JP6118221B2 - Vehicle power supply - Google Patents
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Description
本発明は、車両用電源装置に関し、例えば、分散して配置されたバッテリを持つ電気自動車やプラグインハイブリッド自動車等の車両用電源装置に関する。 The present invention relates to a vehicle power supply device, for example, a vehicle power supply device such as an electric vehicle having a battery arranged in a distributed manner and a plug-in hybrid vehicle.
特許文献1には、メインバッテリと、当該メインバッテリの両端のノードから電源が供給される三相インバータ(PCU)と、接続切換回路とを備えた電動車両が示されている。メインバッテリは、直列接続された複数のバッテリ群からなり、接続切換回路は、その複数のバッテリ群内の各ノードの中からいずれかのノードを選択して分割充電を行う。最大充電電流が最適充電電流以上である場合には、メインバッテリの両端のノードが接続切換回路によって選択され、メインバッテリ全体が充電される。
特許文献2には、直列および並列に接続された多数のセルからなる電池モジュールと、当該電池モジュールに対してそれぞれ並列に接続された負荷および充電装置とを備えた大型二次電池の充電システムが示されている。 Patent Document 2 discloses a charging system for a large-sized secondary battery including a battery module including a large number of cells connected in series and in parallel, and a load and a charging device connected in parallel to the battery module. It is shown.
特許文献3には、直列に接続された複数の蓄電セルを有し、その両端がインバータに接続される蓄電器と、太陽電池で得られた電力で複数の蓄電セルのいずれかを充電する充電スイッチ部とを備えた充電制御装置が示されている。 Patent Document 3 includes a plurality of power storage cells connected in series, both ends of which are connected to an inverter, and a charge switch that charges any of the plurality of power storage cells with power obtained from a solar battery. The charge control apparatus provided with the part is shown.
近年、モータとエンジンを動力源とするプラグインハイブリッド自動車や、モータを動力源とする電気自動車を代表に、大型のバッテリ(二次電池)を搭載した車両の普及が進んでいる。このような車両では、必要な電力および電力量を得るため、数V程度の電圧を発生する電池セル(例えば、ニッケル水素電池セルやリチウムイオン電池セル)が多数搭載される。また、これらの電池セルは、通常、電流による損失を低減する目的などから直列接続で使用される場合が多く、全体で百V程度から数百V程度の電圧を発生する。 In recent years, a vehicle equipped with a large battery (secondary battery) has been widely spread, represented by a plug-in hybrid vehicle using a motor and an engine as power sources and an electric vehicle using a motor as a power source. Such a vehicle is equipped with a large number of battery cells (for example, nickel-metal hydride battery cells and lithium ion battery cells) that generate a voltage of about several volts in order to obtain necessary power and electric energy. In addition, these battery cells are usually used in series connection for the purpose of reducing loss due to current and the like, and generally generate a voltage of about 100 V to several hundred V.
ここで、車両に搭載すべき電池セルの数が多くなると、電池セルを1個の蓄電モジュールに搭載して1箇所に配置することが困難となり、複数の蓄電モジュールに分散して搭載し、それらを直列接続で使用する必要性が生じる場合がある。例えば、このような直列接続の蓄電モジュールを車載充電器で充電する場合を考えると、特許文献1および特許文献2に示されるように、通常、直列接続の蓄電モジュールの両端に対して充電が行われるため、この両端の近辺に車載充電器を配置することが望ましい。ただし、実際上、この両端の近辺に車載充電器を配置することが容易でない場合もあり、この場合、この両端と車載充電器との間の配線長が増大することになる。
Here, when the number of battery cells to be mounted on the vehicle increases, it becomes difficult to mount the battery cells on one power storage module and dispose them in one place. May need to be used in series connection. For example, considering the case where such a series-connected power storage module is charged by an in-vehicle charger, as shown in
また、直列接続の蓄電モジュールの両端に対して充電を行った場合、各蓄電モジュール毎の充電率(所謂SOC(State of Charge))にばらつきが生じる恐れがある。例えば、いずれかの蓄電モジュールが満充電となった段階で充電を停止すると、満充電に満たない他の蓄電モジュールに伴いバッテリ全体としての能力が十分に発揮できない場合がある。一方、当該他の蓄電モジュールを満充電にするため、いずれかの蓄電モジュールが満充電となった後も充電を継続すると、当該満充電となった蓄電モジュールの破損・劣化等を招く恐れがある。 In addition, when charging is performed on both ends of the power storage modules connected in series, there is a possibility that variation occurs in the charge rate (so-called SOC (State of Charge)) for each power storage module. For example, if charging is stopped when one of the power storage modules is fully charged, the capacity of the entire battery may not be fully exhibited along with other power storage modules that are not fully charged. On the other hand, if one of the power storage modules is fully charged in order to fully charge the other power storage module, there is a risk of causing damage or deterioration of the fully charged power storage module. .
本発明は、このようなことを鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、複数の蓄電モジュールの充電に伴う配線長を容易に短縮でき、複数の蓄電モジュールの充電率のばらつきを低減可能な車両用電源装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above, and one of its purposes is to easily reduce the wiring length associated with charging of a plurality of power storage modules and to reduce variation in the charging rate of the plurality of power storage modules. An object of the present invention is to provide a vehicular power supply device that can be reduced.
本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。 The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
本発明の車両用電源装置は、第1および第2端子と、第1および第2蓄電モジュールと、第1および第2充電用ノードと、第1〜第3配線経路と、第1、第2、第3A、第3B、第4Aおよび第4Bスイッチと、を有する。第1および第2端子は、インバータに電源を供給する。第1蓄電モジュールは、第1および第2電極を持ち、第2蓄電モジュールは、第1蓄電モジュールと直列に接続して使用され、第3および第4電極を持つ。第1および第2充電用ノードは、第1および第2蓄電モジュールを充電するためのノードである。第1配線経路は、第1電極と第1端子を接続し、第2配線経路は、第2電極と第3電極を接続し、第3配線経路は、第4電極と第2端子を接続する。第1スイッチは、第1配線経路と第3配線経路を接続する。第2スイッチは、第2配線経路上に挿入される。第3Aスイッチは、第1充電用ノードと第3配線経路を接続し、第3Bスイッチは、第2充電用ノードと、第2スイッチの第2電極側のノードを接続する。第4Aスイッチは、第1充電用ノードと、第2スイッチの第3電極側のノードを接続し、第4Bスイッチは、第2充電用ノードと第3配線経路を接続する。 The power supply device for a vehicle according to the present invention includes first and second terminals, first and second power storage modules, first and second charging nodes, first to third wiring paths, first and second. , 3A, 3B, 4A and 4B switches. The first and second terminals supply power to the inverter. The first power storage module has first and second electrodes, and the second power storage module is used in series with the first power storage module, and has third and fourth electrodes. The first and second charging nodes are nodes for charging the first and second power storage modules. The first wiring path connects the first electrode and the first terminal, the second wiring path connects the second electrode and the third electrode, and the third wiring path connects the fourth electrode and the second terminal. . The first switch connects the first wiring path and the third wiring path. The second switch is inserted on the second wiring path. The 3A switch connects the first charging node and the third wiring path, and the 3B switch connects the second charging node and the node on the second electrode side of the second switch. The 4A switch connects the first charging node and the node on the third electrode side of the second switch, and the 4B switch connects the second charging node and the third wiring path.
