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JP5553385B2 - 電源制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、電源制御装置に関し、特に、電動車両の電源の制御を行う場合に用いて好適な電源制御装置に関する。
EV（Electric Vehicle、電気自動車）、HEV（Hybrid Electric Vehicle、ハイブリッドカー）、PHEV（Plug-in Hybrid Electric Vehicle、プラグインハイブリッドカー）などの電動車両には、高圧バッテリと低圧バッテリの２種類のバッテリが通常設けられる。
高圧バッテリは、例えば、電動車両の車輪を駆動し走行させるための主動力モータ、A/C（エアコンディショナ）のコンプレッサモータなどの高電圧の負荷（以下、高圧負荷と称する）用の電源として主に使用される。
一方、低圧バッテリは、例えば、電動車両の各部の制御を行う各種のECU（Electronic Control Unit）、EPS（電動パワーステアリング）、電動ブレーキ、カーオーディオ機器、ワイパー、パワーウインドウ用のモータ、照明ランプなどの低電圧の負荷（以下、低圧負荷と称する）用の電源として主に使用される。
そして、低圧バッテリの充電は、例えば、高圧バッテリの電圧をDCDCコンバータにより変圧して供給することにより行われる。
ところが、電動車両を長時間放置するなどの要因により、低圧バッテリの残量が所定の値以下となる、いわゆるバッテリ上がりが発生した場合、高圧バッテリの残量に関わらず、電動車両の制御系が動作不能となり、電動車両を始動できなくなる。
そこで、従来、HEVが長期間放置された場合の低圧バッテリの上がりを防止するために、イグニッションスイッチがオフされている間、一定時間毎に高圧バッテリから低圧バッテリへの充電を行うようにすることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
また、従来、DCDCコンバータを制御するDCDCコンバータ制御回路の入力に、リレー等を介さずに高圧バッテリを直接接続し、低圧バッテリが上がった状態でもDCDCコンバータを起動し、低圧バッテリを充電できるようにすることが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
さらに、電動車両の制御装置において、高圧バッテリと、高圧バッテリの電圧を昇圧して発電電動機側に出力し、発電電動機側から入力される電圧を降圧する昇圧器と、発電電動機又は高圧バッテリから供給される電圧を降圧し、低圧バッテリに供給する降圧器と、高圧バッテリの正極又は負極の一方に設けられた第１のスイッチと、高圧バッテリの正極又は負極の他方に設けられた第２のスイッチとを備え、第１のスイッチと昇圧器の間、及び第２のスイッチと高圧バッテリの間に降圧器の電力供給ラインを接続する。そして、発電電動機が故障した場合、第１のスイッチをオフすることにより、降圧器を保護するとともに、降圧器を介して高圧バッテリにより低圧バッテリの充電を継続し、高圧バッテリが故障した場合、第２のスイッチをオフすることにより、降圧器を保護するとともに、降圧器を介して発電電動機により低圧バッテリの充電を継続することにより、低圧バッテリの上がりを防止することが提案されている（例えば、特許文献３参照）。
また、高圧バッテリから高圧システムに電力を供給するとともに、DCDCコンバータを介して低圧システムに電力を供給する車両用電源装置において、高圧バッテリと高圧システムおよびDCDCコンバータとの間の接続を開閉するリレースイッチがオンされているときにコンデンサを充電しておき、イグニッションスイッチがオンしたときに、コンデンサの電力を用いてリレースイッチをオンして、高圧システムおよび低圧システムを起動可能とすることにより、低圧バッテリを不要にすることが提案されている（例えば、特許文献４参照）。
特開２００６−１７４６１９号公報 特開２００６−５０７７９号公報 特開２００７−２８８０３号公報 特開２００５−２８７２４２号公報
ところで、高圧バッテリから各負荷への電力の供給を開始する際に、高圧バッテリに異常が発生している場合、例えば、DCDCコンバータを含む各負荷に定格以上の電圧が印加され、故障してしまう恐れがある。
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、高圧バッテリから各負荷への電力の供給の開始時に、高圧バッテリの異常により各負荷が故障するのを防止できるようにするものである。
本発明の一側面の電源制御装置は、複数のセルが直列に接続されたバッテリの電圧を降圧し、第１の負荷に供給する電圧変換手段と、バッテリから前記電圧変換手段および第２の負荷への第１の電力の供給経路を開閉する第１の開閉手段と、前記バッテリの異常の有無の検出、および、前記第１の開閉手段の開閉制御を行うとともに、前記バッテリから供給される、前記第１の電力より電圧が低い第２の電力、または、前記電圧変換手段から供給される第３の電力により動作するバッテリ制御手段と、前記バッテリから前記バッテリ制御手段への前記第２の電力の供給経路を開閉する第２の開閉手段とを備え、前記バッテリ制御手段は、さらに、前記第２の開閉手段の開閉制御を行うものであって、前記バッテリ制御手段は、前記バッテリから前記電圧変換手段および第２の負荷への前記第１の電力の供給を開始する場合、前記第１の開閉手段を開き、かつ、前記第２の開閉手段を閉じた状態で、前記バッテリの異常の有無を検出し、前記バッテリの異常を検出しなかったとき、前記第１の開閉手段を閉じるとともに、前記第２の開閉手段を開き、前記バッテリの異常を検出したとき、前記第１の開閉手段を開いた状態で継続させることを特徴とする。
本発明の一側面の電源制御装置においては、バッテリから電圧変換手段および第２の負荷への第１の電力の供給を開始する場合、第１の開閉手段が開かれ、かつ、第２の開閉手段が閉じられた状態で、前記バッテリの異常の有無が検出され、前記バッテリの異常が検出されなかったとき、前記第１の開閉手段が閉じられるとともに、前記第２の開閉手段が開かれ、前記バッテリの異常が検出されたとき、前記第１の開閉手段が開いた状態で継続される。
従って、バッテリから各負荷への電力の供給を開始する前に、バッテリに異常が発生していないことを確認してから、各負荷に電力を供給することができる。その結果、バッテリからの電力の供給の開始時に、バッテリの異常により各負荷が故障するのを防止することができる。
この電圧変換手段は、例えば、DCDCコンバータにより構成される。このバッテリ制御手段は、例えば、ECUにより構成される。この第１の開閉手段、第２の開閉手段は、例えば、リレー、スイッチなどにより構成される。
前記第２の電力を前記バッテリの一部のセルから供給するようにすることができる。
前記第２の電力を供給する前記バッテリのセルを切り替える切替手段をさらに設けることができる。
これにより、バッテリのセルの充電量のバラツキを小さくすることができる。
この切替手段は、例えば、スイッチ、リレー、トランジスタにより構成される。
前記第２の開閉手段と前記バッテリ制御手段との間に前記第２の電力により充電される蓄電手段をさらに設け、前記バッテリ制御手段には、前記バッテリから前記電圧変換手段および第２の負荷への前記第１の電力の供給を開始する場合、前記バッテリの異常を検出しなかったとき、前記第２の開閉手段を開いてから、前記第１の開閉手段を閉じさせることができる。
これにより、第２の開閉手段を開いてから、第１の開閉手段を閉じても、バッテリ制御手段に継続して電力を供給することができ、バッテリ制御手段を安定して動作させることができる。
この蓄電手段は、例えば、コンデンサ、電気２重層キャパシタ、または、２次電池等により構成される。
前記バッテリを、同じ数のセルが直列に接続されている複数のセル群により構成し、複数の前記セル群の間の接続を直列または並列に切り替える切替手段をさらに設け、前記第２の電力を、並列に接続された複数の前記セル群から供給するようにすることができる。
