JP2020141494A - Power supply device for electric vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本明細書は、電動自動車の電源装置を開示する。 The present specification discloses a power supply device for an electric vehicle.
本明細書でいう「電動自動車」は、走行用モータに電力を供給する電池を自動車外から充電可能な自動車を意味する。従って本明細書における「電気自動車」には、走行用モータとエンジンの双方を備えるいわゆるPHVをも含む。 As used herein, the term "electric vehicle" means a vehicle that can charge a battery that supplies electric power to a traveling motor from outside the vehicle. Therefore, the "electric vehicle" in the present specification also includes a so-called PHV including both a traveling motor and an engine.
電動自動車は、図1の概略図に示すように、交流端子26と、交流を直流に変換する変換回路30と、変換された直流を平滑化する平滑回路60と、電池10とを備えている。交流端子26は、変換回路30と平滑回路60を介して電池10に接続されており、自動車外に設けられている交流電源22に接続すると、変換回路30と平滑回路60によって充電電流に変換し、得られた充電電流を電池10に供給して電池10を充電する。
As shown in the schematic diagram of FIG. 1, the electric vehicle includes an
また、電動自動車は、DC/DCコンバータ70を車載しており、DC/DCコンバータ70で変換された直流電力を補機80に供給する。DC/DCコンバータ70は電池10に接続されており、電池10から補機80に給電可能となっている。なお、実際には、補機80と並列に補機用電池(図1では図示しない)が接続されており、通常は補機用電池から補機に電力を供給する。DC/DCコンバータ70は、電池10の電力で補機用電池を充電したり、あるいは電池10から補機80に電力を供給したりする際に動作する。充電中の補機用電池は、補機80の一つということができる。
Further, the electric vehicle has a DC /
特許文献1は、上記に加えて直流端子6を備えている電動自動車を開示している。直流端子6は、サービスエリアといった自動車外に設けられている充電電流供給設備2に接続して用いる。充電機能を備えている充電電流供給設備2が、社会のインフラストラクチャとして各所に設けられている。充電電流供給設備2は直流電力を供給することができる。充電電流供給設備2を利用すると、交流電源22を利用する場合より大きな充電電流を供給することができ、電池10を急速充電することができる。なお、充電電流を供給するという場合、電池の充電に適した充電電流に制御して供給することをいい、充電完了後には充電電流の供給を停止する。
Patent Document 1 discloses an electric vehicle provided with a
図1の電源装置によると、直流端子6を車外の充電電流供給設備2に接続して急速充電しながら、DC/DCコンバータ70を運転して補機80を駆動することができる。しかしながら、DC/DCコンバータ70の動作によってノイズが発生し、そのノイズが直流端子6を介して車外の充電電流供給設備2に伝搬し、車外の充電電流供給設備2に悪影響を及ぼすことがある。
According to the power supply device of FIG. 1, the DC /
本明細書では、直流端子6を利用して充電している最中にDC/DCコンバータ70が動作しても、充電電流供給設備2に悪影響を及ぼさない技術を開示する。上記目的に最も率直な対応は、DC/DCコンバータ70と直流端子6の間にノイズ除去フィルタを設けることである。しかしこの技術では、新たにノイズ除去フィルタを設けることが必要となり、コストアップを招き、かつ、小型化を損ねてしまう。本明細書では、安価に、かつ小型化に損ねることなく、充電電流供給設備2に悪影響を及ぼさないようにする技術を開示する。
This specification discloses a technique that does not adversely affect the charging
本明細書が開示する電源装置は、図2に概略を示すように、直流端子6と、交流端子26と、交流を直流に変換する変換回路30と、変換された直流を平滑化する平滑回路60と、電池10と、DC/DCコンバータ70と、補機80を車載している。直流端子6は電池10に接続されている。直流端子6を、充電機能を備えている車外設備2に接続すると、車外設備2が供給する充電電流を電池10に供給して電池10を充電する。交流端子26は、変換回路30と平滑回路60を介して電池10に接続されている。交流端子26を車外に設けられている交流電源22に接続すると、変換回路30と平滑回路60によって得られた充電電流を電池10に供給して電池10を充電する。DC/DCコンバータ70の高圧側配線は、変換回路30と平滑回路60を接続する配線に接続されている。DC/DCコンバータ70の低圧側配線は、補機80に接続されている。DC/DCコンバータ70は、変換した直流電力を補機80に供給する。
The power supply device disclosed in the present specification includes a
上記電源装置によると、DC/DCコンバータ70の動作に伴って発生するノイズは、平滑回路60を介して充電電流供給設備(充電器機能を備えている設備)2に伝搬する。平滑回路60は、リアクトルやコンデンサといった電子部品で構成されており、ノイズ除去フィルタとして動作する。上記電源装置によると、ノイズが除去されてから充電電流供給設備2に伝搬することから、充電電流供給設備2に悪影響を及ぼさないようにできる。またノイズ除去フィルタに用いる平滑回路60は、もともと必要な部品であり、新たな部品を必要としない。対策に要するコストアップはほとんどない。
According to the power supply device, the noise generated by the operation of the DC /
