JP6762795B2

JP6762795B2 - プリチャージ制御装置

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Publication number: JP6762795B2
Application number: JP2016151013A
Authority: JP
Inventors: 充晃森本
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2016-08-01
Filing date: 2016-08-01
Publication date: 2020-09-30
Anticipated expiration: 2036-08-01
Also published as: JP2018023179A

Description

本発明は、プリチャージ制御装置に関する。

従来、電気自動車やハイブリッド電気自動車等は、駆動モータ等の高電圧負荷部と、当該高電圧負荷部を駆動するための高電圧バッテリとを有する高電圧回路が搭載されている。高電圧回路は、保安を目的として高電圧バッテリから高電圧負荷部に流れる電流を通電又は遮断するスイッチが設けられている。このスイッチは主に機械式リレーが用いられるが、近年、半導体スイッチを用いることも考えられている。半導体スイッチは、高電圧回路を起動するときに、高電圧バッテリから高電圧負荷部に流れる突入電流を回避するプリチャージ制御が行われる（例えば、特許文献１）。

特開２０１６−０９２９６２号公報

ところで、プリチャージ制御を行うときにオーバーシュートが発生し、高電圧回路を流れる電流の電流値が電流の制限値である電流制限値を超えるおそれがある。

そこで、本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、プリチャージ制御を適切に行うことができるプリチャージ制御装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るプリチャージ制御装置は、電源と負荷部とを含んで構成される電源回路の前記電源の陽極と前記負荷部との間に設置され、前記電源から前記負荷部に流れる電流を調整する第１半導体スイッチと、前記負荷部と前記電源の陰極との間に設置され、前記負荷部から前記電源に流れる電流を調整する第２半導体スイッチと、前記第１半導体スイッチ又は前記第２半導体スイッチのいずれか一方に対し、半導体スイッチの駆動電圧を制御することにより前記電源から前記負荷部に流すプリチャージ電流を調整するプリチャージ制御部と、を備え、プリチャージ制御を行う半導体スイッチをプリチャージ用半導体スイッチとし、前記プリチャージ制御を行わない半導体スイッチを非プリチャージ用半導体スイッチとした場合、前記プリチャージ制御部は、前記電源回路を起動するとき、前記プリチャージ用半導体スイッチをオフからオンに切り替え、その後、前記非プリチャージ用半導体スイッチをオフからオンに切り替える場合、第１スイッチング速度で前記プリチャージ用半導体スイッチをプリチャージ制御し、前記第１スイッチング速度よりも遅く且つ前記電源の陽極と前記第１半導体スイッチとの間に流れる電流が前記プリチャージ電流の電流制限値を超えるオーバーシュートの発生を抑制することが可能な第２スイッチング速度で前記非プリチャージ用半導体スイッチをオフからオンに切り替えることを特徴とする。

また、上記プリチャージ制御装置において、前記第２スイッチング速度は、前記第１スイッチング速度の実現可能な最大速度よりも遅いことが好ましい。

また、上記プリチャージ制御装置において、前記第１スイッチング速度は、前記プリチャージ用半導体スイッチに印加する電圧をオフ電圧からオン電圧又はオン電圧からオフ電圧の少なくとも一方に切り替える切替時間の単位時間における電圧の変化量であり、前記第２スイッチング速度は、前記非プリチャージ用半導体スイッチに印加する電圧をオフ電圧からオン電圧に切り替える切替時間の単位時間における電圧の変化量であることが好ましい。

本発明に係るプリチャージ制御装置は、第１スイッチング速度でプリチャージ用半導体スイッチをプリチャージ制御し、第１スイッチング速度よりも遅い第２スイッチング速度で非プリチャージ用半導体スイッチをオフからオンに切り替えることにより、プリチャージ制御のスイッチング速度が上回るのでオーバーシュートの発生を抑制することができ、プリチャージ制御を適切に行うことができる。

