JP2017192185A - 電力変換装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ブリッジ接続されたパワー半導体素子2aが直流電源5aに電源ラインを介して接続された電力変換回路2と、電力変換回路2の電源ラインと接地との間に接続された平滑用コンデンサ4と、電力変換回路2を駆動制御する制御回路7と、平滑用コンデンサ4の両端に接続され放電スイッチ8bと放電抵抗8aが直列接続された放電回路8とを備えた電力変換装置であって、放電回路8の放電スイッチ8bは制御回路7を駆動する電源ラインの電圧VCinが所定値以下になったときに反転スイッチ9を介して導通する。
【選択図】図1a
Description
平滑用コンデンサは、電力変換回路が直流電源あるいは負荷から切り離され、放電経路がなくなった時に電荷が残存してしまい、特に電力変換装置の動作停止後においては、車両メンテナンスや取外し作業によって作業者が通電部に接触してしまい感電する可能性があるため残留電荷は確実に放電しておく必要がある。
このような平滑用コンデンサの残留電荷を放電するために、例えば特許文献1では、放電する必要がある電源ラインを電圧源とした電圧レギュレータで生成される内部電圧を、リレースイッチを導通させるための電気出力として、イグニッションキーオフ時のトリガ信号をきっかけにリレースイッチを開閉制御し、負荷への給電停止時に確実に放電させる技術が開示されている。(例えば、特許文献1)
また、特許文献2では、平滑用コンデンサの残留電荷をコンバータを介して制御部側に供給することを兼ねた放電回路を備えることで、外部電源を必要とすることなく、イグニッションキー信号等に基づいて制御部から放電制御する技術が開示されている。(例えば、特許文献2)
また、特許文献2で開示された技術のように放電回路をECU等の制御装置からオン・オフ制御する場合、制御装置の異常が生じた時に放電回路が動作せず、電荷が残存してしまう虞があるという課題があった。
さらに、近年の車両システムにおいては、モータジェネレータのような電力を必要とする補機側の直流電源にはバッテリ保護の観点からコンタクタが併設されていることが一般的であるが、該コンタクタは上位の電子制御装置によって開閉制御されることが多く、特許文献1や特許文献2のように補機に備えられた制御機構内でコンタクタを直接制御する場合が少ない。そのため、コンタクタ制御を必ずしも必要とせず、補機の制御機構内で確実に放電することができる放電回路を備えておくことが好ましいという課題もあった。
実施の形態1.
図1aおよび図1bはこの発明の実施の形態1における電力変換装置の概略構成を示す回路図、図2はこの発明の実施の形態1における電力変換装置の起動・停止時の放電回路の動作タイミングを説明する説明図である。
図1aおよび図1bは、電力変換装置の一例として自動車用補機を駆動するインバータ装置を示したものであり、自動車用補機となるモータジェネレータ1を動作させるための電力変換回路2と、電力変換回路2を駆動制御する制御回路7を備えており、電力変換回路2はインバータ装置の外部に配設された第1の直流電源5aからコンタクタ6を介して給電され、制御回路7はインバータ装置の外部に配設された第2の直流電源5bから給電されている。
なお、コンタクタ6はインバータ装置の外部に搭載された、車両情報を統合しエンジン制御等を行う上位の電子制御装置3によって開閉制御される。
このように、図1aに示す第1の放電用スイッチ8bは、反転スイッチ9を介して制御回路7の電源ラインの電圧VCinに基づいて導通及び遮断する構成となる。なお、第1の放電用スイッチ8bのスイッチングの信号源は、電力変換回路2の電源ラインの電圧VBinとなる。
このように図1bに示す構成にすることにより、第1の放電用スイッチ8bは、制御回路7の電源ラインの電圧VCinが直接スイッチ論理となり、制御回路7の電源ラインの電圧VCinが所定値以下で導通し、所定値以上で遮断するスイッチング動作となるため構成が簡単である。
時点t3において電子制御装置3からの起動信号によってコンタクタ6が導通すると、第1の直流電源5aから給電され、電力変換回路2内の電源ラインに電圧VBinが立ち上がる。この状態で制御回路7のドライバ回路11からの駆動信号が電力変換回路2のパワー半導体素子2aに与えられることでインバータ装置が起動してモータジェネレータ1が動作可能となる。
図3はこの発明の実施の形態2における電力変換装置の概略構成を示す回路図である。
