JP2006074870A - 電動自動車の電力供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高電圧電源が故障したときでも制動モータなどに電力を供給して車両の制御を継続することのできる電動自動車の電力供給装置を提供する。
【解決手段】電動自動車の電力供給装置１では、高電圧電源２の故障を制御回路１０が検知すると、第１及び第２のスイッチ５、６を開放し、第１の電源回路７が走行モータ用駆動装置３からの回生電力によって、制動モータを駆動するための電力を生成して制動モータ用駆動装置４に供給し、電動自動車が所定速度以下になって回生電力が小さくなると、第２の電源回路８が電荷蓄積装置９からの電力によって制動モータを駆動するための電力を生成し、制動モータ用駆動装置４に供給することを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電動自動車の電力供給装置に係り、特に高電圧電源が故障したときでも制動モータなどに電力を供給して車両の制御を継続する電動自動車の電力供給装置に関する。

従来、電動自動車では車両走行輪を電気モータで駆動するが、ハイブリッド電動自動車の場合には、３相交流発電機の交流出力をコンバータで直流に変換した後、インバータで再び交流に変換して電気モータを駆動している。また、燃料電池電動自動車の場合は、インバータでの交流出力によって電気モータを駆動している。

そして、何らかの理由によって電力発生源、即ちハイブリッド電動自動車では交流発電機や直流バッテリー、燃料電池電動自動車では燃料電池や直流バッテリーの出力が途絶した場合には、走行の継続は不可能となる。その際、車両の走行エネルギーを回生させることによって生じる負荷を活用して、車両の走行速度を低下させる必要がある。

そこで、従来から工作機械等で用いるサーボモータではモータの電源が停電したときに、モータで発電される回生電力を消費してモータにブレーキをかける技術が広く知られている。

ここで、このような電源の停電時に発電機となっているモータから発電される電力をブレーキ抵抗で消費させるモータ制御装置の従来例として、例えば特開２０００−１８８８９７号公報（特許文献１）が開示されている。

この従来例では、電源で停電が発生している間、モータからインバータ回路を通して供給される回生電力を、回生抵抗でジュール熱として消費し、モータにブレーキをかけるようにしたものである。
特開２０００−１８８８９７号公報

しかしながら、上述した特許文献１に開示された従来例では、工作機械等で用いるサーボモータを対象としていたので、この技術を電動自動車に適用すると以下のような課題を生じていた。

まず、車両の走行を電気モータで行なうだけでなく、制動や操舵も電気モータの駆動力のみで行なう場合、電力発生源の故障、即ち開放や短絡事故、さらにこれら発電機やバッテリーに接続されているケーブル部の故障が生じると、車両の駆動力が途絶するだけでなく、制動力や操舵力まで途絶してしまう。

このとき制動力に関しては、走行モータの回生運転によってある程度の減速力を得られるが、回生力だけでは充分に強い制動力を得難い上に、電動モータによる制動も効かず、十分に車両を制動することができなくなる。

そこで、電力途絶時にも制動できるような機械的な制動力発生機構を搭載するか、電力発生源、特にバッテリー部分を２重系以上の多重冗長系にするなどの対策が必要になり、コストが高くなるなどの別の課題が生じることになる。

さらに、インバータの回生運転によって生じる回生電圧が充電される直流バッテリーの故障時には、この回生電圧を制御し難く、インバータ等の破壊が生じ易く、この回生電圧を抵抗によって熱エネルギーに変換しようとしても、この抵抗部分の冷却が困難あるいは冷却系が大型で高コストになり易い。

また、操舵に関しても制動と同様の課題があり、電力途絶時にも操舵できるような機械的な操舵力発生機構を搭載するか、電力発生源、特にバッテリー部分を２重系以上の多重冗長系にするなどの対策が必要となるので、コストが高くなるなどの同様の課題が生じる。

本発明の電動自動車の電力供給装置は、高電圧電源から走行モータに電力が供給されて走行する電動自動車の電力供給装置において、前記走行モータを駆動制御する走行モータ用駆動手段と、前記高電圧電源による電力供給が停止したときに、電力の供給対象となる供給対象モータを駆動制御する供給対象モータ用駆動手段と、前記高電圧電源による電力供給が停止すると、前記走行モータ用駆動手段からの回生電力によって、前記供給対象モータを駆動するための電力を生成し、前記供給対象モータ用駆動手段に供給する第１の電力生成手段と、予め所定の電荷を蓄積する電荷蓄積手段と、当該電動自動車が所定速度以下になると、前記電荷蓄積手段からの電力によって前記供給対象モータを駆動するための電力を生成し、前記供給対象モータ用駆動手段に供給する第２の電力生成手段とを備えることを特徴とする。

