(57)【要約】【課題】強電バッテリの過放電又は異常の場合に、弱電バッテリの電力により走行用モータを駆動して車両を移動させることができる電気自動車用電源装置を提供する。【解決手段】弱電バッテリ１５から双方向ＤＣＤＣコンバータ１６を介してインバータ１３に電力を供給して走行用モータ１４を駆動して車両を走行させる。双方向ＤＣＤＣコンバータ１６は、強電バッテリ１１の電力を降圧して弱電バッテリ１５に供給するとともに、弱電バッテリ１５の電力を昇圧してインバータ１３に供給する。制御部２０は、緊急退避モード時に、リレー１２をオフさせ、双方向ＤＣＤＣコンバータ１６を制御することにより弱電バッテリ１５の電力を昇圧してインバータ１３に供給し、インバータ１３を動作させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
強電バッテリ（１１）及び弱電バッテリ（１５）と、
前記強電バッテリ（１１）にリレー（１２）を介して接続され、前記強電バッテリ（１１）からの電力で走行用モータ（１４）を回転させることにより車両を走行させるインバータ（１３）と、
前記強電バッテリ（１１）の電力を降圧して前記弱電バッテリ（１５）に供給するとともに、前記弱電バッテリ（１５）の電力を昇圧して前記インバータ（１３）に供給する双方向ＤＣＤＣコンバータ（１６）と、
緊急退避モード時に、前記リレー（１２）をオフさせ、前記双方向ＤＣＤＣコンバータ（１６）を制御することにより前記弱電バッテリ（１５）の電力を昇圧して前記インバータ（１３）に供給し、前記インバータ（１３）を動作させる制御部（２０）と、
を備えることを特徴とする電気自動車用電源装置。
【請求項２】
前記緊急退避モード時に入るための操作を行ない、操作信号を前記制御部（２０）に出力する緊急退避操作部（２１）を備えることを特徴とする請求項１記載の電気自動車用電源装置。
【請求項３】
前記強電バッテリ（１１）の電圧を検出する電圧センサ（１９）を備え、
前記制御部（２０）は、アクセルペダル（２３）の操作回数を計数するカウンタ（２４）を備え、前記電圧センサ（１９）からの電圧に基づき前記強電バッテリ（１１）が放電し前記車両が走行不可能と判定した後、前記カウンタ（２４）のカウント値に基づき運転者が前記車両の走行を所定の回数試行したと判定した場合には、前記緊急退避モード時に入ることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の電気自動車用電源装置。
【請求項４】
前記緊急退避モードに入る前に、前記緊急退避モードに入るか否かを報知する報知部（１７）を備え、
前記制御部（２０）は、前記報知部（１７）が前記緊急退避モードに入るか否かを報知した後に、さらに前記運転者が前記車両の走行を試行したと判定した場合には、前記緊急退避モード時に入ることを特徴とする請求項３記載の電気自動車用電源装置。
【請求項５】
前記インバータ（１３）は、前記緊急退避モード時に、前記双方向ＤＣＤＣコンバータ（１６）の出力に基づき、前記車両が走行して移動できる最低限の電流を前記走行用モータ（１４）に流すように制御することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の電気自動車用電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、強電バッテリからリレーを介してインバータに電力を供給して走行用モータを回転させて車両を走行させる電気自動車用電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の電気自動車用電源装置は、例えば特許文献１に記載されている。この電気自動車用電源装置は、リレーをオンして強電バッテリからリレーを介してインバータに電力を供給し走行用モータを回転させて車両を走行させている。