JP2021052453A - Conversion device and conversion system - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、変換装置及び変換システムに関する。 The present disclosure relates to a conversion device and a conversion system.
電気自動車においては、航続距離の増大及びバッテリ充電時間の短縮という課題がある。こうした課題に鑑みると、将来的に、バッテリ容量の増大及びバッテリの高圧化(高電圧化)が進むと予測される。 Electric vehicles have problems of increasing the cruising range and shortening the battery charging time. In view of these issues, it is predicted that the battery capacity will increase and the battery pressure will increase (high voltage) in the future.
バッテリの高圧化により、急速充電出力の向上が望める。その反面、バッテリが高圧化すると、バッテリに接続される機器(例えばDC/DCコンバータ等)の高耐圧化が必要になる。下記特許文献1では、電気自動車における複数のバッテリの接続を切替えて、充電時には直列接続にし、走行時には並列接続にすることによって、充電時間の短縮を図りつつ、機器の高耐圧化を回避する技術が提案されている。 By increasing the pressure of the battery, it is expected that the quick charge output will be improved. On the other hand, when the pressure of the battery is increased, it is necessary to increase the withstand voltage of the device (for example, DC / DC converter) connected to the battery. In Patent Document 1 below, a technique for switching the connection of a plurality of batteries in an electric vehicle, connecting them in series during charging and connecting them in parallel during traveling, thereby shortening the charging time and avoiding high withstand voltage of the device. Has been proposed.
特許文献1に開示された技術では、車両の走行時に複数のバッテリが並列接続される構成であるため、バッテリに接続される機器の高耐圧化を抑えることができる。しかし、引用文献1の技術のように車両の走行時に常に並列接続する構成であると、バッテリが高電圧を出力する状態で走行できないという問題がある。 In the technique disclosed in Patent Document 1, since a plurality of batteries are connected in parallel when the vehicle is running, it is possible to suppress a high withstand voltage of the device connected to the batteries. However, if the structure is such that the vehicle is always connected in parallel when the vehicle is running as in the technique of Cited Document 1, there is a problem that the battery cannot run in a state of outputting a high voltage.
バッテリが高電圧を出力する状態で走行可能とするためには、バッテリに繋がる機器をバッテリの高電圧に対応した高耐圧の機器にする必要がある。しかし、このような高耐圧の機器を用いた場合、車両に搭載する機器が大型化してしまうという問題が生じる。 In order to enable the battery to run in a state where it outputs a high voltage, it is necessary to make the device connected to the battery a high withstand voltage device corresponding to the high voltage of the battery. However, when such a high withstand voltage device is used, there arises a problem that the device mounted on the vehicle becomes large.
本開示は、バッテリが高電圧を出力する構成において機器の高耐圧化を抑え、高効率化及び冗長化を実現する技術を提供することを目的とする。 An object of the present disclosure is to provide a technique for suppressing high withstand voltage of a device in a configuration in which a battery outputs a high voltage, and realizing high efficiency and redundancy.
本開示の第1の態様に係る変換装置は、
複数の蓄電部を備えたバッテリから供給される電力を変換する変換装置であって、
前記バッテリから電力を供給する経路である第1電力路に電気的に接続される第1電圧変換部と、
導電路を介して前記バッテリに電気的に接続される複数の第2電圧変換部と、
を備え、
前記第1電圧変換部は、前記第1電力路に印加された電圧を電圧変換して第2電力路に出力電圧を印加する第1変換動作と前記第2電力路に印加された電圧を電圧変換して前記第1電力路に出力電圧を印加する第2変換動作とを行い、
前記複数の第2電圧変換部の各々は、前記第2電圧変換部の耐圧の範囲内の電圧が入力されるように前記バッテリの一部分に電気的に接続される。
The conversion device according to the first aspect of the present disclosure is
A conversion device that converts the power supplied from a battery equipped with multiple power storage units.
A first voltage converter electrically connected to a first power path, which is a path for supplying power from the battery,
A plurality of second voltage converters electrically connected to the battery via a conductive path,
With
The first voltage conversion unit performs a first conversion operation of converting the voltage applied to the first power path into a voltage and applying an output voltage to the second power path, and a voltage applied to the second power path. The second conversion operation of converting and applying the output voltage to the first power path is performed.
Each of the plurality of second voltage conversion units is electrically connected to a part of the battery so that a voltage within the withstand voltage range of the second voltage conversion unit is input.
本開示の一態様である変換装置は、バッテリが高電圧を出力する構成において機器の高耐圧化を抑え、高効率化及び冗長化を実現することができる。 The conversion device according to one aspect of the present disclosure can suppress high withstand voltage of the device in a configuration in which the battery outputs a high voltage, and can realize high efficiency and redundancy.
以下では、本開示の実施形態が列記されて例示される。なお、以下で示す〔1〕〜〔11〕の特徴は、矛盾しない範囲でどのように組み合わせてもよい。 The embodiments of the present disclosure are listed and illustrated below. The features [1] to [11] shown below may be combined in any way within a consistent range.
〔1〕複数の蓄電部を備えたバッテリから供給される電力を変換する変換装置であって、前記バッテリから電力を供給する経路である第1電力路に電気的に接続される第1電圧変換部と、導電路を介して前記バッテリに電気的に接続される複数の第2電圧変換部と、を備え、前記第1電圧変換部は、前記第1電力路に印加された電圧を電圧変換して第2電力路に出力電圧を印加する第1変換動作と前記第2電力路に印加された電圧を電圧変換して前記第1電力路に出力電圧を印加する第2変換動作とを行い、前記複数の第2電圧変換部の各々は、前記第2電圧変換部の耐圧の範囲内の電圧が入力されるように前記バッテリの一部分に電気的に接続される変換装置。 [1] A conversion device that converts electric power supplied from a battery including a plurality of power storage units, and is a first voltage conversion electrically connected to a first electric power path which is a path for supplying electric power from the battery. The first voltage conversion unit includes a unit and a plurality of second voltage conversion units that are electrically connected to the battery via a conductive path, and the first voltage conversion unit converts a voltage applied to the first power path into a voltage. Then, a first conversion operation of applying an output voltage to the second power path and a second conversion operation of voltage-converting the voltage applied to the second power path and applying an output voltage to the first power path are performed. Each of the plurality of second voltage conversion units is a conversion device that is electrically connected to a part of the battery so that a voltage within the withstand voltage range of the second voltage conversion unit is input.
上記〔1〕の変換装置は、バッテリ側を入力側及び出力側とする双方向の電圧変換を第1電圧変換部によって実現する構成と、複数の第2電圧変換部の各々によって電圧変換し得る構成とを両立し得る。しかも、複数の第2電圧変換部の各々は、第2電圧変換部の耐圧の範囲内の電圧が入力されるようにバッテリの一部分に電気的に接続されるため、バッテリが高電圧を出力する構成であっても機器の高耐圧化を抑えることができる。また、上記変換装置は、複数の第2電圧変換部によって電圧変換に基づく出力経路を複数確保することができるため、冗長化を図ることができる。 The conversion device of the above [1] can be configured to realize bidirectional voltage conversion with the battery side as the input side and the output side by the first voltage conversion unit, and can perform voltage conversion by each of the plurality of second voltage conversion units. It can be compatible with the configuration. Moreover, since each of the plurality of second voltage converters is electrically connected to a part of the battery so that a voltage within the withstand voltage range of the second voltage converter is input, the battery outputs a high voltage. Even with the configuration, it is possible to suppress the high withstand voltage of the device. Further, in the above conversion device, since a plurality of output paths based on voltage conversion can be secured by a plurality of second voltage conversion units, redundancy can be achieved.
〔2〕前記バッテリにおいて複数の接続対象部位が予め定められるとともに、各々の前記接続対象部位が前記バッテリにおいて互いに異なる部位とされ、前記複数の第2電圧変換部の各々は、前記複数の接続対象部位の各々に対応して設けられ、前記複数の接続対象部位における各々の両端電圧に応じた各入力電圧が前記複数の第2電圧変換部の各々に入力される〔1〕に記載の変換装置。 [2] A plurality of connection target parts are predetermined in the battery, and each of the connection target parts is a different part in the battery, and each of the plurality of second voltage conversion units is a plurality of connection targets. The conversion device according to [1], which is provided corresponding to each of the parts, and each input voltage corresponding to the voltage across each of the plurality of connection target parts is input to each of the plurality of second voltage conversion units. ..
