JP2020136163A - Power supply unit - Google Patents

Power supply unit Download PDF

Info

Publication number
JP2020136163A
JP2020136163A JP2019030484A JP2019030484A JP2020136163A JP 2020136163 A JP2020136163 A JP 2020136163A JP 2019030484 A JP2019030484 A JP 2019030484A JP 2019030484 A JP2019030484 A JP 2019030484A JP 2020136163 A JP2020136163 A JP 2020136163A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
battery
power supply
capacitor
supply unit
circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2019030484A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
貴彦 大兼
Takahiko Okane
貴彦 大兼
小林 直也
Naoya Kobayashi
直也 小林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsuba Corp
Original Assignee
Mitsuba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsuba Corp filed Critical Mitsuba Corp
Priority to JP2019030484A priority Critical patent/JP2020136163A/en
Publication of JP2020136163A publication Critical patent/JP2020136163A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)

Abstract

To provide a power supply unit that can reduce performance degradation at low temperatures while avoiding rapid discharge of a large current.SOLUTION: A power supply unit 1 is used as a drive source for a starter generator 3 and includes a lithium ion battery 2 and a capacitor 11 connected in parallel with the battery 2. The capacitor 11 is attached to the battery 2 via a heat conductive sheet 22. The power supply unit 1 is provided with a first circuit 15 including a FET 12 and a resistor 13 and to which the capacitor 11 is connected, and a second circuit 16 that directly connects the battery 2 and the starter generator 3 side and is opened/closed by a contactor 17. When an engine starts, electric power is supplied from the capacitor 11 while suppressing the amount of current from the battery 2 by the resistor 13. When power is supplied to the capacitor, the heat of the capacitor 11 is used to heat the battery 2.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、モータ等に電力を供給する電源ユニット関し、特に、リチウムイオン電池を用いた電源ユニットに適用して有効な技術に関する。 The present invention relates to a power supply unit that supplies electric power to a motor or the like, and more particularly to a technique that is effective when applied to a power supply unit that uses a lithium ion battery.

従来より、ハイブリッド自動車や電気自動車の電力供給源として、エネルギー密度が高く小型・軽量であり、大電流が得られることから、リチウムイオンを利用した二次電池(リチウムイオン電池)が使用されている。 Conventionally, a secondary battery (lithium ion battery) using lithium ion has been used as a power supply source for hybrid vehicles and electric vehicles because of its high energy density, small size, light weight, and large current. ..

特開2018−73535号公報JP-A-2018-73535 特開2013−214463号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-214663

ところが、リチウムイオン電池を用いたシステムでは、リチウムイオン電池から大電流を流すモードを繰り返し行うと、電池の寿命を短くしてしまうという問題がある。また、リチウムイオン電池は、低温時に機能が低下する特性があり、低温時には電池から取り出せる電流量が小さくなってしまうという問題もあった。 However, in a system using a lithium ion battery, there is a problem that the life of the battery is shortened if the mode in which a large current is passed from the lithium ion battery is repeatedly performed. Further, the lithium ion battery has a characteristic that the function deteriorates at a low temperature, and there is also a problem that the amount of current that can be taken out from the battery becomes small at a low temperature.

一方、自動車では、例えば、エンジン始動の際にスタータモータに大電流を流す必要がある。このため、リチウムイオン電池を自動車に用いる場合、ハイブリッド車やアイドリングストップ車では、エンジン始動が繰り返し行われるため、電池寿命への影響が懸念される。また、自動車は−30℃などの極寒の地でも使用されるため、低温時におけるエンジン始動も課題となる。 On the other hand, in an automobile, for example, it is necessary to pass a large current through the starter motor when starting the engine. For this reason, when a lithium-ion battery is used in an automobile, the engine is repeatedly started in a hybrid vehicle or an idling stop vehicle, which may affect the battery life. In addition, since automobiles are used even in extremely cold regions such as -30 ° C, starting an engine at low temperatures is also an issue.

このため、従来より、電池にヒータを取り付けたり、鉛蓄電池にて作動するスタータモータを別途設け、低温時はこちらのモータを使用したりするなどの解決策も提案されている。しかしながら、これらの解決策も、部品点数の増大や重量増、車載レイアウト上の問題などがあり、決定的なものは言い難い。特に、エンジンのスタータとして、発電機を兼用した始動発電機(ISG:Integrated starter generator)を用いる場合、スタータモータを別途設けると、スタータの位置にモータドライバを配置できなくなり、レイアウト的に厳しいという問題があった。 For this reason, solutions such as attaching a heater to the battery or separately providing a starter motor operated by a lead storage battery and using this motor at low temperatures have been proposed. However, these solutions also have problems such as an increase in the number of parts, an increase in weight, and an in-vehicle layout, and it is difficult to say that they are definitive. In particular, when a starter generator (ISG: Integrated starter generator) that also serves as a generator is used as the engine starter, if a starter motor is provided separately, the motor driver cannot be placed at the starter position, which is a problem in terms of layout. was there.

