WO2014203549A1 - 補機バッテリ用電力供給装置 - Google Patents

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WO2014203549A1
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auxiliary battery
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auxiliary
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誠 蒲地
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三菱自動車工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an auxiliary battery power supply device that supplies electric power to an auxiliary battery mounted on an electric vehicle that travels using electric power.
  • an electric vehicle such as an electric vehicle that travels using electric power has a large capacity and high voltage, a driving battery for storing vehicle driving power (hereinafter referred to as “driving power”), and generally about 12V.
  • driving power a driving battery for storing vehicle driving power
  • auxiliary power an auxiliary battery that stores electric power for driving auxiliary equipment in the vehicle (hereinafter referred to as “auxiliary power”) with a battery voltage is mounted.
  • the driving battery is charged by supplying an external power source (commercial power source) from a charging port provided in the vehicle body of the electric vehicle.
  • the auxiliary battery is charged by reducing the power in the driving battery with a DC / DC converter.
  • Patent Documents 1 and 2 are known as a power supply device for an auxiliary battery in such a vehicle.
  • the auxiliary battery power supply system disclosed in Patent Document 1 includes an auxiliary battery power converter having a capacity smaller than that of the main DC / DC converter.
  • the auxiliary battery power converter is a second battery for applying to the auxiliary battery.
  • the low voltage is generated separately from the main DC / DC converter.
  • the power supply control circuit controls the low-voltage path switching unit to apply the second low voltage from the auxiliary battery power supply converter to the auxiliary battery. Thereby, it is possible to efficiently supply power to the auxiliary battery.
  • Patent Document 2 is a power supply system that can be charged using electric power from an external power supply, and the auxiliary battery supplies a power supply voltage lower than the output voltage of the power storage device to the auxiliary load.
  • the DC / DC converter steps down the power from the power storage device and supplies a power supply voltage to the auxiliary load and the auxiliary battery.
  • the AC / DC converter can supply power supply voltage to the charging ECU and charge the auxiliary battery using electric power from the external power supply.
  • the HV-ECU controls the charging power of the power storage device and the charging power of the auxiliary battery based on the charging state of the auxiliary battery.
  • Auxiliary power stored in the auxiliary battery is used to start the electric vehicle.
  • a charging cable is connected to the charging port of the electric vehicle, for example.
  • the auxiliary battery of the own vehicle and the auxiliary battery of the other vehicle are connected to each other and started by receiving power supply from the auxiliary battery of the other vehicle. It is necessary to “jump start”.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and makes it possible to start an electric vehicle even when the amount of electricity stored in the auxiliary battery is less than the amount of electric power that can be started by the electric vehicle. Objective.
  • an auxiliary battery power supply device is an auxiliary battery power supply device mounted on an electric vehicle that travels using electric power, Auxiliary battery for accumulating electric power for auxiliary equipment of an electric vehicle and an external electric power supplied from an external power source via a charging cable connected to a charging port of the electric vehicle, and the external electric power
  • An open / close switch that is provided in a converter that converts power into auxiliary power and supplies it to the auxiliary battery, and a circuit that supplies the external power from the charging cable to the converter, and that turns on / off the connection of the circuit based on a user operation And comprising.
  • the converter battery is provided that operates using the external power supplied via the charging cable and converts the external power into the power for the auxiliary machine and supplies the power to the auxiliary battery. Even when the amount of stored electricity becomes less than the amount of electric power that can be activated by the electric vehicle, the electric vehicle can be activated.
  • This converter can convert external power directly into auxiliary power, and compared with conventional auxiliary battery charging methods (converting external power into driving power and then converting into auxiliary power) Thus, the charging efficiency can be improved.
  • the control unit that operates using the auxiliary power stored in the auxiliary battery and performs control processing of the electric vehicle, and the user A start switch that accepts a start operation of the control unit, both the open / close switch and the start switch are in an on state, and when the storage amount of the auxiliary battery is less than the startable power amount of the electric vehicle, External power may be supplied to the converter so that the storage amount of the auxiliary battery is greater than or equal to the startable power amount of the electric vehicle to start the control unit.
  • a semiconductor switch provided in a circuit for supplying the external power from the charging cable to the converter and turning on / off the connection of the circuit by the control of the control unit is provided.
  • the open / close switch and the semiconductor switch may be connected in parallel.
  • the control unit when the stored amount of the auxiliary battery is equal to or greater than the startable power amount of the electric vehicle, the control unit is configured to open and close the open / close switch based on an operation of the user.
  • the on / off operation may be disabled and the on / off operation of the semiconductor switch may be controlled.
  • the auxiliary battery power supply device includes an operation switch configured in conjunction with the open / close switch so as to be turned on / off by a user operation. It may be installed in the vicinity of the start switch. According to the above configuration, since the operation switch for accepting the on / off operation of the open / close switch by the user is installed in the vicinity of the start switch of the electric vehicle, the two switches can be continuously pressed, Operability can be improved.
  • the auxiliary battery power supply device includes an operation switch configured in conjunction with the open / close switch so as to be turned on / off by a user operation. It may be installed in the vicinity of the charging port of the electric vehicle to which the charging cable is connected. According to the above configuration, since the operation switch that accepts the on / off operation of the open / close switch by the user is installed in the vicinity of the charging port, the operation switch can be turned on immediately after connecting the charging cable to the charging port. The power supply to the converter can be started.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a power supply system 10 according to an embodiment.
  • 3 is an explanatory diagram showing a configuration of a switch 122.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a power supply process to each battery in the power supply system 10. It is a flowchart which shows the starting process of an electric vehicle.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a power supply system 10 according to the embodiment.
  • the power supply system 10 according to the embodiment is mounted on an electric vehicle that travels using electric power.
  • the electric vehicle may be an electric vehicle that travels using only electric power, or a hybrid vehicle that travels using electric power and gasoline (particularly a plug that is provided with a charging port and can be charged from the outside). In-hybrid automobile).
  • the auxiliary battery 102 stores electric power for auxiliary electric vehicles.
  • the auxiliary battery 102 is a battery with a relatively low voltage of, for example, a battery voltage of 12 V, and power for operating an auxiliary machine (electric equipment such as a car stereo, a car navigation system, a power window, and a control unit 116 described later) in the electric vehicle.