本発明によれば、複数の蓄電モジュールの充電に伴う配線長を容易に短縮でき、加えて、複数の蓄電モジュールの充電率のばらつきを低減することが可能になる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the wiring length accompanying charge of a some electrical storage module can be shortened easily, and also it becomes possible to reduce the dispersion | variation in the charging rate of a some electrical storage module.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiment, and the repetitive description thereof will be omitted.
(実施の形態1)
《車両用電源装置(比較例)の概略構成》
まず、本実施の形態による車両用電源装置の説明に先だって、その前提として検討した車両用電源装置について説明する。図16(a)は、本発明の前提として検討した車両用電源装置の概略的な回路構成例を示すブロック図であり、図16(b)は、図16(a)の概略的なレイアウト構成例を示す平面図である。図16(a)に示す車両用電源装置は、外部端子Pi1,Pi2から電源が供給されるインバータ(INV)11と、外部端子Pi1,Pi2の間に直列に接続される2個の蓄電モジュール10a,10bと、外部からの交流電源を直流電源に変換するAC/DC変換部(車載充電器)20とを備える。
(Embodiment 1)
<< Schematic Configuration of Power Supply Device for Vehicle (Comparative Example) >>
First, prior to the description of the vehicle power supply device according to the present embodiment, the vehicle power supply device studied as a premise thereof will be described. FIG. 16A is a block diagram showing a schematic circuit configuration example of a vehicle power supply device studied as a premise of the present invention, and FIG. 16B is a schematic layout configuration of FIG. It is a top view which shows an example. The vehicle power supply device shown in FIG. 16A includes an inverter (INV) 11 to which power is supplied from external terminals Pi1 and Pi2, and two
2個の蓄電モジュール10a,10bは、その両端となるバッテリ出力ノードVo1,Vo2に電源を出力し、当該電源は、ここでは、スイッチSW5を介して外部端子Pi1,Pi2に供給される。蓄電モジュール10a,10bのそれぞれは、直列接続された複数の電池セルによって構成される。AC/DC変換部(車載充電器)20は、2個の蓄電モジュール10a,10bを直列に充電するため、バッテリ出力ノードVo1,Vo2に接続される。
The two
実際の実装上の観点では、AC/DC変換部20は、図示しないその他の部品を含めて1個の部品ユニット(充電ユニット50と呼ぶ)に搭載される。また、蓄電モジュール10aも、図示しないその他の部品を含めて1個の部品ユニット(電池パック[1]51と呼ぶ)に搭載され、同様に、蓄電モジュール10bも、電池パック[2]52に搭載される。この場合、充電ユニット50および電池パック51,52は、車両上で、例えば図16(b)のような箇所に配置される。
From the viewpoint of actual mounting, the AC /
図16(b)の例では、エンジンルーム(またはモータルーム)41a内にインバータ11およびモータ(M)40が配置され、車室外の床下42eに電池パック[1]51が配置され、車室内の荷室43eに電池パック[2]52が配置される。車両に搭載すべき電池セルの数が多くなると、電池セルを1個の電池パックに収納して1箇所に配置することが困難となり、このように、複数(ここでは2個)の電池パックに分散して収納し、空いたスペースに分割して配置する必要性が生じる場合がある。
In the example of FIG. 16 (b), the
ここで、図16(a)から判るように、AC/DC変換部20とバッテリ出力ノードVo1,Vo2との間の配線長を短くするためには、充電ユニット50は、例えばエンジンルーム(またはモータルーム)41a内に配置されることが望ましい。しかしながら、エンジンルーム(またはモータルーム)41a内では、空きスペースを確保することが比較的困難であることや、発熱が大きい環境下であるため充電ユニット50を水冷する仕組み等が必要とされるなどの各種制約が生じ得る。そこで、図16(b)のように、例えば、充電ユニット50を空きスペースを確保し易い車室内の荷室43eに配置し、充電ユニット50の発熱を空冷によって抑制することが考えられる。
Here, as can be seen from FIG. 16A, in order to shorten the wiring length between the AC /
しかしながら、この場合、バッテリ出力ノードVo1,Vo2と充電ユニット50との間に長い外部配線53が必要となり、これに伴うコストや配線スペースの増大に加えて、配線長に伴う電力損失も懸念される。このように、図16(a)のような車両用電源装置では、蓄電モジュール10a,10bの充電に伴う配線長を短縮することが容易でなく、その結果、効率的な充電を行うことが困難となる場合がある。
However, in this case, a long
さらに、このように蓄電モジュール10a,10bを直列に充電した場合、その充電率(SOC)にばらつきが生じる恐れがある。例えば、蓄電モジュール10a,10bのそれぞれの内部では、所謂セルバランス回路等を搭載することで自身に含まれる各電池セルの電圧を均一化することができる。ただし、蓄電モジュール10aと10bの間では、依然としてばらつきが生じ得る。特に、図16(b)に示されるように、電池パック[1]51と電池パック[2]52がそれぞれ異なる環境下に配置される(例えば一方は車室外に他方は車室内に配置される)と、周辺温度や劣化条件等が大きく異なる場合があり、充電率(SOC)のばらつきが生じ易くなる。
Furthermore, when the
《車両用電源装置(主要部)の概略回路構成》
図1は、本発明の実施の形態1による車両用電源装置において、その主要部の概略的な回路構成例を示すブロック図である。図1に示す車両用電源装置は、外部端子Pi1,Pi2に電源が供給されるインバータ(INV)11と、外部端子Pi1,Pi2の間に直列に接続される2個の蓄電モジュール10a,10bと、充電用ノードVc1,Vc2と、複数のスイッチSW1,SW2,SW3a,SW3b,SW4a,SW4b,SW5を備える。充電用ノードVc1,Vc2は、蓄電モジュール10a,10bを充電するためのノードである。
<< Schematic circuit configuration of power supply device (main part) for vehicle >>
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic circuit configuration example of a main part of a vehicle power supply device according to
蓄電モジュール(第1蓄電モジュール)10aは、2個の電極(第1および第2電極)N1,N2を持つ。蓄電モジュール(第2蓄電モジュール)10bは、2個の電極(第3および第4電極)N3,N4を持ち、蓄電モジュール10aに直列に接続して使用される。電極(第1電極)N1と外部端子(第1端子)Pi1は、配線経路(第1配線経路)12で接続され、電極(第2電極)N2と電極(第3電極)N3は、配線経路(第2配線経路)13で接続され、電極(第4電極)N4と外部端子(第2端子)Pi2は、配線経路(第3配線経路)14で接続される。
The power storage module (first power storage module) 10a has two electrodes (first and second electrodes) N1 and N2. The power storage module (second power storage module) 10b has two electrodes (third and fourth electrodes) N3 and N4, and is used by being connected in series to the
スイッチ(第1スイッチ)SW1は、配線経路12と配線経路14を接続する。スイッチ(第2スイッチ)SW2は、配線経路13上に挿入される。スイッチ(第3Aスイッチ)SW3aは、充電用ノード(第1充電用ノード)Vc1と配線経路14を接続し、スイッチ(第3Bスイッチ)SW3bは、充電用ノード(第2充電用ノード)Vc2と、スイッチSW2の電極(第2電極)N2側のノードを接続する。スイッチ(第4Aスイッチ)SW4aは、充電用ノードVc1と、スイッチSW2の電極(第3電極)N3側のノードを接続し、スイッチ(第4Bスイッチ)SW4bは、充電用ノードVc2と配線経路14を接続する。スイッチSW5は、配線経路12上に挿入される。各スイッチは、例えば、電磁石を用いたリレーで構成される。
