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公開番号2021166434
公報種別公開特許公報(A)
公開日20211014
出願番号2020068793
出願日20200407
発明の名称移動体の電源システムの制御方法、移動体の電源システム、及び、蓄電装置
出願人株式会社GSユアサ
代理人特許業務法人暁合同特許事務所
主分類H02J 7/00 20060101AFI20210917BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】並列に接続された複数の蓄電装置が全て異常になっても移動体負荷に電力供給されなくなるリスクを低減すること。
【解決手段】車両10の電源システム30の制御方法であって、各蓄電装置50の正常、異常の組み合わせに基づいて、少なくとも1つの蓄電装置50の電流遮断装置53が通電状態になるように各蓄電装置50に対して電流の遮断を許可又は禁止する第1ステップと、電流の遮断を許可された蓄電装置50のBMU100が、電流の遮断を許可された時点で当該蓄電装置50の異常を検出している場合、又は、電流の遮断を許可された後に当該蓄電装置50の異常を検出した場合に電流遮断装置53を遮断状態にする第2ステップと、を含む。
【選択図】図9
特許請求の範囲【請求項1】
移動体の電源システムの制御方法であって、
前記電源システムは、移動体負荷に接続され、互いに並列に接続されている複数の蓄電装置を備えており、
前記蓄電装置は、蓄電素子と、前記蓄電素子と直列に接続されている電流遮断装置と、管理装置とを備えており、
当該制御方法は、
各前記蓄電装置の正常、異常の組み合わせに基づいて、少なくとも1つの前記蓄電装置の前記電流遮断装置が通電状態になるように各前記蓄電装置に対して電流の遮断を許可又は禁止する第1ステップと、
電流の遮断を許可された前記蓄電装置の前記管理装置が、電流の遮断を許可された時点で当該蓄電装置の異常を検出している場合、又は、電流の遮断を許可された後に当該蓄電装置の異常を検出した場合に前記電流遮断装置を遮断状態にする第2ステップと、
を含む、移動体の電源システムの制御方法。
続きを表示(約 2,300 文字)【請求項2】
請求項1に記載の移動体の電源システムの制御方法であって、
前記蓄電装置の異常は前記管理装置の異常を含む、移動体の電源システムの制御方法。
【請求項3】
請求項2に記載の移動体の電源システムの制御方法であって、
前記蓄電装置の異常は前記管理装置の異常である、移動体の電源システムの制御方法。
【請求項4】
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の移動体の電源システムの制御方法であって、
前記第1ステップは、
全ての前記蓄電装置が正常な場合に、各前記蓄電装置に対して電流の遮断を禁止するステップと、
前記蓄電装置の前記管理装置が、当該蓄電装置の異常を検出した場合に電流を遮断する許可を要求するステップと、
前記管理装置から電流を遮断する許可を要求されると、各前記蓄電装置の正常、異常の組み合わせに基づいて、少なくとも1つの前記蓄電装置の前記電流遮断装置が通電状態になるように、電流を遮断する許可を要求した前記蓄電装置に対して電流の遮断を許可又は禁止するステップと、
を含む、移動体の電源システムの制御方法。
【請求項5】
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の移動体の電源システムの制御方法であって、
前記第1ステップは、
2つ以上の前記蓄電装置が正常な場合に、全ての前記蓄電装置に対して電流の遮断を許可するステップと、
正常な前記蓄電装置の数が1つである場合に、正常な前記蓄電装置に対して電流の遮断を禁止するステップと、
を含む、移動体の電源システムの制御方法。
【請求項6】
請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の移動体の電源システムの制御方法であって、
前記第1ステップにおいて、全ての前記蓄電装置が異常な場合は2つ以上の前記蓄電装置に対して電流の遮断を禁止する、移動体の電源システムの制御方法。
【請求項7】
請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の移動体の電源システムの制御方法であって、
前記第1ステップにおいて、全ての前記蓄電装置が異常な場合に、いずれの前記蓄電装置に対して電流の遮断を禁止するかを各前記蓄電装置の異常の種類に基づいて決定する、移動体の電源システムの制御方法。
【請求項8】
