JP5472176B2 - インバータ装置 - Google Patents

Description

本発明は、電動機に供給される電力を制御するインバータ装置に関する。

に関する。

電気自動車やハイブリッド電気自動車では、バッテリ装置がインバータ装置を介して電動モータに接続されている。インバータ装置は、バッテリ装置から供給される直流電流を交流電流に変更して電動機に供給する。

バッテリ装置は、インバータ装置との電気的接続を解除可能なコンタクタを備えている。電気自動車またはハイブリッド電気自動車のメインスイッチがオフされると、このコンタクタがオフされることによって、バッテリ装置とインバータ装置との電気的接続が解除される。メインスイッチがオンされている状態では、コンタクタがオンされ、それゆえ、バッテリ装置とインバータ装置とが電気的に接続される。

インバータ装置は、平滑コンデンサを備えている。コンタクタがオフされてバッテリ装置とインバータ装置との電気的接続が解除されても、平滑コンデンサには高電圧の電荷が蓄えられている。このため、インバータ装置は、コンタクタがオフされたときに、平滑コンデンサに蓄えられた電荷を放電するための強制放電回路を備えている。

一方、車両の衝突を検出すると、強制放電回路を作動させる技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

しかしながら、特許文献１に開示される技術は、衝突を検出すると強制放電回路を作動させる技術である。このため、衝突の程度によっては、衝突したという情報をインバータ装置側に送信する通信線が損傷してしまうことが考えられる。この場合では、強制放電回路が動作しないので、平滑コンデンサに高電圧の電荷が蓄えられる状態が維持される。

このため、インバータ装置では、抵抗を用いて平滑コンデンサ内の電荷を常に放電する技術が提案されている。抵抗値を用いて常に平滑コンデンサ内の電荷を放電することによって、強制放電回路が作動しない場合であっても、平滑コンデンサ内の電荷を放電することができる。

特開２０１０−１９３６９１号公報

しかしながら、抵抗を用いて常に放電する場合、電気自動車の走行時であっても電荷が常に放電されることになりバッテリの容量を低下させる要因となるため、この抵抗の抵抗値を大きくすることによって、放電のスピードを緩やかにしている。このため、強制放電回路が駆動しない場合、平滑コンデンサの電荷が全て放電されるまでの時間が長くなる。

本発明は、回路上に異常が生じた際であって放電すべきときに平滑コンデンサに蓄えられる電荷を、速やかに放電できるインバータ装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載される発明のインバータ装置は、車両に搭載されるバッテリから供給される直流電流を変換器により交流電流に変換して電動機に供給するインバータ装置であって、バッテリと変換器とを電気的に接続する回路中に設けられるとともにバッテリと並列に接続されるコンデンサと、回路中に設けられる第１の抵抗と、回路中に設けられる第１の抵抗よりも抵抗値が小さい第２の抵抗と、コンデンサの電圧値を検出する電圧検出手段と、電圧検出手段の検出結果が、車両の走行に必要なバッテリの電圧値より低い所定の電圧値以下となった際に、コンデンサに蓄電された電荷を第２の抵抗に強制的に放電させるように回路を制御する制御手段と、を具備する。

請求項２に記載される発明のインバータ装置では、請求項１の記載において、回路中に、コンデンサと第２の抵抗との電気的接続を断接する断接手段を備え、制御手段は、断接手段の断接切替を制御する。

請求項３に記載される発明のインバータ装置は、請求項１または２に記載のインバータ装置において、制御手段は、コンデンサを第１の抵抗のみで放電した際の、時間の経過にともなうコンデンサの電圧値の低下を示すマップを備えており、第２の抵抗で強制的に放電させる際に、コンデンサの電圧値の低下の傾きがマップにおける所定の電圧値のときの電圧低下の傾きと同じであるかを確認して、コンデンサに蓄電された電荷を第２の抵抗に強制的に放電させる。

請求項４に記載される発明のインバータ装置は、請求項１から請求項３のうちのいずれか１項に記載のインバータ装置において、前記制御手段と、前記コンデンサと、前記第１の抵抗と、前記第２の抵抗とは、一つのケース内に収容される。

