JP2013248971A - Power supply device in electric motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、メインバッテリの電力を電動車両の負荷に供給する電動車両における電力供給装置に関する。 The present invention relates to an electric power supply device in an electric vehicle that supplies electric power of a main battery to a load of the electric vehicle.
下記に示す特許文献１には、バッテリを管理するＢＭＵと、バッテリとモータとの接続、切断を行うメインコンタクタと、メインコンタクタの接続にあたり突入電流を防止するために、メインコンタクタの接続よりも前に接続を行うプリチャージコンタクタと、車両全体の駆動制御を行うＰＤＵとを備える電動車両用電力供給装置が記載されている。
In
ところで、プリチャージコンタクタ及びメインコンタクタは、接触時に流れる大電流に対応して耐圧性の高いものが望まれるが、耐圧性の高いものは大型化となり、例えば、電動自動二輪車のように小型の電動車両に用いる場合は、プリチャージコンタクタ及びメインコンタクタを配置するためのスペースの確保が困難となる。 By the way, the precharge contactor and the main contactor are required to have high pressure resistance in response to a large current flowing at the time of contact, but those having high pressure resistance are increased in size, for example, small electric motors such as electric motorcycles. When used in a vehicle, it is difficult to secure a space for arranging the precharge contactor and the main contactor.
それに対して、プリチャージコンタクタ及びメインコンタクタとして、スタータマグネットタイプのものを使用すれば、小型化を図ることができ、電動車両への配置が好適なものとなるが、プリチャージコンタクタ類を作動させるバッテリの電力不足により、途中でプリチャージコンタクタ及びメインコンタクタの接続が中断された場合には、プリチャージコンタクタ及びメインコンタクタの接点においてアーク放電が発生し、プリチャージコンタクタ及びメインコンタクタの接点が溶着してしまう可能性がある。 On the other hand, if a starter magnet type is used as the precharge contactor and the main contactor, the size can be reduced and the arrangement on the electric vehicle is preferable, but the precharge contactors are operated. If the connection between the precharge contactor and the main contactor is interrupted due to insufficient battery power, an arc discharge occurs at the contact between the precharge contactor and the main contactor, and the contact between the precharge contactor and the main contactor is welded. There is a possibility that.
そこで、本発明は、バッテリと負荷とを接続するプリチャージコンタクタ及びメインコンタクタの小型化を図りつつ、サブバッテリの電圧の低下等がプリチャージコンタクタ及びメインコンタクタに対して与える影響を低減する電動車両における電力供給装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention provides an electric vehicle that reduces the influence of a decrease in the voltage of the sub-battery on the precharge contactor and the main contactor while reducing the size of the precharge contactor and the main contactor connecting the battery and the load An object of the present invention is to provide a power supply apparatus.
本発明に係る電動車両（１０）における電力供給装置（１００）は、以下の特徴を有する。 The power supply device (100) in the electric vehicle (10) according to the present invention has the following features.
第１の特徴；複数のバッテリセルを連結して構成されるメインバッテリ（１８）と、オン、オフすることで前記メインバッテリ（１８）と電動車両（１０）の負荷（１１２）との接続、切断を行うメインコンタクタ（１０６）と、前記メインコンタクタ（１０６）をオンした際の突入電流による影響を低減するものであって、オン、オフすることで前記メインバッテリ（１８）と前記電動車両（１０）の前記負荷（１１２）との接続、切断を行うプリチャージコンタクタ（１０８）と、前記メインコンタクタ（１０６）及び前記プリチャージコンタクタ（１０８）を駆動するための電源であるサブバッテリ（６８）と、前記メインコンタクタ（１０６）及び前記プリチャージコンタクタ（１０８）のオンオフの駆動制御を行うコンタクタ制御手段（１０４）と、を備えた電動車両（１０）における電力供給装置（１００）において、前記プリチャージコンタクタ（１０８）に印加されるべき前記サブバッテリ（６８）の電圧値を検出する電圧検出手段（１１７）を更に備え、前記コンタクタ制御手段（１０４）は、前記電圧検出手段（１１７）によって検出された前記プリチャージコンタクタ（１０８）に印加されるべき前記サブバッテリ（６８）の電圧値が予め定められた閾値よりも大きい場合に、前記プリチャージコンタクタ（１０８）を駆動制御して、前記メインコンタクタ（１０６）よりも先だって前記プリチャージコンタクタ（１０８）をオンにさせることを特徴とする。 1st characteristic; Connection with the main battery (18) comprised by connecting several battery cells, and the load (112) of the said main battery (18) and an electric vehicle (10) by turning on and off, The main contactor (106) for cutting, and the effect of inrush current when the main contactor (106) is turned on is reduced, and the main battery (18) and the electric vehicle ( 10) a precharge contactor (108) for connecting and disconnecting the load (112), and a sub-battery (68) as a power source for driving the main contactor (106) and the precharge contactor (108). And contactor control for on / off drive control of the main contactor (106) and the precharge contactor (108). In the power supply device (100) in the electric vehicle (10) including the stage (104), voltage detection means for detecting the voltage value of the sub-battery (68) to be applied to the precharge contactor (108) (117), wherein the contactor control means (104) has a voltage value of the sub-battery (68) to be applied to the precharge contactor (108) detected by the voltage detection means (117) in advance. When it is larger than a predetermined threshold value, the precharge contactor (108) is driven and controlled to turn on the precharge contactor (108) prior to the main contactor (106).
第２の特徴；前記電圧検出手段（１１７）は、前記プリチャージコンタクタ（１０８）を構成するリレーコイル（１６２）に印加される電圧値を検出することを特徴とする。 Second Feature: The voltage detection means (117) detects a voltage value applied to the relay coil (162) constituting the precharge contactor (108).
