JP2006288024A - 電圧変換装置および電圧変換装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 昇降圧回路を小型化可能な電圧変換装置を提供する。
【解決手段】 制御装置３０は、電流ＩＢおよびステップＳ３０で算出した補機電流Ｉ１〜Ｉ３に基づいて昇圧コンバータ１０の通電電流Ｉを算出する（ステップＳ４０）。そして、制御装置３０は、補機の使用状況に基づいて設定される最大許容電流Ｉｍａｘよりも通電電流Ｉが大きいと判定すると（ステップＳ５０でＹＥＳ）、補機の負荷を制限するように補機を制御する（ステップＳ６０）。そして、昇圧コンバータ１０は、最大許容電流Ｉｍａｘに基づいて仕様が設計される。
【選択図】 図４

Description

この発明は、電圧変換装置およびその制御方法に関し、特に、電動車両に搭載される電圧変換装置およびその制御方法に関する。

近年、環境に配慮した自動車として、ハイブリッド自動車（Ｈｙｂｒｉｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ）や電気自動車（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）、燃料電池車などの電動車両が注目されている。ハイブリッド自動車は、従来のエンジンに加え、直流電源とインバータとインバータによって駆動される電動機（モータ）を動力源とする自動車である。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電動機とを動力源とする自動車である。また、燃料電池車は、燃料電池（Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ）とインバータとインバータによって駆動される電動機とを動力源とする自動車である。

特開２００３−２４４８０１号公報（特許文献１）は、そのような電動車両に搭載される電圧変換装置を開示する。この電圧変換装置は、直流電源と、交流モータを駆動するインバータと、直流電源とインバータとの間に設けられる昇圧コンバータとを備える。そして、昇圧コンバータの低電圧側に補機すなわちＤＣ／ＤＣコンバータが接続される。

この電圧変換装置においては、車両の回生制動時、インバータは、交流モータが発電した交流電圧を直流電圧に変換して昇圧コンバータへ供給し、昇圧コンバータは、インバータからの直流電圧を降圧して直流電源を充電するとともに、ＤＣ／ＤＣコンバータにその降圧した直流電圧を供給する（特許文献１参照）。

また、特開２００４−２２９３９９号公報（特許文献２）も、直流電源と、交流モータを駆動するインバータと、直流電源とインバータとの間に設けられる昇圧コンバータとを備える電圧変換装置を開示する。この電圧変換装置においては、昇圧コンバータの出力電圧（インバータ側の電圧）の電圧指令値が急激に増加した場合、制御装置は、交流モータの電力消費を抑制するようにインバータを制御し、供給可能な電力の範囲内で昇圧コンバータを制御する。これにより、直流電源から直流電流が急激に流れ出るのを防止し、昇圧コンバータに過電流が流れるのを防止する（特許文献２参照）。
特開２００３−２４４８０１号公報 特開２００４−２２９３９９号公報 特開２００２−１９９５０５号公報

上述したハイブリッド自動車等の電動車両においては、様々な電気部品が多数搭載されるため、各装置の小型化が強く要求される。そして、特開２００３−２４４８０１号公報や特開２００４−２２９３９９号公報に開示される電圧変換装置においては、高出力モータに対応して昇圧コンバータが搭載されており、この昇圧コンバータについても小型化を図る必要がある。

しかしながら、特開２００３−２４４８０１号公報に開示される電圧変換装置のように昇圧コンバータの低電圧側に補機（ＤＣ／ＤＣコンバータなど）が接続される場合、理論上、バッテリ電流の最大値に補機電流の最大値を加えた大電流が回生動作時に昇圧コンバータに通電し得るため、昇圧コンバータが大型化してしまうという問題がある。

上述の特開２００３−２４４８０１号公報は、回生動作時に直流電源が切離されるような不具合発生時に補機に過電圧が印加されるのを防止し、耐圧が相対的に低い低コストの部品で補機を構成可能とする技術を開示するが、上記のような昇圧コンバータの大型化の問題については特に開示も示唆もしていない。

