JP2019022418A - 電源装置および電源装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化に適した構成を有する電源装置およびその制御方法を提供する。【解決手段】本実施形態の電源装置は、昇圧用スイッチおよび同期整流用スイッチを有し、直流電源から供給される電圧を昇圧して、電動機を駆動する駆動回路に接続される出力線へ出力する昇圧回路と、直流電源の正極端子と、昇圧回路に電力を供給する電力供給線との間に接続され、直流電源からの電力の供給を制御する第１スイッチと、電力供給線と、昇圧用スイッチおよび同期整流用スイッチ間の共通ノードとの間に接続され、直流電源からの電力の供給を昇圧回路へ行う昇圧用コイルと、電力供給線と、出力線との間に接続され、電力供給線と出力線との間の電気的接続を制御する第２スイッチと、非昇圧時に、第１スイッチと第２スイッチを導通状態にし、昇圧時に、第１スイッチを導通状態にし、第２スイッチを非導通状態にする制御部とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、電源装置および電源装置の制御方法に関する。

モータ（電動機）を駆動するためのインバータ回路などの駆動回路を含む制御装置には、駆動回路に電力を供給する電源装置を内蔵しているものがある。この電源装置は、例えば入力端子がバッテリなどの直流電源に接続され、出力端子が負荷である駆動回路に接続されている。そして、このような電源装置は、例えば、入力端子に入力される直流電源の電圧を昇圧して負荷である駆動回路に直流電力を供給する。

例えば、特許文献１に記載されている電源装置では、昇圧時と非昇圧時に直流電源（バッテリ）から負荷への電流の流れを異ならせるために、電源装置における入力端子（バッテリ出力部に相当する）と、出力端子（昇圧回路の出力部に相当する）との間にバイパス回路が設けられている（特許文献１の図１参照）。この特許文献１に記載されている電源装置では、昇圧が必要な場合に昇圧回路を動作させて昇圧回路から負荷へ電力が供給され、昇圧が不要な場合に昇圧回路を経由せずにバイパス回路を経由して負荷へ電力が供給される。

特開２０１５−３５９０３号公報

ところで、モータを駆動するインバータ回路などの駆動回路を含む制御装置では、例えば、電源装置の入力部にリレー回路等の保護回路が設けられている場合がある。このような構成において、特許文献１に記載されているように電源装置の入力端子と出力端子に並列にバイパス回路を追加する場合、バイパス回路に対して新たに保護回路を追加して設けなければならないことがある。この場合、例えば、電源装置あるいは制御装置の小型化が困難になるという課題が生じる。

本発明は、上記の事情を考慮してなされたものであり、小型化に適した構成を有する電源装置および電源装置の制御方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一態様は、昇圧用スイッチおよび同期整流用スイッチを有し、直流電源から供給される電圧を昇圧して、電動機を駆動する駆動回路に接続される出力線へ出力する昇圧回路と、前記直流電源の正極端子と、前記昇圧回路に電力を供給する電力供給線との間に接続され、直流電源からの電力の供給を制御する第１スイッチと、前記電力供給線と、前記昇圧用スイッチおよび前記同期整流用スイッチ間の共通ノードとの間に接続され、前記直流電源からの電力の供給を前記昇圧回路へ行う昇圧用コイルと、前記電力供給線と、前記出力線との間に接続され、前記電力供給線と前記出力線との間の電気的接続を制御する第２スイッチと、非昇圧時に、前記第１スイッチと前記第２スイッチを導通状態にし、昇圧時に、前記第１スイッチを導通状態にし、前記第２スイッチを非導通状態にする制御部と、を備えることを特徴とする電源装置である。

また、本発明の一態様は、上記電源装置であって、前記昇圧用スイッチ、前記同期整流用スイッチおよび前記第２スイッチから構成される昇圧部と、前記第１スイッチから構成される電源リレースイッチ部と、を備える。