  • Auxiliary power is stored.
  • Auxiliary power is 12V DC current (12V DC).
  • the auxiliary battery 102 is charged by supplying external power (home AC current: AC) supplied from the normal charging port 106 to 12 V DC by the first converter 112, or for driving. This is done by stepping down and supplying the electric power (high voltage direct current: high voltage DC) of the battery 104 to 12V DC by the second converter 114.
  • the driving battery 104 stores electric power for driving the electric vehicle.
  • the drive battery 104 is a relatively high voltage battery having a battery voltage of 330 V, for example, and stores the drive power (drive power) of the motor 120 of the electric vehicle.
  • the driving power is a high-voltage direct current (high voltage DC).
  • the driving battery 104 is charged by normal charging (AC) supplied from the normal charging port 106 after being converted into high voltage DC by the in-vehicle charger 110, or high voltage supplied from the quick charging port 108. This is done by rapid charging with DC charging.
  • the normal charging port 106 is provided in the body of the electric vehicle, and is connected to a charging cable 204 for normal charging.
  • the charging cable 204 is provided with a plug 206 that connects to an external power source, which is a household commercial power source, at one end and a connector 202 that connects to the normal charging port 106 at the other end.
  • a normal charging is performed by connecting the connector 202 of the charging cable 204 to the normal charging port 106 and supplying external power (AC) from an external power source.
  • the normal charging port 106 corresponds to a “charging port” in the claims of the present application.
  • the quick charging port 108 is provided on the body of the electric vehicle, and is connected to a charging cable (not shown) for quick charging.
  • the charging cable for quick charging is connected to a charging power source for an electric vehicle such as a quick charger.
  • a quick charging port 108 is connected to a connector of a charging cable for quick charging, and high voltage DC is supplied from a charging power source to perform rapid charging. It is assumed that the electric vehicle is charged while the electric vehicle is stopped (when the electric vehicle is not activated) in both normal charging and quick charging.
  • the on-vehicle charger 110 converts external electric power (AC) supplied from an external power source through a charging cable 204 connected to the normal charging port 106 of the electric vehicle into driving electric power (high voltage DC), and drives the driving battery. 104 is supplied.
  • the on-vehicle charger 110 is used to charge the driving battery 104 by converting external power (AC) into driving power (high voltage DC) during normal charging.
  • the first converter 112 converts the external power (AC) supplied via the charging cable 204 into auxiliary power (12V DC) and supplies it to the auxiliary battery 102.
  • the first converter 112 corresponds to a “converter” in the claims of the present application.
  • the first converter 112 is used to charge the auxiliary battery 102 by converting external electric power (AC) into auxiliary electric power (12 V DC) during normal charging.
  • the second converter is used to charge the auxiliary battery 102 at the time of a jump start (starting of the electric vehicle when the auxiliary battery runs out) which will be described later. Note that the first converter 112 uses the external current (AC) as driving power to cope with the jump start.
  • the first converter 112 directly converts external power (AC) into auxiliary power (12V DC), it converts external power (AC) into driving power (high voltage DC) and further auxiliary power (12V). Compared with the conventional charging method of converting to DC), the charging efficiency can be improved.
  • the auxiliary battery 102 can be charged without driving the second converter 114 during normal charging, which has a longer charging time than quick charging. The use time is shortened and deterioration due to use can be prevented. As will be described later, by providing the first converter 112, it is possible to start the electric vehicle by connecting the charging cable 204 even when the auxiliary battery runs out.
  • the first converter 112 only needs to have at least the performance necessary to convert external power (AC) into auxiliary power (12V DC) at the time of jump start and normal charging described later. By using the first converter 112 having such minimum performance, it is possible to reduce the influence of the cost increase due to the addition of the first converter 112.
  • the second converter 114 converts the driving power (high voltage DC) stored in the driving battery 104 into auxiliary power (12V DC) and supplies it to the auxiliary battery 102.
  • the second converter 114 is used for charging the auxiliary battery 102 by converting driving electric power (high voltage DC) into auxiliary electric power (12V DC) during rapid charging and during traveling.
  • the on-vehicle charger 110 and the second converter 114 use the auxiliary power (12V DC) as the driving power in the same manner as other electrical devices.
  • the control unit 116 operates using auxiliary power and performs control processing of the electric vehicle.
  • the control unit 116 is an ECU (Electronic Control Unit) of the electric vehicle.
  • the number of control units 116 is not limited to one in the electric vehicle, and a plurality of control units 116 may be provided for each control content.
  • the start switch 118 receives a start operation of the control unit 116 by the user. Since each part (for example, the motor 120, an indicator lamp in a dashboard, etc.) of the electric vehicle is controlled by the control unit 116, the activation operation of the control unit 116 is the activation operation of the electric vehicle.
  • the activation switch is provided, for example, near the dashboard of the driver's seat.
  • the switch 122 is provided in a circuit that supplies external power from the charging cable 204 to the first converter 112, and switches on / off the supply of external power from the charging cable 204 to the first converter 112 (and the on-vehicle charger 110). It is.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram showing the configuration of the switch 122.
  • the switch 122 includes a mechanical opening / closing switch 122A, a semiconductor switch 122B, and an operation switch 122C.
  • the open / close switch 122A is provided in a circuit that supplies external power from the charging cable 204 to the first converter 112, and turns on / off the connection of the circuit based on a user operation.
  • This user operation is received by the operation switch 122C configured in conjunction with the user to operate the on / off switch 122A.
  • the semiconductor switch 122B is provided in a circuit that supplies external power from the charging cable 204 to the first converter 112, and the connection of the circuit is turned on / off under the control of the control unit 116.
  • the open / close switch 122A and the semiconductor switch 122B are connected in parallel to the switch 106A.
  • the switch 106A is turned on / off in conjunction with the on / off state of the open / close switch 122A and the semiconductor switch 122B.
  • the switch 106A is provided at a contact point between the charging cable 204 and the electric vehicle side wiring (wiring connected to the first converter 112 and the in-vehicle charger 110). That is, after the charging cable 204 is connected to the normal charging port 106, the open / close switch 122A or the semiconductor switch 122B is turned on, and the switch 106A is turned on in conjunction with this, whereby the charging cable 204 and the electric vehicle side are switched.
