電力供給装置
【課題】車両に搭載された各種電子装置に電力を供給する低電圧バッテリを用いることなく、しかも、新たに設ける回路を極力抑えることができる電力供給装置を提供する。
【解決手段】電力供給装置１は、ＤＣ−ＤＣコンバータ装置１０とヒータ接続スイッチ１１とを備えている。ＤＣ−ＤＣコンバータ装置１０は、高電圧バッテリＢ１０の出力する直流電圧を絶縁して降圧し、低電圧バッテリＢ１１に供給する装置である。電力供給装置１は、ＤＣ−ＤＣコンバータ装置１０を利用してヒータＨ１に電力を供給する。そのため、従来のように、車両に搭載された各種電子装置に電力を供給する低電圧バッテリＢ１１を用いることはない。しかも、回路及び動作を若干変更するだけでよい。従って、新たに設ける回路を極力抑えて電力供給装置を構成することができる。
【解決手段】電力供給装置１は、ＤＣ−ＤＣコンバータ装置１０とヒータ接続スイッチ１１とを備えている。ＤＣ−ＤＣコンバータ装置１０は、高電圧バッテリＢ１０の出力する直流電圧を絶縁して降圧し、低電圧バッテリＢ１１に供給する装置である。電力供給装置１は、ＤＣ−ＤＣコンバータ装置１０を利用してヒータＨ１に電力を供給する。そのため、従来のように、車両に搭載された各種電子装置に電力を供給する低電圧バッテリＢ１１を用いることはない。しかも、回路及び動作を若干変更するだけでよい。従って、新たに設ける回路を極力抑えて電力供給装置を構成することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関及び走行用の電動機を備えたハイブリッド車で、内燃機関や触媒装置を加熱するためのヒータに電力を供給する電力供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関及び走行用の電動機を備えたハイブリッド車で、内燃機関や触媒装置を加熱するためのヒータに電力を供給する電力供給装置にとして、例えば特許文献１に開示されているヒータ付触媒の電源装置がある。
【０００３】
このヒータ付触媒の電源装置は、内燃機関の排気ガスを浄化する触媒を加熱するためのヒータに電力を供給する装置である。ここで、触媒は、所定温度に達しないと活性化せず充分な浄化機能を発揮できない。そのため、触媒の温度が低いときであっても、短時間で充分な浄化機能が得られるように、ヒータによって加熱する構成がとられている。
【０００４】
ヒータ付触媒の電源装置は、バッテリと、ＤＣ−ＤＣコンバータと、コンデンサと、スイッチとを備えている。バッテリは、ＤＣ−ＤＣコンバータの入力端に接続されている。コンデンサは、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力端に接続されている。スイッチは、コンデンサとヒータの間に接続されている。ＤＣ−ＤＣコンバータは、バッテリの出力する直流電圧１２Ｖを１２０Ｖに昇圧してコンデンサを充電する。そして、内燃機関始動時の所定時間だけスイッチがオンし、コンデンサからヒータに電力を供給する。これにより、ヒータを発熱させ触媒を加熱することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０７−０１１９４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、前述したヒータ付触媒の電源装置を車両に適用する場合、車両に搭載された各種電子装置に電力を供給する１２Ｖの低電圧バッテリを用いることになる。低電圧バッテリの出力する直流電圧を昇圧してコンデンサを充電する際、低電圧バッテリの電圧が大きく低下する。そのため、低電圧バッテリだけでなく車両に搭載されている各種電子装置にも大きなストレスが加わる。その結果、低電圧バッテリや各種電子装置の寿命を縮めてしまうという問題があった。また、前述したヒータ付触媒の電源装置を車両に適用する場合、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路やスイッチを新たに設けなければならない。そのため、車両が大型化するとともにコストアップしてしまうという問題もあった。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、車両に搭載された各種電子装置に電力を供給する低電圧バッテリを用いることなく、しかも、新たに設ける回路を極力抑えることができる電力供給装置を提供することも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そこで、本発明は、この課題を解決すべく、内燃機関及び走行用の電動機を備えたハイブリッド車において、高電圧バッテリの電圧を変換して低電圧バッテリに供給する直流電圧変換装置を利用することで、車両に搭載された各種電子装置に電力を供給する低電圧バッテリを用いることなく、しかも、新たに設ける回路を極力抑えられることを見出すことができる。
【０００９】
すなわち、請求項１に記載の電力供給装置は、内燃機関及び走行用の電動機を備えたハイブリッド車で、前記内燃機関、及び、前記内燃機関の排気ガスを浄化する触媒装置の少なくともいずれかを加熱するためのヒータに電力を供給する電力供給装置において、１次巻線と２次巻線を有するトランスと、高電圧バッテリと１次巻線の間に接続され、高電圧バッテリの出力する直流電圧を交流電圧に変換して１次巻線に印加する入力側回路と、２次巻線と高電圧バッテリより電圧が低い低電圧バッテリの間に接続され、２次巻線の出力する交流電圧を直流電圧に変換して低電圧バッテリを供給する出力側回路と、入力側回路を制御する制御回路とを備えた直流電圧変換装置と、トランスにヒータを接続する接続回路と、を有することを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、高電圧バッテリの電圧を変換して低電圧バッテリに供給する直流電圧変換装置を利用することで、車両に搭載された各種電子装置に電力を供給する低電圧バッテリを用いることなく、しかも、新たに設ける回路を極力抑えることができる。
【００１１】
請求項２に記載の電力供給装置は、トランスは、出力側回路に接続される２次巻線とは別の２次巻線を有し、接続回路は、別の２次巻線にヒータを接続することを特徴とする。この構成によれば、別の２次巻線を介してヒータに電力を供給することができる。
【００１２】
請求項３に記載の電力供給装置は、接続回路は、低電圧バッテリが出力側回路から遮断された状態で別の２次巻線にヒータを接続することを特徴とする。この構成によれば、低電圧バッテリに電圧を供給しない状態でヒータに電力を供給することができる。そのため、ヒータに充分な電力を供給することができる。
【００１３】
請求項４に記載の電力供給装置は、トランスは、別の２次巻線の出力する交流電圧が１次巻線に印加される交流電圧以上になるように巻数比が設定されていることを特徴とする。この構成によれば、より高い交流電圧でヒータに電力を供給することができる。そのため、ヒータに流れる電流を抑えることができる。従って、ヒータに接続される配線を細くすることができる。
【００１４】
請求項５に記載の電力供給装置は、ヒータは、複数の小ヒータからなり、トランスは、別の２次巻線を小ヒータと同数有し、接続回路は、別の２次巻線に小ヒータをそれぞれ接続することを特徴とする。この構成によれば、それぞれの小ヒータに供給する電力を抑えることができる。つまり、それぞれ小ヒータに供給する電圧を抑えることができる。そのため、トランスや接続回路の耐圧を抑えることができる。従って、コストを抑えることができる。また、それぞれの小ヒータ間の絶縁距離を小さくすることができる。そのため、小ヒータをより近接して配置できる。従って、ヒータを小型化することができる。
