JP2003259507A - 電源分配制御装置および制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】１つの電力供給源から複数の異なる電圧を生成
し、電力供給源の電圧が低下したときでも複数の異なる
電圧を確保する。 【解決手段】電源Ｖｂが９［Ｖ］以上のとき、電源Ｖｃ
１２にはＦＥＴ５０、５２を介して電力が供給される。
電源Ｖｃ５には降圧変換器５４とＦＥＴ５６を介して５
［Ｖ］が供給される。電源Ｖｂが５〜９［Ｖ］のとき、
電源Ｖｃ１２にはＦＥＴ５８、昇圧変換器６０およびＦ
ＥＴ６２を介して１２［Ｖ］が供給される。電源Ｖｃ５
には降圧変換器５４とＦＥＴ５６を介して５［Ｖ］が供
給される。電源Ｖｂが３．３〜５［Ｖ］のとき、電源Ｖ
ｃ１２には降圧変換器６４、ＦＥＴ６６、昇圧変換器６
８およびＦＥＴ７０を介して１２［Ｖ］が供給される。
電源Ｖｃ５には降圧変換器６４、ＦＥＴ７２、昇圧変換
器７４およびＦＥＴ７６を介して５［Ｖ］が供給され
る。また、電源Ｖｃ３には、常に降圧変換器６４から
３．３［Ｖ］が供給される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電源分配制御装置
および制御方法に関し、特に、複数の異なる電圧で用い
られる機器に対して１つの電力供給源から電力を供給す
る電源分配制御装置および制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、バッテリの電力によりモータを駆
動させて走行する電気自動車やコミュータなどの電動車
両が開発されている。これらの電動車両で使用するモー
タは、走行のための高出力が必要とされることから、大
容量、大電圧の主バッテリの電圧と同じ電圧仕様のモー
タが採用されている。

【０００３】一方、モータ等を制御するための制御機器
は、ＩＣが主体であるので低電圧（一般的には５［Ｖ］
または３．３［Ｖ］）で動作する。また制御機器は電圧
の揺動を受けないことが望ましいので、前記モータ用の
バッテリとは別の補助バッテリが設けられていることが
多い。

【０００４】補助バッテリの電圧が所定の基準電圧より
も低下するときに制御機器の動作を補償することを目的
として、主バッテリの電気エネルギーを変換して補助バ
ッテリに充電を行う技術が提案されている（例えば、特
開２００１−３２０８０７号公報参照）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の従来
技術においては、主バッテリと補助バッテリの２つのバ
ッテリを搭載することから、広い搭載スペースを確保す
る必要があるとともに高コストとなる。

【０００６】また、主バッテリはモータの駆動によって
放電し、電解液の比重が低下するとともに出力電圧が低
下する。このとき、たとえ補助バッテリが十分に充電さ
れていても制御機器のみが動作可能であり、補助バッテ
リからモータへ電力供給をすることができない。

【０００７】さらに、主バッテリと補助バッテリとを１
つのバッテリに置き換えた場合、置き換えたバッテリの
電圧が低下すると、制御機器のみが動作可能であっても
モータを駆動することができない状態になりうる。

【０００８】本発明はこのような課題を考慮してなされ
たものであり、１つの電力供給源から複数の異なる電圧
を生成するとともに電力供給源の電圧が低下したときで
も、複数の異なる電圧を確保することを可能にする電源
分配制御装置および制御方法を提供することを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る電源分配制
御装置は、最大電圧を使用する１つの第１電力使用部、
最小電圧を使用する１つの第２電力使用部および１以上
の制御電圧の中間電圧を使用する１以上の第３電力使用
部に電力供給源から電力を分配して供給する電源分配制
御装置において、前記電力供給源を基準にして直列に接
続され、制御電圧を順次降下させ、前記第３電力使用部
および前記第２電力使用部の制御電圧を生成して供給す
る降圧変換器と、前記降圧変換器の各出力部に接続さ
れ、前記降圧変換器の出力電圧よりも高い制御電圧で動
作する前記第１電力使用部および前記第３電力使用部の
それぞれの制御電圧を生成する１以上の昇圧変換器と、
前記電力供給源と前記第１電力使用部との間、並びに前
記第３電力使用部の制御電圧を生成する前記降圧変換器
と前記第３電力使用部との間に設けられ、制御信号によ
り開閉可能な１以上の第１スイッチと、前記第１電力使
用部の制御電圧を生成する前記昇圧変換器と前記第１電
力使用部との間、並びに前記第３電力使用部の制御電圧
を生成する前記昇圧変換器と前記第３電力使用部との間
に設けられ、制御信号により開閉可能な１以上の第２ス
イッチと、前記第１および第２スイッチと制御信号を伝
達する信号線によって接続され、前記電力供給源の電圧
を監視し、該電圧に応じて前記第１および第２スイッチ
をそれぞれ遮断または導通させる電源切換制御部とを有
することを特徴とする。

【００１０】このようにすることにより、降圧変換器の
作用によって１つの電力供給源から複数の異なる電圧を
生成するとともに、電力供給源の電圧が低下したときで
あっても、昇圧変換器の作用によって複数の異なる電圧
を確保することができる。

【００１１】前記電源切換制御部は、前記電力供給源の
電圧が規定電圧より低下したときに、前記第１スイッチ
のうち前記規定電圧より高い制御電圧で動作する前記第
１電力使用部および前記第３電力使用部に接続されてい
る第１スイッチを遮断させるとともに他の第１スイッチ
を導通させ、前記第２スイッチのうち前記規定電圧より
高い制御電圧で動作する前記第１電力使用部および前記
第３電力使用部に接続されている第２スイッチを導通さ
せるとともに他の第２スイッチを遮断してもよい。

