JP4668138B2 - プリチャージ方法、電気自動車システムおよびハイブリッド自動車システム - Google Patents
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図8は、従来技術に係るプリチャージシステムのブロック図である。高圧バッテリ10は、コンタクタ(接点)20を介して高圧デバイス30に接続されている。
そこで本発明は、プリチャージ抵抗の温度上昇を抑制しつつ、コンタクタの再接続を迅速に行うことが可能なプリチャージ方法の提供を課題とする。
請求項3に係る発明によっても、同様に信頼性および商品性に優れたハイブリッド自動車システムを提供することができる。
(第1実施形態、高圧システム)
図1は、実施形態に係る高圧システムのブロック図である。このシステム1では、高圧電源が高圧デバイス(例えば、ダウンバータを介して接続される12Vバッテリ)に接続されている。高圧電源として、図1では高圧バッテリ10が採用されているが、燃料電池等を採用することも可能である。
次に、上記プリチャージシステムを用いたプリチャージ方法について説明する。
図2は実施形態に係るプリチャージ方法のタイミングチャートであり、図3は制御部の動作のフローチャートである。図3に示すフローチャートは、例えば10msec毎に処理を繰り返すものである。
すなわち、図3のST10においてプリチャージ要求あり(YES)と判断し、ST12に進む。ST12では、インターバルタイマーが0であるか判断する。前回のプリチャージから長時間が経過していれば、インターバルタイマーは0であるから、判断はYESでありST16に進む。ST16では、プリチャージを終了するか判断する。今からプリチャージを開始する場合には、プリチャージを終了しないから、判断はNOでありST18に進む。
具体的には、図2のプリチャージコンタクタ22およびメインコンタクタN側25bをONにして、第1プリチャージを開始する。プリチャージを開始すると、プリチャージ抵抗23に電流I1が流れ、高圧デバイスの入力電圧V2が上昇する。
具体的には、図3のST10およびST14を経てST16に進み、プリチャージを終了するか判断する。ここでは、高圧バッテリ10の出力電圧V1と高圧デバイス30の入力電圧V2との電位差が所定値以下になるか(正常終了の場合)、またはプリチャージ時間をカウントする時間カウンタが所定値以上になるか(異常終了の場合)、何れかを満足した場合にプリチャージを終了すると判断する。B時点では、V1とV2との電位差は所定値以上であるが、時間カウンタが所定値以上であるため、第1プリチャージを終了する(YES)と判断し、ST20に進む。
図4(a)は、上記(a)パラメータを用いてインターバル時間を決定するためのテーブルである。このテーブルでは、第1プリチャージの開始から終了までにプリチャージ抵抗23を流れた電流の積算値が大きいほど、インターバル時間が長くなっている。プリチャージ抵抗23に電流が流れるとジュール熱が発生するので、プリチャージ抵抗23の発熱量は流れた電流の積算値に比例すると考えられる。そこで、電流の積算値と比例するようにインターバル時間を決定することにより、プリチャージ抵抗23の温度が高い場合はインターバル時間を長く、温度が低い場合はインターバル時間を短く設定することができる。
図3のST20でインターバルタイマーをセットしたら、ST12で第1プリチャージを終了し、時間カウンタをリセットする。なおインターバルタイマーは、図3の処理を繰り返すたびに減算する。
具体的には、図3のST10を経てST14に進み、インターバルタイマーが0か判断する。判断がNO(インターバル中)の間はST10およびST14の判断を繰り返す。ST14の判断がYES(インターバル経過)になったら、ST16を経てST18に進み、第2プリチャージを開始する。
具体的には、図3のST10およびST14を経てST16に進み、V1とV2との電位差が所定値以下になったので、第2プリチャージを終了する(YES)と判断する。さらに、ST20に進んでインターバルタイマーをセットし、ST12に進んで第2プリチャージを終了する。
本実施形態では、以上のようにプリチャージを連続して行うことが可能である。
ここで、本実施形態に代わるプリチャージ方法について検討する。
図5は、代替プリチャージ方法のタイミングチャートである。この代替プリチャージ方法では、A時点でIGがONになると、本実施形態と同様にプリチャージコンタクタ22およびメインコンタクタN側25bをONにし、プリチャージを開始する。またB時点でプリチャージが完了すると、本実施形態と同様にメインコンタクタP側25aをONにし、プリチャージコンタクタ22をOFFにして、インターバルタイマーをセットする。
図6(a)は、代替プリチャージ方法におけるプリチャージ抵抗の温度変化のグラフである。異常事態下で第1プリチャージが行われると、プリチャージ抵抗23の温度はT0からT1Aまで上昇するが、インターバル時間t1の経過によりT1Bまで低下する。次に異常事態下で第2プリチャージが行われると、プリチャージ抵抗23の温度はT1BからT2Aまで上昇する。ここでインターバル時間t1は、異常事態下で連続して第1および第2プリチャージが行われた場合でも、第2プリチャージ終了後の温度T2Aが許容範囲を超えることがないように設定される。
第2実施形態では、第1実施形態に係るプリチャージ方法を実施する電気自動車システムについて説明する。
図7は、電気自動車システムのブロック図である。電気自動車のうち燃料電池自動車は、燃料電池(Fuel Cell;FC)スタック60を備えている。FCスタック60は、反応ガスを電気化学反応させて電力を得るタイプのものであり、例えば固体高分子電解質膜をアノードおよびカソードで挟み込んだセルを複数積層して構成されている。そのアノードに燃料ガスとして水素ガスを供給し、カソードに酸化剤ガスとして酸素を含む空気を供給する。すると、アノードで触媒反応により発生した水素イオンが、固体高分子電解質膜を通過してカソードまで移動し、カソードで酸素と電気化学反応を起こして水が生成され、発電が行われる。
例えば、ハイブリッド自動車システムにつき、第1実施形態のプリチャージ方法を実施することができるように構成することも可能である。これにより、プリチャージ抵抗の温度上昇を抑制することが可能になる。またコンタクタの再接続を迅速に行うことができるので、システムの再起動時間を短縮することが可能になる。したがって、信頼性および商品性に優れたハイブリッド自動車システムを提供することができる。
Claims (3)
- プリチャージコンタクタおよびプリチャージ抵抗を介して電源に接続されたデバイスのプリチャージ方法であって、
第1プリチャージの終了後、第2プリチャージを開始するまでのインターバル時間を、
(b)前記第1プリチャージ中または前記第1プリチャージ終了時における前記プリチャージコンタクタの2次側電圧、(c)前記第1プリチャージ中または前記第1プリチャージ終了時における前記プリチャージコンタクタの1次側電圧と2次側電圧との差、のうち少なくとも1つと、
前記第1プリチャージに要した時間と、
を併用して決定することを特徴とするプリチャージ方法。 - 請求項1に記載のプリチャージ方法を実施することを特徴とする電気自動車システム。
- 請求項1に記載のプリチャージ方法を実施することを特徴とするハイブリッド自動車システム。
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