本発明に係る電動自動車の電力供給装置では、高電圧電源の故障により電力の供給ができなくなった場合でも、走行モータからの回生電力によって第１の電力生成手段が供給対象モータに電力を供給し、車両速度が所定値以下になると第２の電力生成手段が供給対象モータに電力を供給するので、車両走行だけでなく制動や操舵についてもモータで行なう電動自動車であっても、高電圧電源の故障時に予備的な電源を２重系以上の多重冗長系で持つことも無く、また機械的な動力伝達手段を持たなくても、車両停止までの間確実に制動や操舵を継続することが可能になる。また、搭載スペースやコストが過大になることも防止することができる。さらに、制動や操舵の動作加減、つまり動作の強さや応答性なども変わらずに円滑に働かせることができる。

以下、本発明に係わる電動自動車の電力供給装置を実施するための最良の形態となる実施例について説明する。

以下、本発明の実施例１を図面に基づいて説明する。図１は本実施例に係る電動自動車の電力供給装置の構成を示す回路図である。図１に示すように、本実施例の電動自動車の電力供給装置１は、図示しない走行モータや制動モータに電力を供給する高電圧電源２と、走行モータを駆動制御する走行モータ用駆動装置（走行モータ用駆動手段）３と、高電圧電源２の故障時に電力の供給対象となる制動モータを駆動制御する制動モータ用駆動装置（供給対象モータ用駆動手段）４と、高電圧電源２と走行モータ用駆動装置３とを接続する第１のスイッチ５と、高電圧電源２と制動モータ用駆動装置４とを接続する第２のスイッチ６と、走行モータ用駆動装置３の電源端子と制動モータ用駆動装置４の電源端子との間に接続された第１の電源回路（第１の電力生成手段）７及び第２の電源回路（第２の電力生成手段）８と、予め所定の電荷を蓄積する電荷蓄積装置（電荷蓄積手段）９と、電力供給装置１による電力を供給するための処理を制御する制御回路１０とを備えて構成されている。

ここで、高電圧電源２は、電動自動車の電力源としての高電圧電源であり、ハイブリッド電動自動車の場合には発電機からの交流をコンバータで直流に変換してその直流エネルギーを蓄えるバッテリーであり、燃料電池電動自動車の場合には燃料電池及びその直流エネルギーを蓄えるバッテリーである。

走行モータ用駆動装置３は、通常は高電圧電源２からの電力によって走行モータを駆動しているが、高電圧電源２の故障時には走行モータからの回生電圧を第１の電源回路７に供給する。また、走行モータ用駆動装置３はインバータ装置であり、インバータ装置の電源端子には電源コンデンサ１１が接続されている。

制動モータ用駆動装置４は、通常は高電圧電源２からの電力によって制動モータを駆動しているが、高電圧電源２の故障時には第１の電源回路７あるいは第２の電源回路８から供給される電力によって制動モータを駆動する。ただし、本実施例では、高電圧電源２の故障時に電力供給の対象となる供給対象モータとして制動モータを例にして説明するが、制動モータだけではなく操舵モータなどその他のモータや装置であっても良い。また、供給対象モータや供給対象モータ用駆動装置が１個ずつある場合を例にして説明するが、必ずしも１個である必要はなく、複数個ずつあっても良い。さらに、制動モータ用駆動装置４はインバータ装置であり、インバータ装置の電源端子には電源コンデンサ１２が接続されている。

第１のスイッチ５は、通常は高電圧電源２と走行モータ用駆動装置３とを接続しているが、高電圧電源２の故障時には制御回路１０によって開放される。

第２のスイッチ６は、通常は高電圧電源２と制動モータ用駆動装置４とを接続しているが、高電圧電源２の故障時には制御回路１０によって開放される。

第１の電源回路７は、走行モータ用駆動装置３からの回生電力によって制動モータ用駆動装置４を駆動するための電力を生成する回路によって構成されている。

第２の電源回路８は、第１の電源回路７に電気的に並列に接続されており、電荷蓄積装置９にも接続され、この電荷蓄積装置９からの電力によって制動モータ用駆動装置４を駆動するための電力を生成する回路によって構成されている。

電荷蓄積装置９は、例えばコンデンサによって構成され、車両速度が所定値以下に低下したときに第２の電源回路８に電力を供給する。

制御回路１０は、高電圧電源２の故障を検知すると、制動モータ用駆動装置４に電力を供給するための処理を制御し、高電圧電源２に故障が生じてしまった場合でも制動モータを電動自動車が停止するまで確実に動作させる。