請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の移動体の電源システムの制御方法であって、
前記第1ステップにおいて、2つ以上の前記蓄電装置が正常な場合に、それら正常な前記蓄電装置のうちいずれかの前記蓄電装置が異常になって当該蓄電装置の前記電流遮断装置を遮断状態にしたと仮定したときに他の正常な前記蓄電装置の残電力量の合計が前記電源システムに必要とされる電力量未満となる場合は、正常な全ての前記蓄電装置に対して電流の遮断を禁止する、移動体の電源システムの制御方法。
【請求項9】
移動体の電源システムであって、
移動体負荷に接続され、互いに並列に接続されている複数の蓄電装置と、
制御部と、
を備えており、
前記蓄電装置は、蓄電素子と、前記蓄電素子と直列に接続されている電流遮断装置と、管理装置とを備えており、
前記制御部が、各前記蓄電装置の正常、異常の組み合わせに基づいて、少なくとも1つの前記蓄電装置の前記電流遮断装置が通電状態になるように各前記蓄電装置に対して電流の遮断を許可又は禁止する第1処理と、
電流の遮断を許可された前記蓄電装置の前記管理装置が、電流の遮断を許可された時点で当該蓄電装置の異常を検出している場合、又は、電流の遮断を許可された後に当該蓄電装置の異常を検出した場合に前記電流遮断装置を遮断状態にする第2処理と、
を実行する、移動体の電源システム。
【請求項10】
移動体の電源システムであって、
移動体負荷に接続され、互いに並列に接続されている複数の蓄電装置を備えており、
前記蓄電装置は、蓄電素子と、前記蓄電素子と直列に接続されている電流遮断装置と、管理装置とを備えており、
いずれか1つの前記管理装置は、各前記蓄電装置の正常、異常の組み合わせに基づいて、少なくとも1つの前記蓄電装置の前記電流遮断装置が通電状態になるように各前記蓄電装置に対して電流の遮断を許可又は禁止する第1処理を実行し、
電流の遮断を許可された前記蓄電装置の前記管理装置は、電流の遮断を許可された時点で当該蓄電装置の異常を検出している場合、又は、電流の遮断を許可された後に当該蓄電装置の異常を検出した場合に前記電流遮断装置を遮断状態にする第2処理を実行する、移動体の電源システム。
【請求項11】
移動体の電源システムに用いられる蓄電装置であって、
蓄電素子と、前記蓄電素子と直列に接続されている電流遮断装置と、管理装置とを備え、
前記管理装置は、
当該蓄電装置の正常、異常を検出し、外部装置に送信する第3処理と、
前記外部装置から電流の遮断を許可する許可信号又は電流の遮断を禁止する禁止信号を受信する第4処理と、
前記許可信号を受信した時点で当該蓄電装置の異常を検出している場合、又は、前記許可信号を受信した後に当該蓄電装置の異常を検出した場合に前記電流遮断装置を遮断状態にする第2処理と、
を実行する、蓄電装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
移動体の電源システムの制御方法、移動体の電源システム、及び、蓄電装置に関する。
続きを表示(約 7,000 文字)【背景技術】
【0002】
現在、各車両メーカーにおいて、自動ブレーキシステムや自動運転技術の開発が盛んに行われている。このような車両(移動体)の電化の流れは車両の電源システムの重要性を一段と増加させている。車両の電源システムとしては、1つの蓄電装置とオルタネータとによる電源供給が現在も主流である。蓄電装置が突然故障したり、蓄電装置の外部端子に接続されたハーネスが外れたりすると車両に対する電力供給が途絶える場合があることから、蓄電装置を2つ並列に接続して冗長性を持たせることが求められていた。下記文献1には、車両用電源装置を、制御装置と、電気負荷と、メインリレーと、スタータと、オルタネータと、鉛蓄電池と、ニッケル水素充電池などを含んで構成する点が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開2015−67042号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
蓄電装置は、安全性を確保するため、過充電などの異常が発生したときに電流を遮断する電流遮断装置を設けている場合がある。例えば2つの蓄電装置を並列に接続する電源システムでは、2つの蓄電装置のうち一方の蓄電装置が異常になった場合、一方の蓄電装置の電流を遮断しても、もう一方の蓄電装置で車両への電力供給を継続することが可能である。
しかしながら、もう一方の蓄電装置が異常になった時点で電流を遮断すると、2つの蓄電装置とも遮断された状態となり、移動体負荷に電力供給されなくなる。このため、移動体負荷に電力供給されなくなるリスクを低減する上で改善の余地があった。
