(57)【要約】【課題】本発明は、非絶縁型コンバータまたは絶縁型コンバータを応用して、電力供給の信頼度を高め、設備の不必要な交換費用を節約し、車両事故、人身事故の発生が予防できる出力電源保護装置及びその操作方法を提供する。【解決手段】本発明による出力電源保護装置は、直流変換部と、出力保護部と、高圧電池と、低圧電池と、制御部とを備えている。直流変換部は、直流入力電圧を直流出力電圧に変換するためのものである。出力保護部は、直流変換部に直列接続され、並列接続された複数の保護回路を含んでいる。制御部は、高圧電池と低圧電池との間が短絡状態になった場合、または低圧電池の極性が逆接された場合、制御信号を発生して複数の保護回路を制御することで、直流変換部と低圧電池との接続、直流変換部と低圧設備との接続を切断させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流入力電圧を直流出力電圧に変換するための直流変換部と、
前記直流変換部に直列接続され、並列接続された複数の保護回路を含む出力保護部と、
前記直流入力電圧で充電できる高圧電池と、
前記直流変換部と低圧設備との間、前記出力保護部と前記低圧設備との間に接続され、前記直流出力電圧で充電できる低圧電池と、
制御部と、を有し、
前記制御部は、前記高圧電池と前記低圧電池との間が短絡状態になった場合、または前記低圧電池の極性が逆接された場合、制御信号を発生して複数の前記保護回路を制御することで、前記直流変換部と前記低圧電池との接続、及び、前記直流変換部と前記低圧設備との接続を切断させる、
ことを特徴する出力電源保護装置。
【請求項２】
複数の前記保護回路は、それぞれ、トランジスタ、第一の抵抗及び第二の抵抗を有し、
前記トランジスタは、ゲート電極、ソース電極及びドレイン電極から構成され、
前記第一の抵抗は、前記ソース電極とゲート電極との間に接続され、
前記第二の抵抗は、前記ソース電極と前記制御部との間に接続される、
ことを特徴とする請求項１に記載の出力電源保護装置。
【請求項３】
複数の前記トランジスタは、それぞれＮ型金属酸化膜半導体電界効果型トランジスタであり、
各前記Ｎ型金属酸化膜半導体電界効果型トランジスタは、ゲート電極、ソース電極及びドレイン電極から構成され、
各前記ドレイン電極は、前記直流変換部に接続され、
各前記ソース電極は、前記第一の抵抗の第一端に接続され、且つ、前記低圧設備に接続され、
各前記ゲート電極は、前記第一の抵抗の第二端と前記第二の抵抗の第一端とに接続され、
各前記第二の抵抗の第二端は、前記制御部に接続される、
ことを特徴とする請求項２に記載の出力電源保護装置。
【請求項４】
複数の前記トランジスタは、それぞれＰ型金属酸化膜半導体電界効果型トランジスタであり、
各前記Ｐ型金属酸化膜半導体電界効果型トランジスタは、ゲート電極、ソース電極及びドレイン電極から構成され、
各前記ドレイン電極は、前記低圧設備に接続され、
各前記ソース電極は、前記第一の抵抗の第一端に接続され、且つ、前記直流変換部に接続され、
各前記ゲート電極は、前記第一の抵抗の第二端と前記第二の抵抗の第一端とに接続され、
各前記第二の抵抗の第二端は、前記制御部に接続される、
ことを特徴とする請求項２に記載の出力電源保護装置。
【請求項５】
前記保護回路における前記トランジスタの数は、前記直流変換部の出力に応じて、且つ前記トランジスタの熱消費に応じて決められる、
ことを特徴とする請求項２に記載の出力電源保護装置。
【請求項６】
前記直流変換部に接続されて、前記直流入力電圧を受け、前記直流入力電圧に対しフィルタリング操作を提供するフィルタ部をさらに有する、
ことを特徴とする請求項１に記載の出力電源保護装置。
【請求項７】
前記直流変換部は、非絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータまたは絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータであり、
前記直流変換部が非絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータである場合、該出力電源保護装置は、前記高圧電池と前記低圧電池との間の短絡状態、及び前記低圧電池の極性の逆接状態に対して保護を提供する、
