JP2017028882A - Power supply control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電源制御装置に関するものである。 The present invention relates to a power supply control device.
直流電源の一方の極と負荷装置との間にリレーを設け、リレーと並列に半導体スイッチング素子を接続し、リレーをオンさせる前に半導体スイッチング素子を介して直流電源から負荷装置へ電荷を供給するプリチャージ処理を実行する電源制御装置が開示されている。この電源制御装置は、コンデンサへの突入電流を防止する制限抵抗が設けられておらず、半導体素子が最大定格電力を超えない範囲であり、かつ、飽和領域で動作するように半導体スイッチング素子のゲート電圧を制御している（特許文献１）。 A relay is provided between one pole of the DC power supply and the load device, a semiconductor switching element is connected in parallel with the relay, and electric charges are supplied from the DC power supply to the load device via the semiconductor switching element before the relay is turned on. A power supply control device that executes precharge processing is disclosed. This power supply control device is not provided with a limiting resistor for preventing an inrush current to the capacitor, the semiconductor element is in a range not exceeding the maximum rated power, and the gate of the semiconductor switching element is operated so as to operate in a saturation region. The voltage is controlled (Patent Document 1).
しかしながら、上記の電源制御装置では、リレーの温度を抑制しつつプリチャージ処理をする場合にプリチャージ期間が長くなるという問題がある。 However, the above power supply control device has a problem that the precharge period becomes long when the precharge process is performed while suppressing the temperature of the relay.
本発明が解決しようとする課題は、プリチャージ期間を短くする電源制御装置を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a power supply control device that shortens the precharge period.
本発明は、電気回路に対して一対の電源ラインにより電気的に電源を接続し、一対の電源ラインの間にコンデンサを接続し、電源とコンデンサとの間で電源ラインにリレーを接続し、コンデンサのプリチャージ期間に、リレーのインピーダンスを調整することで、電源ラインに流れる電流のピーク値を複数発生させることによって上記課題を解決する。 The present invention electrically connects a power supply to an electric circuit by a pair of power supply lines, connects a capacitor between the pair of power supply lines, connects a relay to the power supply line between the power supply and the capacitor, By adjusting the impedance of the relay during the precharge period, a plurality of peak values of the current flowing through the power supply line are generated, thereby solving the above problem.
本発明によれば、プリチャージ期間における電流ピークを複数にすることで、リレーの発熱のタイミングが分散されるため、リレー温度を許容温度以下にしつつ、プリチャージを短期間で行うことができるという効果を奏する。 According to the present invention, since the timing of heat generation of the relay is dispersed by setting a plurality of current peaks in the precharge period, the precharge can be performed in a short period while keeping the relay temperature below the allowable temperature. There is an effect.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
《第１実施形態》
図１は、本発明の実施形態に係る電源制御装置のブロック図である。本実施形態に係る電源制御装置は、負荷に対して電力を供給するための電源システムを制御する装置である。電源制御装置は、モータ等の負荷を駆動する駆動システム等に適用される。なお、以下の説明では、負荷の一例としてモータを挙げ、電源と負荷との間に接続される電気回路の一例として電力変換回路を挙げた上で、電源制御装置を説明している。負荷はモータに限らず他の装置でもよく、電気回路は電力変換回路に限らず他の回路であってもよい。
<< First Embodiment >>
FIG. 1 is a block diagram of a power supply control apparatus according to an embodiment of the present invention. The power supply control device according to the present embodiment is a device that controls a power supply system for supplying power to a load. The power supply control device is applied to a drive system that drives a load such as a motor. In the following description, a motor is given as an example of a load, and a power conversion circuit is given as an example of an electric circuit connected between a power supply and a load, and then a power supply control device is explained. The load is not limited to the motor but may be another device, and the electric circuit is not limited to the power conversion circuit and may be another circuit.
