JP7197441B2 - 電力供給装置、電力供給方法、および電力供給プログラム - Google Patents

電力供給装置、電力供給方法、および電力供給プログラム Download PDF

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Description

本発明は、電力供給装置、電力供給方法、および電力供給プログラムに関する。
中容量から大容量のモータードライバ(インバータ)においては、内蔵されたリップル吸収用コンデンサ(キャパシタ)も大きな容量が必要である。
そのため、電源投入時バッテリーからこのキャパシタへの突入電流によって配線や継電器(コンタクタ)の電流定格を超えるため、予め抵抗器などを介して予備充電(プリチャージ)を行う必要がある（例えば、特許文献１、２を参照）。
ここで、プリチャージ中はモーター駆動できないため、商品性向上のためには素早くプリチャージを完了する必要がある。
特開２００１－０６５４３７号公報 特開２００５－２９５６９７号公報
しかしながら、プリチャージを素早く行うためには上記抵抗器の抵抗値を小さくし、それによって増大した瞬時損失による温度上昇に耐えられる体積が大きな(インラッシュ耐量が大きな)抵抗器を必要とする。一般的には、抵抗器として巻き線式セメント抵抗等を用いる場合が多い。さらに、インバータ回路の故障や回路の短絡などによって、抵抗器に最大負荷が続く可能性を考慮すると、これに対応するためにはより大型で高価な抵抗器が必要となってしまう。
ここで、上記の抵抗器は殆どがリード線付きタイプであり、大型でインバータ筐体内でのレイアウト性が悪い。また、チップ抵抗器に比べると高価であり、プリント回路基板に実装するためにはフローの工程を必要とするため、工程増によるコストが増加する問題がある。
本発明は、上記事情を考慮してなされたものであり、コストの増加を抑制することが可能な電力供給装置、電力供給方法、および電力供給プログラムを提供することを主要な目的とする。
上記課題を解決するため、本発明の一態様は、モーターを駆動するインバータとバッテリーとの間に接続されて、前記バッテリーから前記インバータへの電力供給をオンとオフのいずれかに切り換えるコンタクタと直列に接続され、前記インバータと並列に接続されたキャパシタと、前記コンタクタと並列に接続され、前記キャパシタにプリチャージ電流を供給するプリチャージ抵抗を含んで構成される、前記キャパシタをプリチャージするプリチャージ回路と、前記プリチャージ回路と前記コンタクタを制御する制御回路と、を備える電力供給装置であって、前記制御回路は、前記バッテリーの電圧と、前記キャパシタの電圧とを測定するセンサとを有し、前記プリチャージが必要か否かの判定を、前記キャパシタの電圧が前記バッテリーの電圧に所定の電圧値を加えた電圧値未満であるか否かの判定をした後に、前記キャパシタの電圧の前記バッテリーの電圧に対する割合が目標値以下であるか否かに応じて行う、ことを特徴とする電力供給装置である。
また、本発明の一態様は、上記電力供給装置であって、前記制御回路は、記憶部と、カウンタとを有し、前記プリチャージが必要だと判定した場合、当該記憶部を制御して、前記キャパシタの電圧を、キャパシタ電圧初期値として、前記バッテリーの電圧をバッテリー電圧初期値として記憶し、かつ当該カウンタを制御して、前記プリチャージ開始後、前記プリチャージ抵抗に最大負荷が続く所定時間と、前記キャパシタに前記プリチャージ電流を供給しているプリチャージ期間とを測定し、前記プリチャージが正常に行われているか否かの判定を、前記プリチャージ期間の開始後、前記所定時間が経過した際の前記キャパシタの電圧が、（前記バッテリー電圧初期値－前記キャパシタ電圧初期値）×自然対数（－前記所定時間／前記キャパシタのキャパシタ容量値×前記プリチャージ抵抗の抵抗値）＋前記バッテリー電圧初期値で表される前記キャパシタの電圧の予測値に許容値を乗じた閾値以上であるか否かに応じて行う、ことを特徴とする。