また、上述の特開２００４−２２９３９９号公報は、力行動作時に昇圧コンバータの回路素子に過電流が流れるのを防止する技術を開示するが、昇圧コンバータの低電圧側に補機が接続され、回生動作時に昇圧コンバータに大電流が通電し得ることにより昇圧コンバータが大型化する問題については、何ら開示も示唆もしていない。

そこで、この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、昇降圧回路（昇圧コンバータ）を小型化可能な電圧変換装置を提供することである。

また、この発明の別の目的は、昇降圧回路（昇圧コンバータ）を小型化可能な電圧変換装置の制御方法を提供することである。

この発明によれば、電圧変換装置は、発電装置によって発電された電圧を変換して直流電源を充電し、かつ、その変換した電圧を直流電源に並列に接続される補機に供給する電圧変換器と、電圧変換器の通電電流が所定値を超えると、補機の負荷を制限するように補機を制御する制御装置とを備える。

この発明による電圧変換装置においては、直流電源への充電電流に補機への供給電流を加えた電流が電圧変換器に通電する。そして、電圧変換器の通電電流が所定値を超えると、電圧変換器を過電流から保護するため、補機の負荷を制限する。この負荷制限により、電圧変換器に通電し得る最大通電電流すなわち直流電源の最大電流に補機の最大電流を加えた電流に基づいて電圧変換器の仕様を設計することなく、最大通電電流以下の所定値に基づいて電圧変換器の仕様を設計できる。

したがって、この発明による電圧変換装置によれば、電圧変換器に通電し得る最大通電電流よりも所定値を小さく設定することによって電圧変換器を小型化することができる。

好ましくは、所定値は、補機の使用状況に基づいて予め設定される。

この電圧変換装置においては、補機の使用状況に基づいて所定値が設定されるので、電圧変換器の仕様が適正化される。すなわち、特に補機が複数の負荷からなる場合、各負荷の最大電流のピークが重なることは実用上稀であり、各負荷の最大電流のピークが重なることを想定した理論上の最大電流が補機に流れることはない。そして、理論上の最大電流に基づいて電圧変換器の仕様を設計すると、実用上、電圧変換器が過剰仕様となるところ、この電圧変換装置においては、補機の使用状況に基づいて所定値が設定されるので、電圧変換器の仕様を実用範囲に適正化できる。

したがって、この電圧変換装置によれば、補機への影響に配慮したうえで、電圧変換器を適切に小型化することができる。

好ましくは、補機は、相対的な必要度が予め順序付けられた複数の負荷装置を含み、制御装置は、必要度の低い負荷装置から順次負荷を制限するように複数の負荷装置を制御する。

この電圧変換装置においては、必要度の低い負荷装置から順次負荷が制限されるので、負荷制限により利用者に突然大きな影響を与えることはない。したがって、この電圧変換装置によれば、補機の負荷制限により利用者が感じる違和感を低減することができる。

好ましくは、発電装置は、発電機能を有する電動機と、電動機を駆動するインバータとを含む。

また、この発明によれば、電圧変換装置の制御方法は、発電装置によって発電された電圧を変換して直流電源を充電し、かつ、その変換した電圧を直流電源に並列に接続される補機に供給する電圧変換器を備えた電圧変換装置の制御方法であって、電圧変換器の通電電流が所定値を超えているか否かを判定する第１のステップと、通電電流が所定値を超えていると判定されると、補機の負荷を制限するように補機を制御する第２のステップとを備える。

この発明による電圧変換装置の制御方法においては、第１のステップにおいて電圧変換器の通電電流が所定値を超えていると判定されると、電圧変換器を過電流から保護するため、第２のステップにおいて補機の負荷が制限される。この負荷制限により、電圧変換器に通電し得る最大通電電流すなわち直流電源の最大電流に補機の最大電流を加えた電流に基づいて電圧変換器の仕様を設計することなく、最大通電電流以下の所定値に基づいて電圧変換器の仕様を設計できる。

