JP5115093B2

JP5115093B2 - Pre-charging circuit and vehicle

Info

Publication number: JP5115093B2
Application number: JP2007213313A
Authority: JP
Inventors: 幸嗣岩下
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2007-08-20
Filing date: 2007-08-20
Publication date: 2013-01-09
Anticipated expiration: 2027-08-20
Also published as: JP2009050079A

Description

本発明は、突入電流を防止するための予備充電回路、および予備充電回路を備える車両に関する。 The present invention relates to a preliminary charging circuit for preventing an inrush current and a vehicle including the preliminary charging circuit.

バッテリ等の電源からの直流電力を交流電力へ変換して出力するインバータを備えた回路においては、インバータ等への電源からの入力電圧を平滑化するために平滑コンデンサが設けられている。このような回路においては、通常、回路の起動時に電源と平滑コンデンサを接続して平滑コンデンサを充電し、平滑コンデンサの充電後にインバータを駆動する。しかしながら、平滑コンデンサが充電されていない状態で単に電源と平滑コンデンサとを接続すると、電源から平滑コンデンサに大きな電流（突入電流）が発生して、平滑コンデンサや電源から平滑コンデンサまでの回路にダメージを与える恐れがある。これを防止するために、電源からの電力を抵抗体を介して平滑コンデンサへ供給して平滑コンデンサを予備充電（プリチャージ）する予備充電回路が知られている（たとえば特許文献１）。
特開２００５−５１８８５号公報 In a circuit including an inverter that converts DC power from a power source such as a battery into AC power and outputs the same, a smoothing capacitor is provided to smooth the input voltage from the power source to the inverter or the like. In such a circuit, the power supply and the smoothing capacitor are usually connected at the start of the circuit to charge the smoothing capacitor, and the inverter is driven after the smoothing capacitor is charged. However, if the power supply and the smoothing capacitor are simply connected when the smoothing capacitor is not charged, a large current (inrush current) is generated from the power supply to the smoothing capacitor, causing damage to the smoothing capacitor and the circuit from the power supply to the smoothing capacitor. There is a risk of giving. In order to prevent this, a precharging circuit is known that precharges a smoothing capacitor by supplying power from a power source to a smoothing capacitor via a resistor (for example, Patent Document 1).
JP 2005-51885 A

しかしながら、従来、このような予備充電回路においては平滑コンデンサの充電電圧が予め定められた所定の規定値まで上昇すると予備充電の完了を判定し、予備充電の完了が判定された後には抵抗体を介さずに電源と平滑コンデンサとを接続する。そのため、温度変化によりバッテリの内部抵抗を含む電源から平滑コンデンサまでの回路抵抗の値が変化すると、電源から平滑コンデンサに大電流が流れて、平滑コンデンサや電源から平滑コンデンサまでの回路にダメージを与える可能性がある。 However, conventionally, in such a precharge circuit, when the charging voltage of the smoothing capacitor rises to a predetermined predetermined value, it is determined that precharge is complete, and after the completion of precharge is determined, the resistor is Connect the power supply and the smoothing capacitor without going through. Therefore, if the value of the circuit resistance from the power supply including the battery's internal resistance to the smoothing capacitor changes due to temperature changes, a large current flows from the power supply to the smoothing capacitor, causing damage to the smoothing capacitor and the circuit from the power supply to the smoothing capacitor. there is a possibility.

本発明による予備充電回路は、負荷の端子間に接続されているコンデンサおよびバッテリを含む閉回路中の回路抵抗値を検出するにあたり、前記バッテリの内部抵抗値と、前記バッテリと前記コンデンサとの間を接続する前記導体の抵抗値とからなる総回路抵抗値を検出する抵抗値検出手段と、検出された回路抵抗値に基づいて、コンデンサの予備充電を完了する時の判定条件を決定する判定条件決定手段とを備え、前記抵抗値検出手段が、前記バッテリの内部抵抗値を、前記バッテリの温度に基づいて検出し、かつ、前記導体の抵抗値を、前記閉回路が冷機状態にあるか、暖機状態にあるかに基づいて検出することを特徴とする。 Pre-charging circuit according to the present invention, upon detecting a circuit resistance of the closed circuit including a capacitor and a battery is connected between the terminals of the load, and the internal resistance value before Symbol battery, and said battery and said capacitor A resistance value detecting means for detecting a total circuit resistance value composed of a resistance value of the conductors connecting between them, and a determination for determining a determination condition for completing the precharge of the capacitor based on the detected circuit resistance value Whether the resistance value detecting means detects the internal resistance value of the battery based on the temperature of the battery, and whether the closed circuit is in a cold state. characterized that you detected based on whether the warm-up state.

本発明によれば、温度変化などによりバッテリの内部抵抗を含む、バッテリから平滑コンデンサまでの回路抵抗値が変化した場合でも、検出した回路抵抗値に基づいて予備充電完了の判定条件を決定するので、バッテリから平滑コンデンサへ大電流（突入電流）が流れることを防ぐことができる。 According to the present invention, even when the circuit resistance value from the battery to the smoothing capacitor, including the internal resistance of the battery due to a temperature change or the like, is determined based on the detected circuit resistance value, the determination condition for the completion of precharging is determined. It is possible to prevent a large current (inrush current) from flowing from the battery to the smoothing capacitor.

以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。図１は、本発明による予備充電回路の一実施の形態を示す図であり、ハイブリッド車両に適用した場合の概略構成図である。高電圧バッテリ（電源）１は、複数のセルから構成される組電池である。インバータ８は、高電圧バッテリ１から入力される直流電力を交流電力に変換して駆動モータ９に供給する。また、インバータ８は駆動モータ９を回生制動させた際の発電電力（交流電力）を直流電力へと変換する機能も果たす。駆動モータ９は、インバータ８から供給された交流電力によって駆動して車両の駆動トルクを発生する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a precharging circuit according to the present invention, and is a schematic configuration diagram when applied to a hybrid vehicle. A high voltage battery (power source) 1 is an assembled battery composed of a plurality of cells. The inverter 8 converts DC power input from the high voltage battery 1 into AC power and supplies the AC power to the drive motor 9. The inverter 8 also functions to convert the generated power (AC power) when the drive motor 9 is regeneratively braked into DC power. The drive motor 9 is driven by AC power supplied from the inverter 8 to generate a drive torque of the vehicle.