本発明によれば、平滑コンデンサに蓄えられる電荷を、回路上に異常が生じた際であって放電すべきときに速やかに放電できるインバータ装置を提供できる。

本発明の第１の実施形態のインバータ装置を備える電気自動車を示す概略図。 図１に示された平滑コンデンサに蓄えられた電荷を第１の抵抗のみを用いて放電したときの平滑コンデンサの蓄える電荷の電圧値の変化と、平滑コンデンサに蓄えられた電荷を第１，２の抵抗を用いて放電したときの平滑コンデンサの蓄える電荷の電圧値の変化とを示すグラフ。 図１に示されるインバータ装置の動作を示すフローチャート。 図１に示す平滑コンデンサが蓄える電荷の電圧値の変化を示すグラフ。 本発明の第２の実施形態のインバータ装置を備える電気自動車を示す概略図。 図５に示すインバータ装置用制御部が備えるマップ。 図５に示すインバータ装置の動作を示すフローチャート。 図５に示すインバータ装置用制御部が記録している、コンデンサ電圧読み込み回路の検出結果を示すグラフ。 図５に示すインバータ装置用制御部が記録している、コンデンサ電圧読み込み回路の検出結果を示すグラフ。 本発明の第３の実施形態に係るインバータ装置の動作を示すフローチャート。 本発明の第３の実施形態の他の例に係るインバータ装置の動作を示すフローチャート。

本発明の第１の実施形態に係るインバータ装置を、図１〜３を用いて説明する。図１は、本実施形態のインバータ装置２０を備える電気自動車１を示す概略図である。図１に示すように、電気自動車１は、一対の前輪２と、一対の後輪３と、電動モータ４と、減速機５と、バッテリ１０と、インバータ装置２０と、メイン制御部４０とを備えている。電気自動車１は、本発明で言う車両の一例である。

電動モータ４は、インバータ装置２０を介してバッテリ１０に電気的に接続されている。電動モータ４は、バッテリ１０から供給される電力によって回転する。減速機５は、電動モータ４の出力軸に連結されており、電動モータ４の出力軸の回転数を減速して後輪３に伝達する。

バッテリ１０は、複数のバッテリセルが直列に接続されて構成されるバッテリ本体１１と、コンタクタ１２とを備えている。バッテリ本体１１は、コンタクタ１２をかいしてインバータ装置２０に電気的に接続されている。バッテリ本体１１は、バッテリ１０において電力を蓄える部分である。コンタクタ１２は、オン状態であるとバッテリ本体１１とインバータ装置２０との電気的接続を維持する。オフ状態であると、バッテリ本体１１とインバータ装置２０との電気的接続を解除する。

インバータ装置２０は、ケース２１と、変換器２２と、平滑コンデンサ２３と、第１の抵抗２４と、強制放電部２５と、コンデンサ電圧読み込み回路２６と、インバータ装置用制御部２７と、電源２８とを備えている。変換器２２と、平滑コンデンサ２３と、第１の抵抗２４と、強制放電部２５と、コンデンサ電圧読み込み回路２６と、インバータ装置用制御部２７と、電源２８とは、ケース２１内に収容されている。

変換器２２はスイッチング素子３０とダイオード３１との並列回路を三相ブリッジ構成に接続したものである。ダイオード３１は、バッテリ１０から供給される直流電流を交流電流に変換して電動モータ４に供給する。

平滑コンデンサ２３は、バッテリ１０と変換器２２とを電気的に接続する回路２９中に変換器２２に対して並列に接続されている。第１の抵抗２４は、回路２９中に変換器２２に対して並列に接続されている。

強制放電部２５は、第２の抵抗３２と、スイッチング素子（断接手段）３３と、強制放電駆動回路３４とを備えている。第２の抵抗３２とスイッチング素子３３とは、互いに直列に接続されている。第２の抵抗３２とスイッチング素子３３とが直列に接続されたものは、回路２９中、変換器２２に対して並列に接続されている。

強制放電駆動回路３４は、スイッチング素子３３を駆動する。スイッチング素子３３が駆動されると、第２の抵抗３２は、回路２９に電気的に接続され、それゆえ、電流が流れる。スイッチング素子３３が駆動されていない状態では、第２の抵抗３２には電流が流れない。スイッチング素子３３は、本発明で言う断接手段の一例である。

ここで、第１の抵抗２４と、第２の抵抗３２とについて具体的に説明する。第２の抵抗３２の抵抗値は、第１の抵抗２４の抵抗値よりも小さい。図２は、平滑コンデンサ２３に蓄えられた電荷を、第１の抵抗２４のみを用いて放電したときの平滑コンデンサ２３の蓄える電荷の電圧値の変化と、平滑コンデンサ２３に蓄えられた電荷を、第１，２の抵抗２４，３２を用いて放電したときの平滑コンデンサ２３の蓄える電荷の電圧値の変化とを示している。図２では、第１の抵抗２４のみを用いた場合の変化を示す線に符号７０を付している。第１，２の抵抗２４，３２を用いた場合の変化を示す線に符号７１を付している。

また、図２の横軸は、時間の経過を示している。横軸は、矢印ｘに沿って進むにつれて時間が経過することを示している。縦軸は、平滑コンデンサ２３に蓄えられる電荷の電圧値を示している。縦軸は、矢印ｙに沿って進むにつれて、電圧値が大きくなることを示している。

