JP7224973B2

JP7224973B2 - power system

Info

Publication number: JP7224973B2
Application number: JP2019042867A
Authority: JP
Inventors: 義則田中; 輝儀三原
Original assignee: Marelli Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2019-03-08
Filing date: 2019-03-08
Publication date: 2023-02-20
Anticipated expiration: 2039-03-08
Also published as: JP2020145903A

Description

本発明は、電源システムに関する。 The present invention relates to power systems.

従来、自動車の電源システムとして、例えば４８Ｖ系と１２Ｖ系を併用する電源システムのように、複数種類の電圧系統を併用する電源システムが知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, as a power supply system for an automobile, a power supply system using a plurality of voltage systems together, such as a power supply system using both a 48V system and a 12V system, is known.

このような複数種類の電圧系統を併用する電源システムにおいて、高電圧の系統（例えば４８Ｖ系）と低電圧の系統（例えば１２Ｖ系）とを、ＤＣ／ＤＣコンバータで接続する構成が知られている。 In such a power supply system that uses multiple types of voltage systems, a configuration is known in which a high-voltage system (eg, 48V system) and a low-voltage system (eg, 12V system) are connected by a DC/DC converter. .

ＤＣ／ＤＣコンバータを用いるためには、ＤＣ／ＤＣコンバータを設置するためのスペースが必要となる。また、ＤＣ／ＤＣコンバータを用いると、コストアップの要因となる。そのため、複数種類の電圧系統を併用する電源システムにおいて、ＤＣ／ＤＣコンバータを用いない構成が検討されている。 In order to use a DC/DC converter, a space for installing the DC/DC converter is required. Also, the use of a DC/DC converter causes an increase in cost. Therefore, in a power supply system that uses a plurality of types of voltage systems together, a configuration that does not use a DC/DC converter is being studied.

例えば、特許文献１は、３６Ｖのバッテリの中間部分である１２Ｖ及び２４Ｖのところに端子を設けて、１２Ｖずつの中間電圧を３つに分けて取り出せるようにした構成を開示している。特許文献１は、ヘッドランプなどに１２Ｖの電圧を供給することを開示している。 For example, Patent Literature 1 discloses a configuration in which terminals are provided at 12V and 24V, which are intermediate portions of a 36V battery, so that intermediate voltages of 12V each can be divided into three and taken out. Patent Literature 1 discloses supplying a voltage of 12V to a headlamp or the like.

特開２００３－９５０３９号公報JP-A-2003-95039

特許文献１に記載の構成は、それぞれの１２Ｖの部分で消費される電力がほぼ均等になるように負荷を配置しているため、複雑な構成となっている。一方、構成を簡素化するために、例えば特許文献１に記載の構成において、１つの１２Ｖ電源のみを用いるようにすると（例えば、特許文献１の図１の端子３８と接地ラインとの間の１２Ｖ電源のみを用いるようにすると）、３６Ｖ電源の中で電池容量のアンバランスが生じてしまう。 The configuration described in Patent Literature 1 is complicated because the loads are arranged so that the power consumed by each 12V portion is substantially uniform. On the other hand, in order to simplify the configuration, for example, in the configuration described in Patent Document 1, if only one 12V power supply is used (for example, the 12V power supply between the terminal 38 in FIG. 1 of Patent Document 1 and the ground line If only the power supply is used), an imbalance in battery capacity will occur in the 36V power supply.

かかる観点に鑑みてなされた本発明の目的は、複数種類の電圧系統を併用する電源システムにおいて、簡易な構成で高電圧の系統から低電圧を取り出し、且つ、高電圧の系統における電池セル間の容量のアンバランスを抑制することができる電源システムを提供することにある。 An object of the present invention, which has been made in view of such a viewpoint, is to provide a power supply system that uses a plurality of types of voltage systems in combination, in which a low voltage is extracted from a high voltage system with a simple configuration, and between battery cells in the high voltage system. It is an object of the present invention to provide a power supply system capable of suppressing capacity imbalance.

上記課題を解決するために、第１の観点に係る電源システムは、
低電圧負荷と、前記低電圧負荷よりも高い電圧で駆動される高電圧負荷とに電力を供給可能な電源システムであって、
前記低電圧負荷に電力を供給可能な第１電池と、
前記第１電池の正極側に直列接続され、直列接続された前記第１電池と共に前記高電圧負荷に電力を供給可能な第２電池と、
前記第１電池の容量と前記第２電池の容量とを調整することが可能なバランス回路と、
前記バランス回路を制御する制御部と、を備える。 In order to solve the above problems, the power supply system according to the first aspect includes:
A power supply system capable of supplying power to a low voltage load and a high voltage load driven at a voltage higher than the low voltage load,
a first battery capable of supplying power to the low voltage load;
a second battery connected in series to the positive electrode side of the first battery and capable of supplying power to the high voltage load together with the first battery connected in series;
a balance circuit capable of adjusting the capacity of the first battery and the capacity of the second battery;
and a control unit that controls the balance circuit.

第１の観点に係る電源システムによれば、複数種類の電圧系統を併用する電源システムにおいて、簡易な構成で高電圧の系統から低電圧を取り出し、且つ、高電圧の系統における電池セル間の容量のアンバランスを抑制することができる。 According to the power supply system according to the first aspect, in a power supply system that uses a plurality of types of voltage systems, a low voltage is extracted from a high voltage system with a simple configuration, and the capacity between battery cells in the high voltage system can be suppressed.

一実施形態に係る電源システムの構成例を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a configuration example of a power supply system according to one embodiment; FIG. バランス回路の動作を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the operation|movement of a balance circuit. トランスの構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a structure of a transformer. 第１変形例に係る電源システムの構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the power supply system which concerns on a 1st modification. 第２変形例に係る電源システムの構成例を示すブロック図である。FIG. 11 is a block diagram showing a configuration example of a power supply system according to a second modified example; 一実施形態に係る電源システムの動作の一例を示すフローチャートである。4 is a flow chart showing an example of the operation of the power supply system according to one embodiment; 一実施形態に係る電源システムの動作の他の例を示すフローチャートである。7 is a flow chart showing another example of the operation of the power supply system according to one embodiment;

以下、本開示の実施形態について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings.

図１は、一実施形態に係る電源システム１の構成例を示すブロック図である。電源システム１は、第１電池１０と、第２電池２０と、第３電池３０と、バランス回路４０と、発電装置５０と、電圧検出回路６０と、スイッチ７０と、制御部８０とを備える。電源システム１は、低電圧負荷１０１及び高電圧負荷１０２に電力を供給することができる。 FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a power supply system 1 according to one embodiment. The power supply system 1 includes a first battery 10 , a second battery 20 , a third battery 30 , a balance circuit 40 , a power generation device 50 , a voltage detection circuit 60 , a switch 70 and a controller 80 . The power system 1 can supply power to a low voltage load 101 and a high voltage load 102 .

図１に示す電源システム１、低電圧負荷１０１及び高電圧負荷１０２は、ガソリンエンジン若しくはディーゼルエンジン等の内燃機関を備えた車両、又は内燃機関と電動機との双方の動力で走行可能なハイブリッド車両等の車両に搭載されてよい。 The power supply system 1, the low voltage load 101, and the high voltage load 102 shown in FIG. may be installed in any vehicle.

低電圧負荷１０１は、例えば、１２Ｖ系で駆動される負荷である。低電圧負荷１０１が１２Ｖ系で駆動される負荷である場合、低電圧負荷１０１は、例えば１０～１４．５Ｖの範囲の電圧で動作可能である。図１においては、１つの低電圧負荷１０１を示しているが、電源システム１は、１以上の任意の数の低電圧負荷１０１に電力を供給してよい。低電圧負荷１０１は、例えば、車両走行時に常時稼動する負荷であってよい。 The low voltage load 101 is, for example, a load driven by a 12V system. If the low-voltage load 101 is a load driven by a 12V system, the low-voltage load 101 can operate at a voltage in the range of 10-14.5V, for example. Although one low voltage load 101 is shown in FIG. 1 , the power supply system 1 may supply power to any number of low voltage loads 101 equal to or greater than one. The low-voltage load 101 may be, for example, a load that always operates while the vehicle is running.

高電圧負荷１０２は、低電圧負荷１０１よりも高い電圧で駆動される負荷であり、例えば、４８Ｖ系で駆動される負荷である。高電圧負荷１０２が４８Ｖ系で駆動される負荷である場合、高電圧負荷１０２は、例えば４４～４８Ｖの範囲の電圧で動作可能である。図１においては、１つの高電圧負荷１０２を示しているが、電源システム１は、１以上の任意の数の高電圧負荷１０２に電力を供給してよい。高電圧負荷１０２は、低電圧負荷１０１よりも少ない頻度で稼動する負荷であってよい。 The high voltage load 102 is a load driven by a voltage higher than that of the low voltage load 101, for example, a load driven by a 48V system. If the high voltage load 102 is a load driven by a 48V system, the high voltage load 102 can operate at a voltage in the range of 44-48V, for example. Although one high voltage load 102 is shown in FIG. 1 , power supply system 1 may supply power to any number of high voltage loads 102 greater than or equal to one. High voltage load 102 may be a load that operates less frequently than low voltage load 101 .