【0005】
本明細書では、並列に接続された複数の蓄電装置が全て異常になっても移動体負荷に電力供給されなくなるリスクを低減できる技術を開示する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
移動体の電源システムの制御方法であって、前記電源システムは、移動体負荷に接続され、互いに並列に接続されている複数の蓄電装置を備えており、前記蓄電装置は、蓄電素子と、前記蓄電素子と直列に接続されている電流遮断装置と、管理装置とを備えており、当該制御方法は、各前記蓄電装置の正常、異常の組み合わせに基づいて、少なくとも1つの前記蓄電装置の前記電流遮断装置が通電状態になるように各前記蓄電装置に対して電流の遮断を許可又は禁止する第1ステップと、電流の遮断を許可された前記蓄電装置の前記管理装置が、電流の遮断を許可された時点で当該蓄電装置の異常を検出している場合、又は、電流の遮断を許可された後に当該蓄電装置の異常を検出した場合に前記電流遮断装置を遮断状態にする第2ステップと、を含む、移動体の電源システムの制御方法。
【発明の効果】
【0007】
並列に接続された複数の蓄電装置が全て異常になっても移動体負荷に電力供給されなくなるリスクを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
実施形態1に係る車両の模式図
電源システムのブロック図
第1蓄電装置のブロック図
蓄電装置の分解斜視図
二次電池の平面図
図5AのA−A線断面図
第2蓄電装置のブロック図
充電カーブを示すグラフ
電源システムの制御処理のシーケンス
電源システムの制御処理のシーケンス
電源システムの制御処理のシーケンス
実施形態2に係る電源システムの制御処理のシーケンス
電源システムの制御処理のシーケンス
電源システムの制御処理のシーケンス
実施形態3に係る電源システムのブロック図
実施形態4に係る電源システムの制御処理のシーケンス
【発明を実施するための形態】
【0009】
(本実施形態の概要)
(1)移動体の電源システムの制御方法であって、前記電源システムは、移動体負荷に接続され、互いに並列に接続されている複数の蓄電装置を備えており、前記蓄電装置は、蓄電素子と、前記蓄電素子と直列に接続されている電流遮断装置と、管理装置とを備えており、当該制御方法は、各前記蓄電装置の正常、異常の組み合わせに基づいて、少なくとも1つの前記蓄電装置の前記電流遮断装置が通電状態になるように各前記蓄電装置に対して電流の遮断を許可又は禁止する第1ステップと、電流の遮断を許可された前記蓄電装置の前記管理装置が、電流の遮断を許可された時点で当該蓄電装置の異常を検出している場合、又は、電流の遮断を許可された後に当該蓄電装置の異常を検出した場合に前記電流遮断装置を遮断状態にする第2ステップと、を含む、移動体の電源システムの制御方法。
【0010】
上記の「異常」は、蓄電装置が既に異常に至っている場合に限定されず、異常に至ることが予見される場合も含む。
上記の制御方法では、電流遮断により蓄電装置の安全性を確保する従来の発想を逆にして、各蓄電装置の正常、異常の組み合わせに基づいて、少なくとも1つの蓄電装置の電流遮断装置が通電状態になるように各蓄電装置に対して電流の遮断を許可又は禁止し、電流の遮断を許可された蓄電装置の管理装置が、電流の遮断を許可された時点で当該蓄電装置の異常を検出している場合、又は、電流の遮断を許可された後に当該蓄電装置の異常を検出した場合に電流遮断装置を遮断状態にする。電流の遮断を許可された蓄電装置の電流遮断装置を遮断状態にするので、電流の遮断を許可された蓄電装置を異常から保護できる。全ての蓄電装置が異常になっても少なくとも1つの蓄電装置は移動体に接続された状態になることから、いずれの蓄電装置も移動体に接続されない場合に比べ、移動体負荷に電力供給されなくなるリスクを低減できる。
【0011】
(2)前記蓄電装置の異常は前記管理装置の異常を含んでもよい。
【0012】
蓄電装置の異常には蓄電素子の異常と管理装置の異常とがある。管理装置が異常になると蓄電装置の状態を正しく検出できず、蓄電装置が異常でないにもかかわらず異常と判断して電流が遮断される可能性がある。このため、蓄電装置を1つしか備えていない従来の電源システムでは、管理装置に異常が発生すると電流の遮断を禁止することで移動体負荷に電力供給されなくなるリスクを低減している。しかしながら、電流の遮断を禁止するとその後に蓄電素子に異常が発生しても電流が遮断されず、蓄電装置の安全性を確保できなくなる可能性がある。
【0013】
