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JP7666602B2 - Charging equipment - Google Patents
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Description

本開示は、充電装置に関する。 The present disclosure relates to a charging device.

プラグインハイブリッド車(以下、PHEV(Plug-in Hybrid Electric Vehicle)という)又は電気自動車(以下、EV(Electric Vehicle)という)に搭載された二次電池(蓄電池)は、外部電源(車外充電器)により充電される。近年、車載蓄電池の高電圧対応が進み、現在主流である充電器(例えば、充電電圧が400Vの充電器(以下、400V充電器という))よりも高電圧(例えば800V)の充電器(以下、800V充電器という)を推進する動きがある。過渡期においては、市中において複数の充電電圧(400V及び800V)の充電器が混在することが予想される。 The secondary battery (storage battery) installed in a plug-in hybrid vehicle (hereinafter referred to as a PHEV (Plug-in Hybrid Electric Vehicle)) or an electric vehicle (hereinafter referred to as an EV (Electric Vehicle)) is charged by an external power source (external charger). In recent years, vehicle-mounted storage batteries have become more capable of handling high voltages, and there is a movement to promote chargers with higher voltages (e.g., 800V) (hereinafter referred to as 800V chargers) rather than the currently mainstream chargers (e.g., chargers with a charging voltage of 400V (hereinafter referred to as 400V chargers)). During the transitional period, it is expected that chargers with multiple charging voltages (400V and 800V) will be mixed in the city.

下記特許文献1には、複数のバッテリを直列接続及び並列接続の間で切替え可能な蓄電システムが開示されている。この蓄電システムは、複数のバッテリの直列接続から並列接続への切替えに際し、損失の発生及び接点の寿命低下を回避しつつ、複数のバッテリの電圧を均衡化できる。具体的には、図1を参照して、蓄電システム401は、バッテリBT1及びBT2、リレーRY1~RY7及び28、電力変換器としての車載充電器20、及び制御回路45を備える。外部充電接続部11及び12には、外部充電器が接続される。AC電源接続部16及び17には、外部の商用電源からの交流電力が供給される。リレーRY1~RY3は、バッテリBT1及びBT2の接続状態を直列及び並列の間で切替え可能である。車載充電器20の入出力ポートP1にはバッテリBT1の正極及び負極が接続され、入出力ポートP2にはバッテリBT2の正極及び負極が接続される。車載充電器20は、商用電源からAC電源接続部16及び17に供給された交流電力を直流電力に変換し、バッテリBT1及びBT2を充電する。また、車載充電器20は、バッテリBT1及びBT2間で電力を授受させる。制御回路45は、リレーRY1~RY7及び車載充電器20を制御する。制御回路45は、バッテリBT1及びBT2を並列接続に切替える前に、バッテリBT1及びBT2間の電位差が所定の閾値以下となるように車載充電器20を動作させる電圧均衡化処理を実施した後、リレーRY1及びRY3をオンする。リレー28は、バッテリBT1及びBT2と車載充電器20との間の経路を開閉する。負荷80は、例えば電気自動車、プラグインハイブリッド車で一般に用いられる機器である。The following Patent Document 1 discloses an energy storage system capable of switching between a series connection and a parallel connection of multiple batteries. When switching from a series connection to a parallel connection of multiple batteries, this energy storage system can balance the voltages of multiple batteries while avoiding the occurrence of losses and shortening of the life of the contacts. Specifically, referring to FIG. 1, the energy storage system 401 includes batteries BT1 and BT2, relays RY1 to RY7 and 28, an on-board charger 20 as a power converter, and a control circuit 45. An external charger is connected to the external charging connection units 11 and 12. AC power is supplied to the AC power connection units 16 and 17 from an external commercial power source. The relays RY1 to RY3 can switch the connection state of the batteries BT1 and BT2 between series and parallel. The positive and negative poles of the battery BT1 are connected to the input/output port P1 of the on-board charger 20, and the positive and negative poles of the battery BT2 are connected to the input/output port P2. The on-board charger 20 converts AC power supplied from a commercial power source to the AC power supply connectors 16 and 17 into DC power and charges the batteries BT1 and BT2. The on-board charger 20 also transfers power between the batteries BT1 and BT2. The control circuit 45 controls the relays RY1 to RY7 and the on-board charger 20. Before switching the batteries BT1 and BT2 to a parallel connection, the control circuit 45 performs a voltage balancing process to operate the on-board charger 20 so that the potential difference between the batteries BT1 and BT2 is equal to or less than a predetermined threshold, and then turns on the relays RY1 and RY3. The relay 28 opens and closes the path between the batteries BT1 and BT2 and the on-board charger 20. The load 80 is, for example, a device that is generally used in an electric vehicle or a plug-in hybrid vehicle.

特開2019-80473号公報JP 2019-80473 A

本開示のある局面に係る充電装置は、直列接続されたN個の蓄電池用セルのうちの第1蓄電池用のM個のセルに車載充電器から出力される電力を供給する電力路と、車載充電器から出力される電力を変換する電力変換器とを含み、Nは2以上の整数であり、Mは1以上の整数であり、電力変換器は、変換後の電力を、N個の蓄電池用セルのうちの第2蓄電池用のM個のセルに供給する。A charging device according to one aspect of the present disclosure includes a power path that supplies power output from an on-board charger to M cells for a first storage battery among N storage battery cells connected in series, and a power converter that converts the power output from the on-board charger, where N is an integer of 2 or more and M is an integer of 1 or more, and the power converter supplies the converted power to M cells for a second storage battery among the N storage battery cells.

図1は、2つのバッテリを直列接続及び並列接続の間で切替えて充電可能な蓄電システムの構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an electricity storage system capable of charging two batteries by switching between a series connection and a parallel connection. 図2は、本開示の実施形態に係る蓄電システムの構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a power storage system according to an embodiment of the present disclosure. 図3は、2つの蓄電池の構成例を示す回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram showing an example of the configuration of two storage batteries. 図4は、図2に示した蓄電システムにおいて、車載充電器により2つの蓄電池を充電する状態を示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram showing a state in which two storage batteries are charged by an on-board charger in the power storage system shown in FIG. 図5は、第2蓄電池から第1蓄電池に電力を供給する構成を示すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram showing a configuration for supplying power from the second storage battery to the first storage battery. 図6は、第1変形例に係る蓄電システムの構成を示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a power storage system according to a first modified example. 図7は、第2変形例に係る蓄電システムの構成を示すブロック図である。FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a power storage system according to a second modified example. 図8は、第3変形例に係る蓄電システムの構成を示すブロック図である。FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a power storage system according to a third modified example.

[本開示が解決しようとする課題]
400V充電器及び800V充電器の2種類の充電器が混在する状況においては、400V充電器及び800V充電器のいずれによっても充電できれば好ましい。そのために、特許文献1に開示されているように、複数の切替リレーを用いることが考えられる。即ち、2つの蓄電池を800V充電器により充電する場合には、2つの蓄電池が直列接続されるように切替リレーを設定して充電を行う。一方、2つの蓄電池を400V充電器により充電する場合には、2つの蓄電池モジュールが並列接続されるように切替リレーを設定して充電を行う。
[Problem to be solved by the present disclosure]
In a situation where two types of chargers, a 400V charger and an 800V charger, are mixed, it is preferable to be able to charge with either the 400V charger or the 800V charger. To achieve this, as disclosed in Patent Document 1, it is possible to use a plurality of switching relays. That is, when two storage batteries are charged with an 800V charger, the switching relay is set so that the two storage batteries are connected in series, and charging is performed. On the other hand, when two storage batteries are charged with a 400V charger, the switching relay is set so that the two storage battery modules are connected in parallel, and charging is performed.

