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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-08-05
(45)【発行日】2024-08-14
(54)【発明の名称】プリチャージ装置
(51)【国際特許分類】
H02J 7/00 20060101AFI20240806BHJP
H02J 1/00 20060101ALI20240806BHJP
B60R 16/02 20060101ALI20240806BHJP
【ＦＩ】
H02J7/00 302C
H02J1/00 304H
B60R16/02 645D
【請求項の数】
2
(21)【出願番号】P 2023073522
(22)【出願日】2023-04-27
【審査請求日】2023-04-28
(73)【特許権者】
【識別番号】000000170
【氏名又は名称】いすゞ自動車株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002952
【氏名又は名称】弁理士法人鷲田国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】山根 太志
(72)【発明者】
【氏名】菊地 拓也
【審査官】新田 亮
(56)【参考文献】
【文献】特開２０２０－１４５８６７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－２０５２９７（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０２Ｊ ７／００
Ｈ０２Ｊ １／００
Ｂ６０Ｒ １６／０２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１バッテリと、前記第１バッテリから電力が供給される電気回路と、
前記第１バッテリから前記電気回路への電力供給を切り替えるリレーと、
前記第１バッテリよりも出力電圧が低いバッテリである第２バッテリと、
前記第２バッテリと前記電気回路との間に配置されたＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記リレーおよび前記第２バッテリと前記電気回路間の電力のやり取りを制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記リレーが開状態である間に、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御して前記第２バッテリから前記電気回路に電力を供給させ、
前記制御部は、さらに、ＤＣ／ＤＣ制御部、バッテリ管理部、および、車両制御部を備え、
前記ＤＣ／ＤＣ制御部は、前記電気回路の電圧を調整するように前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御し、
前記バッテリ管理部は、前記第１バッテリの出力電圧の数値である第１電圧値、および、前記電気回路の出力電圧の数値である第２電圧値のそれぞれを監視するとともに、前記リレーの開閉を制御し、
前記車両制御部は、前記バッテリ管理部から前記第１電圧値を取得し、取得した前記第１電圧値に基づいて目標値を決定し、前記ＤＣ／ＤＣ制御部に対して昇圧要求を出すと共に、前記バッテリ管理部から前記第２電圧値を取得し、取得した前記第２電圧値が前記目標値に対して所定範囲内であるか否かを判定し、前記第２電圧値が前記第１バッテリの出力電圧に対応する数値である目標値に対して所定範囲内であると判定した場合、前記バッテリ管理部に対して前記リレーの閉じ要求を出す共に、前記ＤＣ／ＤＣ制御部に対して昇圧停止要求を出す、
プリチャージ装置。
【請求項2】
前記バッテリ管理部は、前記車両制御部から前記目標値を取得し、前記リレーの閉じ要求が出された場合、取得した前記目標値に対して前記第２電圧値が前記所定範囲内であるか否かを判定し、前記第２電圧値が前記所定範囲内である場合、前記リレーを閉状態に制御する、請求項１に記載のプリチャージ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、プリチャージ装置に関する。
【背景技術】
【0002】
駆動用のバッテリが搭載された電気自動車（ＥＶ）では、バッテリから電力供給ラインを介して電気回路に電力が供給される。電力供給ライン上にはメインリレーが配置され、メインリレーを開状態から閉状態にすることで、バッテリから電気回路へ電力が供給される。
【0003】
ところで、バッテリの電圧に対する電気回路の電圧が低い状態で、バッテリから電気回路に電力を供給すると、大電流により電気回路が故障する場合がある。このため、バッテリの電圧に対する電気回路の電圧を上げ、バッテリの電圧と電気回路の電圧との差異が所定範囲内になってから、メインリレーを閉状態にする必要がある。
【0004】