第１電池１０は、直列に接続された複数の電池セル１１を含む。電池セル１１は、二次電池であってよい。電池セル１１は、例えば、リチウムイオン電池又はニッケル水素電池等であるが、これらに限られず、他の二次電池であってよい。第１電池１０は、発電装置５０の発電電力によって充電されうる。 The first battery 10 includes multiple battery cells 11 connected in series. The battery cell 11 may be a secondary battery. The battery cell 11 is, for example, a lithium-ion battery, a nickel-metal hydride battery, or the like, but is not limited to these, and may be another secondary battery. The first battery 10 can be charged with power generated by the power generator 50 .

第１電池１０は、スイッチ７０がオン状態であるとき、スイッチ７０を介して低電圧負荷１０１に電力を供給しうる。 The first battery 10 may supply power to the low voltage load 101 through the switch 70 when the switch 70 is in an ON state.

第２電池２０は、直列に接続された複数の電池セル２１を含む。電池セル２１は、二次電池であってよい。電池セル２１は、例えば、リチウムイオン電池又はニッケル水素電池等であるが、これらに限られず、他の二次電池であってよい。電池セル２１は、第１電池１０が含む電池セル１１と同じ種類の電池セルである。第２電池２０は、発電装置５０の発電電力によって充電されうる。 The second battery 20 includes multiple battery cells 21 connected in series. The battery cell 21 may be a secondary battery. The battery cell 21 is, for example, a lithium-ion battery, a nickel-metal hydride battery, or the like, but is not limited to these, and may be another secondary battery. The battery cells 21 are of the same type as the battery cells 11 included in the first battery 10 . The second battery 20 can be charged with power generated by the power generation device 50 .

第２電池２０は、第１電池１０の正極側に直列接続されている。第２電池２０は、直列接続された第１電池１０と共に、高電圧負荷１０２に電力を供給しうる。例えば、第１電池１０が１２Ｖを供給可能であり、第２電池２０が３６Ｖを供給可能であるとき、第１電池１０と第２電池２０とが直列接続された構成は、４８Ｖを供給可能である。従って、第２電池２０は、直列接続された第１電池１０と共に、４８Ｖ系の高電圧負荷１０２に電力を供給可能である。 The second battery 20 is connected in series with the positive electrode side of the first battery 10 . The second battery 20 can power the high voltage load 102 with the series connected first battery 10 . For example, when the first battery 10 can supply 12V and the second battery 20 can supply 36V, the structure in which the first battery 10 and the second battery 20 are connected in series can supply 48V. be. Therefore, the second battery 20 can supply power to the 48V system high voltage load 102 together with the first battery 10 connected in series.

第３電池３０は、直列に接続された複数の電池セル３１を含む。電池セル３１は、二次電池であってよい。電池セル３１は、例えば、鉛蓄電池等であるが、これに限られず、他の二次電池であってよい。第３電池３０は、第１電池１０、第２電池２０又は発電装置５０によって充電されうる。 The third battery 30 includes multiple battery cells 31 connected in series. The battery cell 31 may be a secondary battery. The battery cell 31 is, for example, a lead-acid battery or the like, but is not limited to this, and may be another secondary battery. The third battery 30 can be charged by the first battery 10 , the second battery 20 or the power generator 50 .

第３電池３０は、スイッチ７０を介して、第１電池１０と並列に接続されている。第３電池３０は、低電圧負荷１０１に電力を供給しうる。 The third battery 30 is connected in parallel with the first battery 10 via the switch 70 . A third battery 30 may power the low voltage load 101 .

バランス回路４０は、第１電池１０が含む各電池セル１１の容量と、第２電池２０が含む各電池セル２１の容量とが略均一になるように、各電池セル１１の容量及び各電池セル２１の容量を調整する。以後、第１電池１０が含む電池セル１１の容量のことを単に「第１電池１０の容量」と記載し、第２電池２０が含む電池セル２１の容量のことを単に「第２電池２０の容量」と記載する場合がある。 The balance circuit 40 balances the capacity of each battery cell 11 and each battery cell so that the capacity of each battery cell 11 included in the first battery 10 and the capacity of each battery cell 21 included in the second battery 20 are substantially uniform. 21 volume. Hereinafter, the capacity of the battery cells 11 included in the first battery 10 is simply referred to as "the capacity of the first battery 10", and the capacity of the battery cells 21 included in the second battery 20 is simply referred to as "the capacity of the second battery 20." Sometimes referred to as "capacity".

第１電池１０が低電圧負荷１０１に電力を供給すると、第２電池２０の容量に比べて、第１電池１０の容量は小さくなる。このような場合に、バランス回路４０は、第１電池１０の容量と第２電池２０の容量とが略均一になるように、第１電池１０の容量及び第２電池２０の容量を調整する。 When the first battery 10 supplies power to the low voltage load 101 , the capacity of the first battery 10 becomes smaller than the capacity of the second battery 20 . In such a case, the balance circuit 40 adjusts the capacity of the first battery 10 and the capacity of the second battery 20 so that the capacity of the first battery 10 and the capacity of the second battery 20 are substantially uniform.

バランス回路４０は、第２電池２０が含む電池セル２１の電荷を、第１電池１０が含む電池セル１１に移すことが可能なアクティブセルバランス回路として構成されてよい。図１に示すバランス回路４０は、バランス回路４０がアクティブセルバランス回路として構成されている場合の回路構成の一例である。 The balance circuit 40 may be configured as an active cell balance circuit capable of transferring the charge of the battery cells 21 included in the second battery 20 to the battery cells 11 included in the first battery 10 . A balance circuit 40 shown in FIG. 1 is an example of a circuit configuration when the balance circuit 40 is configured as an active cell balance circuit.

バランス回路４０は、複数のトランス４１と、複数のダイオード４２と、スイッチ４３とを含む。 The balance circuit 40 includes multiple transformers 41 , multiple diodes 42 , and a switch 43 .

トランス４１の個数は、第１電池１０が含む電池セル１１の個数と、第２電池２０が含む電池セル２１の個数とを合わせた個数である。複数のトランス４１の一次コイルは、直列接続されている。直列接続された一次コイルの一端は、第２電池２０の正極に接続されている。直列接続された一次コイルの他端は、スイッチ４３を介して、第１電池１０の負極に接続されている。 The number of transformers 41 is the sum of the number of battery cells 11 included in the first battery 10 and the number of battery cells 21 included in the second battery 20 . The primary coils of the multiple transformers 41 are connected in series. One end of the serially connected primary coil is connected to the positive electrode of the second battery 20 . The other end of the serially connected primary coils is connected to the negative electrode of the first battery 10 via the switch 43 .

複数のトランス４１の各二次コイルは、第１電池１０が含む電池セル１１又は第２電池２０が含む電池セル２１とダイオード４２を介して並列に接続されている。 Each secondary coil of the plurality of transformers 41 is connected in parallel with the battery cell 11 included in the first battery 10 or the battery cell 21 included in the second battery 20 via the diode 42 .

トランス４１の一次コイルと二次コイルの巻線比は１：１である。 The winding ratio of the primary coil to the secondary coil of the transformer 41 is 1:1.

ダイオード４２は、整流用のダイオードである。ダイオード４２は、トランス４１から電池セル１１又は電池セル２１に流れる電流の方向を一方向に制限する。 Diode 42 is a rectifying diode. The diode 42 restricts the direction of current flowing from the transformer 41 to the battery cell 11 or the battery cell 21 to one direction.

スイッチ４３は、直列接続された複数のトランス４１の一次コイルと、第１電池１０の負極との接続を切り替える。スイッチ４３のオン／オフは、制御部８０からの制御信号によって切り替えられる。 The switch 43 switches connection between the primary coils of the multiple transformers 41 connected in series and the negative electrode of the first battery 10 . ON/OFF of the switch 43 is switched by a control signal from the control section 80 .

スイッチ４３は、制御部８０から制御信号として送信される矩形波によりオン／オフが制御される。トランス４１に流れる電流は、制御部８０から制御信号として送信される矩形波のデューティ比に依存する。矩形波のデューティ比が大きいときは、トランス４１に大きい電流が流れ、矩形波のデューティ比が小さきときは、トランス４１に小さい電流が流れる。 The switch 43 is controlled to be on/off by a rectangular wave transmitted as a control signal from the control section 80 . The current flowing through the transformer 41 depends on the duty ratio of the rectangular wave transmitted from the control section 80 as the control signal. A large current flows through the transformer 41 when the duty ratio of the rectangular wave is large, and a small current flows through the transformer 41 when the duty ratio of the rectangular wave is small.

