JP2013146116A

JP2013146116A - 電気自動車のコンデンサ電荷放電装置

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Publication number: JP2013146116A
Application number: JP2012004682A
Authority: JP
Inventors: Daisuke Matsuoka; 大輔松岡; Akio Nakajima; 明生中島
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2012-01-13
Filing date: 2012-01-13
Publication date: 2013-07-25
Anticipated expiration: 2032-01-13
Also published as: JP5829530B2

Abstract

【課題】始動スイッチのオンにより、インバータの平滑コンデンサの電荷放電を、放電のための煩雑な手順を行うことなく即座に行え、かつ簡易な構成で行える電気自動車のコンデンサ電荷放電装置を提供する。
【解決手段】バッテリ１９とインバータ３１との接続を遮断するメインスイッチＭＣ１ａと並列にプリチャージ抵抗４３を設ける。平滑コンデンサ３４のプラス側とマイナス側端子間に前記プリチャージ抵抗４３を介して接続状態とし、平滑コンデンサ３４の電荷を放電させる電荷放電回路４１を設ける。この電荷放電回路４１に電荷放電を行わせる制御手段４３を設ける。
【選択図】図３

Description

この発明は、電源オフ時に平滑用のコンデンサの電荷を放電させる電気自動車のコンデンサ電荷放電装置に関する。

バッテリから電力供給を受けてモータをインバータで駆動する電気自動車では、インバータのスイッチング回路からなる主回路と並列に平滑コンデンサが設けられている。この平滑コンデンサに蓄電された電荷は、始動スイッチを遮断しても直ぐには放電されずに蓄電された状態にある。この蓄電された電荷は、弊害を招く恐れがあり、放電させてしまうことが好ましい。特に、インホイールモータ型の電気自動車では、主電源オフ時に単にモータコイルに電流を流し、平滑用のコンデンサの電荷をモータコイルに消費させるのでは、僅かではあるが車両が動き、乗員に異常感を与える場合がある。

平滑コンデンサの放電の構成としては、モータのコイルに電流を流し、消費する等の、電源をオフするまでに一定の手順を行うものや（例えば、特許文献１）、ＤＣ・ＤＣコンバータ、エアコン、昇降圧用コンバータ等に消費させるもの（例えば、特許文献２，３）が提案されている。

特開２００９−０２７８３１号公報特開２００４−２２２３６１号公報特開２００５−２２９６８９号公報

始動スイッチの遮断時に、平滑コンデンサの電荷放電を行う方法として、上記のモータのコイルに電流を流して消費させるものでは、制御電源をオフするまでに、多くの手順が必要で、時間がかかる。単にモータコイルに電流を流して平滑コンデンサの電荷をモータコイルに消費させるのでは、インホイールモータ型等の電気自動車では、僅かではあるが車両が動き、乗員に異常感を与える場合がある。
ＤＣ・ＤＣコンバータや昇降圧用コンバータ等に電荷を消費させるものでは、適用車種が、これらのコンバータを有する車種に限られる。これらのコンバータを備えない車種も多くある。エアコンに電荷を消費させるものでは、消費用の抵抗として不十分な場合がある。特に、インホイールモータ型電気自動車等のように複数の走行用モータを有する車種では、複数のモータの個々に設けられるインバータの平滑コンデンサの電荷消費を一つのエアコンで行わせることになり、抵抗が不十分であったり、また配線が長くなる等の問題がある。

この発明の目的は、統合制御手段がモータ駆動のオフ信号を受信すると、インバータの平滑コンデンサの電荷放電を、放電のための煩雑な手順を行うことなく即座に行え、かつ簡易な構成で行える電気自動車のコンデンサ電荷放電装置を提供することである。