例えば、特許文献１には、バッテリの電圧に基づいて、電気回路を昇圧するためのプリチャージリレー回路が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開２０２２－１６７７８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
ところで、ＥＶには、その制御系のコンポーネントに電力を供給するための制御用のバッテリが搭載されている。制御用のバッテリには、例えば鉛バッテリが用いられている。
【0007】
ＥＶにおいては、駆動用のバッテリの電力が制御用のバッテリ（鉛バッテリ）に供給される。これにより、鉛バッテリが充電される。なお、鉛バッテリを充電する際に、例えば、駆動用のバッテリの電圧が鉛バッテリの電圧よりも高い場合、ＤＣ／ＤＣコンバータにより駆動用のバッテリの電圧が鉛バッテリの電圧と同じ電圧まで下げた後、駆動用のバッテリの電力が鉛バッテリに供給される。
【0008】
本開示の目的は、メインリレーを排除することが可能なプリチャージ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記の目的を達成するため、本開示におけるプリチャージ装置は、
第１バッテリと、
前記第１バッテリから電力が供給される電気回路と、
前記第１バッテリから前記電気回路への電力供給を切り替えるリレーと、
前記第１バッテリよりも出力電圧が低いバッテリである第２バッテリと、
前記第２バッテリと前記電気回路との間に配置されたＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記リレーおよび前記第２バッテリと前記電気回路間の電力のやり取りを制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記リレーが開状態である間に、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御して前記第２バッテリから前記電気回路に電力を供給させ、
前記制御部は、さらに、ＤＣ／ＤＣ制御部、バッテリ管理部、および、車両制御部を備え、
前記ＤＣ／ＤＣ制御部は、前記電気回路の電圧を調整するように前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御し、
前記バッテリ管理部は、前記第１バッテリの出力電圧の数値である第１電圧値、および、前記電気回路の出力電圧の数値である第２電圧値のそれぞれを監視するとともに、前記リレーの開閉を制御し、
前記車両制御部は、前記バッテリ管理部から前記第１電圧値を取得し、取得した前記第１電圧値に基づいて目標値を決定し、前記ＤＣ／ＤＣ制御部に対して昇圧要求を出すと共に、前記バッテリ管理部から前記第２電圧値を取得し、取得した前記第２電圧値が前記目標値に対して所定範囲内であるか否かを判定し、前記第２電圧値が前記第１バッテリの出力電圧に対応する数値である目標値に対して所定範囲内であると判定した場合、前記バッテリ管理部に対して前記リレーの閉じ要求を出す共に、前記ＤＣ／ＤＣ制御部に対して昇圧停止要求を出す。
第１バッテリと、
前記第１バッテリから電力が供給される電気回路と、
前記第１バッテリから前記電気回路への電力供給を切り替えるリレーと、
前記第１バッテリよりも出力電圧が低いバッテリである第２バッテリと、
前記第２バッテリと前記電気回路との間に配置されたＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記リレーおよび前記第２バッテリと前記電気回路間の電力のやり取りを制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記リレーが開状態である間に、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御して前記第２バッテリから前記電気回路に電力を供給させ、
前記制御部は、さらに、ＤＣ／ＤＣ制御部、バッテリ管理部、および、車両制御部を備え、
前記ＤＣ／ＤＣ制御部は、前記電気回路の電圧を調整するように前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御し、
前記バッテリ管理部は、前記第１バッテリの出力電圧の数値である第１電圧値、および、前記電気回路の出力電圧の数値である第２電圧値のそれぞれを監視するとともに、前記リレーの開閉を制御し、
前記車両制御部は、前記バッテリ管理部から前記第１電圧値を取得し、取得した前記第１電圧値に基づいて目標値を決定し、前記ＤＣ／ＤＣ制御部に対して昇圧要求を出すと共に、前記バッテリ管理部から前記第２電圧値を取得し、取得した前記第２電圧値が前記目標値に対して所定範囲内であるか否かを判定し、前記第２電圧値が前記第１バッテリの出力電圧に対応する数値である目標値に対して所定範囲内であると判定した場合、前記バッテリ管理部に対して前記リレーの閉じ要求を出す共に、前記ＤＣ／ＤＣ制御部に対して昇圧停止要求を出す。
