JP2003092807A

JP2003092807A - 電気自動車用電源制御装置

Info

Publication number: JP2003092807A
Application number: JP2001282952A
Authority: JP
Inventors: Hidetaka Nishigori; 秀隆錦織
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2001-09-18
Filing date: 2001-09-18
Publication date: 2003-03-28
Anticipated expiration: 2021-09-18
Also published as: JP4259006B2

Abstract

(57)【要約】【課題】簡単な構成でありながら、インバータ内のコ
ンデンサに対する充放電電流の最大値を増大させること
なく、その充放電時間を短縮する。【解決手段】プリチャージ回路１２は、駆動用モータ
５４へ電力を供給するインバータ５６と駆動用電池５２
との間に接続され、Ｌレベルのプリチャージ信号を入力
してからＨレベルのプリチャージ信号を入力するまでの
間、インバータ５６内のコンデンサ５８を定電流で充電
する。ディスチャージ回路１４は、コンデンサ５８と駆
動用電池５２との間に接続され、Ｌレベルのディスチャ
ージ信号を入力してからＨレベルのディスチャージ信号
を入力するまでの間、コンデンサ５８を定電流で放電す
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、純電気自動車やハ
イブリッド電気自動車などの電気自動車に搭載され、駆
動用電池と大容量インバータとの接続又は開離の際に動
作する電気自動車用電源制御装置（以下、単に「電源制
御装置」という。）に関する。

【０００２】

【従来の技術】図６は、従来の電源制御装置を示す回路
図である。以下、この図面に基づき説明する。

【０００３】従来の電源制御装置４８は、コントローラ
５０、プリチャージ回路６０、及びディスチャージ回路
６２を備えたものである。また、電源制御装置４８に
は、駆動用電池５２とインバータ５６とを接続又は開離
する正極側のコンタクタＲＹ１と負極側のコンタクタＲ
Ｙ２とが付設されている。コントローラ５０には、これ
らのコンタクタＲＹ１，ＲＹ２を開閉する機能も付加さ
れている。

【０００４】コントローラ５０は、Ｌレベルの車両起動
要求信号を入力するとプリチャージ信号をＬレベルにし
て出力し、コンデンサ５８の充電電圧が一定以上になっ
た場合にプリチャージ信号をＨレベルにして出力すると
ともに、Ｈレベルの車両起動要求信号を入力するとディ
スチャージ信号をＬレベルにして出力し、コンデンサ５
８の放電電圧が一定以下になった場合にディスチャージ
信号をＨレベルにして出力する。

【０００５】プリチャージ回路６０は、駆動用モータ５
４へ電力を供給するインバータ５６と駆動用電池５２と
の間に接続され、Ｌレベルのプリチャージ信号を入力し
てからＨレベルのプリチャージ信号を入力するまでの
間、インバータ５６内のコンデンサ５８を充電する。デ
ィスチャージ回路６２は、インバータ５６と駆動用電池
５２との間に接続され、Ｌレベルのディスチャージ信号
を入力してからＨレベルのディスチャージ信号を入力す
るまでの間、コンデンサ５８を放電する。

【０００６】プリチャージ回路６０は、プリチャージリ
レーＲＹ３とプリチャージ抵抗器Ｒ１との直列回路であ
る。ディスチャージ回路６２は、ディスチャージリレー
ＲＹ４とディスチャージ抵抗器Ｒ２との直列回路であ
る。コンタクタＲＹ１，ＲＹ２、プリチャージ回路６０
及びディスチャージ回路６２は、ジャンクションボック
ス６４内に収められている。駆動用電池５２の出力電圧
は２４０Ｖ、プリチャージ抵抗器Ｒ１及びディスチャー
ジ抵抗器Ｒ２の抵抗値はそれぞれ２００Ωである。

【０００７】次に、電源制御装置４８の動作を説明す
る。

【０００８】大容量のコンデンサ５８は、負荷変動やノ
イズに対して、駆動用電池５２の出力電圧を一定に保つ
働きをする。起動時に、コンタクタＲＹ１，ＲＹ２をい
きなり閉にすると、コンデンサ５８への突入電流によっ
てコンタクタＲＹ１，ＲＹ２の接点が溶着するおそれが
ある。そこで、まずコンタクタＲＹ２及びプリチャージ
リレーＲＹ３を閉にしてコンデンサ５８を徐々に充電
し、コンデンサ５８が十分に充電された後にプリチャー
ジリレーＲＹ３を開にし、同時にコンタクタＲＹ１を閉
にする。

【０００９】停止時にコンデンサ５８を充電したままに
しておくことは、高電圧ゆえに好ましくない。そこで、
コンタクタＲＹ１，ＲＹ２を開にし、ディスチャージリ
レーＲＹ４を閉にしてコンデンサ５８を徐々に放電し、
コンデンサ５８が十分に放電された後に、ディスチャー
ジリレーＲＹ４を開にする。

