JP7524733B2 - Electric vehicle power supply system - Google Patents
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Description
ここに開示された技術は、複数の電池モジュールを備える、電動車両の電源システムに関する。 The technology disclosed herein relates to a power supply system for an electric vehicle that includes multiple battery modules.
特許文献1では、直列接続された複数の電池セルを含む車両用のバッテリモジュールを備えるバッテリ制御システムが開示されている。バッテリモジュールの一部の電池セルが、走行用回転電機と補機負荷との両方への電力供給に用いられている。そして、DC/DCコンバータのスイッチング素子の動作を制御することによって、補機共用セルのSOC(State Of Charge)の下限割れを防止している。
しかしながら、特許文献1の構成では、バッテリモジュールの電池セルの中で、走行用回転電機と補機負荷との両方への電力供給に用いられる電池セルが、予め決まっている。このため、この補機共用セルと、その他の高電圧電源専用セルとの間で、SOCにばらつきが生じることが懸念される。
However, in the configuration of
ここに開示された技術は、複数の電池モジュールを備える、電動車両の電源システムについて、各電池モジュールのSOCのばらつきを抑制可能にすることを目的とする。 The technology disclosed herein aims to reduce variation in the SOC of each battery module in a power supply system for an electric vehicle equipped with multiple battery modules.
ここに開示された技術では、電動車両の電源システムは、複数の電池モジュールと、当該電動車両の補機に供給するための、第1電圧の電力を出力する低電圧出力端子と、当該電動車両の電動機に供給するための、前記第1電圧よりも高い第2電圧の電力を出力する高電圧出力端子と、接地端子と、前記電源システム内の電源ラインに設けられた複数のリレーと、前記複数のリレーの開閉状態を制御する制御部とを備え、前記複数のリレーは、前記各電池モジュールの正極と前記低電圧出力端子とを接続する電源ラインにそれぞれ設けられた、複数の第1リレーと、前記各電池モジュールの負極と前記接地端子とを接続する電源ラインにそれぞれ設けられた、複数の第2リレーと、前記複数の電池モジュールを直列かつ環状に接続する環状電源ラインにおいて、前記電池モジュール同士の間にそれぞれ設けられた、複数の第3リレーと、前記各電池モジュールの正極と前記高電圧出力端子とを接続する電源ラインにそれぞれ設けられた、複数の第4リレーとを含む。 In the technology disclosed herein, a power supply system for an electric vehicle includes a plurality of battery modules, a low-voltage output terminal that outputs power of a first voltage to be supplied to an auxiliary device of the electric vehicle, a high-voltage output terminal that outputs power of a second voltage higher than the first voltage to be supplied to an electric motor of the electric vehicle, a ground terminal, a plurality of relays provided on a power supply line in the power supply system, and a control unit that controls the open/closed state of the plurality of relays, and the plurality of relays include a plurality of first relays provided on a power supply line that connects the positive electrode of each battery module to the low-voltage output terminal, a plurality of second relays provided on a power supply line that connects the negative electrode of each battery module to the ground terminal, a plurality of third relays provided between the battery modules in a circular power supply line that connects the plurality of battery modules in series and in a circular manner, and a plurality of fourth relays provided on a power supply line that connects the positive electrode of each battery module to the high-voltage output terminal.
この構成によると、複数の第1リレーおよび複数の第2リレーの開閉状態を制御することによって、複数の電池モジュールのうちのいずれかを選択して、低電圧出力端子と接地端子との間に接続することができる。また、複数の第3リレーおよび複数の第4リレーの開閉状態を制御することによって、複数の電池モジュールを直列接続して、高電圧出力端子と接地端子との間に接続することができる。これにより、電動機に供給するための第2電圧の電力を出力しつつ、補機に供給するための第1電圧の電力を出力することができ、かつ、第1電圧の電力を出力する電池モジュールを、複数の電池モジュールの中から選択することができる。したがって、第2電圧の電力を出力しつつ、第1電圧の電力を出力する電池モジュールを適宜切り換えることができるので、各電池モジュールのSOCのばらつきを抑制することが可能になる。 According to this configuration, by controlling the open/close states of the multiple first relays and the multiple second relays, one of the multiple battery modules can be selected and connected between the low voltage output terminal and the ground terminal. In addition, by controlling the open/close states of the multiple third relays and the multiple fourth relays, the multiple battery modules can be connected in series between the high voltage output terminal and the ground terminal. This makes it possible to output power of the first voltage to be supplied to the auxiliary equipment while outputting power of the second voltage to be supplied to the electric motor, and to select the battery module that outputs power of the first voltage from among the multiple battery modules. Therefore, since it is possible to appropriately switch between the battery modules that output power of the first voltage while outputting power of the second voltage, it is possible to suppress variations in the SOC of each battery module.
