JP2017103945A

JP2017103945A - 高電圧制御装置

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Publication number: JP2017103945A
Application number: JP2015236517A
Authority: JP
Inventors: 晃義大野; Akiyoshi Ono
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2015-12-03
Filing date: 2015-12-03
Publication date: 2017-06-08
Anticipated expiration: 2035-12-03
Also published as: JP6561803B2

Abstract

【課題】高電圧回路のコンデンサの蓄電電力を放電する必要が生じた場合に、強制放電抵抗が劣化することを回避して、強制放電処理を完了することのできる高電圧制御装置を提供すること。【解決手段】高電圧の第３蓄電装置３３と、インバータ５０とを備えて、第３蓄電装置を接続状態または遮断状態にする遮断リレー５８と、インバータの前段の平滑コンデンサ５５に並列接続されるパッシブ放電抵抗５７および強制放電抵抗６７の制限抵抗とを有する電動車両のＨＣＵは、第３蓄電装置を切り離す高電圧遮断状態時に、平滑コンデンサの蓄電電力を放電する際、電圧センサ５６が検出する平滑コンデンサの電極間電圧が許容閾値以上の場合には、パッシブ放電抵抗を制限抵抗に用いるパッシブ放電を行い、許容閾値未満の場合には、パッシブ放電抵抗よりも抵抗値が小さい強制放電抵抗を制限抵抗とする強制放電を行う。【選択図】図２

Description

本発明は、高電圧電力の供給と遮断とを制御する高電圧制御装置に関する。

高電圧バッテリを搭載する、例えば、電動車両においては、インバータ主回路接続用スイッチを開状態として、直流母線部への高電圧バッテリの直流電力の供給を遮断し、かつ、主回路コンデンサに充電された電荷を強制放電回路部によって放電処理することが特許文献１に開示されている。

特開２０１０−１９３６９１号公報

しかしながら、この特許文献１に記載の制御装置にあっては、コンデンサ内に蓄えられた電力を強制放電回路の強制放電抵抗に流すことから、場合によってはその強制放電抵抗が劣化してしまう可能性がある。

そこで、本発明は、高電圧回路のコンデンサの蓄電電力を放電する必要が生じた場合に、強制放電抵抗が劣化することを回避して、強制放電処理を完了することのできる高電圧制御装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決する高電圧制御装置の発明の一態様は、高電圧バッテリと、前記高電圧バッテリから供給される直流電力を交流電力に変換するインバータと、前記高電圧バッテリから供給される直流電力の電圧を平滑化する平滑コンデンサと、前記高電圧バッテリを接続して高電圧電力を供給可能な接続状態または当該接続を切断して高電圧電力の供給を遮断する高電圧遮断状態のいずれか一方に切り換える切換器と、を備える装置本体に搭載される高電圧制御装置であって、前記切換器による高電圧遮断状態時に、前記平滑コンデンサに蓄えられた電力を放電する際に、前記平滑コンデンサの電極間電圧が予め設定された許容閾値以上の場合には、パッシブ放電抵抗を制限抵抗に用いるパッシブ放電を行い、前記平滑コンデンサの電極間電圧が前記許容閾値未満の場合には、前記パッシブ放電抵抗よりも抵抗値が小さい強制放電抵抗を制限抵抗に用いる強制放電を行うように構成されている。

このように本発明の一態様によれば、平滑コンデンサに蓄えられている電力を放電する場合に、その強制放電抵抗が劣化することを回避して、放電処理を完了する高電圧制御装置を提供することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る電動車両の制御装置を搭載する車両の一例を示す図であり、その概略全体構成を示すブロック図である。図２は、インバータの構成を示す回路図である。図３は、平滑コンデンサの蓄電電力を放電する制御処理（制御方法）を説明するフローチャートである。図４は、平滑コンデンサの蓄電電圧値の変化に対応する放電処理の実行を説明するグラフである。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。図１〜図４は本発明の一実施形態に係る高電圧制御装置を搭載する電動車両の一例を示す図である。

図１において、車両１は、内燃機関型のエンジン２とモータジェネレータ４とを駆動源として搭載して、トランスミッション３を介して駆動輪５を回転させることにより走行するハイブリッド車に構築されている。すなわち、車両１は、モータジェネレータ４の駆動力で走行する電動車両としても構成されている。

車両１は、制御系統として、ＨＣＵ（Hybrid Control Unit）１０と、ＥＣＭ（Engine Control Module）１１と、ＴＣＭ（Transmission Control Module）１２とを搭載して、それぞれ予めメモリ内に格納されている制御プログラムに従ってエンジン２、トランスミッション３およびモータジェネレータ４の駆動を制御することにより効率のよい走行を実現している。

ここで、この車両１においては、イグニッションスイッチ９が検知するドライバによるイグニッションキーの操作に応じてＨＣＵ１０が起動または停止する制御処理を実行し、そのＨＣＵ１０が車両１の全体を総合的に制御し、ＥＣＭ１１がエンジン２を制御し、ＴＣＭ１２がトランスミッション３を制御するように構成されている。

