JP2013236451A - Electric vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電気自動車に関する。なお、本明細書における電気自動車は、燃料電池車、及び走行用のモータとエンジンを共に備えるハイブリッド車を含む。 The present invention relates to an electric vehicle. The electric vehicle in this specification includes a fuel cell vehicle and a hybrid vehicle that includes both a motor and an engine for traveling.
電気自動車の走行用モータは定格出力が数十キロワットと大きい。それゆえ、走行用モータを駆動するための電圧コンバータやインバータなどは大電流を扱う。電圧コンバータやインバータなど、バッテリと走行用のモータとの間の電気回路には、モータに供給する電流を平滑するためのコンデンサが備えられており、そのコンデンサには大容量のものが採用される。 Motors for running electric vehicles have a large rated output of several tens of kilowatts. Therefore, a voltage converter, an inverter, and the like for driving the traveling motor handle a large current. The electric circuit between the battery and the motor for driving, such as a voltage converter and an inverter, is provided with a capacitor for smoothing the current supplied to the motor, and a capacitor having a large capacity is adopted. .
車両が衝突した場合、コンデンサに蓄えられた電力が漏電すると他のデバイスに影響を与える虞があるため、電気自動車は上記のコンデンサを放電するデバイスを備えることが望ましい。コンデンサの放電には、例えば、電気抵抗が大きく、なおかつ耐熱性の高い抵抗（放電抵抗）が用いられる。そのような電気抵抗にコンデンサの電力を流すと電気エネルギは熱エネルギに変換されて散逸する。以下ではコンデンサを放電するデバイスを放電デバイスと称する。放電デバイスは、車両が衝突した場合に限らず、車両のイグニッションスイッチがオフされたとき、あるいは、ボンネットが開けられた場合にも上記のコンデンサを放電することも好ましい。 When the vehicle collides, if the electric power stored in the capacitor leaks, it may affect other devices. Therefore, it is desirable that the electric vehicle includes a device that discharges the capacitor. For discharging the capacitor, for example, a resistance (discharge resistance) having a large electric resistance and high heat resistance is used. When the electric power of the capacitor is passed through such an electric resistance, the electric energy is converted into heat energy and dissipated. Hereinafter, a device that discharges a capacitor is referred to as a discharge device. The discharge device is not limited to the case where the vehicle collides, and it is also preferable to discharge the capacitor even when the ignition switch of the vehicle is turned off or when the hood is opened.
放電デバイスは通常はコンデンサから切り離されており、必要に応じてコンデンサと接続されることが望ましい。それゆえ、電気自動車の中には、放電デバイスを制御する（即ち、コンデンサの電荷を放電デバイスに流すか否かを制御する）放電制御回路を備えるものがある。放電制御回路を駆動する電源が、モータ駆動用のバッテリやいわゆる補機バッテリなど、車両の他のデバイスにも電力を供給する共通の電源である場合、衝突などによりそれらのバッテリの電路が断線すると放電制御回路が機能せず、大容量のコンデンサを放電できない虞がある。そこで、放電制御回路用にバックアップ電源を備えることで、上記した共通の電源の電路が断線してもコンデンサを放電できるようにした技術が特許文献１に開示されている。 The discharge device is usually disconnected from the capacitor, and is preferably connected to the capacitor as necessary. Therefore, some electric vehicles include a discharge control circuit that controls the discharge device (that is, controls whether or not the charge of the capacitor flows to the discharge device). When the power source that drives the discharge control circuit is a common power source that supplies power to other devices in the vehicle, such as a battery for driving a motor or a so-called auxiliary battery, if the battery circuit is disconnected due to a collision or the like There is a possibility that the discharge control circuit does not function and a large-capacity capacitor cannot be discharged. Therefore, Patent Document 1 discloses a technique in which a capacitor can be discharged even if the common power supply circuit is disconnected by providing a backup power supply for the discharge control circuit.
特許文献１の技術は、バックアップ電源を新たに備える必要があり、コストが嵩む。本明細書は、上記問題に鑑み、バックアップ電源を新たに設けることなく、上記した共通の電源からの電力供給がなくともコンデンサを適切に放電できる技術を提供する。 The technique of Patent Document 1 requires a new backup power supply, which increases costs. In view of the above problems, the present specification provides a technique capable of appropriately discharging a capacitor without newly providing a backup power source and without supplying power from the above-described common power source.