図１に示すように、電源制御装置は、電源１と、リレー２と、コンデンサ３と、電力変換回路４と、モータ５と、コントローラ１０と、電源ラインＰＮを備えている。
As shown in FIG. 1, the power supply control device includes a
電源１は、電力変換回路４を介してモータ５に電力を供給する。電源１は、一対の電源ラインＰＮにより電力変換回路の入力側（ＤＣ）側に接続されている。電源１は、複数の電池を直列又は並列に接続されることで構成されている。電源１は正極及び負極を有している。電源１の正極は電源ラインＰに接続されており、電源１の負極は電源ラインＮに接続されている。電源１は、電力変換回路４から出力される電力により充電可能である。なお、電源１は、ＤＣ電源に限らず、ＡＣ電源でもよく、任意の波形の電圧又は電流を出力可能な電源でもよい。
The
リレー２は、電源１と電力変換回路４との間に流れる電流の導通及び遮断を切り換えるスイッチである。リレー２は、電源１とコンデンサ３との間で、電源ラインＰに接続されている。リレー２は、電源１とコンデンサ３との間を流れる電流経路のインピーダンスを調整する機能を有している。
The
リレー２は、トランジスタ等の半導体素子を有している。例えばリレー２のスイッチ部分にＭＯＳＦＥＴを用いた場合には、ＭＯＳＦＥＴのゲート電圧を変えることで、リレー２のインピーダンスを調整できる。リレー２のインピーダンスを調整することは、電源１とコンデンサ３との間の電流経路のインピーダンスを調整することに対応する。また、リレー２のインピーダンスを調整することで、電流経路の電流（電流量）を変更することができる。リレー２はコントローラ１０により制御される。
The
リレー２は、ノーマリオフのスイッチである。これにより、電源停止などのトラブルにより、コントローラ１０からリレー２への制御信号が途絶えた場合に、電源１と電力変換回路４との間は電気的に遮断されるため、安全性の高いシステムを実現できる。
The
コンデンサ３は、リップル電流を平滑する平滑コンデンサである。コンデンサ３は、一対の電源ラインＰＮの間に接続されており、電力変換回路４の入力側に接続されている。なお、電力変換回路４にノイズフィルタを設けた場合の容量成分、又は、電源ラインＰ、Ｎや電力変換回路内の配線の寄生の容量成分を、コンデンサ３の容量成分に等価的に含めてもよい。
The
電力変換回路４は、電源１の電力を交流から直流に変換して、モータ５に出力する。電力変換回路４は、ＩＧＢＴ等のトランジスタをブリッジ状に接続した回路である。電力変換回路４は電源ラインＰ，Ｎで電源１の正極と負極に接続されている。モータ５の回生時には、電力変換回路４はモータ５の出力電力を交流に変換して電源１に出力する。
The
モータ５は、例えば三相同期モータである。本実施形態に係る電源制御装置が車両に適用された場合に、モータ５は車両の駆動源となる。モータ５は電力変換回路４の出力側に接続されている。
The
コントローラ１０は、リレー２のオン、オフ制御及びリレー２のインピーダンスの調整を行う。コントローラ１０はリレー２に対して制御信号を送信する。
The
次に、図２及び図３を用いて、電源制御装置におけるリレー２の制御について説明する。図２及び図３は、リレー２のインピーダンスのタイムチャート、電流経路を流れる電流のタイムチャート、及び、リレー２の温度のタイムチャートをそれぞれ示すグラフである。各グラフの横軸は時間を示す。図２はリレー２の温度が所定温度より低い場合の特性を示し、図３はリレー２の温度が所定温度より高い場合の特性を示す。
Next, control of the
リレー２は、ゲート電圧に応じてインピーダンスを４段階に切り替える。リレー２のインピーダンスの大きさは、Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４の順で大きくなる。また、インピーダンスを切り換えるために、ゲート電圧は、Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４と対応づけて、４種類の電圧に設定可能である。
The
コントローラ１０は、リレー２の温度を管理している。リレー２の温度管理のためには、温度センサをリレー２に設けてもよく、電源ラインＰＮに接続された電流センサ又は電圧センサの検出値から推定してもよい。
The
コントローラ１０は、コンデンサ３のプリチャージを行う場合には、以下の制御シーケンスを実行する。コントローラ１０には、インピーダンスの切り替えタイミングとして、２種類のシーケンスが予め設定されている。コントローラ１０は、リレー２の温度が所定の温度閾値Ｔｔｈ未満である場合には、第１シーケンスを選択し、リレー２の温度が所定の温度閾値Ｔｔｈ以上である場合には、第２シーケンスを選択する。
The
図２に示すように、時間がｔ１の時（初期状態）、リレー２の温度Ｔ１は温度閾値Ｔｔｈ未満である場合に、コントローラ１０は第１シーケンスを選択する。時間ｔ１から時間ｔ２までの期間は、プリチャージの実行前の期間を示している。時間ｔ１から時間ｔ２までの期間において、コントローラ１０は、リレー２のインピーダンスをＺ４に設定するように、制御信号（ゲート信号）をリレー２に送信する。時間ｔ１から時間ｔ２までの期間において、リレー２のインピーダンスが最も大きい値（Ｚ４）に設定されている、電源１とコンデンサ３との間の電流経路（以下、主電流経路とも称す）の電流はＩ１となる。なお、電流Ｉ１はゼロでもよい。主電流経路の電流がＩ１のときには、リレー２の温度は上昇せず、初期状態の温度Ｔ１で推移する。
As shown in FIG. 2, when the time is t 1 (initial state), the
時間ｔ２のときに、コンデンサ３のプリチャージを開始する。コントローラ１０は、制御信号をリレー２に送信し、リレー２のインピーダンスをＺ４からＺ２に切り換える。リレー２のインピーダンスが低インピーダンス（Ｚ２）に切り替わると、主電流経路の電流はＩ１からＩ４に高くなる。電流Ｉ４はリレー２の許容電流値（ＩＬ）より低い電流である。また電流の上昇に伴い、リレー２の温度は高くなる。
At time t 2, starts precharging of
時間ｔ２から時間ｔ３までの期間、リレー２のインピーダンスはＺ２で維持される。時間ｔ２から時間ｔ３までの期間において、主電流経路の電流は、時間の経過に伴って低下する。リレー２の温度は、時間の経過に伴って上昇しているが、リレー２の温度は、リレー２の温度許容値ＴＬ以下である。
From time t 2 to time t 3, the impedance of the
