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公開番号2025011377
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-24
出願番号2023113441
出願日2023-07-11
発明の名称電源装置
出願人トヨタ自動車株式会社
代理人弁理士法人アイテック国際特許事務所
主分類H02J 7/00 20060101AFI20250117BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】第2蓄電部から第1蓄電部に大きな電流が流れることを抑制する。
【解決手段】第1、第2中性点リレーをオンして外部直流電力を用いて蓄電装置を充電する前において、第1蓄電部の電圧が第2蓄電部の電圧以上となるまで外部直流電力を用いて第1蓄電部のみが充電されるようにシステムメインリレーと充電用リレーと直列接続用リレーと並列接続用リレーと第1、第2中性点リレーとを制御する片側充電制御を実行する。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
複数のスイッチング素子と前記各スイッチング素子に逆方向に並列接続されたダイオードとを有し三相交流モータを駆動するインバータ、に電力を供給する電源装置であって、
第１蓄電部と、第２蓄電部と、を有する蓄電装置と、
前記蓄電装置と前記インバータとを接続する電力ラインの正極側ラインに取り付けられた正極側リレーと、前記電力ラインの負極側ラインに取り付けられた負極側リレーと、前記負極側リレーをバイパスするようにプリチャージ用抵抗とプリチャージ用リレーとが直列接続されたプリチャージ回路と、を有するシステムメインリレーと、
前記電力ラインに取り付けられた第１コンデンサと、
外部直流電力が供給される外部充電コネクタと前記電力ラインの前記システムメインリレーと前記インバータとの間とを接続する充電用電力ラインと、前記充電用電力ラインに取り付けられた充電用リレーと、前記第１蓄電部と前記第２蓄電部とを直列に接続する直列接続用ラインと、前記直列接続用ラインに取り付けられた直列接続用リレーと、前記直列接続用ラインの前記直列接続用リレーより前記第１蓄電部側と前記電力ラインの前記負極側ラインの前記負極側リレーおよび前記プリチャージ回路より前記第２蓄電部側とを接続する並列接続用ラインと、前記並列接続用ラインに取り付けられた並列接続用リレーと、前記三相交流モータの中性点と前記直列接続用ラインの前記直列接続用リレーより前記第２蓄電部側とを接続する中性点ラインと、前記中性点ラインに取り付けられた第１中性点リレーと、前記中性点ラインの前記第１中性点リレーより前記第２蓄電部側に取り付けられた第２中性点リレーと、前記中性点ラインの前記第１中性点リレーと前記第２中性点リレーとの間と前記電力ラインの前記負極側ラインの前記負極側リレーおよび前記プリチャージ回路より前記インバータ側とに取り付けられた第２コンデンサと、を有し、前記外部直流電力を用いて前記蓄電装置を充電する直流充電装置と、
前記第１、第２中性点リレーをオンして前記外部直流電力を用いて前記蓄電装置を充電する前において、前記第１蓄電部の電圧が前記第２蓄電部の電圧以上となるまで前記外部直流電力を用いて前記第１蓄電部のみが充電されるように前記システムメインリレーと前記充電用リレーと前記直列接続用リレーと前記並列接続用リレーと前記第１、第２中性点リレーとを制御する片側充電制御を実行する制御装置と、
を備える電源装置。
続きを表示（約 560 文字）【請求項２】
請求項１記載の電源装置であって、
前記制御装置は、前記第１、第２中性点リレーをオンして前記外部直流電力を用いて前記蓄電装置を充電する前において、前記第１蓄電部の電圧と前記第２蓄電部の電圧とを比較し、前記第１蓄電部の電圧が前記第２蓄電部の電圧未満のときに前記片側充電制御を実行する
電源装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の電源装置であって、
前記制御装置は、前記第１、第２中性点リレーをオンして前記外部直流電力を用いて前記蓄電装置を充電する前において、前記第１、第２コンデンサが共にプリチャージされるように前記システムメインリレーと前記充電用リレーと前記直列接続用リレーと前記並列接続用リレーと前記第１、第２中性点リレーとを制御した後に、前記片側充電制御を実行する
