JP2005253276A - 車両用高電圧直流電源回路 - Google Patents

Abstract

【課題】 安全性に優れた車両用高電圧直流電源回路を提供すること。
【解決手段】昇圧コンバータ３からインバータ２に電源ライン２２、２３を通じて昇圧電圧を給電する昇圧コンバータ・インバータ回路において、昇圧コンバータ３にインバータ２の平滑コンデンサ６及び昇圧コンバータ３の平滑コンデンサ７を放電するための放電抵抗素子５を内蔵する。これにより安全性に優れた車両用高電圧直流電源回路を実現することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は車両用高電圧直流電源回路に関する。本発明の車両用高電圧直流電源回路は、好適にはハイブリッド車や燃料電池車など高圧直流電源を搭載する車両（高圧直流電源車）に適用される。

従来のハイブリッド車では配線損失低減や回転電機の小型化などの目的のために走行用モータや高圧直流電源充電用の発電機を安全性や電気絶縁材の絶縁性能が許す範囲でなるべく高い電圧で駆動することが期待され、このため現在では回転電機を６００Ｖを超えるきわめて高い電圧レベルで駆動するようになってきている。しかし、この昇圧に応じて高圧直流電源の組電池のセル直列段数を増大することには安全性を含めて種々の問題が考えられるため、２００Ｖといったモータ駆動電圧よりは低い電圧のバッテリを高圧直流電源として用い、その出力電圧を昇圧コンバータ（アップコンバータ）により必要に応じて６００Ｖを超える非常に高い直流電圧まで昇圧して回転電機駆動用の三相交流電圧変換用のインバータに印加する昇圧コンバータ・インバータ回路方式の採用が好適とされている。

この昇圧コンバータ・インバータ回路では、バッテリ電圧を昇圧する昇圧コンバータと、この昇圧直流電圧を交流電圧して交流回転電機に印加するインバータとを縦続接続して構成される。ハイブリッド車では、昇圧コンバータは、エンジンに直結された発電機用のインバータと走行用発電電動機用のインバータとに接続され、昇圧コンバータは電力の双方向送電可能となっている。下記の特許文献１はこの種の昇圧コンバータ・インバータ回路の一例を記載している。
特公平８−１７５９７号公報

また、昇圧コンバータの一対の入力端子にコンバータ用平滑コンデンサを接続し、インバータの一対の入力端子にインバータ用平滑コンデンサを接続し、インバータ用平滑コンデンサと並列に安全用放電抵抗素子を接続することが行われている。これら平滑コンデンサは周知のリップル低減用のコンデンサであって、スイッチングサージ電圧低減のためにコンバータ用平滑コンデンサは昇圧コンバータのスイッチング素子に、インバータ用平滑コンデンサはインバータのスイッチング素子にできるだけ近接して配置される。

安全用放電抵抗素子は、点検や修理のためにバッテリと直列接続された安全スイッチをオフした場合や、車両衝突時にバッテリと昇圧コンバータとの間の電力ケーブルが断線してバッテリから昇圧コンバータ・インバータ回路への給電が途絶えた場合にコンバータ用平滑コンデンサ及びインバータ用平滑コンデンサを所定短時間（たとえば数分）内に放電させて、電気的安全性を向上するためのものである。すなわち、安全用放電抵抗素子はインバータ用平滑コンデンサを直接放電するとともに、コンバータ用平滑コンデンサを昇圧コンバータ内蔵のダイオードを通じて放電する。これにより、一個の安全用放電抵抗素子により最低２個（２個のインバータを用いる場合には３個）の平滑コンデンサを同時に放電することができるため素子数を節減できる。特に、この安全用放電抵抗素子は許容温度上昇範囲内にて短時間に大量の電荷を放電する必要があるため、その個数の低減は回路装置体格の縮小の点で有益である。また、コンバータ用平滑コンデンサと並列に安全用放電抵抗素子を設ける必要がないため、直流電源の電圧を昇圧コンバータを介することなくこの安全用放電抵抗素子に印加することがないという利点も生まれる。

