(57)【要約】【解決手段】  本発明は、複数の電気装置（２１０）（２２５）へ給電し、複数の電圧バス（２１５）（２３０）と、電圧バス（２１５）（２３０）にそれぞれ接続され、各電圧を印加する複数の電圧源（２０５）（２２０）と、各電圧バス（２１５）（２３０）に電気接続されて給電される少なくとも１つの電気装置（２１０）（２２５）と、電圧バス（２１５）（２３０）に電気接続され、少なくとも一方の電圧を他方の電圧へ変換し、少なくとも１つの電圧源（２０５）（２２０）に近接して機械的に連結されたＤＣ−ＤＣコンバータ（２３５）とを備える給電装置（３００）を提供するものである。
2005528876.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電気装置に給電する給電装置であって、
複数の電圧バスと、
電圧バスに接続され、各電圧バスに電圧を印加する複数の電圧源と、
各電圧バスに電気接続されて給電される少なくとも１つの電気装置と、
電圧バスに接続され、少なくとも一方の電圧から他方の電圧へ変換し、少なくとも１つの電圧源に近接して機械的に連結されたＤＣ−ＤＣコンバータとを備えてなる給電装置。
【請求項２】
複数の電圧バスは、２つの電圧バスのみを含んでいる、請求項１記載の給電装置。
【請求項３】
２つの電圧バスは、１４ボルト用及び４２ボルト用の電圧バスを含んでいる、請求項２記載の給電装置。
【請求項４】
ＤＣ−ＤＣコンバータは、少なくとも１つの電圧源の底面、側面、または上面に近接して機械的に連結されている、請求項１記載の給電装置。
【請求項５】
ＤＣ−ＤＣコンバータは薄型である、請求項１記載の給電装置。
【請求項６】
薄型のＤＣ−ＤＣコンバータは、複数の平らなコンバータ段を含み、各段は、低インピーダンスの平らなコンバータコイルを備えている、請求項５記載の給電装置。
【請求項７】
ＤＣ−ＤＣコンバータに熱伝導可能に機械的に接続され、かつ熱を周囲に放散する固定装置をさらに備えている、請求項１記載の給電装置。
【請求項８】
固定装置は、自動車のシャーシの少なくとも一部をなしている、請求項７記載の給電装置。
【請求項９】
熱を周囲へさらに伝導するために、銀製の熱伝導性コンパウンドを、ＤＣ−ＤＣコンバータと固定装置との間にさらに備えている、請求項７記載の給電装置。
【請求項１０】
ハイブリッド自動車であって、
一連の第１の電気装置と一連の第２の電気装置とを含む自動車用の複数の電気装置と、
電気装置に給電する給電装置とを備え、
給電装置は、前記第１及び第２の電気装置にそれぞれ電気接続されて、給電する第１及び第２の電圧バスと、
第１及び第２の電圧バスにそれぞれ接続されて、各電圧バスに異なる電圧を印加する第１及び第２の電圧源と、
第１及び第２の電圧バスに電気接続されて、少なくとも一方の電圧を他方の電圧へ変換し、少なくとも１つの電圧源に近接して機械的に連結されたＤＣ−ＤＣコンバータとを備えてなるハイブリッド自動車。
【請求項１１】
シャーシと、ＤＣ−ＤＣコンバータに熱伝導可能に機械的に連結され、かつ熱を周囲へ放散する固定部材とを備えている、請求項１０記載のハイブリッド自動車。
【請求項１２】
シャーシと、シャーシの少なくとも一部をなす固定部材とを備えてなる、請求項１１記載のハイブリッド自動車。
【請求項１３】
ＤＣ−ＤＣコンバータは薄型である、請求項１１記載のハイブリッド自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
異なる電圧で駆動される電気装置用の薄型のＤＣ−ＤＣコンバータに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在の多くの自動車における電気装置は、１４ボルトで作動するようになっており、１２ボルトバッテリを充電するために、１４ボルトで駆動するオルタネータが用いられている。しかし、自動車はますます「ハイテク化」されて、より多くの電気が必要となっており、大電力の自動車が増えつつある。
【０００３】
電力の需要に対処するために、自動車業界は、自動車の従来の１４ボルトの電気装置の代わりに、４２ボルト（３６ボルトバッテリを充電するオルタネータにより発生される）で作動する電気装置を備える自動車が出現しようとしている。４２ボルトの電力によると、現在の自動車における「ハイテク」コンピュータ、及び多くの電気装置を作動させるのに必要な電流を流すことができる。
【０００４】
しかし、電気装置を１４ボルトから４２ボルトへ変更することは容易ではない。４２ボルトの電気装置は、１２ボルトバッテリ及び３６ボルトバッテリと用いられる１４ボルト作動用電気装置、及び４２ボルト作動用電気装置を作動しうるハイブリッド自動車で用いられる（１４ボルト及び４２ボルト作動用電気装置は、１２ボルト及び３６ボルトバッテリを充電するオルタネータにより給電される）。
【０００５】
