JP2015139327A - Ａｃインバータ起動制御装置及びａｃインバータ起動制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、ＡＣインバータ起動制御装置及びＡＣインバータ起動制御方法に係り、車両電源の無駄な電力消費を抑えることにある。
【解決手段】車両に搭載される電源から商用交流電圧を生成するＡＣインバータ装置の起動を制御する装置は、車両起動時にＡＣインバータ装置の有するマイクロコントローラを起動する第１の起動手段と、マイクロコントローラ内に設けられた、上記第１の起動手段による起動後に、商用交流電圧を外部出力するコンセントプラグに電気機器が挿入されているか否かを判別するコンセント挿入判別手段と、コンセントプラグに電気機器が挿入されていると判別される場合に、ＡＣインバータ装置の有する、マイクロコントローラとは異なるスイッチング素子を駆動する制御部を含む他部位を起動し、一方、コンセントプラグに電気機器が挿入されていないと判別される場合に、ＡＣインバータ装置の上記他部位の起動を行わない第２の起動手段と、を備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、ＡＣインバータ起動制御装置及びＡＣインバータ起動制御方法に係り、車両に搭載される電源から商用交流電圧を生成するＡＣインバータ装置の起動を制御する装置及び方法に関する。

従来、車両に搭載されるバッテリやオルタネータなどの電源を用いて商用交流電圧を生成するＡＣインバータ装置の起動を制御する制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この制御装置は、利用者によってイグニションスイッチがオン操作された場合及びＡＣインバータ用スイッチがオン操作された場合に、ＡＣインバータ装置の全体を起動する。

特開２００６−３２００６５号公報

しかしながら、上記の如くスイッチオン操作によりＡＣインバータ装置の全体が起動されるものとすると、ＡＣインバータ装置により生成された商用交流電圧を外部出力するコンセントプラグに電気機器が挿入されていないときにも、ＡＣインバータ装置の有するスイッチング素子や冷却ファンなどに電源供給が行われることとなる。この点、上記した制御装置では、バッテリやオルタネータからＡＣインバータ装置に無駄に電源供給が行われ得るので、ＡＣインバータ装置での電力消費が大きくなってしまう。

本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、車両電源の無駄な電力消費を抑えることが可能なＡＣインバータ起動制御装置及びＡＣインバータ起動制御方法を提供することを目的とする。

上記の目的は、車両に搭載される電源から商用交流電圧を生成するＡＣインバータ装置の起動を制御する装置であって、車両起動時に前記ＡＣインバータ装置の有するマイクロコントローラを起動する第１の起動手段と、前記マイクロコントローラ内に設けられた、前記第１の起動手段による起動後に、前記商用交流電圧を外部出力するコンセントプラグに電気機器が挿入されているか否かを判別するコンセント挿入判別手段と、前記コンセント挿入判別手段により前記コンセントプラグに電気機器が挿入されていると判別される場合に、前記ＡＣインバータ装置の有する、前記マイクロコントローラとは異なるスイッチング素子を駆動する制御部を含む他部位を起動し、一方、前記コンセント挿入判別手段により前記コンセントプラグに電気機器が挿入されていないと判別される場合に、前記ＡＣインバータ装置の前記他部位の起動を行わない第２の起動手段と、を備えるＡＣインバータ起動制御装置により達成される。

また、上記の目的は、車両に搭載される電源から商用交流電圧を生成するＡＣインバータ装置の起動を制御する方法であって、車両起動時に前記ＡＣインバータ装置の有するマイクロコントローラを起動させる第１のステップと、前記第１のステップにおける前記マイクロコントローラの起動後に、該マイクロコントローラに、前記商用交流電圧を外部出力するコンセントプラグに電気機器が挿入されているか否かを判別させる第２のステップと、前記第２のステップにおいて前記コンセントプラグに電気機器が挿入されていると判別される場合に、前記ＡＣインバータ装置の有する、前記マイクロコントローラとは異なるスイッチング素子を駆動する制御部を含む他部位を起動させ、一方、前記第２のステップにおいて前記コンセントプラグに電気機器が挿入されていないと判別される場合に、前記ＡＣインバータ装置の前記他部位を起動させない第３のステップと、を備えるＡＣインバータ起動制御方法により達成される。