上記したハイブリッド車などの高圧直流電源車では、バッテリなどの高圧直流電源は安全性、温度環境などの点から車室下部や車両後部に搭載されるのが通常である。これに対して、走行モータなどの回転電機は車両の重量バランスの点から重いバッテリから離れた位置、好適には車両前部に配置され、種々の理由によりインバータは走行モータなどの回転電機に近接乃至一体配置されるのが通常である。結局、インバータをバッテリから遠く離れて配置するのが妥当な配置となる。昇圧コンバータは、制御や回路系のコンパクト化を考えるとインバータに近接配置することが好適である。

車両衝突事故などの原因によりバッテリから昇圧コンバータ・インバータ回路への給電が遮断され、安全用放電抵抗素子によりコンバータ用平滑コンデンサとインバータ用平滑コンデンサとを放電する場合、バッテリと昇圧コンバータとを結ぶ電力ケーブルが長いために、安全性向上の観点から上記したバッテリ接続用の長い電力ケーブルに接続されるコンバータ用平滑コンデンサの放電の方がインバータ用平滑コンデンサの放電に比べてより重要となる。

しかしながら、昇圧コンバータ・インバータ回路が、それぞれ個別に接続された１乃至複数のインバータと昇圧コンバータとをバスバーなどの電源ラインにより接続して構成する場合、この電源ラインが衝突衝撃により断線してしまう事態も想定する必要がある。

この場合、インバータに内蔵されてインバータ用平滑コンデンサと並列接続された安全用放電抵抗素子はこのインバータ用平滑コンデンサを支障なく放電できるものの、上記電源ラインの断線によりコンバータ用平滑コンデンサを放電することができず、その結果、コンバータ用平滑コンデンサに接続されるとともに昇圧コンバータとバッテリとを接続する電力ケーブルが長期間高電圧に保持されてしまい、電気的安全確保の上の点で問題となる。

また、ハイブリッド車や燃料電池車において、上記した平滑コンデンサの放電の放電完了までの時間を短縮しょうとすると、この平滑コンデンサと並列接続された安全用放電抵抗素子の抵抗値の低減が必要となり、通常状態において無駄に消費される電力損失が増大してしまうという問題もあった。

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、安全性に優れた車両用高電圧直流電源回路を提供することをその目的としている。

上記課題を解決する第１発明の車両用高電圧直流電源回路は、高電圧の直流電源と、コンバータケースに内蔵されて前記直流電源から給電される高電圧を昇圧する昇圧コンバータと、インバータケースに内蔵されるとともに前記昇圧コンバータから入力された昇圧電圧を交流電圧に変換して回転電機に給電する一個乃至複数個のインバータと、前記昇圧コンバータの一対の出力端子と前記インバータの一対の入力端子とを個別に接続する昇圧電源ラインと、前記コンバータケースに内蔵されて前記コンバータケースの内部にて前記昇圧コンバータの一対の入力端子を接続するコンバータ用平滑コンデンサと、前記インバータケースに内蔵されて前記インバータケースの内部にて前記インバータの一対の入力端子を接続するインバータ用平滑コンデンサと、前記コンバータケースに内蔵されるとともに前記コンバータケースの内部にて前記昇圧コンバータの一対の入力端子又は前記昇圧電源ラインに接続されて前記両平滑コンデンサを放電する安全用放電回路とを備えることを特徴としている。これにより、安全性に優れた車両用高電圧直流電源回路を実現することができる。

すなわち、この発明では、昇圧コンバータと、この昇圧コンバータから給電される一乃至複数のインバータとが別々に製造されて異なるケースに収容され、それらを電源ラインにて接続してなる昇圧コンバータ・インバータ回路において、インバータ用平滑コンデンサと並列接続される安全用放電抵抗素子を昇圧コンバータ側に装備するので、車両衝突衝撃により、昇圧コンバータとインバータとの間に配線されてそれらを接続する上記電源ラインが車両衝突事故等により切断されたとしても、安全用放電抵抗素子は昇圧コンバータの平滑コンデンサであるコンバータ用平滑コンデンサを支障なく放電することができるために安全性を向上することができる。

また、この発明によれば、昇圧コンバータとインバータとが別々のケースに内蔵されているため、それらの間を接続する電源ラインの外れや切断による上記したコンバータ用平滑コンデンサの放電不良を回避しつつ、安全用放電回路配線がそれらの修理交換が容易となり、配置自由度が向上する。

