JP2012182984A - 車両用の電源装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】極めて簡単な回路構成としながら、リレーの瞬停による接点の劣化を確実に防止する。
【解決手段】車両用の電源装置は、車両を走行させるモーター22に電力を供給する高電圧バッテリ1と、この高電圧バッテリ1の出力側に接点2aを接続しており、かつ励磁コイル2bの通電でオンオフに制御されるリレー2とを備える。この電源装置は、リレー2の励磁コイル2bを高電圧バッテリ1に接続して接点2aをオンオフに切り換えている。
【選択図】図1
【解決手段】車両用の電源装置は、車両を走行させるモーター22に電力を供給する高電圧バッテリ1と、この高電圧バッテリ1の出力側に接点2aを接続しており、かつ励磁コイル2bの通電でオンオフに制御されるリレー2とを備える。この電源装置は、リレー2の励磁コイル2bを高電圧バッテリ1に接続して接点2aをオンオフに切り換えている。
【選択図】図1
Description
本発明は、車両を走行させるモーターに電力を供給する高電圧バッテリの出力側にリレーを接続している車両用の電源装置に関する。
車両用の電源装置は、車両を走行させるモーターに電力を供給する高電圧バッテリを備えている。この電源装置は、正負の出力側にリレーを接続している。リレーは、イグニッションスイッチをオンにして車両を走行させるときにオンに切り換えられる。リレーをオンに切り換えている電源装置は、高電圧バッテリから車両の走行用モーターに電力を供給できる状態となる。イグニッションスイッチをオフにして車両を停止させるときに、あるいは異常時に、リレーはオフに切り換えられて電流を遮断する。車両がクラッシュしたときやメンテナンスをするときに安全性を確保するためである。以上のことを実現するために、高電圧バッテリの出力側にリレーを接続する電源装置は開発されている。(特許文献1参照)
高電圧バッテリの正負の出力側に接点を接続しているリレーは、励磁コイルの通電を制御してオンオフに切り換えられる。すなわち、車両に搭載している電装用バッテリから励磁コイルに通電して接点をオン、励磁コイルの電流を遮断して接点をオフに切り換えている。リレーをオンオフに切り換えると、電装用バッテリは、種々の要因で電圧が大幅に変動する。たとえば、ハイブリッドカーにおいては、エンジンをアイドリング状態としてハンドルを大きく回すとき、電動パワーステアリングが大きな電流を消費して電装用バッテリの電圧を低下させる。とくに、エンジンをアイドリング状態として充電電流が制限される状態で、前照灯を点灯し、ワイパーを運転し、さらにエアコンを運転しながら電動パワーステアリングが操作されると、一時的には電装用バッテリの電圧が著しく低下する。また、電装用バッテリが劣化して内部抵抗が大きくなって、実質容量が小さくなっていると電圧の低下はさらに大きくなる。さらに、外気の温度が異常に低くなって電装用バッテリの能力が低下するときにも電圧は低下する。
リレーは、接点をオンに保持する励磁コイルの定格電圧を、電装用バッテリの定格電圧に設定している。したがって、電装用バッテリの電圧が一時的に低下すると、リレーの励磁コイルに供給される電圧が低下して、一時的にオフに切り換えられる瞬停の状態となる。この状態は、リレーの接点を劣化(例えば、溶着や接点不良等)させる原因となる。とくに、リレーが接点に大電流を流している状態で瞬停すると、接点をオフにする状態で接点にアークが発生して溶着しやすくなる弊害がある。リレーの接点が溶着すると、イグニッションスイッチをオフに切り換える状態で、高電圧バッテリの出力を遮断できず、安全性が低下する。
本発明は、従来の電源装置が有するこの欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、極めて簡単な回路構成としながら、リレーの瞬停による接点の劣化を確実に防止できる車両用の電源装置を提供することにある。
本発明の車両用の電源装置は、前述の目的を達成するために以下の構成を備える。
車両用の電源装置は、車両を走行させるモーター22に電力を供給する高電圧バッテリ1と、この高電圧バッテリ1の出力側に接点2aを接続しており、かつ励磁コイル2bの通電でオンオフに制御されるリレー2とを備える。この電源装置は、リレー2の励磁コイル2bを高電圧バッテリ1に接続して接点2aをオンオフに切り換えている。
そして、リレー2の接点2aと並列に接続してなるプリチャージ回路3を備えており、このプリチャージ回路3が、互いに直列に接続されてなるプリチャージ抵抗6とプリチャージリレー5を備えている。
