(57)【要約】【課題】平滑コンデンサのプリチャージに要する時間を短縮することが可能な技術を提供する。【解決手段】本明細書が開示する電気自動車は、スイッチよりも電力制御ユニット側のメイン電源配線とサブ電源配線の間を接続しており、昇圧動作が可能な第１ＤＣ−ＤＣコンバータと、スイッチよりもメインバッテリ側のメイン電源配線とサブ電源配線の間を接続しており、降圧動作が可能な第２ＤＣ−ＤＣコンバータを備えている。第１ＤＣ−ＤＣコンバータのトランスの巻線比は、第２ＤＣ−ＤＣコンバータのトランスの巻線比に等しく、第１ＤＣ−ＤＣコンバータのサブ電源配線側と第２ＤＣ−ＤＣコンバータのサブ電源配線側に、共通のフィルタが設けられている。その電気自動車では、平滑コンデンサのプリチャージを行う際に、第１ＤＣ−ＤＣコンバータのデューティ比と第２ＤＣ−ＤＣコンバータのデューティ比が固定されている。【選択図】図３
2016144308.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
メインバッテリと、
前記メインバッテリに接続されたメイン電源配線と、
前記メイン電源配線に接続されており、前記メイン電源配線の電圧を平滑化する平滑コンデンサを備える電力制御ユニットと、
前記メイン電源配線を開路または閉路するスイッチと、
前記メインバッテリより低電圧のサブバッテリと、
前記サブバッテリに接続されたサブ電源配線と、
前記スイッチよりも前記電力制御ユニット側の前記メイン電源配線と前記サブ電源配線の間を接続しており、前記サブ電源配線から前記メイン電源配線へ昇圧して電力を供給する昇圧動作が可能な第１ＤＣ−ＤＣコンバータと、
前記スイッチよりも前記メインバッテリ側の前記メイン電源配線と前記サブ電源配線の間を接続しており、前記メイン電源配線から前記サブ電源配線へ降圧して電力を供給する降圧動作が可能な第２ＤＣ−ＤＣコンバータを備えており、
前記スイッチを開路から閉路へ切り換える際に、前記第１ＤＣ−ＤＣコンバータが昇圧動作を行い、かつ前記第２ＤＣ−ＤＣコンバータが降圧動作を行うことで、前記平滑コンデンサのプリチャージを行うように構成されており、
前記第１ＤＣ−ＤＣコンバータのトランスの巻線比が、前記第２ＤＣ−ＤＣコンバータのトランスの巻線比に等しく、
前記第１ＤＣ−ＤＣコンバータの前記サブ電源配線側と前記第２ＤＣ−ＤＣコンバータの前記サブ電源配線側に、共通のフィルタが設けられており、
前記平滑コンデンサのプリチャージを行う際に、前記第１ＤＣ−ＤＣコンバータのデューティ比と前記第２ＤＣ−ＤＣコンバータのデューティ比が固定されている、電気自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書が開示する技術は、電気自動車に関する。なお、本明細書における「電気自動車」には、エンジンを備えず走行用のモータだけを備える電気自動車と、走行用のモータとエンジンを共に備えるハイブリッド車の双方を含む。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に、メインバッテリと、前記メインバッテリに接続されたメイン電源配線と、前記メイン電源配線に接続されており、前記メイン電源配線の電圧を平滑化する平滑コンデンサを備える電力制御ユニットと、前記メイン電源配線を開路または閉路するスイッチと、前記メインバッテリより低電圧のサブバッテリと、前記サブバッテリに接続されたサブ電源配線と、前記スイッチよりも前記電力制御ユニット側の前記メイン電源配線と前記サブ電源配線の間を接続しており、前記サブ電源配線から前記メイン電源配線へ昇圧して電力を供給する昇圧動作が可能なＤＣ−ＤＣコンバータを備える電気自動車が開示されている。
【０００３】
上記のような電気自動車において、スイッチを開路から閉路へ切り換える際に、メインバッテリの電圧と、電力制御ユニットの平滑コンデンサの電圧が相違していると、スイッチが閉路に切り換わった直後に、メイン電源配線に大きな突入電流が流れる。そこで、スイッチを開路から閉路に切り換える前に、メインバッテリの電圧と平滑コンデンサの電圧が一致するように、平滑コンデンサのプリチャージを行う必要がある。特許文献１の電気自動車では、スイッチが開路から閉路に切り換わる前に、ＤＣ−ＤＣコンバータが昇圧動作を行うことによって、サブバッテリから電力を供給して平滑コンデンサのプリチャージを行うことができる。この場合、ＤＣ−ＤＣコンバータでは内部のインダクタやトランスによって出力電流の急変が抑制されているため、平滑コンデンサに大きな突入電流が流れることはない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−３１８８４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
サブバッテリからの電力供給によって平滑コンデンサにプリチャージする場合、サブバッテリからはそれほど大きな電力を供給することができないため、プリチャージに長時間を要する。本明細書では、平滑コンデンサのプリチャージに要する時間を短縮することが可能な技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書が開示する電気自動車は、メインバッテリと、前記メインバッテリに接続されたメイン電源配線と、前記メイン電源配線に接続されており、前記メイン電源配線の電圧を平滑化する平滑コンデンサを備える電力制御ユニットと、前記メイン電源配線を開路または閉路するスイッチと、前記メインバッテリより低電圧のサブバッテリと、前記サブバッテリに接続されたサブ電源配線と、前記スイッチよりも前記電力制御ユニット側の前記メイン電源配線と前記サブ電源配線の間を接続しており、前記サブ電源配線から前記メイン電源配線へ昇圧して電力を供給する昇圧動作が可能な第１ＤＣ−ＤＣコンバータと、前記スイッチよりも前記メインバッテリ側の前記メイン電源配線と前記サブ電源配線の間を接続しており、前記メイン電源配線から前記サブ電源配線へ降圧して電力を供給する降圧動作が可能な第２ＤＣ−ＤＣコンバータを備えている。