(57)【要約】【課題】  補機バッテリ上がりに対しても、簡易かつ確実にモータを駆動可能なモータ駆動装置を提供する。【解決手段】  ＤＣ／ＤＣコンバータ２０は、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２を介さずメインバッテリＭＢに直接的に接続される。ＤＣ／ＤＣコンバータ２０は、高電圧のメインバッテリＭＢから供給される電力の電圧を降圧して補機バッテリＳＢに供給する。ＤＣ／ＤＣコンバータ制御回路３０は、メインバッテリＭＢから電力の供給を受け、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の降圧動作を制御する。ＤＣ／ＤＣコンバータ２０は、補機バッテリＳＢにバッテリ上がりが生じたときにおいても、メインバッテリＭＢを電源とするＤＣ／ＤＣコンバータ制御回路３０から出力される制御信号に応じて昇圧動作を行ない、速やかに補機バッテリＳＢを充電することができる。【選択図】        図２
2006050779.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電源と、
前記第１電源から電力の供給を受けてモータを駆動する駆動回路と、
前記第１電源から出力された第１の直流電圧よりも低い第２の直流電圧を受けて充電される第２電源と、
前記第１電源と前記第２電源との間で前記第１の直流電圧を前記第２の直流電圧へ変換する電圧変換器と、
前記第１電源から電力の供給を受けて前記電圧変換器を制御する変換器制御回路とを備える、モータ駆動装置。
【請求項２】
前記第２電源から電力の供給を受けて駆動し、前記駆動回路を制御するとともに、前記変換器制御回路を起動させるためのトリガ信号を前記変換器制御回路に入力する駆動回路制御回路と、
前記第２電源の蓄電量が所定量に満たないとき、前記トリガ信号を生成して前記変換器制御回路に入力するトリガ信号生成手段とをさらに備える、請求項１に記載のモータ駆動装置。
【請求項３】
前記所定量は、前記駆動回路制御回路を駆動するのに必要な電力の供給量とする、請求項２に記載のモータ駆動装置。
【請求項４】
前記トリガ信号生成手段は、
前記トリガ信号を生成する第３電源と、
前記第３電源の生成した前記トリガ信号の入力タイミングを指示するスイッチとを含む、請求項３に記載のモータ駆動装置。
【請求項５】
前記第１電源、前記第２電源、前記電圧変換器、前記変換器制御回路、前記駆動回路制御回路および前記トリガ信号生成手段は、単一の筐体内に一体化して収容され、
前記筐体を冷却する冷却装置をさらに備える、請求項２から４のいずれか１項に記載のモータ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、モータを駆動するモータ駆動装置に関し、特に、補機バッテリ上がりに対しても確実にモータの駆動が可能なモータ駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、環境に配慮した自動車として、ハイブリッド自動車（Hybrid Vehicle）および電気自動車（Electric Vehicle）が注目されている。ハイブリッド自動車は、従来のエンジンに加え、直流電源とインバータとインバータによって駆動されるモータとを動力源とする自動車である。つまり、エンジンを駆動することにより動力源を得るとともに、直流電源からの直流電圧をインバータによって交流電圧に変換し、その変換した交流電圧によりモータを回転することによって動力源を得るものである。
【０００３】
また、電気自動車は、直流電源とインバータとインバータによって駆動されるモータとを動力源とする自動車である。
【０００４】
このようなハイブリッド自動車または電気自動車においては、直流電源からの直流電圧を昇圧コンバータによって昇圧し、その昇圧した直流電圧がモータを駆動するインバータに供給される構成も検討されている。
【０００５】
図６は、従来のモータ駆動装置の一例を示す概略ブロック図である。
【０００６】
図６を参照して、モータ駆動装置は、メインバッテリＭＢと、システムリレーＳＲ１，２と、昇圧コンバータ１０１と、インバータ１０２と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０と、補機バッテリＳＢと、制御装置１２０とを備える。
【０００７】
メインバッテリＭＢは、直流電圧を出力する。システムリレーＳＲ１，ＳＲ２は、制御装置１２０からの信号ＳＥによってオンされると、メインバッテリＭＢからの直流電圧を昇圧コンバータ１０１およびＤＣ／ＤＣコンバータ１１０に供給する。
【０００８】
昇圧コンバータ１０１は、メインバッテリＭＢから供給された直流電圧を制御装置１２０からの制御によって昇圧し、その昇圧した直流電圧をインバータ１０２へ供給する。
【０００９】
インバータ１０２は、昇圧コンバータ１０１から直流電圧が供給されると、制御装置１２０からの制御に基づいて直流電圧を交流電圧に変換してモータジェネレータＭＧを駆動する。これにより、モータジェネレータＭＧは、トルク指令値ＴＲによって指定されたトルクを発生するように駆動される。電流センサ１０４は、モータジェネレータＭＧの各相に流れるモータ電流ＭＣＲＴを検出し、その検出したモータ電流ＭＣＲＴを制御装置１２０へ出力する。
【００１０】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０は、メインバッテリＭＢからシステムリレーＳＲ１，ＳＲ２を介して供給された直流電圧を、制御装置１２０からの制御信号に応じて降圧し、その降圧した直流電圧を補機バッテリＳＢに供給する。補機バッテリＳＢは、供給された直流電圧を蓄積するとともに、図示しない補機電装品を駆動するための直流電圧を出力する。
【００１１】
