特許 7571811 開閉制御装置および車両

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-10-15

(45)【発行日】2024-10-23

(54)【発明の名称】開閉制御装置および車両

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/00 20060101AFI20241016BHJP

   H02H 7/00 20060101ALI20241016BHJP

   H02H 7/18 20060101ALI20241016BHJP

【ＦＩ】

H02J7/00 302C

H02H7/00 K

H02H7/00 L

H02J7/00 P

H02J7/00 S

H02H7/18

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2023032729

(22)【出願日】2023-03-03

(65)【公開番号】P2024124810

(43)【公開日】2024-09-13

【審査請求日】2023-03-03

(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】中山 祥平

(72)【発明者】

【氏名】菊地 拓也

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼尾 竜一

(72)【発明者】

【氏名】市川 翔太

【審査官】山口 大

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－２０８５８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１６０９６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１６１２１１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｊ ７／００

Ｈ０２Ｈ ７／００

Ｈ０２Ｈ ７／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

並列接続される複数のバッテリーと、前記複数のバッテリーから負荷への電力供給経路を開放／閉塞する開閉部とを有する車両の開閉制御装置であって、
前記複数のバッテリーの各々に流れる電流値を取得する取得部と、
前記開閉部の開放／閉塞を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記負荷への電力供給停止指令があったあと、前記バッテリーに流れる電流が許容値よりも高い場合、前記開閉部を閉塞状態に維持し、前記バッテリーに流れる電流が許容値以下である場合に、前記開閉部を開放状態に制御し、
前記電流値が前記許容値より高い場合であり、かつ、前記電力供給停止指令から所定時間経過した場合、前記開閉部を開放する、
開閉制御装置。

【請求項2】

前記バッテリーの電流値に基づいて、前記制御部が前記開閉部を開放状態に制御する開放タイミングを決定する決定部をさらに備え、
前記決定部は、前記複数のバッテリーのそれぞれの電流値が、前記開閉部の許容値以下になったタイミング以降のタイミングを前記開放タイミングとして決定する、
請求項１に記載の開閉制御装置。

【請求項3】

前記制御部は、前記負荷への電力供給開始指令があった場合、前記開閉部を閉塞する、
請求項１に記載の開閉制御装置。

【請求項4】

前記制御部は、前記開閉部を開放した後、前記負荷への電力供給開始指令があった場合であって、前記複数のバッテリーの間で電位差があった場合、前記複数のバッテリーの少なくとも１つの電力供給を制限するように、前記開閉部を制御する、
請求項１に記載の開閉制御装置。

【請求項5】

並列接続される複数のバッテリーと、
前記複数のバッテリーから負荷への電力供給経路を開放／閉塞する開閉部と、
前記複数のバッテリーの各々に流れる電流値を取得する取得部と、
前記開閉部の開放／閉塞を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記負荷への電力供給停止指令があったあと、前記バッテリーに流れる電流が許容値よりも高い場合、前記開閉部を閉塞状態に維持し、前記バッテリーに流れる電流が許容値以下である場合に、前記開閉部を開放状態に制御し、
前記電流値が前記許容値より高い場合であり、かつ、前記電力供給停止指令から所定時間経過した場合、前記開閉部を開放する、
車両。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、開閉制御装置および車両に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、電力で動作可能な車両には、並列接続された複数のバッテリーが搭載されることが知られている。複数のバッテリーは、各バッテリーの電力供給経路に設けられたリレー（開閉部）を閉塞することで、負荷に電力を供給する。

【0003】

ところで、複数のバッテリーの間に電位差が発生した場合、複数のバッテリー間に還流電流が発生し、バッテリーの故障につながるおそれがある。この還流電流による影響を低減するため、例えば、特許文献１には、電力供給停止後に、突入電流防止抵抗を介して各バッテリーに電流を流すことで、還流電流を緩和する構成が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１３－２４０１４２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、還流電流が発生している段階で、開閉部を開閉制御すると、開閉部の劣化が進行しやすくなるおそれがあった。

【0006】

本開示の目的は、還流電流に起因した開閉部の劣化を抑制することが可能な開閉制御装置および車両を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示に係る開閉制御装置は、
並列接続される複数のバッテリーと、前記複数のバッテリーから負荷への電力供給経路を開放／閉塞する開閉部とを有する車両の開閉制御装置であって、
前記複数のバッテリーの各々に流れる電流値を取得する取得部と、
前記開閉部の開放／閉塞を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記負荷への電力供給停止指令があったあと、前記バッテリーに流れる電流が許容値よりも高い場合、前記開閉部を閉塞状態に維持し、前記バッテリーに流れる電流が許容値以下である場合に、前記開閉部を開放状態に制御し、
前記電流値が前記許容値より高い場合であり、かつ、前記電力供給停止指令から所定時間経過した場合、前記開閉部を開放する。