図２に示すように、第１，２の抵抗２４，３２を用いる場合では、放電を開始してから時間ｔ１後に平滑コンデンサ２３に蓄えられる電荷が全て放電される。つまり、電圧値が零になる。第１の抵抗２４のみを用いた場合では、放電を開始してから、時間ｔ２後に平滑コンデンサ２３に蓄えられる電荷が全て放電される。時間ｔ２は、時間ｔ１よりも大きい。

図１に示すように、コンデンサ電圧読み込み回路２６は、回路２９中において平滑コンデンサ２３の両端に接続されており、平滑コンデンサ２３が蓄える電荷の電圧値を検出する。

インバータ装置用制御部２７は、変換器２２と、強制放電駆動回路３４と、コンデンサ電圧読み込み回路２６と、メイン制御部４０に接続されている。インバータ装置用制御部２７は、後述されるメイン制御部４０から出力される出力トルク指令に基づいて変換器２２を制御し、電動モータ４に供給される電流を制御する。具体的には、インバータ装置用制御部２７は、変換器２２を構成する各スイッチング素子３０に接続されており、各スイッチング素子３０を制御する。

インバータ装置用制御部２７は、メイン制御部４０から強制放電の指令を受信すると、強制放電駆動回路３４を制御してスイッチング素子３３を駆動し、第２の抵抗３２に電流が流れる状態にする。インバータ装置用制御部２７は、コンデンサ電圧読み込み回路２６の出力結果が送信される。

また、インバータ装置用制御部２７は、平滑コンデンサ２３が蓄える電荷の電圧値が、所定値Ｖ以下になると、強制放電駆動回路３４を駆動する。ここで言う所定値Ｖは、本発明で言う所定値の一例である。特に、所定値Ｖは車両の走行に必要とされるバッテリ１０の電圧より低い値とすれば好適である。これにより、通常の車両走行時にはバッテリ１０及び平滑コンデンサ２３には所定値Ｖ以上の電圧が維持されることとなり、通常の車両走行時に誤って強制放電されることもなく好適な放電が可能となる。

メイン制御部４０は、電気自動車１の全体の制御を行う。メイン制御部４０の機能の１つとして、電動モータ４の出力の制御がある。メイン制御部４０は、アクセルペダル４１の踏み込み量を検出するアクセルセンサ４２の検出結果に基づいて、インバータ装置用制御部２７に、出力トルク指令を出す。上記したように、インバータ装置用制御部２７は、メイン制御部４０から出力トルク指令を受信すると、この指令に対応するトルクを出力するように電動モータ４に供給する電流を制御するべく、変換器２２を制御する。

また、メイン制御部４０は、バッテリ１０のコンタクタ１２の動作を制御する。メイン制御部４０は、電気自動車１のメインスイッチのオン状態では、コンタクタ１２を接続状態にしてバッテリ１０からインバータ装置２０に電流を供給する状態にする。メイン制御部４０は、メインスイッチがオフの状態では、コンタクタ１２を非接続状態として、バッテリ１０からインバータ装置２０に電流が供給されないようにする。

電気自動車１のメインスイッチがオンされた状態は、アクセルペダル４１を踏み込んだときに電気自動車１が走行できるようにするために、つまり電動モータ４へ電流を供給するべく操作がなされた状態である。例えば、キーを電気自動車１側のキーシリンダに挿入してさらにオン位置まで回転された状態である。押し釦式である場合は、走行するべく押し釦を押した状態である。メインスイッチがオフされた状態とは、電動モータ４への電流の供給を停止するべく、キーがオフ位置まで回転された状態である。押し釦式の場合は、電動モータ４への電流の供給を停止するべく押し釦が押された状態である。

また、メイン制御部４０は、メインスイッチがオフされると、インバータ装置用制御部２７に、強制放電指令を出力する。上記したように、インバータ装置用制御部２７は、メイン制御部４０から強制放電指令を受信すると、平滑コンデンサ２３に蓄えられている電荷を強制放電するべく、強制放電駆動回路３４を駆動してスイッチング素子３３をオン状態にして第２の抵抗３２に電流が流れる状態にする。

つぎに、インバータ装置２０の動作の一例を説明する。図３は、インバータ装置２０の動作の一例を示すフローチャートである。なお、インバータ装置用制御部２７は、メイン制御部４０が動作可能な状態であるとき、動作可能な状態であり、それゆえ、メイン制御部４０からの信号を受信できる。メイン制御部４０は、電気自動車１の電気系統がオン状態となると動作可能状態となる。このため、インバータ装置用制御部２７は、メインスイッチがオフ状態であっても動作可能である。

まず、メイン制御部４０から強制放電指令を受信した場合の動作を説明する。電気自動車１では、メインスイッチがオン状態となり走行している状態では、バッテリ１０からインバータ装置２０に直流電流が供給される。メイン制御部４０は、アクセルセンサ４２の出力信号に基づいて、インバータ装置用制御部２７に出力トルク指令を出力する。インバータ装置用制御部２７は、メイン制御部４０から受信する出力トルク指令に基づいて変換器２２を制御する。

