JP2003088143A

JP2003088143A - 電源制御装置

Info

Publication number: JP2003088143A
Application number: JP2001272520A
Authority: JP
Inventors: Akiyoshi Uejima; 章義上島; Shigetoshi Daidoji; 重俊大道寺
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2001-09-07
Filing date: 2001-09-07
Publication date: 2003-03-20

Abstract

(57)【要約】【課題】複数の電源を使用して負荷を駆動する場合に
おいて、負荷に供給する電力の変化を抑制する。【解決手段】バッテリ２１及びキャパシタＣ１、又は
平滑コンデンサＣ２からの電力により３相交流モータ１
を駆動するに際して、バッテリ２１及びキャパシタＣ１
を直列、並列、又は単独にしてインバータ部１３に接
続、或いは、バッテリ２１及びキャパシタＣ１とインバ
ータ部１３とを非接続とするように、第１スイッチＳ１
〜第３スイッチＳ３を切り換えるときに、バッテリ電圧
Ｖｂ及びキャパシタ電圧Ｖｃ、３相交流モータ１の力行
／回生の動作状態に基づいて、インバータ部１３から３
相交流モータ１に供給する電力変化を抑制する接続関係
とするように第１スイッチＳ１〜第３スイッチＳ３を電
源制御回路２３により制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばモータ等の
負荷を駆動する複数の電源の接続関係を制御して、電源
電圧を負荷に供給する電源制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば電気自動車等の動力用モー
タを駆動するモータ駆動用電源装置として、例えば特開
平１０−８４６２８号公報に開示された技術が知られて
いる。

【０００３】このモータ駆動用電源装置では、モータ駆
動用電力を蓄積するバッテリとコンデンサとを直列接続
し、バッテリの正極側にスイッチを介して第１電力変換
器を接続されている。またバッテリとコンデンサとの接
続点は、第２電力変換器を介してスイッチと第１電力変
換器との接続点とに接続されている。そして、第１電力
変換器にモータを接続して、第１電力変換器で変換され
た電力をモータに供給してモータを駆動する。また、こ
のモータ駆動用電源装置は、第２電力変換器により電力
変換されてコンデンサに蓄積される電力を制御する。

【０００４】このようなモータ駆動用電源装置では、車
両運転者が操作するアクセルペダルやブレーキペダルの
操作情報に基づいて、スイッチ、第１電力変換器及び第
２電力変換器の動作を制御する制御回路を更に備える。

【０００５】制御回路では、アクセルペダル操作量情
報、ブレーキペダル操作量情報を入力とし、操作状況に
基づいてモータの制御状態を決定し、決定した制御状態
に基づいて、スイッチ、第１電力変換器及び第２電力変
換器を制御する。

【０００６】すなわち、モータの力行時には、制御回路
は、スイッチをオンにしてバッテリとコンデンサとを直
列接続したことによる電圧を第１電力変換器に供給し、
第１電力変換器により所望の電圧に変換してモータを回
転駆動するように制御する。また、モータの回生時に
は、制御回路は、スイッチをオフにし、モータが回生発
電した電力を第１電力変換器を介して第２電力変換器に
供給し、第２電力変換器により所望の電圧に変換してコ
ンデンサに充電を行うように制御する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来のモータ駆動用電源装置では、モータ力行時からモー
タ回生時に切り換える時など、すなわち、バッテリとコ
ンデンサとを直列接続したことによる電圧を第１電力変
換器に供給する場合と、バッテリ単独の電圧を第１電力
変換器に供給する場合とを切り換えるときに、第１電力
変換器から出力される電圧が変化してしまう。

【０００８】すると、モータに供給される電力が変化
し、モータにより発生するトルクが一時的に落ち込んだ
り、立ち上がったりして変化してしまい、例えばモータ
が電気自動車に使用される場合にあっては、車両乗員に
違和感を与える可能性があった。

【０００９】そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて
提案されたものであり、複数の電源を使用して負荷を駆
動する場合において、負荷に供給する電力の変化を抑制
することができる電源制御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】請求項１に係る発明で
は、上述の課題を解決するために、複数の電源からの電
力により負荷を駆動する電源制御装置において、上記一
又は複数の電源からの電圧を平滑化する平滑手段を備
え、上記一又は複数の電源から上記平滑手段を介して供
給された電力を変換して上記負荷に供給する電力変換手
段と、上記複数の電源を直列、並列、又は単独にして上
記電力変換手段に接続、或いは、上記複数の電源と上記
電力変換手段とを非接続とするように、上記複数の電源
と上記電力変換手段との接続関係を切り換える電源接続
切換手段と、上記各電源の電圧、及び上記負荷の駆動状
態に基づいて、上記複数の電源と上記電力変換手段との
接続関係を上記電源接続切換手段により切り換えるとき
に、上記電力変換手段から上記負荷に供給する電力変化
を抑制する接続関係とする制御手段とを備えることを特
徴とする。

【００１１】請求項２に係る発明では、請求項１記載の
発明であって、上記制御手段は、上記各電源の電圧、及
び上記負荷の駆動状態に基づいて、上記複数の電源と上
記電力変換手段との接続関係を上記電源接続切換手段に
より切り換えるときに、上記複数の電源と上記電力変換
手段とを非接続とすることを特徴とする。

【００１２】請求項３に係る発明では、請求項１又は請
求項２に記載の発明であって、上記平滑手段に印加され
ている電圧に応じて、信号振幅を変化させた基準信号を
発生する信号発生手段と、上記信号発生手段により発生
された基準信号と、負荷に供給する目標電力値とに基づ
いて、上記電力変換手段から上記負荷に供給する電力量
を決定する電力量決定手段とを更に備え、上記電力変換
手段は、上記電力量決定手段により決定された電力量を
負荷に供給することを特徴とする。

【００１３】請求項４に係る発明では、請求項１〜請求
項３の何れか一に記載の発明であって、上記電源接続切
換手段を、複数のダイオードからなるものとすると共
に、少なくとも一の電源を、上記電力変換手段に対して
他の電源と直列接続された状態において負荷で発生する
回生電力を回収する容量に設定されたキャパシタとする
ことを特徴とする。

【００１４】

【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、各電源の
電圧、及び負荷の駆動状態に基づいて、複数の電源と電
力変換手段との接続関係を電源接続切換手段により切り
換えるときに、電力変換手段から負荷に供給する電力変
化を抑制する接続関係とするので、複数の電源と電力変
換手段との接続関係を切り換えても、負荷に供給する電
力の変化を抑制することができ、負荷の駆動状態の変化
を抑制することができる。

【００１５】請求項２に係る発明によれば、各電源の電
圧、及び負荷の駆動状態に基づいて、複数の電源と電力
変換手段との接続関係を電源接続切換手段により切り換
えるときに、複数の電源と電力変換手段とを非接続とす
るので、接続関係切換時には平滑手段に蓄積された電力
のみで負荷を駆動し、接続関係切換時に負荷に供給する
電力変化を抑制することができ、負荷の駆動状態の変化
を抑制することができる。

【００１６】請求項３に係る発明によれば、平滑手段に
印加されている電圧に応じて基準信号の信号振幅を変化
させ、基準信号と目標電力値とに基づいて、電力変換手
段から負荷に供給する電力量を決定して負荷を駆動する
ので、平滑手段に印加されている電圧変化により負荷に
供給する電力変化を抑制することができ、負荷の駆動状
態の変化を抑制することができる。

【００１７】請求項４に係る発明によれば、電源接続切
換手段を複数のダイオードからなるものとすると共に、
少なくとも一の電源を電力変換手段に対して他の電源と
直列接続された状態において負荷で発生する回生電力を
回収する容量に設定されたキャパシタとしたので、ダイ
オードを使用したときでも回生電力を回収することでき
ると共に、回路構成を簡単化し、更には動作信頼性の向
上、回路規模の縮小、コスト低減を図ることができる。

【００１８】

【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。

【００１９】［第１実施形態に係る電源制御装置の構
成］本発明は、例えば図１に示すように構成された第１
実施形態に係る電源制御装置に適用される。

【００２０】第１実施形態に係る電源制御装置は、例え
ば３相交流モータ１を駆動するための電源電圧を供給す
るものであって、３相交流モータ１を駆動する電力を蓄
積する電源部１１と、電源部１１に含まれるバッテリを
制御するバッテリ制御部１２と、３相交流モータ１に電
力供給をするインバータ部１３と、３相交流モータ１の
トルクを制御するモータ制御部１４と、これらの各部を
制御するコントローラ１５とを備えて構成されている。