上記〔2〕に記載された変換装置は、複数の第2電圧変換部の電力供給元を集中させずに接続することができ、各々の第2電圧変換部を、対応する接続対象部位からの電力に基づいて独立して動作させることができる。 The conversion device described in the above [2] can be connected without concentrating the power supply sources of the plurality of second voltage conversion units, and each second voltage conversion unit can be connected from the corresponding connection target portion. It can be operated independently based on power.
〔3〕前記バッテリと補機との間の経路に少なくとも一部が介在する接続部を備え、前記接続部は、前記補機に対して前記補機の耐圧の範囲内の電圧を入力するように前記バッテリと前記補機との間を導通させる〔1〕又は〔2〕に記載の変換装置。 [3] A connection portion is provided such that at least a part thereof is interposed in the path between the battery and the auxiliary machine, and the connection portion inputs a voltage within the withstand voltage range of the auxiliary machine to the auxiliary machine. The conversion device according to [1] or [2], which makes the battery and the auxiliary machine conductive.
上記〔3〕に記載された変換装置は、バッテリが高電圧を出力する構成であっても補機の耐圧の範囲内の電圧を入力するように導通させることができる。 The conversion device described in the above [3] can be made conductive so as to input a voltage within the withstand voltage range of the auxiliary machine even if the battery outputs a high voltage.
〔4〕前記接続部は、前記バッテリと前記補機との間の通電経路を構成する接続回路と、前記接続回路を制御する接続制御部と、を有し、電力供給元となる候補部位が前記バッテリにおいて予め複数定められ、前記接続回路は、前記補機に電力を供給する供給元を複数の前記候補部位の中から選択するように前記通電経路を切り替える構成をなし、前記接続制御部は、複数の前記候補部位の各々の状態に基づいて前記接続回路が選択する電力供給元を決定する〔3〕に記載の変換装置。 [4] The connection unit includes a connection circuit that constitutes an energization path between the battery and the auxiliary machine, and a connection control unit that controls the connection circuit, and a candidate portion serving as a power supply source is provided. A plurality of the connection circuits are defined in advance in the battery, and the connection circuit has a configuration in which the energization path is switched so as to select a supply source for supplying electric power to the auxiliary machine from the plurality of candidate portions, and the connection control unit is configured. The conversion device according to [3], wherein the power supply source selected by the connection circuit is determined based on the respective states of the plurality of candidate sites.
上記〔4〕に記載された変換装置は、バッテリの一部分を補機に対する電力供給元として選択し得る構成となり、バッテリが高電圧を出力する構成であっても補機の高耐圧化を抑えることができる。しかも、上記変換装置は、複数の候補部位の中から補機に対する電力供給元を選択することができるため、必要に応じて電力供給元を切り替えることが可能となり、冗長化を実現できる。 The conversion device described in [4] above has a configuration in which a part of the battery can be selected as a power supply source for the auxiliary equipment, and even if the battery outputs a high voltage, the high withstand voltage of the auxiliary equipment is suppressed. Can be done. Moreover, since the conversion device can select the power supply source for the auxiliary machine from a plurality of candidate parts, the power supply source can be switched as needed, and redundancy can be realized.
〔5〕前記接続回路は、複数の半導体リレーを有し、前記複数の半導体リレーの各々のオンオフ状態に基づいて電力供給元を選択する〔4〕に記載の変換装置。 [5] The conversion device according to [4], wherein the connection circuit has a plurality of semiconductor relays and selects a power supply source based on the on / off state of each of the plurality of semiconductor relays.
上記〔5〕に記載された変換装置は、半導体リレーのオンオフによって補機に対する電力供給元を切り替えることができるため、寿命が長く、応答性良く切り替えることができ、ノイズ源となりにくい接続回路によって切り替えを実現できる。 Since the conversion device described in [5] above can switch the power supply source to the auxiliary machine by turning on / off the semiconductor relay, it has a long life, can be switched with good responsiveness, and is switched by a connection circuit that is less likely to be a noise source. Can be realized.
〔6〕充電装置と、変換制御部と、を備え、前記充電装置は、前記変換装置が搭載された車両の外部から電力が供給される場合に前記外部からの電力に基づく直流電圧を前記第2電力路に印加し、変換制御部は、前記充電装置が前記第2電力路に前記直流電圧を印加する場合に前記第1電圧変換部に前記第2変換動作を行わせる〔1〕から〔5〕のいずれか1つに記載の変換装置。 [6] The charging device includes a charging device and a conversion control unit, and the charging device applies a DC voltage based on the power from the outside when power is supplied from the outside of the vehicle on which the conversion device is mounted. When applied to the two power paths, the conversion control unit causes the first voltage conversion unit to perform the second conversion operation when the charging device applies the DC voltage to the second power path [1] to [1]. 5] The conversion device according to any one of.
上記〔6〕に記載された変換装置は、車両の外部から電力が供給される場合に充電装置によって相対的に低い直流電圧を第2電力路に印加し、この直流電圧を第1電圧変換部によって昇圧してバッテリに充電用の電力を供給しうる。特に、上記変換装置は、充電装置からの電力供給に基づく充電に際し、充電装置によって印加された直流電圧を昇圧するために専用の昇圧コンバータを用いずに第1電圧変換部を兼用することができるため、装置構成の簡素化が図られる。 In the conversion device described in [6] above, when power is supplied from the outside of the vehicle, a relatively low DC voltage is applied to the second power path by the charging device, and this DC voltage is applied to the first voltage conversion unit. Can boost the voltage and supply power for charging to the battery. In particular, the conversion device can also serve as the first voltage conversion unit without using a dedicated boost converter to boost the DC voltage applied by the charging device when charging based on the power supply from the charging device. Therefore, the device configuration can be simplified.
なお、変換装置は、上記〔6〕の構成のみに限定されない。〔1〕から〔5〕のいずれか1つに記載の変換装置において充電装置を備えたものでは、充電装置は、変換装置が搭載された車両の外部から電力が供給される場合に、外部からの電力に基づく直流電圧を第1電力路に印加し得る構成であってもよい。或いは、〔1〕から〔5〕のいずれか1つに記載の変換装置において充電装置を備えたものでは、充電装置は、変換装置が搭載された車両の外部から電力が供給される場合に外部からの電力に基づく直流電圧を複数の蓄電部の各々に印加し得る構成であってもよい。この場合、変換装置は、充電装置からの接続先(充電電流供給先)を複数の蓄電部の各々に切り替え得る切替回路と、当該切替回路を制御し得る切替制御部と、を備えていることが望ましい。 The conversion device is not limited to the configuration of the above [6]. In the conversion device according to any one of [1] to [5] provided with a charging device, the charging device is provided from the outside when power is supplied from the outside of the vehicle on which the conversion device is mounted. A DC voltage based on the electric power of the above may be applied to the first electric power path. Alternatively, in the conversion device according to any one of [1] to [5] provided with a charging device, the charging device is external when power is supplied from the outside of the vehicle equipped with the conversion device. A DC voltage based on the electric power from the power storage unit may be applied to each of the plurality of power storage units. In this case, the conversion device includes a switching circuit capable of switching the connection destination (charging current supply destination) from the charging device to each of the plurality of power storage units, and a switching control unit capable of controlling the switching circuit. Is desirable.
〔7〕前記バッテリは、複数の前記蓄電部が直列に接続された構成であり、複数の前記蓄電部の各々が複数の前記接続対象部位の各々である〔1〕から〔6〕のいずれか1つに記載の変換装置。 [7] The battery has a configuration in which a plurality of the power storage units are connected in series, and each of the plurality of the power storage units is each of the plurality of connection target portions [1] to [6]. The conversion device according to one.
上記〔7〕に記載された変換装置は、複数の蓄電部の直列接続によってバッテリからより高い電圧を出力することを可能としつつ、各第2電圧変換部については各蓄電部に基づく電圧が入力されるようにして高耐圧化を抑えることができる。 The conversion device described in [7] above makes it possible to output a higher voltage from the battery by connecting a plurality of power storage units in series, and inputs a voltage based on each power storage unit to each second voltage conversion unit. It is possible to suppress the increase in pressure resistance.
〔8〕前記接続対象部位の各々の定格電圧は、前記複数の第2電圧変換部のいずれの耐圧よりも小さい〔1〕から〔7〕のいずれか1つに記載の変換装置。 [8] The conversion device according to any one of [1] to [7], wherein the rated voltage of each of the connection target parts is smaller than the withstand voltage of any of the plurality of second voltage conversion units.