なお、インバータは、それが交流電力を給電する回転電機（走行用ＭＧや発電機）にできるだけ近接配置することが好適であり、インバータの一対の入力端子に接続されるインバータ用平滑コンデンサはできるだけインバータの各スイッチング素子に近接して接続されるのが好適である。これは、配線損失増大を抑制したり、配線インダクタンスにより生じるリップル電圧を抑止するためである。安全用放電回路は、インバータ用平滑コンデンサ及びコンバータ用平滑コンデンサの両方の放電を行う。これらの作用は従来通りである。

好適な態様において、前記昇圧コンバータ及び安全用放電回路は、コンバータ用金属冷却板の一主面上に近接配置され、前記インバータは、インバータ用金属冷却板の一主面上に配置され、前記コンバータ用金属冷却板と前記インバータ用金属冷却板とは冷却液通路をなす隙間を通じて対面配置されていることを特徴としている。

これにより、昇圧コンバータと安全用放電回路とを良好に冷却できる金属冷却板を利用できるとともに、昇圧コンバータと安全用放電回路との配線長さを短縮してその断線可能性を低減することができる。また、コンバータ用金属冷却板とインバータ用金属冷却板とが冷却液通路を挟んで対面するため、冷却が良好となるとともに、昇圧コンバータとインバータとの間の上記電源ラインの配線長を短縮することができる。なお、この電源ラインの配線長短縮のために、電源ラインはコンバータ用金属冷却板、冷却液通路、インバータ用金属冷却板を貫通して配置されることが好ましい。

上記課題を解決する第２発明の車両用高電圧直流電源回路は、高電圧の直流電源から給電される昇圧コンバータから給電されるか、又は、前記直流電源から給電されて回転電機を駆動するインバータと、前記昇圧コンバータ又は前記インバータの一対の入力端子を接続する平滑コンデンサと、前記平滑コンデンサと並列接続される平滑コンデンサ放電用の安全用放電回路とを備える車両用高電圧直流電源回路において、前記安全用放電回路は、前記平滑コンデンサの端子電圧の低下に伴い放電抵抗値が減少する回路特性を有することを特徴としている。

たとえば、この発明は、平滑コンデンサの端子電圧の低下を検出して平滑コンデンサと並列接続された電気抵抗の抵抗値を減少させるスイッチング回路により構成することができる。

このようにすれば、昇圧コンバータに給電する高圧直流電源（たとえばバッテリ）と昇圧コンバータとを結ぶ電力ケーブルが切断されたり、あるいは高圧直流電源とインバータを結ぶ電力ケーブルが切断されたり、あるいは点検などのために高圧直流電源を回路から切り離したりした場合に、安全用放電回路は一定の電気抵抗値をもつ放電抵抗素子よりも速やかに平滑コンデンサの放電を完了することができる。または、放電完了までの時間を等しくした場合、通常使用時における安全用放電回路の電力消費を低減することができる。なお、昇圧コンバータ又はインバータに印加される入力電圧は通常の使用において所定電圧レベル以下となることが稀である。

好適な態様において、前記安全用放電回路は、前記正の抵抗温度特性をもつポジスタからなることを特徴としている。このようにすれば、平滑コンデンサの電圧低下に伴いポジスタに流れる電流が減少してその発熱が減少し、その電気抵抗値が減少するため、通常時の電力消費を増やすことなく、平滑コンデンサの放電完了を早めることができる。又は、放電完了を遅延させることなく、通常時の電力消費を節減することができる。

上記課題を解決する第３発明の車両用高電圧直流電源回路は、高電圧の直流電源と、前記直流電源から給電される高電圧を更に昇圧する昇圧コンバータと、前記昇圧コンバータの出力電圧を交流電圧に変換して回転電機に給電するインバータと、前記昇圧コンバータの一対の入力端子を接続するコンバータ用平滑コンデンサと、前記インバータの一対の入力端子を接続するインバータ用平滑コンデンサと、前記インバータ用平滑コンデンサと並列接続される平滑コンデンサ放電用の安全用放電回路と、前記昇圧コンバータ及びインバータを制御する制御回路とを備える車両用高電圧直流電源回路において、前記制御回路は、前記昇圧コンバータへの出力電圧指令に比べて前記インバータ用平滑コンデンサの電圧が所定レベル以上低い場合に前記インバータの各スイッチング素子をオンするか、又は、前記安全用放電回路の放電抵抗値を低下させることを特徴としている。