本明細書が開示する技術の一態様は次の構成を有する電気自動車に具現化することができる。その電気自動車は、コンデンサと、放電デバイスと、放電用スイッチと、放電制御回路を備える。コンデンサは、走行用のモータに供給する電流を平滑化する。放電デバイスは、コンデンサを放電する。放電用スイッチは、コンデンサと放電デバイスを接続したり切断したりする。放電制御回路は、放電用スイッチのオン／オフ制御を行う。放電制御回路の電源入力端子の正極は、コンデンサの高電圧側に接続している。放電回路の電源入力端子の負極は、コンデンサの低電圧側に接続していてもよいし、グランドに接続していてもよい。 One embodiment of the technology disclosed in this specification can be embodied in an electric vehicle having the following configuration. The electric vehicle includes a capacitor, a discharge device, a discharge switch, and a discharge control circuit. The capacitor smoothes the current supplied to the traveling motor. The discharging device discharges the capacitor. The discharge switch connects or disconnects the capacitor and the discharge device. The discharge control circuit performs on / off control of the discharge switch. The positive electrode of the power input terminal of the discharge control circuit is connected to the high voltage side of the capacitor. The negative electrode of the power input terminal of the discharge circuit may be connected to the low voltage side of the capacitor or may be connected to the ground.
走行用のモータは駆動電流が大きいため、その走行用モータに供給する電流を平滑化するコンデンサには大きな静電容量（電気容量）を有するものが使われる。走行用モータへの給電が停止すると、放電デバイスがコンデンサを放電する。放電デバイスは、典型的には、電気抵抗が大きく耐熱性が高い抵抗（以下では「放電抵抗」と称する場合もある）が用いられる。放電制御回路が、コンデンサに蓄えられた電荷を放電デバイスに流すか否かの制御を行う。具体的には、放電制御回路が放電用スイッチをオンにする制御を実行すると、放電デバイスはコンデンサに接続され、コンデンサを放電する。他方、放電制御回路が放電用スイッチをオフにする制御を実行すると、放電デバイスはコンデンサから切り離されるため、コンデンサを放電しない。即ち、放電制御回路が放電用スイッチのオン／オフ制御を実行することにより、コンデンサの放電が制御される。ここで、放電制御回路の駆動電源が、走行用モータを駆動するためのバッテリや、補機を駆動するためのいわゆる補機バッテリなど、車両の他のデバイスにも電力を供給する共通の電源である場合、衝突などにより上記電源の電路が断線する可能性がある。その場合、放電制御回路が適切に駆動されず、コンデンサに蓄えられた電荷を放電できない虞がある。そこで、本明細書が開示する技術では、放電制御回路の電源入力端子の正極を、コンデンサの高電圧側に接続する。走行用モータが作動しているときは、コンデンサには電圧が印加されているため、放電制御回路の電源入力端子の正極をコンデンサの高電圧側に接続することにより、放電制御回路はコンデンサの電圧によって駆動され得る。すなわち、平滑化用のコンデンサを放電制御回路の電源として利用する。放電対象であるコンデンサを放電制御回路の電源として用いることで、衝突などで電源の電路が断線することに起因して放電制御回路が作動しなくなる可能性を低くすることができる。また、バックアップ電源を別途設ける必要がないため、コストパフォーマンスにも優れる。 Since a driving motor has a large driving current, a capacitor having a large capacitance (electric capacity) is used as a capacitor for smoothing the current supplied to the driving motor. When the power supply to the traveling motor is stopped, the discharging device discharges the capacitor. The discharge device typically uses a resistor having a large electric resistance and a high heat resistance (hereinafter sometimes referred to as “discharge resistor”). The discharge control circuit controls whether or not the electric charge stored in the capacitor flows to the discharge device. Specifically, when the discharge control circuit performs control to turn on the discharge switch, the discharge device is connected to the capacitor and discharges the capacitor. On the other hand, when the discharge control circuit executes control to turn off the discharge switch, the discharge device is disconnected from the capacitor, and thus the capacitor is not discharged. That is, the discharge control circuit executes the on / off control of the discharge switch, thereby controlling the discharge of the capacitor. Here, the driving power source of the discharge control circuit is a common power source that supplies power to other devices in the vehicle, such as a battery for driving a traveling motor and a so-called auxiliary battery for driving an auxiliary machine. In some cases, the electric circuit of the power source may be disconnected due to a collision or the like. In that case, the discharge control circuit may not be driven properly, and the charge stored in the capacitor may not be discharged. Therefore, in the technique disclosed in this specification, the positive electrode of the power input terminal of the discharge control circuit is connected to the high voltage side of the capacitor. Since the voltage is applied to the capacitor when the motor for driving is operating, the discharge control circuit is connected to the high voltage side of the capacitor by connecting the positive terminal of the power input terminal of the discharge control circuit to the voltage of the capacitor. Can be driven by. That is, a smoothing capacitor is used as a power source for the discharge control circuit. By using the capacitor to be discharged as the power source of the discharge control circuit, it is possible to reduce the possibility that the discharge control circuit will not operate due to the disconnection of the power circuit due to a collision or the like. In addition, since it is not necessary to provide a separate backup power source, the cost performance is excellent.