したがって、この発明による電圧変換装置の制御方法によれば、電圧変換器に通電し得る最大通電電流よりも所定値を小さく設定することによって電圧変換器を小型化することができる。

好ましくは、所定値は、補機の使用状況に基づいて予め設定される。

この電圧変換装置の制御方法においては、補機の使用状況に基づいて所定値が設定されるので、電圧変換器の仕様を実用範囲に適正化できる。したがって、この電圧変換装置の制御方法によれば、補機への影響に配慮したうえで、電圧変換器を適切に小型化することができる。

好ましくは、補機は、相対的な必要度が予め順序付けられた複数の負荷装置を含み、第２のステップは、必要度の低い負荷装置から順次負荷を制限するように複数の負荷装置をそれぞれ制御する複数のサブステップを含む。

この電圧変換装置の制御方法においては、必要度の低い負荷装置から順次負荷が制限されるので、負荷制限により利用者に突然大きな影響を与えることはない。したがって、この電圧変換装置の制御方法によれば、補機の負荷制限により利用者が感じる違和感を低減することができる。

この発明によれば、電圧変換器の通電電流が所定値を超えると補機の負荷が制限されるので、電圧変換器に通電し得る最大通電電流よりも上記所定値を小さく設定し、その設定した所定値に基づいて電圧変換器の仕様を設計することによって、電圧変換器を小型化することができる。

以下、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。

図１は、この発明の実施の形態による電圧変換装置を搭載した電動車両の全体ブロック図である。図１を参照して、電動車両１００は、主バッテリＢと、昇圧コンバータ１０と、インバータ２０と、モータジェネレータＭＧと、コンデンサＣ１，Ｃ２と、制御装置３０と、電流センサ４０と、電圧センサ４２と、パワーステアリング装置５０と、エアコン装置６０と、ＤＣ−ＤＣコンバータ７０と、補機バッテリ７２とを備える。

主バッテリＢの正極は、電源ラインＰＬ１に接続され、主バッテリＢの負極は、接地ラインＳＬに接続される。コンデンサＣ１は、電源ラインＰＬ１と接地ラインＳＬとの間に主バッテリＢに並列に接続される。

昇圧コンバータ１０は、リアクトルＬと、パワートランジスタＱ１，Ｑ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２とを含む。リアクトルＬは、電源ラインＰＬ１に一端が接続され、パワートランジスタＱ１，Ｑ２の接続点に他端が接続される。パワートランジスタＱ１，Ｑ２は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に直列に接続される。各パワートランジスタ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ようにダイオードＤ１，Ｄ２がそれぞれ接続される。

コンデンサＣ２は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に昇圧コンバータ１０に並列に接続される。インバータ２０は、Ｕ相アーム２２、Ｖ相アーム２４およびＷ相アーム２６を含む。Ｕ相アーム２２、Ｖ相アーム２４およびＷ相アーム２６は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に並列に接続される。Ｕ相アーム２２は、直列に接続されたパワートランジスタＱ１１，Ｑ１２からなり、Ｖ相アーム２４は、直列に接続されたパワートランジスタＱ１３，Ｑ１４からなり、Ｗ相アーム２６は、直列に接続されたパワートランジスタＱ１５，Ｑ１６からなる。各パワートランジスタＱ１１〜Ｑ１６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Ｄ１１〜Ｄ１６がそれぞれ接続される。そして、Ｕ，Ｖ，Ｗ各相アームにおける各パワートランジスタの接続点は、モータジェネレータＭＧのＵ，Ｖ，Ｗ各相コイルの中性点と反対側のコイル端にそれぞれ接続される。

パワーステアリング装置５０、エアコン装置６０およびＤＣ−ＤＣコンバータ７０は、電源ラインＰＬ１と接地ラインＳＬとの間に並列に接続される。

主バッテリＢは、充放電可能な直流電源であって、たとえば、ニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池からなる。そして、主バッテリＢは、直流電力を発生し、その発生した直流電力を電源ラインＰＬ１に供給する。また、主バッテリＢは、回生モード時、昇圧コンバータ１０から電源ラインＰＬ１を介して直流電力の供給を受け、昇圧コンバータ１０により充電される。

