(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン、
前記エンジンに連結されて、三相交流電力を発生させ、また、前記エンジンを始動させる複合起動発電機（ＩＳＧ）、
前記ＩＳＧで発生した三相交流電力を直流電力に変換し、また、前記直流電力を前記三相交流電力に変換して、前記ＩＳＧに伝達するインバータ、
前記インバータから直流電力を受けて充電され、また、充電された前記直流電力を前記インバータに伝達するスーパーキャパシタ、
前記スーパーキャパシタと共にインバータに連結し、インバータから直流電力を受けて電圧を降下させ、回路を断絶するスイッチング素子、インダクタ、キャパシタ、及び還流ダイオードを含む非絶縁型ＤＣ−ＤＣ変換器、そして、
前記非絶縁型ＤＣ−ＤＣ変換器から直流電力を受けて充電される電装バッテリー、を含み、
前記スイッチング素子は、前記スーパーキャパシタと電装バッテリーとの間の経路に装着されて、前記スイッチング素子を通じて前記電装バッテリーから前記スーパーキャパシタにエネルギーが逆流するのを防止する逆充電防止装置として使用され、前記逆充電防止装置は、ボディーダイオードが除去された前記スイッチング素子であることを特徴とするマイルドハイブリッド車両用充電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイルドハイブリッド車両用充電装置に関し、より詳しくは、スーパーキャパシタの充電電圧がバッテリーの充電電圧より低い場合に、バッテリーの電圧がスーパーキャパシタに急速に逆充電されるのを防止する、マイルドハイブリッド車両用充電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、エネルギー枯渇問題及び環境汚染問題によって、ハイブリッド自動車及び電気自動車などの環境に優しい自動車が注目されていている。ハイブリッド自動車は、動力源としてエンジンを備えているため、外部の常用電源を利用してバッテリーを充電する必要がないが、電気自動車は、エンジンを備えていないため、外部の常用電源を利用してバッテリーを周期的に充電しなければならない。特許文献１参照。
【０００３】
また、ハイブリッド自動車は、充電方式によってマイルドハイブリッド自動車及びプラグインハイブリッド自動車に分類される。マイルドハイブリッド自動車は、内燃機関で発生したエネルギーの一部を利用してバッテリーを充電するハイブリッド自動車であり、プラグインハイブリッド自動車は、外部の常用電源からのエネルギーを利用してバッテリーを充電するハイブリッド自動車である。
【０００４】
純粋な電気自動車やプラグインハイブリッド自動車は、外部の常用電源からエネルギーを受けるため、入力端の電圧及び出力端の電圧の差が大きい。したがって、図９のように、変圧機（ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）を使用した絶縁降圧型ＤＣ−ＤＣ変換器（ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  ｂｕｃｋ  ｔｙｐｅ  ＤＣ−ＤＣ  ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）を使用する。
【０００５】
図９に示したように、前記絶縁降圧型ＤＣ−ＤＣ変換器は、高圧バッテリー１０２の端子に入力キャパシタ（Ｃｉ）が付着され、４つのスイッチング素子（Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４）がフルブリッジ（Ｆｕｌｌ  Ｂｒｉｄｇｅ）形態に構成されるスイッチング素子部１０６の入力は高圧バッテリー１０２に連結され、スイッチング素子部１０６の出力は変圧機１０８の１次側端子に連結される。前記スイッチング素子部１０６の４つスイッチング素子を一対ずつ（Ｑ１−Ｑ２及びＱ３−Ｑ４）交互にターンオン及びターンオフして、高圧バッテリー１０２の電圧を交流電圧に変換し、この交流電圧を変圧機１０８によって減圧して、２次側コイルに低電圧がかかるようにする。
【０００６】
