(57)【要約】【課題】バッテリのヒューズが溶断してバッテリからモータやＤＣ／ＤＣコンバータに電力が供給できなくなるのを抑制する。【解決手段】高電圧バッテリ５０がヒューズ５１を有するのに加えて、第１昇圧コンバータ５４が、リアクトルＬ１と直列に設けられると共にヒューズ５１よりも許容電流が小さいヒューズ５６を有し、第２昇圧コンバータ５５が、リアクトルＬ２と直列に設けられると共にヒューズ５１よりも許容電流が小さいヒューズ５７を有する。【選択図】図１
2017093219.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行用のモータと、
バッテリと、
前記モータが接続された第１電力ラインと前記バッテリが接続された第２電力ラインと互いに並列に接続され、前記第２電力ラインの電力を電圧の昇圧を伴って前記第１電力ラインに供給可能な第１，第２昇圧コンバータと、
前記第２電力ラインと第３電力ラインとに接続されたＤＣ／ＤＣコンバータと、
を備え、
前記第１昇圧コンバータは、前記第１電力ラインの正極ラインと前記第１，第２電力ラインの負極ラインとの間で直列に接続された第１，第２スイッチング素子と、前記第１，第２スイッチング素子にそれぞれ逆方向に並列に接続された第１，第２ダイオードと、前記第１，第２スイッチング素子の第１中間点と前記第２電力ラインの正極ラインとに接続された第１リアクトルと、を有し、
前記第２昇圧コンバータは、前記第１電力ラインの正極ラインと前記第１，第２電力ラインの負極ラインとの間で直列に接続された第３，第４スイッチング素子と、前記第３，第４スイッチング素子にそれぞれ逆方向に並列に接続された第３，第４ダイオードと、前記第３，第４スイッチング素子の第２中間点と前記第２電力ラインの正極ラインとに接続された第２リアクトルと、を有する、
自動車であって、
前記バッテリは、第１ヒューズを有し、
前記第１昇圧コンバータは、前記第１リアクトルと直列に設けられると共に前記第１ヒューズよりも許容電流が小さい第２ヒューズを有し、
前記第２昇圧コンバータは、前記第２リアクトルと直列に設けられると共に前記第１ヒューズよりも許容電流が小さい第３ヒューズを有する、
自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車に関し、詳しくは、モータとバッテリと第１，第２昇圧コンバータとＤＣ／ＤＣコンバータとを備える自動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の自動車としては、走行用の回転電機と、蓄電部と、回転電機が接続された第１電力ラインと蓄電部が接続された第２電力ラインとに互いに並列に接続されると共に第２電力ラインの電力を電圧の昇圧を伴って第１電力ラインに供給する第１，第２コンバータ部と、を備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。第１コンバータ部は、第１電力ラインの正極ラインと第１，第２電力ラインの負極ラインとの間で直列に接続された第１，第２スイッチング素子と、第１，第２スイッチング素子にそれぞれ逆方向に並列に接続された第１，第２ダイオードと、第１，第２スイッチング素子の第１中間点と第２電力ラインの正極ラインとに接続された第１リアクトルと、を有する。第２コンバータ部は、第１電力ラインの正極ラインと第１，第２電力ラインの負極ラインとの間で直列に接続された第３，第４スイッチング素子と、第３，第４スイッチング素子にそれぞれ逆方向に並列に接続された第３，第４ダイオードと、第３，第４スイッチング素子の第２中間点と第２電力ラインの正極ラインとに接続された第２リアクトルと、を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１２４９７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
こうした自動車では、第２電力ラインと、低電圧系の電力ライン（低電圧バッテリや補機などが接続された電力ライン）と、の間にＤＣ／ＤＣコンバータが設けられることが多い。この構成において、第１コンバータ部の第２スイッチング素子または第２コンバータ部の第４スイッチング素子がオン故障すると、第１中間点または第２中間点と第１，第２電力ラインの負極ラインとが短絡する。このため、バッテリの電流が大電流となり、バッテリの保護のために、バッテリのヒューズが溶断する可能性がある。バッテリのヒューズが溶断すると、バッテリから回転電機やＤＣ／ＤＣコンバータに電力を供給できなくなってしまう。