本明細書が開示する技術の詳細、及び、さらなる改良は、発明の実施の形態、及び、実施例にて詳しく説明する。 Details of the technology disclosed in this specification and further improvements will be described in detail in embodiments and examples of the invention.
実施例の特徴の幾つかを最初に列記する。なお、以下の特徴は、それぞれ単独でも有用なものである。 Some of the features of the examples are listed first. In addition, the following features are each useful by itself.
（特徴１）コンデンサは、第１のコンデンサと第２のコンデンサを備え、それらは直列に接続されている。放電制御回路の電源入力端子の正極は第１のコンデンサと第２のコンデンサとの間に接続している。コンデンサは、走行用モータに供給する電流を平滑化するためのデバイスであるため、電圧コンバータ回路（後述）とインバータ回路（後述）の間に、それらに対して並列に接続される。従って、コンデンサの高電圧側の電圧は、電圧コンバータで昇圧された電圧であるため、高電圧である。その値は例えば６００ボルトであるが、この値に限られない。コンデンサが第１のコンデンサと第２のコンデンサを備えることで、コンデンサの電圧を分圧し、放電制御回路の駆動に適した電圧を放電制御回路に供給できる。 (Characteristic 1) The capacitor includes a first capacitor and a second capacitor, which are connected in series. The positive electrode of the power input terminal of the discharge control circuit is connected between the first capacitor and the second capacitor. Since the capacitor is a device for smoothing the current supplied to the traveling motor, it is connected in parallel between the voltage converter circuit (described later) and the inverter circuit (described later). Therefore, the voltage on the high voltage side of the capacitor is a high voltage because it is a voltage boosted by the voltage converter. The value is, for example, 600 volts, but is not limited to this value. Since the capacitor includes the first capacitor and the second capacitor, the voltage of the capacitor can be divided and a voltage suitable for driving the discharge control circuit can be supplied to the discharge control circuit.
（特徴２）走行用モータを駆動するバッテリがコンデンサに接続している場合において、第１のコンデンサと第２のコンデンサとの間の電圧が放電制御回路の駆動電圧に等しい。第１のコンデンサと第２のコンデンサの静電容量を適切に設定することで、第１のコンデンサと第２のコンデンサの間の電圧が放電制御回路の駆動電圧に等しくなるようにする。そうすることで、第１のコンデンサと第２のコンデンサのうち、低電位側のコンデンサにかかる電圧によって、放電制御回路を適切に駆動できる。なお、第１のコンデンサと第２のコンデンサとの間の電圧は、放電制御回路の駆動電圧に概ね等しければよい。すなわち、「第１のコンデンサと第２のコンデンサとの間の電圧が駆動電圧に等しい」とは、第１のコンデンサと第２のコンデンサとの間の電圧が、放電制御回路の駆動に適した範囲に収まっていることを意味する。 (Characteristic 2) In the case where a battery for driving the traveling motor is connected to the capacitor, the voltage between the first capacitor and the second capacitor is equal to the drive voltage of the discharge control circuit. By appropriately setting the capacitances of the first capacitor and the second capacitor, the voltage between the first capacitor and the second capacitor is made equal to the drive voltage of the discharge control circuit. By doing so, the discharge control circuit can be appropriately driven by the voltage applied to the capacitor on the low potential side of the first capacitor and the second capacitor. Note that the voltage between the first capacitor and the second capacitor may be approximately equal to the drive voltage of the discharge control circuit. That is, “the voltage between the first capacitor and the second capacitor is equal to the drive voltage” means that the voltage between the first capacitor and the second capacitor is suitable for driving the discharge control circuit. Means it is within range.
