JP2022128677A - Power supply device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電源装置に関する。 The present invention relates to a power supply device.
従来、この種の電源装置としては、高電圧バッテリと、低電圧バッテリと、低電圧バッテリに電力供給経路を介して接続された電装品と、高電圧バッテリからの直流高電圧を直流低電圧に変換して電力供給経路に供給するDC-DCコンバータと、電力供給経路におけるDC-DCコンバータとの接続点よりも低電圧バッテリ側に設けられた電源切り替えスイッチと、CAN通信部を有する制御部と、を備えるものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。この電源装置では、通常時には、電源切り替えスイッチをオン状態として、低電圧バッテリの電圧が所定値以上のときには、高電圧バッテリおよび低電圧バッテリからの電力を用いて電装品を駆動し、低電圧バッテリの電圧が所定値未満のときには、高電圧バッテリからの電力を用いて電装品を駆動すると共に低電圧バッテリを充電する。一方、制御部が上位ECUとの通信異常を検出した異常時には、電源切り替えスイッチをオフ状態として、高電圧バッテリからの電力を用いて電装品を駆動する。 Conventionally, this type of power supply includes a high-voltage battery, a low-voltage battery, electrical equipment connected to the low-voltage battery through a power supply path, and a high DC voltage from the high-voltage battery to a low DC voltage. A DC-DC converter that converts and supplies power to the power supply path, a power supply switching switch provided on the low voltage battery side of the connection point with the DC-DC converter in the power supply path, and a control unit having a CAN communication unit. , has been proposed (see, for example, Patent Document 1). In this power supply device, the power switch is normally turned on, and when the voltage of the low-voltage battery is equal to or higher than a predetermined value, the power from the high-voltage battery and the low-voltage battery is used to drive the electrical components, and the low-voltage battery is less than a predetermined value, the power from the high voltage battery is used to drive electrical equipment and charge the low voltage battery. On the other hand, when the control unit detects an abnormality in communication with the higher-level ECU, the power switch is turned off, and the electrical equipment is driven using the power from the high-voltage battery.
上述の電源装置のハード構成に加えて高電圧バッテリとDC-DCコンバータとの間に更にリレーを備える電源装置において、DC-DCコンバータを駆動しながらリレーを開成するときには、リレーの正極側リレーおよび負極側リレーのうち先に開成した側にアークが発生する可能性がある。リレーの正極側リレーおよび負極側リレーのうち一方に偏ってアークが発生する場合、リレーの寿命が短くなるおそれがある。 In addition to the hardware configuration of the power supply described above, the power supply further includes a relay between the high voltage battery and the DC-DC converter. When opening the relay while driving the DC-DC converter, the positive side of the relay and the An arc may occur on the side of the negative relay that opens first. If arcing occurs in one of the positive side relay and the negative side relay of the relay, the life of the relay may be shortened.
本発明の電源装置は、リレーの寿命が短くなるのを抑制することを主目的とする。 A main object of the power supply device of the present invention is to suppress shortening of the life of the relay.
本発明の電源装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。 The power supply device of the present invention employs the following means in order to achieve the above main object.
