JP2013240165A

JP2013240165A - 車両用電源装置

Info

Publication number: JP2013240165A
Application number: JP2012110485A
Authority: JP
Inventors: Takuya Nakagawa; 拓哉中川
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2012-05-14
Filing date: 2012-05-14
Publication date: 2013-11-28

Abstract

【課題】高電圧バッテリを搭載する車両の車両用電源装置において、バッテリ制御装置が故障した際にも高電圧バッテリと走行用モータとを連絡する電路を遮断できるようにする。
【解決手段】走行用モータ２と、走行用モータ２に駆動電力を供給するための高電圧バッテリ３と、高電圧バッテリ３から出力される電力を供給継続あるいは供給停止のどちらかに制御するリレー１３，１４とを備え、リレー１３，１４をオン又はオフして電力を供給継続又は供給停止する車両用電源装置１において、走行用モータ２の駆動力を制御する車両制御装置８と、高電圧バッテリの状態を管理するバッテリ制御装置１０と、車両制御装置８の出力信号とバッテリ制御装置１０の出力信号とがともに電力の供給継続を指示する信号の場合のみ、電力を供給継続するようにリレー１３，１４をオンするリレー制御回路１５とを備えたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

この発明は車両用電源装置に係り、特に、電気自動車やハイブリッド車等の車両に搭載された走行用モータに駆動電力を供給する高電圧バッテリの電力の供給・停止を制御する車両用電源装置に関する。

近年は、電気自動車、ハイブリッド車、燃料電池車等の、環境に配慮した車両が注目されている。これらの環境対応の車両には、動力源である走行用モータに駆動電力を供給するための高電圧バッテリを搭載し、高電圧バッテリから走行用モータに供給される電力の供給・停止を車両用電源装置によって管理している。
従来の車両用電源装置には、図４に示すものがある。図４において、車両用電源装置１０１は、走行用モータ１０２と、走行用モータ１０２に駆動電力を供給するための高電圧バッテリ１０３と、高電圧バッテリ１０３の直流電力を三相交流電力に変換するインバータ１０４とを備えている。高電圧バッテリ１０３とインバータ１０４とは、プラス側電路１０５とマイナス側電路１０６とで連絡している。インバータ１０４と走行用モータ１０２とは、三相電路１０７で連絡している。
車両用電源装置１０１は、走行用モータ１０２の駆動力を制御する車両制御装置（ＨＣＵ）１０８を備えている。車両制御装置１０８は、モータ制御線１０９によりインバータ１０４にモータ駆動を指示する信号を出力することで、高電圧バッテリ１０３から走行用モータ１０２に供給される駆動電力を制御し、走行用モータ１０２の駆動力を制御する。また、車両用電源装置１０１は、高電圧バッテリ１０３の状態を管理するバッテリ制御装置（ＢＭＵ）１１０を備えている。バッテリ制御装置１１０は、バッテリ制御線１１１により高電圧バッテリ１０３から出力される電力を管理するとともに、走行用モータ１０２から高電圧バッテリ１０３への回生電力を管理する。車両制御装置１０８とバッテリ制御装置１１０とは、通信線１１２により連絡され、相互に情報を交換する。

前記車両用電源装置１０１は、高電圧バッテリ１０３から出力される電力を走行用モータ１０２に供給継続あるいは供給停止のどちらかに制御するリレーとして、プラス側電路１０５にプラス側リレー１１３を備え、マイナス側電路１０６にマイナス側リレー１１４を備えている。
プラス側リレー１１３とマイナス側リレー１１４とをオン又はオフに制御する際には、車両制御装置１０８から通信線１１２によりバッテリ制御装置１１０にリレーオン操作又はリレーオフ操作を指令する信号を出力することで、指令信号を受けたバッテリ制御装置１１０から、プラス側リレー制御線１１５によりプラス側リレー１１３にリレーオン制御又はリレーオフ制御を指示する信号を出力するとともに、マイナス側リレー制御線１１６によりマイナス側リレー１１４にリレーオン制御又はリレーオフ制御を指示する信号を出力する。
これにより、プラス側リレー１１３とマイナス側リレー１１４とは、オン又はオフに制御され、高電圧バッテリ１０３から出力される電力を走行用モータ１０２に供給継続又は供給停止する。