  • the wiring is electrically connected, and supply of external power to the first converter 112 and the in-vehicle charger 110 is started.
  • the installation position of the switch 106A is arbitrary, but can be provided at the normal charging port 106 or the connector 202, for example.
  • the operation switch 122C is not capable of performing normal startup processing when the power storage amount of the auxiliary battery 102 is less than the startable power amount of the electric vehicle at the time of starting operation of the electric vehicle, that is, the electric vehicle runs out of battery. In other words, it is operated by the user at the time of jump start.
  • the open / close switch 122A is turned on / off in conjunction with the operation of the operation switch 122C.
  • the supply of external power to the first converter 112 (and the on-vehicle charger 110) is turned on and off by the semiconductor switch 122B.
  • the opening / closing switch 122A is turned on / off only when the user operates the operation switch 122C when the electric vehicle wants to start up in a state where the battery is running out of the battery.
  • the on / off state of 106A is controlled.
  • the operation switch 122C may be installed in the vicinity of the start switch 118 of the electric vehicle (that is, in the vicinity of the dashboard) or in the vicinity of the normal charging port 106 of the electric vehicle to which the charging cable 204 is connected. If the operation switch 122C is installed in the vicinity of the start switch 118 of the electric vehicle, the two switches can be continuously pressed, and the operability at the time of jump start of the electric vehicle can be improved. Further, if the operation switch 122C is installed in the vicinity of the normal charging port 106, the operation switch 122C can be turned on immediately after connecting the charging cable 204 to the normal charging port 106, and the first switch can be quickly made. Power supply to the converter 112 can be started.
  • FIG. 3 is a flowchart showing power supply processing to each battery in the power supply system 10.
  • normal charging will be described.
  • the switch 122 usually the semiconductor switch 122B
  • normal charging is being performed (step S301: Yes).
  • External power (AC) supplied from the normal charging port 106 is supplied to the first converter 112 and the in-vehicle charger 110 (step S302).
  • the first converter 112 converts external power (AC) into auxiliary power (12V DC)
  • the in-vehicle charger 110 converts external power (AC) into driving power (high voltage DC) (step S303). ).
  • the auxiliary power (12V DC) converted by the first converter 112 is supplied to the auxiliary battery 102, and the driving power (high voltage DC) converted by the in-vehicle charger 110 is supplied to the driving battery 104.
  • the process according to this flowchart is terminated.
  • the electric power supplied to each battery is stored as auxiliary electric power or driving electric power.
  • the high voltage DC supplied from the quick charging port 108 is supplied to the driving battery 104 and the second converter 114 (step S306).
  • the high voltage DC supplied to the drive battery 104 is directly stored in the drive battery 104 as drive power.
  • the second converter 114 converts the high voltage DC into auxiliary power (12V DC) (step S307).
  • the auxiliary power (12 V DC) converted by the second converter 114 is supplied to the auxiliary battery 102 (step S308), and the processing according to this flowchart ends.
  • the electric power supplied to the auxiliary battery 102 is stored as auxiliary electric power.
  • step S309 Yes
  • electric power is supplied from the respective batteries to the auxiliary machine and the motor 120, and the amount of charge stored in the batteries decreases.
  • the drive battery 104 is not charged from the charging port, and the electric power generated by the generator (not shown) is supplied using the regenerative power of the electric vehicle, and the reduced electric power is supplied. To be replenished.
  • the power stored in the driving battery 104 is supplied to the auxiliary battery 102.
  • the high voltage DC stored in the drive battery 104 is supplied to the second converter 114 (step S310).
  • the second converter 114 converts the high voltage DC into auxiliary power (12V DC) (step S311).
  • the auxiliary power (12 V DC) converted by the second converter 114 is supplied to the auxiliary battery 102 (step S312), and the processing according to this flowchart ends.
  • FIG. 4 is a flowchart showing the startup process of the electric vehicle.
  • the “normal startup” process when the amount of power stored in the auxiliary battery 102 is greater than or equal to the amount of power that can be started by the electric vehicle, and the amount of power stored in the auxiliary battery 102 is less than the amount of power that can be started by the electric vehicle (12V).
  • the process at the time of “jump start” in the case of battery exhaustion will be described.
  • step S401 it is determined whether or not the storage amount of the auxiliary battery 102 is less than the startable power amount of the electric vehicle, that is, whether or not the 12V battery has run out (step S401). If the 12V battery has not run out (step S401: No), normal startup processing is performed.
  • the activation switch 118 is turned on by the user (step S402). When the start switch 118 is turned on, auxiliary power in the auxiliary battery 102 is supplied to the control unit 116 (step S403).
  • the control unit 116 operates using the auxiliary power and performs a startup process (execution of a startup program) (step S404). At this time, the auxiliary power is supplied to the second converter 114, the driving of the second converter 114 is started, and the charging of the auxiliary battery 102 from the driving battery 104 is also started. When the activation process is completed (step S405), the process according to this flowchart is terminated.
  • step S401 if the 12V battery has run out (step S401: Yes), a jump start process is performed. At this time, it is assumed that the user is notified (for example, displaying an indicator in the dashboard) that the 12V battery has run out. First, the charging cable 204 is inserted into the normal charging port 106 by the user (step S406).
  • the operation switch 122C is turned on by the user (step S407).
  • the open / close switch 122A is turned on, the switch 106A is turned on (see FIG. 2), the charging cable 204 and the wiring on the electric vehicle side are electrically connected, and external power is supplied to the first converter 112. Is done.
  • the auxiliary battery 102 can be charged (step S408).
  • the activation switch 118 is turned on by the user (step S409).
  • auxiliary power in the auxiliary battery 102 is supplied to the control unit 116 (step S410).
  • step S410 since charging of the auxiliary battery 102 has already been started in step S408, it is possible to supply auxiliary power to the control unit 116.
  • the control unit 116 operates using the auxiliary power and performs a startup process (execution of a startup program) (step S411). At this time, the auxiliary power is supplied to the second converter 114, the driving of the second converter 114 is started, and the charging of the auxiliary battery 102 from the driving battery 104 is also started.