本発明の電源装置は、
蓄電装置と、
蓄電装置が接続された第1電力ラインの電力を降圧して第2電力ラインに供給する降圧動作が可能なコンバータと、
前記第1電力ラインの正極側ラインの前記コンバータよりも前記蓄電装置側に設けられた正極側リレー、および、前記第1電力ラインの負極側ラインの前記コンバータよりも前記蓄電装置側に設けられた負極側リレーを有するリレーと、
通信を伴って前記コンバータを制御すると共に前記リレーを制御する制御装置と、
を備える電源装置であって、
前記コンバータは、前記制御装置との通信が途絶したときには、降圧動作を実行し、
前記制御装置は、前記コンバータとの通信が途絶して前記正極側リレーおよび前記負極側リレーを1つずつ開成する際には、前回に前記コンバータとの通信が途絶して前記正極側リレーおよび前記負極側リレーを1つずつ開成したときとは逆の順序で開成する、
ことを要旨とする。
The power supply device of the present invention is
a power storage device;
a converter capable of step-down operation for stepping down the power of the first power line to which the power storage device is connected and supplying the power to the second power line;
a positive side relay provided closer to the power storage device than the converter on the positive side line of the first power line; and a positive side relay provided closer to the power storage device than the converter on the negative side line of the first power line. a relay having a negative relay;
a control device that controls the converter and the relay with communication;
A power supply device comprising:
The converter performs a step-down operation when communication with the control device is interrupted,
When communication with the converter is interrupted and the positive electrode side relay and the negative electrode side relay are opened one by one, the control device opens the positive electrode side relay and the positive electrode side relay when communication with the converter was previously interrupted. Open the negative side relays one by one in the reverse order,
This is the gist of it.
この本発明の電源装置では、コンバータは、制御装置との通信が途絶したときには、降圧動作を実行し、制御装置は、コンバータとの通信が途絶して正極側リレーおよび負極側リレーを1つずつ開成する際には、前回にコンバータとの通信が途絶して正極側リレーおよび負極側リレーを1つずつ開成したときとは逆の順序で開成する。これにより、リレーの正極側リレーおよび負極側リレーのうちの何れかに、アークが発生することによる影響(ストレス)が偏るのを抑制することができる。この結果、リレーの寿命が短くなるのを抑制することができる。 In the power supply device of the present invention, the converter performs a step-down operation when communication with the control device is interrupted, and the control device operates one positive relay and one negative relay when communication with the converter is interrupted. When opening the relays, they are opened in the reverse order of the previous time when the communication with the converter was interrupted and the positive side relay and the negative side relay were opened one by one. As a result, it is possible to suppress biased influence (stress) due to the occurrence of an arc on one of the positive side relay and the negative side relay of the relay. As a result, shortening of the life of the relay can be suppressed.
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。 Next, a mode for carrying out the present invention will be described using examples.
図1は、本発明の一実施例としての電源装置を搭載する電気自動車20の構成の概略を示す構成図である。実施例の電源装置を搭載する電気自動車20は、図示するように、モータ32と、インバータ34と、蓄電装置としてのバッテリ36と、高電圧側電力ライン38と、システムメインリレーSMRと、補機バッテリ40と、低電圧側電力ライン42と、DC/DCコンバータ48と、電子制御ユニット(以下、「ECU」という)70とを備える。実施例の電源装置としては、主として、バッテリ36とシステムメインリレーSMRとDC/DCコンバータ48とECU70とが該当する。
FIG. 1 is a configuration diagram showing the outline of the configuration of an