図１は、実施形態に係るプリチャージ制御装置の構成例を示すブロック図である。図２は、実施形態に係る駆動部の構成例を示すブロック図である。図３は、比較例に係るプリチャージ制御装置の動作例を示すタイミングチャートである。図４は、実施形態に係るプリチャージ制御装置の動作例を示すタイミングチャートである。図５は、変形例に係るプリチャージ制御装置の構成例を示すブロック図である。図６は、変形例に係るプリチャージ制御装置の構成例を示すブロック図である。

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。

〔実施形態〕
電気自動車やハイブリッド電気自動車等の車両電源システム１００は、図１に示すように、直流を交流に変換し電力を駆動モータに供給するインバータ等の負荷部としての高電圧負荷部２と、当該高電圧負荷部２を駆動するための電源である電源としての高電圧バッテリ３とを含んで構成される高電圧回路（電源回路）４が搭載されている。高電圧回路４は、保安を目的として高電圧バッテリ３から高電圧負荷部２に流れる電流を通電又は遮断する半導体スイッチ（後述するＦＥＴ１１、１２）が設けられている。半導体スイッチは、高電圧回路４を起動するときに、高電圧バッテリ３から高電圧負荷部２に流れる突入電流を回避するプリチャージ制御が行われる。

実施形態に係るプリチャージ制御装置１は、第１半導体スイッチとしてのＦＥＴ１１（Ｆｉｅｌｄ-ｅｆｆｅｃｔｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ；電界効果トランジスタ）と、第２半導体スイッチとしてのＦＥＴ１２と、駆動部３１と、駆動部３２と、電流検出部４０と、制御部５０と、プリチャージ制御部６０とを備える。

ＦＥＴ１１は、高電圧バッテリ３の陽極と高電圧負荷部２との間に設置され、高電圧バッテリ３から高電圧負荷部２に流れる電流を調整するものである。ＦＥＴ１１は、例えば、Ｎチャネル型のＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ-Ｏｘｉｄｅ-Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）ＦＥＴである。ＦＥＴ１１は、電流（順方向電流）が流れる方向とは逆方向にボディダイオード（寄生ダイオード）Ｄ１が配置される。ボディダイオードＤ１は、カソード端子が高電圧バッテリ３の陽極側に接続され、アノード端子が高電圧負荷部２側に接続される。ＦＥＴ１１は、後述する駆動部３１により駆動され、高電圧バッテリ３の陽極から高電圧負荷部２に流れる電流を通電又は遮断する。

ＦＥＴ１２は、高電圧負荷部２と高電圧バッテリ３の陰極との間に設置され、高電圧負荷部２から高電圧バッテリ３に流れる電流を調整するものである。ＦＥＴ１２は、例えば、Ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴである。ＦＥＴ１２は、電流（順方向電流）が流れる方向とは逆方向にボディダイオードＤ２が配置される。ボディダイオードＤ２は、カソード端子が高電圧負荷部２側に接続され、アノード端子が高電圧バッテリ３の陰極側に接続される。ＦＥＴ１２は、後述する駆動部３２により駆動され、高電圧負荷部２から高電圧バッテリ３に流れる電流を通電又は遮断する。また、ＦＥＴ１２は、高電圧回路４を起動するときに、高電圧バッテリ３から高電圧負荷部２にプリチャージ電流を流す制御が行われる。

駆動部３１は、制御部５０の制御に基づいてＦＥＴ１１をＯＮ（オン）又はＯＦＦ（オフ）に設定するものである。駆動部３１は、ＦＥＴ１１のゲート端子に接続され、ＦＥＴ１１のスイッチをＯＮする制御として、ＦＥＴ１１のゲート端子にＯＮ電圧を印加してドレインからソースに電流を流す。また、駆動部３１は、ＦＥＴ１１のスイッチをＯＦＦする制御として、ＦＥＴ１１のゲート端子にＯＦＦ電圧を印加し、ドレインからソースに流れる電流を遮断する。

