JP7237682B2 - vehicle power supply - Google Patents

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Description

本発明は、車両用電源装置に関し、特に、充電時に於ける発熱を抑制できる車両用電源装置に関する。 BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vehicle power supply, and more particularly to a vehicle power supply capable of suppressing heat generation during charging.

乗用車等の車両として、ハイブリッド自動車や電気自動車が登場してきており、これらの車両には大型のバッテリが搭載されている。更に近年に於いては、連続走行距離を延長するために、車両に搭載されるバッテリの大型化が進行している。またバッテリの大型化に伴い、バッテリを充電する充電器も、例えば、従来は50kW程度であったものが150kW程度まで高出力化している。 Hybrid vehicles and electric vehicles have appeared as vehicles such as passenger cars, and these vehicles are equipped with large-sized batteries. Furthermore, in recent years, in order to extend the continuous running distance, the size of the battery mounted on the vehicle is increasing. In addition, as the size of the battery increases, the output of the charger for charging the battery is increased from about 50 kW in the past to about 150 kW, for example.

また、バッテリの充電を効率的に行うために、バッテリの接続形態を充電時と放電時で変更する発明が、以下の特許文献1および特許文献2に記載されている。 In addition, Patent Documents 1 and 2 below disclose inventions that change the connection configuration of the battery between charging and discharging in order to charge the battery efficiently.

特開平7-131906号公報JP-A-7-131906 特開平8-340641号公報JP-A-8-340641

しかしながら、上記した大容量のバッテリに於いては、充放電を繰り返すとバッテリの温度が高温になる傾向にある。従って、車載バッテリとして、リチウムイオン電池を採用した場合、リチウムイオン電池の最大許容温度は約60℃程度であることを考慮すると、リチウムイオン電池の劣化を抑制するために、充電時の電力が制限されることでバッテリの充電に長時間を要する課題があった。また、車両で長距離の移動を行う場合は、バッテリを頻繁に充電しなければならない課題があった。 However, in the above-described large-capacity battery, the temperature of the battery tends to rise after repeated charging and discharging. Therefore, when a lithium-ion battery is used as an on-board battery, the maximum allowable temperature of the lithium-ion battery is about 60°C. As a result, there was a problem that it took a long time to charge the battery. In addition, when the vehicle travels long distances, there is a problem that the battery must be charged frequently.

更に、出力を高めて充電を行うと、電力の供給径路に介在する電線、バスバー、リレー等が、流れる電流の二乗に比例して発熱する。よって、出力値を抑えて充電せざるを得ず、充電に長時間を要する課題があった。特に夏期に於いては、バッテリ自体が高温となるため、上記した発熱に起因した課題が顕著になることがあった。 Furthermore, when the battery is charged with an increased output, electric wires, bus bars, relays, etc. intervening in the power supply path generate heat in proportion to the square of the flowing current. Therefore, there is no choice but to charge while suppressing the output value, and there is a problem that charging takes a long time. Especially in summer, the temperature of the battery itself becomes high, so the above-described problem caused by the heat generation becomes noticeable.

本発明は、このような問題点を鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、充電時に於けるバッテリの発熱および電圧降下による出力低下を抑制することができる車両用電源装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a vehicle power supply device capable of suppressing output reduction due to battery heat generation and voltage drop during charging. That's what it is.

本発明の車両用電源装置は、複数のバッテリセルを繋げた複数のバッテリモジュールから成るバッテリと、車両の外部に存在する電源である外部電源または車両搭載負荷と、前記バッテリとを接続する電源接続ラインと、前記電源接続ラインに介装され、前記バッテリが前記車両搭載負荷に接続されて放電する放電時と、前記バッテリが前記外部電源に接続されて充電される充電時とで、前記バッテリモジュールの接続形態を変更する制御ユニットと、を具備し、前記制御ユニットは、前記バッテリの充電が始まったときに、前記バッテリモジュールの接続形態を変更し、前記制御ユニットは、前記充電時に於いて、前記バッテリを冷却する冷却循環装置を運転することを特徴とする。A power source device for a vehicle according to the present invention is a power supply connection that connects a battery composed of a plurality of battery modules in which a plurality of battery cells are connected, an external power source that is a power source existing outside the vehicle or a load mounted on the vehicle, and the battery. and the battery module is interposed in the power supply connection line and is discharged during discharge when the battery is connected to the on-vehicle load and during charging when the battery is connected to the external power supply and charged. and a control unit that changes the connection configuration of the battery module, wherein the control unit changes the connection configuration of the battery module when charging of the battery starts, and the control unit changes the connection configuration of the battery module during charging. A cooling circulation device for cooling the battery is operated.

更に、本発明の車両用電源装置では、複数のバッテリセルを繋げた複数のバッテリモジュールから成るバッテリと、車両の外部に存在する電源である外部電源または車両搭載負荷と、前記バッテリとを接続する電源接続ラインと、前記電源接続ラインに介装され、前記バッテリが前記車両搭載負荷に接続されて放電する放電時と、前記バッテリが前記外部電源に接続されて充電される充電時とで、前記バッテリモジュールの接続形態を変更する制御ユニットと、を具備し、前記制御ユニットは、前記バッテリの充電が始まったときに、前記バッテリモジュールの接続形態を変更し、前記制御ユニットは、前記バッテリの充電が始まったときに、前記車両の冷却装置を用いて前記バッテリを冷却することを特徴とする。Further, in the vehicle power supply device of the present invention, a battery composed of a plurality of battery modules in which a plurality of battery cells are connected, an external power supply or vehicle-mounted load that is a power supply existing outside the vehicle, and the battery are connected. a power supply connection line; and a discharging operation in which the battery connected to the vehicle-mounted load connected to the power supply connection line is discharged, and a charging operation in which the battery is connected to the external power supply and charged. a control unit that changes the connection form of the battery module, wherein the control unit changes the connection form of the battery module when charging of the battery starts, and the control unit changes the connection form of the battery. is started, the battery is cooled using the cooling device of the vehicle.

更に、本発明の車両用電源装置では、前記制御ユニットは、前記充電時に於いて、切替装置及びスイッチを含む電子デバイスを冷却することを特徴とする。Further, in the vehicle power supply device of the present invention, the control unit cools an electronic device including a switching device and a switch during the charging.

更に、本発明の車両用電源装置では、前記制御ユニットは、前記充電時に於いて、余剰の電力を前記冷却循環装置に供給することを特徴とする。Further, in the vehicle power supply device of the present invention, the control unit supplies surplus electric power to the cooling circulation device during the charging.

更に、本発明の車両用電源装置では、前記制御ユニットは、前記バッテリの充電が始まったときに、切替装置及びスイッチを含む電子デバイスを冷却することを特徴とする。Further, in the vehicle power supply device of the present invention, the control unit cools the electronic device including the switching device and the switch when charging of the battery is started.

更に、本発明の車両用電源装置では、前記バッテリを充電する際の余剰電力により、前記車両の前記冷却装置の圧縮機を運転することを特徴とする。Further, in the vehicle power supply device of the present invention, the surplus electric power generated when the battery is charged is used to operate the compressor of the cooling device of the vehicle.

更に、本発明の車両用電源装置では、前記バッテリは、複数の前記バッテリモジュールから成る第1バッテリモジュール群と、複数の前記バッテリモジュールから成る第2バッテリモジュール群と、を有し、前記制御ユニットは、前記放電時に於いては、前記第1バッテリモジュール群と前記第2バッテリモジュール群とを直列に接続し、前記充電時に於いては、前記第1バッテリモジュール群と前記第2バッテリモジュール群とを並列に接続することを特徴とする。Further, in the vehicle power supply device of the present invention, the battery has a first battery module group consisting of a plurality of the battery modules and a second battery module group consisting of a plurality of the battery modules, and the control unit connects the first battery module group and the second battery module group in series during the discharging, and connects the first battery module group and the second battery module group during the charging. are connected in parallel.