上記〔8〕に記載された変換装置は、第2電圧変換部に対して当該第2電圧変換部の耐圧を超える電圧が入力されることをより確実に防ぐことができる。 The conversion device described in [8] above can more reliably prevent a voltage exceeding the withstand voltage of the second voltage conversion unit from being input to the second voltage conversion unit.
〔9〕前記バッテリと、前記バッテリから供給される電力を変換する〔1〕から〔8〕のいずれか1つに記載の変換装置と、を含む変換システム。 [9] A conversion system including the battery and the conversion device according to any one of [1] to [8] that converts the electric power supplied from the battery.
上記〔9〕に記載された変換システムは、バッテリが高電圧を出力する構成において機器の高耐圧化を抑えうるシステムとなる。 The conversion system described in the above [9] is a system capable of suppressing a high withstand voltage of the device in a configuration in which the battery outputs a high voltage.
〔10〕前記バッテリから前記第2電力路を介して電力が供給されるインバータと、前記インバータを介して電力が供給されるモータとをさらに含む、〔9〕に記載の変換システム。 [10] The conversion system according to [9], further including an inverter in which electric power is supplied from the battery via the second power path, and a motor in which electric power is supplied via the inverter.
上記〔10〕に記載された変換システムは、バッテリから高電圧で出力される電力に基づいてモータを動作させることを可能としつつ、機器の高耐圧化を抑えうるシステムとなる。 The conversion system described in the above [10] is a system capable of operating the motor based on the electric power output from the battery at a high voltage, and at the same time, suppressing the increase in the withstand voltage of the device.
〔11〕前記変換システムにより変換又は伝送された電力が供給される負荷と、〔9〕又は〔10〕のいずれか1つに記載の変換システムと、を含む、車両。 [11] A vehicle including a load to which electric power converted or transmitted by the conversion system is supplied, and the conversion system according to any one of [9] and [10].
上記〔11〕に記載された車両は、バッテリが高電圧を出力する構成において機器の高耐圧化を抑えうる車両となる。 The vehicle described in the above [11] is a vehicle capable of suppressing a high withstand voltage of the device in a configuration in which the battery outputs a high voltage.
<第1実施形態>
図1、図2のように、本開示の実施形態に係る変換システム4は、電源システム10、負荷7、高圧補機8、モータ12、インバータ14、コンデンサ16、スイッチ部18などを備える。電源システム10は、バッテリ20、変換装置30、第1DC/DCコンバータ31、複数の第2DC/DCコンバータ32A,32B、低圧バッテリ24、接続部36、切替部50、車載充電器28などを含む。電源システム10は、モータ12、負荷7、高圧補機8などに電力を出力し得るシステムである。図3のように、変換システム4は、車両1に搭載されて車載用の変換システムとして機能する。図2、図3のように、車両1は、変換システム4と変換システム4により変換又は伝送された電力が供給される負荷とを含み、この負荷は、負荷7や高圧補機8などである。
<First Embodiment>
As shown in FIGS. 1 and 2, the conversion system 4 according to the embodiment of the present disclosure includes a
バッテリ20は、複数の蓄電部20A,20Bを備える。バッテリ20は、電源装置として機能する。複数の蓄電部20A,20Bのそれぞれは、充放電可能な蓄電池で構成されたバッテリユニットである。バッテリ20は、低圧バッテリ24よりも大きい電圧を出力し得る高圧バッテリ部であり、以下では高圧バッテリ部とも称する。蓄電部20A,20Bのそれぞれは、例えば、400V仕様のバッテリユニットである。400V仕様とは、充電電圧及び出力電圧の定格が400Vであることを意味する。複数の蓄電部20A,20Bは、直列に接続されている。蓄電部20A,20Bの各々は、複数の電池がユニット化されたものであってもよく、1つの電池であってもよい。蓄電部20A,20Bを構成する電池は、例えばリチウムイオン電池などの公知の電池が採用されうるが、電池の種類は限定されない。
The
変換装置30は、バッテリ20から供給される電力を変換する装置である。変換装置30は、少なくとも第1DC/DCコンバータ31及び第2DC/DCコンバータ32A,32Bを含んで構成される。変換装置30は、第1DC/DCコンバータ31及び第2DC/DCコンバータ32A,32Bに加え、接続回路40、制御部48、切替部50、車載充電器28、第1電力路61、第2電力路62、配線64A,64B、66A,66B,68A,68B等を含む。
The
第1DC/DCコンバータ31は、第1電圧変換部の一例に相当する。第1DC/DCコンバータ31は、公知の絶縁型双方向DCDCコンバータによって構成されている。第1DC/DCコンバータ31は、バッテリ20から電力を供給する経路である第1電力路61に電気的に接続される。更に、第1DC/DCコンバータ31は、モータ12側に電力を供給する経路である第2電力路62に電気的に接続される。第1電力路61は、高電位側の導電路である電力路61Aと低電位側の導電路である電力路61Bとを備える。第2電力路62は、高電位側の導電路である電力路62Aと低電位側の導電路である電力路62Bとを備える。電力路61Aの一端は、バッテリ20における最も電位の高い高電位側電極に電気的に接続される。電力路61Aは、高電位側電極と同程度の電位とされる。電力路61Aの他端は、第1DC/DCコンバータ31に電気的に接続される。電力路61Bの一端は、バッテリ20における最も電位の低い低電位側電極に電気的に接続される。電力路61Bは、低電位側電極と同程度の電位とされる。電力路61Bの他端は第1DC/DCコンバータ31に電気的に接続される。第1DC/DCコンバータ31は、第1電力路61に印加された電圧を電圧変換して第2電力路62の電圧を所望の出力電圧とする第1変換動作を行う。また、第1DC/DCコンバータ31は、第2電力路62に印加された電圧を電圧変換して第1電力路61の電圧を所望の出力電圧とする第2変換動作を行う。第1電力路61の電圧は、具体的には、電力路61A,61Bの電位差である。第2電力路62の電圧は、具体的には、電力路62A,62Bの電位差である。第1変換動作は、第1電力路61に印加された相対的に高い第1電圧を降圧して第2電力路62に相対的に低い第2電圧を印加する降圧動作である。第1電圧は、例えば、800V程度の直流電圧である。第2電圧は、例えば、400V程度の直流電圧である。第2変換動作は、第2電力路62に印加された相対的に低い第3電圧を昇圧して第1電力路61に相対的に高い第4電圧を印加する昇圧動作である。第3電圧は、例えば、第2電圧と同程度である400V程度の直流電圧である。第4電圧は、例えば、第1電圧と同程度である800V程度の直流電圧である。なお、第1変換動作及び第2変換動作の各々における上述の入力電圧及び出力電圧の具体例はあくまで一例であり、上述の値に限定されない。
The first DC /
複数設けられた第2DC/DCコンバータ32A,32Bの各々は、第2電圧変換部の一例に相当する。第2DC/DCコンバータ32A,32Bは、配線64A,64B,66A,66Bを介してバッテリ20に電気的に接続される。配線64A,64B,66A,66Bは、導電路の一例に相当する。第2DC/DCコンバータ32A,32Bは、例えば、公知の絶縁型DCDCコンバータによって構成されている。具体的には、第2DC/DCコンバータ32A,32Bはいずれも、バッテリ20から供給される相対的に高い電圧を、この供給電圧よりも低い電圧(例えば、12V)に変換する降圧型のDC/DCコンバータである。図2のように、第2DC/DCコンバータ32A,32Bはいずれも、変換した電圧を低圧バッテリ24に供給する。
Each of the plurality of second DC /
