(57)【要約】【課題】マイコンなどの制御回路が異常な場合には放電の制御ができない課題がある。【解決手段】マイコン７ａが何らかの原因で異常状態にある場合は、コンタクタ３ａ、３ｂが閉じている場合にもかかわらず、マイコン７ａから放電指令が出力される場合がある。この場合、マイコン７ａからの放電指令に応答して、ロジック回路７ｂは矩形波の放電信号をＡＮＤ回路７ｃの他方に入力する。しかし、閾値決定回路９は、検知信号を出力していない。すなわち、電圧モニタ回路６、すなわち正極側と負極側の間の電圧は高電圧であり、閾値決定回路９は、電圧モニタ回路６で検出された電圧が電圧変化検出回路８で定められた電圧まで低下していないため、検知信号を出力しない。その結果、マイコン７ａが異常な場合であっても、ＡＮＤ回路７ｃからは放電信号は出力されないため、スイッチ回路５ｂは導通されない。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インバータ回路の平滑用のコンデンサと並列に接続され、放電用抵抗とスイッチ回路との直列接続よりなる放電回路と、
前記コンデンサに印加される電圧を検出する電圧モニタ回路と、
前記電圧モニタ回路で検出された電圧の落ち込み度合いを検出する電圧変化検出回路と、
前記電圧変化検出回路で検出された電圧の落ち込み度合いと前記電圧モニタ回路で検出された電圧に基づいて検知信号を出力する閾値決定回路と、
前記スイッチ回路を導通させるための放電信号を生成する制御回路と、
前記閾値決定回路から出力された検知信号に基づいて、前記スイッチ回路への前記放電信号の出力を許可または禁止する放電信号出力回路とを備える放電制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の放電制御装置において、
前記電圧変化検出回路は、前記電圧モニタ回路で検出された前記コンデンサの放電電圧の電圧変化分に応じた電圧を出力する放電制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の放電制御装置であって、
前記電圧変化検出回路は、前記電圧モニタ回路で検出された前記コンデンサの放電電圧を入力とする微分回路により構成される放電制御装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の放電制御装置において、
前記閾値決定回路は、前記電圧変化検出回路から出力された電圧が前記電圧モニタ回路で検出された電圧と一致した場合に前記検知信号を出力する放電制御装置。
【請求項５】
請求項４に記載の放電制御装置において、
前記閾値決定回路は、前記電圧変化検出回路から出力された電圧と前記電圧モニタ回路で検出された電圧との比較回路により構成される放電制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車やハイブリット自動車などの電動車の駆動用電源としてバッテリが搭載され、バッテリとインバータ回路との間にコンタクタ（正極側コンタクタおよび負極側コンタクタ）が設けられている。
【０００３】
特許文献１には、インバータ回路の平滑用のコンデンサを放電するために、コンデンサと並列に放電用抵抗とスイッチ回路よりなる放電回路を備えている。放電の制御は、通常、マイコンで制御する。マイコンは、コンタクタがオフの状態で、スイッチ回路をオンにすることによりコンデンサの放電を制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−１６１４７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の装置では、マイコンなどの制御回路が異常な場合には放電の制御ができない課題がある。例えば、放電の制御は、コンタクタがオフの状態で行う必要があるが、コンタクタが故障などによりオンの状態のままになることがある。