【発明の効果】
【0010】
本開示によれば、メインリレーを排除することができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本開示の実施の形態におけるプリチャージ装置を備えた電動車両（ＥＶ）の電力システムの一例を示す図である。なお、以下の説明では、本開示をトラックや、バスなどの商用車に適用する場合について説明するが、本開示は、これに限らず、乗用車などの車両に適用してもよい。
図１は、本開示の実施の形態におけるプリチャージ装置を備えた電動車両（ＥＶ）の電力システムの一例を示す図である。なお、以下の説明では、本開示をトラックや、バスなどの商用車に適用する場合について説明するが、本開示は、これに限らず、乗用車などの車両に適用してもよい。
【0013】
図１に示すように、電力システム１には、外部負荷２と、プリチャージ装置３と、複数のバッテリパック６と、ジャンクションボックス７（Junction Box：ＪＢ）と、車両制御部８（Vehicle Control Unit：ＶＣＵ）とを備えている。プリチャージ装置３は、鉛バッテリ４と、ＤＣ／ＤＣコンバータ５とを有している。ＤＣ／ＤＣコンバータ５は、ＤＣ／ＤＣ制御部５ａを有する。バッテリパック６は、バッテリ管理部１０（バッテリマネジメントシステム：ＢＭＳ）を有している。なお、バッテリパック６が本開示の「第１バッテリ」に対応する。また、鉛バッテリ４が本開示の「第２バッテリ」に対応する。また、ジャンクションボックス７（ＪＢ）が本開示の「電気回路」を構成する。また、車両制御部８（ＶＣＵ）、バッテリ管理部１０（ＢＭＳ）およびＤＣ／ＤＣ制御部５ａが、本開示におけるプリチャージ装置の「制御部」に対応する。
【0014】
（外部負荷２）
外部負荷２にはモータ、ヒータおよび架装などが含まれる。外部負荷２には、コンデンサ２ａを有するものがある。モータは、バッテリパック６から電力が供給されることで駆動する走行用のモータである。ヒータは、バッテリパック６から電力が供給されることでバッテリパック６自身を加温するヒータである。架装は、ＥＶに搭載され、バッテリパック６から電力が供給されることで動作する装置である。架装には、例えば、荷受台昇降装置や、冷蔵・冷凍庫が含まれる。
外部負荷２にはモータ、ヒータおよび架装などが含まれる。外部負荷２には、コンデンサ２ａを有するものがある。モータは、バッテリパック６から電力が供給されることで駆動する走行用のモータである。ヒータは、バッテリパック６から電力が供給されることでバッテリパック６自身を加温するヒータである。架装は、ＥＶに搭載され、バッテリパック６から電力が供給されることで動作する装置である。架装には、例えば、荷受台昇降装置や、冷蔵・冷凍庫が含まれる。
【0015】
（鉛バッテリ４）
鉛バッテリ４は、ＥＶに搭載される制御系のコンポーネント（不図示）に電力を供給するための制御用のバッテリである。鉛バッテリ４は、所定の電圧Ｖｐｂを有する。電圧Ｖｐｂは、例えば、１１［Ｖ］から１４［Ｖ］までの範囲の電圧である。なお、ＥＶには、制御用のバッテリとして、例えば、２２［Ｖ］から２８［Ｖ］までの範囲の電圧を有する他の鉛バッテリが搭載されてもよい。
鉛バッテリ４は、ＥＶに搭載される制御系のコンポーネント（不図示）に電力を供給するための制御用のバッテリである。鉛バッテリ４は、所定の電圧Ｖｐｂを有する。電圧Ｖｐｂは、例えば、１１［Ｖ］から１４［Ｖ］までの範囲の電圧である。なお、ＥＶには、制御用のバッテリとして、例えば、２２［Ｖ］から２８［Ｖ］までの範囲の電圧を有する他の鉛バッテリが搭載されてもよい。
【0016】
（ＤＣ／ＤＣコンバータ５）
ＥＶにおいては、バッテリパック６の電力が鉛バッテリ４に供給される。これにより、鉛バッテリ４が充電される。鉛バッテリ４は、バッテリパック６よりも出力電圧（本開示の「第１電圧値」に対応する）が低いバッテリである。以下、第１電圧値を「セル電圧Ｖ１」という。鉛バッテリ４の電圧Ｖｐｂがセル電圧Ｖ１よりも低い場合（Ｖｐｂ＜Ｖ１）、鉛バッテリ４を充電する際に、バッテリパック６を降圧した後、バッテリパック６の電力が鉛バッテリ４に供給される。そこで、ＤＣ／ＤＣコンバータ５は、バッテリパック６を降圧する降圧機能を有する。
ＥＶにおいては、バッテリパック６の電力が鉛バッテリ４に供給される。これにより、鉛バッテリ４が充電される。鉛バッテリ４は、バッテリパック６よりも出力電圧（本開示の「第１電圧値」に対応する）が低いバッテリである。以下、第１電圧値を「セル電圧Ｖ１」という。鉛バッテリ４の電圧Ｖｐｂがセル電圧Ｖ１よりも低い場合（Ｖｐｂ＜Ｖ１）、鉛バッテリ４を充電する際に、バッテリパック６を降圧した後、バッテリパック６の電力が鉛バッテリ４に供給される。そこで、ＤＣ／ＤＣコンバータ５は、バッテリパック６を降圧する降圧機能を有する。
【0017】
