特許ウォッチ

公開番号2025113877
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-04
出願番号2024008260
出願日2024-01-23
発明の名称電源システム
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H01H 47/00 20060101AFI20250728BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】直列接続による充放電と並列接続による充放電が可能な2つの電池を並列接続によって充電している状態から直列接続してモータを駆動する状態とする際にリレーの異常診断を行なう。
【解決手段】正極側リレーと負極側リレーと第1並列接続用リレーと第2並列接続用リレーと第3並列接続用リレーと充電用リレーをオンとすると共に直列接続用リレーをオフとして第1電池と第2電池とを並列接続し、太陽光発電装置からの電力を用いて第1電池と第2電池とを並列充電している状態から、負極側リレーと第3並列接続用リレーとをオフとしたときの第1コンデンサの端子間電圧の変化と第2コンデンサの端子間電圧の変化に基づいて負極側リレーの溶着異常を検出する。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
第１電池と、前記第１電池と同一構成の第２電池と、前記第１電池の負極側端子と前記第２電池の正極側端子とを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、前記第１電池の正極端子に接続された正極母線と、前記第２電池の負極端子に接続された負極母線と、前記正極母線と前記負極母線とに接続されたインバータと、前記インバータにより駆動する三相交流モータと、前記正極母線に取り付けられた正極側リレーと、前記負極母線に取り付けられた負極側リレーと、前記正極母線の前記正極側リレーより前記インバータ側と前記負極母線の前記負極側リレーより前記インバータ側とに接続された第１コンデンサと、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電池側と前記負極母線とを接続する第１並列接続用ラインと、前記第１並列接続用ラインに取り付けられた第１並列接続用リレーと、前記第２電池の正極端子と前記三相交流モータの中性点とを接続する第２並列接続用ラインと、前記第２並列接続用ラインに前記第２電池側から順に取り付けられた第２並列接続用リレーおよび第３並列接続用リレーと、前記負極母線の前記負極側リレーより前記オンバータ側と前記第２並列接続用ラインの前記第２並列接続用リレーと前記第３並列接続用リレーとの間とに接続された第２コンデンサと、前記正極母線の前記正極側リレーより前記第１電池側と前記負極母線の前記負極側リレーより前記第２電池側に充電用リレーを有する電力ラインを介して接続された太陽光発電装置と、前記各リレーおよび前記インバータを制御する制御装置と、を備える電源システムであって、
前記制御装置は、前記正極側リレーと前記負極側リレーと前記第１並列接続用リレーと前記第２並列接続用リレーと前記第３並列接続用リレーと前記充電用リレーをオンとすると共に前記直列接続用リレーをオフとして前記第１電池と前記第２電池とを並列接続し、前記太陽光発電装置からの電力っを用いて前記第１電池と前記第２電池とを並列充電している状態から、前記負極側リレーと前記第３並列接続用リレーとをオフとしたときの前記第１コンデンサの端子間電圧の変化と前記第２コンデンサの端子間電圧の変化に基づいて前記負極側リレーの溶着異常を検出する、
ことを特徴とする電源システム。
続きを表示（約 490 文字）【請求項２】
請求項１記載の電源システムであって、
前記制御装置は、前記第１電池と前記第２電池とを並列充電している状態から前記負極側リレーと前記第３並列接続用リレーとをオフとしたときに、第１所定時間に亘って前記第１コンデンサの端子間電圧と前記第２コンデンサの端子間電圧とに変化が生じないときには前記負極側リレーに溶着が生じていると判定し、前記第１所定時間内に前記第１コンデンサの端子間電圧と前記第２コンデンサの端子間電圧とに変化が生じているときには前記負極側リレーには溶着は生じていないと判定する、
電源システム。
【請求項３】