これにより、バッテリのセルを均等に使用し、セルの充電量のバラツキをより小さくすることができる。
この切替手段は、例えば、スイッチ、リレー、トランジスタにより構成される。
前記バッテリ制御手段には、前記バッテリから前記電圧変換手段および第２の負荷への前記第１の電力の供給を開始する場合、前記バッテリの異常を検出しなかったとき、前記第１の開閉手段を閉じさせてから、前記第３の電力の供給の開始を示す信号が前記電圧変換手段から供給された後、前記第２の開閉手段を開かせるようにすることができる。
これにより、より安定に電圧変換手段に電力を供給することができる。
本発明の一側面によれば、バッテリから各負荷への電力の供給を開始する前に、バッテリに異常が発生していないことを確認してから、各負荷に電力を供給することができる。その結果、バッテリからの電力の供給の開始時に、バッテリの異常により各負荷が故障するのを防止することができる。
本発明を適用した電源制御システムの第１の実施の形態を示す回路図である。 高圧バッテリ制御ECUの機能の構成例を示すブロック図である。 電源起動処理を説明するためのフローチャートである。 電源停止処理を説明するためのフローチャートである。 本発明を適用した電源制御システムの第２の実施の形態を示す回路図である。 高圧バッテリ制御ECUの機能の構成例を示すブロック図である。 電源起動処理を説明するためのフローチャートである。 電源停止処理を説明するためのフローチャートである。 本発明を適用した電源制御システムの第３の実施の形態を示す回路図である。 高圧バッテリ制御ECUの機能の構成例を示すブロック図である。 電源停止処理を説明するためのフローチャートである。 本発明を適用した電源制御システムの第４の実施の形態を示す回路図である。 高圧バッテリ制御ECUの機能の構成例を示すブロック図である。 電源起動処理を説明するためのフローチャートである。 電源停止処理を説明するためのフローチャートである。
以下、本発明を実施するための形態（以下、実施の形態という）について説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態（基本構成）
２．第２の実施の形態（基本構成からコンデンサを削除するようにした構成）
３．第３の実施の形態（使用するバッテリのセルを切り替えるようにした構成）
４．第４の実施の形態（バッテリのセルの接続を直列または並列に切り替えるようにした構成）
５．全実施の形態に対する変形例
＜１．実施の形態＞
まず、図１乃至図４を参照して、本発明の第１の実施の形態について説明する。
［電源制御システム１０１の構成例］
図１は、本発明を適用した電源制御システムの第１の実施の形態を示す回路図である。電源制御システム１０１は、電動車両に設けられ、高圧バッテリ１１１から電動車両に設けられている高圧負荷１０２、低圧負荷１０３、および、ｎ個のECU１０４−１乃至１０４−ｎへの電力の供給を制御するシステムである。
高圧負荷１０２は、例えば、電動車両の主動力モータ、A/C（エアコンディショナ）のコンプレッサモータなどを含む。
低圧負荷１０３は、例えば、電動車両の停車中に動作させる必要がないECU、EPS、電動ブレーキ、カーオーディオ機器、ワイパー、パワーウインドウ用のモータ、照明ランプなどを含む。
ECU１０４−１乃至１０４−ｎは、アクセサリ系ECUなど、電動車両の停車中に動作させる必要があるECUにより構成される。なお、以下、ECU１０４−１乃至１０４−ｎを個々に区別する必要がない場合、単にECU１０４と称する。
電源制御システム１０１は、高圧バッテリ１１１、DCDCコンバータ１１２、電圧調整回路１１３、高圧バッテリ制御ECU（Electronic Control Unit）１１４、リレーＲＹ１ａ乃至ＲＹ２ｂ、ダイオードＤ１、および、コンデンサＣ１を含むように構成される。
高圧バッテリ１１１は、複数のセルから構成される、いわゆる組電池であり、複数のセルが直列に接続されている。例えば、高圧バッテリ１１１は、リチウムイオン電池により構成され、例えば、電圧が約3.75Vのセルが88個直列接続され、330V（＝3.75V×88個）の電圧を出力する。また、例えば、高圧バッテリ１１１は、ニッケル水素電池により構成され、例えば、電圧が約1.2Vのセルが84個直列接続され、100.8V（＝1.2V×84個）の電圧を出力する。
また、高圧バッテリ１１１の各セルは、セルの状態を監視する監視ECUを備えており、高圧バッテリ１１１は、各セルの監視ECUから得られる情報をバッテリ状態情報として高圧バッテリ制御ECU１１４に供給する。なお、バッテリ状態情報は、例えば、高圧バッテリ１１１全体または各セルの電圧、電流、電流の時間変化、温度、および、これらの情報により推定されるバッテリ容量（State of Charge）などを含む。
高圧バッテリ１１１の正極は、リレーＲＹ１ｂを介して高圧負荷１０２およびDCDCコンバータ１１２に接続されている。高圧バッテリ１１１の負極は、リレーＲＹ１ａを介して高圧負荷１０２およびDCDCコンバータ１１２に接続され、さらに、DCDCコンバータ１１２において基準電圧点（例えば、電動車両のボディアースなど）に接続されている。従って、高圧バッテリ１１１の電力は、リレーＲＹ１ａおよびリレーＲＹ１ｂを介して高圧負荷１０２およびDCDCコンバータ１１２に供給される。
リレーＲＹ１ａ、ＲＹ１ｂは、ノーマルオープンリレーにより構成される。従って、リレーＲＹ１ａ、ＲＹ１ｂは、制御電圧が印加されていないときに接点が開き、高圧バッテリ１１１から高圧負荷１０２およびDCDCコンバータ１１２への電力の供給路である高圧ラインを切断し、制御電圧が印加されているときに接点が閉じ、高圧ラインを確立する。リレーＲＹ１ａ、ＲＹ１ｂは、例えば、電動車両に備え付けの、いわゆる高圧メインリレーにより構成される。
DCDCコンバータ１１２は、高圧バッテリ１１１の電圧（例えば、DC334V）を所定の電圧（例えば、DC14V）に降圧し、低圧負荷１０３に供給する。また、DCDCコンバータ１１２は、降圧した電圧を、逆流防止用のダイオードＤ１および電圧調整回路１１３を介して、高圧バッテリ制御ECU１１４の電源１２１に供給する。さらに、DCDCコンバータ１１２は、降圧した電圧を、ダイオードＤ１を介して、ECU１０４に供給する。すなわち、DCDCコンバータ１１２から出力される電力は、低圧負荷１０３、高圧バッテリ制御ECU１１４、および、ECU１０４に供給される。
なお、DCDCコンバータ１１２は、内部に補助電源回路（不図示）を有し、高圧バッテリ１１１からの電力が補助電源回路に入力されることにより、動作に必要な電力を得る。
また、高圧バッテリ１１１のセルの一部であり、１つ以上の所定の数のセルからなるセル群ＣＧの両端のうち正極側の端が、リレーＲＹ２ｂおよび電圧調整回路１１３を介して高圧バッテリ制御ECU１１４の電源１２１に接続されるとともに、リレーＲＹ２ｂを介して、ECU１０４に接続されている。さらに、高圧バッテリ１１１のセル群ＣＧの両端のうち負極側の端が、リレーＲＹ２ａおよび電圧調整回路１１３を介して、高圧バッテリ制御ECU１１４に接続され、さらに、高圧バッテリ制御ECU１１４において基準電圧点に接続されている。すなわち、高圧バッテリ１１１のセル群ＣＧの電力は、リレーＲＹ２ａおよびリレーＲＹ２ｂ、並びに、電圧調整回路１１３を介して、高圧バッテリ１１４に供給されるとともに、リレーＲＹ２ｂを介してECU１０４に供給される。
例えば、セル群ＣＧは４つのセルにより構成され、１セル当たりの電圧を3.75Vとすると、15V（＝3.75V×4個）の電圧を電圧調整回路１１３に供給する。
なお、セル群ＣＧのセル数は必ずしも複数とは限らず、１つとすることも可能である。
なお、以下、セル群ＣＧの両端のうち、正極側の端をセル群ＣＧの正極と称し、負極側の端をセル群ＣＧの負極と称する。