ステップＳＴ１では、インバータ装置用制御部２７は、メイン制御部４０から強制放電指令を受信したか否かを判定する。強制放電指令を受信していないと判定すると、ついで、ステップＳＴ２に進む。

ステップＳＴ２では、インバータ装置用制御部２７は、平滑コンデンサ２３が蓄える電荷の電圧値が所定値Ｖ以下であるか否かを判定する。コンタクタ１２がオン状態では、バッテリ１０とインバータ装置２０とが電気的に接続されており、それゆえ、平滑コンデンサ２３に電流が供給される。平滑コンデンサ２３は第１の抵抗２４によって常に放電しているが、上記のようにバッテリ１０から電流が供給されるので、平滑コンデンサ２３が蓄える電荷の電圧値は、常に、バッテリ１０の電圧値と同じ値となる。インバータ装置用制御部２７は、平滑コンデンサ２３が蓄える電荷の電圧値が所定値Ｖではないはないと判定する。ついで、ステップＳＴ１に戻る。コンタクタ１２がオン状態のときは、ステップＳＴ１，ＳＴ２が繰り返される。

例えば電気自動車１が目的地に到着するなどして運転者がメインスイッチをオフ状態にすると、メイン制御部４０は、コンタクタ１２をオフ状態にする。このことによって、バッテリ本体１１とインバータ装置２０との電気的接続が解除されるので、バッテリ本体１１から平滑コンデンサ２３に電流が供給されなくなる。また、メイン制御部４０は、インバータ装置用制御部２７に強制放電指令を出力する。インバータ装置用制御部２７は、ステップＳＴ１で強制放電指令を受信すると、ついで、ステップＳＴ３に進む。

ステップＳＴ３では、インバータ装置用制御部２７は、強制放電駆動回路３４を駆動する。強制放電駆動回路３４が駆動されることによって、強制放電部２５のスイッチング素子３３がオン状態となり、第２の抵抗３２に電流が流れる状態となる。第２の抵抗３２に電流がながれる状態になることによって、平滑コンデンサ２３が蓄える電荷は、第１，２の抵抗２４，３２を流れることによって放電される。ついで、ステップＳＴ４に進む。

ステップＳＴ４では、インバータ装置用制御部２７は、平滑コンデンサ２３が蓄える電荷の電圧値が零であるか否かを判定する。具体的には、インバータ装置用制御部２７は、コンデンサ電圧読み込み回路２６の検出値を用いる。

図２に示すように、第１，２の抵抗２４，３２を用いて放電する場合、スイッチング素子３３がオン状態となってから時間ｔ１後に、平滑コンデンサ２３に蓄えられる電荷は全て放電されて、それゆえ、電圧値は零になる。平滑コンデンサ２３が蓄える電荷の電圧値が零になるまでは、ステップＳＴ３，ＳＴ４の動作が繰り返される。平滑コンデンサ２３が蓄える電荷の電圧値が零になると、ステップＳＴ４からステップＳＴ５に進む。

ステップＳＴ５では、インバータ装置用制御部２７は、強制放電駆動回路３４の駆動を停止し、動作を停止する。

つぎに、メイン制御部４０からの強制放電指令を受信していない状態で、平滑コンデンサ２３が蓄える電荷の電圧値が所定値Ｖ以下となったときの動作を説明する。この動作は、一例として、例えば電気自動車１が壁などに衝突してバッテリ１０とインバータ装置２０とを接続する回路が断切された状態や、メイン制御部４０とインバータ装置用制御部２７とを接続する信号線５０が切断された状態で行われる。信号線５０が切断されることによって、インバータ装置用制御部２７は、メイン制御部４０が出力する強制放電指令を受信できない。このため、インバータ装置用制御部２７は、ステップＳＴ１，ＳＴ２の動作を繰り返す。

通常、信号線５０が切断されるとコンタクタ１２はオフ状態となる。これにより、平滑コンデンサ２３への電流の供給が停止される。さらに、平滑コンデンサ２３に蓄えられる電荷は、第１の抵抗２４によって放電される。このことによって、平滑コンデンサ２３が蓄える電荷の電圧値は、徐々に低下する。

インバータ装置用制御部２７は、ステップＳＴ２で、平滑コンデンサ２３が蓄える電荷の電圧値が所定値Ｖとなったことを検出すると、バッテリ１０から電流が供給されていない状態であってかつ強制放電する状態であると判定する。ついで、ステップＳＴ３に進む。ステップＳＴ３に進むことによって、強制放電が行われる。