  • the activation process is completed (step S412), the user turns off the operation switch 122C (step S413). Thereby, the open / close switch 122A is also turned off.
  • the operation switch 122C and the opening / closing switch 122A are not turned off by the user's operation, but a predetermined condition is satisfied (for example, when a predetermined time has elapsed since the operation switch 122C was turned on or when the power stored in the auxiliary battery 102 is stored). It may be performed automatically when the amount becomes a predetermined amount or more). Then, the user removes the charging cable 204 from the normal charging port 106 (step S414), and the processing according to this flowchart ends.
  • the power supply system 10 converts the external power supplied via the charging cable 204 into auxiliary power (12 V DC) and supplies the auxiliary power to the auxiliary battery 102. Since the converter 112 is provided, external power (AC) can be directly converted into auxiliary power (12V DC), and the conventional charging method of the auxiliary battery 102 (converting external power into driving power, The charging efficiency can be improved as compared with the case of converting to auxiliary power.
  • the power supply system 10 charges the auxiliary battery 102 using the first converter 112 during normal charging, the auxiliary battery can be charged without driving the second converter 114 during normal charging.
  • the usage time of the second converter 114 is shortened, and the service life of the second converter 114 can be lengthened.
  • the power supply system 10 takes in external power from the charging cable 204 and converts it into auxiliary power even when the amount of power stored in the auxiliary battery 102 is less than the amount of electric power that can be activated by the electric vehicle (when the auxiliary battery runs out).
  • the electric vehicle can be started by conversion, and the convenience when the auxiliary battery is exhausted can be improved.
  • the open converter switch (user operation) replaces the first converter 112 from the charging cable 204 with the open / close switch (user operation).
  • the external power supply to can be turned on and off.
  • the operation switch 122C if the operation switch 122C is installed in the vicinity of the start switch 118 of the electric vehicle, the two switches can be pressed continuously, and the operability at the time of jump start of the electric vehicle is achieved. Can be improved.
  • the operation switch 122C if the operation switch 122C is installed in the vicinity of the normal charging port 106, the operation switch 122A can be turned on immediately after the charging cable 204 is connected to the normal charging port 106. The power supply to the first converter 112 can be started quickly.
  • SYMBOLS 10 Electric power supply system, 102 ... Auxiliary battery, 104 ... Driving battery, 106 ... Normal charge port, 106A ... Switch, 108 ... Quick charge port, 110 ... Car charger, 112 ... First converter, 114... Second converter, 116... Control unit, 118... Start switch, 120... Motor, 122 ... Switch, 122 A. Operation switch, 122 B .... Semiconductor switch, 122 C. , 202... Connector, 204... Charging cable, 206.

