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発明の名称 電源装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−124813(P2007−124813A)
公開日 平成19年5月17日(2007.5.17)
出願番号 特願2005−314177(P2005−314177)
出願日 平成17年10月28日(2005.10.28)
代理人 【識別番号】100064746
【弁理士】
【氏名又は名称】深見 久郎
発明者 原 浩二
要約 課題
作業安全性を確保しながら、良好な作業効率の下で外部電源から充電可能な電源装置を提供する。

解決手段
サービスプラグSP1,SP2は、バッテリモジュール2と車両負荷10との間に設けられる。システムメインリレーSMR2は、サービスプラグSP1に対して電源側に設けられ、かつシステムメインリレーSMR3は、サービスプラグSP2に対して負荷側に設けられる。バッテリモジュール2,4に対する外部充電器30の取付けは、まず、システムメインリレーSMR2,SMR3を非導通状態としてプラグ部材40をリレー回路43,47から引き抜くことによりサービスプラグSP2,SP3を脱着し、次に、プラグ部材50をリレー回路43,47に挿入することにより行なわれる。バッテリモジュール2,4は、システムメインリレーSMR2のみを導通したことに応じて外部充電器30により充電される。
特許請求の範囲
【請求項1】
電源と、
前記電源を充電可能に構成された外部電源と、
前記電源の一方極と負荷との間に接続され、外部からの操作に応じて前記電源からの出力を遮断する第1の遮断装置と、
前記電源の他方極と前記負荷との間に接続され、外部からの操作に応じて前記電源からの出力を遮断する第2の遮断装置と、
前記電源の一方極と前記第1の遮断装置との間に接続され、電気信号に応じて開閉される第1のリレーと、
前記第2の遮断装置と前記負荷との間に接続される第2のリレーとを備え、
前記第1および第2の遮断装置の各々は、
外部から操作可能に構成された第1の接続端子と、
前記電源の一方極と前記負荷との間に接続される第1の接点と、前記電源の一方極と前記外部電源の一方極との間に接続される第2の接点とを有する開閉器とを含み、
前記外部電源は、外部から操作可能に構成された第2の接続端子を含み、
前記開閉器は、
前記第1の接続端子が操作されたことに応じて前記第1の接点が開閉され、前記第2の接続端子が操作されたことに応じて前記第2の接点が開閉される、電源装置。
【請求項2】
前記第1の接点は、外部から前記第1の接続端子が前記第1の接点に対して嵌合または抜脱されたことに応じて開成または閉成され、
前記第2の接点は、外部から前記第2の接続端子が前記第2の接点に対して嵌合または抜脱されたことに応じて開成または閉成される、請求項1に記載の電源装置。
【請求項3】
前記第1のリレーは、前記第1の接続端子が前記第1の接点に対して抜脱されるのに先立って非導通され、前記第2の接続端子が前記第2の接点に対して嵌合されたことに応じて導通される、請求項2に記載の電源装置。
【請求項4】
前記第2のリレーは、前記第1の接続端子が前記第1の接点に対して抜脱されるのに先立って非導通され、前記第1の接続端子が前記第1の接点に対して嵌合されたことに応じて導通される、請求項3に記載の電源装置。
【請求項5】
前記第2の遮断装置と前記負荷との間に、前記第2のリレーと並列に接続された第3のリレーおよび抵抗とをさらに備える、請求項4に記載の電源装置。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
この発明は、電源装置に関し、特に、外部電源からの供給電力により充電可能な電源を備えた電源装置に関する。
【背景技術】
【0002】
通常、EV(Electric Vehicle)やHV(Hybrid Vehicle)等の車両において、電気エネルギーによる駆動力は、高電圧のメインバッテリから供給される直流電力をインバータによって3相交流電力を変換し、これにより3相交流モータを回転させることにより得ている。また、車両の減速時には、逆に3相交流モータの回生発電により得られる回生エネルギーをメインバッテリに蓄電することにより、エネルギーを無駄なく利用して走行している。
【0003】
高電圧のメインバッテリからなる電源装置を搭載した車両においては、3相交流モータに異常が生じた場合には、3相交流モータから回生エネルギーが得られないため、メインバッテリの充電量が低下して十分な車両の駆動力が得られない可能性がある。
【0004】