更に、本発明の車両用電源装置では、前記制御ユニットは、前記外部電源が前記車両と接続されたら、前記バッテリモジュールの接続形態を変更することを特徴とする。Further, in the vehicle power supply device of the present invention, the control unit changes the connection form of the battery module when the external power supply is connected to the vehicle.

更に、本発明の車両用電源装置では、前記制御ユニットは、前記放電時に於いては、前記バッテリモジュールを直列に接続し、前記充電時に於いては、前記バッテリモジュールを並列に接続することを特徴とする。Further, in the vehicle power supply device of the present invention, the control unit connects the battery modules in series during the discharging, and connects the battery modules in parallel during the charging. and

本発明の車両用電源装置は、複数のバッテリセルを繋げた複数のバッテリモジュールから成るバッテリと、車両の外部に存在する電源である外部電源または車両搭載負荷と、前記バッテリとを接続する電源接続ラインと、前記電源接続ラインに介装され、前記バッテリが前記車両搭載負荷に接続されて放電する放電時と、前記バッテリが前記外部電源に接続されて充電される充電時とで、前記バッテリモジュールの接続形態を変更する制御ユニットと、を具備し、前記制御ユニットは、前記バッテリの充電が始まったときに、前記バッテリモジュールの接続形態を変更し、前記制御ユニットは、前記充電時に於いて、前記バッテリを冷却する冷却循環装置を運転することを特徴とする。これにより、本発明の車両用電源装置によれば、バッテリと共に、切替装置及びスイッチを含む電子デバイスを、効果的に冷却することができる。A power source device for a vehicle according to the present invention is a power supply connection that connects a battery composed of a plurality of battery modules in which a plurality of battery cells are connected, an external power source that is a power source existing outside the vehicle or a load mounted on the vehicle, and the battery. and the battery module is interposed in the power supply connection line and is discharged during discharge when the battery is connected to the on-vehicle load and during charging when the battery is connected to the external power supply and charged. and a control unit that changes the connection configuration of the battery module, wherein the control unit changes the connection configuration of the battery module when charging of the battery starts, and the control unit changes the connection configuration of the battery module during charging. A cooling circulation device for cooling the battery is operated. Thus, according to the vehicle power supply device of the present invention, it is possible to effectively cool the electronic device including the switching device and the switch together with the battery.

更に、本発明の車両用電源装置は、複数のバッテリセルを繋げた複数のバッテリモジュールから成るバッテリと、車両の外部に存在する電源である外部電源または車両搭載負荷と、前記バッテリとを接続する電源接続ラインと、前記電源接続ラインに介装され、前記バッテリが前記車両搭載負荷に接続されて放電する放電時と、前記バッテリが前記外部電源に接続されて充電される充電時とで、前記バッテリモジュールの接続形態を変更する制御ユニットと、を具備し、前記制御ユニットは、前記バッテリの充電が始まったときに、前記バッテリモジュールの接続形態を変更し、前記制御ユニットは、前記バッテリの充電が始まったときに、前記車両の冷却装置を用いて前記バッテリを冷却することを特徴とする。これにより、本発明の車両用電源装置によれば、例えば蒸気圧縮冷凍サイクルから成る車室内空調装置によりバッテリを効果的に冷却することが出来る。Further, the vehicle power supply device of the present invention connects a battery composed of a plurality of battery modules in which a plurality of battery cells are connected, an external power supply or a vehicle-mounted load that is a power supply existing outside the vehicle, and the battery. a power supply connection line; and a discharging operation in which the battery connected to the vehicle-mounted load connected to the power supply connection line is discharged, and a charging operation in which the battery is connected to the external power supply and charged. a control unit that changes the connection form of the battery module, wherein the control unit changes the connection form of the battery module when charging of the battery starts, and the control unit changes the connection form of the battery. is started, the battery is cooled using the cooling device of the vehicle. As a result, according to the vehicle power supply device of the present invention, the battery can be effectively cooled by the vehicle interior air conditioner, which is composed of, for example, a vapor compression refrigeration cycle.

更に、本発明の車両用電源装置では、前記制御ユニットは、前記充電時に於いて、切替装置及びスイッチを含む電子デバイスを冷却することを特徴とする。これにより、本発明の車両用電源装置によれば、切替装置及びスイッチ等電子デバイスを含むバッテリを高温時に冷却することで、充電時に於いてバッテリを高温時に冷却し、効果的に充電を行うことができる。Further, in the vehicle power supply device of the present invention, the control unit cools an electronic device including a switching device and a switch during the charging. Thus, according to the vehicle power supply device of the present invention, the battery including electronic devices such as the switching device and the switch is cooled at a high temperature, so that the battery can be cooled at a high temperature at the time of charging, and charging can be performed effectively. can be done.

更に、本発明の車両用電源装置では、前記制御ユニットは、前記充電時に於いて、余剰の電力を前記冷却循環装置に供給することを特徴とする。これにより、本発明の車両用電源装置によれば、充電時に於ける余剰電力をバッテリ冷却装置に供給することで、余剰電力用の専用電源を不要にでき、更にバッテリの冷却に要する電力を削減できる。Further, in the vehicle power supply device of the present invention, the control unit supplies surplus electric power to the cooling circulation device during the charging. Thus, according to the vehicle power supply device of the present invention, by supplying the battery cooling device with surplus power during charging, it is possible to eliminate the need for a dedicated power source for the surplus power, and further reduce the power required for cooling the battery. can.

更に、本発明の車両用電源装置では、前記制御ユニットは、前記バッテリの充電が始まったときに、切替装置及びスイッチを含む電子デバイスを冷却することを特徴とする。これにより、本発明の車両用電源装置によれば、例えば蒸気圧縮冷凍サイクルから成る車室内空調装置によりバッテリを効果的に冷却することが出来る。Further, in the vehicle power supply device of the present invention, the control unit cools the electronic device including the switching device and the switch when charging of the battery is started. As a result, according to the vehicle power source apparatus of the present invention, the battery can be effectively cooled by the vehicle interior air conditioner, which is composed of, for example, a vapor compression refrigeration cycle.

更に、本発明の車両用電源装置では、前記バッテリを充電する際の余剰電力により、前記車両の前記冷却装置の圧縮機を運転することを特徴とする。これにより、本発明の車両用電源装置によれば、余剰電力により車両の冷却装置の圧縮機を運転することで、車室内空調装置の運転に要するエネルギを低減できる。Further, in the vehicle power supply device of the present invention, the surplus electric power generated when the battery is charged is used to operate the compressor of the cooling device of the vehicle. Thus, according to the vehicle power supply device of the present invention, by operating the compressor of the cooling device of the vehicle with the surplus electric power, the energy required for operating the vehicle interior air conditioner can be reduced.

更に、本発明の車両用電源装置では、前記バッテリは、複数の前記バッテリモジュールから成る第1バッテリモジュール群と、複数の前記バッテリモジュールから成る第2バッテリモジュール群と、を有し、前記制御ユニットは、前記放電時に於いては、前記第1バッテリモジュール群と前記第2バッテリモジュール群とを直列に接続し、前記充電時に於いては、前記第1バッテリモジュール群と前記第2バッテリモジュール群とを並列に接続することを特徴とする。これにより、本発明の車両用電源装置によれば、放電時に於いて高電圧の電力を車両搭載負荷に供給できる。また、充電時に於いてバッテリの発熱を抑制し、且つ、バッテリを効果的に充電することができる。Further, in the vehicle power supply device of the present invention, the battery has a first battery module group consisting of a plurality of the battery modules and a second battery module group consisting of a plurality of the battery modules, and the control unit connects the first battery module group and the second battery module group in series during the discharging, and connects the first battery module group and the second battery module group during the charging. are connected in parallel. Thus, according to the vehicle power supply device of the present invention, it is possible to supply high-voltage power to the vehicle-mounted load during discharging. In addition, it is possible to suppress the heat generation of the battery during charging and to effectively charge the battery.