The switch (first switch) SW1 connects the
蓄電モジュール10a,10bのそれぞれは、直列接続された複数の電池セル(例えば、数V程度の電圧を発生するニッケル水素電池セルやリチウムイオン電池セル)によって構成される。蓄電モジュール10aの電極N1と蓄電モジュール10bの電極N4の間には、特に限定はされないが、百V程度から数百V程度の電圧が生成される。インバータ(INV)11は、この電極N1,N4に生成された直流電源をスイッチSW5を介して外部端子Pi1,Pi2で受け、主に、当該直流電源から三相交流電源を生成し、これによって図示しないモータを駆動する。
Each of the
《充電用ノード周りの構成》
図2(a)および図2(b)は、図1の車両用電源装置において、その充電用ノード周りを含めたそれぞれ異なる概略構成例を示すブロック図である。図2(a)に示す車両用電源装置は、図1に示した構成例に加えて、AC/DC変換部(車載充電器)20と、普通充電用プラグ21と、スイッチ制御部22とを備え、これらが車両15内に搭載された構成となってる。
《Configuration around the charging node》
2 (a) and 2 (b) are block diagrams showing different schematic configuration examples including the periphery of the charging node in the vehicle power supply device of FIG. In addition to the configuration example shown in FIG. 1, the vehicle power supply device shown in FIG. 2A includes an AC / DC converter (on-vehicle charger) 20, a
普通充電用プラグ21は、例えば、家庭用の100V又は200Vの交流電源に接続されるプラグである。AC/DC変換部(車載充電器)20は、充電ユニットの主要部となり、普通充電用プラグ21からの家庭用の交流電源を直流電源に変換し、充電用ノードVc1,Vc2に供給する。スイッチ制御部22は、各スイッチSW1,SW2,SW3a,SW3b,SW4a,SW4b,SW5のオン・オフを制御する。
The
図2(b)に示す車両用電源装置は、図1に示した構成例に加えて、急速充電用プラグ23と、スイッチ制御部22とを備え、これらが車両15内に搭載された構成となってる。急速充電用プラグ23は、例えば、所定の直流電源を生成する急速充電器に接続されるプラグであり、充電用ノードVc1,Vc2に接続される。急速充電器は、車両15の外部に設置される。スイッチ制御部22は、図2(a)の場合と同様である。
The vehicle power supply device shown in FIG. 2B includes a
《車両用電源装置(主要部)の概略動作》
図3〜図6は、図1の車両用電源装置のそれぞれ異なる動作例を示す図である。ここでは、図2(a)のAC/DC変換部(車載充電器)20を用いる場合を例に説明する。また、ここでは、蓄電モジュール10a,10bの電極N1,N3側を正極、電極N2,N4側を負極とし、充電用ノードVc1側を正極、充電用ノードVc2側を負極とする場合を例に説明する。
<< Schematic operation of the vehicle power supply (main part) >>
3 to 6 are diagrams showing different operation examples of the vehicle power supply device of FIG. Here, the case where the AC / DC conversion part (vehicle-mounted charger) 20 of Fig.2 (a) is used is demonstrated to an example. Further, here, the case where the electrodes N1 and N3 of the
図3には、全体充電モード時の動作例が示されている。全体充電モード(第1充電モード)時には、図2(a)のスイッチ制御部22によってスイッチSW1,SW3b,SW4aがオンに制御され、スイッチSW2,SW3a,SW4b,SW5がオフに制御される。その結果、充電用ノードVc1から、順に、スイッチSW4a、蓄電モジュール10b、配線経路14、スイッチSW1、蓄電モジュール10a、スイッチSW3bを介して充電用ノードVc2に向けて充電電流25が流れる。これによって、蓄電モジュール10a,10bが直列に充電される。
FIG. 3 shows an operation example in the overall charging mode. In the overall charging mode (first charging mode), the switches SW1, SW3b, and SW4a are controlled to be turned on by the
図4には、電源供給モード時(通常動作時)の動作例が示されている。電源供給モード時には、スイッチ制御部22によってスイッチSW2,SW5がオンに制御され、スイッチSW1,SW3a,SW3b,SW4a,SW4bがオフに制御される。その結果、蓄電モジュール10a,10bの電極N1,N4に生成された直流電源がスイッチSW5を介してインバータ(INV)11の外部端子Pi1,Pi2に供給され、インバータ(INV)11を介して動作電流26が流れる。
FIG. 4 shows an operation example in the power supply mode (normal operation). In the power supply mode, the
図5には、分割充電モード[1]時の動作例が示されている。分割充電モード[1](第2充電モード)時には、スイッチ制御部22によってスイッチSW1,SW3a,SW3bがオンに制御され、スイッチSW2,SW4a,SW4b,SW5がオフに制御される。その結果、充電用ノードVc1から、順に、スイッチSW3a、配線経路14、スイッチSW1、蓄電モジュール10a、スイッチSW3bを介して充電用ノードVc2に向けて充電電流27が流れる。これによって、蓄電モジュール10aが分割して(言い換えれば選択的に)充電される。
FIG. 5 shows an operation example in the split charge mode [1]. In the split charging mode [1] (second charging mode), the
図6には、分割充電モード[2]時の動作例が示されている。分割充電モード[2](第3充電モード)時には、スイッチ制御部22によってスイッチSW4a,SW4bがオンに制御され、スイッチSW1,SW2,SW3a,SW3b,SW5がオフに制御される。その結果、充電用ノードVc1から、順に、スイッチSW4a、蓄電モジュール10b、配線経路14、スイッチSW4bを介して充電用ノードVc2に向けて充電電流28が流れる。これによって、蓄電モジュール10bが分割して(言い換えれば選択的に)充電される。
FIG. 6 shows an operation example in the split charge mode [2]. In the split charge mode [2] (third charge mode), the switches SW4a and SW4b are turned on by the
なお、AC/DC変換部(車載充電器)20は、図5および図6の分割充電モード[1]および[2]の際には、それぞれ、蓄電モジュール10a内の電池セルの数および蓄電モジュール10b内の電池セルの数に応じて、図3の全体充電モード時よりも低い直流電圧を生成する。仮に、蓄電モジュール10a,10b内の電池セルの数を同一とした場合には、AC/DC変換部20は、分割充電モード[1]および[2]の際に、共に図3の全体充電モード時の半分程度の直流電圧を生成する。また、ここでは、AC/DC変換部20を用いた普通充電の場合を例に説明を行ったが、図2(b)の急速充電用プラグ23を用いた急速充電の場合も同様である。この場合、外部の急速充電器は、各モードに応じて直流電圧を適宜変更する。
Note that the AC / DC conversion unit (on-vehicle charger) 20 has the number of battery cells in the
《車両用電源装置(主要部)の概略回路構成(変形例)》
図7は、図1の車両用電源装置を変形した回路構成例を示すブロック図である。
図7に示す車両用電源装置は、図1の場合と同様の構成要素を備えるが、図1の場合とは、スイッチSW2,SW3a,SW3b,SW4a,SW4bの配置が異なった構成例となっている。図7において、まず、スイッチ(第2スイッチ)SW2は、配線経路(第3配線経路)14上に挿入される。
<< Schematic circuit configuration of vehicle power supply (main part) (modification) >>
FIG. 7 is a block diagram illustrating a circuit configuration example in which the vehicle power supply device of FIG. 1 is modified.
