(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載された高電圧負荷に電力を供給する第一のバッテリと、前記車両に搭載された補機類に電力を供給する第二のバッテリと、出力側に前記第二のバッテリが接続され、前記第一のバッテリの電圧を降圧して前記第二のバッテリに供給する第一の電圧変換器と、出力側に前記高電圧負荷が接続され、前記第一のバッテリの電圧を前記高電圧負荷に適合した電圧に変換する第二の電圧変換器と、前記両電圧変換器の入力側に接続されて前記第一のバッテリから電力供給される平滑回路とを備え、
前記平滑回路は、前記第一の電圧変換器の入力コンデンサと、前記第二の電圧変換器の入力コンデンサと、前記両入力コンデンサの正極と負極に接続される二つの接続導体とを有し、
前記各接続導体は、前記第一の電圧変換器に接続される端子と、前記第二の電圧変換器に接続される端子と、前記第一のバッテリに接続される端子とを有して単一の導電部材により一体的に形成されていることを特徴とする車両用電源装置。
【請求項２】
請求項１記載の車両用電源装置において、
前記平滑回路の前記第一の電圧変換器の入力コンデンサと前記第二の電圧変換器の入力コンデンサとを一つの入力コンデンサで構成したことを特徴とする車両用電源装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の車両用電源装置において、
前記接続導体の前記各端子の部位を除く導体本体部と前記両入力コンデンサとをモールド絶縁体でモールドして一体に形成したことを特徴とする車両用電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電気自動車等に搭載される車両用電源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
環境問題を考慮して、電気自動車、ハイブリッド自動車など、高電圧バッテリや高出力モータを搭載する車両が注目されている。このような車両には、高電圧バッテリの電力を変換して第二のバッテリに供給するため、または高出力モータが発電した電力を変換して高電圧バッテリに供給するための電圧変換器などが搭載されている。この電圧変換器の変換効率向上などを目的として、近年、同期整流方式の電圧変換器が広く用いられている。
【０００３】
従来の車両用電源装置として、同期整流方式の電圧変換器を用いたものは、例えば、図６のような車両用電源装置が知られている。図６は主要部のみを示しており、制御回路等は省略している。電源装置を構成する第一の電圧変換器３１は、１次側に入力電源として第一のバッテリ３２が接続されており、２次側に第二のバッテリ３３および電気負荷３４が接続されている。第一のバッテリ３２は、メインスイッチ３５によってオンオフが切替えられるようになっている。第一のバッテリ３２から入力コンデンサ３６及びインバータ回路部３７の正極と負極の入力端に高電圧が印加され、インバータ回路部３７で交流に変換され、トランス３８で降圧され、整流回路部３９で整流された直流電圧が平滑回路部４０で平滑された後、第二のバッテリ３３に供給されるようになっている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
図６のような回路の場合、メインスイッチ３５がオンからオフになったときに、第一の電圧変換器３１が作動していると、その入力電圧が下がり、第一の電圧変換器３１の出力電圧が第二のバッテリ３３の電圧よりも低下するため、第二のバッテリ３３から第一の電圧変換器３１に電流が逆流する。これは同期整流方式の電圧変換器特有の現象である。同期整流が停止していれば、第一の電圧変換器３１の出力電圧が第二のバッテリ３３の電圧より低下しても、逆流現象は発生しない。
逆流する電流の大きさによっては、第一の電圧変換器３１のスイッチング素子が破壊される恐れがあるため危険である。これを回避するために、同期整流方式の電圧変換器には、電流が逆流する寸前の低負荷状態を検知して、逆流する前に同期整流を停止する安全機能（図示は省略する）が設けられている。
【０００５】
メインスイッチ３５がオンからオフになったときに、電気負荷３４が小さい場合は、上記安全機能が働き、逆流の発生を防止できる。しかしながら、電気負荷３４が大きい場合は、第一の電圧変換器３１の入力電圧が急峻に低下し、電流が逆流するまでの時間が短いため、同期整流を停止する安全機能の応答が間に合わず、逆流が防止できない恐れがある。第一の電圧変換器３１の入力電圧を急峻に低下させないためには、入力コンデンサ３６の容量を増やして入力電圧を緩やかに変化させる必要がある。