【００１５】
請求項６に記載の電力供給装置は、接続回路を介して接続される別の２次巻線と小ヒータの配線経路の一部は、車両本体によって形成されていることを特徴とする。この構成によれば、配線部材を削減することができる。そのため、コストを抑えることができる。また、配線経路で発生した熱を、車体本体を介して放熱することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１実施形態の電力供給装置の回路図である。
【図２】図１の電力供給装置において低電圧バッテリを充電しているときの回路図である。
【図３】図１の電力供給装置においてヒータに電力を供給しているときの回路図である。
【図４】第１実施形態の電力供給装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図５】第２実施形態の電力供給装置の回路図である。
【図６】図４の電力供給装置において低電圧バッテリを充電しているときの回路図である。
【図７】図４の電力供給装置においてヒータに電力を供給しているときの回路図である。
【図８】第２実施形態の電力供給装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
次に、実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。
【００１８】
（第１実施形態）
次に、第１実施形態の電力供給装置について説明する。まず、図１を参照して第１実施形態の電力供給装置の構成について説明する。ここで、図１は、第１実施形態の電力供給装置の回路図である。
【００１９】
図１に示す電力供給装置１は、エンジン（内燃機関）及び走行用のモータ（電動機）を備えたハイブリッド車において、エンジンの排気ガスを浄化する触媒装置を加熱するためのヒータに電力を供給する装置である。電力供給装置１は、ＤＣ−ＤＣコンバータ装置１０（直流電圧変換装置）と、ヒータ接続スイッチ１１（接続回路）とを備えている。
【００２０】
ＤＣ−ＤＣコンバータ装置１０は、高電圧バッテリＢ１０の出力する直流電圧を絶縁して降圧し、低電圧バッテリＢ１１に供給する装置である。ここで、高電圧バッテリＢ１０は、走行用のモータに供給する電力を蓄えるためのバッテリである。また、低電圧バッテリＢ１１は、車両に搭載された各種電子装置に電力を供給するための、高電圧バッテリＢ１０より電圧が低いバッテリである。ＤＣ−ＤＣコンバータ装置１０は、トランス１００と、入力側回路１０１と、出力側回路１０２と、出力遮断スイッチ１０３と、制御回路１０４とを備えている。
【００２１】
トランス１００は、１次側に入力される交流電圧を絶縁した状態で降圧し、２次側から出力する素子である。トランス１００は、１次巻線Ｗ１と、２次巻線Ｗ２１、Ｗ２２とを備えている。また、２次巻線Ｗ２１、Ｗ２２とは別の２次巻線Ｗ２３を備えている。１次巻線Ｗ１と２次巻線Ｗ２１の巻数比は、ｎ１：ｎ２１（ｎ１≧ｎ２１）に設定されている。また、１次巻線Ｗ１と２次巻線Ｗ２２の巻数比は、ｎ１：ｎ２２（ｎ２２＝ｎ２１）に設定されている。さらに、１次巻線Ｗ１と２次巻線Ｗ２３の巻数比は、ｎ１：ｎ２３（ｎ２３＞ｎ１）に設定されている。１次巻線Ｗ１の一端と他端は、入力側回路１０１に接続されている。２次巻線Ｗ２１、Ｗ２２は、直列接続されている。具体的には、２次巻線Ｗ２１の一端と２次巻線Ｗ２２の一端が接続されている。２次巻線Ｗ２１の他端と２次巻線Ｗ２２他端は、出力側回路１０２にそれぞれ接続されている。２次巻線Ｗ２３の一端はヒータ接続スイッチ１１に、他端はヒータＨ１にそれぞれ接続されている。
【００２２】
入力側回路１０１は、高電圧バッテリＢ１０と１次巻線Ｗ１の間に接続され、高電圧バッテリＢ１０の出力する直流電圧を交流電圧に変換して１次巻線Ｗ１に印加する回路である。入力側回路１０１は、ＩＧＢＴ１０１ａ〜１０１ｄを備えている。ＩＧＢＴ１０１ａ〜１０１ｄは、スイッチングすることで、高電圧バッテリＢ１０の出力する直流電圧を交流電圧に変換して１次巻線Ｗ１に印加するスイッチング素子である。ＩＧＢＴ１０１ａ、１０１ｂ及びＩＧＢＴ１０１ｃ、１０１ｄは、それぞれ直列接続されている。具体的には、ＩＧＢＴ１０１ａ、１０１ｃのエミッタがＩＧＢＴ１０１ｂ、１０１ｄのコレクタにそれぞれ接続されている。直列接続された２組のＩＧＢＴ１０１ａ、１０１ｂ及びＩＧＢＴ１０１ｃ、１０１ｄは、高電圧バッテリＢ１０に並列接続されている。具体的には、ＩＧＢＴ１０１ａ、１０１ｃのコレクタが高電圧バッテリＢ１０の正極端に、ＩＧＢＴ１０１ｂ、１０１ｄのエミッタが高電圧バッテリＢ１０の負極端にそれぞれ接続されている。ＩＧＢＴ１０１ａ、１０１ｂの直列接続点は１次巻線Ｗ１の一端に、ＩＧＢＴ１０１ｃ、１０１ｄの直列接続点は１次巻線Ｗ１の他端にそれぞれ接続されている。また、ＩＧＢＴ１０１ａ〜１０１ｄのゲートは、制御回路１０４にそれぞれ接続されている。
【００２３】
出力側回路１０２は、２次巻線Ｗ２１、Ｗ２２と低電圧バッテリＢ１１の間に接続され、２次巻線Ｗ２１、Ｗ２２の出力する交流電圧を直流電圧に変換して低電圧バッテリＢ１１に供給する回路である。出力側回路１０２は、ダイオード１０１ａ、１０２ｂを備えている。
【００２４】
ダイオード１０２ａ、１０２ｂは、２次巻線Ｗ２１、Ｗ２２にそれぞれ接続され、２次巻線Ｗ２１、Ｗ２２の出力する交流電圧をそれぞれ整流する素子である。ダイオード１０２ａのアノードは２次巻線Ｗ２１の他端に、カソードは低電圧バッテリＢ１１の正極端にそれぞれ接続されている。ダイオード１０２ｂのアノードは２次巻線Ｗ２２の他端に、カソードは低電圧バッテリＢ１１の正極端にそれぞれ接続されている。
【００２５】
出力遮断スイッチ１０３は、低電圧バッテリＢ１１を出力側回路１０２から遮断する素子である。出力遮断スイッチ１０３の一端は２次巻線Ｗ２１、Ｗ２２の直列接続点に、他端は低電圧バッテリＢ１１の負極端にそれぞれ接続されている。また、制御端は、制御回路１０４に接続されている。
【００２６】
制御回路１０４は、入力側回路１０１、出力遮断スイッチ１０３及びヒータ接続スイッチ１１に接続され、外部から入力される車両始動信号に基づいて、入力側回路１０１、出力遮断スイッチ１０３及びヒータ接続スイッチ１１を制御する回路である。ここで、車両始動信号は、ハイブリッド車の始動が予告されたとき、又は、ハイブリッド車が始動したときオン状態になる。具体的には、ハイブリッド車を始動するためにイグニッションスイッチを押したとき、高電圧バッテリＢ１をモータの駆動装置（図略）に接続するためのリレーをオンしたとき、又は、数分後に車両に乗り込むため事前にエアコンを動作させたとき等にオン状態になる。つまり、車両始動信号は、ハイブリッド車の始動予告時又は始動時を示す信号である。制御回路１０４は、ＩＧＢＴ１０１ａ〜１０１ｄのゲート、及び、出力遮断スイッチ１０３の制御端にそれぞれ接続されている。また、ヒータ接続スイッチ１１に接続されている。
【００２７】
ヒータ接続スイッチ１１は、制御回路１０４に接続され、制御回路１０４によって制御され、２次巻線Ｗ２３にヒータＨ１を接続する素子である。ヒータ接続スイッチ１１の一端は、２次巻線Ｗ２３の一端に接続されている。また、他端は、ヒータＨ１の一端に接続され、ヒータＨ１の他端は２次巻線Ｗ２３の他端に接続されている。さらに、制御端は、制御回路１０４に接続されている。
【００２８】
