JP2023087713A

JP2023087713A - 電動車両

Info

Publication number: JP2023087713A
Application number: JP2021202135A
Authority: JP
Inventors: 真実国広; Masamitsu Kunihiro; 充弘門田; Michihiro Kadota; 裕一國友; Yuichi Kunitomo; 篤北口; Atsushi Kitaguchi; 知範高田; Tomonori Takada
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2021-12-14
Filing date: 2021-12-14
Publication date: 2023-06-26

Abstract

【課題】本発明の課題は、走行モータの回生電力を補機に供給することで電動車両の省エネルギー化を実現するとともに、走行モータの回生期間の開始または終了時に補機直流電圧が急激に変動することを防止することにある。【解決手段】本発明の電動車両は、第一の発電機１２および第二の発電機４１と、第一の直流ライン１６と、走行モータ１０と、第二の直流ラインと、蓄電デバイス３１及び補機装置４４と、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１と、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２と、第二の発電機４１を制御する補機電圧制御部５３を備えている。補機電圧制御部５３は、第一の電圧制御部６０と、第二の電圧制御部７０と、第三の電圧制御部８０と、回生期間判定部５４と、電圧指令設定部７７とを備えており、電圧指令設定部７７は、走行モータの回生期間の終了後に、第二の電圧指令値を第一の電圧指令値よりも低い値に設定する。【選択図】図１１

Description

本発明は、電動車両、特にその回生制動システムに関する。

化石燃料の枯渇や地球環境問題の悪化を背景として、ハイブリッド自動車や電気自動車といった電動車両が普及している。鉱山現場における搬送用ダンプトラックのような大型作業車両においても電気駆動システムを用いる場合があり、エンジンで駆動される発電機の発電電力を利用して走行モータを駆動する。

電気駆動システムを搭載したダンプトラックでは、ブレーキ（制動）時に走行モータが生み出す回生電力を補機に供給するシステムを搭載することによって、省エネルギー化・燃料消費量低減を実現できると考えられる。以下では、このようなシステムを回生制動システムと記す。回生制動システムには、走行モータ用インバータが接続される直流ライン（以下、主機直流ラインと記す）の電圧を変換し、補機が接続される直流ライン（以下、補機直流ラインと記す）に出力するＤＣ／ＤＣコンバータが必要となる。

特許文献１には、ハイブリッド自動車や電気自動車の電気駆動システムを対象として、その主機系と補機系を接続するＤＣ／ＤＣコンバータが記載されている。上述の回生制動システムは、これをダンプトラックなどの大型作業車両に応用するものと言える。

特開２０１０－７４９１３号公報

回生制動システムでは、走行モータが回生電力を生み出す回生期間において、ＤＣ／ＤＣコンバータが補機に給電する。一方、他の期間では、エンジンにより駆動される補助発電機が補機に給電する。ここで、回生制動システムによって大きな省エネルギー効果を得るためには、回生期間において補助発電機の出力をゼロとし、ＤＣ／ＤＣコンバータから補機の消費電力を全て供給することが望ましい。したがって、回生期間の開始または終了時に補機の電源切替が発生する。補助発電機の応答はＤＣ／ＤＣコンバータといった電力変換器に比べて遅いため、回生期間の開始または終了直後の過渡状態において、補機直流ラインの電圧（以下、補機直流電圧と記す）が急激に変動し、補機の動作に影響を及ぼす可能性がある。特に回生期間の終了直後では、補助発電機の出力をゼロから立ち上げるため、補機直流電圧の急激な低下が発生し得る。補機直流電圧の変動は、補機の正常な動作を妨げ、ひいては電気駆動システムの安定性を低下する原因となる。補機直流ラインに大容量の平滑コンデンサを接続して補機直流電圧の変動を抑える方法も考えられるが、システムの大型化・コストアップにつながると共に、起動時の初充電や停止時の放電に時間がかかるという問題も発生する。

本発明の一様態によると、エンジンによって駆動される第一の発電機および第二の発電機と、前記第一の発電機に接続される第一の直流ラインと、該第一の直流ラインに接続される少なくとも一つの走行モータと、前記第二の発電機に接続される第二の直流ラインと、該第二の直流ラインに接続される少なくとも一つの蓄電デバイス及び補機装置と、前記第一の直流ラインと前記第二の直流ラインとの間に接続されるＤＣ／ＤＣコンバータと、前記蓄電デバイスと前記第二の直流ラインとの間に接続される双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、前記ＤＣ／ＤＣコンバータと前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと前記第二の発電機を制御する制御装置と、を備えた電動車両であって、前記制御装置は、前記第二の直流ラインの電圧が第一の電圧指令値と一致するように制御演算を行い、前記第二の発電機の操作量を生成する第一の電圧制御部と、前記第二の直流ラインの電圧が第二の電圧指令値と一致するように制御演算を行い、前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータの操作量を生成する第二の電圧制御部と、前記電動車両の車両走行状態に基づいて前記走行モータの回生期間であるか否かを示す回生期間判定信号を生成する回生期間判定部と、前記回生期間判定信号に基づいて前記第二の電圧指令値を生成する電圧指令設定部と、を備え、前記電圧指令設定部は、前記走行モータの回生期間の終了後に、前記第二の電圧指令値を前記第一の電圧指令値よりも低い値に設定することを特徴とする電動車両である。

本発明によれば、走行モータの回生電力を補機に供給することで電動車両の省エネルギー化を実現するとともに、走行モータの回生期間の終了時における補機直流電圧の急激な変動を抑制できる。

電動車両の電気駆動システムのハードウェア構成図である。ＤＣ／ＤＣコンバータの回路構成例である。ＤＣ／ＤＣコンバータの動作波形例である。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータの回路構成例である。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータの動作波形例である。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータの動作波形例である。実施例１における補機電圧制御部のブロック図である。実施例１における回生期間判定部のフローチャートである。実施例１におけるタイミングチャートである。実施例１におけるタイミングチャートである。実施例１における電圧指令設定部のフローチャートである。実施例１における電圧指令設定部のフローチャートである。実施例１における上限値設定部のブロック図である。実施例２におけるタイミングチャートである。実施例２における電圧指令設定部のフローチャートである。実施例２における電圧指令設定部のフローチャートである。ダンプトラックの構成図である。

以下、図面を参照して、本発明に係る電力変換装置の実施の形態について説明する。なお、各図において同一要素については同一の符号を記し、重複する説明は省略する。本発明は以下の実施例に限定されることなく、本発明の技術的な概念の中で種々の変形例や応用例をもその範囲に含むものである。

（実施例１）
（電気駆動システムのハードウェア構成）
図１は、電動車両の電気駆動システムのハードウェア構成図である。主機発電機（第一の発電機）１２と補機発電機（第二の発電機）４１は、エンジン１１に接続され、エンジン１１によって駆動される。主機発電機１２の出力は、主機整流回路（第一の整流回路）１４の交流入力に接続される。主機整流回路１４の直流出力は、主機直流ライン（第一の直流ライン）１６を成す。主機直流電圧Ｖ_ｉは、主機直流ライン１６に発生する直流電圧であり、電圧検出器１７によって検出される。走行モータ用インバータ１３の直流入力は、主機直流ライン１６に接続される。インバータ１３の交流出力は、走行モータ１０に接続される。走行モータ１０は、図示しない電動車両の車輪を駆動し、電動車両を前進または後進させる。主機直流ライン１６には、インバータ１３の他に、電力消費装置１５が接続される。電力消費装置１５では、スイッチング素子とダイオードから成るチョッパに、抵抗が接続される。図１では省略したが、主機直流ライン１６には、平滑コンデンサ及びその放電抵抗、バリスタやアレスタといったサージプロテクタが接続されていてもよい。また、主機直流ライン１６には、ヒューズ、リレー、遮断器が挿入されていてもよい。

補機発電機４１の出力は、補機整流回路（第二の整流回路）４２の交流入力に接続される。補機整流回路４２の直流出力は、補機直流ライン（第二の直流ライン）４３を成す。補機整流回路４２によって整流された後の補機発電機４１の出力電流をＩ_Ｇと定義する。以下では、Ｉ_Ｇを補機発電機４１の出力電流と記す。補機直流電圧Ｖ_ｏ（第二の直流ラインの電圧）は、補機直流ライン４３に発生する直流電圧であり、電圧検出器４５によって検出される。補機直流ライン４３には、補機装置４４が接続される。補機装置４４の例として、エアコン用のインバータ及びコンプレッサモータシステム、機器冷却用のインバータ及びブロアモータシステムなどがある。図１では、これらを１個の等価インピーダンスにまとめて、補機装置４４として記載した。補機装置４４の消費電力（以下、補機消費電力）は可変であり、電動車両の走行状態によって変化する。補機装置４４のインピーダンスもまた変化する。図１では省略したが、補機直流ライン４３には、平滑コンデンサ及びその放電抵抗、バリスタやアレスタといったサージプロテクタが接続されていてもよい。また、補機直流ライン４３には、ヒューズ、リレー、遮断器が挿入されていてもよい。

図１では、インバータ１３、及び、電力消費装置１５のスイッチング素子（以下、素子と略す場合がある。）としてＩＧＢＴ(ＩｎｓｕｌａｔｅｄＧａｔｅＢｉｐｏｌａｒＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ)を想定し、ＩＧＢＴの回路記号を示した。しかし、ＭＯＳＦＥＴ(Ｍｅｔａｌ-Ｏｘｉｄｅ-ＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＦｉｅｌｄＥｆｆｅｃｔＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ)、バイポーラトランジスタ、サイリスタなど他種の素子を利用してもよい。また、主機整流回路１４や補機整流回路４２として、スイッチング素子を用いたＡＣ／ＤＣコンバータを利用してもよい。以下では、主機発電機１２と補機発電機４１がそれぞれ巻線励磁型の同期発電機であり、アクチュエータである励磁装置がそれぞれに付属されていると考える。しかし、上述のように整流回路としてＡＣ／ＤＣコンバータを利用し、永久磁石同期発電機など他種の発電機を適用してもよい。

