JP5772530B2 - Power supply device for electric vehicle - Google Patents

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Description

本明細書は、電動車両用の電源装置に関する。   The present specification relates to a power supply device for an electric vehicle.

電動車両では、電源装置からモータへ電力を供給することで、車輪を回転させる。電動車両の電源装置において、２つの電池を搭載しておき、必要に応じて２つの電池の直列接続と並列接続を切替えて使用することがある。電動車両を加速させる場合など、大きなトルクが必要となる場合には、２つの電池を直列接続することで、モータに大電圧を供給することができる。また、電動車両が高速走行している場合など、それほど大きなトルクが必要ない場合には、２つの電池を並列接続することで、モータに供給する電圧を低下させる。モータを高効率で動作させつつ、それぞれの電池の消耗を抑制することができる。電動車両の電源装置において、２つの電池の直列接続と並列接続を切替える技術が、例えば特許文献１に記載されている。   In the electric vehicle, the wheels are rotated by supplying electric power from the power supply device to the motor. In a power supply device for an electric vehicle, two batteries are mounted, and the series connection and the parallel connection of the two batteries may be switched and used as necessary. When a large torque is required, such as when accelerating an electric vehicle, a large voltage can be supplied to the motor by connecting two batteries in series. In addition, when an electric vehicle is traveling at a high speed, such as when a large torque is not required, the voltage supplied to the motor is reduced by connecting two batteries in parallel. It is possible to suppress the consumption of each battery while operating the motor with high efficiency. For example, Patent Document 1 discloses a technique for switching between series connection and parallel connection of two batteries in a power supply device for an electric vehicle.

特開平５−２３６６０８号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-236608

２つの電池の直列接続と並列接続を切替える際には、切替え前後の電圧差により生じる突入電流を抑制する必要がある。２つの電池の直列接続と並列接続を切替える際の突入電流を抑制することが可能な技術が期待されている。   When switching between series connection and parallel connection of two batteries, it is necessary to suppress inrush current caused by a voltage difference before and after switching. A technique that can suppress inrush current when switching between series connection and parallel connection of two batteries is expected.

本明細書では、上記の課題を解決する技術を提供する。本明細書では、２つの電池の直列接続と並列接続を切替える際の突入電流を抑制することが可能な技術を提供する。   In this specification, the technique which solves said subject is provided. In this specification, the technique which can suppress the inrush current at the time of switching the serial connection and parallel connection of two batteries is provided.

本明細書は、電動車両用の電源装置を開示する。その電源装置は、第１電池と、第１電池の電圧を昇圧して出力する昇圧回路と、昇圧回路の出力に対して並列に接続されるコンデンサと、昇圧回路の出力に対して並列に接続される出力可変電池モジュールを備えている。その出力可変電池モジュールは、第２電池と、第３電池と、第２電池と第３電池の接続状態を、第２電池と第３電池が直列接続する状態と、第２電池と第３電池が並列接続する状態の間で切替え可能な切替え装置と、第２電池および第３電池への逆電流の流入を防止するダイオードを備えている。その電源装置では、切替え装置が第２電池と第３電池の接続状態を切替える際に、１）昇圧回路の出力に対する出力可変電池モジュールの接続を切り離し、２）昇圧回路の出力を第２電池の電圧と第３電池の電圧の和より大きな電圧となるように調整し、切替え装置が第２電池と第３電池の接続状態を切替え、３）昇圧回路の出力に対して出力可変電池モジュールを接続する。   This specification discloses the power supply device for electric vehicles. The power supply device includes a first battery, a booster circuit that boosts and outputs the voltage of the first battery, a capacitor connected in parallel to the output of the booster circuit, and a parallel connection to the output of the booster circuit The output variable battery module is provided. The variable output battery module includes a second battery, a third battery, a connection state of the second battery and the third battery, a state where the second battery and the third battery are connected in series, a second battery and a third battery. Is provided with a switching device capable of switching between the states connected in parallel and a diode for preventing reverse current from flowing into the second battery and the third battery. In the power supply device, when the switching device switches the connection state between the second battery and the third battery, 1) the connection of the output variable battery module to the output of the booster circuit is disconnected, and 2) the output of the booster circuit is connected to the output of the second battery. The switching device switches the connection state between the second battery and the third battery, and 3) connects the output variable battery module to the output of the booster circuit. To do.