本発明の目的は、大電流の急激な放電を避けつつ、低温時の性能低下を低減し得る電源ユニットを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a power supply unit capable of reducing performance deterioration at low temperatures while avoiding abrupt discharge of a large current.

本発明の電源ユニットは、電動の被駆動装置に接続される電源ユニットであって、前記被駆動装置に対し電力を供給するバッテリと、前記バッテリの近傍に配置され、回路上、前記バッテリと前記被駆動装置の間に前記バッテリと並列に接続されるキャパシタと、を有することを特徴とする。 The power supply unit of the present invention is a power supply unit connected to an electric driven device, and is arranged in the vicinity of a battery for supplying electric power to the driven device and the battery, and the battery and the battery are arranged on a circuit. It is characterized by having a capacitor connected in parallel with the battery between the driven devices.

本発明にあっては、バッテリと並列にキャパシタを配することにより、被駆動装置の起動時など、大電流が必要な場合に、キャパシタから電力を供給することができる。これにより、バッテリからの大電流出力も抑えられ、バッテリの延命化が図られる。また、バッテリの近傍にキャパシタを配することにより、キャパシタから給電を行う際など、キャパシタの発熱を利用してバッテリを加温することができる。これにより、低温時にバッテリを早く使用可能な状態にすることが可能となる。 In the present invention, by arranging the capacitor in parallel with the battery, electric power can be supplied from the capacitor when a large current is required, such as when the driven device is started. As a result, the large current output from the battery can be suppressed, and the life of the battery can be extended. Further, by arranging the capacitor in the vicinity of the battery, the battery can be heated by utilizing the heat generated by the capacitor, such as when power is supplied from the capacitor. This makes it possible to quickly make the battery usable at low temperatures.

前記電源ユニットにおいて、前記キャパシタを、熱伝導部材を介して前記バッテリに取り付けても良い。これにより、キャパシタから発せられる熱を効率良くバッテリに伝えることができる。 In the power supply unit, the capacitor may be attached to the battery via a heat conductive member. As a result, the heat generated from the capacitor can be efficiently transferred to the battery.

また、前記バッテリが、直方体状に形成され、その一面に前記被駆動装置と電気的に接続される端子を有するものであるとき、前記キャパシタを、前記バッテリの前記端子が存在しない面に取り付けるようにしても良い。この場合、前記端子が前記バッテリの上面に配置されているときは、前記キャパシタを、前記バッテリの側面に配置するようにしても良い。 Further, when the battery is formed in a rectangular parallelepiped shape and has a terminal electrically connected to the driven device on one surface thereof, the capacitor is attached to the surface of the battery where the terminal does not exist. You can do it. In this case, when the terminal is arranged on the upper surface of the battery, the capacitor may be arranged on the side surface of the battery.

さらに、前記バッテリが、直方体状に形成され、その一面に前記被駆動装置と電気的に接続される端子を有するものであるとき、前記キャパシタを、前記バッテリにおいて前記端子が存在する面に、前記端子を避けて取り付けても良い。 Further, when the battery is formed in a rectangular parallelepiped shape and has a terminal electrically connected to the driven device on one surface thereof, the capacitor is placed on the surface of the battery where the terminal is present. It may be installed avoiding the terminals.

加えて、前記熱伝導部材を、前記キャパシタを被覆するように設けても良い。これにより、キャパシタの熱を無駄なく利用してバッテリを加温することができる。 In addition, the heat conductive member may be provided so as to cover the capacitor. As a result, the heat of the capacitor can be used without waste to heat the battery.

一方、前記バッテリと前記キャパシタとの間に、抵抗素子とスイッチング素子を設けても良い。この場合、当該電源ユニットに、前記抵抗素子と前記スイッチング素子とを備え、前記キャパシタが接続された第1回路と、前記第1回路と並列に設けられ、前記バッテリと前記被駆動装置とを直接接続する第2回路と、前記第2回路に設けられ、該第2回路を開閉するコンタクタと、を設けても良い。 On the other hand, a resistance element and a switching element may be provided between the battery and the capacitor. In this case, the power supply unit is provided with the resistance element and the switching element, and the first circuit to which the capacitor is connected is provided in parallel with the first circuit, and the battery and the driven device are directly connected to each other. A second circuit to be connected and a contactor provided in the second circuit and opening and closing the second circuit may be provided.

また、前記バッテリは、リチウムイオン電池であっても良く、前記被駆動装置は、自動車のエンジンを始動させると共に前記エンジンによって駆動されて発電を行うスタータジェネレータであっても良い。 Further, the battery may be a lithium ion battery, and the driven device may be a starter generator that starts an engine of an automobile and is driven by the engine to generate electricity.

本発明の電源ユニットによれば、電動の被駆動装置に対し電力を供給するバッテリと並列にキャパシタを配したので、被駆動装置の起動時など、大電流が必要な場合に、キャパシタから電力を供給することができる。これにより、バッテリからの大電流出力も抑えられ、バッテリ寿命を延ばすことが可能となる。また、バッテリの近傍にキャパシタを配するようにしたので、キャパシタの発熱を利用してバッテリを加温することができ、低温時にバッテリを早く使用可能な状態にすることが可能となる。 According to the power supply unit of the present invention, since the capacitor is arranged in parallel with the battery that supplies electric power to the electric driven device, the electric power is supplied from the capacitor when a large current is required such as when the driven device is started. Can be supplied. As a result, the large current output from the battery can be suppressed, and the battery life can be extended. Further, since the capacitor is arranged in the vicinity of the battery, the battery can be heated by utilizing the heat generated by the capacitor, and the battery can be quickly used at a low temperature.

