JP7365217B2

JP7365217B2 - Vehicle equipment

Info

Publication number: JP7365217B2
Application number: JP2019223442A
Authority: JP
Inventors: 正義佐伯; 明諏訪林; 繁石井
Original assignee: JATCO Ltd
Current assignee: JATCO Ltd
Priority date: 2019-12-11
Filing date: 2019-12-11
Publication date: 2023-10-19
Anticipated expiration: 2039-12-11
Also published as: JP2021093850A

Description

本発明は、車両用装置に関する。 The present invention relates to a vehicle device.

特許文献１には、車両用動力装置が開示されており、マイルドハイブリッド車両に用いられるバッテリの電源電圧は、例えば４８Ｖであり、ストロングハイブリッド車両に用いられるバッテリの電源電圧は、例えば１００Ｖ以上であることが記載されている。 Patent Document 1 discloses a vehicle power device, in which the power supply voltage of a battery used in a mild hybrid vehicle is, for example, 48V, and the power supply voltage of a battery used in a strong hybrid vehicle is, for example, 100V or more. It is stated that.

特開２０１９－０７３１６９号公報Japanese Patent Application Publication No. 2019-073169

ハイブリッド車両では、力行時及び回生時には、蓄電要素の電圧が高いほど電力効率が向上する。その一方で、配線に印加される電圧が高いほど強固な絶縁対策を施す必要がある。 In a hybrid vehicle, during power running and regeneration, the higher the voltage of the power storage element, the more the power efficiency improves. On the other hand, the higher the voltage applied to the wiring, the more robust insulation measures must be taken.

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、絶縁対策を考慮しながら電力効率を向上させることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to improve power efficiency while taking insulation measures into consideration.

本発明のある態様によれば、車両用装置は、回転電機と、インバータ回路と、前記インバータ回路と並列接続されるコンデンサと、前記インバータ回路を介して前記回転電機と接続される蓄電要素と、前記インバータ回路と前記コンデンサと前記蓄電要素とを収容するインバータボックスと、前記インバータボックスの外部に配置され、前記インバータ回路を介して前記回転電機と接続される電源電圧が６０Ｖ未満のバッテリと、を備え、前記蓄電要素は、前記バッテリと並列接続可能であり、前記蓄電要素の電源電圧は、当該蓄電要素から前記バッテリへ向けた電流の流れが遮断された状態で、前記回転電機から回生電力の供給を受けて前記バッテリの電源電圧よりも高い電圧状態を形成可能である。 According to an aspect of the present invention, a vehicle device includes a rotating electric machine, an inverter circuit, a capacitor connected in parallel with the inverter circuit, and a power storage element connected to the rotating electric machine via the inverter circuit. an inverter box that accommodates the inverter circuit, the capacitor, and the power storage element; and a battery with a power supply voltage of less than 60 V that is arranged outside the inverter box and connected to the rotating electrical machine via the inverter circuit. The power storage element can be connected in parallel with the battery, and the power supply voltage of the power storage element is set to the regenerative power from the rotating electrical machine in a state where the flow of current from the power storage element to the battery is interrupted. can be supplied to form a voltage state higher than the power supply voltage of the battery.

上記態様では、インバータ回路及びコンデンサを収容するインバータボックスには、もともと強固な絶縁対策が施されている。そのため、蓄電要素をインバータボックス内に収容することで、絶縁対策を考慮しながら電力効率を向上させることが可能となる。 In the above aspect, the inverter box housing the inverter circuit and the capacitor is originally provided with strong insulation measures. Therefore, by housing the power storage element in the inverter box, it is possible to improve power efficiency while taking insulation measures into consideration.

図１は、本発明の第１の実施形態に係る車両用装置の概要を説明する斜視図である。FIG. 1 is a perspective view illustrating an overview of a vehicle device according to a first embodiment of the present invention. 図２は、本発明の第１の実施形態に係る車両用装置の電気回路の概要を説明する回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram illustrating an outline of the electric circuit of the vehicle device according to the first embodiment of the present invention. 図３は、インバータ回路の概要図である。FIG. 3 is a schematic diagram of an inverter circuit. 図４は、本発明の第１の実施形態に係る車両用装置の動作を説明するタイミングチャートである。FIG. 4 is a timing chart illustrating the operation of the vehicle device according to the first embodiment of the present invention. 図５は、本発明の第２の実施形態に係る車両用装置の電気回路の概要を説明する回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram illustrating an outline of an electric circuit of a vehicle device according to a second embodiment of the present invention. 図６は、本発明の第２の実施形態に係る車両用装置の動作を説明するタイミングチャートである。FIG. 6 is a timing chart illustrating the operation of the vehicle device according to the second embodiment of the present invention. 図７は、本発明の第１の実施形態の変形例に係る車両用装置の電気回路の概要を説明する回路図である。FIG. 7 is a circuit diagram illustrating an outline of an electric circuit of a vehicle device according to a modification of the first embodiment of the present invention. 図８は、本発明の第１の実施形態の変形例に係る車両用装置の電気回路の概要を説明する回路図である。FIG. 8 is a circuit diagram illustrating an outline of an electric circuit of a vehicle device according to a modification of the first embodiment of the present invention. 図９は、本発明の第２の実施形態の変形例に係る車両用装置の電気回路の概要を説明する回路図である。FIG. 9 is a circuit diagram illustrating an outline of an electric circuit of a vehicle device according to a modification of the second embodiment of the present invention. 図１０は、本発明の第２の実施形態の変形例に係る車両用装置の電気回路の概要を説明する回路図である。FIG. 10 is a circuit diagram illustrating an outline of an electric circuit of a vehicle device according to a modification of the second embodiment of the present invention. 図１１は、本発明の第２の実施形態の変形例に係る車両用装置の電気回路の概要を説明する回路図である。FIG. 11 is a circuit diagram illustrating an outline of an electric circuit of a vehicle device according to a modification of the second embodiment of the present invention. 図１２は、本発明の比較例に係る車両用装置の概略を示す斜視図である。FIG. 12 is a perspective view schematically showing a vehicle device according to a comparative example of the present invention.

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

（第１の実施形態）
以下、図１から図４を参照して、本発明の第１の実施形態に係る車両用装置１について説明する。 (First embodiment)
Hereinafter, a vehicle device 1 according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4.

まず、図１を参照して、車両用装置１の構成について説明する。図１は、車両用装置１の概要を説明する斜視図である。 First, with reference to FIG. 1, the configuration of the vehicle device 1 will be described. FIG. 1 is a perspective view illustrating an overview of a vehicle device 1. As shown in FIG.

車両用装置１は、車両用の回転電機搭載装置等である。回転電機搭載装置は、回転電機ＥＭが搭載された装置である。回転電機搭載装置には、例えば、回転電機ＥＭが搭載される動力伝達装置（変速機、減速機等）が含まれるが、これに限定されるものではない。 The vehicle device 1 is a rotating electric machine mounting device for a vehicle or the like. The rotating electrical machine mounting device is a device on which the rotating electrical machine EM is mounted. The rotating electrical machine mounting device includes, for example, a power transmission device (transmission, reduction gear, etc.) on which the rotating electrical machine EM is mounted, but is not limited thereto.

図１に示すように、車両用装置１は、回転電機ＥＭと、インバータ２と、を備える。 As shown in FIG. 1, the vehicle device 1 includes a rotating electric machine EM and an inverter 2.

回転電機ＥＭは、車両駆動用モータと車両回生用ジェネレータとの少なくとも一つとして機能する。本実施形態では、３相の回転電機ＥＭである場合を例として説明するが、回転電機ＥＭの種類は限定されない。 The rotating electric machine EM functions as at least one of a vehicle drive motor and a vehicle regeneration generator. In this embodiment, a case will be described using a three-phase rotating electric machine EM as an example, but the type of the rotating electric machine EM is not limited.

インバータ２は、インバータ回路ＩＮＶと、コンデンサＣ１と、キャパシタＣ２と、インバータボックスＢＯＸと、を有する。インバータ２は、回転電機ＥＭと接続される。 The inverter 2 includes an inverter circuit INV, a capacitor C1, a capacitor C2, and an inverter box BOX. Inverter 2 is connected to rotating electric machine EM.

インバータ回路ＩＮＶは、６つのスイッチＳＷ１～ＳＷ６を有する（図３参照）。インバータ回路ＩＮＶの詳細については、後で図３を参照しながら詳細に説明する。 The inverter circuit INV has six switches SW1 to SW6 (see FIG. 3). Details of the inverter circuit INV will be explained in detail later with reference to FIG. 3.

コンデンサＣ１は、電圧変動を平滑化する平滑コンデンサとして機能する。 Capacitor C1 functions as a smoothing capacitor that smoothes voltage fluctuations.

コンデンサＣ１は、コンデンサであればよく、特定の種類に限定されるものではない。例えば、コンデンサＣ１には、電解コンデンサ等を用いることができるが、別のタイプのコンデンサであってもよい。 The capacitor C1 may be any capacitor and is not limited to a specific type. For example, an electrolytic capacitor or the like can be used as the capacitor C1, but another type of capacitor may be used.

キャパシタＣ２は、蓄電要素として機能する。キャパシタＣ２に代えて、バッテリ等の他の蓄電要素を用いることも可能である。 Capacitor C2 functions as a power storage element. It is also possible to use other power storage elements such as a battery in place of the capacitor C2.