また、前記制御部は、前記複数の電池モジュールのうちのいずれか1つである第1電池モジュールから、前記第1電圧の電力を出力させるとき、前記複数の第1リレーのうち、前記第1電池モジュールに対応する第1リレーを閉状態にし、他の第1リレーを開状態にし、前記複数の第2リレーのうち、前記第1電池モジュールに対応する第2リレーを閉状態にし、他の第2リレーを開状態にし、前記複数の第3リレーのうち、前記第1電池モジュールと、前記環状電源ラインにおいて前記第1電池モジュールの負極側に位置する電池モジュールとの間の第3リレーを開状態にし、他の第3リレーを閉状態にし、前記複数の第4リレーのうち、前記環状電源ラインにおいて前記第1電池モジュールの負極側に位置する電池モジュールに対応する第4リレーを閉状態にし、他の第4リレーを開状態にする、としてもよい。 In addition, when the control unit causes a first battery module, which is one of the plurality of battery modules, to output power of the first voltage, the control unit may: among the plurality of first relays, close a first relay corresponding to the first battery module and open other first relays; among the plurality of second relays, close a second relay corresponding to the first battery module and open other second relays; among the plurality of third relays, open a third relay between the first battery module and a battery module located on the negative electrode side of the first battery module in the annular power supply line and close other third relays; and among the plurality of fourth relays, close a fourth relay corresponding to a battery module located on the negative electrode side of the first battery module in the annular power supply line and open other fourth relays.
これにより、第1電池モジュールから補機に供給するための第1電圧の電力を出力させつつ、複数の電池モジュールを直列に接続して電動機に供給するための第2電圧の電力を出力させることができる。 This allows the first battery module to output power of a first voltage to be supplied to an auxiliary device, while multiple battery modules can be connected in series to output power of a second voltage to be supplied to an electric motor.
また、前記制御部は、前記複数の電池モジュールのSOC(State Of Charge)を取得可能であり、かつ、前記複数の電池モジュールのSOCにアンバランスがあると判定したとき、前記第1電圧の電力を出力させる電池モジュールを切り換える、としてもよい。 The control unit may also be capable of acquiring the SOC (State Of Charge) of the plurality of battery modules, and when it determines that there is an imbalance in the SOC of the plurality of battery modules, it may switch the battery module that outputs the first voltage power.
これにより、各電池モジュールのSOCのアンバランスを抑制することができる。 This helps prevent imbalances in the SOC of each battery module.
また、前記制御部は、当該電動車両のイグニッションがオフのとき、所定の切替シーケンスを実行するものであり、前記所定の切替シーケンスは、前記複数の第3リレーと、前記複数の第4リレーとを、開状態にするステップと、前記複数の第1リレーと、前記複数の第2リレーとを、閉状態にするステップとを有する、としてもよい。 The control unit may also execute a predetermined switching sequence when the ignition of the electric vehicle is off, and the predetermined switching sequence may include a step of opening the third relays and the fourth relays, and a step of closing the first relays and the second relays.
これにより、イグニッションがオフのとき、複数の電池モジュールが並列に接続されるので、各電池モジュール間で充放電が行われ、SOCのアンバランスが修正される。 As a result, when the ignition is off, multiple battery modules are connected in parallel, allowing charging and discharging between each battery module, correcting any SOC imbalance.