本発明の一実施形態である電源ユニットを用いたISG駆動回路の構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the ISG drive circuit using the power supply unit which is one Embodiment of this invention. キャパシタの取付構造を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the mounting structure of a capacitor. キャパシタをバッテリ上面に取り付けた例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example which attached the capacitor to the upper surface of a battery. キャパシタをバッテリ下面に取り付けた例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example which attached the capacitor to the lower surface of a battery. キャパシタを熱伝導シートによって被覆した例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example which covered the capacitor with the heat conduction sheet.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図1は、本発明の一実施形態である電源ユニットを用いたISG駆動回路の構成を示す説明図である。図1の電源ユニット1は、リチウムイオン電池のバッテリ2を電力供給源として使用しており、SRモータ(Switched reluctance motor)を用いたスタータジェネレータ(被駆動装置)3に対し、ドライバ4を介して電力を供給する。本発明による電源ユニット1は、バッテリ2に加えてキャパシタ11を有しており、エンジン始動時にはまずキャパシタ11から電力供給を行うとともに、キャパシタ放電時の発熱を利用してバッテリ2を温め、低温時におけるバッテリの性能低下を抑制する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration of an ISG drive circuit using a power supply unit according to an embodiment of the present invention. The power supply unit 1 of FIG. 1 uses a battery 2 of a lithium-ion battery as a power supply source, and has a starter generator (driven device) 3 using an SR motor (Switched reluctance motor) via a driver 4. Supply power. The power supply unit 1 according to the present invention has a capacitor 11 in addition to the battery 2. When the engine is started, power is first supplied from the capacitor 11, and the battery 2 is warmed by utilizing the heat generated when the capacitor is discharged to be used at low temperature. Suppresses the deterioration of battery performance in.

ドライバ4は、FETを用いた3相(U,V,W)独立のブリッジ回路5を有している。ブリッジ回路5の前段には、FETを用いたスイッチ部6が配されている。ブリッジ回路5とスイッチ部6は、ECU(エンジンコントロールユニット:エンジン制御装置)7によって制御される。ECU7は、イグニッションスイッチ8がONされると、バッテリ2の電力により各相のコイル9を順次励起し、スタータジェネレータ3を駆動させる。スタータジェネレータ3は、エンジンのスタータとして機能する一方、エンジン始動後はジェネレータ(発電機)としても機能する。 The driver 4 has a three-phase (U, V, W) independent bridge circuit 5 using FETs. A switch unit 6 using an FET is arranged in front of the bridge circuit 5. The bridge circuit 5 and the switch unit 6 are controlled by an ECU (engine control unit: engine control unit) 7. When the ignition switch 8 is turned on, the ECU 7 sequentially excites the coils 9 of each phase by the electric power of the battery 2 to drive the starter generator 3. While the starter generator 3 functions as an engine starter, it also functions as a generator (generator) after the engine is started.

電源ユニット1には、大容量のキャパシタ11が設けられている。図1に示すように、キャパシタ11は、回路上、バッテリ2とドライバ4との間にバッテリ2と並列になるように接続されている。キャパシタ11とバッテリ2との間には、FET(スイッチング素子)12と抵抗(抵抗素子)13を備えたスイッチユニット14が配されている。FET12と抵抗13は、バッテリ2とドライバ4とを接続する第1回路15上に直列に設けられている。キャパシタ11は、第1回路15のスイッチユニット14の後段(ドライバ4側)に接続されている。FET12は、ECU7によって制御される。 The power supply unit 1 is provided with a large-capacity capacitor 11. As shown in FIG. 1, the capacitor 11 is connected between the battery 2 and the driver 4 in parallel with the battery 2 on the circuit. A switch unit 14 having a FET (switching element) 12 and a resistor (resistor element) 13 is arranged between the capacitor 11 and the battery 2. The FET 12 and the resistor 13 are provided in series on the first circuit 15 that connects the battery 2 and the driver 4. The capacitor 11 is connected to the subsequent stage (driver 4 side) of the switch unit 14 of the first circuit 15. The FET 12 is controlled by the ECU 7.

また、電源ユニット1には、第1回路15とは別経路にてバッテリ2とドライバ4間を接続する第2回路16が設けられている。第2回路16は、第1回路15とは並列に設けられており、第1回路15を開閉するコンタクタ17を備えている。コンタクタ17もまたECU7によって制御され、コンタクタ17をONすることにより、FET12や抵抗13を介することなく、バッテリ2の電力をドライバ4側に供給できるようになっている。 Further, the power supply unit 1 is provided with a second circuit 16 that connects the battery 2 and the driver 4 by a route different from that of the first circuit 15. The second circuit 16 is provided in parallel with the first circuit 15, and includes a contactor 17 that opens and closes the first circuit 15. The contactor 17 is also controlled by the ECU 7, and by turning on the contactor 17, the electric power of the battery 2 can be supplied to the driver 4 side without going through the FET 12 or the resistor 13.