【００２１】３相交流モータ１は、インバータ部１３か
ら電力が供給され、例えば電気自動車の動力源としてト
ルクを発生させる。

【００２２】電源部１１は、バッテリ２１と、電荷を蓄
積及び放電するキャパシタＣ１と、バッテリ２１とキャ
パシタＣ１との間に設けられた第１スイッチＳ１、第２
スイッチＳ２、第３スイッチＳ３と、第１スイッチＳ１
〜第３スイッチＳ３を駆動する駆動回路２２と、駆動回
路２２を制御する電源制御回路２３と、バッテリ２１の
電圧を検出するバッテリ電圧検知部２４と、キャパシタ
Ｃ１の電圧を検出するキャパシタ電圧検知部２５とを備
えて構成されている。

【００２３】バッテリ２１は、電力が放充電可能な２次
電池からなり、第１スイッチＳ１、第２スイッチＳ２、
第３スイッチＳ３のオンオフ状態に応じて、充電してい
る電力を放電してインバータ部１３に供給すると共に、
３相交流モータ１の回生電力の充電をする。

【００２４】バッテリ電圧検知部２４は、バッテリ２１
の充電量に応じたバッテリ電圧Ｖｂを検知し、バッテリ
電圧情報を生成して電源制御回路２３及びバッテリ制御
部１２に出力する。

【００２５】キャパシタＣ１は、例えば電気２重層キャ
パシタ等の大容量キャパシタからなり、第１スイッチＳ
１、第２スイッチＳ２、第３スイッチＳ３のオンオフ状
態に応じて、蓄積している電力を放電してインバータ部
１３に供給すると共に、３相交流モータ１の回生電力の
蓄積をする。

【００２６】キャパシタ電圧検知部２５は、キャパシタ
Ｃ１に蓄積された電荷量に応じた端子間電圧を示すキャ
パシタ電圧Ｖｃを検知し、キャパシタ電圧情報を生成し
て電源制御回路２３に出力する。

【００２７】バッテリ制御部１２は、バッテリ電圧検知
部２４からのバッテリ電圧情報から、バッテリ電圧Ｖｂ
を監視し、バッテリ２１の充電量と、バッテリ２１の容
量とを比較して、バッテリ２１の容量が満充電になった
ことを検出すると、バッテリ２１への充電を禁止するこ
とを指示するバッテリ充電禁止情報を電源制御回路２３
に出力する。

【００２８】電源制御回路２３は、入力される各種情報
に基づいて、第１スイッチＳ１、第２スイッチＳ２、第
３スイッチＳ３の駆動状態を制御するスイッチ制御情報
を駆動回路２２へ出力することで、インバータ部１３に
供給する電源電力を制御すると共に、３相交流モータ１
で発生した回生電力を回収するときの電原電圧を制御す
る。

【００２９】また、電源制御回路２３は、後述するモー
タ制御部１４から３相交流モータ１のモータ回生／モー
タ力行を判定した状態判定情報、後述するインバータ部
１３からの電源電圧情報が入力され、状態判定情報から
３相交流モータ１に必要な電圧を認識して、電源電圧情
報を参照してバッテリ２１又はキャパシタＣ１からイン
バータ部１３に電圧供給を行う。

【００３０】更に、電源制御回路２３は、バッテリ制御
部１２からバッテリ充電禁止情報が入力されると、バッ
テリ２１への充電を禁止するように第１スイッチＳ１、
第２スイッチＳ２及び第３スイッチＳ３を駆動するスイ
ッチ制御信号を駆動回路２２に出力する。

【００３１】更にまた、電源制御回路２３は、バッテリ
電圧検知部２４からのキャパシタ電圧Ｖｃを示すキャパ
シタ電圧情報から、キャパシタＣ１がキャパシタ耐圧電
圧になったか否かを監視し、キャパシタＣ１がキャパシ
タ耐圧電圧となったら、３相交流モータ１からの回生電
力の充電を禁止する回生禁止信号を生成してコントロー
ラ１５に出力する。

【００３２】駆動回路２２は、電源制御回路２３からの
スイッチ制御情報に従って、第１スイッチＳ１、第２ス
イッチＳ２、第３スイッチＳ３に駆動信号を出力してオ
ンオフ状態を制御する。

【００３３】インバータ部１３は、バッテリ２１及びキ
ャパシタＣ１と並列接続された平滑コンデンサＣ２と、
３相交流モータ１に電力供給するためのスイッチＱ３〜
スイッチＱ８と、平滑コンデンサＣ２の端子間電圧Ｖｏ
ｕｔを示す電源電圧情報を生成する電源電圧検知部３１
と、スイッチＱ３〜スイッチＱ８のオンオフ状態を制御
する駆動回路３２とを備える。

【００３４】平滑コンデンサＣ２は、電解コンデンサ等
からなり、バッテリ２１又はキャパシタＣ１から供給さ
れる直流電圧を平滑化して後段のスイッチＱ３〜スイッ
チＱ８に供給する。

【００３５】電源電圧検知部３１は、平滑コンデンサＣ
２に印加されている端子間電圧Ｖｏｕｔを検出して電源
電圧情報を生成して、電源制御回路２３に供給する。

【００３６】駆動回路３２は、後述のモータ制御部１４
から、３相交流モータ１のＵ相、Ｖ相、Ｗ相に対応し、
各相についてのデューティ比を示すデューティ指令信号
ｐｕ、ｐｖ、ｐｗが入力される。駆動回路３２は、デュ
ーティ指令信号ｐｕに従ってスイッチＱ３及びスイッチ
Ｑ４をオンオフ制御して３相交流モータ１のＵ相に駆動
電流ｉｕを供給する制御をし、デューティ指令信号ｐｖ
に従ってスイッチＱ５及びスイッチＱ６をオンオフ制御
して３相交流モータ１のＶ相に駆動電流ｉｖを供給する
制御をし、デューティ指令信号ｐｗに従ってスイッチＱ
７及びスイッチＱ８をオンオフ制御して３相交流モータ
１のＷ相に駆動電流ｉｗを供給する制御をする。

【００３７】モータ制御部１４は、インバータ部１３と
３相交流モータ１とを接続する電流供給ラインに設けら
れたＵ相、Ｖ相、Ｗ相に対応した電流検出部２Ｕ、２
Ｖ、２Ｗ（以下、総称するときには単に「電流検出部
２」と呼ぶ。）と接続されたＡ／Ｄ変換部４１Ｕ、４１
Ｖ、４１Ｗ（以下、総称するときには単に「Ａ／Ｄ変換
部４１」と呼ぶ。）と、３相−２相変換部４２と、電流
ＰＩ制御部４３と、２相−３相変換部４４と、三角波発
生部４５と、コンパレータ４６Ｕ、４６Ｖ、４６Ｗ（以
下、総称するときには単に「コンパレータ４６」と呼
ぶ。）と、符号判定部４７とを備えて構成されている。

【００３８】Ａ／Ｄ変換部４１Ｕ、４１Ｖ、４１Ｗは、
電流検出部２で検出したＵ相、Ｖ相、Ｗ相についての電
流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗの電流検出値がそれぞれ入力され、
ディジタル方式の電流検出値に変換して、３相−２相変
換部４２に出力する。

【００３９】３相−２相変換部４２は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ
相についての電流検出値を、３相交流モータ１のｄ軸、
ｑ軸についての電流ｉｄ、ｉｑに変換し、現在３相交流
モータ１にインバータ部１３から供給している実電流値
ｉｄ、ｉｑとして電流ＰＩ制御部４３に出力する。

【００４０】電流ＰＩ制御部４３は、コントローラ１５
から３相交流モータ１のｄ軸、ｑ軸についての電流指令
値ｉｄ^＊、ｉｑ^＊が入力され、入力された電流指令値ｉ
ｄ^＊、ｉｑ^＊と、３相−２相変換部４２からの実電流値
ｉｄ、ｉｑとを比較して偏差を求め、求めた偏差に応じ
て３相交流モータ１の電圧指令値ｖｄ^＊、ｖｑ^＊を決定
して２相−３相変換部４４に出力する。

