JP2021035202A - 電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の電圧規格に対応して、ＤＣ充電器により蓄電池を充電することができる電源装置を提供すること。【解決手段】蓄電池と、第１コンデンサ及び第２コンデンサが互いに直列に接続されたコンデンサ部と、３レベルインバータがＵ相とＶ相とＷ相との３相分、前記蓄電池と並列に接続された電力変換器と、を備えた電源装置であって、第１コンデンサまたは第２コンデンサのＰ端子及びＮ端子は、ＤＣ充電器のＰ端子及びＮ端子が電気的に接続される接続端子として設けられており、ＤＣ充電器によって蓄電池を充電する直結モード及び昇圧モードを有しており、昇圧モードのときに、モータジェネレータの回転を防止するモータジェネレータ回転防止手段を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、電源装置に関する。

特許文献１に開示された電動車両向けの電力変換装置は、モータジェネレータ駆動用のインバータに、充電器としての機能の一部を兼ねるようにすることによって、外部充電器であるＡＣ充電器を用いてバッテリを充電するための車載部品を最小限に抑えることができ、電動車両の重量及び価格を低減させることができるとされている。

特開２００７−２５２０７４号公報

しかしながら、特許文献１に開示された技術は、ＡＣ充電用でありＤＣ充電用ではない。近年、電動車両に搭載されたモータジェネレータ駆動用のバッテリを充電する際に用いられるＤＣ充電器としては、例えば、最大電圧が４００［Ｖ］級（１５０［ｋＷ］）と８００［Ｖ］級（３５０［ｋＷ］）との２種類のものがあり、電動車両側で複数の電圧規格に対応してバッテリを充電できることが望ましい。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、複数の電圧規格に対応して、ＤＣ充電器により蓄電池を充電することができる電源装置を提供することである。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る電源装置は、蓄電池と、前記蓄電池の正極側端子と負極側端子との間に、第１コンデンサ及び第２コンデンサが互いに直列に接続されたコンデンサ部と、第１スイッチング素子、第２スイッチング素子、第３スイッチング素子、第４スイッチング素子、第１ダイオード及び第２ダイオード、からなり、前記第１スイッチング素子、前記第２スイッチング素子、前記第３スイッチング素子及び前記第４スイッチング素子のオンとオフとを切り替えて、３レベルの電圧をモータジェネレータに出力可能な３レベルインバータが、Ｕ相とＶ相とＷ相との３相分、前記蓄電池と並列に接続された電力変換器と、を備えた電源装置であって、前記第１コンデンサまたは前記第２コンデンサのＰ端子及びＮ端子は、ＤＣ充電器のＰ端子及びＮ端子が接続される接続端子として設けられており、前記第１コンデンサと前記第２コンデンサとのうち、前記Ｐ端子及び前記Ｎ端子と電気的に接続されている側のコンデンサの電圧を、プリチャージによって前記蓄電池の電圧と同じにし、他方のコンデンサの電荷を放電させて０［Ｖ］にして、前記電力変換器の全てのスイッチング素子をオフにした状態で、前記ＤＣ充電器から前記蓄電池に電圧を供給して、前記蓄電池を充電する直結モードと、前記第１コンデンサ及び前記第２コンデンサの電圧を前記蓄電池の電圧の１／２にし、前記第１スイッチング素子、前記第２スイッチング素子、前記第３スイッチング素子及び前記第４スイッチング素子のオンとオフとを切り替えて、前記ＤＣ充電器から出力され前記電力変換器を介して前記モータジェネレータのコイルに供給された電流が、前記モータジェネレータ側から前記電力変換器の下アーム側を流れるようにした状態と、前記モータジェネレータ側から前記電力変換器の上アーム側を流れるようにした状態とを、交互に切り替えることにより、前記ＤＣ充電器から前記蓄電池に供給される電圧を、前記コイルをリアクトルとして用いて昇圧して、前記蓄電池を充電する昇圧モードと、を有しており、前記昇圧モードのときに、前記モータジェネレータの回転を防止するモータジェネレータ回転防止手段を備えたことを特徴とするものである。

