JP2003116276A

JP2003116276A - 電圧変換装置

Info

Publication number: JP2003116276A
Application number: JP2001309393A
Authority: JP
Inventors: Hirotaka Ono; 裕孝大野
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2001-10-05
Filing date: 2001-10-05
Publication date: 2003-04-18

Abstract

(57)【要約】【課題】回路構成の簡略化を図る。【解決手段】高電圧用コンバータのリアクトルＬ１
と、リアクトルＬ２により、トランスを構成し、このト
ランスの２次側に低電圧出力を得る。リアクトルＬ１を
昇圧と、降圧の両方に共用することで、回路の簡略化が
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、直流電源からの電
圧を電圧変換して低電圧系負荷に供給する低電圧用コン
バータと、前記直流電源からの電圧を電圧変換して高電
圧系負荷に供給する高電圧用コンバータと、を備える電
圧変換装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、電気自動車や、ハイブリッド
自動車においては、２電源システムが採用されている。
すなわち、大出力の駆動用のモータなどには、３００Ｖ
程度の高電圧バッテリから電力供給を行い、各種の補機
には通常のガソリンエンジン車などと同じ１２Ｖ程度の
低圧バッテリから電力供給を行っている。

【０００３】一方、バッテリは、１セルの発生電圧は１
Ｖ程度であり、高圧バッテリを用意するとそれだけサイ
ズが大きくまた大重量になる。一方、モータへの印加電
圧が低くなると、同一出力を得るのにそれだけ電流量が
大きくなり、抵抗成分によるロスなどが大きくなり好ま
しくない。

【０００４】そこで、適当な電圧のメインバッテリを設
けこの電圧を高電圧用（昇圧）コンバータにより昇圧し
てモータへ印加し、一方低電圧用（降圧）コンバータで
低圧バッテリを充電するシステムが提案されている。こ
のシステムによれば、通常の高圧バッテリより低い電圧
のメインバッテリを利用して、モータ印加電圧は通常通
りの高電圧とでき、また低電圧系への電力供給も行え
る。

【０００５】図８に、高電圧用（昇圧）コンバータと、
低電圧用（降圧）コンバータの両方を有する電圧変換装
置の従来例の構成を示す。

【０００６】メインバッテリ１０は、例えば１００Ｖ程
度バッテリであり、通常の３００Ｖ程度のバッテリに比
べ、小型になっている。このメインバッテリ１０の正極
には、入力端Ｐを介し、リアクトルＬ１の一端が接続さ
れており、負極は入力端Ｎを介し、インバータのアース
ラインに接続されている。リアクトルＬ１の他端には、
２つのスイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２の直列接続の中
点が接続されている。そして、スイッチング素子Ｔｒ１
の上側は高圧系の電源ラインに、トランジスタＴｒ２の
下側は、アースに接続されている。なお、スイッチング
素子Ｔｒ１，Ｔｒ２は、いずれもＮＰＮ型トランジスタ
であり、Ｔｒ１のコレクタが高電圧ライン、Ｔｒ２のエ
ミッタがアースに接続され、Ｔｒ１，Ｔｒ２のそれぞれ
のコレクタ・エミッタ間にはエミッタ側からコレクタ側
への電流を流すダイオードＤ１、Ｄ２が接続されてい
る。

【０００７】従って、このスイッチング素子Ｔｒ１，Ｔ
ｒ２をスイッチングすることで、リアクトルＬ１に流れ
る電流を制御して、高圧電源ラインに所定の高電圧を得
ることができる。特に、Ｔｒ２のスイッチングによっ
て、高電圧を得、Ｔｒ１のスイッチングにより、高圧電
源ラインからの電力をメインバッテリ１０に還流するこ
とができる。このように、リアクトルＬ１と２つのスイ
ッチング素子Ｔｒ１、Ｔｒ２とで、高電圧用（昇圧）コ
ンバータが構成されている。

【０００８】２つのスイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２の
両端、すなわち高圧電源ラインとアースの間には、コン
デンサＣＨが配置されており、このコンデンサＣＨによ
り、高圧電源ラインの電圧が安定化される。

