JP2003348760A

JP2003348760A - 放電回路、および放電制御方法

Info

Publication number: JP2003348760A
Application number: JP2002148991A
Authority: JP
Inventors: Makoto Motono; 誠本野
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-05-23
Filing date: 2002-05-23
Publication date: 2003-12-05
Anticipated expiration: 2022-05-23
Also published as: JP3894044B2

Abstract

(57)【要約】【課題】電池電圧を正確に測定して電池電圧が基準電
圧になるまで電池に蓄積された電力を放電する放電回路
を提供する。【解決手段】放電回路１０は、電圧検出手段３と、放
電手段７と、カレントトランス８と、放電抵抗９とを備
える。カレントトランス８は、電池電圧Ｅの配線抵抗１
１，１２による電圧降下を補償する。電圧検出手段３
は、カレントトランス８によって電圧降下分を補償され
た本来の電池電圧Ｅを検出する。放電手段７は、電圧検
出手段３によって検出された電池電圧Ｅが基準電圧Ｅ０
に一致するまで電池１３に蓄積された電力を放電する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電池電圧が基準
電圧に一致するまで電池に蓄積された電力を放電する放
電回路および放電制御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近、環境に配慮した自動車としてハイ
ブリッド自動車（ＨｙｂｒｉｄＶｅｈｉｃｌｅ）およ
び電気自動車（ＥｌｅｃｔｒｉｃＶｅｈｉｃｌｅ）が
大きな注目を集めている。そして、ハイブリッド自動車
は、一部、実用化されている。

【０００３】このハイブリッド自動車は、従来のエンジ
ンに加え、直流電源とインバータとインバータによって
駆動されるモータとを動力源とする自動車である。つま
り、エンジンを駆動することにより動力源を得るととも
に、直流電源からの直流電圧をインバータによって交流
電圧に変換し、その変換した交流電圧によりモータを回
転することによって動力源を得るものである。また、電
気自動車は、直流電源とインバータとインバータによっ
て駆動されるモータとを動力源とする自動車である。

【０００４】このようなハイブリッド自動車または電気
自動車においては、複数の電池を直列に接続した直流電
源から直流電圧をインバータに供給し、インバータは、
供給された直流電圧を交流電圧に変換してモータを駆動
する。そして、直流電源は、複数の電池の各々が有する
電池容量（ＳＯＣ：ＳｔａｔｅＯｆＣｈａｒｇｅ）
を相互に等しくする均等化回路を備えている。

【０００５】すなわち、ハイブリッド自動車または電気
自動車は、特開２００２−８７３２号公報に開示された
直流電源を搭載している。図８を参照して、特開２００
２−８７３２号公報に開示された直流電源について説明
する。

【０００６】直流電源３００は、電池３０１Ａ，３０１
Ｂ，・・・，３０１Ｎと、バイパス抵抗３０２と、スイ
ッチ３０３と、電圧検出回路３０４と、マイクロコンピ
ュータ５とを備える。バイパス回路３０２、スイッチ３
０３および電圧検出回路３０４は、電池３０１Ａ，３０
１Ｂ，・・・，３０１Ｎの各々に対して設けられる。バ
イパス抵抗３０２およびスイッチ３０３は、電池３０１
Ａ，３０１Ｂ，・・・，３０１Ｎの各々に対して並列に
接続される。

【０００７】電圧検出回路３０４は、電池３０１Ａ，３
０１Ｂ，・・・，３０１Ｎの各々の電池電圧を検出し、
その検出した電池電圧をマイクロコンピュータ３０５へ
出力する。マイクロコンピュータ３０５は、各電圧検出
回路４から受ける電池３０１Ａ，３０１Ｂ，・・・，３
０１Ｎの各電圧データ、直流電源３００の充放電電流を
検出する電流センサー（図示せず）から受ける電流デー
タ、直流電源３００の温度を検出する温度センサー（図
示せず）から受ける温度データに基づいて、直流電源３
００を構成する各電池３０１Ａ，３０１Ｂ，・・・，３
０１ＮのＳＯＣを算出し、その算出したＳＯＣに基づい
て直流電源３００の充放電を制御する。

【０００８】より具体的には、マイクロコンピュータ３
０５は、電池３０１Ａ，３０１Ｂ，・・・，３０１Ｎに
おける電池電圧の変動が小さい場合には、電池間の電圧
差に基づいて電圧差が大きい電池のみスイッチ３０３を
閉じてバイパス抵抗３０２を介して放電を行ない、電池
３０１Ａ，３０１Ｂ，・・・，３０１Ｎにおける電池電
圧の変動が大きい場合には、電池間のＳＯＣ差に基づい
てＳＯＣ差が大きい電池のみスイッチ３０３を閉じてバ
イパス抵抗３０２を介して放電を行なう。

【０００９】このようにして、複数の電池の各々が有す
る電池容量が均等化される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、特開２００２
−８７３２号公報に開示された直流電源においては、各
電池電圧を検出する際に、電池と電圧検出回路との間の
配線抵抗による電圧降下を考慮せずに電池電圧を検出し
ており、正確な電池電圧を検出することが困難である。
その結果、複数の電池を直列に接続した場合に各電池に
流れる均等化電流を大きくすることができないという問
題がある。

【００１１】そこで、この発明は、かかる問題を解決す
るためになされたものであり、その目的は、電池電圧を
正確に測定して電池電圧が所定電圧になるまで電池に蓄
積された電力を放電する放電回路を提供することであ
る。

