JP2015107045A - Charge and discharge circuit and motor control device including the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、充放電回路およびそれを備えたモータ制御装置に関し、特に、車両に搭載される電動モータを駆動制御するのに使用される充放電回路およびそれを備えたモータ制御装置に関するものである。 The present invention relates to a charge / discharge circuit and a motor control device including the charge / discharge circuit, and more particularly to a charge / discharge circuit used for driving and controlling an electric motor mounted on a vehicle and a motor control device including the charge / discharge circuit. .
従来、高電圧のバッテリから電動モータなどへの電力供給を制御するためにリレーが一般に使用されている。例えば、ハイブリッド車や電気自動車、あるいは、電動4輪駆動車といった電動車両において、高電圧のバッテリから負荷回路であるインバータへの電力供給を制御するために、バッテリとインバータとの間に電源リレーを設け、この電源リレーによりバッテリとインバータとの接続および開放が車両制御状態に応じておこなわれる。このような場合、バッテリから電源ラインおよびアースラインの間に接続された大容量の平滑用のコンデンサをチャージ(充電)するために瞬間的に大きな突入電流が流れ、電源リレーの接点が溶着することがある。この接点が溶着すると、電源リレーをオフに切り換えて電流を遮断できなくなるという問題が発生するため、電源リレーをオンに切り換える前に、平滑コンデンサをプリチャージするプリチャージ回路を備えた電源装置が提案されている。 Conventionally, a relay is generally used to control power supply from a high voltage battery to an electric motor or the like. For example, in an electric vehicle such as a hybrid vehicle, an electric vehicle, or an electric four-wheel drive vehicle, a power relay is connected between the battery and the inverter in order to control power supply from the high-voltage battery to the inverter that is a load circuit. The battery relay and the inverter are connected and opened by this power relay according to the vehicle control state. In such a case, a large inrush current flows instantaneously to charge a large-capacity smoothing capacitor connected between the power supply line and the earth line from the battery, and the contact of the power supply relay is welded. There is. When this contact is welded, the problem arises that the power relay cannot be switched off and the current cannot be interrupted. Therefore, a power supply device having a precharge circuit that precharges the smoothing capacitor before switching the power relay on is proposed. Has been.
また、このような電源装置では、安全上、インバータへの給電停止時に平滑コンデンサに蓄積さ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、放電抵抗および給電停止時にオンに切り換えられる放電リレーからなる放電回路が電源ラインおよびアースラインの間に並列に接続された電源装置が開示されている(例えば、特許文献1参照)。 Further, in such a power supply device, for safety, it is necessary to reliably discharge the power supply line in which the electric charge accumulated in the smoothing capacitor remains when power supply to the inverter is stopped. Conventionally, for such a discharge process, a power supply device is disclosed in which a discharge circuit including a discharge resistor and a discharge relay that is turned on when power supply is stopped is connected in parallel between a power supply line and an earth line ( For example, see Patent Document 1).
このような電源装置において、上記プリチャージ回路は、突入電流を制限するためのプリチャージ抵抗(突入電流抑制抵抗)と、このプリチャージ抵抗に直列に接続されたプリチャージリレーとを備え、プリチャージリレーをオンに切り換えてインバータに並列に接続されている平滑コンデンサをプリチャージする。平滑コンデンサがプリチャージされた後、プリチャージ回路と並列に接続された電源リレーをオンに切り換えてから、バッテリをインバータに接続する。そして、電源リレーをオンに切り換えた後、プリチャージリレーをオフに切り換える。また、放電回路は、電源リレーがオフに切り換えられインバータへの給電が停止された後に、平滑コンデンサに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。 In such a power supply device, the precharge circuit includes a precharge resistor (inrush current suppression resistor) for limiting an inrush current, and a precharge relay connected in series to the precharge resistor, The relay is turned on to precharge the smoothing capacitor connected in parallel with the inverter. After the smoothing capacitor is precharged, the power supply relay connected in parallel with the precharge circuit is switched on, and then the battery is connected to the inverter. Then, after the power relay is switched on, the precharge relay is switched off. In addition, the discharge circuit controls on / off of the discharge relay so that only the electric charge remaining in the smoothing capacitor is consumed by the discharge resistor after the power supply relay is switched off and power supply to the inverter is stopped.