しかし、直列接続と並列接続との切替リレーを用いる場合、以下の問題がある。第1に、車両の走行時には、走行用モータのインバータに高電圧を供給するために蓄電池は直列接続されるので、切替リレーにも電流が流れ、電力損失となる。第2に、切替リレーが故障することがあり、その故障状態によっては、走行動作に支障が生じることがある。第3に、直列接続と並列接続との切替え時に、短絡電流が流れ、電力損失が生じる。短絡電流が流れないようにするには、並列接続する前に蓄電池の電圧を等しくする等の処理が必要であり、煩雑である。なお、充電電圧は、400V及び800Vの2種類には限らない。However, when a switching relay between series and parallel connections is used, the following problems arise. First, when the vehicle is running, the storage batteries are connected in series to supply high voltage to the inverter of the driving motor, so current also flows through the switching relay, resulting in power loss. Second, the switching relay may fail, and depending on the state of the failure, driving operation may be hindered. Third, when switching between series and parallel connections, a short-circuit current flows, resulting in power loss. To prevent short-circuit current from flowing, it is necessary to perform processes such as equalizing the voltages of the storage batteries before connecting them in parallel, which is cumbersome. The charging voltage is not limited to two types, 400V and 800V.

上記の問題を解決するために、2つの蓄電池を直列に常時接続して用いることが考えられる。しかし、現在普及している車載充電器によっては、2つの蓄電池を直列接続された状態のままでは充電できない。例えば、2つの400V仕様の蓄電池が直列接続された状態において、その両端電圧(以下、直列電圧という)は800Vである。したがって、商用電源(例えばAC100V)を変換して400Vの充電電圧(直流)を出力できる車載充電器(以下、400V車載充電器という)によっては、それらの蓄電池を充電できない。800Vの充電電圧を出力できる車載充電器(以下、800V車載充電器という)を新たに開発することが必要となる。将来的には800V車載充電器が車載されるとしても、400V車載充電器を用いることができれば、費用及び安定供給の面で好ましい。In order to solve the above problem, it is possible to use two storage batteries connected in series at all times. However, with the currently popular on-board chargers, it is not possible to charge the two storage batteries while they are connected in series. For example, when two 400V storage batteries are connected in series, the voltage across both ends (hereinafter referred to as the series voltage) is 800V. Therefore, these storage batteries cannot be charged with an on-board charger (hereinafter referred to as the 400V on-board charger) that can convert a commercial power source (e.g., AC 100V) and output a charging voltage (DC) of 400V. It is necessary to newly develop an on-board charger (hereinafter referred to as the 800V on-board charger) that can output a charging voltage of 800V. Even if 800V on-board chargers will be installed in vehicles in the future, it is preferable in terms of cost and stable supply if a 400V on-board charger can be used.

したがって、本開示は、直列接続された複数の蓄電池を、直列電圧よりも低い充電電圧を出力する車載充電器により充電することを可能とする充電装置を提供することを目的とする。Therefore, the present disclosure aims to provide a charging device that enables multiple storage batteries connected in series to be charged by an on-board charger that outputs a charging voltage lower than the series voltage.

[本開示の効果]
本開示によれば、直列接続された複数の蓄電池を、直列電圧よりも低い充電電圧を出力する車載充電器により充電することを可能とする充電装置を提供できる。
[Effects of the present disclosure]
According to the present disclosure, it is possible to provide a charging device that enables a plurality of storage batteries connected in series to be charged by an on-board charger that outputs a charging voltage lower than the series voltage.

[本開示の実施形態の説明]
本開示の実施形態の内容を列記して説明する。以下に記載する実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。
[Description of the embodiments of the present disclosure]
The contents of the embodiments of the present disclosure will be listed and described below. At least a part of the embodiments described below may be arbitrarily combined.

(1)本開示の第1の局面に係る充電装置は、直列接続されたN個の蓄電池用セルのうちの第1蓄電池用のM個のセルに車載充電器から出力される電力を供給する電力路と、車載充電器から出力される電力を変換する電力変換器とを含み、Nは2以上の整数であり、Mは1以上の整数であり、電力変換器は、変換後の電力を、N個の蓄電池用セルのうちの第2蓄電池用のM個のセルに供給する。これにより、直列接続された第1蓄電池用のM個のセルと第2蓄電池用のM個のセルとを、直列電圧よりも低い充電電圧を出力する車載充電器により充電できる。 (1) A charging device according to a first aspect of the present disclosure includes a power path that supplies power output from an on-board charger to M cells for a first storage battery among N storage battery cells connected in series, and a power converter that converts the power output from the on-board charger, where N is an integer of 2 or more and M is an integer of 1 or more, and the power converter supplies the converted power to M cells for a second storage battery among the N storage battery cells. This allows the M cells for the first storage battery and the M cells for the second storage battery connected in series to be charged by the on-board charger that outputs a charging voltage lower than the series voltage.

(2)好ましくは、第1蓄電池及び第2蓄電池は、共通ノードにより相互接続され、電力路は、車載充電器の2つの出力端子のうちの第1端子を共通ノードに接続する第1電力路と、車載充電器の2つの出力端子のうち第2端子を、第1蓄電池及び第2蓄電池のノードのうち共通ノードとは別のノードである第1ノードに接続する第2電力路とを含み、電力変換器の2つの出力端子のうち第3端子は、共通ノードに接続され、電力変換器の2つの出力端子のうち第4端子は、第1蓄電池及び第2蓄電池のノードのうち共通ノード及び第1ノードとは別のノードである第2ノードに接続される。これにより、車載充電器と、直列接続された第1蓄電池用のM個のセル及び第2蓄電池用のM個のセルとを適切に接続でき、配置の自由度が増す。(2) Preferably, the first storage battery and the second storage battery are interconnected by a common node, the power path includes a first power path connecting a first terminal of the two output terminals of the vehicle charger to the common node, and a second power path connecting a second terminal of the two output terminals of the vehicle charger to a first node that is a node of the first storage battery and the second storage battery that is a node other than the common node, and a third terminal of the two output terminals of the power converter is connected to the common node, and a fourth terminal of the two output terminals of the power converter is connected to a second node that is a node of the first storage battery and the second storage battery that is a node other than the common node and the first node. This allows the vehicle charger to be appropriately connected to the M cells for the first storage battery and the M cells for the second storage battery that are connected in series, increasing the freedom of arrangement.

(3)より好ましくは、充電装置は、直列接続されたN個の蓄電池用セルと、車載充電器とをさらに含む。これにより、直列接続された第1蓄電池用のM個のセルと第2蓄電池用のM個のセルとを、直列電圧よりも低い充電電圧の車載充電器により充電できる。(3) More preferably, the charging device further includes N storage battery cells connected in series and an on-board charger. This allows the M cells for the first storage battery and the M cells for the second storage battery connected in series to be charged by the on-board charger with a charging voltage lower than the series voltage.

(4)さらに好ましくは、充電装置は、第1蓄電池及び第2蓄電池の間で、電力変換器を介して電力を授受させる。これにより、複数の蓄電池の蓄電量を均等にできる。したがって、直列接続された複数の蓄電池から負荷に電力供給するときに、一部の蓄電池のみの電力がゼロになることにより、全体として電力供給できなくなることを回避できる。 (4) More preferably, the charging device transfers power between the first storage battery and the second storage battery via a power converter. This makes it possible to equalize the amount of electricity stored in the multiple storage batteries. Therefore, when power is supplied to a load from multiple storage batteries connected in series, it is possible to avoid a situation in which the power of only some of the storage batteries becomes zero, resulting in an inability to supply power overall.

(5)好ましくは、電力変換器は、2系統以上に電力を出力するマルチポート電力変換器である。これにより、電圧仕様が異なる複数の負荷等に電力を供給できる。(5) Preferably, the power converter is a multi-port power converter that outputs power to two or more systems. This makes it possible to supply power to multiple loads, etc., with different voltage specifications.

[本開示の実施形態の詳細]
以下の実施形態では、同一の部品には同一の参照番号を付してある。それらの名称及び機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
[Details of the embodiment of the present disclosure]
In the following embodiments, the same parts are denoted by the same reference numerals, and their names and functions are also the same, so detailed description thereof will not be repeated.