駆動部３２は、制御部５０の制御に基づいてＦＥＴ１２をＯＮ又はＯＦＦに設定するものである。駆動部３２は、ＦＥＴ１２のゲート端子に接続され、ＦＥＴ１２のスイッチをＯＮする制御として、ＦＥＴ１２のゲート端子にＯＮ電圧を印加してドレインからソースに電流を流す。また、駆動部３２は、ＦＥＴ１２のスイッチをＯＦＦする制御として、ＦＥＴ１２のゲート端子にＯＦＦ電圧を印加し、ドレインからソースに流れる電流を遮断する。さらに、駆動部３２は、後述するプリチャージ制御部６０の制御に基づいてＦＥＴ１２にプリチャージ電流が流れるように駆動する。例えば、駆動部３２は、ＦＥＴ１２のゲート端子にプリチャージ用のＯＮ電圧を印加してドレインからソースにプリチャージ電流が流れるようにする。

電流検出部４０は、高電圧バッテリ３と高電圧負荷部２との間に流れる電流を検出するものである。電流検出部４０は、例えば、磁電変換素子であるホール素子を用いたホール式の電流センサであり、非接触で電流値を検出する。電流検出部４０は、高電圧バッテリ３の陽極とＦＥＴ１１との間に流れる電流を検出し、検出した電流（検出電流）の電流値を制御部５０及びプリチャージ制御部６０に出力する。なお、電流検出部４０は、シャント抵抗器の抵抗で発生する電圧降下に基づいて電流を検出するシャント式の電流センサや、ＦＥＴ１１で発生する電圧降下に基づいて電流を検出するＶＤＳ式電流センサであってもよい。

制御部５０は、ＦＥＴ１１及びＦＥＴ１２を制御するものである。制御部５０は、駆動部３１を介してＦＥＴ１１をＯＮ又はＯＦＦに制御し、駆動部３２を介してＦＥＴ１２をＯＮ又はＯＦＦに制御する。例えば、制御部５０は、図示しない外部機器からの要求に応じてＦＥＴ１１、１２をＯＮ又はＯＦＦに制御する。例えば、制御部５０は、外部機器から出力される半導体駆動信号に基づいてＦＥＴ１１、１２をＯＮに設定する。また、制御部５０は、例えば、外部機器から出力される異常検知信号に基づいてＦＥＴ１１、１２をＯＦＦに設定する。

プリチャージ制御部６０は、高電圧バッテリ３から高電圧負荷部２に流れる突入電流を回避するプリチャージ制御を行うものである。プリチャージ制御部６０は、ＦＥＴ１１又はＦＥＴ１２のいずれか一方に対し、プリチャージ制御を行う。この例では、プリチャージ制御部６０は、プリチャージ用半導体スイッチであるＦＥＴ１２に対してプリチャージ制御を行い、非プリチャージ用半導体スイッチであるＦＥＴ１１に対してプリチャージ制御を行わない。プリチャージ制御部６０は、ＦＥＴ１２のゲート電圧を制御することにより高電圧バッテリ３から高電圧負荷部２に流すプリチャージ電流値を調整する。例えば、プリチャージ制御部６０は、高電圧回路４が起動されると、駆動部３２を介してＦＥＴ１２を制御し、プリチャージ用のＯＮ電圧をＦＥＴ１２のゲート端子に印加してＦＥＴ１２のドレイン電流を制御し、高電圧バッテリ３から高電圧負荷部２に流すプリチャージ電流を調整する。プリチャージ制御部６０は、例えば、高電圧負荷部２のインバータのコンデンサ（図示せず）をチャージする間だけ一定のプリチャージ電流を流す。

ここで、比較例として図３の（ａ）〜（ｃ）を参照して、従来例に係るプリチャージ制御装置（図示せず）の動作例について説明する。従来例に係るプリチャージ制御装置は、実施形態に係るプリチャージ制御装置１と同様な構成を有する。図３の（ａ）及び図３の（ｂ）は、縦軸がゲート電圧の電圧値であり、横軸が時間である。図３の（ｃ）は、縦軸が電流の電流値であり、横軸が時間である。従来例に係るプリチャージ制御装置は、高電圧回路を起動するとき、図３の（ｂ）に示すように、時刻ｔ１ａでプリチャージ制御を行う陰極側（下流側）のＦＥＴを第１スイッチング速度でＯＦＦからＯＮに切り替え、その後、図３の（ａ）に示すように、時刻ｔ２ａで陽極側（上流側）のＦＥＴを陰極側のＦＥＴと同じ第１スイッチング速度でＯＦＦからＯＮに切り替える。このとき、従来例に係るプリチャージ制御装置は、陽極側のＦＥＴが陰極側のＦＥＴと同じ第１スイッチング速度でＯＮされるため、図３の（ｃ）に示すように、時刻ｔ２ａで電流が急激に増加しプリチャージ電流の電流制限値を超えてオーバーシュートが発生する。