【０００９】そして、この高圧電源ラインには、ＭＧ１
用出力段（インバータ）１２を介し、３相の交流モータ
ＭＧ１が接続されるとともに、ＭＧ２用出力段（インバ
ータ）１４を介し、３相の交流モータＭＧ２が接続され
ている。交流モータＭＧ１、ＭＧ２は、同一の構成であ
るが、その最大出力などが異なるものでもよく、車両の
仕様にあわせて選択される。また、出力段（インバー
タ）１２，１４も互いに同様の構成であるが、交流モー
タＭＧ１，ＭＧ２の仕様にあわせて電流容量などが決定
される。ここで、出力段１２、１４は、高圧電源ライン
とアースの間に配置された２つのＮＰＮトランジスタの
直列接続からなるアームを３つ（ＵＶＷ相）有し、それ
ぞれのアームの中点が、交流モータのＵＶＷ相のコイル
端に接続されている。従って、出力段１２、１４におけ
るトランジスタのスイッチングを制御することで、所定
の３相交流電流を交流モータＭＧ１、ＭＧ２にそれぞれ
独立して制御することができる。

【００１０】また、メインバッテリ１０の正極には、リ
アクトルＬ４の一端が接続され、その他端とメインバッ
テリ１０の間には平滑用のコンデンサＣ３と、ＮＰＮト
ランジスタＴｒ３、Ｔｒ４の直列接続およびＮＰＮトラ
ンジスタＴｒ５、Ｔｒ６の直列接続が配置されている。
そして、トランジスタＴｒ３、Ｔｒ４の中点と、トラン
ジスタＴｒ５、Ｔｒ６の中点の間には、コイルＬ５が接
続されている。なお、トランジスタＴｒ３〜Ｔｒ６に
は、エミッタ側からコレクタ側への電流を流すダイオー
ドがそれぞれ並列接続されている。

【００１１】従って、トランジスタＴｒ３、Ｔｒ６をオ
ンすることで、リアクトルＬ５に第１の方向（図におけ
る下から上）で電流が流れ、トランジスタＴｒ５、Ｔｒ
４をオンすることで、コイルＬ５に第２の方向（図にお
ける上から下）で電流が流れる。リアクトル４は、スイ
ッチングによる影響がメインバッテリ１０側に至るのを
防止している。

【００１２】そして、このリアクトルＬ５には、リアク
トルＬ６が鉄心を介し近接配置されており、リアクトル
Ｌ５とリアクトルＬ６とで、トランスが形成されてい
る。そこで、トランジスタＴｒ３〜Ｔｒ６をスイッチン
グすることでリアクトルＬ５に所定の交流電流（一次電
流）が流れ、リアクトルＬ６に電圧変換された二次電流
が流れる。なお、このトランスは、リアクトルＬ６側に
低電圧が発生するように巻数などが設定されている。

【００１３】リアクトルＬ６の両端は、ダイオードＤ
３、Ｄ４を介し、低電圧電源ラインが接続されており、
リアクトルＬ６の中点が低電圧系のアースになってい
る。これによって、直流の低電圧が低電圧電源ラインに
得られる。また低電圧電源ラインと、アースとの間に
は、平滑用のコンデンサＣ２が配置されている。さら
に、ダイオードＤ３、Ｄ４のカソードとコンデンサＣ２
との間にはリップル除去用のコイルＬ３が配置されてい
る。そして、低電圧電源ラインは端子＋Ｂを介し補機バ
ッテリ１６の正極に接続され、この補機バッテリ１６の
負極が端子Ｅを介し低電圧系のアースに接続されてい
る。リアクトルＬ５、Ｌ６からなるトランスと、ダイオ
ードＤ３，Ｄ４およびコンデンサＣ２からなる整流回路
により、降圧コンバータが構成されている。そして、こ
の補機バッテリ１６に各種の車載機器（補機）が接続さ
れ、これらに電力が供給される。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のシステ
ムでは、昇圧コンバータと、降圧コンバータの両方が必
要であり、回路が大型化したりあるいは部品点数の増大
を招き、コストも高くなってしまうという問題点があっ
た。

【００１５】本発明は、上記課題に鑑みなされたもので
あり、部品点数の増大を避け、回路の小型化、低コスト
化を図ることができる電圧変換装置を提供することを目
的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は、直流電源から
の電圧を電圧変換して低電圧系負荷に供給する低電圧用
コンバータと、前記直流電源からの電圧を電圧変換して
高電圧系負荷である複数相のコイルを有するモータに供
給する高電圧用コンバータと、を備える電圧変換装置に
おいて、前記高電圧用コンバータは昇圧用のリアクトル
を含み、前記低電圧用コンバータは前記リアクトルを一
次側コイルとして電圧変換するトランスを備えることを
特徴とする。

