JP3250448B2 - インバータ装置 - Google Patents
インバータ装置Info
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- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
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Description
給される電圧を平滑化するための平滑用コンデンサを備
えたインバータ装置に関し、特に、インバータ停止後に
平滑用コンデンサの残留電荷を放電させることのできる
インバータ装置に関するものである。
に用いられるインバータ装置は、インバータの入力側に
接続された直流電源と、インバータの出力側に接続され
た負荷と、インバータと直流電源との間の回路を開閉さ
せるスイッチと、インバータと並列に接続された平滑用
コンデンサと、平滑用コンデンサと並列に接続された放
電抵抗とを備えている。
閉じられて直流電源から出力される直流電流が平滑用コ
ンデンサに充電され、その後、直流電流がインバータに
供給されてインバータが起動可能な状態となる。インバ
ータの起動中、直流電流の電圧変化が平滑用コンデンサ
の電荷により平滑化される。
スなどの際に平滑用コンデンサに作業者が接触する場合
があるため、速やかに平滑用コンデンサの残留電荷を放
電することが望ましい。
コンデンサの残留電荷を放電制御できる装置としては、
例えば実開昭63−29391号公報、特開平3−22
2602号公報がある。
された電力変換装置は、直流電源と誘導電動機との間に
設けられたインバータと、直流電源とインバータとの間
に設けられた平滑用コンデンサと、インバータの起動・
停止を制御し、かつ、平滑用コンデンサの電荷を制御す
るコントローラが設けられている。上記インバータは、
スイッチング素子と負荷抵抗とからなる回生制動システ
ムを備えている。上記構成の電力変換装置によれば、イ
ンバータの停止後、コントローラによりスイッチング素
子を動作させ、平滑用コンデンサの残留電荷をインバー
タの負荷抵抗または誘導電動機の巻線抵抗により放電す
る制御が行われる。
載された電気自動車用電力変換器は、直流電源、平滑用
コンデンサ、インバータ、スイッチなどの他に、入力端
子が平滑用コンデンサと並列に接続されたコンバータ
と、このコンバータの出力端子が並列に接続されたバッ
テリと、このバッテリおよびコンバータの出力端子に並
列に接続された制御部とが設けられている。この制御部
はバッテリからの給電により駆動され、制御部から出力
される信号によりインバータ、コンバータなどの動作が
制御される。上記構成の電気自動車用電力変換器によれ
ば、インバータの停止後、制御部の信号によりコンバー
タが動作されて平滑用コンデンサの残留電荷がコンバー
タに吸収されて電圧変換された後、バッテリに充電され
ることで平滑用コンデンサの放電が行われる。
3−29391号公報、特開平3−222602号公報
に記載された装置は、平滑用コンデンサの残留電荷の放
電を制御するコントローラや制御部が、バッテリなどの
外部電源により駆動される構成となっているため、コン
トローラまたは制御部と外部電源との間の回路が、コネ
クタの取り外しや故障などにより遮断された場合、制御
部が駆動せず平滑用コンデンサの残留電荷の放電を行う
ことができなかった。
もので、外部電源を用いることなく制御部を駆動させて
平滑用コンデンサの残留電荷の放電を行うことのできる
インバータ装置を提供することを目的としている。この
目的は、平滑用コンデンサの残留電荷を制御部に給電
し、その電圧により制御部を駆動させて平滑用コンデン
サの放電を行うことで達成される。
的を達成するため請求項1に記載された発明は、インバ
ータの入力側に接続された直流電源と、前記インバータ
と直流電源との間に形成された回路に設けられ、かつ、
前記インバータと並列に接続された平滑用コンデンサ
と、この平滑用コンデンサの電荷を制御する制御部と、
前記平滑用コンデンサの電荷が放電されるバッテリとが
備えられているインバータ装置において、前記平滑用コ
ンデンサの電荷を前記バッテリに放電できなくなった場
合に、前記平滑用コンデンサの電荷を前記制御部に供給
する放電回路が設けられていることを特徴とする。ま
た、請求項2に記載された発明は、請求項1の構成に加
えて、前記放電回路には、前記インバータに接続され、
かつ、直流電流が供給される負荷に対する直流電流の余
剰分の電圧を変換して前記バッテリに充電するコンバー
タが設けられていることを特徴とする。さらに、請求項
3に記載された発明は、請求項1または2の構成に加え
て、前記放電回路が、自動車のイグニッションキーの操
作に基づいて、前記平滑用コンデンサの電荷を前記バッ
テリに放電するように構成されていることを特徴とす
る。さらにまた、請求項4に記載された発明は、請求項
1ないし3の構成に加えて、前記バッテリが補機バッテ
リであることを特徴とする。
た発明によれば、平滑用コンデンサの残留電荷が放電回
路を介して制御部に供給されて制御部が駆動されるか