そこで、かかる不具合に対処するため、充電量が不足したメインバッテリを、外部電源からの電力供給により充電することが検討されている(たとえば特許文献1〜3参照)。
【特許文献1】特開2004−23826号公報
【特許文献2】特開平10−136570号公報
【特許文献3】特開2000−324857号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ここで、外部電源からメインバッテリを充電するにあたっては、メインバッテリからインバータに対する電力供給経路を一旦遮断し、かつ、外部電源からメインバッテリに対する電力供給経路を新たに形成する必要が生じる。
【0006】
この電力供給経路の切換えは、一般に、作業者の手動操作により、メインバッテリとインバータとを結合するためのコネクタが分離され、その後、メインバッテリ側のコネクタと外部電源側のコネクタとが結合されることにより行なわれる。
【0007】
しかしながら、EVやHV等の車両において、通常、インバータは、モータとともに、乗員座席の前部領域であるエンジンルームに配置される。特に、車両がハイブリッド自動車である場合、エンジンルームには、エンジンおよび発電機がさらに収納される。そのため、かかる一連の作業において、作業者は、先ず工具を用いてコネクタ周辺に配置される電気部品を一旦取り外し、メインバッテリとインバータとを結合するコネクタを引出す必要がある。また、充電終了後においては、当該コネクタを再び結合した後に、取り外した電気部品を元の位置に戻す作業が必要となる。
【0008】
このように、メインバッテリを外部充電するためには、これに付随して発生する作業に相当な手間を要することとなり、作業効率を低下させる要因となっていた。
【0009】
さらに、電力供給経路の切換えに関わる作業においては、前提条件として、作業者が誤って高電圧に触れることの無いように、作業安全性が十分に確保されていることが必須とされる。
【0010】
それゆえ、この発明の目的は、作業安全性を確保しながら、良好な作業効率の下で外部電源から充電可能な電源装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0011】
この発明によれば、電源装置は、電源と、電源を充電可能に構成された外部電源と、電源の一方極と負荷との間に接続され、外部からの操作に応じて電源からの出力を遮断する第1の遮断装置と、電源の他方極と負荷との間に接続され、外部からの操作に応じて電源からの出力を遮断する第2の遮断装置と、電源の一方極と第1の遮断装置との間に接続され、電気信号に応じて開閉される第1のリレーと、第2の遮断装置と負荷との間に接続される第2のリレーとを備える。第1および第2の遮断装置の各々は、外部から操作可能に構成された第1の接続端子と、電源の一方極と負荷との間に接続される第1の接点と、電源の一方極と外部電源の一方極との間に接続される第2の接点とを有する開閉器とを含む。外部電源は、外部から操作可能に構成された第2の接続端子を含む。開閉器は、第1の接続端子が操作されたことに応じて第1の接点が開閉され、第2の接続端子が操作されたことに応じて第2の接点が開閉される。
【0012】
上記の電源装置によれば、手動操作により電源回路を遮断可能に設けられた遮断装置を、外部電源による充電時には電源と外部電源との接続手段として機能させることにより、電源に対する外部電源の取付け作業を簡易に行なうことができる。さらに、電源と第1の遮断装置との間に第1のリレーを設けたことにより、作業時の遮断装置の電気的絶縁が確実となるため、作業安全性が高められる。したがって、外部電源の取付け作業の作業効率と安全性とを向上することができる。
【0013】
好ましくは、第1の接点は、外部から第1の接続端子が第1の接点に対して嵌合または抜脱されたことに応じて開成または閉成される。第2の接点は、外部から第2の接続端子が第2の接点に対して嵌合または抜脱されたことに応じて開成または閉成される。
【0014】
上記の電源装置によれば、遮断装置と同様の操作を行なうことにより電源と外部電源と接続させることができる。したがって、電源に対する外部電源の取付け作業が簡易化される。
【0015】
好ましくは、第1のリレーは、第1の接続端子が第1の接点に対して抜脱されるのに先立って非導通され、第2の接続端子が第2の接点に対して嵌合されたことに応じて導通される。
【0016】
上記の電源装置によれば、電源に対する外部電源の取付け作業期間中において、電源との電気的絶縁が確保されるため、作業の安全性が向上される。
【0017】
好ましくは、第2のリレーは、第1の接続端子が第1の接点に対して抜脱されるのに先立って非導通され、第1の接続端子が第1の接点に対して嵌合されたことに応じて導通される。
