JP2005073399A - 電源装置およびそれを搭載した自動車 - Google Patents

Abstract

【課題】 負荷の運転停止時に平滑コンデンサに蓄えられた電荷が残された電源ラインを確実に放電処理することが可能な電源装置を提供する。
【解決手段】 負荷である交流モータＭ１の停止時に放電処理されるべき電源ライン１１とアースライン１２の間に放電回路６０を設ける。放電回路６０は、直列接続された放電リレー回路６２および放電抵抗６５を有する。放電リレー制御回路７０は、放電リレー回路６２をオンさせるためのリレーコイル６２ｃの通過電流を、電源ライン１１の電圧を源とする内部電圧Ｖｃｉを用いて生成する。
【選択図】 図１

Description

この発明は電源装置に関し、より特定的には、モータ駆動用の電源装置およびそれを搭載した自動車に関する。

電源装置には、バッテリ等の直流電源から供給された直流電力を半導体電力変換器によって一旦電力変換し、かつ、この変換された電力を負荷の駆動・制御に用いるタイプのものが存在する。このタイプの電源装置では、半導体電力変換器への入力電圧を安定化するための平滑コンデンサが、電源ラインおよびアースラインの間に接続される構成が一般的である。

したがって、このような電源装置では、安全上、負荷への給電停止時に平滑コンデンサに蓄えられた電荷が残された電源ラインを確実に放電処理する必要がある。従来では、このような放電処理のために、給電停止時にオンされる放電リレーおよび放電抵抗が電源ラインおよびアースラインの間に接続された電源装置が開示されている（たとえば特開平１０−１６４７０９号公報）。

特に、特開平１０−１６４７０９号公報に開示された電気自動車用電源装置では、給電停止後に平滑コンデンサに残った電荷を補機バッテリの充電に使用し、それでも残った電荷のみを放電抵抗で消費するように、放電リレーのオン・オフを制御することによって、エネルギーロスを少なくすることが開示されている。
特開平１０−１６４７０９号公報 特開平９−１４９５０９号公報

しかしながら、特開平１０−１６４７０９号公報に開示された技術では、上記放電リレーのオン・オフを制御する制御回路に異常が生じた場合は、平滑コンデンサに残った電荷が放電できずに残存して、安全面に問題が生じる可能性がある。

この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、負荷の運転停止時に平滑コンデンサに蓄えられた電荷が残された電源ラインを確実に放電処理することが可能な電源装置およびそれを搭載した自動車を提供することである。

この発明による電源装置は、電気負荷を駆動制御するための電源装置であって、直流電源と、第１の半導体電力変換器と、平滑コンデンサと、放電消費回路および放電リレー回路と、内部電圧発生回路と、放電リレー制御回路とを備える。直流電源は、電源ラインへ直流電力を供給する。第１の半導体電力変換器は、電源ライン上の直流電力を、電気負荷を駆動制御する電力へ変換する。平滑コンデンサは、アースラインおよび電源ラインの間に接続される。放電消費回路および放電リレー回路は、電源ラインおよびアースラインの間に直列に接続される。内部電圧発生回路は、電源ラインの電圧を源に内部電圧を生成する。放電リレー制御回路は、運転停止時に放電リレー回路を導通させるための電気出力を、内部電圧発生回路からの内部電圧を電源として生成する。

好ましくは、電源装置は、リレー回路をさらに備える。リレー回路は、直流電源と電源ラインとの間に設けられ、電気負荷の運転停止時に直流電源および電源ラインの間を電気的に遮断する。

あるいは好ましくは、放電リレー回路は、電気負荷の運転停止指令後に、アースラインと同等の電圧を供給するノードおよび電源ラインの間に放電リレー制御回路によって電気的に接続されるリレーコイルと、放電消費回路と直列に接続されて、リレーコイルへの通電時に導通する機械接点とを含む。

また好ましくは、第１の半導体電力変換器の制御装置は、内部電圧以外の電圧を電源として動作し、かつ、運転停止時には電源ライン上の直流電力が電気負荷で消費されるように第１の半導体電力変換器の運転を制御する。

