JP4075380B2

JP4075380B2 - 車両用電源装置

Info

Publication number: JP4075380B2
Application number: JP2002002167A
Authority: JP
Inventors: 務松木; 靖小島
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-01-09
Filing date: 2002-01-09
Publication date: 2008-04-16
Anticipated expiration: 2022-01-09
Also published as: JP2003204608A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は車両用電源装置、特に電力ラインにコンデンサを設けた場合の突入電流制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、電気自動車やハイブリッド自動車等において、バッテリから負荷であるモータへの電力ラインにノイズ低減用のコンデンサが設けられている。そして、車両のイグニッションをオフにした後は、例えばコンデンサに蓄積された電荷により無トルク状態でモータを駆動してコンデンサを放電させている。
【０００３】
ところが、イグニッションをオフにしてコンデンサを放電した後、再びイグニッションをオンにして車両走行する場合、コンデンサが既に放電されているためコンデンサ充電時に高電圧の突入電流が生じ、バッテリに接続されたリレーなどが大きな突入電流により損傷し、場合によっては溶着してしまう問題があった。
【０００４】
そこで、例えば図３に示されるように、ハイブリッド（ＨＶ）バッテリ１０の電力供給切替リレーを３個（ＳＭＲ１、ＳＭＲ２、ＳＭＲ３）設け、そのうちの一つのリレーに直列に抵抗Ｒを設けることで突入電流を低減する構成が採用されている。すなわち、イグニッションがオンされると、まずＳＭＲ２とＳＭＲ３をオンする。これにより、ＳＭＲ３及び抵抗Ｒを経由して制限電流が流れることとなり、この制限電流でコンデンサを充電することができる。その後、ＳＭＲ１をオンしＳＭＲ３をオフしてモータを駆動することで、高電圧の突入電流から回路を保護することができる。ＳＭＲ３と抵抗Ｒはバッテリからの制限電流でコンデンサを予め充電するプリチャージ回路として機能すると云うこともできる。
【０００５】
このように制限電流でコンデンサを予め充電する構成は、例えば特開平９−１４９５０９号公報にも開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＳＭＲ３と抵抗Ｒを設けてコンデンサをプリチャージする構成では、回路部品点数が増大しコスト的に不利となる。特に、プリチャージ回路はイグニッションオンの直後のみ機能する回路であり、通常は動作しないことからその使用効率が低い問題がある。
【０００７】
本発明は上記従来技術の有する課題に鑑みなされたものであり、その目的は、プリチャージ回路を不要とし、かつ、高電圧の突入電流を低減することができる車両用電源装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、電源と、前記電源からの電力により駆動される負荷と、前記電力のオンオフを切り替えるスイッチと、前記電源と負荷間の電力ラインに接続されるコンデンサとを備える車両用電源装置であって、車両のイグニッションがオフされてから所定の遅延時間後に前記コンデンサを放電する制御手段とを有することを特徴とする。
【０００９】
ここで、前記制御手段は、前記イグニッションのオフから一定時間後に自身の動作を停止するものであり、動作停止の直前に前記コンデンサを放電することが好適である。
【００１０】
本装置において、前記負荷はモータであり、前記制御手段は、前記コンデンサからの電力で前記モータをゼロトルク状態で駆動することにより前記コンデンサを放電することができる。
【００１１】
また、本装置において、前記制御手段は、異常が検出された場合には直ちに前記コンデンサを放電することが好適である。
【００１２】
