JP2002315199A

JP2002315199A - 電源装置

Info

Publication number: JP2002315199A
Application number: JP2001114522A
Authority: JP
Inventors: Akiyoshi Uejima; 章義上島
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2001-04-12
Filing date: 2001-04-12
Publication date: 2002-10-25

Abstract

(57)【要約】【課題】電力変換器の寿命を短くすることなく、低コ
ストで回路規模を縮小させる。【解決手段】容量が異なり並列接続された第１キャパ
シタＣ１、第２キャパシタＣ２と、第１キャパシタＣ１
及び第２キャパシタＣ２に対して直列接続されたバッテ
リ電源１と、第１キャパシタＣ１及び第２キャパシタＣ
２及び／又はバッテリ電源１に充電された電力を負荷に
対して供給する電力変換器２と、電力変換器２から負荷
に供給する電圧値を検出する電圧検知回路４と、第１キ
ャパシタＣ１及び第２キャパシタＣ２とバッテリ電源１
とに対する電力変換器２の接続関係を変更する第１スイ
ッチ回路Ｓ１と、電圧検知回路４で検出された電圧値に
基づいて第１スイッチ回路Ｓ１の開閉を制御して、第１
キャパシタＣ１又は第２キャパシタＣ２を選択して電力
変換器２と接続させる制御回路５とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、バッテリに蓄電さ
れた電力を変換してモータ等の負荷に供給する電源装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の電源装置として、特開平１０−８
４６２８号公報に開示された技術が知られている。

【０００３】上記従来技術は、バッテリとキャパシタに
蓄電された電力を電力変換器を介してモータへと供給し
てモータを力行運転させ、またはモータが回生運転して
いる場合にモータでの回生電力をキャパシタに供給する
技術に関する。

【０００４】詳しくは、バッテリとキャパシタとが直列
に接続され、バッテリ側の正極がスイッチ回路を介して
第１の電力変換器の第１入力端に接続されている。ま
た、第２の電力変換器の入力端は、第１の電力変換器と
スイッチ回路の共通接続点に接続され、第２の電力変換
器の出力端は電池とキャパシタの共通接続点に接続され
ている。また、制御回路は、スイッチ回路の開閉、第１
及び第２の電力変換器の動作を制御している。

【０００５】モータが力行運転であるときには、バッテ
リとキャパシタに充電された電力を第１の電力変換器を
介してモータへと供給する一方、第２の電力変換器を介
してキャパシタから放電される電力量と同じ電力量をキ
ャパシタへと充電するバッテリ単独モードと、キャパシ
タの放電量よりもキャパシタへの充電量を多くする直列
モードとを切り替えるようにしている。

【０００６】また、モータが回生時である場合には、モ
ータが発電する電力を第２の電力変換器を介してキャパ
シタを充電するキャパシタ単独モードと、モータの発電
した電力を第１の電力変換器及びバッテリを介してキャ
パシタに充電すると共に、第２の電力変換器を介してキ
ャパシタを充電する直列モードとを切り替えるようにし
ている。

【０００７】上述した直列モードでの、電流比を連続的
に変化させることで、第１の電力変換器の電圧が急変す
ることを防止している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
技術においては、第２の電力変換器を動作させることに
よって、第１の電力変換器の電圧の急変を防止させるよ
うにしていたので、電力変換器が２つ必要になり、コス
トアップの要因となってしまっていた。

【０００９】そこで、本発明は、上記課題を鑑みて提案
されたもので、電力変換器が一つであっても、電力変換
器の電圧が急変することを防止でき、この電圧の急変に
起因する電源装置の構成部品の寿命を長くすることので
きる電源装置を提供するものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに、請求項１に係る発明では、容量が異なり並列接続
された複数のキャパシタと、上記複数のキャパシタに対
して直列接続されたバッテリと、上記複数のキャパシタ
及び／又はバッテリに充電された電力を負荷に対して供
給する電力変換器と、上記電力変換器に供給される電圧
を検出する電圧検出回路と、上記複数のキャパシタとバ
ッテリとに対する上記電力変換器の接続関係を変更する
第１スイッチ回路と、上記電圧検出回路で検出された電
圧に基づいて上記第１スイッチ回路の開閉を制御して、
上記キャパシタを選択して上記電力変換器と接続させる
制御手段とを備える。

【００１１】請求項２に係る発明では、上記複数のキャ
パシタは、第１容量の第１キャパシタと、上記第１容量
よりも大きな第２容量の第２キャパシタとからなり、上
記第１スイッチ回路は、上記バッテリと上記第２キャパ
シタとの間に設けられ、上記制御手段は、上記電圧検出
回路で検出された電圧値に基づいて、上記第１スイッチ
回路を閉状態にして上記第１キャパシタ、上記第２キャ
パシタ及び上記バッテリを上記電力変換器に接続する第
１動作モードと、上記第１スイッチ回路を開状態にして
上記第１キャパシタ及び上記バッテリを上記電力変換器
に接続する第２動作モードとを切り替え制御をし、上記
第１キャパシタを充放電した後に上記第１動作モードと
第２動作モードとを切り替える。

【００１２】請求項３に係る発明では、上記第１キャパ
シタとバッテリとの間に設けられた第２スイッチ回路
と、上記第２キャパシタと上記電力変換器とを接続する
ための第３スイッチ回路とを更に備え、上記制御手段
は、上記第１キャパシタの電圧がバッテリから供給する
電圧以上であるときには上記第２スイッチ回路を閉状態
に制御すると共に上記第３スイッチ回路を開状態に制御
し、上記第２キャパシタと上記電力変換器とを接続す
る。

【００１３】請求項４に係る発明では、上記バッテリの
充電率を検出するバッテリ充電率検出手段を更に備え、
上記制御手段は、上記バッテリ充電率検出手段で検出さ
れたバッテリの充電率に基づいて上記第２スイッチ回路
及び第３スイッチ回路を制御する。

【００１４】請求項５に係る発明では、上記第３スイッ
チ回路を上記バッテリと上記第１キャパシタとの間に配
設し、上記電圧検出手段で検出された電圧値に基づいて
上記バッテリと上記第２キャパシタとを上記電力変換器
に接続するように上記第３スイッチ回路を制御する。

【００１５】請求項６に係る発明では、上記第２キャパ
シタの両端電圧を検出する第２キャパシタ電圧検出手段
を更に備え、上記制御手段は、上記第２キャパシタ電圧
検出手段で検出された電圧値に基づいて上記第１スイッ
チ回路を制御する。

【００１６】請求項７に係る発明では、上記第１キャパ
シタの両端電圧を検出する第１キャパシタ電圧検出手段
を更に備え、上記制御手段は、上記第１キャパシタ電圧
検出手段で検出された電圧値に基づいて上記第１スイッ
チ回路を制御する。

【００１７】

【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、電圧検出
回路で検出された電圧値に基づいて第１スイッチ回路の
開閉を制御して、キャパシタを選択して電力変換器と接
続させるので、第１キャパシタを充電又は放電させた後
に、コンデンサとキャパシタとを切り替えることができ
るので、電力変換器から負荷に供給する電圧を緩やかに
上昇又は下降させることができる。したがって、請求項
１に係る発明によれば、電源装置の構成部品に大きな突
入電流が供給されるのを抑制でき、寿命劣化の促進を防
止することができる。

【００１８】請求項２に係る発明によれば、電圧検出回
路で検出された電圧値に基づいて、第１スイッチ回路を
閉状態にして第１キャパシタ、第２キャパシタ及びバッ
テリを電力変換器に接続する第１動作モードと、又は第
１スイッチ回路を開状態にして第１キャパシタ及びバッ
テリを電力変換器に接続する第２動作モードとを切り替
え制御をし、第１キャパシタを充放電した後に、第１動
作モードと第２動作モードとを切り替えることができ、
請求項１に係る発明と同様の効果を実現することができ
る。