また、本発明の一態様は、上記電力供給装置であって、前記制御回路は、前記プリチャージが完了したか否かの判定を、前記キャパシタの電圧の前記バッテリーの電圧に対する割合が目標値以上であるか否かに応じて行い、当該割合が当該目標値未満である場合、前記プリチャージ期間が経過したか否かの判定を行う、ことを特徴とする。
また、本発明の一態様は、上記電力供給装置であって、前記制御回路は、前記プリチャージが完了したか否かの判定において、前記プリチャージを停止した場合と、前記プリチャージが必要か否かの判定において、前記プリチャージを実行しないとした場合と、において、前記コンタクタをオンさせて、前記バッテリーから前記インバータへの電力供給を実行させる、ことを特徴とする。
また、本発明の一態様は、上記電力供給装置であって、前記所定時間は、前記プリチャージ抵抗の抵抗値、および電力定格に基づいて予め決定される、ことを特徴とする。
また、本発明の一態様は、モーターを駆動するインバータとバッテリーとの間に接続されて、前記バッテリーから前記インバータへの電力供給をオンとオフのいずれかに切り換えるコンタクタと直列に接続され、前記インバータと並列に接続されたキャパシタと、前記コンタクタと並列に接続され、前記キャパシタにプリチャージ電流を供給するプリチャージ抵抗を含んで構成される、前記キャパシタをプリチャージするプリチャージ回路と、前記プリチャージ回路と前記コンタクタを制御する制御回路と、を備える電力供給装置における電力供給方法であって、前記制御回路は、前記バッテリーの電圧と、前記キャパシタの電圧とを測定するセンサとを有し、前記プリチャージが必要か否かの判定を、前記キャパシタの電圧が前記バッテリーの電圧に所定の電圧値を加えた電圧値未満であるか否かの判定をした後に、前記キャパシタの電圧の前記バッテリーの電圧に対する割合が目標値以下であるか否かに応じて行う、ことを特徴とする電力供給方法である。
また、本発明の一態様は、モーターを駆動するインバータとバッテリーとの間に接続されて、前記バッテリーから前記インバータへの電力供給をオンとオフのいずれかに切り換えるコンタクタと直列に接続され、前記インバータと並列に接続されたキャパシタと、前記コンタクタと並列に接続され、前記キャパシタにプリチャージ電流を供給するプリチャージ抵抗を含んで構成される、前記キャパシタをプリチャージするプリチャージ回路と、前記プリチャージ回路と前記コンタクタを制御する制御回路と、を備える電力供給装置において前記制御回路に実行させる電力供給プログラムであって、前記制御回路は、前記バッテリーの電圧と、前記キャパシタの電圧とを測定するセンサとを有し、前記プリチャージが必要か否かの判定を、前記キャパシタの電圧が前記バッテリーの電圧に所定の電圧値を加えた電圧値未満であるか否かの判定をした後に、前記キャパシタの電圧の前記バッテリーの電圧に対する割合が目標値以下であるか否かに応じて行う、ことを特徴とする電力供給プログラムである。
本発明によれば、コストの増加を抑制することが可能な電力供給装置、電力供給方法、および電力供給プログラムを提供することができる。
本実施形態における電力供給装置１０の概略構成の一例を示す図である。 本実施形態における電力供給装置１０のプリチャージ期間において、制御回路１１が行う処理を示すフローチャートである。
以下、発明の実施の形態を通じて本発明の態様を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。なお、図面において、同一又は類似の部分には同一の符号を付して、重複する説明を省く場合がある。