第３の特徴；前記コンタクタ制御手段（１０４）は、前記メインコンタクタ（１０６）をオンにさせた後に前記メインコンタクタ（１０６）に対してＰＷＭ制御を開始し、その後に前記プリチャージコンタクタ（１０８）をオフにさせることを特徴とする。 Third feature: The contactor control means (104) starts PWM control on the main contactor (106) after turning on the main contactor (106), and then the precharge contactor (108). Is turned off.
第４の特徴；前記メインバッテリ（１８）の状態を監視するバッテリ管理ユニット（１０４）を備え、前記バッテリ管理ユニット（１０４）は、前記コンタクタ制御手段として機能することを特徴とする。 Fourth feature: A battery management unit (104) for monitoring the state of the main battery (18) is provided, and the battery management unit (104) functions as the contactor control means.
第５の特徴；前記バッテリ管理ユニット（１０４）は、メインスイッチ（１１６）がオンされると、前記メインバッテリ（１８）の状態を取得し、その後、前記プリチャージコンタクタ（１０８）をオンした後に前記メインコンタクタ（１０６）をオンにさせることを特徴とする。 Fifth feature; the battery management unit (104) acquires the state of the main battery (18) when the main switch (116) is turned on, and then turns on the precharge contactor (108). The main contactor (106) is turned on.
本発明の第１の特徴によれば、電圧検出手段によって検出されたプリチャージコンタクタに印加されるべきサブバッテリの電圧値が予め定められた閾値よりも大きい場合に、プリチャージコンタクタを駆動制御して、メインコンタクタよりも先だってプリチャージコンタクタをオンにさせるので、プリチャージコンタクタ及びメインコンタクタとして、ばね等の弾性部材により付勢されるスタータマグネットタイプのものを用いたとしても、プリチャージコンタクタ及びメインコンタクタがオンになった後に、サブバッテリの電力が少なくなって、プリチャージコンタクタ及びメインコンタクタの接点が離れ、アーク放電が発生するという事態を事前に防止することができる。従って、プリチャージコンタクタ及びメインコンタクタの小型化を図りつつ、サブバッテリの電圧の低下等がプリチャージコンタクタ及びメインコンタクタに対して与える影響を低減する電動車両における電力供給装置を提供することができる。 According to the first feature of the present invention, when the voltage value of the sub-battery to be applied to the precharge contactor detected by the voltage detecting means is larger than a predetermined threshold value, the precharge contactor is driven and controlled. Since the precharge contactor is turned on prior to the main contactor, the precharge contactor and the main contactor may be used even if a starter magnet type biased by an elastic member such as a spring is used as the precharge contactor and the main contactor. After the contactor is turned on, it is possible to prevent in advance a situation in which the power of the sub-battery is reduced, the contacts of the precharge contactor and the main contactor are separated, and arc discharge occurs. Therefore, it is possible to provide a power supply apparatus for an electric vehicle that reduces the influence of the sub-battery voltage drop on the precharge contactor and the main contactor while reducing the size of the precharge contactor and the main contactor.
本発明の第２の特徴によれば、電圧検出手段は、プリチャージコンタクタを構成するリレーコイルに印加される電圧値を検出するので、サブバッテリの電圧（残量）を把握することができ、プリチャージコンタクタを接続するか否かの判断を行うことができる。 According to the second feature of the present invention, the voltage detecting means detects the voltage value applied to the relay coil constituting the precharge contactor, so that the voltage (remaining amount) of the sub-battery can be grasped. It can be determined whether or not a precharge contactor is connected.
本発明の第３の特徴によれば、メインコンタクタをオンにさせた後にメインコンタクタに対してＰＷＭ制御を開始し、その後にプリチャージコンタクタをオフにさせるので、プリチャージが十分でない場合に、メインコンタクタが接続されたとしても、突入電流による影響を小さくすることが期待できる。 According to the third feature of the present invention, the PWM control is started for the main contactor after the main contactor is turned on, and then the precharge contactor is turned off. Even if a contactor is connected, it can be expected to reduce the effect of inrush current.
本発明の第４の特徴によれば、メインバッテリの状態（例えば、バッテリセル、バッテリモジュール、若しくはメインバッテリ全体の温度、電圧、及び、メインバッテリを流れる電流等）を監視するバッテリ管理ユニットを備え、バッテリ管理ユニットは、コンタクタ制御手段として機能するので、バッテリ管理ユニットとプリチャージコンタクタ及びメインコンタクタとの間の距離を短くすることができ、その配線中における電圧降下の影響を少なくすることができ、コンタクタ制御の精度が低下することを防止することができる。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a battery management unit that monitors the state of the main battery (for example, the temperature, voltage, current flowing through the main battery, etc. of the battery cell, battery module, or main battery). Since the battery management unit functions as a contactor control means, the distance between the battery management unit, the precharge contactor and the main contactor can be shortened, and the influence of the voltage drop in the wiring can be reduced. Therefore, it is possible to prevent the contactor control accuracy from being lowered.
本発明の第５の特徴によれば、一つのバッテリ管理ユニットがバッテリ状態収録とコンタクタ駆動を担うことによって起動時間を短縮させることができるという効果を奏する。 According to the fifth feature of the present invention, there is an effect that the start-up time can be shortened because one battery management unit is responsible for battery state recording and contactor driving.
本発明に係る電動車両における電力供給装置について、好適な実施の形態を掲げ、添付の図面を参照しながら以下、詳細に説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS A power supply device for an electric vehicle according to the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings with preferred embodiments.
