JPH09215340A - インバータ用回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 部品点数を減少させて構造の簡略化、小型
化、軽量化を図ることができるうえ、製造コストを抑制
することのできるインバータ用回路を提供する。 【解決手段】 インバータ２の入力側に並列に接続され
た平滑用コンデンサ５と、インバータ２に給電するバッ
テリ１と平滑用コンデンサ５との間に直列に接続され、
かつ互いに並列に接続された第１リレー６および第２リ
レー７と、該第２リレー７に対して直列に接続された抵
抗１２と、抵抗１２を介して平滑用コンデンサ５の両端
の端子を選択的に短絡させる回路とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えばハイブリ
ッド方式の電気自動車、空調機械、照明器具などに用い
られ、直流電源とインバータの入力側とを接続するため
に設けられるインバータ用回路であり、特に、突入電流
を防止する機能と、平滑用コンデンサの残留電荷を放電
する機能とを兼備したインバータ用回路に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】一般に、直流電源とインバータの入力側
とを接続する回路には平滑用コンデンサが設けられてい
る。そして、インバータを起動させる際には、まず、直
流電源から出力された電流を平滑用コンデンサに充電
し、その後、直流電源から出力された電流をインバータ
に入力してインバータを起動させる制御が行われる。こ
のように、予め平滑用コンデンサに電流を充電する理由
は、インバータの電流変化が、同じ直流電源に接続され
ている他回路に影響を及ぼさないようにするためであ
る。

【０００３】ところで、上記のように平滑用コンデンサ
に充電を行なう際には、突入電流によって平滑用コンデ
ンサや他回路の機能が損なわれる可能性がある。一方、
作業者がインバータに対する電流供給を停止した状態で
メンテナンスを行う場合には、作業者が平滑用コンデン
サに触れる前に平滑用コンデンサの残留電荷を速やかに
放電することが望ましい。

【０００４】このような要求に対処可能なインバータ用
回路としては、例えば特開昭５８−５８８２４号公報が
ある。この公報に記載されたインバータ用回路は、直流
電源とインバータの入力側とを接続する回路に、突入電
流を防止するための突入電流防止用抵抗と、平滑用コン
デンサに直列に接続された放電抵抗とが別個に設けられ
ているとともに、突入電流防止用抵抗に並列に接続され
た第１リレーと、放電抵抗と平滑用コンデンサとの間に
配置された第２リレーとが設けられている。

【０００５】そして、平滑用コンデンサに充電する際に
は、第１リレーおよび第２リレーが開かれ、直流電源か
ら出力された電流が突入電流防止用抵抗により電流が抑
制された状態で平滑用コンデンサに充電される。平滑用
コンデンサに対する充電後は第１リレーが閉じられ、直
流電源から出力された電流が短絡回路を流れてインバー
タに供給され、インバータが起動する。また、インバー
タに対する電流供給の停止後は、第２リレーが閉じられ
て平滑用コンデンサの残留電荷が放電抵抗により放電さ
れる。

【０００６】このように、突入電流防止用抵抗と、平滑
用コンデンサの残留電荷を放電するための抵抗とが別個
に設けられているのは、平滑用コンデンサの残留電荷は
インバータ側においても消費されるため、放電すべき電
流が突入電流に比べて少なく、突入電流防止用抵抗と放
電用の抵抗とでは要求される大きさが異なるからであ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記公報に記
載された回路においては、突入電流の防止と、平滑用コ
ンデンサの残留電荷の放電とを行なうため、大きさの異
なる抵抗を別個に設ける必要があり、部品点数が増加し
て構造の複雑化、大型化、重量化を招くうえ、製造コス
トが高まるという問題があった。

【０００８】この発明は上記事情を背景としてなされた
もので、部品点数を減少させて構造の簡略化、小型化、
軽量化を図ることができるうえ、製造コストを抑制する
ことのできるインバータ用回路を提供することを目的と
している。この目的は、単一の抵抗を突入電流の防止と
平滑用コンデンサの残留電荷の放電とに共用することで
達成される。