【００１２】前記第１および第２スイッチは、ＦＥＴ素
子であってもよい。

【００１３】前記昇圧変換器の入力部に制御信号により
開閉可能な第３スイッチを設け、前記第３スイッチは、
対応する前記昇圧変換器の出力部に接続された前記第２
スイッチと同時に導通および遮断するようにしてもよ
い。

【００１４】また、本発明に係る電源分配制御装置は、
電力供給源と第１電力使用部との間に備えられ、制御信
号により開閉可能な第１スイッチと、入力部が前記電力
供給源に接続され、出力部が第２電力使用部に接続さ
れ、入力部の電圧を規定電圧に降圧させて出力部から出
力する降圧変換器と、入力部が前記降圧変換器の出力部
に接続され、入力部の電圧を昇圧し出力部から出力する
昇圧変換器と、前記昇圧変換器の出力部と前記第１電力
使用部との間に備えられ、制御信号により開閉可能な第
２スイッチと、前記第１および第２スイッチと制御信号
を伝達する信号線によって接続され、前記電力供給源の
電圧を監視し、該電圧が前記規定電圧より大であるとき
前記第１スイッチを導通させるとともに前記第２スイッ
チを遮断し、前記電力供給源の電圧が前記規定電圧より
小であるとき前記第１スイッチを遮断させるとともに前
記第２スイッチを導通させる電源切換制御部とを有する
ことを特徴とする。

【００１５】さらに、本発明に係る電源分配制御方法
は、電力供給源の電圧を監視するステップと、前記電力
供給源の電圧が規定電圧より大であるとき前記電力供給
源と第１電力使用部との間を導通させるとともに、前記
電力供給源の電圧を降圧させる降圧変換器の出力電圧に
基づいて電圧を昇圧させる昇圧変換器と前記第１電力使
用部との間を遮断するステップと、前記電力供給源の電
圧が前記規定電圧より小であるとき前記電力供給源と前
記第１電力使用部との間を遮断させるとともに、前記昇
圧変換器と前記第１電力使用部との間を導通させるステ
ップと、前記降圧変換器により第２電力使用部へ電力を
供給するステップとを有することを特徴とする。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る電源分配制御
装置および制御方法の実施形態例を、図１〜図６Ｂを参
照しながら説明する。

【００１７】まず、第１の実施形態例を図１〜図３を参
照しながら説明する。

【００１８】第１の実施形態に係る電源分配制御装置お
よび制御方法は、基本的には、１つのバッテリを用いて
電動車両のモータ駆動回路および制御機器を動作させる
ものであり、通常時、モータ駆動回路にはバッテリから
電力を直接供給し、制御機器には降圧変換器を介して電
力を供給する。バッテリの出力電圧が低下したときに
は、昇圧変換器を介してモータ駆動回路に電力を供給す
る。

【００１９】図１に示すように、第１の実施形態に係る
電源分配制御装置１０は、電動車両１００に対して適用
されている。電動車両１００は、例えば、標準電圧仕様
が１２［Ｖ］（制御電圧）のモータ１０２を動力源とし
て走行するものであり、モータ１０２の回転軸が、変速
機能をもつディファレンシャルギア１０４に接続されて
いる。モータ１０２の回転は、ディファレンシャルギア
１０４および車軸１０６を介して前輪１０８に伝えられ
る。

【００２０】モータ１０２は、例えば、標準の電圧使用
が１２［Ｖ］であり、これよりある程度低い電圧（例え
ば、９［Ｖ］）でも動作可能である。

【００２１】電源分配制御装置１０は、鉛蓄電池である
バッテリ１２から電力の供給を受け、電源分配制御装置
１０内の平滑回路１４により電圧を安定させる。平滑回
路１４によって安定した電源（電力供給源）Ｖｂは電源
制御回路１６を介して電源電圧に変成され、９〜１２
［Ｖ］の電源Ｖｃ１２、５［Ｖ］（制御電圧）の電源Ｖ
ｃ５および３．３［Ｖ］（制御電圧）の電源Ｖｃ３を生
成する。

【００２２】すなわち、モータ１０２を駆動するために
は電源Ｖｃ１２が必要であり、また、アナログ回路およ
びロジック回路には電源Ｖｃ５が必要であるので、それ
ぞれの電圧を個別に生成する。さらに、電源分配制御装
置１０内のマイコン（電源切換制御部）２０を制御する
ＣＰＵ（第２電力使用部）２０ｂは３．３［Ｖ］で駆動
されるので、このＣＰＵ２０ｂ用に電源Ｖｃ３を生成す
る必要がある。電源Ｖｃ１２、Ｖｃ５およびＶｃ３を生
成する手順については後述する。

【００２３】マイコン２０には、電源Ｖｂの電圧値をデ
ジタル値に変換するＡＤＣ（Analog-Digital Converte
r）２０ａが備えられている。マイコン２０の制御を行
うＣＰＵ２０ｂは、プログラム２０ｃによって動作し、
ＡＤＣ２０ａの出力する信号によって電源制御回路１６
を制御する制御信号Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３およびＣ４を出力
する。