ある状況（例えば、一方のバッテリが故障した場合）では、１４ボルトバッテリにより、４２ボルト作動用電気装置に給電したり、４２ボルトバッテリにより、１４ボルト作動用電気装置に給電したりする必要がある。そのため、「ハイブリッド」システムでは、電圧を、１４ボルトから４２ボルトへ、またはその逆へ変換するＤＣ−ＤＣコンバータが必要となる。
【０００６】
図１は、従来のハイブリッド給電装置（１００）を示している。図１に示すように、給電装置（１００）は、１４ボルト用の電圧バス（１１５）により、少なくとも１つの１４ボルト作動用電気装置（１１０）に電気接続された１４ボルトバッテリ（１０５）と、４２ボルト用の電圧バス（１３０）により、少なくとも１つの４２ボルト作動用電気装置（１２５）に電気接続された４２ボルトバッテリ（１２０）と、電圧バス（１１５）（１３０）に電気接続された双方向のＤＣ−ＤＣコンバータ（１３５）とを備えている。
【０００７】
電気装置（１１０）（１２５）は、各バッテリ（１０５）（１３０）からの電圧により、少なくとも一部が作動する装置を含んでいる。例えば、自動車における電気装置（１１０）（１２５）は、自動車用のコンピュータ、シート位置決めモータ、風防ガラスワイパ、ヘッドランプ、ハンドル用ヒータ、ラジオ等を含んでいる。
【０００８】
通常作動時には、バッテリ（１０５）（１２０）は、電気装置（１１０）（１２５）に給電するために、各電圧バス（１１５）（１３０）に、１４ボルト及び４２ボルトの電圧を印加する。しかし、少なくともいくつかの動作モードにおいて、例えば、一方のバッテリ（１０５）または（１２０）が故障した場合、１４ボルトバッテリ（１０５）で、４２ボルト作動用電気装置（１２５）に給電したり、４２ボルトバッテリ（１２０）で、１４ボルト作動用電気装置（１１０）に給電したりすることが望ましい。
【０００９】
そのため、双方向のＤＣ−ＤＣコンバータ（１３５）は、１４ボルトバッテリ（１０５）により発生された１４ボルトの電圧を、４２ボルト用の電圧バス（１３０）の電圧へ変換するアップコンバータ（１４０）と、４２ボルトバッテリ（１２０）により発生された４２ボルトの電圧を、１４ボルト用の電圧バス（１１５）の電圧へ変換するダウンコンバータ（１４５）とを備えている。
【００１０】
この変換のために、ＤＣ−ＤＣコンバータ（１３５）には、例えば制御入力部（図示しない）が設けられている。それにより、双方向のＤＣ−ＤＣコンバータ（１３５）は、１４ボルトバッテリ（１０５）に４２ボルト作動用電気装置（１２５）を駆動させるか、または４２ボルトバッテリ（１２０）に１４ボルト作動用電気装置（１１０）を駆動させるかを、（例えばコンピュータにより）制御するようになっている。
【００１１】
従来の給電装置（１００）は、本来の目的のためには十分に動作するが、扱いにくく、かつ大きな物理的空間を必要とする。また、自動車等の種々の適用例において、ＤＣ−ＤＣコンバータ（１３５）が作動すると、無駄な熱エネルギーが発生し、近接する装置が損傷されたり破壊されたりする。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の第１の目的は、上述した従来の電気装置の欠点を解消することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述した目的のため、本発明は、複数の電気装置に給電する給電装置を提供するもので、ＤＣ−ＤＣコンバータは薄型とされ、かつ、少なくとも１つの電圧源に近接して、機械的に連結されている。このようにして、本発明によると、小型で省スペースの給電装置が提供される。
【００１４】
本発明の第２の目的は、上述した給電装置を提供することであり、ＤＣ−ＤＣコンバータが、固定装置に熱伝導可能に機械的に連結されている。ＤＣ−ＤＣコンバータをこのように設けることにより、固定装置は、ＤＣ−ＤＣコンバータが発生した過度の熱を放散させ、それにより、隣接する装置が熱から保護される。
【００１５】
本発明の第３の目的は、１４ボルト及び４２ボルトの電気装置を有するハイブリッド自動車のための上述したような給電装置を提供することにある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図２は、本発明によるハイブリッド給電装置（２００）の第１の実施例を示している。この給電装置（２００）は、１４ボルト用の電圧バス（２１５）により、少なくとも１つの１４ボルト作動用電気装置（２１０）に電気接続された１４ボルトバッテリ（２０５）と、４２ボルト用の電圧バス（２３０）により、少なくとも１つの４２ボルト作動用電気装置（２２５）に電気接続された４２ボルトバッテリ（２２０）と、電圧バス（２１５）（２３０）に電気接続された双方向のＤＣ−ＤＣコンバータ（２３５）とを備えている。
【００１７】
給電装置（２００）は、従来のＤＣ−ＤＣコンバータよりも省スペースが可能であって、薄型であり、一方のバッテリ（２０５）（２２０）の面（例えば底面、側面または上面）に近接して、機械的に連結されたＤＣ−ＤＣコンバータ（２３５）を備えている（例えば、図２は、１４ボルトバッテリ（２０５）の底面に連結されたＤＣ−ＤＣコンバータ（２３５）を示している）。