（特徴３）放電用スイッチは、放電制御回路からスイッチをオンにする信号を受信した後、放電制御回路からの信号が途絶えてもオン状態を維持する。即ち、放電用スイッチは、放電制御回路からスイッチをオンにする信号を一旦受信すると、その後で放電制御回路からオンにする信号を受信するか否かに関わらず、オン状態を維持する。本明細書が開示する技術は、放電対象であるコンデンサを放電制御回路の電源として用いるため、コンデンサが放電デバイスで放電するにつれて、コンデンサにかかる電圧は低下する。コンデンサにかかる電圧が低下して、放電制御回路を駆動し得る電圧を下回った場合、放電制御回路は作動しなくなるため、放電用スイッチのオン／オフ制御ができなくなる。そこで、上記のような構成にすることで、コンデンサが放電されてコンデンサにかかる電圧が低下しても、放電デバイスを用いてコンデンサに蓄えられた電荷を全て放電することができる。 (Characteristic 3) The discharge switch maintains the ON state even when the signal from the discharge control circuit is interrupted after receiving the signal to turn ON the switch from the discharge control circuit. That is, once the signal for turning on the switch is received from the discharge control circuit, the discharge switch maintains the on state regardless of whether or not the signal for turning on is subsequently received from the discharge control circuit. Since the technology disclosed in this specification uses a capacitor to be discharged as a power source for a discharge control circuit, the voltage applied to the capacitor decreases as the capacitor is discharged by the discharge device. When the voltage applied to the capacitor decreases and falls below a voltage that can drive the discharge control circuit, the discharge control circuit does not operate, and the on / off control of the discharge switch cannot be performed. Therefore, with the above-described configuration, even if the capacitor is discharged and the voltage applied to the capacitor is reduced, all the electric charge stored in the capacitor can be discharged using the discharge device.
図面を参照して実施例の電気自動車を説明する。図１に電気自動車１００のブロック図を示す。電気自動車１００は、メインバッテリ９を電源とし、その電力でモータ７を駆動して走行する。メインバッテリ９の出力電圧は例えば３００ボルトである。なお、図示を省略しているが、電気自動車１００は、メインバッテリ９の他に、カーナビやルームランプなど、メインバッテリ９の出力電圧よりも低い電圧で駆動するデバイス群（通称「補機」と呼ばれる）に電力を供給するための補機バッテリも備える。「メインバッテリ」の呼称は、「補機バッテリ」と区別するための便宜上のものである。なお、図１は、本明細書の説明に要する部品だけを描いてあり、説明に関係のない一部の部品は図示を省略していることに留意されたい。
An electric vehicle according to an embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a block diagram of the
メインバッテリ９は、システムメインリレー３を介してインバータ５に接続される。システムメインリレー３は、メインバッテリ９と車両の電気システムを接続したり切断したりするスイッチである。システムメインリレー３は、コントローラ８によって切り換えられる。通常は、コントローラ８は、車両のメインスイッチ（通常、イグニッションスイッチと呼ばれている）がオンに切り換えられるとシステムメインリレー３を閉じ、メインバッテリ９を車両の電気システムに接続する。逆に、コントローラ８は、車両のメインスイッチがオフに切り換えられるとシステムメインリレー３を開放し、メインバッテリ９を車両の電気システムから切り離す。また、コントローラ８は、車両のメインスイッチからの信号とは別に、他のデバイスやコントローラからの指令により、システムメインリレー３を開閉することもある。その典型的な例は、車両が衝突したことを示す信号をコントローラ８が受信したときである。車両が衝突したことを示す信号の一例は、エアバッグシステムが備える加速度センサの計測値に基づく信号であり、所定の閾値を超える加速度を検知したことを示す信号である。