また、本発明の一態様は、上記電源装置であって、前記昇圧用スイッチおよび前記同期整流用スイッチから構成される昇圧部と、前記第１スイッチおよび前記第２スイッチから構成される電源リレースイッチ部と、を備える。

また、本発明の一態様は、上記電源装置であって、前記制御部は、昇圧時から非昇圧時へ移行させる際、前記電力供給線の電圧と前記昇圧回路の出力線の電圧との間の差電圧が所定の電圧以下となった後、前記第２スイッチを非導通状態から導通状態に変化させることを特徴とする。

また、本発明の一態様は、上記電源装置において、前記制御部によって、昇圧時から非昇圧時へ移行させる際、前記電力供給線の電圧と前記昇圧回路の出力線の電圧との間の差電圧が所定の電圧以下となった後、前記第２スイッチを非導通状態から導通状態に変化させることを特徴とする電源装置の制御方法である。

上記本発明の態様によれば、小型化に適した構成を有する電源装置および電源装置の制御方法を提供することができる。

本発明の一実施形態に係るモータ制御システムの構成例を示すブロック図である。 図１に示す電源装置１０のモジュール化の一例を示すブロック図である。 図１に示す電源装置１０のモジュール化の他の例を示すブロック図である。 図１に示す電源装置１０の動作例を示すタイミングチャートである。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るモータ制御システムの構成例を示すブロック図である。図１に示すように、モータ駆動システム１００は、モータ制御装置１と、バッテリ２と、モータ３とを備えている。モータ駆動システム１００は、モータ３を駆動するシステムである。

バッテリ２（直流電源の一例）は、例えば、鉛蓄電池などの二次電池であり、モータ制御装置１に直流電力を供給する。

モータ制御装置１は、例えば、モータ３の駆動を制御するＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）である。モータ制御装置１は、電源装置１０と、インバータ部１６を備える。モータ制御装置１は、バッテリ２から供給された直流電力に基づいて、モータ３を駆動する制御を行う。

電源装置１０は、コイル１１と、電源リレースイッチ１２と、バイパススイッチ１３と、昇圧回路１４と、平滑コンデンサ１５と、制御部１７とを備えている。また、電源装置１０は、入力端子１０−１と、接地端子１０−２と、出力端子１０−３と、接地端子１０−４を備えている。入力端子１０−１は、コイル１１の一端と、バッテリ２の正極端子に接続されている。接地端子１０−２と接地端子１０−４は、ＧＮＤ（グランド）線Ｌ２に接続されている。また、接地端子１０−４は、インバータ部１６のローサイド側の入力端子に接続されている。出力端子１０−３は、昇圧回路１４の出力線Ｌ３と、インバータ部１６のハイサイド側の入力端子に接続されている。

コイル１１は、入力端子１０−１と電源リレースイッチ１２との間に接続され、高周波ノイズやリップルを除去するフィルタとして機能する。

電源リレースイッチ１２（第１スイッチの一例）は、コイル１１および入力端子１０−１を介してバッテリ２の正極端子に接続されるとともに、昇圧回路１４に電力を供給する電力供給線Ｌ１との間に接続され、バッテリ２からの電力の供給を制御する。電源リレースイッチ１２は、例えば、逆向きに接続された２つのリレー用ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）（１２１、１２２）を備えている。

リレー用ＦＥＴ（１２１、１２２）は、例えば、ｎＭＯＳＦＥＴ（ｎ型ＭＯＳ（金属酸化膜半導体）電界効果トランジスタ）であり、リレー用ＦＥＴ（１２１、１２２）のゲート端子（制御端子）は、制御部１７から出力される制御信号の信号線（制御線Ｓ１）に接続されている。リレー用ＦＥＴ（１２１、１２２）は、制御線Ｓ１がハイ状態（Ｈｉｇｈ状態）にある場合に、オン（ＯＮ）状態（導通状態）になり、制御線Ｓ１がロウ状態（Ｌｏｗ状態）にある場合に、オフ（ＯＦＦ）状態（非導通状態）になる。