請求項２記載の電源システムであって、前記負極側リレーに溶着が生じていないと判定したときに、第２所定時間に亘って前記インバータの上アームをスイッチングしたときに前記第２並列接続用ラインに電流が流れたときには前記第３並列接続用リレーに溶着が生じていると判定し、前記第２所定時間内に前記第２並列接続用ラインに電流が流れないときには前記第３並列接続用リレーには溶着は生じていないと判定する、
電源システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、電源システムに関し、詳しくは、直列接続による充放電と並列接続による充放電が可能な２つの電池を備える電源システムに関する。
続きを表示（約 3,500 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、この種の電源システムとしては、第１蓄電池と第２蓄電池とを直列に接続すると共に第１蓄電池と第２蓄電池と間の中間端子と三相交流モータの中性点とをリレーを介して接続するものが提案されている（例えば特許文献１参照）。このシステムでは、蓄電池間で電力のやりとを行なって昇温制御することにより、インバータの上アームや下アームをスイッチングすることによって昇温する場合に比して昇温制御時におけるコンデンサの端子電圧の変動量を低減している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２０－１２０５６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
直列接続による充放電と並列接続による充放電が可能な２つの電池を備える電源システムにおいて、ソーラーパネルからの発電電力を用いて２つの電池を充電するときには、ＤＣ／ＤＣコンバータの昇圧を低く抑えて効率を向上させる観点から、２つの電池を並列接続して充電することが行なわれている。一方、モータを駆動するときには、モータの出力を得るために２つの電池を直列接続するのが好ましい。２つの蓄電池を並列接続して充電している状態から２つの電池を直列接続してモータ駆動する状態に切り替えるときにはリレーなどの異常診断が必要となる。
【０００５】
本開示の電源システムは、直列接続による充放電と並列接続による充放電が可能な２つの電池を並列接続によって充電している状態から直列接続してモータを駆動する状態とする際にリレーの異常診断を行なうことを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の電源システムは、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本開示の電源システムは、
第１電池と、前記第１電池と同一構成の第２電池と、前記第１電池の負極側端子と前記第２電池の正極側端子とを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、前記第１電池の正極端子に接続された正極母線と、前記第２電池の負極端子に接続された負極母線と、前記正極母線と前記負極母線とに接続されたインバータと、前記インバータにより駆動する三相交流モータと、前記正極母線に取り付けられた正極側リレーと、前記負極母線に取り付けられた負極側リレーと、前記正極母線の前記正極側リレーより前記インバータ側と前記負極母線の前記負極側リレーより前記インバータ側とに接続された第１コンデンサと、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電池側と前記負極母線とを接続する第１並列接続用ラインと、前記第１並列接続用ラインに取り付けられた第１並列接続用リレーと、前記第２電池の正極端子と前記三相交流モータの中性点とを接続する第２並列接続用ラインと、前記第２並列接続用ラインに前記第２電池側から順に取り付けられた第２並列接続用リレーおよび第３並列接続用リレーと、前記負極母線の前記負極側リレーより前記オンバータ側と前記第２並列接続用ラインの前記第２並列接続用リレーと前記第３並列接続用リレーとの間とに接続された第２コンデンサと、前記正極母線の前記正極側リレーより前記第１電池側と前記負極母線の前記負極側リレーより前記第２電池側に充電用リレーを有する電力ラインを介して接続された太陽光発電装置と、前記各リレーおよび前記インバータを制御する制御装置と、を備える電源システムであって、
