JP2009072040A - 電動機のバッテリ充電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリにより電動機に供給し得る最大電力や電動機を駆動し得る動作時間を増大することができ、且つ、装置全体としての信頼性を向上することができる電動機のバッテリ充電装置を提供する。
【解決手段】各バッテリＢＡＴ１，ＢＡＴ２並びに該バッテリに直列接続された並列接続のダイオードＤ１，Ｄ２及びトランジスタＱ１，Ｑ２が並列接続で交流モータ１３に接続されており、該交流モータ１３の回生時にオン状態にあるトランジスタＱ１，Ｑ２を通じて交流モータ１３の発電する電力をバッテリに供給する。バッテリの電圧レベルを検出するバッテリ電圧検出センサ２１，２２と、交流モータ１３の回生時に、複数のバッテリのうち電圧レベルが最小となる該バッテリにのみ交流モータ１３の発電する電力を供給するように、対応するいずれか一つのトランジスタＱ１，Ｑ２をオン状態とする制御装置１０とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、電動機のバッテリ充電装置に関するものである。

従来、電動機のバッテリ充電装置としては、例えば非特許文献１に記載されたものが知られている。この装置は、電動機の制動時や減速時に、そのエネルギーを電力としてバッテリに回生し、効率的な走行を行うことで低燃費の走行を可能にするものである。

また、特許文献１に記載された電動機のバッテリ充電装置は、ハイブリッド自動車の回生制動時にエンジンの回転によって発電する電動機を備えており、該電動機の発電した電力によってバッテリを充電する。
特許第３５８２５２３号公報 岸本圭司，牧野正寛，「エネルギー分野における最新のパワーエレクトロニクス技術」，三洋電機技法，２００４年１２月，第３６巻，第２号，ｐ．７２−７９

ところで、これら従来の装置では、電動機に供給し得る最大電力や電動機を駆動し得る動作時間が、現状のバッテリ残量（蓄電量）で制約されてしまう。また、バッテリが故障した際のフェールセーフ機能がない。

本発明の目的は、バッテリにより電動機に供給し得る最大電力や電動機を駆動し得る動作時間を増大することができ、且つ、装置全体としての信頼性を向上することができる電動機のバッテリ充電装置を提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、バッテリ並びに該バッテリに直列接続された並列接続の整流素子及びスイッチを複数備え、前記各バッテリ並びに該バッテリに直列接続された並列接続の整流素子及びスイッチが並列接続で電動機に接続されており、該電動機の力行時に前記整流素子を通じて前記バッテリの電力を前記電動機に供給するとともに、該電動機の回生時にオン状態にある前記スイッチを通じて前記電動機の発電する電力を前記バッテリに供給する電動機のバッテリ充電装置において、前記複数のバッテリの電圧レベルをそれぞれ検出する電圧検出手段と、前記電動機の回生時に、前記複数のバッテリのうち前記検出された電圧レベルが最小となる該バッテリにのみ前記電動機の発電する電力を供給するように、対応するいずれか一つの前記スイッチをオン状態とする制御手段とを備えたことを要旨とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電動機のバッテリ充電装置において、前記複数のバッテリの電流レベルをそれぞれ検出する電流検出手段と、前記電圧検出手段により検出された電圧レベル及び前記電流検出手段により検出された電流レベルに基づき、前記複数のバッテリの異常をそれぞれ判断する判断手段とを備え、前記制御手段は、前記判断手段により前記複数のバッテリの全てが異常でないと判断されたときに、前記複数のバッテリのうち前記検出された電圧レベルが最小となる該バッテリにのみ前記電動機の発電する電力を供給するように、対応するいずれか一つの前記スイッチをオン状態にすることを要旨とする。

