JP2019161744A - 放電制御装置および放電制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】インバータのコンデンサに蓄積された電気エネルギの強制放電を、より簡易な構成で実現すること。【解決手段】ＥＣＵ５は、インバータ２のコンデンサ１３〜１５に蓄積された電気エネルギを放電させる制御装置であって、判定部５０および制御部５１を有する。判定部５０は、キーオフが発生したか否かを判定する。制御部５１は、判定部５０によってキーオフが発生したと判定された場合、コンデンサ１３〜１５に蓄積された電気エネルギをＰＴＣヒータ４に消費させる放電時リレー制御を行う。【選択図】図１

Description

本開示は、インバータのコンデンサに充電された電気エネルギの放電を制御する放電制御装置および放電制御方法に関する。

従来、ＥＶ（Electric Vehicle）またはＨＥＶ（Hybrid Electric Vehicle）などの車両では、イグニションキー（以下、キーという）オン操作が行われた場合、強電リレーの投入により、インバータが強電バッテリから電力の供給を受け、インバータに内蔵されるコンデンサが充電される。その後、キーオフ操作が行われた場合、コンデンサに蓄積された電気エネルギはすぐに放電されず、高電圧（例えば、約３００Ｖ程度）が残留する。この残留電圧が自然放電によりＤＣ６０Ｖ以下に低下するまでには通常数十秒の時間がかかる。よって、キーオフ後、インバータのコンデンサでの残留電圧がＤＣ６０Ｖに低下する前に、例えば車両の整備士などが、インバータ、またはハーネスのＤＣ側コネクタ端子に触れてしまい、感電する危険性がある。

このような問題に対し、例えば特許文献１には、キーオフ操作が行われた場合に、コンデンサに蓄積された電気エネルギを、ＤＣ−ＤＣコンバータを介して、強電バッテリとは別に設けられたバッテリ（例えば、鉛バッテリ）に強制放電させる技術が開示されている。

特許第５６８１２５６号公報

しかしながら、上述したようなバッテリに放電する技術では、ＤＣ−ＤＣコンバータが必要となるため、その設置コストや設置スペースを考慮しなければならない。よって、インバータのコンデンサに蓄積された電気エネルギの強制放電を、より簡易な構成で実現することが望まれる。

本開示の目的は、インバータのコンデンサに蓄積された電気エネルギの強制放電を、より簡易な構成で実現できる放電制御装置および放電制御方法を提供することである。

本開示の一態様に係る放電制御装置は、インバータのコンデンサに蓄積された電気エネルギを放電させる制御装置であって、キーオフが発生したか否かを判定する判定部と、前記キーオフが発生した場合、前記コンデンサに蓄積された電気エネルギをヒータにて消費させる制御部と、を有する。

本開示の一態様に係る放電制御方法は、インバータのコンデンサに蓄積された電気エネルギを放電させる放電制御方法であって、キーオフが発生したか否かを判定するステップと、前記キーオフが発生した場合、前記コンデンサに蓄積された電気エネルギをヒータにて消費させるステップと、を有する。

本開示によれば、インバータのコンデンサに蓄積された電気エネルギの強制放電を、より簡易な構成で実現できる。

本開示の実施の形態に係る放電制御システムの構成例を示す模式図 本開示の実施の形態に係るＥＣＵの動作例を示すフローチャート

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

まず、本開示の実施の形態に係る放電制御システム１００の構成について、図１を用いて説明する。

図１は、本実施の形態に係る放電制御システム１００の構成例を示す模式図である。図１において、破線の矢印は、各種リレーのオン／オフを制御する制御信号の流れを示している。

図１に示す放電制御システムは、例えば、ＥＶまたはＨＥＶなどの車両に搭載される。

図１に示すように、放電制御システム１００は、主な構成として、バッテリ１、インバータ２、モータ３、ＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）ヒータ４、およびＥＣＵ（Electric Control Unit）５を有する。ＥＣＵ５は、本開示の放電制御装置の一例である。

バッテリ１は、インバータ２への電力の供給源である高電圧バッテリ（強電バッテリともいう。例えば、３００Ｖバッテリ）である。バッテリ１は、そのプラス端子とマイナス端子（いずれも図示略）に接続された第１電源ラインＬ１を介して、インバータ２と接続される。

