电源系统

技术领域

本说明书公开的技术涉及电源系统。

背景技术

作为现有的电源系统的一个例子，已知有下述专利文献1所述的车辆用电装机器连接系统。该车辆用电装机器连接系统具备：标准系电源分配箱，其分配来自车辆主电源的电源电力，将电力供给于线束的标准系副电线束的多个电源线的每一个；以及扩张系电源分配箱，其分配来自车辆主电源的电源电力，将电力供给于线束的扩张系副电线束的多个干线的每一个。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2016-13754号公报

发明内容

发明所要解决的课题

在将上述电装机器连接系统分别适用于不同的车辆级别的电动汽车的情况下，由于一般有高级车比普通车电压高的倾向，因此标准系电源分配箱以及扩张系电源分配箱的尺寸也比普通车大，从而需要准备与普通车不同的标准系电源分配箱以及扩张系电源分配箱。

用于解决课题的手段

本说明书公开的电源系统是用于通过电力使车辆运转的电源系统，所述车辆具备：电池箱，在其内部内设有多个电池单元；辅机类，其能够通过电力运转；行驶系统，其能够通过电力行驶；以及分支箱，其将所述电池单元与所述辅机类以及所述行驶系统电连接；所述分支箱具备第1分支箱以及第2分支箱，所述第1分支箱具备：第1连接部，其与所述行驶系统电连接，且能够进行从所述行驶系统的电力输入或者向所述行驶系统的电力输出；以及第1分支电路，其将所述电池单元与所述第1连接部电连接；所述第2分支箱具备：第2连接部，其与所述辅机类电连接，且能够进行从所述辅机类的电力输入或者向所述辅机类的电力输出；以及第2分支电路，其将所述电池单元与所述第2连接部电连接。

通过将分支箱分成2个、即第1分支箱以及第2分支箱，此外在第1分支箱设置与行驶系统连接的第4连接部，在第2分支箱设置与辅机类连接的第3连接部，从而能够将第1分支箱分类为行驶系，将第2分支箱分类为装备系。在此，一般向分支箱输入的电压越高，母线以及连接部的尺寸越大，随之分支箱的形状也变大。此时，存在如下倾向：在级别高的车辆(高级车)中，用于行驶系的电压高(例如最大1000V左右)，而在级别低的车辆(普通车)中，用于行驶系的电压低(例如最大500V左右)，因此第1分支箱的尺寸在高级车中变大。然而，用于装备系的电压在高级车以及普通车中相同(例如最大500V左右)，因此第2分支箱的尺寸在高级车以及普通车中相同。因此，能够将第2分支箱在不同级别的车辆(高级车以及普通车)间通用化，从而削减部件数量。

另外，可以构成为：所述分支箱被设置于所述电池箱的外部，所述电池箱具备第3连接部，所述第3连接部与所述多个电池单元电连接，且能够进行用于将所述多个电池单元充电的电力输入以及从所述多个电池单元的电力输出，所述第1分支箱具备第4连接部，所述第4连接部与所述第3连接部以及所述第1分支电路电连接，在所述第1分支电路与所述第2分支电路之间设置有将所述第1分支电路与所述第2分支电路电连接的连结电路。

由于分支电路设置于电池箱的外部的分支箱内，因此与现有的在电池箱的内部设置分支电路的构成相比，能够减少将电池箱与搭载于所述电池箱的外部的功能部件(例如辅机类以及行驶系统等)连接的连接部的数量，因此能够将电池箱小型化。另外，通过设置将第1分支电路与第2分支电路连结的连结电路，从而不需要从电池箱向第2分支箱连接的连接部，因此能够进一步减少将电池箱与外部的功能部件(例如辅机类以及行驶系统等)连接的连接部的数量。另外，当分支箱内的保险丝等电子部件故障时，能够仅将分支箱从车辆拆卸而进行电子部件的更换作业。由此，不需要像现有技术一样，为了更换保险丝等电子部件而将电池箱从车辆拆卸，因此能够提高维护性。

另外，可以构成为：所述行驶系统具备：电动马达，其使所述车辆行驶；以及动力控制单元，其具有使所述电动马达运转的逆变器；所述逆变器的可运转电压被设为第1电压，是所述电池箱的所述第3连接部中的电压，所述第1连接部以及所述第4连接部中的电压被设为与所述第1电压同电位，所述第2连接部中的电压被设为与所述第1电压不同的第2电压，所述连结电路由与所述第1分支电路电连接的第1连结电路以及与所述第2分支电路电连接的第2连结电路构成，所述第1连结电路与所述第2连结电路经由将所述第1电压变压为所述第2电压的变压装置而电连接。