【００２４】具体的には、制御信号Ｃ１は、電源Ｖｂの
電圧が９［Ｖ］以上であるときに論理値「０」となり、
９［Ｖ］未満のときに論理値「１」となる。制御信号Ｃ
２は、ＡＤＣ２０ａの電圧が５［Ｖ］以上であるときに
論理値「０」となり、５［Ｖ］未満のときに論理値
「１」となる。制御信号Ｃ３は、電源Ｖｂの電圧が５
［Ｖ］以上、９［Ｖ］未満であるときに論理値「０」と
なり、９［Ｖ］以上または５［Ｖ］未満のときに論理値
「１」となる。制御信号Ｃ４は、電源Ｖｂの電圧が３．
３［Ｖ］以上、５［Ｖ］未満であるときに論理値「０」
となり５［Ｖ］以上のときに論理値「１」となる。

【００２５】また、ＣＰＵ２０ｂは、モータ１０２の磁
極位置を検出する磁極位置検出部２２の信号を、ロジッ
ク回路で構成される第１入力インターフェース（Ｉ／
Ｆ、第３電力使用部）２４を介して読み込む。ＣＰＵ２
０ｂは、読み込んだ磁極位置に基づいてモータ１０２に
与える電流値およびタイミングを算出し、指令信号とし
て、ロジック回路から構成される第１出力インターフェ
ース（第３電力使用部）２６に供給する。第１出力イン
ターフェース２６は、指令信号をモータドライバ（第１
電力使用部）２８へ供給する。モータドライバ２８は、
電源Ｖｃ１２を電圧源として、指令信号に基づきモータ
１０２を駆動する。

【００２６】さらに、ＣＰＵ２０ｂは、図示しないアク
セルやハンドルの状態をスイッチ、ボリューム等により
ロジック回路から構成される第２入力インターフェース
（第３電力使用部）３０を介して読み込む。ＣＰＵ２０
ｂは、第２入力インターフェース３０から読み込んだ信
号を、所定の信号変換を行った後に、アナログ回路から
構成される第２出力インターフェース（第３電力使用
部）３２に出力する。第２出力インターフェース３２
は、供給された信号に基づいてメータ類に信号表示を行
う。

【００２７】図２に示すように、電源制御回路１６にお
いて、平滑回路１４（図１参照）の出力である電源Ｖｂ
の第１分岐はＦＥＴ５０（第１スイッチ）のソース端子
に接続されており、ＦＥＴ５０のドレイン端子はＦＥＴ
５２（第１スイッチ）のドレイン端子に接続されてい
る。ＦＥＴ５２のソース端子は、１２［Ｖ］の電源Ｖｃ
１２としてモータドライバ２８へ電力供給を行う。

【００２８】ＦＥＴ５２は、何らかの要因によって電源
Ｖｃ１２が高電圧になったときに、この高電圧が電源Ｖ
ｂに伝達されることを防ぐ作用をもつ。すなわち、ＦＥ
Ｔ５０は内部に寄生ダイオードが存在することから、電
源Ｖｃ１２から電源Ｖｂ方向への電流を阻止することが
できないので、ＦＥＴ５０と逆向きのＦＥＴ５２が設け
られている。

【００２９】ＦＥＴ５０および５２の各ゲート端子は、
マイコン２０から出力される制御信号Ｃ１と接続されて
おり、ＦＥＴ５０および５２は制御信号Ｃ１が論理値
「０」のときにオン、論理値「１」のときにオフとな
る。

【００３０】電源Ｖｂの第２分岐は、電源Ｖｂの電圧を
降圧して５［Ｖ］の電圧を生成する降圧変換器５４の入
力端子に接続されている。降圧変換器５４の出力の第１
分岐は、ＦＥＴ５６（第１スイッチ）のドレイン端子に
接続されており、ＦＥＴ５６のソース端子は５［Ｖ］の
電源Ｖｃ５として第１、第２入力インターフェース２
４、３０及び第１、第２出力インターフェース２６、３
２へ電力供給を行う。

【００３１】ＦＥＴ５６のゲート端子は、マイコン２０
から出力される制御信号Ｃ２と接続されており、ＦＥＴ
５６は制御信号Ｃ２が論理値「０」のときにオン、論理
値「１」のときにオフとなる。

【００３２】降圧変換器５４は、入力電圧が５［Ｖ］以
上であるときに電圧を降下させて出力電圧が５［Ｖ］と
なるように作用し、入力電圧が５［Ｖ］未満であるとき
には入力電圧をバイパスさせて、その電圧のまま出力す
る。

【００３３】降圧変換器５４の出力の第２分岐は、ＦＥ
Ｔ５８（第３スイッチ）のソース端子と接続されてお
り、ＦＥＴ５８のドレイン端子は、入力電圧を昇圧して
１２［Ｖ］の電圧を生成する昇圧変換器６０の入力部に
接続されている。

【００３４】昇圧変換器６０は、入力電圧が５〜１２
［Ｖ］の範囲であるときに効率よく１２［Ｖ］の電圧を
生成することができる構成となっている。

【００３５】昇圧変換器６０の出力部は、ＦＥＴ６２
（第２スイッチ）のドレイン端子に接続され、ＦＥＴ６
２のソース端子は１２［Ｖ］の電源Ｖｃ１２と合流して
いる。

【００３６】ＦＥＴ５８およびＦＥＴ６２の各ゲート端
子は、マイコン２０から出力される制御信号Ｃ３と接続
されており、ＦＥＴ５８および６２は制御信号Ｃ３が論
理値「０」のときにオン、論理値「１」のときにオフと
なる。

【００３７】降圧変換器５４の出力の第３分岐は、入力
電圧を降圧し３．３［Ｖ］の電圧を生成する降圧変換器
６４の入力部に接続されており、降圧変換器６４の出力
の第１分岐は、３．３［Ｖ］の電源Ｖｃ３としてＣＰＵ
２０ｂへ電力供給を行う。