その電気自動車は、前記スイッチを開路から閉路へ切り換える際に、前記第１ＤＣ−ＤＣコンバータが昇圧動作を行い、かつ前記第２ＤＣ−ＤＣコンバータが降圧動作を行うことで、前記平滑コンデンサのプリチャージを行うように構成されている。その電気自動車では、前記第１ＤＣ−ＤＣコンバータのトランスの巻線比が、前記第２ＤＣ−ＤＣコンバータのトランスの巻線比に等しい。その電気自動車では、前記第１ＤＣ−ＤＣコンバータの前記サブ電源配線側と前記第２ＤＣ−ＤＣコンバータの前記サブ電源配線側に、共通のフィルタが設けられている。その電気自動車では、前記平滑コンデンサのプリチャージを行う際に、前記第１ＤＣ−ＤＣコンバータのデューティ比と前記第２ＤＣ−ＤＣコンバータのデューティ比が固定されている。
【０００７】
上記の電気自動車では、第１ＤＣ−ＤＣコンバータが昇圧動作を行うことで、サブ電源配線から電力制御ユニット側のメイン電源配線に電力を供給して、平滑コンデンサのプリチャージを行うことができる。この際に、上記の電気自動車では、第２ＤＣ−ＤＣコンバータが降圧動作を行うことで、サブバッテリから第１ＤＣ−ＤＣコンバータを介して平滑コンデンサに電力が供給されるだけでなく、メインバッテリからも第２ＤＣ−ＤＣコンバータ、第１ＤＣ−ＤＣコンバータを介して平滑コンデンサに電力が供給される。このような構成とすることによって、サブバッテリのみから電力を供給して平滑コンデンサをプリチャージする場合に比べて、プリチャージに要する時間を短縮することができる。なお、この場合、第１ＤＣ−ＤＣコンバータでは内部のインダクタやトランスによって出力電流の急変が抑制されているため、平滑コンデンサに大きな突入電流が流れることはない。
【０００８】
また、上記の電気自動車では、第１ＤＣ−ＤＣコンバータのサブ電源配線側と第２ＤＣ−ＤＣコンバータのサブ電源配線側に、共通のフィルタが設けられている。このため、平滑コンデンサのプリチャージを行う際に、第２ＤＣ−ＤＣコンバータのサブ電源配線側の出力電圧を、共通のフィルタを介さずに、第１ＤＣ−ＤＣコンバータのサブ電源配線側の入力電圧として直接的に印加することができる。この際に、第１ＤＣ−ＤＣコンバータのトランスの巻線比と第２ＤＣ−ＤＣコンバータのトランスの巻線比が等しいため、第１ＤＣ−ＤＣコンバータでの昇圧比と第２ＤＣ−ＤＣコンバータでの降圧比は等しいものとなる。このため、第１ＤＣ−ＤＣコンバータで昇圧動作を行い、かつ第２ＤＣ−ＤＣコンバータで降圧動作を行うことで、メインバッテリの電圧に等しい電圧を電力制御ユニット側のメイン電源配線へ出力することができる。上記の電気自動車によれば、第１ＤＣ−ＤＣコンバータと第２ＤＣ−ＤＣコンバータのデューティ比を制御することなく、すなわち第１ＤＣ−ＤＣコンバータと第２ＤＣ−ＤＣコンバータのデューティ比を固定した状態で、平滑コンデンサへのプリチャージを行うことができる。
【０００９】
本明細書が開示する技術の詳細およびさらなる改良は発明を実施するための形態の欄において詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施例の電気自動車２の電気系統を模式的に示す図である。
【図２】実施例の第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８および第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０の概略の構成を示す図である。
【図３】実施例の電気自動車２においてＥＣＵ５４が行う処理を示すフローチャートである。
【図４】実施例の電気自動車２においてプリチャージを行う際の第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０の出力電圧と第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８の出力電圧の時間的な変化を示す図である。
【図５】参考例の第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８および第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０の概略の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１に示す本実施例の電気自動車２は、メインバッテリ４の電力を利用して走行することもできるし、エンジン６０を利用して走行することもできる、ハイブリッド車である。メインバッテリ４の電力を利用して走行する場合、電気自動車２は、メインバッテリ４から供給される電力により第２モータ８を駆動し、第２モータ８の動力によって駆動輪（図示せず）を回転させる。エンジン６０を利用して走行する場合には、電気自動車２は、第１モータ６をセルモータとして使用しエンジン６０を始動させる。そして、電気自動車２は、動力分割機構６２によって、エンジン６０が発生させた動力の一部を駆動輪に伝達する一方、エンジン６０の動力の残りを第１モータ６に伝達させて、第１モータ６に発電させる。第１モータ６で発電した電力は、第２モータ８に供給して駆動輪の回転に利用することもできるし、メインバッテリ４に充電することもできる。なお、エンジン６０を利用して走行している際に、さらにメインバッテリ４からも第２モータ８に電力を供給して、駆動輪を回転させることも可能である。走行中の電気自動車２が減速する際には、第２モータ８で回生発電し、第２モータ８で発電した電力をメインバッテリ４に充電することができる。
【００１２】
