JP2022006937A - 車両走行システム - Google Patents

Abstract

【課題】メインコンタクタが切断状態とされた場合であっても、電池セルへの充電を防止しつつバッテリからモータへの給電を少なくとも一定時間可能とする。
【解決手段】第１のコンタクタ２をバイパスしてバッテリ１とモータとを断接可能に接続するリンプ回路８を備え、リンプ回路８が、バッテリ１からモータに向けてのみ電流を流し、モータからバッテリ１へ電流が流れることを防止するダイオード８ａと、ダイオード８ａに直列的に接続されると共にバッテリ１とモータとの断接を行うリンプコンタクタ８ｂとを備え、セル電圧検出装置６によって電池セルの過電圧が検知された場合に、リンプ回路８のリンプコンタクタ８ｂを接続状態としてから、第１のコンタクタ２を切断状態とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両走行システムに関するものである。

例えば、特許文献１には、複数の電池セルが直列接続されたバッテリからの給電によって走行する車両において、バッテリとモータとを断接可能に接続するメインコンタクタを有する車両走行システムが開示されている。特許文献１に開示された車両走行システムでは、メインコンタクタが接続状態とされることによって、バッテリからモータへの給電が可能となる。

特開２０１７－１８４４９４号公報

ところで、いずれかの電池セルが異常な過電圧となると、電池セルへの充電を停止するために、メインコンタクタが切断される。しかしながら、バッテリからモータへの給電もできなくなる。電気自動車等では、バッテリに何らかの異常が生じた場合であっても、車両を路肩に寄せたり、修理工場まで自走できるようにしたりするなど、一定時間の走行を可能にするリンプホーム機能があることが望ましい。このため、バッテリのいずれかの電池セルに過電圧が生じた場合であっても、バッテリからモータへの給電を少なくとも一定時間可能とすることが望ましい。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、いずれかの電池セルに過電圧が検出されてメインコンタクタが切断状態とされた場合であっても、電池セルへの充電を防止しつつバッテリからモータへの給電を少なくとも一定時間可能とすることを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するための手段として、バッテリからの電力のみによってモータ走行を行う車両走行システムであって、上記バッテリとモータとを断接可能に接続するメインコンタクタと、上記メインコンタクタをバイパスして上記バッテリと上記モータとを断接可能に接続するリンプ回路と、上記バッテリが備える電池セルの過電圧を検出する過電圧検出装置と、を備え、上記リンプ回路が、上記バッテリから上記モータに向けてのみ電流を流し、上記モータから上記バッテリへ電流が流れることを防止するダイオードと、上記ダイオードに直列的に接続されると共に上記バッテリと上記モータとの断接を行うリンプコンタクタとを備え、上記過電圧検出装置によって上記電池セルの過電圧が検知された場合に、上記リンプ回路の上記リンプコンタクタを接続状態としてから、上記メインコンタクタを切断状態とするという構成を採用する。

本発明によれば、電池セルの過電圧が検出されるとメインコンタクタが切断状態となり、替わりにリンプ回路に設けられたリンプコンタクタが接続状態とされる。リンプ回路には、バッテリから上記モータに向けてのみ電流を流し、モータからバッテリへ電流が流れることを防止するダイオードが設けられている。このため、リンプ回路を介してモータ側からバッテリへの給電は行われず、バッテリ側からモータへの給電のみが可能となる。したがって、本発明によれば、電池セルの過電圧が検出されてメインコンタクタが切断状態とされた場合であっても、電池セルへの充電を防止しつつバッテリからモータへの給電を少なくとも一定時間行うことが可能となる。

また、本発明によれば、電池セルの過電圧が検出されるとメインコンタクタが切断状態とされる場合に、リンプ回路のリンプコンタクタを接続状態としてから、メインコンタクタを切断状態とする。このため、メインコンタクタが切断されるタイミングでは既にリンプ回路を介しての給電が可能となっており、バッテリに接続された各種電子機器への給電が途切れることを防止することができる。したがって、本発明によれば、リンプコンタクタが接続されることによって、バッテリに接続された電子機器へ意図しない突入電流が供給されることを防止し、バッテリに接続された電子機器を保護することが可能となる。

本発明の一実施形態における車両走行システムの概略構成の一例を示す図である。 本発明の一実施形態における車両走行システムの概略構成の一例を示す図であり、リンプコンタクタが接続状態である様子を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明に係る車両走行システムの一実施形態について説明する。