図１は、電力供給装置を搭載した電動二輪車１０の左側面図である。電動二輪車（電動車両）１０は、ステップフロア１２を有するスクーター型の二輪車である。スイングアーム１４に設けられたモータ１６の回転駆動力で後輪ＷＲを駆動する。モータ１６に電力を供給する高電圧（例えば、７２Ｖ）のメインバッテリ１８は、複数のバッテリセルが直列接続された複数のバッテリモジュールを有する。
FIG. 1 is a left side view of an electric motorcycle 10 equipped with a power supply device. The electric motorcycle (electric vehicle) 10 is a scooter type motorcycle having a
メインフレーム２０の上端部には、ステアリングステム２２を回転自在に軸支するヘッドパイプ２４が結合されている。ステアリングステム２２には、前輪ＷＦを回転可能に軸支する左右一対のフロントフォーク２６が取付けられている。前輪ＷＦは、ステアリングステム２２の上部に取付けられたアクセルグリップを有するステアリングハンドル２８によって操舵可能とされている。ステアリングハンドル２８には、前記アクセルグリップの回動角、つまり、アクセル開度を検出するスロットルセンサ３０が設けられている。
A
メインフレーム２０の下部には、車体後方に延びている左右一対のサイドフレーム３２が連結され、左右一対のサイドフレーム３２には、車体上後方に延びている左右一対のリアフレーム３４が連結されている。ステップフロア１２の下方であって、左右一対のサイドフレーム３２の間にメインバッテリ１８が設けられる。サイドフレーム３２の後部には、スイングアームピボット３６が形成されたピボットプレート３８が取付けられている。スイングアームピボット３６には、車幅方向左側のアームのみで後輪ＷＲを支持する片持ち式のスイングアーム１４の前端部が揺動可能に軸支されている。スイングアーム１４の後端部には、後輪ＷＲが車軸４０によって回転自在に軸支されており、スイングアーム１４の後端部は、リアサスペンション４２によってリアフレーム３４に吊り下げられている。
A pair of left and
スイングアーム１４には、メインバッテリ１８から供給される直流電流を交流電流に変換してモータ１６に供給するＰＤＵ（パワードライブユニット）４４が設けられる。ピボットプレート３８には、サイドスタンド４６が設けられ、サイドスタンド４６は、該サイドスタンド４６が所定の格納位置に上げられているときに検出信号を出力するサイドスタンドスイッチ４８を有する。
The
リアフレーム３４の上には、メインバッテリ１８を充電する充電器（図示略）から延びる充電ケーブル５０の充電プラグ５２を結合することができる充電ソケット５４が設けられる。リアフレーム３４には、更にリアキャリア５６及びテールライト５８が設けられる。
On the
メインバッテリ１８の前部には、空気導入パイプ６０が連結され、メインバッテリ１８の後部には吸気ファン６２が設けられる。吸気ファン６２によって空気導入パイプ６０からメインバッテリ１８に空気が導入されて車体後方に排出される。これにより、メインバッテリ１８が発生した熱を外気によって冷却することができる。
An
左右一対のリアフレーム３４の間には、荷室６４が設けられ、この荷室６４から下部に突出している荷室底部６６には、メインバッテリ１８又は前記充電器で充電される低電圧（例えば、１２Ｖ）のサブバッテリ６８が収納される。荷室６４の上には、荷室６４の蓋を兼用するシート７０が設けられ、シート７０には、運転者が着座したときに作動して着座信号を出力するシートスイッチ７２が設けられる。
A
ヘッドパイプ２４の前部にはブラケット７４が結合され、このブラケット７４の前端部には、ヘッドライト７６が取付けられ、ヘッドライト７６の上方には、ブラケット７４で支持されるフロントキャリア７８が設けられる。また、ステアリングハンドル２８の近傍に車速等の表示を行うメータユニット８０が設けられており、メータユニット８０は、サブバッテリ６８の電池残量が少ないことを報知するインジケータ８２を有する。
A
図２は、電力供給装置１００のシステム構成を示すブロック図である。電力供給装置１００は、メインバッテリ１８と、サブバッテリ６８と、ＰＤＵ４４との他に、ダウンコンバータ１０２と、マイコンからなるＢＭＵ（バッテリ管理ユニット）１０４とを備える。ＢＭＵ１０４は、図示しないメモリ（記憶部）を有する情報処理装置（コンピュータ）であり、メインバッテリ１８の状態を監視する。
FIG. 2 is a block diagram illustrating a system configuration of the
メインバッテリ１８は、例えば、２４Ｖのリチウムイオンのバッテリモジュールを３組備え、ＬＳＩやＡＳＩＣ等で構成できるＢＭＵ１０４とともにバッテリパックを形成する。３組のバッテリモジュールは直列に接続されている。メインバッテリ１８は、互いに並列に接続されるメインコンタクタ１０６と、プリチャージコンタクタ１０８とを備えるリレー装置１１０を介して、正極側のパワーラインＬ１と負極側のパワーラインＬ２とによりＰＤＵ４４のインバータ回路１１２の入力側に電気的に接続される。メインコンタクタ１０６及びプリチャージコンタクタ１０８は、パワーラインＬ１に介装され、メインコンタクタ１０６と、プリチャージコンタクタ１０８及び抵抗Ｒとは並列に接続されている。パワーラインＬ１、Ｌ２間には、平滑コンデンサ１１３が設けられている。
The
メインコンタクタ１０６は、オンオフすることでメインバッテリ１８とインバータ回路１１２やダウンコンバータ１０２等の負荷との接続、切断を行い、プリチャージコンタクタ１０８は、メインコンタクタ１０６をオンした際の突入電流による影響を低減するものであり、オンオフすることでメインバッテリ１８とインバータ回路１１２やダウンコンバータ１０２等の負荷との接続、切断を行う。メインコンタクタ１０６及びプリチャージコンタクタ１０８は、スタータマグネットスイッチで構成される。スタータマグネットスイッチは、ばね等の弾性部材により非接触側に付勢され、リレーコイルに電流が流れると接触側に移動するタイプのスイッチである。
The
インバータ回路１１２の３相交流出力側は３相交流ラインによってモータ１６に接続される。パワーラインＬ１、Ｌ２は、ダウンコンバータ１０２の入力側に接続されるとともに、充電ソケット５４に接続される。ダウンコンバータ１０２は、高電圧の入力（例えば、７２ボルトであるメインバッテリ１８の電圧）を、低電圧（例えば、１２Ｖのサブバッテリ６８の充電電圧）に変換して出力する。サブバッテリ６８は、ＰＤＵ４４の制御部１１４、及び、ＢＭＵ１０４等の電源であり、例えば、１４．３Ｖで充電される。