変圧機１０８の２次側各コイルに発生する低電圧を整流した後、インダクタ（Ｌ）−キャパシタ（Ｃｏ）によって平滑化して、電装バッテリー１０４に直流電圧が充電されるようにする。
【０００７】
前記絶縁降圧型ＤＣ−ＤＣ変換器を制御する制御するデューティ比（Ｄ）は数１の通りである。
【数１】
0006054015.tif 000002
ここで、ＶＨＩＧＨは高圧バッテリー１０２の電圧であり、ＶＬＯＷは電装バッテリー１２２の電圧であり、Ｎ１は１次側コイルの巻線数であり、Ｎ２は２次側コイルの巻線数である。
【０００８】
前記絶縁降圧型ＤＣ−ＤＣ変換器の場合、変圧機を使用するため、コアの損失によって効率が多少低いが、高圧側と低圧側との間が電気的に絶縁される長所がある。また、万が一、出力端の電圧が入力端の電圧より高くても、逆充電される現象は起こらない。
【０００９】
マイルドハイブリッド車両では、充電装置の入力端の電圧及び出力端の電圧の差が大きくないので、変圧機を使用した絶縁型ＤＣ−ＤＣ変換器を使用せずに、図１０に示された非絶縁降圧型ＤＣ−ＤＣ変換器が使用される。
【００１０】
図１０に示したように、エンジンで発生した電圧が保存されるスーパーキャパシタ１２０と電装バッテリー１２２との間には非絶縁降圧型ＤＣ−ＤＣ変換器１２４が配置されている。前記非絶縁降圧型ＤＣ−ＤＣ変換器１２４は、スイッチング素子１２６、インダクタ（Ｌ）１３２、キャパシタ（Ｃ）１３４、そして還流ダイオード（ｆｒｅｅ−ｗｈｅｅｌｉｎｇ  ｄｉｏｄｅ）１３０から構成される。
【００１１】
非絶縁降圧型ＤＣ−ＤＣ変換器１２４は、所望の出力電圧を得るために、入力であるスーパーキャパシタ１２０の両端電圧（ＶＨＩＧＨ）及び電装バッテリー１２２の両端電圧（ＶＬＯＷ）からデューティ比（Ｄｕｔｙ  Ｒａｔｉｏ）を計算して、前記スイッチング素子１２６をデューティ比制御する。
【００１２】
デューティ比制御とは、スイッチング周波数を固定して、一周期の波形でターンオンの比率を制御する方法である。非絶縁降圧型ＤＣ−ＤＣ変換器１２４のデューティ比（Ｄ）は数２の通りである。
【００１３】
【数２】
0006054015.tif 000003
【００１４】
また、制御されるデューティ比の最小値をＤｍｉｎとし、負荷の等価インピーダンスをＺＬ、スイッチング素子１２６に加えられる周波数をｆ、出力電圧をＶｏ、脈動出力電圧をΔＶｏとすれば、回路に適用されるインダクタ１３２の最小の大きさＬｍｉｎ及びキャパシタ１３４の最小の大きさＣｍｉｎは数３の通りである。
【００１５】
【数３】
0006054015.tif 000004
【００１６】
数式３から分かるように、インダクタ１３２の大きさはスイッチング周波数（ｆ）に反比例し、キャパシタ１３４の大きさはスイッチング周波数（ｆ）の自乗に反比例する。スイッチング周波数（ｆ）が高ければ、インダクタ１３２及びキャパシタ１３４の大きさを小さくすることができるので、変換器の大きさを小さくすることができる。
【００１７】
小型のＤＣ−ＤＣ変換器を製作するために、スイッチング周波数を高くしなければならないので、ＩＧＢＴよりはＭＯＳＦＥＴをスイッチング素子として多く使用する。しかし、ＭＯＳＦＥＴは、高いスイッチング周波数を適用することができるが、高電圧及び高電流が流れる回路には適切でない。
【００１８】
マイルドハイブリッド車両に使用されるＤＣ−ＤＣ変換器において、スーパーキャパシタの電圧は低電圧（１５Ｖ〜３０Ｖ）であるが、高電流が流れる。したがって、１個のＭＯＳＦＥＴで回路を構成することができないため、図１１のように２個以上のスイッチング素子１２６を並列に接続して、電流容量を分担するように回路を構成する。
【００１９】
マイルドハイブリッド車両の充電装置に使用されるスーパーキャパシタ１２０は、自己放電回路を備えていて、スーパーキャパシタ１２０に充電されたエネルギーが遅い速度で放電される。放電されたスーパーキャパシタ１２０は、車両が始動された後に発電モードでだけ充電が可能であるので、長時間車両を動かさない場合、スーパーキャパシタ１２０の充電電圧が持続的に低下する。
【００２０】