インバータ８の前段には、コンデンサ（平滑コンデンサ）１１、およびコンデンサ１１の電圧を検出する電圧センサ１６が設けられている。コンデンサ１１は、負荷であるインバータ８の正側と負側の端子間に接続され、高電圧バッテリ１からインバータ８へ給電される入力電圧を平滑化する。 In front of the inverter 8, a capacitor (smoothing capacitor) 11 and a voltage sensor 16 for detecting the voltage of the capacitor 11 are provided. Capacitor 11 is connected between the positive and negative terminals of inverter 8 that is a load, and smoothes the input voltage fed from high-voltage battery 1 to inverter 8.

リレー（電磁開閉器）２，３および４は、制御ユニット６からの制御信号に基づいてオンオフする。車両走行時には、リレー２，３がオンに制御されている。リレー４には電流制限抵抗５が直列に接続されており、それらはリレー２に対して並列に接続されている。なお、リレー４と電流制限抵抗５は、リレー３と並列に配置しても良い。リレー４、および電流制限抵抗５は、高電圧バッテリ１とインバータ８とを接続して予備充電を行う際に、コンデンサ１１へ流入する突入電流を低減するためにＣＲ過渡応答回路（図２）を形成する。リレー３のラインには電流センサ７が設けられている。 The relays (electromagnetic switches) 2, 3 and 4 are turned on / off based on a control signal from the control unit 6. When the vehicle travels, the relays 2 and 3 are controlled to be on. A current limiting resistor 5 is connected in series to the relay 4, and they are connected in parallel to the relay 2. The relay 4 and the current limiting resistor 5 may be arranged in parallel with the relay 3. The relay 4 and the current limiting resistor 5 are provided with a CR transient response circuit (FIG. 2) in order to reduce the inrush current flowing into the capacitor 11 when the high voltage battery 1 and the inverter 8 are connected to perform preliminary charging. Form. A current sensor 7 is provided on the line of the relay 3.

制御ユニット６は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどにより構成され、リレー２〜４をオンオフ制御する。制御ユニット６には、システムの起動・停止を指令するＳＴ信号３０が入力される。運転者がイグニションスイッチをオン操作するとＳＴ信号３０はオンとなり、オフ操作するとＳＴ信号３０はオフとなる。なお、制御ユニット６は、イグニッションスイッチがオフ操作された時刻を所定の記録領域に記録する。また、制御ユニット６は、システム起動時にはリレーをオンして電流制限抵抗５を介してコンデンサ１１を予備充電する予備充電制御を行った後に、リレー４をオフするとともにリレー２，３をオンし、システム停止時にはコンデンサ１１の放電制御を行う。 The control unit 6 includes a CPU, ROM, RAM, and the like (not shown), and controls the relays 2 to 4 on and off. The control unit 6 is supplied with an ST signal 30 for instructing start / stop of the system. When the driver turns on the ignition switch, the ST signal 30 is turned on, and when the driver turns off the ST signal 30, the ST signal 30 is turned off. The control unit 6 records the time when the ignition switch is turned off in a predetermined recording area. Further, the control unit 6 turns on the relay at the time of system startup and performs precharge control for precharging the capacitor 11 via the current limiting resistor 5, then turns off the relay 4 and turns on the relays 2 and 3. When the system is stopped, discharge control of the capacitor 11 is performed.

電流センサ７は、高電圧バッテリ１の充放電電流を検出して、検出値Ｉ１を制御ユニット６へ出力する。電圧センサ１５は、高電圧バッテリ１の電圧を検出し、検出値Ｖｂを制御ユニット６へ出力する。電圧センサ１６は、コンデンサ１１の電圧を検出し、検出値Ｖｃを制御ユニット６へ出力する。温度センサ２１は、高電圧バッテリ１の近傍に設けられ、高電圧バッテリ１の温度を検出し、検出温度を制御ユニット６へ出力する。高電圧ヒューズ２０は、高電圧バッテリ１の後段に設けられている。 The current sensor 7 detects the charging / discharging current of the high voltage battery 1 and outputs the detected value I1 to the control unit 6. The voltage sensor 15 detects the voltage of the high voltage battery 1 and outputs the detection value Vb to the control unit 6. The voltage sensor 16 detects the voltage of the capacitor 11 and outputs the detection value Vc to the control unit 6. The temperature sensor 21 is provided in the vicinity of the high voltage battery 1, detects the temperature of the high voltage battery 1, and outputs the detected temperature to the control unit 6. The high voltage fuse 20 is provided in the subsequent stage of the high voltage battery 1.

制御ユニット６は、リレー２および３がオンしている場合、電流センサ７、電圧センサ１５および１６、温度センサ２１から出力される検出値を用いて、高電圧バッテリ１からコンデンサ１１までの回路総抵抗値を算出する。そして、制御ユニット６は、算出した回路総抵抗値を用いて、コンデンサ１１の予備充電完了条件を設定する。すなわち、制御ユニット６は、コンデンサ１１の予備充電完了時におけるコンデンサ１１への供給電流値が、リレー２，３、または高電圧ヒューズ２０の耐突入電流特性値以下となるように予備充電完了条件を設定する。 When the relays 2 and 3 are turned on, the control unit 6 uses the detected values output from the current sensor 7, the voltage sensors 15 and 16, and the temperature sensor 21 to total the circuit from the high voltage battery 1 to the capacitor 11. Calculate the resistance value. Then, the control unit 6 sets a precharge completion condition for the capacitor 11 using the calculated circuit total resistance value. That is, the control unit 6 sets the precharge completion condition so that the current value supplied to the capacitor 11 when the precharge of the capacitor 11 is completed is equal to or less than the inrush current characteristic value of the relays 2 and 3 or the high voltage fuse 20. Set.