(構成)
図2を参照して、本開示の実施形態に係る蓄電システム100は、車載充電器102と、電力変換器104と、電力路130、132、134及び136と、第1蓄電池902と、第2蓄電池904とを含む。蓄電システム100は、例えばPHEV又はEV等の車両に搭載され得る。車載充電器102の入力部には端子112及び114が接続されており、端子112及び114に商用電源が接続されることにより、後述するように第1蓄電池902及び第2蓄電池904が充電される。以下、商用電源の交流電力による充電をAC充電という。蓄電システム100の構成要素のうち、第1蓄電池902、第2蓄電池904及び車載充電器102を除く要素により、第1蓄電池902及び第2蓄電池904をAC充電するための充電装置が構成される。
(composition)
2, the power storage system 100 according to the embodiment of the present disclosure includes an on-board charger 102, a power converter 104, power paths 130, 132, 134, and 136, a first storage battery 902, and a second storage battery 904. The power storage system 100 may be mounted on a vehicle such as a PHEV or an EV. Terminals 112 and 114 are connected to an input section of the on-board charger 102, and the first storage battery 902 and the second storage battery 904 are charged as described below by connecting a commercial power source to the terminals 112 and 114. Hereinafter, charging using AC power from a commercial power source is referred to as AC charging. A charging device for AC charging the first storage battery 902 and the second storage battery 904 is configured by elements other than the first storage battery 902, the second storage battery 904, and the on-board charger 102 among the components of the power storage system 100.

第1蓄電池902及び第2蓄電池904は直列接続されており、接続部は第1共通ノード930を形成している。第1蓄電池902及び第2蓄電池904は、同じ仕様の充放電可能な蓄電池(リチウムイオン電池等)である。第1蓄電池902及び第2蓄電池904の各々は、蓄電池により構成されている。本開示において、「蓄電池」の用語は、1つの蓄電池用セル、複数の蓄電池用セル、1つの蓄電池モジュール(複数の蓄電池用セルのパッケージ)、及び、複数の蓄電池モジュールを全て含む意味で用いられる。例えば、第1蓄電池902及び第2蓄電池904は、図3に示したように、直列接続されたN個(Nは2以上の整数)の蓄電池用セル140を同数(M個(Mは1以上の整数))に2分して構成されたものであってもよい。例えば、800V仕様の蓄電池モジュール142の中に第1共通ノード930が設けられている。ノード932と第1共通ノード930との間の複数の蓄電池用セルは、第1蓄電池902用のセル(即ち、第1蓄電池902として機能するセル)である。第1共通ノード930とノード934との間の複数の蓄電池用セルは、第2蓄電池904用のセル(即ち、第2蓄電池904として機能するセル)である。ここでは、第1蓄電池902及び第2蓄電池904の各々は、400V仕様(充電電圧及び出力電圧の定格が400V)であるとする。なお、各ノードは、第1蓄電池902及び第2蓄電池904の端子(正極端子及び負極端子)のうち対応する端子と同電位であり、ノードへの接続は、第1蓄電池902及び第2蓄電池904の端子への接続を意味する。The first storage battery 902 and the second storage battery 904 are connected in series, and the connection portion forms a first common node 930. The first storage battery 902 and the second storage battery 904 are chargeable and dischargeable storage batteries (lithium ion batteries, etc.) of the same specifications. Each of the first storage battery 902 and the second storage battery 904 is composed of a storage battery. In this disclosure, the term "storage battery" is used to mean one storage battery cell, multiple storage battery cells, one storage battery module (package of multiple storage battery cells), and multiple storage battery modules. For example, as shown in FIG. 3, the first storage battery 902 and the second storage battery 904 may be configured by dividing N storage battery cells 140 (N is an integer of 2 or more) connected in series into two equal numbers (M (M is an integer of 1 or more)). For example, the first common node 930 is provided in a storage battery module 142 of 800V specifications. The plurality of storage battery cells between the node 932 and the first common node 930 are cells for the first storage battery 902 (i.e., cells that function as the first storage battery 902). The plurality of storage battery cells between the first common node 930 and the node 934 are cells for the second storage battery 904 (i.e., cells that function as the second storage battery 904). Here, each of the first storage battery 902 and the second storage battery 904 is assumed to be of 400V specification (the rated charging voltage and output voltage are 400V). Note that each node is at the same potential as the corresponding terminal among the terminals (positive terminal and negative terminal) of the first storage battery 902 and the second storage battery 904, and connection to a node means connection to the terminals of the first storage battery 902 and the second storage battery 904.

図2には、第1蓄電池902及び第2蓄電池904を車外充電器により充電するために必要となる切替部914(切替器916及び918)と端子940及び942とを示している。第1蓄電池902及び第2蓄電池904は、端子940及び端子942に車外充電器の出力端子が接続されることにより充電される。また、図2には、第1蓄電池902及び第2蓄電池904から電力を供給する対象である負荷906を示している。 Figure 2 shows a switching unit 914 (switches 916 and 918) and terminals 940 and 942 required for charging the first storage battery 902 and the second storage battery 904 by an off-vehicle charger. The first storage battery 902 and the second storage battery 904 are charged by connecting the output terminals of the off-vehicle charger to terminals 940 and 942. Figure 2 also shows a load 906 to which power is supplied from the first storage battery 902 and the second storage battery 904.

車載充電器102は、AC/DCコンバータであり、端子112及び114から入力される交流電力を直流電力に変換して出力する。車載充電器102には、商用電源から交流電力(例えば、100V又は200V等)が供給される。具体的には、商用電源に接続された接続ケーブルのコネクタが、端子112及び114を含むソケットに装着され、交流電力が端子112及び114に入力される。車載充電器102は、例えばECU(Electronic Control Unit)(図示せず)の制御を受けて、入力される交流電力から直流電力を生成して出力する。ここでは、上記したように第1蓄電池902及び第2蓄電池904の各々は400V仕様であるとしているので、車載充電器102の出力電圧は400Vである。The on-board charger 102 is an AC/DC converter that converts AC power input from terminals 112 and 114 into DC power and outputs it. AC power (e.g., 100V or 200V, etc.) is supplied to the on-board charger 102 from a commercial power source. Specifically, a connector of a connection cable connected to a commercial power source is attached to a socket including terminals 112 and 114, and AC power is input to the terminals 112 and 114. The on-board charger 102 generates and outputs DC power from the input AC power under the control of, for example, an ECU (Electronic Control Unit) (not shown). Here, as described above, each of the first storage battery 902 and the second storage battery 904 is a 400V specification, so the output voltage of the on-board charger 102 is 400V.

車載充電器102の出力端子OUT1は、電力路130を介して第1共通ノード930に接続されている。電力路130は、出力端子OUT1と第1共通ノード930とを接続する電力線を意味する。車載充電器102の出力端子OUT2は、電力路132を介してノード932に接続されている。電力路132は、出力端子OUT2とノード932とを接続する電力線を意味する。The output terminal OUT1 of the vehicle charger 102 is connected to the first common node 930 via a power path 130. The power path 130 refers to a power line connecting the output terminal OUT1 and the first common node 930. The output terminal OUT2 of the vehicle charger 102 is connected to a node 932 via a power path 132. The power path 132 refers to a power line connecting the output terminal OUT2 and the node 932.

