JP4172203B2 - 電源システム、電源制御方法、および電源制御をコンピュータに実行させるプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、第１の電源から出力される電圧を変換して第２の電源および電気負荷系に供給する電源システム、電源システムにおける電源制御方法、および電源システムにおける電源制御をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
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）が大きな注目を集めている。そして、ハイブリッド電気自動車は、一部、実用化されている。
【０００３】
いわゆるパラレルハイブリッド自動車と呼ばれるものは、従来のエンジンに加え、直流電源またはインバータによって駆動されるモータ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に変換し、その変換した交流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。また、シリーズハイブリッド自動車と呼ばれるものでは、エンジンによって駆動された発電機からの電力を利用してモータを駆動する。さらに、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ように構成したシステムについても検討されている。
【０００５】
また、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降圧し、その降圧した直流電圧をライト等の負荷に供給することが行なわれている。
【０００６】
すなわち、ハイブリッド自動車または電気自動車は図１３に示す電源システム５００を搭載している。図１３を参照して、電源システム５００は、直流電源Ｂ１，Ｂ２と、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２と、電圧センサー５０１，５０５と、コンデンサ５０２，５０４，５１０と、コンバータ５０３と、インバータ５０６と、電流センサー５０７と、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０９と、負荷５１１と、制御装置５２０とを含む。
【０００７】
直流電源Ｂ１は、直流電圧を出力する。電圧センサー５０１は、直流電源Ｂ１の直流電圧を検出して制御装置５２０へ出力する。システムリレーＳＲ１，ＳＲ２は、制御装置５２０によってオンされると、直流電源Ｂ１からの直流電圧をコンデンサ５０２およびＤＣ／ＤＣコンバータ５０９に供給する。コンデンサ５０２は、直流電源Ｂ１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平滑化し、その平滑化した直流電圧をコンバータ５０３へ供給する。
【０００８】
コンバータ５０３は、コンデンサ５０２から供給された直流電圧を制御装置５２０からの制御に従って昇圧し、その昇圧した直流電圧をコンデンサ５０４へ供給する。コンデンサ５０４は、コンバータ５０３から供給された直流電圧を平滑化してインバータ５０６へ供給する。電圧センサー５０５は、コンデンサ５０４の両側の電圧、すなわち、インバータ５０６への入力電圧を検出する。
【０００９】
インバータ５０６は、コンデンサ５０４から直流電圧が供給されると制御装置５２０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５０８を駆動する。これにより、モータ５０８は、トルク指令値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。
【００１０】
ＤＣ／ＤＣコンバータ５０９は、直流電源Ｂ１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５２０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コンデンサ５１０へ供給する。コンデンサ５１０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０９から供給された直流電圧を平滑化し、その平滑化した直流電圧を負荷５１１および直流電源Ｂ２に供給する。直流電源Ｂ２は、直流電圧を負荷５１１に供給する。そして、負荷５１１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０９および／または直流電源Ｂ２から供給された直流電圧により駆動される。
【００１１】
制御装置５２０は、電圧センサー５０１，５０５からの電圧、および電流センサー５０７からのモータ電流等に基づいて、コンバータ５０３およびインバータ５０６を制御するための制御信号を生成し、その生成した制御信号をコンバータ５０３およびインバータ５０６へ出力する。また、制御装置５２０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０９を制御するための制御信号を生成してＤＣ／ＤＣコンバータ５０９へ出力する。
【００１２】
モータ５０８および負荷５１１を駆動するとき、制御装置５２０は、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２をオンする。そして、直流電源Ｂ１は直流電圧を出力し、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２は、直流電源Ｂ１から出力された直流電圧をコンデンサ５０２およびＤＣ／ＤＣコンバータ５０９に供給する。また、電圧センサー５０１は、直流電源Ｂ１の直流電圧を検出して制御装置５２０へ出力し、電圧センサー５０５は、コンデンサ５０４の両端の電圧、すなわち、インバータ５０６への入力電圧を検出して制御装置５２０へ出力し、電流センサー５０７はモータ電流を検出して制御装置５２０へ出力する。
【００１３】
制御装置５２０は、直流電源Ｂ１から出力される直流電圧、インバータ５０６への入力電圧、およびモータ電流等に基づいて、コンバータ５０３およびインバータ５０６を駆動するための制御信号を生成し、その生成した制御信号をコンバータ５０３およびインバータ５０６へ出力する。
【００１４】
一方、コンデンサ５０２は、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２から供給された直流電圧を平滑化してコンバータ５０３へ供給する。コンバータ５０３は、コンデンサ５０２から供給された直流電圧を、制御装置５２０からの制御信号に応じて昇圧し、その昇圧した直流電圧をコンデンサ５０４へ供給する。コンデンサ５０４は、コンバータ５０３から供給された直流電圧を平滑化してインバータ５０６へ供給する。そして、インバータ５０６は、コンデンサ５０４から供給された直流電圧を、制御装置５２０からの制御信号に応じて交流電圧に変換し、その変換した交流電圧をモータ５０８へ供給してモータ５０８を駆動する。これにより、モータ５０８は、所定のトルクを発生する。
【００１５】
また、制御装置５２０は、直流電源Ｂ１からの直流電圧を降圧するようにＤＣ／ＤＣコンバータ５０９を制御し、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０９は、直流電源Ｂ１からの直流電圧を降圧してコンデンサ５１０に供給する。コンデンサ５１０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０９により降圧された直流電圧を平滑化して負荷５１１および直流電源Ｂ２に供給する。これにより、直流電源Ｂ２は充電され、負荷５１１は駆動される。そして、直流電源Ｂ２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０９から負荷５１１へ供給される電力が負荷５１１で消費される電力よりも少ないとき直流電圧を負荷５１１に供給する。
【００１６】
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電源システム５００は、直流電源Ｂ１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５０８を駆動するとともに、直流電源Ｂ１からの直流電圧を降圧して直流電源Ｂ２を充電するとともに負荷５１１を駆動する。
【００１７】
そして、車両用の駆動モータがメイン電源系に接続され、メイン電源からの電圧を降圧して補機系に供給するためのＤＣ／ＤＣコンバータシステムについては、特開平９−３７４５９号公報に開示されている。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
図１３に示す電源システム５００においては、車両用のモータ５０８を駆動するインバータ５０６のスイッチング素子の温度上昇を防止するため、モータ５０８が発生すべきトルクを制限するトルク制限が行なわれる場合がある。
【００１９】
このようなトルク制限が行なわれると、メイン電源である直流電源Ｂ１からＤＣ／ＤＣコンバータ５０９に供給される直流電圧が低下する。そうすると、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０９からコンデンサ５１０を介して補機系の負荷５１１に供給される電力は低下するが、このような場合でも、負荷５１１を正常に動作させなければならず、直流電源Ｂ２から負荷５１１へ電力を供給して負荷５１１を正常に動作させる。その結果、直流電源Ｂ２の電力が消費され、直流電源Ｂ２に蓄積された電力が減少する。
【００２０】
このような補機系の直流電源Ｂ２に蓄積された電力が減少した状態が長期に亘って継続すると、電源システムが破綻するという問題がある。
【００２１】
そこで、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、補機系の蓄電量の回復を従来の電源システムに比べて簡単な構成で早期に達成する電源システムを提供することである。
【００２２】
また、この発明の別の目的は、補機系の蓄電量の回復を従来の電源システムに比べて簡単な構成で早期に達成する電源システムにおける電源制御方法を提供することである。
【００２３】
さらに、この発明の別の目的は、補機系の蓄電量の回復を従来の電源システムに比べて簡単な構成で早期に達成する電源システムにおける電源制御をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体を提供することである。
【００２４】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
この発明によれば、電源システムは、第１の電源と、第１の電源から出力された電圧を変換する電圧変換器と、電圧変換器からの電圧が印加される第２の電源と、電圧変換器および／または第２の電源から電圧を受ける電気負荷系と、電圧変換器から出力される出力電流が通常動作時の電流値よりも低下した第１の状態から回復する第２の状態に移行したとき、電圧変換器から出力される出力電圧を少なくとも所定期間高くするように電圧変換器を制御する制御装置とを備える。
【００２５】
好ましくは、制御装置は、第２の状態を検出してから一定期間経過後に出力電圧を所定期間高くする制御を開始する。
【００２６】
より好ましくは、制御装置は、出力電圧を所定期間高くするとき、電気負荷系の消費電力と第２の電源の充電電力との和以上の出力電圧を出力するように電圧変換器を制御する。
【００２７】
さらに好ましくは、第１の状態は、第１の電源の出力電圧が低下した状態である。
【００２８】
さらに好ましくは、出力電圧を所定期間高くする制御を行なう必要がある状態を記憶する記憶手段をさらに備え、制御装置は、記憶手段に記憶された状態に応じ記出力電圧を所定期間高くする制御を行なう。
【００２９】
また、この発明によれば、電源制御方法は、第１の電源から出力された電圧を変換して電気負荷系および第２の電源に供給する電圧変換器を含む電源システムにおける電源制御方法であって、電圧変換器から出力される出力電圧が通常動作時の電流値よりも低下した第１の状態から回復する第２の状態に移行したことを検出する第１のステップと、電圧変換器から出力される出力電圧を少なくとも所定期間高くするように電圧変換器を制御する第２のステップとを含む。
【００３０】
好ましくは、第２のステップは、第２の状態の検出時から一定期間経過したことを検出する第１のサブステップと、一定期間の経過を検出したことに応じて出力電圧を所定期間高くする制御を行なう第２のサブステップとを含む。
【００３１】
好ましくは、第２のステップは、第２の状態の検出時から一定期間経過したことを検出する第１のサブステップと、一定期間の経過を検出したことに応じて、電気負荷系の消費電力と第２の電源の充電電力との和以上の出力電圧を出力するように電圧変換器を制御する第２のサブステップとを含む。
【００３２】
より好ましくは、第１のステップは、電圧変換器が第１の状態にあることを検出する第１のサブステップと、電圧変換器が第１の状態にあったことを示す情報を記憶手段に記憶する第２のサブステップと、電圧変換器が第２の状態に移行したことを検出する第３のサブステップとを含み、第２のステップは、電圧変換器が第１の状態にあったことを示す情報を記憶手段から読出す第４のサブステップと、その情報を読出したことに応じて出力電圧を所定期間高くする制御を行なう第５のサブステップとを含む。
【００３３】
さらに好ましくは、第２のステップは、第２の状態の検出時から一定期間経過したことを検出する第６のサブステップをさらに含み、第５のサブステップにおいて、電圧変換器が第１の状態にあったことを示す情報を読出したことおよび一定期間の経過を検出したことに応じて出力電圧を所定期間高くする制御が行なわれる。
【００３４】
さらに好ましくは、所定期間は、出力電圧が第１の状態にある期間に比例する期間または出力電圧が第１の状態にある期間と同じ期間である。
【００３５】
さらに、この発明によれば、第１の電源から出力された電圧を変換して電気負荷系および第２の電源に供給する電圧変換器を含む電源システムにおける電源制御をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体は、電圧変換器から出力される出力電圧が通常動作時の電流値よりも低下した第１の状態から回復する第２の状態に移行したことを検出する第１のステップと、電圧変換器から出力される出力電圧を少なくとも所定期間高くするように電圧変換器を制御する第２のステップとをコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体である。
【００３６】
好ましくは、第２のステップは、第２の状態の検出時から一定期間経過したことを検出する第１のサブステップと、一定期間の経過を検出したことに応じて出力電圧を所定期間高くする制御を行なう第２のサブステップとを含む。
【００３７】
好ましくは、第２のステップは、第２の状態の検出時から一定期間経過したことを検出する第１のサブステップと、一定期間の経過を検出したことに応じて、電気負荷系の消費電力と第２の電源の充電電力との和以上の出力電圧を出力するように電圧変換器を制御する第２のサブステップとを含む。
【００３８】
より好ましくは、第１のステップは、電圧変換器が第１の状態にあることを検出する第１のサブステップと、電圧変換器が第１の状態にあったことを示す情報を記憶手段に記憶する第２のサブステップと、電圧変換器が第２の状態に移行したことを検出する第３のサブステップとを含み、第２のステップは、電圧変換器が第１の状態にあったことを示す情報を記憶手段から読出す第４のサブステップと、電圧変換器が第１の状態にあったことを示す情報を読出したことに応じて出力電圧を所定期間高くする制御を行なう第５のサブステップとを含む。
【００３９】
さらに好ましくは、第２のステップは、第２の状態の検出時から一定期間経過したことを検出する第６のサブステップをさらに含み、第５のサブステップにおいて、電圧変換器が第１の状態にあったことを示す情報を読出したことおよび一定期間の経過を検出したことに応じて出力電圧を所定期間高くする制御が行なわれる。
【００４０】
さらに好ましくは、所定期間は、出力電圧が第１の状態にある期間に比例する期間または出力電圧が第１の状態にある期間と同じ期間である。
【００４１】
この発明においては、メイン電源である第１の電源に接続された、電圧変換器、電気負荷系および第２の電源から成る補機系において、第１の電源から電圧変換器へ供給される電圧が低下し、電圧変換器の出力電流が低電流値になった後、通常動作時の電流値に戻ると、第２の電源は電圧変換器からの通常よりも高い電圧によって充電される。したがって、補機系の充電量を従来に比べ簡単な構成でより早期に回復できる。
【００４２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００４３】
図１を参照して、この発明の実施の形態による電源システム１００は、直流電源Ｂ１，Ｂ２と、電圧センサー１０，１３，２７，２８と、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２と、コンデンサＣ１〜Ｃ３と、昇圧コンバータ１２と、インバータ１４と、電流センサー２４と、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５と、負荷２６と、温度センサー２９と、制御装置３０とを備える。
【００４４】
モータＭ１は、ハイブリッド自動車または電気自動車の駆動輪を駆動するためのトルクを発生するための駆動モータである。あるいは、このモータはエンジンにて駆動される発電機の機能を持つように、そして、エンジンに対して電動機として動作し、たとえば、エンジン始動を行ない得るようなものとしてもよい。この場合には、モータＭ１を単に始動あるいは発電機能のみを持つものとし、モータＭ１によって駆動力を得ないように設計してもよい。
【００４５】
また、負荷２６は、ハイブリッド自動車または電気自動車に搭載されるライトおよびエアコン用のインバータ等の車に搭載される各種補機類または電装品である。
【００４６】