【００１９】請求項３に係る発明によれば、第１キャパ
シタとバッテリとの間に設けられた第２スイッチ回路と
第２キャパシタと電力変換器とを接続するための第３ス
イッチ回路を更に備え、第１キャパシタの電圧がバッテ
リから供給する電圧以上であるときには第２スイッチ回
路を閉状態に制御すると共に第３スイッチ回路を開状態
に制御し、第２キャパシタと電力変換器とを接続するこ
とができるので、負荷から発生した回生電力を第２キャ
パシタで充電して、バッテリの負荷を軽減することがで
きる。

【００２０】請求項４に係る発明によれば、バッテリ充
電率検出手段で検出されたバッテリの充電率に基づいて
第２スイッチ回路及び第３スイッチ回路を制御すること
により、バッテリ充電率が高いときには回生電力を第２
キャパシタに充電するようにし、バッテリ充電率が低い
ときには第２キャパシタのみならずバッテリにも充電す
るようにすることができる。したがって、請求項４に係
る発明によれば、回生電力の充電先を、バッテリ充電率
に応じて第２キャパシタとバッテリとで選択することが
でき、回生電力を有効利用することができ、電力の使用
効率を向上させることができる。

【００２１】請求項５に係る発明によれば、第３スイッ
チ回路をバッテリと第１キャパシタとの間に配設し、電
圧検出手段で検出された電圧値に基づいてバッテリと第
２キャパシタとを電力変換器に接続するように第３スイ
ッチ回路を制御するので、第３スイッチ回路によるバッ
テリの電圧低下がないので、電力変換器に高い電源電圧
を供給することができる。

【００２２】請求項６に係る発明によれば、第２キャパ
シタの両端電圧を検出する第２キャパシタ電圧検出手段
を更に備え、第２キャパシタ電圧検出手段で検出された
電圧値に基づいて第１スイッチ回路を制御するので、大
容量キャパシタである第２キャパシタの自然放電等の電
圧低下により大きな突入電流が電力変換器内の電圧平滑
用電解キャパシタに流入することを防止することができ
る。

【００２３】請求項７に係る発明によれば、第１キャパ
シタの両端電圧を検出する第１キャパシタ電圧検出手段
を更に備え、第１キャパシタ電圧検出手段で検出された
電圧値に基づいて第１スイッチ回路を制御するので、請
求項６と同様の効果を得ることができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。

【００２５】［第１実施形態］「第１実施形態に係る電源装置の構成」第１実施形態
は、本発明の電源装置を電気自動車に適用させた例とし
て説明する。

【００２６】図１に示す電源装置では、充電可能なバッ
テリ電源１と、このバッテリ電源１に直列接続されたダ
イオードＤ１と、例えば電気２重層キャパシタ等の第１
キャパシタＣ１及び第２キャパシタＣ２と、スイッチ回
路Ｓ１と、電力変換器２と、負荷であるモータ３と、電
力変換器２に供給される電圧を検知する電圧検知回路４
と、電圧検知回路４の検知した電圧値に基づいてスイッ
チ回路Ｓ１の開閉を制御する制御回路５とを備えて構成
されている。

【００２７】なお、制御回路５には、図示しないアクセ
ルペダル操作量、ブレーキペダル操作量等が入力され、
制御回路５では、入力した操作量や電圧検知回路４で検
出された電力変換器２への供給電圧等に基づいて、モー
タ３の駆動状態（力行、回生）を決定する。制御回路５
は、決定されたモータ３の駆動状態を得るために、必要
とされる電圧を演算し、スイッチ回路Ｓ１、電力変換器
２を制御し、モータ３が力行であればバッテリ電源１ま
たはキャパシタＣ１、Ｃ２に充電された電力をモータ３
へと供給し、モータ３が回生であれば、モータ３が発電
する電力をバッテリ電源１またはキャパシタＣ１、Ｃ２
へと供給する。

【００２８】ここで、第１キャパシタＣ１の容量より第
２キャパシタＣ２の容量が大きい。

【００２９】「第１実施形態に係る電源装置の動作」上
述した第１実施形態に係る電源装置の動作について図２
のフローチャート及び図３のタイミングチャートを参照
して説明する。

【００３０】図２に示すフローチャートは、図示しない
イグニッションスイッチがオン動作されて、処理を開始
する。

【００３１】先ず、ステップＳ１において、電力変換器
２への供給電圧Ｖoutがバッテリ電源Ｖｂの２倍の電圧
値以上となったか否かを判定する。制御回路５は、供給
電圧Ｖoutがバッテリ電源Ｖｂの２倍以上の電圧値以上
となったと判定するまでステップＳ２〜ステップＳ４の
初期化フローを実行し、供給電圧Ｖoutがバッテリ電源
Ｖｂの２倍以上の電圧値となったらステップＳ５〜ステ
ップＳ８の通常動作に移行する。

【００３２】初期化フローでは、先ず、ステップＳ２に
おいて、記憶しておいた供給電圧Ｖoutの最大電圧値Ｖo
utpeakと供給電圧Ｖoutとの大きさを比較し、供給電圧
Ｖoutが最大電圧値Ｖoutpeak以上であると判定したとき
にはステップＳ３でスイッチ回路Ｓ１を閉状態（オン）
とした図４に示す第１動作モードに制御して再度ステッ
プＳ１へ戻る。

【００３３】第１動作モードでは、第１キャパシタＣ１
及び第２キャパシタＣ２のキャパシタとバッテリ電源１
とを直列接続すると共に、第１キャパシタＣ１と第２キ
ャパシタＣ２とを並列接続した回路形態である。この第
１動作モードでは、バッテリ電源Ｖｂ及び第１キャパシ
タＣ１及び第２キャパシタＣ２による電圧を電力変換器
２に供給する。

【００３４】一方、ステップＳ２で供給電圧Ｖoutが最
大電圧値Ｖoutpeak未満であると判定したときには、ス
テップＳ４でスイッチ回路Ｓ１を開状態（オフ）とした
図５に示す第２動作モードに制御して再度ステップＳ１
に戻る。

【００３５】この第２動作モードでは、バッテリ電源１
と第１キャパシタＣ１とが直列接続された回路形態とな
り、バッテリ電源Ｖｂと第１キャパシタＣ１の電圧を電
力変換器２に供給する。

【００３６】ステップＳ１で供給電圧Ｖoutがバッテリ
電源Ｖｂの２倍の電圧値以上と判定した場合には、ステ
ップＳ５にて再度ステップＳ１と同じ判定を行う。制御
回路５は、供給電圧Ｖoutがバッテリ電源Ｖｂの２倍の
電圧値未満のときには、ステップＳ６でスイッチ回路Ｓ
１を開状態（オフ）にした第２動作モードにしてステッ
プＳ５に処理を戻し、供給電圧Ｖoutがバッテリ電源Ｖ
ｂの２倍の電圧値以上のときには、ステップＳ７でスイ
ッチ回路Ｓ１を閉状態（オン）にした第１動作モードに
してステップＳ５に処理を戻す。

【００３７】つぎに、図３を参照して、電源装置のタイ
ミングチャートを説明する。なお、図３中の丸抜き文字
は、図４に示す第１動作モード、図５に示す第２動作モ
ードを表し、ＶＣは第１キャパシタＣ１及び第２キャパ
シタＣ２のキャパシタ電圧を示し、ＶＣ１は第１キャパ
シタＣ１のキャパシタ両端電圧、ＶＣ２は第２キャパシ
タＣ２のキャパシタ両端電圧を示す。

