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JP6201967B2 - 電気自動車 - Google Patents

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Description

本明細書が開示する技術は、走行用のモータを備える電気自動車に関する。なお、本明細書における「電気自動車」には、エンジンを備えず走行用のモータだけを備える電気自動車と、走行用のモータとエンジンを共に備えるハイブリッド車の双方を含む。
特許文献１に、メインバッテリと、前記メインバッテリに接続されたメイン電源配線と、前記メイン電源配線の電圧を平滑化する平滑コンデンサを備える電力制御ユニットと、前記メインバッテリと前記電力制御ユニットの間で、前記メイン電源配線の導通と非導通を切り換えるスイッチと、前記メインバッテリより低電圧のサブバッテリと、前記サブバッテリに接続されたサブ電源配線と、前記スイッチよりも前記電力制御ユニット側の前記メイン電源配線と前記サブ電源配線の間を接続しており、前記サブ電源配線から前記メイン電源配線へ昇圧して電力を供給する昇圧動作が可能なＤＣ−ＤＣコンバータを備える電気自動車が開示されている。
上記のような電気自動車において、スイッチを非導通から導通へ切り換える際に、メインバッテリの電圧と、電力制御ユニットの平滑コンデンサの電圧が相違していると、スイッチが導通に切り換わった直後に、メイン電源配線に大きな突入電流が流れる。そこで、スイッチを非導通から導通に切り換える前に、メインバッテリの電圧と平滑コンデンサの電圧が一致するように、平滑コンデンサのプリチャージを行う必要がある。特許文献１の電気自動車では、スイッチが非導通から導通に切り換わる前に、ＤＣ−ＤＣコンバータが昇圧動作を行うことによって、サブバッテリから電力を供給して平滑コンデンサのプリチャージを行うことができる。この場合、ＤＣ−ＤＣコンバータでは内部のインダクタやトランスによって出力電流の急変が抑制されているため、平滑コンデンサに大きな突入電流が流れることはない。
特開２００７−３１８８４９号公報
サブバッテリからの電力供給によって平滑コンデンサにプリチャージする場合、サブバッテリからはそれほど大きな電力を供給することができないため、プリチャージに長時間を要する。本明細書では、平滑コンデンサのプリチャージに要する時間を短縮することが可能な技術を提供する。
本明細書が開示する電気自動車は、メインバッテリと、前記メインバッテリに接続されたメイン電源配線と、前記メイン電源配線の電圧を平滑化する平滑コンデンサを備える電力制御ユニットと、前記メインバッテリと前記電力制御ユニットの間で、前記メイン電源配線の導通と非導通を切り換えるスイッチと、前記メインバッテリより低電圧のサブバッテリと、前記サブバッテリに接続されたサブ電源配線と、前記スイッチよりも前記電力制御ユニット側の前記メイン電源配線と前記サブ電源配線の間を接続しており、前記サブ電源配線から前記メイン電源配線へ昇圧して電力を供給する昇圧動作が可能な第１ＤＣ−ＤＣコンバータと、前記スイッチよりも前記メインバッテリ側の前記メイン電源配線と前記サブ電源配線の間を接続しており、前記メイン電源配線から前記サブ電源配線へ降圧して電力を供給する降圧動作が可能な第２ＤＣ−ＤＣコンバータを備えている。
上記の電気自動車では、第１ＤＣ−ＤＣコンバータが昇圧動作を行うことで、サブ電源配線から電力制御ユニット側のメイン電源配線に電力を供給して、平滑コンデンサのプリチャージを行うことができる。この際に、上記の電気自動車では、第２ＤＣ−ＤＣコンバータが降圧動作を行うことで、サブバッテリから第１ＤＣ−ＤＣコンバータを介して平滑コンデンサに電力が供給されるだけでなく、メインバッテリからも第２ＤＣ−ＤＣコンバータ、第１ＤＣ−ＤＣコンバータを介して平滑コンデンサに電力が供給される。このような構成とすることによって、サブバッテリのみから電力を供給して平滑コンデンサをプリチャージする場合に比べて、プリチャージに要する時間を短縮することができる。なお、この場合、第１ＤＣ−ＤＣコンバータでは内部のインダクタやトランスによって出力電流の急変が抑制されているため、平滑コンデンサに大きな突入電流が流れることはない。
本明細書が開示する技術の詳細およびさらなる改良は発明を実施するための形態の欄において詳細に説明する。
実施例の電気自動車２の電気系統のブロック図である。 実施例の第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８および第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０の概略の構成を示す図である。 実施例の電気自動車２における平滑コンデンサ１４のプリチャージの様子を示す図である。 実施例の第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８および第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０の変形例の概略の構成を示す図である。 実施例の第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８および第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０の別の変形例の概略の構成を示す図である。 