昇圧コンバータ１２は、リアクトルＬ１と、ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２とを含む。リアクトルＬ１の一方端は直流電源Ｂ１の電源ラインに接続され、他方端はＮＰＮトランジスタＱ１とＮＰＮトランジスタＱ２との中間点、すなわち、ＮＰＮトランジスタＱ１のエミッタとＮＰＮトランジスタＱ２のコレクタとの間に接続される。ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２は、電源ラインとアースラインとの間に直列に接続される。そして、ＮＰＮトランジスタＱ１のコレクタは電源ラインに接続され、ＮＰＮトランジスタＱ２のエミッタはアースラインに接続される。また、各ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２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，Ｄ２が配置されている。
【００４７】
インバータ１４は、Ｕ相アーム１５と、Ｖ相アーム１６と、Ｗ相アーム１７とから成る。Ｕ相アーム１５、Ｖ相アーム１６、およびＷ相アーム１７は、電源ラインとアースラインとの間に並列に設けられる。
【００４８】
Ｕ相アーム１５は、直列接続されたＮＰＮトランジスタＱ３，Ｑ４から成り、Ｖ相アーム１６は、直列接続されたＮＰＮトランジスタＱ５，Ｑ６から成り、Ｗ相アーム１７は、直列接続されたＮＰＮトランジスタＱ７，Ｑ８から成る。また、各ＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８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Ｄ３〜Ｄ８がそれぞれ接続されている。
【００４９】
各相アームの中間点は、モータＭ１の各相コイルの各相端に接続されている。すなわち、モータＭ１は、３相の永久磁石モータであり、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３つのコイルの一端が中点に共通接続されて構成され、Ｕ相コイルの他端がＮＰＮトランジスタＱ３，Ｑ４の中間点に、Ｖ相コイルの他端がＮＰＮトランジスタＱ５，Ｑ６の中間点に、Ｗ相コイルの他端がＮＰＮトランジスタＱ７，Ｑ８の中間点にそれぞれ接続されている。
【００５０】
直流電源Ｂ１は、ニッケル水素またはリチウムイオン等の二次電池から成る。そして、直流電源Ｂ１は、たとえば、２８０Ｖ程度の直流電圧を出力する。電圧センサー１０は、直流電源Ｂ１から出力される電圧Ｖ１を検出し、その検出した電圧Ｖ１を制御装置３０へ出力する。システムリレーＳＲ１，ＳＲ２は、制御装置３０からの信号ＳＥによりオンされる。コンデンサＣ１は、直流電源Ｂ１から供給された直流電圧を平滑化し、その平滑化した直流電圧を昇圧コンバータ１２へ供給する。
【００５１】
昇圧コンバータ１２は、コンデンサＣ１から供給された直流電圧を昇圧してコンデンサＣ２へ供給する。より具体的には、昇圧コンバータ１２は、制御装置３０から信号ＰＷＵを受けると、信号ＰＷＵによってＮＰＮトランジスタＱ２がオンされた期間に応じて直流電圧を昇圧してコンデンサＣ２に供給する。この場合、ＮＰＮトランジスタＱ１は、信号ＰＷＵによってオフされている。また、昇圧コンバータ１２は、制御装置３０から信号ＰＷＤを受けると、コンデンサＣ２を介してインバータ１４から供給された直流電圧を降圧して直流電源Ｂ１を充電する。昇圧コンバータ１２は、たとえば、コンデンサＣ１から供給された２８０Ｖ程度の直流電圧を５００Ｖ程度に昇圧してコンデンサＣ２に供給する。
【００５２】
コンデンサＣ２は、昇圧コンバータ１２からの直流電圧を平滑化し、その平滑化した直流電圧をインバータ１４へ供給する。電圧センサー１３は、コンデンサＣ２の両端の電圧、すなわち、インバータ１４への入力電圧ＩＶＶを検出し、その検出した入力電圧ＩＶＶを制御装置３０へ出力する。
【００５３】
インバータ１４は、コンデンサＣ２から直流電圧が供給されると制御装置３０からの信号ＰＷＭＩに基づいて直流電圧を交流電圧に変換してモータＭ１を駆動する。これにより、モータＭ１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。また、インバータ１４は、電源システム１００が搭載されたハイブリッド自動車または電気自動車の回生制動時、モータＭ１が発電した交流電圧を制御装置３０からの信号ＰＷＭＣに基づいて直流電圧に変換し、その変換した直流電圧をコンデンサＣ２を介して昇圧コンバータ１２へ供給する。なお、ここで言う回生制動とは、ハイブリッド自動車または電気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の回生発電を伴う制動や、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両を減速（または加速の中止）させることを含む。
【００５４】
電流センサー２４は、モータＭ１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３０へ出力する。
【００５５】
電圧センサー２７は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５への入力電圧Ｖ２を検出して制御装置３０へ出力する。温度センサー２９は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５における素子温度ＴＣを検出し、その検出した素子温度ＴＣを制御装置３０へ出力する。ＤＣ／ＤＣコンバータ２５は、直流電源Ｂ１から供給された直流電圧を制御装置３０からの信号ＭＤＲＳによって降圧してコンデンサＣ３に供給する。この場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５は、たとえば、２８０Ｖ程度の入力電圧を１４〜１６Ｖの範囲の電圧に降圧してコンデンサＣ３に供給する。
【００５６】
コンデンサＣ３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５からの直流電圧を平滑化して負荷２６および直流電源Ｂ２に供給する。これにより直流電源Ｂ２は充電され、負荷２６は駆動される。電圧センサー２８は、直流電源Ｂ２の出力電圧Ｖ３を検出して制御装置３０へ出力する。直流電源Ｂ２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５からコンデンサＣ３を介して負荷２６へ供給される電力が負荷２６の消費電力よりも少ないとき直流電圧を負荷２６に供給する。
【００５７】
制御装置３０は、外部に設けられたＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）から入力されたトルク指令値ＴＲおよびモータ回転数ＭＲＮ、電圧センサー１０からの電圧Ｖ１、電圧センサー１３からの入力電圧ＩＶＶ、および電流センサー２４からのモータ電流ＭＣＲＴに基づいて、後述する方法により昇圧コンバータ１２を駆動するための信号ＰＷＵとインバータ１４を駆動するための信号ＰＷＭＩとを生成し、その生成した信号ＰＷＵおよび信号ＰＷＭＩをそれぞれ昇圧コンバータ１２およびインバータ１４へ出力する。信号ＰＷＵは、昇圧コンバータ１２がコンデンサＣ１からの直流電圧を入力電圧ＩＶＶに変換する場合に昇圧コンバータ１２を駆動するための信号である。
【００５８】
また、制御装置３０は、ハイブリッド自動車または電気自動車が回生制動モードに入ったことを示す信号ＲＧＥを外部のＥＣＵから受けると、モータＭ１で発電された交流電圧を直流電圧に変換するための信号ＰＷＭＣを生成してインバータ１４へ出力する。この場合、インバータ１４のＮＰＮトランジスタＱ４，Ｑ６，Ｑ８は信号ＰＷＭＣによってスイッチング制御される。すなわち、モータＭ１のＵ相で発電されるときＮＰＮトランジスタＱ６，Ｑ８がオンされ、Ｖ相で発電されるときＮＰＮトランジスタＱ４，Ｑ８がオンされ、Ｗ相で発電されるときＮＰＮトランジスタＱ４，Ｑ６がオンされる。これにより、インバータ１４は、モータＭ１で発電され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。
【００５９】
さらに、制御装置３０は、電圧センサー２７からの入力電圧Ｖ２、電圧センサー２８からの出力電圧Ｖ３および温度センサー２９からの素子温度ＴＣに基づいて、後述する方法によってＤＣ／ＤＣコンバータ２５を制御するための信号ＭＤＲＳを生成し、その生成した信号ＭＤＲＳをＤＣ／ＤＣコンバータ２５へ出力する。
【００６０】
さらに、制御装置３０は、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２をオンするための信号ＳＥを生成してシステムリレーＳＲ１，ＳＲ２へ出力する。
【００６１】
図２は、制御装置３０の機能ブロック図である。図２を参照して、制御装置３０は、モータトルク制御手段３０１と、電圧変換制御手段３０２と、コンバータ制御手段３０３とを含む。モータトルク制御手段３０１は、トルク指令値ＴＲ、直流電源Ｂ１の出力電圧Ｖ１、モータ電流ＭＣＲＴ、モータ回転数ＭＲＮおよびインバータ１４への入力電圧ＩＶＶに基づいて、モータＭ１の駆動時、後述する方法により昇圧コンバータ１２のＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２をオン／オフするための信号ＰＷＵと、インバータ１４のＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８をオン／オフするための信号ＰＷＭＩとを生成し、その生成した信号ＰＷＵおよび信号ＰＷＭＩをそれぞれ昇圧コンバータ１２およびインバータ１４へ出力する。
【００６２】
電圧変換制御手段３０２は、回生制動時、ハイブリッド自動車または電気自動車が回生制動モードに入ったことを示す信号ＲＧＥを外部のＥＣＵから受けると、インバータ１４から供給された直流電圧を降圧するための信号ＰＷＤを生成して昇圧コンバータ１２へ出力する。このように、昇圧コンバータ１２は、直流電圧を降圧するための信号ＰＷＤにより電圧を降下させることもできるので、双方向コンバータの機能を有するものである。さらに、電圧変換制御手段３０２は、回生制動時、信号ＲＧＥを外部のＥＣＵから受けると、モータＭ１が発電した交流電圧を直流電圧に変換するための信号ＰＷＭＣを生成してインバータ１４へ出力する。
【００６３】
コンバータ制御手段３０３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５への入力電圧Ｖ２、直流電源Ｂ２の出力電圧Ｖ３およびＤＣ／ＤＣコンバータ２５の素子温度ＴＣに基づいて、後述する方法によって信号ＭＤＲＳを生成してＤＣ／ＤＣコンバータ２５へ出力する。
【００６４】
図３は、モータトルク制御手段３０１の機能ブロック図である。図３を参照して、モータトルク制御手段３０１は、モータ制御用相電圧演算部４０と、インバータ用ＰＷＭ信号変換部４２と、インバータ入力電圧指令演算部５０と、コンバータ用デューティー比演算部５２と、コンバータ用ＰＷＭ信号変換部５４とを含む。
【００６５】
モータ制御用相電圧演算部４０は、インバータ１４への入力電圧ＩＶＶを電圧センサー１３から受け、モータＭ１の各相に流れるモータ電流ＭＣＲＴを電流センサー２４から受け、トルク指令値ＴＲを外部ＥＣＵから受ける。そして、モータ制御用相電圧演算部４０は、これらの入力される信号に基づいて、モータＭ１の各相のコイルに印加する電圧を計算し、その計算した結果をインバータ用ＰＷＭ信号変換部４２へ出力する。インバータ用ＰＷＭ信号変換部４２は、モータ制御用相電圧演算部４０から受けた計算結果に基づいて、実際にインバータ１４の各ＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８をオン／オフする信号ＰＷＭＩを生成し、その生成した信号ＰＷＭＩをインバータ１４の各ＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８へ出力する。
【００６６】
これにより、各ＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８は、スイッチング制御され、モータＭ１が指令されたトルクを出すようにモータＭ１の各相に流す電流を制御する。このようにして、モータ駆動電流が制御され、トルク指令値ＴＲに応じたモータトルクが出力される。
【００６７】
一方、インバータ入力電圧指令演算部５０は、トルク指令値ＴＲおよびモータ回転数ＭＲＮに基づいてインバータ入力電圧の最適値（目標値）を演算し、その演算した最適値をコンバータ用デューティー比演算部５２へ出力する。
【００６８】
コンバータ用デューティー比演算部５２は、電圧センサー１０からの出力電圧Ｖ１（バッテリ電圧Ｖ１）に基づいて、電圧センサー１３からの入力電圧ＩＶＶを、インバータ入力電圧指令演算部５０から出力される最適値に設定するためのデューティー比を演算する。コンバータ用ＰＷＭ信号変換部５４は、コンバータ用デューティー比演算部５２からのデューティー比に基づいて昇圧コンバータ１２のＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２をオン／オフするための信号ＰＷＵを生成する。そして、コンバータ用ＰＷＭ信号変換部５４は、生成した信号ＰＷＵを昇圧コンバータ１２のＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２へ出力する。そして、昇圧コンバータ１２のＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２は、信号ＰＷＵに基づいてオン／オフされる。これによって、昇圧コンバータ１２は、入力電圧ＩＶＶが最適値になるように直流電圧を変換する。
【００６９】
なお、昇圧コンバータ１２の下側のＮＰＮトランジスタＱ２のオンデューティーを大きくすることによりリアクトルＬ１における電力蓄積が大きくなるため、より高電圧の出力を得ることができる。一方、上側のＮＰＮトランジスタＱ１のオンデューティーを大きくすることにより電源ラインの電圧が下がる。そこで、ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２のデューティー比を制御することで、電源ラインの電圧を直流電源Ｂ１の出力電圧以上の任意の電圧に制御可能である。
【００７０】
図４を参照して、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５は、ＭＯＳトランジスタ２５１〜２５４と、トランス２５５，２５６と、ダイオード２５７，２５８と、コイル２５９と、コンデンサ２６０とを含む。
【００７１】
ＭＯＳトランジスタ２５１，２５２は、電源ライン３１とアースライン３２との間に直列に接続される。また、ＭＯＳトランジスタ２５３，２５４は、電源ライン３１とアースライン３２との間に直列に接続される。ＭＯＳトランジスタ２５１，２５２は、電源ライン３１とアースライン３２との間にＭＯＳトランジスタ２５３，２５４と並列に接続される。
【００７２】
トランス２５５は、その一方端がＭＯＳトランジスタ２５１とＭＯＳトランジスタ２５２との間のノードＮ１に接続され、他方端がＭＯＳトランジスタ２５３とＭＯＳトランジスタ２５４との間のノードＮ２に接続される。
【００７３】
トランス２５６は、トランス２５５に対向して設けられる。ダイオード２５７は、トランス２５６からコイル２５９へ出力電流Ｉｏを流すようにトランス２５６とコイル２５９との間に接続される。
【００７４】
ダイオード２５８は、ダイオード２５７とコイル２５９との間のノードＮ３からトランス２５６の低圧側への電流を阻止するようにトランス２５６とノードＮ３との間に接続される。コイル２５９は、ダイオード２５７と負荷２６との間に接続される。
【００７５】
コンデンサ２６０は、コイル２５９の出力側と接地ノード２６１との間に接続され、コイル２５９からの出力電圧を平滑化して負荷２６に供給する。
【００７６】
ＭＯＳトランジスタ２５１，２５４がオンされ、ＭＯＳトランジスタ２５２，２５３がオフされると、電源ライン３１、ＭＯＳトランジスタ２５１、ノードＮ１、トランス２５５、ノードＮ２、ＭＯＳトランジスタ２５４およびアースライン３２の経路で入力電流Ｉｉｎが流れる。そして、トランス２５５，２５６は、巻線比に応じて入力電圧Ｖｉｎを降圧して出力電圧Ｖｏを出力する。
【００７７】
ＤＣ／ＤＣコンバータ２５の二次側では、トランス２５６、ダイオード２５７、コイル２５９、負荷２６、および接地ノード２６１の経路、またはトランス２５６、ダイオード２５７、コイル２５９、直流電源Ｂ２、および接地ノード２６１の経路で出力電流Ｉｏが流れる。
【００７８】
ＭＯＳトランジスタ２５１，２５４がオン／オフされる割合、つまり、デューティー比に応じて、入力電流Ｉｉｎが変化し、トランス２５５に印加される電圧が変化する。すなわち、ＭＯＳトランジスタ２５１，２５４のデューティー比が大きくなると、入力電流Ｉｉｎが増加し、トランス２５５に印加される電圧が増加する。また、ＭＯＳトランジスタ２５１，２５４のデューティー比が小さくなると、入力電流Ｉｉｎが減少し、トランス２５５に印加される電圧が減少する。
【００７９】
そして、トランス２５５，２５６は、トランス２５５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２５の二次側の出力電圧Ｖｏは、トランス２５５に印加される電圧に応じて変化する。
【００８０】
コンバータ制御手段３０３は、判定回路３０３１と、メモリ３０３２と、ＭＯＳＦＥＴ駆動制御回路３０３３とを含む。
【００８１】
判定回路３０３１は、電圧センサー２７が検出したＤＣ／ＤＣコンバータ２５への入力電圧Ｖ２と、温度センサー２９が検出したＤＣ／ＤＣコンバータ２５における素子温度ＴＣとを受ける。そして、判定回路３０３１は、入力電圧Ｖ２および素子温度ＴＣに基づいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５におけるモードＭＤＥが出力制限モード、通常出力モードおよび高出力モードのいずれであるのかを判定し、その判定結果をＭＯＳＦＥＴ駆動制御回路３０３３へ出力する。この場合、判定回路３０３１は、モードＭＤＥが出力制限モードであるとき判定結果ＭＤＥ１をＭＯＳＦＥＴ駆動制御回路３０３３へ出力し、モードＭＤＥが通常出力モードであるとき判定結果ＭＤＥ２をＭＯＳＦＥＴ駆動制御回路３０３３へ出力し、モードＭＤＥが高出力モードであるとき判定結果ＭＤＥ３をＭＯＳＦＥＴ駆動制御回路３０３３へ出力する。
