JP2018078752A - 電気自動車 - Google Patents

Abstract

【課題】補機バッテリが短絡しても、重要な補機への電力供給を継続できる電気自動車を提供する。
【解決手段】電圧コンバータ１１、１２は、メインバッテリ３の出力電圧を補機バッテリの電圧まで降圧することができる。電圧コンバータ１１は、システムメインリレー４を介してメインバッテリ３と接続されており、電圧コンバータ１２はシステムメインリレーを介さずにメインバッテリ３と接続されている。電圧コンバータ１２は、補機電力線２２を介してシフトバイワイヤ装置８と接続されている。補機バッテリ７は、第３補機電力線２３を介してシフトバイワイヤ装置８と接続されている。ダイオード９ａは、第３補機電力線２３に備えられており、シフトバイワイヤ装置８から補機バッテリ７への電流逆流を防止する。ダイオード９ｂは、第２補機電力線２２に備えられており、シフトバイワイヤ装置８から第２電圧コンバータ１２への電流逆流を防止する。
【選択図】図１

Description

本明細書は、電気自動車用を開示する。本明細書における「電気自動車」には、モータとエンジンの双方を備えるハイブリッド車、及び、モータ用の主電源として燃料電池を備える自動車を含む。

特許文献１−３に、電気自動車の一例が開示されている。電気自動車は、メインバッテリの電力でモータを駆動して走行する。ハイブリッド車の場合は、モータとエンジンの少なくとも一方の駆動トルクで走行する。電気自動車は、メインバッテリの出力電圧（即ち、走行用のモータの駆動電力）よりも低い電圧で動作する様々な低電圧機器群を備えている。そのような低電圧機器群は、「補機」と総称される。電気自動車は、メインバッテリに加えて補機バッテリを備えており、補機バッテリは、その出力電圧が補機の駆動電圧に等しい。電気自動車はさらに、メインバッテリの電圧を降圧して補機バッテリに供給する電圧コンバータを備えている。

補機は、自動車の駆動系に関わる重要な機器と、駆動系に関与しない機器に分類できる。前者の例は、シフトバイワイヤ装置などであり、後者の例は、オーディオ機器などである。補機バッテリが故障したときに、駆動系に関わる重要な機器への電力供給が途絶えないように、電気自動車は、補機バッテリのバックアップ手段を備えていることが望ましい。特許文献１の電気自動車では、補機バッテリが故障したとき、電圧コンバータでメインバッテリの電圧を降圧して重要な補機に供給する。すなわち、メインバッテリと電圧コンバータが、重要な補機への電力バックアップ手段として機能する。特許文献２の電気自動車は、リチウムイオン電池やキャパシタなどの二次電池をバックアップ電源として備える。

一般に、電気自動車は、メインバッテリと電力変換器の間にシステムメインリレーを備えている。電力変換器は、メインバッテリの出力電力をモータの駆動電力に変換する。システムメインリレーは、メインバッテリと電力変換器を電気的に接続したり遮断したりする。車両のメインスイッチが切られている間、システムメインリレーはメインバッテリと電力変換器を切り離す。車両のメインスイッチが入れられるとシステムメインリレーがメインバッテリと電力変換器を接続し、車両は走行できるようになる。特許文献３の電気自動車は、メインバッテリの出力電圧を補機バッテリの電圧へ降圧する２個の電圧コンバータを備えている。第１電圧コンバータは、システムメインリレーを介してと補機バッテリと接続されており、第２電圧コンバータはシステムメインリレーを介さずに補機バッテリと接続されている。第１電圧コンバータが使用不能の場合、第２電圧コンバータを使って補機バッテリを充電する。第２電圧コンバータが使用不能の場合、第１電圧コンバータを使って補機バッテリを充電する。第２電圧コンバータが補機用電力のバックアップ手段に相当する。

特開２０１０−０７８０９３号公報 特開２０１３−０９９１３４号公報 特開２０１６−１０１０５７号公報

特許文献１−３の技術では、故障した補機バッテリが補機から切り離されればよいが、補機バッテリが短絡すると、重要な補機の電力入力端がゼロボルトに維持されることになり、補機用電力のバックアップ手段から電力を供給することができなくなる。本明細書は、補機バッテリが短絡したときでも重要な補機には電力供給を継続することができる電気自動車を提供する。