ところで、バッテリパック６の電圧レベルに対する電気回路の電圧レベル（本開示の「第２電圧値」に対応する）が低い場合がある。以下、第２電圧値を「電気回路の電圧Ｖ２」また「リレー外側電圧Ｖ２」という。この場合、バッテリパック６から電気回路に電力を供給すると、バッテリパック６からの大電流により電気回路が故障する場合がある。このため、バッテリパック６の電圧レベルに対する電気回路の電圧レベルを上げ、電気回路の電圧レベルが目標値になった後、バッテリリレー（＋）６ｂおよびバッテリリレー（－）６ｃのそれぞれを閉状態にして、バッテリパック６と電気回路とを接続する必要がある（リレー接続要求）。なお、目標値はセル電圧Ｖ１に対応する数値である。なお、目標値は予め定められた固定値でもよい。
【0018】
以上から、本実施の形態では、ＤＣ／ＤＣコンバータ５は、鉛バッテリ４の電圧Ｖｐｂを入力電圧とし、入力電圧よりも高い電圧を出力（昇圧）する昇圧機能を有する。昇圧された電圧はコンデンサ２ａに印加される。これにより、電気回路の電圧レベルがセル電圧Ｖ１とほぼ同じ電圧値に昇圧する。
【0019】
ＤＣ／ＤＣコンバータ５は、ＤＣ／ＤＣ制御部５ａを有する。ＤＣ／ＤＣ制御部５ａは、車両制御部８（ＶＣＵ）から要求（例えば、昇圧要求、昇圧停止要求、降圧要求、降圧停止要求など）により、降圧機能と昇圧機能とが相互に切り替わるようにＤＣ／ＤＣコンバータ５を制御する。具体的には、ＤＣ／ＤＣ制御部５ａは、車両制御部８（ＶＣＵ）からの昇圧要求により、鉛バッテリ４の電圧Ｖｐｂを昇圧するようにＤＣ／ＤＣコンバータ５を制御する。また、ＤＣ／ＤＣ制御部５ａは、車両制御部８（ＶＣＵ）からの昇圧停止要求により、鉛バッテリ４の電圧Ｖｐｂの昇圧を停止するようにＤＣ／ＤＣコンバータ５を制御する。
【0020】
（バッテリパック６）
複数のバッテリパック６のそれぞれは、同じ構成をしているため、複数のバッテリパック６の中の１つのバッテリパック６を代表して説明する。バッテリパック６は、複数のセル６ａ、バッテリリレー（＋）６ｂ、バッテリリレー（－）６ｃ、および、バッテリ管理部１０（ＢＭＳ）を有している。
複数のバッテリパック６のそれぞれは、同じ構成をしているため、複数のバッテリパック６の中の１つのバッテリパック６を代表して説明する。バッテリパック６は、複数のセル６ａ、バッテリリレー（＋）６ｂ、バッテリリレー（－）６ｃ、および、バッテリ管理部１０（ＢＭＳ）を有している。
【0021】
バッテリリレー（＋）６ｂの一端子は、高電圧ライン６Ｌ（＋）を介してセル６ａのプラス端子に接続されている。バッテリリレー（＋）６ｂの他端子は、高電圧ライン７Ｌ（＋）に接続されている。バッテリリレー（－）６ｃの一端子は、高電圧ライン６Ｌ（－）を介してセル６ａのマイナス端子に接続されている。バッテリリレー（－）６ｃの他端子は、高電圧ライン７Ｌ（－）に接続されている。
【0022】
セル６ａは、温度センサ６ｅおよび電圧センサ６ｆを有している。温度センサ６ｅは、セル温度を検出する。温度センサ６ｅは、検出結果（セル温度）をバッテリ管理部１０（ＢＭＳ）に出力する。電圧センサ６ｆは、セル電圧Ｖ１を検出する。電圧センサ６ｆは、セル電圧Ｖ１をバッテリ管理部１０に出力する。また、電圧センサ（不図示）は、電気回路の電圧Ｖ２を検出する。電圧センサは、電気回路の電圧Ｖ２をバッテリ管理部１０に出力する。
【0023】
（ジャンクションボックス７）
ジャンクションボックス７（ＪＢ）は、電気回路を構成する。ジャンクションボックス７（ＪＢ）は、バッテリパック６と外部負荷２との間に配置されている。ＪＢ７は、高電圧ライン７Ｌ（＋）および高電圧ライン７Ｌ（－）を有している。高電圧ライン７Ｌ（＋）および高電圧ライン７Ｌ（－）のそれぞれは、ＤＣ／ＤＣコンバータ５を介して鉛バッテリ４に接続されている。
ジャンクションボックス７（ＪＢ）は、電気回路を構成する。ジャンクションボックス７（ＪＢ）は、バッテリパック６と外部負荷２との間に配置されている。ＪＢ７は、高電圧ライン７Ｌ（＋）および高電圧ライン７Ｌ（－）を有している。高電圧ライン７Ｌ（＋）および高電圧ライン７Ｌ（－）のそれぞれは、ＤＣ／ＤＣコンバータ５を介して鉛バッテリ４に接続されている。
【0024】
【0025】
（バッテリ管理部１０）
バッテリ管理部１０（ＢＭＳ）は、入力されたセル温度およびセル電圧Ｖ１のそれぞれに基づいて、高電圧ライン６Ｌ（＋）と高電圧ライン７Ｌ（＋）との間の接続／切断を行うようにバッテリリレー（＋）６ｂを制御するとともに、高電圧ライン６Ｌ（－）と高電圧ライン７Ｌ（－）との間の接続／切断を行うようにバッテリリレー（－）６ｃを制御する。
バッテリ管理部１０（ＢＭＳ）は、入力されたセル温度およびセル電圧Ｖ１のそれぞれに基づいて、高電圧ライン６Ｌ（＋）と高電圧ライン７Ｌ（＋）との間の接続／切断を行うようにバッテリリレー（＋）６ｂを制御するとともに、高電圧ライン６Ｌ（－）と高電圧ライン７Ｌ（－）との間の接続／切断を行うようにバッテリリレー（－）６ｃを制御する。
【0026】