エンジン２には、複数の気筒が形成されている。エンジン２は、各気筒に対して、吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程からなる一連の４行程を行うように構成されている。

車両１は、エンジン２を停止させてモータジェネレータ４の駆動力で走行するＥＶ（Electric Vehicle）モードを備えている。また、車両１は、予め設定されている停止条件に従ってエンジン２を自動停止し、予め設定されている再始動条件に従ってエンジン２を再始動させるアイドリングストップ機能を備えている。

また、エンジン２には、ＩＳＧ（Integrated Starter Generator）２０と、スタータ２１とが連結されている。ＩＳＧ２０は、ベルト２２などを介してエンジン２のクランクシャフト１８に連結されている。ＩＳＧ２０は、電力が供給されて回転することによりエンジン２を始動させる電動機の機能と、クランクシャフト１８から入力された回転力を電力に変換する発電機の機能とを有する。

この車両１は、制御系統として、ＩＳＧＣＭ（Integrated Starter Generator Control Module）１３を備えており、ＩＳＧＣＭ１３が予めメモリ内に格納されている制御プログラムに従ってＩＳＧ２０の駆動を制御するようになっている。

ＩＳＧ２０は、電動機として機能することにより、エンジン２をアイドリングストップ機能による停止状態から再始動させるようになっている。ＩＳＧ２０は、電動機として機能することで、車両１の走行をアシストすることもできる。

スタータ２１は、図示しないモータとピニオンギヤとを含んで構成されている。スタータ２１は、モータを回転させることにより、クランクシャフト１８を回転させて、エンジン２に始動時の回転力を与えるようになっている。このように、エンジン２は、スタータ２１によって始動され、アイドリングストップ機能による停止状態からＩＳＧ２０によって再始動される。

トランスミッション３は、エンジン２から出力される駆動回転力を変速して伝達し、ドライブシャフト（車軸）２３を介して駆動輪５を回転させるようになっている。トランスミッション３は、平行軸歯車機構からなる常時噛合式の変速機構２５と、ノーマルクローズタイプの乾式クラッチによって構成されるクラッチ２６と、左右の駆動輪５のそれぞれのドライブシャフト２３の回転速度（回転数）を調整するディファレンシャル機構２７と、図示しないアクチュエータとを備えている。

トランスミッション３は、いわゆるＡＭＴ（Automated Manual Transmission）として構成されており、ドライブシャフト２３の回転速度（回転数）を検出する図示しない車速センサのセンサ情報などに応じて、アクチュエータにより駆動する変速機構２５における変速段の切換とクラッチ２６の断続が行われるようになっている。ディファレンシャル機構２７は、変速機構２５によって出力された動力を受け取って左右のドライブシャフト２３に伝達するようになっている。

モータジェネレータ４は、ディファレンシャル機構２７に対して、チェーン等の動力伝達機構２８を介して連結されている。モータジェネレータ４は、電動機として機能する。

このように、車両１は、エンジン２とモータジェネレータ４の両方の動力を車両の駆動に用いることが可能なパラレルハイブリッドシステムに構築されており、エンジン２およびモータジェネレータ４の少なくとも一方が出力する動力により走行するようになっている。

モータジェネレータ４は、発電機としても機能し、車両１のコースト走行時や減速走行時に発電を行うようになっている。

ここで、モータジェネレータ４は、ディファレンシャル機構２７と動力伝達機構２８とを介してドライブシャフト２３に直結されている構造で、駆動輪５が回転する際には、同時に回転するようになっている。なお、モータジェネレータ４は、エンジン２から駆動輪５までの動力伝達経路の何れかの箇所に動力伝達可能に連結されていればよく、必ずしもディファレンシャル機構２７に連結される必要はない。

また、車両１は、第１蓄電装置３０と、第２蓄電装置３１を含む低電圧パワーパック３２と、第３蓄電装置３３を含む高電圧パワーパック３４と、高電圧ケーブル３５と、低電圧ケーブル３６とを備えている。

第１蓄電装置３０、第２蓄電装置３１および第３蓄電装置３３は、充電可能な二次電池から構成されている。第２蓄電装置３１は、第１蓄電装置３０よりも高出力かつ高エネルギー密度に蓄電可能な蓄電装置である。第２蓄電装置３１は、第１蓄電装置３０と比較して短い時間で充電が可能である。第１蓄電装置３０および第２蓄電装置３１は、約１２Ｖの出力電圧を発生するようにセルの個数等が設定された低電圧バッテリである。本実施形態では、第１蓄電装置３０は鉛電池からなり、第２蓄電装置３１はリチウムイオン電池からなる。なお、第２蓄電装置３１はニッケル水素蓄電池であってもよい。