【0008】

本開示に係る車両は、
並列接続される複数のバッテリーと、
前記複数のバッテリーから負荷への電力供給経路を開放／閉塞する開閉部と、
前記複数のバッテリーの各々に流れる電流値を取得する取得部と、
前記開閉部の開放／閉塞を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記負荷への電力供給停止指令があったあと、前記バッテリーに流れる電流が許容値よりも高い場合、前記開閉部を閉塞状態に維持し、前記バッテリーに流れる電流が許容値以下である場合に、前記開閉部を開放状態に制御し、
前記電流値が前記許容値より高い場合であり、かつ、前記電力供給停止指令から所定時間経過した場合、前記開閉部を開放する。

【発明の効果】

【0009】

本開示によれば、還流電流に起因した開閉部の劣化を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本開示の実施の形態に係る開閉制御装置を備えた車両を示す図である。

【図2】開閉制御装置における開閉制御の動作例を示すフローチャートである。

【図3】変形例に係る開閉制御装置における開閉制御の動作例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本開示の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本開示の実施の形態に係る開閉制御装置を備えた車両を示す図である。

【0012】

車両１は、電気自動車、ハイブリッド車両等、バッテリー３１で走行可能な車両である。車両１は、例えば、モータ等、電力により動作可能な負荷２と、複数のバッテリー装置３と、開閉制御装置１００とを有する。車両１では、開閉制御装置１００により、複数のバッテリー装置３（バッテリー３１）間で発生する還流電流に起因する開閉部３２の劣化を抑制するための制御が行われる。

【0013】

複数のバッテリー装置３は、負荷２に対して、並列接続されており、負荷２に電力を供給可能に構成されている。各バッテリー装置３は、同一の構成であり、バッテリー３１と、開閉部３２と、電流検出部３３とを有する。

【0014】

バッテリー３１は、＋側および－側の両端子のそれぞれが、負荷２と接続された電力供給経路に接続されることで、負荷２に電力を供給可能に構成されている。

【0015】

開閉部３２は、バッテリー３１の電力供給経路を開放／閉塞するリレー回路である。閉塞部３２は、バッテリー３１の＋側および－側の電力供給経路のそれぞれに１つずつ設けられているとする。ここで、リレー回路は接点電流に応じて、耐用寿命（回数）が異なることが知られている。リレー回路を開閉するときに流れる電流が高い場合、耐用回数が低下することがある。言い換えれば、リレー回路を開閉するときに流れる電流が高いと、リレー回路の開閉による劣化の進行が進んでしまうといえる。例えば、リレー回路は使用する電流に応じて、耐久性特性が定められている。

【0016】

開閉部３２が閉塞されると、バッテリー３１から電力供給経路を介して、負荷２に電力が供給可能となる。また、開閉部３２が開放されると、電力供給経路が遮断されて、バッテリー３１から負荷２に電力が供給されなくなる。

【0017】

電流検出部３３は、例えば公知の電流センサであり、バッテリー３１に流れる電流値を検出する。電流検出部３３は、例えば、バッテリー３１の－側の端子に接続された電力供給経路上に設けられている。

【0018】

開閉制御装置１００は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）および入出力回路を備えている。ＣＰＵは、後述する開閉制御装置１００の決定部１１０、および制御部１２０の機能をＲＯＭから読み出したプログラムを実行することにより実現する。開閉制御装置１００は、例えば、車両１の運転者のキーオン操作の指令（電力供給開始指令）およびキーオフ操作の指令（電力供給停止指令）を取得可能であり、これらの指令に基づいて各バッテリー装置３の開閉部３２の開閉状態を制御する。

【0019】

具体的には、開閉制御装置１００は、電力供給開始指令を取得した場合、開閉部３２を閉塞し、電力供給停止指令を取得した場合、開閉部３２を開放する。開閉制御装置１００は、決定部１１０と、制御部１２０と、取得部１３０とを有する。

【0020】

ところで、複数のバッテリー３１のそれぞれは、例えば、内部抵抗の差や、劣化度合いの差異等により、電位差が生じる場合がある。複数のバッテリー３１間で電位差が生じると、高電位のバッテリー３１から低電位のバッテリー３１に向けて電流が流れ込む。つまり、上記の電位差に起因して還流電流が発生する。