ＤＣ／ＤＣコンバータ２１は、Ｖ_ｉをＶ_ｏに変換し、主機直流ライン１６から補機直流ライン４３へと電力を伝送する。ＤＣ／ＤＣコンバータ２１の出力電流をＩ_Ｄと定義する。ＤＣ／ＤＣコンバータ２１の詳細な回路構成や動作については後述する。

図１の電気駆動システムは、蓄電デバイス３１とその充放電装置として双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２を備える。また、蓄電デバイス３１の充放電電流Ｉ_Ｂを検出するための電流検出器３３を備える。蓄電デバイス３１は、電流検出器３３を介して双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２の一方の端子に接続される。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２の他方の端子は、補機直流ライン４３に接続される。蓄電デバイス３１と双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２の接続については、電流検出器３３の他に、ヒューズ、リレー、遮断器を挿入してもよい。Ｉ_Ｂの正負極性については、蓄電デバイス３１が放電するときにＩ_Ｂが正となるように定義する。蓄電デバイス３１の電圧をＶ_Ｂと定義する。

図１のように、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２が補機直流ライン４３に出力する電流をＩ_Ｂ’と定義する。以下では、Ｉ_Ｂ’を双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２の出力電流と記す。後述するように、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２の両端子にはそれぞれコンデンサが接続される。これらの静電容量が十分に大きく、かつ、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２の損失を無視できると仮定すれば、定常状態においてＩ_Ｂ’＝Ｉ_ＢＶ_Ｂ／Ｖｏが成り立つ。

蓄電デバイス３１の例として、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池といった二次電池、または、電気二重層コンデンサやリチウムイオンキャパシタといったコンデンサがある。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２は、Ｖ_ｏをＶ_Ｂに変換し、補機直流ライン４３から蓄電デバイス３１へと電力を伝送することによって蓄電デバイス３１を充電する。また、Ｖ_ＢをＶ_ｏに変換し、蓄電デバイス３１から補機直流ライン４３へと電力を伝送することによって蓄電デバイス３１を放電する。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２について、詳細な回路構成や動作については後述する。

以上から、図１の電気駆動システムでは、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２、補機発電機４１の三点が補機装置４４の電源となる。ここで、Ｉ_Ｄ、Ｉ_Ｂ’、Ｉ_Ｇの合成電流を補機電源電流Ｉ_Ａ(＝Ｉ_Ｄ＋Ｉ_Ｂ’＋Ｉ_Ｇ)と定義する。

制御装置５０は、電圧検出器１７からＶ_ｉを、電圧検出器４５からＶ_ｏを、電流検出器３３からＩ_Ｂをそれぞれ検出する。また、制御装置５０には、車両情報信号Ｓ_Ｖが入力される。Ｓ_Ｖは、電動車両の車体速度情報や、オペレータの操作入力情報（アクセルペダルの操作量Ｓ_ＡＣやブレーキペダルの操作量Ｓ_ＢＲなど）といった複数の情報を含む。図１では省略したが、制御装置５０は、インバータ１３の交流出力電流、走行モータ１０の回転速度、エンジン１１の回転速度など、他の情報を検出してもよい。

制御装置５０は、検出信号に基づいて上述の各機器に制御信号を出力し、電気駆動システム内のエネルギーフローを制御する。図１では、制御装置５０からエンジン１１、主機発電機１２、インバータ１３、電力消費装置１５、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２、補機発電機４１への制御信号を示した。主機発電機１２と補機発電機４１については、制御信号を励磁電圧または電流の指令値とする。各発電機の励磁装置は、指令値に従って励磁電圧または電流を制御するものとする。

制御装置５０は、駆動制御部５１、主機電圧制御部５２、補機電圧制御部５３を備える。駆動制御部５１は、Ｓ_Ｖに含まれるＳ_ＡＣやＳ_ＢＲにしたがってエンジン１１とインバータ１３に制御信号を出力する。

後述するように、Ｖ_ｉは加速時において主機発電機１２によって制御され、制動時において電力消費装置１５によって制御される。主機電圧制御部５２は、入力されるＳ_Ｖから加速または減速（制動）を判定し、Ｖ_ｉが所定の指令値と一致するように主機発電機１２または電力消費装置１５に制御信号を出力する。

Ｖ_ｏは、補機発電機４１、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２の三点の補機電源によって制御される。補機電圧制御部５３は、Ｖ_ｏが所定の指令値と一致するようにこれらの補機電源に対して制御信号を出力する。駆動制御部５１や主機電圧制御部５２と同様に、補機電圧制御部５３にもＳ_Ｖが入力される。本発明は、主に補機電圧制御部５３に関するものであり、詳細な演算内容については後述する。

制御装置５０は、後述するようにＩ_Ｂを検出してこれを制御するが、Ｉ_Ｂの代わりにＩ_Ｂ’を検出及び制御してもよい。その場合、電流検出器３３の接続位置を変更し、上述の関係式Ｉ_Ｂ’＝Ｉ_ＢＶ_Ｂ／Ｖ_ｏを用いて電流指令値を変換すればよい。

制御装置５０の実現方法については任意であるが、一例として基板上に電子回路として実装する方法がある。基板にはＣＰＵ(ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ)、ＤＳＰ(ＤｉｇｉｔａｌＳｉｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓｏｒ)、マイクロコンピュータ、ＦＰＧＡ(Ｆｉｅｌｄ-ＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＧａｔｅＡｒｒａｙ)などのデバイスが搭載される。後述する補機電圧制御部５３の演算内容は、これらのデバイスに実装される。制御装置５０は上述のように複数の演算ブロックを備えるため、各演算ブロックを別々の基板またはデバイスに実装してもよい。また、一つの演算ブロックを複数の基板またはデバイスに分割して実装してもよい。例えば、補機電圧制御部５３は、補機発電機４１、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２の制御信号を生成するが、各制御信号の生成を別の基板またはデバイスに割り当ててもよい。

（電気駆動システムのエネルギーフロー）
まず、加速時における電気駆動システムのエネルギーフローについて説明する。エンジン１１により主機発電機１２が駆動されると、主機発電機１２が出力する交流電圧は主機整流回路１４によって主機直流電圧Ｖ_ｉに変換され、インバータ１３に入力される。オペレータがアクセルペダルを踏み込むと、駆動制御部５１にＳ_ＡＣが入力される。駆動制御部５１から出力された制御信号により、インバータ１３から走行モータ１０に交流電力が供給され、走行モータ１０は車輪を駆動して車体を加速させる。この場合、Ｖ_ｉは主機発電機１２によって制御される。補機系のエネルギーフローについて説明する。エンジン１１により補機発電機４１が駆動されると、補機発電機４１が出力する交流電圧は補機整流回路４２によって直流に変換され、補機装置４４に入力される。また、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２によって蓄電デバイス３１を放電し、放電電力を補機装置４４に供給することができる。

次に、制動時、すなわち、走行モータ１０の回生期間におけるエネルギーフローについて説明する。オペレータがブレーキペダルを踏み込むと、駆動制御部５１にＳ_ＢＲが入力され、駆動制御部５１は制御信号を出力する。走行モータ１０がインバータ１３の出力周波数より速い速度で回転している場合、走行モータ１０は車体の運動エネルギーを電気エネルギーに変換し、インバータ１３を介して主機直流ライン１６へ回生電力を出力する。すなわち、走行モータ１０は発電機として動作する。電力消費装置１５は、回生電力を熱に変換し、Ｖ_ｉが過大になることを防ぐ。したがって、この場合のＶ_ｉは電力消費装置１５によって制御される。ＤＣ／ＤＣコンバータ２１は、Ｖ_ｉを補機直流電圧Ｖ_ｏに変換し、回生電力の一部を補機直流ライン４３に出力する。補機直流ライン４３に出力された電力は、補機装置４４によって消費されるか、または、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２を介して蓄電デバイス３１に蓄えられる。このように回生電力が消費されることで電気ブレーキがかかり、車体は減速する。なお、車体の制動には、電気ブレーキと図示しない機械ブレーキを併用してもよい。

制動時では、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１が補機装置４４に給電するため、その分だけ補機発電機４１、ひいてはエンジン１１の負荷が低減される。このような動作によって、制動時に発生する回生電力を補機で有効利用でき、その分だけダンプトラックの省エネルギー化・燃料消費量低減を実現できる。これが本発明における回生制動システムである。

（ＤＣ／ＤＣコンバータ２１の回路構成例と動作波形例）
図２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１の回路構成例である。ＤＣ／ＤＣコンバータであれば、他の回路構成を利用してもよい。ＤＣ／ＤＣコンバータ２１の入力端子は、インバータ２２とコンデンサ２３に接続される。図２では、インバータ２２の回路方式として４個の素子（Ｑ_１～Ｑ_４）を備えるフルブリッジインバータ回路を示したが、他の回路方式であってもよい。インバータ２２の交流出力端子は、トランス２４の一次巻線に接続される。トランス２４の二次巻線は、整流回路２５の交流入力端子に接続される。図２では、整流回路２５の回路方式として４個のダイオード（Ｄ_１～Ｄ_４）で構成されるフルブリッジ整流回路を示したが、他の回路方式であってもよい。整流回路２５の直流出力端子は、チョークコイル２６とコンデンサ２７から成るフィルタ回路を介してＤＣ／ＤＣコンバータ２１の出力端子に接続される。駆動制御装置２８は、制御装置５０から入力される制御信号に基づき、Ｑ_１～Ｑ_４の駆動電圧を出力する。