図４は、上記動作による、平滑コンデンサ２３が蓄える電荷の電圧値の変化を示している。図４において、電圧値の変化示す線に符号７３を付している。図４の横軸は、図２と同様に時間の経過を示している。縦軸は、図２と同様に平滑コンデンサ２３が備える電荷の電圧値を示している。

図４に示すように、コンタクタ１２がオフ状態となってから、時間ｔ３経過後にステップＳＴ３に進んで強制放電が開始される。コンタクタ１２がオフ状態となってから、時間ｔ３が経過するまでは、平滑コンデンサ２３が蓄える電荷は、第１の抵抗２４のみを用いて放電される。時間ｔ３経過後は、平滑コンデンサ２３が蓄える電荷は、第１，２の抵抗２４，３２を用いて放電される。

そして、コンタクタ１２がオフ状態となってから時間ｔ４後に、平滑コンデンサ２３が蓄える電荷の電圧値が零になる。時間ｔ４は、時間ｔ２よりも小さい。

このように構成されるインバータ装置２０では、メイン制御部４０から強制放電指令を受信できない場合であっても、平滑コンデンサ２３が蓄える電荷の電圧値と所定値Ｖとを比較し、平滑コンデンサ２３が蓄える電荷の電圧値が所定値以下となると強制放電するので、平滑コンデンサ２３が蓄える電荷は速やかに放電される。言い換えると、平滑コンデンサに蓄えられる電荷を、放電すべきときに速やかに放電できる。

また、インバータ装置２０は、インバータ装置用制御部２７を動作するための電源２８と、電源２８からインバータ装置用制御部２７は電力を供給する電線５１とが、ケース２１内に収容されている。このため、電気自動車１が、万が一、衝突して上記のように信号線５０が切断されるような状態になっても、ケース２１によって、インバータ装置用制御部２７への電力供給が停止することを抑制できるので、強制放電駆動回路３４が駆動できなくなる状態が生じにくくなる。このため、平滑コンデンサ２３の電荷を速やかに放電することができなくなることが生じることを抑制できる。

また、所定値Ｖとして、車両の走行に必要とされるバッテリ１０の電圧より低い電圧とされている。このため、コンタクタ１２がオン状態されている状態では、言い換えると、電気自動車１が走行している状態では、平滑コンデンサ２３が蓄える電荷の電圧値は、所定値Ｖ以下にならない。

このため、電気自動車１の走行中など、強制放電すべきときではないときに、強制放電駆動回路３４が駆動されることはない。

つぎに、本発明の第２の実施形態に係るインバータ装置を、図５〜８を用いて説明する。なお、第１の実施形態と同様の機能を有する構成は、第１の実施形態と同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態では、インバータ装置用制御部２７に代えて、インバータ装置用制御部６０が用いられる。インバータ装置用制御部６０以外は、第１の実施形態と同じである。上記異なる点について具体的に説明する。なお、インバータ装置には、符号２０ａを付す。上記したように、本実施形態のインバータ装置２０ａは、インバータ装置用制御部６０以外は、第１の実施形態のインバータ装置２０と同じである。電気自動車１の構成も第１の実施形態と同じである。

図５は、本実施形態のインバータ装置２０ａを備える電気自動車１を示す概略図である。インバータ装置用制御部６０は、第１の実施形態のインバータ装置用制御部２７と同じに、変換器２２と、強制放電駆動回路３４と、コンデンサ電圧読み込み回路２６と、メイン制御部４０とに接続されている。

インバータ装置用制御部６０は、メイン制御部４０から指令に基づいて変換器２２を制御し、電動モータ４に供給される電流を制御する。具体的には、インバータ装置用制御部６０は、変換器２２を構成する各スイッチング素子３０に接続されており、各スイッチング素子３０を制御する。

インバータ装置用制御部６０は、メイン制御部４０から強制放電の指令を受信すると、強制放電駆動回路３４を制御してスイッチング素子３３を駆動し、第２の抵抗３２に電流が流れる状態にする。インバータ装置用制御部６０は、コンデンサ電圧読み込み回路２６からの検出結果が送信される。

また、インバータ装置用制御部６０は、平滑コンデンサ２３が蓄える電荷の電圧値を常に検出しており、電圧値の変化の傾きを常に算出している。ここでいる電圧値の変化の傾きとは、コンデンサ電圧読み込み回路２６によって検出される検出結果を時間で微分した値である。

また、図５に示すように、インバータ装置用制御部６０は、マップ群６１を備えている。図６は、マップ群６１の一部であるマップ６２を示している。マップ６２は、コンタクタ１２がオフ状態であるときの、第１の抵抗２４のみを用いて平滑コンデンサ２３が蓄える電荷を放電した場合の平滑コンデンサ２３が蓄える電荷の電圧値の変化を示している。図６の横軸、縦軸は、図２と同じである。図６において、電圧値の変化を示す線に符号７４を付している。

