特許ウォッチ

公開番号2024137024
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-04
出願番号2023048372
出願日2023-03-24
発明の名称車両用電源装置
出願人マレリ株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類H02J 7/00 20060101AFI20240927BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】バッテリを過充電から保護する。
【解決手段】車両用電源装置1は、バッテリ2と、車両電源3と、充放電経路4と、スイッチ部5と、制御装置9の監視部91と、を備える。スイッチ部5は、直列に接続されたFET51およびFET52と、アノードをバッテリ2側に配置して、FET51に並列に接続されたダイオード53と、ダイオード53と逆向きに配置され、FET52に並列に接続されたダイオード54と、を備える。監視部91は、バッテリ2を過充電から保護する際に、FET51をオフにし、かつFET52をオンにする。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
第１のバッテリと、
第２のバッテリと、
前記第１のバッテリと前記第２のバッテリとを、互いに充放電可能に接続する充放電経路と、
前記充放電経路に設けられたスイッチ部と、
前記第１のバッテリの状態を監視して、前記スイッチ部を制御する監視部と、を備え、
前記スイッチ部は、
直列に接続された第１の半導体スイッチング素子および第２の半導体スイッチング素子と、
アノードを前記第１のバッテリ側に配置して、前記第１の半導体スイッチング素子に並列に接続された第１のダイオードと、
前記第１のダイオードと逆向きに配置され、前記第２の半導体スイッチング素子に並列に接続された第２のダイオードと、を備え、
前記監視部は、前記第１のバッテリを過充電から保護する際に、前記第１の半導体スイッチング素子をオフにし、かつ前記第２の半導体スイッチング素子をオンにする、車両用電源装置。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
前記監視部は、前記第１の半導体スイッチング素子をオフにし、かつ前記第２の半導体スイッチング素子をオンにした後、前記第１のバッテリの放電を検出した場合に、前記第１の半導体スイッチング素子および前記第２の半導体スイッチング素子をオンにする、請求項１記載の車両用電源装置。
【請求項３】
前記第１の半導体スイッチング素子の両端に接続された第１の電圧センサを備え、
前記監視部は、前記第１の電圧センサで測定される電位差に基づいて、前記第１のバッテリからの放電を検出する、請求項２記載の車両用電源装置。
【請求項４】
前記充放電経路に設けられたヒューズと、
前記ヒューズの両端に接続された第１の電圧センサと、を備え、
前記監視部は、前記第１の電圧センサで測定される電位差に基づいて、前記第１のバッテリからの放電を検出する、請求項２記載の車両用電源装置。
【請求項５】
前記第１のバッテリを構成する各セルの電圧を測定する第２の電圧センサを備え、
前記監視部は、前記第１の半導体スイッチング素子および前記第２の半導体スイッチング素子をオンにした状態で、前記各セルの電圧の総和を、前記第１のバッテリの電圧として算出し、
前記監視部は、前記各セルの電圧の総和が、前記第１のバッテリの上限電圧を示す閾値を超えた場合に、前記第１の半導体スイッチング素子をオフにし、かつ前記第２の半導体スイッチング素子をオンにする、請求項１記載の車両用電源装置。
【請求項６】
前記監視部は、前記第１のバッテリの単位セル当たりの上限電圧に前記第１のバッテリを構成するセルの総数を掛けた値を前記閾値として用いる、請求項５記載の車両用電源装置。
【請求項７】
前記第２のバッテリから印加される電圧を測定する第３の電圧センサを備え、
前記監視部は、前記第２のバッテリから印加される電圧と前記第１のバッテリの電圧との差分が、許容電圧値を超える場合に、
前記第１の半導体スイッチング素子をオフにし、かつ前記第２の半導体スイッチング素子をオンにする、請求項５または６記載の車両用電源装置。
【請求項８】
前記監視部は、前記第１のバッテリの単位セル当たりの上限電圧と、前記第２の電圧センサで測定される最大セル電圧との差分にセルの総数を掛けた値を、前記各セルの電圧の総和に足すことで前記閾値を算出する、請求項５記載の車両用電源装置。
【請求項９】
前記第１のバッテリの充電率を推定する推定部を備え、
前記監視部は、前記第１の半導体スイッチング素子をオフにし、かつ前記第２の半導体スイッチング素子をオンにしている間、前記推定部で推定される前記充電率が所定値より低くなった場合、前記第１の半導体スイッチング素子を間欠的にオンにして、前記第２のバッテリから前記第１のバッテリへの充電を行う、請求項１記載の車両用電源装置。
【請求項１０】
前記第１のバッテリの充電率を推定する推定部と、
前記第１のバッテリと前記第２のバッテリとを充放電可能に接続し、電圧調整装置が設けられたバイパス経路と、を備え、