【０００９】

【課題を解決するための手段およびその作用】上記目的
を達成するため請求項１に記載された発明は、インバー
タの入力側に並列に接続された平滑用コンデンサと、前
記インバータに給電する直流電源と前記平滑用コンデン
サとの間に直列に接続され、かつ互いに並列に接続され
た第１および第２スイッチと、該第２スイッチに対して
直列に接続された抵抗と、前記抵抗を介して前記平滑用
コンデンサの両側の端子を選択的に短絡させる回路とを
備えていることを特徴とするしたがって、請求項１に記
載された発明によれば、平滑用コンデンサの両側の端子
が離れている場合には、直流電源から出力された電流が
抵抗により抑制されながら平滑用コンデンサに充電され
て突入電流が防止される一方、平滑用コンデンサの両側
の端子を接続する回路が短絡された場合には、平滑用コ
ンデンサの残留電荷が抵抗に流れて放電される。つま
り、単一の抵抗が突入電流の防止と平滑用コンデンサの
残留電荷の放電とに共用される。

【００１０】

【発明の実施の形態】次に、この発明の実施例を添付図
面に基づいて説明する。なお、この発明は、例えばハイ
ブリッド方式の電気自動車などに適用される。図１はこ
の発明の第１実施例にかかるインバータ用回路を示す概
略図である。バッテリ（直流電源）１とインバータ２の
入力側とが回路により接続され、インバータ２にはダイ
オード３、スイッチングトランジスタ４などの要素が設
けられている。インバータ２は、バッテリ１から出力さ
れた直流電流を交流電流に変換するとともに、変換され
た交流電流を、出力側に接続された電動モータなどの負
荷（図示せず）に供給する。

【００１１】バッテリ１とインバータ２との間に形成さ
れた回路には、インバータ２に並列に接続された平滑用
コンデンサ５が設けられている。また、回路におけるバ
ッテリ１の陽極と平滑用コンデンサ５との間には、バッ
テリ１および平滑用コンデンサ５に対して直列に接続さ
れ、かつ、互いに並列に接続された第１リレー（第１ス
イッチ）６と第２リレー（第２スイッチ）７とが設けら
れている。

【００１２】そして、第２リレー７と平滑用コンデンサ
５におけるバッテリ１の陽極側の端子との間には、第２
リレー７に直列に接続された抵抗１２が設けられてい
る。この抵抗１２はバッテリ１から電流が出力された際
に生じる突入電流を吸収できる大きさの抵抗が用いられ
ている。

【００１３】また、第１リレー６は、励磁電流が供給さ
れるコイル８と、接点９，１０を開閉する可動片１１と
を備えている。接点９はバッテリ１の陽極に接続され、
接点１０は平滑用コンデンサ５におけるバッテリ１の陽
極側の端子に接続されている。

【００１４】前記第２リレー７は、励磁電流が供給され
るコイル１３と、接点１４または接点１５のいずれか一
方に接続される可動片１６とを備えている。この接点１
４はバッテリ１の陽極側に接続されている一方、接点１
５は平滑用コンデンサ５におけるバッテリ１の陰極側の
端子に接続されている。

【００１５】また、コイル８とコイル１３とは並列に接
続されており、共にその一端側がスイッチ１７に接続さ
れている。このスイッチ１７はイグニッションキー（図
示せず）の操作により動作されるもので、スイッチ１７
の他端側は補機バッテリ（図示せず）に接続されてい
る。なお、コイル８の他端側にはタイマ１８が直列に接
続されており、このタイマ１８およびコイル１３の他端
側はいずれも接地されている。タイマ１８はスイッチ
（図示せず）を備えており、このスイッチはスイッチ１
７が閉じられてから所定時間後に閉じられ、スイッチ１
８が開いた時点で開くように構成されている。

【００１６】次に、図１のインバータ用回路の作用を、
図２に示すタイムチャートを参照しながら説明する。図
２のタイムチャートでは横軸に時間（ｔ）が示され、縦
軸には回路に設けられた要素の状態が示されている。

【００１７】まず、スイッチ１７が閉じられているとコ
イル８およびコイル１３には励磁電流が流れず、第１リ
レー６が閉じられ、第２リレー接点１５が閉じられてお
り、バッテリ１から電流が出力されない。

