JP2008131830A - 車両の電力供給装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】バッテリモジュール11〜13の接続状態を切替るスイッチ21〜26と、正極端子60と負荷側の最高電圧端子との間に配置するリアクトル51と、正極端子60とリアクトル51との接続を断接するリアクトル接続スイッチ31と、リアクトル51と負荷側の最高電圧端子との接続を断接するリアクトル接続スイッチ41と、第1分岐点63と負極端子61との間に設けた第1のダイオード42と、第2分岐点64と負極端子61との間に設けた第2のダイオード32と、を備える構成し、リアクトル51にエネルギを貯めながら負荷側と電力供給装置との間の電位差を徐々に平滑化するようリアクトル接続スイッチ31、41を制御する。
【選択図】図2
Description
(1)図2に示すように、バッテリモジュール11〜13と、バッテリモジュール11〜13を直列、並列、直並列のいずれの接続状態にも切替ることが可能なスイッチ21〜26と、負荷側の最高電圧端子と接続する正極端子60と、正極端子60と負荷側の最高電圧端子との間に配置するリアクトル51と、正極端子60とリアクトル51との接続を断接するリアクトル接続スイッチ31と、リアクトル51と負荷側の最高電圧端子との接続を断接するリアクトル接続スイッチ41と、負荷側の最低電圧端子と接続する負極端子61と、リアクトル接続スイッチ41とリアクトル51との間に設けた第1分岐点63と、リアクトル接続スイッチ31とリアクトル51との間に設けた第2分岐点64と、第1分岐点63と負極端子61との間に設けた第1のダイオード42と、第2分岐点64と負極端子61との間に設けた第2のダイオード32と、を備える構成とするので、リアクトル接続スイッチ31、41の制御により、リアクトル51にエネルギを貯めながら負荷側と電力供給装置との間の電位差を徐々に平滑化することができる。
(2)スイッチ21〜26には、個々のバッテリモジュール11〜13の電圧程度しか印加されないため、バッテリモジュール11〜13の電圧程度の耐圧しか要求されない。これに対してダイオード32、42には最大3V1の電圧が印加されるため、スイッチ21〜26よりも高耐圧が要求される。そこで、ダイオード32、42の耐圧をスイッチ21〜26よりも高耐圧とする。耐圧性を高めるとコストが上昇するが、一般的にダイオードはスイッチよりも低価格であるため、システム全体としてのコスト上昇を抑制することができる。
(3)バッテリモジュール11〜13の接続状態を切替る場合は、出力電圧が段階的に変化するように切替るので、リアクトル接続スイッチ31、41に印加される電圧を低減することができる。これによりリアクトル接続スイッチ31、41として低耐圧仕様のものを用いることができるので、コスト上昇を抑制しながらインバータ印加電圧を可変にすることができる。
(4)スイッチング動作を行うのは、昇圧の場合はリアクトル接続スイッチ41、降圧の場合はリアクトル接続スイッチ31であり、またリアクトル接続スイッチ31、41を遮断状態とすることでバッテリモジュール11〜13側及びコンデンサ71側からの電力の流入を阻止できるので、スイッチ21〜26のスイッチング速度は比較的遅くてもよい。そこで、リアクトル接続スイッチ31、41の周波数特性がスイッチ21〜26の周波数特性より高い構成とする。これにより、すべてのドライブ回路の周波数を上げる必要がなくなるので、低コスト化を図ることができる。
(5)負荷側への印加電圧を上昇させる際には、リアクトル接続スイッチ41により電流を遮断した後に、スイッチ21〜26を制御することでバッテリモジュール11〜13の接続状態を変更し、その後にリアクトル接続スイッチ41をスイッチング制御するので、昇圧DCDC構成を不要としながらも、印加電圧を上昇させることが可能である。
(6)負荷側への印加電圧を下降させる際には、リアクトル接続スイッチ31により電流を遮断した後に、スイッチ21〜26を制御することでバッテリモジュール11〜13の接続状態を変更し、その後にリアクトル接続スイッチ31をスイッチング制御するので、降圧DCDC状態を実現することができ、回生中であってもバッテリモジュール11〜13の直列数削減動作が可能である。
(7)バッテリモジュール11〜13から選択した少なくとも一のバッテリモジュールの充放電を停止する電気回路を構成することができるので、バッテリモジュール11〜13を個別に充電することが可能である。
11、12、13 バッテリモジュール
20 インバータ
21〜26 スイッチ
30 遮断機
31 第2リアクトル接続スイッチ
32 ダイオード
41 第1リアクトル接続スイッチ
42 ダイオード
51 リアクトル
71 コンデンサ
100 電力供給装置
Claims (7)
- 複数のバッテリモジュールと、
複数のスイッチで構成され前記複数のバッテリモジュールを直列、並列、直並列のいずれの接続状態にも切替ることが可能な直並列切替えユニットと、
負荷側の最高電圧端子と接続する正極端子と、
前記正極端子と前記負荷側の最高電圧端子との間に配置するリアクトルと、
前記正極端子と前記リアクトルとの接続を断接する第1リアクトル接続スイッチと、
前記リアクトルと前記負荷側の最高電圧端子との接続を断接する第2リアクトル接続変更スイッチと、
負荷側の最低電圧端子と接続する負極端子と、
前記第1リアクトル接続変更スイッチと前記リアクトルとの間に設けた第1分岐点と、
前記第2リアクトル接続変更スイッチと前記リアクトルとの間に設けた第2分岐点と、
前記第1分岐点と前記負極端子との間に設けた第1のダイオードと、
前記第2分岐点と前記負極端子との間に設けた第2のダイオードと、
を備えることを特徴とする車両の電力供給装置。 - 前記第1のダイオード及び第2のダイオードは前記直並列切替えユニットを構成するスイッチよりも耐圧性が高いことを特徴とする請求項1に記載の車両の電力供給装置。
- 前記第1リアクトル接続変更スイッチ及び前記第2リアクトル接続変更スイッチの耐圧性は、前記複数のバッテリモジュールをすべて直列接続したときの電圧よりも低いことを特徴とする請求項1または2に記載の車両の電力供給装置。
- 前記直並列切替えユニットを構成するスイッチ及び前記第1、第2リアクトル接続変更スイッチは半導体スイッチであって、
前記第1、第2リアクトル接続変更スイッチは前記直並列切替えユニットを構成するスイッチよりもスイッチング周波数が高いことを特徴とする請求項1から3のいずれか一つに記載の車両の電力供給装置。 - 負荷側への印加電圧を上昇させる際には、前記第1リアクトル接続変更スイッチにより電流を遮断した後に、前記直並列接続変更ユニットを制御することで前記バッテリモジュールの接続状態を変更し、前記接続状態を変更した後に前記第1リアクトル接続変更スイッチをスイッチング制御することを特徴とする請求項1から4のいずれか1つに記載の車両の電力供給装置。
- 負荷側への印加電圧を下降させる際には、前記第2リアクトル接続変更スイッチにより電流を遮断した後に、前記直並列接続変更ユニットを制御することで前記バッテリモジュールの接続状態を変更し、前記接続状態を変更した後に前記第2リアクトル接続変更スイッチをスイッチング制御することを特徴とする請求項1から5のいずれか一つに記載の車両の電力供給装置。
- 前記直並列切替えユニットは、前記複数のバッテリモジュールから選択した少なくとも一のバッテリモジュールの充放電を停止する電気回路を構成しうることを特徴とする請求項1から6のいずれか一つに記載の車両の電力供給装置。
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