(57)【要約】【課題】走行用モータの電源電圧を昇圧する昇圧コンバータを有する電気自動車であって、ユーザの選択により低燃費で走行することが可能な電気自動車を提供する。【解決手段】電気自動車１は、直流電源１０と、当該直流電源１０の出力電圧をスイッチング素子のスイッチングにより昇圧する昇圧コンバータ２０と、当該昇圧コンバータ２０の出力電圧に基づいて駆動制御される走行用モータ４０とを有する。さらに、電気自動車１は、ユーザからの低燃費走行指示を受け付ける燃費スイッチ５０と、この燃費スイッチ５０により低燃費走行指示が受け付けられた場合に、昇圧コンバータ２０による昇圧動作を停止させる制御装置６０とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源と、当該直流電源の出力電圧をスイッチング素子のスイッチングにより昇圧する昇圧コンバータと、当該昇圧コンバータの出力電圧に基づいて駆動制御される走行用モータと、を有する電気自動車であって、
ユーザからの低燃費走行指示を受け付ける指示受付手段と、
当該指示受付手段により低燃費走行指示が受け付けられた場合に、前記昇圧コンバータによる昇圧動作を停止させる制御手段と、
を有することを特徴とする電気自動車。
【請求項２】
請求項１に記載の電気自動車であって、
前記制御手段は、前記昇圧動作の停止を行った後、ユーザによる所定頻度以上または所定時間以上の急加減速操作を検知すると、前記昇圧動作の停止を解除することを特徴とする電気自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流電源と、当該直流電源の電力により駆動される走行用モータとを有する電気自動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エンジンとモータとを駆動源とするハイブリッド自動車が普及してきている。ハイブリッド自動車は、一般に、従来のエンジンに加え、二次電池と、この二次電池の直流電力を交流電力に変換するインバータと、このインバータにて変換された交流電力によって駆動される走行用モータとを有する。
【０００３】
ハイブリッド自動車の一形態として、二次電池とインバータとの間に昇圧コンバータが設けられたものが知られている。この昇圧コンバータは、二次電池の電圧を昇圧チョッパ動作で昇圧してインバータに供給するものである。この構成によれば、走行用モータで発生する逆起電圧に応じて二次電池の電圧を昇圧することができ、走行用モータの出力を高めることができる。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３３３５０４号公報
【特許文献２】特開平１０−２８３０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記昇圧コンバータを有するハイブリッド自動車では、昇圧コンバータでスイッチング損失が生じ、燃費が悪くなってしまう。
【０００６】
そこで、本発明は、走行用モータの電源電圧を昇圧する昇圧コンバータを有する電気自動車であって、ユーザの選択により低燃費で走行することが可能な電気自動車を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る電気自動車用は、直流電源と、当該直流電源の出力電圧をスイッチング素子のスイッチングにより昇圧する昇圧コンバータと、当該昇圧コンバータの出力電圧に基づいて駆動制御される走行用モータと、を有する電気自動車であって、ユーザからの低燃費走行指示を受け付ける指示受付手段と、当該指示受付手段により低燃費走行指示が受け付けられた場合に、前記昇圧コンバータによる昇圧動作を停止させる制御手段と、を有することを特徴とする。
【０００８】
本発明の好適な態様では、前記制御手段は、前記昇圧動作の停止を行った後、ユーザによる所定頻度以上または所定時間以上の急加減速操作を検知すると、前記昇圧動作の停止を解除する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、走行用モータの電源電圧を昇圧する昇圧コンバータを有する電気自動車であって、ユーザの選択により低燃費で走行することが可能な電気自動車を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。