バランス回路４０の動作の詳細な説明については、後述する。 A detailed description of the operation of balance circuit 40 will be provided later.

発電装置５０は、発電した電力によって、第１電池１０及び第２電池２０を充電可能である。また、発電装置５０は、発電した電力によって、第３電池３０を充電可能である。 The power generation device 50 can charge the first battery 10 and the second battery 20 with generated power. In addition, the power generation device 50 can charge the third battery 30 with the generated power.

発電装置５０は、例えば、オルタネータ又はスタータジェネレータなどであってよい。発電装置５０がスタータジェネレータである場合、スタータジェネレータは、発電をしていないときに、直列接続された第１電池１０及び第２電池２０によって電力を供給されうる。 The power generator 50 may be, for example, an alternator or a starter generator. If the power generation device 50 is a starter generator, the starter generator may be powered by the first battery 10 and the second battery 20 connected in series when not generating power.

電圧検出回路６０は、第１電池１０が含む各電池セル１１の電圧を検出する。また、電圧検出回路６０は、第２電池２０が含む各電池セル２１の電圧を検出する。電圧検出回路６０は、検出した電池セル１１及び電池セル２１の電圧を制御部８０に出力する。 The voltage detection circuit 60 detects the voltage of each battery cell 11 included in the first battery 10 . Also, the voltage detection circuit 60 detects the voltage of each battery cell 21 included in the second battery 20 . The voltage detection circuit 60 outputs the detected voltages of the battery cells 11 and 21 to the controller 80 .

また、図１では配線の図示を省略しているが、電圧検出回路６０は、第３電池３０が含む各電池セル３１の電圧を検出する。電圧検出回路６０は、検出した電池セル３１の電圧を制御部８０に出力する。 Although wiring is not shown in FIG. 1, the voltage detection circuit 60 detects the voltage of each battery cell 31 included in the third battery 30 . The voltage detection circuit 60 outputs the detected voltage of the battery cell 31 to the controller 80 .

スイッチ７０は、第１電池１０の正極と第３電池３０の正極との接続を制御する。スイッチ７０のオン／オフは、制御部８０からの制御信号によって制御される。 The switch 70 controls connection between the positive electrode of the first battery 10 and the positive electrode of the third battery 30 . On/off of the switch 70 is controlled by a control signal from the control section 80 .

制御部８０は、電源システム１の各構成部に通信可能に接続する。制御部８０は、各構成部に対して制御指示を出力したり、各構成部から情報を取得したりしてよい。 The control unit 80 is communicably connected to each component of the power supply system 1 . The control unit 80 may output a control instruction to each component or acquire information from each component.

図１において、制御部８０は電圧検出回路６０とのみ接続しているが、これは可読性を高めるため接続線を省略したものである。実際は、制御部８０は、スイッチ４３、発電装置５０及びスイッチ７０とも通信可能に接続している。 In FIG. 1, the control unit 80 is connected only to the voltage detection circuit 60, but the connection lines are omitted for better readability. Actually, the control unit 80 is also communicably connected to the switch 43, the power generation device 50 and the switch 70. FIG.

制御部８０は、制御手順を規定したプログラムを実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサで構成されてよい。制御部８０が車両に搭載される場合、制御部８０は、車両のＥＣＵ（Electric Control Unit又はEngine Control Unit）として構成されてよい。 The control unit 80 may be configured by a processor such as a CPU (Central Processing Unit) that executes a program defining a control procedure. When the control unit 80 is mounted on a vehicle, the control unit 80 may be configured as an ECU (Electric Control Unit or Engine Control Unit) of the vehicle.

制御部８０は、電圧検出回路６０から取得した電池セル１１、電池セル２１及び電池セル３１の電圧を、例えば予め保持しているテーブルなどに基づいて、それぞれ、電池セル１１、電池セル２１及び電池セル３１の容量に変換してよい。 The control unit 80 detects the voltages of the battery cells 11, 21, and 31 obtained from the voltage detection circuit 60, respectively, based on a table or the like held in advance. It may be converted into the capacity of the cell 31 .

制御部８０は、第１電池１０及び第３電池３０の組み合わせに応じて、通常時にスイッチ７０をオンにする設定としてもよいし、通常時にスイッチ７０をオフにする設定としてもよい。通常時にスイッチ７０をオンにする設定とするか、オフにする設定とするかは、例えば、予め制御部８０に設定されていてもよいし、ユーザからの入力操作に応じて設定可能としてもよい。 Depending on the combination of the first battery 10 and the third battery 30, the control unit 80 may be set to turn on the switch 70 in normal times, or may be set to turn off the switch 70 in normal times. Whether the switch 70 is normally turned on or turned off may be set in the control unit 80 in advance, or may be set according to the user's input operation. .

例えば、第１電池１０が含む電池セル１１がリン酸鉄リチウム（ＬＦＰ）電池であり、第３電池３０が含む電池セル３１が鉛蓄電池である場合、制御部８０は、通常時にスイッチ７０をオンにする設定としてよい。 For example, when the battery cell 11 included in the first battery 10 is a lithium iron phosphate (LFP) battery and the battery cell 31 included in the third battery 30 is a lead-acid battery, the control unit 80 normally turns on the switch 70. It can be set to

第１電池１０が含む電池セル１１がＬＦＰ電池である場合、４つの電池セル１１を直列接続することで、第３電池３０が出力する１２Ｖ系の電圧とほぼ同じ電圧となる。通常時にスイッチ７０がオンに制御されていると、低電圧負荷１０１に電力を供給する際、鉛蓄電池よりも内部抵抗が小さいＬＦＰ電池を含む第１電池１０の方が、第３電池３０よりも多くの電流を供給する。その結果、鉛蓄電池を含む第３電池３０から低電圧負荷１０１に流れる電流が小さくなるため、第３電池３０の寿命を延ばすことができる。 When the battery cells 11 included in the first battery 10 are LFP batteries, by connecting four battery cells 11 in series, the voltage is substantially the same as the 12V system voltage output by the third battery 30 . If the switch 70 is controlled to be ON at normal times, the first battery 10 including the LFP battery having a smaller internal resistance than the lead-acid battery is more likely than the third battery 30 to supply power to the low-voltage load 101 . supply a lot of current. As a result, the current flowing from the third battery 30 including the lead-acid battery to the low-voltage load 101 is reduced, so that the life of the third battery 30 can be extended.

第１電池１０が低電圧負荷１０１に電力を供給することによって、第１電池１０が含む電池セル１１の容量が小さくなって、第２電池２０が含む電池セル２１との間でアンバランスが発生した場合、制御部８０は、バランス回路４０を動作させて、第１電池１０の容量と第２電池２０の容量とが略均一になるように、第１電池１０の容量及び第２電池２０の容量を調整することができる。 When the first battery 10 supplies power to the low-voltage load 101, the capacity of the battery cells 11 included in the first battery 10 decreases, and an imbalance occurs between the battery cells 21 included in the second battery 20. In this case, the control unit 80 operates the balance circuit 40 to balance the capacity of the first battery 10 and the capacity of the second battery 20 so that the capacity of the first battery 10 and the capacity of the second battery 20 are substantially uniform. Capacity can be adjusted.

制御部８０は、例えば、第１電池１０が含む複数の電池セル１１のうちの最も電圧が高い電池セル１１と、第２電池２０が含む複数の電池セル２１のうちの最も電圧が低い電池セル２１との電圧差が所定の閾値以上であるときに、バランス回路４０を動作させる。 For example, the control unit 80 selects the battery cell 11 with the highest voltage among the plurality of battery cells 11 included in the first battery 10 and the battery cell 11 with the lowest voltage among the plurality of battery cells 21 included in the second battery 20. 21 is equal to or greater than a predetermined threshold, the balance circuit 40 is operated.

制御部８０は、第１電池１０が含む複数の電池セル１１のうちの最も電圧が高い電池セル１１と、第２電池２０が含む複数の電池セル２１のうちの最も電圧が低い電池セル２１との電圧差の大きさに応じて、バランス回路４０に流す電流の大きさを制御してよい。 The control unit 80 selects the battery cell 11 having the highest voltage among the plurality of battery cells 11 included in the first battery 10 and the battery cell 21 having the lowest voltage among the plurality of battery cells 21 included in the second battery 20. The magnitude of the current flowing through the balance circuit 40 may be controlled according to the magnitude of the voltage difference between the .