The three-phase AC output side of the inverter circuit 112 is connected to the
ダウンコンバータ１０２の出力は、常時系統ラインＬ３に接続され、常時系統ラインＬ３は、サブバッテリ６８、ＢＭＵ１０４、及び制御部１１４に接続される。常時系統ラインＬ３は、メインスイッチ１１６が設けられ、制御部１１４は、メインスイッチ１１６を介してサブバッテリ６８に接続される。なお、制御部１１４は、図示しないメモリ（記憶部）等を有する情報処理装置である。ＢＭＵ１０４は、サブバッテリ６８の電圧値を検出する電圧センサ１１７を有する。
The output of the down converter 102 is always connected to the system line L3, and the always system line L3 is connected to the sub-battery 68, the
サブバッテリ６８には、メインスイッチ１１６を介してメインスイッチ系統ラインＬ４に接続され、メインスイッチ系統ラインＬ４には、テールライト５８やヘッドライト７６等に代表される灯火器、インジケータ８２、及び一般電装機器１１８が接続される。メインスイッチ系統ラインＬ４には、オートパワーオフリレー１２０が設けられる。インジケータ８２、前記灯火器、及び一般電装機器１１８等は負荷の一種である。
The sub-battery 68 is connected to the main switch system line L4 via the
ヘッドライト７６は、制御部１１４内に設けられるスイッチング素子１２２を介して接地される。制御部１１４には、モータ１６の回転角度を検出するアングルセンサ１２４、スロットルセンサ３０、シートスイッチ７２、及びサイドスタンドスイッチ４８が接続される。
The
ＢＭＵ１０４と制御部１１４との間には、ＣＡＮ通信ライン１２６が設けられる。また、ＢＭＵ１０４と、リレー装置１１０のメインコンタクタ１０６及びプリチャージコンタクタ１０８との間には信号線１２８、１３０がそれぞれ設けられ、ＢＭＵ１０４は、信号線１２８、１３０を介してメインコンタクタ１０６及びプリチャージコンタクタ１０８に開制御信号ｐ１、ｐ２を出力することで、メインコンタクタ１０６及びプリチャージコンタクタ１０８を駆動制御する。ＢＭＵ１０４は、コンタクタ制御手段としても機能する。
A
充電器１３２は、充電ソケット５４に接続される充電プラグ５２と、商用交流電源に接続される電源プラグ１３４とを有する。充電器１３２は、補助電源電圧（例えば、１２Ｖ）を生成可能であり、この補助電源用のラインＬ６がＢＭＵ１０４及び制御部１１４間を接続する制御系統ラインＬ５に接続される。充電器１３２が生成した補助電源電圧は、この制御系統ラインＬ５を介してＢＭＵ１０４及び制御部１１４に印加される。
The
また、メインバッテリ１８には、メインバッテリ１８の前記バッテリセル又は前記バッテリモジュールの温度、若しくは、メインバッテリ１８全体の温度を検出する温度センサ（図示略）と、メインバッテリ１８の前記バッテリセル又は前記バッテリモジュールの電圧、若しくはメインバッテリ１８全体の電圧を検出する電圧センサ（図示略）、メインバッテリ１８に流れる電流を検出する電流センサ（図示略）等が設けられている。
The
ＢＭＵ１０４は、温度センサが検出した温度データ（メインバッテリ１８の温度データ）、電圧センサが検出した電圧データ（メインバッテリ１８の電圧データ）、電流センサが検出した電流データ（メインバッテリ１８の電流データ）に基づいて、メインバッテリ１８の残存容量ＳＯＣ（state of charge）を判定する。ＢＭＵ１０４は、メインバッテリ１８の残存容量ＳＯＣを周期的に判定する。残存容量ＳＯＣの判定は、周知技術なので説明を割愛する。ＢＭＵ１０４は、判定したメインバッテリ１８の残存容量ＳＯＣ、メインバッテリ１８の温度データ、電圧データ、電流データ等を制御部１１４に送信する。ＢＭＵ１０４は、メインバッテリ１８の充電時に、メインバッテリ１８に流れた電流量を用いて、メインバッテリ１８に充電された電力量を算出してもよく、放電時にメインバッテリ１８を流れた電流量を用いてメインバッテリ１８が放電した電力量を算出してもよい。つまり、ＢＭＵ１０４は、メインバッテリ１８の状態を監視する。
The
図３は、リレー装置１１０の構成図である。メインコンタクタ１０６及びプリチャージコンタクタ１０８は、スタータマグネットスイッチである。メインコンタクタ１０６は、固定接触子１５０ａ、１５０ｂと、リレーコイル１５２と、リレーコイル１５２の中に配置された可動鉄心であるプランジャ１５４と、プランジャ１５４に設けられた可動接触子１５６とを有する。同様に、プリチャージコンタクタ１０８は、固定接触子１６０ａ、１６０ｂと、リレーコイル１６２と、リレーコイル１６２の中に配置された可動鉄心であるプランジャ１６４と、プランジャ１６４に設けられた可動接触子１６６とを有する。
FIG. 3 is a configuration diagram of the
固定接触子１５０ａ、１５０ｂは、パワーラインＬ１に接続され、詳しくは、固定接触子１５０ａは、メインバッテリ１８の正極側に接続され、固定接触子１５０ｂは、インバータ回路１１２の正極側に接続される。可動接触子１５６は、固定接触子１５０ａ、１５０ｂとは離間する方向に図示しない弾性部材（例えば、ばね）によって付勢されている。
The fixed
同様に、固定接触子１６０ａ、１６０ｂは、パワーラインＬ１に接続され、詳しくは、固定接触子１６０ａは、メインバッテリ１８の正極側に接続され、固定接触子１６０ｂは、抵抗Ｒを介してインバータ回路１１２の正極側に接続される。可動接触子１６６は、固定接触子１６０ａ、１６０ｂとは離間する方向に図示しない弾性部材（例えば、ばね）によって付勢される。
Similarly, the fixed
リレーコイル１５２の一端は、スイッチング素子１７０を介してサブバッテリ６８の正極側に接続され、リレーコイル１５２の他端は、サブバッテリ６８の負極側に接続される。リレーコイル１６２の一端は、スイッチング素子１７２を介してサブバッテリ６８の正極側に接続され、リレーコイル１６２の他端は、サブバッテリ６８の負極側に接続される。電圧センサ１１７は、メインコンタクタ１０６及びプリチャージコンタクタ１０８に印加されるべきサブバッテリ６８の電圧値（≒メインコンタクタ１０６及びプリチャージコンタクタ１０８のリレーコイル１５２、１６２に印加される電圧値）を検出する。