【0018】
上記の電源装置によれば、外部電源による充電時には、外部電源と負荷とは電気的に絶縁されることから、外部電源からの電力が無駄に負荷に流れ込むのが抑えされる。
【0019】
好ましくは、電源装置は、第2の遮断装置と負荷との間に、第2のリレーと並列に接続された第3のリレーおよび抵抗とをさらに備える。
【0020】
上記の電源装置によれば、第2および第3のリレーおよび抵抗は、第1および第2の遮断装置の操作により電源から絶縁されるため、故障時のメンテナンスが可能となる。
【発明の効果】
【0021】
この発明によれば、手動操作により電源回路を遮断可能に設けられた遮断装置を、外部電源による充電時には電源と外部電源との接続手段として機能させることにより、電源に対する外部電源の取付け作業を簡易に行なうことができる。さらに、電源と第1の遮断装置との間に第1のリレーを設けたことにより、作業時の遮断装置の電気的絶縁が確実となるため、作業安全性が高められる。したがって、外部電源の取付け作業の作業効率と安全性とを向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0022】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。
【0023】
<一般的な電源装置における外部電源を用いた充電方法>
この発明の実施の形態による電源装置を説明するにあたっては、最初に、比較のために、電源装置において一般的に用いられる電源の充電方法について説明する。
【0024】
図4は、汎用される電源装置の一例を説明するための概略ブロック図である。
図4を参照して、電源装置は、たとえば電源によってモータを駆動して車両を推進させる電気自動車、ハイブリッド自動車または燃料電池車に搭載される。電源装置は、直列に接続されるバッテリモジュール2,4と、バッテリモジュール2および4を直列に接続する経路上に設けられるヒューズ素子FSおよびサービスプラグSPと、システムメインリレーSMR1〜SMR3と、抵抗R1と、バッテリモジュール2,4からの電力を車両負荷10に供給するための電源線12,14と、システムメインリレーSMR1〜SMR3の導通/非導通の制御を行なう制御装置20とを備える。
【0025】
バッテリモジュール2,4は、各々が複数のバッテリセルが直列接続された構成からなる高電圧バッテリである。高電圧バッテリであるバッテリモジュール2,4と車両負荷10とを結ぶ高電圧系統は、車体による接地(ボディアース)との電気的絶縁が確保されるように、絶縁被膜シールドケーブルなどからなる電源線12,14により配線される。
【0026】
車両負荷10は、たとえば車輪を駆動する駆動システムであり、この駆動システムは、モータおよびモータを駆動するインバータを含む(ともに図示せず)。インバータは、電源線12,14を介してバッテリモジュール2,4から直流電圧が供給されると、その直流電圧を交流電圧に変換してモータを駆動する。これにより、モータは、駆動輪を駆動するためのトルクを発生する。また、ハイブリッド自動車においては、モータは、駆動輪を駆動するモータではなく、エンジンにて駆動される発電機の機能を持つように、そして、エンジンに対して電動機として動作し、たとえばエンジン始動を行ない得るようなモータであってもよい。
【0027】
システムメインリレーSMR1〜SMR3は、バッテリモジュール2および4から車両負荷10に対する電力供給経路を導通/遮断する。具体的には、システムメインリレーSMR2は、バッテリモジュール2の正極と車両負荷10との間に接続される。システムメインリレーSMR1は、バッテリモジュール2の正極と車両負荷10との間に抵抗R1を介して接続される。システムメインリレーSMR3は、バッテリモジュール4の負極と車両負荷10との間に接続される。システムメインリレーSMR1〜SMR3は、制御装置20からの信号SEにより導通/非導通される。
【0028】
ヒューズ素子FSおよびサービスプラグSPは、点検整備時や事故発生時において取り外されることによって非導通状態となり、バッテリモジュール2,4の中間位置で高電圧系統を遮断する。これにより、メンテナンスを行なう作業者が誤って高電圧に触れることが無くなり、作業安全性が確保される。
【0029】
以上の構成において、たとえばモータの故障が生じた場合には、モータで電力を回生できないためにバッテリモジュール2,4への電力供給が不可能となる。あるいは、バッテリモジュール2,4を長期間にわたって放置していた場合には、自己放電によって充電量が著しく低下する可能性がある。このような場合、低下したバッテリモジュール2,4の充電量を回復させる手段として、車両外部に設けられた外部充電器30を用いてバッテリモジュール2,4の充電が行なわれる。
