JP2005312156A - 電源制御装置およびそれを備えたモータ駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 プリチャージ用の制限抵抗の過熱防止を確実に行なうことができる電源制御装置を提供する。
【解決手段】 ＥＣＵ５０は、Ｈレベルの信号ＳＥをＡＮＤ回路３４へ出力してＭＯＳトランジスタ２２をオンし、コンデンサ４２のプリチャージを開始し、そのプリチャージの開始に連動してプリチャージ時間を計測する。そして、ＥＣＵ５０は、電圧Ｖｃが所定の電圧に到達する前にプリチャージ時間が所定の時間を経過すると、Ｌレベルの信号ＳＥをＡＮＤ回路３４へ出力してＭＯＳトランジスタ２２をオフする。ＭＯＳ制御回路２３は、制限抵抗２１に取り付けられたサーミスタ３１により制限抵抗２１の温度を検出し、制限抵抗２１の温度が基準値以上に上昇すると参照電圧Ｖｒｅｆよりも低い電圧Ｖｉを受け、Ｌレベルの信号をＡＮＤ回路３４へ出力してＭＯＳトランジスタ２２をオフする。
【選択図】 図１

Description

この発明は、電源制御装置およびそれを備えたモータ駆動装置に関するものである。

非特許文献１は、インバータの入力側に設けられたコンデンサへの突入電流を抑制するための突入電流制限抵抗の過熱による性能低下および損傷を防止する方法を開示する。

リレーおよび突入電流制限抵抗は、直流電源とコンデンサとの間に直列に接続される。そして、バイメタルスイッチは、突入電流制限抵抗の近傍であって、リレーのリレー励磁回路とリレー励磁回路に通電するＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）との間に接続される。

バイメタルスイッチは、突入電流制限抵抗が過熱状態になると、リレー励磁回路をオフし、突入電流制限抵抗への通電を遮断する。これにより、突入電流制限抵抗の過熱による性能低下および損傷が防止される。
特開平９−２３３８３６号公報 特開２００１−３２７００１号公報 発明協会公開技報公技番号２００３−５００２３０号

しかし、非特許文献１に開示された方法では、バイメタルスイッチが故障すると、突入電流制限抵抗の過熱による性能低下等を確実に防止することができないという問題がある。

そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、プリチャージ用の制限抵抗の過熱防止を確実に行なうことができる電源制御装置を提供することである。

また、この発明の別の目的は、プリチャージ用の制限抵抗の過熱防止を確実に行なうことができる電源制御装置を備えたモータ駆動装置を提供することである。

この発明によれば、電源制御装置は、第１および第２のリレーと、スイッチと、制限抵抗と、制御回路と、通電遮断手段とを備える。第１のリレーは、電源の正極側に接続される。第２のリレーは、電源の負極側に接続される。スイッチは、第１および第２のリレーのいずれか一方のリレーに並列に接続される。制限抵抗は、第１および第２のリレーのいずれか一方のリレーに並列に接続され、かつ、スイッチと直列に接続される。制御回路は、スイッチおよび第１および第２のリレーをオン／オフするとともに、制限抵抗の温度が基準値以上に上昇するとスイッチをオフする。通電遮断手段は、制限抵抗の温度が基準値以上に上昇すると制限抵抗への通電を遮断する。

好ましくは、通電遮断手段は、制限抵抗の温度が基準値以上に上昇するとスイッチをオフする。

好ましくは、通電遮断手段は、制限抵抗の温度を検出する温度検出器と、検出された温度が基準値以上であるときスイッチをオフする遮断回路とを含む。

好ましくは、温度検出器は、制限抵抗に取り付けられたサーミスタからなる。

好ましくは、温度検出器は、第１のリレーまたは第２のリレーに取り付けられたサーミスタからなる。

好ましくは、通電遮断手段は、電源から受けた直流電圧の電圧レベルを変換する電圧変換器の内部に設けられる。

好ましくは、通電遮断手段は、スイッチと制限抵抗との間に接続され、通電による温度上昇に伴い抵抗が増加する素子からなる。

好ましくは、スイッチは、半導体スイッチング素子からなる。

また、この発明によれば、モータ駆動装置は、電源と、駆動回路と、第１および第２のリレーと、スイッチと、制限抵抗と、制御回路と、通電遮断手段とを備える。駆動回路は、モータを駆動する。第１のリレーは、電源の正極と駆動回路との間に接続される。第２のリレーは、電源の負極と駆動回路との間に接続される。スイッチは、電源と駆動回路との間に第１および第２のリレーのいずれか一方のリレーと並列に接続される。制限抵抗は、電源と駆動回路との間において、第１および第２のリレーのいずれか一方のリレーと並列に接続され、かつ、スイッチと直列に接続される。制御回路は、スイッチおよび第１および第２のリレーをオン／オフするとともに、制限抵抗の温度が基準値以上に上昇するとスイッチをオフする。通電遮断手段は、制限抵抗の温度が基準値以上に上昇すると制限抵抗への通電を遮断する。