モータ32は、同期発電電動機として構成されており、回転子コアに永久磁石が埋め込まれた回転子と、固定子コアに三相コイルが巻回された固定子とを備える。このモータ32の回転子は、駆動輪22a,22bにデファレンシャルギヤ24を介して連結された駆動軸26に接続されている。インバータ34は、モータ32に接続されると共に高電圧側電力ライン38に接続されている、このインバータ34は、6つのトランジスタと6つのダイオードとを有する周知のインバータ回路として構成されている。モータ32は、インバータ34の図示しない複数のスイッチング素子のスイッチング制御により、回転駆動される。インバータ34は、ECU70と通信線(例えば、CAN通信用の通信線)を介して接続されている。
The
バッテリ36は、定格電圧が数百V程度の例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池として構成されており、高電圧側電力ライン38に接続されている。高電圧側電力ライン38の正極母線と負極母線とには、コンデンサ39が接続されている。
The
システムメインリレーSMRは、高電圧側電力ライン38に設けられている。このシステムメインリレーSMRは、高電圧側電力ライン38の正極母線に設けられた正極側リレーSMRBと、高電圧側電力ライン38の負極母線に設けられた負極側リレーSMRGとを有する。システムメインリレーSMRは、オンオフにより、インバータ34側とバッテリ36側との接続および接続の解除(開成)を行なう。システムメインリレーSMRは、ECU70と通信線(例えば、CAN通信用の通信線)を介して接続されている。
The system main relay SMR is provided on the high voltage
補機バッテリ40は、定格電圧が十数V程度の例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池、鉛蓄電池として構成されており、図示しない補機やDC/DCコンバータ48、ECU70と共に低電圧側電力ライン42に接続されている。
The
DC/DCコンバータ48は、高電圧側電力ライン38のシステムメインリレーSMRよりもインバータ34側と低電圧側電力ライン42とに接続されている。このDC/DCコンバータ48は、高電圧側電力ライン38の電力を降圧して低電圧側電力ライン42に供給したり、低電圧側電力ライン42の電力を昇圧して高電圧側電力ライン38に供給したりする。DC/DCコンバータ48は、ECU70などと通信線(例えば、CAN通信用の通信線)を介して接続されている。
The DC/
ECU70は、図示しないが、CPUを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPUの他に、処理プログラムを記憶するROMや、データを一時的に記憶するRAM、データを記憶保持するフラッシュメモリ、入出力ポート、通信ポートを備える。ECU70は、インバータ34やシステムメインリレーSMR、DC/DCコンバータ48と通信線(例えば、CAN通信用の通信線)を介して接続されている。
Although not shown, the ECU 70 is configured as a microprocessor centered on a CPU. Equipped with input/output ports and communication ports. The ECU 70 is connected to the
ECU70には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。ECU70に入力される信号としては、例えば、モータ32の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ(例えばレゾルバ)32aからの回転位置θmや、バッテリ36の端子間に取り付けられた電圧センサ36aからの電圧Vb、バッテリ36の出力端子に取り付けられた電流センサ36bからの電流Ibを挙げることができる。また、コンデンサ39の端子間に取り付けられた電圧センサ39aからのコンデンサ39(高電圧側電力ライン38)の電圧VHも挙げることができる。イグニッションスイッチ80からのイグニッション信号、シフトレバー81の操作位置を検出するシフトポジションセンサ82からのシフトポジションSPや、アクセルペダル83の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ84からのアクセル開度Acc、ブレーキペダル85の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ86からのブレーキペダルポジションBP、車速センサ87からの車速Vも挙げることができる。なお、シフトレバー81の操作位置(シフトポジションセンサ82により検出されるシフトポジションSP)としては、駐車ポジション(Pポジション)、後進ポジション(Rポジション)、ニュートラルポジション(Nポジション)、前進ポジション(Dポジション)などがある。
Signals from various sensors are input to the
ECU70からは、各種制御信号が出力ポートを介して出力されている。ECU70から出力される信号としては、例えば、インバータ34のトランジスタへの制御信号や、システムメインリレーSMRへの制御信号、DC/DCコンバータ48への制御信号を挙げることができる。
Various control signals are output from the
次に、こうして構成された実施例の電気自動車20の動作、特に、システムメインリレーSMRを開成するときの動作について説明する。図2は、ECU70により実行される処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、DC/DCコンバータ48の駆動中にシステムメインリレーSMRの開成が要求されたときに実行される。ここで、システムメインリレーSMRの開成が要求されたときとしては、例えば、イグニッションスイッチ80からのイグニッション信号がオンからオフに変わったときや、バッテリ36の異常を検知したときを挙げることができる。
Next, the operation of the
図2の処理ルーチンが実行されると、ECU70は、最初に、DC/DCコンバータ48との通信が途絶しているか否かを判定する(ステップS100)。この処理は、例えば、前回にDC/DCコンバータ48との通信を行なってから所定時間が経過しているか否かを判定することにより行なうことができる。DC/DCコンバータ48との通信が途絶していないと判定したときには、通常の終了シーケンスを実行し(ステップS110)、本ルーチンを終了する。通常の終了シーケンスでは、DC/DCコンバータ48の駆動を停止した後に、システムメインリレーSMRの正極側リレーSMRBおよび負極側リレーSMRGを開成する。
When the processing routine of FIG. 2 is executed,
