JP2012125137A - 電気自動車の高電圧システム - Google Patents

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Abstract

【課題】電装品などに電力を供給するための低電圧電源用補助バッテリーを取り除いた電気自動車の高電圧システムを提供する。
【解決手段】高電圧バッテリー１０を有する電気自動車の高電圧システムであって、上記高電圧バッテリーの単一セルあるいは単一モジュールは、ＮＣリレー１４を介して低電圧電装品に連結される。イグニッションオフの時、高電圧バッテリーの単一セルあるいは単一モジュールが低電圧電装品に電力を供給する。イグニッションオンの時に高電圧リレー１２をオンにし、イグニッションオンの以後は、高電圧リレーを介して高電圧バッテリーに接続されたＬＤＣ１３が低電圧電装品に電力を供給するように配備される。
【選択図】図３

Description

本発明は、電気自動車の高電圧システムに係り、より詳細には、補助バッテリーを削除した電気自動車の高電圧システムに関する。
電気自動車とは、広義には電気を動力源として走行する自動車のことである。電気自動車の代表的なものとして、ハイブリッド電気自動車（Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ、ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド電気自動車（Ｐｌｕｇ‐ｉｎ Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ、ＰＨＥＶ）、及び電池のみで走行する狭義の電気自動車（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ、ＥＶ）がある。
図１は、従来の電気自動車の高電圧システムを示す構成図である。
図１に示すように、従来の電気自動車のシステムは、高電圧バッテリー１、インバータ、Ｌ．Ｄ．Ｃ（Ｌｏｗ Ｖｏｌｔａｇｅ ＤＣ‐ＤＣ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）２、電動式コンプレッサー、高電圧モータ４などで構成される高電圧システムと、高電圧部品を除いた一般の電装部品の駆動のための補助バッテリー３と、を並用している。補助バッテリー３としては、例えば、１２Ｖ硫酸鉛バッテリーが用いられる。
電気自動車の補助バッテリーは、（１）高電圧バッテリーの電力を、Ｌ．Ｄ．Ｃを用いて充電して用いられ、（２）一般の低電圧電装品の作動のために用いるか、または（３）車両の起動時のリレーのオン／オフ（Ｒｅｌａｙ Ｏｎ／Ｏｆｆ）の制御のための電力として用いられている（例えば特許文献１を参照）。
図２は、図１の作動状態を示す図である。図２に示すように、従来の電気自動車の高電圧システムは、車両起動時のリレーのオン／オフ制御の電力、及び低電圧電装品の電力を補助バッテリー３から供給するように配備されている。そのため、補助バッテリー３を設置する空間が必要となるので、利用できる空間が減少し、空間のレイアウトが不自由になるという短所があった。
また、補助バッテリーは寿命が短いため、頻繁にバッテリーを交換しなければならず、そのための費用が必要であるという問題もあった。
特開２００９−８９５７７号公報
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであって、電装品などに電力を供給するための低電圧電力用補助バッテリーを必要としない電気自動車の高電圧システムを提供することを目的とする。
上記目的を達成するための本発明の電気自動車の高電圧システムは、高電圧バッテリーを有する電気自動車の高電圧システムであって、高電圧バッテリーの単位セル又は単位モジュールが、ＮＣリレー（Ｎｏｒｍａｌ Ｃｌｏｓｅ Ｒｅｌａｙ）を介して低電圧電装品に接続され、イグニッションオフの時、低電圧電装品に高電圧バッテリーの単位セル又は単位モジュールの電力を供給することを特徴とする。
本発明は、高電圧バッテリーが、イグニッションオンの時、単位セル又は単位モジュールが高電圧リレーをオンにする電力を供給し、イグニッションオンの後は、高電圧リレーを介して高電圧バッテリーに接続されたＬ．Ｄ．Ｃを通じて、低電圧電装品に電力を供給する。