さらに、従来例に係るプリチャージ制御装置は、オーバーシュートした電流の電流値を電流制限値に制御するために、陽極側のＦＥＴを第１スイッチング速度でＯＦＦに切り替える。このとき、従来例に係るプリチャージ制御装置は、電流が急激に減少しプリチャージ電流の電流制限値以下になりアンダーシュートが発生する。このように、従来例に係るプリチャージ制御装置は、オーバーシュートとアンダーシュートとを繰り返しながら電流の電流値が電流制限値に設定される（時刻ｔ３ａ）。このため、従来例に係るプリチャージ制御装置は、オーバーシュート発生時に陽極側のＦＥＴ及び陰極側のＦＥＴに過電流が流れて温度が上昇するおそれがある。なお、従来例に係るプリチャージ制御装置は、時刻ｔ４ａで高電圧負荷部のインバータのコンデンサのチャージを開始し電流の電流値が電流制限値以下になるので陰極側のＦＥＴのゲート端子にＯＮ電圧を印加する。また、従来例に係るプリチャージ制御装置は、時刻ｔ５ａでインバータのコンデンサのチャージが完了し、プリチャージ制御を終了する。従来例に係るプリチャージ制御装置は、プリチャージ制御を行うプリチャージ期間が時刻ｔ１ａのプリチャージ開始から時刻ｔ５ａのプリチャージ完了までの期間である。

これに対して、実施形態に係るプリチャージ制御装置１は、高電圧回路４を起動するとき、第１スイッチング速度でプリチャージ制御用のＦＥＴ１２をプリチャージ制御し、第１スイッチング速度よりも遅い第２スイッチング速度で非プリチャージ制御用のＦＥＴ１１をＯＦＦからＯＮに切り替える。

具体的に、プリチャージ制御装置１は、図２に示すように、駆動部３１が、抵抗Ｒ１と、抵抗Ｒ２と、ダイオードＤ３と、スイッチ３１ｃと、スイッチ３１ｄとを備える。駆動部３１は、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２とが直列に接続され、抵抗Ｒ１の端部がＦＥＴ１１のゲート端子に接続され、抵抗Ｒ２の端部がスイッチ３１ｃを介して図示しない電源に接続される。駆動部３１は、スイッチ３１ｃがＯＮされると、ＯＮ電圧が抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ１とを経由してＦＥＴ１１のゲート端子に印加されソースとドレインとの間に電流が流れる。また、駆動部３１は、抵抗Ｒ１とダイオードＤ３とが直列に接続され、ダイオードＤ３のカソード端子がスイッチ３１ｄを介して図示しない電源に接続される。駆動部３１は、スイッチ３１ｄがＯＮされると、ＯＦＦ電圧が抵抗Ｒ１とダイオードＤ３とを経由してＦＥＴ１１のゲート端子に印加されソースとドレインとの間が遮断される。駆動部３１は、ＦＥＴ１１をＯＦＦする場合、ダイオードＤ３により抵抗Ｒ２をバイパスしてＯＦＦ電圧がＦＥＴ１１のゲート端子に印加される。これに対し、駆動部３１は、ＦＥＴ１１をＯＮする場合、抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ１とを経由してＯＮ電圧がＦＥＴ１１のゲート端子に印加される。これにより、駆動部３１は、ＦＥＴ１１をＯＮする場合、抵抗Ｒ２がバイパスされないのでＦＥＴ１１をＯＦＦするよりもスイッチング速度が遅くなる。このように構成することで、駆動部３１は、電源供給時にはスイッチング速度を遅く、電源遮断時にはスイッチング速度を速くすることができるので、異常等発生した場合には高速で電源遮断を行うことができる。ここで、ＦＥＴ１１をＯＦＦからＯＮに切り替える速度（第２スイッチング速度）は、ＦＥＴ１１のゲート電圧をＯＦＦ電圧からＯＮ電圧に切り替える切替時間の単位時間におけるＦＥＴ１１のゲート電圧の変化量である。駆動部３１は、抵抗Ｒ２の抵抗値を適宜変更することによって第２スイッチング速度を変更することができる。抵抗Ｒ２の抵抗値は、例えば、実験によって最適な値が求められる。なお、抵抗Ｒ２を設けることにより第１スイッチング速度と第２スイッチング速度に速度差を設定したが、これに限定されない。例えば、ＦＥＴ１１のゲート端子にコンデンサを付加することにより、第１スイッチング速度と第２スイッチング速度に速度差を設定してもよい。