本実施形態の電力供給装置１０は、抵抗器（プリチャージ抵抗１２ｂ）に最大負荷が続く時間をごく短時間（以下、「所定時間」というが、詳細については後述する。）とし、その短時間の中で自己診断を行うことで抵抗器の自己発熱による故障を防ぐ。自己診断の方法は、バッテリー（バッテリー２０）の電圧とキャパシタ（キャパシタ１４）の電圧をそれぞれ監視しながら、ごく短時間のチャージの後、予想される電圧の範囲内であれば正常と判断してチャージを続行し、範囲外であれば異常と判断してそれ以上のチャージを取りやめ、抵抗器の過熱・故障を防ぐ。
後述する式のように、チャージ前の電圧初期値によって予測電圧が補正され、常に適格な故障判断を導くものである。このため、チャージ前にキャパシタの電荷を放電(ディスチャージ)しなくて済むため、イニシャル処理の短縮ができる。
以下に、本実施形態における電力供給装置１０について、図を用いて説明する。
図１は、本実施形態における電力供給装置１０の概略構成の一例を示す図である。
図１に示すように、電力供給装置１０は、制御回路１１と、プリチャージ回路１２と、コンタクタ１３と、キャパシタ１４と、を含んで構成される。
コンタクタ１３（継電器）は、モーター４０を駆動するインバータ３０とバッテリー２０との間に接続されて、バッテリー２０からインバータ３０への電力供給をオンとオフのいずれかに切り換える。
キャパシタ１４は、コンタクタ１３と直列に接続され、インバータと並列に接続されている。
プリチャージ回路１２は、コンタクタ１３と並列に接続され、キャパシタ１４にプリチャージ電流を供給するプリチャージ抵抗１２ｂと、プリチャージ抵抗１２ｂに直列に接続しているプリチャージスイッチ１２ａとを有している。プリチャージ回路１２は、キャパシタ１４をプリチャージする。
制御回路１１は、プリチャージ回路１２とコンタクタ１３を制御する。
制御回路１１は、プリチャージ制御回路１１ａと、コンタクタ制御回路１１ｂと、センサ１１ｃと、センサ１１ｄと、カウンタ１１ｅと、記憶部１１ｆと、制御部１１ｇと、を有している。
プリチャージ制御回路１１ａは、制御部１１ｇから指示信号が入力されると、プリチャージスイッチ１２ａをオンオフさせるための、駆動信号Φ２を出力する。
なお、プリチャージスイッチ１２ａは、図１において、ＮＭＯＳ ＦＥＴで構成されているが、ＰＭＯＳ ＦＥＴで構成されてもよく、半導体で形成されるスイッチでなくてもよい。つまり、プリチャージスイッチ１２ａは、駆動信号Φ２により、オンしてバッテリー２０と、プリチャージ抵抗１２ｂとを接続し、プリチャージ抵抗１２ｂに、バッテリー２０から供給されるバッテリー２０のバッテリー電圧BVに対応する電流（プリチャージ電流）を流させる。
コンタクタ制御回路１１ｂは、制御部１１ｇから指示信号が入力されると、コンタクタ１３をオンオフさせるための、駆動信号Φ３を出力する。
しかしながら、プリチャージ期間において、コンタクタ１３は、駆動信号Φ３により、オンしてバッテリー２０と、インバータ３０とを接続し、インバータ３０にバッテリー電圧BVに対応する電力を供給することはない。これは、キャパシタ１４をプリチャージしないで、コンタクタ１３をオンに切り替えると、コンタクタ１３の接点がキャパシタ１４を充電する過大な電流で溶着するからである。
つまり、コンタクタ制御回路１１ｂは、プリチャージ制御回路１１ａでキャパシタ１４をプリチャージした後に、コンタクタ１３をオンに切り替える。
センサ１１ｃは、バッテリー２０のバッテリー電圧BVを測定し、測定したバッテリー電圧BVを制御部１１ｇに送信する。
センサ１１ｄは、キャパシタ１４のキャパシタ電圧CVを測定し、測定したバッテリー電圧CVを制御部１１ｇに送信する。