メインバッテリ４は、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池等の二次電池である。本実施例では、メインバッテリ４の電圧は３００Ｖ程度である。メインバッテリ４は、メイン電源配線１０を介して、電力制御ユニット（ＰＣＵ）１２に接続されている。メイン電源配線１０は、メインバッテリ４の正極端子に接続された正極線１０ａと、メインバッテリ４の負極端子に接続された負極線１０ｂを備えている。
【００１３】
ＰＣＵ１２は、メインバッテリ４、第１モータ６および第２モータ８に接続されている。ＰＣＵ１２は、平滑コンデンサ１４と、コンバータ１６と、インバータ１８を備えている。平滑コンデンサ１４は、メイン電源配線１０の電圧を平滑化する。コンバータ１６は、メインバッテリ４から供給される電力の電圧を、必要に応じて第１モータ６や第２モータ８の駆動に適した電圧まで昇圧する。また、コンバータ１６は、第１モータ６や第２モータ８が発電した電力の電圧を、メインバッテリ４への充電に適した電圧まで降圧することもできる。本実施例では、第１モータ６や第２モータ８の駆動に用いる電圧は６００Ｖ程度である。インバータ１８は、コンバータ１６から供給される直流電力を、三相交流電力に変換して第１モータ６や第２モータ８に供給することができる。また、インバータ１８は、第１モータ６や第２モータ８が発電した三相交流電力を、直流電力に変換してコンバータ１６へ供給することもできる。さらに、インバータ１８は、第１モータ６および第２モータ８の一方が発電した三相交流電力を、いったん直流電力に変換し、さらに三相交流電力に変換して、第１モータ６および第２モータ８の他方に供給することもできる。
【００１４】
メインバッテリ４とＰＣＵ１２の間には、システムメインリレー（ＳＭＲ）２０が設けられている。ＳＭＲ２０は、メイン電源配線１０の正極線１０ａを開路または閉路するスイッチ２０ａと、メイン電源配線１０の負極線１０ｂを開路または閉路するスイッチ２０ｂを備えている。すなわち、ＳＭＲ２０は、メイン電源配線１０を開路または閉路する。
【００１５】
電気自動車２は、メインバッテリ４よりも低電圧のサブバッテリ２２を備えている。サブバッテリ２２は、鉛電池等の二次電池である。本実施例では、サブバッテリ２２の電圧は１３Ｖ〜１４．５Ｖ程度である。サブバッテリ２２は、サブ電源配線２４を介して、パワーステアリングやエアコン等の補機２６に接続されている。サブ電源配線２４は、サブバッテリ２２の正極端子に接続された正極線２４ａと、サブバッテリ２２の負極端子に接続された負極線２４ｂを備えている。サブ電源配線２４の負極線２４ｂは、接地電位を提供する。
【００１６】
図２に示すように、ＳＭＲ２０よりもＰＣＵ１２側のメイン電源配線１０と、サブ電源配線２４は、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８を介して接続されている。第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８は、メイン電源配線１０からサブ電源配線２４へ降圧して電力を供給する降圧動作を行うこともできるし、サブ電源配線２４からメイン電源配線１０へ昇圧して電力を供給する昇圧動作を行うこともできる。第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８は、いわゆる双方向ＤＣ−ＤＣコンバータであり、昇降圧ＤＣ−ＤＣコンバータである。電気自動車２では、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８が降圧動作を行うことで、ＳＭＲ２０の開路／閉路に関わらず、第１モータ６や第２モータ８が発電した電力をサブバッテリ２２に充電することができる。
【００１７】
ＳＭＲ２０よりもメインバッテリ４側のメイン電源配線１０と、サブ電源配線２４は、第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０を介して接続されている。第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０は、メイン電源配線１０からサブ電源配線２４へ降圧して電力を供給する降圧動作を行うこともできるし、サブ電源配線２４からメイン電源配線１０へ昇圧して電力を供給する昇圧動作を行うこともできる。第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０は、いわゆる双方向ＤＣ−ＤＣコンバータであり、昇降圧ＤＣ−ＤＣコンバータである。電気自動車２では、ＳＭＲ２０がメイン電源配線１０を閉路している際に、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８が降圧動作を行い、かつ第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０が降圧動作を行うことで、メインバッテリ４からの電力や、第１モータ６や第２モータ８が発電した電力を、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８と第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０の両方を介して、サブバッテリ２２に充電することができる。この場合、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８および第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０の何れか一方のみを介してサブバッテリ２２に充電する場合に比べて、サブバッテリ２２に供給される電流を大きくすることができ、サブバッテリ２２の充電に要する時間を短縮することができる。
【００１８】