制御部８０は、上記電圧差が大きい場合はバランス回路４０に流す電流を大きくし、上記電圧差が小さい場合はバランス回路４０に流す電流を小さくするように、バランス回路４０を制御してよい。制御部８０は、スイッチ４３を制御する矩形波のデューティ比を大きくすることで、バランス回路４０に流す電流を大きくすることできる。制御部８０は、スイッチ４３を制御する矩形波のデューティ比を小さくすることで、バランス回路４０に流す電流を小さくすることできる。これにより、制御部８０は、第１電池１０が含む電池セル１１の容量と、第２電池２０が含む電池セル２１の容量との差が小さくなるにつれて、バランス回路４０に流れる電流が小さくなるようにすることができる。 The control unit 80 may control the balance circuit 40 so that the current flowing through the balance circuit 40 is increased when the voltage difference is large, and the current is decreased when the voltage difference is small. By increasing the duty ratio of the rectangular wave that controls the switch 43 , the control unit 80 can increase the current that flows through the balance circuit 40 . By reducing the duty ratio of the rectangular wave that controls the switch 43 , the control section 80 can reduce the current flowing through the balance circuit 40 . As a result, the controller 80 controls the current flowing through the balance circuit 40 to decrease as the difference between the capacity of the battery cells 11 included in the first battery 10 and the capacity of the battery cells 21 included in the second battery 20 decreases. can be

制御部８０は、例えば、上記電圧差が０．０２Ｖのときに１０Ａが流れるようにバランス回路４０を制御し、上記電圧差が０．０６Ｖのときに３０Ａが流れるようにバランス回路４０を制御してよい。 For example, the control unit 80 controls the balance circuit 40 so that 10 A flows when the voltage difference is 0.02 V, and controls the balance circuit 40 so that 30 A flows when the voltage difference is 0.06 V. you can

例えば、第１電池１０が含む電池セル１１がＮＭＣ系のリチウムイオン電池又はチタン酸リチウム（ＬＴＯ）電池であり、第３電池３０が含む電池セル３１が鉛蓄電池である場合、制御部８０は、通常時にスイッチ７０をオフにする設定としてよい。 For example, when the battery cell 11 included in the first battery 10 is an NMC-based lithium ion battery or lithium titanate (LTO) battery, and the battery cell 31 included in the third battery 30 is a lead-acid battery, the control unit 80 The setting may be such that the switch 70 is turned off in normal times.

第１電池１０が含む電池セル１１がＮＭＣ系のリチウムイオン電池又はＬＴＯ電池である場合、６つの電池セル１１を直列接続することで、第３電池３０が出力する１２Ｖ系の電圧に近い電圧となる。しかしながら、ＳＯＣ（State Of Charge）が高い状態で６つの電池セル１１を直列接続したときの電圧は、１２Ｖ系の電圧よりも高い電圧となるため、電池セル１１がＮＭＣ系のリチウムイオン電池又はＬＴＯ電池である場合、電池セル１１のＳＯＣが低い状態で使用することが必要となる。そうすると、第１電池１０が含む電池セル１１を有効に利用することができない。従って、このような場合は、通常時にスイッチ７０をオフにする設定とすることが好ましい。 When the battery cells 11 included in the first battery 10 are NMC-based lithium ion batteries or LTO batteries, by connecting the six battery cells 11 in series, a voltage close to the 12V system voltage output by the third battery 30 can be obtained. Become. However, since the voltage when six battery cells 11 are connected in series with a high SOC (State Of Charge) is higher than the voltage of the 12V system, the battery cell 11 is an NMC-based lithium ion battery or an LTO battery. In the case of a battery, it is necessary to use the battery cell 11 with a low SOC. As a result, the battery cells 11 included in the first battery 10 cannot be effectively used. Therefore, in such a case, it is preferable to set the switch 70 to be off during normal operation.

通常時にスイッチ７０をオフにする設定としている場合、制御部８０は、第３電池３０の電圧が所定の電圧より小さくなったときに、スイッチ７０がオンするように制御してよい。スイッチ７０がオンされると、第１電池１０によって、第３電池３０を充電することができる。第３電池３０の電圧が所定の電圧以上になったら、制御部８０は、スイッチ７０をオフに戻してよい。 When the switch 70 is normally turned off, the control unit 80 may control the switch 70 to turn on when the voltage of the third battery 30 becomes lower than a predetermined voltage. When the switch 70 is turned on, the first battery 10 can charge the third battery 30 . When the voltage of the third battery 30 reaches or exceeds the predetermined voltage, the control section 80 may turn the switch 70 back off.

第１電池１０が第３電池３０を充電することによって、第１電池１０が含む電池セル１１の容量が小さくなって、第２電池２０が含む電池セル２１との間でアンバランスが発生した場合、制御部８０は、バランス回路４０を動作させて、第１電池１０の容量と第２電池２０の容量とが略均一になるように、第１電池１０の容量及び第２電池２０の容量を調整することができる。 When the first battery 10 charges the third battery 30, the capacity of the battery cells 11 included in the first battery 10 decreases, and an imbalance occurs between the battery cells 21 included in the second battery 20. , the control unit 80 operates the balance circuit 40 to balance the capacity of the first battery 10 and the capacity of the second battery 20 so that the capacity of the first battery 10 and the capacity of the second battery 20 are substantially uniform. can be adjusted.

続いて、図２を参照して、バランス回路４０の動作について説明する。図２は、バランス回路４０の周辺を示した図である。 Next, operation of the balance circuit 40 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a diagram showing the periphery of the balance circuit 40. As shown in FIG.

図２に示す例においては、第１電池１０が含む電池セル１１の個数と、第２電池２０が含む電池セル２１の個数とを合わせた個数がＮ個であるとして説明する。 In the example shown in FIG. 2, it is assumed that the total number of battery cells 11 included in the first battery 10 and the number of battery cells 21 included in the second battery 20 is N. As shown in FIG.

また、図２に示す例においては、第１電池１０が含む電池セル１１のうちの一つの電池セル１１にアンバランスが発生している場合を例に挙げて説明する。アンバランスが発生している電池セル１１は、図２において、電池セル１１Ｘとして示している。 In addition, in the example shown in FIG. 2, the case where one of the battery cells 11 included in the first battery 10 is unbalanced will be described as an example. The battery cell 11 in which the imbalance has occurred is shown as a battery cell 11X in FIG.

図２に示す例においては、第１電池１０が含む電池セル１１Ｘ以外の電池セル１１は、正極と負極との端子間の電圧がＥ_０である。また、電池セル１１Ｘは、正極と負極との端子間の電圧がＥ_０－Ｙである。また、第２電池２０が含む電池セル２１は、正極と負極との端子間の電圧がＥ_０である。 In the example shown in FIG. 2, the voltage between the positive and negative terminals of the battery cells 11 other than the battery cell 11X included in the first battery 10 is _E0 . In the battery cell 11X, the voltage between the positive and negative terminals is E ₀ -Y. In addition, the voltage between the positive electrode terminal and the negative electrode terminal of the battery cell 21 included in the second battery 20 is _E0 .

このように、アンバランスが発生している電池セル１１Ｘは、他の電池セル１１又は電池セル２１と比べて、電圧がＹだけ小さくなっている。 Thus, the voltage of the battery cell 11X in which the imbalance has occurred is Y lower than that of the other battery cell 11 or the battery cell 21 .

なお、図２においては、電池セル１１Ｘと接続するダイオードは、ダイオード４２Ｘとして示している。また、電池セル１１Ｘと並列に接続するトランスは、トランス４１Ｘとして示している。 In addition, in FIG. 2, the diode connected with the battery cell 11X is shown as the diode 42X. A transformer connected in parallel with the battery cell 11X is shown as a transformer 41X.

トランス４１の一次コイルはＮ個が直列に接続されており、トランス４１の一次コイルと二次コイルの巻線比は１：１であるため、スイッチ４３が所定のデューティ比でオン／オフしてバランス回路４０が動作しているとき、各トランス４１の二次側に発生する電圧はＥ_０である。この電圧は、電池セル１１Ｘ以外の電池セル１１又は電池セル２１の電圧と同じである。従って、電池セル１１Ｘ以外の電池セル１１又は電池セル２１においては、二次コイルに発生する電圧と、自身の電圧とが同じであるため電流が流れない。 Since N primary coils of the transformer 41 are connected in series and the winding ratio between the primary coil and the secondary coil of the transformer 41 is 1:1, the switch 43 is turned on/off at a predetermined duty ratio. When the balance circuit 40 is operating, the voltage generated on the secondary side of each transformer 41 is _E0 . This voltage is the same as the voltage of the battery cells 11 or 21 other than the battery cell 11X. Therefore, in the battery cell 11 or the battery cell 21 other than the battery cell 11X, the voltage generated in the secondary coil is the same as the voltage of the battery cell itself, so no current flows.