制御装置１２０は、メインバッテリＭＢの直流電圧、および電流センサ１０４からのモータ電流ＭＣＲＴなどに基づいて、昇圧コンバータ１０１およびインバータ１０２を制御するための信号ＰＷＣ，ＰＷＭを生成し、その生成した信号ＰＷＣ，ＰＷＭを昇圧コンバータ１０１およびインバータ１０２へそれぞれ出力する。また、制御装置１２０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０を制御するための制御信号を生成してＤＣ／ＤＣコンバータ１１０へ出力する。
【００１２】
このように、ハイブリッド自動車または電気自動車に搭載されたモータ駆動装置は、メインバッテリＭＢからの直流電圧を昇圧して、所定のトルクを発生するようにモータジェネレータＭＧを駆動するとともに、メインバッテリＭＢからの直流電圧を降圧して補機バッテリＳＢを充電する。
【００１３】
なお、図示は省略するが、補機バッテリＳＢから電力の供給を受けて駆動する補機電装品には、車両の走行を制御する電子制御装置（ＥＣＵ；Electrical Control Unit）の他、灯火装置、エアコンディショナ、パワーウィンドウ、オーディオ等が含まれる。
【００１４】
図６のモータ駆動装置を搭載した車両のうち、特に、ハイブリッド自動車においては、メインバッテリＭＢに蓄えられた電力は、エンジン始動に利用される。具体的には、エンジン（図示せず）に連結されたモータジェネレータＭＧにメインバッテリＭＢから電力を供給し、モータジェネレータＭＧをモータとして駆動させることにより、エンジンを始動させる。
【００１５】
また、ハイブリッド自動車に搭載されるモータ駆動装置においては、エンジン始動時に補機バッテリを用いてスタータモータを駆動させる構成も開示されている（たとえば特許文献１〜３参照）。
【００１６】
図７は、特許文献１に記載される従来のモータ駆動装置の他の例を示す概略ブロック図である。
【００１７】
図７を参照して、エンジン２１０は、変速機２１２および車軸２１４を介してフロントホイール２１６に接続されている。エンジン２１０の出力により、フロントホイール２１６が駆動される。
【００１８】
エンジン２１０は、スタータモータ２３０により駆動され、スタータモータ２３０は、補機バッテリ２２０の電力によって駆動される。補機バッテリ２２０は、エンジン２１０の出力で駆動されるオルタネータ２１９の発電電力によって充電される。
【００１９】
補機バッテリ２２０の電力に対してＤＣ／ＤＣコンバータ２３２にて昇圧が行なわれ、昇圧後の電力は、キャパシタ（もしくはコンデンサ）２２４に蓄えられる。キャパシタ２２４からインバータ２３４を介して左右のホイールモータ２２６に電力が供給される。これにより、リアホイール２２８が駆動される。
【００２０】
以上の構成において、イグニッションスイッチ（図示せず）がオンされ、システムＥＣＵ２３６が立ち上げられると、エンジン始動制御が行なわれる。詳細には、補機バッテリ２２０からスタータモータ２３０に電力が供給されて、スタータモータ２３０が回転し、この回転力によりエンジン２１０のクランキングが行われる。さらに、エンジン２１０が始動したことが確認されれば、ホイールモータ２２６に関連するシステムが立ち上げられて走行制御が行なわれる。
【００２１】
しかしながら、かかるエンジン始動制御では、寒冷地やバッテリ性能の低下などによって補機バッテリ２２０の蓄電量に減少が生じると、スタータモータ２３０に十分な電力を供給できず、エンジン始動性の低下を招くことになる。
【００２２】
そこで、図７のモータ駆動装置においては、スタータモータ２３０と補機バッテリ２２０およびキャパシタ２２４とのいずれか一方とを選択的に接続するための接続切替装置２３８が設けられる。これによれば、スタータモータ２３０へ電力を印加する電源系が、補機バッテリ２２０とキャパシタ２２４との間で切替可能となり、エンジン始動性を確実に行なうことができる。なお、接続切替装置２３８は、システムＥＣＵ２３６によって制御される。
【特許文献１】特開平１１−３３２０１２号公報
【特許文献２】特開平１０−７５５０２号公報
【特許文献３】特開平８−９３５１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
しかしながら、このような従来のモータ駆動装置を搭載したハイブリッド自動車においては、補機バッテリの蓄電量が著しく低下する、いわゆる補機バッテリ上がりが生じた場合において、車両システムを起動できないという問題が起こり得る。
【００２４】
詳細には、図６に示すモータ駆動装置においては、モータジェネレータＭＧをモータとして駆動させることによってエンジンを始動させるが、モータ駆動装置全体を制御する制御装置１２０が補機バッテリＳＢを電源としていることから、補機バッテリ上がりが生じると、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２がオンされず、メインバッテリＭＢから昇圧コンバータ１００およびＤＣ／ＤＣコンバータ１１０への電力供給が途絶えることになる。このため、モータジェネレータＭＧを駆動できず、エンジンを始動させることができない。
【００２５】
一方、図７に示すモータ駆動装置においては、補機バッテリ２２０の蓄電量の低下時には、接続切替装置２３８によってキャパシタ２２４からスタータモータ２３０に電力を供給することができるが、補機バッテリ上がりによって、接続切替装置２３８を制御するシステムＥＣＵ２３６自体が作動不能となり、エンジン始動が困難となる。
【００２６】
このように、図６および図７に示す従来のモータ駆動装置のいずれにおいても、補機バッテリ上がりによってエンジンの始動が妨げられる結果となる。したがって、車両の運転手は、補機バッテリ上がりの対応策として、充電設備を用いて補機バッテリをいち早く充電する必要がある。
【００２７】
一方、車両の走行に用いられる高電圧のメインバッテリＭＢにおいては、モータジェネレータＭＧを駆動させるだけの蓄電量を保持しているものの、車両システムの起動不能に至っては、この蓄電量を有効に使う手立てが存在しない。