本発明に係る電源装置は、直結モードと昇圧モードとを有することによって、ＤＣ充電器の最大電圧が蓄電池の電圧以上の場合にも、ＤＣ充電器の最大電圧が蓄電池の電圧よりも低い場合にも充電可能であり、複数の電圧規格に対応して、ＤＣ充電器により蓄電池を充電することができるという効果を奏する。

図１は、実施形態に係る電力システムの構成図である。 図２は、直結モードによってＤＣ充電器によりバッテリを充電する際の回路状態を示した図である。 図３は、昇圧モードによってＤＣ充電器によりバッテリを充電する際に、電力変換器の下アームをオンにした場合での回路状態を示した図である。 図４は、図３に示した回路を簡略化して示した図である。 図５は、昇圧モードによってＤＣ充電器によりバッテリを充電する際に、電力変換器の上アームをオンにした場合での回路状態を示した図である。 図６は、図５に示した回路を簡略化して示した図である。 図７は、実施形態に係る電力システムの構成を示すブロック図である。 図８は、下アーム及び上アームのオンとオフとの切り替えのタイミングの一例を示した図である。 図９は、ｄ軸電流を流すためのベクトル合成の一例を示したベクトル図である。 図１０は、昇圧モード時の電流の流し方の第１例を示した図である。 図１１は、昇圧モード時の電流の流し方の第２例を示した図である。 図１２は、昇圧モード時の電流の流し方の第３例を示した図である。 図１３は、昇圧モード時の電流の流し方の第４例を示した図である。 図１４は、昇圧モード時の電流の流し方の第５例を示した図である。 図１５は、昇圧モード時の電流の流し方の第６例を示した図である。

以下に、本発明に係る電源装置の実施形態について説明する。なお、本実施形態により本発明が限定されるものではない。

図１は、実施形態に係る電力システムの構成図である。実施形態に係る電力システムは、電気自動車や、ハイブリッド車両、ＰＨＶ（Ｐｌｕｇ−ｉｎ Ｈｙｂｒｉｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ）やＲＥＥＶ（Ｒａｎｇｅ Ｅｘｔｅｎｄｅｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）等の電力を利用した走行が可能な電動車両に適用される。

実施形態に係る電力システムは、電源装置１０とモータジェネレータ２０とＤＣ充電器３０などによって構成されている。なお、実施形態に係る電力システムのうち、電源装置１０及びモータジェネレータ２０は前記電動車両に搭載されており、ＤＣ充電器３０は前記電動車両の外部に設置された外部充電設備などに設けられている。

電源装置１０は、バッテリ１２、コンデンサ部１６、電力変換器１８、及び、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）６０などを備えている。電源装置１０は、モータジェネレータ２０と電気的に接続されている。

バッテリ１２は、高電圧バッテリとして充放電可能な蓄電池である。バッテリ１２としては、例えば、リチウムイオン組電池、ニッケル水素組電池の他、ニッケルカドミウム電池、鉛蓄電池等を用いることができる。

コンデンサ部１６は、バッテリ１２の正極側端子（正母線２２）とバッテリ１２の負極側端子（負母線２４）との間に、互いに直列に接続された、第１コンデンサであるコンデンサＣ１と第２コンデンサであるコンデンサＣ２とによって構成されている。コンデンサＣ１とコンデンサＣ２とは、中性点で互いに接続されている。つまり、コンデンサＣ１は、一方側の端子が正母線２２に接続され、他方側の端子が中性点に接続されている。また、コンデンサＣ２は、一方側の端子が中性点に接続され、他方側の端子が負母線２４に接続されている。したがって、コンデンサＣ１，Ｃ２が同じように充放電を行って常に同じ電荷を蓄積しているとすれば、中性点と負母線２４との間の電圧である中性点電圧は、バッテリ１２の電圧の半分の電圧にクランプされることになる。なお、中性点電圧は、コンデンサＣ２の端子間電圧である電圧ＶＣ２に相当する。また、図１中のＶＣ１は、コンデンサＣ１の端子間電圧である。

電力変換器１８は、正母線２２と中性点との間の電圧である正側電圧が供給される上アーム、及び、中性点と負母線２４との間の電圧である負側電圧が供給される下アームで構成されている。電力変換器１８では、上アームと下アームとが、正母線２２と負母線２４との間に直列に多重化されて配置されており、３レベルの三相ＡＣ電圧をモータジェネレータ２０に出力することが可能となっている。

