JP7051377B2 - 車載用電力変換装置 - Google Patents
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Description
(1-1)構成
図1には、本発明の実施形態に係る車載用電力変換装置の構成が示されている。車載用電力変換装置は、主機バッテリ10、正極リレースイッチ12P、負極リレースイッチ12N、走行インバータ40、正極充電リレースイッチ28P、負極充電リレースイッチ28N、充電リレースイッチ34、充電回路32、補機バッテリ22、DCリレースイッチ16、外部充電装置18Aおよび制御部100を備える。車載用電力変換装置は、ハイブリッド自動車、電気自動車等の電動車両に搭載される。以下の説明では、「リレースイッチ」を単に「リレー」という。
搭載先の車両が走行するときは、制御部100は正極リレー12Pおよび負極リレー12Nをオンにし、DCリレー16をオフにする。走行インバータ40は、主機バッテリ10から出力された直流電力を交流電力に変換して車両駆動用のモータジェネレータに供給し、モータジェネレータが発電した交流電力を直流電力に変換して主機バッテリ10に供給する交流直流変換部としての機能を有する。すなわち、走行インバータ40は、主機バッテリ10からモータジェネレータに電力を供給して車両を力行させる。また、走行インバータ40は、車両の走行によってモータジェネレータが発電した電力を主機バッテリ10に供給し、主機バッテリ10を充電する。
車両停止中に外部充電装置18Aによって主機バッテリ10を充電するときは、制御部100は走行インバータ40の動作を停止し、正極リレー12Pをオンにし負極リレー12Nをオフにし、さらにDCリレー16をオンにする。これによって、走行インバータ40が負極側のDC電力線30から切り離されると共に、外部充電装置18Aから主機バッテリ10に至る充電経路が形成される。制御部100は、さらに、正極充電リレー28P、負極充電リレー28N、および充電リレー34をオフにする。
主機バッテリ10の異常により、主機バッテリ10が十分な電力を出力できないことがある。この場合、車両は、走行インバータ40との間で電力を授受するモータジェネレータとは別の駆動装置を用いて走行してもよい。この駆動装置には、モータジェネレータとの間で駆動力を作用し合う発電用モータジェネレータ、エンジン等がある。このような退避走行においても補機バッテリ22から補機に電力が供給される必要がある。そこで、車載用電力変換装置は、以下に説明するように、モータジェネレータの発電電力によって補機バッテリ22を充電してもよい。この際の充電経路は、モータジェネレータ、走行インバータ40、正極線24Pおよび負極線24N、一対の充電線25、ならびに充電回路32を経て補機バッテリ22に至る電力伝送経路である。
走行インバータ40の異常により、走行インバータ40が主機バッテリ10とモータジェネレータとの間で授受される電力を調整することができなくなった場合にも退避走行を行ってもよい。この場合、正極線24Pおよび負極線24N、ならびに一対の充電線25が走行インバータ40によって短絡されてしまい、モータジェネレータの発電電力によって補機バッテリ22を充電することができないことがある。そこで、車載用電力変換装置は、以下に説明するように、主機バッテリ10から出力される電力によって補機バッテリ22を充電してもよい。この際の充電経路は、主機バッテリ10、一対の第2充電線26、および充電回路32を経て補機バッテリ22に至る電力伝送経路である。
車載用電力変換装置は、図1に示される構成の他、図2に示されているように、非接触充電器50を取り外した構成としてもよい。さらに、図3に示されているように、非接触充電器50およびDC充電部182を取り外した構成としてもよい。
図5には第2実施形態に係る車載用電力変換装置の構成が示されている。この車載用電力変換装置は、図2に示されている電池パック52の筐体に、DCリレー16、正極DCILリレー46P、負極DCILリレー46Nおよび追加DCILリレー46Aを追加して収容し、集約型電池パック54を構成したものである。図1~図4に示される要素と同一の構成要素については同一の符号を付してその説明を省略する。
