JP7059723B2

JP7059723B2 - 車両用電源システム

Info

Publication number: JP7059723B2
Application number: JP2018051095A
Authority: JP
Inventors: 清竹内
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2018-03-19
Filing date: 2018-03-19
Publication date: 2022-04-26
Anticipated expiration: 2038-03-19
Also published as: JP2019165540A

Description

本開示は、車両用電源システムに関する。

近年、モータを動力源とする電気自動車が普及している。電気自動車の中には、並列に配置された複数の蓄電装置（バッテリー）から車両の機器（例えばモータ）に電力が供給されるものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１－１９９９３４号公報

上記の電気自動車では、複数の蓄電装置の電圧差が大きくなる恐れがある。そして、複数の蓄電装置の電圧差が大きくなると、その後、複数の蓄電装置を並列接続できず、大きな容量の電源として供給できない。

そこで、本開示はこれらの点に鑑みてなされたものであり、電圧差がある複数の蓄電装置を早期に同電圧にさせることを目的とする。

本開示の一の態様においては、第１蓄電装置及び第２蓄電装置が並列に配置された車両用電源システムであって、システム起動時に、前記第１蓄電装置及び前記第２蓄電装置の電圧をそれぞれ検出する検出部と、前記検出部によって検出された前記第１蓄電装置及び前記第２蓄電装置の電圧に電圧差があるか否かを判定する判定部と、前記判定部によって前記電圧差があると判定された場合には、前記第１蓄電装置及び前記第２蓄電装置のうちの電圧が高い蓄電装置から電力消費装置に電力を供給させて、前記第１蓄電装置と前記第２蓄電装置を同電圧にさせる制御部と、を備える、車両用電源システムを提供する。

また、前記検出部は、車両に搭載された機器への電力の供給前に、前記第１蓄電装置及び前記蓄電装置の電圧をそれぞれ検出し、前記制御部は、前記第１蓄電装置と前記第２蓄電装置を同電圧にさせた後に、前記機器へ前記第１蓄電装置及び前記第２蓄電装置から電力を供給させることとしてもよい。

また、前記制御部は、前記判定部によって前記電圧差があると判定された場合には、前記第１蓄電装置及び前記第２蓄電装置のうちの電圧が高い蓄電装置のみを接続して前記電力消費装置に電力を供給した後に、前記第１蓄電装置及び前記第２蓄電装置を接続して前記機器に電力を供給させることとしてもよい。

また、前記電力消費装置は、複数設けられており、前記制御部は、前記判定部によって前記電圧差があると判定された場合には、前記電圧差の大きさに応じて、電圧が高い蓄電装置から前記複数の電力消費装置から選択した少なくとも一つの電力消費装置に電力を供給させることとしてもよい。

また、前記電力消費装置は、ヒーターであることとしてもよい。

本開示によれば、電圧差がある複数の蓄電装置を早期に同電圧にできるという効果を奏する。

本発明の一の実施形態に係る車両用電源システムＳの構成を説明するための模式図である。システム起動時の処理を説明するためのフローチャートである。

＜車両用電源システムの構成＞
本発明の一の実施形態に係る車両用電源システムの構成について、図１を参照しながら説明する。

図１は、一の実施形態に係る車両用電源システムＳの構成を説明するための模式図である。車両用電源システムＳは、車両に搭載された高電圧のシステムである。車両は、ここでは、電気自動車である。車両用電源システムＳは、図１に示すように、第１バッテリーパック１０と、第２バッテリーパック２０と、インバータ３０と、モータ３５と、ヒーター４０と、ＤＣＤＣコンバータ５０と、制御装置９０とを有する。

車両用電源システムＳは、詳細は後述するが、システム起動時に第１バッテリーパック１０及び第２バッテリーパック２０に電圧差がある場合には、電圧が高いバッテリーパックから電力消費装置（ヒーター４０等）に電力を供給して、２つのバッテリーパックを同電圧にさせる。なお、システム起動時は、例えば、車両を走行させるためにモータ３５に電力を供給する動作起動時や、バッテリーパックを充電させる動作起動時を意味する。また、バッテリーパックに電圧差が生じるのは、例えば、システム作動時以外の時の自己放電に差が生じるためである。