次に、図２〜図４を参照して電力供給装置の動作について説明する。ここで、図２は、図１の電力供給装置において低電圧バッテリを充電しているときの回路図である。図３は、図１の電力供給装置においてヒータに電力を供給しているときの回路図である。図４は、第１実施形態の電力供給装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【００２９】
図２に示す制御回路１０４は、図４に示すように、車両始動信号がオン状態か否かを判断する（Ｓ１００）。車両始動信号がオフ状態のとき、制御回路１０４は、出力遮断スイッチ１０３をオンし、低電圧バッテリＢ１１を出力側回路１０２に接続する（Ｓ１０１）。また、ヒータ接続スイッチ１１をオフし、ヒータＨ１を２次巻線Ｗ２３から遮断する（Ｓ１０２）。そして、入力側回路１０１を制御する（Ｓ１０３）。具体的には、ＩＧＢＴ１０１ａ〜１０１ｄのスイッチングを制御する。これにより、高電圧バッテリＢ１０から低電圧バッテリＢ１１を充電することができる（Ｓ１０４）。
【００３０】
一方、車両始動信号がオン状態のとき、図３に示すように、制御回路１０４は、出力遮断スイッチ１０３をオフし、低電圧バッテリＢ１１を出力側回路１０２から遮断する（Ｓ１０５）。また、ヒータ接続スイッチ１１をオンし、２次巻線Ｗ２３にヒータＨ１を接続する（Ｓ１０６）。そして、入力側回路１０１を制御する（Ｓ１０７）。具体的には、ＩＧＢＴ１０１ａ〜１０１ｄのスイッチングを制御する。これにより、高電圧バッテリＢ１０からヒータＨ１に電力を供給することができる（Ｓ１０８）。なお、１次巻線Ｗ１と２次巻線Ｗ２３の巻数比が、ｎ１：ｎ２３（ｎ２３＞ｎ１）に設定されていることから、１次巻線Ｗ１に印加される交流電圧より高い交流電圧でヒータＨ１に電力を供給することができる。
【００３１】
次に、効果について説明する。第１実施形態によれば、高電圧バッテリＢ１０の電圧を変換して低電圧バッテリＢ１１に供給するＤＣ−ＤＣコンバータ装置１０を利用してヒータＨ１の電力を供給する。そのため、従来のように、車両に搭載された各種電子装置に電力を供給する低電圧バッテリＢ１１を用いることはない。しかも、回路及び動作を若干変更するだけでよい。従って、新たに設ける回路を極力抑えることができる。
【００３２】
また、第１実施形態によれば、トランス１００は、出力側回路１０２に接続される２次巻線Ｗ２１、Ｗ２２とは別の２次巻線Ｗ２３を有し、ヒータ接続スイッチ１１は、別の２次巻線Ｗ２３にヒータＨ１を接続する。そのため、別の２次巻線Ｗ２３を介してヒータＨ１に電力を供給することができる。
【００３３】
さらに、第１実施形態によれば、ヒータ接続スイッチ１１は、低電圧バッテリＢ１１が出力側回路１０２から遮断された状態で別の２次巻線Ｗ２３にヒータＨ１を接続する。そのため、低電圧バッテリＢ１１に電圧を供給しない状態でヒータＨ１に電力を供給することができる。従って、ヒータＨ１に充分な電力を供給することができる。
【００３４】
加えて、第１実施形態によれば、トランス１００は、別の２次巻線Ｗ２３の出力する交流電圧が１次巻線Ｗ１１に印加される交流電圧より大きくなるように巻数比が設定されている。そのため、より高い交流電圧でヒータＨ１に電力を供給することができる。従って、ヒータＨ１に流れる電流を抑えることができる。これにより、ヒータＨ１に接続される配線を細くすることができる。
【００３５】
なお、第１実施形態では、１次巻線Ｗ１と２次巻線Ｗ２３の巻数比が、ｎ１：ｎ２３（ｎ２３＞ｎ１）に設定され、より高い交流電圧でヒータＨ１に電力を供給する例を挙げているが、これに限られるものではない。１次巻線Ｗ１と２次巻線Ｗ２３の巻数比が、同一に設定されていてもよい。この場合、ヒータＨ１の電力を供給する際の交流電圧が低くなり、ヒータＨ１に流れる電流が増加することとなるが、それ以外では同様の効果を得ることができる。
【００３６】
また、第１実施形態では、エンジンの排気ガスを浄化する触媒装置を加熱するためのヒータに電力を供給する例を挙げているが、これに限られるものではない。冷えたエンジンを加熱するためのヒータに電力を供給する場合にも適用することができる。冷えたエンジン及び触媒装置の少なくともいずれかを加熱するためのヒータに電力を供給する場合に適用することができる。
【００３７】
また、第１実施形態では、入力側回路１０１がＩＧＢＴ１０１ａ〜１０１ｄによって構成され、出力側回路１０２がダイオード１０２ａ、１０２ｂによって構成されている例を挙げているが、これに限られるものではない。入力側回路は、ＦＥＴによって構成されていてもよい。スイッチング素子によって構成されていればよい。また、出力側回路は、ＩＧＢＴやＦＥＴのスイッチング素子によって構成されていてもよい。所定のタイミングでスイッチングすることで、ダイオードと同様に機能させることができる。
【００３８】
さらに、第１実施形態では、ＤＣ−ＤＣコンバータ装置１０の制御回路１０４がヒータ接続スイッチ１１を制御する例を挙げているが、これに限られるものではない。制御回路１０４以外の別の回路がヒータ接続スイッチ１１を制御するようにしてもよい。
【００３９】
加えて、第１実施形態では、２次巻線Ｗ２３の出力する交流電圧が１次巻線Ｗ１１に印加される交流電圧より大きくなるようにトランス１００の巻数比が設定されている例を挙げているが、これに限られるものではない。２次巻線Ｗ２３の出力する交流電圧が１次巻線Ｗ１１に印加される交流電圧と等しくなるようにトランス１００の巻数比が設定されていてもよい。
（第２実施形態）
次に、第２実施形態の電力供給装置について説明する。第２実施形態の電力供給装置は、第１実施形態の電力供給装置が、ヒータが１つであるのに対して、ヒータが複数の小ヒータで構成されるようにしたものである。第２実施形態の電力供給装置は、トランスの構成、及び、制御回路の動作を除いて第１実施形態と同一である。
【００４０】
まず、図５を参照して第２実施形態の電力供給装置について説明する。ここで、図５は、第２実施形態における電力供給装置の回路図である。
【００４１】
図５に示すように、ヒータＨ２は、第１実施形態のヒータＨ１とは異なり、８つの小ヒータｈ２１〜ｈ２８（複数の小ヒータ）によって構成されている。
【００４２】
電力供給装置２は、ＤＣ−ＤＣコンバータ装置２０と、ヒータ接続スイッチ２１〜２８（接続回路）とを備えている。
【００４３】
ＤＣ−ＤＣコンバータ装置２０は、トランス２００と、入力側回路２０１と、出力側回路２０２と、出力遮断スイッチ２０３と、制御回路２０４とを備えている。
【００４４】
トランス２００は、１次巻線Ｗ１と、２次巻線Ｗ２１、Ｗ２２とを備えている。また、２次巻線Ｗ２１、Ｗ２２とは別に、８つの２次巻線Ｗ２３１〜Ｗ２３８を備えている。つまり、２次巻線Ｗ２１、Ｗ２２とは別の２次巻線を小ヒータｈ２１〜ｈ２８と同数有している。１次巻線Ｗ１と２次巻線Ｗ２１、Ｗ２２の巻数比及び接続は、第１実施形態と同一である。１次巻線Ｗ１と２次巻線Ｗ２３１〜Ｗ２３８の巻数比は、ｎ１：ｎ２３１〜ｎ２３８（ｎ２３１〜ｎ２３８＜ｎ１）に設定されている。２次巻線Ｗ２３１〜Ｗ２３８の一端はヒータ接続スイッチ２１〜２８に、他端は小ヒータｈ２１〜ｈ２８にそれぞれ接続されている。
【００４５】
入力側回路２０１、出力側回路２０２及び出力遮断スイッチ２０３は、第１実施形態の入力側回路１０１、出力側回路１０２及び出力遮断スイッチ１０３と同一構成である。
【００４６】
制御回路２０４は、入力側回路２０１、出力遮断スイッチ２０３及びヒータ接続スイッチ２１〜２８に接続され、外部から入力される車両始動信号に基づいて、入力側回路２０１、出力遮断スイッチ２０３及びヒータ接続スイッチ２１〜２８を制御する回路である。制御回路２０４は、ＩＧＢＴ２０１ａ〜２０１ｄのゲート、及び、出力遮断スイッチ２０３の制御端にそれぞれ接続されている。また、ヒータ接続スイッチ２１〜２８に接続されている。
