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公開番号2025093379
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-24
出願番号2023208992
出願日2023-12-12
発明の名称電池切替装置
出願人矢崎総業株式会社
代理人個人,個人
主分類H02J 7/00 20060101AFI20250617BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】交換式の電池と電動車両の駆動系との接続状態の切り替えを、駆動系へ電力を供給しながら行う処理において、これから使用する電池から使用後の電池への電流の逆流を防止する。
【解決手段】交換式の電池1H,1L,2H,2Lを備え電動車両Cの駆動系3に並列に接続される第1バンクB1と第2バンクB2との駆動系3に対する接続状態の切り替えを行う電池切替装置10は、第1バンクB1の通電方向を制御する第1スイッチ11と、第2バンクB2の通電方向を制御する第2スイッチ12と、ECU13とを備え、ECU13は、使用後の第1バンクB1及び第2バンクB2の一方からこれから使用する第2バンクB2に切り替える際に、第1バンクB1及び第2バンクB2の一方の通電方向が放電方向となるように、第1バンクB1及び第2バンクB2の一方に対応する第1スイッチ11又は第2スイッチ12を制御する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
交換式電池を備え電動車両の駆動系に並列に接続される第１電池部と第２電池部との前記駆動系に対する接続状態の切り替えを行う電池切替装置であって、
前記第１電池部の通電方向を制御する第１通電制御部と、
前記第２電池部の通電方向を制御する第２通電制御部と、
前記第１電池部及び前記第２電池部の一方が前記駆動系に接続され、前記第１電池部及び前記第２電池部の他方が前記駆動系から遮断され、且つ、前記第１電池部及び前記第２電池部の前記一方の残量が前記第１電池部及び前記第２電池部の前記他方の残量より少ない第１状態から、前記第１電池部及び前記第２電池部の前記一方が前記駆動系から遮断され、前記第１電池部及び前記第２電池部の前記他方が前記駆動系に接続される第２状態に切り替える制御部と
を備え、
前記制御部は、前記第１状態から前記第２状態に切り替える際に、前記第１電池部及び前記第２電池部の前記一方の通電方向が放電方向となるように、前記第１電池部及び前記第２電池部の前記一方に対応する前記第１通電制御部又は前記第２通電制御部を制御する
電池切替装置。
続きを表示（約 1,800 文字）【請求項２】
前記第１通電制御部と前記第２通電制御部とは、
ＯＦＦの状態で通電方向を放電方向とする第１スイッチと、
ＯＦＦの状態で通電方向を充電方向とする第２スイッチと
を備え、
前記制御部は、前記第１状態から前記第２状態に切り替える際に、前記第１電池部及び前記第２電池部の前記一方の通電方向が放電方向となるように、前記第１電池部及び前記第２電池部の前記一方に対応する前記第１スイッチをＯＦＦ、前記第１電池部及び前記第２電池部の前記一方に対応する前記第２スイッチをＯＮにする通電制御を実行する
請求項１に記載の電池切替装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記通電制御の実行時、前記第１電池部及び前記第２電池部の前記他方と前記駆動系との接続が断続的となるように、前記第１電池部及び前記第２電池部の前記他方に対応する前記第１スイッチをＯＦＦ、前記第１電池部及び前記第２電池部の前記他方に対応する前記第２スイッチをＰＷＭ制御する
請求項２に記載の電池切替装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記第１状態から前記第２状態に切り替えた後、前記駆動系の回生電力の発生時、前記第１電池部及び前記第２電池部の前記一方の通電方向が充電方向となるように、前記第１電池部及び前記第２電池部の前記一方に対応する前記第１スイッチをＯＮ、前記第１電池部及び前記第２電池部の前記一方に対応する前記第２スイッチをＯＦＦにする
請求項２又は３に記載の電池切替装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記第１状態で前記第１電池部及び前記第２電池部の前記一方の放電電力が閾値以下の場合、前記第１電池部及び前記第２電池部の前記他方の通電方向が放電方向となるように、前記第１電池部及び前記第２電池部の前記他方に対応する前記第１スイッチをＯＦＦ、前記第１電池部及び前記第２電池部の前記他方に対応する前記第２スイッチをＯＮにする
