JPH03222602A

JPH03222602A - 電気自動車用電力変換器

Info

Publication number: JPH03222602A
Application number: JP2016576A
Authority: JP
Inventors: Hiromichi Kuno; 裕道久野
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1990-01-26
Filing date: 1990-01-26
Publication date: 1991-10-01

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は電気自動車用の電力変換器、特に電気自動車の
誘導電動機に交流電力を供給するインバータに接続され
た平滑用コンデンサの蓄積電荷の放電に関する。

［従来の技術］近年、益々その実用化が期待されている電気自動車、こ
の電気自動車はよく知られているように、内燃機関を駆
動源とした自動車の排気ガスの問題を有せず、また、低
騒音であることから、その普及が社会的に強く要望され
ている。

そして、この電気自動車は、周知のように、その動力源
が車載の蓄電池（バッテリ）内の電気エネルギーに依存
するため、このバッテリ内の電気エネルギーをいかに効
率良く消費するかということが重要視される。

ところで、従来の電気自動車用電力変換器としては、第
３図に示す装置が周知である。

図において主バッテリＥ１は、電気自動車を駆動させる
誘導電動機（モータ）１０への電力供給用であり、また
、補機バッテリＥ２では車載機器、例えば車両制御に関
する機器や車両ランプ等に電力を供給するために配置さ
れている。

主バッテリＥ、からの電力は、ヒユーズ１２及びリレー
１４を介してインバータ１６へ供給されている。ここで
、リレー１４は、インバータ１６への電力供給をオン・
オフ切替するものである。

インバータ１６は、主バッテリＥ、の直流電力を交流に
変換してモータへ供給しており、そ−の変換動作は、イ
ンバータコントローラ１８にて制御されている。

また、インバータ１６には、その入力端子間に電流平滑
用コンデンサ２０が接続され、インバータ１６動作時に
おける供給電流及び電圧を安定に保っている。

そして、平滑用コンデンサ２０は、インバータ１６起動
前に初期充電され、この場合には、リレー２２がオンに
なり、充電用抵抗２３を介して主バッテリから電流が供
給される。

平滑用コンデンサ２２に並列接続された放電用抵抗２４
は、インバータ停止時にコンデンサ２０の蓄積電荷を吸
収させるために設けられている。

即ち、インバータコントローラ１８がインバータ制御を
停止すると、インバータ１６内のスイッチング素子に加
わっていた逆バイアスがなくなり、コンデンサ２０から
の過渡的な放電電流がこのインバータ１６内を流れ、こ
れにより素子が損傷されるなどの不具合いが生じる危険
があるからである。尚、この放電用抵抗２４はインバー
タ１６動作時にも若干電力を消費している。

図におけるＤＣ／ＤＣコンバータ２６は、主バッテリＥ
１からの直流電力を電圧変換して補機バッテリＥ２系統
へ電力を供給するものであり、主バッテリＥ１の電圧を
車載機器使用電圧に降下させている。

そして、このコンバータ２６と主バッテリＥ１との間に
は、リレー２８が接続され、コンバータ２６への電力供
給のオン・オフ切替が行われている。

図中３０は車両制御用ＥＣＵであり、インバータコント
ローラ１８、ＤＣ／ＤＣコンバータ２６、及びリレー１
４．２２．２８に制御信号を供給し、この電力変換器全
体系の制御を行なっている。

以下にこの装置の動作を第４図に基づいて説明する。

車両のイグニッションキー（図示せず）の操作によりＥ
ＣＵ３Ｏのシステムが起動すると、リレー２８がオンに
なり、また、ＤＣ／ＤＣコンバータ２６が動作を開始す
る。次に、リレー２２がオンになり、コンデンサ２０に
初期充電が行われる。

そして、リレー１４がオンになり、インバータ１６に電
力が供給され、インバータコントローラ１８がインバー
タ１６の動作制御を行うことによりモータ１０にて回転
力が生じる。

一方、インバータ１６停止時の動作を説明すると、まず
、リレー１４及びリレー２２がオフになり、インバータ
１６がその動作を停止する。尚、この時のコンデンサ２
０の蓄積電荷は、放電用抵抗２４にて吸収される。そし
て、ＤＣ／ＤＣコンバータ２６が停止しリレー２８がオ
フになり、最後にＥＣＵ３Ｏのシステムの動作が終了す
る。