【0030】
詳細には、電源装置は、通常、図4に示すように、電源装置側の電源線12,14に接続されるコネクタCN1と、車両負荷10に接続されるコネクタCN2とが結合されることにより、車両負荷10に電気的に接続される。
【0031】
そして、外部充電器30を用いたバッテリモジュール2,4の充電動作を実行するときには、電源装置のコネクタCN1は、作業者の手作業によって、車両負荷10側のコネクタCN2と分離された後に、外部充電器30のコネクタCN3に結合される(図中の矢印参照)。これにより、バッテリモジュール2,4は、外部充電器30と電気的に接続され、外部充電器30から供給される電力によって所望の充電量まで充電される。
【0032】
そして、バッテリモジュール2,4の充電動作が終了すると、再び作業者の手作業によって、コネクタCN1は、コネクタCN2から分離され、その後コネクタCN2に結合される。以降において、車両負荷10は、バッテリモジュール2,4に蓄積された電力により駆動される。
【0033】
ここで、一連のバッテリモジュール2,4の充電動作において、電源装置と車両負荷10および外部充電器30との間の電気的接続の切換えは、上述したように作業者がコネクタを手動操作することにより行なわれる。このとき、最初に、サービスプラグSPが取り外されて高電圧系統が遮断され、作業安全性が確保された上で、作業者によりコネクタの分離および結合が行なわれる。
【0034】
通常、インバータおよびモータを含む車両負荷10は、車両において乗員座席の前部領域であるエンジンルームに配置される。車両がハイブリッド自動車である場合、エンジンルームには、エンジンおよび発電機がさらに収納される。
【0035】
そのため、電源装置のコネクタCN1と車両負荷10のコネクタCN2との分離作業において、作業者は、工具を用いてコネクタ周辺に配置される電気部品を一旦取り外してコネクタを引出す作業を新たに行なう必要がある。さらに、充電終了後においては、取り出した電気部品を元の位置に戻す作業が必要となる。したがって、バッテリモジュール2,4の充電動作に付随して発生する作業に相当な手間を要することとなり、作業効率を低下させる要因となっていた。
【0036】
また、これらの作業の前提として、作業者が誤って高電圧に触れることの無いように、作業安全性が十分に確保されていることが必須であることは明らかである。
【0037】
したがって、より簡易かつ安全な操作により電源装置と車両負荷および外部充電器との接続の切換えを行なうことができれば、作業効率および作業安全性が著しく向上されることは明らかである。
【0038】
<この発明による電源装置における外部電源を用いた充電方法>
この発明による電源装置は、以下に述べるように、作業者の手動操作により高電圧系統を遮断可能に設けられたサービスプラグを、電源装置と外部充電器30との接続手段として利用することを特徴とする。これによれば、プラグの着脱という簡易な作業によりバッテリモジュール2,4の充電動作を行なうことが可能となる。
【0039】
また、システムメインリレーSMR1〜SMR3を、サービスプラグに対して、プラグ着脱時に電源装置からの電気的絶縁が確保されるように配置することをさらなる特徴とする。これによれば、外部充電器30の取付け作業の安全性が向上される。
【0040】
図1は、この発明の実施の形態に従う電源装置の概略ブロック図である。
図1を参照して、電源装置は、バッテリモジュール2,4と、電源線12,14と、システムメインリレーSMR1〜SMR3と、抵抗R1と、サービスプラグSP1,SP2と、ヒューズ素子FSとを備える。
【0041】
図1の電源装置は、図4の従来の電源装置に対して、サービスプラグの構成の変更および、当該変更に伴なうサービスプラグとシステムリレーとの位置関係の変更を施したものである。以下にこれらの変更点について詳細に説明する。
【0042】
1.サービスプラグの構成の変更
この発明による電源装置において、従来、バッテリモジュール2,4の中間位置に設置されていたサービスプラグSP(図4参照)は、電源線12,14上にそれぞれ設置されるサービスプラグSP1,SP2に変更される。
【0043】
詳細には、サービスプラグSP1は、電源線12上であって、バッテリモジュール2の正極と車両負荷10との間に設けられる。サービスプラグSP1は、接続端子41と、電源線12上に配されたリレー回路43とを含む。
【0044】