カウンタ１１ｅは、制御部１１ｇにより制御され、プリチャージ開始後、抵抗器（プリチャージ抵抗１２ｂ）に最大負荷が続く時間（「所定時間dt」）とキャパシタ１４にプリチャージ電流を供給している時間（「プリチャージ期間pt」）とを測定する。例えば、本実施形態においては、所定時間dtを、カウント数N1×周期処理時間T1として測定する。また、プリチャージ期間ptを、カウント数N2×周期処理時間T2として測定する。このとき、所定時間dtを測定する際のカウント数N1＜プリチャージ期間ptを測定する際のカウント数N2となる。また、周期処理時間T1とT2とは同じであっても、異なるように設定してもよい。
記憶部１１ｆは、制御部１１ｇが、プリチャージが必要か否かを判定し、プリチャージが必要だと判定した場合、キャパシタ１４の電圧CVを、キャパシタ電圧初期値FCVとして、バッテリー２０の電圧BVをバッテリー電圧初期値FBVとして記憶する。
制御部１１ｇは、プリチャージが正常に行われているか否かの判定を、プリチャージの一時停止の際のキャパシタ１４の電圧CVが、バッテリー電圧初期値FBV、キャパシタ電圧初期値FCV、キャパシタ１４のキャパシタ容量値Ｃ、プリチャージ抵抗１２ｂの抵抗値Ｒ、自然対数e、および所定時間dｔで表されるキャパシタ１４の電圧の予測値PCVに対応する閾値TH（予測値PCV×許容値TO）以上であるか否かに応じて行う。ここで、予測値PCVは、下記式（１）の様に表される。
予測値PCV＝（バッテリー電圧初期値FBV－キャパシタ電圧初期値FCV）×自然対数ｅ（－所定時間dｔ／キャパシタ容量値Ｃ×抵抗値Ｒ）＋バッテリー電圧初期値FBV…（１）
なお、所定時間dｔは、プリチャージ抵抗１２ｂの抵抗値Ｒ、および電力定格Ｗに基づいて予め決定される。
例えば、抵抗のワンパルス限界電力を表すグラフ（横軸「時間ｔ」－縦軸「電力Ｗ」）によると、抵抗値Ｒを持つプリチャージ抵抗１２ｂは、抵抗値Ｒを小さくして最大負荷が続く時間である「所定時間」を短くして、電力定格Ｗより大きな電力を流しても自己発熱による故障を防ぐことができる。
そのため、プリチャージ抵抗１２ｂとして、チップ抵抗器など容量の小さく安価な抵抗器を用いてプリチャージ回路１２を実現できる。
続いて、図２を参照しつつ、プリチャージ期間において、制御回路１１が行う制御処理について説明する。図２は、本実施形態における電力供給装置１０のプリチャージ期間において、制御回路１１が行う処理を示すフローチャートである。
キャパシタ１４の電圧CV＞バッテリー２０の電圧BV＋所定の電圧値DVか否かの判定を行う（ステップＳＴ０１）。具体的には、制御回路１１における制御部１１ｇは、プリチャージが必要か否かを判定する（ステップＳＴ０３）前に、キャパシタ１４の電圧CVがバッテリー２０の電圧BVに所定の電圧値DV（例えば、バッテリー２０の電圧BV×０．０５）を加えた電圧値より大きいか否かを判定する。なお、バッテリー２０の電圧BVに加える所定の電圧値DVは、バッテリー２０の電圧BVに０．０３～０．１を乗じた値の電圧であればよい。
キャパシタ１４の電圧CVがバッテリー２０の電圧BVに所定の電圧値DVを加えた電圧値以下の場合（ステップＳＴ０１－ＮＯ）、制御部１１ｇは、ステップＳＴ０３へ進む。一方、キャパシタ１４の電圧CVがバッテリー２０の電圧BVに所定の電圧値を加えた電圧値DVより大きい場合（ステップＳＴ０１－ＹＥＳ）、ステップＳＴ０２へ進む。
エラー１：モータ高電圧を検知し、プリチャージ動作には進まないと判断する（ステップＳＴ０２）
具体的には、制御回路１１における制御部１１ｇは、プリチャージ動作には進まないと判断する。この理由は、インバータ３０の誘起電圧がインバータ３０に供給される電源電圧より高くなり、モーター４０が過回転になる可能性があるためである。検出しなかった場合起こりうる事象として、下記事象が考えられる。
・コンタクタ１３により、インバータ３０が急制動となる可能性が高い。
・キャパシタ１４からバッテリー２０へ突入電流が流れ、コンタクタ１３の溶着を招く恐れがある。