第１バッテリーパック１０及び第２バッテリーパック２０は、並列に配置された蓄電装置である。第１バッテリーパック１０及び第２バッテリーパック２０は、例えば車両を走行させるために、モータ３５に電力を供給する。また、第１バッテリーパック１０及び第２バッテリーパック２０は、外部から供給される電力を蓄電する。本実施形態では、第１バッテリーパック１０が第１蓄電装置に該当し、第２バッテリーパック２０が第２蓄電装置に該当する。

第１バッテリーパック１０は、蓄電部１２と、第１リレー部１４と、第２リレー部１５と、検出部１６とを有する。蓄電部１２は、例えばリチウムイオン電池であり、複数のセルから成る。第１リレー部１４は、蓄電部１２と抵抗１３に接続されており、蓄電部１２及び抵抗１３を電気的に接続させるか否かを切り替える。第２リレー部１５は、第１リレー部１４と並列に設けられており、回路を電気的に接続させるか否かを切り替える。検出部１６は、蓄電部１２の電圧を検出する。検出部１６は、車両用電源システムＳのシステム起動時（例えば、モータ３５への電力の供給前）に、蓄電部１２の電圧を検出する。

第２バッテリーパック２０は、蓄電部２２と、第１リレー部２４と、第２リレー部２５と、検出部２６とを有する。蓄電部２２は、例えばリチウムイオン電池であり、複数のセルから成る。第１リレー部２４は、蓄電部２２と抵抗２３に接続されており、蓄電部２２及び抵抗２３を電気的に接続させるか否かを切り替える。第２リレー部２５は、第１リレー部２４と並列に設けられており、回路を電気的に接続させるか否かを切り替える。検出部２６は、蓄電部２２の電圧を検出する。検出部２６は、車両用電源システムＳのシステム起動時（例えば、モータ３５への電力の供給前）に、蓄電部２２の電圧を検出する。

インバータ３０は、第１バッテリーパック１０及び第２バッテリーパック２０からの直流電力を交流電力に変換する。
モータ３５は、動力源であり、車両を走行させるための動力を発生させる。モータ３５は、例えば３相モータである。モータ３５は、第１バッテリーパック１０及び第２バッテリーパック２０からインバータ３０を介して電力が供給される機器に該当する。

ヒーター４０及びＤＣＤＣコンバータ５０は、システム起動時に、第１バッテリーパック１０や第２バッテリーパック２０から供給された電力を消費可能な電力消費装置である。ヒーター４０には、リレー部４２がＯＮ状態の際に電力が供給され、ＤＣＤＣコンバータ５０には、リレー部５２がＯＮ状態の際に電力が供給される。上記では、電力消費装置がヒーター４０及びＤＣＤＣコンバータ５０であることとしたが、これに限定されず、例えばエアコン用の電動コンプレッサーも電力消費装置であってもよい。

制御装置９０は、例えばＥＣＵ（Electronic Control Unit）であり、車両用電源システムＳの動作を制御する。例えば、制御装置９０は、第１バッテリーパック１０及び第２バッテリーパック２０からモータ３５や電力消費装置への電力供給を制御する。

前述したように、第１バッテリーパック１０及び第２バッテリーパック２０は、システム作動時以外の時の自己放電等によって電圧差が生じうる。そこで、制御装置９０は、システム起動時に、第１バッテリーパック１０及び第２バッテリーパック２０に電圧差があるか否かを判定する判定部として機能する。すなわち、制御装置９０は、検出部１６が検出した蓄電部１２の電圧と、検出部２６が検出した蓄電部２２の電圧が異なるか否かを判定する。