【００１７】このように、高電圧用コンバータのリアク
トルを低電圧用コンバータの一次側コイルとして利用す
ることで、素子の共有化により、回路の簡素化・コスト
の低減を図ることができる。

【００１８】また、前記高電圧用コンバータは前記リア
クトルに流れる電流の方向を制御して所定の高電圧をリ
アクトルの端部に得る２つのスイッチング素子を備える
ことが好適である。２つのスイッチング素子のデューテ
ィー比を制御することで任意の昇圧を行うことができ
る。

【００１９】また、前記高電圧用コンバータと低電圧用
コンバータは、１つの回路ブロックにまとめられている
ていることが好適である。これによって、回路全体のコ
ンパクト化を図ることができる。

【００２０】また、低電圧用コンバータへの電力供給不
足時には、インバータの平滑コンデンサを強制的に充放
電させることで前記昇圧用のリアクトルに必要な電力を
流すことが好適である。これによって、低電圧用コンバ
ータにおける電力不足を解消することができる。

【００２１】また、前記低電圧用コンバータの出力段に
出力制御用トランジスタを設け、この出力制御用トラン
ジスタをオンオフすることで低電圧用コンバータの出力
を調整することが好適である。これによって、低電圧用
コンバータによる過電力供給を防止することができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につい
て、図面に基づいて説明する。

【００２３】図１は、本発明の一実施形態に係る装置の
構成例を示す図である。メインバッテリ１０は、例えば
１００Ｖ程度バッテリであり、通常の３００Ｖ程度のバ
ッテリに比べ、小型になっている。このメインバッテリ
１０の正極には、入力端Ｐを介し、リアクトルＬ１の一
端が接続されており、負極は入力端Ｎを介し、インバー
タのアースラインに接続されている。リアクトルＬ１の
他端には、２つのスイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２の直
列接続の中点が接続されている。そして、スイッチング
素子Ｔｒ１の上側は高圧系の電源ラインに、トランジス
タＴｒ２の下側は、アースに接続されている。なお、ス
イッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２は、いずれもＮＰＮ型ト
ランジスタ（通常の場合はＩＧＢＴであるが、通常のバ
イポーラトランジスタやＭＯＳＦＥＴでもよい）であ
り、Ｔｒ１のコレクタが高電圧ライン、Ｔｒ２のエミッ
タがアースに接続され、Ｔｒ１，Ｔｒ２のそれぞれのコ
レクタ・エミッタ間にはエミッタ側からコレクタ側への
電流を流すダイオードＤ１、Ｄ２が接続されている。

【００２４】従って、このスイッチング素子Ｔｒ１，Ｔ
ｒ２をスイッチングすることで、リアクトルＬ１流れる
電流を制御して、高圧電源ラインに所定の高電圧を得る
ことができる。特に、Ｔｒ２のスイッチングによって、
高電圧を得、Ｔｒ１のスイッチングにより、高圧電源ラ
インからの電力をメインバッテリ１０に還流することが
できる。このように、リアクトルＬ１と２つのスイッチ
ング素子Ｔｒ１、Ｔｒ２とで、高電圧用（昇圧）コンバ
ータが構成されている。

【００２５】２つのスイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２の
両端、すなわち高圧電源ラインとアースの間には、コン
デンサＣＨが配置されており、このコンデンサＣＨによ
り、高圧電源ラインの電圧が安定化される。

【００２６】そして、この高圧電源ラインには、ＭＧ１
用出力段（インバータ）１２を介し、３相の交流モータ
ＭＧ１が接続されるとともに、ＭＧ２用出力段（インバ
ータ）１４を介し、３相の交流モータＭＧ２が接続され
ている。交流モータＭＧ１、ＭＧ２は、同一の構成であ
るが、その最大出力などが異なるものでもよく、車両の
仕様にあわせて選択される。また、出力段（インバー
タ）１２，１４も互いに同様の構成であるが、交流モー
タＭＧ１，ＭＧ２の仕様にあわせて電流容量などが決定
される。ここで、出力段１２、１４は、高圧電源ライン
とアースの間に配置された２つのＮＰＮトランジスタの
直列接続からなるアームを３つ（ＵＶＷ相）有し、それ
ぞれのアームの中点が、交流モータのＵＶＷ相のコイル
端に接続されている。従って、出力段１２、１４におけ
るトランジスタのスイッチングを制御することで、所定
の３相交流電流を交流モータＭＧ１、ＭＧ２にそれぞれ
独立して制御することができる。なお、出力段１２、１
４のトランジスタのスイッチングは、外部のモータ制御
用のＥＣＵ（エレクトリック・コントロール・ユニッ
ト）からの制御信号による制御される。