一方、アンバランスが発生している電池セル１１Ｘは、自身の電圧がＥ_０－Ｙであり、この電圧がトランス４１Ｘの二次コイルに発生している電圧Ｅ_０よりも小さいため、トランス４１Ｘから電流が流れて充電される。このように、アンバランスが発生している電池セル１１Ｘのみに電流が流れ、アンバランスが発生している電池セル１１Ｘのみが充電される。 On the other hand, the unbalanced battery cell 11X has its own voltage E ₀ −Y, which is smaller than the voltage E ₀ generated in the secondary coil of the transformer 41X. Current flows and charges. In this way, current flows only through the battery cell 11X with an imbalance, and only the battery cell 11X with an imbalance is charged.

以下、アンバランスが発生している電池セル１１Ｘに流れる電流Ｉ_Ｙについて説明する。 The current _IY flowing through the unbalanced battery cell 11X will be described below.

例えば、スイッチ４３がデューティ比５０％でオン／オフすることにより、トランス４１の一次コイル側に電流Ｉ_０が流れているとする。このとき、直列接続された一次コイル全体にかかる電圧、すなわち、第２電池２０の正極から第１電池１０の負極までの電圧は、Ｎ・Ｅ_０－Ｙである。従って、第１電池１０が含む全ての電池セル１１及び第２電池２０が含む全ての電池セル２１によって引き出されるエネルギーは、（Ｎ・Ｅ_０－Ｙ）・Ｉ_０となる。 For example, it is assumed that the switch 43 is turned on/off at a duty ratio of 50% so that the current _I0 is flowing to the primary coil side of the transformer 41 . At this time, the voltage across the primary coils connected in series, that is, the voltage from the positive electrode of the second battery 20 to the negative electrode of the first battery 10 is N·E ₀ -Y. Therefore, the energy drawn by all the battery cells 11 included in the first battery 10 and all the battery cells 21 included in the second battery 20 is (N·E ₀ −Y)·I ₀ .

一方、アンバランスが発生している電池セル１１Ｘに補充されるエネルギーは、（Ｅ_０－Ｙ）・Ｉ_Ｙとなる。 On the other hand, the energy replenished to the battery cell 11X in which the imbalance has occurred is (E ₀ -Y)· _IY .

従って、アンバランスが発生している電池セル１１Ｘにおけるエネルギーバランスの式は、下記の数式（１）のように表される。
（Ｎ・Ｅ_０－Ｙ）・Ｉ_０＝（Ｅ_０－Ｙ）・Ｉ_Ｙ（１） Therefore, the formula for the energy balance in the battery cell 11X in which the imbalance has occurred is expressed as formula (1) below.
(N·E ₀ −Y)·I ₀ =(E ₀ −Y)·I _Y (1)

上記の数式（１）をＩ_Ｙについて解くと、下記の数式（２）のように表される。
Ｉ_Ｙ＝Ｉ_０・（Ｎ・Ｅ_０－Ｙ）／（Ｅ_０－Ｙ）（２） Solving the above equation (1) for _IY yields the following equation (2).
I _Y =I ₀ ·(N·E ₀ −Y)/(E ₀ −Y) (2)

数式（２）に表されるように、アンバランスが発生している電池セル１１Ｘには、トランス４１の一次コイル側に流れている電流Ｉ_０のおよそＮ倍の大きさの電流が流れる。このような電流Ｉ_Ｙが流れることによって、アンバランスが発生している電池セル１１Ｘは充電され、他の電池セル１１又は電池セル２１と同程度の容量となるように容量が調整される。 As expressed by Equation (2), a current approximately N times as large as the current _I0 flowing to the primary coil side of the transformer 41 flows through the unbalanced battery cell 11X. Due to the flow of such current _IY , the unbalanced battery cell 11X is charged, and its capacity is adjusted to be approximately the same as that of the other battery cells 11 or 21 .

この際、アンバランスが発生している電池セル１１Ｘに供給される電荷量Ｑ［Ａ・ｈｒ］は、下記の数式（３）のように表される。
Ｑ＝３６００Ｉ_Ｙ・Ｄ・Ｔ・ｆ（３）
ここで、Ｄはデューティ比であり、Ｔはスイッチ４３を駆動する矩形波の周期であり、ｆはスイッチ４３を駆動する矩形波の駆動周波数である。 At this time, the charge amount Q [A·hr] supplied to the battery cell 11X in which the imbalance has occurred is represented by the following formula (3).
Q= _3600IYD.T.f (3)
Here, D is the duty ratio, T is the period of the rectangular wave that drives the switch 43, and f is the driving frequency of the rectangular wave that drives the switch 43.

続いて、図３を参照して、トランス４１の構成の一例について説明する。図３は、トランス４１が５個並んでいる様子を示している。図３（ａ）は、トランス４１が５個並んでいる様子の断面図である。図３（ｂ）は、５個並んでいるトランス４１のうち一次コイル４１１のみを示した上面図である。 Next, an example of the configuration of the transformer 41 will be described with reference to FIG. FIG. 3 shows how five transformers 41 are arranged. FIG. 3A is a cross-sectional view of five transformers 41 arranged side by side. FIG. 3B is a top view showing only the primary coil 411 of the five transformers 41 arranged side by side.

図３（ａ）に示すように、トランス４１は、一次コイル４１１と、二次コイル４１２と、基板４１３と、磁性体コア板４１４とを備える。 As shown in FIG. 3( a ), the transformer 41 includes a primary coil 411 , a secondary coil 412 , a substrate 413 and a magnetic core plate 414 .

一次コイル４１１は、基板４１３の一方の面にパターンで形成されたコイルである。一次コイル４１１は、例えば、図３（ｂ）に示すような形状であってよい。一次コイル４１１は、導電性の材料で形成されてよい。 The primary coil 411 is a coil formed in a pattern on one surface of the substrate 413 . The primary coil 411 may have, for example, a shape as shown in FIG. 3(b). Primary coil 411 may be formed of an electrically conductive material.

二次コイル４１２は、基板４１３の他方の面にパターンで形成されたコイルである。二次コイル４１２は、例えば、図３（ｂ）に示す一次コイル４１１と同様の形状であってよい。二次コイル４１２は、導電性の材料で形成されてよい。 The secondary coil 412 is a coil patterned on the other surface of the substrate 413 . The secondary coil 412 may have, for example, the same shape as the primary coil 411 shown in FIG. 3(b). Secondary coil 412 may be formed of an electrically conductive material.

基板４１３は、一次コイル４１１及び二次コイル４１２を形成可能な平板状の基板である。基板４１３は、例えば、プリント配線板（ＰＣＢ：Printed Circuit Board）であってよい。 The substrate 413 is a flat substrate on which the primary coil 411 and the secondary coil 412 can be formed. The substrate 413 may be, for example, a printed circuit board (PCB).

磁性体コア板４１４は、一次コイル４１１、二次コイル４１２及び基板４１３を挟み込むように、一次コイル４１１、二次コイル４１２及び基板４１３の両側に配置される。 The magnetic core plates 414 are arranged on both sides of the primary coil 411 , the secondary coil 412 and the substrate 413 so as to sandwich the primary coil 411 , the secondary coil 412 and the substrate 413 .

トランス４１を図３に示した構成とすると、基板４１３の厚みが磁気ギャップとなる。これにより、トランス４１の磁気飽和を抑制することができる。 When the transformer 41 is configured as shown in FIG. 3, the thickness of the substrate 413 becomes the magnetic gap. Thereby, magnetic saturation of the transformer 41 can be suppressed.

なお、図３に示したトランス４１の構成は一例であり、トランス４１の構成は、図３に示した構成に限定されない。 Note that the configuration of the transformer 41 shown in FIG. 3 is an example, and the configuration of the transformer 41 is not limited to the configuration shown in FIG.

本実施形態に係る電源システム１によれば、直列接続されている第１電池１０及び第２電池２０において、第１電池１０の正極端子から低電圧負荷１０１に電力を供給することが可能である。また、バランス回路４０が、第１電池１０が含む電池セル１１の容量と第２電池２０が含む電池セル２１の容量とを調整することが可能である。これにより、高電圧の系統（例えば４８Ｖ系）に電力を供給可能な第１電池１０及び第２電池２０の直列接続の構成から、ＤＣ／ＤＣコンバータを用いない簡易な構成で、低電圧（例えば１２Ｖ）を取り出すことが可能である。また、バランス回路４０によって、第１電池１０が含む電池セル１１及び第２電池２０が含む電池セル２１の間の容量のアンバランスを抑制することができる。 According to the power supply system 1 according to the present embodiment, in the first battery 10 and the second battery 20 that are connected in series, power can be supplied from the positive terminal of the first battery 10 to the low voltage load 101. . Also, the balance circuit 40 can adjust the capacity of the battery cells 11 included in the first battery 10 and the capacity of the battery cells 21 included in the second battery 20 . As a result, the series connection configuration of the first battery 10 and the second battery 20 capable of supplying power to a high voltage system (eg, 48V system) can be changed to a low voltage (eg, 48V system) with a simple configuration that does not use a DC/DC converter. 12V) can be taken out. In addition, the balance circuit 40 can suppress capacity imbalance between the battery cells 11 included in the first battery 10 and the battery cells 21 included in the second battery 20 .