実施例の第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８および第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０のさらに別の変形例の概略の構成を示す図である。 実施例の第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８および第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０の別の変形例の概略の構成を示す図である。 実施例の第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８および第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０のさらに別の変形例の概略の構成を示す図である。
幾つかの実施形態では、前記電気自動車では、前記第１ＤＣ−ＤＣコンバータが、前記メイン電源配線から前記サブ電源配線へ降圧して電力を供給する降圧動作も可能な双方向ＤＣ−ＤＣコンバータである。このような構成とすることによって、スイッチの導通／非導通に関わらず、電力制御ユニットからサブバッテリへ電力を供給して、サブバッテリを充電することが可能となる。また、このような構成とすることによって、スイッチが導通している際に、第１ＤＣ−ＤＣコンバータと第２ＤＣ−ＤＣコンバータの両方を用いてサブバッテリを充電することが可能となり、サブバッテリの充電に要する時間を短縮することができる。
幾つかの実施形態では、前記電気自動車では、前記第２ＤＣ−ＤＣコンバータが、前記降圧動作のみ可能な単方向ＤＣ−ＤＣコンバータである。このような構成とすることによって、製造コストを低減することができる。
あるいは、幾つかの実施形態では、前記電気自動車では、前記第２ＤＣ−ＤＣコンバータが、前記サブ電源配線から前記メイン電源配線へ昇圧して電力を供給する昇圧動作も可能な双方向ＤＣ−ＤＣコンバータである。このような構成とすることによって、スイッチの導通／非導通に関わらず、電力制御ユニットおよび／またはサブバッテリからメインバッテリへ電力を供給して、メインバッテリを充電することが可能となる。
幾つかの実施形態では、前記電気自動車は、前記第１ＤＣ−ＤＣコンバータの前記サブ電源配線側でのノイズの発生を抑制し、かつ前記第２ＤＣ−ＤＣコンバータの前記サブ電源配線側でのノイズの発生を抑制するように構成されたフィルタをさらに備えている。このような構成とすることによって、第１ＤＣ−ＤＣコンバータのサブ電源配線側でのノイズの発生を抑制するフィルタと、第２ＤＣ−ＤＣコンバータのサブ電源配線側でのノイズの発生を抑制するフィルタをそれぞれ別個に設ける場合に比べて、製造コストを低減することができる。
幾つかの実施形態では、前記電気自動車は、前記第１ＤＣ−ＤＣコンバータのスイッチング回路の動作を制御し、かつ前記第２ＤＣ−ＤＣコンバータのスイッチング回路の動作を制御するように構成された制御回路をさらに備えている。このような構成とすることによって、第１ＤＣ−ＤＣコンバータのスイッチング回路の動作を制御する制御回路と、第２ＤＣ−ＤＣコンバータのスイッチング回路の動作を制御する制御回路をそれぞれ別個に設ける場合に比べて、製造コストを低減することができる。
図１に、実施例の電気自動車２の電気系統のブロック図を示す。本実施例の電気自動車２は、エンジン（図示せず）の動力を利用して走行することもできるし、メインバッテリ４の電力を利用して走行することもできる、ハイブリッド車である。エンジンの動力を利用して走行する場合には、エンジンが発生させた動力の一部を駆動輪（図示せず）に伝達する一方、エンジンの動力の残りを用いて第１モータ６で発電し、第１モータ６で発電した電力で第２モータ８を駆動することで、駆動輪を回転させる。なお、エンジンを始動させる際には、メインバッテリ４からの電力を第１モータ６に供給し、第１モータ６をセルモータとして機能させる。メインバッテリ４の電力を利用して走行する場合には、メインバッテリ４からの電力で第２モータ８を駆動することで、駆動輪を回転させる。
メインバッテリ４は、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池等の二次電池である。本実施例では、メインバッテリ４の電圧は３００Ｖ程度である。電気自動車２は、エンジンの動力を用いて第１モータ６で発電し、第１モータ６で発電した電力をメインバッテリ４に充電することができる。また、走行中の電気自動車２が減速する際に、第２モータ８で回生発電し、第２モータ８で発電した電力をメインバッテリ４に充電することもできる。
メインバッテリ４は、メイン電源配線１０を介して、電力制御ユニット（ＰＣＵ）１２に接続されている。メイン電源配線１０は、メインバッテリ４の正極端子に接続された正極線１０ａと、メインバッテリ４の負極端子に接続された負極線１０ｂを備えている。
ＰＣＵ１２は、メインバッテリ４と第１モータ６および第２モータ８の間に設けられている。ＰＣＵ１２は、平滑コンデンサ１４と、コンバータ１６と、インバータ１８を備えている。平滑コンデンサ１４は、メイン電源配線１０の電圧を平滑化する。コンバータ１６は、メインバッテリ４から供給される電力の電圧を、必要に応じて第１モータ６や第２モータ８の駆動に適した電圧まで昇圧する。また、コンバータ１６は、第１モータ６や第２モータ８が発電した電力の電圧を、メインバッテリ４への充電に適した電圧まで降圧することもできる。本実施例では、第１モータ６や第２モータ８の駆動に用いる電圧は６００Ｖ程度である。インバータ１８は、メインバッテリ４から供給される直流電力を、第１モータ６や第２モータ８の駆動のための三相交流電力に変換する。また、インバータ１８は、第１モータ６や第２モータ８が発電した三相交流電力を、メインバッテリ４へ充電するための直流電力に変換することもできる。