次に、本実施例に係る電動自動車の電力供給装置１の動作を図２に基づいて説明する。図２は高電圧電源２が電力供給不能になってからの車速の変化と制動モータ用駆動装置４に供給される電圧の変化を示す説明図である。

まず、高電圧電源２、あるいは高電圧電源２から電力を送るケーブル部などの開放や短絡、もしくは動作不全など何らかの理由によって、電力出力が途絶する事態が生じたことを制御回路１０が検知すると、制御回路１０は第１のスイッチ５と第２のスイッチ６を開放させて、故障が生じた高電圧電源２と走行モータ用駆動装置３及び制動モータ用駆動装置４を電気的に切り離す。

そして、第１の電源回路７を動作させて、走行輪を回生させて走行モータ用駆動装置３からの回生電力を制動モータ用駆動装置４に供給する。これは、高電圧電源２に故障が生じた以上は、走行自体の継続は困難であるが、車両が停止するまでの間の制動は回生電力によって確実に動作継続できるようにするためのものである。

ただし、この場合には車両速度が低減するにつれて回生電力も漸減していく。ここで、車速と制動モータ用駆動装置４に供給される電圧の時間変化を図２に示す。第１の電源回路７はＤＣ／ＤＣコンバータとしての回路構成と機能を備えているので、変化する回生電力から制動モータ用駆動装置４に必要な電力、即ち所定の電圧と電流を、図２の（１）の領域で示すように供給し続ける。

通常、走行モータは数十ｋＷの容量を有し、一方制動モータは１〜数ｋＷの容量である。したがって、回生電力によって制動モータを駆動するための電力を第１の電源回路７で生成することは可能である。

そして、車両速度がさらに低下していくと、やがて回生電力も小さくなり第１の電源回路７のＤＣ／ＤＣコンバータでは、制動モータを駆動するための電力を生成することができない状態になる。即ち、車両速度が停止に至る直前の極低速状態、特にその時に周囲の諸状況などに配慮して運転者の意思で減速を抑えてほぼ惰性的な状態で車両の走行を行っているときには、得られる回生電力自体が小さくなるので、制動モータを駆動するための１ｋＷ程度の電力も得られなくなる。

そこで、車両速度が予め定めた所定値以下に低減したことを制御回路１０が検知すると、第２の電源回路８を動作させて制動モータを駆動させるための電力を供給する。

第２の電源回路８は、電荷蓄積装置９からの電力によって制動モータを駆動するための電力を生成する。そして、第２の電源回路８は、第１の電源回路７に電気的に並列に接続されているので、図２の（２）の領域で示すように第１の電源回路７の出力停止後に、電荷蓄積装置９に蓄えられているエネルギーによって制動用モータを駆動するための電力を生成して供給することができる。なお、電荷蓄積装置９の充電は、予め完了しておいてもよいし、あるいは第１の電源回路７が動作しているときに、第１の電源回路７からの出力の一部を流用して行なってもよい。

また、本実施例では走行モータ用駆動装置３と制動モータ用駆動装置４をともに３相インバータによって構成することもできる。

このようにインバータ装置を用いることにより、交流モータを駆動することができるとともに、走行モータを回生させて回生電力を容易に出力させることができる。

さらに、インバータ装置の電源端子にはインバータ装置の安定動作のために通常、ある程度大きな容量の電源コンデンサが接続されている。本実施例では電源コンデンサ１１、１２が走行モータ用駆動装置３と制動モータ用駆動装置４にそれぞれ接続されている。そして、これら電源コンデンサ１１、１２は第１の電源回路７の高電位側入力端子７１と高電位側出力端子７２に接続されることになる。したがって、第１の電源回路７の入力側の電源コンデンサ１１と出力側の電源コンデンサ１２に、インバータ装置が接続される構成となる。

そのため、まず走行モータ用駆動装置３の電源コンデンサ１１の働きによって、回生電圧が過剰に高くならないようにできるだけでなく、変動も抑えることができる。また、制動モータ用駆動装置４の電源コンデンサ１２の働きによって、第１の電源回路７の出力電圧を一定にすることができる。即ち、第１の電源回路７のＤＣ／ＤＣコンバータの出力コンデンサとして機能させることができる。また、この電源コンデンサ１２は第２の電源回路８の動作時にも、電荷蓄積装置９からの放電電圧の安定化や放電電流の一定化に貢献する。