【０００５】
本発明の自動車は、バッテリのヒューズが溶断してバッテリからモータやＤＣ／ＤＣコンバータに電力が供給できなくなるのを抑制することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の自動車は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明の自動車は、
走行用のモータと、
バッテリと、
前記モータが接続された第１電力ラインと前記バッテリが接続された第２電力ラインと互いに並列に接続され、前記第２電力ラインの電力を電圧の昇圧を伴って前記第１電力ラインに供給可能な第１，第２昇圧コンバータと、
前記第２電力ラインと第３電力ラインとに接続されたＤＣ／ＤＣコンバータと、
を備え、
前記第１昇圧コンバータは、前記第１電力ラインの正極ラインと前記第１，第２電力ラインの負極ラインとの間で直列に接続された第１，第２スイッチング素子と、前記第１，第２スイッチング素子にそれぞれ逆方向に並列に接続された第１，第２ダイオードと、前記第１，第２スイッチング素子の第１中間点と前記第２電力ラインの正極ラインとに接続された第１リアクトルと、を有し、
前記第２昇圧コンバータは、前記第１電力ラインの正極ラインと前記第１，第２電力ラインの負極ラインとの間で直列に接続された第３，第４スイッチング素子と、前記第３，第４スイッチング素子にそれぞれ逆方向に並列に接続された第３，第４ダイオードと、前記第３，第４スイッチング素子の第２中間点と前記第２電力ラインの正極ラインとに接続された第２リアクトルと、を有する、
自動車であって、
前記バッテリは、第１ヒューズを有し、
前記第１昇圧コンバータは、前記第１リアクトルと直列に設けられると共に前記第１ヒューズよりも許容電流が小さい第２ヒューズを有し、
前記第２昇圧コンバータは、前記第２リアクトルと直列に設けられると共に前記第１ヒューズよりも許容電流が小さい第３ヒューズを有する、
を備えることを要旨とする。
【０００８】
この本発明の自動車では、バッテリは、第１ヒューズを有し、第１昇圧コンバータは、第１リアクトルと直列に設けられると共に第１ヒューズよりも許容電流が小さい第２ヒューズを有し、第２昇圧コンバータは、第２リアクトルと直列に設けられると共に第１ヒューズよりも許容電流が小さい第３ヒューズを有する。こうした構成とすることにより、第１昇圧コンバータの第２スイッチング素子がオン故障したときには、第２ヒューズが第１ヒューズよりも前に溶断することによって、第１ヒューズが溶断するのを抑制することができ、バッテリから第２昇圧コンバータを介してモータに電力を供給することができると共にバッテリからＤＣ／ＤＣコンバータに電力を供給することができる。また、第２昇圧コンバータの第４スイッチング素子がオン故障したときには、第３ヒューズが第１ヒューズよりも前に溶断することによって、第１ヒューズが溶断するのを抑制することができ、バッテリから第１昇圧コンバータを介してモータに電力を供給することができると共にバッテリからＤＣ／ＤＣコンバータに電力を供給することができる。したがって、第１昇圧コンバータの第２スイッチング素子または第２昇圧コンバータの第４スイッチング素子がオン故障したときでも、第１ヒューズ（バッテリのヒューズ）が溶断するのを抑制することができ、バッテリからモータやＤＣ／ＤＣコンバータに電力を供給できなくなるのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例の電気自動車２０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】第１比較例の電気自動車２０Ｂの構成の概略を示す構成図である。
【図３】第２比較例の電気自動車２０Ｃの構成の概略を示す構成図である。
【図４】変形例の電気自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