The vehicle power supply device shown in FIG. 7 includes the same components as in FIG. 1, but differs from the case of FIG. 1 in the configuration example in which the arrangement of the switches SW2, SW3a, SW3b, SW4a, and SW4b is different. Yes. In FIG. 7, first, the switch (second switch) SW <b> 2 is inserted on the wiring path (third wiring path) 14.
これに応じて、スイッチ(第3Aスイッチ)SW3aは、充電用ノード(第2充電用ノード)Vc2と配線経路(第2配線経路)13を接続し、スイッチ(第3Bスイッチ)SW3bは、充電用ノード(第1充電用ノード)Vc1と、スイッチSW2の外部端子(第2端子)Pi2側のノードを接続する。スイッチ(第4Aスイッチ)SW4aは、充電用ノードVc2と、スイッチSW2の電極(第4電極)N4側のノードを接続し、スイッチ(第4Bスイッチ)SW4bは、充電用ノードVc1と配線経路13を接続する。各スイッチは、図3〜図6の場合と同様に制御され、これにより図3〜図6の場合と同様の動作が行われる。
Accordingly, the switch (third A switch) SW3a connects the charging node (second charging node) Vc2 and the wiring path (second wiring path) 13, and the switch (third B switch) SW3b is for charging. The node (first charging node) Vc1 is connected to the node on the external terminal (second terminal) Pi2 side of the switch SW2. The switch (fourth A switch) SW4a connects the charging node Vc2 and a node on the electrode (fourth electrode) N4 side of the switch SW2, and the switch (fourth B switch) SW4b connects the charging node Vc1 and the
図1および図7に示すように、本実施の形態による車両用電源装置では、まず、スイッチSW1を設けることで、スイッチSW1と蓄電モジュール10a,10bとによって形成される閉回路29(図7で図示するが図1でも同様)を仮に設定する。そして、この閉回路29上の任意の位置にスイッチSW2を挿入し、このスイッチSW2の一端に正極充電箇所、他端に負極充電箇所を定めることで、図3の全体充電モードを実現する。さらに、スイッチSW2の正極充電箇所から蓄電モジュール10a,10bの一方を挟んで対向する位置に負極充電箇所を定め、スイッチSW2の負極充電箇所から蓄電モジュール10a,10bの他方を挟んで対向する位置に正極充電箇所を定める。充電用ノードVc1,Vc2からこれらの各充電箇所を適宜選択して充電できるようにスイッチを設けることで、図5および図6の分割充電モードを実現する。
As shown in FIGS. 1 and 7, in the vehicle power supply device according to the present embodiment, first, by providing switch SW1, closed circuit 29 (in FIG. 7) formed by switch SW1 and
《車両用電源装置の主な効果》
以上、本実施の形態1の車両用電源装置を用いることで、主に、下記(1)〜(3)のような効果が得られる。
《Main effects of vehicle power supply device》
As described above, the following effects (1) to (3) are mainly obtained by using the vehicle power supply device of the first embodiment.
(1)図16(a)では、蓄電モジュール10a,10bの全体充電に伴う充電用ノードVc1,Vc2の接続先が固定的(バッテリ出力ノードVo1,Vo2に固定)であったのに対して、当該接続先を図7に示した閉回路29の中から自由に定めることが可能になる。その結果、充電用ノードVc1,Vc2の配置(具体的には図2(a)のAC/DC変換部(車載充電器)20や図2(b)の急速充電用プラグ23の配置)に関わらず、蓄電モジュール10a,10bの充電に伴う配線長を容易に短縮することができる。すなわち、充電用ノードVc1,Vc2の配置に応じて、その近辺にスイッチSW2を配置すればよい。
(1) In FIG. 16A, the connection destination of the charging nodes Vc1 and Vc2 associated with the entire charging of the
充電に伴う配線長を短縮することで、配線コストや重量、配線スペース、および電力損失等の観点から充電を効率的に行うことが可能になる。また、言い換えれば、蓄電モジュール10a,10bの充電に伴う配線長を短くすることを前提として、車載充電器や急速充電用プラグの配置を自由に定めることができる。
By shortening the wiring length accompanying charging, it becomes possible to efficiently charge from the viewpoint of wiring cost, weight, wiring space, power loss, and the like. In other words, it is possible to freely determine the arrangement of the on-vehicle charger and the quick charging plug on the assumption that the wiring length associated with the charging of the
(2)図16(a)の場合と異なり、蓄電モジュール10a,10bの全体充電に加えて、蓄電モジュール10a,10bのそれぞれを分割で(言い換えれば選択的に)充電することが可能になる。これにより、各蓄電モジュール10a,10bの充電率(SOC)のばらつきを低減でき、バッテリ全体としての能力の向上や、あるいは、各蓄電モジュール10a,10bの破損・劣化等の防止が実現可能になる。
(2) Unlike the case of FIG. 16A, in addition to the entire charging of the
なお、図3の全体充電モードと図5および図6の分割充電モードは、適宜組み合わせて使用することができる。その代表的な使用方法の一例として、最初に、全体充電モードを用いて充電を行い、所定の条件に到達したのち分割充電モードを用いて充電率(SOC)が均一となるように充電を行うような方法等が挙げられる。 Note that the overall charging mode in FIG. 3 and the split charging mode in FIGS. 5 and 6 can be used in appropriate combination. As an example of the typical usage, first, charging is performed using the entire charging mode, and after reaching a predetermined condition, charging is performed using the split charging mode so that the charging rate (SOC) becomes uniform. Such a method is mentioned.
