JP2014155327A

JP2014155327A - 車載電源装置

Info

Publication number: JP2014155327A
Application number: JP2013023143A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Kato; 洋明加藤; Kenji Nishigaki; 研治西垣; Takahiro Tsutake; 隆広都竹; Hiroyuki Nomura; 博之野村; Seishi Shirodono; 征志城殿; Satoshi Yamamoto; 悟士山本; Takuya Yamamoto; 卓矢山本; Hiromasa Yoshizawa; 宏昌吉澤; Masakiyo Matui; 正清松井
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2013-02-08
Filing date: 2013-02-08
Publication date: 2014-08-25
Anticipated expiration: 2033-02-08
Also published as: JP6007813B2

Abstract

【課題】本発明は、電池ブロックが酷使されることを回避しつつ、電池ブロックの電力をより有効に活用できる車載電源装置を提供することを目的とするものである。
【解決手段】第１〜第３電池ブロック１１〜１３は、直列接続された少なくとも１つの電池セル１１ａ、電流検出部１１ｂ及びスイッチ１１ｃをそれぞれ含み、互いに並列に接続されている。制御手段２は、異常が生じている電流検出部１１ｂを含む電池ブロック１１〜１３を異常ブロックとして、該異常ブロックのスイッチ１１ｃを開成することにより該異常ブロックを他の正常ブロックから切り離した後に車両の電源状態が停車状態である場合に、異常ブロックのスイッチ１１ｃを閉成して、異常ブロックの電力を正常ブロックに供給する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両に搭載された車載電源装置に関する。

従来用いられていたこの種の車載電源装置としては、例えば下記の特許文献１等に示されている構成を挙げることができる。すなわち、従来構成では、複数の電池ブロック（モジュール電池）を直列に接続することで組電池を構成している。各電池ブロックは、直列に接続された少なくとも１つの電池セル及び電流検出部と、各電池セルに並列に接続された電圧検出部と、各電池セルと各電圧検出部との間に設けられたスイッチとを含んでいる。いずれか１つの電圧検出部に異常が生じた場合には、この異常が生じた電圧検出部に対応するスイッチを開成することにより異常な電圧検出部が切り離されるとともに、この電圧検出部が切り離された電池セルのセル電圧が、他の正常な電圧検出部により検出されるセル電圧に基づいて推定される。

特開２００３−１３４６８３号公報

上記のような従来の車載電源装置では、複数の電池ブロックを直列に接続することで組電池を構成しているが、複数の電池ブロックを並列に接続することで組電池を構成する場合もある。複数の電池ブロックを並列に接続する場合には、いずれか１つの電池ブロックに異常が生じた場合に異常ブロックを他の正常ブロックから切り離しても、出力電圧を変えることなく電力供給を続けることができるため、電池ブロックが酷使されることをより確実に回避するために、異常ブロックを他の正常ブロックから切り離すことも考えられる。しかしながら、異常の原因が電池ブロック自体ではなく、その出力電流を検出する電流検出部のみにある場合には、本来であれば活用できる電池ブロックの電力を無駄にしてしまう。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、電池ブロックが酷使されることを回避しつつ、電池ブロックの電力をより有効に活用できる車載電源装置を提供することである。

本発明に係る車載電源装置は、車両に搭載された車載電源装置であって、直列接続された少なくとも１つの電池セル、電流検出部及びスイッチをそれぞれ含み、互いに並列に接続された複数の電池ブロックと、各電池ブロックの電流検出部に異常が生じているか否かを監視して、少なくとも１つの電流検出部に異常が生じていることを検出した場合に、該異常が生じている電流検出部を含む電池ブロックを異常ブロックとして、該異常ブロックのスイッチを開成することにより該異常ブロックを他の正常ブロックから切り離す制御手段とを備え、制御手段は、異常ブロックを正常ブロックから切り離した後に車両の電源状態を監視して、該電源状態が停車状態である場合に、異常ブロックのスイッチを閉成して、異常ブロックの電力を正常ブロックに供給する。