【０００６】
図７は、図６の回路の第一の電圧変換器３１と並列に、モータ４１を駆動する第二の電圧変換器４２を付加したものであり、例えば、ハイブリッド自動車等に搭載される電源装置の回路図である。第二の電圧変換器４２は、入力コンデンサ４３とスイッチング素子のブリッジ回路で構成されたインバータ回路部４４からなっており、第一のバッテリ３２の直流電圧を三相交流に変換してモータ４１に供給するようになっている。本回路では第一の電圧変換器３１は、常に第二の電圧変換器４２と並列に接続されているため、第一の電圧変換器３１の入力コンデンサ３６の容量は第二の電圧変換器４２の入力コンデンサ４３の容量分増加することになる。第一の電圧変換器３１の入力コンデンサ３６の容量よりも
第二の電圧変換器４２の入力コンデンサ４３の容量は十分に大きいため、本構成の回路では上述の逆流の危険性を低減できる。
複数の電圧変換器でコンデンサを共用する技術に関しては、例えば、共通の直流電源に複数台の電圧形インバータを接続してなる電力変換システムにおいて、直流電源の平滑手段に共通の平滑コンデンサを用いた技術が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−１７１７５１号公報（第３頁、図１）
【特許文献２】特開平７−１４３７５７号公報（第３頁、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
図７のような回路構成の電源装置では、コンデンサが共用されるため、上述のように、メインスイッチがオンからオフになったときに、第二のバッテリから第一の電圧変換器に電流が逆流するのを抑制できる。しかしながら、車両用電源装置では、車両の振動などで端子ねじに緩みが発生する恐れがある。例えば、もし図７中に×印で示す部分、すなわち、第一の電圧変換器３１と第二の電圧変換器４２の接続が断たれた場合には、第一の電圧変換器３１の入力コンデンサ容量は、入力コンデンサ３６のみとなるため、電気負荷３４が大きい場合は入力電圧の変化が急峻になり、前述の逆流現象の防止ができない恐れがあるという問題点があった。
【０００９】
この発明は、上記のような問題を解決するためになされたもので、第二のバッテリから第一の電圧変換器への逆流を防ぐ信頼性の高い車両用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】
【００１０】
この発明に係る車両用電源装置は、車両に搭載された高電圧負荷に電力を供給する第一のバッテリと、車両に搭載された補機類に電力を供給する第二のバッテリと、出力側に第二のバッテリが接続され、第一のバッテリの電圧を降圧して第二のバッテリに供給する第一の電圧変換器と、出力側に高電圧負荷が接続され、第一のバッテリの電圧を高電圧負荷に適合した電圧に変換する第二の電圧変換器と、両電圧変換器の入力側に接続されて第一のバッテリから電力供給される平滑回路とを備え、平滑回路は、第一の電圧変換器の入力コンデンサと、第二の電圧変換器の入力コンデンサと、両入力コンデンサの正極と負極に接続される二つの接続導体とを有し、各接続導体は、第一の電圧変換器に接続される端子と、第二の電圧変換器に接続される端子と、第一のバッテリに接続される端子とを有して単一の導電部材により一体的に形成されているものである。
【発明の効果】
【００１１】
この発明の車両用電源装置によれば、第一の電圧変換器と第二の電圧変換器の入力側に接続された平滑回路の、入力コンデンサの正極と負極に接続される二つの接続導体のそれぞれを、第一の電圧変換器に接続される端子と、第二の電圧変換器に接続される端子と、第一のバッテリに接続される端子とを有して単一の導電部材により一体的に形成したので、第一のバッテリのメインスイッチをオンからオフにしたときに、もし、第二の電圧変換器と平滑回路の接続が外れた場合でも、第一の電圧変換器が平滑回路に接続されているため、両入力コンデンサの作用により第一の電圧変換器の入力電圧が低下する速度が緩やかになり、第一の電圧変換器へ逆流現象が起きる前に同期整流を停止して安全を確保できる。したがって、信頼性の高い車両用電源装置を提供できる。
また、平滑回路の接続導体は、入力コンデンサとの接続部及び外部と接続される各端子部と一体的に形成されているため、接続箇所が少なくなり、各構成機器との接続の信頼性
が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の実施の形態１による車両用電源装置の主要部を示す回路図である。