メインバッテリ４とＰＣＵ１２の間には、システムメインリレー（ＳＭＲ）２０が設けられている。ＳＭＲ２０は、メイン電源配線１０の正極線１０ａの導通と非導通を切り換えるスイッチ２０ａと、メイン電源配線１０の負極線１０ｂの導通と非導通を切り換えるスイッチ２０ｂを備えている。すなわち、ＳＭＲ２０は、メイン電源配線１０の導通と非導通を切り換える。
電気自動車２は、メインバッテリ４よりも低電圧のサブバッテリ２２を備えている。サブバッテリ２２は、鉛電池等の二次電池である。本実施例では、サブバッテリ２２の電圧は１３Ｖ〜１４．５Ｖ程度である。サブバッテリ２２は、サブ電源配線２４を介して、パワーステアリングやエアコン等の補機２６に接続されている。サブ電源配線２４は、サブバッテリ２２の正極端子に接続された正極線２４ａと、サブバッテリ２２の負極端子に接続された負極線２４ｂを備えている。サブ電源配線２４の負極線２４ｂは、接地電位を提供する。
ＳＭＲ２０よりもＰＣＵ１２側のメイン電源配線１０と、サブ電源配線２４は、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８を介して接続されている。第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８は、メイン電源配線１０からサブ電源配線２４へ降圧して電力を供給する降圧動作を行うこともできるし、サブ電源配線２４からメイン電源配線１０へ昇圧して電力を供給する昇圧動作を行うこともできる。第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８は、いわゆる双方向ＤＣ−ＤＣコンバータであり、昇降圧ＤＣ−ＤＣコンバータである。電気自動車２では、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８が降圧動作を行うことで、ＳＭＲ２０の導通／非導通に関わらず、第１モータ６や第２モータ８が発電した電力をサブバッテリ２２に充電することができる。また、電気自動車２では、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８が昇圧動作を行うことで、ＳＭＲ２０の導通／非導通に関わらず、サブバッテリ２２の電力を利用して第１モータ６や第２モータ８を駆動することができる。
ＳＭＲ２０よりもメインバッテリ４側のメイン電源配線１０と、サブ電源配線２４は、第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０を介して接続されている。第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０は、メイン電源配線１０からサブ電源配線２４へ降圧して電力を供給する降圧動作のみを行うことができる。第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０は、いわゆる単方向ＤＣ−ＤＣコンバータであり、降圧ＤＣ−ＤＣコンバータである。電気自動車２では、ＳＭＲ２０が導通している際に、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８が降圧動作を行い、かつ第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０が降圧動作を行うことで、メインバッテリ４からの電力や、第１モータ６や第２モータ８が発電した電力を、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８と第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０の両方を介して、サブバッテリ２２に充電することができる。この場合、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８および第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０の何れか一方のみを介してサブバッテリ２２に充電する場合に比べて、サブバッテリ２２に供給される電流を大きくすることができ、サブバッテリ２２の充電に要する時間を短縮することができる。
図２に、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８と、第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０の概略の構成を示す。以下の説明では、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８に関して、メイン電源配線１０側（すなわち、ＰＣＵ１２側）を一次側といい、サブ電源配線２４側（すなわち、サブバッテリ２２側）を二次側という。同様に、第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０に関して、メイン電源配線１０側（すなわち、メインバッテリ４側）を一次側といい、サブ電源配線２４側（すなわち、サブバッテリ２２側）を二次側という。
