(57)【要約】【課題】本発明は、電力変換装置に係り、モータで発生する回生電力を確実に回生処理することにある。【解決手段】モータからの回生電力をバッテリ及び電力消費手段へ供給し得る電力変換装置において、回生電力をバッテリへ導いて蓄電する蓄電処理が実行される際に回生電圧の昇圧又は降圧処理を実行する昇降圧手段と、昇降圧手段により予め定められた通常の回生能力で回生電圧の昇圧又は降圧処理が実行されているときに、回生電圧が目標電圧よりも高い第１の所定電圧以上であるか否かを判別する第１の電圧判別手段と、第１の電圧判別手段による判別により回生電圧が第１の所定電圧以上である場合に、昇降圧手段による回生能力を通常の回生能力よりも高める回生能力向上手段と、を設ける。【選択図】図４
2011244657.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータからの回生電力をバッテリ及び電力消費手段へ供給し得る電力変換装置であって、
前記回生電力をバッテリへ導いて蓄電する蓄電処理が実行される際に回生電圧の昇圧又は降圧処理を実行する昇降圧手段と、
前記昇降圧手段により予め定められた通常の回生能力で回生電圧の昇圧又は降圧処理が実行されているときに、回生電圧が目標電圧よりも高い第１の所定電圧以上であるか否かを判別する第１の電圧判別手段と、
前記第１の電圧判別手段による判別により前記回生電圧が前記第１の所定電圧以上である場合に、前記昇降圧手段による回生能力を前記通常の回生能力よりも高める回生能力向上手段と、
を備えることを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
前記昇降圧手段により前記通常の回生能力で回生電圧の昇圧又は降圧処理が実行されているときに、回生電圧が目標電圧よりも高くかつ前記第１の所定電圧よりも低い第２の所定電圧以上であるか否かを判別する第２の電圧判別手段と、
前記第２の電圧判別手段による判別により前記回生電圧が前記第２の所定電圧以上である場合に、前記回生電力を電力消費手段へ導いて消費させる消費処理を実行する電力消費作動手段と、を備え、
前記回生能力向上手段は、前記電力消費作動手段により前記消費処理が実行されている状況において、前記第１の電圧判別手段による判別により前記回生電圧が前記第１の所定電圧以上である場合に、前記昇降圧手段による回生能力を前記通常の回生能力よりも高めることを特徴とする請求項１記載の電力変換装置。
【請求項３】
モータからの回生電力をバッテリ及び電力消費手段へ供給する電力変換装置であって、
前記回生電力をバッテリへ導いて蓄電する蓄電処理が実行される際に回生電圧の昇圧又は降圧処理を実行する昇降圧手段と、
前記昇降圧手段により予め定められた通常の回生能力で回生電圧の昇圧又は降圧処理が実行されかつ前記回生電力を電力消費手段へ導いて消費させる消費処理が実行されているときに、電力消費手段に故障が生じるか否かを判別する故障判別手段と、
前記故障判別手段により電力消費手段に故障が生じると判別される場合に、前記昇降圧手段による回生能力を前記通常の回生能力よりも高める回生能力向上手段と、
を備えることを特徴とする電力変換装置。
【請求項４】
前記故障判別手段は、前記昇降圧手段により前記通常の回生能力で回生電圧の昇圧又は降圧処理が実行されかつ前記回生電力を前記消費処理が実行されているときに、回生電圧が目標電圧よりも高い第１の所定電圧以上であるか否かに基づいて、電力消費手段に故障が生じているか否かを判別することを特徴とする請求項３記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記昇降圧手段により前記通常の回生能力で回生電圧の昇圧又は降圧処理が実行されているときに、回生電圧が目標電圧よりも高くかつ前記第１の所定電圧よりも低い第２の所定電圧以上であるか否かを判別する電圧判別手段と、
前記電圧判別手段による判別により前記回生電圧が前記第２の所定電圧以上である場合に、前記消費処理を実行する電力消費作動手段と、