One end of the
ＢＭＵ１０４が、スイッチング素子１７０のゲートに、ハイの電圧（第１電圧）である開制御信号ｐ１を印加すると、スイッチング素子１７０がオンになり、メインコンタクタ１０６のリレーコイル１５２に電流が流れる。リレーコイル１５２に電流が流れると、磁気が発生してプランジャ１５４が直進運動することで、可動接触子１５６が固定接触子１５０ａ、１５０ｂに接触する。これにより、メインコンタクタ１０６がオンとなり、メインバッテリ１８とインバータ回路１１２等の負荷との正極同士が導通する。また、ＢＭＵ１０４が、スイッチング素子１７０のゲートへの開制御信号ｐ１の印加を停止すると、スイッチング素子１７０のゲートには、ローの電圧（例えば、０Ｖである第２電圧）が印加されている状態となり、スイッチング素子１７０がオフになる。これにより、スイッチング素子１７０がオフになり、可動接触子１５６と固定接触子１５０ａ、１５０ｂとの接触が解除されて、メインコンタクタ１０６がオフとなる。このようにして、メインコンタクタ１０６は、ＢＭＵ１０４によって駆動制御されてオンオフする。
When the
同様に、ＢＭＵ１０４が、スイッチング素子１７２のゲートに、ハイの電圧（第１電圧）である開制御信号ｐ２を印加すると、スイッチング素子１７２がオンになり、プリチャージコンタクタ１０８のリレーコイル１６２に電流が流れる。リレーコイル１６２に電流が流れると、磁気が発生してプランジャ１６４が直進運動することで、可動接触子１６６が固定接触子１６０ａ、１６０ｂに接触する。これにより、プリチャージコンタクタ１０８がオンとなり、メインバッテリ１８とインバータ回路１１２等の負荷との正極同士が導通する。また、ＢＭＵ１０４が、スイッチング素子１７２のゲートへの開制御信号ｐ２の印加を停止すると、スイッチング素子１７２のゲートには、ローの電圧（例えば、０Ｖである第２電圧）が印加されている状態となり、スイッチング素子１７２がオフになる。これにより、スイッチング素子１７２がオフになり、可動接触子１６６と固定接触子１６０ａ、１６０ｂとの接触が解除されて、プリチャージコンタクタ１０８がオフとなる。このようにして、プリチャージコンタクタ１０８は、ＢＭＵ１０４によって駆動制御されてオンオフする。
Similarly, when the
次に、電力供給装置１００の動作を、図４のフローチャート、及び、図５に示すタイムチャートに従って説明する。
Next, operation | movement of the electric
電動二輪車１０を走行させる場合、まず、運転者は、メインスイッチ１１６をオンにする。メインスイッチ１１６がオンにされると、サブバッテリ６８の電圧が制御部１１４に印加されて駆動し、制御部１１４は、メインスイッチ１１６がオンにされた旨の信号をＢＭＵ１０４に出力する。そして、ＢＭＵ１０４は、メインスイッチ１１６がオンされた旨の信号を受け取ると、メインバッテリ１８の状態を取得する（ステップＳ１）。メインバッテリ１８の状態として、メインバッテリ１８内に設けられた前記温度センサ、前記電圧センサ、及び前記電流センサが検出した温度データ、電圧データ、及び電流データを取得する。このとき、ＢＭＵ１０４は、取得した温度データ、電圧データ、及び電流データからメインバッテリ１８の残存容量ＳＯＣを判定してもよい。この残存容量ＳＯＣもメインバッテリ１８の状態に含まれる。なお、ＢＭＵ１０４は、メインバッテリ１８の状態を制御部１１４に送信してもよい。図５に示すタイミングａは、メインスイッチ１１６がオンになったタイミングを示す。
When the electric motorcycle 10 is caused to travel, first, the driver turns on the
なお、メインスイッチ１１６がオンされると、オートパワーオフリレー１２０がオンになり、サブバッテリ６８の電力が、テールライト５８、ヘッドライト７６、インジケータ８２、及び一般電装機器１１８等に供給可能となる。
When the
次いで、電圧センサ１１７は、メインコンタクタ１０６及びプリチャージコンタクタ１０８に印加されるべきサブバッテリ６８の電圧値（≒リレーコイル１５２、１６２に印加される電圧値）を検出する（ステップＳ２）。
Next, the
次いで、ＢＭＵ１０４は、ステップＳ２で電圧センサ１１７が検出したサブバッテリ６８の電圧値が予め定められた閾値より大きいか否かを判断する（ステップＳ３）。
Next, the
ステップＳ３で、サブバッテリ６８の電圧値が予め定められた閾値より大きいと判断すると、ＢＭＵ１０４は、プリチャージコンタクタ１０８のスイッチング素子１７２のゲートに対して、開制御信号ｐ２の印加を開始して、スイッチング素子１７２をオンにする（ステップＳ４）。これにより、プリチャージコンタクタ１０８のリレーコイル１６２に電流が流れることで発生した磁気によって、プリチャージコンタクタ１０８の可動接触子１６６が固定接触子１６０ａ、１６０ｂに接触（吸着）し、プリチャージコンタクタ１０８がオンになる。
If it is determined in step S3 that the voltage value of the sub-battery 68 is greater than a predetermined threshold value, the
図５のタイミングｂは、プリチャージコンタクタ１０８がオンになったタイミングを示す。ステップＳ４により、プリチャージコンタクタ１０８のスイッチング素子１７２のゲートに、開制御信号ｐ２が常時印加されるので、プリチャージコンタクタ１０８のスイッチング素子１７２は常時オンとなり、プリチャージコンタクタ１０８のリレーコイル１６２は常時通電（吸着通電）される。
The timing b in FIG. 5 shows the timing when the
ここで、メインコンタクタ１０６よりも先立って、プリチャージコンタクタ１０８をオンするのは、インバータ回路１１２等の負荷に突入電流が流れるのを防ぐためである。プリチャージコンタクタ１０８を先にオンすることで、抵抗Ｒによって調節された電流がメインバッテリ１８から供給され平滑コンデンサ１１３がプリチャージされる。
Here, the reason why the