上記の電源装置では、第２電池と第３電池の接続状態を切替える際に、事前に昇圧回路の出力を第２電池の電圧と第３電池の電圧の和より大きな電圧としておく。これにより、コンデンサへのプリチャージが行われて、第２電池と第３電池の接続状態を切替えた際の、出力可変電池モジュールからコンデンサへ流出する突入電流を抑制することができる。また、出力可変電池モジュールが第２電池および第３電池への逆電流の流入を防止するダイオードを備えているので、コンデンサから出力可変電池モジュールへ流入する突入電流も抑制することができる。上記の電源装置によれば、第２電池と第３電池の接続状態を、第２電池と第３電池が直列接続する状態と、第２電池と第３電池が並列接続する状態の間で切替える際の突入電流を抑制することができる。   In the above power supply device, when the connection state of the second battery and the third battery is switched, the output of the booster circuit is set to a voltage larger than the sum of the voltage of the second battery and the voltage of the third battery in advance. Thereby, the precharge to a capacitor | condenser is performed and the inrush current which flows out into a capacitor | condenser from an output variable battery module at the time of switching the connection state of a 2nd battery and a 3rd battery can be suppressed. Moreover, since the output variable battery module includes the diode that prevents the reverse current from flowing into the second battery and the third battery, the inrush current flowing from the capacitor into the output variable battery module can also be suppressed. According to said power supply device, the connection state of the second battery and the third battery is switched between a state where the second battery and the third battery are connected in series and a state where the second battery and the third battery are connected in parallel. Inrush current at the time can be suppressed.

上記の電動車両用の電源装置では、第１電池と昇圧回路の間に、電流制限抵抗を有するプリチャージ回路が設けられていることが好ましい。   In the power supply device for an electric vehicle described above, a precharge circuit having a current limiting resistor is preferably provided between the first battery and the booster circuit.

上記の電源装置では、出力可変電池モジュールを接続する前に、第１電池を接続することで、コンデンサにプリチャージが行われる。この際の突入電流の大きさは、第１電池と昇圧回路の間のプリチャージ回路により、抑制されている。その後、昇圧回路の出力を昇圧することで、コンデンサにさらなるプリチャージが行われる。その後に出力可変電池モジュールを接続する際には、すでにコンデンサにプリチャージが行われているので、大きな突入電流が生じない。上記の電源装置によれば、出力可変電池モジュールにプリチャージ回路を設けることなく、出力可変電池モジュールを接続する際の突入電流を抑制することができる。   In the above power supply device, the capacitor is precharged by connecting the first battery before connecting the output variable battery module. The magnitude of the inrush current at this time is suppressed by a precharge circuit between the first battery and the booster circuit. Thereafter, the output of the booster circuit is boosted to further precharge the capacitor. After that, when connecting the output variable battery module, since the capacitor has already been precharged, a large inrush current does not occur. According to said power supply device, the inrush current at the time of connecting an output variable battery module can be suppressed, without providing a precharge circuit in an output variable battery module.

本明細書が開示する技術によれば、２つの電池の直列接続と並列接続を切替える際の突入電流を抑制することができる。   According to the technology disclosed in this specification, it is possible to suppress inrush current when switching between series connection and parallel connection of two batteries.

電動車両１０の電気系統を模式的に示す図である。1 is a diagram schematically showing an electric system of an electric vehicle 10. FIG.

