(57)【要約】【課題】起動時に突入電流が発生することを抑制可能な車両の電源装置を提供すること。【解決手段】本発明に係る車両の電源装置は、インバータを介して接続された電動機のｄ軸電流により放電した際の電流値に基づいて起動時にオンするスイッチ素子を変更する手段を備える。これにより、バッテリ電圧のより正確な大小関係に基づいてスイッチ素子のオン／オフを制御できるので、起動時に突入電流が発生することを抑制できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正線と第１ノードとの間に接続された第１スイッチ素子と、第１ノードと第２ノードとの間に接続された第２スイッチ素子と、第２ノードと負線との間に接続された第３スイッチ素子と、前記第１ノード及び前記負線にそれぞれ正極及び負極が接続された第１バッテリと、前記正線と第３ノードとの間に接続されたリアクトル素子と、前記第３ノード及び前記第２ノードにそれぞれ正極及び負極が接続された第２バッテリと、を備え、前記第１スイッチ素子、前記第２スイッチ素子、及び前記第３スイッチ素子のオン／オフ状態を切り換えることにより、前記第１バッテリと前記第２バッテリとの接続状態を直列接続状態と並列接続状態との間で切り換え可能な車両の電源装置であって、
インバータを介して接続された電動機のｄ軸電流により放電した際の電流値に基づいて起動時にオンするスイッチ素子を変更する手段を備えることを特徴とする車両の電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２つのバッテリの接続状態を直列接続状態と並列接続状態との間で切り換え可能な車両の電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、スイッチ素子を制御することによって直列接続状態と並列接続状態との間で接続状態を切り換え可能な２つのバッテリと、２つのバッテリのうちの一方のバッテリに直列に接続されたリアクトル素子と、を備える電源装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−０６４４１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の電源装置では、起動時に２つのバッテリの電圧の大小関係を正確に検知する手法が検討されていない。このため、特許文献１に記載の電源装置によれば、起動時に２つのバッテリの電圧の大小関係を間違えてスイッチ素子を制御することによって突入電流が発生する可能性がある。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、起動時に突入電流が発生することを抑制可能な車両の電源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る車両の電源装置は、正線と第１ノードとの間に接続された第１スイッチ素子と、第１ノードと第２ノードとの間に接続された第２スイッチ素子と、第２ノードと負線との間に接続された第３スイッチ素子と、前記第１ノード及び前記負線にそれぞれ正極及び負極が接続された第１バッテリと、前記正線と第３ノードとの間に接続されたリアクトル素子と、前記第３ノード及び前記第２ノードにそれぞれ正極及び負極が接続された第２バッテリと、を備え、前記第１スイッチ素子、前記第２スイッチ素子、及び前記第３スイッチ素子のオン／オフ状態を切り換えることにより、前記第１バッテリと前記第２バッテリとの接続状態を直列接続状態と並列接続状態との間で切り換え可能な車両の電源装置であって、インバータを介して接続された電動機のｄ軸電流により放電した際の電流値に基づいて起動時にオンするスイッチ素子を変更する手段を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る車両の電源装置によれば、バッテリ電圧のより正確な大小関係に基づいてスイッチ素子のオン／オフを制御できるので、起動時に突入電流が発生することを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本発明の一実施形態である車両の電源装置が適用される車両の構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、第１バッテリの電圧が第２バッテリの電圧より大きい場合における電流経路を示す図である。