ことを特徴とする請求項１に記載の出力電源保護装置。
【請求項８】
前記直流変換部は、非絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータまたは絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータであり、
前記直流変換部が絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータである場合、該出力電源保護装置は、前記低圧電池の極性の逆接状態に対して保護を提供する、
ことを特徴とする請求項１に記載の出力電源保護装置。
【請求項９】
（ａ）直流入力電圧を直流出力電圧に変換するための直流変換部を提供するステップと、
（ｂ）前記直流変換部に直列接続され、並列接続された複数の保護回路を含む出力保護部を提供するステップと、
（ｃ）前記直流入力電圧で充電できる高圧電池を提供し、前記直流変換部と低圧設備との間、前記出力保護部と前記低圧設備との間に接続され、前記直流出力電圧で充電できる低圧電池を提供するステップと、
（ｄ）制御部を提供するステップと、
（ｅ）前記高圧電池と前記低圧電池との間に短絡が生じた場合、または前記低圧電池の極性が逆接された場合、前記制御部が制御信号を発生して複数の前記保護回路を制御することで、前記直流変換部と前記低圧電池との接続、及び、前記直流変換部と前記低圧設備との接続を切断させるステップと、を含む
ことを特徴する出力電源保護装置の操作方法。
【請求項１０】
複数の前記保護回路は、それぞれ、トランジスタ、第一の抵抗及び第二の抵抗を有し、
前記トランジスタは、ゲート電極、ソース電極及びドレイン電極から構成され、
前記第一の抵抗を、前記ソース電極とゲート電極との間に接続し、
前記第二の抵抗を、前記ソース電極と前記制御部との間に接続する、
ことを特徴とする請求項９に記載の出力電源保護装置の操作方法。
【請求項１１】
複数の前記トランジスタは、それぞれＮ型金属酸化膜半導体電界効果型トランジスタであり、
各前記Ｎ型金属酸化膜半導体電界効果型トランジスタは、ゲート電極、ソース電極及びドレイン電極から構成され、
各前記ドレイン電極を、前記直流変換部に接続し、
各前記ソース電極を、前記第一の抵抗の第一端に接続し、且つ、前記低圧設備に接続し、
各前記ゲート電極を、前記第一の抵抗の第二端と前記第二の抵抗の第一端に接続し、
各前記第二の抵抗の第二端を、前記制御部に接続する、
ことを特徴とする請求項１０に記載の出力電源保護装置の操作方法。
【請求項１２】
複数の前記トランジスタは、それぞれＰ型金属酸化膜半導体電界効果型トランジスタであり、
各前記Ｐ型金属酸化膜半導体電界効果型トランジスタは、ゲート電極、ソース電極及びドレイン電極から構成され、
各前記ドレイン電極を、前記低圧設備に接続し、
各前記ソース電極を、前記第一の抵抗の第一端に接続し、且つ、前記直流変換部に接続し、
各前記ゲート電極を、前記第一の抵抗の第二端と前記第二の抵抗の第一端に接続し、
各前記第二の抵抗の第二端を、前記制御部に接続する、
ことを特徴とする請求項１０に記載の出力電源保護装置の操作方法。
【請求項１３】
前記保護回路における前記トランジスタの数を、前記直流変換部の出力に応じて、前記トランジスタの熱消費に応じて決める、
ことを特徴とする請求項１０に記載の出力電源保護装置の操作方法。
【請求項１４】
（ｆ）前記直流変換部に接続されて、前記直流入力電圧を受け入れ、前記直流入力電圧に対しフィルタリング操作を行うフィルタ部を提供するステップをさらに含む、
ことを特徴とする請求項９に記載の出力電源保護装置の操作方法。
【請求項１５】
前記直流変換部は、非絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータまたは絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータであり、
前記直流変換部が非絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータである場合、該出力電源保護装置は、前記高圧電池と前記低圧電池との間の短絡状態、及び前記低圧電池の極性の逆接状態に対し保護を行う、