プリチャージが必要か否かの判定を行う（ステップＳＴ０３）。具体的には、制御回路１１における制御部１１ｇは、プリチャージが必要か否かの判定を、キャパシタ１４のバッテリー２０に対する充電率（割合＝キャパシタ１４の電圧CV／バッテリー２０の電圧BV）が目標値P以下であるか否かに応じて行う。
キャパシタ１４のバッテリー２０に対する充電率が目標値（ここでは、０．９とする）より大きい場合（ステップＳＴ０３－ＮＯ）、プリチャージを実行しない。
この場合、制御回路１１における制御部１１ｇは、コンタクタ制御回路１１ｂに対して、指示信号を出力し、コンタクタ制御回路１１ｂは、コンタクタ１３をオンさせるための、駆動信号Φ３を出力する。これにより、制御部１１ｇは、コンタクタ１３をオンさせて、バッテリー２０からインバータ３０への電力供給を実行させる。
一方、キャパシタ１４のバッテリー２０に対する充電率が目標値P（ここでは、０．９とする）以下である場合（ステップＳＴ０３－ＹＥＳ）、ステップＳＴ０４に進む。
バッテリー電圧初期値FBVの記憶を実行する（ステップＳＴ０４）。
具体的には、センサ１１ｃは、バッテリー２０の電圧BVを測定し、測定したバッテリー２０の電圧BVを制御部１１ｇに送信する。記憶部１１ｆは、制御部１１ｇが、プリチャージが必要か否かを判定し、プリチャージが必要だと判定した場合であるので、送信されたバッテリー２０の電圧BVをバッテリー電圧初期値FBVとして記憶する。
キャパシタ電圧初期値FCVの記憶を実行する（ステップＳＴ０５）。
具体的には、センサ１１ｄは、キャパシタ１４の電圧CVを測定し、測定したキャパシタ１４の電圧CVを制御部１１ｇに送信する。記憶部１１ｆは、制御部１１ｇが、プリチャージが必要か否かを判定し、プリチャージが必要だと判定した場合であるので、送信されたキャパシタ１４の電圧CVを、キャパシタ電圧初期値FCVとして記憶する。
プリチャージ開始する（ステップＳＴ０６）。
具体的には、制御回路１１における制御部１１ｇは、プリチャージ制御回路１１ａに対して、指示信号を出力し、プリチャージ制御回路１１ａは、プリチャージスイッチ１２ａをオンオフさせるための、駆動信号Φ２を出力する。これにより、制御部１１ｇは、プリチャージスイッチ１２ａをオンさせてプリチャージ電流をキャパシタ１４に供給させるプリチャージを開始する。
また、制御部１１ｇは、カウンタ１１ｅを制御して、プリチャージ開始後、キャパシタ１４にプリチャージ電流を供給している時間（「プリチャージ期間pt」）の測定を開始させる。具体的には、プリチャージ期間ptを、カウント数N2×周期処理時間T2として測定する。
プリチャージ開始後、所定時間dtが経過したか否かを繰り返し判定する（ステップＳＴ０７）。具体的には、制御部１１ｇは、カウンタ１１ｅを制御して、プリチャージ開始後、抵抗器（プリチャージ抵抗１２ｂ）に最大負荷が続く時間（「所定時間dt」）を、カウント数N1×周期処理時間T1として測定させる。ここでは、例えば、カウント数N1×周期処理時間T1＝１０×０．００１［ｓ］＝１０ｍｓで所定時間が測定される。
もちろん、この所定時間dtは、抵抗値Ｒの大小に依存するものであり、１０ｍｓに対応する抵抗値より小さい場合は、１ｍｓ～９ｍｓが所定時間となり、１０ｍｓに対応する抵抗値より大きい場合は、１１ｍｓ以上の時間が所定時間dtとなる。
カウンタ１１ｅが測定した時間が「所定時間dt」を経過した場合（ステップＳＴ０７－ＹＥＳ）、ステップＳＴ０８に進む。
プリチャージの一時停止を行う（ステップＳＴ０８）。
具体的には、制御部１１ｇは、カウンタ１１ｅを制御して、キャパシタ１４にプリチャージ電流を供給している時間（「プリチャージ期間pt」）の測定を開始し、プリチャージ期間ptの測定の開始後、所定時間dtが経過した後、プリチャージスイッチ１２ａをオフさせてプリチャージを一時停止する。