电池箱的第3连接部中的第1电压与逆变器的工作电压为同电位，因此不需要在动力控制单元内设置将输入电压转换为逆变器的工作电压的升压转换器，因此能够将动力控制单元小型化。

发明效果

根据本说明书公开的电源系统，能够将分支箱分为行驶系的第1分支箱以及装备系的第2分支箱，将第2分支箱在不同级别车辆间通用化，从而削减部件数量。

附图说明

图1是将实施方式1涉及的电源系统适用于车辆的状态的示意图。

图2是实施方式1涉及的电源系统的电气构成的框图。

图3是在螺栓紧固状态的第1分支箱与第2分支箱的连接结构图。

图4是通过连接器连接第1分支箱与第2分支箱的连接结构图。

图5是通过弹簧连接式连接器连接第1分支箱与第2分支箱的连接结构图。

图6是实施方式2涉及的电源系统的电气构成的框图。

具体实施方式

＜实施方式1＞

参见图1至图5说明本实施方式。如图1所示，本实施方式涉及的电源系统10搭载于车辆12，如图2所示，电源系统10是将从电池箱14供给的电力经由设置于电池箱14的外部的分支箱16的分支电路18分别供给于辅机类20以及行驶系统22的系统。

在车辆12设置有从外部供电的供电部24，供电部24由从家庭用AC(AlternatingCurrent)电源供电的AC供电部26以及从快速充电设备(未图示)供电的DC(DirectCurrent)供电部28构成。从DC供电部28供给500V、400A(150kW)的电力。

行驶系统22具备使车轮驱动的马达(电动马达)30以及控制马达30的PCU(PowerControl Unit：动力控制单元)32。PCU32具备：升压转换器34，其将输入的DC电压升压成比输入的DC电压高的DC电压V1；以及逆变器37，其将升压的DC电压转换成预定频率的AC电压，从逆变器37输出的AC电压被输入到马达30。马达30的旋转速度依赖于AC电压的频率，通过控制AC电压的频率能够控制马达30。

马达30由FR(Front:前)侧(图1以及图2的左侧)的马达30A以及RR(Rear:后)侧(图1以及图2的右侧)的马达30B构成。另外，升压转换器34由FR侧的升压转换器34A以及RR侧的升压转换器34B构成。另外，逆变器37由FR侧的逆变器37A以及RR侧的逆变器37B构成。另外，在图2中，方便起见，PCU32被分为FR侧以及RR侧进行图示，然而PCU32是一体的单元。

在电池箱14的内部设置有串联连接的多个电池单元(下面称为“电池单元组36”)。电池单元组36由第1电池单元组36A以及第2电池单元组36B构成，第1电池单元组36A与第2电池单元组36B经由保护插头(service plug)38而被串联连接。保护插头38能够从外部插拔，在维护时拔去保护插头38，从而能够切断第1电池单元组36A与第2电池单元组36B之间的导通。

在电池箱14设置有与外部连接的第1连接器(第3连接部)40以及第2连接器42。第1连接器40以及第2连接器42分别具备电源侧的正端子以及GND(Ground)侧的负端子。另外，本实施方式中的第1连接器40以及第2连接器42以外的连接器(后述的第3连接器(第4连接部)62、第4连接器64、第5连接器(第1连接部)66、第6连接器76以及第7连接器(第2连接部)78)也同样具备正端子以及负端子。

电池单元组36的额定电压为350V，最大电压为500V。在本实施方式中，在连接有负载的状态下从电池单元组36输出的DC电压V2为额定电压350V。

在电池箱14的内部设置有从家庭用AC电源充电时使用的继电器ACR(AlternatingCurrent Relay)44以及SMR(System Main Relay：系统主要继电器)46。ACR44以及SMR46通过来自未予图示的控制部的控制信号，被切换到ON(导通)的状态或者OFF(开放)的状态的任意一个状态。

ACR44由第1ACR44A、第2ACR44B、以及作为事前充电(预充电)用继电器的第3ACR44C构成，SMR46由第1SMR46A、第2SMR46B以及作为事前充电用继电器的第3SMR46C构成。

第1ACR44A以及第1SMR46A的上游侧与检测电流的电流传感器48的下游侧分别电连接，此外，电流传感器48的上游侧与第1电池单元组36A的正侧电连接。另外，第2ACR44B以及第2SMR46B的上游侧与第2电池单元组36B的负侧分别电连接。