（第１変形例）
図４は、第１変形例に係る電源システム２の構成例を示すブロック図である。第１変形例に係る電源システム２については、図１に示した電源システム１と共通又は類似する内容については適宜説明を省略し、電源システム１と相違する点について主に説明する。 (First modification)
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration example of the power supply system 2 according to the first modified example. With regard to the power supply system 2 according to the first modified example, the description of the contents common or similar to those of the power supply system 1 shown in FIG.

第１変形例に係る電源システム２は、スイッチ７０の第１電池１０側に、低電圧負荷１０１とは異なる他の低電圧負荷１０３が接続されている点で、図１に示した電源システム１と相違する。 The power supply system 2 according to the first modification differs from the power supply system 1 shown in FIG. differ from

低電圧負荷１０３は、低電圧負荷１０１と同じ電圧系統で駆動される負荷である。例えば、低電圧負荷１０１が１２Ｖ系で駆動される負荷である場合、低電圧負荷１０３も１２Ｖ系で駆動される負荷である。 The low voltage load 103 is a load driven by the same voltage system as the low voltage load 101 . For example, if the low voltage load 101 is a load driven by the 12V system, the low voltage load 103 is also a load driven by the 12V system.

第１変形例に係る電源システム２において、１２Ｖ系で駆動される負荷のうち、瞬断が許されない負荷を、低電圧負荷１０１として、スイッチ７０の第３電池３０側に接続してよい。瞬断が許されない負荷としては、例えば、ナビゲーションシステム又はオーディオなどが挙げられる。 In the power supply system 2 according to the first modification, among the loads driven by the 12V system, a load that does not allow momentary interruption may be connected as the low-voltage load 101 to the third battery 30 side of the switch 70 . Loads that cannot be interrupted include, for example, a navigation system or an audio system.

（第２変形例）
図５は、第２変形例に係る電源システム３の構成例を示すブロック図である。第２変形例に係る電源システム３については、図１に示した電源システム１と共通又は類似する内容については適宜説明を省略し、電源システム１と相違する点について主に説明する。 (Second modification)
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration example of the power supply system 3 according to the second modified example. Regarding the power supply system 3 according to the second modified example, descriptions of common or similar contents to those of the power supply system 1 shown in FIG. 1 are appropriately omitted, and differences from the power supply system 1 are mainly described.

第２変形例に係る電源システム３は、バランス回路９０の構成が、図１に示した電源システム１のバランス回路４０の構成と相違する。 In the power supply system 3 according to the second modification, the configuration of the balance circuit 90 is different from the configuration of the balance circuit 40 of the power supply system 1 shown in FIG.

バランス回路９０は、コイル９１と、コイル９２と、コイル９３と、コイル９４と、ダイオード９５と、スイッチ９６とを含む。ダイオード９５及びスイッチ９６は、図１に示したバランス回路４０のダイオード４２及びスイッチ４３と、それぞれ同等の機能を有するため、説明を省略する。 Balance circuit 90 includes coil 91 , coil 92 , coil 93 , coil 94 , diode 95 and switch 96 . The diode 95 and switch 96 have the same functions as the diode 42 and switch 43 of the balance circuit 40 shown in FIG.

図５に示す電源システム３において、第１電池１０は、３～５個の電池セル１１を含むものとする。また、第２電池２０は、第１電池１０の３倍の個数の電池セル２１を含むものとする。以後、一例として、第１電池１０が５個の電池セル１１を含み、第２電池２０が１５個の電池セル２１を含むものとして説明する。 In the power supply system 3 shown in FIG. 5, the first battery 10 is assumed to include 3 to 5 battery cells 11 . It is also assumed that the second battery 20 includes three times as many battery cells 21 as the first battery 10 . Hereinafter, as an example, it is assumed that the first battery 10 includes five battery cells 11 and the second battery 20 includes 15 battery cells 21 .

バランス回路９０は、第１電池１０が含む電池セル１１の個数である５個と、第２電池２０が含む電池セル２１の個数である１５個とを合わせた個数である２０個のコイル９１を含む。各コイル９１は、第１電池１０が含む電池セル１１又は第２電池２０が含む電池セル２１とダイオード９５を介して並列に接続されている。 The balance circuit 90 includes 20 coils 91, which is the sum of 5 battery cells 11 included in the first battery 10 and 15 battery cells 21 included in the second battery 20. include. Each coil 91 is connected in parallel with the battery cell 11 included in the first battery 10 or the battery cell 21 included in the second battery 20 via a diode 95 .

コイル９２は、５個のコイル９１と組み合わされて、トランスとして機能する。コイル９１の巻き数をＮａ、コイル９２の巻き数をＮｂとすると、Ｎｂ＝Ｎａ×５である。 Coil 92 is combined with five coils 91 to function as a transformer. Assuming that the number of turns of the coil 91 is Na and the number of turns of the coil 92 is Nb, Nb=Na×5.

コイル９３は、コイル９２と直列に接続されている。コイル９３の巻き数は、コイル９２の巻き数と同様にＮｂである。 Coil 93 is connected in series with coil 92 . The number of turns of coil 93 is Nb, as is the number of turns of coil 92 .

コイル９４は、４個のコイル９３と組み合わされて、トランスとして機能する。コイル９４の巻き数をＮｃとすると、Ｎｃ＝Ｎｂ×４である。 Coil 94 functions as a transformer in combination with four coils 93 . Assuming that the number of turns of the coil 94 is Nc, Nc=Nb×4.

コイル９４の一端は、第２電池２０の正極に接続されている。コイル９４の他端は、スイッチ９６を介して、第１電池１０の負極に接続されている。 One end of the coil 94 is connected to the positive electrode of the second battery 20 . The other end of coil 94 is connected to the negative electrode of first battery 10 via switch 96 .

図５に示したバランス回路９０のような構成であっても、図１に示したバランス回路４０と同様の機能を有する。 Even a configuration like the balance circuit 90 shown in FIG. 5 has the same function as the balance circuit 40 shown in FIG.

（発電装置による第１電池、第２電池及び第３電池の充電）
電源システム１は、第１電池１０、第２電池２０及び第３電池３０の容量の状態に応じて、発電装置５０による第１電池１０、第２電池２０及び第３電池３０の充電を制御してよい。この場合の電源システム１の動作について、図１を参照して説明する。 (Charging of the first battery, the second battery and the third battery by the power generator)
The power supply system 1 controls charging of the first battery 10, the second battery 20 and the third battery 30 by the power generator 50 according to the state of the capacity of the first battery 10, the second battery 20 and the third battery 30. you can The operation of the power supply system 1 in this case will be described with reference to FIG.

制御部８０は、第１電池１０が含む電池セル１１のうちの最も電圧が高い電池セル１１と、第２電池２０が含む電池セル２１のうちの最も電圧が低い電池セル２１との電圧差が所定の閾値未満である場合は、発電装置５０による第１電池１０及び第２電池２０の充電が可能な状態であると判定する。 The control unit 80 controls the voltage difference between the battery cell 11 having the highest voltage among the battery cells 11 included in the first battery 10 and the battery cell 21 having the lowest voltage among the battery cells 21 included in the second battery 20. If it is less than the predetermined threshold, it is determined that the first battery 10 and the second battery 20 can be charged by the power generation device 50 .

この場合において、第１電池１０が含む電池セル１１及び第２電池２０が含む電池セル２１のＳＯＣが小さい場合、すなわち、第１電池１０が含む電池セル１１及び第２電池２０が含む電池セル２１の電圧が小さい場合は、制御部８０は、発電装置５０に第１電池１０及び第２電池２０を充電させてよい。 In this case, when the SOC of the battery cells 11 included in the first battery 10 and the battery cells 21 included in the second battery 20 are small, that is, the battery cells 11 included in the first battery 10 and the battery cells 21 included in the second battery 20 is low, the controller 80 may cause the power generator 50 to charge the first battery 10 and the second battery 20 .

制御部８０は、第１電池１０が含む電池セル１１のうちの最も電圧が高い電池セル１１と、第２電池２０が含む電池セル２１のうちの最も電圧が低い電池セル２１との電圧差が所定の閾値以上である場合は、バランス回路４０を動作させて、第１電池１０の容量と第２電池２０の容量とを調整させてよい。 The control unit 80 controls the voltage difference between the battery cell 11 having the highest voltage among the battery cells 11 included in the first battery 10 and the battery cell 21 having the lowest voltage among the battery cells 21 included in the second battery 20. If it is equal to or greater than the predetermined threshold, the balance circuit 40 may be operated to adjust the capacity of the first battery 10 and the capacity of the second battery 20 .