キャパシタＣ２は、キャパシタ（コンデンサ）であればよく、特定の種類に限定されるものではない。例えば、キャパシタＣ２には、電気二重層キャパシタ、電解コンデンサ等のように、容量、充放電速度等が大きなものが好適であるが、別のタイプのキャパシタを用いることもできる。 The capacitor C2 may be any capacitor and is not limited to a specific type. For example, the capacitor C2 is preferably a capacitor with large capacity, charging/discharging speed, etc., such as an electric double layer capacitor or an electrolytic capacitor, but other types of capacitors may also be used.

蓄電要素としてキャパシタＣ２の代わりにバッテリを用いる場合、充放電可能な２次電池であればよく、特定の種類に限定されるものではない。 When a battery is used instead of the capacitor C2 as the electricity storage element, any secondary battery that can be charged and discharged may be used, and the battery is not limited to a specific type.

コンデンサＣ１と蓄電要素（キャパシタＣ２又はバッテリ）とは、機能が異なるのでデバイスに要求される性能も異なる。よって、コンデンサＣ１と蓄電要素（キャパシタＣ２又はバッテリ）とは異なるデバイスを用いることが好ましい。 Since the capacitor C1 and the power storage element (capacitor C2 or battery) have different functions, the performance required of the device is also different. Therefore, it is preferable to use different devices for the capacitor C1 and the electricity storage element (capacitor C2 or battery).

例えば、蓄電要素として容量の大きさを重視する場合は、バッテリを用いることが好ましく、コンデンサＣ１とはデバイスが異なる。 For example, if the size of the capacitance is important as the electricity storage element, it is preferable to use a battery, and the device is different from the capacitor C1.

例えば、蓄電要素として充放電速度を重視し、かつ、それなりの容量の大きさが求められる場合は、電気二重層キャパシタを用いることが好ましい。蓄電要素としてキャパシタＣ２を用いることで、バッテリを用いた場合よりも充放電速度を速くできるので、高電圧モードで回生又は力行を行うときのレスポンスを向上させることができる。 For example, when charging and discharging speed is important as a power storage element and a certain capacity is required, it is preferable to use an electric double layer capacitor. By using the capacitor C2 as the electricity storage element, the charging and discharging speed can be made faster than when using a battery, so the response when performing regeneration or power running in high voltage mode can be improved.

コンデンサＣ１は平滑コンデンサとして機能するものであり、電解コンデンサが適している。その場合、コンデンサＣ１と蓄電要素とはデバイスが異なる。 The capacitor C1 functions as a smoothing capacitor, and an electrolytic capacitor is suitable. In that case, the capacitor C1 and the storage element are different devices.

例えば、コンデンサＣ１及び蓄電要素の双方とも電解コンデンサを用いる場合、電解コンデンサに用いる材料に応じて特性を変更することが可能であるので、それぞれの性能要求に応じて材料を変えることも可能である。その場合、コンデンサＣ１と蓄電要素とはデバイスが異なる。 For example, when electrolytic capacitors are used for both the capacitor C1 and the storage element, the characteristics can be changed depending on the material used for the electrolytic capacitor, so it is also possible to change the material according to the performance requirements of each. . In that case, the capacitor C1 and the storage element are different devices.

なお、「コンデンサ」と「キャパシタ」とは同義ではあるが、本実施形態では、コンデンサＣ１とキャパシタＣ２との回路上の役割が異なるため、別々の名称を用いている。 Note that although "capacitor" and "capacitor" have the same meaning, in this embodiment, the capacitor C1 and the capacitor C2 have different roles on the circuit, so different names are used.

図１に示すように、インバータボックスＢＯＸは、インバータ回路ＩＮＶと、コンデンサＣ１と、キャパシタＣ２と、を収容する。 As shown in FIG. 1, the inverter box BOX accommodates an inverter circuit INV, a capacitor C1, and a capacitor C2.

インバータ回路ＩＮＶ及びコンデンサＣ１を収容するインバータボックスＢＯＸには、もともと強固な絶縁対策が施されている。そのため、キャパシタＣ２をインバータボックスＢＯＸ内に収容することで、絶縁対策を考慮しながら電力効率を向上させることが可能となる。 The inverter box BOX that accommodates the inverter circuit INV and the capacitor C1 is originally provided with strong insulation measures. Therefore, by accommodating the capacitor C2 in the inverter box BOX, it is possible to improve power efficiency while taking insulation measures into consideration.

ここで、図１２に示す比較例のように、インバータボックスＢＯＸの外にキャパシタＣ２を配置した場合には、キャパシタＣ２に印加される電圧を高めるときに、車両全体としての絶縁対策が必要となり、コストが高くなるおそれがある。 Here, if the capacitor C2 is placed outside the inverter box BOX as in the comparative example shown in FIG. 12, insulation measures will be required for the entire vehicle when increasing the voltage applied to the capacitor C2. There is a risk that the cost will increase.

これに対して、本実施形態のように、インバータボックスＢＯＸ内にキャパシタＣ２を配置すれば、インバータボックスＢＯＸのみの絶縁対策で済むため、コストを低減させることができる。 On the other hand, if the capacitor C2 is placed inside the inverter box BOX as in the present embodiment, the insulation measures only need to be taken for the inverter box BOX, so that costs can be reduced.

なお、絶縁対策とは、車両外部と電気的要素との間に絶縁体を設けること、車両外部と電気的要素とを離間させて配置すること等を意味する。また、強固な絶縁対策とは、絶縁度が高くなるように絶縁体を設けること等（例えば、絶縁コーティングを厚くする等）を意味する。 Note that the insulation measures include providing an insulator between the vehicle exterior and the electrical element, and arranging the vehicle exterior and the electrical element apart from each other. Further, strong insulation measures mean providing an insulator to increase the degree of insulation (for example, increasing the thickness of the insulation coating).

以上のようにインバータボックスＢＯＸ内にキャパシタＣ２を配置することが、本実施形態における特徴的な部分の一つであるが、続けて、更に好ましい形態について説明する。 Although arranging the capacitor C2 in the inverter box BOX as described above is one of the characteristic parts of this embodiment, a more preferable form will be explained next.

車両用装置１は、蓄電装置としてのバッテリＢＡＴを更に備える。 The vehicle device 1 further includes a battery BAT as a power storage device.

バッテリＢＡＴは、インバータ回路ＩＮＶを介して回転電機ＥＭと接続される。 Battery BAT is connected to rotating electrical machine EM via inverter circuit INV.

バッテリＢＡＴは、インバータボックスＢＯＸの外部に配置されている。バッテリＢＡＴは、充放電可能な２次電池であればよく、特定の種類に限定されるものではない。 Battery BAT is placed outside the inverter box BOX. The battery BAT may be any secondary battery that can be charged and discharged, and is not limited to a specific type.

バッテリＢＡＴの電源電圧は、６０Ｖ未満である。これにより、強電向けの絶縁対策を必要としないので、バッテリＢＡＴをインバータボックスＢＯＸ外部に設けた場合のコストを低下させることができる。好ましくは、バッテリＢＡＴの電源電圧は、１２Ｖより大きく６０Ｖ未満である。これにより、近年に至るまで定着していた１２Ｖよりも大きな電源電圧とすると共に、強電向けの絶縁対策を要しない範囲で、１２Ｖよりも高電圧の恩恵を受けることができる。更に好ましくは、バッテリＢＡＴの電源電圧は、４８Ｖである。これにより、近年スタンダードになりつつある４８Ｖマイルドハイブリッドシステムに適したシステムとすることができる。 The power supply voltage of battery BAT is less than 60V. As a result, there is no need for insulation measures for heavy electric currents, so it is possible to reduce the cost when the battery BAT is provided outside the inverter box. Preferably, the power supply voltage of battery BAT is greater than 12V and less than 60V. This allows the power supply voltage to be higher than the 12V that has been popular until recently, and also allows the benefits of higher voltage than 12V to be achieved without requiring insulation measures for heavy-duty electricity. More preferably, the power supply voltage of battery BAT is 48V. This makes it possible to create a system suitable for the 48V mild hybrid system that has become the standard in recent years.

バッテリＢＡＴは、車両駆動用の回転電機ＥＭとは別の車両電気部品（例えば、エアコン、パワーステアリング、電動ターボチャージャ等）を駆動させる機能を有する。 The battery BAT has a function of driving vehicle electrical components (for example, an air conditioner, a power steering, an electric turbocharger, etc.) other than the rotating electric machine EM for driving the vehicle.

別の車両電気部品向けのバッテリを、車両駆動用の回転電機ＥＭに接続することにより、回転電機ＥＭからの回生により当該バッテリの充電が可能になると共に、キャパシタＣ２よりも低電圧ではあるが当該バッテリによる回転電機ＥＭの駆動も可能となる。 By connecting a battery for another vehicle electrical component to the rotating electrical machine EM for driving the vehicle, it becomes possible to charge the battery through regeneration from the rotating electrical machine EM, and the battery is charged at a lower voltage than the capacitor C2. It also becomes possible to drive the rotating electrical machine EM with a battery.

バッテリＢＡＴを回転電機ＥＭと接続することにより、キャパシタＣ２に代えて、バッテリＢＡＴによる回転電機ＥＭの駆動が可能となる。 By connecting the battery BAT to the rotating electrical machine EM, the rotating electrical machine EM can be driven by the battery BAT instead of the capacitor C2.