【００３８】降圧変換器６４は、入力電圧が３．３
［Ｖ］以上であるときに電圧を降下させて出力電圧が
３．３［Ｖ］となるように制御し、入力電圧が３．３
［Ｖ］未満であるときには入力電圧をバイパスさせて、
その電圧のまま出力する。また、降圧変換器６４は、入
力電圧が３．３〜５［Ｖ］の範囲であるときに効率よく
３．３［Ｖ］電源を生成することができる構成となって
いる。

【００３９】降圧変換器６４の出力の第２分岐は、ＦＥ
Ｔ６６（第３スイッチ）のソース端子と接続されてお
り、ＦＥＴ６６のドレイン端子は、入力電圧を昇圧して
１２［Ｖ］の電圧を生成する昇圧変換器６８の入力部に
接続されている。

【００４０】昇圧変換器６８は、入力電圧が３．３
［Ｖ］未満であるときに効率よく１２［Ｖ］の電圧を生
成することができる構成となっている。

【００４１】昇圧変換器６８の出力部は、ＦＥＴ７０
（第２スイッチ）のドレイン端子に接続され、ＦＥＴ７
０のソース端子は１２［Ｖ］の電源Ｖｃ１２と合流して
いる。

【００４２】ＦＥＴ６６およびＦＥＴ７０の各ゲート端
子は、マイコン２０から出力される制御信号Ｃ４と接続
されており、ＦＥＴ６６および７０は制御信号Ｃ４が論
理値「０」のときにオン、論理値「１」のときにオフと
なる。

【００４３】降圧変換器６４の出力の第３分岐は、ＦＥ
Ｔ７２（第３スイッチ）のソース端子と接続されてお
り、ＦＥＴ７２のドレイン端子は、入力電圧を昇圧して
５［Ｖ］の電圧を生成する昇圧変換器７４の入力部に接
続されている。

【００４４】昇圧変換器７４は、入力電圧が３．３
［Ｖ］未満であるときに効率よく５［Ｖ］の電圧を生成
することができる構成となっている。

【００４５】昇圧変換器７４の出力部は、ＦＥＴ７６
（第２スイッチ）のドレイン端子に接続され、ＦＥＴ７
６のソース端子は５［Ｖ］の電源Ｖｃ５と合流してい
る。

【００４６】ＦＥＴ７２およびＦＥＴ７６の各ゲート端
子は、マイコン２０から出力される制御信号Ｃ４と接続
されており、ＦＥＴ７２および７６は制御信号Ｃ４が論
理値「０」のときにオン、論理値「１」のときにオフと
なる。

【００４７】次に、このように構成される電源分配制御
装置１０の動作について、図３を参照しながら説明す
る。

【００４８】なお、図３に示される処理は、実際上は主
にＣＰＵ２０ｂがプログラム２０ｃに従って行う処理で
あり、微小時間毎に繰り返し実行される。

【００４９】ステップＳ１において、ＡＤＣ２０ａを介
して電源Ｖｂの電圧値を読み込む。

【００５０】次に、ステップＳ２において、読み込んだ
電源Ｖｂの電圧値を規定電圧、すなわち９［Ｖ］および
５［Ｖ］とそれぞれ比較する。電源Ｖｂが９［Ｖ］以上
であるときにはステップＳ３に移り、電源Ｖｂが５〜９
［Ｖ］の範囲であるときにはステップＳ４に移る。電源
Ｖｂが３．３〜５［Ｖ］の範囲であるときにはステップ
Ｓ５に移る。なお、ＣＰＵ２０ｂは、電圧が３．３
［Ｖ］未満では動作しないので、３．３［Ｖ］の電圧比
較判断は不要である。

【００５１】ステップＳ３、つまり電源Ｖｂが９［Ｖ］
以上のときは、制御信号Ｃ１を論理値「０」、制御信号
Ｃ２を論理値「０」、制御信号Ｃ３を論理値「１」、制
御信号Ｃ４を論理値「１」として出力する。これによ
り、ＦＥＴ５０および５２は導通となり、電源Ｖｂの電
力が電源Ｖｃ１２に供給される。このとき、降圧変換器
５４は、９［Ｖ］以上の電源Ｖｂを５［Ｖ］に降圧して
いる。

【００５２】また、ＦＥＴ５６は導通となり、降圧変換
器５４により生成された５［Ｖ］の電圧が電源Ｖｃ５に
供給される。

【００５３】ＦＥＴ５８、６２、６６、７０、７２およ
び７６は遮断となるので、昇圧変換器６０、６８および
７４は、それぞれ入力側と出力側が遮断されることとな
り、電圧生成動作および電力供給を行わない。

【００５４】なお、降圧変換器６４は、降圧変換器５４
により生成された５［Ｖ］の電圧を３．３［Ｖ］に降圧
して電源Ｖｃ３へ供給する。電源Ｖｃ３は、降圧変換器
６４と直接接続されているので、電源供給経路が変わる
ことなく常に降圧変換器６４から電源供給を受ける。

【００５５】このようにステップＳ３においては、電源
Ｖｃ１２は電源ＶｂとＦＥＴ５０、５２を介して導通し
ているので、電源Ｖｂの電力が低損失で供給される。電
源Ｖｃ５はＦＥＴ５６を介して降圧変換器５４の出力部
と接続されており、降圧変換器５４が生成する電圧の供
給を受けることができる。