リレーＲＹ２ａ、ＲＹ２ｂは、ノーマルクローズリレーにより構成される。従って、リレーＲＹ２ａ、ＲＹ２ｂは、制御電圧が印加されていないときに接点が閉じ、セル群ＣＧから高圧バッテリ制御ECU１１４への電源ラインを確立し、制御電圧が印加されているときに接点が開き、セル群ＣＧから高圧バッテリ制御ECU１１４への電源ラインを切断する。
電圧調整回路１１３は、例えば、レギュレータICにより構成される。電圧調整回路１１３は、高圧バッテリ１１１のセル群ＣＧおよびDCDCコンバータ１１２から入力される電圧を所定の電圧（例えば、5V）に変換して、高圧バッテリ制御ECU１１４の電源１２１に供給する。
コンデンサＣ１は、電圧調整回路１１３と高圧バッテリ制御ECU１１４との間に並列に接続されている。コンデンサＣ１は、高圧バッテリ１１１のセル群ＣＧ、または、DCDCコンバータ１１２から供給される電力により充電され、高圧バッテリ制御ECU１１４およびECU１０４のバックアップ電源として用いられる。すなわち、コンデンサＣ１の電力は、高圧バッテリ制御ECU１１４に供給されるとともに、電圧調整回路１１３を介して、ECU１０４に供給される。
なお、コンデンサＣ１の代わりに、電気２重層キャパシタ等の蓄電装置や、充放電可能な小容量の２次電池を用いるようにしてもよい。
高圧バッテリ制御ECU１１４は、例えば、MPU（Micro-Processing Unit）により構成される。高圧バッテリ制御ECU１１４は、高圧バッテリ１１１から供給されるバッテリ状態情報に基づいて、高圧バッテリ１１１の異常の有無を検出する。また、高圧バッテリ制御ECU１１４は、電動車両のイグニッションスイッチ（不図示）またはスタートスイッチ（不図示）から供給される車両起動信号および車両停止信号、並びに、高圧バッテリ１１１の異常の有無に基づいて、リレーＲＹ１ａ乃至ＲＹ２ｂを制御することにより、高圧バッテリ１１１から高圧負荷１０２およびDCDCコンバータ１１２への電力の供給を制御する。
また、高圧バッテリ制御ECU１１４の電源１２１は、高圧バッテリ１１１のセル群ＣＧ、DCDCコンバータ１１２、または、コンデンサＣ１から供給される電力を、高圧バッテリ制御ECU１１４の各部に供給し、高圧バッテリ制御ECU１１４を動作させる。そして、高圧バッテリ制御ECU１１４は、リレーＲＹ１ａ乃至ＲＹ２ｂを制御することにより、高圧バッテリ制御ECU１１４が動作する電力の供給源を切り替える。
［高圧バッテリ制御ECU１１４の機能の構成例］
図２は、高圧バッテリ制御ECU１１４の機能の構成例を示すブロック図である。高圧バッテリ制御ECU１１４は、車両起動停止監視部１５１、高圧バッテリ監視部１５２、電源制御部１５３、および、高圧出力制御部１５４を含むように構成される。
車両起動停止監視部１５１は、電動車両のイグニッションスイッチまたはスタートスイッチから供給される車両起動信号および車両停止信号の状態を監視する。また、車両起動停止監視部１５１は、各信号の状態を、必要に応じて高圧バッテリ監視部１５２、電源制御部１５３、および、高圧出力制御部１５４に通知する。
なお、車両起動信号および車両停止信号は、異なる信号により実現するようにしてもよいし、１つの信号の異なる状態（例えば、一方がHigh、他方がLow）により実現するようにしてもよい。
高圧バッテリ監視部１５２は、高圧バッテリ１１１から供給されるバッテリ状態情報に基づいて、高圧バッテリ１１１の異常の有無を検出する。高圧バッテリ監視部１５２は、検出結果を電源制御部１５３、高圧出力制御部１５４、および、ECU１０４などに通知する。
電源制御部１５３は、リレーＲＹ２ａ、ＲＹ２ｂを制御して、高圧バッテリ１１１のセル群ＣＧから高圧バッテリ制御ECU１１４およびECU１０４への電源ラインの確立および切断を制御する。また、電源制御部１５３は、必要に応じて、リレーＲＹ２ａ、ＲＹ２ｂの状態を高圧出力制御部１５４に通知する。
高圧出力制御部１５４は、リレーＲＹ１ａ、ＲＹ１ｂを制御して、高圧ラインの確立および切断を制御する。また、高圧出力制御部１５４は、必要に応じて、リレーＲＹ１ａ、ＲＹ１ｂの状態を電源制御部１５３に通知する。
［電源制御システム１０１の処理］
次に、図３および図４を参照して、電源制御システム１０１の処理について説明する。
まず、図３のフローチャートを参照して、電源制御システム１０１により実行される電源起動処理について説明する。なお、この処理は、例えば、電動車両のイグニッションスイッチまたはスタートスイッチがオフされ、電動車両の電源がオフされているときに実行される。また、このとき、リレーＲＹ２ａ、ＲＹ２ｂはクローズ（オン）され、リレーＲＹ１ａ、ＲＹ１ｂはオープン（オフ）されている。従って、高圧バッテリ１１１のセル群ＣＧから高圧バッテリ制御ECU１１４およびECU１０４に電力が供給されるとともに、高圧ラインが切断されている。さらに、高圧バッテリ１１１のセル群ＣＧの電力により、コンデンサＣ１が充電されている。
ステップＳ１において、高圧バッテリ制御ECU１１４は、車両起動信号を間欠監視する。具体的には、高圧バッテリ制御ECU１１４は、電動車両の電源がオフされているときに、高圧バッテリ１１１のセル群ＣＧの電力を用いて、所定の周期（例えば、1msec周期）で起動する。そして、高圧バッテリ制御ECU１１４が起動する毎に、車両起動停止監視部１５１は、車両起動信号の入力の有無を検出する。
このように車両起動信号を間欠監視することにより、停車中の高圧バッテリ制御ECU１１４の消費電力を抑制することができる。
ステップＳ２において、車両起動停止監視部１５１は、車両起動信号が入力されたか否かを判定する。車両起動信号が入力されていないと判定された場合、処理はステップＳ１に戻る。その後、ステップＳ２において、車両起動信号が入力されたと判定されるまで、ステップＳ１およびＳ２の処理が繰り返し実行される。
一方、電動車両のイグニッションスイッチまたはスタートスイッチがオンされ、車両起動信号が車両起動停止監視部１５１に入力された場合、ステップＳ２において、車両起動信号が入力されたと判定され、処理はステップＳ３に進む。
ステップＳ３において、高圧バッテリ制御ECU１１４は、間欠動作を止め、連続動作を開始する。このとき、高圧バッテリ制御ECU１１４は、引き続き高圧バッテリ１１１のセル群ＣＧから供給される電力により動作する。
ステップＳ４において、高圧バッテリ監視部１５２は、高圧バッテリ１１１から供給される高圧バッテリ状態情報に基づいて、高圧バッテリ１１１の状態を検出する。
ステップＳ５において、高圧バッテリ監視部１５２は、ステップＳ４の処理の結果に基づいて、高圧バッテリ１１１が使用可能であるか否かを判定する。高圧バッテリ監視部１５２は、高圧バッテリ１１１の状態が正常な範囲内である場合、高圧バッテリ１１１が使用可能であると判定し、処理はステップＳ６に進む。このとき、高圧バッテリ監視部１５２は、高圧バッテリ１１１が使用可能であることを電源制御部１５３および高圧出力制御部１５４に通知する。
ステップＳ６において、電源制御部１５３は、リレーＲＹ２ａ、ＲＹ２ｂをオープンする。これにより、高圧バッテリ１１１のセル群ＣＧが、高圧バッテリ制御ECU１１４およびECU１０４から切り離され、セル群ＣＧから高圧バッテリ制御ECU１１４およびECU１０４への電力の供給が停止する。このとき、コンデンサＣ１が充電されているため、高圧バッテリ制御ECU１１４およびECU１０４は、コンデンサＣ１から供給される電力により継続して動作する。また、電源制御部１５３は、リレーＲＹ２ａ，ＲＹ２ｂをオープンしたことを高圧出力制御部１５４に通知する。
ステップＳ７において、高圧出力制御部１５４は、リレーＲＹ１ａ、ＲＹ１ｂをクローズする。これにより、高圧ラインが確立され、高圧バッテリ１１１から高圧負荷１０２およびDCDCコンバータ１１２への電力の供給が開始される。そして、高圧負荷１０２のうち、動作に必要な電力がDCDCコンバータ１１２から供給される負荷以外の負荷が起動する。
ステップＳ８において、DCDCコンバータ１１２は、出力を開始する。すなわち、DCDCコンバータ１１２は、高圧バッテリ１１１の電圧を所定の電圧に降圧し、出力する処理を開始する。これにより、DCDCコンバータ１１２から低圧負荷１０３への電力の供給が開始され、低圧負荷１０３が起動するとともに、高圧負荷１０２のうち動作に必要な電力がDCDCコンバータ１１２から供給される負荷が起動し、電動車両が起動する。