前記制御装置は、前記正極側リレーと前記負極側リレーと前記第１並列接続用リレーと前記第２並列接続用リレーと前記第３並列接続用リレーと前記充電用リレーをオンとすると共に前記直列接続用リレーをオフとして前記第１電池と前記第２電池とを並列接続し、前記太陽光発電装置からの電力を用いて前記第１電池と前記第２電池とを並列充電している状態から、前記負極側リレーと前記第３並列接続用リレーとをオフとしたときの前記第１コンデンサの端子間電圧の変化と前記第２コンデンサの端子間電圧の変化に基づいて前記負極側リレーの溶着異常を検出する、
ことを特徴とする。
【０００８】
本開示の電源システムでは、第１電池と、この第１電池と同一構成の第２電池と、第１電池の負極側端子と第２電池の正極側端子とを接続する直列接続用ラインと、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、第１電池の正極端子に接続された正極母線と、第２電池の負極端子に接続された負極母線と、正極母線と負極母線とに接続されたインバータと、インバータにより駆動する三相交流モータと、正極母線に取り付けられた正極側リレーと、負極母線に取り付けられた負極側リレーと、正極母線の正極側リレーよりインバータ側と負極母線の負極側リレーよりインバータ側とに接続された第１コンデンサと、直列接続用ラインの直列接続用リレーより第１電池側と負極母線とを接続する第１並列接続用ラインと、第１並列接続用ラインに取り付けられた第１並列接続用リレーと、第２電池の正極端子と三相交流モータの中性点とを接続する第２並列接続用ラインと、第２並列接続用ラインに第２電池側から順に取り付けられた第２並列接続用リレーおよび第３並列接続用リレーと、負極母線の負極側リレーよりオンバータ側と第２並列接続用ラインの第２並列接続用リレーと第３並列接続用リレーとの間とに接続された第２コンデンサと、正極母線の正極側リレーより第１電池側と負極母線の負極側リレーより第２電池側に充電用リレーを有する電力ラインを介して接続された太陽光発電装置と、各リレーおよびインバータを制御する制御装置と、を備える。制御装置は、正極側リレーと負極側リレーと第１並列接続用リレーと第２並列接続用リレーと第３並列接続用リレーと充電用リレーをオンとすると共に直列接続用リレーをオフとして第１電池と第２電池とを並列接続し、太陽光発電装置からの電力を用いて第１電池と第２電池とを並列充電している状態から、負極側リレーと第３並列接続用リレーとをオフとしたときの第１コンデンサの端子間電圧の変化と第２コンデンサの端子間電圧の変化に基づいて負極側リレーの溶着異常を検出する。第１電池と第２電池とを並列接続して太陽光発電装置からの電力を用いて第１電池と第２電池とを並列充電している状態では、第１コンデンサは第１電池の電圧を保持し、第２コンデンサは第２電池の電圧を保持する。この状態から負極側リレーと第３並列接続用リレーとをオフとすると、第１コンデンサの電圧と第２コンデンサの電圧は徐々に低下するが、負極側リレーが溶着していると第１コンデンサの電圧と第２コンデンサの電圧は第１電池の電圧と第２電池の電圧で保持される。この相違に基づいて負極側リレーの溶着異常を診断することができる。
【０００９】
したがって、前記制御装置は、前記第１電池と前記第２電池とを並列充電している状態から前記負極側リレーと前記第３並列接続用リレーとをオフとしたときに、第１所定時間に亘って前記第１コンデンサの端子間電圧と前記第２コンデンサの端子間電圧とに変化が生じないときには前記負極側リレーに溶着が生じていると判定し、前記第１所定時間内に前記第１コンデンサの端子間電圧と前記第２コンデンサの端子間電圧とに変化が生じているときには前記負極側リレーには溶着は生じていないと判定するものとすればよい。
【００１０】
本開示の電源システムにおいて、前記負極側リレーに溶着が生じていないと判定したときに、第２所定時間に亘って前記インバータの上アームをスイッチングしたときに前記第２並列接続用ラインに電流が流れたときには前記第３並列接続用リレーに溶着が生じていると判定し、前記第２所定時間内に前記第２並列接続用ラインに電流が流れないときには前記第３並列接続用リレーには溶着は生じていないと判定するものとしてもよい。第３並列接続用リレーをオフとしているから、第３並列接続用リレーに溶着異常が生じていないときには、インバータの上アームをスイッチングしても第２並列接続用ラインに電流は流れない。一方、第３並列接続用リレーに溶着異常が生じているときにインバータの上アームをスイッチングすれば、第２並列接続用ラインに電流が流れる。これにより、第３並列接続用リレーの溶着異常を診断することができる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許