なお、以下の説明において、信号線（制御線）がハイ状態にあるとは、信号線（制御線）の電位がハイ状態にあることを示し、信号線（制御線）がロウ状態にあるとは、信号線（制御線）の電位がロウ状態にあることを示すものとする。

バイパススイッチ１３（第２スイッチの一例）は、電力供給線Ｌ１と、昇圧回路１４の出力線Ｌ３との間に接続され、電力供給線Ｌ１と、昇圧回路１４の出力線Ｌ３との間の電気的接続を制御する。バイパススイッチ１３は、例えば、ｎＭＯＳＦＥＴであり、ソース端子が電力供給線Ｌ１に、ドレイン端子が出力線Ｌ３に、ゲート端子が制御部１７から出力される制御信号の信号線（制御線Ｓ２）に、それぞれ接続されている。バイパススイッチ１３は、制御線Ｓ２がハイ状態にある場合に、オン状態になり、制御線Ｓ２がロウ状態にある場合に、オフ状態になる。

また、バイパススイッチ１３は、バッテリ２から供給される直流電力をモータ３の駆動に直接利用する場合に、制御部１７によってオン状態に制御され、インバータ部１６にバッテリ２から供給される直流電力を供給する。また、バイパススイッチ１３は、昇圧回路１４から出力される直流電力をモータ３の駆動に利用する場合に、制御部１７によってオフ状態に制御され、インバータ部１６に昇圧回路１４から出力される直流電力を供給する。

昇圧回路１４は、例えば、同期整流昇圧回路であり、電源リレースイッチ１２によって供給された電圧（バッテリ２から供給された電圧）を昇圧して、モータ３を駆動するインバータ部１６に出力する。昇圧回路１４は、昇圧用コイル１４１と、抵抗１４２と、コンデンサ（１４３、１４６）と、同期整流用スイッチ１４４と、昇圧用スイッチ１４５と、コイル１４７とを備えている。

昇圧用コイル１４１および抵抗１４２は、昇圧用コイル１４１と抵抗１４２の各一端で直列に接続され、昇圧用コイル１４１の他端が電力供給線Ｌ１のノードＮ１に接続され、抵抗１４２の他端がノードＮ２（共通ノード）に接続されている。昇圧用コイル１４１は、昇圧の際に電力供給線Ｌ１から供給される電力を蓄積および放出する。抵抗１４２は、シャント抵抗として機能する。コンデンサ１４３は、ノードＮ１と、ＧＮＤ線Ｌ２との間に接続され、平滑コンデンサとして機能する。なお、ＧＮＤ線Ｌ２は、バッテリ２の負極端子に接続されている。

同期整流用スイッチ１４４は、例えば、ｎＭＯＳＦＥＴであり、昇圧された電圧を同期整流して、コイル１４７を介して、出力線Ｌ３に出力する。同期整流用スイッチ１４４は、ソース端子がノードＮ２に、ドレイン端子がノードＮ３に、ゲート端子が制御部１７から出力される制御信号の信号線（制御線Ｓ３）に、それぞれ接続されている。同期整流用スイッチ１４４は、制御線Ｓ３がハイ状態にある場合に、オン状態になり、制御線Ｓ３がロウ状態にある場合に、オフ状態になる。

昇圧用スイッチ１４５は、例えば、ｎＭＯＳＦＥＴであり、オン状態とオフ状態とを交互に制御されることにより昇圧に寄与する。昇圧用スイッチ１４５は、ソース端子がＧＮＤ線Ｌ２に、ドレイン端子がノードＮ２に、ゲート端子が制御部１７から出力される制御信号の信号線（制御線Ｓ４）に、それぞれ接続されている。昇圧用スイッチ１４５は、制御線Ｓ４がハイ状態にある場合に、オン状態になり、制御線Ｓ４がロウ状態にある場合に、オフ状態になる。