また、前記制御部は、前記第1電圧の電力を出力させる電池モジュールを、前記第1電池モジュールから、第2電池モジュールに切り換えるとき、所定の切替シーケンスを実行するものであり、前記所定の切替シーケンスは、前記複数の第3リレーと、前記複数の第4リレーとを、開状態にするステップと、前記複数の第1リレーのうち、前記第2電池モジュールに対応する第1リレーを閉状態にするとともに、前記複数の第2リレーのうち、前記第2電池モジュールに対応する第2リレーを閉状態にするステップと、前記複数の第1リレーのうち、前記第1電池モジュールに対応する第1リレーを開状態にするとともに、前記複数の第2リレーのうち、前記第1電池モジュールに対応する第2リレーを開状態にするステップと、前記複数の第3リレーのうち、前記第2電池モジュールと、前記環状電源ラインにおいて前記第2電池モジュールの負極側に位置する電池モジュールとの間の第3リレー以外の、第3リレーを閉状態にするステップと、前記複数の第4リレーのうち、前記環状電源ラインにおいて前記第2電池モジュールの負極側に位置する電池モジュールに対応する第4リレーを閉状態にするステップとを有する、としてもよい。 The control unit may also execute a predetermined switching sequence when switching the battery module that outputs the first voltage from the first battery module to the second battery module, and the predetermined switching sequence may include a step of opening the plurality of third relays and the plurality of fourth relays, a step of closing a first relay corresponding to the second battery module among the plurality of first relays and closing a second relay corresponding to the second battery module among the plurality of second relays, a step of opening a first relay corresponding to the first battery module among the plurality of first relays and opening a second relay corresponding to the first battery module among the plurality of second relays, a step of closing a third relay among the plurality of third relays other than the third relay between the second battery module and the battery module located on the negative electrode side of the second battery module in the annular power supply line, and a step of closing a fourth relay among the plurality of fourth relays corresponding to the battery module located on the negative electrode side of the second battery module in the annular power supply line.
これにより、補機に供給するための第1電圧の電力を出力する電池モジュールを、確実に切り換えることができる。 This allows the battery module that outputs the first voltage power to be supplied to the auxiliary equipment to be reliably switched.
また、前記複数の電池モジュールは、それぞれ、複数のセルと、前記複数のセルを直列接続して電力を出力する第1状態と、前記複数のセルを並列接続する第2状態とを切り換え可能に構成された出力機構とを備えており、前記制御部は、前記各電池モジュールの前記出力機構の状態を制御するものであり、かつ、電力を出力させる前記電池モジュールについて、前記出力機構を、前記第1状態に設定し、電力を出力させない前記電池モジュールについて、前記出力機構を、前記第2状態に設定する、としてもよい。 In addition, each of the battery modules may include a plurality of cells and an output mechanism that is configured to be switchable between a first state in which the cells are connected in series to output power and a second state in which the cells are connected in parallel, and the control unit may control the state of the output mechanism of each of the battery modules, and may set the output mechanism of the battery modules that output power to the first state and set the output mechanism of the battery modules that do not output power to the second state.
これにより、電力を出力させない電池モジュールについて、その内部の複数のセルの充電状態をバランスさせることができる。 This allows the charge state of the multiple cells inside a battery module that is not outputting power to be balanced.
以上説明したように、ここに開示された技術によると、複数の電池モジュールを備える電動車両の電源システムについて、補機に供給するための低電圧電力を出力する電池モジュールを切り換えることができるので、各電池モジュールのSOCのばらつきを抑制することが可能になる。 As described above, the technology disclosed herein allows the power supply system of an electric vehicle equipped with multiple battery modules to switch between battery modules that output low-voltage power to be supplied to auxiliary equipment, thereby making it possible to suppress variation in the SOC of each battery module.