このように、第１電池１０が含む電池セル１１のうちの最も電圧が高い電池セル１１と、第２電池２０が含む電池セル２１のうちの最も電圧が低い電池セル２１との電圧差が所定の閾値以上である場合は、バランス回路４０を動作させ、その後に発電装置５０に第１電池１０及び第２電池２０を充電させることで、電源システム１は、電池セル２１を過充電してしまうことを抑制することができる。 In this way, the voltage difference between the battery cell 11 having the highest voltage among the battery cells 11 included in the first battery 10 and the battery cell 21 having the lowest voltage among the battery cells 21 included in the second battery 20 is predetermined. , the power supply system 1 overcharges the battery cell 21 by operating the balance circuit 40 and then causing the power generator 50 to charge the first battery 10 and the second battery 20. can be suppressed.

制御部８０は、通常時にスイッチ７０をオンにする設定としている場合と、通常時にスイッチ７０をオフにする設定としている場合とで、発電装置５０による第１電池１０、第２電池２０及び第３電池３０の充電動作の制御を異なる制御としてよい。以下、それぞれの制御について説明する。 The control unit 80 controls the first battery 10, the second battery 20 and the third battery by the power generation device 50 depending on whether the switch 70 is set to be turned on during normal operation or when the switch 70 is set to be turned off during normal operation. Different controls may be used to control the charging operation of the battery 30 . Each control will be described below.

＜通常時にスイッチをオンとしている場合の制御＞
通常時にスイッチ７０をオンにする設定としている場合の制御について、図６に示すフローチャートを参照して説明する。 <Control when the switch is normally on>
Control when the switch 70 is normally turned on will be described with reference to the flowchart shown in FIG.

電源システム１の制御部８０は、第１電池１０の電圧を電圧検出回路６０から定期的に取得している。制御部８０は、電圧検出回路６０から取得した第１電池１０の電圧が所定の閾値未満であるか否かを判定する（ステップＳ１０１）。 The control unit 80 of the power supply system 1 periodically acquires the voltage of the first battery 10 from the voltage detection circuit 60 . The control unit 80 determines whether or not the voltage of the first battery 10 obtained from the voltage detection circuit 60 is less than a predetermined threshold (step S101).

第１電池１０の電圧が所定の閾値以上である場合（ステップＳ１０１のＮｏ）、制御部８０は、ステップＳ１０１の処理を繰り返す。 When the voltage of the first battery 10 is equal to or higher than the predetermined threshold (No in step S101), the control section 80 repeats the process of step S101.

第１電池１０の電圧が所定の閾値未満である場合（ステップＳ１０１のＹｅｓ）、制御部８０は、第１電池１０と第２電池２０の電圧差が所定の閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。ステップＳ１０２において、制御部８０は、第１電池１０が含む電池セル１１のうちの最も電圧が高い電池セル１１と、第２電池２０が含む電池セル２１のうちの最も電圧が低い電池セル２１との電圧差が所定の閾値以上であるか否かを判定してよい。 When the voltage of the first battery 10 is less than the predetermined threshold (Yes in step S101), the control unit 80 determines whether the voltage difference between the first battery 10 and the second battery 20 is equal to or greater than the predetermined threshold. (step S102). In step S102, the control unit 80 selects the battery cell 11 having the highest voltage among the battery cells 11 included in the first battery 10 and the battery cell 21 having the lowest voltage among the battery cells 21 included in the second battery 20. is greater than or equal to a predetermined threshold.

ステップＳ１０２においてＮｏと判定した場合、制御部８０は、ステップＳ１０５に進む。 If it is determined No in step S102, the control unit 80 proceeds to step S105.

ステップＳ１０２においてＹｅｓと判定した場合、制御部８０は、バランス回路４０を動作させる（ステップＳ１０３）。 When it is determined as Yes in step S102, the control unit 80 operates the balance circuit 40 (step S103).

制御部８０は、第１電池１０と第２電池２０の電圧差が所定の閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０４）。ステップＳ１０４において、制御部８０は、第１電池１０が含む電池セル１１のうちの最も電圧が高い電池セル１１と、第２電池２０が含む電池セル２１のうちの最も電圧が低い電池セル２１との電圧差が所定の閾値以上であるか否かを判定してよい。 The control unit 80 determines whether or not the voltage difference between the first battery 10 and the second battery 20 is greater than or equal to a predetermined threshold (step S104). In step S104, the control unit 80 selects the battery cell 11 having the highest voltage among the battery cells 11 included in the first battery 10 and the battery cell 21 having the lowest voltage among the battery cells 21 included in the second battery 20. is greater than or equal to a predetermined threshold.

ステップＳ１０４においてＹｅｓと判定した場合、制御部８０は、ステップＳ１０３に戻る。 If determined as Yes in step S104, the control unit 80 returns to step S103.

ステップＳ１０４においてＮｏと判定した場合、制御部８０は、電圧検出回路６０から取得した第１電池１０の電圧が所定の閾値未満であるか否かを判定する（ステップＳ１０５）。 When determined as No in step S104, the control unit 80 determines whether or not the voltage of the first battery 10 obtained from the voltage detection circuit 60 is less than the predetermined threshold (step S105).

第１電池１０の電圧が所定の閾値以上である場合（ステップＳ１０５のＮｏ）、制御部８０は、処理を終了する。 If the voltage of the first battery 10 is equal to or higher than the predetermined threshold (No in step S105), the control unit 80 terminates the process.

第１電池１０の電圧が所定の閾値未満である場合（ステップＳ１０５のＹｅｓ）、制御部８０は、発電装置５０を制御して、第１電池１０、第２電池２０及び第３電池３０を充電させ（ステップＳ１０６）、ステップＳ１０５に戻る。 When the voltage of the first battery 10 is less than the predetermined threshold (Yes in step S105), the control unit 80 controls the power generator 50 to charge the first battery 10, the second battery 20 and the third battery 30. (step S106) and returns to step S105.

＜通常時にスイッチをオフとしている場合の制御＞
通常時にスイッチ７０をオフにする設定としている場合の制御について、図７に示すフローチャートを参照して説明する。 <Control when the switch is normally off>
Control when the switch 70 is normally turned off will be described with reference to the flowchart shown in FIG.

電源システム１の制御部８０は、第３電池３０の電圧を電圧検出回路６０から定期的に取得している。制御部８０は、電圧検出回路６０から取得した第３電池３０の電圧が所定の閾値未満であるか否かを判定する（ステップＳ２０１）。 The control unit 80 of the power supply system 1 periodically acquires the voltage of the third battery 30 from the voltage detection circuit 60 . The control unit 80 determines whether or not the voltage of the third battery 30 obtained from the voltage detection circuit 60 is less than a predetermined threshold (step S201).

第３電池３０の電圧が所定の閾値以上である場合（ステップＳ２０１のＮｏ）、制御部８０は、ステップＳ２０１の処理を繰り返す。 When the voltage of the third battery 30 is equal to or higher than the predetermined threshold (No in step S201), the control section 80 repeats the process of step S201.

第３電池３０の電圧が所定の閾値未満である場合（ステップＳ２０１のＹｅｓ）、制御部８０は、第１電池１０の電圧が第３電池３０の電圧以上であるかを判定する（ステップＳ２０２）。 When the voltage of the third battery 30 is less than the predetermined threshold (Yes in step S201), the control unit 80 determines whether the voltage of the first battery 10 is equal to or higher than the voltage of the third battery 30 (step S202). .

第１電池１０の電圧が第３電池３０の電圧未満である場合（ステップＳ２０２のＮｏ）、制御部８０は、発電装置５０を制御して、第１電池１０及び第２電池２０を充電させ（ステップＳ２０３）、ステップＳ２０２に戻る。 When the voltage of the first battery 10 is less than the voltage of the third battery 30 (No in step S202), the control unit 80 controls the power generator 50 to charge the first battery 10 and the second battery 20 ( step S203) and returns to step S202.

第１電池１０の電圧が第３電池３０の電圧以上である場合（ステップＳ２０２のＹｅｓ）、制御部８０は、スイッチ７０をオンに制御して、第１電池１０と第３電池３０とを接続する（ステップＳ２０４）。 When the voltage of the first battery 10 is equal to or higher than the voltage of the third battery 30 (Yes in step S202), the control unit 80 turns on the switch 70 to connect the first battery 10 and the third battery 30. (step S204).

制御部８０は、電圧検出回路６０から取得した第３電池３０の電圧が所定の閾値未満であるか否かを判定する（ステップＳ２０５）。 The control unit 80 determines whether or not the voltage of the third battery 30 obtained from the voltage detection circuit 60 is less than a predetermined threshold (step S205).