プリチャージは正常か否かの判定を行う（ステップＳＴ０９）。
具体的には、制御部１１ｇは、プリチャージが正常に行われているか否かの判定を、プリチャージの一時停止の際のキャパシタ１４の電圧CVが、前述したキャパシタ１４の電圧の予測値PCV（上記（１）式で算出される電圧）に対応する閾値TH（キャパシタ１４の電圧の予測値PCV×許容値TO）以上であるか否かに応じて行う。ここでは、例えば、許容値TO＝０．５として、判定されるが、この値は０．５を前後する値であってもよい。
プリチャージが正常に行われているか否かの判定において、プリチャージが正常に行われていないと判定した場合、ステップＳＴ１０に進む。
エラー２：プリチャージ異常を検知し、プリチャージを停止する（ステップＳＴ１０）
具体的には、制御回路１１における制御部１１ｇは、プリチャージ制御回路１１ａに対して、指示信号を出力し、プリチャージ制御回路１１ａは、プリチャージスイッチ１２ａをオンオフさせるための、駆動信号Φ２を出力する。これにより、制御部１１ｇは、プリチャージスイッチ１２ａをオフさせてプリチャージ電流をキャパシタ１４に供給させるプリチャージを停止する。
この場合の想定原因として考えられるのは、プリチャージ抵抗１２ｂの異常と、インバータ３０の異常が考えられる。また、検出しなかった場合起こり得る事象としては、下記事象が考えられる。
・プリチャージ抵抗１２ｂの故障により、キャパシタ１４をプリチャージできず、モーター４０が作動しない。
プリチャージが正常に行われているか否かの判定において、プリチャージが正常に行われていると判定した場合、ステップＳＴ１１に進む。
プリチャージを再開する（ステップＳＴ１１）。
具体的には、制御回路１１における制御部１１ｇは、プリチャージ制御回路１１ａに対して、指示信号を出力し、プリチャージ制御回路１１ａは、プリチャージスイッチ１２ａをオンオフさせるための、駆動信号Φ２を出力する。これにより、制御部１１ｇは、プリチャージスイッチ１２ａをオンさせてプリチャージ電流をキャパシタ１４に供給させるプリチャージを再開する。
プリチャージが完了したか否かの判定を行う（ステップＳＴ１２）。
具体的には、制御回路１１における制御部１１ｇは、プリチャージを再開した後、プリチャージが完了したか否かの判定を、キャパシタ１４のバッテリー２０に対する充電率（キャパシタ１４の電圧CV／バッテリー２０の電圧BV）が目標値P以上であるか否かに応じて行う。
キャパシタ１４のバッテリー２０に対する充電率が目標値P（ここでは、０．９とする）未満である場合（ステップＳＴ１２－ＮＯ）、ステップＳＴ１３に進む。
プリチャージ期間ptが経過したか否かを判定する（ステップＳＴ１３）。
具体的には、制御部１１ｇは、カウンタ１１ｅを制御して、プリチャージ開始後、キャパシタ１４にプリチャージ電流を供給している時間（「プリチャージ期間pt」）を、カウント数N2×周期処理時間T2として測定させる。ここでは、例えば、カウント数N2×周期処理時間T2＝６００×０．００１［ｓ］＝０．６ｓで所定時間が測定される。制御部１１ｇは、プリチャージに対して予め設定されたプリチャージ期間が経過したか否かをカウンタ１１ｅの測定時間に応じて判定する。
プリチャージ期間ptが経過した場合（ステップＳＴ１３－ＹＥＳ）、ステップＳＴ１４に進む。
エラー３：プリチャージ期間の経過を検知し、プリチャージスイッチをオフさせて前記プリチャージを停止する（ステップＳＴ１４）。
具体的には、制御回路１１における制御部１１ｇは、プリチャージ制御回路１１ａに対して、指示信号を出力し、プリチャージ制御回路１１ａは、プリチャージスイッチ１２ａをオンオフさせるための、駆動信号Φ２を出力する。これにより、制御部１１ｇは、プリチャージスイッチ１２ａをオフさせてプリチャージ電流をキャパシタ１４に供給させるプリチャージを停止する。