【００１２】また、この発明の別の目的は、電池電圧を
正確に測定して電池電圧が所定電圧になるまで電池に蓄
積された電力を放電する放電回路における放電動作を制
御する放電制御方法を提供することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段および発明の効果】この発
明によれば、放電回路は、単一電池の電池電圧を検出す
る電圧検出手段と、電圧検出手段により検出される電池
電圧の配線抵抗による電圧降下を補償する電圧補償手段
と、電圧検出手段により検出された電池電圧が所定電圧
よりも高いとき検出された電池電圧が所定電圧に一致す
るまで電池に蓄積された電力を放電させる放電手段とを
備える。

【００１４】好ましくは、電圧補償手段は、放電電流に
比例した電圧を補償する。好ましくは、電圧補償手段
は、定電圧源から成る。

【００１５】この発明による放電回路においては、電圧
補償手段は、電池電圧の配線抵抗による電圧降下分を補
償し、電圧検出手段は、配線抵抗による電圧降下を補償
された本来の電池電圧を検出する。そして、検出された
電池電圧が所定電圧よりも高いとき電池電圧が所定電圧
に一致するまで電池に蓄積された電力が放電される。

【００１６】したがって、この発明によれば、配線抵抗
による電圧降下を除去して電池電圧を正確に検出でき
る。その結果、複数の電池の各々から出力される直流電
流を大きくして複数の電池の電圧を均等化できる。

【００１７】また、放電電流に比例した電圧を補償する
ことにより、実際に流れる電流に比例した電圧降下を補
償できる。

【００１８】さらに、電圧補償手段として定電圧源を用
いることにより放電回路を小型化できる。

【００１９】また、この発明によれば、放電回路は、単
一電池の電池電圧を検出する電圧検出手段と、電圧検出
手段により検出された電池電圧が所定電圧よりも高いと
き検出された電池電圧が所定電圧に一致するまで電池に
蓄積された電力を放電させる放電手段とを備え、電圧検
出手段は、放電手段と同じ回路内に設けられる。

【００２０】電圧検出手段および放電手段が１つの回路
内に設けられ、電池電圧を検出する動作、および検出さ
れた電池電圧が所定電圧に一致するまで電池に蓄積され
た電力を放電する放電動作が１つの回路において行なわ
れる。

【００２１】したがって、この発明によれば、電池に蓄
積された電力の放電を迅速に行なうことができる。ま
た、放電回路をコンパクト化できる。

【００２２】さらに、この発明によれば、放電制御方法
は、単一の電池に蓄積された電力を放電させる放電回路
における放電動作を制御する放電制御方法であって、単
一の電池から放電回路に流れる電流に比例した電圧降下
を補償して電池の電池電圧を検出するステップと、検出
された電池電圧が所定電圧よりも高いとき検出された電
池電圧が所定電圧に一致するまで電池に蓄積された電力
を放電させるステップとを含む。

【００２３】放電回路に流れる電流量に応じて放電回路
における放電動作が制御される。したがって、この発明
によれば、放電回路に実際に流れる電流量によって放電
動作を制御できる。

【００２４】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図面
を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または
相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

【００２５】図１を参照して、この発明の実施の形態に
よる放電回路１０は、電圧検出手段３と、放電手段７
と、カレントトランス８と、放電抵抗９とを備える。電
圧検出手段３は、直列に接続された抵抗１，２から成
る。抵抗１，２は、それぞれ一定の抵抗値を有し、抵抗
１の抵抗値と抵抗２の抵抗値との比は、たとえば、抵抗
１の抵抗値：抵抗２の抵抗値＝１：１０に設定される。

【００２６】放電手段７は、ツェナーダイオード４と、
比較器５と、スイッチ６とを含む。ツェナーダイオード
４は、基準電圧Ｅ０を比較器５の他方端子へ出力する。
比較器５は、ノードＮ４における電圧Ｖ１を一方端子に
受け、ツェナーダイオード４からの基準電圧Ｅ０を他方
端子に受ける。そして、比較器５は、電圧Ｖ１を基準電
圧Ｅ０と比較し、電圧Ｖ１が基準電圧Ｅ０よりも高いと
きＨ（論理ハイ）レベルの信号をスイッチ６へ出力し、
電圧Ｖ１が基準電圧Ｅ０以下であるときＬ（論理ロー）
レベルの信号をスイッチ６へ出力する。スイッチ６は、
比較器５からのＨレベルの信号に応じてオンされ、比較
器５からのＬレベルの信号に応じてオフされる。

【００２７】カレントトランス８および電圧検出手段３
の抵抗１，２は、ノードＮ１とノードＮ２との間に直列
に接続され、カレントトランス８は、ノードＮ１側に配
置される。そして、カレントトランス８は、電池１３か
らの放電電流Ｉに比例した電圧Ｖｃを発生する。この場
合、電圧Ｖｃは、ノードＮ１からノードＮ３に向かって
高くなる極性を有し、カレントトランス８のコイルは、
このような電圧Ｖｃを発生する方向に巻かれている。

【００２８】放電回路１０は、配線抵抗１１，１２を介
して電池１３と接続される。配線抵抗１１は、配線抵抗
１２の抵抗値ｒと同じ抵抗値ｒを有する。電池１３から
の放電電流Ｉは、電池１３、配線抵抗１１、放電抵抗
９、スイッチ６および配線抵抗１２から成る経路を流
れ、カレントトランス８および電圧検出手段３の抵抗
１，２を介してノードＮ１からノードＮ２に到る経路に
は流れない。これは、電圧検出手段３は、電流が流れな
い状態で電圧を検出する必要があるからである。