第2DC/DCコンバータ32Aは、バッテリ20の一部から電力を供給する経路である配線64A,64Bに電気的に接続される。第2DC/DCコンバータ32Aは、低圧バッテリ24に電気的に接続された配線68A,68Bにも電気的に接続される。配線64Aの一端は、バッテリ20の一部をなす蓄電部20Aの高電位側の電極に電気的に接続され、蓄電部20Aの高電位側の電極と同電位とされる。電力路61Aと配線64Aは、同電位とされる。配線64Aの他端は第2DC/DCコンバータ32Aに電気的に接続される。配線64Bの一端は、蓄電部20Aの低電位側の電極に電気的に接続され、蓄電部20Aの低電位側の電極と同電位とされる。配線64Bの他端は第2DC/DCコンバータ32Aに電気的に接続される。第2DC/DCコンバータ32Aは、配線64A,64Bの電圧を電圧変換して配線68A,68Bの電圧を所望の出力電圧とする電圧変換動作を行う。配線64A,64Bの電圧とは、配線64A,64Bに印加された電圧であり、配線64A,64B間の電位差である。配線68A,68Bの電圧とは、配線68A,68Bに印加された電圧であり、配線68A,68B間の電位差である。第2DC/DCコンバータ32Aの電圧変換動作は、具体的には、配線64A,64Bに印加された相対的に高い直流電圧を降圧して配線68A,68Bに相対的に低い直流電圧を印加する降圧動作である。第2DC/DCコンバータ32Aの電圧変換動作において入力電圧となる配線64A,64B間の電位差は、蓄電部20Aの両端電圧であり、例えば、400V程度の電圧である。第2DC/DCコンバータ32Aの電圧変換動作において出力電圧となる配線68A,68B間の電位差は、例えば12Vである。
The second DC /
第2DC/DCコンバータ32Bは、バッテリ20の一部から電力を供給する経路である配線66A,66Bに電気的に接続される。第2DC/DCコンバータ32Bは、低圧バッテリ24に電気的に接続された配線68A,68Bにも電気的に接続される。配線66Aの一端は、バッテリ20の一部をなす蓄電部20Bの高電位側の電極に電気的に接続され、蓄電部20Bの高電位側の電極と同電位とされる。配線64Bと配線66Aは、同電位とされる。配線66Aの他端は第2DC/DCコンバータ32Bに電気的に接続される。配線66Bの一端は、蓄電部20Bの低電位側の電極に電気的に接続され、蓄電部20Bの低電位側の電極と同電位とされる。配線66Bの他端は第2DC/DCコンバータ32Bに電気的に接続される。第2DC/DCコンバータ32Bは、配線66A,66Bの電圧を電圧変換して配線68A,68Bの電圧を所望の出力電圧とする電圧変換動作を行う。配線66A,66Bの電圧とは、配線66A,66Bに印加された電圧であり、配線66A,66B間の電位差である。第2DC/DCコンバータ32Bの電圧変換動作は、具体的には、配線66A,66Bに印加された相対的に高い直流電圧を降圧して配線68A,68Bに相対的に低い直流電圧を印加する降圧動作である。第2DC/DCコンバータ32Bの電圧変換動作において入力電圧となる配線66A,66B間の電位差は、蓄電部20Bの両端電圧であり、例えば、400V程度の電圧である。第2DC/DCコンバータ32Bの電圧変換動作において出力電圧となる配線68A,68B間の電位差は、例えば12Vである。
The second DC /
第2DC/DCコンバータ32A,32Bを動作させる場合の上述の入力電圧及び出力電圧の具体例はあくまで一例であり、上述の値に限定されない。
Specific examples of the above-mentioned input voltage and output voltage when operating the second DC /
第2DC/DCコンバータ32A,32Bの各々は、各々の耐圧の範囲内の電圧が入力されるようにバッテリ20の一部分に電気的に接続される。第2DC/DCコンバータ32A,32Bの各々の耐圧は予め定められた動作保証電圧であり、予め定められた固定値である。本構成では、複数の蓄電部20A,20Bが直列に接続されてバッテリ20が構成され、複数の蓄電部20A,20Bの各々が複数の接続対象部位の各々とされている。接続対象部位は、自身の両端電圧に基づく直流電圧を自身に対応する第2電圧変換部に対して入力電圧として供給する部位である。例えば、1つの接続対象部位である蓄電部20Aは、自身の両端電圧に基づく直流電圧を自身に対応する第2DC/DCコンバータ32Aに対して入力電圧として供給する部位である。また、もう1つの接続対象部位である蓄電部20Bは、自身の両端電圧に基づく直流電圧を自身に対応する第2DC/DCコンバータ32Bに対して入力電圧として供給する部位である。接続対象部位である蓄電部20A,20Bの各々の定格電圧は、複数の第2DC/DCコンバータ32A,32Bのいずれの耐圧よりも小さい。なお、上述した説明において、「自身の両端電圧に基づく直流電圧」とは、自身の両端電圧と同じ大きさの直流電圧であってもよく、自身の両端電圧よりも一定程度若干低い直流電圧であってもよい。
Each of the second DC /
具体的には、第2DC/DCコンバータ32Aは、第2DC/DCコンバータ32Aの耐圧の範囲内の電圧が入力されるように蓄電部20Aに電気的に接続される。第2DC/DCコンバータ32Bは、第2DC/DCコンバータ32Bの耐圧の範囲内の電圧が入力されるように蓄電部20Bに電気的に接続される。第2DC/DCコンバータ32A,32Bの各々は、例えば、入力電圧が400V仕様である。第2DC/DCコンバータ32A,32Bの各々の耐圧は、蓄電部20A,20Bの各々の満充電時の各両端電圧よりも高い電圧であり、バッテリ20の満充電時の両端電圧(例えば800V)よりも低い電圧である。バッテリ20の満充電時の両端電圧は、直列接続された蓄電部20A,20B全体の両端電圧である。第2DC/DCコンバータ32Aの各入力端子にそれぞれ接続された配線64A及び配線64Bの間には、蓄電部20Aの満充電時の両端電圧を超えない範囲で電圧が印加される。蓄電部20Aの満充電時の両端電圧は、第2DC/DCコンバータ32Aの耐圧の範囲内の電圧であり、例えば400Vである。第2DC/DCコンバータ32Bの各入力端子にそれぞれ接続された配線66A及び配線66Bの間には、蓄電部20Bの満充電時の両端電圧を超えない範囲で電圧が印加される。蓄電部20Bの満充電時の両端電圧は、第2DC/DCコンバータ32Bの耐圧の範囲内の電圧であり、例えば400Vである。
Specifically, the second DC /
図2で示されるように、第2DC/DCコンバータ32A,32Bの出力端子は並列接続されて、低圧バッテリ24の入力端子に接続されている。具体的には、第2DC/DCコンバータ32A,32Bの各々の高電位側の出力端子が配線68Aを介して低圧バッテリ24の高電位側の電極に電気的に接続される。第2DC/DCコンバータ32A,32Bの各々の低電位側の出力端子は、配線68Bを介して低圧バッテリ24の低電位側の電極に電気的に接続される。低圧バッテリ24の出力端子は、負荷7に電気的に接続されている。低圧バッテリ24は、第2DC/DCコンバータ32A,32Bから入力される電圧により充電され、負荷7に対して電力を供給する。
As shown in FIG. 2, the output terminals of the second DC /
図4には、第2DC/DCコンバータ32Aの構成が示されている。なお、第2DC/DCコンバータ32Bの具体的な構成は、図4で示される第2DC/DCコンバータ32Aの構成と同一である。第2DC/DCコンバータ32Aは、キャパシタ80、DC/ACコンバータ82、トランス84及び整流部86を含む。DC/ACコンバータ82は、フルブリッジ回路を構成するスイッチ素子82A,82B,82C,82Dを含む。DC/ACコンバータ82の入力端子は、キャパシタ80の両端子に接続されている。DC/ACコンバータ82の出力端子は、トランス84の1次側巻線の両端子に接続されている。DC/ACコンバータ82は、キャパシタ80側から入力される直流電圧を交流電圧に変換してトランス84の1次側巻線に出力する。整流部86は、スイッチ素子86A及びスイッチ素子86Bと、インダクタ86Cと、キャパシタ86Dとを含む。整流部86の入力側はトランス84の2次側巻線の両端子に接続されている。トランス84の2次側巻線はセンタータップのコイルである。整流部86は、トランス84の2次側巻線に発生する交流電圧を整流し、平滑して直流電圧として出力する。第1DC/DCコンバータ32Aは、キャパシタ80側から入力される直流の高電圧を直流の低電圧に変換し、低圧バッテリ24に供給する。第1DC/DCコンバータ32Aを構成する各スイッチ素子は、例えば環流ダイオードを有するFET(Field Effect Transistor)で構成されている。スイッチ素子は、FET以外の半導体素子、例えばGaN−HEMT(High Electron Mobility Transistor)等であってもよい。
FIG. 4 shows the configuration of the second DC /
図1で示されるように、インバータ14は、モータ12を駆動するための電力を当該モータ12に供給する回路として構成されている。インバータ14の一対の入力端子は、スイッチ部18を構成する各スイッチ18A,18Bを介して、電力路62A,62Bのそれぞれに電気的に接続されている。バッテリ20から供給される電力は、第1電力路61、第1DC/DCコンバータ31、第2電力路62、及びスイッチ部18を介してインバータ14に供給され得る。インバータ14の出力端子はモータ12の入力端子に接続されている。モータ12は、主機系モータ等の電気的駆動装置である。モータ12は、インバータ14を介して電力が供給される。なお、バッテリ20の出力電圧は800V程度であるが、インバータ14には、第1DC/DCコンバータ31によって降圧された400V程度の電圧が供給される。インバータ14は、入力される400V相当の電力に基づきモータ12を駆動させる電力を生成する。即ち、インバータ14は、高速走行時にモータ12を高速回転させるために必要な高電圧を供給する。なお、インバータ14の一方側の入力端子に接続される導電路と他方側の入力端子に接続される導電路との間には、コンデンサ16が設けられている。