【００１０】図７は、電源制御装置４８における動作の
一例を示す波形図である。以下、図６及び図７に基づき
説明する。

【００１１】図７では、電源制御装置４８のプリチャー
ジ動作を示しており、上側の波形がコンデンサ５８の充
電電圧、下側の波形がコンデンサ５８の充電電流であ
る。駆動用電池５２の出力電圧をＶｂ、コンデンサ５８
の充電電圧をＶｃ、コンデンサ５８の充電電流をＩｃ、
コンデンサ５８の静電容量をＣ、プリチャージ抵抗器Ｒ
１の抵抗値をｒ１、時間をｔとすると、プリチャージ回
路６０はＲ−Ｃ直列回路であるから、充電電圧Ｖｃ及び
充電電流Ｉｃはそれぞれ次式で与えられる。

【００１２】Ｖｃ＝Ｖｂ［１−ｅｘｐ｛−ｔ／（Ｃ・ｒ１）｝］・・・（１）Ｉｃ＝（Ｖｂ／ｒ１）［ｅｘｐ｛−ｔ／（Ｃ・ｒ１）｝］・・・（２）

【００１３】図７に示した例では、電池電圧を２００Ｖ
としている。このときのプリチャージ時間は、約４．２
秒である。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
電源制御装置４８では、運転者がキースイッチをオンに
してから走行可能になるまでに、コンデンサ５８の充電
に５〜１０秒を要していたので、迅速な発進ができない
という問題があった。その理由は、図７及び式（１），
（２）から明らかなように、充電電圧Ｖｃは初期に大き
く上昇するものの徐々に上昇しなくなるから、すなわち
充電電流Ｉｃは初期に大きく流れるものの徐々に流れな
くなるからである。

【００１５】コンデンサ５８の充電時間を短くするに
は、プリチャージ抵抗器Ｒ１の抵抗値を下げればよい。
しかし、それでは、プリチャージリレーＲＹ３を大容量
にしなければならない、突入電流が増大する等の新たな
問題が発生する。また、コンデンサ５８の放電について
も、同様の問題があった。

【００１６】

【発明の目的】そこで、本発明の目的は、簡単な構成で
ありながら、インバータ内のコンデンサに対する充放電
電流の最大値を増大させることなく、その充放電時間を
短縮できる、電源制御装置を提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の電源制御
装置は、コントローラ、プリチャージ回路等を備えてい
る。コントローラは、電源投入信号を入力するとプリチ
ャージ開始信号を出力し、所定の条件が成立した場合に
プリチャージ終了信号を出力する。プリチャージ回路
は、駆動用モータへ電力を供給するインバータと駆動用
電池との間に接続され、前記プリチャージ開始信号を入
力してから前記プリチャージ終了信号を入力するまでの
間、前記インバータ内のコンデンサを定電流で充電す
る。

【００１８】コントローラは、電源投入信号を入力する
とプリチャージ開始信号を出力する。すると、プリチャ
ージ回路は、コンデンサを定電流で充電し始める。そし
て、コントローラは、例えばコンデンサの充電電圧が一
定値に達すると、プリチャージ終了信号を出力する。こ
れにより、プリチャージ回路は、コンデンサに対する充
電を終了する。プリチャージ回路は、定電流回路という
簡単な構成である。しかも、定電流ゆえに、コンデンサ
の充電電流の最大値を増大させることなく、その充電時
間を短縮できる。

【００１９】請求項２記載の電源制御装置は、コントロ
ーラ、ディスチャージ回路等を備えている。コントロー
ラは、電源切断信号を入力するとディスチャージ開始信
号を出力し、所定の条件が成立した場合にディスチャー
ジ終了信号を出力する。ディスチャージ回路は、駆動用
モータへ電力を供給するインバータと駆動用電池との間
に接続され、前記ディスチャージ開始信号を入力してか
ら前記ディスチャージ終了信号を入力するまでの間、前
記インバータ内のコンデンサを定電流で放電する。

【００２０】コントローラは、電源切断信号を入力する
とディスチャージ開始信号を出力する。すると、ディス
チャージ回路は、コンデンサを定電流で放電し始める。
そして、コントローラは、例えばコンデンサの放電電圧
が一定値に達すると、ディスチャージ終了信号を出力す
る。これにより、ディスチャージ回路は、コンデンサに
対する放電を終了する。ディスチャージ回路は、定電流
回路という簡単な構成である。しかも、定電流ゆえに、
コンデンサの放電電流の最大値を増大させることなく、
その放電時間を短縮できる。

【００２１】請求項３記載の電源制御装置は、コントロ
ーラ、プリチャージ回路、ディスチャージ回路等を備え
ている。コントローラは、電源投入信号を入力するとプ
リチャージ開始信号を出力し、所定の条件が成立した場
合にプリチャージ終了信号を出力するとともに、電源切
断信号を入力するとディスチャージ開始信号を出力し、
所定の条件が成立した場合にディスチャージ終了信号を
出力する。プリチャージ回路は、駆動用モータへ電力を
供給するインバータと動用電池との間に接続され、前記
プリチャージ開始信号を入力してから前記プリチャージ
終了信号を入力するまでの間、前記インバータ内のコン
デンサを定電流で充電する。ディスチャージ回路は、前
記インバータと前記駆動用電池との間に接続され、前記
ディスチャージ開始信号を入力してから前記ディスチャ
ージ終了信号を入力するまでの間、前記コンデンサを定
電流で放電する。

【００２２】プリチャージ回路及びディスチャージ回路
は、それぞれ前述した作用を奏するとともに、定電流回
路という簡単な構成でありながら定電流ゆえに、コンデ
ンサの充放電電流の最大値を増大させることなく、その
充放電時間を短縮できる。

