JP2016052140A

JP2016052140A - 放電制御装置

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Publication number: JP2016052140A
Application number: JP2014174293A
Authority: JP
Inventors: 隆太郎峯沢; Ryutaro Minesawa
Original assignee: Keihin Corp
Current assignee: Keihin Corp
Priority date: 2014-08-28
Filing date: 2014-08-28
Publication date: 2016-04-11
Also published as: US10245956B2; US20160064956A1; CN106183820A

Abstract

【課題】車両の牽引時に、車輪の回転によってモータに発生する誘起電力から放電制御装置を保護する。【解決手段】車両の車輪を回転させるモータＭの駆動装置Ｄｖに設けられたコンデンサＣｄの電荷を車両の衝突時に放電するための放電バイパス回路Ｈを制御する制御装置Ａであって、モータＭによる誘起電圧が所定のしきい値を超えた場合、放電バイパス回路Ｈに放電を開始させる制御回路を具備する。制御回路は、放電指示である出力信号を出力が停止していた場合でもリセット解除信号が入力されると出力信号の出力を再開するフリップフロップ回路と、モータＭによる誘起電圧が所定のしきい値を超えた場合、フリップフロップ回路にリセット解除信号を出力するリセット制御回路とを具備する。【選択図】図１

Description

本発明は、放電制御装置に関する。

電気自動車やハイブリッド自動車は、稼動時、モータを駆動するための駆動回路に設置されたコンデンサに高圧電力が蓄えられ、衝突が発生した場合、該コンデンサに蓄えられた電力を急速放電回路によって安全かつ急速に放電する。急速放電回路は、例えば、抵抗器及びスイッチング素子が直列接続されたものであると共にコンデンサに対して並列に接続された放電バイパス回路からなり、衝突時に、スイッチング素子をオン状態にして、抵抗器によってコンデンサに蓄えられた電力を消費することで、安全かつ急速に放電できる。下記特許文献１には、上記急速放電回路の１つの形態が開示されている。

特開平８−３３１０３号公報

ところで、上記従来技術において、急速放電回路には、上記バイパス回路のスイッチング素子を制御するための放電制御装置が設けられ、この放電制御装置への電力が上記駆動回路から供給される形態のものがあり、この形態である場合、衝突による衝撃によって放電制御装置を制御する上位制御装置の配線が断線してしまうと、衝突後、車両が牽引された際、車輪の回転によってモータに誘起電力が発生し、該誘起電力が駆動装置を介して放電制御装置に印加されて、上記放電制御装置が破壊されるおそれがある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、車両の牽引時に、車輪の回転によってモータに発生する誘起電力から放電制御装置を保護することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明では、第１の解決手段として、車両の車輪を回転させるモータの駆動装置に設けられたコンデンサの電荷を前記車両の衝突時に放電するための放電バイパス回路を制御する制御装置であって、前記モータによる誘起電圧が所定のしきい値を超えた場合、前記放電バイパス回路に放電を開始させる制御回路を具備する、という手段を採用する。

本発明では、第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記制御回路は、前記車両の衝突時、前記放電バイパス回路への放電指示である出力信号を出力し、また出力信号の出力が停止していた場合でもリセット解除信号が入力されると前記出力信号の出力を再開するフリップフロップ回路と、前記モータによる誘起電圧が所定のしきい値を超えた場合、前記フリップフロップ回路に前記リセット解除信号を出力するリセット制御回路とを具備する、という手段を採用する。

本発明によれば、車両の車輪を回転させるモータの駆動装置に設けられたコンデンサの電荷を車両の衝突時に放電するための放電バイパス回路を制御する制御装置であって、モータによる誘起電圧が所定のしきい値を超えた場合、放電バイパス回路に放電を開始させる制御回路を具備することによって、車両の牽引時に、車輪の回転によってモータに発生する誘起電力から放電制御装置を保護することができる。

本発明の一実施形態に係る放電制御装置及びその周囲を含む機能ブロック図である。本発明の一実施形態に係る放電制御装置の機能ブロック図である。本発明の一実施形態に係る放電制御装置のモータＭの誘起電圧を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
本実施形態に係る放電制御装置Ａは、電気自動車（ＥＶ：Electric Vehicle）あるいはハイブリッド自動車（ＨＶ：Hybrid Vehicle）等の移動車両に搭載され、モータＭを駆動するための駆動装置Ｄｖに設けられたコンデンサＣｄの電荷を移動車両の衝突時に放電するための放電バイパス回路Ｈを制御するものである（図１参照）。放電制御装置Ａは、図２に示すように、レギュレータ回路Ｒｇ、信号回路Ｓｃ、フォトカプラＰｃ及び制御回路Ｃｔを有する。