第3ACR44C以及第3SMR46C的上游侧与限制事前充电时的电流的电流限制电阻50的下游侧分别电连接，此外，电流限制电阻50的上游侧与第2电池单元组36B的负侧电连接。

第1SMR46A的下游侧与第1连接器40的正端子电连接，第2SMR46B的下游侧与第1连接器40的负端子电连接。

第1ACR44A的下游侧与AC充电时的过电流保护用的AC保险丝52的上游侧连接，此外，AC保险丝52的下游侧与第2连接器42的正端子电连接。另外，第2ACR44B以及第3ACR44C的下游侧与第2连接器42的负端子电连接。

第2连接器42经由设置于电池箱14的外部的AC/DC转换器54与AC供电部26连接。AC/DC转换器54将从AC供电部26输入的AC电压转换为DC电压。由AC/DC转换器54转换的DC电压被施加于电池单元组36，电池单元组36被充电。此时，首先，在第1ACR44A以及第3ACR44C为ON，并且，第2ACR44B为OFF的状态进行事前充电。接着，在电流传感器48检测的电流为一定以下的情况下，将第2ACR44B从OFF切换成ON以及将第3ACR44C从ON切换成OFF，从而进行开始充电的AC充电控制。

分支电路18由第1分支电路18A、第2分支电路18B以及将第1分支电路18A与第2分支电路18B电连接的连结电路60构成。

分支箱16由第1分支箱16A以及第2分支箱16B构成，所述第1分支箱16A将从电池箱14输入的电力向行驶系统22以及DC供电部28(行驶·充电系)分支输出，所述第2分支箱16B将从第1分支箱16A输入的电力向多个辅机类20(装备系)分支输出。如此，分支电路18被设置于分支箱16内，分支箱16被设置于电池箱14的外部，因此与现有的在电池箱的内部设置有分支电路的构成相比，能够减少电池箱14与外部的功能部件(例如辅机类20以及行驶系统22等)连接的连接部的数量，从而将电池箱14小型化。

在第1分支箱16A设置有与第1连接器40电连接的第3连接器62、与第2分支箱16B的后述的第6连接器76电连接的第4连接器64以及与行驶系统22的PCU32以及DC供电部28分别电连接的3个第5连接器66。

第1分支电路18A被设置于第1分支箱16A内，由将第1分支箱16A的连接器(第3连接器62、第4连接器64以及第5连接器66)的正端子间相互电连接的正侧的第1母线68A以及将负端子间相互电连接的负侧的第1母线68B构成。

第5连接器66由与DC供电部28电连接的第5连接器66A、与PCU32的FR侧的升压转换器34A电连接的第5连接器66B以及与PCU32的RR侧的升压转换器34B电连接的第5连接器66C构成。

在正侧的第1母线68A安装有第1DC充电用继电器70以及2个保险丝72，负侧的第1母线68B安装有第2DC充电用继电器74。第3连接器62的正端子与第5连接器66A的正端子之间经由第1DC充电用继电器70电连接。第3连接器62的负端子与第5连接器66A的负端子之间经由第2DC充电用继电器74电连接。另外，第3连接器62的正端子与第5连接器66B的正端子之间以及第3连接器62的正端子与第5连接器66C的正端子之间经由保险丝72分别电连接。如若保险丝72断开，能够将第1分支箱16A从车辆12取出，进行保险丝72的更换作业。因此，与现有的保险丝72被设置于电池箱内而当保险丝72断开时将电池箱整体从车辆取出而进行更换的构成相比，能够提高维护性。

第1DC充电用继电器70以及第2DC充电用继电器74通过来自未予图示的控制部的控制信号被切换到ON(导通)的状态或者OFF(开放)的状态的任意一个状态。从DC供电部28供电时，首先在第1DC充电用继电器70、第2DC充电用继电器74、第1SMR46A以及第3SMR46C为ON且第2SMR46B为OFF的状态下进行事前充电。接着，在电流传感器48检测的电流为一定以下的情况下，将第2SMR46B从OFF切换成ON以及将第3SMR46C从ON切换成OFF，从而进行开始充电的DC充电控制。

在第2分支箱16B设置有与第1分支箱16A的第4连接器64电连接的第6连接器76以及与辅机类20电连接的6个(与辅机类20的数量同数)第7连接器78。

第2分支电路18B设置于第2分支箱16B内，由第2分支箱16B的连接器(第6连接器76以及第7连接器78)的正端子间相互电连接的正侧的第2母线80A以及将负端子间相互电连接的负侧的第2母线80B构成。

