JP2008289258A - 電源装置およびその制御方法並びに車両 - Google Patents

Abstract

【課題】走行用のモータを駆動するインバータと、バッテリと、直列接続された二つのスイッチング素子とスイッチング素子の間に接続されたインダクタンスとにより構成されバッテリからの電圧を昇圧してインバータに供給可能な昇圧コンバータとを備える電源装置において、バッテリに過大な電圧が印加されるのを抑制する。
【解決手段】昇圧コンバータのスイッチング素子のうちにインバータの正極側とバッテリの正極側とに接続されるスイッチング素子をオン固定すると共にバッテリの正極側と負極側とに接続されたスイッチング素子をオフ固定する退避制御を実行しているときに昇圧前電圧がバッテリの許容電圧を超えたときには（ステップＳ３２０）、昇圧コンバータ，インバータをゲート遮断する（ステップＳ３４０）。これにより、バッテリに過大な電圧が印加されるのを抑制することができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、電源装置およびその制御方法並びに車両に関する。

従来、この種の電源装置としては、二つのモータをそれぞれ駆動する二つのインバータと、直流電源としてのバッテリと、バッテリからの電圧を昇圧して各インバータに供給する昇圧コンバータとを備え、一方のモータで発電した電力やバッテリからの電力で他方のモータを駆動するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−１１２８８３号公報

上述した電源装置では、昇圧コンバータを昇圧制御している最中に何らかの原因で昇圧コンバータとインバータとを結ぶ電力ラインに過電圧が生じるとインバータに過大な電圧が印加されてインバータが損傷することがある。また、昇圧コンバータの電圧センサ等の故障により昇圧コンバータでの昇圧が禁止されたときに、バッテリからの電力を昇圧コンバータで昇圧せずにインバータに供給してモータを駆動させる退避制御が実行されることがあるが、こうした退避制御を実行している最中に昇圧コンバータとインバータとを結ぶ電力ラインに過電圧が生じてバッテリに過大な電圧が印加されるとバッテリが損傷することがある。したがって、昇圧コンバータの動作状態に応じて過大な電圧の印加からインバータやバッテリを適正に保護することが望ましい。

本発明の電源装置およびその制御方法並びに車両は、充放電可能な直流電源と、直流電源の電圧を昇圧して駆動機器に供給可能であると共に直流電源の電圧を昇圧せずに駆動機器に供給可能な電圧変換装置とを備える電源装置おいて、電圧変換装置の動作の状態に拘わらず、直流電源や駆動機器に過大な電圧が印加されるのを抑制することを主目的とする。

本発明の電源装置およびその制御方法並びに車両は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の電源装置は、
駆動機器と電力のやり取りを行なう電源装置であって、
充放電可能な直流電源と、
該直流電源の電圧を昇圧して前記駆動機器に供給可能であると共に前記直流電源の電圧を昇圧せずに前記駆動機器に供給可能な電圧変換手段と、
該電圧変換手段で前記直流電源の電圧を昇圧して前記駆動機器に供給するときには前記電圧変換手段から前記駆動機器に供給する供給電圧が前記駆動機器に許容される第１電圧を超えたときに前記電圧変換手段の動作が停止されるよう該電圧変換手段を制御し、該電圧変換手段で前記直流電源の電圧を昇圧せずに前記駆動機器に供給するときには前記供給電圧が前記直流電源に許容される第２電圧を超えたときに前記電圧変換手段の動作が停止されるよう該電圧変換手段を制御する制御手段と、
を備えることを要旨とする。

この本発明の電源装置では、電圧変換手段で直流電源の電圧を昇圧して駆動機器に供給するときには電圧変換手段から駆動機器に供給する供給電圧が駆動機器に許容される第１電圧を超えたときに電圧変換手段の動作が停止されるよう電圧変換手段を制御する。これにより、電圧変換手段で直流電源の電圧を昇圧して駆動機器に供給するときに駆動機器に過大な電圧が印加されるのを抑制することができる。一方、電圧変換手段で直流電源の電圧を昇圧せずに駆動機器に供給するときには供給電圧が直流電源に許容される第２電圧を超えたときに電圧変換手段の動作が停止されるよう電圧変換手段を制御する。これにより、電圧変換手段で直流電源の電圧を昇圧せずに駆動機器に供給するときに直流電源に過大な電圧が印加されるのを抑制することができる。この結果、電圧変換手段の動作の状態に拘わらず駆動機器や直流電源を保護することができる。

こうした本発明の電源装置において、前記電圧変換手段からみて前記駆動機器に並列に接続され前記供給電圧を平滑する平滑コンデンサと、該平滑コンデンサに蓄積された電荷を放電可能な放電素子と、を備え、前記制御手段は、前記電圧変換手段で前記直流電源の電圧を昇圧して前記駆動機器に供給している最中または前記供給電圧が前記第１電圧を超えて前記電圧変換手段の動作が停止されている最中に前記直流電源の電圧を昇圧せずに前記駆動機器に供給するよう要求がなされたとき、前記供給電圧が前記第２電圧を超えていないときには直ちに前記直流電源の電圧を昇圧せずに前記駆動機器に供給するよう前記電圧変換手段を制御し、前記供給電圧が前記第２電圧を超えているときには前記供給電圧が前記第２電圧より低く前記直流電源を通常動作させる通常動作電圧に至るまで前記電圧変換手段の動作を停止して前記供給電圧が前記第２電圧に至ったときに前記直流電源の電圧を昇圧せずに前記駆動機器に供給するよう前記電圧変換手段を制御する手段であるものとすることもできる。供給電圧が第２電圧を超えているときには電圧変換手段の動作を停止して供給電圧が第２電圧より低い所定電圧に至ってから直流電源の電圧を昇圧せずに駆動機器に供給するから、直流電源に過大な電圧が印加されるのを抑制することができる。