【００４７】
ヒータ接続スイッチ２１〜２８は、制御回路２０４に接続され、制御回路２０４によって制御され、２次巻線Ｗ２３１〜Ｗ２３８に小ヒータｈ２１〜ｈ２８をそれぞれ接続する素子である。ヒータ接続スイッチ２１〜２８の一端は、２次巻線Ｗ２３１〜Ｗ２３８の一端にそれぞれ接続されている。また、他端は、車両本体に接地されている。さらに、制御端は、制御回路２０４に接続されている。ここで、小ヒータｈ２１〜ｈ２８の一端は２次巻線Ｗ２３１〜Ｗ２３８の他端に接続され、他端は車両本体に接地されている。そのため、ヒータ接続スイッチ２１〜２８の他端は、車両本体を介して小ヒータｈ２１〜ｈ２８の一端にそれぞれ接続されることになる。つまり、２次巻線Ｗ２３１〜Ｗ２３８と小ヒータｈ２１〜ｈ２８の配線経路の一部が、車両本体によって形成されることになる。
【００４８】
次に、図６〜図８を参照して電力供給装置の動作について説明する。ここで、図６は、図４の電力供給装置において低電圧バッテリを充電しているときの回路図である。図７は、図４の電力供給装置においてヒータに電力を供給しているときの回路図である。図８は、第２実施形態の電力供給装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【００４９】
図６に示す制御回路２０３は、図８に示すように、車両始動信号がオン状態か否かを判断する（Ｓ２００）。車両始動信号がオフ状態のとき、制御回路２０４は、出力遮断スイッチ２０３をオンし、低電圧バッテリＢ２１を出力側回路２０２に接続する（Ｓ２０１）。また、ヒータ接続スイッチ２１〜２８をオフし、小ヒータｈ２１〜ｈ２８を２次巻線Ｗ２３１〜Ｗ２３８からそれぞれ遮断する（Ｓ２０２）。つまり、ヒータＨ２をトランス２００から遮断する。そして、入力側回路２０１を制御する（Ｓ２０３）。具体的には、ＩＧＢＴ２０１ａ〜２０１ｄのスイッチングを制御する。これにより、高電圧バッテリＢ２０から低電圧バッテリＢ２１を充電することができる（Ｓ２０４）。
【００５０】
一方、車両始動信号がオン状態のとき、図７に示すように、制御回路２０４は、出力遮断スイッチ２０３をオフし、低電圧バッテリＢ２１を出力側回路２０２から遮断する（Ｓ２０５）。また、ヒータ接続スイッチ２１〜２８をオンし、２次巻線Ｗ２３１〜Ｗ２３８に小ヒータｈ２１〜ｈ２８をそれぞれ接続する（Ｓ２０６）。つまり、トランス２００にヒータＨ２を接続する。そして、入力側回路２０１を制御する（Ｓ２０７）。具体的には、ＩＧＢＴ２０１ａ〜２０１ｄのスイッチングを制御する。これにより、高電圧バッテリＢ２０から小ヒータｈ２１〜ｈ２８にそれぞれ電力を供給することができる。つまり、高電圧バッテリＢ２０からヒータＨ２に電力を供給することができる（Ｓ２０８）。なお、１次巻線Ｗ１と２次巻線Ｗ２３の巻数比が、ｎ１：ｎ２３１〜ｎ２３８（ｎ２３１〜ｎ２３８＜ｎ１）に設定されていることから、１次巻線Ｗ１に印加される交流電圧より低い交流電圧で小ヒータｈ２１〜ｈ２８にそれぞれ電力を供給することになる。しかし、小ヒータｈ２１〜ｈ２８によって構成されるヒータＨ２には、全体として充分な電力を供給することができる。
【００５１】
次に、効果について説明する。第２実施形態によれば、ヒータＨ２は、８つの小ヒータｈ２１〜ｈ２８によって構成され、トランス２００は、出力側回路２０２に接続される２次巻線Ｗ２１、Ｗ２２とは別の２次巻線Ｗ２３１〜Ｗ２３８を小ヒータｈ２１〜ｈ２８と同数の８つ有している。そして、ヒータ接続スイッチ２１〜２８が、別の２次巻線Ｗ２３１〜Ｗ２３８に小ヒータｈ２１〜ｈ２８をそれぞれ接続する。そのため、それぞれの小ヒータｈ２１〜ｈ２８に供給する電力を抑えることができる。つまり、それぞれの小ヒータｈ２１〜ｈ２８に供給する電圧を抑えることができる。従って、トランス２００やヒータ接続スイッチ２１〜２８の耐圧を抑えることができる。これにより、コストを抑えることができる。また、それぞれの小ヒータｈ２１〜ｈ２８間の絶縁距離を小さくすることができる。そのため、小ヒータｈ２１〜ｈ２８をより近接して配置できる。従って、ヒータＨ２を小型化することができる。
【００５２】
また、第２実施形態によれば、ヒータ接続スイッチ２１〜２８によって接続される別の２次巻線Ｗ２３１〜Ｗ２３８と小ヒータｈ２１〜ｈ２８をそれぞれ接続する配線経路の一部は、車両本体によって形成されている。そのため、配線部材を削減することができる。これにより、コストを抑えることができる。また、配線経路で発生した熱を、車体本体を介して放熱することができる。
【００５３】
なお、第２実施形態では、ＤＣ−ＤＣコンバータ装置２０の制御回路２０４がヒータ接続スイッチ２１〜２８を制御する例を挙げているが、これに限られるものではない。制御回路２０４以外の別の回路がヒータ接続スイッチ２１〜２８を制御するようにしてもよい。
【００５４】
また、第２実施形態では、高電圧バッテリＢ２０からヒータＨ２に電力を供給する際、ヒータ接続スイッチ２１〜２８を全て同時にオンする例を挙げているが、これに限られるものではない。ヒータ接続スイッチ２１〜２８を必要に応じて別々にオンするようにしてもよい。必要な箇所を部分的に加熱することができる。
【符号の説明】
【００５５】
１、２・・・電力供給装置、１０、２０・・・ＤＣ−ＤＣコンバータ装置（直流電圧変換装置）、１００、２００・・・トランス、Ｗ１・・・１次巻線、Ｗ２１、Ｗ２２、Ｗ２３・・・２次巻線、Ｗ２３１〜Ｗ２３８・・・２次巻線（別の２次巻線）、１０１、２０１・・・入力側回路、１０１ａ〜１０１ｄ、２０１ａ〜２０１ｄ・・・ＩＧＢＴ、１０２、２０２・・・出力側回路、１０２ａ、１０２ｂ、２０２ａ、２０２ｂ・・・ダイオード、１０３、２０３・・・出力遮断スイッチ、１０４、２０４・・・制御回路、１１、２１〜２８・・・ヒータ接続スイッチ（接続回路）、Ｂ１０、Ｂ２０・・・高電圧バッテリ、Ｂ１１、Ｂ２１・・・低電圧バッテリ、Ｈ１、Ｈ２・・・ヒータ、ｈ２１〜ｈ２８・・・小ヒータ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関及び走行用の電動機を備えたハイブリッド車で、内燃機関や触媒装置を加熱するためのヒータに電力を供給する電力供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関及び走行用の電動機を備えたハイブリッド車で、内燃機関や触媒装置を加熱するためのヒータに電力を供給する電力供給装置にとして、例えば特許文献１に開示されているヒータ付触媒の電源装置がある。
【０００３】
このヒータ付触媒の電源装置は、内燃機関の排気ガスを浄化する触媒を加熱するためのヒータに電力を供給する装置である。ここで、触媒は、所定温度に達しないと活性化せず充分な浄化機能を発揮できない。そのため、触媒の温度が低いときであっても、短時間で充分な浄化機能が得られるように、ヒータによって加熱する構成がとられている。
【０００４】