図１は、本実施形態に係る車両走行システムＡの概略構成の一例を示す図である。車両走行システムＡは、電気自動車に搭載される。電気自動車は、四輪車であってもよいし、二輪車であってもよい。図１に示すように、車両走行システムＡは、バッテリ１、第１のコンタクタ２（メインコンタクタ）、第２のコンタクタ３、モータ４、電力変換機５、セル電圧検出装置６（過電圧検出装置）、バッテリＥＣＵ７、及びリンプ回路８を備えている。

バッテリ１は、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車等の上記車両に搭載されるバッテリであり、リチウムイオン電池やニッケル水素電池等の二次電池である。また、バッテリ１は、全固体電池であってもよい。

バッテリ１は、直列接続された複数の電池セルｂ１～ｂｎ（ｎは２以上の整数）を備える。すなわち、バッテリ１は、ｎ個の電池セルｂ１～ｂｎが直列接続されたバッテリである。バッテリ１は、最上位に位置する電池セルｂ１のプラス端子がバッテリ１のプラス端子Ｔ１であり、また最下位に位置する電池セルｂｎのマイナス端子がバッテリ１のマイナス端子Ｔ２である。なお、本実施形態においては、ｎが５つ場合（すなわちバッテリ１が５つの電池セルｂ１～ｂ５を備える場合）について説明する。なお、電池セルｂ１～ｂｎのそれぞれを区別しない場合には、単に「電池セルｂ」と標記する。

第１のコンタクタ２は、一対の接点を備えた通電開閉器である。第１のコンタクタ２は、第１の接点がバッテリ１のプラス端子Ｔ１に接続されており、第２の接点が電力変換機５の第１入力端に接続されている。第１のコンタクタ２は、バッテリＥＣＵ７からの制御に応じて閉状態又は開状態に制御される。第１のコンタクタ２が閉状態に制御されると、バッテリ１のプラス端子Ｔ１と電力変換機５の第１入力端とが電気的に接続される。第１のコンタクタ２が開状態に制御されると、バッテリ１のプラス端子Ｔ１と電力変換機５の第１入力端との電気的な接続が解除される。

第２のコンタクタ３は、一対の接点を備えた通電開閉器である。第２のコンタクタ３は、第１の接点がバッテリ１のマイナス端子Ｔ２に接続されており、第２の接点が電力変換機５の第２入力端に接続されている。第２のコンタクタ３は、バッテリＥＣＵ７からの制御に応じて閉状態又は開状態に制御される。第２のコンタクタ３が閉状態に制御されると、バッテリ１のマイナス端子Ｔ２と電力変換機５の第２入力端とが電気的に接続される。
第２のコンタクタ３が開状態に制御されると、バッテリ１のマイナス端子Ｔ２と電力変換機５の第２入力端との電気的な接続が解除される。

モータ４は、バッテリ１から電力変換機５を介して電力が供給されると駆動力を発生する。モータ４は、上記車両の走行用のモータである。

電力変換機５は、バッテリ１からの直流電力を所定の交流電力に変換してモータ４に供給する。電力変換機５は、インバータを備えており、更にＤＣＤＣコンバータを備えてもよい。

セル電圧検出装置６は、配線Ｌ（本実施形態においては配線Ｌ１～Ｌ６）を介して各電池セルｂ１～ｂ５と電気的に接続されている。セル電圧検出装置６は、配線Ｌを介して各電池セルｂ１～ｂ５の充放電を制御する。例えば、セル電圧検出装置６は、各電池セルｂ１～ｂ５の端子間電圧（以下、「セル電圧」という。）を検出し、各セル電圧を目標値に制御する。均等化するパッシブ方式又はアクティブ方式のセルバランス制御を行う。セル電圧検出装置６は、検出した各セル電圧をバッテリＥＣＵ７に出力する。

また、本実施形態においてセル電圧検出装置６は、バッテリ１が備える電池セルｂ１～ｂ５の過電圧を検出する。セル電圧検出装置６は、電池セルｂ１～ｂ５の満充電時に電圧を記憶しており、例えば、電池セルｂ１～ｂ５のセル電圧が満充電時の電圧に基づく閾値を超えた場合に過電圧と判断する。