更に、本発明の車両用電源装置では、前記制御ユニットは、前記外部電源が前記車両と接続されたら、前記バッテリモジュールの接続形態を変更することを特徴とする。これにより、本発明の車両用電源装置によれば、接続プラグなどの接続手段による接続を契機として、バッテリモジュールの接続形態を最適化することができる。Further, in the vehicle power supply device of the present invention, the control unit changes the connection form of the battery module when the external power supply is connected to the vehicle. Thus, according to the vehicle power supply device of the present invention, it is possible to optimize the connection form of the battery modules, triggered by the connection by the connection means such as the connection plug.

更に、本発明の車両用電源装置では、前記制御ユニットは、前記放電時に於いては、前記バッテリモジュールを直列に接続し、前記充電時に於いては、前記バッテリモジュールを並列に接続することを特徴とする。これにより、本発明の車両用電源装置によれば、放電時に於いてバッテリモジュールを直列に接続することで、高電圧の電力を車両搭載負荷に供給できる。また、充電時に於いては、バッテリモジュールを並列に接続することで、充電時に於けるバッテリモジュールの発熱を抑制し、バッテリモジュールを効果的に充電することができる。Further, in the vehicle power supply device of the present invention, the control unit connects the battery modules in series during the discharging, and connects the battery modules in parallel during the charging. and Thus, according to the vehicle power supply device of the present invention, by connecting the battery modules in series during discharging, high-voltage power can be supplied to the vehicle-mounted load. Also, during charging, by connecting the battery modules in parallel, heat generation of the battery modules during charging can be suppressed, and the battery modules can be effectively charged.

本発明の実施の形態に係る車両用電源装置を示す図であり、(A)は車両用電源装置を備えた車両を示す斜視図であり、(B)は車両用電源装置を示すブロック図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a diagram showing a vehicle power supply device according to an embodiment of the present invention, where (A) is a perspective view showing a vehicle provided with the vehicle power supply device, and (B) is a block diagram showing the vehicle power supply device; be. 本発明の実施の形態に係る車両用電源装置を示す回路図である。1 is a circuit diagram showing a vehicle power supply device according to an embodiment of the present invention; FIG. 本発明の実施の形態に係る車両用電源装置を備えた車両を示す平面図である。1 is a plan view showing a vehicle equipped with a vehicle power supply device according to an embodiment of the present invention; FIG. 本発明の実施の形態に係る車両用電源装置の、放電時(走行時)に於ける動作を示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram showing the operation of the vehicle power supply device according to the embodiment of the present invention during discharging (during running); 本発明の実施の形態に係る車両用電源装置の、充電時に於ける動作を示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram showing the operation during charging of the vehicle power source device according to the embodiment of the present invention;

以下、本発明の実施形態に係る車両用電源装置10を図面に基づき詳細に説明する。以下の説明では、同一の部材には原則として同一の符番を用い、繰り返しの説明は省略する。 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION A vehicle power supply device 10 according to an embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. In the following description, in principle, the same reference numerals are used for the same members, and repeated descriptions are omitted.

図1(A)は、車両用電源装置10を搭載した車両20を説明する斜視図である。図1(B)は、車両20の接続構成を示すブロック図である。 FIG. 1A is a perspective view illustrating a vehicle 20 equipped with a vehicle power supply device 10. FIG. FIG. 1B is a block diagram showing the connection configuration of the vehicle 20. As shown in FIG.

図1(A)に示す如く、自動車や電車等の車両20には、モータや様々な電装部品に電力を供給するための車両用電源装置10が搭載されている。車両20としては、EV(Electric Vehicle)、HEV(Hybrid Electric Vehicle)やPHEV(Plug-in Hybrid Electric Vehicle)等を採用できる。そして、これらの車両20にも、高い蓄電機能を有した車両用電源装置10が搭載されている。 As shown in FIG. 1A, a vehicle 20 such as an automobile or a train is equipped with a vehicle power supply device 10 for supplying electric power to a motor and various electrical components. As the vehicle 20, an EV (Electric Vehicle), an HEV (Hybrid Electric Vehicle), a PHEV (Plug-in Hybrid Electric Vehicle), or the like can be employed. These vehicles 20 are also equipped with the vehicle power supply device 10 having a high power storage function.

車両20は、車体22と、車両20の底面23の近傍に規定されたバッテリ配置領域21に配設された車両用電源装置10と、車両用電源装置10から供給される電力により駆動されるモータ14と、モータの駆動力で回転するタイヤ(図示せず)と、を有している。ここで、バッテリ配置領域21は、底面23以外の領域に配置することも可能であり、例えば、後部座席の後方にバッテリ配置領域21を設定することもできる。 The vehicle 20 includes a vehicle body 22, a vehicle power supply 10 arranged in a battery arrangement area 21 defined in the vicinity of a bottom surface 23 of the vehicle 20, and a motor driven by electric power supplied from the vehicle power supply 10. 14 and a tire (not shown) that rotates with the driving force of the motor. Here, the battery placement area 21 can be placed in an area other than the bottom surface 23, and for example, the battery placement area 21 can be set behind the rear seats.

図1(B)に示す如く、本実施形態の車両用電源装置10は、バッテリ11と制御ユニット16とを有する。バッテリ11は、例えば、リチウムイオンバッテリやニッケル水素バッテリであり、板状の複数のバッテリモジュール12(図2等参照)から構成される。ここで、バッテリモジュールとは、1または2以上のバッテリセルから成る発明特定要件である。 As shown in FIG. 1B, the vehicle power supply device 10 of this embodiment has a battery 11 and a control unit 16 . The battery 11 is, for example, a lithium-ion battery or a nickel-metal hydride battery, and is composed of a plurality of plate-shaped battery modules 12 (see FIG. 2, etc.). Here, the battery module is an invention specifying requirement consisting of one or two or more battery cells.

制御ユニット16は、車両用電源装置10に含まれる各スイッチ、インバータ等の各部位の挙動を制御するCPU等を含んでいる。制御ユニット16の指示により後述するインバータで生成された交流電力によりモータ14は回転し、これにより車両20のタイヤが回転する。また、制御ユニット16は、後述するように、バッテリ11の放電時と充電時とで、バッテリ11を構成するバッテリモジュール12の接続形態を、直列または並列とする。 The control unit 16 includes a CPU and the like for controlling the behavior of each part such as each switch and inverter included in the vehicle power supply device 10 . AC power generated by an inverter, which will be described later, rotates the motor 14 according to an instruction from the control unit 16 , thereby rotating the tires of the vehicle 20 . Also, as will be described later, the control unit 16 sets the connection form of the battery modules 12 constituting the battery 11 in series or in parallel depending on whether the battery 11 is discharged or charged.

バッテリ11は、制御ユニット16および外部接続部24を介して、外部電源13に接続されている。外部電源13は、交流電源または直流電源である。 Battery 11 is connected to external power supply 13 via control unit 16 and external connection section 24 . The external power supply 13 is an AC power supply or a DC power supply.

外部電源13と制御ユニット16とは、外部接続部24を介して接続されている。利用者が、車両20の外部接続部24に、接続プラグ等を差し込むことで、外部電源13から制御ユニット16を介して、バッテリ11に電力が供給される。ここで、外部電源13と車両20とを接続する形態としては、差し込み式の接続プラグ以外の方式を採用することも可能であり、例えば、物理的接点を不要にして外部電源13からバッテリ11に電力を供給する非接触電力伝送機構を採用することもできる。 The external power supply 13 and the control unit 16 are connected via an external connection section 24 . When the user inserts a connection plug or the like into the external connection portion 24 of the vehicle 20 , electric power is supplied from the external power source 13 to the battery 11 via the control unit 16 . Here, as a form of connecting the external power source 13 and the vehicle 20, it is possible to adopt a method other than a plug-in connection plug. A contactless power transmission mechanism that supplies power can also be employed.