The main battery 9 is connected to the inverter 5 via the system main relay 3. The system main relay 3 is a switch for connecting or disconnecting the main battery 9 and the electric system of the vehicle. The system main relay 3 is switched by the
インバータ５は、メインバッテリ９の電圧をモータ駆動に適した電圧（例えば６００ボルト）まで昇圧する電圧コンバータ回路４と、昇圧後の直流電力を交流に変換するインバータ回路６を含む。インバータ回路６の出力が、モータ７への供給電力に相当する。電圧コンバータ回路４とインバータ回路６はともにＩＧＢＴなどのスイッチング素子を主とする回路であり、スイッチング素子の駆動信号（ＰＷＭ信号）は、コントローラ８が生成し、供給する。
The inverter 5 includes a voltage converter circuit 4 that boosts the voltage of the main battery 9 to a voltage suitable for motor driving (for example, 600 volts), and an inverter circuit 6 that converts the boosted DC power into AC. The output of the inverter circuit 6 corresponds to the power supplied to the motor 7. Both the voltage converter circuit 4 and the inverter circuit 6 are circuits mainly including a switching element such as an IGBT, and a drive signal (PWM signal) of the switching element is generated and supplied by the
電圧コンバータ回路４は、メインバッテリ９の出力電圧を昇圧してインバータ回路６へ供給する。インバータ回路は６個のスイッチング素子２３を有しており、コントローラ８がそれぞれのスイッチング素子２３に適宜のＰＷＭ信号を供給すると、入力された直流電力を交流電力に変換して出力する。その交流電力によってモータ７が駆動する。
The voltage converter circuit 4 boosts the output voltage of the main battery 9 and supplies it to the inverter circuit 6. The inverter circuit has six switching
コンデンサ１２及びコンデンサ１７ａ、１７ｂは、メインバッテリ９と走行用のモータ７の間の電気回路に組み込まれている。より具体的には、コンデンサ１２は、電圧コンバータ回路４の低電圧側の正極端子Ｐ１と接地端子Ｎ１（負極端子）の間に接続されている。コンデンサ１２は、電圧コンバータ回路４に入力する電流を平滑化するために備えられている。他方、コンデンサ１７ａ及びコンデンサ１７ｂは、電圧コンバータ回路４の高電圧側の正極端子Ｐ２と接地端子Ｎ２（負極端子）の間に接続されている。コンデンサ１７ａとコンデンサ１７ｂは直列に配置されている。コンデンサ１７ａは「第１のコンデンサ」の一例に相当し、コンデンサ１７ｂは「第２のコンデンサ」の一例に相当する。説明を簡単にするために、以下では、コンデンサ１７ａ及びコンデンサ１７ｂを、単にコンデンサ１７と称する場合もある。コンデンサ１７は、インバータ回路６に入力する電流を平滑化するために備えられている。コンデンサ１２とコンデンサ１７は、メインバッテリ９が供給する大電流の脈動を抑制する目的で備えられているものであり、大容量である。
The
放電抵抗２１とスイッチングトランジスタ２２は直列に接続されており、これらは電圧コンバータ回路４とインバータ回路６に対して並列に接続されている。放電抵抗２１は、「放電デバイス」の一例に相当する。放電抵抗２１には、電気抵抗が大きく耐熱性が高い抵抗が用いられる。他方、スイッチングトランジスタ２２は、「放電用スイッチ」の一例に相当する。スイッチングトランジスタ２２は、コンデンサ１７を放電抵抗２１と接続したり切断したりする。この接続又は切断の制御は、後述する放電制御回路２４によって実行される。なお、スイッチングトランジスタ２２を閉じると（オンすると）、コンデンサ１２も放電抵抗２１に接続されて放電される。
The
放電制御回路２４は、コンデンサ１７ｂとスイッチングトランジスタ２２の間に接続されている。具体的には、放電制御回路２４の電源入力端子の正極Ｐ３がコンデンサ１７ｂの高電圧側に接続しており、電源入力端子の負極Ｎ３がコンデンサ１７ｂの低電圧側に接続している。放電制御回路２４は、コンデンサ１７ｂに蓄えられた電力で動作し、スイッチングトランジスタ２２のオンとオフを切り換える。放電制御回路２４は、上位のコントローラであるコントローラ８からの指令に基づいてスイッチングトランジスタ２２のオンとオフを切り換える。具体的には、放電制御回路２４が、コントローラ８から、スイッチングトランジスタ２２をオンする制御を実行する指令信号を受信すると、スイッチングトランジスタ２２をオンにする。スイッチングトランジスタ２２をオンにすると、放電抵抗２１が回路に接続され、放電抵抗２１とコンデンサ１７が並列接続の閉ループを構成し、コンデンサ１７に蓄積された電気エネルギが放電抵抗２１を通じて熱エネルギとなって散逸する。つまり、放電抵抗２１がコンデンサ１７を放電する。また、このとき、コンデンサ１２も、リアクトル１４、及び、電圧コンバータ回路４の上アームの還流トランジスタ（図１においてリアクトル１４と端子Ｐ２の間に接続されているトランジスタ）を介して放電抵抗２１に接続され、放電される。
