JP2011041425A - 車両用電源制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】運転開始の際に低圧補機バッテリの電圧が低下していても、駆動用モータを駆動する高圧電源システムを確実に起動できる車両用電源制御装置の提供。
【解決手段】駆動用モータ１及び駆動用モータ１を駆動する第１バッテリ３ａの間に接続されたスイッチ回路２と、補機類１０へ電力を供給する第２バッテリ１１及び駆動用モータ１の間に接続され、駆動用モータ１側の電圧を降圧して出力し、第２バッテリ１１の出力電圧を昇圧して出力する昇降圧回路９とを備え、昇降圧回路９及びスイッチ回路２の制御用電圧は、第２バッテリ１１から供給する車両用電源制御装置。第１バッテリ３ａの部分電圧を出力する部分電圧出力端子１３と、部分電圧出力端子１３の電圧を分圧し、分圧した電圧、及び第２バッテリ１１から供給された電圧の高い方の電圧に基づく制御用電圧を昇降圧回路９及びスイッチ回路２に供給する電源回路１２，８，６とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ハイブリッド車又は電気自動車に使用され、駆動用モータ及び高圧バッテリの間に接続されたスイッチ回路と、補機類へ電力を供給する低圧バッテリ及び駆動用モータの間に接続された昇降圧回路とを備える車両用電源制御装置に関するものである。

ハイブリッド車及び電気自動車は、駆動用モータと、駆動用モータへ電力を供給する為の高圧バッテリとを備えている。高圧バッテリ及び駆動用モータ間の配線には、リレーが設けられており、運転開始又は運転終了のキー操作に応じて、リレーをオン／オフしている。

図３は、このようなハイブリッド車及び電気自動車に使用される従来の車両用電源制御装置の要部構成例を示すブロック図である。
この車両用電源制御装置は、駆動用モータ及びそれに付随する回路である高圧負荷１に高圧バッテリ３からリレー接点２を通じて電力が供給される。尚、ハイブリッド車の場合、駆動用モータである高圧負荷１は、図示しないエンジンに連動する発電機としても機能する。

高圧負荷１及びリレー接点２の接続点と、車載補機群である低圧負荷群１０に電力を供給する低圧補機バッテリ１１との間に、ＤＣＤＣコンバータ７が接続されている。ＤＣＤＣコンバータ７は、低圧補機バッテリ１１から電力を供給され、ＤＣＤＣコンバータ７の制御用電圧を出力する制御用電源回路８と昇降圧回路９とを備えている。
昇降圧回路９は、通常運転時には高圧負荷１側の電圧を降圧して、低圧補機バッテリ１１側へ供給し、高圧バッテリ１の残容量が異常に低下した緊急時に、低圧補機バッテリ１１の出力電圧を昇圧して、高圧負荷１側へ供給する。これらの制御は、図示しない制御部からの制御信号により実行される。

リレー接点２は、高圧電源制御装置４によりオン／オフ制御される。高圧電源制御装置４は、リレー接点２をオン／オフ制御するリレー駆動回路を含むリレー制御部５と、低圧補機バッテリ１１から電力を供給され、高圧電源制御装置４の制御用電圧を出力する制御用電源回路６とを備えている。リレー制御部５は、運転開始又は運転終了の図示しないキーによる操作に応じた制御信号を与えられ、リレー接点２をオン／オフする。

特許文献１には、第１システムメインリレーが、第２システムメインリレーと並列的に設けられ、開状態から閉状態に遷移させる為の駆動電力が第２システムメインリレーよりも小さい車両の電源装置が開示されている。ＤＣ／ＤＣコンバータが、第１、第２システムメインリレーの何れかを介して受けたメインバッテリの電圧を変換する。制御装置が、補機バッテリの電圧により第１システムメインリレーを開状態から閉状態に遷移させ、スイッチ回路を接続してＤＣ／ＤＣコンバータにメインバッテリの電源電圧を供給し、ＤＣ／ＤＣコンバータで変換された電圧により第２システムメインリレーを開状態から閉状態に遷移させる。

特開２００７−２４４０３４号公報

上述した従来の車両用電源制御装置では、車両の運転開始の際に、低圧補機バッテリ１１の残容量低下により出力電圧が低下していると、リレー制御部５のコイルを励磁できず、高圧バッテリ３の高圧電源システムを起動させることができない場合があるという問題がある。
このような問題に対して、引用文献１に記載されたような車両の電源装置が提案されている。しかし、この車両の電源装置では、補機バッテリの残容量低下の状況によっては、ＤＣ／ＤＣコンバータが作動できない状況も起こり得るが、この点については考慮されていない。