【００２３】請求項４記載の電源制御装置は、請求項３
記載の電源制御装置において、前記プリチャージ回路の
構成部品と前記ディスチャージ回路の構成部品とが同一
である。構成部品の共通化により、製造の容易化及び低
価格化が図れる。

【００２４】請求項５記載の電源制御装置は、コントロ
ーラ、プリチャージ兼ディスチャージ回路、配線切り換
え部等を備えている。コントローラは、電源投入信号を
入力するとプリチャージ開始信号を出力し、所定の条件
が成立した場合にプリチャージ終了信号を出力するとと
もに、電源切断信号を入力するとディスチャージ開始信
号を出力し、所定の条件が成立した場合にディスチャー
ジ終了信号を出力する。プリチャージ兼ディスチャージ
回路は、駆動用モータへ電力を供給するインバータと駆
動用電池との間に接続され、前記プリチャージ開始信号
を入力してから前記プリチャージ終了信号を入力するま
での間、及び前記ディスチャージ開始信号を入力してか
ら前記ディスチャージ終了信号を入力するまでの間、定
電流回路として動作する。配線切り換え部は、前記プリ
チャージ開始信号を入力してから前記プリチャージ終了
信号を入力するまでの間、前記プリチャージ兼ディスチ
ャージ回路を前記コンデンサに直列に接続するととも
に、前記ディスチャージ開始信号を入力してから前記デ
ィスチャージ終了信号を入力するまでの間、前記プリチ
ャージ兼ディスチャージ回路を前記コンデンサに並列に
接続する。

【００２５】コントローラは、電源投入信号を入力する
とプリチャージ開始信号を出力する。すると、プリチャ
ージ兼ディスチャージ回路が定電流回路として動作する
とともに、配線切り換え部がプリチャージ兼ディスチャ
ージ回路をコンデンサに直列に接続する。すなわち、プ
リチャージ回路兼ディスチャージ回路は、コンデンサを
定電流で充電し始める。そして、コントローラは、例え
ばコンデンサの充電電圧が一定値に達すると、プリチャ
ージ終了信号を出力する。これにより、プリチャージ回
路兼ディスチャージ回路は、コンデンサに対する充電を
終了する。一方、コントローラは、電源切断信号を入力
するとディスチャージ開始信号を出力する。すると、プ
リチャージ兼ディスチャージ回路が定電流回路として動
作するとともに、配線切り換え部がプリチャージ兼ディ
スチャージ回路をコンデンサに並列に接続する。すなわ
ち、プリチャージ回路兼ディスチャージ回路は、コンデ
ンサを定電流で放電し始める。そして、コントローラ
は、例えばコンデンサの放電電圧が一定値に達すると、
ディスチャージ終了信号を出力する。これにより、プリ
チャージ回路兼ディスチャージ回路は、コンデンサに対
する放電を終了する。このように、プリチャージ兼ディ
スチャージ回路は、一つの定電流回路でありながら、前
述したプリチャージ回路及びディスチャージ回路の両方
の作用を奏する。

【００２６】請求項６記載の電源制御装置は、請求項１
又は３記載の電源制御装置において、前記プリチャージ
回路が、制御電圧が印加されると導通して前記定電流を
流す第一のトランジスタと、前記プリチャージ開始信号
を入力してから前記プリチャージ終了信号を入力するま
での間、導通して前記トランジスタに前記制御電圧を印
加するフォトカプラと、前記定電流値を前記制御電圧値
にネガティブ・フィードバックする第二のトランジスタ
と、これらに付随する抵抗器とを備えたものである。

【００２７】請求項７記載の電源制御装置は、請求項２
又は３記載の電源制御装置において、前記ディスチャー
ジ回路が、制御電圧が印加されると導通して前記定電流
を流す第一のトランジスタと、前記ディスチャージ開始
信号を入力してから前記ディスチャージ終了信号を入力
するまでの間、導通して前記トランジスタに前記制御電
圧を印加するフォトカプラと、前記定電流値を前記制御
電圧値にネガティブ・フィードバックする第二のトラン
ジスタと、これらに付随する抵抗器とを備えたものであ
る。

【００２８】請求項８記載の電源制御装置は、請求項４
記載の電源制御装置において、前記プリチャージ兼ディ
スチャージ回路は、制御電圧が印加されると導通して前
記定電流を流す第一のトランジスタと、前記プリチャー
ジ開始信号を入力してから前記プリチャージ終了信号を
入力するまでの間、及び前記ディスチャージ開始信号を
入力してから前記ディスチャージ終了信号を入力するま
での間、導通して前記トランジスタに前記制御電圧を印
加するフォトカプラと、前記定電流値を前記制御電圧値
にネガティブ・フィードバックする第二のトランジスタ
と、これらに付随する抵抗器とを備えたものである。

【００２９】請求項６乃至８記載の電源制御装置は、プ
リチャージ回路、ディスチャージ回路、又はプリチャー
ジ回路兼ディスチャージ回路が、トランジスタ、フォト
カプラ、抵抗器等の一般的な部品で構成されている。し
たがって、製造の容易化及び低価格化が図れる。