電力変換器104は、絶縁型のDC/DCコンバータであり、トランス(図示せず)を含む。電力変換器104は、端子120、122、124及び126を含む。電力変換器104は、例えば、端子120及び122とトランスの1次コイルとの間、及び、端子124及び126とトランスの2次コイルとの間の各々に、スイッチング素子により構成されたブリッジ回路を含む。スイッチング素子には、FET(Field Effect Transistor)又はIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)等を用いることができ、ブリッジ回路にはフルブリッジ回路又はハーフブリッジ回路等を採用できる。電力変換器104は、制御部110の制御を受けて、端子120及び122に入力される直流電力から直流電力を生成して、端子124及び126から出力する。電力変換器104の出力電圧は、電力変換器104への入力電圧と同じ大きさである。車載充電器102の出力電圧が400Vであるので、電力変換器104の入力電圧及び出力電圧は400Vである。The power converter 104 is an insulated DC/DC converter and includes a transformer (not shown). The power converter 104 includes terminals 120, 122, 124, and 126. The power converter 104 includes a bridge circuit composed of switching elements between the terminals 120 and 122 and the primary coil of the transformer, and between the terminals 124 and 126 and the secondary coil of the transformer. The switching elements may be FETs (Field Effect Transistors) or IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors), and the bridge circuit may be a full bridge circuit or a half bridge circuit. The power converter 104 generates DC power from the DC power input to the terminals 120 and 122 under the control of the control unit 110, and outputs the DC power from the terminals 124 and 126. The output voltage of the power converter 104 is the same magnitude as the input voltage to the power converter 104. Since the output voltage of the on-board charger 102 is 400V, the input voltage and output voltage of the power converter 104 are 400V.

端子120は、電力路134を介して(電力路134は電力路130に接続)、車載充電器102の出力端子OUT1に接続されている。電力路134は、出力端子OUT1と端子120とを接続する電力線を意味する。端子122は、電力路136を介して(電力路136は電力路132に接続)、車載充電器102の出力端子OUT2に接続されている。電力路136は、出力端子OUT2と端子122とを接続する電力線を意味する。端子124は、電力路130に接続されており、第1共通ノード930にも接続されている。端子126はノード934に接続されている。Terminal 120 is connected to output terminal OUT1 of on-board charger 102 via power path 134 (power path 134 is connected to power path 130). Power path 134 refers to a power line connecting output terminal OUT1 and terminal 120. Terminal 122 is connected to output terminal OUT2 of on-board charger 102 via power path 136 (power path 136 is connected to power path 132). Power path 136 refers to a power line connecting output terminal OUT2 and terminal 122. Terminal 124 is connected to power path 130 and is also connected to first common node 930. Terminal 126 is connected to node 934.

制御部110に入力される充電情報には、急速充電の電圧に関する情報と、AC充電に関する情報とが含まれ得る。充電情報が、AC充電の実行を指示する情報を含んでいれば、制御部110は、電力変換器104の電力変換動作を制御する。具体的には、制御部110が、電力変換器104に含まれるスイッチング素子のオン及びオフを制御することにより、電力変換器104は、上記したように入力電圧と同じ大きさの電圧を出力するDC/DCコンバータとして機能する。なお、制御部110は、急速充電時には、充電情報に応じて、切替器916及び918の切替を制御する。切替器916は、制御部110の制御を受けて、端子940がノード932に接続される状態と、端子940が第1共通ノード930に接続される状態とを切替える。切替器918は、制御部110の制御を受けて、端子942が第1共通ノード930に接続される状態と、端子942がノード934に接続される状態とを切替える。The charging information input to the control unit 110 may include information on the voltage of quick charging and information on AC charging. If the charging information includes information instructing the execution of AC charging, the control unit 110 controls the power conversion operation of the power converter 104. Specifically, the control unit 110 controls the on and off of the switching elements included in the power converter 104, so that the power converter 104 functions as a DC/DC converter that outputs a voltage of the same magnitude as the input voltage as described above. Note that, during quick charging, the control unit 110 controls the switching of the switches 916 and 918 according to the charging information. The switch 916 switches between a state in which the terminal 940 is connected to the node 932 and a state in which the terminal 940 is connected to the first common node 930 under the control of the control unit 110. The switch 918 switches between a state in which the terminal 942 is connected to the first common node 930 and a state in which the terminal 942 is connected to the node 934 under the control of the control unit 110.

(AC充電動作)
AC充電する場合、ECUの制御を受けて、車載充電器102が出力端子OUT1及びOUT2から直流電圧(400V)を出力すると、車載充電器102の出力電圧は第1共通ノード930及びノード932の間に供給される。これにより、第1蓄電池902は充電される。また、車載充電器102の出力電圧は電力変換器104により変換されて、第1共通ノード930及びノード934の間に供給される。これにより、第2蓄電池904は充電される。このときの充電電流を、図4に破線の矢印で示す。このように、蓄電システム100において、車載充電器102から出力される電力により、直列接続された第1蓄電池902及び第2蓄電池904を同時に充電できる。
(AC charging operation)
In the case of AC charging, when the on-board charger 102 outputs a DC voltage (400 V) from the output terminals OUT1 and OUT2 under the control of the ECU, the output voltage of the on-board charger 102 is supplied between the first common node 930 and the node 932. This charges the first storage battery 902. In addition, the output voltage of the on-board charger 102 is converted by the power converter 104 and supplied between the first common node 930 and the node 934. This charges the second storage battery 904. The charging current at this time is indicated by the dashed arrow in FIG. 4. In this way, in the power storage system 100, the first storage battery 902 and the second storage battery 904, which are connected in series, can be charged simultaneously by the power output from the on-board charger 102.

(蓄電池間の電力授受)
第1蓄電池902及び第2蓄電池904が同じ種類(例えば同じ製品番号)の蓄電池であっても、各個体の特性のバラツキにより、上記したようにAC充電が実行された場合、第1蓄電池902及び第2蓄電池904の蓄電量にアンバランスが生じ得る。例えば、第1蓄電池902の蓄電量が第2蓄電池904の蓄電量よりも低い場合が考えられる。そのような状態で、第1蓄電池902及び第2蓄電池904から負荷906に電力を供給すると、第1蓄電池902の電力が先にゼロになり、第2蓄電池904に電力が残っているにもかかわらず、負荷906に電力を供給できなくなる。第2蓄電池904の蓄電量が第1蓄電池902の蓄電量よりも低い場合も同様である。したがって、第1蓄電池902及び第2蓄電池904から負荷906に電力を供給する前に、第1蓄電池902及び第2蓄電池904の蓄電量を等しくすることが好ましい。蓄電システム100が、第1蓄電池902及び第2蓄電池904の蓄電量を等しくする機能を有するためには、電力変換器104が双方向のDC/DCコンバータであればよい。
(Power transfer between storage batteries)
Even if the first storage battery 902 and the second storage battery 904 are the same type (e.g., the same product number), when AC charging is performed as described above, an imbalance may occur in the amount of charge stored in the first storage battery 902 and the second storage battery 904 due to variations in the characteristics of each individual battery. For example, a case may be considered in which the amount of charge stored in the first storage battery 902 is lower than the amount of charge stored in the second storage battery 904. In such a state, when power is supplied from the first storage battery 902 and the second storage battery 904 to the load 906, the power of the first storage battery 902 becomes zero first, and power cannot be supplied to the load 906 even though power remains in the second storage battery 904. The same is true when the amount of charge stored in the second storage battery 904 is lower than the amount of charge stored in the first storage battery 902. Therefore, it is preferable to equalize the amounts of charge stored in the first storage battery 902 and the second storage battery 904 before supplying power to the load 906 from the first storage battery 902 and the second storage battery 904. In order for the power storage system 100 to have the function of equalizing the amount of stored power in the first storage battery 902 and the second storage battery 904, the power converter 104 needs to be a bidirectional DC/DC converter.

上記したように、電力変換器104は、絶縁型のDC/DCコンバータであり、制御部110の制御を受けて、端子120及び122に入力される直流電力から直流電力を生成して、端子124及び126から出力する。電力変換器104はさらに、制御部110の制御を受けて、端子124及び126に入力される直流電力(第2蓄電池904の出力電力)から直流電力を生成して、端子120及び122から出力する。これにより、図5において破線で示すように電流が流れ、第2蓄電池904の電力を第1蓄電池902に伝送して第1蓄電池902を充電できる。電力変換器104が絶縁型のDC/DCコンバータであるので、第1蓄電池902の両端子間の電位差、及び、第2蓄電池904の両端子間の電位差は、いずれも正常な値に維持される。As described above, the power converter 104 is an isolated DC/DC converter, and under the control of the control unit 110, generates DC power from the DC power input to the terminals 120 and 122, and outputs it from the terminals 124 and 126. The power converter 104 is further controlled by the control unit 110, generates DC power from the DC power input to the terminals 124 and 126 (output power of the second storage battery 904), and outputs it from the terminals 120 and 122. As a result, a current flows as shown by the dashed line in FIG. 5, and the power of the second storage battery 904 can be transmitted to the first storage battery 902 to charge the first storage battery 902. Since the power converter 104 is an isolated DC/DC converter, the potential difference between both terminals of the first storage battery 902 and the potential difference between both terminals of the second storage battery 904 are both maintained at normal values.