第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８は、一次側フィルタ３２と、一次側回路３４と、トランス３６と、二次側回路３８と、二次側フィルタ４０と、制御回路４２を備えている。第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８は、絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータである。一次側フィルタ３２と、一次側回路３４と、トランス３６と、二次側回路３８と、二次側フィルタ４０と、制御回路４２は、筐体５６内に収容されている。
一次側フィルタ３２は、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８のメイン電源配線１０側でのノイズの発生を抑制する。本実施例では、一次側フィルタ３２は、コンデンサ３２ａを備えている。
一次側回路３４は、スイッチング素子３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄと、それぞれのスイッチング素子３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄに並列に接続された還流ダイオード３４ｅ、３４ｆ、３４ｇ、３４ｈを備えている。スイッチング素子３４ａとスイッチング素子３４ｂは直列に接続されており、スイッチング素子３４ｃとスイッチング素子３４ｄは直列に接続されている。一次側回路３４は、スイッチング回路ということもできる。
トランス３６は、一次側コイル３６ａと、二次側コイル３６ｂを備えている。トランス３６では、一次側コイル３６ａから二次側コイル３６ｂへ降圧して電力を供給することもできるし、二次側コイル３６ｂから一次側コイル３６ａへ昇圧して電力を供給することもできる。一次側コイル３６ａの一端は、スイッチング素子３４ａとスイッチング素子３４ｂの間に接続されており、一次側コイル３６ａの他端は、スイッチング素子３４ｃとスイッチング素子３４ｄの間に接続されている。
二次側回路３８は、スイッチング素子３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄと、それぞれのスイッチング素子３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄに並列に接続された還流ダイオード３８ｅ、３８ｆ、３８ｇ、３８ｈと、インダクタ３８ｉと、コンデンサ３８ｊを備えている。スイッチング素子３８ａとスイッチング素子３８ｂは直列に接続されており、スイッチング素子３８ｃとスイッチング素子３８ｄは直列に接続されている。二次側コイル３６ｂの一端は、スイッチング素子３８ａとスイッチング素子３８ｂの間に接続されており、二次側コイル３６ｂの他端は、スイッチング素子３８ｃとスイッチング素子３８ｄの間に接続されている。二次側回路３８は、スイッチング回路ということもできる。
二次側フィルタ４０は、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８のサブ電源配線２４側でのノイズの発生を抑制する。本実施例では、二次側フィルタ４０は、インダクタ４０ａとコンデンサ４０ｂを備えている。
制御回路４２は、一次側回路３４のスイッチング素子３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄと、二次側回路３８のスイッチング素子３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄの動作を制御する。
第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８の動作について説明する。第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８が降圧動作をする際には、一次側回路３４において直流電力から交流電力へと変換し、トランス３６において降圧して、二次側回路３８において交流電力から直流電力へと変換する。なお、この場合には、二次側回路３８ではスイッチング素子３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄは動作せず、還流ダイオード３８ｅ、３８ｆ、３８ｇ、３８ｈによる整流と、インダクタ３８ｉおよびコンデンサ３８ｊによる平滑化がなされる。これによって、メイン電源配線１０からサブ電源配線２４へ降圧して電力を供給することができる。逆に、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８が昇圧動作をする際には、二次側回路３８において直流電力から交流電力へと変換し、トランス３６において昇圧して、一次側回路３４において交流電力から直流電力へと変換する。なお、この場合には、一次側回路３４ではスイッチング素子３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄは動作せず、還流ダイオード３４ｅ、３４ｆ、３４ｇ、３４ｈによる整流がなされ、一次側フィルタ３２において平滑化がなされる。
なお、図２に示した第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８の一次側フィルタ３２、一次側回路３４、二次側回路３８、二次側フィルタ４０の具体的な回路構成はあくまでも一例であって、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８としては、メイン電源配線１０からサブ電源配線２４へ降圧して電力を供給する降圧動作と、サブ電源配線２４からメイン電源配線１０へ昇圧して電力を供給する昇圧動作が可能であれば、どのような構成のものを用いてもよい。