【００１８】
薄型とするために、ＤＣ−ＤＣコンバータ（２３５）は、複数の薄型コンバータ段からなっており、各段には、例えば、貼り合わせ銅（ＤＢＣ）や、露出したＭＯＳＦＥＴ素子を用いた厚膜基板により相互接続された、打ち抜きされた銅からなる薄型コイルである低インピーダンスの薄型コンバータコイルが設けられている。磁界を強めるために、各段には、平らなフェライトコアが設けられている。また、ＥＭＩ除去のためのセラミックコンデンサが設けられており、それにより、薄型のＤＣ−ＤＣコンバータ（２３５）の作動信頼性が増している。
【００１９】
図２には、１４ボルト/４２ボルトのハイブリッド給電装置（２００）を示すが、５ボルト/１２ボルトのような異なる電圧のバッテリ及び電気装置とすることもできる。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ（２３５）を、１４ボルトバッテリ（２０５）ではなく、４２ボルトバッテリ（２２０）に近接して機械的に連結してもよい。例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータ（２３５）は、４２ボルトバッテリ（２２０）の底面に近接して、機械的に接続されている。
【００２０】
図３は、本発明によるハイブリッド給電装置（３００）の第２の実施例を示している。給電装置（３００）は、ＤＣ−ＤＣコンバータ（２３５）が熱を周囲に放散する固定装置（３０５）に、機械的に、かつ熱伝導可能に連結されている点を除いて、ハイブリッド給電装置（２００）と類似している。自動車の場合、固定装置（３０５）は、例えば車両のシャーシの一部となっており、ＤＣ−ＤＣコンバータ（２３５）により発生された過剰な熱は、周囲へ放散されるようになっている。
【００２１】
ＤＣ−ＤＣコンバータ（２３５）と固定装置（３０５）とを、効率的に熱伝導可能に結合するために、ＤＣ−ＤＣコンバータ（２３５）と固定装置とを、効率的な熱伝導性をもって機械的に接続する前に、それらの一方または両方の面に、熱伝導性のペースト、例えば熱伝導率の高い銀製のコンパウンド（図示しない）を塗布する。
【００２２】
図４は、複数の電気素子を備える、薄型パッケージ化された双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ（２３５）を示している。例えば、平らなフェライトコア（５６）が、コイル巻き線（５２）に隣接して設けられている。回路内において、追加的な電気素子（５４）（５８）が、コイル巻き線（５２）と電気接続されており、ＤＣ−ＤＣコンバータ（２３５）のための電子フィルタ、及び制御入力部を含む入出力部が構成されており、薄型パッケージに保たれている。
【００２３】
制御入力部により、変換方向を双方向とすることができる。１つの例では、ベースプレート（５０）は、熱伝導性の高い金属、合金または混合材料の熱導体である。
【００２４】
上述の説明及び図面は、単に例示的なものであり、限定的なものではない。本発明は、特許請求の範囲のみにより限定されるべきものである。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】従来技術によるハイブリッド給電装置のブロック図である。
【図２】本発明によるハイブリッド給電装置の第１の実施例を示すブロック図である。
【図３】本発明によるハイブリッド給電装置の第２の実施例を示すブロック図である。
【図４】双方向ＤＣ−ＤＣコンバータを示す斜視図である。
【符号の説明】
【００２６】
５０        ベースプレート
５２        コイル巻き線
５４、５８  電気素子
５６        フェライトコア
１００      ハイブリッド給電装置
１０５      １４ボルトバッテリ
１１０      １４ボルト作動用電気装置
１１５、１３０  電圧バス
１２０      ４２ボルトバッテリ
１２５      ４２ボルト作動用電気装置
１３５      ＤＣ−ＤＣコンバータ
１４０      アップコンバータ
１４５      ダウンコンバータ
２００、３００  ハイブリッド給電装置
２０５      １４ボルトバッテリ
２１０      １４ボルト作動用電気装置
２１５、２３０  電圧バス
２２０      ４２ボルトバッテリ
２２５      ４２ボルト作動用電気装置
２３５      ＤＣ−ＤＣコンバータ
２４０      アップコンバータ
２４５      ダウンコンバータ
３０５      固定装置
【図１】
2005528876.tif 000003
【図２】
2005528876.tif 000004
【図３】
2005528876.tif 000005
【図４】
2005528876.tif 000006
【国際調査報告】
2005528876.tif 000007