好ましくは、通電遮断手段は、制限抵抗の温度が基準値以上に上昇するとスイッチをオフする。

好ましくは、通電遮断手段は、制限抵抗の温度を検出する温度検出器と、検出された温度が基準値以上であるときスイッチをオフする遮断回路とを含む。

好ましくは、温度検出器は、制限抵抗に取り付けられたサーミスタからなる。

好ましくは、温度検出器は、第１のリレーまたは第２のリレーに取り付けられたサーミスタからなる。

好ましくは、モータ駆動装置は、電圧変換器をさらに備える。電圧変換器は、電源に対して駆動回路と並列に接続され、電源から受けた直流電圧の電圧レベルを変換する。そして、通電遮断手段は、電圧変換器の内部に設けられる。

好ましくは、通電遮断手段は、スイッチと制限抵抗との間に接続され、通電による温度上昇に伴い抵抗が増加する素子からなる。

好ましくは、スイッチは、半導体スイッチング素子からなる。

この発明においては、制限抵抗およびスイッチは直列に接続されており、制限抵抗の温度が基準値以上に上昇すると、制御回路はスイッチをオフすることにより制限抵抗への通電を遮断し、通電遮断手段も制限抵抗への通電を遮断する。つまり、制限抵抗は、温度が基準値以上に上昇しないように２重に監視される。

したがって、この発明によれば、制限抵抗の過熱防止を確実に行なうことができる。

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。

［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１によるモータ駆動装置の概略ブロック図である。図１を参照して、この発明の実施の形態１によるモータ駆動装置１００は、バッテリ１０と、電圧センサー１１と、電流センサー１２と、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０と、システムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２と、ＩＰＭ（Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｐｏｗｅｒ Ｍｏｄｕｌｅ）４０と、ＥＣＵ５０，６０とを備える。

モータジェネレータＭＧは、ハイブリッド自動車または電気自動車の駆動輪を駆動するためのモータである。また、モータジェネレータＭＧは、ハイブリッド自動車のエンジンに連結され、エンジンの回転力によって発電する発電機またはエンジン始動を行ない得るような電動機として機能するモータであってもよい。

ＤＣ／ＤＣコンバータ２０は、制限抵抗２１と、ＭＯＳトランジスタ２２と、ＭＯＳ制御回路２３と、電圧変換回路２４とを含む。ＭＯＳ制御回路２３は、サーミスタ３１と、抵抗３２と、比較器３３と、ＡＮＤ回路３４とからなる。

ＩＰＭ４０は、インバータ４１と、コンデンサ４２とを含む。

システムメインリレーＳＭＲ１は、バッテリ１０の正極とインバータ４１との間に接続される。システムメインリレーＳＭＲ２は、バッテリ１０の負極とインバータ４１との間に接続される。制限抵抗２１およびＭＯＳトランジスタ２２は、バッテリ１０の正極とインバータ４１との間に直列に接続され、その直列に接続された制限抵抗２１およびＭＯＳトランジスタ２２は、システムメインリレーＳＭＲ１に並列に接続される。

電圧変換回路２４は、ノードＮ１，Ｎ２間に接続される。すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０は、ＩＰＭ４０（インバータ４１およびコンデンサ４２）に対して並列に接続される。サーミスタ３１は、制限抵抗２１に取り付けられる。そして、サーミスタ３１および抵抗３２は、電源ノードＶｓと接地ノードＧＮＤとの間に直列に接続される。比較器３３は、その非反転入力端子がサーミスタ３１と抵抗３２との間のノードＮ３に接続される。ＡＮＤ回路３４は、２つの入力端子のうち、一方の端子が比較器３３の出力端子に接続され、他方の端子がＥＣＵ５０に接続される。また、ＡＮＤ回路３４は、出力端子がＭＯＳトランジスタ２２のゲート端子に接続される。

コンデンサ４２は、インバータ４１の入力側に設けられ、正母線ＬＮ１と負母線ＬＮ２との間にインバータ４１に並列に接続される。

なお、直列に接続された制限抵抗２１およびＭＯＳトランジスタ２２は、システムメインリレーＳＭＲ２と並列に接続されていてもよい。つまり、直列に接続された制限抵抗２１およびＭＯＳトランジスタ２２は、システムメインリレーＳＭＲ１およびＳＭＲ２のいずれか一方のシステムメインリレーと並列に接続されていればよい。

バッテリ１０は、リチウムイオンまたはニッケル水素等の二次電池からなる。システムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２は、それぞれ、ＥＣＵ５０によって励磁回路１，２に通電されることによりオンされ、ＥＣＵ５０によって励磁回路１，２への通電を遮断されることによりオフされる。そして、システムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２は、ＥＣＵ５０によってオンされると、バッテリ１０からの直流電圧をＩＰＭ４０のコンデンサ４２へ供給する。