図１は、本実施例の電動車両１０の電気系統を示している。電動車両１０は、メイン電池パック１２と、システムメインリレー（ＳＭＲ）１４と、コンバータ回路１６と、サブ電池パック１８と、平滑コンデンサ２０と、三相インバータ回路２２と、モータ２４と、制御装置２５を備えている。電動車両１０は、メイン電池パック１２およびサブ電池パック１８からの電力を利用してモータ２４を駆動する。また、電動車両１０の減速時に、モータ２４での回生発電により発生した電力を、メイン電池パック１２に充電することもできる。モータ２４は車輪の駆動軸を回転させる三相交流モータである。電動車両１０は、車輪の駆動軸を回転させるエンジンを備えるハイブリッド自動車であってもよいし、エンジンを備えていない電池式電気自動車であってもよい。本実施例では、メイン電池パック１２と、ＳＭＲ１４と、コンバータ回路１６と、サブ電池パック１８と、平滑コンデンサ２０と、制御装置２５によって、電動車両１０の電源装置を構成している。   FIG. 1 shows an electrical system of an electric vehicle 10 of this embodiment. The electric vehicle 10 includes a main battery pack 12, a system main relay (SMR) 14, a converter circuit 16, a sub battery pack 18, a smoothing capacitor 20, a three-phase inverter circuit 22, a motor 24, and a control device 25. It has. Electric vehicle 10 drives motor 24 using the electric power from main battery pack 12 and sub battery pack 18. Further, when the electric vehicle 10 is decelerated, the main battery pack 12 can be charged with electric power generated by regenerative power generation by the motor 24. The motor 24 is a three-phase AC motor that rotates the drive shaft of the wheel. The electric vehicle 10 may be a hybrid vehicle that includes an engine that rotates a drive shaft of a wheel, or may be a battery-powered electric vehicle that does not include an engine. In this embodiment, the main battery pack 12, the SMR 14, the converter circuit 16, the sub battery pack 18, the smoothing capacitor 20, and the control device 25 constitute a power supply device for the electric vehicle 10.

メイン電池パック１２は、第１電池２６を備えている。第１電池２６は、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池等の二次電池である。   The main battery pack 12 includes a first battery 26. The first battery 26 is a secondary battery such as a nickel metal hydride battery or a lithium ion battery.

ＳＭＲ１４は、メイン電池パック１２とコンバータ回路１６の間に設けられている。ＳＭＲ１４は、スイッチ２８、３０および３２と、電流制限抵抗３４を備えている。スイッチ２８と電流制限抵抗３４は直列に接続されており、それらは、スイッチ３２に対して並列に接続されている。ＳＭＲ１４は、プリチャージ回路を構成している。   The SMR 14 is provided between the main battery pack 12 and the converter circuit 16. The SMR 14 includes switches 28, 30 and 32 and a current limiting resistor 34. The switch 28 and the current limiting resistor 34 are connected in series, and they are connected in parallel to the switch 32. The SMR 14 constitutes a precharge circuit.

コンバータ回路１６は、メイン電池パック１２から供給される電力の電圧を、必要に応じてモータ２４への供給に適した電圧まで昇圧するＤＣ／ＤＣコンバータである。また、コンバータ回路１６は、モータ２４が回生発電した電力の電圧を、メイン電池パック１２と同じ電圧まで降圧することもできる。コンバータ回路１６は、昇圧回路ということもできるし、降圧回路ということもできる。コンバータ回路１６は、リアクトル３６と、上アームスイッチ３８と、下アームスイッチ４０を備えている。上アームスイッチ３８は、スイッチング素子であるＩＧＢＴ３８ａと、還流ダイオード３８ｂを備える逆導通型スイッチである。下アームスイッチ４０は、スイッチング素子であるＩＧＢＴ４０ａと、還流ダイオード４０ｂを備える逆導通型スイッチである。上アームスイッチ３８と下アームスイッチ４０は、互いに相補的にオン／オフが切替えられる。   The converter circuit 16 is a DC / DC converter that boosts the voltage of power supplied from the main battery pack 12 to a voltage suitable for supply to the motor 24 as necessary. The converter circuit 16 can also step down the voltage of the electric power regenerated by the motor 24 to the same voltage as that of the main battery pack 12. The converter circuit 16 can be called a booster circuit or a step-down circuit. The converter circuit 16 includes a reactor 36, an upper arm switch 38, and a lower arm switch 40. The upper arm switch 38 is a reverse conducting switch including an IGBT 38a that is a switching element and a freewheeling diode 38b. The lower arm switch 40 is a reverse conducting switch including an IGBT 40a that is a switching element and a free wheel diode 40b. The upper arm switch 38 and the lower arm switch 40 are turned on / off complementarily.