【００３８】先ず、図３の開始時刻においては、第２キ
ャパシタ電圧ＶＣ２がバッテリ電源Ｖｂよりも小さいの
で、第２キャパシタ電圧ＶＣ２をバッテリ電源Ｖｂより
も大きくするために初期化フローに移行する。このと
き、バッテリ電源１の投入直後であって電源供給はなさ
れておらず、第１キャパシタ電圧ＶＣ１、第２キャパシ
タ電圧ＶＣ２、第１キャパシタ電圧ＶＣ１と第２キャパ
シタ電圧ＶＣ２とを並列接続したキャパシタ並列時の電
圧ＶＣＮは共に零であり、Ｖout＝Ｖｂ＋ＶＣＮ＝Ｖｂなので、図２のステップＳ１における判定は「ＮＯ」に
なりステップＳ２に移行する。

【００３９】次に期間０において、モータ３の回転数を
上げるとき、或いは一定速度でモータ３を駆動するとき
には、ステップＳ１の判定は「ＮＯ」になり、更にステ
ップＳ２の判定は「Ｎｏ」となり、第１動作モードで動
作する。これにより、図３に示すように、電力変換器２
のインバータ電流Ｉinvが流れる。

【００４０】なお、このとき、ダイオードＤ１の存在に
よって、第１コンデンサＣ１及び第２コンデンサＣ２の
端子電圧ＶＣ１、ＶＣ２は、ダイオードの順方向電圧降
下−Ｖｆ以下になることはない。

【００４１】次に、モータ３の回転数を下げるときに
は、キャパシタ電圧ＶＣＮが零であるためにステップＳ
１での判定は「Ｎｏ」となり、第１動作モードで動作し
続ける（図３の期間１）。このとき、モータ３からの回
生電力により、インバータ電流Ｉinv及びバッテリ電流
が共に負値となり、第１キャパシタＣ１及び第２キャパ
シタＣ２とバッテリ電源１に充電がなされて、第１キャ
パシタ電圧ＶＣ１及び第２キャパシタ電圧ＶＣ２が高く
なる。

【００４２】そして、回生状態で引き続き運転し、第１
キャパシタＣ１及び第２キャパシタＣ２の第１キャパシ
タ電圧ＶＣ１及び第２キャパシタ電圧ＶＣ２がバッテリ
電源Ｖｂまで上昇すると、供給電圧Ｖoutがバッテリ電
源Ｖｂの２倍の電圧値となる。すると、ステップＳ１で
の判定は「Ｙｅｓ」となり、初期化フローを終了してス
テップＳ５以降の通常動作に進む。

【００４３】ここで、期間２の開始時刻において、第１
キャパシタ電圧ＶＣ１及び第２キャパシタＣ２が回生電
力によりバッテリ電源Ｖｂまで上昇する前に、回生状態
から、モータ３の回転数を上げる制御又は一定速度での
制御に移行した場合には、ステップＳ１の判定は「Ｎ
ｏ」となる。したがって、第１キャパシタ電圧ＶＣ１が
下がり、供給電圧Ｖoutが最大電圧値Ｖoutpeak未満とな
るため、ステップＳ２での判定は「Ｙｅｓ」となり、ス
テップＳ４で第２動作モードとなる。なお、このときの
供給電圧Ｖoutは、バッテリ電源Ｖｂと第１キャパシタ
電圧ＶＣ１とを加算して得た最大電圧値Ｖoutpeak未満
である。

【００４４】また、このとき、第１キャパシタＣ１の容
量が第２キャパシタＣ２の容量よりも小さいため、第１
キャパシタＣ１と第２キャパシタＣ２の双方を用いた場
合に比較して、期間２の開始時刻から時刻ｔ１１に亘り
第１キャパシタ電圧ＶＣ１は急速に下がるので、供給電
圧Ｖoutはバッテリ電源Ｖｂとなる。ここで、バッテリ
Ｖｂ１と第１キャパシタＣ１と第２キャパシタＣ２との
直列からバッテリ単独にスイッチを用いて切り替える場
合と比較して、緩やかに供給電圧Ｖoutがバッテリ電源
Ｖｂまで減少する。

【００４５】次に、再度モータ３の回転数を下げる場合
には、期間３の開始時刻から時刻ｔ１２において、回生
状態になって、供給電圧Ｖoutがバッテリ電源Ｖｂの２
倍の電力値以下であるので、第２動作モードのままで動
作する。これにより、第１キャパシタＣ１とバッテリ電
源１に充電がなされ、第１キャパシタＣ１に充電が開始
されると、第１キャパシタＣ１の容量が第２キャパシタ
Ｃ２の容量よりも小さいので、期間３の開始時刻から時
刻ｔ１２に亘り第１キャパシタＣ１と第２キャパシタＣ
２の双方を用いた場合と比較して第１キャパシタ電圧Ｖ
Ｃ１の充電容量は急速に上昇する。

【００４６】そして、期間３の開始時刻から時刻１２ま
で回生電力が引き続き発生することにより、供給電圧Ｖ
outが、最大電圧値Ｖoutpeakとなることを電圧検知回路
４で検出する。すると、制御回路５は、ステップＳ２に
おける判定が「Ｎｏ」となり、時刻ｔ１２においてスイ
ッチ回路Ｓ１を閉状態（オフ）に制御して第１動作モー
ドにする。なお、このとき、供給電圧Ｖoutは、最大電
圧値Ｖoutpeakよりも大きくなる。

【００４７】時刻ｔ１２以降も更に回生状態が続き、時
刻ｔ１３で第１キャパシタ電圧ＶＣ１及び第２キャパシ
タ電圧ＶＣ２がバッテリ電源Ｖｂまで充電されると、供
給電圧Ｖoutはバッテリ電源Ｖｂの２倍の電圧値になる
ことを電圧検知回路４で検出する。これにより、制御回
路５は、ステップＳ１の判定を「Ｙｅｓ」と判定して、
初期化フローを終了して通常動作に移行する。

【００４８】なお、ステップＳ５以降の通常動作となっ
ても、供給電圧Ｖoutがバッテリ電源Ｖｂの２倍以上で
あるため、ステップＳ５の判定は「Ｙｅｓ」となり、第
１動作モードのままである。

【００４９】通常状態に入った期間４でモータ３の回転
数を上げる場合、或いは一定速度の回転数とする場合に
は、ステップＳ５での判定が「Ｙｅｓ」となり、スイッ
チ回路Ｓ１を閉状態（オン）とした第１動作モードのま
まである。

【００５０】力行での運転が続くと、時刻ｔ１４におい
て第１キャパシタ電圧ＶＣ１及び第２キャパシタ電圧Ｖ
Ｃ２がバッテリ電源Ｖｂまで下がると、電圧検知回路４
により供給電圧Ｖoutがバッテリ電源Ｖｂの２倍よりも
小さくなることを検出し、ステップＳ５における判定が
「Ｎｏ」となると、スイッチ回路Ｓ１を開状態（オフ）
に制御して第２動作モードとする。

【００５１】ここで、第１キャパシタＣ１よりも第２キ
ャパシタＣ２の容量が遙かに小さいため、初期化フロー
と同様に、第１キャパシタＣ１及び第２キャパシタＣ２
の両方を用いた場合と比較して第１キャパシタ電圧ＶＣ
１が急速に下がり、供給電圧Ｖoutもバッテリ電源Ｖｂ
まで下がる。しかし、スイッチングによりバッテリと第
１キャパシタＣ１と第２キャパシタＣ２との直列からバ
ッテリ単独状態におけるバッテリ電源Ｖｂまで供給電圧
Ｖoutを下げてはいないので、時刻ｔ１４から時刻ｔ１
５に亘り供給電圧Ｖoutは緩やかにバッテリ電源Ｖｂま
で下がる。