また、電力変換器１８は、Ｕ相電圧をモータジェネレータ２０に出力するＵ相アームと、Ｖ相電圧をモータジェネレータ２０に出力するＶ相アームと、Ｗ相電圧をモータジェネレータ２０に出力するＷ相アームとを備えている。

Ｕ相アームでは、正母線２２から負母線２４に向かって４つのスイッチング素子ＳＵ１，ＳＵ２，ＳＵ３，ＳＵ４が、この順に直列に接続されている。なお、スイッチング素子ＳＵ１，ＳＵ２，ＳＵ３，ＳＵ４は、それぞれＵ相アームにおける第１スイッチング素子〜第４スイッチング素子である。スイッチング素子ＳＵ１，ＳＵ２，ＳＵ３，ＳＵ４は、半導体素子に対してダイオードが並列に逆接続された構成となっている。なお、逆接続とは、例えば、半導体素子のドレイン端子にダイオードのカソード端子が接続され、半導体素子のソース端子にダイオードのアノード端子が接続されるものである。スイッチング素子ＳＵ１とスイッチング素子ＳＵ２との接続点と、スイッチング素子ＳＵ３とスイッチング素子ＳＵ４との接続点とには、直列に逆接続された２つのダイオードＤＵ１，ＤＵ２が並列に接続されている。この２つのダイオードＤＵ１，ＤＵ２の間の接続点は、コンデンサ部１６の中性点に接続されている。かかる構成において、スイッチング素子ＳＵ２とスイッチング素子ＳＵ３との間の接続点からモータジェネレータ２０にＵ相電圧が出力される。

Ｖ相アームでは、正母線２２から負母線２４に向かって４つのスイッチング素子ＳＶ１，ＳＶ２，ＳＶ３，ＳＶ４が、この順に直列に接続されている。なお、スイッチング素子ＳＶ１，ＳＶ２，ＳＶ３，ＳＶ４は、それぞれＶ相アームにおける第１スイッチング素子〜第４スイッチング素子である。スイッチング素子ＳＶ１，ＳＶ２，ＳＶ３，ＳＶ４は、半導体素子に対してダイオードが並列に逆接続された構成となっている。スイッチング素子ＳＶ１とスイッチング素子ＳＶ２との接続点と、スイッチング素子ＳＶ３とスイッチング素子ＳＶ４との接続点とには、直列に逆接続された２つのダイオードＤＶ１，ＤＶ２が並列に接続されている。この２つのダイオードＤＶ１，ＤＶ２の間の接続点は、コンデンサ部１６の中性点に接続されている。かかる構成において、スイッチング素子ＳＶ２とスイッチング素子ＳＶ３との間の接続点からモータジェネレータ２０にＶ相電圧が出力される。

Ｗ相アームでは、正母線２２から負母線２４に向かって４つのスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４が、この順に直列に接続されている。なお、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４は、それぞれＷ相アームにおける第１スイッチング素子〜第４スイッチング素子である。スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４は、半導体素子に対してダイオードが並列に逆接続されて構成されている。スイッチング素子ＳＷ１とスイッチング素子ＳＷ２との接続点と、スイッチング素子ＳＷ３とスイッチング素子ＳＷ４との接続点とには、直列に逆接続された２つのダイオードＤＷ１，ＤＷ２が並列に接続されている。この２つのダイオードＤＷ１，ＤＷ２の間の接続点は、コンデンサ部１６の中性点に接続されている。かかる構成において、スイッチング素子ＳＷ２とスイッチング素子ＳＷ３との間の接続点からモータジェネレータ２０にＷ相電圧が出力される。

本実施形態において、電力変換器１８の各スイッチング素子としては、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などを用いることができる。

モータジェネレータ２０は、前記電動車両に搭載される回転電機であり、バッテリ１２から出力されたＤＣ電圧が、電力変換器１８によって三相ＡＣ電圧に変換されて供給されるときにモータとして作用し、車両を走行させるための駆動力を発生する。一方、モータジェネレータ２０は、車両が制動されるときに発電機として作用し、制動エネルギーを回収して三相ＡＣ電圧として出力する。そして、この三相ＡＣ電圧が電力変換器１８によってＤＣ電圧に変換されてバッテリ１２に供給されることにより、バッテリ１２が充電される。