インバータ２２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１に入力される主機直流電圧Ｖ_ｉを交流電圧Ｖ_ｔｒに変換し、トランス２４の一次巻線に印加する。トランス２４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１の入出力間を絶縁しつつ、一次巻線に印加された電圧を変圧して二次巻線に交流電圧を発生させる。この交流電圧は、整流回路２５によって直流電圧に変換され、フィルタ回路を介してＤＣ／ＤＣコンバータ２１から出力される。

図２では、素子Ｑ_１～Ｑ_４をＩＧＢＴとしたが、ＭＯＳＦＥＴなど他種の素子を利用してもよい。ＤＣ／ＤＣコンバータ２１は以上の要素の他にも、ブレーカやリレーなどの制御部品、ヒューズやサージプロテクタなどの保護部品、ノイズフィルタを備えていてもよい。

図３は、図２に示したＤＣ／ＤＣコンバータ２１の動作波形例である。図３では、素子Ｑ_１～Ｑ_４のスイッチング動作２周期分の動作波形を示した。図３の縦軸項目として、Ｑ_１～Ｑ_４の駆動信号（オン・オフ信号）、トランス２４の一次巻線電圧Ｖ_ｔｒ、出力電流Ｉ_Ｄ、チョークコイル２６の電流Ｉ_Ｌｄを示した。Ｉ_ＤとＩ_Ｌｄについては重ねて示し、Ｉ_Ｄを破線とした。図３では、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１の動作の概要を示すことを目的としており、回路の寄生容量や寄生インダクタンスが引き起こす電圧・電流振動、及び、素子の電圧降下を無視した。図示した期間においてＶ_ｉと補機直流電圧Ｖ_ｏはそれぞれ一定とした。また、コンデンサ２７の静電容量が十分大きいと仮定し、Ｉ_Ｄも同様に一定とした。

Ｑ_１とＱ_４がオンの期間では、Ｖ_ｔｒの絶対値はＶ_ｉと等しくなり、Ｖ_ｔｒの極性は正となる。Ｑ_２とＱ_３がオンの期間では、Ｖ_ｔｒの絶対値はＶ_ｉと等しくなるが、Ｖ_ｔｒの極性は負となる。これらの期間ではＩ_Ｌｄが時間とともに増大する。全素子がオフの期間では、Ｖ_ｔｒはゼロになり、Ｉ_Ｌｄが時間とともに減少する。以上のようにＩ_Ｌｄは増減を繰り返し、その平均値がＩ_Ｄとなる。図３のようにスイッチング周期をＴ_ｓｗと定義し、Ｑ_１とＱ_４（またはＱ_２とＱ_３）のオン時間をＴ_ｏＮと定義する。このとき、パルス幅変調（ＰＷＭ：ＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）におけるデューティｄ_Ｄは(２Ｔ_ｏＮ)／Ｔ_ｓｗとなる。ｄ_Ｄを操作量することで、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１の出力電圧を制御できる。Ｖ_ｉが一定であれば、ｄ_Ｄを大きくするほどＤＣ／ＤＣコンバータ２１の出力電圧は高くなる。

（双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２の回路構成例と動作波形例）
図４は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２の構成例である。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータであれば、他の回路構成を利用してもよい。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２は、２個の素子（Ｑ_５～Ｑ_６）による上下アーム（ハーフブリッジ回路）３４、チョークコイル３５、コンデンサ３６と３７を備える。駆動制御装置３８は、制御装置５０から入力される制御信号に基づき、Ｑ_５～Ｑ_６の駆動電圧を出力する。

図４では、素子Ｑ_５～Ｑ_６をＩＧＢＴとしたが、ＭＯＳＦＥＴなど他種の素子を利用してもよい。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２は以上の要素の他にも、ブレーカやリレーなどの制御部品、ヒューズやサージプロテクタなどの保護部品、ノイズフィルタを備えていてもよい。

図５は、図４に示した双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２の動作波形例である。図５では、素子Ｑ_５～Ｑ_６のスイッチング動作２周期分の動作波形を示した。図５の縦軸項目として、Ｑ_５～Ｑ_６の駆動信号（オン・オフ信号）、上下アーム３４の出力電圧Ｖ_ｃｈ、充放電電流Ｉ_Ｂ、チョークコイル３５の電流Ｉ_Ｌｂを示した。Ｉ_ＢとＩ_Ｌｂについては重ねて示し、Ｉ_Ｂを破線とした。図５では、回路の寄生容量や寄生インダクタンスが引き起こす電圧・電流振動、及び、素子の電圧降下を無視した。図示した期間において蓄電デバイス３１の電圧Ｖ_Ｂと補機直流電圧Ｖ_ｏはそれぞれ一定とした。また、コンデンサ３６の静電容量が十分大きいと仮定し、Ｉ_Ｂも同様に一定とした。なお、図示については省略するが、コンデンサ３７の静電容量も十分大きく、Ｉ_Ｂ’も一定になっていることを想定する。

図５(ａ)では、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２が蓄電デバイス３１を放電する、すなわち、Ｉ_Ｂが正である場合の動作波形を示した。このとき、図４の回路において、コンデンサ３６が接続される端子が入力側、コンデンサ３７が接続される端子が出力側になる。Ｑ_５は常時オフ状態である。Ｑ_６がオンの期間では、Ｖ_ｃｈはゼロとなり、チョークコイル３５に電圧Ｖ_Ｂが印加される。Ｉ_Ｌｂが時間とともに増大し、チョークコイル３５にエネルギーが蓄えられる。Ｑ_６がオフの期間では、チョークコイル３５に蓄えられたエネルギーがＱ_５の逆並列ダイオードを通して出力側へと放出され、Ｉ_Ｌｂは時間とともに減少する。このとき、Ｖ_ｃｈはＶ_ｏとなる。以上のようにＩ_Ｌｂは増減を繰り返し、その平均値がＩ_Ｂとなる。図５(ａ)のようにスイッチング周期をＴ_ｓｗと定義し、Ｑ_６のオン時間をＴ_ｏＮ６と定義する。このとき、ＰＷＭにおけるデューティｄ_Ｂ６はＴ_ｏＮ６／Ｔ_ｓｗとなる。ｄ_Ｂ６は、放電時における双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２の操作量となる。Ｖ_Ｂを一定とすると、ｄ_Ｂ６を大きくするほどＶ_ｏは高くなる。

図５(ｂ)では、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２が蓄電デバイス３１を充電する、すなわち、Ｉ_Ｂが負である場合の動作波形を示した。このとき、図４の回路において、コンデンサ３７が接続される端子が入力側、コンデンサ３６が接続される端子が出力側になる。Ｑ_６は常時オフ状態である。Ｑ_５がオンとなり、Ｖ_ｃｈがＶ_ｏとなる期間では、Ｑ_５とチョークコイル３５を介して、入力側から出力側へと電流が流れる。Ｉ_Ｌｂの絶対値は時間とともに増大する。Ｑ_５がオフになると、Ｑ_６の逆並列ダイオードが導通してＶ_ｃｈがゼロとなり、Ｉ_Ｌｂの絶対値は時間とともに減少する。図５(ｂ)のようにスイッチング周期をＴ_ｓｗと定義し、Ｑ_５のオン時間をＴ_ｏＮ５と定義する。このとき、ＰＷＭにおけるデューティｄ_Ｂ５はＴ_ｏＮ５／Ｔ_ｓｗとなる。ｄ_Ｂ５は、充電時における双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２の操作量となる。Ｖ_Ｂを一定とすると、ｄ_Ｂ５を大きくするほどＶ_ｏは高くなる。

なお、上述のｄ_Ｂ５とｄ_Ｂ６を１つにまとめ、正負極性を持つデューティｄ_Ｂを定義する。駆動制御装置３８には、制御装置５０からの制御信号としてｄ_Ｂが入力される。駆動制御装置３８は、ｄ_Ｂが正の場合、ｄ_Ｂ６＝ｄ_Ｂとして図５(ａ)のようにＱ_６をオン・オフ制御する。一方、ｄ_Ｂが負の場合、ｄ_Ｂ５＝|ｄ_Ｂ|として図５(ｂ)のようにＱ_５をオン・オフ制御する。すなわち、正のｄ_Ｂが放電を、負のｄ_Ｂが充電を表す。

既に説明したように、定常状態ではＩ_Ｌｂの平均値がＩ_Ｂとなる。図１では、制御装置５０がＩ_Ｂを検出する構成を示したが、Ｉ_Ｂの代わりにＩ_Ｌｂを検出して制御してもよい。

（補機電圧制御部５３のブロック図）
図６は、実施例１における補機電圧制御部５３のブロック図である。補機電圧制御部５３は、補機直流電圧Ｖ_ｏを制御するための電圧制御系６０（第一の電圧制御系）、電圧制御系７０（第二の電圧制御系）、電圧制御系８０（第三の電圧制御系）を備える。電圧制御系６０は、Ｖ_ｏが第一の電圧指令値と一致するように補機発電機４１を制御するための演算を行う。電圧制御系７０は、Ｖ_ｏが第二の電圧指令値と一致するように双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２を制御するための演算を行う。電圧制御系８０は、Ｖ_ｏが第三の電圧指令値と一致するようにＤＣ／ＤＣコンバータ２１を制御するための演算を行う。実施例１では、第一の電圧指令値がＶ_１に、第二の電圧指令値がＶ_２に、第三の電圧指令値がＶ_３にそれぞれ設定される。なお、Ｖ_ｏには補機装置４４が正常に動作するための許容範囲があり、Ｖ_１、Ｖ_２、Ｖ_３は許容範囲内の値とする。

