JP2850922B2 - 電気自動車用ｄｃ／ｄｃコンバータ - Google Patents

電気自動車用ｄｃ／ｄｃコンバータ

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電気自動車に用いら
れ、高電圧を降下して低電圧負荷や補助バッテリへ供給
するＤＣ／ＤＣコンバータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】電気自動車には、車両駆動用電動機に電
力を供給する直流高電圧電源である主バッテリの高電圧
を降下し、低電圧負荷や補助バッテリを備えた低電圧作
動部へ電力を供給するＤＣ／ＤＣコンバータが使用され
る。
【０００３】従来のＤＣ／ＤＣコンバータは、内燃機関
を使用した自動車の発電機システムに習い、一般的には
低電圧作動部へ14.5Ｖを供給する定電圧装置となってい
る。これは、以下の理由による。即ち、内燃機関を使用
した自動車の場合、発電機の発電能力が、エンジンのア
イドル回転から高速回転まで、大きく変動する。そし
て、アイドル回転時では電気負荷によってバッテリの充
電電流を持ち出し、走行時に持ち出し分を急速充電して
いる。このため、内燃機関を使用した自動車の発電機シ
ステムは、バッテリの急速充電のため、バッテリへ満充
電電圧である12.8Ｖよりも高い14.5Ｖをバッテリに供給
している。従来のＤＣ／ＤＣコンバータは、この充電シ
ステムの経験に習っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電気自
動車のＤＣ／ＤＣコンバータは、電力の供給源が高電圧
の主バッテリであるため、常に一定電圧を低電圧負荷や
補助バッテリへ供給する。つまり、補助バッテリは、常
に満充電電圧である12.8Ｖよりも高い14.5Ｖが供給され
るため、補助バッテリの過充電を招き、バッテリ液の液
減り、電極の劣化が発生して、補助バッテリの寿命が低
下してしまう問題点を有していた。
【０００５】また、低電圧負荷である補機類（ランプや
ワイパモータ等）にも、ＤＣ／ＤＣコンバータから14.5
Ｖが供給されるため、補機類が14.5Ｖで作動する。この
結果、主バッテリの電力消費が大きくなる問題点を有し
ていた。
【０００６】さらに、主バッテリおよび補助バッテリを
充電する場合は、補助バッテリの容量が主バッテリより
も小さいことと、補助バッテリの充電電圧が満充電電圧
である12.8Ｖよりも高い14.5Ｖであるため、主バッテリ
が充電するまでに、補助バッテリが過充電してしまう問
題点を有していた。
【０００７】従って、低電圧作動部へ供給するＤＣ／Ｄ
Ｃコンバータからの出力電圧は、補助バッテリの満充電
電圧12.8Ｖに近い値とすることが望ましい。
【０００８】しかるに、補助バッテリの充電電圧を低電
圧にした場合、充電が徐々に進むと、電解液の比重が増
して比重の重い液が沈澱する。つまり、補助バッテリの
底の電解液比重が増加して、上部の電解液との間に比重
のアンバランスが発生し、結果的に電極の腐食劣化を招
いて容量が低下し、補助バッテリの寿命が短くなる問題
点を有している。
【０００９】
【発明の目的】本発明の目的は、主バッテリの消費電力
を抑え、補助バッテリの寿命を長くすることのできる電
気自動車用ＤＣ／ＤＣコンバータの提供にある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の電気自動車用Ｄ
Ｃ／ＤＣコンバータは、高電圧で作動する車両駆動用電
動機へ高電圧を供給する主バッテリを備えた高電圧作動
部と、低電圧で作動する低電圧負荷へ低電圧を供給する
補助バッテリを備えた低電圧作動部と、前記高電圧作動
部の高電圧を降下させ、前記補助バッテリの満充電に近
い第１設定電圧を前記低電圧作動部へ供給するととも
に、この第１設定電圧よりも高い第２設定電圧を間欠的
に前記低電圧作動部へ供給するＤＣ／ＤＣコンバータと
を備えた技術的手段とする。
【００１１】
【発明が採用しうる実施態様】本発明の電気自動車用Ｄ
Ｃ／ＤＣコンバータは、第１設定電圧から第２設定電圧
へ間欠的に切り換える手段として、次の実施態様を採用
しうる。
【００１２】タイマー手段を備え、所定時間毎に第１設
定電圧から第２設定電圧に切り換える。
【００１３】補助バッテリの充電電流を検出する電流検
出手段を備え、この電流検出手段の検出した電流値が所
定値よりも大きくなった時に、第１設定電圧から第２設
定電圧に切り換える。
【００１４】補助バッテリの温度を検出する温度検出手
段を備え、この温度検出手段の検出した温度が所定温度
よりも低下した時に、第１設定電圧から第２設定電圧に
切り換える。
【００１５】
【発明の作用】