【００２９】放電電流Ｉが矢印１４の方向に流れると、
ノードＮ１とノードＮ２との間に印加される電圧Ｖ２
は、電池１３の本来の電池電圧Ｅよりも配線抵抗１１，
１２による電圧降下分だけ低いＥ−２Ｉｒになる。この
発明においては、配線抵抗１１，１２の抵抗値ｒを予め
測定し、カレントトランス８が発生する電圧Ｖｃが配線
抵抗１１，１２による電圧降下分２Ｉｒに等しくなるよ
うにカレントトランス８のコイルの巻数を決定する。し
たがって、カレントトランス８は、ノードＮ３における
電圧がノードＮ１における電圧よりも高くなる方向に電
圧Ｖｃ＝２Ｉｒを発生し、ノードＮ３とノードＮ２との
間には、ノードＮ１とノードＮ２との間に印加される電
圧Ｅ−２Ｉｒよりも電圧Ｖｃ＝２Ｉｒだけ高い電圧Ｖ３
＝Ｅ−２Ｉｒ＋２Ｉｒ＝Ｅが印加される。つまり、ノー
ドＮ３とノードＮ２との間には、電池１３の本来の電池
電圧Ｅが印加される。

【００３０】このように、カレントトランス８は、配線
抵抗１１，１２による電圧降下を補償する機能を果た
し、電圧補償手段を構成する。上述したように、カレン
トトランス８は、放電電流Ｉに比例した電圧Ｖｃを発生
するので、放電電流Ｉが配線抵抗１１，１２を流れるこ
とによる電圧降下を補償することができる。その結果、
電圧検出手段３には、電池１３の本来の電池電圧Ｅが印
加される。

【００３１】抵抗１の抵抗値と抵抗２の抵抗値との比
は、上述したように１：１０に設定されるので、ノード
Ｎ４とノードＮ２との間に印加される電圧Ｖ４は、Ｖ４
＝０．９Ｅ≒Ｅである。抵抗１の抵抗値に対する抵抗２
の抵抗値の比をさらに大きくし、抵抗１の抵抗値：抵抗
２の抵抗値＝１：１００に設定すれば、ノードＮ４とノ
ードＮ２との間の電圧Ｖ４をさらに電池電圧Ｅに近づけ
ることができる。したがって、電圧検出手段３は、電池
１３の本来の電池電圧Ｅを検出し、その検出した電池電
圧Ｅを比較器５の一方端子へ出力する。

【００３２】そうすると、比較器５は、その一方端子に
電圧検出手段３から電池電圧Ｅを受け、他方端子にツェ
ナーダイオード４から基準電圧Ｅ０を受ける。そして、
比較器５は、電池電圧Ｅを基準電圧Ｅ０と比較し、電池
電圧Ｅが基準電圧Ｅ０よりも高いときＨレベルの信号を
スイッチ６へ出力し、電池電圧Ｅが基準電圧Ｅ０以下で
あるときＬレベルの信号をスイッチ６へ出力する。

【００３３】スイッチ６は、Ｈレベルの信号に応じてオ
ンされ、Ｌレベルの信号に応じてオフされるので、放電
手段７は、電池電圧Ｅが基準電圧Ｅ０よりも高いとき放
電電流Ｉを電池１３、配線抵抗１１、放電抵抗９、スイ
ッチ６、および配線抵抗１２から成る経路に流して電池
１３に蓄積された電力を放電させ、電池電圧Ｅが基準電
圧Ｅ０に等しくなった時点で放電を停止する。

【００３４】このように、放電回路１０は、電池電圧Ｅ
の配線抵抗１１，１２による電圧降下を正確に補償し、
電池電圧Ｅが基準電圧Ｅ０よりも高いとき電池電圧Ｅが
基準電圧Ｅ０に一致するまで電池１３に蓄積された電力
を放電させる。

【００３５】図２を参照して、放電回路１０における放
電方法について説明する。放電動作がスタートすると、
電池１３から放電回路１０に流れる電流Ｉに比例した電
圧降下を補償して電池１３の電池電圧Ｖ４が検出される
（ステップＳ１）。そして、電池電圧Ｖ４が所定電圧よ
りも高いか否かが判定され（ステップＳ２）、電池電圧
Ｖ４が所定電圧よりも高いとき、電池電圧Ｖ４が所定電
圧に一致するまで電池１３に蓄積された電力が放電され
る（ステップＳ３）。そして、ステップＳ３の後、また
はステップＳ２において電池電圧Ｖ４が所定電圧よりも
高くないと判定されたとき、放電動作が終了する。

【００３６】したがって、放電回路１０は、図２に示す
フローチャートに従って電池１３に蓄積された電力の放
電動作を制御する。図２に示すフローチャートにおいて
は、電池１３から放電回路１０に流れる電流Ｉに比例し
て配線抵抗１１，１２による電池電圧の電圧降下が補償
され、その補償された電池電圧に基づいて放電動作が制
御されるので、放電回路１０は、放電回路１０に流れる
電流量に応じて電池１３に蓄積された電力の放電動作を
制御する。したがって、この発明による放電制御方法
は、放電回路に流れる電流量に応じて電池に蓄積された
電力の放電動作を制御することを特徴とする。

【００３７】また、この発明による放電回路は、図３に
示す放電回路２０であってもよい。図３を参照して、放
電回路２０は、放電回路１０のカレントトランス８を電
圧補償手段１７および反転器１８に代えたものであり、
その他は放電回路１０と同じである。電圧補償手段１７
は、ＮＰＮトランジスタ１４，１５と定電圧源１６とか
ら成る。

【００３８】ＮＰＮトランジスタ１４は、ノードＮ１と
ノードＮ４との間に接続される。ＮＰＮトランジスタ１
５および定電圧源１６は、ノードＮ１とノードＮ４との
間に直列に接続される。そして、ＮＰＮトランジスタ１
４は、ＮＰＮトランジスタ１５および定電圧源１６に対
して並列に接続される。