さらに、リレー2が、高電圧バッテリ1の正負の出力側に接続している第1リレー2Aと第2リレー2Bからなり、第1リレー2Aと並列にプリチャージ回路3を接続している。
さらに、第1リレー2Aの励磁コイル2bを、第1リレー2Aと第2リレー2Bの負荷側に接続しており、プリチャージされるコンデンサー21で第1リレー2Aの励磁コイル2bを励磁して、第1リレー2Aの接点2aをオンに切り換えている。
また車両用の電源装置において、プリチャージリレー5の励磁コイル5bを、第1リレー2Aのバッテリ側と負荷側とに接続しており、高電圧バッテリ1とプリチャージされるコンデンサー21との電圧差でプリチャージリレー5の励磁コイル5bを励磁して、プリチャージリレー5の接点5aをオンに切り換えていてもよい。
また車両用の電源装置において、第1リレー2Aを、高電圧バッテリ1の正極側に接続しているリレー2としていてもよい。
本発明の車両用の電源装置は、電装用バッテリの電圧低下によるリレーの瞬停を防止して、瞬停による接点の劣化を確実に防止できる。それは、本発明の電源装置が、高電圧バッテリから励磁コイルへの通電を制御して、リレーの接点をオンオフに切り換えるからである。高電圧バッテリは、電装用バッテリのように電動パワーステアリングや前照灯などに電力を供給しないことから、電装用バッテリのようには電圧変動しない。したがって、本発明の電源装置は、電装用バッテリの電圧が変動してもリレーの接点が瞬停することはなく、瞬停による接点の劣化を確実に阻止できる。
そして、一方のリレーの接点と並列に、プリチャージ抵抗とプリチャージリレーとを直列に接続してなるプリチャージ回路を接続しているので、負荷のコンデンサーを確実にプリチャージした後、高電圧バッテリを負荷に接続できる。
さらに、プリチャージ回路を並列に接続している第1リレーの励磁コイルを、第1リレーと第2リレーの負荷側に接続しており、プリチャージされるコンデンサーで第1リレーの励磁コイルを励磁して、第1リレーの接点をオンに切り換えるので、簡単な回路構成としながら、プリチャージされたコンデンサーで第1リレーの接点をオンに切り換えできる。
また車両用の電源装置では、プリチャージリレーの励磁コイルを、第1リレーのバッテリ側と負荷側とに接続しており、高電圧バッテリとプリチャージされるコンデンサーとの電圧差でプリチャージリレーの励磁コイルを励磁してプリチャージリレーの接点をオンに切り換えるので、プリチャージリレーを制御する回路を設けることなく、簡単な回路構成としながら、プリチャージリレーの接点をオンに切り換えできる。
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための車両用の電源装置を例示するものであって、本発明は電源装置を以下のものに特定しない。
さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
図1と図2に示す車両用の電源装置は、ハイブリッドカーに搭載され、あるいは電気自動車に搭載されて、モーター22を駆動して車両を走行させる。これらの図の電源装置は、高電圧バッテリ1と、この高電圧バッテリ1の出力側に接点2aを接続して、負荷20への電力供給を制御するリレー2と、このリレー2の接点2aをオンに切り換えるに先だって、負荷20のコンデンサー21をプリチャージするプリチャージ回路3と、このプリチャージ回路3とリレー2を切り換える制御回路4とを備える。
負荷20は、大容量のコンデンサー21と、このコンデンサー21に並列に接続されたDC/ACインバータ23と、このDC/ACインバータ23を介して接続されるモーター22である。コンデンサー21は、リレー2の接点2aをオンに切り換える状態で、高電圧バッテリ1と共に、DC/ACインバータ23に電力を供給する。とくに、コンデンサー21からは、DC/ACインバータ23に瞬間的に大電力を供給する。高電圧バッテリ1に並列にコンデンサー21を接続することで、DC/ACインバータ23に供給できる瞬間電力を大きくできる。コンデンサー21からDC/ACインバータ23に供給できる電力は、静電容量に比例するので、このコンデンサー21には、たとえば3000〜6000μFと極めて大きい静電容量のものが使用される。放電状態にある大容量のコンデンサー21が、出力電圧の高い高電圧バッテリ1に接続されると、瞬間的に極めて大きいチャージ電流が流れる。コンデンサー21のインピーダンスが極めて小さいからである。