ヒータ付触媒の電源装置は、バッテリと、ＤＣ−ＤＣコンバータと、コンデンサと、スイッチとを備えている。バッテリは、ＤＣ−ＤＣコンバータの入力端に接続されている。コンデンサは、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力端に接続されている。スイッチは、コンデンサとヒータの間に接続されている。ＤＣ−ＤＣコンバータは、バッテリの出力する直流電圧１２Ｖを１２０Ｖに昇圧してコンデンサを充電する。そして、内燃機関始動時の所定時間だけスイッチがオンし、コンデンサからヒータに電力を供給する。これにより、ヒータを発熱させ触媒を加熱することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０７−０１１９４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、前述したヒータ付触媒の電源装置を車両に適用する場合、車両に搭載された各種電子装置に電力を供給する１２Ｖの低電圧バッテリを用いることになる。低電圧バッテリの出力する直流電圧を昇圧してコンデンサを充電する際、低電圧バッテリの電圧が大きく低下する。そのため、低電圧バッテリだけでなく車両に搭載されている各種電子装置にも大きなストレスが加わる。その結果、低電圧バッテリや各種電子装置の寿命を縮めてしまうという問題があった。また、前述したヒータ付触媒の電源装置を車両に適用する場合、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路やスイッチを新たに設けなければならない。そのため、車両が大型化するとともにコストアップしてしまうという問題もあった。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、車両に搭載された各種電子装置に電力を供給する低電圧バッテリを用いることなく、しかも、新たに設ける回路を極力抑えることができる電力供給装置を提供することも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そこで、本発明は、この課題を解決すべく、内燃機関及び走行用の電動機を備えたハイブリッド車において、高電圧バッテリの電圧を変換して低電圧バッテリに供給する直流電圧変換装置を利用することで、車両に搭載された各種電子装置に電力を供給する低電圧バッテリを用いることなく、しかも、新たに設ける回路を極力抑えられることを見出すことができる。
【０００９】
すなわち、請求項１に記載の電力供給装置は、内燃機関及び走行用の電動機を備えたハイブリッド車で、前記内燃機関、及び、前記内燃機関の排気ガスを浄化する触媒装置の少なくともいずれかを加熱するためのヒータに電力を供給する電力供給装置において、１次巻線と２次巻線を有するトランスと、高電圧バッテリと１次巻線の間に接続され、高電圧バッテリの出力する直流電圧を交流電圧に変換して１次巻線に印加する入力側回路と、２次巻線と高電圧バッテリより電圧が低い低電圧バッテリの間に接続され、２次巻線の出力する交流電圧を直流電圧に変換して低電圧バッテリを供給する出力側回路と、入力側回路を制御する制御回路とを備えた直流電圧変換装置と、トランスにヒータを接続する接続回路と、を有することを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、高電圧バッテリの電圧を変換して低電圧バッテリに供給する直流電圧変換装置を利用することで、車両に搭載された各種電子装置に電力を供給する低電圧バッテリを用いることなく、しかも、新たに設ける回路を極力抑えることができる。
【００１１】
請求項２に記載の電力供給装置は、トランスは、出力側回路に接続される２次巻線とは別の２次巻線を有し、接続回路は、別の２次巻線にヒータを接続することを特徴とする。この構成によれば、別の２次巻線を介してヒータに電力を供給することができる。
【００１２】
請求項３に記載の電力供給装置は、接続回路は、低電圧バッテリが出力側回路から遮断された状態で別の２次巻線にヒータを接続することを特徴とする。この構成によれば、低電圧バッテリに電圧を供給しない状態でヒータに電力を供給することができる。そのため、ヒータに充分な電力を供給することができる。
【００１３】
請求項４に記載の電力供給装置は、トランスは、別の２次巻線の出力する交流電圧が１次巻線に印加される交流電圧以上になるように巻数比が設定されていることを特徴とする。この構成によれば、より高い交流電圧でヒータに電力を供給することができる。そのため、ヒータに流れる電流を抑えることができる。従って、ヒータに接続される配線を細くすることができる。
【００１４】
請求項５に記載の電力供給装置は、ヒータは、複数の小ヒータからなり、トランスは、別の２次巻線を小ヒータと同数有し、接続回路は、別の２次巻線に小ヒータをそれぞれ接続することを特徴とする。この構成によれば、それぞれの小ヒータに供給する電力を抑えることができる。つまり、それぞれ小ヒータに供給する電圧を抑えることができる。そのため、トランスや接続回路の耐圧を抑えることができる。従って、コストを抑えることができる。また、それぞれの小ヒータ間の絶縁距離を小さくすることができる。そのため、小ヒータをより近接して配置できる。従って、ヒータを小型化することができる。
【００１５】
請求項６に記載の電力供給装置は、接続回路を介して接続される別の２次巻線と小ヒータの配線経路の一部は、車両本体によって形成されていることを特徴とする。この構成によれば、配線部材を削減することができる。そのため、コストを抑えることができる。また、配線経路で発生した熱を、車体本体を介して放熱することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１実施形態の電力供給装置の回路図である。
【図２】図１の電力供給装置において低電圧バッテリを充電しているときの回路図である。
【図３】図１の電力供給装置においてヒータに電力を供給しているときの回路図である。
【図４】第１実施形態の電力供給装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図５】第２実施形態の電力供給装置の回路図である。
【図６】図４の電力供給装置において低電圧バッテリを充電しているときの回路図である。
【図７】図４の電力供給装置においてヒータに電力を供給しているときの回路図である。
【図８】第２実施形態の電力供給装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
次に、実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。
【００１８】
（第１実施形態）
次に、第１実施形態の電力供給装置について説明する。まず、図１を参照して第１実施形態の電力供給装置の構成について説明する。ここで、図１は、第１実施形態の電力供給装置の回路図である。
【００１９】
図１に示す電力供給装置１は、エンジン（内燃機関）及び走行用のモータ（電動機）を備えたハイブリッド車において、エンジンの排気ガスを浄化する触媒装置を加熱するためのヒータに電力を供給する装置である。電力供給装置１は、ＤＣ−ＤＣコンバータ装置１０（直流電圧変換装置）と、ヒータ接続スイッチ１１（接続回路）とを備えている。
【００２０】
ＤＣ−ＤＣコンバータ装置１０は、高電圧バッテリＢ１０の出力する直流電圧を絶縁して降圧し、低電圧バッテリＢ１１に供給する装置である。ここで、高電圧バッテリＢ１０は、走行用のモータに供給する電力を蓄えるためのバッテリである。また、低電圧バッテリＢ１１は、車両に搭載された各種電子装置に電力を供給するための、高電圧バッテリＢ１０より電圧が低いバッテリである。ＤＣ−ＤＣコンバータ装置１０は、トランス１００と、入力側回路１０１と、出力側回路１０２と、出力遮断スイッチ１０３と、制御回路１０４とを備えている。
【００２１】