すなわち、この発明では、昇圧コンバータとインバータとがそれぞれ平滑コンデンサをもち、インバータ用平滑コンデンサと並列に安全用放電回路をもつ昇圧コンバータ・インバータ回路において、昇圧コンバータへの出力電圧指令に比べて前記インバータ用平滑コンデンサの電圧が所定レベル以上低い場合にそれを直流電源からの給電の異常であると判定して前記インバータの各スイッチング素子をオンするか、又は、前記安全用放電回路の放電抵抗値を低下させるため、コンバータ用平滑コンデンサやインバータ用平滑コンデンサの速やかな放電により電気的安全性の向上とし、回路点検を早期に可能とすることができる。

なお、上記インバータの各スイッチング素子のオンはたとえばすべてのスイッチング素子の同時オンにより平滑コンデンサの蓄電電力をインバータで消費してもよく、あるいは、所定アームの上アーム側のスイッチング素子と、異なるアームの下アーム側のスイッチング素子とをオンさせることにより、平滑コンデンサの蓄電電力を回転機内のコイルにて消費するようにすればよい。なお、前記制御回路は、外部から入力される前記昇圧コンバータの起動指令の入力直後においては、前記インバータの各スイッチング素子をオンするか、又は、前記安全用放電回路の放電抵抗値を低下させることを禁止することが好ましい。これにより、昇圧コンバータの起動初期において、動作不具合が生じることがない。

以下、本発明の車両用高電圧直流電源回路を用いたハイブリッド車用電源装置の好適な実施態様を図面を参照して説明する。ただし、本発明は下記の実施例に限定されるものではなく、本発明の技術思想を公知技術又はそれと均等の技術の組み合わせにより実施され得ることは当然である。たとえば、バッテリの代わりに燃料電池を用いるなどしてもよい。

実施例１のハイブリッド車用電源装置の回路図を図１に示す。１はモータジェネレータ、２はインバータ、３は昇圧コンバータ、４は定格電圧２００Ｖのバッテリ、５は放電抵抗素子（本発明で言う安全用放電回路）、６は平滑コンデンサ（本発明で言うインバータ用平滑コンデンサ）、７は平滑コンデンサ（本発明で言うコンバータ用平滑コンデンサ）、８は安全スイッチである。

バッテリ４の電圧は安全スイッチ８を通じて昇圧コンバータ３の一対の入力端子９、１０間に印加され、昇圧コンバータ３の一対の出力端子１１、１２間の電圧はインバータ２の一対の入力端子１３、１４間に印加され、インバータ２が出力する三相交流電圧がモータジェネレータ（ＭＧ）１に出力される。なお、昇圧コンバータ３の一対の低電位側の入力端子１０、１２は共通とすることができる。この実施例では、バッテリ４は車両中央部から後部にかけて配置されている。インバータ２はＭＧ１のハウジングに固定されてＭＧ１とともにインバータ一体型ＭＧを構成し、このインバータ一体型ＭＧは車両前部に配置されている。

平滑コンデンサ６はインバータ２を収容するケース１５内に収容されて、平滑コンデンサ７の一対の端子１６、１７はケース１５内のブスバー配線を通じて、インバータ２の一対の入力端子１３、１４に個別に接続されている。平滑コンデンサ７は昇圧コンバータ３を収容するケース１８内に収容されて、平滑コンデンサ７の一対の端子１９、２０はケース１８内のブスバー配線を通じて、昇圧コンバータ３の一対の入力端子９、１０に個別に接続されている。放電抵抗素子５は、昇圧コンバータ３のケース１８に内蔵されて、その両端は昇圧コンバータ３の一対の出力端子１１、１２に個別に接続されている。

安全スイッチ８と昇圧コンバータ３の高電位の入力端子９、並びにバッテリ４の低電位の入力端子１０とは２芯の電力ケーブル２１により接続されている。昇圧コンバータ３の高電位の出力端子１１とインバータ２の高電位の入力端子１３とは電源ライン２２により接続され、昇圧コンバータ３の低電位の出力端子１２とインバータ２の低電位の入力端子１４とは電源ライン２３により接続されている。なお、この実施例では、安全性を確保し、昇圧コンバータ・インバータ回路をコンパクト化するために、昇圧コンバータ３とインバータ２とを一体化しており、電源ライン２２、２３はブスバー接続されているが、昇圧コンバータ３は図示しない他の回転機にもケーブル２４により給電している。