この発明の電気自動車のコンデンサ電荷放電装置は、車輪を駆動する電動のモータ６と、バッテリ１９と、直流電流を交流電流に変換する主回路３３およびこの主回路３３に並列接続された平滑コンデンサ３４を有し前記バッテリ１９から電力供給されて前記モータ６を駆動するインバータ３１と、車両全体の統合制御を行う統合制御手段２１とを備えた電気自動車において、前記平滑コンデンサ３４の電荷放電を行うコンデンサ電荷放電装置であって、
前記バッテリ１９とインバータ３２とを接続するプラス側回路５１の接続を遮断するメインスイッチＭＣ１ａに並列接続されたプリチャージ抵抗４３、および前記プラス側回路５１の前記メインスイッチＭＣ１ａよりもバッテリ側の部分と前記プリチャージ抵抗４３との接続を遮断するスイッチＭＣ３ａを有するプリチャージ回路４２を設け、
前記平滑コンデンサ３４のプラス側端子とマイナス側端子とを前記プリチャージ抵抗４３を介して接続状態として平滑コンデンサ３４の電荷を放電させる電荷放電回路４１を設け、
前記統合制御手段２１がモータ駆動のオフ信号を受信すると前記電荷放電回路４１に電荷放電を行わせる放電用の制御手段４３を設けたことを特徴とする。

この構成によると、運転者による始動スイッチ１８等によるモータ駆動のオフ信号を統合制御手段２１が受信すると、前記制御手段４３は、前記電荷放電回路４１に平滑コンデンサ３４の電荷放電を行わせる。電荷放電回路４１は、プリチャージ抵抗４３を放電抵抗として用いて放電を行う。
プリチャージ抵抗４３は、スイッチ投入時にインバータ３２に流れる突入電流を防止する抵抗であり、このプリチャージ抵抗４３を放電抵抗として利用するため、モータコイルを電荷放電に利用するものと異なり、統合制御手段２１がモータ駆動のオフ信号を受信すると、平滑コンデンサ３４の電荷放電を、煩雑な手順を行うことなく即座に行える。プリチャージ抵抗４３を放電抵抗として利用するため、専用の放電抵抗が不要で部品点数が少なくて済む。プリチャージ抵抗４３は、インバータ３２毎に一般的に設けられ、また抵抗値も大きいため、従来のＤＣ・ＤＣコンバータや昇降圧用コンバータを利用するものと異なり、適用できる車種が多く、車載のエアコン等の補機を抵抗として利用するものと異なり、抵抗値も十分で、かつ複数のモータを搭載した電気自動車においても、配線の煩雑化等を招くことなく、簡単な構成で電荷放電回路４１を構成できる。

この発明において、前記バッテリ１９とインバータ３２とを接続するマイナス側回路５２に、インバータ電源(-) 側スイッチＭＣ２ａを設け、前記電荷放電回路４１は、前記マイナス側回路５２に前記インバータ電源(-) 側スイッチＭＣ２ａよりもインバータ１９側で前記プリチャージ抵抗４３と接続された放電用スイッチＭＣ４ａを有し、前記インバータ電源(-) 側スイッチＭＣ２ａと前記放電用スイッチＭＣ４ａとが同時にオン状態となることを回避するインターロック手段４５を設けても良い。
インバータ電源(-) 側スイッチＭＣ２ａと放電用スイッチＭＣ４ａとが同時にオン状態となると、バッテリ１９が短絡状態となり、危険である。インバータ電源(-) 側スイッチＭＣ２ａと放電用スイッチＭＣ４ａとが同時にオン状態となることを防止する上記インターロック手段４５を設けることで、プリチャージ抵抗４３を平滑コンデンサ３４の電荷放電に利用する放電用スイッチＭＣ４ａを設けながら、不測にバッテリ１９が短絡状態となることが防止できる。

前記インターロック手段４５は、例えば次の構成とできる。このインターロック手段４５は、前記インバータ電源(-) 側スイッチＭＣ２ａおよび前記放電用スイッチＭＣ４ａをそれぞれ常開の遮断器接点とし、前記インバータ電源(-) 側スイッチＭＣ２ａおよび前記放電用スイッチＭＣ２ａとなる遮断器接点をそれぞれ閉じさせる２つの遮断器コイルＭＣ２ｃ，ＭＣ４ｃと、これら２つの遮断器コイルＭＣ２ｃ，ＭＣ４ｃを選択的に開閉させる切換型の遮断器接点ＭＣ５ａと、前記モータ駆動のオフ信号によって前記切換型の遮断器接点ＭＣ５ａを、前記放電用スイッチＭＣ４ａとなる遮断器接点の閉用の遮断器コイルをＭＣ５ｃが通電する側に閉とする遮断機コイルＭＣ５ｃとを設けたものとしても良い。
この構成の場合、前記インバータ電源(-) 側スイッチＭＣ２ａおよび前記放電用スイッチＭＣ４ａとなる遮断器接点をそれぞれ閉じさせる２つの遮断器コイルＭＣ２ｃ，ＭＣ４ｃに対して、選択的に開閉させる切換型の遮断器接点ＭＣ５ａを用いており、物理的に両接点ａ，ｂが同時に閉とはならない遮断器接点を用いるため、インターロックの高い信頼性が得られる。