本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであり、車両の運転開始の際に、低圧補機バッテリの出力電圧が低下していても、駆動用モータを駆動する高圧バッテリの高圧電源システムを確実に起動させることができる車両用電源制御装置を提供することを目的とする。

第１発明に係る車両用電源制御装置は、車両の駆動用モータ、及び該駆動用モータを駆動する第１バッテリの間に接続されたスイッチ回路と、前記車両に搭載された補機類へ電力を供給する第２バッテリ及び前記駆動用モータの間に接続され、該駆動用モータ側の電圧を降圧して出力し、前記第２バッテリの出力電圧を昇圧して出力する昇降圧回路とを備え、該昇降圧回路及び前記スイッチ回路を作動させる制御用電圧は、前記第２バッテリから供給するように構成された車両用電源制御装置において、前記第１バッテリの所定の部分電圧を出力する部分電圧出力端子と、該部分電圧出力端子の電圧を分圧する回路を有し、該回路が分圧した電圧、及び前記第２バッテリから供給された電圧の何れか高い方の電圧に基づく制御用電圧を前記昇降圧回路及びスイッチ回路に供給する電源回路とを備えることを特徴とする。

この車両用電源制御装置では、スイッチ回路が、車両の駆動用モータ、及び駆動用モータを駆動する第１バッテリの間に接続され、昇降圧回路が、車両に搭載された補機類へ電力を供給する第２バッテリ及び駆動用モータの間に接続され、駆動用モータ側の電圧を降圧して出力し、第２バッテリの出力電圧を昇圧して出力する。昇降圧回路及びスイッチ回路を作動させる制御用電圧は、第２バッテリから供給する。部分電圧出力端子が、第１バッテリの所定の部分電圧を出力し、電源回路が、部分電圧出力端子の電圧を分圧する回路を有し、この回路が分圧した電圧、及び第２バッテリから供給された電圧の何れか高い方の電圧に基づく制御用電圧を昇降圧回路及びスイッチ回路に供給する。

第２発明に係る車両用電源制御装置は、車両の駆動用モータ、及び該駆動用モータを駆動する第１バッテリの間に接続されたスイッチ回路と、前記車両に搭載された補機類へ電力を供給する第２バッテリ、及び前記スイッチ回路の駆動用モータ側端子の間に接続され、該駆動用モータ側端子の電圧を降圧して前記第２バッテリ側へ供給し、前記第２バッテリの出力電圧を昇圧して前記駆動用モータ側端子へ供給する昇降圧回路と、該昇降圧回路を作動させる制御用電圧を供給する第１制御用電源回路と、前記スイッチ回路を作動させる制御用電圧を供給する第２制御用電源回路とを備え、前記第１制御用電源回路及び第２制御用電源回路は、前記第２バッテリの出力電圧が与えられるように構成された車両用電源制御装置において、前記第１バッテリの所定の部分電圧を出力する部分電圧出力端子と、該部分電圧出力端子の電圧を分圧する回路を有し、該回路が分圧した電圧、及び与えられた前記第２バッテリの出力電圧の何れか高い方の電圧を前記第１制御用電源回路及び第２制御用電源回路に供給する電源回路とを備え、前記第１制御用電源回路及び第２制御用電源回路は、前記電源回路から供給された電圧に基づく各制御用電圧を前記昇降圧回路及びスイッチ回路にそれぞれ供給するように構成してあることを特徴とする。

この車両用電源制御装置では、スイッチ回路が、車両の駆動用モータ、及び駆動用モータを駆動する第１バッテリの間に接続され、車両に搭載された補機類へ電力を供給する第２バッテリ、及びスイッチ回路の駆動用モータ側端子の間に接続された昇降圧回路が、駆動用モータ側端子の電圧を降圧して第２バッテリ側へ供給し、第２バッテリの出力電圧を昇圧して駆動用モータ側端子へ供給する。第１制御用電源回路が、昇降圧回路を作動させる制御用電圧を供給し、第２制御用電源回路が、スイッチ回路を作動させる制御用電圧を供給する。第１制御用電源回路及び第２制御用電源回路は、第２バッテリの出力電圧が与えられる。部分電圧出力端子が、第１バッテリの所定の部分電圧を出力し、電源回路が、部分電圧出力端子の電圧を分圧する回路を有し、この回路が分圧した電圧、及び与えられた第２バッテリの出力電圧の何れか高い方の電圧を第１制御用電源回路及び第２制御用電源回路に供給する。第１制御用電源回路及び第２制御用電源回路は、電源回路から供給された電圧に基づく各制御用電圧を昇降圧回路及びスイッチ回路にそれぞれ供給する。