さらに好ましくは、電源装置は、電源ラインに供給される直流電力を、電気負荷以外の他の負荷を駆動する電力へ変換するための第２の半導体電力変換器をさらに備える。第２の半導体電力変換器の制御回路は、内部電圧発生回路によって生成された内部電圧を電源として動作し、第１の半導体電力変換器の制御装置は、内部電圧以外の電圧を電源として動作する。

あるいは、さらに好ましくは、放電リレー回路は、リレーコイルと、放電消費回路と直列に接続されて、リレーコイルへの通電時に導通する機械接点とを含み、放電リレー制御回路は、内部電圧が生成されるノードおよびアースラインと同等の電圧を供給するノードの間にリレーコイルと直列に接続されるスイッチ素子と、前記電気負荷の運転停止指令の生成後、所定時間経過後からスイッチ素子をオンさせるタイマ回路とを含む。

この発明による自動車は、請求項１から６のいずれか１項に記載の電源装置を備え、電気負荷は交流モータであり、第１の半導体電力変換器は交流モータの駆動を制御するためのインバータであり、第２の半導体電力変換器はＤＣ−ＤＣコンバータである。

好ましくは、交流モータの運転停止は、イグニッションキースイッチのオフによって指示される。

また好ましくは、交流モータは、少なくとも１つの車輪を駆動可能である。

あるいは好ましくは、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧によって、直流電源以外のバッテリを充電可能である。

この発明による電源装置は、電気負荷への給電停止時に放電されるべき電源ライン上の電圧を電源として、当該電源ラインとアースラインとの間に強制的な放電経路を形成するための放電リレー回路を導通させることができる。したがって、電源装置において、負荷への給電停止時に平滑コンデンサによって蓄えられた電荷が残存する電源ラインを確実に放電させて、安全性を向上できる。

特に、直流電源および電源ラインの間にさらにリレー回路を設けることで、運転停止状態時にも通電可能な二次電池等を直流電源として用いても、電源ラインを確実に放電させて、安全性を向上できる。

さらに、第１の半導体電力変換器の制御装置は、電気負荷の運転停止時には電源ライン上の直流電力が電気負荷で消費されるように第１の半導体電力変換器に放電運転を行なわせる。これにより、放電リレー回路による強制的な放電処理を当該放電運転のバックアップとして用いることができるので、さらに確実に電源ラインを放電させて、安全性を向上できる。

また、他の負荷の駆動電力を発生する第２の半導体電力変換器の制御回路と、放電リレー回路の導通を制御する放電リレー制御回路とを共通の内部電圧を電源として動作させる。これにより、放電リレー制御回路を第２の半導体電力変換器に内蔵して効率的に配置できる。

特に、リレーコイルと、放電消費回路と直列に接続されてリレーコイルへの通電時に導通する機械接点とで放電リレー回路を構成することによって、放電リレー制御回路を、内部電圧が生成されるノードに対してリレーコイルと直列に接続されるスイッチ素子と、運転停止指令の生成より所定時間が経過してからスイッチ素子をオンさせるタイマ回路とによって、簡易に構成できる。

この発明による自動車は、上記のこの発明による電源装置を搭載して交流モータを制御する構成とすることにより、自動車の停止時における放電処理を確実に行なって、感電の危険性を抑制し、安全性を高めることができる。

特に、イグニッションキースイッチのオフをトリガとして、自動車の停止時における放電処理を確実に行なって、感電の危険性を抑制することができる。

また、交流モータが車輪駆動用である場合には、電源ラインに高電圧が印加されるが、このような場合にも、自動車の停止時における放電処理を確実に行なって、感電の危険性を抑制することができる。

さらに、放電リレー制御回路を補機用のバッテリを充電可能なＤＣ−ＤＣコンバータに内蔵させて、効率的に配置できる。

この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、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰り返さない。

