(57)【要約】【課題】コストアップやレイアウトが制限されてしまうことを防止することができる電動車両の電源装置を提供すること。【解決手段】複数の二次電池モジュール３を直列又は並列に切り替え可能に接続する接続回路８と、接続回路８の切り替え状態を制御する切替制御部２０と、複数の二次電池モジュールを充電する急速充電用充電器が接続される急速充電用コネクタ４とを有し、切替制御部２０は、急速充電用充電器が急速充電用コネクタ４に接続された場合には、複数の二次電池モジュール３を並列に接続するように接続回路８の切り替え状態を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動モータに電力を供給する複数の二次電池モジュールを有する電動車両の電源装置において、
前記複数の二次電池モジュールを直列又は並列に切り替え可能に接続する接続回路と、
前記接続回路の切り替え状態を制御する切替制御部と、
前記複数の二次電池モジュールを充電する急速充電用充電器が接続される急速充電用コネクタとを有し、
前記切替制御部は、前記急速充電用充電器が前記急速充電用コネクタに接続された場合には、前記複数の二次電池モジュールを並列に接続するように前記接続回路の切り替え状態を制御することを特徴とする電動車両の電源装置。
【請求項２】
前記複数の二次電池モジュールを前記急速充電用充電器と比較して長い時間をかけて充電する普通充電用充電器が接続される普通充電用コネクタを更に有し、
前記切替制御部は、前記普通充電用充電器が前記普通充電用コネクタに接続された場合、又は、前記複数の二次電池モジュールにより前記駆動モータを駆動させる場合には、前記複数の二次電池モジュールを直列に接続するように前記接続回路の切り替え状態を制御することを特徴とする電動車両の電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動車両の電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電池パック内の複数のバッテリの接続状態を、直列接続あるいは並列接続へと切り替えることができ、所定電圧で充電する普通充電よりも大きい電圧での充電となる急速充電時には、バッテリの接続状態を直列接続とする技術が特許文献１に提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１２２８６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したような従来の技術は、普通充電よりも大電流を流す急速充電の際は、電池パック内の複数のバッテリの接続状態を直列接続とするため、バッテリから発生する熱が大きく、バッテリを冷却するための冷却装置が大型化してしまい、コストアップやレイアウトが制限されてしまうといった課題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、コストアップやレイアウトが制限されてしまうことを防止することができる電動車両の電源装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決する本発明に係る電動車両の電源装置は、駆動モータに電力を供給する複数の二次電池モジュールを有する電動車両の電源装置において、前記複数の二次電池モジュールを直列又は並列に切り替え可能に接続する接続回路と、前記接続回路の切り替え状態を制御する切替制御部と、前記複数の二次電池モジュールを充電する急速充電用充電器が接続される急速充電用コネクタとを有し、前記切替制御部は、前記急速充電用充電器が前記急速充電用コネクタに接続された場合には、前記複数の二次電池モジュールを並列に接続するように前記接続回路の切り替え状態を制御する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、コストアップやレイアウトが制限されてしまうことを防止することができる電動車両の電源装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本発明の実施例に係る電動車両の電源装置を搭載した車両の要部を示す構成図である。