モータ２４が力行動作する際には、メイン電池パック１２からモータ２４へ電力が供給される。この場合、コンバータ回路１６は、メイン電池パック１２から入力される低電圧の直流電力を、三相インバータ回路２２へ出力する高電圧の直流電力に変換する。この際には、リアクトル３６、下アームスイッチ４０のＩＧＢＴ４０ａおよび上アームスイッチ３８の還流ダイオード３８ｂによって、コンバータ回路１６は昇圧チョッパ回路として機能する。この際の高圧側電圧ＶＨと低圧側電圧ＶＬの比は、下アームスイッチ４０のオン／オフのデューティ比に応じたものとなる。下アームスイッチ４０のデューティ比を適切に設定することで、目標とする高圧側電圧ＶＨを実現することができる。   When the motor 24 performs a power running operation, electric power is supplied from the main battery pack 12 to the motor 24. In this case, the converter circuit 16 converts the low voltage DC power input from the main battery pack 12 into high voltage DC power output to the three-phase inverter circuit 22. At this time, the converter circuit 16 functions as a step-up chopper circuit by the reactor 36, the IGBT 40a of the lower arm switch 40, and the freewheeling diode 38b of the upper arm switch 38. At this time, the ratio between the high-voltage side voltage VH and the low-voltage side voltage VL corresponds to the on / off duty ratio of the lower arm switch 40. By appropriately setting the duty ratio of the lower arm switch 40, the target high-voltage side voltage VH can be realized.

モータ２４が回生動作する際には、モータ２４からメイン電池パック１２へ電力が供給される。この場合、コンバータ回路１６は、三相インバータ回路２２から入力される高電圧の直流電力を、メイン電池パック１２へ出力する低電圧の直流電力に変換する。この際には、リアクトル３６、上アームスイッチ３８のＩＧＢＴ３８ａおよび下アームスイッチ４０の還流ダイオード４０ｂによって、コンバータ回路１６は降圧チョッパ回路として機能する。この際の高圧側電圧ＶＨと低圧側電圧ＶＬの比は、上アームスイッチ３８のオン／オフのデューティ比に応じたものとなる。上アームスイッチ３８のデューティ比を適切に設定することで、目標とする高圧側電圧ＶＨを実現することができる。   When the motor 24 performs a regenerative operation, electric power is supplied from the motor 24 to the main battery pack 12. In this case, the converter circuit 16 converts the high voltage DC power input from the three-phase inverter circuit 22 into low voltage DC power output to the main battery pack 12. At this time, the converter circuit 16 functions as a step-down chopper circuit by the reactor 36, the IGBT 38a of the upper arm switch 38, and the freewheeling diode 40b of the lower arm switch 40. The ratio of the high-voltage side voltage VH and the low-voltage side voltage VL at this time corresponds to the on / off duty ratio of the upper arm switch 38. By appropriately setting the duty ratio of the upper arm switch 38, the target high-voltage side voltage VH can be realized.

以下では、コンバータ回路１６から見た三相インバータ回路２２側の電圧を、システム電圧と表現する。上述のように、システム電圧の大きさは、コンバータ回路１６でのスイッチング動作によって調整される。   Hereinafter, the voltage on the three-phase inverter circuit 22 side viewed from the converter circuit 16 is expressed as a system voltage. As described above, the magnitude of the system voltage is adjusted by the switching operation in the converter circuit 16.