［実施の形態１］
図１を参照して、この発明の実施の形態による電源装置５は、電気負荷の代表例として示される交流モータＭ１の駆動を制御する。電源装置５は、直流電源１０と、平滑コンデンサ１５と、インバータ２０と、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０と、制御装置４０と、メインリレー回路５１，５２，５３と、保護抵抗５４と、放電回路６０とを備える。

直流電源１０は、たとえば、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。メインリレー回路５１および５２は、直流電源１０と電源ライン１１およびアースライン１２との間にそれぞれ接続される。メインリレー回路５３は、保護抵抗５４を介して、直流電源１０および電源ライン１１の間に接続される。

メインリレー回路５１は、リレーコイル５１ｃおよび機械接点５１ｓとを有する。機械接点５１ｓは、リレーコイル５１ｃの通電時に導通し、それ以外では非導通となる。メインリレー回路５２および５３も、メインリレー回路５１と同様に構成され、リレーコイル５２ｃ，機械接点５２ｓおよびリレーコイル５３ｃ，機械接点５３ｓをそれぞれ有する。リレーコイル５１ｃ，５２ｃ，５３ｃへの通電は、制御装置４０によって制御される。

なお、この実施の形態では、直流電源１０としては、運転停止時にも電荷の供給が継続されて正極および負極間に電圧差が生じる二次電池を例示するが、燃料電池やジェネレータ等の発電機能を有する電源装置を直流電源１０として適用することも可能である。このような発電機能を有する電源装置では、運転停止状態には、通電が停止されて正極および負極間に電圧差が発生しないので、メインリレー回路５１、５２による、直流電源１０と電源ライン１１およびアースライン１２との間の遮断は必要ではない。したがって、燃料電池やジェネレータ等を直流電源１０として適用する場合には、電源装置５におけるメインリレー回路５１，５２の配置は省略可能である。

放電回路６０は、電源ライン１１およびアースライン１２の間に直列に接続される、放電リレー回路６２および放電抵抗６５を含む。放電リレー回路６２は、リレーコイル６２ｃおよび機械接点６２ｓとを有する。機械接点６２ｓは、リレーコイル６２ｃの通電時に導通し、それ以外では非導通となる。リレーコイル６２ｃへの通電は、制御装置４０とは独立に設けられた放電リレー制御回路７０によって制御される。放電リレー制御回路７０の構成および動作の詳細については後述する。

放電抵抗６５は、機械接点６２ｓの導通時に、電源ライン１１からアースライン１２へ放電される電荷を消費する「放電消費回路」として設けられる。

平滑コンデンサ１５は、電源ライン１１およびアースライン１２の間に接続され、電源ライン１１上の直流電圧を平滑化する。平滑コンデンサ１５によって平滑化された直流電圧は、インバータ２０の入力電圧Ｖｉｎとなる。なお、インバータ２０の出力電圧（交流）に求められる振幅と直流電源１０の出力電圧Ｖｂとの関係に応じて、電源ライン１１の電圧を昇圧あるいは降圧するための、昇圧チョッパや降圧チョッパ等の電圧変換回路をさらに設ける構成とすることも可能である。

インバータ２０は、Ｕ相アーム２５と、Ｖ相アーム２６と、Ｗ相アーム２７とから成る。Ｕ相アーム２５、Ｖ相アーム２６、およびＷ相アーム２７は、電源ライン１１とアースライン１２との間に並列に設けられる。

Ｕ相アーム２５は、直列接続されたトランジスタＱ１，Ｑ２から成り、Ｖ相アーム２６は、直列接続されたトランジスタＱ３，Ｑ４から成り、Ｗ相アーム２７は、直列接続されたトランジスタＱ５，Ｑ６から成る。また、各トランジスタＱ１〜Ｑ６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ためのダイオードＤ１〜Ｄ６がそれぞれ接続されている。