また、この電気自動車用電源装置は、強電バッテリからリレーを介してコンバータに電力を供給し、コンバータにより降圧して強電バッテリからの電力で弱電バッテリを充電し、弱電バッテリから計器装備機器や電動ユニットに電力を供給している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１３５３９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電気自動車用電源装置においては、強電バッテリが過放電（電欠）してしまうと車両を走行できなくなる。例えば、交差点内などで車両が停止してしまうと、交通の流れに迷惑をかけてしまう。そこで、特許文献１に記載された電気自動車用電源装置においては、弱電バッテリの電力を強電バッテリに送り、強電バッテリの電圧が上昇してからインバータ／モータに送電することが提案されている。
【０００５】
しかしながら、特許文献１では強電バッテリは容量が大きいため、弱電バッテリからの電力を充電しても、電圧の上昇幅が微小であり、その微小電圧で電欠を解除して走行可能とする制御が困難であり、車両を退避することができなかった。
【０００６】
本発明の課題は、強電バッテリの過放電又は異常の場合に、弱電バッテリの電力により走行用モータを駆動して車両を移動させることができる電気自動車用電源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、弱電バッテリから双方向ＤＣＤＣコンバータを介してインバータに電力を供給して走行用モータを駆動して車両を走行させる。双方向ＤＣＤＣコンバータは、強電バッテリの電力を降圧して弱電バッテリに供給するとともに、弱電バッテリの電力を昇圧してインバータに供給する。制御部は、緊急退避モード時に、リレーをオフさせ、双方向ＤＣＤＣコンバータを制御することにより弱電バッテリの電力を昇圧してインバータに供給し、インバータを動作させる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、緊急退避モード時に、制御部が、リレーをオフさせ、双方向ＤＣＤＣコンバータを制御することにより弱電バッテリの電力を昇圧してインバータに供給し、インバータを動作させる。従って、強電バッテリの過放電又は異常の場合に、弱電バッテリの電力により走行用モータを駆動して車両を移動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施形態の電気自動車用電源装置を示す構成ブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の電気自動車用電源装置の動作を示すフローチャートである。
【図３】本発明の第２の実施形態の電気自動車用電源装置を示す構成ブロック図である。
【図４】本発明の第２の実施形態の電気自動車用電源装置の動作を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第３の実施形態の電気自動車用電源装置を示す構成ブロック図である。
【図６】本発明の第３の実施形態の電気自動車用電源装置内のインバータの出力特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態の電気自動車用電源装置について図面を参照して詳細に説明する。
【００１１】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態の電気自動車用電源装置を示す構成ブロック図である。図１に示す電気自動車用電源装置は、強電バッテリ１１、リレー１２、インバータ１３、走行用モータ１４、弱電バッテリ１５、双方向ＤＣＤＣコンバータ１６、計器装備機器１７、電動ユニット１８、電圧センサ１９，１９ａ、制御部２０、緊急退避スイッチ２１、緊急退避インジケータ２２を有して構成される。
【００１２】
強電バッテリ１１は、１００Ｖ〜５００Ｖの電圧で電力を蓄えるリチウムイオン電池もしくはニッケル水素電池などであり、走行用モータ１４を駆動するために用いられる。リレー１２は、強電バッテリ１１とインバータ１３とに接続され、制御部２０からの信号によりオン又はオフする。
【００１３】