コンデンサＣ１は、電源ラインＰＬ１と接地ラインＳＬとの間の電圧変動を平滑化する。電流センサ４０は、主バッテリＢに入出力される電流ＩＢを検出し、その検出した電流ＩＢを制御装置３０へ出力する。電圧センサ４２は、主バッテリＢの電圧ＶＢを検出し、その検出した電圧ＶＢを制御装置３０へ出力する。

昇圧コンバータ１０は、制御装置３０からの信号ＰＷＣに基づいて、主バッテリＢから受ける直流電圧をリアクトルＬを用いて昇圧し、その昇圧した昇圧電圧を電源ラインＰＬ２に供給する。具体的には、昇圧コンバータ１０は、制御装置３０からの信号ＰＷＣに基づいて、パワートランジスタＱ２のスイッチング動作に応じて流れる電流をリアクトルＬに磁場エネルギーとして蓄積することによって主バッテリＢからの直流電圧を昇圧する。そして、昇圧コンバータ１０は、その昇圧した昇圧電圧をパワートランジスタＱ２がオフされたタイミングに同期してダイオードＤ１を介して電源ラインＰＬ２へ出力する。

また、昇圧コンバータ１０は、制御装置３０からの信号ＰＷＣに基づいて、インバータ２０から受ける直流電圧を降圧し、主バッテリＢを充電するとともに、パワーステアリング装置５０、エアコン装置６０およびＤＣ−ＤＣコンバータ７０の各補機へその降圧した電圧を供給する。

コンデンサＣ２は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間の電圧変動を平滑化する。インバータ２０は、制御装置３０からの信号ＰＷＭに基づいて、電源ラインＰＬ２から受ける直流電圧を交流電圧に変換してモータジェネレータＭＧを駆動する。また、インバータ２０は、制御装置３０からの信号ＰＷＭに基づいて、モータジェネレータＭＧによって発電された交流電圧を直流電圧に変換して電源ラインＰＬ２へ出力する。

モータジェネレータＭＧは、この電動車両１００の駆動輪（図示せず）と連結され、駆動輪を駆動する電動機としてこの電動車両１００に組込まれる。また、電動車両１００の回生制動時、モータジェネレータＭＧは、駆動輪からの回転力を用いて回生発電を行なう。なお、モータジェネレータＭＧは、エンジン（図示せず）と連結されてエンジン始動を行ない得る電動機として動作し、かつ、エンジンによって駆動される発電機として動作するものとして、電動車両としてのハイブリッド自動車に組込まれてもよい。

パワーステアリング装置５０は、電源ラインＰＬ１から直流電力の供給を受けて動作するモータを含み、モータの駆動力を用いてステアリング操作をアシストする。エアコン装置６０は、電源ラインＰＬ１から直流電力の供給を受けて動作するインバータとそのインバータによって駆動されるコンプレッサとを含む。そして、エアコン装置６０は、制御装置３０からの信号ＣＴＬ１に応じた負荷で動作する。ＤＣ−ＤＣコンバータ７０は、制御装置３０からの信号ＣＴＬ２に基づいて、電源ラインＰＬ１から受ける直流電圧を降圧して補機バッテリ７２を充電する。補機バッテリ７２は、車両の灯火装置や車内のオーディオ機器などへ補機電力を供給する。

制御装置３０は、電流センサ４０から電流ＩＢを受け、電圧センサ４２から電圧ＶＢを受ける。また、制御装置３０は、パワーステアリング装置５０、エアコン装置６０およびＤＣ−ＤＣコンバータ７０の各補機からそれぞれ負荷電力Ｐ１〜Ｐ３を受ける。