【００２８】
なお、特許文献３によれば、補機バッテリの電圧低下によりエンジンが始動できない場合は、消費電力が比較的大きいスタータモータの再作動を禁止して、走行用バッテリに蓄えられている電力を用いて走行する手段が開示されている。しかしながら、走行用バッテリのみの走行では、航続距離が著しく制限されるため、整備工場などの充電設備のある場所まで走行できることは必ずしも保証できない。
【００２９】
それゆえ、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、補機バッテリ上がりに対しても、簡易かつ確実にモータを駆動可能なモータ駆動装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００３０】
この発明によれば、モータ駆動装置であって、第１電源と、第１電源から電力の供給を受けてモータを駆動する駆動回路と、第１電源から出力された第１の直流電圧よりも低い第２の直流電圧を受けて充電される第２電源と、第１電源と第２電源との間で第１の直流電圧を第２の直流電圧へ変換する電圧変換器と、第１電源から電力の供給を受けて電圧変換器を制御する変換器制御回路とを備える。
【００３１】
好ましくは、第２電源から電力の供給を受けて駆動し、駆動回路を制御するとともに、変換器制御回路を起動させるためのトリガ信号を変換器制御回路に入力する駆動回路制御回路と、第２電源の蓄電量が所定量に満たないとき、トリガ信号を生成して変換器制御回路に入力するトリガ信号生成手段とをさらに備える。
【００３２】
好ましくは、所定量は、駆動回路制御回路を駆動するのに必要な電力の供給量とする。
【００３３】
好ましくは、トリガ信号生成手段は、トリガ信号を生成する第３電源と、第３電源の生成したトリガ信号の入力タイミングを指示するスイッチとを含む。
【００３４】
好ましくは、第１電源、第２電源、電圧変換器、変換器制御回路、駆動回路制御回路およびトリガ信号生成手段は、単一の筐体内に一体化して収容される。モータ駆動装置は、筐体を冷却する冷却装置をさらに備える。
【発明の効果】
【００３５】
この発明によれば、補機バッテリのバッテリ上がりに対しても、充電設備を必要とせず、簡易かつ確実にモータに電力を供給可能なモータ駆動装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。
【００３７】
図１は、この発明の実施の形態に従うモータ駆動装置を搭載した車両を示す制御ブロック図である。
【００３８】
図１を参照して、車両は、エンジンおよびモータを動力源とするハイブリッド車両であり、エンジンＥＮＧと、モータジェネレータＭＧ１と、モータジェネレータＭＧ２と、インバータ部１０と、メインバッテリＭＢと、動力分割機構５０と、減速機６０と、車輪７０と、ＥＣＵ９０とを備える。
【００３９】
エンジンＥＮＧは、ガソリンなどの燃料の燃焼エネルギを源として駆動力を発生する。エンジンＥＮＧの発生する駆動力は、図１の太斜線で示すように、動力分割機構５０により、２つの経路に分割される。一方は、減速機６０を介して車輪７０を駆動する駆動軸に伝達する経路である。もう一方は、モータジェネレータＭＧ１へ伝達する経路である。
【００４０】
モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、発電機としても電動機としても機能し得るが、以下に示すように、モータジェネレータＭＧ１は、主として発電機として動作し、モータジェネレータＭＧ２は、主として電動機として動作する。
【００４１】
詳細には、モータジェネレータＭＧ１は、三相交流回転機であり、加速時において、エンジンＥＮＧを始動する始動機として用いられる。このとき、モータジェネレータＭＧ１は、メインバッテリＭＢおよび補機バッテリＳＢの少なくともいずれか一方からの電力の供給を受けて電動機として駆動し、エンジンＥＮＧをクランキングして始動する。
【００４２】
さらに、エンジンＥＮＧの始動後において、モータジェネレータＭＧ１は、動力分割機構５０を介して伝達されたエンジンＥＮＧの駆動力によって回転されて発電する。
【００４３】
モータジェネレータＭＧ１の発電した電力は、車両の運転状態やメインバッテリＭＢのＳＯＣ（State of Charge）によって使い分けられる。たとえば、通常走行時や急加速時においては、モータジェネレータＭＧ１の発電した電力は、そのままモータジェネレータＭＧ２を駆動させる電力となる。一方、メインバッテリＭＢのＳＯＣが所定の値よりも低いときには、モータジェネレータＭＧ１の発電した電力は、インバータ部１０によって交流電力から直流電力に変換されて、メインバッテリＭＢに蓄えられる。
【００４４】
モータジェネレータＭＧ２は、三相交流回転機であり、メインバッテリＭＢに蓄えられた電力およびモータジェネレータＭＧ１の発電した電力の少なくともいずれか一方によって駆動される。モータジェネレータＭＧ２の駆動力は、減速機６０を介して車輪７０の駆動軸に伝達される。これにより、モータジェネレータＭＧ２は、エンジンＥＮＧをアシストして車両を走行させたり、自己の駆動力のみによって車両を走行させたりする。
【００４５】
また、車両の回生制動時には、モータジェネレータＭＧ２は、減速機６０を介して車輪７０により回転されて発電機として動作する。このとき、モータジェネレータＭＧ２で発電した回生電力は、インバータ部１０を介してメインバッテリＭＢに充電される。
【００４６】
メインバッテリＭＢは、走行用バッテリであって、たとえばニッケル水素電池や、リチウムイオン電池などの２次電池セルを多数直列に接続して構成される高電圧のバッテリである。なお、メインバッテリＭＢを、これらの２次電池以外に、キャパシタやコンデンサなどで構成してもよい。
【００４７】