The
前述したように、システムメインリレー３の開閉、電圧コンバータ回路４のトランジスタへのＰＷＭ指令、放電制御回路２４に対するスイッチングトランジスタ２２のオン／オフ制御指令、及び、インバータ回路６へのＰＷＭ指令は、全てコントローラ８が送信する。なお、図１では一つのコントローラしか描いていないが、物理的には複数の目的の異なるコントローラが協働してシステムメインリレー３や電圧コンバータ回路４を制御することもあり得る。ただし、本明細書では、コントローラは一つであるとして説明する。
As described above, the switching of the system main relay 3, the PWM command to the transistor of the voltage converter circuit 4, the on / off control command of the switching
コントローラ８は、他のデバイスから放電制御回路２４に対するスイッチングトランジスタ２２のオン／オフ制御指令を受信する。その典型例は、エアバッグ装置からの信号である。エアバッグ装置は、加速度センサを有しており、加速度センサの出力値が所定値を超えたら、車両が衝突したものと判断し、車両の各コントローラにその旨を伝える。コントローラ８は、車両が衝突したことを示す信号を受信すると、インバータ回路６を停止しシステムメインリレー３を開放するとともに、放電制御回路２４に対して、スイッチングトランジスタ２２をオンにする制御を実行させる。衝突が起こった場合、大容量のコンデンサ１２、１７に残った電力を放電し、漏電や感電の可能性を排除するためである。
The
放電制御回路２４の内部構成と、その周辺のブロック図の一例を図２に示す。放電制御回路２４は、スイッチングトランジスタ３１と抵抗３２の直列接続で構成されており、スイッチングトランジスタ３１のコレクタ端子が放電制御回路２４の電源入力端子の正極Ｐ３に相当する。また、抵抗３２の低電圧側が放電制御回路２４の電源入力端子の負極Ｎ３に相当する。スイッチングトランジスタ３１のゲートには、コントローラ８から信号が与えられる。スイッチングトランジスタ３１のゲートにＬＯＷ電圧が与えられると、スイッチングトランジスタ３１はオフし、エミッタ電位がグランド電位となる。エミッタ電極はスイッチングトランジスタ２２のゲートに接続しており、このとき、スイッチングトランジスタ２２もオフ状態となる。コントローラ８からスイッチングトランジスタ３１のゲートにＨＩＧＨ電圧が与えられるとスイッチングトランジスタ３１がオンし、エミッタ電位がＨＩＧＨ電位となる。このとき、スイッチングトランジスタ２２のゲートにもＨＩＧＨ電位が印加され、スイッチングトランジスタ２２がオンし、放電抵抗２１がコンデンサ１７と接続される。上記のとおり、放電制御回路２４は、コンデンサ１７ｂに蓄えられた電力によって駆動される。
An example of an internal configuration of the
電気自動車１００の変形例を説明する。図３に電気自動車１００ａの放電制御回路２４周辺のブロック図を示す。電気自動車１００ａは、放電用スイッチとしてノーマルクローズの電磁リレー２２ａを除いて、図１の電気自動車１００と同じ構成を有する。電磁リレー２２ａ（放電用スイッチ）は、そのコイル３３に電力が供給されている間は、接点間を開放し、電力の供給が途絶えると接点間を閉じる。電気自動車１００ａの放電制御回路２４は図２の場合の構成と同じである。但し、コントローラ８からの信号が異なる。電磁リレー２２ａを開放する場合、コントローラ８はスイッチングトランジスタ３１のゲートにＨＩＧＨ電圧を与える。そうすると、スイッチングトランジスタ３１がオンし、コンデンサ１７からコイル３３に電力が供給され、電磁リレー２２ａが開放される。電磁リレー２２ａを閉じる場合、コントローラ８はスイッチングトランジスタ３１のゲートにＬＯＷ電圧を与える。そうすると、スイッチングトランジスタ３１がオフし、コイル３３への電力供給が途絶え、電磁リレー２２ａが閉じる。コントローラ８は、車両システムが起動した直後にスイッチングトランジスタ３１のゲートにＨＩＧＨ電圧を与え、放電抵抗２１をコンデンサ１７から切り離す。そうして通常の走行制御を行う。コントローラ８は、車両が衝突したことを示す信号を受けると、スイッチングトランジスタ３１のゲートをＬＯＷ電圧に切り換え、電磁リレー２２ａを閉じ、放電抵抗２１をコンデンサ１７に接続する。
A modification of the
電磁リレー２２ａはノーマルクローズであるので、放電制御回路２４が動作しなくなると、すなわち、コイル３３への電力供給が途絶えると電磁リレー２２ａは閉じ、放電抵抗２１はコンデンサ１７と接続されたままとなる。図３の回路は、放電制御回路２４が動作不能となった場合も放電抵抗２１がコンデンサ１７と接続されることになる。この構成によれば、コンデンサ１７の両端電圧が低下して放電制御回路を駆動できなくなることにより、コンデンサに蓄えられた電荷の一部が放電されないまま残留してしまう、ということがない。
Since the