【００３０】請求項９記載の電源制御装置は、請求項
６、７又は８記載の電源制御装置において、前記第一の
トランジスタが一定以上の温度になると前記定電流を低
減させる機能を備えたものである。

【００３１】低温時は、第一のトランジスタの性能一杯
の電流を流すことができるので、プリチャージ又はディ
スチャージを高速化できる。一方、高温時は、定電流を
減らすことにより、第一のトランジスタの発熱による損
傷を防止できる。

【００３２】

【発明の実施の形態】図１は、本発明に係る電源制御装
置の第一実施形態を示す回路図である。以下、この図面
に基づき説明する。

【００３３】本実施形態の電源制御装置１０は、コント
ローラ５０、プリチャージ回路１２、及びディスチャー
ジ回路１４を備えたものである。また、電源制御装置１
０には、駆動用電池５２とインバータ５６とを接続又は
開離する正極側のコンタクタＲＹ１と負極側のコンタク
タＲＹ２とが付設されている。コントローラ５０には、
これらのコンタクタＲＹ１，ＲＹ２を開閉する機能も付
加されている。

【００３４】コントローラ５０は、Ｌレベルの車両起動
要求信号（電源投入信号）を入力するとプリチャージ信
号をＬレベルにして出力し、所定の条件が成立した場合
にプリチャージ信号をＨレベルにして出力するととも
に、Ｈレベルの車両起動要求信号（電源切断信号）を入
力するとディスチャージ信号をＬレベルにして出力し、
所定の条件が成立した場合にディスチャージ信号をＨレ
ベルにして出力する。また、コントローラ５０は、例え
ばＣＰＵを中心にＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インタフェー
ス等から構成されたマイクロコンピュータであり、多く
の機能がプログラムによって実現されている。

【００３５】前述の「所定の条件が成立した場合」と
は、本実施形態ではコンデンサ５８の両端電圧が一定値
に達した場合であるが、コンデンサ５８の充放電電流が
一定値に達した場合、又は一定時間が経過した場合等と
してもよい。

【００３６】プリチャージ回路１２は、駆動用モータ５
４へ電力を供給するインバータ５６と駆動用電池５２と
の間に接続され、Ｌレベルのプリチャージ信号（プリチ
ャージ開始信号）を入力してからＨレベルのプリチャー
ジ信号（プリチャージ終了信号）を入力するまでの間、
インバータ５６内のコンデンサ５８を定電流で充電す
る。ディスチャージ回路１４は、コンデンサ５８と駆動
用電池５２との間に接続され、Ｌレベルのディスチャー
ジ信号（ディスチャージ開始信号）を入力してからＨレ
ベルのディスチャージ信号（ディスチャージ終了信号）
を入力するまでの間、コンデンサ５８を定電流で放電す
る。

【００３７】次に、電源制御装置１０の動作を説明す
る。

【００３８】コントローラ５０は、Ｌレベルの車両起動
要求信号を入力するとＬレベルのプリチャージ信号を出
力する。すると、プリチャージ回路１２は、コンデンサ
５８を定電流で充電し始める。そして、コントローラ５
０は、コンデンサ５８の充電電圧が一定値に達すると、
Ｈレベルのプリチャージ信号を出力する。これにより、
プリチャージ回路１２は、コンデンサ５８に対する充電
を終了する。

【００３９】一方、コントローラ５０は、Ｈレベルの車
両起動要求信号を入力するとＬレベルのディスチャージ
信号を出力する。すると、ディスチャージ回路１４は、
コンデンサ５８を定電流で放電し始める。そして、コン
トローラ５０は、コンデンサ５８の放電電圧が一定値に
達すると、Ｈレベルのディスチャージ信号を出力する。
これにより、ディスチャージ回路１４は、コンデンサ５
８に対する放電を終了する。

【００４０】プリチャージ回路１２及びディスチャージ
回路１４は、それぞれ定電流回路という簡単な構成であ
りながら定電流ゆえに、コンデンサ５８の充放電電流の
最大値を増大させることなく、その充放電時間を短縮で
きる。

【００４１】図２は、プリチャージ回路１２及びディス
チャージ回路１４の一例を示す回路図である。以下、こ
の図面に基づき説明する。ただし、プリチャージ回路１
２の構成部品とディスチャージ回路１４の構成部品と
で、同一のものには同一符号を付すことにする。

【００４２】プリチャージ回路１２は、ゲート電圧（制
御電圧）が印加されると導通して定電流を流すトランジ
スタ２０と、Ｌレベルのプリチャージ信号を入力してか
らＨレベルのプリチャージ信号を入力するまでの間、導
通してトランジスタ２０にゲート電圧を印加するフォト
カプラ２２と、定電流値をゲート電圧値にネガティブ・
フィードバックするトランジスタ２４と、これらに付随
する抵抗器２６１〜２６７、可変抵抗器２８及びツェナ
ー・ダイオード３０とを備えている。

【００４３】ディスチャージ回路１４は、ゲート電圧
（制御電圧）が印加されると導通して定電流を流すトラ
ンジスタ２０と、Ｌレベルのディスチャージ信号を入力
してからＨレベルのディスチャージ信号を入力するまで
の間、導通してトランジスタ２０にゲート電圧を印加す
るフォトカプラ２２と、定電流値をゲート電圧値にネガ
ティブ・フィードバックするトランジスタ２４と、これ
らに付随する抵抗器２６１〜２６７、可変抵抗器２８及
びツェナー・ダイオード３０とを備えている。