リレー回路43は、バッテリモジュール2の正極および車両負荷10に対応してそれぞれ設けられた通電部42,44からなるリレー接点を有する。サービスプラグSP1の装着時において、接続端子41と通電部42,44とが電気的に接続されることによりリレー接点が閉成される。これにより、リレー回路43は導通状態となり、バッテリモジュール2の正極と車両負荷10とを電気的に接続する。
【0045】
サービスプラグSP2は、電源線14上であって、バッテリモジュール4の負極と車両負荷10との間に設けられる。サービスプラグSP2は、接続端子45と、電源線14上に配されたリレー回路47とを含む。
【0046】
リレー回路47は、バッテリモジュール4の負極と車両負荷10に対応してそれぞれ設けられた通電部46,48からなるリレー接点を有する。サービスプラグSP2の装着時において、接続端子45と通電部46,48とが電気的に接続されることによりリレー接点が閉成される。これにより、リレー回路47が導通状態となり、バッテリモジュール4の負極と車両負荷10とを電気的に接続する。
【0047】
そして、サービスプラグSP1,SP2の装着は、後述するように、接続端子41,45に共通して設けられたプラグ部材40を電源装置に挿入することにより一括して行なわれる。これにより、リレー回路43,47は導通状態に駆動され、バッテリモジュール2,4から車両負荷10に電力が供給される。
【0048】
また、サービスプラグSP1の脱着時において、リレー回路43は、接続端子41と通電部42,44とが電気的に分離されることによりリレー接点が開成される。これにより、リレー回路43は非導通状態となり、バッテリモジュール2の正極と車両負荷10とを電気的に分離する。
【0049】
サービスプラグSP2においても同様に、サービスプラグSP2の脱着時において、リレー回路47は、接続端子45と通電部46,48とが電気的に分離されることによりリレー接点が開成される。これにより、リレー回路47は非導通状態となり、バッテリモジュール4の負極と車両負荷10とを電気的に分離する。
【0050】
そして、サービスプラグSP1,SP2の脱着は、後述するように、接続端子41,45に共通して設けられたプラグ部材40をリレー回路43,47から引き抜くことにより一括して行なわれる。これにより、リレー回路43,47は非導通状態に駆動され、バッテリモジュール2,4から車両負荷10への電力供給が遮断される。
【0051】
そして、電源装置において、バッテリモジュール2,4を外部充電器30により充電する場合には、上記の方法によりプラグ部材40をリレー回路43,47から引き抜いた後に、図中の矢印で示すように、外部充電器30に配されるプラグ部材50をリレー回路43,47に挿入することにより、バッテリモジュール2,4と外部充電器30とが電気的に接続される。
【0052】
詳細には、外部充電器30は、外部充電器30から電力の供給を受ける電源線32,34と、電源線32,34の一方端とバッテリモジュール2,4とを電気的に接続するためのプラグ部材50とを有する。
【0053】
プラグ部材50は、外部電源の正極側の電源線32の一方端に配されたプラグP1と、外部電源の負極側の電源線34の一方端に配されたプラグP2とからなる。
【0054】
プラグP1は、電源線32の一方端に設けられた通電部54と、通電部54に電気的に接続される接続端子51とを有する。プラグP1の装着時において、接続端子51は、リレー回路43の通電部42と電気的に接続される。このとき、接続端子51は通電部54とも接続されていることから、リレー回路43は、通電部42と通電部54とを新たなリレー接点とするように形成される。そして、通電部42,54と接続端子51とが電気的に接続されることによりリレー接点が閉成されると、リレー回路43は導通状態となる。これにより、バッテリモジュール2の正極と外部電源の正極とが電気的に接続される。
【0055】
プラグP2は、電源線34の一方端に設けられた通電部58と、通電部58に電気的に接続される接続端子55とを有する。プラグP2の装着時において、接続端子55は、リレー回路47の通電部46と電気的に接続される。このとき、接続端子55は通電部58とも接続されていることから、リレー回路47は、通電部46と通電部58とを新たなリレー接点とするように形成される。そして、通電部46,58と接続端子55とが電気的に接続されることによりリレー接点が閉成されると、リレー回路47は導通状態となる。これにより、バッテリモジュール4の負極と外部電源の負極とが電気的に接続される。
【0056】