を備えることを特徴とする請求項４記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換装置に係り、特に、モータで発生した電力を回生電力としてバッテリ及び電力消費手段へ供給するうえで好適な電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、モータで発生した電力をバッテリへ回生する電力変換装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この装置においては、モータからの回生電力が昇圧されてバッテリへ導かれる。ところで、モータで発生する回生電力を、バッテリへ導いて蓄電させると共に、ダイナミックブレーキ（ＤＢ）回路へ導いて熱消費させることが考えられる。かかる構成においては、モータによる回生電力をバッテリに蓄電する際に回生電圧の昇圧又は降圧処理が実行されると共に、その処理の実行中にモニタされる回生電圧が目標電圧よりも高い所定電圧以上になるとモータによる回生電力をＤＢ回路に導いて熱消費処理が実行される。従って、モータによる回生電力をバッテリで充電することができると共に、更には、ＤＢ回路で熱消費することができるので、モータによる回生電力が比較的大きくなったとしても確実にその回生電力をＤＢ回路による熱消費分だけ多く回生処理することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】２００２−１７６７０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、モータによる回生電力が過大となった場合にも、バッテリ及びＤＢ回路での回生電力の回生処理が通常どおりのまま行われるものとすると、バッテリ及びＤＢ回路での回生処理だけでは賄いきれない回生電力が生じ得る。また、ＤＢ回路が故障等に起因して機能しない場合、バッテリでの回生処理が通常どおりのまま行われるものとすると、その回生処理だけでは賄いきれない回生電力が生じ得る。
【０００５】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、モータで発生する回生電力を確実に回生処理することが可能な電力変換装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的は、モータからの回生電力をバッテリ及び電力消費手段へ供給し得る電力変換装置であって、前記回生電力をバッテリへ導いて蓄電する蓄電処理が実行される際に回生電圧の昇圧又は降圧処理を実行する昇降圧手段と、前記昇降圧手段により予め定められた通常の回生能力で回生電圧の昇圧又は降圧処理が実行されているときに、回生電圧が目標電圧よりも高い第１の所定電圧以上であるか否かを判別する第１の電圧判別手段と、前記第１の電圧判別手段による判別により前記回生電圧が前記第１の所定電圧以上である場合に、前記昇降圧手段による回生能力を前記通常の回生能力よりも高める回生能力向上手段と、を備える電力変換装置により達成される。
【０００７】
この態様の発明において、記昇降圧手段により予め定められた通常の回生能力で回生電圧の昇圧又は降圧処理が実行されているときに、回生電圧が目標電圧よりも高い第１の所定電圧以上になると、その昇降圧手段による回生能力が通常の回生能力よりも高められる。従って、モータで発生する回生電力をバッテリへ回生する量を多くすることができるので、その回生電力を確実に回生処理することができる。
【０００８】
尚、上記した電力変換装置において、前記昇降圧手段により前記通常の回生能力で回生電圧の昇圧又は降圧処理が実行されているときに、回生電圧が目標電圧よりも高くかつ前記第１の所定電圧よりも低い第２の所定電圧以上であるか否かを判別する第２の電圧判別手段と、前記第２の電圧判別手段による判別により前記回生電圧が前記第２の所定電圧以上である場合に、前記回生電力を電力消費手段へ導いて消費させる消費処理を実行する電力消費作動手段と、を備え、前記回生能力向上手段は、前記電力消費作動手段により前記消費処理が実行されている状況において、前記第１の電圧判別手段による判別により前記回生電圧が前記第１の所定電圧以上である場合に、前記昇降圧手段による回生能力を前記通常の回生能力よりも高めることとしてもよい。
【０００９】
また、上記の目的は、モータからの回生電力をバッテリ及び電力消費手段へ供給する電力変換装置であって、前記回生電力をバッテリへ導いて蓄電する蓄電処理が実行される際に回生電圧の昇圧又は降圧処理を実行する昇降圧手段と、前記昇降圧手段により予め定められた通常の回生能力で回生電圧の昇圧又は降圧処理が実行されかつ前記回生電力を電力消費手段へ導いて消費させる消費処理が実行されているときに、電力消費手段に故障が生じているか否かを判別する故障判別手段と、前記故障判別手段により電力消費手段に故障が生じていると判別される場合に、前記昇降圧手段による回生能力を前記通常の回生能力よりも高める回生能力向上手段と、を備える電力変換装置により達成される。
【００１０】
