(57)【要約】【課題】電動モータを有する高電圧系補機で発生した回生電力を、ユニットの発熱に起因させることなく、有効活用させる車両用電力供給装置及び車両を提供する。【解決手段】高電圧バッテリ１４からの出力電力について所定の出力電圧に降圧し、電動モータを有する高電圧系補機２０に電力供給する第一ＤＣ／ＤＣコンバータ３４と、高電圧系補機２０における電動モータにより発生した回生電力について所定の出力電圧に降圧し、低電圧バッテリ１８に充電電力として電力供給する第二ＤＣ／ＤＣコンバータ３６と、を備える。そして、高電圧系補機２０で発生した回生電力を、第二ＤＣ／ＤＣコンバータ３６を介して低電圧バッテリ１８に電力供給するよう、制御手段３２が制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高電圧バッテリからの出力電力について所定の出力電圧に降圧し、電動モータを有する高電圧系補機に電力供給する第一のコンバータと、
高電圧系補機における電動モータにより発生した回生電力について所定の出力電圧に降圧し、低電圧バッテリに充電電力として電力供給する第二のコンバータと、
高電圧系補機における電動モータの回生状態を検出して第二のコンバータを起動させる制御を行う制御手段と、
を有することを特徴とする車両用電力供給装置。
【請求項２】
高電圧バッテリからの出力電力について所定の出力電圧に降圧し、電動モータを有する高電圧系補機に電力供給する第一のコンバータと、
高電圧系補機における電動モータにより発生した回生電力について所定の出力電圧に降圧し、低電圧バッテリに充電電力として電力供給する第二のコンバータと、
前記高電圧系補機と前記第二のコンバータとの電気的接続のオンオフを行うスイッチと、
高電圧系補機における電動モータの回生状態を検出して前記スイッチをオンにする制御を行う制御手段と、
を有することを特徴とする車両用電力供給装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の車両用電力供給装置において、
前記第一のコンバータの出力電圧を検出する検出手段を備え、
前記制御手段は、前記検出手段で検出された出力電圧と前記第一のコンバータにおける所定の出力電圧とに基づいて高電圧系補機における電動モータの回生状態を検出し、制御動作を行う
ことを特徴とする車両用電力供給装置。
【請求項４】
高電圧バッテリからの出力電力について所定の出力電圧に降圧し、電動モータを有する高電圧系補機に電力供給する第一のコンバータと、
高電圧系補機における電動モータにより発生した回生電力について所定の出力電圧に降圧し、低電圧バッテリに充電電力として電力供給する第二のコンバータと、
高電圧系補機における電動モータの回生状態を検出して第二のコンバータを起動させる制御を行う制御手段と、
を有することを特徴とする車両。
【請求項５】
高電圧バッテリからの出力電力について所定の出力電圧に降圧し、電動モータを有する高電圧系補機に電力供給する第一のコンバータと、
高電圧系補機における電動モータにより発生した回生電力について所定の出力電圧に降圧し、低電圧バッテリに充電電力として電力供給する第二のコンバータと、
前記高電圧系補機と前記第二のコンバータとの電気的接続のオンオフを行うスイッチと、
高電圧系補機における電動モータの回生状態を検出して前記スイッチをオンにする制御を行う制御手段と、
を有することを特徴とする車両。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の車両において、
前記第一のコンバータの出力電圧を検出する検出手段を備え、
前記制御手段は、前記検出手段で検出された出力電圧と前記第一のコンバータにおける所定の出力電圧とに基づいて高電圧系補機における電動モータの回生状態を検出し、制御動作を行う
ことを特徴とする車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高電圧を発生する高電圧バッテリと、低電圧を発生する低電圧バッテリとを備えた車両における車両用電力供給装置及び車両に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、高電圧（例えば約３００ボルト）を発生する高電圧バッテリの他に、低電圧（例えば１２ボルト）を発生する低電圧バッテリを備える、例えばハイブリッド車や電気自動車のような車両がある。このような２種類のバッテリを搭載した車両において、高電圧バッテリには、インバータを介してモータジェネレータが接続されている。例えばアイドルストップ時における車両の発進の際には、モータジェネレータがモータとして動作し、エンジンを再始動するとともに、このモータジェネレータの出力によって車両を走行させる。このため、モータジェネレータの駆動には大電力を要するため、高電圧バッテリが利用される。また、モータジェネレータが発電機として動作する際には、この高電圧バッテリは、モータジェネレータより発生する電力によって充電される。さらに高電圧バッテリには、電動パワーステアリング装置などの高電圧（例えば４２ボルト）系の補機が電力変換器を介して接続され、高電圧系補機には高電圧バッテリから電力供給が行われる。