【実施例】
【００１１】
図１は、本発明の一実施例としての電気自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例の電気自動車２０は、図１に示すように、モータ３２と、インバータ３４と、高電圧バッテリ５０と、第１，第２昇圧コンバータ５４，５５と、低電圧バッテリ６６と、ＤＣ／ＤＣコンバータ６８と、を備える。
【００１２】
モータ３２は、例えば同期発電電動機として構成されており、回転子が駆動輪２２ａ，２２ｂにデファレンシャルギヤ２４を介して連結された駆動軸２６に接続されている。インバータ３４は、モータ３２に接続されると共に第１電力ラインとしての駆動電圧系電力ライン６０を介して第１，第２昇圧コンバータ５４，５５に接続されている。このインバータ３４は、図示しない複数のスイッチング素子のスイッチングによって、モータ３２を回転駆動する。
【００１３】
高電圧バッテリ５０は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池として構成されており、第２電力ラインとしての電池電圧系電力ライン６２を介して第１，第２昇圧コンバータ５４，５５に接続されている。高電圧バッテリ５０は、ヒューズ５１を有する。ヒューズ５１は、高電圧バッテリ５０に内蔵されているものとしてもよいし、高電圧バッテリ５０の出力端子付近に設けられているものとしてもよい。
【００１４】
第１昇圧コンバータ５４は、インバータ３４が接続された駆動電圧系電力ライン６０と、高電圧バッテリ５０が接続された電池電圧系電力ライン６２と、に接続されている。この第１昇圧コンバータ５４は、２つのトランジスタＴ３１，Ｔ３２と、２つのダイオードＤ３１，Ｄ３２と、リアクトルＬ１と、ヒューズ５６と、を有する。トランジスタＴ３１は、駆動電圧系電力ライン６０の正極ライン６０ａに接続されている。トランジスタＴ３２は、トランジスタＴ３１と、駆動電圧系電力ライン６０および電池電圧系電力ライン６２の負極ライン６０ｂ，６２ｂと、に接続されている。２つのダイオードＤ３１，Ｄ３２は、それぞれ、トランジスタＴ３１，Ｔ３２に逆方向に並列接続されている。リアクトルＬ１は、トランジスタＴ３１，Ｔ３２の中間点Ｃｎ１と、電池電圧系電力ライン６２の正極ライン６２ａと、に接続されている。ヒューズ５６は、ヒューズ５１よりも許容電流が小さいヒューズとして構成されており、リアクトルＬ１と直列に（図１では、正極ライン６２ａの接続点Ｐ１とリアクトルＬ１との間に）、設けられている。第１昇圧コンバータ５４は、トランジスタＴ３１，Ｔ３２のオン時間の割合の調節により、電池電圧系電力ライン６２の電力を昇圧して駆動電圧系電力ライン６０に供給したり、駆動電圧系電力ライン６０の電力を降圧して電池電圧系電力ライン６２に供給したりする。
【００１５】
第２昇圧コンバータ５５は、駆動電圧系電力ライン６０と電池電圧系電力ライン６２とに、第１昇圧コンバータ５４と並列に接続されている。第２昇圧コンバータ５５は、第１昇圧コンバータ５４と同様に、２つのトランジスタＴ４１，Ｔ４２と、２つのダイオードＤ４１，Ｄ４２と、リアクトルＬ２と、ヒューズ５７と、を有する。トランジスタＴ４１は、駆動電圧系電力ライン６０の正極ライン６０ａに接続されている。トランジスタＴ４２は、トランジスタＴ４１と、駆動電圧系電力ライン６０および電池電圧系電力ライン６２の負極ライン６０ｂ，６２ｂと、に接続されている。２つのダイオードＤ４１，Ｄ４２は、それぞれ、トランジスタＴ４１，Ｔ４２に逆方向に並列接続されている。リアクトルＬ２は、トランジスタＴ４１，Ｔ４２の中間点Ｃｎ２と、電池電圧系電力ライン６２の正極ライン６２ａと、に接続されている。ヒューズ５７は、ヒューズ５１よりも許容電流が小さいヒューズ（例えば、ヒューズ５６と許容電流が同一のヒューズ）として構成されており、リアクトルＬ２と直列に（図１では、正極ライン６２ａの接続点Ｐ１とリアクトルＬ２との間に）、設けられている。第２昇圧コンバータ５５は、トランジスタＴ４１，Ｔ４２のオン時間の割合の調節により、電池電圧系電力ライン６２の電力を昇圧して駆動電圧系電力ライン６０に供給したり、駆動電圧系電力ライン６０の電力を降圧して電池電圧系電力ライン６２に供給したりする。
【００１６】