【0021】

高電位のバッテリー３１と低電位のバッテリー３１との電位が近づくにつれて、還流電流による電流値が下がっていく。上述したように、リレー回路を開閉するときに流れる電流が高いとリレー回路の開閉による劣化が進行することから、還流電流が発生しているときに、開閉部３２の開閉制御を行うと開閉部３２の劣化が進行するおそれがある。したがって、リレー回路に流れる還流電流が十分に小さいときにリレー回路を開放することが望ましい。

【0022】

還流電流による電流値は、各電流検出部３３により検出可能であるので、過剰な還流電流が検出されている間は、開閉部３２の開閉制御を行わず、還流電流がある程度低下するまで開閉部３２の開放しないでおくことが良いと考えられる。

【0023】

そこで、本実施の形態では、決定部１１０は、負荷２への電力供給停止指令があった場合、複数のバッテリー３１間の還流電流が許容値より高い場合、開閉部３２を閉塞状態に維持し、還流電流が許容値以下になった場合に、開閉部３２を開放状態に制御する。

【0024】

具体的には、決定部１１０は、開閉部３２が閉塞状態、つまり、バッテリー３１から負荷２に電力が供給されている状態のときに、電力供給停止指令を取得した場合、各電流検出部３３から各バッテリー３１の電流値を取得する。決定部１１０は、複数のバッテリー３１のそれぞれの電流値が、開閉部３２の許容値以下になったタイミングを開放タイミングとして決定する。

【0025】

許容値は、開閉部３２の耐用動作回数が、車両１として想定されている動作回数以上となる電流値に対応して設定されるとする。例えば、開閉部３２に対してあらかじめ設定された耐久性特性において、電流１［Ａ］で３００×１０^４［回］の動作回数が期待寿命として規定され、電流２［Ａ］で９０×１０^４［回］の動作回数が期待寿命として規定されているとする。車両１として、開閉部３２の寿命を１００×１０^４［回］以上で運用する必要がある場合、許容値を１［Ａ］と設定することができる。

【0026】

制御部１２０は、決定部１１０の決定に基づいて開閉部３２を開閉制御する。具体的には、制御部１２０は、決定部１１０が決定した開放タイミングで、開閉部３２を開放する。

【0027】

取得部１３０は、各バッテリー３１の電流検出部３３から、各バッテリー３１を流れる電流値を取得する。また、取得部１３０は、不図示のイグニッションスイッチに対する操作に応じて出力された電流供給開始指令および電流供給停止指令を取得することができる。取得部１３０が取得した情報は、決定部１１０および制御部１２０に出力される。

【0028】

このようにすることで、還流電流が発生しているときに開閉部３２の開閉制御が行われることを回避することができる。

【0029】

また、制御部１２０は、負荷２への電力供給開始指令があった場合、開閉部３２を閉塞する。

【0030】

このように、制御部１２０により、開閉部３２の開放および閉塞を適切なタイミングで行うことができる。

【0031】

以上のように構成された開閉制御装置１００における開閉制御の動作例について説明する。図２は、開閉制御装置１００における開閉制御の動作例を示すフローチャートである。図２における処理は、例えば、電力供給開始指令があって、開閉部３２が閉塞状態になった際に適宜実行される。

【0032】

図２に示すように、開閉制御装置１００は、電力供給停止指令を取得したか否かについて判定する（ステップＳ１０１）。判定の結果、電力供給停止指令を取得していない場合（ステップＳ１０１、ＮＯ）、ステップＳ１０１の処理が繰り返される。

【0033】

一方、電力供給停止指令を取得した場合（ステップＳ１０１、ＹＥＳ）、開閉制御装置１００は、複数のバッテリー３１の各電流値が許容値以下になったか否かについて判定する（ステップＳ１０２）。

【0034】

判定の結果、各電流値が許容値より大きい場合（ステップＳ１０２、ＮＯ）、ステップＳ１０２の処理が繰り返される。一方、各電流値が許容値以下になった場合（ステップＳ１０２、ＹＥＳ）、開閉制御装置１００は、開放タイミングを決定し（ステップＳ１０３）、開閉部３２を開放する（ステップＳ１０４）。

【0035】

ステップＳ１０４の後、本制御は終了する。

【0036】

以上のように構成された本実施の形態によれば、負荷２への電力供給停止指令があった場合、複数のバッテリー３１間の還流電流に基づいて、開閉部３２の開放タイミングを決定する。具体的には、複数のバッテリー３１のそれぞれの電流値が、開閉部３２の許容値以下になった以降のタイミングを開放タイミングとして決定する。なお、開放タイミングは、電流値が許容値以下になった時点から、所定の時間が経過した時点として設定されてもよい。