図7には第3実施形態に係る車載用電力変換装置の構成が示されている。この車載用電力変換装置は、図5の車載用電力変換装置と比較して負極リレー12Nの位置が異なる。すなわち、図5の車載用電力変換装置では、負極側の充電線25よりも主機バッテリ10側に負極リレー12Nが設けられているのに対し、本実施形態では、負極側の充電線25と走行インバータ40との間に負極リレー12Nが設けられている。すなわち、一対のDC電力線30によって正極線24Pおよび負極線24Nに接続された外部充電装置18Bに、第1プライマリ・SW回路36Aが一対の充電線25を介して並列接続されている。
(4-1)構成
図9には第4実施形態に係る車載用電力変換装置の構成が示されている。この車載用電力変換装置は、図8の車載用電力変換装置に対して追加正極リレー12Bを追加し、一対の第2充電線26、第2プライマリ・SW回路36B、および第2セカンダリ・SW回路38Bを取り除いたものである。追加正極リレー12Bは、正極線24Pのうち、正極側のDC電力線30と走行インバータ40との間に設けられている。追加正極リレー12Bは、負極リレー12Nと連動する。すなわち、負極リレー12Nがオフからオンに制御されたときは、追加正極リレー12Bもオフからオンに制御され、負極リレー12Nがオンからオフに制御されたときは、追加正極リレー12Bもオンからオフに制御される。
搭載先の車両が走行するときは、制御部100は正極リレー12P、追加負極リレー12A、追加正極リレー12Bおよび負極リレー12Nをオンにし、その他のリレーをオフにする。走行インバータ40は、主機バッテリ10からモータジェネレータに電力を供給して車両を力行させる。また、走行インバータ40は、モータジェネレータが発電した電力を主機バッテリ10に供給し、主機バッテリ10を充電する。
AC充電部181によって主機バッテリ10を充電するときは、制御部100は走行インバータ40の動作を停止し、正極リレー12P、追加負極リレー12A、およびDCリレー16をオンにし、追加正極リレー12Bおよび負極リレー12Nをオフにする。制御部100は、さらに、正極DCILリレー46Pおよび負極DCILリレー46Nをオフにする。これによって、走行インバータ40が一対のDC電力線30から切り離されると共に、AC充電部181から主機バッテリ10に至る充電経路が形成される。AC充電器42は、商用電源から出力され、電源ケーブルからACインレット44に供給される交流電力を直流電力に変換して、一対のDC電力線30に出力する。主機バッテリ10は、AC充電部181から一対のDC電力線30、正極線24Pおよび負極線24Nを介して供給された電力によって充電される。
主機バッテリ10の異常により、主機バッテリ10が十分な電力を出力できない場合、退避走行が行われてもよい。このときモータジェネレータが発電した電力によって補機バッテリ22を充電してもよい。この場合、制御部100は追加正極リレー12Bおよび負極リレー12Nをオンにし、その他のリレーをオフにする。走行インバータ40は、モータジェネレータが発電した電力を一対の充電線25を介して充電回路20に出力する。充電回路20におけるプライマリ・SW回路36およびセカンダリ・SW回路38は、走行インバータ40から供給された電力を調整し、補機バッテリ22に出力し、補機バッテリ22を充電する。
走行インバータ40の異常により、走行インバータ40が主機バッテリ10とモータジェネレータとの間で授受される電力を調整することができなくなった場合にも退避走行を行ってもよい。この場合、一対の充電線25が走行インバータ40によって短絡されてしまい、モータジェネレータの発電電力によって主機バッテリ10を充電することができないことがある。そこで、車載用電力変換装置は、以下に説明するように、主機バッテリ10から出力される電力によって補機バッテリ22を充電してもよい。制御部100は走行インバータ40の動作を停止すると共に、正極リレー12Pおよび追加負極リレー12Aをオンにし、その他のリレーをオフにする。充電回路20におけるプライマリ・SW回路36およびセカンダリ・SW回路38は、主機バッテリ10から正極線24P、負極線24Nおよび一対の充電線25を介して供給された電力を調整し、補機バッテリ22に出力し主機バッテリ10を充電する。