この時、マイコンが異常な場合に、印加されている高電圧をマイコンで監視できず、コンデンサに高電圧が印加されたまま放電の制御が行われると、放電回路に過負荷が掛かり放電回路を壊すことになる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による放電制御装置は、インバータ回路の平滑用のコンデンサと並列に接続され、放電用抵抗とスイッチ回路との直列接続よりなる放電回路と、前記コンデンサに印加される電圧を検出する電圧モニタ回路と、前記電圧モニタ回路で検出された電圧の落ち込み度合いを検出する電圧変化検出回路と、前記電圧変化検出回路で検出された電圧の落ち込み度合いと前記電圧モニタ回路で検出された電圧に基づいて検知信号を出力する閾値決定回路と、前記スイッチ回路を導通させるための放電信号を生成する制御回路と、前記閾値決定回路から出力された検知信号に基づいて、前記スイッチ回路への前記放電信号の出力を許可または禁止する放電信号出力回路とを備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、制御回路が異常な場合であってもコンデンサの放電の制御が可能な放電制御装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】比較例に係わる放電制御装置を示す回路構成図である。
【図２】（Ａ）〜（Ｅ）は、比較例に係わる放電制御装置の動作を示すタイミングチャートである。
【図３】本実施形態に係わる放電制御装置を示す回路構成図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｆ）は、放電制御装置の動作を示すタイミングチャートである。
【図５】電圧変化検出回路および閾値決定回路の一例を示す回路図である。
【図６】電圧変化検出回路および閾値決定回路の動作を示すタイミングチャートである。
【図７】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、電圧モニタ回路の出力電圧の大きさに対応した電圧変化検出回路および閾値決定回路の動作を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
［比較例］
図１は比較例に係わる放電制御装置１０を示す回路構成図である。この比較例は本実施形態の比較対象となるものであり、本実施形態の説明に先立って、この比較例について説明する。
【００１０】
図１に示すように、バッテリ側１ａ、１ｂとインバータ回路側２ａ、２ｂとの間に正極側コンタクタ３ａおよび負極側コンタクタ３ｂが設けられている。正極側と負極側の間にはコンデンサ４が設けられている。このコンデンサ４は、図示省略したインバータ回路の平滑用のコンデンサ４である。さらに、正極側と負極側の間には、コンデンサ４を放電するために、コンデンサ４と並列に、放電用抵抗５ａとスイッチ回路５ｂよりなる放電回路５を備えている。また、正極側と負極側の間の電圧を検出する電圧モニタ回路６が設けられている。
【００１１】
電圧モニタ回路６で検出された電圧は制御回路７のマイコン７ａに入力される。マイコン７ａは、コンタクタ３ａ、３ｂが開かれて、電圧モニタ回路６で検出された電圧が所定電圧に低下した場合に、ロジック回路７ｂへ放電指令を出力する。放電指令を受けたロジック回路７ｂは矩形波の放電信号をスイッチ回路５ｂへ出力する。スイッチ回路５ｂは放電信号を受けて導通し、放電用抵抗５ａを介してコンデンサ４の電荷を放電する。
【００１２】
図２は比較例に係わる放電制御装置１０の動作を示すタイミングチャートである。マイコン７ａが何らかの原因で異常状態にある場合は、コンタクタ３ａ、３ｂが閉じている場合にもかかわらず、マイコン７ａから放電指令が出力される場合がある。図２のタイミングチャートはこの場合を示す。
【００１３】
図２（Ｂ）に示すように、期間Ｔ１において、コンタクタ３ａ、３ｂが閉じている場合に、図２（Ａ）のように、マイコン７ａから放電指令が出力されたとする。マイコン７ａからの放電指令に応答して、図２（Ｃ）に示すように、ロジック回路７ｂは矩形波の放電信号をスイッチ回路５ｂへ出力する。スイッチ回路５ｂは放電信号を受けて導通するが、電圧モニタ回路６、すなわち正極側と負極側の間の電圧は図２（Ｄ）に示すように高電圧であるので、放電用抵抗５ａの熱は図２（Ｅ）に示すように高温となる。このため、放電用抵抗５ａに過負荷が掛かり続ける。一方、期間Ｔ２において、コンタクタ３ａ、３ｂが開かれると、正極側と負極側の間の電圧は、図２（Ｄ）に示すように、徐々に低下し、放電用抵抗５ａの熱は図２（Ｅ）に示すように徐々に低下する。
【００１４】
［実施形態］
図３は本実施形態に係わる放電制御装置１１を示す回路構成図である。図１に示した比較例に係わる放電制御装置１０と同一箇所には同一の符号を付してその説明を省略し、異なる部分について主に説明する。
【００１５】
電圧モニタ回路６で検出された電圧は電圧変化検出回路８および閾値決定回路９へ入力される。電圧変化検出回路８は、電圧モニタ回路６で検出された電圧の落ち込み度合いを検出する回路であり、電圧の落ち込み度合いに応じた出力電圧を出力する。閾値決定回路９は、電圧変化検出回路８で検出された電圧の落ち込み度合いと電圧モニタ回路６で検出された電圧とに基づいて検知信号を出力する回路であり、電圧モニタ回路６で検出された電圧が電圧変化検出回路８で定められた電圧まで低下した場合に検知信号を出力する。なお、電圧変化検出回路８および閾値決定回路９の詳細は後述する。