補機電圧制御部５３は、回生期間の判定を行い、判定結果に基づいてＤＣ／ＤＣコンバータ２１のオン・オフ制御を行う。回生期間判定部５４は、車両情報信号Ｓ_Ｖに基づいて回生期間の判定を行い、回生期間判定信号Ｓ_Ｒを生成する。Ｓ_Ｒの例として、回生期間においてＨ（ハイ）レベル、回生期間ではない期間（以下、非回生期間）においてＬ（ロー）レベルとなるようなディジタル信号が考えられる。Ｓ_Ｒは、後述のオン・オフ切替部８１（第二のオン・オフ切替部）と６１（第一のオン・オフ切替部）、上限値設定部７１（第一の上限値設定部）に出力される。前述の通り、Ｓ_Ｖには車体速度情報やオペレータの操作入力情報（アクセルペダルの操作量Ｓ_ＡＣやブレーキペダルの操作量Ｓ_ＢＲなど）が含まれる。例えば、Ｓ_ＢＲ、または、車体の減速といった情報から、回生期間であるか否かを判定できる。なお、図示については省略するが、走行モータ１０の回転速度若しくはエンジン１１の回転速度の減速といった情報から回生期間の判定を行ってもよい。あるいは、インバータ１３の交流出力電流を検出して走行モータ１０のトルクを計算し、これと走行モータ１０の回転速度から回生電力を計算することによって、回生期間の判定を行ってもよい。このとき、回生電力が所定の閾値より大きい場合に、回生期間であると判定する。検出されたインバータ１３の交流出力電流を利用する代わりに、駆動制御部５１で演算される電流指令値を用いてもよい。以上から、回生期間判定部５４には、Ｓ_Ｖだけでなく、回生期間の判定に必要な他の情報を入力してもよい。

オン・オフ切替部８１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１のオン・オフ制御に関連し、回生期間においてＤＣ／ＤＣコンバータ２１を動作させる（オン状態とする）ようにオン・オフ信号Ｓ_Ｄを生成する。生成されたＳ_Ｄは、後述のオン・オフ制御部８２（第二のオン・オフ制御部）に出力される。Ｓ_Ｄの例として、オン状態においてＨレベル、オフ状態においてＬレベルとなるようなディジタル信号が考えられる。この場合、Ｓ_ＤはＳ_Ｒと同じになる。以上から、回生期間判定部５４によるオン・オフ切替のフローチャートは図７となる。補機電圧制御部５３の演算をＣＰＵに実装する場合、図７のフローチャートによるオン・オフ切替を周期的に実行する。

ＤＣ／ＤＣコンバータ２１の制御演算について説明する。電圧制御系８０は、Ｖ_３とＶ_ｏの偏差（Ｖ_３－Ｖ_ｏ）を計算した後、電圧制御演算部８３にてＤＣ／ＤＣコンバータ２１の操作量を計算してオン・オフ制御部８２に出力する。具体的には、比例積分（ＰＩ：ＰｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌＩｎｔｅｇｒａｌ）制御などの制御則に基づき、偏差が小さくなるように操作量を変化させる。図２と図３で説明したＤＣ／ＤＣコンバータ２１の構成では、ＰＷＭのデューティｄ_Ｄが操作量となる。オン・オフ制御部８２はＳ_Ｄに基づいて、オン状態であれば、電圧制御演算部８３が生成した操作量をそのまま出力する。オフ状態であれば、操作量をゼロに変更して出力する。オン・オフ制御部８２の出力は、制御信号としてＤＣ／ＤＣコンバータ２１へと出力される。

補機発電機４１の制御演算について説明する。電圧制御系６０は、Ｖ_１とＶ_ｏの偏差（Ｖ_１－Ｖ_ｏ）を計算した後、電圧制御演算部６３にて補機発電機４１の操作量を計算し、制御信号として補機発電機４１へと出力する。前述の通り、補機発電機４１として巻線励磁型の同期発電機を想定し、励磁電圧または電流の指令値を操作量とする。

双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２の制御演算について説明する。電圧制御系７０はマイナーループとして、蓄電デバイス３１の充放電電流Ｉ_Ｂを制御するための電流制御系７２を備える。前述のように、Ｉ_Ｂの代わりにＩ_Ｂ’やＩ_Ｌｂを制御してもよい。

電圧制御系７０では、Ｖ_２とＶ_ｏの偏差（Ｖ_２－Ｖ_ｏ）を計算した後、電圧制御演算部７３にて電流指令値を生成する。この電流指令値をリミッタ前電流指令値（第一の電流指令値）Ｉ_{Ｂｒｅｆ１}と定義する。具体的には、ＰＩ制御などの制御則に基づき、偏差を小さくするようにＩ_{Ｂｒｅｆ１}を変化させる。Ｉ_{Ｂｒｅｆ１}は、後段の可変リミッタ７６に入力される。可変リミッタ７６には、後述される電流上限値Ｉ_Ｂｍａｘと電流下限値Ｉ_Ｂｍｉｎも入力される。可変リミッタ７６は、上限値と下限値をそれぞれＩ_Ｂｍａｘ、Ｉ_ＢｍｉｎとしてＩ_{Ｂｒｅｆ１}にリミッタ処理を施し、リミッタ後電流指令値（第二の電流指令値）Ｉ_{Ｂｒｅｆ２}を生成する。Ｉ_{Ｂｒｅｆ２}は電流制御系７２に入力される。

電流制御系７２では、Ｉ_{Ｂｒｅｆ２}とＩ_Ｂの偏差（Ｉ_{Ｂｒｅｆ２}－Ｉ_Ｂ）を計算した後、電流制御演算部７５にて双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２の操作量を演算して出力する。具体的には、ＰＩ制御などの制御則に基づき、偏差を小さくするように操作量を変化させる。図４と図５で説明した双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２の構成では、ＰＷＭのデューティｄ_Ｂが操作量となる。電流制御演算部７５が生成した操作量は、制御信号として双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２へと出力される。上限値設定部７１は、Ｓ_ＲからＩ_{Ｂｒｅｆ１}の上限値Ｉ_Ｂｍａｘを生成して可変リミッタ７４に出力する。Ｉ_Ｂｍａｘの具体的な生成方法については、動作タイミングチャートともに後述する。

電圧指令設定部７７では、回生期間判定信号Ｓ_Ｒに基づき、Ｖ_２ ^ｍａｘとＶ_２ ^ｍｉｎによりＶ_２の値を出力する。Ｖ_２の具体的な生成方法については、動作タイミングチャートともに後述する。

図示については省略するが、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１の電圧制御系８０についても、電圧制御系７０と同様にマイナーループとしての電流制御系を設け、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１の出力電流Ｉ_Ｄや図２のＩ_Ｌｄを制御する構成としてもよい。

（回生期間開始時の動作タイミングチャート）
図８は、実施例１における電気駆動システムの動作タイミングチャートである。図８の縦軸項目は、アクセルペダルの操作量Ｓ_ＡＣ、ブレーキペダルの操作量Ｓ_ＢＲ、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１のオン・オフ信号Ｓ_Ｄ、補機直流電圧Ｖ_ｏ、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１の出力電流Ｉ_Ｄ、蓄電デバイス３１の充放電電流Ｉ_Ｂ、補機発電機４１の出力電流Ｉ_Ｇである。実際のＳ_ＡＣおよびＳ_ＢＲは、０から１００％のアナログ量であり、アクセルペダルあるいはブレーキペダルを最大まで踏み込んだ状態を１００％と定義する。ここでは説明を簡単化するため、Ｓ_ＡＣおよびＳ_ＢＲを０％から１００％のパルス波形とした。Ｉ_Ｂについては、電流上限値Ｉ_Ｂｍａｘと下限値Ｉ_Ｂｍｉｎを点線にて示した。また、図示した期間において補機装置４４に入力される電流は一定とし、その値をＩ_１として図中に記載した。図８では、電圧や電流の変化の概形を示している。図８ではこれらが直線的に変化しているが、実際の電圧や電流は直線的に変化するとは限らない。

図８(ａ)は、回生期間開始時の動作タイミングチャートである。図８(ａ)のように時刻ｔ_１とｔ_２を定義する。時刻ｔ_１は、回生期間が開始するタイミングである。すなわち、回生期間判定部５４は、ｔ_１にて回生期間が開始したと判定している。ここでは、説明を簡単化するため、オン・オフ切替部８１は車両情報信号Ｓ_Ｖに含まれるＳ_ＢＲを用いてＳ_Ｄを生成するとした。この場合、Ｓ_ＤはＳ_ＢＲと同じとなる。なお、回生期間の判定に用いる情報によっては、Ｓ_ＤとＳ_ＢＲが一致しない場合も存在する。例えば走行モータ１０の回転速度から回生期間の判定を行いＳ_Ｄを生成する場合は、厳密にはＳ_ＡＣおよびＳ_ＢＲにより生成されるトルク比率指令と走行モータ１０のトルク指令はきれいな比例関係になるわけではないため、Ｓ_ＢＲが０％より大きい期間がＳ_Ｄとなるわけではない。図８(ａ)では、Ｓ_ＡＣおよびＳ_ＢＲが０％となる期間が存在するが、これはアクセルペダルおよびブレーキペダルいずれも操作されていない、惰性走行期間を表す。

以下では、図８(ａ)を用いて、ｔ_１以前、ｔ_１～ｔ_２期間、ｔ_２以降の動作について順に説明する。なお、図８(ａ)では、Ｉ_ＢとＩ_Ｂｍａｘがほぼ重なった状態となる。このことは、後述のように、Ｉ_Ｂが可変リミッタ７４に制限されていることを意味する。なお、補機電圧制御部５３は、全期間においてＩ_Ｂｍｉｎを－Ｉ_２に設定する。