上記各構成によれば、前記電動機の回生時に、前記制御手段は、前記複数のバッテリのうち前記検出された電圧レベルが最小となる該バッテリにのみ前記電動機の発電する電力を供給（充電）するように、対応するいずれか一つの前記スイッチをオン状態とする。これにより、前記複数のバッテリを、全体として互いの電圧レベルが同等になるように、即ちバッテリ残量が均一になるように充電することができる。そして、前記電動機の力行時には、互いの電圧レベルが同等なこれら複数のバッテリの電力を前記電動機に供給することで、前記電動機を駆動し得る動作時間を増大することができる。また、前記電動機の力行時には、複数のバッテリの電圧レベルが互いに異なっていても、これら複数のバッテリのうち最大の電圧レベルを有するバッテリの電力を前記電動機に供給することができ、前記電動機に供給し得る最大電力を増大することができる。なお、複数のバッテリのうち最大の電圧レベルを有するバッテリが、電圧レベルの小さい他のバッテリに電力を供給しようとしても、前記整流素子にて阻止されることになる。さらに、前記バッテリ等を複数備えるため、例えば１個のバッテリが故障しても、残りのバッテリを用いて前記電動機の制御（力行又は回生）を継続することができるため、装置全体としての信頼性を向上することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の電動機のバッテリ充電装置において、前記制御手段は、前記判断手段により異常と判断された前記バッテリに前記電動機の発電する電力を供給しないように、対応する前記スイッチをオフ状態にすることを要旨とする。

同構成によれば、前記制御手段は、前記判断手段により異常と判断された前記バッテリに前記電動機の発電する電力を供給しないように、対応する前記スイッチをオフ状態にすることで、例えば電圧レベルが著しく低下した異常と判断し得る前記バッテリへの徒な電力の供給を回避することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の電動機のバッテリ充電装置において、前記複数のバッテリの個数は２個であることを要旨とする。
同構成によれば、２個のバッテリからなる極めて簡易な構成で、装置全体としての信頼性（冗長性）を向上することができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の電動機のバッテリ充電装置において、前記電動機の力行時に、前記バッテリの電圧を昇圧する昇圧手段を備えたことを要旨とする。

同構成によれば、前記昇圧手段により、前記バッテリの本来の電圧よりも高い電圧で前記電動機を力行させることができ、よりコンパクトな構成で高出力を得ることができる。

本発明では、バッテリにより電動機に供給し得る最大電力や電動機を駆動し得る動作時間を増大することができ、且つ、装置全体としての信頼性を向上することができる電動機のバッテリ充電装置を提供することができる。

以下、本発明をハイブリッド自動車の電動駆動システムに適用した一実施形態を図面に従って説明する。
図１は、本実施形態の電気的構成を示すブロック図である。同図に示されるように、このシステムは、各種制御を司る制御装置１０と、例えばニッケル水素やリチウムイオンなどの二次電池からなる互いに同一構成の複数（２個）のバッテリＢＡＴ１，ＢＡＴ２とを備える。

一方のバッテリＢＡＴ１は、プラス端子がフューズＦＵ１を介してリレーＲＬＹ１に接続されるとともに、マイナス端子がフューズＦＵ２を介して接地されている。そして、リレーＲＬＹ１は、整流素子としてのダイオードＤ１のアノードに接続されるとともに、例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor ）からなるスイッチとしてのトランジスタＱ１のエミッタに接続されている。また、他方のバッテリＢＡＴ２は、プラス端子がフューズＦＵ３を介してリレーＲＬＹ２に接続されるとともに、マイナス端子がフューズＦＵ４を介して接地されている。そして、リレーＲＬＹ２は、整流素子としてのダイオードＤ２のアノードに接続されるとともに、例えばＩＧＢＴからなるスイッチとしてのトランジスタＱ２のエミッタに接続されている。リレーＲＬＹ１，ＲＬＹ２は、前記制御装置１０にそれぞれ接続されており、該制御装置１０からのバッテリ供給制御信号に基づいてオン／オフされる。これにより、バッテリＢＡＴ１，ＢＡＴ２と各々の後段の回路との接続状態が制御される。

なお、リレーＲＬＹ１及びダイオードＤ１のアノード間には、コンデンサＣ１の一方の端子が接続されるとともに、該コンデンサＣ１の他方の端子は接地されている。同様に、リレーＲＬＹ２及びダイオードＤ２のアノード間には、前記コンデンサＣ１と同等のコンデンサＣ２の一方の端子が接続されるとともに、該コンデンサＣ２の他方の端子は接地されている。これらコンデンサＣ１，Ｃ２は、バッテリＢＡＴ１，ＢＡＴ２の供給する電圧を平滑化するためのものである。