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Abstract

 車載充電器110は、外部電力を駆動用電力に変換し、駆動用バッテリ104に供給する。第1コンバータ112は、外部電力を補機用電力に変換して補機バッテリ102に供給する。第2コンバータ114は、駆動用バッテリ104に蓄電された駆動用電力を補機用電力に変換して補機バッテリ102に供給する。普通充電中は、第1コンバータ112によって補機バッテリ102が充電される。また、走行中や急速充電中は第2コンバータ114によって補機バッテリが充電される。

Description

補機バッテリ用電力供給装置
 本発明は、電力を用いて走行する電動車に搭載された補機バッテリに電力を供給する補機バッテリ用電力供給装置に関する。
 従来、電気自動車など電力を用いて走行する電動車には、大容量かつ高電圧で車両駆動用電力(以下、「駆動用電力」という)を蓄電する駆動用バッテリと、一般的に12V程度のバッテリ電圧で車内の補機の駆動用電力(以下、「補機用電力」という)を蓄電する補機バッテリとが搭載されている。ここで、駆動用バッテリの充電は、電動車の車体に設けられた充電口から外部電源(商用電源)を供給することによっておこなう。また、補機バッテリの充電は、駆動用バッテリ内の電力をDC/DCコンバータで降圧して供給することによっておこなう。
 このような車両における補機バッテリへの電力供給装置として、たとえば下記特許文献1および2のような技術が知られている。下記特許文献1の補助バッテリ給電システムでは、主DC/DCコンバータの容量よりも小容量の補助バッテリ給電変換器を有しており、補助バッテリ給電変換器は、補助バッテリに印加するための第2低電圧を、主DC/DCコンバータとは個別に生成する。給電制御回路は、車両の停止時において補助バッテリに給電する際、低圧経路切換部を切換制御して、補助バッテリ給電変換器からの第2低電圧を補助バッテリに印加させる。これにより、補助バッテリに効率良く電力を給電することを可能としている。
 また、下記特許文献2は、外部電源からの電力を用いて充電が可能な電源システムであり、補機バッテリは、補機負荷に蓄電装置の出力電圧よりも低い電源電圧を供給する。DC/DCコンバータは、蓄電装置からの電力を降圧して補機負荷および補機バッテリに電源電圧を供給する。AC/DCコンバータは、外部電源からの電力を用いて、充電ECUへの電源電圧の供給および補機バッテリの充電が可能である。そして、HV-ECUは、外部充電時に、蓄電装置の充電電力および補機バッテリの充電電力を、補機バッテリの充電状態に基づいて制御する。これにより、外部電源によって充電可能な車両において、外部充電時の充電効率の低下を抑制している。
日本国特開2011-055682号公報 日本国特開2011-223834号公報
 電動車の起動には、補機バッテリに蓄電された補機用電力が用いられる。上述した従来技術では、補機バッテリ内の蓄電量が電動車の起動可能電力量未満となった場合、すなわち「バッテリ上がり」が発生した場合には、たとえば電動車の充電口に充電ケーブルが接続された状態であっても通常の起動をおこなうことができないという問題点がある。上述した従来技術では、このような場合には、自車両の補機バッテリと他車両の補機バッテリとを接続して、他車両の補機バッテリから電力の供給を受けて起動する、いわゆる「ジャンプスタート」をする必要がある。
 本発明は、上述した従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、補機バッテリの蓄電量が電動車の起動可能電力量未満となった場合でも、電動車を起動可能にすることを目的とする。
 上述した問題を解決し、目的を達成するため、本発明にかかる補機バッテリ用電力供給装置は、電力を用いて走行する電動車に搭載された補機バッテリ用電力供給装置であって、前記電動車の補機用電力を蓄電する補機バッテリと、前記電動車の充電口に接続された充電ケーブルを介して外部電源から供給される外部電力を用いて稼働し、且つ該外部電力を前記補機用電力に変換して前記補機バッテリに供給するコンバータと、前記充電ケーブルから前記コンバータへ前記外部電力を供給する回路に設けられ、当該回路の接続をユーザの操作に基づきオンオフする開閉スイッチと、を備える、ことを特徴とする。
 本発明によれば、充電ケーブルを介して供給される外部電力を用いて稼働し、且つ該外部電力を補機用電力に変換して補機バッテリに供給するコンバータを設けたので、補機バッテリの蓄電量が電動車の起動可能電力量未満となった場合でも、電動車を起動可能にすることができる。そして、このコンバータにより外部電力を直接補機用電力に変換することができ、従来の補機バッテリの充電方法(外部電力を駆動用電力に変換し、さらに補機用電力に変換する)と比較して、充電効率を向上させることができる。
 また、本発明にかかる補機バッテリ用電力供給装置においては、前記補機バッテリに蓄電された前記補機用電力を用いて稼働し、前記電動車の制御処理をおこなう制御部と、ユーザによる前記制御部の起動操作を受け付ける起動スイッチと、を備え、前記開閉スイッチと前記起動スイッチが共にオン状態であり、前記補機バッテリの蓄電量が前記電動車の起動可能電力量未満の場合は、前記外部電力を前記コンバータに供給し前記補機バッテリの蓄電量を前記電動車の起動可能電力量以上にして前記制御部を起動させるようにしてもよい。
 上記構成によれば、補機バッテリの蓄電量が電動車の起動可能電力量未満の場合(補機バッテリ上がり時)にも、充電ケーブルから外部電力を取り込んで補機用電力に変換して電動車の起動することができ、利便性を向上することができる。
 また、本発明にかかる補機バッテリ用電力供給装置においては、前記充電ケーブルから前記コンバータへ前記外部電力を供給する回路に設けられ、当該回路の接続を前記制御部の制御によってオンオフする半導体スイッチを備え、前記開閉スイッチと前記半導体スイッチとは並列に接続されていてもよい。
 上記構成によれば、開閉スイッチと半導体スイッチとが並列に接続されているので、補機バッテリ上がり時には制御部に代わり開閉スイッチで充電ケーブルからコンバータへの外部電力の供給をオンオフすることができる。
 また、本発明にかかる補機バッテリ用電力供給装置においては、前記補機バッテリの蓄電量が前記電動車の起動可能電力量以上の場合、前記制御部は、前記ユーザの操作に基づく前記開閉スイッチのオンオフ動作を無効とし、前記半導体スイッチのオンオフ動作を制御するようにしてもよい。
 上記構成によれば、補機バッテリの蓄電量が電動車の起動可能電力量以上の場合において、ユーザの開閉スイッチの誤操作による補機バッテリへの不要な充電を防止できる。
 また、本発明にかかる補機バッテリ用電力供給装置においては、ユーザに操作されることにより前記開閉スイッチをオンオフするよう該開閉スイッチと連動して構成された操作スイッチを備え、前記操作スイッチは、前記起動スイッチの近傍に設置されていてもよい。
 上記構成によれば、ユーザによる開閉スイッチのオンオフ操作を受け付ける操作スイッチを電動車の起動スイッチの近傍に設置したので、2つのスイッチを連続して押下することができ、電動車のジャンプスタート時の操作性を向上させることができる。
