JP2013112055A - 電源装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】高圧直流電源部10と、回転機械50を駆動するインバータ40と、高圧直流電源部10とインバータ40とを接続する一対の直流母線11と12と、インバータ40と並列に接続される平滑コンデンサ60と、平滑コンデンサ60と並列に接続されリレー70と抵抗80とを直列に接続した直列回路と、直流母線11の線路上に設置される接合部20とを備え、接合部20は、所定の外力が加わった場合、直流母線11の導通を遮断し、かつ、リレー70を閉状態にすることで平滑コンデンサ60の電荷を放電させる機構を有する。
【選択図】図1
Description
従来の電源装置では、蓄電部品である平滑コンデンサの電荷放電手段を備えているが、直流電源から回転機械への電力遮断手段を備えていない。また、自動車の衝突ないし転倒時に、電源装置以外のコントローラの機能が存続していなければ直流電源から回転機械への電力遮断が実施できないという問題点があった。
図1は、この発明を実施するための第1の実施の形態における電源装置のブロック図である。まず、電気自動車やハイブリッド自動車の電源装置について図1を用いて説明する。直流電源である高圧直流電源部10とインバータ40とは一対の直流母線によって接続されている。一対の直流母線のうちの一方の直流母線は、直流母線11およびインバータ用母線31で構成され、他方の直流母線を直流母線12とする。高圧直流電源部10が出力する直流電力は、一対の直流母線11と、直流母線12とに給電される。一方の直流母線11は、接合部20において、インバータ用母線31と連結し、これにより接合部20は直流母線の線路上に設置される。インバータ40は、インバータ用母線31と他方の直流母線12とによって供給される直流電力を、図示していないが制御ユニットからのトルク指令信号に応じた交流電力に変換して、車輪を駆動する回転機械50へ供給する。なお、インバータ40近傍での直流母線12を、以後の説明の簡便のためにインバータ用母線32とする。
実施の形態1では、接合部20において、第1の直流母線凸状部211と第1のインバータ用母線凸状部231と第3の導体201が、それぞれ1個ずつで形成される1対の接続部のみで直流電力を供給する様に記載したが、複数対の接続部、即ち、複数対の第1の直流母線凸状部、第1のインバータ用母線凸状部、第3の導体で接合部20を構成することもある。
実施の形態1ないし実施の形態2においては、第1の直流母線凸状部211の窪み214と第3の導体201との間、ないし、第1のインバータ用凸状部231の窪み234と第3の導体201との間は、直接接触するように説明したが、窪み214ないし窪み234に導電性ペーストを塗布、あるいは、第3の導体201の表面に導電性ペーストを塗布する場合もある。
実施の形態1から実施の形態3においては、第3の導体201の形状を球状または略球状として説明したが、第3の導体201の形状を、実施の形態1または実施の形態2で記載した所定の外力が接合部20に加えられた場合に、第3の導体201が第1の直流母線凸状部211の窪み214ないし第1のインバータ用凸状部231の窪み234から外れる楕円体または多面体にする場合もある。この際、第3の導体201の楕円体または多面体の形状に合せて、窪み214の形状および窪み234の形状を設計する。
図7は、第3の導体が直流母線凸状部あるいはインバータ用凸状部のいずれかと一体化した場合の接合部の遮断状態の一例を表わす模式断面図である。図7から判るように、第3の導体201を、第1の直流母線凸状部211の窪み214または第1のインバータ用凸状部231の窪み234のいずれか一方の窪みと一体に構成した突出部240としても良い。
図3から図6に示すように、第2の遮断機構の第4の導体202は、自動車の衝突ないし転倒により、直流母線側第4の導体202aとインバータ用母線側第4の導体202bとに切断されると説明したが、元々、直流母線側第4の導体202aとインバータ用母線側第4の導体202bとが、第2の直流母線凸状部212と第2のインバータ用母線凸状部232の接触箇所で、例えば、図8(a)や図8(b)に示すように、接しかつ噛合っており、自動車の衝突ないし転倒により、所定の外力が加わった場合、直流母線側第4の導体202aとインバータ用母線側第4の導体202bとの接触(噛合わせ)が外れ、電気的導通が遮断されるように接合部20を構成しても良い。
実施の形態1から実施の形態6では、接合部20をインバータ40の一方の電力供給端であるインバータ用母線31と直流母線11との間にのみ設置し、インバータ40の他方の電力供給端であるインバータ用母線32は直流母線12と一体である場合を説明してきた。
実施の形態1では、第2の遮断機構の第4の導体202を直流母線11およびインバータ用母線31に空けられた細孔216と細孔236とに挿入することとした。また、実施の形態6では、直流母線側第4の導体202aを直流母線11の細孔216に、インバータ用母線側第4の導体202bをインバータ用母線31の細孔236に、それぞれ挿入するとした。
高圧直流電源部10は、インバータ40に直流電力を供給す際に電流を大きくするよりも電圧を高くする方が効率が良い。そのため、高圧直流電源部10は、図10に示すように、燃料電池や蓄電池などで構成される駆動用電源101の出力を昇圧コンバータ102で電圧を昇圧し、昇圧コンバータ102の出力を出力線103,104に接続し、昇圧コンバータ102の出力を安定化する目的で出力線103,104に跨って出力用コンデンサ105が設置され、出力用コンデンサ105の両端は、直流母線11,12に接続されるように構成される。