前記インターロック手段４５は、上記構成の他に、前記インバータ電源(-) 側スイッチＭＣ２ｃを常開の遮断器接点、前記放電用スイッチＭＣ４ｃを常閉の遮断器接点とし、これら常開の遮断器接点および常閉の遮断器接点の開閉状態を前記モータ駆動のオフ信号によってそれぞれ切り換える２つの遮断機コイルＭＣ２ｃ，ＭＣ４ｃを設けてなるものであっても良い。
この構成の場合は、切換型の遮断器接点が不要なため、インターロックのための回路構成が簡素になる。

この発明において、前記放電用の制御手段４３は、前記統合制御手段２１がモータ駆動のオフ信号を受信した場合と、前記統合制御手段２１がモータ駆動のオフ信号を生成した場合とを含め、前記統合制御手段２１が前記インバータ３１をオフとする信号を出力するときは常に電荷放電を行わせるようにしても良い。
統合制御手段２１は、運転者の操作する始動スイッチ１８のオフ操作の他に、衝突防止のために自動停止させる場合や、信号待ち時等のアクセルオフ、ブレーキオン等を判断してモータ駆動のオフ信号を生成し、インバータをオフさせる場合がある。この場合は、平滑コンデンサ３４の電荷放電は必ずしも行わなくても良いが、区別せずに常に電荷放電を行わせるようにすることで、放電用の制御手段４３の構成が簡素化できる。

この発明において、前記電気自動車は、前記モータ６と、車輪用軸受４と、前記モータ６の出力回転を減速して前記車輪用軸受４に伝える減速機７とでなるインホイールモータ駆動装置８を備えるものであっても良い。
インホイールモータ駆動装置８を備える場合、特に減速機付きのインホイールモータ駆動装置８の場合、僅かなモータトルクでも車体の動作が生じるため、始動スイッチ１８のオフ時に、従来のようにモータコイルに電流を流して平滑コンデンサ３４の電荷を消費させるのでは、僅かではあるが車両が動き、乗員に異常感を与える場合がある。この発明によるプリチャージ抵抗４３の利用による場合は、上記のように車両が動く問題が生じず、インホイールモータ形式の場合にこの発明がより一層効果的に発揮される。

この発明において、前記電気自動車は、前記モータ６から車輪への動力伝達系に、変速段毎のクラッチ５２，５３を介して変速切換を行う変速機５１を備えるものであっても良い。
また、前記電気自動車は、内燃機関７０と前記モータ６との２種類の駆動源を有するものであっても良い。

この発明の電気自動車のコンデンサ電荷放電装置は、車輪を駆動する電動のモータと、バッテリと、直流電流を交流電流に変換する主回路およびこの主回路に並列接続された平滑コンデンサを有し前記バッテリから電力供給されて前記モータを駆動するインバータと、車両全体の統合制御を行う統合制御手段とを備えた電気自動車において、前記平滑コンデンサの電荷放電を行うコンデンサ電荷放電装置であって、前記バッテリとインバータとを接続するプラス側回路の接続を遮断するメインスイッチに並列接続されたプリチャージ抵抗、および前記プラス側回路の前記メインスイッチよりもバッテリ側の部分とこのプリチャージ抵抗との接続を遮断するスイッチを有するプリチャージ回路を設け、前記平滑コンデンサのプラス側端子とマイナス側端子とを前記プリチャージ抵抗を介して接続状態として平滑コンデンサの電荷を放電させる電荷放電回路を設け、前記統合制御手段がモータ駆動のオフ信号を受信すると前記電荷放電回路に電荷放電を行わせる放電用の制御手段を設けたため、統合制御手段がモータ駆動のオフ信号を受信すると、インバータの平滑コンデンサの電荷放電を、放電のための煩雑な手順を行うことなく即座に行え、かつ簡易な構成で行える。