ダイオードＤ１，Ｄ２のカソード及びトランジスタＱ１，Ｑ２のコレクタは、共通の接続点Ｎ１に接続されている。従って、ダイオードＤ１及びトランジスタＱ１は、リレーＲＬＹ１及び前記接続点Ｎ１間で並列接続されるとともに、これら並列接続のダイオードＤ１及びトランジスタＱ１はバッテリＢＡＴ１に直列接続されている。また、ダイオードＤ２及びトランジスタＱ２は、リレーＲＬＹ２及び前記接続点Ｎ１間で並列接続されるとともに、これら並列接続のダイオードＤ２及びトランジスタＱ２はバッテリＢＡＴ２に直列接続されている。つまり、両バッテリＢＡＴ１，ＢＡＴ２は、対応する並列接続のダイオードＤ１及びトランジスタＱ１、ダイオードＤ２及びトランジスタＱ２を介して前記接続点Ｎ１及び接地間で並列接続されている。

なお、ダイオードＤ１，Ｄ２は、トランジスタＱ１，Ｑ２を迂回して該トランジスタＱ１，Ｑ２のエミッタ側からコレクタ側への電流の流れをそれぞれ許容する。また、トランジスタＱ１，Ｑ２のゲートは、前記制御装置１０にそれぞれ接続されており、該制御装置１０からのバッテリ充電制御信号に基づいてオン／オフされる。これにより、トランジスタＱ１，Ｑ２のコレクタ側からエミッタ側への電流の流れの可否が制御される。

前記接続点Ｎ１には、昇圧手段としての昇降圧回路１１が接続されている。この昇降圧回路１１は、リアクトルＬ、例えばＩＧＢＴからなるトランジスタＱ３，Ｑ４及びダイオードＤ３，Ｄ４を備えて構成される。リアクトルＬは、一方の端子が前記接続点Ｎ１に接続されるとともに、他方の端子がトランジスタＱ３のエミッタ及びダイオードＤ３のアノード並びにトランジスタＱ４のコレクタ及びダイオードＤ４のカソードにそれぞれ接続されている。そして、トランジスタＱ３のコレクタ及びダイオードＤ３のカソードは、プラス側の電源ラインＬ１に接続されており、トランジスタＱ４のエミッタ及びダイオードＤ４のアノードは、接地されたマイナス側の電源ラインＬ２に接続されている。つまり、並列接続のトランジスタＱ３及びダイオードＤ３と、トランジスタＱ４及びダイオードＤ４とは、電源ラインＬ１，Ｌ２間に直列接続されている。

なお、ダイオードＤ３，Ｄ４は、トランジスタＱ３，Ｑ４を迂回して該トランジスタＱ３，Ｑ４のエミッタ側からコレクタ側への電流の流れをそれぞれ許容する。また、トランジスタＱ３，Ｑ４のゲートは、前記制御装置１０にそれぞれ接続されており、該制御装置１０からの昇降圧制御信号に基づいてオン／オフされる。これにより、昇降圧回路１１による昇降圧が制御される。なお、昇降圧回路１１は、前記トランジスタＱ３，Ｑ４のオン／オフのデューティー比が制御されることで、バッテリＢＡＴ１，ＢＡＴ２から供給された電圧を任意に昇圧する。

昇降圧回路１１には、電源ラインＬ１，Ｌ２間に並列接続される態様で放電抵抗Ｒ、コンデンサＣ及びインバータ１２が接続されている。
インバータ１２は、例えばＩＧＢＴからなる６個のトランジスタＱ５，Ｑ６，Ｑ７，Ｑ８，Ｑ９，Ｑ１０を備えている。