以下、例示的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。 An exemplary embodiment will be described in detail below with reference to the drawings.
図1は実施形態に係る電動車両の電源システムの構成例である。図1の電源システムは、4個の電池モジュール10(図では1~4の番号を付しており、以下、適宜、モジュール1~4と称する)を備える。各電池モジュール10は、電圧12Vの電力を出力するものとする。ただし、本開示において、電源システムが備える電池モジュール10の個数は4個に限られるものではなく、また、電池モジュール10の出力電圧は12Vに限られるものではない。
Figure 1 shows an example of the configuration of a power supply system for an electric vehicle according to an embodiment. The power supply system in Figure 1 includes four battery modules 10 (numbered 1 to 4 in the figure, and hereinafter referred to as
図1の電源システムは、低電圧出力端子21と、高電圧出力端子22と、接地端子23とを備える。低電圧出力端子21は、主として車両の補機に電力を供給するための端子であり、高電圧出力端子22は、主として車両を駆動するモータに電力を供給するための端子である。本実施形態では、低電圧出力端子21は12V電力を出力し、高電圧出力端子22は48V電力を出力する。ただし、本開示において、電源システムの出力電圧は、12Vや48Vに限られるものではない。
The power supply system of FIG. 1 includes a low
図1の電源システムにおける電源ラインには、合計16個のリレー30(図では1~16の丸数字を付しており、以下、適宜、リレー1~16と称する)が設けられている。各リレー30は、制御部15から送られる制御信号によって、オン(閉状態)とオフ(開状態)とが切り換え可能に構成されている。リレー30がオンのとき、その両端の電源ラインは接続状態になり、リレー30がオフのとき、その両端の電源ラインは非接続状態になる。
A total of 16 relays 30 (marked with circled
図1の電源システムでは、各電池モジュール10の正極と低電圧出力端子21とを接続する電源ラインに、リレー1,3,5,7(複数の第1リレー)がそれぞれ設けられている。各電池モジュール10の負極と接地端子23とを接続する電源ラインに、リレー2,4,6,8(複数の第2リレー)がそれぞれ設けられている。複数の電池モジュール10を直列かつ環状に接続する環状電源ラインにおいて、電池モジュール10同士の間に、リレー9,10,11,12(複数の第3リレー)がそれぞれ設けられている。そして、各電池モジュール10の正極と高電圧出力端子22とを接続する電源ラインに、リレー13,14,15,16(複数の第4リレー)がそれぞれ設けられている。なお、リレー12の一端とモジュール1の負極とは接続されている(図1では破線および黒太矢印で示している)が、以降の図では、図の煩雑さを避けるために、この破線は省略している。
In the power supply system of FIG. 1,
図1の電源システムは、4個の電池モジュール10を直列接続して高電圧出力端子22から48V電力を出力することができ、かつ、この状態で、いずれかの電池モジュール10から低電圧出力端子21を介して12V電力を出力することができる。
The power supply system in FIG. 1 can output 48V power from the high-
図2(a)~(b)は図1の電源システムの動作例を示している。図2(a)~(b)では、オンであるリレー10と、オフであるリレー10とを区別して図示している。また、12V電力を出力する電気の流れを破線PLで示し、48V電力を出力する電気の流れを破線PHで示している。以降の図についても同様である。
Figures 2(a)-(b) show an example of the operation of the power supply system of Figure 1. In Figures 2(a)-(b),
図2(a)では、リレー1,2,9,10,11,16がオンであり、他のリレーはオフである。この状態では、高電圧出力端子22と接地端子23との間に、順に、モジュール4,3,2,1が直列に接続されている。そして、モジュール1が、低電圧出力端子21と接地端子23との間に接続されている。図2(b)では、リレー3,4,10,11,12,13がオンであり、他のリレーはオフである。この状態では、高電圧出力端子22と接地端子23との間に、順に、モジュール1,4,3,2が直列に接続されている。そして、モジュール2が、低電圧出力端子21と接地端子23との間に接続されている。
In FIG. 2(a),
図2(c)では、リレー5,6,9,11,12,14がオンであり、他のリレーはオフである。この状態では、高電圧出力端子22と接地端子23との間に、順に、モジュール2,1,4,3が直列に接続されている。そして、モジュール3が、低電圧出力端子21と接地端子23との間に接続されている。図2(d)では、リレー7,8,9,10,12,15がオンであり、他のリレーはオフである。この状態では、高電圧出力端子22と接地端子23との間に、順に、モジュール3,2,1,4が直列に接続されている。そして、モジュール4が、低電圧出力端子21と接地端子23との間に接続されている。
In FIG. 2(c),
図1の電源システムを利用することによって、48V出力と12V出力を同時に行うことができる。加えて、12V出力を行う電池モジュール10を適宜切り換えることができる。これにより、例えば、各電池モジュール10のSOC(State Of Charge)のバランスを容易にとることができる。
By using the power supply system of FIG. 1, 48V output and 12V output can be performed simultaneously. In addition, the
(第1制御例)
図3は図1に示す電源システムの制御の一例を示すフローチャートである。
(First control example)
FIG. 3 is a flowchart showing an example of control of the power supply system shown in FIG.