このように、電圧センサ１１７が検出した電圧値が予め定められた閾値より大きい場合に、プリチャージコンタクタ１０８をオンにするので、プリチャージコンタクタ１０８及びメインコンタクタ１０６がオンになった後に、サブバッテリ６８の電力不足により、プリチャージコンタクタ１０８及びメインコンタクタ１０６の接点が離れて（可動接触子１５６、１６６が固定接触子１５０ａ、１５０ｂ、１６０ａ、１６０ｂから離れて）、アーク放電が発生する事態を事前に防止することができる。
Thus, since the
次いで、ＢＭＵ１０４は、プリチャージコンタクタ１０８のスイッチング素子１７２のゲートに対して、開制御信号ｐ２の印加を開始してから第１所定時間が経過したか否かを判断する（ステップＳ５）。
Next, the
ステップＳ５で、開制御信号ｐ２の印加を開始してから第１所定時間が経過していないと判断すると、第１所定時間が経過するまでステップＳ５に留まり、第１所定時間が経過したと判断すると、ＢＭＵ１０４は、メインコンタクタ１０６のスイッチング素子１７０のゲートに対して、開制御信号ｐ１の印加を開始して、スイッチング素子１７０をオンにする（ステップＳ６）。これにより、メインコンタクタ１０６のリレーコイル１５２に電流が流れることで発生した磁気によって、メインコンタクタ１０６の可動接触子１５６が固定接触子１５０ａ、１５０ｂに接触（吸着）し、メインコンタクタ１０６がオンになる。
If it is determined in step S5 that the first predetermined time has not elapsed since the start of the application of the open control signal p2, it remains in step S5 until the first predetermined time has elapsed, and it is determined that the first predetermined time has elapsed. Then, the
図５のタイミングｃは、メインコンタクタ１０６がオンになったタイミングを示す。ステップＳ６により、メインコンタクタ１０６のスイッチング素子１７０のゲートに、開制御信号ｐ１が常時印加されるので、メインコンタクタ１０６のスイッチング素子１７０は常時オンとなり、メインコンタクタ１０６のリレーコイル１５２は常時通電（吸着通電）される。
Timing c in FIG. 5 indicates the timing when the
メインコンタクタ１０６がオンになることで、メインバッテリ１８の電力をモータ１６に供給可能となる。また、プリチャージコンタクタ１０８を先ずオンにさせて平滑コンデンサ１１３をプリチャージした後に、メインコンタクタ１０６をオンにするので、突入電流の発生を抑えることができる。なお、ＢＭＵ１０４は、メインコンタクタ１０６をオンにさせた旨の情報を、ＣＡＮ通信によって制御部１１４に送信する。
When the
次いで、ＢＭＵ１０４は、メインコンタクタ１０６のスイッチング素子１７０のゲートに対して、開制御信号ｐ１の印加を開始してから第２所定時間が経過したか否かを判断する（ステップＳ７）。
Next, the
ステップＳ７で、開制御信号ｐ１の印加を開始してから第２所定時間が経過していないと判断すると、第２所定時間が経過するまでステップＳ７に留まり、第２所定時間が経過したと判断すると、ＢＭＵ１０４は、メインコンタクタ１０６のスイッチング素子１７０のゲートに対するＰＷＭ制御を開始する（ステップＳ８）。つまり、メインコンタクタ１０６のスイッチング素子１７０のゲートに、所定のデューティ比で開制御信号ｐ１を印加させるＰＷＭ制御を開始する。これにより、メインコンタクタ１０６のスイッチング素子１７０は、所定のデューティ比でオン、オフを繰り返す。図５のタイミングｄは、ＰＷＭ制御を開始したタイミングを示す。このＰＷＭ制御を行うことで、メインコンタクタ１０６の消費電力及び発熱量を抑えることができ、接点を吸引するのに必要最小限の電力で足りる。
If it is determined in step S7 that the second predetermined time has not elapsed since the application of the open control signal p1 is started, it remains in step S7 until the second predetermined time has elapsed, and it is determined that the second predetermined time has elapsed. Then, the
次いで、ＢＭＵ１０４は、ＰＷＭ制御を開始してから第３所定時間が経過したか否かを判断する（ステップＳ９）。
Next, the
ステップＳ９で、ＰＷＭ制御を開始してから第３所定時間が経過していないと判断すると、第３所定時間が経過するまでステップＳ９に留まり、第３所定時間が経過したと判断すると、ＢＭＵ１０４は、プリチャージコンタクタ１０８のスイッチング素子１７２に対する開制御信号ｐ２の印加を終了する（ステップＳ１０）。これにより、プリチャージコンタクタ１０８はオフになる。図５のタイミングｅは、プリチャージコンタクタ１０８がオフになるタイミングを示す。ＰＷＭ制御を開始した後にプリチャージコンタクタ１０８をオフにするので、平滑コンデンサ１１３のプリチャージが不十分な場合にメインコンタクタ１０６をオンにした場合であっても、突入電流による影響を小さくすることができる。
If it is determined in step S9 that the third predetermined time has not elapsed since the start of PWM control, the program stays in step S9 until the third predetermined time has elapsed, and if it is determined that the third predetermined time has elapsed, the
一方、ステップＳ３で、サブバッテリ６８の電圧値が予め定められた閾値より大きくないと判断すると、ＢＭＵ１０４は、インジケータ８２を点灯させることで、サブバッテリ６８の電圧が低いことを運転者に報知（警告）する（ステップＳ１１）。
