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公開番号2025070266
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-02
出願番号2023180448
出願日2023-10-19
発明の名称電源装置
出願人トヨタ自動車株式会社
代理人弁理士法人快友国際特許事務所
主分類H02J 7/00 20060101AFI20250424BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】複数の電池モジュールが並列で接続されるときに、リレーにおけるアークの発生を抑制しつつ、電池モジュール間の電圧差を短時間で解消する。
【解決手段】電源装置は、外部電源により充電可能な第1電池モジュール及び第2電池モジュールと、複数のリレーを有し、第1電池モジュール及び第2電池モジュールが直列に接続される直列回路と、第1電池モジュール及び第2電池モジュールが並列に接続される並列回路とを選択的に形成する接続回路と、接続回路に設けられており、並列回路において第1電池モジュールと第2電池モジュールの間に介在する可変抵抗と、複数のリレーの開閉及び可変抵抗の抵抗値を制御する制御装置とを備える。制御装置は、複数のリレーを制御して並列回路を形成した後に、可変抵抗の抵抗値を連続的又は段階的に低下させる電流調整処理を実行可能に構成されている。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
外部電源により充電可能な第１電池モジュール及び第２電池モジュールと、
複数のリレーを有し、前記第１電池モジュール及び前記第２電池モジュールが直列に接続される直列回路と、前記第１電池モジュール及び前記第２電池モジュールが並列に接続される並列回路とを選択的に形成する接続回路と、
前記接続回路に設けられており、前記並列回路において前記第１電池モジュールと前記第２電池モジュールの間に介在する可変抵抗と、
前記複数のリレーの開閉及び前記可変抵抗の抵抗値を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記複数のリレーを制御して前記並列回路を形成した後に、前記可変抵抗の抵抗値を連続的又は段階的に低下させる電流調整処理を実行可能に構成されている、
電源装置。
続きを表示（約 760 文字）【請求項２】
前記制御装置は、
前記第１電池モジュールと前記第２電池モジュールとの間の開路電圧差と、前記第１電池モジュールと前記第２電池モジュールとの間に流れる循環電流との少なくとも一方を推定又は検出し、
前記開路電圧差と前記循環電流との少なくとも一方に基づいて、前記可変抵抗の抵抗値を決定するように構成されている、請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
前記制御装置は、開路電圧差と前記循環電流との積が所定の閾値以下となるように、前記可変抵抗の抵抗値を決定する、請求項２に記載の電源装置。
【請求項４】
前記接続回路は、前記複数のリレーの少なくとも一つを介して前記可変抵抗をバイパスするバイパス回路を備え、
前記制御装置は、前記電流調整処理の実行中は前記バイパス回路を電気的に開放し、前記電流調整処理の完了後に前記バイパス回路を導通する、請求項１に記載の電源装置。
【請求項５】
車輪を駆動するモータと、
前記モータへ電力を供給する請求項１から４のいずれか一項に記載の前記電源装置と、
前記外部電源が着脱可能に構成された充電インレットと、を備え、
前記制御装置は、
前記電源装置が前記モータへ電力を供給するときは、前記接続回路に前記直列回路を構成させることによって、前記第１電池モジュール及び前記第２電池モジュールを前記モータへ直列に接続可能に構成されており、
前記電源装置が前記外部電源によって充電されるときは、前記接続回路に前記並列回路を構成させることによって、前記第１電池モジュール及び前記第２電池モジュールを前記充電インレットへ並列に接続可能に構成されている、
電動車。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本明細書が開示する技術は、電源装置に関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１に、電源装置が記載されている。この電源装置は、外部電源により充電可能な二つの電池モジュールと、複数のリレーを有し、二つの電池モジュールが直列に接続される直列回路と、二つの電池モジュールが並列に接続される並列回路とを選択的に形成する接続回路と、複数のリレーの開閉を制御する制御装置とを備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１９－１１８２２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような電源装置では、直列に接続された二つの電池モジュールが長期に亘って充放電されていくと、それらの電池モジュールの間で充電率（ＳｔａｔｅｏｆＣｈａｒｇｅ：ＳＯＣ）に差が生じ得る。