第３蓄電装置３３は、第１蓄電装置３０および第２蓄電装置３１より高電圧を発生するようにセルの個数等が設定されることにより高電圧バッテリを構成している。第３蓄電装置３３は、例えば、ニッケル水素蓄電池からなる。

高電圧パワーパック３４は、第３蓄電装置３３に加えて、インバータ５０と、ＩＮＶＣＭ１４と、高電圧ＢＭＳ１６とを有して、高電圧回路に形成されている。高電圧パワーパック３４は、高電圧ケーブル３５を介して、モータジェネレータ４に電力を供給可能に接続されている。

この車両１には、電気負荷としての一般負荷３７および被保護負荷３８が設けられている。一般負荷３７および被保護負荷３８は、スタータ２１およびＩＳＧ２０以外の電気負荷である。

被保護負荷３８は、常に安定した電力供給が要求される電気負荷である。この被保護負荷３８は、例えば、車両１の横滑りを防止するスタビリティ制御装置３８Ａ、図示しない操舵輪の操作力を電気的にアシストする電動パワーステアリング制御装置３８Ｂ、およびヘッドライト３８Ｃを含んでいる。なお、被保護負荷３８は、図示しないインストルメントパネルのランプ類およびメータ類並びにカーナビゲーションシステムも含んでいる。

一般負荷３７は、被保護負荷３８と比較して安定した電力供給が要求されず、一時的に使用される電気負荷である。一般負荷３７には、例えば、図示しないワイパー、および、エンジン２に冷却風を送風する電動クーリングファンが含まれる。

低電圧パワーパック３２は、第２蓄電装置３１に加えて、スイッチ４０、４１と、低電圧ＢＭＳ１５とを有している。第１蓄電装置３０および第２蓄電装置３１は、低電圧ケーブル３６を介して、スタータ２１と、ＩＳＧ２０と、電気負荷としての一般負荷３７および被保護負荷３８とに電力を供給可能に接続されている。被保護負荷３８に対しては、第１蓄電装置３０と第２蓄電装置３１とが並列に電気的に接続されている。

スイッチ４０は、第２蓄電装置３１と被保護負荷３８との間の低電圧ケーブル３６に設けられている。スイッチ４１は、第１蓄電装置３０と被保護負荷３８との間の低電圧ケーブル３６に設けられている。

この車両１は、制御系統として、ＩＮＶＣＭ（Invertor Control Module）１４と、低電圧ＢＭＳ（Battery Management System）１５と、高電圧ＢＭＳ１６とを備えて、それぞれ予めメモリ内に格納されている制御プログラムに従ってインバータ５０の駆動や第１蓄電装置３０、第２蓄電装置３１および第３蓄電装置３３の充放電を制御するようになっている。

ＩＮＶＣＭ１４は、インバータ５０を制御して高電圧ケーブル３５に掛かる交流電力と、第３蓄電装置３３に掛かる直流電力とを相互に変換するようになっている。例えば、ＩＮＶＣＭ１４は、モータジェネレータ４を力行動作させるときには、第３蓄電装置３３が放電した直流電力をインバータ５０により交流電力に変換させてモータジェネレータ４に供給する。また、ＩＮＶＣＭ１４は、モータジェネレータ４を回生動作させるときには、モータジェネレータ４が発電した交流電力をインバータ５０により直流電力に変換させて第３蓄電装置３３に充電する。

低電圧ＢＭＳ１５は、スイッチ４０、４１の開閉を制御することで、第２蓄電装置３１の充放電および被保護負荷３８への電力供給を制御している。低電圧ＢＭＳ１５は、アイドリングストップによりエンジン２が停止しているときは、スイッチ４０を閉じるとともにスイッチ４１を開くことで、高出力かつ高エネルギー密度な第２蓄電装置３１から被保護負荷３８に安定した電力を供給するようになっている。

低電圧ＢＭＳ１５は、エンジン２をスタータ２１によって始動するとき、および、アイドリングストップ制御によって停止しているエンジン２をＩＳＧ２０によって再始動するときに、スイッチ４０を閉じるとともにスイッチ４１を開くことで、第１蓄電装置３０からスタータ２１またはＩＳＧ２０に電力を供給するようになっている。スイッチ４０を閉じるとともにスイッチ４１を開いた状態では、第１蓄電装置３０から一般負荷３７にも電力が供給される。

高電圧ＢＭＳ１６は、第３蓄電装置３３の残容量などの状態を管理する。この高電圧ＢＭＳ１６は、ＩＮＶＣＭ１４と協働するようにＨＣＵ１０により制御されて効率よくモータジェネレータ４を駆動させるようになっている。

このように、第１蓄電装置３０は、エンジン２を始動する始動装置としてのスタータ２１およびＩＳＧ２０に少なくとも電力を供給するようになっている。第２蓄電装置３１は、一般負荷３７および被保護負荷３８に少なくとも電力を供給するようになっている。