トランジスタＱ５のコレクタは電源ラインＬ１に接続されるとともに、エミッタはトランジスタＱ６のコレクタに接続され、更に該トランジスタＱ６のエミッタは接地されている。つまり、トランジスタＱ５，Ｑ６は、電源ラインＬ１，Ｌ２間に直列接続されている。同様に、トランジスタＱ７のコレクタは電源ラインＬ１に接続されるとともに、エミッタはトランジスタＱ８のコレクタに接続され、更に該トランジスタＱ８のエミッタは接地されている。また、トランジスタＱ９のコレクタは電源ラインＬ１に接続されるとともに、エミッタはトランジスタＱ１０のコレクタに接続され、更に該トランジスタＱ１０のエミッタは接地されている。そして、各トランジスタＱ５〜Ｑ１０には、エミッタ側からコレクタ側への電流の流れを許容するダイオードＤ５〜Ｄ１０が並列接続されている。トランジスタＱ５〜Ｑ１０のゲートは、前記制御装置１０にそれぞれ接続されており、該制御装置１０からのインバータ制御信号に基づいてオン／オフされる。これにより、インバータ１２による電圧変換が制御される。

電動機としての交流モータ１３は、三相の永久磁石モータであって、中性点Ｏにおいて一方の端子が共通接続される、いわゆるＹ結線のＵ相コイル１３ａ、Ｖ相コイル１３ｂ及びＷ相コイル１３ｃを備えている。Ｕ相コイル１３ａの他方の端子はトランジスタＱ５，Ｑ６の接続点Ｎｕに、Ｖ相コイル１３ｂの他方の端子はトランジスタＱ７，Ｑ８の接続点Ｎｖに、Ｗ相コイル１３ｃの他方の端子はトランジスタＱ９，Ｑ１０の接続点Ｎｗにそれぞれ接続されている。

リレーＲＬＹ１及びダイオードＤ１のアノード間のノードＮｂ１並びに前記フューズＦＵ２を介した前記バッテリＢＡＴ１のマイナス端子は、前記制御装置１０にそれぞれ接続されてバッテリ電圧検出センサ２１を構成する。このバッテリ電圧検出センサ２１は、前記バッテリＢＡＴ１の電圧レベルＶｂ１を検出するためのものである（電圧検出手段）。同様に、リレーＲＬＹ２及びダイオードＤ２のアノード間のノードＮｂ２並びに前記フューズＦＵ４を介した前記バッテリＢＡＴ２のマイナス端子は、前記制御装置１０にそれぞれ接続されてバッテリ電圧検出センサ２２を構成する。このバッテリ電圧検出センサ２２は、前記バッテリＢＡＴ２の電圧レベルＶｂ２を検出するためのものである（電圧検出手段）。

また、リレーＲＬＹ１及びダイオードＤ１のアノード間には、前記バッテリＢＡＴ１から流れる電流Ｉｂ１を検出するとともに、該検出した電流Ｉｂ１を前記制御装置１０に出力するバッテリ電流検出センサ２３が設けられている。同様に、リレーＲＬＹ２及びダイオードＤ２のアノード間には、前記バッテリＢＡＴ２から流れる電流Ｉｂ２を検出するとともに、該検出した電流Ｉｂ２を前記制御装置１０に出力するバッテリ電流検出センサ２４が設けられている。これらバッテリ電流検出センサ２３，２４は、電流検出手段を構成する。

前記接続点Ｎｕ及び前記交流モータ１３のＵ相コイル１３ａ間には、該Ｕ相コイル１３ａに流れるモータ電流Ｉｕを検出するとともに、該検出したモータ電流Ｉｕを前記制御装置１０に出力するモータ電流検出センサ２５が設けられている。また、前記接続点Ｎｖ及び前記交流モータ１３のＶ相コイル１３ｂ間には、該Ｖ相コイル１３ｂに流れるモータ電流Ｉｖを検出するとともに、該検出したモータ電流Ｉｖを前記制御装置１０に出力するモータ電流検出センサ２６が設けられている。さらに、前記接続点Ｎｗ及び前記交流モータ１３のＷ相コイル１３ｃ間には、該Ｗ相コイル１３ｃに流れるモータ電流Ｉｗを検出するとともに、該検出したモータ電流Ｉｗを前記制御装置１０に出力するモータ電流検出センサ２７が設けられている。なお、これらモータ電流検出センサ２５〜２７のいずれか一つを割愛してもよい。

さらに、前記制御装置１０には、前記バッテリＢＡＴ１，ＢＡＴ２の異常をそれぞれ報知するインジケータ２８，２９が接続されている。これらインジケータ２８，２９は、制御装置１０により点灯が駆動制御される。