As shown in FIG. 1, the inverter 14 is configured as a circuit that supplies electric power for driving the
スイッチ部18を構成する各スイッチ18A,18Bは、例えば、半導体リレーや電磁式リレーなどによって構成されている。スイッチ18A,18Bのいずれも、外部装置からオン指示が与えられているときにオン状態となり、外部装置からオフ指示が与えられているときにオフ状態となる。スイッチ18A,18Bを制御する制御装置は、制御部48であってもよく、他の装置であってもよい。スイッチ18Aは、インバータ14の一方側の入力端子に接続される導電路と電力路62Aとの間に介在し、この間の経路を導通状態と非導通状態とに切り替える。スイッチ18Bは、インバータ14の他方側の入力端子に接続される導電路と電力路62Bとの間に介在し、この間の経路を導通状態と非導通状態とに切り替える。スイッチ18A,18Bがオフ状態のときには、第2電力路62側からインバータ14側へは電力は供給されない。スイッチ18A,18Bがいずれもオン状態のときには、第1DC/DCコンバータ31によって第1変換動作が行われているときに第2電力路62側からインバータ14側へと電力が供給され得る。
Each of the
高圧補機8は、高電圧が与えられる高圧負荷である。高圧補機8は、補機の一例に相当する。高圧補機8は、例えばエアコンやヒータなどであってもよく、これら以外の負荷であってもよい。高圧補機8に与えられる高電圧は例えば400Vであり、負荷7に与えられる低電圧よりも高い電圧である。高圧補機8は、接続回路40を介して配線64A,64B,66A,66Bと導通し得る構成をなし、蓄電部20A,20Bのいずれかから接続回路40を介して電力が供給され得る。
The high-voltage
接続部36は、バッテリ20と高圧補機8との間の経路に少なくとも一部が介在する装置である。接続部36は、高圧補機8に対して高圧補機8の耐圧の範囲内の電圧を入力するようにバッテリ20と高圧補機8との間を導通させうる。高圧補機8の耐圧は、予め定められた動作保証電圧であり、予め定められた固定値である。接続部36は、接続回路40及び制御部48を備える。
The
接続回路40は、バッテリ20と高圧補機8との間の通電経路を構成する回路である。接続回路40は、複数のスイッチ41,42,43,44を有する。複数のスイッチ41,42,43,44は、いずれも半導体リレーである。本構成では、高圧補機8への電力供給元となる候補部位がバッテリ20において予め複数定められている。具体的には、蓄電部20Aが第1の候補部位として定められ、蓄電部20Bが第2の候補部位として定められている。接続回路40は、高圧補機8に電力を供給する供給元を複数の候補部位の中から選択するように通電経路を切り替える構成をなしている。接続回路40は、複数のスイッチ41,42,43,44の各々のオンオフ状態に基づいて高圧補機8に電力を供給する際の電力供給元を選択する。複数のスイッチ41,42,43,44においてスイッチ41,42がオン状態となりスイッチ43,44がオフ状態となった場合、配線64Aが高圧補機8の一方の入力端子と導通し、配線64Bが高圧補機8の他方の入力端子と導通する。この場合、第1の候補部位である蓄電部20Aが選択され、高圧補機8に対して蓄電部20Aの両端電圧が供給される。複数のスイッチ41,42,43,44においてスイッチ43,44がオン状態となりスイッチ41,42がオフ状態となった場合には配線66Aが高圧補機8の一方の入力端子と導通し、配線66Bが高圧補機8の他方の入力端子と導通する。この場合、第2の候補部位である蓄電部20Bが選択され、高圧補機8に対して蓄電部20Bの両端電圧が供給される。なお、スイッチ41の一端は配線64Aに電気的に接続され、スイッチ41の他端は、スイッチ43の他端及び一方の入力端子に電気的に接続されている。スイッチ42の一端は配線64Bに電気的に接続され、スイッチ42の他端は、スイッチ44の他端及び他方の入力端子に電気的に接続されている。スイッチ43の一端は配線66Aに電気的に接続され、スイッチ43の他端は、スイッチ41の他端及び一方の入力端子に電気的に接続されている。スイッチ44の一端は配線66Bに電気的に接続され、スイッチ44の他端は、スイッチ42の他端及び他方の入力端子に電気的に接続されている。
The
制御部48は、接続回路40を制御する装置である。制御部48は、接続制御部の一例に相当する。制御部48は、演算機能や情報処理機能を備えた装置であり、例えば、マイクロコンピュータなどの情報処理装置によって構成されている。制御部48は、複数のスイッチ41,42,43,44の切り替えを制御する。制御部48が複数のスイッチ41,42,43,44の切り替えを適切に制御すれば、高圧補機8の入力端子に蓄電部20Aの両端電圧が入力される状態と、高圧補機8の入力端子に蓄電部20Bの両端電圧が入力される状態とを切り替えうる。更に、制御部48は、第1DC/DCコンバータ31や第2DC/DCコンバータ32A,32Bも制御し得る。制御部48は、変換制御部の一例に相当する。
The
車載充電器28は、充電装置の一例に相当する。車載充電器28は、電力路62A,62Bに電気的に接続されている。車載充電器28は、変換装置30が搭載された車両1の外部から車載充電器28に対して電力が供給される場合に、外部からの電力に基づく直流電圧を第2電力路62に印加し得る。具体的には、車載充電器28は、例えば、家庭に供給されている商用電力から電力供給を受けたときに、この電力を変換して所望の直流電圧を電力路62A,62Bに印加する。車載充電器28が電力路62A,62Bに印加する直流電圧は、例えば400Vである。なお、車載充電器28は、ワイヤレス電力伝送の充電機器を含んでいてもよい。
The in-
切替部50は、充電スタンド等の急速充電装置から供給される電力によりバッテリ20を充電するときに接続先を切り替える回路である。バッテリ20において最も高い電位となる高電位側端子は、スイッチ53を介して電力線58に電気的に接続されている。電力線58は、車両1に急速充電装置が接続されたときに急速充電装置の一方の電力線と導通し得る電力線である。スイッチ53がオン状態のときに電力路61Aと電力線58との間は導通状態となり、スイッチ53がオフ状態のときに電力路61Aと電力線58との間は非導通状態となる。バッテリ20において最も低い電位となる低電位側端子は、スイッチ54を介して電力線59に接続されている。電力線59は、車両1に急速充電装置が接続されたときに急速充電装置の他方の電力線と導通し得る電力線である。スイッチ54がオン状態のときに電力路61Bと電力線59との間は導通状態となり、スイッチ54がオフ状態のときに電力路61Bと電力線59との間は非導通状態となる。電力路62Aは、スイッチ51を介して電力線58に電気的に接続されている。スイッチ51がオン状態のときに電力路62Aと電力線58との間は導通状態となり、スイッチ51がオフ状態のときに電力路62Aと電力線58との間は非導通状態となる。電力路62Bは、スイッチ52を介して電力線59に電気的に接続されている。スイッチ52がオン状態のときに電力路62Bと電力線59との間は導通状態となり、スイッチ52がオフ状態のときに電力路62Bと電力線59との間は非導通状態となる。スイッチ51,52,53,54を制御する制御装置は、制御部48であってもよく、他の装置であってもよい。以下では、制御部48がスイッチ51,52,53,54を制御する例を説明する。
The switching
図3で示されるように、上述した変換システム4は、PHEV(Plug−in Hybrid Electric Vehicle)又はEV(Electric Vehicle)等の車両に搭載される。変換システム4は、外部の交流電源から供給される交流電力によりバッテリ(高圧バッテリ部)20及び低圧バッテリ24を充電し得る。変換システム4は、車両走行時には、バッテリ(高圧バッテリ部)20及び低圧バッテリ24の電力を、モータ12及び補機系負荷6等に供給する。補機系負荷6は、エンジン及びモータ等を稼動するのに必要な付属機器であり、主としてセルモータ、オルタネータ、ラジエータクーリングファン等を含む。補機系負荷6は、負荷7(照明、ワイパー駆動部、ナビゲーション装置等)及び高圧補機8(エアコン、ヒータ等)を含んでいてもよい。
As shown in FIG. 3, the above-mentioned conversion system 4 is mounted on a vehicle such as a PHEV (Plug-in Hybrid Electric Vehicle) or an EV (Electric Vehicle). The conversion system 4 can charge the battery (high-voltage battery unit) 20 and the low-
高圧補機8を接続する制御は、以下の通りである。本構成では、制御部48が接続制御部の一例として機能する。制御部48は、少なくとも車両1の走行中に、複数の候補部位の各々の状態(即ち、複数の蓄電部20A,20Bの各々の状態)に基づいて接続回路40が選択する電力供給元を決定する。具体的には、バッテリセンサ26が設けられ、このバッテリセンサ26が蓄電部20A,20Bのそれぞれの出力電圧(両端電圧)の値を検出し、制御部48に出力し得るようになっている。制御部48は、少なくとも車両1の走行中に、蓄電部20A,20Bのそれぞれの出力電圧(両端電圧)を比較し、出力電圧が大きいほうを高圧補機8への電力供給元として選択する。例えば、蓄電部20Aのほうが蓄電部20Bよりも出力電圧(両端電圧)が大きければ、スイッチ41,42をオン状態とするとともにスイッチ43,44をオフ状態とし、蓄電部20Aに基づく電力を高圧補機8に供給する。逆に、蓄電部20Bのほうが蓄電部20Aよりも出力電圧(両端電圧)が大きければ、スイッチ43,44をオン状態とするとともにスイッチ41,42をオフ状態とし、蓄電部20Bに基づく電力を高圧補機8に供給する。なお、変換装置30は、このように電力供給元を決定する制御を車両1の走行中以外にも行うことができ、例えば、車両1が始動状態であるときに行ってもよい。