本発明の車載電源装置によれば、制御手段は、異常ブロックを正常ブロックから切り離した後に車両の電源状態を監視して、該電源状態が停車状態である場合に、異常ブロックのスイッチを閉成して、異常ブロックの電力を正常ブロックに供給するので、電池ブロックが酷使されることを回避しつつ、電池ブロックの電力をより有効に活用できる。

本発明の実施の形態１による車載電源装置を示す構成図である。図１の制御手段によるスイッチ開閉制御動作を示すフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１による車載電源装置を示す構成図である。図において、車載電源装置は、例えばハイブリッド自動車及び電気自動車等の車両に搭載されたものであり、組電池１及び制御手段２を含んでいる。組電池１は、図示しない負荷（例えばモータ等）及び充電回路に接続されており、負荷に電力を供給するとともに充電回路からの電力により充電されるものである。

この組電池１には、互いに並列に接続された第１〜第３電池ブロック１１〜１３と、この第１〜第３電池ブロック１１〜１３の並列接続体に直列に接続された第１電流検出部１４とが含まれている。各電池ブロック１１〜１３は、直列に接続された複数の電池セル１１ａ、第２電流検出部１１ｂ及びスイッチ１１ｃをそれぞれ含むものであり、各電池ブロック１１〜１３のスイッチ１１ｃが開成（Ｏｐｅｎ）されることにより他の電池ブロック１１〜１３から切り離し可能に構成されている。各電池ブロック１１〜１３が並列に接続されていることから、１つ又は２つの電池ブロック１１〜１３のスイッチ１１ｃが開成された場合でも、組電池１全体としては出力電圧を変えることなく電力供給を維持できる。第２電流検出部１１ｂは各電池ブロック１１〜１３の出力電流を個々に検出するものであり、第１電流検出部１４は第１〜３電池ブロック１１〜１３の合計出力電流を検出するものである。なお、電池ブロック１１〜１３を他の電池ブロック１１〜１３から切り離すとは、他の電池ブロック１１〜１３の出力電流が、切り離された電池ブロック１１〜１３に流入しないようにすることを意味する。

制御手段２は、例えば電子制御ユニット（ＥＣＵ）等により構成されるものである。この制御手段２は、組電池１に接続されており、組電池１の電力によって動作する。また、制御手段２は、第２電流検出部１１ｂに異常が生じているか否か等に基づいて、各電池ブロック１１〜１３のスイッチ１１ｃの開閉を制御する。以下、フローチャートを用いて、制御手段２の動作についてより詳細に説明する。

図２は、図１の制御手段２によるスイッチ開閉制御動作を示すフローチャートである。図において、制御手段２は、第１〜第３電池ブロック１１〜１３の第２電流検出部１１ｂに異常が生じているか否かを監視する（ステップＳ１）。この監視動作は、少なくとも１つの第２電流検出部１１ｂに異常が生じるまで繰り返し行われる。制御手段２は、例えば第２電流検出部１１ｂの出力が通常の出力範囲を超えて著しく大きい等の場合に第２電流検出部１１ｂに異常が生じていることを検出する。

以下、第１電池ブロック１１の第２電流検出部１１ｂに異常が生じたこととする。制御手段２は、第１電池ブロック１１の第２電流検出部１１ｂに異常が生じたことを検出した場合、この第１電池ブロック１１を異常ブロックとして、この異常ブロックのスイッチ１１ｃを開成することにより、この異常ブロックを他の正常ブロック（第２及び第３電池ブロック１２，１３）から切り離す（ステップＳ２）。このように異常ブロックを切り離すのは、異常ブロックからの出力電流を直接検出できる状態ではないため、過電流等により異常ブロックが酷使されることを回避するためである。

異常ブロックを正常ブロックから切り離した後に、制御手段２は、車両の電源状態が停車状態であるか否かを監視する（ステップＳ３）。一般に、車両の電源状態は、イグニッションＯＦＦ、ＡＣＣ、イグニッションＯＮ及びエンジン始動と遷移するものである。電源状態が停車状態であるとは電源状態がイグニッションＯＦＦ又はＡＣＣであることを意味し、電源状態が非停車状態であるとは電源状態がイグニッションＯＮ又はエンジン始動であることを意味する。