本発明による電気自動車の高電圧システムは、高電圧バッテリーの単位セル又は単位モジュールを低電圧電装品の回路に接続し、高電圧バッテリーを用いて補助バッテリーが供給していた電力を供給することにより、補助バッテリが必要でなくなった。
本発明による電気自動車の高電圧システムは、補助バッテリーを設置する費用が不要になり、車両の製造原価を削減できた。また本発明は、補助バッテリーを取り除くことによって、車両の重量を低減することができ、これによって、重量の削減による燃費節減が可能になった。更に、本発明は、車両の設計時、レイアウトの自由度が増して空間の効率的な活用が可能になり、空間の確保による商品性の増大を図ることができた。
また、本発明の電気自動車の高電圧システムは、寿命が長い高電圧バッテリーによって低電圧電力供給するので、頻繁な補助バッテリーの交換が不要になり、バッテリー交換に伴う費用及び工賃などの費用を低減できた。
従来の電気自動車の高電圧システムを示す構成図である。 図１の作動状態を示す図である。 本発明の一実施例による電気自動車の高電圧システムを示す構成図である。 本発明による電気自動車の高電圧システムのイグニッションオン操作時の作動状態を示す図である。 本発明による電気自動車の高電圧システムのイグニッションオフ操作時の作動状態を示す図である。
本発明は、電気自動車の高電圧システムに関し、具体的には、高電圧バッテリー１０内の単位セル又は単位モジュールを、ＮＣリレーを介して、低電圧電力により駆動される電装品に直接接続することにより、低電圧電力を供給するための補助バッテリーを取り除くことを図るものである。
以下に、添付した図面を参照し、本発明を詳細に説明する。
図３は、本発明の一実施例による電気自動車の高電圧システムを示す構成図である。
図３に示すように、本発明の一実施例による電気自動車の高電圧システムは、高電圧バッテリー１０、Ｌ．Ｄ．Ｃ１３、高電圧リレー１２、及びＮＣリレー１４を含んで構成される。
本発明は、高電圧バッテリー１０の単位セル又は単位モジュールを、ＮＣリレー１４を介して低電圧電装品に直接接続することにより、イグニッションオフの時にも、高電圧バッテリー１０の単位セル又は単位モジュールの電力が低電圧回路に供給されて低電圧電装品の作動を可能にする。
また本発明は、イグニッションオン時及びスタート操作時に、ＮＣリレー１４とＬ．Ｄ．Ｃ１３を通じて供給される高電圧バッテリー１０の単位セル又は単位モジュールの電力を、高電圧リレー１２及びＭＣＵ１５を制御する初期電力として用いることによって、車両を起動するように配備される。
ここで、ＮＣリレー１４は、作動信号を印加することによってオープンされるスイッチ端子を備え、リレーオンの時、スイッチ端子がオープンされて接続が切断され、リレーオフの時、スイッチ端子がクローズされてリレーが接続されるように作動するリレー端子である。
本発明のシステムは、高電圧バッテリー１０に、セーフティーヒューズ１１と高電圧リレー１２とが直列に接続され、高電圧リレー１２にＬ．Ｄ．Ｃ１３が接続され、Ｌ．Ｄ．Ｃ１３に、低電圧電装品が接続された低電圧回路が接続される。
図３に示すように、高電圧リレー１２はマイナスメインリレー、プラスメインリレー、及びプリチャージリレーから構成される。
車両の走行時には、Ｌ．Ｄ．Ｃ１３は従来の補助バッテリーに代わって低電圧電装品の電源としての役割を担うとともに、ＮＣリレーをオフにして高電圧回路と低電圧回路を分離し、安全性を確保する。
即ち、Ｌ．Ｄ．Ｃ１３は、コンバータとして作用し、高電圧バッテリー１０の高電圧を低電圧に下げて低電圧電装品に供給すると共に、ＮＣリレー１４をオンにしてＮＣリレー１４の接続を遮断する。
言い換えれば、高電圧バッテリー１０は、イグニッションオフの時には低電圧電装品に電力を供給し、また、イグニッションオンの操作時には高電圧リレーの初期のオン操作のための駆動電力を供給して補助バッテリーの役割を果たし、イグニッションオン操作の後は、補助バッテリーの役割を中止し高電圧回路に復帰して車両の走行のための高電圧電力を供給する。なお、イグニッションオン操作の後は、Ｌ．Ｄ．Ｃ１３が従来の補助バッテリーの役割を果たす。
本発明は、高電圧バッテリー１０の単位セル又は単位モジュールと低電圧電装品との間にＮＣリレー１４を挿入することによって、車両の起動後、高電圧回路と低電圧回路との間の連結が遮断されないことにより発生し得る絶縁抵抗の破壊や高電流の流入などを防止する。