インバータ２は、ＩＧＢＴをスイッチング素子とし、フライホイルダイオードを備えた通常のモータ駆動用の三相インバータであり、周知構成であるため説明を省略する。昇圧コンバータ３も、リアクトルＬ、ＩＧＢＴ２６、２７及びフライホイルダイオードを備えた通常のチョッパ型昇圧コンバータであり、ＩＧＢＴ２６をオフし、ＩＧＢＴ２７をオンしてリアクトル２５に蓄勢し、ＩＧＢＴ２６をオンし、ＩＧＢＴ２７をオフして昇圧電圧を出力する通常の構成であるため、説明を省略する。もちろん、昇圧コンバータ３やインバータ２として他の回路方式を採用してもよい。ただし、平滑コンデンサ７は昇圧コンバータ３のフライホイルダイオードＤ１又はそれと同等素子を通じて放電抵抗素子５に放電する必要がある。

次に、上記昇圧コンバータ・インバータ回路において、安全スイッチ８を開放した場合を説明する。なお、事故等により電力ケーブル２１が切れたり、その接続部の破壊などにより電力ケーブル２１がバッテリ４から外れた場合を考える。また、この場合、インバータ２の各ＩＧＢＴはオフしているとする。

この場合には、いままで充電されていた平滑コンデンサ６は電源ライン２２、２３を通じて、平滑コンデンサ７はダイオードＤ１を通じて放電抵抗素子５により放電される。また、図示しない他のインバータの平滑コンデンサも電力ケーブル２４を通じて放電抵抗素子５に放電し、これにより、この昇圧コンバータ・インバータ回路やそれから給電される他のインバータの内部電圧などを速やかに低下させて点検、修理を迅速に行うことができ、漏電事故に対する安全性も向上することができる。

すなわち、この実施例では、昇圧コンバータ３、インバータ２及び図示しない他のインバータ２の平滑コンデンサの放電を１個の放電抵抗素子５で行うため、大型で冷却が必要な回路素子数を低減することができ、回路装置の体格も縮小することができる。また、電源ライン２２、２３や電力ケーブル２４が外れたとしても、放電抵抗素子５は支障なく平滑コンデンサ７を放電することができ、安全性に優れる。

この昇圧コンバータ・インバータ回路の模式部分縦断面図を図２に示す。なお、この昇圧コンバータ・インバータ回路はＭＧ１のハウジングに一体固定されているが、別々としてもよいことは明白である。

コンバータ用金属冷却板２５とインバータ用金属冷却板２６とがパッキン２７を挟んで締結され、内部に冷却液通路２８が形成されている。コンバータ用金属冷却板２５にはコンバータ用蓋板２９が、インバータ用金属冷却板２６にはインバータ用蓋板３０が締結されて、それぞれの内部に昇圧コンバータ収容空間３１と、インバータ収容空間３２とを区画形成している。昇圧コンバータ収容空間３１には昇圧コンバータ３及びコンバータ用平滑コンデンサ７が、インバータ収容空間３２にはインバータ２及びインバータ用平滑コンデンサ６が収容されている。ただし、図２では、平滑コンデンサ６、７の図示は省略されている。

放熱を良好とするために、昇圧コンバータ３やインバータ２の発熱部品は良熱伝導性の電気絶縁フィルムを介してコンバータ用金属冷却板２５とインバータ用金属冷却板２６に固定されている。コンバータ用金属冷却板２５には、本発明で言う安全用放電回路をなす放電抵抗素子５が固定されている。コンバータ用金属冷却板２５とコンバータ用蓋板２９とは本発明で言うコンバータケースを構成し、インバータ用金属冷却板２６とインバータ用蓋板３０とは本発明で言うインバータケースを構成している。なお、図２ではコンバータ及びインバータケースの側壁は、コンバータ用蓋板２９及びインバータ用蓋板３０と一体化されているが、コンバータ用金属冷却板２５およびインバータ用金属冷却板２６から側壁が伸びた構造でも良い。

