(57)【要約】【課題】  外部電源と自車両の高電圧バッテリとを直接接続して充電が可能な電動車両用電源装置を提供する。【解決手段】  正極側及び負極側の高電圧ケーブル１６を介して供給される供給電力を交流に変換して車両駆動用モータ４を駆動するインバータ１０と、前記インバータ１０に正極側及び負極側の高電圧ケーブル１６を介して電力を供給するバッテリ１１とを備える電動車両用電源装置において、前記バッテリ１１とインバータ１０との間の正極側及び負極側の高電圧ケーブル１６間にコンデンサ１４を並列に接続し、前記コンデンサ１４とインバータ１０との間の正極側および負極側の各高電圧ケーブル１６に、バッテリ充電用の外部電源を接続可能とした。【選択図】    図５
2006050842.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極側及び負極側の給電母線を介して供給される供給電力を交流に変換して車両駆動用電動機を駆動するインバータと、前記インバータに正極側及び負極側の給電母線を介して電力を供給するバッテリとを備える電動車両用電源装置において、
前記バッテリとインバータとの間の正極側及び負極側の給電母線間にコンデンサを並列に接続し、
前記コンデンサとインバータとの間の正極側および負極側の各給電母線にバッテリ充電用の外部電源を接続可能としたことを特徴とする電動車両用電源装置。
【請求項２】
前記コンデンサとインバータとを接続する正極側および負極側の各給電母線の前記インバータ側端部をコネクタにより取外し可能にインバータに接続し、前記バッテリを前記各給電母線および前記コネクタを介して外部電源を接続可能としたことを特徴とする請求項１に記載の電動車両用電源装置。
【請求項３】
前記コネクタの端子形状は、正極側給電母線に接続された正極側コネクタと、負極側給電母線に接続された負極側コネクタとで端子形状を異ならせたことを特徴とする請求項２に記載の電動車両用電源装置。
【請求項４】
前記インバータに接続されたコネクタおよびコネクタに連なる各給電母線は、車両のエンジンルームの前方側に配置されていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の電動車両用電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気自動車やハイブリッド車両等の電動車両用電源装置に関し、特に、外部電源による充電に好適な電動車両用電源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から車両駆動用モータへの電力を供給する高電圧バッテリと車両補機への電力を供給する低電圧バッテリとを備える電動車両用電源装置が提案されている（特許文献１、２参照）。
【０００３】
特許文献１では、救援車による高電圧バッテリ充電を可能とするため、エンジン始動電力および高電圧の走行用モータ駆動電力を給電する高電圧バッテリと、補機モータや制御装置へ給電する低電圧バッテリとをもつ二バッテリ方式のハイブリッド車の電源装置において、救援車の低電圧バッテリからの低電圧直流電力を昇圧して高電圧バッテリを充電するためのＤＣ−ＤＣコンバータをこのハイブリッド車用充電装置として設けている。そして、救援車の低電圧バッテリの低電圧電力は、車載の低電圧バッテリを経由することなく、ブースターケーブルを通じて直接にこのＤＣ−ＤＣコンバータの低電圧直流電力入力端子に給電するようにしている。
【０００４】
特許文献２では、低電圧バッテリから高電圧バッテリへの逆送電を簡素な回路構成で実現するため、エンジン始動電力および高電圧の走行用モータ駆動電力を給電する高電圧バッテリと、補機モータへ補機モータ駆動用インバータ装置を通じて給電する低電圧バッテリとをもつ二バッテリ方式のハイブリッド電気自動車の電源装置において、この補機モータ駆動用インバータ装置から受電した交流電力を整流器で整流して高電圧バッテリを充電する。即ち、低電圧バッテリから高電圧バッテリに送電するＤＣーＤＣコンバータ装置は、低電圧バッテリから給電されて補機モータに送電する補機モータ駆動用インバータ装置を利用して低電圧バッテリの直流電力を交流電力に変換するので、このＤＣーＤＣコンバータ装置の回路構成を回路共用により簡素化することができる。
【特許文献１】特開２０００−３５８３０４号公報
【特許文献２】特開２０００−３５８３０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記従来例のような高電圧バッテリを搭載したハイブリッド車や電気自動車の高電圧バッテリがバッテリ上がりを発生した場合に、救援車両がこのような高電圧バッテリを搭載した車両である場合には、救援車の高電圧バッテリと自車両の高電圧バッテリとを接続して充電することが好ましい。
【０００６】