【００４４】トランジスタ２０は、Ｎチャネル型のＭＯ
ＳＦＥＴである。フォトカプラ２２は、ＬＥＤ２２１と
フォトＭＯＳＦＥＴ２２２とからなるフォトＭＯＳリレ
ーである。トランジスタ２４は、ＮＰＮ型のバイポーラ
・トランジスタである。抵抗器２６１〜２６３は電流制
限用、抵抗器２６４は定電流設定用である。抵抗器２６
５，２６６及び可変抵抗器２８は、トランジスタ２４の
ベース電圧調整用、すなわち定電流調整用である。抵抗
器２６７及びツェナー・ダイオード３０は、トランジス
タ２４の保護用である。ツェナー・ダイオード３０の降
伏電圧は、例えば１５Ｖである。

【００４５】抵抗器２６４には、プリチャージ電流又は
ディスチャージ電流としての定電流が流れる。そして、
その電圧降下の一部が可変抵抗器２８に印加される。抵
抗器２６４の抵抗値は、あまり大きいとプリチャージ時
間又はディスチャージ時間が長くなるので、１〜１０Ω
程度が好ましい。

【００４６】以上のように、プリチャージ回路１２の構
成部品とディスチャージ回路１４の構成部品とは、全く
同一である。そのため、構成部品の共通化により、製造
の容易化及び低価格化が図れられている。また、プリチ
ャージ回路１２及びディスチャージ回路１４は、低電圧
電源を必要とするコンパレータやオペアンプを備えてい
ないので電源ＩＣが不要であるとともに、高電圧回路の
どこかのレベルにＧＮＤを固定することも不要である。

【００４７】次に、図１及び図２を用いて、電源制御装
置１０の動作をもう一度説明する。

【００４８】プリチャージ回路１２の動作を説明する。
例えば、運転者が車両のイグニッションキーをオンにす
ると、車両起動要求信号が発生する。これにより、コン
トロ−ラ５０は、車両を起動する制御を開始し、まずコ
ンタクタＲＹ２をオンにする。続いて、コントロ−ラ５
０は、１２Ｖ電源電圧をプリチャージ回路１２及びディ
スチャージ回路１４へ供給し、プリチャージ信号をオン
（ロー）にする。すると、フォトカプラ２２がオンする
ことによりトランジスタ２０がオンするので、プリチャ
ージ回路１２の端子Ｖｉｎ１から端子Ｖｏｕｔ１へ定電
流が流れる。このようにして、コンデンサ５８の充電が
始まる。

【００４９】ここで、充電電流が多く流れ過ぎると、ト
ランジスタ２４のベース電圧が上昇することにより、ト
ランジスタ２４がオンとなる。すると、トランジスタ２
０のゲート電圧が低下することにより、トランジスタ２
０がオフとなるので、充電電流が流れなくなる。この充
電電流値は可変抵抗器２８を調整することによって変え
られる。

【００５０】一方、コントロ−ラ５０は、コンデンサ５
８の電圧を検出しており、その電圧が十分に上がったと
判断したら、プリチャージ信号をオフ（ハイ）にする。
これにより、車両の起動が完了する。

【００５１】ディスチャージ回路１４の動作を説明す
る。例えば、運転者が車両のイグニッションキーをオフ
にすると、車両起動要求信号が発生しなくなる。これに
より、コントロ−ラ５０は、車両を停止する制御を開始
し、まずコンタクタＲＹ２，ＲＹ２をオフにする。続い
て、コントロ−ラ５０は、ディスチャージ信号をオン
（ロー）にする。すると、フォトカプラ２２がオンする
ことによりトランジスタ２０がオンするので、ディスチ
ャージ回路１４の端子Ｖｉｎ２から端子Ｖｏｕｔ２へ定
電流が流れる。このようにして、コンデンサ５８の放電
が始まる。

【００５２】ここで、放電電流が多く流れ過ぎると、ト
ランジスタ２４のベース電圧が上昇することにより、ト
ランジスタ２４がオンとなる。すると、トランジスタ２
０のゲート電圧が低下することにより、トランジスタ２
０がオフとなるので、放電電流が流れなくなる。この放
電電流値は可変抵抗器２８を調整することによって変え
られる。

【００５３】一方、コントロ−ラ５０は、コンデンサ５
８の電圧を検出しており、その電圧が十分に下がったと
判断したら、ディスチャージ信号をオフ（ハイ）にし、
１２Ｖ電源電圧の供給もやめる。これにより、車両の停
止が完了する。

【００５４】図３は、電源制御装置１０における動作の
一例を示す波形図である。以下、図１乃至図３に基づき
説明する。

【００５５】図３［１］では、電源制御装置１０のプリ
チャージ動作を示しており、上側の波形がコンデンサ５
８の充電電圧、下側の波形がコンデンサ５８の充電電流
である。図３［２］では、電源制御装置１０のディスチ
ャージ動作を示しており、上側の波形がコンデンサ５８
の放電電圧、下側の波形がコンデンサ５８の放電電流で
ある。