時間ｔ３の時点で、リレー２の温度が温度許容値ＴＬを超えないように、コントローラ１０は、リレー２のインピーダンスを、Ｚ２からＺ３に高くする。リレー２のインピーダンスが高インピーダンス（Ｚ３）に切り替わると、主電流経路の電流が低くなる。また電流低下に伴い、リレー２の温度が低くなるため、リレー２の温度は温度許容値ＴＬを超えない。
At time t 3 , the
上記のように、時間ｔ２の時点で、主電流経路の電流はピークをとる。電流のピーク値（Ｉ４）は、時間ｔ２に切り換えるインピーダンスの大きさに対応しており、インピーダンスＺ２は、主電流経路の電流を許容電流値（ＩＬ）以下で抑制できる値に設定されている。許容電流値（ＩＬ）は予め設定されている温度であって、リレー２に許容される電流の上限値、又は、コンデンサ３に許容される電流の上限値に応じて設定されている。また、時間ｔ２から時間ｔ３までの期間には、リレー２には大きな電流が流れるため、時間ｔ２から時間ｔ３までの期間はリレー２の温度上昇期間となる。そのため、リレー２の温度が温度許容値ＴＬ以下になるように、温度上昇期間の長さが設定されている。
As described above, at time t 2, the current of the main current path takes a peak. The peak current value (I 4 ) corresponds to the magnitude of the impedance switched at time t 2 , and the impedance Z 2 is set to a value that can suppress the current in the main current path below the allowable current value (I L ). Has been. The allowable current value (I L ) is a preset temperature, and is set according to the upper limit value of the current allowed for the
時間ｔ３から時間ｔ４までの期間、リレー２のインピーダンスはＺ３で維持される。時間ｔ３〜ｔ４の期間において、主電流経路の電流は、時間の経過に伴って低下する。リレー２の温度は、時間の経過に伴って低下している。この期間では、リレー２の電流が低く、リレー２の内部及びリレー２の周囲で熱拡散が発生している。そのため、リレー２の温度は徐々に低下している。インピーダンス（Ｚ３）は、時間ｔ３以降にリレー２の熱拡散を得るような値に設定されている。
From time t 3 to time t 4, the impedance of the
時間ｔ４のときに、コントローラ１０は、リレー２のインピーダンスをＺ３からＺ２に切り換える。リレー２のインピーダンスが低インピーダンス（Ｚ２）に切り替わると、主電流経路の電流は高くなりＩ２になる。時間ｔ４の時点におけるリレー２の温度は、時間ｔ３よりも低くなっている。リレー温度が低くなった分、リレー２の電流を高めることができるため、時間ｔ４の時点で、リレー２のインピーダンスを低くする。そして、リレー２の電流を高めることで、プリチャージの期間を短くすることができる。
At time t 4, the
時間ｔ４から時間ｔ５までの期間、リレー２のインピーダンスはＺ２で維持される。時間ｔ４からｔ５までの期間において、主電流経路の電流は、時間の経過に伴って低下する。この期間では、コンデンサ３の充電は十分に進んでいるため、電源１とコンデンサ３との間の電位差が小さく、リレー２の温度は時間の経過に伴って低下する。
From time t 4 to time t 5, the impedance of the
上記のように、時間ｔ４の時点で、主電流経路の電流はピークをとる。時間ｔ４の時点における電流のピーク値（Ｉ２）は、時間ｔ２の時点における電流のピーク値（Ｉ４）よりも低い。時間ｔ２の時点では、リレー２の温度が低く、温度許容値ＴＬまでの温度差が大きい。そのため、主電流経路の電流を高くすることができる。一方、時間ｔ４の時点では、リレー２の温度が高く、温度許容値ＴＬまでの温度差が小さいため、主電流経路の電流を高くすることができない。そのため、時間ｔ４の時点における電流のピーク値（Ｉ２）を、時間ｔ２のピーク値（Ｉ４）より低くしている。これにより、プリチャージ期間で、２回目の電流ピークを発生させても、リレー２の温度を温度許容値ＴＬ以下に抑制しつつ、プリチャージ期間の短縮化を図ることができる。
As described above, at time t 4, the current of the main current path takes a peak. Peak value of the current at the time of time t 4 (I 2), the peak value of the current at the time of time t 2 (I 4) lower than. As of the time t 2, low temperature of the
時間ｔ５のときに、コントローラ１０は、リレー２のインピーダンスをＺ２からＺ１に切り換える。リレー２のインピーダンスは最小値のインピーダンス（Ｚ１）に切り替わると、主電流経路の電流は高くなりＩ３になる。時間ｔ５以降、リレー２のインピーダンスはＺ１で維持される。主電流経路の電流は、時間の経過に伴って低下し、電流（Ｉ１）となる。そして、主電流経路の電流がＩ１になると、コンデンサ３のプリチャージが終了する。
At time t 5, the
上記のように、時間ｔ５の時点で、主電流経路の電流はピークをとる。時間ｔ５の時点における電流のピーク値（Ｉ３）は、時間ｔ５の時点における電流のピーク値（Ｉ２）と同様に、時間ｔ２の時点における電流のピーク値（Ｉ４）よりも低い。これにより、プリチャージ期間で、３回目の電流ピークを発生させても、リレー２の温度を温度許容値ＴＬ以下に抑制することができ、その結果として、プリチャージ期間の短縮化を図ることができる。
As described above, at time t 5, the current of the main current path takes a peak. Peak value of the current at the time of time t 5 (I 3), similar to the peak value of the current at the time of time t 5 (I 2), than the peak value of the current at the time of time t 2 (I 4) Low. As a result, even if the third current peak is generated in the precharge period, the temperature of the
次に、初期状態のリレー温度が温度閾値Ｔｔｈ以上である場合の制御を、図３を用いて説明する。図３において、実線のグラフは第２シーケンスにおける特性を示し、点線のグラフは第１シーケンスにおける特性を示す。時間がｔ１の時（初期状態）、リレー２の温度Ｔ１は温度閾値Ｔｔｈ以上である場合に、コントローラ１０は第２シーケンスを選択する。時間ｔ１から時間ｔ２までの制御は、第１シーケンスと同様である。