【０００３】
一方、この高電圧バッテリには、低電圧バッテリも、他の電力変換器を介して接続されている。そして、低電圧バッテリの充電には、高電圧バッテリからの電力が低電圧に変換して利用されている。そして、この低電圧バッテリには、ヘッドライトやウィンカーといったランプ類などの低電圧（例えば１２ボルト）系の補機が接続され、このような低電圧系補機には低電圧バッテリから電力供給が行われる。
【０００４】
ところで、高電圧系の補機には、電動パワーステアリング装置のように、電動モータを有するものがある。そして、このように電動モータを有する高電圧系補機では、電動モータが発電機として動作することで、回生電力が発生する場合がある。そこで従来では、高電圧バッテリと高電圧系補機との間の電力変換器内に、回生電力を余剰電力として消費させるための抵抗等の放熱手段を設けておき、高電圧系補機で発生した回生電力をこの放熱手段で余剰電力として消費させるといった技術を用いる等していた。このように、放熱手段を用いて回生電力を消費する技術としては、例えば下記特許文献１に開示されているものがある。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１６６４４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来のように、高電圧系補機で発生した回生電力を抵抗等で消費させる構成では、抵抗等からの放熱がユニットの発熱に起因することとなるため、雰囲気温度の上昇にシビアな車用電子機器にとって見れば、従来技術のように抵抗等を用いて回生電力を消費する方法は好ましい方法ではなく、放熱による電力変換器内の発熱を抑制できる方法が望まれる。
【０００７】
本発明の目的は、電動モータを有する補機（高電圧系補機）で発生した回生電力を、ユニットの発熱に起因させることなく、有効に活用させる車両用電力供給装置及び車両を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の車両用電力供給装置及び車両は、高電圧バッテリからの出力電力について所定の出力電圧に降圧し、電動モータを有する高電圧系補機に電力供給する第一のコンバータと、高電圧系補機における電動モータにより発生した回生電力について所定の出力電圧に降圧し、低電圧バッテリに充電電力として電力供給する第二のコンバータと、高電圧系補機における電動モータの回生状態を検出して第二のコンバータを起動させる制御を行う制御手段と、を有することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の車両用電力供給装置及び車両は、高電圧バッテリからの出力電力について所定の出力電圧に降圧し、電動モータを有する高電圧系補機に電力供給する第一のコンバータと、高電圧系補機における電動モータにより発生した回生電力について所定の出力電圧に降圧し、低電圧バッテリに充電電力として電力供給する第二のコンバータと、前記高電圧系補機と前記第二のコンバータとの電気的接続のオンオフを行うスイッチと、高電圧系補機における電動モータの回生状態を検出して前記スイッチをオンにする制御を行う制御手段と、を有することを特徴とする。
【００１０】
また、上記の各構成を有する車両用電力供給装置及び車両において、前記第一のコンバータの出力電圧を検出する検出手段を備え、前記制御手段は、前記検出手段で検出された出力電圧と前記第一のコンバータにおける所定の出力電圧とに基づいて高電圧系補機における電動モータの回生状態を検出し、制御動作を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、電動モータを有する補機（高電圧系補機）で発生した回生電力を、充電電力として低電圧バッテリに供給するため、ユニットの発熱に起因させることなく、有効に活用することが可能となる。また、高電圧系補機において発生した回生電力量が大きい場合には、低電圧バッテリへの充電量も増加するため、従来低電圧バッテリへ充電電力を供給していた高電圧バッテリへの負担軽減も実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の実施の形態における車両用電力供給装置の構成を、図１を参照して説明する。図１は、本発明の一の実施形態における車両内の車両用電力供給装置の全体構成を示す図である。