そして、プラグ部材50をリレー回路43,47に挿入することにより、プラグP1,P2が一括して装着されると、リレー回路43,47が導通される。これにより、バッテリモジュール2,4は、電源線32,34を介して外部充電器30と電気的に接続され、外部充電器30からの電力を受けて充電される。
【0057】
図2は、図1におけるプラグ部材40およびプラグ部材50の詳細な構造を説明するための図である。
【0058】
図2を参照して、プラグ部材40において、接続端子41,45は、それぞれ、支持部材401から突出した2個のプラグ端子により設けられる。2個のプラグ端子は、互いに導通された導体からなる。電源装置側では、接続端子41に対応するソケット部420,440と、接続端子45に対応するソケット部460,480とが、バッテリモジュール2,4、電源線12,14およびシステムリレーSMR1〜SMR3を収容する筐体100の外面上に設けられる。
【0059】
ソケット部420,440は、筐体100の内部において、リレー回路43の通電部42,44とそれぞれ電気的に接続される。したがって、接続端子41からなるプラグ端子をソケット部420,440に嵌合することにより、通電部42,44からなるリレー接点が閉成されてリレー回路43が導通される。
【0060】
ソケット部460,480は、筐体100の内部において、リレー回路47の通電部46,48とそれぞれ電気的に接続される。したがって、接続端子45からなるプラグ端子をソケット部460,480に嵌合することにより、通電部46,48からなるリレー接点が閉成されてリレー回路47が導通される。
【0061】
そして、バッテリモジュール2,4から車両負荷10に対する電力供給経路の接続は、図中の矢印LN2で示す方向に従って、プラグ部材40のプラグ端子を対応するソケット部へ嵌合することにより行なわれる。また、バッテリモジュール2,4から車両負荷10に対する電力供給経路の遮断は、プラグ部材40のプラグ端子をソケット部から抜脱することにより行なわれる。
【0062】
サービスプラグSP1,SP2のプラグ部材40の嵌合および抜脱は、作業者の手動操作により行なわれる。このとき、作業者と接触する筐体100の外面は絶縁物で覆われているため、高電圧が印加される通電部との電気的絶縁が確保される。これにより作業安全性が保証される。
【0063】
外部充電器30において、プラグ部材50は、上述したプラグ部材40と略同じ構造を有するように構成される。
【0064】
具体的には、プラグ部材50において、接続端子51,55は、それぞれ、支持部材501から突出した2個のプラグ端子により設けられる。2個のプラグ端子は、互いに導通された導体からなる。電源装置側では、接続端子51に対応するソケット部420,540と、接続端子55に対応するソケット部460,580とが筐体100の外面上にそれぞれ設けられる。
【0065】
ソケット部420,540は、筐体100の内部において、リレー回路43の通電部42およびプラグP1の通電部54とそれぞれ電気的に接続される。したがって、接続端子51からなるプラグ端子をソケット部420,540に嵌合することによって、通電部42,54からなるリレー接点が閉成されてリレー回路43が導通される。
【0066】
ソケット部460,580は、筐体100の内部において、リレー回路47の通電部46およびプラグP1の通電部58とそれぞれ電気的に接続される。したがって、接続端子55からなるプラグ端子をソケット部460,580に嵌合することによって、通電部46,58からなるリレー接点が閉成されてリレー回路47が導通される。
【0067】
そして、外部充電器30からバッテリモジュール2,4に対する電力供給経路の接続は、図中の矢印LN1で示す方向に従って、プラグ部材50のプラグ端子を対応するソケット部に嵌合することにより行なわれる。また、外部充電器30からバッテリモジュール2,4に対する電力供給経路の遮断は、プラグ部材50のプラグ端子をソケット部から抜脱することにより行なわれる。
【0068】
この発明によれば、外部充電器30とバッテリモジュール2,4との接続は、作業者がまず手作業で筐体100の外面に設けられたソケット部からプラグ部材40を抜脱してバッテリモジュール2,4と車両負荷10とを切り離し、続いて、ソケット部に対してプラグ部材50を嵌合することにより、容易に行なうことができる。したがって、電源装置と車両負荷10とを結合するためのコネクタCN1を用いて外部充電器30と電源装置とを接続する図4に示す従来の電源装置に対して、作業を短時間かつ容易に行なうことができるため、作業効率を著しく向上することができる。
【0069】
なお、外部充電器30のプラグ部材50は、サービスプラグSP1,SP2のプラグ部材40と同様に、絶縁物で覆われた筐体100の外面から嵌合または抜脱が行なわれるため、高電圧が印加される通電部との電気的絶縁が確保される。