第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８と第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０は、同一の筐体５６の内部に収容されている。以下では、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８と第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０の組み合わせを、ダブルＤＣ−ＤＣコンバータ回路５８ともいう。以下の説明では、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８に関して、メイン電源配線１０側（すなわち、ＰＣＵ１２側）を一次側といい、サブ電源配線２４側（すなわち、サブバッテリ２２側）を二次側という。同様に、第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０に関して、メイン電源配線１０側（すなわち、メインバッテリ４側）を一次側といい、サブ電源配線２４側（すなわち、サブバッテリ２２側）を二次側という。
【００１９】
ダブルＤＣ−ＤＣコンバータ回路５８は、一次側フィルタ３２、４４と、一次側回路３４、４６と、トランス３６、４８と、二次側回路３８、５０と、二次側フィルタ４０と、制御回路４２を備えている。機能的には、一次側フィルタ３２、一次側回路３４、トランス３６、二次側回路３８、二次側フィルタ４０および制御回路４２が、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８を構成しており、一次側フィルタ４４、一次側回路４６、トランス４８、二次側回路５０、二次側フィルタ４０および制御回路４２が、第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０を構成している。第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８および第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０は、いずれも絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータである。
【００２０】
一次側フィルタ３２は、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８のメイン電源配線１０側でのノイズの発生を抑制する。本実施例では、一次側フィルタ３２は、コンデンサ３２ａを備えている。
【００２１】
一次側回路３４は、スイッチング素子３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄと、それぞれのスイッチング素子３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄに並列に接続された還流ダイオード３４ｅ、３４ｆ、３４ｇ、３４ｈを備えている。スイッチング素子３４ａとスイッチング素子３４ｂは直列に接続されており、スイッチング素子３４ｃとスイッチング素子３４ｄは直列に接続されている。一次側回路３４は、スイッチング回路ということもできる。
【００２２】
トランス３６は、一次側コイル３６ａと、二次側コイル３６ｂを備えている。トランス３６では、一次側コイル３６ａから二次側コイル３６ｂへ降圧して電力を供給することもできるし、二次側コイル３６ｂから一次側コイル３６ａへ昇圧して電力を供給することもできる。一次側コイル３６ａの一端は、スイッチング素子３４ａとスイッチング素子３４ｂの間に接続されており、一次側コイル３６ａの他端は、スイッチング素子３４ｃとスイッチング素子３４ｄの間に接続されている。
【００２３】
二次側回路３８は、スイッチング素子３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄと、それぞれのスイッチング素子３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄに並列に接続された還流ダイオード３８ｅ、３８ｆ、３８ｇ、３８ｈを備えている。スイッチング素子３８ａとスイッチング素子３８ｂは直列に接続されており、スイッチング素子３８ｃとスイッチング素子３８ｄは直列に接続されている。二次側コイル３６ｂの一端は、スイッチング素子３８ａとスイッチング素子３８ｂの間に接続されており、二次側コイル３６ｂの他端は、スイッチング素子３８ｃとスイッチング素子３８ｄの間に接続されている。二次側回路３８は、スイッチング回路ということもできる。
【００２４】
一次側フィルタ４４は、第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０のメイン電源配線１０側でのノイズの発生を抑制する。本実施例では、一次側フィルタ４４は、コンデンサ４４ａを備えている。
【００２５】
一次側回路４６は、スイッチング素子４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄと、それぞれのスイッチング素子４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄに並列に接続された還流ダイオード４６ｅ、４６ｆ、４６ｇ、４６ｈを備えている。スイッチング素子４６ａとスイッチング素子４６ｂは直列に接続されており、スイッチング素子４６ｃとスイッチング素子４６ｄは直列に接続されている。一次側回路４６は、スイッチング回路ということもできる。
【００２６】