この態様の発明において、昇降圧手段により予め定められた通常の回生能力で回生電圧の昇圧又は降圧処理が実行されかつ回生電力を電力消費手段へ導いて消費させる消費処理が実行されているときに、電力消費手段に故障が生じる場合、その昇降圧手段による回生能力が通常の回生能力よりも高められる。従って、電力消費手段に故障が生じる場合に、モータで発生する回生電力をバッテリへ回生する量を多くすることができるので、その回生電力を確実に回生処理することができる。
【００１１】
尚、上記した電力変換装置において、前記故障判別手段は、前記昇降圧手段により前記通常の回生能力で回生電圧の昇圧又は降圧処理が実行されかつ前記回生電力を前記消費処理が実行されているときに、回生電圧が目標電圧よりも高い第１の所定電圧以上であるか否かに基づいて、電力消費手段に故障が生じているか否かを判別することとしてもよい。
【００１２】
この電力変換装置において、前記昇降圧手段により前記通常の回生能力で回生電圧の昇圧又は降圧処理が実行されているときに、回生電圧が目標電圧よりも高くかつ前記第１の所定電圧よりも低い第２の所定電圧以上であるか否かを判別する電圧判別手段と、前記電圧判別手段による判別により前記回生電圧が前記第２の所定電圧以上である場合に、前記消費処理を実行する電力消費作動手段と、を備えることとしてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、モータで発生する回生電力を確実に回生処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施例である電力変換装置を備えるシステムの全体構成図である。
【図２】本発明の一実施例である電力変換装置を備えるシステムの詳細構成図である。
【図３】本発明の一実施例である電力変換装置を備えるシステムにおける動作の一例のタイムチャートである。
【図４】本発明の一実施例である電力変換装置を備えるシステムにおいて電力回生時に実行される制御ルーチンの一例のフローチャートである。
【図５】本発明の変形例である電力変換装置を備えるシステムにおいてＤＢ回路の使用を許可し又は禁止すべく実行される制御ルーチンの一例のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を用いて、本発明に係る電力変換装置の具体的な実施の形態について説明する。
【００１６】
図１は、本発明の一実施例である電力変換装置１０を備えるシステムの全体構成図を示す。また、図２は、本実施例の電力変換装置１０を備えるシステムの詳細構成図を示す。
【００１７】
図１に示す如く、本実施例のシステムは、バッテリ１２、モータ１４、及び、バッテリ１２とモータ１４との間に介在する電力変換装置１０を備えている。本実施例のシステムは、例えば、ハイブリッド車両や電気自動車などに搭載されており、バッテリ１２とモータ１４との間で電力変換装置１０を介して電力を授受するシステムである。
【００１８】
バッテリ１２は、例えばニッケル水素電池やリチウムイオン電池などであって、電力を蓄えることが可能である。バッテリ１２は、比較的高い電圧（例えば２８８ボルト）を出力することが可能である。また、モータ１４は、例えば各車輪に設けられる三相交流の駆動モータなどであって、上記のバッテリ１２からの電力供給により作動する電動機であると共に、回生電力を発生することが可能な発電機である。
【００１９】
電力変換装置１０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１６及びインバータ１８を備えている。ＤＣ−ＤＣコンバータ１６は、バッテリ１２用の比較的高い直流電圧（例えば２８８ボルト）とモータ１４用の比較的低い直流電圧（例えば４２ボルトや１２ボルト）との間で電圧変換を行う変換器である。また、インバータ１８は、モータ１４用の比較的低い直流電圧と交流電圧との間で電圧変換を行う変換器である。
【００２０】
ＤＣ−ＤＣコンバータ１６は、４つの一次側スイッチング素子２０，２２，２４，２６と、トランス２８と、を有している。４つの一次側スイッチング素子２０，２２，２４，２６は、２つずつカスケード接続された２組が互いに並列に接続されるＨブリッジ回路を構成している。カスケード接続された一次側スイッチング素子２０，２２，２４，２６の２組それぞれについて、一次側スイッチング素子２０と２２との接続点及び一次側スイッチング素子２４と２６との接続点は、トランス２８の一次側コイルに接続されている。すなわち、トランス２８の一次側コイルは、一次側スイッチング素子２０と２２との接続点と、一次側スイッチング素子２４と２６との接続点と、の間に介在している。
【００２１】