従来の車両用電源装置には、複数の蓄電装置から駆動装置への電力の供給と遮断とを切換るリレーを複数の蓄電装置にそれぞれ備え、複数の蓄電装置の故障を検出し、検出された複数の蓄電装置の故障状態に応じて複数の蓄電装置と駆動装置との接続状態を変更するように複数のリレーを制御するものがある。（特許文献１）
また、従来の車両用電源装置には、電源とコンデンサとの間に電流を流す第１の電流経路と、電源と第１の電流経路との間に電気的に接続される抵抗と、電源と第１の電流経路との間に電気的に抵抗と直列接続される第１のリレーと、電源と第１の電流経路とを直接的に接続する第２のリレーと、制御装置とを備え、起動指示に応じて第２のリレーの異常を判定し、第２のリレーが正常と判定された場合には第１および第２のリレーを順次にオンさせ、停止指示に応じて第１および第２のリレーの少なくとも一方の異常を判定するものがある。（特許文献２）

特開２０１１−４１３８６号公報特開２００８−１２５１６０号公報

ところで、前記図４に示すように、一般的に、車両用電源装置１０１の高電圧バッテリ１０３には、走行用モータ１０２などの各コンポーネントに電流が流れないようにするためのプラス側リレー１１３とマイナス側リレー１１４とが備えられている。そして、車両用電源装置１０１は、プラス側リレー１１３とマイナス側リレー１１４とをオフにすることによって、高電圧バッテリ１０３とインバータ１０４とを連絡する高電圧のプラス側電路１０５とマイナス側電路１０６とが遮断されるものである。
プラス側リレー１１３とマイナス側リレー１１４とは、車両制御装置１０８からバッテリ制御装置１１０にリレーオン操作又はリレーオフ操作する指令を信号を送ることにより、バッテリ制御装置１０８によってオン又はオフに制御される。
ところが、このような車両用電源装置１０１の回路構成上から、プラス側リレー１１３とマイナス側リレー１１４とをオン又はオフに制御する指示はバッテリ制御装置１１０のみしか行えなかったため、バッテリ制御装置１１０が故障してしまうと、プラス側リレー１１３とマイナス側リレー１１４とをオフさせることができなくなっていた。

この発明は、高電圧バッテリを搭載する車両の車両用電源装置において、バッテリ制御装置が故障した際にも高電圧バッテリと走行用モータとを連絡する電路を遮断できるようにすることを目的とする。

この発明は、走行用モータと、前記走行用モータに駆動電力を供給するための高電圧バッテリと、前記高電圧バッテリから出力される電力を供給継続あるいは供給停止のどちらかに制御するリレーとを備え、前記リレーをオン又はオフして電力を供給継続又は供給停止する車両用電源装置において、前記走行用モータの駆動力を制御する車両制御装置と、前記高電圧バッテリの状態を管理するバッテリ制御装置と、前記車両制御装置の出力信号とバッテリ制御装置の出力信号とがともに電力の供給継続を指示する信号の場合のみ、電力を供給継続するように前記リレーをオンするリレー制御回路とを備えたことを特徴とする。

この発明は、車両制御装置とバッテリ制御装置との各出力信号が両方とも電力の供給継続を指示する信号の場合にだけ、電力を供給継続するようにリレーをオンする回路構成のリレー制御回路によって、たとえバッテリ制御装置が故障して電力の供給停止を指示する信号が出力できなくなっても、車両制御装置から電力の供給停止を指示する信号を出力することで、車両制御装置が直接リレーをオフして高電圧バッテリの電路を遮断することができる

図１は車両用電源装置の回路構成図である。（実施例）図２は車両用電件装置のタイミングチャートである。（実施例）図３は車両用電源装置の回路構成図である。（変形例）図４は車両用電源装置の回路構成図である。（従来例）