【図３】図３は、第１バッテリの電圧が第２バッテリの電圧より小さい場合における電流経路を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態である車両の電源装置の構成について説明する。
【００１０】
〔車両の構成〕
まず、図１を参照して、本発明の一実施形態である車両の電源装置が適用される車両の構成について説明する。
【００１１】
図１は、本発明の一実施形態である車両の電源装置が適用される車両の構成を示すブロック図である。図１に示すように、本発明の一実施形態である車両の電源装置が適用される車両１は、ＨＶ（Hybrid  Vehicle），ＥＶ（Electric  Vehicle），ＰＨＶ（Plug-in  Hybrid  Vehicle），ＦＣＥＶ（Fuel  Cell  Electric  Vehicle）等の車両によって構成され、電源装置２、インバータ（ＩＮＶ）３、及び駆動用モータ（ＭＧ）４を備えている。
【００１２】
電源装置２は、正線ＰＬ及び負線ＮＬを介してインバータ３に接続され、図示しないＥＣＵ（Electronic  Control  Unit）等の制御装置からの制御信号に従ってインバータ３との間で電力を充放電する機能を有している。
【００１３】
インバータ３は、配線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を介して駆動用モータ４に接続され、直流電力と交流電力とを相互に変換する機能を有している。本実施形態では、インバータ３は、電源装置２から供給された直流電力を交流電力に変換して駆動用モータ４に供給すると共に、駆動用モータ４が発電した交流電力を直流電力に変換して電源装置２に供給する。なお、インバータ３は複数設けてもよい。
【００１４】
駆動用モータ４は、同期発電電動機により構成されている。駆動用モータ４は、インバータ３から供給された交流電力によって駆動されることにより車両駆動用の電動機として機能すると共に、車両の駆動力を利用して交流電力を発電する発電機として機能する。
【００１５】
〔電源装置の構成〕
次に、図１を参照して、電源装置２の構成について説明する。
【００１６】
図１に示すように、電源装置２は、正線ＰＬと第１ノードＮ１との間に接続された第１スイッチ素子Ｓ１と、第１ノードＮ１と第２ノードＮ２との間に接続された第２スイッチ素子Ｓ２と、第２ノードＮ２と負線ＮＬとの間に接続された第３スイッチ素子Ｓ３と、第１ノードＮ１及び負線ＮＬにそれぞれ正極及び負極が接続された第１バッテリＢ１と、第１ノードＮ１と負線ＮＬとの間に接続されたフィルタコンデンサＣＦ１と、正線ＰＬと第３ノードＮ３との間に接続されたリアクトル素子Ｒと、第３ノードＮ３及び第２ノードＮ２にそれぞれ正極及び負極が接続された第２バッテリＢ２と、第３ノードＮ３と第２ノードＮ２との間に接続されたフィルタコンデンサＣＦ２と、正線ＰＬと負線ＮＬとの間に接続された平滑コンデンサＣＨと、を備えている。また、電源装置２は、その制御系として、第１バッテリＢ１の出力電流ＩＢ１を検出する電流センサ２１、第２バッテリＢ２の出力電流ＩＢ２を検出する電流センサ２２、及び電源装置２の動作を制御する制御部２３を備えている。
【００１７】
なお、図示しないが、第１バッテリＢ１及び第２バッテリＢ２は、プリチャージ機能を有するシステムメインリレー（ＳＭＲ）素子及びコンデンサを備えている。また、第１スイッチ素子Ｓ１、第２スイッチ素子Ｓ２、及び第３スイッチ素子Ｓ３は、半導体スイッチング素子によって構成されている。半導体スイッチング素子としては、ＩＧＢＴ（Insulated  Gate  Bipolar  Transistor）が用いられる。ＩＧＢＴのコレクタ端子とエミッタ端子との間には、エミッタ端子に接続される側をアノードとしてダイオード（整流素子）が接続されている。半導体スイッチング素子としてＩＧＢＴ以外のものを用いる場合、スイッチ素子が導通したときに流れる電流とは逆向きの電流が流れるように半導体スイッチング素子にダイオードを並列に接続する。ダイオードは、半導体スイッチング素子に伴う寄生ダイオードであってもよい。本明細書では、半導体スイッチング素子とダイオードとを併せたものをスイッチ素子という。
【００１８】