電圧センサー１１は、コンデンサ４２の両端の電圧Ｖｃを検出し、その検出した電圧ＶｃをＥＣＵ５０および６０へ出力する。電流センサー１２は、モータジェネレータＭＧの各相コイルに流れるモータ電流ＭＣＲＴを検出し、その検出したモータ電流ＭＣＲＴをＥＣＵ６０へ出力する。

ＭＯＳ制御回路２３において、比較器３３は、ノードＮ３上の電圧Ｖｉを非反転入力端子に受け、参照電圧Ｖｒｅｆを反転入力端子に受ける。そして、比較器３３は、電圧Ｖｉを参照電圧Ｖｒｅｆと比較し、電圧Ｖｉが参照電圧Ｖｒｅｆ以上であるとき、Ｈ（論理ハイ）レベルの信号をＡＮＤ回路３４へ出力し、電圧Ｖｉが参照電圧Ｖｒｅｆよりも低いとき、Ｌ（論理ロー）レベルの信号をＡＮＤ回路３４へ出力する。なお、参照電圧Ｖｒｅｆは、制限抵抗２１が過熱状態であることを示す電圧からなる。

ＡＮＤ回路３４は、比較器３３の出力信号とＥＣＵ５０からの信号ＳＥとを受ける。信号ＳＥは、ＨレベルまたはＬレベルからなる。そして、ＡＮＤ回路３４は、２つの信号の論理積を演算し、その演算結果をＭＯＳトランジスタ２２のゲート端子へ出力する。

制限抵抗２１の温度が通電により上昇し、制限抵抗２１が過熱状態になると、サーミスタ３１の抵抗が減少し、ノードＮ３上の電圧Ｖｉは、参照電圧Ｖｒｅｆよりも低くなる。

そうすると、比較器３３は、Ｌレベルの信号をＡＮＤ回路３４へ出力し、ＡＮＤ回路３４は、信号ＳＥの論理レベルに拘わらずＬレベルの信号をＭＯＳトランジスタ２２のゲート端子へ出力し、ＭＯＳトランジスタ２２をオフする。

一方、制限抵抗２１の温度が低いとき、サーミスタ３１は、高抵抗であり、ノードＮ３上の電圧Ｖｉは、参照電圧Ｖｒｅｆよりも高い。

そうすると、比較器３３は、Ｈレベルの信号をＡＮＤ回路３４へ出力し、ＡＮＤ回路３４は、信号ＳＥの論理レベルに応じた信号をＭＯＳトランジスタ２２のゲート端子へ出力し、ＭＯＳトランジスタ２２をオン／オフする。

このように、ＭＯＳ制御回路２３は、制限抵抗２１の温度をサーミスタ３１により検出し、その検出した温度が基準値（電圧Ｖｉが参照電圧Ｖｒｅｆになるときの制限抵抗２１の温度）よりも低いとき、ＥＣＵ５０からの信号ＳＥに応じてＭＯＳトランジスタ２２をオン／オフし、検出した温度が基準値以上であるとき、ＥＣＵ５０からの信号ＳＥに拘わらずＭＯＳトランジスタ２２を強制的にオフする。

電圧変換回路２４は、バッテリ１０からノードＮ１，Ｎ２を介して直流電圧を受け、その受けた直流電圧を降圧して補機バッテリ（図示せず）を充電する。

コンデンサ４２は、バッテリ１０から供給された直流電圧を平滑化してインバータ４１へ供給する。インバータ４１は、コンデンサ４２から供給された直流電圧をＥＣＵ６０からの信号ＰＷＭによって交流電圧に変換してモータジェネレータＭＧを駆動する。

ＥＣＵ５０は、イグニッションキー（図示せず）から信号ＩＧを受ける。信号ＩＧは、イグニッションキーがオンされるとＨレベルからなり、イグニッションキーがオフされるとＬレベルからなる。また、ＥＣＵ５０は、電圧センサー１１から電圧Ｖｃを受ける。

そして、ＥＣＵ５０は、Ｈレベルの信号ＩＧをイグニッションキーから受けると、Ｈレベルの信号ＳＥをＡＮＤ回路３４へ出力するとともに、励磁回路２に通電してシステムメインリレーＳＭＲ２をオンする。

これにより、コンデンサ４２のプリチャージが開始される。そして、ＥＣＵ５０は、電圧Ｖｃが所定の電圧に到達すると、コンデンサ４２のプリチャージが完了したと判定し、励磁回路１に通電してシステムメインリレーＳＭＲ１をオンした後、Ｌレベルの信号ＳＥをＡＮＤ回路３４へ出力してＭＯＳトランジスタ２２をオフする。

また、ＥＣＵ５０は、タイマー５１を内蔵しており、コンデンサ４２のプリチャージの開始に連動してタイマー５１によりプリチャージ時間を計測する。そして、ＥＣＵ５０は、電圧Ｖｃが所定の電圧に到達する前に、プリチャージ時間が所定の時間を経過したときＬレベルの信号ＳＥをＡＮＤ回路３４へ出力してＭＯＳトランジスタ２２をオフする。この所定の時間は、制限抵抗２１の温度が上述した基準値に到達する時間に設定される。