第２蓄電装置３１は、一般負荷３７と被保護負荷３８の両方に電力を供給可能に接続されているが、常に安定した電力供給が要求される被保護負荷３８に優先的に電力を供給するようにスイッチ４０、４１が低電圧ＢＭＳ１５により制御される。

このように、低電圧ＢＭＳ１５は、第１蓄電装置３０および第２蓄電装置３１の充電状態（充電残量）、並びに、一般負荷３７および被保護負荷３８への作動要求を考慮しつつ、被保護負荷３８の安定した作動を優先して、スイッチ４０、４１を適宜制御するようになっている。

そして、車両１は、ＣＡＮ（Controller Area Network）等の規格に準拠した車内ＬＡＮ（Local Area Network）を形成するためのＣＡＮ通信線４８、４９が敷設されている。ＨＣＵ１０は、ＩＮＶＣＭ１４および高電圧ＢＭＳ１６にＣＡＮ通信線４８によって接続されている。ＨＣＵ１０、ＩＮＶＣＭ１４および高電圧ＢＭＳ１６は、ＣＡＮ通信線４８を介して制御信号等の信号の送受信を相互に行うようになっている。また、ＨＣＵ１０は、ＥＣＭ１１、ＴＣＭ１２、ＩＳＧＣＭ１３および低電圧ＢＭＳ１５にＣＡＮ通信線４９によって接続されている。ＨＣＵ１０、ＥＣＭ１１、ＴＣＭ１２、ＩＳＧＣＭ１３および低電圧ＢＭＳ１５は、ＣＡＮ通信線４９を介して制御信号等の信号の送受信を相互に行うようになっている。

ここで、インバータ５０は、図２に示すように、スイッチング素子５１ｕ〜５１ｗ、６１ｕ〜６１ｗが三相全波ブリッジ５０Ｂに接続され、各スイッチング素子５１ｕ〜５１ｗ、６１ｕ〜６１ｗにはダイオード５３ｕ〜５３ｗ、５４ｕ〜５４ｗが逆接続されている。インバータ５０は、各スイッチング素子５１ｕ〜５１ｗ、６１ｕ〜６１ｗがＩＮＶＣＭ１４からの制御信号によりＰＷＭ制御されることによりモータジェネレータ４の各ＵＶＷ相毎のコイル４ｕ〜４ｗのそれぞれに三相交流電流を供給して電動機として機能させる。インバータ５０は、モータジェネレータ４が発電機として機能して発電する交流電力を各ダイオード５３ｕ〜５３ｗ、５４ｕ〜５４ｗにより全波整流して第３蓄電装置３３に充電するようになっている。

このインバータ５０は、三相全波ブリッジ５０Ｂの第３蓄電装置３３側の前段に、平滑コンデンサ５５と、パッシブ放電抵抗５７と、強制放電抵抗６７とが並列接続されている。

平滑コンデンサ５５は、第３蓄電装置３３から放電される直流電力を蓄えつつその蓄電電力を放電することにより三相全波ブリッジ５０Ｂに供給する電圧値を安定させて平滑化させるように機能する。この平滑コンデンサ５５の蓄電は、イグニッションスイッチ９がドライバによるイグニッションオンを検知して、ＨＣＵ１０が起動して車両１全体を走行準備状態に移行させる開始処理の実行に伴って開始する。

パッシブ放電抵抗５７は、平滑コンデンサ５５に常時接続されて放電回路を形成している。パッシブ放電抵抗５７は、平滑コンデンサ５５から放電される蓄電電力を微小電流に抑えるように高抵抗値に設定されている。すなわち、パッシブ放電抵抗５７は、平滑コンデンサ５５内の蓄電電力が大容量放電されてしまうことを制限する制限抵抗として機能する。

このパッシブ放電抵抗５７は、第３蓄電装置３３から放電される高電圧な蓄電電力の平滑コンデンサ５５などへの供給が遮断される際に、その平滑コンデンサ５５から放電される高電圧の蓄電電力を流して消費させる、所謂、パッシブ放電処理を実行することにより、平滑コンデンサ５５に蓄えられる蓄電電力の電圧値を低減して低電圧化させる回路（所謂、パッシブ放電回路）を形成している。

強制放電抵抗６７は、接続リレー６８を介して平滑コンデンサ５５に接続または切断可能に設置されている。強制放電抵抗６７は、パッシブ放電抵抗５７よりも低抵抗値に設定されて、平滑コンデンサ５５内の蓄電電力をパッシブ放電抵抗５７を用いる放電よりも大電流にして放電させるようになっている。すなわち、強制放電抵抗６７も、平滑コンデンサ５５内の蓄電電力の大容量放電を制限する制限抵抗として機能する。