ここで、本実施形態の動作について図２及び図３を併せ参照して説明する。なお、図２及び図３は、図１のブロック図を便宜的に簡略して描画したもので、同一の部材には同一の符号を付している。ここでの動作では、両リレーＲＬＹ１，ＲＬＹ２は、前記制御装置１０からのバッテリ供給制御信号に基づいてオン状態にあるものとして、図２及び図３では割愛されている。

まず、交流モータ１３の力行時の動作について説明する。このとき、バッテリＢＡＴ１，ＢＡＴ２から供給された電圧は、ダイオードＤ１，Ｄ２を通じて昇降圧回路１１に供給される。昇降圧回路１１は、前記制御装置１０からの昇降圧制御信号に基づいて前記トランジスタＱ３，Ｑ４をスイッチング動作させることで、供給された電圧を昇圧し前記コンデンサＣに供給する。

コンデンサＣは、昇降圧回路１１において昇圧された電圧を平滑化して前記インバータ１２に供給する。インバータ１２は、前記制御装置１０からのインバータ制御信号に基づいて前記トランジスタＱ５〜Ｑ１０をスイッチング動作させることで、供給された電圧を交流電圧（三相電圧）に変換し前記交流モータ１３に供給する。

以上により、交流モータ１３にバッテリＢＡＴ１，ＢＡＴ２の電力が供給される。そして、交流モータ１３は、ハイブリッド自動車の駆動輪を駆動するためのトルクを発生し、あるいはハイブリッド自動車の内燃機関（エンジン）を始動するためのトルクを発生する。図２には、このときにバッテリＢＡＴ１，ＢＡＴ２から流れる電流を実線の矢印にて示している。なお、バッテリＢＡＴ１，ＢＡＴ２の電圧レベルＶｂ１，Ｖｂ２が異なっていても、ダイオードＤ１又はＤ２によって逆流防止されることで、基本的に電圧レベルの大きい一方のバッテリＢＡＴ１，ＢＡＴ２から小さい方のバッテリに電力が供給（充電）されることはない。

次に、交流モータ１３の回生時の動作について説明する。例えばハイブリッド自動車の減速時など回生制動時に交流モータ１３が発電機として発電した交流電圧は、インバータ１２に供給される。インバータ１２は、前記制御装置１０からのインバータ制御信号に基づいて前記トランジスタＱ５〜Ｑ１０をスイッチング動作させることで、供給された交流電圧を直流電圧に変換し前記コンデンサＣを介して昇降圧回路１１に供給する。昇降圧回路１１は、前記制御装置１０からの昇降圧制御信号に基づいて前記トランジスタＱ３，Ｑ４をスイッチング動作させることで、供給された電圧を降圧する。

そして、この降圧された電圧は、前記制御装置１０からのバッテリ充電制御信号に基づいてオン状態とされるトランジスタＱ１，Ｑ２を通じてこれに接続された該当のバッテリＢＡＴ１，ＢＡＴ２に供給される。具体的には、前記制御装置１０は、前記検出された電圧レベルＶｂ１，Ｖｂ２の小さい方のバッテリＢＡＴ１，ＢＡＴ２に電圧が供給されるようにバッテリ充電制御信号を生成する（制御手段）。

以上により、電圧レベルＶｂ１，Ｖｂ２の小さい方のバッテリＢＡＴ１，ＢＡＴ２、即ち電圧レベルＶｂ１，Ｖｂ２が最小となるバッテリＢＡＴ１，ＢＡＴ２にのみ交流モータ１３の発電する電力が優先的に供給（充電）される。図３には、トランジスタＱ１がオンしたときにバッテリＢＡＴ１に流れる電流を実線の矢印にて示しており、トランジスタＱ２がオンしたときにバッテリＢＡＴ２に流れる電流を破線の矢印にて示している。

また、電圧レベルＶｂ１，Ｖｂ２が同等のときには、前記制御装置１０は、両バッテリＢＡＴ１，ＢＡＴ２に交流モータ１３の発電する電力が供給されるようにバッテリ充電制御信号を生成する。このとき、両バッテリＢＡＴ１，ＢＡＴ２に交流モータ１３の発電する電力がそれぞれ供給（充電）される。