サブ電池パック１８は、コンバータ回路１６と三相インバータ回路２２の間に設けられている。サブ電池パック１８は、モータ２４を駆動するための電力を三相インバータ回路２２に供給する。サブ電池パック１８は、第２電池４２と、第３電池４４と、スイッチ４６，４８，５０，５２，５４と、ダイオード５６を備えている。第２電池４２および第３電池４４は、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池等の二次電池であってもよいし、燃料電池等の一次電池であってもよい。サブ電池パック１８では、スイッチ５０，５２および５４を切替えることで、第２電池４２と第３電池４４を直列接続とするか、並列接続とするかを切替えることができる。スイッチ５０および５２を導通させて、スイッチ５４を非導通とすると、第２電池４２と第３電池４４は並列接続となる。スイッチ５４を導通させて、スイッチ５０および５２を非導通とすると、第２電池４２と第３電池４４は直列接続となる。ダイオード５６は、第２電池４２および第３電池４４への逆電流の流入を防止するために設けられている。ダイオード５６によって、モータ２４が回生発電した電力が第２電池４２および第３電池４４へ供給されることが阻止される。サブ電池パック１８は、出力電圧を変えることができるので、出力可変電池モジュールということもできる。   The sub battery pack 18 is provided between the converter circuit 16 and the three-phase inverter circuit 22. The sub battery pack 18 supplies power for driving the motor 24 to the three-phase inverter circuit 22. The sub battery pack 18 includes a second battery 42, a third battery 44, switches 46, 48, 50, 52 and 54, and a diode 56. The second battery 42 and the third battery 44 may be a secondary battery such as a nickel metal hydride battery or a lithium ion battery, or may be a primary battery such as a fuel cell. In the sub battery pack 18, the second battery 42 and the third battery 44 can be switched in series or in parallel by switching the switches 50, 52, and 54. When the switches 50 and 52 are turned on and the switch 54 is turned off, the second battery 42 and the third battery 44 are connected in parallel. When the switch 54 is turned on and the switches 50 and 52 are turned off, the second battery 42 and the third battery 44 are connected in series. The diode 56 is provided to prevent reverse current from flowing into the second battery 42 and the third battery 44. The diode 56 prevents the power regenerated by the motor 24 from being supplied to the second battery 42 and the third battery 44. Since the sub battery pack 18 can change an output voltage, it can also be called an output variable battery module.

平滑コンデンサ２０は、コンバータ回路１６と三相インバータ回路２２の間に設けられており、システム電圧を平滑化する。   Smoothing capacitor 20 is provided between converter circuit 16 and three-phase inverter circuit 22 and smoothes the system voltage.

三相インバータ回路２２は、メイン電池パック１２やサブ電池パック１８から供給される直流電力を、モータ２４の駆動のための三相交流電力に変換する。また、三相インバータ回路２２は、電動車両１０の減速時にモータ２４が回生発電した三相交流電力を、メイン電池パック１２へ供給するための直流電力に変換することもできる。   The three-phase inverter circuit 22 converts the DC power supplied from the main battery pack 12 and the sub battery pack 18 into three-phase AC power for driving the motor 24. The three-phase inverter circuit 22 can also convert the three-phase AC power regeneratively generated by the motor 24 when the electric vehicle 10 is decelerated into DC power to be supplied to the main battery pack 12.

制御装置２５は、コンバータ回路１６の上アームスイッチ３８および下アームスイッチ４０のオン／オフ動作を制御する。また、制御装置２５は、三相インバータ回路２２のスイッチング素子のオン／オフ動作を制御する。さらに、制御装置２５は、ＳＭＲ１４の各スイッチのオン／オフ動作と、サブ電池パック１８の各スイッチのオン／オフ動作を制御する。   The control device 25 controls the on / off operation of the upper arm switch 38 and the lower arm switch 40 of the converter circuit 16. Further, the control device 25 controls the on / off operation of the switching element of the three-phase inverter circuit 22. Further, the control device 25 controls the on / off operation of each switch of the SMR 14 and the on / off operation of each switch of the sub battery pack 18.