ＥＣＵ６０は、電源装置１０などの動作を制御する電子制御装置である。

ＤＣ充電器３０は、バッテリ１２を充電するために車両外部に設けられた外部充電器である。ＤＣ充電器３０は、ＤＣ充電器３０の不図示のプラグと車両側の不図示のコネクタとを接続するための充電器接続部５０で、電源装置１０側と電気的に接続される２つの端子であるＰ端子３２Ｐ及びＮ端子３２Ｎを有している。なお、ＤＣ充電器３０と電力変換器１８との間には、リレーやリアクトルなどが電気的に接続されていても良い。

図１に示すように、ＤＣ充電器３０のＰ端子３２Ｐは、コンデンサＣ２のＰ端子ＰＴ_Ｃ２と電気的に接続されている。また、ＤＣ充電器３０のＮ端子３２Ｎは、コンデンサＣ２のＮ端子ＮＴ_Ｃ２と電気的に接続されている。なお、ＤＣ充電器３０のＰ端子３２Ｐ及びＮ端子３２Ｎは、コンデンサＣ１のＰ端子及びＮ端子と電気的に接続してもよい。言い換えれば、実施形態に係る電源装置１０では、コンデンサＣ１またはコンデンサＣ２のＰ端子及びＮ端子が、ＤＣ充電器３０のＰ端子３２Ｐ及びＮ端子３２Ｎが接続される接続端子として設けられている。

実施形態に係る電源装置１０においては、ＤＣ充電器３０によってバッテリ１２を充電する際に、ＤＣ充電器３０の最大電圧がバッテリ１２の電圧以上の場合に適用する直結モードと、ＤＣ充電器３０の最大電圧がバッテリ１２の電圧よりも低い場合に適用する昇圧モードとを有している。

図２は、直結モードによってＤＣ充電器３０によりバッテリ１２を充電する際の回路状態を示した図である。なお、図２では、ＤＣ充電器３０の最大電圧が８００［Ｖ］であり、バッテリ１２の電圧が８００［Ｖ］である。

直結モードによってＤＣ充電器３０によりバッテリ１２を充電する際には、まず、コンデンサＣ１，Ｃ２のうち、ＤＣ充電器３０のＰ端子３２Ｐ及びＮ端子３２Ｎと電気的に接続されている側のコンデンサであるコンデンサＣ２の電圧を、プリチャージによってバッテリ１２の電圧と同じ８００［Ｖ］にし、他方のコンデンサであるコンデンサＣ１を電荷を放電させて０［Ｖ］にする。そして、図２に示すように、ＥＣＵ６０によって電力変換器１８の全てのスイッチング素子をオフにした状態で、ＤＣ充電器３０からバッテリ１２にＤＣ電圧を供給して、バッテリ１２を充電する。

直結モードでは、電力変換器１８の各スイッチング素子のオンとオフとを切り替えるスイッチング動作を行わずに済むため、充電効率を高くできるとともに、充電のためのインバータ素子や冷却機構の追加を抑制することができる。

図３は、昇圧モードによってＤＣ充電器３０によりバッテリ１２を充電する際に、電力変換器１８の下アームをオンにした場合での回路状態を示した図である。図４は、図３に示した回路を簡略化して示した図である。図５は、昇圧モードによってＤＣ充電器３０によりバッテリ１２を充電する際に、電力変換器１８の上アームをオンにした場合での回路状態を示した図である。図６は、図５に示した回路を簡略化して示した図である。

なお、本実施形態では、昇圧モードにおいて、モータジェネレータ２０側から電力変換器１８の下アーム側を電流が流れるようにした状態を、「下アームがオンの状態」という。また、本実施形態では、昇圧モードにおいて、モータジェネレータ２０側から電力変換器１８の上アーム側を電流が流れるようにした状態を、「上アームがオンの状態」という。

昇圧モードによってＤＣ充電器３０によりバッテリ１２を充電する際には、まず、コンデンサＣ１，Ｃ２の電圧ＶＣ１，ＶＣ２を、それぞれバッテリ１２の電圧（８００［Ｖ］）の１／２である４００［Ｖ］にする。また、ＤＣ充電器３０の電圧もバッテリ１２の電圧（８００［Ｖ］）の１／２である４００［Ｖ］にする。なお、ＤＣ充電器３０の電圧としては、バッテリ１２の電圧の１／２よりも多少高くても良い。