高電圧バッテリ1は、DC/ACインバータ23を介して、車両を走行させるモーター22を駆動する。モーター22に大電力を供給できるように、高電圧バッテリ1は多数の二次電池10を直列に接続して出力電圧を高くしている。二次電池10は、ニッケル水素電池やリチウムイオン二次電池が使用される。ただ、二次電池には、ニッケルカドミウム電池などの充電できる全ての電池を使用できる。高電圧バッテリ1は、モーター22に大電力を供給できるように、たとえば、出力電圧を200〜400Vと高くしている。ただし、電源装置は、DC/ACインバータでもって、高電圧バッテリの電圧を昇圧して、モーターに電力を供給することもできる。この電源装置は、直列に接続する二次電池の個数を少なくして、高電圧バッテリの出力電圧を低くできる。したがって、高電圧バッテリは、たとえば出力電圧を100〜400Vとすることができる。
プリチャージ回路3は、コンデンサー21をプリチャージして、オンに切り換えられたリレー2の接点2aに流れるチャージ電流を減少する。プリチャージ回路3は、プリチャージ抵抗6とプリチャージリレー5を備え、プリチャージリレー5の接点5aとプリチャージ抵抗6を直列に接続して、正極側の第1リレー2Aの接点2aに並列に接続している。プリチャージ抵抗6は、負荷20のコンデンサー21のプリチャージ電流を制限する。プリチャージ回路3は、プリチャージ抵抗6の電気抵抗を大きくしてプリチャージ電流を小さくできる。たとえば、プリチャージ抵抗6を10Ω、高電圧バッテリ1の出力電圧を400Vとする電源装置は、プリチャージ電流の最大値が40Aとなる。プリチャージ抵抗6は、大きくしてプリチャージ電流の最大値を小さくできる。プリチャージ抵抗6は、たとえば、5〜20Ω、好ましくは6〜18Ω、さらに好ましくは6〜15Ωに設定される。プリチャージ回路3は、プリチャージリレー5の接点5aをオンにして、コンデンサー21をプリチャージする。プリチャージリレー5は、励磁コイル5bに通電して接点5aをオン、通電を遮断して接点5aをオフに切り換える。プリチャージリレー5は、制御回路4で励磁コイル5bの通電を制御してオンオフに切り換えられる。
リレー2は、励磁コイル2bに通電してオンに切り換えられる接点2aを有するリレーである。電源装置は、高電圧バッテリ1の正負の出力側に一対のリレー2を接続している。図の電源装置は、高電圧バッテリ1の正極側に接続しているリレー2を第1リレー2A、負極側に接続しているリレー2を第2リレー2Bとして、第1リレー2Aの接点2aと並列にプリチャージ回路3を接続している。ただし、本発明の電源装置は、高電圧バッテリの負極側のリレーを第1リレーとして、このリレーの接点と並列にプリチャージ回路を接続することもできる。図の電源装置は、第1リレー2Aと並列にプリチャージ回路3を接続しているので、プリチャージ回路3を接続している第1リレー2Aの接点2aをオフに保持して、負極側に接続する第2リレー2Bの接点2aをオンに切り換え、この状態で、プリチャージリレー5の接点5aをオンに切り換えて、プリチャージ抵抗3Aを介してコンデンサー21をプリチャージする。コンデンサー21がプリチャージされた後、第1リレー2Aの接点2aをオフからオンに切り換えて、高電圧バッテリ1を負荷20に接続する。その後、プリチャージ回路3のプリチャージリレー5をオフに切り換える。オン状態のリレー2の接点2aをオフに切り換えるときは、両方のリレー2を同時にオフにする。
第1リレー2A及び第2リレー2Bと、プリチャージリレー5は、制御回路4でオンオフに切り換えられる。図1と図2の制御回路4は、リレー2の励磁コイル2bに高電圧バッテリ1を接続するスイッチング素子7を備え、このスイッチング素子7をオンオフに切り換えて、リレー2の接点2aをオンオフに制御する。スイッチング素子7と励磁コイル2bの直列回路は、高電圧バッテリ1の正負の出力側に接続される。図1の電源装置は、スイッチング素子7と励磁コイル2bの直列回路をリレー2のバッテリ側に接続している。図2の電源装置は、第2リレー2Bの励磁コイル2bと第2スイッチング素子7Bとの直列回路をリレー2のバッテリ側に接続している。第1リレー2Aの励磁コイル2bは、スイッチング素子を接続することなく、リレー2の負荷側に接続している。
制御回路4は、第1リレー2Aの励磁コイル2bの通電を制御する第1スイッチング素子7Aと、第2リレー2Bの励磁コイル2bの通電を制御する第2スイッチング素子7Bとを備える。制御回路4は、第1スイッチング素子7Aをオンに切り換えて第1リレー2Aの接点2aをオン、第1スイッチング素子7Aをオフに切り換えて第1リレー2Aの接点2aをオフに切り換える。また、第2スイッチング素子7Bをオンに切り換えて第2リレー2Bの接点2aをオン、第2スイッチング素子7Bをオフに切り換えて第2リレー2Bの接点2aをオフに切り換える。図の制御回路4は、スイッチング素子7をFETとする。ただし、スイッチング素子にはFET以外の半導体スイッチング素子、たとえばトランジスタも使用でき、またリレーも使用できる。