【００３９】ＮＰＮトランジスタ１４は、そのベースに
反転器１８からの信号を受け、ＮＰＮトランジスタ１５
は、そのベースに比較器５からの信号を受ける。定電圧
源１６は、放電電流Ｉが配線抵抗１１，１２を流れるこ
とによる電圧降下分２Ｉｒに等しい電圧Ｖｃを出力す
る。したがって、電圧補償手段１７は、ＮＰＮトランジ
スタ１４がオフされ、ＮＰＮトランジスタ１５がオンさ
れると、配線抵抗１１，１２による電圧降下を補償して
ノードＮ３とノードＮ２との間に電池電圧Ｅを印加す
る。反転器１８は、比較器５からの信号を受け、その受
けた信号を反転してＮＰＮトランジスタ１４のベースへ
出力する。

【００４０】電池電圧Ｅが基準電圧Ｅ０よりも高いと
き、比較器５は、Ｈレベルの信号をスイッチ６、ＮＰＮ
トランジスタ１５のベースおよび反転器１８へ出力す
る。そして、スイッチ６はオンされ、反転器１８は、Ｈ
レベルの信号を反転してＬレベルの信号をＮＰＮトラン
ジスタ１４のベースへ出力する。

【００４１】そうすると、ＮＰＮトランジスタ１４はオ
フされ、ＮＰＮトランジスタ１５はオンされる。そし
て、定電圧源１６は、配線抵抗１１，１２による電圧降
下を補償し、電圧検出手段３は、電池電圧Ｅを検出して
比較器５へ出力する。

【００４２】したがって、電池電圧Ｅが基準電圧Ｅ０よ
りも高いとき、電池１３に蓄積された電力は放電抵抗９
を介して放電され、この放電は、電池電圧Ｅが基準電圧
Ｅ０に一致するまで継続される。そして、電池電圧Ｅが
基準電圧Ｅ０に一致すると比較器５は、Ｌレベルの信号
をスイッチ６、ＮＰＮトランジスタ１５のベースおよび
反転器１８へ出力する。

【００４３】そうすると、スイッチ６はオフされ、放電
は停止される。そして、反転器１８はＬレベルの信号を
反転してＨレベルの信号をＮＰＮトランジスタ１４のベ
ースへ出力し、ＮＰＮトランジスタ１４はオンされ、Ｎ
ＰＮトランジスタ１５はオフされる。したがって、放電
が停止された状態では、電池１３の本来の電池電圧Ｅが
ＮＰＮトランジスタ１４を介してノードＮ３とノードＮ
２との間に印加される。

【００４４】このように、放電回路２０は、放電回路１
０と同じように、電池電圧Ｅの配線抵抗１１，１２によ
る電圧降下を正確に補償し、電池電圧Ｅが基準電圧Ｅ０
よりも高いとき電池電圧Ｅが基準電圧Ｅ０に一致するま
で電池１３に蓄積された電力を放電させる。そして、放
電回路２０は、定電圧源１６によって配線抵抗１１，１
２による電圧降下を補償するので、カレントトランス８
によって配線抵抗１１，１２による電圧降下を補償する
放電回路１０に比べ小型化が可能である。

【００４５】上述したように、この発明による放電回路
１０，２０は、電池電圧Ｅの配線抵抗１１，１２による
電圧降下を補償して電池電圧Ｅを正確に検出し、その検
出した電池電圧Ｅが基準電圧Ｅ０に一致するまで電池１
３に蓄積された電力を放電するので、電池電圧Ｅが基準
電圧Ｅ０に一致するときの放電電流を大きく設定でき
る。つまり、配線抵抗１１，１２による電圧降下を補償
した場合、電圧検出手段３が検出する電圧は、電圧降下
を補償しない場合に検出する電圧Ｅ−２Ｉｒよりも高い
電池電圧Ｅであるため、放電終了時の電流を大きく設定
できる。

【００４６】これにより、従来、配線抵抗１１，１２に
よる電圧降下分も含めて放電することができなかった不
感帯を除去することができる。

【００４７】上述した放電回路１０，２０は、電圧検出
手段３と放電手段７とを１つの回路内に設けたことも特
徴とする。つまり、この発明による放電回路は、１つの
回路内に設けられた電圧検出手段３と放電手段７とを備
えるものであればよい。

【００４８】このように、電圧検出手段３と放電手段７
とを１つの回路内に設けることにより、電池１３に蓄積
された電力を迅速に放電させることができるとともに、
電池１３、電圧検出手段３および放電手段７の相互の配
線を短くして放電回路をコンパクトにできる。

【００４９】次に、この発明による放電回路１０，２０
をハイブリッド自動車または電気自動車のモータ駆動装
置に応用した例について説明する。

【００５０】図４を参照して、この発明による放電回路
１０，２０を備えたモータ駆動装置１００は、直流電源
Ｂと、電圧センサー２１，２３と、システムリレーＳＲ
１，ＳＲ２と、コンデンサＣ１，Ｃ２と、昇圧コンバー
タ２２と、インバータ２４と、電流センサー２８と、制
御装置３０とを備える。

【００５１】交流モータＭ１は、ハイブリッド自動車ま
たは電気自動車の駆動輪を駆動するためのトルクを発生
するための駆動モータである。あるいは、このモータは
エンジンにて駆動される発電機の機能を持つように、そ
して、エンジンに対して電動機として動作し、たとえ
ば、エンジン始動を行ない得るようなものとしてハイブ
リッド自動車に組み込まれるようにしてもよい。

【００５２】昇圧コンバータ２２は、リアクトルＬ１
と、ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２と、ダイオードＤ
１，Ｄ２とを含む。リアクトルＬ１の一方端は直流電源
Ｂの電源ラインに接続され、他方端はＮＰＮトランジス
タＱ１とＮＰＮトランジスタＱ２との中間点、すなわ
ち、ＮＰＮトランジスタＱ１のエミッタとＮＰＮトラン
ジスタＱ２のコレクタとの間に接続される。ＮＰＮトラ
ンジスタＱ１，Ｑ２は、電源ラインとアースラインとの
間に直列に接続される。そして、ＮＰＮトランジスタＱ
１のコレクタは電源ラインに接続され、ＮＰＮトランジ
スタＱ２のエミッタはアースラインに接続される。ま
た、各ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２のコレクタ−エミ
ッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダ
イオードＤ１，Ｄ２がそれぞれ配置されている。