制御装置３０は、電動車両１００の走行状態に基づいてモータジェネレータＭＧのトルク指令を算出する。そして、制御装置３０は、その算出したモータジェネレータＭＧのトルク指令、モータジェネレータＭＧの回転数、電圧センサ４２からの電圧ＶＢおよび電源ラインＰＬ２−接地ラインＳＬ間の電圧に基づいて信号ＰＷＣを生成し、その生成した信号ＰＷＣを昇圧コンバータ１０のパワートランジスタＱ１，Ｑ２へ出力する。

また、制御装置３０は、モータジェネレータＭＧのトルク指令、モータジェネレータＭＧの各相モータ電流および電源ラインＰＬ２−接地ラインＳＬ間の電圧に基づいて信号ＰＷＭを生成し、その生成した信号ＰＷＭをインバータ２０のパワートランジスタＱ１１〜Ｑ１６へ出力する。なお、モータジェネレータＭＧの回転数および各相モータ電流、ならびに電源ラインＰＬ２−接地ラインＳＬ間の電圧は、それぞれ図示されない回転センサ、電流センサおよび電圧センサによって検出される。

さらに、制御装置３０は、後述する方法により、回生動作時、昇圧コンバータ１０の通電電流を算出し、その算出した通電電流が所定値（後述の最大許容電流Ｉｍａｘ）を超えているか否かを判定する。そして、制御装置３０は、昇圧コンバータ１０の通電電流が所定値を超えていると判定すると、制御信号ＣＴＬ１，ＣＴＬ２を生成し、その生成した制御信号ＣＴＬ１，ＣＴＬ２をそれぞれエアコン装置６０およびＤＣ−ＤＣコンバータ７０へ出力してエアコン装置６０およびＤＣ−ＤＣコンバータ７０の負荷を制限する。

図２は、図１に示した主バッテリＢから放電が行なわれる力行モード時の電流の流れを示す図である。図２を参照して、主バッテリＢからの電流ＩＢは、昇圧コンバータ１０に供給される電流Ｉｃｖ１と、パワーステアリング装置５０、エアコン装置６０およびＤＣ−ＤＣコンバータ７０の各補機に供給される補機電流Ｉａｕｘとに分流される。すなわち、力行モード時にオン／オフされる昇圧コンバータ１０のパワートランジスタＱ２に流れる電流Ｉｃｖ１は、下式（１）で示される。

Ｉｃｖ１＝ＩＢ−Ｉａｕｘ …（１）
図３は、図１に示した主バッテリＢの充電が行なわれる回生モード時の電流の流れを示す図である。図３を参照して、昇圧コンバータ１０に供給された電流Ｉｃｖ２は、主バッテリＢに供給される電流ＩＢと、パワーステアリング装置５０、エアコン装置６０およびＤＣ−ＤＣコンバータ７０の各補機に供給される電流Ｉａｕｘとに分流される。すなわち、回生モード時にオン／オフされる昇圧コンバータ１０のパワートランジスタＱ１に流れる電流Ｉｃｖ２は、下式（２）で示される。

Ｉｃｖ２＝ＩＢ＋Ｉａｕｘ …（２）
このように、昇圧コンバータ１０に流れる電流は、力行モード時と回生モード時とで異なり、回生モード時に流れ得る最大電流のほうが力行モード時に流れ得る最大電流よりも大きい。そして、回生モード時に昇圧コンバータ１０に流れ得る最大電流、すなわち主バッテリＢの最大電流と各補機の最大電流との総和に基づいて昇圧コンバータ１０の仕様を設計すると、昇圧コンバータ１０が大型化する。

ここで、各補機の最大電流のピークが同時に発生することは実際には稀であり、各補機の最大電流の総和に基づいて昇圧コンバータ１０の仕様を設計すると、実用上、過剰仕様となる。そこで、この実施の形態では、補機の使用状況を事前に把握し、その使用状況に基づいて補機電流Ｉａｕｘの実用最大電流を設定する。この実用最大電流は、各補機の最大電流の総和よりも小さな値に設計できる。そして、この実用最大電流に基づいて昇圧コンバータ１０の仕様を設計する。すなわち、主バッテリＢの最大電流と補機の実用最大電流との和からなる最大許容電流Ｉｍａｘに基づいて昇圧コンバータ１０の仕様を設計する。これにより、昇圧コンバータ１０を小型化することができる。