また、DCDCコンバータ１１２からダイオードＤ１および電圧調整回路１１３を介して高圧バッテリ制御ECU１１４への電力の供給が開始されるとともに、DCDCコンバータ１１２からダイオードＤ１を介してECU１０４への電力の供給が開始される。これにより、高圧バッテリ制御ECU１１４およびECU１０４は、DCDCコンバータ１１２から供給される電力により動作するようになる。さらに、DCDCコンバータ１１２から供給される電力によるコンデンサＣ１の充電が開始される。
その後、電源起動処理は終了する。
一方、ステップＳ５において、高圧バッテリ１１１が使用可能でないと判定された場合、処理はステップＳ９に進む。
ステップＳ９において、高圧バッテリ監視部１５２は、高圧バッテリ１１１の異常を通知する。例えば、高圧バッテリ監視部１５２は、ECU１０４に高圧バッテリ１１１の異常を通知したり、不図示のEEPROM（Erasable Programmable ROM）等の不揮発性メモリに異常情報を記録したり、電動車両のインストルメントパネルの異常ランプ（不図示）を点灯したりする。
そして、リレーＲＹ２ａ、ＲＹ２ｂがクローズされ、リレーＲＹ１ａ、ＲＹ１ｂがオープンされたままの状態が継続され、電動車両が起動されずに、電源起動処理は終了する。
次に、図４のフローチャートを参照して、電源制御システム１０１により実行される電源停止処理について説明する。なお、この処理は、例えば、電動車両を停止するために、電動車両のイグニッションスイッチまたはスタートスイッチがオフされ、車両起動停止監視部１５１に車両停止信号が入力されたとき、または、図３の電源起動処理の後に高圧バッテリ１１１の異常が検出されたときに開始される。また、このとき、リレーＲＹ２ａ、ＲＹ２ｂはオープンされ、リレーＲＹ１ａ、ＲＹ１ｂはクローズされている。従って、高圧バッテリ制御ECU１１４およびECU１０４には、DCDCコンバータ１１２から電力が供給されている。さらに、DCDCコンバータ１１２からの電力により、コンデンサＣ１が充電されている。
ステップＳ２１において、高圧出力制御部１５４は、リレーＲＹ１ａ、ＲＹ１ｂをオープンする。これにより、高圧バッテリ１１１から高圧負荷１０２およびDCDCコンバータ１１２への電力の供給が停止する。また、DCDCコンバータ１１２から低圧負荷１０３、高圧バッテリ制御ECU１１４およびECU１０４への電力の供給が停止する。このとき、コンデンサＣ１が充電されているため、高圧バッテリ制御ECU１１４およびECU１０４は、コンデンサＣ１から供給される電力により継続して動作する。また、高圧出力制御部１５４は、リレーＲＹ１ａ、ＲＹ１ｂをオープンしたことを電源制御部１５３に通知する。
ステップＳ２２において、電源制御部１５３は、リレーＲＹ２ａ、ＲＹ２ｂをクローズする。これにより、高圧バッテリ１１１のセル群ＣＧから高圧バッテリ制御ECU１１４およびECU１０４への電力の供給が開始される。また、高圧バッテリ１１１のセル群ＣＧから供給される電力により、コンデンサＣ１の充電が開始される。
ステップＳ２３において、高圧バッテリ制御ECU１１４は、車両起動信号の間欠監視を開始する。
その後、電源停止処理は終了する。
以上のようにして、低圧バッテリを設けなくても、高圧バッテリ制御ECU１１４およびECU１０４に確実に電力を供給することができ、高圧バッテリ制御ECU１１４およびECU１０４を確実に動作させることができる。その結果、例えば、高圧バッテリ１１１から高圧負荷１０２およびDCDCコンバータ１１２への電力の供給を開始する前に、高圧バッテリ１１１の異常の有無を確実に検出することができ、高圧バッテリ１１１の異常により、高圧負荷１０２およびDCDCコンバータ１１２が故障するのが防止される。
［第１の実施の形態の変形例など］
コンデンサＣ１は、高圧バッテリ制御ECU１１４およびECU１０４への電力の供給源が、高圧バッテリ１１１のセル群ＣＧからDCDCコンバータ１１２に切り替わる間、または、その逆に切り替わる間、高圧バッテリ制御ECU１１４およびECU１０４に安定して電力を供給できるだけの容量を有することが望ましい。ただし、少なくとも高圧バッテリ制御ECU１１４に安定した電力を供給できる容量を有していれば、例えば、ECU１０４の電源が落ち、車両起動信号がオフになっても、高圧バッテリ制御ECU１１４の動作を継続させることにより、高圧ラインを確実に確立することが可能になる。
また、ECU１０４にもコンデンサＣ１と同様の蓄電手段を設けるようにしてもよい。
さらに、高圧バッテリ１１１のセルのうちセル群ＣＧだけが常時使用され、放電されているため、例えば、走行中に回生エネルギーにより高圧バッテリ１１１を充電する際などに、セル群ＣＧを優先的に充電する等の対処を行うようにすることが望ましい。この充電量均等化制御には、任意の方法を適用することが可能である。また、車両停止時に行う外部充電中に、同様の制御を行うようにしてもよい。
また、以上の説明では、ステップＳ２２において、高圧バッテリ制御ECU１１４（電源制御部１５３）が、能動的にリレーＲＹ２ａ、ＲＹ２ｂをクローズする例を示したが、ステップＳ２１において、リレーＲＹ１ａ、ＲＹ１ｂをオープンした後、待機するようにしてもよい。この場合、コンデンサＣ１が放電された後、高圧バッテリ制御ECU１１４の電源がオフされることにより、自動的にリレーＲＹ２ａ、ＲＹ２ｂがクローズされるようになる。
＜２．第２の実施の形態＞
次に、図５乃至図８を参照して、本発明の第２の実施の形態について説明する。この第２の実施の形態は、図１の電源制御システム１０１のコンデンサＣ１を削除するようにするものである。
［電源制御システム２０１の構成例］
図５は、本発明を適用した電源制御システムの第２の実施の形態を示す回路図である。なお、図中、図１と対応する部分には同じ符号を付してあり、処理が同じ部分については、その説明は繰り返しになるため適宜省略する。
図５の電源制御システム２０１は、図１の電源制御システム１０１と比較して、DCDCコンバータ１１２および高圧バッテリ制御ECU１１４の代わりに、DCDCコンバータ２１１および高圧バッテリ制御ECU２１２が設けられている点、および、コンデンサＣ１が設けられていない点が異なり、その他については、電源制御システム１０１と同様である。
DCDCコンバータ２１１は、図１のDCDCコンバータ１１２と比較して、出力を開始したときに出力を開始したことを示す出力開始信号を高圧バッテリ制御ECU２１２に供給する点が異なり、その他については、DCDCコンバータ１１２と同様である。なお、このDCDCコンバータ２１１と高圧バッテリ制御ECU２１２との間の通信は、例えば、シリアル通信、CAN（Controller Area Network）通信、あるいは、LIN（Local Interconnect Network）通信等により実現される。
高圧バッテリ制御ECU２１２は、図１の高圧バッテリ制御ECU１１４と比較して、DCDCコンバータ２１１の出力開始信号に基づいて、リレーＲＹ１ａ乃至ＲＹ２ｂを制御することにより、高圧バッテリ制御ECU２１２が動作する電力の供給源を切り替える点が異なり、その他については、高圧バッテリ制御ECU１１４と同様である。
［高圧バッテリ制御ECU２１２の機能の構成例］
図６は、高圧バッテリ制御ECU２１２の機能の構成例を示すブロック図である。なお、図中、図２と対応する部分には同じ符号を付してあり、処理が同じ部分については、その説明は繰り返しになるため適宜省略する。
高圧バッテリ制御ECU２１２は、図２の高圧バッテリ制御ECU１１４と比較して、電源制御部１５３の代わりに電源制御部２５１が設けられている点が異なり、その他については、高圧バッテリ制御ECU１１４と同様である。
電源制御部２５１は、DCDCコンバータ２１１から出力開始信号を取得する。また、電源制御部１５３は、リレーＲＹ２ａ、ＲＹ２ｂを制御して、高圧バッテリ１１１のセル群ＣＧから高圧バッテリ制御ECU２１２およびECU１０４への電源ラインの確立および切断を制御する。さらに、電源制御部２５１は、必要に応じて、リレーＲＹ２ａ、ＲＹ２ｂの状態を高圧出力制御部１５４に通知する。