【００１８】次に、イグニッションキー１７の操作によ
りスイッチ１７が閉じられると、補機バッテリから出力
された励磁電流がコイル１３に流れ、コイル１３により
形成される磁界で可動片１６が動作して接点１４が閉じ
られる。なお、この時点ではタイマ１８のスイッチが開
かれており、コイル８には励磁電流が流れないため、第
１リレー６は開状態に維持される。

【００１９】こうして接点１４が閉じられると、バッテ
リ１から回路に電流が出力され、この電流は抵抗に流れ
て抑制されながら平滑用コンデンサ５に充電され、平滑
用コンデンサ５の電圧が徐々に高まる。したがって、平
滑用コンデンサ５や他回路に対する突入電流を防止で
き、その機能を維持することができる。

【００２０】スイッチ１７が閉じられてから所定時間ｔ
１が経過すると、タイマ１８のスイッチが閉じられて補
機バッテリの励磁電流がコイル８に流れ、コイル８によ
り形成される磁界で可動片１１が動作して接点８，９を
閉じる。このため、バッテリ１から出力された電流がイ
ンバータ２に供給され、インバータ２が起動可能な状態
となる。

【００２１】一方、インバータ２に対する電流の供給を
停止するには、スイッチ１７が開かれてコイル８および
コイル１３に対する励磁電流が遮断され、第１リレー６
が開くとともに、第２リレー７の可動片１６が動作して
接点１５を閉じる。その結果、平滑用コンデンサ５の両
側の端子を接続する短絡回路が形成され、平滑用コンデ
ンサ５の残留電荷が抵抗１２に流れることで速やかに放
電され、メンテナンスなどで作業者が平滑用コンデンサ
５に触れる前には放電が完了する。

【００２２】このように、第１実施例においては、第２
リレー７の可動片１６を、バッテリ１の陽極または平滑
用コンデンサ５におけるバッテリ１の陰極側の端子のい
ずれか一方に接続することで、単一の抵抗１２を突入電
流の防止と平滑用コンデンサ残留電荷の放電とに共用す
ることができる。したがって、大きさの異なる抵抗を別
個に用いる場合に比べて抵抗が１個減少し、構造の簡略
化、小型化、軽量化を図ることができるうえ、製造コス
トを低減することができる。

【００２３】図３はこの発明の第２実施例にかかるイン
バータ用回路を示す概略図である。バッテリ（直流電
源）２１とインバータ２２の入力側とが回路により接続
され、インバータ２２にはダイオード２３、スイッチン
グトランジスタ２４などの要素が設けられている。イン
バータ２２は、バッテリ２１から出力された直流電流を
交流電流に変換するとともに、変換された交流電流を出
力側に接続された電動モータなどの負荷（図示せず）に
供給する。

【００２４】バッテリ２１とインバータ２２との間に形
成された回路には、インバータ２２に並列に接続された
平滑用コンデンサ２５が設けられている。また、回路に
おけるバッテリ２１の陽極と平滑用コンデンサ２５との
間には、バッテリ２１および平滑用コンデンサ２５に対
して直列に接続され、かつ互いに並列に接続された第１
リレー（第１スイッチ）２６と第２リレー（第２スイッ
チ）２７とが設けられている。

【００２５】そして、第２リレー２７と平滑用コンデン
サ２５におけるバッテリ１の陽極側の端子との間には、
第２リレー２７に直列に接続された抵抗２８が設けられ
ている。この抵抗２８は、バッテリ１から出力される電
流を平滑用コンデンサ５に充電する際に生じる突入電流
を吸収できる大きさの抵抗が用いられている。また、第
１リレー２６は、励磁電流が供給されるコイル２９と、
接点３０，３１を開閉する可動片３２とを備えている。
前記第２リレー２７は、励磁電流が供給されるコイル３
３と、接点３４，３５を開閉する可動片３６とを備えて
いる。