(3)全体充電モードに加えて、分割充電モードの際にも、上記(1)で述べた充電に伴う配線長の短縮や、車載充電器や急速充電用プラグの配置に伴う自由度の向上といった効果が得られる。例えば、図1において、スイッチSW3aの一端を配線経路14の代わりに電極N1に接続したり、あるいは、図7において、スイッチSW3bの一端を配線経路14の代わりに電極N1に接続した場合でも、蓄電モジュール10a,10bの分割充電(および全体充電)を行うことが可能である。しかしながら、この場合、電極N1に対する配線に伴い、前述した図16(a)および図16(b)の場合と同様の問題が生じ得る。そこで、図1および図7のように、図1のスイッチSW3aの一端および図7のスイッチSW3bの一端をスイッチSW1を介して電極N1に接続できるように構成し、図5のようにスイッチSW1を介して分割充電の経路を構築することが有益となる。
(3) In addition to the overall charging mode, also in the split charging mode, the wiring length associated with the charging described in (1) above is reduced, and the degree of freedom associated with the placement of the in-vehicle charger and the quick charging plug is improved. The effect is obtained. For example, even when one end of the switch SW3a is connected to the electrode N1 instead of the
なお、図2(a)では普通充電用プラグ21を、図2(b)では急速充電用プラグ23をそれぞれ示したが、この両方のプラグを備えている電気自動車やプラグインハイブリッド自動車も存在する。この場合、本実施の形態の車両用電源装置を用いることで、この両方のプラグの位置を個別に自由に定めることができ、かつ、全体充電や分割充電に伴う配線長を短くすることができる。
Although FIG. 2A shows the
(実施の形態2)
《車両用電源装置(主要部)の実装形態》
図8は、本発明の実施の形態2による車両用電源装置において、その主要部の実装形態の一例を示す図である。図8には、前述した図2(a)の構成例の詳細な実装形態の一例が示されている。図8の車両用電源装置は、インバータ(INV)11と、電池パック[1]30aと、充電ユニット31aと、電池パック[2]32aと、スイッチ制御部34とを備え、これらが車両15内に搭載された構成となっている。
(Embodiment 2)
<< Mounting form of vehicle power supply (main part) >>
FIG. 8 is a diagram showing an example of a mounting form of the main part of the vehicle power supply device according to Embodiment 2 of the present invention. FIG. 8 shows an example of a detailed mounting form of the configuration example of FIG. The vehicle power supply device of FIG. 8 includes an inverter (INV) 11, a battery pack [1] 30a, a charging
インバータ(INV)11は、外部端子(第1および第2端子)Pi1,Pi2を備える。電池パック[1]30aは、外部端子Pb11〜Pb14を備えた部品ユニットであり、図2(a)に示した蓄電モジュール10aおよびスイッチSW1,SW5を内部に含んでいる。外部端子Pb11は、蓄電モジュール10aの電極(ここでは正極側電極)N1にスイッチSW5を介して接続される。外部端子Pb13は、蓄電モジュール10aの電極(ここでは負極側電極)N2に接続される。外部端子Pb12,Pb14は、内部で共通に接続され、当該共通ノードは図2(a)の配線経路14の一部となる。
The inverter (INV) 11 includes external terminals (first and second terminals) Pi1 and Pi2. The battery pack [1] 30a is a component unit including external terminals Pb11 to Pb14, and includes the
充電ユニット31aは、外部端子Pc11〜Pc15を備えた部品ユニットであり、図2(a)に示したスイッチSW2,SW3a,SW3b,SW4a,SW4bおよびAC/DC変換部(車載充電器)20に加えてスイッチSW6を内部に含んでいる。外部端子Pc11は、スイッチSW2の一端に接続され、外部端子Pc13は、スイッチSW2の他端に接続される。ここでは、充電用ノードVc1は、AC/DC変換部20の正極側出力ノードとなり、充電用ノードVc2は、AC/DC変換部20の負極側出力ノードとなる。
The charging
外部端子Pc12,Pc14は、内部で共通に接続され、当該共通ノードは図2(a)の配線経路14の一部となる。スイッチSW6は、この外部端子Pc12とPc14の間の配線経路14上に挿入される。スイッチSW3a,SW4bは、このスイッチSW6の両端にそれぞれ接続される。外部端子Pc15は、AC/DC変換部20のAC入力ノードに接続される。
The external terminals Pc12 and Pc14 are commonly connected internally, and the common node becomes a part of the
電池パック[2]32aは、外部端子Pb21,Pb22を備えた部品ユニットであり、図2(a)に示した蓄電モジュール10bに加えて、ここでは、スイッチSW7、メインスイッチSWm、プリチャージリレー回路33、およびサービスプラグSPを内部に含んでいる。外部端子Pb21は、スイッチSW7の一端に接続され、スイッチSW7の他端は、蓄電モジュール10bの電極N3(ここでは正極側電極)に接続される。すなわち、外部端子Pb21と電極N3の間の経路は、図2(a)の配線経路13の一部を構成し、スイッチSW7は当該配線経路13上に挿入される。
The battery pack [2] 32a is a component unit including external terminals Pb21 and Pb22. In addition to the
外部端子Pb22は、メインスイッチSWmまたはプリチャージリレー回路33の一端に接続される。サービスプラグSPは、メインスイッチSWmまたはプリチャージリレー回路33の他端と蓄電モジュール10bの電極N4(ここでは負極側電極)を接続する。すなわち、電極N4と外部端子Pb22の間の経路は、図2(a)の配線経路14の一部を構成し、サービスプラグSPと、メインスイッチSWmおよびプリチャージリレー回路33は、当該配線経路14上に挿入される。
The external terminal Pb22 is connected to one end of the main switch SWm or the
プリチャージリレー回路33は、プリチャージ用スイッチSWpと抵抗Rpからなる直列回路であり、メインスイッチSWmに並列に接続された構成となっている。例えば、蓄電モジュール10a,10bからインバータ(INV)11に向けた電源供給を開始するためメインスイッチSWmをオフからオンに制御した場合、瞬間的にメインスイッチSWmの接点に大電流が流れ、破損するような場合がある。そこで、プリチャージリレー回路33は、始めにプリチャージ用スイッチSWpをオンに制御することで、まず直列に接続された抵抗Rpを介して回路に通電し、瞬間的な大電流を抑制し、その後に、メインスイッチSWmをオフからオンに制御する。
The
車両用電源装置内には、例えば、各スイッチのいずれかが破損(例えばオンに固着)したような場合でも安全性を保てるように、通常、様々な箇所にスイッチが設けられる。その一例として、図8では、スイッチSW6やスイッチSW7が設けられる。スイッチ(第2スイッチ)SW2も、このような安全性の観点から設けられる場合があり、この場合には、この安全性の観点から設けられたスイッチSW2を流用して、充電用ノードVc1,Vc2の接続先とすることも可能である。 In the vehicle power supply device, for example, switches are usually provided at various locations so that safety can be maintained even when any of the switches is damaged (for example, fixed to ON). As an example, in FIG. 8, a switch SW6 and a switch SW7 are provided. The switch (second switch) SW2 may also be provided from such a viewpoint of safety. In this case, the switch SW2 provided from the viewpoint of safety is diverted to charge nodes Vc1, Vc2. It is also possible to be a connection destination.
なお、図8のようなスイッチSW6を備える場合、図3の全体充電モードに際して、スイッチSW2をオフ、スイッチSW6をオンに制御することも、スイッチSW2をオン、スイッチSW6をオフに制御することも可能である。前者は、図1と同様の回路構成に対応し、後者は、図7と同様の回路構成に対応する。また、スイッチSW5は、前述したような安全性の観点に加えてインバータ(INV)11の着脱を制御するために設けられる。 When the switch SW6 as shown in FIG. 8 is provided, the switch SW2 is turned off and the switch SW6 is turned on or the switch SW2 is turned on and the switch SW6 is turned off in the overall charging mode of FIG. Is possible. The former corresponds to a circuit configuration similar to that in FIG. 1, and the latter corresponds to a circuit configuration similar to that in FIG. The switch SW5 is provided to control the attachment / detachment of the inverter (INV) 11 in addition to the above-described safety viewpoint.