Next, control when the relay temperature in the initial state is equal to or higher than the temperature threshold T th will be described with reference to FIG. In FIG. 3, the solid line graph indicates the characteristic in the second sequence, and the dotted line graph indicates the characteristic in the first sequence. When the time is t 1 (initial state), the
時間ｔ２の時点で、コントローラ１０は、リレー２のインピーダンスをＺ４からＺ２に切り換える。主電流経路の電流はＩ１からＩ４に高くなり、リレー２の温度は、温度（Ｔ２）から上昇する。
At time t 2, the
時間ｔ２から時間ｔａまでの期間、リレー２のインピーダンスはＺ２で維持される。リレー２の温度は、時間の経過に伴って上昇しているが、リレー２の温度は、リレー２の温度許容値ＴＬ以下に抑制されている。
From time t 2 to time t a, the impedance of the
時間ｔａの時点で、リレー２の温度が温度許容値ＴＬを超えないように、コントローラ１０は、リレー２のインピーダンスを、Ｚ２からＺ３に高くする。リレー２のインピーダンスが高インピーダンス（Ｚ３）に切り替わると、主電流経路の電流が低くなる。また電流低下に伴い、リレー２の温度が低くなるため、リレー２の温度は温度許容値ＴＬを超えない。
At time t a , the
上記のように、第２シーケンスでは、初期状態のリレー温度が第１シーケンスにおける温度よりも高い。そのため、第２シーケンスにおいてインピーダンスＺ２を維持する期間（時間ｔ２から時間ｔａまでの期間）は、第１シーケンスにおいてインピーダンスＺ２を維持する期間（時間ｔ２から時間ｔ３までの期間）よりも短い。 As described above, in the second sequence, the relay temperature in the initial state is higher than the temperature in the first sequence. Therefore, the period of maintaining the impedance Z 2 in the second sequence (from time t 2 to time t a) is (the period from time t 2 to time t 3) the period of maintaining the impedance Z 2 in the first sequence Shorter than.
時間ｔａから時間ｔｂまでの期間、リレー２のインピーダンスはＺ３で維持される。第２シーケンスにおいてインピーダンスＺ３を維持する期間（時間ｔａから時間ｔｂまでの期間）は、第１シーケンスにおいてインピーダンスＺ３を維持する期間（時間ｔ３から時間ｔ４までの期間）よりも長い。
From time t a to time t b, the impedance of the
時間ｔｂの時点で、コントローラ１０は、リレー２のインピーダンスをＺ３からＺ２に切り換える。主電流経路の電流は高くなりＩ２になる。時間ｔｂの時点におけるリレー２の温度は、時間ｔａよりも低くなっている。リレー温度が低くなった分、リレー２の電流を高めることができるため、時間ｔｂの時点で、リレー２のインピーダンスを低くする。そして、リレー２の電流を高めることで、プリチャージの期間を短くすることができる。また、時間ｔｂの時点における電流のピーク値（Ｉ２）を、時間ｔ２のピーク値（Ｉ４）より低くしている。これにより、プリチャージ期間で、２回目の電流ピークを発生させても、リレー２の温度を温度許容値ＴＬ以下に抑制することができ、その結果として、プリチャージ期間の短縮化を図ることができる。
At time t b, the
時間ｔｂから時間ｔｃまでの期間、リレー２のインピーダンスはＺ２で維持される。第２シーケンスにおいてインピーダンスＺ２を維持する期間（時間ｔｂから時間ｔｃまでの期間）は、第１シーケンスにおいてインピーダンスＺ２を維持する期間（時間ｔｂから時間ｔｃまでの期間）よりも長い。
From time t b until the time t c, the impedance of the
時間ｔｃの時点で、コントローラ１０は、リレー２のインピーダンスをＺ２からＺ１に切り換える。リレー２のインピーダンスは最小値のインピーダンス（Ｚ１）に切り替わると、主電流経路の電流は高くなりＩ３になる。時間ｔｃ以降、リレー２のインピーダンスはＺ１で維持される。主電流経路の電流は、時間の経過に伴って低下し、電流（Ｉ１）となる。そして、主電流経路の電流がＩ１になると、コンデンサ３のプリチャージが終了する。
At time t c , the
時間ｔｃの時点における電流のピーク値（Ｉ３）は、時間ｔｂの時点における電流のピーク値（Ｉ２）と同様に、時間ｔ２の時点における電流のピーク値（Ｉ４）よりも低い。これにより、プリチャージ期間で、３回目の電流ピークを発生させても、リレー２の温度を温度許容値ＴＬ以下に抑制することができ、その結果として、プリチャージ期間の短縮化を図ることができる。
Peak value of the current at the time of time t c (I 3), similar to the peak value of the current at the time of time t b (I 2), than the peak value of the current at the time of time t 2 (I 4) Low. As a result, even if the third current peak is generated in the precharge period, the temperature of the
上記のように、本実施形態では、コンデンサ３のプリチャージ期間に、リレー２のインピーダンスを調整することで、電源ラインＰＮに流れる電流のピーク値を複数発生させている。これにより、リレー２の発熱のタイミングが分散されるため、リレー温度を温度許容値ＴＬ以下にしつつ、プリチャージを短期間で行うことができる。
As described above, in the present embodiment, a plurality of peak values of the current flowing through the power supply line PN are generated by adjusting the impedance of the
また本実施形態では、プリチャージ期間の主電流経路の電流特性を、第１ピーク値及び第２ピーク値を少なくとも含んだ特性にするように、リレー２を制御する。これにより、第２のピーク値でコンデンサ３のチャージ電流が高まるため、プリチャージ期間を短くすることができる。
In the present embodiment, the
また本実施形態では、主電流経路の電流のピーク値をリレー２の許容電流値以下又はコンデンサ３の許容電流値以下にする。これにより、リレー２及びコンデンサ３の保護を図ることができる。