トランス４８は、一次側コイル４８ａと、二次側コイル４８ｂを備えている。トランス４８では、一次側コイル４８ａから二次側コイル４８ｂへ降圧して電力を供給することもできるし、二次側コイル４８ｂから一次側コイル４８ａへ昇圧して電力を供給することもできる。本実施例では、トランス４８の一次側コイル４８ａと二次側コイル４８ｂの巻線比は、トランス３６の一次側コイル３６ａと二次側コイル３６ｂの巻線比に等しい。一次側コイル４８ａの一端は、スイッチング素子４６ａとスイッチング素子４６ｂの間に接続されており、一次側コイル４８ａの他端は、スイッチング素子４６ｃとスイッチング素子４６ｄの間に接続されている。
【００２７】
二次側回路５０は、スイッチング素子５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄと、それぞれのスイッチング素子５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄに並列に接続された還流ダイオード５０ｅ、５０ｆ、５０ｇ、５０ｈを備えている。スイッチング素子５０ａとスイッチング素子５０ｂは直列に接続されており、スイッチング素子５０ｃとスイッチング素子５０ｄは直列に接続されている。二次側コイル４８ｂの一端は、スイッチング素子５０ａとスイッチング素子５０ｂの間に接続されており、二次側コイル４８ｂの他端は、スイッチング素子５０ｃとスイッチング素子５０ｄの間に接続されている。二次側回路５０は、スイッチング回路ということもできる。
【００２８】
二次側フィルタ４０は、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８と第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０で共通して使用される。二次側フィルタ４０は、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８および第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０のサブ電源配線２４側でのノイズの発生を抑制する。本実施例では、二次側フィルタ４０は、インダクタ４０ａ、４０ｃと、コンデンサ４０ｂ、４０ｄを備えている。
【００２９】
制御回路４２は、一次側回路３４のスイッチング素子３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄ、一次側回路４６のスイッチング素子４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄ、二次側回路３８のスイッチング素子３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄおよび、二次側回路５０のスイッチング素子５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄの動作を制御する。
【００３０】
第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８の動作について説明する。第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８が降圧動作をする際には、一次側回路３４においてスイッチング素子３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄを利用して直流電力から交流電力へと変換し、トランス３６において降圧して、二次側回路３８において交流電力から直流電力へと変換する。なお、この場合には、二次側回路３８ではスイッチング素子３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄは動作せず、還流ダイオード３８ｅ、３８ｆ、３８ｇ、３８ｈによる整流がなされ、二次側フィルタ４０において平滑化がなされる。これによって、ＳＭＲ２０よりもＰＣＵ１２側のメイン電源配線１０からサブ電源配線２４へ降圧して電力を供給することができる。逆に、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８が昇圧動作をする際には、二次側回路３８においてスイッチング素子３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄを利用して直流電力から交流電力へと変換し、トランス３６において昇圧して、一次側回路３４において交流電力から直流電力へと変換する。なお、この場合には、一次側回路３４ではスイッチング素子３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄは動作せず、還流ダイオード３４ｅ、３４ｆ、３４ｇ、３４ｈによる整流がなされ、一次側フィルタ３２において平滑化がなされる。これによって、サブ電源配線２４からＳＭＲ２０よりもＰＣＵ１２側のメイン電源配線１０へ昇圧して電力を供給することができる。
【００３１】
第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０の動作について説明する。第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０が降圧動作をする際には、一次側回路４６においてスイッチング素子４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄを利用して直流電力から交流電力へと変換し、トランス４８において降圧して、二次側回路５０において交流電力から直流電力へと変換する。なお、この場合には、二次側回路５０ではスイッチング素子５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄは動作せず、還流ダイオード５０ｅ、５０ｆ、５０ｇ、５０ｈによる整流がなされ、二次側フィルタ４０において平滑化がなされる。これによって、ＳＭＲ２０よりもメインバッテリ４側のメイン電源配線１０からサブ電源配線２４へ降圧して電力を供給することができる。