請求項２又は３に記載の電池切替装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記第１状態で前記駆動系の回生電力の発生時、前記第１電池部及び前記第２電池部の前記一方の充電電力が閾値以下の場合、前記第１電池部及び前記第２電池部の前記他方の通電方向が充電方向となるように、前記第１電池部及び前記第２電池部の前記他方に対応する前記第１スイッチをＯＮ、前記第１電池部及び前記第２電池部の前記他方に対応する前記第２スイッチをＯＦＦにする
請求項２又は３に記載の電池切替装置。
【請求項７】
前記第１電池部は、第１電池と第２電池とを備え、
前記第２電池部は、第３電池と第４電池とを備え、
前記第１電池と前記第２電池と前記第３電池と前記第４電池との前記駆動系に対する接続状態を、前記第１電池と前記第２電池とが前記駆動系に接続される第１接続状態、前記第３電池と前記第４電池とが前記駆動系に接続される第２接続状態、前記第１電池と前記第４電池とが前記駆動系に接続される第３接続状態、前記第３電池と前記第２電池とが前記駆動系に接続される第４接続状態、前記第１電池と前記第３電池とが前記駆動系に接続される第５接続状態、及び、前記第２電池と前記第４電池とが前記駆動系に接続される第６接続状態に切り替える切替回路を備える
請求項１に記載の電池切替装置。
【請求項８】
前記制御部は、
前記第１接続状態で前記第１電池が電欠状態、前記第２電池に放電容量が残存する状態になった場合、前記切替回路を、前記第４接続状態又は前記第６接続状態に切り替え、
前記第１接続状態で前記第２電池が電欠状態、前記第１電池に放電容量が残存する状態になった場合、前記切替回路を、前記第３接続状態又は前記第５接続状態に切り替え、
前記第２接続状態で前記第３電池が電欠状態、前記第４電池に放電容量が残存する状態になった場合、前記切替回路を、前記第３接続状態又は前記第６接続状態に切り替え、
前記第２接続状態で前記第４電池が電欠状態、前記第３電池に放電容量が残存する状態になった場合、前記切替回路を、前記第４接続状態又は前記第５接続状態に切り替える
請求項７に記載の電池切替装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池切替装置に関する。
続きを表示（約 2,800 文字）【背景技術】
【０００２】
交換式の電池パックからの電力で走行用電動駆動装置を駆動させる電動車両として、使用中の電池パックの電池残量が閾値以下になると、電池残量が閾値を超えている電池パックを走行用電動駆動装置に接続するように切り替えるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、第１電源ポートと第２電源ポートとに接続される交換式のバッテリを切り替える電源切替装置として、スイッチ回路について、導通状態、遮断状態、及び、電源ポート側電圧が負荷側電圧より高い場合に電源ポート側から負荷側に対する一方向の電力供給のみを許容するダイオード動作状態の３状態の切替処理を実行するものが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２２－６２２８５号公報
特開２０２０－２０２６２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電池残量が閾値以下になった電池パックやバッテリ（以下、使用後の電池パック等）を電池残量が閾値を超えている電池パック等（以下、これから使用する電池パック等）に切り替える処理を、走行用電動駆動装置へ電力を供給しながら実施する場合について検討する。この場合、切替処理の途中で、これから使用する相対的に高電圧の電池パック等と使用後の相対的に低電圧の電池パック等とが接続される。そのため、これから使用する電池パックから使用後の電池パックへの電流の逆流が生じる。