【００４１】２相−３相変換部４４は、電流ＰＩ制御部
４３からの電圧指令値ｖｄ^＊、ｖｑ ^＊を、Ｕ相、Ｖ相、
Ｗ相についての電圧指令値ｖｕ^＊、ｖｖ^＊、ｖｗ^＊に変
換して、電圧指令値ｖｕ^＊をコンパレータ４６Ｕに出力
し、電圧指令値ｖｖ^＊をコンパレータ４６Ｖに出力し、
電圧指令値ｖｗ^＊をコンパレータ４６Ｗに出力する。

【００４２】三角波発生部４５は、所定の周期、振幅を
有する三角波を発生して各コンパレータ４６に出力す
る。

【００４３】コンパレータ４６は、正端子に入力された
電圧指令値が入力されると共に、負端子に三角波発生部
４５からの三角波が入力される。コンパレータ４６は、
電圧指令値と三角波との大小関係に応じた、デューティ
指令信号ｐとしてインバータ部１３に供給する。

【００４４】このコンパレータ４６により生成されるデ
ューティ指令信号ｐは、駆動回路３２よりスイッチＱを
オンオフ制御することで、３相交流モータ１のＵ相、Ｖ
相、Ｗ相に供給する電圧のデューティ比を調整するＰＷ
Ｍ（Pulse Width Modulation）制御するための信号であ
る。

【００４５】これにより、コンパレータ４６Ｕによりデ
ューティ指令信号ｐｕ、コンパレータ４６Ｖによりデュ
ーティ指令信号ｐｖ、コンパレータ４６Ｗによりデュー
ティ指令信号ｐｗを駆動回路３２に出力して、駆動回路
３２にスイッチＱをオンオフ制御するための情報を供給
する。

【００４６】符号判定部４７は、コントローラ１５から
電流ＰＩ制御部４３に供給される電流指令値ｉｑ^＊を入
力し、入力された電流指令値ｉｑ^＊の符号を判定するこ
とにより、３相交流モータ１が力行状態か、回生状態か
の判定をした状態判定信号を電源制御回路２３に供給す
る。

【００４７】コントローラ１５は、図示しないアクセル
ペダル、ブレーキペダルと接続され、アクセルペダル及
びブレーキペダルの操作状況に応じて３相交流モータ１
の駆動状態を決定して、電流指令値ｉｄ^＊、ｉｑ^＊を生
成する。

【００４８】また、コントローラ１５は、電源制御回路
２３から回生禁止情報が入力されると、３相交流モータ
１で発生した回生電力に相当するモータトルクを図示し
ない機械式ブレーキ等で発生させるように制御する。

【００４９】［第１実施形態に係る電源制御装置の動
作］上述したように構成された第１実施形態に係る電源
制御装置の電源制御回路２３の動作を図２のフローチャ
ートを参照して説明する。

【００５０】電源制御装置は、図示しないイグニッショ
ンスイッチがオンに操作されることで処理を開始する。
ステップＳＴ１では、キャパシタ電圧検知部２５により
キャパシタ電圧Ｖｃを検出すると共にバッテリ電圧検知
部２４によりバッテリ電圧Ｖｂを検出し、電源制御回路
２３によりキャパシタ電圧Ｖｃがバッテリ電圧Ｖｂ以上
か否かの判定をする。キャパシタ電圧Ｖｃがバッテリ電
圧Ｖｂ以上と判定したときにはステップＳＴ１１以降の
通常動作に処理を進め、キャパシタ電圧Ｖｃがバッテリ
電圧Ｖｂよりも小さいと判定したときにはステップＳＴ
１０１以降の初期化フローに処理を進める。

【００５１】初期化フローにおけるステップＳＴ１０１
において、電源制御回路２３により符号判定部４７から
の状態判定信号を参照して３相交流モータ１が回生状態
であるか否かの判定をし、回生状態であると判定したと
きにはステップＳＴ１０２に処理を進め、回生状態でな
い（すなわち力行状態である）と判定したときにはステ
ップＳＴ１０３に処理を進める。

【００５２】３相交流モータ１が力行状態であるステッ
プＳＴ１０３において、電源制御回路２３により、電源
電圧検知部３１からの端子間電圧Ｖｏｕｔが、ステップ
ＳＴ１で入力したバッテリ電圧Ｖｂ以下か否かの判定を
する。

【００５３】ステップＳＴ１０３で端子間電圧Ｖｏｕｔ
がバッテリ電圧Ｖｂ以下と判定したときには、ステップ
ＳＴ１０４に処理を進め、電源制御回路２３により、バ
ッテリ２１を単独でインバータ部１３に接続してインバ
ータ部１３に電力供給をするバッテリ単独動作モードに
するように、第１スイッチＳ１をオン状態にし、第２ス
イッチＳ２及び第３スイッチＳ３をオフ状態にするスイ
ッチ制御情報を駆動回路２２に出力する。

【００５４】一方、ステップＳＴ１０３において端子間
電圧Ｖｏｕｔがバッテリ電圧Ｖｂよりも大きいと判定し
たときには、ステップＳＴ１０５に処理を進め、平滑コ
ンデンサＣ２を単独で動作させて３相交流モータ１を制
御する平滑コンデンサ単独動作モードにするように、第
１スイッチＳ１〜第３スイッチＳ３をオフ状態にするス
イッチ制御情報を駆動回路２２に出力して、ステップＳ
Ｔ１に処理を戻す。この平滑コンデンサ単独動作モード
では、電源部１１とインバータ部１３とを非接続とする
ことで、平滑コンデンサＣ２のみの電力で３相交流モー
タ１に電力供給を行う。

【００５５】ここで、ステップＳＴ１０３において、端
子間電圧Ｖｏｕｔとバッテリ電圧Ｖｂとの大小関係を判
定するのは、バッテリ電圧Ｖｂよりも端子間電圧Ｖｏｕ
ｔの方が高電圧状態となっている時にバッテリ単独動作
モードに切り換えると、平滑コンデンサＣ２からバッテ
リ２１に突入電流が流れ込むのを防止するためである。

【００５６】このようなステップＳＴ１０３の判定を行
った後に平滑コンデンサ単独動作モードにして平滑コン
デンサＣ２に蓄積した電荷を３相交流モータ１を駆動さ
せるのに使用して端子間電圧Ｖｏｕｔを徐々に低下さ
せ、端子間電圧Ｖｏｕｔがバッテリ電圧Ｖｂ以下となっ
たら、ステップＳＴ１０４のバッテリ単独動作モードに
する。

【００５７】これにより、平滑コンデンサ単独動作モー
ドから、バッテリ単独動作モードへのモード切り換えを
行った場合でも、３相交流モータ１に供給する電力に変
化を与えることがなく、なめらかに切り換えることがで
きる。

【００５８】なお、平滑コンデンサＣ２の端子間電圧Ｖ
ｏｕｔは、通常、図示しないステップＳＴ１以前の処理
によりバッテリ電圧Ｖｂまで充電されているために、ス
テップＳＴ１以前では平滑コンデンサＣ２の端子間電圧
Ｖｏｕｔがバッテリ電圧Ｖｂ以下となることはない。

【００５９】３相交流モータ１が回生状態である場合の
ステップＳＴ１０２において、電源制御回路２３によ
り、電源電圧検知部３１からの端子間電圧Ｖｏｕｔと、
ステップＳＴ１で入力したキャパシタ電圧Ｖｃとバッテ
リ電圧Ｖｂとの和とを比較し、端子間電圧Ｖｏｕｔがキ
ャパシタ電圧Ｖｃとバッテリ電圧Ｖｂとの和以上か否か
の判定をする。

【００６０】電源制御回路２３により、端子間電圧Ｖｏ
ｕｔがキャパシタ電圧Ｖｃとバッテリ電圧Ｖｂとの和よ
りも小さいと判定したときには、ステップＳＴ１０５に
処理を進めて平滑コンデンサ単独動作モードにするよう
に駆動回路２２を制御する。

【００６１】一方、端子間電圧Ｖｏｕｔがキャパシタ電
圧Ｖｃとバッテリ電圧Ｖｂとの和以上と判定したときに
は、ステップＳＴ１０６に処理を進め、電源制御回路２
３により、バッテリ２１とキャパシタＣ１とを直列接続
してインバータ部１３と接続させるバッテリ・キャパシ
タ直列動作モードにするように、第２スイッチＳ２をオ
ン状態にすると共に第１スイッチＳ１及び第３スイッチ
Ｓ３をオフ状態にするスイッチ制御情報を駆動回路２２
に出力して、ステップＳＴ１に処理を戻す。