上記従来の構成では、プリチャージ抵抗と放電抵抗とは同時に動作することがなく、同程度の抵抗値、定格電力を持つ抵抗が使用されている。しかしながら、大きな電力を必要とする他の電子部品に比べ、2つの部品は大きな熱容量を持ち非常に大型であるため、充放電回路を含む電力変換装置(モータ制御装置)自体が大型化する。また、サイズの小さい抵抗を使用するとディレーティング(耐電力)が小さくなり部品の熱的信頼性が低下する。さらには、抵抗が高価格であるためコストアップの要因ともなる。 In the conventional configuration described above, the precharge resistor and the discharge resistor do not operate simultaneously, and resistors having comparable resistance values and rated power are used. However, compared with other electronic components that require a large amount of power, the two components have a large heat capacity and are very large, so that the power conversion device (motor control device) including the charge / discharge circuit itself becomes large. In addition, when a small-sized resistor is used, derating (withstand power) is reduced and the thermal reliability of the component is lowered. In addition, the high price of the resistance causes a cost increase.
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、平滑コンデンサのプリチャージ用抵抗を放電用抵抗で兼用し小型化できる充放電回路およびそれを備えたモータ制御装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a charge / discharge circuit capable of reducing the size by using the precharge resistor of the smoothing capacitor as the discharge resistor, and a motor control device including the charge / discharge circuit. It is to provide.
上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、充放電回路において、電動モータを駆動する直流電源および複数のスイッチング素子を含み前記電動モータに駆動電流を供給するモータ駆動回路間の接続をオン・オフする電源リレーと、前記電源リレーおよび前記モータ駆動回路間の電源ラインと接地ラインとの間に直列に接続されるとともに、前記電源ラインと前記接地ラインとの間に接続され電流リップルを吸収する平滑コンデンサに並列に接続され、一端が前記電源ラインに接続される充放電抵抗および一端が前記接地ラインに接続される放電スイッチと、一端が前記直流電源に接続され、他端が前記充放電抵抗および前記放電スイッチ間に接続されるプリチャージリレーと、を備え、前記平滑コンデンサに蓄積された電荷を前記放電スイッチのオン操作により前記充放電抵抗を介して放電させる放電回路と、前記電源リレーを迂回して前記プリチャージリレーのオン操作により前記直流電源および前記平滑コンデンサ間を接続し前記充放電抵抗を介して前記平滑コンデンサをプリチャージするプリチャージ回路と、を備えたことを要旨とする。 In order to solve the above-mentioned problem, the invention described in claim 1 is a charge / discharge circuit comprising a DC power source for driving an electric motor and a motor drive circuit that includes a plurality of switching elements and supplies a drive current to the electric motor. A power supply relay for turning on / off connection, and a power supply line connected between the power supply relay and the motor drive circuit and a ground line in series, and a current connected between the power supply line and the ground line A charge / discharge resistor connected in parallel to a smoothing capacitor that absorbs ripple, one end connected to the power line, a discharge switch connected to the ground line, one end connected to the DC power source, and the other end A precharge relay connected between the charge / discharge resistor and the discharge switch, and the charge accumulated in the smoothing capacitor is A discharge circuit that discharges through the charge / discharge resistor by turning on a discharge switch; and the power supply relay is bypassed to connect the DC power supply and the smoothing capacitor by turning on the precharge relay to connect the charge / discharge resistor. And a precharge circuit for precharging the smoothing capacitor.