第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０は、一次側フィルタ４４と、一次側回路４６と、トランス４８と、二次側回路５０と、二次側フィルタ５２と、制御回路５４を備えている。第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０は、絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータである。一次側フィルタ４４と、一次側回路４６と、トランス４８と、二次側回路５０と、二次側フィルタ５２と、制御回路５４は、筐体５８内に収容されている。
一次側フィルタ４４は、第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０のメイン電源配線１０側でのノイズの発生を抑制する。本実施例では、一次側フィルタ４４は、コンデンサ４４ａを備えている。
一次側回路４６は、スイッチング素子４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄと、それぞれのスイッチング素子４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄに並列に接続された還流ダイオード４６ｅ、４６ｆ、４６ｇ、４６ｈを備えている。スイッチング素子４６ａとスイッチング素子４６ｂは直列に接続されており、スイッチング素子４６ｃとスイッチング素子４６ｄは直列に接続されている。一次側回路４６は、スイッチング回路ということもできる。
トランス４８は、一次側コイル４８ａと、二次側コイル４８ｂを備えている。トランス４８では、一次側コイル４８ａから二次側コイル４８ｂへ降圧して電力を供給することができる。一次側コイル４８ａの一端は、スイッチング素子４６ａとスイッチング素子４６ｂの間に接続されており、一次側コイル４８ａの他端は、スイッチング素子４６ｃとスイッチング素子４６ｄの間に接続されている。
二次側回路５０は、ダイオード５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄと、インダクタ５０ｅと、コンデンサ５０ｆを備えている。ダイオード５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄは、ブリッジ回路を構成している。
二次側フィルタ５２は、第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０のサブ電源配線２４側でのノイズの発生を抑制する。本実施例では、二次側フィルタ５２は、インダクタ５２ａとコンデンサ５２ｂを備えている。
制御回路５４は、一次側回路４６のスイッチング素子４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄの動作を制御する。
第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０の動作について説明する。第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０が降圧動作をする際には、一次側回路４６において直流電力から交流電力へと変換し、トランス４８において降圧して、二次側回路５０において交流電力から直流電力へと変換する。この場合、二次側回路５０ではダイオード５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄによる整流と、インダクタ５０ｅおよびコンデンサ５０ｆによる平滑化がなされる。これによって、メイン電源配線１０からサブ電源配線２４へ降圧して電力を供給することができる。
なお、第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０としては、図２に示すような、一次側回路４６がスイッチング素子４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄを備えており、制御回路５４が一次側回路４６の動作を制御する構成に限らず、二次側回路５０がスイッチング素子を備えており、制御回路５４が二次側回路５０の動作を制御する構成としてもよいし、一次側回路４６と二次側回路５０のそれぞれがスイッチング素子を備えており、制御回路５４が一次側回路４６と二次側回路５０のそれぞれの動作を制御する構成としてもよい。図２に示した第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０の一次側フィルタ４４、一次側回路４６、二次側回路５０、二次側フィルタ５２の具体的な回路構成はあくまでも一例であって、第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０としては、メイン電源配線１０からサブ電源配線２４へ降圧して電力を供給する降圧動作が可能であれば、どのような構成のものを用いてもよい。
図１に示す電気自動車２において、ＳＭＲ２０を非導通から導通へ切り換える際に、メインバッテリ４の電圧と、ＰＣＵ１２の平滑コンデンサ１４の電圧が相違していると、ＳＭＲ２０が導通に切り換わった直後にメイン電源配線１０に大きな突入電流が流れる。そこで、電気自動車２においては、ＳＭＲ２０を非導通から導通へ切り換える前に、メインバッテリ４の電圧と平滑コンデンサ１４の電圧を一致させるために、平滑コンデンサ１４のプリチャージを行う。