バッテリ管理部１０（ＢＭＳ）は、例えば、バッテリパック６の開放電圧（Open Circuit Voltage：ＯＣＶ）およびセル温度に基づいて、セル温度毎に設定されたＳＯＣ（State Of Charge：残容量）とＯＣＶとの関係を表す曲線を参照して、ＳＯＣを算出する。
【0027】
バッテリ管理部１０（ＢＭＳ）は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等のプロセッサであり、記憶部（例えば、内部メモリ）に記憶されたプログラムを実行することによって通信部１０ａと、取得部１０ｂと、判定部１０ｃと、監視部１０ｄとして機能する。図２において、矢印は主なデータの流れを示しており、図２に示していないデータの流れがあってもよい。図２において、各機能ブロックはハードウェア（装置）単位の構成ではなく、機能単位の構成を示している。そのため、図２に示す機能ブロックは単一の装置内に実装されてもよく、あるいは複数の装置内に分かれて実装されてもよい。機能ブロック間のデータの授受は、データバス、コントローラエリアネットワーク（ＣＡＮバス）等、任意の手段を介して行われてもよい。
【0028】
（通信部１０ａ）
通信部１０ａは、通信ライン（ＣＡＮバス）を介して車両制御部８（ＶＣＵ）の通信部８ａに接続されている。通信部１０ａは、取得部１０ｂが取得した電圧値、セル温度およびＳＯＣのそれぞれを車両制御部８（ＶＣＵ）に送信する。具体的には、通信部１０ａは、セル温度、セル電圧Ｖ１を車両制御部８（ＶＣＵ）に送信する。また、通信部１０ａは、電気回路の電圧Ｖ２を車両制御部８（ＶＣＵ）に送信する。また、通信部１０ａは、車両制御部８（ＶＣＵ）からリレー接続要求、および、目標値を受信する。
通信部１０ａは、通信ライン（ＣＡＮバス）を介して車両制御部８（ＶＣＵ）の通信部８ａに接続されている。通信部１０ａは、取得部１０ｂが取得した電圧値、セル温度およびＳＯＣのそれぞれを車両制御部８（ＶＣＵ）に送信する。具体的には、通信部１０ａは、セル温度、セル電圧Ｖ１を車両制御部８（ＶＣＵ）に送信する。また、通信部１０ａは、電気回路の電圧Ｖ２を車両制御部８（ＶＣＵ）に送信する。また、通信部１０ａは、車両制御部８（ＶＣＵ）からリレー接続要求、および、目標値を受信する。
【0029】
（取得部１０ｂ）
取得部１０ｂは、バッテリパック６の状態である例えば、セル電圧Ｖ１、電気回路の電圧Ｖ２、セル温度、およびＳＯＣを一定時間経過する毎に取得する。また、取得部１０ｂは、通信部１０ａが受信した目標値を取得する。
取得部１０ｂは、バッテリパック６の状態である例えば、セル電圧Ｖ１、電気回路の電圧Ｖ２、セル温度、およびＳＯＣを一定時間経過する毎に取得する。また、取得部１０ｂは、通信部１０ａが受信した目標値を取得する。
【0030】
（判定部１０ｃ）
判定部１０ｃは、車両制御部８（ＶＣＵ）からリレー接続要求がされた場合、電気回路の電圧Ｖ２が目標値に対して所定範囲内であるか否かを判定する。電気回路の電圧Ｖ２のダブルチェックが車両制御部８（ＶＣＵ）およびバッテリ管理部１０（ＢＭＳ）により行われるため、自己保護を実現することが可能となる。バッテリ管理部１０（ＢＭＳ）は、電気回路の電圧Ｖ２が目標値に対して所定範囲内であると判定された場合、車両制御部８（ＶＣＵ）に対してリレー接続完了通知を出す。
判定部１０ｃは、車両制御部８（ＶＣＵ）からリレー接続要求がされた場合、電気回路の電圧Ｖ２が目標値に対して所定範囲内であるか否かを判定する。電気回路の電圧Ｖ２のダブルチェックが車両制御部８（ＶＣＵ）およびバッテリ管理部１０（ＢＭＳ）により行われるため、自己保護を実現することが可能となる。バッテリ管理部１０（ＢＭＳ）は、電気回路の電圧Ｖ２が目標値に対して所定範囲内であると判定された場合、車両制御部８（ＶＣＵ）に対してリレー接続完了通知を出す。
【0031】
（監視部１０ｄ）
監視部１０ｄは、バッテリパック６の状態（セル温度、セル電圧Ｖ１、電気回路の電圧Ｖ２、電流値、および、ＳＯＣなど）を監視するとともに、バッテリパック６を安全かつ有効に使うための制御を行う。
監視部１０ｄは、バッテリパック６の状態（セル温度、セル電圧Ｖ１、電気回路の電圧Ｖ２、電流値、および、ＳＯＣなど）を監視するとともに、バッテリパック６を安全かつ有効に使うための制御を行う。
【0032】
（車両制御部８）
車両制御部８（ＶＣＵ）は、ＥＶの状態を判断し、ＥＶを最適な状態に維持する制御を実行する。具体的には、車両制御部８は、ＥＶの異常を検知した場合、ＥＶを停止するようにモータを制御する。また、車両制御部８は、バッテリパック６とモータとの間の電圧を変化させることで、バッテリパック６からモータへの供給電力を制御する。
車両制御部８（ＶＣＵ）は、ＥＶの状態を判断し、ＥＶを最適な状態に維持する制御を実行する。具体的には、車両制御部８は、ＥＶの異常を検知した場合、ＥＶを停止するようにモータを制御する。また、車両制御部８は、バッテリパック６とモータとの間の電圧を変化させることで、バッテリパック６からモータへの供給電力を制御する。
【0033】
