JPH06217408A - 電気自動車の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 コントローラの電源が瞬断した場合にＳＴ信
号を待たず自動復帰可能にする。 【構成】 ＳＴ信号待ちに係るステップ１０８以前にＣ
ＲＥＡＤＹ信号によりメインリレーの状態を判定する
（１３０）。電源瞬断であれば、メインリレーの機械的
遅れ時間によりＣＲＥＡＤＹ信号がオンしているため、
これに応じてステップ１０８をスキップさせる（自動復
帰）。その際、車両が走行しているか否かを判定し（１
３２、１３４）、走行していない場合にはスキップを実
行しない。 【効果】 電源瞬断時にＳＴ信号なしで自動復帰する。
ＣＲＥＡＤＹ信号にノイズが生じている場合には自動復
帰しないため、信頼性が高い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、直流電源と駆動手段の
接続を開閉する手段を備えた電気自動車、特にその制御
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電気自動車はモータを駆動源とする車両
である。このモータは、車載のバッテリ等の直流電源に
より駆動される。モータとして交流モータを使用する場
合、直流電源から供給される直流電力を交流電力に変換
してモータに供給する必要がある。このための手段とし
ては、大電力のスイッチング素子、例えばＩＧＢＴから
構成されるインバータが用いられる。インバータを用い
る場合、そのスイッチング動作を制御することによりモ
ータの出力トルクを制御できる。

【０００３】バッテリとインバータの接続は、車両非走
行時には開放され、車両走行時には閉結される。この開
閉を行う手段としては、通常、パワーリレーが用いられ
る。このパワーリレーは、インバータの制御を開始する
のに先立ち閉結され、バッテリとインバータの間を接続
する。

【０００４】一方で、インバータの入力側には、通常、
バッテリから供給される電圧を安定化するために、コン
デンサが接続される。このコンデンサは比較的大容量の
コンデンサである。従って、バッテリとインバータの間
に単一のパワーリレーを設けたのみでは、インバータの
制御を開始する際に、パワーリレーを介してコンデンサ
に充電電流が突入してしまう。

【０００５】そこで、従来から、バッテリとインバータ
の間の接続を開閉するパワーリレーとして２個のリレー
を設ける構成が採用されている。これら２個のリレーの
うち一方（サブリレー）には抵抗が直列に挿入され、他
方（メインリレー）はこの直列回路と並列に接続され
る。インバータの制御を開始する際には、まずサブリレ
ーを閉結させ、その後所定時間経過後にメインリレーを
閉結させる。このようにすると、インバータの入力側に
設けられたコンデンサは、まず抵抗を介してある程度充
電された後に、メインリレーを介してバッテリに接続さ
れることとなり、充電に伴う突入電流は著しく減少す
る。このような構成は、本願出願人が先に提案してお
り、例えば特願平３−５８９５３号ではメインリレーの
開放異常への対策がなされている。

【０００６】図２には、電気自動車の駆動装置の一例構
成が示されている。この図に示される装置は、車載の直
流電源として主バッテリ１０を、車両の駆動手段として
インバータ１２及びモータ１４を、それぞれ備えてい
る。主バッテリ１０は例えば鉛電池等の充放電可能な電
池であり、その出力は入力リレー装置１６を介してイン
バータ１２に供給される。インバータ１２は主バッテリ
１０の出力を三相交流電力に変換し、モータ１４に供給
する。モータ１４は、この交流電力により駆動され、車
両の駆動力を発生させる。