本願発明者は、冗長性を持たせた電源システムでは、ある蓄電装置の管理装置に異常が発生しても、他に正常な蓄電装置がある場合は、管理装置に異常が発生した蓄電装置の電流を遮断することにより、移動体負荷に電力供給されなくなるリスクを低減しつつ、管理装置に異常が発生した蓄電装置の安全性を確保できることを見出した。
上記の制御方法によると、ある蓄電装置の管理装置に異常が発生した場合に、他に正常な蓄電装置がある場合は、管理装置に異常が発生した蓄電装置に対して電流の遮断を許可し、正常な蓄電装置に対して電流の遮断を禁止するので、移動体負荷に電力供給されなくなるリスクを低減しつつ、管理装置の異常が発生した蓄電装置の安全性を確保できる。
【0014】
(3)前記蓄電装置の異常は前記管理装置の異常であってもよい。
【0015】
本願発明者は、冗長性を持たせた電源システムでは、ある蓄電装置の管理装置に異常が発生しても、他に管理装置が正常な蓄電装置がある場合は、管理装置に異常が発生した蓄電装置の電流を遮断することにより、移動体負荷に電力供給されなくなるリスクを低減しつつ、管理装置に異常が発生した蓄電装置の安全性を確保できることを見出した。
【0016】
上記の制御方法によると、ある蓄電装置の管理装置に異常が発生した場合に、他に管理装置が正常な蓄電装置がある場合は、管理装置に異常が発生した蓄電装置に対して電流の遮断を許可し、管理装置が正常な蓄電装置に対して電流の遮断を禁止するので、移動体負荷に電力供給されなくなるリスクを低減しつつ、管理装置の異常が発生した蓄電装置の安全性を確保できる。
【0017】
(4)前記第1ステップは、全ての前記蓄電装置が正常な場合に、各前記蓄電装置に対して電流の遮断を禁止するステップと、前記蓄電装置の前記管理装置が、当該蓄電装置の異常を検出した場合に電流を遮断する許可を要求するステップと、前記管理装置から電流を遮断する許可を要求されると、各前記蓄電装置の正常、異常の組み合わせに基づいて、少なくとも1つの前記蓄電装置の前記電流遮断装置が通電状態になるように、電流を遮断する許可を要求した前記蓄電装置に対して電流の遮断を許可又は禁止するステップと、を含んでもよい。
【0018】
移動体の電源システムの構成として、移動体が備える制御部と蓄電装置とが通信可能に接続されており、制御部が蓄電装置に対して電流の遮断を許可又は禁止する構成が考えられる。この場合の制御方法として、全ての蓄電装置が正常のときに制御部が各蓄電装置に対して電流の遮断を許可しておき、蓄電装置が異常になったときに管理装置が電流を遮断する構成が考えられる。しかしながら、この制御方法では、何らかの障害が発生して制御部と蓄電装置との通信が途絶えた場合に、蓄電装置に対して電流の遮断を禁止すべき状況になっても禁止できず、電流が遮断されて移動体負荷に電力供給されなくなる可能性がある。
【0019】
上記の制御方法によると、全ての蓄電装置が正常な場合に、各蓄電装置に対して電流の遮断を禁止する。このようにすると、その後に制御部と蓄電装置との通信が途絶えた場合、蓄電装置に異常が発生しても制御部から電流の遮断が許可されないことから、蓄電装置は電流の遮断が禁止されたままとなる。このため、制御部と蓄電装置との通信が途絶えても移動体負荷に電力供給されなくなるリスクを低減できる。上記の制御方法は移動体負荷に電力供給されなくなるリスクを低減することが強く求められている電源システムの場合に特に有用である。
ここでは移動体が備える制御部が各蓄電装置に電流の遮断を許可又は禁止する場合を例示したが、複数の蓄電装置のうちいずれか1つの蓄電装置の管理装置が上述した制御部として機能する構成であってもよい。
【0020】
(5)前記第1ステップは、2つ以上の前記蓄電装置が正常な場合に、全ての前記蓄電装置に対して電流の遮断を許可するステップと、正常な前記蓄電装置の数が1である場合に、正常な前記蓄電装置に対して電流の遮断を禁止するステップと、を含んでもよい。
【0021】
上記の制御方法によると、正常な蓄電装置の数が2つ以上である場合は全ての蓄電装置に対して電流の遮断を許可するので、異常な蓄電装置の場合は電流が遮断され、正常な蓄電装置の場合はその後に異常になったときに電流が遮断される。これにより蓄電装置の安全性を確保できる。
例えば2つの蓄電装置が正常である場合に、その後にいずれか一方の蓄電装置が異常になった場合は、正常な蓄電装置が1つだけとなる。正常な蓄電装置が1つだけになった場合はその蓄電装置に対して電流の遮断を禁止することにより、移動体負荷に電力供給されなくなるリスクを低減できる。
【0022】
(6)前記第1ステップにおいて、全ての前記蓄電装置が異常な場合は2つ以上の前記蓄電装置に対して電流の遮断を禁止してもよい。
【0023】