在正侧的第2母线80A安装有与第7连接器78的数量同数(6个)的保险丝72，第6连接器76的正端子与6个第7连接器78的正端子之间经由保险丝72分别电连接。

连结电路60将第4连接器64的正端子与第6连接器76的正端子之间电连接，且将第4连接器64的负端子与第6连接器76的负端子之间电连接。由此，正侧的第1母线68A与正侧的第2母线80A电连接，另外，负侧的第1母线68B与负侧的第2母线80B电连接。通过设置如此的连结电路60，所以不需要从电池箱14连接第2分支箱16B的连接部，从而能够进一步减少将电池箱14与外部的功能部件连接的连接部的数量。

作为连结电路60的一个例子，例如可以是如图3所示的通过螺栓紧固而将第4连接器64与第6连接器76电连接的构成。

另外，可以是如下构成：如图4所示，通过由连接器82与电线群84构成的电线束86A，将第4连接器64与第6连接器76电连接。另外，在图4中，虽然第4连接器64以及与第4连接器64连接的电线束侧的连接器没有被图示，其与第6连接器76侧为同样构成。

另外，可以是如下构成：如图5所示，由通过弹簧触点(未图示)而与对方侧端子(未图示)连接的弹簧连接式连接器88以及从弹簧连接式连接器88向水平方向横向伸出的电线群84构成的电线束86B将第4连接器64与第6连接器76电连接。另外，在图5中，虽然第4连接器64以及与第4连接器64连接的电线束侧的连接器没有被图示，其与第6连接器76侧为同样构成。

如图2所示，6个第7连接器78之中，在2个第7连接器78分别连接有空气调节器的压缩机(辅机类20的一个例子)90以及辅机用DC/DC转换器(辅机类20的一个例子)92。在此，辅机用DC/DC转换器92是将输入的DC电压V2(350V)转换成12V的DC电压而输出的转换器，虽然未予图示，辅机用DC/DC转换器92的输出侧与以12V的DC电压运转的12V用辅机类连接。作为其他的与第7连接器78连接的辅机类20的例子，例举出空气调节器、水加热型加热器、非接触充电器、AC100V的插座以及太阳能充电器等。

车辆12的行驶系统22以及辅机类20的运转时，第1SMR46A以及第2SMR46B为ON状态。由此，电池单元组36的DC电压V2经由电池箱14的第1连接器40以及第2分支箱16B的第3连接器62施加于第1分支电路18A，此外，经由连结电路60施加于第2分支电路18B。

施加于第1分支电路18A的DC电压V2经由第5连接器66B以及第5连接器66C而电力被供给于行驶系统22。此时，DC电压V2被分别输入到PCU32的FR侧升压转换器34A以及RR侧升压转换器34B而升压成DC电压V1。此外，升压的DC电压V1分别输入到FR侧逆变器37A以及RR侧逆变器37B。施加于第2分支电路18B的DC电压V2经由第7连接器78被输入到辅机类20而电力被供给于辅机类20。

如上所述，根据本实施方式，通过将分支箱16分成第1分支箱16A以及第2分支箱16B这2个，此外，将连接于行驶系统22的第5连接器(第1连接部)设置于第1分支箱16A，将连接于辅机类20的第7连接器(第2连接部)78设置于第2分支箱16B，因此能够将第1分支箱16A分类为行驶系统而第2分支箱16B分类为装备系统。在此，一般向分支箱16输入的电压越高，母线以及连接部的尺寸越大，随着分支箱16的形状也变大。此时的倾向为在级别高的车辆(高级车)中，用于行驶系统22的电压高(例如最大1000V左右)，而在级别低的车辆(普通车)中，用于行驶系统的电压低(例如最大500V左右)，因此第1分支箱16A的尺寸在高级车更大。然而，用于装备系统的电压在高级车以及普通车中相同(例如最大500V左右)，因此第2分支箱16B的尺寸在高级车以及普通车中相同。因此能够将第2分支箱16B在不同级别的车辆(高级车以及普通车)间通用化，从而削减部件数量。

另外，由于分支电路18设置于电池箱14的外部的分支箱16内，因此与现有的在电池箱的内部设置分支电路的构成相比，能够减少将电池箱14与搭载于所述电池箱的外部的功能部件(例如辅机类20以及行驶系统22等)连接的连接部的数量，因此能够将电池箱14小型化。另外，通过设置将第1分支电路18A与第2分支电路18B连结的连结电路60，从而不需要从电池箱14向第2分支箱16B连接的连接部，因此能够进一步减少将电池箱14与外部的功能部件(例如辅机类20以及行驶系统22等)连接的连接部的数量。另外，当分支箱内的保险丝72等的电子部件故障时，能够仅将分支箱16从车辆12拆卸而进行电子部件的更换作业。由此，不需要像现有技术一样，为了更换保险丝72等的电子部件而将电池箱14从车辆12拆卸，因此能够提高维护性。