The control for connecting the high-voltage
急速充電に関する制御は、以下の通りである。以下の説明では、急速充電装置から相対的に高い電圧が供給されて充電が行われる場合が「第1急速充電」として説明される。第1急速充電における上記「相対的に高い電圧」は、蓄電部20A及び蓄電部20Bの各々の電圧仕様を超える電圧である。具体的には、上記「相対的に高い電圧」は、第2DC/DCコンバータ32A,32Bの耐圧を超える電圧であり、例えば800Vである。また、急速充電装置から第1急速充電のときよりも相対的に低い電圧が供給されて充電が行われる場合は、「第2急速充電」として説明される。第2急速充電における上記「相対的に低い電圧」は、例えば蓄電部20A及び蓄電部20Bの各々の電圧仕様以下の電圧である。具体的には、上記「相対的に低い電圧」は、第2DC/DCコンバータ32A,32Bの耐圧以下の電圧であり、例えば400Vである。
The controls for quick charging are as follows. In the following description, the case where a relatively high voltage is supplied from the quick charging device to perform charging is described as "first quick charging". The "relatively high voltage" in the first rapid charging is a voltage that exceeds the voltage specifications of the
上記「第1急速充電」が行われる場合、例えば、制御部48は、スイッチ53,54をオン状態としスイッチ51,52をオフ状態とするように制御する。このように切替部50が切り替えられると、急速充電装置からの電力に基づく直流電圧(例えば800Vの電圧)が電力路62A,61Bの間に印加され、蓄電部20A,20Bが充電される。この「第1急速充電」が行われる充電モードでは、第1DC/DCコンバータ31や第2DC/DCコンバータ32A,32Bの動作は停止状態とされてもよく、必要に応じて動作してもよい。
When the above "first quick charge" is performed, for example, the
上記「第2急速充電」が行われる場合、例えば、制御部48は、スイッチ51,52をオン状態としスイッチ53,54をオフ状態とするように制御する。このように切替部50が切り替えられると、急速充電装置からの電力に基づいて供給される直流電圧(例えば400Vの電圧)が電力路62A,62Bの間に印加される。この状態において、例えば、制御部48は、第2変換動作を第1DC/DCコンバータ31に行わせる。制御部48は上記「相対的に低い電圧」が電力路62A,62B間に印加された状態で電力路62A,62B間に印加された直流電圧を昇圧し電力路62A,61B間に直流電圧(例えば800Vの電圧)を印加する動作を第1DC/DCコンバータ31に行わせる。このような動作により、蓄電部20A,20Bが充電される。この「第2急速充電」が行われる充電モードでは、第2DC/DCコンバータ32A,32Bの動作は停止状態とされてもよく、必要に応じて動作してもよい。
When the above "second quick charge" is performed, for example, the
車両1に家庭用の商用電源が接続される場合の制御は、以下の通りである。車両1に家庭用の商用電源が接続され、車載充電器28に対してこの商用電源に基づく電力が供給される場合、車載充電器28は、この商用電源から供給される電力を電力変換し、電力路62A,62Bの間に直流電圧を印加する。このときに車載充電器28が電力路62A,62Bの間に印加する電圧は、上述した「相対的に低い電圧」と同程度の電圧であり、第2DC/DCコンバータ32A,32Bの耐圧以下の電圧であり、例えば400Vである。車載充電器28が商用電源からの電力に基づいて所望の直流電圧を出力する動作は、公知の方式が用いられればよい。このように、車両1の外部から電力が供給される場合において車載充電器28が外部からの電力に基づく直流電圧を第2電力路62に印加する場合、制御部48は、第2変換動作を第1DC/DCコンバータ31に行わせる。制御部48は上記「相対的に低い電圧」が電力路62A,62B間に印加された状態で電力路62A,62B間に印加された直流電圧を昇圧し電力路62A,61B間に直流電圧(例えば800Vの電圧)を印加する動作を第1DC/DCコンバータ31に行わせる。このような動作により、蓄電部20A,20Bが充電される。このように家庭用の商用電源に基づいて充電が行われる充電モードでは、第2DC/DCコンバータ32A,32Bの動作は停止状態とされてもよく、必要に応じて動作してもよい。
The control when a household commercial power source is connected to the vehicle 1 is as follows. When a commercial power source for home use is connected to the vehicle 1 and power based on this commercial power source is supplied to the vehicle-mounted
本開示の効果の例示は、以下の通りである。変換装置30は、バッテリ20側を入力側及び出力側とする双方向の電圧変換を第1DC/DCコンバータ31によって実現し得る。一方で、変換装置30は、複数の第2DC/DCコンバータ32A,32Bの各々によって電圧変換し得る。つまり、変換装置30は、異なる電圧変換を両立し得る。しかも、複数の第2DC/DCコンバータ32A,32Bの各々は、第2DC/DCコンバータ32A,32Bの耐圧の範囲内の電圧が入力されるようにバッテリ20の一部分に電気的に接続される。よって、変換装置30は、バッテリ20が高電圧を出力するようなシステムに適用する場合であっても機器の高耐圧化を抑えることができる。
Examples of the effects of the present disclosure are as follows. The
変換装置30では、各々の接続対象部位がバッテリ20において互いに異なる部位とされ、複数の接続対象部位における各々の両端電圧に応じた各入力電圧が複数の第2DC/DCコンバータ32A,32Bの各々に入力される。よって、変換装置30は、複数の第2DC/DCコンバータ32A,32Bの電力供給元を集中させずに接続することができ、各々の第2DC/DCコンバータ32A,32Bを各々に対応する接続対象部位からの電力に基づいて独立して動作させることができる。
In the
接続部36は、高圧補機8に対して高圧補機8の耐圧の範囲内の電圧を入力するようにバッテリ20と高圧補機8との間を導通させる。よって、変換装置30は、バッテリ20が高電圧を出力する構成であっても高圧補機8の耐圧の範囲内の電圧を入力するように導通させることができる。
The
変換システム4では、電力供給元となる候補部位がバッテリ20において予め複数定められ、接続回路40は、高圧補機8に電力を供給する供給元を複数の候補部位の中から選択するように通電経路を切り替える構成をなす。そして、接続制御部は、複数の候補部位の各々の状態に基づいて接続回路40が選択する電力供給元を決定する。よって、変換装置30は、バッテリ20の一部分を高圧補機8に対する電力供給元として選択し得る構成となり、バッテリ20が高電圧を出力する構成であっても高圧補機8の高耐圧化を抑えることができる。しかも、変換装置30は、複数の候補部位の中から高圧補機8に対する電力供給元を選択することができるため、必要に応じて電力供給元を切り替え得る。
In the conversion system 4, a plurality of candidate parts to be power supply sources are predetermined in the
接続回路40は、複数のスイッチ41,42,43,44のオンオフによって高圧補機8に対する電力供給元を切り替えることができる構成をなし、複数のスイッチ41,42,43,44のいずれもが半導体リレーとして構成されている。よって、接続回路40は、長寿命化が図られ、応答性良く切り替えうる構成となり、ノイズ源となりにくい構成となる。
The
変換装置30において、車載充電器28は、変換装置30が搭載された車両1の外部から電力が供給される場合に外部からの電力に基づく直流電圧を第2電力路62に印加する。そして、変換制御部は、車載充電器28が第2電力路62に直流電圧を印加する場合に第1DC/DCコンバータ31に第2変換動作を行わせる。つまり、変換装置30は、車両1の外部から電力が供給される場合に車載充電器28によって相対的に低い直流電圧を第2電力路62に印加し、この直流電圧を第1DC/DCコンバータ31によって昇圧してバッテリ20に充電用の電力を供給しうる。
In the
上記変換装置30は、車載充電器28からの電力供給に基づく充電に際し、車載充電器28によって第2電力路62に印加された直流電圧を昇圧するために専用の昇圧コンバータを用いずに第1DC/DCコンバータ31を兼用することができる。よって、変換装置30は、装置構成の簡素化が図られる。更に、変換装置30は、第1DC/DCコンバータ31を介して車載充電器28をバッテリ20に接続することができ、車載充電器28が導通し得る第2電力路62に対してはバッテリ20の出力電圧よりも低い電圧(例えば400V)が印加される。よって、変換装置30は、車載充電器28の高耐圧化が抑えられる。
The
変換装置30において、接続対象部位とされる複数の蓄電部20A,20Bの各々の定格電圧は、複数の第2DC/DCコンバータ32A,32Bのいずれの耐圧よりも小さい。よって、変換装置30は、第2DC/DCコンバータ32A,32Bに対して各々の耐圧を超える電圧が入力されることをより確実に防ぐことができる。