【００８２】
図５、図６および図７を参照して、通常出力モード、出力制限モードおよび高出力モードについて説明する。図５は、通常出力モードを説明するための図であり、図６は、出力制限モードを説明するための図であり、図７は、高出力モードを説明するための図である。なお、図５、図６および図７においては、メイン電源である直流電源Ｂ１に接続された、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５、負荷２６および直流電源Ｂ２からなる補機系を簡略化して示す。
【００８３】
図５を参照して、通常出力モードにおいては、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５は、直流電源Ｂ１から出力された約２８０Ｖの直流電圧を約１４Ｖの直流電圧に降圧して負荷２６および直流電源Ｂ２に供給する。そして、通常出力モードにおいては、直流電源Ｂ２における電力の低下は小さいので、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５から負荷２６に流れる電流Ｉ１は大電流であり、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５から直流電源Ｂ２に流れる電流Ｉ２は小電流である。このように、通常出力モードにおいては、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５は、電力を供給して負荷２６を駆動しながら直流電源Ｂ２を充電する。
【００８４】
図６を参照して、出力制限モードにおいては、直流電源Ｂ１からＤＣ／ＤＣコンバータ２５へ供給される直流電圧は低下するため、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５は、負荷２６で消費される電力を十分に供給できず、直流電源Ｂ２が負荷２６を駆動するための直流電圧を殆ど供給する。したがって、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５から負荷２６に供給される直流電流Ｉ１は小電流であり、直流電源Ｂ２から負荷２６に供給される直流電流Ｉ３は大電流である。このように、出力制限モードにおいては、直流電源Ｂ２が負荷２６で消費される直流電力の殆どを供給する。
【００８５】
図７を参照して、高出力モードにおいては、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５は、直流電源Ｂ１から出力された約２８０Ｖの直流電圧を１５〜１６Ｖの範囲の直流電圧に降圧し、その降圧した直流電圧を負荷２６および直流電源Ｂ２に供給する。この場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５は、通常出力モードにおける出力電圧（約１４Ｖ）よりも高い出力電圧（１５〜１６Ｖ）を出力するので、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５から負荷２６に流れる直流電流Ｉ１およびＤＣ／ＤＣコンバータ２５から直流電源Ｂ２に流れる直流電流Ｉ２は大電流である。このように、高出力モードにおいては、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５は、大電流を供給して負荷２６を駆動するとともに直流電源Ｂ２を充電する。
【００８６】
再び、図４を参照して、ＭＯＳＦＥＴ駆動制御回路３０３３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５におけるモードＭＤＥが出力制限モードであることを示す判定結果ＭＤＥ１を判定回路３０３１から受けると、ＭＯＳトランジスタ２５２，２５４をオフし、オンデューティーが最小になるようにＭＯＳトランジスタ２５１，２５４を駆動する。そして、ＭＯＳＦＥＴ駆動制御回路３０３３は、出力制限モードにおいてＭＯＳトランジスタ２５１〜２５４を駆動したとき、メモリ３０３２にアクセスし、メモリ３０３２に記憶されたカウント値を“１”だけ増加する。
【００８７】
また、ＭＯＳＦＥＴ駆動制御回路３０３３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５におけるモードＭＤＥが通常出力モードであることを示す判定結果ＭＤＥ２を判定回路３０３１から受けると、出力電圧Ｖｏが約１４ＶになるようにＭＯＳトランジスタ２５１〜２５４を駆動する。
【００８８】
さらに、ＭＯＳＦＥＴ駆動制御回路３０３３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５におけるモードＭＤＥが高出力モードであることを示す判定結果ＭＤＥ３を判定回路３０３１から受けると、出力電圧Ｖｏが約１５〜１６ＶになるようにＭＯＳトランジスタ２５１〜２５４を駆動する。そして、ＭＯＳＦＥＴ駆動制御回路３０３３は、メモリ３０３２にアクセスし、メモリ３０３２に記憶されたカウント値を“１”だけ減少する。
【００８９】
好ましくは、ＭＯＳＦＥＴ駆動制御回路３０３３は、判定結果ＭＤＥ３を判定回路３０３１から受けると、電圧センサー２８から受けた直流電源Ｂ２の出力電圧Ｖ３に基づいて、直流電源Ｂ２を十分に充電するために必要な充電電力と、負荷２６の消費電力とを演算し、充電電力と消費電力との和以上の電力を出力するようにＭＯＳトランジスタ２５１〜２５４を駆動する。つまり、ＭＯＳＦＥＴ駆動制御回路３０３３は、直流電源Ｂ２の充電電力と負荷２６の消費電力との和以上の電力を負荷２６および直流電源Ｂ２に供給するために必要な出力電圧を出力するようにＭＯＳトランジスタ２５１〜２５４を駆動する。これにより、負荷２６を正常に駆動するとともに直流電源Ｂ２を十分に充電するための電力を負荷２６および直流電源Ｂ２に供給できる。
【００９０】
なお、必要な充電電力の演算は、次のように行なう。電圧センサー２８からの出力電圧Ｖ３は、直流電源Ｂ２の開放端電圧（ＯＣＶ：Ｏｐｅｎ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｖｏｌｔａｇｅ）であり、開放端電圧ＯＣＶは、充電容量（ＳＯＣ：Ｓｃａｌｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）と一定の関係を有するので、直流電源Ｂ２の現在の開放端電圧ＯＣＶを検出すれば、その検出した開放端電圧ＯＣＶから直流電源Ｂ２の現在の充電容量ＳＯＣを検出できる。そして、直流電源Ｂ２の満充電容量は予め解かっているので、満充電容量から現在の充電容量を減算すれば、直流電源Ｂ２を満充電するために必要な充電容量を検出できる。したがって、ＭＯＳＦＥＴ駆動制御回路３０３３は、開放端電圧ＯＣＶと充電容量ＳＯＣとの関係および直流電源Ｂ２の満充電容量を保持しており、電圧センサー２８から受けた出力電圧Ｖ３に基づいて直流電源Ｂ２の現在の充電容量を開放端電圧ＯＣＶと充電容量ＳＯＣとの関係を参照して検出する。そして、ＭＯＳＦＥＴ駆動制御回路３０３３は、満充電容量から現在の充電容量を減算して直流電源Ｂ２を満充電するために必要な充電容量を検出する。
【００９１】
また、負荷２６における消費電力は予め解っているので、ＭＯＳＦＥＴ駆動制御回路３０３３は、負荷２６における消費電力を保持している。
【００９２】
図８を参照して、直流電源Ｂ１、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５、負荷２６および直流電源Ｂ２から成る電源システムにおける動作について説明する。一連の動作が開始されると、コンバータ制御手段３０３の判定回路３０３１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５への入力電圧Ｖ２を電圧センサー２７から受け、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５における素子温度ＴＣを温度センサー２９から受ける。そして、判定回路３０３１は、入力電圧Ｖ２が基準値以下であるか否かを判定する（ステップＳ１）。より具体的には、判定回路３０３１は、入力電圧Ｖ２が基準値である２００Ｖ以下であるか否かを判定する。
【００９３】
判定回路３０３１は、入力電圧Ｖ２が基準値以下ではないと判定したとき、素子温度ＴＣが出力制限温度ＴＲＡよりも高いか否かを判定する（ステップＳ２）。そして、素子温度ＴＣが出力制限温度ＴＲＡよりも高くないと判定されたとき、ステップＳ５へ移行する。
【００９４】
一方、ステップＳ１において、入力電圧Ｖ２が基準値以下であるとき、または素子温度ＴＣが出力制限温度ＴＲＡよりも高いとき、判定回路３０３１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５におけるモードＭＤＥが出力制限モードにあると判定して判定結果ＭＤＥ１をＭＯＳＦＥＴ駆動制御回路３０３３へ出力する。
【００９５】
ＭＯＳＦＥＴ駆動制御回路３０３３は、判定結果ＭＤＥ１を判定回路３０３１から受けると、ＭＯＳトランジスタ２５２，２５３をオフし、オンデューティーが最小になるようにＭＯＳトランジスタ２５１，２５４を駆動する。したがって、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５は負荷２６に小電流を供給し、直流電源Ｂ２が大電流を供給して負荷２６を駆動する。すなわち、出力制限が行なわれる（ステップＳ３）。そして、ＭＯＳＦＥＴ駆動制御回路３０３３は、メモリ３０３２へアクセスし、メモリ３０３２に記憶されたカウント値を“１”だけ増加する（ステップＳ４）。その後、ステップＳ１へ戻る。
【００９６】
ステップＳ２において、素子温度ＴＣが出力制限温度ＴＲＡ以下であると判定されると、判定回路３０３１は、素子温度ＴＣが出力復帰温度ＴＲＢよりも高いか否かを判定する（ステップＳ５）。ステップＳ５において、素子温度ＴＣが出力復帰温度ＴＲＢよりも高くないと判定されたとき、判定回路３０３１は、素子温度ＴＣが高出力可能温度ＴＨＣよりも高いか否かを判定する（ステップＳ６）。ステップＳ６において、素子温度ＴＣが高出力可能温度ＴＨＣよりも高くないと判定されたとき、判定回路３０３１は、メモリ３０３２へアクセスし、メモリ３０３２に記憶されたカウント値を読出してカウント値が”１”以上であるか否かを判定する（ステップＳ７）。
【００９７】
ステップＳ５において素子温度ＴＣが出力復帰温度ＴＲＢよりも高いと判定されたとき、またはステップＳ６において素子温度ＴＣが高出力可能温度ＴＨＣよりも高いと判定されたとき、またはステップＳ７においてカウント値が”１”以上でないと判定されたとき、判定回路３０３１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５におけるモードＭＤＥを通常出力モードと判定し、判定結果ＭＤＥ２をＭＯＳＦＥＴ駆動制御回路３０３３へ出力する。そして、ＭＯＳＦＥＴ駆動制御回路３０３３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５の出力電圧が約１４ＶになるようにＭＯＳトランジスタ２５１〜２５４を駆動する。すなわち、通常出力が行なわれる（ステップＳ８）。その後、ステップＳ１に戻る。
【００９８】
なお、ステップＳ５において、素子温度ＴＣが出力復帰温度ＴＲＢよりも高いと判定されたとき、素子温度ＴＣは、出力復帰温度ＴＲＢ＜ＴＣ≦出力制限温度ＴＲＡの範囲にあるので、判定回路３０３１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５を通常出力モードで駆動可能と判定し、通常出力モードでＤＣ／ＤＣコンバータ２５を駆動することとしたものである。また、ステップＳ６において、素子温度ＴＣが高出力可能温度ＴＨＣよりも高いと判定されたとき、素子温度ＴＣは、高出力可能温度ＴＨＣ＜ＴＣ≦出力復帰温度ＴＲＢの範囲にあるので、判定回路３０３１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５を高出力モードで駆動するのは困難であると判定し、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５を通常出力モードで駆動することとしたものである。さらに、ステップＳ７において、カウント値が”１”以上でないと判定されたとき、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５は出力制限モードで駆動されていないので（ステップＳ３，Ｓ４参照）、直流電源Ｂ２の充電容量が減少していない。したがって、判定回路３０３１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５を高出力モードで駆動して直流電源Ｂ２を充電する必要がないと判定し、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５を通常出力モードで駆動することとしたものである。
【００９９】
一方、ステップＳ７において、カウント値が”１”以上であると判定されたとき、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５は出力制限モードで既に駆動されているので（ステップＳ３，Ｓ４参照）、直流電源Ｂ２の充電容量が消費されている。したがって、判定回路３０３１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５を高出力モードで駆動して負荷２６および直流電源Ｂ２に大電流を供給する必要があると判定し、判定結果ＭＤＥ３をＭＯＳＦＥＴ駆動制御回路３０３３へ出力する。
【０１００】
そうすると、ＭＯＳＦＥＴ駆動制御回路３０３３は、判定結果ＭＤＥ３に応じて、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５からの出力電圧が１５〜１６Ｖの範囲になるようにＭＯＳトランジスタ２５１〜２５４を駆動する。すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５は、高出力モードで駆動される（ステップＳ９）。そして、ＭＯＳＦＥＴ駆動制御回路３０３３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５を高出力モードで駆動すると、メモリ３０３２へアクセスし、メモリ３０３２に記憶されたカウント値を”１”だけ減少する（ステップＳ１０）。その後、ステップＳ１に戻る。
【０１０１】
ステップＳ１０において、カウント値を”１”だけ減少することにしたのは、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５を高出力モードで駆動すれば、出力制限モードにおいて減少した直流電源Ｂ２の充電容量が補われるからである。
【０１０２】
また、この発明においては、図９に示すフローチャートに従って、直流電源Ｂ１、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５、負荷２６および直流電源Ｂ２から成る電源システムにおける動作が行なわれてもよい。
【０１０３】
図９に示すフローチャートは、図８に示すフローチャートのステップＳ７とステップＳ９との間にステップＳ１１を挿入したものであり、その他は図８に示すフローチャートと同じである。図９を参照して、ステップＳ７においてカウント値が”１”以上であると判定されたとき、判定回路３０３１は、カウント値が”１”以上であると判定してから、すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５を高出力モードで駆動すべきと判定してから一定期間が経過したか否かを判定し、一定期間が経過していると判定すると、判定結果ＭＤＥ３をＭＯＳＦＥＴ駆動制御回路３０３３へ出力する（ステップＳ１１）。そして、ステップＳ９で移行し、上述したようにＤＣ／ＤＣコンバータ２５が高出力モードで駆動される。
【０１０４】
ステップＳ１１において、一定期間の経過を判定することにしたのは、ステップＳ６において素子温度ＴＣが高出力可能温度ＴＨＣ以下であると判定されても、素子温度ＴＣが高出力可能温度ＴＨＣよりもどの程度低いかが明らかではなく、素子温度ＴＣが高出力可能温度ＴＨＣよりも十分に低下してからＤＣ／ＤＣコンバータ２５を高出力モードで駆動した方がよいので、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５を高出力モードで駆動すべきと判定してから一定期間が経過した後、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５を高出力モードで駆動することとしたものである。
【０１０５】
なお、図８および図９のステップＳ２で素子温度ＴＣが出力制限温度ＴＲＡよりも高いと判定することは、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５の出力電流が低電流モードにあることを判定することに相当し、ステップＳ５において、素子温度ＴＣが出力復帰温度ＴＲＢよりも高いと判定することは、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５の出力電流が低電流モードから回復したモードに移行したことを検出することに相当する。
【０１０６】