図2の回路図を参照して、車両用電源装置10の回路構成を説明する。車両用電源装置10は、バッテリ11と、切替装置30と、ジャンクションボックス42(切替装置)と、各ラインに於いてオンオフ制御を行う各スイッチと、を主要に有している。 The circuit configuration of the vehicle power supply device 10 will be described with reference to the circuit diagram of FIG. The vehicle power supply device 10 mainly includes a battery 11, a switching device 30, a junction box 42 (switching device), and each switch that performs on/off control in each line.

バッテリ11は、バッテリモジュール群40と、バッテリモジュール群41とを有する。バッテリモジュール群40は、直列接続された12個複数のバッテリモジュール12から構成されている。バッテリモジュール群41は、直列接続された複数のバッテリモジュール12から構成されている。バッテリモジュール群40とバッテリモジュール群41とは、切替装置30を介して接続されることで、並列または直列に接続される。後述するように、バッテリモジュール群40とバッテリモジュール群41とは、放電時には直列接続され、充電時には並列接続される。ここで、バッテリモジュール群40およびバッテリモジュール群41が、第1バッテリモジュール群および第2バッテリモジュール群に対応している。 The battery 11 has a battery module group 40 and a battery module group 41 . The battery module group 40 is composed of a plurality of twelve battery modules 12 connected in series. The battery module group 41 is composed of a plurality of battery modules 12 connected in series. The battery module group 40 and the battery module group 41 are connected in parallel or in series by being connected via the switching device 30 . As will be described later, the battery module group 40 and the battery module group 41 are connected in series during discharging and in parallel during charging. Here, the battery module group 40 and the battery module group 41 correspond to the first battery module group and the second battery module group.

切替装置30は、制御ユニット16、スイッチ35、スイッチ36およびスイッチ37を有する。制御ユニット16は、CPU等から成り、各スイッチのオンオフ動作を制御している。スイッチ35、スイッチ36およびスイッチ37は、バッテリ11から各インバータに給電されるラインに介装されている。ここで、スイッチ35としては、バイポーラトランジスタや電界効果型トランジスタ等の半導体スイッチ、リレーなどの機械式スイッチ等を採用でき、係る事項は他のスイッチに関しても同様である。 The switching device 30 has a control unit 16 , a switch 35 , a switch 36 and a switch 37 . The control unit 16 is composed of a CPU and the like, and controls the on/off operation of each switch. Switch 35, switch 36 and switch 37 are interposed in the line through which power is supplied from battery 11 to each inverter. Here, as the switch 35, a semiconductor switch such as a bipolar transistor or a field effect transistor, a mechanical switch such as a relay, or the like can be used, and the same applies to other switches.

ジャンクションボックス42は、バッテリ11と外部との接続点に配置され、スイッチ31、スイッチ32、スイッチ33およびスイッチ34が収納されている。 Junction box 42 is arranged at a connection point between battery 11 and the outside, and houses switch 31, switch 32, switch 33, and switch .

バッテリ11から供給される電力が通過する各ラインを説明する。バッテリ11の正極側電極とリアインバータ19とは、接続ライン51を介して接続している。接続ライン51にはスイッチ31が介装されている。バッテリ11の負極側電極は、接続ライン52を介して、リアインバータ19と接続されている。接続ライン52には、スイッチ34が介装されている。 Each line through which power supplied from the battery 11 passes will be described. A positive electrode of the battery 11 and the rear inverter 19 are connected via a connection line 51 . A switch 31 is interposed in the connection line 51 . A negative electrode of the battery 11 is connected to the rear inverter 19 via a connection line 52 . A switch 34 is interposed in the connection line 52 .

接続ライン51の接続点80と、外部接続部24の一端とは、接続ライン61により接続されている。接続ライン61にはスイッチ32が介装されている。接続ライン52の接続点83と外部接続部24とは、接続ライン62で接続されている。接続ライン62にはスイッチ33が介装されている。 A connection line 61 connects a connection point 80 of the connection line 51 and one end of the external connection portion 24 . A switch 32 is interposed in the connection line 61 . A connection line 62 connects the connection point 83 of the connection line 52 and the external connection portion 24 . A switch 33 is interposed in the connection line 62 .

バッテリ11の正極側電極と、フロントインバータ18とは、接続ライン51、スイッチ31、接続点80、接続点84および接続ライン54を介して接続されている。バッテリ11の負極側電極と、フロントインバータ18とは、接続ライン52、スイッチ34、接続点83、接続点85、接続ライン55を介して接続されている。 The positive electrode of battery 11 and front inverter 18 are connected via connection line 51 , switch 31 , connection point 80 , connection point 84 and connection line 54 . The negative electrode of the battery 11 and the front inverter 18 are connected via a connection line 52 , a switch 34 , a connection point 83 , a connection point 85 and a connection line 55 .

バッテリモジュール群40の負極側電極と、接続点85とは、接続ライン69により接続されている。接続ライン69にはスイッチ35が介装されている。接続ライン69の接続点91と、バッテリモジュール群41の正極側電極とは、接続ライン53で接続されている。接続ライン53にはスイッチ36が介装されている。接続ライン53の接続点90と、接続ライン54の接続点84とは、接続ライン60で接続されている。接続ライン60にはスイッチ37が介装されている。 A connection line 69 connects the negative electrode of the battery module group 40 and the connection point 85 . A switch 35 is interposed in the connection line 69 . A connection line 53 connects a connection point 91 of the connection line 69 and a positive electrode of the battery module group 41 . A switch 36 is interposed in the connection line 53 . The connection point 90 of the connection line 53 and the connection point 84 of the connection line 54 are connected by the connection line 60 . A switch 37 is interposed in the connection line 60 .

リアインバータ19は接続ライン65を介してリアモータ142と接続され、フロントインバータ18は、接続ライン67を介してフロントモータ141と接続されている。 The rear inverter 19 is connected to the rear motor 142 via a connection line 65 , and the front inverter 18 is connected to the front motor 141 via a connection line 67 .

V2X25の一端側電極は、接続ライン63を介して接続ライン61の接続点81と接続され、V2X25の他端側電極は、接続ライン64を介して接続ライン62の接続点82と接続されている。ここで、V2Xとは、車両20に搭載されたバッテリ11の電力を、車両走行以外の用途で車外において利用するものである。 One end electrode of V2X25 is connected to connection point 81 of connection line 61 via connection line 63, and the other end electrode of V2X25 is connected to connection point 82 of connection line 62 via connection line 64. . Here, V2X is to use the electric power of the battery 11 mounted on the vehicle 20 outside the vehicle for purposes other than running the vehicle.

外部接続部24は、接続ライン66を介して、外部電源13と接続されている。 The external connection section 24 is connected to the external power supply 13 via a connection line 66 .

空調装置27の一端側電極は、接続ライン56を介して、接続ライン54の接続点86と接続しており、空調装置27の他端側電極は、接続ライン57を介して、接続ライン55の接続点88と接続している。 One end electrode of the air conditioner 27 is connected to the connection point 86 of the connection line 54 via the connection line 56 , and the other end electrode of the air conditioner 27 is connected to the connection line 55 via the connection line 57 . It is connected with the connection point 88 .

コンバータ26の一端側電極は、接続ライン58を介して、接続ライン54の接続点87と接続しており、コンバータ26の他端側電極は、接続ライン59を介して、接続ライン55の接続点89と接続している。ここでコンバータは、例えば12Vや48Vの電圧で駆動する車両電装品に、300V以上の高電圧のバッテリの電圧を変換して供給する装置を指す。 One end side electrode of the converter 26 is connected to the connection point 87 of the connection line 54 via the connection line 58, and the other end side electrode of the converter 26 is connected to the connection point of the connection line 55 via the connection line 59. 89 is connected. Here, the converter refers to a device that converts and supplies high-voltage battery voltage of 300V or more to vehicle electrical components driven by a voltage of 12V or 48V, for example.