【０００７】インバータ１２は、図示しないがＩＧＢＴ
等のスイッチング素子を備えている。これらの素子の動
作はコントローラ１８により制御される。コントローラ
１８は、ＩＧ信号及びＳＴ信号がいずれもオンしている
状態でこの制御を実行する。ＩＧ信号は、車両操縦者が
イグニッションスイッチをオンさせたか否かを示す信号
であり、ＳＴ信号は、車両操縦者がスタートスイッチを
オンさせたか否かを示す信号である。コントローラ１８
は、車両操縦者によるアクセルペダルやブレーキペダル
の踏込量等を示す車両信号を入力し、この車両信号に基
づき、モータ１４に要求する出力を示すトルク指令を発
生させる。コントローラ１８は、モータ１４への出力を
ベクトル制御すべくトルク指令に基づきベクトル演算を
実行し、その結果に基づきＰＷＭ信号を発生させる。こ
のＰＷＭ信号によりインバータ１２のスイッチング素子
が制御され、モータ１４から必要な出力トルクが得られ
る。

【０００８】入力リレー装置１６は、主バッテリ１０と
インバータ１２の間の接続を開閉する装置であり、前述
のメインリレー、サブリレー、充電用抵抗等を有してい
る。この図においては、入力リレー装置１６はさらに、
主バッテリ１０又は図示しない充電器の出力をＤＣ／Ｄ
Ｃコンバータ２０、図示しないエアコン及びヒータに選
択的に供給する機能や、図示しない充電器の出力を適宜
主バッテリ１０に供給する機能を有している。なお、Ｄ
Ｃ／ＤＣコンバータ２０は、主バッテリ１０又は充電器
の出力を補機バッテリ２２の充電に適した電圧に変換す
る回路であり、補機バッテリ２２は、車載の電気的補機
（コントローラ１８、ランプ、ワイパ等）に例えば＋１
２Ｖの電源電圧を供給する。

【０００９】図３には、入力リレー装置１６の一例構成
が示されている。この図は上述の先提案に係る装置にい
くつかの改良を加え、さらにより詳細に図示したもので
ある。

【００１０】この図に示される入力リレー装置１６は、
メインリレー２４及びサブリレー２６を備えている。サ
ブリレー２６には充電用抵抗Ｒ１が直列接続されてお
り、メインリレー２４とサブリレー２６及び充電用抵抗
Ｒ１は並列接続されている。この並列接続体の一端はフ
ューズ２８を介して主バッテリ１０に接続されており、
他端はインバータ１２に接続されている。従って、メイ
ンリレー２４が未だ閉結しておらずサブリレー２６のみ
が閉結している状態では、インバータ１２（及びその入
力端に設けられたコンデンサ（図示せず））に対し、主
バッテリ１０の出力が充電用抵抗Ｒ１を介して供給され
る。メインリレー２４が閉結すると、主バッテリ１０の
出力は直接にインバータ１２及びコンデンサに供給され
る。なお、抵抗Ｒ２及びＲ３はコンデンサの放電抵抗、
ダイオードＤ１及びＤ２は電流方向規制用のダイオー
ド、ダイオードＤ３はコンデンサが放電中であることを
示すＬＥＤである。

【００１１】メインリレー２４及びサブリレー２６は、
リレー駆動回路３０によって駆動される。リレー駆動回
路３０は、±１５Ｖの電圧により動作する直流電源回路
３２から電源供給を受ける。リレー駆動回路３０は、Ｉ
ＧＥＣＵ信号がコントローラ１８から供給された後さら
にコントローラ１８からＣＯＮＴ信号が供給されると、
これに応じてメインリレー２４及びサブリレー２６を所
定順序及びタイミングで閉結させる。すなわち、ＩＧＥ
ＣＵ信号は、メインリレー２４及びサブリレー２６を駆
動するためにコントローラ１８が供給する１２ＶのＩＧ
信号であり、ＣＯＮＴ信号はメインリレー２４及びサブ
リレー２６を駆動する旨の制御信号である。なお、ＧＮ
Ｄはリレー駆動回路３０の接地電位である。また、ＪＢ
ＮＧ信号はメインリレー２４の異常を示す信号であり、
この信号が発生している間は、リレー駆動回路３０はメ
インリレー２４及びサブリレー２６を閉結させる制御を
実行しない。