本発明によれば、車両電源の無駄な電力消費を抑えることができる。

本発明の一実施例であるＡＣインバータ起動制御装置を含むＡＣインバータ装置のブロック構成図である。 本実施例のＡＣインバータ装置の内部回路の構成図である。 本実施例のＡＣインバータ装置におけるスイッチング動作を説明するための図である。 本実施例のＡＣインバータ起動制御装置において実行される制御ルーチンの一例のフローチャートである。

以下、図面を用いて、本発明に係るＡＣインバータ起動制御装置及びＡＣインバータ起動制御方法の具体的な実施の形態について説明する。

図１は、本発明の一実施例であるＡＣインバータ起動制御装置１０を含むＡＣインバータ装置１２のブロック構成図を示す。図２は、本実施例のＡＣインバータ装置１２の内部回路の構成図を示す。また、図３は、本実施例のＡＣインバータ装置１２におけるスイッチング動作を説明するための図を示す。本実施例のＡＣインバータ起動制御装置１０は、ハイブリッド車やＰＨＶ車，コンベ車などの車両に搭載されており、ＡＣインバータ装置１２の起動を制御するものである。

ＡＣインバータ装置１２は、車両に搭載されたバッテリ及びオルタネータなどの電源１４と車室内の所定箇所（例えば、センターコンソールやフロントシートとセカンドシートとの間のスペースなど）に設けられたコンセントプラグ１６との間に介在する電力変換装置である。ＡＣインバータ装置１２は、電源１４に接続する入力ポートＰＶｉｎ＋，ＰＶｉｎ−と、コンセントプラグ１６に接続する出力ポートＡＣｏｕｔ１，ＡＣｏｕｔ２と、を有している。

電源１４は、例えばニッケル水素やリチウムイオン等などの充放電可能な二次電池であるバッテリ、及び、車両エンジンにより回転駆動されるオルタネータなどを含み、高圧（例えばＤＣ２００ボルト）を出力可能である。コンセントプラグ１６には、ＡＣインバータ装置１２が電源１４の有する電力を用いて生成した商用交流電圧が印加される。コンセントプラグ１６に印加された商用交流電圧は、そのコンセントプラグ１６に挿入された電気機器に向けて外部出力される。

図１及び図２に示す如く、ＡＣインバータ装置１２は、入力フィルタ２０と、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２と、降圧トランス２４と、整流器２６と、ＤＣ−ＡＣコンバータ２８と、出力フィルタ３０と、を有している。ＡＣインバータ装置１２は、また、マイクロコントローラ（以下、マイコンと称す。）を主体に構成されたＡＣインバータ起動制御装置１０を構成する部位として、ＳＷ検知回路３２と、制御電源３４と、ＤＣ−ＤＣ制御部３６と、中央演算処理装置（ＣＰＵ）３８と、ＤＣ−ＡＣ制御部４０と、ファン回路４２と、を有している。ＡＣインバータ装置１２は、その全体が一つの筐体４４内に収容されるように構成されている。

入力フィルタ２０の入力端子には、入力ポートＰＶｉｎ＋，ＰＶｉｎ−を介して電源１４が接続されている。入力フィルタ２０には、電源１４からの直流電圧（例えば、ＤＣ２００ボルト）が入力される。入力フィルタ２０は、コンデンサ及びコイルなどからなり、電源１４から入力された直流電圧に生じているリプルなどを除去するフィルタである。

入力フィルタ２０の出力端子には、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２が接続されている。ＤＣ−ＤＣコンバータ２２には、入力フィルタ２０にてリプル除去された直流電圧が入力される。ＤＣ−ＤＣコンバータ２２は、フルブリッジ接続された４つのＭＯＳトランジスタなどのスイッチング素子４６と、スイッチング素子４６ごとに逆並列接続されるダイオード４８と、を有している。

ＤＣ−ＤＣコンバータ２２は、入力フィルタ２０から入力された直流電圧を、矩形波状の正側電圧及び負側電圧が交互に現れつつそれぞれ所定の動作周波数（例えば８０ｋＨｚ）で繰り返されるようにＤＣ−ＤＣ変換する変換部である。ＤＣ−ＤＣコンバータ２２によるＤＣ−ＤＣ変換は、図３（Ａ）及び（Ｂ）に示す如く、対角線上の２つのスイッチング素子４６を一セットとして、セットごとにオンとオフとを交互に繰り返しかつそれらのオンとオフとをセット間で反転させることにより実現される。

ＤＣ−ＤＣコンバータ２２の出力端子には、降圧トランス２４が接続されている。降圧トランス２４の一次側には、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２においてＤＣ−ＤＣ変換された電圧が入力される。降圧トランス２４は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２からの矩形波状の電圧を降圧する絶縁型の変圧器である。