車両は、さらに、高電圧のメインバッテリＭＢとは別に、補機電装品に電力を供給する補機バッテリＳＢと、メインバッテリＭＢの電力を降圧して補機バッテリＳＢに供給するＤＣ／ＤＣコンバータ２０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御回路３０とを備える。
【００４８】
補機バッテリＳＢは、たとえば鉛蓄電池である。補機バッテリＳＢから電力供給を受けて動作する補機電装品としては、車両の走行を制御するエンジンＥＣＵ、パワートレインＥＣＵ、ブレーキＥＣＵなどのＥＣＵ関係、灯火装置、点火装置、電動ポンプなどが含まれる。なお、以下において、補機バッテリＳＢを電源とするこれらの電気機器を低圧部品とも称する。一方、メインバッテリＭＢを電源とする電気機器を高圧部品とも称する。
【００４９】
ＤＣ／ＤＣコンバータ２０は、昇圧および降圧動作が可能な双方向ＤＣ／ＤＣコンバータである。詳細には、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０は、メインバッテリＭＢから供給される電力の電圧を降圧して補機バッテリＳＢに供給する。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０は、補機バッテリＳＢから供給された電力を昇圧し、インバータ部１０を介してモータジェネレータＭＧ１に供給する。
【００５０】
ＤＣ／ＤＣコンバータ制御回路３０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の昇圧および降圧動作を制御する。本実施の形態では、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御回路３０をメインバッテリＭＢから電力供給を受けて動作する高圧部品とすることを特徴とする。ＤＣ／ＤＣコンバータ制御回路３０については、後に詳述する。
【００５１】
ＥＣＵ９０は、本実施の形態に係るモータ駆動装置が搭載される車両を運転者の指示に応じて運転させるために、車両に搭載された機器・回路群の全体動作を制御する。詳細には、ＥＣＵ９０に内蔵される図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）において、車両の運転状態やアクセル踏込み量、アクセル踏込み量の変化率、スロットル開度、シフトポジション、メインバッテリＭＢのＳＯＣなどの各種情報を所定のプログラムに基づいて演算処理を行ない、演算処理結果としての制御信号を機器・回路群に対して出力する。
【００５２】
図２は、この発明の実施の形態に従うモータ駆動装置１００の概略ブロック図である。
【００５３】
図２を参照して、モータ駆動装置１００は、メインバッテリＭＢと、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２と、昇圧コンバータ１２と、インバータ１３，１５と、電流センサ１４，１６と、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０と、補機バッテリＭＢと、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御回路３０と、制御装置４０とを備える。
【００５４】
モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、図１に示したように、車両の運転状態に応じて、発電機としても電動機としても機能し得る。モータジェネレータＭＧ１は、インバータ１３によって駆動される。モータジェネレータＭＧ２は、インバータ１５によって駆動される。これらのインバータ１３，１５と昇圧コンバータ１２とは、図１に示すインバータ部１０を構成する。
【００５５】
システムリレーＳＲ１，ＳＲ２は、制御装置４０からの信号ＳＥによりオン／オフされる。より具体的には、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２は、制御装置４０からのＨ（論理ハイ）レベルの信号ＳＥによりオンされ、制御装置４０からのＬ（論理ロー）レベルの信号ＳＥによりオフされる。
【００５６】
電流センサ１４は、モータジェネレータＭＧ１に流れるモータ電流ＭＣＲＴ１を検出し、その検出したモータ電流ＭＣＲＴ１を制御装置４０へ出力する。
【００５７】
電流センサ１６は、モータジェネレータＭＧ２に流れるモータ電流ＭＣＲＴ２を検出し、その検出したモータ電流ＭＣＲＴ２を制御装置４０へ出力する。
【００５８】
昇圧コンバータ１２は、メインバッテリＭＢから供給された直流電圧を昇圧してインバータ１３，１５に供給する。より具体的には、昇圧コンバータ１２は、制御装置４０から信号ＰＷＣを受けると、信号ＰＷＣに応じて昇圧した直流電圧をインバータ１３，１５に供給する。また、昇圧コンバータ１２は、制御装置４０から信号ＰＷＣを受けると、インバータ１３，１５から供給された直流電圧を降圧してメインバッテリＭＢへ供給する。
【００５９】
インバータ１３は、３相インバータであり、メインバッテリＭＢから昇圧コンバータ１２を介して直流電圧が供給されると、制御回路４０からの制御信号ＰＷＭ１に基づいて直流電圧を３相交流電圧に変換してモータジェネレータＭＧ１を駆動する。これにより、モータジェネレータＭＧ１は、トルク指令値ＴＲ１によって指定されたトルクを発生するように駆動される。
【００６０】
インバータ１５も同様に３相インバータであり、メインバッテリＭＢから昇圧コンバータ１２を介して直流電圧が供給されると、制御回路４０からの制御信号ＰＷＭ２に基づいて直流電圧を３相交流電圧に変換してモータジェネレータＭＧ２を駆動する。これにより、モータジェネレータＭＧ２は、トルク指令値ＴＲ２によって指定されたトルクを発生するように駆動される。
【００６１】