【００５２】時刻ｔ１５以降から期間５，期間６におい
て、モータ３の回転数を上げる、或いは一定速度での運
転が続くと、制御回路５は、第１スイッチ回路Ｓ１の制
御をせずに、第２動作モードのまま動作させる。

【００５３】期間ｔ３の開始時刻からモータ３の回転数
を下げるときには、回生状態となるが、電圧検知回路４
により供給電圧Ｖoutがバッテリ電源Ｖｂの２倍よりも
小さいと検出され、制御回路５は、ステップＳ５におけ
る判定を「Ｎｏ」にし、第２動作モードままモータ３に
電源供給をする。

【００５４】この時、モータ３からの回生電力が発生
し、第１キャパシタＣ１とバッテリ電源１に充電され
る。期間７の開始時刻から第１キャパシタＣ１への充電
が開始されると、第１キャパシタＣ１の容量が第２キャ
パシタＣ２よりも小さいため、初期化フローと同様に、
第１キャパシタＣ１及び第２キャパシタＣ２の双方を使
用した場合と比較して、時刻ｔ１６まで第１キャパシタ
電圧ＶＣ１が急速に上昇する。しかし、スイッチングに
よるものではないために、なめらかに上昇する。

【００５５】回生状態が引き続くことにより、時刻ｔ１
６で電圧検知回路４により供給電圧Ｖoutがバッテリ電
源Ｖｂの２倍以上となることを検出すると、制御回路５
は、ステップＳ５における判定を「Ｙｅｓ」とし、スイ
ッチ回路Ｓ１を閉状態にして第１動作モードにする。

【００５６】以上説明したように、この電源装置によれ
ば、回生電力発生時には、容量の小さい第１キャパシタ
Ｃ１に先に急速充電した後に、スイッチ回路Ｓ１を閉状
態にして第２キャパシタＣ２に充電をするようにした。

【００５７】したがって、この電源装置によれば、第１
キャパシタＣ１を放充電させて電力変換器２に供給する
電圧を緩やかに切り替えることができる。そのため、こ
の電源装置によれば、電力変換器２内の電圧平滑用電解
キャパシタと、スイッチ回路Ｓ１、第１キャパシタＣ
１、第２キャパシタＣ２、バッテリ電源１に大きな突入
電流が供給されることによる寿命劣化などを防止するこ
とができる。

【００５８】また、この電源装置によれば、電力変換器
２の供給電圧Ｖoutの高い期間を極端に減らすようなこ
とはないので、バッテリ負荷軽減効果を維持することが
できる。

【００５９】ここで、車両力行時或いは回生電力発生時
に主に第１動作モードにすることにより、供給電圧Ｖou
tはバッテリ電源Ｖｂと第１キャパシタ電圧ＶＣ１と第
２キャパシタ電圧ＶＣ２とを並列接続したキャパシタ電
圧ＶＣＮ分だけ上昇する。このとき、バッテリ電源１に
流れる電流をＩｂとすると、バッテリ電流Ｉｂは、Ｉｂ＝Ｐｍ／Ｖout＝Ｐｍ／（Ｖｂ＋ＶＣＮ）となる。なお、上記Ｐｍはモータ３が車両を制御するの
に必要な電力である。仮に、車両を制御するのに必要な
電力をバッテリ電源１のみで供給した場合にバッテリ電
源１に流れる電流をＩｂｂとすると、Ｉｂｂ＝Ｐｍ／Ｖｂとなり、Ｉｂ／Ｉｂｂ＝Ｖｂ／（Ｖｂ＋ＶＣＮ）＝１／（１＋Ｖ
ＣＮ／Ｖｂ）＜１なる関係となり、ＩｂはＩｂｂに比べて減少するため、
バッテリ電源１の負荷平準化を行うことができる。

【００６０】また、上述した初期化フローでは、第１キ
ャパシタＣ１及び第２キャパシタＣ２をバッテリ電源Ｖ
ｂまで初期充電するのに回生電力のみを使用するため、
専用のキャパシタ充電回路を使用する必要が無く、初期
化フローでのバッテリ電源１からの持ち出しが無くな
る。このことにより、負荷軽減効果を実現することがで
き、バッテリ電源１の負荷平準化を行うことができる。

【００６１】［第２実施形態］「第２実施形態に係る電源装置の構成」本発明は、例え
ば図６に示すように構成された第２実施形態に係る電源
装置に適用される。なお、上述した実施の形態と同様の
部分は同一符号を付することによりその詳細な説明を省
略する。

【００６２】図６に示す電源装置では、第１キャパシタ
Ｃ１の後段に直列で第１スイッチ回路Ｓ１が設けられ、
バッテリ電源１と第２キャパシタＣ２との間にバッテリ
電源１と直列して第２スイッチ回路Ｓ２が設けられ、更
に、第２キャパシタＣ２とグランド線との間に第３スイ
ッチ回路Ｓ３が設けられて構成されている。これら第１
スイッチ回路Ｓ１、第２スイッチ回路Ｓ２及び第３スイ
ッチ回路Ｓ３は、制御回路５に基づいて開閉制御され
る。

【００６３】ここで、第１キャパシタＣ１の容量より第
２キャパシタＣ２の容量の方が大きい。

【００６４】「第２実施形態に係る電源装置の動作」上
述した第２実施形態に係る電源装置の動作について図７
のフローチャート及び図８のタイミングチャートを参照
して説明する。

【００６５】図７によれば、先ず、制御回路５は、モー
タ３への電源供給を開始すると、ステップＳ１１におい
て、モータ３への供給電圧Ｖoutがバッテリ電源Ｖｂの
２倍の電圧値以上となったか否かを判定する。制御回路
５は、供給電圧Ｖoutがバッテリ電源Ｖｂの２倍以上の
電圧値となったと判定したらステップＳ１２に処理を進
め、供給電圧Ｖoutがバッテリ電源Ｖｂの２倍以上の電
圧値未満のときにはステップＳ１３に処理を進める。

【００６６】初期化フローのステップＳ１３において、
制御回路５は、供給電圧Ｖoutが最大電圧値Ｖoutpeakよ
りも小さいか否かを判定する。制御回路５は、供給電圧
Ｖoutが最大電圧値Ｖoutpeak以上と判定したときにはス
テップＳ１４に処理を進め、小さいと判定したときには
ステップＳ１５に処理を進める。

【００６７】ステップＳ１４において、制御回路５は、
第１スイッチ回路Ｓ１及び第２スイッチ回路Ｓ２を閉状
態（オン）に制御すると共に、第３スイッチ回路Ｓ３を
開状態（オフ）に制御する第１動作モードにして処理を
ステップＳ１１に戻す。

【００６８】ステップＳ１５において、制御回路５は、
第１スイッチ回路Ｓ１を閉状態（オン）にすると共に、
第２スイッチ回路Ｓ２及び第３スイッチ回路Ｓ３を開状
態（オフ）にする第２動作モードにしてステップＳ１１
に処理を戻す。

【００６９】ステップＳ１２において、制御回路５は、
供給電圧Ｖoutがバッテリ電源Ｖｂよりも小さいか否か
の判定をする。制御回路５は、供給電圧Ｖoutがバッテ
リ電源Ｖｂよりも小さいと判定したときには通常動作の
ステップＳ１９に処理を進め、小さくないと判定したと
きには初期化フローのステップＳ１６に処理を進める。

【００７０】ステップＳ１６では、供給電圧Ｖoutがバ
ッテリ電源Ｖｂの２倍の電圧値以上となったか否かを判
定する。制御回路５は、供給電圧Ｖoutがバッテリ電源
Ｖｂの２倍の電圧値以上となったと判定したらステップ
Ｓ１８に処理を進め、供給電圧Ｖoutがバッテリ電源Ｖ
ｂの２倍の電圧値未満のときにはステップＳ１７に処理
を進める。ステップＳ１８では、上述の第１動作モード
にし、ステップＳ１７では上述の第２動作モードにし
て、ステップＳ１２に処理を戻す。