【００２６】上記コイル２９とコイル３３とは並列に接
続されており、共にその一端側がスイッチ３７に接続さ
れている。このスイッチ３７はイグニッションキー（図
示せず）の操作により動作されるもので、スイッチ３７
の他端側は補機バッテリ（図示せず）に接続されてい
る。さらに、コイル２９他端側にはタイマ３８が直列に
接続されており、コイル３３の他端側にはタイマ３９が
直列に接続されている。タイマ３８，タイマ３９の他端
側はいずれも接地されており、タイマ３８，３９は共に
スイッチ（図示せず）を備えている。この実施例では、
タイマ３９のスイッチは、スイッチ３７が閉じられると
同時に閉じられ、所定時間後に開かれるように構成され
ている。また、タイマ３８のスイッチは、スイッチ３７
が閉じられてから所定時間後に閉じられ、スイッチ３７
が開かれるのと同時に開くように構成されている。

【００２７】さらに、回路内には切換装置４０が設けら
れている。この切換装置４０は、第３リレー４１と、第
４リレー４２（第２スイッチ）と、第５リレー４３とを
備えている。第３リレー４１は、バッテリ１の陽極に接
続された接点４４と、第１リレー２６の接点３０および
第２リレー２７の接点３４に接続された接点４５と、接
点４４と接点４５とを開閉する可動片４６とを備えてい
る。

【００２８】また、第４リレー４２は、抵抗２８と第２
リレー２７との間に接続された接点４７と、平滑用コン
デンサ２５におけるバッテリ２１の陰極側の端子に接続
された接点４８と、接点４７と接点４８とを開閉する可
動片４９とを備えている。さらに、第５リレー４３は、
バッテリ２１の陰極に接続された接点５０と、平滑用コ
ンデンサ２５におけるバッテリ２１の陰極側の端子に接
続された接点５１と、接点５０と接点５１とを開閉する
可動片５２とを備えている。

【００２９】さらにまた、切換装置４０には励磁電流が
流されるコイル５３が設けられており、コイル５３の一
端側はスイッチ３７に接続され、コイル５３の他端側は
接地されている。そして、可動片４６，４９，５２はコ
イル５３により磁界が形成されるか否かによって別個に
動作が制御される。

【００３０】次に、第２実施例のインバータ用回路の作
用を図４のタイムチャートを参照しながら説明する。こ
のタイムチャートは横軸に時間（ｔ１）が示され、縦軸
に各要素の状態が示されている。まず、スイッチ３７が
開かれた状態では、コイル２９，３３，５３には励磁電
流が流れず、第３リレー４１と、第５リレー４３と、第
２リレー２７と、第１リレー２６とが開かれ、第４リレ
ー４２が閉じられている。このため、バッテリ２１から
電流が出力されず、平滑用コンデンサ２５にも充電され
ていない。

【００３１】そして、イグニッションキーの操作により
スイッチ３７が閉じられると、補機バッテリから出力さ
れた励磁電流がコイル２９，３３，５３に流れ、コイル
２９，３３，５３によりそれぞれ磁界が形成される。す
ると、第３リレー４１と、第５リレー４３と、第２リレ
ー２７とが閉じられる一方、第４リレー４２が開かれ
る。なお、この時、第１リレー２６は開かれたままであ
る。このため、バッテリ１から出力される電流が抵抗２
８によって抑制されながら平滑用コンデンサ２５に充電
され、徐々に平滑用コンデンサ２５の電圧が高まる。し
たがって、平滑用コンデンサ２５や他回路における突入
電流が防止され、その機能を維持することができる。

【００３２】一方、スイッチ３７が閉じられてから所定
時間ｔ２の経過後にタイマ３８のスイッチが閉じられて
コイル２９に励磁電流が流れ、コイルに２９より形成さ
れる磁界で第１リレー２６が閉じられる。このため、バ
ッテリ２１から出力された電流がインバータ２２に供給
され、インバータ２２が起動可能な状態となる。

