(57)【要約】【課題】車両の衝突時にコンデンサの放電処理を不要にできる、車両用平滑回路を提供すること。【解決手段】コンデンサ２１ａ，２１ｂ，２１ｃが複数直列に接続された車両用平滑回路であって、コンデンサ２１ａ，２１ｂ，２１ｃのうちの隣り合うコンデンサ間の接続を車両の衝突時に分断する分断手段を備えることを特徴とする、車両用平滑回路。分断手段は、例えば、コンデンサ２１ａとコンデンサ２１ｂとの接続を分断するリレー２２ａと、コンデンサ２１ｂとコンデンサ２１ｃとの接続を分断するリレー２２ｂと、リレー２２ａ，２２ｂによる分断を車両の衝突時に制御するリレー制御部２３とを有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンデンサが複数直列に接続された車両用平滑回路であって、
前記コンデンサ間の接続を車両の衝突時に分断する分断手段を備えることを特徴とする、車両用平滑回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のコンデンサ（キャパシタ）を備える車両用平滑回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、並列に接続された複数のコンデンサを備える平滑回路が知られている（例えば、特許文献１を参照）。この平滑回路は、事故の発生が検知されると、コンデンサの電圧が低下するように、複数のコンデンサの接続を並列接続から直列接続に切り替える手段を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２４６３１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の従来技術では、車両の衝突時に各コンデンサの放電処理を行う必要がある。そこで、車両の衝突時にコンデンサの放電処理を不要にできる、車両用平滑回路の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、
コンデンサが複数直列に接続された車両用平滑回路であって、
前記コンデンサ間の接続を車両の衝突時に分断する分断手段を備えることを特徴とする、車両用平滑回路が提供される。
【発明の効果】
【０００６】
一態様によれば、車両の衝突時にコンデンサの放電処理を不要にできる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施の形態に係る電力変換システムの一構成例を示した図
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。
【０００９】
図１は、一実施形態に係る電力変換システム１００の構成例を示した図である。電力変換システム１００は、電動車両に搭載されるシステムである。電動車両の具体例として、ハイブリッド車、電気自動車などが挙げられる。電力変換システム１００は、バッテリ１０と、リレー１１と、モータ３０と、インバータ２０とを備えている。
【００１０】
バッテリ１０は、インバータ２０がモータ３０を回転駆動するための高電圧の直流電力をインバータ２０に供給可能な直流電源の一例である。バッテリ１０は、例えば、インバータ２０の正極母線２７に接続される正極１０ａと、インバータ２０の負極母線２８に接続される負極１０ｂとを有する蓄電装置である。バッテリ１０の具体例として、リチウムイオンバッテリ、ニッケル水素バッテリなどの二次電池が挙げられる。
【００１１】
なお、電力変換システム１００は、バッテリ１０とインバータ２０との間に、バッテリ１０の直流電圧を昇圧してインバータ２０に供給し、インバータ２０の直流電圧を降圧してバッテリ１０に供給するコンバータを備えてよい。また、当該コンバータが、図示のバッテリ１０に置換されてもよい。
【００１２】
リレー１１は、バッテリ１０とインバータ２０との接続を遮断可能な遮断手段の一例である。リレー１１は、バッテリ１０の正極１０ａとインバータ２０の正極母線２７とを結ぶ電源経路１２を遮断して、バッテリ１０とインバータ２０とを分離する手段である。リレー１１は、バッテリ１０の負極１０ｂとインバータ２０の負極母線２８とを結ぶ電源経路１３を遮断して、バッテリ１０とインバータ２０とを分離する手段であってもよい。