接続リレー６８は、強制放電抵抗６７に直列接続されて、平滑コンデンサ５５内の高電圧電力を強制放電抵抗６７に通電して強制的に放電させる強制放電状態（接続状態）と、その放電を遮断する放電遮断状態（切断状態）とのいずれか一方を選択するように、ＨＣＵ１０と協働するＩＮＶＣＭ１４により後述するように切換制御される。

この強制放電抵抗６７は、平滑コンデンサ５５内の蓄電電力を放電させる必要が発生したと、ＨＣＵ１０が判断したときに、接続リレー６８が接続状態にされて放電回路を形成することにより、その平滑コンデンサ５５に蓄えられた蓄電電力がパッシブ放電抵抗５７と共に通電されて放電電流を消費する。例えば、この強制放電抵抗６７での電力消費は、イグニッションスイッチ９がドライバによるイグニッションオフを検知して、ＨＣＵ１０が車両１全体を停止（再始動待機）状態に移行させる停止処理の実行に伴って開始される。

また、接続リレー６８は、切断状態では、強制放電抵抗６７を経由する放電回路を遮断して、平滑コンデンサ５５内の蓄電電力が強制放電抵抗６７に放電されることを禁止する。

また、インバータ５０は、平滑コンデンサ５５の電極間の電圧値を検出する電圧センサ５６と、平滑コンデンサ５５に入出力される電流値を検出する電流センサ６６と、第３蓄電装置３３と平滑コンデンサ５５との間に配置される遮断リレー（切換器）５８とを備えている。遮断リレー５８は、電圧センサ５６や電流センサ６６の検出情報などに基づいてＨＣＵ１０と協働するＩＮＶＣＭ１４により切換制御される。

なお、遮断リレー５８や接続リレー６８は、電流の通過を許可する接続状態と、電流の通過を遮断する切断状態とを切り換える開閉器であり、接点スイッチタイプ、リレースイッチタイプ、ダイオードスイッチタイプなどのいずれでもよく、電流容量や絶縁耐圧や寿命などを考慮して設置すればよい。

遮断リレー５８は、第３蓄電装置３３と平滑コンデンサ５５との間に配置されて、第３蓄電装置３３から放電される高電圧電力を下流側へ供給可能な高電圧印加状態（接続状態）と、その供給を遮断する高電圧遮断状態（切断状態）とのいずれか一方を選択するように、ＩＮＶＣＭ１４により切換制御される。

そして、ＨＣＵ１０は、イグニッションスイッチ９がドライバによるイグニッションオフを検知する停止要求の発生時には、ＩＮＶＣＭ１４と協働して、遮断リレー５８を開状態（切断状態）にして第３蓄電装置３３からの放電を停止し、平滑コンデンサ５５内の蓄電電力を強制放電抵抗６７に放電して消費させるようになっている。

これにより、ＨＣＵ１０は、平滑コンデンサ５５内に蓄えられている蓄電電力を強制放電抵抗６７に放出して電圧値を低減して低電圧化させるようになっている。

また、ＨＣＵ１０は、イグニッションスイッチ９がドライバによるイグニッションオンを検知する走行準備要求の発生時には、ＩＮＶＣＭ１４と協働して、遮断リレー５８を閉状態（接続状態）にして第３蓄電装置３３からの放電を再開し、平滑コンデンサ５５を所定電圧に昇圧するようになっている。

これにより、ＨＣＵ１０は、平滑コンデンサ５５内に第３蓄電装置３３からの放電電力を蓄えさせて、三相全波ブリッジ５０Ｂを介してモータジェネレータ４に供給する電力の電圧値を安定化（平滑化）させるようになっている。

このＨＣＵ１０は、平滑コンデンサ５５内の蓄電電力を放電する制御処理の実行タイミングとして、予め設定されている各種検知情報を受け取った場合に、放電処理実行命令を生成することにより、第３蓄電装置３３を遮断状態にすると共に、インバータ５０の平滑コンデンサ５５内の蓄電電力を放電させる制御処理を実行するようになっている。

例えば、ＨＣＵ１０は、車両１の停車中に、第３蓄電装置３３をインバータ５０から切り離して平滑コンデンサ５５の放電処理を実行するように予め設定されている各種条件が揃った場合や、第３蓄電装置３３やインバータ５０などを含む電気系統のメンテナンスの実施を制御情報やセンサ情報などから検知した場合や、車両１の停車中に電気系統の絶縁ケースなどが変形する程度以上の外力が加えられたことを不図示の加速度センサなどが検知した場合に、放電処理実行命令を生成するようになっている。

そして、ＨＣＵ１０は、放電処理実行命令に基づいて平滑コンデンサ５５内の蓄電電力を放電させておく必要が発生したと判断したときに、遮断リレー５８を切断状態に切り換えて高電圧遮断状態にすることにより平滑コンデンサ５５内の高電圧な蓄電電力を放電する処理を実行し、さらに、接続リレー６８を切断状態から接続状態に切り換えて強制放電抵抗６７を含む放電回路を形成する処理を実行するようになっている。