【００１１】
［第１の実施の形態］
図１は、本実施の形態に係る電気自動車１の概略構成を示す図である。電気自動車１は、直流電源の電力を用いて走行用モータを駆動することにより車両を駆動する自動車である。電気自動車１は、例えば、ハイブリッド自動車（HV: Hybrid Vehicle）、いわゆる電気自動車（EV: Electric Vehicle）、燃料電池車（FCEV: Fuel cell Electric Vehicle）などであり、そのタイプは特に限定されない。
【００１２】
図１において、電気自動車１は、直流電源１０、昇圧コンバータ２０、インバータ３０、走行用モータ４０、燃費スイッチ５０、および制御装置６０を含んで構成されている。
【００１３】
直流電源１０は、直流電圧を出力する電源であり、ここではニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池である。ただし、直流電源１０は、大容量コンデンサ等であってもよい。
【００１４】
昇圧コンバータ２０は、スイッチング素子（例えばＩＧＢＴ）Ｑ１，Ｑ２、ダイオードＤ１，Ｄ２、リアクトルＬ１を含むチョッパ回路で構成される。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は、インバータ３０の電源ラインとアースラインとの間に直列に接続される。上アームのスイッチング素子Ｑ１のコレクタは電源ラインに接続され、下アームのスイッチング素子Ｑ２のエミッタはアースラインに接続される。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の中間点、すなわちスイッチング素子Ｑ１のエミッタとスイッチング素子Ｑ２のコレクタの接続点にはリアクトルＬ１の一方端が接続されている。このリアクトルＬ１の他方端は、直流電源１０の正極に接続される。また、スイッチング素子Ｑ２のエミッタは、直流電源１０の負極に接続される。また、各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側に電流を流すようにダイオードＤ１，Ｄ２が配置される。上記リアクトルＬ１の他方端とアースラインとの間には平滑用コンデンサＣ１が接続され、スイッチング素子Ｑ１のコレクタとアースラインとの間には平滑用コンデンサＣ２が接続される。
【００１５】
インバータ３０は、電源ラインとアースラインとの間に互いに並列に配置されるＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各アームから構成される。Ｕ相アームはスイッチング素子（例えばＩＧＢＴ）Ｑ３，Ｑ４の直列接続からなり、Ｖ相アームはスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６の直列接続からなり、Ｗ相アームはスイッチング素子Ｑ７，Ｑ８の直列接続からなる。また、各スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ８のコレクタ−エミッタ間には、それぞれ、エミッタ側からコレクタ側に電流を流すダイオードＤ３〜Ｄ８が配置されている。
【００１６】
走行用モータ４０は、３相の永久磁石モータであり、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３つのコイルの一端が中点で共通接続されて構成されており、Ｕ相コイルの他端がスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４の中間点、Ｖ相コイルの他端がスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６の中間点、Ｗ相コイルの他端がスイッチング素子Ｑ７，Ｑ８の中間点に接続されている。
【００１７】
燃費スイッチ５０は、ユーザからの低燃費走行指示を受け付けるスイッチであり、ここでは、ドライバーの手の届く範囲に配置された押しボタン式のスイッチである。ただし、燃費スイッチ５０は、ロータリ式やレバー式等、他の様式のスイッチであってもよい。
【００１８】