スーパーキャパシタ１２０の充電電圧が電装バッテリー１２２の電圧より低くなる場合、非絶縁降圧型ＤＣ−ＤＣ変換器１２４のスイッチング素子１２６に付着されたボディーダイオード１２８を通して電装バッテリー１２２に充電されたエネルギーがスーパーキャパシタ１２０に逆充電される現象が発生する。
【００２１】
特に、マイルドハイブリッド車両の電源システムの初期組立て時、スーパーキャパシタ１２０の充電電圧が３Ｖと最低状態であるため、電装バッテリー１２２との電圧差が最も大きくなる。したがって、電源システムの初期組立て時に、高電流が流れるようになる。つまり、図１２に示したように、放電されたスーパーキャパシタを接続すると、電装バッテリーの電圧が低くなって、スーパーキャパシタの充電電圧が高くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２２】
【特許文献１】特表２００９−５２３００２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
本発明は前記のような問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、スーパーキャパシタのエネルギーを電装バッテリーに充電する非絶縁降圧型ＤＣ−ＤＣ変換器において、スーパーキャパシタの放電によって電装バッテリーからＤＣ−ＤＣ変換器を通してスーパーキャパシタが逆充電される現象を防止することができる、マイルドハイブリッド車両用充電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
前記の目的を実現するために、本発明の実施形態によるマイルドハイブリッド車両用充電装置は、エンジン、前記エンジンに連結されて、三相交流電力を発生させ、また、前記エンジンを始動させる複合起動発電機（ＩＳＧ）、前記ＩＳＧで発生した三相交流電力を直流電力に変換し、また、前記直流電力を前記三相交流電力に変換して、前記ＩＳＧに伝達するインバータ、前記インバータから直流電力を受けて充電され、また、充電された前記直流電力を前記インバータに伝達するスーパーキャパシタ、前記スーパーキャパシタと共にインバータに連結し、インバータから直流電力を受けて電圧を降下させ、回路を断絶するスイッチング素子、インダクタ、キャパシタ、及び還流ダイオードを含む非絶縁型ＤＣ−ＤＣ変換器、そして、前記非絶縁型ＤＣ−ＤＣ変換器から直流電力を受けて充電される電装バッテリー、を含み、前記スイッチング素子は、前記スーパーキャパシタと電装バッテリーとの間の経路に装着されて、前記スイッチング素子を通じて前記電装バッテリーから前記スーパーキャパシタにエネルギーが逆流するのを防止する逆充電防止装置として使用され、前記逆充電防止装置は、ボディーダイオードが除去された前記スイッチング素子であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、ボディーダイオードがないスイッチング素子を使用して、電装バッテリーからスーパーキャパシタに順方向バイアスされる経路をなくし、マイルドハイブリッド車両において、スーパーキャパシタの自己放電によって電装バッテリーがＤＣ−ＤＣ変換器のボディーダイオードを通して逆充電される現象を防止することができる。
【００３１】
また、ボディーダイオードがない回路断絶用トランジスタをスーパーキャパシタと電装バッテリーとの間の直列経路に挿入し、スーパーキャパシタ及び電装バッテリーの電圧の大きさを比較して、回路断絶用トランジイスを断続させることによって、スーパーキャパシタが逆充電される現象をなくすことができる。
【００３２】
また、リレーをスーパーキャパシタと電装バッテリーとの間の直列経路に挿入し、スーパーキャパシタ及び電装バッテリーの電圧の大きさを比較して、前記リレーを断続させることによって、スーパーキャパシタが逆充電される現象をなくすことができる。
【００３３】
また、スーパーキャパシタと電装バッテリーとの間の直列経路に電流遮断用ダイオードを付着して、スーパーキャパシタの電圧が低くなれば、逆方向バイアスされることによって、スーパーキャパシタが逆充電される現象をなくすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施形態によるマイルドハイブリッド車両用充電装置の概略図である。