In the present embodiment, the peak value of the current in the main current path is set to be equal to or less than the allowable current value of the
また本実施形態は、プリチャージ期間において、リレー２の温度に応じてリレー２のインピーダンスを切り換えるタイミングを調整する。これにより、リレー２の温度を温度許容値ＴＬ以下にしつつ、プリチャージ期間を短くすることができる。
Moreover, this embodiment adjusts the timing which switches the impedance of the
なお、本実施形態に係る電源制御装置の変形例として、図４に示すように、リレー２は、半導体素子の代わりに可変抵抗を有してもよい。図４は、変形例に係る電源制御装置のブロック図である。コンデンサ３のプリチャージを行う場合に、コントローラ１０は、可変抵抗の抵抗値を変更することで、リレー２のインピーダンスを調整する。これにより、大出力に対応した可変抵抗をリレー２に設けることで、容量の大きなコンデンサ３に対応することができる。
As a modification of the power supply control device according to the present embodiment, as shown in FIG. 4, the
なお、本実施形態に係る電源制御装置の変形例として、図５に示すように、リレー２は、半導体素子の代わりに機械的スイッチを有してもよい。図５は、変形例に係る電源制御装置のブロック図である。リレー２は、並列に接続された複数のスイッチを有している。複数のスイッチは、互いにオン抵抗の異なるスイッチである。コンデンサ３のプリチャージを行う場合に、コントローラ１０は、並列接続されたスイッチのオン、オフを切り換えることで、リレー２のインピーダンスを調整する。本実施形態のようにリレー２のインピーダンスを４段階に切り替える場合に、図５に示す変形例においては、各スイッチのオン、オフを組み合わせることで、インピーダンスを４段階に切り換えることができる。これにより、コストを抑制しつつ、リレー２のインピーダンスを切り替えるシステムを実現できる。
As a modification of the power supply control device according to this embodiment, as shown in FIG. 5, the
なお、本実施形態に係る電源制御装置の変形例として、図６に示すように、コントローラ１０は、コンデンサ３のプリチャージ期間に電流センサ６の検出電流に基づいてリレー２のインピーダンスを調整してもよい。電流センサ６は、電源ラインＰに接続されており、主電流経路の電流を検出する。電流センサ６の検出値はコントローラ１０に出力される。コンデンサ３のプリチャージ期間中、コントローラ１０は電流センサ６を用いて主電流経路の電流を管理している。そして、電流センサ６の検出値がリレー２の許容電流値（ＩＬ）より大きくなる場合には、コントローラ１０は、リレー２のインピーダンスを、現在の値よりも高くなるように、リレー２のゲート電圧を調整する。なお、インピーダンスを切り換える順序は、図２又は図３に示す順序と同様にすればよい。これにより、本実施形態は、主電流経路の電流を任意の波形で推移させることができる。なお、変形例に係る電源制御装置は、電流センサ６の代わりに電圧センサを用い、電圧センサの検出値に基づいて、リレー２のインピーダンスを調整してもよい。なお、電圧センサは、電源１の正極とリレー２との間で電源ラインＰに、リレー２とコンデンサ３の正極端子との間で電源ラインＰに、又は、電源ラインＮに接続すればよい。
As a modification of the power supply control device according to the present embodiment, as shown in FIG. 6, the
なお、インピーダンスの切り替えは４段階に限らず、２段階、３段階又は５段階以上でもよい。インピーダンスの切り替えの段数が多いほど、滑らかな電流制御を行うことができる。その結果として、リレー温度を安定化させることでき、プリチャージ期間を短くすることができる。 The switching of impedance is not limited to four stages, but may be two stages, three stages, or five stages or more. As the number of stages of impedance switching increases, smooth current control can be performed. As a result, the relay temperature can be stabilized and the precharge period can be shortened.
なお、リレー２は、電源ラインＰに限らず、電源ラインＮに接続されてもよい。
The
上記コントローラ１０は本発明に係るリレー制御装置に相当する。
The
《第２実施形態》
本発明の他の実施形態に係る電源制御装置を説明する。本例では上述した第１実施形態に対して、リレー２のインピーダンスを無段階で調整している点が異なる。それ以外の構成は、第１実施形態と同じであり、第１実施形態の記載を適宜、援用する。
<< Second Embodiment >>
A power supply control device according to another embodiment of the present invention will be described. This example differs from the first embodiment described above in that the impedance of the
図７及び図８は、リレー２のインピーダンスのタイムチャート、電流経路を流れる電流のタイムチャート、及び、リレー２の温度のタイムチャートをそれぞれ示すグラフである。各グラフの横軸は時間を示す。図７はリレー２の温度が所定温度より低い場合の特性を示し、図８はリレー２の温度が所定温度より高い場合の特性を示す。
7 and 8 are graphs showing a time chart of the impedance of the
リレー２は、ゲート電圧に応じてインピーダンスを無段階に切り替える。コントローラ１０は、ゲート電圧を制御することで、リレー２のインピーダンスを調整する。コントローラ１０は、コンデンサ３のプリチャージを行う場合には、リレー２の温度に応じて、第１シーケンス及び第２シーケンスのいずれか一方のシーケンスを選択して、選択したシーケンスを実行する。
The
図７に示すように、時間がｔ１の時点で（初期状態）、リレー２の温度Ｔ１は温度閾値Ｔｔｈ未満である場合に、コントローラ１０は第１シーケンスを選択する。時間ｔ１から時間ｔ２までの期間は、プリチャージの実行前の期間を示している。時間ｔ１から時間ｔ２までの期間において、コントローラ１０は、リレー２のインピーダンスをＺ４に設定するように、制御信号（ゲート信号）をリレー２に送信する。
As shown in FIG. 7, when the time T 1 (initial state) and the temperature T 1 of the relay 2 is lower than the temperature threshold T th , the