【００５６】また、昇圧変換器６０、６８、７４はＦＥ
Ｔ６２、７０、７６によって出力部が遮断されているの
で無負荷となっている。一般に、昇圧変換器６０、６
８、７４は無負荷でも多少の電力損失があるが、入力部
をＦＥＴ５８、６６、７２により遮断することによって
この電力損失を防止している。

【００５７】ステップＳ４、つまり、電源Ｖｂが５〜９
［Ｖ］の範囲であるときは、制御信号Ｃ１を論理値
「１」、制御信号Ｃ２を論理値「０」、制御信号Ｃ３を
論理値「０」、制御信号Ｃ４を論理値「１」として出力
する。これにより、ＦＥＴ５０および５２は遮断とな
り、電源Ｖｂと電源Ｖｃ１２は遮断される。このとき、
降圧変換器５４は、５〜９［Ｖ］の電源Ｖｂを５［Ｖ］
に降圧している。

【００５８】また、前記ステップＳ３と同様に、ＦＥＴ
５６は導通となり、降圧変換器５４により生成された５
［Ｖ］の電圧が電源Ｖｃ５に供給される。

【００５９】さらに、ＦＥＴ５８および６２は導通とな
り、昇圧変換器６０が動作する。昇圧変換器６０は、降
圧変換器５４により生成された５［Ｖ］の電圧を１２
［Ｖ］に昇圧して電源Ｖｃ１２に供給する。

【００６０】ここで、電源Ｖｃ１２は降圧変換器５４お
よび昇圧変換器６０の直列接続によって電源が供給され
ている。降圧変換器５４は、無負荷状態より負荷電流が
ある状態の方が変換効率がよいので、降圧変換器５４は
高効率で動作することができる。

【００６１】降圧変換器６４は、前記ステップＳ３と同
様に、降圧変換器５４により生成された５［Ｖ］の電圧
を３．３［Ｖ］に降圧して電源Ｖｃ３へ供給する。

【００６２】このようにステップＳ４においては、電源
Ｖｂの電圧が５〜９［Ｖ］の範囲であっても、電源Ｖｃ
１２には、昇圧変換器６０を介して１２［Ｖ］の電圧が
供給される。また、昇圧変換器６０の入力は降圧変換器
５４によって５［Ｖ］となっているので、電圧変換を効
率よく行うことができる。

【００６３】ステップＳ５、つまり、電源Ｖｂが３．３
〜５［Ｖ］の範囲であるときは、制御信号Ｃ１を論理値
「１」、制御信号Ｃ２を論理値「１」、制御信号Ｃ３を
論理値「１」、制御信号Ｃ４を論理値「０」として出力
する。これにより、ＦＥＴ５０、５２、５６、５８およ
び６２は遮断となり、電源Ｖｂと電源Ｖｃ１２との間お
よび昇圧変換器６０の出力と電源Ｖｃ１２との間が遮断
される。

【００６４】ＦＥＴ５６は遮断となるので、降圧変換器
５４の出力部と電源Ｖｃ５は遮断される。

【００６５】降圧変換器６４は、降圧変換器５４から出
力された３．３〜５［Ｖ］の電圧を３．３［Ｖ］に降圧
して電源Ｖｃ３へ供給する。

【００６６】また、ＦＥＴ６６および７０は導通とな
り、昇圧変換器６８が動作する。昇圧変換器６８は、降
圧変換器６４により生成された３．３［Ｖ］の電圧を１
２［Ｖ］に昇圧して電源Ｖｃ１２に供給する。

【００６７】ＦＥＴ７２および７６は導通となり、昇圧
変換器７４が動作する。昇圧変換器７４は、降圧変換器
６４が生成する３．３［Ｖ］の電圧を５［Ｖ］に昇圧し
て電源Ｖｃ５に供給する。

【００６８】ここで、電源Ｖｃ１２は降圧変換器５４、
降圧変換器６４および昇圧変換器６８の直列接続によっ
て電源が供給され、電源Ｖｃ５は降圧変換器５４、降圧
変換器６４および昇圧変換器７４の直列接続によって電
源が供給されている。このうち、降圧変換器５４は、電
圧をダイオードなどのバイパス素子によって、電源Ｖｂ
の電圧３．３〜５［Ｖ］をそのまま出力している。従っ
て、降圧変換器５４による電力損失は低レベルに抑えら
れる。降圧変換器６４は、無負荷状態より負荷電流があ
る状態の方が変換効率がよいので、降圧変換器６４は高
効率で動作することができる。

【００６９】このようにステップＳ５においては、電源
Ｖｂの電圧が３．３〜５［Ｖ］の範囲であっても、電源
Ｖｃ１２および電源Ｖｃ５には、それぞれ昇圧変換器６
８および７４を介して１２［Ｖ］および５［Ｖ］の電圧
が供給される。このとき昇圧変換器６８および７４の入
力は降圧変換器６４によって３．３［Ｖ］となっている
ので、効率よく電圧変換ができる。

【００７０】また、昇圧変換器６０は、ＦＥＴ５８およ
び６２により入力部および出力部が遮断されているの
で、昇圧変換器６０による電力損失が全くない。

【００７１】なお、ＣＰＵ２０ｂは、ステップＳ１〜Ｓ
５の処理の他に、上述のとおり第１入力インターフェー
ス２４に基づく第１出力インターフェース２６の制御お
よび第２入力インターフェース３０に基づく第２出力イ
ンターフェース３２の制御を行う。