しかしながら、救援車両の高電圧バッテリ等の外部電源と自車両の高電圧バッテリとを直接接続して充電を行うと、自車両のバッテリの電圧が低下しているため、救援車両の高電圧バッテリと自車両の高電圧バッテリとの電圧差が大きく、回路上に突入電流が流れ、回路を損傷する虞れがある。
【０００７】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、外部電源と自車両の高電圧バッテリとを直接接続して充電が可能な電動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】
【０００８】
本発明は、正極側及び負極側の給電母線を介して供給される供給電力を交流に変換して車両駆動用電動機を駆動するインバータと、前記インバータに正極側及び負極側の給電母線を介して電力を供給するバッテリとを備える電動車両用電源装置において、前記バッテリとインバータとの間の正極側及び負極側の給電母線間にコンデンサを並列に接続し、前記コンデンサとインバータとの間の正極側および負極側の各給電母線にバッテリ充電用の外部電源を接続可能とした。
【発明の効果】
【０００９】
したがって、本発明では、正極側及び負極側の給電母線を介して供給される供給電力を交流に変換して車両駆動用電動機を駆動するインバータと、前記インバータに正極側及び負極側の給電母線を介して電力を供給するバッテリとを備える電動車両用電源装置において、前記バッテリとインバータとの間の正極側及び負極側の給電母線間にコンデンサを並列に接続し、前記コンデンサとインバータとの間の正極側および負極側の各給電母線にバッテリ充電用の外部電源を接続可能としたため、各給電母線に外部電源を接続しての充電時に発生する突入電流をコンデンサにより抑制することができる。また、前記コンデンサはインバータ筐体内に内蔵されている平滑コンデンサ、若しくは、同様の性能を備えた平滑コンデンサを高電圧ケーブル間に並列に設置すればよく、既存部品を流用可能であり、また、コンデンサ付きの充電専用の高電圧ケーブルを必要とせずに外部電源に接続でき、コストアップも少なくてよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の電動車両用電源装置の一実施形態を図１〜図５に基づいて説明する。図１は本発明を適用した電動車両用電源装置を備えるハイブリッド車両のシステム構成図、図２は電動車両用電源装置の各要素の配置レイアウト図、図３および図４は電動車両用電源装置の高電圧ケーブルをインバータへ接続するコネクタ形状を示す端面図および斜視図、図５は救援車両（外部電源）への接続状態を示す説明図である。
【００１１】
図１において、ハイブリッド車両のシステム構成は、エンジン２、ジェネレータ３、モータ４および遊星歯車５等からなり出力部がデファレンシャルギヤ６および車軸７を経由して駆動車輪８に接続された駆動装置１と、前記駆動装置１のジェネレータ３およびモータ４へを駆動するインバータ１０と、前記インバータ１０への入出力電力を蓄電する高電圧バッテリ１１と、を備える。
【００１２】
前記駆動装置１は、例えば、遊星歯車装置５の３要素の一つにエンジン２の出力軸を連結し、別の一要素にエンジン駆動の発電機、スタ−タモ−タ、回生制動用発電機として作動可能なジェネレータ３を連結し、残りの一要素にトルクアシスト用のモータ４を連結し且つ出力部としてデファレンシャルギヤ６に連結して構成する。
【００１３】
前記インバ−タ１０は、高電圧バッテリ１１と直流電力を授受するとともにジェネレータ３と交流電力を授受する三相インバータ回路と、高電圧バッテリ１１と直流電力を授受するとともにモータ４と交流電力を授受する三相インバータ回路とを含んでおり、車両用コントローラ１２により各三相インバータ回路が制御されるよう構成している。
【００１４】
前記高電圧バッテリ１１の入出力を遮断可能なメインリレー１３とインバータ１０とは、平滑コンデンサ１４を介在させて高電圧ケーブル１５、１６により接続されている。前記高電圧ケーブル１５は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１７を介して低電圧バッテリ１８が接続され、低電圧バッテリ１８はＤＣ−ＤＣコンバータ１７を介して高電圧バッテリ１１からの給電により充電される。前記高電圧ケーブル１５、１６、平滑コンデンサ１４、ＤＣ−ＤＣコンバータ１７、メインリレー１３、高電圧バッテリ１１および低電圧バッテリ１８は、電動車両用電源装置を構成し、電源用コントローラ２０により制御するよう構成している。前記車両コントローラ１２および電源用コントローラ２０には、低電圧バッテリ１８からの電力が供給されるよう構成している。
【００１５】