電源装置。
【請求項４】
請求項１または２記載の電源装置であって、
前記片側充電制御は、前記充電用リレーと前記システムメインリレーの前記正極側リレーおよび前記負極側リレーと前記並列接続用リレーと前記第２中性点リレーとをオンし、前記システムメインリレーの前記プリチャージ用リレーと前記直列接続用リレーと前記第１中性点リレーとをオフする制御である
電源装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、電源装置に関する。
続きを表示（約 3,500 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、この種の電源装置としては、切替部と、第１入力部と、第１、第２リレー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）。切替部は、第１蓄電部（第１バッテリ）と第２蓄電部（第２バッテリ）とを直列に接続するか並列に接続するかを切り替える。第１入力部は、外部充電器に接続された外部充電器からの電力が入力される。第１リレーは、第１蓄電部の正極と第２蓄電部の正極とを接続する電力ラインに取り付けられている。第２リレーは、第１蓄電部の負極と第２蓄電部の負極とを接続する電力ラインに取り付けられている。この装置では、第１蓄電部と第２蓄電部との電圧に差があるときには、第１、第２リレーをオンして、第１、第２蓄電部の正極同士を接続すると共に第１、第２蓄電部の負極同士を接続する。これにより、第１蓄電部の電圧と第２蓄電部の電圧との間に差が発生することを抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０３０－１５０７８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年、第１蓄電部と第２蓄電部とを直列に接続することと、第１蓄電部と第２蓄電部とを並列に接続することと、を切り替え可能な電源装置が提案されている。この電源装置は、充電用電力ラインと、充電用リレーと、直列接続用ラインと、直列接続用リレーと、並列接続用ラインと、並列接続用リレーと、中性点ラインと、第１、第２中性点リレーと、第２コンデンサと、を有する直流充電装置を備える。充電用電力ラインは、外部充電コネクタと電力ラインのシステムメインリレーとインバータとの間とを接続する。充電用リレーは、充電用電力ラインに取り付けられている。直列接続用ラインは、第１蓄電部と第２蓄電部とを直列に接続する。直列接続用リレーは、直列接続用ラインに取り付けられている。並列接続用ラインは、直列接続用ラインの直列接続用リレーより第１蓄電部側と電力ラインの負極側ラインの負極側リレーおよびプリチャージ用リレーより第２蓄電部側とを接続する。並列接続用リレーは、並列接続用ラインに取り付けられている。中性点ラインは、三相交流モータの中性点と直列接続用ラインの直列接続用リレーより第２蓄電部側とを接続する。第１中性点リレーは、中性点ラインに取り付けられている。第２中性点リレーは、中性点ラインの第１中性点リレーより第２蓄電部側に取り付けられている。第２コンデンサは、中性点ラインの第１中性点リレーと第２中性点リレーとの間と、電力ラインの負極側ラインの負極側リレーよりインバータ側とに取り付けられている。この装置では、システムメインリレーの正極側リレーと充電用リレーと並列接続用リレーと第１、第２中性点リレーをオンすると共に、システムメインリレーの負極側リレーとプリチャージ用リレーと直列接続用リレーとをオフして、第１蓄電部と第２蓄電部とを並列に接続する。電源装置では、第１蓄電部と第２蓄電部とを並列に接続する前に第１蓄電部の電圧が第２蓄電部の電圧より大きいと、第１蓄電部と第２蓄電部とを並列に接続したときに第２蓄電部からインバータのダイオードとモータとを介して第１蓄電部に比較的大きな電流が流れてしまう。こうした電流は、第１蓄電部と第２蓄電部とを接続する配線などに不具合を発生させることがあり、抑制されることが望まれている。
【０００５】
本開示の電源装置は、第２蓄電部から第１蓄電部に大きな電流が流れることを抑制することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の電源装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本開示の電源装置は、