On the other hand, if it is determined in step S3 that the voltage value of the
なお、メインコンタクタ１０６がオンになると、制御部１１４は、起動信号をダウンコンバータ１０２に入力してダウンコンバータ１０２を起動させる。ダウンコンバータ１０２の起動後は、ダウンコンバータ１０２によって降圧されたメインバッテリ１８の電力をテールライト５８等に供給してもよい。また、制御部１１４は、シートスイッチ７２及びサイドスタンドスイッチ４８がオンになっていることを前提に、つまり、運転者がシート７０に着座してサイドスタンド４６が所定の格納位置に上げられていることを前提として、スロットルセンサ３０が検出したアクセル開度に応じて、インバータ回路１１２をＰＷＭ制御してモータ１６を回転させる。
When
このように、電圧センサ１１７が検出したプリチャージコンタクタ１０８に印加されるべきサブバッテリ６８の電圧値が、予め定められた閾値よりも大きい場合に、ＢＭＵ１０４は、プリチャージコンタクタ１０８を駆動制御して、メインコンタクタ１０６よりも先だってプリチャージコンタクタ１０８をオンにさせるので、プリチャージコンタクタ１０８及びメインコンタクタ１０６として、弾性部材（ばね）により付勢されるスタータマグネットタイプのものを用いたとしても、プリチャージコンタクタ１０８及びメインコンタクタ１０６がオンになった後に、サブバッテリ６８の電力が少なくなって、プリチャージコンタクタ１０８及びメインコンタクタ１０６の接点が離れてアーク放電が発生する事態を事前に防止することができる。従って、プリチャージコンタクタ１０８及びメインコンタクタ１０６の小型化を図りつつ、サブバッテリ６８の電圧の低下等がプリチャージコンタクタ１０８及びメインコンタクタ１０６に対して与える影響を低減する電動二輪車１０における電力供給装置１００を提供することができる。
As described above, when the voltage value of the sub-battery 68 to be applied to the
電圧センサ１１７は、プリチャージコンタクタ１０８を構成するリレーコイル１６２に印加される電圧値を検出するので、サブバッテリ６８の電圧（残量）を把握することができ、プリチャージコンタクタ１０８を接続するか否かの判断を行うことができる。
Since the
メインコンタクタ１０６をオンにさせた後にメインコンタクタ１０６に対してＰＷＭ制御を開始し、その後にプリチャージコンタクタ１０８をオフにさせるので、平滑コンデンサ１１３のプリチャージが不十分の場合に、メインコンタクタ１０６が接続されたとしても、突入電流による影響を小さくすることができる。
Since PWM control is started for the
メインバッテリ１８の状態（例えば、バッテリセル、バッテリモジュール、若しくはメインバッテリ１８全体の温度、電圧、及び、メインバッテリ１８を流れる電流等）を監視するバッテリ管理ユニットとして機能するＢＭＵ１０４は、コンタクタ制御手段として機能するので、ＢＭＵ１０４とプリチャージコンタクタ１０８及びメインコンタクタ１０６との間の距離を短くすることができ、その配線（信号線１２８、１３０）における電圧降下の影響を少なくすることができ、コンタクタ制御の精度が低下することを防止することができる。例えば、制御部１１４でメインコンタクタ１０６及びプリチャージコンタクタ１０８を制御する場合は、その配線が長くなるため電圧降下が大きくなることが考えられるが、本実施の形態ではそのようなことを防止することができる。
The
ＢＭＵ１０４は、メインスイッチ１１６がオンされると、メインバッテリ１８の状態を取得し、その後、プリチャージコンタクタ１０８をオンした後にメインコンタクタ１０６をオンにさせるので、つまり、一つのＢＭＵ１０４がバッテリ状態収録とコンタクタ駆動を担うことによって起動時間を短縮させることができる。
When the
なお、メインコンタクタ１０６に対してＰＷＭ制御を行っている最中は、周期的に電圧センサ１１７がサブバッテリ６８の電圧値を検出し、該検出したサブバッテリ６８の電圧値が所定値より低くなった場合は、ＢＭＵ１０４は、メインコンタクタ１０６をオフにしてもよい。これにより、サブバッテリ６８の電力が少なくなって、メインコンタクタ１０６の接点が離れてアーク放電が発生する事態を事前に防止することができる。
During the PWM control for the
以上、本発明について好適な実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態の記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。また、特許請求の範囲に記載された括弧書きの符号は、本発明の理解の容易化のために添付図面中の符号に倣って付したものであり、本発明がその符号をつけた要素に限定されて解釈されるものではない。 As mentioned above, although this invention was demonstrated using suitable embodiment, the technical scope of this invention is not limited to the range of description of the said embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications or improvements can be added to the above embodiment. It is apparent from the description of the scope of claims that embodiments with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention. In addition, the reference numerals in parentheses described in the claims are appended to the reference numerals in the accompanying drawings for easy understanding of the present invention. It should not be construed as limited.