ここで、仮に、バッテリＢＡＴをインバータボックスＢＯＸ内に収容したとする。この場合、小さなインバータボックスＢＯＸ内にバッテリＢＡＴを収めることは、バッテリ容量増加の阻害要因になるか、若しくはバッテリＢＡＴの容量を増加させるためにインバータボックスＢＯＸが大型化するおそれがある。 Here, it is assumed that the battery BAT is housed in the inverter box BOX. In this case, housing the battery BAT in a small inverter box BOX may be an impediment to increasing the battery capacity, or the inverter box BOX may become larger in order to increase the capacity of the battery BAT.

これに対して、本実施形態では、図１に示すように、バッテリＢＡＴをインバータボックスＢＯＸの外部に配置しているので、広い車両内部のスペースを利用してバッテリＢＡＴを配置すればよい。よって、バッテリＢＡＴの容量増加が容易である。 On the other hand, in this embodiment, as shown in FIG. 1, the battery BAT is placed outside the inverter box BOX, so the battery BAT can be placed using a large space inside the vehicle. Therefore, it is easy to increase the capacity of battery BAT.

したがって、インバータボックスＢＯＸ内のキャパシタＣ２は、高電圧化が容易になり、インバータボックスＢＯＸ外のバッテリＢＡＴは、容量増加が容易になる。換言すれば、インバータボックスＢＯＸ内のキャパシタＣ２は、容量増加の優先度を下げられるということになり、キャパシタＣ２は、比較的小型のものでよいということになる。即ち、バッテリＢＡＴを外部に設けることにより、インバータボックスＢＯＸの大型化を抑制しつつ、高電圧要求に応えることができるようになる。なお、バッテリＢＡＴは、従来通りの絶縁対策でよく、従来通りインバータボックスＢＯＸ外部に設けられるので、コスト増加の要因にはならない。 Therefore, the voltage of the capacitor C2 inside the inverter box BOX can be increased easily, and the capacity of the battery BAT outside the inverter box BOX can be easily increased. In other words, the capacitor C2 in the inverter box BOX can be given lower priority in increasing its capacity, and the capacitor C2 can be relatively small. That is, by providing the battery BAT externally, it is possible to suppress the increase in the size of the inverter box BOX and meet high voltage requirements. Note that the battery BAT can be provided with conventional insulation measures and is provided outside the inverter box as before, so it does not become a factor in increasing costs.

車両用装置１は、スイッチＳＷと、整流素子としてのダイオードＤと、を更に備える。 The vehicle device 1 further includes a switch SW and a diode D as a rectifying element.

スイッチＳＷは、インバータボックスＢＯＸ内に収容される。 The switch SW is housed within the inverter box BOX.

スイッチＳＷのみの絶縁対策であれば規模が小さくコストを抑制できるので、インバータボックスＢＯＸの外部に配置してもよいが、インバータボックスＢＯＸの内部に配置することで、更にコストを抑制することができる。 If insulation measures are taken only for the switch SW, the scale is small and costs can be reduced, so it may be placed outside the inverter box, but costs can be further reduced by placing it inside the inverter box. .

ダイオードＤは、整流素子として機能する。ダイオードＤの順方向は、バッテリＢＡＴからインバータ回路ＩＮＶへ向かう方向である。即ち、ダイオードＤは、バッテリＢＡＴからインバータ回路ＩＮＶへ流れる電流を通す。 Diode D functions as a rectifying element. The forward direction of diode D is the direction from battery BAT to inverter circuit INV. That is, diode D allows current to flow from battery BAT to inverter circuit INV.

ダイオードＤは、インバータボックスＢＯＸ内に収容される。 Diode D is housed within the inverter box BOX.

ダイオードＤのみの絶縁対策であれば規模が小さくコストを抑制できるので、インバータボックスＢＯＸの外部に配置してもよいが、インバータボックスＢＯＸの内部に配置することで、更にコストを抑制することができる。 If the diode D is the only insulation measure, the scale is small and costs can be suppressed, so it may be placed outside the inverter box, but costs can be further reduced by placing it inside the inverter box. .

バッテリＢＡＴは、スイッチＳＷ又はダイオードＤを介して、インバータ回路ＩＮＶと接続されている。 Battery BAT is connected to inverter circuit INV via switch SW or diode D.

スイッチＳＷ又はダイオードＤにより、インバータ回路ＩＮＶ側(インバータボックスＢＯＸ内部側)からバッテリＢＡＴ（インバータボックスＢＯＸ外部側）へ向かう電流を遮断することが可能である。 The switch SW or the diode D can cut off the current flowing from the inverter circuit INV side (the inside side of the inverter box BOX) to the battery BAT (the outside side of the inverter box BOX).

即ち、インバータボックスＢＯＸの内部が高圧となったときに、インバータボックスＢＯＸ外部が高圧となることを、スイッチＳＷ又はダイオードＤを設けることにより防止することができる。 That is, by providing the switch SW or the diode D, it is possible to prevent the outside of the inverter box BOX from becoming high voltage when the inside of the inverter box BOX becomes high voltage.

図１では、スイッチＳＷ及びダイオードＤの双方を設けているが、スイッチＳＷ及びダイオードＤの一方のみとすることも可能である（図７及び図８参照）。 In FIG. 1, both the switch SW and the diode D are provided, but it is also possible to provide only one of the switch SW and the diode D (see FIGS. 7 and 8).

スイッチＳＷを設けた場合は、直接的にバッテリＢＡＴに対して回生を行うことができるので好ましい。 It is preferable to provide the switch SW because regeneration can be directly performed on the battery BAT.

スイッチＳＷを設けずに、ダイオードＤのみを設けた場合は、直接的にバッテリＢＡＴに対して回生を行うことができない。ただし、キャパシタＣ２に充電された電荷を別途設けた専用回路等を介してバッテリＢＡＴに供給することにより、バッテリＢＡＴを充電することは可能である。 If only the diode D is provided without providing the switch SW, regeneration cannot be directly performed on the battery BAT. However, it is possible to charge the battery BAT by supplying the charge stored in the capacitor C2 to the battery BAT via a separately provided dedicated circuit or the like.

スイッチＳＷ及びダイオードＤの双方を設けた場合には、スイッチＳＷを設けた恩恵が得られる。更に、スイッチＳＷがオフのときにキャパシタＣ２の放電が進んで、キャパシタＣ２の端子電圧がバッテリの電源電圧よりも下回ったときに、バッテリＢＡＴからより高い電圧を印加することができるようになる。 When both the switch SW and the diode D are provided, the benefits of providing the switch SW can be obtained. Further, when the capacitor C2 is discharged while the switch SW is off and the terminal voltage of the capacitor C2 becomes lower than the battery power supply voltage, a higher voltage can be applied from the battery BAT.

次に、図２及び図３を参照して、車両用装置１の電気回路の具体的な構成について説明する。図２は、車両用装置１の電気回路の概要を説明する回路図である。図３は、インバータ回路ＩＮＶの概要図である。 Next, a specific configuration of the electric circuit of the vehicle device 1 will be described with reference to FIGS. 2 and 3. FIG. 2 is a circuit diagram illustrating an outline of the electric circuit of the vehicle device 1. As shown in FIG. FIG. 3 is a schematic diagram of the inverter circuit INV.

図２の電気回路には、回転電機ＥＭが設けられる。回転電機ＥＭは、車両駆動用モータと車両回生用ジェネレータとの少なくとも一つとして機能する。 The electric circuit in FIG. 2 is provided with a rotating electric machine EM. The rotating electric machine EM functions as at least one of a vehicle drive motor and a vehicle regeneration generator.

図２に示すように、車両用装置１の電気回路は、配線Ｌ１と配線Ｌ２とを有する。 As shown in FIG. 2, the electric circuit of the vehicle device 1 includes a wiring L1 and a wiring L2.

配線Ｌ１は、配線Ｌ２よりも高電位の高電位配線として機能する。配線Ｌ２は、配線Ｌ１よりも低電位の低電位配線として機能する。例えば、配線Ｌ２は、接地電位又はマイナス電位に保持されている。 The wiring L1 functions as a high potential wiring with a higher potential than the wiring L2. The wiring L2 functions as a low potential wiring whose potential is lower than that of the wiring L1. For example, the wiring L2 is held at a ground potential or a negative potential.

図２では、配線Ｌ２を一つの配線として図示しているが、配線Ｌ２は、複数の配線から構成されてもよい。例えば、複数の回路要素が一つの回路要素ごとに接地されている場合があるので、本実施形態はこのような構成であってもよい。 Although the wiring L2 is illustrated as one wiring in FIG. 2, the wiring L2 may be composed of a plurality of wirings. For example, since a plurality of circuit elements may be individually grounded, this embodiment may have such a configuration.

インバータ回路ＩＮＶは、入力部ＩＮ１と、入力部ＩＮ２と、出力部ＯＵＴと、を有する。 The inverter circuit INV has an input section IN1, an input section IN2, and an output section OUT.

入力部ＩＮ１は、配線Ｌ１と接続されている。入力部ＩＮ２は、配線Ｌ２と接続されている。出力部ＯＵＴは、回転電機ＥＭと接続されている。 Input section IN1 is connected to wiring L1. Input section IN2 is connected to wiring L2. The output section OUT is connected to the rotating electric machine EM.