ＤＣ−ＤＣコンバータ１６は、また、２つの二次側スイッチング素子３０，３２と、インダクタ３４と、コンデンサ３６と、を有している。上記したトランス２８の二次側コイルの両端は、二次側スイッチング素子３０，３２の一端に接続されている。二次側スイッチング素子３０，３２の他端は互いに接続されている。トランス２８の二次側コイルには、センタタップ３８が設けられている。インダクタ３４の一端は、センタタップ３８に接続されている。また、コンデンサ３６は、インダクタ３４の他端と二次側スイッチング素子３０，３２の他端との間に介在している。
【００２２】
ＤＣ−ＤＣコンバータ１６は、また、ダイナミックブレーキ（ＤＢ）回路４０と、スイッチング素子４２と、を有している。ＤＢ回路４０及びスイッチング素子４２は、インダクタ３４の他端と二次側スイッチング素子３０，３２の他端との間において直列接続されている。ＤＢ回路４０は、抵抗素子からなり、両端に電圧が印加された際に電力を熱として消費させる回路である。
【００２３】
インバータ１８は、６つのスイッチング素子５０，５２，５４，５６，５８，６０を有している。６つのスイッチング素子５０，５２，５４，５６，５８，６０は、２つずつカスケード接続された３組が互いに並列に接続されるブリッジ回路を構成している。カスケード接続されたスイッチング素子５０，５２，５４，５６，５８，６０の３組それぞれについて、スイッチング素子５０と５２との接続点、スイッチング素子５４と５６との接続点、及び、スイッチング素子５８と６０との接続点は、モータ１４の各相に接続されている。
【００２４】
ＤＣ−ＤＣコンバータ１６及びインバータ１８の有する各スイッチング素子２０〜２６，３０，３２，５０〜６０は、例えばＭＯＳ−ＦＥＴなどである。ＤＣ−ＤＣコンバータ１６の有する各スイッチング素子２０〜２６，３０，３２は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１６の有するマイクロコンピュータ（マイコン）６２に接続されている。マイコン６２は、モータ１４の駆動時及びモータの回生時に適宜、各スイッチング素子２０〜２６，３０，３２をスイッチング駆動する。スイッチング素子２０〜２６，３０，３２はそれぞれ、モータ１４の駆動時及びモータの回生時に適宜、マイコン６２からの指令によりスイッチング駆動される。また、スイッチング素子５０〜６０はそれぞれ、モータ１４の駆動時及びモータの回生時に適宜、スイッチング駆動される。
【００２５】
ＤＣ−ＤＣコンバータ１０のマイコン６２及びインバータ１８は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）６４に接続されている。ＥＣＵ６４は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０、バッテリ１２、及びインバータ１８の状態（例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０の出力電圧すなわちコンデンサ３６の両端間に生じる電圧）などを監視することが可能であり、かかる監視状態に基づいてモータ１４の駆動及び回生を制御する。ＥＣＵ６４は、モータ１４の駆動時及びモータ１４の回生時において、ＤＣ−ＤＣコンバータ１６のマイコン６２に対してスイッチング素子２０〜２６，３０，３２のデューティ指令を行うと共に、インバータ１８に対してスイッチング素子５０〜６０のデューティ指令を行う。
【００２６】
以下、図３及び図４を参照して、本実施例のシステムにおける動作について説明する。図３は、本実施例のシステムにおける動作の一例のタイムチャートを示す。また、図４は、本実施例のシステムにおいて電力回生時にマイコン６２が実行する制御ルーチンの一例のフローチャートを示す。
【００２７】
まず、モータ１４の駆動時すなわちバッテリ１２側から電力変換装置１０を介してモータ１４側へ電力供給を行う際は、ＥＣＵ６４は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１６のマイコン６２に対して一次側スイッチング素子２０，２６と一次側スイッチング素子２２，２４とをそれぞれ交互にオン／オフさせるデューティ指令を行う。このデューティ指令が行われると、マイコン６２は、一次側スイッチング素子２０，２６と一次側スイッチング素子２２，２４とをそれぞれ交互にオン／オフさせる。かかる一次側スイッチング素子２０〜２６のスイッチングが行われると、バッテリ１２の直流電力（電圧は例えば２８８ボルトの直流電圧である。）が交流電力に変換される。この交流電力はトランス２８の一次側に供給される。
【００２８】