第３発明に係る車両用電源制御装置は、前記第１バッテリは、複数のセルが直列に接続されており、前記部分電圧出力端子は、該セル間に設けてあることを特徴とする。

本発明に係る車両用電源制御装置によれば、車両の運転開始の際に、低圧補機バッテリの出力電圧が低下していても、駆動用モータを駆動する高圧バッテリの高圧電源システムを確実に起動させることができる車両用電源制御装置を実現することができる。

本発明に係る車両用電源制御装置の実施の形態の要部構成を示すブロック図である。 図１に示す車両用電源制御装置の電源入力回路の構成例を示すブロック図である。 ハイブリッド車及び電気自動車に使用される従来の車両用電源制御装置の要部構成例を示すブロック図である。

以下に、本発明をその実施の形態を示す図面に基づき説明する。
図１は、本発明に係る車両用電源制御装置の実施の形態の要部構成を示すブロック図である。
この車両用電源制御装置は、駆動用モータである高圧負荷１及び高圧バッテリ（第１バッテリ）３間に接続されたリレー接点（スイッチ回路）２と、車載補機類である低圧負荷群１０に電力を供給する低圧補機バッテリ（第２バッテリ）１１、並びに高圧負荷１及びリレー接点２の接続点の間に接続されたＤＣＤＣコンバータ７とを備えている。尚、ハイブリッド車の場合、駆動用モータ及びそれに付随する回路である高圧負荷１は、図示しないエンジンに連動する発電機としても機能する。

高圧バッテリ３ａは、例えば多数のセルを直列及び並列に接続して、数百Ｖの電圧を出力するニッケル・水素蓄電池であり、この車両用電源制御装置では、セル間に低圧出力端子（部分電圧出力端子）１３を設けて、例えば十数Ｖの部分電圧を出力できるように構成してある。低圧補機バッテリ１１は、従来から使用されている車両用鉛蓄電池である。
この車両用電源制御装置は、また、低圧出力端子１３及び低圧補機バッテリ１１の出力端子に接続され、電力を制御用電源回路６，８（後述）へ入力する電源入力回路（電源回路）１２を備えている。
ＤＣＤＣコンバータ７は、電源入力回路１２から電力を入力され、ＤＣＤＣコンバータ７の制御用電圧を出力する制御用電源回路（第１制御用電源回路、電源回路）８と昇降圧回路９とを備えている。

リレー接点２は、高圧電源制御装置４によりオン／オフ制御される。高圧電源制御装置４は、リレー接点２をオン／オフ制御するリレー駆動回路を含むリレー制御部５と、電源入力回路１２から電力を入力され、高圧電源制御装置４の制御用電圧を出力する制御用電源回路（第２制御用電源回路、電源回路）６とを備えている。リレー制御部５は、運転開始又は運転終了の図示しないキーによる操作に応じた制御信号を与えられ、リレー接点２をオン／オフする。

電源入力回路１２は、図２に示すような回路構成であり、高圧バッテリ３ａの低圧出力端子１３から与えられた電圧を抵抗Ｒ１，Ｒ２（分圧回路）で分圧し、分圧した電圧をダイオードＤ１のアノードに印加すると共に、低圧補機バッテリ１１の出力電圧をダイオードＤ２のアノードに印加している。ダイオードＤ１，Ｄ２の各カソードは共通接続されて制御用電源回路６，８の各入力端子に接続されている。抵抗Ｒ１，Ｒ２の分圧比は、制御用電源回路６及び８が出力する各制御用電圧が、リレー制御部５及び昇降圧回路９が作動可能な各電圧を下回らないように定められている。

以下にこのような構成の車両用電源制御装置の動作を説明する。
電源入力回路１２（図２）は、高圧バッテリ３ａの低圧出力端子１３から与えられた電圧を抵抗Ｒ１，Ｒ２で分圧した電圧と、低圧補機バッテリ１１の出力電圧との何れか高い方の電圧を制御用電源回路６，８に与える。通常は、低圧補機バッテリ１１の出力電圧を制御用電源回路６，８に与えるが、低圧補機バッテリ１１の出力電圧が低下して、抵抗Ｒ１，Ｒ２で分圧した電圧の方が高くなると、分圧した電圧を制御用電源回路６，８に与えるようになる。これにより、制御用電源回路６及び８が出力する各制御用電圧が、リレー制御部５及び昇降圧回路９の作動可能な各電圧を下回ることがない。