 また、本発明にかかる補機バッテリ用電力供給装置においては、ユーザに操作されることにより前記開閉スイッチをオンオフするよう該開閉スイッチと連動して構成された操作スイッチを備え、前記操作スイッチは、前記充電ケーブルが接続される前記電動車の充電口の近傍に設置されていてもよい。
 上記構成によれば、ユーザによる開閉スイッチのオンオフ操作を受け付ける操作スイッチを充電口の近傍に設置したので、充電口に充電ケーブルを接続した後、すぐに操作スイッチをオンにすることができ、迅速にコンバータへの電源供給を開始することができる。
実施の形態にかかる電力供給システム10の構成を示すブロック図である。 スイッチ122の構成を示す説明図である。 電力供給システム10における各バッテリへの電力供給処理を示すフローチャートである。 電動車の起動処理を示すフローチャートである。
 以下に添付図面を参照して、本発明にかかる補機バッテリ用電力供給装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。本実施の形態では、本発明にかかる補機バッテリ用電力供給装置を適用した電動車の電力供給システム10について説明する。
(実施の形態)
 図1は、実施の形態にかかる電力供給システム10の構成を示すブロック図である。実施の形態にかかる電力供給システム10は、電力を用いて走行する電動車に搭載されている。ここで、電動車とは、電力のみを用いて走行する電気自動車であってもよいし、電力とガソリンを用いて走行するハイブリット自動車(特に充電口が設けられ、外部からの充電が可能なプラグインハイブリット自動車)であってもよい。
 補機バッテリ102は、電動車の補機用電力を蓄電する。補機バッテリ102は、たとえばバッテリ電圧12Vの比較的低電圧のバッテリであり、電動車内の補機(カーステレオやカーナビゲーション、パワーウインド、後述する制御部116などの電装機器)の稼働用電力(補機用電力)を蓄電する。補機用電力は、12Vの直流電流(12V DC)である。詳細は後述するが、補機バッテリ102の充電は、普通充電口106から供給される外部電力(家庭用交流電流:AC)を第1コンバータ112で12V DCに変換して供給する、または駆動用バッテリ104の電力(高電圧直流電流:高電圧DC)を第2コンバータ114で12V DCに降圧して供給することによっておこなわれる。
 駆動用バッテリ104は、電動車の駆動用電力を蓄電する。駆動用バッテリ104は、たとえばバッテリ電圧330Vの比較的高電圧のバッテリであり、電動車のモータ120の駆動用電力(駆動用電力)を蓄電する。駆動用電力は、高電圧の直流電流(高電圧DC)である。駆動用バッテリ104の充電は、普通充電口106から供給される外部電力(AC)を車載充電器110で高電圧DCに変換して供給する普通充電、または急速充電口108から供給される高電圧DCによって充電する急速充電によっておこなわれる。
 普通充電口106は、電動車の車体に設けられ、普通充電用の充電ケーブル204が接続される。充電ケーブル204には、一端に家庭用商用電源である外部電源と接続するプラグ206、他端に普通充電口106と接続するコネクタ202が設けられている。普通充電口106に充電ケーブル204のコネクタ202を接続し、外部電源から外部電力(AC)を供給することによって、普通充電をおこなう。なお、普通充電口106が、本願の請求項における「充電口」に対応する。
 急速充電口108は、電動車の車体に設けられ、急速充電用の充電ケーブル(図示なし)が接続される。急速充電用の充電ケーブルは、急速充電器などの電動車の充電用電源に接続されている。急速充電口108に急速充電用の充電ケーブルのコネクタを接続し、充電用電源から高電圧DCを供給することによって、急速充電をおこなう。
 なお、電動車の充電は、普通充電および急速充電のいずれの場合も電動車の停車中(電動車の非起動時)におこなうものとする。
 車載充電器110は、電動車の普通充電口106に接続された充電ケーブル204を介して外部電源から供給される外部電力(AC)を駆動用電力(高電圧DC)に変換し、駆動用バッテリ104に供給する。車載充電器110は、普通充電時に外部電力(AC)を駆動用電力(高電圧DC)に変換して、駆動用バッテリ104を充電するために用いられる。
 第1コンバータ112は、充電ケーブル204を介して供給される外部電力(AC)を補機用電力(12V DC)に変換して補機バッテリ102に供給する。第1コンバータ112が、本願の請求項における「コンバータ」に対応する。第1コンバータ112は、普通充電中に外部電力(AC)を補機用電力(12V DC)に変換して、補機バッテリ102を充電するために用いられる。また、第2コンバータは、後述するジャンプスタート(補機バッテリ上がり時における電動車の起動)時に、補機バッテリ102を充電するために用いられる。なお、ジャンプスタート時への対応のため、第1コンバータ112は、外部電流(AC)を駆動用電力とする。
 第1コンバータ112は外部電力(AC)を直接補機用電力(12V DC)に変換するので、外部電力(AC)を駆動用電力(高電圧DC)に変換し、さらに補機用電力(12V DC)に変換する従来の充電方法と比較して、充電効率を向上させることができる。また、第1コンバータ112を設けることによって、急速充電と比較して充電時間が長い普通充電中に第2コンバータ114を駆動せずに補機バッテリ102を充電することができるので、第2コンバータ114の使用時間が短くなり、使用による劣化を防止することができる。また、後述するように、第1コンバータ112を設けることによって、補機バッテリ上がりが生じた場合でも、充電ケーブル204を接続することによって電動車を起動することが可能となる。
 なお、第1コンバータ112は、後述するジャンプスタート時および普通充電時に外部電力(AC)を補機電力(12V DC)に変換するのに必要な性能を最低限有していればよい。このような最低限の性能を有する第1コンバータ112を用いることによって、第1コンバータ112の追加によるコスト増加の影響を低減することができる。
 第2コンバータ114は、駆動用バッテリ104に蓄電された駆動用電力(高電圧DC)を補機用電力(12V DC)に変換して補機バッテリ102に供給する。第2コンバータ114は、急速充電時および走行中に駆動用電力(高電圧DC)を補機用電力(12V DC)に変換して、補機バッテリ102を充電するために用いられる。
 なお、車載充電器110および第2コンバータ114は、他の電装機器と同様に補機用電力(12V DC)を駆動用電力とする。
 制御部116は、補機用電力を用いて稼働し、電動車の制御処理をおこなう。制御部116は、具体的には電動車のECU(Electronic Control Unit)である。なお、制御部116は、電動車内に1つに限らず、その制御内容ごとに複数設けられていてもよい。
 起動スイッチ118は、ユーザによる制御部116の起動操作を受け付ける。電動車は、制御部116によって各部(たとえば、モータ120やダッシュボード内の表示灯など)が制御されるため、制御部116の起動操作は、すなわち電動車の起動操作となる。起動スイッチは、たとえば運転席のダッシュボード近傍に設けられる。
 スイッチ122は、充電ケーブル204から第1コンバータ112へ外部電力を供給する回路に設けられており、充電ケーブル204から第1コンバータ112(および車載充電器110)への外部電力の供給をオンオフするスイッチである。