以下、図２に示す等価回路を参照して、制御ユニット６による回路総抵抗値の算出について、第１回目（工場出荷時）にイグニッションスイッチ（イグニッションキー）がオン操作される場合と、第２回目以降にイグニッションスイッチがオン操作される場合とに分けて説明する。なお、図２の回路は、図１に示す高電圧バッテリ１からコンデンサ１１までの回路に対する等価回路であり、（ａ）は予備充電時の等価回路を示し、（ｂ）は予備充電完了後、すなわちリレー２および３がオンした時の等価回路を示す。また、図２において、Ｖｂは高電圧バッテリ１の電圧（電圧センサ１５による検出値）、Ｉｃは予備充電時の充電電流、Ｖｃはコンデンサ１１の電圧（電圧センサ１６による検出値）、Ｃはコンデンサ１１の容量、Ｒは電流制限抵抗５の抵抗値を示す。 Hereinafter, with reference to the equivalent circuit shown in FIG. 2, regarding the calculation of the total circuit resistance value by the control unit 6, when the ignition switch (ignition key) is turned on for the first time (at the time of factory shipment), A description will be given separately for the case where the ignition switch is turned on after the first time. 2 is an equivalent circuit for the circuit from the high voltage battery 1 to the capacitor 11 shown in FIG. 1, (a) shows an equivalent circuit at the time of preliminary charging, and (b) after completion of the preliminary charging, That is, an equivalent circuit when the relays 2 and 3 are turned on is shown. In FIG. 2, Vb is the voltage of the high-voltage battery 1 (detected value by the voltage sensor 15), Ic is the charging current at the time of preliminary charging, Vc is the voltage of the capacitor 11 (detected value by the voltage sensor 16), and C is the capacitor. The capacitance of 11 and R indicate the resistance value of the current limiting resistor 5.

−第１回目のイグニッションキーのオン操作−
制御ユニット６は、イグニッションスイッチがオン操作されると、電圧センサ１５により検出された高電圧バッテリ１の開放電圧Ｖ０を入力する。そして、制御ユニット６は、リレー４をオンすることにより電流制限抵抗５を介してコンデンサ１１に高電圧バッテリ１から電力を供給する。コンデンサ１１が予め定められた所定の規定電圧まで充電され予備充電が完了した後、制御ユニット６はリレー４をオフするとともにリレー２および３をオンする。なお、この第１回目のイグニッションスイッチオン時の予備充電を完了する上記規定電圧は、リレー２および３をオンした際に高電圧バッテリ１からコンデンサ１１へ流れる電流が、リレー２および３やコンデンサ１１の寿命に影響しない程度の充分大きな電圧値であり、実験等により予め求めて設定された値である。そして、制御ユニット６は、以下の式（１）により、第１回目のイグニッションキーオン操作時の回路総抵抗値Ｒ１（高電圧バッテリ１の内部抵抗、ケーブルの抵抗値、接点の接触抵抗値等を含む回路全体の総抵抗値）を算出する。このとき、等価回路は図２（ｂ）に示すようになる。
Ｒ１＝Ｒ１ｂ＋Ｒ１ｃ・・・（１）
なお、Ｒ１ｂは高電圧バッテリ１の内部抵抗値、Ｒ１ｃは高電圧バッテリ１の内部抵抗を除く回路における冷機時の総導体抵抗値（ケーブル抵抗値、接触抵抗値を含む）を示す。これらの高電圧バッテリ１の内部抵抗値Ｒ１ｂおよび冷機時の総導体抵抗値Ｒ１ｃを後述する方法で検出し、式（１）に基づいて回路総抵抗値Ｒ１を求める。 -First ignition key on operation-
When the ignition switch is turned on, the control unit 6 inputs the open voltage V0 of the high voltage battery 1 detected by the voltage sensor 15. Then, the control unit 6 supplies power from the high voltage battery 1 to the capacitor 11 via the current limiting resistor 5 by turning on the relay 4. After the capacitor 11 is charged up to a predetermined specified voltage and the preliminary charging is completed, the control unit 6 turns off the relay 4 and turns on the relays 2 and 3. The prescribed voltage for completing the preliminary charging when the first ignition switch is turned on is such that the current flowing from the high voltage battery 1 to the capacitor 11 when the relays 2 and 3 are turned on is such that the relays 2 and 3 and the capacitor 11 The voltage value is sufficiently large so as not to affect the life of the battery, and is a value determined and set in advance through experiments or the like. Then, the control unit 6 calculates the total circuit resistance value R1 (the internal resistance of the high voltage battery 1, the resistance value of the cable, the contact resistance value of the contact point, etc.) at the time of the first ignition key-on operation by the following equation (1). The total resistance value of the entire circuit including this is calculated. At this time, the equivalent circuit is as shown in FIG.
R1 = R1b + R1c (1)
In addition, R1b shows the internal resistance value of the high voltage battery 1, and R1c shows the total conductor resistance value (including the cable resistance value and the contact resistance value) during cold operation in the circuit excluding the internal resistance of the high voltage battery 1. The internal resistance value R1b of the high-voltage battery 1 and the total conductor resistance value R1c at the time of cooling are detected by a method described later, and the circuit total resistance value R1 is obtained based on the equation (1).

電流センサ７、電圧センサ１１および１６は、それぞれ検出誤差を有しているので、制御ユニット６は、Ｒ１の値が最小、すなわちリレー２および３をオンした際に流れる電流が最大となるように補正計算をする。 Since the current sensor 7 and the voltage sensors 11 and 16 each have a detection error, the control unit 6 has a minimum value of R1, that is, a current that flows when the relays 2 and 3 are turned on is maximized. Perform correction calculation.

制御ユニット６は、電流センサ７による検出値Ｉ１の補正計算を、以下の式（２）を用いて行う。すなわち、電流センサ７の有する公称誤差により、電流センサ７による検出値Ｉ１が実電流よりも低くなる場合を加味して、誤差分を加算補正する。
Ｉｂ＝Ｉ１＋Ｉｅ１・・・（２）
なお、Ｉｅ１は電流センサ７の公称誤差最大値を示す。 The control unit 6 performs correction calculation of the detection value I1 by the current sensor 7 using the following equation (2). That is, the error is added and corrected in consideration of the case where the detected value I1 from the current sensor 7 is lower than the actual current due to the nominal error of the current sensor 7.
Ib = I1 + Ie1 (2)
Ie1 indicates the maximum nominal error of the current sensor 7.