駆動部３２は、詳細な説明は省略するが、駆動部３１のように抵抗Ｒ２を有していなくてもよい。ここで、ＦＥＴ１２をＯＮ又はＯＦＦに切り替える速度（第１スイッチング速度）は、ＦＥＴ１２のゲート電圧をＯＦＦ電圧からＯＮ電圧、又は、ＯＮ電圧からＯＦＦ電圧の少なくとも一方に切り替える切替時間の単位時間におけるＦＥＴ１２のゲート電圧の変化量である。第１スイッチング速度は、ＦＥＴ１２のゲート電圧をＯＦＦ電圧からＯＮ電圧に切り替える切替速度と、ＦＥＴ１２のゲート電圧をＯＮ電圧からＯＦＦ電圧に切り替える切替速度とがＦＥＴ１２の静電容量とゲート回路で決定される速度である。

ここで、第１スイッチング速度は、プリチャージ中の電流調整を確実に行うために、プリチャージ制御部６０の応答速度より速く、第２スイッチング速度は、プリチャージ中の電流が急激に変化しないように、プリチャージ制御部６０の応答速度より遅いことが望ましい。つまり、第２スイッチング速度は、第１スイッチング速度よりも遅い。さらに、第２スイッチング速度は、第１スイッチング速度の実現可能な最大速度よりも遅いことが好ましい。第１スイッチング速度の実現可能な最大速度は、ＦＥＴ１２をＯＮ電圧又はＯＦＦ電圧に切り替える場合に最も速くすることが可能な速度である。例えば、第１スイッチング速度の実現可能な最大速度は、ＦＥＴ１２をＯＮ電圧又はＯＦＦ電圧に切り替える場合に、切替時間の単位時間におけるＦＥＴ１２のゲート電圧の変化量が最も大きくなる速度である。