時間ｔ２の時点で、コンデンサ３のプリチャージを開始する。コントローラ１０は、制御信号をリレー２に送信し、リレー２のインピーダンスをＺ４からＺ２に低くする。インピーダンスの低下により、主電流回路の電流はＩ１から瞬間的に高くなる。主電流回路の電流が許容電流値（ＩＬ）を超える前に、コントローラ１０は、リレー２のインピーダンスをＺ２より高い値にする。コントローラ１０は、時間ｔ２以降、時間の経過とともに、徐々にリレー２のインピーダンスを上昇させる。これにより、主電流回路の電流は、許容電流値（ＩＬ）でピーク値となり、その後、徐々に低下する。
At time t 2, starts precharging of
主電流回路の電流が大きくなることで、リレー２の温度は温度Ｔ１から上昇する。リレー２の温度は許容温度ＴＬに達すると、許容温度ＴＬで推移する。すなわち、時間ｔ２以降、リレー２の温度が許容温度（ＴＬ）で推移するように、コントローラ１０は、リレー２のインピーダンスを調整している。時間ｔ２以降、コンデンサ３のプリチャージが進むと、電源１とコンデンサ３との間の電位差が小さくなると、コントローラ１０は、上昇させたインピーダンスを、再度低下させる。リレー２のインピーダンスの低下により、主電流回路の電流は上昇する。リレー２の温度は許容温度ＴＬで維持されている。
By current of the main current circuit is increased, the temperature of the
このように、本実施形態では、時間ｔ２で主電流経路に、瞬間的に高い電流を流すことで、リレー２の温度を許容温度（ＴＬ）まで高めて、その後、リレー２の温度を許容温度（ＴＬ）で維持させる。リレー温度が高くなると、周囲との温度差によって、リレーの熱が拡散し易くなる。これにより、リレー温度を許容温度（ＴＬ）以下にしつつ、主電流回路の電流を高めることで、コンデンサ３のプリチャージ期間を短くすることができる。
Thus, in this embodiment, the temperature of the
時間ｔ３の時点で、コントローラ１０は、リレー２のインピーダンスをＺ１にする。主電流経路の電流はピークをとる。時間ｔ３の時点における電流のピーク値（Ｉ２）は、時間ｔ２の時点における電流のピーク値（ＩＬ）よりも低い。これにより、プリチャージ期間で、２回目の電流ピークを発生させても、リレー２の温度を許容温度閾値以下に抑制しつつ、プリチャージ期間の短縮化を図ることができる。
At time t 3, the
次に、初期状態のリレー温度が温度閾値Ｔｔｈ以上である場合の制御を、図８を用いて説明する。図８において、実線のグラフは第２シーケンスにおける特性を示し、点線のグラフは第１シーケンスにおける特性を示す。時間がｔ１の時点（初期状態）で、リレー２の温度Ｔ１は温度閾値Ｔｔｈ以上である場合に、コントローラ１０は第２シーケンスを選択する。時間ｔ１から時間ｔ２までの制御は、第１シーケンスと同様である。
Next, control when the relay temperature in the initial state is equal to or higher than the temperature threshold T th will be described with reference to FIG. In FIG. 8, the solid line graph indicates the characteristic in the second sequence, and the dotted line graph indicates the characteristic in the first sequence. At time t 1 (initial state), when the temperature T 1 of the
時間ｔ２のときに、コンデンサ３のプリチャージを開始する。コントローラ１０は、制御信号をリレー２に送信し、リレー２のインピーダンスをＺ４からＺ３に低くする。インピーダンスＺ３は、第１シーケンスにおいて時間ｔ２のときに設定したインピーダンスＺ２よりも高い。インピーダンスの低下により、主電流回路の電流はＩ１から瞬間的に高くなり、ピーク値（Ｉ２）となる。ピーク値（Ｉ２）は、第１シーケンスにおいて時間ｔ２のときのピーク値（ＩＬ）よりも低い。初期状態のリレー温度（Ｔ２）が第１シーケンスにおけるリレー温度（Ｔ１）よりも高いため、第２シーケンスでは、時間ｔ２のインピーダンスを高くして、時間ｔ２のときのピーク値（Ｉ２）を抑えている。これにより、インピーダンスの低下により、リレー温度が上昇しても、リレー２の温度を許容温度ＴＬ以下に抑制できる。
At time t 2, starts precharging of
時間ｔａのときに、コントローラ１０は、リレー２のインピーダンスをＺ１にする。主電流経路の電流はピークをとる。時間ｔａは、第１シーケンスにおける時間ｔ３よりも後の時間である。第２シーケンスにおいてリレー温度をＴＬで維持する期間（時間ｔ２から時間ｔａまでの期間）は、第１シーケンスにおいてリレー温度をＴＬで維持する期間（時間ｔ２から時間ｔ３までの期間）よりも長い。第２シーケンスでは、初期状態のリレー温度が高く、リレー温度の伝熱経路上の熱抵抗が高い可能性がある。そのため、時間ｔ２から時間ｔ３までの期間では、単位時間あたりのリレー２の発熱量を抑えることで、リレー２の温度を許容温度ＴＬ以下に抑制できる。
At time t a, the
上記のように、本実施形態では、コンデンサ３のプリチャージ期間に、リレー２のインピーダンスを調整することで、電源ラインＰＮに流れる電流のピーク値を複数発生させている。これにより、リレー２の発熱のタイミングが分散されるため、リレー温度を許容温度以下にしつつ、プリチャージを短期間で行うことができる。
As described above, in the present embodiment, a plurality of peak values of the current flowing through the power supply line PN are generated by adjusting the impedance of the
《第３実施形態》
本発明の他の実施形態に係る電源制御装置を説明する。本例では上述した第１実施形態に対して、リレー２のインピーダンス特性がパルス波形になるように、リレー２のインピーダンスを調整している点が異なる。それ以外の構成は、第１実施形態と同じであり、第１実施形態又は第２実施形態の記載を適宜、援用する。
<< Third Embodiment >>
A power supply control device according to another embodiment of the present invention will be described. This example differs from the first embodiment described above in that the impedance of the
図９は、リレー２のインピーダンスのタイムチャート、電流経路を流れる電流のタイムチャート、及び、リレー２の温度のタイムチャートをそれぞれ示すグラフである。各グラフの横軸は時間を示す。
FIG. 9 is a graph showing a time chart of the impedance of the