昇圧モードでは、モータジェネレータ２０に設けられたコイルをリアクトルとして用いて、ＤＣ充電器３０の電圧を昇圧し、バッテリ１２の充電を行う。

そして、例えば、電力変換器１８を下アームがオンの状態にする。すなわち、図３に示すように、スイッチング素子ＳＵ１，ＳＵ４と、スイッチング素子ＳＶ１，ＳＶ２と、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２とをオフのまま、スイッチング素子ＳＵ２，ＳＵ３と、スイッチング素子ＳＶ３，ＳＶ４と、スイッチング素子ＳＷ３，ＳＷ４とをオフからオンに切り替える。これにより、ＤＣ充電器３０のＰ端子３２Ｐから出力された電流は、電力変換器１８のＵ相アームを介してモータジェネレータ２０のＵ相コイルに入力される。そして、モータジェネレータ２０のＶ相コイル及びＷ相コイルから電力変換器１８に出力された電流は、Ｖ相アームのスイッチング素子ＳＶ３，ＳＶ４と、Ｗ相アームのスイッチング素子ＳＷ３，ＳＷ４とを通って、ＤＣ充電器３０のＮ端子３２Ｎに入力される。

このような下アームがオンの状態（図４中の下アームのスイッチング素子Ｓ２がオンの状態）では、図４に示すように、モータジェネレータ２０のコイルがリアクトルＬとして機能して電力を蓄える。

次に、電力変換器１８を下アームがオンの状態から上アームがオンの状態に切り替える。すなわち、図５に示すように、スイッチング素子ＳＶ１，ＳＶ２と、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２とをオフからオンに切り替えるとともに、スイッチング素子ＳＶ３，ＳＶ４と、スイッチング素子ＳＷ３，ＳＷ４とをオンからオフに切り替える。これにより、ＤＣ充電器３０のＰ端子３２Ｐから出力された電流は、電力変換器１８のＵ相アームを介してモータジェネレータ２０のＵ相コイルに供給される。そして、モータジェネレータ２０のＶ相コイル及びＷ相コイルから電力変換器１８に出力された電流は、Ｖ相アームのスイッチング素子ＳＶ１，ＳＶ２と、Ｗ相アームのスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２とを通って、バッテリ１２に入力され、バッテリ１２が充電される。

昇圧モードでは、下アームがオンの状態（図４中の下アームのスイッチング素子Ｓ１がオンの状態）から、上アームがオンの状態（図６中の上アームのスイッチング素子Ｓ２がオンの状態）に切り替えることによって、下アームがオンの状態のときにモータジェネレータ２０のコイル（リアクトルＬ）に蓄えられていた電力が放電されることにより、ＤＣ充電器３０からバッテリ１２に供給される充電電圧が昇圧される。そのため、ＤＣ充電器３０の最大電圧がバッテリ１２の電圧よりも低い場合でも、ＤＣ充電器３０によってバッテリ１２を充電することができる。

また、昇圧モードでは、昇圧するために必要なリアクトルをモータジェネレータ２０のコイルで代用するため、別途で昇圧するため専用のリアクトルを設ける場合よりも、コスト及び体格を低減することができる。

以上のように、実施形態に係る電源装置１０においては、直結モードと昇圧モードとを有することによって、複数の電圧規格に対応して、例えば、４００［Ｖ］級と８００［Ｖ］級との両方のＤＣ充電器３０で、高電圧バッテリであるバッテリ１２を充電することができる。

図７は、実施形態に係る電力システムの構成を示すブロック図である。図７を用いて、昇圧モード時に電力変換器１８の各スイッチング素子のオンとオフとを切り替えるためのゲート信号の生成方法の一例について説明する。