制御ユニット６は、高電圧バッテリ１の開放電圧Ｖ０、上記式（２）で算出された電流値Ｉｂ、および電圧センサ１５の検出値Ｖｂに基づいて、高電圧バッテリ１の内部抵抗値Ｒ１ｂを以下の式（３）により算出する。ここで、電圧センサ１５の有する公称誤差により、電圧センサ１５の検出値Ｖｂが実電圧よりも高くなる場合を加味して、誤差分を引算補正する。
Ｒ１ｂ＝（Ｖ０−Ｖｂ−Ｖｅ１）／Ｉｂ・・・（３）
なお、Ｖｅ１は電圧センサ１５の公称誤差最大値を示す。 The control unit 6 reduces the internal resistance value R1b of the high voltage battery 1 based on the open voltage V0 of the high voltage battery 1, the current value Ib calculated by the above equation (2), and the detection value Vb of the voltage sensor 15. (3) is calculated. Here, the error is subtracted and corrected in consideration of the case where the detected value Vb of the voltage sensor 15 is higher than the actual voltage due to the nominal error of the voltage sensor 15.
R1b = (V0−Vb−Ve1) / Ib (3)
Ve1 represents the maximum nominal error of the voltage sensor 15.

制御ユニット６は、上記式（２）で算出された電流値Ｉｂ、および電圧センサ１６の検出値Ｖｃに基づいて、等価回路の総導体抵抗値Ｒ１ｃを以下の式（４）により算出する。ここで、高電圧バッテリ１の電圧とコンデンサ１１の電圧との差分が最小となるように、電圧センサ１５および１６の有する公称誤差分を加減補正する。そして、制御ユニット６は、算出した冷機時の総導体抵抗値Ｒ１ｃを所定の記録領域に記録する。
Ｒ１ｃ＝ＭＩＮ｛（Ｖｂ−Ｖｅ１）−（Ｖｃ＋Ｖｅ２）｝／Ｉｂ・・・（４）
なお、Ｖｅ２は電圧センサ１６の公称誤差最大値を示す。 The control unit 6 calculates the total conductor resistance value R1c of the equivalent circuit by the following formula (4) based on the current value Ib calculated by the above formula (2) and the detection value Vc of the voltage sensor 16. Here, the nominal error of the voltage sensors 15 and 16 is corrected and adjusted so that the difference between the voltage of the high voltage battery 1 and the voltage of the capacitor 11 is minimized. Then, the control unit 6 records the calculated total conductor resistance value R1c at the time of cooling in a predetermined recording area.
R1c = MIN {(Vb−Ve1) − (Vc + Ve2)} / Ib (4)
Ve2 represents the maximum nominal error of the voltage sensor 16.

イグニッションキーがオン操作された後、車両が走行を開始すると、制御ユニット６は所定時間が経過するごとに、上記式（３）を用いて内部抵抗値Ｒ１ｂを算出する。さらに、このときに温度センサ２１から入力した高電圧バッテリ１の検出温度と、算出した内部抵抗値Ｒ１ｂとに基づいて、制御ユニット６は、たとえば図３に示すように高電圧バッテリ１の温度と内部抵抗の相関関係を表すマップを作成する。そして、制御ユニット６は、作成したマップを所定の記録領域に記録する。 When the vehicle starts running after the ignition key is turned on, the control unit 6 calculates the internal resistance value R1b using the above equation (3) every time a predetermined time elapses. Further, based on the detected temperature of the high-voltage battery 1 input from the temperature sensor 21 at this time and the calculated internal resistance value R1b, the control unit 6 calculates the temperature of the high-voltage battery 1 as shown in FIG. Create a map showing the correlation of internal resistance. Then, the control unit 6 records the created map in a predetermined recording area.

イグニッションキーがオフ操作されると、制御ユニット６は、上記式（４）と同様にして、暖機時の総導体抵抗値Ｒ２ｃを算出する。すなわち、制御ユニット６は、走行後におけるハーネスやバスバーなど金属導体部品の発熱による温度特性の変化を反映させた抵抗値を算出する。そして、制御ユニット６は、算出した暖機時の総導体抵抗値Ｒ２ｃを所定の記録領域に記録する。なお、通常、車両にはインバータ８と並列にＤＣ／ＤＣコンバータや制御回路等の負荷が接続されており、イグニッションキーがオフ操作されてインバータ８が停止した後もリレー２および３がオフされるまでの間は回路上に電流が流れる。したがって、イグニッションキーがオフ操作されてからリレー２および３がオフされるまでの間に、総導体抵抗値Ｒ２ｃを求めることが可能である。 When the ignition key is turned off, the control unit 6 calculates the total conductor resistance value R2c during warm-up in the same manner as in the above equation (4). That is, the control unit 6 calculates a resistance value reflecting the change in temperature characteristics due to heat generation of metal conductor parts such as a harness and a bus bar after traveling. Then, the control unit 6 records the calculated total conductor resistance value R2c during warm-up in a predetermined recording area. Normally, a load such as a DC / DC converter or a control circuit is connected to the vehicle in parallel with the inverter 8, and the relays 2 and 3 are turned off even after the ignition key is turned off and the inverter 8 is stopped. Until then, current flows on the circuit. Therefore, it is possible to obtain the total conductor resistance value R2c between the time when the ignition key is turned off and the time when the relays 2 and 3 are turned off.

−第２回目以降のイグニッションキーのオン操作−
制御ユニット６は、記録領域に記録された前回のイグニッションキーのオフ操作時刻を参照して、前回のイグニッションキーのオフ操作からの経過時間Ｔｘを算出する。制御ユニット６は、経過時間Ｔｘが所定の閾値（たとえば３時間）を越えると判定した場合、予備充電回路を構成する金属導体の温度が冷めた状態（冷機状態）と判断して、総導体抵抗値としてＲ１ｃを読み出す。経過時間Ｔｘが所定の閾値以下の場合、制御ユニット６は、予備充電回路を構成する金属導体の温度が冷めていない状態（暖気状態）と判断して、総導体抵抗値としてＲ２ｃを読み出す。なお、上記の閾値は実験などにより予め設定された値であり、制御ユニット６の所定の記録領域に記録されているものとする。 -Turning on the ignition key for the second and subsequent times-
The control unit 6 refers to the previous ignition key OFF operation time recorded in the recording area, and calculates an elapsed time Tx from the previous ignition key OFF operation. If the control unit 6 determines that the elapsed time Tx exceeds a predetermined threshold value (for example, 3 hours), the control unit 6 determines that the temperature of the metal conductor constituting the precharge circuit has been cooled (cold state), and determines the total conductor resistance. Read R1c as a value. When the elapsed time Tx is equal to or less than the predetermined threshold value, the control unit 6 determines that the temperature of the metal conductor constituting the precharge circuit is not cooled (warm-up state), and reads R2c as the total conductor resistance value. The threshold value is a value set in advance by experiment or the like, and is recorded in a predetermined recording area of the control unit 6.