【図２】図２は、本発明の実施例に係る電動車両の電源装置の電力制御動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の一実施の形態に係る電動車両の電源装置は、駆動モータに電力を供給する複数の二次電池モジュールを有する電動車両の電源装置において、複数の二次電池モジュールを直列又は並列に切り替え可能に接続する接続回路と、接続回路の切り替え状態を制御する切替制御部と、複数の二次電池モジュールを充電する急速充電用充電器が接続される急速充電用コネクタとを有し、切替制御部は、急速充電用充電器が急速充電用コネクタに接続された場合には、複数の二次電池モジュールを並列に接続するように接続回路の切り替え状態を制御する。これにより、本発明の一実施の形態に係る電動車両の電源装置は、コストアップやレイアウトが制限されてしまうことを防止することができる。
【実施例】
【００１０】
以下、図面を参照して、駆動モータを駆動源とする車両に本発明の電動車両の電源装置を適用した例について説明する。
【００１１】
図１に示すように、車両１は、車両１の駆動源としての駆動モータ２と、複数の二次電池モジュール３と、急速充電用コネクタ４と、普通充電用コネクタ５と、コンバータ６と、インバータ７と、接続回路８と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）９とを含んで構成される。
【００１２】
駆動モータ２は、複数の二次電池モジュール３から供給された電力で駆動する電動機として機能する。駆動モータ２は、複数の二次電池モジュール３を充電する電力を車両１の駆動力から生成する発電機としても機能する。
【００１３】
各二次電池モジュール３は、直列に接続された複数の電池セルによって構成される。なお、図１においては、２つの二次電池モジュール３が図示されているが、車両１に設けられる二次電池モジュール３の数を限定するものではなく、車両１には、３つ以上の二次電池モジュール３が設けられていてもよい。以下の説明において、複数の二次電池モジュール３を総称して、単に「電池モジュール」ともいう。
【００１４】
急速充電用コネクタ４は、電池モジュールを充電する急速充電用充電器が接続される。急速充電用コネクタ４には、急速充電用充電器とＥＣＵ９との間で制御信号を送受信させるための接続端子が設けられている。
【００１５】
例えば、急速充電用コネクタ４に急速充電用充電器が接続された場合には、接続端子を介して急速充電用充電器からＥＣＵ９に接続信号が送信される。急速充電用コネクタ４に急速充電用充電器が接続された状態では、接続端子を介してＥＣＵ９から急速充電用充電器に充電の開始又は終了などを指示する制御信号が送信される。
【００１６】
普通充電用コネクタ５は、急速充電用充電器と比較して長い時間をかけて充電する普通充電用充電器が接続される。普通充電用充電器は、急速充電用充電器よりも低い商用電力を供給する。普通充電用コネクタ５は、家庭用コンセントと同様に構成される。
【００１７】
コンバータ６は、ＥＣＵ９の制御により、普通充電用コネクタ５に接続された普通充電用充電器から供給された交流の電力を電池モジュールに供給する直流の電力に変換する。
【００１８】
インバータ７は、ＥＣＵ９の制御により、電池モジュールから供給された直流の電力を駆動モータ２に供給する三相の交流の電力に変換する。インバータ７は、ＥＣＵ９の制御により、駆動モータ２から供給された三相の交流の電力を電池モジュールに供給する直流の電力に変換する。
【００１９】
接続回路８は、リレー１０から１５と、第１スイッチ１６と、第２スイッチ１７とを含んで構成される。リレー１０及び１１は、ＥＣＵ９の制御により、急速充電用コネクタ４と電池モジュールとを電気的に接続又は切断する。
【００２０】
リレー１２及び１３は、ＥＣＵ９の制御により、コンバータ６と電池モジュールとを電気的に接続又は切断する。リレー１４及び１５は、ＥＣＵ９の制御により、インバータ７と電池モジュールとを電気的に接続又は切断する。
