JP2019213271A - 放電制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】放電抵抗による不必要な電力消費を抑制する放電制御装置を提供する。【解決手段】コントローラ１４は、駆動用回路１５とバッテリ（外部電源）とをつなぐコネクタが接続されていることを検出しているときには駆動用回路１５から放電抵抗２２を遮断し、前記コネクタが遮断されていることを検出しているときには駆動用回路１５に放電抵抗２２を接続する。【選択図】図２

Description

本発明は、放電制御装置に関するものである。

特許文献１に示されるように、電動圧縮機では駆動用回路に平滑コンデンサが設けられており、電源を落とした際に、平滑コンデンサを即座に放電するために、放電抵抗が常時接続されている。

特開平１１−１７８１０１号公報

放電抵抗が常時接続されていることは、不必要な電力消費であり、電気自動車のように高電圧であるほど損失も大きくなる。
本発明の課題は、放電抵抗による不必要な電力消費を抑制することである。

本発明の一態様に係る放電制御装置は、
電動圧縮機の駆動用回路と外部電源とをつなぐコネクタが接続されているか否かを検出するコネクタ状態検出部と、
駆動用回路に接続され、充放電が可能な平滑コンデンサと、
平滑コンデンサを放電させるための放電抵抗と、
駆動用回路に対して放電抵抗を接続するか否かを切り替える切替制御部と、を備え、
切替制御部は、コネクタ状態検出部でコネクタが接続されていることを検出しているときには駆動用回路から放電抵抗を遮断し、コネクタ状態検出部でコネクタが遮断されていることを検出しているときには駆動用回路に放電抵抗を接続する。

本発明によれば、例えばメンテナンス等でコネクタが遮断されたときだけ、安全性を考慮して放電抵抗が接続されるため、コネクタが接続されている通常時には、放電抵抗による不必要な電力消費を抑制することができる。

放電制御装置の概略構成図である。 駆動用回路の構成図である。 放電制御処理の一例を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図面は模式的なものであって、現実のものとは異なる場合がある。また、以下の実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであり、構成を下記のものに特定するものでない。すなわち、本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。

《一実施形態》
《構成》
図１は、放電制御装置の概略構成図である。
放電制御装置１１は、電動圧縮機１２に含まれる。電動圧縮機１２は、カーエアコンの冷媒回路として電気自動車に搭載され、内蔵した電動モータによって駆動されるときに、冷媒を吸入し、圧縮してから排出する。
放電制御装置１１は、電源コネクタスイッチ１３（コネクタ状態検出部）と、コントローラ１４（切替制御部）と、駆動用回路１５と、を備える。

電源コネクタスイッチ１３は、駆動用回路１５とバッテリ（外部電源）とをつなぐコネクタが接続されているか否かを検出する。バッテリは、電気自動車を駆動する例えば８００Ｖの超高電圧バッテリである。
コントローラ１４は、例えばＣＰＵからなり、駆動用回路１５に対して後述する放電制御処理を実行する。
駆動用回路１５は、直流回路であり、図示しないインバータ回路よりも電源側の回路である。駆動用回路１５及びコントローラ１４は、図示しないインバータ回路と共に、電動圧縮機１２のインバータ収容室に収容されている。

図２は、駆動用回路の構成図である。
駆動用回路１５は、平滑コンデンサ２１と、放電抵抗２２と、制限抵抗２３と、コンデンサ２４と、スイッチ回路２５と、電圧検出回路２６と、ブリーダ抵抗２７と、を備える。
平滑コンデンサ２１は、直列に接続された複数のコンデンサからなり、駆動用回路１５の電圧を安定化させる。
放電抵抗２２は、例えば６〜１０個の複数の抵抗からなり、平滑コンデンサ２１に対し後述するＭＯＳＦＥＴ３３を介し、並列に接続されている。

制限抵抗２３は、直列に接続された複数の抵抗からなり、平滑コンデンサ２１に対して並列に接続されている。
コンデンサ２４は、スイッチ回路２５を駆動するために設けられている。
スイッチ回路２５は、駆動用回路１５に対して放電抵抗２２を接続するか又は遮断するかを切り替える回路であり、コントローラ１４によって制御される。
電圧検出回路２６は、平滑コンデンサ２１に対して並列に接続されており、冗長化のために二系統が設けられている。
スイッチ回路２５は、トランジスタ３１、トランジスタ３２、ＭＯＳＦＥＴ３３、及びトランジスタ３４を備える。
トランジスタ３１は、コントローラ１４によってオン／オフされる。
トランジスタ３２は、トランジスタ３１のＯＮ／ＯＦＦに従ってＯＮ／ＯＦＦされる。すなわち、トランジスタ３１がＯＮのときにトランジスタ３２がＯＮになり、トランジスタ３１がＯＦＦのときにトランジスタ３２がＯＦＦになる。