冷機時の総導体抵抗値Ｒ１ｃまたは暖機時の総導体抵抗値Ｒ２ｃを読み出すと、制御ユニット６は、温度センサ２１による検出温度を用いて、上述した高電圧バッテリ１の温度と内部抵抗の相関関係を表すマップを参照して、内部抵抗値Ｒ１ｂを読み出す。そして、制御ユニット６は、コンデンサ１１の予備充電完了時、すなわちリレー２および３がオン時の電流値Ｉｘが、リレー２および３の許容下限値Ｉｏｋ以下（Ｉｏｋ≧Ｉｘ）となるように、下記（１）〜（３）のいずれかを算出し、コンデンサ１１への予備充電を行なう。なお、図４に、予備充電回路の電圧値と時間、および電流値と時間との関係を示す。
（１）予備充電を完了するコンデンサ１１の電圧Ｖｃｆを算出
（２）予備充電を完了する時間を算出
（３）予備充電を完了するときの充電電流Ｉｃを算出 When the total conductor resistance value R1c during cold operation or the total conductor resistance value R2c during warm-up is read, the control unit 6 uses the temperature detected by the temperature sensor 21 to correlate the temperature of the high-voltage battery 1 and the internal resistance. The internal resistance value R1b is read with reference to a map representing the relationship. Then, the control unit 6 sets the following so that the current value Ix when the precharge of the capacitor 11 is completed, that is, when the relays 2 and 3 are on, is equal to or less than the allowable lower limit value Iok of the relays 2 and 3 (Iok ≧ Ix). Any one of (1) to (3) is calculated, and the capacitor 11 is precharged. FIG. 4 shows the relationship between the voltage value and time and the current value and time of the precharge circuit.
(1) Calculate the voltage Vcf of the capacitor 11 for completing the precharge (2) Calculate the time for completing the precharge (3) Calculate the charging current Ic for completing the precharge

（１）予備充電を完了するコンデンサ１１の電圧Ｖｃｆを算出
図４においては、以下の式（５）が成立している。
Ｉｏｋ≧Ｉｘ＝（Ｖｂ−Ｖｃｆ）／Ｒ１、すなわちＶｃｆ≧Ｖｂ−Ｉｏｋ・Ｒ１・・・（５）
なお、Ｒ１は、回路総抵抗値であり、冷機時はＲ１ｂ＋Ｒ１ｃ、暖機時はＲ１ｂ＋Ｒ２ｃにより算出される。 (1) Calculation of Voltage Vcf of Capacitor 11 that Completes Precharging In FIG. 4, the following formula (5) is established.
Iok ≧ Ix = (Vb−Vcf) / R1, that is, Vcf ≧ Vb−Iok · R1 (5)
R1 is a circuit total resistance value, and is calculated by R1b + R1c at the time of cold, and R1b + R2c at the time of warm-up.

したがって、制御ユニット６は、上記式（５）により、予備充電を完了するためのコンデンサ１１の電圧値Ｖｃｆを式（６）により算出する。
Ｖｃｆ＝Ｖｂ−Ｉｏｋ・Ｒ１・・・（６） Therefore, the control unit 6 calculates the voltage value Vcf of the capacitor 11 for completing the preliminary charging according to the equation (5) according to the equation (6).
Vcf = Vb−Iok · R1 (6)

（２）予備充電を完了する時間を算出
式（６）を時間ｔの関数として、以下の式（７）ように変形することができる。
Ｖｃｆ＝Ｖｂ−Ｉｏｋ・Ｒ１＝Ｖｂ・｛１−ｅｘｐ（−ｔ／Ｃ・Ｒ）｝・・・（７） (2) Calculating the time for completing the precharge The equation (6) can be transformed into the following equation (7) with the function of the equation (6) as a function of time t.
Vcf = Vb-Iok.R1 = Vb. {1-exp (-t / C.R)} (7)

制御ユニット６は、式（７）を時間ｔについて解いた解である式（８）を用いて予備充電を完了する時間として算出する。
ｔ＝−Ｃ・Ｒ・Ｌｎ（Ｉｏｋ・Ｒ１／Ｖｂ）・・・（８）
なお、上述したように、Ｒ１は、回路総抵抗値であり、冷機時はＲ１ｂ＋Ｒ１ｃ、暖機時はＲ１ｂ＋Ｒ２ｃにより算出される。 The control unit 6 calculates the time for completing the preliminary charging using Expression (8) which is a solution obtained by solving Expression (7) for time t.
t = −C · R · Ln (Iok · R1 / Vb) (8)
As described above, R1 is the total circuit resistance value, and is calculated by R1b + R1c when cold and R1b + R2c when warm.

（３）予備充電を完了するときの充電電流Ｉｃを算出
予備充電時の充電電流Ｉｃは、時間ｔの関数として式（９）のように表される。
Ｉｃ＝Ｖｂ／Ｒ・ｅｘｐ（−ｔ／Ｃ・Ｒ）・・・（９） (3) Calculation of Charging Current Ic When Completing Pre-charging Charging current Ic at the time of pre-charging is expressed as equation (9) as a function of time t.
Ic = Vb / R · exp (−t / C · R) (9)

制御ユニット６は、上記の式（９）に式（８）を代入して得られる以下の式（１０）を予備充電時の充電電流Ｉｃとして算出する。
Ｉｃ＝（Ｉｏｋ・Ｒ１）／Ｒ・・・（１０）
なお、上述したように、Ｒ１は、回路総抵抗値であり、冷機時はＲ１ｂ＋Ｒ１ｃ、暖機時はＲ１ｂ＋Ｒ２ｃにより算出される。 The control unit 6 calculates the following formula (10) obtained by substituting the formula (8) into the above formula (9) as the charging current Ic at the time of preliminary charging.
Ic = (Iok · R1) / R (10)
As described above, R1 is the total circuit resistance value, and is calculated by R1b + R1c when cold and R1b + R2c when warm.