 図2は、スイッチ122の構成を示す説明図である。
 スイッチ122は、機械式の開閉スイッチ122Aと、半導体スイッチ122Bと、操作スイッチ122Cによって構成される。開閉スイッチ122Aは、充電ケーブル204から第1コンバータ112へ外部電力を供給する回路に設けられ、当該回路の接続をユーザの操作に基づきオンオフする。このユーザ操作は、ユーザに操作されることにより開閉スイッチ122Aをオンオフするよう連動して構成された操作スイッチ122Cによって受け付られる。また、半導体スイッチ122Bは、充電ケーブル204から第1コンバータ112へ外部電力を供給する回路に設けられ、当該回路の接続を制御部116の制御によってオンオフする。
 開閉スイッチ122Aと半導体スイッチ122Bとはスイッチ106Aに対して並列に接続されている。スイッチ106Aは、開閉スイッチ122Aおよび半導体スイッチ122Bのオンオフ状態に連動してオンオフする。スイッチ106Aは、充電ケーブル204と電動車側の配線(第1コンバータ112および車載充電器110へとつながる配線)との接点に設けられている。すなわち、普通充電口106に充電ケーブル204が接続された後、開閉スイッチ122Aまたは半導体スイッチ122Bがオンにされ、これに連動してスイッチ106Aがオンになることによって、充電ケーブル204と電動車側の配線とが電気的に接続され、第1コンバータ112および車載充電器110への外部電力の供給が開始される。なお、スイッチ106Aの設置位置は任意であるが、たとえば普通充電口106またはコネクタ202に設けることができる。
 ここで、操作スイッチ122Cは、電動車の起動操作時に補機バッテリ102の蓄電量が電動車の起動可能電力量未満の場合、すなわち電動車がバッテリ上がりを起こして、通常の起動処理を行えない場合、すなわちジャンプスタート時にユーザによって操作される。そして、この操作スイッチ122Cへの操作に連動して開閉スイッチ122Aがオンオフされる。一方、操作スイッチ122Cの操作時以外は、半導体スイッチ122Bによって第1コンバータ112(および車載充電器110)への外部電力の供給がオンオフされる。すなわち、開閉スイッチ122Aは、電動車がバッテリ上がりを起こしている状態で電動車を起動したい場合にユーザが操作スイッチ122Cを操作した場合にのみオンオフ操作され、これ以外は制御部116の制御によってスイッチ106Aのオンオフが制御される。
 なお、操作スイッチ122Cは、電動車の起動スイッチ118の近傍(すなわちダッシュボード周辺)、または充電ケーブル204が接続される電動車の普通充電口106の近傍に設置されるようにしてもよい。操作スイッチ122Cを電動車の起動スイッチ118の近傍に設置するようにすれば、2つのスイッチを連続して押下することができ、電動車のジャンプスタート時の操作性を向上させることができる。また、操作スイッチ122Cを普通充電口106の近傍に設置するようにすれば、普通充電口106に充電ケーブル204を接続した後、すぐに操作スイッチ122Cをオンにすることができ、迅速に第1コンバータ112への電源供給を開始することができる。
 つぎに、電力供給システム10における各バッテリへの電力供給について説明する。
 図3は、電力供給システム10における各バッテリへの電力供給処理を示すフローチャートである。初めに普通充電について説明する。普通充電口106に充電ケーブル204が接続されると、スイッチ122(通常は半導体スイッチ122B)がオンにされ、普通充電中となる(ステップS301:Yes)。
 普通充電口106から供給される外部電力(AC)は、第1コンバータ112および車載充電器110に供給される(ステップS302)。第1コンバータ112では、外部電力(AC)を補機用電力(12V DC)に変換し、車載充電器110では、外部電力(AC)を駆動用電力(高電圧DC)に変換する(ステップS303)。
 そして、第1コンバータ112で変換された補機用電力(12V DC)は補機バッテリ102に、車載充電器110で変換された駆動用電力(高電圧DC)は駆動用バッテリ104に、それぞれ供給され(ステップS304)、本フローチャートによる処理を終了する。それぞれのバッテリに供給された電力は、補機用電力または駆動用電力として蓄電される。
 つぎに、急速充電について説明する。急速充電口108に急速充電用の充電ケーブル(図示なし)が接続され、急速充電器がオンにされると、急速充電中となる(ステップS305:Yes)。
 急速充電口108から供給される高電圧DCは、駆動用バッテリ104および第2コンバータ114に供給される(ステップS306)。駆動用バッテリ104に供給された高電圧DCは、そのまま駆動用電力として駆動用バッテリ104に蓄電される。また、第2コンバータ114では、高電圧DCを補機用電力(12V DC)に変換する(ステップS307)。
 そして、第2コンバータ114で変換された補機用電力(12V DC)を補機バッテリ102に供給して(ステップS308)、本フローチャートによる処理を終了する。補機バッテリ102に供給された電力は、補機用電力として蓄電される。
 つぎに、走行中の処理について説明する。電動車の走行中(起動中)は(ステップS309:Yes)、それぞれのバッテリから補機やモータ120に対して電力が供給され、バッテリの蓄電量が減少する。電動車の走行中、駆動用バッテリ104に対しては充電口からの充電はおこなわれず、電動車の回生力を用いて発電機(図示なし)で発電された電力が供給され、減少した電力が補充される。
 また、電動車の走行中、補機バッテリ102に対しては、駆動用バッテリ104の蓄電力が供給される。まず、駆動用バッテリ104に蓄電された高電圧DCが第2コンバータ114に供給される(ステップS310)。第2コンバータ114は、高電圧DCを補機用電力(12V DC)に変換する(ステップS311)。そして、第2コンバータ114で変換された補機用電力(12V DC)を補機バッテリ102に供給して(ステップS312)、本フローチャートによる処理を終了する。
 つぎに、電動車の起動処理について説明する。
 図4は、電動車の起動処理を示すフローチャートである。本フローチャートでは、補機バッテリ102の蓄電量が電動車の起動可能電力量以上の場合における「通常起動時」の処理と、補機バッテリ102の蓄電量が電動車の起動可能電力量未満(12Vバッテリ上がり)の場合における「ジャンプスタート時」の処理と、について説明する。
 はじめに、補機バッテリ102の蓄電量が電動車の起動可能電力量未満か否か、すなわち12Vバッテリ上がりが生じているか否かを判断する(ステップS401)。12Vバッテリ上がりが生じていない場合は(ステップS401:No)、通常の起動処理をおこなう。まず、ユーザによって起動スイッチ118がオンにされる(ステップS402)。起動スイッチ118のオンによって、補機バッテリ102内の補機用電力が制御部116に供給される(ステップS403)。
 制御部116は補機用電力を用いて稼働し、起動処理(起動プログラムの実行)をおこなう(ステップS404)。このとき、第2コンバータ114に補機用電力が供給され、第2コンバータ114の駆動が開始され、駆動用バッテリ104から補機バッテリ102への充電も開始される。起動処理が完了すると(ステップS405)、本フローチャートによる処理を終了する。