トランス１００は、１次側に入力される交流電圧を絶縁した状態で降圧し、２次側から出力する素子である。トランス１００は、１次巻線Ｗ１と、２次巻線Ｗ２１、Ｗ２２とを備えている。また、２次巻線Ｗ２１、Ｗ２２とは別の２次巻線Ｗ２３を備えている。１次巻線Ｗ１と２次巻線Ｗ２１の巻数比は、ｎ１：ｎ２１（ｎ１≧ｎ２１）に設定されている。また、１次巻線Ｗ１と２次巻線Ｗ２２の巻数比は、ｎ１：ｎ２２（ｎ２２＝ｎ２１）に設定されている。さらに、１次巻線Ｗ１と２次巻線Ｗ２３の巻数比は、ｎ１：ｎ２３（ｎ２３＞ｎ１）に設定されている。１次巻線Ｗ１の一端と他端は、入力側回路１０１に接続されている。２次巻線Ｗ２１、Ｗ２２は、直列接続されている。具体的には、２次巻線Ｗ２１の一端と２次巻線Ｗ２２の一端が接続されている。２次巻線Ｗ２１の他端と２次巻線Ｗ２２他端は、出力側回路１０２にそれぞれ接続されている。２次巻線Ｗ２３の一端はヒータ接続スイッチ１１に、他端はヒータＨ１にそれぞれ接続されている。
【００２２】
入力側回路１０１は、高電圧バッテリＢ１０と１次巻線Ｗ１の間に接続され、高電圧バッテリＢ１０の出力する直流電圧を交流電圧に変換して１次巻線Ｗ１に印加する回路である。入力側回路１０１は、ＩＧＢＴ１０１ａ〜１０１ｄを備えている。ＩＧＢＴ１０１ａ〜１０１ｄは、スイッチングすることで、高電圧バッテリＢ１０の出力する直流電圧を交流電圧に変換して１次巻線Ｗ１に印加するスイッチング素子である。ＩＧＢＴ１０１ａ、１０１ｂ及びＩＧＢＴ１０１ｃ、１０１ｄは、それぞれ直列接続されている。具体的には、ＩＧＢＴ１０１ａ、１０１ｃのエミッタがＩＧＢＴ１０１ｂ、１０１ｄのコレクタにそれぞれ接続されている。直列接続された２組のＩＧＢＴ１０１ａ、１０１ｂ及びＩＧＢＴ１０１ｃ、１０１ｄは、高電圧バッテリＢ１０に並列接続されている。具体的には、ＩＧＢＴ１０１ａ、１０１ｃのコレクタが高電圧バッテリＢ１０の正極端に、ＩＧＢＴ１０１ｂ、１０１ｄのエミッタが高電圧バッテリＢ１０の負極端にそれぞれ接続されている。ＩＧＢＴ１０１ａ、１０１ｂの直列接続点は１次巻線Ｗ１の一端に、ＩＧＢＴ１０１ｃ、１０１ｄの直列接続点は１次巻線Ｗ１の他端にそれぞれ接続されている。また、ＩＧＢＴ１０１ａ〜１０１ｄのゲートは、制御回路１０４にそれぞれ接続されている。
【００２３】
出力側回路１０２は、２次巻線Ｗ２１、Ｗ２２と低電圧バッテリＢ１１の間に接続され、２次巻線Ｗ２１、Ｗ２２の出力する交流電圧を直流電圧に変換して低電圧バッテリＢ１１に供給する回路である。出力側回路１０２は、ダイオード１０１ａ、１０２ｂを備えている。
【００２４】
ダイオード１０２ａ、１０２ｂは、２次巻線Ｗ２１、Ｗ２２にそれぞれ接続され、２次巻線Ｗ２１、Ｗ２２の出力する交流電圧をそれぞれ整流する素子である。ダイオード１０２ａのアノードは２次巻線Ｗ２１の他端に、カソードは低電圧バッテリＢ１１の正極端にそれぞれ接続されている。ダイオード１０２ｂのアノードは２次巻線Ｗ２２の他端に、カソードは低電圧バッテリＢ１１の正極端にそれぞれ接続されている。
【００２５】
出力遮断スイッチ１０３は、低電圧バッテリＢ１１を出力側回路１０２から遮断する素子である。出力遮断スイッチ１０３の一端は２次巻線Ｗ２１、Ｗ２２の直列接続点に、他端は低電圧バッテリＢ１１の負極端にそれぞれ接続されている。また、制御端は、制御回路１０４に接続されている。
【００２６】
制御回路１０４は、入力側回路１０１、出力遮断スイッチ１０３及びヒータ接続スイッチ１１に接続され、外部から入力される車両始動信号に基づいて、入力側回路１０１、出力遮断スイッチ１０３及びヒータ接続スイッチ１１を制御する回路である。ここで、車両始動信号は、ハイブリッド車の始動が予告されたとき、又は、ハイブリッド車が始動したときオン状態になる。具体的には、ハイブリッド車を始動するためにイグニッションスイッチを押したとき、高電圧バッテリＢ１をモータの駆動装置（図略）に接続するためのリレーをオンしたとき、又は、数分後に車両に乗り込むため事前にエアコンを動作させたとき等にオン状態になる。つまり、車両始動信号は、ハイブリッド車の始動予告時又は始動時を示す信号である。制御回路１０４は、ＩＧＢＴ１０１ａ〜１０１ｄのゲート、及び、出力遮断スイッチ１０３の制御端にそれぞれ接続されている。また、ヒータ接続スイッチ１１に接続されている。
【００２７】
ヒータ接続スイッチ１１は、制御回路１０４に接続され、制御回路１０４によって制御され、２次巻線Ｗ２３にヒータＨ１を接続する素子である。ヒータ接続スイッチ１１の一端は、２次巻線Ｗ２３の一端に接続されている。また、他端は、ヒータＨ１の一端に接続され、ヒータＨ１の他端は２次巻線Ｗ２３の他端に接続されている。さらに、制御端は、制御回路１０４に接続されている。
【００２８】
次に、図２〜図４を参照して電力供給装置の動作について説明する。ここで、図２は、図１の電力供給装置において低電圧バッテリを充電しているときの回路図である。図３は、図１の電力供給装置においてヒータに電力を供給しているときの回路図である。図４は、第１実施形態の電力供給装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【００２９】
図２に示す制御回路１０４は、図４に示すように、車両始動信号がオン状態か否かを判断する（Ｓ１００）。車両始動信号がオフ状態のとき、制御回路１０４は、出力遮断スイッチ１０３をオンし、低電圧バッテリＢ１１を出力側回路１０２に接続する（Ｓ１０１）。また、ヒータ接続スイッチ１１をオフし、ヒータＨ１を２次巻線Ｗ２３から遮断する（Ｓ１０２）。そして、入力側回路１０１を制御する（Ｓ１０３）。具体的には、ＩＧＢＴ１０１ａ〜１０１ｄのスイッチングを制御する。これにより、高電圧バッテリＢ１０から低電圧バッテリＢ１１を充電することができる（Ｓ１０４）。
【００３０】
一方、車両始動信号がオン状態のとき、図３に示すように、制御回路１０４は、出力遮断スイッチ１０３をオフし、低電圧バッテリＢ１１を出力側回路１０２から遮断する（Ｓ１０５）。また、ヒータ接続スイッチ１１をオンし、２次巻線Ｗ２３にヒータＨ１を接続する（Ｓ１０６）。そして、入力側回路１０１を制御する（Ｓ１０７）。具体的には、ＩＧＢＴ１０１ａ〜１０１ｄのスイッチングを制御する。これにより、高電圧バッテリＢ１０からヒータＨ１に電力を供給することができる（Ｓ１０８）。なお、１次巻線Ｗ１と２次巻線Ｗ２３の巻数比が、ｎ１：ｎ２３（ｎ２３＞ｎ１）に設定されていることから、１次巻線Ｗ１に印加される交流電圧より高い交流電圧でヒータＨ１に電力を供給することができる。
【００３１】
次に、効果について説明する。第１実施形態によれば、高電圧バッテリＢ１０の電圧を変換して低電圧バッテリＢ１１に供給するＤＣ−ＤＣコンバータ装置１０を利用してヒータＨ１の電力を供給する。そのため、従来のように、車両に搭載された各種電子装置に電力を供給する低電圧バッテリＢ１１を用いることはない。しかも、回路及び動作を若干変更するだけでよい。従って、新たに設ける回路を極力抑えることができる。
【００３２】
また、第１実施形態によれば、トランス１００は、出力側回路１０２に接続される２次巻線Ｗ２１、Ｗ２２とは別の２次巻線Ｗ２３を有し、ヒータ接続スイッチ１１は、別の２次巻線Ｗ２３にヒータＨ１を接続する。そのため、別の２次巻線Ｗ２３を介してヒータＨ１に電力を供給することができる。
【００３３】
さらに、第１実施形態によれば、ヒータ接続スイッチ１１は、低電圧バッテリＢ１１が出力側回路１０２から遮断された状態で別の２次巻線Ｗ２３にヒータＨ１を接続する。そのため、低電圧バッテリＢ１１に電圧を供給しない状態でヒータＨ１に電力を供給することができる。従って、ヒータＨ１に充分な電力を供給することができる。
【００３４】
加えて、第１実施形態によれば、トランス１００は、別の２次巻線Ｗ２３の出力する交流電圧が１次巻線Ｗ１１に印加される交流電圧より大きくなるように巻数比が設定されている。そのため、より高い交流電圧でヒータＨ１に電力を供給することができる。従って、ヒータＨ１に流れる電流を抑えることができる。これにより、ヒータＨ１に接続される配線を細くすることができる。