図３に示すように、回転電機ＥＭは、端子ＴＵと、端子ＴＶと、端子ＴＷと、を有する。 As shown in FIG. 3, the rotating electric machine EM includes a terminal TU, a terminal TV, and a terminal TW.

端子ＴＵは、配線ＬＵと接続されている。端子ＴＶは、配線ＬＶと接続されている。端子ＴＷは、配線ＬＷと接続されている。 The terminal TU is connected to the wiring LU. Terminal TV is connected to wiring LV. The terminal TW is connected to the wiring LW.

インバータ回路ＩＮＶは、６つのスイッチＳＷ１～ＳＷ６を有する。スイッチＳＷ１～ＳＷ６は、例えば、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）等のスイッチング素子である。 Inverter circuit INV has six switches SW1 to SW6. The switches SW1 to SW6 are, for example, switching elements such as IGBTs (insulated gate bipolar transistors).

スイッチＳＷ１の一方の端子は、配線Ｌ１と接続されている。スイッチＳＷ１の他方の端子は、配線ＬＵと接続されている。 One terminal of the switch SW1 is connected to the wiring L1. The other terminal of the switch SW1 is connected to the wiring LU.

スイッチＳＷ２の一方の端子は、配線Ｌ１と接続されている。スイッチＳＷ２の他方の端子は、配線ＬＶと接続されている。 One terminal of the switch SW2 is connected to the wiring L1. The other terminal of the switch SW2 is connected to the wiring LV.

スイッチＳＷ３の一方の端子は、配線Ｌ１と接続されている。スイッチＳＷ３の他方の端子は、配線ＬＷと接続されている。 One terminal of the switch SW3 is connected to the wiring L1. The other terminal of the switch SW3 is connected to the wiring LW.

スイッチＳＷ４の一方の端子は、配線Ｌ２と接続されている。スイッチＳＷ４の他方の端子は、配線ＬＵと接続されている。 One terminal of the switch SW4 is connected to the wiring L2. The other terminal of the switch SW4 is connected to the wiring LU.

スイッチＳＷ５の一方の端子は、配線Ｌ２と接続されている。スイッチＳＷ５の他方の端子は、配線ＬＶと接続されている。 One terminal of the switch SW5 is connected to the wiring L2. The other terminal of the switch SW5 is connected to the wiring LV.

スイッチＳＷ６の一方の端子は、配線Ｌ２と接続されている。スイッチＳＷ６の他方の端子は、配線ＬＷと接続されている。 One terminal of the switch SW6 is connected to the wiring L2. The other terminal of the switch SW6 is connected to the wiring LW.

スイッチＳＷ１の一方の端子とスイッチＳＷ２の一方の端子とスイッチＳＷ３の一方の端子とにより、入力部ＩＮ１が構成される。スイッチＳＷ４の他方の端子とスイッチＳＷ５の他方の端子とスイッチＳＷ６の他方の端子とにより、入力部ＩＮ２が構成される。インバータボックスＢＯＸ内部に配置された配線ＬＵの一部と配線ＬＶの一部と配線ＬＷの一部とにより、出力部ＯＵＴが構成される。 An input section IN1 is configured by one terminal of the switch SW1, one terminal of the switch SW2, and one terminal of the switch SW3. The other terminal of the switch SW4, the other terminal of the switch SW5, and the other terminal of the switch SW6 constitute an input section IN2. An output section OUT is configured by a part of the wiring LU, a part of the wiring LV, and a part of the wiring LW arranged inside the inverter box BOX.

インバータボックスＢＯＸの外部にはみ出る配線ＬＵの一部と配線ＬＶの一部と配線ＬＷの一部とは、高電位になるので絶縁対策を施すことが好ましい。 A portion of the wiring LU, a portion of the wiring LV, and a portion of the wiring LW that protrude outside the inverter box BOX are at a high potential, so it is preferable to take insulation measures.

図２に示す電気回路は、コンデンサＣ１と、キャパシタＣ２と、スイッチＳＷと、バッテリＢＡＴと、ダイオードＤと、を有する。 The electric circuit shown in FIG. 2 includes a capacitor C1, a capacitor C2, a switch SW, a battery BAT, and a diode D.

コンデンサＣ１は、インバータ回路ＩＮＶと並列接続される。コンデンサＣ１は、電圧変動を平滑化する平滑コンデンサとして機能する。コンデンサＣ１の一方の端子は、配線Ｌ１と接続されている。コンデンサＣ１の他方の端子は、配線Ｌ２と接続されている。即ち、コンデンサＣ１は、インバータ回路ＩＮＶと並列接続されている。 Capacitor C1 is connected in parallel with inverter circuit INV. Capacitor C1 functions as a smoothing capacitor that smoothes voltage fluctuations. One terminal of the capacitor C1 is connected to the wiring L1. The other terminal of the capacitor C1 is connected to the wiring L2. That is, capacitor C1 is connected in parallel with inverter circuit INV.

キャパシタＣ２は、インバータ回路ＩＮＶを介して回転電機ＥＭと接続される。キャパシタＣ２は、蓄電要素として機能する。キャパシタＣ２に代えて、バッテリ等の他の蓄電要素を用いることも可能である。キャパシタＣ２の一方の端子は、配線Ｌ１と接続されている。キャパシタＣ２の他方の端子は、配線Ｌ２と接続されている。即ち、キャパシタＣ２は、インバータ回路ＩＮＶと並列接続されている。 Capacitor C2 is connected to rotating electrical machine EM via inverter circuit INV. Capacitor C2 functions as a power storage element. It is also possible to use other power storage elements such as a battery in place of the capacitor C2. One terminal of the capacitor C2 is connected to the wiring L1. The other terminal of the capacitor C2 is connected to the wiring L2. That is, capacitor C2 is connected in parallel with inverter circuit INV.

キャパシタＣ２の電源電圧は、バッテリＢＡＴの電源電圧よりも高い。具体的には、バッテリＢＡＴの電源電圧は、４８Ｖであり、キャパシタＣ２の電源電圧は、９６Ｖである。 The power supply voltage of capacitor C2 is higher than the power supply voltage of battery BAT. Specifically, the power supply voltage of battery BAT is 48V, and the power supply voltage of capacitor C2 is 96V.

スイッチＳＷの一方の端子は、バッテリＢＡＴの一方の端子と接続されている。スイッチＳＷの他方の端子は、配線Ｌ１と接続されている。 One terminal of switch SW is connected to one terminal of battery BAT. The other terminal of the switch SW is connected to the wiring L1.

配線Ｌ１は、インバータ回路ＩＮＶの入力部ＩＮ１と接続されている。そのため、バッテリＢＡＴは、スイッチＳＷを介してインバータ回路ＩＮＶと接続されていることになる。また、キャパシタＣ２は、スイッチＳＷを介さずにインバータ回路ＩＮＶと接続されている。 The wiring L1 is connected to the input section IN1 of the inverter circuit INV. Therefore, battery BAT is connected to inverter circuit INV via switch SW. Further, the capacitor C2 is connected to the inverter circuit INV without using the switch SW.

即ち、スイッチＳＷの上流にバッテリＢＡＴが接続され、かつ、スイッチＳＷの下流にキャパシタＣ２が接続される。このような位置にスイッチＳＷを設けることにより、インバータ２外の電圧が高電圧にならないようにスイッチＳＷにより制御を行うことが可能となる。 That is, the battery BAT is connected upstream of the switch SW, and the capacitor C2 is connected downstream of the switch SW. By providing the switch SW at such a position, it becomes possible to perform control using the switch SW so that the voltage outside the inverter 2 does not become a high voltage.

ダイオードＤは、整流素子として機能する。ダイオードＤは、スイッチＳＷと並列接続されている。ダイオードＤの順方向は、バッテリＢＡＴからインバータ回路ＩＮＶへ向かう方向である。よって、スイッチＳＷがオフのときにキャパシタＣ２の放電が進んで、キャパシタＣ２の端子電圧がバッテリＢＡＴの電源電圧を下回ったときに、バッテリＢＡＴからより高い電圧を印加することができるようになる。 Diode D functions as a rectifying element. Diode D is connected in parallel with switch SW. The forward direction of diode D is the direction from battery BAT to inverter circuit INV. Therefore, when the capacitor C2 is discharged while the switch SW is off and the terminal voltage of the capacitor C2 becomes lower than the power supply voltage of the battery BAT, a higher voltage can be applied from the battery BAT.

ダイオードＤの一方の端子は、バッテリＢＡＴの一方の端子と接続されている。ダイオードＤの他方の端子は、バッテリＢＡＴの配線Ｌ１と接続されている。 One terminal of diode D is connected to one terminal of battery BAT. The other terminal of diode D is connected to wiring L1 of battery BAT.

配線Ｌ１は、インバータ回路ＩＮＶの入力部ＩＮ１と接続されている。そのため、バッテリＢＡＴは、ダイオードＤを介してインバータ回路ＩＮＶと接続されていることになる。また、キャパシタＣ２は、スイッチＳＷを介さずにインバータ回路ＩＮＶと接続されている。 The wiring L1 is connected to the input section IN1 of the inverter circuit INV. Therefore, battery BAT is connected to inverter circuit INV via diode D. Further, the capacitor C2 is connected to the inverter circuit INV without using the switch SW.