降圧トランス２４の二次側には、整流器２６が接続されている。整流器２６には、降圧トランス２４が降圧した電圧が入力される。整流器２６は、ダイオードブリッジ回路５０からなり、降圧トランス２４からの電圧を整流して所定の直流電圧（例えばＤＣ１００ボルト）を出力する。

整流器２６の出力端子には、ＤＣ−ＡＣコンバータ２８が接続されている。ＤＣ−ＡＣコンバータ２８には、整流器２６にて整流された直流電圧が入力される。ＤＣ−ＡＣコンバータ２８は、フルブリッジ接続された４つのＭＯＳトランジスタなどのスイッチング素子５２と、スイッチング素子５２ごとに逆並列接続されるダイオード５４と、を有している。

ＤＣ−ＡＣコンバータ２８は、整流器２６から入力された直流電圧を、正弦波状の電圧が所定の動作周波数（例えば４０ｋＨｚ）で現れるようにＤＣ−ＡＣ変換する変換部である。ＤＣ−ＡＣコンバータ２８によるＤＣ−ＡＣ変換は、図３（Ａ）及び（Ｂ）に示す如く、対角線上の２つのスイッチング素子５２を一セットとして、セットごとにオンとオフとを交互に繰り返しかつそれらのオンとオフとをセット間で反転させることにより実現される。

ＤＣ−ＡＣコンバータ２８の出力端子には、出力フィルタ３０が接続されている。出力フィルタ３０には、ＤＣ−ＡＣコンバータ２８においてＤＣ−ＡＣ変換された交流電圧が入力される。出力フィルタ３０は、コイル及びコンデンサなどからなり、ＤＣ−ＡＣコンバータ２８からの正弦波状の交流電圧のリプルなどを除去する平滑回路である。

出力フィルタ３０の出力端子には、ＡＣインバータ装置１２の出力ポートＡＣｏｕｔとして、上記のコンセントプラグ１６が接続されている。コンセントプラグ１６には、出力フィルタ３０の出力する正弦波状の交流電圧（ＡＣ１００ボルト）が供給される。

かかるＡＣインバータ装置１２の構成において、コンセントプラグ１６に商用交流電圧に対応した電気機器が挿入されつつ、そのコンセントプラグ１６に上記の如く商用交流電圧である正弦波状の交流電圧が供給されると、その電気機器に商用交流電圧が印加されるので、その電気機器が動作可能となる。

ＡＣインバータ起動制御装置１０において、ＳＷ検知回路３２には、コンセントプラグ１６に商用交流電圧に対応する電気機器が挿入されているか否か或いは差し込まれているか否かを検知するためのスイッチ６０が接続されている。スイッチ６０は、コンセントプラグ１６の近傍に配設されている。ＳＷ検知回路３２は、車両のイグニション電源（ＩＧ電源）により動作する回路である。ＳＷ検知回路３２は、ＩＧ電源から電源供給がなされている場合において、スイッチ６０に接続する端子の電位に基づいて、コンセントプラグ１６に商用交流電圧に対応する電気機器が挿入されているか否か或いは差し込まれているか否かを検知する。

尚、ＩＧ電源は、車両運転者によりイグニションスイッチやパワースイッチがオン操作された場合にオンとなる電源である。ＩＧ電源がオンになると、車両が起動されることで、車両エンジンが回転駆動し或いはハイブリッドシステムが車両走行可能な"READY ON"状態となる。

ＳＷ検知回路３２には、フォトカプラ６２を介して制御電源３４が接続されている。フォトカプラ６２は、ＳＷ検知回路３２と制御電源３４との電気的絶縁を保ったまま、スイッチ６０のオン／オフすなわちコンセントプラグ１６に商用交流電圧に対応する電気機器が挿入されているか否かを示す情報を制御電源３４に伝達する機能を有する素子である。制御電源３４は、電源１４の直流電圧を基に、ＳＷ検知回路３２に対するＩＧ電源とは独立して、ＳＷ検知回路３２からのスイッチ６０のオン／オフに応じて、ＤＣ−ＤＣ制御部３６、ＣＰＵ３８、ＤＣ−ＡＣ制御部４０、及びファン回路４２に向けて供給すべき電源を生成する。