【００３５】
なお、第１実施形態では、１次巻線Ｗ１と２次巻線Ｗ２３の巻数比が、ｎ１：ｎ２３（ｎ２３＞ｎ１）に設定され、より高い交流電圧でヒータＨ１に電力を供給する例を挙げているが、これに限られるものではない。１次巻線Ｗ１と２次巻線Ｗ２３の巻数比が、同一に設定されていてもよい。この場合、ヒータＨ１の電力を供給する際の交流電圧が低くなり、ヒータＨ１に流れる電流が増加することとなるが、それ以外では同様の効果を得ることができる。
【００３６】
また、第１実施形態では、エンジンの排気ガスを浄化する触媒装置を加熱するためのヒータに電力を供給する例を挙げているが、これに限られるものではない。冷えたエンジンを加熱するためのヒータに電力を供給する場合にも適用することができる。冷えたエンジン及び触媒装置の少なくともいずれかを加熱するためのヒータに電力を供給する場合に適用することができる。
【００３７】
また、第１実施形態では、入力側回路１０１がＩＧＢＴ１０１ａ〜１０１ｄによって構成され、出力側回路１０２がダイオード１０２ａ、１０２ｂによって構成されている例を挙げているが、これに限られるものではない。入力側回路は、ＦＥＴによって構成されていてもよい。スイッチング素子によって構成されていればよい。また、出力側回路は、ＩＧＢＴやＦＥＴのスイッチング素子によって構成されていてもよい。所定のタイミングでスイッチングすることで、ダイオードと同様に機能させることができる。
【００３８】
さらに、第１実施形態では、ＤＣ−ＤＣコンバータ装置１０の制御回路１０４がヒータ接続スイッチ１１を制御する例を挙げているが、これに限られるものではない。制御回路１０４以外の別の回路がヒータ接続スイッチ１１を制御するようにしてもよい。
【００３９】
加えて、第１実施形態では、２次巻線Ｗ２３の出力する交流電圧が１次巻線Ｗ１１に印加される交流電圧より大きくなるようにトランス１００の巻数比が設定されている例を挙げているが、これに限られるものではない。２次巻線Ｗ２３の出力する交流電圧が１次巻線Ｗ１１に印加される交流電圧と等しくなるようにトランス１００の巻数比が設定されていてもよい。
（第２実施形態）
次に、第２実施形態の電力供給装置について説明する。第２実施形態の電力供給装置は、第１実施形態の電力供給装置が、ヒータが１つであるのに対して、ヒータが複数の小ヒータで構成されるようにしたものである。第２実施形態の電力供給装置は、トランスの構成、及び、制御回路の動作を除いて第１実施形態と同一である。
【００４０】
まず、図５を参照して第２実施形態の電力供給装置について説明する。ここで、図５は、第２実施形態における電力供給装置の回路図である。
【００４１】
図５に示すように、ヒータＨ２は、第１実施形態のヒータＨ１とは異なり、８つの小ヒータｈ２１〜ｈ２８（複数の小ヒータ）によって構成されている。
【００４２】
電力供給装置２は、ＤＣ−ＤＣコンバータ装置２０と、ヒータ接続スイッチ２１〜２８（接続回路）とを備えている。
【００４３】
ＤＣ−ＤＣコンバータ装置２０は、トランス２００と、入力側回路２０１と、出力側回路２０２と、出力遮断スイッチ２０３と、制御回路２０４とを備えている。
【００４４】
トランス２００は、１次巻線Ｗ１と、２次巻線Ｗ２１、Ｗ２２とを備えている。また、２次巻線Ｗ２１、Ｗ２２とは別に、８つの２次巻線Ｗ２３１〜Ｗ２３８を備えている。つまり、２次巻線Ｗ２１、Ｗ２２とは別の２次巻線を小ヒータｈ２１〜ｈ２８と同数有している。１次巻線Ｗ１と２次巻線Ｗ２１、Ｗ２２の巻数比及び接続は、第１実施形態と同一である。１次巻線Ｗ１と２次巻線Ｗ２３１〜Ｗ２３８の巻数比は、ｎ１：ｎ２３１〜ｎ２３８（ｎ２３１〜ｎ２３８＜ｎ１）に設定されている。２次巻線Ｗ２３１〜Ｗ２３８の一端はヒータ接続スイッチ２１〜２８に、他端は小ヒータｈ２１〜ｈ２８にそれぞれ接続されている。
【００４５】
入力側回路２０１、出力側回路２０２及び出力遮断スイッチ２０３は、第１実施形態の入力側回路１０１、出力側回路１０２及び出力遮断スイッチ１０３と同一構成である。
【００４６】
制御回路２０４は、入力側回路２０１、出力遮断スイッチ２０３及びヒータ接続スイッチ２１〜２８に接続され、外部から入力される車両始動信号に基づいて、入力側回路２０１、出力遮断スイッチ２０３及びヒータ接続スイッチ２１〜２８を制御する回路である。制御回路２０４は、ＩＧＢＴ２０１ａ〜２０１ｄのゲート、及び、出力遮断スイッチ２０３の制御端にそれぞれ接続されている。また、ヒータ接続スイッチ２１〜２８に接続されている。
【００４７】
ヒータ接続スイッチ２１〜２８は、制御回路２０４に接続され、制御回路２０４によって制御され、２次巻線Ｗ２３１〜Ｗ２３８に小ヒータｈ２１〜ｈ２８をそれぞれ接続する素子である。ヒータ接続スイッチ２１〜２８の一端は、２次巻線Ｗ２３１〜Ｗ２３８の一端にそれぞれ接続されている。また、他端は、車両本体に接地されている。さらに、制御端は、制御回路２０４に接続されている。ここで、小ヒータｈ２１〜ｈ２８の一端は２次巻線Ｗ２３１〜Ｗ２３８の他端に接続され、他端は車両本体に接地されている。そのため、ヒータ接続スイッチ２１〜２８の他端は、車両本体を介して小ヒータｈ２１〜ｈ２８の一端にそれぞれ接続されることになる。つまり、２次巻線Ｗ２３１〜Ｗ２３８と小ヒータｈ２１〜ｈ２８の配線経路の一部が、車両本体によって形成されることになる。
【００４８】
次に、図６〜図８を参照して電力供給装置の動作について説明する。ここで、図６は、図４の電力供給装置において低電圧バッテリを充電しているときの回路図である。図７は、図４の電力供給装置においてヒータに電力を供給しているときの回路図である。図８は、第２実施形態の電力供給装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【００４９】
図６に示す制御回路２０３は、図８に示すように、車両始動信号がオン状態か否かを判断する（Ｓ２００）。車両始動信号がオフ状態のとき、制御回路２０４は、出力遮断スイッチ２０３をオンし、低電圧バッテリＢ２１を出力側回路２０２に接続する（Ｓ２０１）。また、ヒータ接続スイッチ２１〜２８をオフし、小ヒータｈ２１〜ｈ２８を２次巻線Ｗ２３１〜Ｗ２３８からそれぞれ遮断する（Ｓ２０２）。つまり、ヒータＨ２をトランス２００から遮断する。そして、入力側回路２０１を制御する（Ｓ２０３）。具体的には、ＩＧＢＴ２０１ａ〜２０１ｄのスイッチングを制御する。これにより、高電圧バッテリＢ２０から低電圧バッテリＢ２１を充電することができる（Ｓ２０４）。
【００５０】
一方、車両始動信号がオン状態のとき、図７に示すように、制御回路２０４は、出力遮断スイッチ２０３をオフし、低電圧バッテリＢ２１を出力側回路２０２から遮断する（Ｓ２０５）。また、ヒータ接続スイッチ２１〜２８をオンし、２次巻線Ｗ２３１〜Ｗ２３８に小ヒータｈ２１〜ｈ２８をそれぞれ接続する（Ｓ２０６）。つまり、トランス２００にヒータＨ２を接続する。そして、入力側回路２０１を制御する（Ｓ２０７）。具体的には、ＩＧＢＴ２０１ａ〜２０１ｄのスイッチングを制御する。これにより、高電圧バッテリＢ２０から小ヒータｈ２１〜ｈ２８にそれぞれ電力を供給することができる。つまり、高電圧バッテリＢ２０からヒータＨ２に電力を供給することができる（Ｓ２０８）。なお、１次巻線Ｗ１と２次巻線Ｗ２３の巻数比が、ｎ１：ｎ２３１〜ｎ２３８（ｎ２３１〜ｎ２３８＜ｎ１）に設定されていることから、１次巻線Ｗ１に印加される交流電圧より低い交流電圧で小ヒータｈ２１〜ｈ２８にそれぞれ電力を供給することになる。しかし、小ヒータｈ２１〜ｈ２８によって構成されるヒータＨ２には、全体として充分な電力を供給することができる。