コンデンサ１４６は、ノードＮ３とＧＮＤ線Ｌ２との間に接続され、平滑コンデンサとして機能する。
コイル１４７は、ノードＮ３と出力線Ｌ３との間に接続され、高周波ノイズやリップルを除去するフィルタとして機能する。

平滑コンデンサ１５は、昇圧回路１４の出力線Ｌ３に接続され、昇圧回路１４が出力する昇圧された電圧を平滑化する。
インバータ部１６は、出力線Ｌ３を介して供給される直流電力を交流電力に変換する。インバータ部１６は、例えば、モータ３を駆動する駆動回路である。インバータ部１６は、例えば、３相交流信号を駆動信号としてモータ３に出力し、モータ３を駆動する。

モータ３（電動機の一例）は、例えば、３相交流モータであり、インバータ部１６から供給される３相交流信号に基づいて、駆動（回転）する。

制御部１７は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などを含むプロセッサであり、モータ制御装置１を統括的に制御する。制御部１７は、例えば、昇圧回路１４およびインバータ部１６を制御して、モータ３の駆動を制御する。また、制御部１７は、電源リレースイッチ１２およびバイパススイッチ１３の制御を行う。

制御部１７は、例えば、通常状態において、制御線Ｓ２をハイ状態にして、バイパススイッチ１３をオン状態に制御するとともに、制御線Ｓ３および制御線Ｓ４をロウ状態にして、昇圧回路１４を停止させる。また、制御部１７は、モータ３に一時的に大きなトルク（駆動力）が必要になった場合に、制御線Ｓ２をロウ状態にして、バイパススイッチ１３をオフ状態に制御するとともに、制御線Ｓ３および制御線Ｓ４を間欠的にオン状態にして、昇圧回路１４を動作させる。これにより、制御部１７は、昇圧回路１４からバッテリ２より高い電圧をインバータ部１６に供給させ、モータ３に一時的に大きなトルク（駆動力）を発生させる。なお、昇圧回路１４で昇圧動作を行うか否かの判断は、例えば、モータ３の駆動制御（例えば駆動電流や駆動トルクの制御）の状態に応じて行うことができる。この判断は、制御部１７で行ってもよいし、制御部１７以外の他の制御部で行ってもよい。

また、例えば、制御部１７は、モータ駆動システム１００において、ＩＧ（イグニッション）スイッチがオンされた場合に、モータ駆動システム１００の動作を開始するために、制御線Ｓ１をハイ状態にして、電源リレースイッチ１２をオン状態にする。また、制御部１７は、ＩＧ（イグニッション）スイッチがオフされた場合（モータ駆動システム１００の動作が停止された場合）に、制御線Ｓ１をロウ状態にして、電源リレースイッチ１２をオフ状態にする。したがって、制御部１７は、非昇圧時に、電源リレースイッチ１２とバイパススイッチ１３を導通状態にし、昇圧時に、電源リレースイッチ１２を導通状態にし、バイパススイッチ１３を非導通状態にする。

また、制御部１７は、各部の電圧、電流や温度などを監視し、昇圧回路１４、インバータ部１６等のモータ制御装置１の内部回路になんらかの異常や不具合が発生したことを検知した場合、制御線Ｓ１をロウ状態にして、電源リレースイッチ１２をオフ状態にする。電源リレースイッチ１２をオフ状態することで、バッテリ２からの電力の供給を遮断することができる。これによって、例えば、正常状態への復帰を図ったり、異常状態が継続することを防止したりすることができる。すなわち、電源リレースイッチ１２は、モータ制御装置１における保護回路として機能する。

また、制御部１７は、例えば抵抗１４２の両端の電位差を検知することで、抵抗１４２に流れる電流を検知する。ただし、図１では、抵抗１４２の両端の電位差を検知するための信号線の図示を省略している。