【００１２】リレー駆動回路３０は、メインリレー２４
及びサブリレー２６を駆動する他、充電器に係るリレー
制御を実行する。すなわち、入力リレー装置１２は、充
電器接続用のリレー３４及び３６を備えている。リレー
３４はフューズ３８を介して主バッテリ１０の＋側に接
続されており、リレー３６は−側に接続されている。リ
レー駆動回路３０は、充電器を用いて主バッテリ１０を
充電する際、１２ＶのＩＧＣＨ信号の供給を受け、リレ
ー３４及び３６を閉結させる。これにより、充電器の出
力は主バッテリ１０に供給される。

【００１３】入力リレー装置１２は、さらに、エアコン
接続用のリレー４０及びヒータ接続用のリレー４２を備
えている。リレー４０はフューズ４４を介して、リレー
４２はフューズ４６を介して、主バッテリ１０の＋側に
接続されている。コントローラ１８から１２ＶのＡＣ信
号が供給されると、これによりリレー４０及び４２が閉
結し、エアコン及びヒータが主バッテリ１０に接続され
る。

【００１４】入力リレー装置１２は、ＤＣ／ＤＣコンバ
ータ２０接続用のリレー４８を備えている。リレー４８
はフューズ５０を介して主バッテリ１０の＋側に接続さ
れており、コントローラ１８から１２ＶのＩＧ信号が供
給されるとこれによりリレー４８が閉結し、ＤＣ／ＤＣ
コンバータ２０が主バッテリ１０に接続される。なお、
このＩＧ信号は、使用者によりイグニッションスイッチ
がオンされたことを示す信号である。

【００１５】スイッチＳＷ１は、緊急起動用スイッチで
ある。操縦者がこのスイッチＳＷ１を手動操作により閉
結させると、主バッテリ１０の出力がフューズ５２を介
して直流電源回路５４に供給され、直流電源回路５４か
ら１２ＶのＩＧｒ信号が出力される。コントローラ１８
は、ＩＧｒ信号に応じて急発進動作を実行する。一方
で、ＩＧｒ信号は、リレー４８の励磁コイルにも供給さ
れる。すると、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０が主バッテリ
１０に接続される。

【００１６】入力リレー装置１２は、主バッテリ１０の
電流、電圧及び入力リレー装置１２内部の漏電を検出す
る機能を有している。電圧検出回路５６はフューズ５８
及び６０を介して主バッテリ１０の＋側及び−側に接続
されており、主バッテリ１０の電圧ＶＢを検出してコン
トローラ１８に出力する。電流検出回路６２及び６４は
それぞれ主バッテリ１０の電流を異なる箇所で検出し、
検出した電流ＩＢ１及びＩＢ２をコントローラ１８に出
力する。漏電検出回路６６は、電圧ＶＢ、電流ＩＢ１及
びＩＢ２を監視し、漏電を検出してＬＥＡＫＶ信号によ
りコントローラ１８に出力する。これらの信号の供給を
受けることにより、コントローラ１８は、主バッテリ１
０の状態に応じた制御動作を好適に実行できる。なお、
ＧＢは、検出系の接地電位である。

【００１７】この図においては、さらに、メインリレー
２４の開閉状態を検出するスイッチＳＷ２が設けられて
いる。メインリレー２４はパワーリレーであるためある
程度の時定数＝機械的遅れ時間を有している。従って、
ＣＯＮＴ信号がリレー駆動回路３０に供給されメインリ
レー２４が励磁された後においても、当該メインリレー
２４はこの遅れ時間の間閉結状態を維持している。コン
トローラ１８は、スイッチＳＷ２の状態を示すＣＲＥＡ
ＤＹ信号を用いることにより、実際にメインリレーが閉
結しているか否かを判別できる。この判別は、インバー
タ１４のＰＷＭ制御を開始するか否かの判別として採用
できる。