【００１６】
閾値決定回路９の検知信号は、ＡＮＤ回路７ｃの一方へ入力される。ＡＮＤ回路７ｃの他方には、ロジック回路７ｂから矩形波の放電信号が入力される。閾値決定回路９の検知信号がＡＮＤ回路７ｃの一方へ入力され、且つ、ロジック回路７ｂから放電信号がＡＮＤ回路７ｃの他方へ入力された場合に、ＡＮＤ回路７ｃから放電信号がスイッチ回路５ｂへ出力される。但し、ロジック回路７ｂから放電信号が入力された場合であっても、閾値決定回路９から検知信号が入力されていない場合には、ＡＮＤ回路７ｃは、放電信号をスイッチ回路５ｂへ出力しない。このようにして、ＡＮＤ回路７ｃは、出力閾値決定回路９から出力された検知信号に基づいて、スイッチ回路５ｂへの放電信号の出力を許可または禁止する。
【００１７】
図４は本実施形態における放電制御装置１１の動作を示すタイミングチャートである。マイコン７ａが何らかの原因で異常状態にある場合は、コンタクタ３ａ、３ｂが閉じている場合にもかかわらず、マイコン７ａから放電指令が出力される場合がある。図４のタイミングチャートはこの場合を示す。
【００１８】
図４（Ｂ）に示すように、期間Ｔ３において、コンタクタ３ａ、３ｂが閉じている場合に、図４（Ａ）のように、マイコン７ａから放電指令が出力されたとする。マイコン７ａからの放電指令に応答して、図４（Ｃ）に示すように、ロジック回路７ｂは矩形波の放電信号をＡＮＤ回路７ｃの他方に入力する。しかし、閾値決定回路９は、図４（Ｄ）に示すように、検知信号を出力していない。すなわち、電圧モニタ回路６、すなわち正極側と負極側の間の電圧は図４（Ｅ）に示すように高電圧であり、閾値決定回路９は、電圧モニタ回路６で検出された電圧が電圧変化検出回路８で定められた電圧まで低下していないため、検知信号を出力していない。その結果、マイコン７ａが異常な場合であっても、ＡＮＤ回路７ｃからは放電信号は出力されないため、スイッチ回路５ｂは導通されず、放電用抵抗５ａの熱は図４（Ｆ）に示すように低温のままである。このため、放電用抵抗５ａが壊れる虞はない。
【００１９】
一方、期間Ｔ４において、コンタクタ３ａ、３ｂが開かれると、正極側と負極側の間の電圧は、図４（Ｅ）に示すように、徐々に低下する。そして、電圧モニタ回路６で検出された電圧が電圧変化検出回路８で定められた電圧まで低下すると、閾値決定回路９は検知信号を出力する。その結果、ＡＮＤ回路７ｃからは放電信号が出力されて、スイッチ回路５ｂが導通され、放電用抵抗５ａの熱は図５（Ｆ）に示すように一時的に高温になるが、コンデンサ４の電荷が放電されるのに伴い、放電用抵抗５ａの熱は図５（Ｆ）に示すように徐々に低下する。
【００２０】
図５は、電圧変化検出回路８および閾値決定回路９の一例を示す回路図である。
電圧変化検出回路８は、オペアンプ８ａの反転入力端子へ電圧モニタ回路６で検出された出力電圧Vhvがコンデンサ８ｂを介して入力される。オペアンプ８ａの非反転入力端子は接地されている。そしてフィードバック抵抗Ｒａによって出力電圧Vdiffより反転入力端子に負帰還をかける。この電圧変化検出回路８は微分回路を構成している。
【００２１】
閾値決定回路９は、オペアンプ９ａの一方の入力端子に電圧モニタ回路６で検出された出力電圧Vhvが、他方の入力端子に電圧変化検出回路８の出力電圧Vdiffが入力され、比較結果の検知信号ＤsがＡＮＤ回路７ｃへ出力される。オペアンプ９ａの出力端子は抵抗９ｂを介して電圧が印加されている。この閾値決定回路９は比較回路を構成している。
【００２２】
図６は、電圧変化検出回路８および閾値決定回路９の動作を示すタイミングチャートである。図６の横軸は時間を縦軸は電圧を示す。
【００２３】
図６に示すように、電圧モニタ回路６で検出された出力電圧Vhvは、コンタクタ３ａ、３ｂが開いている場合は、放電開始から徐々に下がる。この電圧変化は、電圧変化検出回路８によって検出され、その変化分の状態は出力電圧Vdiffとして出力される。出力電圧Vdiffは、放電開始により０Ｖから立ち上がる。この出力電圧Vdiffと出力電圧Vhvとを閾値決定回路９で比較し、両者が一致するクロス点Ｘで検知信号Ｄsを出力する。検知信号Ｄsは出力電圧Vhvが安全な電圧まで低下するとその信号の出力を停止する。
【００２４】