【００５３】インバータ２４は、Ｕ相アーム２５と、Ｖ
相アーム２６と、Ｗ相アーム２７とから成る。Ｕ相アー
ム２５、Ｖ相アーム２６、およびＷ相アーム２７は、電
源ラインとアースとの間に並列に設けられる。

【００５４】Ｕ相アーム２５は、直列接続されたＮＰＮ
トランジスタＱ３，Ｑ４から成り、Ｖ相アーム２６は、
直列接続されたＮＰＮトランジスタＱ５，Ｑ６から成
り、Ｗ相アーム２７は、直列接続されたＮＰＮトランジ
スタＱ７，Ｑ８から成る。また、各ＮＰＮトランジスタ
Ｑ３〜Ｑ８のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側か
らコレクタ側へ電流を流すダイオードＤ３〜Ｄ８がそれ
ぞれ接続されている。

【００５５】各相アームの中間点は、交流モータＭ１の
各相コイルの各相端に接続されている。すなわち、交流
モータＭ１は、３相の永久磁石モータであり、Ｕ，Ｖ，
Ｗ相の３つのコイルの一端が中点に共通接続されて構成
され、Ｕ相コイルの他端がＮＰＮトランジスタＱ３，Ｑ
４の中間点に、Ｖ相コイルの他端がＮＰＮトランジスタ
Ｑ５，Ｑ６の中間点に、Ｗ相コイルの他端がＮＰＮトラ
ンジスタＱ７，Ｑ８の中間点にそれぞれ接続されてい
る。

【００５６】直流電源Ｂは、ニッケル水素またはリチウ
ムイオン等の二次電池から成る。直流電源Ｂの詳細につ
いては後述する。電圧センサー２１は、直流電源Ｂから
出力される電圧Ｖｂを検出し、その検出した電圧Ｖｂを
制御装置３０へ出力する。システムリレーＳＲ１，ＳＲ
２は、制御装置３０からの信号ＳＥによりオンされる。
コンデンサＣ１は、直流電源Ｂから供給された直流電圧
を平滑化し、その平滑化した直流電圧を昇圧コンバータ
２２へ供給する。

【００５７】昇圧コンバータ２２は、コンデンサＣ１か
ら供給された直流電圧を昇圧してコンデンサＣ２へ供給
する。より具体的には、昇圧コンバータ２２は、制御装
置３０から信号ＰＷＵを受けると、信号ＰＷＵによって
ＮＰＮトランジスタＱ２がオンされた期間に応じて直流
電圧を昇圧してコンデンサＣ２に供給する。この場合、
ＮＰＮトランジスタＱ１は、信号ＰＷＵによってオフさ
れている。また、昇圧コンバータ２２は、制御装置３０
から信号ＰＷＤを受けると、コンデンサＣ２を介してイ
ンバータ２４から供給された直流電圧を降圧して直流電
源Ｂを充電する。

【００５８】コンデンサＣ２は、昇圧コンバータ２２か
らの直流電圧を平滑化し、その平滑化した直流電圧をイ
ンバータ２４へ供給する。電圧センサー２３は、コンデ
ンサＣ２の両端の電圧、すなわち、インバータ２４への
入力電圧ＩＶＶを検出し、その検出した入力電圧ＩＶＶ
を制御装置３０へ出力する。

【００５９】インバータ２４は、コンデンサＣ２から直
流電圧が供給されると制御装置３０からの信号ＰＷＭＩ
に基づいて直流電圧を交流電圧に変換して交流モータＭ
１を駆動する。これにより、交流モータＭ１は、トルク
指令値ＴＲによって指定されたトルクを発生するように
駆動される。また、インバータ２４は、モータ駆動装置
１００が搭載されたハイブリッド自動車または電気自動
車の回生制動時、交流モータＭ１が発電した交流電圧を
制御装置３０からの信号ＰＷＭＣに基づいて直流電圧に
変換し、その変換した直流電圧をコンデンサＣ２を介し
て昇圧コンバータ２２へ供給する。なお、ここで言う回
生制動とは、ハイブリッド自動車または電気自動車を運
転するドライバーによるフットブレーキ操作があった場
合の回生発電を伴う制動や、フットブレーキを操作しな
いものの、走行中にアクセルペダルをオフすることで回
生発電をさせながら車両を減速（または加速の中止）さ
せることを含む。

【００６０】電流センサー２８は、交流モータＭ１に流
れるモータ電流ＭＣＲＴを検出し、その検出したモータ
電流ＭＣＲＴを制御装置３０へ出力する。

【００６１】制御装置３０は、外部に設けられたＥＣＵ
（ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）
から入力されたトルク指令値ＴＲおよびモータ回転数Ｍ
ＲＮ、電圧センサー２１からの電圧Ｖｂ、電圧センサー
２３からの入力電圧ＩＶＶ、および電流センサー２８か
らのモータ電流ＭＣＲＴに基づいて、後述する方法によ
り昇圧コンバータ２２を駆動するための信号ＰＷＵとイ
ンバータ２４を駆動するための信号ＰＷＭＩとを生成
し、その生成した信号ＰＷＵおよび信号ＰＷＭＩをそれ
ぞれ昇圧コンバータ２２およびインバータ２４へ出力す
る。