上述のように、本実施例に係る電動自動車の電力供給装置１では、高電圧電源２の故障により電力の供給ができなくなった場合でも、走行モータからの回生電力によって第１の電源回路７が制動モータに電力を供給し、車両速度が所定値以下になると第２の電源回路８が制動モータに電力を供給するので、車両走行だけでなく制動や操舵もモータで行なう電動自動車であっても高電圧電源２の故障時に、予備的な電源を２重系以上の多重冗長系で持つことも無く、また機械的な動力伝達手段を持たなくても、車両停止までの間確実に制動や操舵を継続することが可能になる。また、搭載スペースやコストが過大になることも防止することができる。さらに、制動や操舵の動作加減、つまり動作の強さや応答性なども変わらずに円滑に働かせることができる（請求項１の効果）。

また、本実施例に係る電動自動車の電力供給装置１では、走行モータ用駆動装置３及び制動モータ用駆動装置４をインバータ装置で構成し、それぞれの電源端子に電源コンデンサ１１、１２を接続したので、コンデンサを敢えて用意することなく、本来の車両動作のために接続されているコンデンサを活用して、回生電圧や第１の電源回路７の出力電圧、電荷蓄積装置９からの放電電圧などの安定化を実現することができる。またコストの増大や搭載スペースの増加をより一層抑えることができる（請求項６の効果）。

次に、本発明の実施例２を図面に基づいて説明する。図３は本実施例に係る電動自動車の電力供給装置の構成を示す回路図である。図３に示すように、本実施例の電動自動車の電力供給装置２１は、第１の電源回路７と第２の電源回路８の詳細な回路構成を実施例１に追加しただけで、その他の構成については実施例１と同様なので同一の番号を付して詳しい説明は省略する。

図３に示すように、第１の電源回路７は、抵抗を有するコイル２００と、このコイル２００の一端にアノードが接続された第１のダイオード２０１と、コイル２００の他端にアノードが接続された第２のダイオード２０２と、コイル２００の他端にコレクタが接続された第１のトランジスタ２０３とから構成されている。

そして、第１の電源回路７の高電位側入力端子７１にコイル２００の一端と第１のダイオード２０１のアノードを接続し、第１の電源回路７の高電位側出力端子７２に第１のダイオード２０１及び第２のダイオード２０２のカソードを接続する。さらに、第１の電源回路７の低電位側端子７３に第１のトランジスタ２０３のエミッタを接続する。

また、第１の電源回路７の高電位側入力端子７１を走行モータ用駆動装置３の電源端子の高電位側端子に接続するとともに、高電位側出力端子７２を制動モータ用駆動装置４の電源端子の高電位側端子に接続する。さらに、低電位側端子７３は走行モータ用駆動装置３の電源端子の低電位側端子と、制動モータ用駆動装置４の電源端子の低電位側端子に接続する。

また、第２の電源回路８は、逆並列接続された第２のトランジスタ２０５と第３のトランジスタ２０６とを備え、第２のトランジスタ２０５はエミッタ側を高電位側入力端子８１に接続され、第３のトランジスタ２０６はエミッタ側を高電位側出力端子８２に接続されている。

そして、第２の電源回路８の高電位側入力端子８１と低電位側端子８３の間には電荷蓄積装置９が接続されている。また、第２の電源回路８の高電位側出力端子８２は第１の電源回路７の高電位側出力端子７２に接続され、第２の電源回路８の低電位側端子８３は第１の電源回路７の低電位側端子７３に接続されている。

なお、実施例１と同様に走行モータ用駆動装置３や制動モータ用駆動装置４はインバータ装置であり、電源端子には電源コンデンサ１１、１２が接続される構成となっている。

次に、本実施例に係る電動自動車の電力供給装置２１の動作を図４〜図７に基づいて説明する。図４は高電圧電源２が電力供給不能になってからの車速の変化と制動モータ用駆動装置４に供給される電圧の変化を示す説明図である。図５〜図７は、各動作状態における電流の流れる経路を示す回路図である。

まず、高電圧電源２に故障が生じた後、車両速度がまだ大きい状態の動作を説明する。この状態のときの車速と制動モータ用駆動装置４に供給される電圧の時間変化は、図４の（１）に示す領域の動作状態マル１（丸数字１）に示す部分であり、このときに電流が流れる経路は図５に示す経路である。

この動作状態のときには、第１の電源回路７では第１のトランジスタ２０３をオンオフさせて、回生電力をコイル２００の抵抗成分に流すことによって回生電圧が過大にならないように抑制させる。それと同時に、第１のダイオード２０１を介して制動モータ用駆動装置４に必要な電力、即ち電圧と電流を供給する。

次に、車両速度が下がって回生電圧が小さくなった状態の動作を説明する。この状態のときの車速と制動モータ用駆動装置４に供給される電圧の時間変化は、図４の（１）に示す領域の動作状態マル２（丸数字２）に示す部分であり、このときに電流が流れる経路は図６に示す経路である。