図５に示すフローチャートを用いて、制御ユニット６による予備充電回路の予備充電処理について説明する。なお、図５の処理は制御ユニット６でプログラムを実行して行なわれる。このプログラムは、メモリ（不図示）に格納されており、イグニッションスイッチのオン操作により、ＳＴ信号３０が入力されると起動される。 The precharge process of the precharge circuit by the control unit 6 will be described using the flowchart shown in FIG. 5 is performed by executing a program in the control unit 6. This program is stored in a memory (not shown), and is activated when the ST signal 30 is input by turning on the ignition switch.

ステップＳ１０１においては、ＳＴ信号３０が第１回目（工場出荷時）に起動されたものか否かを判定する。この判定は、イグニッションスイッチが１度でもオンすると０から１に変化するフラグを制御ユニット６にて記憶し、イグニッションスイッチがオンされるごとにフラグを読み込んで判定すればよい。第１回目に入力したＳＴ信号３０の場合は、ステップＳ１０１が肯定判定されてステップＳ１０２へ進む。ステップＳ１０２においては、電圧センサ１５に対して高電圧バッテリ１の開放電圧Ｖ０を検出させてステップＳ１０３へ進む。 In step S101, it is determined whether or not the ST signal 30 is activated for the first time (at the time of factory shipment). This determination may be made by storing in the control unit 6 a flag that changes from 0 to 1 when the ignition switch is turned on even once, and reading the flag every time the ignition switch is turned on. In the case of the ST signal 30 input for the first time, an affirmative determination is made in step S101 and the process proceeds to step S102. In step S102, the open voltage V0 of the high voltage battery 1 is detected by the voltage sensor 15, and the process proceeds to step S103.

ステップＳ１０３においては、規定条件でコンデンサ１１を予備充電した後、リレー４をオフするとともにリレー２および３をオンしてステップＳ１０４へ進む。ステップＳ１０４においては、式（４）を用いて総導体抵抗値Ｒ１ｃの算出、および記録をしてステップＳ１０５へ進む。ステップＳ１０５においては、所定時間の間隔で検出した高電圧バッテリ１の温度と、式（３）により算出した内部抵抗値Ｒ１ｂとに基づいて、温度と内部抵抗の相関関係を表すマップの作成、および記録をしてステップＳ１０６へ進む。 In step S103, after precharging capacitor 11 under specified conditions, relay 4 is turned off and relays 2 and 3 are turned on, and the process proceeds to step S104. In step S104, the total conductor resistance value R1c is calculated and recorded using equation (4), and the process proceeds to step S105. In step S105, based on the temperature of the high voltage battery 1 detected at predetermined time intervals and the internal resistance value R1b calculated by the equation (3), a map representing the correlation between the temperature and the internal resistance is created. Record and proceed to step S106.

ステップＳ１０６において、イグニッションキーがオフ操作されたか否かを判定する。ＳＴ信号３０がオフの場合は、ステップＳ１０６が肯定判定されてステップＳ１０７へ進み、ＳＴ信号３０がオンの場合は、ステップＳ１０５へ戻る。ステップＳ１０７においては、式（４）を用いて、暖機時の総導体抵抗値Ｒ２ｃを算出し、記録した後に、リレー２および３をオフして処理を終了する。 In step S106, it is determined whether or not the ignition key is turned off. If the ST signal 30 is off, an affirmative determination is made in step S106 and the process proceeds to step S107. If the ST signal 30 is on, the process returns to step S105. In step S107, using equation (4), the total conductor resistance value R2c during warm-up is calculated and recorded, and then the relays 2 and 3 are turned off to end the processing.

一方、第２回目以降にＳＴ信号３０を入力した場合は、ステップＳ１０１が否定判定されてステップＳ１０８へ進み、経過時間Ｔｘを算出し、高電圧バッテリ１の温度センサ２１により検出された温度を取得してステップＳ１０９へ進む。ステップＳ１０９では、ステップＳ１０８で取得した高電圧バッテリ１の温度に基づいて、ステップＳ１０５で作成したマップを参照し、高電圧バッテリ１の内部抵抗値Ｒ１ｂを読み出してステップＳ１１０へ進む。 On the other hand, when the ST signal 30 is input after the second time, a negative determination is made in step S101, the process proceeds to step S108, the elapsed time Tx is calculated, and the temperature detected by the temperature sensor 21 of the high-voltage battery 1 is acquired. Then, the process proceeds to step S109. In step S109, based on the temperature of the high voltage battery 1 acquired in step S108, the map created in step S105 is referred to, the internal resistance value R1b of the high voltage battery 1 is read, and the process proceeds to step S110.

ステップＳ１１０においては、経過時間Ｔｘが所定の閾値である３時間以上であるか否かを判定する。３時間以上経過している場合には、ステップＳ１１０が肯定判定されてステップＳ１１１へ進む。ステップＳ１１１においては、冷機時の総導体抵抗値Ｒ１ｃを読み出して、回路総抵抗値Ｒ１（＝Ｒ１ｂ＋Ｒ１ｃ）を算出してステップＳ１１３へ進む。 In step S110, it is determined whether or not the elapsed time Tx is equal to or longer than a predetermined threshold value of 3 hours. If 3 hours or more have elapsed, an affirmative determination is made in step S110 and the process proceeds to step S111. In step S111, the total conductor resistance value R1c at the time of cooling is read, the circuit total resistance value R1 (= R1b + R1c) is calculated, and the process proceeds to step S113.

経過時間Ｔｘが３時間未満の場合には、ステップＳ１１０が否定判定されてステップＳ１１２へ進む。ステップＳ１１２においては、暖機時の総導体抵抗値Ｒ２ｃを読み出して、回路総抵抗値Ｒ１（＝Ｒ１ｂ＋Ｒ２ｃ）を算出してステップＳ１１３へ進む。ステップＳ１１３においては、上述したように、高電圧バッテリ１の電圧値Ｖｂなどを用いて、予備充電を完了するコンデンサ１１の電圧値Ｖｃｆ、予備充電を完了する時間、および予備充電完了時の充電電流Ｉｃのいずれかを算出してステップＳ１１４へ進む。 If the elapsed time Tx is less than 3 hours, a negative determination is made in step S110 and the process proceeds to step S112. In step S112, the total conductor resistance value R2c at the time of warming-up is read, a circuit total resistance value R1 (= R1b + R2c) is calculated, and the process proceeds to step S113. In step S113, as described above, voltage value Vcf of capacitor 11 that completes preliminary charging, time to complete preliminary charging, and charging current at the completion of preliminary charging, using voltage value Vb of high-voltage battery 1 and the like. One of Ic is calculated, and the process proceeds to step S114.