例えば、セル電圧検出装置６は、電池セルｂ１のセル電圧が閾値を超えた場合には、電池セルｂ１が過充電あると判断する。また、セル電圧検出装置６は、電池セルｂ２のセル電圧が閾値を超えた場合には、電池セルｂ２が過充電あると判断する。また、セル電圧検出装置６は、電池セルｂ３のセル電圧が閾値を超えた場合には、電池セルｂ３が過充電あると判断する。また、セル電圧検出装置６は、電池セルｂ４のセル電圧が閾値を超えた場合には、電池セルｂ４が過充電あると判断する。また、セル電圧検出装置６は、電池セルｂ５のセル電圧が閾値を超えた場合には、電池セルｂ５が過充電あると判断する。

セル電圧検出装置６は、いずれかあるいは複数の電池セルｂが過充電であると判断した場合には、その旨を示す電圧異常検知信号を出力する。この電圧異常検知信号は、バッテリＥＣＵ７に入力される。

バッテリＥＣＵ７は、車両の運転手の操作指示（例えばイグニッションスイッチの「ＯＮ」）に基づいて、上述した第１のコンタクタ２及び第２のコンタクタ３の作動を制御する。これにより、バッテリＥＣＵ７は、バッテリ１から電力変換機５への放電を制御することができる。さらに、バッテリＥＣＵ７は、第１のコンタクタ２及び第２のコンタクタ３の作動を制御することで、モータ４からの回生電力や車外に設けられた外部充電器からの電力をバッテリ１に充電することができる。また、バッテリＥＣＵ７は、第１のコンタクタ２及び第２のコンタクタ３の制御に加え、当該制御に基づく第１のコンタクタ２及び第２のコンタクタ３の開閉状態をセル電圧検出装置６に通知してもよい。バッテリＥＣＵ７は、セル電圧検出装置６から取得した複数のセル電圧のうち、一つでも満充電に相当する電圧に到達している場合には、バッテリ１への充電を行わない。

また、本実施形態においてバッテリＥＣＵ７は、セル電圧検出装置６によって電池セルの過電圧が検知された場合（すなわちセル電圧検出装置６から電圧異常検知信号が入力された場合）に、リンプ回路８の後述するリンプコンタクタ８ｂを接続状態としてから、第１のコンタクタ２を切断状態とする。

リンプ回路８は、第１のコンタクタ２をバイパスしてバッテリ１とモータ４とを断接可能に接続する回路である。このリンプ回路８は、電池セルｂ１～ｂ５のいずれかあるいは複数が過充電となって第１のコンタクタ２が切断された場合に、バッテリ１からモータ４への給電を可能とし、車両がリンプ走行を可能な状態とするものである。

図１に示すように、リンプ回路８は、ダイオード８ａと、リンプコンタクタ８ｂとが直列的に接続されてなる回路である。ダイオード８ａは、バッテリ１からモータ４に向けてのみ電流を流し、モータ４からバッテリ１へ電流が流れることを防止する。リンプコンタクタ８ｂは、ダイオード８ａに直列的に接続されると共にバッテリ１とモータ４との断接を行う通電開閉器である。リンプコンタクタ８ｂが閉状態とされることでバッテリ１とモータ４とがリンプ回路８を介して電気的に接続される。また、リンプコンタクタ８ｂが開状態とされることでリンプ回路を介してのバッテリ１とモータ４との電気的な接続が解除される。

図１に示すように、ダイオード８ａのアノード端子が、バッテリ１のプラス端子Ｔ１と接続され、ダイオード８ａのカソード端子がリンプコンタクタ８ｂの一端と接続され、リンプコンタクタ８ｂの他端が電力変換機５を介してモータ４と接続されている。

このような本実施形態の車両走行システムＡでは、電池セルｂ１～ｂ５の過充電が検知されていない場合には、バッテリＥＣＵ７の制御の下、図１に示すように、第１のコンタクタ２及び第２のコンタクタ３が閉状態とされ、リンプコンタクタ８ｂが開状態とされる。このような図１に示す状態とすることにより、バッテリ１からモータ４への電力供給が可能となり、またモータ４からバッテリ１への回生電力の充電が可能となる。

一方、電池セルｂ１～ｂ５が過充電状態となると、セル電圧検出装置６は、電圧異常検出信号を出力する。この電圧異常検出信号がバッテリＥＣＵ７に入力されると、バッテリＥＣＵ７は、図２に示すように、第１のコンタクタ２を開状態とし、リンプコンタクタ８ｂを閉状態とする。このような図２に示す状態とすることにより、ダイオード８ａによって回生電力がバッテリ１に給電されることを防止しつつ、バッテリ１の電力をモータ４に供給することが可能となる。