【００５１】
次に、効果について説明する。第２実施形態によれば、ヒータＨ２は、８つの小ヒータｈ２１〜ｈ２８によって構成され、トランス２００は、出力側回路２０２に接続される２次巻線Ｗ２１、Ｗ２２とは別の２次巻線Ｗ２３１〜Ｗ２３８を小ヒータｈ２１〜ｈ２８と同数の８つ有している。そして、ヒータ接続スイッチ２１〜２８が、別の２次巻線Ｗ２３１〜Ｗ２３８に小ヒータｈ２１〜ｈ２８をそれぞれ接続する。そのため、それぞれの小ヒータｈ２１〜ｈ２８に供給する電力を抑えることができる。つまり、それぞれの小ヒータｈ２１〜ｈ２８に供給する電圧を抑えることができる。従って、トランス２００やヒータ接続スイッチ２１〜２８の耐圧を抑えることができる。これにより、コストを抑えることができる。また、それぞれの小ヒータｈ２１〜ｈ２８間の絶縁距離を小さくすることができる。そのため、小ヒータｈ２１〜ｈ２８をより近接して配置できる。従って、ヒータＨ２を小型化することができる。
【００５２】
また、第２実施形態によれば、ヒータ接続スイッチ２１〜２８によって接続される別の２次巻線Ｗ２３１〜Ｗ２３８と小ヒータｈ２１〜ｈ２８をそれぞれ接続する配線経路の一部は、車両本体によって形成されている。そのため、配線部材を削減することができる。これにより、コストを抑えることができる。また、配線経路で発生した熱を、車体本体を介して放熱することができる。
【００５３】
なお、第２実施形態では、ＤＣ−ＤＣコンバータ装置２０の制御回路２０４がヒータ接続スイッチ２１〜２８を制御する例を挙げているが、これに限られるものではない。制御回路２０４以外の別の回路がヒータ接続スイッチ２１〜２８を制御するようにしてもよい。
【００５４】
また、第２実施形態では、高電圧バッテリＢ２０からヒータＨ２に電力を供給する際、ヒータ接続スイッチ２１〜２８を全て同時にオンする例を挙げているが、これに限られるものではない。ヒータ接続スイッチ２１〜２８を必要に応じて別々にオンするようにしてもよい。必要な箇所を部分的に加熱することができる。
【符号の説明】
【００５５】
１、２・・・電力供給装置、１０、２０・・・ＤＣ−ＤＣコンバータ装置（直流電圧変換装置）、１００、２００・・・トランス、Ｗ１・・・１次巻線、Ｗ２１、Ｗ２２、Ｗ２３・・・２次巻線、Ｗ２３１〜Ｗ２３８・・・２次巻線（別の２次巻線）、１０１、２０１・・・入力側回路、１０１ａ〜１０１ｄ、２０１ａ〜２０１ｄ・・・ＩＧＢＴ、１０２、２０２・・・出力側回路、１０２ａ、１０２ｂ、２０２ａ、２０２ｂ・・・ダイオード、１０３、２０３・・・出力遮断スイッチ、１０４、２０４・・・制御回路、１１、２１〜２８・・・ヒータ接続スイッチ（接続回路）、Ｂ１０、Ｂ２０・・・高電圧バッテリ、Ｂ１１、Ｂ２１・・・低電圧バッテリ、Ｈ１、Ｈ２・・・ヒータ、ｈ２１〜ｈ２８・・・小ヒータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関及び走行用の電動機を備えたハイブリッド車で、前記内燃機関、及び、前記内燃機関の排気ガスを浄化する触媒装置の少なくともいずれかを加熱するためのヒータに電力を供給する電力供給装置において、
１次巻線と２次巻線を有するトランスと、高電圧バッテリと前記１次巻線の間に接続され、前記高電圧バッテリの出力する直流電圧を交流電圧に変換して前記１次巻線に印加する入力側回路と、前記２次巻線と前記高電圧バッテリより電圧が低い低電圧バッテリの間に接続され、前記２次巻線の出力する交流電圧を直流電圧に変換して前記低電圧バッテリを供給する出力側回路と、前記入力側回路を制御する制御回路とを備えた直流電圧変換装置と、
前記トランスに前記ヒータを接続する接続回路と、
を有することを特徴とする電力供給装置。
【請求項２】
前記トランスは、前記出力側回路に接続される前記２次巻線とは別の２次巻線を有し、
前記接続回路は、前記別の２次巻線に前記ヒータを接続することを特徴とする請求項１に記載の電力供給装置。
【請求項３】
前記接続回路は、前記低電圧バッテリが前記出力側回路から遮断された状態で前記別の２次巻線に前記ヒータを接続することを特徴とする請求項２に記載の電力供給装置。
【請求項４】
前記トランスは、前記別の２次巻線の出力する交流電圧が前記１次巻線に印加される交流電圧以上になるように巻数比が設定されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の電力供給装置。
【請求項５】
前記ヒータは、複数の小ヒータからなり、
前記トランスは、前記別の２次巻線を前記小ヒータと同数有し、
前記接続回路は、前記別の２次巻線に前記小ヒータをそれぞれ接続することを特徴とする請求項２又は３に記載の電力供給装置。
【請求項６】
前記接続回路を介して接続される前記別の２次巻線と前記小ヒータの配線経路の一部は、車両本体によって形成されていることを特徴とする請求項５に記載の電力供給装置。
【請求項１】
内燃機関及び走行用の電動機を備えたハイブリッド車で、前記内燃機関、及び、前記内燃機関の排気ガスを浄化する触媒装置の少なくともいずれかを加熱するためのヒータに電力を供給する電力供給装置において、
１次巻線と２次巻線を有するトランスと、高電圧バッテリと前記１次巻線の間に接続され、前記高電圧バッテリの出力する直流電圧を交流電圧に変換して前記１次巻線に印加する入力側回路と、前記２次巻線と前記高電圧バッテリより電圧が低い低電圧バッテリの間に接続され、前記２次巻線の出力する交流電圧を直流電圧に変換して前記低電圧バッテリを供給する出力側回路と、前記入力側回路を制御する制御回路とを備えた直流電圧変換装置と、
前記トランスに前記ヒータを接続する接続回路と、
を有することを特徴とする電力供給装置。
【請求項２】
前記トランスは、前記出力側回路に接続される前記２次巻線とは別の２次巻線を有し、
前記接続回路は、前記別の２次巻線に前記ヒータを接続することを特徴とする請求項１に記載の電力供給装置。
【請求項３】
前記接続回路は、前記低電圧バッテリが前記出力側回路から遮断された状態で前記別の２次巻線に前記ヒータを接続することを特徴とする請求項２に記載の電力供給装置。
【請求項４】
前記トランスは、前記別の２次巻線の出力する交流電圧が前記１次巻線に印加される交流電圧以上になるように巻数比が設定されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の電力供給装置。
【請求項５】
前記ヒータは、複数の小ヒータからなり、
前記トランスは、前記別の２次巻線を前記小ヒータと同数有し、
前記接続回路は、前記別の２次巻線に前記小ヒータをそれぞれ接続することを特徴とする請求項２又は３に記載の電力供給装置。
【請求項６】
前記接続回路を介して接続される前記別の２次巻線と前記小ヒータの配線経路の一部は、車両本体によって形成されていることを特徴とする請求項５に記載の電力供給装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−１０３５５７（Ｐ２０１３−１０３５５７Ａ）
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４７５７３（Ｐ２０１１−２４７５７３）
【出願日】平成２３年１１月１１日（２０１１．１１．１１）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１１日（２０１１．１１．１１）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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