この発明の一実施形態に係る電気自動車のコンデンサ電荷放電装置を備えた車両の概念構成を示す平面図である。その制御系と信号の関係の概念構成を示すブロック図である。同コンデンサ電荷放電装置の回路図である。同コンデンサ電荷放電装置の動作を示す流れ図である。同コンデンサ電荷放電装置の変形例の回路図である。同変形例となるコンデンサ電荷放電装置の動作を示す流れ図である。同コンデンサ電荷放電装置を適用する電気自動車の他の例を平面図で示す説明図である。同コンデンサ電荷放電装置を適用する電気自動車のさらに他の例を平面図で示す説明図である。同コンデンサ電荷放電装置を適用する電気自動車のさらに他の例における変速機の概念図である。

この発明の第１の実施形態を図１ないし図４と共に説明する。図１は、この実施形態のコンデンサ電荷放電装置を装備した電気自動車の概念構成を示す平面図である。この電気自動車は、車体１の左右の後輪となる車輪２が駆動輪とされ、左右の前輪となる車輪３が従動輪とされた４輪の自動車である。前輪となる車輪３は操舵輪とされている。駆動輪となる左右の車輪２，２は、それぞれ独立のインホイール型のモータ６により駆動される。モータ６の回転は、減速機７および車輪用軸受４の回転側輪を介して車輪２に伝達される。これらモータ６、減速機７、および車輪用軸受４は、互いに一つの組立部品であるインホイールモータ装置８を構成している。減速機７は、例えばサイクロイド式の減速機であり、１０以上の高い減速比を持つ。インホイールモータ装置８は、モータ６が車輪２に近接して設置されており、一部または全体が車輪２内に配置される。モータ６は、３相の同期モータ、例えばＩＰＭ型（埋込磁石型）同期モータ等からなる。バッテリ１９は、モータ６の駆動、および車両全体の電気系統の電源として用いられる。

制御系を説明する。自動車全般の統合制御，協調制御を行うメインのＥＣＵ（電気制御ユニット）である統合制御手段２１と、この統合制御手段２１の指令に従って各走行用のモータ６の制御をそれぞれ行う複数（図示の例では２つ）のインバータ装置２２とが、車体１に搭載されている。なお、各走行用のモータ６の制御を行うインバータ装置２２（図示の例では２つ）は１つでもよい。統合制御手段２１は、コンピュータとこれに実行されるプログラム、並びに各種の電子回路等で構成される。なお、統合制御手段２１と各インバータ装置２２の弱電系とは、互いに共通のコンピュータや共通の基板上の電子回路で構成されていても良い。

統合制御手段２１は、トルク配分手段２８を有していて、トルク配分手段４８は、アクセル操作部１６の出力するアクセル開度の信号と、ブレーキ操作部１７の出力する減速指令と、操舵手段１５の出力する旋回指令とから、左右輪の走行用モータ６，６に与える加速・減速指令をトルク指令値として生成し、各インバータ装置２２へ出力する。アクセル操作部１６およびブレーキ操作部１７は、それぞれアクセルペダルおよびブレーキペダル等のペダルと、そのペダルを動作量を検出するセンサとでなる。操舵手段１５は、ステアリングホイールとその回転角度を検出するセンサとでなる。統合制御手段２１は、上記の制御の他に、車両に設けられた車速センサ、荷重センサ、車輪回転センサ（いずれも図示せず）等の各種センサからの信号に基づいて、車両の各部の制御を行う機能を備える。

始動スイッチ１８は、運転者に操作されて統合制御手段２１にモータ６の駆動のオン信号，オフ信号を与える電源操作手段であり、エンジン車のイグニッションスイッチに該当する。始動スイッチ１８は、制御系やアクセサリ電装機器に対してバッテリ１９の接続状態とするアクセサリ位置を有するものであっても良いが、以下の説明で始動スイッチ１８のオン，オフは、モータ６に対するオン，オフを言う。始動スイッチ１８は、キースイッチであっても、またボタンスイッチ等であっても良い。

インバータ装置２２は、バッテリ１９の直流電力をモータ６の駆動に用いる３相の交流電力に変換するインバータ３１と、このインバータ３１を制御する手段であるモータコントロール部２９と、インバータ３１とバッテリ１９の間に介在して始動時や停止時に一連の電流の制御を行うコンタクタ回路３２とで構成される。インバータ３１は、主回路３３と、この主回路３３と並列に接続された平滑コンデサ３４とでなる。主回路３３は、複数のスイッチング素子で構成されたスイッチング回路からなり、モータ６の３相（Ｕ，Ｖ，Ｗ相）の各相の駆動電流をパルス波形で出力する。