この場合、二つの電池モジュールの間で電圧差が発生することから、それらの電池モジュールを並列に接続したときに、それらの電池モジュールの間で電流が循環する循環電流が発生する。このとき、その電圧差によっては、リレーの接点にアークが発生したり、過大な循環電流が流れたりするおそれがある。そのことから、アークの発生や過大な循環電流を未然に防ぐために、電池モジュール間の電圧差に応じて、電池モジュールの並列接続を禁止することが必要となる。
【０００５】
しかしながら、電池モジュールの並列接続が頻繁に禁止されると、例えば電源装置の機能や利便性が損なわれるといった問題を招いてしまう。そこで、二つの電池モジュールを並列に接続するときに、二つの電池モジュールの間に抵抗を介在させることが考えられる。これにより、電池モジュール間の電圧差に対して、リレーにおけるアークの発生や、循環電流の大きさを抑制することができ、電池モジュールの並列接続が禁止される頻度を有意に低減することができる。その一方で、抵抗によって循環電流が抑制されることで、電池モジュール間の電圧差が解消されるまでの時間は長くなる。この場合、結果として、電源装置の機能や利便性が依然として損なわれてしまう。
【０００６】
本明細書は、上記したトレードオフの問題を考慮し、二つの電池モジュールを並列で接続するときに、リレーにおけるアークの発生などを抑制しつつ、電池モジュール間の電圧差（充電率の差ともいえる）を短時間で解消し得る技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本明細書が開示する技術は、電源装置に具現化される。第１の態様では、電源装置は、外部電源により充電可能な第１電池モジュール及び第２電池モジュールと、複数のリレーを有し、前記第１電池モジュール及び前記第２電池モジュールが直列に接続される直列回路と、前記第１電池モジュール及び前記第２電池モジュールが並列に接続される並列回路とを選択的に形成する接続回路と、前記接続回路に設けられており、前記並列回路において前記第１電池モジュールと前記第２電池モジュールの間に介在する可変抵抗と、前記複数のリレーの開閉及び前記可変抵抗の抵抗値を制御する制御装置と、を備える。前記制御装置は、前記複数のリレーを制御して前記並列回路を形成した後に、前記可変抵抗の抵抗値を連続的又は段階的に低下させる電流調整処理を実行可能に構成されている。なお、電源装置が備える電池モジュールは必ずしも二つである必要はなく、三つ以上であってもよい。
【０００８】
上記した構成では、二つの電池モジュールが並列に接続される並列回路に、可変抵抗が介在する。そして、可変抵抗の抵抗値は、その並列回路が形成された後、連続的又は段階的に低下するように制御されることができる。これにより、二つの電池モジュールが並列に接続されるときは、比較的に高い抵抗を介在させることで、リレーにおけるアークの発生や、循環電流の大きさを抑制することができる。そのため、電池モジュール間の電圧差が比較的に大きい場合でも、電池モジュールの並列接続を許容することが可能となり、並列接続が禁止される頻度を低減することができる。
【０００９】
その後、循環電流が流れることで、電池モジュール間の電圧差は徐々に解消され、循環電流も自ずと小さくなる。この場合、可変抵抗の抵抗値を低下させ、循環電流に対する制限を緩和することで、電池モジュール間の電圧差（又は充電率の差）を早期に解消することができる。なお、電池モジュール間の電圧差が小さくなるほど、リレー、電池モジュール及び可変抵抗に対する循環電流の許容値は大きくなる。そのことから、循環電流が経時的に増大していくように、可変抵抗の抵抗値を大きく低下させてもよい。
【００１０】
第２の態様では、前記第１の態様において、制御装置は、第１電池モジュールと第２電池モジュールとの間の開路電圧差と、第１電池モジュールと第２電池モジュールとの間に流れる循環電流との少なくとも一方を推定又は検出し、開路電圧差と循環電流との少なくとも一方に基づいて、可変抵抗の抵抗値を決定するように構成されていてもよい。リレー、電池モジュール及び可変抵抗の循環電流による発熱量は、電池モジュール間の電圧差及び循環電流の大きさに依存する。そして、当該電圧差及び循環電流の大きさは相関することから、その一方から他方を推定することができる。従って、電圧差と循環電流との少なくとも一方に基づいて、可変抵抗の抵抗値を決定することによって、循環電流を適切に調整することができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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