（ｔ_１以前）
時刻ｔ_１以前では非回生期間であり、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１がオフ状態、補機発電機４１がオン状態である。ＤＣ／ＤＣコンバータ２１がオフ状態であるため、Ｉ_Ｄはゼロである。後述する理由によって、Ｖ_ｏは補機発電機４１によってＶ_１に制御されている。

上限値設定部７１は、Ｉ_ＢｍａｘをＩ_３に設定する。Ｉ_３は正の値またはゼロである。すなわち、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２は蓄電デバイス３１を放電できるが、放電電流Ｉ_ＢはＩ_３に制限される状態である。ここで、Ｉ_ＢがＩ_３に制御された場合、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２の出力電流Ｉ_Ｂ’はＩ_３’になると定義する。Ｉ_ＢとＩ_Ｂ’の相互変換については、既に説明しているため省略する。Ｉ_３は、Ｉ_３’＜Ｉ_１を満たすように設定される。したがって、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２だけでは全ての補機電力を供給できない状態である。電力の不足分はＩ_１－Ｉ_３’である。

双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２用の電圧制御系７０は、Ｖ_ｏをＶ_２へと増大させるように動作する。しかし、電圧制御系７０において、電圧制御演算部７３がＩ_{Ｂｒｅｆ１}をいくら増大させても、可変リミッタ７４によってＩ_{Ｂｒｅｆ２}はＩ_Ｂｍａｘ＝Ｉ_３に制限される。上述のように、蓄電デバイス３１をＩ_３で放電させるだけでは全ての補機電力を供給できない。このように可変リミッタ７６に掛かった状態、つまり充放電電流Ｉ_Ｂが可変リミッタ７６によって電流上限値Ｉ_Ｂｍａｘに制限されている状態では、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２は定電流（ＣＣ：ＣｏｎｓｔａｎｔＣｕｒｒｅｎｔ）モードで動作することになり、Ｖ_ｏをＶ_２に制御することができない。定電流モードにおける電流指令値はＩ_Ｂｍａｘ＝Ｉ_３となる。電流制御系７２によってＩ_ＢはＩ_３に制御され、Ｉ_Ｂ’はＩ_３’となる。

補機発電機４１用の電圧制御系６０は、Ｖ_ｏをＶ_１に制御するように動作する。その結果、Ｖ_ｏは補機発電機４１によってＶ_１に制御される状態となり、Ｉ_Ｇは上述の不足電流Ｉ_１－Ｉ_３’となる。

図８(ａ)ではＩ_ＢｍａｘをＩ_３で一定としたが、蓄電デバイス３１の充電残量によってＩ_Ｂｍａｘを変化させてもよい。図１の電気駆動システムに対して、蓄電デバイス３１の電圧Ｖ_Ｂを検出するための電圧検出器を追加すれば、Ｖ_Ｂの検出値から充電残量を計算できる。また、Ｉ_Ｂの積算によって充電残量を計算してもよい。充電残量が下限値に達している場合、Ｉ_Ｂｍａｘをゼロにしてもよい。Ｉ_Ｂｍａｘがゼロであれば、Ｉ_ＧはＩ_１となり、補機発電機４１だけで全ての補機電力を供給する状態となる。

（ｔ_１～ｔ_２期間）
時刻ｔ_１にて回生期間が開始し、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１はオン状態になる。ＤＣ／ＤＣコンバータ２１用の電圧制御系８０は、Ｖ_ｏをＶ_１からＶ_３へと増大させるように動作し、出力電流Ｉ_Ｄを増大させる。一方、Ｖ_ｏがＶ_１より高くなると、補機発電機４１用の電圧制御系６０は、Ｖ_ｏをＶ_１へと減少させるように動作し、出力電流Ｉ_Ｇを減少させる。このように、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１と補機発電機４１の両方がＶ_ｏを制御しようとするが、Ｖ_３＞Ｖ_１であるため、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１が優先して出力する状態となる。結果として、Ｖ_ｏはＤＣ／ＤＣコンバータ２１によってＶ_３に制御され、Ｉ_Ｇはゼロまで減少する。すなわち、補機発電機４１をオフ状態にせずとも、補機発電機４１の出力を抑制することができる。

時刻ｔ_１以降、上限値設定部７１はＩ_Ｂｍａｘを負の値「－Ｉ_２」へと徐々に減少させる。Ｉ_２＞０である点に注意されたい。図８(ａ)ではＩ_Ｂｍａｘを直線的に減少させたが、その限りではない。一方、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２用の電圧制御系７０は、Ｖ_ｏをＶ_２へと減少させるように動作し、Ｉ_Ｂを徐々に減少させる。図８(ａ)では、Ｉ_Ｂｍａｘの減少と比較して、電圧制御系７０によるＩ_Ｂの減少が速い場合を示した。Ｉ_Ｂが正から負に反転すると、蓄電デバイス３１は放電から充電へと転じる。ここでは、Ｖ_３＞Ｖ_２であることによって充電に転じる。なお、Ｉ_ＢがＩ_Ｂｍａｘより速く減少する場合、Ｉ_Ｂｍａｘを－Ｉ_２まで減少させることなく、途中で（例えばゼロで）減少を停止させてもＩ_Ｂの挙動は変わらない。Ｉ_Ｂの減少により、Ｉ_Ｂ’も合わせて減少する。ここで、Ｉ_Ｂが－Ｉ_２に制御されるとき、Ｉ_Ｂ’は－Ｉ_２’になると定義する。

ＤＣ／ＤＣコンバータ２１は、上述のＩ_ＧとＩ_Ｂ’の減少に対して、補機電源電流Ｉ_Ａ(＝Ｉ_Ｄ＋Ｉ_Ｂ’＋Ｉ_Ｇ)がＩ_１と一致するようにＩ_Ｄを徐々に増大させる。上述のようにＩ_Ｂを徐々に減少させることによって、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１の負荷変動が抑えられ、Ｖ_ｏの過渡的な変動が小さくなる。なお、実際には、徐々に減少するＩ_ＧとＩ_Ｂ’が外乱となって、Ｖ_ｏはＶ_３より僅かに低くなる。図８(ａ)ではこれを無視し、Ｖ_ｏがＶ_３に一致するものとした。

（ｔ_２以降）
時刻ｔ_２にて、Ｉ_Ｂは－Ｉ_２まで減少する。時刻ｔ_２以降においても、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２用の電圧制御系７０は、Ｖ_ｏをＶ_２へと減少させるように動作する。しかし、可変リミッタ７６によって電流指令値Ｉ_{Ｂｒｅｆ２}はＩ_Ｂｍｉｎ＝－Ｉ_２より小さくならないため、Ｉ_Ｂの減少もＩ_Ｂｍｉｎ＝－Ｉ_２までとなる。その際、上述の通り、Ｉ_Ｂ’は－Ｉ_２’になる。

Ｖ_ｏはＤＣ／ＤＣコンバータ２１によってＶ_３に制御される。Ｉ_ＤはＩ_１＋Ｉ_２’に、Ｉ_Ｂは－Ｉ_２に、Ｉ_Ｇはゼロになる。蓄電デバイス３１は充電状態であり、充電電流の大きさはＩ_２である。このように、回生期間において、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１は、補機消費電力を全て供給しつつ、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２が蓄電デバイス３１を充電するための電力を供給する。回生期間の開始後、補機電源は補機発電機４１からＤＣ／ＤＣコンバータ２１に切替えられた。

図８(ａ)ではＩ_Ｂｍａｘを－Ｉ_２で一定としたが、蓄電デバイス３１の充電残量によってＩ_Ｂｍａｘを変化させてもよい。充電残量が上限値に達している場合、Ｉ_Ｂｍａｘをゼロにしてもよい。回生期間において蓄電デバイス３１を充電することで、後述の放電に必要なエネルギーが蓄えられる。

（回生期間終了時の動作タイミングチャート）
図８(ｂ)は、回生期間終了時の動作タイミングチャートである。図８(ｂ)のように時刻ｔ_３、ｔ_４、ｔ_５を定義する。時刻ｔ_３は、回生期間が終了するタイミングを示す。説明を簡単化するため、ここでは、図８(ａ)と同様に、車両情報信号Ｓ_Ｖに含まれるＳ_ＢＲを用いてＳ_Ｄを生成するとした。そのため、Ｓ_ＤはＳ_ＢＲと同じとなる。回生期間の判定に用いる情報によっては、Ｓ_ＤとＳ_ＢＲが一致しない場合も存在するが、図８(ａ)と同様になるため説明を省略する。図８(ｂ)に示す全期間にわたり、Ｓ_ＡＣは０％を維持しているため、時刻ｔ_３以降すなわち回生期間の終了後、電動車両は惰性走行する。

以下では、図８(ｂ)を用いて、ｔ_３～ｔ_４期間、ｔ_４～ｔ_５期間、ｔ_５以降の動作について順に説明する。時刻ｔ_３以前の動作については、それぞれ図８(ａ)のｔ_２以降と同様になるため説明を省略する。

（ｔ_３～ｔ_４期間）
時刻ｔ_３にて回生期間が終了する。このとき、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１はオフ状態となり、Ｉ_Ｄはゼロまで減少する。電圧指令設定部７７は、回生期間判定部５４から入力される回生期間判定信号Ｓ_Ｒに基づいて、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２用の電圧制御系７０で用いるＶ_２をＶ_２ ^ｍａｘに設定させる。Ｖ_２ ^ｍａｘは、Ｖ_２ ^ｍａｘ＞Ｖ_３となるように設定される正の値である。前述の通り、Ｖ_２は補機装置４４が正常に動作するための許容範囲内の値である。