また、車両20には、車両用電源装置10の各スイッチやバッテリ11を冷却する冷却流体の冷却および循環を行う冷却循環装置28を有している。冷却循環装置28で冷却された冷却水などの冷却流体は、バッテリ11の近傍に配設された冷却配管43を流通する。バッテリ11等と冷却流体が熱交換することで、バッテリ11等は冷却される。制御ユニット16は、冷却配管43に介装されたバルブ29の開閉動作を制御している。冷却循環装置28としては、車室の冷却および暖房を行う車両用空調装置、または、バッテリ11の冷却のみを行う冷却装置を採用できる。また、車両20の走行時に於いては、冷却配管43を流通する冷却流体により、フロントモータ141、リアモータ142、フロントインバータ18、リアインバータ19等を冷却することもできる。更に、冷却配管43の一部は、ジャンクションボックス42に内蔵されるスイッチ31等の各電子デバイスを冷却できるように、配設されている。 The vehicle 20 also has a cooling circulation device 28 that cools and circulates a cooling fluid that cools the switches and the battery 11 of the vehicle power supply device 10 . A cooling fluid such as cooling water cooled by the cooling circulation device 28 flows through a cooling pipe 43 arranged near the battery 11 . The battery 11 and the like are cooled by heat exchange between the battery 11 and the like and the cooling fluid. The control unit 16 controls the opening/closing operation of the valve 29 interposed in the cooling pipe 43 . As the cooling circulation device 28, a vehicle air conditioner that cools and heats the passenger compartment or a cooling device that only cools the battery 11 can be used. Further, while the vehicle 20 is running, the cooling fluid flowing through the cooling pipe 43 can cool the front motor 141, the rear motor 142, the front inverter 18, the rear inverter 19, and the like. Furthermore, a part of the cooling pipe 43 is arranged so as to cool each electronic device such as the switch 31 built in the junction box 42 .

また、接続ライン60には負荷44が介装され、接続ライン69には負荷45が介装されている。負荷44および負荷45は、例えば、可変抵抗や冷却ポンプ等である。負荷44および負荷45は、充電時に発生する余剰の電力を消費する。 A load 44 is interposed in the connection line 60 and a load 45 is interposed in the connection line 69 . The loads 44 and 45 are, for example, variable resistors, cooling pumps, and the like. Load 44 and load 45 consume excess power generated during charging.

図2に示した回路図に於いて、電源接続ラインとは、車両搭載負荷または外部電源13とバッテリ11とを接続するラインである。例えば、電源接続ラインは、バッテリ11と、フロントインバータ18またはリアインバータ19とを接続するラインであり、具体的には、接続ライン51、接続ライン52、接続ライン54および接続ライン55等が該当する。 In the circuit diagram shown in FIG. 2, the power supply connection line is a line that connects a load mounted on the vehicle or an external power supply 13 and the battery 11 . For example, the power supply connection line is a line that connects the battery 11 and the front inverter 18 or the rear inverter 19. Specifically, the connection line 51, the connection line 52, the connection line 54, the connection line 55, and the like correspond. .

図3は、車両用電源装置10が車両20に配置される構造を示す平面図である。図3を参照して、バッテリ11を構成するバッテリモジュール群40およびバッテリモジュール群41に、切替装置30は隣接している。また、切替装置30と、バッテリモジュール群40およびバッテリモジュール群41とは、バスバー39を介して接続されている。バスバー39は、図2に示した各スイッチと接続されており、バッテリ11が放電する走行時に於いてはバッテリモジュール群40とバッテリモジュール群41とは直列に接続されることで、高圧電流が流れる。一方、バッテリ11の充電時に於いては、バッテリモジュール群40とバッテリモジュール群41とが並列に接続されることで、バスバー39に於ける配線抵抗に起因した電圧降下による出力低下および電力損失が抑制される。 FIG. 3 is a plan view showing a structure in which vehicle power supply device 10 is arranged in vehicle 20. As shown in FIG. Referring to FIG. 3 , switching device 30 is adjacent to battery module group 40 and battery module group 41 forming battery 11 . Switching device 30 and battery module group 40 and battery module group 41 are connected via bus bar 39 . The bus bar 39 is connected to each switch shown in FIG. 2, and when the battery 11 is discharged during running, the battery module group 40 and the battery module group 41 are connected in series, so that a high voltage current flows. . On the other hand, when the battery 11 is charged, the battery module group 40 and the battery module group 41 are connected in parallel, thereby suppressing output reduction and power loss due to voltage drop caused by wiring resistance in the bus bar 39. be done.

更に、バッテリ11の上面またはその近傍には冷却配管43が配設されている。ここでは、冷却配管43はバッテリモジュール群40の上面に引き回されているが、バッテリモジュール群41の上面に冷却配管43を引き回すこともできる。また、冷却配管43の一部は、切替装置30の主面およびその近傍にも配設されている。更に、冷却配管43は、ここでは図示しない、他の構成部品、例えばフロントインバータ18やリアインバータ19の近傍に配設されても良い。 Furthermore, a cooling pipe 43 is arranged on or near the upper surface of the battery 11 . Here, the cooling pipes 43 are routed on the upper surface of the battery module group 40 , but the cooling pipes 43 can also be routed on the upper surface of the battery module group 41 . A part of the cooling pipe 43 is also arranged on the main surface of the switching device 30 and its vicinity. Furthermore, the cooling pipe 43 may be arranged near other components, such as the front inverter 18 and the rear inverter 19, which are not shown here.

図4および図5を参照して、上記した構成を有する車両用電源装置10の動作を説明する。図4は、バッテリ11を放電させることで車両20が走行する放電時に於ける車両用電源装置10の構成を示している。図5は、バッテリ11を充電する充電時に於ける車両用電源装置10の動作を示している。図4および図5では、電流が流れる方向を一点鎖線で示している。 The operation of vehicle power supply device 10 having the above configuration will be described with reference to FIGS. 4 and 5. FIG. FIG. 4 shows the configuration of the vehicle power supply device 10 when the vehicle 20 runs by discharging the battery 11 . FIG. 5 shows the operation of the vehicle power supply device 10 when charging the battery 11 . In FIGS. 4 and 5, the direction of current flow is indicated by a dashed line.

図4は、放電状態に於ける車両用電源装置10の状態を示す回路図である。ここでは、制御ユニット16は、スイッチ31を接続状態とし、スイッチ32を遮断状態とし、スイッチ33を遮断状態とし、スイッチ34を接続状態とし、スイッチ35を遮断状態とし、スイッチ36を接続状態とし、スイッチ37を遮断状態としている。 FIG. 4 is a circuit diagram showing the state of vehicle power supply 10 in a discharging state. Here, the control unit 16 connects the switch 31, disconnects the switch 32, disconnects the switch 33, connects the switch 34, disconnects the switch 35, and connects the switch 36. The switch 37 is turned off.

車両用電源装置10の各スイッチを上記のような状態にすることで、直列接続されたバッテリ11から高電圧の電力がフロントインバータ18およびリアインバータ19に供給される。 By setting each switch of the vehicle power supply device 10 to the state described above, high-voltage power is supplied from the series-connected battery 11 to the front inverter 18 and the rear inverter 19 .

具体的には、バッテリ11の内部で、バッテリモジュール群40とバッテリモジュール群41とが、直列接続される。即ち、接続ライン53、スイッチ36、接続ライン53、接続点91、接続ライン69の径路で、バッテリモジュール群41とバッテリモジュール群40とが接続され、この径路で電流が流れる。 Specifically, inside the battery 11, the battery module group 40 and the battery module group 41 are connected in series. That is, the battery module group 41 and the battery module group 40 are connected through the path of the connection line 53, the switch 36, the connection line 53, the connection point 91, and the connection line 69, and current flows through this path.

バッテリ11からの電力がフロントインバータ18に供給される径路は、バッテリ11、接続ライン51、スイッチ31、接続点80、接続点84、接続ライン54、フロントインバータ18、接続ライン55、接続点85、接続点83、スイッチ34、接続ライン52、バッテリ11である。フロントインバータ18で所定の周波数に変換された交流電力はフロントモータ141に供給され、車両用電源装置10の前輪を回転させる。 The path through which power from the battery 11 is supplied to the front inverter 18 includes the battery 11, the connection line 51, the switch 31, the connection point 80, the connection point 84, the connection line 54, the front inverter 18, the connection line 55, the connection point 85, A connection point 83 , a switch 34 , a connection line 52 and a battery 11 . The AC power converted to a predetermined frequency by the front inverter 18 is supplied to the front motor 141 to rotate the front wheels of the vehicle power supply device 10 .