この電源装置２では、制御部２３が、第１スイッチ素子Ｓ１、第２スイッチ素子Ｓ２、及び第３スイッチ素子Ｓ３のオン／オフ状態を制御することにより、第１バッテリＢ１と第２バッテリＢ２との接続状態を直列接続状態と並列接続状態との間で切り換えることができる。具体的には、制御部２３は、第１スイッチ素子Ｓ１及び第３スイッチ素子Ｓ３をオフ状態、第２スイッチ素子Ｓ２をオン状態に制御することにより、第１バッテリＢ１と第２バッテリＢ２とを直列に接続する。また、制御部２３は、第１スイッチ素子Ｓ１及び第３スイッチ素子Ｓ３をオン状態、第２スイッチ素子Ｓ２をオフ状態に制御することにより、第１バッテリＢ１と第２バッテリＢ２とを並列に接続する。
【００１９】
ところで、このような構成を有する電源装置２では、起動前の第１バッテリＢ１の電圧ＶＢ１が第２バッテリＢ２の電圧ＶＢ２以上である場合、第２スイッチ素子Ｓ２や第３スイッチ素子Ｓ３がオンになったときに突入電流が発生する。同様に、起動前の第１バッテリＢ１の電圧ＶＢ１が第２バッテリＢ２の電圧ＶＢ２未満である場合には、第１スイッチ素子Ｓ１や第２スイッチ素子Ｓ２がオンになったときに突入電流が発生する。そこで、本実施形態では、制御部２３が以下に示す起動処理を実行することによって起動時に突入電流が発生することを抑制する。以下、図２，図３を参照して、起動処理を実行する際の制御部２０の動作について説明する。
【００２０】
〔起動処理〕
図２は、第１バッテリＢ１の電圧ＶＢ１が第２バッテリＢ２の電圧ＶＢ２より大きい場合における電流経路を示す図である。図３は、第１バッテリＢ１の電圧ＶＢ１が第２バッテリＢ２の電圧ＶＢ２より小さい場合における電流経路を示す図である。
【００２１】
本実施形態では、制御部２３は、電源装置２の起動時、第１バッテリＢ１及び第２バッテリＢ２のプリチャージが完了した後、駆動モータ４のｄ軸電流を流して電源装置２を放電させる（いわゆるディスチャージ制御）。このとき、第１バッテリＢ１の電圧ＶＢ１が第２バッテリＢ２の電圧ＶＢ２より大きい場合、第１バッテリＢ１の出力電流ＩＢ１が第１所定値以上になる。一方、第１バッテリＢ１の電圧が第２バッテリＢ２の電圧より小さい場合には、第２バッテリＢ２の出力電流ＩＢ２が第２所定値以上になる。
【００２２】
そこで、制御部２３は、電源装置２の放電時、電流センサ２１及び電流センサ２２を利用して第１バッテリＢ１の出力電流ＩＢ１及び第２バッテリＢ２の出力電流ＩＢ２を検出する。そして、図２に示すように、第１バッテリＢ１の出力電流ＩＢ１が第１所定値以上である場合、制御部２３は、第１バッテリＢ１の電圧ＶＢ１が第２バッテリＢ２の電圧ＶＢ２より大きいと判断し、第１スイッチ素子Ｓ１をオンする。一方、図３に示すように、第２バッテリＢ２の出力電流ＩＢ２が第２所定値以上である場合には、制御部２３は、第１バッテリＢ１の電圧ＶＢ１が第２バッテリＢ２の電圧ＶＢ２より小さいと判断し、第３スイッチ素子Ｓ３をオンする。
【００２３】
このようにして、本実施形態では、制御部２３は、インバータ３を介して接続された駆動モータ４のｄ軸電流により放電した際の電流値に基づいて起動時にオンするスイッチ素子を変更する。そして、このような構成によれば、バッテリ電圧のより正確な大小関係に基づいてスイッチ素子のオン／オフを制御できるので、起動時に突入電流が発生することを抑制できる。
【００２４】
なお、第１バッテリＢ１の出力電流ＩＢ１が第１所定値以上、且つ、第２バッテリＢ２の出力電流ＩＢ２が第２所定値以上である場合、制御部２３は、第１スイッチ素子Ｓ１及び第３スイッチ素子３を共にオンする。また、第１所定値及び第２所定値は、ディスチャージ電流より小さい大きさに設定されているものとする。
【００２５】
以上、本発明者らによってなされた発明を適用した実施形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、本実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例、及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。
【符号の説明】
【００２６】
１  車両
２  電源装置
３  インバータ（ＩＮＶ）
４  駆動用モータ（ＭＧ）
２１，２２  電流センサ
２３  制御部
Ｂ１  第１バッテリ
Ｂ２  第２バッテリ
ＣＦ１，ＣＦ２  フィルタコンデンサ
ＣＨ  平滑コンデンサ
Ｎ１  第１ノード
Ｎ２  第２ノード
Ｎ３  第３ノード
ＮＬ  負線
ＰＬ  正線
Ｒ  リアクトル素子
Ｓ１  第１スイッチ素子
Ｓ２  第２スイッチ素子
Ｓ３  第３スイッチ素子
【図１】
2020103007.tif 000003
【図２】
2020103007.tif 000004
【図３】
2020103007.tif 000005