図４の（ａ）〜（ｃ）を参照して、プリチャージ制御装置１の動作例について説明する。図４の（ａ）及び図４の（ｂ）は、縦軸がゲート電圧の電圧値であり、横軸が時間である。図４の（ｃ）は、縦軸が電流の電流値であり、横軸が時間である。プリチャージ制御装置１は、高電圧回路４を起動するとき、図４の（ｂ）に示すように、時刻ｔ１でプリチャージ制御用のＦＥＴ１２を第１スイッチング速度でＯＦＦからＯＮに切り替えてプリチャージ制御を開始した後、図４の（ａ）に示すように、時刻ｔ２で非プリチャージ制御用のＦＥＴ１１を第１スイッチング速度よりも遅い第２スイッチング速度でＯＦＦからＯＮに切り替える。つまり、プリチャージ制御装置１は、プリチャージ制御用のＦＥＴ１２の第１スイッチング速度よりも遅い第２スイッチング速度で非プリチャージ制御用のＦＥＴ１１にＯＮ電圧を印加する。プリチャージ制御装置１は、時刻ｔ２でＦＥＴ１１がＯＮされ高電圧回路４に電流が流れるが、ＦＥＴ１１が低速な第２スイッチング速度でＯＮされるため、図４の（ｃ）に示すように、検出電流値Ｉｄが電流制限値Ｉｔｈまで徐々に増加する。プリチャージ制御装置１は、時刻ｔ３で検出電流値Ｉｄがプリチャージ電流の電流制限値Ｉｔｈに到達すると、プリチャージ制御用のＦＥＴ１２のゲート電圧を下げて検出電流値Ｉｄを電流制限値Ｉｔｈに制限する。このとき、プリチャージ制御装置１は、時刻ｔ３で非プリチャージ制御用のＦＥＴ１１にゲート電圧を第２スイッチング速度で印加しているが、非プリチャージ制御用の第２スイッチング速度が、プリチャージ制御用の第１スイッチング速度よりも遅いので、検出電流値Ｉｄがオーバーシュートすることを回避することができる。つまり、プリチャージ制御装置１は、プリチャージ制御用の第１スイッチング速度が、非プリチャージ制御用の第２スイッチング速度よりも速いので、検出電流値Ｉｄを電流制限値Ｉｔｈに維持することができる。このように、プリチャージ制御装置１は、オーバーシュートやアンダーシュートが発生せずに検出電流値Ｉｄが電流制限値Ｉｔｈに設定される。なお、プリチャージ制御装置１は、時刻ｔ４で高電圧負荷部２のインバータのコンデンサのチャージを開始し検出電流値Ｉｄが電流制限値Ｉｔｈ以下になるのでＦＥＴ１２のゲート端子にＯＮ電圧を印加する。また、プリチャージ制御装置１は、時刻ｔ５でインバータのコンデンサのチャージが完了し、プリチャージ制御を終了する。プリチャージ制御装置１は、プリチャージ制御を行うプリチャージ期間が時刻ｔ１のプリチャージ開始から時刻ｔ５のプリチャージ完了までの期間である。

以上のように、実施形態に係るプリチャージ制御装置１は、高電圧回路４を起動するとき、プリチャージ制御用のＦＥＴ１２をＯＦＦからＯＮに切り替え、その後、非プリチャージ制御用のＦＥＴ１１をＯＦＦからＯＮに切り替える場合、第１スイッチング速度でＦＥＴ１２をプリチャージ制御し、第１スイッチング速度よりも遅い第２スイッチング速度でＦＥＴ１１をＯＦＦからＯＮに切り替える。これにより、プリチャージ制御装置１は、非プリチャージ制御用のＦＥＴ１１がプリチャージ制御用の第１スイッチング速度より遅い第２スイッチング速度でＯＮされるため、検出電流の検出電流値Ｉｄがプリチャージ電流の電流制限値Ｉｔｈまで徐々に増加する。つまり、プリチャージ制御装置１は、第２スイッチング速度で印加されるゲート電圧によりＦＥＴ１１に流れる電流（ドレイン電流）が制限されるため検出電流値Ｉｄがゆっくりと立ち上がる。このように、プリチャージ制御装置１は、プリチャージ制御のスイッチング速度が上回るので検出電流値Ｉｄが電流制限値Ｉｔｈを超えてオーバーシュートすることを回避することができる。従って、プリチャージ制御装置１は、ＦＥＴ１１及びＦＥＴ１２に過電流が流れて温度が上昇することやノイズの発生を抑制することが可能となり、プリチャージ制御を適切に行うことができる。また、プリチャージ制御装置１は、既存のＦＥＴ１１の構成を変更することなくプリチャージ制御を行うことができ、プリチャージ制御を行うための専用の部品が不要になるのでコストアップを抑えることができる。

また、プリチャージ制御装置１において、第２スイッチング速度は、第１スイッチング速度の実現可能な最大速度よりも遅い。これにより、電流の検出電流値Ｉｄをプリチャージ電流の電流制限値Ｉｔｈに制限することが可能となり、検出電流値Ｉｄがオーバーシュートすることを回避することができる。