また、制御部１７は、信号線ＳＬ１を用いて電力供給線Ｌ１の電圧ＶＬ１を検知するとともに、信号線ＳＬ３を用いて出力線Ｌ３の電圧ＶＬ３を検知する。制御部１７は、昇圧回路１４を昇圧時から非昇圧時へ移行させる際、例えば平滑コンデンサ１５からバイパススイッチ１３を介してバッテリ２やコンデンサ１４３へ流れる電流を制限するため、電力供給線Ｌ１の電圧（ＶＬ１）と昇圧回路１４の出力線Ｌ３の電圧（ＶＬ３）との間の差電圧（ＶＬ３−ＶＬ１）が所定の電圧（ＶＲ）以下となった後、バイパススイッチ１３を非導通状態から導通状態に変化させる。

また、制御部１７は、モータ駆動システム１００の動作が停止された場合に、電源リレースイッチ１２をオフ状態にするとともに、バイパススイッチ１３および昇圧用スイッチ１４５をオン状態にして、平滑コンデンサ１５に蓄積された電荷を、昇圧回路１４を介して放電させる。この場合、制御部１７は、制御線Ｓ１をロウ状態にするとともに、制御線Ｓ２および制御線Ｓ４をハイ状態にする制御を行う。

また、制御部１７は、例えば、モータ駆動システム１００の動作が停止された場合に、平滑コンデンサ１５に蓄積された電荷が、バイパススイッチ１３および昇圧用スイッチ１４５に急激に流れ込んで過電流が発生することを防止するために、昇圧用スイッチ１４５を間欠的にオン状態にする。ここで、間欠的にオン状態にするとは、所定の時間間隔で、オン状態とオフ状態とを交互に繰り返すことである。

また、制御部１７は、平滑コンデンサ１５の電圧が、所定の電圧（閾値電圧Ｖｔｈ）以下になった場合に、昇圧用スイッチ１４５をオフ状態にする。制御部１７は、例えば、内蔵する不図示のＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）などにより検出した平滑コンデンサ１５の電圧（出力線Ｌ３の電圧）を、定期的に取得する。制御部１７は、平滑コンデンサ１５の電圧が、所定の電圧（閾値電圧Ｖｔｈ）以下になった場合に、制御線Ｓ４をロウ状態にして、昇圧用スイッチ１４５をオフ状態にする。ここで、所定の電圧とは、例えば、安全が確保される電圧であって、モータ駆動システム１００の安全停止を確認できる電圧である。

以上のように、本実施形態では、電源装置１０の入力端子１０−１と出力端子１０−３間に並列にバイパス回路を設けるのではなく、電源リレースイッチ１２に接続された電力供給線Ｌ１と出力端子１０−３に接続された出力線Ｌ３との間にバイパススイッチ１３を設けている。この構成によれば、電源リレースイッチ１２をオフすることで、バッテリ２から昇圧回路１４を介したインバータ部１６への電力供給と、バッテリ２からバイパススイッチ１３を介したインバータ部１６への電力供給の両方を遮断することができる。すなわち、本実施形態では、昇圧回路１４とバイパススイッチ１３において１つの保護回路を共用することができる。したがって、バイパススイッチ１３専用に保護回路を設ける場合と比べ、電源装置１０を容易に小型化することができる。

次に、図２および図３を参照して、図１に示す電源装置１０の構成部品のモジュール化の例について説明する。図２および図３において、図１に示す構成と同一または対応する構成には同一の符号を用いて、説明を適宜省略する。また、図２および図３では、制御部１７と制御線Ｓ１〜Ｓ４と信号線ＳＬ１およびＳＬ２の図示を省略している。なお、本実施形態において、モジュールとは、電源装置１０の全体構成に対する部分構成を意味し、例えば、電源装置１０を構成する複数の部品を機能的に、あるいは接続が容易となる形態に、あるいは放熱に適した形態に、まとめた部分構成である。ここで、複数の部品は、回路を構成する素子に限らず、端子、配線、放熱部材等を含む。