本実施形態では、配線Ｌ１が高電位となるので、配線Ｌ１と、配線Ｌ１と接続される回路要素（スイッチＳＷ，ダイオードＤ，インバータ回路ＩＮＶ，コンデンサＣ１，キャパシタＣ２等）と、をインバータボックスＢＯＸ内に収容することが好ましい。 In this embodiment, since the wiring L1 has a high potential, the wiring L1 and the circuit elements connected to the wiring L1 (switch SW, diode D, inverter circuit INV, capacitor C1, capacitor C2, etc.) are connected to the inverter box BOX. It is preferable to accommodate the inside.

本実施形態では、スイッチＳＷ及びダイオードＤの双方を設けているが、スイッチＳＷ及びダイオードＤの一方のみを設けてもよい。 In this embodiment, both the switch SW and the diode D are provided, but only one of the switch SW and the diode D may be provided.

次に、図４を参照して、車両用装置１の動作について説明する。図４は、車両用装置１の動作を説明するタイミングチャートである。図４において、ｉＢは、バッテリＢＡＴに流れる電流の大きさであり、ｉＣは、キャパシタＣ２に流れる電流の大きさである。 Next, with reference to FIG. 4, the operation of the vehicle device 1 will be described. FIG. 4 is a timing chart illustrating the operation of the vehicle device 1. In FIG. 4, iB is the magnitude of the current flowing through the battery BAT, and iC is the magnitude of the current flowing through the capacitor C2.

時刻Ｔ０では、運転者によってアクセルペダルが踏み込まれ、車両は、回転電機ＥＭによって駆動輪を駆動するＥＶ走行を開始する。時刻Ｔ０では、キャパシタＣ２の電圧は４８Ｖであり、バッテリＢＡＴの電圧は４８Ｖである。また、スイッチＳＷは、オン状態である。 At time T0, the driver depresses the accelerator pedal, and the vehicle starts EV driving in which the rotating electric machine EM drives the drive wheels. At time T0, the voltage of capacitor C2 is 48V and the voltage of battery BAT is 48V. Further, the switch SW is in an on state.

インバータ回路ＩＮＶは、キャパシタＣ２の電圧とバッテリＢＡＴの電圧とが等しいので、キャパシタＣ２及びバッテリＢＡＴから供給される電力によって回転電機ＥＭを駆動する。このとき、バッテリＢＡＴからの電力は、スイッチＳＷ又はダイオードＤを通ってインバータ回路ＩＮＶに供給される。 Since the voltage of the capacitor C2 and the voltage of the battery BAT are equal to each other, the inverter circuit INV drives the rotating electrical machine EM with the power supplied from the capacitor C2 and the battery BAT. At this time, power from the battery BAT is supplied to the inverter circuit INV through the switch SW or the diode D.

時刻Ｔ１では、運転者がアクセルペダルを離しており、車両は、回生運転を開始する。このとき、スイッチＳＷは、オン状態である。よって、回転電機ＥＭからの回生電力は、ダイオードＤを通らずにスイッチＳＷを通ってバッテリＢＡＴに供給される。また、キャパシタＣ２も充電されるが、キャパシタＣ２の電圧はバッテリＢＡＴの電圧と同じである。 At time T1, the driver has released the accelerator pedal, and the vehicle starts regenerative operation. At this time, the switch SW is in the on state. Therefore, the regenerated power from the rotating electric machine EM is supplied to the battery BAT through the switch SW without passing through the diode D. Capacitor C2 is also charged, but the voltage of capacitor C2 is the same as the voltage of battery BAT.

時刻Ｔ２では、運転者によってブレーキペダルが操作され、車両は、大きく減速して大きな電力を回生する強回生運転を開始する。時刻Ｔ２にて、スイッチＳＷは、オン状態からオフ状態に切り換えられる。回転電機ＥＭからの回生電力は、ダイオードＤ及びスイッチＳＷを通らないので、バッテリＢＡＴには供給されず、キャパシタＣ２のみに供給される。 At time T2, the brake pedal is operated by the driver, and the vehicle starts a strong regeneration operation that greatly decelerates and regenerates a large amount of electric power. At time T2, the switch SW is switched from the on state to the off state. Since the regenerated power from the rotating electrical machine EM does not pass through the diode D and the switch SW, it is not supplied to the battery BAT, but only to the capacitor C2.

時刻Ｔ３では、キャパシタＣ２の電圧が９６Ｖに到達したので、車両は、キャパシタＣ２への充電を完了した状態で、惰行走行を開始する。 At time T3, the voltage of capacitor C2 reaches 96V, so the vehicle starts coasting with charging of capacitor C2 completed.

時刻Ｔ４では、運転者によってアクセルペダルが踏み込まれ、車両は、キャパシタＣ２に充電された電力をインバータ回路ＩＮＶに供給して回転電機ＥＭを駆動するＥＶ走行を開始する。このとき、バッテリＢＡＴの電圧よりも高い電圧で回転電機ＥＭを駆動するので、回転電機ＥＭの出力が向上する。 At time T4, the driver depresses the accelerator pedal, and the vehicle starts EV driving in which the electric power charged in the capacitor C2 is supplied to the inverter circuit INV to drive the rotating electric machine EM. At this time, since the rotating electrical machine EM is driven with a voltage higher than the voltage of the battery BAT, the output of the rotating electrical machine EM is improved.

時刻Ｔ５では、キャパシタＣ２の電圧が降下して、キャパシタＣ２の電圧とバッテリＢＡＴの電圧とが等しくなる。よって、インバータ回路ＩＮＶは、キャパシタＣ２及びバッテリＢＡＴから供給される電力によって回転電機ＥＭを駆動する。 At time T5, the voltage of capacitor C2 drops, and the voltage of capacitor C2 and the voltage of battery BAT become equal. Therefore, the inverter circuit INV drives the rotating electrical machine EM with the power supplied from the capacitor C2 and the battery BAT.

時刻Ｔ６では、スイッチＳＷが、オフ状態からオン状態に切り換えられる。そのため、回転電機ＥＭからの回生電力がスイッチＳＷを通ってバッテリＢＡＴに供給可能になる。よって、回生電力のバッテリＢＡＴへの充電が可能になる。 At time T6, the switch SW is switched from the off state to the on state. Therefore, regenerated power from the rotating electric machine EM can be supplied to the battery BAT through the switch SW. Therefore, it becomes possible to charge the battery BAT with regenerated power.

以上の第１の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。 According to the first embodiment described above, the following effects are achieved.

インバータボックスＢＯＸは、インバータ回路ＩＮＶと、コンデンサＣ１と、キャパシタＣ２と、を収容する。 The inverter box BOX accommodates an inverter circuit INV, a capacitor C1, and a capacitor C2.

（第２の実施形態）
以下、図５及び図６を参照して、本発明の第２の実施形態に係る車両用装置２０１について説明する。以下に示す各実施形態では、第１の実施形態と異なる点を中心に説明し、同様の機能を有する構成には同一の符号を付して説明を省略する。 (Second embodiment)
Hereinafter, a vehicle device 201 according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 5 and 6. In each of the embodiments shown below, points different from the first embodiment will be mainly described, and components having similar functions will be denoted by the same reference numerals and explanations will be omitted.

まず、図５を参照して、車両用装置２０１の構成について説明する。図５は、車両用装置２０１の電気回路の概要を説明する回路図である。 First, with reference to FIG. 5, the configuration of the vehicle device 201 will be described. FIG. 5 is a circuit diagram illustrating an outline of the electric circuit of the vehicle device 201.

図２の電気回路では、キャパシタＣ２とバッテリＢＡＴとが並列接続されているが、本実施形態では、キャパシタＣ２とバッテリＢＡＴとが直列接続されている。 In the electric circuit of FIG. 2, capacitor C2 and battery BAT are connected in parallel, but in this embodiment, capacitor C2 and battery BAT are connected in series.

図２の電気回路では、キャパシタＣ２の他方の端子が配線Ｌ２と接続されていたが、本実施形態では、キャパシタＣ２の他方の端子が、バッテリＢＡＴの一方の端子と接続される。 In the electric circuit of FIG. 2, the other terminal of the capacitor C2 is connected to the wiring L2, but in this embodiment, the other terminal of the capacitor C2 is connected to one terminal of the battery BAT.

本実施形態では、ダイオードＤを設けない例を示しているが、図２の電気回路と同様に、スイッチＳＷと並列接続されるダイオードＤを設けることも可能である（図９参照）。 Although this embodiment shows an example in which the diode D is not provided, it is also possible to provide a diode D connected in parallel with the switch SW (see FIG. 9), similar to the electric circuit of FIG.

この場合、ダイオードＤ１の一方の端子は、スイッチＳＷの一方の端子と接続され、ダイオードＤの他方の端子はスイッチＳＷの他方の端子と接続される。 In this case, one terminal of the diode D1 is connected to one terminal of the switch SW, and the other terminal of the diode D is connected to the other terminal of the switch SW.

キャパシタＣ２の電源電圧は、バッテリＢＡＴの電源電圧と同じである。具体的には、バッテリＢＡＴの電源電圧は、４８Ｖであり、キャパシタＣ２の電源電圧もまた、４８Ｖである。キャパシタＣ２とバッテリＢＡＴとは直列接続されるので、力行時及び回生時には、システム全体として９６Ｖの電力を使用することができる。 The power supply voltage of capacitor C2 is the same as the power supply voltage of battery BAT. Specifically, the power supply voltage of battery BAT is 48V, and the power supply voltage of capacitor C2 is also 48V. Since the capacitor C2 and the battery BAT are connected in series, the entire system can use 96V of power during power running and regeneration.