スイッチング素子7は、高電圧バッテリ1に接続されて励磁コイル2bの通電を制御する。スイッチング素子7をオンオフに制御する入力回路8は、電装用バッテリ24を電源とする。図の制御回路4は、電源ライン11を、車両に搭載される電装用バッテリ24に接続しており、電装用バッテリ24から供給される電源で動作している。入力回路8がスイッチング素子7に接続されると、高電圧バッテリ1と電装用バッテリ24を絶縁できなくなる。安全性を目的として、高電圧バッテリ1は電装用バッテリ24から絶縁される。高電圧バッテリ1と電装用バッテリ24を絶縁するために、制御回路4は、絶縁回路9を内蔵している。絶縁回路9は、アースラインを接続することなくスイッチング素子7のオンオフ信号を入力回路8からスイッチング素子7に伝送できる光カップラやトランスである。絶縁回路9は、電装用バッテリ24を電源とする入力回路8から、オンオフ信号を絶縁してスイッチング素子7の入力側に出力する。
ただ、制御回路4は、図3に示すように、電源ライン11を、高電圧バッテリ1に接続して、高電圧バッテリ1から供給される電源で動作させることもできる。図に示す電源装
置は、高電圧バッテリ1の出力側に降圧回路であるDC/DCコンバータ12を接続しており、高電圧バッテリ1の出力を、DC/DCコンバータ12で制御回路4の動作電圧に降圧して、制御回路4に供給している。このDC/DCコンバータ12には、絶縁型のDC/DCコンバータが使用される。この電源装置は、高電圧バッテリ1から制御回路4に電力を供給するので、電装用バッテリの電圧が変動しても、制御回路4が安定してリレー2やプリチャージリレー5を切り換えできる。
置は、高電圧バッテリ1の出力側に降圧回路であるDC/DCコンバータ12を接続しており、高電圧バッテリ1の出力を、DC/DCコンバータ12で制御回路4の動作電圧に降圧して、制御回路4に供給している。このDC/DCコンバータ12には、絶縁型のDC/DCコンバータが使用される。この電源装置は、高電圧バッテリ1から制御回路4に電力を供給するので、電装用バッテリの電圧が変動しても、制御回路4が安定してリレー2やプリチャージリレー5を切り換えできる。
さらに、図1の制御回路4は、プリチャージリレー5の励磁コイル5bも高電圧バッテリ1から通電してオンオフに切り換えている。この制御回路4は、プリチャージリレー5の励磁コイル5bに接続するプリチャージスイッチング素子7Cを備える。このプリチャージスイッチング素子7Cも、絶縁回路9を介して入力回路8からオンオフが入力される。図1に示すように、プリチャージリレー5の励磁コイル5bを高電圧バッテリ1で励磁する電源装置は、電装用バッテリ24の電圧変動でプリチャージリレー5が瞬間的に停止する弊害も防止できる。ただし、図2に示すように、プリチャージリレー5の励磁コイル5bには、電装用バッテリ24から通電することもできる。
図1の電源装置は、以下の動作をしてリレー2とプリチャージリレー5を切り換える。(1)イグニッションスイッチがオンに切り換えられると、負荷20に並列に接続しているコンデンサー21をプリチャージする。このとき、制御回路4は、高電圧バッテリ1の負極側に接続している第2リレー2Bをオンに切り換えた後、プリチャージリレー5をオンに切り換える。第1スイッチング素子7Aはオフ状態にあって、第1リレー2Aの励磁コイル2bには通電されず、第1リレー2Aの接点2aはオフに制御される。制御回路4は、第2スイッチング素子7Bをオンに切り換えて第2リレー2Bの励磁コイル2bに高電圧バッテリ1から通電して第2リレー2Bの接点2aをオンに切り換える。また、プリチャージスイッチング素子7Cをオンに切り換えてプリチャージリレー5の励磁コイル5bに通電してプリチャージリレー5の接点5aをオンに切り換える。この状態でプリチャージ抵抗6を介してコンデンサー21がプリチャージされる。
(2)コンデンサー21がプリチャージされると、制御回路4は、第1スイッチング素子7Aをオンに切り換えて、第1リレー2Aの励磁コイル2bに高電圧バッテリ1から通電して、第1リレー2Aの接点2aをオンに切り換える。この状態で、高電圧バッテリ1は、第1リレー2Aと第2リレー2Bを介して負荷20に接続される。第1リレー2Aをオンに切り換えた後、プリチャージスイッチング素子7Cをオフに切り換えて、プリチャージリレー5の励磁コイル5bの通電を遮断して、プリチャージリレー5の接点5aをオフに切り換える。