まず、制御部15は、電源システムが備える各電池モジュール10について、SOCを取得する(S11)。そして、各電池モジュール10において、SOCのアンバランスが生じているか否かを判定する(S12)。ここでは例えば、各電池モジュール10のSOCの最大値と、現在12V電源を供給している電池モジュール10のSOCとの差が、所定値を超えているか否かを判断し、所定値を超えているとき、SOCのアンバランスが生じていると判定する。なお、各電池モジュール10のSOCのアンバランスの有無を判定する手法は、これに限られるものではない。例えば、現在12V電源を供給している電池モジュール10のSOCが、各電池モジュール10のSOCの平均値を下回っているか否かを判断してもかまわない。
First, the
そして、制御部15は、車両のイグニッション(IG)がオンかオフかを判定する(S13)。そして、IGオフのときは、シーケンスSQ1を実行し、IGオンのときは、シーケンスSQ2を実行する。
Then, the
シーケンスSQ1では、高電圧ラインすなわち48V出力を実行するための電源ラインに設けられた、全てのリレー9~16をオフにする(S21)。そして、低電圧ラインすなわち12V出力を実行するために設けられた、全てのリレー1~8をオンにする(S22)。
In sequence SQ1, all
図4にシーケンスSQ1の例を示す。いま、図4(a)に示すように、リレー1,2,9,10,11,16がオンになっており、モジュール1~4による48V出力と、モジュール1による12V出力とが実行されているものとする。図4(b)に示すように、ステップS21において、リレー9,10,11をオフにする。そして図4(c)に示すように、ステップS22において、リレー3~8をオンにする。この結果、48V出力は停止され、並列に接続されたモジュール1~4によって12V出力が行われる。これにより、モジュール1のみのSOCが低下することが回避されて、各電池モジュール10のSOCのアンバランスを解消することができる。
Figure 4 shows an example of sequence SQ1. As shown in Figure 4(a), relays 1, 2, 9, 10, 11, and 16 are now on, and 48V output from
シーケンスSQ2では、まず、高電圧ラインが未使用か否かを判定する(S31)。高電圧ラインが使用中のときは(S31でNO)、シーケンスSQ2を終了する。高電圧ラインが未使用であるときは(S31でYES)、高電圧ラインに設けられた全てのリレー9~16をオフにする(S32)。そして、12V出力のために新たに用いる電池モジュール10(新低電圧電源モジュール)の低電圧ラインに設けられたリレーをオンにし(S33)、12V出力のために用いていた電池モジュール10(旧低電圧電源モジュール)の低電圧ラインに設けられたリレーをオフにする(S34)。なお、本実施形態では、SOCが最大である電池モジュール10を、新低電圧電源モジュールとする。そして、48V出力が実行できるように、高電圧ラインに設けられた一部のリレーをオンにする(S35)。
In sequence SQ2, first, it is determined whether the high voltage line is unused (S31). If the high voltage line is in use (NO in S31), sequence SQ2 is terminated. If the high voltage line is unused (YES in S31), all
図5にシーケンスSQ2の例を示す。いま、図5(a)に示すように、リレー1,2,9,10,11,16がオンになっており、モジュール1~4による48V出力と、モジュール1による12V出力とが実行されているものとする。図5(b)に示すように、ステップS32において、リレー9,10,11をオフにする。そして、図5(c)に示すように、ステップS33において、新低電圧電源モジュールとしてモジュール2を選択し、その低電圧ラインにあるリレー3,4をオンにする。図5(d)に示すように、ステップS34において、旧低電圧電源モジュールであるモジュール1の低電圧ラインにあるリレー1,2をオフにする。そして図5(e)に示すように、ステップS35において、48V出力が実行できるように、高電圧ラインに設けられたリレー10~13をオンにする。この結果、モジュール1~4による48V出力と、モジュール2による12V出力とが実行可能になる。これにより、48V出力を保ちつつ、12V出力のための電池モジュール10を切り換えることができる。
An example of sequence SQ2 is shown in FIG. 5. As shown in FIG. 5(a), it is assumed that
(第2制御例)
図6は図1に示す電源システムの制御の他の例を示すフローチャートである。図6では、図3と共通のステップには同じ符号を付しており、ここではその詳細な説明を省略する場合がある。
(Second control example)
Fig. 6 is a flow chart showing another example of control of the power supply system shown in Fig. 1. In Fig. 6, steps common to Fig. 3 are given the same reference numerals, and detailed description thereof may be omitted here.