例えば、制御部110は、第1蓄電池902及び第2蓄電池904から負荷906に電力を供給する前に、第1蓄電池902及び第2蓄電池904の充電率(%)を表すSOC(State Of Charge)を取得する。制御部110は、第2蓄電池904のSOCから第1蓄電池902のSOCを減算して得られた値の絶対値(差)が所定値以上であれば、差が所定値未満になるように、電力変換器104を作動させて、SOCが大きい方の蓄電池からSOCが小さい方の蓄電池に電力を供給する。これにより、例えば第1蓄電池902の蓄電量が先にゼロになり、第2蓄電池904に電力が残っているにもかかわらず、負荷906に電力供給できなくなる状況を回避できる。したがって、第2蓄電池904から第1蓄電池902に電力を供給しない場合よりも、より長く、より多くの電力を供給できる。For example, before supplying power from the first storage battery 902 and the second storage battery 904 to the load 906, the control unit 110 acquires the SOC (State of Charge) representing the charging rate (%) of the first storage battery 902 and the second storage battery 904. If the absolute value (difference) of the value obtained by subtracting the SOC of the first storage battery 902 from the SOC of the second storage battery 904 is equal to or greater than a predetermined value, the control unit 110 operates the power converter 104 so that the difference becomes less than the predetermined value, and supplies power from the storage battery with the larger SOC to the storage battery with the smaller SOC. This makes it possible to avoid a situation in which, for example, the amount of charge in the first storage battery 902 becomes zero first, and power cannot be supplied to the load 906 even though power remains in the second storage battery 904. Therefore, more power can be supplied for a longer period of time than when power is not supplied from the second storage battery 904 to the first storage battery 902.

(効果)
上記したように、充電装置は、直列接続された2つの蓄電池のうちの第1蓄電池902に車載充電器102から出力される電力を供給する電力路130及び132と、車載充電器102から出力される直流電力を変換する電力変換器104とを含む。電力変換器104は、変換後の電力を、2つの蓄電池のうちの第2蓄電池904に供給する。これにより、直列接続された第1蓄電池902及び第2蓄電池904を、直列電圧(例えば800V)よりも低い充電電圧(例えば400V)を出力する車載充電器により充電できる。
(effect)
As described above, the charging device includes power paths 130 and 132 that supply power output from the on-board charger 102 to the first storage battery 902 of the two storage batteries connected in series, and the power converter 104 that converts the DC power output from the on-board charger 102. The power converter 104 supplies the converted power to the second storage battery 904 of the two storage batteries. This allows the first storage battery 902 and the second storage battery 904 connected in series to be charged by the on-board charger that outputs a charging voltage (e.g., 400 V) lower than the series voltage (e.g., 800 V).

上記したように、電力変換器104は、絶縁型のDC/DCコンバータである。電力変換器104による変換後の電力の電圧(例えば400V)は、車載充電器から出力される電力の電圧(例えば400V)と同じ大きさである。これにより、直列接続された第1蓄電池902及び第2蓄電池904を同時に充電できる。As described above, the power converter 104 is an isolated DC/DC converter. The voltage of the power after conversion by the power converter 104 (e.g., 400 V) is the same as the voltage of the power output from the vehicle charger (e.g., 400 V). This allows the first storage battery 902 and the second storage battery 904, which are connected in series, to be charged simultaneously.

上記したように、第1蓄電池902及び第2蓄電池904は、共通ノード(第1共通ノード930)により相互接続される。電力路は、車載充電器102の2つの出力端子OUT1及びOUT2のうちの第1端子(出力端子OUT1)を共通ノードに接続する第1電力路(電力路130)を含む。また、電力路は、車載充電器102の2つの出力端子のうち第2端子(出力端子OUT2)を、第1蓄電池902及び第2蓄電池904のノードのうち共通ノードとは別のノードである第1ノード(ノード932)に接続する第2電力路(電力路132)とを含む。電力変換器104の2つの出力端子のうち第3端子(端子124)は、共通ノード(第1共通ノード930)に接続される。電力変換器104の2つの出力端子のうち第4端子(端子126)は、第1蓄電池902及び第2蓄電池904のノードのうち共通ノード及び第1ノードとは別のノードである第2ノード(ノード934)に接続される。これにより、車載充電器と直列接続された複数の蓄電池とを適切に接続でき、配置の自由度が増す。As described above, the first storage battery 902 and the second storage battery 904 are interconnected by a common node (first common node 930). The power path includes a first power path (power path 130) that connects a first terminal (output terminal OUT1) of the two output terminals OUT1 and OUT2 of the vehicle charger 102 to the common node. The power path also includes a second power path (power path 132) that connects a second terminal (output terminal OUT2) of the two output terminals of the vehicle charger 102 to a first node (node 932) that is a node other than the common node among the nodes of the first storage battery 902 and the second storage battery 904. The third terminal (terminal 124) of the two output terminals of the power converter 104 is connected to the common node (first common node 930). Of the two output terminals of the power converter 104, a fourth terminal (terminal 126) is connected to a second node (node 934) that is a node different from the common node and the first node among the nodes of the first storage battery 902 and the second storage battery 904. This allows the on-board charger and the multiple storage batteries connected in series to be appropriately connected, increasing the freedom of arrangement.

なお、充電装置は、電力路130に配置される第1開閉器と、電力路132に配置される第2開閉器とをさらに含んでいてもよい。第1開閉器及び第2開閉器は、制御部110の制御を受けて、開状態(オフ)及び閉状態(オン)を切替える。第1開閉器及び第2開閉器は、機械式リレーであっても、半導体リレーであってもよい。第1開閉器及び第2開閉器は、第1蓄電池902及び第2蓄電池904が車載充電器102により充電される場合には、閉状態となり、第1蓄電池902及び第2蓄電池904が車外充電器により充電される場合には、開状態となる。これにより、車外充電器により第1蓄電池902及び第2蓄電池904を充電するときに、車載充電器102を保護できる。The charging device may further include a first switch arranged on the power path 130 and a second switch arranged on the power path 132. The first switch and the second switch switch between an open state (off) and a closed state (on) under the control of the control unit 110. The first switch and the second switch may be a mechanical relay or a semiconductor relay. The first switch and the second switch are in a closed state when the first storage battery 902 and the second storage battery 904 are charged by the on-board charger 102, and are in an open state when the first storage battery 902 and the second storage battery 904 are charged by the off-vehicle charger. This makes it possible to protect the on-vehicle charger 102 when the first storage battery 902 and the second storage battery 904 are charged by the off-vehicle charger.

(第1変形例)
上記では、蓄電システム100(図2参照)においてAC充電時に、第1蓄電池902を車載充電器102の出力電力により直接充電し、第2蓄電池904を、電力変換器104を介して充電する構成を説明したが、これに限定されない。AC充電時に、第2蓄電池904を車載充電器102の出力電力により直接充電し、第1蓄電池902を、電力変換器104を介して充電する構成であってもよい。
(First Modification)
In the above, a configuration has been described in which, during AC charging in the power storage system 100 (see FIG. 2 ), the first storage battery 902 is directly charged by the output power of the on-board charger 102, and the second storage battery 904 is charged via the power converter 104. However, the present invention is not limited to this. A configuration may also be used in which, during AC charging, the second storage battery 904 is directly charged by the output power of the on-board charger 102, and the first storage battery 902 is charged via the power converter 104.

