JP2019165583A

JP2019165583A - 車両用バッテリ充電装置

Info

Publication number: JP2019165583A
Application number: JP2018053073A
Authority: JP
Inventors: 真吾槌矢; Shingo Tsuchiya; 鎌田　誠二; Seiji Kamata; 誠二鎌田
Original assignee: Keihin Corp
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2018-03-20
Filing date: 2018-03-20
Publication date: 2019-09-26

Abstract

【課題】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。【解決手段】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。【選択図】図１

Description

本発明は、車両用バッテリ充電装置に関する。

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。

特開２００８−２７８６３５号公報

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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Ｖ_ｔｈ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Ｖ_ｔｈ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。

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。

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。

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

Claims

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。