【００７２】このように第１の実施形態に係る電源分配
制御装置１０および制御方法によれば、１つの電圧源で
あるバッテリ１２から複数の電圧を生成することがで
き、また、バッテリ１２が放電することによって出力電
圧が低下し、モータドライバ２８を駆動するために必要
な９［Ｖ］を下回っても、昇圧変換器６０または昇圧変
換器６８によって１２［Ｖ］電源を生成して、モータド
ライバ２８に電力供給することができる。

【００７３】バッテリ１２がさらに放電して出力電圧が
第１および第２入力インターフェース２４、３０および
第１および第２出力インターフェース２６、３２を駆動
するために必要な５［Ｖ］を下回っても昇圧変換器７４
によって５［Ｖ］電源を生成して、第１および第２入力
インターフェース２４、３０および第１および第２出力
インターフェース２６、３２に電力供給することができ
る。

【００７４】各電圧を供給する電源、すなわち１２
［Ｖ］の電源Ｖｃ１２、５［Ｖ］の電源Ｖｃ５、３．３
［Ｖ］の電源Ｖｃ３は、電力を供給する変換器が１つに
なるように制御されており、複数の電力供給源が互いに
競合することがない。例えば、電源Ｖｃ５には電力供給
源として降圧変換器５４または昇圧変換器７４のいずれ
か一方のみが接続されることとなり、降圧変換器５４と
昇圧変換器７４のそれぞれの出力が短絡することはな
い。

【００７５】バッテリ１２を１つにすることができるの
で、バッテリ１２の搭載スペースを狭くすることができ
るとともに低コストになる。さらに、メンテナンスの手
間を軽減できる。

【００７６】スイッチ素子としてＦＥＴを用いているの
で、ＦＥＴの特性上、ＦＥＴの開閉動作に要する駆動電
力は極めて小さい。

【００７７】昇圧変換器６０および６８が生成する電圧
は、１２［Ｖ］に限らず、９〜１２［Ｖ］の範囲の任意
の電圧でもよい。

【００７８】さらに、第１の実施形態に係る電源分配制
御装置１０では、電源Ｖｃ１２、Ｖｃ５、Ｖｃ３の３種
類の電源を生成および供給する例について示したが、電
源の種類は４種類以上であってもよい。例えば、電源Ｖ
ｃ１２、Ｖｃ５、Ｖｃ３に加えて２［Ｖ］の電源Ｖｃ２
が必要であるときには、降圧変換器６４と電源Ｖｃ３と
の間にスイッチ素子としてＦＥＴを設けるとともに降圧
変換器６４の出力の第４分岐を設け、この第４分岐に２
［Ｖ］を生成する降圧変換器を配設する。この２［Ｖ］
を生成する降圧変換器の出力に２［Ｖ］からそれぞれ１
２［Ｖ］、５［Ｖ］、３．３［Ｖ］を生成する３つの昇
圧変換器を設ける。この３つの昇圧変換器の入力部およ
び出力部にスイッチ素子としてのＦＥＴを設けて、これ
らのＦＥＴをＣＰＵ２０ｂの制御信号により開閉制御す
ればよい。

【００７９】制御信号Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３およびＣ４と各
ＦＥＴのゲート端子との間に、適当な増幅器を配設して
もよい。

【００８０】制御信号Ｃ１〜Ｃ４は、それぞれ独立した
信号線として設けられている必要はなく、例えば、電源
Ｖｂの電圧レベルをコード信号として１本のシリアル信
号線により供給し、電源制御回路１６において適当なデ
コード回路によって各ＦＥＴに信号分配してもよい。

【００８１】次に、本発明に係る電源分配制御装置およ
び制御方法の第２の実施形態例を図４および図５を参照
しながら説明する。

【００８２】第２の実施形態に係る電源分配制御装置お
よび制御方法では、ＣＰＵ２０ｂは５［Ｖ］で駆動し、
３．３［Ｖ］を使用する箇所がないものとする。従っ
て、図４に示すように、電源制御回路１６ａは、電源Ｖ
ｃ１２およびＶｃ５の２つの電源だけを生成する。具体
的には、第１の実施形態における電源制御回路１６の降
圧変換器６４、昇圧変換器６８および７４、ＦＥＴ５
６、６６、７０、７２、７６が不要となる。降圧変換器
５４と電源Ｖｃ５はＦＥＴを介することなく直接接続さ
れている。

【００８３】さらに、マイコン２０は制御信号Ｃ１およ
びＣ３を出力する。なお、第１の実施形態における制御
信号Ｃ２およびＣ４は不要である。

【００８４】電源制御回路１６ａにおいて、上記した電
源制御回路１６と同一の構成要素には同一の参照符号を
付して、その詳細な説明は省略する。

【００８５】第２の実施形態においては、使用する電源
の種類が電源Ｖｃ１２と電源Ｖｃ５の２つだけなので、
電源Ｖｃ１２を用いるモータドライバ２８が最大電圧使
用部（第１電力使用部）であり、電源Ｖｃ５を用いる第
１、第２入力インターフェース２４、３０及び第１、第
２出力インターフェース２６、３２が最小電圧使用部
（第２電力使用部）となる。

【００８６】次に、マイコン２０によって行う電源分配
制御方法について、図５を参照しながら説明する。

【００８７】図５のステップＳ１０１において、ＡＤＣ
２０ａを介して電源Ｖｂの電圧値を読み込む。

【００８８】次に、ステップＳ１０２において、読み込
んだ電源Ｖｂの電圧値を規定電圧、すなわち９［Ｖ］と
比較する。電源Ｖｂが９［Ｖ］以上であるときにはステ
ップＳ１０３に移り、電源Ｖｂが５〜９［Ｖ］の範囲で
あるときにはステップＳ１０４に移る。