【００１３】
モータ３０は、例えば、インバータ２０から供給される三相交流電力によって回転駆動する三相モータである。モータ３０は、例えば、車両の走行駆動源として使用されるが、それ以外の用途（例えば、エンジンの動力で発電する発電機）で使用されてもよい。モータ３０によって発電された電力（例えば、回生電力）は、例えば、インバータ２０を介して、バッテリ１０に充電される。
【００１４】
インバータ２０は、バッテリ１０とモータ３０との間で電力を変換する電力変換装置である。インバータ２０は、バッテリ１０から供給される直流電力を交流電力に変換して、変換後の交流電力をモータ３０に供給することによって、モータ３０を回転駆動する。逆に、インバータ２０は、モータ３０で発電された交流電力を直流電力に変換して、変換後の直流電力をバッテリ１０に供給することによって、バッテリ１０を充電する。
【００１５】
インバータ２０は、インバータ回路２６と、インバータ制御部２５と、平滑回路２４とを備えている。
【００１６】
インバータ回路２６は、バッテリ１０から供給される直流電力をモータ３０に供給する交流電力に変換し、モータ３０から供給される交流電力をバッテリ１０に供給する直流電力に変換する回路である。インバータ回路２６は、正極母線２７と負極母線２８との間に設けられている。
【００１７】
インバータ回路２６は、６つのインバータ素子２６ａ〜２６ｆを有している。６つのインバータ素子２６ａ〜２６ｆは、それぞれ、オンオフ可能な半導体スイッチング素子である。半導体スイッチング素子の具体例として、ＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴなどのトランジスタが挙げられる。
【００１８】
インバータ制御部２５は、インバータ回路２６の電力変換動作を制御する制御手段の一例である。インバータ制御部２５は、例えば、６つのインバータ素子２６ａ〜２６ｆのオンオフ動作をＰＷＭ駆動する駆動部を有する制御回路である。
【００１９】
インバータ制御部２５がインバータ回路２６を電力変換動作させると、インバータ素子２６ａ〜２６ｆのオンオフに伴って、電流値が大きく変動したリップル電流が正極母線２７に流れる。リップル電流は、バッテリ１０の寿命の低下を引き起こす要因になったり、インバータ２０の周辺の電子機器に影響を与えるノイズ源になったりするため、できるだけ小さくすることが好ましい。
【００２０】
このリップル電流を小さくするため、インバータ２０は、リップル電流の変動を抑える入力フィルタ用コンデンサを備えた平滑回路２４を有している。平滑回路２４の入力フィルタ用コンデンサは、正極母線２７と負極母線２８との間の直流電圧を平滑化する。
【００２１】
ところで、車両の衝突等の何らかの理由が発生することにより、インバータ２０の電力変換動作が止まる場合（例えば、インバータ制御部２５がインバータ２０の電力変換動作を止める場合）がある。このような場合、平滑回路２４に構成されるコンデンサが充電された状態のままであると、バッテリ１０とインバータ２０とがリレー１１によって切り離されても、バッテリ１０とほぼ等しい電圧がインバータ２０内の点Ａと点Ｂとの間で残存する。
【００２２】
しかしながら、車両の衝突などによりインバータ２０の電力変換動作が突然停止しても、人体に影響が出るおそれのある電圧値以上の高電圧が平滑回路２４に構成されるコンデンサに充電されたままとならないように、何らかの対策が必要である。
【００２３】
そこで、本実施形態の平滑回路２４は、直列に接続された複数のコンデンサと、それらの複数のコンデンサ間の接続を自車両の衝突などの異常事象の発生時に分断する分断手段とを備えている。このような分断手段によって、インバータ２０の電力変換動作が停止しても、各コンデンサの放電処理を実施せずに、所定の電圧値以上の高電圧がインバータ２０内のコンデンサに残存することを防止できる。
【００２４】
