WO2013157289A1

WO2013157289A1 - 車載電源装置

Info

Publication number: WO2013157289A1
Application number: PCT/JP2013/053221
Authority: WO
Inventors: 瀧北　守; 松田　洋平
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2012-04-19
Filing date: 2013-02-12
Publication date: 2013-10-24
Also published as: EP2840405A4; EP2840405A1; US9656569B2; EP2840405B1; JP5606488B2; CN104105974A; US20150021986A1; JP2013221903A; CN104105974B

Abstract

　車両に搭載される駆動用電池（５）と、前記車両の補機（１０）に電力を給電する補機用電池（１１）と、駆動用電池（５）からの電力を補機用電池（１１）へ供給する直流電力変換部（１）と、直流電力変換部（１）を制御する制御部（２）と、駆動用電池（５）と直流電力変換部（１）とを接続すると共に、シールド（６）で保護された駆動用電池ハーネス（７）と、直流電力変換部（１）と補機用電池の負側とを接続する補機用電池負側ハーネス（１３）と、補機用電池負側ハーネス（１３）の接続異常を検出する電圧センサ（３）とを備えた。

Description

車載電源装置

　この発明は、電気自動車やハイブリッド自動車などのように駆動用電池と補機用電池を有する車両に搭載される車載電源装置に関するものである。

　近年においては、環境にやさしい自動車として、電気自動車やハイブリッド自動車が開発されている。このような自動車は、従来の自動車同様、補機へ電力を供給する補機用電池に加え、その電力により走行モータを動作させる駆動用電池を有している。従って、駆動用電池を充電する必要があると共に、従来の自動車同様に補機用電池を充電する必要がある。補機用電池の充電を行なう場合は、直流電力変換装置により駆動用電池の電力を直流電力変換し、補機用電池を充電する。

　駆動用電池からハーネスを通して直流電力変換装置に電力が供給され、補機用電池へも同様にハーネスを通して補機用電池を充電する。ここで、駆動用電池から供給される電力は、補機が使用する電力を賄う必要がある。駆動用電池は高電圧のため電流は１０Ａ程度となるが、感電防止用に絶縁するためハーネスにはシールド線が使用される。補機用電池へ充電する電力は、電圧が１４Ｖ程度と低いが、１００Ａ以上の大電流となるため、直流電力変換装置の出力のプラス側は太いハーネスが用いられる。出力のマイナス側は車両シャーシと同電位のため、直流電力変換装置の筐体をマイナス側とし、プラス側同様太いハーネス、またはネジなどで直接車両シャーシへ接続される。

　ところで、特開平８－３２０３５２号公報（特許文献１）には、直流電力変換装置に用いられる駆動用電池の漏電を検知する装置が開示されている。この特許文献１に開示された漏電検知装置は、車両に搭載されてその車両シャーシから電気的に分離された高圧直流電源と、この高圧直流電源のプラス側とマイナス側との間に直列に接続された２個の高抵抗値の保護用抵抗と、一端が前記保護用抵抗同士の接続部に接続された漏電検出抵抗と、この漏電検出抵抗の他端とシャーシとの接続を開閉するスイッチと、前記漏電検出抵抗の両端電圧を測定する電圧測定部と、この電圧測定部の出力より漏電を判定する漏電判定部とを備えたもので、前記スイッチにより漏電検出抵抗とシャーシとの接続を開閉させることにより、漏電検出装置自身による絶縁破壊を間欠的に発生させるものである。

特開平８－３２０３５２号公報

　前記特許文献１に開示された漏電検知装置においては、駆動用電池から直流電力変換装置へのハーネス異常などによる駆動用電池の漏電を検知することは可能であるが、直流電力変換装置から補機用電池へのハーネス異常については検知出来ないものである。その結果、例えば、補機用電池から直流電力変換装置への負側の電流路が外れたり接触不良になった場合に、電流路が駆動用電池のシールドとなり、シールドが発熱し発火したり、絶縁被膜が溶融し駆動用電池が漏電するという問題があった。

　この発明は、かかる問題点を解決するためになされたものであり、補機用電池から電力変換装置への負側の電流路が外れたり接触不良になったことを検出し、火災や漏電の危険を未然に防ぐ車載電源装置の提供を目的とするものである。