【００６２】ここで、ステップＳＴ１０２において、端
子間電圧Ｖｏｕｔと、バッテリ電圧Ｖｂとキャパシタ電
圧Ｖｃとの和との大小関係を判定するのは、端子間電圧
Ｖｏｕｔがバッテリ電圧Ｖｂとキャパシタ電圧Ｖｃとの
和以上の場合に、バッテリ・キャパシタ直列動作モード
に切り換えて、平滑コンデンサＣ２に突入電流が流れ込
むのを防ぐためである。

【００６３】また、ステップＳＴ１０１での判定により
回生電力が発生しており、ステップＳＴ１０２からステ
ップＳＴ１０５に移行して平滑コンデンサ単独動作モー
ドとしているときに、回生電力を用いて平滑コンデンサ
Ｃ２に電荷を蓄積することにより、端子間電圧Ｖｏｕｔ
を徐々に増加させる。その後、端子間電圧Ｖｏｕｔが、
バッテリ電圧Ｖｂとキャパシタ電圧Ｖｃとの和と同じ電
圧になってステップＳＴ１０６でバッテリ・キャパシタ
直列動作モードに切り換えることにより、３相交流モー
タ１に供給する電力に変化を与えることなく、なめらか
に切り換えることができる。

【００６４】そして、再度ステップＳＴ１０１で３相交
流モータ１が力行状態になったと判定すると、バッテリ
・キャパシタ直列動作モードとなっていたため、ステッ
プＳＴ１０３において端子間電圧Ｖｏｕｔがバッテリ電
圧Ｖｂよりも大きくなり、平滑コンデンサ単独動作モー
ドにして平滑コンデンサＣ２に蓄積している電荷を３相
交流モータ１の力行電力にして、端子間電圧Ｖｏｕｔが
バッテリ電圧Ｖｂと同じ電圧になるのを待つ。

【００６５】以上説明したようにステップＳＴ１０１〜
ステップＳＴ１０６までの初期化フローを繰り返し行う
ことにより、バッテリ・キャパシタ直列動作モードにお
いて回生電力をキャパシタＣ１に充電することにより、
キャパシタ電圧Ｖｃがバッテリ電圧Ｖｂよりも大きくな
ったら、ステップＳＴ１からステップＳＴ１１以降の通
常動作に移行する。

【００６６】通常動作において、先ず、ステップＳＴ１
１において、電源制御回路２３により符号判定部４７か
らの状態判定信号を入力して、３相交流モータ１が回生
状態であるか否かを判定する。

【００６７】ステップＳＴ１１において回生状態でな
い、すなわち力行状態であると判定したときには、ステ
ップＳＴ１２に処理を進めて、キャパシタ電圧Ｖｃがバ
ッテリ電圧Ｖｂより大きいか否かの判定をする。

【００６８】モータ力行時において、キャパシタ電圧Ｖ
ｃがバッテリ電圧Ｖｂよりも大きい場合には、ステップ
ＳＴ１２からステップＳＴ１３に処理を進め、端子間電
圧Ｖｏｕｔがキャパシタ電圧Ｖｃ以下と判定したときに
は、ステップＳＴ１４に処理を進め、キャパシタＣ１に
充電された電力のみで３相交流モータ１を駆動するよう
に第１スイッチＳ１及び第２スイッチＳ２をオフ状態に
すると共に第３スイッチＳ３をオン状態にするキャパシ
タ単独動作モードにするように駆動回路２２を制御す
る。

【００６９】また、モータ力行時において、キャパシタ
電圧Ｖｃとバッテリ電圧Ｖｂとが同電圧である場合に
は、ステップＳＴ１２からステップＳＴ１５、更にステ
ップＳＴ１６に処理を進め、端子間電圧Ｖｏｕｔがバッ
テリ電圧Ｖｂ及びキャパシタ電圧Ｖｃ以下と判定したと
きには、ステップＳＴ１７に処理を進め、バッテリ２１
とキャパシタＣ１とを並列接続して３相交流モータ１を
駆動するように第１スイッチＳ１及び第３スイッチをオ
ン状態にすると共に第２スイッチＳ２をオフ状態にする
バッテリ・キャパシタ並列動作モードにするように駆動
回路２２を制御する。

【００７０】このバッテリ・キャパシタ並列動作モード
において、３相交流モータ１に供給する定常電力はバッ
テリ２１からインバータ部１３に供給するが、バッテリ
２１よりキャパシタＣ１の方が内部抵抗が小さいため
に、瞬間的な過渡電力をキャパシタＣ１からインバータ
部１３に供給するように構成することができる。このと
き、キャパシタ電圧Ｖｃが一時的に下がっても、キャパ
シタＣ１とバッテリ２１とが並列接続されているため
に、バッテリ２１からキャパシタＣ１に充電が行われ、
定常的にはキャパシタ電圧Ｖｃとバッテリ電圧Ｖｂとが
同電圧となる。

【００７１】このように、ステップＳＴ１２〜ステップ
ＳＴ１７までの制御を電源制御回路２３により行ってい
るときに、キャパシタ電圧Ｖｃがバッテリ電圧Ｖｂ未満
となったときには、ステップＳＴ１２からステップＳＴ
１５、更にステップＳＴ１８に処理を進め、バッテリ電
圧Ｖｂが端子間電圧Ｖｏｕｔ以上のときにステップＳＴ
１９に処理を進め、バッテリ２１からのみインバータ部
１３に電力供給をするように第１スイッチＳ１をオン状
態にすると共に、第２スイッチＳ２及び第３スイッチＳ
３をオフ状態にするバッテリ単独動作モードにするよう
に駆動回路２２を制御する。

【００７２】ここで、ステップＳＴ１３、ステップＳＴ
１６、及びステップＳＴ１８において、端子間電圧Ｖｏ
ｕｔとの関係を判定するのは、キャパシタ電圧Ｖｃ又は
バッテリ電圧Ｖｂよりも端子間電圧Ｖｏｕｔの方が高い
時に、モードを切り換えることにより平滑コンデンサＣ
２からキャパシタＣ１又はバッテリ２１に突入電力が流
れ込むのを防止するためである。

【００７３】このため、ステップＳＴ１３、ステップＳ
Ｔ１６、及びステップＳＴ１８において、バッテリ電圧
Ｖｂ又はキャパシタ電圧Ｖｃより端子間電圧Ｖｏｕｔが
大きいと判定されたときには、ステップＳＴ２０に処理
を進めて、平滑コンデンサＣ２から３相交流モータ１に
電力供給をする平滑コンデンサ単独動作モードに移行す
る。

【００７４】ステップＳＴ１１において、状態判定信号
から、３相交流モータ１が回生状態であると判定された
ときのステップＳＴ２１において、電源制御回路２３に
より、バッテリ制御部１２からバッテリ充電禁止情報が
入力されたか否か、及びキャパシタ電圧Ｖｃがキャパシ
タ耐圧電圧となったか否かを判定する。

【００７５】モータ回生時であって、バッテリ制御部１
２からバッテリ禁止情報が電源制御回路２３に入力され
ておらず、且つキャパシタ電圧Ｖｃがキャパシタ耐圧電
圧となっていないときには、ステップＳＴ２２に処理を
進める。

【００７６】ステップＳＴ２２において、端子間電圧Ｖ
ｏｕｔが、バッテリ電圧Ｖｂとキャパシタ電圧Ｖｃとの
和以上のときにはステップＳＴ２３に処理を進めてバッ
テリ・キャパシタ直列動作モードに移行し、端子間電圧
Ｖｏｕｔがバッテリ電圧Ｖｂとキャパシタ電圧Ｖｃとの
和未満のときにはステップＳＴ２０に処理を進めて平滑
コンデンサ単独動作モードに移行する。

【００７７】このように、モータ回生時であって、バッ
テリ２１及びキャパシタＣ１の両方が充電禁止になって
いないときには、端子間電圧Ｖｏｕｔがバッテリ電圧Ｖ
ｂとキャパシタ電圧Ｖｃとの和よりも小さい場合に、バ
ッテリ・キャパシタ直列動作モードに切り換えて、平滑
コンデンサＣ２に突入電流が流れ込むのを防ぐために、
ステップＳＴ２２で端子間電圧Ｖｏｕｔと、バッテリ電
圧Ｖｂとキャパシタ電圧Ｖｃとの和の電圧とを比較し
て、バッテリ・キャパシタ直列動作モード又は平滑コン
デンサ単独動作モードにして、キャパシタＣ１に回生電
力の充電をする。