【００７１】ステップＳ１９では、制御回路５は、供給
電圧Ｖoutがバッテリ電源Ｖｂよりも大きいか否かの判
定をし、大きいときには第１スイッチ回路Ｓ１及び第２
スイッチ回路Ｓ２を開状態（オフ）にすると共に第３ス
イッチ回路Ｓ３を閉状態（オン）にした図９に示す第３
動作モードにし、大きくないときには第２動作モードに
して、処理をステップＳ１９に戻す。

【００７２】つぎに、図８を参照して、電源装置のタイ
ミングチャートを説明する。なお、上述の実施の形態と
同じ部分についての説明は省略する。第２実施形態にお
いては、初期化フローの期間３の時刻ｔ１３以降におい
て第１実施形態とは異なる動作をする。

【００７３】期間３の時刻ｔ１３では、回生状態となっ
ており、ステップＳ１１における判定は「Ｙｅｓ」とな
りステップＳ１２に進み、ステップＳ１２における判定
は「Ｎｏ」になりステップＳ１６に進み、ステップＳ１
６における判定は「Ｙｅｓ」になり第１動作モードのま
ま動作する。

【００７４】次に、期間４からモータ３の回転数を上げ
る、或いは一定速度運転をするときには、ステップＳ１
１での判定がは「Ｙｅｓ」であるためステップＳ１２の
判定が「Ｎｏ」になり、ステップＳ１６での判定が「Ｙ
ｅｓ」となって、第１動作モードのまま動作する。

【００７５】そして、引き続き第１動作モードで動作す
ると、第１キャパシタＣ１及び第２キャパシタＣ２が放
電して時刻ｔ１４において供給電圧Ｖoutがバッテリ電
源Ｖｂの２倍まで下がると、ステップＳ１２での判定が
「Ｎｏ」となりステップＳ１６の判定が「Ｎｏ」にな
り、ステップＳ１７の第２動作モードで動作する。この
とき、第１キャパシタＣ１の容量が第２キャパシタＣ２
よりも遙かに小さいので第１キャパシタＣ１及び第２キ
ャパシタＣ２を使用した場合と比較して第１キャパシタ
電圧ＶＣ１は急速に下がり、供給電圧Ｖoutをバッテリ
電源Ｖｂまで下がる。しかし、スイッチングにより切り
替えることによるものではないために、供給電圧Ｖout
は滑らかに下がる。そして、時刻ｔ１５において供給電
圧Ｖout＝バッテリ電源ＶｂとなってステップＳ１１及
びステップＳ１２の判定が共に「Ｙｅｓ」となってステ
ップＳ１９に進んで初期化フローを終了する。

【００７６】時刻ｔ１５以降、及び期間５，期間６にお
いて、引き続いてモータ３の回転数を上げる、或いは一
定速度運転が続くと、制御回路５は、ステップＳ１９に
おいて供給電圧Ｖoutがバッテリ電源Ｖｂよりも大きい
ときにはステップＳ２０における第２動作モードで動作
する。

【００７７】なお、このとき、ダイオードＤ１の存在に
よって、第１コンデンサＣ１及び第２コンデンサＣ２の
端子電圧ＶＣ１、ＶＣ２は、ダイオードの順方向電圧降
下−Ｖｆ以下になることはない。

【００７８】期間７の開始以降からモータ３の回転数を
下げるときは、第１キャパシタＣ１とバッテリ電源１に
充電が開始され、供給電圧Ｖoutがバッテリ電源Ｖｂよ
りも大きくなると、ステップＳ１９での判定が「Ｙｅ
ｓ」となり、第１スイッチ回路Ｓ１を開状態にすると共
に第３スイッチ回路Ｓ３を閉状態にして第３動作モード
となり、第２キャパシタＣ２の充電を行う。

【００７９】期間８以降、再度モータ３の回転数を上げ
る、或いは一定速度運転をするときには、第２キャパシ
タ電圧ＶＣ２から放電はするが、供給電圧Ｖoutがバッ
テリ電源Ｖｂよりも大きいため、ステップＳ１９での判
定は「Ｙｅｓ」となり、第３動作モードで動作する。

【００８０】そして、モータ３の回転数を上げる、或い
は一定速度運転を続けると、第２キャパシタＣ２からの
放電が続き、時刻ｔ２’で供給電圧Ｖoutとバッテリ電
源Ｖｂとが同じ値になり、ステップＳ１９での判定が
「Ｎｏ」となり、再度ステップＳ２０で第２動作モード
となる。

【００８１】なお、このとき、ダイオードＤ１の存在に
よって、第１コンデンサＣ１及び第２コンデンサＣ２の
端子電圧ＶＣ１、ＶＣ２は、ダイオードの順方向電圧降
下−Ｖｆ以下になることはない。

【００８２】このような第２実施形態に係る電源装置に
よれば、上述の第１実施形態に係る電源装置の効果に加
え、通常動作中に、第２キャパシタＣ２の電圧ＶＣ２を
バッテリ電源Ｖｂ以上になるようにしているので、第２
キャパシタＣ２での単独接続が可能となり、キャパシタ
の入力特性で決まる回生電力を回収することができる。

【００８３】また、この電源装置によれば、供給電圧Ｖ
outがバッテリ電源Ｖｂ以上であるときに第３動作モー
ドにして、バッテリ電源１を使用しないので、バッテリ
電源１の負荷を軽減することができる。

【００８４】［第３実施形態］「第３実施形態に係る電源装置の構成」本発明は、例え
ば図１０に示すように構成された第３実施形態に係る電
源装置に適用される。なお、上述した実施の形態と同様
の部分は同一符号を付することによりその詳細な説明を
省略する。

【００８５】第３実施形態に係る電源装置は、第２実施
形態に係る電源装置とは、第１スイッチ回路Ｓ１がバッ
テリ電源１と第１キャパシタＣ１との間に設けられてい
る点で構成上の違いがある。

【００８６】「第３実施形態に係る電源装置の動作」上
述した第３実施形態に係る電源装置の動作について図１
１のフローチャートを参照して説明する。

【００８７】この図１１に示すフローチャートでは、第
２実施形態におけるフローチャートとは、ステップＳ２
１に代えてステップＳ３１を行う点で異なる。ステップ
Ｓ３１では、通常動作において、供給電圧Ｖoutがバッ
テリ電源Ｖｂよりも大きいときに、第１スイッチ回路Ｓ
１及び第２スイッチ回路Ｓ２を開状態にすると共に、第
３スイッチ回路Ｓ３を閉状態にする。

【００８８】このステップＳ３１では、上述のステップ
Ｓ２１と同様の動作をする。すなわち、図８中の期間６
の終了時刻では第２動作モードであり、期間７の開始時
刻でモータ３の回転数を下げるときには、回生電力が発
生することにより第１キャパシタＣ１及びバッテリ電源
１に充電される。充電されると、供給電圧Ｖoutがバッ
テリ電源Ｖｂよりも大きくなり、ステップＳ１９の判定
が「Ｙｅｓ」となり、ステップＳ３１で図１２に示す第
４動作モードになる。すると、第４動作モードでは、バ
ッテリ電源１にはダイオードＤ１が直列接続されている
ために、回生電流が第２キャパシタＣ２のみに供給され
る。