ＥＣＵ６０は、電圧センサー１１から電圧Ｖｃを受け、電流センサー１２からモータ電流ＭＣＲＴを受け、モータ駆動装置１００の外部に設けられたＥＣＵからトルク指令値ＴＲを受け、イグニッションキーから信号ＩＧを受ける。

そして、ＥＣＵ６０は、イグニッションキーからＨレベルの信号ＩＧを受けると、トルク指令値ＴＲ、電圧Ｖｃおよびモータ電流ＭＣＲＴに基づいて、後述する方法によって、インバータ４１を駆動するための信号ＰＷＭを生成し、その生成した信号ＰＷＭをインバータ４１へ出力する。

図２は、図１に示すインバータ４１の回路図である。図２を参照して、インバータ４１は、Ｕ相アーム４１Ｕ、Ｖ相アーム４１ＶおよびＷ相アーム４１Ｗからなる。Ｕ相アーム４１Ｕ、Ｖ相アーム４１ＶおよびＷ相アーム４１Ｗは、正母線ＬＮ１と負母線ＬＮ２との間に並列に接続される。

Ｕ相アーム４１Ｕは、直列に接続されたＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２から成り、Ｖ相アーム４１Ｖは、直列に接続されたＮＰＮトランジスタＱ３，Ｑ４から成り、Ｗ相アーム４１Ｗは、直列に接続されたＮＰＮトランジスタＱ５，Ｑ６から成る。また、各ＮＰＮ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、モータジェネレータＭＧの各相コイルの各相端に接続されている。すなわち、モータジェネレータＭＧ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ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２の中間点に、Ｖ相コイルの他端がＮＰＮトランジスタＱ３，Ｑ４の中間点に、Ｗ相コイルの他端がＮＰＮトランジスタＱ５，Ｑ６の中間点にそれぞれ接続されている。

図３は、図１に示すＥＣＵ６０に含まれるインバータ制御手段の機能ブロック図である。図３を参照して、インバータ制御手段６０Ａは、モータ制御用相電圧演算部６２と、インバータ用ＰＷＭ信号変換部６４とを含む。モータ制御用相電圧演算部６２は、コンデンサ４２の両端の電圧Ｖｃ、すなわち、インバータ４１への入力電圧Ｖｃを電圧センサー１１から受け、モータジェネレータＭＧの各相に流れるモータ電流ＭＣＲＴを電流センサー１２から受け、トルク指令値ＴＲを外部ＥＣＵから受ける。そして、モータ制御用相電圧演算部６２は、これらの入力される信号に基づいて、モータジェネレータＭＧの各相のコイルに印加する電圧を計算し、その計算した結果をインバータ用ＰＷＭ信号変換部６４へ出力する。インバータ用ＰＷＭ信号変換部６４は、モータ制御用相電圧演算部６２から受けた計算結果に基づいて、実際にインバータ４１の各ＮＰＮトランジスタＱ１〜Ｑ６をオン／オフする信号ＰＷＭを生成し、その生成した信号ＰＷＭをインバータ４１の各ＮＰＮトランジスタＱ１〜Ｑ６へ出力する。

これにより、各ＮＰＮトランジスタＱ１〜Ｑ６は、スイッチング制御され、モータジェネレータＭＧが指令されたトルクを出すようにモータジェネレータＭＧの各相に流す電流を制御する。このようにして、モータ駆動電流が制御され、トルク指令値ＴＲに応じたモータトルクが出力される。

再び、図１を参照して、モータ駆動装置１００の全体動作について説明する。ＥＣＵ５０は、イグニッションキーからＨレベルの信号ＩＧを受けると、Ｈレベルの信号ＳＥをＡＮＤ回路３４へ出力し、励磁回路２へ通電する。

また、比較器３３は、電圧Ｖｉを非反転入力端子に受け、参照電圧Ｖｒｅｆを反転入力端子に受ける。この場合、制限抵抗２１の温度は低いため、電圧Ｖｉは、参照電圧Ｖｒｅｆよりも高い。したがって、比較器３３は、Ｈレベルの信号をＡＮＤ回路３４へ出力する。

ＡＮＤ回路３４は、比較器３３からのＨレベルの信号と、ＥＣＵ５０からのＨレベルの信号ＳＥとの論理積を演算し、Ｈレベルの信号をＭＯＳトランジスタ２２のゲート端子へ出力する。

そうすると、ＭＯＳトランジスタ２２およびシステムメインリレーＳＭＲ２はオンされる。

その結果、バッテリ１０は、制限抵抗２１、ＭＯＳトランジスタ２２、コンデンサ４２、システムメインリレーＳＭＲ２およびバッテリ１０の閉回路で直流電流をコンデンサ４２に供給し、コンデンサ４２をプリチャージする。