このように、本発明の車両用電源装置では、従来のようにイグニッションがオフされたときに直ちにコンデンサを放電するのではなく、所定の遅延時間後にコンデンサを放電する。これにより、イグニッションがオフされてから所定の遅延時間内に再びイグニッションがオンされても、コンデンサは既に充電されているため、イグニッションをオンしたときの突入電流を小さくすることができる。
【００１３】
なお、イグニッションをオフしたときには制御手段への電力供給も停止されて制御手段の動作が不能となるが、通常イグニッションがオフされてから数分程度は制御手段の動作が可能であるため、この動作可能時間内に遅延時間を設定することができる。イグニッションオフによる制御手段の動作停止の直前までコンデンサの放電を遅らせることで、遅延時間を最大限大きくすることができる。
【００１４】
コンデンサの放電は、例えば負荷としてモータが接続されている場合にはコンデンサからの電力でモータをゼロトルク状態で駆動することで達成される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。
【００１６】
図１には、本実施形態に係る車両電源装置の構成が示されている。電源のバッテリ１０で負荷である２つのモータ１５、１７を駆動する構成である。もちろんモータは２個ではなく１個でもよい。モータ１５、１７にはそれぞれインバータ１４、１６が接続され、インバータ１４、１６にバッテリ１０からの直流を供給し、インバータ１４、１６の各スイッチを制御することによりモータ１５、１７に三相交流を供給して駆動する。インバータ１４、１６のスイッチングは制御手段としてのＥＣＵ（電子制御装置）１８により制御される。
【００１７】
バッテリ１０からの電力供給は２個のリレーＳＭＲ１、ＳＭＲ２をオンオフすることにより切り替えられ、バッテリ１０からモータ１５、１７への電力ラインにはノイズ低減用のコンデンサＣが設けられている。また、コンデンサＣに並列に放電抵抗Ｒが接続されている。本実施形態においては、コンデンサＣのプリチャージ回路が設けられていない点に着目されたい。
【００１８】
このような構成において、例えばハイブリッド自動車の場合、ＥＣＵ１８は低速走行時にはインバータ１４、１６をスイッチング制御してバッテリ１０からの電力でモータ１５、１７を駆動する。一方、通常走行時には、ＥＣＵ１８はバッテリ１０からの電力でエンジンをクランキングし、エンジントルクにより車両を走行させる。高負荷時には、エンジントルクに加えモータ１５、１７を駆動してトルクアシストする。また、車両減速時には、インバータ１４、１６を制御してモータ１５、１７をジェネレータとして機能させ、運動エネルギを電気エネルギに変換して電力を回生しバッテリ１０を充電する。
【００１９】
従来において、イグニッションオフ時にコンデンサＣを放電していたため、次にイグニッションをオンするときにはプリチャージ回路でコンデンサＣをまず充電し、その後バッテリ１０からの電力を供給することにより突入電流を小さく制限していたが、本実施形態においてはコンデンサＣの放電タイミングを遅らせることでイグニッションオン時においてコンデンサＣが既に充電されている確率を大きくし、これによりイグニッションオン時の突入電流を低減するものである。
【００２０】
すなわち、本実施形態において、イグニッションがオフされた場合、ＥＣＵ１８は直ちにインバータ１４、１６を駆動して無トルク状態でモータ１５、１７を駆動しコンデンサＣを放電するのではなく、イグニッションがオフされてから所定の遅延時間内はコンデンサＣの放電制御を行わず、単に放電抵抗Ｒのみによる自己放電を行う。これにより所定の遅延時間内はコンデンサＣには電荷が残存する状態となる。したがって、この遅延時間内に再びイグニッションがオンされた場合には、コンデンサＣは既に充電されているため突入電流は小さくて済み、ＳＭＲ１あるいはＳＭＲ２の損傷が防止できる。
【００２１】