レギュレータ回路Ｒｇは、モータＭを駆動するための駆動装置Ｄｖに電力を供給する高圧バッテリＢ１から駆動装置ＤｖのコンデンサＣｄを介して供給される電力の電圧を降下させて、制御回路Ｃｔに駆動電力として供給するものである。

信号回路Ｓｃは、後述するゲートドライブ回路ＧｄとフォトカプラＰｃとの間に設けられ、ゲートドライブ回路Ｇｄと信号線及び電力線を介して接続され、フォトカプラＰｃと信号線を介して接続されている。例えば、信号回路Ｓｃは、ゲートドライブ回路Ｇｄから電力線を介して０Ｖまたは、信号線を介して放電指示信号としてロー電圧が入力された場合、放電指示信号をフォトカプラＰｃに出力する。

フォトカプラＰｃは、信号回路Ｓｃと制御回路Ｃｔとの間に設けられ、信号回路Ｓｃと制御回路Ｃｔとの間を光信号を用いて通信を仲介する絶縁素子である。フォトカプラＰｃを設けるのは、信号回路Ｓｃ及びゲートドライブ回路Ｇｄと、制御回路Ｃｔとの駆動電力の電圧が異なるためである。例えば、制御回路Ｃｔは、信号回路Ｓｃ及びゲートドライブ回路Ｇｄよりも高い電圧によって駆動される。

制御回路Ｃｔは、放電バイパス回路Ｈを制御するものであり、第１フリップフロップ回路Ｆ１、第１シュミットトリガＳｔ１、第２フリップフロップ回路Ｆ２及びリセット制御回路Ｒｃを有する。

第１フリップフロップ回路Ｆ１は、入力端Ｔｐ１がフォトカプラＰｃを介して信号回路Ｓｃに接続され、Ｑ出力端Ｔ１が第１シュミットトリガＳｔ１を介して第２フリップフロップ回路Ｆ２の入力端Ｔｐ２に接続される。また、第１フリップフロップ回路Ｆ１は、リセット端Ｔｒ１がリセット制御回路Ｒｃに接続される。

第１フリップフロップ回路Ｆ１は、入力端Ｔｐ１にフォトカプラＰｃを介して信号回路Ｓｃから放電指示信号が入力されると、放電バイパス回路Ｈへの放電指示である放電指示信号をＱ出力端Ｔ１から出力する。なお、第１フリップフロップ回路Ｆ１から出力された放電指示信号は、第１シュミットトリガＳｔ１によってワンショットパルスに変換され、ワンショットパルスとして第２フリップフロップ回路Ｆ２の入力端Ｔｐ２に入力される。

また、第１フリップフロップ回路Ｆ１は、リセット端Ｔｒ１にリセット信号が入力されると、出力端Ｔ１からの放電指示信号の出力を停止する。また、第１フリップフロップ回路Ｆ１は、リセット端Ｔｒ１にリセット解除信号が入力されると、出力端Ｔ１からの放電指示信号の出力を再開する。

第２フリップフロップ回路Ｆ２は、入力端Ｔｐ２が第１シュミットトリガＳｔ１を介して第１フリップフロップ回路Ｆ１のＱ出力端Ｔ１に接続される。

第２フリップフロップ回路Ｆ２は、入力端Ｔｐ２に第１シュミットトリガＳｔ１から放電指示信号が入力されると、Ｑ出力端Ｔ２１から放電バイパス回路Ｈのスイッチング素子ＳＷにオン信号を出力する。放電バイパス回路Ｈでは、スイッチング素子ＳＷにオン信号が入力されると、スイッチング素子ＳＷがオン状態となり、放電状態となる。

第１シュミットトリガＳｔ１は、第１フリップフロップ回路Ｆ１のＱ出力端Ｔ１と第２フリップフロップ回路Ｆ２の入力端Ｔｐ２との間に設けられ、第１フリップフロップ回路Ｆ１のＱ出力端Ｔ１から放電指示信号が入力されると、ワンショットパルスである放電指示信号を第２フリップフロップ回路Ｆ２の入力端Ｔｐ２に出力する。