また、本発明の電源装置において、前記電圧変換手段からみて前記駆動機器に並列に接続され前記供給電圧を平滑する平滑コンデンサを備え、前記制御手段は、前記電圧変換手段で前記直流電源の電圧を昇圧して前記駆動機器に供給している最中または前記供給電圧が前記第１電圧を超えて前記電圧変換手段の動作が停止されている最中に前記直流電源の電圧を昇圧せずに前記駆動機器に供給するよう要求がなされたとき、前記供給電圧が前記第２電圧を超えていないときには直ちに前記直流電源の電圧を昇圧せずに前記駆動機器に供給するよう前記電圧変換手段を制御し、前記供給電圧が前記第２電圧を超えているときには前記駆動機器での電力の消費を伴って前記供給電圧が前記第２電圧より低く前記直流電源を通常動作させる通常動作電圧に至るまで前記電圧変換手段の動作を停止して前記供給電圧が前記通常動作電圧に至ったときに前記直流電源の電圧を昇圧せずに前記駆動機器に供給するよう前記駆動機器と前記電圧変換手段を制御する手段であるものとすることもできる。供給電圧が第２電圧を超えているときには電圧変換手段の動作を停止して供給電圧が第２電圧より低い所定電圧に至ってから直流電源の電圧を昇圧せずに駆動機器に供給するから、直流電源に過大な電圧が印加されるのを抑制することができる。

本発明の車両は、上述したいずれかの態様の本発明の電源装置、すなわち、基本的には、駆動機器と電力のやり取りを行なう電源装置であって、充放電可能な直流電源と、該直流電源の電圧を昇圧して前記駆動機器に供給可能であると共に前記直流電源の電圧を昇圧せずに前記駆動機器に供給可能な電圧変換手段と、該電圧変換手段で前記直流電源の電圧を昇圧して前記駆動機器に供給するときには前記電圧変換手段から前記駆動機器に供給する供給電圧が前記駆動機器に許容される第１電圧を超えたときに前記電圧変換手段の動作が停止されるよう該電圧変換手段を制御し、該電圧変換手段で前記直流電源の電圧を昇圧せずに前記駆動機器に供給するときには前記供給電圧が前記直流電源に許容される第２電圧を超えたときに前記電圧変換手段の動作が停止されるよう該電圧変換手段を制御する制御手段と、を備える電源装置と、前記駆動機器として走行用の動力を出力可能な電動機とが搭載されていることを要旨とする。

この本発明の車両では、上述したいずれかの態様の本発明の電源装置が搭載されているから、本発明の電源装置が奏する効果、例えば、電圧変換手段の動作の状態に拘わらず駆動機器や直流電源を保護することができる効果などと同様の効果を奏することができる。

本発明の電源装置の制御方法は、
駆動機器と電力のやり取りを行なう電源装置であって、充放電可能な直流電源と、該直流電源の電圧を昇圧して駆動機器に供給可能であると共に前記直流電源の電圧を昇圧せずに前記駆動機器に供給可能な電圧変換手段とを備える電源装置の制御方法であって、
該電圧変換手段で前記直流電源の電圧を昇圧して前記駆動機器に供給するときには前記電圧変換手段から前記駆動機器に供給する供給電圧が前記駆動機器に許容される第１電圧を超えたときに前記電圧変換手段の動作が停止されるよう該電圧変換手段を制御し、該電圧変換手段で前記直流電源の電圧を昇圧せずに前記駆動機器に供給するときには前記供給電圧が前記直流電源に許容される第２電圧を超えたときに前記電圧変換手段の動作が停止されるよう該電圧変換手段を制御する、
ことを特徴とする。

この本発明の電源装置の制御方法では、電圧変換手段で直流電源の電圧を昇圧して駆動機器に供給するときには電圧変換手段から駆動機器に供給する供給電圧が駆動機器に許容される第１電圧を超えたときに電圧変換手段の動作が停止されるよう電圧変換手段を制御する。これにより、電圧変換手段で直流電源の電圧を昇圧して駆動機器に供給するときに駆動機器に過大な電圧が印加されるのを抑制することができる。一方、電圧変換手段で直流電源の電圧を昇圧せずに駆動機器に供給するときには供給電圧が直流電源に許容される第２電圧を超えたときに電圧変換手段の動作が停止されるよう電圧変換手段を制御する。これにより、電圧変換手段で直流電源の電圧を昇圧せずに駆動機器に供給するときに直流電源に過大な電圧が印加されるのを抑制することができる。この結果、電圧変換手段の動作の状態に拘わらず駆動機器や直流電源を保護することができる。

次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例である電源装置２０を搭載した電気自動車１０の構成の概略を示す構成図である。実施例の電気自動車１０は、図示するように、走行用のモータＭＧと、モータＭＧを駆動するインバータ１１と、直流電源としてのバッテリ２２と、バッテリ２２の電圧を昇圧してインバータ１１に供給したりインバータ１１の電圧を降圧してバッテリ２２に供給したりする昇圧コンバータ３０と、昇圧コンバータ３０からみてインバータ１１に並列に接続され昇圧後の電圧を平滑する平滑コンデンサ４２と、昇圧コンバータ３０からみてインバータ１１に並列に接続され平滑コンデンサ４２に蓄積された電荷を放電可能な抵抗素子４３と、昇圧コンバータ３０からみてバッテリ２２に並列に接続され昇圧前の電圧を平滑する平滑コンデンサ４６と、装置全体をコントロールする電子制御ユニット５０と、を備える。