図6を参照して、第1変形例に係る蓄電システム150は、図2に示した蓄電システム100において、電力変換器104の配置及びその周囲との接続を変更したものである。図6において、図2と同じ符号を付した構成要素は、図2と同じ機能を有している。したがって、重複説明を繰返さず、以下においては、主として蓄電システム150が蓄電システム100と異なる点に関して説明する。 Referring to Figure 6, the energy storage system 150 according to the first modified example is obtained by modifying the arrangement of the power converter 104 and its connection to the surroundings in the energy storage system 100 shown in Figure 2. In Figure 6, components with the same reference numerals as in Figure 2 have the same functions as in Figure 2. Therefore, without repeating the explanation, the following mainly describes the points where the energy storage system 150 differs from the energy storage system 100.

蓄電システム150において、車載充電器102の出力端子OUT1は、電力路152を介してノード934に接続されている。車載充電器102の出力端子OUT2は、電力路130を介して第1共通ノード930に接続されている。即ち、電力路130は、出力端子OUT1と第1共通ノード930とを接続する電力線を意味し、電力路152は、出力端子OUT2とノード934とを接続する電力線を意味する。車載充電器102の端子124は第1蓄電池902のノード932に接続され、端子126は第1共通ノード930に接続されている。電力変換器104の端子120及び122はそれぞれ、電力路134及び136を介して、車載充電器102の出力端子OUT2及びOUT1に接続されている。即ち、電力路134は、出力端子OUT1と端子120とを接続する電力線を意味し、電力路136は、出力端子OUT2と端子122とを接続する電力線を意味する。In the power storage system 150, the output terminal OUT1 of the on-board charger 102 is connected to the node 934 via the power path 152. The output terminal OUT2 of the on-board charger 102 is connected to the first common node 930 via the power path 130. That is, the power path 130 means a power line connecting the output terminal OUT1 and the first common node 930, and the power path 152 means a power line connecting the output terminal OUT2 and the node 934. The terminal 124 of the on-board charger 102 is connected to the node 932 of the first storage battery 902, and the terminal 126 is connected to the first common node 930. The terminals 120 and 122 of the power converter 104 are connected to the output terminals OUT2 and OUT1 of the on-board charger 102 via the power paths 134 and 136, respectively. That is, the power path 134 refers to the power line connecting the output terminal OUT1 and the terminal 120, and the power path 136 refers to the power line connecting the output terminal OUT2 and the terminal 122.

AC充電する場合、ECUの制御を受けて、車載充電器102が出力端子OUT1及びOUT2から直流電圧(400V)を出力すると、車載充電器102の出力電圧は第1共通ノード930及びノード934の間に供給される。これにより、第2蓄電池904が充電される。また、車載充電器102の出力電圧は電力変換器104により変換されて、第1共通ノード930及びノード932の間に供給される。これにより、第1蓄電池902が充電される。このように、蓄電システム150において、車載充電器102から出力される電力により、直列接続された第1蓄電池902及び第2蓄電池904を同時に充電できる。During AC charging, when the on-board charger 102 outputs a DC voltage (400V) from output terminals OUT1 and OUT2 under the control of the ECU, the output voltage of the on-board charger 102 is supplied between the first common node 930 and node 934. This charges the second storage battery 904. In addition, the output voltage of the on-board charger 102 is converted by the power converter 104 and supplied between the first common node 930 and node 932. This charges the first storage battery 902. In this way, in the energy storage system 150, the first storage battery 902 and the second storage battery 904, which are connected in series, can be charged simultaneously by the power output from the on-board charger 102.

第1変形例に係る蓄電システム150においては、上記したように、第1蓄電池902及び第2蓄電池904は、共通ノード(第1共通ノード930)により相互接続される。電力路は、車載充電器102の2つの出力端子OUT1及びOUT2のうちの第1端子(出力端子OUT2)を共通ノードに接続する第1電力路(電力路130)を含む。また、電力路は、車載充電器102の2つの出力端子のうち第2端子(出力端子OUT1)を、第1蓄電池902及び第2蓄電池904のノードのうち共通ノードとは別のノードである第1ノード(ノード934)に接続する第2電力路(電力路152)とを含む。電力変換器104の2つの出力端子のうち第3端子(端子126)は、共通ノード(第1共通ノード930)に接続される。電力変換器104の2つの出力端子のうち第4端子(端子124)は、第1蓄電池902及び第2蓄電池904のノードのうち共通ノード及び第1ノードとは別のノードである第2ノード(ノード932)に接続される。これにより、車載充電器と直列接続された複数の蓄電池とを適切に接続でき、配置の自由度が増す。In the storage system 150 according to the first modified example, as described above, the first storage battery 902 and the second storage battery 904 are interconnected by a common node (first common node 930). The power path includes a first power path (power path 130) that connects a first terminal (output terminal OUT2) of the two output terminals OUT1 and OUT2 of the vehicle charger 102 to the common node. The power path also includes a second power path (power path 152) that connects a second terminal (output terminal OUT1) of the two output terminals of the vehicle charger 102 to a first node (node 934) that is a node other than the common node among the nodes of the first storage battery 902 and the second storage battery 904. The third terminal (terminal 126) of the two output terminals of the power converter 104 is connected to the common node (first common node 930). Of the two output terminals of the power converter 104, a fourth terminal (terminal 124) is connected to a second node (node 932) which is a node other than the common node and the first node among the nodes of the first storage battery 902 and the second storage battery 904. This allows the on-board charger and the multiple storage batteries connected in series to be appropriately connected, increasing the freedom of arrangement.

(第2変形例)
上記では、2つの蓄電池を直列接続した状態において、1つの蓄電池の充電電圧に対応する電圧を出力する車載充電器を用いて、2つの蓄電池を同時に充電する構成を説明したが、これに限定されない。直列接続された3つ以上の蓄電池を充電対象としてもよい。第2変形例に係る蓄電システムは、直列接続された3つの蓄電池を充電対象とする。
(Second Modification)
In the above, a configuration has been described in which two storage batteries are connected in series and charged simultaneously using an on-board charger that outputs a voltage corresponding to the charging voltage of one storage battery, but this is not limiting. Three or more storage batteries connected in series may be charged. The power storage system according to the second modification has three storage batteries connected in series as charging targets.

図7を参照して、第2変形例に係る蓄電システム160は、図2に示した蓄電システム100において、第3蓄電池162、第2共通ノード164及び電力変換器166を追加し、切替部914及び制御部110をそれぞれ切替部170及び制御部180で代替したものである。切替部170は、切替部914(図2)において、切替器172及び174を追加したものである。第3蓄電池162は、第1蓄電池902及び第2蓄電池904と同じ仕様(例えば400V仕様)である。切替器172は、第1蓄電池902及び第2蓄電池904が直列接続されて形成される第1共通ノード930に接続されている。切替部174は、第2蓄電池904及び第3蓄電池162が直列接続されて形成される第2共通ノード164に接続されている。図7において、図2と同じ符号を付した構成要素は、図2と同じ機能を有している。したがって、重複説明を繰返さず、以下においては、主として蓄電システム160が蓄電システム100と異なる点に関して説明する。 With reference to FIG. 7, the power storage system 160 according to the second modification is the power storage system 100 shown in FIG. 2, to which a third storage battery 162, a second common node 164, and a power converter 166 are added, and the switching unit 914 and the control unit 110 are replaced with a switching unit 170 and a control unit 180, respectively. The switching unit 170 is the switching unit 914 (FIG. 2) to which switches 172 and 174 are added. The third storage battery 162 has the same specifications (e.g., 400V specifications) as the first storage battery 902 and the second storage battery 904. The switch 172 is connected to the first common node 930 formed by connecting the first storage battery 902 and the second storage battery 904 in series. The switch 174 is connected to the second common node 164 formed by connecting the second storage battery 904 and the third storage battery 162 in series. In FIG. 7, components with the same reference numerals as those in FIG. 2 have the same functions as those in FIG. 2. Therefore, redundant description will not be repeated, and the following description will mainly focus on the differences between power storage system 160 and power storage system 100.