(2)コンデンサー21がプリチャージされると、制御回路4は、第1スイッチング素子7Aをオンに切り換えて、第1リレー2Aの励磁コイル2bに高電圧バッテリ1から通電して、第1リレー2Aの接点2aをオンに切り換える。この状態で、高電圧バッテリ1は、第1リレー2Aと第2リレー2Bを介して負荷20に接続される。第1リレー2Aをオンに切り換えた後、プリチャージスイッチング素子7Cをオフに切り換えて、プリチャージリレー5の励磁コイル5bの通電を遮断して、プリチャージリレー5の接点5aをオフに切り換える。
図2の電源装置は、第1リレー2Aの励磁コイル2bを、リレー2の負荷側に接続している。第1リレー2Aの励磁コイル2bは、スイッチング素子を接続することなく、一端をプリチャージ回路3の負荷側、言い換えると第1リレー2Aの負荷側に接続して、他端を第2リレー2Bの負荷側に接続して、負荷20のコンデンサー21と並列に接続している。コンデンサー21は、プリチャージされるにしたがって電圧が上昇するので、第1リレー2Aの励磁コイル2bに供給される電圧もコンデンサー21が充電されるにしたがって上昇する。第1リレー2Aは、励磁コイル2bが規定の電圧まで上昇すると、接点2aを切り換えるプランジャー(図示せず)を吸着して接点2aをオンに切り換える。この電源装置は、コンデンサー21をプリチャージして電圧が上昇すると第1リレー2Aの接点2aがオンに切り換えられるので、第1リレー2Aを制御するスイッチング素子を必要とせず、回路構成を簡単にできる。第1リレー2Aが接点2aをオンに切り換える励磁コイル2bの規定電圧は、コンデンサー21がプリチャージされて、第1リレー2Aをオンに切り換えて接点2aに過大な電流が流れない状態に設定される。
図2の電源装置は、以下の動作をして、図4に示すタイミングで、リレー2とプリチャージリレー5を切り換える。
(1)イグニッションスイッチがオンに切り換えられると、制御回路4が、高電圧バッテリ1の負極側に接続している第2リレー2Bをオンに切り換えた後、プリチャージリレー5をオンに切り換えてコンデンサー21をプリチャージする。コンデンサー21がプリチャージされるまで、第1リレー2Aの接点2aはオフに保持される。コンデンサー21の電圧が第1リレー2Aの励磁コイル2bに供給されることから、コンデンサー21がプリチャージされて電圧が上昇するまで、第1リレー2Aの励磁コイル2bの電圧が規定電圧よりも低くなるからである。制御回路4は、第2スイッチング素子7Bをオンに切り換えて第2リレー2Bの励磁コイル2bに高電圧バッテリ1から通電して第2リレー2Bの接点2aをオンに切り換える。また、制御回路4は、プリチャージスイッチング素子7Cをオンに切り換えて、プリチャージリレー5の励磁コイル5bに電装用バッテリ24から通電してプリチャージリレー5の接点5aをオンに切り換えるこの状態でプリチャージ抵抗6を介してコンデンサー21がプリチャージされる。
(2)コンデンサー21がプリチャージされると、コンデンサー21の電圧が上昇して、第1リレー2Aの励磁コイル2bの供給電圧を上昇させる。コンデンサー21がプリチャージされて、励磁コイル2bの電圧が規定電圧まで上昇すると、第1リレー2Aの接点2aがオンに切り換えられる。この状態で、高電圧バッテリ1は、第1リレー2Aと第2リレー2Bを介して負荷20に接続される。第1リレー2Aがオンに切り換えられると、制御回路4は、プリチャージスイッチング素子7Cをオフに切り換えて、プリチャージリレー5の励磁コイル5bへの通電を遮断して、プリチャージリレー5の接点5aをオフに切り換える。
(1)イグニッションスイッチがオンに切り換えられると、制御回路4が、高電圧バッテリ1の負極側に接続している第2リレー2Bをオンに切り換えた後、プリチャージリレー5をオンに切り換えてコンデンサー21をプリチャージする。コンデンサー21がプリチャージされるまで、第1リレー2Aの接点2aはオフに保持される。コンデンサー21の電圧が第1リレー2Aの励磁コイル2bに供給されることから、コンデンサー21がプリチャージされて電圧が上昇するまで、第1リレー2Aの励磁コイル2bの電圧が規定電圧よりも低くなるからである。制御回路4は、第2スイッチング素子7Bをオンに切り換えて第2リレー2Bの励磁コイル2bに高電圧バッテリ1から通電して第2リレー2Bの接点2aをオンに切り換える。また、制御回路4は、プリチャージスイッチング素子7Cをオンに切り換えて、プリチャージリレー5の励磁コイル5bに電装用バッテリ24から通電してプリチャージリレー5の接点5aをオンに切り換えるこの状態でプリチャージ抵抗6を介してコンデンサー21がプリチャージされる。