車両の電源状態が非停車状態である場合、制御手段２は、上述したステップＳ１〜Ｓ３の動作を繰り返す。これに対して、車両の電源状態が停車状態である場合、制御手段２は、異常ブロックのスイッチ１１ｃを閉成して（ステップＳ４）、異常ブロックを正常ブロックに接続する。この接続により、異常ブロックの電力が他の正常ブロックに供給される。停車状態のときに接続するのは、停車状態であれば組電池１から大電流が出力される可能性が低く、異常ブロックが酷使される可能性が低いためである。すなわち、車両の電源状態が停車状態である場合に、異常ブロックを正常ブロックに接続することで、電池ブロックが酷使されることを回避しつつ、電池ブロックの電力をより有効に活用できる。

異常ブロックのスイッチ１１ｃを閉成した後に、制御手段２は、異常ブロックの電圧と正常ブロックの電圧とが等しくなったか否かを監視する（ステップＳ５）。例えば電池セル１１ａがリチウムイオン電池により構成されている場合には、異常ブロックを正常ブロックに接続した直後に異常ブロックの電圧と正常ブロックの電圧とが等しくなる。制御手段２は、異常ブロックの電圧と正常ブロックの電圧とが等しくなった場合に、異常ブロックのスイッチ１１ｃを開成して異常ブロックを改めて切り離す（ステップＳ６）。これにより、異常ブロックの電力を正常ブロックに供給した後に、異常ブロックが酷使されることを確実に回避できる。このスイッチ開閉制御動作は、制御手段２が起動されているときに繰り返し行われる。

このような車載電源装置によれば、制御手段２は、異常ブロックを正常ブロックから切り離した後に車両の電源状態を監視して、該電源状態が停車状態である場合に、異常ブロックのスイッチ１１ｃを閉成して、異常ブロックの電力を正常ブロックに供給するので、電池ブロックが酷使されることを回避しつつ、電池ブロックの電力をより有効に活用できる。

また、制御手段２は、異常ブロックのスイッチ１１ｃを閉成した後に異常ブロックの電圧と正常ブロックの電圧とが等しくなった場合に、異常ブロックのスイッチ１１ｃを開成するので、異常ブロックの電力を正常ブロックに供給した後に、異常ブロックが酷使されることを確実に回避できる。

なお、実施の形態では組電池１は３つの電池ブロック１１〜１３を含むように説明しているが、組電池に含まれる電池ブロックの数は２以上であれば任意である。また、実施の形態では各電池ブロック１１〜１３は複数の電池セル１１ａを含むように説明しているが、各電池ブロックに含まれる電池セルは１つでもよい。

２制御手段
１１〜１２第１〜第３電池ブロック
１１ａ電池セル
１１ｂ第２電流検出部（電流検出部）
１１ｃスイッチ

Claims

車両に搭載された車載電源装置であって、
直列接続された少なくとも１つの電池セル、電流検出部及びスイッチをそれぞれ含み、互いに並列に接続された複数の電池ブロックと、
各電池ブロックの前記電流検出部に異常が生じているか否かを監視して、少なくとも１つの前記電流検出部に異常が生じていることを検出した場合に、該異常が生じている電流検出部を含む前記電池ブロックを異常ブロックとして、該異常ブロックの前記スイッチを開成することにより該異常ブロックを他の正常ブロックから切り離す制御手段と
を備え、
前記制御手段は、前記異常ブロックを前記正常ブロックから切り離した後に前記車両の電源状態を監視して、該電源状態が停車状態である場合に、前記異常ブロックの前記スイッチを閉成して、前記異常ブロックの電力を前記正常ブロックに供給する
ことを特徴とする車載電源装置。
前記制御手段は、前記異常ブロックの前記スイッチを閉成した後に前記異常ブロックの電圧と前記正常ブロックの電圧とが等しくなった場合に、前記異常ブロックの前記スイッチを開成することを特徴とする請求項１記載の車載電源装置。