(57)【要約】【課題】モータジェネレータのコイル等の部品の寿命低下を抑制することができる車両の電源装置を提供すること。【解決手段】車両の電源装置１は、二つのバッテリ１１，１２と、二つのバッテリ１１，１２の一方に直列に接続されたリアクトル１３と、三つのスイッチング素子１４ａ，１４ｂ，１４ｃと、三つのスイッチング素子１４ａ，１４ｂ，１４ｃを切り替えることにより、二つのバッテリ１１，１２をインバータ２０に対して直列または並列に接続する制御部４０と、を備え、制御部４０が、二つのバッテリ１１，１２の電圧の和が、予め設定された直列禁止判定電圧よりも高い場合、二つのバッテリ１１，１２をインバータに対して直列に接続することを禁止し、大気圧が低くなるにつれて、直列禁止判定電圧を低くする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
二つのバッテリと、前記二つのバッテリの一方に直列に接続されたリアクトルと、三つのスイッチング素子と、前記三つのスイッチング素子を切り替えることにより、前記二つのバッテリをインバータに対して直列または並列に接続する制御部と、を備える車両の電源装置において、
前記制御部は、
前記二つのバッテリの電圧の和が、予め設定された直列禁止判定電圧よりも高い場合、前記二つのバッテリをインバータに対して直列に接続することを禁止し、
大気圧が低くなるにつれて、前記直列禁止判定電圧を低くすることを特徴とする車両の電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、二つの電源と、一つのリアクトルと、スイッチ回路と、を備え、二つの電源をインバータに対して直列に接続した状態と、並列に接続した状態とを切り替えることにより、インバータに対する出力電圧を調整する車両の電源装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−００３８５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示された車両の電源装置では、大気圧が低下すると、モータのコイル等の部品の絶縁耐圧が低下する。そのため、大気圧が低いときにスイッチング制御を実施し、二つの電源をインバータに対して直列に接続すると、インバータの入力電圧がモータジェネレータのコイル等の部品の絶縁耐圧を超えてしまい、当該部品の寿命が低下するおそれがある。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、モータジェネレータのコイル等の部品の寿命低下を抑制することができる車両の電源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】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る車両の電源装置は、二つのバッテリと、前記二つのバッテリの一方に直列に接続されたリアクトルと、三つのスイッチング素子と、前記三つのスイッチング素子を切り替えることにより、前記二つのバッテリをインバータに対して直列または並列に接続する制御部と、を備える車両の電源装置において、前記制御部は、前記二つのバッテリの電圧の和が、予め設定された直列禁止判定電圧よりも高い場合、前記二つのバッテリをインバータに対して直列に接続することを禁止し、大気圧が低くなるにつれて、前記直列禁止判定電圧を低くすることを特徴とする。
【０００７】
これにより、車両の電源装置は、大気圧が低くなるにつれて直列禁止判定電圧が低く設定されるため、大気圧が低いほど、二つのバッテリがインバータに対して直列接続されにくくなる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る車両の電源装置によれば、大気圧が低い場合は二つのバッテリがインバータに対して直列接続されにくくなるため、モータジェネレータのコイル等の部品の寿命低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る車両の電源装置を含む車両の構成を模式的に示す図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態に係る車両の電源装置による制御を示すフローチャートである。
【図３】図３は、本発明の実施形態に係る車両の電源装置による制御において、大気圧と直列禁止判定電圧との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明に係る車両の電源装置の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【００１１】
図１は、本実施形態に係る車両の電源装置１を搭載した車両Ｖｅを模式的に示す図である。車両Ｖｅは、二つのバッテリ１１，１２と、一つのリアクトル１３と、三つのスイッチング素子１４ａ，１４ｂ，１４ｃから構成されるスイッチ回路１４と、三つのコンデンサ１５，１６，１７と、インバータ（ＩＮＶ）２０と、モータジェネレータ（ＭＧ）３０と、制御部（ＥＣＵ）４０と、デファレンシャル装置５０と、左右の駆動輪６０ａ，６０ｂと、を備えている。
【００１２】
電源装置１は、少なくともバッテリ１１，１２、リアクトル１３、スイッチ回路１４、コンデンサ１５，１６，１７および制御部４０により構成される。電源装置１を搭載した車両Ｖｅは、モータジェネレータ３０から出力された動力がデファレンシャル装置５０を介して左右の駆動輪６０ａ，６０ｂに伝達するように構成された電気自動車である。車両Ｖｅとしては、例えばＨＶ車両，ＥＶ車両，ＰＨＶ車両，ＦＣＥＶ車両等が挙げられる。
【００１３】
バッテリ１１，１２は、充放電が可能な直流電源であり、例えばニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池や、キャパシタ等の電源により構成される。電源装置１では、バッテリ１１とバッテリ１２とが並列に接続されている。電源装置１において、車両Ｖｅの力行時には、バッテリ１１，１２に充電された電力が、負荷であるモータジェネレータ３０に供給される。また、電源装置１において、車両Ｖｅの回生時には、モータジェネレータ３０が発電機として機能し、モータジェネレータ３０で発電された電力がバッテリ１１，１２に充電される。なお、バッテリ１１，１２は、それぞれ異なる種類の二次電池により構成されてもよい。