メイン電池パック１２およびサブ電池パック１８を電動車両１０の電力系統に接続する際や、サブ電池パック１８において第２電池４２と第３電池４４の並列接続と直列接続を切替える際には、電圧差に起因して平滑コンデンサ２０への充放電が生じ、これによる突入電流が発生する。大きな突入電流が発生すると、電動車両１０の電力系統を構成する部品が過熱により損傷するおそれがある。このため、メイン電池パック１２およびサブ電池パック１８を電力系統に接続する際や、サブ電池パック１８において第２電池４２と第３電池４４の並列接続と直列接続を切替える際の、突入電流を抑制する必要がある。   When the main battery pack 12 and the sub battery pack 18 are connected to the electric power system of the electric vehicle 10, or when the parallel connection and the series connection of the second battery 42 and the third battery 44 are switched in the sub battery pack 18, the voltage difference As a result, the smoothing capacitor 20 is charged / discharged, and an inrush current is generated. When a large inrush current is generated, there is a possibility that parts constituting the power system of the electric vehicle 10 are damaged due to overheating. Therefore, inrush current is suppressed when the main battery pack 12 and the sub battery pack 18 are connected to the power system, or when the parallel connection and the series connection of the second battery 42 and the third battery 44 are switched in the sub battery pack 18. There is a need to.

メイン電池パック１２とサブ電池パック１８の双方が電力系統に接続されていない場合には、まずメイン電池パック１２から接続する。ＳＭＲ１４のスイッチ２８、３０，３２が全て非導通の状態から、メイン電池パック１２を接続する際には、まずスイッチ２８を導通させて、その後にスイッチ３０を導通させる。これにより、メイン電池パック１２が電力系統に接続されて、メイン電池パック１２の電圧まで平滑コンデンサ２０がプリチャージされる。この際には、ＳＭＲ１４の電流制限抵抗３４により、突入電流の大きさが抑制されている。平滑コンデンサ２０へのプリチャージが終了した後、スイッチ３２を導通させて、その後にスイッチ２８を非導通とすることで、メイン電池パック１２の接続が完了する。   When both the main battery pack 12 and the sub battery pack 18 are not connected to the power system, the main battery pack 12 is connected first. When the main battery pack 12 is connected from the state in which all the switches 28, 30, and 32 of the SMR 14 are non-conductive, the switch 28 is first made conductive and then the switch 30 is made conductive. As a result, the main battery pack 12 is connected to the power system, and the smoothing capacitor 20 is precharged up to the voltage of the main battery pack 12. At this time, the magnitude of the inrush current is suppressed by the current limiting resistor 34 of the SMR 14. After the precharge to the smoothing capacitor 20 is completed, the switch 32 is turned on, and then the switch 28 is turned off to complete the connection of the main battery pack 12.

メイン電池パック１２が電力系統に接続された後、コンバータ回路１６により、システム電圧の昇圧を行う。これによって、平滑コンデンサ２０は昇圧後のシステム電圧までプリチャージされる。この際のシステム電圧としては、サブ電池パック１８の第２電池４２と第３電池４４を直列接続した場合の電圧（すなわち第２電池４２の電圧と第３電池４４の電圧の和）よりも高い電圧となるように調整される。その後、スイッチ４６とスイッチ４８を導通させることで、サブ電池パック１８が電力系統に接続される。平滑コンデンサ２０はサブ電池パック１８よりも高い電圧までプリチャージされているから、サブ電池パック１８から大きな突入電流が流出することがない。また、サブ電池パック１８にはダイオード５６が設けられているから、サブ電池パック１８に大きな突入電流が流入することもない。本実施例によれば、サブ電池パック１８に電流制限抵抗を有するプリチャージ回路を設けることなく、サブ電池パック１８を接続する際の突入電流を抑制することができる。   After the main battery pack 12 is connected to the power system, the converter circuit 16 boosts the system voltage. As a result, the smoothing capacitor 20 is precharged up to the boosted system voltage. The system voltage at this time is higher than the voltage when the second battery 42 and the third battery 44 of the sub battery pack 18 are connected in series (that is, the sum of the voltage of the second battery 42 and the voltage of the third battery 44). It is adjusted to be a voltage. Then, the sub battery pack 18 is connected to the power system by making the switch 46 and the switch 48 conductive. Since the smoothing capacitor 20 is precharged to a voltage higher than that of the sub battery pack 18, a large inrush current does not flow out from the sub battery pack 18. Further, since the diode 56 is provided in the sub battery pack 18, a large inrush current does not flow into the sub battery pack 18. According to the present embodiment, inrush current when connecting the sub battery pack 18 can be suppressed without providing the sub battery pack 18 with a precharge circuit having a current limiting resistor.