この場合の想定原因として考えられるのは、プリチャージ抵抗１２ｂの異常と、インバータ３０の異常が考えられる。また、検出しなかった場合起こり得る事象としては、下記事象が考えられる。
・プリチャージ抵抗１２ｂの故障により、キャパシタ１４をプリチャージできず、モーター４０が作動しない。
一方、プリチャージ期間が経過していない場合（ステップＳＴ１３－ＮＯ）、上記ステップＳＴ１２に進む。
一方、キャパシタ１４のバッテリー２０に対する充電率が目標値P（ここでは、０．９とする）以上である場合（ステップＳＴ１２－ＹＥＳ）、ステップＳＴ１５に進む。
プリチャージ停止を行う（ステップＳＴ１５）。
具体的には、制御回路１１における制御部１１ｇは、プリチャージ制御回路１１ａに対して、指示信号を出力し、プリチャージ制御回路１１ａは、プリチャージスイッチ１２ａをオンオフさせるための、駆動信号Φ２を出力する。これにより、制御部１１ｇは、プリチャージスイッチ１２ａをオフさせてプリチャージ電流をキャパシタ１４に供給させるプリチャージを停止する。すなわち、プリチャージ期間は、終了する。
また、この場合、制御回路１１における制御部１１ｇは、コンタクタ制御回路１１ｂに対して、指示信号を出力し、コンタクタ制御回路１１ｂは、コンタクタ１３をオンさせるための、駆動信号Φ３を出力する。これにより、制御部１１ｇは、コンタクタ１３をオンさせて、バッテリー２０からインバータ３０への電力供給を実行させる。
本発明によれば、抵抗器の耐熱余裕度を低く抑えられるため、チップ抵抗器など容量の小さく安価な抵抗器を用いてプリチャージ回路を実現することにより、インバータの小型化・低コスト化ができる。また、チップ抵抗で実現できた場合、フロー工程をスキップできる可能性があり、コストメリットが大となる。また、リード線のカシメやコネクタ接続の工程も必要なく、抵抗器組み付けの工程は手作業からチップマウンタによる高速実装へ置換が可能となる。
これにより、コストの増加を抑制することが可能な電力供給装置、電力供給方法、および電力供給プログラムを提供することができる。
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
１０ 電力供給装置
１１ 制御回路
１１ａ プリチャージ制御回路
１１ｂ コンタクタ制御回路
１１ｃ，１１ｄ センサ
１１ｅ カウンタ
１１ｆ 記憶部
１１ｇ 制御部
１２ プリチャージ回路
１２ａ プリチャージスイッチ
１２ｂ プリチャージ抵抗
１３ コンタクタ
１４ キャパシタ
２０ バッテリー
３０ インバータ
４０ モーター

Claims (7)

  1. モーターを駆動するインバータとバッテリーとの間に接続されて、前記バッテリーから前記インバータへの電力供給をオンとオフのいずれかに切り換えるコンタクタと直列に接続され、前記インバータと並列に接続されたキャパシタと、
    前記コンタクタと並列に接続され、前記キャパシタにプリチャージ電流を供給するプリチャージ抵抗を含んで構成される、前記キャパシタをプリチャージするプリチャージ回路と、前記プリチャージ回路と前記コンタクタを制御する制御回路と、を備える電力供給装置であって、
    前記制御回路は、前記バッテリーの電圧と、前記キャパシタの電圧とを測定するセンサとを有し、前記プリチャージが必要か否かの判定を、前記キャパシタの電圧が前記バッテリーの電圧に所定の電圧値を加えた電圧値未満であるか否かの判定をした後に、前記キャパシタの電圧の前記バッテリーの電圧に対する割合が目標値以下であるか否かに応じて行う、ことを特徴とする電力供給装置。
  2. 前記制御回路は、記憶部と、カウンタとを有し、前記プリチャージが必要だと判定した場合、当該記憶部を制御して、前記キャパシタの電圧を、キャパシタ電圧初期値として、前記バッテリーの電圧をバッテリー電圧初期値として記憶し、かつ当該カウンタを制御して、前記プリチャージ開始後、前記プリチャージ抵抗に最大負荷が続く所定時間と、前記キャパシタに前記プリチャージ電流を供給しているプリチャージ期間とを測定し、