コンバータ用金属冷却板２５とインバータ用金属冷却板２６とにはパッキンにより冷却液通路２８から分離されるとともに互いに連通するバスバー貫通孔３３が形成され、バスバー貫通孔３３には図１の電源ライン２２、２３をなす積層バスバー３４が挿通されている。したがって、この積層バスバー３４には、昇圧コンバータ収容空間３１内にて図１で示した安全用放電抵抗素子５やＩＧＢＴ２６、２７やコンバータ用平滑コンデンサ７に接続され、インバータ収容空間３２内にて図１で示したインバータ用平滑コンデンサ６やインバータ２の各スイッチング素子に接続されている。

このようにすれば、液冷の昇圧コンバータ・インバータ回路をコンパクトに構成できるとともに、衝突衝撃などによりコンバータ用金属冷却板２５とインバータ用金属冷却板２６とがずれて積層バスバー３４が切断されても、コンバータ用平滑コンデンサ７とそれに接続される電力ケーブル２１とを支障なく放電することができる。

実施例２のハイブリッド車用電源装置を以下に説明する。この実施例は、放電抵抗素子５として抵抗値が温度と正の相関をもつ抵抗素子である正特性サーミスタ（ＰＴＣ、ポジスタ）を採用したものである。このようにすれば、放電完了時間を遅らせることなく放電抵抗素子５の電力損失を低減することができる。図３を参照して更に説明すると、実施例１の放電抵抗素子５と、それを代替した実施例２のポジスタとに約７３０Ｖの電圧を印加している通常状態（室温）での、放電抵抗素子５の電力損失を１７．５Ｗ、ポジスタのそれを２．８Ｗとする。この時、所定容量値のコンデンサの端子電圧を４２Ｖにまで低下するまでの時間は図３に示すように同じく５分であった。これは、コンデンサの放電の進行につれてポジスタの発熱が減少し、その電気抵抗が減少するため、コンデンサの放電が促進されるためである。すなわち、この実施例によれば、安全用放電抵抗素子の放電性能を低下させることなくその電力損失を低減することができる。

実施例３のハイブリッド車用電源装置を図４を参照して以下に説明する。この実施例は、図１の回路において、放電抵抗素子５と並列に補助の安全用放電回路５０を接続したものである。バッテリ電圧は２００Ｖとされる。この安全用放電回路５０は、ツェナダイオード５１、抵抗素子５２〜５６と、エミッタ接地のトランジスタ５７、５８とからなる。以下、この動作を説明する。抵抗素子５３、５５はトランジスタ５７、５８のベース電流制限抵抗であり、抵抗素子５４、５６はトランジスタ５７、５８のコレクタ抵抗である。ツェナダイオード５１と抵抗素子５２とは直列に接続されて放電抵抗素子５と並列接続されている。このため、放電抵抗素子５の電圧降下が２５０Ｖを超えるの高電圧範囲ではツェナダイオード５１に電流が流れ、トランジスタ５７がオンし、トランジスタ５８がオフし、放電抵抗素子５より小さい抵抗値をもつ抵抗素子５６に電流は流れない。なお、抵抗素子５４は大きな抵抗値をもつものとする。次に、放電抵抗素子５の電圧降下が２５０Ｖ以下の低電圧範囲ではツェナダイオード５１に電流が流れず、トランジスタ５７がオフし、トランジスタ５８がオンし、放電抵抗素子５より小さい抵抗値をもつ抵抗素子５６に電流は流れ、平滑コンデンサ６、７は急速に放電することができる。

昇圧コンバータ３の常用出力電圧は通常使用においてはほとんどの場合、最大出力電圧を７００Ｖとした場合、２５０Ｖ以上とされ、バッテリ電圧である２００Ｖ未満での使用はまれである。したがって、昇圧コンバータ３の出力電圧がこのような低電圧となることは異常であるとして安全のために抵抗素子５６により平滑コンデンサ６、７の放電を促進することができる。

実施例４のハイブリッド車用電源装置を図５を参照して以下に説明する。この実施例は、図４に示す補助の安全用放電回路５０をもつ図１の昇圧コンバータ・インバータ回路において、インバータ２を制御するコントローラ１００（本発明で言う制御回路）に、平滑コンデンサ６の電圧を入力するものである。ただし、この回路では、図４に示す補助の安全用放電回路５０はツェナダイオード５１、抵抗素子５２〜５５及びトランジスタ５７をもたず、抵抗素子５６とトランジスタ５８とだけにより構成されている。トランジスタ５８はコントローラ１００からの制御電圧により制御される。以下、この回路の動作を説明する。コントローラ１００はマイコンを内蔵しているが、マイコンを持たないハードウエア回路により構成されてもよい。