ＭＯＳＦＥＴ３３は、放電抵抗２２に対して直列に接続されており、トランジスタ３１のＯＮ／ＯＦＦに従ってＯＮ／ＯＦＦされる。すなわち、トランジスタ３１がＯＮのときにＭＯＳＦＥＴ３３がＯＮになり、駆動用回路１５に対して放電抵抗２２を接続する。一方、トランジスタ３１がＯＦＦのときにＭＯＳＦＥＴ３３がＯＦＦになり、駆動用回路１５に対して放電抵抗２２を遮断する。
トランジスタ３４は、コントローラ１４によってＯＮ／ＯＦＦされ、ＭＯＳＦＥＴ３３を強制的にＯＦＦさせることができる。すなわち、トランジスタ３４がＯＦＦである場合には、トランジスタ３２のＯＮによってＭＯＳＦＥＴ３３がＯＮになる。一方、トランジスタ３４がＯＮである場合には、トランジスタ３２がＯＮであってもＭＯＳＦＥＴ３３がＯＦＦになる。

次に、コントローラ１４で実行する放電制御処理について説明する。
図３は、放電制御処理の一例を示すフローチャートである。
ステップＳ１０１では、電源コネクタスイッチ１３の状態を検出し、コネクタが接続されているか否かを判定する。コネクタが接続されているときにはステップＳ１０２に移行する。一方、コネクタが遮断されているときにはステップＳ１０３に移行する。
ステップＳ１０２では、駆動用回路１５から放電抵抗２２を遮断してから所定のメインプログラムに復帰する。具体的には、異常フラグがｆａ＝０にリセットされているときには、トランジスタ３１をＯＦＦにし、且つトランジスタ３４をＯＦＦにする。一方、異常フラグがｆａ＝１にセットされているときには、トランジスタ３１がＯＮにされている状態でトランジスタ３４をＯＮにする。なお、初期設定では異常フラグはｆａ＝０にリセットされている。

ステップＳ１０３では、異常フラグがｆａ＝０にリセットされているか否かを判定する。異常フラグがｆａ＝０にリセットされているときにはステップＳ１０４に移行する。一方、異常フラグがｆａ＝１にセットされているときにはステップＳ１０２に移行する。
ステップＳ１０４では、駆動用回路１５に放電抵抗２２を接続することにより、平滑コンデンサ２１の放電を行なう。具体的には、トランジスタ３１をＯＮにし、且つトランジスタ３４をＯＦＦにする。

続くステップＳ１０５では、平滑コンデンサ２１の放電に異常があるか否かを判定する。ここでは、駆動用回路１５の放電抵抗２２を接続した時点から予め定めた時間Ｔ１（例えば４〜５秒）が経過するまでに、駆動用回路１５の電圧が予め定めた電圧Ｖ１（例えば６０Ｖ）まで低下したか否かを判断する。時間Ｔ１が経過するまでに電圧Ｖ１まで低下しているときには、異常がないと判断してステップＳ１０６に移行する。一方、時間Ｔ１が経過するまでに電圧Ｖ１まで低下していないときには、異常があると判断してステップＳ１０７に移行する。ステップ１０５の処理が異常検出部に対応する。
ステップＳ１０６では、異常フラグをｆａ＝０にリセットしてから所定のメインプログラムに復帰する。
ステップＳ１０７では、異常フラグをｆａ＝１にセットしてからステップＳ１０２に移行する。

《作用》
次に、一実施形態の主要な作用効果について説明する。
駆動用回路１５に放電抵抗が常に接続されていると、不必要な電力消費となり、電気自動車のように高電圧であるほど損失も大きくなる。電気自動車の場合、不必要な電力消費は、バッテリ単位容量当たりの走行距離（電費）の低下にもつながる。
そこで本実施形態では、駆動用回路１５に対して放電抵抗２２を接続するか否かを切り替え可能にしている。そして、コネクタが接続されているときには（ステップＳ１０１の判定が“Yes”）、スイッチ回路２５を介して駆動用回路１５から放電抵抗２２を遮断する（ステップＳ１０２）。一方、コネクタが遮断されているときには（ステップＳ１０１の判定が“No”）、スイッチ回路２５を介して駆動用回路１５に放電抵抗２２を接続する（ステップＳ１０４）。バッテリからの電源供給をＯＮ／ＯＦＦするリレー回路は、一般に電動圧縮機１２にはなく、車両側にしかない。そのため、電源コネクタスイッチ１３によって、コネクタの接続状態を検出している。