本明細書が開示する電気自動車は、主電源、電力変換器、システムメインリレー、第１補機、補機バッテリ、第１電圧コンバータ、第２電圧コンバータを備えている。主電源は、走行用のモータに供給する電力を蓄える。主電源は、二次バッテリでもよいし、燃料電池でもよい。電力変換器は、主電源の電力を走行用のモータの駆動電力に変換するデバイスである。システムメインリレーは、主電源と電力変換器を電気的に接続したり遮断したりするスイッチである。第１補機は、主電源の出力電圧よりも低い電力で動作するデバイスである。ここでの「第１補機」は、前述した「自動車の駆動系に関与する重要な補機」に相当する。補機バッテリは、出力電圧が第１補機の駆動電圧に等しいバッテリであり、再充電可能な二次バッテリである。第１電圧コンバータは、システムメインリレーを介して主電源と接続されており、主電源の出力電圧を第１補機の駆動電圧へ降圧する。第２電圧コンバータは、システムメインリレーを介さずに主電源と接続されており、主電源の出力電圧を第１補機の駆動電圧へ降圧する。第１電圧コンバータの出力端と補機バッテリは、第１補機電力線で接続されている。第２電圧コンバータの出力端と第１補機は、第２補機電力線で接続されている。補機バッテリと第１補機は第３補機電力線で接続されている。本明細書が開示する電気自動車は、さらに、第１ダイオードと第２ダイオードを備えている。第１ダイオードは、第３補機電力線に備えられており、第１補機から補機バッテリへの電流逆流を防止する。第２ダイオードは、第２補機電力線に備えられており、第１補機から第２電圧コンバータへの電流逆流を防止する。

上記の電気自動車は、補機バッテリが短絡を起こしても、第１ダイオードが電流逆流を防止するとともに、第２電圧コンバータによって第１補機への電力供給を継続することができる。メインバッテリと第２電圧コンバータが補機バッテリのバックアップ手段に相当する。また、上記の電気自動車は、第２電圧コンバータの出力端が短絡しても、補機バッテリと第１電圧コンバータによって第１補機への電力供給を継続することができる。

本明細書が開示する電気自動車は、さらに、第４補機電力線と第１スイッチと短絡検知手段とコントローラをさらに備えているとよい。第４補機電力線は、第１ダイオードのアノード側と第２ダイオードのアノード側を接続する。第１スイッチは、第４補機電力線に備えられており、第１ダイオードのアノード側と第２ダイオードのアノード側を切り離す。短絡検知手段は、補機バッテリの短絡を検知する。コントローラは、短絡検知手段が補機バッテリの短絡を検知したときに第１スイッチを開く。第４補機電力線を備えることで、第１電圧コンバータと第２電圧コンバータの双方で補機バッテリを充電することができる。そして、補機バッテリの短絡が検知されたときはスイッチを切ることによって、第２電圧コンバータから第１補機への電力供給を継続することができる。

第１電圧コンバータは、低電位端がグランドに接続されているキャパシタと、アノードが第１電圧コンバータの出力端に接続されておりカソードがキャパシタの高電位端に接続されている第３ダイオードを備えているとよい。このとき、電気自動車は、主電源の出力電圧よりも低い電力で動作する第２補機と、第２補機とキャパシタの高電位端を接続するバイパス電力線を備えているとよい。キャパシタは、第１電圧コンバータの出力により充電される。補機バッテリが短絡すると、第１電圧コンバータの出力端の電圧がゼロになるが、第３ダイオードにより、キャパシタの電力は保持される。そのキャパシタの電力が、第２補機へ供給される。補機バッテリが短絡したその瞬間も、第２補機は電力供給を受け続けることができる。「第２補機」も、前述した「自動車の駆動系に関与する重要な補機」であってよい。

第３電力線には様々な補機が接続される。その中には、オーディオ装置など、駆動系に関与しない補機がある。そのような補機を非重要補機と称する。本明細書が開示する電気自動車は、非重要補機を第３補機電力線から切り離す第２スイッチをさらに備えているとよい。第１電圧コンバータと第２電圧コンバータの一方で異常が生じ、他方がバックアップ電源として機能しているとき、第２スイッチによって非重要補機を第３補機電力線から切り離す。そうすることで、バックアップ電源で走行している間、余分な電力消費を抑制することができる。あるいは、何らかの異常で第１電圧コンバータと第２電圧コンバータの出力を下げたいとき、非重要補機を第３補機電力線から切り離すことによって、補機系の総消費電力を下げることができる。

本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。

第１実施例の電気自動車の電力系のブロック図である。 第２実施例の電気自動車の電力系のブロック図である。 第２実施例の第１電圧コンバータの回路構成を示す図である。 システムコントローラが実行する処理のフローチャートである。

