(57)【要約】【課題】リレースイッチを介して電圧源から電圧が印加される車両駆動用電源装置において、簡単な構成でリレースイッチの電気的負担を軽減することを目的とする。【解決手段】電池１０から２つの電圧印加端の間に出力された電圧をスイッチング制御により昇圧し、昇圧後の電圧をインバータ３６に出力する昇圧コンバータ３４と、電圧印加端の間に接続される低圧側コンデンサ１６と、電池１０の正極から電圧印加端の一方へと至る経路に設けられ、電池１０の正極と低圧側コンデンサ１６の一端との間に設けられる第１リレースイッチ１２と、電圧印加端の他方から電池１０の負極へと至る経路に設けられ、電圧印加端の他方と低圧側コンデンサ１６の他端との間に設けられる第２リレースイッチ１４とを備える。【選択図】図１
2010220342.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電圧源から２つの電圧印加端の間に出力された電圧をスイッチング制御により調整し、調整後の電圧をモータ駆動回路に出力するスイッチング回路と、
前記電圧印加端の間に接続されるコンデンサと、
前記電圧源の一端から前記電圧印加端の一方へと至る経路に設けられ、前記電圧源の一端と前記コンデンサの一端との間に設けられる第１スイッチと、
前記電圧印加端の他方から前記電圧源の他端へと至る経路に設けられ、前記電圧印加端の他方と前記コンデンサの他端との間に設けられる第２スイッチと、
を備えることを特徴とする車両駆動用電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リレースイッチを介して電圧源から電圧が印加される車両駆動用電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータの駆動力によって走行する電気自動車、ハイブリッド自動車等が広く用いられている。このような電力駆動車両は、モータに電力を供給するための電池、電池の出力電圧を昇圧し、昇圧後の電圧をモータ駆動用の回路に出力する昇圧コンバータ等を備える。
【０００３】
電池の正極から昇圧コンバータに至るまでの経路、および昇圧コンバータから電池の負極に至るまでの経路には、それぞれ、リレースイッチが設けられる。車両の運転開始時には各リレースイッチをオンにすることにより、電池の出力電圧が昇圧コンバータに印加され、昇圧コンバータを介して電池からモータ駆動用の回路に電力が供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２８８８９９号公報
【特許文献２】特開２００７−２９５６９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような電力駆動車両においては、リレースイッチをオフからオンにしたときに、リレースイッチに大きい初期電流が流れる。リレースイッチに大きい電流が流れると、その接点が溶着する可能性が高くなる。そこで、従来は、抵抗器および補助リレースイッチを直列接続したプリチャージ回路をリレースイッチに並列接続した構成を採用していた。この構成では、先にプリチャージ回路をオンにした後に、プリチャージ回路に並列接続されたリレースイッチをオンにすることで、リレースイッチに大きい初期電流が流れることを回避する。しかし、このような構成では、リレースイッチとは別にプリチャージ回路を設ける必要があるため部品点数が増加するという問題があった。
【０００６】
本発明はこのような課題に対してなされたものである。すなわち、リレースイッチを介して電圧源から電圧が印加される車両駆動用電源装置において、簡単な構成でリレースイッチの電気的負担を軽減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、電圧源から２つの電圧印加端の間に出力された電圧をスイッチング制御により調整し、調整後の電圧をモータ駆動回路に出力するスイッチング回路と、前記電圧印加端の間に接続されるコンデンサと、前記電圧源の一端から前記電圧印加端の一方へと至る経路に設けられ、前記電圧源の一端と前記コンデンサの一端との間に設けられる第１スイッチと、前記電圧印加端の他方から前記電圧源の他端へと至る経路に設けられ、前記電圧印加端の他方と前記コンデンサの他端との間に設けられる第２スイッチと、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、リレースイッチを介して電圧源から電圧が印加される車両駆動用電源装置において、簡単な構成でリレースイッチの電気的負担を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態に係る車両駆動システムの構成を示す図である。