【００１８】図４には、この参考例におけるコントロー
ラ１８の動作の流れが示されている。コントローラ１８
は、ＩＧ信号がオンすることにより動作を開始し（１０
０）、所定の初期設定処理を行った上で（１０２）、充
電線が接続されているか否か（１０４）、急発進モード
であるか否か（１０６）の判定を実行する。充電器から
の充電線が接続されている場合及び緊急発進時には、ス
テップ１０４又は１０６からステップ１００に戻る。コ
ントローラ１８は、これ以外の場合に、ステップ１０８
以降の動作に移行する。

【００１９】ステップ１０８においては、コントローラ
１８は、ＳＴ信号がオンしているか否かを判定する。す
なわち、操縦者がスタートスイッチをオンさせたことを
検出する。ＩＧ信号オン直後においてはＳＴ信号はオン
していないから、ステップ１１０に移行しＣＯＮＴ信号
がオフされる。リレー駆動回路３０は、コントローラ１
８からのＣＯＮＴ信号がオフしているためメインリレー
２４及びサブリレー２６を開放状態に制御する。

【００２０】コントローラ１８は、次に、ＣＲＥＡＤＹ
信号がオンしているか否か、すなわちメインリレー２４
が機械的に見て閉結しているか否かを判定検出する（１
１２）。ステップ１１０実行直後においては、正常であ
ればメインリレー２４は開放状態であるからＣＲＥＤＹ
信号はＬ値、すなわちオフである。この場合には、コン
トローラ１８は、トルク指令値を０に設定し（１１
４）、インバータ１２の各スイッチング素子をベース遮
断状態とする（１１６）。この後、ＪＢＮＧ信号の発生
有無等各種フェイルチェックが行われ（１１８）、フェ
イルがないことを条件としてステップ１０８に戻る。フ
ェイルがある場合、対応するフェイル処理が実行される
（１２０）。

【００２１】このような動作が繰り返された後、ある時
点でＳＴ信号がオンすると（１０８）、コントローラ１
８はＮＲＥＡＤＹ信号がオンしたか否かを判定する（１
２２）。インバータ１２の起動準備が整っていない状態
では、ＮＲＥＡＤＹ信号はオフしているから、ステップ
１１２に移行してステップ１１４〜１１８が実行され
る。インバータ１２の起動準備が整うとＮＲＥＡＤＹ信
号がオンし（１２２）、コントローラ１８はこれに応じ
てＣＯＮＴ信号をオンさせる（１２４）。リレー駆動回
路３０は、コントローラ１８からのＣＯＮＴ信号がオン
するのに応じてサブリレー２６、メインリレー２４の順
で閉結させる。ＣＯＮＴ信号がオンしてから実際にメイ
ンリレー２４がオンするまでは、この制御時間及びメイ
ンリレー２４の遅れ時間が必要であるから、ＣＯＮＴ信
号１４がオンしてから所定時関係経過までは、ステップ
１１２からステップ１１４に移行する。実際にメインリ
レー２４がオンしＣＲＥＡＤＹ信号がオンすると、コン
トローラ１８の動作はステップ１１２からステップ１２
６に移行する。ステップ１２６においては車両信号及び
回転数センサ６８により検出したモータ１４の回転数に
基づくトルク指令演算が実行され、続くステップ１２８
においてはスイッチング素子のベース遮断状態が解除さ
れる。コントローラ１８は、演算したトルク指令に基づ
きベクトル演算を行いインバータ１２にベクトル制御に
係るＰＷＭ信号を供給する一方で、ステップ１１８から
ステップ１０８に戻り、動作を繰り返す。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成においては、コントローラの電源が瞬断した場
合にコントローラがリセットされ、例えば図４に示され
る制御が再び最初から実行される。すると、操縦者等が
スタートスイッチを操作しＳＴ信号を発生させない限
り、インバータ及びモータが起動しないため、操作に煩
わしさが生じてしまう。このような瞬断は、例えば、イ
ンバータを構成するスイッチング素子のスイッチングノ
イズ等によって生じる可能性がある。