一方、本発明による電源ユニット1では、キャパシタ11がバッテリ2の近傍に配置されており、キャパシタ11の熱がバッテリ2に伝わるようになっている。図2は、キャパシタ11の取付構造を示す説明図である。図2に示すように、バッテリ2は直方体状に形成されており、キャパシタ11は、バッテリ2の側面21に熱伝導シート(熱伝導部材)22を介して取り付けられている。キャパシタ11には電気二重層キャパシタが使用されており、耐圧性を考慮して複数個が直列に接続された状態で側面21に固定されている。キャパシタ11とバッテリ2は熱伝導シート22を挟んで接触しており、キャパシタ11で発生した熱は熱伝導シート22を通してバッテリ2に伝導するようになっている。 On the other hand, in the power supply unit 1 according to the present invention, the capacitor 11 is arranged in the vicinity of the battery 2, and the heat of the capacitor 11 is transferred to the battery 2. FIG. 2 is an explanatory view showing a mounting structure of the capacitor 11. As shown in FIG. 2, the battery 2 is formed in a rectangular parallelepiped shape, and the capacitor 11 is attached to the side surface 21 of the battery 2 via a heat conductive sheet (heat conductive member) 22. An electric double layer capacitor is used for the capacitor 11, and a plurality of electric double layer capacitors are connected in series in consideration of withstand voltage and are fixed to the side surface 21. The capacitor 11 and the battery 2 are in contact with each other with the heat conductive sheet 22 interposed therebetween, and the heat generated by the capacitor 11 is conducted to the battery 2 through the heat conductive sheet 22.

また、バッテリ2の上面23には、ドライバ4と電気的に接続される端子24が設けられている。電源ユニット1では、この端子24が存在しないバッテリ2の側面21にキャパシタ11が取り付けられている。この場合、端子24のある上面23よりも、端子24のない側面21の方がキャパシタ11を配置しやすい。つまり、端子24が存在しない側面21の方がレイアウト性が良く、設計的な自由度も高い。さらに、バッテリ2には、バッテリ温度を検出するための温度センサ18が取り付けられている。バッテリ2の温度は温度センサ18にて検出され、その検出値はECU7に送られる。 Further, the upper surface 23 of the battery 2 is provided with a terminal 24 that is electrically connected to the driver 4. In the power supply unit 1, the capacitor 11 is attached to the side surface 21 of the battery 2 in which the terminal 24 does not exist. In this case, it is easier to arrange the capacitor 11 on the side surface 21 without the terminal 24 than on the upper surface 23 with the terminal 24. That is, the side surface 21 in which the terminal 24 does not exist has better layout and a higher degree of freedom in design. Further, the battery 2 is equipped with a temperature sensor 18 for detecting the battery temperature. The temperature of the battery 2 is detected by the temperature sensor 18, and the detected value is sent to the ECU 7.

ECU7には、ドライバ4のブリッジ回路5やスイッチ部6を制御するドライバ制御部31と、電源ユニット1のFET12やコンタクタ17を制御する電源制御部32、温度センサ18からの検出値に基づきバッテリ2の温度を把握するバッテリ温度取得部33が設けられている。ドライバ制御部31は、イグニッションスイッチ8のON・OFFに伴い、ブリッジ回路5やスイッチ部6のFETを制御し、各相のコイル9に対し適宜給電を行う。電源制御部32もまた、イグニッションスイッチ8のON・OFFに伴ってFET12を制御するとともに、バッテリ温度取得部33にて得たバッテリ温度を参照しつつ、必要に応じてコンタクタ17を適宜ONさせる。 The ECU 7 includes a driver control unit 31 that controls the bridge circuit 5 and the switch unit 6 of the driver 4, a power supply control unit 32 that controls the FET 12 and the contactor 17 of the power supply unit 1, and a battery 2 based on the detected values from the temperature sensor 18. A battery temperature acquisition unit 33 for grasping the temperature of the battery is provided. The driver control unit 31 controls the FETs of the bridge circuit 5 and the switch unit 6 in accordance with the ON / OFF of the ignition switch 8, and appropriately supplies power to the coils 9 of each phase. The power supply control unit 32 also controls the FET 12 when the ignition switch 8 is turned on and off, and turns on the contactor 17 as necessary while referring to the battery temperature obtained by the battery temperature acquisition unit 33.