車両制御部８は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等のプロセッサであり、記憶部８ｅに記憶されたプログラムを実行することによって通信部８ａ、取得部８ｂ、決定部８ｃ、判定部８ｄとして機能する。図２において、矢印は主なデータの流れを示しており、図２に示していないデータの流れがあってもよい。図２において、各機能ブロックはハードウェア（装置）単位の構成ではなく、機能単位の構成を示している。そのため、図２に示す機能ブロックは単一の装置内に実装されてもよく、あるいは複数の装置内に分かれて実装されてもよい。機能ブロック間のデータの授受は、データバス、コントローラエリアネットワーク（ＣＡＮバス）等、任意の手段を介して行われてもよい。
【0034】
（通信部８ａ）
通信部８ａは、バッテリ管理部１０からバッテリの状態（セル温度、セル電圧Ｖ１、電気回路の電圧Ｖ２、および、電流値など）を受信する。
通信部８ａは、バッテリ管理部１０からバッテリの状態（セル温度、セル電圧Ｖ１、電気回路の電圧Ｖ２、および、電流値など）を受信する。
【0035】
（取得部８ｂ）
取得部８ｂは、通信部８ａが受信したセル電圧Ｖ１および電気回路の電圧Ｖ２を取得する。また、取得部８ｂは、通信部８ａが受信した電気回路の電圧Ｖ２を取得する。
取得部８ｂは、通信部８ａが受信したセル電圧Ｖ１および電気回路の電圧Ｖ２を取得する。また、取得部８ｂは、通信部８ａが受信した電気回路の電圧Ｖ２を取得する。
【0036】
（決定部８ｃ）
決定部８ｃは、取得部８ｂにより取得されたセル電圧Ｖ１に基づいて目標値を決定する。
決定部８ｃは、取得部８ｂにより取得されたセル電圧Ｖ１に基づいて目標値を決定する。
【0037】
（判定部８ｄ）
判定部８ｄは、電気回路の電圧Ｖ２が目標値（セル電圧Ｖ１）に対して所定範囲内（±Ｘ％以内）の数値であるか否かを判定する。
判定部８ｄは、電気回路の電圧Ｖ２が目標値（セル電圧Ｖ１）に対して所定範囲内（±Ｘ％以内）の数値であるか否かを判定する。
【0038】
車両制御部８は、目標値が決定された場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ５に対して昇圧要求（プリチャージ要求）を出す。車両制御部８は、電気回路の電圧Ｖ２が目標値（セル電圧Ｖ１）に対して所定範囲内（±Ｘ％以内）の数値であると判定された場合、バッテリ管理部１０（ＢＭＳ）に対してリレー接続要求を出す。車両制御部８は、バッテリ管理部１０（ＢＭＳ）からリレー接続完了通知がされた場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ５に対して昇圧停止要求（プリチャージ終了要求）を出す。
【0039】
（記憶部８ｅ）
記憶部８ｅは、車両制御部８を実現するコンピュータのＢＩＯＳ（Basic Input Output System）等を格納するＲＯＭ（Read Only Memory）や車両制御部８の作業領域となるＲＡＭ（Random Access Memory）、ＯＳ（Operating System）やアプリケーションプログラム、当該アプリケーションプログラムの実行時に参照される種々の情報を格納するＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）等の記憶装置である。
記憶部８ｅは、車両制御部８を実現するコンピュータのＢＩＯＳ（Basic Input Output System）等を格納するＲＯＭ（Read Only Memory）や車両制御部８の作業領域となるＲＡＭ（Random Access Memory）、ＯＳ（Operating System）やアプリケーションプログラム、当該アプリケーションプログラムの実行時に参照される種々の情報を格納するＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）等の記憶装置である。
【0040】
バッテリ管理部１０および車両制御部８を構成する各装置は、単一の装置で構成されてもよく、別々の装置として構成されてもよい。また、各装置を組み合わせたものと、他の一つの装置で構成されてもよい。図２に示すバッテリ管理部１０および車両制御部８を構成する各装置は、複数の異なるプロセッサの中の少なくともいずれかのプロセッサがプログラムを実行することによって実現される。なお、バッテリ管理部１０および車両制御部８は、例えば複数のプロセッサやメモリ等の計算リソースによって実現されてもよい。
【0041】
次に、本実施の形態におけるプリチャージ装置３の動作の一例について図３を参照して説明する。図３は、本実施の形態におけるプリチャージ装置３の動作の一例を示すフローチャートである。図３に示すフローは、外部負荷２へ供給される電力として、バッテリパック６の電力が用いられる場合に開始される。
【0042】
先ず、ステップＳ１１０において、バッテリ管理部１０（ＢＭＳ）は、パック電圧Ｖ１を取得する。
【0043】
次に、ステップＳ２１０において、車両制御部８（ＶＣＵ）は、パック電圧Ｖ１を受信する。