上記実施の形態1では、放電回路8の第1の放電用スイッチ8bが制御回路7の電源ラインの電圧VCinに基づいて導通及び遮断する場合について説明したが、実施の形態2では、図3に示すように、第1の放電用スイッチ8bと並列にマイクロコンピュータ10による導通及び遮断の制御が可能な第2の放電用スイッチ8cを設けるとともに、第1の放電用スイッチ8b、第2の放電用スイッチ8c及び反転スイッチ9を正論理動作の半導体スイッチで構成し、さらに、制御回路7にバックアップ電源回路18を備えた電力変換装置(インバータ装置)について説明する。
なお、他の部分については、上記実施の形態1と同様であるため説明を省略する。
例えば、イグニッションキー信号aが入力され制御回路7は起動しているがモータジェネレータ1を動作させる必要がない時や、第1の直流電源5aがモータジェネレータ1の発電動作により過充電状態に陥った時など、制御回路7が正常動作時でもコンタクタ6が遮断されるような場合に、必要に応じて第2の放電用スイッチ8cを利用するよう制御する。
この時、コンタクタ6の遮断状態をマイクロコンピュータ10が認識してから所定時間経過しても、ドライバ回路11が動作しない場合に第2の放電用スイッチ8cを導通させるようなタイマー機能を設けてもよい。タイマー機能を設けることで、通信上で一時的な誤認識が生じてしまっても、所定時間内に復帰すれば意図しない放電は防止することができる。
このように、第2の放電用スイッチ8cは基本的には制御回路7が正常動作している時に任意の設定で使用できる。
Claims (8)
- ブリッジ接続されたパワー半導体素子が直流電源に電源ラインを介して接続された電力変換回路と、前記電力変換回路の電源ラインと接地との間に接続された平滑用コンデンサと、前記電力変換回路を駆動制御する制御回路と、前記平滑用コンデンサの両端に接続され放電スイッチと放電抵抗が直列接続された放電回路とを備えた電力変換装置であって、前記放電回路の放電スイッチは前記制御回路を駆動する電源ラインの電圧が所定値以下になったときに導通することを特徴とする電力変換装置。
- 前記平滑用コンデンサの両端の電源ラインと接地との間に接続され、直列に接続した抵抗器で構成された電圧監視回路を備えていることを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。
- 前記制御回路内に設けられ、イグニッションキー信号および前記電力変換回路の電源ラインを開閉するコンタクタに対する上位の電子制御装置からの開閉制御信号による遮断状況を認識したとき、前記制御回路の電源ラインに設けられた電源スイッチ回路を遮断する制御信号を出力するマイクロコンピュータを備えたことを特徴とする請求項1または2に記載の電力変換装置。
- 前記放電回路に設けられた放電用スイッチと並列に設けられ、前記電力変換回路の電源ラインに設けられたコンタクタの遮断状況を認識した前記制御回路内のマイクロコンピュータからの制御信号により導通する第2の放電用スイッチを備えていることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の電力変換装置。
- 前記制御回路内のマイクロコンピュータは、前記コンタクタの遮断状況を認識してから所定時間経過しても、前記電力変換回路のパワー半導体素子を駆動するドライバ回路の動作がないとき、前記第2の放電用スイッチを導通させることを特徴とする請求項4に記載の電力変換装置。
- 前記制御回路に給電するためのバックアップ電源回路が設けられている場合には、前記電力変換回路の電源ラインに設けられたコンタクタの遮断状況を認識した前記制御回路内のマイクロコンピュータからの制御信号により、前記バックアップ電源回路を停止することを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の電力変換装置。
- 前記放電回路に設けられた放電用スイッチは、前記制御回路を駆動する電源ラインの電圧が所定値以下になったときに動作する反転スイッチを介して導通することを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載の電力変換装置。
- 前記放電回路に設けられた放電用スイッチは、正論理でスイッチング動作する半導体スイッチであることを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載の電力変換装置。
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