【００２３】本発明は、このような問題点を解決するこ
とを課題としてなされたものであり、コントローラの電
源が瞬断した場合にスタートスイッチ等を走査すること
なく自動的に原状態に復帰可能にすることを目的とす
る。

【００２４】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明は、動作開始後起動指令（例えばＳＴ
信号）到来前に開閉手段（例えばメインリレー）の状態
を検出する状態検出手段と、検出の結果、開放状態であ
る場合には起動指令を待って開閉手段への閉結指令（例
えばＣＯＮＴ信号）及び駆動手段（例えばインバータ及
びモータ）への制御信号（例えばＰＷＭ信号）の供給を
実行し、閉結状態である場合には起動指令を待たずにこ
れら閉結指令及び制御信号の供給を実行する起動時制御
手段と、を備えることを特徴とする。

【００２５】また、本発明は、起動時制御手段が、状態
検出手段による検出の結果、閉結状態である場合に車両
が走行状態にあるか否かを検出し、この検出の結果、走
行状態にある場合にのみ起動指令を待たずに上記閉結指
令及び制御信号の供給を実行することを特徴とする。

【００２６】

【作用】本発明においては、制御装置が動作開始した後
起動指令到来前に開閉手段の状態が検出される。通常の
動作開始時には、開閉手段は開放状態であり、この場
合、起動指令を待って、開閉手段への閉結指令及び駆動
手段への制御信号の供給が実行される。一方、開閉手段
はその状態を維持する特性・機能を有しているから、電
源の瞬断等に伴い制御装置が動作開始した時には、開閉
手段は閉結状態である。この場合、起動指令を待たずに
閉結指令及び制御信号の供給が実行される。従って、操
縦者等が起動指令を与えることなく動作が従前の状態に
自動復帰することとなり、操作性の向上が実現される。

【００２７】また、本発明においては、検出の結果閉結
状態である場合に車両が走行状態にあるか否かが検出さ
れ、走行状態にある場合にのみ上述のような復帰動作が
実行される。すなわち、開閉手段の状態を誤検出した場
合等においては復帰動作が実行されず、復帰動作の信頼
性が高いものとなる。

【００２８】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の好適な実施例
を説明する。

【００２９】図１には、本発明の一実施例に係るコント
ローラ１８の動作の流れが示されている。本実施例は装
置構成としては図２及び図３に示される構成で実現でき
るため、以下、この装置構成を前提する。また、図１の
動作は図４の動作の一部改良であるため、以下、本実施
例の特徴に係る部分を中心として説明する。その際、図
２乃至図４に示される参考例と同様の構成には同一の符
号を付し説明を省略する。

【００３０】この実施例においては、ステップ１０４に
おいて充電線が接続されていないと判定された後にステ
ップ１３０が実行される。このステップ１３０は本実施
例の第１の特徴に係る動作であり、その内容は、ＣＲＥ
ＡＤＹ信号がオンしているか否かの判定である。通常
は、この時点ではＣＲＥＡＤＹ信号はオフしているが、
コントローラ１８の電源が瞬断した場合等においてはオ
ンしている。ステップ１３０においてＣＲＥＡＤＹ信号
がオフしているとされた場合には、ステップ１０６以降
に移行し、参考例と同様の動作が実行される。オンして
いるとされた場合には、ステップ１３２及び１３４に移
行し、本実施例の第２の特徴に係る動作が実行される。

【００３１】ステップ１３２においては、アクセルペダ
ルが踏み込まれているか否かが車両信号に基づき判定さ
れる。踏み込まれていないとされた場合にはステップ１
３４に移行し、モータ１４が回転しているか否かが回転
数センサ６８等の出力にもとづい判定される。これらの
判定の結果、アクセルペダルが踏み込まれているかある
いはモータ１４が回転している場合には、ステップ１２
２に移行し、これらの条件がいずれも満たされていない
場合にはステップ１０８に移行する。