従って、この従来の回路構成及びその制御においては、
放電用抵抗２４がインバータ１６等の損傷防止という機
能をなし、その存在が必須である。

尚、その他の関連装置としては、例えば特開昭６２−３
３６８９号公報、及び実開昭６３−２９３９１号公報記
載のものが挙げられる。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、上記従来の電力変換器においては、イン
バータに電圧が印加された状態で放電用抵抗にて常に電
力が消費されているという問題を有していた。

即ち、放電用抵抗は、一方では保護的機能をなすが、他
方、即ちインバータへ電圧印加時には、電力を消費する
負荷として働くのである。

そして、電気自動車ということに照らしてみても、電気
エネルギー損失の問題は、−充電走行距離等に係る大き
な問題であり、その電力損失を解消すべき装置が切望さ
れていた。

発明の目的本発明は、上記従来の課題に鑑みなされたものであり、
その目的は、電力損失を招く放電用抵抗を取り除き、経
済性の高い電力変換を行なう簡便な電気自動車用電力変
換器を提供することにある。

［課題を解決するための手段］上記目的を達成させるために、本発明に係る電気自動車
用電力変換器は、電気自動車用主バッテリと、この主バ
ッテリの直流電力を交流電力に変換して電動機に供給す
るインバータと、このインバータと前記主バッテリとの
間に設けられ、インバータ供給電力のオン・オフ切替を
行なう第１リレーと、前記インバータに並列接続された
平滑コンデンサと、この平滑コンデンサ初期充電時に充
電用抵抗を介して電流供給を行なうために切替動作する
第２リレーと、前記主バッテリの直流電流を電圧変換し
て車載機器用補機バッテリに供給する変換器であって、
その入力端子が前期第２リレーと前記平滑コンデンサと
の間の経路に接続された直流電圧変換用コンバータと、
このコンバータと前記第１リレー及び第２リレーに制御
信号を与え、インバータ停止時に前記平滑コンデンサの
蓄積電荷を前記コンバータで吸収させるために前記第１
リレー及び第２リレーをともにオフにし、かつインバー
タ停止後も前記コンバータを所定時間継続動作させる制
御部と、を有することを特徴とする。

［作用］上記構成によれば、インバータ起動に際して電力を供給
する場合には、まず、第２リレーがオンになり、充電用
抵抗を介して主バッテリと平滑コンデンサが接続され、
平滑コンデンサの初期充電が行われ、次に第１リレーが
オンになり、インバータへ主バッテリから電力が供給さ
れる。

一方、インバータ動作終了の場合には、第１リレー及び
第２リレーが共にオフになり、平滑コンデンサとコンバ
ータが接続された回路が形成される。そして、平滑コン
デンサの蓄積電荷は、継続動作している直流電圧変換用
コンバータにて変換されて補機バッテリに吸収される。

［実施例コ以下に本発明の好適な実施例を図面に基づいて説明する
。

第１図には、本発明に係る電気自動車用電力変換器か図
示されており、第３図に示した従来装置と同一部材には
同一符号を付けその説明を省略する。

図において第１リレー１００は、第３図の従来例で示し
たリレー１４と同様に、主バッテリＥからインバータ１
６への供給電力のオン・オフ切替を行なっている。

そして、第２リレー１０２は、平滑コンデンサ２０の初
期充電時に充電用抵抗２３を介して電流供給を行なうた
め、配置されており、この抵抗２３により回路内を過大
電流が過渡的に流れることが防止されている。

ＤＣ／ＤＣコンバータ２６は、前述したように主バッテ
リＥ１の直流電力を電圧変換して補機バッテリＥ２系統
へ供給するものであり、本実施例においてコンバータ２
６の入力端は、第２リレー１０２と充電用抵抗２３との
間の経路に接続されている。そして、第２リレー１０２
のオン動作により電力供給が行われ、従来例で示したリ
レー２８は省かれている。

また、このコンバータ２６は、ＥＣＵ３Ｏにて制御され
ており、その制御において従来例と大きくことなる点は
、インバータコントローラ１８のインバータ制御終了後
、即ちインバータ１６の動作停止後も所定時間コンバー
タ２６が継続して動作するように制御が行われている。

つまり、後述するようにこの動作にてコンデンサ２０の
蓄積電荷が吸収されているのである。そして、その継続
する動作時間は、コンデンサ２０の残留電荷が回路素子
上安全と認められる時間に設定されている。