なお、バッテリＥＣＵ７は、第１のコンタクタ２を開状態とし、リンプコンタクタ８ｂを閉状態とする場合に、リンプコンタクタ８ｂを閉状態としてから第１のコンタクタ２を開状態とする。これによって、バッテリ１の電力を途切れることなくモータ４に供給することが可能となる。

以上のように、本実施形態の車両走行システムＡは、バッテリ１からの電力のみによってモータ走行を行う車両走行システムである。また、本実施形態の車両走行システムＡにおいては、バッテリ１とモータとを断接可能に接続する第１のコンタクタ２と、第１のコンタクタ２をバイパスしてバッテリ１とモータとを断接可能に接続するリンプ回路８と、バッテリ１が備える電池セルｂの過電圧を検出するセル電圧検出装置６と、を備え、リンプ回路８が、バッテリ１からモータに向けてのみ電流を流し、モータからバッテリ１へ電流が流れることを防止するダイオード８ａと、ダイオード８ａに直列的に接続されると共にバッテリ１とモータとの断接を行うリンプコンタクタ８ｂとを備え、セル電圧検出装置６によって電池セルｂの過電圧が検知された場合に、リンプ回路８のリンプコンタクタ８ｂを接続状態としてから、第１のコンタクタ２を切断状態とする。

本実施形態の車両走行システムＡによれば、電池セルｂの過電圧が検出されると第１のコンタクタ２が切断状態となり、替わりにリンプ回路８に設けられたリンプコンタクタ８ｂが接続状態とされる。リンプ回路８には、バッテリ１からモータに向けてのみ電流を流し、モータからバッテリ１へ電流が流れることを防止するダイオード８ａが設けられている。このため、リンプ回路８を介してモータ側からバッテリ１への給電は行われず、バッテリ１側からモータへの給電のみが可能となる。したがって、本実施形態の車両走行システムＡによれば、電池セルｂの過電圧が検出されて第１のコンタクタ２が切断状態とされた場合であっても、電池セルｂへの充電を防止しつつバッテリ１からモータへの給電を少なくとも一定時間行うことが可能となる。

また、本実施形態の車両走行システムＡによれば、電池セルｂの過電圧が検出されると第１のコンタクタ２が切断状態とされる場合に、リンプ回路８のリンプコンタクタ８ｂを接続状態としてから、第１のコンタクタ２を切断状態とする。このため、第１のコンタクタ２が切断されるタイミングでは既にリンプ回路８を介しての給電が可能となっており、バッテリ１に接続された各種電子機器への給電が途切れることを防止することができる。したがって、本実施形態の車両走行システムＡによれば、リンプコンタクタ８ｂが接続されることによって、バッテリ１に接続された電子機器へ意図しない突入電流が供給されることを防止し、バッテリ１に接続された電子機器を保護することが可能となる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

１……バッテリ、２……第１のコンタクタ（メインコンタクタ）、３……第２のコンタクタ、４……モータ、５……電力変換機、６……セル電圧検出装置（過電圧検出装置）、７……バッテリＥＣＵ、８……リンプ回路、８ａ……ダイオード、８ｂ……リンプコンタクタ、Ａ……車両走行システム、ｂ……電池セル

Claims (1)

1. バッテリからの電力のみによってモータ走行を行う車両走行システムであって、
   前記バッテリとモータとを断接可能に接続するメインコンタクタと、
   前記メインコンタクタをバイパスして前記バッテリと前記モータとを断接可能に接続するリンプ回路と、
   前記バッテリが備える電池セルの過電圧を検出する過電圧検出装置と、
   を備え、
   前記リンプ回路は、
   前記バッテリから前記モータに向けてのみ電流を流し、前記モータから前記バッテリへ電流が流れることを防止するダイオードと、
   前記ダイオードに直列的に接続されると共に前記バッテリと前記モータとの断接を行うリンプコンタクタと
   を備え、
   前記過電圧検出装置によって前記電池セルの過電圧が検知された場合に、前記リンプ回路の前記リンプコンタクタを接続状態としてから、前記メインコンタクタを切断状態とする
   ことを特徴とする車両走行システム。

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