JP7020247B2 - Vehicle power supply - Google Patents
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Description
本発明は、車両用電源装置に関する。 The present invention relates to a vehicle power supply.
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。
Inverter devices that can reduce noise mixed in in-vehicle circuits are known. In
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。 However, when charging the power supply inside the vehicle from the power supply of the charging equipment installed outside the vehicle through the charging port, if a noise reduction circuit is installed on the charging path, it is stored in the capacitor in the circuit. To. In the unlikely event of a ground fault on the path from the capacitor to the charging port and charging equipment, the charge stored in the capacitor could be discharged from the capacitor.
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。 Therefore, an object of the present invention is to provide a power supply device for a vehicle capable of preventing the capacitor installed on the connection path between the power supply inside the vehicle and the charging port of the DC power supply from being discharged.
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、前記車両内部の電源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、前記車両内部の電源の正極と前記直流電源の充電口の正極との接続経路を開閉する第二スイッチと、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を開閉する第三スイッチと、前記車両内部の電源の負極と前記直流電源の充電口の負極との接続経路を開閉する第四スイッチと、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、前記第一スイッチは前記第二スイッチと前記第一ダイオードに対して並列に接続され、前記第三スイッチは前記第四スイッチと前記第二ダイオードに対して並列に接続され、前記第一ダイオードは前記キャパシタと前記直流電源の充電口の正極との接続経路に接続され、前記第二ダイオードは前記キャパシタと前記直流電源の充電口の負極との接続経路に接続され、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の接続経路間で前記電装負荷に対して並列に接続されるものである。 In order to solve the above problems, the present invention is a vehicle power supply device that supplies power from a power source outside the vehicle to a power source inside the vehicle via a charging port of a DC power supply provided in the vehicle, and charges the DC power supply. A capacitor connected between the positive and negative sides of the mouth, an electrical load connected to the power supply inside the vehicle, and a first switch that opens and closes a connection path between the positive side and the capacitor of the power supply inside the vehicle. A second switch that opens and closes the connection path between the positive electrode of the power supply inside the vehicle and the positive electrode of the charging port of the DC power supply, and a third switch that opens and closes the connection path between the negative electrode of the power supply inside the vehicle and the capacitor. A fourth switch that opens and closes a connection path between the negative side of the power supply inside the vehicle and the negative side of the charging port of the DC power supply, and a first diode that allows current to flow from the positive side of the charging port of the DC power supply toward the capacitor. A second diode that allows current to flow from the capacitor toward the negative electrode of the charging port of the DC power supply is provided, and the first switch is connected in parallel to the second switch and the first diode, and the third switch is connected in parallel. The switch is connected in parallel to the fourth switch and the second diode, the first diode is connected to the connection path between the capacitor and the positive electrode of the charging port of the DC power supply, and the second diode is the capacitor. And the capacitor is connected in parallel to the electrical load between the first diode, the electrical load, and the connection path of the second diode. Is.
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。 As described above, according to the present invention, it is possible to prevent the capacitor installed on the connection path between the power supply inside the vehicle and the charging port of the DC power supply from being discharged.
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、車両内部の電源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、車両内部の電源の正極と直流電源の充電口の正極との接続経路を開閉する第二スイッチと、車両内部の電源の負極とキャパシタとの接続経路を開閉する第三スイッチと、車両内部の電源の負極と直流電源の充電口の負極との接続経路を開閉する第四スイッチと、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、第一スイッチは第二スイッチと第一ダイオードに対して並列に接続され、第三スイッチは第四スイッチと第二ダイオードに対して並列に接続され、第一ダイオードはキャパシタと直流電源の充電口の正極との接続経路に接続され、第二ダイオードはキャパシタと直流電源の充電口の負極との接続経路に接続され、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の接続経路間で電装負荷に対して並列に接続されるよう構成されている。 The vehicle power supply device according to an embodiment of the present invention is a vehicle power supply device that supplies power from a power source outside the vehicle to a power source inside the vehicle through a charging port of a DC power supply provided in the vehicle. A capacitor connected between the positive and negative sides of the charging port of the DC power supply, an electrical load connected to the power supply inside the vehicle, and a first switch that opens and closes the connection path between the positive and negative sides of the power supply inside the vehicle. The second switch that opens and closes the connection path between the positive side of the power supply inside the vehicle and the positive side of the charging port of the DC power supply, the third switch that opens and closes the connection path between the negative side of the power supply inside the vehicle and the capacitor, and the inside of the vehicle. The fourth switch that opens and closes the connection path between the negative side of the power supply and the negative side of the charging port of the DC power supply, the first diode that allows current to flow from the positive side of the charging port of the DC power supply to the capacitor, and the charging port of the DC power supply from the capacitor. The first switch is connected in parallel to the second switch and the first capacitor, and the third switch is in parallel to the fourth switch and the second capacitor. The first diode is connected to the connection path between the capacitor and the positive side of the charging port of the DC power supply, the second diode is connected to the connection path between the capacitor and the negative side of the charging port of the DC power supply, and the capacitor is the first. It is configured to be connected in parallel to the electrical load between the connection path of the capacitor, the electrical load, and the second diode.
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。 This makes it possible to prevent the capacitor installed on the connection path between the power supply inside the vehicle and the charging port of the DC power supply from being discharged.