ことを特徴とする請求項９に記載の出力電源保護装置の操作方法。
【請求項１６】
前記直流変換部は、非絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータまたは絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータであり、
前記直流変換部が絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータである場合、該出力電源保護装置は、前記低圧電池の極性の逆接状態に対し保護を行う、
ことを特徴とする請求項９に記載の出力電源保護装置の操作方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は出力電源保護装置及びその操作方法に係り、特に、電気自動車またはハイブリッド自動車の直流出力電源保護装置及びその操作方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、環境保全の意識の高まりの中で、ハイブリッド自動車(hybrid electric vehicle、ＨＥＶ)は、省エネ、低汚染に優れており、具体的に言えば、ハイブリッド自動車は、エンジンと汚染ゼロの特性を有する電気モーターの２つの動力源を持つ自動車として、大出力、高耐久性、低ノイズ、省エネ、低汚染且つ環境保全というメリットを有しているため、競争力があり、近未来自動車の主流になることが期待されている。
【０００３】
図１は従来の車両用電力変換システムの構造を示すブロック図である。この車両用電力変換システムは、主に、直流変換器２０Ａ、高圧電池４０Ａ、低圧電池５０Ａを備え、その中、直流変換器２０Ａは、直流入力電源１０Ａより供給される直流入力電圧Ｖｉｎを受け入れ、直流入力電圧Ｖｉｎを降圧して直流入力電圧Ｖｏｕｔに変換し、それを低圧設備３０Ａに必要な電力として提供する。通常、直流変換器２０Ａは非絶縁型コンバータであり、回路構造が簡単となり、コストが低く、効率が高い利点を有している。
【０００４】
しかし、従来の直流変換器２０Ａにおいて、例えばその中の部品が焼損により壊れたりして、高圧側と低圧側との間に短絡が発生した場合には、安全性の要求を満たすことができなくなる。また、低圧電池５０Ａの極性が利用者によりこの車両用電力変換システムに逆接される可能性もあるが、この場合でも低圧電池５０Ａの破壊を引き起こす。言い換えれば、直流変換器２０Ａの破壊のため、高圧側と低圧側との間に短絡を引き起こした場合でも、低圧電池５０Ａの逆接のため、故障が引き起こした場合でも、電気自動車またはハイブリッド自動車への電力供給の信頼度に影響を与え、低圧電池５０Ａ及び低圧設備３０Ａの破壊による不必要な設備交換費用が生じ、さらに、故障または異常な操作が原因となる電気自動車またはハイブリッド自動車の故障が発生して、車両事故、人身事故を起こす場合がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このため、非絶縁型コンバータまたは絶縁型コンバータを応用して、電力供給の信頼度を高め、設備の不必要な交換費用を節約し、車両事故、人身事故の発生が予防できる出力電源保護装置及びその操作方法を提供するのが、本発明の解決しようとする課題となっている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、従来技術に存在する問題点及び上記課題を解決するための出力電源保護装置及びその操作方法を提供している。
【０００７】
本発明に係る出力電源保護装置は、直流変換部と、出力保護部と、高圧電池と、低圧電池と、制御部とを備えている。前記直流変換部は、直流入力電圧を直流出力電圧に変換するためのものである。前記出力保護部は、前記直流変換部に直列接続され、並列接続された複数の保護回路を含んでいる。前記高圧電池は前記直流入力電圧で充電でき、前記低圧電池は、前記直流変換部と低圧設備との間、前記出力保護部と低圧設備との間に接続され、直流出力電圧で充電できる。前記制御部は、前記高圧電池と前記低圧電池との間が短絡状態になった場合、または前記低圧電池の極性が逆接された場合、制御信号を発生して複数の前記保護回路を制御することで、前記直流変換部と前記低圧電池との接続及び前記直流変換部と前記低圧設備との接続を切断させる。