１０…電動二輪車 １６…モータ
１８…メインバッテリ ４４…ＰＤＵ
６８…サブバッテリ １００…電力供給装置
１０２…ダウンコンバータ １０４…ＢＭＵ
１０６…メインコンタクタ １０８…プリチャージコンタクタ
１１０…リレー装置 １１２…インバータ回路
１１４…制御部 １１７…電圧センサ
１５０ａ、１５０ｂ、１６０ａ、１６０ｂ…固定接触子
１５２、１６２…リレーコイル １５４、１６４…プランジャ
１５６、１６６…可動接触子 １７０、１７２…スイッチング素子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ...
68 ...
DESCRIPTION OF
Claims (5)
オン、オフすることで前記メインバッテリ（１８）と電動車両（１０）の負荷（１１２）との接続、切断を行うメインコンタクタ（１０６）と、
前記メインコンタクタ（１０６）をオンした際の突入電流による影響を低減するものであって、オン、オフすることで前記メインバッテリ（１８）と前記電動車両（１０）の前記負荷（１１２）との接続、切断を行うプリチャージコンタクタ（１０８）と、
前記メインコンタクタ（１０６）及び前記プリチャージコンタクタ（１０８）を駆動するための電源であるサブバッテリ（６８）と、
前記メインコンタクタ（１０６）及び前記プリチャージコンタクタ（１０８）のオンオフの駆動制御を行うコンタクタ制御手段（１０４）と、
を備えた電動車両（１０）における電力供給装置（１００）において、
前記プリチャージコンタクタ（１０８）に印加されるべき前記サブバッテリ（６８）の電圧値を検出する電圧検出手段（１１７）を更に備え、
前記コンタクタ制御手段（１０４）は、前記電圧検出手段（１１７）によって検出された前記プリチャージコンタクタ（１０８）に印加されるべき前記サブバッテリ（６８）の電圧値が予め定められた閾値よりも大きい場合に、前記プリチャージコンタクタ（１０８）を駆動制御して、前記メインコンタクタ（１０６）よりも先だって前記プリチャージコンタクタ（１０８）をオンにさせる
ことを特徴とする電動車両（１０）における電力供給装置（１００）。 A main battery (18) configured by connecting a plurality of battery cells;
A main contactor (106) for connecting and disconnecting the main battery (18) and the load (112) of the electric vehicle (10) by turning on and off;
The effect of inrush current when the main contactor (106) is turned on is reduced. By turning on and off, the main battery (18) and the load (112) of the electric vehicle (10) are reduced. A precharge contactor (108) for connecting and disconnecting;
A sub-battery (68) as a power source for driving the main contactor (106) and the precharge contactor (108);
Contactor control means (104) for performing on / off drive control of the main contactor (106) and the precharge contactor (108);
In the electric power supply device (100) in the electric vehicle (10) including:
Voltage detecting means (117) for detecting a voltage value of the sub-battery (68) to be applied to the precharge contactor (108);
In the contactor control means (104), the voltage value of the sub-battery (68) to be applied to the precharge contactor (108) detected by the voltage detection means (117) is larger than a predetermined threshold value. In this case, the power supply device in the electric vehicle (10) is characterized in that the precharge contactor (108) is driven and controlled to turn on the precharge contactor (108) prior to the main contactor (106). (100).
前記電圧検出手段（１１７）は、前記プリチャージコンタクタ（１０８）を構成するリレーコイル（１６２）に印加される電圧値を検出する
ことを特徴とする電動車両（１０）における電力供給装置（１００）。 In the electric power supply device (100) in the electric vehicle (10) according to claim 1,
The voltage detection means (117) detects a voltage value applied to the relay coil (162) constituting the precharge contactor (108). The power supply device (100) in the electric vehicle (10) .
前記コンタクタ制御手段（１０４）は、前記メインコンタクタ（１０６）をオンにさせた後に前記メインコンタクタ（１０６）に対してＰＷＭ制御を開始し、その後に前記プリチャージコンタクタ（１０８）をオフにさせる
ことを特徴とする電動車両（１０）における電力供給装置（１００）。 In the electric power supply device (100) in the electric vehicle (10) according to claim 1 or 2,
The contactor control means (104) starts PWM control on the main contactor (106) after turning on the main contactor (106), and then turns off the precharge contactor (108). The electric power supply apparatus (100) in the electric vehicle (10) characterized by these.
前記メインバッテリ（１８）の状態を監視するバッテリ管理ユニット（１０４）を備え、
前記バッテリ管理ユニット（１０４）は、前記コンタクタ制御手段として機能する
ことを特徴とする電動車両（１０）における電力供給装置（１００）。 In the electric power supply device (100) in the electric vehicle (10) according to any one of claims 1 to 3,
A battery management unit (104) for monitoring the state of the main battery (18);
The battery management unit (104) functions as the contactor control means. The power supply device (100) in the electric vehicle (10),
前記バッテリ管理ユニット（１０４）は、メインスイッチ（１１６）がオンされると、前記メインバッテリ（１８）の状態を取得し、その後、前記プリチャージコンタクタ（１０８）をオンした後に前記メインコンタクタ（１０６）をオンにさせる
ことを特徴とする電動車両（１０）における電力供給装置（１００）。 In the electric power supply device (100) in the electric vehicle (10) according to claim 4,
When the main switch (116) is turned on, the battery management unit (104) acquires the state of the main battery (18), and then turns on the precharge contactor (108) and then turns on the main contactor (106). ) Is turned on. The power supply device (100) in the electric vehicle (10).
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