ら、制御部と外部とを接続する回路が遮断されても平滑
用コンデンサの放電を行うことができるうえ、格別の外
部電源を設ける必要もなく装置の簡略化、小型化、軽量
化、低コスト化を図ることができる。
いて詳細に説明する。図1はこの発明のインバータ装置
を電気自動車に適用した実施例を示す概念図であり、イ
ンバータ装置は、直流電源、例えば主バッテリ1と、リ
レーユニット2と、パワーコントロールユニット(PC
U)3と、負荷、例えばモータジェネレータ4と、補機
バッテリ5とを備えている。この補機バッテリ5とパワ
ーコントロールユニット(PCU)3とは別個に構成さ
れ、後で述べるコネクタにより接続・遮断が可能となっ
ている。
ーコントロールユニット3との間の回路に配置されてお
り、主バッテリ1の陽極側に接続されたスイッチ、例え
ば第1リレー6と、第1リレー6の接点を開閉させる励
磁コイル7とを備えている。また、モータジェネレータ
4は巻線8,9,10を備えた巻線型3相同期発電機で
あり、モータジェネレータ4の駆動力が電気自動車の車
輪(図示せず)に伝達される。このモータジェネレータ
4は、電気自動車の走行状態に応じて発電機としても使
用される。
には、インバータ11、コンバータ12、制御部(EC
U)13、平滑用コンデンサ14などの要素が設けられ
ている。以下、各要素について具体的に説明する。
換するためのもので、その入力側ががリレーユニット2
を介して主バッテリ1に接続されているとともに、直列
に接続されたスイッチングトランジスタ15,16と、
直列に接続されたスイッチングトランジスタ17,18
と、直列に接続されたスイッチングトランジスタ19,
20とを備えている。そして、スイッチングトランジス
タ15,16と、スイッチングトランジスタ17,18
と、スイッチングトランジスタ19,20とは互いに並
列に接続されている。さらに、スイッチングトランジス
タ15,16の出力側がモータジェネレータ4の巻線8
に接続され、スイッチングトランジスタ17,18の出
力側が巻線9に接続され、スイッチングトランジスタ1
9,20の出力側が巻線10に接続されている。
ット2とインバータ11との間の回路に配置され、か
つ、インバータ11と並列に接続されている。また、前
記コンバータ12は直流電流を電圧変換するためのもの
であり、その入力端子が平滑用コンデンサ14と並列に
接続されている。
の間の回路には、結合・分離可能なコネクタ21が設け
られており、コネクタ21と補機バッテリ5の陽極との
間には第2リレー22が設けられている。第2リレー2
2の接点は、励磁コイル23により開閉される。そし
て、前記コンバータ12の出力端子が制御部13とコネ
クタ21との間に接続されている。このようにして、平
滑用コンデンサ14とコンバータ12と制御部13との
間に放電回路が形成されている。上記構成のうち、主バ
ッテリ1がこの発明の直流電源に相当し、補機バッテリ
5がこの発明のバッテリに相当する。
とメモリー(RAM,ROM)、ならびに入出力インタ
ーフェースを主体として構成されるマイクロコンピュー
タであり、制御部13はインバータ装置全体を制御す
る。具体的には、制御部13からは、励磁コイル7に対
する励磁電流と、コンバータ12の動作を制御するオン
・オフ信号と、インバータ11の動作、例えばスイッチ
ングトランジスタ15ないし20を制御するパルスウィ
ドスモジュレーション(PWM)信号と、励磁コイル2
2に対する励磁電流とが出力される。
してインバータ電圧信号と、電流フィードバック信号と
が入力される。なお、制御部13にはインバータ装置全
体を制御する際に使用されるデータ、例えば平滑用コン
デンサ14の許容電圧などが記憶されているとともに、
制御部13には、外部からの給電がない状態においても
励磁コイル23に流す程度の容量の電荷が蓄積される。
タイムチャートを参照しながら説明する。まず、コネク
タ21が結合された状態でイグニッションキーがオン操
作されると、制御部13に蓄積されている電圧により励
磁コイル23に励磁電流が流れ第2リレー22が閉じら
れ、かつ、制御部13により第1リレー6が閉じられる
と、補機バッテリ5の直流電流がコンバータ12および
制御部13に給電される。一方、主バッテリ1から出力
された直流電流がパワーコントロールユニット3に給電
されて平滑用コンデンサ14に充電され、平滑用コンデ
ンサ14の電圧が徐々に高まり、充電が完了した後は直
流電流がインバータ11に供給されてインバータ11が
起動可能な状態となる。また、制御部13からコンバー
タ12に入力される信号によりコンバータ12が起動可
能な状態となる。
対してパルスウィドスモジュレーション信号が入力され
ることでインバータ11が起動し、主バッテリ1から給
電される直流電流が交流電流に変換されてモータジェネ
レータ4に供給される。その結果、モータジェネレータ
4の駆動力が車輪に伝達されて電気自動車が走行する。
給電される直流電流の電圧変化が平滑用コンデンサ14
の電荷により平滑化されるとともに、走行負荷に対する
直流電流の余剰分はコンバータ12により電圧変換さ
れ、補機バッテリ5に充電される。なお、電気自動車が