【００７８】モータ回生時であって、ステップＳＴ２１
においてバッテリ制御部１２からバッテリ禁止情報が電
源制御回路２３に入力されたとき、又はキャパシタ電圧
Ｖｃがキャパシタ耐圧電圧となったときには、ステップ
ＳＴ２４に処理を進める。

【００７９】ステップＳＴ２４において、キャパシタＣ
１が充電禁止か否かの判定をし、キャパシタＣ１が充電
禁止でなく、バッテリ２１が充電禁止であるときにはス
テップＳＴ２５に処理を進め、端子間電圧Ｖｏｕｔとキ
ャパシタ電圧Ｖｃとが同電圧でないときには、ステップ
ＳＴ２６に進んでコントローラ１５に回生禁止信号を出
力し、ステップＳＴ２０において平滑コンデンサ単独動
作モードにする。ステップＳＴ２５において端子間電圧
Ｖｏｕｔとキャパシタ電圧Ｖｃとが同電圧であるときに
はステップＳＴ２７に処理を進めてキャパシタ単独動作
モードにする。

【００８０】また、ステップＳＴ２４において、キャパ
シタＣ１が充電禁止であるときにはステップＳＴ２８に
処理を進め、バッテリ２１が充電禁止であるときにはス
テップＳＴ２９において回生禁止信号をコントローラ１
５に出力してステップＳＴ２０で平滑コンデンサ単独動
作モードにする。

【００８１】ステップＳＴ２８において、バッテリ２１
が充電禁止でなく、キャパシタＣ１が充電禁止である場
合には、ステップＳＴ３０に処理を進めて端子間電圧Ｖ
ｏｕｔがバッテリ電圧Ｖｂと同電圧であるときにはステ
ップＳＴ３１でバッテリ単独動作モードにする。ステッ
プＳＴ３１で端子間電圧Ｖｏｕｔとバッテリ電圧Ｖｂと
が同電圧でないときには、ステップＳＴ３２に処理を進
めてコントローラ１５に回生禁止信号を出力してステッ
プＳＴ２０において平滑コンデンサ単独動作モードにす
る。

【００８２】このように、ステップＳＴ２４〜ステップ
ＳＴ３１の処理を繰り返すことにより、バッテリ２１又
はキャパシタＣ１が満充電となって充電禁止となると、
先ず、回生禁止信号をコントローラ１５に出力し、コン
トローラ１５により３相交流モータ１の回生電力発生を
停止した状態で、ステップＳＴ２０における平滑コンデ
ンサ単独動作モードにする。

【００８３】ステップＳＴ２６、ステップＳＴ２９、ス
テップＳＴ３２において回生禁止信号をコントローラ１
５に出力し、平滑コンデンサ単独動作モードにした後で
あっても、３相交流モータ１が回転駆動しているため、
平滑コンデンサＣ２に蓄積した電力を消費する。

【００８４】そして、バッテリ２１が充電禁止でないと
きには（ステップＳＴ２４、ステップＳＴ２８）、端子
間電圧Ｖｏｕｔがバッテリ電圧Ｖｂまで下がって同電圧
となったら（ステップＳＴ３０）、バッテリ単独動作モ
ードに移行して（ステップＳＴ３１）、３相交流モータ
１で発生した回生電力をバッテリ２１で充電する。一
方、キャパシタＣ１が充電禁止でないときには（ステッ
プＳＴ２４）、端子間電圧Ｖｏｕｔがキャパシタ電圧Ｖ
ｃまで下がって同電圧となったら（ステップＳＴ２
５）、キャパシタ単独動作モードに移行して（ステップ
ＳＴ２７）、３相交流モータ１で発生した回生電力をキ
ャパシタＣ１で充電する。

【００８５】なお、ステップＳＴ２７でのキャパシタ単
独動作モード又はステップＳＴ３１でのバッテリ単独動
作モードにおいては、キャパシタＣ１又はバッテリ２１
の単独動作のため、直列動作と比較して、充電可能な回
生電力の最大値は制限される。

【００８６】このように動作する電源制御回路２３を備
えた電源制御装置によれば、動作モードを切り換える時
のバッテリ２１及びキャパシタＣ１の電圧と、平滑コン
デンサＣ２の端子間電圧Ｖｏｕｔとの間に電位差がある
場合、平滑コンデンサ単独動作モードに切り換える動作
をして、平滑コンデンサＣ２の端子間電圧Ｖｏｕｔを徐
々に低下、又は上昇させる。そして、端子間電圧Ｖｏｕ
ｔとバッテリ電圧Ｖｂ又はキャパシタ電圧Ｖｃとが同電
圧になったら、バッテリ２１及び／又はキャパシタＣ１
を使用する動作モードに切り換えるので、動作モード切
り換え時にインバータ部１３に供給する電圧が大きく変
化することを抑制して、電源電圧を滑らかに切り換える
ことができる。

【００８７】したがって、この電源制御装置によれば、
バッテリ２１とキャパシタＣ１を併用した電源を使用し
て３相交流モータ１を駆動する場合において、動作モー
ド切換時に発生する３相交流モータ１のトルク変動を抑
制することができる。

【００８８】また、第１実施形態に係る電源制御装置に
よれば、動作モード切換時に３相交流モータ１に供給す
る電圧変化を滑らかにすることができるので、平滑コン
デンサＣ２とバッテリ２１及びキャパシタＣ１との間に
動作モード切換による突入電流が発生することがなく、
キャパシタＣ１、平滑コンデンサＣ２、第１スイッチ５
１〜第３スイッチ５３およびバッテリ２１への突入電流
による寿命劣化を防止することができる。

【００８９】ここで、通常、バッテリ２１単体では、充
電率が約８０％近傍の実用領域において出力可能電力と
比較して入力可能電力が小さくなるというアンバランス
があり、例えば約２倍であるとすると、出力可能電力Ｐ
（battout）と入力可能電力Ｐ（battin）との関係は、Ｐ（battout）＝２＊Ｐ（battin）となる。また、モータ回生時にバッテリ２１とキャパシ
タＣ１とを直列接続するバッテリ・キャパシタ直列動作
モードとすると、バッテリ２１及びキャパシタＣ１によ
る入力可能電力Ｐinは、Ｐin＝Ｐ（battin）＋Ｐ（capin）Ｐ（capin）：キャパシタＣ１の入力可能電力となる。ここで、キャパシタ電圧Ｖｃは図２に示した通
常動作中において、バッテリ電圧Ｖｂ以上であるために
バッテリ電圧Ｖｂとキャパシタ電圧Ｖｃとを同電圧と
し、バッテリ・キャパシタ直列動作モードのため回生時
にバッテリ２１に供給されるバッテリ電流Ｉ（batt）と
キャパシタＣ１に供給されるキャパシタ電流Ｉ（cap）
とが同電流となり、バッテリ２１及びキャパシタＣ１の
入力可能電力Ｐinは、Ｐin＝Ｖ（batt）＊Ｉ（batt）＋Ｖ（cap）＊Ｉ（cap）＝２＊Ｖ（batt）＊Ｉ（batt）＝２＊Ｐ（battin）となる。そのため、モータ回生時にバッテリ・キャパシ
タ直列動作モードにし、モータ力行時にバッテリ単独動
作モード又はキャパシタ単独動作モードにすることによ
り、バッテリ２１及びキャパシタＣ１の入力可能電力Ｐ
inと出力可能電力Ｐoutとの関係は、Ｐout＝Ｐin となる。したがって、電源制御装置の全体としての入出
力可能電力のバランスがとれるため、電力入力時及び電
力出力時において同等の性能を発揮することができる。

【００９０】更にまた、第１実施形態に係る電源制御装
置によれば、初期化フローにおいてキャパシタＣ１をバ
ッテリ電圧Ｖｂまで充電するのに、回生電力のみを用い
るため、キャパシタＣ１を初期充電する専用のキャパシ
タ充電回路を不要とすることができ、初期充電時にバッ
テリ２１から電力をキャパシタＣ１に供給する必要がな
く、装置構成を簡略化することができると共に、装置コ
ストを低減することができる。