ＥＣＵ５０は、コンデンサ４２のプリチャージの開始に連動してプリチャージ時間をタイマー５１によって測定し、電圧センサー１１から受けた電圧Ｖｃが所定の電圧に到達する前に、プリチャージ時間が所定の時間を経過したとき、制限抵抗２１が過熱状態になったと判定し、Ｌレベルの信号ＳＥをＡＮＤ回路３４へ出力する。

これにより、ＡＮＤ回路３４は、Ｌレベルの信号をゲート端子へ出力し、ＭＯＳトランジスタ２２をオフする。そして、制限抵抗２１への通電が遮断され、過熱による制限抵抗２１の性能低下および損傷が防止される。

また、タイマー５１の故障によりＥＣＵ５０がプリチャージ時間を測定できない場合でも、プリチャージ中に制限抵抗２１の温度が上昇して制限抵抗２１が過熱状態になると、比較器３３は、参照電圧Ｖｒｅｆよりも低い電圧ＶｉをノードＮ３から受け、Ｌレベルの信号をＡＮＤ回路３４へ出力する。

そうすると、ＡＮＤ回路３４は、比較器３３からのＬレベルの信号に応じてＬレベルの信号をゲート端子へ出力してＭＯＳトランジスタ２２をオフする。

これにより、制限抵抗２１への通電が遮断され、過熱による制限抵抗２１の性能低下および損傷が防止される。

一方、コンデンサ４２のプリチャージが正常に行なわれ、電圧Ｖｃが所定の電圧に到達すると、ＥＣＵ５０は、励磁回路１へ通電してシステムメインリレーＳＭＲ１をオンする。その後、ＥＣＵ５０は、Ｌレベルの信号ＳＥをＡＮＤ回路３４へ出力する。そして、ＡＮＤ回路３４は、Ｌレベルの信号に応じてＬレベルの信号をゲート端子へ出力してＭＯＳトランジスタ２２をオフする。

そうすると、バッテリ１０は、システムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２を介して直流電圧をコンデンサ４２に供給する。コンデンサ４２は、バッテリ１０からの直流電圧を平滑化してインバータ４１に供給する。

一方、ＥＣＵ６０は、外部ＥＣＵからトルク指令値ＴＲを受け、電圧センサー１１から電圧Ｖｃを受け、電流センサー１２からモータ電流ＭＣＲＴを受ける。そして、ＥＣＵ６０は、トルク指令値ＴＲ、電圧Ｖｃおよびモータ電流ＭＣＲＴに基づいて、上述した方法によって信号ＰＷＭを生成してインバータ４１へ出力する。

インバータ４１は、信号ＰＷＭに応じて、コンデンサ４２からの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、電圧変換器２４は、ノードＮ１，Ｎ２を介してバッテリ１０から直流電圧を受け、その受けた直流電圧を電圧変換して補機バッテリへ供給する。

また、モータ駆動装置１００が搭載されたハイブリッド自動車または電気自動車の回生制動時、モータジェネレータＭＧは、駆動輪の回転力によって交流電圧を発電してインバータ４１へ供給する。インバータ４１は、モータジェネレータＭＧからの交流電圧を信号ＰＷＭによって直流電圧に変換してコンデンサ４２に供給する。

コンデンサ４２は、インバータ４１からの直流電圧を平滑化し、その平滑化した直流電圧をシステムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２を介してバッテリ１０へ供給する。これによって、バッテリ１０は充電される。

そして、ＥＣＵ５０は、イグニッションキーからＬレベルの信号ＩＧを受けると、励磁回路１，２への通電を停止し、システムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２をオフする。これにより、モータ駆動装置１００における全体動作が終了する。

上述したように、モータジェネレータＭＧの始動時、ＥＣＵ５０は、コンデンサ４２への突入電流を防止してコンデンサ４２をプリチャージするように制御する。そして、ＥＣＵ５０は、コンデンサ４２のプリチャージが完了する前に制限抵抗２１が過熱状態になったか否かをプリチャージ時間により判定し、制限抵抗２１が過熱状態になると、ＭＯＳトランジスタ２２をオフする。また、ＭＯＳ制御回路２３は、サーミスタ３１によって制限抵抗２１の温度を検出し、その検出した温度によって制限抵抗２１が過熱状態であると判定すると（電圧Ｖｉが参照電圧Ｖｒｅｆ以上になると）、ＭＯＳトランジスタ２２をオフする。

このように、この発明は、コンデンサ４２への突入電流を抑制する制限抵抗２１が過熱状態になったか否かをＭＯＳ制御回路２３およびＥＣＵ５０によって２重に監視し、制限抵抗２１が過熱状態になると制限抵抗２１への通電を遮断することを特徴とする。この特徴により、ＥＣＵ５０による制限抵抗２１の過熱監視機構が機能しない場合でもＭＯＳ制御回路２３によって制限抵抗２１が過熱状態になったか否かを監視でき、制限抵抗２１が過熱状態になると制限抵抗２１への通電を確実に遮断できる。