（第１実施例）図１を参照して第１実施例の電気自動車を説明する。第１実施例の電気自動車は、走行用の駆動トルクを発生するモータ６とエンジン９１を備えているハイブリッド車２である。モータ６の出力軸とエンジン９１の出力軸はトランスミッション９２に接続されている。モータ６の駆動トルクとエンジン９１の駆動トルクは、トランスミッション９２によって合成され、車軸９３へ伝達される。トランスミッション９２は、エンジン９１の駆動トルクをモータ６と車軸９３に分配する場合がある。その場合、ハイブリッド車２は、エンジン９１の駆動トルクの一部で走行しながら駆動トルクの残部でモータ６を逆駆動し、発電する。発電で得た電力は、後述するメインバッテリ３に蓄えられる。運転者がブレーキを踏んだとき、モータ６は、車両の運動エネルギを使って発電する。

モータ６は、メインバッテリ３の電力で駆動される。メインバッテリ３の出力電圧は例えば３００ボルトである。モータ６は、三相交流電動機であり、その駆動電圧は例えば６００ボルトである。電力変換器５が、メインバッテリ３の直流電力の電圧を昇圧した後、モータ６の駆動に適した交流電力に変換する。モータ６が発電するときは、電力変換器５は、モータ６から出力される交流電力を直流に変換したのち、メインバッテリ３の出力電圧まで降圧する。

メインバッテリ３と電力変換器５は、主電力線２８で接続されている。主電力線２８の途中にシステムメインリレー４が接続されている。システムメインリレー４は、車両のメインスイッチが入れられると、不図示のシステムコントローラにより閉じられ、メインバッテリ３と電力変換器５が電気的に接続される。なお、「リレーを閉じる（スイッチを閉じる）」とは、リレーの両端（スイッチの両端）を電気的に接続することを意味する。「リレーを閉じる（スイッチを閉じる）」との表現は、「リレーをオンする（スイッチをオンする）」と表現してもよい。逆に、「リレーを開く（スイッチを開く）」とは、リレーの両端（スイッチの両端）を電気的に遮断することを意味する。「リレーを開く（スイッチを開く）」との表現は、「リレーをオフする（スイッチをオフする）」と表現してもよい。

システムコントローラは、後述する補機バッテリから電力供給を受けており、システムメインリレー４が開いていても動作することができる。車両のメインスイッチが切られると、システムコントローラがシステムメインリレー４を開き、メインバッテリ３と電力変換器５を電気的に切り離す。

ハイブリッド車２には、メインバッテリ３の出力電圧で動作するモータ６のほか、メインバッテリ３の出力電圧よりも低い電圧で動作する補機群を備えている。補機群は、車両の走行に関与する重要なデバイスであって走行中は停止しないことが求められる重要補機と、車両の走行には関与しない非重要補機の２タイプに分けることができる。重要補機の例は、シフトバイワイヤ装置８とシステムコントローラ２９である。非重要補機の例は、オーディオ装置３１である。図示は省略するが、シフトバイワイヤ装置８とシステムコントローラ２９のほかにもいくつかの重要補機が接続されているとともに、オーディオ装置３１のほかにも様々な非重要補機が接続されている。本実施例では、シフトバイワイヤ装置８とシステムコントローラ２９が重要補機の代表であり、オーディオ装置３１が非重要補機の代表である。

ハイブリッド車２は、さらに、補機バッテリ７、第１電圧コンバータ１１、第２電圧コンバータ１２、第１ダイオード９ａ、第２ダイオード９ｂを備えている。

第１電圧コンバータ１１及び第２電圧コンバータ１２は、メインバッテリ３の出力電圧を、補機の駆動電圧まで降圧する降圧コンバータである。第１電圧コンバータ１１は、その入力端１１ａがシステムメインリレー４を介してメインバッテリ３と接続されている。第１電圧コンバータ１１の出力端１１ｂは、第１補機電力線２１によって、補機バッテリ７の正極と接続されている。なお、補機バッテリ７の負極はグランドＧに接続されている。シフトバイワイヤ装置８、システムコントローラ２９、オーディオ装置３１、補機バッテリ７の負極は、グランドＧを介して導通する。グランドＧは、車両の導電性のボディである。

第２電圧コンバータ１２は、その入力端１２ａがシステムメインリレー４を介さずにメインバッテリ３と接続されている。第２電圧コンバータ１２の出力端１２ｂは、第２補機電力線２２によって、シフトバイワイヤ装置８の電力入力端８ａとシステムコントローラ２９の電力入力端２９ａに接続されている。シフトバイワイヤ装置８の電力入力端８ａとシステムコントローラ２９の電力入力端２９ａは、第３補機電力線２３を介して補機バッテリ７の正極と接続されている。補機バッテリ７には、第３補機電力線２３を介してオーディオ装置３１も接続されている。