【００５６】図３に示した例では、電池電圧を２００Ｖ
としている。このときのプリチャージ時間及びディスチ
ャージ時間は、ともに約１．５秒である。

【００５７】図４は、本発明に係る電源制御装置の第二
実施形態の主要部を示す回路図である。以下、この図面
に基づき説明する。ただし、図２と同じ部分は同じ符号
を付すことにより説明を省略する。

【００５８】本実施形態の電源制御装置は、コントロー
ラ５０（図１参照）、プリチャージ兼ディスチャージ回
路３２、配線切り換え部３４等を備えている。コントロ
ーラ５０は、第一実施形態と同じ構成及び同じ動作であ
る。

【００５９】プリチャージ兼ディスチャージ回路３２
は、インバータ５６（図１参照）と駆動用電池５２（図
１参照）との間に接続され、Ｌレベルのプリチャージ信
号を入力してからＨレベルのプリチャージ信号を入力す
るまでの間、及びＬレベルのディスチャージ信号を入力
してからＨレベルのディスチャージ信号を入力するまで
の間、定電流回路として動作する。フォトカプラ２２
は、Ｌレベルのプリチャージ信号又はＬレベルのディス
チャージ信号のどちらか一方を入力すると、導通する。
ダイオード３６１，３６２は逆流防止用である。

【００６０】配線切り換え部３４は、Ｌレベルのプリチ
ャージ信号を入力してからＨレベルのプリチャージ信号
を入力するまでの間、プリチャージ兼ディスチャージ回
路３２をコンデンサ５８に直列に接続するとともに、Ｌ
レベルのディスチャージ信号を入力してからＨレベルの
ディスチャージ信号を入力するまでの間、プリチャージ
兼ディスチャージ回路３２をコンデンサ５８に並列に接
続する。

【００６１】具体的に言えば、配線切り換え部３４は、
Ｌレベルのディスチャージ信号で励磁されるコイル３８
と、ｂ接点である接点４０ｂ，４２ｂと、ａ接点である
接点４０ａ，４２ａとを備えた電磁リレーである。接点
４０ａ，４０ｂ，４２ａ，４２ｂは、コイル３８に付勢
されて連動して開閉するものであり、定電流以上は流れ
ないので小容量のものでよい。接点４０ａ，４０ｂはプ
リチャージ兼ディスチャージ回路３２の正極側切り換え
用であり、接点４２ａ，４２ｂはプリチャージ兼ディス
チャージ回路３２の負極側切り換え用である。もちろ
ん、この構成は一例に過ぎないので、半導体スイッチ等
を用いてもよい。

【００６２】次に、本実施形態の電源制御装置の動作を
説明する。

【００６３】コントローラ５０（図１参照）は、Ｌレベ
ルの車両起動要求信号を入力するとＬレベルのプリチャ
ージ信号を出力する。すると、プリチャージ兼ディスチ
ャージ回路３２が定電流回路として動作するとともに、
配線切り換え部３４がプリチャージ兼ディスチャージ回
路３２をコンデンサ５８に直列に接続する。すなわち、
プリチャージ回路兼ディスチャージ回路３２は、コンデ
ンサ５８を定電流で充電し始める。そして、コントロー
ラ５０は、例えばコンデンサ５８の充電電圧が一定値に
達すると、Ｈレベルのプリチャージ信号を出力する。こ
れにより、プリチャージ回路兼ディスチャージ回路３２
は、コンデンサ５８に対する充電を終了する。

【００６４】一方、コントローラ５０は、Ｈレベルの車
両起動要求信号を入力するとＬレベルのディスチャージ
信号を出力する。すると、プリチャージ兼ディスチャー
ジ回路３２が定電流回路として動作するとともに、配線
切り換え部３４がプリチャージ兼ディスチャージ回路３
２をコンデンサ５８に並列に接続する。すなわち、プリ
チャージ回路兼ディスチャージ回路３２は、コンデンサ
５８を定電流で放電し始める。そして、コントローラ５
０は、例えばコンデンサ５８の放電電圧が一定値に達す
ると、Ｈレベルのディスチャージ信号を出力する。これ
により、プリチャージ回路兼ディスチャージ回路３２
は、コンデンサに対する放電を終了する。

【００６５】このように、プリチャージ兼ディスチャー
ジ回路３２は、一つの定電流回路でありながら、図２に
示したプリチャージ回路１２及びディスチャージ回路１
４の両方の作用を奏する。本実施形態では、第一実施形
態におけるディスチャージ回路１４分が不要になるのに
対して、配線切り換え部３４及びダイオード３６１，３
６２が必要になる。したがって、部品点数で見ると、本
実施形態は、第一実施形態に比べて、簡略化されている
ことがわかる。

【００６６】本発明に係る電源制御装置の第三実施形態
の主要部を示す回路図である。以下、この図面に基づき
説明する。ただし、図２と同じ部分は同じ符号を付すこ
とにより説明を省略する。

【００６７】本実施形態の電源制御装置は、トランジス
タ２０が一定以上の温度になると定電流を低減させる機
能を備えたものである。すなわち、本実施形態では、プ
リチャージ回路１２’において、可変抵抗器２８及び抵
抗器２６６の接続点と端子Ｖｏｕｔ１との間に、サーマ
ルスイッチ４４及び抵抗器４６からなる直列回路が挿入
されている。サーマルスイッチ４４は、トランジスタ２
０のヒートシンク（図示せず）に取り付けられ、トラン
ジスタ２０が一定温度以下（低温時）で閉、トランジス
タ２０が一定温度以上（高温時）で開となる。