モータコントロール部２９は、コンピュータとこれに実行されるプログラム、および電子回路により構成され、統合制御手段２１から出力されたトルク指令値等のモータ駆動指令と、モータ６の回転角度の検出手段（図示せず）の検出値とからモータ６の電流指令を生成し、モータ電流の制御を行う手段である。モータコントロール部２９は、生成した電流指令をパルス幅変調し、インバータ３１の前記各スイッチング素子にオンオフ指令を与えるＰＷＭドライバ（図示せず）を有する。

この実施形態のコンデンサ電荷放電装置は、上記構成の電気自動車において、コンタクタ回路３２に、図３のように、インバータ３１の平滑コンデンサ３４の電荷を放電する電荷放電回路４１と、プリチャージ回路４２とを設け、前記電荷放電回路４１は、プリチャージ回路４２の有するプリチャージ抵抗４３を用いて電力消費させるようにしたものである。電荷放電回路４１およびプリチャージ回路４２は、統合制御手段２１に設けられた始動・停止時制御手段４４によって制御する。

コンタクタ回路３２は、主に遮断器接点等で構成されるコンタクタ主回路部３２ａと、このコンタクタ主回路部３２ａの各遮断器の開閉制御を行うコンタクタ制御回路部３２ｂとでなり、統合制御手段２１の始動・停止時制御手段４４は、コンタクタ制御回路部３２ｂに制御信号（信号１〜３）を出力する。

コンタクタ主回路部３２ａにおいて、バッテリ１９とインバータ３１とを接続するプラス側回路５１およびマイナス側回路５２に、その接続を遮断するメインスイッチＭＣ１ａと、インバータ電源(-) 側スイッチＭＣ２ａとがそれぞれ設けられている。これら各スイッチＭＣ１ａ，ＭＣ２ａは、それぞれ遮断器ＭＣ１，ＭＣ２の接点からなる。

プリチャージ回路４２は、前記メインスイッチＭＣ１ａに並列接続されたプリチャージ抵抗４３、および前記プラス側回路５１の前記メインスイッチＭＣ１ａよりもバッテリ１９側の部分とプリチャージ抵抗４３との接続を遮断するスイッチＭＣ３ａを設けてなる。このスイッチＭＣ３ａは、遮断器ＭＣ３の接点からなる。

電荷放電回路４１は、平滑コンデンサ３４のプラス側端子とマイナス側端子とを前記プリチャージ抵抗４３を介して接続状態として平滑コンデンサ３４の電荷を放電させる回路である。この電荷放電回路４１は、前記マイナス側回路５２に前記インバータ電源(-) 側スイッチＭＣ２ａよりもインバータ側３１で前記プリチャージ抵抗４３と接続された放電用スイッチＭＣ４ａを有する。また、インバータ電源(-) 側スイッチＭＣ２ａと放電用スイッチＭＣ４ａとが同時にオン状態となることを回避するインターロック手段４５が設けられている。

インターロック手段４５は、前記インバータ電源(-) 側スイッチＭＣ２ａおよび前記放電用スイッチＭＣ４ａをそれぞれ常開の遮断器接点とし、前記インバータ電源(-) 側スイッチＭＣ２ａおよび前記放電用スイッチＭＣ４ａとなる遮断器接点をそれぞれ閉じさせる２つの遮断器コイルＭＣ２ｃ，ＭＣ４ｃと、これら２つの遮断器コイルＭＣ２ｃ，ＭＣ４ｃを選択的に開閉させる切換型の遮断器接点ＭＣ５ａと、モータ駆動のオフ信号によって前記切換型の遮断器接点ＭＣ５ａを、前記放電用スイッチＭＣ４ａとなる遮断器接点の閉用の遮断器コイルＭＣ４ｃが通電する側に閉とする遮断機コイルＭＣ５ｃを設けたものである。切換型の遮断器接点ＭＣ５ａは、２つの接点部ａ，ｂのうち、常時は放電用スイッチＭＣ４ａを通電させる遮断器コイルＭＣ４ｃ側の接点部ａを閉じている。