そして、制御装置３０は、昇圧コンバータ１０の通電電流が最大許容電流Ｉｍａｘを超えた場合、後述する方法により補機の負荷を制限して補機電流Ｉａｕｘを制限し、昇圧コンバータ１０の通電電流を最大許容電流内に制御する。

図４は、図１に示した制御装置３０による補機の負荷制限に関するフローチャートである。図４を参照して、一連の処理が開始されると、制御装置３０は、電流センサ４０および電圧センサ４２からそれぞれ電流ＩＢおよび電圧ＶＢを受け、パワーステアリング装置５０、エアコン装置６０およびＤＣ−ＤＣコンバータ７０の各補機からそれぞれ負荷電力Ｐ１〜Ｐ３を受ける（ステップＳ１０）。そして、制御装置３０は、電流ＩＢが負であるか否かを判定する（ステップＳ２０）。制御装置３０は、電流ＩＢが負でない、すなわち主バッテリ１０から放電が行なわれている力行モードであると判定すると（ステップＳ２０においてＮＯ）、一連の処理を終了する。

一方、制御装置３０は、電流ＩＢが負である、すなわち主バッテリ１０の充電が行なわれている回生モードであると判定すると（ステップＳ２０においてＹＥＳ）、各補機の負荷電力Ｐ１〜Ｐ３および電圧ＶＢに基づいて、昇圧コンバータ１０から各補機に供給されている補機電流Ｉ１〜Ｉ３を算出する（ステップＳ３０）。具体的には、制御装置３０は、パワーステアリング装置５０の負荷電力Ｐ１を電圧ＶＢで除算することによって、パワーステアリング装置５０に供給されている補機電流Ｉ１を算出する。また、制御装置３０は、エアコン装置６０の負荷電力Ｐ２を電圧ＶＢで除算することによって、エアコン装置６０に供給されている補機電流Ｉ２を算出する。さらに、制御装置３０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ７０の負荷電力Ｐ３を電圧ＶＢで除算することによって、ＤＣ−ＤＣコンバータ７０に供給されている補機電流Ｉ３を算出する。

そして、補機電流Ｉ１〜Ｉ３が算出されると、制御装置３０は、その算出した補機電流Ｉ１〜Ｉ３および電流ＩＢに基づいて、昇圧コンバータ１０の通電電流Ｉを算出する（ステップＳ４０）。具体的には、制御装置３０は、補機電流Ｉ１〜Ｉ３を加算することによって補機電流Ｉａｕｘを算出し、主バッテリＢの電流ＩＢに補機電流Ｉａｕｘを加算することによって、昇圧コンバータ１０からの出力電流すなわち昇圧コンバータ１０の通電電流Ｉを算出する。

昇圧コンバータ１０の通電電流Ｉが算出されると、制御装置３０は、昇圧コンバータ１０の通電電流Ｉが最大許容電流Ｉｍａｘよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ５０）。この最大許容電流Ｉｍａｘは、上述したように、各補機の使用状況に基づいて予め設定された補機の実用最大電流と主バッテリＢの最大電流との和からなる。そして、制御装置３０は、昇圧コンバータ１０の通電電流Ｉが最大許容電流Ｉｍａｘ以下であると判定すると（ステップＳ５０においてＮＯ）、一連の処理を終了する。

一方、制御装置３０は、昇圧コンバータ１０の通電電流Ｉが最大許容電流Ｉｍａｘよりも大きいと判定すると（ステップＳ５０においてＹＥＳ）、昇圧コンバータ１０の通電電流Ｉを最大許容電流Ｉｍａｘ以下に抑えるため、補機負荷制限制御を実行する（ステップＳ６０）。