たとえば、エンジン始動時においては、インバータ１３は、昇圧コンバータ１２からの直流電圧を信号ＰＷＭ１に応じて交流電圧に変換し、トルク指令値ＴＲ１によって指定されたトルクを出力するようにモータジェネレータＭＧ１を駆動する。モータジェネレータＭＧ１は、動力分割機構５０を介してエンジンＥＮＧのクランクシャフト（図示せず）を回転させてエンジンＥＮＧを始動させる。
【００６２】
また、車両発進時においては、モータジェネレータＭＧ１は、始動後のエンジンＥＮＧの回転力によって発電する発電機として機能する。このとき、インバータ１３は、モータジェネレータＭＧ１が発電した交流電圧を信号ＰＷＭ１によって直流電圧に変換し、その変換した直流電圧をインバータ１５に供給する。インバータ１５は、昇圧コンバータからの直流電圧とインバータ１３からの直流電圧とを受け、その受けた直流電圧を信号ＰＷＭ２に応じて交流電圧に変換し、トルク指令値ＴＲ２によって指定されたトルクを出力するようにモータジェネレータＭＧ２を駆動する。
【００６３】
次に、車両が軽負荷走行時においては、昇圧コンバータは、制御装置４０からの信号ＰＷＣに応じてメインバッテリＭＢからの直流電圧を昇圧してインバータ１５に供給する。インバータ１５は、昇圧コンバータからの直流電圧を信号ＰＷＭ２に応じて交流電圧に変換し、トルク指令値ＴＲ２によって指定されたトルクを出力するようにモータジェネレータＭＧ２を駆動する。
【００６４】
次に、車両の急加速時においては、昇圧コンバータは、制御装置４０からの信号ＰＷＣに応じてメインバッテリＭＢからの直流電圧を昇圧してインバータ１５に供給する。インバータ１３は、モータジェネレータＭＧ１がエンジンの回転力により発電した交流電圧を直流電圧に変換し、インバータ１５に供給する。インバータ１５は、昇圧コンバータ１２からの直流電圧とインバータ１３からの直流電圧とを受け、その受けた直流電圧を信号ＰＷＭ２に応じて交流電圧に変換し、トルク指令値ＴＲ２によって指定されたトルクを出力するようにモータジェネレータＭＧ２を駆動する。
【００６５】
最後に、車両の回生制動時においては、インバータ１５は、モータジェネレータＭＧ２が発電した交流電圧を制御装置４０からの信号ＰＷＭ２に基づいて直流電圧に変換し、変換した直流電圧を昇圧コンバータ１２へ供給する。昇圧コンバータ１２は、制御装置４０から信号ＰＷＣを受けると、インバータ１５から供給された直流電圧を降圧してメインバッテリＭＢを充電する。
【００６６】
なお、ここで言う回生制動とは、ハイブリッド自動車を運転するドライバーによるフットブレーキ操作があった場合との回生発電を伴なう制動や、フットブレーキを操作しないものの、走行中にアクセルペダルをオフすることで回生発電をさせながら車速を減速（または加速を中止）させることを含む。
【００６７】
制御装置４０は、ＥＣＵ９０からトルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２およびモータ回転数ＭＲＮ１，ＭＲＮ２を受け、図示しない電圧センサからインバータ１３，１５の入力電圧Ｖｍ１，Ｖｍ２を受け、電流センサ１４，１６からモータ電流ＭＣＲＴ１，ＭＣＲＴ２を受ける。
【００６８】
制御装置４０は、インバータ１３の入力電圧Ｖｍ１、トルク指令値ＴＲ１およびモータ電流ＭＣＲＴ１に基づいて、インバータ１３がモータジェネレータＭＧ１を駆動するときにインバータ１３のＮＰＮトランジスタ（図示せず）をスイッチング制御するための信号ＰＷＭ１を生成し、生成した信号ＰＷＭ１をインバータ１３へ出力する。
【００６９】
また、制御装置４０は、インバータ１５の入力電圧Ｖｍ２、トルク指令値ＴＲ２およびモータ電流ＭＣＲＴ２に基づいて、インバータ１５がモータジェネレータＭＧ２を駆動するときにインバータ１５のＮＰＮトランジスタ（図示せず）をスイッチング制御するための信号ＰＷＭ２を生成し、生成した信号ＰＷＭ２をインバータ１５へ出力する。
【００７０】
さらに、制御装置４０は、インバータ１３がモータジェネレータＭＧ１を駆動するとき、メインバッテリＭＢの端子間電圧Ｖｂ、インバータ１３の入力電圧Ｖｍ１、トルク指令値ＴＲ１およびモータ回転数ＭＲＮ１に基づいて、昇圧コンバータ１２のＮＰＮトランジスタ（図示せず）をスイッチング制御するための信号ＰＷＣを生成し、生成した信号ＰＷＣを昇圧コンバータ１２へ出力する。
【００７１】
また、制御装置４０は、インバータ１５がモータジェネレータＭＧ２を駆動するとき、メインバッテリＭＢの端子間電圧Ｖｂ、インバータ１５の入力電圧Ｖｍ２、トルク指令値ＴＲ２およびモータ回転数ＭＲＮ２に基づいて、昇圧コンバータ１２のＮＰＮトランジスタ（図示せず）をスイッチング制御するための信号ＰＷＣを生成し、生成した信号ＰＷＣを昇圧コンバータ１２へ出力する。
【００７２】
さらに、制御装置４０は、モータ駆動装置１００が搭載されたハイブリッド自動車の回生制動時、インバータ１５の入力電圧Ｖｍ２、トルク指令値ＴＲ２およびモータ電流ＭＣＲＴ２に基づいて、モータジェネレータＭＧ２が発電した交流電圧を直流電圧に変換するための信号ＰＷＭ２を生成し、生成した信号ＰＷＭ２をインバータ１５へ出力する。この場合、インバータ１５のＮＰＮトランジスタ（図示せず）は、信号ＰＷＭ２によってスイッチング制御される。これにより、インバータ１５は、モータジェネレータＭＧ２が発電した交流電圧を直流電圧に変換して昇圧コンバータ１２へ供給する。
【００７３】
さらに、制御装置４０は、回生制動時、メインバッテリＭＢの端子間電圧Ｖｂ，インバータ１５の入力電圧Ｖｍ２、トルク指令値ＴＲ２およびモータ回転数ＭＲＮ２に基づいて、インバータ１５から供給された直流電圧を降圧するための信号ＰＷＣを生成し、生成した信号ＰＷＣを昇圧コンバータ１２へ出力する。これにより、モータジェネレータＭＧ２が発電した交流電圧は、直流電圧に変換され、降圧されてメインバッテリＭＢに供給される。
【００７４】
ここで、図２に示す本実施の形態に係るモータ駆動装置１００は、図６に示す従来のモータ駆動装置に対して、以下に述べる特徴を有する。
【００７５】