本制御例では、各電池モジュール10は、図7のような内部構成を有していることを前提とする。図7に示すように、各電池モジュール10は、4個のセル40(図では1~4の番号を付しており、以下、適宜、セル1~4と称する)を備えている。各セル40は、3V電力を出力するものとする。ただし、電池モジュール10が備えるセル40の個数は4個に限られるものではなく、また、セル40の出力電圧は3Vに限られるものではない。
In this control example, it is assumed that each
また、図7の電池モジュールは、合計9個の内部リレー50(図では1~9の数字を付しており、以下、適宜、内部リレー1~9と称する)が設けられている。各内部リレー50は、制御部15から送られる制御信号によって、オン(閉状態)とオフ(開状態)とが切り換え可能に構成されている。内部リレー50がオンのとき、その両端の電源ラインは接続状態になり、内部リレー50がオフのとき、その両端の電源ラインは非接続状態になる。
The battery module in FIG. 7 is provided with a total of nine internal relays 50 (numbered 1 to 9 in the figure, hereinafter referred to as
内部リレー2,5,8がオンであり、内部リレー1,3,4,6,7,9がオフのとき、4個のセル40は直列接続される。このとき、電池モジュール10は12Vを出力することができる(第1状態)。一方、内部リレー1,3,4,6,7,9がオンであり、内部リレー2,5,8がオフのとき、4個のセル40は並列接続される。このとき、セル40の充電状態をバランスさせることができる(第2状態)。すなわち、第1状態と第2状態とを切り換え可能に構成された出力機構が、電源ラインと内部リレー50によって構成されている。
When internal relays 2, 5, and 8 are on and
図6に示すように、まず、制御部15は、電源システムが備える各電池モジュール10について、SOCを取得する(S11)。そして、各電池モジュール10において、SOCのアンバランスが生じているか否かを判定する(S12)。SOCのアンバランスの有無の判定方法は、第1制御例と同様である。また、制御部15は、車両のイグニッション(IG)がオンかオフかを判定する(S13)。そしてIGオンのときは、シーケンスSQ2を実行する。以上は、第1制御例と同様である。
As shown in FIG. 6, first, the
IGオフのときは、第1制御例で説明したステップS21,S22の間に、シーケンスSQ3を実行する。シーケンスSQ3では、まず、12V出力を行っている旧低電圧電源モジュール以外の電池モジュール10について、その内部リレー1,3,4,6,7,9をオンにする(S41)。この状態を、セル40の充電状態のバランスが均一になるまで保つ(S42)。
When the IG is off, sequence SQ3 is executed between steps S21 and S22 described in the first control example. In sequence SQ3, first, the
例えば図8の例では、リレー1,2がオンになっており、モジュール1が12V出力を行っている。S41では、モジュール2~4について、その内部リレー1,3,4,6,7,9をオンにする。これにより、12V出力を行っていないモジュール2~4において、内部のセル1~4が並列に接続され、互いに充放電を行うことによって、充電状態のバランスが均一になる。
For example, in the example in Figure 8, relays 1 and 2 are on and
その後、新低電圧電源モジュールの低電圧ラインにあるリレーをオンにし、かつ、新低電圧電源モジュール内における、セルを直列に接続するための内部リレー2,5,8をオンにする(S43)。そして、旧低電圧電源モジュールの低電圧ラインにあるリレーをオフにし、かつ、旧低電圧電源モジュール内における、セルを直列に接続するための内部リレー2,5,8をオフにする(S44)。そして、旧低電圧電源モジュールについて、その内部リレー1,3,4,6,7,9をオンにする(S45)。この状態を、セル40の充電状態のバランスが均一になるまで保つ(S46)。
Then, the relay in the low voltage line of the new low voltage power supply module is turned on, and the
例えば図9の例では、新たに12V出力を行う新低電圧電源モジュールとして、モジュール2が選択されている。モジュール2の低電圧ラインにあるリレー3,4をオンにし、かつ、モジュール2内における、セルを直列に接続するための内部リレー2,5,8をオンにする。一方、12V出力を行わなくなった旧低電圧電源モジュールであるモジュール1内では、その内部リレー1,3,4,6,7,9をオンにする。これにより、セル1~4が並列に接続され、互いに充放電を行うことによって、充電状態のバランスが均一になる。
For example, in the example of Figure 9,
以上のように本実施形態によると、電源システムにおいて、電源ラインに設けられた複数のリレー30は、各電池モジュール10の正極と低電圧出力端子21とを接続する電源ラインにそれぞれ設けられたリレー1,3,5,7と、各電池モジュール10の負極と接地端子23とを接続する電源ラインにそれぞれ設けられたリレー2,4,6,8と、複数の電池モジュール10を直列かつ環状に接続する環状電源ラインにおいて、電池モジュール10同士の間にそれぞれ設けられたリレー9-12と、各電池モジュール10の正極と高電圧出力端子22とを接続する電源ラインにそれぞれ設けられたリレー13-16とを含む。
As described above, in this embodiment, in the power supply system, the
この構成により、リレー1,3,5,7およびリレー2,4,6,8の開閉状態を制御することによって、複数の電池モジュール10のうちのいずれかを選択して、低電圧出力端子21と接地端子23との間に接続することができる。また、リレー9-12およびリレー13-16の開閉状態を制御することによって、複数の電池モジュール10を直列接続して、高電圧出力端子22と接地端子23との間に接続することができる。これにより、電動機に供給するための48V電力を出力しつつ、補機に供給するための12V電力を出力することができ、かつ、12V電力を出力する電池モジュール10を、複数の電池モジュール10の中から選択することができる。したがって、48V電力を出力しつつ、12V電力を出力する電池モジュール10を適宜切り換えることができる。
With this configuration, by controlling the open/closed states of
前述の実施形態は単なる例示に過ぎず、本開示の範囲を限定的に解釈してはならない。本開示の範囲は請求の範囲によって定義され、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本開示の範囲内のものである。 The above-described embodiments are merely examples and should not be interpreted as limiting the scope of the present disclosure. The scope of the present disclosure is defined by the claims, and all modifications and variations that fall within the scope of equivalence of the claims are within the scope of the present disclosure.