【００３２】ここに、アクセルペダルが踏み込まれてい
る状態やモータ１４が回転している状態は、いずれも車
両が走行中であることを示している。従って、本実施例
においては、ＩＧ信号オン時にＣＲＥＡＤＹ信号がオン
しておりかつ車両が走行中である場合に、ＳＴ信号待ち
に係るステップ１０８がスキップされる。

【００３３】ＩＧ信号オン時にＣＲＥＡＤＹ信号がオン
する状態は、コントローラ１８の電源が瞬断した場合等
に生じる。本実施例の第１の特徴は、このような場合に
ステップ１０８をスキップ可能にした点にある。また、
ＩＧ信号オン時にＣＲＥＡＤＹ信号がオンする状態は、
ＣＲＥＡＤＹ信号にノイズが発生した場合等、誤検出に
よっても生じる。本実施例の第２の特徴は、ステップ１
３２及び１３４を実行することによって、このような場
合に上記スキップを行わないようにする点にある。

【００３４】従って、本実施例によれば、電源瞬断時等
に従前の動作に自動復帰するため、操縦者等がスタート
スイッチの操作を再度行う必要がない。また、ステップ
１３２及び１３４によりこの復帰動作の信頼性が高ま
る。

【００３５】なお、ステップ１３２及び１３４の条件は
他の条件としてもよい。例えばモータ１４の回転の判定
に代え車速判定を行ってもよい。また、装置のハードウ
エア構成は参考例のものには限定されない。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
制御装置が動作開始した後起動指令到来前に開閉手段の
状態を検出し、その結果開閉手段が閉結状態である場合
には起動指令を待たずに閉結指令及び制御信号の供給を
実行するようにしたため、電源瞬断等の場合に操縦者等
が起動指令を与えることなく、動作を従前の状態に自動
復帰でき、操作性が向上する。

【００３７】また、本発明によれば、車両が走行状態に
ある場合にのみ上述のような復帰動作を実行するように
したため、復帰動作の信頼性が高いものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るコントローラの制御動
作を示すフローチャートである。

【図２】電気自動車の駆動装置の一例構成を示すブロッ
ク図である。

【図３】入力リレー装置の一例構成を示すブロック図で
ある。

【図４】参考例に係るコントローラの制御動作を示すフ
ローチャートである。

【符号の説明】

１０ 主バッテリ １２ インバータ １４ モータ １６ 入力リレー装置 １８ コントローラ ２４ メインリレー ２６ サブリレー ３０ リレー駆動回路 Ｒ１ 充電用抵抗 ＩＧ イグニッションスイッチの状態を示す信号 ＳＴ スタートスイッチの状態を示す信号 ＣＯＮＴ メインリレー及びサブリレーの制御信号 ＣＲＥＡＤＹ メインリレーの状態を示す信号

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直流電源と、車両走行用のモータを含み
   直流電源から出力される直流電力により制御信号に応じ
   車両の駆動力を発生させる駆動手段と、閉結指令に応じ
   て直流電源と駆動手段の間を接続し、電源断に応じて開
   放する際所定時間は閉結状態を維持する開閉手段を含む
   接続回路と、を有する電気自動車に搭載され、動作開始
   後起動指令に応じて接続回路に閉結指令を供給し開閉手
   段を閉結させ、その後駆動手段に制御信号を供給して動
   作を開始させる制御装置において、 動作開始後起動指令到来前に開閉手段の状態を検出する
   状態検出手段と、 検出の結果、開放状態である場合には起動指令を待って
   上記閉結指令及び制御信号の供給を実行し、閉結状態で
   ある場合には起動指令を待たずに上記閉結指令及び制御
   信号の供給を実行する起動時制御手段と、 を備えることを特徴とする制御装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の制御装置において、起動
   時制御手段が、状態検出手段による検出の結果、閉結状
   態である場合に車両が走行状態にあるか否かを検出し、
   この検出の結果、走行状態にある場合にのみ起動指令を
   待たずに上記閉結指令及び制御信号の供給を実行するこ
   とを特徴とする制御装置。