【図２】この発明の実施の形態１における車両用電源装置の平滑回路部の一例を示す斜視図である。
【図３】この発明の実施の形態１における車両用電源装置の平滑回路部の他の例を示す斜視図である。
【図４】この発明の実施の形態１における車両用電源装置の平滑回路部の別の例を示す斜視図である。
【図５】この発明の実施の形態１における車両用電源装置の平滑回路部の更に別の例を示す斜視図である。
【図６】従来の車両用電源装置の主要部を示す回路図である。
【図７】図６の回路に第二の電圧変換器を付加した回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による車両用電源装置の主要部を示す回路図である。図において、入力電源として高電圧の第一のバッテリ１と第一のバッテリ１をオンオフするメインスイッチ２が接続される平滑回路３に、第一の電圧変換器であるＤＣ−ＤＣコンバータ４（以下、単にコンバータ４と称す）と第二の電圧変換器であるインバータ５とが並列に接続されている。なお、制御回路等は省略している。
コンバータ４の出力側には、低電圧の第二のバッテリ６が接続されており、この第二のバッテリ６には、車両に搭載された補機類等の低電圧（例えば、１２Ｖ）の電気負荷７が接続されて、それらに電力を供給するようになっている。また、インバータ５の出力側には、車両に搭載された高電圧負荷が接続される。高電圧負荷の一例として、図１では、車両を駆動する３相のモータ８の場合を示している。
【００１４】
平滑回路３には、コンバータ４の発振を抑制するコンバータ用入力コンデンサ９と、インバータ５の発振を抑制するインバータ用入力コンデンサ１０が並列に組み込まれ、その両端子に第一のバッテリ１の正極と負極が接続されている。
コンバータ４は、４個のスイッチング素子１１をブリッジ接続してなるインバータ回路部と、その出力電圧を降圧する降圧トランス１２と、降圧トランス１２の二次側に同方向に接続した一対の二次コイルに接続された、全波整流用の２個の整流素子１３からなる整流回路部と、チョークコイル１４及び平滑コンデンサ１５からなる平滑回路部とを有している。
一方のインバータ５は、６個のスイッチング素子１６で構成された三相ブリッジ回路を備えており、第一のバッテリ１の直流を三相交流に変換して高電圧負荷であるモータ８に供給する。
なお、図１では、コンバータ４やインバータ５に搭載されているスイッチング素子は、ＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴとしているが、これに限定するものではなく、他のスイッチ機能があるもので構成してもよい。また、コンバータ５は絶縁型となっているが、非絶縁型でも構わない。
【００１５】
図２は、図１の平滑回路３の一構造を示す斜視図である。図のように、平滑回路３は、コンバータ用入力コンデンサ９と、インバータ用入力コンデンサ１０と、両入力コンデンサ９，１０を接続する薄板の導電性平導体（バスバー）からなる２本の接続導体１７，１８とを有している。
両接続導体１７，１８は、両入力コンデンサ９，１０の側面に配置され、それぞれの接
続導体１７，１８の長手方向の途中には、各入力コンデンサ９，１０の端子と接続されるコンデンサ接続部１７ａ，１８ａが一体に設けられている。コンデンサ接続部１７ａは両入力コンデンサ９，１０の一方の端子に接続され、コンデンサ接続部１８ａは両入力コンデンサ９，１０の他方の端子に接続されている。なお、各コンデンサの端子の図示は省略している。
【００１６】
また、各接続導体１７，１８の長手方向の中間部には、長手方向に対して直交方向に分岐して導出された中間接続端子１７ｂ、１８ｂが設けられている。
更に、両接続導体１７，１８の長手方向の、コンバータ用入力コンデンサ９側の端部は、コンバータ４に接続される接続端子１７ｃ，１８ｃとなっており、他方のインバータ用入力コンデンサ１０側の端部は、インバータ５に接続される接続端子１７ｄ，１８ｄとなっている。図に示すように、接続導体１７，１８のそれぞれは、各端子部を含め単一の導電部材で一体的に形成されているのが本願の特徴部である。すなわち、接続導体の途中には接続導体同士を繋ぐような接続箇所を設けていない。
【００１７】
図２を図１の回路図と対比して説明すれば、図２の両接続導体１７，１８の接続端子１７ｃ，１８ｃは、図１の接続部１９，２０においてコンバータ４の入力側の各端子と接続され、図２の接続端子１７ｄ，１８ｄは、図１の接続部２１，２２においてインバータ５の入力側の各端子と接続され、図２の中間接続端子１７ｂ，１８ｂは、第一のバッテリ１とメインスイッチ２の直列回路に接続される。