図１０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５における出力電圧および素子温度の時間経過を示す。図１０を参照して、素子温度ＴＣが出力制限温度ＴＲＡよりも高いＡ点においては、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５は出力制限モードで駆動されるので（ステップＳ２〜Ｓ４参照）、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５の出力電圧は大きく低下し、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５における素子温度ＴＣも低下する。そして、素子温度ＴＣが出力復帰温度ＴＲＢよりも高いＢ点においては、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５は通常出力モードで駆動されるので（ステップＳ５，Ｓ８参照）、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５の出力電圧は約１４程度に上昇し、素子温度ＴＣは、ほぼ、出力復帰温度ＴＲＢに保持される。したがって、点Ａから点Ｂまでの期間が出力制限期間であり、素子温度ＴＣが点Ｂに達した時点でメモリ３０３２に記憶されたカウント値が”１”だけ増加される。
【０１０７】
そして、点Ｂの後、一定期間が経過し（図９のステップＳ１１参照）、素子温度ＴＣが高出力可能温度ＴＨＣよりも低い点Ｃに達すると、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５は高出力モードで駆動されるので（ステップＳ９参照）、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５は、通常出力モードにおける出力電圧（約１４Ｖ）よりも高い１５〜１６Ｖの出力電圧を出力し、素子温度ＴＣは上昇する。したがって、点Ｃから点Ｄまでの期間が高出力期間であり、点Ｄの時点でメモリ３０３２に記憶されたカウント値が”１”だけ減少され、カウント値が”０”になる。
【０１０８】
なお、高出力期間は、出力制限期間に比例する期間、または出力制限期間と同じ期間に設定される。これは、高出力モードは、出力制限モードにおいて直流電源Ｂ２が負荷２６に直流電圧を供給することによって減少した充電容量を補うモードであるからである。
【０１０９】
図１１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５における入力電圧および出力電圧の時間経過を示す。図１１を参照して、タイミングｔ１までは通常出力モードであるため、入力電圧および出力電圧は、通常の値を保持する。そして、タイミングｔ１で入力電圧が低下し、出力制限モードに入ると出力電圧も低下する。出力制限期間は、タイミングｔ２まで継続され、タイミングｔ２で入力電圧が通常の値に復帰して通常出力モードになると、出力電圧も通常の値になる。その後、タイミングｔ３で高出力モードに入ると出力電圧は通常の値（約１４Ｖ）よりも高い１５〜１６Ｖになる。そして、タイミングｔ４でメモリ３０３２に記憶されたカウント値が”１”だけ減少され、カウント値が”０”になる。なお、入力電圧は、タイミングｔ２以降、通常の値に保持される。
【０１１０】
再び、図１を参照して、電源システム１００における動作について説明する。制御装置３０は、外部のＥＣＵからトルク指令値ＴＲが入力されると、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２をオンするための信号ＳＥを生成してシステムリレーＳＲ１，ＳＲ２へ出力するとともに、モータＭ１がトルク指令値ＴＲを発生するように昇圧コンバータ１２およびインバータ１４を制御するための信号ＰＷＵおよび信号ＰＷＭＩを生成してそれぞれ昇圧コンバータ１２およびインバータ１４へ出力する。
【０１１１】
そして、直流電源Ｂ１は直流電圧を出力し、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２は直流電圧をコンデンサＣ１およびＤＣ／ＤＣコンバータ２５へ供給する。コンデンサＣ１は、供給された直流電圧を平滑化し、その平滑化した直流電圧を昇圧コンバータ１２へ供給する。
【０１１２】
そうすると、昇圧コンバータ１２のＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２は、制御装置３０からの信号ＰＷＵに応じてオン／オフされ、直流電圧を変換してコンデンサＣ２に供給する。電圧センサー１３は、コンデンサＣ２の両端の電圧であるインバータ１４への入力電圧ＩＶＶを検出し、その検出した入力電圧ＩＶＶを制御装置３０へ出力する。
【０１１３】
コンデンサＣ２は、昇圧コンバータ１２からの直流電圧を平滑化し、その平滑化した直流電圧をインバータ１４に供給する。インバータ１４は、制御装置３０からの信号ＰＷＭＩに基づいて、コンデンサＣ２から供給された直流電圧を交流電圧に変換してモータＭ１を駆動する。これにより、モータＭ１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。
【０１１４】
また、制御装置３０は、上述したように信号ＭＤＲＳを生成してＤＣ／ＤＣコンバータ２５へ出力する。ＤＣ／ＤＣコンバータ２５は、直流電源Ｂ１から供給された直流電圧を降圧してコンデンサＣ３に供給する。コンデンサＣ３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５からの出力電圧を平滑化し、その平滑化した直流電圧を負荷２６および直流電源Ｂ２に供給する。これにより、負荷２６が駆動され、通常出力モードおよび高出力モードにおいて直流電源Ｂ２が充電される。また、出力制限モードにおいては、直流電源Ｂ２は直流電流を供給して負荷２６を駆動する。
【０１１５】
電源システム１００が搭載されたハイブリッド自動車または電気自動車の回生制動時、制御装置３０は、回生制動モードに入ったことを示す信号ＲＧＥを外部ＥＣＵから受け、その受けた信号ＲＧＥに応じて、上述した方法によって信号ＰＷＭＣおよび信号ＰＷＤを生成し、その生成した信号ＰＷＭＣおよび信号ＰＷＤをそれぞれインバータ１４および昇圧コンバータ１２へ出力する。
【０１１６】
モータＭ１は、交流電圧を発電してインバータ１４へ供給する。インバータ１４は、制御装置３０からの信号ＰＷＭＣに応じて交流電圧を直流電圧に変換し、その変換した直流電圧をコンデンサＣ２を介して昇圧コンバータ１２へ供給する。そうすると、昇圧コンバータ１２は、制御装置３０からの信号ＰＷＤに応じて、インバータ１４から供給された直流電圧を降圧してコンデンサＣ１およびシステムリレーＳＲ１，ＳＲ２を介して直流電源Ｂ１を充電する。
【０１１７】
上記においては、ＤＣ／ＤＣコンバータはトランス型のＤＣ／ＤＣコンバータ２５であるとして説明したが、この発明においては、ＤＣ／ＤＣコンバータは図１２に示すチョッパ型のＤＣ／ＤＣコンバータ２５Ａであってもよい。
【０１１８】
ＤＣ／ＤＣコンバータ２５Ａは、ＮＰＮトランジスタＱ１０，Ｑ１１と、ダイオードＤ１０，Ｄ１１と、リアクトルＬ２とを含む。
【０１１９】
リアクトルＬ２の一方端は負荷２６および直流電源Ｂ２の電源ラインに接続され、他方端はＮＰＮトランジスタＱ１０とＮＰＮトランジスタＱ１１との中間点、すなわち、ＮＰＮトランジスタＱ１０のエミッタとＮＰＮトランジスタＱ１１のコレクタとの間に接続される。ＮＰＮトランジスタＱ１０，Ｑ１１は、電源ライン３１とアースライン３２との間に直列に接続される。そして、ＮＰＮトランジスタＱ１０のコレクタは電源ライン３１に接続され、ＮＰＮトランジスタＱ１１のエミッタはアースライン３２に接続される。また、各ＮＰＮトランジスタＱ１０，Ｑ１１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Ｄ１０，Ｄ１１が配置されている。
【０１２０】
ＤＣ／ＤＣコンバータがチョッパ型のＤＣ／ＤＣコンバータ２５Ａであるとき、コンバータ制御手段３０３のＭＯＳＦＥＴ駆動制御回路３０３３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５ＡのＮＰＮトランジスタＱ１０，Ｑ１１をオン／オフするための信号ＴＤＲＳを生成してＮＰＮトランジスタＱ１０，Ｑ１１へ出力する。ＤＣ／ＤＣコンバータ２５Ａが直流電圧を降圧するとき、ＮＰＮトランジスタＱ１０がオンされ、ＮＰＮトランジスタＱ１１がオフされるので、信号ＴＤＲＳは、ＮＰＮトランジスタＱ１０を所定のデューティー比でオン／オフするための信号と、ＮＰＮトランジスタＱ１１をオフするための信号とから成る。そして、ＮＰＮトランジスタＱ１０を所定のデューティー比でオン／オフするための信号は、直流電圧を降圧する割合に応じて決定され、直流電圧を降圧する割合が大きいときＮＰＮトランジスタＱ１０のオン期間は短く設定され、直流電圧を降圧する割合が小さいときＮＰＮトランジスタＱ１０のオン期間が長く設定される。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５Ａを上述した各モードで駆動する場合、ＮＰＮトランジスタＱ１０，Ｑ１１が各モードに応じたデューティーでオン／オフされる。
【０１２１】
ＤＣ／ＤＣコンバータ２５Ａの各モードにおける制御は、上述した図８および図９に示すフローチャートに従って行なわれる。
【０１２２】
なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５，２５Ａにおける電圧変換の制御は、実際にはＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）によって行なわれ、ＣＰＵは、図８および図９に示すフローチャートの各ステップを備えるプログラムをＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）から読出し、その読出したプログラムを実行して図８および図９に示すフローチャートに従って、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５のＭＯＳトランジスタ２５１〜２５４またはＤＣ／ＤＣコンバータ２５ＡのＮＰＮトランジスタＱ１０，Ｑ１１のデューティー比を各モードに応じて可変し、直流電源Ｂ１から供給された直流電圧の出力電圧への降圧を制御する。したがって、ＲＯＭは、図８および図９に示すフローチャートの各ステップを備えるプログラムを記録したコンピュータ（ＣＰＵ）読取り可能な記録媒体に相当する。
【０１２３】
この発明の実施の形態によれば、電源システムは、メイン電源に接続された補機系の直流電源の充電容量が減少したとき、ＤＣ／ＤＣコンバータを高出力モードで駆動して補機系の負荷を駆動しながら直流電源を充電するために必要な出力電圧を出力するようにＤＣ／ＤＣコンバータを制御するコンバータ制御装置を備えるので、補機系の直流電源の直流電力が消費されても、直流電源を速やかに充電できる。
【０１２４】
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、上記した実施の形態の説明ではなくて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。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態による電源システムの概略ブロック図である。
【図２】 図１に示す制御装置の機能ブロック図である。
【図３】 図２に示すモータトルク制御手段の機能を説明するための機能ブロック図である。
【図４】 図１に示すＤＣ／ＤＣコンバータの回路図および図２に示すコンバータ制御手段の機能ブロック図である。
【図５】 図１に示すＤＣ／ＤＣコンバータの通常出力モードを説明するための図である。
【図６】 図１に示すＤＣ／ＤＣコンバータの出力制限モードを説明するための図である。
【図７】 図１に示すＤＣ／ＤＣコンバータの高出力モードを説明するための図である。
【図８】 図１に示すＤＣ／ＤＣコンバータの各モードにおける動作を説明するためのフローチャートである。
【図９】 図１に示すＤＣ／ＤＣコンバータの各モードにおける動作を説明するための他のフローチャートである。
【図１０】 出力電圧および素子温度の時間経過を示す図である。
【図１１】 入力電圧および出力電圧の時間経過を示す図である。
【図１２】 チョッパ型のＤＣ／ＤＣコンバータの回路図である。
【図１３】 ハイブリッド自動車または電気自動車に搭載される電源システムの従来の機能ブロック図である。
【符号の説明】
１０，１３，２７，２８，５０１，５０４ 電圧センサー、１２ 昇圧コンバータ、１４，５０６ インバータ、１５ Ｕ相アーム、１６ Ｖ相アーム、１７Ｗ相アーム、２４，５０７ 電流センサー、２５，２５Ａ，５０９ ＤＣ／ＤＣコンバータ、２６，５１１ 負荷、２９ 温度センサー、３０，５２０ 制御装置、３１ 電源ライン、３２ アースライン、４０ モータ制御用相電圧演算部、４２ インバータ用ＰＷＭ信号変換部、５０ インバータ入力電圧指令演算部、５２ コンバータ用デューティー比演算部、５４ コンバータ用ＰＷＭ信号変換部、１００，５００ 電源システム、２５１〜２５４ ＭＯＳトランジスタ、２５５，２５６ トランス、２５９ コイル、２６１ 接地ノード、３０１ モータトルク制御手段、３０２ 電圧変換制御手段、３０３ コンバータ制御手段、５０３ コンバータ、３０３１ 判定回路、３０３２ メモリ、３０３３ ＭＯＳＦＥＴ駆動制御回路、Ｂ１，Ｂ２ 直流電源、ＳＲ１，ＳＲ２ システムリレー、Ｃ１，Ｃ２，２６０，５０２，５０４，５１０ コンデンサ、Ｌ１，３１１ リアクトル、Ｑ１〜Ｑ１１，３１２，３１３ ＮＰＮトランジスタ、Ｄ１〜Ｄ１１，２５７，２５８ ダイオード、Ｍ１，５０８ モータ。
【発明の属する技術分野】
この発明は、第１の電源から出力される電圧を変換して第２の電源および電気負荷系に供給する電源システム、電源システムにおける電源制御方法、および電源システムにおける電源制御をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
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）が大きな注目を集めている。そして、ハイブリッド電気自動車は、一部、実用化されている。
【０００３】
いわゆるパラレルハイブリッド自動車と呼ばれるものは、従来のエンジンに加え、直流電源またはインバータによって駆動されるモータ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に変換し、その変換した交流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。また、シリーズハイブリッド自動車と呼ばれるものでは、エンジンによって駆動された発電機からの電力を利用してモータを駆動する。さらに、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ように構成したシステムについても検討されている。
【０００５】
また、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降圧し、その降圧した直流電圧をライト等の負荷に供給することが行なわれている。
【０００６】
すなわち、ハイブリッド自動車または電気自動車は図１３に示す電源システム５００を搭載している。図１３を参照して、電源システム５００は、直流電源Ｂ１，Ｂ２と、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２と、電圧センサー５０１，５０５と、コンデンサ５０２，５０４，５１０と、コンバータ５０３と、インバータ５０６と、電流センサー５０７と、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０９と、負荷５１１と、制御装置５２０とを含む。
【０００７】
直流電源Ｂ１は、直流電圧を出力する。電圧センサー５０１は、直流電源Ｂ１の直流電圧を検出して制御装置５２０へ出力する。システムリレーＳＲ１，ＳＲ２は、制御装置５２０によってオンされると、直流電源Ｂ１からの直流電圧をコンデンサ５０２およびＤＣ／ＤＣコンバータ５０９に供給する。コンデンサ５０２は、直流電源Ｂ１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平滑化し、その平滑化した直流電圧をコンバータ５０３へ供給する。
【０００８】
コンバータ５０３は、コンデンサ５０２から供給された直流電圧を制御装置５２０からの制御に従って昇圧し、その昇圧した直流電圧をコンデンサ５０４へ供給する。コンデンサ５０４は、コンバータ５０３から供給された直流電圧を平滑化してインバータ５０６へ供給する。電圧センサー５０５は、コンデンサ５０４の両側の電圧、すなわち、インバータ５０６への入力電圧を検出する。
【０００９】
インバータ５０６は、コンデンサ５０４から直流電圧が供給されると制御装置５２０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５０８を駆動する。これにより、モータ５０８は、トルク指令値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。
【００１０】
ＤＣ／ＤＣコンバータ５０９は、直流電源Ｂ１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５２０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コンデンサ５１０へ供給する。コンデンサ５１０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０９から供給された直流電圧を平滑化し、その平滑化した直流電圧を負荷５１１および直流電源Ｂ２に供給する。直流電源Ｂ２は、直流電圧を負荷５１１に供給する。そして、負荷５１１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０９および／または直流電源Ｂ２から供給された直流電圧により駆動される。
【００１１】
制御装置５２０は、電圧センサー５０１，５０５からの電圧、および電流センサー５０７からのモータ電流等に基づいて、コンバータ５０３およびインバータ５０６を制御するための制御信号を生成し、その生成した制御信号をコンバータ５０３およびインバータ５０６へ出力する。また、制御装置５２０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０９を制御するための制御信号を生成してＤＣ／ＤＣコンバータ５０９へ出力する。