モータＭＧは、発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ１１と昇圧コンバータ３０とを介してバッテリ２２と電力のやりとりを行なう。

インバータ１１は、複数のゲート式のスイッチング素子（例えば、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）のスイッチングによりモータＭＧの三相コイル（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）に回転磁界を形成するための相電流を供給してモータＭＧを回転駆動させることが可能な周知のインバータとして構成されている。

バッテリ２２は、例えば、リチウムイオン電池やニッケル水素電池などの充放電可能な二次電池として構成されている。

昇圧コンバータ３０は、インバータ１１の正極母線と負極母線に平滑コンデンサ４２と並列するよう直列に配置された二つのゲート式のスイッチング素子（例えば、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）Ｔｒ１，Ｔｒ２と、各スイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２に対して並列に電圧を保持するよう取り付けられた二つのダイオードＤ１，Ｄ２と、二つのスイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２の中間とバッテリ２２の正極側に取り付けられたコイル３２とにより構成された周知の昇圧コンバータとして構成されている。

電子制御ユニット５０は、ＣＰＵ５２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ５２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ５４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ５６と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。電子制御ユニット５０には、平滑コンデンサ４２の端子間に取り付けられた電圧センサ４４からの昇圧後電圧ＶＨや平滑コンデンサ４６の端子間に取り付けられた電圧センサ４８からの昇圧前電圧ＶＬなどが入力ポートを介して入力されている。また、電子制御ユニット５０からは、昇圧コンデンサ３０のスイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２へのスイッチング信号などが出力ポートから出力されている。電子制御ユニット５０は、走行用のモータＭＧの駆動制御ユニットとしても機能する。このため、電子制御ユニット５０にはモータＭＧに取り付けられた回転位置センサ１３からのロータの回転位置やインバータ１１に取り付けられた図示しない電流センサからのモータＭＧに印加される相電流などが入力ポートを介して入力されており、電子制御ユニット５０からはインバータ１１へのスイッチング信号などが出力ポートを介して出力されている。

ここで、実施例の電源装置２０としては、主として、バッテリ２２と、昇圧コンバータ３０と、平滑コンデンサ４２，４６と、抵抗素子４３と、電子制御ユニット５０とにより構成されている。

こうして構成された電源装置２０では、基本的には、バッテリ２２とモータＭＧとの間で電力のやりとりを円滑に行なうためにモータＭＧに要求される動力に基づいて電圧指令ＶＨ＊を設定して、昇圧後電圧ＶＨが電圧指令ＶＨ＊となるよう電子制御ユニット５０により昇圧コンバータ３０のスイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２がオンオフ制御される。

次に、こうして構成された実施例の電源装置２０の動作、特に、昇圧側電圧ＶＨがインバータ１１やバッテリ２２に許容される電圧を超えたときの動作について説明する。最初に、バッテリ２２からの電圧を昇圧してインバータ１１に供給する通常昇圧制御を実行している際の動作について説明し、次に、通常昇圧制御を実行している際にバッテリ２２からの電圧を昇圧せずにインバータ１１に供給する退避制御を実行するよう退避要求がなされた際の動作について説明し、最後に退避制御を実行している際の動作について説明する。

最初に、通常昇圧制御を実行している際の動作について説明する。図２は、電子制御ユニット５０により実行される通常時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎（例えば、数ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。通常時制御ルーチンが実行されると、電子制御ユニット５０のＣＰＵ５２は、まず、電圧センサ４４からの昇圧後電圧ＶＨや通常ゲート遮断フラグＦ１など処理に必要なデータを入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。ここで、通常時ゲート遮断フラグＦ１は、後述する昇圧コンバータ３０，インバータ１１のゲート遮断している最中は値１に設定されるフラグであり、初期値として値０が設定されている。

続いて、通常時ゲート遮断フラグＦ１の値を調べ（ステップＳ１１０）、通常時ゲート遮断フラグＦ１が値０のとき、すなわち、昇圧コンバータ３０，インバータ１１をゲート遮断していないときには、昇圧後電圧ＶＨと許容電圧Ｖｒｅｆ１と比較する（ステップＳ１２０）。ここで、許容電圧Ｖｒｅｆ１は、インバータ１１に損傷を与えずに印加可能な電圧の上限値または上限値より若干低い値（例えば、７５０Ｖ）に設定されているものとする。昇圧後電圧ＶＨが許容電圧Ｖｒｅｆ１以下のときには、バッテリ２２からの電圧を昇圧してインバータ１１に供給する通常昇圧制御を実行して（ステップＳ１３０）、本ルーチンを終了する。これにより、バッテリ２２の電圧を昇圧コンバータ３０で昇圧してインバータ１１に供給することができる。

通常昇圧制御を実行しているときに何らかの原因で昇圧後電圧ＶＨが許容電圧Ｖｒｅｆ１を超えたときには、通常昇圧制御を継続するとインバータ１１に過大な電圧が印加されてインバータ１１が損傷する可能性があると判断して、昇圧コンバータ３０およびインバータ１１をゲート遮断して動作を停止させると共に（ステップＳ１４０）通常時ゲート遮断フラグＦ１を値１に設定して（ステップＳ１５０）、本ルーチンを終了する。昇圧コンバータ３０，インバータ１１をゲート遮断するから、インバータ１１に許容電圧Ｖｒｅｆ１を超える電圧が印加されてインバータ１１に損傷が生じるのを抑制することができる。