走行用モータ１４は、３相交流モータなどからなり、インバータ１３の電力により回転することにより車両を走行させる。インバータ１３は、強電バッテリ１１又は双方向ＤＣＤＣコンバータ１６からの直流電流を交流電流に変換して走行用モータ１４に供給する。
【００１４】
インバータ１３は、走行用モータ１４の３相交流モータに応じて、例えばスイッチング素子としてのＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）を２つ直列に接続した直列回路を３列並列に接続した回路で構成される。インバータ１３は、６つのＩＧＢＴをオン／オフさせることにより直流電流を３相の交流電流に変換する。
【００１５】
弱電バッテリ１５は、１２Ｖ〜１５Ｖの電圧で電力を蓄える鉛蓄電池であり、計器装備機器１７や電動ユニット１８に電力を供給する。双方向ＤＣＤＣコンバータ１６は、リレー１２がオン時で、弱電バッテリ１５の電圧が低下したときに、強電バッテリ１１の電力を降圧して弱電バッテリ１５に供給するとともに、リレー１２がオフ時で、緊急時に、弱電バッテリ１５の電力を昇圧してインバータ１３に供給する。
【００１６】
計器装備機器１７は、速度メータ等、ヘッドライト等である。電動ユニット１８は、パワーウィンドウ等を駆動する。電圧センサ１９は、強電バッテリ１１の両端電圧を検出し、電圧情報を制御部２０に出力する。電圧センサ１９ａは、弱電バッテリ１５の両端電圧を検出し、電圧情報を制御部２０に出力する。
【００１７】
制御部２０は、強電バッテリ１１から電圧情報を入力し、電圧情報に基づき、車両を緊急退避させるための緊急退避モード時に、リレー１２をオフさせ、双方向ＤＣＤＣコンバータ１６を制御することにより弱電バッテリ１５の電力を昇圧してインバータ１３に供給し、インバータ１３を動作させる。
【００１８】
緊急退避スイッチ２１は、本発明の緊急退避操作部に対応し、緊急退避モード時に入るための操作を行ない、操作信号を制御部２０に出力する。なお、緊急退避スイッチ２１に代えて、緊急退避ボタンを押す操作により操作信号を制御部２０に出力しても良い。あるいは、緊急退避のためのタッチパネルを触れることで操作信号を制御部２０に出力しても良い。
【００１９】
制御部２０は、緊急退避スイッチ２１からの操作信号が入力されると、緊急退避インジケータ２２に緊急退避スイッチ２１が操作されたことを表示する。
【００２０】
次に、このように構成された第１の実施形態の電気自動車用電源装置において強電バッテリ１１が過放電（電欠）し、車両が走行できなくなった場合の車両の緊急退避モード時の動作を図２に示すフローチャートを参照しながら説明する。
【００２１】
まず、電圧センサ１９から強電バッテリ１１の電圧情報が制御部２０に入力される。強電バッテリ１１が過放電（電欠）した場合には、制御部２０は、電圧センサ１９からの強電バッテリ１１の電圧情報に基づき過放電と判断し、車両を停止させる。
【００２２】
車両が停止すると、運転者は、車両を緊急退避させるために、緊急退避スイッチ２１をオンさせる（ステップＳ１１）。すると、制御部２０は、緊急退避スイッチ２１からのスイッチオン信号を入力し、緊急退避スイッチ２１がオンされたことを緊急退避インジケータ２２に点滅表示した後（ステップＳ１２）、ステップＳ１３の処理に進む。なお、緊急退避スイッチ２１がオンされたことを点滅表示することなく、ステップＳ１１の処理からステップＳ１３の処理に進めても良い。
【００２３】
次に、制御部２０は、電圧センサ１９からの強電バッテリ１１の電圧情報に基づき、強電バッテリ１１の電圧が下限値Ｌ以下もしくは強電バッテリ１１が異常かどうかを判定する（ステップＳ１３）。なお、下限値Ｌは、強電バッテリ１１の過放電電圧よりも大きい値に設定される。
【００２４】
強電バッテリ１１の電圧が下限値Ｌ以下もしくは強電バッテリ１１が異常である場合には、リレー１２がオフかどうかを判定する（ステップＳ１４）。リレー１２がオフでない場合には、制御部２０は、リレー１２をオフさせ（ステップＳ１５）、ステップＳＳ１６の処理に進む。なお、リレー１２がオフである場合には、ステップＳ１６の処理に進む。
【００２５】