【００６２】信号ＰＷＵは、昇圧コンバータ２２がコン
デンサＣ１からの直流電圧を入力電圧ＩＶＶに変換する
場合に昇圧コンバータ２２を駆動するための信号であ
る。そして、制御装置３０は、昇圧コンバータ２２が直
流電圧を入力電圧ＩＶＶに変換する場合に、入力電圧Ｉ
ＶＶをフィードバック制御し、入力電圧ＩＶＶが指令さ
れた電圧指令になるように昇圧コンバータ２２を駆動す
るための信号ＰＷＵを生成する。信号ＰＷＵの生成方法
については後述する。

【００６３】また、制御装置３０は、ハイブリッド自動
車または電気自動車が回生制動モードに入ったことを示
す信号を外部のＥＣＵから受けると、交流モータＭ１で
発電された交流電圧を直流電圧に変換するための信号Ｐ
ＷＭＣを生成してインバータ２４へ出力する。この場
合、インバータ２４のＮＰＮトランジスタＱ４，Ｑ６，
Ｑ８は信号ＰＷＭＣによってスイッチング制御される。
すなわち、交流モータＭ１のＵ相で発電されるときＮＰ
ＮトランジスタＱ６，Ｑ８がオンされ、Ｖ相で発電され
るときＮＰＮトランジスタＱ４，Ｑ８がオンされ、Ｗ相
で発電されるときＮＰＮトランジスタＱ４，Ｑ６がオン
される。これにより、インバータ２４は、交流モータＭ
１で発電された交流電圧を直流電圧に変換して昇圧コン
バータ２２へ供給する。

【００６４】さらに、制御装置３０は、ハイブリッド自
動車または電気自動車が回生制動モードに入ったことを
示す信号を外部のＥＣＵから受けると、インバータ２４
から供給された直流電圧を降圧するための信号ＰＷＤを
生成し、その生成した信号ＰＷＤを昇圧コンバータ２２
へ出力する。これにより、交流モータＭ１が発電した交
流電圧は、直流電圧に変換され、降圧されて直流電源Ｂ
に供給される。

【００６５】さらに、制御装置３０は、システムリレー
ＳＲ１，ＳＲ２をオンするための信号ＳＥを生成してシ
ステムリレーＳＲ１，ＳＲ２へ出力する。

【００６６】図５を参照して、直流電源Ｂは、電池Ｂ１
〜Ｂｎ（ｎは自然数）と、放電回路Ｄ１〜Ｄｎとを含
む。放電回路Ｄ１〜Ｄｎは、電池Ｂ１〜Ｂｎに対応して
設けられる。放電回路Ｄ１〜Ｄｎの各々は放電回路１０
または放電回路２０から成る。放電回路Ｄ１〜Ｄｎの各
々は、それぞれ、電池Ｂ１〜Ｂｎの電池電圧Ｅが基準電
圧Ｅ０になるまで電池Ｂ１〜Ｂｎに蓄積された電力を放
電する。したがって、電池Ｂ１〜Ｂｎの各々は、電池電
圧Ｅが基準電圧Ｅ０に一致するときの直流電流を出力す
る。

【００６７】なお、電池Ｂ１〜Ｂｎのうちいずれかの電
池が基準電圧Ｅ０よりも低い電池電圧を出力する場合、
その低い電池電圧を出力する電池の電池電圧が基準電圧
Ｅ０よりも高くなるように電池Ｂ１〜Ｂｎの全体を充電
する。そうすると、放電回路Ｄ１〜Ｄｎは、電池Ｂ１〜
Ｂｎの電池電圧Ｅが基準電圧Ｅ０に一致するように対応
する電池Ｂ１〜Ｂｎに蓄積された電力を放電するので、
電池Ｂ１〜Ｂｎの各々は、電池電圧Ｅが基準電圧Ｅ０に
一致するときの直流電流を出力する。

【００６８】このように、直流電源Ｂは、電池Ｂ１〜Ｂ
ｎ間で均等化された直流電流を出力する。

【００６９】図６は、制御装置３０の機能ブロック図で
ある。図６を参照して、制御装置３０は、モータトルク
制御手段３０１と、電圧変換制御手段３０２とを含む。
モータトルク制御手段３０１は、トルク指令値ＴＲ、直
流電源Ｂの出力電圧Ｖｂ、モータ電流ＭＣＲＴ、モータ
回転数ＭＲＮおよびインバータ２４の入力電圧ＩＶＶに
基づいて、交流モータＭ１の駆動時、後述する方法によ
り昇圧コンバータ２２のＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２
をオン／オフするための信号ＰＷＵと、インバータ２４
のＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８をオン／オフするため
の信号ＰＷＭＩとを生成し、その生成した信号ＰＷＵお
よび信号ＰＷＭＩをそれぞれ昇圧コンバータ２２および
インバータ２４へ出力する。

【００７０】電圧変換制御手段３０２は、回生制動時、
ハイブリッド自動車または電気自動車が回生制動モード
に入ったことを示す信号ＲＧＥを外部のＥＣＵから受け
ると、交流モータＭ１が発電した交流電圧を直流電圧に
変換するための信号ＰＷＭＣを生成してインバータ２４
へ出力する。

【００７１】また、電圧変換制御手段３０２は、回生制
動時、信号ＲＧＥを外部のＥＣＵから受けると、インバ
ータ２４から供給された直流電圧を降圧するための信号
ＰＷＤを生成して昇圧コンバータ２２へ出力する。この
ように、昇圧コンバータ２２は、直流電圧を降圧するた
めの信号ＰＷＤにより電圧を降下させることもできるの
で、双方向コンバータの機能を有するものである。

【００７２】図７は、モータトルク制御手段３０１の機
能ブロック図である。図７を参照して、モータトルク制
御手段３０１は、モータ制御用相電圧演算部４０と、イ
ンバータ用ＰＷＭ信号変換部４２と、インバータ入力電
圧指令演算部５０と、フィードバック電圧指令演算部５
２と、デューティー比変換部５４とを含む。