上記構成によれば、直列に接続された充放電抵抗および放電スイッチを平滑コンデンサに並列に接続し、充放電抵抗と放電スイッチとの間に直流電源およびモータ駆動回路間に接続された電源リレーと並列にプリチャージリレーを接続したので、平滑コンデンサの充電開始時にはプリチャージリレーから充放電抵抗を通って充電電流が流れプリチャージをおこなう。平滑コンデンサの放電開始時には電源リレーがオフ状態で、放電スイッチをオン状態に切り換えることにより平滑コンデンサに蓄積された電荷が充放電抵抗を通って放電される。これにより、充放電抵抗を充電時に突入電流を抑制する突入防止用のプリチャージ抵抗として使用することによりプリチャージ抵抗を廃止できるので、大型抵抗の部品点数を削減することができる。この結果、充放電回路の小型化およびコスト低減が可能になる。 According to the above configuration, the charge / discharge resistor and the discharge switch connected in series are connected in parallel to the smoothing capacitor, and the power relay connected between the DC power supply and the motor drive circuit between the charge / discharge resistor and the discharge switch; Since the precharge relay is connected in parallel, the charging current flows from the precharge relay through the charge / discharge resistor at the start of charging of the smoothing capacitor and precharge is performed. When the discharge of the smoothing capacitor is started, the power supply relay is in the off state, and the charge accumulated in the smoothing capacitor is discharged through the charge / discharge resistor by switching the discharge switch to the on state. Thereby, since the precharge resistor can be abolished by using the charge / discharge resistor as a precharge resistor for preventing rush current during charging, the number of components of the large resistor can be reduced. As a result, the charge / discharge circuit can be reduced in size and cost.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の充放電回路において、前記充放電抵抗の抵抗値は、前記直流電源の直流電圧と前記平滑コンデンサをプリチャージする充電電流との比よりも大きく、かつ前記平滑コンデンサの充電電圧と前記充放電抵抗を介して流れる放電電流との比よりも小さいことを要旨とする。 According to a second aspect of the present invention, in the charge / discharge circuit according to the first aspect, the resistance value of the charge / discharge resistor is greater than a ratio of a direct current voltage of the direct current power supply and a charge current for precharging the smoothing capacitor. The gist of the present invention is that it is larger and smaller than the ratio of the charging voltage of the smoothing capacitor and the discharge current flowing through the charge / discharge resistor.
上記構成によれば、充放電回路において、所定の範囲内において充放電抵抗の抵抗値を設定することにより、サイズの小さい抵抗を選定してもディレーティングを低下させることなく、平滑コンデンサのプリチャージおよび放電動作をおこなう2つの抵抗の機能を兼用させることが可能になる。 According to the above configuration, in the charge / discharge circuit, by setting the resistance value of the charge / discharge resistor within a predetermined range, the precharge of the smoothing capacitor can be performed without reducing the derating even when a small-sized resistor is selected. In addition, it is possible to share the functions of two resistors that perform the discharge operation.
請求項3に記載の発明は、モータ制御装置において、請求項1または2に記載の充放電回路を備えたことを要旨とする。上記構成によれば、モータ制御装置は平滑コンデンサのプリチャージ抵抗を充放電抵抗で兼用させた充放電回路を備えているので、モータ制御装置自体の小型化およびコスト低減が可能になる。 The gist of a third aspect of the present invention is that the motor control device includes the charge / discharge circuit according to the first or second aspect. According to the above configuration, since the motor control device includes the charge / discharge circuit in which the precharge resistance of the smoothing capacitor is also used as the charge / discharge resistance, the motor control device itself can be reduced in size and cost.
本発明によれば、平滑コンデンサのプリチャージ用抵抗を充放電抵抗で兼用し小型化できる充放電回路およびそれを備えたモータ制御装置を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the charging / discharging circuit which can use the precharging resistance of a smoothing capacitor also as charging / discharging resistance and can be reduced in size, and a motor control apparatus provided with the same can be provided.