【0044】
次に、ステップＳ２２０において、車両制御部８（ＶＣＵ）は、目標値を決定する。また、車両制御部８（ＶＣＵ）は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５に対して昇圧要求（プリチャージ要求）を送信する。
【0045】
次に、ステップＳ１２０において、バッテリ管理部１０（ＢＭＳ）は、リレー外側電圧（電気回路の電圧Ｖ２）を取得する。バッテリ管理部１０（ＢＭＳ）は、車両制御部８（ＶＣＵ）に対して、リレー外側電圧（電気回路の電圧Ｖ２）を送信する。
【0046】
次に、ステップＳ３１０において、ＤＣ／ＤＣコンバータ５は、車両制御部８（ＶＣＵ）からの昇圧要求により、昇圧処理を開始する。
【0047】
次に、ステップＳ２３０において、車両制御部８（ＶＣＵ）は、リレー外側電圧（電気回路の電圧Ｖ２）が目標値に対して所定範囲内（±Ｘ％以内）の数値であるか否かを判定する。リレー外側電圧（電気回路の電圧Ｖ２）が目標値に対して所定範囲内（±Ｘ％以内）である場合（ステップＳ２３０：ＹＥＳ）、処理はステップＳ１３０に遷移する。リレー外側電圧（電気回路の電圧Ｖ２）が目標値に対して所定範囲内（±Ｘ％以内）でない場合（ステップＳ２３０：ＮＯ）、処理はステップＳ２３０の前に戻る。
【0048】
ステップＳ１３０において、バッテリ管理部１０（ＢＭＳ）は、リレー外側電圧（電気回路の電圧Ｖ２）が目標値に対して所定範囲内（±Ｘ％以内）の数値であるか否かを判定する。リレー外側電圧（電気回路の電圧Ｖ２）が目標値に対して所定範囲内（±Ｘ％以内）である場合（ステップＳ１３０：ＹＥＳ）、処理はステップＳ１４０に遷移する。リレー外側電圧（電気回路の電圧Ｖ２）が目標値に対して所定範囲内（±Ｘ％以内）でない場合（ステップＳ１３０：ＮＯ）、本フローは終了する。
【0049】
ステップＳ１４０において、バッテリ管理部１０（ＢＭＳ）は、リレーを接続する。また、バッテリ管理部１０（ＢＭＳ）は、車両制御部８（ＶＣＵ）に対してリレー接続完了通知を行う。車両制御部８（ＶＣＵ）は、リレー接続完了通知により、ＤＣ／ＤＣコンバータ５に対して、昇圧停止要求（プリチャージ終了要求）を送信する。
【0050】
ステップＳ３２０において、ＤＣ／ＤＣコンバータ５は、昇圧処理を終了する。その後、本フローは、終了する。
【0051】
上記実施の形態におけるプリチャージ装置３は、バッテリパック６と、バッテリパック６から電力が供給される電気回路と、バッテリパック６から電気回路への電力供給を切り替えるバッテリリレー（＋）６ａおよびバッテリリレー（－）６ｃと、鉛バッテリ４と、バッテリリレー（＋）６ａ、バッテリリレー（－）６ｃおよび鉛バッテリ４と電気回路間の電力のやり取りを制御する制御部と、を備え、制御部は、バッテリリレー（＋）６ａおよびバッテリリレー（－）６ｃが開状態である間に、鉛バッテリ４からＤＣ／ＤＣコンバータ５を介して電気回路に電力を供給させ、電気回路の電圧レベルが目標値になった場合、バッテリリレー（＋）６ａおよびバッテリリレー（－）６ｃを閉状態に制御する。
【0052】
上記構成により、鉛バッテリ４およびＤＣ／ＤＣコンバータ５を用いて、電気回路を昇圧することができるため、メインリレーを排除することが可能となる。
【0053】
また、上記実施の形態におけるプリチャージ装置３では、目標値は、バッテリパック６の出力電圧に対応する数値である。これにより、電気回路の電圧をバッテリパック６の出力電圧に対応する電圧に上げることが可能となる。
【0054】
また、上記実施の形態におけるプリチャージ装置３では、鉛バッテリ４は、バッテリパック６よりも出力電圧が低いバッテリであり、鉛バッテリ４と電気回路との間にＤＣ／ＤＣコンバータ５を有する。これにより、バッテリパック６よりも出力電圧が低い鉛バッテリ４であっても、ＤＣ／ＤＣコンバータ５を用いて、電気回路の出力を上げることが可能となる。
【0055】
また、上記実施の形態におけるプリチャージ装置３では、制御部は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５を制御して鉛バッテリ４から電気回路に電力を供給する。これにより、鉛バッテリ４から電気回路に供給される電力が調整可能となるため、例えば、電気回路の電圧をバッテリパック６の出力電圧に対応する電圧に上げることが可能となる。
【0056】