【００１３】
図１において、モータジェネレータ１０は、エンジン（図示せず）の出力軸に機械的に接続されており、モータとして駆動されるときには、エンジンを回転させて始動するとともに、車両走行の駆動力を発生する。また、エンジンが駆動されているときには、発電機として動作し、発電電力を発生する。
【００１４】
このモータジェネレータ１０には、インバータ１２を介し、高圧蓄電手段としての高電圧バッテリ（例えば約３００ボルト）１４が接続されている。インバータ１２は、モータジェネレータ１０で発生する交流を直流電力に変換して高電圧バッテリ１４を充電するとともに、高電圧バッテリ１４からの直流電力を所定の交流電力に変換してモータジェネレータ１０を駆動する。すなわち、モータジェネレータ１０を発電機として動作させて、発電電力を高電圧バッテリ１４に供給し、高電圧バッテリ１４からの直流電力を交流電力に変換してモータジェネレータ１０に供給してこれをモータとして動作させる。尚、モータジェネレータ１０は、例えば３相のコイルを有しており、インバータ１２は、電源アース間に接続された２つのスイッチングトランジスタの直列接続を各相のコイルに対応して有している。すなわち、合計６個のスイッチングトランジスタのオンオフによって、電力変換を行う。
【００１５】
インバータ１２には、ＥＣＵ（図示せず）が接続されており、このＥＣＵがインバータ１２におけるスイッチングトランジスタのスイッチングを制御し、所定の電力変換を行う。
【００１６】
高電圧バッテリ１４には、電力変換器である充電用ＤＣ／ＤＣコンバータ１６が接続されている。この充電用ＤＣ／ＤＣコンバータ１６は、通常トランジスタのスイッチングで、出力側の電圧を制御し、低圧蓄電手段としての低電圧バッテリ（例えば１２ボルト）１８の充電電力を出力する。充電用ＤＣ／ＤＣコンバータ１６の出力には、低電圧バッテリ１８が接続されており、充電用ＤＣ／ＤＣコンバータ１６からの充電電力により、低電圧バッテリ１８は充電される。尚、バッテリに代えてコンデンサを蓄電手段として採用することも可能である。
【００１７】
また、高電圧バッテリ１４には、電力変換器である第一ＤＣ／ＤＣコンバータ３４が接続されている。この第一ＤＣ／ＤＣコンバータ３４は、高電圧バッテリ１４からの電圧を、通常、制御装置３２によるトランジスタのスイッチング制御（オンオフの繰り返しスイッチングにおけるデューティ比の調整）により所定の出力電圧（例えば４２ボルト）に降圧し、高電圧（例えば４２ボルト）系の補機への供給電力を出力する。そして、第一ＤＣ／ＤＣコンバータ３４からの供給電力により、高電圧系補機２０は作動する。
【００１８】
ここで、本実施形態における車両用電力供給装置では、電動パワーステアリング装置などのような電動モータ（図示せず）を有する高電圧系補機２０に、電力変換器である第二ＤＣ／ＤＣコンバータ３６を介して、低電圧バッテリ１８が接続されている。この第二ＤＣ／ＤＣコンバータ３６は、高電圧系補機２０における電動モータが発電機として動作した場合に発生する電力（回生電力）について所定の出力電圧（例えば１２ボルト）に降圧し、低電圧バッテリ１８に出力する。そして、第二ＤＣ／ＤＣコンバータ３６からの出力電力により、低電圧バッテリ１８は充電される。
【００１９】
また、本実施形態における車両用電力供給装置では、第一ＤＣ／ＤＣコンバータ３４の出力電圧を検出する電圧検出器３８が備えられている。そして、制御装置３２は、この電圧検出器３８により検出された電圧値に基づいて、第一ＤＣ／ＤＣコンバータ３４及び第二ＤＣ／ＤＣコンバータ３６の起動制御を行う。
【００２０】
具体的には、電圧検出器３８で検出された電圧が第一ＤＣ／ＤＣコンバータ３４における所定の出力電圧以上である場合には、第一ＤＣ／ＤＣコンバータ３４を起動させ、且つ第二ＤＣ／ＤＣコンバータ３６を停止させるよう、制御装置３２が各コンバータの起動制御を行う。これにより、第一ＤＣ／ＤＣコンバータ３４からの供給電力により、高電圧系補機２０における電動モータが負荷として動作し、高電圧系補機２０が動作する。
【００２１】