ＤＣ−ＤＣ制御部３６は、制御電源３４から電源供給がなされている場合において、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２の有するスイッチング素子４６のオン／オフを予め定められた動作周波数で制御して、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２にＤＣ−ＤＣ変換を実施させるドライブＩＣである。ＣＰＵ３８は、制御電源３４から電源供給がなされている場合において、ＤＣ−ＡＣコンバータ２８の有するスイッチング素子５２のオン／オフをＰＷＭによりフィードバック制御しかつファン回路４２を動作させるための回路である。

また、ＤＣ−ＡＣ制御部４０は、制御電源３４から電源供給がなされている場合において、ＤＣ−ＡＣコンバータ２８の有するスイッチング素子５２のオン／オフをＣＰＵ３８からのＰＷＭ指令に従って制御して、ＤＣ−ＡＣコンバータ２８にＤＣ−ＡＣ変換を実施させるドライブＩＣである。ファン回路４２は、制御電源３４から電源供給がなされている場合において、ＡＣインバータ装置１２の有する各スイッチング素子４６，５２を冷却する冷却ファンを駆動するための回路であって、ＣＰＵ３８からの指令に従って動作する。

次に、図４を参照して、本実施例のＡＣインバータ起動制御装置１０の動作について説明する。図４は、本実施例のＡＣインバータ起動制御装置１０において実行される制御ルーチンの一例のフローチャートを示す。

本実施例において、車両のＩＧ電源がオフされている場合（ステップ１００における否定判定時）は、ＳＷ検知回路３２やＣＰＵ３８を含むＡＣインバータ装置１２の何れの部位にも電源供給は行われない。このため、この場合は、インバータ装置１２の何れの部位も起動されることはない。

一方、車両のＩＧ電源がオンされると、そのＩＧ電源オン中（ステップ１００における肯定判定時）は、ＡＣインバータ装置１２のうちマイコンにより構成されるＳＷ検知回路３２のみが電源供給により起動され、動作可能となる（ステップ１０２）。ＳＷ検知回路３２は、ＩＧ電源の供給により起動されると、以後、スイッチ６０に接続する端子の電位に基づいて、コンセントプラグ１６に商用交流電圧に対応する電気機器が挿入されているか否か或いは差し込まれているか否かを検知する（ステップ１０４）。

ＳＷ検知回路３２は、コンセントプラグ１６に電気機器が挿入されていないことを検知した場合は、コンセントプラグ１６に電気機器が挿入されていることの、フォトカプラ６２を介した制御電源３４への伝達を行わない。この場合は、制御電源３４が電源１４の直流電圧を基にした電源生成を行わないので、ＡＣインバータ装置１２のうちＳＷ検知回路３２以外のスイッチング素子４６，５２を含む他部位への電源供給がなされることはなく、そのＡＣインバータ装置１２において消費される電力が温存される（ステップ１０６）。かかる処理が行われた後は、ＳＷ検知回路３２は、上記ステップ１０４の処理を繰り返し実行する。

一方、ＳＷ検知回路３２は、コンセントプラグ１６に電気機器が挿入されていることを検知した場合は、コンセントプラグ１６に電気機器が挿入されていることの、フォトカプラ６２を介した制御電源３４への伝達を行う。この場合は、制御電源３４が電源１４の直流電圧を基にした電源生成を行うので、ＡＣインバータ装置１２のうちＳＷ検知回路３２以外のスイッチング素子４６，５２を含む他部位への電源供給がなされて、それらの他部位が起動される（ステップ１０８）。かかる処理が行われると、以後、制御電源３４からの電源供給によりＤＣ−ＤＣ制御部３６、ＤＣ−ＡＣ制御部４０、及びＣＰＵ３８が動作して、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２及びＤＣ−ＡＣコンバータ２８でのスイッチング素子４６，５２のスイッチング動作やファン回路４２での冷却ファンの駆動が行われることとなる。

このように、本実施例においては、ＩＧ電源のオン後、コンセントプラグ１６に電気機器が挿入されているか否かに応じてＡＣインバータ装置１２への電源供給が制限される。すなわち、ＩＧ電源のオン後、コンセントプラグ１６に電気機器が挿入されているときは、ＳＷ検知回路３２だけでなくスイッチング素子４６，５２や冷却ファンなどを含むＡＣインバータ装置１２の全体が起動される。一方、ＩＧ電源のオン後、コンセントプラグ１６に電気機器が挿入されていないときは、ＡＣインバータ装置１２のうちＳＷ検知回路３２のみが起動されるが、そのＳＷ検知回路３２以外の他部位は起動されない。

