JPH07193989A - 過電圧抑圧回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 異常電流を検出したときに自動的に二次電池
を装置から切り離す電流遮断器の動作直後に、インバー
タ回路の負荷が消滅することにより発生する異常な高電
圧を抑圧できるようにする。 【構成】 内燃機関の回転軸に連結されたかご形誘導
機、二次電池回路（蓄電手段）、かご形誘導機の多相交
流回路と二次電池回路の直流回路とを双方向に電気エネ
ルギを変換して結合するインバータ回路、およびこのイ
ンバータ回路を制御する制御回路を備え、二次電池回路
とインバータ回路とを接続する通路に電流遮断器を設
け、この電流遮断器の遮断状態を検出し制御回路にその
検出出力を与える検出回路を備え、制御回路が検出回路
の出力によりインバータ回路の半導体スイッチ素子を遮
断状態に制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車を制動するとき
に発生する機械的エネルギを電気的エネルギに変換して
蓄積し、内燃機関を加速するときに蓄積された電気的エ
ネルギを補助加速装置に供給して機械的エネルギを発生
させる装置に利用する。

【０００２】本発明は、国際公表公報ＷＯ８８／０６１
０７（国際出願番号ＰＣＴ／ＪＰ８８／００１５７）に
開示された自動車の電気制動および補助加速装置の改良
に関する。本発明は、ＨＩＭＲの名称で本願出願人が販
売している補助加速および補助制動装置を備えた自動車
に搭載するために開発された装置である。

【０００３】

【従来の技術】本出願人は、国際公表公報ＷＯ ８８／
０６０１７（国際出願番号 ＰＣＴ／ＪＰ／００１５
７）に自動車の電気制動および補助加速装置として開示
した。この装置は図５に示すように、内燃機関１にその
回転子部が直結されたかご形誘導機２と、蓄電手段とし
ての二次電池回路３と、この二次電池回路３の直流電圧
をかご形誘導機２の軸回転速度より低い回転速度の回転
磁界を誘起するのに適合した周波数の交流電圧に変換し
て、これをかご形誘導機２に与え、またかご形誘導機２
からの交流電力を直流電力に変換するインバータ回路４
と、このインバータ回路４の交流側電圧の周波数を設定
する制御信号を生成する制御回路５と、ＤＣ／ＤＣコン
バータ１６とを備える。この制御回路５には自動車の運
転に応じて運転者により制御指令を発生する手段を含
む。

【０００４】また、かご形誘導機２には回転センサ６が
取付けられていて、この回転センサ６からの信号は制御
回路５に与えられ、さらに二次電池の充電状態に関する
二次電池回路３からの情報が入力する。

【０００５】インバータ回路４の出力側にはコンデンサ
７および半導体スイッチ回路１２が接続され、この半導
体スイッチ回路１２を介して抵抗器１１が接続される。
この抵抗器１１は自動車に大きい制動が行われ回生する
ことができないほどの過剰な電気エネルギが発生したと
きに、これを消散させるように構成されている。

【０００６】さらに、二次電池回路３および半導体スイ
ッチ回路１２にはインバータ回路４の出力電圧を検出す
る検出回路１３が接続され、抵抗器１１には電流の変化
を検出する電流検出器１５が備えられる。この電流検出
器１５にはその検出信号にしたがって半導体スイッチ回
路１２を制御するスイッチ制御回路１４が接続される。
このスイッチ制御回路１４には検出回路１３が接続され
る。

【０００７】この装置は自動車に搭載して、自動車の制
動時には制動により発生するエネルギを電気エネルギと
して回収して蓄電し、自動車の加速時にはその蓄電され
た電気エネルギを機械エネルギに変換して、車軸駆動用
の内燃機関に補助動力を与えるものである。

【０００８】すなわち、インバータ回路４を制御する制
御回路５は、かご形誘導機２を内燃機関１の補助動力装
置とする加速モードではかご形誘導機２に内燃機関１の
回転速度を越える速度の回転磁界を与え、かご形誘導機
２を内燃機関１の制動装置とする減速モードではかご形
誘導機２に内燃機関１の回転速度を下回る速度の回転磁
界を与えるようにそのインバータ回路４を制御する手段
を含む。またインバータ回路４は、加速モードでは蓄電
手段（二次電池回路）３に蓄積された電気エネルギの直
流出力をかご形誘導機に多相交流出力として与え、減速
モードではかご形誘導機２の多相交流出力エネルギを直
流出力として蓄電手段（二次電池回路）３に与える回路
手段を含む。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】このような装置では、
蓄電手段（二次電池）の定格電圧は約３００Ｖに設定さ
れているので、異常電流が流れると素子などを損傷する
可能性があることから、異常電流を検出すると自動的に
二次電池を装置から切り離す電流遮断器を設けることに
なった。