逆に、第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０が昇圧動作をする際には、二次側回路５０においてスイッチング素子５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄを利用して直流電力から交流電力へと変換し、トランス４８において昇圧して、一次側回路４６において交流電力から直流電力へと変換する。なお、この場合には、一次側回路４６ではスイッチング素子４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄは動作せず、還流ダイオード４６ｅ、４６ｆ、４６ｇ、４６ｈによる整流がなされ、一次側フィルタ４４において平滑化がなされる。これによって、サブ電源配線２４からＳＭＲ２０よりもメインバッテリ４側のメイン電源配線１０へ昇圧して電力を供給することができる。
【００３２】
なお、図２に示した第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８の一次側フィルタ３２、一次側回路３４、二次側回路３８、二次側フィルタ４０の具体的な回路構成はあくまでも一例であって、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８としては、メイン電源配線１０からサブ電源配線２４へ降圧して電力を供給する降圧動作と、サブ電源配線２４からメイン電源配線１０へ昇圧して電力を供給する昇圧動作が可能であれば、どのような構成のものを用いてもよい。同様に、図２に示した第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０の一次側フィルタ４４、一次側回路４６、二次側回路５０、二次側フィルタ４０の具体的な回路構成はあくまでも一例であって、第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０としては、メイン電源配線１０からサブ電源配線２４へ降圧して電力を供給する降圧動作と、サブ電源配線２４からメイン電源配線１０へ昇圧して電力を供給する昇圧動作が可能であれば、どのような構成のものを用いてもよい。
【００３３】
図１に示すように、電気自動車２は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）５４を備えている。ＥＣＵ５４は、ＰＣＵ１２、ＳＭＲ２０、ダブルＤＣ−ＤＣコンバータ回路５８等の、電気自動車２の電気系統を構成する各種の構成要素の動作を制御する。また、ＥＣＵ５４は、エンジン６０の点火機構、燃料噴射機構、給排気機構等の動作を制御する。
【００３４】
電気自動車２において、ＳＭＲ２０を開路から閉路へ切り換える際に、メインバッテリ４の電圧と、ＰＣＵ１２の平滑コンデンサ１４の電圧が相違していると、ＳＭＲ２０が閉路に切り換わった直後にメイン電源配線１０に大きな突入電流が流れる。そこで、電気自動車２においては、ＳＭＲ２０を開路から閉路へ切り換える前に、メインバッテリ４の電圧と平滑コンデンサ１４の電圧を一致させるために、平滑コンデンサ１４のプリチャージを行う。以下では、図３を参照しながら、ＳＭＲ２０を開路から閉路へ切り換える際にＥＣＵ５４が行う処理について説明する。
【００３５】
ステップＳ２では、ＥＣＵ５４が、第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０に降圧動作を開始させる。
【００３６】
ステップＳ４では、ＥＣＵ５４が、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８に昇圧動作を開始させる。
【００３７】
ステップＳ６では、ＥＣＵ５４が、第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０のデューティ比を固定する。
【００３８】
ステップＳ８では、ＥＣＵ５４が、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８のデューティ比を固定する。なお、本実施例では、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８の昇圧動作における二次側回路３８のスイッチング素子３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄのオン／オフの切り換えタイミングは、第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０の降圧動作における一次側回路４６のスイッチング素子４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄのオン／オフの切り換えタイミングと同期させておく。
【００３９】
ステップＳ１０では、ＥＣＵ５４が、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８からＰＣＵ１２へ流れる電流の大きさが所定の閾値Ｉｔｈ以下となるまで待機する。平滑コンデンサ１４の電圧がメインバッテリ４の電圧よりも低い場合には、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８から平滑コンデンサ１４へ電流が流れて、平滑コンデンサ１４の電圧は上昇していく。平滑コンデンサ１４の電圧がメインバッテリ４の電圧と等しくなると、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８から平滑コンデンサ１４へは電流が流れなくなる。なお、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８から平滑コンデンサ１４へ流れる電流の大きさは、例えば電流センサを用いて検出することができる。第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８からＰＣＵ１２へ流れる電流の大きさが閾値Ｉｔｈ以下となると（ＹＥＳとなると）、処理はステップＳ１２へ進む。