サービスプラグSPは、整備作業者等が車両用電源装置のメンテナンス等を行う際に、手動で開放されるプラグ(スイッチ)である。サービスプラグSPを開放する際には、自動的に内部の各スイッチSW1,SW2,SW3a,SW3b,SW4a,SW4b,SW5〜SW7,SWm,SWpも開放状態となり、安全性が確保される。各スイッチSW1,SW2,SW3a,SW3b,SW4a,SW4b,SW5〜SW7,SWm,SWpは、例えば、電磁石を用いたリレーで構成される。蓄電モジュール10a,10bのそれぞれは、実施の形態1でも述べたように、直列接続された複数の電池セルによって構成される。
The service plug SP is a plug (switch) that is manually opened when a maintenance worker or the like performs maintenance or the like of the vehicle power supply device. When the service plug SP is opened, the internal switches SW1, SW2, SW3a, SW3b, SW4a, SW4b, SW5 to SW7, SWm, and SWp are automatically opened to ensure safety. Each of the switches SW1, SW2, SW3a, SW3b, SW4a, SW4b, SW5 to SW7, SWm, SWp is constituted by a relay using an electromagnet, for example. Each of the
図8の車両用電源装置は、前述した各部品ユニット(すなわちインバータ(INV)11、電池パック[1]30a、充電ユニット31aおよび電池パック[2]32a)を外部配線によって適宜接続することで組み立てられる。具体的には、インバータ(INV)11の外部端子Pi1,Pi2は、電池パック[1]30aの外部端子Pb11,Pb12にそれぞれ接続される。電池パック[1]30aの外部端子Pb13,Pb14は、充電ユニット31aの外部端子Pc11,Pc12にそれぞれ接続される。充電ユニット31aの外部端子Pc13,Pc14は、電池パック[2]32aの外部端子Pb21,Pb22にそれぞれ接続される。また、充電ユニット31aの外部端子Pc15は、普通充電用プラグ21に接続される。
The vehicle power supply device of FIG. 8 is assembled by appropriately connecting the above-described component units (that is, the inverter (INV) 11, the battery pack [1] 30a, the charging
スイッチ制御部34は、図3〜図6の場合と同様に、全体充電モードまたは分割充電モード([1]または[2])あるいは電源供給モードに応じて、各スイッチSW1,SW2,SW3a,SW3b,SW4a,SW4b,SW5〜SW7,SWm,SWpのオン・オフを制御する。分割充電モード([1]または[2])の際、スイッチSW6は、オンであってもよいが、蓄電モジュール10aと10bの接続を完全に切り離すため、オフに制御される方がより望ましい。
As in the case of FIGS. 3 to 6, the
スイッチ制御部34は、例えば、1個の部品で構成したり、あるいは、電池パック30a,32aおよび充電ユニット31a毎の内部部品として複数の部品ユニットに分割して構成してもよい。分割して構成する場合、例えば、電池パック[1]30a内のスイッチ制御部は、スイッチSW1,SW3のオン・オフを制御する。
For example, the
図示は省略しているが、実際には、電池パック30a,32aおよび充電ユニット31aのそれぞれは、前述した電源用の外部端子の他に制御信号用の外部端子を備えている。例えば、スイッチ制御部34を1個の部品で構成する場合、当該スイッチ制御部は、制御信号用の外部端子を介して電池パック30a,32aおよび充電ユニット31a内の各スイッチを制御する。一方、スイッチ制御部34を分割して構成する場合、各部品ユニット内のスイッチ制御部は、制御信号用の外部端子を介して全体充電モードや分割充電モード([1]または[2])や電源供給モード等を示す命令を受け、各命令に応じて対応するスイッチを制御する。
Although not shown, actually, each of the battery packs 30a and 32a and the
図9〜図11のそれぞれは、図8とは異なる実装形態の一例を示す図である。図9に示す車両用電源装置は、図8と比較して、充電ユニット31b内の構成と電池パック[2]32b内の構成が異なっている。図9では、図8の充電ユニット31aおよび電池パック[2]32aの中からAC/DC変換部20のみが充電ユニット31b内に含まれ、残りの部品は電池パック[2]32b内に含まれる構成となっている。この部品ユニットの枠組みの変更に伴い、同一部品ユニット内の同一の配線経路13上にスイッチSW2とスイッチSW7が設けられることになるため、ここでは、部品点数の削減の観点からスイッチSW7が削除されている。同様に、部品点数の削減の観点から、図8のスイッチSW6の位置にメインスイッチSWmおよびプリチャージリレー回路33が配置されている。
Each of FIG. 9 to FIG. 11 is a diagram illustrating an example of an implementation different from FIG. The vehicle power supply device shown in FIG. 9 differs from the configuration in FIG. 8 in the configuration in the
また、図9では、前述した部品ユニットの枠組みの変更に伴い、外部端子の形態が図8とは異なっている。図9に示す電池パック[2]32bは、外部端子Pb31,Pb32,Pb33,Pb44を備える。外部端子Pb31,Pb32は、図8の外部端子Pc11,Pc12にそれぞれ対応する端子であり、電池パック[1]30aの外部端子Pb13,Pb14にそれぞれ接続される。外部端子Pb33,Pb44は、図8における充電用ノードVc1,Vc2の位置にそれぞれ設けられる。なお、図9では、図8における外部端子Pc13,Pc14,Pb21,Pb22は削除される。 Further, in FIG. 9, the form of the external terminal is different from that in FIG. 8 due to the change in the framework of the component unit described above. The battery pack [2] 32b shown in FIG. 9 includes external terminals Pb31, Pb32, Pb33, and Pb44. The external terminals Pb31 and Pb32 are terminals respectively corresponding to the external terminals Pc11 and Pc12 of FIG. 8, and are connected to the external terminals Pb13 and Pb14 of the battery pack [1] 30a, respectively. External terminals Pb33 and Pb44 are provided at the positions of charging nodes Vc1 and Vc2 in FIG. In FIG. 9, the external terminals Pc13, Pc14, Pb21, and Pb22 in FIG. 8 are deleted.