【００９１】［第２実施形態に係る電源制御装置の構
成］図３に、第２実施形態に係る電源制御装置の構成を
示す。なお、第１実施形態と同様の内容は同一符号を付
することによりその詳細な説明を省略する。

【００９２】第２実施形態に係る電源制御装置は、モー
タ制御部１４に、電源電圧検知部３１及び三角波発生部
４５と接続されると共に、コンパレータ４６の負端子と
接続された振幅制御部５１を備える点で、第１実施形態
に係る電源制御装置と異なる。

【００９３】この振幅制御部５１は、三角波発生部４５
からの所定振幅の三角波を入力とすると共に電源電圧検
知部３１からの端子間電圧Ｖｏｕｔを入力として、三角
波の振幅を端子間電圧Ｖｏｕｔにして、三角波を各コン
パレータ４６の負端子に供給する。

【００９４】このように振幅制御部５１に振幅が調整さ
れる三角波は、インバータ部１３から３相交流モータ１
に供給する電圧のデューティ比を制御するためのＰＷＭ
信号発生制御電圧として使用される。

【００９５】コンパレータ４６は、振幅制御部５１によ
り振幅が端子間電圧Ｖｏｕｔと同電圧とされた三角波を
入力し、三角波と２相−３相変換部４４からの電圧目標
値とを比較したデューティ指令信号を生成して駆動回路
３２に供給する。

【００９６】［第２実施形態に係る電源制御装置の動
作］図４に、第２実施形態に係る電源制御装置の電源制
御回路２３の動作について説明する。なお、上述の第１
実施形態に係る電源制御装置の電源制御回路２３の動作
と同じ動作については同一のステップ番号を付すること
によりその詳細な説明を省略する。

【００９７】第２実施形態に係る電源制御装置の電源制
御回路２３は、第１実施形態と比較して、平滑コンデン
サＣ２の端子間電圧Ｖｏｕｔと、バッテリ電圧Ｖｂ及び
キャパシタ電圧Ｖｃとを大小比較して平滑コンデンサ単
独動作モードに移行する処理を削除した。具体的には、
図２において、端子間電圧Ｖｏｕｔとバッテリ電圧Ｖｂ
又はキャパシタ電圧Ｖｃとを大小比較するステップＳＴ
１０２、ステップＳＴ１０３、ステップＳＴ１３、ステ
ップＳＴ１６、ステップＳＴ１８、ステップＳＴ２２、
ステップＳＴ２５の処理、回生禁止信号をコントローラ
１５に出力するステップＳＴ２６、ステップＳＴ３２、
平滑コンデンサ単独動作モードとするように第１スイッ
チＳ１、第２スイッチＳ２及び第３スイッチＳ３を制御
するステップＳＴ１０５、ステップＳＴ２０を削除し
た。

【００９８】更に、電源制御回路２３は、ステップＳＴ
２１、ステップＳＴ２４、ステップＳＴ２８での判定に
より、バッテリ２１が充電禁止であると判定したときに
は、ステップＳＴ２９に処理を進めてコントローラ１５
に回生禁止信号を出力してステップＳＴ４１に処理を進
め、現在の第１スイッチＳ１、第２スイッチＳ２及び第
３スイッチＳ３のオンオフ状態を保持する回生禁止モー
ドにして、処理をステップＳＴ１１に戻す。

【００９９】振幅制御部５１により三角波の振幅を変化
させた場合、図５に示すような三角波波形、電圧指令値
ｖｕ^＊、デューティ指令信号ｐｕとなり、図６に示すよ
うに３相交流モータ１のトルクが変化する。また、比較
例として、三角波発生部４５からコンパレータ４６に出
力される三角波の振幅を変化させない場合、図７に示す
ような三角波波形、電圧目標値ｖｕ^＊、デューティ指令
信号ｐｕとなり、図８に示すように３相交流モータ１の
トルクが変化する。

【０１００】図５及び図７における時間０の時は、三角
波の振幅を変化させた場合と、変化させなかった場合と
の共に、同様のデューティ指令信号ｐｕを駆動回路３２
に出力している。

【０１０１】そして、モータ回生時に動作モードを切り
換えたことにより、平滑コンデンサＣ２の端子間電圧Ｖ
ｏｕｔが低下すると、図５に示すように、振幅制御部５
１により徐々に三角波の振幅を小さくする。これによ
り、電圧指令値ｖｕ^＊のピーク近傍である時間５付近に
おいて、三角波の振幅と、電圧指令値ｖｕ^＊との差が小
さくなり、コンパレータ４６から高いデューティ比のデ
ューティ指令信号ｐｕを出力する。具体的には、比較例
である図７の時間５におけるデューティ比が８０％であ
るのに対して、本実施形態である図５では端子間電圧Ｖ
ｏｕｔの低下により時間５におけるデューティ比を９８
％に高くする。これにより、端子間電圧Ｖｏｕｔが小さ
くなることに応じて、デューティ指令信号ｐｕのデュー
ティ比を高くして、３相交流モータ１を駆動することが
できる。

【０１０２】ここで、３相交流モータ１による回生トル
クは、３相交流モータ１の発電電圧と、３相交流モータ
１に印加している電圧（インバータ部１３からの出力電
圧）とによって決定される。モータ回生時に動作モード
を切り換えて端子間電圧Ｖｏｕｔが低下したとき、端子
間電圧Ｖｏｕｔ低下前と端子間電圧Ｖｏｕｔ低下後でデ
ューティ指令信号が同じであると、端子間電圧Ｖｏｕｔ
の低下に応じて、３相交流モータ１に印加する電圧が低
下する。そして、３相交流モータ１の発電電圧と３相交
流モータ１に印加する電圧との電位差が大きくなること
により回生トルクが増加する。

【０１０３】これに対し、振幅制御部５１により端子間
電圧Ｖｏｕｔの低下に応じてデューティ比を高くして、
インバータ部１３から３相交流モータ１に供給する電圧
を高くすることにより、第２実施形態に係る電源制御装
置では、端子間電圧Ｖｏｕｔが低下した電圧分を補って
３相交流モータ１に電圧印加をすることができ、図６に
示すように、動作モード切換時における３相交流モータ
１に印加する電圧の変動を抑制することができる。

【０１０４】このような第２実施形態に係る電源制御装
置に対し、端子間電圧Ｖｏｕｔに応じて三角波の振幅を
変化させない場合には、図７に示すように、端子間電圧
Ｖｏｕｔが低下してもデューティ比が一定であり、モー
タ回生時に動作モードを切り換えたときにインバータ部
１３から３相交流モータ１に供給する電圧が低下する。
これにより、図８に示すように、動作モード切換点にお
いて３相交流モータ１のトルクが低下してしまう。

【０１０５】一方、モータ力行時に端子間電圧Ｖｏｕｔ
が低下すると、振幅制御部５１によりデューティ比を高
くするように三角波の振幅を小さくして３相交流モータ
１に供給する電圧を高くする。これにより、第２実施形
態に係る電源制御装置によれば、モータ力行時において
も、デューティ比を高くすることにより、端子間電圧Ｖ
ｏｕｔの低下分を補って３相交流モータ１に電圧印加を
することができ、３相交流モータ１のトルク変動を抑制
することができる。

【０１０６】更に、第２実施形態に係る電源制御装置に
よれば、第１実施形態では、電流検出部２で検出した電
流検出値に応じて求めた実電流値ｉｄ、ｉｑと電流指令
値ｉｄ^＊、ｉｑ^＊とを比較して電圧指令値ｖｄ^＊、ｖｑ
^＊を決定するフィードバックサイクルのみで３相交流モ
ータ１のトルクを制御していたが、端子間電圧Ｖｏｕｔ
の変動に応じてデューティ指令信号を決定する制御サイ
クルを使用して３相交流モータ１のトルクを制御するこ
とができるので、動作モード切換時にトルク変動が発生
した場合でも短い時間で収束させることができる。すな
わち、図８に示す場合と比較して、図６に示す場合の方
が短い時間で３相交流モータ１のトルクを指令値にする
ことができる。これにより、第２実施形態に係る電源制
御装置によれば、更に動作モード切換時に発生する３相
交流モータ１のトルク変動を抑制することができる。

【０１０７】［第３実施形態に係る電源制御装置の構
成］図９に、第３実施形態係る電源制御装置における電
源部１１の構成を示す。なお、この第３実施形態に係る
電源制御装置では、第１実施形態、第２実施形態と同様
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。