トランス２８は、供給された交流電力を変圧する。ＥＣＵ６４は、モータ１４の駆動時、マイコン６２に対して二次側スイッチング素子３０，３２をそれぞれ交互にオン／オフさせるデューティ指令を行う。このデューティ指令が行われると、マイコン６２は、二次側スイッチング素子３０，３２をそれぞれ交互にオン／オフさせる。かかる二次側スイッチング素子３０，３２のスイッチングが行われると、トランス２８で変圧された交流電力が整流される。この整流された電力は、インダクタ３４及びコンデンサ３６で平滑化されてＤＣ−ＤＣコンバータ１６から出力される。そして、この平滑化された直流電力（電圧は例えば４２ボルトや１２ボルトの直流電圧である。）は、インバータ１８に供給される。ＤＣ−ＤＣコンバータ１６は、バッテリ１２の直流電力を降圧してインバータ１８に供給する。
【００２９】
ＥＣＵ６４は、インバータ１８のスイッチング素子５０〜６０を適宜オン／オフさせるデューティ指令を行う。かかるスイッチング素子５０〜６０のスイッチングが行われると、ＤＣ−ＤＣコンバータ１６から供給される平滑化された直流電力が交流電力に変換されてモータ１４に供給される。モータ１４は、インバータ１８側から交流電力が供給されることにより回転駆動される。従って、バッテリ１２の直流電力を降圧してモータ１４へ供給することで、モータ１４を回転駆動させることが可能である。
【００３０】
次に、モータ１４の回生時すなわちモータ１４側から電力変換装置１０を介してバッテリ１２側へ電力回生を行う際は、ＥＣＵ６４は、インバータ１８のスイッチング素子５０〜６０を適宜オン／オフさせるデューティ指令を行う。かかるスイッチング素子５０〜６０のスイッチングが行われると、モータ１４で発生した交流電力が直流電力に変換される。この直流電力（電圧は例えば４２ボルトや１２ボルトの直流電圧である。）は、まず、コンデンサ３６に蓄積される。
【００３１】
また、ＥＣＵ６４は、モータ１４の回生時、ＤＣ−ＤＣコンバータ１６のマイコン６２に対して二次側スイッチング素子３０，３２をオンさせる指令を行う。この指令が行われると、マイコン６２は、二次側スイッチング素子３０，３２をオンさせる。かかるスイッチング素子３０，３２のスイッチングが行われると、スイッチング素子５０〜６０のスイッチングにより直流電力が得られた際にインダクタ３４に電流が流通するので、このインダクタ３４に電力が蓄積されると共に、トランス２８の二次側に電流が流通するので、トランス２８に電力が蓄積される。
【００３２】
インダクタ３４及びトランス２８への電力蓄積の際、ＥＣＵ６４は、マイコン６２に対して上記の二次側スイッチング素子３０，３２を交互にオン／オフさせるデューティ指令を行う。かかる指令が行われると、マイコン６２は、二次側スイッチング素子３０，３２を交互にオン／オフさせる。かかるスイッチングが行われると、トランス２８の二次側に交流電力が発生する。トランス２８は、発生した交流電力を変圧する。
【００３３】
ＥＣＵ６４は、モータ１４の回生時、マイコン６２に対して一次側スイッチング素子２０〜２６をそれぞれ交互にオン／オフさせるデューティ指令を行う。かかるデューティ指令が行われると、マイコン６２は、一次側スイッチング素子２０〜２６をそれぞれ交互にオン／オフさせる。かかるスイッチングが行われると、トランス２８で変圧された交流電力が整流される。この整流された電力（電圧は例えば２８８ボルトの直流電圧である。）は、バッテリ１２に供給される。ＤＣ−ＤＣコンバータ１６は、モータ１４で発生した回生電力を昇圧してバッテリ１２に供給する。バッテリ１２は、モータ１４側から直流電力が供給されることにより充電される。従って、モータ１４の回生電力を昇圧してバッテリ１２へ供給することで、バッテリ１２を充電することが可能である。
【００３４】
また、ＤＣ−ＤＣコンバータ１６のマイコン６２は、モータ１４からバッテリ１２への電力回生を行う際（ステップ１００の肯定判定時）、ＤＣ−ＤＣコンバータ１６の出力電圧をモニタする（ステップ１０２）。マイコン６２は、モニタしたＤＣ−ＤＣコンバータ１６の出力電圧が予め定められた目標電圧未満であるか否かを判別し（ステップ１０４）、その判別結果に応じて二次側スイッチング素子３０，３２のディーティ駆動のデューティ比を変更する。
【００３５】