上限値設定部７１は、Ｉ_Ｂｍａｘを正の値Ｉ_４に変化させる。Ｉ_Ｂｍａｘが正になることで、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２は蓄電デバイス３１を放電することが可能となる。ここで、Ｉ_ＢがＩ_４に制御された場合、Ｉ_Ｂ’はＩ_４’になると定義する。Ｉ_４は、Ｉ_４’＞Ｉ_１となるように設定される。すなわち、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２が単独で全ての補機電力を供給することを許容する。なお、Ｉ_ＢがＩ_１’に制御されるときのＩ_Ｂ’をＩ_１と定義する。Ｉ_４’＞Ｉ_１であるため、Ｉ_１’＜Ｉ_４である。

時刻ｔ_３の直後では、Ｖ_ｏがＶ_２より低いため、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２用の電圧制御系７０はＶ_ｏをＶ_２へと増大させるために、Ｉ_{Ｂｒｅｆ２}を正の値へと増大させる。電流制御系７２の動作によってＩ_Ｂは増大し、負から正へと反転する。すなわち、蓄電デバイス３１は充電から放電へと転じる。Ｉ_Ｂと共にＩ_Ｂ’も負から正へと反転する。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２の出力が増大するまでの間は、Ｉ_１に比べてＩ_Ａ(＝Ｉ_Ｄ＋Ｉ_Ｂ’＋Ｉ_Ｇ)が小さいため、Ｖ_ｏはＶ_３から減少する。Ｉ_Ｂ’がＩ_１まで増大し、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２が単独で補機電力を供給するようになると、Ｖ_ｏはＶ_２に制御される。

補機発電機４１用の電圧制御系６０は、Ｖ_ｏをＶ_１へと増大させるように動作し、これによってＩ_Ｇが流れ始める。このように、Ｖ_ｏの減少を防ぐために、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２と補機発電機４１の両方が電流を出力する。しかし、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２に比べて補機発電機４１の応答は遅いため、Ｉ_Ｇはほとんど増大することなく、ほぼＩ_Ｂ’のみによってＶ_ｏが増大へと転じる。

Ｖ_ｏがＶ_１に達した後も、Ｖ_ｏがＶ_２より小さければ、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２はＩ_Ｂ’を増大させようとする。これによってＶ_ｏがＶ_１を上回ると、補機発電機４１はＩ_Ｇを減少させようとする。結果として、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２が単独で全ての補機電力を供給する状態となり、Ｉ_Ｂ’はＩ_１に、Ｉ_ＢはＩ_１’になる。また、Ｉ_Ｇはゼロまで減少する。この状態になると、Ｖ_ｏは双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２によってＶ_２に制御される。

このとき、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２は定電圧（ＣＶ：ＣｏｎｓｔａｎｔＶｏｌｔａｇｅ）モードで動作する。以上から、電圧指令設定部７７によるｔ_３～ｔ_４期間におけるＶ_２切替のフローチャートは図９(ａ)となる。ここでは、検出したＶｏの値により双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２単独による補機電力の供給を判断しているが、これがＩ_Ｂによる判定でも同様の結果が得られることはその構成より自明である。その場合は、図９(ａ)のＶ_ｏ検出がＩ_Ｂ検出になり、Ｉ_ＢがＩ１を出力する状態をもって双方向ＤＣ／ＤＣコンバータが全補機電力を供給しているタイミングとする。

このように、補機発電機４１と双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２の両方がＶ_ｏを制御しようとするが、Ｖ_２＞Ｖ_１であるため、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２が優先して出力する状態となる。

（ｔ_４～ｔ_５期間）
回生期間の終了後、つまり、Ｖ_ｏがＶ_２に制御された時刻ｔ_４から、電圧指令設定部７７はＶ_２をＶ_２ ^ｍａｘから徐々にＶ_２ ^ｍｉｎまで低減させる。Ｖ_２ ^ｍｉｎは、Ｖ_２ ^ｍｉｎ＜Ｖ_１となるように設定される正の値である。つまり、電圧指令設定部７７は、走行モータの回生期間の終了後にて、Ｖ_２をＶ_１よりも低い値に設定する。図８(ｂ)ではＶ_２を直線的に減少させたが、その限りではない。

時刻ｔ_４の直後では、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２がＩ_ＢをＩ_１’に制御することによってＶ_ｏをＶ_２に制御している。Ｖ_ｏはＶ_２の減少に伴い低減するが、Ｖ_ｏ＞Ｖ_１であるため、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２が優先して出力する状態となる。Ｖ_ｏがＶ_１より小さくなると、補機発電機４１用の電圧制御系６０は、Ｖ_ｏをＶ_１へと増大させるように動作し、Ｉ_Ｇが流れ始める。Ｖ_２およびそれに追随するＶ_ｏを徐々に減少させているため、応答の遅い補機発電機４１でも追従可能である。図８(ｂ)では、Ｖ_２がＶ_２ ^ｍｉｎに低減する時刻ｔ_５までの間に、補機発電機４１がＩ_Ｇ出力を開始する状態を示している。Ｖ_２ ^ｍａｘやＶ_２ ^ｍｉｎの設定値およびＶ_２の減少方式によっては、時刻ｔ_５の後に補機発電機４１がＩ_Ｇ出力を開始する場合もある。

電圧指令設定部７７の動作について説明する。時刻ｔ_４の直後では、Ｖ_２がＶ_２ ^ｍａｘとなる。電圧指令設定部７７は、Ｖ_２をＶ_２ ^ｍａｘから徐々にＶ_２ ^ｍｉｎまで低減させるため、Ｖ_２から一定値ｄＶ_２を低減した値を新たなＶ_２として設定する。ここではＶ_２を直線的に減少させる例（図８(ｂ)）を説明するが、その限りではない。新たなＶ_２がＶ_２ ^ｍｉｎよりも大きい場合は、検出したＶ_ｏがＶ_２と一致した後、Ｖ_２から再度ｄＶ_２を低減する。新たなＶ_２がＶ_２ ^ｍｉｎよりも小さい場合は、Ｖ_２をＶ_２ ^ｍｉｎに設定する。上述の動作により、電圧指令設定部７７はＶ_２をＶ_２ ^ｍａｘから徐々にＶ_２ ^ｍｉｎまで低減させる。以上から、電圧指令設定部７７によるｔ_４～ｔ_５期間におけるＶ_２切替のフローチャートは図９(ｂ)となる。ここでは、検出したＶｏの値によりＶ_２低減のタイミングを設定しているが、これがＩ_Ｂによる判定でも同様の結果が得られることは自明である。その場合は、図１３のＶ_ｏ検出がＩ_Ｂ検出になり、Ｉ_ＢがＩ１を出力する状態をもってＶ_２切替のタイミングとする。

（ｔ_５以降）
補機発電機４１はＩ_Ｇを徐々に増大させてＶ_ｏをＶ_１に制御する。Ｖ_ｏがＶ_２を上回ると、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２はＩ_Ｂ’を減少させようとする。結果として、補機発電機４１が単独で全ての補機電力を供給する状態となり、Ｉ_ＧはＩ_１となる。また、Ｉ_Ｂはゼロまで減少する。図示は省略しているが、補機発電機４１が補機電圧をＶ_１に維持した後、加速アシストなどの必要に応じて、時刻ｔ１以前のように一部あるいは全補機電力を双方向ＤＣ／ＤＣ３２が供給しても良い。その際、Ｖ_１＝Ｖ_ｏ＞Ｖ_２であると双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２が出力する状態とならないため、電圧指令設定部７７はＶ_２をＶ_２＞Ｖ_１に設定する必要がある。

（上限値設定部７１のブロック図）
図１０は、上限値設定部７１のブロック図の一例である。図１０を用いて、上限値設定部７１における電流上限値Ｉ_Ｂｍａｘの生成過程を説明する。

上限値設定部７１は、回生期間判定部５４から入力される回生期間判定信号Ｓ_Ｒに基づいて電流上限値Ｉ_Ｂｍａｘを生成する。以下では、Ｓ_Ｒとその反転信号Ｓ_Ｐの値について、Ｈレベルの場合を１、Ｌレベルの場合を０と見なす。

上限値設定部７１が出力するＩ_Ｂｍａｘは、以下で述べる回生期間用の電流上限値Ｉ_ＢＲと非回生期間用の電流上限値Ｉ_ＢＰを加算した後、立下り変化率リミッタ７１１を通して生成される。

Ｉ_ＢＲは、Ｓ_Ｒに－Ｉ_２を乗算することによって生成される。回生期間ではＳ_Ｒ＝１であるため、Ｉ_ＢＲ＝－Ｉ_２となる。非回生期間ではＳ_Ｒ＝０であるため、Ｉ_ＢＲ＝０となる。

Ｉ_ＢＰは、Ｓ_Ｐに基づいて生成される。回生期間ではＳ_Ｐ＝０であるため、Ｉ_ＢＰ＝０となる。非回生期間ではＳ_Ｐ＝１であるため、Ｉ_ＢＰ＝Ｉ_４となる。立下り変化率リミッタ７１１は、入力されるＩ_ＢＲ＋Ｉ_ＢＰの立下りに対してのみ作用する変化率リミッタである。以上の構成と動作により、図８に示したようにＩ_Ｂｍａｘが生成される。

（効果）
本発明の実施例１により、回生期間の開始後、補機発電機４１を停止せずとも、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１を動作させることで補機発電機４１の出力が抑制される。すなわち、補機発電機４１の出力をゼロとし、補機電力を全てＤＣ／ＤＣコンバータ２１から供給するようになる。これにより、回生制動システムの省エネルギー効果を高めることができる。補機発電機４１を停止させない利点は以下の通りである。回生期間の開始時に補機発電機４１を停止させる場合、この停止とＤＣ／ＤＣコンバータ２１の動作開始に時間差が生じ得る。ＤＣ／ＤＣコンバータ２１の動作開始が遅れた場合、補機直流電圧Ｖ_ｏがＶ_１から低下する。実施例１では、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１の動作によって補機発電機４１の出力が抑制される。そのため、上述のようなＶ_ｏの低下は発生しない。このように、補機発電機４１を停止させずに補機電源を切替えることで、Ｖ_ｏの変動を防止できる。