【００１０】発明者はこの電流遮断器の動作試験をさま
ざまな条件下で行ったところ、かご形多相誘導機が発電
機となって発電出力が二次電池に回生されている状態の
ときにこの電流遮断器が作動すると、発電出力が突然開
放状態になって負荷が消滅するためにインバータ出力電
圧が一時的に高い電圧になることがわかった。この高い
電圧は制御回路によるサーボ制御によりつづくタイミン
グでは正常な範囲に戻されるものの、電流遮断器の作動
直後には瞬間的に５００Ｖ程度になることが観測され
た。これは一般電源を供給するためのＤＣ・ＤＣコンバ
ータの入力側にも悪影響を与える可能性がある。

【００１１】本発明はこのような背景に行われたもの
で、電流遮断器の動作直後にインバータ回路の負荷が消
滅することにより発生する異常な高電圧を抑圧する回路
を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、補助加速およ
び補助制動装置の電流遮断器の動作直後に発生する異常
な高電圧を抑圧する回路に関するものであって、内燃機
関の回転軸に連結されたかご形誘導機と、蓄電手段と、
前記かご形誘導機の多相交流回路と前記蓄電手段の直流
回路とを双方向に電気エネルギを変換して結合するイン
バータ回路と、このインバータ回路を制御する制御回路
とを備えた内燃機関の制動および補助動力装置におい
て、前記蓄電手段と前記インバータ回路とを接続する通
路に電流遮断器が設けられ、この電流遮断器の遮断状態
を検出し前記制御回路に与える検出回路を備え、前記制
御回路には、この検出回路の出力により前記インバータ
回路の半導体スイッチ素子を遮断状態に制御する回路手
段を備えたことを特徴とする。

【００１３】前記検出回路は、前記電流遮断器が遮断状
態になったときに開放される連動接点であることが望ま
しい。

【００１４】

【作用】かご形誘導機により発電を行いインバータ回路
で直流電力に変換し、蓄電手段（二次電池回路）に充電
を行っているときに、制御回路が検出回路から電流遮断
器の遮断状態を示す検出出力を受けると、インバータ回
路の半導体スイッチ素子を遮断状態にする。

【００１５】これにより、電流遮断器が作動し発電出力
が突然開放状態になって負荷が消滅しても、同時にかご
形誘導機とインバータ回路の半導体スイッチ素子との接
続が自動的に遮断されるので異常な高電圧の発生を抑圧
することができる。

【００１６】

【実施例】次に、本発明実施例を図面に基づいて説明す
る。図１は本発明実施例の構成を示すブロック図、図２
は本発明実施例におけるインバータ回路の構成を示す図
である。

【００１７】本発明実施例は、内燃機関１の回転軸に連
結されたかご形誘導機２と、二次電池回路（蓄電手段）
３と、かご形誘導機２の多相交流回路と二次電池回路３
の直流回路とを双方向に電気エネルギを変換して結合す
るインバータ回路４と、このインバータ回路４を制御す
る制御回路５と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６とを備え、
本発明の特徴として、二次電池回路３とインバータ回路
４とを接続する通路に電流遮断器２１が設けられ、この
電流遮断器２１の遮断状態を検出し制御回路５に与える
電流遮断検出回路２２を備え、制御回路５には、この電
流遮断検出回路２２の出力によりインバータ回路４の半
導体スイッチ素子を遮断状態に制御する回路手段を備え
る。

【００１８】電流遮断検出回路２２は、電流遮断器２１
が遮断状態になったときに開放される連動接点である。
電流遮断器２１は、スプリングで付勢されたバイメタル
により構成される。

【００１９】さらに、従来例同様に、かご形誘導機２に
は回転センサ６が取付けられ、この回転センサ６からの
信号および二次電池の充電状態に関する二次電池回路３
からの情報が制御回路５に与えられる。インバータ回路
４の出力側にはコンデンサ７および半導体スイッチ回路
１２が接続され、この半導体スイッチ回路１２を介して
抵抗器１１が接続される。この抵抗器１１は自動車に大
きい制動が行われ回生することができないほどの過剰な
電気エネルギが発生したときに、これを消散させる。二
次電池回路３および半導体スイッチ回路１２にはインバ
ータ回路４の出力電圧を検出する検出回路１３が接続さ
れ、抵抗器１１には電流の変化を検出する電流検出器１
５が備えられる。この電流検出回路１５にはその検出信
号にしたがって半導体スイッチ回路１２を制御するスイ
ッチ制御回路１４が接続される。このスイッチ制御回路
１４には検出回路１３が接続される。