【０００８】
本発明に係る出力電源保護装置の操作方法は、（ａ）直流入力電圧を直流出力電圧に変換するための直流変換部を提供するステップと、（ｂ）前記直流変換部に直列接続され、並列接続された複数の保護回路を含む出力保護部を提供するステップと、（ｃ）前記直流入力電圧で充電できる高圧電池を提供し、前記直流変換部、前記出力保護部と低圧設備との間に接続され、直流出力電圧で充電できる低圧電池を提供するステップと、（ｄ）制御部を提供するステップと、（ｅ）前記高圧電池と前記低圧電池との間に短絡が生じた場合、または前記低圧電池の極性が逆接された場合、前記制御部が制御信号を発生して複数の前記保護回路を制御することで、前記直流変換部と前記低圧電池との接続及び前記直流変換部と前記低圧設備との接続を切断させるステップと、を含んでいる。
【発明の効果】
【０００９】
以上のように、本発明の出力電源保護装置及びその操作方法によれば、以下のような効果を奏することができる。
１．本発明による出力電源保護装置は、その直流変換部として非絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータまたは絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータを使うことができる。このため、直流変換部が非絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータである場合、本発明による出力電源保護装置は、高圧電池と低圧電池に発生する高低圧間の短絡及び低圧電池の極性逆接に対して保護を提供することができる。一方、直流変換部が絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータである場合、本発明による出力電源保護装置は、低圧電池の極性逆接に対して保護を提供することができる。
２．直流変換部の電圧または電流を検出することで、この直流変換部が破壊しているか否かを検出し、または低圧電池の極性が逆接しているか否かを検出することができる。そして、異常操作があると検出された場合には、即時に出力保護部によって直流変換部を閉にすることができて、電気自動車またはハイブリッド自動車への電力供給の信頼度を向上し、低圧電池及び低圧設備の破壊による不必要な設備交換費用の発生を避け、さらに、故障または異常な操作が原因となる、電気自動車またはハイブリッド自動車の故障による車両事故、人身事故を予防することができる。
３．保護回路に使われるトランジスタの数を、直流変換部の出力に応じて、さらにトランジスタの熱消費に応じて算出またはコンピューターシミュレーションして決めるため、本発明による出力電源保護装置の最適な保護効果を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】従来の車両用電力変換システムの構造を示すブロック図である。
【図２】本発明の出力電源保護装置の回路構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の出力保護部の第一の実施形態を示す概略回路図である。
【図４】本発明の出力保護部の第二の実施形態を示す概略回路図である。
【図５】本発明の出力電源保護装置の第一の実施形態を示す概略回路図である。
【図６】本発明の出力電源保護装置の第二の実施形態を示す概略回路図である。
【図７】本発明の出力電源保護装置の操作方法を説明するためのフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の課題を解決するための手段、発明の効果をより深く理解するために、以下、本発明の実施形態において、図面を参照しながら本発明の技術特徴をより詳しく説明する。ただし、本発明は、以下の実施形態、図面に示された構成に限定されない。
【００１２】
まず、図２は本発明に係る出力電源保護装置の回路構成を示すブロック図である。この出力電源保護装置は、電気自動車またはハイブリッド自動車に応用され、より詳しく言うと、電気自動車またはハイブリッド自動車の車内に取り付けられて、電気自動車またはハイブリッド自動車の内部低圧設備に対し保護を提供する。