こうして昇圧コンバータ３０，インバータ１１がゲート遮断されて通常時ゲート遮断フラグＦ１が値１に設定されると（ステップＳ１１０）、昇圧後電圧ＶＨが許容電圧Ｖｒｅｆ１より低くインバータ１１を通常駆動させる電圧近傍の電圧である通常駆動電圧Ｖｏ１（例えば、６００Ｖ）以下に至るまで（ステップＳ１６０）ステップＳ１４０，Ｓ１５０，Ｓ１００，Ｓ１１０，Ｓ１６０の処理を繰り返して昇圧コンバータ３０，インバータ１１のゲート遮断を継続し、昇圧後電圧ＶＨが通常駆動電圧Ｖｏ１以下に至ったら（ステップＳ１６０）、昇圧コンバータ３０，インバータ１１をゲート復帰させて通常昇圧制御を再び実行すると共に（ステップＳ１７０）通常時ゲート遮断フラグＦ１を値０に設定して（ステップＳ１８０）、本ルーチンを終了する。昇圧後電圧ＶＨがインバータ１１の許容電圧Ｖｒｅｆ１を超えたときには、昇圧後電圧ＶＨがインバータ１１の通常駆動電圧Ｖｏ１以下に至るのを待って通常昇圧制御を再開するから、インバータ１１に過大な電圧が印加されるのを抑制することができる。

次に、通常時制御ルーチンが実行されている最中にバッテリ２２からの電圧を昇圧せずにインバータ１１に供給する退避制御を実行するよう退避要求がなされたときの動作について説明する。なお、退避要求は、電圧センサ４４に異常が生じて昇圧コンバータ３０における昇圧制御ができないときになされるものとする。図３は、電子制御ユニット５０により実行される退避要求時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。本ルーチンは、退避要求がなされたときに実行されるものとする。退避要求時制御ルーチンが実行されると、電子制御ユニット５０のＣＰＵ５２は、退避要求がなされる直前に電圧センサ４４で検出された昇圧後電圧ＶＨ（直前ＶＨ）を入力する処理を実行して（ステップＳ２００）、続いて、入力した昇圧後電圧ＶＨとバッテリ２２の許容電圧Ｖｒｅｆ２とを比較する（ステップＳ２１０）。ここで、許容電圧Ｖｒｅｆ２は、許容電圧Ｖｒｅｆ１は、バッテリ２２に損傷を与えずに印加可能な電圧の上限値または上限値より若干低い値（例えば、７５０Ｖ）に設定されているものとする。

昇圧後電圧ＶＨが許容電圧Ｖｒｅｆ２以下であるときには（ステップＳ２１０）、後述する退避制御ルーチンの実行を指示して（ステップＳ２６０）、本ルーチンを終了する。これにより、昇圧後電圧ＶＨが許容電圧Ｖｒｅｆ２以下であるときには速やかに後述する退避制御ルーチンを実行することができる。昇圧後電圧が許容電圧Ｖｒｅｆ２以下であるから、昇圧コンバータ３０をゲート遮断した状態で後述する退避制御が実行されて昇圧コンバータ３０のスイッチング素子Ｔｒ１がオン固定されると共にスイッチング素子Ｔｒ２がオフ固定されても、バッテリ２２に過大な電圧が印加による損傷を与えることなく退避制御を実行することができる。

一方、昇圧後電圧ＶＨが許容電圧Ｖｒｅｆ２を超えているときには（ステップＳ２１０）、昇圧コンバータ３０及びインバータ１１をゲート遮断して昇圧コンバータ３０，インバータ１１の動作を停止すると共に（ステップＳ２２０）図示しないタイマによりゲート遮断してからの経過時間ｔ１の計測を開始して（ステップＳ２３０）、昇圧後電圧ＶＨを用いて昇圧コンバータ３０，インバータ１１のゲート遮断を継続する時間としてのゲート遮断時間ｔｒｅｆ１を設定する（ステップＳ２４０）。ここで、ゲート遮断時間ｔｒｅｆ１は、昇圧コンバータ３０，インバータ１１をゲート遮断した状態で昇圧側電圧ＶＨが抵抗素子４３の放電により低下して許容電圧Ｖｒｅｆ２より低くバッテリ２２を通常動作させる電圧または通常動作させる電圧近傍の電圧である通常動作電圧Ｖｏ２（例えば、２００Ｖ）に至るまでに要する時間であり、昇圧後電圧ＶＨと抵抗素子４３の抵抗値と平滑コンデンサ４２の容量値とに基づいて演算されたものを設定するものとした。

こうしてゲート遮断時間ｔｒｅｆ１を設定したら、経過時間ｔ１がゲート遮断時間ｔｒｅｆ１を経過するまで待つ（ステップＳ２５０）。ここで、経過時間ｔ１がゲート遮断時間ｔｒｅｆ１を経過するまで待つのは、今電圧センサ４４に異常が生じていて退避要求がなされているときのことを考えており、電圧センサ４４で検出された昇圧側電圧ＶＨの検出値を用いて制御を行なうことができないためである。つまり、ここでは、昇圧後電圧がバッテリ２２の通常動作電圧Ｖｏ２に至るのを待っているのである。こうして、経過時間ｔ１がゲート遮断時間ｔｒｅｆ１を経過したら後述する退避制御ルーチンの実行を指示して（ステップＳ２６０）、本ルーチンを終了する。昇圧後電圧ＶＨが許容電圧Ｖｒｅｆ２を超えているときには昇圧後電圧を通常動作電圧Ｖｏ２に低下させた状態で退避制御ルーチンを実行することができる。昇圧後電圧が通常動作電圧Ｖｏ２に低下しているから、昇圧コンバータ３０をゲート遮断した状態で後述する退避制御が実行されて昇圧コンバータ３０のスイッチング素子Ｔｒ１がオン固定されると共にスイッチング素子Ｔｒ２がオフ固定されても、バッテリ２２に過大な電圧が印加されて損傷を与えることなく速やかに退避制御を実行することができる。