複数のスイッチング素子と前記各スイッチング素子に逆方向に並列接続されたダイオードとを有し三相交流モータを駆動するインバータ、に電力を供給する電源装置であって、
第１蓄電部と、第２蓄電部と、を有する蓄電装置と、
前記蓄電装置と前記インバータとを接続する電力ラインの正極側ラインに取り付けられた正極側リレーと、前記電力ラインの負極側ラインに取り付けられた負極側リレーと、前記負極側リレーをバイパスするようにプリチャージ用抵抗とプリチャージ用リレーとが直列接続されたプリチャージ回路と、を有するシステムメインリレーと、
前記電力ラインに取り付けられた第１コンデンサと、
外部直流電力が供給される外部充電コネクタと前記電力ラインの前記システムメインリレーと前記インバータとの間とを接続する充電用電力ラインと、前記充電用電力ラインに取り付けられた充電用リレーと、前記第１蓄電部と前記第２蓄電部とを直列に接続する直列接続用ラインと、前記直列接続用ラインに取り付けられた直列接続用リレーと、前記直列接続用ラインの前記直列接続用リレーより前記第１蓄電部側と前記電力ラインの前記負極側ラインの前記負極側リレーおよび前記プリチャージ回路より前記第２蓄電部側とを接続する並列接続用ラインと、前記並列接続用ラインに取り付けられた並列接続用リレーと、前記三相交流モータの中性点と前記直列接続用ラインの前記直列接続用リレーより前記第２蓄電部側とを接続する中性点ラインと、前記中性点ラインに取り付けられた第１中性点リレーと、前記中性点ラインの前記第１中性点リレーより前記第２蓄電部側に取り付けられた第２中性点リレーと、前記中性点ラインの前記第１中性点リレーと前記第２中性点リレーとの間と前記電力ラインの前記負極側ラインの前記負極側リレーおよび前記プリチャージ回路より前記インバータ側とに取り付けられた第２コンデンサと、を有し、前記外部直流電力を用いて前記蓄電装置を充電する直流充電装置と、
前記第１、第２中性点リレーをオンして前記外部直流電力を用いて前記蓄電装置を充電する前において、前記第１蓄電部の電圧が前記第２蓄電部の電圧以上となるまで前記外部直流電力を用いて前記第１蓄電部のみが充電されるように前記システムメインリレーと前記充電用リレーと前記直列接続用リレーと前記並列接続用リレーと前記第１、第２中性点リレーとを制御する片側充電制御を実行する制御装置と、
を備えることを要旨とする。
【０００８】
この本開示の電源装置では、第１、第２中性点リレーをオンして外部直流電力を用いて蓄電装置を充電する前において、第１蓄電部の電圧が第２蓄電部の電圧以上となるまで外部直流電力を用いて第１蓄電部のみが充電されるようにシステムメインリレーと充電用リレーと直列接続用リレーと並列接続用リレーと第１、第２中性点リレーとを制御する片側充電制御を実行する。これにより、片側充電制御を実行した後に第１、第２中性点リレーをオンしたときに、インバータが有するダイオードに順方向にバイアス電圧が印加されることが抑制されるから、第２蓄電部からインバータのダイオード、モータを介して大きな電流が流れることが抑制される。この結果、第１蓄電部から第２蓄電部に大きな電流が流れることを抑制できる。
【０００９】
また、本開示の電源装置において、前記制御装置は、前記第１、第２中性点リレーをオンして前記外部直流電力を用いて前記蓄電装置を充電する前において、前記第１蓄電部の電圧と前記第２蓄電部の電圧とを比較し、前記第１蓄電部の電圧が前記第２蓄電部の電圧未満のときに前記片側充電制御を実行してもよい。こうすれば、第１蓄電部の電圧が第２蓄電部の電圧未満であること、即ち、第１、第２中性点リレーをオンしたときにインバータが有するダイオードに順方向にバイアス電圧が印加されることを確認した上で、片側充電制御を実行できる。
【００１０】
さらに、本開示の電源装置において、前記制御装置は、前記第１、第２中性点リレーをオンして前記外部直流電力を用いて前記蓄電装置を充電する前において、前記第１、第２コンデンサが共にプリチャージされるように前記システムメインリレーと前記充電用リレーと前記直列接続用リレーと前記並列接続用リレーと前記第１、第２中性点リレーとを制御した後に、前記片側充電制御を実行してもよい。こうすれば、第１、第２コンデンサをプリチャージした後に、より確実に、第２蓄電部から第１蓄電部に大きな電流が流れることを抑制できる。
（【００１１】以降は省略されています）

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