上記では、主機バッテリ10とモータジェネレータとの間で電力を授受する電力変換回路として走行インバータ40が用いられた例について説明した。電力変換回路としては、走行インバータ40の正極線24Pおよび負極線24Nの側に、昇圧コンバータを追加したものが用いられてもよい。
Claims (10)
- 主機バッテリと、
前記主機バッテリの正極および負極にそれぞれ接続された正極線および負極線と、
前記正極線に設けられた正極リレーと、
前記負極線に設けられた負極リレーと、
前記主機バッテリに充電電力を供給する一対のDC電力線と、
前記一対のDC電力線のうちの少なくとも一方に設けられたDCリレーと、
前記主機バッテリ、前記正極リレー、前記負極リレーおよび前記DCリレーを収容する筐体、を備える電池パックであって、前記正極線、前記負極線、前記一対のDC電力線が、前記筐体から引き出された電池パックと、
前記主機バッテリと車両駆動用のモータジェネレータとの間で授受される電力を調整する電力変換回路と、
補機バッテリと、
前記補機バッテリを充電する充電回路と、を備え、
前記正極線は、前記主機バッテリと前記電力変換回路との間に設けられ、
前記負極線は、前記主機バッテリと前記電力変換回路との間に設けられ、
前記一対のDC電力線は、
前記正極線のうち前記正極リレーの前記主機バッテリ側の区間に一方が接続され、前記負極線のうち前記負極リレーの前記電力変換回路側の区間に他方が接続され、または、前記正極線のうち前記正極リレーの前記電力変換回路側の区間に一方が接続され、前記負極線のうち前記負極リレーの前記主機バッテリ側の区間に他方が接続されており、
前記充電回路は、
前記正極線から一方が引き出され、前記負極線から他方が引き出された一対の充電線であって、前記正極リレーと前記電力変換回路との間から一方が引き出され、前記負極リレーと前記電力変換回路との間から他方が引き出された一対の充電線と、
前記正極線から一方が引き出され、前記負極線から他方が引き出された一対の第2充電線であって、前記主機バッテリと前記正極リレーとの間から一方が引き出され、前記主機バッテリと前記負極リレーとの間から他方が引き出された一対の第2充電線と、に接続され、前記第2充電線が前記筐体から引き出されていることを特徴とする車載用電力変換装置。 - 請求項1に記載の車載用電力変換装置において、
前記筐体に収容され、前記第2充電線のうちの少なくとも一方に設けられた充電リレースイッチを備えることを特徴とする車載用電力変換装置。 - 主機バッテリと、
前記主機バッテリと車両駆動用のモータジェネレータとの間で授受される電力を調整する電力変換回路と、
前記主機バッテリと前記電力変換回路との間の正極線に設けられた正極リレーと、
前記主機バッテリと前記電力変換回路との間の負極線に設けられた負極リレーと、
前記正極線および前記負極線のうち少なくとも一方に設けられた第3リレーであって、前記正極リレーよりも前記電力変換回路側、または、前記負極リレーよりも前記電力変換回路側、または、前記正極リレーおよび前記負極リレーよりも前記電力変換回路側に設けられた第3リレーと、
補機バッテリと、
前記補機バッテリを充電する充電回路と、
前記主機バッテリに充電電力を供給する一対のDC電力線と、を備え、
前記一対のDC電力線は、
前記正極線のうち前記正極リレーと前記第3リレーとの間の区間に一方が接続され、前記負極線のうち前記負極リレーの前記電力変換回路側の区間に他方が接続され、または、前記正極線のうち前記正極リレーの前記電力変換回路側の区間に一方が接続され、前記負極線のうち前記負極リレーと前記第3リレーとの間の区間に他方が接続され、または、前記正極線のうち前記正極リレーと前記第3リレーとの間の区間に一方が接続され、前記負極線のうち前記負極リレーともう1つの前記第3リレーとの間の区間に他方が接続されており、
前記充電回路は、
前記正極線から一方が引き出され、前記負極線から他方が引き出された一対の充電線であって、前記一対のDC電力線に対して並列に前記正極線および前記負極線から引き出された一対の充電線に接続され、
前記充電回路は、さらに、前記正極線から一方が引き出され、前記負極線から他方が引き出された一対の第2充電線であって、前記主機バッテリと前記正極リレーとの間から一方が引き出され、前記主機バッテリと前記負極リレーとの間から他方が引き出された一対の第2充電線に接続されていることを特徴とする車載用電力変換装置。 - 請求項1または請求項3に記載の車載用電力変換装置において、