回生期間の終了時では、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２による蓄電デバイス３１の放電により、ＤＣ／ＤＣコンバータの停止（すなわち補機電源の切替え）に伴う補機直流電圧Ｖ_ｏが急激な減少を防止できる。このとき、電圧指令設定部７７は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２の電圧指令値Ｖ_２を補機発電機４１の電圧指令値Ｖ_１より高く設定し、応答の速い双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２に優先して出力させる。さらに、電圧指令値Ｖ_２をＤＣ／ＤＣコンバータ２１の電圧指令値Ｖ_３（すなわち補機直流電圧Ｖ_ｏ）より高く設定することで、電池放電出力を加速できる。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２が定電圧モードで動作することから、回生期間の終了後に補機電力が増減したとしても、電圧制御系７０はこれに応じて電流指令値（Ｉ_{Ｂｒｅｆ１}、Ｉ_{Ｂｒｅｆ２}）を自動的に増減させ、Ｖ_ｏをＶ_２に制御することができる。このように、補機消費電力の変動があった場合でも、Ｖ_ｏの急激な変動を防止できる。

Ｖ_ｏがＶ_２に制御された後、電圧指令設定部７７はＶ_２を減少させる。この結果、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２を停止せずとも、補機発電機４１を動作させることができる。Ｖ_２を徐々に減少させることで、補機発電機４１がこれに追従して出力を増大させることが可能となり、２回目の補機電源の切替えに伴うＶ_ｏの急激な変動を防止できる。また、蓄電デバイス３１は、Ｖ_ｏ抑制に必要な最低限の放電を行えばよい。そのため、蓄電デバイス３１の充電残量が少ない場合においても、効果的にＶ_ｏを抑制できる。

以上で述べたＶ_ｏの変動を抑える効果によって、補機直流ライン４３に接続される平滑コンデンサの容量を低減することができる。これにより、システムの小型化・コストダウンが可能となり、さらに、起動時の初充電や停止時の放電にかかる時間を短縮できる。

本発明の実施例１では、蓄電デバイス３１の放電を利用してＶ_ｏの変動を抑制する。放電に必要なエネルギーを充電する際は、走行モータ１０の回生エネルギーを利用し、補機発電機４１の出力、ひいてはエンジン１１の出力を利用しない。さらに、蓄電デバイス３１の容量が十分であれば、回生期間において蓄電デバイス３１を充電しておき、非回生期間では蓄電デバイス３１から補機に給電できる。このように、蓄電デバイス３１と双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２は、回生制動システムの省エネルギー効果を高めることにも貢献する。

（実施例２）
実施例２では、実施例１と同様に、図１に示した電気駆動システムを利用する。そのため、ハードウェア構成、エネルギーフロー、ＤＣ／ＤＣコンバータと双方向ＤＣ／ＤＣコンバータの回路構成、補機電圧制御の説明は省略する。

（回生期間終了時の動作タイミングチャート）
図１１は、実施例２における電気駆動システムの回生期間終了時における動作タイミングチャートである。図１１の縦軸項目は、実施例１の図８と同様である。実施例１の図８と同様に、補機装置４４に入力される電流は一定とし、その値をＩ_１として図中に記載した。図１１では、電圧や電流の変化の概形を示している。図１１ではこれらが直線的に変化しているが、実際の電圧や電流は直線的に変化するとは限らない。図１１のように時刻ｔ_３、ｔ_４、ｔ_５を定義する。時刻ｔ_３は、回生期間が終了するタイミングである。ここでは、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１のオン・オフ信号Ｓ_Ｄを、ブレーキペダルの操作量Ｓ_ＢＲにより生成している。回生期間の判定に用いる情報によっては、Ｓ_ＤとＳ_ＢＲが一致しない場合も存在するが、図８と同様になるため説明を省略する。図１１に示す全期間にわたり、Ｓ_ＡＣは０％を維持しているため、時刻ｔ３以降すなわち回生期間の終了後、電動車両は惰性走行する。

以下では、ｔ_３～ｔ_４期間、ｔ_４～ｔ_５期間、時刻ｔ_５以降の動作について順に説明する。回生期間開始時の動作、時刻ｔ_３以前の動作については、実施例１の図８(ａ)と同様であるため説明を省略する。

（ｔ_３～ｔ_４期間）
時刻ｔ_３にて回生期間が終了すると、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１はオフ状態となり、Ｉ_Ｄはゼロまで減少する。実施例１と同様に、電圧指令設定部７７は、回生期間判定部５４から入力される回生期間判定信号Ｓ_Ｒに基づいて、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２用の電圧制御系７０で用いるＶ_２をＶ_２ ^ｍａｘに設定させる。Ｖ_２ ^ｍａｘは、Ｖ_２ ^ｍａｘ＞Ｖ_３となるように設定される正の値である。
上限値設定部７１の動作は、実施例１と同様であるため説明を省略する。

時刻ｔ_３の直後では、Ｖ_ｏがＶ_２より低いため、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２用の電圧制御系７０はＶ_ｏをＶ_２へと増大させるために、Ｉ_{Ｂｒｅｆ２}を正の値へと増大させる。その際、電流制御系７２の動作によってＩ_Ｂは増大し、負から正へと反転する。すなわち、蓄電デバイス３１は充電から放電へと転じる。Ｉ_Ｂと共にＩ_Ｂ’も負から正へと反転する。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２の出力が増大するまでの間は、Ｉ_１に比べてＩ_Ａ(＝Ｉ_Ｄ＋Ｉ_Ｂ’＋Ｉ_Ｇ)が小さいため、Ｖ_ｏはＶ_３から減少する。Ｉ_Ｂ’がＩ_１まで増大し、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２が単独で補機電力を供給するようになると、この放電によってＶ_ｏは減少から増大へと転じる。回生期間の終了後（終了時点）とは、このＶ_ｏが増加に転じた時点である。

Ｖ_ｏの増大を検知したタイミングで、電圧指令設定部７７は、Ｖ_２をＶ_２(１)に設定させる。Ｖ_２(１)は、Ｖ_２ ^ｍａｘ＞Ｖ_２(１)となるように設定される正の値である。以上から、電圧指令設定部７７によるｔ_３～ｔ_４期間におけるＶ_２切替のフローチャートは図１２(ａ)となる。

図１１では、Ｖ_ｏがＶ_１より小さくなった時点において、既に双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２が補機電力の供給を開始しているため、Ｉ_Ｇはゼロのままである。以上により、時刻ｔ_４の時点で、Ｖ_２はＶ_２(１)に、Ｉ_ＢはＩ_１’に、Ｉ_ＤとＩ_Ｇはゼロになる。

（ｔ_４～ｔ_５期間）
時刻ｔ_４～ｔ_５の期間において、電圧指令設定部７７はＶ_２をＶ_２ ^ｍａｘからＶ_２ ^ｍｉｎまで低減させる。まず、時刻ｔ_４にて、Ｖ_ｏの上昇検知により、電圧指令設定部７７はＶ_２をＶ_２(１)に設定する。ここでＶ_２(ｉ)はｉ＝０,…,Ｎまでの添え字からなる配列を指し、数値はＶ_２(ｉ)＞Ｖ_２(ｉ＋１)の関係を満たす。なお、Ｖ_２(０)はＶ_２ ^ｍａｘ、Ｖ_２(Ｎ)はＶ_２ ^ｍｉｎとそれぞれ同値である。ここでＶ_２ ^ｍｉｎは、Ｖ_２ ^ｍｉｎ＜Ｖ_１となるように設定される正の値である。また、Ｎは１以上の任意の整数であればよい。図１１ではＮ＝２のケースを図示している。ここではＶ_２(ｉ)の値を電圧指令設定部７７により生成しているが、これは事前に与えられた配列値であっても構わない。

時刻ｔ_４の直後では、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２がＩ_ＢをＩ_１’に制御することによってＶ_ｏをＶ_２(１)に制御しようとする。図１１では、Ｖ_２＞Ｖ_ｏ、Ｖ_２＞Ｖ_１であるため、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２の出力によりＶ_ｏは増大する。Ｖ_ｏがＶ_２(１)に制御されたタイミング（時刻ｔ_５）で、電圧指令設定部７７は、Ｖ_２をＶ_２(２)（すなわちＶ_２ ^ｍｉｎ）に設定させる。ここでは時刻ｔ_５でＶ_２をＶ_２ ^ｍｉｎに設定するが、設定したＮの値によってはその限りではない。Ｎ＞２の場合は、ｉ＝ｉ＋１とし、ｔ_４～ｔ_５期間に示した電圧指令設定部７７の動作をｉ＝Ｎまで（すなわちＶ_２＝Ｖ_２ ^ｍｉｎまで）繰り返す。以上から、電圧指令設定部７７によるｔ_４～ｔ_５期間におけるＶ_２切替のフローチャートは図１２(ｂ)となる。ここでは、検出したＶ_ｏの値によりＶ_２切替のタイミングを設定しているが、これがＩ_Ｂによる判定でも同様の結果が得られることは自明である。その場合は、図１２(ｂ)のＶ_ｏ検出がＩ_Ｂ検出になり、Ｉ_ＢがＩ_１を出力する状態をもってＶ_２切替のタイミングとする。