【００６８】電流が抵抗器２６４に流れると、抵抗器２
６４のプラス側に電圧が発生する。低温時は、抵抗器４
６，２６６及び可変抵抗器２８によってトランジスタ２
４のベース電圧が決まり、定電流が端子Ｖｉｎ１から端
子Ｖｏｕｔ１へ流れる。

【００６９】一方、高温時は、サーマルスイッチ４４が
開となって抵抗器４６が切り離される。その結果、抵抗
器２６４のプラス側に発生する電圧が低温時よりも低い
うちに、トランジスタ２４のベース電圧が高くなってト
ランジスタ２４がオンになる。したがって、高温時はプ
リチャージ電流が少なくなるので、トランジスタ２０の
過熱保護が図られる。

【００７０】この過熱保護が働いてもプリチャージは実
行されるので、車両を起動できる。ただし、プリチャー
ジ電流が低減すると、それだけプリチャージ時間が長く
なる。しかし、このような過熱保護が働くのは、車両の
起動を短時間に繰り返し行うという通常あり得ない操作
をした場合に限られるので、起動を短時間で終了すると
いう本来の目的は達成される。

【００７１】本実施形態によれば、低温時にトランジス
タ２０の性能一杯の電流を流すことができるので、プリ
チャージを高速化できる。一方、高温時は、定電流を減
らすことにより、トランジスタ２０の発熱による損傷を
防止できる。なお、本実施形態は、図２のディスチャー
ジ回路１４や図４のプリチャージ兼ディスチャージ回路
３２にも適用できる。

【００７２】なお、本発明は、言うまでもなく、上記第
一乃至第三実施形態に限定されるものではない。例え
ば、定電流を大きくする場合は、複数のトランジスタ２
０を並列接続すればよい。また、本発明の名称は「電気
自動車用…」としたが、電気自動車に限らず、大容量の
電源及び負荷を備えたシステムに好適に用いることがで
きる。

【００７３】

【発明の効果】請求項１記載の電源制御装置によれば、
インバータ内のコンデンサをプリチャージ回路が定電流
で充電することにより、定電流回路という簡単な構成で
ありながら定電流ゆえに、充電電流の最大値を増大させ
ることなく、その充電時間を短縮できる。

【００７４】請求項２記載の電源制御装置によれば、イ
ンバータ内のコンデンサをディスチャージ回路が定電流
で放電することにより、定電流回路という簡単な構成で
ありながら定電流ゆえに、放電電流の最大値を増大させ
ることなく、その放電時間を短縮できる。

【００７５】請求項３記載の電源制御装置によれば、イ
ンバータ内のコンデンサをプリチャージ回路が定電流で
充電するとともにディスチャージ回路が定電流で放電す
ることにより、定電流回路という簡単な構成でありなが
ら定電流ゆえに、充放電電流の最大値を増大させること
なく、その充放電時間を短縮できる。

【００７６】請求項４記載の電源制御装置によれば、請
求項３記載の電源制御装置において、プリチャージ回路
とディスチャージ回路との構成部品を共通化したことに
より、製造の容易化及び低価格化を図ることができる。

【００７７】請求項５記載の電源制御装置によれば、イ
ンバータ内のコンデンサをプリチャージ回路兼ディスチ
ャージ回路が定電流で充放電することにより、一つの定
電流回路という簡単な構成でありながら定電流ゆえに、
充放電電流の最大値を増大させることなく、その充放電
時間を短縮できる。しかも、定電流回路が一つでよいの
で、構成を簡略化できる。

【００７８】請求項６乃至８記載の電源制御装置によれ
ば、プリチャージ回路、ディスチャージ回路、又はプリ
チャージ回路兼ディスチャージ回路を、トランジスタ、
フォトカプラ、抵抗器等の一般的な部品で構成したこと
により、製造の容易化及び低価格化を図ることができ
る。しかも、低電圧駆動部品を使用していないので、低
電圧電源が不要、高電圧に強い、ＧＮＤレベルを規定し
なくてよい等の利点を有する。

【００７９】請求項９記載の電源制御装置によれば、第
一のトランジスタが一定以上の温度になると定電流を低
減させる機能を備えたことにより、低温時において第一
のトランジスタの性能一杯の電流を流すことができるの
で、プリチャージ又はディスチャージを高速化できる。
一方、高温時は、定電流を減らすことにより、第一のト
ランジスタの発熱による損傷を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電源制御装置の第一実施形態を示
す回路図である。