第１に、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０は、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２を介さず、メインバッテリＭＢに直接的に接続されることを特徴とする。従来のモータ駆動装置においては、図６に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０は、車両システムの起動時に制御装置１２０からの信号ＳＥによってシステムリレーＳＲ１，ＳＲ２がオンされたことに応じて、メインバッテリＭＢと接続される。これに対して、本実施の形態によれば、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０は、車両システム起動の有無に関わらず、常時メインバッテリＭＢに接続されることになる。
【００７６】
第２に、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御回路３０は、メインバッテリＭＢを電源とする高圧部品であることを特徴とする。すなわち、補機バッテリＳＢを電源とする制御装置４０とは異なり、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御回路３０は、補機バッテリＳＢの充電状態とは無関係に動作することができる。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２は、後述するように、補機バッテリＳＢにバッテリ上がりが生じた際においても、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御回路３０から出力される制御信号に応じて昇圧動作を行ない、速やかに補機バッテリＳＢを充電することができる。
【００７７】
以下に、本実施の形態に係るモータ駆動装置１００に搭載されるＤＣ／ＤＣコンバータ２０およびＤＣ／ＤＣコンバータ制御回路３０について、詳細に説明する。
【００７８】
図３は、図２におけるＤＣ／ＤＣコンバータ２０の回路図である。
【００７９】
図３を参照して、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０は、入力端子２１，２２と、フォトトランジスタＱ１〜Ｑ４と、ダイオードＤ１〜Ｄ６と、トランスＴ１と、コイルＬ１と、コンデンサＣ１と、出力端子２３，２４とを含む。
【００８０】
入力端子２１，２２は、メインバッテリＭＢから直流電圧を受け、その受けた直流電圧をフォトトランジスタＱ１，Ｑ２およびフォトトランジスタＱ３，Ｑ４の両端に供給する。
【００８１】
フォトトランジスタＱ１，Ｑ２は、電源電圧と接地電圧との間に直列に接続される。フォトトランジスタＱ３，Ｑ４は、電源電圧と接地電圧との間に直列に接続される。フォトトランジスタＱ１，Ｑ２は、電源電圧と接地電圧との間に、フォトトランジスタＱ３，Ｑ４と並列に接続される。各フォトトランジスタＱ１〜Ｑ４のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードＤ１〜Ｄ４がそれぞれ接続されている。
【００８２】
フォトトランジスタＱ１〜Ｑ４は、図４に示すＤＣ／ＤＣコンバータ制御回路３０のフォトダイオード３８とにおいて、フォトダイオード３８を入力側とし、フォトトランジスタＱ１〜Ｑ４を出力側とするフォトカプラを構成する。
【００８３】
ＤＣ／ＤＣコンバータ制御回路３０は、後述するように、制御信号として、フォトダイオード３８の各フォトダイオードの発光する光信号をＤＣ／ＤＣコンバータ２０のフォトトランジスタＱ１〜Ｑ４へ出力する。フォトトランジスタＱ１〜Ｑ４は、フォトダイオード３８からの光信号をゲートにそれぞれ受けると、この光信号に基づいてオン／オフされる。
【００８４】
なお、本実施の形態では、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０におけるスイッチング回路をフォトカプラで構成したが、これは、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御回路３０を高圧部品としたことに伴なって、高電圧のメインバッテリＭＢと車体による接地（ボディアース）との電気的絶縁を確保するためである。
【００８５】
トランスＴ１は、その一次側コイルが、フォトトランジスタＱ1，Ｑ２の接続ノードと、フォトトランジスタＱ３，Ｑ４の接続ノードとの間に配される。さらに、一次側コイルに対向するように、トランスＴ１の二次側コイルが配される。
【００８６】
ダイオードＤ５は、トランスＴ１の二次側コイルからコイルＬ１に電流を流すようにトランスＴ１の二次側コイルとコイルＬ１との間に接続される。
【００８７】
ダイオードＤ６は、ダイオードＤ５とコイルＬ１との接続ノードから二次側コイルの低圧側へ出力電流が流れ込むのを阻止するように、トランスＴ１の二次側コイルとコイルＬ１との間に接続される。
【００８８】
コイルＬ１は、ダイオードＤ５と出力端子２３との間に接続される。コンデンサＣ１は、コイルＬ１の出力側と接地電圧との間に接続され、コイルＬ１からの出力電圧を平滑化して出力端子２３に与える。
【００８９】
以上の構成において、フォトトランジスタＱ１，Ｑ４がオンされ、フォトトランジスタＱ２，Ｑ３がオフされると、電源電圧〜フォトトランジスタＱ１〜トランスＴ１の一次側コイル〜フォトトランジスタＱ４〜接地電圧の経路で入力電流が流れる。そして、トランスＴ１は、一次側コイルと二次側コイルとの巻線比に応じて入力電圧を降圧して出力電圧を出力する。
【００９０】
ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の二次側では、トランスＴ１の二次側コイル〜ダイオードＤ５〜コイルＬ１〜補機バッテリＳＢ〜接地電圧の経路で出力電流が流れる。
【００９１】