【００２７】そして、リアクトルＬ１には、リアクトル
Ｌ２が鉄心を介し近接配置されており、リアクトルＬ１
とリアクトルＬ２とで、トランスが形成されている。な
お、このトランスは、リアクトルＬ２側に低電圧が発生
するように巻数などが設定されている。リアクトルＬ２
の両端は、ダイオードＤ３、Ｄ４を介し、低電圧電源ラ
インが接続されており、リアクトルＬ２の中点が低電圧
系のアースになっている。これによって、直流の低電圧
が低電圧電源ラインに得られる。また低電圧電源ライン
と、アースとの間には、平滑用のコンデンサＣ２が配置
されている。さらに、ダイオードＤ３、Ｄ４のカソード
とコンデンサＣ２との間にはリップル除去用のコイルＬ
３が配置されている。そして、低電圧電源ラインは端子
＋Ｂを介し補機バッテリ１６の正極に接続され、この補
機バッテリ１６の負極が端子Ｅを介し低電圧系のアース
に接続されている。リアクトルＬ１、Ｌ２からなるトラ
ンスと、ダイオードＤ３，Ｄ４およびコンデンサＣ２か
らなる整流回路により、降圧コンバータが構成されてい
る。そして、この補機バッテリ１６に各種の車載機器
（補機）が接続され、これらに電力が供給される。

【００２８】さらに、コンデンサＣ２と補機バッテリ１
６の間には、スイッチングトランジスタＴｒ３が配置さ
れている。従って、このスイッチングトランジスタＴｒ
３をオフすることで、低電圧電源ラインと補機バッテリ
１６との接続が断たれ、補機バッテリ１６への充電が停
止される。

【００２９】ここで、上述した構成の中の、メインバッ
テリ１０、補機バッテリ１６、交流モータＭＧ１、ＭＧ
２以外の構成は、インバータパッケージ１８としてまと
められており、このインバータパッケージ１８の周囲に
接続端子が設けらている。そして、この接続端子を介し
て、メインバッテリ１０、補機バッテリ１６、交流モー
タＭＧ１、ＭＧ２とインバータパッケージ１８との接続
が行われる。

【００３０】図２には、このインバータパッケージ１８
の構成が示されている。入力コネクタ２０は、メインバ
ッテリ１０に接続するもので、２０Ｐがメインバッテリ
１０の正極に接続され、２０Ｎがメインバッテリ１０の
負極に接続される。出力コネクタ２２は、２２Ｂが補機
バッテリ１６の正極に接続され、２２Ｅが補機バッテリ
１６の負極に接続される。出力コネクタ２４は、３つの
端子２４Ｕ、２４Ｖ、２４Ｗを有しており、それぞれが
交流モータＭＧ１のＵ，Ｖ，Ｗ端子に接続される。出力
コネクタ２６は、３つの端子２６Ｕ、２６Ｖ、２６Ｗを
有しており、それぞれが交流モータＭＧ２のＵ，Ｖ，Ｗ
端子に接続される。

【００３１】インバータパッケージ１８の内部は、基本
的に３つの回路ブロックに分けられている。すなわち、
コンバータ回路ブロック３０と、ＭＧ１用出力段１２に
ついての出力段ブロック３２と、ＭＧ２用出力段１４に
ついての出力段３４に分けられている。そして、コンバ
ータ回路ブロック３０は、昇圧コンバータおよび降圧コ
ンバータの両方を内蔵している。このような構成によ
り、インバータパッケージ１８の全体を小型化すること
ができる。特に、リアクトルＬ１を２つのコンバータに
おいて共用するため、そのための回路が小さくてよい。
なお、インバータパッケージ１８の内部には、パッケー
ジ内の回路の動作制御のためのインバータ制御回路３６
も内蔵されている。また、図において、外部から供給さ
れるモータ駆動制御信号などの接続端子は、省略してあ
る。