統合制御手段２１に設けられた始動・停止時制御手段４４は、統合制御手段２１が始動スイッチ１８の出力したモータ駆動のオフ信号を受信すると電荷放電回路４１に電荷放電を行わせる手段である。統合制御手段２１は、コンタクタ回路３２の動作のうち、図４に示す流れ図に示す各判断のステップと、各信号１〜３の出力のステップの動作を行う。

図４の流れ図および図３の回路図と共に、始動・停止時制御手段４４によるコンタクタ回路３２の動作を説明する。始動・停止時制御手段４４は、始動スイッチ１８のオンによりモータ駆動のオン信号が入力されると（ステップＳ１）、遮断器コイルＭＣ５ｃを通電する信号１（オン）を出力した後（Ｓ２）、プリチャージ放電用の遮断機コイルＭＣ３ｃを通電させる信号２（オン）を出力する（Ｓ３）。
遮断器コイルＭＣ５ｃが通電状態になると、その切換型の遮断器接点ＭＣ５ａを接点部ｂ側が閉となるように切り換える。これにより、放電用の遮断器コイルＭＣ４ｃが非通電となって放電用スイッチＭＣ４ａが開となり、遮断器コイルＭＣ４ｃが通電となって、インバータ電源(-) 側スイッチＭＣ２ａが閉となる。また、遮断機コイルＭＣ３ｃの通電によってプリチャージ放電用のスイッチＭＣ３ａが閉となる。これにより、平滑コンデンサ３４にバッテリ１９からプリチャージ抵抗４３を介して通電されるプリチャージが開始される。

始動・停止時制御手段４４は、インバータ３１に設けられたインバータ電圧検出手段（図示せず）によってインバータ電圧ＶINV を監視し（Ｓ４）、インバータ電圧ＶINV が閾値（ＶTHR ）以上になると、つまりプリチャージが完了すると、信号３（オン），信号２（オフ）を順次出力する。これにより、遮断器コイルＭＣ１ｃが通電状態となって、メインスイッチＭＣ１が閉となり、遮断器コイルＭＣ３が非通電となってプリチャージ放電用のスイッチＭＣ３ａが開となり、プリチャージ抵抗４３を介することなくインバータ３１に通電が行われる。この状態でインバータ３１によるモータ６の駆動、車両の走行が行われる。上記のように始動スイッチ１８のオンの後、平滑コンデンサ３４へのプリチャージを介するプリチャージが行われるため、始動スイッチ１８のオンによる突入電流が防止される。

車両の走行の停止後、始動スイッチ１８をオフとすると（Ｓ７）、始動・停止時制御手段４４は、信号３（オフ）、および信号１（オフ）を順次出力する（Ｓ８，Ｓ９）。信号３（オフ）によって、遮断器コイルＭＣ１ｃがオフになり、メインスイッチＭＣ１ａがオフになる。信号１（オフ）によって、切換型の遮断器接点ＭＣ５ａは、接点部ａ側が閉となるように切り換わり、遮断器コイルＭＣ４ｃが通電状態となって、放電用スイッチＭＣ４ａが閉となり、遮断器接点ＭＣ２が非通電となって、インバータ電源(-) 側スイッチＭＣ２ａが開となる。そのため、走行中に平滑コンデンサ３４に蓄電されていた電荷は、プリチャージ抵抗４３を介して放電される。

このように、始動スイッチ１８をオフとしたときに、平滑コンデンサ３４に蓄電されていた電荷を放電させるため、蓄電された電荷が車両停止後に残ることによる弊害が防止される。インホイールモータ型の電気自動車であっても、始動スイッチ１８のオフ後に車両が僅かに動くなどの弊害が生じない。この放電には、プリチャージ抵抗４３を放電抵抗として利用するため、従来のモータコイルを電荷放電に利用するものと異なり、統合制御手段１２がモータ駆動のオフ信号を受信すると、煩雑な手順を行うことなく即座に、平滑コンデンサ１１の電荷放電を行える。また、スイッチ投入時にインバータ３１に流れる突入電流を防止するプリチャージ抵抗４３を放電抵抗として利用するため、専用の放電抵抗が不要で部品点数が少なくて済む。プリチャージ抵抗４３は、インバータ３１毎に一般的に設けられ、また抵抗値も大きいため、従来のＤＣ・ＤＣコンバータや昇降圧用コンバータを利用するものと異なり、適用できる車種が多く、車載のエアコン等の補機を抵抗として利用するものと異なり、抵抗値も十分で、かつ複数のモータ６を搭載した電気自動車においても、配線の煩雑化等を招くことなく、簡単な構成で電荷放電回路を構成できる。