ステップＳ１１４においては、ステップＳ１１３で算出した値を満たすように、すなわちコンデンサ１１の予備充電完了時、すなわちリレー２および３をオンした時の電流値Ｉｘが、リレー２および３を含む回路の許容下限値Ｉｏｋ以下（Ｉｏｋ≧Ｉｘ）となるように、コンデンサ１１に対して予備充電を開始してステップＳ１１５へ進む。ステップＳ１１５においては、ステップＳ１０５と同様にして、所定時間の間隔で検出した高電圧バッテリ１の温度と、式（３）により算出した内部抵抗値Ｒ１ｂとに基づいて、温度と内部抵抗の相関関係を表すマップの作成、および記録をしてステップＳ１１６へ進む。 In step S114, the current value Ix when the precharge of the capacitor 11 is completed, that is, when the relays 2 and 3 are turned on, to satisfy the value calculated in step S113, is the allowable lower limit of the circuit including the relays 2 and 3. Precharging is started for the capacitor 11 so that the value is less than or equal to the value Iok (Iok ≧ Ix), and the process proceeds to step S115. In step S115, as in step S105, the correlation between the temperature and the internal resistance is based on the temperature of the high-voltage battery 1 detected at predetermined time intervals and the internal resistance value R1b calculated by equation (3). Create and record a map representing, and proceed to step S116.

ステップＳ１１６においては、コンデンサ１１に対する予備充電が完了したか否かを判定する。コンデンサ１１の予備充電が完了し、上述した式（６）、（８）、（１０）のいずれかが成立する場合は、ステップＳ１１６が肯定判定されて、リレー４をオフするとともに、リレー２および３をオンしてステップＳ１１７へ進む。ステップＳ１１７（オフ操作判定）およびステップＳ１１８（総導体抵抗値Ｒ２ｃ算出および記録）の各処理は、ステップＳ１０６（オフ操作判定）およびステップＳ１０７（総導体抵抗値Ｒ２ｃ算出および記録）の各処理とそれぞれ同様の処理を行って、一連の処理を終了する。コンデンサ１１に対する予備充電が完了していない場合は、ステップＳ１１６が否定判定されてステップＳ１１５へ戻る。 In step S116, it is determined whether or not the preliminary charging for the capacitor 11 is completed. When the preliminary charging of the capacitor 11 is completed and any of the above-described formulas (6), (8), and (10) is established, an affirmative determination is made in step S116 and the relay 4 is turned off. 3 is turned on and the process proceeds to step S117. Steps S117 (off operation determination) and step S118 (total conductor resistance value R2c calculation and recording) are the same as steps S106 (off operation determination) and step S107 (total conductor resistance value R2c calculation and recording), respectively. Similar processing is performed, and a series of processing ends. If the preliminary charging of the capacitor 11 has not been completed, a negative determination is made in step S116 and the process returns to step S115.

以上で説明した実施の形態によれば、以下の作用効果が得られる。
（１）制御ユニット６は、イグニッションキーがオン操作された時に、高電圧バッテリ１の内部抵抗値Ｒ１ｂの値に応じて、コンデンサ１１に対する予備充電の完了を判定する条件を決定して、コンデンサ１１に予備充電を行なうようにした。高電圧バッテリ１の内部抵抗値Ｒ１ｂは温度依存性を有し、図３のマップに示すように、高温である程内部抵抗が低下する。したがって、特に暖機状態でイグニッションキーがオン操作された場合、制御ユニット６は、予備充電完了時のコンデンサ１１の電圧が高くなるように変更するので、予備充電を完了してリレー２および３をオンした際に回路に大電流が流れ、リレー２および３の接点溶着または高電圧ヒューズ２０の溶断などの事態が発生することを防ぐことができる。 According to the embodiment described above, the following operational effects can be obtained.
(1) When the ignition key is turned on, the control unit 6 determines a condition for determining the completion of the preliminary charging for the capacitor 11 according to the value of the internal resistance value R1b of the high voltage battery 1, and the capacitor 11 A preliminary charge was made. The internal resistance value R1b of the high voltage battery 1 has temperature dependency, and as shown in the map of FIG. 3, the internal resistance decreases as the temperature increases. Therefore, especially when the ignition key is turned on in the warm-up state, the control unit 6 changes so that the voltage of the capacitor 11 at the time of completion of the preliminary charging is increased. Therefore, the preliminary charging is completed and the relays 2 and 3 are turned off. When turned on, a large current flows through the circuit, and it is possible to prevent a situation such as contact welding of the relays 2 and 3 or melting of the high voltage fuse 20 from occurring.

（２）制御ユニット６は、上記（１）に加えて、さらに予備充電回路の全ての導体の抵抗値である回路総抵抗値Ｒ１を算出し、この回路総抵抗値Ｒ１に応じてコンデンサ１１に対する予備充電の完了を判定する条件を決定するようにした。したがって、それぞれの導体の抵抗値のばらつきや温度依存性などに応じて予備充電の完了判定条件を決定するので、予備充電完了後のリレー２および３のオン時に発生する電流に対する回路の安全性を向上できる。また、回路の安全性を向上させるために、予備充電完了を判定するコンデンサ１１の充電電圧をいかなる温度条件下でも回路にダメージを与えない充分高めの規定値に設定した場合と比べ、予備充電に要する時間を短縮できる。 (2) In addition to the above (1), the control unit 6 further calculates a circuit total resistance value R1 which is the resistance value of all the conductors of the precharge circuit, and the capacitor 11 corresponds to the circuit total resistance value R1. The condition for judging the completion of the preliminary charging is determined. Therefore, since the precharge completion determination condition is determined in accordance with variations in resistance values of the respective conductors, temperature dependency, etc., the safety of the circuit against the current generated when the relays 2 and 3 are turned on after completion of the precharge is reduced. It can be improved. In addition, in order to improve the safety of the circuit, precharging is performed in comparison with the case where the charging voltage of the capacitor 11 for determining completion of precharging is set to a sufficiently high specified value that does not damage the circuit under any temperature condition. The time required can be shortened.