【０１０８】第３実施形態に係る電源制御装置では、電
源部１１の第１スイッチＳ１、第２スイッチＳ２、第３
スイッチＳ３に代えて、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Se
miconductor Field Effect Transistor）Ｑ１１、ダイ
オードＤ１、ＭＯＳＦＥＴＱ１２で構成した点で、第１
実施形態及び第２実施形態とは異なる。

【０１０９】なお、図９のＭＯＳＦＥＴＱ１１、Ｑ１２
において示されているダイオードは、半導体として寄生
して形成されるダイオードである。

【０１１０】このような電源部１１では、電源制御回路
２３により、バッテリ単独動作モードとするときにはＭ
ＯＳＦＥＴＱ１１をオンにすると共にＭＯＳＦＥＴＱ１
２を共にオフにし、バッテリ・キャパシタ直列動作モー
ドとするときにはＭＯＳＦＥＴＱ１１及びＭＯＳＦＥＴ
Ｑ１２をオフにし、バッテリ・キャパシタ並列動作モー
ドとするときにはＭＯＳＦＥＴＱ１１及びＭＯＳＦＥＴ
Ｑ１２をオンにし、キャパシタ単独動作モードにすると
きにはＭＯＳＦＥＴＱ１１をオフにすると共にＭＯＳＦ
ＥＴＱ１２をオンにし、平滑コンデンサ単独動作モード
とするときにはＭＯＳＦＥＴＱ１１及びＭＯＳＦＥＴＱ
１２を共にオフにする。

【０１１１】［第４実施形態に係る電源制御装置の構
成］図１０に、第４実施形態係る電源制御装置における
電源部１１の構成を示す。なお、この第４実施形態に係
る電源制御装置では、第１実施形態、第２実施形態と同
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。

【０１１２】第４実施形態に係る電源制御装置では、電
源部１１の第１スイッチＳ１、第２スイッチＳ２、第３
スイッチＳ３に代えて、サイリスタＱ２１、ダイオード
Ｄ１、サイリスタＱ２２で構成した点で、第１実施形態
及び第２実施形態とは異なる。

【０１１３】このような電源部１１では、電源制御回路
２３により、バッテリ単独動作モードとするときにはサ
イリスタＱ２１をオンにすると共にサイリスタＱ２２を
共にオフにし、バッテリ・キャパシタ直列動作モードと
するときにはサイリスタＱ２１及びサイリスタＱ２２を
オフにし、バッテリ・キャパシタ並列動作モードとする
ときにはサイリスタＱ２１及びサイリスタＱ２２をオン
にし、キャパシタ単独動作モードにするときにはサイリ
スタＱ２１をオフにすると共にサイリスタＱ２２をオン
にし、平滑コンデンサ単独動作モードとするときにはサ
イリスタＱ２１及びサイリスタＱ２２を共にオフにす
る。

【０１１４】［第５実施形態に係る電源制御装置の構
成］図１１に、第５実施形態係る電源制御装置の構成を
示す。なお、この第５実施形態に係る電源制御装置で
は、第１実施形態、第２実施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。

【０１１５】第５実施形態に係る電源制御装置では、電
源部１１の第１スイッチＳ１、第２スイッチＳ２、第３
スイッチＳ３に代えて、ダイオードＤ１１、ダイオード
Ｄ１２、ダイオードＤ１３で構成した点で、第１実施形
態及び第２実施形態とは異なる。

【０１１６】この電源制御装置は、通常動作時に３相交
流モータ１で発生する回生電力をキャパシタＣ１とバッ
テリ２１とを直列接続した状態で回収することができる
ようにキャパシタＣ１の容量値を設定している。

【０１１７】また、この電源制御装置では、第１実施形
態及び第２実施形態のように、駆動回路２２からの信号
に従ってオンオフ動作するスイッチを用いていないた
め、上述したような動作モードの切換制御を行わず、ダ
イオードのスイッチング機能を利用する。

【０１１８】［第５実施形態に係る電源制御装置の動
作］図１２に、第５実施形態に係る電源制御装置の電源
制御回路２３の動作を示す。なお、上述の第１実施形態
及び第２実施形態に係る電源制御装置の電源制御回路２
３の動作と同じ動作については同一のステップ番号を付
することによりその詳細な説明を省略する。

【０１１９】図１２によれば、図示しないイグニッショ
ンスイッチがオンとされることでステップＳＴ１１の処
理を開始し、モータ回生時にはステップＳＴ５１に処理
を進め、モータ力行時にはステップＳＴ１２に処理を進
める。

【０１２０】モータ回生時には（ステップＳＴ１１：ｙ
ｅｓ）、インバータ部１３によりスイッチＱをオンオフ
するＰＷＭ制御を行うことにより、平滑コンデンサＣ２
の端子間電圧Ｖｏｕｔよりも３相交流モータ１の回生電
圧を高くして、平滑コンデンサＣ２から電源部１１に電
流を流し込むように動作する。

【０１２１】具体的には、バッテリ２１及びキャパシタ
Ｃ１のいずれも満充電になっておらず（ステップＳＴ５
１：ｎｏ）、端子間電圧Ｖｏｕｔがバッテリ電圧Ｖｂと
キャパシタ電圧Ｖｃとの和以上のときには（ステップＳ
Ｔ２２：ｙｅｓ）、ダイオードＤ１１及びダイオードＤ
１３がオフ状態になりダイオードＤ１２のみがオン状態
になる。この結果、バッテリ２１とキャパシタＣ１とが
直列接続となるバッテリ・キャパシタ直列動作状態にな
る（ステップＳＴ５２）。これにより、平滑コンデンサ
Ｃ２に蓄積されている電荷及び回生電流が、バッテリ２
１とキャパシタＣ１との電圧比に応じてバッテリ２１及
びキャパシタＣ１に流れ込む状態になる。

【０１２２】一方、モータ力行時には（ステップＳＴ１
１：ｎｏ）、インバータ部１３によりスイッチＱをオン
オフするＰＷＭ制御を行うことにより、平滑コンデンサ
Ｃ２の端子間電圧Ｖｏｕｔよりも３相交流モータ１の力
行電圧の低い範囲で、電源部１１からインバータ部１３
に電流を流し出すように動作する。

【０１２３】具体的には、バッテリ電圧Ｖｂよりキャパ
シタ電圧Ｖｃの方が高いときには（ステップＳＴ１２：
ｙｅｓ）、ダイオードＤ１１及びダイオードＤ１２をオ
フ、ダイオードＤ１３をオンにしたキャパシタ単独動作
状態になる（ステップＳＴ５３）。一方、バッテリ電圧
Ｖｂよりキャパシタ電圧Ｖｃの方が低い場合には（ステ
ップＳＴ１２：ｎｏ、ステップＳＴ１５：ｙｅｓ）、ダ
イオードＤ１１のみをオンにしたバッテリ単独動作状態
になる（ステップＳＴ５４）。更に、バッテリ電圧Ｖｂ
とキャパシタ電圧Ｖｃとが同電圧である場合には（ステ
ップＳＴ１２：ｎｏ、ステップＳＴ１５：ｎｏ）、ダイ
オードＤ１１及びダイオードＤ１３を共にオンにしたバ
ッテリ・キャパシタ並列動作状態になる（ステップＳＴ
５５）。

【０１２４】次に、ステップＳＴ１３、ステップＳＴ１
６、ステップＳＴ１８、ステップＳＴ２２での判定が
「ｎｏ」となったときのステップＳＴ５６の平滑コンデ
ンサ単独動作状態について説明する。

【０１２５】モータ回生時はバッテリ・キャパシタ直列
動作状態のみにし、モータ力行時はバッテリ・キャパシ
タ並列動作状態、バッテリ単独動作状態又はキャパシタ
単独動作状態をするため、モータ力行時とモータ回生時
とで端子間電圧Ｖｏｕｔに電位差が発生する。

【０１２６】モータ力行時からモータ回生時に切り換わ
るときには（ステップＳＴ１１：ｙｅｓ）、３相交流モ
ータ１で発生した回生電力により平滑コンデンサＣ２が
充電され、バッテリ・キャパシタ並列動作状態時の電圧
（Ｖｂ＝Ｖｃ）或いはバッテリ単独動作状態時のバッテ
リ電圧Ｖｂ、キャパシタ単独動作状態時のキャパシタ電
圧Ｖｃよりも端子間電圧Ｖｏｕｔが高くなるが、バッテ
リ・キャパシタ直列動作状態時の電圧（Ｖｂ＋Ｖｃ）よ
りも端子間電圧Ｖｏｕｔが低いために（ステップＳＴ２
２：ｎｏ）、平滑コンデンサ単独動作状態になる（ステ
ップＳＴ５６）。