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑み、交換式の電池と電動車両の駆動系との接続状態の切り替えを、駆動系へ電力を供給しながら行う処理において、これから使用する電池から使用後の電池への電流の逆流を防止できる電池切替装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の電池切替装置は、交換式電池を備え電動車両の駆動系に並列に接続される第１電池部と第２電池部との前記駆動系に対する接続状態の切り替えを行う電池切替装置であって、前記第１電池部の通電方向を制御する第１通電制御部と、前記第２電池部の通電方向を制御する第２通電制御部と、前記第１電池部及び前記第２電池部の一方が前記駆動系に接続され、前記第１電池部及び前記第２電池部の他方が前記駆動系から遮断され、且つ、前記第１電池部及び前記第２電池部の前記一方の残量が前記第１電池部及び前記第２電池部の前記他方の残量より少ない第１状態から、前記第１電池部及び前記第２電池部の前記一方が前記駆動系から遮断され、前記第１電池部及び前記第２電池部の前記他方が前記駆動系に接続される第２状態に切り替える制御部とを備え、前記制御部は、前記第１状態から前記第２状態に切り替える際に、前記第１電池部及び前記第２電池部の前記一方の通電方向が放電方向となるように、前記第１電池部及び前記第２電池部の前記一方に対応する前記第１通電制御部又は前記第２通電制御部を制御する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、交換式の電池と電動車両の駆動系との接続状態の切り替えを、駆動系へ電力を供給しながら行う処理において、これから使用する電池から使用後の電池への電流の逆流を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図１は、本発明の一実施形態に係る電池切替装置を示す回路図である。
図２は、図１に示す電池切替装置の作用を示す回路図である。
図３は、第１バンク及び第２バンクと駆動系との接続状態の切り替えを手動で行う場合の駆動系の負荷電圧の変化を示すグラフである。
図４は、図１及び図２に示す電池切替装置により第１バンク及び第２バンクと駆動系との接続状態の切り替えを自動で行う場合の駆動系の負荷電圧の変化を示すグラフである。
図５は、本発明の他の実施形態に係る電池切替装置を示す回路図である。
図６は、図５に示す電池切替装置により相対的に高電圧のバンクと駆動系との接続状態を遮断から接続に切り替える際のスイッチのＯＮ／ＯＦＦと負荷電圧の変化との関係を示すタイミングチャートである。
図７は、図５に示す電池切替装置の作用を示す回路図である。
図８は、図５及び図７に示す電池切替装置により第１バンク及び第２バンクと駆動系との接続状態の切り替えを自動で行う場合の駆動系の負荷電圧の変化を示すグラフである。
図９は、本発明の他の実施形態に係る電池切替装置の作用を示す回路図である。
図１０は、図９に示す電池切替装置の作用を示す回路図である。
図１１は、図９に示す電池切替装置の作用を示す回路図である。
図１２は、図９に示す電池切替装置の作用を示す回路図である。
図１３は、本発明の他の実施形態に係る電池切替装置の作用を示す回路図である。
図１４は、図１３に示す電池切替装置の作用を示す回路図である。
図１５は、図１３に示す電池切替装置の作用を示す回路図である。
図１６は、本発明の他の実施形態に係る電池切替装置を示す回路図である。
図１７は、図１６に示す電池切替装置の作用を示す回路図である。
図１８は、図１６に示す電池切替装置の作用を示す回路図である。
図１９は、図１６に示す電池切替装置の作用を示す回路図である。
図２０は、図１６に示す電池切替装置の作用を示す回路図である。
図２１（Ａ）～（Ｈ）は、図１６に示す電池切替装置の通電モードの一覧である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明を好適な実施形態に沿って説明する。なお、本発明は、以下に示す実施形態に限られるものではなく、以下に示す実施形態は本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、以下に示す実施形態においては、一部構成の図示や説明を省略している箇所があるが、省略された技術の詳細については、以下に説明する内容と矛盾点が発生しない範囲内において、適宜公知又は周知の技術が適用される。
【００１０】
図１は、本発明の一実施形態に係る電池切替装置１０を示す回路図である。この図に示す電池切替装置１０は、交換式の電池１Ｈ，１Ｌ，２Ｈ，２Ｌと電動車両Ｃの駆動系３との接続状態の切り替えを行う。特に、電池切替装置１０は、駆動系３へ電力を供給しながら、使用後の電池（１Ｈ，１Ｌ及び２Ｈ，２Ｌの一方）が駆動系３に接続された状態（第１状態）からこれから使用する電池（１Ｈ，１Ｌ及び２Ｈ，２Ｌの他方）が駆動系３に接続される状態（第２状態）へ切り替える。
（【００１１】以降は省略されています）

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