In the
<他の実施形態>
本開示は、上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではない。例えば、上述又は後述の実施形態の特徴は、矛盾しない範囲であらゆる組み合わせが可能である。また、上述又は後述の実施形態のいずれの特徴も、必須のものとして明示されていなければ省略することもできる。更に、上述した実施形態は、次のように変更されてもよい。
<Other Embodiments>
The present disclosure is not limited to the embodiments described by the above description and drawings. For example, the features of the embodiments described above or below can be combined in any combination within a consistent range. Further, any of the features of the above-mentioned or later-described embodiments may be omitted unless it is clearly stated as essential. Further, the above-described embodiment may be modified as follows.
上記実施形態では、バッテリユニットとして構成された蓄電部の数と第2DC/DCコンバータとして構成された第2電圧変換部の数とが同じであるが、変換装置の構成はこの構成に限定されない。変換装置は、バッテリユニットの数と第2DC/DCコンバータの数とが異なっていてもよい。例えば、変換装置は、3つの蓄電部が直列に接続されてバッテリが構成され、2つの第2DC/DCコンバータがいずれか2つの蓄電部にそれぞれ接続されていてもよい。 In the above embodiment, the number of power storage units configured as the battery unit and the number of the second voltage conversion units configured as the second DC / DC converter are the same, but the configuration of the conversion device is not limited to this configuration. The conversion device may differ in the number of battery units and the number of second DC / DC converters. For example, in the conversion device, three power storage units may be connected in series to form a battery, and two second DC / DC converters may be connected to each of the two power storage units.
上記実施形態では、2つの蓄電部20A,20Bが直列に接続されてバッテリ20が構成されるが、この例に限定されない。いずれの実施形態の構成でも、3つ以上の蓄電部が直列に接続されていてもよい。
In the above embodiment, the two
上記実施形態では、2つの第2DC/DCコンバータ32A,32Bが蓄電部20A,20Bの各々に接続された構成であるが、この例に限定されない。いずれの実施形態の構成でも、3つ以上の第2電圧変換部が接続されていてもよい。例えば、3つの蓄電部のそれぞれに対して3つの第2電圧変換部がそれぞれ接続されていてもよい。
In the above embodiment, the two second DC /
上記実施形態では、2つの第2DC/DCコンバータ32A,32Bが共通の低圧バッテリ24に電気的に接続され、共通の負荷7に電力を供給し得るように接続されていたが、この例に限定されない。いずれの実施形態の構成でも、図5のように、複数設けられた第2DC/DCコンバータ32A,32Bの各々が、複数設けられた低圧バッテリ24A,24Bの各々に別々に接続されていてもよい。そして、図5のように、複数設けられた第2DC/DCコンバータ32A,32Bの各々が複数設けられた負荷7A、7Bの各々に別々に電気的に接続されて、負荷7A、7Bの各々に対して別々に電力を供給し得る構成であってもよい。図5の構成では、第2DC/DCコンバータ32Bは、配線68A,68Bに接続される構成(図2)の代わりに配線69A,69Bに接続される構成が採用される。配線69A,69Bの各々の導電路は、低圧バッテリ24Bの両端にそれぞれ電気的に接続され、負荷7Bの両端にそれぞれ電気的に接続される。
In the above embodiment, the two second DC /
上記実施形態では、第2DC/DCコンバータ32A,32Bの具体的回路として図4の回路が用いられたが、これに限定されない。第2DC/DCコンバータ32A,32Bは、公知のDC/DCコンバータであればよい。
In the above embodiment, the circuit of FIG. 4 is used as a specific circuit of the second DC /
上記実施形態では、各バッテリユニット、第2DC/DCコンバータ32A,32B、高圧補機8が400V仕様であり、急速充電装置から800V又は400Vの充電電圧が供給される場合を説明したが、これに限定されない。各バッテリユニット、第2DC/DCコンバータ32A,32B、高圧補機8は、400V以外の仕様のものであってもよい。急速充電装置から800V又は400Vと異なる充電電圧が供給されてもよい。
In the above embodiment, the case where each battery unit, the second DC /
上記実施形態では、接続回路40を構成するスイッチ41,42,43,44が半導体リレーであるが、スイッチ41,42,43,44は電磁式リレーであってもよい。また、スイッチ51,52,53,54,18A,18Bは、半導体リレーであってもよく、電磁式リレーであってもよい。
In the above embodiment, the
上記実施形態では、バッテリセンサ26が蓄電部20A,20Bの各々の出力電圧を検出する構成である、この構成に限定されない。例えば、バッテリセンサ26が蓄電部20A,20BのSOC(State Of Charge)やSOH(State Of Health)を検出する構成であってもよい。制御部48は、高圧補機8の電力供給元を蓄電部20A,20BのうちのSOCの大きい方を選択するように接続回路40を切り替えてもよい。或いは、制御部48は、高圧補機8の電力供給元を蓄電部20A,20BのうちのSOHの大きい方を選択するように接続回路40を切り替えてもよい。
In the above embodiment, the
上記実施形態では、車載充電器28から第2電力路62に直流電圧を印加する構成が例示されたが、この構成に限定されない。例えば、車載充電器28は、変換装置30が搭載された車両1の外部から車両1に対して電力(例えば、商用電源からの電力)が供給される場合に、外部からの電力に基づく直流電圧を第1電力路61に印加し得る構成であってもよい。この場合、車載充電器28は、第2DC/DCコンバータ32A,32Bの耐圧を超える相対的に高い電圧(例えば800V)の直流電圧を電力路61A,61B間に印加するように動作してもよい。或いは、車載充電器28は、外部からの電力(例えば、商用電源からの電力)に基づき、第2DC/DCコンバータ32A,32Bの耐圧の範囲内(例えば、400V)の直流電圧を、複数の蓄電部20A,20Bの各々に印加し得る構成であってもよい。この場合、変換装置30は、車載充電器28からの接続先(電力供給先)を複数の蓄電部20A,20Bの各々に切り替え得る切替回路と、当該切替回路を制御する切替制御部とを備えていることが望ましい。この場合、切替回路は、例えば上述の接続回路40と同様の構成であってもよい。具体的には、上記切替回路は、複数のスイッチと導電路とによって構成され、複数のスイッチの切り替えによって車載充電器28からの電力供給先が複数の蓄電部20A,20Bから択一的に選ばれるように構成されているとよい。この場合、制御部48が切替制御部の一例として機能してもよく、制御部48以外の制御装置が切替制御部の一例として機能してもよい。いずれの場合でも、切替制御部は、車載充電器28からの接続先(電力供給先)を複数の蓄電部20A,20Bから択一的に選択するように切替回路を制御するようになっているとよい。
In the above embodiment, a configuration in which a DC voltage is applied from the vehicle-mounted
上述の実施形態では、電力の変換システムが、車両に搭載される場合を説明したが、これに限定されない。電力の変換システムは、車載以外の用途に使用されてもよい。 In the above-described embodiment, the case where the electric power conversion system is mounted on the vehicle has been described, but the present invention is not limited to this. The power conversion system may be used for applications other than in-vehicle applications.