本実施例の電気自動車１００の利点を説明する。本実施例では、コンデンサ１２、１７を放電する制御を実行する放電制御回路２４を駆動する電源として、コンデンサ１７ｂを用いる。放電制御回路を駆動する電源として、走行用モータを駆動するためのバッテリや、補機を駆動するためのいわゆる補機バッテリなど、車両の他のデバイスにも電力を供給する共通の電源を用いる場合と比較して、本実施例の電源は放電制御回路２４のみに電力を供給する電源であるため、確実に放電制御回路２４を駆動できる。衝突などにより電源の電路が断線するなどして放電制御回路が適切に駆動されない、ということがなくなる。コンデンサに蓄えられた電荷を適切に放電できるため、漏電や感電の可能性を低くすることができる。また、本実施例の電気自動車１００では、放電制御回路２４の駆動電源として、走行用のモータ７に供給する電流を平滑化するためのコンデンサ１７ｂを用いる。即ち、電気自動車１００に元から備えられている要素を駆動電源に用いるため、バックアップ電源などのデバイスを新たに設ける必要がない。バックアップ電源導入に付随する製造コストの上昇を抑制できる。放電対象であるコンデンサを、放電制御回路２４を駆動するための電源として用いることで、バックアップ電源を新たに設けることなく、上記した共通の電源からの電力供給がなくともコンデンサを適切に放電できる。
Advantages of the
電圧コンバータ回路４の高電圧側の正極端子Ｐ２の電圧は、前述したように、例えば６００ボルトである。一方において、放電制御回路２４の駆動電圧は、例えば１２ボルトである。従って、上記実施例では、コンデンサ１７ｂの分圧が例えば１２ボルトになるようにコンデンサ１７ａとコンデンサ１７ｂの静電容量を設定する。そうすることで、コンデンサ１７ｂに印加される電圧が放電制御回路２４の駆動電圧と等しくなり、放電制御回路２４を適切に駆動できる。また、放電抵抗２１には、スイッチングトランジスタ２２がオンする場合にしか電流が流れない。即ち、コンデンサ１２、１７を放電するときのみ電流が流れる。通常のモータ運転中には放電抵抗２１に電流が流れることがないため、放電抵抗２１における電力損失を防ぐことができる。
As described above, the voltage of the positive terminal P2 on the high voltage side of the voltage converter circuit 4 is, for example, 600 volts. On the other hand, the drive voltage of the
本実施例の技術に関する留意点を述べる。放電制御回路は、上記実施例の他に、コンデンサ１７ｂを電源とするコントローラチップであり、コントローラ８からのキープアライブ信号を監視するコントローラチップを備えていてよい。その場合、コントローラ８は、常に一定の間隔でキープアライブ信号を放電制御回路へ送るようにプログラムされる。「キープアライブ信号」とは、自身（信号を送信するデバイス）が正常に動作していることを他のデバイスに示す信号である。放電制御回路のコントローラチップは、キープアライブ信号が途切れた場合、その信号を送信しているコントローラ８に異常があったと判断し、放電用スイッチ（図１のスイッチングトランジスタ２２、あるいは図３の電磁リレー２２ａ）をオフする。この構成は、コントローラ８が動作不能になった場合でもコンデンサを放電することができるという利点を有する。
Points to note regarding the technology of this embodiment will be described. In addition to the above embodiment, the discharge control circuit is a controller chip that uses the
実施例では放電デバイスは放電抵抗２１であった。放電デバイスは、放電抵抗に限られない。例えば、インバータ回路６そのものを放電デバイスとして用いることも可能である。放電デバイスは、インバータ回路６のスイッチングロスによって、コンデンサが蓄えた電気エネルギを散逸させる（コンデンサを放電する）ものであってもよい。放電デバイスはさらに、モータ７を使ってもよい。この場合、放電デバイスは、モータ７の摩擦損失によって、コンデンサが蓄えた電気エネルギを散逸させる（コンデンサを放電する）。またクラクションを放電デバイスとして用いることにより、電気エネルギを音のエネルギに変換して散逸させてもよい。
In the example, the discharge device was a
実施例では、放電制御回路２４は、コントローラ８から、スイッチングトランジスタ２２のオン／オフ制御を実行する旨を受信するが、この構成に限られない。放電制御回路が、メインバッテリから走行用のモータへの給電が停止したことを検知する機能を備えており、モータへの給電停止を検知した場合に、放電制御回路がスイッチングトランジスタ（放電用スイッチ）をオンにする制御を実行する構成であってもよい。
In the embodiment, the
実施例では、モータ７に供給する電流を平滑化するコンデンサとして、二つのコンデンサ１７ａ及び１７ｂを用いたが、コンデンサの数は二つに限られない。電圧コンバータ回路によって昇圧された電圧（例えば、６００ボルト）を分圧して、放電制御回路の電源として接続されるコンデンサの電圧が、放電制御回路を駆動するための電圧に等しくなるような構成であれば、直列接続されるコンデンサの数はいくつであってもよい。
In the embodiment, the two