各相アームの中間点は、交流モータＭ１の各相コイルの各相端に接続されている。すなわち、交流モータ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相コイルの他端がトランジスタＱ１，Ｑ２の中間点に、Ｖ相コイルの他端がトランジスタＱ３，Ｑ４の中間点に、Ｗ相コイルの他端がトランジスタＱ５，Ｑ６の中間点にそれぞれ接続されている。

制御装置４０は、交流モータＭ１の運転モードや指令トルク等を示すモータ運転指令に従い、交流モータＭ１の位置センサＰＳおよび電流センサＣＳからの、モータ位置（角度）、モータ速度（角速度）およびモータ電流に基づいて、インバータ２０を駆動するための制御信号ＰＷＭＩ，ＰＷＭＣを生成する。生成された制御信号ＰＷＭＩ，ＰＷＭＣは、インバータ２０へ与えられる。インバータ２０内のトランジスタＱ１〜Ｑ６は、制御装置４０からの制御信号ＰＷＭＣ，ＰＷＭＩに応答してオン・オフ制御される。

制御装置４０は、上記のように、モータ運転指令に従い、インバータ２０およびメインリレー回路５１〜５３の動作を制御する。制御装置４０は、電源ライン１１上の供給電力とは異なる系（図示せず）から動作電源を供給される。

インバータ２０は、平滑コンデンサ１５から直流電圧が供給されると制御装置４０からの制御信号ＰＷＭＩに基づいて直流電圧を交流電圧に変換して交流モータＭ１を駆動する。これにより、交流モータＭ１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。このように、インバータ２０は、直流電源１０から電源ライン１１へ供給された直流電力を、交流モータＭ１を駆動制御する交流電力に変換する「第１の半導体電力変換器」としての機能を有する。制御信号ＰＷＭＣは、交流モータＭ１が回生制動モードに入ったことを示す信号を外部から受けった場合に、インバータ２０が交流モータＭ１で発電された交流電圧を直流電圧に変換して直流電源１０へ供給するように生成される。

ＤＣ−ＤＣコンバータ３０は、少なくとも１個の半導体スイッチング素子を有するメイン回路３５と、制御回路３６と、電圧レギュレータ３７と、内部電圧配線３８とを含む。

メイン回路３５は、半導体スイッチング素子のオン・オフ制御を伴う電力変換によって、電源ライン１１上の直流電圧（インバータ２０の入力電圧と共通）を交流モータＭ１以外の電気負荷３４の駆動に用いられる電圧に変換する。電気負荷３４は、補機バッテリ３２によって駆動される。したがって、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０の出力電圧は、補機バッテリ３２の充電にも使われる。このように、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０は、電源ライン１１上の直流電力を、交流モータＭ１以外の電気負荷３４を駆動する電力へ変換する「第２の半導体電力変換器」としての機能を有する。

電圧レギュレータ３７は、電源ライン１１上の直流電圧を源として、内部電圧Ｖｃｉを内部電圧配線３８に生成する「内部電圧発生回路」として設けられる。たとえば、内部電圧Ｖｃｉは、ＩＣ（Integrated Circuit）駆動用レベルの直流電圧である。したがって、平滑コンデンサ１５に蓄えられた電荷が減少して電源ライン１１の電圧がアースレベルへ降下していくと、内部電圧Ｖｃｉの生成も停止される。

制御回路３６は、内部電圧配線３８上の内部電圧Ｖｃｉを電源として動作し、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０の出力電圧が所定電圧に維持されるように、メイン回路３５中の半導体スイッチング素子のオン・オフ制御を行なう。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０の起動および停止等は、制御装置４０から指示することも可能である。

放電リレー制御回路７０は、電源ライン１１上の電圧Ｖｉｎを源とする、内部電圧配線３８上の内部電圧Ｖｃｉを電源として動作して、リレーコイル６２ｃの通電を制御する。放電リレー制御回路７０へは、交流モータＭ１へ運転停止指令が発せられたことを示すトリガ信号ＤＩＳが入力される。制御回路３６および放電リレー制御回路７０が共通の内部電圧Ｖｃｉを電源とする構成とすることにより、図１に示すように、放電リレー制御回路７０をＤＣ−ＤＣコンバータ３０に内蔵させて、効率的に配置できる。