【図２】第１リレースイッチおよび第２リレースイッチの制御電圧、ならびに、第１リレースイッチおよび第２リレースイッチに流れる電流を示す図である。
【図３】変形例に係る車両駆動システムの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１に本発明の実施形態に係る車両駆動システムの構成を示す。電池１０の正極は、第１リレースイッチ１２を介して低圧側コンデンサ１６の一端およびインダクタ１８の一端に接続される。低圧側コンデンサ１６の他端は電池１０の負極に接続される。インダクタ１８の他端は、上トランジスタ２０と下トランジスタ２２との接続節点に接続される。
【００１１】
上トランジスタ２０および下トランジスタ２２には、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を用いることができる。上トランジスタ２０のエミッタ端子は下トランジスタ２２のコレクタ端子に接続される。下トランジスタ２２のエミッタ端子は、第２リレースイッチ１４を介して、低圧側コンデンサの他端および電池１０の負極に接続される。上トランジスタ２０のコレクタ端子とエミッタ端子との間、および下トランジスタ２２のコレクタ端子とエミッタ端子との間には、それぞれ、エミッタ端子側をアノード端子としてフリーホイールダイオード２４およびフリーホイールダイオード２６が接続される。上トランジスタ２０のコレクタ端子はインバータ側正極端子２８に接続され、下トランジスタ２２のエミッタ端子は、インバータ側負極端子３０に接続される。インバータ側正極端子２８とインバータ側負極端子３０との間には、高圧側コンデンサ３２が接続される。
【００１２】
第２リレースイッチ１４、低圧側コンデンサ１６、インダクタ１８、上トランジスタ２０、下トランジスタ２２、フリーホイールダイオード２４、フリーホイールダイオード２６、インバータ側正極端子２８、インバータ側負極端子３０、および高圧側コンデンサ３２は、このような接続によって昇圧コンバータ３４を構成する。第１リレースイッチ１２および第２リレースイッチ１４がオンの状態において、上トランジスタ２０がオンであるときに下トランジスタ２２がオフとなり、上トランジスタ２０がオフであるときに下トランジスタ２２がオンとなるよう、上トランジスタ２０および下トランジスタ２２のオンオフ制御を行うことで、電池１０の出力電圧を昇圧し、昇圧後の電圧をインバータ側正極端子２８とインバータ側負極端子３０との間に出力することができる。インバータ側正極端子２８とインバータ側負極端子３０との間の電圧は、上トランジスタ２０および下トランジスタ２２のオンオフ時間を変化させることで調整することができる。
【００１３】
インバータ側正極端子２８およびインバータ側負極端子３０にはインバータ３６が接続される。インバータ３６にはモータ３８が接続される。インバータ３６は、昇圧コンバータ３４とモータ３８との間で直流交流変換を行う。モータ３８は、インバータ３６から供給された電力に基づいて車両を加速し、または、インバータ３６に電力を供給して車両を回生制動する。
【００１４】
次に、第１リレースイッチ１２および第２リレースイッチ１４をオンにする制御について説明する。コントロールユニット４０は、ある時刻ｔ１に運転開始の操作が行われることにより第１リレースイッチ１２をオンにする。そして、時刻ｔ１から所定の時間経過した時刻ｔ２に第２リレースイッチ１４をオンにする。その後、コントロールユニット４０は、運転操作および走行状態に応じて上トランジスタ２０および下トランジスタ２２のオンオフ制御を行う。なお、上トランジスタ２０および下トランジスタ２２のオンオフ制御は、第１リレースイッチ１２および第２リレースイッチ１４をオンにする制御と共に開始してもよい。
【００１５】
図２（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、第１リレースイッチ１２および第２リレースイッチ１４の制御電圧を示す。横軸は時間を示し縦軸は電圧値を示す。第１リレースイッチ１２および第２リレースイッチ１４は制御電圧がＨのときにオンになり制御電圧がＬのときにオフになる。また、図２（ｃ）および（ｄ）は、それぞれ、第１リレースイッチ１２および第２リレースイッチ１４に流れる電流を示す。横軸は時間を示し縦軸は電流値を示す。
【００１６】