図７に示すように、ＥＣＵ６０は、充電制御部６２及びゲート信号生成部６４などを備えている。

充電制御部６２には、図示されていないシステム制御部から出力された充電電圧指令ＶＨｃｏｍ信号、電力変換器１８に設けられた不図示の電圧計から出力された充電電圧ＶＨ信号、及び、ＤＣ充電器３０から出力された充電器情報信号などの各種信号が入力される。なお、充電電圧ＶＨは、コンデンサ部１６におけるコンデンサＣ１，Ｃ２の両端電圧である。充電制御部６２は、ＤＣ充電器３０からの充電器情報信号に基づいて、ＤＣ充電器３０の最大電圧とバッテリ１２の電圧とを比較する。そして、ＤＣ充電器３０の最大電圧がバッテリ１２の電圧以上の場合には、直結モードによってＤＣ充電器３０によりバッテリ１２を充電する。一方、ＤＣ充電器３０の最大電圧がバッテリ１２の電圧よりも低い場合には、昇圧モードによってＤＣ充電器３０によりバッテリ１２を充電する。

また、充電制御部６２は、昇圧モード時に、充電電圧指令ＶＨｃｏｍ信号及び充電電圧ＶＨ信号などに基づいて、充電電圧ＶＨを昇圧させるフィードバック制御（ＰＩ制御）を行う。このフィードバック制御（ＰＩ制御）では、図８の矩形パルスで示されるような、下アームがオンの状態と上アームがオンの状態とのｄｕｔｙを、下記数式（１）を用いて算出する。なお、図８中の「Ｔ」は、キャリア周期である。また、図８において、矩形パルスのハイレベルは、下アームがオンの状態を意味し、矩形パルスのローレベルは、上アームがオンの状態を意味する。

ｄｕｔｙ＝Ｋｐ（ＶＨｃｏｍ−ＶＨ）＋Ｋｉ∫（ＶＨｃｏｍ−ＶＨ）ｄｔ・・・（１）

なお、上記数式（１）中、「Ｋｐ」は比例ゲインであり、「Ｋｉ」は積分ゲインである。

このようにして算出された前記ｄｕｔｙの情報は、充電制御部６２からゲート信号生成部６４に出力される。

ゲート信号生成部６４は、昇圧モード時に、前記ｄｕｔｙ及びキャリア周期Ｔなどに基づいて、下アームがオンの状態または上アームがオンの状態となるように、電力変換器１８の各スイッチング素子のオンとオフとを切り替えるためのゲート信号を生成し、その生成したゲート信号を各スイッチング素子に出力する。

ここで、本実施形態では、昇圧モードでＤＣ充電器３０によってバッテリ１２を充電する場合に、モータジェネレータ２０のコイルに電流を流すため、モータジェネレータ２０の回転を防止するためのモータジェネレータ回転防止手段を有している。モータジェネレータ回転防止手段としては、例えば、下記（Ａ）〜（Ｅ）のいずれかの方法が適用可能となっている。

（Ａ）モータジェネレータ２０にｄ軸電流のみが流れるように制御する。
（Ｂ）機械ブレーキを併用する（ブレーキやギアロック等）。
（Ｃ）モータジェネレータ２０として、回転磁界を作らないトルクが発生しない誘導モータを使用する。
（Ｄ）モータジェネレータ２０として、ロータを界磁しないとトルクが発生しない可変界磁モータを使用する。
（Ｅ）クラッチなどで動力を切り離す。

なお、上記（Ａ）〜（Ｅ）の方法以外の方法によって、モータジェネレータ２０の回転を防止しても良い。

次に、モータジェネレータ回転防止手段の一例として、上記の「（Ａ）モータジェネレータ２０にｄ軸電流のみが流れるように制御する。」場合について説明する。

図９は、ｄ軸電流を流すためのベクトル合成の一例を示したベクトル図である。図９において、（１）、（３）、（５）の向きは、それぞれ、＋Ｕ軸方向、＋Ｖ軸方向、＋Ｗ軸方向に相当し、（４）、（６）、（２）の向きは、それぞれ、−Ｕ軸方向、−Ｖ軸方向、−Ｗ軸方向に相当する。そして、図９に示した例では、一般的なＰＷＭの考え方と同じで、（１）の向きの電流ベクトルと、（２）の向きの電流ベクトルとを組み合わせて、ｄ軸電流を流す。

図１０は、昇圧モード時の電流の流し方の第１例を示した図である。図１１は、昇圧モード時の電流の流し方の第２例を示した図である。図１２は、昇圧モード時の電流の流し方の第３例を示した図である。図１３は、昇圧モード時の電流の流し方の第４例を示した図である。図１４は、昇圧モード時の電流の流し方の第５例を示した図である。図１５は、昇圧モード時の電流の流し方の第６例を示した図である。