従って、リレー制御部５及び昇降圧回路９は、低圧補機バッテリ１１の出力電圧に関係無く作動可能であり、リレー制御部５は、運転開始の図示しないキーによる操作に応じた制御信号を与えられると、リレー接点２をオンにして、高圧負荷１（駆動用モータ）を駆動する。
昇降圧回路９は、図示しない制御部から制御信号を受けて、通常は高圧負荷１側の電圧を降圧して、低圧補機バッテリ１１側へ供給し、低圧負荷群１０に電力を供給すると共に、低圧補機バッテリ１１を充電する。

昇降圧回路９は、高圧バッテリ１の残容量が異常に低下した緊急時には、図示しない制御部からの制御信号を受けて、低圧補機バッテリ１１の出力電圧を昇圧して、高圧負荷１側へ供給する。
リレー制御部５は、運転終了の図示しないキーによる操作に応じた制御信号を与えられると、リレー接点２をオフにする。

１ 高圧負荷（駆動用モータ及びそれに付随する回路）
２ リレー接点（スイッチ回路）
３ａ 高圧バッテリ（第１バッテリ）
４ 高圧電源制御装置
５ リレー制御部
６ 制御用電源回路（第２制御用電源回路、電源回路）
７ ＤＣＤＣコンバータ
８ 制御用電源回路（第１制御用電源回路、電源回路）
９ 昇降圧回路
１０ 低圧負荷群（補機類）
１１ 低圧補機バッテリ（第２バッテリ）
１２ 電源入力回路（電源回路）
１３ 低圧出力端子（部分電圧出力端子）
Ｄ１，Ｄ２ ダイオード
Ｒ１，Ｒ２ 抵抗（分圧回路）

Claims (3)

1. 車両の駆動用モータ、及び該駆動用モータを駆動する第１バッテリの間に接続されたスイッチ回路と、前記車両に搭載された補機類へ電力を供給する第２バッテリ及び前記駆動用モータの間に接続され、該駆動用モータ側の電圧を降圧して出力し、前記第２バッテリの出力電圧を昇圧して出力する昇降圧回路とを備え、該昇降圧回路及び前記スイッチ回路を作動させる制御用電圧は、前記第２バッテリから供給するように構成された車両用電源制御装置において、
   前記第１バッテリの所定の部分電圧を出力する部分電圧出力端子と、該部分電圧出力端子の電圧を分圧する回路を有し、該回路が分圧した電圧、及び前記第２バッテリから供給された電圧の何れか高い方の電圧に基づく制御用電圧を前記昇降圧回路及びスイッチ回路に供給する電源回路とを備えることを特徴とする車両用電源制御装置。
2. 車両の駆動用モータ、及び該駆動用モータを駆動する第１バッテリの間に接続されたスイッチ回路と、前記車両に搭載された補機類へ電力を供給する第２バッテリ、及び前記スイッチ回路の駆動用モータ側端子の間に接続され、該駆動用モータ側端子の電圧を降圧して前記第２バッテリ側へ供給し、前記第２バッテリの出力電圧を昇圧して前記駆動用モータ側端子へ供給する昇降圧回路と、該昇降圧回路を作動させる制御用電圧を供給する第１制御用電源回路と、前記スイッチ回路を作動させる制御用電圧を供給する第２制御用電源回路とを備え、前記第１制御用電源回路及び第２制御用電源回路は、前記第２バッテリの出力電圧が与えられるように構成された車両用電源制御装置において、
   前記第１バッテリの所定の部分電圧を出力する部分電圧出力端子と、該部分電圧出力端子の電圧を分圧する回路を有し、該回路が分圧した電圧、及び与えられた前記第２バッテリの出力電圧の何れか高い方の電圧を前記第１制御用電源回路及び第２制御用電源回路に供給する電源回路とを備え、前記第１制御用電源回路及び第２制御用電源回路は、前記電源回路から供給された電圧に基づく各制御用電圧を前記昇降圧回路及びスイッチ回路にそれぞれ供給するように構成してあることを特徴とする車両用電源制御装置。
3. 前記第１バッテリは、複数のセルが直列に接続されており、前記部分電圧出力端子は、該セル間に設けてある請求項１又は２記載の車両用電源制御装置。

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