ステップS100でDC/DCコンバータ48との通信が途絶していると判定したときには、前回にDC/DCコンバータ48との通信が途絶してシステムメインリレーSMRを開成したときに負極側リレーSMRG、正極側リレーSMRBの順に開成したか否かを判定する(ステップS130)。なお、DC/DCコンバータ48は、ECU70との通信が途絶したときには、降圧動作を実行または継続する。これは、モータ32の回生駆動などにより高電圧側電力ライン38の電圧が上昇するのを抑制するためである。
When it is determined in step S100 that communication with the DC/
ステップS130で前回にDC/DCコンバータ48との通信が途絶してシステムメインリレーSMRを開成したときに負極側リレーSMRG、正極側リレーSMRBの順に開成したと判定したときには、正極側リレーSMRB、負極側リレーSMRGの順に開成するようにシステムメインリレーSMRを制御して(ステップS140)、本ルーチンを終了する。
If it is determined in step S130 that the negative relay SMRG and the positive relay SMRB were opened in this order when the communication with the DC/
ステップS130で前回にDC/DCコンバータ48との通信が途絶してシステムメインリレーSMRを開成したときに負極側リレーSMRG、正極側リレーSMRBの順に開成していない(正極側リレーSMRB、負極側リレーSMRGの順に開成した)と判定したときには、負極側リレーSMRG、正極側リレーSMRBの順に開成するようにシステムメインリレーSMRを制御して(ステップS150)、本ルーチンを終了する。
In step S130, when the communication with the DC/
DC/DCコンバータ48を駆動しながらシステムメインリレーSMRを開成するときには、正極側リレーSMRB、負極側リレーSMRGのうち先に開成した側にアークが発生する可能性がある。実施例では、これを踏まえて、前回にDC/DCコンバータ48を駆動しながらシステムメインリレーSMRの正極側リレーSMRBおよび負極側リレーSMRGを1つずつ開成したときとは逆の順番で正極側リレーSMRBおよび負極側リレーSMRGを開成することにより、システムメインリレーSMRの正極側リレーSMRBおよび負極側リレーSMRGのうちの何れかに、アークが発生することによる影響(ストレス)が偏るのを抑制することができる。この結果、システムメインリレーSMRの寿命が短くなるのを抑制することができる。
When the system main relay SMR is opened while driving the DC/
以上説明した実施例の電源装置では、DC/DCコンバータ48は、ECU70との通信が途絶したときには、降圧動作を実行し、ECU70は、DC/DCコンバータ48との通信が途絶して正極側リレーSMRBおよび負極側リレーSMRGを1つずつ開成する際には、前回にDC/DCコンバータ48との通信が途絶して正極側リレーSMRBおよび負極側リレーSMRGを1つずつ開成したときとは逆の順序で開成する。これにより、システムメインリレーSMRの正極側リレーSMRBおよび負極側リレーSMRGのうちの何れかに、アークが発生することによる影響(ストレス)が偏るのを抑制することができる。この結果、システムメインリレーSMRの寿命が短くなるのを抑制することができる。
In the power supply device of the embodiment described above, the DC/
実施例では、モータ32やバッテリ36、システムメインリレーSMR、DC/DCコンバータ48を備える電気自動車20に搭載される電源装置の形態とした。しかし、電気自動車20以外の車両、例えば、電気自動車20と同様の構成に加えてエンジンを備えるハイブリッド自動車や、電気自動車20と同様の構成に加えて燃料電池を備える燃料電池車などに搭載される電源装置の形態としてもよいし、移動しない設備に組み込まれる電源装置の形態としてもよい。
In the embodiment, a form of a power supply device mounted on an
実施例の電源装置では、蓄電装置として、バッテリ36を用いるものとしたが、これに代えて、キャパシタを用いるものとしてもよい。
In the power supply device of the embodiment, the
実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、バッテリ36が「蓄電装置」に相当し、DC/DCコンバータ48が「コンバータ」に相当し、システムメインリレーSMRが「リレー」に相当し、ECU70が「制御装置」に相当する。
The correspondence relationship between the main elements of the embodiments and the main elements of the invention described in the column of Means for Solving the Problems will be described. In the embodiment, the
なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。 Note that the correspondence relationship between the main elements of the examples and the main elements of the invention described in the column of Means for Solving the Problems is the Since it is an example for specifically explaining the mode for solving the problem, it does not limit the elements of the invention described in the column of the means for solving the problem. That is, the interpretation of the invention described in the column of Means to Solve the Problem should be made based on the description in that column, and the Examples are based on the description of the invention described in the column of Means to Solve the Problem. This is only a specific example.