以下に、本発明の実施形態に係る車両に搭載されるモータ制御装置の充放電回路について、図に基づいて説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る電源回路2を含む車両用モータ制御装置15を搭載する車両の駆動系の概略構成を示す図である。図1に示すように、車両(本実施形態では、電動4輪駆動車)は、直流電源(以下、高圧バッテリという)13と、車両コントロールユニット18と、後輪駆動ユニット20と、直流電力を交流電力に変換する電力変換装置であり後輪19の駆動に用いる電動モータ1を制御する車両用モータ制御装置(ECU、以下、モータ制御装置という)15とを備える。後輪駆動ユニット20は、電動モータ1、減速機(ディファレンシャルギヤ)16、およびクラッチ17により構成されており、クラッチ17を減速機16の最終段に設置している。駆動源用の電動モータ1として、例えば、3相のブラシレスモータが使用されている。電動モータ1は、ロータコアに永久磁石を埋め込み固着させた埋込磁石型のロータを備えるIPMモータや、ロータコアの表面に永久磁石を固着させた表面磁石型のロータを備えるSPMモータなどの永久磁石式同期モータが使用される。
Below, the charge / discharge circuit of the motor control apparatus mounted in the vehicle which concerns on embodiment of this invention is demonstrated based on figures.
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a vehicle drive system equipped with a vehicle
高圧バッテリ13は、高電圧(例えば、250Vなど)の直流電源で、例えば、充放電可能なニッケル水素やリチウムイオンなどの二次電池からなり、例えば、車両のリアシートの後方に配設されている。モータ制御装置15は、高圧バッテリ13から受ける直流電圧をモータ駆動回路であるインバータ12の仕様に応じて、電源回路2でさらに高電圧(例えば、600Vなど)に昇圧し(あるいは、非昇圧のままで)、インバータ12に供給する。また、モータ制御装置15は、電動モータ1の回生制動時、電動モータ1が発電した電力を高圧バッテリ13に供給し充電する。モータ制御装置15は、例えば、車両のリアシート下に搭載されている。
The high-
また、モータ制御装置15は、後輪駆動ユニット20他を制御する制御回路(信号処理回路)10を備えている。制御回路10は、低電圧(例えば,12Vなど)の補助電源(以下、低圧バッテリという)14に接続され、車両の駆動を制御する車両コントロールユニット18から通信線(ハーネス)を介して、車内ネットワーク(例えば、CAN)により指令を受け、クラッチ17を接続状態にして、電動モータ1が駆動されて発生した駆動力が後輪19に伝達される。さらに、モータ制御装置15は、さらに高電圧の直流電圧が必要な場合には高圧バッテリ13の直流電圧を昇圧コンバータ(図示せず)により昇圧し、内部の平滑コンデンサ11(図2参照)により安定化させる電源回路2と、インバータ12とを含んでいる。
The
次に、図2は、図1の電源回路2を含むモータ制御装置15の回路構成を示す図である。図2に示すように、電源回路2は、充放電回路3と平滑コンデンサ11とで構成されている。充放電回路3は、高圧バッテリ13の正負の出力側に接続されて、インバータ12への電力供給を制御する電源リレー4と、この電源リレー4をオンに切り換える前に大容量の平滑コンデンサ11をプリチャージするプリチャージ回路7と、インバータ12の停止時に電力を消費させるために電源リレー4がオフ状態となった後、平滑コンデンサ11に蓄積された電荷を放電させる放電回路8とを備える。平滑コンデンサ11に並列にインバータ12が接続され、このインバータ12を介して電動モータ1が接続される。プリチャージリレー5、および電源リレー4は、制御回路10により制御される。
Next, FIG. 2 is a diagram showing a circuit configuration of the