図２に示す電源装置１０は、フェールセーフ・リレー・モジュール２１（電源リレースイッチ部の一例）と、昇圧モジュール２２（昇圧部の一例）を備える。フェールセーフ・リレー・モジュール２１と昇圧モジュール２２は、例えば、ＳＭＤ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｕｎｔ Ｄｅｖｉｃｅ）部品としてモジュール化したり、ＤＩＰ（Ｄｕａｌ Ｉｎｌｉｎｅ Ｐａｃｋａｇｅ）部品としてモジュール化したりすることができる。

フェールセーフ・リレー・モジュール２１は、電源リレースイッチ１２と接続端子２１−１〜２１−５を備える。接続端子２１−１は、リレー用ＦＥＴ１２１のドレイン端子に接続されている。接続端子２１−２は、リレー用ＦＥＴ１２２のドレイン端子に接続されている。接続端子２１−３は、リレー用ＦＥＴ１２１のゲート端子に接続されている。接続端子２１−４は、リレー用ＦＥＴ１２１とリレー用ＦＥＴ１２１の各ソース端子に接続されている。接続端子２１−５は、リレー用ＦＥＴ１２２のゲート端子に接続されている。

昇圧モジュール２２は、バイパススイッチ１３と、抵抗１４２と、同期整流用スイッチ１４４と、昇圧用スイッチ１４５と、接続端子２２−１〜２２−１０とを備えている。接続端子２２−１と接続端子２２−２は、一端がノードＮ２である抵抗１４２の他端に接続されている。接続端子２２−３は、ノードＮ２である抵抗１４２の一端と同期整流用スイッチ１４４のソース端子と昇圧用スイッチ１４５のドレイン端子に接続されている。接続端子２２−２と接続端子２２−３は、抵抗１４２の両端の電位差を検知するための端子として用いることができる。接続端子２２−４は、同期整流用スイッチ１４４のドレイン端子に接続されている。接続端子２２−５は、同期整流用スイッチ１４４のゲート端子に接続されている。接続端子２２−６は、昇圧用スイッチ１４５のゲート端子に接続されている。接続端子２２−７は、昇圧用スイッチ１４５のソース端子に接続されている。接続端子２２−８は、バイパススイッチ１３のソース端子に接続されている。接続端子２２−９は、バイパススイッチ１３のゲート端子に接続されている。接続端子２２−１０は、バイパススイッチ１３のドレイン端子に接続されている。

図２に示す構成では、フェールセーフ・リレー・モジュール２１が、電源リレースイッチ１２のみを有し、他のスイッチを有していない。したがって、例えば、昇圧回路１４やバイパススイッチ１３を有していない他の電源装置と、フェールセーフ・リレー・モジュール２１を共通化することができる。また、昇圧モジュール２２が、バイパススイッチ１３と同期整流用スイッチ１４４と昇圧用スイッチ１４５を有している。そのため、昇圧モジュール２２を組み込むことで、必要なスイッチをすべて追加することができ、昇圧回路１４とバイパススイッチ１３を備える電源装置１０を構成することができる。他方、昇圧モジュール２２を省略することで、昇圧回路１４とバイパススイッチ１３を備えない電源装置を構成することができる。すなわち、昇圧回路１４とバイパススイッチ１３を追加する場合と追加しない場合に比較的容易に対応することができる。

一方、図３に示す電源装置１０は、フェールセーフ・リレー・モジュール２１ａ（電源リレースイッチ部の一例）と、昇圧モジュール２２ａ（昇圧部の一例）を備える。フェールセーフ・リレー・モジュール２１ａと昇圧モジュール２２ａは、例えば、ＳＭＤ部品としてモジュール化したり、ＤＩＰ部品としてモジュール化したりすることができる。なお、図３において、図２に示す構成と同一または対応する構成には同一の符号を用いて、説明を適宜省略する。