補機バッテリ７は、シフトバイワイヤ装置８、システムコントローラ２９、オーディオ装置３１などの補機群へ電力を供給するためのバッテリであり、その出力電圧は例えば１２ボルトである。補機バッテリ７の出力電圧は、シフトバイワイヤ装置８、システムコントローラ２９、オーディオ装置３１の駆動電圧に等しい。

第３補機電力線２３には、第１ダイオード９ａが接続されている。第１ダイオード９ａのアノードが補機バッテリ７の側に接続されており、カソードがシフトバイワイヤ装置８とシステムコントローラ２９の側に接続されている。第１ダイオード９ａは、シフトバイワイヤ装置８あるいはシステムコントローラ２９から補機バッテリ７への電流逆流を防止するために備えられている。第２補機電力線２２には、第２ダイオード９ｂが接続されている。第２ダイオード９ｂのアノードが第２電圧コンバータ１２に接続されており、カソードがシフトバイワイヤ装置８とシステムコントローラ２９に接続されている。第２ダイオード９ｂは、シフトバイワイヤ装置８あるいはシステムコントローラ２９から第２電圧コンバータ１２への電流逆流を防止するために備えられている。

シフトバイワイヤ装置８とシステムコントローラ２９は、ハイブリッド車２を駆動するのに必要なデバイス（駆動系に関与するデバイス）であり、補機バッテリ７が短絡しても動作を継続できることが望ましい。シフトバイワイヤ装置８とシステムコントローラ２９は、補機バッテリ７から電力供給を受けるのに加えて、第２電圧コンバータ１２を通じてメインバッテリ３から直接に電力供給を受けることができる。そして、補機バッテリ７の正極と補機（シフトバイワイヤ装置８とシステムコントローラ２９）の電力入力端８ａ、２９ａを接続している第３補機電力線２３に電流逆流防止用の第１ダイオード９ａが備えられている。それゆえ、補機バッテリ７が短絡しても、シフトバイワイヤ装置８及びシステムコントローラ２９から補機バッテリ７へ電流が逆流することがなく、シフトバイワイヤ装置８及びシステムコントローラ２９は、メインバッテリ３から電力供給を受け、動作を継続することができる。

第２電圧コンバータ１２の出力端１２ｂと補機（シフトバイワイヤ装置８とシステムコントローラ２９）の電力入力端８ａ、２９ａを接続している第２補機電力線２２にも電流逆流防止用の第２ダイオード９ｂが備えられている。第２電圧コンバータ１２の出力端１２ｂが短絡しても、シフトバイワイヤ装置８あるいはシステムコントローラ２９から第２電圧コンバータ１２へ電流が逆流することがなく、シフトバイワイヤ装置８及びシステムコントローラ２９は、補機バッテリ７から電力供給を受け、動作を継続することができる。

なお、システムコントローラ２９は、システムメインリレー４よりもメインバッテリ３の側で短絡が生じた場合、システムメインリレー４を開き、第１電圧コンバータ１１と電力変換器５をメインバッテリ３から切り離す。その場合、ハイブリッド車２は、電力変換器５と第１電圧コンバータ１１を使い、回生電力（モータ６の発電で得られる電力）で補機バッテリ７を充電することができる。シフトバイワイヤ装置８とシステムコントローラ２９は、補機バッテリ７から電力供給を受け、動作を続けることができる。また、システムコントローラ２９は、システムメインリレー４よりも電力変換器５の側で短絡が生じた場合も、システムメインリレー４を開き、メインバッテリ３を電力変換器５と第１電圧コンバータ１１から切り離す。この場合は、第２電圧コンバータ１２がメインバッテリ３の出力電力を降圧してシフトバイワイヤ装置８とシステムコントローラ２９へ供給することができる。なお、システムコントローラ２９は、キャパシタをバックアップ電源として備えており、一時的に電力供給が停止しても、動作を継続することができるようになっている。

また、第１電圧コンバータ１１の入力端１１ａの側あるいは出力端１１ｂの側が短絡した場合でも、システムコントローラ２９は、第１電圧コンバータに指令を送り続けてもよい。第１電圧コンバータ１１の入力端１１ａあるいは出力端１１ｂが短絡した場合は、第１電圧コンバータ１１は指令を受けても実質的に動作しないからである。同様に、第２電圧コンバータ１２の入力端１２ａの側、あるいは、出力端１２ｂの側が短絡した場合でも、システムコントローラ２９は、第２電圧コンバータ１２に指令を送り続けてもよい。この場合も、第２電圧コンバータ１２は指令を受けても実質的に動作しないからである。