プリチャージ回路7は、プリチャージリレー5と充放電抵抗(プリチャージ抵抗)6とを直列に接続して形成されている。このプリチャージ回路7は、電源リレー4の接点に並列に接続され、電源リレー4がオフ状態のときにプリチャージリレー5をオンに切り換えて、充放電抵抗6を通して突入電流を制限しながら平滑コンデンサ11をプリチャージする。充放電抵抗6は、平滑コンデンサ11の突入電流を制限する突入防止用の抵抗として機能する。充放電抵抗6は、電源リレー4がオンに切り換えられた直後に大きな突入電流が流れることを防止するとともに、電源リレー4がオフ状態のときに充放電抵抗6を介して平滑コンデンサ11がプリチャージされる。
The
電源リレー4は、充放電回路3内に配置され、平滑コンデンサ11およびインバータ12を高圧バッテリ13に接続するか否かを切り換える電源スイッチであり、機械的に可動する接点を有するリレーである。電源リレー4は、モータ制御装置15の動作時にはオン状態(導通状態)、停止時にはオフ状態(非導通状態)となる。また、電源リレー4は、オフの状態でプリチャージ回路7のプリチャージリレー5をオンに切り換えて充放電抵抗6を介して平滑コンデンサ11をプリチャージする。平滑コンデンサ11がプリチャージされた後、電源リレー4をオフからオンに切り換えて、高圧バッテリ13をインバータ12に直接接続する。その後、プリチャージリレー5をオフに切り換える。
The power relay 4 is a power switch that is arranged in the charge / discharge circuit 3 and switches whether the smoothing
平滑コンデンサ11は、電源ライン21とアース(接地)ライン22との間に設けられている。平滑コンデンサ11は、電源リレー4をオンに切り換えた状態で、高圧バッテリ13と双方からインバータ12に電力を供給する。とくに、平滑コンデンサ11からは、インバータ12に瞬間的に大電力を供給する。具体的には、平滑コンデンサ11は電荷を蓄積し、高圧バッテリ13からインバータ12に流れる電流が不足するときには蓄積した電荷を放電する。このように、平滑コンデンサ11は、電流リップルを吸収し電動モータ1を駆動するための電源電圧を平滑するコンデンサとして機能している。また、本実施形態の電源回路2では、電源リレー4がオフ状態となった後、平滑コンデンサ11に蓄積された電荷は、放電回路8を通って放電される。
The smoothing
放電回路8は、放電スイッチ(例えば、IGBT,MOSFETなど)9と充放電抵抗6とを直列に接続して形成され、平滑コンデンサ11に並列に電源ライン21とアースライン22との間に設けられている。電源リレー4が遮断され、電動モータ1の駆動が停止された場合、平滑コンデンサ11に蓄積された電荷は、放電スイッチ9をオンに切り換えることにより充放電抵抗6を通って放電され、平滑コンデンサ11の電圧Vdが急速に減少する。
The discharge circuit 8 is formed by connecting a discharge switch (for example, IGBT, MOSFET, etc.) 9 and a charge /
図2において、電動モータ1は、3相の巻線(U相巻線、V相巻線、およびW相巻線、図示せず)を有する3相ブラシレスモータである。また、高圧バッテリ13は、インバータ12に接続され、電動モータ1を駆動する高電圧の直流電源である。
In FIG. 2, the electric motor 1 is a three-phase brushless motor having three-phase windings (U-phase winding, V-phase winding, and W-phase winding, not shown). The
インバータ12は、6個のスイッチング素子(パワートランジスタ、例えば、IGBT,MOSFETなど)U1,U2,V1,V2,W1,W2を含んでいる。これら6個のスイッチング素子U1,U2,V1,V2,W1,W2を2個ずつ直列に接続して上下アーム(例えば、U1,U2)が形成された3つの回路は、電源ライン21とアースライン22との間に並列に設けられている。上下アームのスイッチング素子のそれぞれの接続点は、U相巻線、V相巻線、およびW相巻線の一端に直接接続されている。そして、電動モータ1の3相の巻線の他端は、共通の接続点(中性点、図示せず)に接続されている。
The