第３電池３０の電圧が所定の閾値未満である場合（ステップＳ２０５のＹｅｓ）、制御部８０は、ステップＳ２０７に進む。 If the voltage of the third battery 30 is less than the predetermined threshold (Yes in step S205), the controller 80 proceeds to step S207.

第３電池３０の電圧が所定の閾値以上である場合（ステップＳ２０５のＮｏ）、制御部８０は、スイッチ７０をオフに制御して、第１電池１０と第３電池３０とを切断し（ステップＳ２０６）、処理を終了する。 When the voltage of the third battery 30 is equal to or higher than the predetermined threshold (No in step S205), the control unit 80 turns off the switch 70 to disconnect the first battery 10 and the third battery 30 (step S206), the process ends.

制御部８０は、第１電池１０と第２電池２０の電圧差が所定の閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ２０７）。ステップＳ２０７において、制御部８０は、第１電池１０が含む電池セル１１のうちの最も電圧が高い電池セル１１と、第２電池２０が含む電池セル２１のうちの最も電圧が低い電池セル２１との電圧差が所定の閾値以上であるか否かを判定してよい。 The control unit 80 determines whether or not the voltage difference between the first battery 10 and the second battery 20 is greater than or equal to a predetermined threshold (step S207). In step S207, the control unit 80 selects the battery cell 11 having the highest voltage among the battery cells 11 included in the first battery 10 and the battery cell 21 having the lowest voltage among the battery cells 21 included in the second battery 20. is greater than or equal to a predetermined threshold.

ステップＳ２０７においてＮｏと判定した場合、制御部８０は、ステップＳ２１０に進む。 If it is determined No in step S207, the control unit 80 proceeds to step S210.

ステップＳ２０７においてＹｅｓと判定した場合、制御部８０は、バランス回路４０を動作させる（ステップＳ２０８）。 When it is determined as Yes in step S207, the control section 80 operates the balance circuit 40 (step S208).

制御部８０は、第１電池１０と第２電池２０の電圧差が所定の閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ２０９）。ステップＳ２０９において、制御部８０は、第１電池１０が含む電池セル１１のうちの最も電圧が高い電池セル１１と、第２電池２０が含む電池セル２１のうちの最も電圧が低い電池セル２１との電圧差が所定の閾値以上であるか否かを判定してよい。 The control unit 80 determines whether or not the voltage difference between the first battery 10 and the second battery 20 is greater than or equal to a predetermined threshold (step S209). In step S209, the control unit 80 selects the battery cell 11 with the highest voltage among the battery cells 11 included in the first battery 10 and the battery cell 21 with the lowest voltage among the battery cells 21 included in the second battery 20. is greater than or equal to a predetermined threshold.

ステップＳ２０９においてＹｅｓと判定した場合、制御部８０は、ステップＳ２０８に戻る。 If determined as Yes in step S209, the control unit 80 returns to step S208.

ステップＳ２０９においてＮｏと判定した場合、制御部８０は、電圧検出回路６０から取得した第３電池３０の電圧が所定の閾値未満であるか否かを判定する（ステップＳ２１０）。 When determined as No in step S209, the control unit 80 determines whether or not the voltage of the third battery 30 obtained from the voltage detection circuit 60 is less than the predetermined threshold (step S210).

第３電池３０の電圧が所定の閾値未満である場合（ステップＳ２１０のＹｅｓ）、制御部８０は、発電装置５０を制御して、第１電池１０、第２電池２０及び第３電池３０を充電させ（ステップＳ２１１）、ステップＳ２１０に戻る。 When the voltage of the third battery 30 is less than the predetermined threshold (Yes in step S210), the control unit 80 controls the power generation device 50 to charge the first battery 10, the second battery 20 and the third battery 30. (step S211) and returns to step S210.

第３電池３０の電圧が所定の閾値以上である場合（ステップＳ２１０のＮｏ）、制御部８０は、スイッチ７０をオフに制御して、第１電池１０と第３電池３０とを切断し（ステップＳ２１２）、処理を終了する。 When the voltage of the third battery 30 is equal to or higher than the predetermined threshold (No in step S210), the control unit 80 turns off the switch 70 to disconnect the first battery 10 and the third battery 30 (step S212), the process ends.

本開示に係る一実施形態について、諸図面及び実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形又は修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形又は修正は本開示の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各手段に含まれる機能等は論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の手段等を１つに組み合わせたり、あるいは分割したりすることが可能である。 Although one embodiment according to the present disclosure has been described with reference to drawings and examples, it should be noted that various variations or modifications can be easily made by those skilled in the art based on the present disclosure. Therefore, it should be noted that these variations or modifications are included within the scope of this disclosure. For example, functions included in each means can be rearranged so as not to be logically inconsistent, and a plurality of means can be combined into one or divided.

１、２、３電源システム
１０第１電池
１１電池セル
２０第２電池
２１電池セル
３０第３電池
３１電池セル
４０バランス回路
４１トランス
４２ダイオード
４３スイッチ
５０発電装置
６０電圧検出回路
７０スイッチ
８０制御部
９０バランス回路
９１、９２、９３、９４コイル
９５ダイオード
９６スイッチ
１０１低電圧負荷
１０２高電圧負荷
１０３低電圧負荷
４１１一次コイル
４１２二次コイル
４１３基板
４１４磁性体コア板
1, 2, 3 power supply system 10 first battery 11 battery cell 20 second battery 21 battery cell 30 third battery 31 battery cell 40 balance circuit 41 transformer 42 diode 43 switch 50 power generator 60 voltage detection circuit 70 switch 80 control unit 90 Balance circuit 91, 92, 93, 94 Coil 95 Diode 96 Switch 101 Low voltage load 102 High voltage load 103 Low voltage load 411 Primary coil 412 Secondary coil 413 Substrate 414 Magnetic core plate

Claims

A power supply system capable of supplying power to a low voltage load and a high voltage load driven at a voltage higher than the low voltage load,
a first battery capable of supplying power to the low voltage load;
a second battery connected in series to the positive electrode side of the first battery and capable of supplying power to the high voltage load together with the first battery connected in series;
a balance circuit capable of adjusting the capacity of the first battery and the capacity of the second battery;
A control unit that controls the balance circuit ,
the first battery includes a plurality of battery cells;
the second battery includes a plurality of battery cells;
the balance circuit includes a plurality of transformers, the number of which is the sum of the number of the plurality of battery cells included in the first battery and the number of the plurality of battery cells included in the second battery;
the plurality of transformer primary coils are connected in series between the positive electrode of the second battery and the negative electrode of the first battery;
each secondary coil of the plurality of transformers is connected in parallel with each of the battery cells included in the first battery and the second battery;
A power supply system , wherein a turns ratio of a primary coil to a secondary coil of each transformer is 1:1 .

The power system of claim 1, wherein
The power system, wherein the balance circuit is configured as an active cell balance circuit.

The power supply system according to claim 1 or 2 ,
The primary coil is a coil formed in a pattern on one surface of the substrate,
The power system, wherein the secondary coil is a patterned coil on the other side of the substrate.

In the power supply system according to any one of claims 1 to 3 ,
The control unit controls the voltage difference between a battery cell having the highest voltage among the plurality of battery cells included in the first battery and a battery cell having the lowest voltage among the plurality of battery cells included in the second battery. A power supply system that operates the balance circuit when a predetermined threshold is exceeded.

The power supply system according to claim 4 ,
The power supply system, wherein the control section controls the magnitude of the current to be passed through the balance circuit according to the magnitude of the voltage difference.

In the power supply system according to any one of claims 1 to 5 ,
Further comprising a power generator capable of charging the first battery and the second battery,
The control unit
The voltage difference between the battery cell with the highest voltage among the plurality of battery cells included in the first battery and the battery cell with the lowest voltage among the plurality of battery cells included in the second battery is less than a predetermined threshold If there is, determine that the first battery and the second battery can be charged by the power generator,
A power supply system that operates the balance circuit when the voltage difference is equal to or greater than the predetermined threshold.

In the power supply system according to any one of claims 1 to 6 ,
The power system further comprising a third battery capable of supplying power to the low voltage load and connected in parallel with the first battery.

The power supply system according to claim 7 ,
The plurality of battery cells included in the first battery and the plurality of battery cells included in the second battery are lithium ion batteries or nickel metal hydride batteries,
The power system, wherein the plurality of battery cells included in the third battery are lead-acid batteries.

The power supply system according to claim 8 ,
further comprising a switch for controlling connection between the first battery and the third battery;
the low voltage load is connected to the third battery side of the switch;
another low voltage load different from the low voltage load is connected to the first battery side of the switch;
The power supply system, wherein the low voltage load connected to the third battery side of the switch is a load that cannot be interrupted.