第１電源ラインＬ１の上流側（バッテリ１側）には、メインリレー６、７が設けられている。また、第１電源ラインＬ１の下流側（インバータ２側）には、インバータ側リレー８、９が設けられている。また、第１電源ラインＬ１には、プリチャージリレー１０およびプリチャージ抵抗Ｒが、メインリレー６と並列に接続されている。

メインリレー６、７、インバータ側リレー８、９、およびプリチャージリレー１０は、ＥＣＵ５によってオンまたはオフに制御される。図１では、例として、各リレーがオフに制御されている状態（電力の供給が遮断される状態）を示している。

インバータ２は、バッテリ１から供給された直流電力を交流電力（例えば、三相交流電力）に変換し、モータ３へ出力する。

インバータ２は、第１電源ラインＬ１の一端と接続されるＤＣ側コネクタ１１、および、第３電源ラインＬ３の一端と接続されるＡＣ側コネクタ１２を有する。電源ラインＬ３の他端は、モータ３と接続されている。

また、インバータ２は、コンデンサ１３〜１５およびＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）１６を有する。コンデンサ１３は、例えばＸコンデンサであり、コンデンサ１４、１５は、例えばＹコンデンサである。コンデンサ１３〜１５およびＩＧＢＴ１６は、公知のものを適用できるので、それらの機能についての説明は省略する。

モータ３は、第３電源ラインＬ３を介してインバータ２（ＩＧＢＴ１６）から受け取った交流電力によって、回転駆動する。モータ３の回転力は、例えば、車輪に接続されたギヤ等に伝達される。

第１電源ラインＬ１のうちメインリレー６、７とインバータ側リレー８、９との間には、第２電源ラインＬ２の一端が接続されている。電源ラインＬ２の他端は、ＰＴＣヒータ４と接続されている。よって、インバータ２とＰＴＣヒータ４は、並列接続の関係にある。

第２電源ラインＬ２には、ＰＴＣヒータ側リレー１７、１８が設けられている。ＰＴＣヒータ側リレー１７、１８は、ＥＣＵ５によってオンまたはオフに制御される。図１では、例として、各リレーがオフに制御されている状態（電力の供給が遮断される状態）を示している。

ＰＴＣヒータ４は、例えば、ＰＴＣ素子（図示略）で発生した熱を被加熱媒体（例えば、空気やクーラント等）へ伝達する、車内暖房用の熱媒体加熱装置である。ＰＴＣヒータ４は、例えば、電熱ＰＴＣヒータである。

図示は省略するが、ＰＴＣヒータ４には、その電圧を検出する電圧計が設けられている。電圧計で検出された電圧（以下、検出電圧という）を示す信号は、電圧計から適宜ＥＣＵ５へ出力される。これにより、ＥＣＵ５は、ＰＴＣヒータ４の検出電圧を把握できる。

ＥＣＵ５は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、制御プログラムを格納したＲＯＭ（Read Only Memory）等の記憶媒体、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の作業用メモリ、および通信回路を有する。

図１に示すように、ＥＣＵ５は、判定部５０および制御部５１を有する。判定部５０および制御部５１の機能は、ＣＰＵが制御プログラムを実行することにより実現される。

判定部５０は、キーオフが発生したか否かを判定する。キーオフは、運転者等によりキーオフ操作が行われたときに発生する。

キーオフ操作とは、例えば、イグニッションキーのオフ操作である。キーオフ操作が行われた場合、基本的には、車両に搭載された各機器への電源の供給が遮断される。

また、判定部５０は、放電時リレー制御（詳細は後述）の後、ＰＴＣヒータ４の検出電圧が予め定められた閾値以下となったか否かを判定する。ここでいう閾値は、例えば、人体にとって安全とされる電圧（例えば３０Ｖ）である。

制御部５１は、図１に示す各リレーをオンまたはオフに制御する。

例えば、モータ３を駆動させる場合、まず、制御部５１は、ＰＴＣヒータ側リレー１７、１８をオフに制御する。次に、制御部５１は、メインリレー７およびインバータ側リレー９をオンに制御した後で、プリチャージリレー１０およびインバータ側リレー８をオンに制御する。これにより、コンデンサ１３〜１５が充電される。その後、制御部５１は、メインリレー６をオンに制御し、プリチャージリレー１０をオフに制御する。これにより、バッテリ１からインバータ２へ電力の供給が開始される。このような一連のリレー制御を、以下「電力供給時リレー制御」という。