【００３３】さらに第１リレー２６が閉じられてから一
定時間をおいて所定時間ｔ３が経過すると、タイマ３９
のスイッチが開かれて第２リレー２７が閉じられた状態
でインバータ２２に対する電流の供給が続行される。そ
して、スイッチ３７が開かれるとコイル２９，５３に励
磁電流が流れなくなるため、コイル２９，５３により形
成されていた磁界がなくなる。このため、第３リレー４
１と、第５リレー４３と、第１リレー２６とが開かれて
インバータ２２に対する電流の供給が停止されるととも
に、第４リレー４２が閉じられて平滑用コンデンサ２５
の両側の端子を短絡する回路が形成される。その結果、
平滑用コンデンサ２５の残留電荷が抵抗２８に流れて放
電され、メンテナンスなどにより作業者が平滑用コンデ
ンサ２５に触れる前に、速やかに放電を完了させること
ができる。

【００３４】このように、第２実施例においては、第２
リレー２７と、第４リレー４２との開閉を制御すること
により、単一の抵抗２８が平滑用コンデンサ２５に充電
する際の突入電流の防止と、インバータ２２に対する電
流供給の停止後における平滑用コンデンサ残留電荷の放
電とに共用される。したがって、突入電流の防止と平滑
用コンデンサ残留電荷の放電とに大きさの異なる抵抗を
別個に用いる場合に比べて抵抗が１個減少し、構造の簡
略化、小型化、軽量化を図ることができるうえ、製造コ
ストを低減することができる。

【００３５】なお、第２実施例においては、第２リレー
２７は所定時間ｔ３経過後に開かれる制御を採用してい
るが、タイマ３９によりスイッチ３７が開かれるまで閉
じられた状態を維持するような制御を行うことも可能で
ある。また、第２実施例においては、第１リレー２６お
よび第２リレー２７の他に、第３リレー４１および第５
リレー４３が設けられており、スイッチ３７が開かれて
初めて第３リレー４１および第５リレー４３が閉じられ
てバッテリ２１からの電流が出力される構成となってい
るから、スイッチ数が多い分、不用意に回路が閉状態と
なることを防止でき、電流の供給または供給停止を一層
確実に行うことができる。

【００３６】また、第１実施例および第２実施例におい
て、バッテリ１，２１に代えて直流発電機を用いること
も可能である。さらに、第１実施例および第２実施例に
おいては、平滑用コンデンサ５，２５の両端の電圧を検
出する検出手段を設け、この検出手段により平滑用コン
デンサ２，２５の電圧が所定値になったことが検出され
時点で、タイマ１８，３８のスイッチを閉じるような制
御を行うことも可能である。なお、この発明は空調機
械、照明器具などにも適用可能である。

【００３７】

【発明の効果】以上のように、請求項１に記載された発
明によれば、平滑用コンデンサの両側の端子が離れてい
る場合には、直流電源から出力された電流が抵抗により
抑制されながら平滑用コンデンサに充電されて突入電流
が防止される一方、平滑用コンデンサの両側の端子を短
絡させる回路が形成されると、平滑用コンデンサの残留
電荷が抵抗に流れて放電される。したがって、単一の抵
抗が突入電流の防止と平滑用コンデンサ残留電荷の放電
とに共用されるため、大きさの異なる抵抗を別個に用い
る場合に比べて抵抗が１個減少し、構造の簡略化、小型
化、軽量化を図ることができるうえ、製造コストを低減
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施例にかかるインバータ用回
路を示す概略図である。

【図２】この発明の第１実施例にかかるインバータ用回
路の各要素の状態を示すタイムチャートである。

【図３】この発明の第２実施例にかかるインバータ用回
路を示す概略図である。

【図４】この発明の第２実施例にかかるインバータ用回
路の各要素の状態を示すタイムチャートである。

【符号の説明】

１，２１ バッテリ（直流電源） ２，２２ インバータ ５，２５ 平滑用コンデンサ ６，２６ 第１リレー（第１スイッチ） ７，２７ 第２リレー（第２スイッチ） １２ 抵抗 ４２ 第４リレー（第２スイッチ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インバータの入力側に並列に接続された
   平滑用コンデンサと、前記インバータに給電する直流電
   源と前記平滑用コンデンサとの間に直列に接続され、か
   つ互いに並列に接続された第１および第２スイッチと、
   該第２スイッチに対して直列に接続された抵抗と、前記
   抵抗を介して前記平滑用コンデンサの両端の端子を選択
   的に短絡させる回路とを備えていることを特徴とするイ
   ンバータ用回路。