10 電池モジュール
15 制御部
21 低電圧出力端子
22 高電圧出力端子
23 接地端子
30 リレー
40 セル
50 内部リレー
10
Claims (6)
複数の電池モジュールと、
当該電動車両の補機に供給するための、第1電圧の電力を出力する低電圧出力端子と、
当該電動車両の電動機に供給するための、前記第1電圧よりも高い第2電圧の電力を出力する高電圧出力端子と、
接地端子と、
前記電源システム内の電源ラインに設けられた複数のリレーと、
前記複数のリレーの開閉状態を制御する制御部とを備え、
前記複数のリレーは、
前記各電池モジュールの正極と前記低電圧出力端子とを接続する電源ラインにそれぞれ設けられた、複数の第1リレーと、
前記各電池モジュールの負極と前記接地端子とを接続する電源ラインにそれぞれ設けられた、複数の第2リレーと、
前記複数の電池モジュールを直列かつ環状に接続する環状電源ラインにおいて、前記電池モジュール同士の間にそれぞれ設けられた、複数の第3リレーと、
前記各電池モジュールの正極と前記高電圧出力端子とを接続する電源ラインにそれぞれ設けられた、複数の第4リレーとを含む
ことを特徴とする電動車両の電源システム。 A power supply system for an electric vehicle,
A plurality of battery modules;
a low voltage output terminal that outputs electric power having a first voltage to be supplied to an auxiliary device of the electric vehicle;
a high voltage output terminal that outputs electric power having a second voltage higher than the first voltage to be supplied to an electric motor of the electric vehicle;
A ground terminal;
A plurality of relays provided on a power supply line in the power supply system;
a control unit for controlling an open/closed state of the plurality of relays,
The plurality of relays include
a plurality of first relays each provided in a power supply line connecting a positive electrode of each of the battery modules and the low voltage output terminal;
a plurality of second relays each provided on a power supply line connecting the negative electrode of each of the battery modules to the ground terminal;
a plurality of third relays provided between the battery modules in an annular power supply line that connects the plurality of battery modules in series and in a circular manner;
a plurality of fourth relays each provided in a power supply line connecting a positive electrode of each battery module and the high voltage output terminal.
前記制御部は、前記複数の電池モジュールのうちのいずれか1つである第1電池モジュールから、前記第1電圧の電力を出力させるとき、
前記複数の第1リレーのうち、前記第1電池モジュールに対応する第1リレーを閉状態にし、他の第1リレーを開状態にし、
前記複数の第2リレーのうち、前記第1電池モジュールに対応する第2リレーを閉状態にし、他の第2リレーを開状態にし、
前記複数の第3リレーのうち、前記第1電池モジュールと、前記環状電源ラインにおいて前記第1電池モジュールの負極側に位置する電池モジュールとの間の第3リレーを開状態にし、他の第3リレーを閉状態にし、
前記複数の第4リレーのうち、前記環状電源ラインにおいて前記第1電池モジュールの負極側に位置する電池モジュールに対応する第4リレーを閉状態にし、他の第4リレーを開状態にする
ことを特徴とする電動車両の電源システム。 2. The power supply system for an electric vehicle according to claim 1,
When the control unit causes a first battery module, which is one of the plurality of battery modules, to output power of the first voltage,
Among the plurality of first relays, a first relay corresponding to the first battery module is closed and other first relays are opened;
Among the plurality of second relays, a second relay corresponding to the first battery module is closed and other second relays are opened;
Among the plurality of third relays, a third relay between the first battery module and a battery module located on a negative electrode side of the first battery module in the annular power supply line is opened, and other third relays are closed;
a fourth relay corresponding to a battery module that is located on a negative electrode side of the first battery module in the annular power line is set to a closed state, and other fourth relays are set to an open state, among the plurality of fourth relays.