（ＤＣ／ＤＣコンバータの出力が第１設定電圧の時） ＤＣ／ＤＣコンバータは、高電圧作動部の高電圧を、補
助バッテリの満充電電圧に近い第１設定電圧に降下し
て、低電圧作動部の低電圧負荷および補助バッテリへ供
給する。この時、低電圧負荷は、電圧の低い第１設定電
圧で作動する。また、補助バッテリの充電は、補助バッ
テリへ満充電電圧に近い電圧で充電されるため、補助バ
ッテリが放電状態にある時は、急速に充電されるが、満
充電に近くなると、充電速度が低下し、結果的に過充電
が防がれる。
【００１６】 （ＤＣ／ＤＣコンバータの出力が第２設定電圧の時） ＤＣ／ＤＣコンバータは、間欠的に、高電圧作動部の高
電圧を、第１設定電圧よりも高い第２設定電圧に降下し
て、低電圧作動部の低電圧負荷および補助バッテリに供
給する。補助バッテリは、供給される電圧が第１設定電
圧から第２設定電圧に切り替わると、高い電圧によって
急速充電される。すると、補助バッテリの電解液の攪拌
が起こり、補助バッテリの電解液の比重が均一化する。
【００１７】
【発明の効果】本発明の電気自動車用ＤＣ／ＤＣコンバ
ータは、上記の作用で示したように、第１設定電圧を低
電圧作動部へ供給しているとき、低電圧負荷が電圧の低
い第１設定電圧で作動する。このため、ＤＣ／ＤＣコン
バータが第１設定電圧を出力している時は、主バッテリ
の消費電力が抑えられ、結果的に主バッテリの消費電力
を抑えることができる。
【００１８】また、本発明の電気自動車用ＤＣ／ＤＣコ
ンバータは、ＤＣ／ＤＣコンバータが第１設定電圧を出
力することによって、補助バッテリの過充電が防がれ、
結果的に補助バッテリを長寿命化することができる。
【００１９】さらに、本発明の電気自動車用ＤＣ／ＤＣ
コンバータは、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力が、間欠的
に第１設定電圧から第２設定電圧に切り替わることによ
って、補助バッテリの電解液の比重が均一化して、結果
的に補助バッテリを長寿命化することができる。
【００２０】
【実施例】次に、本発明の電気自動車用ＤＣ／ＤＣコン
バータを、図に示す実施例に基づき説明する。
【００２１】〔実施例の構成〕 図１および図２は本発明の第１実施例を示すもので、図
１は電気自動車の電気回路図を示す。
【００２２】電気自動車の電気回路１は、高電圧の高電
圧作動部２、低電圧の低電圧作動部３、充電手段４、お
よび高電圧作動部２の高電圧を降下して低電圧作動部３
へ供給するＤＣ／ＤＣコンバータ５から構成され、以下
順に説明する。
【００２３】高電圧作動部２は、車両を駆動する電動機
６を備える。この電動機６は 200Ｖの高電圧で作動する
もので、通電量は直列に配されたチョッパ７によって制
御される。なお、このチョッパ７は、低電圧作動部３の
コンピュータ８によって制御される。また、高電圧作動
部２は、電動機６に高電圧を供給する高電圧、高容量の
主バッテリ９を備える。
【００２４】低電圧作動部３は、ワイパモータ、ランプ
など車両の補機類10や、アクセル開度やブレーキの操作
状態など車両走行状態に応じてチョッパ７を制御して車
両速度を制御するコンピュータ８などの低電圧負荷11を
備える。低電圧負荷11は、12Ｖの低電圧で作動する。ま
た、低電圧作動部３は、満充電電圧が12.8Ｖの補助バッ
テリ12を備える。この補助バッテリ12は、ＤＣ／ＤＣコ
ンバータ５から低電圧作動部３へ供給される電力が不足
した際に、低電圧負荷11に電力を供給するものである。
【００２５】充電手段４は、主バッテリ９の容量が低下
した際に、高電圧作動部２に高電圧の充電電圧（ 200
Ｖ）を印加し、主バッテリ９および補助バッテリ12を充
電するもので、商業用電源に接続されるコンセント13、
整流回路14、および充電の断続を操作するスイッチ15と
からなる。
【００２６】ＤＣ／ＤＣコンバータ５は、高電圧作動部
２の 200Ｖを、補助バッテリ12の満充電に近い第１設定
電圧（例えば13V ±0.5V）、またはこの第１設定電圧よ
りも例えば1.5V高い第２設定電圧（例えば14.5V ±0.5
V）に降下させて、低電圧作動部３へ供給するものであ
る。具体的には、ＤＣ／ＤＣコンバータ５は、高電圧作
動部２の 200Ｖを降圧変換する降圧部16と、この降圧部
16の降圧電圧を制御する制御部17とからなる。
【００２７】降圧部16は、整流回路18を備えたトランス
フォーマ19、このトランスフォーマ19の１次コイルの通
電を断続するスイッチング素子20からなる。
【００２８】制御部17は、電圧検出部21の電圧が常に第
１設定電圧となるようにスイッチング素子20をデューテ
ィー比制御する電圧制御回路22と、電圧検出部21に印加