サブ電池パック１８を接続した後は、サブ電池パック１８の電圧に応じて、システム電圧を調整する。すなわち、第２電池４２と第３電池４４が直列接続している場合には、両者を直列接続したときのサブ電池パック１８の電圧と一致するように、コンバータ回路１６がシステム電圧を調整する。また、第２電池４２と第３電池４４が並列接続している場合には、両者を並列接続したときのサブ電池パック１８の電圧と一致するように、コンバータ回路１６がシステム電圧を調整する。   After the sub battery pack 18 is connected, the system voltage is adjusted according to the voltage of the sub battery pack 18. That is, when the second battery 42 and the third battery 44 are connected in series, the converter circuit 16 adjusts the system voltage so as to match the voltage of the sub battery pack 18 when both are connected in series. Moreover, when the 2nd battery 42 and the 3rd battery 44 are connected in parallel, the converter circuit 16 adjusts a system voltage so that it may correspond with the voltage of the sub battery pack 18 when both are connected in parallel.

電動車両１０の動作中に、第２電池４２と第３電池４４を直列接続から並列接続に切替えたり、並列接続から直列接続に切替えたりする場合がある。この場合、スイッチ４６とスイッチ４８を非導通として、サブ電池パック１８を電力系統から切り離した状態で、スイッチ５０、５２、５４の切り替えを行う。その後、サブ電池パック１８を再び接続する際には、上記と同様に、コンバータ回路１６によりシステム電圧をサブ電池パック１８よりも高い電圧まで昇圧させた状態で、スイッチ４６とスイッチ４８を導通させる。これにより、第２電池４２と第３電池４４の直列接続と並列接続を切替える際の突入電流を抑制することができる。   During the operation of the electric vehicle 10, the second battery 42 and the third battery 44 may be switched from series connection to parallel connection, or may be switched from parallel connection to series connection. In this case, the switches 50, 52, and 54 are switched in a state where the switch 46 and the switch 48 are non-conductive and the sub battery pack 18 is disconnected from the power system. Thereafter, when the sub battery pack 18 is connected again, the switch 46 and the switch 48 are made conductive in a state where the system voltage is boosted to a voltage higher than that of the sub battery pack 18 by the converter circuit 16 as described above. Thereby, the inrush current at the time of switching the serial connection and parallel connection of the 2nd battery 42 and the 3rd battery 44 can be suppressed.

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。   Specific examples of the present invention have been described in detail above, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above. The technical elements described in this specification or the 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 technology exemplified in this specification or the drawings can achieve a plurality of objects at the same time, and has technical usefulness by achieving one of the objects.

１０ 電動車両
１２ メイン電池パック
１４ システムメインリレー
１６ コンバータ回路
１８ サブ電池パック
２０ 平滑コンデンサ
２２ 三相インバータ回路
２４ モータ
２５ 制御装置
２６ 第１電池
２８，３０，３２ スイッチ
３４ 電流制限抵抗
３６ リアクトル
３８ 上アームスイッチ
３８ａ ＩＧＢＴ
３８ｂ 還流ダイオード
４０ 下アームスイッチ
４０ａ ＩＧＢＴ
４０ｂ 還流ダイオード
４２ 第２電池
４４ 第３電池
４６，４８，５０，５２，５４ スイッチ
５６ ダイオード DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Electric vehicle 12 Main battery pack 14 System main relay 16 Converter circuit 18 Sub battery pack 20 Smoothing capacitor 22 Three-phase inverter circuit 24 Motor 25 Controller 26 First battery 28, 30, 32 Switch 34 Current limiting resistor 36 Reactor 38 Upper arm Switch 38a IGBT
38b Freewheeling diode 40 Lower arm switch 40a IGBT
40b Reflux diode 42 Second battery 44 Third battery 46, 48, 50, 52, 54 Switch 56 Diode