前記制御部は、前記複数の電池モジュールのSOC(State Of Charge)を取得可能であり、かつ、前記複数の電池モジュールのSOCにアンバランスがあると判定したとき、前記第1電圧の電力を出力させる電池モジュールを切り換える
ことを特徴とする電動車両の電源システム。 3. The power supply system for an electric vehicle according to claim 2,
the control unit is capable of acquiring SOC (State Of Charge) of the plurality of battery modules, and when it determines that there is an imbalance in the SOC of the plurality of battery modules, switches the battery module that is caused to output power of the first voltage.
前記制御部は、当該電動車両のイグニッションがオフのとき、所定の切替シーケンスを実行するものであり、
前記所定の切替シーケンスは、
前記複数の第3リレーと、前記複数の第4リレーとを、開状態にするステップと、
前記複数の第1リレーと、前記複数の第2リレーとを、閉状態にするステップとを有する
ことを特徴とする電動車両の電源システム。 3. The power supply system for an electric vehicle according to claim 2,
The control unit executes a predetermined switching sequence when an ignition of the electric vehicle is turned off,
The predetermined switching sequence is
placing the third relays and the fourth relays in an open state;
and closing the plurality of first relays and the plurality of second relays.
前記制御部は、前記第1電圧の電力を出力させる電池モジュールを、前記第1電池モジュールから、第2電池モジュールに切り換えるとき、所定の切替シーケンスを実行するものであり、
前記所定の切替シーケンスは、
前記複数の第3リレーと、前記複数の第4リレーとを、開状態にするステップと、
前記複数の第1リレーのうち、前記第2電池モジュールに対応する第1リレーを閉状態にするとともに、前記複数の第2リレーのうち、前記第2電池モジュールに対応する第2リレーを閉状態にするステップと、
前記複数の第1リレーのうち、前記第1電池モジュールに対応する第1リレーを開状態にするとともに、前記複数の第2リレーのうち、前記第1電池モジュールに対応する第2リレーを開状態にするステップと、
前記複数の第3リレーのうち、前記第2電池モジュールと、前記環状電源ラインにおいて前記第2電池モジュールの負極側に位置する電池モジュールとの間の第3リレー以外の、第3リレーを閉状態にするステップと、
前記複数の第4リレーのうち、前記環状電源ラインにおいて前記第2電池モジュールの負極側に位置する電池モジュールに対応する第4リレーを閉状態にするステップとを有する
ことを特徴とする電動車両の電源システム。 3. The power supply system for an electric vehicle according to claim 2,
the control unit executes a predetermined switching sequence when switching a battery module that outputs power of the first voltage from the first battery module to a second battery module,
The predetermined switching sequence is
placing the third relays and the fourth relays in an open state;
setting a first relay corresponding to the second battery module among the plurality of first relays in a closed state, and setting a second relay corresponding to the second battery module among the plurality of second relays in a closed state;
setting a first relay corresponding to the first battery module among the plurality of first relays in an open state and setting a second relay corresponding to the first battery module among the plurality of second relays in an open state;
closing the third relays among the plurality of third relays, other than a third relay between the second battery module and a battery module located on a negative electrode side of the second battery module in the annular power supply line;
and closing a fourth relay, among the plurality of fourth relays, that corresponds to a battery module that is located on the negative electrode side of the second battery module in the annular power line.
前記複数の電池モジュールは、それぞれ、
複数のセルと、
前記複数のセルを直列接続して電力を出力する第1状態と、前記複数のセルを並列接続する第2状態とを切り換え可能に構成された出力機構とを備えており、
前記制御部は、前記各電池モジュールの前記出力機構の状態を制御するものであり、かつ、
電力を出力させる前記電池モジュールについて、前記出力機構を、前記第1状態に設定し、
電力を出力させない前記電池モジュールについて、前記出力機構を、前記第2状態に設定する
ことを特徴とする電動車両の電源システム。 2. The power supply system for an electric vehicle according to claim 1,
Each of the plurality of battery modules is
A plurality of cells;
an output mechanism configured to be switchable between a first state in which the plurality of cells are connected in series to output electric power and a second state in which the plurality of cells are connected in parallel,
The control unit controls a state of the output mechanism of each of the battery modules; and
setting the output mechanism of the battery module that outputs electric power to the first state;
a power supply system for an electric vehicle, the power supply system being characterized in that the output mechanism is set to the second state for the battery module that is not causing the battery module to output electric power.
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