また、インターロック手段４５を設けることで、インバータ電源(-) 側スイッチＭＣ２ａと放電用スイッチＭＣ４ａとが同時にオン状態となることを回避するようにしたため、バッテリ１９が短絡状態となることが防止され、安全性を高めている。すなわち、プリチャージ抵抗４３を平滑コンデンサ３４の電荷放電に利用する放電用スイッチＭＣ４ａを設けながら、不測にバッテリ１９が短絡状態となることが防止できる。

インターロック手段４５は、この実施形態では、インバータ電源(-) 側スイッチＭＣ２ａおよび放電用スイッチＭＣ４ａとなる遮断器接点をそれぞれ閉じさせる２つの遮断器コイルＭＣ２ｃ，ＭＣ４ｃに対して、選択的に開閉させる切換型の遮断器接点ＭＣ５ｃを用いたため、物理的に両接点部ａ，ｂが同時に閉とはならず、インターロックの高い信頼性が得られる。

図５，図６は、図１〜図４に示す実施形態において、インターロック手段４５の構成を変えたものである。特に説明する事項の他は、図１〜図４に示す実施形態と同様である。この実施形態では、インターロック手段４５は、前記インバータ電源(-) 側スイッチＭＣ２ａを常開の遮断器接点、前記放電用スイッチＭＣ４ａを常閉の遮断器接点とし、これら常開の遮断器接点および常閉の遮断器接点の開閉状態を前記モータ駆動のオフ信号によってそれぞれ切り換える２つの遮断機コイルＭＣ２ｃ，ＭＣ４ｃを設けている。
インターロック手段４５をこの実施形態のように構成した場合は、切換型の遮断器接点が不要なため、インターロックのための回路構成が簡素になる。

なお、上記各実施形態では、始動・停止時制御手段４４は、始動スイッチ１８のオフ時に平滑コンデンサ３４の電荷放電を行わせるようにしたが、始動・停止時制御手段４４は、始動スイッチ１８のオフ時の他に、統合制御手段２１が自動的にモータ駆動のオフ信号を生成する場合、例えばセンサ類の信号に基づいて行う衝突防止のための自動停止や、信号待時等の停止時にも、平滑コンデンサ３４の電荷放電を行わせるようにしても良い。

また、上記実施形態では、インホイールモータ型の電気自動車に適用した場合につき説明したが、この発明は、例えば図７に示すように１台のモータ６でトランスミッション５７を介して左右両側の車輪２，２に駆動伝達する電気自動車にも適用することができる。図８に示すように、内燃機関７０とモータ６との２種類の駆動源を有するハイブリッド型の電気自動車にもこの発明を適用することができる。

図７，図８の例などにおいて、モータ６から車輪へ駆動する伝達系は、例えば図９に示すように変速機５１を介在させたものであっても良い。同図の例の変速機５１は、モータ６から車輪への動力伝達系に、変速段毎のクラッチ５２，５３を介して変速切換を行う形式とされている。すなわち、モータ６と直結された第１軸５４と第２軸５５とに、それぞれギヤ５６，５７からなる第１のギヤ列と、ギヤ５８，５９からなる第２のギヤ列とを設け、両ギヤ列の伝達比を互いに異ならせ、従動側のギヤ５７，５９と第２軸５５との間に前記クラッチ５２，５３を設けている。これらクラッチ５２，５３は、クラッチディスク５２ａ，５３ａをシフト機構６０で操作することによって選択的に回転伝達可能とされ、第２軸５５からディファレンシャル６１を介して車軸６２に動力伝達される。