【００１３】
図２に示すように、本発明の出力電源保護装置は、直流変換部２０、出力保護部３０、高圧電池５０、低圧電池６０及び制御部４０を備えている。
【００１４】
直流変換部２０は、直流入力電圧Ｖｉｎを受けて、それを直流入力電圧Ｖｏｕｔに変換する。直流入力電圧Ｖｉｎは蓄電池または発電機などの直流入力電源１０により発生できるが、これに限定されない。また、この直流変換部２０は、非絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータまたは絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータである。ここで、直流変換部２０は、４８Ｖの直流電圧を１２Ｖの直流電圧に変換できるものである。もちろん、該電圧値の変換はただ一例であり、直流変換部２０による電圧値の変換は、例示した電圧値に限定されず実際の応用要求に応じて調整できる。
【００１５】
出力保護部３０は、直流変換部２０に直列接続され、且つ、並列接続された複数の保護回路３０１を含んでいる。
【００１６】
高圧電池５０は、直流入力電圧Ｖｉｎを受け入れ、且つ当該直流入力電圧Ｖｉｎで充電できる。低圧電池６０は、直流変換部２０と低圧設備８０との間、出力保護部３０と低圧設備８０との間に接続され、且つ直流出力電圧Ｖｏｕｔで充電できる。
【００１７】
なお、本発明の出力電源保護装置は、フィルタ部７０をさらに備えている。当該フィルタ部７０は、直流入力電源１０と直流変換部２０との間に接続されて、直流入力電圧Ｖｉｎを受け入れ、且つ直流入力電圧Ｖｉｎに対しフィルタリング操作を行う。
【００１８】
制御部４０は、高圧電池５０と低圧電池６０との間が短絡状態になった場合、または低圧電池６０の極性が逆接された場合、制御信号Ｓｃを発生して複数の保護回路３０１（図３、４を参照）を制御し、直流変換部２０と低圧電池６０との接続及び直流変換部２０と低圧設備８０との接続を切断させる。これにより、低圧電池６０及び低圧設備８０が保護される。なお、出力電源保護装置の操作については、後述する。
【００１９】
次に、図３及び図４は、本発明の出力保護部の第一の実施形態及び第二の実施形態に係る回路図である。各保護回路３０１は、トランジスタＱ、第一の抵抗Ｒ１及び第二の抵抗Ｒ２を有している。
【００２０】
図３に示す実施形態において、複数のトランジスタは、それぞれＮ型金属酸化膜半導体電界効果型トランジスタであり、且つ、各Ｎ型金属酸化膜半導体電界効果型トランジスタは、ゲート電極、ソース電極及びドレイン電極から構成されている。各ドレイン電極は、直流変換部２０に接続されており、各ソース電極は、第一の抵抗Ｒ１の第一端（一端）に接続され、且つ低圧設備８０に接続されており、各ゲート電極は、第一の抵抗Ｒ１の第二端（他端）と第二の抵抗Ｒ２の第一端（一端）に接続されており、各第二の抵抗Ｒ２の第二端（他端）は、制御部４０に接続されて、当該制御部４０からの制御信号Ｓｃを受信する。
【００２１】
なお、図３に示す第一の実施形態との主な相違点として、図４に示す第二の実施形態において、複数のトランジスタは、それぞれＰ型金属酸化膜半導体電界効果型トランジスタであり、且つ、各Ｐ型金属酸化膜半導体電界効果型トランジスタは、ゲート電極、ソース電極及びドレイン電極から構成されている。各ドレイン電極は、低圧設備８０接続されており、各ソース電極は、第一の抵抗Ｒ１の第一端（一端）に接続され、且つ直流変換部２０に接続されており、各ゲート電極は、第一の抵抗Ｒ１の第二端（他端）と第二の抵抗Ｒ２の第一端（一端）に接続されており、各第二の抵抗Ｒ２の第二端（他端）は、制御部４０に接続されて、当該制御部４０からの制御信号Ｓｃを受信する。
【００２２】
次に、図５、図６は、それぞれ本発明の出力電源保護装置の第一の実施形態、第二の実施形態に係る回路構成のブロック図である。説明を理解しやすくするため、直流変換部２０が非絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータである場合を例示して説明する。
【００２３】