【図２】本発明の実施形態によるマイルドハイブリッド車両用充電装置において、エンジン始動時のエネルギーの流れを示した概略図である。
【図３】本発明の実施形態によるマイルドハイブリッド車両用充電装置において、バッテリー充電時のエネルギーの流れを示した概略図である。
【図４】本発明の実施形態によるマイルドハイブリッド車両用充電装置に使用される非絶縁降圧型ＤＣ−ＤＣ変換器の第１実施形態である。
【図５】本発明の実施形態によるマイルドハイブリッド車両用充電装置に使用される非絶縁降圧型ＤＣ−ＤＣ変換器の第２実施形態である。
【図６】本発明の実施形態によるマイルドハイブリッド車両用充電装置に使用される非絶縁降圧型ＤＣ−ＤＣ変換器の第３実施形態である。
【図７】本発明の実施形態によるマイルドハイブリッド車両用充電装置に使用される非絶縁降圧型ＤＣ−ＤＣ変換器の第４実施形態である。
【図８】本発明の実施形態によるマイルドハイブリッド車両用充電装置において、逆充電を防止するための装置を装着する位置を示した概略図である。
【図９】絶縁降圧型ＤＣ−ＤＣ変換器を使用した従来の充電装置を示した概略図である。
【図１０】非絶縁降圧型ＤＣ−ＤＣ変換器を使用した従来の充電装置を示した概略図である。
【図１１】非絶縁降圧型ＤＣ−ＤＣ変換器を使用した従来の充電装置の他の例を示した概略図である。
【図１２】非絶縁降圧型ＤＣ−ＤＣ変換器を使用した従来の充電装置において、逆充電が起こる場合のバッテリーの電圧、スーパーキャパシタの電圧、そしてスーパーキャパシタの電流を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明の好ましい実施形態を添付した図面に基づいて詳細に説明する。
【００３６】
図１は本発明の実施形態によるマイルドハイブリッド車両用充電装置の概略図であり、図２は本発明の実施形態によるマイルドハイブリッド車両用充電装置において、エンジン始動時のエネルギーの流れを示した概略図であり、図３は本発明の実施形態によるマイルドハイブリッド車両用充電装置において、バッテリー充電時のエネルギーの流れを示した概略図である。
【００３７】
図１乃至図３に示したように、本発明の実施形態によるマイルドハイブリッド車両用充電装置は、エンジン１０、複合起動発電機（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｓｔａｒｔｅｒ  ａｎｄ  Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ；ＩＳＧ）２０、ＰＷＭインバータ３０、スーパーキャパシタ４０、ＤＣ−ＤＣ変換器５０、そして電装バッテリー６０を含む。
【００３８】
エンジン１０は、自動車に適用可能な全ての種類のエンジンを使用することができ、例えば、ディーゼルエンジン、ガソリンエンジン、ＬＰＩエンジンなどを使用することができる。
【００３９】
前記エンジン１０のクランクシャフトにはメインプーリ１２が装着されて、クランクシャフトと共に回転する。
【００４０】
ＩＳＧ２０は、前記エンジン１０と動力伝達手段で連結されている。本明細書では、前記動力伝達手段としてベルトを例示したが、これに限定されない。このような目的のために、前記ＩＳＧ２０には補助プーリ２２が回転可能に装着され、前記補助プーリ２２は、前記メインプーリ１２とベルト１４を通して作動的に連結されている。
【００４１】
前記ＩＳＧ２０は、エンジン１０が始動される時には始動モータとして作用し、エンジン１０が駆動される時には発電機として作用して、電装バッテリー６０を充電する。前記ＩＳＧ２０では三相交流電圧を発生させる。
【００４２】
ＰＷＭインバータ３０は、前記ＩＳＧ２０と電気的に連結されて、三相交流電圧の印加を受け、この三相交流電圧を直流電圧に変換する。また、エンジン１０の始動時には、スーパーキャパシタ４０に保存された直流電圧を三相交流電圧に変換して、前記ＩＳＧ２０に伝達する。
【００４３】