【００８９】ステップＳ１０３、つまり電源Ｖｂが９
［Ｖ］以上のときは、制御信号Ｃ１を論理値「０」、制
御信号Ｃ３を論理値「１」として出力する。これによ
り、ＦＥＴ５０および５２は導通となり、電源Ｖｂの電
力が電源Ｖｃ１２に供給される。このとき、降圧変換器
５４は、９［Ｖ］以上の電源Ｖｂを５［Ｖ］に降圧して
いる。

【００９０】ＦＥＴ５８、６２は遮断となるので、昇圧
変換器６０は、それぞれ入力側と出力側が遮断されるこ
ととなり、電圧生成動作および電力供給を行わない。

【００９１】なお、降圧変換器５４は、５［Ｖ］の電圧
を電源Ｖｃ５へ供給する。電源Ｖｃ５は、降圧変換器５
４と直接接続されているので、電源供給経路が変わるこ
となく常に降圧変換器５４から電源供給を受ける。

【００９２】このようにステップＳ１０３においては、
電源Ｖｃ１２は電源ＶｂとＦＥＴ５０、５２を介して導
通しているので、電源Ｖｂの電力が低損失で供給され
る。

【００９３】また、昇圧変換器６０はＦＥＴ６２、７０
によって入力部、出力部とも遮断されているので電力損
失がない。

【００９４】ステップＳ１０４、つまり、電源Ｖｂが５
〜９［Ｖ］の範囲であるときは、制御信号Ｃ１を論理値
「１」、制御信号Ｃ３を論理値「０」として出力する。
これにより、ＦＥＴ５０および５２は遮断となり、電源
Ｖｂと電源Ｖｃ１２は遮断される。このとき、降圧変換
器５４は、５〜９［Ｖ］の電源Ｖｂを５［Ｖ］に降圧し
ている。

【００９５】また、ＦＥＴ５８および６２は導通とな
り、昇圧変換器６０が動作する。昇圧変換器６０は、降
圧変換器５４が生成する５［Ｖ］の電圧を１２［Ｖ］に
昇圧して電源Ｖｃ１２に供給する。

【００９６】降圧変換器５４は、ステップＳ１０３と同
様に、５［Ｖ］電源を電源Ｖｃ５へ供給する。

【００９７】このようにステップＳ１０４においては、
電源Ｖｂの電圧が５〜９［Ｖ］の範囲であっても、電源
Ｖｃ１２には、昇圧変換器６０を介して１２［Ｖ］の電
圧が供給される。また、昇圧変換器６０の入力は降圧変
換器５４によって５［Ｖ］となっているので、電圧変換
を効率よく行うことができる。

【００９８】第２の実施形態においては、制御信号Ｃ１
およびＣ３は常に逆論理なので、いずれか一方の制御信
号だけを用いて、他方は反転回路により生成するように
してもよい。

【００９９】上述の第１および第２の実施形態において
は、各ＦＥＴは、トランジスタまたはサイリスタ等の半
導体素子や機械的な接点を有するリレーで置き換えても
よい。

【０１００】電源切換時の限界的な状態（例えば、電源
Ｖｂがちょうど５［Ｖ］のとき）で、多少のノイズによ
ってＦＥＴが頻繁に開閉動作する、所謂、チャタリング
現象を防止するためには、電源切換処理にヒステリシス
性をもたせるようにしてもよい。

【０１０１】降圧変換器５４、６４および昇圧変換器６
０、６８、７４は、図６Ａに示すように、１つのユニッ
ト２００で構成されていてもよいし、図６Ｂに示すよう
に、複数の素子から構成される素子群２０２であっても
よい。この素子群２０２の素子としては変換ＩＣ２０
４、コンデンサ２０６、コイル２０８、ダイオード２１
０等を挙げることができる。

【０１０２】電源Ｖｂの電圧を検出する手段は、ＡＤＣ
２０ａやマイコン２０を用いたデジタル的な検出手段に
限らず、コンパレータを用いたアナログ回路で構成して
もよい。

【０１０３】上述の第１および第２の実施形態例は、少
ない電力で、より長い距離を走行することを競う競技用
車両に適用してもよい。

【０１０４】なお、この発明に係る電源分配制御装置お
よび制御方法は、上述の実施形態例に限らず、この発明
の要旨を逸脱することなく、種々の構成およびステップ
を採り得ることはもちろんである。

【０１０５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る電源
分配制御装置および制御方法によれば１つの電力供給源
から複数の異なる電圧を生成できるとともに電力供給源
の電圧が低下したときでも複数の異なる電圧を確保する
ことができるという効果が達成される。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態における電動車両に対して適用
される電源分配制御装置の機能を示すブロック図であ
る。

【図２】第１の実施形態における電源制御回路のブロッ
ク図である。

【図３】第１の実施形態における電源分配制御方法の手
順を示すフローチャートである。

【図４】第２の実施形態における電源制御回路のブロッ
ク図である。

【図５】第２の実施形態における電源分配制御方法の手
順を示すフローチャートである。

【図６】図６Ａは、昇圧変換器または降圧変換器を単一
のユニットにより構成した例を示す説明図であり、図６
Ｂは、昇圧変換器または降圧変換器を素子群により構成
した例を示す説明図である。