電力変換器104の入力部は、蓄電システム100と同様に、電力路134及び136を介して車載充電器102の出力端子OUT1及びOUT2に接続されている。電力変換器104の出力部は、蓄電システム100とは異なり、第1共通ノード930及び第2共通ノード164に接続されている。The input section of the power converter 104 is connected to the output terminals OUT1 and OUT2 of the on-board charger 102 via power paths 134 and 136, similar to the energy storage system 100. The output section of the power converter 104 is connected to the first common node 930 and the second common node 164, unlike the energy storage system 100.

電力変換器166は、電力変換器104と同様に絶縁型のDC/DCコンバータであり、トランスと、スイッチング素子により構成されたブリッジ回路とを含む。電力変換器166の入力部は、電力路134及び136を介して車載充電器102の出力端子OUT1及びOUT2に接続されている。電力変換器166の出力部は、第2共通ノード164及びノード934に接続されている。電力変換器166は、制御部180の制御を受けて、車載充電器102から入力される直流電力から直流電力を生成して出力する。電力変換器166の出力電圧は、電力変換器166の入力電圧と同じ大きさである。車載充電器102の出力電圧が400Vであるので、電力変換器166の入力電圧及び出力電圧は400Vである。The power converter 166 is an isolated DC/DC converter similar to the power converter 104, and includes a transformer and a bridge circuit composed of switching elements. The input section of the power converter 166 is connected to the output terminals OUT1 and OUT2 of the vehicle charger 102 via the power paths 134 and 136. The output section of the power converter 166 is connected to the second common node 164 and the node 934. Under the control of the control unit 180, the power converter 166 generates and outputs DC power from the DC power input from the vehicle charger 102. The output voltage of the power converter 166 is the same as the input voltage of the power converter 166. Since the output voltage of the vehicle charger 102 is 400V, the input voltage and output voltage of the power converter 166 are 400V.

制御部180は、制御部110と同様に、充電情報を受けて、各切替器を制御し、電力変換器104を制御する。制御部180はさらに、電力変換器166を制御する。即ち、制御部180は、電力変換器166に含まれるスイッチング素子のオン及びオフを制御することにより、電力変換器166は、上記したように入力電圧と同じ大きさの電圧を出力するDC/DCコンバータとして機能する。Similar to control unit 110, control unit 180 receives charging information, controls each switch, and controls power converter 104. Control unit 180 further controls power converter 166. That is, control unit 180 controls the on and off of switching elements included in power converter 166, so that power converter 166 functions as a DC/DC converter that outputs a voltage the same as the input voltage, as described above.

AC充電する場合、ECUの制御を受けて、車載充電器102が出力端子OUT1及びOUT2から直流電圧(400V)を出力すると、車載充電器102の出力電力は第1共通ノード930及びノード932の間に供給される、これにより、第1蓄電池902が充電される。また、車載充電器102の出力電圧は電力変換器104により変換されて、第1共通ノード930及び第2共通ノード164の間に供給される。これにより、第2蓄電池904が充電される。また、車載充電器102の出力電圧は電力変換器166により変換されて、第2共通ノード164及びノード934の間に供給される。これにより、第3蓄電池162が充電される。このときの充電電流を、図7において破線の矢印で示す。このように、蓄電システム160において、車載充電器102から出力される電力により、直列接続された第1蓄電池902、第2蓄電池904及び第3蓄電池162を同時に充電できる。In the case of AC charging, when the on-board charger 102 outputs a DC voltage (400V) from the output terminals OUT1 and OUT2 under the control of the ECU, the output power of the on-board charger 102 is supplied between the first common node 930 and the node 932, thereby charging the first storage battery 902. In addition, the output voltage of the on-board charger 102 is converted by the power converter 104 and supplied between the first common node 930 and the second common node 164. In this way, the second storage battery 904 is charged. In addition, the output voltage of the on-board charger 102 is converted by the power converter 166 and supplied between the second common node 164 and the node 934. In this way, the third storage battery 162 is charged. The charging current at this time is indicated by the dashed arrow in FIG. 7. In this way, in the power storage system 160, the first storage battery 902, the second storage battery 904, and the third storage battery 162 connected in series can be charged simultaneously by the power output from the on-board charger 102.

また、図7の構成において、電力変換器104及び電力変換器166の各々が双方向のDC/DCコンバータであれば、第1蓄電池902、第2蓄電池904及び第3蓄電池162のうち任意の2つの蓄電池の間で電力を供給して、蓄電量を同じにできる。このとき、電力変換器104及び電力変換器166の各々が絶縁型のDC/DCコンバータであるので、第1蓄電池902の両端子間の電位差、第2蓄電池904の両端子間の電位差、及び、第3蓄電池162の両端子間の電位差は、いずれも正常な値に維持される。したがって、直列接続された複数の蓄電池から負荷に電力供給するときに、一部の蓄電池のみの電力がゼロになることにより、全体として電力供給できなくなることを回避できる。 In addition, in the configuration of FIG. 7, if each of the power converter 104 and the power converter 166 is a bidirectional DC/DC converter, power can be supplied between any two of the first storage battery 902, the second storage battery 904, and the third storage battery 162 to make the storage amount the same. At this time, since each of the power converter 104 and the power converter 166 is an insulated DC/DC converter, the potential difference between both terminals of the first storage battery 902, the potential difference between both terminals of the second storage battery 904, and the potential difference between both terminals of the third storage battery 162 are all maintained at normal values. Therefore, when power is supplied to a load from multiple storage batteries connected in series, it is possible to avoid a situation in which the power of only some of the storage batteries becomes zero, resulting in the inability to supply power as a whole.

(第3変形例)
上記では、電力変換器104の出力部が1つである場合を説明したが、これに限定されない。第3変形例に係る蓄電システムにおいては、電力変換器は複数の出力部を有する。
(Third Modification)
Although the above describes a case where the power converter 104 has one output unit, the present invention is not limited to this. In the power storage system according to the third modification, the power converter has a plurality of output units.

図8を参照して、第3変形例に係る蓄電システム190は、図2に示した蓄電システム100において、電力変換器104及び制御部110をそれぞれマルチポート電力変換器192及び制御部198で代替し、第2蓄電池904からマルチポート電力変換器192を介して第1蓄電池902及び低圧補機204に電力を供給できるように変更したものである。図8において、図2と同じ符号を付した構成要素は、図2と同じ機能を有している。したがって、重複説明を繰返さず、以下においては、蓄電システム100と異なる点に関して主として説明する。 With reference to Figure 8, the energy storage system 190 according to the third modified example is the energy storage system 100 shown in Figure 2, in which the power converter 104 and the control unit 110 are replaced with a multi-port power converter 192 and a control unit 198, respectively, and modified so that power can be supplied from the second storage battery 904 to the first storage battery 902 and the low-voltage auxiliary equipment 204 via the multi-port power converter 192. In Figure 8, components with the same reference numerals as in Figure 2 have the same functions as in Figure 2. Therefore, without repeating the explanation, the following mainly describes the differences from the energy storage system 100.