コンセントプラグ１６に電気機器が挿入されていない場合は、ＡＣインバータ装置１２においてそのコンセントプラグ１６に印加する電圧を生成する必要はなく、スイッチング素子４６，５２をスイッチング動作させ或いは冷却ファンを動作させることは不要である。従って、本実施例の構成によれば、バッテリやオルタネータなどの車両電源からＡＣインバータ装置１２に無駄に電源供給が行われることは回避されるので、車両電源の無駄な電力消費を抑えることができる。

尚、上記の実施例においては、ＡＣインバータ装置１２の有するマイコンであるＳＷ検知回路３２がＩＧ電源からの電源供給により起動されることが特許請求の範囲に記載した「第１の起動手段」及び「第１のステップ」に、ＳＷ検知回路３２がスイッチ６０に接続する端子の電位に基づいてコンセントプラグ１６に商用交流電圧に対応する電気機器が挿入されているか否かを検知することが特許請求の範囲に記載した「コンセント挿入判別手段」及び「第２のステップ」に、ＡＣインバータ装置１２の有するＳＷ検知回路３２以外の他部位がコンセントプラグ１６への電気機器の挿入如何に応じて起動制御されることが特許請求の範囲に記載した「第２の起動手段」及び「第３のステップ」に、それぞれ相当している。

ところで、上記の実施例においては、ＩＧ電源がオンとなった場合にＡＣインバータ装置１２のうちＳＷ検知回路３２のみが電源供給により起動される。しかし、ＩＧ電源がオンとなった場合に電源供給により起動されるＡＣインバータ装置１２の部位はＳＷ検知回路３２のみに限定されるものではなく、ＣＰＵ３８を含めることとしてもよく、また、ＤＣ−ＤＣ制御部３６及びＤＣ−ＡＣ制御部４０を含めることとしてもよい。

１０ ＡＣインバータ起動制御装置
１２ ＡＣインバータ装置
１４ 電源
１６ コンセントプラグ
２２ ＤＣ−ＤＣコンバータ
２８ ＤＣ−ＡＣコンバータ
３２ ＳＷ検知回路
３４ 制御電源
３６ ＤＣ−ＤＣ制御部
３８ 中央演算処理装置（ＣＰＵ）
４０ ＤＣ−ＡＣ制御部
４２ ファン回路
４６，５２ スイッチング素子
４８，５４ ダイオード

Claims (2)

1. 車両に搭載される電源から商用交流電圧を生成するＡＣインバータ装置の起動を制御する装置であって、
   車両起動時に前記ＡＣインバータ装置の有するマイクロコントローラを起動する第１の起動手段と、
   前記マイクロコントローラ内に設けられた、前記第１の起動手段による起動後に、前記商用交流電圧を外部出力するコンセントプラグに電気機器が挿入されているか否かを判別するコンセント挿入判別手段と、
   前記コンセント挿入判別手段により前記コンセントプラグに電気機器が挿入されていると判別される場合に、前記ＡＣインバータ装置の有する、前記マイクロコントローラとは異なるスイッチング素子を駆動する制御部を含む他部位を起動し、一方、前記コンセント挿入判別手段により前記コンセントプラグに電気機器が挿入されていないと判別される場合に、前記ＡＣインバータ装置の前記他部位の起動を行わない第２の起動手段と、
   を備えることを特徴とするＡＣインバータ起動制御装置。
2. 車両に搭載される電源から商用交流電圧を生成するＡＣインバータ装置の起動を制御する方法であって、
   車両起動時に前記ＡＣインバータ装置の有するマイクロコントローラを起動させる第１のステップと、
   前記第１のステップにおける前記マイクロコントローラの起動後に、該マイクロコントローラに、前記商用交流電圧を外部出力するコンセントプラグに電気機器が挿入されているか否かを判別させる第２のステップと、
   前記第２のステップにおいて前記コンセントプラグに電気機器が挿入されていると判別される場合に、前記ＡＣインバータ装置の有する、前記マイクロコントローラとは異なるスイッチング素子を駆動する制御部を含む他部位を起動させ、一方、前記第２のステップにおいて前記コンセントプラグに電気機器が挿入されていないと判別される場合に、前記ＡＣインバータ装置の前記他部位を起動させない第３のステップと、
   を備えることを特徴とするＡＣインバータ起動制御方法。

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