【００８９】その後、期間８以降モータ３の回転数を上
げる、或いは一転速度運転のときには、第２キャパシタ
Ｃ２から放電が開始されるが、供給電圧Ｖoutがバッテ
リ電源Ｖｂよりも大きい限り第４動作モードを維持す
る。このとき、第２キャパシタＣ２とバッテリ電源１と
の間にはダイオードＤ１が挿入されているため、第２キ
ャパシタＣ２からの電流がバッテリ電源１に供給される
ことはなく、第２キャパシタ電圧ＶＣ２がバッテリ電源
Ｖｂよりも大きいためにバッテリ電源１から流出するこ
とはない。

【００９０】期間１０以降引き続いてモータ３の回転数
を上げる、或いは一定速度の運転をすると、第２キャパ
シタＣ２は放電し続け、供給電圧Ｖoutとバッテリ電源
Ｖｂとが同値となると、ステップＳ１９の判定が「Ｎ
ｏ」になり、第２動作モードとなる。ここで、供給電圧
Ｖoutとバッテリ電源Ｖｂとが同値になったときのみ、
第２キャパシタＣ２とバッテリ電源１とが共に電流を出
力する並列状態になる。

【００９１】このような第３実施形態に係る電源装置に
よれば、通常動作時に電力変換器２の供給電圧Ｖoutが
バッテリ電源Ｖｂ以上なるときに、第２スイッチ回路Ｓ
２を開状態にして、第２キャパシタＣ２と、バッテリ電
源１及びダイオードＤ１とが、並列接続するようにした
ので、スイッチングによる電圧降下によるバッテリ電圧
の低下がないので、電力変換器２に高い電源電圧を供給
することができる。

【００９２】［第４実施形態］「第４実施形態に係る電源装置の構成」本発明は、例え
ば図１３に示すように構成された第４実施形態に係る電
源装置に適用される。なお、上述した実施の形態と同様
の部分は同一符号を付することによりその詳細な説明を
省略する。

【００９３】第４実施形態に係る電源装置は、バッテリ
電源１のバッテリＳＯＣ（バッテリ充電率）を示すバッ
テリＳＯＣ信号を検出するバッテリコントローラ６を備
え、バッテリＳＯＣ信号及び電圧検知回路４で検出され
た供給電圧Ｖoutに基づいて第１スイッチ回路Ｓ１，第
２スイッチ回路Ｓ２及び第３スイッチ回路Ｓ３を制御す
る点で第２実施形態に係る電源装置と異なる。

【００９４】「第４実施形態に係る電源装置の動作」上
述した第４実施形態に係る電源装置の動作について図１
４のフローチャートを参照して説明する。

【００９５】図１４によれば、ステップＳ４１，ステッ
プＳ４２、並びに初期化フローのステップＳ４３〜ステ
ップＳ４８は上述の第２実施形態のステップＳ１３〜ス
テップＳ１８と同じなのでその詳細な説明は省略する。

【００９６】ステップＳ４２で「Ｙｅｓ」と判定された
ステップＳ４９において、制御回路５は、バッテリコン
トローラ６からのバッテリＳＯＣ信号からバッテリ電源
１のバッテリＳＯＣが規定した所定値以上、例えば８０
％以上であるときにはステップＳ５０に進み、供給電圧
Ｖoutがバッテリ電源Ｖｂよりも大きいときには、第２
キャパシタＣ２のみに充電をするような第３動作モード
となり、ステップＳ５０に戻る。一方、ステップＳ５０
で供給電圧Ｖoutがバッテリ電源Ｖｂ以下と判定したと
きにはステップＳ５３で第２動作モードになり、ステッ
プＳ４９に進む。

【００９７】ステップＳ４９では、制御回路５は、バッ
テリコントローラ６からのバッテリＳＯＣ信号からバッ
テリ電源１のバッテリＳＯＣが規定した所定値以下、例
えば８０％以下であるときにはステップＳ５１に進み、
ステップＳ５１で供給電圧Ｖoutがバッテリ電源Ｖｂの
２倍以上であるときにはステップＳ５５で第１動作モー
ドとなり、ステップＳ５１で供給電圧Ｖoutがバッテリ
電源Ｖｂの２倍未満であるときにはステップＳ５４で第
２動作モードとなる。これにより、発生した回生電力を
第１キャパシタＣ１及び第２キャパシタＣ２並びにバッ
テリ電源１に充電する。そして、ステップＳ５６での判
定により、供給電圧Ｖoutが小さくなって供給電圧Ｖout
がバッテリ電源Ｖｂと同じ値になるまでステップＳ５１
〜ステップ５６を繰り返してステップＳ４９に戻る。

【００９８】このような第４実施形態に係る電源装置に
よれば、バッテリＳＯＣが高いときには第３動作モード
にして回生電力を第２キャパシタＣ２のみに充電するよ
うにし、バッテリＳＯＣが低いときには第１動作モード
又は第２動作モードにして第２キャパシタＣ２のみなら
ずバッテリ電源１にも充電するようにした。

【００９９】したがって、本実施の形態においては、モ
ータ３の減速時に発生する回生電力を、充電電流や充電
効率が低下し、バッテリで回生電力を充電できないバッ
テリＳＯＣ≧８０％のような場合には、回生電力をキャ
パシタで充分に充電することができるので、回生電力を
有効に利用することができ、電力の利用効率を向上させ
ることができる。

【０１００】［第５実施形態］本発明は、例えば図１５
に示すように構成された第５実施形態に係る電源装置に
適用される。なお、上述した実施の形態と同様の部分は
同一符号を付することによりその詳細な説明を省略す
る。

【０１０１】第５実施形態に係る電源装置は、第１スイ
ッチ回路Ｓ１の配設位置をバッテリ電源１と第１キャパ
シタＣ１との間とした点で第４実施形態に係る電源装置
と異なる。

【０１０２】このような電源装置では、図１６におい
て、上述のステップＳ５２に代えて、第４動作モードと
なるステップＳ６１とした点で第４実施形態に係る電源
装置の動作と異なり、供給電圧Ｖoutがバッテリ電源Ｖ
ｂよりも大きいときのステップＳ３１と同様である。

【０１０３】このような電源装置によれば、第３実施形
態に係る電源装置の効果と共に、第４実施形態に係る電
源装置の効果を発揮させることができる。

【０１０４】［第６実施形態］「第６実施形態に係る電源装置の構成」本発明は、例え
ば図１７に示すように構成された第６実施形態に係る電
源装置に適用される。なお、上述した実施の形態と同様
の部分は同一符号を付することによりその詳細な説明を
省略する。

【０１０５】この第６実施形態に係る電源装置は、第２
キャパシタＣ２の両極端子間の電圧を検知するキャパシ
タ電圧検知回路７を備える点で第１実施形態に係る電源
装置と異なる。

【０１０６】この電源装置における制御回路５は、供給
電圧Ｖout、キャパシタ電圧検知回路７で検出した第２
キャパシタ電圧ＶＣ２に基づいて第１スイッチ回路Ｓ１
の開閉を制御して、モータ３に電力供給をする。

【０１０７】「第６実施形態に係る電源装置の動作」上
述した第６実施形態に係る電源装置の動作について図１
８のフローチャート及び図３のタイミングチャートを参
照して説明する。ここで、制御回路５内には、第２キャ
パシタ電圧ＶＣ２の最大電圧ＶＣ２peakを記憶してい
る。

【０１０８】先ず、モータ３の駆動開始時には、制御回
路５は、第２キャパシタ電圧ＶＣ２がバッテリ電源Ｖｂ
よりも小さいため、ステップＳ７１での判定が「Ｎｏ」
になり、第２キャパシタ電圧ＶＣ２をバッテリ電源Ｖｂ
以上にする初期化フローに進む（図３の期間０）。