制御回路10は、インバータ12に含まれるスイッチング素子U1,U2,V1,V2,W1,W2を制御する。より具体的には、制御回路10は、入力されたデータ(回転角度など)に基づき、電動モータ1に供給すべき3相の駆動電流(U相電流、V相電流、およびW相電流)の目標値(目標電流)を決定し、電流センサ(図示せず)などにより検出した電流(各相電流値)を目標電流に一致させるためのPWM信号を出力する。制御回路10から出力された各相のPWM信号は、インバータ12に含まれるスイッチング素子U1,U2,V1,V2,W1,W2のゲート端子にそれぞれ供給されている。なお、制御回路10の電源となる制御電圧(例えば、12V)は、低圧バッテリ14より供給される。低圧バッテリ14は補助バッテリを搭載してもよいし、あるいは、高圧バッテリ13からDC/DCコンバータなどを介して給電されていてもよい。
The
充放電抵抗6は、平滑コンデンサ11のプリチャージおよび放電の2つの動作時に使用され充放電電流が流れる。プリチャージ開始時には、突入電流を抑制するために突入防止用の抵抗(高抵抗値のとき効果大)が必要とされ、放電開始時には、平滑コンデンサ11に蓄積された電荷を短時間で放電するために放電用の抵抗(低抵抗値のとき効果大)が必要とされる。ここで、充放電抵抗6として、Va/Ic<R<Vd/Idで表わされる抵抗値Rを有する大型の抵抗(例えば、500Ω,50W、ホーロー抵抗、セメント抵抗など)が使用されている。(ただし、Vd≒Va、R:抵抗値、Va:バッテリ電圧、Ic:充電電流、Vd:平滑コンデンサ電圧、Id:放電電流)
The charge /
次に、本実施形態における電源回路2の充放電動作について説明する。
図3は、制御回路10で実行される平滑コンデンサ11の充電時の処理手順を示すフローチャート、図4は、制御回路10で実行される平滑コンデンサ11の放電時の処理手順を示すフローチャートである。
Next, the charge / discharge operation of the
FIG. 3 is a flowchart showing a processing procedure at the time of charging the smoothing
平滑コンデンサ11の充放電動作は、車両制御が停止中のとき、すなわち、電動モータ1を駆動するモータ制御装置15の起動および停止時に制御回路10によっておこなわれる。本実施形態において、制御回路10内のCPU(図示せず)がROMに記憶されたプログラムを読み出し、図3のフローチャートに示すステップS301〜S305、および図4のフローチャートに示すステップS401〜S404の各処理を実行する。以下に示すフローチャートにおける処理は、所定の時間間隔毎に実行される。
The charging / discharging operation of the smoothing
なお、電源リレー4をオンに切り換える前には平滑コンデンサ11の電圧Vdがプリチャージされ、電源リレー4が正常時には平滑コンデンサ11の電圧Vdは、高圧バッテリ13のバッテリ電圧Vaまで充電された後、電源リレー4がオンに切り換えられる。一方、放電スイッチ9をオン状態にしたときには、平滑コンデンサ11に蓄積された電荷が充放電抵抗6を通って放電することにより平滑コンデンサ11の電圧Vdは急速に低下する。
Before the power relay 4 is turned on, the voltage Vd of the smoothing
図3に示すように、モータ制御装置15内の制御回路10のCPUは、まず、放電スイッチ9をオフ状態にするとともに、電源リレー4をオフ状態に切り換える(ステップS301)。続いて、プリチャージリレー5をオンに切り換え(ステップS302)、平滑コンデンサ11のプリチャージを開始する。
As shown in FIG. 3, the CPU of the
次に、CPUは、所定時間経過後に平滑コンデンサ11の電圧Vdがバッテリ電圧Vaまで上昇したか否か(ステップS303)を判定する。電圧Vdがバッテリ電圧Vaになるまでプリチャージを継続し(ステップS303:NO)、プリチャージが完了した(ステップS303:YES)場合、電源リレー4をオンに切り換え(ステップS304)、プリチャージリレー5をオフに切り換えて(ステップS305)プリチャージを停止した後、フローを抜ける。その後、CPUはインバータ12の駆動処理を実行する。
Next, the CPU determines whether or not the voltage Vd of the smoothing
次に、図4に示すように、モータ制御装置15内の制御回路10のCPUは、インバータの駆動停止処理を実行後、電源リレー4をオフに切り換え(ステップS401)、放電スイッチ9をオンに切り換えて(ステップS402)放電回路8をオンさせ、平滑コンデンサ11に蓄積された電荷の放電を開始する。