全ての蓄電装置が異常になった場合、最低限1つの蓄電装置に対して電流の遮断を禁止すれば移動体負荷に電力供給されなくなることを防止できる。しかしながら、電流の遮断を禁止するとその後にオルタネータから供給される充電電流によって蓄電装置が過充電になり、電池性能が失われる可能性がある。電池性能を失うとは、充電も放電もできなくなることを意味する。
全ての蓄電装置の電池性能が失われると移動体負荷に電力供給されなくなる。移動体の走行中に移動体負荷に電力供給されなくなると電源システムの制御部、ブレーキシステム、パワーステアリングなどに電力が供給されなくなり、移動体が安全に停止できなくなる可能性がある。移動体負荷に電力供給されなくなった場合はハザードランプも点灯できなくなる。このため、全ての蓄電装置が異常になった場合でも、移動体が安全に停止できるまでの時間を確保することが望ましい。
【0024】
上記の制御方法によると、全ての蓄電装置が異常になった場合は2つ以上の蓄電装置に対して電流の遮断を禁止するので、2つ以上の蓄電装置によって充電電流を分担して受け入れることができる。充電電流を分担して受け入れると1つの蓄電装置だけで受け入れる場合に比べて各蓄電装置の電圧上昇が遅くなるので、蓄電装置が過充電に至るまでの時間(言い換えると電池性能が失われるまでの時間)が長くなる。このため、移動体が安全に停止できる時間を確保できる。
【0025】
(7)前記第1ステップにおいて、全ての前記蓄電装置が異常な場合に、いずれの前記蓄電装置に対して電流の遮断を禁止するかを各前記蓄電装置の異常の種類に基づいて決定してもよい。
【0026】
蓄電装置が異常になった場合、その蓄電装置に対して電流の遮断を禁止したままにすると蓄電装置が完全に使用不能になる可能性がある。しかし、蓄電装置が完全に使用不能になる可能性は異常の種類によって異なる。
上記の制御方法によると、いずれの蓄電装置に対して電流の遮断を禁止するかを異常の種類に基づいて決定するので、異常の種類によらず決定する場合に比べ、蓄電装置が完全に使用不能になる可能性を低減できる。
【0027】
(8)前記第1ステップにおいて、2つ以上の前記蓄電装置が正常な場合に、それら正常な前記蓄電装置のうちいずれかの前記蓄電装置が異常になって当該蓄電装置の前記電流遮断装置を遮断状態にしたと仮定したときに他の正常な前記蓄電装置の残電力量の合計が前記電源システムに必要とされる電力量未満となる場合は、正常な全ての前記蓄電装置に対して電流の遮断を禁止してもよい。
【0028】
電源システムに必要とされる電力量が100であると仮定する。正常な蓄電装置Aと正常な蓄電装置Bとがあり、蓄電装置Aの残電力量が70、蓄電装置Bの残電力量が60であるとする。この場合に、蓄電装置Aの残電力量と蓄電装置Bの残電力量との合計は130であるので電源システムに必要とされる電力量(=100)以上である。この場合に、例えば蓄電装置Aが異常になったと仮定すると、正常な蓄電装置は蓄電装置Bだけとなることから、他の正常な蓄電装置の残電力量の合計は60となり、電源システムに必要とされる電力量未満となる。
上記の制御方法によると、正常な蓄電装置のうちいずれかの蓄電装置が異常になって当該蓄電装置の電流遮断装置を遮断状態にしたと仮定したときに他の正常な蓄電装置の残電力量の合計が電源システムに必要とされる電力量未満となる場合は、正常な全ての蓄電装置に対して電流の遮断を禁止するので、いずれかの蓄電装置が異常になっても電源システムに必要とされる電力量を確保できる。これにより、移動体負荷に電力供給されなくなるリスクをより確実に低減できる。
【0029】
(9)移動体の電源システムであって、移動体負荷に接続され、互いに並列に接続されている複数の蓄電装置と、制御部と、を備えており、前記蓄電装置は、蓄電素子と、前記蓄電素子と直列に接続されている電流遮断装置と、管理装置とを備えており、前記制御部が、各前記蓄電装置の正常、異常の組み合わせに基づいて、少なくとも1つの前記蓄電装置の前記電流遮断装置が通電状態になるように各前記蓄電装置に対して電流の遮断を許可又は禁止する第1処理と、電流の遮断を許可された前記蓄電装置の前記管理装置が、電流の遮断を許可された時点で当該蓄電装置の異常を検出している場合、又は、電流の遮断を許可された後に当該蓄電装置の異常を検出した場合に前記電流遮断装置を遮断状態にする第2処理と、を実行する、移動体の電源システム。
【0030】
上記の電源システムによると、並列に接続された複数の蓄電装置が全て異常になっても移動体負荷に電力供給されなくなるリスクを低減できる。
(【0031】以降は省略されています)

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