【符号の説明】

１０…電源分配制御装置 １２…バッテリ １４…平滑回路 １６、１６ａ…電
源制御回路 ２０…マイコン ２０ａ…ＡＤＣ ２０ｂ…ＣＰＵ ２０ｃ…プログラ
ム ５０、５２、５６、５８、６２、６６、７０、７２、７
６…ＦＥＴ ５４、６４…降圧変換器 ６０、６８、７４
…昇圧変換器 １００…電動車両 １０２…モータ Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４…制御信号 Ｖｂ、Ｖｃ１２、
Ｖｃ５、Ｖｃ３…電源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 合葉 司 埼玉県狭山市新狭山１−10−１ ホンダエ ンジニアリング株式会社内 (72)発明者 能島 章央 埼玉県狭山市新狭山１−10−１ ホンダエ ンジニアリング株式会社内 (72)発明者 深澤 英樹 埼玉県狭山市新狭山１−10−１ ホンダエ ンジニアリング株式会社内 Ｆターム(参考） 5H115 PC06 PG04 PI16 PI29 PI30 PO01 PU11 PV24 QN03 QN08 SE06 TI05 TU04

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】最大電圧を使用する１つの第１電力使用
   部、最小電圧を使用する１つの第２電力使用部および１
   以上の制御電圧の中間電圧を使用する１以上の第３電力
   使用部に電力供給源から電力を分配して供給する電源分
   配制御装置において、 前記電力供給源を基準にして直列に接続され、制御電圧
   を順次降下させ、前記第３電力使用部および前記第２電
   力使用部の制御電圧を生成して供給する降圧変換器と、 前記降圧変換器の各出力部に接続され、前記降圧変換器
   の出力電圧よりも高い制御電圧で動作する前記第１電力
   使用部および前記第３電力使用部のそれぞれの制御電圧
   を生成する１以上の昇圧変換器と、 前記電力供給源と前記第１電力使用部との間、並びに前
   記第３電力使用部の制御電圧を生成する前記降圧変換器
   と前記第３電力使用部との間に設けられ、制御信号によ
   り開閉可能な１以上の第１スイッチと、 前記第１電力使用部の制御電圧を生成する前記昇圧変換
   器と前記第１電力使用部との間、並びに前記第３電力使
   用部の制御電圧を生成する前記昇圧変換器と前記第３電
   力使用部との間に設けられ、制御信号により開閉可能な
   １以上の第２スイッチと、 前記第１および第２スイッチと制御信号を伝達する信号
   線によって接続され、前記電力供給源の電圧を監視し、
   該電圧に応じて前記第１および第２スイッチをそれぞれ
   遮断または導通させる電源切換制御部とを有することを
   特徴とする電源分配制御装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の電源分配制御装置におい
   て、 前記電源切換制御部は、前記電力供給源の電圧が規定電
   圧より低下したときに、前記第１スイッチのうち前記規
   定電圧より高い制御電圧で動作する前記第１電力使用部
   および前記第３電力使用部に接続されている第１スイッ
   チを遮断させるとともに他の第１スイッチを導通させ、
   前記第２スイッチのうち前記規定電圧より高い制御電圧
   で動作する前記第１電力使用部および前記第３電力使用
   部に接続されている第２スイッチを導通させるとともに
   他の第２スイッチを遮断させることを特徴とする電源分
   配制御装置。
3. 【請求項３】請求項１または２記載の電源分配制御装置
   において、 前記第１および第２スイッチは、ＦＥＴ素子であること
   を特徴とする電源分配制御装置。
4. 【請求項４】請求項１〜３のいずれか１項に記載の電源
   分配制御装置において、 前記昇圧変換器の入力部に制御信号により開閉可能な第
   ３スイッチを設け、前記第３スイッチは、対応する前記
   昇圧変換器の出力部に接続された前記第２スイッチと同
   時に導通および遮断されることを特徴とする電源分配制
   御装置。
5. 【請求項５】電力供給源と第１電力使用部との間に備え
   られ、制御信号により開閉可能な第１スイッチと、 入力部が前記電力供給源に接続され、出力部が第２電力
   使用部に接続され、入力部の電圧を規定電圧に降圧させ
   て出力部から出力する降圧変換器と、 入力部が前記降圧変換器の出力部に接続され、入力部の
   電圧を昇圧し出力部から出力する昇圧変換器と、 前記昇圧変換器の出力部と前記第１電力使用部との間に
   備えられ、制御信号により開閉可能な第２スイッチと、 前記第１および第２スイッチと制御信号を伝達する信号
   線によって接続され、前記電力供給源の電圧を監視し、
   該電圧が前記規定電圧より大であるとき前記第１スイッ
   チを導通させるとともに前記第２スイッチを遮断し、前
   記電力供給源の電圧が前記規定電圧より小であるとき前
   記第１スイッチを遮断させるとともに前記第２スイッチ
   を導通させる電源切換制御部とを有することを特徴とす
   る電源分配制御装置。
6. 【請求項６】電力供給源の電圧を監視するステップと、 前記電力供給源の電圧が規定電圧より大であるとき前記
   電力供給源と第１電力使用部との間を導通させるととも
   に、前記電力供給源の電圧を降圧させる降圧変換器の出
   力電圧に基づいて電圧を昇圧させる昇圧変換器と前記第
   １電力使用部との間を遮断するステップと、 前記電力供給源の電圧が前記規定電圧より小であるとき
   前記電力供給源と前記第１電力使用部との間を遮断させ
   るとともに、前記昇圧変換器と前記第１電力使用部との
   間を導通させるステップと、 前記降圧変換器により第２電力使用部へ電力を供給する
   ステップとを有することを特徴とする電源分配制御方
   法。