＜实施方式2＞

参见图6对本实施方式进行说明。

本实施方式的电源系统10A是所谓的用于高级车的系统，使用比实施方式1的电池箱14更高电压的电池箱14A。另外，本实施方式的连结电路60A由与第1分支电路18C电连接的第1连结电路94以及与第2分支电路18B电连接的第2连结电路96构成，此外在第1连结电路94与第2连结电路96之间设置有DC/DC转换器(变压装置)98。

由第1电池单元组36C以及第2电池单元组36D构成的电池单元组36E的额定电压为800V，最大电压为1000V。在本实施方式中，在连接有负载的状态下，从电池单元组36E输出的DC电压(第1电压)V3为额定电压的800V。另外，在本实施方式的PCU32A没有设置实施方式1的升压转换器34，DC电压V3直接输入到FR侧的逆变器37A以及RR侧的逆变器37B。因此，本实施方式的PCU32A由于没有设置升压转换器34，因此能够比实施方式1的PCU32更小型化。从DC供电部28A供给1000V、400A(350kW)的电力。

DC/DC转换器98将从第1分支电路18C侧输入的800V的DC电压V3转换成350V的DC电压(第2电压)V4，向第2分支电路18B侧输出。施加于第1分支电路18C的DC电压V3(800V)比实施方式1中的施加于第1分支电路18A的DC电压V2(350V)高，从而第1分支电路18C的正侧的第1母线68C以及负侧的第1母线68D由比实施方式1中的正侧的第1母线68A以及负侧的第1母线68B厚的板材构成。由此，第1分支箱16C比实施方式1中的第1分支箱16A体格大。另一方面，第2分支箱16B的第2分支电路18B通过DC/DC转换器98被施加与实施方式1中的DC电压V2(350V)同电位的DC电压V4(350V)，因此能够使用与实施方式1相同的第2分支箱16B。因此，装备系的第2分支箱16B可以在不同的车辆级别(高级车以及普通车)间通用化，从而削减部件数量。

DC/DC转换器98与第1分支箱16C以及第2分支箱16B之间的连接以与实施方式1的图3至图5图示的方法同样的方法连接。其余的与实施方式1相同，因此使用了与实施方式1相同的符号并且省略了说明。

如上所述，根据本实施方式，电池箱14的第1连接器(第3连接部)40的电压(第1电压)V3与逆变器37的运转电压同电位，因此不需要在PCU(动力控制单元)32内将输入电压转换成逆变器37的工作电压的升压转换器34，因此能够将PCU(动力控制单元)32小型化。

＜其他实施方式＞

本说明书公开的技术不限于由上述记载以及附图说明的实施方式，包括例如以下各种方式。

(1)在实施方式1中，行驶系统的第1分支箱16A为最大500V，装备系的第2分支箱16B为最大500V，在实施方式2中，行驶系的第1分支箱16A为最大1000V，装备系的第2分支箱16B为最大500V，然而第1分支箱16A以及第2分支箱16B的电压可以比上述实施方式的电压高或者低。

(2)在实施方式1中，电池箱14与分支箱16之间的电连接通过将电池箱14的第1连接器40与第1分支箱16A的第3连接器62连接而进行，然而可以是将电池箱14与第2分支箱16B电连接的构成。

(3)在上述实施方式中，车辆12是具有供电部24的构成，然而可以在例如不具有供电部24的混合动力车适用电源系统10、10A。

(4)在上述实施方式中，分支箱16是在电池箱14、14A的外部设置的构成，然而可以是将分支箱16的功能设置于电池箱14、14A的内部的构成。

10，10A：电源系统

12：车辆

14，14A：电池箱

36，36E：电池单元组(多个电池单元)

40：第1连接器(第3连接部)

16：分支箱

16A，16C：第1分支箱

62：第3连接器(第4连接部)

66：第5连接器(第1连接部)

16B：第2分支箱

78：第7连接器(第2连接部)

18：分支电路

18A，18C：第1分支电路

18B：第2分支电路

60，60A：连结电路

20：辅机类

22：行驶系统

30：马达(电动马达)

32，32A：PCU(动力控制单元)

37：逆变器

94：第1连结电路

96：第2连结电路

98：DC/DC转换器(变压装置)

V3：电压(第1电压)

V4：电压(第2电压)