バッテリ11からの電力がリアインバータ19に供給される径路は、バッテリ11、接続ライン51、リアインバータ19、接続ライン52、バッテリ11である。リアインバータ19で所定の周波数に変換された交流電力はリアモータ142に供給され、車両用電源装置10の後輪を回転させる。 A path through which power from the battery 11 is supplied to the rear inverter 19 is the battery 11 , the connection line 51 , the rear inverter 19 , the connection line 52 and the battery 11 . The AC power converted to a predetermined frequency by the rear inverter 19 is supplied to the rear motor 142 to rotate the rear wheels of the vehicle power supply device 10 .

車両走行時に於いては、空調装置27およびコンバータ26にも電力が供給されてもよい。空調装置27およびコンバータ26に電力が供給される径路は、接続ライン54および接続ライン55から分岐する。空調装置27に電力が供給される径路は、接続点86、接続ライン56、空調装置27、接続ライン57、接続点88である。コンバータ26に電力が供給される径路は、接続点87、接続ライン58、コンバータ26、接続ライン59、接続点89である。 Electric power may also be supplied to the air conditioner 27 and the converter 26 when the vehicle is running. The path through which power is supplied to air conditioner 27 and converter 26 branches from connection line 54 and connection line 55 . The path through which power is supplied to the air conditioner 27 is the connection point 86 , the connection line 56 , the air conditioner 27 , the connection line 57 and the connection point 88 . The path through which power is supplied to converter 26 is juncture 87 , juncture line 58 , converter 26 , juncture line 59 , juncture 89 .

車両走行時においては、制御ユニット16がバルブ29を閉じることで、冷却配管43の内部に冷却流体が流れないようにしても良い。車両20が走行している際は、バッテリ11は放電しており、充電時と比較すると、バッテリ11からの発熱量は小さい。 When the vehicle is running, the control unit 16 may close the valve 29 so that the cooling fluid does not flow inside the cooling pipe 43 . When the vehicle 20 is running, the battery 11 is discharged, and the amount of heat generated from the battery 11 is small compared to when it is being charged.

図5を参照して、バッテリ11を充電する際の車両用電源装置10の動作を説明する。 The operation of vehicle power supply device 10 when charging battery 11 will be described with reference to FIG.

図5は、充電状態に於ける車両用電源装置10の状態を示す回路図である。ここでは、制御ユニット16は、スイッチ31を接続状態とし、スイッチ32を接続状態とし、スイッチ33を接続状態とし、スイッチ34を接続状態とし、スイッチ35を接続状態とし、スイッチ36を遮断状態とし、スイッチ37を接続状態としている。 FIG. 5 is a circuit diagram showing the state of the vehicle power supply device 10 in the charging state. Here, the control unit 16 brings the switch 31 into the connected state, the switch 32 into the connected state, the switch 33 into the connected state, the switch 34 into the connected state, the switch 35 into the connected state, the switch 36 into the disconnected state, The switch 37 is in the connected state.

また、外部接続部24は、接続ライン66を介して、交流電源または直流電源である外部電源13と接続される。外部接続部24と外部電源13とを接続する形態としては、外部電源13と接続された接続プラグを、車両20のインレットに接続する物理的接続でも良いし、電磁誘導の原理等を利用した非接触充電でも良い。 Also, the external connection section 24 is connected via a connection line 66 to the external power supply 13, which is an AC power supply or a DC power supply. As a form of connecting the external connection portion 24 and the external power source 13, a physical connection in which a connection plug connected to the external power source 13 is connected to an inlet of the vehicle 20 may be used. Contact charging is fine.

制御ユニット16は、外部接続部24と外部電源13との接続を検知し、上記したように各スイッチの接続遮断状態を制御し、外部電源13から車両20に供給される電力を用いて、バッテリモジュール群40とバッテリモジュール群41とを並列に接続した状態で充電する。また、以下に説明するように、バッテリ11を構成する各バッテリモジュール12が充分に充電されたら、制御ユニット16は充電を終了する。 The control unit 16 detects the connection between the external connection portion 24 and the external power supply 13, controls the disconnection state of each switch as described above, and uses the electric power supplied from the external power supply 13 to the vehicle 20 to operate the battery. Charging is performed while the module group 40 and the battery module group 41 are connected in parallel. Also, as will be described below, when each battery module 12 constituting the battery 11 is sufficiently charged, the control unit 16 terminates charging.

本実施形態では、バッテリ11を充電する際は、バッテリ11を構成するバッテリモジュール群40とバッテリモジュール群41とを、並列に接続している。 In this embodiment, when the battery 11 is charged, the battery module group 40 and the battery module group 41 forming the battery 11 are connected in parallel.

バッテリモジュール群40が外部接続部24と接続される径路は、バッテリモジュール群40、接続ライン69(スイッチ35)、接続点83、接続ライン62(スイッチ33)、外部接続部24、接続ライン61(スイッチ32)、スイッチ31、接続ライン51、バッテリモジュール群40である。 The path through which the battery module group 40 is connected to the external connection section 24 includes the battery module group 40, connection line 69 (switch 35), connection point 83, connection line 62 (switch 33), external connection section 24, connection line 61 ( switch 32 ), switch 31 , connection line 51 , and battery module group 40 .

バッテリモジュール群41が外部接続部24に接続される径路は、バッテリモジュール群41、接続ライン52、スイッチ34、接続ライン62(スイッチ33)、外部接続部24、接続ライン61(スイッチ32)、接続点80、接続ライン60(スイッチ37)、接続点90、接続ライン53、バッテリモジュール群41である。 The path through which the battery module group 41 is connected to the external connection section 24 includes the battery module group 41, connection line 52, switch 34, connection line 62 (switch 33), external connection section 24, connection line 61 (switch 32), connection A point 80 , a connection line 60 (switch 37 ), a connection point 90 , a connection line 53 and a battery module group 41 .

また、充電時において、制御ユニット16は、バルブ29を開状態にして冷却循環装置28を運転することで、冷却循環装置28を用いて冷却配管43に冷却流体を循環させる。これにより、バッテリ11を構成する各バッテリモジュール12と冷却流体が熱交換し、充電時に於けるバッテリモジュール12の過熱が防止される。更に、冷却配管43を流通する冷却流体により、図3に示したバスバー39等の電子デバイスを冷却することもできる。ここで、制御ユニット16は、バッテリ11を充電する際には、車室を冷却する車両用空調装置で用いられる冷却水を、冷却配管43に流すようにしても良い。 During charging, the control unit 16 opens the valve 29 and operates the cooling circulation device 28 to circulate the cooling fluid in the cooling pipe 43 using the cooling circulation device 28 . As a result, the cooling fluid exchanges heat with the battery modules 12 that make up the battery 11, and overheating of the battery modules 12 during charging is prevented. Further, the electronic device such as the bus bar 39 shown in FIG. 3 can be cooled by the cooling fluid flowing through the cooling pipe 43 . Here, when charging the battery 11 , the control unit 16 may cause the cooling pipe 43 to flow cooling water used in a vehicle air conditioner for cooling the passenger compartment.

バッテリ11の充電時に於いても、空調装置27、コンバータ26およびV2X25に電力を供給しても良い。空調装置27、コンバータ26およびV2X25に電力が供給される径路は、図4を参照して説明した通りである。 Electric power may be supplied to the air conditioner 27, the converter 26 and the V2X 25 even when the battery 11 is charged. The path through which power is supplied to air conditioner 27, converter 26 and V2X 25 is as described with reference to FIG.