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。 Specific examples of the present invention have been described in detail above, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above. The technical elements described in this specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology illustrated in the present specification or the drawings achieves a plurality of objects at the same time, and has technical utility by achieving one of the objects.
３：システムメインリレー
４：電圧コンバータ回路
５：インバータ
６： インバータ回路
７：モータ
８： コントローラ
９：メインバッテリ
１２： コンデンサ
１４：リアクトル
１７ａ、１７ｂ：コンデンサ
２１：放電抵抗
２２：スイッチングトランジスタ（放電用スイッチ）
２２ａ：電磁リレー（放電用スイッチ）
２３： スイッチング素子
２４： 放電制御回路
３１：スイッチングトランジスタ
３２：抵抗
３３：コイル
１００、１００ａ：電気自動車
3: system main relay 4: voltage converter circuit 5: inverter 6: inverter circuit 7: motor 8: controller 9: main battery 12: capacitor 14:
22a: Electromagnetic relay (discharge switch)
23: Switching element 24: Discharge control circuit 31: Switching transistor 32: Resistor 33:
Claims (4)
コンデンサを放電する放電デバイスと、
コンデンサと放電デバイスを接続したり切断したりする放電用スイッチと、
放電用スイッチのオン／オフ制御を行う放電制御回路と、を備えており、
放電制御回路の電源入力端子の正極がコンデンサの高電圧側に接続している、
ことを特徴とする電気自動車。 A capacitor for smoothing the current supplied to the motor for traveling;
A discharge device for discharging the capacitor;
A discharge switch for connecting and disconnecting the capacitor and the discharge device;
A discharge control circuit for performing on / off control of a discharge switch,
The positive electrode of the power input terminal of the discharge control circuit is connected to the high voltage side of the capacitor.
An electric vehicle characterized by that.
放電制御回路の電源入力端子の正極は第１のコンデンサと第２のコンデンサとの間に接続している、
ことを特徴とする請求項１に記載の電気自動車。 The capacitor includes a first capacitor and a second capacitor connected in series,
The positive electrode of the power input terminal of the discharge control circuit is connected between the first capacitor and the second capacitor.
The electric vehicle according to claim 1.
ことを特徴とする請求項２に記載の電気自動車。 The voltage between the first capacitor and the second capacitor when the battery is connected to the capacitor is equal to the drive voltage of the discharge control circuit;
The electric vehicle according to claim 2.
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の電気自動車。 The discharge switch maintains the ON state even when the signal from the discharge control circuit is interrupted after receiving the signal to turn on the switch from the discharge control circuit.
The electric vehicle according to any one of claims 1 to 3, characterized in that:
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