なお、平滑回路３を構成する入力コンデンサ９，１０は、図２ではフィルムコンデンサで構成したものを示しているが、これに限定するものではなく、例えば、電解コンデンサ等のような他の種類のコンデンサで構成してもよい。
また、正極側と負極側の２本の接続導体１７，１８は、図では平行に配置されているが、これに限定するものではない。更に、両コンデンサ９，１０は、隣接配置したものを示しているが、これに限定せず、同じ接続導体を介して接続されていればよい。
【００１８】
以上のように構成された車両用電源装置の動作を、図１に基づき簡単に説明する。
先ずモータ８を駆動する場合から説明する。高電圧に充電された第一のバッテリ１の直流電流は、平滑回路３を介してインバータ５に入力され、インバータ５のスイッチング素子１６のブリッジ回路により３相の交流電流に変換されてモータ８に供給され、これによりモータ８が駆動される。
一方、第二のバッテリ６は、その回路に接続された電気負荷７に対して電力を供給している。ここで、第一のバッテリ１から第二のバッテリ６に給電する場合は、第一のバッテリ１から平滑回路３を介してコンバータ４に給電され、コンバータ４のスイッチング素子１１のブリッジ回路で交流に変換され、降圧トランス１２により降圧され、整流回路部の整流素子１３で整流され、平滑回路部のチョークコイル１４及び平滑コンデンサ１５で平滑された後、第二のバッテリ６に給電されて充電される。なお、インバータ５及びコンバータ４の動作は公知の技術なので詳細な説明は省略する。
【００１９】
上記動作において、メインスイッチ２がオンからオフになったときに、第一の電圧変換器であるコンバータ４が作動していると、コンバータ４の入力電圧が下がり、コンバータ４の出力電圧が第二のバッテリ６の電圧よりも低下するため、第二のバッテリ６からコンバータ４に電流が逆流する。このため、図示を省略しているが、電流が逆流する寸前の低負荷状態を検知して、逆流する前に同期整流を停止する安全機能が設けられている。
また、コンバータ用入力コンデンサ９の接続が外れた場合にも、即座に同期整流を停止させる安全機能も備えている。
【００２０】
次に、本実施の形態の平滑回路３の作用について説明する。
図２で説明したように、平滑回路３の両入力コンデンサ９，１０は平板状の接続導体１
７，１８で一体的に接続固定されているので接続強度を十分に確保できる。
上記のように、コンバータ４が作動している状態でメインスイッチ２がオンからオフになれば逆流現象が生じるが、平滑回路３の両入力コンデンサ９，１０が並列に接続されているので、コンデンサ容量が増えることになり、これにより入力電圧が低下する速度が緩やかになって、コンバータ４に逆流する前に安全機能を動作させて同期整流を停止することが可能となるため、安全が確保できる。
【００２１】
ここで、もし、インバータ５と平滑回路３の接続部２１，２２（図１参照）の箇所で接続が外れた場合を想定すると、この場合でも、コンバータ４と平滑回路３の接続部１９，２０は接続されているので、メインスイッチ２をオンからオフにしたときに、上記と同様に両コンデンサ９，１０が作用するため、逆流現象が抑制されて安全が確保できる。
また、コンバータ４と平滑回路３との接続部１９，２０が外れた場合には、コンバータ用入力コンデンサ９が外れたことを図示しない安全機能で検知して、同期整流を即座に停止することで、逆流を防止できる。
また、平滑回路３の接続導体１７，１８は、両コンデンサとの接続部や外部との接続端子を含め一体的に形成されているので、各構成機器との接続の信頼性の向上を図ることができる。
【００２２】
次に、平滑回路の他の構成例について説明する。
図３は、平滑回路３の他の構成例を示す斜視図である。図２と同等部分は同一符号で示し説明は省略する。本実施例は、コンバータ用入力コンデンサ９とインバータ用入力コンデンサ１０のそれぞれを、複数個で構成した場合である。図ではそれぞれを９ａ，９ｂ及び１０ａ，１０ｂの２個のコンデンサで構成している。このように複数の場合でも、図のように重ねて配置すればコンパクトに構成できる。接続導体１７，１８は、コンデンサ接続部１７ａ，１８ａの長さを変えるだけで対応できる。
【００２３】
図４は、平滑回路３の別の構成例を示す斜視図である。図２とほとんど同じであるが、図２の場合は、接続導体１７，１８のコンデンサ接続部１７ａ，１８ａは、それぞれのコンデンサ９，１０に対して個別に接続するために、スリットを入れているが、図４の場合は、スリットを設けずに両コンデンサ９，１０の接続部を一体に形成したものである。
両入力コンデンサ９，１０を隣接して配置した場合は、図４のように一体にする方が加工及び組立が簡単である。