(2)コンデンサー21がプリチャージされると、コンデンサー21の電圧が上昇して、第1リレー2Aの励磁コイル2bの供給電圧を上昇させる。コンデンサー21がプリチャージされて、励磁コイル2bの電圧が規定電圧まで上昇すると、第1リレー2Aの接点2aがオンに切り換えられる。この状態で、高電圧バッテリ1は、第1リレー2Aと第2リレー2Bを介して負荷20に接続される。第1リレー2Aがオンに切り換えられると、制御回路4は、プリチャージスイッチング素子7Cをオフに切り換えて、プリチャージリレー5の励磁コイル5bへの通電を遮断して、プリチャージリレー5の接点5aをオフに切り換える。
この電源装置は、制御回路4で第2スイッチング素子7Bをオフに切り換えて、高電圧バッテリ1の電流を遮断する。第2スイッチング素子7Bがオフに切り換えられて、第2リレー2Bの接点2aがオフになると、第1リレー2Aの励磁コイル2bに電圧が供給されなくなって、第1リレー2Aもオフに切り換えられる。したがって、第2リレー2Bをオフにすると、第1リレー2Aもオフに切り換えられる。このとき、図4に示すように、第1リレー2Aの接点5aがオンに切り換えられる規定電圧(V1)と、オフに切り換えられる規定電圧(V2)とにヒステリシスを設けることにより、第2リレー2Bをオフに切り換えるタイミングと第1リレー2Aがオフに切り換えられるタイミングとの時間差を大きくすることができる。これにより、電源の瞬停により、第2のリレー2Bの接点2aにチャタリングや溶着等の不具合が生じても、第1リレー2Aを確実に切り離して安全性を保証できる。
以上の電源装置は、プリチャージリレー5のオンオフを制御回路4で制御している。ただ、本発明の電源装置は、必ずしも、プリチャージリレーのオンオフを制御回路で制御する必要はない。図5は、プリチャージリレーのオンオフを制御回路で制御しない電源装置の一例を示している。
図5の電源装置は、プリチャージリレー5の励磁コイル5bを、第1リレー2Aのバッテリ側と負荷側とに接続している。プリチャージリレー5の励磁コイル5bは、スイッチング素子を接続することなく、一端を第1リレー2Aのバッテリ側、言い換えると高電圧バッテリ1の出力側に接続して、他端を第1リレー2Aの負荷側に接続して、第1リレー2Aと並列に接続している。このプリチャージリレー5の励磁コイル5bは、高電圧バッテリ1とプリチャージされるコンデンサー21との電圧差で励磁されてプリチャージリレー5の接点5aをオンに切り換える。したがって、この電源装置は、第2リレー2Bがオン、第1リレー2Aがオフの状態で、第1リレー2Aのバッテリ側と負荷側の電圧差が、接点5aをオンに切り換える規定電圧よりも高い時には、プリチャージリレー5の励磁コ
イル5bが接点5aをオンに切り換える。また、第1リレー2Aのバッテリ側と負荷側の電圧差が、規定電圧よりも低くなると、プリチャージリレー5の励磁コイル5bが接点5aをオフに切り換える。さらに、イグニッションスイッチがオンに切り換えられた時に、第1リレー2Aのバッテリ側と負荷側の電圧差、すなわち、高電圧バッテリ1とコンデンサー21の電圧差が規定電圧よりも低い場合には、コンデンサー21が十分に充電されていると判定して、プリチャージリレー5をオンに切り換えることなく、第1リレー2Aをオンに切り換えることもできる。
イル5bが接点5aをオンに切り換える。また、第1リレー2Aのバッテリ側と負荷側の電圧差が、規定電圧よりも低くなると、プリチャージリレー5の励磁コイル5bが接点5aをオフに切り換える。さらに、イグニッションスイッチがオンに切り換えられた時に、第1リレー2Aのバッテリ側と負荷側の電圧差、すなわち、高電圧バッテリ1とコンデンサー21の電圧差が規定電圧よりも低い場合には、コンデンサー21が十分に充電されていると判定して、プリチャージリレー5をオンに切り換えることなく、第1リレー2Aをオンに切り換えることもできる。
この電源装置は、第1リレー2Aと第2リレー2Bがオフの状態から第2リレー2Bがオンに切り換えられると、高電圧バッテリ1の電圧がプリチャージリレー5の励磁コイル5bに印可される。この状態で、負荷20のコンデンサー21が充分にプリチャージされていない場合、高電圧バッテリ1とコンデンサー21との電圧差によって、励磁コイル5bは、接点5aを切り換えるプランジャー(図示せず)を吸着して接点5aをオンに切り換える。この電源装置は、高電圧バッテリ1の電圧でプリチャージリレー5の接点5aがオンに切り換えられるので、プリチャージリレー5を制御するスイッチング素子を必要とせず、回路構成を簡単にできる。