　この発明による車載電源装置は、車両に搭載される駆動用電池と、前記車両の補機に電力を給電する補機用電池と、前記駆動用電池からの電力を前記補機用電池へ供給する直流電力変換部と、前記直流電力変換部を制御する制御部と、前記駆動用電池と前記直流電力変換部とを接続すると共に、シールドで保護された第１接続手段と、前記直流電力変換部と前記補機用電池の負側とを接続する第２接続手段と、前記第２接続手段の接続異常を検出する検出手段とを備えたものである。

　この発明による車載電源装置は、車両に搭載される駆動用電池と、前記車両の補機に電力を給電する補機用電池と、前記駆動用電池からの電力を前記補機用電池へ供給する直流電力変換部と、前記直流電力変換部を制御する制御部と、前記駆動用電池と前記直流電力変換部とを接続すると共に、シールドで保護された第１接続手段と、前記直流電力変換部と前記補機用電池の負側とを接続する第２接続手段と、前記第２接続手段の接続異常を検出する検出手段とを備えることにより、前記第２接続手段の接続異常を検出し、前記補機用電池への充電を停止したり電力を低減することにより、前記第１接続手段の火災や漏電の危険を未然に防ぐことができる。

この発明の実施の形態１による車載電源装置の全体構成を示すブロック図である。この発明の実施の形態２による車載電源装置の全体構成を示すブロック図である。

実施の形態１．
　図１は、この発明の実施の形態１による車載電源装置の全体構成を示すブロック図である。
　図１において、車載電源装置１００は、直流電力変換部１と、直流電力変換部１を制御する制御部２と、電圧センサ３と、直流電力変換部１、制御部２、電圧センサ３を収容する筐体４を有している。直流電力変換部１は、高電圧を供給する駆動用電池５とシールド６により保護された第１接続手段の駆動用電池ハーネス７で接続されている。直流電力変換部１の正側出力は、補機用正端子８と第２接続手段の補機用電池正側ハーネス９を介し、補機１０へ電源を供給する補機用電池１１の正極と接続されている。また、直流電力変換部１の負側出力は、筐体４と接続されている。さらに筐体４は、補機用負端子１２と第３接続手段の補機用電池負側ハーネス１３を介して補機用電池１１の負極と接続されている。制御部２は、制御部用電源端子１４と制御部用接地端子１５により補機用電池１１に接続されている。電圧センサ３は筐体４内に設けられると共に筐体４の電圧を測定し、その結果を制御部２に入力している。なお、シールド６は接地されている。

　実施の形態１による車載電力変換装置は前記のように構成されており、次にその動作について説明する。
　正常動作時においては、直流電力変換部１の出力電流は、補機用正端子８、補機用電池正側ハーネス９を通って補機用電池１１を充電し、補機用電池負側ハーネス１３、補機用負端子１２、筐体４を通って直流電力変換部１に戻る。この時、補機用電池正側ハーネス９と補機用電池負側ハーネス１３は大電流用途であり抵抗値が低いため、電圧センサ３の値はゼロに近い。しかし、補機用負端子１２と補機用電池負側ハーネス１３が外れた場合、あるいは接続が不完全になり接触抵抗が増加した場合などのように接続異常が生じた場合は、補機用正端子８からの出力電流はシールド６を通って筐体４に戻ることになる。

　シールド６は、絶縁用途で大電流を流すことを想定していないため、抵抗値が大きく、電圧センサ３の値が大きくなると共に発熱する。そこで、制御部２は、電圧センサ３の値がある閾値を越えた場合、直流電力変換部１を制御することにより出力を停止する。または、閾値を超えないように直流電力変換部１の出力電流を抑制する。これによって、シールド６の発熱や発火、またはそれによる漏電を回避することが可能となる。

　以上のように、実施の形態１による車載電源装置によれば、補機用電池１１から直流電力変換部１への負側の電流路が外れたり接続不良などのような接続異常を電圧センサ３により検出し、補機用電池１１への充電を停止したり、電力を低減することにより、駆動電池用ハーネス６の火災や漏電の危険を未然に防ぐことができる。

実施の形態２．
　次に、この発明の実施の形態１による車載電源装置について説明する。実施の形態１では、補機用電池から直流電力変換部への負側の電流路が外れたり接続不良になったことを電圧センサにより検出するものであるが、電圧センサの代わりに電流センサを用いても同様の効果を得ることができる。