なお、図６において時間が零のときの平滑コンデンサ２３が備える電荷の電圧値は、コンタクタ１２がオフ状態になったときのバッテリ１０の電圧値と同じ値である。コンタクタ１２がオフ状態となったときのバッテリ１０の電圧値は、ＳＯＣやバッテリ１０の劣化に応じて変化する。

マップ群６１は、コンタクタ１２がオフ状態になったときのバッテリ１０の様々な電圧値に対する、平滑コンデンサ２３が蓄える電荷の電圧値の変化を示すマップの集合である。ここで言う様々な電圧とは、バッテリ１０が取りうる値である。図６に示されるマップ６２は、上記のマップ群６１のうちの一部である。言い換えると、マップ群６１は、マップ６２のように示される上記様々な電圧値でのマップの集合である。

また、インバータ装置用制御部６０は、マップ群６１の各マップが示す電圧低下の傾きの情報を備えている。電圧低下の傾きの情報とは、マップ群６１の各マップが示す電圧低下を時間で微分した値である。より具体的には、マップが示す電圧変化を示す線の傾きである。

インバータ装置用制御部６０は、メイン制御部４０から強制放電指令を受信しない状態であっても、平滑コンデンサ２３が蓄える電荷の電圧値が所定値Ｖ以下となり、かつ、所定値Ｖとなったときの電圧低下の傾きが、マップ群６１の各マップの所定値Ｖでの傾きと同じである場合に、強制放電駆動回路３４を駆動する。

つぎに、インバータ装置２０ａの動作を説明する。図７は、インバータ装置２０ａの動作を示すフローチャートである。インバータ装置２０ａは、第１の実施形態のインバータ装置２０の動作に加えて、ステップＳＴ１０の工程をさらに備えている。他のステップでの動作は、第１の実施形態と同じである。

メイン制御部４０からの強制放電指令を受信していない状態で、平滑コンデンサ２３が蓄える電荷の電圧値が所定値Ｖ以下となったときの動作を説明する。まず、電気自動車１を急加速するべくアクセルペダル４１を急激に踏み込むなどして、瞬間的に平滑コンデンサ２３が蓄える電荷の電圧値が所定値Ｖ以下となる場合の動作を説明する。

この場合、インバータ装置用制御部６０は、コンデンサ電圧読み込み回路２６の検出結果が所定値Ｖ以下であると判定して、ステップＳＴ１０に進む。ステップＳＴ１０では、インバータ装置用制御部６０は、コンデンサ電圧読み込み回路２６の検出結果の傾きが、インバータ装置用制御部６０が備える全てのマップの所定電圧値のときの傾きのいずれか１つと一致するか否かを判定する。

図８は、インバータ装置用制御部６０が記録している、コンデンサ電圧読み込み回路２６の検出結果である。横軸、縦軸は、図２と同じである。図８に示すように、この動作では、アクセルペダル４１の急激な踏み込み動作によって、平滑コンデンサ２３の蓄える電荷の電圧値が急激に低下している。

インバータ装置用制御部６０は、ステップＳＴ１０では、平滑コンデンサ２３の蓄える電圧値が所定値Ｖとなったときの電圧変化の傾きを算出する。図８では、平滑コンデンサ２３の蓄える電荷の電圧値の変化を示す線に符号６３を付している。ステップＳＴ１０で検出する傾きは、所定電圧値のときの線６３の傾きである。傾きを示す線に６４を付している。

アクセルペダル４１の急激な踏み込みによる平滑コンデンサ２３の電圧値の変化は、急激に起こる。このため、線６４の傾きは、図８に示すように、急である。第１の抵抗２４による電圧低下は、アクセルペダル４１の急激な踏み込みに起因する平滑コンデンサ２３の電圧の変化よりも緩やかである。言い換えると、第１の抵抗２４の抵抗値は、第１の抵抗２４のみを用いる放電による電圧の低下が、急激なアクセルペダル４１による平滑コンデンサ２３の電圧の低下よりも緩やかになるように設定されている。アクセルペダル４１の急激な踏み込みに起因する電圧の変化は、実験によって得ることができる。

そして、インバータ装置用制御部６０は、平滑コンデンサ２３の所定電圧値時の電圧変化の傾きが、インバータ装置用制御部６０が備える全てのマップ群６１が備える複数のマップの所定電圧値時の電圧変化の傾きのいずれか１つと同じである否かを判定する。

インバータ装置用制御部６０は、図８から得られる所定電圧値時の傾き６４は、マップ群６１が備える複数のマップの所定電圧値時の傾きに一致しないと判定する。ついで、ステップＳＴ１に戻る。

なお、アクセルペダル４１の急激な踏み込みに起因する平滑コンデンサ２３の電圧値の低下は、直ぐに戻る。このため、図８に２点鎖線で示すように、平滑コンデンサ２３の電圧値は、所定値Ｖ以下となった直ぐ後に、バッテリ１０の電圧値まで戻る。