前記ＰＷＭインバータ３０の直流端にはスーパーキャパシタ４０及びＤＣ−ＤＣ変換器５０が同時に連結されている。したがって、電装バッテリー６０の充電時には、スーパーキャパシタ４０及びＤＣ−ＤＣ変換器５０にＤＣ電圧が印加される。
【００４４】
ＤＣ−ＤＣ変換器５０としては、非絶縁型降圧型ＤＣ−ＤＣ変換器が使用される。ＤＣ−ＤＣ変換器５０の一側端子は前記ＰＷＭインバータ３０に電気的に連結されて、高電圧がかかり、ＤＣ−ＤＣ変換器５０の他側端子は電装バッテリー６０に電気的に連結されて、低電圧が形成される。
【００４５】
マイルドハイブリッド自動車が始動する時には、図２に示したように、スーパーキャパシタ４０に保存されたエネルギーがＰＷＭインバータ３０を通してＩＳＧ２０に伝達される。そうすると、ＩＳＧ２０は、始動モータとして作動し、エンジン１０をクランキングする。
【００４６】
この時、ＤＣ−ＤＣ変換器５０は、電装バッテリー６０にエネルギーを充電しない。つまり、ＤＣ−ＤＣ変換器５０及び三相ＰＷＭインバータ３０は、電子制御装置（ＥＣＵ）からＣＡＮ通信で命令値を受けて、始動のために必要な動作を行うようになる。
【００４７】
エンジン１０によってマイルドハイブリッド車両が走行すれば、図３に示したように、ＩＳＧ２０は発電する。ＩＳＧ２０で発生した三相交流電力は、ＰＷＭインバータ３０によって直流電力に変換される。変換された直流電力は、スーパーキャパシタ４０にエネルギーを保存すると同時に、ＤＣ−ＤＣ変換器５０に入力される。
【００４８】
ＤＣ−ＤＣ変換器５０は、入力された電圧の大きさＶＨＩＧＨ及び電装バッテリー６０の電圧に応じた制御信号のデューティ比（Ｄｕｔｙ  Ｒａｔｉｏ）を計算して、ＤＣ−ＤＣ変換器５０内のスイッチング素子に加える。
【００４９】
ＤＣ−ＤＣ変換器５０内のスイッチング素子の主機能は、制御信号によって回路をターンオン及びターンオフさせることである。制御回路、電圧、電流容量、スイッチング周波数によって使用されるスイッチング素子の種類が異なるが、代表的にＭＯＳＦＥＴ及びＩＧＢＴがスイッチング素子として多く使用される。
【００５０】
インダクタを含む回路において、スイッチング素子をターンオフさせて回路を開放すると、瞬間的に電流が０になるため、インダクタの両端に非常に高電圧が発生する。この高電圧によって、インダクタをはじめとして他の素子が焼損される現象が発生するので、スイッチング素子によって回路が開放されても、インダクタ負荷が有するエネルギーを消耗させるための経路を確保しなければならない。
【００５１】
このような目的のために、前記スイッチング素子の両端にボディーダイオードを付着した回路が一般的に適用される。スイッチング素子及びボディーダイオードは別途に製作されて組立てられるが、スイッチング素子を製作する時にボディーダイオードを並列に付着させた製品が市場に出ている。
【００５２】
前記のように、前記ボディーダイオードによって電装バッテリー６０に充電されたエネルギーがスーパーキャパシタ４０に逆充電される場合が発生する。したがって、本発明の実施形態では、スーパーキャパシタ４０が逆充電されるのを防止する。
図４は本発明の実施形態によるマイルドハイブリッド車両用充電装置に使用される非絶縁降圧型ＤＣ−ＤＣ変換器の第１実施形態である。
【００５３】
図４に示したように、本発明の第１実施形態による非絶縁降圧型ＤＣ−ＤＣ変換器５０は、スイッチング素子５１、インダクタ（Ｌ）、キャパシタ（Ｃ）、そして還流ダイオード５２を含む。この時、前記スイッチング素子５１は、ボディーダイオードが除去されている。つまり、ボディーダイオードを通して電装バッテリー６０のエネルギーがスーパーキャパシタ４０に伝達されるのを防止する。したがって、スーパーキャパシタ４０の逆充電が防止される。ＤＣ−ＤＣ変換器５０の他の構成要素については、当業者に周知であるので、ここでは詳細な説明は省略する。
【００５４】
スイッチング素子５１として多く使用されるＭＯＳＦＥＴ及びＩＧＢＴは、大部分がボディーダイオードが内蔵されている。ボディーダイオードは、スイッチング素子５１を製作する時に製造工程上で付随的に形成されるが、工程によってボディーダイオードをなくすこともできる。
【００５５】