【０１２７】モータ回生時に平滑コンデンサ単独動作状
態となることにより、回生電力により端子間電圧Ｖｏｕ
ｔがバッテリ・キャパシタ直列動作状態時の電圧（Ｖｂ
＋Ｖｃ）と同じなるまで徐々に充電され、連続的に端子
間電圧Ｖｏｕｔを変化させる。これにより、モータ力行
からモータ回生に切り換わる時であっても、端子間電圧
Ｖｏｕｔの急変を発生させずに３相交流モータ１のトル
ク変動を抑制することができる。

【０１２８】一方、モータ回生からモータ力行に切り換
わるときには（ステップＳＴ１１：ｎｏ）、力行電力に
より平滑コンデンサＣ２が放電され、端子間電圧Ｖｏｕ
ｔがバッテリ・キャパシタ直列動作状態時の電圧（Ｖｂ
＋Ｖｃ）よりも低くなるが、バッテリ・キャパシタ並列
動作状態時の電圧（Ｖｂ＝Ｖｃ）或いはバッテリ単独動
作状態時のバッテリ電圧Ｖｂよりも高いので（ステップ
ＳＴ１６、ステップＳＴ１８、ステップＳＴ１３：ｎ
ｏ）、平滑コンデンサ単独動作状態（ステップＳＴ５
６）となる。

【０１２９】モータ力行時に平滑コンデンサ単独動作状
態になることにより、力行電力により端子間電圧Ｖｏｕ
ｔがバッテリ・キャパシタ並列動作状態時の電圧（Ｖｂ
＝Ｖｃ）或いはバッテリ単独動作状態時のバッテリ電圧
Ｖｂ、キャパシタ単独動作状態時のキャパシタ電圧Ｖｃ
と同じなるまで徐々に放電され、連続的に端子間電圧Ｖ
ｏｕｔを変化させる。これにより、モータ回生からモー
タ力行に切り換わる時であっても、端子間電圧Ｖｏｕｔ
の急変を発生させずに３相交流モータ１のトルク変動を
抑制することができる。

【０１３０】また、モータ回生時において、バッテリ２
１又はキャパシタＣ１が満充電になっているときには
（ステップＳＴ５１：ｙｅｓ）、回生禁止信号をコント
ローラ１５に出力して（ステップＳＴ２９）、平滑コン
デンサＣ２のみの電力により３相交流モータ１を駆動さ
せる（ステップＳＴ５６）。

【０１３１】このような第５実施形態に係る電源制御装
置によれば、スイッチに代えてダイオードで構成し、モ
ータ回生時にはバッテリ・キャパシタ直列動作状態に
し、モータ力行時にはバッテリ・キャパシタ並列動作状
態或いはバッテリ単独動作状態、キャパシタ単独動作状
態にする。そして、バッテリ・キャパシタ直列動作状態
とバッテリ・キャパシタ並列動作状態或いはバッテリ単
独動作状態の間で状態が切り換わったときには平滑コン
デンサＣ２を放充電し、通常動作時に３相交流モータ１
で発生する回生電力をキャパシタＣ１とバッテリ２１と
を直列接続した状態で回収することができるようにキャ
パシタＣ１の容量値を設定しているので、キャパシタＣ
１の容量によって回生電力量が決定され、回生電力でバ
ッテリ２１を満充電状態にすることがなく、キャパシタ
電圧Ｖｃをバッテリ電圧Ｖｂより低い電圧にして単独動
作状態にすることができないが、第２実施形態での効果
に加えて、モータ回生とモータ力行の切換時に端子間電
圧Ｖｏｕｔが急に変化することにより発生するトルク変
動を抑制することができる。

【０１３２】更に、第５実施形態に係る電源制御装置に
よれば、第１スイッチＳ１、第２スイッチＳ２、第３ス
イッチＳ３に代えて、ダイオードＤ１１、ダイオードＤ
１２、ダイオードＤ１３を使用しているので、回路構成
を簡単化することができると共に、動作信頼性の向上、
回路規模の縮小、コスト低減を図ることができる。

【０１３３】なお、第５実施形態における構成及び動作
を、第１実施形態に適用しても良いのは勿論である。

【０１３４】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制御
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制御
装置の電源制御回路の動作を説明するためのフローチャ
ートである。

【図３】本発明を適用した第２実施形態に係る電源制御
装置の構成を示すブロック図である。

【図４】本発明を適用した第２実施形態に係る電源制御
装置の電源制御回路の動作を説明するためのフローチャ
ートである。

【図５】三角波の振幅を変化させた場合の、三角波波
形、電圧目標値ｖｕ^＊、デューティ指令信号ｐｕの関係
を示す図である。

【図６】動作モードを切り換えたときの３相交流モータ
のトルク変動を示す図である。

【図７】比較例として、三角波の振幅を変化させない場
合の、三角波波形、電圧目標値ｖｕ^＊、デューティ指令
信号ｐｕの関係を示す図である。

【図８】比較例として、動作モードを切り換えたときの
３相交流モータのトルク変動を示す図である。

【図９】第３実施形態係る電源制御装置における電源部
の構成を示すブロック図である。

【図１０】第４実施形態係る電源制御装置における電源
部１１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５実施形態係る電源制御
装置の構成を示すブロック図である。

【図１２】本発明を適用した第５実施形態に係る電源制
御装置の電源制御回路の動作を説明するためのフローチ
ャートである。

【符号の説明】

１３相交流モータ２電流検出部１１電源部１２バッテリ制御部１３インバータ部１４モータ制御部１５コントローラ２１バッテリ２２駆動回路２３電源制御回路２４バッテリ電圧検知部２５キャパシタ電圧検知部３１電源電圧検知部３２駆動回路４１Ａ／Ｄ変換部４２３相−２相変換部４３電流ＰＩ制御部４４２相−３相変換部４５三角波発生部４６コンパレータ４７符号判定部５１振幅制御部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5H007 AA17 BB06 CB02 CB05 CC01 DB01 DC02 EA03 EA14 5H115 PA08 PA15 PG04 PI16 PO10 PU08 SE06 TO13 TR01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の電源からの電力により負荷を駆動
する電源制御装置において、上記一又は複数の電源からの電圧を平滑化する平滑手段
を備え、上記一又は複数の電源から上記平滑手段を介し
て供給された電力を変換して上記負荷に供給する電力変
換手段と、上記複数の電源を直列、並列、又は単独にして上記電力
変換手段に接続、或いは、上記複数の電源と上記電力変
換手段とを非接続とするように、上記複数の電源と上記
電力変換手段との接続関係を切り換える電源接続切換手
段と、上記各電源の電圧、及び上記負荷の駆動状態に基づい
て、上記複数の電源と上記電力変換手段との接続関係を
上記電源接続切換手段により切り換えるときに、上記電
力変換手段から上記負荷に供給する電力変化を抑制する
接続関係とする制御手段とを備えることを特徴とする電
源制御装置。
【請求項２】上記制御手段は、上記各電源の電圧、及
び上記負荷の駆動状態に基づいて、上記複数の電源と上
記電力変換手段との接続関係を上記電源接続切換手段に
より切り換えるときに、上記複数の電源と上記電力変換
手段とを非接続とすることを特徴とする請求項１記載の
電源制御装置。
【請求項３】上記平滑手段に印加されている電圧に応
じて、信号振幅を変化させた基準信号を発生する信号発
生手段と、上記信号発生手段により発生された基準信号と、負荷に
供給する目標電力値とに基づいて、上記電力変換手段か
ら上記負荷に供給する電力量を決定する電力量決定手段
とを更に備え、上記電力変換手段は、上記電力量決定手段により決定さ
れた電力量を負荷に供給することを特徴とする請求項１
又は請求項２に記載の電源制御装置。
【請求項４】上記電源接続切換手段を、複数のダイオ
ードからなるものとすると共に、少なくとも一の電源
を、上記電力変換手段に対して他の電源と直列接続され
た状態において負荷で発生する回生電力を回収する容量
に設定されたキャパシタとすることを特徴とする請求項
１〜請求項３の何れか一に記載の電源制御装置。