【０１０９】このとき、モータ３は停止しており、第１
キャパシタ電圧ＶＣ１、第２キャパシタ電圧ＶＣ２及び
第１キャパシタＣ１と第２キャパシタＣ２が並列状態時
のキャパシタ電圧ＶＣＮは共に「０」になるため、供給
電圧Ｖoutはバッテリ電源Ｖｂとなり、また、最大電圧
ＶＣ２peakは、供給電圧Ｖoutとバッテリ電源Ｖｂとの
差と同じになるため、ステップＳ７２での判定が「Ｎ
ｏ」となる。従って、制御回路５は、期間０では、第１
スイッチ回路Ｓ１を閉状態に制御した第１動作モードに
する。

【０１１０】ここで、第１キャパシタＣ１及び第２キャ
パシタＣ２の並列接続時のキャパシタ電圧ＶＣＮがバッ
テリ電源Ｖｂまで上昇する前に回生状態からモータ３の
回転数を上げる、或いは一定速度運転としたときには、
ステップＳ７１での判定が「Ｎｏ」になり、第１キャパ
シタ電圧ＶＣ１及び第２キャパシタ電圧ＶＣ２の充電電
圧が放電され、最大電圧ＶＣ２peakが供給電圧Ｖoutと
バッテリ電源Ｖｂとの差より大きくなってステップＳ７
２での判定が「Ｙｅｓ」となる。従って、この状態で
は、制御回路５は、第１スイッチ回路Ｓ１を開状態とし
た第２動作モードに制御する（図３の期間２）。なお、
この時、第１キャパシタ電圧ＶＣ１は第２キャパシタ電
圧ＶＣ２よりも小さい。

【０１１１】次に、第２キャパシタ電圧ＶＣ２がバッテ
リ電源Ｖｂとなると、ステップＳ７１での判定が「Ｙｅ
ｓ」となる。これにより、初期化フローを終了して、ス
テップＳ７５に処理を進める（図３の期間３）。

【０１１２】通常動作では、ステップＳ７５において、
第１スイッチ回路Ｓ１を閉状態にした第１動作モードで
動作する。そして、モータ３の回転数を上げる、或いは
一定速度運転をすると、供給電圧Ｖoutが次第に上昇
し、時刻ｔ１３で供給電圧Ｖoutがバッテリ電源Ｖｂの
２倍以上となり、時刻ｔ１４でステップＳ７７に処理を
進める。

【０１１３】ステップＳ７７では、制御回路５は、第１
スイッチ回路Ｓ１を開状態にした第２動作モードにする
と、時刻ｔ１４〜時刻ｔ１５に亘って、第１キャパシタ
電圧ＶＣ１が急激に下がると共に、供給電圧Ｖoutがバ
ッテリ電源Ｖｂまで急激に下がる。

【０１１４】そして、第２動作モードのまま車両を力行
運転すると、第２キャパシタ電圧ＶＣ２が供給電圧Ｖou
tとバッテリ電源Ｖｂとの差よりも小さくなるまで第２
動作モードでの運転をする。

【０１１５】次に、時刻ｔ３以降からモータ３の回転数
を下げるときには、回生電力が発生するが、第２キャパ
シタ電圧ＶＣ２が供給電圧Ｖoutとバッテリ電源Ｖｂと
の差よりも大きいために、ステップＳ７８での判定が
「Ｎｏ」になり、時刻ｔ１６までは第２動作モードで動
作する。

【０１１６】そして、回生状態が引き続き発生すると、
期間４の開始時刻で第２キャパシタ電圧ＶＣ２と、供給
電圧Ｖoutとバッテリ電源Ｖｂとの差とが同値になり、
ステップＳ７８での判定が「Ｙｅｓ」となり、再度ステ
ップＳ７５に戻って第１スイッチ回路Ｓ１を閉状態にし
て第１動作モードとなる。

【０１１７】この第６実施形態に係る電源装置によれ
ば、キャパシタ電圧検知回路７を設けて第２キャパシタ
電圧ＶＣ２を検知することにより、大容量キャパシタで
ある第２キャパシタＣ２の自然放電等の電圧低下により
発生する大きな突入電流が電力変換器２内の電圧平滑用
電解キャパシタや、第１キャパシタＣ１、第２キャパシ
タＣ２、スイッチ回路Ｓ１、バッテリ電源１に流入する
ことを防止することができる。

【０１１８】［第７実施形態］「第７実施形態に係る電源装置の構成」本発明は、例え
ば図１９に示すように構成された第７実施形態に係る電
源装置に適用される。なお、上述した実施の形態と同様
の部分は同一符号を付することによりその詳細な説明を
省略する。

【０１１９】第７実施形態に係る電源装置は、第１キャ
パシタＣ１の両極端子間の電圧を検知するキャパシタ電
圧検知回路８を備える点で第６実施形態に係る電源装置
と異なる。

【０１２０】この電源装置における制御回路５は、供給
電圧Ｖout、第２キャパシタ電圧ＶＣ２及びキャパシタ
電圧検知回路８で検出した第１キャパシタ電圧ＶＣ１に
基づいて第１スイッチ回路Ｓ１の開閉を制御して、モー
タ３に電力供給をする。

【０１２１】「第７実施形態に係る電源装置の動作」上
述した第７実施形態に係る電源装置の動作について図２
０のフローチャートを参照して説明する。

【０１２２】この電源装置では、第６実施形態において
予め制御回路５で保持している最大電圧ＶＣ２peakに代
えてキャパシタ電圧検知回路７で検出した第２キャパシ
タ電圧ＶＣ２を使用し、供給電圧Ｖoutとバッテリ電源
Ｖｂとの差を演算するのに代えてキャパシタ電圧検知回
路８で検出した第１キャパシタ電圧ＶＣ１を使用して、
第１スイッチ回路Ｓ１の開閉制御する。

【０１２３】すなわち、初期化フローにおけるステップ
Ｓ８１では、キャパシタ電圧検知回路７で検出した第２
キャパシタ電圧ＶＣ２とキャパシタ電圧検知回路８で検
出した第１キャパシタ電圧ＶＣ１との大小比較をして第
１スイッチ回路Ｓ１の開閉を制御する。また、通常動作
におけるステップＳ８２では、第２キャパシタ電圧ＶＣ
２と第１キャパシタ電圧ＶＣ１との大小比較をして、第
２動作モードから第１動作モードへの切り替えを制御す
る。

【０１２４】このような電源装置では、第６実施形態と
同様の効果を発揮することができる。

【０１２５】［第８実施形態］「第８実施形態に係る電源装置の構成」本発明は、例え
ば図２１に示すように構成された第８実施形態に係る電
源装置に適用される。なお、上述した実施の形態と同様
の部分は同一符号を付することによりその詳細な説明を
省略する。

【０１２６】第８実施形態に係る電源装置では、第１キ
ャパシタ電圧ＶＣ１を検出するキャパシタ電圧検知回路
８を設けた点で第１実施形態に係る電源装置と異なる。

【０１２７】このような電源装置では、第１実施形態が
供給電圧Ｖoutに基づいて第１スイッチ回路Ｓ１を制御
するのに対し、第１キャパシタ電圧ＶＣ１に基づいて第
１スイッチ回路Ｓ１を制御する。

【０１２８】「第８実施形態に係る電源装置の動作」上
述した第８実施形態に係る電源装置の動作について図２
２のフローチャートを参照して説明する。

【０１２９】ここで、制御回路５は、第１キャパシタ電
圧ＶＣ１の最大電圧値ＶＣ１peakを記憶している。

【０１３０】図２２において、ステップＳ９１では、制
御回路５は、第１キャパシタ電圧ＶＣ１がバッテリ電源
Ｖｂ以上となるまでは初期化フローを行う。

【０１３１】初期化フローでは、図３の期間１の終了時
刻まではステップＳ９２における判定が「Ｎｏ」となり
第１動作モードで動作し、回生電力で第１キャパシタ電
圧ＶＣ１が最大電圧ＶＣ１peakまで上昇すると、ステッ
プＳ９２での判定が「Ｙｅｓ」となって第２動作モード
になる。そして、期間３のｔ１３となると、第１キャパ
シタ電圧ＶＣ１がバッテリ電源Ｖｂと同値となってステ
ップＳ９１の判定が「Ｙｅｓ」になり、通常動作に移行
する。