このような電源ユニット1を用いたISG駆動回路では、次のようにしてスタータジェネレータ3を駆動させる。ここではまず、イグニッションスイッチ8がONされると、ECU7は、ドライバ制御部31によりスイッチ部6をONさせる。スイッチ部6がONされると、電源ユニット1のキャパシタ11に蓄えられていた電荷がドライバ4側に流入する。それに伴い、ドライバ制御部31は、ブリッジ回路5中のFETを適宜ONさせてコイル9を励磁する。その際、ドライバ4側にはキャパシタ11から大きな電流が供給されるため、低温時においても、スタータジェネレータ3は大電流にて駆動される。したがって、外気温が低いコールド始動状態においても、エンジンを順調に始動させることが可能となる。 In the ISG drive circuit using such a power supply unit 1, the starter generator 3 is driven as follows. Here, first, when the ignition switch 8 is turned on, the ECU 7 turns on the switch unit 6 by the driver control unit 31. When the switch unit 6 is turned on, the electric charge stored in the capacitor 11 of the power supply unit 1 flows into the driver 4. Along with this, the driver control unit 31 appropriately turns on the FET in the bridge circuit 5 to excite the coil 9. At that time, since a large current is supplied from the capacitor 11 to the driver 4, the starter generator 3 is driven by a large current even at a low temperature. Therefore, the engine can be started smoothly even in the cold starting state where the outside air temperature is low.

また、イグニッションスイッチONに伴い、ECU7は、電源制御部32によりFET12をONさせる。FET12がONされると、バッテリ2からドライバ4側に電流が供給されると共に、放電によりキャパシタ11の電圧が低下すると、キャパシタ11はバッテリ2によって充電される。この際、電源ユニット1では、抵抗13によって第1回路15を流れる電流量が抑えられ、バッテリ2から急激に大電流が持ち出されるのを防止できる。このため、始動時における大電流の出力を抑制でき、ハイブリッド車やアイドリングストップ車などにおいても、バッテリ2から大電流が繰り返し流されることがなく、リチウムイオン電池の寿命を延ばすことが可能となる。また、抵抗13により、スタータジェネレータ3を発電機として使用する際の充電電流も抑制され、その結果、バッテリ2に対する急激な大電流による充放電の繰り返しを避けることができ、電池寿命の延命化が図られる。 Further, when the ignition switch is turned on, the ECU 7 turns on the FET 12 by the power supply control unit 32. When the FET 12 is turned on, a current is supplied from the battery 2 to the driver 4 side, and when the voltage of the capacitor 11 drops due to discharge, the capacitor 11 is charged by the battery 2. At this time, in the power supply unit 1, the amount of current flowing through the first circuit 15 is suppressed by the resistor 13, and it is possible to prevent a large current from being suddenly taken out from the battery 2. Therefore, it is possible to suppress the output of a large current at the time of starting, and even in a hybrid vehicle or an idling stop vehicle, the large current is not repeatedly passed from the battery 2, and the life of the lithium ion battery can be extended. In addition, the resistor 13 also suppresses the charging current when the starter generator 3 is used as a generator, and as a result, it is possible to avoid repeated charging and discharging of the battery 2 due to a sudden large current, and the battery life is extended. It is planned.

一方、エンジン始動に際し、キャパシタ11から大電流が出力されると、それに伴ってキャパシタ11が発熱する。電源ユニット1では、図2に示すように、キャパシタ11はバッテリ2の近傍に取り付けられており、キャパシタ11で生じた熱は熱伝導シート22を介して効率良くバッテリ2に伝わる。すなわち、バッテリ2は、キャパシタ11が発する熱によって温められる。前述のように、リチウムイオン電池は低温時には性能が低下し、エンジン始動時における大電流の供給が課題となっている。この点、電源ユニット1は、始動時の大電流をキャパシタ11にて供給すると共に、その発熱を利用してバッテリ2を加温する。これにより、バッテリ温度を上げることができ、低温時にバッテリ2をいち早く使用可能な状態にすることが可能となる。なお、キャパシタ充電時の発熱も利用可能である。 On the other hand, when a large current is output from the capacitor 11 when the engine is started, the capacitor 11 generates heat accordingly. In the power supply unit 1, as shown in FIG. 2, the capacitor 11 is attached in the vicinity of the battery 2, and the heat generated by the capacitor 11 is efficiently transferred to the battery 2 via the heat conductive sheet 22. That is, the battery 2 is heated by the heat generated by the capacitor 11. As described above, the performance of lithium-ion batteries deteriorates at low temperatures, and the supply of a large current when the engine is started has become an issue. In this respect, the power supply unit 1 supplies a large current at the time of starting by the capacitor 11, and heats the battery 2 by utilizing the heat generated by the capacitor 11. As a result, the battery temperature can be raised, and the battery 2 can be quickly put into a usable state at a low temperature. It should be noted that heat generation during capacitor charging can also be used.