【００１２】
モータ５０８および負荷５１１を駆動するとき、制御装置５２０は、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２をオンする。そして、直流電源Ｂ１は直流電圧を出力し、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２は、直流電源Ｂ１から出力された直流電圧をコンデンサ５０２およびＤＣ／ＤＣコンバータ５０９に供給する。また、電圧センサー５０１は、直流電源Ｂ１の直流電圧を検出して制御装置５２０へ出力し、電圧センサー５０５は、コンデンサ５０４の両端の電圧、すなわち、インバータ５０６への入力電圧を検出して制御装置５２０へ出力し、電流センサー５０７はモータ電流を検出して制御装置５２０へ出力する。
【００１３】
制御装置５２０は、直流電源Ｂ１から出力される直流電圧、インバータ５０６への入力電圧、およびモータ電流等に基づいて、コンバータ５０３およびインバータ５０６を駆動するための制御信号を生成し、その生成した制御信号をコンバータ５０３およびインバータ５０６へ出力する。
【００１４】
一方、コンデンサ５０２は、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２から供給された直流電圧を平滑化してコンバータ５０３へ供給する。コンバータ５０３は、コンデンサ５０２から供給された直流電圧を、制御装置５２０からの制御信号に応じて昇圧し、その昇圧した直流電圧をコンデンサ５０４へ供給する。コンデンサ５０４は、コンバータ５０３から供給された直流電圧を平滑化してインバータ５０６へ供給する。そして、インバータ５０６は、コンデンサ５０４から供給された直流電圧を、制御装置５２０からの制御信号に応じて交流電圧に変換し、その変換した交流電圧をモータ５０８へ供給してモータ５０８を駆動する。これにより、モータ５０８は、所定のトルクを発生する。
【００１５】
また、制御装置５２０は、直流電源Ｂ１からの直流電圧を降圧するようにＤＣ／ＤＣコンバータ５０９を制御し、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０９は、直流電源Ｂ１からの直流電圧を降圧してコンデンサ５１０に供給する。コンデンサ５１０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０９により降圧された直流電圧を平滑化して負荷５１１および直流電源Ｂ２に供給する。これにより、直流電源Ｂ２は充電され、負荷５１１は駆動される。そして、直流電源Ｂ２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０９から負荷５１１へ供給される電力が負荷５１１で消費される電力よりも少ないとき直流電圧を負荷５１１に供給する。
【００１６】
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電源システム５００は、直流電源Ｂ１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５０８を駆動するとともに、直流電源Ｂ１からの直流電圧を降圧して直流電源Ｂ２を充電するとともに負荷５１１を駆動する。
【００１７】
そして、車両用の駆動モータがメイン電源系に接続され、メイン電源からの電圧を降圧して補機系に供給するためのＤＣ／ＤＣコンバータシステムについては、特開平９−３７４５９号公報に開示されている。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
図１３に示す電源システム５００においては、車両用のモータ５０８を駆動するインバータ５０６のスイッチング素子の温度上昇を防止するため、モータ５０８が発生すべきトルクを制限するトルク制限が行なわれる場合がある。
【００１９】
このようなトルク制限が行なわれると、メイン電源である直流電源Ｂ１からＤＣ／ＤＣコンバータ５０９に供給される直流電圧が低下する。そうすると、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０９からコンデンサ５１０を介して補機系の負荷５１１に供給される電力は低下するが、このような場合でも、負荷５１１を正常に動作させなければならず、直流電源Ｂ２から負荷５１１へ電力を供給して負荷５１１を正常に動作させる。その結果、直流電源Ｂ２の電力が消費され、直流電源Ｂ２に蓄積された電力が減少する。
【００２０】
このような補機系の直流電源Ｂ２に蓄積された電力が減少した状態が長期に亘って継続すると、電源システムが破綻するという問題がある。
【００２１】
そこで、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、補機系の蓄電量の回復を従来の電源システムに比べて簡単な構成で早期に達成する電源システムを提供することである。
【００２２】
また、この発明の別の目的は、補機系の蓄電量の回復を従来の電源システムに比べて簡単な構成で早期に達成する電源システムにおける電源制御方法を提供することである。
【００２３】
さらに、この発明の別の目的は、補機系の蓄電量の回復を従来の電源システムに比べて簡単な構成で早期に達成する電源システムにおける電源制御をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体を提供することである。
【００２４】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
この発明によれば、電源システムは、第１の電源と、第１の電源から出力された電圧を変換する電圧変換器と、電圧変換器からの電圧が印加される第２の電源と、電圧変換器および／または第２の電源から電圧を受ける電気負荷系と、電圧変換器から出力される出力電流が通常動作時の電流値よりも低下した第１の状態から回復する第２の状態に移行したとき、電圧変換器から出力される出力電圧を少なくとも所定期間高くするように電圧変換器を制御する制御装置とを備える。
【００２５】
好ましくは、制御装置は、第２の状態を検出してから一定期間経過後に出力電圧を所定期間高くする制御を開始する。
【００２６】
より好ましくは、制御装置は、出力電圧を所定期間高くするとき、電気負荷系の消費電力と第２の電源の充電電力との和以上の出力電圧を出力するように電圧変換器を制御する。
【００２７】
さらに好ましくは、第１の状態は、第１の電源の出力電圧が低下した状態である。
【００２８】
さらに好ましくは、出力電圧を所定期間高くする制御を行なう必要がある状態を記憶する記憶手段をさらに備え、制御装置は、記憶手段に記憶された状態に応じ記出力電圧を所定期間高くする制御を行なう。
【００２９】
また、この発明によれば、電源制御方法は、第１の電源から出力された電圧を変換して電気負荷系および第２の電源に供給する電圧変換器を含む電源システムにおける電源制御方法であって、電圧変換器から出力される出力電圧が通常動作時の電流値よりも低下した第１の状態から回復する第２の状態に移行したことを検出する第１のステップと、電圧変換器から出力される出力電圧を少なくとも所定期間高くするように電圧変換器を制御する第２のステップとを含む。
【００３０】
好ましくは、第２のステップは、第２の状態の検出時から一定期間経過したことを検出する第１のサブステップと、一定期間の経過を検出したことに応じて出力電圧を所定期間高くする制御を行なう第２のサブステップとを含む。
【００３１】
好ましくは、第２のステップは、第２の状態の検出時から一定期間経過したことを検出する第１のサブステップと、一定期間の経過を検出したことに応じて、電気負荷系の消費電力と第２の電源の充電電力との和以上の出力電圧を出力するように電圧変換器を制御する第２のサブステップとを含む。
【００３２】
より好ましくは、第１のステップは、電圧変換器が第１の状態にあることを検出する第１のサブステップと、電圧変換器が第１の状態にあったことを示す情報を記憶手段に記憶する第２のサブステップと、電圧変換器が第２の状態に移行したことを検出する第３のサブステップとを含み、第２のステップは、電圧変換器が第１の状態にあったことを示す情報を記憶手段から読出す第４のサブステップと、その情報を読出したことに応じて出力電圧を所定期間高くする制御を行なう第５のサブステップとを含む。
【００３３】
さらに好ましくは、第２のステップは、第２の状態の検出時から一定期間経過したことを検出する第６のサブステップをさらに含み、第５のサブステップにおいて、電圧変換器が第１の状態にあったことを示す情報を読出したことおよび一定期間の経過を検出したことに応じて出力電圧を所定期間高くする制御が行なわれる。
【００３４】
さらに好ましくは、所定期間は、出力電圧が第１の状態にある期間に比例する期間または出力電圧が第１の状態にある期間と同じ期間である。
【００３５】
さらに、この発明によれば、第１の電源から出力された電圧を変換して電気負荷系および第２の電源に供給する電圧変換器を含む電源システムにおける電源制御をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体は、電圧変換器から出力される出力電圧が通常動作時の電流値よりも低下した第１の状態から回復する第２の状態に移行したことを検出する第１のステップと、電圧変換器から出力される出力電圧を少なくとも所定期間高くするように電圧変換器を制御する第２のステップとをコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体である。
【００３６】
好ましくは、第２のステップは、第２の状態の検出時から一定期間経過したことを検出する第１のサブステップと、一定期間の経過を検出したことに応じて出力電圧を所定期間高くする制御を行なう第２のサブステップとを含む。
【００３７】
好ましくは、第２のステップは、第２の状態の検出時から一定期間経過したことを検出する第１のサブステップと、一定期間の経過を検出したことに応じて、電気負荷系の消費電力と第２の電源の充電電力との和以上の出力電圧を出力するように電圧変換器を制御する第２のサブステップとを含む。
【００３８】
より好ましくは、第１のステップは、電圧変換器が第１の状態にあることを検出する第１のサブステップと、電圧変換器が第１の状態にあったことを示す情報を記憶手段に記憶する第２のサブステップと、電圧変換器が第２の状態に移行したことを検出する第３のサブステップとを含み、第２のステップは、電圧変換器が第１の状態にあったことを示す情報を記憶手段から読出す第４のサブステップと、電圧変換器が第１の状態にあったことを示す情報を読出したことに応じて出力電圧を所定期間高くする制御を行なう第５のサブステップとを含む。
【００３９】
さらに好ましくは、第２のステップは、第２の状態の検出時から一定期間経過したことを検出する第６のサブステップをさらに含み、第５のサブステップにおいて、電圧変換器が第１の状態にあったことを示す情報を読出したことおよび一定期間の経過を検出したことに応じて出力電圧を所定期間高くする制御が行なわれる。
【００４０】
さらに好ましくは、所定期間は、出力電圧が第１の状態にある期間に比例する期間または出力電圧が第１の状態にある期間と同じ期間である。
【００４１】
この発明においては、メイン電源である第１の電源に接続された、電圧変換器、電気負荷系および第２の電源から成る補機系において、第１の電源から電圧変換器へ供給される電圧が低下し、電圧変換器の出力電流が低電流値になった後、通常動作時の電流値に戻ると、第２の電源は電圧変換器からの通常よりも高い電圧によって充電される。したがって、補機系の充電量を従来に比べ簡単な構成でより早期に回復できる。
【００４２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００４３】
図１を参照して、この発明の実施の形態による電源システム１００は、直流電源Ｂ１，Ｂ２と、電圧センサー１０，１３，２７，２８と、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２と、コンデンサＣ１〜Ｃ３と、昇圧コンバータ１２と、インバータ１４と、電流センサー２４と、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５と、負荷２６と、温度センサー２９と、制御装置３０とを備える。
【００４４】
モータＭ１は、ハイブリッド自動車または電気自動車の駆動輪を駆動するためのトルクを発生するための駆動モータである。あるいは、このモータはエンジンにて駆動される発電機の機能を持つように、そして、エンジンに対して電動機として動作し、たとえば、エンジン始動を行ない得るようなものとしてもよい。この場合には、モータＭ１を単に始動あるいは発電機能のみを持つものとし、モータＭ１によって駆動力を得ないように設計してもよい。
【００４５】
また、負荷２６は、ハイブリッド自動車または電気自動車に搭載されるライトおよびエアコン用のインバータ等の車に搭載される各種補機類または電装品である。
【００４６】
昇圧コンバータ１２は、リアクトルＬ１と、ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２とを含む。リアクトルＬ１の一方端は直流電源Ｂ１の電源ラインに接続され、他方端はＮＰＮトランジスタＱ１とＮＰＮトランジスタＱ２との中間点、すなわち、ＮＰＮトランジスタＱ１のエミッタとＮＰＮトランジスタＱ２のコレクタとの間に接続される。ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２は、電源ラインとアースラインとの間に直列に接続される。そして、ＮＰＮトランジスタＱ１のコレクタは電源ラインに接続され、ＮＰＮトランジスタＱ２のエミッタはアースラインに接続される。また、各ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２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，Ｄ２が配置されている。
【００４７】
インバータ１４は、Ｕ相アーム１５と、Ｖ相アーム１６と、Ｗ相アーム１７とから成る。Ｕ相アーム１５、Ｖ相アーム１６、およびＷ相アーム１７は、電源ラインとアースラインとの間に並列に設けられる。
【００４８】
Ｕ相アーム１５は、直列接続されたＮＰＮトランジスタＱ３，Ｑ４から成り、Ｖ相アーム１６は、直列接続されたＮＰＮトランジスタＱ５，Ｑ６から成り、Ｗ相アーム１７は、直列接続されたＮＰＮトランジスタＱ７，Ｑ８から成る。また、各ＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８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Ｄ３〜Ｄ８がそれぞれ接続されている。
【００４９】
各相アームの中間点は、モータＭ１の各相コイルの各相端に接続されている。すなわち、モータＭ１は、３相の永久磁石モータであり、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３つのコイルの一端が中点に共通接続されて構成され、Ｕ相コイルの他端がＮＰＮトランジスタＱ３，Ｑ４の中間点に、Ｖ相コイルの他端がＮＰＮトランジスタＱ５，Ｑ６の中間点に、Ｗ相コイルの他端がＮＰＮトランジスタＱ７，Ｑ８の中間点にそれぞれ接続されている。
【００５０】
直流電源Ｂ１は、ニッケル水素またはリチウムイオン等の二次電池から成る。そして、直流電源Ｂ１は、たとえば、２８０Ｖ程度の直流電圧を出力する。電圧センサー１０は、直流電源Ｂ１から出力される電圧Ｖ１を検出し、その検出した電圧Ｖ１を制御装置３０へ出力する。システムリレーＳＲ１，ＳＲ２は、制御装置３０からの信号ＳＥによりオンされる。コンデンサＣ１は、直流電源Ｂ１から供給された直流電圧を平滑化し、その平滑化した直流電圧を昇圧コンバータ１２へ供給する。
【００５１】
昇圧コンバータ１２は、コンデンサＣ１から供給された直流電圧を昇圧してコンデンサＣ２へ供給する。より具体的には、昇圧コンバータ１２は、制御装置３０から信号ＰＷＵを受けると、信号ＰＷＵによってＮＰＮトランジスタＱ２がオンされた期間に応じて直流電圧を昇圧してコンデンサＣ２に供給する。この場合、ＮＰＮトランジスタＱ１は、信号ＰＷＵによってオフされている。また、昇圧コンバータ１２は、制御装置３０から信号ＰＷＤを受けると、コンデンサＣ２を介してインバータ１４から供給された直流電圧を降圧して直流電源Ｂ１を充電する。昇圧コンバータ１２は、たとえば、コンデンサＣ１から供給された２８０Ｖ程度の直流電圧を５００Ｖ程度に昇圧してコンデンサＣ２に供給する。
【００５２】
コンデンサＣ２は、昇圧コンバータ１２からの直流電圧を平滑化し、その平滑化した直流電圧をインバータ１４へ供給する。電圧センサー１３は、コンデンサＣ２の両端の電圧、すなわち、インバータ１４への入力電圧ＩＶＶを検出し、その検出した入力電圧ＩＶＶを制御装置３０へ出力する。
【００５３】
インバータ１４は、コンデンサＣ２から直流電圧が供給されると制御装置３０からの信号ＰＷＭＩに基づいて直流電圧を交流電圧に変換してモータＭ１を駆動する。これにより、モータＭ１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。また、インバータ１４は、電源システム１００が搭載されたハイブリッド自動車または電気自動車の回生制動時、モータＭ１が発電した交流電圧を制御装置３０からの信号ＰＷＭＣに基づいて直流電圧に変換し、その変換した直流電圧をコンデンサＣ２を介して昇圧コンバータ１２へ供給する。なお、ここで言う回生制動とは、ハイブリッド自動車または電気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の回生発電を伴う制動や、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両を減速（または加速の中止）させることを含む。