コントローラ１０は、ゲート電圧を制御することで、リレー２のインピーダンスを、Ｚ１とＺ２（＞Ｚ１）との間で切り換える。コントローラ１０は、プリチャージの期間において、リレー２のインピーダンス特性がパルス波形になるように、インピーダンスを調整している。コントローラ１０は、リレー２のインピーダンスをＺ１とする期間を一定にしつつ、インピーダンスを切り換えるタイミングを変えている。ここで、低インピーダンス（Ｚ１）の期間をパルス幅ｗとして、リレー２のインピーダンスをＺ１からＺ２に切り換えてから、次にインピーダンスをＺ１からＺ２に切り換えるまでの期間をパルス間隔ｄとする。コントローラ１０は、パルス幅ｗを一定にしつつ、パルス間隔ｄを変更している。
The
図９に示すように、プリチャージ期間の前、コントローラ１０はリレー２のインピーダンスをＺ２に設定する。時間ｔ２の時点で、コントローラ１０はリレー２のインピーダンスをＺ２からＺ１に切り換えて、コンデンサ３のプリチャージを開始する。時間ｔ２の時点で、主電流経路の電流はＩ２からＩＬに高くなり、リレー温度はＴ１から上昇し始める。
As shown in FIG. 9, before the precharge period, the
コントローラ１０は、時間ｔ２の時点から、パルス幅ｗの時間が経過し、時間ｔ３になると、インピーダンスをＺ１からＺ２に切り換える。時間ｔ４の時点で、コントローラ１０は、インピーダンスをＺ２からＺ１に切り換える。時間ｔ４の時点から、パルス幅ｗの時間が経過すると、コントローラ１０は、インピーダンスをＺ１からＺ２に切り換える。
The
リレー温度が許容温度（ＴＬ）に到達した後、コントローラ１０は、リレー温度が許容温度（ＴＬ）を超えないように、パルス間隔ｄを調整する。またコントローラ１０は、インピーダンスをＺ２に設定することで、リレー温度を下げた後には、インピーダンスをＺ２からＺ１に切り換える。図９では、時間ｔ５、ｔ６、ｔ７、ｔ８、ｔ９がインピーダンスをＺ２からＺ１に切り換えるタイミングである。そして、インピーダンスをＺ２からＺ１に切り換えた後、コントローラ１０は、パルス幅ｗの期間、インピーダンスをＺ１で維持する。
After the relay temperature reaches the allowable temperature (T L ), the
また、コントローラ１０は、リレー２の温度に応じて、パルス間隔ｄを調整する。コントローラ１０は、リレー２の温度が高いほどパルス間隔ｄを長くする。または、コントローラ１０は、リレー温度が温度閾値（Ｔｔｈ）未満である場合には、パルス間隔ｄをｄ１に設定し、リレー温度が温度閾値（Ｔｔｈ）以上である場合には、パルス間隔ｄをｄ２（＞ｄ１）に設定する。
Further, the
上記のように、本実施形態は、リレー２のインピーダンス特性がパルス波形になるように、インピーダンスを調整することで、電源ラインＰＮに流れる電流のピーク値を複数発生させている。これにより、リレー２の発熱のタイミングが分散されるため、リレー温度を許容温度以下にしつつ、プリチャージを短期間で行うことができる。
As described above, the present embodiment generates a plurality of peak values of the current flowing through the power supply line PN by adjusting the impedance so that the impedance characteristic of the
なお、本実施形態に係る電源制御装置の変形例として、コントローラ１０は、パルス間隔ｄを一定にしつつ、パルス幅ｗを変更してもよい。図１０は、変形例に係る電源制御装置において、リレー２のインピーダンスのタイムチャート、電流経路を流れる電流のタイムチャート、及び、リレー２の温度のタイムチャートをそれぞれ示すグラフである。各グラフの横軸は時間を示す。
As a modification of the power supply control device according to the present embodiment, the
図１０に示すように、コントローラ１０は、時間ｔ２の時点でリレー２のインピーダンスをＺ２からＺ１に切り換える。コントローラ１０は、時間ｔ２の時点から、パルス幅ｗの時間が経過し、時間ｔ３になると、インピーダンスをＺ１からＺ２に切り換える。
As shown in FIG. 10, the
リレー温度が許容温度（ＴＬ）に到達した後は、コントローラ１０は、リレー温度が許容温度（ＴＬ）を超えないように、パルス幅ｗを調整する。またコントローラ１０は、インピーダンスをＺ１に設定し、リレー温度を上昇させて許容温度（ＴＬ）に達するタイミングに合わせて、インピーダンスをＺ１からＺ２に切り換える。図９では、時間３、ｔ４、ｔ５、ｔ６、ｔ７、ｔ８、ｔ９、ｔ１０がインピーダンスをＺ１からＺ２に切り換えるタイミングである。そして、インピーダンスをＺ１からＺ２に切り換えた後、コントローラ１０は、インピーダンスをＺ１で維持する。
After the relay temperature reaches the allowable temperature (T L ), the
また、コントローラ１０は、リレー２の温度に応じて、パルス幅ｗを調整する。コントローラ１０は、リレー２の温度が高いほどパルス幅ｗを短くする。または、コントローラ１０は、リレー温度が温度閾値（Ｔｔｈ）未満である場合には、パルス幅ｗをｗ１に設定し、リレー温度が温度閾値（Ｔｔｈ）以上である場合には、パルス幅ｗをｗ２（＜ｗ１）に設定する。
Further, the
１…電源
２…リレー
３…コンデンサ
４…電力変換回路
５…モータ
６…電流センサ
１０…コントローラ
Ｐ、Ｎ…電源ライン
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記一対の電源ラインの間に接続されたコンデンサと、
前記電源と前記コンデンサとの間で、前記電源ラインに接続されたリレーと、
前記リレーを制御するリレー制御装置とを備え、
前記リレー制御装置は、前記コンデンサのプリチャージ期間に、前記リレーのインピーダンスを調整することで、前記電源ラインに流れる電流のピークを複数発生させる電源制御装置。 A power source electrically connected to the electrical circuit by a pair of power lines;
A capacitor connected between the pair of power lines;
A relay connected to the power line between the power source and the capacitor;
A relay control device for controlling the relay,
The relay control device is a power supply control device that generates a plurality of peaks of current flowing in the power supply line by adjusting impedance of the relay during a precharge period of the capacitor.
前記第２ピーク値は前記第１ピーク値より低い