つぎに、メイン制御部４０からの強制放電指令を受信していない状態において、コンタクタ１２がオフ状態になり、平滑コンデンサ２３が蓄える電荷が第１の抵抗２４によってのみ放電されて、平滑コンデンサ２３の電圧値が所定電圧まで低下したときの動作を説明する。

図９は、この動作での平滑コンデンサ２３の電圧値、つまり、コンデンサ電圧読み込み回路２６の検出結果を示している。図９の横軸と縦軸とは、図２と同じである。図９に示すように、平滑コンデンサ２３の電圧値は、コンタクタ１２がオフ状態になってから、徐々に低下している。

インバータ装置用制御部６０は、ステップＳＴ１０で、コンデンサ読み込み回路２６の結果が所定値Ｖになったときの電圧変化の傾きを算出する。図９中、コンデンサ読み込み回路２６の検出結果を示す線に符号６５を付す。所定値Ｖになったときの線６５の傾き示す線に符号６６を付す。

インバータ装置用制御部６０は、符号６６で示される傾きが、マップ群６１が備える複数のマップの所定電圧値時の傾きのいずれかと同じであるか否かを判定する。線６５の所定値Ｖのときの傾きは、図６に示すマップ６２の所定値Ｖの傾きと同じである。図６では、所定値時の傾きを示す線６７を、範囲Ｆ９内に拡大して示している。ついで、ステップＳＴ３に進む。

本実施形態では、インバータ装置用制御部６０は、平滑コンデンサ２３の電圧値の変化の傾きを算出しており、算出結果が、マップ群６１が備える複数のマップの所定値のときの傾きと同じであるか否かを判定する。そして、判定結果が同じである場合に、強制放電するべきときであると判定して、強制放電駆動回路３４を駆動する。このため、第１の実施形態の効果に加えて、強制放電するべきときであるか否かを、高精度に判定することができる。

また、強制放電すべき状態であることを、早期に判定することができる。この点について、具体的に説明する。本実施形態では、所定値Ｖは、強制放電駆動回路３４が誤作動することを抑制するために、車両の走行に必要とされるバッテリ１０の電圧より小さい値にしている。このため、所定電圧値は、比較的小さい値になる。しかしながら、本実施形態のように、電圧変化の傾きに基づいて判定するため、所定電圧値を、大きい値にしても、言い換えると、車両の走行に必要とされるバッテリ１０の電圧以上でも、強制放電するべきときを高精度に判定することができる。このため、強制放電すべきときを早期に判定できる。

つぎに、本発明の第３の実施形態に係るインバータ装置を、図１０を用いて説明する。なお、第１の実施形態と同様の機能を有する構成は、第１の実施形態と同一の符号を付して説明を省略する。本実施形態では、インバータ装置用制御部の動作が、第１の実施形態と異なる。具体的には、ステップＳＴ１２，ＳＴ１３，ＳＴ１４，ＳＴ１５の工程をさらに備える点が異なる。インバータ装置用制御部の他の動作は、第１の実施形態と同じである。このため、本実施形態では、インバータ装置用制御部に、第１の実施形態と同じ符号２７を付す。また、インバータ装置２０においてインバータ装置用制御部２７以外と、電気自動車１の構造は、第１の実施形態と同じである。上記異なる点について説明する。

図１０は、本実施形態のインバータ装置２０の動作を示すフローチャートである。図１０に示すように、本実施形態のインバータ装置２０は、図３に示す動作に加えて、ステップＳＴ１２，ＳＴ１３，ＳＴ１４の工程をさらに有する。他の動作は、図３と同じである。

インバータ装置用制御部２７は、ステップＳＴ２で、平滑コンデンサ２３の電圧値が所定値Ｖ以下であると判定すると、ついで、ステップＳＴ１２に進む。ステップＳＴ１２の動作は、ステップＳＴ３と同じである。ステップＳＴ１２では、インバータ装置用制御部２７は、強制放電駆動回路３４を駆動する。ついで、ステップＳＴ１３に進む。

ステップＳＴ１３は、ステップＳＴ２と同じである。インバータ装置用制御部２７は、コンデンサ電圧読み込み回路２６の検出結果に基づいて、平滑コンデンサ２３の電圧値が所定値Ｖ以下であるか否かを判定する。所定値Ｖ以下であると、ついで、ステップＳＴ１４に進む。

ステップＳＴ１４の動作は、ステップＳＴ４での動作と同じである。ステップＳＴ１４では、インバータ装置用制御部２７は、コンデンサ電圧読み込み回路２６の検出結果に基づいて、平滑コンデンサ２３の電圧値が零であるか否かを判定する。平滑コンデンサ２３の電圧値が零でない場合は、ステップＳＴ１２に戻る。平滑コンデンサ２３の電圧値が零の場合は、ステップＳＴ５に進む。