電装バッテリー６０において、スーパーキャパシタ４０に順方向経路を形成する素子は、スイッチング素子５１の両端に付着されたボディーダイオードだけであるため、ボディーダイオードが形成されないようにスイッチング素子５１を製作すればよい。
【００５６】
ＭＯＳＦＥＴは、製造工程上で不純物の量を調節すれば、ボディーダイオードが形成されるのを防止したり、ボディーダイオードの抵抗成分を大きくすることができる。ＩＧＢＴは、ＭＯＳＦＥＴよりボディーダイオードをなくす工程が容易で、容易にボディーダイオードを除去することができる。
【００５７】
ＩＧＢＴよりＭＯＳＦＥＴのスイッチング周波数がはるかに高いため、高いスイッチング周波数を適用する回路ではＭＯＳＦＥＴを使用する。ＭＯＳＦＥＴは、高電流を流すことができないため、ＩＧＢＴよりは比較的小さい容量に適用され、電流容量を増大させるためにＭＯＳＦＥＴを並列に接続した回路を適用する。ＭＯＳＦＥＴを並列に多く接続するほど、逆充電可能な経路が多くなる。したがって、ボディーダイオードがないＭＯＳＦＥＴを降圧型ＤＣ−ＤＣ変換器５０に適用すれば、電装バッテリー６０からスーパーキャパシタ４０方向に逆充電される現象をなくすことができる。
【００５８】
ＩＧＢＴは、ＭＯＳＦＥＴより容易にボディーダイオードをなくすことができるが、スイッチング周波数がＭＯＳＦＥＴより低いため、小型の製品を製造するのが多少難しい。マイルドハイブリッド車両に使用されるＤＣ−ＤＣ変換器５０は、小型でなければならないため、スイッチング周波数が高いＭＯＳＦＥＴを使用しなければならない。
【００５９】
図５は本発明の実施形態によるマイルドハイブリッド車両用充電装置に使用される非絶縁降圧型ＤＣ−ＤＣ変換器の第２実施形態である。
【００６０】
図５に示したように、本発明の第２実施形態によるＤＣ−ＤＣ変換器５０は、ボディーダイオード５５を含むスイッチング素子５１’を使用する。しかし、スーパーキャパシタ４０とＤＣ−ＤＣ変換器５０との間にボディーダイオードがない回路断続用トランジスタ７０が装着されている。
【００６１】
前記回路断続用トランジスタ７０としては、ボディーダイオードがないＩＧＢＴや電力用トランジスタ（Ｐｏｗｅｒ  ＢＪＴ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を使用することができる。このような回路断続用トランジスタ７０を使用するためには、電子制御装置（ＥＣＵ）がスーパーキャパシタ４０の電圧及び電装バッテリー６０の電圧を検出し、電装バッテリー６０の電圧がスーパーキャパシタ４０の電圧より高ければ、回路断続用トランジスタ７０をターンオフする。
【００６２】
したがって、電装バッテリー６０からスーパーキャパシタ４０にエネルギーが移動する経路が遮断されて、スーパーキャパシタ４０が逆充電されない。
【００６３】
図６は本発明の実施形態によるマイルドハイブリッド車両用充電装置に使用される非絶縁降圧型ＤＣ−ＤＣ変換器の第３実施形態である。
【００６４】
図６に示したように、本発明の第３実施形態によるＤＣ−ＤＣ変換器５０は、ボディーダイオード５５を含むスイッチング素子５１’を使用する。しかし、スーパーキャパシタ４０とＤＣ−ＤＣ変換器５０との間にリレー８０が装着されている。
【００６５】
前記リレー８０を使用するためには、電子制御装置（ＥＣＵ）がスーパーキャパシタ４０の電圧及び電装バッテリー６０の電圧を検出し、電装バッテリー６０の電圧がスーパーキャパシタ４０の電圧より高ければ、前記リレー８０をターンオフする。したがって、電装バッテリー６０からスーパーキャパシタ４０にエネルギーが移動する経路が遮断されて、スーパーキャパシタ４０が逆充電されない。
【００６６】
図７は本発明の実施形態によるマイルドハイブリッド車両用充電装置に使用される非絶縁降圧型ＤＣ−ＤＣ変換器の第４実施形態である。
【００６７】
図７に示したように、本発明の第４実施形態によるＤＣ−ＤＣ変換器５０は、ボディーダイオード５５を含むスイッチング素子５１’を使用する。しかし、スーパーキャパシタ４０とＤＣ−ＤＣ変換器５０との間にスーパーキャパシタ４０から電装バッテリー６０に向かって順方向バイアスされたダイオード９０が装着されている。このダイオード９０によって、スーパーキャパシタ４０から電装バッテリー６０に向かっては電流が流れるが、電装バッテリー６０からスーパーキャパシタ４０に向かっては電流が流れない。したがって、スーパーキャパシタ４０の逆充電が防止される。