コントローラ１００は、入力された平滑コンデンサ６又は放電抵抗素子５の電圧降下を自己のしきい値と比較し、それが２５０Ｖを超える高電圧範囲ではトランジスタ５８をオンしない。また、平滑コンデンサ６又は放電抵抗素子５の電圧降下が２５０Ｖ以下の低電圧範囲となると、トランジスタ５８をオンする。これにより実施例３と同等の作用効果を奏することができる。なお、安全スイッチ８をオンした直後は補助の安全用放電回路５０は作動しないようにすることが好ましい。

実施例５のハイブリッド車用電源装置を図６を参照して以下に説明する。ただし、この実施例では、図５に示す補助の安全用放電回路５０は省略されている。以下、この回路の動作を説明する。

コントローラ１００は、入力された平滑コンデンサ６又は放電抵抗素子５の電圧降下を自己のしきい値と比較し、それが２００Ｖ未満となると、異常であるとして、インバータ２のＵ相の上アームＩＧＢＴとＶ、Ｗ相の下アームＩＧＢＴとをオンする。ただし、この時、ＭＧ１は停止しているものとする。これにより、平滑コンデンサ６、７の放電電流が、インバータ２のＵ相の上アームＩＧＢＴ、ＭＧ１のステータコイル、Ｖ相又はＷ相の下アームＩＧＢＴを順次流れ、平滑コンデンサ６、７を速やかに放電することができる。インバータ２のＩＧＢＴやＭＧ１の冷却性は良いため、放電抵抗素子５を小型で高抵抗値としても放電完了時間が長くなることはない。なお、安全スイッチ８をオンした直後は補助の安全用放電回路５０は作動しないようにすることが好ましい。

実施例６のハイブリッド車用電源装置を図６を参照して以下に説明する。ただし、この実施例では、図５に示す補助の安全用放電回路５０は省略されている。以下、この回路の動作を説明する。

昇圧コンバータ３を制御するコントローラ１００は、昇圧コンバータ３が出力すべき電圧値を外部指令に基づいて又は内部の演算により決定し、それに対応するデューティ比で昇圧コンバータ３のＩＧＢＴをスイッチング制御し、昇圧コンバータ３の昇圧比を調整する。

また、コントローラ１００は、平滑コンデンサ６の端子電圧又は放電抵抗素子５の電圧降下を読み込み、この読み込み電圧が上記出力すべき電圧値（電圧指令）と大幅に低く乖離して所定時間（１０秒程度）経過したかどうかを判定し、経過したら、異常であるとしてインバータ２のＵ相の上アームＩＧＢＴとＶ、Ｗ相の下アームＩＧＢＴとをオンする。ただし、この時、ＭＧ１は停止しているものとする。これにより、平滑コンデンサ６、７の放電電流が、インバータ２のＵ相のＩＧＢＴ、ＭＧ１のステータコイル、Ｖ相又はＷ相のＩＧＢＴを順次流れ、平滑コンデンサ６、７を速やかに放電することができる。インバータ２のＩＧＢＴやＭＧ１の冷却性は良いため、放電抵抗素子５を小型で高抵抗値としても放電完了時間が長くなることはない。なお、安全スイッチ８をオンした直後は補助の安全用放電回路５０は作動しないようにすることが好ましい。

（変形態様）
その他、コントローラ１００が、上記読み込み電圧が上記出力すべき電圧値（電圧指令）に対して大幅に低く乖離して所定時間（２０秒程度）経過したかどうかを判定し、経過したら、異常であるとして図５に示す補助の安全用放電回路５０をオンしてもよい。当然、この場合、安全用放電回路５０は抵抗５６とトランジスタ５８とだけで構成することができる。なお、安全スイッチ８をオンした直後は補助の安全用放電回路５０は作動しないようにすることが好ましい。