フェールセーフ・リレー・モジュール２１ａは、電源リレースイッチ１２とバイパススイッチ１３と接続端子２１−１〜２１−７を備える。接続端子２１−６は、バイパススイッチ１３のゲート端子に接続されている。接続端子２１−７は、バイパススイッチ１３のドレイン端子に接続されている。昇圧モジュール２２ａは、抵抗１４２と、同期整流用スイッチ１４４と、昇圧用スイッチ１４５と、接続端子２２−１〜２２−７とを備えている。

図３に示す構成では、フェールセーフ・リレー・モジュール２１ａが、電源リレースイッチ１２とバイパススイッチ１３とを備える。電源リレースイッチ１２は、モータ制御装置１の通常動作時にオンし、それ以外の時にオフするよう、図１に示す制御部１７によって制御される。バイパススイッチ１３は、昇圧回路１４を使用しない場合にオンし、昇圧回路１４を使用する場合にオフするよう、図１に示す制御部１７によって制御される。すなわち、フェールセーフ・リレー・モジュール２１ａが備える電源リレースイッチ１２とバイパススイッチ１３は、例えばモータ制御装置１の動作モードが変化した場合にオンまたはオフの状態を変化させる。したがって、所定のサンプリング周期でオン・オフ制御されるスイッチと比較して、スイッチングの頻度は小さく、またスイッチング損失も小さい。

一方、昇圧モジュール２２ａは、同期整流用スイッチ１４４と昇圧用スイッチ１４５とを備える。同期整流用スイッチ１４４と昇圧用スイッチ１４５は、昇圧動作時に、ともに所定のサンプリング周期でオン・オフ制御される。したがって、電源リレースイッチ１２とバイパススイッチ１３と比較して、スイッチングの頻度が大きく、またスイッチング損失も大きい。

したがって、図２に示す構成に比べ、図３に示す構成では、同期整流用スイッチ１４４と昇圧用スイッチ１４５の温度上昇によるバイパススイッチ１３に対する影響を容易に小さくすることができる。よって、図３に示す構成では、図２に示す構成と比較して、バイパススイッチ１３の故障率を容易に低くすることができる。

次に、図４を参照して図１に示す電源装置１０の動作例について説明する。図４は、図１に示す電源装置１０の動作例を示すタイミングチャートである。図４は、昇圧回路１４の動作状態と、バイパススイッチ１３の動作と、昇圧回路１４の入力電圧ＶＬ１と、出力電圧ＶＬ３と、入出力間の差電圧（電位差）（ＶＬ３−ＶＬ１）の時間変化の一例を示す。図４に示す例では、時刻ｔ０で、昇圧動作中であり、バイパススイッチ１３はオフであり、出力電圧ＶＬ３は入力電圧ＶＬ１より大きい。制御部１７が時刻ｔ１で、同期整流用スイッチ１４４と昇圧用スイッチ１４５のスイッチングを停止し、昇圧動作を停止すると、出力電圧ＶＬ３は低下し始め、時刻ｔ２で差電圧（ＶＬ３−ＶＬ１）が所定の電圧ＶＲ以下となる。ここで、制御部１７は、バイパススイッチ１３をオフからオンに変化させる。

その後、時刻ｔ３で昇圧回路１４の昇圧動作を開始しようとした場合、制御部１７は、まず、バイパススイッチ１３をオンからオフに変化させる。次に、制御部１７は、時刻ｔ３でバイパススイッチ１３をオフさせてから一定のデットタイムＴＤが経過した時刻ｔ４で、昇圧回路１４の同期整流用スイッチ１４４と昇圧用スイッチ１４５のスイッチングを開始する。

その後、時刻ｔ５で昇圧回路１４に断線故障が発生し、昇圧動作ができなくなったとすると、出力電圧ＶＬ３が低下し始める。制御部１７は、時刻ｔ６で差電圧（ＶＬ３−ＶＬ１）が所定の電圧ＶＲ以下となると、バイパススイッチ１３をオフからオンに変化させる。