図３に示すように、本実施例の電気自動車２では、平滑コンデンサ１４へのプリチャージの際には、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８が昇圧動作を行うとともに、第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０が降圧動作を行う。この場合、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８のサブ電源配線２４側には、サブバッテリ２２から供給される電流Ｉ２に加えて、メインバッテリ４から第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０を介して供給される電流Ｉ１も入力される。従って、平滑コンデンサ１４には、サブバッテリ２２から第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８を介して電力が供給されるだけでなく、メインバッテリ４からも第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８を介して電力が供給される。このような構成とすることによって、サブバッテリ２２のみから電力を供給して平滑コンデンサ１４のプリチャージを行う場合に比べて、プリチャージに要する時間を短縮することができる。
なお、平滑コンデンサ１４のプリチャージに要する時間を短縮するうえでは、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８で昇圧動作が可能であり、第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０で降圧動作が可能であればよい。従って、例えば、図４に示すように、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８を、サブ電源配線２４からメイン電源配線１０へ昇圧して電力を供給する昇圧動作のみが可能な、単方向の昇圧ＤＣ−ＤＣコンバータとしてもよい。図４に示す例では、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８の一次側回路３４が、ダイオード３４ｉ、３４ｊ、３４ｋ、３４ｌを備えている。ダイオード３４ｉ、３４ｊ、３４ｋ、３４ｌは、ブリッジ回路を構成している。この場合、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８を双方向の昇降圧ＤＣ−ＤＣコンバータとする場合に比べて、製造コストを低減することができる。
あるいは、図５に示すように、第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０を、メイン電源配線１０からサブ電源配線２４へ降圧して電力を供給する降圧動作と、サブ電源配線２４からメイン電源配線１０へ昇圧して電力を供給する昇圧動作が可能な、双方向の昇降圧ＤＣ−ＤＣコンバータとしてもよい。図５に示す例では、第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０の二次側回路５０が、スイッチング素子５０ｇ、５０ｈ、５０ｉ、５０ｊと、それぞれのスイッチング素子５０ｇ、５０ｈ、５０ｉ、５０ｊに並列に接続された還流ダイオード５０ｋ、５０ｌ、５０ｍ、５０ｎと、インダクタ５０ｅと、コンデンサ５０ｆを備えている。スイッチング素子５０ｇとスイッチング素子５０ｈは直列に接続されており、スイッチング素子５０ｉとスイッチング素子５０ｊは直列に接続されている。トランス４８の二次側コイル４８ｂの一端は、スイッチング素子５０ｇとスイッチング素子５０ｈの間に接続されており、二次側コイル４８ｂの他端は、スイッチング素子５０ｉとスイッチング素子５０ｊの間に接続されている。二次側回路５０は、スイッチング回路ということもできる。この場合、第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０が昇圧動作を行うことで、ＳＭＲ２０の導通／非導通に関わらず、サブバッテリ２２の電力を利用してメインバッテリ４を充電することができる。また、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８が降圧動作を行い、かつ第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０が昇圧動作を行うことで、ＳＭＲ２０の導通／非導通に関わらず、第１モータ６や第２モータ８が発電した電力をメインバッテリ４に充電することができる。
なお、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８および第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０を電気自動車２に搭載する際には、種々の態様で搭載させることができる。例えば、図２に示すように、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８と第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０を、それぞれ別個の筐体５６，５８に収容して電気自動車２に搭載してもよい。この場合、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８と第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０を単一の筐体に収容する場合に比べて、個々の筐体５６，５８を小型化することができるので、電気自動車２への搭載の自由度を高めることができる。