次に、電源装置５の動作について説明する。

交流モータＭ１の起動指令時には、制御装置４０によって、まず、制御装置によってリレーコイル５２ｃ，５３ｃが通電されて、機械接点５２ｓおよび５３ｓすなわちメインリレー回路５２および５３が導通する。一方、メインリレー回路５１の機械接点５１ｓは非導通を維持される。これにより、起動時には、電源ライン１１に対して保護抵抗５４が直列に接続された状態で、直流電源１０からの電源供給が開始される。これにより、過大な突入電流が生じるのを抑制して、回路素子の保護が図られる。

所定時間が経過すると、制御装置４０によるリレーコイル５３ｃへの通電が停止されて機械接点５３ｓが非導通とされる。これに代えて、リレーコイル５１ｃへの通電が開始されて機械接点５１ｓが導通する。この結果、起動開始後、過渡的な突入電流が収まった後では、保護抵抗５４を介することなく、直流電源１０から電源ライン１１への給電が行なわれる。

交流モータＭ１の運転時には、既に説明したように、制御装置４０は、モータ運転指令に従い、交流モータＭ１の位置センサＰＳおよび電流センサＣＳからの、モータ位置（角度）、モータ角速度およびモータ電流に基づいて、インバータ２０を駆動するための制御信号ＰＷＭＩ，ＰＷＭＣを生成する。制御信号ＰＷＭＩ，ＰＷＭＣは、周知のＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御に従って生成され、インバータ２０へ与えられる。

インバータ２０は、平滑コンデンサ１５から供給された直流電圧を制御装置４０からの制御信号ＰＷＭＩに基づいて、交流モータＭ１が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な交流電圧へ変換して交流モータＭ１を駆動する。一方、制御信号ＰＷＭＣは、交流モータＭ１が回生制動モードに入ったことを示す信号を外部から受けった場合に、インバータ２０が交流モータＭ１で発電された交流電圧を直流電圧に変換するように生成される。この場合、インバータ２０のトランジスタＱ２，Ｑ４，Ｑ６は制御信号ＰＷＭＣによってスイッチング制御される。すなわち、交流モータＭ１のＵ相で発電されるときトランジスタＱ４，Ｑ６がオンされ、Ｖ相で発電されるときトランジスタＱ２，Ｑ６がオンされ、Ｗ相で発電されるときトランジスタＱ２，Ｑ４がオンされる。これにより、インバータ２０は、交流モータＭ１で発電された交流電圧を直流電圧に変換して直流電源１０へ供給する。

次に、図２から図４を用いて、この発明に従う電源装置における運転停止時の放電制御を説明する。

図２は、図１に示した放電リレー制御回路の構成例を示す図である。

図２を参照して、放電リレー制御回路７０は、タイマ７２およびスイッチ７５を有する。スイッチ７５は、内部電圧配線３８およびアースライン１２に相当する電圧を供給するノード７４の間に、リレーコイル６２ｃと直列に接続される。タイマ７２は、交流モータＭ１の運転停止指令時に発生されるトリガ信号ＤＩＳの生成から所定時間ΔＴが経過した以降に、スイッチ７５をオンさせる。タイマ７２は、内部電圧配線３８上の内部電圧Ｖｃｉを動作電源として動作する。

図３は、図２に示した放電リレー制御回路による放電動作を説明する波形図である。

図３を参照して、トリガ信号ＤＩＳが生成される時刻ｔ１から所定時間ΔＴ経過後の時刻ｔ２より、タイマ７２によってスイッチ７５のオンを指示する信号ＳＬが生成される。スイッチ７５がオンすると、内部電圧Ｖｃｉがアースレベル（ＧＮＤ）より高いとき、すなわち、平滑コンデンサ１５に電荷が残されて電源ライン１１の放電が完了してないときに、リレーコイル６２ｃが通電して、図１に示した機械接点６２ｓが導通する。このように、放電リレー回路６２を導通させるための「電気出力」である、リレーコイル６２ｃの通過電流は、内部電圧Ｖｃｉを電源として生成される。