充電時においては、充電時の余剰電力を用いて車両搭載負荷を運転することができる。具体的には、バッテリ11には多数のバッテリモジュール12が含まれるが、充電に要する時間は各バッテリモジュール12で異なる。よって、制御ユニット16は、各バッテリモジュール12の電圧を監視し、充分に充電されたバッテリモジュール12にはそれ以上の電力供給は行わず、その分の余剰電力を車両搭載負荷に供給する。ここで、余剰電力で運転される車両搭載負荷としては、例えば、冷却循環装置28を構成する冷却装置やポンプ等を採用できる。 At the time of charging, the vehicle-mounted load can be operated using the surplus electric power at the time of charging. Specifically, the battery 11 includes a large number of battery modules 12, and each battery module 12 requires a different charging time. Therefore, the control unit 16 monitors the voltage of each battery module 12, does not supply any more power to the fully charged battery module 12, and supplies the surplus power to the on-vehicle load. Here, for example, a cooling device, a pump, or the like, which constitutes the cooling circulation device 28, can be used as the vehicle-mounted load that is operated with the surplus electric power.

本実施形態では、車両が走行する放電時に於いてはバッテリモジュール群40とバッテリモジュール群41とを直列接続し、バッテリ11を充電する充電時に於いてはバッテリモジュール群40とバッテリモジュール群41とを並列接続している。このようにすることで、走行時に於いては、フロントモータ141およびリアモータ142を高速で回転させるための高電圧の電力を、フロントインバータ18およびリアインバータ19に供給することができる。一方、バッテリ11を充電する際に、バッテリモジュール群40とバッテリモジュール群41とを並列に接続することで、充電回路の内部抵抗を低減し、バッテリモジュール12同士を繋ぐ配線抵抗による電圧降下による出力低下を抑制できる。また、バッテリモジュール12や接続配線の発熱を抑制し、電力損失を低減することができる。更に、バッテリモジュール12や接続配線の発熱が抑制されることで、温度制限による出力の抑制が緩和される。 In this embodiment, the battery module group 40 and the battery module group 41 are connected in series during discharging while the vehicle is running, and the battery module group 40 and the battery module group 41 are connected in series during charging of the battery 11. connected in parallel. By doing so, high-voltage electric power for rotating the front motor 141 and the rear motor 142 at high speed can be supplied to the front inverter 18 and the rear inverter 19 during running. On the other hand, when charging the battery 11, by connecting the battery module group 40 and the battery module group 41 in parallel, the internal resistance of the charging circuit is reduced, and the voltage drop due to the wiring resistance connecting the battery modules 12 is output. Decrease can be suppressed. Moreover, it is possible to suppress the heat generation of the battery modules 12 and the connection wiring, and reduce the power loss. Furthermore, by suppressing the heat generation of the battery modules 12 and the connecting wires, the suppression of the output due to the temperature limitation is alleviated.

バッテリモジュール12として採用されるリチウムイオン電池の最大許容温度は約60℃程度であることを考慮すると、特に夏期に於いてバッテリ11を直列接続状態で充電すると、バッテリ11の温度が上昇し、バッテリ11を効率的に充電できない恐れがある。本実施形態では、バッテリ11を構成するバッテリモジュール群40とバッテリモジュール群41とを、外部接続部24に対して並列に接続することで、バッテリモジュール群40およびバッテリモジュール群41並びに接続配線の発熱量を低減している。よって、バッテリモジュール群40およびバッテリモジュール群41を、最大許容温度未満の温度環境下で充電することで、効率的に充電することができる。 Considering that the maximum allowable temperature of the lithium-ion battery employed as the battery module 12 is about 60° C., especially in the summer, if the battery 11 is charged in a series connection state, the temperature of the battery 11 rises, and the battery temperature rises. 11 may not be efficiently charged. In this embodiment, by connecting the battery module group 40 and the battery module group 41 constituting the battery 11 in parallel to the external connection part 24, heat generation of the battery module group 40, the battery module group 41, and the connection wiring is prevented. reducing the amount. Therefore, battery module group 40 and battery module group 41 can be efficiently charged by charging under a temperature environment below the maximum allowable temperature.

また、仮に、充電時に於いて、バッテリモジュール群40およびバッテリモジュール群41を直列接続した場合、制御ユニット16は、容量の低い方に合わせて充電電力を制御するので、充電の必要が無い電池の余剰電力は抵抗等で熱に変換しており、エネルギのロスが生じてしまう。 Also, if the battery module group 40 and the battery module group 41 are connected in series during charging, the control unit 16 controls the charging power according to the lower capacity, so that the batteries that do not need charging can be used. The surplus electric power is converted into heat by a resistor or the like, resulting in energy loss.

一方、本実施形態では、上記したように、バッテリモジュール群40とバッテリモジュール群41とを並列に接続して充電していることから、充電が完了した方には電力を供給せず、余剰電力で負荷44または負荷45を運転する。例えば、バッテリモジュール群40の充電が完了する一方、バッテリモジュール群41の充電が未完了の場合は、バッテリモジュール群40に供給される予定の余剰電力で、負荷45を運転する。負荷45としては、例えば、バッテリ11等を冷却するコンプレッサ等を採用できる。 On the other hand, in the present embodiment, as described above, the battery module group 40 and the battery module group 41 are connected in parallel and charged. to drive load 44 or load 45. For example, when the charging of the battery module group 40 is completed and the charging of the battery module group 41 is not completed, the load 45 is driven with the surplus power to be supplied to the battery module group 40 . As the load 45, for example, a compressor for cooling the battery 11 or the like can be used.

また、制御ユニット16は、車両用電源装置10の動作を、図4に示した放電状態から、図5に示した充電状態に遷移する際に、車両用電源装置10の室内を空調する車室用空調装置の運転状況を切り替えても良い。車室内空調装置は、蒸気圧縮冷凍サイクルから成る。車両用電源装置10が充電状態になれば、車室用空調装置の冷媒と、バッテリ11等とを熱交換することで、バッテリ11等を冷却する。これにより、バッテリ11等を更に効果的に冷却することができる。この時、車室用空調装置の圧縮機を、上記した余剰電力で運転することで、より効率的に車室用空調装置を運転することができる。 Further, the control unit 16 controls the vehicle power supply 10 to air-condition the interior of the vehicle power supply 10 when the operation of the vehicle power supply 10 transitions from the discharging state shown in FIG. 4 to the charging state shown in FIG. You may switch the driving|running condition of an air conditioner. The cabin air conditioner consists of a vapor compression refrigeration cycle. When the vehicle power source device 10 is in a charged state, the battery 11 and the like are cooled by exchanging heat between the refrigerant of the vehicle interior air conditioner and the battery 11 and the like. Thereby, the battery 11 etc. can be cooled more effectively. At this time, by operating the compressor of the vehicle interior air conditioner with the above-described surplus electric power, the vehicle interior air conditioner can be operated more efficiently.

以上が、本実施形態の車両用電源装置10の動作に関する説明である。 The above is the description of the operation of the vehicle power supply device 10 of the present embodiment.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で変更が可能である。また、上記した各形態は相互に組み合わせることが可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these, and modifications can be made without departing from the gist of the present invention. In addition, each form described above can be combined with each other.

例えば、図5を参照して説明したように、バッテリ11を充電する際には、バッテリモジュール群40とバッテリモジュール群41の二列に並列にした状態で充電を行ったが、バッテリ11を三列以上に並列接続した状態で充電を行うこともできる。 For example, as described with reference to FIG. Charging can also be performed in a state in which more than one line is connected in parallel.

更に、上記した本実施形態では、バッテリ11を放電時には直列接続として充電時には二列並列状態にしたが、この接続形態は変更することもできる。例えは、バッテリ11を、放電時には二列並列状態とし、充電時には三列並列状態とする。即ち、バッテリ11の、充電時に於ける並列接続の列数を、放電時に於ける接続の列数よりも多くする。これにより、放電時には出力電力の電圧を高め、充電時には発熱および抵抗値を抑える効果を奏することができる。 Furthermore, in the present embodiment described above, the battery 11 is connected in series during discharging and in a two-line parallel state during charging, but this connection form can be changed. For example, the battery 11 may be in a two-line parallel state during discharging, and may be in a three-line parallel state during charging. That is, the number of parallel-connected columns during charging of the battery 11 is made larger than the number of parallel-connected columns during discharging. As a result, it is possible to increase the voltage of the output power during discharging, and to suppress heat generation and resistance during charging.