１…車体
２，３…車輪
４…車輪用軸受
６…モータ
７…減速機
８…インホイールモータ装置
１８…始動スイッチ
１９…バッテリ
２１…統合制御手段
２２…インバータ装置
３１…インバータ
３２…コンタクタ回路
３３…主回路
３４…平滑コンデンサ
４１…電荷放電回路
４２…プリチャージ回路
４３…プリチャージ抵抗
４５…インターロック手段
５２，５３…変速段毎のクラッチ
５１…変速機
７０…内燃機関
ＭＣ１ａ…メインスイッチ
ＭＣ２ａ…インバータ電源(-) 側スイッチ
ＭＣ３ａ…プリチャージ放電用のスイッチ
ＭＣ４ａ…電用スイッチ
ＭＣ５ａ…遮断器接点
ＭＣ１ｃ〜ＭＣ５ｃ…遮断器コイル

Claims

車輪を駆動する電動のモータと、バッテリと、直流電流を交流電流に変換する主回路およびこの主回路に並列接続された平滑コンデンサを有し前記バッテリから電力供給されて前記モータを駆動するインバータと、車両全体の統合制御を行う統合制御手段とを備えた電気自動車において、前記平滑コンデンサの電荷放電を行うコンデンサ電荷放電装置であって、
前記バッテリとインバータとを接続するプラス側回路の接続を遮断するメインスイッチに並列接続されたプリチャージ抵抗、および前記プラス側回路の前記メインスイッチよりもバッテリ側の部分とこのプリチャージ抵抗との接続を遮断するスイッチを有するプリチャージ回路を設け、
前記平滑コンデンサのプラス側端子とマイナス側端子とを前記プリチャージ抵抗を介して接続状態として平滑コンデンサの電荷を放電させる電荷放電回路を設け、
前記統合制御手段がモータ駆動のオフ信号を受信すると前記電荷放電回路に電荷放電を行わせる制御手段を設けた、
ことを特徴とする電気自動車のコンデンサ電荷放電装置。
請求項１において、前記バッテリとインバータとを接続するマイナス側回路に、インバータ電源(-) 側スイッチを設け、前記電荷放電回路は、前記マイナス側回路に前記インバータ電源(-) 側スイッチよりもインバータ側で前記プリチャージ抵抗と接続された放電用スイッチを有し、前記インバータ電源(-) 側スイッチと前記放電用スイッチとが同時にオン状態となることを回避するインターロック手段を設けた電気自動車のコンデンサ電荷放電装置。
請求項２において、前記インターロック手段は、前記インバータ電源(-) 側スイッチおよび前記放電用スイッチをそれぞれ常開の遮断器接点とし、前記インバータ電源(-) 側スイッチおよび前記放電用スイッチとなる遮断器接点をそれぞれ閉じさせる２つの遮断器コイルと、これら２つの遮断器コイルを選択的に開閉させる切換型の遮断器接点と、前記モータ駆動のオフ信号によって前記切換型の遮断器接点を、前記放電用スイッチとなる遮断器接点の閉用の遮断器コイルが通電する側に閉とする遮断機コイルとを設けた電気自動車のコンデンサ電荷放電装置。
請求項２において、前記インターロック手段は、前記インバータ電源(-) 側スイッチを常開の遮断器接点、前記放電用スイッチを常閉の遮断器接点とし、これら常開の遮断器接点および常閉の遮断器接点の開閉状態を前記モータ駆動のオフ信号によってそれぞれ切り換える２つの遮断機コイルを設けてなる電気自動車のコンデンサ電荷放電装置。
請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、前記放電制御手段は、前記統合制御手段がモータ駆動のオフ信号を受信した場合と、前記統合制御手段がモータ駆動のオフ信号を生成した場合とを含め、前記統合制御手段が前記インバータをオフとする信号を出力するときは常に電荷放電を行わせる電気自動車のコンデンサ電荷放電装置。
請求項１ないし請求項５のいずれか１項において、前記電気自動車は、前記モータと、車輪用軸受と、前記モータの出力回転を減速して前記車輪用軸受に伝える減速機とでなるインホイールモータ駆動装置を備える電気自動車のコンデンサ電荷放電装置。
請求項１ないし請求項５のいずれか１項において、前記電気自動車は、前記モータから車輪への動力伝達系に、変速段毎のクラッチを介して変速切換を行う変速機を備える電気自動車のコンデンサ電荷放電装置。
請求項１ないし請求項７のいずれか１項において、前記電気自動車は、内燃機関と前記モータとの２種類の駆動源を有する電気自動車のコンデンサ電荷放電装置。