放電リレー回路６２の導通に伴って電源ライン１１に残存する電荷が放電されると、電源ライン１１の電圧Ｖｉｎが徐々に低下し、これに伴い内部電圧Ｖｃｉも低下する。したがって、電源ライン１１の放電が進むとリレーコイル６２ｃの通過電流も小さくなり、最終的には、電源ライン１１の放電が完了する時刻ｔ３において、放電リレー回路６２は開放される。

一方、図示しないが、時刻ｔ２にスイッチ７５がオンしても、電源ライン１１の放電が完了していれば、内部電圧Ｖｃｉの生成が停止されて内部電圧配線３８がアースレベル（ＧＮＤ）となっているので、機械接点６２ｓは非導通とされたままとなり、放電リレー回路６２は開放されたままとなる。

図４は、この発明に従う電源装置における運転停止時の放電制御を説明するフローチャートである。

図４を参照して、負荷である交流モータＭ１の運転停止指令が発せられると（ステップＳ１００）、まず、制御装置４０によってリレーコイル５１ｃ，５２ｃへの通電が停止され、機械接点５１ｓ，５２ｓが非導通とされてメインリレー回路５１および５２が開放される。これにより、直流電源１０からの給電が停止される（ステップＳ１１０）。

さらに、この時点で平滑コンデンサ１５に蓄えられている電荷を消費するように、インバータ２０による放電運転が開始される（ステップＳ１２０）。この放電運転では、インバータ２０によって交流モータＭ１にトルクが生じないような方向の電流が流されるように、トランジスタＱ１〜Ｑ６のオン・オフが制御装置４０によって制御される。

運転停止指令の発生から所定時間ΔＴが経過すると、図２に示したスイッチ７５がオンする（ステップＳ１３０）。このときに、インバータによる放電運転が正常に行なわれて平滑コンデンサ１５に蓄えられた電荷の放電、すなわち電源ラインの放電が正常に終了されていた場合には（ステップＳ１４０）、内部電圧Ｖｃｉの生成も既に停止されているのでリレーコイル６２ｃの通過電流は供給されず、放電リレー回路６２が開放されたまま（ステップＳ１５０）、放電が完了する（ステップＳ１７０）。

一方、スイッチ７５がオンした時点において、インバータによる放電運転が正常に行なわれておらず、電源ラインの放電が終了されていない場合には（ステップＳ１４０）、電源ライン１１に残った電圧によって内部電圧Ｖｃｉが生成されている。したがって、生成された内部電圧Ｖｃｉを電源としてリレーコイル６２ｃの通過電流が供給され、これにより放電リレー回路６２が導通する。

この結果、電源ライン１１およびアースライン１２の間に、放電抵抗６５を介した強制的な放電経路を形成することができる。電源ライン１１の放電が完了するまで放電リレー回路６２は導通し、放電が完了すると内部電圧Ｖｃｉの生成が停止されるのに応じて放電リレー回路６２が開放される（ステップＳ１６０）。これにより、電源ライン１１からの放電が完了する。

以上説明したように、この発明による電源装置では、負荷の運転停止時に放電されるべき電源ライン１１上の電圧を電源とする放電リレー制御回路７０によって、電源ライン１１とアースライン１２との間に放電経路を形成する放電リレーをオンさせることができる。したがって、制御装置４０の動作異常等の問題が発生した場合にも、負荷の運転停止時に電源ライン１１を確実に放電処理して、安全性を向上できる。

図５は、この発明の実施の形態による電源装置が搭載された自動車の構成を示す概略ブロック図である。

図５を参照して、この発明の実施の形態による自動車２００は、バッテリ１１０と、ＰＣＵ（Power Control Unit）１２０と、動力出力装置１３０と、ディファレンシャルギア（ＤＧ：Differential Gear）１４０と、前輪１５０Ｌ，１５０Ｒと、後輪１６０Ｌ，１６０Ｒと、フロントシート１７０Ｌ，１７０Ｒと、リアシート１８０と、ダッシュボード１９０と、イグニッションキースイッチ１９５を備える。