プリチャージリレー5がオンに切り換えられると、プリチャージ抵抗6を介してコンデンサー21がプリチャージされる。プリチャージされるコンデンサー21は、充電されるにしたがって電圧が上昇する。このため、プリチャージされるコンデンサー21と高電圧バッテリ1との電圧差が規定電圧よりも小さくなると、接点5aを切り換えるプランジャー(図示せず)を吸着できなくなって接点5aがオフに切り換えられる。したがって、コンデンサー21がプリチャージされて、コンデンサー21と高電圧バッテリ1との電圧差が規定電圧よりも小さくなる前に、第1リレー2Aをオンに切り換えてプリチャージを終了することができる。この電源装置は、規定電圧よりも大きい設定電圧を閾値として、コンデンサー21と高電圧バッテリ1との電圧差が、この閾値よりも小さくなると第1リレー2Aの接点2aがオンに切り換えられるように設定する。この設定電圧は、第1リレー2Aがオンに切り換えられても、接点2aに過大な電流が流れない状態に設定する。ただ、第1リレー2Aは、コンデンサー21と高電圧バッテリ1との電圧差が規定電圧よりも小さくなって、プリチャージリレー5がオフに切り換えられるタイミングで、あるいは、プリチャージリレー5がオフに切り換えられた後、第1リレー2Aをオンに切り換えることもできる。
さらに、図5に示す電源装置は、図2に示す電源装置と同様に、第1リレー2Aの励磁コイル2bを、第1リレー2Aの負荷側と第2リレー2Bの負荷側に接続している。この第1リレー2Aは、コンデンサー21がプリチャージされて電圧が上昇すると、励磁コイル2bに供給される電圧も大きくなって、励磁コイル2bが規定の電圧まで上昇すると、接点2aをオンに切り換える。したがって、この電源装置は、コンデンサー21をプリチャージして電圧が上昇すると第1リレー2Aの接点2aがオンに切り換えられる。ここで、第1リレー2Aが接点2aをオンに切り換える励磁コイル2bの規定電圧は、プリチャージされるコンデンサー21と高電圧バッテリ1との電圧差が小さくなってプリチャージリレー5の接点5aがオフに切り換えられる前に第1リレー2Aの接点2aをオンに切り換えるような電圧値であって、第1リレー2Aをオンに切り換えても接点2aもに過大な電流が流れない電圧値に設定される。図5の電源装置は、プリチャージされるコンデンサー21の電圧で第1リレー2Aの接点2aをオンに切り換えるので、第1リレー2Aを制御するスイッチング素子を必要とせず、回路構成を簡単にできる。ただ、第1リレーの接点は、制御回路でオンオフに制御することもできる。
図5の電源装置は、以下の動作をしてリレー2とプリチャージリレー5を切り換える。(1)イグニッションスイッチがオンに切り換えられると、制御回路4が、高電圧バッテ
リ1の負極側に接続している第2リレー2Bをオンに切り換える。この状態で、高電圧バッテリ1の電圧がプリチャージリレー5の励磁コイル5bに印可される。このとき、負荷20のコンデンサー21はプリチャージされていないので、高電圧バッテリ1とコンデンサー21との電圧差が規定電圧よりも大きくなって、プリチャージリレー5の接点5aがオンに切り換えられる。この状態で、プリチャージ抵抗6を介してコンデンサー21がプリチャージされる。
(2)コンデンサー21がプリチャージされると、コンデンサー21の電圧が上昇して、第1リレー2Aの励磁コイル2bの供給電圧を上昇させる。コンデンサー21がプリチャージされて、励磁コイル2bの電圧が規定電圧まで上昇すると、第1リレー2Aの接点2aがオンに切り換えられる。この状態で、高電圧バッテリ1は、第1リレー2Aと第2リレー2Bを介して負荷20に接続される。第1リレー2Aがオンに切り換えられると、プリチャージリレー5の励磁コイル5bの電圧が規定電圧よりも低くなるので、プリチャージリレー5の接点5aはオフに切り換えられる。
リ1の負極側に接続している第2リレー2Bをオンに切り換える。この状態で、高電圧バッテリ1の電圧がプリチャージリレー5の励磁コイル5bに印可される。このとき、負荷20のコンデンサー21はプリチャージされていないので、高電圧バッテリ1とコンデンサー21との電圧差が規定電圧よりも大きくなって、プリチャージリレー5の接点5aがオンに切り換えられる。この状態で、プリチャージ抵抗6を介してコンデンサー21がプリチャージされる。
(2)コンデンサー21がプリチャージされると、コンデンサー21の電圧が上昇して、第1リレー2Aの励磁コイル2bの供給電圧を上昇させる。コンデンサー21がプリチャージされて、励磁コイル2bの電圧が規定電圧まで上昇すると、第1リレー2Aの接点2aがオンに切り換えられる。この状態で、高電圧バッテリ1は、第1リレー2Aと第2リレー2Bを介して負荷20に接続される。第1リレー2Aがオンに切り換えられると、プリチャージリレー5の励磁コイル5bの電圧が規定電圧よりも低くなるので、プリチャージリレー5の接点5aはオフに切り換えられる。