最後に、退避制御を実行している際の動作について説明する。図４は、電子制御ユニット５０により実行される退避時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、図３に例示した退避要求時制御ルーチンにおいて退避制御ルーチンの実行指示がなされた直後から所定時間毎（例えば、数ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。退避時制御ルーチンが実行されると、電子制御ユニット５０のＣＰＵ５２は、まず、電圧センサ４８からの昇圧前電圧ＶＬや退避時ゲート遮断フラグＦ２，昇圧コンバータ３０，インバータ１１をゲート遮断してからの経過時間ｔ２など制御に必要なデータを入力する処理を実行する（ステップＳ３００）。ここで、退避時ゲート遮断フラグＦ２は、後述する昇圧コンバータ３０，インバータ１１のゲート遮断している最中は値１に設定されるフラグであり、初期値として値０が設定されている。経過時間ｔ２については後述する。

続いて、退避時ゲート遮断フラグＦ２の値を調べて（ステップＳ３１０）、退避時ゲート遮断フラグＦ２が値０のときには、続いて、昇圧前電圧ＶＬとバッテリ２２の許容電圧Ｖｒｅｆ２とを比較する（ステップＳ３２０）。今、電圧センサ４４の異常時を考えているから、ステップＳ３２０の処理では、電圧センサ４４により検出された昇圧後電圧ＶＨに代えて昇圧前電圧ＶＬを用いるものとする。昇圧前電圧ＶＬがバッテリ２２の許容Ｖｒｅｆ２以下であるときには、昇圧コンバータ３０のスイッチング素子Ｔｒ１をオン固定にすると共にスイッチング素子Ｔｒ２をオフ固定にすると共にインバータ１１を動作させてバッテリ２２からの電圧を昇圧せずにインバータ１１に供給する退避制御を実行して（ステップＳ３３０）、本ルーチンを終了する。昇圧前電圧ＶＬがバッテリ２２の許容Ｖｒｅｆ２以下であることを確認して退避制御を実行するから、バッテリ２２に過大な電圧が印加されるのを抑制することができる。

一方、昇圧前電圧ＶＬがバッテリ２２の許容電圧Ｖｒｅｆ２を超えているときには（ステップＳ３２０）、昇圧コンバータ３０およびインバータ１１をゲート遮断して昇圧コンバータ３０およびインバータ１１の動作を停止させると共に（ステップＳ３４０）、図示しないタイマにより昇圧コンバータ３０，インバータ１１をゲート遮断してからの経過時間ｔの計測を開始して（ステップＳ３５０）、退避時ゲート遮断フラグＦ２を値１に設定して（ステップＳ３６０）、本ルーチンを終了する。昇圧前電圧ＶＬがバッテリ２２の許容電圧Ｖｒｅｆ２を超えているときには、昇圧コンバータ３０およびインバータ１１をゲート遮断するからバッテリ２２に過大な電圧が印加されるのを抑制することができる。

こうして昇圧コンバータ３０，インバータ１１をゲート遮断して退避時ゲート遮断フラグＦ２を値１に設定すると（ステップＳ３１０）、経過時間ｔ２が昇圧コンバータ３０，インバータ１１のゲート遮断を継続する時間としてのゲート遮断時間ｔｒｅｆ２に至るまで昇圧コンバータ３０，インバータ１１のゲート遮断を継続する（ステップＳ３７０，Ｓ３８０，Ｓ３００，Ｓ３１０）。ここで、ゲート遮断時間ｔｒｅｆ２は、昇圧コンバータ３０，インバータ１１のゲート遮断した状態で昇圧後電圧ＶＨが許容電圧Ｖｒｅｆ２から低下してバッテリ２２を通常動作電圧Ｖｏ２に至るまでに要する時間として昇圧前電圧ＶＬと抵抗素子４３の抵抗値と平滑コンデンサ４２の容量値とに基づいて演算されたものを設定するものとした。経過時間ｔ２がゲート遮断時間ｔｒｅｆ２を経過するまで昇圧コンバータ３０，インバータ１１をゲート遮断するのは、昇圧後電圧ＶＨがバッテリ２２の通常動作電圧Ｖｏ２まで低下するのを待つためであり、今電圧センサ４４に異常が生じているときのことを考えており、電圧センサ４４で昇圧側電圧ＶＨの検出を正しくできないためである。

こうして昇圧コンバータ３０，インバータ１１をゲート遮断して経過時間ｔ２がゲート遮断時間ｔｒｅｆ２に至ったら（ステップＳ３７０）、退避制御を再び実行すると共に（ステップＳ３９０）退避時ゲート遮断フラグＦ２を値０に設定して（ステップＳ４００）、本ルーチンを終了する。昇圧後電圧ＶＨが通常動作電圧Ｖｏ２まで低下してから退避制御を再開するから、バッテリ２２に過大な電圧が印加されるのを抑制することができる。