また、この発明は、制限抵抗２１、ＭＯＳトランジスタ２２およびＭＯＳ制御回路２３をＤＣ／ＤＣコンバータ２０内に配設することを特徴とする。そして、この特徴により、制限抵抗２１、ＭＯＳトランジスタ２２およびＭＯＳ制御回路２３用のスペースを別途確保する必要がなく、モータ駆動装置をコンパクト化できる。

さらに、従来、イグニッションキーが繰り返しオン／オフされたとき、コンデンサ４２のプリチャージの繰り返しによる制限抵抗２１の温度上昇を推定し、その推定した温度が過熱状態であると判定される温度に到達するとＭＯＳトランジスタ２２をオフするようにしていたが、ＭＯＳ制御回路２３を設けることによってそのような温度推定が不要になり、ＥＣＵ５０における制限抵抗２１の過熱保護ロジックを簡素化できる。

上述したバッテリ１０、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０、およびバッテリ１０を制御するＥＣＵは、電池パックに収納される。そして、モータ駆動装置１００がハイブリッド自動車または電気自動車に搭載される場合、電池パックは、後部座席の後側に設置される。したがって、ＭＯＳ制御回路２３をＤＣ／ＤＣコンバータ２０内に設けることによってモータ駆動装置１００をコンパクト化できる。

なお、インバータ４１およびコンデンサ４２は、「駆動回路」を構成する。

また、ＭＯＳトランジスタ２２は、「スイッチ」を構成する。

さらに、ＥＣＵ５０は、「制御回路」を構成する。

さらに、サーミスタ３１は、「温度検出器」を構成する。

さらに、比較器３３およびＡＮＤ回路３４は、「遮断回路」を構成する。

さらに、ＭＯＳトランジスタ２２およびＭＯＳ制御回路２３は、「通電遮断手段」を構成する。

さらに、システムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２、制限抵抗２１、ＭＯＳトランジスタ２２、ＭＯＳ制御回路２３およびＥＣＵ５０は、「電源制御装置」を構成する。

さらに、上記においては、サーミスタ３１は、制限抵抗２１に取り付けられると説明したが、この発明においては、これに限らず、サーミスタ３１は、システムメインリレーＳＭＲ１またはシステムメインリレーＳＭＲ２に取り付けられていてもよい。すなわち、制限抵抗２１およびＭＯＳトランジスタ２２がシステムメインリレーＳＭＲ１に並列に接続されるとき、サーミスタ３１は、システムメインリレーＳＭＲ１に取り付けられ、制限抵抗２１およびＭＯＳトランジスタ２２がシステムメインリレーＳＭＲ２に並列に接続されるとき、サーミスタ３１は、システムメインリレーＳＭＲ２に取り付けられる。制限抵抗２１およびＭＯＳトランジスタ２２がシステムメインリレーＳＭＲ１に並列に接続されたとき、システムメインリレーＳＭＲ１は、制限抵抗２１の近傍に設置されるので、制限抵抗２１の温度が上昇すればシステムメインリレーＳＭＲ１の温度も上昇し、システムメインリレーＳＭＲ１の温度上昇により制限抵抗２１の過熱状態を検知できるからである。また、制限抵抗２１およびＭＯＳトランジスタ２２がシステムメインリレーＳＭＲ２に並列に接続されたとき、システムメインリレーＳＭＲ２は、制限抵抗２１の近傍に設置されるので、制限抵抗２１の温度が上昇すればシステムメインリレーＳＭＲ２の温度も上昇し、システムメインリレーＳＭＲ２の温度上昇により制限抵抗２１の過熱状態を検知できるからである。

さらに、上記においては、ＭＯＳ制御回路２３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０内に設けられると説明したが、この発明においては、これに限らず、ＭＯＳ制御回路２３は、バッテリ１０を制御するＥＣＵ内に設けられてもよい。

［実施の形態２］
図４は、実施の形態２によるモータ駆動装置の概略ブロック図である。図４を参照して、実施の形態２によるモータ駆動装置１００Ａは、モータ駆動装置１００のＭＯＳ制御回路２３および電圧変換回路２４を削除し、ポリスイッチ３０を追加したものであり、その他は、モータ駆動装置１００と同じである。

ポリスイッチ３０は、制限抵抗２１とＭＯＳトランジスタ２２との間に接続される。ポリスイッチ３０は、通電による温度上昇に伴い抵抗が高くなり、温度が低下すると抵抗が低くなる。したがって、制限抵抗２１の温度が上昇し、制限抵抗２１が過熱状態になると、ポリスイッチ３０も温度が上昇して抵抗が高くなり、制限抵抗２１への通電を遮断する。

なお、モータ駆動装置１００Ａにおいては、ＥＣＵ５０は、信号ＳＥをＭＯＳトランジスタ２２のゲート端子へ直接出力する。

コンデンサ４２のプリチャージ中に制限抵抗２１の温度が上昇して制限抵抗２１が過熱状態になると、ポリスイッチ３０は、温度上昇により抵抗が高くなり、制限抵抗２１への通電を遮断する。