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。 Although the embodiments for carrying out the present invention have been described above, the present invention is not limited to such embodiments at all, and can be modified in various forms without departing from the scope of the present invention. Of course, it can be implemented.
本発明は、電源装置の製造産業などに利用可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is applicable to the power supply manufacturing industry and the like.
20 電気自動車、22a,22b 駆動輪、24 デファレンシャルギヤ、26 駆動軸、32 モータ、34 インバータ、36 バッテリ、36a 電圧センサ、36b 電流センサ、38 高電圧側電力ライン、39 コンデンサ、39a 電圧センサ、40 補機バッテリ、42 低電圧側電力ライン、48 DC/DCコンバータ、70 ECU、80 イグニッションスイッチ、81 シフトレバー、82 シフトポジションセンサ、83 アクセルペダル、84 アクセルペダルポジションセンサ、85 ブレーキペダル、86 ブレーキペダルポジションセンサ、87 車速センサ、SMR システムメインリレー、SMRB 正極側リレー、SMRG 負極側リレー。
20
Claims (1)
蓄電装置が接続された第1電力ラインの電力を降圧して第2電力ラインに供給する降圧動作が可能なコンバータと、
前記第1電力ラインの正極側ラインの前記コンバータよりも前記蓄電装置側に設けられた正極側リレー、および、前記第1電力ラインの負極側ラインの前記コンバータよりも前記蓄電装置側に設けられた負極側リレーを有するリレーと、
通信を伴って前記コンバータを制御すると共に前記リレーを制御する制御装置と、
を備える電源装置であって、
前記コンバータは、前記制御装置との通信が途絶したときには、降圧動作を実行し、
前記制御装置は、前記コンバータとの通信が途絶して前記正極側リレーおよび前記負極側リレーを1つずつ開成する際には、前回に前記コンバータとの通信が途絶して前記正極側リレーおよび前記負極側リレーを1つずつ開成したときとは逆の順序で開成する、
電源装置。 a power storage device;
a converter capable of step-down operation for stepping down the power of the first power line to which the power storage device is connected and supplying the power to the second power line;
a positive side relay provided closer to the power storage device than the converter on the positive side line of the first power line; and a positive side relay provided closer to the power storage device than the converter on the negative side line of the first power line. a relay having a negative relay;
a control device that controls the converter and the relay with communication;
A power supply device comprising:
The converter performs a step-down operation when communication with the control device is interrupted,
When communication with the converter is interrupted and the positive electrode side relay and the negative electrode side relay are opened one by one, the control device opens the positive electrode side relay and the positive electrode side relay when communication with the converter was previously interrupted. Open the negative side relays one by one in the reverse order,
Power supply.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021027029A JP2022128677A (en) | 2021-02-24 | 2021-02-24 | Power supply device |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116512914A (en) * | 2023-07-05 | 2023-08-01 | 岚图汽车科技有限公司 | Control method and control device for relay for power battery |
-
2021
- 2021-02-24 JP JP2021027029A patent/JP2022128677A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN116512914A (en) * | 2023-07-05 | 2023-08-01 | 岚图汽车科技有限公司 | Control method and control device for relay for power battery |
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