次に、制御部２０は、弱電バッテリ１５の両端電圧を検出する電圧センサ１９ａからの電圧情報に基づき、弱電バッテリ１５の電圧が下限値Ｌ以上であるかどうかを判定する（ステップＳ１６）。制御部２０は、弱電バッテリ１５の電圧が下限値Ｌ以上である場合には、緊急退避モードに入り（ステップＳ１７）、緊急退避インジケータ２２をオンし、メータ・ナビ（ナビゲーション）をオンさせる（ステップＳ１８）。
【００２６】
即ち、緊急退避インジケータ２２には、緊急退避モードに入ったことが表示される。従って、運転者は、緊急退避モードに入ったことを確認することができる。なお、ステップＳ１８の処理を行わずに、ステップＳ１７からステップＳ１９の処理に進めても良い。
【００２７】
次に、制御部２０は、インバータ１３をオンさせ（ステップＳ１９）、双方向ＤＣＤＣコンバータ１６をオンさせて昇圧動作させる（ステップＳ２０）。このため、双方向ＤＣＤＣコンバータ１６は、弱電バッテリ１５の電力を昇圧させてインバータ１３に供給し、インバータ１３は、昇圧された電力を走行用モータ１４に供給するので、走行用モータ１４が回転する。そして、運転者がアクセルペダル操作すると（ステップＳ２１）、制御部２０は、アクセルペダルからのアクセル信号により車両を退避走行させる（ステップＳ２２）。
【００２８】
次に、制御部２０は、電圧センサ１９ａからの電圧情報に基づき、弱電バッテリ１５の電圧が下限値Ｌ以下であるかどうかを判定する（ステップＳ２３）。制御部２０は、弱電バッテリ１５の電圧が下限値Ｌ以下である場合には、緊急退避インジケータ２２をオフし、メータ・ナビ（ナビゲーション）をオフさせる（ステップＳ２４）。
【００２９】
なお、弱電バッテリ１５の電圧が下限値Ｌ以下になった場合には、充電済みの新たな弱電バッテリ１５と容易に交換することができる。
【００３０】
このように第１の実施形態の電気自動車用電源装置によれば、リレー１２をオフさせて、弱電バッテリ１５の電力により車両を移動させることができる。
【００３１】
通常、電気自動車は、過放電時又は強電バッテリ１１の異常時には、高額な強電バッテリ１１のセルを保護するために、ＶＣＭ（ビークルコントロールモジュール）によりリレー１２をオフさせている。このため、電気自動車を緊急退避することができなかった。
【００３２】
これに対して、第１の実施形態の電気自動車用電源装置では、緊急退避モードを設けることにより、リレー１２がオフとなった場合でも、双方向ＤＣＤＣコンバータ１６を制御することにより弱電バッテリ１５の電力を昇圧してインバータ１３に供給し、走行用モータ１４を駆動し、交通量の多い道路や、交差点中から車両を多少なりとも移動させることができる。
【００３３】
また、第１の実施形態では、緊急退避スイッチ２１を設け、運転者の緊急退避スイッチ２１を押す操作により、緊急退避モードに入るようにしたので、必要がないときに緊急退避モードに入って、弱電バッテリ１５の電力を不必要に消耗してしまうことを回避することができる。また、不要な退避や緊急退避モードに入ったことに気付かないというミスを防ぐことができる。
【００３４】
（第２の実施形態）
図３は、本発明の第２の実施形態の電気自動車用電源装置を示す構成ブロック図である。図３に示す第２の実施形態の電気自動車用電源装置は、図１に示す第１の実施形態の電気自動車用電源装置に対して、さらに、アクセルペダル２３を設けるとともに、アクセルペダル２３の操作回数を計数するカウンタ２４を制御部２０ａに設け、制御部２０ａが、電圧センサ１９からの電圧情報に基づき強電バッテリ１１が放電して車両が走行不可能と判定した後、アクセルペダル２３の複数回操作によるカウンタ２４のカウント値に基づき運転者が車両の走行を所定の回数（たとえば３回より多い回数）試行したと判定した場合には、緊急退避モード時に入ることを特徴とする。
【００３５】
また、制御部２０ａは、緊急退避モードに入る前に、緊急退避モードに入りますかという表示を計器装備機器１７（本発明の報知部に対応）に対して行う。また、制御部２０ａは、計器装備機器１７が緊急退避モードに入りますかという表示を行った後に、運転者がさらに車両の走行を試行したと判定した場合には、上記緊急退避モード時に入ることを特徴とする。