図２は、本実施形態におけるＥＣＵ１８の処理フローチャートが示されている。まず、イグニッションスイッチ信号に基づきイグニッションがオフされたか否かを判定する（Ｓ１０１）。そして、イグニッションがオフされた場合には、次に電源装置に異常（フェイル）が発生したか否かを判定する（Ｓ１０２）。異常状態としては、例えばユーザが高圧コンポーネントの蓋を開けてインターロックがオンされた場合や、高圧コンポーネントにショートが発生した場合等が考えられる。そして、フェイルが発生した場合には、コンデンサＣに電荷が蓄積されている状態は危険なので、ＥＣＵ１８は直ちにコンデンサＣの放電制御を実行する（Ｓ１０４）。一方、異常が発生していない場合には、ＥＣＵ１８はイグニッションがオフされてから所定の遅延時間は放電制御を行わず、遅延時間経過後に放電制御を実行してコンデンサＣを放電する（Ｓ１０３）。放電制御は、従来と同様にインバータ１４、１６をスイッチング制御してモータ１５、１７を無トルク状態で駆動させればよい。無トルク状態とすることで、意図せずモータ１５、１７により車両が動き出すことを防止できる。
【００２２】
なお、所定の遅延時間は任意に設定することが可能であるが、放電を可能な限り遅させることが好ましく、この観点からはイグニッションがオフされてからＥＣＵ１８の動作が停止される直前まで遅らせる、すなわち放電制御のタイミングをＥＣＵ１８が動作停止となる直前に実行することが好ましい。例えば、イグニッションがオフされてからＥＣＵ１８の動作が停止されるまで５分間要するとすると、遅延時間を５分弱に設定する等である。これにより、イグニッションがオフされてから略５分間はコンデンサＣは充電状態を維持するため、イグニッションがオフされてから５分以内にイグニッションを再びオンした場合、突入電流は小さくて済むことになる。イグニッションを比較的短時間にオン、オフするような走行、例えば、宅配便等に好適であろう。
【００２３】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の変更が可能である。
【００２４】
例えば、本実施形態ではモータを無トルクで駆動することでコンデンサＣを放電しているが、他の方法でコンデンサＣを放電してもよい。
【００２５】
また、イグニッションオフからイグニッションオンまでの平均時間を統計的に算出し、この平均時間に基づいて遅延時間を設定することもできる。例えば、３分程度でイグニッションのオンオフを繰り返している場合、遅延時間を３分強に設定する等である。
【００２６】
また、前回のイグニッションオフからオンまでの時間を計測し、この時間に応じてデフォルトの遅延時間を増減調整することも可能である。例えば、デフォルトの遅延時間を３分とした場合、前回のイグニッションオフからオンまでの時間が４分であり、したがってイグニッションオン時には既にコンデンサが放電してしまった場合には、この事実に基づいて遅延時間を１分だけ増大させることも可能である。
【００２７】
さらに、統計的に算出された平均時間あるいは前回の計測時間がＥＣＵ１８の動作停止時間を超えている場合、ＥＣＵ１８の動作停止時間を増大させることで遅延時間を確保することも可能である。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によればコンデンサの放電時間を遅らせることで次回のイグニッションオン時における突入電流を小さくでき、プリチャージ回路を設けることなく回路を保護することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態の構成図である。
【図２】実施形態の処理フローチャートである。
【図３】従来装置の回路構成図である。
【符号の説明】
１０バッテリ、１４，１６インバータ、１５，１７モータ、１８ＥＣＵ。

Claims

電源と、
前記電源からの電力により駆動される負荷と、
前記電力のオンオフを切り替えるスイッチと、
前記電源と負荷間の電力ラインに接続されるコンデンサと、
を備える車両用電源装置であって、
車両のイグニッションがオフされてから所定の遅延時間後に前記コンデンサを放電する制御手段と、
を有することを特徴とする車両用電源装置。
請求項１記載の装置において、
前記制御手段は、前記イグニッションのオフから一定時間後に自身の動作を停止するものであり、動作停止の直前に前記コンデンサを放電することを特徴とする車両用電源装置。
請求項１、２のいずれかに記載の装置において、
前記負荷はモータであり、
前記制御手段は、前記コンデンサからの電力で前記モータをゼロトルク状態で駆動することにより前記コンデンサを放電することを特徴とする車両用電源装置。
請求項１〜３のいずれかに記載の装置において、
前記制御手段は、異常が検出された場合には直ちに前記コンデンサを放電することを特徴とする車両用電源装置。