また、電源ユニット1では、温度センサ18によってバッテリ2の温度が監視されている。前述のように、エンジン始動時には、抵抗13によってバッテリ2からの電流量を抑えつつ、キャパシタ11から電力を供給する。その一方、エンジンを急いで始動しなければならないときなど、ドライバ4側に早く給電する必要がある場合も存在する。その場合、キャパシタ11からの電力供給の後、抵抗13にて抑えられた電流では求められる給電量に応じられない可能性がある。そこで、電源ユニット1にあっては、バッテリ2から抵抗13を介すことなくドライバ4側に直接給電可能な第2回路16が設けられており、急速給電が必要な場合は、ECU7は、電源制御部32により、コンタクタ17をONさせる。 Further, in the power supply unit 1, the temperature of the battery 2 is monitored by the temperature sensor 18. As described above, when the engine is started, power is supplied from the capacitor 11 while suppressing the amount of current from the battery 2 by the resistor 13. On the other hand, there are cases where it is necessary to supply power to the driver 4 side quickly, such as when the engine must be started in a hurry. In that case, after the power is supplied from the capacitor 11, the current suppressed by the resistor 13 may not be able to meet the required power supply amount. Therefore, the power supply unit 1 is provided with a second circuit 16 capable of directly supplying power from the battery 2 to the driver 4 side without passing through the resistor 13, and when rapid power supply is required, the ECU 7 powers the power supply. The contactor 17 is turned on by the control unit 32.

ただし、コンタクタ17のONにより、バッテリ2からは大電流が供給されるため、このバッテリ−ドライバ直結制御は、低温時以外(バッテリ2の温度が概ね0℃以上)に限り行われる。すなわち、ECU7は、バッテリ温度取得部33で取得したバッテリ2の温度を参照し、それが所定閾値(ここでは、0℃)以上であるときのみ、必要に応じてコンタクタ17ONさせ、バッテリ2とドライバ4とを直結する。これにより、ドライバ4にはバッテリ2から、電流量を抑えることなく電力が供給され、必要な電力がドライバ4側にいち早く提供される。 However, since a large current is supplied from the battery 2 when the contactor 17 is turned on, this battery-driver direct connection control is performed only when the temperature is not low (the temperature of the battery 2 is approximately 0 ° C. or higher). That is, the ECU 7 refers to the temperature of the battery 2 acquired by the battery temperature acquisition unit 33, and turns on the contactor 17 as necessary only when it is equal to or higher than a predetermined threshold value (here, 0 ° C.), and the battery 2 and the driver. Directly connected to 4. As a result, electric power is supplied to the driver 4 from the battery 2 without suppressing the amount of current, and the necessary electric power is promptly provided to the driver 4 side.

このように、本発明の電源ユニット1では、エンジン始動時には、抵抗13によってバッテリ2からの電流量を抑えつつ、キャパシタ11から電力を供給する。これにより、エンジン始動の際、キャパシタ11からの大電流によりスタータジェネレータ3が駆動され、冷態時においても順調にエンジンを始動させることができる。また、エンジン始動の際におけるバッテリ2からの大電流出力も抑えられるため、バッテリ寿命を延ばすことも可能となる。 As described above, in the power supply unit 1 of the present invention, when the engine is started, power is supplied from the capacitor 11 while suppressing the amount of current from the battery 2 by the resistor 13. As a result, when the engine is started, the starter generator 3 is driven by a large current from the capacitor 11, and the engine can be started smoothly even in the cold state. Further, since the large current output from the battery 2 at the time of starting the engine can be suppressed, the battery life can be extended.

さらに、電源ユニット1は、キャパシタ11を加温手段として利用すべくバッテリ2の近傍に配置し、キャパシタ給電の際、キャパシタ11の発熱を利用してバッテリ2を加温する。これにより、低温時にバッテリ2を早く使用可能な状態にすることができ、バッテリの使用効率を向上させることが可能となると共に、リチウムイオン電池の使用範囲の拡大も図られる。加えて、電源ユニット1では、抵抗13を介することなくバッテリ2とドライバ4側を接続する第2回路16を設け、バッテリ温度を監視しつつ、コンタクタ17により、必要に応じて第2回路16を開閉する。これにより、低温時以外でドライバ4への給電量を大きくする必要がある場合は、必要な電力がドライバ4側にいち早く提供される。 Further, the power supply unit 1 is arranged in the vicinity of the battery 2 so that the capacitor 11 can be used as a heating means, and when the capacitor is fed, the heat generated by the capacitor 11 is used to heat the battery 2. As a result, the battery 2 can be quickly used at a low temperature, the usage efficiency of the battery can be improved, and the range of use of the lithium ion battery can be expanded. In addition, the power supply unit 1 is provided with a second circuit 16 that connects the battery 2 and the driver 4 side without passing through a resistor 13, and while monitoring the battery temperature, the contactor 17 provides the second circuit 16 as needed. Open and close. As a result, when it is necessary to increase the amount of power supplied to the driver 4 except when the temperature is low, the necessary power is quickly provided to the driver 4.