（第２実施例）続いて、図２を参照して第２実施例の電気自動車を説明する。第２実施例の電気自動車はハイブリッド車２ａである。ハイブリッド車２ａは、図１のハイブリッド車２の構成に加えて、第４補機電力線２４、バイパス電力線２５、第１スイッチ３２、第２スイッチ３３、第４ダイオード９ｄを備える。なお、第３ダイオード９ｃは、第１電圧コンバータ１１０の中に備えられており、後に説明する。また、ハイブリッド車２ａの第１電圧コンバータ１１０は、第１実施例のハイブリッド車２の第１電圧コンバータ１１と異なり、第２出力端１１ｃを備えている。さらに、図２では、システムコントローラ３０が第３補機電力線２３とバイパス電力線２５に接続されている。図２では、矢印破線は信号線を示している。実線は電力線を示している。図２の「ＳＭＲ」はシステムメインリレーを意味する。なお、図１で説明した部品についてはここでは説明を省略する。

第１電圧コンバータ１１０は、２個の出力端（第１出力端１１ｂと第２出力端１１ｃ）を備える。第１出力端１１ｂは、図１で示した第１電圧コンバータ１１の出力端１１ｂと同じである。第１電圧コンバータ１１０は、入力端１１ａに印加される電圧を補機バッテリ７の出力電圧まで降圧して第１出力端１１ｂと第２出力端１１ｃに出力する。第２出力端１１ｃは、第１電圧コンバータ１１０の中で電力を変換する変換主回路との間にダイオード（第３ダイオード９ｃ）が備えられている点が第１出力端１１ｂと異なる。この点については、後に図３を参照して説明する。

システムコントローラ３０は、第３補機電力線２３を介して補機バッテリ７から電力供給を受けるとともに、バイパス電力線２５を介して第１電圧コンバータ１１０からも電力供給を受ける。第３補機電力線２３には、システムコントローラ３０から補機バッテリ７への電流逆流を防止する第４ダイオード９ｄが接続されている。また、システムコントローラ３０と第１電圧コンバータ１１０の第２出力端１１ｃは、バイパス電力線２５で接続されている。システムコントローラ３０は、先に述べたように、システムメインリレー４を制御する。システムコントローラ３０は、第１スイッチ３２と第２スイッチ３３も制御する。

第１スイッチ３２は、第１ダイオード９ａのアノード側と、第２ダイオード９ｂのアノード側を接続する第４補機電力線２４に備えられている。第１スイッチ３２は、第１ダイオード９ａのアノード側と、第２ダイオード９ｂのアノード側を電気的に切り離すことができる。第２スイッチ３３は、第３補機電力線２３とオーディオ装置３１の間に接続されている。第２スイッチ３３は、オーディオ装置３１を第３補機電力線２３から電気的に切り離すことができる。

システムコントローラ３０は、第１補機電力線２１（補機バッテリ７）と第２補機電力線２２のいずれでも短絡が生じていない間は、第１スイッチ３２を閉じる。第１スイッチ３２を閉じることで、第１電圧コンバータ１１に加えて第２電圧コンバータ１２を通じて補機バッテリ７を充電することが可能となる。このことにより、補機バッテリ７を充電するときの第１電圧コンバータ１１の負荷が軽減される。

システムコントローラ３０は、第１補機電力線２１（補機バッテリ７）が短絡すると、第１スイッチ３２を開き、第２電圧コンバータ１２を補機バッテリ７から切り離す。そうすることで、第２電圧コンバータ１２を通じてシフトバイワイヤ装置８への電力供給を継続することができる。即ち、補機バッテリ７が短絡したときでもシフトバイワイヤ装置８は動作を継続することができる。第１補機電力線２１が短絡しても、逆流防止用の第１ダイオード９ａにより、シフトバイワイヤ装置８から補機バッテリ７への電流逆流が防止される。

なお、システムコントローラ３０も第３補機電力線２３を介して補機バッテリ７と接続している。しかし、第３補機電力線２３には逆流防止用の第４ダイオード９ｄが備えられているので、補機バッテリ７が短絡したときにシステムコントローラ３０から補機バッテリ７の側へ電流が流れることはない。システムコントローラ３０は、補機バッテリ７が短絡したときは、バイパス電力線２５を通じて第１電圧コンバータ１１から電力供給を受けて動作を継続することができる。

システムコントローラ３０は、オーディオ装置３１で短絡が生じたときは、第２スイッチ３３を開き、オーディオ装置３１を補機バッテリ７から切り離す。そうすることで、補機バッテリ７の短絡を防ぎ、補機バッテリ７から他の補機（システムコントローラ３０やシフトバイワイヤ装置８）への電力供給を継続する。

