(57)【要約】【課題】回生時にコンデンサ及びバッテリへの充電を行うことが可能であると共に、モータ駆動時にはバッテリ電圧を昇圧しインバータを高圧で制御することを可能とした電源制御装置を提供すること。【解決手段】電源制御装置１は、充放電可能なコンデンサ３０及びバッテリ５０からの電力をモータ／ジェネレータ１０へ供給すると共に、モータ／ジェネレータ１０からの回生電力をコンデンサ３０及びバッテリ５０へ供給するインバータ２０と、インバータ２０から供給される回生電力を降圧してバッテリ５０に供給すると共に、バッテリ５０から放電された電力を昇圧してインバータ２０へ供給する昇降圧コンバータ４０と、インバータ２０、コンデンサ３０及び昇降圧コンバータ４０のそれぞれについて互いの接続／開放を切り替える切替部７０とを備える。【選択図】図１
2008079436.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機又は発電機として動作するモータ／ジェネレータの電源制御装置であって、
充放電可能なコンデンサと、
充放電可能なバッテリと、
前記コンデンサ及び前記バッテリの少なくとも一方からの電力を前記モータ／ジェネレータへ供給すると共に、前記モータ／ジェネレータからの回生電力を前記コンデンサ及び前記バッテリの少なくとも一方へ供給するインバータと、
前記インバータから供給される回生電力を降圧して前記バッテリに供給すると共に、前記バッテリから放電された電力を昇圧して前記インバータへ供給する昇降圧コンバータと
を備える電源制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電源制御装置であって、
前記コンデンサの電圧を検出するコンデンサ電圧センサと、
前記コンデンサと、前記インバータ及び前記昇降圧コンバータとの間の接続又は開放を切り替えるコンデンサ接続スイッチと、
前記コンデンサ電圧センサにより検出された電圧に基づいて、前記コンデンサ接続スイッチを制御する制御部と
を更に備える電源制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の電源制御装置であって、
前記制御部は、回生時に、前記コンデンサ電圧センサにより検出された前記コンデンサの電圧を監視し、前記コンデンサがフル充電になるまでは前記コンデンサ接続スイッチを接続状態に制御し、前記コンデンサがフル充電であると判定したときは前記コンデンサ接続スイッチを開放状態に制御する電流制御装置。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の電源制御装置であって、
前記インバータからの回生電流を検出する電流センサと、
前記バッテリと、前記インバータ及び前記コンデンサ接続スイッチとの間の接続又は開放を切り替えるバッテリ接続スイッチと
を更に備え、
前記制御部は、前記電流センサにより検出された回生電流が所定の電流値以上のときは、前記バッテリ接続スイッチを接続状態に制御する電源制御装置。
【請求項５】
請求項４に記載の電源制御装置であって、
前記制御部は、前記電流センサにより検出された回生電流が所定の電流値未満のとき、
前記コンデンサ電圧センサにより検出された前記コンデンサの電圧に基づいて前記コンデンサがフル充電であると判定すれば前記バッテリ接続スイッチを接続状態に制御し、前記コンデンサがフル充電に満たないと判定すれば前記バッテリ接続スイッチを開放状態に制御する電源制御装置。
【請求項６】
請求項４または５に記載の電源制御装置であって、
前記インバータと、前記コンデンサ接続スイッチ及び前記バッテリ接続スイッチとの間の接続又は開放を切り替えるインバータ接続スイッチを更に備え、
前記制御部は、前記モータ／ジェネレータを動作させない状態にあるとき、前記コンデンサ接続スイッチ、前記バッテリ接続スイッチ及び前記インバータ接続スイッチの全てを開放状態に制御する電源制御装置。
【請求項７】
請求項２ないし６のいずれかに記載の電源制御装置であって、
前記制御部は、前記コンデンサ電圧センサにより検出された電圧の変化に応じて前記インバータから前記モータ／ジェネレータに供給する電力を制御する電源制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機又は発電機として動作するモータ／ジェネレータの電源制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車は車両駆動モータを駆動源としているが、その車両駆動モータに給電する電源として、鉛蓄電池やニッケル・カドミウム電池等の二次電池（バッテリ）を用いることが知られている。しかし、このような二次電池は、放電するまでに走行できる距離が比較的短く、また充電時間が長いものである。
【０００３】
一方、充電時間が短い蓄電手段としてはキャパシタがあり、小型ながら大容量であるところの電気二重層コンデンサを、電気自動車の電源として用いることが提案されている。
【０００４】
そこで、蓄電手段として、バッテリと、急速充電可能であるところのキャパシタとの両方を搭載し、車輌の走行状態あるいはキャパシタの充電状態等に基づいて、これらの蓄電手段から車両駆動モータへの給電を制御したり、車両駆動モータから蓄電手段への回生充電を制御したりする電気自動車電源制御装置が考えられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
図３は、特許文献１に記載された電気自動車電源制御装置の概略構成を示すブロック図である。図３に示すように、電気自動車電源制御装置は、キャパシタ１０１と、バッテリ１０４と、電流検出回路１０５と、インバータ１０６と、片方向コンバータ１０８と、電圧検出回路１０９と、コンバータ制御部１１０と、切換リレー１１１と、回生電流専用配線１１２とを備える。
【０００６】
片方向コンバータ１０８は、キャパシタ１８０と、トランジスタ１８２と、ダイオード１８３と、リアクトル１８４と、トランジスタ１８５と、ダイオード１８６と、キャパシタ１８８と、電流検出回路１８９、１９０とを有する。キャパシタ１８０、１８８は平滑用であり、電流検出回路１８９、１９０は片方向コンバータ１８の入力電流、出力電流の検出用である。
【０００７】
また、切換リレー１１１は、切換リレーコイル１１１１と、切換リレー接点１１１２と、固定接点１１１Ａ、１１１Ｂとを有する。
【０００８】
回生時には、回生電流は専用配線１１２を通って直接キャパシタ１０１を充電する。片方向コンバータ１０８は、キャパシタ１０１側からバッテリ１０４側へ向かって昇圧または降圧動作させられるので、キャパシタ充電電圧はバッテリ電圧以下とする必要はなくなる。回生電流が所定値を超えると、片方向コンバータ１０８を動作させ、超えた分はバッテリ１０４の充電に回す。そうすると、キャパシタ１０１での電力損失は大とはならない。キャパシタ１０１から給電する場合、片方向コンバータ１０８の出力電圧がバッテリ電圧程度になるよう、キャパシタ１０１の電圧を昇圧または降圧して給電する。
【０００９】
【特許文献１】特開平９−３２２３１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記の電気自動車電源制御装置にあっては、片方向コンバータを用いていたため、モータ駆動時には、バッテリ電圧がインバータに直接供給されるものである。すなわち、このコンバータはバッテリ電圧を昇圧するものではないので、バッテリからの電力を用いてインバータを高圧で制御することができないという事情がある。
【００１１】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、回生時にコンデンサ及びバッテリへの充電を行うことが可能であると共に、モータ駆動時にはバッテリ電圧を昇圧しインバータを高圧で制御することを可能とした電源制御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】
【００１２】
本発明は、第１に、電動機又は発電機として動作するモータ／ジェネレータの電源制御装置であって、充放電可能なコンデンサと、充放電可能なバッテリと、前記コンデンサ及び前記バッテリの少なくとも一方からの電力を前記モータ／ジェネレータへ供給すると共に、前記モータ／ジェネレータからの回生電力を前記コンデンサ及び前記バッテリの少なくとも一方へ供給するインバータと、前記インバータから供給される回生電力を降圧して前記バッテリに供給すると共に、前記バッテリから放電された電力を昇圧して前記インバータへ供給する昇降圧コンバータとを備える電源制御装置が提供されるものである。
【００１３】
この構成により、昇降圧コンバータがバッテリ及びインバータとの間で両方向の昇降圧を行うことが可能であるので、回生時にコンデンサのみでなくバッテリへの充電を行うことが可能であると共に、モータ駆動時にはバッテリ電圧を昇圧してインバータに供給することが可能となるので、インバータを高圧で制御することができる。
【００１４】
本発明は、第２に、上記第１に記載の電源制御装置であって、前記コンデンサの電圧を検出するコンデンサ電圧センサと、前記コンデンサと、前記インバータ及び前記昇降圧コンバータとの間の接続又は開放を切り替えるコンデンサ接続スイッチと、前記コンデンサ電圧センサにより検出された電圧に基づいて、前記コンデンサ接続スイッチを制御する制御部とを更に備える電源制御装置が提供されるものである。
【００１５】
この構成により、制御部がコンデンサの電圧に基づいてコンデンサと、インバータ及び昇降圧コンバータとの間の接続を切り替えることができるので、例えばコンデンサの充電状態に応じて、モータ駆動時の電源や回生時の充電先として、コンデンサの選択／非選択を切り替えることができる。
【００１６】
本発明は、第３に、上記第２に記載の電源制御装置であって、前記制御部は、回生時に、前記コンデンサ電圧センサにより検出された前記コンデンサの電圧を監視し、前記コンデンサがフル充電になるまでは前記コンデンサ接続スイッチを接続状態に制御し、前記コンデンサがフル充電であると判定したときは前記コンデンサ接続スイッチを開放状態に制御する電流制御装置が提供されるものである。
【００１７】
この構成により、コンデンサがフル充電であるときには、回生電力は昇降圧コンバータを介してバッテリへ充電されるので、効率的に回生電力を利用することができる。
【００１８】
本発明は、第４に、上記第２又は第３に記載の電源制御装置であって、前記インバータからの回生電流を検出する電流センサと、前記バッテリと、前記インバータ及び前記コンデンサ接続スイッチとの間の接続又は開放を切り替えるバッテリ接続スイッチとを更に備え、前記制御部は、前記電流センサにより検出された回生電流が所定の電流値以上のときは、前記バッテリ接続スイッチを接続状態に制御する電源制御装置が提供されるものである。
【００１９】
この構成により、回生電流が大きい場合には、インバータとバッテリとをコンバータを介して接続することにより、バッテリへの充電を行うので、例えば、コンデンサの瞬時蓄電容量を超えたとしても、その分の回生電流をバッテリへ充電することができるので、効率的に回生電力を利用することができる。
【００２０】
本発明は、第５に、上記第４に記載の電源制御装置であって、前記制御部は、前記電流センサにより検出された回生電流が所定の電流値未満のとき、前記コンデンサ電圧センサにより検出された前記コンデンサの電圧に基づいて前記コンデンサがフル充電であると判定すれば前記バッテリ接続スイッチを接続状態に制御し、前記コンデンサがフル充電に満たないと判定すれば前記バッテリ接続スイッチを開放状態に制御する電源制御装置が提供されるものである。
【００２１】
この構成により、コンデンサ電圧に応じて、インバータとバッテリとの接続を適切に切り替えることができる。
【００２２】
本発明は、第６に、上記第４又は第５に記載の電源制御装置であって、前記インバータと、前記コンデンサ接続スイッチ及び前記バッテリ接続スイッチとの間の接続又は開放を切り替えるインバータ接続スイッチを更に備え、前記制御部は、前記モータ／ジェネレータを動作させない状態にあるとき、前記コンデンサ接続スイッチ、前記バッテリ接続スイッチ及び前記インバータ接続スイッチの全てを開放状態に制御する電源制御装置が提供されるものである。
【００２３】
この構成により、車輌が停止しているとき等、モータ／ジェネレータを動作させない状態にあるときには、バッテリ及びコンデンサからの放電を抑制することができる。
【００２４】
本発明は、第７に、上記第２ないし第６のいずれかに記載の電源制御装置であって、前記制御部は、前記コンデンサ電圧センサにより検出された電圧の変化に応じて前記インバータから前記モータ／ジェネレータに供給する電力を制御する電源制御装置が提供されるものである。
【００２５】
この構成により、コンデンサ電圧に応じて高周波制御する等、インバータを制御することにより、コンデンサの電圧変化によるモータ／ジェネレータへの出力の変動を抑制することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、回生時にコンデンサ及びバッテリへの充電を行うことが可能であると共に、モータ駆動時にはバッテリ電圧を昇圧しインバータを高圧で制御することを可能とした電源制御装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
図１は、本発明の実施形態に係る電源制御装置の概略構成を示す図である。本実施形態の電源制御装置１は、電動機又は発電機として動作するモータ／ジェネレータ（以下、Ｍ／Ｇという）１０の電源制御を行うものである。
【００２８】
なお、本実施形態では、Ｍ／Ｇ１０が、電気自動車の動力として用いられた場合について説明する。このとき、Ｍ／Ｇ１０は、電源制御装置１から供給された電力により電動機として動作して車輌を駆動する。また、車輌の減速時における車輪や、エンジンからの駆動力により発電機として動作し、電源制御装置１へ電力を供給する。
【００２９】
なお、本実施形態の電源制御装置１は、電気自動車に限らず、Ｍ／Ｇを有し、回生エネルギーを蓄電しモータ駆動エネルギーとして利用するシステム等に適用可能である。このようなシステムを用いたものとしては、例えば、電動オートバイ、ハイブリッド自動車、自立走行電車、エレベータ、船舶、電動車椅子、貨物運搬用電動台車等が挙げられる。
【００３０】
図１に示すように、電源制御装置１は、インバータ２０と、コンデンサ３０と、昇降圧コンバータ４０と、バッテリ５０と、コンデンサ電圧センサ６１と、バッテリ電圧センサ６２と、電流センサ６３と、切替部７０と、制御部８０とを備える。
【００３１】
インバータ２０は、ＭＯＳＦＥＴ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅ、２１ｆを有する三相ブリッジと、ＭＯＳＦＥＴ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅ、２１ｆの各々に並列接続された帰還ダイオード２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅ、２２ｆと、制御部８０からの制御に基づき、各ＭＯＳＦＥＴ２１〜２１ｆのゲート電圧を制御してオンオフを切り替えるインバータ制御回路２３とを有する。そして、インバータ２０は、コンデンサ３０及びバッテリ５０の少なくとも一方からの電力をＭ／Ｇ１０へ供給すると共に、Ｍ／Ｇ１０からの回生電力をコンデンサ３０及びバッテリ５０の少なくとも一方へ供給する。
【００３２】
コンデンサ３０は、インバータ２０に並列に接続され、インバータ２０を介してＭ／Ｇ１０から供給される電力を蓄電すると共に、インバータ２０を介してＭ／Ｇ１０を駆動する際には電力を供給する。なお、コンデンサ４０には、例えば、電気二重層コンデンサなど大容量コンデンサが用いられる。
【００３３】
昇降圧コンバータ４０は、インバータ２０及びコンデンサ３０と並列に接続され、ＭＯＳＦＥＴ４１ａ、４１ｂと、ＭＯＳＦＥＴ４１ａ、４１ｂの各々に並列接続された帰還ダイオード４２ａ、４２ｂと、リアクトル４３と、コンデンサ４４と、制御部８０からの制御に基づき、ＭＯＳＦＥＴ４１ａ、４１ｂのゲート電圧を制御してオンオフを切り替える昇降圧制御回路４５とを有する。
【００３４】
ＭＯＳＦＥＴ４１ａは切替部７０側からの出力を降圧する降圧用のトランジスタとして、ＭＯＳＦＥＴ４１ｂはバッテリ５０からの出力を昇圧する昇圧用のトランジスタとして機能する。リアクトル４３は切替部７０から出力された又はバッテリ５０からの出力された電力を蓄積又は放出する。コンデンサ４４は、降圧時の出力を平滑する平滑コンデンサとして機能する。
【００３５】
このように、昇降圧コンバータ４０は、インバータ２０から供給される回生電力を降圧してバッテリ５０に供給すると共に、バッテリ５０から放電された電力を昇圧してインバータ４０へ供給する、両方向の昇降圧コンバータとして機能する。
【００３６】
バッテリ５０は、昇降圧コンバータ４０と並列に接続され、充放電可能な二次電池である。なお、バッテリ５０には、例えば、鉛蓄電池やニッケル・カドミウム電池等の二次電池が用いられる。
【００３７】
コンデンサ電圧センサ６１は、コンデンサ３０と並列に接続され、コンデンサ３０の電圧を検出し、検出値を制御部８０へ出力する。
【００３８】
バッテリ電圧センサ６２は、バッテリ５０と並列に接続され、バッテリ５０の電圧を検出し、検出値を制御部８０へ出力する。
【００３９】
電流センサ６３は、インバータ２０に直列に接続され、インバータ２０からコンデンサ３０及びバッテリ５０の方向へ流れる回生電流等の、インバータ２０とコンデンサ３０及び昇降圧コンバータ４０との間を流れる電流を検出し、検出値を制御部８０へ出力する。
【００４０】
切替部７０は、インバータ接続スイッチ７１と、コンバータ接続スイッチ７２と、コンデンサ接続スイッチ７３とを有し、インバータ２０、コンデンサ３０及び昇降圧コンバータ４０のそれぞれについて互いの接続／開放を切り替える。なお、各スイッチ７１、７２、７３は、制御部８０からの制御に基づいて切り替えられる。
【００４１】
インバータ接続スイッチ７１は、インバータ２０と直列に接続され、インバータ２０と、コンバータ接続スイッチ７２及びコンデンサ接続スイッチ７３との間の接続又は開放を切り替える。すなわち、インバータ２０を、コンデンサ３０又は昇降圧コンバータ４０に対して接続又は開放を切り替えるものである。
【００４２】
コンバータ接続スイッチ７２は、昇降圧コンバータ４０と直列に接続され、昇降圧コンバータ４０と、インバータ接続スイッチ７１及びコンデンサ接続スイッチ７３との間の接続又は開放を切り替える。すなわち、昇降圧コンバータ４０を、インバータ２０又はコンデンサ３０に対して接続又は開放を切り替えるものである。
【００４３】
コンデンサ接続スイッチ７３は、コンデンサ３０と直列に接続され、コンデンサ３０と、インバータ接続スイッチ７１及びコンバータ接続スイッチ７２との間の接続又は開放を切り替える。すなわち、コンデンサ３０を、インバータ２０又は昇降圧コンバータ４０に対して接続又は開放を切り替えるものである。制御部がコンデンサの電圧に基づいてコンデンサと、インバータ及び昇降圧コンバータとの間の接続を切り替えることができるので、例えばコンデンサの充電状態に応じて、モータ駆動時の電源供給元、又は回生時の充電先として、コンデンサの選択／非選択を切り替えることができる。
【００４４】
制御部８０は、コンデンサ電圧センサ６１、バッテリ電圧センサ６２及び電流センサ６３から出力された検出信号に基づいて、切替部７０の各スイッチ７１、７２、７３の切替制御を行うと共に、インバータ制御回路２３及び昇降圧制御回路５５を制御する。
【００４５】
次に、以上のように構成された電源制御装置の動作について説明する。図２は、本発明の実施形態に係る電源制御装置の動作を説明する図である。
【００４６】
まず、Ｍ／Ｇ１０を電動機として駆動して車輌の動力とするＥＶ走行時について説明する（図２の項番１〜４参照）。
【００４７】
ＥＶ走行時において、制御部８０は、コンデンサ電圧センサ６１及びバッテリ電圧センサ６２により検出されたコンデンサ３０及びバッテリ５０の電圧に基づいて、切替部７０を制御する。なお、制御部８０は、ＥＶ走行時において、コンデンサ電圧センサ６１から出力された検出値とＥＶ走行時コンデンサ電圧判定用の閾値とを比較して、検出値が閾値以上であればコンデンサ３０の電圧が高位、閾値未満であればコンデンサ３０の電圧が低位であると判定する。同様に、バッテリ電圧センサ６２から出力された検出値とＥＶ走行時バッテリ電圧判定用の閾値とを比較して、検出値が閾値以上であればバッテリ５０の電圧が高位、閾値未満であればバッテリ５０の電圧が低位であると判定する。
【００４８】
図２の項番１、項番２に示すように、コンデンサ３０の電圧が高位であるとき、制御部８０は、インバータ接続スイッチ７１及びコンデンサ接続スイッチ７３を接続状態（通電状態：ＯＮ）、コンバータ接続スイッチ７２を開放状態（絶縁状態：ＯＦＦ）に制御する。したがって、コンデンサ３０の蓄電エネルギーが、インバータ２０を介してＭ／Ｇ１０に供給され、ＥＶ走行が実現される。
【００４９】
なお、コンデンサ３０からの電力によりＥＶ走行が行われるとき、コンデンサ３０が放電することによりコンデンサ３０の電圧が変動するので、インバータ２０に供給される電力が変動する。そこで、制御部８０は、コンデンサ電圧センサ６１により検出されたコンデンサ３０の電圧の変化に応じて、インバータ制御回路２３を制御し、コンデンサ３０からＭ／Ｇ１０に供給する電力を制御する。これにより、コンデンサ３０の電圧に応じて高周波制御する等、インバータ２０を制御することにより、コンデンサ３０の電圧変化によるＭ／Ｇ１０への出力の変動を抑制することができる。
【００５０】
図２の項番３に示すように、コンデンサ３０の電圧が低位であり、バッテリ５０の電圧が高位であるとき、制御部８０は、インバータ接続スイッチ７１、コンバータ接続スイッチ７２及びコンデンサ接続スイッチ７３の全てをＯＮ状態に制御する。また、制御部８０は、昇降圧制御回路４５を制御することにより、昇降圧コンバータ４０は、バッテリ５０からの出力を昇圧してインバータ２０へ供給する。これにより、バッテリ５０からの電力によるＥＶ走行が実現する。このようにして、バッテリ５０の出力を昇圧してインバータ２０に供給することが可能となるので、インバータ２０を高圧で制御することができる。
【００５１】
なお、コンデンサスイッチ７３がＯＮ状態に制御されることにより、バッテリ５０からの電力をコンデンサ１へ充電されると共に、コンデンサ１により、Ｍ／Ｇ１０のモータ負荷変動によるサージの影響、及び昇降圧コンバータ４０の昇圧によるリプル等の影響が抑制される。すなわち、コンデンサ１は、昇降圧コンバータ４０の昇圧時の出力を平滑する平滑コンデンサとして機能する。
【００５２】
図２の項番４に示すように、コンデンサ３０の電圧及びバッテリ５０の電圧の両方が低位であるときには、Ｍ／Ｇ１０の発電を伴いながらのＥＶ走行となる。このとき、制御部８０は、インバータ接続スイッチ７１、コンバータ接続スイッチ７２およびコンデンサ接続スイッチ７３をＯＮ状態に制御する。Ｍ／Ｇ１０により発電された電力は、インバータ２０を介して、コンデンサ３０への蓄電を行いつつ、昇降圧コンバータ４０を介してバッテリ５０の蓄電電圧にまで降圧した電力でバッテリ５０への充電を行う。一方で、ジェネレータにより発電された電力をインバータ２０による制御によりＭ／Ｇ１０を駆動することでＥＶ走行を実現する。ここで、ジェネレータによる発電エネルギーはエンジンなどの内燃機関を用いる。
【００５３】
次に、Ｍ／Ｇ１０が発電機として動作してコンデンサ３０及びバッテリ５０へ電力を回生する回生時について説明する（図２の項番５〜１２参照）。
【００５４】
回生時は、車輌の制動状況に応じてＭ／Ｇ１０よりインバータ２０を通じて回生される電流量が大きく変化する。そこで、回生時では、制御部８０は、コンデンサ電圧センサ６１及びバッテリ電圧センサ６２により検出されたコンデンサ３０及びバッテリ５０の電圧に加え、電流センサ６３により検出された回生電流に基づいて、切替部７０を制御する。また、このとき、回生電流、電圧は、制御部８０の制御に基づき、インバータ制御回路２３がＭＯＳＦＥＴ２１ａ〜２１ｆを適切に制御する。
【００５５】
制御部８０は、回生時において、コンデンサ電圧センサ６１から出力された検出値を監視し、コンデンサ３０がフル充電であるとき、すなわちコンデンサ３０の電圧が飽和状態であるとコンデンサ３０の電圧が高位、コンデンサ３０がフル充電になるまで、すなわちコンデンサ３０の電圧が飽和状態となるまではコンデンサ３０の電圧が低位であると判定する。なお、この高位／低位は、フル充電であるか否かにより判定される代わりに、コンデンサ３０の電圧が所定の閾値以上であるか未満であるかにより判定されてもよい。
【００５６】
また、制御部８０は、バッテリ電圧センサ６２から出力された検出値と回生時バッテリ電圧判定用の閾値とを比較して、検出値が閾値以上であればバッテリ５０の電圧が高位、閾値未満であればバッテリ５０の電圧が低位であると判定する。なお、回生時バッテリ電圧判定用の閾値は、例えばコンデンサ３０のフル充電時の電圧の８割程度である。
【００５７】
図２の項番５、項番６に示すように、回生電流の電流量が少なく（回生量が小さく）、コンデンサ３０の電圧が高位であるとき、制御部８０は、インバータ接続スイッチ７１及びコンバータ接続スイッチ７２をＯＮ状態、コンデンサ接続スイッチ７３をＯＦＦ状態に制御する。また、制御部８０は、昇降圧制御回路４５を制御することにより、昇降圧コンバータ４０は、インバータ２０からの出力を降圧してバッテリ５０へ供給する。
【００５８】
このように、制御部８０が、コンデンサ３０の電圧が高位である、すなわちコンデンサ３０がフル充電であると判定したときには、コンデンサ接続スイッチ７３をＯＦＦ状態に制御することにより、回生電力はコンデンサ３０へ供給されない。また、コンバータ接続スイッチ７２をＯＦＦ状態に制御するので、回生電力がバッテリ５０へ供給され、バッテリ５０を充電することができる。したがって、コンデンサ電圧が高位であるときには、充電先としてバッテリ５０を適切に選択することができる。
【００５９】
図２の項番７、項番８に示すように、回生量が小さく、コンデンサ３０の電圧が低位であるとき、制御部８０は、インバータ接続スイッチ７１及びコンデンサ接続スイッチ７３をＯＮ状態、コンバータ接続スイッチ７２をＯＦＦ状態に制御する。
【００６０】
このように、制御部８０が、コンデンサ３０の電圧が低位である、すなわちコンデンサ３０がフル充電になるまでは、コンデンサ接続スイッチ７３をＯＮ状態に制御することにより、回生電力をコンデンサ３０へ供給することができる。また、コンバータ接続スイッチ７２をＯＦＦ状態に制御するので、回生電力はバッテリへ供給されない。したがって、コンデンサ電圧が低位であるときには、充電先としてコンデンサ３０を適切に選択することができる。
【００６１】
図２の項番９、項番１０に示すように、回生量が大きく、コンデンサ３０の電圧が高位であるとき、上記項番５、項番６の場合と同様に、制御部８０は、インバータ接続スイッチ７１及びコンバータ接続スイッチ７２をＯＮ状態、コンデンサ接続スイッチ７３をＯＦＦ状態に制御する。また、制御部８０は、昇降圧制御回路４５を制御することにより、昇降圧コンバータ４０は、インバータ２０からの出力を降圧してバッテリ５０へ供給する。
【００６２】
このように、制御部８０が、コンデンサ３０がフル充電であると判定したときには、回生電力はコンデンサ３０へ供給されず、バッテリ５０へ供給される。したがって、したがって、コンデンサ電圧が高位であるときには、充電先としてバッテリ５０を適切に選択することができる。
【００６３】
図２の項番１１、項番１２に示すように、回生量が大きく、コンデンサ３０の電圧が低位であるとき、制御部８０は、インバータ接続スイッチ７１、コンバータ接続スイッチ７２及びコンデンサ接続スイッチ７３の全てをＯＮ状態に制御する。また、制御部８０は、制御部８０は、昇降圧制御回路４５を制御することにより、昇降圧コンバータ４０は、インバータ２０からの出力を降圧してバッテリ５０へ供給する。
【００６４】
このように、制御部８０が、コンデンサ３０の電圧が低位である、すなわちコンデンサ３０がフル充電になるまでは、コンデンサ接続スイッチ７３をＯＮ状態に制御することにより、回生電力はコンデンサ３０へ充電することができる。更に、制御部８０が、コンバータ接続スイッチ７２をＯＮ状態に制御すると共に、昇降圧コンバータ４０を制御することにより、回生量が大きく、インバータ２０から出力される電流がコンデンサ３０の瞬時蓄電容量を超えるような場合でも、その余剰電流をバッテリ５０へ充電することができる。このようにして、効率的に回生電力を利用することができる。
【００６５】
次に、Ｍ／Ｇ１０を動作させない状態にあるときについて説明する（図２の項番１３参照）。また、車輌が停止中等は、ＥＶ走行、回生共に行われないため、制御部８０は、インバータ接続スイッチ７１、コンバータ接続スイッチ７２及びコンデンサ接続スイッチ７３の全てをＯＮ状態に制御する。このようにして、車輌が停止しているとき等、Ｍ／Ｇ１０を動作させない状態にあるときに、バッテリ及びコンデンサからの放電を抑制することができる。
【００６６】
このような本発明の実施形態によれば、昇降圧コンバータがバッテリ及びインバータとの間で両方向の昇降圧を行うことが可能であるので、回生時にコンデンサのみでなくバッテリへの充電を行うことが可能であると共に、モータ駆動時にはバッテリ電圧を昇圧してインバータに供給することが可能となるので、インバータを高圧で制御することができる。
【００６７】
なお、上記の実施形態では、切替部７０が３つのスイッチを備えた場合を説明したが、電源制御装置１が実現する機能に応じて、切替部７０がコンバータ接続スイッチ７２及びコンデンサ接続スイッチ７３のみを有していてもよいし、切替部７０がコンデンサ接続スイッチ７３のみを有していてもよい。
【００６８】
また、上記の実施形態では、インバータに電力を供給する発電機の一例としてＭ／Ｇ１０を説明したが、発電機は、燃料電池や太陽電池、水素を用いた発電装置等、種々の発電機を用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明の電源制御装置は、回生時にコンデンサ及びバッテリへの充電を行うことが可能であると共に、モータ駆動時にはバッテリ電圧を昇圧しインバータを高圧で制御することを可能とした効果を有し、モータ／ジェネレータを有し、回生エネルギーを蓄電しモータ駆動エネルギーとして利用するシステム等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の実施形態に係る電源制御装置の概略構成を示す図
【図２】本発明の実施形態に係る電源制御装置の動作を説明する図
【図３】特許文献１に記載された電気自動車電源制御装置の概略構成を示すブロック図
【符号の説明】
【００７１】
１  電源制御装置
１０  モータ／ジェネレータ（Ｍ／Ｇ）
２０  インバータ
２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅ、２１ｆ  ＭＯＳＦＥＴ
２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅ、２２ｆ  帰還ダイオード
２３  インバータ制御回路
３０  コンデンサ
４０  昇降圧コンバータ
４１ａ、４１ｂ  ＭＯＳＦＥＴ
４２ａ、４２ｂ  帰還ダイオード
４３  リアクトル
４４  コンデンサ
５０  バッテリ
６１  コンデンサ電圧センサ
６２  バッテリ電圧センサ
６３  電流センサ
７０  切替部
７１  インバータ接続スイッチ
７２  コンバータ接続スイッチ
７３  コンデンサ接続スイッチ
８０  制御部
１０１  キャパシタ
１０４  バッテリ
１０５  電流検出回路
１０６  インバータ
１０７  車両駆動モータ
１０８  片方向コンバータ
１０９  電圧検出回路
１１０  コンバータ制御部
１１１  切換リレー
１１１１  切換リレーコイル
１１１２  切換リレー接点
１１１Ａ、１１１Ｂ  固定接点
１１２  回生電流専用配線
１８０  キャパシタ
１８２  トランジスタ
１８３  ダイオード
１８４  リアクトル
１８５  トランジスタ
１８６、１８８  キャパシタ
１８９、１９０  電流検出回路
【図１】
2008079436.tif 000003
【図２】
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【図３】
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