あるいは、図６−図８に示すように、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８と、第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０を、単一の筐体に収容して搭載してもよい。この場合、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８と第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０を別個の筐体に収容する場合とは異なり、種々の構成要素の共通化を図り、製造コストを低減することができる。
例えば、図６に示すように、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８と第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０を単一の筐体６０内に収容し、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８の制御回路４２と第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０の制御回路５４を、共通化された制御回路６２として実装してもよい。この場合、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８のスイッチング回路である一次側回路３４および／または二次側回路３８と、第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０のスイッチング回路である一次側回路４６および／または二次側回路５０の動作を、単一の制御回路６２によって制御する。
あるいは、図７に示すように、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８と第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０を単一の筐体６０内に収容し、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８の二次側フィルタ４０と第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０の二次側フィルタ５２を、共通化された二次側フィルタ６４として実装してもよい。図７に示す例では、二次側フィルタ６４は、インダクタ６４ａとコンデンサ６４ｂを備えている。二次側フィルタ６４は、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８のサブ電源配線２４側でのノイズの発生を抑制するとともに、第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０のサブ電源配線２４側でのノイズの発生を抑制する。この場合、例えば図８に示すように、共通化された二次側フィルタ６４を、筐体６０の内部ではなく、筐体６０の外部に配置してもよい。図８に示す例では、共通化された二次側フィルタ６４は、筐体６０をサブ電源配線２４と接続するコネクタ６６内に収容されている。通常、二次側フィルタ６４は、サブ電源配線２４におけるラジオノイズの発生を抑制するために設けられており、電気自動車２の車種ごとに異なるチューニングを施す必要がある。図８に示す構成によれば、電気自動車２の車種に応じてコネクタ６６の二次側フィルタ６４のみをチューニングすればよく、筐体６０内の構成要素は変更する必要がない。
なお、図７や図８に示す例において、図６に示す例と同様に、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８の制御回路４２と第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０の制御回路５４を共通化された制御回路６２として実装し、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８のスイッチング回路である一次側回路３４および／または二次側回路３８と、第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０のスイッチング回路である一次側回路４６および／または二次側回路５０の動作を、単一の制御回路６２によって制御するように構成してもよい。
以上のように、本実施例の電気自動車２は、メインバッテリ４と、メインバッテリ４に接続されたメイン電源配線１０と、メイン電源配線１０の電圧を平滑化する平滑コンデンサ１４を備えるＰＣＵ１２と、メインバッテリ４とＰＣＵ１２の間で、メイン電源配線１０の導通と非導通を切り換えるＳＭＲ２０（スイッチに相当する）と、メインバッテリ４より低電圧のサブバッテリ２２と、サブバッテリ２２に接続されたサブ電源配線２４と、ＳＭＲ２０よりもＰＣＵ１２側のメイン電源配線１０とサブ電源配線２４の間を接続しており、サブ電源配線２４からメイン電源配線１０へ昇圧して電力を供給する昇圧動作が可能な第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８と、ＳＭＲ２０よりもメインバッテリ４側のメイン電源配線１０とサブ電源配線２４の間を接続しており、メイン電源配線１０からサブ電源配線２４へ降圧して電力を供給する降圧動作が可能な第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０を備えている。