また、制御部５１は、電力供給時リレー制御の後、判定部５０によってキーオフが発生したと判定された場合、メインリレー６、７をオフに制御する一方、インバータ側リレー８、９およびＰＴＣヒータ側リレー１７、１８をオンに制御する。このような一連のリレー制御を、以下「放電時リレー制御」という。この放電時リレー制御により、コンデンサ１３〜１５に残留した電圧（電気エネルギ）は、ＰＴＣヒータ４に放電される。

また、制御部５１は、放電時リレー制御の後、判定部５０によってＰＴＣヒータ４の検出電圧が閾値以下となったと判定された場合、メインリレー６、７、インバータ側リレー８、９、およびＰＴＣヒータ側リレー１７、１８をオフに制御する。このような一連のリレー制御を、以下「放電完了時リレー制御」という。

以上、放電制御システム１００の構成について説明した。

次に、ＥＣＵ５の動作（放電制御方法の一例）について、図２を用いて説明する。

図２は、ＥＣＵ５の動作例を示すフローチャートである。図２に示すフローは、電力供給時リレー制御の後に開始される。

ステップＳ１０１において、判定部５０は、キーオフが発生したか否かを判定する。

キーオフが発生していない場合（ステップＳ１０１：ＮＯ）、フローは終了する。

一方、キーオフが発生した場合（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）、フローはステップＳ１０２へ進む。

ステップＳ１０２において、制御部５１は、放電時リレー制御を行う。具体的には、制御部５１は、電力供給時リレー制御によってオンに制御されているメインリレー６、７をオフに制御する。また、制御部５１は、電力供給時リレー制御によってオンに制御されているインバータ側リレー８、９をそのままオンに制御する。また、制御部５１は、電力供給時リレー制御によってオフに制御されているＰＴＣヒータ側リレー１７、１８をオンに制御する。これにより、コンデンサ１３〜１５の残留電圧は、ＰＴＣヒータ４に放電される。

ステップＳ１０３において、判定部５０は、ＰＴＣヒータ４の検出電圧が予め定められた閾値以下となったか否かを判定する。

ＰＴＣヒータ４の検出電圧が閾値以下となっていない場合（ステップＳ１０３：ＮＯ）、フローはステップＳ１０２へ戻る。この場合、引き続き、放電時リレー制御が行われる。

一方、ＰＴＣヒータ４の検出電圧が閾値以下となった場合（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）、フローはステップＳ１０４へ進む。

ステップＳ１０４において、制御部５１は、放電完了時リレー制御を行う。具体的には、制御部５１は、放電時リレー制御によってオフに制御されているメインリレー６、７をそのままオフに制御する。また、制御部５１は、放電時リレー制御によってオンに制御されているインバータ側リレー８、９をオフに制御する。また、制御部５１は、放電時リレー制御によってオンに制御されているＰＴＣヒータ側リレー１７、１８をオフに制御する。

以上、ＥＣＵ５の動作について説明した。

次に、本実施の形態の作用効果について説明する。

本実施の形態によれば、キーオフが発生した場合、インバータのコンデンサに蓄積された電気エネルギをＰＴＣヒータにて消費させることを特徴とする。これにより、本実施の形態では、バッテリに放電する方法では必須となるＤＣ−ＤＣコンバータを設ける必要がないため、その設置コストや設置スペースを削減できる。よって、インバータのコンデンサに蓄積された電気エネルギの強制放電を、より簡易な構成で実現できる。

また、バッテリに放電する方法では、放電先のバッテリが満充電状態である場合、充分な放電できないおそれがある。これに対し、本実施の形態では、ＰＴＣヒータに放電するため、インバータのコンデンサに充電された電気エネルギをより確実に放電できる。