【００４０】
ステップＳ１２では、ＥＣＵ５４が、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８に昇圧動作を停止させる。
【００４１】
ステップＳ１４では、ＥＣＵ５４が、第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０に降圧動作を停止させる。
【００４２】
ステップＳ１６では、ＥＣＵ５４が、ＳＭＲ２０を開路から閉路に切り換える。平滑コンデンサ１４へのプリチャージがすでになされているため、ＳＭＲ２０を開路から閉路へ切り換えたときに、メインバッテリ４から平滑コンデンサ１４に大きな突入電流が流れることはない。
【００４３】
図４は、図３の処理によって平滑コンデンサ１４へのプリチャージを行う際の、第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０の二次側回路５０のサブ電源配線２４側の出力電圧ＶＡと、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８の一次側回路３４のメイン電源配線１０側の出力電圧Ｖｏｕｔの時間的な変化を示している。第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０の二次側回路５０のサブ電源配線２４側の出力電圧ＶＡは、メインバッテリ４の電圧をＶｂａｔとし、トランス４８の巻線比をＮとすると、Ｖｂａｔ／Ｎの振幅を有する脈流電圧となっている。この出力電圧ＶＡが、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８の二次側回路３８のサブ電源配線２４側に入力電圧として印加される。従って、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８の一次側回路３４のメイン電源配線１０側の出力電圧Ｖｏｕｔは、トランス３６の巻線比がトランス４８の巻線比と同じＮであるから、Ｎ×Ｖｂａｔ／Ｎ＝Ｖｂａｔの振幅を有する脈流電圧となる。このような構成とすることによって、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８および第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０のデューティ比の制御をすることなく、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８からＰＣＵ１２へ、メインバッテリ４の電圧と等しい電圧で電力を供給することができる。
【００４４】
上記とは対照的に、図５に示すように、ダブルＤＣ−ＤＣコンバータ回路５８が、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８のためのインダクタ４０ａ、４０ｃおよびコンデンサ４０ｂ、４０ｄを備える二次側フィルタ４０と、第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０のためのインダクタ５２ａ、５２ｃおよびコンデンサ５２ｂ、５２ｄを備える二次側フィルタ５２を別個に備える構成とした場合、平滑コンデンサ１４へのプリチャージを行う際に、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８と第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０のそれぞれでデューティ比を制御する必要が生じる。すなわち、図５に示す構成では、第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０について、二次側フィルタ５２のサブ電源配線２４側の出力電圧が目標とする電圧となるようにデューティ比を制御する必要があり、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８についても、一次側フィルタ３２のメイン電源配線１０側の出力電圧が目標とする電圧となるようにデューティ比を制御する必要がある。このため、図５に示す構成で平滑コンデンサ１４へのプリチャージを行う場合には、二次側フィルタ５２のサブ電源配線２４側の出力電圧を検出するセンサと一次側フィルタ３２のメイン電源配線１０側の出力電圧を検出するセンサを設けて、ＥＣＵ５４に第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８と第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０のデューティ比を制御する処理を行わせる必要がある。これに対して、図２に示す本実施例の構成によれば、第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０の二次側回路５０のサブ電源配線２４側の出力電圧ＶＡが、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８の二次側回路３８のサブ電源配線２４側に直接的に入力されるため、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８および第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０のデューティ比を制御する必要がない。このような構成とすることによって、簡素な構成および処理によって、平滑コンデンサ１４へのプリチャージを行うことができる。
【００４５】