上記の結果、交流電源22を利用して充電している間にDC/DCコンバータ70が動作すると、平滑化前の充電電流がDC/DCコンバータ70に入力されることになる。また、DC/DCコンバータ70の動作に伴って発生するノイズが変換回路30を介して車外の交流電源22に伝搬することになる。しかしながら、これらは問題とならない。その理由の一つは、直流端子6を利用する急速充電中は補機80を使用する機会が多いのに対し、交流端子26を利用する普通充電中は補機80を使用する機会が少ないことにある。交流端子26を利用する普通充電は、深夜等の車中に人がいない状態で行われることが多いからである。また、DC/DCコンバータ70はノイズに対する耐性が高く設定されていることから、普通充電中に補機80が動作するようなことがあっても問題となることはない。また変換回路30はトランス等を含んであり、それ自体によってノイズ減衰効果が得られる。そのために、普通充電中に補機80が動作するようなことがあっても、車外の交流電源22に悪影響を及ぼすことがない。
As a result of the above, if the DC /
本技術は、図2に示す各種装置の特性と利用方法の実態に関する考察から得られたものであり、図1から図2への変更はわずかなものに見えるかもしれないが、実際には大胆な変更ということがいえる。 This technology was obtained from consideration of the characteristics of various devices shown in Fig. 2 and the actual state of usage. The change from Fig. 1 to Fig. 2 may seem slight, but it is actually bold. It can be said that it is a change.
本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。 Details and further improvements to the techniques disclosed herein will be described in the "Modes for Carrying Out the Invention" section below.
図3に示すように、実施例の電動自動車用の電源装置は、直流端子6を車載している。サービスエリア等の車外に、充電機能を備えていて充電電流を供給する設備2が設置されている。直流端子6は、充電機能を備えていているインフラ設備2側の端子4に接続することができる。直流端子6は、メインリレー8を介して電池10に接続されている。メインリレー8は、電池10の充電中はオンしている。直流端子6を端子4に接続すると、インフラ設備2が電池10を充電する。インフラ設備2は大電流を供給できることから、電池10は急速充電される。
As shown in FIG. 3, the power supply device for the electric vehicle of the embodiment has a
実施例の電源装置は、家庭に設置されている商用交流電源22から延びている端子24に接続する交流端子26を備えている。交流端子26は、交流を直流に変換する回路30に接続されている。変換回路30は、4個のダイオードで構成されている整流ブリッジ32によって交流を直流に整流し、リアクトル34とスイッチング素子36等によって構成される昇圧回路によって昇圧し、スイッチング素子42、44、46、48等をスイッチングしてトランス52の一次コイル50に流れる電流を時間に対して変化させる。これによってトランス52の二次コイル54に電圧が生じる。二次コイル54に生じた電圧は、一対のダイオード56、58によって直流に変換される。変換回路30は、交流を直流に変換し、変換された直流を出力する。変換回路30のスイッチング素子36等は、図示しない充電電流制御回路によってオンオフが制御され、電池10の充電に適した電圧の直流(充電電流)を供給する。電池10の充電が完了すれば充電電流の供給を停止する。昇圧回路を備えることによって、電圧の異なる交流電源からでも電池10を充電することができる。
The power supply device of the embodiment includes an
平滑回路60は、コイル62とコンデンサ64の組と、コイル66とコンデンサ68の組が2段に接続されており、変換回路30が出力した直流を平滑化して電池10に供給する。コイルとコンデンサの組み合わせを備えていることから、ノイズ除去フィルタとして動作する。
In the smoothing
走行モータを駆動する電池10の電圧が数百ボルトであるのに対し、ナビゲーション装置といった補機80の駆動電流は十数ボルトであることから、両者間の電力交換を可能とするためにDC/DCコンバータ70が用意されている。DC/DCコンバータ70の低圧側出力線に対して補機80と補機用電池82が並列に接続されている。電池10側からDC/DCコンバータ70を介して補機用電池82を充電することが可能であり、充電中の補機用電池82は補機80の一種ということができる。
Since the voltage of the
DC/DCコンバータ70の高圧側の配線は、変換回路30と平滑回路60を接続する配線に接続されている。
The wiring on the high voltage side of the DC /
図3の構成の場合、DC/DCコンバータ70の動作に伴って発生するノイズは、平滑回路60を介して充電電流供給設備2に伝搬する。平滑回路60は、コイル62、66やコンデンサ64、68といった電子部品で構成されており、ノイズ除去フィルタとして動作する。図3の電源装置によると、平滑回路60によってノイズが除去されてから充電電流供給設備2に伝搬することから、充電電流供給設備2に悪影響を及ぼさないようにできる。またノイズ除去フィルタを兼用する平滑回路60は、もともと必要な部品であり、新たな部品を必要としない。
In the case of the configuration of FIG. 3, the noise generated by the operation of the DC /
図3の構成の場合、交流電源22を利用して充電している間にDC/DCコンバータ70が動作すると、平滑化前の直流電流がDC/DCコンバータ70に入力されることになる。またDC/DCコンバータ70の動作に伴って発生するノイズが変換回路30を介して車外の交流電源22に伝搬することになる。しかしながら、直流端子6を利用する急速充電中は補機80が使用される機会が多いのに対し、交流端子26を利用する普通充電中は補機80を使用する機会が少ないことから、上記が問題となることが少ない。またDC/DCコンバータ70にはノイズに対する耐性が高い部品が使われていることから、普通充電中に補機80が動作するようなことがあっても問題となることはない。車載の部品には、もともと、地上の設備に比べてノイズに対する耐性の高い部品が使われる。また変換回路30はトランス52を用いて電圧変換する絶縁型である。変換回路30は、トランス52によってノイズ減衰効果が得られる。普通充電中に補機80が動作するようなことがあっても車外の交流電源22に悪影響を及ぼすことはない。