駆動電圧系電力ライン６０の正極ライン６０ａと負極ライン６０ｂとには、平滑用のコンデンサ６１が取り付けられている。電池電圧系電力ライン６２の正極ライン６２ａの接続点Ｐ１よりも高電圧バッテリ５０側と負極ライン６２ｂの接続点Ｐ２よりも高電圧バッテリ５０側とには、平滑用のコンデンサ６３が取り付けられている。
【００１７】
低電圧バッテリ６６は、定格電圧が高電圧バッテリ５０よりも低い例えば鉛蓄電池として構成されており、第３電力ラインとしての低電圧系電力ライン６４に接続されている。なお、低電圧系電力ライン６４には、低電圧バッテリ６６の他に、図示しない補機も接続されている。
【００１８】
ＤＣ／ＤＣコンバータ６８は、電池電圧系電力ライン６２と低電圧系電力ライン６４とに接続されている。このＤＣ／ＤＣコンバータ６８は、電池電圧系電力ライン６２の電力を電圧の降圧を伴って低電圧系電力ライン６４に供給する。
【００１９】
こうして構成された実施例の電気自動車２０では、以下の効果を奏する。ここで、図２，図３の第１，第２比較例の電気自動車２０Ｂ，２０Ｃを考える。図２の第１比較例の電気自動車２０Ｂは、第１，第２昇圧コンバータ５４，５５がヒューズ５６，５７を備えない点を除いて、実施例の電気自動車２０と同一である。図３の第２比較例の電気自動車２０Ｃは、第１，第２昇圧コンバータ５４，５５がヒューズ５６，５７に代えてヒューズ５６Ｃ，５７Ｃを備える点を除いて、実施例の電気自動車２０と同一である。ここで、ヒューズ５６Ｃ，５７Ｃは、ヒューズ５６，５７と許容電流が同一のヒューズとして構成されており、それぞれ、負極ライン６２ｂの接続点Ｐ２よりも第１，第２昇圧コンバータ５４，５５側に設けられている。
【００２０】
いま、実施例の電気自動車２０および第１，第２比較例の電気自動車２０Ｂ，２０Ｃにおいて、第１昇圧コンバータ５４のトランジスタＴ３２がオン故障したときを考える。なお、実施例および第１，第２変形例では、トランジスタＴ３２がオン故障して中間点Ｃｎ１と駆動電圧系電力ライン６０および電池電圧系電力ライン６２の負極ライン６０ｂ，６２ｂとが短絡し、高電圧バッテリ５０，正極ライン６２ａ，リアクトルＬ１，トランジスタＴ３２，負極ライン６２ｂの経路（以下、「第１経路」という）に大電流が流れたとき（リアクトルＬ１の電流ＩＬ１が閾値を超えたのを検知したとき）には、駆動電圧系電力ライン６０の正極ライン６０ａと負極ライン６０ｂとの短絡を抑制するために、トランジスタＴ３１をオフ固定するものとした。
【００２１】
第１比較例の電気自動車２０Ｂでは、第１昇圧コンバータ５４のトランジスタＴ３２がオン故障して第１経路に大電流が流れると、高電圧バッテリ５０の保護のために、ヒューズ５１が溶断する可能性がある。ヒューズ５１が溶断すると、高電圧バッテリ５０からモータ３２やＤＣ／ＤＣコンバータ６８に電力を供給できなくなってしまう。
【００２２】
第２比較例の電気自動車２０Ｃでは、第１昇圧コンバータ５４のトランジスタＴ３２がオン故障して第１経路に大電流が流れると、ヒューズ５１よりも前にヒューズ５６Ｃが溶断し、ヒューズ５６Ｃの溶断によってヒューズ５７Ｃに大電流が流れ、ヒューズ５７Ｃも溶断する可能性がある。ヒューズ５６Ｃ，５７Ｃが共に溶断すると、高電圧バッテリ５０からモータ３２に電力を供給できなくなってしまう。なお、この場合、ヒューズ５１の溶断を抑制することによって、ＤＣ／ＤＣコンバータ６８を介して低電圧系電力ライン６４に電力を供給することはできる。
【００２３】
実施例の電気自動車２０では、第１昇圧コンバータ５４のトランジスタＴ３２がオン故障して第１経路に大電流が流れると、ヒューズ５１よりも前にヒューズ５６が溶断することによって、ヒューズ５１が溶断するのを抑制することができる。これにより、第２昇圧コンバータ５５を介して電池電圧系電力ライン６２と駆動電圧系電力ライン６０との間で電力をやりとりすることができる（走行を行なうことができる）と共に、ＤＣ／ＤＣコンバータ６８を介して電池電圧系電力ライン６２から低電圧系電力ライン６４に電力を供給することができる。
【００２４】