　図２は、この発明の実施の形態２による車載電源装置の全体構成を示すブロック図である。図２において、車載電源装置２００は、電流センサ２０が筐体４と補機用電池負側ハーネス１３を流れる電流を測定し、その結果を制御部２に入力するように構成されている。なお、その他の構成については、実施の形態１と同様であり、同一符号を付すことにより、その説明を省略する。

　実施の形態２による車載電源装置は前記のように構成されており、次にその動作について説明する。
　正常動作時においては、直流電力変換部１の出力電流は、補機用正端子８、第２接続手段の補機用電池正側ハーネス９を通って補機用電池１１を充電し、第３接続手段の補機用電池負側ハーネス１３、補機用負端子１２、筐体４を通り直流電力変換部１に戻る。この時、補機用電池正側ハーネス９と補機用電池負側ハーネス１３は大電流用途であり抵抗値が低いため、電力損失が低く、電流センサ２０の値は直流電力変換部１の出力電流に等しい。しかし、補機用負端子１２と補機用電池負側ハーネス１３が外れた場合、あるいは接続が不完全になり接触抵抗が増加した場合などのように接続異常が生じた場合は、補機用正端子８からの出力電流はシールド６を通って筐体４に戻ることになる。

　これにより電流センサ２０の値が直流電力変換部１の出力電流に比して小さくなる。制御部２は電流センサ２０の値と直流電力変換部１の出力電流の差が、ある閾値を越えた場合、直流電力変換部１を制御し、出力を停止する。または、閾値を越えないように直流電力変換部１の出力電流を抑制することによって、シールド６の発熱や発火、またはそれによる漏電を回避することが可能となる。

　なお、前記においては、電流センサ２０が補機用電池負側ハーネス１３の電流を測定している場合について説明したが、シールド６の電流、あるいは温度を測定するように構成しても同様の効果が得られる。

　また、実施の形態１および実施の形態２の何れの実施の形態においても、駆動用電池５から駆動用電池ハーネス７を通して直流電力変換部１に電力を供給し、補機用電池１１に対して補機用電池正側ハーネス９を通して充電を行なう実施の形態について説明したが、補機用電池１１から補機用電池正側ハーネス９を通して直流電力変換部１に電力を供給し、駆動用電池５に対して駆動用電池ハーネス７を通して充電を行う方式のものでも同様の効果が得られる。

　以上説明したように、この発明による車載電源装置は、補機用電池から直流電力変換部への負側の電流路が外れたり接触不良になったことを検出し、補機用電池への充電を停止したり、電力を低減することにより、発熱、発火や漏電の危険を未然に防ぐことができ、環境にやさしい電気自動車やハイブリッド自動車の普及に繋げることができる。
　なお、この発明はこれらに限定されるものでなく、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

Claims

　車両に搭載される駆動用電池と、
　前記車両の補機に電力を給電する補機用電池と、
　前記駆動用電池からの電力を前記補機用電池へ供給する直流電力変換部と、
　前記直流電力変換部を制御する制御部と、
　前記駆動用電池と前記直流電力変換部とを接続すると共に、シールドで保護された第１接続手段と、
　前記直流電力変換部と前記補機用電池の負側とを接続する第２接続手段と、
　前記第２接続手段の接続異常を検出する検出手段と、
を備えたことを特徴とする車載電源装置。
　前記直流電力変換部と前記制御部、及び前記検出手段を収容する筐体を備え、前記検出手段は、前記筐体の電圧を測定し、接続異常を検出することを特徴とする請求項１に記載の車載電源装置。
　前記検出手段は、前記第２接続手段を流れる電流を測定し、接続異常を検出することを特徴とする請求項１に記載の車載電源装置。
　前記検出手段は、前記第１接続手段のシールドの電流を測定し、接続異常を検出することを特徴とする請求項１に記載の車載電源装置。
　前記検出手段は、前記第１接続手段のシールドの温度を測定し、接続異常を検出することを特徴とする請求項１に記載の車載電源装置。
　前記制御部は、前記検出手段が接続異常を検出した場合、前記直流電力変換部の出力を停止することを特徴とする請求項１から５の何れか一項に記載の車載電源装置。
　前記制御部は、前記検出手段が接続異常を検出しないように、前記直流電力変換部の出力を制御することを特徴とする請求項１から５の何れか一項に記載の車載電源装置。