本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
例えば、前述の実施形態では、キャパシタ11をバッテリ2の側面21に取り付けた例を示したが、図2のような側面21以外にも、上面23(図3)や、下面25(図4)に取り付けることも可能である。その場合、上面23のキャパシタ11は、端子24を避けて配置される。また、下面25に取り付けた場合は、熱は上方に伝わりやすく、熱が台座26の内部空間にこもりやすいため、キャパシタ11の熱を効率良く利用することができる。なお、端子24の配置場所は上面23には限られず、側面21や下面25に配される場合もあり、その場合も端子24とキャパシタ11の関係は、前述同様、端子24のない面にキャパシタ11を配置した方がレイアウト的には有利である一方、端子24のある面にキャパシタ11を設ける場合には、端子24を避けて配置する。さらに、キャパシタ11をバッテリ2の複数面に分散させて配置することも可能であり、これにより、バッテリ2を複数面から加温することできる。
It goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist thereof.
For example, in the above-described embodiment, the example in which the capacitor 11 is attached to the side surface 21 of the battery 2 is shown, but in addition to the side surface 21 as shown in FIG. 2, the upper surface 23 (FIG. 3) and the lower surface 25 (FIG. 4) are shown. It is also possible to attach it to. In that case, the capacitor 11 on the upper surface 23 is arranged so as to avoid the terminal 24. Further, when the capacitor 11 is attached to the lower surface 25, the heat is easily transferred upward and the heat is easily trapped in the internal space of the pedestal 26, so that the heat of the capacitor 11 can be efficiently used. The location of the terminal 24 is not limited to the upper surface 23, and may be arranged on the side surface 21 or the lower surface 25. In that case, the relationship between the terminal 24 and the capacitor 11 is the same as described above, that is, the capacitor is placed on the surface without the terminal 24. While it is advantageous in terms of layout to arrange the 11th, when the capacitor 11 is provided on the surface where the terminal 24 is located, the terminal 24 is avoided. Further, the capacitors 11 can be distributed and arranged on a plurality of surfaces of the battery 2, whereby the battery 2 can be heated from the plurality of surfaces.

加えて、キャパシタ11は、図2のように外部に露出した状態ではなく、図5に示すように、熱伝導シート22でキャパシタ11を包み込むように配置しても良い。このように、キャパシタ11の側面を熱伝導シート22にて被覆することにより、キャパシタ11の熱を無駄なく利用してバッテリ2を加温することができる。また、熱伝導シート22をキャパシタ11の配置面のみならず、バッテリ2の他の面やバッテリ全面など複数の面に設けても良く、これにより、キャパシタ11の熱をバッテリ2に効率的に拡散付与することが可能となる。 In addition, the capacitor 11 may be arranged so as to wrap the capacitor 11 with the heat conductive sheet 22 as shown in FIG. 5, instead of being exposed to the outside as shown in FIG. By covering the side surface of the capacitor 11 with the heat conductive sheet 22 in this way, the heat of the capacitor 11 can be utilized without waste to heat the battery 2. Further, the heat conductive sheet 22 may be provided not only on the arrangement surface of the capacitor 11 but also on a plurality of surfaces such as the other surface of the battery 2 and the entire surface of the battery, whereby the heat of the capacitor 11 is efficiently diffused to the battery 2. It becomes possible to grant.

前述の実施の形態では、本発明の電源ユニットを自動車用エンジンのスタータモータの電源として用いた例を示したが、その適用対象はこれには限定されず、例えば、電動の産業機器を駆動するモータの電源として使用することも可能である。 In the above-described embodiment, an example in which the power supply unit of the present invention is used as a power source for a starter motor of an automobile engine is shown, but the application is not limited to this, and for example, an electric industrial device is driven. It can also be used as a power source for the motor.

1 電源ユニット
2 バッテリ
3 スタータジェネレータ
4 ドライバ
5 ブリッジ回路
6 スイッチ部
7 ECU
8 イグニッションスイッチ
9 コイル
11 キャパシタ
12 FET
13 抵抗
14 スイッチユニット
15 第1回路
16 第2回路
17 コンタクタ
18 温度センサ
21 側面
22 熱伝導シート
23 上面
24 端子
25 下面
26 台座
31 ドライバ制御部
32 電源制御部
33 バッテリ温度取得部
1 Power supply unit 2 Battery 3 Starter generator 4 Driver 5 Bridge circuit 6 Switch part 7 ECU
8 Ignition switch 9 Coil 11 Capacitor 12 FET
13 Resistance 14 Switch unit 15 1st circuit 16 2nd circuit 17 Contactor 18 Temperature sensor 21 Side 22 Heat conduction sheet 23 Top 24 Terminal 25 Bottom 26 Pedestal 31 Driver control 32 Power control 33 Battery temperature acquisition

Claims (10)