さらに、制御ユニット６は、回路総抵抗を算出する際には、電流センサ７、電圧センサ１５および１６の検出誤差を加味して、回路総抵抗値が最小、すなわちリレー２および３をオンした時の電流が最大となるように補正計算するようにした。したがって、回路総抵抗値は、予備充電完了後に回路に大電流が流れる危険性が最も低い値として検出されるので、リレー２および３の接点溶着または高電圧ヒューズ２０の溶断などの事態が発生することを防ぐことができる。 Further, when calculating the total circuit resistance, the control unit 6 takes the detection error of the current sensor 7 and the voltage sensors 15 and 16 into consideration, and the total circuit resistance value is minimum, that is, when the relays 2 and 3 are turned on. The correction calculation was made so that the current of the current became maximum. Therefore, since the total circuit resistance value is detected as the value with the lowest risk of a large current flowing through the circuit after the completion of the precharging, a situation such as contact welding of the relays 2 and 3 or blowing of the high voltage fuse 20 occurs. Can be prevented.

（３）制御ユニット６は、予備充電の完了判定条件として、コンデンサ１１の充電完了電圧Ｖｃｆ、予備充電を完了する時間、およびコンデンサ１１の充電電流Ｉｃのいずれか１つを用いるようにした。上記の値は、コンデンサ１１の予備充電完了時のリレー２および３をオンした時の電流値Ｉｘが、リレー２および３の許容下限値Ｉｏｋ以下（Ｉｏｋ≧Ｉｘ）となるように算出された値であり、それぞれ相関関係を有する値である。したがって、従来の予備充電回路のハード構成を変更もしくは追加することなく、制御ソフトの変更によって複数の判定条件の算出が可能になるので、生産コストを抑制することができる。 (3) The control unit 6 uses any one of the charging completion voltage Vcf of the capacitor 11, the time for completing the preliminary charging, and the charging current Ic of the capacitor 11 as the preliminary charging completion determination condition. The above value is calculated so that the current value Ix when the relays 2 and 3 are turned on when the precharge of the capacitor 11 is completed is equal to or less than the allowable lower limit value Iok of the relays 2 and 3 (Iok ≧ Ix). These are values having a correlation with each other. Therefore, since a plurality of determination conditions can be calculated by changing the control software without changing or adding the hardware configuration of the conventional precharge circuit, production cost can be suppressed.

以上で説明した実施の形態を、以下のように変形できる。
インバータ８に設けられたコンデンサ１１に対する予備充電完了の判定条件を決定するものに代えて、車両に搭載されたエアコンに設けられたコンデンサや、ＤＣ／ＤＣコンバータに設けられたコンデンサに対する予備充電完了の判定条件を決定するようにしてもよい。 The embodiment described above can be modified as follows.
Instead of determining the precharge completion determination condition for the capacitor 11 provided in the inverter 8, the precharge completion for the capacitor provided in the air conditioner mounted on the vehicle or the capacitor provided in the DC / DC converter is completed. The determination condition may be determined.

特許請求の範囲の構成要素と実施の形態の構成要素との対応関係は次の通りである。すなわち、制御ユニット６が、抵抗値検出手段、および判定条件決定手段を構成する。なお、以上の説明はあくまで一例であり、発明を解釈する上で、上記の実施形態の構成要素と本発明の構成要素との対応関係に何ら限定されるものではない。 The correspondence between the constituent elements of the claims and the constituent elements of the embodiment is as follows. That is, the control unit 6 constitutes resistance value detection means and determination condition determination means. In addition, the above description is an example to the last, and when interpreting invention, it is not limited to the correspondence of the component of said embodiment and the component of this invention at all.

本発明の実施の形態における予備充電回路の概略構成を説明する図である。It is a figure explaining schematic structure of the pre-charging circuit in embodiment of this invention. 実施の形態の予備充電回路の等価回路を示す図であり、（ａ）は予備充電時の等価回路を示し、（ｂ）は予備充電完了後の等価回路を示す。It is a figure which shows the equivalent circuit of the preliminary charging circuit of embodiment, (a) shows the equivalent circuit at the time of preliminary charging, (b) shows the equivalent circuit after completion of preliminary charging. 高電圧バッテリの内部抵抗と温度との相関関係を説明する図である。It is a figure explaining the correlation of internal resistance and temperature of a high voltage battery. 予備充電回路の電圧値と時間、および電流値と時間との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the voltage value and time of a precharge circuit, and a current value and time. 予備充電時における処理を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the process at the time of preliminary charging.

Explanation of symbols

１・・・高電圧バッテリ６・・・制御ユニット１１・・・コンデンサ２１・・・温度センサ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... High voltage battery 6 ... Control unit 11 ... Capacitor 21 ... Temperature sensor

Claims

A capacitor connected between the terminals of the load, a circuit for pre-charging the pre-charge connected to the battery via the resistor of the battery and the capacitor without passing through the resistor after the preliminary charging In a pre-charging circuit with a conductor connecting between ,
Upon detecting the battery and circuit resistance of closed circuit including the capacitor, before SL and the internal resistance of the battery, the battery and the total circuit resistance between the resistor value of the conductor to be connected to the said capacitor Resistance value detecting means for detecting a value;
A determination condition determining means for determining a determination condition when the preliminary charging of the capacitor is completed based on the detected circuit resistance value ;
The resistance value detecting means includes
Detecting an internal resistance value of the battery based on a temperature of the battery;
Pre-charging circuit a resistance value of the conductor, said closed circuit is characterized that you detected based on whether it is in the cold state, it is in the warmed-up state.

The precharge circuit according to claim 1 ,
The precharge circuit, wherein the battery internal resistance value and the conductor resistance value are read out and used in advance.

The precharging circuit according to claim 1 or 2 ,
The determination condition when completing the preliminary charging is based on any one of a voltage between terminals of the capacitor, a preliminary charging time, and a charging current.

A vehicle comprising the preliminary charging circuit according to any one of claims 1 to 3 .