以上、実施例の電気自動車２０および第１，第２比較例の電気自動車２０Ｂ，２０Ｃにおいて、第１昇圧コンバータ５４のトランジスタＴ３２がオン故障したときについて説明した。第２昇圧コンバータ５５のトランジスタＴ４２がオン故障したときについては、これと同様に考えることができる。即ち、第２昇圧コンバータ５５のトランジスタＴ４２がオン故障したときには、ヒューズ５７がヒューズ５１よりも前に溶断することによって、ヒューズ５１が溶断するのを抑制することができ、第１昇圧コンバータ５４を介して電池電圧系電力ライン６２と駆動電圧系電力ライン６０との間で電力をやりとりすることができる（走行を行なうことができる）と共に、ＤＣ／ＤＣコンバータ６８を介して電池電圧系電力ライン６２から低電圧系電力ライン６４に電力を供給することができる。
【００２５】
以上説明した実施例の電気自動車２０では、高電圧バッテリ５０がヒューズ５１を有するのに加えて、第１昇圧コンバータ５４が、リアクトルＬ１と直列に設けられると共にヒューズ５１よりも許容電流が小さいヒューズ５６を有し、第２昇圧コンバータ５５が、リアクトルＬ２と直列に設けられると共にヒューズ５１よりも許容電流が小さいヒューズ５７を有する。これにより、第１昇圧コンバータ５４のトランジスタＴ３２または第２昇圧コンバータ５５のトランジスタＴ４２がオン故障したときでも、ヒューズ５１が溶断するのを抑制することができ、高電圧バッテリ５０からモータ３２やＤＣ／ＤＣコンバータ６８（低電圧系電力ライン６４）に電力を供給できなくなるのを抑制することができる。
【００２６】
実施例の電気自動車２０では、図１に示したように、電池電圧系電力ライン６２の正極ライン６２ａの接続点Ｐ１よりも高電圧バッテリ５０側と負極ライン６２ｂの接続点Ｐ２よりも高電圧バッテリ５０側とに、コンデンサ６３が取り付けられるものとした。しかし、図４の変形例の電気自動車１２０に示すように、電池電圧系電力ライン６２の正極ライン６２ａの接続点Ｐ１よりも第１昇圧コンバータ５４側と負極ライン６２ｂの接続点Ｐ２よりも第１昇圧コンバータ５４側とにコンデンサ１６３が取り付けられると共に、電池電圧系電力ライン６２の正極ライン６２ａの接続点Ｐ１よりも第２昇圧コンバータ５５側と負極ライン６２ｂの接続点Ｐ２よりも第２昇圧コンバータ５５側とにコンデンサ１６４が取り付けられるものとしてもよい。
【００２７】
実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、モータ３２が「モータ」に相当し、高電圧バッテリ５０が「バッテリ」に相当し、第１昇圧コンバータ５４が「第１昇圧コンバータ」に相当し、第２昇圧コンバータ５５が「第２昇圧コンバータ」に相当し、ＤＣ／ＤＣコンバータ６８が「ＤＣ／ＤＣコンバータ」に相当し、ヒューズ５１が「第１ヒューズ」に相当し、ヒューズ５６が「第２ヒューズ」に相当し、ヒューズ５７が「第３ヒューズ」に相当する。
【００２８】
なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
【００２９】
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等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において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明は、自動車の製造産業などに利用可能である。
【符号の説明】
【００３１】
２０，２０Ｂ，２０Ｃ  電気自動車、２２ａ，２２ｂ  駆動輪、２４  デファレンシャルギヤ、２６  駆動軸、３２  モータ、３４  インバータ、５０  高電圧バッテリ、５１，５６，５６Ｃ，５７，５７Ｃ  ヒューズ、５４  第１昇圧コンバータ、５５  第２昇圧コンバータ、６０  駆動電圧系電力ライン、６０ａ，６２ａ  正極ライン、６０ｂ，６２ｂ  負極ライン、６２  電池電圧系電力ライン、６１，６３，１６３，１６４  コンデンサ、６４  低電圧系電力ライン、６６  低電圧バッテリ、６８  ＤＣ／ＤＣコンバータ、Ｃｎ１，Ｃｎ２  中間点、Ｄ３１，Ｄ３２，Ｄ４１，Ｄ４２  ダイオード、Ｌ１，Ｌ２  リアクトル、Ｔ３１，Ｔ３２，Ｔ４１，Ｔ４２  トランジスタ。
【図１】
2017093219.tif 000003
【図２】
2017093219.tif 000004
【図３】
2017093219.tif 000005
【図４】
2017093219.tif 000006