この動作状態のときには、第１の電源回路７では第１のトランジスタ２０３を適切にオンオフさせて、コイル２００と第１のトランジスタ２０３、そして第２のダイオード２０２で昇圧型コンバータ回路を構成する。これによって回生電圧を入力として、制動モータを駆動させるための電圧（電力）を出力させる。

次に、車両速度が下がった状態の動作を説明する。この状態のときの車速と制動モータ用駆動装置４に供給される電圧の時間変化は、図４の（２）に示す領域の動作状態マル３（丸数字３）に示す部分であり、このときに電流が流れる経路は図７に示す経路である。

この動作状態のときには、第１の電源回路７が動作し始めたときに、第２のトランジスタ２０５をオンさせて電荷蓄積装置９を充電させる。そして、第１の電源回路７の高電位側出力端子７２と同等の電圧まで充電し、充電後は第２のトランジスタ２０５をオフさせる。

そして、予め定めた所定の車両速度以下になると、第１の電源回路７を停止させるとともに、第３のトランジスタ２０６をオンさせる。これによって、電荷蓄積装置９の充電電荷によって制動モータ用駆動装置４に電力を供給し、制動モータを駆動する。

第２の電源回路８は、車両速度が極低速になり停止直前のときに動作させる。したがって動作継続時間は数秒程度から十秒程度である可能性が大きい。このため電荷蓄積装置９であっても、この程度の短時間で、なおかつそれ程大きくない電力であれば出力させることは可能である。

さらに、電荷蓄積装置９を電気二重層コンデンサにすることもできる。

一般に電気二重層コンデンサは小型で大きな静電容量を確保することができるものの、リップル電流に対する耐量は必ずしも十分に大きくはない。しかし、本実施例では、この電気二重層コンデンサに極短時間での大電流の受電や放電を行なわないので、いわゆるリップル電流は過大にはならない。つまり、電荷を蓄積する機能しか用いない。したがって、大きな容量を取れる電気二重層コンデンサを用いることによって、簡便にかつ確実に第２の電源回路８に電力を供給することができる。また、コストの増大と搭載スペースの増加をより一層抑制することができる。

このように、本実施例に係る電動自動車の電力供給装置２１では、コイルとトランジスタとダイオードだけで第１の電源回路７を構成することができるので、簡便な構成にすることができ、これによってコストの増大や搭載スペースの増加を抑えることができる（請求項２の効果）。

また、本実施例に係る電動自動車の電力供給装置２１では、２つのトランジスタだけで第２の電源回路８を構成することができるので、簡便な構成にすることができ、これによってコストの増大や搭載スペースの増加を抑えることができる。また、電荷蓄積装置９を接続するので、回生電力を十分に取れない車両停止直前でも確実に制動や操舵など車両の制御を行なうことができる（請求項３の効果）。

さらに、本実施例に係る電動自動車の電力供給装置２１では、電荷蓄積装置９を電気二重層コンデンサにするので、小型で大きな容量を確保することができ、これによってコストの増大や搭載スペースの増加を抑えることができる（請求項４の効果）。

次に、本発明の実施例３を図面に基づいて説明する。図８は本実施例に係る電動自動車の電力供給装置の構成を示す回路図である。図８に示すように、本実施例の電動自動車の電力供給装置３１は、第２の実施例と比較して電荷蓄積装置３２（以下、適宜に低電圧バッテリー）と第２の電源回路３３が異なるだけで、その他の構成については第２の実施例と同様なので同一の番号を付して詳しい説明は省略する。

本実施例の電荷蓄積装置３２は、電動自動車に搭載されている電子装置に電力を供給するためのバッテリーによって構成されている。

そして、第２の電源回路３３の高電位側入力端子８１と低電位側端子８３との間に電荷蓄積装置３２としてのバッテリーが接続され、第２の電源回路３３の高電位側出力端子８２を第１の電源回路７の高電位側出力端子７２に接続し、第２の電源回路３３の低電位側端子８３を第１の電源回路７の低電位側端子７３に接続する。

すなわち、本実施例では電子装置に電力を供給すべく電動自動車に搭載されているバッテリーから、第２の電源回路３３への電力供給を可能にすべく配線接続したものである。

さらに、第２の電源回路３３は、電荷蓄積装置３２であるバッテリーの電圧を、高電圧電源２の電圧に変換する回路を有する構成となっている。

一般に自動車車両には多くの電子機器が搭載されており、これらを動作させるために低電圧（例えば１２Ｖ）バッテリー３２が接続されている。この低電圧バッテリー３２からの電圧を第２の電源回路３３で昇圧させて、制動モータを駆動することができる。