本実施形態において、スイッチＳＷに代えてダイオードＤを設けることも可能である（図１０参照）。 In this embodiment, it is also possible to provide a diode D in place of the switch SW (see FIG. 10).

また、本実施形態において、スイッチＳＷ及びダイオードＤの双方を設けないことも可能である（図１１参照）。即ち、蓄電機能を有する要素を、キャパシタＣ２とバッテリＢＡＴとに２分割して、高電位となるキャパシタＣ２のみをインバータボックスＢＯＸ内に収容するという概念である。 Furthermore, in this embodiment, it is also possible to omit both the switch SW and the diode D (see FIG. 11). That is, the concept is to divide the element having the power storage function into two, the capacitor C2 and the battery BAT, and to house only the capacitor C2, which has a high potential, in the inverter box BOX.

次に、図６を参照して、車両用装置１の動作について説明する。図６は、車両用装置２０１の動作を説明するタイミングチャートである。図６において、ｉＢは、バッテリＢＡＴに流れる電流の大きさであり、ｉＣは、キャパシタＣ２に流れる電流の大きさである。 Next, with reference to FIG. 6, the operation of the vehicle device 1 will be described. FIG. 6 is a timing chart illustrating the operation of the vehicle device 201. In FIG. 6, iB is the magnitude of the current flowing through the battery BAT, and iC is the magnitude of the current flowing through the capacitor C2.

時刻Ｔ０では、運転者によってアクセルペダルが踏み込まれ、車両は、回転電機ＥＭによって駆動輪を駆動するＥＶ走行を開始する。時刻Ｔ０では、キャパシタＣ２の電圧は略０Ｖであり、バッテリＢＡＴの電圧は４８Ｖである。また、スイッチＳＷは、オン状態である。 At time T0, the driver depresses the accelerator pedal, and the vehicle starts EV driving in which the rotating electric machine EM drives the drive wheels. At time T0, the voltage of capacitor C2 is approximately 0V, and the voltage of battery BAT is 48V. Further, the switch SW is in an on state.

インバータ回路ＩＮＶは、バッテリＢＡＴから供給される電力によって回転電機ＥＭを駆動する。このとき、バッテリＢＡＴからの電力は、スイッチＳＷを通ってインバータ回路ＩＮＶに供給される。 The inverter circuit INV drives the rotating electric machine EM with electric power supplied from the battery BAT. At this time, power from the battery BAT is supplied to the inverter circuit INV through the switch SW.

時刻Ｔ１では、運転者がアクセルペダルを離しており、車両は、回生運転を開始する。このとき、スイッチＳＷは、オン状態である。よって、回転電機ＥＭからの回生電力は、スイッチＳＷを通ってバッテリＢＡＴに供給される。なお、スイッチＳＷがオン状態であるので、回生電力はキャパシタＣ２には供給されず、キャパシタＣ２は充電されない。 At time T1, the driver has released the accelerator pedal, and the vehicle starts regenerative operation. At this time, the switch SW is in the on state. Therefore, regenerated power from the rotating electric machine EM is supplied to the battery BAT through the switch SW. Note that since the switch SW is in the on state, the regenerated power is not supplied to the capacitor C2, and the capacitor C2 is not charged.

時刻Ｔ２では、運転者によってブレーキペダルが操作され、車両は、大きく減速して大きな電力を回生する強回生運転を開始する。時刻Ｔ２にて、スイッチＳＷは、オン状態からオフ状態に切り換えられる。回転電機ＥＭからの回生電力は、スイッチＳＷを通らないので、バッテリＢＡＴには供給されず、キャパシタＣ２のみに供給される。 At time T2, the brake pedal is operated by the driver, and the vehicle starts a strong regeneration operation that greatly decelerates and regenerates a large amount of electric power. At time T2, the switch SW is switched from the on state to the off state. Since the regenerated power from the rotating electrical machine EM does not pass through the switch SW, it is not supplied to the battery BAT, but only to the capacitor C2.

時刻Ｔ３では、キャパシタＣ２の電圧が４８Ｖに到達したので、車両は、キャパシタＣ２への充電を完了した状態で、惰行走行を開始する。なお、スイッチＳＷがオフ状態であるので、回生電力はバッテリＢＡＴには供給されず、バッテリＢＡＴは充電されない。 At time T3, the voltage of capacitor C2 reaches 48V, so the vehicle starts coasting with charging of capacitor C2 completed. Note that since the switch SW is in the off state, the regenerated power is not supplied to the battery BAT, and the battery BAT is not charged.

時刻Ｔ４では、運転者によってアクセルペダルが踏み込まれ、車両は、キャパシタＣ２及びバッテリＢＡＴに充電された電力をインバータ回路ＩＮＶに供給して回転電機ＥＭを駆動するＥＶ走行を開始する。このとき、バッテリＢＡＴだけの場合の電圧よりも高い電圧で回転電機ＥＭを駆動するので、回転電機ＥＭの出力が向上する。 At time T4, the driver depresses the accelerator pedal, and the vehicle starts EV driving in which the electric power charged in the capacitor C2 and the battery BAT is supplied to the inverter circuit INV to drive the rotating electric machine EM. At this time, since the rotating electric machine EM is driven with a voltage higher than the voltage when only the battery BAT is used, the output of the rotating electric machine EM is improved.

時刻Ｔ５では、キャパシタＣ２の電圧が降下して、キャパシタＣ２の電圧とバッテリＢＡＴの電圧とが等しくなる。このとき、スイッチＳＷが、オフ状態からオン状態に切り換えられる。インバータ回路ＩＮＶは、バッテリＢＡＴから供給される電力によって回転電機ＥＭを駆動する。 At time T5, the voltage of capacitor C2 drops, and the voltage of capacitor C2 and the voltage of battery BAT become equal. At this time, the switch SW is switched from the off state to the on state. The inverter circuit INV drives the rotating electric machine EM with electric power supplied from the battery BAT.

時刻Ｔ６では、スイッチＳＷは、オン状態である。そのため、回転電機ＥＭからの回生電力がスイッチＳＷを通ってバッテリＢＡＴに供給可能になる。よって、回生電力のバッテリＢＡＴへの充電が可能になる。 At time T6, switch SW is in the on state. Therefore, regenerated power from the rotating electric machine EM can be supplied to the battery BAT through the switch SW. Therefore, it becomes possible to charge the battery BAT with regenerated power.

以上の第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を奏する。 According to the above second embodiment, the same effects as the first embodiment are achieved.

また、本実施形態では、キャパシタＣ２とバッテリＢＡＴとが直列に接続される。よって、第１の実施形態におけるキャパシタＣ２とバッテリＢＡＴとが並列に接続される電気回路（図２参照）と比較して、キャパシタＣ２の端子電位を下げることができる。 Further, in this embodiment, capacitor C2 and battery BAT are connected in series. Therefore, compared to the electric circuit in which the capacitor C2 and the battery BAT are connected in parallel in the first embodiment (see FIG. 2), the terminal potential of the capacitor C2 can be lowered.

以下、本発明の実施形態の構成、作用、及び効果をまとめて説明する。 Hereinafter, the configuration, operation, and effects of the embodiments of the present invention will be collectively described.

車両用装置１，２０１は、回転電機ＥＭと、インバータ回路ＩＮＶと、インバータ回路ＩＮＶと並列接続されるコンデンサＣ１と、インバータ回路ＩＮＶを介して回転電機ＥＭと接続されるキャパシタＣ２と、インバータ回路ＩＮＶとコンデンサＣ１とキャパシタＣ２とを収容するインバータボックスＢＯＸと、を備える。 The vehicle device 1, 201 includes a rotating electric machine EM, an inverter circuit INV, a capacitor C1 connected in parallel with the inverter circuit INV, a capacitor C2 connected to the rotating electric machine EM via the inverter circuit INV, and an inverter circuit INV. and an inverter box BOX that accommodates the capacitor C1 and the capacitor C2.

この構成によれば、インバータ回路ＩＮＶ及びコンデンサＣ１を収容するインバータボックスＢＯＸには、もともと強固な絶縁対策が施されている。そのため、キャパシタＣ２をインバータボックスＢＯＸ内に収容することで、絶縁対策を考慮しながら電力効率を向上させることが可能となる（請求項１，９，１０，１４，及び１５に対応する効果）。 According to this configuration, the inverter box BOX that accommodates the inverter circuit INV and the capacitor C1 is originally provided with strong insulation measures. Therefore, by accommodating the capacitor C2 in the inverter box BOX, it is possible to improve power efficiency while taking insulation measures into consideration (effects corresponding to claims 1, 9, 10, 14, and 15).

インバータボックスＢＯＸの外にキャパシタＣ２を配置した場合には、キャパシタＣ２に印加される電圧を高めるときに、車両全体としての絶縁対策が必要となり、コストが高くなるおそれがある。これに対して、本実施形態のように、インバータボックスＢＯＸ内にキャパシタＣ２を配置すれば、インバータボックスＢＯＸのみの絶縁対策で済むため、コストを低減させることができる。 If the capacitor C2 is placed outside the inverter box BOX, when increasing the voltage applied to the capacitor C2, insulation measures will be required for the entire vehicle, which may increase costs. On the other hand, if the capacitor C2 is placed inside the inverter box BOX as in the present embodiment, the insulation measures only need to be taken for the inverter box BOX, so that costs can be reduced.