図9に示す充電ユニット31bは、外部端子Pc15〜Pc17を備える。外部端子Pc15は、図8の場合と同様に、普通充電用プラグ21に接続される。外部端子Pc16,Pc17は、図8における充電用ノードVc1,Vc2の位置にそれぞれ設けられ、前述した電池パック[2]32bの外部端子Pb33,Pb44にそれぞれ接続される。また、図9のスイッチ制御部34は、各スイッチSW1,SW2,SW3a,SW3b,SW4a,SW4b,SW5,SWm,SWpのオン・オフを制御する。
The charging
図10に示す車両用電源装置は、図8と比較して、メインスイッチSWmおよびプリチャージリレー回路33の配置が異なっている。メインスイッチSWmおよびプリチャージリレー回路33は、図8では、電池パック[2]32a内の配線経路14上に挿入されていたが、図10では、電池パック[1]30a内の配線経路14上に挿入されている。ここでは、スイッチSW1の一端と外部端子Pb12との間の配線経路14上に挿入されている。
The vehicle power supply device shown in FIG. 10 differs from FIG. 8 in the arrangement of the main switch SWm and the
図11に示す車両用電源装置は、図9と比較して、電池パック[2]32b内のメインスイッチSWmおよびプリチャージリレー回路33の配置が図10の場合と同様の位置に変更されてている。これに伴い、図11では、図9のメインスイッチSWmおよびプリチャージリレー回路33の位置にスイッチSW6が設けられている。図11のスイッチ制御部34は、各スイッチSW1,SW2,SW3a,SW3b,SW4a,SW4b,SW5,SW6,SWm,SWpのオン・オフを制御する。
The vehicle power supply device shown in FIG. 11 is different from FIG. 9 in that the arrangement of the main switch SWm and the
図8〜図11の中のいずれの実装形態を用いるかは、その搭載車両の仕様等に応じて適宜定めればよい。また、勿論、図8〜図11の実装形態に必ずしも限定されるものではなく、必要に応じて部品の追加・削除・移動を行ったり、あるいは、部品ユニットの枠組みを更に変更することも可能である。 Which mounting form in FIGS. 8 to 11 is used may be appropriately determined according to the specifications of the mounted vehicle. Of course, the present invention is not necessarily limited to the mounting forms shown in FIGS. 8 to 11, and it is possible to add / delete / move components as needed, or to further change the framework of the component units. is there.
《車両用電源装置(主要部)のレイアウト構成》
図12は、図8または図10の車両用電源装置において、その車両上の概略的なレイアウト構成例を示す平面図である。図12において、車両15上の前方部に位置するエンジンルーム(またはモータルーム)41a内には、インバータ(INV)11および当該インバータ(INV)11によって駆動されるモータ(M)40が配置される。車両15上の後方部に位置する車室内の荷室43aには、充電ユニット31aと電池パック[2]32aが配置される。また、前方部と後方部の間の中間部に位置する車室外の床下42aには、電池パック[1]30aが配置される。
《Layout configuration of power supply for vehicle (main part)》
FIG. 12 is a plan view showing a schematic layout configuration example on the vehicle in the vehicle power supply device of FIG. 8 or FIG. 10. In FIG. 12, an inverter (INV) 11 and a motor (M) 40 driven by the inverter (INV) 11 are arranged in an engine room (or motor room) 41 a located in the front part on the
この例では、電池パック[1]30aは、安全性の観点から、車室内ではなく、車室外の床下42aに配置されている。充電ユニット31aは、空きスペースを確保し易く、空冷によって温度を抑制することが可能な車室内の荷室43aに配置されている。また、充電ユニット31aを車室内の荷室43aに配置することで、例えば、従来のガソリン給油口と同様な位置に普通充電用プラグ21を配置した場合に、充電ユニット31aと普通充電用プラグ21を短い配線で接続することができる。
In this example, the battery pack [1] 30a is not disposed in the vehicle interior but in the under floor 42a outside the vehicle interior from the viewpoint of safety. The charging
図12から判るように、本実施の形態による車両用電源装置を用いることで、前述した図16(b)の場合と異なり、充電ユニット31aとその接続先との間の長い外部配線(図16(b)の外部配線53)が不要となり、実施の形態1で述べたような各種有益な効果が得られる。また、図12のように電池パック[1]30aと電池パック[2]32aがそれぞれ異なる環境下に配置される(例えば一方は車室外に他方は車室内に配置される)と、周辺温度や劣化条件等が大きく異なる場合があり、充電率(SOC)のばらつきが生じ易くなる。本実施の形態による車両用電源装置を用いると、分割充電が行えるため、このような充電率(SOC)のばらつきを低減できる。なお、図12の例では、電池パック[1]30aは、電池パック[2]32aに比べて、多くの電池セルを搭載している。
As can be seen from FIG. 12, by using the vehicle power supply device according to the present embodiment, unlike the case of FIG. 16B described above, a long external wiring (see FIG. 16) between the charging
図13は、図8または図10の車両用電源装置において、その車両上の図12とは異なる概略的なレイアウト構成例を示す平面図である。図13では、図12の場合と異なり、車室外の床下42bに電池パック[1]30aと充電ユニット31aが配置され、車室内の荷室43bに電池パック[2]32aが配置されている。車両の種類によっては、車室外の床下42bに空きスペースを確保し易く、また十分な空冷を行える場合がある。このような場合には、図13のような配置を用いてもよい。
FIG. 13 is a plan view showing a schematic layout configuration example different from FIG. 12 on the vehicle in the vehicle power supply device of FIG. 8 or FIG. In FIG. 13, unlike FIG. 12, the battery pack [1] 30a and the
図14は、図9または図11の車両用電源装置において、その車両上の概略的なレイアウト構成例を示す平面図である。図14では、図12の場合と同様に、車室外の床下42cに、電池パック[1]30aが配置され、車室内の荷室43cに、充電ユニット31bと電池パック[2]32bが配置される。ただし、図12の例では、電池パック[1]30aと電池パック[2]32aの両方に充電ユニット31aが接続されるのに対して、図14の例では、電池パック[1]30aは電池パック[2]32bに接続され、充電ユニット31bは電池パック[2]32bに接続される。
FIG. 14 is a plan view showing a schematic layout configuration example on the vehicle in the vehicle power supply device of FIG. 9 or FIG. 11. In FIG. 14, as in FIG. 12, the battery pack [1] 30a is arranged under the floor 42c outside the vehicle compartment, and the
図15は、図9または図11の車両用電源装置において、その車両上の図14とは異なる概略的なレイアウト構成例を示す平面図である。図15では、図14の場合と異なり、車室外の床下42dに電池パック[1]30aと充電ユニット31bが配置され、車室内の荷室43dに電池パック[2]32bが配置されている。車両の種類によっては、車室外の床下42dに空きスペースを確保し易く、また十分な空冷を行える場合がある。このような場合には、図15のような配置を用いてもよい。
FIG. 15 is a plan view showing a schematic layout configuration example different from FIG. 14 on the vehicle in the vehicle power supply device of FIG. 9 or FIG. 11. In FIG. 15, unlike FIG. 14, the battery pack [1] 30a and the
図12〜図15のいずれの配置を用いる場合でも、本実施の形態による車両用電源装置を用いることでAC/DC変換部(車載充電器)20の接続先を自由に定められるため、充電(全体充電および分割充電)に伴う配線長を容易に短縮することができる。 Even when any of the arrangements of FIGS. 12 to 15 is used, since the connection destination of the AC / DC converter (on-vehicle charger) 20 can be freely determined by using the vehicle power supply device according to the present embodiment, charging ( It is possible to easily shorten the wiring length associated with overall charging and split charging.
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、前述した実施の形態は、本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施の形態の構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施の形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各実施の形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。 As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. For example, the above-described embodiment has been described in detail for easy understanding of the present invention, and is not necessarily limited to one having all the configurations described. Further, a part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment. . In addition, it is possible to add, delete, and replace other configurations for a part of the configuration of each embodiment.