［電源制御システム２０１の処理］
次に、図７および図８を参照して、電源制御システム２０１の処理について説明する。
まず、図７のフローチャートを参照して、電源制御システム２０１により実行される電源起動処理について説明する。なお、この処理は、例えば、電動車両のイグニッションスイッチまたはスタートスイッチがオフされ、電動車両の電源がオフされているときに実行される。また、このとき、リレーＲＹ２ａ、ＲＹ２ｂはクローズされ、リレーＲＹ１ａ、ＲＹ１ｂはオープンされている。従って、高圧バッテリ１１１のセル群ＣＧから高圧バッテリ制御ECU２１２およびECU１０４に電力が供給されるとともに、高圧ラインが切断されている。
ステップＳ５１乃至Ｓ５５の処理は、図３のステップＳ１乃至Ｓ５の処理と同様であり、その説明は繰り返しになるため省略する。
そして、ステップＳ５５において、高圧バッテリ１１１が使用可能であると判定された場合、処理はステップＳ５６に進む。
ステップＳ５６において、図３のステップＳ７の処理と同様に、リレーＲＹ１ａ，ＲＹ１ｂがクローズされる。これにより、高圧ラインが確立され、高圧バッテリ１１１から高圧負荷１０２およびDCDCコンバータ２１１への電力の供給が開始される。そして、高圧負荷１０２のうち、動作に必要な電力がDCDCコンバータ２１１から供給される負荷以外の負荷が起動する。
ステップＳ５７において、図３のステップＳ８の処理と同様に、DCDCコンバータ２１１が、出力を開始する。これにより、DCDCコンバータ２１１から低圧負荷１０３への電力の供給が開始され、低圧負荷１０３が起動するとともに、高圧負荷１０２のうち動作に必要な電力がDCDCコンバータ２１１から供給される負荷が起動し、電動車両が起動する。
また、DCDCコンバータ２１１からダイオードＤ１および電圧調整回路１１３を介して高圧バッテリ制御ECU２１２への電力の供給が開始されるとともに、DCDCコンバータ２１１からダイオードＤ１を介してECU１０４への電力の供給が開始される。これにより、高圧バッテリ制御ECU２１２およびECU１０４は、DCDCコンバータ２１１から供給される電力により動作するようになる。
ステップＳ５８において、電源制御部２５１は、出力開始信号が入力されたか否かを判定する。この判定処理は、DCDCコンバータ２１１から電源制御部２５１に出力開始信号が入力されるまで継続され、DCDCコンバータ２１１から電源制御部２５１に出力開始信号が入力されたとき、処理はステップＳ５９に進む。
ステップＳ５９において、図３のステップＳ６の処理と同様に、リレーＲＹ２ａ，ＲＹ２ｂがオープンされる。これにより、高圧バッテリ１１１のセル群ＣＧが、高圧バッテリ制御ECU２１２およびECU１０４から切り離され、セル群ＣＧから高圧バッテリ制御ECU２１２およびECU１０４への電力の供給が停止する。なお、高圧バッテリ制御ECU２１２およびECU１０４は、DCDCコンバータ２１１から供給される電力により動作を継続する。
その後、電源起動処理は終了する。
一方、ステップＳ５５において、高圧バッテリ１１１が使用可能であると判定された場合、処理はステップＳ６０に進む。
ステップＳ６０において、図３のステップＳ９の処理と同様に、高圧バッテリ１１１の異常が通知される。
そして、リレーＲＹ２ａ、ＲＹ２ｂがクローズされ、リレーＲＹ１ａ、ＲＹ１ｂがオープンされたままの状態が継続され、電動車両が起動されずに、電源起動処理は終了する。
次に、図８のフローチャートを参照して、電源制御システム２０１により実行される電源停止処理について説明する。なお、この処理は、例えば、電動車両を停止するために、電動車両のイグニッションスイッチまたはスタートスイッチがオフされ、車両起動停止監視部１５１に車両停止信号が入力されたとき、または、図７の電源起動処理の後に高圧バッテリ１１１の異常が検出されたときに開始される。また、このとき、リレーＲＹ２ａ、ＲＹ２ｂはオープンされ、リレーＲＹ１ａ、ＲＹ１ｂはクローズされている。従って、高圧バッテリ制御ECU２１２およびECU１０４には、DCDCコンバータ２１１から電力が供給されている。
ステップＳ７１において、電源制御部２５１は、リレーＲＹ２ａ、ＲＹ２ｂをクローズする。これにより、高圧バッテリ１１１のセル群ＣＧから高圧バッテリ制御ECU２１２およびECU１０４への電力の供給が開始される。また、電源制御部２５１は、リレーＲＹ２ａ、ＲＹ２ｂをクローズしたことを電源制御部１５３に通知する。
ステップＳ７２において、高圧出力制御部１５４は、リレーＲＹ１ａ、ＲＹ１ｂをオープンする。これにより、高圧バッテリ１１１から高圧負荷１０２およびDCDCコンバータ２１１への電力の供給が停止する。また、DCDCコンバータ２１１から低圧負荷１０３、高圧バッテリ制御ECU２１２およびECU１０４への電力の供給が停止する。
ステップＳ７３において、図４のステップＳ２３の処理と同様に、車両起動信号の間欠監視が開始される。
その後、電源停止処理は終了する。
以上のようにして、コンデンサＣ１を用いることなく、高圧バッテリ１１１のセル群ＣＧまたはDCDCコンバータ２１１から高圧バッテリ制御ECU２１２およびECU１０４に常時電力を供給することができる。その結果、電源制御システム１０１と比較して、高圧バッテリ制御ECU２１２およびECU１０４の動作をより安定させることができる。
［第２の実施の形態の変形例］
なお、電源停止処理を、図４のフローチャートに従って動作させるようにしてもよい。その場合、リレーＲＹ１ａ、ＲＹ１ｂをオープンした後、高圧バッテリ制御ECU２１２の電源がオフされることにより、自動的にリレーＲＹ２ａ、ＲＹ２ｂがクローズされるのを待つようにしてもよい。
＜３．第３の実施の形態＞
次に、図９乃至図１１を参照して、本発明の第３の実施の形態について説明する。
以上に説明した第１および第２の実施の形態では、各ECU（高圧バッテリ制御ECU１１４、高圧バッテリ制御ECU２１２、ECU１０４）に電力を供給する高圧バッテリ１１１のセルを、セル群ＣＧに固定する例を示した。そのため、セル群ＣＧだけ劣化が早く進行し、高圧バッテリ１１１内のセルの充電量にバラツキが生じ、高圧バッテリ１１１全体のパフォーマンスが低下する恐れがある。
これを解決するためには、例えば、上述したように充電量均等化制御を適用することが考えられるが、使用するセルを切り替えて、各ECUの動作用の電力を、高圧バッテリ１１１内の各セルから均等に取得するようにする方が、より望ましい。そして、この第３の実施の形態は、各ECUの動作用の電力を、高圧バッテリ１１１内の各セルから均等に取得できるようにするものである。
［電源制御システム３０１の構成例］
図９は、本発明を適用した電源制御システムの第３の実施の形態を示す回路図である。なお、図中、図１と対応する部分には同じ符号を付してあり、処理が同じ部分については、その説明は繰り返しになるため適宜省略する。
図９の電源制御システム３０１は、図１の電源制御システム１０１と比較して、スイッチＳＷ１１乃至ＳＷ２２が追加され、高圧バッテリ制御ECU１１４の代わりに高圧バッテリ制御ECU３１１が設けられている点が異なり、その他については、電源制御システム１０１と同様である。
なお、電源制御システム３０１では、高圧バッテリ１１１のセルが、セル群ＣＧ１乃至ＣＧ４の４つのセル群に分けられている。セル群ＣＧ１乃至ＣＧ４は、それぞれ同じ数のセルが直列に接続された構成を有しており、各セル群の両端の電圧はほぼ同じになる。
なお、以下、各セル群の両端のうち正極側の端部をセル群の正極と称し、負極側の端部をセル群の負極と称する。また、以下、セル群ＣＧ１乃至ＣＧ４を個々に区別する必要がない場合、単にセル群ＣＧと称する。
スイッチＳＷ１１は、接点ＣＰ１１または接点ＣＰ１２のいずれかに接続可能なスイッチである。スイッチＳＷ１２は、接点ＣＰ１２または接点ＣＰ１３のいずれかに接続可能なスイッチである。スイッチＳＷ１３は、接点ＣＰ１３または接点ＣＰ１４のいずれかに接続可能なスイッチである。スイッチＳＷ１４は、接点ＣＰ１４または接点ＣＰ１５のいずれかに接続可能なスイッチである。