また、車両用装置１，２０１は、インバータ回路ＩＮＶを介して回転電機ＥＭと接続されるバッテリＢＡＴを有し、バッテリＢＡＴは、インバータボックスＢＯＸの外部に配置されている。 Further, the vehicle device 1, 201 has a battery BAT connected to the rotating electric machine EM via an inverter circuit INV, and the battery BAT is arranged outside the inverter box BOX.

この構成によれば、車両駆動用の回転電機ＥＭとは別の車両電気部品（例えば、エアコン、ステアリング、電動ターボチャージャ等）向けのバッテリを、車両駆動用の回転電機ＥＭに接続することにより、回転電機ＥＭからの回生により当該バッテリの充電が可能になると共に、キャパシタＣ２よりも低電圧ではあるが当該バッテリによる回転電機ＥＭの駆動も可能となる（請求項２に対応する効果）。 According to this configuration, by connecting a battery for vehicle electrical parts (for example, an air conditioner, a steering wheel, an electric turbocharger, etc.) different from the rotating electric machine EM for driving the vehicle to the rotating electric machine EM for driving the vehicle, The battery can be charged by regeneration from the rotating electrical machine EM, and the rotating electrical machine EM can also be driven by the battery, although the voltage is lower than that of the capacitor C2 (effect corresponding to claim 2).

バッテリＢＡＴをインバータボックスＢＯＸ内に収容した場合には、小さなインバータボックスＢＯＸ内にバッテリＢＡＴを収めることは、バッテリ容量増加の阻害要因になるか、若しくはバッテリＢＡＴの容量を増加させるためにインバータボックスＢＯＸが大型化するおそれがある。これに対して、本実施形態では、図１に示すように、バッテリＢＡＴをインバータボックスＢＯＸの外部に配置しているので、広い車両内部のスペースを利用してバッテリＢＡＴを配置すればよい。よって、バッテリＢＡＴの容量増加が容易である。 When the battery BAT is housed in the inverter box BOX, housing the battery BAT in the small inverter box BOX may be an impediment to increasing the battery capacity, or the inverter box BAT may be placed in order to increase the capacity of the battery BAT. There is a risk that the size will increase. On the other hand, in this embodiment, as shown in FIG. 1, the battery BAT is placed outside the inverter box BOX, so the battery BAT can be placed using a large space inside the vehicle. Therefore, it is easy to increase the capacity of battery BAT.

したがって、インバータボックスＢＯＸ内のキャパシタＣ２は、高電圧化が容易になり、インバータボックスＢＯＸ外のバッテリＢＡＴは、容量増加が容易になる。換言すれば、インバータボックスＢＯＸ内のキャパシタＣ２は、容量増加の優先度を下げられるということになり、キャパシタＣ２は、比較的小型のものでよいということになる。即ち、バッテリＢＡＴを外部に設けることにより、インバータボックスＢＯＸの大型化を抑制しつつ、高電圧要求に応えることができるようになる。なお、当該バッテリＢＡＴは、従来通りの絶縁対策でよく、従来通りインバータボックスＢＯＸ外部に設けられるので、コスト増加の要因にはならない。 Therefore, the voltage of the capacitor C2 inside the inverter box BOX can be increased easily, and the capacity of the battery BAT outside the inverter box BOX can be easily increased. In other words, the capacitor C2 in the inverter box BOX can be given lower priority in increasing its capacity, and the capacitor C2 can be relatively small. That is, by providing the battery BAT externally, it is possible to suppress the increase in the size of the inverter box BOX and meet high voltage requirements. Note that the battery BAT may be provided with conventional insulation measures and is provided outside the inverter box as in the past, so it does not become a factor in increasing costs.

また、バッテリＢＡＴの電源電圧は、６０Ｖ未満である。 Further, the power supply voltage of battery BAT is less than 60V.

この構成によれば、強電向けの絶縁対策を必要としないので、バッテリＢＡＴをインバータボックスＢＯＸ外部に設けた場合のコストを低下させることができる（請求項３に対応する効果）。 According to this configuration, there is no need for insulation measures for heavy electric current, so it is possible to reduce the cost when the battery BAT is provided outside the inverter box BOX (effect corresponding to claim 3).

また、バッテリＢＡＴの電源電圧は、１２Ｖより大きく６０Ｖ未満である。 Further, the power supply voltage of the battery BAT is greater than 12V and less than 60V.

この構成によれば、近年に至るまで定着していた１２Ｖよりも大きな電源電圧とすると共に、強電向けの絶縁対策を要しない範囲で、１２Ｖよりも高電圧の恩恵を受けることができる（請求項４に対応する効果）。 According to this configuration, the power supply voltage is higher than the 12V that has been popular until recently, and the benefits of a voltage higher than 12V can be obtained to the extent that insulation measures for heavy electric currents are not required. 4).

また、バッテリＢＡＴの電源電圧は、４８Ｖである。 Further, the power supply voltage of battery BAT is 48V.

この構成によれば、近年スタンダードになりつつある４８Ｖマイルドハイブリッドシステムに適したシステムとすることができる（請求項５に対応する効果）。 According to this configuration, the system can be made suitable for a 48V mild hybrid system that has become a standard in recent years (effect corresponding to claim 5).

また、蓄電要素は、キャパシタＣ２である。 Further, the power storage element is a capacitor C2.

この構成によれば、キャパシタＣ２を用いることで、バッテリを用いた場合よりも充放電速度を速くできるので、高電圧モードで回生又は力行を行うときのレスポンスを向上させることができる（請求項６に対応する効果）。 According to this configuration, by using the capacitor C2, the charging and discharging speed can be made faster than when using a battery, so the response when performing regeneration or power running in high voltage mode can be improved (Claim 6 ).

また、車両用装置１，２０１は、スイッチＳＷを有し、バッテリＢＡＴは、スイッチＳＷを介してインバータ回路ＩＮＶと接続され、キャパシタＣ２は、スイッチＳＷを介さずにインバータ回路ＩＮＶと接続される。 Further, the vehicle device 1, 201 includes a switch SW, the battery BAT is connected to the inverter circuit INV via the switch SW, and the capacitor C2 is connected to the inverter circuit INV not via the switch SW.

この構成によれば、スイッチＳＷの上流にバッテリＢＡＴが接続され、かつ、スイッチＳＷの下流にキャパシタＣ２が接続される。このような位置にスイッチＳＷを設けることにより、インバータ２外の電圧が高電圧にならないようにスイッチＳＷにより制御を行うことが可能となる（請求項７に対応する効果）。 According to this configuration, the battery BAT is connected upstream of the switch SW, and the capacitor C2 is connected downstream of the switch SW. By providing the switch SW at such a position, it becomes possible to perform control using the switch SW so that the voltage outside the inverter 2 does not become a high voltage (an effect corresponding to claim 7).

また、スイッチＳＷは、インバータボックスＢＯＸに収容されている。 Further, the switch SW is housed in an inverter box BOX.

この構成によれば、スイッチＳＷのみの絶縁対策であれば規模が小さくコストを抑制できるので、インバータボックスＢＯＸの外部に配置してもよいが、インバータボックスＢＯＸの内部に配置することで、更にコストを抑制することができる（請求項８に対応する効果）。 According to this configuration, if insulation measures are taken only for the switch SW, the scale is small and costs can be suppressed, so it may be placed outside the inverter box BOX. However, by placing it inside the inverter box BOX, the cost will be increased can be suppressed (effect corresponding to claim 8).

また、車両用装置１，２０１は、スイッチＳＷと並列接続されたダイオードＤを有し、ダイオードＤは、バッテリＢＡＴからインバータ回路ＩＮＶへ向かう方向を順方向とする。 Further, the vehicle device 1, 201 has a diode D connected in parallel with the switch SW, and the forward direction of the diode D is the direction from the battery BAT to the inverter circuit INV.

この構成によれば、スイッチＳＷがオフのときにキャパシタＣ２の放電が進んで、キャパシタＣ２の端子電圧がバッテリＢＡＴの電源電圧を下回ったときに、バッテリＢＡＴからより高い電圧を印加することができるようになる（請求項１１に対応する効果）。 According to this configuration, when the capacitor C2 is discharged while the switch SW is off and the terminal voltage of the capacitor C2 becomes lower than the power supply voltage of the battery BAT, a higher voltage can be applied from the battery BAT. (Effect corresponding to claim 11).

また、車両用装置１，２０１は、ダイオードＤを有し、バッテリＢＡＴは、ダイオードＤを介してインバータ回路ＩＮＶと接続され、キャパシタＣ２は、ダイオードＤを介さずにインバータ回路ＩＮＶと接続され、ダイオードＤは、バッテリＢＡＴからインバータ回路ＩＮＶへ向かう方向を順方向とする。 Further, the vehicle device 1, 201 includes a diode D, the battery BAT is connected to the inverter circuit INV via the diode D, and the capacitor C2 is connected to the inverter circuit INV without passing through the diode D. In D, the forward direction is the direction from the battery BAT to the inverter circuit INV.

この構成によれば、ダイオードＤの上流にバッテリＢＡＴが接続され、かつ、スイッチＳＷの下流にキャパシタＣ２が接続される。このような位置にダイオードＤを設けることにより、インバータ２外の電圧が高電圧にならないようにすることができる（請求項１２に対応する効果）。 According to this configuration, the battery BAT is connected upstream of the diode D, and the capacitor C2 is connected downstream of the switch SW. By providing the diode D at such a position, the voltage outside the inverter 2 can be prevented from becoming a high voltage (an effect corresponding to claim 12).