一実施例のハイブリッド車用電源装置の回路図である。 図１の昇圧コンバータ・インバータ回路が一体化されたインバータ一体型ＭＧ（発電電動機）の模式部分縦断面図である。 他の実施例の安全用放電抵抗素子としてのポジスタと放電抵抗素子の放電特性を示す特性図である。 他の実施例の安全用放電回路を示す回路図である。 他の実施例の昇圧コンバータ・インバータ回路を示すブロック回路図である。 他の実施例の昇圧コンバータ・インバータ回路を示すブロック回路図である。

符号の説明

ＭＧ 発電電動機
１ ＭＧ（インバータ一体型発電電動機）
２ インバータ
３ 昇圧コンバータ
４ バッテリ
５ 放電抵抗素子（安全用放電回路）
６ 平滑コンデンサ（インバータ用平滑コンデンサ）
７ 平滑コンデンサ（コンバータ用平滑コンデンサ）
８ 安全スイッチ
９、１０ 入力端子
１１、１２ 出力端子
１３、１４ 入力端子
１５ ケース
１８ ケース
２１ 電力ケーブル
２２、２３ 電源ライン
２４ 電力ケーブル

Claims (5)

1. 高電圧の直流電源と、
   コンバータケースに内蔵されて前記直流電源から給電される高電圧を昇圧する昇圧コンバータと、
   インバータケースに内蔵されるとともに前記昇圧コンバータから入力された昇圧電圧を交流電圧に変換して回転電機に給電する一個乃至複数個のインバータと、
   前記昇圧コンバータの一対の出力端子と前記インバータの一対の入力端子とを個別に接続する昇圧電源ラインと、
   前記コンバータケースに内蔵されて前記コンバータケースの内部にて前記昇圧コンバータの一対の入力端子を接続するコンバータ用平滑コンデンサと、
   前記インバータケースに内蔵されて前記インバータケースの内部にて前記インバータの一対の入力端子を接続するインバータ用平滑コンデンサと、
   前記コンバータケースに内蔵されるとともに前記コンバータケースの内部にて前記昇圧コンバータの一対の入力端子又は前記昇圧電源ラインに接続されて前記両平滑コンデンサを放電する安全用放電回路と、
   を備えることを特徴とする車両用高電圧直流電源回路。
2. 請求項１記載の車両用高電圧直流電源回路において、
   前記昇圧コンバータ及び安全用放電回路は、コンバータ用金属冷却板の一主面上に近接配置され、
   前記インバータは、インバータ用金属冷却板の一主面上に配置され、
   前記コンバータ用金属冷却板と前記インバータ用金属冷却板とは冷却液通路をなす隙間を通じて対面配置されていることを特徴とする車両用高電圧直流電源回路。
3. 高電圧の直流電源から給電される昇圧コンバータから給電されるか、又は、前記直流電源から給電されて回転電機を駆動するインバータと、
   前記昇圧コンバータ又は前記インバータの一対の入力端子を接続する平滑コンデンサと、
   前記平滑コンデンサと並列接続される平滑コンデンサ放電用の安全用放電回路と、
   を備える車両用高電圧直流電源回路において、
   前記安全用放電回路は、
   前記平滑コンデンサの端子電圧の低下に伴い放電抵抗値が減少する回路特性を有することを特徴とする車両用高電圧直流電源回路。
4. 請求項３記載の車両用高電圧直流電源回路において、
   前記安全用放電回路は、
   前記正の抵抗温度特性をもつポジスタからなることを特徴とする車両用高電圧直流電源回路。
5. 高電圧の直流電源と、
   前記直流電源から給電される高電圧を更に昇圧する昇圧コンバータと、
   前記昇圧コンバータの出力電圧を交流電圧に変換して回転電機に給電するインバータと、
   前記昇圧コンバータの一対の入力端子を接続するコンバータ用平滑コンデンサと、
   前記インバータの一対の入力端子を接続するインバータ用平滑コンデンサと、
   前記インバータ用平滑コンデンサと並列接続される平滑コンデンサ放電用の安全用放電回路と、
   前記昇圧コンバータ及びインバータを制御する制御回路と、
   を備える車両用高電圧直流電源回路において、
   前記制御回路は、
   前記昇圧コンバータへの出力電圧指令に比べて前記インバータ用平滑コンデンサの電圧が所定レベル以上低い場合に前記インバータの各スイッチング素子をオンするか、又は、前記安全用放電回路の放電抵抗値を低下させることを特徴とする車両用高電圧直流電源回路。

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