また、プリチャージ制御装置１において、第１スイッチング速度は、ＦＥＴ１２に印加する電圧をＯＦＦ電圧からＯＮ電圧又はＯＮ電圧からＯＦＦ電圧の少なくとも一方に切り替える切替時間の単位時間における電圧の変化量であり、第２スイッチング速度は、ＦＥＴ１１に印加する電圧をＯＦＦ電圧からＯＮ電圧に切り替える切替時間の単位時間における電圧の変化量である。これにより、プリチャージ制御装置１は、電圧の変化量に応じて検出電流値Ｉｄを徐々に増加するように制御することができる。

〔変形例〕
実施形態に係るプリチャージ制御装置１は、プリチャージ制御部６０が駆動部３２を介して陰極側（下流側）のＦＥＴ１２を制御する例について説明したがこれに限定されず、陽極側（上流側）のＦＥＴ１１をプリチャージ制御してもよい。例えば、図５に示すように、プリチャージ制御装置１Ａは、プリチャージ制御部６０が駆動部３１を介してＦＥＴ１１を制御してもよい。この場合、プリチャージ制御装置１Ａは、高電圧回路４を起動するとき、ＦＥＴ１１を第１スイッチング速度でＯＦＦからＯＮに切り替えてプリチャージ制御を開始した後、ＦＥＴ１２を第１スイッチング速度よりも遅い第２スイッチング速度でＯＦＦからＯＮに切り替える。このように、プリチャージ制御装置１Ａは、高電圧バッテリ３の陽極側（上流側）に設置されるＦＥＴ１１を第１スイッチング速度でプリチャージ制御し、高電圧バッテリ３の陰極側（下流側）に設置されるＦＥＴ１２を第２スイッチング速度で制御してもよい。

また、本発明は、高電圧バッテリ３から高電圧負荷部２に電力を供給して放電する以外に、高電圧負荷部２から高電圧バッテリ３に電力を供給して充電する場合にも適用可能である。例えば、図６に示すように、プリチャージ制御装置１Ｂは、高電圧バッテリ３の陽極と高電圧負荷部２との間に陽極側の双方向遮断回路１１Ａを備える。なお、プリチャージ制御装置１Ｂは、実施形態に係るプリチャージ制御装置１と同様の構成には同一符号を付し、詳細な説明を省略する。プリチャージ制御装置１Ｂの陽極側の双方向遮断回路１１Ａは、第１半導体スイッチとしてのＦＥＴ１１ａと、第１半導体スイッチとしてのＦＥＴ１１ｂと、ＦＥＴ１１ａを駆動する駆動部３１ａと、ＦＥＴ１１ｂを駆動する駆動部３１ｂとを備える。ＦＥＴ１１ａとＦＥＴ１１ｂとは、ソース端子同士が直列に接続され、ＦＥＴ１１ａのドレイン端子が高電圧バッテリ３側に接続され、ＦＥＴ１１ｂのドレイン端子が高電圧負荷部２側に接続される。ＦＥＴ１１ａは、高電圧バッテリ３から高電圧負荷部２に電流が流れるとき、つまり放電するときに陽極側のスイッチとして機能し、ＦＥＴ１１ｂは、高電圧負荷部２から高電圧バッテリ３に電流が流れるとき、つまり充電するときに陽極側のスイッチとして機能する。

同様に、プリチャージ制御装置１Ｂは、高電圧バッテリ３の陰極と高電圧負荷部２との間に陰極側の双方向遮断回路１２Ａを備える。陰極側の双方向遮断回路１２Ａは、第２半導体スイッチとしてのＦＥＴ１２ａと、第２半導体スイッチとしてのＦＥＴ１２ｂと、ＦＥＴ１２ａを駆動する駆動部３２ａと、ＦＥＴ１２ｂを駆動する駆動部３２ｂとを備える。ＦＥＴ１２ａとＦＥＴ１２ｂとは、ソース端子同士が直列に接続され、ＦＥＴ１２ｂのドレイン端子が高電圧バッテリ３側に接続され、ＦＥＴ１２ａのドレイン端子が高電圧負荷部２側に接続される。ＦＥＴ１２ａは、高電圧バッテリ３から高電圧負荷部２に電流が流れるとき、つまり放電するときに陰極側のスイッチとして機能し、ＦＥＴ１２ｂは、高電圧負荷部２から高電圧バッテリ３に電流が流れるとき、つまり充電するときに陰極側のスイッチとして機能する。