さらに、電圧レベルＶｂ１，Ｖｂ２がバッテリＢＡＴ１，ＢＡＴ２の満充電に相当するときには、前記制御装置１０は、前記両トランジスタＱ１，Ｑ２がオフされるようにバッテリ充電制御信号を生成する。このとき、前記インバータ１２において変換された直流電圧は、放電抵抗Ｒに供給されて熱エネルギーに変換される。

なお、前記制御装置１０は、前記検出された電圧レベルＶｂ１，Ｖｂ２及び電流Ｉｂ１，Ｉｂ２に基づき前記バッテリＢＡＴ１，ＢＡＴ２の異常を判断する（判断手段）。例えば、電圧レベルＶｂ１，Ｖｂ２が大きいにも関わらず電流Ｉｂ１，Ｉｂ２が過小であるなど、これらの関係が整合しないときに、対応するバッテリＢＡＴ１，ＢＡＴ２の異常を判断する。そして、前記制御装置１０は、異常と判断された前記バッテリＢＡＴ１，ＢＡＴ２を故障と見なして残りの該バッテリＢＡＴ１，ＢＡＴ２で前記交流モータ１３を制御（力行又は回生）する。例えば、異常と判断されたバッテリＢＡＴ１，ＢＡＴ２に接続されたリレーＲＬＹ１，ＲＬＹ２をオフにして、後段（交流モータ１３側）の回路との接続を遮断する。同時に、前記制御装置１０は、異常と判断された前記バッテリＢＡＴ１，ＢＡＴ２に対応するインジケータ２８，２９を点灯駆動する。これにより、利用者（運転者等）に対しバッテリＢＡＴ１，ＢＡＴ２の異常が報知される。

次に、前記制御装置１０による交流モータ１３の制御態様について、図４のフローチャートに従って総括的に説明する。同図に示されるように、バッテリＢＡＴ１，ＢＡＴ２の故障が判断され（Ｓ１０１）、全てのバッテリＢＡＴ１，ＢＡＴ２が正常に動作していると判断された場合は、交流モータ１３が力行中か回生中かが判断される（Ｓ１０２）。そして、交流モータ１３が力行中と判断されると、昇降圧回路１１によるバッテリＢＡＴ１，ＢＡＴ２の電圧の昇圧が制御され（Ｓ１０３）、更にインバータ１２による電圧変換が制御される（Ｓ１０４）。そして、交流モータ１３にバッテリＢＡＴ１，ＢＡＴ２の電力が供給される。

また、Ｓ１０２において交流モータ１３が回生中と判断されると、昇降圧回路１１によるインバータ１２の電圧の降圧が制御される（Ｓ１０５）。そして、バッテリＢＡＴ１，ＢＡＴ２の電圧レベルＶｂ１，Ｖｂ２が大小比較され（Ｓ１０６）、これら電圧レベルＶｂ１，Ｖｂ２が同等と判断されたときには両トランジスタＱ１，Ｑ２がオンされる（Ｓ１０７）。そして、両バッテリＢＡＴ１，ＢＡＴ２に交流モータ１３の発電する電力がそれぞれ供給される。

Ｓ１０６においてバッテリＢＡＴ１の電圧レベルＶｂ１の方が、バッテリＢＡＴ２の電圧レベルＶｂ２よりも大きいと判断されると、トランジスタＱ２のみがオンされる（Ｓ１０８）。そして、バッテリＢＡＴ２のみに交流モータ１３の発電する電力が供給される。一方、Ｓ１０６においてバッテリＢＡＴ２の電圧レベルＶｂ２の方が、バッテリＢＡＴ１の電圧レベルＶｂ１よりも大きいと判断されると、トランジスタＱ１のみがオンされる（Ｓ１０９）。そして、バッテリＢＡＴ１のみに交流モータ１３の発電する電力が供給される。