 一方、12Vバッテリ上がりが生じている場合は(ステップS401:Yes)、ジャンプスタート処理をおこなう。このとき、12Vバッテリ上がりが生じていることについて、ユーザに通知(たとえば、ダッシュボード内でのインジケータの表示など)がなされるものとする。まず、ユーザによって普通充電口106に充電ケーブル204が挿入される(ステップS406)。
 つぎに、ユーザによって操作スイッチ122Cがオンにされる(ステップS407)。これにより、開閉スイッチ122Aがオンになり、さらにスイッチ106Aがオンになり(図2参照)、充電ケーブル204と電動車側の配線とが電気的に接続され、第1コンバータ112に外部電力が供給される。第1コンバータ112が駆動することによって補機バッテリ102への充電が可能となる(ステップS408)。
 つづいて、ユーザによって起動スイッチ118がオンにされる(ステップS409)。起動スイッチ118のオンによって、補機バッテリ102内の補機用電力が制御部116に供給される(ステップS410)。このとき、ステップS408で既に補機バッテリ102への充電が開始されているため、制御部116に補機用電力を供給することが可能である。
 制御部116は補機用電力を用いて稼働し、起動処理(起動プログラムの実行)をおこなう(ステップS411)。このとき、第2コンバータ114に補機用電力が供給され、第2コンバータ114の駆動が開始され、駆動用バッテリ104から補機バッテリ102への充電も開始される。起動処理が完了すると(ステップS412)、ユーザは操作スイッチ122Cをオフにする(ステップS413)。これにより、開閉スイッチ122Aもオフにされる。なお、操作スイッチ122Cおよび開閉スイッチ122Aのオフは、ユーザの操作でおこなうのではなく、所定の条件の成立(たとえば操作スイッチ122Cがオンされてから所定時間経過した場合や補機バッテリ102内の蓄電量が所定量以上となった場合など)に伴って自動におこなうようにしてもよい。そして、ユーザは普通充電口106から充電ケーブル204を抜去して(ステップS414)、本フローチャートによる処理を終了する。
 以上説明したように、実施の形態にかかる電力供給システム10は、充電ケーブル204を介して供給される外部電力を補機用電力(12V DC)に変換して補機バッテリ102に供給する第1コンバータ112を設けたので、外部電力(AC)を直接補機用電力(12V DC)に変換することができ、従来の補機バッテリ102の充電方法(外部電力を駆動用電力に変換し、さらに補機用電力に変換する)と比較して、充電効率を向上させることができる。
 また、電力供給システム10は、普通充電中は第1コンバータ112を用いて補機バッテリ102の充電をおこなうので、普通充電中は第2コンバータ114を駆動せずに補機バッテリを充電することができ、第2コンバータ114の使用時間が短くなり、第2コンバータ114の耐用期間を長くすることができる。
 また、電力供給システム10は、補機バッテリ102の蓄電量が電動車の起動可能電力量未満の場合(補機バッテリ上がり時)にも、充電ケーブル204から外部電力を取り込んで補機用電力に変換して電動車を起動することができ、補機バッテリ上がり時の利便性を向上することができる。
 また、電力供給システム10は、開閉スイッチ122Aと半導体スイッチ122Bとが並列に接続されているので、補機バッテリ上がり時には制御部116に代わり開閉スイッチ(ユーザ操作)で充電ケーブル204から第1コンバータ112への外部電力の供給をオンオフすることができる。
 また、電力供給システム10において、操作スイッチ122Cを電動車の起動スイッチ118の近傍に設置するようにすれば、2つのスイッチを連続して押下することができ、電動車のジャンプスタート時の操作性を向上させることができる。また、電力供給システム10において、操作スイッチ122Cを普通充電口106の近傍に設置するようにすれば、普通充電口106に充電ケーブル204を接続した後、すぐに操作スイッチ122Aをオンにすることができ、迅速に第1コンバータ112への電源供給を開始することができる。
 10……電力供給システム、102……補機バッテリ、104……駆動用バッテリ、106……普通充電口、106A……スイッチ、108……急速充電口、110……車載充電器、112……第1コンバータ、114……第2コンバータ、116……制御部、118……起動スイッチ、120……モータ、122……スイッチ、122A……操作スイッチ、122B……半導体スイッチ、122C……操作スイッチ、202……コネクタ、204……充電ケーブル、206……プラグ。

Claims (6)

  1.  電力を用いて走行する電動車に搭載された補機バッテリ用電力供給装置であって、
     前記電動車の補機用電力を蓄電する補機バッテリと、
     前記電動車の充電口に接続された充電ケーブルを介して外部電源から供給される外部電力を用いて稼働し、且つ該外部電力を前記補機用電力に変換して前記補機バッテリに供給するコンバータと、
     前記充電ケーブルから前記コンバータへ前記外部電力を供給する回路に設けられ、当該回路の接続をユーザの操作に基づきオンオフする開閉スイッチと、を備える、
     ことを特徴とする補機バッテリ用電力供給装置。
  2.  前記補機バッテリに蓄電された前記補機用電力を用いて稼働し、前記電動車の制御処理をおこなう制御部と、
     ユーザによる前記制御部の起動操作を受け付ける起動スイッチと、を備え、
     前記開閉スイッチと前記起動スイッチが共にオン状態であり、前記補機バッテリの蓄電量が前記電動車の起動可能電力量未満の場合、前記コンバータは前記外部電力を前記補機バッテリに供給し前記補機バッテリの蓄電量を前記電動車の起動可能電力量以上にして前記制御部が起動する、
     ことを特徴とする請求項1に記載の補機バッテリ用電力供給装置。
  3.  前記充電ケーブルから前記コンバータへ前記外部電力を供給する回路に設けられ、当該回路の接続を前記制御部の制御によってオンオフする半導体スイッチを備え、
     前記開閉スイッチと前記半導体スイッチとは並列に接続されている、
     ことを特徴とする請求項2記載の補機バッテリ用電力供給装置。
  4.  前記補機バッテリの蓄電量が前記電動車の起動可能電力量以上の場合、前記制御部は、前記ユーザの操作に基づく前記開閉スイッチのオンオフ動作を無効とし、前記半導体スイッチのオンオフ動作を制御する
     ことを特徴とする請求項3記載の補機バッテリ用電力供給装置。
  5.  ユーザに操作されることにより前記開閉スイッチをオンオフするよう該開閉スイッチと連動して構成された操作スイッチを備え、
     前記操作スイッチは、前記起動スイッチの近傍に設置されることを特徴とする請求項2~4記載の補機バッテリ用電力供給装置。
  6.  ユーザに操作されることにより前記開閉スイッチをオンオフするよう該開閉スイッチと連動して構成された操作スイッチを備え、
     前記操作スイッチは、前記充電ケーブルが接続される前記電動車の充電口の近傍に設置されることを特徴とする請求項1~4記載の補機バッテリ用電力供給装置。
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