前記監視部は、前記第１の半導体スイッチング素子をオフにし、かつ前記第２の半導体スイッチング素子をオンにしている間、前記推定部で推定される前記充電率が所定値より低くなった場合、前記バイパス経路を介して前記第２のバッテリから前記第１のバッテリへの充電を行う、請求項１記載の車両用電源装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用電源装置に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
車両用電源装置は、車両負荷に電力を供給する二次電池であるバッテリを備えている（例えば、特許文献１参照）。車両用電源装置は、例えば、複数のバッテリを備えたものとすることができる。複数のバッテリは、例えば、車両電源として機能するメインのバッテリと、バックアップ用の電源として機能するバッテリとすることができる。これらのバッテリは充放電経路を介して接続され、互いに充放電可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許第６９４４５５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
車両電源は、車両負荷の使用状況等によって、出力する電圧が通常の範囲よりも上がることがある。ここで、バックアップ用のバッテリは必要とされる電圧が比較的低いため、車両電源を構成するバッテリと比較して内部抵抗の小さいバッテリが用いられることがある。しかしながら、車両電源から通常よりも高い電圧がバックアップ用のバッテリに印加されると、バッテリの過充電を招く可能性がある。
【０００５】
複数のバッテリが充放電可能に接続された車両用電源装置において、バッテリを過充電から保護することが求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様における車両用電源装置は、
第１のバッテリと、
第２のバッテリと、
前記第１のバッテリと前記第２のバッテリとを、互いに充放電可能に接続する充放電経路と、
前記充放電経路に設けられたスイッチ部と、
前記第１のバッテリの状態を監視して、前記スイッチ部を制御する監視部と、を備え、
前記スイッチ部は、
直列に接続された第１の半導体スイッチング素子および第２の半導体スイッチング素子と、
アノードを前記第１のバッテリ側に配置して、前記第１の半導体スイッチング素子に並列に接続された第１のダイオードと、
前記第１のダイオードと逆向きに配置され、前記第２の半導体スイッチング素子に並列に接続された第２のダイオードと、を備え、
前記監視部は、前記第１のバッテリを過充電から保護する際に、前記第１の半導体スイッチング素子をオフにし、かつ前記第２の半導体スイッチング素子をオンにする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、第１のバッテリを過充電から保護することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
実施形態に係る車両用電源装置の電気的構成を示す図である。
実施形態に係る制御装置の機能構成を示すブロック図である。
ＦＥＴ５１をオフにした状態を示す図である。
バッテリからの放電を説明する図である。
制御装置の監視部の処理を示すフローチャートである。
変形例１に係る車両用電源装置の電気的構成を示す図である。
変形例２に係る監視部の処理を示すフローチャートである。
変形例３に係る車両用電源装置の電気的構成を示す図である。
変形例４における閾値ＴＨ１の設定を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態に係る車両用電源装置を、図面を参照して説明する。
図１は、実施形態に係る車両用電源装置１の電気的構成を示す図である。
図２は、実施形態に係る制御装置９の機能構成を示すブロック図である。
図１に示すように、車両用電源装置１は、バッテリ２（第１のバッテリ）と、車両電源３（第２のバッテリ）と、充放電経路４と、制御装置９と、を有する。
バッテリ２は、充放電経路４を介して、車両電源３および車両負荷６に並列に接続されている。
バッテリ２および車両電源３は、充放電経路４を介して車両負荷６に電力を供給可能である。また、バッテリ２および車両電源３は、充放電経路４を介して互いに充放電が可能である。
車両用電源装置１において、例えば、車両電源３を、メインで車両負荷６に電力を供給する電源とし、バッテリ２を、車両電源３のバックアップ用の電源として用いることができる。そのため、バッテリ２は、車両電源３を構成するバッテリよりも、安価で内部抵抗の小さいものを用いても良い。
【００１０】
車両負荷６は、車両に設けられ、電力の供給を必要とする様々な機器である。車両負荷６は、例えば、走行制御装置、ＤＣ／ＤＣコンバータ、インバータ、ヘッドライト、ルームライト、ウィンカー、パワーウィンドウ、オーディオシステム、空調装置、カーナビゲーションシステム等を含む。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許