また、接点ＣＰ１１は、セル群ＣＧ１の負極に接続されている。接点ＣＰ１２は、セル群ＣＧ１の正極およびセル群ＣＧ２の負極に接続されている。接点ＣＰ１３は、セル群ＣＧ２の正極およびセル群ＣＧ３の負極に接続されている。接点ＣＰ１４は、セル群ＣＧ３の正極およびセル群ＣＧ４の負極に接続されている。接点ＣＰ１５は、セル群ＣＧ４の正極に接続されている。
スイッチＳＷ２１は、接点ＣＰ２１ａまたは接点ＣＰ２１ｂのいずれかに接続可能なスイッチである。スイッチＳＷ２２は、接点ＣＰ２２ａまたは接点ＣＰ２２ｂのいずれかに接続可能なスイッチである。
また、接点ＣＰ２１ａは、スイッチＳＷ１１に接続されている。接点ＣＰ２１ｂは、スイッチＳＷ１３に接続されている。接点ＣＰ２２ａは、スイッチＳＷ１２に接続されている。接点ＣＰ２２ｂは、スイッチＳＷ１４に接続されている。
高圧バッテリ制御ECU３１１は、図１の高圧バッテリ制御ECU１１４の機能に加えて、スイッチＳＷ１１乃至ＳＷ２２を制御して、各ECUに電力を供給する高圧バッテリ１１１のセル群ＣＧを選択する機能を有している。
［高圧バッテリ制御ECU３１１の機能の構成例］
図１０は、高圧バッテリ制御ECU３１１の機能の構成例を示すブロック図である。なお、図中、図２と対応する部分には同じ符号を付してあり、処理が同じ部分については、その説明は繰り返しになるため省略する。
高圧バッテリ制御ECU３１１は、図２の高圧バッテリ制御ECU１１４と比較して、電源制御部１５３の代わりに電源制御部３５１が設けられている点が異なる。
電源制御部３５１は、図２の電源制御部１５３の機能に加えて、スイッチＳＷ１１乃至ＳＷ２２を制御して、各ECUに電力を供給する高圧バッテリ１１１のセル群ＣＧを選択する機能を有している。
［電源制御システム３０１の処理］
次に、電源制御システム３０１の処理について説明する。
なお、電源制御システム３０１による電源起動処理は、図３を参照して上述した電源制御システム１０１による電源起動処理と同様であり、その説明は繰り返しになるため省略する。
次に、図１１のフローチャートを参照して、電源制御システム３０１により実行される電源停止処理を説明する。なお、この処理は、例えば、電動車両を停止するために、電動車両のイグニッションスイッチまたはスタートスイッチがオフされ、車両起動停止監視部１５１に車両停止信号が入力されたとき、または、図３の電源起動処理の後に高圧バッテリ１１１の異常が検出されたときに開始される。また、このとき、リレーＲＹ２ａ、ＲＹ２ｂはオープンされ、リレーＲＹ１ａ、ＲＹ１ｂはクローズされている。従って、高圧バッテリ制御ECU３１１およびECU１０４には、DCDCコンバータ１１２から電力が供給されている。さらに、DCDCコンバータ１１２からの電力により、コンデンサＣ１が充電されている。
ステップＳ１０１において、高圧バッテリ監視部１５２は、高圧バッテリ１１１から供給されるバッテリ状態情報に基づいて、充電量が最も多いセル群ＣＧの判定を行う。充電量が最も多いセル群がセル群ＣＧ１であると判定された場合、処理はステップＳ１０２に進む。このとき、高圧バッテリ監視部１５２は、充電量が最も多いセル群ＣＧがセル群ＣＧ１であることを電源制御部３５１に通知する。
ステップＳ１０２において、電源制御部３５１は、スイッチＳＷ１１を接点ＣＰ１１に接続し、スイッチＳＷ１２を接点ＣＰ１２に接続する。その後、処理はステップＳ１０４に進む。
また、ステップＳ１０１において、充電量が最も多いセル群がセル群ＣＧ２であると判定された場合、処理はステップＳ１０３に進む。このとき、高圧バッテリ監視部１５２は、充電量が最も多いセル群ＣＧがセル群ＣＧ２であることを電源制御部３５１に通知する。
ステップＳ１０３において、電源制御部３５１は、スイッチＳＷ１１を接点ＣＰ１２に接続し、スイッチＳＷ１２を接点ＣＰ１３に接続する。その後、処理はステップＳ１０４に進む。
ステップＳ１０４において、電源制御部３５１は、スイッチＳＷ２１を接点ＣＰ２１ａに接続し、スイッチＳＷ２２を接点ＣＰ２２ａに接続する。これにより、充電量が最も多いセル群ＣＧがセル群ＣＧ１であると判定された場合、セル群ＣＧ１の負極がリレーＲＹ２ａに接続され、セル群ＣＧ１の正極がリレーＲＹ２ｂに接続される。一方、充電量が最も多いセル群ＣＧがセル群ＣＧ２であると判定された場合、セル群ＣＧ２の負極がリレーＲＹ２ａに接続され、セル群ＣＧ２の正極がリレーＲＹ２ｂに接続される。その後、処理はステップＳ１０８に進む。
さらに、ステップＳ１０１において、充電量が最も多いセル群がセル群ＣＧ３であると判定された場合、処理はステップＳ１０５に進む。このとき、高圧バッテリ監視部１５２は、充電量が最も多いセル群ＣＧがセル群ＣＧ３であることを電源制御部３５１に通知する。
ステップＳ１０５において、電源制御部３５１は、スイッチＳＷ１３を接点ＣＰ１３に接続し、スイッチＳＷ１４を接点ＣＰ１４に接続する。その後、処理はステップＳ１０７に進む。
また、ステップＳ１０１において、充電量が最も多いセル群がセル群ＣＧ４であると判定された場合、処理はステップＳ１０６に進む。このとき、高圧バッテリ監視部１５２は、充電量が最も多いセル群ＣＧがセル群ＣＧ４であることを電源制御部３５１に通知する。
ステップＳ１０６において、電源制御部３５１は、スイッチＳＷ１３を接点ＣＰ１４に接続し、スイッチＳＷ１４を接点ＣＰ１５に接続する。その後、処理はステップＳ１０７に進む。
ステップＳ１０７において、電源制御部３５１は、スイッチＳＷ２１を接点ＣＰ２１ｂに接続し、スイッチＳＷ２２を接点ＣＰ２２ｂに接続する。これにより、充電量が最も多いセル群ＣＧがセル群ＣＧ３であると判定された場合、セル群ＣＧ３の負極がリレーＲＹ２ａに接続され、セル群ＣＧ３の正極がリレーＲＹ２ｂに接続される。一方、充電量が最も多いセル群ＣＧがセル群ＣＧ４であると判定された場合、セル群ＣＧ４の負極がリレーＲＹ２ａに接続され、セル群ＣＧ４の正極がリレーＲＹ２ｂに接続される。その後、処理はステップＳ１０８に進む。
ステップＳ１０８において、電源制御部３５１は、リレーＲＹ２ａ、ＲＹ２ｂをクローズする。これにより、充電量が最も多いセル群ＣＧから高圧バッテリ制御ECU３１１への電力の供給が開始される。そして、電源制御部３５１は、リレーＲＹ２ａ、ＲＹ２ｂをクローズしたことを高圧出力制御部１５４に通知する。
ステップＳ１０９において、高圧出力制御部１５４は、リレーＲＹ１ａ、ＲＹ１ｂをオープンする。これにより、高圧バッテリ１１１から高圧負荷１０２およびDCDCコンバータ１１２への電力の供給が停止される。また、DCDCコンバータ１１２から低圧負荷１０３、高圧バッテリ制御ECU３１１、および、ECU１０４への電力の供給が停止される。
ステップＳ１１０において、図４のステップＳ２３の処理と同様に、車両起動信号の間欠監視が開始される。
その後、電源停止処理は終了する。
以上のようにして、各ECUへの電力供給用として充電量が最も多いセル群ＣＧが常に選択され、高圧バッテリ１１１内の各セルの充電量のバラツキを小さくすることができる。
［第３の実施の形態の変形例］
なお、使用されるセル群ＣＧのバラツキをより少なくするために、選択したセル群ＣＧを高圧バッテリ制御ECU３１１や不揮発メモリ等に記憶するようにして、例えば、同じセル群ＣＧが所定の回数（例えば、３回）連続して選択された場合、次は、当該セル群ＣＧの充電量が最も多くても、２番目に充電量が多いセル群ＣＧを選択するようにしてもよい。
また、以上の説明では、高圧バッテリ制御ECU３１１がスイッチＳＷ１１乃至ＳＷ２２の制御を行うようにしたが、他のECUが行うようにしてもよい。
さらに、スイッチＳＷ１１乃至ＳＷ２２には、例えば、トランジスタやリレー等を採用することが可能である。また、スイッチＳＷ２１、ＳＷ２２に、オープン接点である３状態スイッチを採用し、リレーＲＹ２ａ、ＲＹ２ｂを省略することも可能である。