【００２０】インバータ回路には、図２に示すように、
かご形誘導機２の各相端子と二次電池回路３の正および
負の端子との間に接続された前述の半導体スイッチ素子
Ｑａ、Ｑｂ、Ｑｃ、Ｑｄ、Ｑｅ、Ｑｆと、この半導体ス
イッチ素子Ｑａ、Ｑｂ、Ｑｃ、Ｑｄ、Ｑｅ、Ｑｆの制御
電極に開閉制御信号を与える開閉制御信号発生回路２３
と、制御回路５の制御にしたがって半導体スイッチ素子
Ｑａ、Ｑｂ、Ｑｃ、Ｑｄ、Ｑｅ、Ｑｆを遮断状態にする
遮断回路２４とが含まれる。この遮断回路２４は半導体
スイッチにより構成される。

【００２１】次に、このように構成された本発明実施例
の動作について説明する。図３は本発明実施例における
制御回路の動作の流れを示す流れ図、図４は本発明実施
例における電流遮断器遮断時の電圧変化を示す図であ
る。

【００２２】何らかの原因で異常電流が流れると、電流
遮断器２１のバイメタルの温度が上昇し、反りを生じて
二次電池回路３との接続が遮断される。これに機械的に
連動して電流遮断検出回路２２が開状態となり、その信
号が制御回路５に出力される。すなわち２４Ｖが消滅す
る。制御回路５はその出力を受けると、インバータ回路
４の遮断回路２４を動作させ遮断状態にする。これによ
り、インバータ回路４とＤＣ／ＤＣコンバータ１６を含
む負荷回路とが遮断状態となり、インバータ回路４の負
荷が消滅しても、かご形誘導機２が発生する異常な高電
圧を抑圧する。

【００２３】開状態となった電流遮断器２１のバイメタ
ルには電流が流れていないので、時間の経過に伴って温
度が低下すると、安全を確認した運転者によりリセット
操作が行われてもとの状態に戻り、二次電池回路３とイ
ンバータ回路４とが接続状態となる。この動作に伴って
電流遮断検出回路２２の接点も閉状態となり、制御回路
５に復帰を示す信号を送出する。制御回路５はその復帰
信号を受けると、遮断状態になっているインバータ回路
４の遮断回路２４を接続状態にして通常の制御を実行で
きる状態となる。この状態でキースイッチ（図外）が閉
成すると、制御回路５の立ち上げ動作が実行される。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、電
流遮断器が動作し発電出力が突然開放状態となり負荷が
消滅しても、インバータ回路への出力電圧が上昇する前
に、かご形誘導機とインバータ回路の半導体スイッチ素
子との接続を自動的に遮断することができるので、かご
形誘導機からの高電圧の発生を防止することができ、こ
れにより半導体素子などの損傷を防止することができる
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例の構成を示すブロック図。

【図２】本発明実施例におけるインバータ回路の構成を
示す図。

【図３】本発明実施例における制御回路の動作の流れを
示す流れ図。

【図４】本発明実施例における電流遮断器遮断時の電圧
変化を示す図。

【図５】従来例の構成を示すブロック図。

【符号の説明】

１ 内燃機関 ２ かご形誘導機 ３ 二次電池回路（蓄電手段） ４ インバータ回路 ５ 制御回路 ６ 回転センサ ７ コンデンサ １１ 抵抗器 １２ 半導体スイッチ回路 １３ 検出回路 １４ スイッチ制御回路 １５ 電流検出器 １６ ＤＣ／ＤＣコンバータ ２１ 電流遮断器 ２２ 電流遮断検出回路 ２３ 開閉制御信号発生回路 ２４ 遮断回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の回転軸に連結されたかご形誘
   導機と、蓄電手段と、前記かご形誘導機の多相交流回路
   と前記蓄電手段の直流回路とを双方向に電気エネルギを
   変換して結合するインバータ回路と、このインバータ回
   路を制御する制御回路とを備えた内燃機関の制動および
   補助動力装置において、 前記蓄電手段と前記インバータ回路とを接続する通路に
   電流遮断器が設けられ、この電流遮断器の遮断状態を検
   出し前記制御回路に与える検出回路を備え、 前記制御回路には、この検出回路の出力により前記イン
   バータ回路の半導体スイッチ素子を遮断状態に制御する
   回路手段を備えたことを特徴とする過電圧抑圧回路。
2. 【請求項２】 前記検出回路は、前記電流遮断器が遮断
   状態になったときに開放される連動接点である請求項１
   記載の過電圧抑圧回路。