なお、今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、今回開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示された範囲内又は特許請求の範囲と均等の範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。 It should be noted that the embodiments disclosed this time are exemplary in all respects and are not considered to be restrictive. The scope of the present invention is not limited to the embodiments disclosed here, but includes all modifications within the scope indicated by the claims or within the scope equivalent to the claims. Is intended.
1 :車両
4 :変換システム
6 :補機系負荷
7 :負荷
7A :負荷
7B :負荷
8 :高圧補機(補機)
10 :電源システム
12 :モータ
14 :インバータ
16 :コンデンサ
18 :スイッチ部
18A :スイッチ
18B :スイッチ
20 :バッテリ
20A :蓄電部(接続対象部位、候補部位)
20B :蓄電部(接続対象部位、候補部位)
24 :低圧バッテリ
24A :低圧バッテリ
24B :低圧バッテリ
26 :バッテリセンサ
28 :車載充電器(充電装置)
30 :変換装置
31 :第1DC/DCコンバータ(第1電圧変換部)
32A :第2DC/DCDCコンバータ(第2電圧変換部)
32B :第2DC/DCDCコンバータ(第2電圧変換部)
36 :接続部
40 :接続回路
41 :スイッチ(半導体リレー)
42 :スイッチ(半導体リレー)
43 :スイッチ(半導体リレー)
44 :スイッチ(半導体リレー)
48 :制御部(接続制御部、変換制御部)
50 :切替部
51 :スイッチ
52 :スイッチ
53 :スイッチ
54 :スイッチ
58 :電力線
59 :電力線
61 :第1電力路
61A :電力路
61B :電力路
62 :第2電力路
62A :電力路
62B :電力路
64A :配線
64B :配線
66A :配線
66B :配線
68A :配線
68B :配線
69A :配線
69B :配線
80 :キャパシタ
82 :DC/ACコンバータ
82A :スイッチ素子
82B :スイッチ素子
82C :スイッチ素子
82D :スイッチ素子
84 :トランス
86 :整流部
86A :スイッチ素子
86B :スイッチ素子
86C :インダクタ
86D :キャパシタ
1: Vehicle 4: Conversion system 6: Auxiliary system load 7:
10: Power supply system 12: Motor 14: Inverter 16: Capacitor 18:
20B: Power storage unit (connection target part, candidate part)
24: Low-
30: Converter 31: 1st DC / DC converter (1st voltage converter)
32A: 2nd DC / DCDC converter (2nd voltage converter)
32B: 2nd DC / DCDC converter (2nd voltage converter)
36: Connection part 40: Connection circuit 41: Switch (semiconductor relay)
42: Switch (semiconductor relay)
43: Switch (semiconductor relay)
44: Switch (semiconductor relay)
48: Control unit (connection control unit, conversion control unit)
50: Switching unit 51: Switch 52: Switch 53: Switch 54: Switch 58: Power line 59: Power line 61:
Claims (7)
前記バッテリから電力を供給する経路である第1電力路に電気的に接続される第1電圧変換部と、
導電路を介して前記バッテリに電気的に接続される複数の第2電圧変換部と、
を備え、
前記第1電圧変換部は、前記第1電力路に印加された電圧を電圧変換して第2電力路に出力電圧を印加する第1変換動作と前記第2電力路に印加された電圧を電圧変換して前記第1電力路に出力電圧を印加する第2変換動作とを行い、
前記複数の第2電圧変換部の各々は、前記第2電圧変換部の耐圧の範囲内の電圧が入力されるように前記バッテリの一部分に電気的に接続される変換装置。 A conversion device that converts the power supplied from a battery equipped with multiple power storage units.
A first voltage converter electrically connected to a first power path, which is a path for supplying power from the battery,
A plurality of second voltage converters electrically connected to the battery via a conductive path,
With
The first voltage conversion unit performs a first conversion operation of converting the voltage applied to the first power path into a voltage and applying an output voltage to the second power path, and a voltage applied to the second power path. The second conversion operation of converting and applying the output voltage to the first power path is performed.
A conversion device in which each of the plurality of second voltage conversion units is electrically connected to a part of the battery so that a voltage within the withstand voltage range of the second voltage conversion unit is input.
前記複数の第2電圧変換部の各々は、前記複数の接続対象部位の各々に対応して設けられ、
前記複数の接続対象部位における各々の両端電圧に応じた各入力電圧が前記複数の第2電圧変換部の各々に入力される請求項1に記載の変換装置。 A plurality of connection target parts are predetermined in the battery, and each connection target part is set as a different part in the battery.
Each of the plurality of second voltage conversion units is provided corresponding to each of the plurality of connection target portions.
The conversion device according to claim 1, wherein each input voltage corresponding to the voltage across each of the plurality of connection target portions is input to each of the plurality of second voltage conversion units.
前記接続部は、前記補機に対して前記補機の耐圧の範囲内の電圧を入力するように前記バッテリと前記補機との間を導通させる
請求項1又は請求項2に記載の変換装置。 Provided with at least a partial intervening connection in the path between the battery and the auxiliary equipment.
The conversion device according to claim 1 or 2, wherein the connection portion conducts between the battery and the auxiliary machine so as to input a voltage within the withstand voltage range of the auxiliary machine to the auxiliary machine. ..
電力供給元となる候補部位が前記バッテリにおいて予め複数定められ、
前記接続回路は、前記補機に電力を供給する供給元を複数の前記候補部位の中から選択するように前記通電経路を切り替える構成をなし、
前記接続制御部は、複数の前記候補部位の各々の状態に基づいて前記接続回路が選択する電力供給元を決定する請求項3に記載の変換装置。 The connection unit includes a connection circuit that constitutes an energization path between the battery and the auxiliary machine, and a connection control unit that controls the connection circuit.
A plurality of candidate parts to be power supply sources are determined in advance in the battery.
The connection circuit has a configuration in which the energization path is switched so that a supply source for supplying electric power to the auxiliary machine is selected from the plurality of candidate sites.
The conversion device according to claim 3, wherein the connection control unit determines a power supply source selected by the connection circuit based on each state of the plurality of candidate parts.
前記充電装置は、前記変換装置が搭載された車両の外部から電力が供給される場合に前記外部からの電力に基づく直流電圧を前記第2電力路に印加し、
前記変換制御部は、前記充電装置が前記第2電力路に前記直流電圧を印加する場合に前記第1電圧変換部に前記第2変換動作を行わせる請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の変換装置。 Further, it is provided with a charging device and a conversion control unit.
When power is supplied from the outside of the vehicle on which the conversion device is mounted, the charging device applies a DC voltage based on the power from the outside to the second power path.
Any one of claims 1 to 5, wherein the conversion control unit causes the first voltage conversion unit to perform the second conversion operation when the charging device applies the DC voltage to the second power path. The converter according to the section.
前記バッテリから供給される電力を変換する請求項1から請求項6のいずれか1つに記載の変換装置と、
を含む変換システム。 With the battery
The conversion device according to any one of claims 1 to 6, which converts the electric power supplied from the battery.
Conversion system including.
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