前記平滑コンデンサ１４は、インバータ１０と高電圧バッテリ１１間に並列接続され、インバータ１０と高電圧バッテリ１１間の電力を供給受給する際、電力を平滑化するよう機能する。この平滑コンデンサ１４は、インバータ１０内のスイッチングリレーのオンオフに伴う高電圧バッテリ１１の電圧変動を抑制するインバータ１０筐体内に設置されていたものを、インバータ１０筐体外に移設して設置する。
【００１６】
そして、図２に示す配置において、インバータ１０、平滑コンデンサ１４および高電圧バッテリ１１を配置する。即ち、インバータ１０は車両前方のエンジンルーム内に配置し、高電圧バッテリ１１は車両後方の例えば、トランクルーム内若しくはトランクルーム周囲のいずれかの位置に配置する。そして、平滑コンデンサ１４は、エンジンルーム上方に配置し、平滑コンデンサ１４と高電圧バッテリ１１およびインバータ１０とを夫々高電圧ケーブル１５、１６で接続する。
【００１７】
前記インバータ１０と平滑コンデンサ１４からの高電圧ケーブル１６との接続は、取外し可能なコネクタ２１を介して接続している。前記コネクタ２１は、図３および図４に示すように、その先端から所定の接続領域に亙って絶縁部２３および導電体からなる通電部２４を複数の所定角度範囲を残して切除した形状に構成する。例えば、図３（Ａ）および図４に示すコネクタ形状においては、角度９０度の範囲毎に絶縁部２３および導電体からなる通電部２４が残された部分と切除された部分とを交互に配置するよう構成している。また、図３（Ｂ）に示すコネクタ形状においては、角度４５度の範囲毎に絶縁部２３および導電体からなる通電部２４が残された部分と切除された部分とを交互に配置するよう構成している。そして、これら高電圧ケーブル１６用のコネクタ２１形状は、高電圧ケーブル１６の正極側と負極側との直接接続による短絡（ショート）を防止するため、例えば、図３（Ａ）および図３（Ｂ）に示すように、異なる端子形状に構成する。そして、インバータ１０側からのコネクタ形状においても、高電圧ケーブル１６の正極側と負極側とのコネクタ２１に夫々形状が対応して通電部２４同士が接触可能なコネクタ形状に構成している。
【００１８】
以上の構成の電動車両用電源装置の高電圧バッテリに外部電源より緊急充電する場合の動作について、図５に基づいて、以下に説明する。
【００１９】
まず、高電圧バッテリ１１の上がった故障車両（自車両）と救援車両との両車両の平滑コンデンサ１４の搭載位置が接近するように、例えば、図５に示すように、救援車両を故障車両に対して停車させる。
【００２０】
次いで、自車両および救援車両の高電圧バッテリ１１と平滑コンデンサ１４との高電圧電力の導通・遮断を可能とするメインリレー１３を夫々電源コントローラ２０により遮断側に切換える。この遮断動作により、各車両の高電圧ケーブル１６は高電圧バッテリ１１から切離される。この状態において、各車両において、インバータ１０と高電圧ケーブル１６とを接続しているコネクタ２１を取外す。このコネクタ２１の取外しおよび高電圧ケーブル１６の取出しは、インバータ１０を車両前端近傍に配置し、平滑コンデンサ１４をエンジンルーム上方に配置しているため、容易に取外しおよび取出しが可能である。
【００２１】
次に、両車両の高電圧ケーブル１６の正極側と負極側のコネクタ２１同士を接続して高電圧ケーブル１６同士をそれぞれ電気的に接続する。このコネクタ２１同士の接続にあたっては、正極側のコネクタ２１同士と負極側のコネクタ２１同士とを接続する必要がある。本構造にあっては、正極側のコネクタ２１同士は互いに嵌合しあう形状となっているが、正極側コネクタ２１と負極側コネクタ２１とは、コネクタ形状が異なるため、誤って極が異なるコネクタ２１同士の接続は回避させることができる。以上で、充電準備が完了となる。
【００２２】
そして、充電のために、両車両のメインリレー１３を導通側に切換えることにより、救援車両の高電圧バッテリ１１から故障車両の高電圧バッテリ１１へ充電が開始される。充電の開始時において、故障車両側の高電圧バッテリ１１の電圧が低下しているため、救援車両側の高電圧バッテリ１１から故障車両側の高電圧バッテリ１１へ突入電流が流入しようとするが、救援車両側および故障車両側において、大容量の平滑コンデンサ１４が並列に配置されているので、突入電流は効果的に抑制することができる。
【００２３】
上記緊急充電開始から所定時間経過後、又は、高電圧バッテリ１１への送電電力量が所定値以上となれば、各車両の電源コントローラ２０は各メインリレー１３を遮断して電力の授受を停止させ、充電状態を終了させる。このメインリレー１３の遮断時における高電圧ケーブル１６の電圧の急激な変動による突入電流も、平滑コンデンサ１４により効果的に抑制することができる。その後、高電圧ケーブル１６同士のコネクタ２１接続を取外し、各車両のインバータ１０にコネクタ２１を介して高電圧ケーブル１６を接続すれば、故障車両は自らの高電圧バッテリ１１の電力によりジェネレータ３を作動させてエンジン２を始動させることができる。また、高電圧バッテリ１１からの直流電力をインバータ１０で交流電力に変換する際のスイッチングリレーによる高電圧バッテリ１１側の電圧変動は、インバータ１０と並列接続している平滑コンデンサ１４の作動により従来と同様に抑制することができる。