Next, as shown in FIG. 4, the CPU of the
続いて、CPUは、所定時間経過後に平滑コンデンサ11の電圧Vdが0まで低下したか否か(ステップS403)を判定する。電圧Vdが所定値以下になるまで放電を継続し(ステップS403:NO)、平滑コンデンサ11の電荷の放電が完了した(ステップS403:YES)場合、放電スイッチ9をオフに切り換えて(ステップS404)放電を停止した後、フローを抜ける。
Subsequently, the CPU determines whether or not the voltage Vd of the smoothing
次に、上記のように構成された本実施形態に係る充放電回路3およびそれを備えたモータ制御装置15の作用および効果について説明する。
Next, the operation and effect of the charging / discharging circuit 3 according to the present embodiment configured as described above and the
上記構成によれば、高圧バッテリ(直流電源)13とインバータ(モータ駆動回路)12との間に接続される電源回路2において、平滑コンデンサ11がインバータ12に並列に接続される。平滑コンデンサ11は、放電回路8の放電スイッチ9がオフ状態において、電源リレー4をオンに切り換える前にプリチャージ回路7のプリチャージリレー5をオンに切り換えて充放電抵抗6を通して突入電流を制限しながらプリチャージされる。プリチャージ回路7を構成するプリチャージリレー5と充放電抵抗6とは、電源リレー4と並列に設けられており、平滑コンデンサ11の電圧Vdは、プリチャージ回路7によりバッテリ電圧Vaにプリチャージされる。
According to the above configuration, the smoothing
また、プリチャージ回路7のプリチャージリレー5がオフ状態において、放電回路8の放電スイッチ9をオンに切り換えることにより平滑コンデンサ11に残った電荷が充放電抵抗6を通って放電され、平滑コンデンサ11の電圧Vdが急速に低下する。さらに、充放電抵抗6は、充放電で兼用する抵抗として所定の範囲内において抵抗値Rを設定することができる。
Further, when the
これにより、充電時に充放電抵抗6を突入電流が流れるのを抑制する突入防止用のプリチャージ抵抗として使用することができるので、プリチャージ抵抗を廃止し、大型抵抗の部品点数の削減により充放電回路3の小型化およびコスト低減が可能になる。また、充放電回路3内の充放電抵抗6の抵抗値Rを所定の範囲内において設定することにより、サイズの小さい抵抗を選定してもディレーティングを低下させることなく、平滑コンデンサ11のプリチャージおよび放電をおこなう2つの機能を1つの抵抗で兼用させることが可能になる。さらに、モータ制御装置15は、平滑コンデンサ11のプリチャージ抵抗を充放電抵抗6で兼用させた充放電回路3を備えているので、モータ制御装置15自体の小型化およびコスト低減が可能になる。
As a result, the charging / discharging
以上のように、本発明の実施形態によれば、平滑コンデンサのプリチャージ用抵抗を充放電抵抗で兼用し小型化できる充放電回路およびそれを備えた電力変換装置を提供できる。 As described above, according to the embodiment of the present invention, it is possible to provide a charge / discharge circuit capable of reducing the size by using the precharge resistor of the smoothing capacitor also as the charge / discharge resistor, and a power conversion device including the charge / discharge circuit.
以上、本発明に係る実施形態について説明したが、本発明はさらに他の形態で実施することも可能である。 As mentioned above, although embodiment which concerns on this invention was described, this invention can also be implemented with another form.