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。 Hereinafter, the vehicle power supply device according to the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
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。
In FIG. 1, a
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。
The
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。
The
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。
The
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。
The battery pack 5 supplies electric power to the
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。
An
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。
By connecting the charging connector of the
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。
The
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。
The
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。
The ROM of the
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。
Various sensors including the above-mentioned
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。
In FIG. 2, the
バッテリ51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。バッテリ51の正極と急速充電口9の正極との接続経路には、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。
A
バッテリ51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三スイッチ13が接続されている。バッテリ51の負極と急速充電口9の負極との接続経路には、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。
A
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、急速充電口9の正極とインバータ3との接続経路に接続されている。
The
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、急速充電口9の負極とインバータ3との接続経路に接続されている。
A
第一スイッチ11は、第二スイッチ12と第一ダイオード21に対して並列に接続されている。第三スイッチ13は、第四スイッチ14と第二ダイオード22に対して並列に接続されている。
The
第一スイッチ11とインバータ3と第三スイッチ13は、バッテリ51に対して直列に接続されている。
The
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。
The
充電器7の正極は、第一スイッチ11とインバータ3との間に接続され、充電器7の負極は、第三スイッチ13とインバータ3との間に接続されている。
The positive electrode of the
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は、制御部6によりオン(閉状態)オフ(開状態)される。
The
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と第三スイッチ13を開状態とする。
When the
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、第二スイッチ12と第四スイッチ14を閉状態とする。
When the
このようにすることで、急速充電口9からの充電中に電装負荷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。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。
By doing so, electric power can be supplied to the
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。 The operation of the vehicle power supply device according to the present embodiment configured as described above will be described with reference to FIG.
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と第三スイッチ13がオフされる。
In FIG. 3, when the ignition switch is turned off at time t1, the
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。
At time t2, when the charging connector of the
給電状態がオンにされると、時刻t3において、第二スイッチ12と第四スイッチ14がオンされる。
When the power supply state is turned on, the
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。 When charging is completed at time t4, the power supply state is turned off. When the power supply state is turned off, all the switches of the charging path are turned off at time t5.
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と第三スイッチ13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。
When the ignition switch is turned on at time t6, the
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。 Although embodiments of the present invention have been disclosed, it will be apparent to those skilled in the art that modifications may be made without departing from the scope of the invention. All such modifications and equivalents are intended to be included in the following claims.
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)
1
9 Quick charging port (DC power charging port)
10
Claims (3)
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、
前記車両内部の電源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、
前記車両内部の電源の正極と前記直流電源の充電口の正極との接続経路を開閉する第二スイッチと、
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を開閉する第三スイッチと、
前記車両内部の電源の負極と前記直流電源の充電口の負極との接続経路を開閉する第四スイッチと、
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、
前記第一スイッチは前記第二スイッチと前記第一ダイオードに対して並列に接続され、前記第三スイッチは前記第四スイッチと前記第二ダイオードに対して並列に接続され、前記第一ダイオードは前記キャパシタと前記直流電源の充電口の正極との接続経路に接続され、前記第二ダイオードは前記キャパシタと前記直流電源の充電口の負極との接続経路に接続され、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の接続経路間で前記電装負荷に対して並列に接続される車両用電源装置。 A power supply device for vehicles that supplies electric power from a power source outside the vehicle to a power source inside the vehicle through a DC power supply charging port provided in the vehicle.
A capacitor connected between the positive and negative electrodes of the DC power supply charging port,
The electrical load connected to the power supply inside the vehicle and
The first switch that opens and closes the connection path between the positive electrode of the power supply inside the vehicle and the capacitor,
A second switch that opens and closes the connection path between the positive electrode of the power supply inside the vehicle and the positive electrode of the charging port of the DC power supply.
A third switch that opens and closes the connection path between the negative electrode of the power supply inside the vehicle and the capacitor.
A fourth switch that opens and closes the connection path between the negative electrode of the power supply inside the vehicle and the negative electrode of the charging port of the DC power supply.
A first diode that allows current to flow in the direction of the capacitor from the positive electrode of the charging port of the DC power supply,
A second diode that allows current to flow from the capacitor toward the negative electrode of the charging port of the DC power supply is provided.
The first switch is connected in parallel to the second switch and the first diode, the third switch is connected in parallel to the fourth switch and the second diode, and the first diode is connected to the first diode. The second diode is connected to the connection path between the capacitor and the positive electrode of the charging port of the DC power supply, the second diode is connected to the connection path between the capacitor and the negative electrode of the charging port of the DC power supply, and the capacitor is connected to the first diode. A vehicle power supply device connected in parallel with respect to the electrical load between the electrical load and the connection path of the second diode.
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との間に接続され、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との間に接続される請求項1に記載の車両用電源装置。 AC power charging port and
A charger that converts AC power supplied to the charging port of the AC power supply into DC power is provided.
The first diode is connected between the positive electrode of the charging port of the DC power supply and the positive electrode of the charger, and the second diode is located between the negative electrode of the charging port of the DC power supply and the negative electrode of the charger. The vehicle power supply device according to claim 1, which is connected to the above.
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三スイッチを開状態とし、前記第二スイッチと前記第四スイッチを閉状態とする請求項1または請求項2に記載の車両用電源装置。 A control unit for controlling the opening and closing of the first switch, the second switch, the third switch, and the fourth switch is provided.
When the control unit charges the power supply inside the vehicle from the power supply outside the vehicle through the charging port of the DC power supply, the first switch and the third switch are opened, and the second switch and the second switch are opened. The vehicle power supply device according to claim 1 or 2, wherein the fourth switch is closed.
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