図５は、図４に示した補機負荷制限制御のフローチャートである。図５を参照して、制御装置３０は、各補機間で相対的に予め順序付けられた必要度に基づいて、まず最初に、必要度の低いエアコン装置６０の負荷を制限する（ステップＳ１１０）。具体的には、制御装置３０は、たとえばエアコン装置６０の空調レベルが強から中に変更されるように制御信号ＣＴＬ１を生成し、その生成した制御信号ＣＴＬ１をエアコン装置６０へ出力する。

そして、制御装置３０は、昇圧コンバータ１０の通電電流Ｉが最大許容電流Ｉｍａｘよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１２０）。制御装置３０は、昇圧コンバータ１０の通電電流Ｉが最大許容電流Ｉｍａｘ以下になったと判定すると（ステップＳ１２０においてＮＯ）、一連の処理を終了する。

一方、制御装置３０は、まだ昇圧コンバータ１０の通電電流Ｉが最大許容電流Ｉｍａｘよりも大きいと判定すると（ステップＳ１２０においてＹＥＳ）、上記の必要度に基づいて、必要度が中程度のＤＣ−ＤＣコンバータ７０の負荷を制限する（ステップＳ１３０）。具体的には、制御装置３０は、たとえばＤＣ−ＤＣコンバータ７０の出力電圧を低減するように制御信号ＣＴＬ２を生成し、その生成した制御信号ＣＴＬ２をＤＣ−ＤＣコンバータ７０へ出力する。これにより、ＤＣ−ＤＣコンバータ７０に供給される補機電流Ｉ２が低減する。

そして、制御装置３０は、昇圧コンバータ１０の通電電流Ｉが最大許容電流Ｉｍａｘよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１４０）。制御装置３０は、昇圧コンバータ１０の通電電流Ｉが最大許容電流Ｉｍａｘ以下になったと判定すると（ステップＳ１２０においてＮＯ）、一連の処理を終了する。

一方、制御装置３０は、まだ昇圧コンバータ１０の通電電流Ｉが最大許容電流Ｉｍａｘよりも大きいと判定すると（ステップＳ１４０においてＹＥＳ）、再びステップＳ１１０へ処理を移行し、エアコン装置６０の負荷をさらに制限する。

なお、この実施の形態では、パワーステアリング装置５０は必要度が高く設定され、パワーステアリング装置５０の負荷制限は実行されない。

以上のように、この実施の形態によれば、回生モード時、昇圧コンバータ１０の通電電流が最大許容電流Ｉｍａｘを超えると、エアコン装置６０および／またはＤＣ−ＤＣコンバータ７０の負荷が制限される。そして、昇圧コンバータ１０は、昇圧コンバータ１０に通電し得る理論上の最大通電電流よりも小さい最大許容電流Ｉｍａｘに基づいて仕様が設計されるので、昇圧コンバータ１０を小型化することができる。

また、最大許容電流Ｉｍａｘは、パワーステアリング装置５０、エアコン装置６０およびＤＣ−ＤＣコンバータ７０の各補機の使用状況に基づいて設定されるので、昇圧コンバータ１０の仕様が実用範囲からみて適正化される。したがって、各補機への影響に配慮したうえで、昇圧コンバータ１０を適切に小型化することができる。

さらに、必要度の低い補機から順次負荷が制限されるので、負荷制限により利用者に突然大きな影響を与えることはない。したがって、負荷制限により利用者が感じる違和感を低減することができる。

なお、上記の実施の形態においては、補機は、パワーステアリング装置５０、エアコン装置６０およびＤＣ−ＤＣコンバータ７０からなるものとしたが、補機の種類は、これらに限定されるものではない。

また、図４に示した補機負荷制限制御は、図５に示したフローチャートによる処理に限定されるものではない。たとえば、まず最初に、必要度の低いエアコン装置６０だけで段階的に負荷を低減し、エアコン装置６０だけで対応できないときに、ＤＣ−ＤＣコンバータ７０の負荷を段階的に制限するようにしてもよい。