以下、本発明の一実施例による高電圧システムの作動状態を、図４及び図５を参照して説明する。
図４は、本発明による電気自動車の高電圧システムのイグニッションオン操作時の作動状態を示す図である。
図４に示すように、本発明による電気自動車の高電圧システムは、イグニッションオン操作時に、高電圧バッテリー１０の単位セル又は単位モジュールの電力が高電圧リレー１２に印加されて高電圧リレー１２がオンされることによって高電圧回路が接続され、Ｌ．Ｄ．Ｃ１３が作動してＮＣリレー１４がオンになり、運転者が車両をスタートさせることによって高電圧バッテリー１０の電力で車両が走行できる状態になる。
即ち、高電圧回路がクローズされ、Ｌ．Ｄ．Ｃ１３が作動するのに伴ってＮＣリレー１４がオンになり、それによって高電圧回路と低電圧回路の間の接続が遮断された状態で車両が起動される。
この時、高電圧モータ１６を制御するためのＭＣＵ１５の初期電力は、高電圧バッテリー１０の単位セル又は単位モジュールの電力を用いる。
車両の起動後（あるいはイグニッションオン以後）、高電圧バッテリー１０の電力は、Ｌ．Ｄ．Ｃ１３を通じて低電圧電装品に供給される。この時、ＮＣリレー１４は、オン状態にオープンされているので、高電圧バッテリー１０の単位セル又は単位モジュールと、低電圧電装品と、の間の接続が遮断され、車両の正常走行が可能になる。
図５は、本発明による電気自動車の高電圧システムのイグニッションオフ操作時の作動状態を示す図である。
図５に示すように、イグニッションオフの操作時には高電圧リレー１２がオフになり、高電圧バッテリー１０は、Ｌ．Ｄ．Ｃ１３、ＭＣＵ１５及びＦＡＴＣ（Ｆｕｌｌ Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）１７と遮断され、その代わりに、ＮＣリレー１４がオフになって高電圧バッテリー１０の単位セル又は単位モジュールが低電圧電装品と直接接続される。
即ち、上記高電圧バッテリー１０は、イグニッションオフ時に高電圧回路との接続が遮断され、その代わりに低電圧回路に接続されて補助バッテリーの役割をするようになる。
これにより、イグニッションオフの時にも、高電圧バッテリー１０の単位セル又は単位モジュールの電力を用いて低電圧電装品の作動が可能になる。
従来技術による電気自動車の高電圧システムにおいては、一般の電装品の電力及び高電圧リレーの初期電力は、補助バッテリーによって供給されたのに対し、本発明による電気自動車の高電圧システムは、高電圧バッテリーによって一般の電装品の電力供給、及び車両の起動時の初期電力の供給が可能になっている。
本発明による電気自動車の高電圧システムは、補助バッテリーが供給していた電力を高電圧バッテリーを用いて供給することにより、補助バッテリーが必要でなくなった。
本発明による電気自動車の高電圧システムは、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド電気自動車（ＰＨＥＶ）、及び狭義の電気自動車（ＥＶ）などの、高電圧バッテリーの電気エネルギーを用いて走行するあらゆる電気自動車に適用可能である。
１０ 高電圧バッテリー
１１ セーフティーヒューズ
１２ 高電圧リレー
１３ Ｌ．Ｄ．Ｃ
１４ ＮＣリレー
１５ ＭＣＵ
１６ 高電圧モータ

Claims (2)

  1. 高電圧バッテリーを有する電気自動車の高電圧システムであって、
    高電圧バッテリーの単位セル又は単位モジュールは、ＮＣリレー（Ｎｏｒｍａｌ Ｃｌｏｓｅ Ｒｅｌａｙ）を介して低電圧電装品に接続され、イグニッションオフの時、前記低電圧電装品に前記高電圧バッテリーの単位セル又は単位モジュールの電力を供給することを特徴とする電気自動車の高電圧システム。
  2. 前記高電圧バッテリーは、イグニッションオンの時、その単位セル又は単位モジュールが高電圧リレーをオンにする電力を供給し、イグニッションオンの以後は、前記高電圧リレーを介して前記高電圧バッテリーに接続されたＬ．Ｄ．Ｃ（Ｌｏｗ Ｖｏｌｔａｇｅ ＤＣ‐ＤＣ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）を通じて、前記低電圧電装品に電力を供給することを特徴とする請求項１に記載の電気自動車の高電圧システム。

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