Claims (2)

電動車両用の電源装置であって、
第１電池と、
第１電池の電圧を昇圧して出力する昇圧回路と、
昇圧回路の出力に対して並列に接続されるコンデンサと、
昇圧回路の出力に対して並列に接続される出力可変電池モジュールを備えており、
出力可変電池モジュールは、
第２電池と、
第３電池と、
第２電池と第３電池の接続状態を、第２電池と第３電池が直列接続する状態と、第２電池と第３電池が並列接続する状態の間で切替え可能な切替え装置と、
第２電池および第３電池への逆電流の流入を防止するダイオードを備えており、
切替え装置が第２電池と第３電池の接続状態を切替える際に、
１）昇圧回路の出力に対する出力可変電池モジュールの接続を切り離し、
２）昇圧回路の出力を第２電池の電圧と第３電池の電圧の和より大きな電圧となるように調整し、切替え装置が第２電池と第３電池の接続状態を切替え、
３）昇圧回路の出力に対して出力可変電池モジュールを接続する、電動車両用の電源装置。 A power supply device for an electric vehicle,
A first battery;
A booster circuit that boosts and outputs the voltage of the first battery;
A capacitor connected in parallel to the output of the booster circuit;
It has an output variable battery module connected in parallel to the output of the booster circuit,
The output variable battery module
A second battery;
A third battery;
A switching device capable of switching a connection state of the second battery and the third battery between a state where the second battery and the third battery are connected in series and a state where the second battery and the third battery are connected in parallel;
A diode for preventing reverse current from flowing into the second battery and the third battery;
When the switching device switches the connection state of the second battery and the third battery,
1) Disconnect the output variable battery module from the booster circuit output,
2) The output of the booster circuit is adjusted to be a voltage larger than the sum of the voltage of the second battery and the voltage of the third battery, and the switching device switches the connection state between the second battery and the third battery,
3) A power supply device for an electric vehicle in which an output variable battery module is connected to the output of the booster circuit. 第１電池と昇圧回路の間に、電流制限抵抗を有するプリチャージ回路が設けられている、請求項１の電動車両用の電源装置。   The power supply device for an electric vehicle according to claim 1, wherein a precharge circuit having a current limiting resistor is provided between the first battery and the booster circuit.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9354142B2 (en) 2013-05-20 2016-05-31 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Gas sensor
GB2556914A (en) 2016-11-25 2018-06-13 Dyson Technology Ltd Battery system
DE102017206834A1 (en) * 2017-04-24 2018-10-25 Robert Bosch Gmbh Circuit arrangement and charging method for an electrical energy storage system
JP7073669B2 (en) * 2017-10-27 2022-05-24 株式会社デンソー Power storage system
JP7044687B2 (en) * 2018-11-09 2022-03-30 トヨタ自動車株式会社 Vehicle power supply

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3877859B2 (en) * 1998-03-04 2007-02-07 モトール自動車株式会社 Electric vehicle power supply
JP4735000B2 (en) * 2004-10-29 2011-07-27 トヨタ自動車株式会社 Motor drive device
JP4592499B2 (en) * 2005-05-31 2010-12-01 株式会社東芝 Hybrid vehicle
JP4353222B2 (en) * 2006-09-05 2009-10-28 日産自動車株式会社 Power supply apparatus and control method thereof
JP4877285B2 (en) * 2008-06-18 2012-02-15 トヨタ自動車株式会社 DRIVE DEVICE, ITS CONTROL METHOD, AND HYBRID VEHICLE
CN102460799B (en) * 2009-06-09 2014-12-10 丰田自动车株式会社 Fuel cell system
JP4893804B2 (en) * 2009-11-05 2012-03-07 トヨタ自動車株式会社 Vehicle power supply
JP2013051831A (en) * 2011-08-31 2013-03-14 Toyota Motor Corp Power source control device of electric vehicle
JP2013055853A (en) * 2011-09-06 2013-03-21 Toyota Motor Corp Power supply control device of electric vehicle

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