【００３２】図３は、図２をさらに実際の外観に近く示
したものである。このように、各回路ブロック毎に入出
力端子の電極が備えられ、これらがバスバーで接続され
いている。また、この図３においては、制御信号のライ
ンも記載してある。この制御信号のラインは、複数本の
個別の信号線をまとめたものである。なお、この図３に
おいて、インバータ制御回路は、便宜的にインバータパ
ッケージ１８の外に位置するように記載してあるが、実
際には、図２に示したように、各回路の上方に位置して
いる。

【００３３】従来の低圧コンバータでは、メインバッテ
リ１０からの電力を一次側電流チョッピングトランジス
タによりチョッピングしてトランスの一次側電流を形成
する。従って、この一次側電流をチョッピングするため
のトランジスタや、チョッピングの際のサージ吸収用の
コンデンサなどが必要である。しかし、本実施形態の回
路では、昇圧コンバータのリアクトルＬ１を利用してト
ランスを形成するため、これらトランスの一次側のため
の構成を省略することができる。また、一次側チョッピ
ングトランジスタが不要であるため、これらの放熱構造
も省略することができる。

【００３４】このような装置において、出力段１２、１
４のトランジスタをスイッチング制御して所望の駆動電
流を交流モータＭＧ１、ＭＧ２に供給して車両を走行さ
せる。交流モータＭＧ１、ＭＧ２は、例えば４輪駆動車
両の前輪駆動用および後輪駆動用のモータであり、外部
のＥＣＵにおいて、演算算出した出力トルク指令に応じ
た駆動電流が交流モータＭＧ１、ＭＧ２に供給される。
また、交流モータＭＧ１、ＭＧ２における回生制動時に
は、発生した回生電力は、出力段１２、１４、スイッチ
ング素子Ｔｒ１、リアクトルＬ１を介し、メインバッテ
リ１０の充電に利用される。

【００３５】このように、スイッチング素子Ｔｒ１、Ｔ
ｒ２をスイッチング制御して、交流モータＭＧ１，ＭＧ
２の駆動に必要な電力が高圧電源系に供給されるととも
に、回生電力がメインバッテリ１０に戻される。一方、
この際のリアクトルＬ１に流れる電流に応じて、リアク
トルＬ２に電流が流れ、これが整流されて補機バッテリ
１６に供給される。

【００３６】このようにして、本実施形態によれば、昇
圧リアクトルＬ１を降圧用のトランスの一次側コイルに
兼用する。従って、低圧電源系における各種部材を省略
して、回路を簡易化することができ、小型化および低コ
スト化を図ることができる。

【００３７】ここで、リアクトルＬ１の電流制御は、高
圧電源系における必要電流量に応じて行われる。一方、
補機バッテリ１６の容量は有限であり、低電圧電源系に
おける電力に過不足が生じる場合がある。

【００３８】「低圧電源系への電力供給過剰対策」ま
ず、補機バッテリ１６が満充電に近くこれ以上充電でき
ない場合には、スイッチングトランジスタＴｒ３をオフ
にする。これによって、補機バッテリ１６が低電圧系か
ら切り離され、補機バッテリ１６が過充電されることは
ない。また、低電圧電源系には、接続される負荷がなく
なるため、低電圧電源系においての電力消費がなくな
る。なお、補機バッテリ１６の電圧値を検出することな
どによって補機バッテリ１６の充電状態を検出してお
き、満充電となった場合に、スイッチングトランジスタ
Ｔｒ３をオフするように制御するとよい。また、トラン
ジスタに代えてメカニカルなリレーなどを採用し、これ
をオンオフしてもよい。

【００３９】また、低電圧電源系の負荷として、メイン
バッテリ１０に余剰電力を供給するＤＣＤＣコンバータ
を設けたり、純抵抗負荷などを設け、これによって余剰
な電力を消費してもよい。

【００４０】さらに、リアクトルＬ１、Ｌ２を機械的に
離して誘導結合を抑制したり、解除してもよい。また、
リアクトルＬ１、Ｌ２が共有している鉄心（コア）ある
いはリアクトルＬ１、Ｌ２いずれかの鉄心をソレノイド
などのアクチュエータにより抜き差しして、結合係数を
制御してもよい。

【００４１】すなわち、図４に示すように、リアクトル
Ｌ１、Ｌ２のリアクタンスをＬ１、Ｌ２、リアクトルＬ
１に流れる電流ｉ_H、リアクトルＬ２に流れる電流ｉ_L、
高圧電源ラインの電圧ＶＨ、低圧電源ライン電圧ＶＬ、
トランスにおけるリアクトルＬ１、Ｌ２の相互インダク
タンスＭ、メインバッテリ電圧Ｅとした場合に、高圧側
電圧ＶＨ、低圧側電圧ＶＬは、次のように表される。