直流変換部２０の正常操作時、すなわち、検出部（図示せず）により直流出力電圧Ｖｏｕｔが正常操作の電圧であると検出した場合、当該検出部は、制御部４０に信号を送信して、現在の直流変換部２０の状態が正常操作状態であることを通知する。
【００２４】
従って、制御部４０は、高レベルの制御信号Ｓｃを発生して複数の保護回路３０１のトランジスタを導通させる。これにより、直流入力電源１０からの直流入力電圧Ｖｉｎが、フィルタ部７０によってフィルタリングされ、さらに、直流変換部２０によって高電圧から低電圧に変換されて出力されることで、低圧設備８０に必要な電力を提供し、または、低圧電池６０に充電させる。
【００２５】
例えば、直流変換部２０の破壊により高圧側と低圧側との間に短絡が生じて、高圧電池５０と低圧電池６０が短絡状態になった場合、検出部により、直流出力電圧Ｖｏｕｔが異常な過電圧であると検出され、または、低圧電池６０に流れる電流が異常短絡電流であると検出されると、制御部４０は、低レベルの制御信号Ｓｃを発生して複数の保護回路３０１のトランジスタを遮断させる。これにより、直流変換部２０と低圧電池６０との接続、直流変換部２０と低圧設備８０との接続が切断されて、低圧電池６０及び低圧設備８０が保護される。
【００２６】
また、例えば、直流出力電圧Ｖｏｕｔに低圧電池６０の極性が逆接された場合、検出部により、直流出力電圧Ｖｏｕｔがゼロ出力電圧であり、または、低圧電池６０に異常短絡電流が流れると検出されると、制御部４０は、低レベルの制御信号Ｓｃを発生して複数の保護回路３０１のトランジスタのスイッチを切断させる。これにより、直流変換部２０と低圧電池６０との接続、直流変換部２０と低圧設備８０との接続が切断されて、低圧電池６０及び低圧設備８０が保護される。
【００２７】
簡単に言うと、直流変換部２０が非絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータである場合、本発明による出力電源保護装置は、高圧電池５０と低圧電池６０に発生する高低圧間の短絡、及び低圧電池６０の極性逆接に対して保護を提供することができる。
【００２８】
一方、直流変換部２０が絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータである場合、本発明による出力電源保護装置は、低圧電池６０の極性逆接に対して保護を提供することができる。言い換えると、絶縁型の直流変換部２０が破壊された場合であっても、高低圧側の短絡を起こすことなく、高圧電池５０と低圧電池６０とが短絡状態にならない。このため、本発明による出力電源保護装置は、低圧電池６０の極性逆接のみに対して保護を提供すればよい。
【００２９】
ここで、保護回路のトランジスタの数は、直流変換部２０の出力に応じて、これらトランジスタの熱消費に応じて決められる。また、Ｎ型金属酸化膜半導体電界効果型トランジスタ（Ｎ−ｔｙｐｅ ＭＯＳＦＥＴ）とＰ型金属酸化膜半導体電界効果型トランジスタ（Ｐ−ｔｙｐｅ ＭＯＳＦＥＴ）の固有特性が相違であるため、直流変換部２０の同じ出力に対し、Ｎ−ｔｙｐｅ ＭＯＳＦＥＴとＰ−ｔｙｐｅ ＭＯＳＦＥＴの必要な個数は異なっている。一例として、直流変換部２０の出力が２５００ワット（Ｗ）であるとき、Ｎ−ｔｙｐｅ ＭＯＳＦＥＴを保護回路のトランジスタとすると、Ｎ−ｔｙｐｅ ＭＯＳＦＥＴが八個（図５を参照）必要となり、また、Ｐ−ｔｙｐｅ ＭＯＳＦＥＴを保護回路のトランジスタとすると、Ｐ−ｔｙｐｅ ＭＯＳＦＥＴが十個（図６を参照）必要となる。こうすることで、本発明による出力電源保護装置の最適な保護効果が実現できる。
【００３０】
次に、図７は、本発明による出力電源保護装置の操作方法を説明するためのフローチャートである。この出力電源保護装置は、電気自動車またはハイブリッド自動車に応用され、より詳しく言うと、電気自動車またはハイブリッド自動車の車内に取り付けられて、電気自動車またはハイブリッド自動車の内部低圧設備に対し保護を提供する。この出力電源保護装置の操作方法には以下のようなステップが含まれている。
【００３１】