バッテリ１１０は、図１での直流電源１０に相当し、ＰＣＵ１２０としては、図１に示した電源装置５が適用される。

ＰＣＵ１２０および動力出力装置１３０は、たとえばダッシュボード１９０よりも前側のエンジンルームに配置される。ＰＣＵ１２０は、動力出力装置１３０と電気的に接続される。動力出力装置１３０は、ＤＧ１４０と連結される。

バッテリ１１０は、直流電圧をＰＣＵ１２０へ供給するとともに、ＰＣＵ１２０からの直流電圧によって充電される。ＰＣＵ１２０は、バッテリ１１０からの直流電圧を昇圧し、その昇圧した直流電圧を交流電圧に変換して動力出力装置１３０に含まれるモータジェネレータ（図示せず）を駆動制御する。すなわち、モータジェネレータは、この発明による電源装置によって駆動制御される交流モータＭ１（図１）に相当する。また、ＰＣＵ１２０は、動力出力装置１３０に含まれるモータジェネレータが発電した交流電圧を直流電圧に変換してバッテリ１１０を充電する。

動力出力装置１３０は、エンジンおよび／またはモータジェネレータによる動力をＤＧ１４０を介して前輪１５０Ｌ，１５０Ｒに伝達して前輪１５０Ｌ，１５０Ｒを駆動する。また、動力出力装置１３０は、前輪１５０Ｌ，１５０Ｒの回転力によって発電し、その発電した電力をＰＣＵ１２０へ供給する。

ＤＧ１４０は、動力出力装置１３０からの動力を前輪１５０Ｌ，１５０Ｒに伝達するとともに、前輪１５０Ｌ，１５０Ｒの回転力を動力出力装置１３０へ伝達する。

自動車２００における交流モータ（モータジェネレータ）の運転起動指令および運転停止指令は、イグニッションキースイッチ１９５によって指示される。すなわち、自動車２００において、図４に示した放電制御は、イグニッションキースイッチ１９５のオフをトリガとして開始される。このように、この発明による電源装置を搭載して、少なくとも１つの車輪を駆動可能な交流モータを制御する構成とすることにより、自動車２００の停止時における放電処理を確実に行なって、感電の危険性を抑制し、安全性を高めることができる。

なお、図１では、放電リレー制御回路７０がＤＣ−ＤＣコンバータ３０に内蔵される構成例を例示したが、本発明の適用はこのような構成に限定されるものではない。すなわち、放電されるべき電源ライン上の電圧を電源として、強制的な放電経路を形成するための放電リレーをオンさせる構成であれば、放電リレー制御回路７０は、電源ライン１１より電力供給を受ける他の回路に内蔵させて、あるいは独立の回路として設けることができる。たとえば、図５に示した自動車２００において、放電リレー回路７０は、ＰＣＵ１２０内のみならず、バッテリ１１０側に設けることも可能である。

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。

この発明に従う電源装置の全体構成を説明するブロック図である。 図１に示した放電リレー制御回路の構成例を示す図である。 図２に示した放電リレー制御回路による放電動作を説明する波形図である。 この発明に従う電源装置における運転停止時の放電制御を説明するフローチャートである。 この発明に従う電源装置を搭載した自動車の全体構成例を示すブロック図である。