フォトトランジスタＱ１，Ｑ４がオン／オフされる割合、つまりデューティ比に応じて、入力電流が変化し、トランスＴ１に印加される電圧が変化する。すなわち、フォトトランジスタＱ１，Ｑ４のオンデューティが大きくなると、入力電流が増加してトランスＴ１に印加される電圧が増加する。一方、フォトトランジスタＱ１，Ｑ４のオンデューティが小さくなると、入力電流が減少してトランスＴ１に印加される電圧が減少する。
【００９２】
そして、トランスＴ１は、トランスＴ１に印加される電圧を、その電圧レベルに応じて降圧するので、ＤＣ／ＤＣコンバータの二次側の出力電圧は、トランスＴ１に印加される電圧に応じて変化する。
【００９３】
したがって、フォトトランジスタＱ１，Ｑ４のオンデューティ比を制御することで、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の出力電圧を補機バッテリＳＢの目標とする所望の充電電圧となるように制御することができる。
【００９４】
図４は、図２におけるＤＣ／ＤＣコンバータ制御回路３０のブロック図である。
【００９５】
図４を参照して、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御回路３０は、マイクロコンピュータ（以下、マイコンとも称する）３２と、インターフェース（Ｉ／Ｃ）３４，３６と、フォトダイオード３８と、トランスＴ２とを含む。
【００９６】
ＤＣ／ＤＣコンバータ制御回路３０は、先述のように、メインバッテリＭＢを電源とする高圧部品である。詳細には、マイコン３２は、メインバッテリＭＢを電源とし、インターフェース３６からの信号をトリガ信号として起動することにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０のフォトトランジスタＱ１〜Ｑ４をスイッチング制御するための制御信号を生成する。
【００９７】
マイコン３２で生成された制御信号は、インターフェース３４を介してフォトダイオード３８に入力される。フォトダイオード３８は、マイコン３２から入力された制御信号に応じて発光し、その発光した光信号をＤＣ／ＤＣコンバータ２０のフォトトランジスタＱ１〜Ｑ４へ出力する。フォトトランジスタＱ１〜Ｑ４は、この光信号を受光してスイッチング動作を行なう。これにより、メインバッテリＭＢの電力が降圧されて補機バッテリＳＢに供給される。
【００９８】
以上の構成において、インターフェース３６は、通常、車両システム起動時にスタータスイッチがオンされたことに応じて、マイコン３２を起動させるトリガ信号を出力する。
【００９９】
したがって、補機バッテリ上がりによって、ＥＣＵ関係が作動せず、車両システムが起動不能となった場合は、インターフェース３６からマイコン３２に対してトリガ信号が与えられないため、マイコン３２を起動させることができない。結果として、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０を動作させて、補機バッテリＳＢを充電することは不可能となる。
【０１００】
そこで、本実施の形態に係るモータ駆動装置１００は、補機バッテリ上がりが生じたときのマイコン３２の起動手段として、バックアップ電源ＢＢと、バックアップ電源ＢＢからの信号をマイコン３２に印加するためのスイッチ８０とをさらに備える。
【０１０１】
バックアップ電源ＢＢは、たとえばボタン電池などの低電圧バッテリであって、スイッチ８０を介してＤＣ／ＤＣコンバータ制御回路３０のトランスＴ２の一次側コイルに接続される。なお、トランスＴ２の二次側コイルは、インターフェース３６に接続される。
【０１０２】
スイッチ８０は、運転手などが手動でオン／オフすることができる手動スイッチであって、オン状態において、バックアップ電源ＢＢとトランスＴ２の一次側コイルとを電気的に結合する。
【０１０３】
以上の構成において、補機バッテリＳＢにバッテリ上がりが生じたときには、運転手がスイッチ８０を手動でオンする。スイッチ８０がオンされると、バックアップ電源ＢＢとトランスＴ２の一次側コイルとが接続され、トランスＴ２の一次側コイルに電圧が印加される。これに応じて、トランスＴ２の二次側コイルには、一次側コイルと二次側コイルとの巻線比に応じた電圧が出力される。
【０１０４】
トランスＴ２の二次側コイルに生じた出力電圧は、インターフェース３６に入力される。インターフェース３６は、トランスＴ２の出力電圧が入力されると、入力された電圧が立上るタイミングに応じて活性化する信号を生成し、その生成した信号をマイコン３２に入力する。マイコン３２は、インターフェース３６からの入力信号をトリガ信号として起動する。さらに、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御回路３０は、マイコン３２が起動したことを受けて、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０のフォトトランジスタＱ１〜Ｑ４に対して制御信号を出力する。ＤＣ／ＤＣコンバータ２０は、制御信号に応じて降圧動作を行ない、補機バッテリＳＢの端子間電圧をエンジン始動が可能な所望の電圧レベルにまで充電する。これにより、モータ駆動装置１００は、モータジェネレータＭＧ１にエンジン始動に必要な駆動力を発生させることができる。
【０１０５】
図５は、この発明の実施の形態によるモータ駆動装置における補機バッテリ上がり時の動作を説明するためのフローチャートである。
【０１０６】
図５を参照して、車両システムの起動にあたって、運転手によって補機バッテリ上がりの有無が確認される（ステップＳ０１）。具体的には、補機バッテリＳＢの充電状態が表示手段によって報知され、これにより運転手は補機バッテリＳＢの異常を知ることができる。
【０１０７】