図５は、昇圧後電圧の時間変化の一例を示す説明図である。昇圧コンバータ３０でバッテリ２２の電圧を昇圧して供給しているとき、すなわち、図２に例示した通常時制御ルーチンを実行しているときには、図中実線で示すように、昇圧後電圧が許容電圧Ｖｒｅｆ１を超えたときに昇圧コンバータ３０およびインバータ１１がゲート遮断されて（時刻ｔ０）、ゲート遮断した状態で抵抗素子４３の放電により昇圧後電圧が低下して通常駆動電圧Ｖｏ１以下になったときに（時刻ｔ３）、昇圧コンバータ３０，インバータ１１がゲート復帰されて通常昇圧制御が再び実行される。一方、通常時制御ルーチンを実行している最中に退避要求がなされたとき、すなわち、図３に例示した退避要求時制御ルーチンを実行しているときには、図中一点鎖線で示すように、昇圧後電圧ＶＨが許容電圧Ｖｒｅｆ１を超えていたら昇圧コンバータ３０，インバータ１１がゲート遮断されて（時刻ｔ２）、ゲート遮断された状態で経過時間ｔ１が時間ｔｒｅｆ１を経過したとき（時刻ｔ４）、すなわち、昇圧後電圧ＶＨが通常動作電圧Ｖｏ２以下になったときに退避制御ルーチンの実行が指示がなされる。昇圧後電圧ＶＨが許容電圧Ｖｒｅｆ１を超えていたら昇圧後電圧ＶＨがバッテリ２２の通常動作電圧Ｖｏ２に以下になるまで待ってから退避制御ルーチンを実行するから、退避制御を実行する際にバッテリ２２に許容電圧Ｖｒｅｆ２を超える電圧が印加されるのを抑制することができる。さらに、退避制御を実行しているとき、すなわち、図４に例示した退避時制御ルーチンを実行しているときには、図中破線で示すように、昇圧前電圧ＶＬがバッテリ２２の許容電圧Ｖｒｅｆ２を超えたときに昇圧コンバータ３０，インバータ１１がゲート遮断されて（時刻ｔ０）、その後、時刻ｔ０から時間ｔｒｅｆ２を経過したとき（時刻ｔ１）、すなわち、昇圧後電圧ＶＨが低下して通常駆動電圧Ｖｏ２以下になったときに、昇圧コンバータ３０，インバータ１１がゲート復帰されて退避制御が再び実行される。これにより、退避制御を実行する際にバッテリ２２に過大な電圧が印加されるのを抑制することができる。

以上説明した実施例の電源装置２０によれば、昇圧コンバータ３０のスイッチング素子Ｔｒ１をオン固定すると共にスイッチング素子Ｔｒ２をオフ固定してバッテリ２２からの電力を昇圧せずにインバータ１１に供給する退避制御を実行しているときに昇圧前電圧ＶＬがバッテリ２２の許容電圧Ｖｒｅｆ２を超えたときには、昇圧コンバータ３０，インバータ１１の動作を停止する。この結果、バッテリ２２に過大な電圧が印加されるのを抑制することができる。また、退避要求がなされたときときには、昇圧後電圧がバッテリ２２の通常駆動電圧Ｖｏ２に低下してから退避制御を実行するから、バッテリ２２に過大な電圧が印加されるのを抑制することができる。

実施例の電源装置２０では、電圧センサ４４の異常が生じたときに退避要求がなされてるものとしたが、退避要求がなされるのは電圧センサ４４の異常時に限定したものではなく、何らかの原因で昇圧コンバータ３０で昇圧動作を行なえないときや昇圧コンバータ３０は昇圧動作可能であるが何らかの原因より昇圧コンバータ３０の昇圧動作を行なわずにバッテリ２２からの電力をインバータ１１に供給したいときに退避要求がなされるものとしてもよい。また、電圧センサ４４が正常に動作しているときに退避要求がなされて退避制御が実行される場合には、図３に例示した退避要求時制御ルーチンや図４に例示した退避時制御ルーチンにおいて昇圧コンバータ３０，インバータ１１をゲート遮断した後電圧センサ４４からの昇圧後電圧ＶＨを用いて昇圧後電圧ＶＨが通常動作電圧Ｖｏ２に至ったときに退避制御を実行するものとしてもよい。

実施例の電源装置２０では、図２に例示した通常制御ルーチンにおいて、昇圧コンバータ３０，インバータ１１をゲート遮断した後昇圧後電圧ＶＨが通常動作電圧Ｖｏ１以下となったときに通常昇圧制御を再開するものとしたが、通常昇圧制御を開始したときにインバータ１１に昇圧後電圧ＶＨが損傷が生じない電圧以下に低下したときに通常昇圧制御を再開すればよいから、通常昇圧制御が許容電圧Ｖｒｅｆ１以下となったときに通常昇圧制御を再開するものとしてもよい。また、図３に例示した退避要求時制御ルーチンや図４に例示した退避時制御ルーチンにおいて、昇圧コンバータ３０，インバータ１１をゲート遮断した後昇圧後電圧または昇圧前電圧ＶＬがバッテリ２２の通常動作電圧Ｖｏ２以下となる時間を経過した後に退避制御を実行するものとしたが、退避制御を開始したときに昇圧後電圧がバッテリ２２に損傷が生じない電圧以下に低下したときに退避制御を開始すればよいから、昇圧後電圧または昇圧前電圧ＶＬが許容電圧Ｖｒｅｆ２以下になる時間を経過した後に退避制御を開始するものとしてもよい。

実施例の電源装置２０では、昇圧コンバータ３０，インバータ１１をゲート遮断して抵抗素子４３の放電により昇圧後電圧を低下させるものとしたが、電源装置２０が抵抗素子４３を備えていないときには昇圧コンバータ３０をゲート遮断すると共にモータＭＧで電力が消費されるようインバータ１１を駆動制御することにより昇圧後電圧ＶＨを低下させるものとしてもよい。

