JP7003803B2

JP7003803B2 - 車両用電源装置

Info

Publication number: JP7003803B2
Application number: JP2018068347A
Authority: JP
Inventors: 友晴山本
Original assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Current assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Priority date: 2018-03-30
Filing date: 2018-03-30
Publication date: 2022-01-21
Anticipated expiration: 2038-03-30
Also published as: DE102019204114A1; FR3079460A1; CN110323798B; FR3079460B1; JP2019180154A; CN110323798A

Description

本発明は、車両用電源装置に関する。

車載回路に混入するノイズを低減可能なインバータ装置が知られている。特許文献１では、直流電源からインバータに供給される電力に含まれるノイズを低減する為に、コンデンサを含むノイズ低減の回路を形成している。

特開２０１７－１８４３２８号公報

しかしながら、車両外部に設置された充電設備の電源から充電口を介して車両内部の電源に充電する場合に、充電経路上にノイズ低減回路が設置されていると、その回路中のキャパシタへ蓄電される。万が一キャパシタから充電口及び充電設備までの経路上で地絡すると、キャパシタに蓄積された電荷がキャパシタから放電する可能性があった。

そこで、本発明は、車両内部の電源と直流電源の充電口との接続経路上に設置されたキャパシタが放電することを防止することができる車両用電源装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するため本発明は、車両に備えられた直流電源の充電口を介して車両外部の電源から車両内部の電源へ電力を供給する車両用電源装置であって、前記直流電源の充電口の正極と負極との間に接続されるキャパシタと、前記車両内部の電源と接続される電装負荷と、前記直流電源の充電口の正極と前記キャパシタとの接続経路を開閉する第一スイッチと、前記直流電源の充電口の負極と前記キャパシタとの接続経路を開閉する第二スイッチと、前記直流電源の充電口の正極から前記キャパシタの方向に電流を流す第一ダイオードと、前記キャパシタから前記直流電源の充電口の負極の方向に電流を流す第二ダイオードと、を備え、前記第一ダイオードは前記第一スイッチと並列に接続され、前記第二ダイオードは前記第二スイッチと並列に接続され、前記キャパシタは前記第一ダイオードと前記電装負荷と前記第二ダイオードとの接続経路間で前記電装負荷に対して並列に接続され、前記第一スイッチと前記キャパシタと前記第二スイッチは前記車両内部の電源に対して直列に接続されるものである。

このように、本発明によれば、車両内部の電源と直流電源の充電口との接続経路上に設置されたキャパシタが放電することを防止することができる。

図１は、本発明の一実施例に係る車両用電源装置のブロック図である。図２は、本発明の一実施例に係る車両用電源装置の回路図である。図３は、本発明の一実施例に係る車両用電源装置のスイッチの変化を示すタイムチャートである。

本発明の一実施の形態に係る車両用電源装置は、車両に備えられた直流電源の充電口を介して車両外部の電源から車両内部の電源へ電力を供給する車両用電源装置であって、直流電源の充電口の正極と負極との間に接続されるキャパシタと、車両内部の電源と接続される電装負荷と、直流電源の充電口の正極とキャパシタとの接続経路を開閉する第一スイッチと、直流電源の充電口の負極とキャパシタとの接続経路を開閉する第二スイッチと、直流電源の充電口の正極からキャパシタの方向に電流を流す第一ダイオードと、キャパシタから直流電源の充電口の負極の方向に電流を流す第二ダイオードと、を備え、第一ダイオードは第一スイッチと並列に接続され、第二ダイオードは第二スイッチと並列に接続され、キャパシタは第一ダイオードと電装負荷と第二ダイオードとの接続経路間で電装負荷に対して並列に接続され、第一スイッチとキャパシタと第二スイッチは車両内部の電源に対して直列に接続されるよう構成されている。

これにより、車両内部の電源と直流電源の充電口との接続経路上に設置されたキャパシタが放電することを防止することができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施例に係る車両用電源装置について詳細に説明する。

図１において、本発明の一実施例に係る車両用電源装置を搭載した車両１は、モータ２と、インバータ３と、電装負荷４と、バッテリパック５と、制御部６と、を含んで構成される。

モータ２は、例えば、複数の永久磁石が埋め込まれたロータと、ステータコイルが巻きつけられたステータと、を備えた同期型モータで構成される。モータ２は、ステータコイルに三相交流電圧が印加されることでステータに回転磁界が形成され、この回転磁界によりロータが回転して駆動力を生成する。

インバータ３は、制御部６の制御により三相交流電圧をモータ２に供給する。インバータ３は、制御部６から入力されるトルク指令値に基づいて三相交流電圧を生成してモータ２に出力する。

電装負荷４は、車両１に搭載され、バッテリパック５から供給される電力で動作する各種の装置からなり、例えば、オーディオ装置、ナビゲーション装置、空調装置、計器類の表示装置及びヘッドランプなどの照明装置を含む。