【数１】ＶＨ＝−Ｌ１（ｄｉ_H／ｄｔ）−Ｍ（ｄｉ_L／ｄｔ）＋ＥＶＬ＝−Ｍ（ｄｉ_H／ｄｔ）−Ｌ２（ｄｉ_L／ｄｔ）

【００４２】従って、低圧電源系の負荷の状態に応じて
相互インダクタンスＭを制御して、低圧電源側への供給
電力を制御することができる。

【００４３】「低圧電源側への電力供給不足対策」低圧
コンバータの出力が不足する場合には、高圧電源側のコ
ンデンサＣＨを強制的に充放電させて、リアクトルＬ１
に流れる電流を作り出すことで、所望の低圧電源側へ電
力を供給することができる。

【００４４】すなわち、図５（ａ）には、昇圧モードに
おけるトランジスタＴｒ２のスイッチング状態が示され
ている。実線で示す通常のオン時間（高圧電源側に必要
量の電力を供給するためのオン時間）に対し、破線で示
すように所定時間だけオン時間を延長する。これによっ
て、リアクトルＬ１に流れる電流量が増え、これによっ
てリアクトルＬ２に流れる電流量も増える。このため、
低電圧電源系に電力を供給することができる。

【００４５】また、図５（ｂ）には、降圧モードにおけ
るトランジスタＴｒ１のスイッチングが示されている。
実線で示す通常のオン時間（高圧電源側に必要量の電力
を供給するためのオン時間）に対し、破線で示すように
所定時間だけオン時間を延長する。これによって、リア
クトルＬ１に流れる電流量が増え、これによってリアク
トルＬ２に流れる電流量も増える。このため、低電圧電
源系に電力を供給することができる。

【００４６】そして、図６に示すように、昇圧モードの
場合には、高電圧系において消費される電力に比べ供給
される電力が大きいため、コンデンサＣＨにおける充電
量が増加する。一方、降圧モードの場合には、交流モー
タＭＧ１、ＭＧ２からの回生電力以上の電力がメインバ
ッテリ１０に供給されるため、コンデンサＣＨにおける
充電量が減少する。

【００４７】そして、昇圧モードによりコンデンサＣＨ
の充電状態が所定値に達した場合には、降圧モードとし
て、コンデンサＣＨの充電状態が所定の範囲内で上下す
るようにコントロールする。すなわち、本実施形態によ
れば、コンデンサＣＨを強制的に充放電させて、この際
の充放電電流に応じてリアクトルＬ１に電流を流すこと
で、低圧電源側に電力を供給することができる。

【００４８】そして、このようなコンデンサＣＨの充放
電電流がリアクトルＬ１に流れ、低圧コンバータの２次
側トランス（リアクトルＬ２）に電圧が発生し、これが
整流され、低圧コンバータの出力となる。

【００４９】なお、このようにコンデンサＣＨに充放電
させることにより、高電圧側の電圧が変動する（リップ
ルが乗る）ことになるが、電圧変動を小さく抑えること
と、交流モータＭＧ１、ＭＧ２の入出力電流を監視し、
供給電流をフィードバック制御することで、モータの回
転に影響が出ることを防止できる。

【００５０】以上のように、リアクトルＬ１を高電圧側
および低電圧側の両方のコンバータに利用することによ
り、低電圧側への供給電力が過不足することの補償が行
える。

【００５１】「他の実施形態」図７には、他の実施形態
の構成が示されている。この実施形態においては、リア
クトルＬ１の高圧発生側が交流モータＭＧ１のコイル中
性点に接続されており、スイッチング素子Ｔｒ１、Ｔｒ
２が省略されている。

【００５２】この装置においては、ＭＧ１用出力段１２
におけるトランジスタのスイッチングにより、交流モー
タＭＧ１に電力を供給するが、この交流モータＭＧ１の
中性点の電圧がメインバッテリ１０により決定されてい
る。従って、交流ＭＧ１による発電により、メインバッ
テリ１０からの電力が昇圧されて高電圧電源ラインに供
給されコンデンサＣＨが充電される。