【００２４】
なお、上記実施形態においては、外部電源として、救援車両よりの高電圧バッテリ１１から充電するものについて説明しているが、図示しないが、充電ステーション（充電スタンド）においても同様に、インバータ１０から取外した高電圧ケーブル１６のコネクタ２１を、充電スタンドのコネクタに接続して、充電スタンドより直接高電圧バッテリ１１に充電する際にも容易に対応することができる。
【００２５】
また、上記実施形態においては、平滑コンデンサとして、インバータ１０に内蔵されている平滑コンデンサをインバータ１０から分離して高電圧ケーブル１６に並列接続するものについて説明しているが、図示しないが、インバータ１０の平滑コンデンサはそのままとし、新たに同様の性能を備えた平滑コンデンサを準備して高電圧ケーブル１６に並列接続するものであってもよい。
【００２６】
本実施形態においては、以下に記載する効果を奏することができる。
【００２７】
（ア）正極側及び負極側の給電母線（１６）を介して供給される供給電力を交流に変換して車両駆動用電動機（４）を駆動するインバータ１０と、前記インバータ１０に正極側及び負極側の給電母線（１６）を介して電力を供給するバッテリ１１とを備える電動車両用電源装置において、前記バッテリ１１とインバータ１０との間の正極側及び負極側の給電母線（１６）間にコンデンサ１４を並列に接続し、前記コンデンサ１４とインバータ１０との間の正極側および負極側の各給電母線（１６）に、バッテリ充電用の外部電源を接続可能としたため、各給電母線（１６）に外部電源を接続しての充電時に発生する突入電流をコンデンサ１４により抑制することができる。また、前記コンデンサ１４はインバータ１０筐体内に内蔵されている平滑コンデンサ、若しくは、同様の性能を備えた平滑コンデンサ１４を高電圧ケーブル１６間に並列に設置すればよく、既存部品を流用可能であり、また、コンデンサ付きの充電専用の高電圧ケーブルを必要とせずに外部電源に接続でき、コストアップも少なくてよい。
【００２８】
（イ）コンデンサ１４とインバータ１０とを接続する正極側および負極側の各給電母線（１６）の前記インバータ１０側端部をコネクタ２１により取外し可能にインバータ１０に接続し、前記バッテリ１１を前記各給電母線（１６）および前記コネクタ２１を介して外部電源を接続可能としたため、充電時に別途に充電専用の接続線を必要とせずに、バッテリ１１に充電が可能であり、安価に構成できる。
【００２９】
（ウ）コネクタ２１の端子形状として、正極側給電母線（１６）に接続された正極側コネクタ２１と、負極側給電母線に接続された負極側コネクタ２１とで形状を異ならせることにより、充電時に、高電圧ケーブル１６の正極・負極の区別が容易にでき、且つ異極同士では接続できないため、誤組付けの危険性を低減できる。
【００３０】
（エ）インバータ１０に接続されたコネクタ２１およびコネクタ２１に連なる各給電母線（１６）は、車両のエンジンルームの前方側に配置しているため、高電圧ケーブル１６を車両前方から容易に取出すことができ、容易に充電のための配線作業が行える。
【００３１】
なお、上記実施形態において、電動車両として、高電圧バッテリ１１を備えるハイブリッド車両に適用した車両用電源装置について説明したが、図示しないが、高電圧バッテリ１１でないバッテリ電力により車両駆動用モータを駆動する、所謂電気自動車に適用する車両用電源装置であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施形態を示す電動車両用電源装置を備えるハイブリッド車両のシステム構成図。
【図２】同じく電動車両用電源装置の各要素の配置レイアウト図。
【図３】電動車両用電源装置の高電圧ケーブルをインバータへ接続するコネクタ形状の一例（Ａ）、（Ｂ）を示す端面図。
【図４】電動車両用電源装置の高電圧ケーブルをインバータへ接続するコネクタ形状の一例の斜視図。
【図５】救援車両（外部電源）への接続時の状態図。
【符号の説明】
【００３３】
１  駆動装置
２  エンジン
３  ジェネレータ
４  モータ
５  遊星歯車装置
６  デファレンシャルギヤ
７  車軸
８  駆動車輪
１０  インバータ
１１  バッテリとしての高電圧バッテリ
１３  メインリレー
１４  コンデンサとしての平滑コンデンサ
１５、１６  高電圧ケーブル（給電母線）
２１  コネクタ
【図１】
2006050842.tif 000003
【図２】
2006050842.tif 000004
【図３】
2006050842.tif 000005
【図４】
2006050842.tif 000006
【図５】
2006050842.tif 000007