【００３６】
次に、このように構成された第２の実施形態の電気自動車用電源装置において強電バッテリ１１が過放電（電欠）し、車両が走行できなくなった場合の車両の緊急退避モード時の動作を図４に示すフローチャートを参照しながら説明する。
【００３７】
図４では、図２に示すフローチャートに対して、ステップＳ２５〜Ｓ３０の処理が追加されているので、この部分の処理についてのみ説明する。
【００３８】
まず、電圧センサ１９から強電バッテリ１１の電圧情報が制御部２０ａに入力される。強電バッテリ１１が過放電（電欠）した場合には、制御部２０ａは、電圧センサ１９からの強電バッテリ１１の電圧情報に基づき過放電と判断し、車両を停止させる。
【００３９】
車両が停止すると、制御部２０ａは、緊急退避スイッチ２１がオンされたかどうを判定する（ステップＳ２５）。緊急退避スイッチ２１がオンされた場合には、ステップＳ１２〜ステップＳ２４の処理が行われる。
【００４０】
緊急退避スイッチ２１がオンされない場合には、制御部２０ａは、ｎを初期値“０”に設定する（ステップＳ２６）。次に、制御部２０ａは、電圧センサ１９からの電圧情報に基づき強電バッテリ１１が放電して車両が走行できなった後に、アクセルペダル２３が所定の回数操作されたかどうかを判定する（ステップＳ２７）。即ち、制御部２０ａは、アクセルペダル２３の操作によるカウンタ２４のカウント値に基づき運転者が車両の走行を所定の回数試行したかどうかを判定する。
【００４１】
制御部２０ａは、運転者が車両の走行を所定の回数試行した場合には、ｎを“１”だけインクリメントし（ステップＳ２８）、ｎは“１”となる。次に、制御部２０ａは、ｎが“２”であるかどうかを判定する（ステップＳ２９）。ｎが“２”ではない場合には、制御部２０ａは、計器装備機器１７に緊急退避モードに入りますかという表示を行うかどうかを判定する（ステップＳ３０）。
【００４２】
制御部２０ａは、計器装備機器１７に緊急退避モードに入りますかという表示を行わない場合には、ステップＳ１３の処理に進む。即ち、強電バッテリ１１の過放電により車両が走行できなくなり、運転者が車両の走行を所定の回数試行した場合には、直ちに、ステップＳ１３の処理に入る。
【００４３】
一方、ステップＳ３０において、制御部２０ａが、計器装備機器１７に緊急退避モードに入りますかという表示を行う場合には、運転者はその表示内容を確認し、さらに、運転者が車両の走行を試行する。即ち、ステップＳ２７に戻り、制御部２０ａは、アクセルペダル２３が所定の回数操作されたかどうかを判定する。
【００４４】
次に、ｎを“１”だけインクリメントすると（ステップＳ２８）、ｎは“２”となるので（ステップＳ２９）、ステップＳ１３の処理に進む。即ち、強電バッテリ１１の過放電により車両が走行できなくなり、運転者が車両の走行を所定の回数試行し、緊急退避モードに入りますかという表示を行い、さらに、運転者が車両の走行を所定の回数試行した場合に、ステップＳ１３の処理に入る。
【００４５】
このように第２の実施形態の電気自動車用電源装置によれば、アクセルペダル２３を設け、制御部２０ａが、電圧センサ１９からの電圧情報に基づき強電バッテリ１１が放電して車両が走行できなくなった後に、カウンタ２４からのカウント値に基づき運転者が車両の走行を所定の回数試行した場合には、緊急退避モード時に入るようにしたので、必要がないときに緊急退避モードに入って、弱電バッテリ１５の電力を不必要に消耗してしまうことを回避でき、さらに慌ててしまって、緊急退避スイッチ２１を押すことに気が付かない状態でも緊急退避モードに入ることができる。
【００４６】
また、制御部２０ａは、計器装備機器１７が緊急退避モードに入りますかという表示を行った後に、運転者がさらに車両の走行を試行した場合には、緊急退避モード時に入ることができる。従って、必要がないときに緊急退避モードに入って、弱電バッテリ１５の電力を不必要に消耗してしまうことを回避できる。
【００４７】
（第３の実施形態）