例えば、ここでは、主に、蓄電モジュール10a,10bが離れた箇所に分散して配置される場合を有益な適用例として説明を行ったが、必ずしもこのような状況に限定されるものではない。場合によっては、直列接続された多数の電池セルが1箇所に配置され、その多数の電池セルの合間の位置から全体充電および分割充電を行いたいような場合にも適用できる。
For example, here, the case where the
10a,10b 蓄電モジュール
11 インバータ
12〜14 配線経路
15 車両
20 AC/DC変換部(車載充電器)
25,27,29 充電電流
41a エンジンルーム(モータルーム)
42a〜42e 車室外の床下
43a〜43e 車室内の荷室
N1〜N4 電極
Pi1,Pi2 外部端子
SW1,SW2,SW3a,SW3b,SW4a,SW4b スイッチ
Vc1,Vc2 充電用ノード
10a, 10b
25, 27, 29 Charging current 41a Engine room (motor room)
42a to 42e Under floor outside the passenger compartment 43a to 43e Car compartment in the passenger compartment N1 to N4 Electrodes Pi1, Pi2 External terminals SW1, SW2, SW3a, SW3b, SW4a, SW4b Switches Vc1, Vc2 Charging nodes
Claims (6)
第1および第2電極を持つ第1蓄電モジュールと、
前記第1蓄電モジュールと直列に接続して使用され、第3および第4電極を持つ第2蓄電モジュールと、
前記第1および第2蓄電モジュールを充電するための第1および第2充電用ノードと、
前記第1電極と前記第1端子を接続する第1配線経路と、
前記第2電極と前記第3電極を接続する第2配線経路と、
前記第4電極と前記第2端子を接続する第3配線経路と、
前記第1配線経路と前記第3配線経路を接続する第1スイッチと、
前記第2配線経路上に挿入される第2スイッチと、
前記第1充電用ノードと前記第3配線経路を接続する第3Aスイッチと、
前記第2充電用ノードと、前記第2スイッチの前記第2電極側のノードを接続する第3Bスイッチと、
前記第1充電用ノードと、前記第2スイッチの前記第3電極側のノードを接続する第4Aスイッチと、
前記第2充電用ノードと前記第3配線経路を接続する第4Bスイッチと、
を有する、車両用電源装置。 First and second terminals for supplying power to the inverter;
A first power storage module having first and second electrodes;
A second power storage module used in series with the first power storage module and having third and fourth electrodes;
First and second charging nodes for charging the first and second power storage modules;
A first wiring path connecting the first electrode and the first terminal;
A second wiring path connecting the second electrode and the third electrode;
A third wiring path connecting the fourth electrode and the second terminal;
A first switch connecting the first wiring path and the third wiring path;
A second switch inserted on the second wiring path;
A third A switch connecting the first charging node and the third wiring path;
A third B switch connecting the second charging node and a node on the second electrode side of the second switch;
A 4A switch connecting the first charging node and a node on the third electrode side of the second switch;
A 4B switch connecting the second charging node and the third wiring path;
A vehicle power supply device.
さらに、前記第1および第2充電用ノードに接続され、外部からの交流電源を直流電源に変換する車載充電器を有する、車両用電源装置。 The vehicle power supply device according to claim 1,
Furthermore, the vehicle power supply apparatus which has a vehicle-mounted charger connected to the said 1st and 2nd charging node and converting the alternating current power supply from the outside into a direct current power supply.
前記インバータは、車両上の前方部に配置され、
前記第2蓄電モジュールは、前記車両上の後方部に配置され、
前記第1蓄電モジュールは、前記前方部と前記後方部の間の中間部に配置され、
前記車載充電器は、前記後方部に配置される、車両用電源装置。 The vehicle power supply device according to claim 2,
The inverter is arranged at the front part on the vehicle,
The second power storage module is disposed at a rear portion on the vehicle,
The first power storage module is disposed in an intermediate part between the front part and the rear part,
The on-vehicle charger is a vehicle power supply device disposed at the rear portion.
前記車載充電器は、第1〜第3充電モードのいずれかで動作し、
前記第1充電モードでは、前記第1、第3Bおよび第4Aスイッチをオン、前記第2、第3Aおよび第4Bスイッチをオフの状態で、前記第1および第2蓄電モジュールを直列に充電し、
前記第2充電モードでは、前記第1、第3Aおよび第3Bスイッチをオン、前記第2、第4Aおよび第4Bスイッチをオフの状態で、前記第1蓄電モジュールを充電し、
前記第3充電モードでは、前記第4Aおよび第4Bスイッチをオン、前記第1、第2、第3Aおよび第3Bスイッチをオフの状態で、前記第2蓄電モジュールを充電する、車両用電源装置。 The vehicle power supply device according to claim 2,
The on-vehicle charger operates in any of the first to third charging modes,
In the first charging mode, the first and second power storage modules are charged in series with the first, third B and 4A switches on, and the second, third A and fourth B switches off.
In the second charging mode, the first power storage module is charged with the first, third A and 3B switches turned on, and the second, fourth A and fourth B switches turned off,
In the third charging mode, the vehicle power supply device charges the second power storage module with the fourth A and fourth B switches turned on and the first, second, third A and third B switches turned off.
第1および第2電極を持つ第1蓄電モジュールと、
前記第1蓄電モジュールと直列に接続して使用され、第3および第4電極を持つ第2蓄電モジュールと、
前記第1および第2蓄電モジュールを充電するための第1および第2充電用ノードと、
前記第1電極と前記第1端子を接続する第1配線経路と、
前記第2電極と前記第3電極を接続する第2配線経路と、
前記第4電極と前記第2端子を接続する第3配線経路と、
前記第1配線経路と前記第3配線経路を接続する第1スイッチと、
前記第3配線経路上に挿入される第2スイッチと、
前記第2充電用ノードと前記第2配線経路を接続する第3Aスイッチと、
前記第1充電用ノードと、前記第2スイッチの前記第2端子側のノードを接続する第3Bスイッチと、
前記第2充電用ノードと、前記第2スイッチの前記第4電極側のノードを接続する第4Aスイッチと、
前記第1充電用ノードと前記第2配線経路を接続する第4Bスイッチと、
を有する、車両用電源装置。 First and second terminals for supplying power to the inverter;
A first power storage module having first and second electrodes;
A second power storage module used in series with the first power storage module and having third and fourth electrodes;
First and second charging nodes for charging the first and second power storage modules;
A first wiring path connecting the first electrode and the first terminal;
A second wiring path connecting the second electrode and the third electrode;
A third wiring path connecting the fourth electrode and the second terminal;
A first switch connecting the first wiring path and the third wiring path;
A second switch inserted on the third wiring path;
A third A switch connecting the second charging node and the second wiring path;
A third B switch connecting the first charging node and a node on the second terminal side of the second switch;
A 4A switch for connecting the second charging node and a node on the fourth electrode side of the second switch;
A 4B switch connecting the first charging node and the second wiring path;
A vehicle power supply device.
さらに、前記第1および第2充電用ノードに接続され、外部からの交流電源を直流電源に変換する車載充電器を有する、車両用電源装置。 The vehicle power supply device according to claim 5,
Furthermore, the vehicle power supply apparatus which has a vehicle-mounted charger connected to the said 1st and 2nd charging node and converting the alternating current power supply from the outside into a direct current power supply.
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