電動の被駆動装置に接続される電源ユニットであって、
前記被駆動装置に対し電力を供給するバッテリと、
前記バッテリの近傍に配置され、回路上、前記バッテリと前記被駆動装置の間に前記バッテリと並列に接続されるキャパシタと、を有することを特徴とする電源ユニット。
A power supply unit connected to an electric driven device,
A battery that supplies power to the driven device and
A power supply unit arranged in the vicinity of the battery and having a capacitor connected in parallel with the battery between the battery and the driven device on a circuit.
請求項1記載の電源ユニットにおいて、
前記キャパシタは、熱伝導部材を介して前記バッテリに取り付けられることを特徴とする電源ユニット。
In the power supply unit according to claim 1,
The capacitor is a power supply unit that is attached to the battery via a heat conductive member.
請求項1又は2記載の電源ユニットにおいて、
前記バッテリは直方体状に形成され、その一面に前記被駆動装置と電気的に接続される端子を有し、
前記キャパシタは、前記バッテリにおいて前記端子が存在しない面に取り付けられることを特徴とする電源ユニット。
In the power supply unit according to claim 1 or 2.
The battery is formed in a rectangular parallelepiped shape, and has terminals on one side thereof that are electrically connected to the driven device.
The capacitor is a power supply unit that is mounted on a surface of the battery where the terminals do not exist.
請求項3記載の電源ユニットにおいて、
前記端子は、前記バッテリの上面に配置され、
前記キャパシタは、前記バッテリの側面に配置されることを特徴とする電源ユニット。
In the power supply unit according to claim 3,
The terminals are located on the top surface of the battery.
The power supply unit is characterized in that the capacitor is arranged on the side surface of the battery.
請求項1又は2記載の電源ユニットにおいて、
前記バッテリは直方体状に形成され、その一面に前記被駆動装置と電気的に接続される端子を有し、
前記キャパシタは、前記バッテリにおいて前記端子が存在する面に、前記端子を避けて取り付けられることを特徴とする電源ユニット。
In the power supply unit according to claim 1 or 2.
The battery is formed in a rectangular parallelepiped shape, and has terminals on one side thereof that are electrically connected to the driven device.
The capacitor is a power supply unit characterized in that it is mounted on a surface of the battery where the terminals are present, avoiding the terminals.
請求項1〜5の何れか1項に記載の電源ユニットにおいて、
前記熱伝導部材は、前記キャパシタを被覆して設けられることを特徴とする電源ユニット。
In the power supply unit according to any one of claims 1 to 5.
The power supply unit is characterized in that the heat conductive member is provided by covering the capacitor.
請求項1〜6の何れか1項に記載の電源ユニットにおいて、
前記バッテリと前記キャパシタとの間に、抵抗素子とスイッチング素子を設けたことを特徴とする電源ユニット。
In the power supply unit according to any one of claims 1 to 6.
A power supply unit characterized in that a resistance element and a switching element are provided between the battery and the capacitor.
請求項7の何れか1項に記載の電源ユニットにおいて、
前記抵抗素子と前記スイッチング素子とを備え、前記キャパシタが接続された第1回路と、
前記第1回路と並列に設けられ、前記バッテリと前記被駆動装置とを直接接続する第2回路と、
前記第2回路に設けられ、該第2回路を開閉するコンタクタと、を有することを特徴とする電源ユニット。
In the power supply unit according to any one of claims 7.
A first circuit having the resistance element and the switching element and to which the capacitor is connected,
A second circuit provided in parallel with the first circuit and directly connecting the battery and the driven device,
A power supply unit provided in the second circuit and having a contactor for opening and closing the second circuit.
請求項1〜8の何れか1項に記載の電源ユニットにおいて、
前記バッテリはリチウムイオン電池であることを特徴とする電源ユニット。
In the power supply unit according to any one of claims 1 to 8.
A power supply unit characterized in that the battery is a lithium ion battery.
請求項1〜8の何れか1項に記載の電源ユニットにおいて、
前記被駆動装置は、自動車のエンジンを始動させると共に前記エンジンによって駆動されて発電を行うスタータジェネレータであることを特徴とする電源ユニット。
In the power supply unit according to any one of claims 1 to 8.
The driven device is a power supply unit, which is a starter generator that starts an automobile engine and is driven by the engine to generate electric power.
JP2019030484A 2019-02-22 2019-02-22 Power supply unit Pending JP2020136163A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019030484A JP2020136163A (en) 2019-02-22 2019-02-22 Power supply unit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019030484A JP2020136163A (en) 2019-02-22 2019-02-22 Power supply unit

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2020136163A true JP2020136163A (en) 2020-08-31

Family

ID=72279035

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019030484A Pending JP2020136163A (en) 2019-02-22 2019-02-22 Power supply unit

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2020136163A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024014345A1 (en) * 2022-07-13 2024-01-18 株式会社村田製作所 Solid-state battery module

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024014345A1 (en) * 2022-07-13 2024-01-18 株式会社村田製作所 Solid-state battery module

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10737578B2 (en) Semi-active partial parallel battery architecture for an automotive vehicle systems and methods
US11190026B2 (en) Battery system to be deployed in a vehicle having a first battery and a second battery, battery control unit to be deployed in a battery system of a vehicle, and method related to the same
EP3411263B1 (en) Battery temperature and charge adjustment system and method
US11887796B2 (en) Integrated connector having sense and switching conductors for a relay used in a battery module
US11394072B2 (en) Cell assembly for a battery module
CN108656968B (en) Power supply device for vehicle
US20160288652A1 (en) Vehicle power source
JP6483924B2 (en) Lithium ion battery pack
US10377246B2 (en) Vehicle power source
US10076969B2 (en) Battery systems and methods for bi-directional current control
JP6297496B2 (en) In-vehicle battery system
JP5453877B2 (en) Power storage device temperature rising system
JP2020136163A (en) Power supply unit
JP6162140B2 (en) In-vehicle battery system
JP6119098B2 (en) Battery pack