【００５４】
電流センサー２４は、モータＭ１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３０へ出力する。
【００５５】
電圧センサー２７は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５への入力電圧Ｖ２を検出して制御装置３０へ出力する。温度センサー２９は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５における素子温度ＴＣを検出し、その検出した素子温度ＴＣを制御装置３０へ出力する。ＤＣ／ＤＣコンバータ２５は、直流電源Ｂ１から供給された直流電圧を制御装置３０からの信号ＭＤＲＳによって降圧してコンデンサＣ３に供給する。この場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５は、たとえば、２８０Ｖ程度の入力電圧を１４〜１６Ｖの範囲の電圧に降圧してコンデンサＣ３に供給する。
【００５６】
コンデンサＣ３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５からの直流電圧を平滑化して負荷２６および直流電源Ｂ２に供給する。これにより直流電源Ｂ２は充電され、負荷２６は駆動される。電圧センサー２８は、直流電源Ｂ２の出力電圧Ｖ３を検出して制御装置３０へ出力する。直流電源Ｂ２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５からコンデンサＣ３を介して負荷２６へ供給される電力が負荷２６の消費電力よりも少ないとき直流電圧を負荷２６に供給する。
【００５７】
制御装置３０は、外部に設けられたＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）から入力されたトルク指令値ＴＲおよびモータ回転数ＭＲＮ、電圧センサー１０からの電圧Ｖ１、電圧センサー１３からの入力電圧ＩＶＶ、および電流センサー２４からのモータ電流ＭＣＲＴに基づいて、後述する方法により昇圧コンバータ１２を駆動するための信号ＰＷＵとインバータ１４を駆動するための信号ＰＷＭＩとを生成し、その生成した信号ＰＷＵおよび信号ＰＷＭＩをそれぞれ昇圧コンバータ１２およびインバータ１４へ出力する。信号ＰＷＵは、昇圧コンバータ１２がコンデンサＣ１からの直流電圧を入力電圧ＩＶＶに変換する場合に昇圧コンバータ１２を駆動するための信号である。
【００５８】
また、制御装置３０は、ハイブリッド自動車または電気自動車が回生制動モードに入ったことを示す信号ＲＧＥを外部のＥＣＵから受けると、モータＭ１で発電された交流電圧を直流電圧に変換するための信号ＰＷＭＣを生成してインバータ１４へ出力する。この場合、インバータ１４のＮＰＮトランジスタＱ４，Ｑ６，Ｑ８は信号ＰＷＭＣによってスイッチング制御される。すなわち、モータＭ１のＵ相で発電されるときＮＰＮトランジスタＱ６，Ｑ８がオンされ、Ｖ相で発電されるときＮＰＮトランジスタＱ４，Ｑ８がオンされ、Ｗ相で発電されるときＮＰＮトランジスタＱ４，Ｑ６がオンされる。これにより、インバータ１４は、モータＭ１で発電され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。
【００５９】
さらに、制御装置３０は、電圧センサー２７からの入力電圧Ｖ２、電圧センサー２８からの出力電圧Ｖ３および温度センサー２９からの素子温度ＴＣに基づいて、後述する方法によってＤＣ／ＤＣコンバータ２５を制御するための信号ＭＤＲＳを生成し、その生成した信号ＭＤＲＳをＤＣ／ＤＣコンバータ２５へ出力する。
【００６０】
さらに、制御装置３０は、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２をオンするための信号ＳＥを生成してシステムリレーＳＲ１，ＳＲ２へ出力する。
【００６１】
図２は、制御装置３０の機能ブロック図である。図２を参照して、制御装置３０は、モータトルク制御手段３０１と、電圧変換制御手段３０２と、コンバータ制御手段３０３とを含む。モータトルク制御手段３０１は、トルク指令値ＴＲ、直流電源Ｂ１の出力電圧Ｖ１、モータ電流ＭＣＲＴ、モータ回転数ＭＲＮおよびインバータ１４への入力電圧ＩＶＶに基づいて、モータＭ１の駆動時、後述する方法により昇圧コンバータ１２のＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２をオン／オフするための信号ＰＷＵと、インバータ１４のＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８をオン／オフするための信号ＰＷＭＩとを生成し、その生成した信号ＰＷＵおよび信号ＰＷＭＩをそれぞれ昇圧コンバータ１２およびインバータ１４へ出力する。
【００６２】
電圧変換制御手段３０２は、回生制動時、ハイブリッド自動車または電気自動車が回生制動モードに入ったことを示す信号ＲＧＥを外部のＥＣＵから受けると、インバータ１４から供給された直流電圧を降圧するための信号ＰＷＤを生成して昇圧コンバータ１２へ出力する。このように、昇圧コンバータ１２は、直流電圧を降圧するための信号ＰＷＤにより電圧を降下させることもできるので、双方向コンバータの機能を有するものである。さらに、電圧変換制御手段３０２は、回生制動時、信号ＲＧＥを外部のＥＣＵから受けると、モータＭ１が発電した交流電圧を直流電圧に変換するための信号ＰＷＭＣを生成してインバータ１４へ出力する。
【００６３】
コンバータ制御手段３０３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５への入力電圧Ｖ２、直流電源Ｂ２の出力電圧Ｖ３およびＤＣ／ＤＣコンバータ２５の素子温度ＴＣに基づいて、後述する方法によって信号ＭＤＲＳを生成してＤＣ／ＤＣコンバータ２５へ出力する。
【００６４】
図３は、モータトルク制御手段３０１の機能ブロック図である。図３を参照して、モータトルク制御手段３０１は、モータ制御用相電圧演算部４０と、インバータ用ＰＷＭ信号変換部４２と、インバータ入力電圧指令演算部５０と、コンバータ用デューティー比演算部５２と、コンバータ用ＰＷＭ信号変換部５４とを含む。
【００６５】
モータ制御用相電圧演算部４０は、インバータ１４への入力電圧ＩＶＶを電圧センサー１３から受け、モータＭ１の各相に流れるモータ電流ＭＣＲＴを電流センサー２４から受け、トルク指令値ＴＲを外部ＥＣＵから受ける。そして、モータ制御用相電圧演算部４０は、これらの入力される信号に基づいて、モータＭ１の各相のコイルに印加する電圧を計算し、その計算した結果をインバータ用ＰＷＭ信号変換部４２へ出力する。インバータ用ＰＷＭ信号変換部４２は、モータ制御用相電圧演算部４０から受けた計算結果に基づいて、実際にインバータ１４の各ＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８をオン／オフする信号ＰＷＭＩを生成し、その生成した信号ＰＷＭＩをインバータ１４の各ＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８へ出力する。
【００６６】
これにより、各ＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８は、スイッチング制御され、モータＭ１が指令されたトルクを出すようにモータＭ１の各相に流す電流を制御する。このようにして、モータ駆動電流が制御され、トルク指令値ＴＲに応じたモータトルクが出力される。
【００６７】
一方、インバータ入力電圧指令演算部５０は、トルク指令値ＴＲおよびモータ回転数ＭＲＮに基づいてインバータ入力電圧の最適値（目標値）を演算し、その演算した最適値をコンバータ用デューティー比演算部５２へ出力する。
【００６８】
コンバータ用デューティー比演算部５２は、電圧センサー１０からの出力電圧Ｖ１（バッテリ電圧Ｖ１）に基づいて、電圧センサー１３からの入力電圧ＩＶＶを、インバータ入力電圧指令演算部５０から出力される最適値に設定するためのデューティー比を演算する。コンバータ用ＰＷＭ信号変換部５４は、コンバータ用デューティー比演算部５２からのデューティー比に基づいて昇圧コンバータ１２のＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２をオン／オフするための信号ＰＷＵを生成する。そして、コンバータ用ＰＷＭ信号変換部５４は、生成した信号ＰＷＵを昇圧コンバータ１２のＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２へ出力する。そして、昇圧コンバータ１２のＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２は、信号ＰＷＵに基づいてオン／オフされる。これによって、昇圧コンバータ１２は、入力電圧ＩＶＶが最適値になるように直流電圧を変換する。
【００６９】
なお、昇圧コンバータ１２の下側のＮＰＮトランジスタＱ２のオンデューティーを大きくすることによりリアクトルＬ１における電力蓄積が大きくなるため、より高電圧の出力を得ることができる。一方、上側のＮＰＮトランジスタＱ１のオンデューティーを大きくすることにより電源ラインの電圧が下がる。そこで、ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２のデューティー比を制御することで、電源ラインの電圧を直流電源Ｂ１の出力電圧以上の任意の電圧に制御可能である。
【００７０】
図４を参照して、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５は、ＭＯＳトランジスタ２５１〜２５４と、トランス２５５，２５６と、ダイオード２５７，２５８と、コイル２５９と、コンデンサ２６０とを含む。
【００７１】
ＭＯＳトランジスタ２５１，２５２は、電源ライン３１とアースライン３２との間に直列に接続される。また、ＭＯＳトランジスタ２５３，２５４は、電源ライン３１とアースライン３２との間に直列に接続される。ＭＯＳトランジスタ２５１，２５２は、電源ライン３１とアースライン３２との間にＭＯＳトランジスタ２５３，２５４と並列に接続される。
【００７２】
トランス２５５は、その一方端がＭＯＳトランジスタ２５１とＭＯＳトランジスタ２５２との間のノードＮ１に接続され、他方端がＭＯＳトランジスタ２５３とＭＯＳトランジスタ２５４との間のノードＮ２に接続される。
【００７３】
トランス２５６は、トランス２５５に対向して設けられる。ダイオード２５７は、トランス２５６からコイル２５９へ出力電流Ｉｏを流すようにトランス２５６とコイル２５９との間に接続される。
【００７４】
ダイオード２５８は、ダイオード２５７とコイル２５９との間のノードＮ３からトランス２５６の低圧側への電流を阻止するようにトランス２５６とノードＮ３との間に接続される。コイル２５９は、ダイオード２５７と負荷２６との間に接続される。
【００７５】
コンデンサ２６０は、コイル２５９の出力側と接地ノード２６１との間に接続され、コイル２５９からの出力電圧を平滑化して負荷２６に供給する。
【００７６】
ＭＯＳトランジスタ２５１，２５４がオンされ、ＭＯＳトランジスタ２５２，２５３がオフされると、電源ライン３１、ＭＯＳトランジスタ２５１、ノードＮ１、トランス２５５、ノードＮ２、ＭＯＳトランジスタ２５４およびアースライン３２の経路で入力電流Ｉｉｎが流れる。そして、トランス２５５，２５６は、巻線比に応じて入力電圧Ｖｉｎを降圧して出力電圧Ｖｏを出力する。
【００７７】
ＤＣ／ＤＣコンバータ２５の二次側では、トランス２５６、ダイオード２５７、コイル２５９、負荷２６、および接地ノード２６１の経路、またはトランス２５６、ダイオード２５７、コイル２５９、直流電源Ｂ２、および接地ノード２６１の経路で出力電流Ｉｏが流れる。
【００７８】
ＭＯＳトランジスタ２５１，２５４がオン／オフされる割合、つまり、デューティー比に応じて、入力電流Ｉｉｎが変化し、トランス２５５に印加される電圧が変化する。すなわち、ＭＯＳトランジスタ２５１，２５４のデューティー比が大きくなると、入力電流Ｉｉｎが増加し、トランス２５５に印加される電圧が増加する。また、ＭＯＳトランジスタ２５１，２５４のデューティー比が小さくなると、入力電流Ｉｉｎが減少し、トランス２５５に印加される電圧が減少する。
【００７９】
そして、トランス２５５，２５６は、トランス２５５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２５の二次側の出力電圧Ｖｏは、トランス２５５に印加される電圧に応じて変化する。
【００８０】
コンバータ制御手段３０３は、判定回路３０３１と、メモリ３０３２と、ＭＯＳＦＥＴ駆動制御回路３０３３とを含む。
【００８１】
判定回路３０３１は、電圧センサー２７が検出したＤＣ／ＤＣコンバータ２５への入力電圧Ｖ２と、温度センサー２９が検出したＤＣ／ＤＣコンバータ２５における素子温度ＴＣとを受ける。そして、判定回路３０３１は、入力電圧Ｖ２および素子温度ＴＣに基づいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５におけるモードＭＤＥが出力制限モード、通常出力モードおよび高出力モードのいずれであるのかを判定し、その判定結果をＭＯＳＦＥＴ駆動制御回路３０３３へ出力する。この場合、判定回路３０３１は、モードＭＤＥが出力制限モードであるとき判定結果ＭＤＥ１をＭＯＳＦＥＴ駆動制御回路３０３３へ出力し、モードＭＤＥが通常出力モードであるとき判定結果ＭＤＥ２をＭＯＳＦＥＴ駆動制御回路３０３３へ出力し、モードＭＤＥが高出力モードであるとき判定結果ＭＤＥ３をＭＯＳＦＥＴ駆動制御回路３０３３へ出力する。
【００８２】
図５、図６および図７を参照して、通常出力モード、出力制限モードおよび高出力モードについて説明する。図５は、通常出力モードを説明するための図であり、図６は、出力制限モードを説明するための図であり、図７は、高出力モードを説明するための図である。なお、図５、図６および図７においては、メイン電源である直流電源Ｂ１に接続された、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５、負荷２６および直流電源Ｂ２からなる補機系を簡略化して示す。
【００８３】
図５を参照して、通常出力モードにおいては、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５は、直流電源Ｂ１から出力された約２８０Ｖの直流電圧を約１４Ｖの直流電圧に降圧して負荷２６および直流電源Ｂ２に供給する。そして、通常出力モードにおいては、直流電源Ｂ２における電力の低下は小さいので、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５から負荷２６に流れる電流Ｉ１は大電流であり、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５から直流電源Ｂ２に流れる電流Ｉ２は小電流である。このように、通常出力モードにおいては、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５は、電力を供給して負荷２６を駆動しながら直流電源Ｂ２を充電する。
【００８４】
図６を参照して、出力制限モードにおいては、直流電源Ｂ１からＤＣ／ＤＣコンバータ２５へ供給される直流電圧は低下するため、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５は、負荷２６で消費される電力を十分に供給できず、直流電源Ｂ２が負荷２６を駆動するための直流電圧を殆ど供給する。したがって、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５から負荷２６に供給される直流電流Ｉ１は小電流であり、直流電源Ｂ２から負荷２６に供給される直流電流Ｉ３は大電流である。このように、出力制限モードにおいては、直流電源Ｂ２が負荷２６で消費される直流電力の殆どを供給する。
【００８５】
図７を参照して、高出力モードにおいては、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５は、直流電源Ｂ１から出力された約２８０Ｖの直流電圧を１５〜１６Ｖの範囲の直流電圧に降圧し、その降圧した直流電圧を負荷２６および直流電源Ｂ２に供給する。この場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５は、通常出力モードにおける出力電圧（約１４Ｖ）よりも高い出力電圧（１５〜１６Ｖ）を出力するので、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５から負荷２６に流れる直流電流Ｉ１およびＤＣ／ＤＣコンバータ２５から直流電源Ｂ２に流れる直流電流Ｉ２は大電流である。このように、高出力モードにおいては、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５は、大電流を供給して負荷２６を駆動するとともに直流電源Ｂ２を充電する。
【００８６】
再び、図４を参照して、ＭＯＳＦＥＴ駆動制御回路３０３３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５におけるモードＭＤＥが出力制限モードであることを示す判定結果ＭＤＥ１を判定回路３０３１から受けると、ＭＯＳトランジスタ２５２，２５４をオフし、オンデューティーが最小になるようにＭＯＳトランジスタ２５１，２５４を駆動する。そして、ＭＯＳＦＥＴ駆動制御回路３０３３は、出力制限モードにおいてＭＯＳトランジスタ２５１〜２５４を駆動したとき、メモリ３０３２にアクセスし、メモリ３０３２に記憶されたカウント値を“１”だけ増加する。
【００８７】
また、ＭＯＳＦＥＴ駆動制御回路３０３３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５におけるモードＭＤＥが通常出力モードであることを示す判定結果ＭＤＥ２を判定回路３０３１から受けると、出力電圧Ｖｏが約１４ＶになるようにＭＯＳトランジスタ２５１〜２５４を駆動する。