以下、図面に基づいてこの発明の実施例を説明する。

図１〜図２は、この発明の実施例を示すものである。図１において、１は車両用電源装置である。車両用電源装置１は、走行用モータ２と、走行用モータ２に駆動電力を供給するための高電圧バッテリ３と、高電圧バッテリ３の直流電力を三相交流電力に変換するインバータ４とを備えている。高電圧バッテリ３とインバータ４とは、プラス側電路５とマイナス側電路６とで連絡している。インバータ４と走行用モータ２とは、三相電路７で連絡している。
車両用電源装置１は、走行用モータ２の駆動力を制御する車両制御装置（ＨＣＵ）８を備えている。車両制御装置８は、モータ制御線９によりインバータ４にモータ駆動を指示する信号を出力することで、高電圧バッテリ３から走行用モータ２に供給される駆動電力を制御し、走行用モータ２の駆動力を制御する。また、車両用電源装置１は、高電圧バッテリ３の状態を管理するバッテリ制御装置（ＢＭＵ）１０を備えている。バッテリ制御装置１０は、バッテリ制御線１１により高電圧バッテリ３から出力される電力を管理するとともに、走行用モータ２から高電圧バッテリ３への回生電力を管理する。車両制御装置８とバッテリ制御装置１０とは、通信線１２により連絡され、相互に情報を交換する。

前記車両用電源装置１は、高電圧バッテリ３から出力される電力を走行用モータ２に供給継続あるいは供給停止のどちらかに制御するリレーとして、プラス側電路５にプラス側リレー１３を備え、マイナス側電路６にマイナス側リレー１４を備えている。プラス側リレー１３とマイナス側リレー１４とは、プラス側電路５とマイナス側電路６とのそれぞれに直列接続している。車両用電源装置１は、プラス側リレー１３とマイナス側リレー１４とをオン又はオフして電力を供給継続又は供給停止する。
車両用電源装置１は、プラス側リレー１３とマイナス側リレー１４とをオン又はオフに制御するリレー制御回路１５を備えている。リレー制御回路１５は、プラス側リレー１３にプラス側指示線１６によりプラス側ＡＮＤ回路１７の出力側を接続し、マイナス側リレー１４にマイナス側指示線１８によりマイナス側ＡＮＤ回路１９の出力側を接続している。プラス側ＡＮＤ回路１７の入力側には、車両用プラス側リレー制御線２０により車両制御装置８が接続され、バッテリ用プラス側リレー制御線２１によりバッテリ制御装置１０が接続されている。マイナス側ＡＮＤ回路１９の入力側には、車両用マイナス側リレー制御線２２により車両制御装置８が接続され、バッテリ用マイナス側リレー制御線２３によりバッテリ制御装置１０が接続されている。
プラス側ＡＮＤ回路１７は、車両用プラス側リレー制御線２０により入力する車両制御装置８の出力信号と、バッテリ用プラス側リレー制御線２１により入力するバッテリ制御装置１０の力信号とが、ともに電力の供給継続を指示する信号の場合のみ、プラス側電路５を導通して電力を供給継続するようにリレーオン制御を指示する信号をプラス側指示線１６に出力し、プラス側リレー１３をオンする。また、マイナス側ＡＮＤ回路１９は、車両用マイナス側リレー制御線２２により入力する車両制御装置８の出力信号と、バッテリ用マイナス側リレー制御線２３により入力するバッテリ制御装置１０の出力信号とが、ともに電力の供給継続を指示する信号の場合のみ、マイナス側電路６を導通して電力を供給継続するようにリレーオン制御を指示する信号をマイナス側指示線１８に出力し、マイナス側リレー１４をオンする。
一方、プラス側ＡＮＤ回路１７は、車両用プラス側リレー制御線２０により入力する車両制御装置８の出力信号と、バッテリ用プラス側リレー制御線２１により入力するバッテリ制御装置１０と出力信号とのいずれか一方が、電力の供給停止を指示する信号の場合、あるいは、両方の出力信号が電力の供給停止を指示する信号の場合、プラス側電路５を遮断して電力を供給停止するようにリレーオフ制御を指示する信号をプラス側指示線１６に出力し、プラス側リレー１３をオフする。また、マイナス側ＡＮＤ回路１９は、車両用マイナス側リレー制御線２２により入力する車両制御装置８の出力信号と、バッテリ用マイナス側リレー制御線２３により入力するバッテリ制御装置１０の出力信号とのいずれか一方が、電力の供給停止を指示する信号の場合、あるいは、両方の出力信号が電力の供給停止を指示する信号の場合、マイナス側電路６を遮断して電力を供給停止するようにリレーオフ制御を指示する信号をマイナス側指示線１８に出力し、マイナス側リレー１４をオフする。

