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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