時刻ｔ１に第１リレースイッチ１２をオンにすることで、第１リレースイッチ１２には電池１０の正極から第１リレースイッチ１２および低圧側コンデンサ１６を介して電池１０の負極に至る電流が流れる。この電流は、低圧側コンデンサ１６が充電され、その端子間電圧が電池１０の出力電圧に近づくにつれて減少する。
【００１７】
時刻ｔ１の後の時刻ｔ２に第２リレースイッチ１４をオンにしたときには、電池１０の正極および低圧側コンデンサ１６の一端からインダクタ１８、フリーホイールダイオード２４、および高圧側コンデンサ３２を介して低圧側コンデンサ１６の他端および電池１０の負極へと至る高圧側コンデンサ３２の充電電流が流れる。
【００１８】
この電流は、低圧側コンデンサ１６の静電容量が十分大きい場合には、低圧側コンデンサ１６から流出する電流が支配的となり、電池１０の正極から流出する電流は微少となる。これによって、図２（ｃ）に示されるように、時刻ｔ２以降、第１リレースイッチ１２に流れる電流を少なくすることができる。また、図２（ｄ）に示されるように、第２リレースイッチ１４には時刻ｔ２以降、高圧側コンデンサ３２の充電電流が流れる。
【００１９】
また、時刻ｔ２において下トランジスタ２２がオンとなっていた場合には、電池１０の正極および低圧側コンデンサ１６の一端からインダクタ１８、下トランジスタ２２を介して低圧側コンデンサ１６の他端および電池１０の負極へと至る電流が流れる。この場合においても、下トランジスタ２２を流れる電流は、低圧側コンデンサ１６の静電容量が十分大きい場合には、低圧側コンデンサ１６から流出する電流が支配的となり、電池１０の正極から流出する電流は微少となる。
【００２０】
仮に、第１リレースイッチ１２の位置は図１のままとし、第２リレースイッチ１４を低圧側コンデンサ１６の下側の一端と電池１０の負極との間に設けた構成とした場合には、第１リレースイッチ１２および第２リレースイッチ１４の電気的負担が重くなる可能性が高い。この場合において第１リレースイッチ１２および第２リレースイッチ１４をオンとした場合、第１リレースイッチ１２および第２リレースイッチ１４には、低圧側コンデンサ１６に流れる電流およびインダクタ１８に流れる電流を合わせた電流が流れるからである。
【００２１】
本実施形態に係る回路構成および回路制御によれば、低圧側コンデンサ１６の充電電流を第１リレースイッチ１２に流し第２リレースイッチ１４には流さないようにすると共に、第１リレースイッチ１２からインダクタ１８に流入する電流を小さくすることができる。これによって、第１リレースイッチ１２および第２リレースイッチ１４に大きい電流が流れることを回避することができ、これらの接点が溶着することを回避することができる。さらに、従来技術のようにプリチャージ回路を設けなくてもよいため、構成を簡単にすることができる。
【００２２】
図３に本実施形態の変形例に係る車両駆動システムの構成を示す。図１の構成部と同一の構成部については同一の符号を付してその説明を省略する。この車両駆動システムは、並列接続された複数の単位コンデンサ４２によって低圧側コンデンサを構成したものである。この場合、低圧側コンデンサを構成する単位コンデンサ４２のうちの２つの単位コンデンサ４２の下端の接続線に第２リレースイッチ１４を設ける。
【００２３】
この構成においても、コントロールユニット４０は、第１リレースイッチ１２をオンにした後所定時間が経過したときに、第２リレースイッチ１４をオンにする。これによって、第２リレースイッチ１４より電池１０側にある単位コンデンサ４２の充電電流を第１リレースイッチ１２に流し第２リレースイッチ１４には流さないようにすることができる。そして、電池１０から流出し、第２リレースイッチ１４よりインダクタ１８側にある単位コンデンサ４２およびインダクタ１８に流入する電流を小さくすることができる。これによって、第１リレースイッチ１２および第２リレースイッチ１４に大きい電流が流れることを回避することができる。
【符号の説明】
【００２４】
１０  電池、１２  第１リレースイッチ、１４  第２リレースイッチ、１６  低圧側コンデンサ、１８  インダクタ、２０  上トランジスタ、２２  下トランジスタ、２４，２６  フリーホイールダイオード、２８  インバータ側正極端子、３０  インバータ側負極端子、３２  高圧側コンデンサ、３４  昇圧コンバータ、３６  インバータ、３８  モータ、４０  コントロールユニット、４２  単位コンデンサ。
【図１】
2010220342.tif 000003
【図２】
2010220342.tif 000004
【図３】
2010220342.tif 000005