【００８８】
さらに、ＭＯＳＦＥＴ駆動制御回路３０３３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５におけるモードＭＤＥが高出力モードであることを示す判定結果ＭＤＥ３を判定回路３０３１から受けると、出力電圧Ｖｏが約１５〜１６ＶになるようにＭＯＳトランジスタ２５１〜２５４を駆動する。そして、ＭＯＳＦＥＴ駆動制御回路３０３３は、メモリ３０３２にアクセスし、メモリ３０３２に記憶されたカウント値を“１”だけ減少する。
【００８９】
好ましくは、ＭＯＳＦＥＴ駆動制御回路３０３３は、判定結果ＭＤＥ３を判定回路３０３１から受けると、電圧センサー２８から受けた直流電源Ｂ２の出力電圧Ｖ３に基づいて、直流電源Ｂ２を十分に充電するために必要な充電電力と、負荷２６の消費電力とを演算し、充電電力と消費電力との和以上の電力を出力するようにＭＯＳトランジスタ２５１〜２５４を駆動する。つまり、ＭＯＳＦＥＴ駆動制御回路３０３３は、直流電源Ｂ２の充電電力と負荷２６の消費電力との和以上の電力を負荷２６および直流電源Ｂ２に供給するために必要な出力電圧を出力するようにＭＯＳトランジスタ２５１〜２５４を駆動する。これにより、負荷２６を正常に駆動するとともに直流電源Ｂ２を十分に充電するための電力を負荷２６および直流電源Ｂ２に供給できる。
【００９０】
なお、必要な充電電力の演算は、次のように行なう。電圧センサー２８からの出力電圧Ｖ３は、直流電源Ｂ２の開放端電圧（ＯＣＶ：Ｏｐｅｎ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｖｏｌｔａｇｅ）であり、開放端電圧ＯＣＶは、充電容量（ＳＯＣ：Ｓｃａｌｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）と一定の関係を有するので、直流電源Ｂ２の現在の開放端電圧ＯＣＶを検出すれば、その検出した開放端電圧ＯＣＶから直流電源Ｂ２の現在の充電容量ＳＯＣを検出できる。そして、直流電源Ｂ２の満充電容量は予め解かっているので、満充電容量から現在の充電容量を減算すれば、直流電源Ｂ２を満充電するために必要な充電容量を検出できる。したがって、ＭＯＳＦＥＴ駆動制御回路３０３３は、開放端電圧ＯＣＶと充電容量ＳＯＣとの関係および直流電源Ｂ２の満充電容量を保持しており、電圧センサー２８から受けた出力電圧Ｖ３に基づいて直流電源Ｂ２の現在の充電容量を開放端電圧ＯＣＶと充電容量ＳＯＣとの関係を参照して検出する。そして、ＭＯＳＦＥＴ駆動制御回路３０３３は、満充電容量から現在の充電容量を減算して直流電源Ｂ２を満充電するために必要な充電容量を検出する。
【００９１】
また、負荷２６における消費電力は予め解っているので、ＭＯＳＦＥＴ駆動制御回路３０３３は、負荷２６における消費電力を保持している。
【００９２】
図８を参照して、直流電源Ｂ１、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５、負荷２６および直流電源Ｂ２から成る電源システムにおける動作について説明する。一連の動作が開始されると、コンバータ制御手段３０３の判定回路３０３１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５への入力電圧Ｖ２を電圧センサー２７から受け、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５における素子温度ＴＣを温度センサー２９から受ける。そして、判定回路３０３１は、入力電圧Ｖ２が基準値以下であるか否かを判定する（ステップＳ１）。より具体的には、判定回路３０３１は、入力電圧Ｖ２が基準値である２００Ｖ以下であるか否かを判定する。
【００９３】
判定回路３０３１は、入力電圧Ｖ２が基準値以下ではないと判定したとき、素子温度ＴＣが出力制限温度ＴＲＡよりも高いか否かを判定する（ステップＳ２）。そして、素子温度ＴＣが出力制限温度ＴＲＡよりも高くないと判定されたとき、ステップＳ５へ移行する。
【００９４】
一方、ステップＳ１において、入力電圧Ｖ２が基準値以下であるとき、または素子温度ＴＣが出力制限温度ＴＲＡよりも高いとき、判定回路３０３１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５におけるモードＭＤＥが出力制限モードにあると判定して判定結果ＭＤＥ１をＭＯＳＦＥＴ駆動制御回路３０３３へ出力する。
【００９５】
ＭＯＳＦＥＴ駆動制御回路３０３３は、判定結果ＭＤＥ１を判定回路３０３１から受けると、ＭＯＳトランジスタ２５２，２５３をオフし、オンデューティーが最小になるようにＭＯＳトランジスタ２５１，２５４を駆動する。したがって、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５は負荷２６に小電流を供給し、直流電源Ｂ２が大電流を供給して負荷２６を駆動する。すなわち、出力制限が行なわれる（ステップＳ３）。そして、ＭＯＳＦＥＴ駆動制御回路３０３３は、メモリ３０３２へアクセスし、メモリ３０３２に記憶されたカウント値を“１”だけ増加する（ステップＳ４）。その後、ステップＳ１へ戻る。
【００９６】
ステップＳ２において、素子温度ＴＣが出力制限温度ＴＲＡ以下であると判定されると、判定回路３０３１は、素子温度ＴＣが出力復帰温度ＴＲＢよりも高いか否かを判定する（ステップＳ５）。ステップＳ５において、素子温度ＴＣが出力復帰温度ＴＲＢよりも高くないと判定されたとき、判定回路３０３１は、素子温度ＴＣが高出力可能温度ＴＨＣよりも高いか否かを判定する（ステップＳ６）。ステップＳ６において、素子温度ＴＣが高出力可能温度ＴＨＣよりも高くないと判定されたとき、判定回路３０３１は、メモリ３０３２へアクセスし、メモリ３０３２に記憶されたカウント値を読出してカウント値が”１”以上であるか否かを判定する（ステップＳ７）。
【００９７】
ステップＳ５において素子温度ＴＣが出力復帰温度ＴＲＢよりも高いと判定されたとき、またはステップＳ６において素子温度ＴＣが高出力可能温度ＴＨＣよりも高いと判定されたとき、またはステップＳ７においてカウント値が”１”以上でないと判定されたとき、判定回路３０３１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５におけるモードＭＤＥを通常出力モードと判定し、判定結果ＭＤＥ２をＭＯＳＦＥＴ駆動制御回路３０３３へ出力する。そして、ＭＯＳＦＥＴ駆動制御回路３０３３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５の出力電圧が約１４ＶになるようにＭＯＳトランジスタ２５１〜２５４を駆動する。すなわち、通常出力が行なわれる（ステップＳ８）。その後、ステップＳ１に戻る。
【００９８】
なお、ステップＳ５において、素子温度ＴＣが出力復帰温度ＴＲＢよりも高いと判定されたとき、素子温度ＴＣは、出力復帰温度ＴＲＢ＜ＴＣ≦出力制限温度ＴＲＡの範囲にあるので、判定回路３０３１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５を通常出力モードで駆動可能と判定し、通常出力モードでＤＣ／ＤＣコンバータ２５を駆動することとしたものである。また、ステップＳ６において、素子温度ＴＣが高出力可能温度ＴＨＣよりも高いと判定されたとき、素子温度ＴＣは、高出力可能温度ＴＨＣ＜ＴＣ≦出力復帰温度ＴＲＢの範囲にあるので、判定回路３０３１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５を高出力モードで駆動するのは困難であると判定し、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５を通常出力モードで駆動することとしたものである。さらに、ステップＳ７において、カウント値が”１”以上でないと判定されたとき、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５は出力制限モードで駆動されていないので（ステップＳ３，Ｓ４参照）、直流電源Ｂ２の充電容量が減少していない。したがって、判定回路３０３１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５を高出力モードで駆動して直流電源Ｂ２を充電する必要がないと判定し、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５を通常出力モードで駆動することとしたものである。
【００９９】
一方、ステップＳ７において、カウント値が”１”以上であると判定されたとき、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５は出力制限モードで既に駆動されているので（ステップＳ３，Ｓ４参照）、直流電源Ｂ２の充電容量が消費されている。したがって、判定回路３０３１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５を高出力モードで駆動して負荷２６および直流電源Ｂ２に大電流を供給する必要があると判定し、判定結果ＭＤＥ３をＭＯＳＦＥＴ駆動制御回路３０３３へ出力する。
【０１００】
そうすると、ＭＯＳＦＥＴ駆動制御回路３０３３は、判定結果ＭＤＥ３に応じて、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５からの出力電圧が１５〜１６Ｖの範囲になるようにＭＯＳトランジスタ２５１〜２５４を駆動する。すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５は、高出力モードで駆動される（ステップＳ９）。そして、ＭＯＳＦＥＴ駆動制御回路３０３３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５を高出力モードで駆動すると、メモリ３０３２へアクセスし、メモリ３０３２に記憶されたカウント値を”１”だけ減少する（ステップＳ１０）。その後、ステップＳ１に戻る。
【０１０１】
ステップＳ１０において、カウント値を”１”だけ減少することにしたのは、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５を高出力モードで駆動すれば、出力制限モードにおいて減少した直流電源Ｂ２の充電容量が補われるからである。
【０１０２】
また、この発明においては、図９に示すフローチャートに従って、直流電源Ｂ１、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５、負荷２６および直流電源Ｂ２から成る電源システムにおける動作が行なわれてもよい。
【０１０３】
図９に示すフローチャートは、図８に示すフローチャートのステップＳ７とステップＳ９との間にステップＳ１１を挿入したものであり、その他は図８に示すフローチャートと同じである。図９を参照して、ステップＳ７においてカウント値が”１”以上であると判定されたとき、判定回路３０３１は、カウント値が”１”以上であると判定してから、すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５を高出力モードで駆動すべきと判定してから一定期間が経過したか否かを判定し、一定期間が経過していると判定すると、判定結果ＭＤＥ３をＭＯＳＦＥＴ駆動制御回路３０３３へ出力する（ステップＳ１１）。そして、ステップＳ９で移行し、上述したようにＤＣ／ＤＣコンバータ２５が高出力モードで駆動される。
【０１０４】
ステップＳ１１において、一定期間の経過を判定することにしたのは、ステップＳ６において素子温度ＴＣが高出力可能温度ＴＨＣ以下であると判定されても、素子温度ＴＣが高出力可能温度ＴＨＣよりもどの程度低いかが明らかではなく、素子温度ＴＣが高出力可能温度ＴＨＣよりも十分に低下してからＤＣ／ＤＣコンバータ２５を高出力モードで駆動した方がよいので、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５を高出力モードで駆動すべきと判定してから一定期間が経過した後、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５を高出力モードで駆動することとしたものである。
【０１０５】
なお、図８および図９のステップＳ２で素子温度ＴＣが出力制限温度ＴＲＡよりも高いと判定することは、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５の出力電流が低電流モードにあることを判定することに相当し、ステップＳ５において、素子温度ＴＣが出力復帰温度ＴＲＢよりも高いと判定することは、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５の出力電流が低電流モードから回復したモードに移行したことを検出することに相当する。
【０１０６】
図１０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５における出力電圧および素子温度の時間経過を示す。図１０を参照して、素子温度ＴＣが出力制限温度ＴＲＡよりも高いＡ点においては、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５は出力制限モードで駆動されるので（ステップＳ２〜Ｓ４参照）、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５の出力電圧は大きく低下し、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５における素子温度ＴＣも低下する。そして、素子温度ＴＣが出力復帰温度ＴＲＢよりも高いＢ点においては、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５は通常出力モードで駆動されるので（ステップＳ５，Ｓ８参照）、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５の出力電圧は約１４程度に上昇し、素子温度ＴＣは、ほぼ、出力復帰温度ＴＲＢに保持される。したがって、点Ａから点Ｂまでの期間が出力制限期間であり、素子温度ＴＣが点Ｂに達した時点でメモリ３０３２に記憶されたカウント値が”１”だけ増加される。
【０１０７】
そして、点Ｂの後、一定期間が経過し（図９のステップＳ１１参照）、素子温度ＴＣが高出力可能温度ＴＨＣよりも低い点Ｃに達すると、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５は高出力モードで駆動されるので（ステップＳ９参照）、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５は、通常出力モードにおける出力電圧（約１４Ｖ）よりも高い１５〜１６Ｖの出力電圧を出力し、素子温度ＴＣは上昇する。したがって、点Ｃから点Ｄまでの期間が高出力期間であり、点Ｄの時点でメモリ３０３２に記憶されたカウント値が”１”だけ減少され、カウント値が”０”になる。
【０１０８】
なお、高出力期間は、出力制限期間に比例する期間、または出力制限期間と同じ期間に設定される。これは、高出力モードは、出力制限モードにおいて直流電源Ｂ２が負荷２６に直流電圧を供給することによって減少した充電容量を補うモードであるからである。
【０１０９】
図１１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５における入力電圧および出力電圧の時間経過を示す。図１１を参照して、タイミングｔ１までは通常出力モードであるため、入力電圧および出力電圧は、通常の値を保持する。そして、タイミングｔ１で入力電圧が低下し、出力制限モードに入ると出力電圧も低下する。出力制限期間は、タイミングｔ２まで継続され、タイミングｔ２で入力電圧が通常の値に復帰して通常出力モードになると、出力電圧も通常の値になる。その後、タイミングｔ３で高出力モードに入ると出力電圧は通常の値（約１４Ｖ）よりも高い１５〜１６Ｖになる。そして、タイミングｔ４でメモリ３０３２に記憶されたカウント値が”１”だけ減少され、カウント値が”０”になる。なお、入力電圧は、タイミングｔ２以降、通常の値に保持される。
【０１１０】
再び、図１を参照して、電源システム１００における動作について説明する。制御装置３０は、外部のＥＣＵからトルク指令値ＴＲが入力されると、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２をオンするための信号ＳＥを生成してシステムリレーＳＲ１，ＳＲ２へ出力するとともに、モータＭ１がトルク指令値ＴＲを発生するように昇圧コンバータ１２およびインバータ１４を制御するための信号ＰＷＵおよび信号ＰＷＭＩを生成してそれぞれ昇圧コンバータ１２およびインバータ１４へ出力する。
【０１１１】
そして、直流電源Ｂ１は直流電圧を出力し、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２は直流電圧をコンデンサＣ１およびＤＣ／ＤＣコンバータ２５へ供給する。コンデンサＣ１は、供給された直流電圧を平滑化し、その平滑化した直流電圧を昇圧コンバータ１２へ供給する。
【０１１２】
そうすると、昇圧コンバータ１２のＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２は、制御装置３０からの信号ＰＷＵに応じてオン／オフされ、直流電圧を変換してコンデンサＣ２に供給する。電圧センサー１３は、コンデンサＣ２の両端の電圧であるインバータ１４への入力電圧ＩＶＶを検出し、その検出した入力電圧ＩＶＶを制御装置３０へ出力する。
【０１１３】
コンデンサＣ２は、昇圧コンバータ１２からの直流電圧を平滑化し、その平滑化した直流電圧をインバータ１４に供給する。インバータ１４は、制御装置３０からの信号ＰＷＭＩに基づいて、コンデンサＣ２から供給された直流電圧を交流電圧に変換してモータＭ１を駆動する。これにより、モータＭ１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。
【０１１４】