具体的には、マイコン６２は、モニタしたＤＣ−ＤＣコンバータ１６の出力電圧が予め定められた目標電圧未満であるときは、二次側スイッチング素子３０，３２のディーティ駆動のデューティ比を予め定められた最小値ｍｉｎ（具体的には、ほぼゼロ）に設定する（ステップ１０６）。また、モニタしたＤＣ−ＤＣコンバータ１６の出力電圧が目標電圧以上である場合は、そのデューティ比を予め定められた通常値に設定する（ステップ１０８）。尚、マイコン６２は、モニタしたＤＣ−ＤＣコンバータ１６の出力電圧に応じてリニアにデューティ比を変更することとしてもよい。二次側スイッチング素子３０，３２が上記の如く設定されたデューティ比でディーティ駆動されると、そのデューティ比に応じた交流電力がトランス２８の二次側に発生するので、電力回生時の昇圧がそのデューティ比に応じた電圧まで行われる。
【００３６】
また、マイコン６２は、電力回生時において、上記のデューティ比を通常値に設定した後、上記の如くモニタしたＤＣ−ＤＣコンバータ１６の出力電圧が目標電圧よりも高い値に予め設定されたＤＢ起動電圧以上であるか否かを判別する（ステップ１１０）。その結果、ＤＣ−ＤＣコンバータ１６の出力電圧がＤＢ起動電圧未満であるときは、上記したステップ１０４の処理を再び実行する。この場合、マイコン６２は、スイッチング素子４２に供給するゲート信号をオフにしてスイッチング素子４２をオフに維持する。一方、マイコン６２は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１６の出力電圧がＤＢ起動電圧以上であるときは、スイッチング素子４２に供給するゲート信号をオンにしてスイッチング素子４２をオンさせる（ステップ１１２）。
【００３７】
スイッチング素子４２がオフに維持されている場合は、ＤＢ回路４０への電流の流通が禁止されるので、モータ１４で発生した交流電力からスイッチング素子５０〜６０のスイッチングにより変換された直流電力のすべてがバッテリ１２に充電される。一方、スイッチング素子４２がオンされると、ＤＢ回路４０への電流の流通が許可されるので、モータ１４で発生した交流電力からスイッチング素子５０〜６０のスイッチングにより変換された直流電力の一部がＤＢ回路４０で熱として消費されると共に、残りの直流電力がバッテリ１２に充電されることとなる。
【００３８】
従って、モータ１４による回生電力が回生電圧がＤＢ起動電圧未満となる規定範囲内であるときは、その回生電力のすべてをバッテリ１２に供給してバッテリ１２を充電することができ、一方、モータ１４による回生電力がその規定範囲を超えて大きいときは、その回生電力の一部をＤＢ回路４０に供給して熱消費させつつ、残りの回生電力をバッテリ１２に供給してバッテリ１２を充電することができる。このため、モータ１４による回生電力が比較的大きくても、バッテリ１２での充電が行われることと共に更にはＤＢ回路４０での熱消費が行われることによりその回生電力を処理することが可能である。
【００３９】
更に、マイコン６２は、電力回生時において、上記のデューティ比を通常値に設定した後、上記の如くモニタしたＤＣ−ＤＣコンバータ１６の出力電圧が上記したＤＢ起動電圧よりも更に高い値に予め設定された回生能力アップ電圧以上であるか否かを判別する（ステップ１１４）。その結果、ＤＣ−ＤＣコンバータ１６の出力電圧が回生能力アップ電圧未満であるときは、上記したステップ１０８の処理を再び実行する。この場合、マイコン６２は、ＤＢ回路４０がオープン故障を起こしておらず、かつ、モータ１４で発生した回生電力がＤＣ−ＤＣコンバータ１６を用いた通常の回生能力でバッテリ１２に充電できる分とＤＢ回路４０で想定される最大の熱消費分とを加算したものよりも過大でないと判断して、二次側スイッチング素子３０，３２のディーティ駆動のデューティ比を通常値に維持する。一方、マイコン６２は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１６の出力電圧が回生能力アップ電圧以上であるときは、ＤＢ回路４０がオープン故障を起こし、又は、モータ１４で発生した回生電力がＤＣ−ＤＣコンバータ１６を用いた通常の回生能力でバッテリ１２に充電できる分とＤＢ回路４０で想定される最大の熱消費分とを加算したものよりも過大であると判断して、二次側スイッチング素子３０，３２のディーティ駆動のデューティ比を最大値ｍａｘに設定する（ステップ１１６）。
【００４０】
二次側スイッチング素子３０，３２のディーティ駆動のデューティ比が最大値ｍａｘに設定される場合は、少なくとも通常値に設定される場合に比べて、トランス２８の二次側に電流が流れる時間が増大するので、昇圧電流が多くなり、バッテリ１２へ充電される電力が増大する。従って、ＤＣ−ＤＣコンバータ１６を用いた電力回生時の昇圧処理が通常の回生能力で行われているときにＤＣ−ＤＣコンバータ１６の出力電圧が回生能力アップ電圧以上となる場合は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１６を用いた回生能力をその通常の回生能力よりも高めることができる。