10 車両用電源装置
11 バッテリ
12 バッテリモジュール
13 外部電源
14 モータ
141 フロントモータ
142 リアモータ
16 制御ユニット
18 フロントインバータ
19 リアインバータ
20 車両
21 バッテリ配置領域
22 車体
23 底面
24 外部接続部
25 V2X
26 コンバータ
27 空調装置
28 冷却循環装置
29 バルブ
30 切替装置
31 スイッチ
32 スイッチ
33 スイッチ
34 スイッチ
35 スイッチ
36 スイッチ
37 スイッチ
39 バスバー
40 バッテリモジュール群
41 バッテリモジュール群
42 ジャンクションボックス
43 冷却配管
44 負荷
45 負荷
51 接続ライン
52 接続ライン
53 接続ライン
54 接続ライン
55 接続ライン
56 接続ライン
57 接続ライン
58 接続ライン
59 接続ライン
60 接続ライン
61 接続ライン
62 接続ライン
63 接続ライン
64 接続ライン
65 接続ライン
66 接続ライン
67 接続ライン
69 接続ライン
80 接続点
81 接続点
82 接続点
83 接続点
84 接続点
85 接続点
86 接続点
87 接続点
88 接続点
89 接続点
90 接続点
91 接続点
10 Vehicle Power Supply 11 Battery 12 Battery Module 13 External Power Supply 14 Motor 141 Front Motor 142 Rear Motor 16 Control Unit 18 Front Inverter 19 Rear Inverter 20 Vehicle 21 Battery Arrangement Area 22 Body 23 Bottom 24 External Connection Portion 25 V2X
26 converter 27 air conditioner 28 cooling circulation device 29 valve 30 switching device 31 switch 32 switch 33 switch 34 switch 35 switch 36 switch 37 switch 39 bus bar 40 battery module group 41 battery module group 42 junction box 43 cooling pipe 44 load 45 load 51 connection Line 52 Connection line 53 Connection line 54 Connection line 55 Connection line 56 Connection line 57 Connection line 58 Connection line 59 Connection line 60 Connection line 61 Connection line 62 Connection line 63 Connection line 64 Connection line 65 Connection line 66 Connection line 67 Connection line 69 Connection line 80 Connection point 81 Connection point 82 Connection point 83 Connection point 84 Connection point 85 Connection point 86 Connection point 87 Connection point 88 Connection point 89 Connection point 90 Connection point 91 Connection point

Claims (9)

複数のバッテリセルを繋げた複数のバッテリモジュールから成るバッテリと、
車両の外部に存在する電源である外部電源または車両搭載負荷と、前記バッテリとを接続する電源接続ラインと、
前記電源接続ラインに介装され、前記バッテリが前記車両搭載負荷に接続されて放電する放電時と、前記バッテリが前記外部電源に接続されて充電される充電時とで、前記バッテリモジュールの接続形態を変更する制御ユニットと、を具備し、
前記制御ユニットは、前記バッテリの充電が始まったときに、前記バッテリモジュールの接続形態を変更し、
前記制御ユニットは、前記充電時に於いて、前記バッテリを冷却する冷却循環装置を運転することを特徴とする車両用電源装置。
a battery consisting of a plurality of battery modules connecting a plurality of battery cells;
a power supply connection line that connects an external power supply, which is a power supply that exists outside the vehicle, or a vehicle-mounted load, and the battery;
The battery module is connected to the power supply connection line and is connected to the on-vehicle load to discharge the battery, and the battery is connected to the external power supply to charge the battery module. a control unit that changes the
The control unit changes the connection configuration of the battery module when charging of the battery starts,
A power source apparatus for a vehicle, wherein the control unit operates a cooling circulation device that cools the battery during the charging.
複数のバッテリセルを繋げた複数のバッテリモジュールから成るバッテリと、
車両の外部に存在する電源である外部電源または車両搭載負荷と、前記バッテリとを接続する電源接続ラインと、
前記電源接続ラインに介装され、前記バッテリが前記車両搭載負荷に接続されて放電する放電時と、前記バッテリが前記外部電源に接続されて充電される充電時とで、前記バッテリモジュールの接続形態を変更する制御ユニットと、を具備し、
前記制御ユニットは、前記バッテリの充電が始まったときに、前記バッテリモジュールの接続形態を変更し、
前記制御ユニットは、前記バッテリの充電が始まったときに、前記車両の冷却装置を用いて前記バッテリを冷却することを特徴とする車両用電源装置。
a battery consisting of a plurality of battery modules connecting a plurality of battery cells;
a power supply connection line that connects an external power supply that is a power supply existing outside the vehicle or a load mounted on the vehicle and the battery;
The battery module is connected to the power supply connection line, and the battery module is connected to the on-vehicle load for discharging, and the battery is connected to the external power supply for charging. a control unit that changes the
The control unit changes the connection configuration of the battery module when charging of the battery starts,
A power supply device for a vehicle, wherein the control unit cools the battery using a cooling device of the vehicle when charging of the battery is started.
前記制御ユニットは、前記充電時に於いて、切替装置及びスイッチを含む電子デバイスを冷却することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の車両用電源装置。 3. The vehicle power supply apparatus according to claim 1, wherein the control unit cools an electronic device including a switching device and a switch during the charging. 前記制御ユニットは、前記充電時に於いて、余剰の電力を前記冷却循環装置に供給することを特徴とする請求項1に記載の車両用電源装置。 2. The vehicle power supply device according to claim 1, wherein the control unit supplies surplus electric power to the cooling circulation device during the charging. 前記制御ユニットは、前記バッテリの充電が始まったときに、切替装置及びスイッチを含む電子デバイスを冷却することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の車両用電源装置。 3. The vehicle power supply apparatus according to claim 1, wherein the control unit cools the electronic device including the switching device and the switch when charging of the battery begins. 前記バッテリを充電する際の余剰電力により、前記車両の前記冷却装置の圧縮機を運転することを特徴とする請求項2に記載の車両用電源装置。 3. The vehicle power supply device according to claim 2 , wherein surplus electric power generated when charging the battery is used to operate a compressor of the cooling device of the vehicle. 前記バッテリは、複数の前記バッテリモジュールから成る第1バッテリモジュール群と、複数の前記バッテリモジュールから成る第2バッテリモジュール群と、を有し、
前記制御ユニットは、
前記放電時に於いては、前記第1バッテリモジュール群と前記第2バッテリモジュール群とを直列に接続し、
前記充電時に於いては、前記第1バッテリモジュール群と前記第2バッテリモジュール群とを並列に接続することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の車両用電源装置。
the battery has a first battery module group consisting of a plurality of the battery modules and a second battery module group consisting of a plurality of the battery modules;
The control unit is
during the discharging, the first battery module group and the second battery module group are connected in series;
3. The vehicle power supply device according to claim 1 , wherein the first battery module group and the second battery module group are connected in parallel during the charging.
前記制御ユニットは、前記外部電源が前記車両と接続されたら、前記バッテリモジュールの接続形態を変更することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の車両用電源装置。 3. The vehicle power supply device according to claim 1, wherein the control unit changes the connection form of the battery module when the external power supply is connected to the vehicle. 前記制御ユニットは、
前記放電時に於いては、前記バッテリモジュールを直列に接続し、
前記充電時に於いては、前記バッテリモジュールを並列に接続することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の車両用電源装置。
The control unit is
during the discharging, connecting the battery modules in series;
3. The vehicle power supply device according to claim 1 , wherein the battery modules are connected in parallel during the charging.
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