次に、図３を参照して、第１電圧コンバータ１１０の回路構成について説明する。図３は、第１電圧コンバータ１１０の回路構成を示す図である。第１電圧コンバータ１１０は、パワートランジスタを含む変換主回路１１２と、変換主回路１１２のパワートランジスタを制御する制御回路１１３と、第３ダイオード９ｃとキャパシタ１１５を備えている。変換主回路１１２は、入力端１１ａから入力されるメインバッテリ３の電力の電圧を降圧して第１出力端１１ｂと第２出力端１１ｃへ出力する。なお、変換主回路１１２の出力の負極はグランドＧに接続される。変換主回路１１２の正極出力端１１２ａと第２出力端１１ｃの間には、第３ダイオード９ｃが接続されている。図２に示されているように、第１電圧コンバータ１１０の第１出力端１１ｂには、第１補機電力線２１を介して補機バッテリ７が接続されており、第２出力端１１ｃには、バイパス電力線２５を介してシステムコントローラ３０が接続されている。補機バッテリ７が短絡すると、第１電圧コンバータ１１０の第１出力端１１ｂも短絡状態となる。第３ダイオード９ｃは、変換主回路１１２の正極出力端１１２ａから第２出力端１１ｃへ向けて電流は通すが逆方向の電流は遮断する。第３ダイオード９ｃは、第１出力端１１ｂが短絡したとき、システムコントローラ３０からバイパス電力線２５と第１補機電力線２１を通じて補機バッテリ７へ電流が逆流することを防止する。

逆流防止用の第３ダイオード９ｃのカソード側には、キャパシタ１１５の高電位端と制御回路１１３が接続されている。キャパシタ１１５の低電位端はグランドに接続されている。なお、図示は省略しているが、制御回路１１３は、第３補機電力線２３を介して補機バッテリ７からも電力供給を受けている。第３補機電力線２３が短絡する前は、制御回路１１３は、第３補機電力線２３を介して補機バッテリ７から電力供給を受けて動作する。このとき、キャパシタ１１５が充電される。制御回路１１３と第３補機電力線２３の間にも、制御回路１１３から第３補機電力線２３への電流逆流を防止する別のダイオードが接続されている。それゆえ、補機バッテリ７が短絡したとき、制御回路１１３から第３補機電力線２３を介して補機バッテリ７へ電流が逆流することはない。

キャパシタ１１５の高電位端は、第３ダイオード９ｃのカソード側に接続されている。それゆえ、第１出力端１１ｂが短絡状態のときもキャパシタ１１５から第１出力端１１ｂの側へ電流が逆流することはない。補機バッテリ７が短絡する前にキャパシタ１１５には電力が蓄えられる。例えば、オーディオ装置３１が短絡すると、第３補機電力線２３が短絡し、補機バッテリ７も短絡し、第１出力端１１ｂ（及び、変換主回路１１２の正極出力端１１２ａ）の電圧がゼロボルトに下がる。このとき、第３ダイオード９ｃにより、キャパシタ１１５から第１出力端１１ｂの側へ電流が逆流することはない。そして、キャパシタ１１５から制御回路１１３へ電力が供給される。また、第２出力端１１ｃにはバイパス電力線２５を介してシステムコントローラ３０が接続されている。オーディオ装置３１（第３補機電力線２３）が短絡し、第１出力端１１ｂ（及び、変換主回路１１２の正極出力端１１２ａ）の電圧がゼロボルトに下がったとき、キャパシタ１１５からシステムコントローラ３０へ電力が供給される。オーディオ装置３１（第３補機電力線２３）が短絡しても、システムコントローラ３０が動作を継続することができる。第３ダイオード９ｃとキャパシタ１１５の接続関係をまとめると以下の通りである。第１電圧コンバータ１１０は、キャパシタ１１５と第３ダイオード９ｃを備えている。第３ダイオード９ｃのアノードは、正極出力端１１２ａ（即ち、第１電圧コンバータ１１０の出力端１１ｂ）に接続されている。第３ダイオード９ｃのカソードは、キャパシタ１１５の高電位端に接続されている。キャパシタ１１５の低電位端は、グランドに接続されている。キャパシタ１１５の高電位端は、バイパス電力線２５を介してシステムコントローラ３０の電力入力端に接続されている。

システムコントローラ３０は、オーディオ装置３１が短絡したことを検知すると、第２スイッチ３３を開く。第２スイッチ３３が開放されると、第１出力端１１ｂ（及び、変換主回路１１２の正極出力端１１２ａ）の短絡状態が解消する。そうすると、第３補機電力線２３を通じての補機バッテリ７からシフトバイワイヤ装置８とシステムコントローラ３０への電力供給が再開される。