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
２ ：電気自動車
４ ：メインバッテリ
６ ：第１モータ
８ ：第２モータ
１０ ：メイン電源配線
１０ａ ：正極線
１０ｂ ：負極線
１４ ：平滑コンデンサ
１６ ：コンバータ
１８ ：インバータ
２０ａ ：スイッチ
２０ｂ ：スイッチ
２２ ：サブバッテリ
２４ ：サブ電源配線
２４ａ ：正極線
２４ｂ ：負極線
２６ ：補機
２８ ：第１ＤＣ−ＤＣコンバータ
３０ ：第２ＤＣ−ＤＣコンバータ
３２ ：一次側フィルタ
３２ａ ：コンデンサ
３４ ：一次側回路
３４ａ ：スイッチング素子
３４ｂ ：スイッチング素子
３４ｃ ：スイッチング素子
３４ｄ ：スイッチング素子
３４ｅ ：還流ダイオード
３４ｆ ：還流ダイオード
３４ｇ ：還流ダイオード
３４ｈ ：還流ダイオード
３４ｉ ：ダイオード
３４ｊ ：ダイオード
３４ｋ ：ダイオード
３４ｌ ：ダイオード
３６ ：トランス
３６ａ ：一次側コイル
３６ｂ ：二次側コイル
３８ ：二次側回路
３８ａ ：スイッチング素子
３８ｂ ：スイッチング素子
３８ｃ ：スイッチング素子
３８ｄ ：スイッチング素子
３８ｅ ：還流ダイオード
３８ｆ ：還流ダイオード
３８ｇ ：還流ダイオード
３８ｈ ：還流ダイオード
３８ｉ ：インダクタ
３８ｊ ：コンデンサ
４０ ：二次側フィルタ
４０ａ ：インダクタ
４０ｂ ：コンデンサ
４２ ：制御回路
４４ ：一次側フィルタ
４４ａ ：コンデンサ
４６ ：一次側回路
４６ａ ：スイッチング素子
４６ｂ ：スイッチング素子
４６ｃ ：スイッチング素子
４６ｄ ：スイッチング素子
４６ｅ ：還流ダイオード
４６ｆ ：還流ダイオード
４６ｇ ：還流ダイオード
４６ｈ ：還流ダイオード
４８ ：トランス
４８ａ ：一次側コイル
４８ｂ ：二次側コイル
５０ ：二次側回路
５０ａ ：ダイオード
５０ｂ ：ダイオード
５０ｃ ：ダイオード
５０ｄ ：ダイオード
５０ｅ ：インダクタ
５０ｆ ：コンデンサ
５０ｇ ：スイッチング素子
５０ｈ ：スイッチング素子
５０ｉ ：スイッチング素子
５０ｊ ：スイッチング素子
５０ｋ ：還流ダイオード
５０ｌ ：還流ダイオード
５０ｍ ：還流ダイオード
５０ｎ ：還流ダイオード
５２ ：二次側フィルタ
５２ａ ：インダクタ
５２ｂ ：コンデンサ
５４ ：制御回路
５６ ：筐体
５８ ：筐体
６０ ：筐体
６２ ：制御回路
６４ ：二次側フィルタ
６４ａ ：インダクタ
６４ｂ ：コンデンサ
６６ ：コネクタ

Claims (6)

  1. メインバッテリと、
    前記メインバッテリに接続されたメイン電源配線と、
    前記メイン電源配線の電圧を平滑化する平滑コンデンサを備える電力制御ユニットと、
    前記メインバッテリと前記電力制御ユニットの間で、前記メイン電源配線の導通と非導通を切り換えるスイッチと、
    前記メインバッテリより低電圧のサブバッテリと、
    前記サブバッテリに接続されたサブ電源配線と、
    前記スイッチよりも前記電力制御ユニット側の前記メイン電源配線と前記サブ電源配線の間を接続しており、前記サブ電源配線から前記メイン電源配線へ昇圧して電力を供給する昇圧動作が可能な第１ＤＣ−ＤＣコンバータと、
    前記スイッチよりも前記メインバッテリ側の前記メイン電源配線と前記サブ電源配線の間を接続しており、前記メイン電源配線から前記サブ電源配線へ降圧して電力を供給する降圧動作が可能な第２ＤＣ−ＤＣコンバータを備えており、
    前記スイッチを非導通から導通へ切り換える際に、前記スイッチを非導通から導通へ切り換える前に、前記平滑コンデンサへのプリチャージを実行可能に構成されており、
    前記平滑コンデンサへの前記プリチャージの際に、前記サブバッテリから前記第１ＤＣ−ＤＣコンバータを介して前記平滑コンデンサに電力が供給され、かつ、前記メインバッテリから前記第２ＤＣ−ＤＣコンバータおよび前記第１ＤＣ−ＤＣコンバータを介して前記平滑コンデンサに電力が供給されるように、前記第１ＤＣ−ＤＣコンバータおよび前記第２ＤＣ−ＤＣコンバータの動作を制御する電気自動車。
  2. 前記第１ＤＣ−ＤＣコンバータが、前記メイン電源配線から前記サブ電源配線へ降圧して電力を供給する降圧動作も可能な双方向ＤＣ−ＤＣコンバータである、請求項１の電気自動車。
  3. 前記第２ＤＣ−ＤＣコンバータが、前記降圧動作のみ可能な単方向ＤＣ−ＤＣコンバータである、請求項２の電気自動車。
  4. 前記第２ＤＣ−ＤＣコンバータが、前記サブ電源配線から前記メイン電源配線へ昇圧して電力を供給する昇圧動作も可能な双方向ＤＣ−ＤＣコンバータである、請求項２の電気自動車。
  5. 前記第１ＤＣ−ＤＣコンバータの前記サブ電源配線側でのノイズの発生を抑制し、かつ前記第２ＤＣ−ＤＣコンバータの前記サブ電源配線側でのノイズの発生を抑制するように構成されたフィルタをさらに備えている、請求項１から４の何れか一項の電気自動車。
  6. 前記第１ＤＣ−ＤＣコンバータのスイッチング回路の動作を制御し、かつ前記第２ＤＣ−ＤＣコンバータのスイッチング回路の動作を制御するように構成された制御回路をさらに備えている、請求項１から５の何れか一項の電気自動車。
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