また、各セル群ＣＧの充電量によらずに、例えば、セル群ＣＧ１、セル群ＣＧ２、セル群ＣＧ３、セル群ＣＧ４、セル群ＣＧ１・・・の順番に、使用するセル群ＣＧを機械的にローテーションするようにしてもよい。
さらに、以上の説明では、第３の実施の形態を第１の実施の形態に適用する例を示したが、第２の実施の形態に適用することも可能である。
また、以上の説明では、セル群ＣＧを４つに分ける例を示したが、高圧バッテリ１１１のセル数、高圧バッテリ制御ECU３１１の入力電圧等に応じて、セル群ＣＧの分割数を任意の値に設定することが可能である。なお、セル群ＣＧの数に応じてスイッチの数を変更する必要がある。
＜４．第４の実施の形態＞
次に、図１２乃至図１５を参照して、本発明の第４の実施の形態について説明する。
第４の実施の形態は、第３の実施の形態と比較して、さらに高圧バッテリ１１１の各セルを均等に使用できるようにするものである。
［電源制御システム４０１の構成例］
図１２は、本発明を適用した電源制御システムの第４の実施の形態を示すブロック図である。なお、図中、図１と対応する部分には同じ符号を付してあり、処理が同じ部分については、その説明は繰り返しになるため適宜省略する。
図１２の電源制御システム４０１は、図１の電源制御システム１０１と比較して、高圧バッテリ１１１の代わりに高圧バッテリ４１１が設けられ、高圧バッテリ制御ECU１１４の代わりに高圧バッテリ制御ECU４１２が設けられている点が異なり、その他については、電源制御システム１０１と同様である。
高圧バッテリ４１１は、図１の高圧バッテリ１１１と比較して、スイッチＳＷ３１乃至ＳＷ４３を内蔵している点が異なる。また、図９の高圧バッテリ１１１と同様に、高圧バッテリ４１１のセルが、セル群ＣＧ１１乃至ＣＧ１４の４つのセル群に分けられている。なお、以下、セル群ＣＧ１１乃至ＣＧ１４を個々に区別する必要がない場合、単にセル群ＣＧと称する。
スイッチＳＷ３１の支点ＦＰ３１は、セル群ＣＧ１１の正極に接続され、接点ＣＰ３１ａはセル群ＣＧ１２の負極に接続され、接点ＣＰ３１ｂはスイッチＳＷ３２の接点３２ｂに接続されている。スイッチＳＷ３２の支点ＦＰ３２は、セル群ＣＧ１２の正極に接続され、接点ＣＰ３２ａはセル群ＣＧ１３の負極に接続され、接点ＣＰ３２ｂはスイッチＳＷ３３の接点３３ｂに接続されている。スイッチＳＷ３３の支点ＦＰ３３は、セル群ＣＧ１３の正極に接続され、接点ＣＰ３３ａはセル群ＣＧ１４の負極に接続され、接点ＣＰ３３ｂはセル群ＣＧ１４の正極に接続されている。
スイッチＳＷ４１の支点ＦＰ４１は、セル群ＣＧ１２の負極に接続され、接点ＣＰ４１ａはセル群ＣＧ１１の正極に接続され、接点ＣＰ４１ｂはセル群ＣＧ１１の負極に接続されている。スイッチＳＷ４２の支点ＦＰ４２は、セル群ＣＧ１３の負極に接続され、接点ＣＰ４２ａはセル群ＣＧ１２の正極に接続され、接点ＣＰ４２ｂはスイッチＳＷ４１の接点４１ｂに接続されている。スイッチＳＷ４３の支点ＦＰ４３は、セル群ＣＧ１４の負極に接続され、接点ＣＰ４３ａはセル群ＣＧ１３の正極に接続され、接点ＣＰ４３ｂはスイッチＳＷ４２の接点４２ｂに接続されている。
従って、スイッチＳＷ３１乃至ＳＷ３３を接点ＣＰ３１ａ乃至ＣＰ３３ａに接続し、スイッチＳＷ４１乃至ＳＷ４３を接点ＣＰ４１ａ乃至ＣＰ４３ａに接続することにより、高圧バッテリ４１１のセル群ＣＧ１１乃至ＣＧ１４が直列に接続される。一方、スイッチＳＷ３１乃至ＳＷ３３を接点ＣＰ３１ｂ乃至ＣＰ３３ｂに接続し、スイッチＳＷ４１乃至ＳＷ４３を接点ＣＰ４１ｂ乃至ＣＰ４３ｂに接続することにより、高圧バッテリ４１１のセル群ＣＧ１１乃至ＣＧ１４が並列に接続される。
高圧バッテリ制御ECU４１２は、図１の高圧バッテリ制御ECU１１４の機能に加えて、スイッチＳＷ３１乃至ＳＷ４３を制御して、高圧バッテリ４１１のセル群ＣＧの接続を直列または並列に切り替える機能を有している。
［高圧バッテリ制御ECU４１２の機能の構成例］
図１３は、高圧バッテリ制御ECU４１２の機能の構成例を示すブロック図である。なお、図中、図２と対応する部分には同じ符号を付してあり、処理が同じ部分については、その説明は繰り返しになるため省略する。
高圧バッテリ制御ECU４１２は、図２の高圧バッテリ制御ECU１１４と比較して、電源制御部１５３の代わりに電源制御部４５１が設けられている点が異なる。
電源制御部４５１は、図２の電源制御部１５３の機能に加えて、スイッチＳＷ３１乃至ＳＷ４３を制御して、高圧バッテリ４１１のセル群ＣＧの接続を直列または並列に切り替える機能を有している。
［電源制御システム４０１の処理］
次に、図１４および図１５を参照して、電源制御システム４０１の処理について説明する。
まず、図１４のフローチャートを参照して、電源制御システム４０１により実行される電源起動処理について説明する。なお、この処理は、例えば、電動車両のイグニッションスイッチまたはスタートスイッチがオフされ、電動車両の電源がオフされているときに実行される。また、このとき、リレーＲＹ２ａおよびリレーＲＹ２ｂはクローズされ、リレーＲＹ１ａおよびリレーＲＹ１ｂはオープンされ、スイッチＳＷ３１乃至ＳＷ３３が接点ＣＰ３１ｂ乃至ＣＰ３３ｂに接続され、スイッチＳＷ４１乃至ＳＷ４３が接点ＣＰ４１ｂ乃至ＣＰ４３ｂに接続されている。従って、並列に接続されたセル群ＣＧ１１乃至ＣＧ１４から、高圧バッテリ制御ECU４１２およびECU１０４に電力が供給されるとともに、高圧ラインが切断されている。さらに、並列に接続されたセル群ＣＧ１１乃至ＣＧ１４の電力により、コンデンサＣ１が充電されている。
ステップＳ１５１乃至Ｓ１５５の処理は、図３のステップＳ１乃至Ｓ５の処理と同様であり、その説明は繰り返しになるため省略する。
そして、ステップＳ１５５において、高圧バッテリ４１１が使用可能であると判定された場合、処理はステップＳ１５６に進む。
ステップＳ１５６において、図３のステップＳ６の処理と同様に、リレーＲＹ２ａ、ＲＹ２ｂがオープンされる。これにより、高圧バッテリ４１１のセル群ＣＧ１乃至ＣＧ４が、高圧バッテリ制御ECU４１２およびECU１０４から切り離され、セル群ＣＧ１乃至ＣＧ４から高圧バッテリ制御ECU４１２およびECU１０４への電力の供給が停止する。このとき、コンデンサＣ１が充電されているため、高圧バッテリ制御ECU４１２およびECU１０４は、コンデンサＣ１から供給される電力により継続して動作する。
ステップＳ１５７において、電源制御部４５１は、ＳＷ３１乃至ＳＷ４３を直列側に接続する。すなわち、電源制御部４５１は、スイッチＳＷ３１乃至ＳＷ３３を接点ＣＰ３１ａ乃至ＣＰ３３ａに接続し、スイッチＳＷ４１乃至ＳＷ４３を接点ＣＰ４１ａ乃至ＣＰ４３ａに接続する。これにより、セル群ＣＧ１乃至ＣＧ４が直列に接続される。また、電源制御部１５３は、リレーＲＹ２ａ，ＲＹ２ｂをオープンしたことを高圧出力制御部１５４に通知する。
なお、このとき、リレーＲＹ１ａ、ＲＹ１ｂがオープンされており、高圧ラインが確立されていないため、ＳＷ３１乃至ＳＷ４３の制御タイミングを必ずしも合わせる必要はない。
ステップＳ１５８において、図３のステップＳ７の処理と同様に、リレーＲＹ１ａ、ＲＹ１ｂがクローズされる。これにより、高圧ラインが確立され、セル群ＣＧ１乃至ＣＧ４が直列に接続された高圧バッテリ４１１から高圧負荷１０２およびDCDCコンバータ１１２への電力の供給が開始される。
ステップＳ１５９において、図３のステップＳ８の処理と同様に、DCDCコンバータ１１２が出力を開始する。
その後、電源起動処理は終了する。
一方、ステップＳ１５５において、高圧バッテリ４１１が使用可能でないと判定された場合、処理はステップＳ１６０に進む。
ステップＳ１６０において、図３のステップＳ９の処理と同様に、高圧バッテリ４１１の異常が通知される。
そして、リレーＲＹ２ａ、ＲＹ２ｂがクローズされ、リレーＲＹ１ａ、ＲＹ１ｂがオープンされたままの状態が継続され、電動車両が起動されずに、電源起動処理は終了する。