Claims (12)
- 直流電源と、
前記直流電源から入力された直流電力を交流電力に変換して回転機械を駆動するインバータと、
前記直流電源と前記インバータとを接続する一対の直流母線と、
前記一対の直流母線間に前記インバータに対して並列に接続される平滑コンデンサと、
前記平滑コンデンサに対して並列に接続され、リレーと抵抗とを直列に接続した直列回路と、
前記直流母線の線路上に設置される接合部とを備えた電源装置であって、
前記接合部は、
所定の外力が加わった場合、前記直流母線の導通を遮断する第1の遮断機構を有し、かつ、前記リレーを閉状態にすることで前記平滑コンデンサの電荷を前記抵抗によって放電させる第2の遮断機構を有することを特徴とする電源装置。 - 前記接合部は、
前記直流電源側の前記直流母線に接続される第1の導体と、
前記第1の導体に対向し、前記インバータ側の前記直流母線に接続される第2の導体とを有し、
前記第1の遮断機構は、前記第1の導体、前記第2の導体、および前記第1の導体と前記第2の導体とを接続する接続部で構成され、
前記第2の遮断機構は、前記第1の導体、前記第2の導体、および前記第1の導体と前記第2の導体とに対して電気的に絶縁状態で交差し、前記直列回路に接続される交差部で構成され、
前記所定の外力が加わった場合、前記第1の遮断機構は、前記接続部が所定の位置から外れて前記直流母線の導通を遮断し、かつ、
前記第2の遮断機構は、前記交差部が切断して前記リレーを閉状態にすることを特徴とする請求項1記載の電源装置。 - 前記第1の遮断機構において、
前記接続部は、前記第1の導体と前記第2の導体とは相対する位置にそれぞれ凸状部を有し、
2つの前記凸状部の相対する表面にそれぞれ窪みを設け、
前記第1の導体と前記第2の導体との相対する面のうち少なくとも一方の面および前記2つの凸状部側面は絶縁処理され、
前記第1の導体の凸状部の窪みと前記第2の導体の凸状部の窪みとの隙間に全部あるいは一部が挿入され、前記第1の導体と前記第2の導体とを導通状態にする第3の導体で構成され、
前記所定の外力が加わった場合、前記第3の導体が、2つの前記窪みのうちの少なくとも一方から外れることを特徴とする請求項2記載の電源装置。 - 前記窪みの形状が、半球状または略半球状であることを特徴とする請求項3記載の電源装置。
- それぞれの前記凸状部が前記第1の導体および前記第2の導体に対して段差を形成し、
前記所定の外力が加わった場合、前記第3の導体が、2つの前記窪みのうちの少なくとも一方から外れて前記窪みに戻らないことを特徴とする請求項3または請求項4記載の電源装置。 - 前記第3の導体の形状が、球状、楕円体または多面体であることを特徴とする請求項3ないし請求項5のいずれか1項記載の電源装置。
- 前記第1の遮断機構において、
前記接続部は、前記第1の導体と前記第2の導体とは相対する位置にそれぞれ凸状部を有し、
2つの前記凸状部の相対する表面のいずれか一方には窪みを設け、かつ、
他方には前記凸状部の表面から突出させた突出部を設け、
前記第1の導体と前記第2の導体との相対する面のうち少なくとも一方の面および前記2つの凸状部側面は絶縁処理され、
前記窪みと前記突出部とを噛合せることで前記第1の導体と前記第2の導体とを導通状態に保持し、
前記所定の外力が加わった場合、前記接続部と前記窪みとの噛合せが外れることを特徴とする請求項2記載の電源装置。 - 前記窪みの形状が、半球状または略半球状であり、かつ、
前記突出部の形状が、半球状または略半球状であることを特徴とする請求項7記載の電源装置。 - 前記第2の遮断機構において、
前記交差部は、前記第1の導体と前記第2の導体との相対する位置にそれぞれ孔を設け、前記孔の内部と前記孔の開口部周辺とに絶縁処理を施し、
前記それぞれの孔を貫通する第4の導体で構成され、
前記第4の導体の両端と前記リレーを制御するリレー制御線の両端とをそれぞれ接続することで前記リレーを開状態に保持し、
前記所定の外力が加わった場合、前記第4の導体が切断し、前記リレーへの導通が遮断されることで前記リレーが閉状態となることを特徴とする請求項2から請求項8のいずれか1項記載の電源装置。 - 前記第2の遮断機構において、
前記第4の導体は、2つ以上の導体を接続させたものであり、
前記所定の外力が加わった場合、
前記2つ以上の導体が非接触となり、前記リレーへの導通が遮断されることで前記リレーが閉状態となることを特徴とする請求項9記載の電源装置。 - 前記第2の遮断機構において、
前記交差部は、前記第1の導体と前記第2の導体とのそれぞれの側面に絶縁処理を施し、前記それぞれの側面に第4の導体を固着して構成され、
前記第4の導体の両端はそれぞれ前記リレーを制御する前記リレー制御線と接続することで前記リレーを開状態に保持し、
前記所定の外力が加わった場合、前記第4の導体が切断し、前記リレーへの導通が遮断されることで前記リレーが閉状態となることを特徴とする請求項2から請求項8のいずれか1項記載の電源装置。 - 前記第2の遮断機構において、
前記第4の導体は、2つの導体を接続させたものであり、2つの導体のうち一方を前記第1の導体の側面に固着し、
他方を前記第2の導体の側面に固着し、
前記所定の外力が加わった場合、前記2つの導体は非接触となり、前記リレーへの導通が遮断されることで前記リレーが閉状態となることを特徴とする請求項11記載の電源装置。
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