JP-2026077465-A - 移動体用電源装置

Abstract

【課題】正極側の配線が機体に接触しても蓄電池が短絡状態となるのを抑制できる移動体用電源装置を提供する。 【解決手段】電源装置１０では、蓄電池２０と電気負荷１６とが正極配線２２及び負極配線２４により接続されていると共に、負極配線２４が接地配線２６により車体１４に接地されている。また、接地配線２６には、パイロヒューズ４０が配置されており、遮断制御部３４において正極配線２２が車体１４に接触したと検知されると、遮断制御部３４がパイロヒューズ４０を作動させる。これにより、接地配線２６が遮断されて、正極配線２２と負極配線２６とが短絡状態となるのが抑制される。 【選択図】図１

Inventors

• 廣江 佳彦
• 増本 美樹

Assignees

• トヨタ自動車株式会社

Dates

Publication Date

20260513

Application Date

20241025

Claims (3)

1. 移動体に搭載され、正極配線及び負極配線により電気負荷に接続されて電力を供給する蓄電池と、 前記負極配線を前記蓄電池及び前記電気負荷が収容された前記移動体の機体に一点接続する接地配線と、 前記正極配線が前記機体に接触されたと判定される場合に、前記接地配線による前記負極配線と前記機体との接続を遮断する遮断部と、 を含む移動体用電源装置。
2. 前記遮断部は、作動されることで前記接地配線による前記接続を遮断する遮断器、及び該遮断器の作動を制御する遮断制御部を備え、 前記遮断制御部は、前記蓄電池の出力電圧及び出力電流の少なくとも一方が予め規定されている規定範囲を外れた場合に、前記遮断器を作動させる、ことを含む請求項１に記載の移動体用電源装置。
3. 前記遮断部は、作動されることで前記接地配線による前記接続を遮断する遮断器、及び該遮断器の作動を制御する遮断制御部を備え、 前記遮断制御部は、前記接地配線の電流値が予め規定されている電流値を越えた場合に、前記遮断器を作動させる、ことを含む請求項１に記載の移動体用電源装置。