【００２４】
図５は、平滑回路３の更に別の構成例を示す斜視図である。例えば、先に説明した図２のように構成した平滑回路３において、両コンデンサ９，１０と、接続導体１７，１８の外部との接続端子を除く導体本体部とを、樹脂などのモールド絶縁体２３でモールドして一体にしたものである。
このような構成により、車両用電源装置として車両に組み込まれたとき、使用中の振動等に対してコンデンサとの接続部が緩むのを確実に防止でき、信頼性が向上する。
なお、図３や図４のような構成にも適用できるのは言うまでもない。      
【００２５】
以上までの説明では、平滑回路３の両入力コンデン９、１０は、個別のものとして説明したが、両コンデンサを合わせて一つの入力コンデンサで構成しても良い。その場合は、構成が更に簡単になり、接続箇所も減少して信頼性がより向上する。
【００２６】
また、図１では、第二の電圧変換器であるインバータ５に接続される高電圧負荷として、例えば、電気自動車等の車両を駆動するモータ８を例に挙げて説明したが、これに変えて車載充電器や電動コンプレッサでも良い。
【００２７】
以上のように、実施の形態１の車両用電源装置によれば、車両に搭載された高電圧負荷
に電力を供給する第一のバッテリと、車両に搭載された補機類に電力を供給する第二のバッテリと、出力側に第二のバッテリが接続され、第一のバッテリの電圧を降圧して第二のバッテリに供給する第一の電圧変換器と、出力側に高電圧負荷が接続され、第一のバッテリの電圧を高電圧負荷に適合した電圧に変換する第二の電圧変換器と、両電圧変換器の入力側に接続されて第一のバッテリから電力供給される平滑回路とを備え、平滑回路は、第一の電圧変換器の入力コンデンサと、第二の電圧変換器の入力コンデンサと、両入力コンデンサの正極と負極に接続される二つの接続導体とを有し、各接続導体は、第一の電圧変換器に接続される端子と、第二の電圧変換器に接続される端子と、第一のバッテリに接続される端子とを有して単一の導電部材により一体的に形成されているので、入力コンデンサとの接続強度に優れており、第一のバッテリのメインスイッチをオンからオフにしたときに、もし、第二の電圧変換器と平滑回路の接続が外れた場合でも、第一の電圧変換器と平滑回路は接続されているため、第一の電圧変換器の入力電圧が低下する速度が緩やかになり、第一の電圧変換器に逆流現象が起きる前に同期整流を停止して安全を確保できる。
また、平滑回路の接続導体は、入力コンデンサとの接続部及び外部と接続される各端子部と一体的に形成されているため、接続箇所が少なくなり、各構成機器との接続の信頼性が向上する。
また、第一の電圧変換器と平滑回路の端子が外れた場合においても、同期整流を停止する機能が即座に働き逆流を防止できる。
【００２８】
また、平滑回路の第一の電圧変換器の入力コンデンサと第二の電圧変換器の入力コンデンサとを一つの入力コンデンサで構成したものでは、構成が簡単になり、接続箇所も減少して上記に比べて更に信頼性が向上する。
【００２９】
また、接続導体の各端子の部位を除く導体本体部と両入力コンデンサとをモールド絶縁体でモールドして一体に形成したので、車両に組み込まれたとき、振動等に対してコンデンサとの接続部が緩むのを防止でき、信頼性が向上する。
できる。
【符号の説明】
【００３０】
１  第一のバッテリ                    ２  メインスイッチ
３  平滑回路                          ４  コンバータ（第一の電圧変換器）
５  インバータ（第二の電圧変換器）    ６  第二のバッテリ
７  電気負荷                          ８  モータ（高電圧負荷）
９  コンバータ用入力コンデンサ      １０  インバータ用入力コンデンサ
１１  スイッチング素子                １２  降圧トランス
１３  整流素子                        １４  チョークコイル
１５  平滑コンデンサ                  １６  スイッチング素子
１７，１８  接続導体                  １７ａ，１８ａ  コンデンサ接続部
１７ｂ，１８ｂ  中間接続端子          １７ｃ，１７ｄ，１８ｃ，１８ｄ  接続端子
１９，２０，２１，２２  接続部        ２３  モールド絶縁体。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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