符号の説明

５ 電源装置、１０ 直流電源（バッテリ）、１１ 電源ライン、１２ アースライン、１５ 平滑コンデンサ、２０ インバータ、３０ ＤＣ−ＤＣコンバータ、３２ 補機バッテリ、３４ 電気負荷、３５ メイン回路、３６ 制御回路（ＤＣ−ＤＣコンバータ）、３７ 電圧レギュレータ、３８ 内部電圧配線、４０ 制御装置（インバータ）、５１，５２，５３ メインリレー回路、５１ｃ，５２ｃ，５３ｃ，６２ｃ リレーコイル、５１ｓ，５２ｓ，５３ｓ，６２ｓ 機械接点、６０ 放電回路、６２ 放電リレー回路、６５ 放電抵抗、７０ 放電リレー制御回路、７２ タイマ、７５ スイッチ、１５０Ｌ，１５０Ｒ 前輪、１６０Ｌ，１６０Ｒ 後輪、１９５ イグニッションキースイッチ、ＤＩＳ トリガ信号、Ｍ１ 交流モータ、Ｖｃｉ 内部電圧、ΔＴ 所定時間。

Claims (10)

1. 電気負荷を駆動制御するための電源装置であって、
   直流電力を電源ラインへ供給する直流電源と、
   前記電源ライン上の直流電力を、前記電気負荷を駆動制御する電力へ変換するための第１の半導体電力変換器と、
   アースラインおよび前記電源ラインの間に接続された平滑コンデンサと、
   前記電源ラインおよび前記アースラインの間に直列に接続される、放電消費回路および放電リレー回路と、
   前記電源ラインの電圧を源に内部電圧を生成する内部電圧発生回路と、
   前記運転停止時に前記放電リレー回路を導通させるための電気出力を、前記内部電圧発生回路からの前記内部電圧を電源として生成する放電リレー制御回路とを備える、電源装置。
2. 前記直流電源と前記電源ラインとの間に設けられ、前記電気負荷の運転停止時に前記直流電源および前記電源ラインの間を電気的に遮断するためのリレー回路をさらに備える、請求項１に記載の電源装置。
3. 前記放電リレー回路は、
   前記電気負荷の運転停止指令後に、前記アースラインと同等の電圧を供給するノードおよび前記電源ラインの間に、前記放電リレー制御回路によって電気的に接続されるリレーコイルと、
   前記放電消費回路と直列に接続されて、前記リレーコイルへの通電時に導通する機械接点とを含む、請求項１または２に記載の電源装置。
4. 前記第１の半導体電力変換器の制御装置は、前記内部電圧以外の電圧を電源として動作し、かつ、前記運転停止時には前記電源ライン上の直流電力が前記電気負荷で消費されるように前記第１の半導体電力変換器の運転を制御する、請求項１または２に記載の電源装置。
5. 前記電源ラインに供給される直流電力を、前記電気負荷以外の他の負荷を駆動する電力へ変換するための第２の半導体電力変換器をさらに備え、
   前記第２の半導体電力変換器の制御回路は、前記内部電圧発生回路によって生成された前記内部電圧を電源として動作し、
   前記第１の半導体電力変換器の制御装置は、前記内部電圧以外の電圧を電源として動作する、請求項４に記載の電源装置。
6. 前記放電リレー回路は、
   リレーコイルと、
   前記放電消費回路と直列に接続されて、前記リレーコイルへの通電時に導通する機械接点とを含み、
   前記放電リレー制御回路は、
   前記内部電圧が生成されるノードおよび前記アースラインと同等の電圧を供給するノードの間に前記リレーコイルと直列に接続されるスイッチ素子と、
   前記電気負荷の運転停止指令の生成後、所定時間経過後から前記スイッチ素子をオンさせるタイマ回路とを含む、請求項４記載の電源装置。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載の電源装置を備え、
   前記電気負荷は交流モータであり、
   前記第１の半導体電力変換器は、前記交流モータの駆動を制御するためのインバータであり、
   前記第２の半導体電力変換器は、ＤＣ−ＤＣコンバータである、自動車。
8. 前記交流モータの運転停止は、イグニッションキースイッチのオフによって指示される、請求項７記載の自動車。
9. 前記交流モータは、少なくとも１つの車輪を駆動可能である、請求項７記載の自動車。
10. 前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧によって、前記直流電源以外のバッテリを充電可能である、請求項７記載の自動車。

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