ステップＳ０１において、補機バッテリ上がりが確認されないとき、すなわち、補機バッテリＳＢの充電状態が所望のレベルを満たすときには、イグニッションスイッチがオンされたことに応じてモータ駆動装置１００が作動する（ステップＳ０５）。さらに、モータジェネレータＭＧ１に発生した駆動力によってエンジンが始動される（ステップＳ０６）。
【０１０８】
一方、ステップＳ０１において、補機バッテリ上がりが確認されると、運転手によって、手動のスイッチ８０がオンされ、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御回路３０とバックアップ電源ＢＢとが接続される（ステップＳ０２）。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御回路３０に内蔵されるマイコン３２は、バックアップ電源ＢＢからの入力電圧をトリガ信号として起動する。
【０１０９】
次に、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御回路３０が起動したことに応じて、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０が駆動し、補機バッテリＳＢを充電する（ステップＳ０３）。詳細には、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御回路３０は、起動後において、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０のフォトトランジスタＱ１〜Ｑ４をオン／オフさせるための制御信号を生成し、生成した制御信号をＤＣ／ＤＣコンバータ２０へ出力する。ＤＣ／ＤＣコンバータ２０は、制御信号に応じてフォトトランジスタＱ１〜Ｑ４のスイッチング動作を行ない、メインバッテリＭＢの直流電圧を所望の電圧に降圧して補機バッテリＳＢに供給する。
【０１１０】
ステップＳ０４において、補機バッテリＳＢの端子間電圧が所望の電圧レベルに達したと判断されると、車両システムが起動される。具体的には、イグニッションスイッチがオンされると（ステップＳ０５）、モータ駆動装置１００がメインバッテリＭＢの電力によってモータジェネレータＭＧ１を駆動させる。このモータジェネレータＭＧ１の駆動力によりエンジンが始動される（ステップＳ０６）。
【０１１１】
なお、本実施の形態に係るモータ駆動装置１００において、メインバッテリＭＢと、メインバッテリＭＢを電源とするＤＣ／ＤＣコンバータ制御回路３０と、メインバッテリＭＢに接続されるＤＣ／ＤＣコンバータ２０およびシステムリレーＳＲ１，ＳＲ２とを電池パックとして、１つの筐体内に一体化して収容する構成とすれば、メインバッテリＭＢの冷却装置を用いて、これらを一体的に冷却することが可能となる。これによれば、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０およびＤＣ／ＤＣコンバータ制御回路３０に対する冷却装置を新たに設ける必要が生じないため、装置規模およびコストの増大を抑えることができる。
【０１１２】
以上のように、この発明の実施の形態によれば、補機バッテリ上がりに対しても、充電設備を必要とせず、簡易に補機バッテリを充電して、確実にモータを駆動させることができる。
【０１１３】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０１１４】
この発明は、ハイブリッド自動車に搭載されるモータ駆動装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】この発明の実施の形態に従うモータ駆動装置を搭載した車両を示す制御ブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態に従うモータ駆動装置の概略ブロック図である。
【図３】図２におけるＤＣ／ＤＣコンバータ２０の回路図である。
【図４】図２におけるＤＣ／ＤＣコンバータ制御回路３０のブロック図である。
【図５】この発明の実施の形態によるモータ駆動装置における補機バッテリ上がり時の動作を説明するためのフローチャートである。
【図６】従来のモータ駆動装置の一例を示す概略ブロック図である。
【図７】特許文献１に記載される従来のモータ駆動装置の他の例を示す概略ブロック図である。
【符号の説明】
【０１１６】
１０  インバータ部、１２，１０１  昇圧コンバータ、１３，１５，１０２  インバータ、１４，１６，１０４  電流センサ、２０，１１０  ＤＣ／ＤＣコンバータ、２１，２２  入力端子、２３，２４  出力端子、３０  ＤＣ／ＤＣコンバータ制御回路、３２  マイコン、３４，３６  インターフェース、３８  フォトダイオード、４０，１２０  制御装置、５０  動力分割機構、６０  減速機、７０  車輪、８０  スイッチ、１００  モータ駆動装置、ＥＮＧ，２１０  エンジン、２１２  変速機、２１４  車軸、２１６  フロントホイール、２１９  オルタネータ、２２０  補機バッテリ、２２４  キャパシタ、２２６  ホイールモータ、２２８  リアホイール、２３０  スタータモータ、２３２  コンバータ、２３４  インバータ、２３６  ＥＣＵ、２３８  接続切替装置、ＢＢ  バックアップ電源、Ｃ１  コンデンサ、Ｄ１，Ｄ５，Ｄ６  ダイオード、Ｌ１  コイル、ＭＢ  メインバッテリ、ＳＢ  補機バッテリ、ＭＧ，ＭＧ１，ＭＧ２  モータジェネレータ、Ｑ１〜Ｑ４  フォトトランジスタ、ＳＲ１，ＳＲ２  システムリレー、Ｔ１，Ｔ２  トランス。
【図１】
2006050779.tif 000003
【図２】
2006050779.tif 000004
【図３】
2006050779.tif 000005
【図４】
2006050779.tif 000006
【図５】
2006050779.tif 000007
【図６】
2006050779.tif 000008
【図７】
2006050779.tif 000009