される電圧を切り換える切替手段23と、この切替手段23
を制御するタイマー手段24とからなる。切替手段23は、
低電圧作動部３に供給される電圧をそのまま電圧検出部
21に印加するための第１接点25と、低電圧作動部３に供
給される電圧を分圧によって低下させて電圧検出部21に
印加するための第２接点26とを備えたリレースイッチ27
および抵抗体28、29で、リレースイッチ27の切替は、リ
レーコイル30によって制御される。なお、切替手段23が
第２接点26を選択した際、分圧によって低下した検出電
圧が、第１設定電圧となるように、電圧制御回路22がス
イッチング素子20を制御することにより、低電圧作動部
３へ第２設定電圧が供給される。
【００２９】リレーコイル30は、所定時間毎に一定時間
だけ切替信号を発生するタイマー手段24によって制御さ
れる。このタイマー手段24は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５
が第１設定電圧から第２設定電圧へ間欠的に切り換える
手段で、例えば１時間毎に５分間だけリレーコイル30を
通電制御して、第１接点25から第２接点26に切り換え、
ＤＣ／ＤＣコンバータ５から低電圧作動部３へ供給され
る電圧を第１設定電圧から第２設定電圧に切り換える。
【００３０】〔実施例の作動〕 次に、上記実施例の作動を簡単に説明する。
【００３１】充電手段４によって主バッテリ９および補
助バッテリ12の充電を行っている時でも、車両走行時な
ど、主バッテリ９の充電が行われていない時でも、タイ
マー手段24は、定期的（１時間毎に５分間）にリレーコ
イル30を制御して、切替手段23を５５分間第１接点25に
切り換え、５分間第２接点26に切り換える。
【００３２】切替接点が第１接点25に接続されていると
きは、電圧制御回路22の電圧検出部21に低電圧作動部３
へ供給された電圧が直接印加される。電圧制御回路22
は、電圧検出部21の電圧を第１設定電圧に保つように、
スイッチング素子20を制御するため、低電圧作動部３に
は、第１設定電圧が供給される。また、切替接点が第２
接点26に切り替わると、電圧制御回路22の電圧検出部21
に、低電圧作動部３へ供給された電圧の分圧が印加され
る。電圧制御回路22は、電圧検出部21の電圧を第１設定
電圧に保つように、スイッチング素子20を制御するた
め、結果的に低電圧作動部３には、第２設定電圧が供給
される。
【００３３】つまり、図２に示すように、ＤＣ／ＤＣコ
ンバータ５より低電圧作動部３へ第１設定電圧が５５分
間供給され、第２設定電圧が５分間供給される。
【００３４】〔実施例の効果〕 本実施例のＤＣ／ＤＣコンバータ５により、第１設定電
圧を低電圧作動部３へ供給している時、つまり殆どの場
合、低電圧負荷11が電圧の低い第１設定電圧で作動す
る。これにより、主バッテリ９の消費電力が抑えられら
れ、抑えられた電力を走行用の電力に使用することがで
きる。
【００３５】また、第１設定電圧は、補助バッテリ12の
満充電に近い電圧であるため、充電時において、補助バ
ッテリ12が放電状態にある時は、急速に充電されるが、
満充電に近くなると、充電速度が低下し、過充電が防が
れる。この結果、補助バッテリ12が長寿命化される。な
お、所定時間毎に、第２設定電圧によって補助バッテリ
12が急速充電されるが、第２設定電圧が供給される割合
が少ないため、補助バッテリ12が過充電されない。
【００３６】さらに、ＤＣ／ＤＣコンバータ５の出力
が、所定時間毎に第１設定電圧から第２設定電圧に切り
替わることによって、補助バッテリ12が急速充電されて
の電解液が攪拌され、補助バッテリ12の電解液の比重が
均一化する。この結果、低電圧充電による補助バッテリ
12の短命化を防ぎ、補助バッテリ12を長寿命化すること
ができる。
【００３７】〔第２実施例〕 図３に第２実施例である電気自動車の電気回路図を示
す。
【００３８】本実施例は、補助バッテリ12の充電電流値
が所定以上の時に、第１設定電圧から第２設定電圧へ切
り換えるものである。本実施例のＤＣ／ＤＣコンバータ
５は、補助バッテリ12の充放電電流が流れる部分におい
て電流値を検出する電流検出手段31を備える。そして、
ＤＣ／ＤＣコンバータ５のリレーコイル30は、電流検出
手段31で検出された充電電流と基準値とを比較する比較
回路32によって通電制御され、比較回路32は基準値より
も検出電流が大きくなると（例えば２Ａ以上）、リレー
コイル30を通電制御してリレースイッチ27を第１接点25
から第２接点26へ切り換えるものである。
【００３９】本実施例によって、ランプなど低電圧負荷
11の切り忘れなどによって、誤って補助バッテリ12を過