リセット制御回路Ｒｃは、検出端Ｔｓが駆動装置Ｄｖからレギュレータ回路Ｒｇに電力を供給するための電力線に接続され、出力端Ｔｄが第１フリップフロップ回路Ｆ１のリセット端Ｔｒ１に接続される。リセット制御回路Ｒｃは、検出端Ｔｓに入力される駆動装置Ｄｖからレギュレータ回路Ｒｇに供給される電力の電圧を検出し、該電圧が所定のしきい値を超えた場合、つまり、モータＭによる誘起電圧が所定のしきい値を超えた場合、リセット解除信号を出力端Ｔｄから出力する。

また、放電制御装置Ａの周囲には、上述した放電バイパス回路Ｈ、モータＭ、駆動装置Ｄｖ、高圧バッテリＢ１及びゲートドライブ回路Ｇｄに加えて、モータ制御装置Ｍｃ、コンタクタＣａ、バッテリ制御装置Ｂｃ及び低圧バッテリＢ２が設置されている（図１参照）。

放電バイパス回路Ｈは、抵抗器Ｒ及びスイッチング素子ＳＷが直列接続されたものであり、駆動装置ＤｖのコンデンサＣｄに対して並列に接続される。この放電バイパス回路Ｈは、移動車両の衝突時に、第２フリップフロップ回路Ｆ２からオン信号がスイッチング素子ＳＷに入力されることによってスイッチング素子ＳＷがオン状態となり、駆動装置Ｄｖに設けられたコンデンサＣｄの電荷を抵抗器Ｒによって放電する。

モータＭは、例えば、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相からなる３相のモータであり、移動車両の車輪に回転軸が接続され、車輪を回転する。
駆動装置Ｄｖは、インバータ回路等からなり、高圧バッテリＢ１から供給される直流電力をインバータ回路によってＵ相、Ｖ相及びＷ相からなる３相の駆動電力に変換して、モータＭに供給する。例えば、駆動装置Ｄｖは、インバータ回路の前段に、平滑コンデンサであるコンデンサＣｄを有する。

高圧バッテリＢ１は、駆動装置Ｄｖを介してモータＭ及び放電制御装置Ａに電力を供給するものであり、低圧バッテリＢ２よりも高い電圧に設定されている。
ゲートドライブ回路Ｇｄは、モータ制御装置Ｍｃと放電制御装置Ａとの間に設けられ、モータ制御装置Ｍｃから入力される放電指示信号に基づいて信号回路Ｓｃに放電指示信号を出力する。

モータ制御装置Ｍｃは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等から構成され、上記ＲＯＭに記憶された各種演算制御プログラムに基づいて各種の演算処理を行うと共に演算処理結果に基づいて駆動装置Ｄｖ及びゲートドライブ回路Ｇｄ等を制御する。

コンタクタＣａは、駆動装置ＤｖのコンデンサＣｄの一端と、高圧バッテリＢ１の一端との間に設けられ、バッテリ制御装置Ｂｃから入力される制御信号に基づいてオン状態あるいはオフ状態となるスイッチング素子である。例えば、コンタクタＣａは、バッテリ制御装置Ｂｃから制御信号が入力され、放電バイパス回路Ｈのスイッチング素子ＳＷがオン状態となる直前に、オン状態からオフ状態に切り替わる。

バッテリ制御装置Ｂｃは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等から構成され、上記ＲＯＭに記憶された各種演算制御プログラムに基づいて各種の演算処理を行うと共に演算処理結果に基づいてコンタクタＣａ等を制御する。
低圧バッテリＢ２は、モータ制御装置Ｍｃ及びバッテリ制御装置Ｂｃに電力を供給するものであり、高圧バッテリＢ１よりも低い電圧に設定されている。

次に、このように構成された放電制御装置Ａの動作について説明する。
放電制御装置Ａは、モータＭを駆動するための駆動装置Ｄｖに設けられたコンデンサＣｄの電荷を移動車両の衝突時に放電するための放電バイパス回路Ｈを制御するものであり、以下の特徴的な処理を実行する。

放電制御装置Ａにおいて、制御回路Ｃｔは、移動車両の衝突時に、一度、放電バイパス回路Ｈに放電を実行させる。つまり、第１フリップフロップ回路Ｆ１は、入力端Ｔｐ１にフォトカプラＰｃを介して信号回路Ｓｃから放電指示信号が入力されると、放電バイパス回路Ｈへの放電指示である放電指示信号をＱ出力端Ｔ１から出力する。続いて、第１シュミットトリガＳｔ１は、第１フリップフロップ回路Ｆ１のＱ出力端Ｔ１から放電指示信号が入力されると、ワンショットパルスである放電指示信号を第２フリップフロップ回路Ｆ２の入力端Ｔｐ２に出力する。