これにより、過熱による制限抵抗２１の性能低下および損傷が防止される。

このように、実施の形態２においては、コンデンサ４２への突入電流を抑制する制限抵抗２１が過熱状態になったか否かをポリスイッチ３０およびＥＣＵ５０によって２重に監視し、制限抵抗２１が過熱状態になると制限抵抗２１への通電を遮断することを特徴とする。この特徴により、ＥＣＵ５０による制限抵抗２１の過熱監視機構が機能しない場合でもポリスイッチ３０によって制限抵抗２１が過熱状態になったか否かを監視でき、制限抵抗２１が過熱状態になると制限抵抗２１への通電を確実に遮断できる。

モータ駆動装置１００Ａの全体動作について説明する。

ＥＣＵ５０は、イグニッションキーからＨレベルの信号ＩＧを受けると、Ｈレベルの信号ＳＥをＭＯＳトランジスタ２２のゲート端子へ出力し、励磁回路２へ通電する。これにより、ＭＯＳトランジスタ２２およびシステムメインリレーＳＭＲ２がオンされ、コンデンサ４２のプリチャージが開始される。

そして、ＥＣＵ５０は、コンデンサ４２のプリチャージの開始に連動してプリチャージ時間をタイマー５１によって計測し、電圧センサー１１から受けた電圧Ｖｃが所定の電圧に到達する前に、プリチャージ時間が所定の時間を経過したとき、制限抵抗２１が過熱状態になったと判定し、Ｌレベルの信号ＳＥをＭＯＳトランジスタ２２へ出力する。

これにより、ＭＯＳトランジスタ２２はオフされ、制限抵抗２１への通電が遮断され、過熱による制限抵抗２１の性能低下および損傷が防止される。

また、タイマー５１の故障によりＥＣＵ５０がプリチャージ時間を計測できない場合でも、プリチャージ中に制限抵抗２１の温度が上昇して制限抵抗２１が過熱状態になると、ポリスイッチ３０は、温度上昇により抵抗が高くなり、制限抵抗２１への通電を遮断する。

一方、コンデンサ４２のプリチャージが正常に行なわれ、電圧Ｖｃが所定の電圧に到達すると、ＥＣＵ５０は、励磁回路１へ通電してシステムメインリレーＳＭＲ１をオンする。その後、ＥＣＵ５０は、Ｌレベルの信号ＳＥをＭＯＳトランジスタ２２へ出力し、ＭＯＳトランジスタ２２をオフする。

そうすると、バッテリ１０は、システムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２を介して直流電圧をコンデンサ４２に供給する。コンデンサ４２は、バッテリ１０からの直流電圧を平滑化してインバータ４１に供給する。

その後、実施の形態１において説明したモータジェネレータＭＧの駆動が行なわれる。そして、イグニッションキーからＬレベルの信号ＩＧがＥＣＵ５０へ入力されると、システムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２がオフされ、モータ駆動装置１００Ａの全体動作は終了する。

上記においては、制限抵抗２１、ＭＯＳトランジスタ２２およびポリスイッチ３０は、システムメインリレーＳＭＲ１に並列に接続されると説明したが、この発明においては、これに限らず、制限抵抗２１、ＭＯＳトランジスタ２２およびポリスイッチ３０は、システムメインリレーＳＭＲ２に並列に接続されていてもよい。

また、温度が低くなると抵抗が低下し、温度が上昇すると抵抗が高くなるものであれば、どのようなものでも、ポリスイッチ３０に代えて用いることができる。

なお、ポリスイッチ３０は、「通電遮断手段」を構成する。

また、制限抵抗２１、ＭＯＳトランジスタ２２、システムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２およびＥＣＵ５０は、「電源制御装置」を構成する。

その他は、実施の形態１と同じである。

この発明においては、ＭＯＳトランジスタ２２は、バイポーラトランジスタおよびＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等に代えられてもよい。したがって、この発明においては、一般に、半導体スイッチング素子を用いてコンデンサ４２のプリチャージを制御してもよい。

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。

この発明は、プリチャージ用の制限抵抗の過熱防止を確実に行なうことができる電源制御装置に適用される。また、この発明は、プリチャージ用の制限抵抗の過熱防止を確実に行なうことができる電源制御装置を備えたモータ駆動装置に適用される。

この発明の実施の形態１によるモータ駆動装置の概略ブロック図である。 図１に示すインバータの回路図である。 図１に示すＥＣＵに含まれるインバータ制御手段の機能ブロック図である。 実施の形態２によるモータ駆動装置の概略ブロック図である。