【0037】

これにより、許容値より大きい還流電流が発生している間、開閉部３２の開閉制御が行われることを回避することができるので、還流電流に起因した開閉部３２の劣化を抑制することができる。

【0038】

なお、上記実施の形態では、各電流値が許容値以下になるまで、開閉部３２を開放しなかったが、本開示はこれに限定されない。例えば、制御部１２０は、電力供給停止指令から所定時間経過した場合、開閉部３２を開放するようにしても良い。所定時間は、適宜設定可能な時間（例えば、１０分等）であり、例えば、負荷２にバッテリー３１からの電力が供給され続けることを許容可能な時間に設定されていても良い。

【0039】

図３は、本変形例に係る開閉制御装置１００における開閉制御の動作例を示すフローチャートである。なお、図３における処理は、図２のステップＳ１０２でＮＯとなった場合、ステップＳ１０５の処理に遷移する点で、図２の処理と異なっている。

【0040】

図３に示すように、ステップＳ１０２の判定処理で、各電流値が許容値より大きい場合（ステップＳ１０２、ＮＯ）、開閉制御装置１００は、所定時間が経過したか否かについて判定する（ステップＳ１０５）。

【0041】

判定の結果、所定時間が経過していない場合（ステップＳ１０５、ＮＯ）、処理はステップＳ１０２に戻る。一方、所定時間が経過した場合（ステップＳ１０５、ＹＥＳ）、処理はステップＳ１０３に遷移する。ステップＳ１０３以降の処理は図２と同様である。

【0042】

このような構成によれば、負荷２に電力が供給され続けることを抑制することができる。

【0043】

また、上記実施の形態では、開閉部３２を開放した後、電力供給開始指令があった場合、開閉部３２を閉塞していたが、本開示はこれに限定されない。例えば、制御部１２０は、開閉部３２を開放した後、負荷２への電力開始指令があった場合であって、複数のバッテリー３１の間で電位差があった場合、複数のバッテリー３１の少なくとも１つの電力供給を制限するように、開閉部３２を制御するようにしても良い。

【0044】

複数のバッテリー３１の電位差については、例えば、バッテリー装置３のそれぞれに設けられる電圧検出部（不図示）の検出結果を開閉制御装置１００が取得することで判断すれば良い。

【0045】

例えば、開閉部３２が開放された時点で複数のバッテリー３１の各電位が均一になっていたが、開閉部３２を閉塞する際に、放電等により、複数のバッテリー３１間に電位差が生じていたとする。

【0046】

この場合、複数のバッテリー３１の電位差が比較的大きい場合、電力供給開始指令に応じて開閉部３２を閉塞すると、突入電流が発生して、開閉部３２等が故障する可能性がある。

【0047】

例えば、図１における３つのバッテリー３１のうち、２つが第１電位（例えば、３６０Ｖ）で、１つが第２電位（例えば、３４０Ｖ）であった場合、制御部１２０は、第２電位に対応するバッテリー装置３の開閉部３２を閉塞せず、第１電位に対応するバッテリー装置３の開閉部３２を閉塞するように制御する。

【0048】

このようにすることで、複数のバッテリー３１間の還流電流を抑制しつつ、開閉部３２を閉塞する際の突入電流の発生を抑制することができる。

【0049】

また、上記実施の形態では、複数のバッテリー３１の各電流値が許容値以下になったタイミングを開閉部３２の開放タイミングとしていたが、本開示はこれに限定されず、各電流値が許容値以下になった後のタイミングを開閉部３２の開放タイミングとしても良い。許容値以下になってから開放タイミングまでの時間は、適宜設定可能であっても良い。

【0050】

また、上記実施の形態では、開閉制御装置１００が車両１に設けられていたが、本開示はこれに限定されず、車両１とは別の装置（例えば、携帯端末、サーバ等）であっても良い。

【0051】

その他、上記実施の形態は、何れも本開示を実施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】

【0052】

本開示の開閉制御装置は、還流電流に起因した開閉部の劣化を抑制することが可能な開閉制御装置および車両として有用である。

【符号の説明】

【0053】

１ 車両
２ 負荷
３ バッテリー装置
３１ バッテリー
３２ 開閉部
３３ 電流検出部
１００ 開閉制御装置
１１０ 決定部
１２０ 制御部
１３０ 取得部

【図1】

【図2】

【図3】