【００４１】
このように、本実施例においては、電力回生時にＤＣ−ＤＣコンバータ１６の出力電圧がＤＢ起動電圧以上となることでモータ１４による回生電力の一部がＤＢ回路４０で熱消費され得る状況であるにもかかわらず、そのＤＢ回路４０がオープン故障を起こすことによりモータ１４による回生電力が実際には熱消費されない場合においても、その故障に起因してＤＣ−ＤＣコンバータ１６の出力電圧がＤＢ起動電圧よりも高い回生能力アップ電圧以上まで上昇すれば、ＤＣ−ＤＣコンバータ１６を用いた回生能力を通常の回生能力よりも高めることができる。
【００４２】
また、モータ１４で発生した回生電力が、ＤＣ−ＤＣコンバータ１６を用いた通常の回生能力でバッテリ１２に充電できる分と比較して、ＤＢ回路４０で想定される最大の熱消費分を超えて大きいときにも、ＤＣ−ＤＣコンバータ１６の出力電圧がＤＢ起動電圧よりも高い回生能力アップ電圧以上まで上昇すれば、ＤＣ−ＤＣコンバータ１６を用いた回生能力を通常の回生能力よりも高めることができる。
【００４３】
このため、本実施例によれば、ＤＢ回路４０がオープン故障した場合やモータ１４による回生電力が過大である場合にも、モータ１４による回生電力をバッテリ１２へ充電電力として回生する量を多くすることができるので、モータ１４で発生する回生電力を確実に回生処理することができる。また逆に、モータ１４で発生する回生電力が過大であるときにその回生電力を確実に回生処理するうえで、ＤＢ回路４０を大型化して電力の熱消費能力を高めることは不要であるので、ＤＣ−ＤＣコンバータ１６の小型化を図ることができる。
【００４４】
尚、上記の実施例においては、ＤＢ回路４０が特許請求の範囲に記載した「電力消費手段」に、ＤＣ−ＤＣコンバータ１６が特許請求の範囲に記載した「昇降圧手段」に、回生能力アップ電圧が特許請求の範囲に記載した「第１の所定電圧」に、ＤＢ起動電圧が特許請求の範囲に記載した「第２の所定電圧」に、マイコン６２が図４に示すルーチン中ステップ１１４の処理を実行することが特許請求の範囲に記載した「第１の電圧判別手段」及び「故障判別手段」に、マイコン６２がステップ１１６の処理を実行することが特許請求の範囲に記載した「回生能力向上手段」に、マイコン６２がステップ１１０の処理を実行することが特許請求の範囲に記載した「第２の電圧判別手段」及び「電圧判別手段」に、マイコン６２がステップ１１２の処理を実行することが特許請求の範囲に記載した「電力消費作動手段」に、それぞれ相当している。
【００４５】
ところで、上記の実施例においては、モータ１４へ電力供給を行うバッテリと、モータ１４で発生した回生電力が充電電力として回生されるバッテリと、が同じバッテリ１２であるが、異なるバッテリであるとしてもよい。かかる変形例においては、モータ１４で発生した回生電力が充電電力として回生されるバッテリは、比較的低い電圧（例えば１２ボルト）を出力することが可能な低圧バッテリであってもよく、この場合は、電力回生時、モータ１４による回生電力が降圧されてその低圧バッテリへ充電電力として供給されることとなる。
【００４６】
また、上記の実施例においては、ＤＣ−ＤＣコンバータ１６におけるトランス２８の一次側のパワー回路として、４つの一次側スイッチング素子２０〜２６により構成されたＨブリッジ回路を用いることとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、２つの一次側スイッチング素子により構成されたハーフブリッジ回路を用いることとしてもよい。
【００４７】
また、上記の実施例においては、ＤＣ−ＤＣコンバータ１６におけるトランス２８の二次側のパワー回路として、センタタップ式の回路を用いることとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、Ｈブリッジ回路を用いることとしてもよい。
【００４８】
また、上記の実施例においては、回生電力が比較的大きいときに回生電力の一部を電力消費手段としての抵抗からなるＤＢ回路４０で熱消費させることとしているが、その回生電力の一部を、電力を消費することが可能な他の手段で消費させることとしてもよい。
【００４９】
また、上記の実施例においては、電力回生時におけるＤＣ−ＤＣコンバータ１６の出力電圧に応じて、二次側スイッチング素子３０，３２のディーティ駆動のデューティ比を変更し又はスイッチング素子４２をオン／オフすることとしているが、そのデューティ比の変更やオン／オフの切り替えを行ううえでＤＣ−ＤＣコンバータ１６の出力電圧にヒステリシスを設けることとしてもよい。