そして、第２フリップフロップ回路Ｆ２は、入力端Ｔｐ２に第１シュミットトリガＳｔ１から放電指示信号が入力されると、Ｑ出力端Ｔ２１から放電バイパス回路Ｈのスイッチング素子ＳＷにオン信号を出力する。そして、その後、第１フリップフロップ回路Ｆ１は、リセット端Ｔｒ１にリセット信号が入力されると、Ｑ出力端Ｔ１からの放電指示信号の出力を停止する。その結果、第２フリップフロップ回路Ｆ２は、Ｑ出力端Ｔ２１からの放電バイパス回路Ｈのスイッチング素子ＳＷへのオン信号の出力を停止する。

放電制御装置Ａにおいて、制御回路Ｃｔは、移動車両の衝突後、該移動車両が牽引され、モータによる誘起電圧が所定のしきい値を超えた場合、放電バイパス回路Ｈに放電を開始させる。具体的には、まず、リセット制御回路Ｒｃは、検出端Ｔｓに入力される駆動装置Ｄｖからレギュレータ回路Ｒｇに供給される電力の電圧を検出し、該電圧が所定のしきい値を超えた場合、つまり、モータＭによる誘起電圧が所定のしきい値（図３参照）を超えた場合、リセット解除信号を出力端Ｔｄから出力する。この結果、第１フリップフロップ回路Ｆ１は、再び放電指示信号をＱ出力端Ｔ１から出力する。したがって、制御回路Ｃｔは、移動車両の衝突後、該移動車両が牽引され、モータによる誘起電圧が所定のしきい値を超えた場合、放電バイパス回路Ｈに放電を開始させる。

このような本実施形態によれば、移動車両の車輪を回転させるモータＭの駆動装置Ｄｖに設けられたコンデンサＣｄの電荷を移動車両の衝突時に放電するための放電バイパス回路Ｈを制御する放電制御装置Ａであって、モータＭによる誘起電圧が所定のしきい値を超えた場合、放電バイパス回路Ｈに放電を開始させる制御回路Ｃｔを具備することによって、移動車両の牽引時に、移動車両の回転によってモータＭに発生する誘起電力から放電制御装置を保護することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、例えば以下のような変形が考えられる。
本実施形態は、移動車両以外の装置に搭載されてもよい。

Ａ…放電制御装置、Ｄｖ…駆動装置、Ｃｄ…コンデンサ、Ｈ…放電バイパス回路、Ｒｇ…レギュレータ回路、Ｓｃ…信号回路、Ｐｃ…フォトカプラ、Ｃｔ…制御回路、Ｍ…モータ、Ｇｄ…ゲートドライブ回路、Ｂ１…高圧バッテリ、Ｍｃ…モータ制御装置、Ｃａ…コンタクタ、Ｂｃ…バッテリ制御装置、Ｂ２…低圧バッテリ、Ｔｐ１…入力端、Ｔ１…Ｑ出力端、Ｔｐ２…入力端、Ｔ２１…Ｑ出力端、Ｔｓ…検出端、Ｔｄ…出力端、Ｔｒ１…リセット端、Ｆ１…第１フリップフロップ回路、Ｓｔ１…第１シュミットトリガ、Ｆ２…第２フリップフロップ回路、Ｒｃ…リセット制御回路

Claims

車両の車輪を回転させるモータの駆動装置に設けられたコンデンサの電荷を前記車両の衝突時に放電するための放電バイパス回路を制御する放電制御装置であって、
前記モータによる誘起電圧が所定のしきい値を超えた場合、前記放電バイパス回路に放電を開始させる制御回路を具備することを特徴とする放電制御装置。
前記制御回路は、
前記車両の衝突時、前記放電バイパス回路への放電指示である出力信号を出力し、また出力信号の出力が停止していた場合でもリセット解除信号が入力されると前記出力信号の出力を再開するフリップフロップ回路と、
前記モータによる誘起電圧が所定のしきい値を超えた場合、前記フリップフロップ回路に前記リセット解除信号を出力するリセット制御回路とを具備することを特徴とする請求項１に記載の放電制御装置。