減速する場合は、モータジェネレータ4が発電機として
使用され、ブレーキ力で発電された電気エネルギーを主
バッテリ1や補機バッテリ5に充電することも可能であ
る。
ると、励磁コイル7に対する励磁電流が停止され第1リ
レー6が開かれるが、第2リレー22は閉じられたまま
に維持され、制御部13は補機バッテリ5からの給電に
より駆動が続行される。このため、平滑用コンデンサ1
4の残留電荷がコンバータ12に吸収されて電圧変換さ
れた後、補機バッテリ5に充電される。このようにし
て、平滑用コンデンサ14の放電が行われ、平滑用コン
デンサ14の電圧が徐々に低下する。
て平滑用コンデンサ14の残留電荷の電圧が許容電圧以
下になったことが検出された場合には、制御部13から
コンバータ12に入力されていた信号がオフされて放電
制御が終了するとともに、励磁コイル23に対する励磁
電流が停止されて第2リレー22が開かれて制御部13
と補機バッテリ5との間の回路が開く。
残留電荷を補機バッテリ5に充電すれば、メンテナンス
などにより作業者が平滑用コンデンサ14に接触する前
に速やかに平滑用コンデンサ14の残留電荷の放電が終
了する。また、補機バッテリ5に充電された電気エネル
ギを他の電気部品、例えばワイパーや空調機械などの駆
動に有効活用することができる。
に、例えば、図3のタイムチャートに示すように放電制
御の途中でコネクタ21が分離されたり、または故障に
より補機バッテリ5と制御部13との間の回路が遮断さ
れたり、補機バッテリ5が放電状態になったりした場合
には、平滑用コンデンサ14の残留電荷が、平滑用コン
デンサ14とコンバータ12と制御部13との間に形成
されている放電回路により制御部13に供給され、その
電圧により制御部13の駆動が続行される。
平滑用コンデンサ14の残留電荷の電圧が許容電圧以下
になった時点で制御部13からコンバータ12に入力さ
れる信号が停止され、放電制御が終了する。なお、放電
制御が開始される前にコネクタ21が分離された場合
も、上記と同様の作用により平滑用コンデンサ14の残
留電荷が放電される。
ンデンサ14の残留電荷により制御部13を駆動させて
平滑用コンデンサ14の放電を行うことができるから、
コネクタ21の取り外しや故障などにより補機バッテリ
5と制御部13との間の回路が遮断された場合において
も平滑用コンデンサ14の放電を行うことができるう
え、格別の外部電源を設ける必要もなく装置の簡略化、
小型化、軽量化、低コスト化を図ることができる。
の残留電荷を他の電気要素、例えばモータジェネレータ
4の巻線8ないし10の抵抗により放電させたり、放電
抵抗(図示せず)などにより放電させる構成のインバー
タ装置にも適用可能である。また、この発明は電気自動
車以外の電気設備、例えば空調機械、照明器具などにも
適用可能である。さらに、直流電源として直流発電機を
用いることも可能である。
れた発明によれば、平滑用コンデンサの残留電荷が放電
回路を介して制御部に供給されて制御部が駆動されるか
ら、制御部と外部との回路が遮断されても平滑用コンデ
ンサの放電を行うことができるうえ、格別の外部電源を
設ける必要もなく装置の簡略化、小型化、軽量化、低コ
スト化を図ることができる。
に適用した実施例を示す概念図である。
ートである。
ンデンサの放電が完了する前にコネクタが分離された場
合を示すタイムチャートである。
Claims (4)
- 【請求項1】 インバータの入力側に接続された直流電
源と、前記インバータと直流電源との間に形成された回
路に設けられ、かつ、前記インバータと並列に接続され
た平滑用コンデンサと、この平滑用コンデンサの電荷を
制御する制御部と、前記平滑用コンデンサの電荷が放電
されるバッテリとが備えられているインバータ装置にお
いて、前記平滑用コンデンサの電荷を前記バッテリに放電でき
なくなった場合に、前 記平滑用コンデンサの電荷を前記
制御部に供給する放電回路が設けられていることを特徴
とするインバータ装置。 - 【請求項2】 前記放電回路には、前記インバータに接
続され、かつ、直流電流が供給される負荷に対する直流
電流の余剰分の電圧を変換して前記バッテリに充電する
コンバータが設けられていることを特徴とする請求項1
に記載のインバータ装置。 - 【請求項3】 前記放電回路が、自動車のイグニッショ
ンキーの操作に基づいて、前記平滑用コンデンサの電荷
を前記バッテリに放電するように構成されていることを
特徴とする請求項1または2に記載のインバータ装置。 - 【請求項4】 前記バッテリが補機バッテリであること
を特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載のイン
バータ装置。
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- 1996-02-26 JP JP06372796A patent/JP3250448B2/ja not_active Expired - Fee Related
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