【０１３２】通常動作では、第１キャパシタ電圧ＶＣ１
をキャパシタ電圧検知回路８により検出し、第１キャパ
シタ電圧ＶＣ１がバッテリ電源Ｖｂより大きいか否かに
より第１動作モードと第２動作モードを切り替えるよう
に第１スイッチ回路Ｓ１を制御する。

【０１３３】時刻ｔ１３〜時刻ｔ１４、及び時刻ｔ１６
〜時刻ｔ２’では、第１キャパシタ電圧ＶＣ１がバッテ
リ電源Ｖｂより大きいので、ステップＳ９５での判定が
「Ｙｅｓ」となり第１動作モードで動作する。また、時
刻ｔ１４〜時刻ｔ１６では第１キャパシタ電圧ＶＣ１が
バッテリ電源Ｖｂよりも小さくなって第２動作モードに
なる。

【０１３４】これにより、このキャパシタ電圧検知回路
８では、第１キャパシタ電圧ＶＣ１をモニタするだけ
で、第１実施形態に係る電源装置と同様の効果を発揮す
ることができる。

【０１３５】なお、上述の実施の形態は本発明の一例で
ある。このため、本発明は、上述の実施形態に限定され
ることはなく、この実施の形態以外であっても、本発明
に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に
応じて種々の変更が可能であることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した第１実施形態に係る電源装置
の構成を示すブロック図である。

【図２】本発明を適用した第１実施形態に係る電源装置
の処理手順を示すフローチャートである。

【図３】本発明を適用した第１実施形態に係る電源装置
の処理手順を示すタイミングチャートである。

【図４】第１動作モードにおける電源装置を説明するた
めのブロック図である。

【図５】第２動作モードにおける電源装置を説明するた
めのブロック図である。

【図６】本発明を適用した第２実施形態に係る電源装置
の構成を示すブロック図である。

【図７】本発明を適用した第２実施形態に係る電源装置
の処理手順を示すフローチャートである。

【図８】本発明を適用した第２実施形態に係る電源装置
の処理手順を示すタイミングチャートである。

【図９】第３動作モードにおける電源装置を説明するた
めのブロック図である。

【図１０】本発明を適用した第３実施形態に係る電源装
置の構成を示すブロック図である。

【図１１】本発明を適用した第３実施形態に係る電源装
置の処理手順を示すフローチャートである。

【図１２】第４動作モードにおける電源装置を説明する
ためのブロック図である。

【図１３】本発明を適用した第４実施形態に係る電源装
置の構成を示すブロック図である。

【図１４】本発明を適用した第４実施形態に係る電源装
置の処理手順を示すフローチャートである。

【図１５】本発明を適用した第５実施形態に係る電源装
置の構成を示すブロック図である。

【図１６】本発明を適用した第５実施形態に係る電源装
置の処理手順を示すフローチャートである。

【図１７】本発明を適用した第６実施形態に係る電源装
置の構成を示すブロック図である。

【図１８】本発明を適用した第６実施形態に係る電源装
置の処理手順を示すフローチャートである。

【図１９】本発明を適用した第７実施形態に係る電源装
置の構成を示すブロック図である。

【図２０】本発明を適用した第７実施形態に係る電源装
置の処理手順を示すフローチャートである。

【図２１】本発明を適用した第８実施形態に係る電源装
置の構成を示すブロック図である。

【図２２】本発明を適用した第８実施形態に係る電源装
置の処理手順を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１バッテリ電源２電力変換器３モータ４電圧検知回路５制御回路６バッテリコントローラ７キャパシタ電圧検知回路８キャパシタ電圧検知回路Ｃ１第１キャパシタＣ２第２キャパシタＤ１ダイオードＳ１第１スイッチ回路Ｓ２第２スイッチ回路Ｓ３第３スイッチ回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０２Ｍ 7/72 Ｈ０２Ｍ 7/72 Ｆターム(参考） 5G003 AA07 BA03 BA05 CA01 CA14 FA06 GB06 GC05 5H007 BB01 BB06 CB02 CC13 DC05 5H030 AA01 AS08 BB10 BB26 DD06 FF41

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】容量が異なり並列接続された複数のキャ
パシタと、上記複数のキャパシタに対して直列接続されたバッテリ
と、上記複数のキャパシタ及び／又はバッテリに充電された
電力を負荷に対して供給する電力変換器と、上記電力変換器に供給される電圧を検出する電圧検出回
路と、上記複数のキャパシタとバッテリとに対する上記電力変
換器の接続関係を変更する第１スイッチ回路と、上記電圧検出回路で検出された電圧に基づいて上記第１
スイッチ回路の開閉を制御して、上記キャパシタを選択
して上記電力変換器と接続させる制御手段とを備えるこ
とを特徴とする電源装置。
【請求項２】上記複数のキャパシタは、第１容量の第
１キャパシタと、上記第１容量よりも大きな第２容量の
第２キャパシタとからなり、上記第１スイッチ回路は、上記バッテリと上記第２キャ
パシタとの間に設けられ、上記制御手段は、上記電圧検出回路で検出された電圧値
に基づいて、上記第１スイッチ回路を閉状態にして上記
第１キャパシタ、上記第２キャパシタ及び上記バッテリ
を上記電力変換器に接続する第１動作モードと、上記第
１スイッチ回路を開状態にして上記第１キャパシタ及び
上記バッテリを上記電力変換器に接続する第２動作モー
ドとを切り替え制御をし、上記第１キャパシタを充放電
した後に上記第１動作モードと第２動作モードとを切り
替えることを特徴とする請求項１記載の電源装置。
【請求項３】上記第１キャパシタとバッテリとの間に
設けられた第２スイッチ回路と、上記第２キャパシタと
上記電力変換器とを接続するための第３スイッチ回路と
を更に備え、上記制御手段は、上記第１キャパシタの電圧がバッテリ
から供給する電圧以上であるときには上記第２スイッチ
回路を閉状態に制御すると共に上記第３スイッチ回路を
開状態に制御し、上記第２キャパシタと上記電力変換器
とを接続することを特徴とする請求項１記載の電源装
置。
【請求項４】上記バッテリの充電率を検出するバッテ
リ充電率検出手段を更に備え、上記制御手段は、上記バッテリ充電率検出手段で検出さ
れたバッテリの充電率に基づいて上記第２スイッチ回路
及び第３スイッチ回路を制御することを特徴とする請求
項３記載の電源装置。
【請求項５】上記第３スイッチ回路を上記バッテリと
上記第１キャパシタとの間に配設し、上記電圧検出手段
で検出された電圧値に基づいて上記バッテリと上記第２
キャパシタとを上記電力変換器に接続するように上記第
３スイッチ回路を制御することを特徴する請求項３記載
の電源装置。
【請求項６】上記第２キャパシタの両端電圧を検出す
る第２キャパシタ電圧検出手段を更に備え、上記制御手段は、上記第２キャパシタ電圧検出手段で検
出された電圧値に基づいて上記第１スイッチ回路を制御
することを特徴とする請求項１記載の電源装置。
【請求項７】上記第１キャパシタの両端電圧を検出す
る第１キャパシタ電圧検出手段を更に備え、上記制御手段は、上記第１キャパシタ電圧検出手段で検
出された電圧値に基づいて上記第１スイッチ回路を制御
することを特徴とする請求項１記載の電源装置。