図４に示すように、本実施形態では、差電圧（ＶＬ３−ＶＬ１）が所定の電圧ＶＲ以下となった後に、バイパススイッチ１３がオンされる。したがって、バイパススイッチ１３がオンした時に、例えば平滑コンデンサ１５からバッテリ２やコンデンサ１４３へ流れる電流を、バイパススイッチ１３のオン抵抗などを含む回路インピーダンスと電圧ＶＲとで決まる電流値以下に制限することができる。ここで、基準とする電圧ＶＲを適切に設定することで、非昇圧時に切り替わった直後において、バイパススイッチ１３に流れる電流をｎＭＯＳＦＥＴの許容電流以下まで小さくすることができる。なお、バイパススイッチ１３をオンする際、制御部１７は、バイパススイッチ１３のゲート・ソース間電圧を徐々に上昇させることで、ドレイン・ソース間に流れる電流の大きさを時間的に制御してもよい。

以上、この発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

１ モータ制御装置
２ バッテリ
３ モータ
１０ 電源装置
１１、１４７ コイル
１２ 電源リレースイッチ
１３ バイパススイッチ
１４ 昇圧回路
１５ 平滑コンデンサ
１６ インバータ部
１７ 制御部
２１、２１ａ フェールセーフ・リレー・モジュール
２２、２２ａ 昇圧モジュール
１００ モータ駆動システム
１２１、１２２ リレー用ＦＥＴ
１４１ 昇圧用コイル
１４２ 抵抗
１４３、１４６ コンデンサ
１４４ 同期整流用スイッチ
１４５ 昇圧用スイッチ

Claims (5)

1. 昇圧用スイッチおよび同期整流用スイッチを有し、直流電源から供給される電圧を昇圧して、電動機を駆動する駆動回路に接続される出力線へ出力する昇圧回路と、
   前記直流電源の正極端子と、前記昇圧回路に電力を供給する電力供給線との間に接続され、直流電源からの電力の供給を制御する第１スイッチと、
   前記電力供給線と、前記昇圧用スイッチおよび前記同期整流用スイッチ間の共通ノードとの間に接続され、前記直流電源からの電力の供給を前記昇圧回路へ行う昇圧用コイルと、
   前記電力供給線と、前記出力線との間に接続され、前記電力供給線と前記出力線との間の電気的接続を制御する第２スイッチと、
   非昇圧時に、前記第１スイッチと前記第２スイッチを導通状態にし、
   昇圧時に、前記第１スイッチを導通状態にし、前記第２スイッチを非導通状態にする制御部と、
   を備えることを特徴とする電源装置。
2. 前記昇圧用スイッチ、前記同期整流用スイッチおよび前記第２スイッチから構成される昇圧部と、
   前記第１スイッチから構成される電源リレースイッチ部と、
   を備える請求項１記載の電源装置。
3. 前記昇圧用スイッチおよび前記同期整流用スイッチから構成される昇圧部と、
   前記第１スイッチおよび前記第２スイッチから構成される電源リレースイッチ部と、
   を備える請求項１記載の電源装置。
4. 前記制御部は、
   昇圧時から非昇圧時へ移行させる際、前記電力供給線の電圧と前記昇圧回路の出力線の電圧との間の差電圧が所定の電圧以下となった後、前記第２スイッチを非導通状態から導通状態に変化させる
   ことを特徴とする請求項１〜請求項３いずれか１項に記載の電源装置。
5. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電源装置において、
   前記制御部によって、
   昇圧時から非昇圧時へ移行させる際、前記電力供給線の電圧と前記昇圧回路の出力線の電圧との間の差電圧が所定の電圧以下となった後、前記第２スイッチを非導通状態から導通状態に変化させる
   ことを特徴とする電源装置の制御方法。

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