【図２】第一実施形態におけるプリチャージ回路及びデ
ィスチャージ回路の一例を示す回路図である。

【図３】第一実施形態の電源制御装置における動作の一
例を示す波形図であり、図３［１］はプリチャージ動
作、図３［２］はディスチャージ動作である。

【図４】本発明に係る電源制御装置の第二実施形態の主
要部を示す回路図である。

【図５】本発明に係る電源制御装置の第三実施形態の主
要部を示す回路図である。

【図６】従来の電源制御装置を示す回路図である。

【図７】従来の電源制御装置の動作を示す波形図であ
る。

【符号の説明】

１０電源制御装置１２，１２’ プリチャージ回路１４ディスチャージ回路５０コントローラ５２駆動用電池５６インバータ５８コンデンサ３２プリチャージ兼ディスチャージ回路３４配線切り換え部２０トランジスタ（第一のトランジスタ）２２フォトカプラ２４トランジスタ（第二のトランジスタ）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電源投入信号を入力するとプリチャージ
開始信号を出力し、所定の条件が成立した場合にプリチ
ャージ終了信号を出力するコントローラと、駆動用モータへ電力を供給するインバータと駆動用電池
との間に接続され、前記プリチャージ開始信号を入力し
てから前記プリチャージ終了信号を入力するまでの間、
前記インバータ内のコンデンサを定電流で充電するプリ
チャージ回路と、を備えた電気自動車用電源制御装置。
【請求項２】電源切断信号を入力するとディスチャー
ジ開始信号を出力し、所定の条件が成立した場合にディ
スチャージ終了信号を出力するコントローラと、駆動用モータへ電力を供給するインバータと駆動用電池
との間に接続され、前記ディスチャージ開始信号を入力
してから前記ディスチャージ終了信号を入力するまでの
間、前記インバータ内のコンデンサを定電流で放電する
ディスチャージ回路と、を備えた電気自動車用電源制御装置。
【請求項３】電源投入信号を入力するとプリチャージ
開始信号を出力し、所定の条件が成立した場合にプリチ
ャージ終了信号を出力するとともに、電源切断信号を入
力するとディスチャージ開始信号を出力し、所定の条件
が成立した場合にディスチャージ終了信号を出力するコ
ントローラと、駆動用モータへ電力を供給するインバー
タと駆動用電池との間に接続され、前記プリチャージ開
始信号を入力してから前記プリチャージ終了信号を入力
するまでの間、前記インバータ内のコンデンサを定電流
で充電するプリチャージ回路と、前記インバータと前記駆動用電池との間に接続され、前
記ディスチャージ開始信号を入力してから前記ディスチ
ャージ終了信号を入力するまでの間、前記コンデンサを
定電流で放電するディスチャージ回路と、を備えた電気自動車用電源制御装置。
【請求項４】前記プリチャージ回路の構成部品と前記
ディスチャージ回路の構成部品とが同一である、請求項３記載の電気自動車用電源制御装置。
【請求項５】電源投入信号を入力するとプリチャージ
開始信号を出力し、所定の条件が成立した場合にプリチ
ャージ終了信号を出力するとともに、電源切断信号を入
力するとディスチャージ開始信号を出力し、所定の条件
が成立した場合にディスチャージ終了信号を出力するコ
ントローラと、駆動用モータへ電力を供給するインバータと駆動用電池
との間に接続され、前記プリチャージ開始信号を入力し
てから前記プリチャージ終了信号を入力するまでの間、
及び前記ディスチャージ開始信号を入力してから前記デ
ィスチャージ終了信号を入力するまでの間、定電流回路
として動作するプリチャージ兼ディスチャージ回路と、前記プリチャージ開始信号を入力してから前記プリチャ
ージ終了信号を入力するまでの間、前記プリチャージ兼
ディスチャージ回路を前記コンデンサに直列に接続する
とともに、前記ディスチャージ開始信号を入力してから
前記ディスチャージ終了信号を入力するまでの間、前記
プリチャージ兼ディスチャージ回路を前記コンデンサに
並列に接続する配線切り換え部と、を備えた電気自動車用電源制御装置。
【請求項６】前記プリチャージ回路は、制御電圧が印加されると導通して前記定電流を流す第一
のトランジスタと、前記プリチャージ開始信号を入力してから前記プリチャ
ージ終了信号を入力するまでの間、導通して前記トラン
ジスタに前記制御電圧を印加するフォトカプラと、前記定電流値を前記制御電圧値にネガティブ・フィード
バックする第二のトランジスタと、これらに付随する抵抗器とを備えた、請求項１又は３記載の電気自動車用電源制御装置。
【請求項７】前記ディスチャージ回路は、制御電圧が印加されると導通して前記定電流を流す第一
のトランジスタと、前記ディスチャージ開始信号を入力してから前記ディス
チャージ終了信号を入力するまでの間、導通して前記ト
ランジスタに前記制御電圧を印加するフォトカプラと、前記定電流値を前記制御電圧値にネガティブ・フィード
バックする第二のトランジスタと、これらに付随する抵抗器とを備えた、請求項２又は３記載の電気自動車用電源制御装置。
【請求項８】前記プリチャージ兼ディスチャージ回路
は、制御電圧が印加されると導通して前記定電流を流す第一
のトランジスタと、前記プリチャージ開始信号を入力してから前記プリチャ
ージ終了信号を入力するまでの間、及び前記ディスチャ
ージ開始信号を入力してから前記ディスチャージ終了信
号を入力するまでの間、導通して前記トランジスタに前
記制御電圧を印加するフォトカプラと、前記定電流値を前記制御電圧値にネガティブ・フィード
バックする第二のトランジスタと、これらに付随する抵抗器とを備えた、請求項４記載の電気自動車用電源制御装置。
【請求項９】前記第一のトランジスタが一定以上の温
度になると前記定電流を低減させる機能を備えた、請求項６、７又は８記載の電気自動車用電源制御装置。