一方、高電圧系補機２０における電動モータが発電機として動作している場合には、この電動モータから逆起電圧が発生し、電圧検出器３８で検出された電圧が第一ＤＣ／ＤＣコンバータ３４における所定の出力電圧よりも低くなる。従って、電圧検出器３８で検出された電圧が第一ＤＣ／ＤＣコンバータ３４における所定の出力電圧よりも低い場合には、第一ＤＣ／ＤＣコンバータ３４を停止させ、且つ第二ＤＣ／ＤＣコンバータ３６を起動させるよう、制御装置３２が各コンバータの駆動制御を行う。これにより、第二ＤＣ／ＤＣコンバータ３６からの出力電力により、低電圧バッテリ１８が充電される。
【００２２】
以上のように、本実施形態における車両用電力供給装置によれば、第一ＤＣ／ＤＣコンバータ３４の出力電圧に基づいて第一ＤＣ／ＤＣコンバータ３４及び第二ＤＣ／ＤＣコンバータ３６の起動制御を行うことにより、電動モータを有する高電圧系補機２０において発生した回生電力を低電圧バッテリ１８に充電することが可能となる。従って、従来のようにユニットの発熱に起因させることなく、回生電力を低電圧バッテリ１８への充電電力として有効に活用することができる。
【００２３】
また、高電圧系補機２０において発生した回生電力量が大きい場合には、低電圧バッテリ１８への充電量も増加するため、充電用ＤＣ／ＤＣコンバータ１６を介して低電圧バッテリ１８へ充電電力を供給していた高電圧バッテリ１４への負担軽減も実現できる。また、充電用ＤＣ／ＤＣコンバータ１６の容量を削減することもできる。
【００２４】
尚、上記実施形態における車両用電力供給装置では、制御装置３２により第一ＤＣ／ＤＣコンバータ３４及び第二ＤＣ／ＤＣコンバータ３６の動作状態を制御しているが、車両用電力供給装置を例えば図２のような構成としても良い。
【００２５】
図２において、第二ＤＣ／ＤＣコンバータ３６の入力側には、制御装置３２によってオンオフ制御されるスイッチ４０が設けられている。そして、電圧検出器３８で検出された電圧が第一ＤＣ／ＤＣコンバータ３４における所定の出力電圧以上である場合には、制御装置３２はスイッチ４０をオフにする。これにより、第一ＤＣ／ＤＣコンバータ３４からの供給電力によって、高電圧系補機２０における電動モータが負荷として動作し、高電圧系補機２０が動作する。一方、高電圧系補機２０における電動モータが発電機として動作している場合には、この電動モータから逆起電圧が発生し、電圧検出器３８で検出された電圧が第一ＤＣ／ＤＣコンバータ３４における所定の出力電圧よりも低くなる。従って、電圧検出器３８で検出された電圧が第一ＤＣ／ＤＣコンバータ３４における所定の出力電圧よりも低い場合には、制御装置３２はスイッチ４０をオンにする。これにより、高電圧系補機２０からの回生電力が第二ＤＣ／ＤＣコンバータ３６を介して低電圧バッテリ１８に出力され、低電圧バッテリ１８が充電される。以上のように、車両用電力供給装置を図２のような構成にしても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００２６】
また、エンジンにオルタネータ（図示せず）を接続すると共に、このオルタネータに低電圧バッテリ１８を接続し、オルタネータの発電を利用して低電圧バッテリ１８への充電を行う構成を有する車両において、上記の各実施形態における車両用電力供給装置を備えた場合にも、低電圧バッテリ１８への充電量の増加に伴って、オルタネータの負担を軽減させることができる。従って、高電圧系補機２０における発電量によってはオルタネータの容量を削減でき、これに伴い車両の軽量化を実現することも可能となる。
【００２７】
尚、上記の各実施形態では、インバータ１２に接続されているＥＣＵと、車両用電力供給装置における制御装置３２とは別体として説明されているが、これに限定されるものではなく、インバータ１２に接続されているＥＣＵが、本発明の車両用電力供給装置における制御装置３２の制御機能をも実行するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一の実施形態に係る車両内の車両用電力供給装置の全体構成を示す概略図である。
【図２】本発明の他の実施形態に係る車両内の車両用電力供給装置の全体構成を示す概略図である。
【符号の説明】
【００２９】
１０  モータジェネレータ、１２  インバータ、１４  高電圧バッテリ、１６  充電用ＤＣ／ＤＣコンバータ、１８  低電圧バッテリ、２０  高電圧系補機、３２  制御装置、３４  第一ＤＣ／ＤＣコンバータ、３６  第二ＤＣ／ＤＣコンバータ、３８  電圧検出器、４０  スイッチ。
【図１】
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【図２】
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