まず、直流変換部を提供して、直流入力電圧を受け入れ、そして受け入れた直流入力電圧を直流変換部により直流出力電圧に変換する（Ｓ１０）。ここで、直流入力電圧は、蓄電池または発電機により発生できるが、これに限定されない。また、直流変換部は、非絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータまたは絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータである。本実施形態において、直流変換部は、４８Ｖの直流電圧を１２Ｖの直流電圧に変換できるためのものである。もちろん、該電圧値の変換はただ一例であり、直流変換部による電圧値の変換は、例示した電圧値に限定されず、実際の応用要求に応じて調整できる。
【００３２】
そして、出力保護部を提供する（Ｓ２０）。この出力保護部は、直流変換部に直列接続され、並列接続された複数の保護回路を含んでいる。また、各保護回路は、トランジスタ、第一の抵抗及び第二の抵抗を有している。
【００３３】
そして、高圧電池と低圧電池を提供する（Ｓ３０）。高圧電池は、直流入力電圧を受け入れることができ、且つ、直流入力電圧で充電できる。低圧電池は、直流変換部と低圧設備との間、出力保護部と低圧設備との間に接続され、直流出力電圧で充電できる。
【００３４】
なお、出力電源保護装置の操作方法には、フィルタ部を提供するステップをさらに含んでもよい。このフィルタ部は、直流変換部に接続されて直流入力電圧を受け入れ、且つ直流入力電圧に対しフィルタリング操作を行う。
【００３５】
そして、制御部を提供する（Ｓ４０）。
【００３６】
最後に、制御部は、高圧電池と低圧電池との間に短絡が生じた場合、または低圧電池の極性が逆接された場合、制御信号を発生して複数の保護回路を制御することで、直流変換部と低圧電池との接続、及び直流変換部と低圧設備との接続を切断させ、これにより、低圧電池と低圧設備が保護されるようにする（Ｓ５０）。
【００３７】
さらに詳しく説明すると、直流変換部の正常操作時、すなわち、検出部（図示せず）により直流出力電圧が正常操作の電圧であると検出した場合、当該検出部は、制御部に信号を送信して、現在の直流変換部の状態が正常操作状態であることを通知する。そして、制御部は、高レベルの制御信号を発生して複数の保護回路のトランジスタを導通させる。これにより、直流入力電源の直流入力電圧は、フィルタ部によってフィルタリング操作され、さらに、直流変換部によって高電圧から低電圧に変換され出力されることで、低圧設備に必要な電力を提供し、または、低圧電池に充電させる。
【００３８】
例えば、直流変換部の破壊により高圧側と低圧側との間に短絡が生じて、高圧電池と低圧電池が短絡状態になった場合、検出部により、直流出力電圧が異常な過電圧であると検出され、または、低圧電池に流れる電流が異常短絡電流であると検出されると、制御部は、低レベルの制御信号Ｓｃを発生して複数の保護回路のトランジスタを遮断させる。これにより、直流変換部と低圧電池との接続、直流変換部と低圧設備との接続が切断されて、低圧電池及び低圧設備が保護される。
【００３９】
また、例えば、直流出力電圧に低圧電池の極性が逆接された場合、検出部により、直流出力電圧がゼロ出力電圧であり、または、低圧電池に異常な短絡電流が流れると検出されると、制御部は、低レベルの制御信号を発生して複数の保護回路のトランジスタを遮断させる。これにより、直流変換部と低圧電池との接続、直流変換部と低圧設備との接続が切断されて、低圧電池及び低圧設備が保護される。
【００４０】
簡単に言うと、直流変換部が非絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータである場合、本発明による出力電源保護装置は、高圧電池と低圧電池に発生する高低圧間の短絡及び低圧電池の極性逆接に対して保護を提供することができる。一方、直流変換部が絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータである場合、本発明による出力電源保護装置は、低圧電池の極性逆接に対して保護を提供することができる。言い換えると、絶縁型の直流変換部が破壊された場合であっても、高低圧側の短絡を起こすことなく、高圧電池と低圧電池とが短絡状態にならない。このため、本発明による出力電源保護装置は、低圧電池の極性逆接のみに対して保護を提供すればよい。
【００４１】