【0070】
2.サービスプラグとシステムメインリレーとの位置関係の変更
この発明による電源装置において、システムメインリレーSMR1〜SMR3は、上述したサービスプラグの構成の変更に伴ない以下のように配置される。
【0071】
バッテリモジュール2の正極に接続されるシステムメインリレーSMR2と、バッテリモジュール4の負極に接続されるシステムメインリレーSMR3とは、サービスプラグSP1,SP2に対して、一方が電源側に位置し、かつ他方が負荷側に位置するように設けられる。図1では、システムメインリレーSMR2がサービスプラグSP1に対して電源側に設けられ、かつシステムメインリレーSMR3がサービスプラグSP2に対して負荷側に設けられる。
【0072】
このようにシステムメインリレーSMR2,3を配置したことによって、サービスプラグSP1に対して電源側に配されたシステムメインリレーSMR2に対しては、外部充電器30の取付け作業におけるプラグ部材40,50の電気的絶縁を確保する機能を持たせることができる。
【0073】
すなわち、作業者の手作業で行なわれるプラグ部材40の引き抜き、およびプラグ部材50の挿入にあたっては、システムメインリレーSMR2は制御装置20からの信号SEにより非導通される。これにより、高圧電源系統からの完全に絶縁された状態で作業を行なうことができ、作業安全性が確保される。
【0074】
さらに、システムメインリレーSMR2に対しては、通常のバッテリモジュール2,4から車両負荷10に対する電力供給経路を接続/遮断する機能に加えて、外部充電器30からバッテリモジュール2,4に対する電流供給経路を接続/遮断する機能を持たせることができる。
【0075】
すなわち、システムメインリレーSMR2は、外部充電器30のプラグ部材50が電源装置に挿入されたことに応じて、制御装置20からの信号により導通される。これにより、外部充電器30からバッテリモジュール2,4に対する電力供給が開始される。
【0076】
そして、バッテリモジュール2,4の充電を停止させたいときには、システムメインリレーSMR2は、制御装置20からの信号SEにより非導通される。これにより、外部充電器30からバッテリモジュール2,4に対する電力供給経路が遮断され、バッテリモジュール2,4の充電が停止される。例えば車両負荷10から駆動要求があった場合に、制御装置20が信号SEを出力してシステムメインリレーSMR2を非導通させる構成とすれば、電力供給経路の切換え作業を安全かつ迅速に行なうことができる。
【0077】
一方、サービスプラグSP2に対して負荷側に配されたシステムメインリレーSMR3に対しては、通常のバッテリモジュール2,4から車両負荷10に対する電力供給経路を接続/遮断する機能に加えて、外部充電器30から車両負荷10に対する電流供給経路を遮断する機能を持たせることができる。
【0078】
すなわち、システムメインリレーSMR3は、外部充電器30のプラグ部材50が電源装置に装着されているときには、制御装置20からの信号SEにより非導通される。これにより、バッテリモジュール2,4の充電時において外部充電器30からの高電圧が車両負荷10に印加されるのを防止することができる。
【0079】
さらに、図1に示すように、システムメインリレーSMR1および抵抗R1を、システムメインリレーSMR3と並列に接続して、システムメインリレーSMR1,SMR3および抵抗R1をケース100の外部に設ける構成とすれば、これらのリレーが溶着した場合であっても、プラグ部材40を電源装置から引き抜くことにより溶着したリレーのメンテナンスを行なうことが可能となる。
【0080】
なお、図1とは逆に、システムメインリレーSMR2をサービスプラグSP1に対して負荷側に設け、かつシステムメインリレーSMR3をサービスプラグSP2に対して電源側に設けるように構成しても、図1の場合と同様の効果を得ることは明らかである。
【0081】
図3は、図1の電源装置におけるバッテリモジュール2,4の充電動作における作業手順を説明するためのフローチャートである。
【0082】
図3を参照して、バッテリモジュール2,4の充電量が低下したことに応じて外部充電器30による充電が要求された場合には(ステップS01)、制御装置20は、システムメインリレーSMR2,SMR3をオフ(非導通)するための信号SEを生成してシステムメインリレーSMR2,SMR3へ出力する(ステップS02)。これにより、システムメインリレーSMR2,SMR3が非導通状態となり、バッテリモジュール2,4から車両負荷10に対する電力供給経路が遮断される。