（ｔ_５以降）
時刻ｔ_５の直後では、Ｖ_２の低下によりＶｏがＶ_２を上回る。そのため、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２は出力を低下させ、一時的にＩ_Ｂが減少する。その後、ＶｏがＶ_２に制御されるが、Ｖ_１＞Ｖ_２ ^ｍｉｎであるため、補機発電機４１用の電圧制御系６０は、Ｖ_ｏをＶ_１へと増大させるように動作し、Ｉ_Ｇが流れ始める。Ｖ_２およびそれに追随するＶ_ｏを徐々に減少させているため、応答の遅い補機発電機４１でも追従可能である。Ｖ_ｏがＶ_２を上回ると、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２はＩ_Ｂ’を減少させようとする。結果として、補機発電機４１が単独で全ての補機電力を供給する状態となり、Ｉ_ＧはＩ_１となる。また、Ｉ_Ｂはゼロまで減少する。図示は省略しているが、実施例１と同様に、補機発電機４１が補機電圧をＶ_１に維持した後、加速アシストなどの必要に応じて、時刻ｔ１以前のように一部あるいは全補機電力を双方向ＤＣ／ＤＣ３２が供給しても良い。

（効果）
本発明の実施例２では、実施例１と同様に、回生期間の終了時において電圧指令値Ｖ_２を補機発電機４１の電圧指令値Ｖ_１より高く設定し、応答の速い双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２に優先して出力させ、補機電源の切替えに伴う補機直流電圧Ｖ_ｏが急激な減少を防止できる。実施例２は、Ｖ_ｏの増大を検知したタイミングでＶ_２の値を低減するため、実施例１よりもＶ_２ ^ｍａｘの値を高く設定できる。その際、Ｖ_ｏが前述の許容範囲内の電圧値に収まることを前提に、Ｖ_２ ^ｍａｘは許容範囲以上の値であっても構わない。これにより、実施例２は蓄電デバイスの放電を加速でき、実施例１に比べて回生期間終了後のＶ_ｏの低下を抑制できる。また、回生終了後のＶ_ｏがＶ_２に制御されるまでの時間を短縮できるため、蓄電デバイスの放電時間を短縮できる。

実施例２では、Ｖ_２をＶ_２ ^ｍａｘからステップ状に低減する。そのため、Ｎが小さい条件においては、実施例１に比べて双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２による電力供給量を低減できる。実施例２によれば、このように、最低限の蓄電デバイス放電によりＶ_ｏの変動を抑制できる。

なお、実施例１および実施例２に記載したＶ_２切替の方式は、それぞれの組み合わせを変更してもよい。例えば、回生終了後のＤＣ／ＤＣコンバータ２１から双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２に補機電源を切替える際には実施例１に記載のＶ_２切替制御を、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３２から補機発電機４１に補機電源を切替える際には実施例２に記載のＶ_２切替制御を行うといった組み合わせでも構わない。

（ダンプトラック外観）
全ての実施例に共通する構成として、図１４を用いてダンプトラックの基本的な構成を説明する。ダンプトラックは、フレーム１上に土砂等を積載するためのボディ５が搭載され、両者がホイストシリンダ６により連結されている。またフレーム１には、図示しない機構部品を介して前輪２、後輪３、燃料タンク９などが取り付けられている。後輪３の回転軸部には、後輪３を駆動するための走行モータ１０と、後輪３の回転数を調整する減速機が収められている。フレーム１にはさらに、オペレータが歩行可能なデッキが取り付けられている。デッキにはダンプトラックの操作を行うためにオペレータが搭乗するためのキャブ４、各種電力機器が収納されたコントロールキャビネット８、余剰エネルギーを熱として放散するための複数のグリッドボックス７が搭載されている。図１などに示した電力消費装置１５の抵抗は、グリッドボックス７に収納される。また、図１４で前輪２により隠れた部分には、エンジンおよび主に走行モータ用電力源としての主機発電機、主に補機類用電力源としての補機発電機、主に油圧機器用油圧源としての不図示のメインポンプなどが搭載されている。

次に、オペレータによるダンプトラックの操作方法について説明する。キャブ４内には不図示のアクセルペダル、ブレーキペダル、ホイストペダル、ハンドルが設置されている。また、オペレータはキャブ４内のアクセルペダル、ブレーキペダルの踏み込み量によりダンプトラックの加速力、制動力を制御することができる。その際、アクセルペダルの踏込量によってアクセルペダルの操作量Ｓ_ＡＣが、ブレーキペダルの踏込量によってブレーキペダルの操作量Ｓ_ＢＲがそれぞれ生成されることは、前述の通りである。さらにオペレータはハンドルを左右に回転させることによって油圧駆動による操舵操作を行い、ホイストペダルを踏み込むことにより油圧駆動によるダンプ操作を行うが、操舵操作、ダンプ操作のシステムについては本発明において従来同様のため、詳述しない。ここでは、オペレータによるダンプトラックの操作方法について説明したが、遠隔操作あるいは自動運転によるダンプトラックの操作方法についても、遠隔のオペレータあるいは規定の動作パターンにより、アクセルペダル、ブレーキペダル、ホイストペダル、ハンドルが同様に操作されることは言うまでもない。

１０・・・走行モータ、１１・・・エンジン、１２・・・主機発電機、１３・・・インバータ（２２も同様）、１４・・・主機整流回路、１５・・・電力消費装置、１６・・・主機直流ライン、１７・・・電圧検出器（４５も同様）、２１・・・ＤＣ／ＤＣコンバータ、２３・・・コンデンサ（２７、３６、３７も同様）、２４・・・トランス、２５・・・整流回路、２６・・・チョークコイル、２８・・・駆動制御装置（３８も同様）、３１・・・蓄電デバイス、３２・・・双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ、３３・・・電流検出器、３４・・・上下アーム、３５・・・チョークコイル、４１・・・補機発電機（第二の発電機）、４２・・・補機整流回路、４３・・・補機直流ライン、４４・・・補機装置、５０・・・制御装置、５１・・・駆動制御部、５２・・・主機電圧制御部、５３・・・補機電圧制御部、５４・・・回生期間判定部、６０・・・電圧制御系（第一の電圧制御系：第一の電圧制御部）、６３・・・電圧制御演算部、７０・・・電圧制御系（第二の電圧制御系：第二の電圧制御部）、７１・・・上限値設定部、７２・・・電流制御系（電流制御部）、７３・・・電圧制御演算部、７５・・・電流制御演算部、７６・・・可変リミッタ、７７・・・電圧指令設定部、８０・・・電圧制御系（第三の電圧制御系）、８１・・・オン・オフ切替部、８２・・・オン・オフ制御部、８３・・・電圧制御演算部

Claims

エンジンによって駆動される第一の発電機および第二の発電機と、前記第一の発電機に接続される第一の直流ラインと、該第一の直流ラインに接続される少なくとも一つの走行モータと、前記第二の発電機に接続される第二の直流ラインと、該第二の直流ラインに接続される少なくとも一つの蓄電デバイス及び補機装置と、前記第一の直流ラインと前記第二の直流ラインとの間に接続されるＤＣ／ＤＣコンバータと、前記蓄電デバイスと前記第二の直流ラインとの間に接続される双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、前記ＤＣ／ＤＣコンバータと前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと前記第二の発電機を制御する制御装置と、を備えた電動車両であって、
前記制御装置は、
前記第二の直流ラインの電圧が第一の電圧指令値と一致するように制御演算を行い、前記第二の発電機の操作量を生成する第一の電圧制御部と、
前記第二の直流ラインの電圧が第二の電圧指令値と一致するように制御演算を行い、前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータの操作量を生成する第二の電圧制御部と、
前記電動車両の車両走行状態に基づいて前記走行モータの回生期間であるか否かを示す回生期間判定信号を生成する回生期間判定部と、
前記回生期間判定信号に基づいて前記第二の電圧指令値を生成する電圧指令設定部と、を備え、
前記電圧指令設定部は、前記走行モータの回生期間の終了後に、前記第二の電圧指令値を前記第一の電圧指令値よりも低い値に設定することを特徴とする電動車両。
請求項１に記載の電動車両において、
前記制御装置は、
前記第二の直流ラインの電圧が第三の電圧指令値と一致するように制御演算を行い、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの操作量を生成する第三の電圧制御部を備え、
前記電圧指令設定部は、前記走行モータの回生期間の終了時点にて前記第二の電圧指令値を前記第三の電圧指令値より高い値に設定することを特徴とする電動車両。
請求項２に記載の電動車両において、
前記第一の電圧指令値は、前記第三の電圧指令値より低く設定されることを特徴とする電動車両。
請求項３に記載の電動車両において、
前記第二の電圧制御部は、前記第二の直流ラインの電圧と前記第二の電圧指令値の偏差に基づいて前記第一の電流指令値を計算する電圧制御演算部を備えることを特徴とする電動車両。
請求項４に記載の電動車両において、
前記制御装置は、
前記回生期間判定信号に基づいて前記第一の電流指令値の電流上限値を生成する上限値設定部と、
該電流上限値と予め設定された電流下限値とを用いて前記第一の電流指令値に対してリミッタ処理を施して前記第二の電流指令値を生成する可変リミッタと、
前記蓄電デバイスの放電電流と前記第二の電流指令値との偏差に基づいて前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータの操作量を演算する電流制御演算部と、を有し、
前記上限値設定部は、前記回生期間の開始により前記第一の電流指令値を減少させ、前記回生期間の終了により前記第一の電流指令値を増大させることを特徴とする電動車両。
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の電動車両において、
前記回生期間の終了後とは、前記第二の直流ラインの電圧が前記第二の電圧指令値と一致した時点であることを特徴とする電動車両。
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の電動車両において、
前記回生期間の終了後とは、前記第二の直流ラインの電圧が増加に転じた時点であることを特徴とする電動車両。