制御装置６０は、昇圧コンバータ２０およびインバータ３０を制御して、走行用モータ４０の駆動および回生を制御する制御装置であり、例えば電子制御ユニット（ECU： Electronic Control Unit）である。また、本実施の形態では、制御装置６０は、燃費スイッチ５０により低燃費走行指示が受け付けられた場合に、昇圧コンバータ２０による昇圧動作を停止させる。具体的には、制御装置６０は、燃費スイッチ５０がＯＮされるまでの通常時には、走行用モータ４０の回転数や目標トルクに応じて直流電源１０の電圧を昇圧コンバータ２０で昇圧する昇圧制御を行い、燃費スイッチ５０がＯＮされると、昇圧制御せず、直流電源１０の電圧をそのままインバータ３０に印加する。
【００１９】
以下、上記構成を有する電気自動車１の動作について、燃費スイッチ５０がＯＮされるまでと、燃費スイッチ５０がＯＮされた場合とに分けて具体的に説明する。
【００２０】
（燃費スイッチがＯＮされるまで）
まず、力行時の動作について説明する。制御装置６０は、昇圧コンバータ２０を制御して、走行用モータ４０の回転数や目標トルクに応じて直流電源１０の電圧を昇圧する。具体的には、制御装置６０は、昇圧コンバータ２０の上アームのスイッチング素子Ｑ１をＯＦＦ状態として、下アームのスイッチング素子Ｑ２をスイッチング（ＯＮ／ＯＦＦ）することにより、直流電源１０の出力電圧を昇圧してインバータ３０に供給する。より具体的に説明すると、スイッチング素子Ｑ２がＯＮになると、スイッチング素子Ｑ２を介してリアクトルＬ１に電流が流れ、直流電源１０からの直流電力がリアクトルＬ１に蓄積される。そして、スイッチング素子Ｑ２がＯＦＦになると、リアクトルＬ１に蓄積された直流電力がダイオードＤ１を介してインバータ３０側に出力される。
【００２１】
制御装置６０は、インバータ３０のスイッチング素子Ｑ３〜Ｑ８をスイッチング制御して、昇圧コンバータ２０からの直流電圧を交流電圧に変換する。このインバータ３０の交流電圧は走行用モータ４０に供給され、これにより走行用モータ４０が回転駆動される。
【００２２】
次に、回生時の動作について説明する。電気自動車１の制動時や減速時において、走行用モータ４０は、発電機として動作し、交流電力を発生してインバータ３０に出力する。
【００２３】
制御装置６０は、インバータ３０のスイッチング素子Ｑ３〜Ｑ８をスイッチング制御して、走行用モータ４０からの交流電圧を直流電圧に変換する。インバータ３０の直流電圧は、昇圧コンバータ２０に出力される。
【００２４】
制御装置６０は、昇圧コンバータ２０を制御して、インバータ３０の出力電圧を降圧して直流電源１０を充電する。具体的には、制御装置６０は、昇圧コンバータ２０の下アームのスイッチング素子Ｑ２をオフ状態として、上アームのスイッチング素子Ｑ１をスイッチング（ＯＮ／ＯＦＦ）することにより、インバータ３０の出力電圧を降圧して直流電源１０に供給する。より具体的に説明すると、スイッチング素子Ｑ１がＯＮになると、スイッチング素子Ｑ１を介してリアクトルＬ１に電流が流れ、インバータ３０からの直流電力がリアクトルＬ１に蓄積される。そして、スイッチング素子Ｑ１がＯＦＦになると、リアクトルＬ１の起電力によりダイオードＤ２を介して電流が還流し、これによりリアクトルＬ１に蓄積された直流電力が直流電源１０に供給される。これにより、直流電源１０が充電される。
【００２５】
（燃費スイッチがＯＮされた場合）
燃費スイッチ５０がＯＮされると、制御装置６０は、力行時、昇圧制御せず、電池電圧をインバータ３０に印加する。具体的には、制御装置６０は、昇圧コンバータ２０のスイッチング素子Ｑ１およびＱ２を両方とも常時ＯＦＦ状態とし、スイッチング素子Ｑ２のスイッチングを行わない。これにより、直流電源１０の電圧がそのままダイオードＤ１を介してインバータ３０に供給される。
【００２６】
制御装置６０は、インバータ３０を制御して、昇圧コンバータ２０からの直流電圧を交流電圧に変換し、走行用モータ４０に供給する。すなわち、燃費スイッチ５０がＯＮされた場合、制御装置６０は、電池電圧で走行用モータ４０を制御する。
【００２７】
一方、回生時には、制御装置６０は、上記燃費スイッチ５０がＯＮされるまでと同様に動作する。
【００２８】