【００２１】
第１スイッチ１６及び第２スイッチ１７は、ＥＣＵ９の制御により、複数の二次電池モジュール３を直列又は並列に切り替え可能に接続する。なお、図１は、複数の二次電池モジュール３が並列に接続されている状態を示している。
【００２２】
すなわち、複数の二次電池モジュール３が並列に接続されている状態では、第１スイッチ１６が接続状態になり、第２スイッチ１７が端子１７ａと端子１７ｂとを接続する状態となる。
【００２３】
一方、複数の二次電池モジュール３が直列に接続されている状態では、第１スイッチ１６が切断状態になり、第２スイッチ１７が端子１７ａと端子１７ｃとを接続する状態となる。
【００２４】
ＥＣＵ９は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、フラッシュメモリと、入力ポートと、出力ポートとを備えたコンピュータユニットによって構成されている。
【００２５】
コンピュータユニットのＲＯＭには、各種定数や各種マップ等とともに、当該コンピュータユニットをＥＣＵ９として機能させるためのプログラムが格納されている。すなわち、当該コンピュータユニットにおいて、ＣＰＵがＲＯＭに格納されたプログラムを実行することにより、当該コンピュータユニットは、本実施例におけるＥＣＵ９として機能する。
【００２６】
ＥＣＵ９の入力ポートには、急速充電用コネクタ４の接続端子と、普通充電用充電器が普通充電用コネクタ５に接続されたことを検出するために普通充電用コネクタ５に設けられた図示しない電圧センサと、電池モジュールのＳＯＣ（State of Charge）を検出する図示しないＳＯＣセンサを含む各種センサ類が接続されている。
【００２７】
ＥＣＵ９の出力ポートには、コンバータ６と、インバータ７と、接続回路８の各スイッチとを含む各種制御対象類が接続されている。ＥＣＵ９は、各種センサ類から得られる情報に基づいて、各種制御対象類を制御する。具体的には、以下に説明するように、ＥＣＵ９は、接続回路８の切り替え状態を制御する切替制御部２０としての機能を有する。
【００２８】
（急速充電）
ＥＣＵ９は、急速充電用コネクタ４に急速充電用充電器が接続された場合には、リレー１０から１５のうち少なくともリレー１０及び１１を接続状態にし、第１スイッチ１６を接続状態にし、第２スイッチ１７の端子１７ａと端子１７ｂとを接続させる。すなわち、ＥＣＵ９は、急速充電用コネクタ４に急速充電用充電器が接続された場合には、電池モジュールを並列に接続させる。
【００２９】
（普通充電）
ＥＣＵ９は、普通充電用コネクタ５に普通充電用充電器が接続された場合には、リレー１０から１５のうち少なくともリレー１２及び１３を接続状態にし、第１スイッチ１６を切断状態にし、第２スイッチ１７の端子１７ａと端子１７ｃとを接続させる。
【００３０】
すなわち、ＥＣＵ９は、普通充電用コネクタ５に普通充電用充電器が接続された場合には、電池モジュールを直列に接続させる。ＥＣＵ９は、電池モジュールを直列に接続させた状態で、コンバータ６を制御し、普通充電用コネクタ５に接続された普通充電用充電器から供給された電力を電池モジュールに充電させる。
【００３１】
（駆動モータの駆動）
ＥＣＵ９は、電池モジュールにより駆動モータ２を駆動させる場合には、リレー１０から１５のうち少なくともリレー１２及び１３を接続状態にし、第１スイッチ１６を切断状態にし、第２スイッチ１７の端子１７ａと端子１７ｃとを接続させる。
【００３２】
すなわち、電池モジュールにより駆動モータ２を駆動させる場合には、電池モジュールを直列に接続させる。ＥＣＵ９は、電池モジュールを直列に接続させた状態で、インバータ７を制御し、電池モジュールから駆動モータ２に電力を供給させる。
【００３３】
（駆動モータによる充電）
ＥＣＵ９は、駆動モータ２により電池モジュールを充電させる場合には、リレー１０から１５のうち少なくともリレー１２及び１３を接続状態にし、第１スイッチ１６を切断状態にし、第２スイッチ１７の端子１７ａと端子１７ｃとを接続させる。