Description

本発明は、移動体用電源装置に関する。 特許文献１には、電圧変換モジュールを介して蓄電池と充電器とを接続した車載用電源システムが開示されている。車載用電源システムの電圧変換モジュールは、車両側グランドに対して絶縁され、グランドラインが充電器側グランドに接続されている。また、電圧変換モジュールでは、グラインドラインが通電遮断部を介して車両側グラインドに接続されており、通電遮断部は、グラインドラインに定格電流以上の電流が流れた場合に、グラインドラインにおける通電を遮断している。 一方、特許文献２には、低電圧負荷と該低電圧負荷よりも高い電圧で駆動される高電圧負荷とに電力を供給する車両用電源装置が開示されている。この車両用電源装置では、低電圧負荷の電源となる第一の蓄電素子群と、第一の蓄電素子群と直列接続されて高電圧負荷の電源となる第二の蓄電素子群とを備えている。 また、車両用電源装置では、第一の蓄電素子群が陰極側の第一のスイッチ手段及び陽極側の第二のスイッチ手段を介して低電圧負荷に接続され、第二の蓄電素子群が遮断手段としての陰極側の第一遮断スイッチ及び陽極側の第二遮断スイッチを介して高電圧負荷に接続され、第一のスイッチ手段と低電圧負荷との間において車体に接地されている。 また、車両用電源装置では、遮断手段と高電圧負荷との間に漏電検出手段が設けられており、車両用電源装置では、制御手段が漏電検出手段により漏電が検出されると、第一遮断スイッチ及び第二遮断スイッチをオフしている。 特開２０２３－１１０６５３号公報特開２０２３－１２７９７４号公報 第１実施形態に係る電源装置及び車両を示す概略構成図である。遮断制御部の処理の一例を示す流れ図である。第２実施形態に係る電源装置及び車両を示す概略構成図である。第３実施形態に係る電源装置及び車両を示す概略構成図である。 以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。 〔第１実施形態〕 第１実施形態では、移動体として車両１２を適用し、移動体用電源装置として車両に搭載される電源装置１０を例に説明する。図１には、第１実施形態に係る電源装置１０及び電源装置１０が搭載された車両１２の概略構成が模式的に示されている。 車両１２は、走行用の駆動源としてエンジン及び電動機（電機モータ）（何れも図示省略）を備えるハイブリッド車両（ＨＥＶ）であってもよく、車両１２は、プラグインハイブリッド車両（ＰＨＥＶ）であってもよい。また、車両は、走行用の駆動源として電動機が用いられる電気自動車（ＢＥＶ）や燃料電池車（ＦＣＥＶ）などであってもよい。 図１に示すように、車両１２は、車体１４が大地Ｇ（Ｇｒａｎｄ）に接地された状態となっている。また、車両１２には、電気負荷１６が搭載されており、電気負荷１６には、電源装置１０から供給される電力（高電圧の電力）により駆動される電動機、及び電動機の駆動制御を担う制御機器等が含まれている（図示省略）。なお、電気負荷１６には、車両１２において低電圧（例えば、１２ｖ）の直流電力によって電気により動作する各種の補機や補機の制御機器、走行制御機器等を含むことできる。 電源装置１０には、蓄電部としてのバッテリ（蓄電池、モビリティ用バッテリ）２０、バッテリ２０からの電力の出力を制御する制御部（図示省略）等を備えている。電源装置１０では、バッテリ２０の直流電力が制御部に制御されて出力される。 なお、バッテリ２０には、公知の構成の一次電池及び二次電池を適用でき、電源装置１０及び車両１２の基本的構成は、公知の構成を適用できる。また、バッテリ２０として二次電池が適用されている場合、電源装置１０は、図示しない充電部から供給される電力をバッテリ２０に充電するための充電制御機能が含まれる。 電源装置１０では、バッテリ２０と電気負荷１６との間が正極配線２２、及び負極配線２４により接続されている。電源装置１０では、正極配線２２の一端がバッテリ２０の正極に接続され、他端が電気負荷１６の正極側に接続されると共に、負極配線２４の一端がバッテリ２０の負極に接続され、他端が電気負荷１６の負極側に接続されている。これにより、電源装置１０では、バッテリ２０から出力される所要電圧の直流電力を電気負荷１６に供給できる。 また、電源装置１０には、接地配線２６が設けられており、接地配線２６は、一端が負極配線２４に接続され、他端が車体１４に接続されている。これにより、車両１２では、電源装置１０及び電気負荷１６が一点接地で車体１４に接地されている（ボデーグランド）。 一方、電源装置１０は、遮断部を構成する遮断装置３０が設けられており、遮断装置３０は、遮断部３２及び遮断制御部３４を含んでいる。また、遮断装置３０は、バッテリ２０の動作状態の判定に用いる電圧センサ３６及び電流センサ３８が設けられている。電圧センサ３６は、バッテリ２０の電圧（正極の対地電位）を検知し、電流センサ３８は、バッテリ２０から出力される電流（出力電流）を検知する。 遮断部３２は、接地配線２６に設置されており、遮断部３２は、接地配線２６を解放することで、車体１４と負極配線２４との間の電気的接続を遮断する遮断機構が適用されている。 第１実施形態に係る遮断部３２には、遮断機構としてパイロヒューズ（Ｐｙｒｏ－Ｆｕｓｅ）４０が用いられている。パイロヒューズ４０は、バスバー、点火器及びピストンがケース内に収容されており（何れも図示省略）、点火器が作動されることでピストンがバスバーを破断させることで、バスバーの一次側と二次側とを電気的に遮断する。 パイロヒューズ４０は、バスバーの一次側が負極配線２４側とされ、二次側が車体１４側となるように接地配線２６に取付けられている。これにより、遮断装置３０では、パイロヒューズ４０の点火器が作動されることで負極配線２４と車体１４との間（の電気的接続）が遮断される（絶縁抵抗が大きくなる）。 