【００５０】
また、上記の実施例においては、ＤＣ−ＤＣコンバータ１６の出力電圧が回生能力アップ電圧以上である場合に、ＤＢ回路４０に故障が生じている可能性があると判断して、ＤＣ−ＤＣコンバータ１６を用いた回生能力を通常の回生能力よりも高めることとしているが、ＤＢ回路４０に故障が生じるか否かの判別を、ＤＣ−ＤＣコンバータ１６の出力電圧が回生能力アップ電圧以上であるか否かに基づいて行うのではなく、ＤＢ回路４０の温度が規定以上であるか否かに基づいて或いはスイッチング素子４２の固着故障が生じているか否かに基づいて行うこととしてもよい。
【００５１】
更に、上記の実施例においては、電力回生時、ＤＣ−ＤＣコンバータ１６の出力電圧が回生能力アップ電圧以上である場合に、二次側スイッチング素子３０，３２のディーティ駆動のデューティ比を最大値ｍａｘに設定することで、ＤＣ−ＤＣコンバータ１６の回生能力を通常よりも高めることとしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、ＤＢ回路４０の温度を検出してその検出温度が規定温度以上である場合に、そのＤＢ回路４０の使用（すなわちＤＢ回路４０での電力の熱消費）を禁止すると共に、二次側スイッチング素子３０，３２のディーティ駆動のデューティ比を最大値ｍａｘに設定することで、ＤＣ−ＤＣコンバータ１６の回生能力を通常よりも高めることとしてもよい。
【００５２】
例えば図５に示す如く、マイコン６２は、電力回生時、ＤＢ回路４０への電流流通を禁止／許容するためのスイッチング素子４２を予め定められた所定期間継続してオフさせているか否かを判別する（ステップ２００）。その判別の結果、スイッチング素子４２を所定期間継続してオフさせている場合は、ＤＢ回路４０が作動しないので、ＤＢ回路４０の温度を、ＤＣ−ＤＣコンバータ１６に設けられたセンサなどを用いて検出されるそのＤＣ−ＤＣコンバータ１６の内部温度にリセットする処理を行う（ステップ２０２）。一方、スイッチング素子４２をオンさせている場合或いはスイッチング素子４２をオフさせているがその継続時間が所定期間に満たない場合は、ＤＢ回路４０が作動してその温度が上昇していると判断できるので、ＤＢ回路４０の温度を、スイッチング素子４２のオン時間に基づいて推定する処理を行う（ステップ２０４）。例えばスイッチング素子４２のオン時間が長いほどＤＢ回路４０の温度を高い値とする。
【００５３】
そして、マイコン６２は、上記の如くＤＢ回路４０の温度を検出すると、その検出温度が規定温度（例えば、ＤＢ回路４０における素子の耐熱温度）以上であるか否かを判別する（ステップ２０６）。その判別の結果、検出温度が規定温度未満である場合は、ＤＢ回路４０の使用を許可する（ステップ２０８）。一方、検出温度が規定温度以上である場合は、ＤＢ回路４０に故障が生じる可能性があると判断して、ＤＢ回路４０の使用を禁止する（ステップ２１０）。ＤＢ回路４０の使用を許可すると、上記の実施例における図４に示す如く処理を実行する一方、ＤＢ回路４０の使用を禁止すると、上記の実施例における図４に示すステップ１１０においてＤＣ−ＤＣコンバータ１６の出力電圧がＤＢ起動電圧以上であると判別した場合に、直ちにステップ１１６において二次側スイッチング素子３０，３２のディーティ駆動のデューティ比を最大値ｍａｘに設定する。
【００５４】
かかる変形例の構成においては、電力回生時にＤＢ回路４０の使用が禁止された場合においても、ＤＣ−ＤＣコンバータ１６の出力電圧がＤＢ起動電圧以上まで上昇すれば、ＤＣ−ＤＣコンバータ１６を用いた回生能力を通常の回生能力よりも高めることができる。このため、この変形例によれば、ＤＢ回路４０の使用禁止時にもモータ１４による回生電力をバッテリ１２へ充電電力として回生する量を通常よりも多くすることができるので、モータ１４で発生する回生電力を確実に回生処理することが可能である。
【符号の説明】
【００５５】
１０  電力変換装置
１２  バッテリ
１４  モータ
１６  ＤＣ−ＤＣコンバータ
１８  インバータ
２０〜２６，３０，３２，５０〜６０  スイッチング素子
２８  トランス
３４  インダクタ
３６  コンデンサ
３８  センタタップ
４０  ダイナミックブレーキ（ＤＢ）回路
６２  マイクロコンピュータ（マイコン）
６４  電子制御ユニット（ＥＣＵ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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