図５は、本発明の第３の実施形態の電気自動車用電源装置を示す構成ブロック図である。
【００４８】
図５に示す第３の実施形態の電気自動車用電源装置において、インバータ１３ａが、緊急退避モード時に、双方向ＤＣＤＣコンバータ１６の出力に基づき、車両が走行して移動できる最低限の電流を走行用モータ１４に流すように制御することを特徴とする。
【００４９】
図６に示すように、一般的なインバータの出力Ｖａｐは、アクセルペダル２３からの出力（アクセルペダルの踏み込み量）に応じて、時間の経過ととともに増加する。
【００５０】
しかし、アクセルペダル２３からの出力を大きくすると、速度を上げたり急発進することができるが、緊急退避時モードでは、走行距離が短くなってしまう。
【００５１】
また、弱電バッテリ１５を昇圧して得られる電力では、大電力を走行用モータ１４に供給することができず、パニックになって車両を急加速し、一度に走行用モータ１４に大電流を流してしまうと、走行距離が短くなってしまう。
【００５２】
そこで、インバータ１３ａは、緊急退避モード時に、双方向ＤＣＤＣコンバータ１６の出力に基づき、図６の実線で示す制限値Ｖｐｃを決定し、この制限値Ｖｐｃでインバータ出力をピークカットしている。この制限値Ｖｐｃについては、車両が走行して移動できる最低限の電流に設定される。また、その制限値Ｖｐｃは、走行用モータ１４が回転し始めた時の電流にα（僅かな値）を加えて得られる値を上限値とする。
【００５３】
このように第３の実施形態の電気自動車用電源装置によれば、インバータ１３ａが、緊急退避モード時に、双方向ＤＣＤＣコンバータ１６の出力に基づき、車両が走行して移動できる最低限の電流を走行用モータ１４に流すように制御するので、弱電バッテリ１５の小さな電力を効率的に用いて、車両が移動できる距離を延ばすことができる。
【００５４】
なお、本発明は、第１の実施形態乃至第３の実施形態の電気度自動車用電源装置に限定されるものではない。第２の実施形態の電気度自動車用電源装置では、緊急退避スイッチ２１とアクセルペダル２３の操作回数を計数するカウンタ２４とを設けたが、例えば、緊急退避スイッチ２１を設けずに、アクセルペダル２３のみを設け、図４に示すステップＳ２６からステップＳ３０の処理を行った後に、スイッチＳ１３からステップＳ２４の処理を行うように構成しても良い。
【００５５】
また、第２の実施形態では、緊急退避モードに入りますかという表示を行ったが、スピーカ等で緊急退避モードに入りますかという音声で知らせるようにしても良い。
【００５６】
また、リレー１２とインバータ１３との間で且つリレー１２と双方向ＤＣＤＣコンバータ１６との間に別のリレーを設けても良い。この場合、リレー１２をオンし、別のリレーをオフさせることにより、弱電バッテリ１５の電力を双方向ＤＣＤＣコンバータ１６で昇圧して強電バッテリ１１に供給することができる。即ち、別のリレーがオフしているので、双方向ＤＣＤＣコンバータ１６からの電力がインバータ１３に供給されなくなる。
【００５７】
また、リレー１２及び別のリレーをオンした場合には、強電バッテリ１１からの電力をインバータ１３を介して走行用モータ１４に供給することができる。また、リレー１２をオフし、別のリレーをオンした場合には、緊急退避モードに入り、弱電バッテリ１５の電力を双方向ＤＣＤＣコンバータ１６で昇圧してインバータ１３を介して走行用モータ１４に供給することができる。
【符号の説明】
【００５８】
１１  強電バッテリ    
１２  リレー
１３，１３ａ  インバータ  
１４  走行用モータ
１５  弱電バッテリ
１６  双方向ＤＣＤＣコンバータ
１７  計器装備機器
１８  電動ユニット
１９，１９ａ  電圧センサ
２０，２０ａ，２０ｂ  制御部
２１  緊急退避スイッチ
２２  緊急退避インジケータ
２３  アクセルペダル
２４  カウンタ
【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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