また、ダイオードＤは、インバータボックスＢＯＸに収容されている。 Further, the diode D is housed in the inverter box BOX.

この構成によれば、ダイオードＤのみの絶縁対策であれば規模が小さくコストを抑制できるので、インバータボックスＢＯＸの外部に配置してもよいが、インバータボックスＢＯＸの内部に配置することで、更にコストを抑制することができる（請求項１３に対応する効果）。 According to this configuration, if the diode D is the only insulation measure, the scale is small and the cost can be suppressed, so it may be placed outside the inverter box BOX. However, by placing it inside the inverter box BOX, the cost will be further can be suppressed (effect corresponding to claim 13).

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the above embodiments merely show a part of the application examples of the present invention, and are not intended to limit the technical scope of the present invention to the specific configurations of the above embodiments. do not have.

上記の説明における「接続されている」とは、「直接接続されている」に限定されない。即ち、各図において直接接続されている箇所は、目的とする回路動作が達成できる範囲で他の素子を介して接続することが可能である。 "Connected" in the above description is not limited to "directly connected". That is, parts that are directly connected in each figure can be connected through other elements to the extent that the intended circuit operation can be achieved.

例えば、他の素子は、抵抗素子、ダイオード、スイッチ、コイル等があるが、限定されない。 For example, other elements include, but are not limited to, resistive elements, diodes, switches, coils, and the like.

換言すると、「接続されている」とは、「直接接続されている」、「電流通過が可能な素子を介して接続されている」等を含む概念である。 In other words, "connected" is a concept that includes "directly connected," "connected via an element that allows current to pass," and the like.

１，２０１車両用装置
２インバータ
ＥＭ回転電機
ＩＮＶインバータ回路
ＩＮ１入力部
ＩＮ２入力部
ＯＵＴ出力部
Ｃ１コンデンサ
Ｃ２キャパシタ（蓄電要素）
ＳＷスイッチ
Ｄダイオード（整流素子）
ＢＡＴバッテリ
ＢＯＸインバータボックス
ＳＷ１スイッチ（インバータ回路内の第１スイッチ）
ＳＷ２スイッチ（インバータ回路内の第２スイッチ）
ＳＷ３スイッチ（インバータ回路内の第３スイッチ）
ＳＷ４スイッチ（インバータ回路内の第４スイッチ）
ＳＷ５スイッチ（インバータ回路内の第５スイッチ）
ＳＷ６スイッチ（インバータ回路内の第６スイッチ）
Ｌ１配線（高電位配線）
Ｌ２配線（低電位配線）
ＬＵ配線（Ｕ相用配線）
ＬＶ配線（Ｖ相用配線）
ＬＷ配線（Ｗ相用配線）
ＴＵ端子（Ｕ相用端子）
ＴＶ端子（Ｖ相用端子）
ＴＷ端子（Ｗ相用端子） 1,201 Vehicle device 2 Inverter EM Rotating electric machine INV Inverter circuit IN1 Input section IN2 Input section OUT Output section C1 Capacitor C2 Capacitor (electricity storage element)
SW Switch D Diode (rectifier)
BAT Battery BOX Inverter box SW1 Switch (first switch in the inverter circuit)
SW2 switch (second switch in the inverter circuit)
SW3 switch (third switch in the inverter circuit)
SW4 switch (4th switch in the inverter circuit)
SW5 switch (fifth switch in the inverter circuit)
SW6 switch (6th switch in the inverter circuit)
L1 wiring (high potential wiring)
L2 wiring (low potential wiring)
LU wiring (Wiring for U phase)
LV wiring (V phase wiring)
LW wiring (W phase wiring)
TU terminal (terminal for U phase)
TV terminal (V phase terminal)
TW terminal (W phase terminal)

Claims

車両用装置であって、
回転電機と、
インバータ回路と、
前記インバータ回路と並列接続されるコンデンサと、
前記インバータ回路を介して前記回転電機と接続される蓄電要素と、
前記インバータ回路と前記コンデンサと前記蓄電要素とを収容するインバータボックスと、
前記インバータボックスの外部に配置され、前記インバータ回路を介して前記回転電機と接続される電源電圧が６０Ｖ未満のバッテリと、
を備え、
前記蓄電要素は、前記バッテリと並列接続可能であり、前記蓄電要素の電源電圧は、当該蓄電要素から前記バッテリへ向けた電流の流れが遮断された状態で、前記回転電機から回生電力の供給を受けて前記バッテリの電源電圧よりも高い電圧状態を形成可能である、
ことを特徴とする車両用装置。 A vehicle device,
rotating electric machine,
inverter circuit;
a capacitor connected in parallel with the inverter circuit;
a power storage element connected to the rotating electrical machine via the inverter circuit;
an inverter box that accommodates the inverter circuit, the capacitor, and the power storage element;
a battery with a power supply voltage of less than 60V, which is placed outside the inverter box and connected to the rotating electrical machine via the inverter circuit;
Equipped with
The power storage element can be connected in parallel with the battery, and the power supply voltage of the power storage element is such that the supply of regenerative power from the rotating electrical machine is controlled while the flow of current from the power storage element to the battery is interrupted. and can form a voltage state higher than the power supply voltage of the battery.
A vehicle device characterized by:

車両用装置であって、
回転電機と、
インバータ回路と、
前記インバータ回路と並列接続されるコンデンサと、
前記インバータ回路を介して前記回転電機と接続される蓄電要素と、
前記インバータ回路と前記コンデンサと前記蓄電要素とを収容するインバータボックスと、
前記インバータボックスの外部に配置され、前記インバータ回路を介して前記回転電機と接続される電源電圧が６０Ｖ未満のバッテリと、
を備え、
前記蓄電要素は、前記バッテリと直列接続されている、
ことを特徴とする車両用装置。 A vehicle device,
rotating electric machine,
inverter circuit;
a capacitor connected in parallel with the inverter circuit;
a power storage element connected to the rotating electrical machine via the inverter circuit;
an inverter box that accommodates the inverter circuit, the capacitor, and the power storage element;
a battery with a power supply voltage of less than 60V, which is placed outside the inverter box and connected to the rotating electrical machine via the inverter circuit;
Equipped with
The power storage element is connected in series with the battery,
A vehicle device characterized by:

請求項１又は２に記載の車両用装置であって、
前記バッテリの電源電圧は、１２Ｖよりも大きい、
ことを特徴とする車両用装置。 The vehicle device according to claim 1 or 2,
The power supply voltage of the battery is greater than 12V;
A vehicle device characterized by:

請求項１又は２に記載の車両用装置であって、
前記バッテリの電源電圧は、４８Ｖである、
ことを特徴とする車両用装置。 The vehicle device according to claim 1 or 2,
The power supply voltage of the battery is 48V.
A vehicle device characterized by:

請求項２から４のいずれか一つに記載の車両用装置であって、
前記蓄電要素は、キャパシタである、
ことを特徴とする車両用装置。 The vehicle device according to any one of claims 2 to 4 ,
the electricity storage element is a capacitor;
A vehicle device characterized by:

請求項２から５のいずれか一つに記載の車両用装置であって、
スイッチを有し、
前記バッテリは、前記スイッチを介して前記インバータ回路と接続され、
前記蓄電要素は、前記スイッチを介さずに前記インバータ回路と接続される、
ことを特徴とする車両用装置。 The vehicle device according to any one of claims 2 to 5 ,
has a switch,
the battery is connected to the inverter circuit via the switch,
The power storage element is connected to the inverter circuit without using the switch.
A vehicle device characterized by:

請求項６に記載の車両用装置であって、
前記スイッチは、前記インバータボックスに収容されている、
ことを特徴とする車両用装置。 The vehicle device according to claim 6 ,
The switch is housed in the inverter box.
A vehicle device characterized by:

請求項６又は７に記載の車両用装置であって、
前記スイッチと並列接続された整流素子を有し、
前記整流素子は、前記バッテリから前記インバータ回路へ向かう方向を順方向とする、
ことを特徴とする車両用装置。 The vehicle device according to claim 6 or 7 ,
a rectifying element connected in parallel with the switch;
The rectifying element has a forward direction extending from the battery toward the inverter circuit.
A vehicle device characterized by:

請求項１から５のいずれか一つに記載の車両用装置であって、
整流素子を有し、
前記バッテリは、前記整流素子を介して前記インバータ回路と接続され、
前記蓄電要素は、前記整流素子を介さずに前記インバータ回路と接続され、
前記整流素子は、前記バッテリから前記インバータ回路へ向かう方向を順方向とする、
ことを特徴とする車両用装置。 The vehicle device according to any one of claims 1 to 5 ,
It has a rectifying element,
The battery is connected to the inverter circuit via the rectifier,
The electricity storage element is connected to the inverter circuit without the rectifying element,
The rectifying element has a forward direction extending from the battery toward the inverter circuit.
A vehicle device characterized by:

請求項９に記載の車両用装置であって、
前記整流素子は、前記インバータボックスに収容されている、
ことを特徴とする車両用装置。 The vehicle device according to claim 9 ,
The rectifying element is housed in the inverter box.
A vehicle device characterized by: