(57)【要約】【課題】昇圧回路のリアクトル素子の発熱を抑制する。【解決手段】低電圧系電圧ＶＬが電圧Ｖ１より大きく且つ電圧Ｖ２未満の範囲内の電圧であるときには、低電圧系電圧ＶＬが電圧Ｖ１または電圧Ｖ２になるようＤＣＤＣコンバータを制御する（ステップＳ１００〜Ｓ１２０）。これにより、リアクトルのリプル電流の増大を抑制することができ、昇圧回路のリアクトルの発熱の増大を抑制することができる。【選択図】図３
2012170173.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、充放電可能な第１バッテリと、前記第１バッテリより電圧が低い充放電可能な第２バッテリと、リアクトル素子を有し前記第１バッテリに接続された低電圧系の電力を昇圧して前記電動機に接続された高電圧系に供給可能な昇圧回路と、前記低電圧系の電力を降圧して前記第２バッテリに供給する降圧コンバータと、前記低電圧系の電圧を検出する第１電圧センサと、前記高電圧系の電圧を検出する第２電圧センサと、前記第２バッテリの端子間電圧を検出する第３電圧センサと、前記電動機から前記電動機に要求される要求動力が出力されると共に前記検出された第２バッテリの端子間電圧が予め定められた所定範囲内の電圧となるよう前記電動機と前記昇圧回路と前記降圧コンバータとを制御する制御手段と、を備える駆動装置において、
前記制御手段は、前記検出された低電圧系の電圧が前記検出された高電圧系の電圧の略０．５倍の電圧から所定電圧を減じた第１電圧から前記高電圧系の電圧の略０．５倍の電圧に前記所定電圧を加えた第２電圧までの範囲内の電圧であるときには、前記低電圧系の電圧が前記第１電圧または前記第２電圧になるよう前記電動機と前記昇圧回路と前記降圧コンバータとを制御する低電圧系電圧調整制御を実行する手段である
駆動装置。
【請求項２】
請求項１記載の駆動装置であって、
前記低電圧系電圧調整制御は、前記低電圧系の電圧と前記第２バッテリの電圧とに基づいて前記低電圧系の電圧が前記第１電圧または前記第２電圧になるよう前記第２バッテリの目標電圧を設定し、前記第２バッテリの電圧が前記設定された目標電圧になるよう前記降圧コンバータを制御する制御である
駆動装置。
【請求項３】
請求項１記載の駆動装置であって、
前記低電圧系電圧調整制御は、前記低電圧系の電圧が前記第１電圧または前記第２電圧になるよう前記第１バッテリの全容量に対する蓄電されている容量の割合である蓄電割合の目標値を設定し、前記蓄電割合が前記目標値になるよう前記電動機と前記昇圧回路とを制御する制御である
駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動装置に関し、特に、駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、充放電可能な第１バッテリと、第１バッテリより電圧が低い充放電可能な第２バッテリと、リアクトル素子を有し第１バッテリに接続された低電圧系の電力を昇圧して電動機に接続された高電圧系に供給可能な昇圧回路と、低電圧系の電力を降圧して第２バッテリに供給する降圧コンバータと、低電圧系の電圧を検出する第１電圧センサと、高電圧系の電圧を検出する第２電圧センサと、電動機から電動機に要求される要求動力が出力されると共に第２バッテリに供給される電力の電圧が予め定められた所定範囲内の電圧となるよう電動機と昇圧回路と降圧コンバータとを制御する制御手段と、を備える駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の駆動装置としては、発電装置からの電力を変圧回路で変圧して負荷に供給することにより負荷を作動させるものにおいて、変圧回路から出力される直流電圧が所定範囲となるよう変圧回路をＰＷＭ信号を用いて制御するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、変圧回路に入力された電流の前回の計測値から現在の計測値を減じた変化量が所定値以上増減したときには、変化量に応じて変圧回路を制御する際に用いられるＰＷＭ信号のパルス幅を調整することにより、変圧回路から出力される直流電圧のリプルを小さくすることができるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２５０７２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、リアクトル素子を有する変圧回路を備える駆動装置では、リアクトル素子を流れるリプル電流が増大すると、リアクトル素子の発熱が増大してしまう。こうしたリプル電流は、変圧回路から出力される直流電圧に対する変圧回路に入力される直流電圧の比率である変圧比に応じて異なるため、変圧比に応じてより適正にリプル電流を抑制して、リアクトル素子の発熱を抑制することが望ましい。
【０００５】
本発明の駆動装置は、昇圧回路のリアクトル素子の発熱を抑制することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の駆動装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明の駆動装置は、
駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、充放電可能な第１バッテリと、前記第１バッテリより電圧が低い充放電可能な第２バッテリと、リアクトル素子を有し前記第１バッテリに接続された低電圧系の電力を昇圧して前記電動機に接続された高電圧系に供給可能な昇圧回路と、前記低電圧系の電力を降圧して前記第２バッテリに供給する降圧コンバータと、前記低電圧系の電圧を検出する第１電圧センサと、前記高電圧系の電圧を検出する第２電圧センサと、前記第２バッテリの端子間電圧を検出する第３電圧センサと、前記電動機から前記電動機に要求される要求動力が出力されると共に前記検出された第２バッテリの端子間電圧が予め定められた所定範囲内の電圧となるよう前記電動機と前記昇圧回路と前記降圧コンバータとを制御する制御手段と、を備える駆動装置において、
前記制御手段は、前記検出された低電圧系の電圧が前記検出された高電圧系の電圧の略０．５倍の電圧から所定電圧を減じた第１電圧から前記高電圧系の電圧の略０．５倍の電圧に前記所定電圧を加えた第２電圧までの範囲内の電圧であるときには、前記低電圧系の電圧が前記第１電圧または前記第２電圧になるよう前記電動機と前記昇圧回路と前記降圧コンバータとを制御する低電圧系電圧調整制御を実行する手段である
ことを要旨とする。
【０００８】
この本発明の駆動装置では、検出された低電圧系の電圧が検出された高電圧系の電圧の略０．５倍の電圧から所定電圧を減じた第１電圧から高電圧系の電圧の略０．５倍の電圧に所定電圧を加えた第２電圧までの範囲内の電圧であるときには、低電圧系の電圧が第１電圧または第２電圧になるよう電動機と昇圧回路と降圧コンバータとを制御する低電圧系電圧調整制御を実行する。リアクトル素子を流れるリプル電流の大きさは、高電圧系の電圧に対する低電圧系の電圧の比率である昇圧比に応じて変化し、昇圧比が２倍程度のとき、つまり、低電圧系の電圧が高電圧系の電圧の略０．５倍のときにリプル電流が増大する場合がある。したがって、検出された低電圧系の電圧が第１電圧から第２電圧までの範囲内の電圧であるときには、低電圧系の電圧が第１電圧または第２電圧になるよう電動機および昇圧回路および降圧コンバータの少なくとも１つを制御する低電圧系電圧調整制御を実行することにより、リプル電流が増大するのを抑制することができ、リアクトル素子の発熱を抑制することができる。
【０００９】
こうした本発明の駆動装置において、前記低電圧系電圧調整制御は、前記低電圧系の電圧と前記第２バッテリの電圧とに基づいて前記低電圧系の電圧が前記第１電圧または前記第２電圧になるよう前記第２バッテリの目標電圧を設定し、前記第２バッテリの電圧が前記設定された目標電圧になるよう前記降圧コンバータを制御する制御であるものとすることができるし、前記低電圧系電圧調整制御は、前記低電圧系の電圧が前記第１電圧または前記第２電圧になるよう前記第１バッテリの全容量に対する蓄電されている容量の割合である蓄電割合の目標値を設定し、前記蓄電割合が前記目標値になるよう前記電動機と前記昇圧回路とを制御する制御であるものとすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施例としての駆動装置１０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】昇圧回路３０の構成の概略を示す回路図である。
【図３】ＥＣＵ５０により実行される電圧制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図４】高電圧系電圧ＶＨと低電圧系電圧ＶＬとの時間変化の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
【実施例】
【００１２】
図１は、本発明の一実施例としての駆動装置１０の構成の概略を示す構成図である。実施例の駆動装置１０は、図示するように、例えば同期発電電動機として構成されたモータ１２と、モータ１２を駆動するためのインバータ１４と、例えば定格電圧が２００Ｖのリチウムイオン電池などの二次電池として構成されたバッテリ２２と、バッテリ２２に接続された低電圧系の電力ライン３２の電力を昇圧してモータ１２が接続された高電圧系の電力ライン１６に供給する昇圧回路３０と、電力ライン３２の電圧を平滑する平滑コンデンサ３３と、例えば定格電圧が１２Ｖの鉛蓄電池などのバッテリ２２より電圧の低い二次電池として構成されたバッテリ４０と、電力ライン３２に接続されバッテリ２２からの電力をその電圧を降圧してバッテリ４０と補機４２とが接続された電力ライン４４に供給するＤＣＤＣコンバータ４６と、図示しないＣＰＵやＲＯＭ，ＲＡＭ，入出力ポートを有するマイクロプロセッサとして構成され、電力ライン１６の電圧を平滑する平滑コンデンサ１７の端子間電圧を検出する電圧センサ１８からの高電圧系電圧ＶＨや平滑コンデンサ３３の端子間電圧を検出する電圧センサ３４からの低電圧系電圧ＶＬ，バッテリ４０の端子間電圧を検出する電圧センサ４１からのバッテリ電圧Ｖｂ２などの信号を入力すると共にインバータ１４や昇圧回路３０，ＤＣＤＣコンバータ４６を駆動制御する電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）５０と、を備える。
【００１３】
昇圧回路３０は、図２に示すように、スイッチング素子Ｔ１，Ｔ２と、スイッチング素子Ｔ１，Ｔ２に逆方向に並列接続されたダイオードＤ１，Ｄ２と、スイッチング素子Ｔ１，Ｔ２の中間点に接続されたリアクトルＬとを有し、スイッチング素子Ｔ１，Ｔ２をオンオフ制御することによりバッテリ２２からの直流電力をその電圧を昇圧してインバータ１４に供給したりインバータ１４に作用している直流電圧を降圧するよう構成されている。
【００１４】
ＤＣＤＣコンバータ４６は、電力ライン３２から入力されて図示しないスイッチング素子によるスイッチング回路により直流から交流に変換された電力を図示しないトランスにより降圧して整流し平滑して、所望の電圧の電力として電力ライン４４に出力するように構成されている。
【００１５】
こうして構成された駆動装置１０では、基本的には、ＥＣＵ５０により実行される通常の駆動制御により、モータ１２に要求される要求トルクがモータ１２から出力されるようインバータ１３や昇圧回路３０のスイッチング制御を行なう。昇圧回路３０のスイッチング制御は、モータ１２に要求される要求トルクとモータ１２の回転数とに基づいて要求トルクやモータ１２の回転数が大きいほど大きくなる傾向にインバータ１４に印加すべき目標電圧を設定し、電圧センサ１８からの高電圧系電圧ＶＨが目標電圧になるよう昇圧回路３０の図示しないスイッチング素子をオンオフ制御することにより行なわれる。
【００１６】
こうした通常の駆動制御において、ＤＣＤＣコンバータ４６の通常スイッチング制御は、バッテリ４０のバッテリ電圧Ｖｂ２や補機４２の駆動状態に基づいてバッテリ４０の定格電圧より若干低い下限電圧（例えば１１．５Ｖなど）以上かつバッテリ４０の定格電圧より高い上限電圧（例えば１５Ｖなど）未満の範囲内で電力ライン４４に出力すべき目標電圧Ｖｂ２＊を設定し、設定した目標電圧Ｖｂ２＊になるようＤＣＤＣコンバータ４６を制御することにより行なわれる。
【００１７】
こうして構成された駆動装置１０では、低電圧系電圧ＶＬが高電圧系電圧ＶＨの０．５倍の電圧であるときに低電圧系電圧ＶＬが他の電圧であるときに比してリプル電流が特に大きくなり、リアクトルＬの発熱量が増大する。駆動装置１０のＥＣＵ５０は、こうしたリアクトルＬの発熱を抑制するために、ＤＣＤＣコンバータ４６については、以下に説明する電圧調整制御を実行する。
【００１８】
図３は、ＥＣＵ５０により実行される電圧調整制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。電圧調整制御ルーチンが実行されると、ＥＣＵ５０は、電圧センサ３４により検出された低電圧系電圧ＶＬを検出して（ステップＳ１００）、低電圧系電圧ＶＬが高電圧系電圧ＶＨの０．５倍の電圧から所定電圧ΔＶ（例えば、１Ｖなど）を減じた電圧である電圧Ｖ１より大きく且つ低電圧系電圧ＶＬが高電圧系電圧ＶＨの０．５倍の電圧に所定電圧ΔＶを加えた電圧である電圧Ｖ２未満の範囲内の電圧であるときには（ステップＳ１１０）、通常のスイッチング制御に代えて、低電圧系電圧ＶＬが電圧Ｖ１または電圧Ｖ２のうち近いほうの電圧になるようＤＣＤＣコンバータ４６を制御して（ステップＳ１２０）、本ルーチンを終了し、低電圧系電圧ＶＬが電圧Ｖ１より大きく電圧Ｖ２未満の範囲内でないときには、ステップＳ１２０の処理を実行せずに上述した通常の制御を実行して、本ルーチンを終了する。なお、ステップＳ１２０の処理は、所定時間（例えば、１秒など）継続して実行するものとしてもよい。
【００１９】
ステップＳ１２０の処理では、電圧センサ３４により検出された低電圧系電圧ＶＬと電圧センサ４１により検出されたバッテリ電圧Ｖｂ２と低電圧系電圧ＶＬを電圧Ｖ１または電圧Ｖ２にするためのバッテリ電圧Ｖｂ２の目標電圧Ｖｂ２＊との関係を予め定めてマップとしてＥＣＵ５０に記憶しておき、電圧センサ３４により検出された低電圧系電圧ＶＬと電圧センサ４１により検出されたバッテリ電圧Ｖｂ２とが与えられると、マップを用いて対応する目標電圧Ｖｂ２＊を設定し、バッテリ電圧Ｖｂ２が目標電圧Ｖｂ２＊となるようＤＣＤＣコンバータ４６を制御するものとした。こうした処理により、バッテリ４０が充電または放電されて、低電圧系電圧ＶＬが高電圧系電圧ＶＨの０．５倍にならないようすることができる。図４は、低電圧系電圧ＶＬが電圧Ｖ１になるようＤＣＤＣコンバータ４６を制御したときの低電圧系電圧ＶＬと高電圧系電圧ＶＨとの時間変化の一例を示す説明図であり、図中、破線は、低電圧系電圧ＶＬが高電圧系電圧ＶＨの０．５倍となったときの低電圧系電圧ＶＬの時間変化の一例を示している。なお、所定電圧ΔＶは、低電圧系電圧ＶＬにリプルが生じている状態で低電圧系電圧ＶＬが電圧Ｖ１または電圧Ｖ２になるようＤＣＤＣコンバータ４６を制御したときに、低電圧系電圧ＶＬが高電圧系電圧ＶＨの０．５倍の電圧にならないようマージンを取ることが可能な電圧であるものとした。このように、低電圧系電圧ＶＬが電圧Ｖ１より大きく且つ電圧Ｖ２未満の範囲内の電圧であるときには、低電圧系電圧ＶＬが電圧Ｖ１になるようＤＣＤＣコンバータ４６を制御することにより、低電圧系電圧ＶＬが高電圧系電圧ＶＨの０．５倍になるのが回避されるから、リプル電流の増大が抑制され、リアクトルＬの発熱の増大を抑制することができる。
【００２０】
以上説明した実施例の駆動装置１０によれば、低電圧系電圧ＶＬが電圧Ｖ１より大きく且つ電圧Ｖ２未満の範囲内の電圧であるときには、低電圧系電圧ＶＬが電圧Ｖ１または電圧Ｖ２になるようＤＣＤＣコンバータ４６を制御することにより、昇圧回路３０のリアクトルＬに流れるリプル電流の増大を抑制することができ、リアクトルＬの発熱の増大を抑制することができる。
【００２１】
実施例の駆動装置１０では、電圧Ｖ１を高電圧系電圧ＶＨの０．５倍の電圧から所定電圧ΔＶを減じた電圧として、電圧Ｖ２を高電圧系電圧ＶＨの０．５倍の電圧に所定電圧ΔＶを加えた電圧とするものとしたが、電圧Ｖ１を高電圧系電圧ＶＨの０．５倍の電圧より若干高い電圧から所定電圧ΔＶを減じた電圧として、電圧Ｖ２を高電圧系電圧ＶＨの０．５倍の電圧より若干高い電圧に所定電圧ΔＶを加えた電圧としたり、電圧Ｖ１を高電圧系電圧ＶＨの０．５倍の電圧より若干低い電圧から所定電圧ΔＶを減じた電圧として、電圧Ｖ２を高電圧系電圧ＶＨの０．５倍の電圧より若干低い電圧に所定電圧ΔＶを加えた電圧としてもよい。
【００２２】
実施例の駆動装置１０では、低電圧系電圧ＶＬが電圧Ｖ１より大きく且つ低電圧系電圧ＶＬが電圧Ｖ２未満の範囲内の電圧であるときには、低電圧系電圧ＶＬが電圧Ｖ１または電圧Ｖ２になるようＤＣＤＣコンバータ４６を制御するものとしたが、低電圧系電圧ＶＬが電圧Ｖ１より大きく且つ電圧Ｖ２未満の範囲外の電圧になるようＤＣＤＣコンバータ４６を制御すればよいから、例えば、低電圧系電圧ＶＬが電圧Ｖ１より低い電圧になるようＤＣＤＣコンバータ４６を制御したり、低電圧系電圧ＶＬが電圧Ｖ２より高い電圧になるようＤＣＤＣコンバータ４６を制御したりしてもよい。
【００２３】
実施例の駆動装置１０では、低電圧系電圧ＶＬが電圧Ｖ１または電圧Ｖ２となるようＤＣＤＣコンバータ４６を制御するものとしたが、低電圧系電圧ＶＬが電圧Ｖ１または電圧Ｖ２となるようバッテリ２２の全容量に対する現在の蓄電量の割合である蓄電量割合ＳＯＣの目標値ＳＯＣ＊を設定し、蓄電量割合ＳＯＣが目標値ＳＯＣ＊になるようモータ１２の目標トルクを設定し、設定した目標トルクでモータ１２が駆動するよう昇圧回路３０とインバータ１４とを制御するものとしてもよい。
【００２４】
実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、モータ１２が「電動機」に相当し、バッテリ２２が「第１バッテリ」に相当し、昇圧回路３０が「昇圧回路」に相当し、ＤＣＤＣコンバータ４６が「降圧コンバータ」に相当し、電圧センサ３４が「第１電圧センサ」に相当し、電圧センサ１８が「第２電圧センサ」に相当し、モータ１２に要求される要求トルクがモータ１２から出力されると共にバッテリ４０の定格電圧より若干低い下限電圧以上かつバッテリ４０の定格電圧より高い上限電圧未満の範囲内で電力ライン４４に出力すべき目標電圧Ｖｂ２＊を設定し、設定した目標電圧Ｖｂ２＊になるようインバータ１４と昇圧回路３０とＤＣＤＣコンバータ４６とを制御したり、低電圧系電圧ＶＬが電圧Ｖ１より大きく且つ電圧Ｖ２未満の範囲内の電圧であるときには、低電圧系電圧ＶＬが電圧Ｖ１または電圧Ｖ２になるようＤＣＤＣコンバータ４６を制御するＥＣＵ５０が「制御手段」に相当する。
【００２５】
なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
【００２６】
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明は、駆動装置の製造産業などに利用可能である。
【符号の説明】
【００２８】
１０  駆動装置、１２  モータ、１４  インバータ、１６，３２，４４  電力ライン、１７，３３  平滑コンデンサ、１８，２３，４１  電圧センサ、２２，４０  バッテリ、３０  昇圧回路、４２  補機、４６  ＤＣＤＣコンバータ、５０  電子制御ユニット（ＥＣＵ）、Ｄ１，Ｄ２  ダイオード、Ｌ  リアクトル、Ｔ１，Ｔ２  スイッチング素子。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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