実施例の電源装置２０では、電気自動車１０に搭載され、走行用の動力を出力するモータＭＧを駆動するインバータ１１に電力を供給するものとしたが、図６に例示するように、エンジン１１４と、エンジン１１４の出力軸としてのクランクシャフトに接続された動力分配統合機構１１６と、動力分配統合機構１１６に接続された発電可能なモータＭＧ１と、動力分配統合機構１１６に接続されたモータＭＧ２と、モータＭＧ１，ＭＧ２をそれぞれ駆動するインバータ１１１，１１２とを備えるハイブリッド自動車１１０に搭載され、バッテリ２２からの電力をインバータ１１１，１１２に供給するものとしてもよい。また、実施例の電源装置２０は、エンジンからの動力のすべてを電気エネルギに変換してバッテリを充電すると共にバッテリからの電力を用いて走行するいわゆるシリーズハイブリッド自動車に搭載されるものとしても構わない。

実施例の電源装置２０では、インバータ１１を介してモータＭＧに接続されるものとして説明したが、接続先としては、モータや発電機に限定されるものではなく、電力消費する如何なる機器や電力を発電または回生する如何なる機器としてもかまわない。

実施例の電源装置２０では、車載されて走行用のモータＭＧと電力のやりとりを行なうものとしたが、車載されずに他の機器に搭載されるものとしてもかまわない。

また、こうした電源装置に適用するものに限定されるものではなく、こうした電源装置の制御方法の形態としてもよい。

ここで、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、実施例では、モータＭＧとインバータ１１とが「駆動機器」に相当し、バッテリ２２が「直流電源」に相当し、昇圧コンバータ３０が「電圧変換手段」に相当し、バッテリ２２からの電圧を昇圧コンバータ３０で昇圧してインバータ１１に供給するときには昇圧後電圧ＶＨが許容電圧Ｖｒｅｆ１を超えたときに昇圧コンバータ３０やインバータ１１をゲート遮断する図２に例示した通常時制御ルーチンのステップＳ１００〜Ｓ１２０，Ｓ１３０の処理やバッテリ２２からの電圧を昇圧コンバータ３０で昇圧せずにインバータ１１に供給するときには昇圧後電圧が許容電圧Ｖｒｅｆを超えたときに昇圧コンバータ３０，インバータ１１をゲート遮断する図４に例示した退避時制御ルーチンのステップＳ３００〜Ｓ３２０、Ｓ３４０の処理を実行する電子制御ユニット５０が「制御手段」に相当する。また、退避要求がなされたときに昇圧後電圧ＶＨ（直前ＶＨ）がバッテリ２２の許容電圧Ｖｒｅｆ２以下であるときには直ちに退避制御実行指示を出して図４に例示した退避時制御ルーチンを実行する図３に例示した対比要求時制御ルーチンのステップＳ２００，Ｓ２１０，Ｓ２６０の処理や図４に例示した退避時制御ルーチンを実行し、昇圧後電圧ＶＨ（直前ＶＨ）がバッテリ２２の許容電圧Ｖｒｅｆ２を超えているときには昇圧コンバータ３０，インバータ１１をゲート遮断して経過時間ｔがゲート遮断時間ｔｒｅｆ１を経過して昇圧後電圧ＶＨがバッテリ２２の通常動作電圧Ｖｏ２に至るまで待ってから退避制御実行指示を出して図４に例示した退避時制御ルーチンを実行する図３に例示した退避要求時制御ルーチンやステップＳ２００〜Ｓ２６０の処理や図４に例示した退避時制御ルーチンを実行する電子制御ユニット５０も「制御手段」に相当する。ここで、「駆動機器」としては、モータＭＧとインバータ１１とを組み合わせたものに限定されるものではなく、電力のやり取りが可能な機器であれば如何なるものとしても構わない。「直流電源」としては、二次電池としてのバッテリ２２に限定されるものではなく、キャパシタなど、充放電可能であれば如何なるものとしても構わない。「電圧変換手段」としては、二つのゲート式のスイッチング素子（例えば、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）Ｔｒ１，Ｔｒ２と、各スイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２に対して並列に電圧を保持するよう取り付けられた二つのダイオードＤ１，Ｄ２と、二つのスイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２の中間とバッテリ２２の正極側に取り付けられたコイル３２とを備えるものに限定されるものではなく、直流電源の電圧を昇圧して駆動機器に供給可能であると共に直流電源の電圧を昇圧せずに駆動機器に供給可能なものであれば如何なるものとしても構わない。「制御手段」としては、電子制御ユニット５０に限定されるものではなく、複数の電子制御ユニットを組み合わせて構成されるなどとしてもよい。また、「制御手段」としては、バッテリ２２からの電圧を昇圧コンバータ３０で昇圧してインバータ１１に供給するときには昇圧後電圧ＶＨが許容電圧Ｖｈｉを超えたときに昇圧コンバータ３０やインバータ１１をゲート遮断し、バッテリ２２からの電圧を昇圧コンバータ３０で昇圧せずにインバータ１１に供給するときには昇圧後電圧が許容電圧ＶＢｈを超えたときに昇圧コンバータ３０，インバータ１１をゲート遮断するものに限定されるものではなく、電圧変換手段で直流電源の電圧を昇圧して駆動機器に供給するときには電圧変換手段から駆動機器に供給する供給電圧が駆動機器に許容される第１電圧を超えたときに電圧変換手段の動作が停止されるよう電圧変換手段を制御し、電圧変換手段で直流電源の電圧を昇圧せずに駆動機器に供給するときには供給電圧が許容電圧より低い第２電圧を超えたときに電圧変換手段の動作が停止されるよう電圧変換手段を制御するものであれば如何なるものとしても構わない。なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための最良の形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、車両の製造業等に利用可能である。

