JP2019165583A - Battery charger for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両用バッテリ充電装置に関する。 The present invention relates to a vehicle battery charger.
下記特許文献1には、電気自動車に搭載される車両用バッテリ充電装置が開示されている。上記車両用バッテリ充電装置は、複数の電池セルを電気的に接続した組電池、当該各電池セルの電気的接続を切り替える複数のスイッチ、及び当該スイッチの各々を制御して各電池セルの電気的接続を並列接続又は直列接続に制御するバッテリ制御装置を有して構成される。そして、バッテリ制御装置は、組電池を充電する場合には、スイッチを切り替え、各電池セルの電気的接続を直流接続に制御する。
ところで、組電池の充電時間を短縮する方法として、組電池への充電電流を大きくする方法が考えられる。しかしながら、組電池への充電電流を大きくするとスイッチが溶着するおそれがあり、当該溶着(スイッチが導通状態で固着)を検出することが望まれている。 By the way, as a method of shortening the charging time of the assembled battery, a method of increasing the charging current to the assembled battery is conceivable. However, when the charging current to the assembled battery is increased, the switch may be welded, and it is desired to detect the welding (the switch is fixed in a conductive state).
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、電池セルの電気的接続を切り替えるスイッチの溶着を検出することである。 This invention is made | formed in view of such a situation, The objective is to detect the welding of the switch which switches the electrical connection of a battery cell.
本発明の一態様は、電池セルを直列に接続した複数の電池セル群と、前記複数の電池セル群の総電圧を検出する総電圧検出部と、前記複数の電池セル群を並列に接続する並列接続スイッチと、前記複数の電池セル群の一方の電池セル群の最下位セルと他方の電池セル群の最上位セルとを接続する直列接続スイッチと、前記複数の電池セル群を並列または直列に切り替えるために、前記並列接続スイッチ及び前記直列接続スイッチをオフまたはオンに制御する切替制御部と、前記切替制御部によって前記直列接続スイッチをオフ状態に制御している期間中に、前記総電圧に基づいて前記直列接続スイッチの溶着を判定する溶着判定部と、を備えることを特徴とする車両用バッテリ充電装置である。 In one aspect of the present invention, a plurality of battery cell groups in which battery cells are connected in series, a total voltage detection unit that detects a total voltage of the plurality of battery cell groups, and the plurality of battery cell groups are connected in parallel. A parallel connection switch; a series connection switch for connecting a lowest cell of one battery cell group of the plurality of battery cell groups and a highest cell of the other battery cell group; and the plurality of battery cell groups in parallel or in series. A switching control unit that controls the parallel connection switch and the series connection switch to be turned off or on, and the total voltage during the period when the series connection switch is controlled to be turned off by the switching control unit. And a welding determination unit that determines the welding of the series connection switch based on the above.
以上説明したように、本発明によれば、電池セルの電気的接続を切り替えるスイッチの溶着を検出することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to detect welding of a switch that switches electrical connection of battery cells.
以下、本発明の一実施形態に係る車両用バッテリ充電装置を、図面を用いて説明する。 Hereinafter, a vehicle battery charger according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1(a)は、本発明の一実施形態に係る車両用バッテリ充電装置1を備えた充電システムAの概略構成の一例を示す図である。図1(a)に示すように、充電システムAは、車両用バッテリ充電装置1及び外部充電器2を備える。
Fig.1 (a) is a figure which shows an example of schematic structure of the charging system A provided with the
外部充電器2は、車両用バッテリ充電装置1内の組電池(バッテリ)を車両外部から充電(外部充電)する装置や設備であり、例えば、商業施設、駐車場などに設置される充電スタンドや、可搬可能な電源である。