しかし、通常の低電圧バッテリー３２の容量（電圧１２Ｖ、電流容量は数十Ａｈ程度）では、１〜数ｋＷ程度のモータによる制動や操舵を、車両走行時の高電圧バッテリー故障から車両停止までの時間、例えば数十秒程度の間に駆動継続させることは難しい。

そこで、本実施例では、車両停止直前から停止までの短時間だけの電流供給を低電圧バッテリー３２で行ない、第２の電源回路３３によりバッテリーの電圧を昇圧し制動モータを駆動するように構成している。

しかも、電荷蓄積装置３２としての大容量のコンデンサを別途用意する必要がないので、コストの増大を抑制することができる。

なお、第２の電源回路３３の回路構成は１つに限定されるものではなく、所謂昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ回路によって、上述したような動作を実現することができる。

このように、本実施例に係る電動自動車の電力供給装置３１では、電荷蓄積装置３２を車両に搭載されているバッテリーとし、第２の電源回路３３がバッテリーの電圧を高電圧電源２の電圧に変換するようにしたので、電荷蓄積装置として大容量のコンデンサを別途用意することなく、車両停止直前から停止までの短時間電力を供給することができ、これによってコストの増大や搭載スペースの増加を抑えることができる（請求項５の効果）。

次に、本発明の実施例４を図面に基づいて説明する。図９は本実施例に係る電動自動車の電力供給装置の構成を示す回路図である。図９に示すように、本実施例の電動自動車の電力供給装置４１は、実施例３と比較して第３の電源回路（第３の電力生成手段）４２が追加されただけで、その他の構成については実施例３と同様なので同一の番号を付して詳しい説明は省略する。

本実施例における第３の電源回路４２は、高電圧電源２の出力電圧を変換して制動モータ用駆動装置４に供給している。したがって、制動モータ用駆動装置４は、第３の電源回路４２によって変換された電圧により駆動され、高電圧電源２の出力電圧とは異なる電圧で駆動される構成となっている。

電動モータで構成された制動装置の構成上の都合によって、必ずしも走行装置と同じ駆動電圧を採用することが最適ではない場合も有り得る。そこで、本実施例では制動装置を走行装置とは異なる電圧で駆動させる電動自動車にも適用することができ、自動車の構成に制約を与えないようにしている。

なお、この場合の制動装置や操舵装置の駆動電圧は所謂高電圧に限らず、低電圧、例えば１４Ｖや４２Ｖで駆動される構成であっても良い。

さらに、第３の実施例の構成を例にして説明したが、第１あるいは第２の実施例の構成に対して、本実施例の構成を追加しても同様の効果を発揮することができる。

このように、本実施例に係る電動自動車の電力供給装置４１では、制動モータ用駆動装置４を第３の電源回路４２の出力電圧で駆動するようにしたので、制動モータを走行装置とは異なる電圧で駆動することができ、走行装置と制動装置で異なる電圧によって駆動させている電動自動車にも適用することができ、電動自動車の構成に制約を与えなくすることができる（請求項７の効果）。

次に、本発明の実施例５を図面に基づいて説明する。図１０は本実施例に係る電動自動車の電力供給装置のコイルの配置を説明するための図である。図１０に示すように、本実施例の電動自動車の電力供給装置５１は、第２の実施例で説明した第１の電源回路７のコイル２００を、電動自動車に搭載されているラジエータ５００もしくはラジエータ５００に冷却水を送るホース５０１、５０２の内部に配置するようにしたものである。これに伴って、コイル２００の表面には絶縁材料または金属酸化膜によって電気絶縁が施されるような構成とする。その他の構成については第２の実施例と同様なので詳しい説明は省略する。

第２の実施例では、第１の電源回路７を動作させている間、コイル２００には大きな電流が流れ、その結果として大きな発熱を生じていた。すなわち、回生電力をコイル２００の抵抗成分に流して回生電圧を安定化させている間、及び第１のトランジスタ２０３をオンオフさせて昇圧回路として作用させている間は、このコイル部分の発熱は顕著になる。

そこで、本実施例では、コイル２００を電動自動車が当初から有しているラジエータ５００もしくはラジエータ５００に冷却水を送るホース５０１、５０２の内部に配置するので、搭載スペースの増大を生じずに大きな発熱源であるコイル２００を確実に冷却することができる構成とした。特に、コイル２００は立体的な形状であるので、従来の平面的な放熱器での冷却は効率的ではない、つまり確実に冷却することが困難である。そこで、このコイル２００を電気的な絶縁を施した状態で冷却水中に漬ける形態とするので、容易に冷却することが可能になる。