車両用電源装置１は、図２のｔ１において、車両制御装置８から出力された電力の供給継続を指示する信号と、バッテリ制御装置１０から出力された電力の供給継続を指示する信号とが、プラス側ＡＮＤ回路１７に同時に入力するとともにマイナス側ＡＮＤ回路１９に同時に入力した場合、プラス側ＡＮＤ回路１７からリレーオン制御を指示する信号が出力されてプラス側リレー１３をオンし、マイナス側ＡＮＤ回路１９からリレーオン制御を指示する信号が出力されてマイナス側リレー１４をオンし、電力を供給継続する。
一方、車両用電源装置１は、図２のｔ２において、車両制御装置８から出力された電力の供給停止を指示する信号と、バッテリ制御装置１０から出力された電力の供給停止を指示する信号とが、プラス側ＡＮＤ回路１７に同時に入力するとともにマイナス側ＡＮＤ回路１９に同時に入力した場合、プラス側ＡＮＤ回路１７からリレーオフ制御を指示する信号が出力されてプラス側リレー１３をオフし、マイナス側ＡＮＤ回路１９からリレーオフ制御を指示する信号が出力されてマイナス側リレー１４をオフし、電力を供給停止する。
また、車両用電源装置１は、図２のｔ３においてプラス側リレー１３をオンするとともにマイナス側リレー１４をオンし、電力を供給継続した後のｔ４において、車両制御装置８から出力された電力の供給停止を指示する信号が、バッテリ制御装置１０から出力された電力の供給停止を指示する信号に対して、プラス側ＡＮＤ回路１７にΔｔだけずれて入力するとともにマイナス側ＡＮＤ回路１９にΔｔだけずれて入力した場合、ｔ４においてバッテリ制御装置１０から出力された電力の供給停止を指示する信号によって、プラス側ＡＮＤ回路１７からリレーオフ制御を指示する信号が出力されてプラス側リレー１３をオフし、マイナス側ＡＮＤ回路１９からリレーオフ制御を指示する信号が出力されてマイナス側リレー１４をオフし、電力を供給停止する。
さらに、車両用電源装置１は、図２のｔ５においてプラス側リレー１３をオンするとともにマイナス側リレー１４をオンし、電力を供給継続した後のｔ６において、車両制御装置８から出力された電力の供給停止を指示する信号に対して、故障したバッテリ制御装置１０から電力の供給停止を指示する信号が出力されず、電力の供給継続を指示する信号が出力された場合、ｔ６において車両制御装置８から出力された電力の供給停止を指示する信号によって、プラス側ＡＮＤ回路１７からリレーオフ制御を指示する信号が出力されてプラス側リレー１３をオフし、マイナス側ＡＮＤ回路１９からリレーオフ制御を指示する信号が出力されてマイナス側リレー１４をオフし、電力を供給停止する。

このように、車両用電源装置１は、車両制御装置８とバッテリ制御装置１０との各出力信号が両方とも電力の供給継続を指示する信号の場合にだけ、電力を供給継続するようにプラス側リレー１３とマイナス側リレー１４とをオンする回路構成のリレー制御回路１５によって、たとえバッテリ制御装置１０が故障して電力の供給停止を指示する信号が出力できなくなっても、車両制御装置８から電力の供給停止を指示する信号を出力することで、車両制御装置８が直接プラス側リレー１３とマイナス側リレー１４とをオフして、高電圧バッテリ３と走行用モータ２のインバータ４とを連絡する高電圧のプラス側電路５とマイナス側電路６とを遮断することができる。
また、車両用電源装置１は、高電圧バッテリ３と走行用モータ２のインバータ４とを連絡するプラス側電路５とマイナス側電路６とのそれぞれに、高電圧バッテリ３から出力される電力を供給継続あるいは供給停止のどちらかに制御するプラス側リレー１３とマイナス側リレー１４とを直列接続している。
これにより、車両用電源装置１は、電力の供給停止時には高電圧バッテリ３と走行用モータ２のインバータ４とを連絡するプラス側電路５とマイナス側電路６との両方をそれぞれプラス側リレー１３とマイナス側リレー１４とによって遮断することができ、高電圧バッテリ３を走行用モータ２から完全に切り離すことで、走行用モータ２に通電されていない環境を実現でき、作業時の安全性を向上できる。