また、上記においては、電動車両１００は、主バッテリＢとして二次電池を搭載した電気自動車として説明を行なったが、この発明の適用範囲は、電気自動車に限定されるものではない。エンジンも動力源として併用するハイブリッド自動車や、主バッテリＢとともに直流電源としての燃料電池を搭載する燃料電池車に対しても、この発明は適用可能である。

なお、上記において、昇圧コンバータ１０は、この発明における「電圧変換器」に対応し、インバータ２０およびモータジェネレータＭＧは、この発明における「発電装置」を形成する。また、主バッテリＢは、この発明における「直流電源」に対応し、パワーステアリング装置５０、エアコン装置６０およびＤＣ−ＤＣコンバータ７０は、この発明における「補機」を形成する。さらに、パワーステアリング装置５０、エアコン装置６０およびＤＣ−ＤＣコンバータ７０は、それぞれこの発明における「複数の負荷装置」に対応し、モータジェネレータＭＧは、この発明における「電動機」に対応する。

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。

この発明の実施の形態による電圧変換装置を搭載した電動車両の全体ブロック図である。 図１に示す主バッテリから放電が行なわれる力行モード時の電流の流れを示す図である。 図１に示す主バッテリの充電が行なわれる回生モード時の電流の流れを示す図である。 図１に示す制御装置による補機の負荷制限に関するフローチャートである。 図４に示した補機負荷制限制御のフローチャートである。

符号の説明

１０ 昇圧コンバータ、２０ インバータ、２２ Ｕ相アーム、２４ Ｖ相アーム、２６ Ｗ相アーム、３０ 制御装置、４０ 電流センサ、４２ 電圧センサ、５０ パワーステアリング装置、６０ エアコン装置、７０ ＤＣ−ＤＣコンバータ、７２ 補機バッテリ、Ｂ 主バッテリ、Ｃ１，Ｃ２ コンデンサ、Ｌ リアクトル、Ｑ１，Ｑ２，Ｑ１１〜Ｑ１６ パワートランジスタ、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ１１〜Ｄ１６ ダイオード、ＭＧ モータジェネレータ。

Claims (7)

1. 発電装置によって発電された電圧を変換して直流電源を充電し、かつ、その変換した電圧を前記直流電源に並列に接続される補機に供給する電圧変換器と、
   前記電圧変換器の通電電流が所定値を超えると、前記補機の負荷を制限するように前記補機を制御する制御装置とを備える電圧変換装置。
2. 前記所定値は、前記補機の使用状況に基づいて予め設定される、請求項１に記載の電圧変換装置。
3. 前記補機は、相対的な必要度が予め順序付けられた複数の負荷装置を含み、
   前記制御装置は、必要度の低い負荷装置から順次負荷を制限するように前記複数の負荷装置を制御する、請求項１に記載の電圧変換装置。
4. 前記発電装置は、
   発電機能を有する電動機と、
   前記電動機を駆動するインバータとを含む、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電圧変換装置。
5. 発電装置によって発電された電圧を変換して直流電源を充電し、かつ、その変換した電圧を前記直流電源に並列に接続される補機に供給する電圧変換器を備えた電圧変換装置の制御方法であって、
   前記電圧変換器の通電電流が所定値を超えているか否かを判定する第１のステップと、
   前記通電電流が前記所定値を超えていると判定されると、前記補機の負荷を制限するように前記補機を制御する第２のステップとを備える電圧変換装置の制御方法。
6. 前記所定値は、前記補機の使用状況に基づいて予め設定される、請求項５に記載の電圧変換装置の制御方法。
7. 前記補機は、相対的な必要度が予め順序付けられた複数の負荷装置を含み、
   前記第２のステップは、必要度の低い負荷装置から順次負荷を制限するように前記複数の負荷装置をそれぞれ制御する複数のサブステップを含む、請求項５または請求項６に記載の電圧変換装置の制御方法。

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