これにより、ＨＣＵ１０は、平滑コンデンサ５５の蓄電電力を放電させる必要がある場合に、パッシブ放電抵抗５７に加えて、接続リレー６８を介して平滑コンデンサ５５に強制放電抵抗６７を接続させて放電回路を形成することができ、パッシブ放電抵抗５７と強制放電抵抗６７とを介して平滑コンデンサ５５内の蓄電電力を大容量電流で短時間に放電させることができる。すなわち、ＨＣＵ１０が本実施形態における電動車両を装置本体として搭載される高電圧制御装置を構成している。

このとき、ＨＣＵ１０は、電圧センサ５６から受け取る平滑コンデンサ５５の電極間の電圧値が予め設定されている許容閾値以上である場合には、接続リレー６８の切断状態を維持して、強制放電抵抗６７を切り離したまま、パッシブ放電抵抗５７のみを制限抵抗とする強制放電を実行するようになっている。

また、ＨＣＵ１０は、電圧センサ５６から受け取る平滑コンデンサ５５の電極間の電圧値がその設定許容閾値未満の場合には、強制放電抵抗６７を制限抵抗に加えるように接続リレー６８を接続状態に切り換えて、強制抵抗放電６７とパッシブ放電抵抗５７とに平滑コンデンサ５５内の高電圧の蓄電電力を放電して消費させる強制放電を実行するようになっている。

ここで、上記の許容閾値としては、平滑コンデンサ５５内の蓄電電力の容量が、強制放電抵抗６７に通電しても劣化が発生しない程度の場合の電極間の電圧値を、予めＨＣＵ１０のメモリ内に設定しておけばよい。

これにより、ＨＣＵ１０は、平滑コンデンサ５５の電極間の電圧値が許容閾値以上の大容量蓄電量の場合には高抵抗のパッシブ放電抵抗５７のみによるパッシブ放電を実施して平滑コンデンサ５５の両端間を低電圧にすることができる。また、ＨＣＵ１０は、平滑コンデンサ５５の電極間の電圧値が許容閾値未満となる小容量蓄電量の場合にはパッシブ放電抵抗５７に低抵抗の強制放電抵抗６７を加えて強制放電を実施して短時間に平滑コンデンサ５５の両端間を低電圧にすることができる。

このとき、さらに、ＨＣＵ１０は、放電処理実行命令に基づいて平滑コンデンサ５５内の蓄電電力の放電処理が必要と判断したときに、モータジェネレータ４が発電機として機能し、回生電力がインバータ５０の三相全波ブリッジ５０Ｂを介して第３蓄電装置３３側に供給されているか否かを電流センサ６６のセンサ情報に基づいて判定し、そのインバータ５０を介するエネルギー供給の有無に応じて平滑コンデンサ５５の蓄電電力の放電処理を制御するようになっている。

例えば、ＨＣＵ１０は、放電処理実行命令に基づいて平滑コンデンサ５５内の蓄電電力の放電処理が必要と判断したときに、モータジェネレータ４が回転して発電機として機能することにより、回生電力が平滑コンデンサ５５に供給されている場合には、接続リレー６８を切断状態に維持して平滑コンデンサ５５内の蓄電電力を強制放電させる処理の実行を待機するようになっている。

また、ＨＣＵ１０は、接続リレー６８を接続状態に切り換えて平滑コンデンサ５５内の蓄電電力を放電させる処理を開始した後にも、平滑コンデンサ５５への回生電力の供給の有無を監視して、その平滑コンデンサ５５への電力供給が確認された場合には、接続リレー６８を切断状態に戻して、平滑コンデンサ５５内の蓄電電力を放電させる処理の実行を中断（停止）するようになっている。

これにより、ＨＣＵ１０は、ドライブシャフト２３に直結するモータジェネレータ４が回転して発電機として機能するために、平滑コンデンサ５５に回生電力が供給されて充電される際には、平滑コンデンサ５５内の蓄電電力を強制放電する処理の実行を回避することができる。このため、平滑コンデンサ５５は、充電と放電とが並行して、放電処理が長期間に亘ってしまうことを回避することができ、長期間に亘って電流が強制放電抵抗６７などに流れて劣化させてしまうことを防止することができる。

ここで、本実施形態では、平滑コンデンサ５５へのエネルギー供給の有無（モータジェネレータ４の発電の有無）を電流センサ６６のセンサ情報に基づいて判定しているが、これに限るものではなく、例えば、モータジェネレータ４の回転速度（回転数）を検出して判定するようにしても良い。この平滑コンデンサ５５へのエネルギー供給の有無は、電流センサ６６が検出する電流値が予め設定されている閾値を超えているか否かで判定するようにしたり、車速センサが検出するモータジェネレータ４の回転速度が予め設定されている閾値を越えているか否かで判定するようにしても良い。