【００７３】モータ制御用相電圧演算部４０は、インバ
ータ２４への入力電圧ＩＶＶを電圧センサー２３から受
け、交流モータＭ１の各相に流れるモータ電流ＭＣＲＴ
を電流センサー２８から受け、トルク指令値ＴＲを外部
ＥＣＵから受ける。そして、モータ制御用相電圧演算部
４０は、これらの入力される信号に基づいて、交流モー
タＭ１の各相のコイルに印加する電圧を計算し、その計
算した結果をインバータ用ＰＷＭ信号変換部４２へ供給
する。インバータ用ＰＷＭ信号変換部４２は、モータ制
御用相電圧演算部４０から受けた計算結果に基づいて、
実際にインバータ２４の各ＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ
８をオン／オフする信号ＰＷＭＩを生成し、その生成し
た信号ＰＷＭＩをインバータ２４の各ＮＰＮトランジス
タＱ３〜Ｑ８へ出力する。

【００７４】これにより、各ＮＰＮトランジスタＱ３〜
Ｑ８は、スイッチング制御され、交流モータＭ１が指令
されたトルクを出すように交流モータＭ１の各相に流す
電流を制御する。このようにして、モータ駆動電流が制
御され、トルク指令値ＴＲに応じたモータトルクが出力
される。

【００７５】一方、インバータ入力電圧指令演算部５０
は、トルク指令値ＴＲおよびモータ回転数ＭＲＮに基づ
いてインバータ入力電圧の最適値（目標値）、すなわ
ち、電圧指令を演算し、その演算した電圧指令をフィー
ドバック電圧指令演算部５２へ出力する。

【００７６】フィードバック電圧指令演算部５２は、電
圧センサー２３からのインバータ２４の入力電圧ＩＶＶ
と、インバータ入力電圧指令演算部５０からの電圧指令
とに基づいて、後述する方法によってフィードバック電
圧指令を演算し、その演算したフィードバック電圧指令
をデューティー比変換部５４へ出力する。

【００７７】デューティー比変換部５４は、電圧センサ
ー２１からのバッテリ電圧Ｖｂと、フィードバック電圧
指令演算部５２からのフィードバック電圧指令とに基づ
いて、電圧センサー２３からの入力電圧ＩＶＶを、フィ
ードバック電圧指令演算部５２からのフィードバック電
圧指令に設定するためのデューティー比を演算し、その
演算したデューティー比に基づいて昇圧コンバータ２２
のＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２をオン／オフするため
の信号ＰＷＵを生成する。そして、デューティー比変換
部５４は、生成した信号ＰＷＵを昇圧コンバータ２２の
ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２へ出力する。

【００７８】なお、昇圧コンバータ２２の下側のＮＰＮ
トランジスタＱ２のオンデューティーを大きくすること
によりリアクトルＬ１における電力蓄積が大きくなるた
め、より高電圧の出力を得ることができる。一方、上側
のＮＰＮトランジスタＱ１のオンデューティーを大きく
することにより電源ラインの電圧が下がる。そこで、Ｎ
ＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２のデューティー比を制御す
ることで、電源ラインの電圧を直流電源Ｂの出力電圧以
上の任意の電圧に制御可能である。

【００７９】再び、図４を参照して、モータ駆動装置１
００における全体動作について説明する。全体の動作が
開始されると、制御装置３０は、信号ＳＥを生成してシ
ステムリレーＳＲ１，ＳＲ２へ出力し、システムリレー
ＳＲ１，ＳＲ２がオンされる。そして、直流電源Ｂは、
直流電圧をシステムリレーＳＲ１，ＳＲ２を介して昇圧
コンバータ２２へ出力する。

【００８０】電圧センサー２１は、直流電源Ｂからの出
力電圧Ｖｂを検出し、その検出した電圧Ｖｂを制御装置
３０へ出力する。また、電圧センサー２３は、コンデン
サＣ２の両端の電圧、すなわち、インバータ２４への入
力電圧ＩＶＶを検出し、その検出した入力電圧ＩＶＶを
制御装置３０へ出力する。さらに、電流センサー２８
は、交流モータＭ１に流れるモータ電流ＭＣＲＴを検出
して制御装置３０へ出力する。そして、制御装置３０
は、外部ＥＣＵからトルク指令値ＴＲ、モータ回転数Ｍ
ＲＮを受ける。

【００８１】そうすると、制御装置３０は、電圧Ｖｂ、
入力電圧ＩＶＶ、モータ電流ＭＣＲＴ、トルク指令値Ｔ
Ｒおよびモータ回転数ＭＲＮに基づいて、上述した方法
により信号ＰＷＭＩを生成し、その生成した信号ＰＷＭ
Ｉをインバータ２４へ出力する。また、制御装置３０
は、インバータ２４が交流モータＭ１を駆動するとき、
電圧Ｖｂ、入力電圧ＩＶＶ、モータ電流ＭＣＲＴ、トル
ク指令値ＴＲ、およびモータ回転数ＭＲＮに基づいて、
上述した方法により昇圧コンバータ２２のＮＰＮトラン
ジスタＱ１，Ｑ２をスイッチング制御するための信号Ｐ
ＷＵを生成し、その生成した信号ＰＷＵを昇圧コンバー
タ２２へ出力する。

【００８２】そうすると、昇圧コンバータ２２は、信号
ＰＷＵに応じて、直流電源Ｂからの直流電圧を昇圧し、
その昇圧した直流電圧をコンデンサＣ２に供給する。コ
ンデンサＣ２は、昇圧コンバータ２２からの直流電圧を
平滑化し、その平滑化した直流電圧をインバータ２４に
供給する。そして、インバータ２４は、コンデンサＣ２
によって平滑化された直流電圧を制御装置３０からの信
号ＰＷＭＩによって交流電圧に変換して交流モータＭ１
を駆動する。これによって、交流モータＭ１は、トルク
指令値ＴＲによって指定されたトルクを発生する。