プリチャージ制御装置１Ｂのプリチャージ制御部６０は、例えば、陰極側の双方向遮断回路１２Ａに対してプリチャージ制御を行う。プリチャージ制御装置１Ｂは、放電時、プリチャージ制御部６０によりプリチャージ制御用のＦＥＴ１２ａを第１スイッチング速度でＯＦＦからＯＮに切り替えてプリチャージ制御を開始した後、非プリチャージ制御用のＦＥＴ１１ａを第１スイッチング速度よりも遅い第２スイッチング速度でＯＦＦからＯＮに切り替える。また、プリチャージ制御装置１Ｂは、充電時、プリチャージ制御部６０によりプリチャージ制御用のＦＥＴ１２ｂを第１スイッチング速度でＯＦＦからＯＮに切り替えてプリチャージ制御を開始した後、非プリチャージ制御用のＦＥＴ１１ｂを第１スイッチング速度よりも遅い第２スイッチング速度でＯＦＦからＯＮに切り替える。これにより、変形例に係るプリチャージ制御装置１Ｂは、高電圧負荷部２から高電圧バッテリ３に電力を供給して充電する場合にも、プリチャージ制御を適切に行うことができる。なお、プリチャージ制御装置１Ｂは、陽極側の双方向遮断回路１１Ａに対してプリチャージ制御を行うようにしてもよい。

１、１Ａ、１Ｂプリチャージ制御装置
２高電圧負荷部（負荷部）
３高電圧バッテリ（電源）
４高電圧回路（電源回路）
１１ＦＥＴ（第１半導体スイッチ）
１２ＦＥＴ（第２半導体スイッチ）
６０プリチャージ制御部

Claims

電源と負荷部とを含んで構成される電源回路の前記電源の陽極と前記負荷部との間に設置され、前記電源から前記負荷部に流れる電流を調整する第１半導体スイッチと、
前記負荷部と前記電源の陰極との間に設置され、前記負荷部から前記電源に流れる電流を調整する第２半導体スイッチと、
前記第１半導体スイッチ又は前記第２半導体スイッチのいずれか一方に対し、半導体スイッチの駆動電圧を制御することにより前記電源から前記負荷部に流すプリチャージ電流を調整するプリチャージ制御部と、を備え、
プリチャージ制御を行う半導体スイッチをプリチャージ用半導体スイッチとし、前記プリチャージ制御を行わない半導体スイッチを非プリチャージ用半導体スイッチとした場合、
前記プリチャージ制御部は、
前記電源回路を起動するとき、前記プリチャージ用半導体スイッチをオフからオンに切り替え、その後、前記非プリチャージ用半導体スイッチをオフからオンに切り替える場合、
第１スイッチング速度で前記プリチャージ用半導体スイッチをプリチャージ制御し、前記第１スイッチング速度よりも遅く且つ前記電源の陽極と前記第１半導体スイッチとの間に流れる電流が前記プリチャージ電流の電流制限値を超えるオーバーシュートの発生を抑制することが可能な第２スイッチング速度で前記非プリチャージ用半導体スイッチをオフからオンに切り替えることを特徴とするプリチャージ制御装置。
前記第２スイッチング速度は、
前記第１スイッチング速度の実現可能な最大速度よりも遅い請求項１に記載のプリチャージ制御装置。
前記第１スイッチング速度は、
前記プリチャージ用半導体スイッチに印加する電圧をオフ電圧からオン電圧又はオン電圧からオフ電圧の少なくとも一方に切り替える切替時間の単位時間における電圧の変化量であり、
前記第２スイッチング速度は、
前記非プリチャージ用半導体スイッチに印加する電圧をオフ電圧からオン電圧に切り替える切替時間の単位時間における電圧の変化量である請求項１又は２に記載のプリチャージ制御装置。