バッテリパック５は、インバータ３や電装負荷４などに電力を供給する。バッテリパック５は、例えば、ニッケル蓄電池やリチウム蓄電池等からなる電源としてのバッテリ５１（図２参照）を備えている。

バッテリパック５には、インバータ３や電装負荷４が並列に接続されている。バッテリパック５には、インバータ３や電装負荷４と並列に、充電器７が接続されている。充電器７は、交流電源の充電口としての普通充電口８に供給される交流の電力を直流の電力に変換する。

バッテリパック５には、車両１外部に設置された充電設備の直流電源１０の充電コネクタが接続されることにより、直流電源１０から供給された電力によりバッテリ５１（図２参照）を充電する、直流電源１０の充電口としての急速充電口９が設けられている。急速充電口９は、直流電源１０の充電コネクタが接続されているか否かを検出して、制御部６に通知するようになっている。

バッテリパック５には、バッテリ５１（図２参照）の電圧を検出する不図示の電圧センサ、バッテリ５１の温度を検出する不図示の温度センサ、バッテリ５１の充電電流及び放電電流を検出する不図示の電流センサなどが設けられている。

制御部６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、フラッシュメモリと、入力ポートと、出力ポートとを備えたコンピュータユニットによって構成されている。

制御部６のＲＯＭには、各種制御定数や各種マップ等とともに、当該コンピュータユニットを制御部６として機能させるためのプログラムが記憶されている。すなわち、ＣＰＵがＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することにより、当該コンピュータユニットは、制御部６として機能する。

制御部６の入力ポートには、上述の急速充電口９と、電圧センサと、温度センサと、電流センサとを含む各種センサ類が接続されている。一方、制御部６の出力ポートには、インバータ３と、電装負荷４と、バッテリパック５とを含む各種制御対象類が接続されている。

図２において、インバータ３には、インバータ３に供給される電力に含まれるノイズを低減するために、キャパシタ３１、キャパシタ３２、キャパシタ３３を含むノイズ低減回路が設けられている。

急速充電口９の正極とインバータ３との接続経路には、この接続経路を開閉する第一スイッチ１１が接続されている。急速充電口９の負極とインバータ３との接続経路には、この接続経路を開閉する第二スイッチ１２が接続されている。

急速充電口９の正極からインバータ３の方向に電流を流す第一ダイオード２１が、第一スイッチ１１と並列に接続されている。

インバータ３から急速充電口９の負極の方向に電流を流す第二ダイオード２２が、第一スイッチ１１と並列に接続されている。

第一スイッチ１１とインバータ３と第二スイッチ１２は、バッテリ５１に対して直列に接続されている。

電装負荷４は、第一ダイオード２１とインバータ３と第二ダイオード２２との接続経路において、インバータ３に対して並列に接続されている。

充電器７の正極は、バッテリ５１の正極と第一スイッチ１１と第一ダイオード２１の並列回路との間に接続されている。充電器７の負極は、バッテリ５１の負極と第二スイッチ１２と第二ダイオード２２の並列回路との間に接続されている。

第一スイッチ１１と第一ダイオード２１の並列回路が、急速充電口９の正極と充電器７の正極との間に接続され、第二スイッチ１２と第二ダイオード２２の並列回路が、急速充電口９の負極と充電器７の負極との間に接続されてもよい。

急速充電口９の正極と、バッテリ５１の正極とインバータ３との接続経路と、の接続経路には、この接続経路を開閉する第三スイッチ１３が接続されている。急速充電口９の負極と、バッテリ５１の負極とインバータ３との接続経路と、の接続経路には、この接続経路を開閉する第四スイッチ１４が接続されている。

バッテリ５１の正極には、第五スイッチ１５が接続されている。バッテリ５１の負極には、第六スイッチ１６が接続されている。

第一スイッチ１１、第二スイッチ１２、第三スイッチ１３、第四スイッチ１４、第五スイッチ１５、第六スイッチ１６は、制御部６によりオン（閉状態）オフ（開状態）される。

制御部６は、急速充電口９に車両１外部の直流電源１０の充電コネクタが接続されたことを検出すると、第一スイッチ１１と第二スイッチ１２を開状態とする。

制御部６は、急速充電口９に車両１外部の直流電源１０の充電コネクタが接続されたことを検出すると、第三スイッチ１３と第四スイッチ１４を閉状態とする。

制御部６は、急速充電口９に車両１外部の直流電源１０の充電コネクタが接続されたことを検出すると、第五スイッチ１５と第六スイッチ１６を閉状態とする。

このようにすることで、急速充電口９からの充電中に、キャパシタ３１、キャパシタ３２、キャパシタ３３を充電経路から切り離すことができ、キャパシタ３１、キャパシタ３２、キャパシタ３３から放電することを防止することができる。キャパシタ３１、キャパシタ３２、キャパシタ３３からの放電を防止することにより、キャパシタ３１、キャパシタ３２、キャパシタ３３から車両１の急速充電口９及び直流電源１０の充電設備までの経路上での漏電を防止することができる。