マルチポート電力変換器192の入力ポート194は、第2蓄電池904の両端子に対応するノードに接続されている。即ち、入力ポート194は、ノード934と第1共通ノード930とに接続されている。マルチポート電力変換器192の出力ポート196は、高圧及び低圧の直流電圧(例えば、400V及び12V)を出力できる。出力ポート196のうち、高圧の直流電圧(400V)を出力する端子は、電力路134及び136を介して、第1蓄電池902の両端子(第1共通ノード930及びノード932)に接続されている。出力ポート196のうち、低圧の直流電圧(12V)を出力する端子は、低圧補機204の両端子に接続されている。低圧補機204は、車両のエンジン及びモータ等を稼動するのに必要な付属機器であり、主としてセルモータ、オルタネータ、ラジエータクーリングファン等を含む。低圧補機204は、照明、ワイパー駆動部、ナビゲーション装置、エアコン、ヒータ等を含んでもよい。The input port 194 of the multi-port power converter 192 is connected to nodes corresponding to both terminals of the second storage battery 904. That is, the input port 194 is connected to the node 934 and the first common node 930. The output port 196 of the multi-port power converter 192 can output high and low voltage DC voltages (e.g., 400V and 12V). The terminal of the output port 196 that outputs the high voltage DC voltage (400V) is connected to both terminals of the first storage battery 902 (the first common node 930 and the node 932) via the power paths 134 and 136. The terminal of the output port 196 that outputs the low voltage DC voltage (12V) is connected to both terminals of the low voltage auxiliary equipment 204. The low voltage auxiliary equipment 204 is an auxiliary equipment necessary for operating the engine and motor of the vehicle, and mainly includes a starter motor, an alternator, a radiator cooling fan, etc. The low voltage accessories 204 may include lighting, wiper drives, navigation devices, air conditioning, heaters, etc.

マルチポート電力変換器192は、例えば、1つの1次コイル(入力側)と2つの2次コイル(出力側)とを有するトランスと、トランスの1次コイル及び2つの2次コイルの各々に接続された、スイッチング素子により構成されたブリッジ回路とを含む。スイッチング素子は、例えばFET又はIGBT等を含む。ブリッジ回路は、例えばフルブリッジ回路又はハーフブリッジ回路等を含む。例えば、制御部198が、ブリッジ回路を構成するスイッチング素子を所定周波数の制御信号でオン及びオフ制御することにより、トランスの1次コイルに入力される直流電圧を変換して、異なる大きさの直流電圧を生成して2つの2次コイルから出力できる。即ち、図8において破線の矢印で示すように電流が流れ、第2蓄電池904から入力ポート194に供給される電力を、出力ポート196に伝送して、第1蓄電池902及び低圧補機204に供給できる。これにより、電圧仕様が異なる第1蓄電池902及び低圧補機204に電力を供給できる。The multi-port power converter 192 includes, for example, a transformer having one primary coil (input side) and two secondary coils (output side), and a bridge circuit configured with switching elements connected to each of the primary coil and two secondary coils of the transformer. The switching elements include, for example, FETs or IGBTs. The bridge circuit includes, for example, a full bridge circuit or a half bridge circuit. For example, the control unit 198 controls the switching elements constituting the bridge circuit to be turned on and off with a control signal of a predetermined frequency, thereby converting the DC voltage input to the primary coil of the transformer, generating DC voltages of different magnitudes, and outputting them from the two secondary coils. That is, a current flows as shown by the dashed arrow in FIG. 8, and the power supplied from the second storage battery 904 to the input port 194 can be transmitted to the output port 196 and supplied to the first storage battery 902 and the low-voltage auxiliary equipment 204. This allows power to be supplied to the first storage battery 902 and the low-voltage auxiliary equipment 204, which have different voltage specifications.

以上、実施の形態を説明することにより本開示を説明したが、上記した実施の形態は例示であって、本開示は上記した実施の形態のみに制限されるわけではない。本開示の範囲は、発明の詳細な説明の記載を参酌した上で、請求の範囲の各請求項によって示され、そこに記載された文言と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含む。The present disclosure has been described above by explaining the embodiments, but the above-mentioned embodiments are merely examples, and the present disclosure is not limited to only the above-mentioned embodiments. The scope of the present disclosure is indicated by each claim in the scope of claims, taking into consideration the description of the detailed description of the invention, and includes all modifications within the meaning and scope equivalent to the wording described therein.

11、12 外部充電接続部
16、17 AC電源接続部
20、102 車載充電器
28、RY1、RY2、RY3、RY4、RY5、RY6、RY7 リレー
45 制御回路
80、906 負荷
100、150、160、190、401 蓄電システム
104、166 電力変換器
110、180、198 制御部
112、114、120、122、124、126、940、942 端子
130、132、134、136、152 電力路
140 蓄電池用セル
142 蓄電池モジュール
162 第3蓄電池
164 第2共通ノード
170、914 切替部
172、174、916、918 切替器
192 マルチポート電力変換器
194 入力ポート
196 出力ポート
204 低圧補機
902 第1蓄電池
904 第2蓄電池
930 第1共通ノード
932、934 ノード
BT1、BT2 バッテリ
OUT1、OUT2 出力端子
P1、P2 入出力ポート
11, 12 External charging connection unit 16, 17 AC power supply connection unit 20, 102 Vehicle charger 28, RY1, RY2, RY3, RY4, RY5, RY6, RY7 Relay 45 Control circuit 80, 906 Load 100, 150, 160, 190, 401 Storage system 104, 166 Power converter 110, 180, 198 Control unit 112, 114, 120, 122, 124, 126, 940, 942 Terminal 130, 132, 134, 136, 152 Power path 140 Storage battery cell 142 Storage battery module 162 Third storage battery 164 Second common node 170, 914 Switching unit 172, 174, 916, 918 Switch 192 Multi-port power converter 194 Input port 196 Output port 204 Low voltage auxiliary machine 902 First storage battery 904 Second storage battery 930 First common nodes 932, 934 Nodes BT1, BT2 Batteries OUT1, OUT2 Output terminals P1, P2 Input/output port

Claims (5)

直列接続されたN個の蓄電池用セルのうちの第1蓄電池用のM個のセルに車載充電器から出力される電力を供給する電力路と、
前記車載充電器から出力される前記電力を変換する電力変換器とを含み、
前記Nは2以上の整数であり、
前記Mは1以上の整数であり、
前記電力変換器は、変換後の電力を、前記N個の蓄電池用セルのうちの第2蓄電池用の前記M個のセルに供給する、充電装置。
a power path that supplies power output from an on-board charger to M cells for a first storage battery among the N storage battery cells connected in series;
a power converter that converts the power output from the on-board charger,
The N is an integer of 2 or more,
The M is an integer of 1 or more,
The charging device, wherein the power converter supplies converted power to the M cells for a second storage battery among the N storage battery cells.
前記第1蓄電池及び前記第2蓄電池は、共通ノードにより相互接続され、
前記電力路は、
前記車載充電器の2つの出力端子のうちの第1端子を前記共通ノードに接続する第1電力路と、
前記車載充電器の2つの出力端子のうち第2端子を、前記第1蓄電池及び前記第2蓄電池のノードのうち前記共通ノードとは別のノードである第1ノードに接続する第2電力路とを含み、
前記電力変換器の2つの出力端子のうち第3端子は、前記共通ノードに接続され、
前記電力変換器の2つの出力端子のうち第4端子は、前記第1蓄電池及び前記第2蓄電池のノードのうち前記共通ノード及び前記第1ノードとは別のノードである第2ノードに接続される、請求項1に記載の充電装置。
the first storage battery and the second storage battery are interconnected by a common node;
The power path is
a first power path connecting a first terminal of two output terminals of the on-board charger to the common node;
a second power path that connects a second terminal of the two output terminals of the on-board charger to a first node that is a node of the first storage battery and the second storage battery, the first node being a node other than the common node;
a third terminal of the two output terminals of the power converter is connected to the common node;
2. The charging device according to claim 1, wherein a fourth terminal of the two output terminals of the power converter is connected to a second node which is a node other than the common node and the first node among the nodes of the first storage battery and the second storage battery.
直列接続された前記N個の蓄電池用セルと、
前記車載充電器とをさらに含む、請求項1又は請求項2に記載の充電装置。
The N storage battery cells connected in series;
The charging device according to claim 1 or 2, further comprising the on-board charger.
前記第1蓄電池及び前記第2蓄電池の間で、前記電力変換器を介して電力を授受させる、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の充電装置。A charging device as described in any one of claims 1 to 3, wherein power is exchanged between the first storage battery and the second storage battery via the power converter. 前記電力変換器は、2系統以上に電力を出力するマルチポート電力変換器である、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の充電装置。 The charging device according to any one of claims 1 to 4, wherein the power converter is a multi-port power converter that outputs power to two or more systems.
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