放電させた時に、早期に補助バッテリ12の回復を図るこ
とができる。これにより、例えば電動パワーステアリン
グモータ負荷等のON時の補助バッテリ12の電圧変動を抑
えるものである。この結果、使用されるコンピュータ８
の動作の安定性が確保される。
【００４０】〔第３実施例〕 図４に第３実施例である電気自動車の電気回路図を示
す。
【００４１】本実施例は、補助バッテリ12の温度が所定
温度（例えば５℃）よりも低い時に、第１設定電圧から
第２設定電圧へ切り換えるものである。本実施例のＤＣ
／ＤＣコンバータ５は、補助バッテリ12の温度を検出す
ることができる位置に、温度検出手段33を備える。そし
て、ＤＣ／ＤＣコンバータ５のリレーコイル30は、温度
検出手段33で検出された検出温度と基準温度とを比較す
る比較回路34によって通電制御され、比較回路34は検出
温度が基準温度である例えば５℃よりも低下すると、リ
レーコイル30を通電制御してリレースイッチ27を第１接
点25から第２接点26へ切り換えるものである。
【００４２】本実施例によって、冬季など温度の低い時
期における補助バッテリ12の充電能力の低下を補うこと
ができる。
【００４３】
【変形例】上記の実施例では、第１設定電圧と第２設定
電圧とに間欠的に切り換える手段として、所定時間毎に
切り換えるもの、補助バッテリの充電電流に応じて切り
換えるもの、補助バッテリの温度に応じて切り換えるも
のの例を示したが、これらを複数組み合わせて適用して
も良い。
【００４４】実施例中に示した数値は、説明を容易にす
るために用いるもので、本発明の数値に本発明が限定さ
れるものではない。
【００４５】ＤＣ／ＤＣコンバータの回路構成も実施例
を説明するためのものであって、本実施例の回路構成に
本発明が限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例を示す電気自動車の電気回路図であ
る。
【図２】ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を示すタイム
チャート。
【図３】第２実施例を示す電気自動車の電気回路図であ
る。
【図４】第３実施例を示す電気自動車の電気回路図であ
る。
【符号の説明】
２ 高電圧作動部 ３ 低電圧作動部 ５ ＤＣ／ＤＣコンバータ ６ 電動機 ９ 主バッテリ 11 低電圧負荷 12 補助バッテリ

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 （ａ）高電圧で作動する車両駆動用電動
    機へ高電圧を供給する主バッテリを備えた高電圧作動部
    と、 （ｂ）低電圧で作動する低電圧負荷へ低電圧を供給する
    補助バッテリを備えた低電圧作動部と、 （ｃ）前記高電圧作動部の高電圧を降下させ、 前記補助バッテリの満充電に近い第１設定電圧を前記低
    電圧作動部へ供給するとともに、この第１設定電圧より
    も高い第２設定電圧を間欠的に前記低電圧作動部へ供給
    するＤＣ／ＤＣコンバータとを備えた電気自動車用ＤＣ
    ／ＤＣコンバータ。
  2. 【請求項２】 前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、前記第１
    設定電圧から前記第２設定電圧へ間欠的に切り換える手
    段として、タイマー手段を備え、所定時間毎に前記第１
    設定電圧から前記第２設定電圧に切り換える、請求項１
    の電気自動車用ＤＣ／ＤＣコンバータ。
  3. 【請求項３】 前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、前記第１
    設定電圧から前記第２設定電圧へ間欠的に切り換える手
    段として、前記補助バッテリの充電電流を検出する電流
    検出手段を備え、この電流検出手段の検出した電流値が
    所定値よりも大きくなった時に、前記第１設定電圧から
    前記第２設定電圧に切り換える、請求項１の電気自動車
    用ＤＣ／ＤＣコンバータ。
  4. 【請求項４】 前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、前記第１
    設定電圧から前記第２設定電圧へ間欠的に切り換える手
    段として、前記補助バッテリの温度を検出する温度検出
    手段を備え、この温度検出手段の検出した温度が所定温
    度よりも低下した時に、前記第１設定電圧から前記第２
    設定電圧に切り換える、請求項１の電気自動車用ＤＣ／
    ＤＣコンバータ。
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