このように、メンテナンス等でコネクタが遮断されたときだけ、安全性を考慮して放電抵抗２２が接続されるが、コネクタが接続されている通常時には、放電抵抗２２を遮断しておくことができる。これにより、放電抵抗２２による不必要な電力消費を抑制することができる。また、放電抵抗２２に電流は流れないため、発熱をゼロにできる。
また、放電抵抗２２を常に接続している場合、絶えず高電圧が印加されていることになるため、速やかに放電させるためには各抵抗を小さくしなければならず、その分、抵抗の数量を増やさなければならない。例えば８００Ｖのような高電圧では、百数十個以上の抵抗が必要になるため、部品点数が増加し、大型化してしまうという問題があった。これに対して、必要なときだけ放電抵抗２２を接続する場合は、絶えず高電圧が印加されている訳ではないため、例えば６〜１０個ほどの少ない抵抗を設けるだけでよい。したがって、部品点数の増加や大型化を抑制できる。

また、これまではブリーダ抵抗２７と放電抵抗２２とのバランスを取って設計する必要があった。しかしながら、駆動用回路１５に対して放電抵抗２２を接続するか遮断するかを切り替える構成にしたことで、ブリーダ抵抗２７と放電抵抗２２とを個別に設計することが可能になった。そのため、設計が簡易化され、設計スピードも向上する。
また、例えばコネクタが遮断されていない状態で、電源コネクタスイッチ１３がコネクタの遮断を誤検知する可能性がある。そこで、駆動用回路１５の電圧が予め定めた電圧Ｖ１まで低下しないときには（ステップＳ１０５の判定が“No”）、平滑コンデンサ２１の放電の異常であると判断し、スイッチ回路２５を介して駆動用回路１５から放電抵抗２２を遮断する（ステップＳ１０２）。これにより、放電抵抗２２による不必要な電力消費を抑制することができる。

《変形例》
一実施形態では、駆動用回路１５と外部電源とが接続されているか否かを電源コネクタスイッチ１３で検出しているが、これに限定されるものではなく、車両側システムからの信号を入力することで検出してもよい。
一実施形態では、放電抵抗２２を接続するか否かをコントローラ１４が判断して実行しているが、これに限定されるものではなく、同等の機能を有する回路によって構成してもよい。例えば、制限抵抗２３によって放電させておき、電圧が予め定めた値を下回るときに、放電抵抗２２を接続する回路を構成してもよい。

以上、限られた数の実施形態を参照しながら説明したが、権利範囲はそれらに限定されるものではなく、上記の開示に基づく実施形態の改変は、当業者にとって自明のことである。

１１…放電制御装置、１２…電動圧縮機、１３…電源コネクタスイッチ、１４…コントローラ、１５…駆動用回路、２１…平滑コンデンサ、２２…放電抵抗、２３…制限抵抗、２４…コンデンサ、２５…スイッチ回路、２６…電圧検出回路、２７…ブリーダ抵抗、３１…トランジスタ、３２…トランジスタ、３３…ＭＯＳＦＥＴ、３４…トランジスタ

Claims (4)

1. 電動圧縮機の駆動用回路と外部電源とをつなぐコネクタが接続されているか否かを検出するコネクタ状態検出部と、
   前記駆動用回路に接続され、充放電が可能な平滑コンデンサと、
   前記平滑コンデンサを放電させるための放電抵抗と、
   前記駆動用回路に対して前記放電抵抗を接続するか否かを切り替える切替制御部と、を備え、
   前記切替制御部は、前記コネクタ状態検出部で前記コネクタが接続されていることを検出しているときには前記駆動用回路から前記放電抵抗を遮断し、前記コネクタ状態検出部で前記コネクタが遮断されていることを検出しているときには前記駆動用回路に前記放電抵抗を接続することを特徴とする放電制御装置。
2. 前記平滑コンデンサにおける放電の異常を検出する異常検出部を備え、
   前記切替制御部は、前記異常検出部が放電の異常を検出したときに、前記駆動用回路から前記放電抵抗を遮断することを特徴とする請求項１に記載の放電制御装置。
3. 前記異常検出部は、前記駆動用回路に前記放電抵抗を接続した時点から予め定めた時間が経過するまでに、前記駆動用回路の電圧が予め定めた電圧まで低下しないときに、前記平滑コンデンサにおける放電の異常として検出することを特徴とする請求項２に記載の放電制御装置。
4. 前記電動圧縮機は、電気自動車に搭載され、
   前記外部電源は、前記電気自動車を駆動するためのバッテリであることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の放電制御装置。
   

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