上記実施形態では、電源リレー4およびプリチャージリレー5に通常のリレー(機械式)を用いてオン・オフ制御するようにしたが、これに限定されるものでなく、双方向に遮断可能な半導体スイッチ(例えば、MOSFETの複数使用など)を用いてオン・オフ動作させるようにしてもよい。また、放電スイッチ9に機械式リレーを用いてもよい。
In the above embodiment, the power supply relay 4 and the
上記実施形態において、電源リレー4およびプリチャージリレー5を正常であるとして、平滑コンデンサ11の充放電の処理手順を説明したが、これに限定されるものでなく、充放電処理内で電源リレー4およびプリチャージリレー5のオープン異常またはショート異常を検出する処理を実行するようにしてもよい。
In the above embodiment, the charging / discharging process procedure of the smoothing
上記実施形態では、本発明を車両の後輪駆動ユニット20駆動用のインバータ12に適用した例を説明したが、これに限定されるものでなく、放電回路8を有する、例えば、高電圧、大電流の電動パワーステアリング装置や電動ブレーキ装置などのインバータ、あるいは、他の車載用電力変換装置に適用するようにしてもよい。また、ハイブリッド車や電気自動車の走行用モータを駆動するインバータに適用してもよい。
In the above embodiment, the example in which the present invention is applied to the
1:電動モータ、2:電源回路、3:充放電回路、4:電源リレー、
5:プリチャージリレー、6:充放電抵抗、7:プリチャージ回路、8:放電回路、
9:放電スイッチ、10:制御回路、11:平滑コンデンサ、
12:インバータ(モータ駆動回路)、13:高圧バッテリ(直流電源)、
14:低圧バッテリ、15:モータ制御装置(ECU)、16:減速機、17:クラッチ、18:車両コントロールユニット、19:後輪、20:後輪駆動ユニット、
21:電源ライン、22:アース(接地)ライン、
U1,U2,V1,V2,W1,W2:スイッチング素子、Vd:平滑コンデンサ電圧、Va:バッテリ電圧、R:充放電抵抗値
1: electric motor, 2: power supply circuit, 3: charge / discharge circuit, 4: power supply relay,
5: precharge relay, 6: charge / discharge resistor, 7: precharge circuit, 8: discharge circuit,
9: discharge switch, 10: control circuit, 11: smoothing capacitor,
12: Inverter (motor drive circuit), 13: High voltage battery (DC power supply),
14: Low-voltage battery, 15: Motor control unit (ECU), 16: Reducer, 17: Clutch, 18: Vehicle control unit, 19: Rear wheel, 20: Rear wheel drive unit,
21: Power supply line, 22: Earth (ground) line,
U1, U2, V1, V2, W1, W2: switching element, Vd: smoothing capacitor voltage, Va: battery voltage, R: charge / discharge resistance value
Claims (3)
前記電源リレーおよび前記モータ駆動回路間の電源ラインと接地ラインとの間に直列に接続されるとともに、前記電源ラインと前記接地ラインとの間に接続され電流リップルを吸収する平滑コンデンサに並列に接続され、一端が前記電源ラインに接続される充放電抵抗および一端が前記接地ラインに接続される放電スイッチと、
一端が前記直流電源に接続され、他端が前記充放電抵抗および前記放電スイッチ間に接続されるプリチャージリレーと、を備え、
前記平滑コンデンサに蓄積された電荷を前記放電スイッチのオン操作により前記充放電抵抗を介して放電させる放電回路と、前記電源リレーを迂回して前記プリチャージリレーのオン操作により前記直流電源および前記平滑コンデンサ間を接続し前記充放電抵抗を介して前記平滑コンデンサをプリチャージするプリチャージ回路と、を備えたことを特徴とする充放電回路。 A power supply relay for turning on / off a connection between a DC power source for driving the electric motor and a motor driving circuit that includes a plurality of switching elements and supplies a driving current to the electric motor;
Connected in series between the power supply line and the ground line between the power relay and the motor drive circuit, and connected in parallel to a smoothing capacitor connected between the power supply line and the ground line to absorb current ripple. A charge / discharge resistor having one end connected to the power supply line and a discharge switch having one end connected to the ground line;
A precharge relay having one end connected to the DC power source and the other end connected between the charge / discharge resistor and the discharge switch;
A discharge circuit for discharging the charge accumulated in the smoothing capacitor through the charge / discharge resistor by turning on the discharge switch; bypassing the power supply relay; turning on the precharge relay to turn on the DC power supply and the smoothing capacitor A charge / discharge circuit comprising: a precharge circuit that connects capacitors and precharges the smoothing capacitor via the charge / discharge resistor.
前記充放電抵抗の抵抗値は、前記直流電源の直流電圧と前記平滑コンデンサをプリチャージする充電電流の比よりも大きく、かつ前記平滑コンデンサの充電電圧と前記充放電抵抗を介して流れる放電電流の比よりも小さいことを特徴とする充放電回路。 The charge / discharge circuit according to claim 1,
The resistance value of the charge / discharge resistor is greater than a ratio of a DC voltage of the DC power supply and a charge current for precharging the smoothing capacitor, and a discharge current flowing through the charge voltage of the smoothing capacitor and the charge / discharge resistor. Charge / discharge circuit characterized by being smaller than the ratio.
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