【0083】
次に、作業者によりプラグ部材40が電源装置のケース100の外面に設けられたソケット部から引き抜かれる。これにより、サービスプラグSP1,SP2が脱着され、リレー回路43,47が非導通状態となる(ステップS03)。
【0084】
そして、上記のソケット部には、作業者によって外部充電器30のプラグ部材50が挿入される。これにより、プラグP1,P2が装着されてリレー回路43,47が導通状態となり、外部充電器30とバッテリモジュール2,4とが接続される(ステップS04)。
【0085】
次に、制御装置20からシステムリレーSMR2をオン(導通)するための信号SEが生成されてシステムメインリレーSMR2へ出力される(ステップS05)。これにより、システムメインリレーSMR2のみが導通状態となる。
【0086】
以上のステップS04,S05により外部充電器30からバッテリモジュール2,4に対する電力供給経路が接続されると、外部充電器30から供給された電力によりバッテリモジュール2,4が充電される(ステップS06)。
【0087】
そして、バッテリモジュール2,4の充電量が所定量に達したことに応じて充電が完了したと判断されると、制御装置20は、システムメインリレーSMR2をオフするための信号SEを生成してシステムメインリレーSMR2へ出力する(ステップS08)。これにより、外部充電器30からバッテリモジュール2,4に対する電力供給経路が遮断される。
【0088】
そして、バッテリモジュール2,4の充電が完了したことに応じて作業者により外部充電器30のプラグ部材50がケース100のソケット部から引き抜かれる(ステップS09)。続いて、ソケット部にプラグ部材40が挿入されることにより、サービスプラグSP1,SP2が装着される(ステップS10)。最後に、制御装置20からは、通常の車両負荷10の起動時おいてバッテリモジュール2,4と車両負荷10とを接続させるのと同様の手順で、システムメインリレーSMR1〜SMR3をオンするための信号SEが出力される(ステップS10)。すなわち、最初にシステムメインリレーSMR1,SMR2を導通させることにより突入電流が抑制される。その後、システムメインリレーSMR3を導通させる一方で、システムメインリレーSMR1を非導通させることにより、抵抗R1による電力損失を伴なうことなく車両負荷10に対する電力供給が可能となる。
【0089】
なお、図1,2の電源装置において、サービスプラグSP1,SP2はそれぞれ、この発明の「第1の遮断装置」および「第2の遮断装置」に相当し、システムメインリレーSMR2,SMR3はそれぞれ、この発明の「第1のリレー」および「第2のリレー」に相当する。
【0090】
以上のように、この発明の実施の形態によれば、電源装置に対する外部充電器の取付け作業を、電源装置と外部充電器との間のプラグ部材の着脱作業によって簡易かつ短期間に行なうことができる。さらに、システムメインリレーの一方をサービスプラグに対して電源側に設置したことにより、高電圧からの電気的絶縁が確保される。このように、この発明による電源装置は、外部充電器の取付け作業における作業効率および安全性を向上することができる。
【0091】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【0092】
この発明は、外部電源からの供給電力により充電可能な電源を備えた電源装置に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【0093】
【図1】この発明の実施の形態に従う電源装置の概略ブロック図である。
【図2】図1におけるプラグ部材の詳細な構造を説明するための図である。
【図3】図1の電源装置におけるバッテリモジュールの充電動作における作業手順を説明するためのフローチャートである。
【図4】汎用される電源装置の一例を説明するための概略ブロック図である。
【符号の説明】
【0094】
2,4 バッテリモジュール、10 車両負荷、12,14 電源線、20 制御装置、30 外部充電器、32,34 電源線、40,50 プラグ部材、41,45,51,55 接続端子、42,44,46,48,54,58 通電部、43,47 リレー回路、50 プラグ部材、100 筐体、401,501 支持部材、420,440,460,480,540,580 ソケット部、CN1〜CN3 コネクタ、FS ヒューズ素子、P1,P2 プラグ、SMR1〜SMR3 システムメインリレー、SP1,SP2 サービスプラグ。




 

 


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