アクセルペダル４１の急激な踏み込み動作に起因するなどして、平滑コンデンサ２３の電圧値が一時的に所定値Ｖよりも低くなった場合は、時間が経過すると、平滑コンデンサ２３の電圧値は、バッテリ１０の電圧値に戻る。平滑コンデンサ２３の電圧値がバッテリ１０の電圧値に戻り始めて所定値Ｖより大きくなると、ステップＳＴ１３では、平滑コンデンサ２３の電圧値が所定値Ｖ以下ではないと判定して、ステップＳＴ１５に進む。

ステップＳＴ１５は、インバータ装置用制御部２７は、強制放電駆動回路３４の駆動を停止する。ステップＳＴ１５での処理が終了すると、ついで、ステップＳＴ１に戻る。

本実施形態では、第１の実施形態の効果に加えて、強制放電すべきときであるか否かを高精度に判定することができる。

なお、本実施形態で説明されたステップＳＴ１２，ＳＴ１３，ＳＴ１４，ＳＴ１５の動作工程は、第２の実施形態のインバータ装置用制御部６０が備えてもよい。図１１は、第２の実施形態のインバータ装置用制御部６０がステップＳＴ１２，ＳＴ１３，ＳＴ１４，ＳＴ１５の動作工程をさらに備えている場合の、動作を示すフローチャートである。図１１に示すように、この場合、ステップＳＴ１０で、電圧低下の傾きが、マップ上の電圧低下の傾きと同じであると判定されると、ステップＳＴ１２に進む。この場合、第２の実施形態の効果に加えて、強制放電すべきときであるか否かを高精度に判定することができる。

なお、第１，２の実施形態では、所定値Ｖの一例として、車両の走行に必要とされるバッテリ１０の電圧より低い電圧値としている。しかしながら、所定値は、任意に設定できる値である。所定値として他の値を設定してもよい。

また、第１，２の実施形態では、インバータ装置２０，２０ａは、電気自動車１に搭載されている。電気自動車１は、電動モータ４以外にエンジンなどの駆動源を備えない。インバータ装置２０，２０ａは、電動モータ４に加えてエンジンなどの他の駆動部を備えるハイブリッド電気自動車に搭載されてもよい。

この発明は、上述した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上述した実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、上述した実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良い。更に、異なる実施の形態に亘る構成要素を適宜組み合わせても良い。

１…電気自動車（車両）、１０…バッテリ、４…電動モータ（電動機）、２０…インバータ装置、２１…ケース、２２…変換器、２３…平滑コンデンサ（コンデンサ）、２４…第１の抵抗、２６…コンデンサ電圧読み込み回路（電圧検出手段）、２７…インバータ装置用制御部（制御手段）、２９…回路、３２…第２の抵抗、３３…スイッチング素子（断接手段）、６０…インバータ装置用制御部（制御手段）、６１…マップ群、６２…マップ、Ｖ…所定の電圧値。

Claims (4)

1. 車両に搭載されるバッテリから供給される直流電流を変換器により交流電流に変換して電動機に供給するインバータ装置であって、
   前記バッテリと前記変換器とを電気的に接続する回路中に設けられるとともに前記バッテリと並列に接続されるコンデンサと、
   前記回路中に設けられる第１の抵抗と、
   前記回路中に設けられる前記第１の抵抗よりも抵抗値が小さい第２の抵抗と、
   前記コンデンサの電圧値を検出する電圧検出手段と、
   前記電圧検出手段の検出結果が、前記車両の走行に必要な前記バッテリの電圧値より低い所定の電圧値以下となった際に、前記コンデンサに蓄電された電荷を前記第２の抵抗に強制的に放電させるように前記回路を制御する制御手段と
   を具備する
   ことを特徴とするインバータ装置。
2. 前記回路中に、前記コンデンサと前記第２の抵抗との電気的接続を断接する断接手段を備え、
   前記制御手段は、前記断接手段の断接切替を制御する
   ことを特徴とする請求項１に記載のインバータ装置。
3. 前記制御手段は、前記コンデンサを前記第１の抵抗のみで放電した際の、時間の経過にともなう前記コンデンサの電圧値の低下を示すマップを備えており、前記第２の抵抗で強制的に放電させる際に、前記コンデンサの電圧値の低下の傾きが前記マップにおける前記所定の電圧値のときの電圧低下の傾きと同じであるかを確認して、前記コンデンサに蓄電された電荷を前記第２の抵抗に強制的に放電させる
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のインバータ装置。
4. 前記制御手段と、前記コンデンサと、前記第１の抵抗と、前記第２の抵抗とは、一つのケース内に収容される
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項に記載のインバータ装置。

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