【００１４】
リアクトル１３は、二つのバッテリ１１，１２のうちの一方のバッテリ１１に直列に接続されている。リアクトル１３は、具体的には、二つのバッテリ１１，１２のうちの一方のバッテリ１１の正極と、インバータ２０の直流側正極との間に配置されている。
【００１５】
スイッチ回路１４は、三つのスイッチング素子１４ａ，１４ｂ，１４ｃが直列に接続されている。スイッチング素子１４ａ，１４ｂ，１４ｃは、それぞれＩＧＢＴ（Insulated  Gate  Bipolar  mode  Transistor）等のトランジスタから構成されている。電源装置１では、制御部４０によって、スイッチング素子１４ａ，１４ｂ，１４ｃのオン・オフを切り替えるスイッチング制御が行われる。
【００１６】
インバータ２０は、バッテリ１１，１２とモータジェネレータ３０との間に設けられている。インバータ２０は、複数のスイッチング素子を備えた電気回路（インバータ回路）により構成されており、モータジェネレータ３０のコイルに三相の電流を通電する。このインバータ２０は、インバータ回路に接続された各相のコイルに対して相ごとに電流を流すことができる。なお、インバータ２０は、複数設けてもよい。
【００１７】
モータジェネレータ３０は、インバータ２０と電気的に接続されており、電動機および発電機として機能する。モータジェネレータ３０は、バッテリ１１，１２から供給された電力によって駆動するモータ機能と、外力によって駆動されることにより発電する発電機能とを有している。モータジェネレータ３０は、制御部４０によってインバータ２０の複数のスイッチング素子がスイッチング制御されることにより、回転駆動する。
【００１８】
制御部４０は、スイッチ回路１４およびインバータ２０を制御するための電子制御装置（ＥＣＵ：Electronic  Control  Unit）である。制御部４０は、例えばＣＰＵと、各種プログラム等のデータが格納された記憶部と、各種の演算を行う演算部と、を備えている。制御部４０は、各種の演算の結果、指令信号をスイッチ回路１４やインバータ２０に対して出力する。
【００１９】
制御部４０は、スイッチ回路１４における三つのスイッチング素子１４ａ，１４ｂ，１４ｃのスイッチング制御を行うことにより、二つのバッテリ１１，１２をインバータ２０に対して直列に接続した状態（直列状態、直列モード）と、二つのバッテリ１１，１２をインバータ２０に対して並列に接続した状態（並列状態、並列モード）と、を切り替える。そして、制御部４０は、電源装置１の動作モードを直列モードまたは並列モードに切り替えることにより、インバータ２０に対する出力電圧を調整する。
【００２０】
制御部４０は、例えば第一のスイッチング素子１４ａおよび第三のスイッチング素子１４ｃをＯＦＦ（開放）かつ第二のスイッチング素子１４ｂをＯＮ（閉接）に固定することにより、バッテリ１１，１２をインバータ２０に対して直列に接続する（直列モード）。
【００２１】
また、制御部４０は、例えば第一のスイッチング素子１４ａおよび第三のスイッチング素子１４ｃをＯＮ（閉接）かつ第二のスイッチング素子１４ｂをＯＦＦ（開放）に固定することにより、バッテリ１１，１２をインバータ２０に対して並列に接続する（並列モード）。
【００２２】
制御部４０は、図２に示すように、バッテリ１１の電圧ＶＢ１とバッテリ１２の電圧ＶＢ２の和「ＶＢ１＋ＶＢ２」が、予め設定された直列禁止判定電圧よりも高いか否かを判定し（ステップＳ１）、「ＶＢ１＋ＶＢ２」が直列禁止判定電圧よりも高い場合（ステップＳ１でＹｅｓ）、二つのバッテリ１１，１２をインバータ２０に対して直列に接続することを禁止する（ステップＳ２）。一方、制御部４０は、「ＶＢ１＋ＶＢ２」が直列禁止判定電圧以下である場合（ステップＳ１でＮｏ）、二つのバッテリ１１，１２をインバータ２０に対して直列に接続することを許可する（ステップＳ３）。
【００２３】
ここで、従来の電源装置では、例えば車両が高地等の空気密度が低い場所を走行しており、大気圧が低いときに二つの電源をインバータに対して直列に接続すると、インバータ２０の入力電圧がモータジェネレータ３０のコイル等の部品の絶縁耐圧を超えてしまい、当該部品の寿命が低下するという問題があった。
【００２４】
そこで、本実施形態に係る電源装置１の制御部４０では、図３に示すように、大気圧が低くなるにつれて、直列禁止判定電圧を低く設定する。なお、制御部４０は、モータジェネレータ３０のコイル等の部品周辺の大気圧（空気密度）を直接検出可能な手段や、現在の高度等から大気圧を推定可能な手段を備えている。
【００２５】
制御部４０は、例えば図３に示すような直列禁止判定電圧に関するマップを保持しており、前記した手段により検出（または推定）した大気圧に応じて直列禁止判定電圧を変更する。なお、直列禁止判定電圧には、所定のヒステリシス幅を設けてもよい。
【００２６】
以上のように、本実施形態に係る電源装置１によれば、大気圧が低くなるにつれて直列禁止判定電圧が低く設定されるため、大気圧が低いほど、二つのバッテリ１１，１２がインバータ２０に対して直列接続されにくくなる。従って、電源装置１によれば、モータのコイル等の部品の寿命低下を抑制することができる。
【００２７】
以上、本発明に係る車両の電源装置について、発明を実施するための形態により具体的に説明したが、本発明の趣旨はこれらの記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて広く解釈されなければならない。また、これらの記載に基づいて種々変更、改変等したものも本発明の趣旨に含まれることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００２８】
１  電源装置
１１，１２  バッテリ
１３  リアクトル
１４  スイッチ回路
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ  スイッチング素子
１５，１６，１７  コンデンサ
２０  インバータ
３０  モータジェネレータ
４０  制御部
５０  デファレンシャル装置
６０ａ，６０ｂ  駆動輪
Ｖｅ  車両
【図１】
2020088904.tif 000003
【図２】
2020088904.tif 000004
【図３】
2020088904.tif 000005