また、Ｓ１０１においてバッテリＢＡＴ２が故障と判断された場合は、該故障をウォーニングすべく対応するインジケータ２９が点灯され（Ｓ１１０）、トランジスタＱ２がオフされ（Ｓ１１１）、更に交流モータ１３が力行中か回生中かが判断される（Ｓ１１２）。交流モータ１３が力行中と判断されると、昇降圧回路１１によるバッテリＢＡＴ１の電圧の昇圧が制御され（Ｓ１１３）、更にインバータ１２による電圧変換が制御される（Ｓ１１４）。そして、交流モータ１３にバッテリＢＡＴ１の電力が供給される。

一方、Ｓ１１２において交流モータ１３が回生中と判断されると、トランジスタＱ１がオンされ（Ｓ１１５）、昇降圧回路１１によるインバータ１２の電圧の降圧が制御される（Ｓ１１６）。そして、バッテリＢＡＴ１に交流モータ１３の発電する電力が供給される。

さらに、Ｓ１０１においてバッテリＢＡＴ１が故障と判断された場合は、該故障をウォーニングすべく対応するインジケータ２８が点灯され（Ｓ１１７）、トランジスタＱ１がオフされ（Ｓ１１８）、更に交流モータ１３が力行中か回生中かが判断される（Ｓ１１９）。交流モータ１３が力行中と判断されると、昇降圧回路１１によるバッテリＢＡＴ２の電圧の昇圧が制御され（Ｓ１２０）、更にインバータ１２による電圧変換が制御される（Ｓ１２１）。そして、交流モータ１３にバッテリＢＡＴ２の電力が供給される。

一方、Ｓ１１９において交流モータ１３が回生中と判断されると、トランジスタＱ２がオンされ（Ｓ１２２）、昇降圧回路１１によるインバータ１２の電圧の降圧が制御される（Ｓ１２３）。そして、バッテリＢＡＴ２に交流モータ１３の発電する電力が供給される。

以上詳述したように、本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）本実施形態では、交流モータ１３の回生時に、前記制御装置１０は、電圧レベルＶｂ１，Ｖｂ２が最小となるバッテリＢＡＴ１，ＢＡＴ２にのみ交流モータ１３の発電する電力を供給（充電）するように、対応するいずれか一つのトランジスタＱ１，Ｑ２をオン状態とする。これにより、複数のバッテリＢＡＴ１，ＢＡＴ２を、全体として互いの電圧レベルＶｂ１，Ｖｂ２が同等になるように、即ちバッテリ残量が均一になるように充電することができる。そして、交流モータ１３の力行時には、互いの電圧レベルＶｂ１，Ｖｂ２が同等なこれら複数のバッテリＢＡＴ１，ＢＡＴ２の電力を交流モータ１３に供給することで、該交流モータ１３を駆動し得る動作時間を増大することができる。また、交流モータ１３の力行時には、複数のバッテリＢＡＴ１，ＢＡＴ２の電圧レベルＶｂ１，Ｖｂ２が互いに異なっていても、これら複数のバッテリＢＡＴ１，ＢＡＴ２のうち最大の電圧レベルＶｂ１，Ｖｂ２を有するバッテリＢＡＴ１，ＢＡＴ２の電力を交流モータ１３に供給することができ、該交流モータ１３に供給し得る最大電力を増大することができる。

さらに、バッテリＢＡＴ１，ＢＡＴ２等を複数備えるため、例えば１個のバッテリＢＡＴ１，ＢＡＴ２が故障しても、残りのバッテリＢＡＴ１，ＢＡＴ２を用いて交流モータ１３の制御（力行又は回生）を継続することができるため、装置全体としての信頼性を向上することができる。

（２）本実施形態では、前記制御装置１０は、異常と判断されたバッテリＢＡＴ１，ＢＡＴ２に交流モータ１３の発電する電力を供給しないように、対応するトランジスタＱ１，Ｑ２をオフ状態にすることで、例えば電圧レベルＶｂ１，Ｖｂ２が著しく低下した異常と判断し得るバッテリＢＡＴ１，ＢＡＴ２への徒な電力の供給を回避することができる。