【００５３】特に、リアクトルＬ１を設けているため、
交流モータＭＧ１のコイルとリアクトルＬ１の両方を利
用して昇圧が行える。このため、十分な昇圧能力を得る
ことができる。

【００５４】そして、本実施形態においても、リアクト
ルＬ１に対して鉄心を共通するリアクトルＬ２が設けら
れており、これらがトランスを形成している。そこで、
リアクトルＬ１に流れる電流に基づいて、リアクトルＬ
２に所定の電圧が得られ、これが整流されて補機バッテ
リ１６の充電に利用される。

【００５５】なお、図示は省略したが、低圧コンバータ
の出力段にトランジスタや、リレーなどを設け、補機バ
ッテリ１６を切り離することで、低圧コンバータにおけ
る過剰供給を防止することができる。また、交流モータ
ＭＧ１用出力段におけるトランジスタのスイッチングを
制御することで、交流モータＭＧ１の発電／電力消費の
状態を制御することができる。そこで、この制御によっ
てリアクトルＬ１に流れる電流を制御し、低圧コンバー
タへの供給電力を増加することで、低圧コンバータの出
力を増加し、低圧コンバータへの電力供給不足を解消す
ることができる。

【００５６】高圧ＤＣＤＣコンバータ回路と、低圧ＤＣ
ＤＣコンバータ回路は、一体的にまとめられ、１つの回
路ブロック３０を形成している。この回路ブロックには
入力端子Ｐ、Ｎが接続されている。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
高電圧用コンバータのリアクトルを低電圧用コンバータ
の一次側コイルとして利用することで、素子の共有化に
より、回路の簡素化・コストの低下を図ることができ
る。

【００５８】また、前記高電圧用コンバータが２つのス
イッチング素子とを備え、この２つのスイッチング素子
のデューティー比を制御することで任意の昇圧を行うこ
とができる。

【００５９】また、前記高電圧用コンバータと低電圧用
コンバータは、１つの回路ブロックにまとめることで、
回路全体のコンパクト化を図ることができる。

【００６０】また、インバータの平滑コンデンサを強制
的に充放電させる前記リアクトルに必要な電力を流すこ
とで、低電圧用コンバータにおける電力不足を解消する
ことができる。

【００６１】また、前記低電圧用コンバータの出力段の
出力制御用トランジスタをオンオフすることによって、
低電圧用コンバータによる過電力供給を防止することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態の回路構成を示すブロック図であ
る。

【図２】実施形態の概念的構成を示す図である。

【図３】実施例の概念的構成を示す図である。

【図４】トランスの動作を説明する図である。

【図５】コンデンサの充放電を説明する図である。

【図６】トランスの電流を説明する図である。

【図７】他の実施形態の回路構成を示す図である。

【図８】従来例の回路構成を示す図である。

【符号の説明】

１０メインバッテリ、１２，１４出力段、１６補
機バッテリ、ＭＧ１，ＭＧ２モータ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】直流電源からの電圧を電圧変換して低電
圧系負荷に供給する低電圧用コンバータと、前記直流電
源からの電圧を電圧変換して高電圧系負荷である複数相
のコイルを有するモータに供給する高電圧用コンバータ
と、を備える電圧変換装置において、前記高電圧用コンバータは昇圧用のリアクトルを含み、前記低電圧用コンバータは前記リアクトルを一次側コイ
ルとして電圧変換するトランスを備えることを特徴とす
る電圧変換装置。
【請求項２】請求項１に記載の装置において、前記高電圧用コンバータは、前記リアクトルに流れる電
流の方向を制御して所定の高電圧をリアクトルの端部に
得る２つのスイッチング素子を備えることを特徴とする
電圧変換装置。
【請求項３】請求項１または２に記載の装置におい
て、前記高電圧用コンバータと低電圧用コンバータは、１つ
の回路ブロックにまとめられているていることを特徴と
する電圧変換装置。
【請求項４】請求項１〜３のいずれか１つに記載の装
置において、低電圧用コンバータへの電力供給不足時には、インバー
タの平滑コンデンサを強制的に充放電させることで前記
昇圧用のリアクトルに必要な電力を流すことを特徴とす
る電圧変換装置。
【請求項５】請求項１〜４のいずれか１つに記載の装
置において、前記低電圧用コンバータの出力段に出力制御用トランジ
スタを設け、この出力制御用トランジスタをオンオフす
ることで低電圧用コンバータの出力を調整することを特
徴とする電圧変換装置。