遮断装置３０では、電圧センサ３６、電流センサ３８、及びパイロヒューズ４０（の点火器）の各々遮断制御部３４に接続されている。 遮断制御部３４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、不揮発性のストレージ、及び入出力Ｉ／Ｆ等がバスによって接続されたマイクロコンピュータ（図示省略）を備えている。遮断制御部３４では、ＣＰＵがＲＯＭ及びストレージに記憶された遮断制御プログラム等のプログラムを読み出してＲＡＭに展開しながら実行する。これにより、遮断制御部３４では、電圧センサ３６により検知される電圧（電圧値）、及び電流センサ３８により検知される電流（電流値）から、正極配線２２が車体１４に接触しているか否かを検知し、接触している（漏電が発生している）と検知すると、パイロヒューズ４０を作動させて接地配線２６を遮断する。 次に、第１実施形態の作用を説明する。 電源装置１０では、バッテリ２０と電気負荷１６とが正極配線２２及び負極配線２４により接続され、バッテリ２０の直流電力を電気負荷１６に供給している。また、電源装置１０では、接地配線２６により負極配線２４が車体１４に一点接続されて接地（一点接地）されている。 一般に車両では、低電圧（例えば、１２ｖ）の補機バッテリの直流電力を補機系負荷に供給する低電圧回路が設けられ、補機バッテリの負極側が車体に接地されると共に、補機系負荷の各々の負極側が車体に接地されて低電圧回路が形成されている。 一方、走行用の駆動源として電動機が搭載された車両では、低電圧回路とは別に、電動機を駆動するための高電圧回路が設けられている。高電圧回路では、高電圧（車両における直流電圧では、例えば２００ｖ～３００ｖ）を出力するバッテリと電動機とが接続されている。この際、高電圧回路では、正極側及び負極側の各々が車体から絶縁された状態としているが、高電圧回路を車体から絶縁した場合、ノイズ対策が必要となる。 電源装置１０では、負極配線２４が接地配線２６を介して車体１４に一点接地されている。これにより、車両１２では、電源装置１０が起因するノイズの発生が抑制されている。 一方、電源装置１０では、例えば、正極配線２２が車体１４に接触することで漏電が発生してしまう。電源装置１０では、正極配線２２が車体１４に接触すると、正極配線２２が車体１４及び接地配線２６を介して負極配線２４に接続してしまいバッテリ２０が短絡状態となってしまう。 ここで、電源装置１０には、遮断装置３０が設けられている。図２には、遮断装置３０の動作として遮断制御部３４において実行される遮断処理の概略が流れ図にて示されている。図２は、電源装置１０がバッテリ２０を出力する動作状態となっていると遮断制御部３４において繰返し実行される。 図２に示すように、遮断制御部３４では、最初のステップ１００においてバッテリ２０の動作状態を検知する。バッテリ２０の動作状態の検知においては、電圧センサ３６によりバッテリ２０の電圧（対地電位）を検知すると共に、電流センサ３８によりバッテリ２０の電流（出力電流）を検知する。なお、遮断装置３０では、電圧検知及び電流検知の少なくとも一方が実行される構成であればよい。 次のステップ１０２において、遮断制御部３４は、出力電圧（対地電位）及び出力電流から正極配線２２が車体１４に接触した接地配線の漏電が検知されるか否かを判定する。正極配線２２が車体１４に接触してない場合、電圧及び出力電流（出力電力）の各々が予め設定されている規定値範囲内となる。この場合、遮断制御部３４は、ステップ１０２において否定判定する。 これに対して、正極配線２２が車体１４に接触して正極配線２２に漏電が生じた場合、電圧（対地電位）が急激に低下するなどの異常が生じて電圧が規定値範囲を外れる。また、正極配線２２に漏電が生じた場合、出力電流が急激に増加するなどの異常が生じて、出力電流が規定値範囲を外れる。 遮断制御部３４では、電圧及び出力電流の少なくとも一方が規定値範囲を外れたことを検知すると、正極配線２２における漏電の発生を検知し、ステップ１０２において肯定判定してステップ１０４に移行する。 このステップ１０４において、遮断制御部３４では、パイロヒューズ４０を作動させる。電源装置１０では、パイロヒューズ４０が作動されることで、負極配線２４と車体１４とが絶縁状態（大きな絶縁抵抗）とされる。これにより、電源装置１０では、正極配線２２が負極配線２４と絶縁され、バッテリ２０の短絡状態が回避される。 したがって、電源装置１０では、正極配線２２が車体１４に接触してしまう漏電に起因してバッテリ２０が短絡状態となってしまうのを抑制でき、バッテリ２０の短絡状態となることにより生じる故障が抑制される。 〔第２実施形態〕 次に第２実施形態を説明する。なお、第２実施形態の基本的構成は、第１実施形態と同様であり、第２実施形態において、第１実施形態と同様の機能部品については、第１実施形態と同様の符号を付与してその説明を省略している。 図３には、第２実施形態に係る移動体用電源装置としての電源装置５０、及び電源装置５０が搭載された移動体としての車両１２の概略構成が模式的に示されている。 図３に示すように、第２実施形態に係る電源装置５０には、遮断装置５２が設けられており、遮断装置５２は、第１実施形態の遮断装置３０に変えて電源装置５０に設けられている。 遮断装置５２には、接地配線２６に遮断部５４が設けられている。遮断部５４には、遮断スイッチ５６が用いられ、遮断スイッチ５６には、電磁石が用いられて接点が開閉される高電圧リレーであるＳＭＲ（System Main Relay）が用いられている。遮断スイッチ５６は、一次側が負極配線２４側の接地配線２６に接続され、二次側が接地配線２６の車体１４側に接続されている。 また、遮断装置５２に