以上のとおり、本実施の形態では、直流電源と、当該直流電源の出力電圧をスイッチング素子のスイッチングにより昇圧する昇圧コンバータと、当該昇圧コンバータの出力電圧により駆動制御される走行用モータと、を有する電気自動車において、ユーザからの低燃費走行指示を受け付ける指示受付手段（具体的には燃費スイッチ５０）を設け、当該指示受付手段により低燃費走行指示が受け付けられると、昇圧コンバータによる昇圧動作を停止させる。これにより、ユーザからの低燃費走行指示が入力された後は、昇圧コンバータでのスイッチング損失がなくなり、燃費が向上する。すなわち、本実施の形態によれば、ユーザの選択により低燃費で走行することが可能となる。分かり易く言えば、ユーザは、パワーを必要としない低燃費走行をしたいとき、燃費スイッチ５０を押すだけで、低燃費で走行することができる。なお、実際に実験した結果では、昇圧制御ありの場合に対する昇圧制御なしの場合の燃費向上率は、米国環境保護局（ＥＰＡ）の試験モードであるＬＡ＃４モードでの計測では、約１０％であった。
【００２９】
［第２の実施の形態］
本実施の形態に係る電気自動車２は、上記第１の実施の形態に係る電気自動車１と殆ど同じであるが、燃費スイッチ５０がＯＮされた場合に、ユーザの運転好みを運転操作（アクセル開度、ハンドル操舵角、ブレーキ踏力など）から判断し、昇圧動作の停止制御を実行する範囲を限定するものである。具体的には、電気自動車２は、昇圧動作の停止を行った後、ユーザによる所定頻度以上または所定時間以上の急加減速操作を検知すると、昇圧動作の停止を解除するものである。以下、本実施の形態に係る電気自動車２について説明するが、上記第１の実施の形態と共通する部分については、同一の符号を用い、説明を省略する。
【００３０】
本実施の形態では、制御装置６０は、燃費スイッチ５０のＯＮにより昇圧動作を停止させた後、ユーザの運転操作を監視し、急加減速操作を検知する。例えば、制御装置６０は、急加減速操作として、アクセル開度が所定閾値以上であること、ハンドル操舵角が所定閾値以上であること、またはブレーキ踏力が所定閾値以上であることなどを検知する。そして、制御装置６０は、所定頻度以上または所定時間以上の急加減速操作を検知すると、昇圧動作の停止を解除し、昇圧制御を行うこととする。例えば、制御装置６０は、所定時間内における急加減速操作の頻度が所定閾値以上であること、所定時間内における急加減速操作の時間が所定閾値以上であること、または急加減速操作の継続時間が所定閾値以上であることなどを検知すると、昇圧動作の停止を解除する。
【００３１】
以上のとおり、本実施の形態では、昇圧動作の停止を行った後、ユーザによる所定頻度以上または所定時間以上の急加減速操作を検知すると、昇圧動作の停止を解除する。このため、本実施の形態によれば、燃費スイッチ５０がＯＮされた後であっても、ユーザがパワーを必要としている可能性が高い状況においては、昇圧動作の停止を自動的に解除することができ、高出力走行を可能にすることができる。
【００３２】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更することができる。例えば、指示受付手段は、上記燃費スイッチ５０に限られず、ユーザからの指示を受け付けることができれば、どのようなユーザインタフェースであっても構わない。
【００３３】
また、昇圧動作の停止の解除の指示を受け付ける手段を設け、当該手段により解除指示が受け付けられた場合に、制御装置６０が昇圧動作の停止を解除するように構成してもよい。
【００３４】
また、昇圧コンバータ２０やインバータ３０の具体的な回路構成は、上記実施の形態のものに限定されず、適宜に変更可能である。例えば、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ８は、ＩＧＢＴに限られず、バイポーラトランジスタやＭＯＳトランジスタ等であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】実施の形態に係る電気自動車の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  電気自動車、１０  直流電源、２０  昇圧コンバータ、３０  インバータ、４０  走行用モータ、５０  燃費スイッチ、６０  制御装置、Ｑ１〜Ｑ８  スイッチング素子（ＩＧＢＴ）、Ｄ１〜Ｄ８  ダイオード、Ｌ１  リアクトル、Ｃ１，Ｃ２  平滑用コンデンサ。
【図１】
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