上述実施例においては、論理回路（ＡＮＤ回路）を用いたリレー制御回路１５によって高電圧バッテリ３から出力される電力を供給継続あるいは供給停止のどちらかに制御したが、図３に示すように、プラス側電路５とマイナス側電路６とのそれぞれに２つのリレーを用いたリレー制御回路２８によって制御することもできる。
図３において、図１と同一機能を果たす箇所には同一符号を付して説明する。車両用電源装置１は、走行用モータ２と高電圧バッテリ３とインバータ４とを備え、高電圧バッテリ３とインバータ４とをプラス側電路５とマイナス側電路６とで連絡し、インバータ４と走行用モータ２とを三相電路７で連絡している。
車両用電源装置１は、走行用モータ２の駆動力を制御する車両制御装置８を備え、モータ制御線９により走行用モータ２の駆動力を制御する。また、車両用電源装置１は、高電圧バッテリ３の状態を管理するバッテリ制御装置１０を備え、バッテリ制御線１１により高電圧バッテリ３から出力される電力を管理し、走行用モータ２から高電圧バッテリ３への回生電力を管理する。車両制御装置８とバッテリ制御装置１０とは、通信線１２により連絡され、相互に情報を交換する。
この車両用電源装置１は、高電圧バッテリ３から出力される電力を走行用モータ２に供給継続あるいは供給停止のどちらかに制御するリレーとして、プラス側電路５に車両用プラス側リレー２４を備えるとともにマイナス側電路６に車両用マイナス側リレー２５を備え、プラス側電路５にバッテリ用プラス側リレー２６を備えるとともにマイナス側電路６にバッテリ用マイナス側リレー２７を備えている。
車両用プラス側リレー２４及びバッテリ用プラス側リレー２６は、プラス側電路５にそれぞれ直列接続している。また、車両用マイナス側リレー２５及びバッテリ用マイナス側リレー２７は、マイナス側電路６にそれぞれ直列接続している。車両用電源装置１は、車両用プラス側リレー２４及び車両用マイナス側リレー２５とバッテリ用プラス側リレー２６及びバッテリ用マイナス側リレー２７とをオン又はオフして電力を供給継続又は供給停止する。
車両用電源装置１は、車両用プラス側リレー２４及び車両用マイナス側リレー２５とバッテリ用プラス側リレー２６及びバッテリ用マイナス側リレー２７とをオン又はオフに制御するリレー制御回路２８を備えている。リレー制御回路２８は、車両制御装置８を車両用プラス側リレー２４に車両用プラス側指示線２９により接続し、車両制御装置８を車両用マイナス側リレー２５に車両用マイナス側指示線３０により接続している。また、リレー制御回路２８は、バッテリ制御装置１０をバッテリ用プラス側リレー２６にバッテリ用プラス側指示線３１により接続し、バッテリ制御装置１０をバッテリ用マイナス側リレー２７にバッテリ用マイナス側指示線３２により接続している。