また、上記実施の形態におけるプリチャージ装置３では、制御部は、ＤＣ／ＤＣ制御部５ａ、バッテリ管理部１０（ＢＭＳ）、および、車両制御部８（ＶＣＵ）を備え、ＤＣ／ＤＣ制御部５ａは、電気回路の電圧を調整するようにＤＣ／ＤＣコンバータ５を制御し、バッテリ管理部１０（ＢＭＳ）は、バッテリパック６の出力電圧の数値である第１電圧値、および、電気回路の出力電圧の数値である第２電圧値のそれぞれを監視するとともに、リレーの開閉を制御し、車両制御部８（ＶＣＵ）は、バッテリ管理部１０（ＢＭＳ）から第１電圧値を取得し、取得した第１電圧値に基づいて目標値を決定し、ＤＣ／ＤＣ制御部５ａに対して昇圧要求を出すと共に、バッテリ管理部１０（ＢＭＳ）から第２電圧値を取得し、取得した第２電圧値が目標値に対して所定範囲内であるか否かを判定し、第２電圧値が目標値に対して所定範囲内であると判定した場合、バッテリ管理部１０（ＢＭＳ）に対してリレーの閉じ要求を出す共に、ＤＣ／ＤＣ制御部５ａに対して昇圧停止要求を出す。これにより、電気回路の電圧がバッテリパック６の出力電圧に対応する電圧に上がった後、リレーが閉じられるため、バッテリパック６からの大電流により電気回路が故障することがない。その結果、電気回路上に配置されるメインリレーを排除することが可能となる。
【0057】
また、上記実施の形態におけるプリチャージ装置３では、バッテリ管理部１０（ＢＭＳ）は、車両制御部８（ＶＣＵ）から目標値を取得し、リレーの閉じ要求が出された場合、取得した目標値に対して第２電圧値が所定範囲内であるか否かを判定し、第２電圧値が所定範囲内である場合、リレーを閉状態に制御する。これにより、電気回路の電圧Ｖ２のダブルチェックが車両制御部８（ＶＣＵ）およびバッテリ管理部１０（ＢＭＳ）により行われるため、自己保護を実現することが可能となる。
【0058】
なお、上記実施の形態におけるプリチャージ装置３では、目標値をバッテリパック６の出力電圧に対応する数値とした。しかし、本開示はこれに限らず、例えば、目標値は予め定められた固定値でもよい。この場合、固定値は、電力システム１の種類毎に行われる実験やシミュレーションにより設定される。
【0059】
また、上記実施の形態におけるプリチャージ装置３では、鉛バッテリ４の電圧Ｖｐｂは、例えば、１１［Ｖ］から１４［Ｖ］までの範囲の電圧である。しかし、本開示はこれに限らず、鉛バッテリ４の電圧Ｖｐｂは、例えば、２２［Ｖ］から２８［Ｖ］までの範囲の電圧でもよい。この場合、制御部は、２２［Ｖ］から２８［Ｖ］までの範囲の電圧を有する鉛バッテリ４を用いて、電気回路を昇圧する制御を実行する。なお、１１［Ｖ］から１４［Ｖ］までの範囲の電圧を有する鉛バッテリ４と、２２［Ｖ］から２８［Ｖ］までの範囲の電圧を有する鉛バッテリ４との両方のバッテリを備えてもよい。この場合、制御部は、両方のバッテリを切り替えて用いて、電気回路を昇圧する制御を実行する。
【0060】
その他、上記実施の形態は、何れも本開示の実施をするにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本開示の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本開示はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【0061】
本開示は、メインリレーを排除することが要求される電力供給システムを備えたＥＶに好適に利用される。
【符号の説明】
【0062】
１ 電力システム
２ 外部負荷
３ プリチャージ装置
４ 鉛バッテリ
５ ＤＣ／ＤＣコンバータ
６ バッテリパック
６ａ セル
６ｂ バッテリリレー（＋）
６ｃ バッテリリレー（－）
６Ｌ 高電圧ライン
７ ジャンクションボックス（ＪＢ）
７Ｌ 高電圧ライン
８ 車両制御部（ＶＣＵ）
８ａ 通信部
８ｂ 取得部
８ｃ 決定部
８ｄ 判定部
８ｅ 記憶部
１０ バッテリ管理部（ＢＭＳ）
１０ａ 通信部
１０ｂ 取得部
１０ｃ 判定部
１０ｄ 監視部
２ 外部負荷
３ プリチャージ装置
４ 鉛バッテリ
５ ＤＣ／ＤＣコンバータ
６ バッテリパック
６ａ セル
６ｂ バッテリリレー（＋）
６ｃ バッテリリレー（－）
６Ｌ 高電圧ライン
７ ジャンクションボックス（ＪＢ）
７Ｌ 高電圧ライン
８ 車両制御部（ＶＣＵ）
８ａ 通信部
８ｂ 取得部
８ｃ 決定部
８ｄ 判定部
８ｅ 記憶部
１０ バッテリ管理部（ＢＭＳ）
１０ａ 通信部
１０ｂ 取得部
１０ｃ 判定部
１０ｄ 監視部
【要約】
【課題】メインリレーを排除することが可能なプリチャージ装置を提供する。
【解決手段】プリチャージ装置は、第１バッテリと、第１バッテリから電力が供給される電気回路と、第１バッテリから電気回路への電力供給を切り替えるリレーと、第２バッテリと、リレーおよび第２バッテリと電気回路間の電力のやり取りを制御する制御部と、を備え、制御部は、リレーが開状態である間に、第２バッテリから電気回路に電力を供給させ、電気回路の電圧レベルが所定の値以上になった場合、リレーを閉状態に制御する。
【選択図】図１
【解決手段】プリチャージ装置は、第１バッテリと、第１バッテリから電力が供給される電気回路と、第１バッテリから電気回路への電力供給を切り替えるリレーと、第２バッテリと、リレーおよび第２バッテリと電気回路間の電力のやり取りを制御する制御部と、を備え、制御部は、リレーが開状態である間に、第２バッテリから電気回路に電力を供給させ、電気回路の電圧レベルが所定の値以上になった場合、リレーを閉状態に制御する。
【選択図】図１
【図1】
【図2】
【図3】