The external charger 2 is a device or facility for charging (external charging) an assembled battery (battery) in the vehicle
車両用バッテリ充電装置1は、ハイブリッド車や電気自動者等の車両に搭載される。
The vehicle
車両用バッテリ充電装置1は、複数の電池セル群10(10−1〜10−3)、第1のコンタクタ11、プリチャージ回路11a、第2のコンタクタ12、インバータ13、複数の並列接続スイッチ14(14−1〜14−6)、複数の直列接続スイッチ15(15−1、15−2)、充電プラグ16、AC/DC変換器17、及び充電制御部18を備える。この複数の電池セル群10は、車両の組電池として構成される。
The vehicle
各電池セル群10には、n個の電池セルb1〜bnが直列接続されている。各電池セル群10において、最上位に位置する電池セルb1(最上位セル)のプラス端子が電池セル群10のプラス端子(一方の出力端子)であり、また最下位に位置する電池セルbn(最下位セル)のマイナス端子が電池セル群10のマイナス端子(他方の出力端子)である。なお、上記「n」は2以上の自然数である。なお、本実施形態では、車両用バッテリ充電装置1は、3つの電池セル群10を備える場合について説明するが、本発明はこれに限定されず、複数であればその数には特に限定されない。
In each battery cell group 10, n battery cells b1 to bn are connected in series. In each battery cell group 10, the plus terminal of the battery cell b1 (the highest cell) positioned at the top is the plus terminal (one output terminal) of the battery cell group 10, and the battery cell bn ( The minus terminal of the lowest cell is the minus terminal (the other output terminal) of the battery cell group 10. The “n” is a natural number of 2 or more. In addition, although this embodiment demonstrates the case where the vehicle
第1のコンタクタ11は、充電制御部18からの制御に応じて開状態あるいは閉状態に変化する一対の接点を備えた通電開閉器である。第1のコンタクタ11は、一方の接点が上記組電池のプラス端子に接続されており、他方の接点がインバータ13の第1入力端に接続されている。
プリチャージ回路11aは、第1のコンタクタ11に対して並列に接続される。
The
The
第2のコンタクタ12は、第1のコンタクタ11と同様に充電制御部18からの制御に応じて開状態あるいは閉状態に変化する一対の接点を備えた通電開閉器である。第2のコンタクタ12は、一方の接点が上記組電池のマイナス端子に接続されており、他方の接点がインバータ13の第2入力端に接続されている。
Similar to the
インバータ13は、第1入力端及び第2入力端に入力された組電池の直流電力を交流電力に変換して、車両内の負荷(例えば、走行モータ)に出力する。
The
並列接続スイッチ14は、第1のコンタクタ11の一方の接点と第2のコンタクタ12の一方の接点との間に接続され、複数の電池セル群10を並列に接続可能なスイッチである。
The parallel connection switch 14 is connected between one contact point of the
具体的には、並列接続スイッチ14−1は、一端が第1のコンタクタ11の一方の接点に接続され、他端が電池セル群10−1のプラス端子に接続されている。並列接続スイッチ14−2は、一端が第1のコンタクタ11の一方の接点に接続され、他端が電池セル群10−2のプラス端子に接続されている。並列接続スイッチ14−3は、一端が第1のコンタクタ11の一方の接点に接続され、他端が電池セル群10−3のプラス端子に接続されている。
Specifically, one end of the parallel connection switch 14-1 is connected to one contact of the
並列接続スイッチ14−4は、一端が電池セル群10−1のマイナス端子に接続され、他端が第2のコンタクタ12の一方の接点に接続されている。並列接続スイッチ14−5は、一端が電池セル群10−2のマイナス端子に接続され、他端が第2のコンタクタ12の一方の接点に接続されている。並列接続スイッチ14−6は、一端が電池セル群10−3のマイナス端子に接続され、他端が第2のコンタクタ12の一方の接点に接続されている。
One end of the parallel connection switch 14-4 is connected to the minus terminal of the battery cell group 10-1, and the other end is connected to one contact of the
直列接続スイッチ15は、第1のコンタクタ11の一方の接点と第2のコンタクタ12の一方の接点との間に接続され、複数の電池セル群10を直列に接続可能なスイッチである。
The series connection switch 15 is a switch that is connected between one contact of the
具体的には、直列接続スイッチ15−1は、一端が電池セル群10−1のマイナス端子に接続され、他端が電池セル群10−2のプラス端子に接続されている。直列接続スイッチ15−2は、一端が電池セル群10−2のマイナス端子に接続され、他端が電池セル群10−3のプラス端子に接続されている。 Specifically, one end of series connection switch 15-1 is connected to the minus terminal of battery cell group 10-1, and the other end is connected to the plus terminal of battery cell group 10-2. One end of series connection switch 15-2 is connected to the minus terminal of battery cell group 10-2, and the other end is connected to the plus terminal of battery cell group 10-3.