具体的に、ＨＣＵ１０は、放電処理実行命令に基づいて平滑コンデンサ５５内の蓄電電力を放電させる際に、メモリ内に格納されている制御プログラムに従って図３のフローチャートに示す制御処理を実行するようになっている。

まず、ＨＣＵ１０は、放電処理実行命令に基づく平滑コンデンサ５５の蓄電電力の放電処理を実行する際、ドライブシャフト２３の回転速度を検出する不図示の車速センサのセンサ情報に基づいて、車両１が停車中か否か確認して（ステップＳ１１）、停車でない場合には、この制御処理を終了する。

ステップＳ１１において、車両１が停車中であることを確認したＨＣＵ１０は、放電処理実行命令に基づく制御処理により、遮断リレー５８が切断状態にされて第３蓄電装置３３から平滑コンデンサ５５が切り離されて高電圧電力の印加が遮断されている高電圧遮断状態になっているか否か確認して（ステップＳ１２）、高電圧遮断状態でない場合には、この制御処理を終了する。

ステップＳ１２において、平滑コンデンサ５５が高電圧遮断状態であることを確認したＨＣＵ１０は、電流センサ６６の検出する平滑コンデンサ５５への出入力電流値に基づいて、モータジェネレータ４の回転による回生電力エネルギーの供給停止状態であるか否かを繰り返し確認して（ステップＳ１３）、モータジェネレータ４の回転が停止して平滑コンデンサ５５へのエネルギー供給が停止するまで待機する。

これにより、ＨＣＵ１０は、車速センサの故障等で車両１が停車中であると誤検出していても駆動輪５が回転するなどしている場合には、平滑コンデンサ５５の放電処理を禁止して、平滑コンデンサ５５内の蓄電電力の放電と充電が並行してしまうことを回避することができ、強制放電抵抗６７への通電が無用に継続して劣化してしまうことを回避することができる。

ステップＳ１３において、平滑コンデンサ５５がエネルギー供給状態にないことを確認したＨＣＵ１０は、電圧センサ５６が検出する平滑コンデンサ５５の蓄電電力の電圧値が予め設定されている許容閾値未満であるか否か確認する（ステップＳ１４）。

ステップＳ１４において、平滑コンデンサ５５の電極間が設定許容閾値以上の電圧値で大容量電力を蓄電する状態にあることを確認したＨＣＵ１０は、接続リレー６８を切断状態に維持したまま、パッシブ放電抵抗５７を制限抵抗として、平滑コンデンサ５５内の蓄電電力を放電するパッシブ放電を開始した後に（ステップＳ１５）、ステップＳ１４に戻って、平滑コンデンサ５５の蓄電電力の電圧値が設定許容閾値未満まで降圧したか否かを確認する処理を繰り返し実行する。

これにより、ＨＣＵ１０は、平滑コンデンサ５５内の大容量の蓄電電力の全量を低抵抗の強制放電抵抗６７に通電して劣化させてしまうことを回避することができる。ここで、パッシブ放電抵抗５７は、強制放電抵抗６７よりも高抵抗値に設定されているので、平滑コンデンサ５５内の蓄電電力の通電に対する耐久性は優れている。

また、ステップＳ１４において、平滑コンデンサ５５の電極間が設定許容閾値未満の電圧値で蓄電電力が小容量であることを確認したＨＣＵ１０は、接続リレー６８を切断状態から接続状態に切り換えて、パッシブ放電抵抗５７に強制放電抵抗６７を制限抵抗として並列接続して、平滑コンデンサ５５内の蓄電電力を放電する強制放電を開始する（ステップＳ１６）。そしてその後に、備えるタイマ機能を起動して、強制放電処理の開始時からの経過時間をカウントする（ステップＳ１７）。

この後に、ＨＣＵ１０は、電圧センサ５６が検出する平滑コンデンサ５５の蓄電電力の電圧値が予め設定されている停止閾値未満まで降圧されたか否か確認して（ステップＳ１８）、平滑コンデンサ５５の電極間が設定停止閾値未満の電圧値で蓄電電力の放電処理が完了している場合には、強制放電処理を終了する後処理を実行して（ステップＳ２１）、この制御処理を終了する。

ステップＳ１８において、平滑コンデンサ５５の電極間が設定停止閾値以上の電圧値で蓄電電力の放電処理が未だ終了していないことを確認したＨＣＵ１０は、タイマ機能がカウントする強制放電処理の開始時からの経過時間が予め設定されている処理制限時間を経過したか否かを確認して（ステップＳ１９）、強制放電処理に掛かる時間が設定処理制限時間を経過した場合には、ステップＳ２１に進んで、強制放電処理を終了する後処理を実行して、この制御処理を終了する。

ステップＳ１９において、強制放電処理に掛かる時間が設定処理制限時間を経過していないことを確認したＨＣＵ１０は、電流センサ６６の検出する平滑コンデンサ５５への出入力電流値に基づいて、モータジェネレータ４の回転が何らかの要因により再開されて回生電力エネルギーが供給されているか否かを確認する（ステップＳ２０）。