【００３４】
すなわち、駆動モータ２により電池モジュールを充電させる場合には、電池モジュールを直列に接続させる。ＥＣＵ９は、電池モジュールを直列に接続させた状態で、インバータ７を制御し、駆動モータ２から電池モジュールに電力を供給させる。
【００３５】
以上のように構成された本発明の実施例に係る電動車両の電源装置による電力制御動作について図２を参照して説明する。以下に説明する電力制御動作は、ＥＣＵ９が作動している間、繰り返し実行される。
【００３６】
なお、本発明を理解しやすくするために、以下、電力制御動作については、電池モジュールの接続状態の制御を主として説明し、コンバータ６及びインバータ７の制御及びリレー１０から１５の接続状態の制御などの説明を省略する。
【００３７】
まず、ステップＳ１において、ＥＣＵ９は、急速充電用コネクタ４に急速充電用充電器が接続されたか否かを判断する。具体的には、ＥＣＵ９は、急速充電用充電器から接続信号を受信した場合には、急速充電用コネクタ４に急速充電用充電器が接続されたと判断し、急速充電用充電器から接続信号を受信していない場合には、急速充電用コネクタ４に急速充電用充電器が接続されていないと判断する。
【００３８】
急速充電用コネクタ４に急速充電用充電器が接続されたと判断した場合には、ＥＣＵ９は、ステップＳ２の処理を実行し、急速充電用コネクタ４に急速充電用充電器が接続されてないと判断した場合には、ＥＣＵ９は、ステップＳ６の処理を実行する。
【００３９】
ステップＳ２において、ＥＣＵ９は、電池モジュールを並列に接続させる。具体的には、ＥＣＵ９は、第１スイッチ１６を接続状態にし、第２スイッチ１７の端子１７ａと端子１７ｂとを接続させる。ステップＳ２の処理を実行した後、ＥＣＵ９は、ステップＳ３の処理を実行する。
【００４０】
ステップＳ３において、ＥＣＵ９は、急速充電を開始させる。具体的には、ＥＣＵ９は、充電の開始を指示する制御信号を急速充電用充電器に送信する。ステップＳ３の処理を実行した後、ＥＣＵ９は、ステップＳ４の処理を実行する。
【００４１】
ステップＳ４において、ＥＣＵ９は、急速充電の終了条件が成立したか否かを判断する。具体的には、ＥＣＵ９は、ＳＯＣセンサによって検出された電池モジュールのＳＯＣが閾値以上となった場合、急速充電用充電器が取り外された場合、又は、急速充電用充電器等の不具合が検出された場合には、急速充電の終了条件が成立したと判断する。
【００４２】
急速充電の終了条件が成立していないと判断した場合、ＥＣＵ９は、電力制御動作を終了し、急速充電用充電器による充電を継続する。急速充電の終了条件が成立したと判断した場合、ＥＣＵ９は、ステップＳ５の処理を実行する。
【００４３】
ステップＳ５において、ＥＣＵ９は、急速充電を終了させる。具体的には、ＥＣＵ９は、充電の終了を指示する制御信号を急速充電用充電器に送信する。ステップＳ５の処理を実行した後、ＥＣＵ９は、電力制御動作を終了する。
【００４４】
ステップＳ６において、ＥＣＵ９は、普通充電用コネクタ５に普通充電用充電器が接続されたか否かを判断する。具体的には、ＥＣＵ９は、電圧センサによって所定値以上の電圧が検出された場合には、普通充電用コネクタ５に普通充電用充電器が接続されたと判断し、所定値以上の電圧が検出されなかった場合には、普通充電用コネクタ５に普通充電用充電器が接続されていないと判断する。
【００４５】
普通充電用コネクタ５に普通充電用充電器が接続されたと判断した場合には、ＥＣＵ９は、ステップＳ７の処理を実行し、普通充電用コネクタ５に普通充電用充電器が接続されてないと判断した場合には、ＥＣＵ９は、ステップＳ１０の処理を実行する。
【００４６】
ステップＳ７において、ＥＣＵ９は、電池モジュールを直列に接続させる。具体的には、ＥＣＵ９は、第１スイッチ１６を切断状態にし、第２スイッチ１７の端子１７ａと端子１７ｃとを接続させる。ステップＳ７の処理を実行した後、ＥＣＵ９は、ステップＳ８の処理を実行する。
【００４７】