また、第一スイッチ１１と並列に第一ダイオード２１を設け、第二スイッチ１２と並列に第二ダイオード２２を設けたため、第一スイッチ１１と第二スイッチ１２を開状態としても電装負荷４へ電力を供給することができ、エアコンやヒーター等の電装品を使用しながら充電を行なえるとともに、キャパシタ３１、キャパシタ３２、キャパシタ３３からの電流の逆流を防ぐことができる。

以上のように構成された本実施例に係る車両用電源装置による動作について図３を参照して説明する。

図３において、時刻ｔ１でイグニッションスイッチがオフされると、第一スイッチ１１と第二スイッチ１２がオフされる。

時刻ｔ２において、車両１外部の直流電源１０の充電コネクタが急速充電口９に接続され、充電開始の操作が完了すると、給電状態がオンにされる。

給電状態がオンにされると、時刻ｔ３において、第三スイッチ１３と第四スイッチ１４がオンされる。

時刻ｔ４において、充電が完了すると、給電状態がオフにされる。給電状態がオフにされると、時刻ｔ５において、充電経路のスイッチが全てオフされる。

時刻ｔ６において、イグニッションスイッチがオンされると、第一スイッチ１１と第二スイッチ１２がオンされ、バッテリ５１からインバータ３、電装負荷４へ電力が供給される。

本発明の実施例を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正及び等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。

１車両
４電装負荷
６制御部
７充電器
８普通充電口（交流電源の充電口）
９急速充電口（直流電源の充電口）
１０直流電源
１１第一スイッチ
１２第二スイッチ
１３第三スイッチ
１４第四スイッチ
２１第一ダイオード
２２第二ダイオード
３１、３２、３３キャパシタ
５１バッテリ（電源）

Claims

車両に備えられた直流電源の充電口を介して車両外部の電源から車両内部の電源へ電力を供給する車両用電源装置であって、
前記直流電源の充電口の正極と負極との間に接続されるキャパシタと、
前記車両内部の電源と接続される電装負荷と、
前記直流電源の充電口の正極と前記キャパシタとの接続経路を開閉する第一スイッチと、
前記直流電源の充電口の負極と前記キャパシタとの接続経路を開閉する第二スイッチと、
前記直流電源の充電口の正極から前記キャパシタの方向に電流を流す第一ダイオードと、
前記キャパシタから前記直流電源の充電口の負極の方向に電流を流す第二ダイオードと、を備え、
前記第一ダイオードは前記第一スイッチと並列に接続され、前記第二ダイオードは前記第二スイッチと並列に接続され、前記キャパシタは前記第一ダイオードと前記電装負荷と前記第二ダイオードとの接続経路間で前記電装負荷に対して並列に接続され、前記第一スイッチと前記キャパシタと前記第二スイッチは前記車両内部の電源に対して直列に接続される車両用電源装置。
交流電源の充電口と、
前記交流電源の充電口に供給される交流電力を直流電力に変換する充電器と、を備え、
前記第一スイッチと前記第一ダイオードは、前記充電器の正極と前記キャパシタの間に接続され、前記第二スイッチと前記第二ダイオードは、前記充電器の負極と前記キャパシタの間に接続される請求項１に記載の車両用電源装置。
交流電源の充電口と、
前記交流電源の充電口に供給される交流電力を直流電力に変換する充電器と、を備え、
前記第一スイッチと前記第一ダイオードは、前記直流電源の充電口の正極と前記充電器の正極の間に接続され、前記第二スイッチと前記第二ダイオードは、前記直流電源の充電口の負極と前記充電器の負極の間に接続される請求項１に記載の車両用電源装置。
前記第一スイッチと前記第二スイッチの開閉を制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記車両外部の電源から前記直流電源の充電口を介して前記車両内部の電源を充電する際に、前記第一スイッチと前記第二スイッチを開状態にする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の車両用電源装置。
前記直流電源の充電口の正極と、前記車両内部の電源の正極と前記キャパシタとの接続経路と、の接続経路を開閉する第三スイッチと、
前記直流電源の充電口の負極と、前記車両内部の電源の負極と前記キャパシタとの接続経路と、の負極との接続経路を開閉する第四スイッチと、
前記第一スイッチ、前記第二スイッチ、前記第三スイッチ及び前記第四スイッチの開閉を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記車両外部の電源から前記直流電源の充電口を介して前記車両内部の電源を充電する際に、前記第一スイッチと前記第二スイッチを開状態にし、前記第三スイッチと前記第四スイッチを閉状態にする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の車両用電源装置。