以上のように、本実施例の電気自動車２は、メインバッテリ４と、メインバッテリ４に接続されたメイン電源配線１０と、メイン電源配線１０に接続されており、メイン電源配線１０の電圧を平滑化する平滑コンデンサ１４を備える電力制御ユニット１２と、メイン電源配線１０を開路または閉路するＳＭＲ２０（スイッチに相当する）と、メインバッテリ４より低電圧のサブバッテリ２２と、サブバッテリ２２に接続されたサブ電源配線２４と、ＳＭＲ２０よりも電力制御ユニット１２側のメイン電源配線１０とサブ電源配線２４の間を接続しており、サブ電源配線２４からメイン電源配線１０へ昇圧して電力を供給する昇圧動作が可能な第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８と、ＳＭＲ２０よりもメインバッテリ４側のメイン電源配線１０とサブ電源配線２４の間を接続しており、メイン電源配線１０からサブ電源配線２４へ降圧して電力を供給する降圧動作が可能な第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０を備えている。電気自動車２は、ＳＭＲ２０を開路から閉路へ切り換える際に、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８が昇圧動作を行い、かつ第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０が降圧動作を行うことで、平滑コンデンサ１４のプリチャージを行うように構成されている。電気自動車２では、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８のトランス３６の巻線比が、第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０のトランス４８の巻線比に等しい。電気自動車２では、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８のサブ電源配線２４側と第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０のサブ電源配線２４側に、共通の二次側フィルタ４０が設けられている。電気自動車２では、平滑コンデンサ１４のプリチャージを行う際に、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ２８のデューティ比と第２ＤＣ−ＤＣコンバータ３０のデューティ比が固定されている。
【００４６】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００４７】
２        ：電気自動車
４        ：メインバッテリ
６        ：第１モータ
８        ：第２モータ
１０      ：メイン電源配線
１０ａ    ：正極線
１０ｂ    ：負極線
１２      ：ＰＣＵ
１４      ：平滑コンデンサ
１６      ：コンバータ
１８      ：インバータ
２０      ：ＳＭＲ
２０ａ    ：スイッチ
２０ｂ    ：スイッチ
２２      ：サブバッテリ
２４      ：サブ電源配線
２４ａ    ：正極線
２４ｂ    ：負極線
２６      ：補機
２８      ：第１ＤＣ−ＤＣコンバータ
３０      ：第２ＤＣ−ＤＣコンバータ
３２      ：一次側フィルタ
３２ａ    ：コンデンサ
３４      ：一次側回路
３４ａ    ：スイッチング素子
３４ｂ    ：スイッチング素子
３４ｃ    ：スイッチング素子
３４ｄ    ：スイッチング素子
３４ｅ    ：還流ダイオード
３４ｆ    ：還流ダイオード
３４ｇ    ：還流ダイオード
３４ｈ    ：還流ダイオード
３６      ：トランス
３６ａ    ：一次側コイル
３６ｂ    ：二次側コイル
３８      ：二次側回路
３８ａ    ：スイッチング素子
３８ｂ    ：スイッチング素子
３８ｃ    ：スイッチング素子
３８ｄ    ：スイッチング素子
３８ｅ    ：還流ダイオード
３８ｆ    ：還流ダイオード
３８ｇ    ：還流ダイオード
３８ｈ    ：還流ダイオード
４０      ：二次側フィルタ
４０ａ    ：インダクタ
４０ｂ    ：コンデンサ
４０ｃ    ：インダクタ
４０ｄ    ：コンデンサ
４２      ：制御回路
４４      ：一次側フィルタ
４４ａ    ：コンデンサ
４６      ：一次側回路
４６ａ    ：スイッチング素子
４６ｂ    ：スイッチング素子
４６ｃ    ：スイッチング素子
４６ｄ    ：スイッチング素子
４６ｅ    ：還流ダイオード
４６ｆ    ：還流ダイオード
４６ｇ    ：還流ダイオード
４６ｈ    ：還流ダイオード
４８      ：トランス
４８ａ    ：一次側コイル
４８ｂ    ：二次側コイル
５０      ：二次側回路
５０ａ    ：スイッチング素子
５０ｂ    ：スイッチング素子
５０ｃ    ：スイッチング素子
５０ｄ    ：スイッチング素子
５０ｅ    ：還流ダイオード
５０ｆ    ：還流ダイオード
５０ｇ    ：還流ダイオード
５０ｈ    ：還流ダイオード
５２      ：二次側フィルタ
５２ａ    ：インダクタ
５２ｂ    ：コンデンサ
５２ｃ    ：インダクタ
５２ｄ    ：コンデンサ
５４      ：ＥＣＵ
５６      ：筐体
５８      ：ダブルＤＣ−ＤＣコンバータ回路
６０      ：エンジン
６２      ：動力分割機構
【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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