前記車載用電力変換装置が備えるリレー、前記電力変換回路および前記充電回路を制御する制御部を備え、
車両が走行しているときに、前記制御部の制御に応じて前記電力変換回路は、
前記主機バッテリから前記モータジェネレータに力行電力を供給し、または、前記モータジェネレータから前記主機バッテリおよび前記充電線に発電電力を供給し、
前記車両が走行しているときに、前記制御部の制御に応じて前記充電回路は、前記電力変換回路から前記充電線を介して前記発電電力を前記補機バッテリに供給し、または、前記主機バッテリから前記第2充電線を介して前記補機バッテリに電力を供給することを特徴とする車載用電力変換装置。 - 請求項1または請求項2に記載の車載用電力変換装置において、
前記正極リレー、前記負極リレー、前記電力変換回路および前記充電回路を制御する制御部を備え、
車両が停止しており、前記DC電力線から前記主機バッテリに充電電力を供給するときに、前記制御部の制御に応じて前記電力変換回路は電力調整動作を停止し、
前記車両が停止しており、前記DC電力線から前記主機バッテリに充電電力を供給するときに、前記制御部は、前記正極リレーおよび前記負極リレーのうち、前記DC電力線よりも前記主機バッテリ側にある一方をオンにし、他方をオフにすることを特徴とする車載用電力変換装置。 - 請求項5に記載の車載用電力変換装置において、
前記車両が停止しており、前記DC電力線から前記主機バッテリに充電電力を供給するときに、前記制御部の制御に応じて前記充電回路は、前記主機バッテリから前記第2充電線を介して前記補機バッテリに電力を供給することを特徴とする車載用電力変換装置。 - 請求項3に記載の車載用電力変換装置において、
前記正極リレー、前記負極リレー、前記第3リレー、前記電力変換回路および前記充電回路を制御する制御部を備え、
車両が停止しており、前記DC電力線から前記主機バッテリに充電電力を供給するときに、前記制御部の制御に応じて前記電力変換回路は電力調整動作を停止し、
前記車両が停止しており、前記DC電力線から前記主機バッテリに充電電力を供給するときに、前記制御部は、前記正極リレーおよび前記負極リレーをオンにし、前記第3リレーをオフにすることを特徴とする車載用電力変換装置。 - 請求項3に記載の車載用電力変換装置において、
前記正極リレー、前記負極リレー、前記第3リレー、前記電力変換回路および前記充電回路を制御する制御部を備え、
車両が停止しており、前記DC電力線から前記主機バッテリに充電電力を供給するときに、前記制御部の制御に応じて前記電力変換回路は電力調整動作を停止し、
前記車両が停止しており、前記DC電力線から前記主機バッテリに充電電力を供給するときに、前記制御部は、前記正極リレーおよび前記負極リレーをオンにし、前記第3リレーをオフにし、
前記車両が停止しており、前記DC電力線から前記主機バッテリに充電電力を供給するときに、前記制御部の制御に応じて前記充電回路は、前記主機バッテリから前記第2充電線を介して前記補機バッテリに電力を供給することを特徴とする車載用電力変換装置。 - 請求項1または請求項3に記載の車載用電力変換装置において、
前記車載用電力変換装置が備えるリレー、前記電力変換回路および前記充電回路を制御する制御部を備え、
前記主機バッテリに異常があるときの退避走行時に、前記制御部の制御に応じて前記電力変換回路は、前記モータジェネレータから前記充電線に発電電力を供給し、
前記主機バッテリに異常があるときの退避走行時に、前記制御部の制御に応じて前記充電回路は、前記電力変換回路から前記充電線を介して前記発電電力を前記補機バッテリに供給することを特徴とする車載用電力変換装置。 - 請求項1または請求項3に記載の電力変換装置において、
前記車載用電力変換装置が備えるリレー、前記電力変換回路および前記充電回路を制御する制御部を備え、
前記電力変換回路に異常があるときの退避走行時に、前記制御部の制御に応じて前記充電回路は、前記主機バッテリから前記第2充電線を介して前記補機バッテリに電力を供給することを特徴とする車載用電力変換装置。
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