In the case of the configuration of FIG. 3, if the DC /
車載時には、交流/直流変換回路30と、平滑回路60と、DC/DCコンバータ70を一つの筐体内に収容することが好ましい。3者を一体化することによって、空間効率が向上し、ノイズ対策が容易化される。
When mounted on a vehicle, it is preferable to house the AC /
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。 Although specific examples of the present invention have been described in detail above, these are merely examples and do not limit the scope of claims. The techniques described in the claims include various modifications and modifications of the specific examples illustrated above. The technical elements described in the present specification or drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the techniques illustrated in the present specification or drawings can achieve a plurality of purposes at the same time, and achieving one of the purposes itself has technical usefulness.
2:充電機能を備えている車外設備:充電電流供給設備:充電機能を備えているインフラ設備
4:設備側端子
6:車載の直流端子
10:電池
22:車外の交流電源
24:電源側端子
26:車載の交流端子
30:交流/直流変換回路
60:平滑回路
70:DC/DCコンバータ
80:補機
2: Vehicle exterior equipment with charging function: Charging current supply equipment: Infrastructure equipment with charging function
4: Equipment side terminal 6: In-vehicle DC terminal 10: Battery 22: External AC power supply 24: Power supply side terminal 26: In-vehicle AC terminal 30: AC / DC conversion circuit 60: Smoothing circuit 70: DC / DC converter 80: Auxiliary machine
Claims (1)
直流端子と、
交流端子と、
交流を直流に変換する変換回路と、
変換された直流を平滑化する平滑回路と、
電池と、
DC/DCコンバータと、
補機と、
を備えており、
前記直流端子は、前記電池に接続されており、充電機能を備えている車外設備に接続するとその設備が供給する充電電流を前記電池に供給し、
前記交流端子は、前記変換回路と前記平滑回路を介して前記電池に接続されており、車外に設けられている交流電源に接続すると、前記変換回路と前記平滑回路によって得られた充電電流を前記電池に供給し、
前記DC/DCコンバータの高圧側配線が前記変換回路と前記平滑回路を接続する配線に接続されており、低圧側配線が前記補機に接続されている、
ことを特徴とする電源装置。 It is a power supply for electric vehicles.
DC terminal and
AC terminal and
A conversion circuit that converts alternating current to direct current,
A smoothing circuit that smoothes the converted direct current,
Batteries and
DC / DC converter and
Auxiliary equipment and
Is equipped with
The DC terminal is connected to the battery, and when connected to an external equipment having a charging function, the charging current supplied by the equipment is supplied to the battery.
The AC terminal is connected to the battery via the conversion circuit and the smoothing circuit, and when connected to an AC power supply provided outside the vehicle, the charging current obtained by the conversion circuit and the smoothing circuit is transferred. Supply to the battery
The high-voltage side wiring of the DC / DC converter is connected to the wiring connecting the conversion circuit and the smoothing circuit, and the low-voltage side wiring is connected to the auxiliary machine.
A power supply that is characterized by that.
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