次に第２図に基づき動作について説明する。

まず、補機バッテリＥ２に接続されたＥＣＵ３Ｏのシス
テムが、イグニッションキー等の操作により起動すると
、このＥＣＵ３Ｏから第２リレー１０２へ信号が与えら
れ、第２リレー１０２がオンになり平滑コンデンサ２０
の初期充電が行われる。また、この第２リレー１０２の
オンの後、ＥＣＵ３Ｏは、コンバータ２６へ信号を与え
動作を開始させる。そして、ＥＣＵ３Ｏは、コンデンサ
２０の充電完了された所定時間の後に、第１リレー１０
０をオンにし、また、インバータコントローラ１８に制
御信号を供給する。これによりインバータが動作し、モ
ータ１０に駆動電力が供給される。

一方、インバータコントローラ１８がインバータ１６の
制御を終了する場合、即ちインバータ１６が停止する場
合には、ます、第１リレー１００及び第リレー１０２が
オフにされ、インバータ１６及びコンバータ２６への供
給電力が遮断される。

尚、この２つのリレーがオフになることにより、平滑コ
ンデンサ２０に対してインバータ１６及びコンバータ２
６が並列的に接続された回路が形成される。即ち、イン
バータ停止後に生ずるコンデンサ２０の放電電流は、動
作しているＤ　Ｃ／Ｄ　Ｃコンバータ２６にて吸収され
、その一部が補機バッテリＥ２側へ出力されることにな
る。

つまり、インバータ１６の保護とともにコンデンサ２０
の電荷が有効に消費されるのである。そして、コンデン
サ２０の電荷が減少した所定時間の後にコンバータ２６
はその動作を停止し、最後にＥＣＵ３Ｏのシステムの動
作が終了する。

従って、以上説明したように、従来例にて必須部材とさ
れていた放電用抵抗２４は、本実施例では必要がなく、
また、その機能をＤＣ／ＤＣコンバータ２６にて行なわ
せ、回路の簡易化及び電力の有効利用を図っているので
ある。

また、本実施例においては、その構成が前述したように
簡易なため、従来装置におけるその制御プログラム等を
変更するだけで、この効果を得ることも可能であり、既
存の電力変換器をより有益かつ経済的な装置に変更する
ことも可能である。

尚、本実施例においては、コンバータ２６の入力端を第
２リレー１０２と充電用抵抗２３との間の経路に接続し
たが、これに限られるものではなく、インバータ１６停
止の際にコンデンサ２０の入出力端子間にコンバータ２
６が並列的に接続されるような回路が形成されれば、同
様の効果を得ることが可能である。

［発明の効果］以上説明したように、本発明に係る電気自動車用電力変
換器によれば、従来装置における放電用抵抗にて生じて
いた電力損失を解消することができ、これにより、主バ
ッテリの電力を経済的かつ有効にモータ及び車載機器等
へ供給することができる。

そして、このことは電気自動車における一充電走行距離
を伸ばすことを意味するものであり、電気自動車の実用
化あるいはその性能向上に多大なる寄与をすることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る電気自動車用電力変換器の構成を
示す回路図、第２図は本発明に係る電気自動車用電力変換器の動作を
示す説明図、第３図は従来の電力変換器の構成を示す回路図、第４図
は従来の電力変換器の動作を示す説明図である。６０３４６００００２インバータ平滑用コンデンサ充電用抵抗放電用抵抗ＤＣ／ＤＣＣ／式−タ車両制御用ＥＣＵ第１リレー第２リレー ψ々イ丁ＳＬ明　しり第２図状−來イ嗟か工罪ソ４第３図

Claims

【特許請求の範囲】電気自動車用主バッテリと、この主バッテリの直流電力を交流電力に変換して電動機
に供給するインバータと、このインバータと前記主バッテリとの間に設けられ、イ
ンバータ供給電力のオン・オフ切替を行なう第１リレー
と、前記インバータに並列接続された平滑コンデンサと、この平滑コンデンサ初期充電時に充電用抵抗を介して電
流供給を行なうために切替動作する第２リレーと、前記主バッテリの直流電流を電圧変換して車載機器用補
機バッテリに供給する変換器であって、その入力端子が
前期第２リレーと前記平滑コンデンサとの間の経路に接
続された直流電圧変換用コンバータと、このコンバータと前記第１リレー及び第２リレーに制御
信号を与え、インバータ停止時に前記平滑コンデンサの
蓄積電荷を前記コンバータで吸収させるために前記第１
リレー及び第２リレーをともにオフにし、かつインバー
タ停止後も前記コンバータを所定時間継続動作させる制
御部と、を有することを特徴とする電気自動車用電力変
換器。