この電源装置は、制御回路4で第2スイッチング素子7Bをオフに切り換えて、高電圧バッテリ1の電流を遮断する。第2スイッチング素子7Bがオフに切り換えられて、第2リレー2Bの接点2aがオフになると、第1リレー2Aの励磁コイル2bに電圧が供給されなくなって、第1リレー2Aもオフに切り換えられる。したがって、第2リレー2Bをオフにすると、第1リレー2Aもオフに切り換えられる。
1…高電圧バッテリ
2…リレー 2A…第1リレー
2B…第2リレー
2a…接点
2b…励磁コイル
3…プリチャージ回路
4…制御回路
5…プリチャージリレー 5a…接点
5b…励磁コイル
6…プリチャージ抵抗
7…スイッチング素子 7A…第1スイッチング素子
7B…第2スイッチング素子
7C…プリチャージスイッチング素子
8…入力回路
9…絶縁回路
10…二次電池
11…電源ライン
12…DC/DCコンバータ
20…負荷
21…コンデンサー
22…モーター
23…DC/ACインバータ
24…電装用バッテリ
2…リレー 2A…第1リレー
2B…第2リレー
2a…接点
2b…励磁コイル
3…プリチャージ回路
4…制御回路
5…プリチャージリレー 5a…接点
5b…励磁コイル
6…プリチャージ抵抗
7…スイッチング素子 7A…第1スイッチング素子
7B…第2スイッチング素子
7C…プリチャージスイッチング素子
8…入力回路
9…絶縁回路
10…二次電池
11…電源ライン
12…DC/DCコンバータ
20…負荷
21…コンデンサー
22…モーター
23…DC/ACインバータ
24…電装用バッテリ
Claims (3)
- 車両を走行させるモーター(22)に電力を供給する高電圧バッテリ(1)と、この高電圧バッテリ(1)の出力側に接点(2a)を接続しており、かつ励磁コイル(2b)の通電でオンオフに制御されるリレー(2)とを備える車両用の電源装置であって、
前記リレー(2)が励磁コイル(2b)を高電圧バッテリ(1)に接続して接点(2a)をオンオフに切り換えるようにしてなり、
前記リレー(2)の接点(2a)と並列に接続してなるプリチャージ回路(3)を備え、プリチャージ回路(3)が互いに直列に接続されてなるプリチャージ抵抗(6)とプリチャージリレー(5)を備え、
前記リレー(2)が、高電圧バッテリ(1)の正負の出力側に接続している第1リレー(2A)と第2リレー(2B)からなり、第1リレー(2A)と並列にプリチャージ回路(3)を接続しており、
前記第1リレー(2A)の励磁コイル(2b)を、第1リレー(2A)と第2リレー(2B)の負荷側に接続しており、プリチャージされるコンデンサー(21)で第1リレー(2A)の励磁コイル(2b)を励磁して第1リレー(2A)の接点(2a)をオンに切り換える車両用の電源装置。 - 前記プリチャージリレー(5)の励磁コイル(5b)を、第1リレー(2A)のバッテリ側と負荷側とに接続しており、高電圧バッテリ(1)とプリチャージされるコンデンサー(21)との電圧差でプリチャージリレー(5)の励磁コイル(5b)を励磁してプリチャージリレー(5)の接点(5a)をオンに切り換える請求項1に記載される車両用の電源装置。
- 前記第1リレー(2A)が、高電圧バッテリ(1)の正極側に接続しているリレー(2)である請求項1または2に記載される車両用の電源装置。
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WO2022197161A1 (ko) * | 2021-03-18 | 2022-09-22 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 릴레이 제어 장치, 배터리 팩 및 전기 차량 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPH10257602A (ja) * | 1997-03-11 | 1998-09-25 | Keihin Corp | 電気自動車用ブレーカ装置 |
JP2005073399A (ja) * | 2003-08-25 | 2005-03-17 | Toyota Motor Corp | 電源装置およびそれを搭載した自動車 |
JP2007071871A (ja) * | 2005-08-09 | 2007-03-22 | Panasonic Ev Energy Co Ltd | 電圧検出装置、及び電動車輌 |
-
2012
- 2012-04-13 JP JP2012091527A patent/JP5301006B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
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