ラジエータ５００あるいはホース５０１、５０２は内部にある程度の容積を有するので、コイル２００を配置することは容易である。また、コイル２００を配置できるだけの容積を設けることも可能である。

このコイル２００を例えばアルミニウム合金材のようなある程度の抵抗を有する線材で構成すれば、コイル２００内部に抵抗を含有することになる。したがって、抵抗とコイルを別々に冷却することにならず、コストの増大やスペースの増加をさらに抑制することができる。

このように、本実施例に係る電動自動車の電力供給装置５１では、コイル２００をラジエータ５００もしくはホース５０１、５０２の内部に配置するので、搭載スペースを増大させることなく、コイル２００を確実に冷却することができる（請求項８の効果）。

次に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。図１１は図１０で示したホース５０１を拡大して示した図である。図１１に示すように、本実施例では、例えばトランジスタ２０３やダイオード２０１のような発熱の大きい半導体素子５０４をベースプレート５０５主面上に実装して、ケース５０３で密閉する。

そして、このベースプレート５０５が放熱材料を介して接合され、トランジスタとダイオードの放熱を行なう放熱器５０６を形成し、この放熱器５０６を電動自動車に搭載されているラジエータ５００もしくはラジエータ５００に冷却水を送るホース５０１、５０２に接合するか、あるいはホースの屈曲部でホース内部を流れる冷却水の流路方向延長線上に位置する部分に接合するような構成とする。なお、本実施例では図１０のホース５０１の屈曲部に放熱器５０６を配置している。

電力供給装置５１の動作中には半導体素子５０４にも発熱が生じ、冷却する必要がある。しかし、大型の冷却系を設けることはコストやスペースの面で望ましくない。そこで、半導体素子５０４の放熱器５０６をラジエータ５００のホース５０１に配置して冷却を行なえば、コストやスペース増大を招くことなく、効果的に冷却することができる。

さらに、この放熱器５０６をホース５０１の屈曲部でホース内部を流れる冷却水の流路方向延長線上に位置する部分に配置すれば、放熱器５０６の裏面に冷却水５０７が衝突する形となる。したがって、放熱器５０６に大きな冷却フィンを形成しなくても、また放熱器５０６を大きくしなくても、確実に冷却することができる。

このように、本実施例に係る電動自動車の電力供給装置５１では、トランジスタやダイオードを実装した放熱器５０６をラジエータ５００もしくはホース５０１、５０２に配置するので、新たに冷却装置を設けることなく放熱器５０６を冷却することができ、これによってコストの増加や搭載スペースを増大させることなく、放熱器５０６を確実に冷却することができる（請求項９の効果）。

以上、本発明の電動自動車の電力供給装置について、図示した実施例に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えることができる。

例えば、上述した実施例で示した回路構成はあくまでも一例であり、上述した回路構成のみに限定されるものではない。同様な回路動作を実現することのできる回路であれば、その他のものであっても良い。

また、トランジスタとしてＩＧＢＴを想定して説明したがＩＧＢＴに限らず、バイポーラトランジスタやＭＯＳＦＥＴを用いる場合も、本発明の作用と効果は同様に生じる。ＭＯＳＦＥＴの場合には、エミッタをソースに、コレクタをドレインに置き換えれば良い。

電動自動車の電力供給装置に関し、特に高電圧電源が故障したときでも制動モータなどに電力を供給して車両の制御を継続するための技術として極めて有用である。

実施例１に係る電動自動車の電力供給装置の構成を示す回路図である。 実施例１に係る電動自動車の電力供給装置における制動モータ用駆動装置に供給される電圧と車速の時間変化を示す模式図である。 実施例２に係る電動自動車の電力供給装置の構成を示す回路図である。 実施例２に係る電動自動車の電力供給装置における制動モータ用駆動装置に供給される電圧と車速の時間変化を示す模式図である。 実施例２に係る電動自動車の電力供給装置における各動作状態での電流経路を説明するための回路図である。 実施例２に係る電動自動車の電力供給装置における各動作状態での電流経路を説明するための回路図である。 実施例２に係る電動自動車の電力供給装置における各動作状態での電流経路を説明するための回路図である。 実施例３に係る電動自動車の電力供給装置の構成を示す回路図である。 実施例４に係る電動自動車の電力供給装置の構成を示す回路図である。 実施例５に係る電動自動車の電力供給装置におけるコイルの配置を説明するための図である。 実施例６に係る電動自動車の電力供給装置における放熱器の配置を説明するための図である。

