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公開番号2025151328
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-09
出願番号2024052690
出願日2024-03-28
発明の名称バッテリシステム
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 7/02 20160101AFI20251002BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】本明細書は、複数のバッテリと、バッテリの接続関係を切り替えるリレーを有するバッテリシステムに関し、リレーの損失も考慮した上で複数のバッテリを効率よく充電する技術を提供する。
【解決手段】バッテリシステムは、電圧コンバータと直列リレーと個別リレーを備える。直列リレーと個別リレーは、電圧コンバータに対する複数のバッテリの接続関係を切り替える。コントローラは、直列リレーを閉じて複数のバッテリを充電するときの電圧コンバータと直列リレーの損失の和である直列充電損失と、複数の個別リレーを順次に閉じて夫々のバッテリを充電するときの電圧コンバータと個別リレーの損失の和である個別充電損失を比較する。コントローラは、直列充電損失と個別充電損失の小さい方の態様で複数のバッテリを充電する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
複数のバッテリと、
入力端と出力端を有しており、前記入力端に電源が接続される電圧コンバータと、
複数の前記バッテリを前記出力端に直列に接続させる直列リレーと、
前記複数のバッテリの夫々に対応しており、夫々の前記バッテリを個別に前記出力端に接続する複数の個別リレーと、
前記直列リレーを閉じて複数の前記バッテリを充電するときの前記電圧コンバータと前記直列リレーの損失の和である直列充電損失と、前記個別リレーを順次に閉じて夫々の前記バッテリを充電するときの前記電圧コンバータと前記個別リレーの損失の和である個別充電損失を比較し、前記直列充電損失が前記個別充電損失を下回る場合は前記直列リレーを閉じて複数の前記バッテリを充電し、前記個別充電損失が前記直列充電損失を下回る場合は前記直列リレーを開き、前記個別リレーを順次に閉じつつ複数の前記バッテリを充電するコントローラと、
を備えている、バッテリシステム。

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、複数のバッテリを有するバッテリシステムに関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１に、複数のバッテリを有するバッテリシステムが開示されている。特許文献１のバッテリシステムでは、複数のバッテリを直列に接続して充電する直列充電と、複数のバッテリを並列に接続して充電する並列充電が選択可能である。バッテリシステムは、外部の電源の電圧を充電に適した電圧に変換する電圧コンバータを備える。直列充電と並列充電では、電圧コンバータの目標電圧比が異なる。電圧比が異なると、電圧コンバータの変換効率（入力電力と出力電力の比）が異なる。特許文献１のバッテリシステムのコントローラは、直列充電のときの電圧コンバータの変換効率と、並列充電のときの電圧コンバータの変換効率を比較し、変換効率の良い方で充電を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許第６７８７２７１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
複数のバッテリの接続状態を直列接続と並列接続に切り替えるには、いくつかのリレーが必要となる。リレーにおいても電力損失は生じ、閉じるリレーの個数によって損失の総和は異なる。特に、並列接続の場合は閉じるリレーの数が増えるため、複数のリレーに通電することに起因する損失が大きくなる。本明細書は、リレーの損失も考慮した上で、複数のバッテリを効率よく充電することのできるバッテリシステムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書が開示するバッテリシステムは、複数のバッテリと、電圧コンバータと、直列リレーと、個別リレーと、コントローラを備える。電圧コンバータは、入力端と出力端を有しており、入力端に電源が接続される。直列リレーは、複数のバッテリを電圧コンバータの出力端に直列に接続させる。複数の個別リレーは、夫々が複数のバッテリの夫々に対応しており、夫々のバッテリを個別に出力端に接続する。コントローラは、直列リレーを閉じて複数のバッテリを充電するときの電圧コンバータと直列リレーの損失の和である直列充電損失と、複数の個別リレーを順次に閉じて夫々のバッテリを充電するときの電圧コンバータと個別リレーの損失の和である個別充電損失を比較する。コントローラは、直列充電損失が個別充電損失を下回る場合は直列リレーを閉じて複数のバッテリを充電し、個別充電損失が直列充電損失を下回る場合は個別リレーを順次に閉じつつ複数のバッテリを充電する。バッテリを個別に充電する方が、複数のバッテリを並列に接続して同時に充電する場合と比較して閉じるリレーの個数が少ないため、損失が少なくなる。本明細書が開示するバッテリシステムは、リレーの損失も考慮した上で複数のバッテリを効率よく充電することができる。
【０００６】
なお、「個別リレーを順次に閉じる」とは、複数の個別リレーのうち一つだけを閉じ他の個別リレーを開く状態であって、閉じる個別リレーを時折切り替えることを意味する。バッテリシステムが２個の個別リレーを有する場合、「個別リレーを順次に閉じる」ことには、２個の個別リレーを交互に閉じる態様が含まれる。本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
実施例のバッテリシステムのブロック図である。
コントローラが実行する充電制御のフローチャートである。
コントローラが実行する充電制御のフローチャートである（図２の続き）。
第１バッテリと第２バッテリの充電量変化のタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図面を参照して実施例のバッテリシステム２を説明する。図１に、バッテリシステム２のブロック図を示す。バッテリシステム２は、２個のバッテリ（第１バッテリ１１と第２バッテリ１２）を備えている。バッテリシステム２は、２個のバッテリから外部の電気デバイスへ電力を供給する電源として用いられる。
【０００９】
バッテリシステム２は、２個のバッテリ（第１バッテリ１１と第２バッテリ１２）のほかに、電圧コンバータ１０、コントローラ１５、直列リレー２１、個別リレー２２（第１個別リレー２２ａと第２個別リレー２２ｂ）を備えている。
【００１０】
バッテリシステム２は、外部の電源３０で２個のバッテリ（第１バッテリ１１と第２バッテリ１２）を充電することができる。電圧コンバータ１０が、電源３０の出力電圧をバッテリの充電に適した電圧に変換する。電圧コンバータ１０の入力端１０ａ、１０ｂにバッテリ充電用の電源３０が接続される。電圧コンバータ１０の出力端１０ｃ、１０ｄに、バッテリが接続される。出力端の正極１０ｃは第１バッテリ１１の正極に接続されており、出力端の負極１０ｄは第２バッテリ１２の負極に接続されている。
（【００１１】以降は省略されています）

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