以下、図５および図６を参照して説明する。電圧モニタ回路６の出力電圧Vhvの変化分ΔVhvは、Vhv_aを放電前の電圧、Vhv_bをΔt後の電圧とすると、以下の式（１）で求められる。
ΔVhv = Vhv_a - Vhv_b          ・・（１）
また、電圧変化検出回路８の出力電圧Vdiffは、以下の式（２）で求められる。
Vdiff = Ra×( Cａ×ΔVhv/Δt)   ・・（２）
よって、式（１）（２）より、次の式（３）が成り立つ。
Vdiff = Ra×( Cａ× (Vhv_a - Vhv_b) /Δt)    ・・（３）
【００２５】
そして、図６に示すクロス点Ｘは、Vdiff = Vhv_bになり、これは、電圧比を使うとVhv_a×電圧比 (%)となるので、クロス点Ｘの電圧は、次の式（４）で表される。
(Vhv_a×電圧比(%))=Ra×(Cａ×(Vhv_a - (Vhv_a×電圧比(%)))/Δt)   ・・（４）
これは、次の式（５）で表現できる。
(Δt×電圧比(%)) / (1 - 電圧比(%)) = Ra×Ca    ・・（５）
【００２６】
このように、クロス点Ｘとなるタイミング(Δt)とクロス点Ｘを判断する電圧比率(%)を設定することで、電圧変化検出回路８の回路定数は決まり、その逆も可能となる。この式（５）には、放電前の電圧Vhv_aが無いので、放電前の電圧状態は関係ないことになり、決められた電圧比とタイミングで検知信号Ｄsを出力できる。
【００２７】
図７（Ａ）、図７（Ｂ）、図７（Ｃ）は、電圧モニタ回路６の出力電圧Vhvの大きさに対応した電圧変化検出回路８および閾値決定回路９の動作を示すタイミングチャートである。図７（Ａ）、図７（Ｂ）、図７（Ｃ）の横軸は時間を縦軸は電圧を示す。
【００２８】
図７（Ａ）は、電圧モニタ回路６の出力電圧Vhv、すなわち放電電圧が高い場合を示す。放電開始からタイミングΔtで出力電圧Vhvと電圧変化検出回路８の出力電圧Vdiffとはクロス点Ｘとなる。図７（Ｂ）は、放電電圧が中程度の場合を示す。この場合もクロス点ＸとなるタイミングΔtは変わらない。図７（Ｃ）は、放電電圧が低い場合を示す。この場合もクロス点ＸとなるタイミングΔtは変わらない。このように、放電電圧の条件によってクロス点Ｘと判断される電圧は変わる。しかし、クロス点Ｘと判断されるタイミングは、どの放電電圧条件でも同じタイミングとなる。
【００２９】
これにより、クロス点Ｘの診断は、タイミングが同じなので容易にできる。例えば、クロス点Ｘのタイミングの範囲を予め決めると、範囲外の場合、放電用抵抗５ａの異常を判断できる。タイミングが早いと、放電用抵抗５ａの抵抗値が低い故障と考えられ、タイミングが遅いと、放電用抵抗５ａの抵抗値が高い故障と考えられる。
【００３０】
以上説明した実施形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）放電制御装置は、インバータ回路の平滑用のコンデンサ４と並列に接続され、放電用抵抗５ａとスイッチ回路５ｂとの直列接続よりなる放電回路５と、コンデンサ４に印加される電圧を検出する電圧モニタ回路６と、電圧モニタ回路６で検出された電圧の落ち込み度合いを検出する電圧変化検出回路８と、電圧変化検出回路８で検出された電圧の落ち込み度合いと電圧モニタ回路６で検出された電圧に基づいて検知信号を出力する閾値決定回路９と、スイッチ回路５ｂを導通させるための放電信号を生成する制御回路７と、閾値決定回路９から出力された検知信号に基づいて、スイッチ回路５ｂへの放電信号の出力を許可または禁止するＡＮＤ回路７ｃとを備える。これにより、制御回路７が異常な場合であってもコンデンサの放電の制御が可能な放電制御装置を提供できる。
【００３１】
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の特徴を損なわない限り、本発明の技術思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。
【符号の説明】
【００３２】
３ａ  正極側コンタクタ
３ｂ  負極側コンタクタ
４  コンデンサ
５  放電回路
５ａ  放電用抵抗
５ｂ  スイッチ回路
６  電圧モニタ回路
７  制御回路
７ａ  マイコン
７ｂ  ロジック回路
７ｃ  ＡＮＤ回路
８  電圧変化検出回路
８ａ  オペアンプ
９  閾値決定回路
９ａ  オペアンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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