    前記プリチャージが正常に行われているか否かの判定を、前記プリチャージ期間の開始後、前記所定時間が経過した際の前記キャパシタの電圧が、（前記バッテリー電圧初期値－前記キャパシタ電圧初期値）×自然対数（－前記所定時間／前記キャパシタのキャパシタ容量値×前記プリチャージ抵抗の抵抗値）＋前記バッテリー電圧初期値で表される前記キャパシタの電圧の予測値に許容値を乗じた閾値以上であるか否かに応じて行う、ことを特徴とする請求項１に記載の電力供給装置。
  3. 前記制御回路は、前記プリチャージが完了したか否かの判定を、前記キャパシタの電圧の前記バッテリーの電圧に対する割合が目標値以上であるか否かに応じて行い、当該割合が当該目標値未満である場合、前記プリチャージ期間が経過したか否かの判定を行う、ことを特徴とする請求項２に記載の電力供給装置。
  4. 前記制御回路は、
    前記プリチャージが完了したか否かの判定において、前記プリチャージを停止した場合と、
    前記プリチャージが必要か否かの判定において、前記プリチャージを実行しないとした場合と、において、
    前記コンタクタをオンさせて、前記バッテリーから前記インバータへの電力供給を実行させる、
    ことを特徴とする請求項３に記載の電力供給装置。
  5. 前記所定時間は、前記プリチャージ抵抗の抵抗値、および電力定格に基づいて予め決定される、ことを特徴とする請求項２から請求項４いずれか一項に記載の電力供給装置。
  6. モーターを駆動するインバータとバッテリーとの間に接続されて、前記バッテリーから前記インバータへの電力供給をオンとオフのいずれかに切り換えるコンタクタと直列に接続され、前記インバータと並列に接続されたキャパシタと、
    前記コンタクタと並列に接続され、前記キャパシタにプリチャージ電流を供給するプリチャージ抵抗を含んで構成される、前記キャパシタをプリチャージするプリチャージ回路と、前記プリチャージ回路と前記コンタクタを制御する制御回路と、を備える電力供給装置における電力供給方法であって、
    前記制御回路は、前記バッテリーの電圧と、前記キャパシタの電圧とを測定するセンサとを有し、前記プリチャージが必要か否かの判定を、前記キャパシタの電圧が前記バッテリーの電圧に所定の電圧値を加えた電圧値未満であるか否かの判定をした後に、前記キャパシタの電圧の前記バッテリーの電圧に対する割合が目標値以下であるか否かに応じて行う、ことを特徴とする電力供給方法。
  7. モーターを駆動するインバータとバッテリーとの間に接続されて、前記バッテリーから前記インバータへの電力供給をオンとオフのいずれかに切り換えるコンタクタと直列に接続され、前記インバータと並列に接続されたキャパシタと、
    前記コンタクタと並列に接続され、前記キャパシタにプリチャージ電流を供給するプリチャージ抵抗を含んで構成される、前記キャパシタをプリチャージするプリチャージ回路と、前記プリチャージ回路と前記コンタクタを制御する制御回路と、を備える電力供給装置において前記制御回路に実行させる電力供給プログラムであって、
    前記制御回路は、前記バッテリーの電圧と、前記キャパシタの電圧とを測定するセンサとを有し、前記プリチャージが必要か否かの判定を、前記キャパシタの電圧が前記バッテリーの電圧に所定の電圧値を加えた電圧値未満であるか否かの判定をした後に、前記キャパシタの電圧の前記バッテリーの電圧に対する割合が目標値以下であるか否かに応じて行う、ことを特徴とする電力供給プログラム。
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