ステップＳ８において、ＥＣＵ９は、普通充電の終了条件が成立したか否かを判断する。具体的には、ＥＣＵ９は、ＳＯＣセンサによって検出された電池モジュールのＳＯＣが閾値以上となった場合、普通充電用充電器が取り外された場合、又は、普通充電用充電器等の不具合が検出された場合には、普通充電の終了条件が成立したと判断する。
【００４８】
普通充電の終了条件が成立していないと判断した場合、ＥＣＵ９は、電力制御動作を終了し、普通充電用充電器による充電を継続する。普通充電の終了条件が成立したと判断した場合、ＥＣＵ９は、ステップＳ９の処理を実行する。
【００４９】
ステップＳ９において、ＥＣＵ９は、普通充電を終了させる。具体的には、ＥＣＵ９は、コンバータ６の全てのスイッチをオフにする。なお、ステップＳ５において、ＥＣＵ９は、リレー１２及び１３の少なくとも一方をオフにしてもよい。ステップＳ５の処理を実行した後、ＥＣＵ９は、電力制御動作を終了する。
【００５０】
ステップＳ１０において、ＥＣＵ９は、電池モジュールを直列に接続させる。具体的には、ＥＣＵ９は、第１スイッチ１６を切断状態にし、第２スイッチ１７の端子１７ａと端子１７ｃとを接続させる。本実施例において、ステップＳ１０は、電池モジュールにより駆動モータ２を駆動させる場合、又は、駆動モータ２により電池モジュールを充電させる場合などに実行される。ステップＳ１０の処理を実行した後、ＥＣＵ９は、電力制御動作を終了する。
【００５１】
以上のように、本実施例に係る電動車両の電源装置は、急速充電用充電器が急速充電用コネクタ４に接続された場合には、複数の二次電池モジュール３を並列に接続するように接続回路８の切り替え状態を制御する。
【００５２】
このため、本実施例に係る電動車両の電源装置は、急速充電用充電器から供給された電力により流れる電流を複数の二次電池モジュール３に分散させることで、二次電池モジュール３から発生する熱を抑制することができる。
【００５３】
したがって、本実施例に係る電動車両の電源装置は、複数の二次電池モジュール３を冷却するための冷却装置を大型化する必要がなくなるため、コストアップやレイアウトが制限されてしまうことを防止することができる。
【００５４】
また、本実施例に係る電動車両の電源装置は、急速充電時に流れる電流を低減するため、二次電池モジュール３として大電流に対する耐性を有するものを使用する必要がなくなるため、コストダウンを図ることができ、二次電池モジュール３の選択範囲が広がる。
【００５５】
また、本実施例に係る電動車両の電源装置は、普通充電用充電器が普通充電用コネクタ５に接続された場合、又は、複数の二次電池モジュール３により駆動モータ２を駆動させる場合には、複数の二次電池モジュール３を直列に接続するように接続回路８の切り替え状態を制御する。
【００５６】
したがって、本実施例に係る電動車両の電源装置は、普通充電における充電時間を短縮することができる。また、本実施例に係る電動車両の電源装置は、複数の二次電池モジュール３を直列に接続するため、電池モジュールの端子間電圧が高くなり、二次電池モジュール３及び駆動モータ２の使用電圧及び電流範囲を広げることができる。
【００５７】
なお、本実施例においては、駆動モータ２を駆動源とする車両に本発明に係る電動車両の電源装置を適用した例について説明したが、エンジンと駆動モータとを駆動源とする車両、いわゆる、プラグインハイブリッド車両にも適用することができる。
【００５８】
以上、本発明の実施例について開示したが、本発明の範囲を逸脱することなく本実施例に変更を加えられ得ることは明白である。本発明の実施例は、このような変更が加えられた等価物が特許請求の範囲に記載された発明に含まれることを前提として開示されている。
【符号の説明】
【００５９】
１  車両（電動車両）
２  駆動モータ
３  二次電池モジュール
４  急速充電用コネクタ
５  普通充電用コネクタ
８  接続回路
２０  切替制御部
【図１】
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【図２】
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