次に、図１５のフローチャートを参照して、電源制御システム４０１により実行される電源停止処理について説明する。なお、この処理は、例えば、電動車両を停止するために、電動車両のイグニッションスイッチまたはスタートスイッチがオフされ、車両起動停止監視部１５１に車両停止信号が入力されたとき、または、図１４の電源起動処理の後に高圧バッテリ４１１の異常が検出されたときに開始される。また、このとき、リレーＲＹ２ａ、ＲＹ２ｂはオープンされ、リレーＲＹ１ａ、ＲＹ１ｂはクローズされ、スイッチＳＷ３１乃至ＳＷ３３が接点ＣＰ３１ａ乃至ＣＰ３３ａに接続され、スイッチＳＷ４１乃至ＳＷ４３が接点ＣＰ４１ａ乃至ＣＰ４３ａに接続されている。従って、高圧バッテリ制御ECU４１２およびECU１０４には、DCDCコンバータ１１２から電力が供給されている。さらに、DCDCコンバータ１１２からの電力により、コンデンサＣ１が充電されている。また、高圧バッテリ４１１のセル群ＣＧ１１乃至ＣＧ１４は、直列に接続されている。
ステップＳ１７１において、図４のステップＳ２１の処理と同様に、リレーＲＹ１ａ、ＲＹ１ｂがオープンされる。
ステップＳ１７２において、電源制御部４５１は、スイッチＳＷ３１乃至ＳＷ４３を並列側に接続する。すなわち、電源制御部４５１は、スイッチＳＷ３１乃至ＳＷ３３を接点ＣＰ３１ｂ乃至ＣＰ３３ｂに接続し、スイッチＳＷ４１乃至ＳＷ４３を接点ＣＰ４１ｂ乃至ＣＰ４３ｂに接続する。これにより、高圧バッテリ４１１のセル群ＣＧ１乃至ＣＧ４が並列に接続される。
ステップＳ１７３において、図４のステップＳ２２の処理と同様に、リレーＲＹ２ａ、ＲＹ２ｂがクローズされる。これにより、高圧バッテリ４１１の並列に接続されたセル群ＣＧ１１乃至ＣＧ１４から高圧バッテリ制御ECU４１２およびECU１０４への電力の供給が開始される。また、高圧バッテリ４１１の並列に接続されたセル群ＣＧ１１乃至ＣＧ１４から供給される電力によるコンデンサＣ１の充電が開始される。
ステップＳ１７４において、図４のステップＳ２３の処理と同様に、車両起動信号の間欠監視が開始される。
以上のようにして、高圧バッテリ４１１の各セルを均等に使用することができ、各セルの充電量のバラツキをより小さくすることができる。
［第４の実施の形態の変形例］
なお、以上の説明では、セル群ＣＧを４つに分ける例を示したが、高圧バッテリ１１１のセル数、高圧バッテリ制御ECU３１１の入力電圧等に応じて、セル群ＣＧの分割数を任意の値に設定することが可能である。なお、セル群ＣＧの数に応じてスイッチの数を変更する必要がある。
また、リレーＲＹ１ａ、ＲＹ１ｂをオープンした後、コンデンサＣ１が放電され、高圧バッテリ制御ECU４１２の電源がオフされることにより、自動的にリレーＲＹ２ａ、ＲＹ２ｂがクローズされるのを待つようにすることが可能である。なお、この場合、高圧バッテリ制御ECU４１２およびECU１０４に高圧の電力が印加されないように、リレーＲＹ２ａ、ＲＹ２ｂがクローズされる前に、必ずスイッチＳＷ３１乃至ＳＷ４３を並列側に接続する必要がある。
＜５．全実施の形態に対する変形例＞
なお、以上の説明では、低圧バッテリを省略する構成を示したが、従来の構成のように、DCDCコンバータの後段に低圧バッテリを設けて、低圧バッテリから低圧負荷および各ECUに電力を供給するようにしてもよい。この場合、例えば、低圧バッテリが上がったときに、上述したように、高圧バッテリの一部のセル群から各ECUに電力を供給する２重系電源システムを構成することが可能である。
また、以上の説明では、高圧バッテリの各セルに監視ECUを設けて、高圧バッテリから高圧バッテリ制御ECUにバッテリ状態情報を供給する例を示したが、高圧バッテリ制御ECU自身が、高圧バッテリの各セルの状態を検出するようにしてもよい。
上述した一連の処理は、ハードウエアにより実行することもできるし、ソフトウエアにより実行することもできる。一連の処理をソフトウエアにより実行する場合には、そのソフトウエアを構成するプログラムが、コンピュータにインストールされる。ここで、コンピュータには、上述した高圧バッテリ制御ECUなど、専用のハードウエアに組み込まれているコンピュータや、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のパーソナルコンピュータなどが含まれる。
なお、コンピュータが実行するプログラムは、本明細書で説明する順序に沿って時系列に処理が行われるプログラムであっても良いし、並列に、あるいは呼び出しが行われたとき等の必要なタイミングで処理が行われるプログラムであっても良い。
また、本明細書において、システムとは、複数の装置により構成される装置全体を表すものである。
さらに、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
１０１ 電源制御システム
１０２ 高圧負荷
１０３ 低圧負荷
１０４−１乃至１０４−ｎ ECU
１１１ 高圧バッテリ
１１２ DCDCコンバータ
１１４ 高圧バッテリ制御ECU
１５１ 車両起動停止監視部
１５２ 高圧バッテリ監視部
１５３ 電源制御部
１５４ 高圧出力制御部
２０１ 電源制御システム
２１１ DCDCコンバータ
２１２ 高圧バッテリ制御ECU
２５１ 電源制御部
３０１ 電源制御システム
３１１ 高圧バッテリ制御ECU
３５１ 電源制御部
４０１ 電源制御システム
４１１ 高圧バッテリ
４１２ 高圧バッテリ制御ECU
４５１ 電源制御部

Claims (6)

  1. 複数のセルが直列に接続されたバッテリの電圧を降圧し、第１の負荷に供給する電圧変換手段と、
    バッテリから前記電圧変換手段および第２の負荷への第１の電力の供給経路を開閉する第１の開閉手段と、
    前記バッテリの異常の有無の検出、および、前記第１の開閉手段の開閉制御を行うとともに、前記バッテリから供給される、前記第１の電力より電圧が低い第２の電力、または、前記電圧変換手段から供給される第３の電力により動作するバッテリ制御手段と、
    前記バッテリから前記バッテリ制御手段への前記第２の電力の供給経路を開閉する第２の開閉手段と
    を備え、
    前記バッテリ制御手段は、さらに、前記第２の開閉手段の開閉制御を行うものであって、
    前記バッテリ制御手段は、前記バッテリから前記電圧変換手段および第２の負荷への前記第１の電力の供給を開始する場合、前記第１の開閉手段を開き、かつ、前記第２の開閉手段を閉じた状態で、前記バッテリの異常の有無を検出し、前記バッテリの異常を検出しなかったとき、前記第１の開閉手段を閉じるとともに、前記第２の開閉手段を開き、前記バッテリの異常を検出したとき、前記第１の開閉手段を開いた状態で継続させる
    ことを特徴とする電源制御装置。
  2. 前記第２の電力は前記バッテリの一部のセルから供給される
    ことを特徴とする請求項１に記載の電源制御装置。
  3. 前記第２の電力を供給する前記バッテリのセルを切り替える切替手段を
    さらに含む請求項２に記載の電源制御装置。
  4. 前記第２の開閉手段と前記バッテリ制御手段との間に前記第２の電力により充電される蓄電手段をさらに備え、
    前記バッテリ制御手段は、前記バッテリから前記電圧変換手段および第２の負荷への前記第１の電力の供給を開始する場合、前記バッテリの異常を検出しなかったとき、前記第２の開閉手段を開いてから、前記第１の開閉手段を閉じる
    ことを特徴とする請求項１に記載の電源制御装置。
  5. 前記バッテリは、同じ数のセルが直列に接続されている複数のセル群により構成され、
    複数の前記セル群の間の接続を直列または並列に切り替える切替手段をさらに備え、
    前記第２の電力は、並列に接続された複数の前記セル群から供給される
    ことを特徴とする請求項４に記載の電源制御装置。
  6. 前記バッテリ制御手段は、前記バッテリから前記電圧変換手段および第２の負荷への前記第１の電力の供給を開始する場合、前記バッテリの異常を検出しなかったとき、前記第１の開閉手段を閉じてから、前記第３の電力の供給の開始を示す信号が前記電圧変換手段から供給された後、前記第２の開閉手段を開く
    ことを特徴とする請求項１に記載の電源制御装置。
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