【００６８】
図８は本発明の実施形態によるマイルドハイブリッド車両用充電装置において、逆充電を防止するための装置を装着する位置を示した概略図である。
【００６９】
図８に示したように、逆充電を防止するための装置（ボディーダイオードがないスイッチング素子５１、回路断続用トランジスタ７０、リレー８０、そしてダイオード９０）は、スーパーキャパシタ４０及び電装バッテリー６０を連結するいかなる位置９１、９２、９３、９４、９５に装着されてもよい。
【００７０】
例えば、逆充電を防止するための装置は、スーパーキャパシタ４０とＤＣ−ＤＣ変換器５０との間の位置９１、９２、ＤＣ−ＤＣ変換器５０内の位置９３、またはＤＣ−ＤＣ変換器５０と電装バッテリー６０との間の位置９４、９５に装着される。
【００７１】
前記のように、本発明によれば、ボディーダイオードがないスイッチング素子を使用して、電装バッテリーからスーパーキャパシタに順方向バイアスされる経路をなくして、マイルドハイブリッド車両において、スーパーキャパシタの自己放電によって電装バッテリーがＤＣ−ＤＣ変換器のボディーダイオードを通して逆充電される現象を防止することができる。
【００７２】
また、ボディーダイオードがない回路断絶用トランジスタをスーパーキャパシタと電装バッテリーとの間の直列経路に挿入し、スーパーキャパシタ及び電装バッテリーの電圧の大きさを比較して、回路断絶用トランジスタを断続させることによって、スーパーキャパシタが逆充電される現象をなくすことができる。
【００７３】
また、リレーをスーパーキャパシタと電装バッテリーとの間の直列経路に挿入し、スーパーキャパシタ及び電装バッテリーの電圧の大きさを比較して、前記リレーを断続させることによって、スーパーキャパシタが逆充電される現象をなくすことができる。
【００７４】
また、スーパーキャパシタと電装バッテリーとの間の直列経路に電流遮断用ダイオードを付着して、スーパーキャパシタの電圧が低くなれば、逆方向バイアスされることによって、スーパーキャパシタが逆充電される現象をなくすことができる。
【００７５】
以上で、本発明に関する好ましい実施形態を説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、当該発明が属する技術分野における通常の知識を有する当業者によって、本発明の技術的範囲内において容易に変更することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明は、スーパーキャパシタの充電電圧がバッテリーの充電電圧より低い場合に、バッテリーの電圧がスーパーキャパシタを急速に逆充電するのを防止する、マイルドハイブリッド車両用充電装置の分野に適用できる。
【符号の説明】
【００７７】
１０          エンジン
２０          複合起動発電機（ＩＳＧ）
３０          ＰＷＭインバータ
４０          スーパーキャパシタ
５０          ＤＣ−ＤＣ変換器
５１、５１’  スイッチング素子
５２          還流ダイオード
５５          ボディーダイオード
６０          電装バッテリー
７０          回路断続用トランジスタ
８０          リレー
９０          ダイオード
【図１】
0006054015.tif 000005
【図２】
0006054015.tif 000006
【図３】
0006054015.tif 000007
【図４】
0006054015.tif 000008
【図５】
0006054015.tif 000009
【図６】
0006054015.tif 000010
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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