（３）本実施形態では、２個のバッテリＢＡＴ１，ＢＡＴ２からなる極めて簡易な構成で、装置全体としての信頼性（冗長性）を向上することができる。
（４）本実施形態では、昇降圧回路１１により、バッテリＢＡＴ１，ＢＡＴ２の本来の電圧よりも高い電圧で交流モータ１３を力行させることができ、よりコンパクトな構成で高出力を得ることができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・図５に示すように、前記昇降圧回路１１を割愛してもよい。この場合、前記接続点Ｎ１をプラス側の電源ラインＬ１に直に接続する。このように変更をしても前記実施形態の（１）〜（３）と同様の効果が得られる。

・前記実施形態において、交流モータ１３に接続されるバッテリの個数は３個以上であってもよい。この場合であっても、交流モータ１３の回生時に、これら複数のバッテリのうち検出された電圧レベルが最小となる該バッテリにのみ交流モータ１３の発電する電力を供給するように当該バッテリに直接接続された並列接続の整流素子及びスイッチ（ダイオード及びトランジスタ）の該スイッチをオン状態とすればよい。

・前記実施形態において、トランジスタＱ１〜Ｑ１０は、例えばＭＯＳ型のパワートランジスタであってもよい。
・本発明は、例えば電気自動車に適用してもよい。あるいは、内燃機関に代えて燃料電池と組み合わせたハイブリッド自動車に適用してもよい。

本発明の一実施形態の電気的構成を示すブロック図。 同実施形態を概略的に示すブロック図。 同実施形態を概略的に示すブロック図。 同実施形態の制御態様を示すフローチャート。 本発明の変形形態の電気的構成を示すブロック図。

符号の説明

ＢＡＴ１，ＢＡＴ２…バッテリ、Ｄ１，Ｄ２…ダイオード（整流素子）、Ｑ１，Ｑ２…トランジスタ（スイッチ）、１０…制御装置（制御手段、判断手段）、１１…昇降圧回路（昇圧手段）、１２…インバータ、１３…交流モータ（電動機）、２１，２２…バッテリ電圧検出センサ（電圧検出手段）、２３，２４……バッテリ電流検出センサ（電流検出手段）。

Claims (5)

1. バッテリ並びに該バッテリに直列接続された並列接続の整流素子及びスイッチを複数備え、前記各バッテリ並びに該バッテリに直列接続された並列接続の整流素子及びスイッチが並列接続で電動機に接続されており、該電動機の力行時に前記整流素子を通じて前記バッテリの電力を前記電動機に供給するとともに、該電動機の回生時にオン状態にある前記スイッチを通じて前記電動機の発電する電力を前記バッテリに供給する電動機のバッテリ充電装置において、
   前記複数のバッテリの電圧レベルをそれぞれ検出する電圧検出手段と、
   前記電動機の回生時に、前記複数のバッテリのうち前記検出された電圧レベルが最小となる該バッテリにのみ前記電動機の発電する電力を供給するように、対応するいずれか一つの前記スイッチをオン状態とする制御手段とを備えたことを特徴とする電動機のバッテリ充電装置。
2. 請求項１に記載の電動機のバッテリ充電装置において、
   前記複数のバッテリの電流レベルをそれぞれ検出する電流検出手段と、
   前記電圧検出手段により検出された電圧レベル及び前記電流検出手段により検出された電流レベルに基づき、前記複数のバッテリの異常をそれぞれ判断する判断手段とを備え、
   前記制御手段は、前記判断手段により前記複数のバッテリの全てが異常でないと判断されたときに、前記複数のバッテリのうち前記検出された電圧レベルが最小となる該バッテリにのみ前記電動機の発電する電力を供給するように、対応するいずれか一つの前記スイッチをオン状態にすることを特徴とする電動機のバッテリ充電装置。
3. 請求項２に記載の電動機のバッテリ充電装置において、
   前記制御手段は、前記判断手段により異常と判断された前記バッテリに前記電動機の発電する電力を供給しないように、対応する前記スイッチをオフ状態にすることを特徴とする電動機のバッテリ充電装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の電動機のバッテリ充電装置において、
   前記複数のバッテリの個数は２個であることを特徴とする電動機のバッテリ充電装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の電動機のバッテリ充電装置において、
   前記電動機の力行時に、前記バッテリの電圧を昇圧する昇圧手段を備えたことを特徴とする電動機のバッテリ充電装置。

Images