また、制御装置３０は、上述したように信号ＭＤＲＳを生成してＤＣ／ＤＣコンバータ２５へ出力する。ＤＣ／ＤＣコンバータ２５は、直流電源Ｂ１から供給された直流電圧を降圧してコンデンサＣ３に供給する。コンデンサＣ３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５からの出力電圧を平滑化し、その平滑化した直流電圧を負荷２６および直流電源Ｂ２に供給する。これにより、負荷２６が駆動され、通常出力モードおよび高出力モードにおいて直流電源Ｂ２が充電される。また、出力制限モードにおいては、直流電源Ｂ２は直流電流を供給して負荷２６を駆動する。
【０１１５】
電源システム１００が搭載されたハイブリッド自動車または電気自動車の回生制動時、制御装置３０は、回生制動モードに入ったことを示す信号ＲＧＥを外部ＥＣＵから受け、その受けた信号ＲＧＥに応じて、上述した方法によって信号ＰＷＭＣおよび信号ＰＷＤを生成し、その生成した信号ＰＷＭＣおよび信号ＰＷＤをそれぞれインバータ１４および昇圧コンバータ１２へ出力する。
【０１１６】
モータＭ１は、交流電圧を発電してインバータ１４へ供給する。インバータ１４は、制御装置３０からの信号ＰＷＭＣに応じて交流電圧を直流電圧に変換し、その変換した直流電圧をコンデンサＣ２を介して昇圧コンバータ１２へ供給する。そうすると、昇圧コンバータ１２は、制御装置３０からの信号ＰＷＤに応じて、インバータ１４から供給された直流電圧を降圧してコンデンサＣ１およびシステムリレーＳＲ１，ＳＲ２を介して直流電源Ｂ１を充電する。
【０１１７】
上記においては、ＤＣ／ＤＣコンバータはトランス型のＤＣ／ＤＣコンバータ２５であるとして説明したが、この発明においては、ＤＣ／ＤＣコンバータは図１２に示すチョッパ型のＤＣ／ＤＣコンバータ２５Ａであってもよい。
【０１１８】
ＤＣ／ＤＣコンバータ２５Ａは、ＮＰＮトランジスタＱ１０，Ｑ１１と、ダイオードＤ１０，Ｄ１１と、リアクトルＬ２とを含む。
【０１１９】
リアクトルＬ２の一方端は負荷２６および直流電源Ｂ２の電源ラインに接続され、他方端はＮＰＮトランジスタＱ１０とＮＰＮトランジスタＱ１１との中間点、すなわち、ＮＰＮトランジスタＱ１０のエミッタとＮＰＮトランジスタＱ１１のコレクタとの間に接続される。ＮＰＮトランジスタＱ１０，Ｑ１１は、電源ライン３１とアースライン３２との間に直列に接続される。そして、ＮＰＮトランジスタＱ１０のコレクタは電源ライン３１に接続され、ＮＰＮトランジスタＱ１１のエミッタはアースライン３２に接続される。また、各ＮＰＮトランジスタＱ１０，Ｑ１１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Ｄ１０，Ｄ１１が配置されている。
【０１２０】
ＤＣ／ＤＣコンバータがチョッパ型のＤＣ／ＤＣコンバータ２５Ａであるとき、コンバータ制御手段３０３のＭＯＳＦＥＴ駆動制御回路３０３３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５ＡのＮＰＮトランジスタＱ１０，Ｑ１１をオン／オフするための信号ＴＤＲＳを生成してＮＰＮトランジスタＱ１０，Ｑ１１へ出力する。ＤＣ／ＤＣコンバータ２５Ａが直流電圧を降圧するとき、ＮＰＮトランジスタＱ１０がオンされ、ＮＰＮトランジスタＱ１１がオフされるので、信号ＴＤＲＳは、ＮＰＮトランジスタＱ１０を所定のデューティー比でオン／オフするための信号と、ＮＰＮトランジスタＱ１１をオフするための信号とから成る。そして、ＮＰＮトランジスタＱ１０を所定のデューティー比でオン／オフするための信号は、直流電圧を降圧する割合に応じて決定され、直流電圧を降圧する割合が大きいときＮＰＮトランジスタＱ１０のオン期間は短く設定され、直流電圧を降圧する割合が小さいときＮＰＮトランジスタＱ１０のオン期間が長く設定される。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５Ａを上述した各モードで駆動する場合、ＮＰＮトランジスタＱ１０，Ｑ１１が各モードに応じたデューティーでオン／オフされる。
【０１２１】
ＤＣ／ＤＣコンバータ２５Ａの各モードにおける制御は、上述した図８および図９に示すフローチャートに従って行なわれる。
【０１２２】
なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５，２５Ａにおける電圧変換の制御は、実際にはＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）によって行なわれ、ＣＰＵは、図８および図９に示すフローチャートの各ステップを備えるプログラムをＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）から読出し、その読出したプログラムを実行して図８および図９に示すフローチャートに従って、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５のＭＯＳトランジスタ２５１〜２５４またはＤＣ／ＤＣコンバータ２５ＡのＮＰＮトランジスタＱ１０，Ｑ１１のデューティー比を各モードに応じて可変し、直流電源Ｂ１から供給された直流電圧の出力電圧への降圧を制御する。したがって、ＲＯＭは、図８および図９に示すフローチャートの各ステップを備えるプログラムを記録したコンピュータ（ＣＰＵ）読取り可能な記録媒体に相当する。
【０１２３】
この発明の実施の形態によれば、電源システムは、メイン電源に接続された補機系の直流電源の充電容量が減少したとき、ＤＣ／ＤＣコンバータを高出力モードで駆動して補機系の負荷を駆動しながら直流電源を充電するために必要な出力電圧を出力するようにＤＣ／ＤＣコンバータを制御するコンバータ制御装置を備えるので、補機系の直流電源の直流電力が消費されても、直流電源を速やかに充電できる。
【０１２４】
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、上記した実施の形態の説明ではなくて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。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態による電源システムの概略ブロック図である。
【図２】 図１に示す制御装置の機能ブロック図である。
【図３】 図２に示すモータトルク制御手段の機能を説明するための機能ブロック図である。
【図４】 図１に示すＤＣ／ＤＣコンバータの回路図および図２に示すコンバータ制御手段の機能ブロック図である。
【図５】 図１に示すＤＣ／ＤＣコンバータの通常出力モードを説明するための図である。
【図６】 図１に示すＤＣ／ＤＣコンバータの出力制限モードを説明するための図である。
【図７】 図１に示すＤＣ／ＤＣコンバータの高出力モードを説明するための図である。
【図８】 図１に示すＤＣ／ＤＣコンバータの各モードにおける動作を説明するためのフローチャートである。
【図９】 図１に示すＤＣ／ＤＣコンバータの各モードにおける動作を説明するための他のフローチャートである。
【図１０】 出力電圧および素子温度の時間経過を示す図である。
【図１１】 入力電圧および出力電圧の時間経過を示す図である。
【図１２】 チョッパ型のＤＣ／ＤＣコンバータの回路図である。
【図１３】 ハイブリッド自動車または電気自動車に搭載される電源システムの従来の機能ブロック図である。
【符号の説明】
１０，１３，２７，２８，５０１，５０４ 電圧センサー、１２ 昇圧コンバータ、１４，５０６ インバータ、１５ Ｕ相アーム、１６ Ｖ相アーム、１７Ｗ相アーム、２４，５０７ 電流センサー、２５，２５Ａ，５０９ ＤＣ／ＤＣコンバータ、２６，５１１ 負荷、２９ 温度センサー、３０，５２０ 制御装置、３１ 電源ライン、３２ アースライン、４０ モータ制御用相電圧演算部、４２ インバータ用ＰＷＭ信号変換部、５０ インバータ入力電圧指令演算部、５２ コンバータ用デューティー比演算部、５４ コンバータ用ＰＷＭ信号変換部、１００，５００ 電源システム、２５１〜２５４ ＭＯＳトランジスタ、２５５，２５６ トランス、２５９ コイル、２６１ 接地ノード、３０１ モータトルク制御手段、３０２ 電圧変換制御手段、３０３ コンバータ制御手段、５０３ コンバータ、３０３１ 判定回路、３０３２ メモリ、３０３３ ＭＯＳＦＥＴ駆動制御回路、Ｂ１，Ｂ２ 直流電源、ＳＲ１，ＳＲ２ システムリレー、Ｃ１，Ｃ２，２６０，５０２，５０４，５１０ コンデンサ、Ｌ１，３１１ リアクトル、Ｑ１〜Ｑ１１，３１２，３１３ ＮＰＮトランジスタ、Ｄ１〜Ｄ１１，２５７，２５８ ダイオード、Ｍ１，５０８ モータ。
Claims (23)
- 第１の電源と、
前記第１の電源から出力された電圧を変換する電圧変換器と、
前記電圧変換器からの電圧が印加される第２の電源と、
前記電圧変換器および／または前記第２の電源から電圧を受ける電気負荷系と、
前記電力変換器の動作モードを、通常動作モード、前記電力変換器の出力電流を前記通常動作モードよりも制限する出力制限モード、および、前記電力変換器の出力電圧を前記通常動作モードよりも高く制御する高出力モードのいずれかに設定する制御装置とを備え
前記制御装置は、所定の制限条件の成立に応じて前記動作モードを前記出力制限モードに設定した場合には、所定の解除条件の成立に応じて前記出力制限モードを解除した後において、前記高出力モードを所定期間設けるように前記電圧変換器を制御する、電源システム。 - 前記制御装置は、前記解除条件の成立後に前記高出力モードを設定可能となってから一定期間経過後に、前記電力変換器による前記高出力モードでの動作を開始させる、請求項１に記載の電源システム。
- 前記制御装置は、前記高出力モード時には、前記電気負荷系の消費電力と前記第２の電源の充電電力との和以上の電力を前記電気負荷系および前記第２の電源に供給するために必要な出力電圧を出力するように前記電圧変換器を制御する、請求項１または請求項２に記載の電源システム。
- 前記制御装置は、前記第１の電源から前記電力変換器への入力電圧が基準値以下に低下したときに、前記電力変換器の動作モードを前記出力制限モードに設定する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電源システム。
- 前記高出力モードに設定する必要がある状態を記憶する記憶手段をさらに備え、
前記制御装置は、前記記憶手段に記憶された状態に応じて前記電力変換器の動作モードを前記高出力モードに設定する、請求項１に記載の電源システム。 - 第１の電源から出力された電圧を変換して電気負荷系および第２の電源に供給する電圧変換器を含む電源システムにおける電源制御方法であって、
前記電力変換器の出力電流を通常動作モードよりも制限する出力制限モードの設定およびその解除を判定する第１のステップと、
前記第１のステップにより一旦設定された前記出力制限モードが解除されたときに、前記電力変換器の出力電圧を前記通常動作モードよりも高く制御する高出力モードを、当該解除後に所定期間設けるように前記電圧変換器を制御する第２のステップとを含む電源制御方法。 - 前記第２のステップは、
前記第１のステップによる前記出力制限モードの解除時から一定期間経過したことを検出する第１のサブステップと、
前記一定期間の経過を検出したことに応じて前記電力変換器を前記高出力モードで制御する第２のサブステップとを含む、請求項６に記載の電源制御方法。 - 前記第２のステップは、
前記第１のステップによる前記出力制限モードの解除時から一定期間経過したことを検出する第１のサブステップと、
前記一定期間の経過を検出したことに応じて、前記電気負荷系の消費電力と前記第２の電源の充電電力との和以上の電力を前記電気負荷系および前記第２の電源に供給するために必要な出力電圧を出力するように前記電圧変換器を制御する第２のサブステップとを含む、請求項６に記載の電源制御方法。 - 前記第１のステップは、
所定の制限条件の成立に応じて前記電圧変換器を前記出力制限モードに設定する第１のサブステップと、
前記電圧変換器が前記出力制限モードに設定されたことを示す情報を記憶手段に記憶する第２のサブステップと、
所定の解除条件の成立に応じて前記出力制限モードを解除する第３のサブステップとを含み、
前記第２のステップは、
前記電圧変換器が出力制限モードに設定されたことを示す情報を前記記憶手段から読出す第４のサブステップと、
前記情報を読出したことに応じて前記電力変換器を前記高出力モードで制御する第５のサブステップとを含む、請求項６に記載の電源制御方法。 - 前記第２のステップは、前記第１のステップによる前記出力制限モードの解除時から一定期間経過したことを検出する第６のサブステップをさらに含み、
前記第５のサブステップにおいて、前記情報を読出したことおよび前記一定期間の経過を検出したことに応じて前記電力変換器は前記高出力モードで制御される、請求項９に記載の電源制御方法。 - 前記所定期間は、前記電力変換器が前記出力制限モードに設定された期間に比例する期間または前記電力変換器が前記出力制限モードに設定された期間と同じ期間である、請求項６から請求項１０のいずれか１項に記載の電源制御方法。
- 第１の電源から出力された電圧を変換して電気負荷系および第２の電源に供給する電圧変換器を含む電源システムにおける電源制御をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体であって、
前記電力変換器の出力電流を通常動作モードよりも制限する出力制限モードの設定およびその解除を判定する第１のステップと、
前記第１のステップにより一旦設定された前記出力制限モードが解除されたときに、前記電力変換器の出力電圧を前記通常動作モードよりも高く制御する高出力モードを、当該解除後に所定期間設けるように前記電圧変換器を制御する第２のステップとをコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体。 - 前記第２のステップは、
前記第１のステップによる前記出力制限モードの解除時から一定期間経過したことを検出する第１のサブステップと、
前記一定期間の経過を検出したことに応じて前記電力変換器を前記高出力モードで制御する第２のサブステップとを含む、請求項１２に記載のコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体。 - 前記第２のステップは、
前記第１のステップによる前記出力制限モードの解除時から一定期間経過したことを検出する第１のサブステップと、
前記一定期間の経過を検出したことに応じて、前記電気負荷系の消費電力と前記第２の電源の充電電力との和以上の電力を前記電気負荷系および前記第２の電源に供給するために必要な出力電圧を出力するように前記電圧変換器を制御する第２のサブステップとを含む、請求項１２に記載のコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体。 - 前記第１のステップは、
所定の制限条件の成立に応じて前記電圧変換器を前記出力制限モードに設定する第１のサブステップと、
前記電圧変換器が前記出力制限モードに設定されたことを示す情報を記憶手段に記憶する第２のサブステップと、
所定の解除条件の成立に応じて前記出力制限モードを解除する第３のサブステップとを含み、
前記第２のステップは、
前記電圧変換器が出力制限モードに設定されたことを示す情報を前記記憶手段から読出す第４のサブステップと、
前記情報を読出したことに応じて前記電力変換器を前記高出力モードで制御する第５のサブステップとを含む、請求項１２に記載のコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体。 - 前記第２のステップは、前記第１のステップによる前記出力制限モードの解除時から一定期間経過したことを検出する第６のサブステップをさらに含み、
前記第５のサブステップにおいて、前記情報を読出したことおよび前記一定期間の経過を検出したことに応じて前記電力変換器は前記高出力モードで制御される、請求項１５に記載のコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体。 - 前記所定期間は、前記電力変換器が前記出力制限モードに設定された期間に比例する期間または前記電力変換器が前記出力制限モードに設定された期間と同じ期間である、請求項１２から請求項１６のいずれか１項に記載のコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体。
- 前記制御装置は、前記電力変換器の入力電圧および素子温度に基づいて、前記通常動作モード、前記出力制限モード、および前記高出力モードのいずれかを前記動作モードに設定する、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の電源システム。
- 前記制御装置は、前記素子温度が所定温度より高いときには、前記高出力モードの設定を禁止する、請求項１８記載の電源システム。
- 前記電力変換器の動作モードは、前記電力変換器の入力電圧および素子温度に基づいて、前記通常動作モード、前記出力制限モード、および前記高出力モードのいずれかに設定される、請求項６から請求項１１のいずれか１項に記載の電源制御方法。
- 前記素子温度が所定温度より高いときには前記電力変換器を前記高出力モードで制御することを禁止する第３のステップをさらに含む、請求項２０記載の電源制御方法。
- 前記電力変換器の動作モードは、前記電力変換器の入力電圧および素子温度に基づいて、前記通常動作モード、前記出力制限モード、および前記高出力モードのいずれかに設定される、請求項１２から請求項１７のいずれか１項に記載のコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体。
- 前記素子温度が所定温度より高いときには前記電力変換器を前記高出力モードで制御することを禁止する第３のステップをさらにコンピュータに実行させる、請求項２２に記載のコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体。
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