符号の説明

１，２ 励磁回路、１０ バッテリ、１１ 電圧センサー、１２ 電流センサー、２０ ＤＣ／ＤＣコンバータ、２１ 制限抵抗、２２ ＭＯＳトランジスタ、２３ ＭＯＳ制御回路、２４ 電圧変換回路、３０ ポリスイッチ、３１ サーミスタ、３２ 抵抗、３３ 比較器、３４ ＡＮＤ回路、４０ ＩＰＭ、４１ インバータ、４１Ｕ Ｕ相アーム、４１Ｖ Ｖ相アーム、４１Ｗ Ｗ相アーム、４２ コンデンサ、５０，６０ ＥＣＵ、５１ タイマー、６０Ａ インバータ制御手段、６２ モータ制御用相電圧演算部、６４ インバータ用ＰＷＭ信号変換部、１００，１００Ａ モータ駆動装置、Ｎ１，Ｎ２ ノード、Ｖｓ 電源ノード、ＬＮ１ 正母線、ＬＮ２ 負母線、ＳＭＲ１，ＳＭＲ２ システムメインリレー、ＭＧ モータジェネレータ、Ｑ１〜Ｑ６ ＮＰＮトランジスタ、Ｄ１〜Ｄ６ ダイオード。

Claims (16)

1. 電源の正極側に接続された第１のリレーと、
   前記電源の負極側に接続された第２のリレーと、
   前記第１および第２のリレーのいずれか一方のリレーに並列に接続されたスイッチと、
   前記いずれか一方のリレーに並列に接続され、かつ、前記スイッチと直列に接続された制限抵抗と、
   前記スイッチおよび前記第１および第２のリレーをオン／オフするとともに、前記制限抵抗の温度が基準値以上に上昇すると前記スイッチをオフする制御回路と、
   前記制限抵抗の温度が前記基準値以上に上昇すると前記制限抵抗への通電を遮断する通電遮断手段とを備える電源制御装置。
2. 前記通電遮断手段は、前記制限抵抗の温度が前記基準値以上に上昇すると前記スイッチをオフする、請求項１に記載の電源制御装置。
3. 前記通電遮断手段は、
   前記制限抵抗の温度を検出する温度検出器と、
   前記検出された温度が前記基準値以上であるとき前記スイッチをオフする遮断回路とを含む、請求項２に記載の電源制御装置。
4. 前記温度検出器は、前記制限抵抗に取り付けられたサーミスタからなる、請求項３に記載の電源制御装置。
5. 前記温度検出器は、前記第１のリレーまたは前記第２のリレーに取り付けられたサーミスタからなる、請求項３に記載の電源制御装置。
6. 前記通電遮断手段は、前記電源から受けた直流電圧の電圧レベルを変換する電圧変換器の内部に設けられる、請求項２から請求項５のいずれか１項に記載の電源制御装置。
7. 前記通電遮断手段は、前記スイッチと前記制限抵抗との間に接続され、通電による温度上昇に伴い抵抗が増加する素子からなる、請求項１に記載の電源制御装置。
8. 前記スイッチは、半導体スイッチング素子からなる、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の電源制御装置。
9. 電源と、
   モータを駆動する駆動回路と、
   前記電源の正極と前記駆動回路との間に接続された第１のリレーと、
   前記電源の負極と前記駆動回路との間に接続された第２のリレーと、
   前記電源と前記駆動回路との間に前記第１および第２のリレーのいずれか一方のリレーと並列に接続されたスイッチと、
   前記電源と前記駆動回路との間において、前記いずれか一方のリレーと並列に接続され、かつ、前記スイッチと直列に接続された制限抵抗と、
   前記スイッチおよび前記第１および第２のリレーをオン／オフするとともに、前記制限抵抗の温度が基準値以上に上昇すると前記スイッチをオフする制御回路と、
   前記制限抵抗の温度が前記基準値以上に上昇すると前記制限抵抗への通電を遮断する通電遮断手段とを備えるモータ駆動装置。
10. 前記通電遮断手段は、前記制限抵抗の温度が前記基準値以上に上昇すると前記スイッチをオフする、請求項９に記載のモータ駆動装置。
11. 前記通電遮断手段は、
    前記制限抵抗の温度を検出する温度検出器と、
    前記検出された温度が前記基準値以上であるとき前記スイッチをオフする遮断回路とを含む、請求項１０に記載のモータ駆動装置。
12. 前記温度検出器は、前記制限抵抗に取り付けられたサーミスタからなる、請求項１１に記載のモータ駆動装置。
13. 前記温度検出器は、前記第１のリレーまたは前記第２のリレーに取り付けられたサーミスタからなる、請求項１１に記載のモータ駆動装置。
14. 前記電源に対して前記駆動回路と並列に接続され、前記電源から受けた直流電圧の電圧レベルを変換する電圧変換器をさらに備え、
    前記通電遮断手段は、前記電圧変換器の内部に設けられる、請求項１１から請求項１３のいずれか１項に記載のモータ駆動装置。
15. 前記通電遮断手段は、前記スイッチと前記制限抵抗との間に接続され、通電による温度上昇に伴い抵抗が増加する素子からなる、請求項９に記載のモータ駆動装置。
16. 前記スイッチは、半導体スイッチング素子からなる、請求項９から請求項１５のいずれか１項に記載のモータ駆動装置。

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