【００８３】また、モータ駆動装置１００が搭載された
ハイブリッド自動車または電気自動車の回生制動時、制
御装置３０は、外部ＥＣＵから信号ＲＧＥを受け、その
受けた信号ＲＧＥに応じて信号ＰＷＭＣ，ＰＷＤを生成
し、その生成した信号ＰＷＭＣをインバータ２４へ出力
し、信号ＰＷＤを昇圧コンバータ２２へ出力する。

【００８４】そうすると、インバータ２４は、交流モー
タＭ１が発電した交流電圧を信号ＰＷＭＣに応じて直流
電圧に変換し、その変換した直流電圧を昇圧コンバータ
２２に供給する。昇圧コンバータ２２は、インバータ２
４からの直流電圧を信号ＰＷＤによって降圧し、その降
圧した直流電圧を直流電源Ｂに供給する。これにより、
交流モータＭ１によって発電された電力が直流電源Ｂに
充電される。

【００８５】上記においては、この発明による放電回路
１０，２０をハイブリッド自動車または電気自動車に搭
載されるモータ駆動装置に応用した例について説明した
が、放電回路１０，２０は、モータ駆動装置に限らず、
その他の装置にも応用できる。一般的には、放電回路１
０，２０は、複数の電池において、各電池から出力され
る直流電流を均等化する場合に用いられるものである。

【００８６】今回開示された実施の形態はすべての点で
例示であって制限的なものではないと考えられるべきで
ある。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明では
なくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲
と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる
ことが意図される。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態による放電回路の回路
図である。

【図２】図１に示す放電回路における放電動作を説明
するためのフローチャートである。

【図３】この発明の実施の形態による放電回路の他の
回路図である。

【図４】この発明による放電回路を備えたモータ駆動
装置の概略ブロック図である。

【図５】図４に示す直流電源の回路ブロック図であ
る。

【図６】図４に示す制御装置の機能ブロック図であ
る。

【図７】図６に示すモータトルク制御手段の機能を説
明するための機能ブロック図である。

【図８】従来の直流電源の回路ブロック図である。

【符号の説明】

１，２抵抗、３電圧検出手段、４ツェナーダイオ
ード、５比較器、６スイッチ、７放電手段、８カ
レントトランス、９放電抵抗、１０，２０，Ｄ１〜Ｄ
ｎ放電回路、１１，１２配線抵抗、１６定電圧
源、１７電圧補償手段、１８反転器、２１，２３
電圧センサー、２２昇圧コンバータ、２４インバー
タ、２５Ｕ相アーム、２６Ｖ相アーム、２７Ｗ相
アーム、２８電流センサー、３０制御装置、４０
モータ制御用相電圧演算部、４２インバータ用ＰＷＭ信
号変換部、５０インバータ入力電圧指令演算部、５２
フィードバック電圧指令演算部、５４デューティー比
変換部、１００モータ駆動装置、３０１モータトル
ク制御手段、３０２電圧変換制御手段、Ｂ，３００
直流電源、Ｂ１〜Ｂｎ，１３電池、ＳＲ１，ＳＲ２
システムリレー、Ｃ１，Ｃ２コンデンサ、Ｌ１リア
クトル、Ｑ１〜Ｑ８，１４，１５ＮＰＮトランジス
タ、Ｄ１〜Ｄ８ダイオード、Ｍ１交流モータ。

───────────────────────────────────────────────────── 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）Ｈ０１Ｍ 10/44 ＺＨＶＨ０１Ｍ 10/44 ＺＨＶＰＦターム(参考） 2G016 CA04 CB13 CC01 CC02 CC04 CC05 CC07 CC12 CC23 CD04 CD09 CD10 CD14 CF07 5G003 AA07 BA03 DA07 FA06 FA08 GA01 GC05 5H030 AA01 AS08 BB10 BB21 FF42 FF43 FF44 5H115 PA08 PA11 PG04 PI16 PI21 PO02 PU01 PU08 PU21 PV09 PV23 QN02 QN09 RB22 SE06 TI01 TI05 TI06 TR19 TU16

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】単一電池の電池電圧を検出する電圧検出
手段と、前記電圧検出手段により検出される電池電圧の配線抵抗
による電圧降下を補償する電圧補償手段と、前記電圧検出手段により検出された電池電圧が所定電圧
よりも高いとき前記検出された電池電圧が前記所定電圧
に一致するまで前記電池に蓄積された電力を放電させる
放電手段とを備える放電回路。
【請求項２】前記電圧補償手段は、放電電流に比例し
た電圧を補償する、請求項１に記載の放電回路。
【請求項３】前記電圧補償手段は、定電圧源から成
る、請求項１に記載の放電回路。
【請求項４】単一電池の電池電圧を検出する電圧検出
手段と、前記電圧検出手段により検出された電池電圧が所定電圧
よりも高いとき前記検出された電池電圧が前記所定電圧
に一致するまで前記電池に蓄積された電力を放電させる
放電手段とを備え、前記電圧検出手段は、前記放電手段と同じ回路内に設け
られる、放電回路。
【請求項５】単一の電池に蓄積された電力を放電させ
る放電回路における放電動作を制御する放電制御方法で
あって、前記単一の電池から前記放電回路に流れる電流に比例し
た電圧降下を補償して前記電池の電池電圧を検出するス
テップと、前記検出された電池電圧が所定電圧よりも高いとき前記
検出された電池電圧が前記所定電圧に一致するまで前記
電池に蓄積された電力を放電させるステップとを含む放
電制御方法。