制御装置９０は、システム起動時に第１バッテリーパック１０と第２バッテリーパック２０に電圧差があると判定された場合には、第１バッテリーパック１０と第２バッテリーパック２０を同電圧にさせる制御部として機能する。制御装置９０は、電圧差があると判定された場合には、第１バッテリーパック１０及び第２バッテリーパック２０のうちの電圧が高いバッテリーパックから電力消費装置（ヒーター４０、ＤＣＤＣコンバータ５０）に電力を供給させる。

制御装置９０は、電圧差があると判定された場合には、第１バッテリーパック１０及び第２バッテリーパック２０のうちの電圧が高いバッテリーパックのみを接続して電力消費装置に電力を供給させる。例えば、第１バッテリーパック１０の電圧が第２バッテリーパック２０の電圧よりも高い場合には、制御装置９０は、第１バッテリーパック１０のみを接続して第１バッテリーパック１０から電力消費装置に電力を供給させる。この際、制御装置９０は、第１バッテリーパック１０の第１リレー部１４及び第２リレー部１５と、第２バッテリーパック２０の第１リレー部２４及び第２リレー部２５の接続状態を切り替えることで、電力消費装置に電力を供給するバッテリーパックを設定する。また、制御装置９０は、電力を供給する電力消費装置のリレー部（例えば、ヒーター４０のリレー部４２）をＯＮ状態にする。

制御装置９０は、電圧差があると判定された場合には、電圧差の大きさに応じて、電圧が高いバッテリーパックから複数の電力消費装置から選択した少なくとも一つの電力消費装置に電力を供給させてもよい。例えば、制御装置９０は、電圧差が大きい場合には、ヒーター４０及びＤＣＤＣコンバータ５０の両方に電力を供給させ、電圧差が小さい場合には、ヒーター４０のみに電力を供給させる。

また、制御装置９０は、第１バッテリーパック１０と第２バッテリーパック２０が同電圧になったか否かを判定する。例えば、制御装置９０は、検出部１６、２６が検出した電圧によって、第１バッテリーパック１０と第２バッテリーパック２０が同電圧になったか否かを判定する。制御装置９０は、同電圧になったと判定された場合には、電力消費装置への電力供給を停止させる。

制御装置９０は、第１バッテリーパック１０と第２バッテリーパック２０を同電圧にさせた後に、モータ３５へ第１バッテリーパック１０と第２バッテリーパック２０から電力を供給させる。すなわち、制御装置９０は、第１バッテリーパック１０及び第２バッテリーパック２０を接続して、モータ３５に電力を供給させる。これにより、並列接続された第１バッテリーパック１０及び第２バッテリーパック２０を供給可能容量が大きい電源として利用できる。

＜システム起動時の処理＞
車両用電源システムＳのシステム起動時の処理の一例について、図２を参照しながら説明する。

図２は、システム起動時の処理を説明するためのフローチャートである。ここでは、運転者がイグニッションスイッチをＯＮしたことにより、インバータ３０を介してモータ３５に電力を供給するためにシステムが起動されたものとする。システム起動時に、第１バッテリーパック１０の第１リレー部１４及び第２リレー部１５と、第２バッテリーパック２０の第１リレー部２４及び第２リレー部２５は、ＯＦＦ状態である。

まず、制御装置９０は、第１バッテリーパック１０及び第２バッテリーパック２０の電圧を検出させる（ステップＳ１０２）。すなわち、第１バッテリーパック１０の検出部１６が蓄電部１２の電圧を検出し、第２バッテリーパック２０の検出部２６が蓄電部２２の電圧を検出する。

次に、制御装置９０は、２つのバッテリーパックが電圧差であるか否かを判定する（ステップＳ１０４）。ここでは、第１バッテリーパック１０の蓄電部１２の電圧が、第２バッテリーパック２０の蓄電部２２の電圧よりも高いものとする（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）。

次に、制御装置９０は、電圧の高いバッテリーパックから電力消費装置（ここでは、ヒーター４０）に電力を供給させる（ステップＳ１０６）。すなわち、制御装置９０は、第１バッテリーパック１０の第１リレー部１４及び第２リレー部１５と、リレー部４２をＯＮさせて、第１バッテリーパック１０からヒーター４０に電力を供給する。