請求項１記載の電源制御装置。 The characteristic of the current flowing during the precharge period is a characteristic including at least a first peak value and a second peak value generated after the first peak value,
The power supply control device according to claim 1, wherein the second peak value is lower than the first peak value.
請求項２記載の電源制御装置。 The power supply control device according to claim 2, wherein the first peak value is equal to or less than an allowable current value of the relay or an allowable current value of the capacitor.
請求項１〜３のいずれか一項に記載の電源制御装置。 The power supply control device according to any one of claims 1 to 3, wherein the relay control device adjusts a timing of switching an impedance of the relay according to a temperature of the relay.
請求項１〜４のいずれか一項に記載の電源制御装置。 The power supply control device according to any one of claims 1 to 4, wherein the relay includes a semiconductor element.
請求項１〜４のいずれか一項に記載の電源制御装置。 The power supply control device according to claim 1, wherein the relay has a variable resistance.
請求項１〜４のいずれか一項に記載の電源制御装置。 The power supply control device according to claim 1, wherein the relay includes a mechanical switch.
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Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5165207U (en) * | 1974-11-20 | 1976-05-22 | ||
| JPS6390983U (en) * | 1986-12-02 | 1988-06-13 | ||
| JPH02308621A (en) * | 1989-05-24 | 1990-12-21 | Nissan Motor Co Ltd | Semiconductor device |
| JPH11252787A (en) * | 1998-02-26 | 1999-09-17 | Ando Electric Co Ltd | Current limiting circuit |
| JP2000253570A (en) * | 1999-02-26 | 2000-09-14 | Yazaki Corp | Control system for motor electromotive force in electric vehicles |
| JP2001178130A (en) * | 1999-12-17 | 2001-06-29 | Sony Corp | Switching power supply circuit |
| JP2005020928A (en) * | 2003-06-27 | 2005-01-20 | Yokogawa Electric Corp | Power supply device |
| JP2007143221A (en) * | 2005-11-15 | 2007-06-07 | Toyota Motor Corp | Power supply controller |
| JP2008177707A (en) * | 2007-01-16 | 2008-07-31 | Sharp Corp | Power mos circuit, and electronic equipment equipped with same |
| JP2009178004A (en) * | 2008-01-28 | 2009-08-06 | Nec Electronics Corp | Power supply circuit |
-
2015
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Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5165207U (en) * | 1974-11-20 | 1976-05-22 | ||
| JPS6390983U (en) * | 1986-12-02 | 1988-06-13 | ||
| JPH02308621A (en) * | 1989-05-24 | 1990-12-21 | Nissan Motor Co Ltd | Semiconductor device |
| JPH11252787A (en) * | 1998-02-26 | 1999-09-17 | Ando Electric Co Ltd | Current limiting circuit |
| JP2000253570A (en) * | 1999-02-26 | 2000-09-14 | Yazaki Corp | Control system for motor electromotive force in electric vehicles |
| JP2001178130A (en) * | 1999-12-17 | 2001-06-29 | Sony Corp | Switching power supply circuit |
| JP2005020928A (en) * | 2003-06-27 | 2005-01-20 | Yokogawa Electric Corp | Power supply device |
| JP2007143221A (en) * | 2005-11-15 | 2007-06-07 | Toyota Motor Corp | Power supply controller |
| JP2008177707A (en) * | 2007-01-16 | 2008-07-31 | Sharp Corp | Power mos circuit, and electronic equipment equipped with same |
| JP2009178004A (en) * | 2008-01-28 | 2009-08-06 | Nec Electronics Corp | Power supply circuit |
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