ここで、保護回路のトランジスタの数は、直流変換部の出力に応じて、これらトランジスタの熱消費に応じて決められる。また、Ｎ−ｔｙｐｅ ＭＯＳＦＥＴとＰ−ｔｙｐｅ ＭＯＳＦＥＴの固有特性が相違であるため、直流変換部の同じ出力に対し、Ｎ−ｔｙｐｅ ＭＯＳＦＥＴとＰ−ｔｙｐｅ ＭＯＳＦＥＴの必要な個数も異なっている。一例として、直流変換部２０の出力が２５００Ｗであるとき、Ｎ−ｔｙｐｅ ＭＯＳＦＥＴを保護回路のトランジスタとすると、Ｎ−ｔｙｐｅ ＭＯＳＦＥＴが八個（図５を参照）必要となり、また、Ｐ−ｔｙｐｅ ＭＯＳＦＥＴを保護回路のトランジスタとすると、Ｐ−ｔｙｐｅ ＭＯＳＦＥＴが十個（図６を参照）必要となるが、これを満たすことにより、本発明による出力電源保護装置の最適な保護効果が実現できる。
【００４２】
以上の説明を纏めて言うと、本発明は以下のような特徴及び利点を有している。
【００４３】
１．本発明による出力電源保護装置は、その直流変換部として非絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータまたは絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータを使うことができる。このため、直流変換部２０が非絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータである場合、本発明による出力電源保護装置は、高圧電池５０と低圧電池６０に発生する高低圧間の短絡及び低圧電池６０の極性逆接に対して保護を提供することができる。一方、直流変換部２０が絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータである場合、本発明による出力電源保護装置は、低圧電池６０の極性逆接に対して保護を提供することができる。
【００４４】
２．直流変換部２０の電圧または電流を検出することで、この直流変換部２０が破壊しているか否かを検出し、または低圧電池６０の極性が逆接しているか否かを検出することができる。そして、異常操作があると検出された場合には、即時に出力保護部３０によって直流変換部２０を閉にすることができて、電気自動車またはハイブリッド自動車への電力供給の信頼度を向上し、低圧電池６０及び低圧設備８０の破壊による不必要な設備交換費用の発生を避け、さらに、故障または異常な操作が原因となる、電気自動車またはハイブリッド自動車の故障による車両事故、人身事故を予防することができる。
【００４５】
３．保護回路に使われるトランジスタの数を、直流変換部２０の出力に応じて、さらにトランジスタの熱消費に応じて算出またはコンピューターシミュレーションして決めるため、本発明による出力電源保護装置の最適な保護効果を達成することができる。
【００４６】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる形態例にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても、本発明の技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４７】
１０          直流入力電源
２０          直流変換部
３０          出力保護部
４０          制御部
５０          高圧電池
６０          低圧電池
７０          フィルタ部
８０          低圧設備
３０１        保護回路
Ｑ            トランジスタ
Ｒ１          第一の抵抗
Ｒ２          第二の抵抗
Ｖｉｎ        直流入力電圧
＋Ｖｉｎ      直流入力正電圧
−Ｖｉｎ      直流入力負電圧
Ｖｏｕｔ      直流出力電圧
−Ｖｏｕｔ    直流出力負電圧
＋Ｖｏｕｔ    直流出力正電圧
Ｓｃ          制御信号                    
【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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【図７】
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