システムコントローラ３０は、第３補機電力線２３の短絡、即ち、補機バッテリ７の短絡を検知する短絡検知部３９を備えている。短絡検知部３９は、第３補機電力線の電流あるいは電圧をモニタしている。短絡検知部３９は、例えば、第３補機電力線２３を通じての電力供給が途絶えたとき、第３補機電力線２３が短絡したことを検知する。あるいは、短絡検知部３９は、第３補機電力線２３の電圧を計測する電圧センサ（不図示）と接続されており、電圧センサの計測値がゼロのときに、第３補機電力線２３（補機バッテリ７）の短絡を検知する。短絡検知部３９は、第３補機電力線２３を流れる電流を計測する電流センサ（不図示）と接続されており、電流センサで過電流が検知されたときに、第３補機電力線２３（補機バッテリ７）で短絡が発生したと判断してもよい。

システムコントローラ３０は、短絡検知手段３９によって第３補機電力線２３の短絡（補機バッテリ７の短絡）が検知された場合、または、システムメインリレー４のメインバッテリ側の短絡を検知した場合、または、システムメインリレー４の電力変換器側の短絡を検知した場合、異常が生じたことを知らせる警告灯を点灯させる。ハイブリッド車２ａは、上記した短絡が生じてもシフトバイワイヤ装置８とシステムコントローラ３０の作動を継続することができるので、モータ６を停止してエンジン９１のみで走行するなど、異常発生時の特別走行モード（退避走行モード）に移行して走行を継続することができる。

第２スイッチ３３には、別の用途がある。第２スイッチ３３は、車両の駆動系に関与しない非重要補機を第２補機電力線２３から切り離す。従って、何等かの要因で補機バッテリの消耗を抑えたい場合、あるいは、第１電圧コンバータ１１０と第２電圧コンバータ１２の出力電力を抑制したい場合、第２スイッチ３３を開くことで、駆動系に関与しない補機の分だけ、消費電力を抑えることができる。

図４に、システムコントローラ３０が実行する処理のフローチャートを示す。図４の処理はシステムコントローラ３０が定期的に実行する。システムコントローラ３０は、システムメインリレー４の上流側、即ち、メインバッテリ３あるいは、メインバッテリ３とシステムメインリレー４の間で短絡が発生した場合（Ｓ２：ＹＥＳ）、システムメインリレー４を開放し（Ｓ３）、第１電圧コンバータ１１０を作動させて第３補機電力線２３に電力を供給する（Ｓ４）。先に述べたように、この場合は、回生電力が第１電圧コンバータ１１０への供給電力となる。

システムメインリレー４の上流側で短絡が生じていない場合（Ｓ２：ＮＯ）、システムコントローラ３０は、システムメインリレー４の下流側で短絡が発生しているか否かをチェックする（Ｓ５）。システムメインリレー４の下流側とは、システムメインリレー４とインバータ５の間、あるいは、システムメインリレー４と第１電圧コンバータ１１０の間のいずれかである。システムメインリレー４の下流側で短絡が発生している場合（Ｓ５：ＹＥＳ）、システムコントローラ３０は、システムメインリレー４を開放し（Ｓ６）、第２電圧コンバータ１２を作動させてシフトバイワイヤ装置８と、第３補機電力線２３に電力を供給する（Ｓ７）。第２電圧コンバータ１２は、メインバッテリ３の電圧を降圧してシフトバイワイヤ装置８と第３補機電力線２３に電力を供給する。なお、このとき、第１スイッチ３２は閉じられており、第４補機電力線２４を介して、第２電圧コンバータ１２から第３補機電力線２３へ電力が供給される。

システムメインリレー４の下流側でも短絡が発生していない場合（Ｓ５：ＮＯ）、システムコントローラ３０は、補機系で短絡が発生しているか否かをチェックする（Ｓ８）。補機系で短絡が生じている場合（Ｓ８：ＹＥＳ）、システムコントローラ３０は、第１スイッチ３２、及び、第２スイッチ３３を開き、オーディオ装置３１と第２電圧コンバータ１２を第１電圧コンバータ１１０から切り離す（Ｓ９）。ここで、補機系の短絡とは、第２補機電力線２２の短絡を意味する。第１スイッチ３２を開放することで、短絡した第２補機電力線２２を第１補機電力線２１から切り離すことができる。

次にシステムコントローラ３０は、第１電圧コンバータ１１０を作動させる（Ｓ１０）。ステップＳ１０の処理により、シフトバイワイヤ装置８とシステムコントローラ３０への電力供給が継続される。従ってハイブリッド車２ａは継続して走行することができる。このとき、オーディオ装置３１は第３補機電力線２３から切り離されているので、駆動系に関与しない補機（オーディオ装置３１）に対して第１電圧コンバータ１１０の出力を使わずに済む。