ステップＳ２０において、モータジェネレータ４の停止が維持されて平滑コンデンサ５５へのエネルギー供給が停止されていることを確認したＨＣＵ１０は、ステップＳ１８に戻って同様の処理を繰り返す。

また、ステップＳ２０において、モータジェネレータ４が回転されて平滑コンデンサ５５へのエネルギー供給が再開されていることを確認したＨＣＵ１０は、ステップＳ２１に進んで、強制放電処理を終了する後処理を実行して、この制御処理を終了する。なお、ステップＳ２０において、平滑コンデンサ５５へのエネルギー供給が再開されていることを確認した場合に、ステップＳ１３に戻って同様の処理を繰り返すようにしても良い。

これにより、ＨＣＵ１０は、平滑コンデンサ５５内の大容量の蓄電電力を、制限抵抗としてパッシブ放電抵抗５７に通電して放電させるパッシブ放電により小容量にした後に、並列接続する強制放電抵抗６７とパッシブ放電抵抗５７とに制限抵抗に切り換えて強制放電を継続して消費させることができる。

したがって、図４に示すように、平滑コンデンサ５５は、強制放電抵抗６７に通電して放電させたのでは劣化させてしまうほどに大容量の蓄電電力が蓄えられている場合には、パッシブ放電抵抗５７に通電して放電させることにより、強制放電抵抗６７の通電容量を超えることなく、大容量の蓄電電力を小容量の蓄電電力になるまで放電させることができる。この平滑コンデンサ５５は、電極間が許容閾値未満の電圧値となる蓄電容量まで放電させた後には、パッシブ放電抵抗５７に強制放電抵抗６７を並列接続する放電処理に切り換えられて、電極間電圧を、例えば、第１蓄電装置３０の鉛蓄電池のＤＣ１３Ｖ程度に短時間に降圧させることができる。

このように、本実施形態においては、平滑コンデンサ５５内の蓄電電力が許容閾値を超える電極間電圧値となるほどに大容量である場合には、パッシブ放電抵抗５７に通電するパッシブ放電により放電処理を実行することができ、強制放電抵抗６７が劣化してしまうことを回避することができる。

このため、平滑コンデンサ５５の蓄電電力を急遽放電しなければならない場合にも、その強制放電抵抗６７が劣化してしまうことを回避して、平滑コンデンサ５５の放電処理を完了することができる。

本発明の実施形態を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正及び等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。

１車両
２エンジン
４モータジェネレータ（電動機、発電機）
９イグニッションスイッチ
１０ＨＣＵ（制御装置）
１４ＩＮＶＣＭ
１６高電圧ＢＭＳ
２３ドライブシャフト（車軸）
２７ディファレンシャル機構
２８動力伝達機構
３３第３蓄電装置（高電圧バッテリ）
３４高電圧パワーパック
５０インバータ
５５平滑コンデンサ
５６電圧センサ
５７パッシブ放電抵抗
５８遮断リレー（切換器）
６６電流センサ
６７強制放電抵抗
６８接続リレー

Claims

高電圧バッテリと、前記高電圧バッテリから供給される直流電力を交流電力に変換するインバータと、前記高電圧バッテリから供給される直流電力の電圧を平滑化する平滑コンデンサと、前記高電圧バッテリを接続して高電圧電力を供給可能な接続状態または当該接続を切断して高電圧電力の供給を遮断する高電圧遮断状態のいずれか一方に切り換える切換器と、を備える装置本体に搭載される高電圧制御装置であって、
前記切換器による高電圧遮断状態時に、前記平滑コンデンサに蓄えられた電力を放電する際に、
前記平滑コンデンサの電極間電圧が予め設定された許容閾値以上の場合には、パッシブ放電抵抗を制限抵抗に用いるパッシブ放電を行い、
前記平滑コンデンサの電極間電圧が前記許容閾値未満の場合には、前記パッシブ放電抵抗よりも抵抗値が小さい強制放電抵抗を制限抵抗に用いる強制放電を行う、高電圧制御装置。
前記インバータから供給される交流電力により駆動されて動力を出力する電動機と、車両の車軸に直結されて回転し発電する発電機と、を備える電動車両に搭載されて、
前記切換器による高電圧遮断状態時に、前記平滑コンデンサに蓄えられた電力を放電する際に、前記発電機が発電している場合には、当該電力の強制放電処理の開始を待機する、請求項１に記載の高電圧制御装置。
前記インバータから供給される交流電力により駆動されて動力を出力する電動機と、車両の車軸に直結されて回転し発電する発電機と、を備える電動車両に搭載されて、
前記切換器による高電圧遮断状態時に、前記平滑コンデンサに蓄えられた電力を放電している際に、前記発電機が発電する場合には、当該電力の強制放電処理を停止する、請求項１に記載の高電圧制御装置。