実施形態に係る電源装置１０では、図１０〜図１５に示すように、電力変換器１８の各スイッチング素子のオンとオフとの切り替えを制御することによって、モータジェネレータ２０の任意の位相、言い換えれば、図中の（１）〜（６）の任意の向きに電流を流すことができる。そのため、実施形態に係る電源装置１０では、昇圧モード時に、モータジェネレータ２０のトルクが発生しないよう、上記（１）〜（６）の任意の向きの電流ベクトルを組み合わせて、モータジェネレータ２０に対してｑ軸電流は流さずにｄ軸電流のみを流すことができる。

これにより、昇圧モードでの充電時にモータジェネレータ２０が回転しないため、安全性を確保することができる。

１０ 電源装置
１２ バッテリ
１６ コンデンサ部
１８ 電力変換器
２０ モータジェネレータ
２２ 正母線
２４ 負母線
３０ ＤＣ充電器
３２Ｎ Ｎ端子
３２Ｐ Ｐ端子
５０ 充電器接続部
６０ ＥＣＵ
６２ 充電制御部
６４ ゲート信号生成部
Ｃ１，Ｃ２ コンデンサ
ＤＵ１，ＤＵ２，ＤＶ１，ＤＶ２，ＤＷ１，ＤＷ２ ダイオード
ＮＴ_Ｃ２ Ｎ端子
ＰＴ_Ｃ２ Ｐ端子
ＳＵ１，ＳＶ１，ＳＷ１ スイッチング素子
ＳＵ２，ＳＶ２，ＳＷ２ スイッチング素子
ＳＵ３，ＳＶ３，ＳＷ３ スイッチング素子
ＳＵ４，ＳＶ４，ＳＷ４ スイッチング素子

Claims (1)

1. 蓄電池と、
   前記蓄電池の正極側端子と負極側端子との間に、第１コンデンサ及び第２コンデンサが互いに直列に接続されたコンデンサ部と、
   第１スイッチング素子、第２スイッチング素子、第３スイッチング素子、第４スイッチング素子、第１ダイオード及び第２ダイオード、からなり、前記第１スイッチング素子、前記第２スイッチング素子、前記第３スイッチング素子及び前記第４スイッチング素子のオンとオフとを切り替えて、３レベルの電圧をモータジェネレータに出力可能な３レベルインバータが、Ｕ相とＶ相とＷ相との３相分、前記蓄電池と並列に接続された電力変換器と、
   を備えた電源装置であって、
   前記第１コンデンサまたは前記第２コンデンサのＰ端子及びＮ端子は、ＤＣ充電器のＰ端子及びＮ端子が接続される接続端子として設けられており、
   前記第１コンデンサと前記第２コンデンサとのうち、前記Ｐ端子及び前記Ｎ端子と電気的に接続されている側のコンデンサの電圧を、プリチャージによって前記蓄電池の電圧と同じにし、他方のコンデンサの電荷を放電させて０［Ｖ］にして、前記電力変換器の全てのスイッチング素子をオフにした状態で、前記ＤＣ充電器から前記蓄電池に電圧を供給して、前記蓄電池を充電する直結モードと、
   前記第１コンデンサ及び前記第２コンデンサの電圧を前記蓄電池の電圧の１／２にし、前記第１スイッチング素子、前記第２スイッチング素子、前記第３スイッチング素子及び前記第４スイッチング素子のオンとオフとを切り替えて、前記ＤＣ充電器から出力され前記電力変換器を介して前記モータジェネレータのコイルに供給された電流が、前記モータジェネレータ側から前記電力変換器の下アーム側を流れるようにした状態と、前記モータジェネレータ側から前記電力変換器の上アーム側を流れるようにした状態とを、交互に切り替えることにより、前記ＤＣ充電器から前記蓄電池に供給される電圧を、前記コイルをリアクトルとして用いて昇圧して、前記蓄電池を充電する昇圧モードと、を有しており、
   前記昇圧モードのときに、前記モータジェネレータの回転を防止するモータジェネレータ回転防止手段を備えたことを特徴とする電源装置。

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