以上、本実施の形態の作用効果について説明した。

本開示の実施の形態について詳述してきたが、本開示は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。

＜本開示のまとめ＞
本開示の放電制御装置は、インバータのコンデンサに蓄積された電気エネルギを放電させる放電制御装置であって、キーオフが発生したか否かを判定する判定部と、前記キーオフが発生した場合、前記コンデンサに蓄積された電気エネルギをヒータにて消費させる制御部と、を有する。

なお、上記放電制御装置において、前記インバータと、前記インバータに電力を供給するバッテリとが接続される第１電源ラインには、上流側にメインリレーが設けられ、下流側にインバータ側リレーが設けられており、前記第１電源ラインのうち前記メインリレーと前記インバータ側リレーとの間には、前記ヒータと接続された第２電源ラインが接続されており、前記第２電源ラインには、ヒータ側リレーが設けられており、前記制御部は、前記キーオフが発生した場合、前記メインリレーをオフに制御し、前記インバータ側リレーをオンに制御し、前記ヒータ側リレーをオンに制御する放電時リレー制御を行ってもよい。

また、上記放電制御装置において、前記判定部は、前記放電時リレー制御の後、前記ヒータの電圧が予め定められた閾値以下となったか否かを判定し、前記制御部は、前記ヒータの電圧が前記閾値以下となった場合、前記メインリレーをオフに制御し、前記インバータ側リレーをオフに制御し、前記ヒータ側リレーをオフに制御してもよい。

本開示の放電制御方法は、インバータのコンデンサに蓄積された電気エネルギを放電させる放電制御方法であって、キーオフが発生したか否かを判定するステップと、前記キーオフが発生した場合、前記コンデンサに蓄積された電気エネルギをヒータにて消費させるステップと、を有する。

本開示は、インバータのコンデンサに充電された電気エネルギの放電を制御する放電制御装置および放電制御方法に適用できる。

１ バッテリ
２ インバータ
３ モータ
４ ＰＴＣヒータ
５ ＥＣＵ
６ メインリレー（プラス側）
７ メインリレー（マイナス側）
８ インバータ側リレー（プラス側）
９ インバータ側リレー（マイナス側）
１０ プリチャージリレー
１１ ＤＣ側コネクタ
１２ ＡＣ側コネクタ
１３、１４、１５ コンデンサ
１６ ＩＧＢＴ
１７ ＰＴＣヒータ側リレー（プラス側）
１８ ＰＴＣヒータ側リレー（マイナス側）
５０ 判定部
５１ 制御部
１００ 放電制御システム
Ｌ１ 第１電源ライン
Ｌ２ 第２電源ライン
Ｌ３ 第３電源ライン
Ｒ プリチャージ抵抗

Claims (4)

1. インバータのコンデンサに蓄積された電気エネルギを放電させる制御装置であって、
   キーオフが発生したか否かを判定する判定部と、
   前記キーオフが発生した場合、前記コンデンサに蓄積された電気エネルギをヒータにて消費させる制御部と、を有する、
   放電制御装置。
2. 前記インバータと、前記インバータに電力を供給するバッテリとが接続される第１電源ラインには、上流側にメインリレーが設けられ、下流側にインバータ側リレーが設けられており、
   前記第１電源ラインのうち前記メインリレーと前記インバータ側リレーとの間には、前記ヒータと接続された第２電源ラインが接続されており、
   前記第２電源ラインには、ヒータ側リレーが設けられており、
   前記制御部は、
   前記キーオフが発生した場合、前記メインリレーをオフに制御し、前記インバータ側リレーをオンに制御し、前記ヒータ側リレーをオンに制御する放電時リレー制御を行う、
   請求項１に記載の放電制御装置。
3. 前記判定部は、
   前記放電時リレー制御の後、前記ヒータの電圧が予め定められた閾値以下となったか否かを判定し、
   前記制御部は、
   前記ヒータの電圧が前記閾値以下となった場合、前記メインリレーをオフに制御し、前記インバータ側リレーをオフに制御し、前記ヒータ側リレーをオフに制御する、
   請求項２に記載の放電制御装置。
4. インバータのコンデンサに蓄積された電気エネルギを放電させる制御方法であって、
   キーオフが発生したか否かを判定するステップと、
   前記キーオフが発生した場合、前記コンデンサに蓄積された電気エネルギをヒータにて消費させるステップと、を有する、
   放電制御方法。

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