実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。実施例のメインバッテリ３が請求項の「主電源」の一例に相当する。主電源は、燃料電池であってもよい。実施例のシフトバイワイヤ装置８とシステムコントローラ２９が、請求項の「第１補機」の一例に相当する。実施例の第１ダイオード９ａが請求項の「第１ダイオード」の一例に相当し、実施例の第２ダイオード９ｂが請求項の「第２ダイオード」の一例に相当する。第２実施例のシステムコントローラ３０が「第２補機」の一例に相当する。第２実施例の第３ダイオード９ｃが請求項の第３ダイオードの一例に相当する。第２実施例のオーディオ装置３１が、請求項の「非重要補機」の一例に相当する。

実施例のシフトバイワイヤ装置８とシステムコントローラ２９、３０が、駆動系に関与する重要な補機の一例に相当する。駆動系に関与する重要な補機は、それらのデバイスに限られない。例えば、クルーズコントロール装置も、駆動系に関与する重要な補機に属する。また、オーディオ装置３１が、駆動系に関与しない非重要な補機の一例である。そのほか、ルームランプ、シガーソケットなども、駆動系に関与しない非重要な補機に属する。

本明細書が開示する技術は、エンジンを備えない電気自動車に適用してもよい。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

２、２ａ：ハイブリッド車
３：メインバッテリ
４：システムメインリレー
５：電力変換器
６：モータ
７：補機バッテリ
８：シフトバイワイヤ装置
８ａ：電力入力端
９ａ−９ｄ：ダイオード
１１、１１０：第１電圧コンバータ
１２：第２電圧コンバータ
２１：第１補機電力線
２２：第２補機電力線
２３：第３補機電力線
２４：第４補機電力線
２５：バイパス電力線
２８：主電力線
２９、３０：システムコントローラ
３１：オーディオ装置
３２：第１スイッチ
３３：第２スイッチ
３９：短絡検知部
９１：エンジン
９２：トランスミッション
９３：車軸
１１５：キャパシタ

Claims (4)

1. 走行用のモータに供給する電力を蓄えている主電源と、
   前記主電源の電力を走行用のモータの駆動電力に変換する電力変換器と、
   前記主電源と前記電力変換器を接続したり遮断したりするシステムメインリレーと、
   前記主電源の出力電圧よりも低い電力で動作する第１補機と、
   出力電圧が前記第１補機の駆動電圧に等しい補機バッテリと、
   前記システムメインリレーを介して前記主電源に接続されており、前記主電源の出力電圧を前記第１補機の駆動電圧へ降圧する第１電圧コンバータと、
   前記システムメインリレーを介さず前記主電源に接続されており、前記主電源の出力電圧を前記第１補機の駆動電圧へ降圧する第２電圧コンバータと、
   前記第１電圧コンバータの出力端と前記補機バッテリを接続する第１補機電力線と、
   前記第２電圧コンバータの出力端と前記第１補機を接続する第２補機電力線と、
   前記補機バッテリと前記第１補機を接続する第３補機電力線と、
   前記第３補機電力線に備えられており、前記第１補機から前記補機バッテリへの電流逆流を防止する第１ダイオードと、
   前記第２補機電力線に備えられており、前記第１補機から前記第２電圧コンバータへの電流逆流を防止する第２ダイオードと、
   を備えている、電気自動車。
2. 前記第１ダイオードのアノード側と前記第２ダイオードのアノード側を接続する第４補機電力線と、
   前記第４補機電力線に備えられており、前記第１ダイオードのアノード側と前記第２ダイオードのアノード側を切り離す第１スイッチと、
   前記補機バッテリの短絡を検知する短絡検知手段と、
   前記短絡検知手段が前記補機バッテリの短絡を検知したときに前記第１スイッチを開くコントローラと、
   を備えている、請求項１に記載の電気自動車。
3. 前記第１電圧コンバータは、
   低電位端がグランドに接続されているキャパシタと、
   アノードが前記第１電圧コンバータの出力端に接続されており、カソードが前記キャパシタの高電位端に接続されている第３ダイオードと、
   を備えており、
   前記電気自動車は、
   前記主電源の出力電圧よりも低い電力で動作する第２補機と、
   前記第２補機と前記キャパシタの高電位端を接続するバイパス電力線と、
   を備えている、請求項１又は２に記載の電気自動車。
4. 前記第３補機電力線に接続されており、当該電気自動車の駆動系に関与しない非重要補機と、
   前記非重要補機を前記第３補機電力線から切り離す第２スイッチと、
   を備えていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の電気自動車。

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