本発明の一実施例としての電源装置２０を搭載した電気自動車１０の構成の概略を示す構成図である。 電子制御ユニット５０により実行される通常時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 電子制御ユニット５０により実行される退避要求時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 電子制御ユニット５０により実行される退避時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 昇圧後電圧の時間変化の一例を示す説明図である。 変形例の電源装置２０を搭載したハイブリッド自動車１１０の構成の概略を示す構成図である。

符号の説明

１０ 電気自動車、１１，１１１，１１２ インバータ、１３ 回転位置センサ、２０ 電源装置、２２ バッテリ、３０ 昇圧コンバータ、３２ コイル、４２，４６ 平滑コンデンサ、４３ 抵抗素子、４４，４８ 電圧センサ、５０ 電子制御ユニット、５２ ＣＰＵ、５４ ＲＯＭ、５６ ＲＡＭ、１１０ ハイブリッド自動車、１１４ エンジン、１１５ 動力分配統合機構、ＭＧ，ＭＧ１，ＭＧ２ モータ、Ｔｒ１，Ｔｒ２ スイッチング素子。

Claims (5)

1. 駆動機器と電力のやり取りを行なう電源装置であって、
   充放電可能な直流電源と、
   該直流電源の電圧を昇圧して前記駆動機器に供給可能であると共に前記直流電源の電圧を昇圧せずに前記駆動機器に供給可能な電圧変換手段と、
   該電圧変換手段で前記直流電源の電圧を昇圧して前記駆動機器に供給するときには前記電圧変換手段から前記駆動機器に供給する供給電圧が前記駆動機器に許容される第１電圧を超えたときに前記電圧変換手段の動作が停止されるよう該電圧変換手段を制御し、該電圧変換手段で前記直流電源の電圧を昇圧せずに前記駆動機器に供給するときには前記供給電圧が前記直流電源に許容される第２電圧を超えたときに前記電圧変換手段の動作が停止されるよう該電圧変換手段を制御する制御手段と、
   を備える電源装置。
2. 請求項１記載の電源装置であって、
   前記電圧変換手段からみて前記駆動機器に並列に接続され前記供給電圧を平滑する平滑コンデンサと、
   該平滑コンデンサに蓄積された電荷を放電可能な放電素子と、
   を備え、
   前記制御手段は、前記電圧変換手段で前記直流電源の電圧を昇圧して前記駆動機器に供給している最中または前記供給電圧が前記第１電圧を超えて前記電圧変換手段の動作が停止されている最中に前記直流電源の電圧を昇圧せずに前記駆動機器に供給するよう要求がなされたとき、前記供給電圧が前記第２電圧を超えていないときには直ちに前記直流電源の電圧を昇圧せずに前記駆動機器に供給するよう前記電圧変換手段を制御し、前記供給電圧が前記第２電圧を超えているときには前記供給電圧が前記第２電圧より低く前記直流電源を通常動作させる通常動作電圧に至るまで前記電圧変換手段の動作を停止して前記供給電圧が前記第２電圧に至ったときに前記直流電源の電圧を昇圧せずに前記駆動機器に供給するよう前記電圧変換手段を制御する手段である
   電源装置。
3. 請求項１記載の電源装置であって、
   前記電圧変換手段からみて前記駆動機器に並列に接続され前記供給電圧を平滑する平滑コンデンサを備え、
   前記制御手段は、前記電圧変換手段で前記直流電源の電圧を昇圧して前記駆動機器に供給している最中または前記供給電圧が前記第１電圧を超えて前記電圧変換手段の動作が停止されている最中に前記直流電源の電圧を昇圧せずに前記駆動機器に供給するよう要求がなされたとき、前記供給電圧が前記第２電圧を超えていないときには直ちに前記直流電源の電圧を昇圧せずに前記駆動機器に供給するよう前記電圧変換手段を制御し、前記供給電圧が前記第２電圧を超えているときには前記駆動機器での電力の消費を伴って前記供給電圧が前記第２電圧より低く前記直流電源を通常動作させる通常動作電圧に至るまで前記電圧変換手段の動作を停止して前記供給電圧が前記通常動作電圧に至ったときに前記直流電源の電圧を昇圧せずに前記駆動機器に供給するよう前記駆動機器と前記電圧変換手段を制御する手段である
   電源装置。
4. 請求項１ないし３いずれか記載の電源装置と、前記駆動機器として走行用の動力を出力可能な電動機とが搭載された車両。
5. 駆動機器と電力のやり取りを行なう電源装置であって、充放電可能な直流電源と、該直流電源の電圧を昇圧して駆動機器に供給可能であると共に前記直流電源の電圧を昇圧せずに前記駆動機器に供給可能な電圧変換手段とを備える電源装置の制御方法であって、
   該電圧変換手段で前記直流電源の電圧を昇圧して前記駆動機器に供給するときには前記電圧変換手段から前記駆動機器に供給する供給電圧が前記駆動機器に許容される第１電圧を超えたときに前記電圧変換手段の動作が停止されるよう該電圧変換手段を制御し、該電圧変換手段で前記直流電源の電圧を昇圧せずに前記駆動機器に供給するときには前記供給電圧が前記直流電源に許容される第２電圧を超えたときに前記電圧変換手段の動作が停止されるよう該電圧変換手段を制御する、
   ことを特徴とする電源装置の制御方法。

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