次に、制御装置９０は、第１バッテリーパック１０及び第２バッテリーパック２０が同電圧になったか否かを判定する（ステップＳ１０８）。同電圧になった場合には（ステップＳ１０８：Ｙｅｓ）、制御装置９０は、リレー部４２をＯＦＦにして電力消費装置への電力供給を停止する（ステップＳ１１０）。すなわち、制御装置９０は、第１バッテリーパック１０からヒーター４０への電力供給を停止する。

その後、制御装置９０は、第２バッテリーパック２０の第１リレー部２４及び第２リレー部２５をＯＮ状態にして、第１バッテリーパック１０及び第２バッテリーパック２０からモータ３５に電力を供給させる（ステップＳ１１２）。これにより、並列接続された第１バッテリーパック１０及び第２バッテリーパック２０から、インバータ３０を介してモータ３５に供給される電力量が多くなる。

なお、上記では、２つのバッテリーパック（第１バッテリーパック１０及び第２バッテリーパック２０）が並列に配置されていることとしたが、これに限定されない。例えば、３つ以上のバッテリーパックが並列に配置されていてもよい。バッテリーパックが３つ以上並列に配置されている場合には、電圧差が大きくなりやすいので、上述した処理がより有効に奏される。

また、上記では、車両が電気自動車であることとしたが、これに限定されない。例えば、車両は、複数の蓄電装置が並列に配置されたハイブリット車やプラグインハイブリット車であってもよい。

＜本実施形態における効果＞
上述した車両用電源システムＳは、システム起動時に、並列に配置された第１バッテリーパック１０及び第２バッテリーパック２０の電圧を検出する。そして、車両用電源システムＳは、２つのバッテリーパックに電圧差があると判定した場合には、電圧が高いバッテリーパックから電力消費装置（ヒーター４０等）に電力を供給して、同電圧にさせる。
これにより、システム起動時に第１バッテリーパック１０と第２バッテリーパック２０に電圧差がある場合には、電圧が高いバッテリーパックから電力消費装置に電力を供給させることで、２つのバッテリーパックを早期に同電圧にさせることができる。この結果、その後に、２つのバッテリーパックを並列接続して供給可能容量が大きい電源として利用することが可能となる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の分散・統合の具体的な実施の形態は、以上の実施の形態に限られず、その全部又は一部について、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を合わせ持つ。

Ｓ車両用電源システム
１０第１バッテリーパック
１６検出部
２０第２バッテリーパック
２６検出部
３５モータ
４０ヒーター
５０ＤＣＤＣコンバータ
９０制御装置

Claims

第１蓄電装置及び第２蓄電装置が並列に配置された車両用電源システムであって、
車両の走行用のモータへの電力の供給前に、前記第１蓄電装置及び前記第２蓄電装置の電圧をそれぞれ検出する検出部と、
前記検出部によって検出された前記第１蓄電装置及び前記第２蓄電装置の電圧に電圧差があるか否かを判定する判定部と、
前記判定部によって前記電圧差があると判定された場合には、前記第１蓄電装置及び前記第２蓄電装置のうちの電圧が高い蓄電装置から前記モータとは異なる電力消費装置に電力を供給して消費させて、前記第１蓄電装置と前記第２蓄電装置を同電圧にさせる制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記第１蓄電装置と前記第２蓄電装置が同電圧になると、前記電力消費装置への電力供給を停止した後に、前記モータへ前記第１蓄電装置及び前記第２蓄電装置から電力を供給させる、
車両用電源システム。
前記電力消費装置は、複数設けられており、
前記制御部は、
前記判定部によって前記電圧差があると判定された場合には、
前記電圧差の大きさに応じて、電圧が高い蓄電装置から前記複数の電力消費装置から選択した少なくとも一つの電力消費装置に電力を供給させる、
請求項１に記載の車両用電源システム。
前記電力消費装置は、ヒーターである、
請求項１又は２に記載の車両用電源システム。