充電プラグ16は、車両用バッテリ充電装置1を外部充電器2に接続するための接続手段である。具体的には、充電プラグ16は、外部充電器2の充電コネクタ(不図示)と結合することにより外部充電器2と車両用バッテリ充電装置1とを接続することができる。
The
AC/DC変換器17は、充電プラグ16を介して外部充電器2から供給された交流電力を直流電力に変換し、並列接続スイッチ14−1〜14−3の一端に供給される。
The AC /
充電制御部18は、総電圧検出部181、切替制御部182、及び溶着判定部183を備える。
総電圧検出部181は、複数の電池セル群10の総電圧Vを検出する。具体的には、総電圧検出部181は、組電池のプラス端子とマイナス端子との間の電圧を検出することで、総電圧Vを検出する。
The
The total
切替制御部182は、並列接続スイッチ14−1〜14−6及び直列接続スイッチ15−1,15−2のそれぞれをオン状態又はオフ状態に制御することで、複数の電池セル群10−1〜10−3を並列又は直列に接続する。
The
具体的には、切替制御部182は、並列接続スイッチ14−1,14−6及び直列接続スイッチ15−1,15−2をオン状態に制御し、並列接続スイッチ14−2〜14−5をオフ状態に制御することで、複数の電池セル群10−1〜10−3を直列に接続することができる。
Specifically, the
切替制御部182は、並列接続スイッチ14−1〜14−6をオン状態に制御し、直列接続スイッチ15−1,15−2をオフ状態に制御することで、複数の電池セル群10−1〜10−3を並列に接続することができる。
The
溶着判定部183は、外部充電後において、直列接続スイッチ15−1,15−2をオフ状態に制御している期間中に、総電圧Vに基づいて直列接続スイッチ15−1,15−2の溶着(スイッチが導通状態で固着)を判定する。
The
以下に、本発明の一実施形態に係る直列接続スイッチ15−1,15−2の溶着の判定方法を、図1(b)を用いて説明する。 Below, the determination method of the welding of the serial connection switches 15-1 and 15-2 which concerns on one Embodiment of this invention is demonstrated using FIG.1 (b).
切替制御部182は、複数の電池セル群10−1〜10−3を直列に接続することで外部充電を開始する。そして、切替制御部182は、外部充電が完了すると、溶着判定の対象である直列接続スイッチ15−1及び直列接続スイッチ15−2を順番に一定期間オフ状態に制御する。ここで、溶着判定部183は、その一定期間内において、直列接続スイッチ15−1及び直列接続スイッチ15−2のそれぞれの溶着判定を行う。具体的には、溶着判定部183は、外部充電後において、直列接続スイッチ15−1がオフ状態に制御されている一定期間中に総電圧Vが閾値Vth以下になった場合には、直列接続スイッチ15−1が溶着していない(正常)と判定する。一方、溶着判定部183は、外部充電後において、直列接続スイッチ15−1がオフ状態に制御されている一定期間中に総電圧Vが閾値Vth以下にならなかった場合には、直列接続スイッチ15−1が溶着している(異常)と判定する。
さらに、溶着判定部183は、外部充電後において、直列接続スイッチ15−1の溶着判定を行った後、直列接続スイッチ15−2がオフ状態に制御されている一定期間中において直列接続スイッチ15−1と同様な溶着判定を行う。
The
Further, the
これにより、電池セルの電気的接続を切り替えるスイッチ(直列接続スイッチ15−1、15−2)の溶着を検出することができる。 Thereby, welding of the switch (series connection switch 15-1, 15-2) which switches the electrical connection of a battery cell is detectable.
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。 The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and includes designs and the like that do not depart from the gist of the present invention.
A 充電システム
1 車両用バッテリ充電装置
2 外部充電器
10(10−1〜10−3) 電池セル群
14(14−1〜14−6) 並列接続スイッチ
15(15−1、15−2) 直列接続スイッチ
18 充電制御部
181 総電圧検出部
182 切替制御部
183 溶着判定部
A
Claims (1)
前記複数の電池セル群の総電圧を検出する総電圧検出部と、
前記複数の電池セル群を並列に接続する並列接続スイッチと、
前記複数の電池セル群の一方の電池セル群の最下位セルと他方の電池セル群の最上位セルとを接続する直列接続スイッチと、
前記複数の電池セル群を並列または直列に切り替えるために、前記並列接続スイッチ及び前記直列接続スイッチをオフまたはオンに制御する切替制御部と、
前記切替制御部によって前記直列接続スイッチをオフ状態に制御している期間中に、前記総電圧に基づいて前記直列接続スイッチの溶着を判定する溶着判定部と、
を備えることを特徴とする車両用バッテリ充電装置。 A plurality of battery cell groups in which battery cells are connected in series;
A total voltage detector for detecting a total voltage of the plurality of battery cell groups;
A parallel connection switch for connecting the plurality of battery cell groups in parallel;
A series connection switch for connecting the lowest cell of one battery cell group of the plurality of battery cell groups and the highest cell of the other battery cell group;
In order to switch the plurality of battery cell groups in parallel or in series, a switching control unit for controlling the parallel connection switch and the series connection switch off or on, and
During the period in which the switching controller controls the series connection switch to an off state, a welding determination unit that determines welding of the series connection switch based on the total voltage;
A vehicle battery charging device comprising:
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