符号の説明

１、２１、３１、４１、５１…電力供給装置
２…高電圧電源
３…走行モータ用駆動装置
４…制動モータ用駆動装置
５…第１のスイッチ
６…第２のスイッチ
７…第１の電源回路
８、３３…第２の電源回路
９、３２…電荷蓄積装置
１０…制御回路
１１、１２…電源コンデンサ
４２…第３の電源回路
７２、８２…高電位側出力端子
７３、８３…低電位側端子
７１、８１…高電位側入力端子
２００…コイル
２０１…ダイオード
２０１…第１のダイオード
２０２…第２のダイオード
２０３…第１のトランジスタ
２０５…第２のトランジスタ
２０６…第３のトランジスタ
５００…ラジエータ
５０１、５０２…ホース
５０３…ケース
５０４…半導体素子
５０５…ベースプレート
５０６…放熱器
５０７…冷却水

Claims (9)

1. 高電圧電源から走行モータに電力が供給されて走行する電動自動車の電力供給装置において、
   前記走行モータを駆動制御する走行モータ用駆動手段と、
   前記高電圧電源による電力供給が停止したときに、電力の供給対象となる供給対象モータを駆動制御する供給対象モータ用駆動手段と、
   前記高電圧電源による電力供給が停止すると、前記走行モータ用駆動手段からの回生電力によって、前記供給対象モータを駆動するための電力を生成し、前記供給対象モータ用駆動手段に供給する第１の電力生成手段と、
   予め所定の電荷を蓄積する電荷蓄積手段と、
   当該電動自動車が所定速度以下になると、前記電荷蓄積手段からの電力によって前記供給対象モータを駆動するための電力を生成し、前記供給対象モータ用駆動手段に供給する第２の電力生成手段と
   を備えることを特徴とする電動自動車の電力供給装置。
2. 前記第１の電力生成手段は、
   抵抗を有するコイルと、
   前記コイルの一端にアノードが接続された第１のダイオードと、
   前記コイルの他端にアノードが接続され、前記第１のダイオードのカソードにカソードが接続された第２のダイオードと、
   前記コイルの他端にコレクタが接続された第１のトランジスタとを備え、
   当該第１の電力生成手段の高電位側入力端子に前記コイルの一端と前記第１のダイオードのアノードを接続し、
   当該第１の電力生成手段の高電位側出力端子に前記第１のダイオードのカソードと前記第２のダイオードのカソードを接続し、
   当該第１の電力生成手段の低電位側端子に前記第１のトランジスタのエミッタを接続することを特徴とする請求項１に記載の電動自動車の電力供給装置。
3. 前記第２の電力生成手段は、
   逆並列接続された第２のトランジスタと第３のトランジスタとを備え、
   当該第２の電力生成手段の高電位側入力端子と低電位側端子の間に前記電荷蓄積手段が接続され、
   当該第２の電力生成手段の高電位側出力端子が前記第１の電力生成手段の高電位側出力端子に接続され、
   当該第２の電力生成手段の低電位側端子が、前記第１の電力生成手段の低電位側端子に接続されることを特徴とする請求項１または２に記載の電動自動車の電力供給装置。
4. 前記電荷蓄積手段は、電気二重層コンデンサであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の電動自動車の電力供給装置。
5. 前記電荷蓄積手段は、当該電動自動車に搭載されている電子装置に電力を供給するためのバッテリーであり、
   前記第２の電力生成手段は、前記バッテリーの電圧を前記高電圧電源の電圧に変換することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の電動自動車の電力供給装置。
6. 前記走行モータ用駆動手段及び前記供給対象モータ用駆動手段はインバータ装置であり、前記走行モータ用駆動手段及び前記供給対象モータ用駆動手段の電源端子にはそれぞれコンデンサが接続されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の電動自動車の電力供給装置。
7. 前記高電圧電源の出力電圧とは異なる電圧を生成する第３の電力生成手段をさらに備え、前記供給対象モータ用駆動手段は前記第３の電力生成手段によって供給された電圧で駆動されることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の電動自動車の電力供給装置。
8. 前記コイルを、当該電動自動車に搭載されているラジエータもしくは前記ラジエータに冷却水を送るホース内部に配置し、
   前記コイルは表面を絶縁材料または金属酸化膜によって電気絶縁されていることを特徴とする請求項２ないし６のいずれか１項に記載の電動自動車の電力供給装置。
9. 前記トランジスタと前記ダイオードをベースプレート主面上に実装し、
   前記ベースプレートが接合された放熱器を、当該電動自動車に搭載されているラジエータもしくは前記ラジエータに冷却水を送るホースに設置するか、
   あるいは前記ホースの屈曲部で前記ホース内部を流れる冷却水の流路方向延長線上に位置する部分に設置することを特徴とする請求項２ないし６のいずれか１項に記載の電動自動車の電力供給装置。
   

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