リレー制御回路２８は、車両用プラス側指示線２９及び車両用マイナス側指示線３０により入力する車両制御装置８の出力信号と、バッテリ用プラス側指示線３１及びバッテリ用マイナス側指示線３２により入力するバッテリ制御装置１０の出力信号とが、ともに電力の供給継続を指示する信号の場合のみ、プラス側電路５及びマイナス側電路６を導通して電力を供給継続するように、車両用プラス側リレー２４及び車両用マイナス側リレー２５とバッテリ用プラス側リレー２６及びバッテリ用マイナス側リレー２７とをオンする。
また、リレー制御回路２８は、車両用プラス側指示線２９及び車両用マイナス側指示線３０により入力する車両制御装置８の出力信号と、バッテリ用プラス側指示線３１及びバッテリ用マイナス側指示線３２により入力するバッテリ制御装置１０の出力信号とが、ともに電力の供給停止を指示する信号の場合、プラス側電路５及びマイナス側電路６を遮断して電力を供給停止するように、車両用プラス側リレー２４及び車両用マイナス側リレー２５とバッテリ用プラス側リレー２６及びバッテリ用マイナス側リレー２７とをオフする。
一方、リレー制御回路２８は、車両用プラス側指示線２９及び車両用マイナス側指示線３０により入力する車両制御装置８の出力信号と、バッテリ用プラス側指示線３１及びバッテリ用マイナス側指示線３２により入力するバッテリ制御装置１０の出力信号とのいずれか一方、例えば、バッテリ制御装置１０の出力信号が電力の供給継続を指示する信号であっても、いずれか他方の出力信号、例えば、車両制御装置８の出力信号が電力の供給停止を指示する信号の場合、プラス側電路５及びマイナス側電路６を遮断して電力を供給停止するように、車両用プラス側リレー２４及び車両用マイナス側リレー２５をオフする。

これにより、車両用電源装置１は、車両制御装置８とバッテリ制御装置１０との各出力信号が両方とも電力の供給継続を指示する信号の場合にだけ、電力を供給継続するように車両用プラス側リレー２４及び車両用マイナス側リレー２５とバッテリ用プラス側リレー２６及びバッテリ用マイナス側リレー２７とをオンする回路構成のリレー制御回路２８によって、たとえバッテリ制御装置１０が故障して電力の供給停止を指示する信号が出力できなくなっても、車両制御装置８から電力の供給停止を指示する信号を出力することで、車両制御装置８が直接車両用プラス側リレー２４及び車両用マイナス側リレー２５をオフして、高電圧バッテリ３と走行用モータ２のインバータ４とを連絡する高電圧のプラス側電路５とマイナス側電路６とを遮断することができる。

この発明は、バッテリ制御装置が故障した際にも高電圧バッテリと走行用モータとを連絡する電路を遮断できるものであるが、車両制御装置からリレー操作を指令する信号によって動作するリレーのすべてについて適用可能である。

１車両用電源装置
２走行用モータ
３高電圧バッテリ
４インバータ
５プラス側電路
６マイナス側電路６
７三相電路
８車両制御装置
９モータ制御線
１０バッテリ制御装置
１１バッテリ制御線
１２通信線
１３プラス側リレー
１４マイナス側リレー
１５リレー制御回路
１６プラス側指示線
１７プラス側ＡＮＤ回路
１８マイナス側指示線
１９マイナス側ＡＮＤ回路
２０車両用プラス側リレー制御線
２１バッテリ用プラス側リレー制御線
２２車両用マイナス側リレー制御線
２３バッテリ用マイナス側リレー制御線

Claims

走行用モータと、前記走行用モータに駆動電力を供給するための高電圧バッテリと、前記高電圧バッテリから出力される電力を供給継続あるいは供給停止のどちらかに制御するリレーとを備え、前記リレーをオン又はオフして電力を供給継続又は供給停止する車両用電源装置において、前記走行用モータの駆動力を制御する車両制御装置と、前記高電圧バッテリの状態を管理するバッテリ制御装置と、前記車両制御装置の出力信号とバッテリ制御装置の出力信号とがともに電力の供給継続を指示する信号の場合のみ、電力を供給継続するように前記リレーをオンするリレー制御回路とを備えたことを特徴とする車両用電源装置。
前記高電圧バッテリと前記走行用モータとを連絡するプラス側電路とマイナス側電路とのそれぞれに、前記高電圧バッテリから出力される電力を供給継続あるいは供給停止のどちらかに制御する前記リレーとしてプラス側リレーとマイナス側リレーとを直列接続したことを特徴とする請求項１に記載の車両用電源装置。