例えば、互いに等しい容量（キャパシタンス）を有するｎ個のコンデンサが直列に接続されることにより構成された入力フィルタ用コンデンサによって、正極母線２７と負極母線２８との間のｘボルトの直流電圧が平滑化されるとする。また、自車両の衝突などの何らかの異常事象の発生時にインバータ２０内のコンデンサに残ることが許されない高電圧の最小値をａボルトとする。
【００２５】
平滑回路２４の分断手段は、衝突などの異常事象の発生が検知された場合、ｎ個のコンデンサ間の接続を切り離す。ｎ個のコンデンサ間の接続が切り離された時、個々のコンデンサの電極間の電圧は、放電処理が施されなくても、（ｘ／ｎ）ボルトである。
【００２６】
したがって、「（ｘ／ｎ）＜ａ」を満たすように所定値以下の容量をそれぞれ有するｎ個のコンデンサを直列に接続し、各コンデンサ間の接続を分断することによって、放電処理が無くても、電圧値ａ以上の高電圧が残留するコンデンサを無くすことができる。このように、各コンデンサの放電処理を不要にできるため、例えば、各コンデンサを放電させるための各種の制御や回路を省略でき、インバータ２０の大型化、重量増及びコストアップなどを抑制できる。
【００２７】
図１には、直列に接続された３個のコンデンサ２１ａ，２１ｂ，２１ｃのうち隣り合うコンデンサ間の接続を自車両の衝突などの異常事象の発生時に分断する分断手段として、リレー２２ａ，２２ｂと、リレー制御部２３とが例示されている。
【００２８】
コンデンサ２１ａの高電位側の一方の電極は、正極母線２７に点Ａで接続され、コンデンサ２１ａの低電位側の他方の電極は、コンデンサ２１ｂの高電位側の一方の電極にリレー２２ａを介して接続されている。コンデンサ２１ｃの高電位側の一方の電極は、コンデンサ２１ｂの低電位側の他方の電極にリレー２２ｂを介して接続され、コンデンサ２１ｃの低電位側の他方の電極は、負極母線２８に点Ｂで接続されている。
【００２９】
リレー２２ａは、隣り合うコンデンサ２１ａとコンデンサ２１ｂとの接続を遮断可能な遮断手段の一例である。リレー２２ａは、コンデンサ２１ａの低電位側の電極とコンデンサ２１ｂの高電位側の電極とを結ぶ経路を遮断して、コンデンサ２１ａとコンデンサ２１ｂとを分離する手段である。リレー２２ａは、コンデンサ２１ａとコンデンサ２１ｂとの間を結ぶ経路に挿入されている。
【００３０】
リレー２２ｂは、隣り合うコンデンサ２１ｂとコンデンサ２１ｃとの接続を遮断可能な遮断手段の一例である。リレー２２ｂは、コンデンサ２１ｂの低電位側の電極とコンデンサ２１ｃの高電位側の電極とを結ぶ経路を遮断して、コンデンサ２１ｂとコンデンサ２１ｃとを分離する手段である。リレー２２ｂは、コンデンサ２１ｂとコンデンサ２１ｃとの間を結ぶ経路に挿入されている。
【００３１】
リレー２２ａ，２２ｂのタイプは、例えば、ノーマリーオープン（非通電時はオープン）とする。
【００３２】
リレー制御部２３は、例えば、インバータ２０の動作開始時に、リレー２２ａ，２２ｂの接点を全て閉じる信号を出力する制御回路である。リレー２２ａの接点が閉じることにより、コンデンサ２１ａとコンデンサ２１ｂとは直列接続され、リレー２２ｂの接点が閉じることにより、コンデンサ２１ｂとコンデンサ２１ｃとは直列接続される。コンデンサ２１ａ，２１ｂ，２１ｃがこの順で直列に接続されることにより、入力フィルタ用コンデンサが正極母線２７と負極母線２８との間に形成される。
【００３３】
衝突等の異常事象が発生することにより、インバータ２０内のコンデンサの電圧が所定値以上であることが許されない状態が発生した場合、リレー制御部２３からリレー２２ａ，２２ｂに対して出力される信号が遮断される。例えば、リレー制御部２３は、衝突等の異常事象の発生が検知された場合、リレー２２ａ，２２ｂに対して信号を出力することを停止する。また、例えば、衝突等の異常事象の発生が検知された場合、リレー制御部２３からリレー２２ａ，２２ｂに対して出力される信号が通る経路が遮断される。
【００３４】
リレー制御部２３からリレー２２ａ，２２ｂに対して出力される信号が遮断されることによって、リレー２２ａ，２２ｂの接点が開く。リレー２２ａ，２２ｂの接点が開くことによって、複数のコンデンサ２１ａ，２１ｂ，２１ｃは一つ一つ切り離される。
【００３５】
切り離された各々のコンデンサの電圧は、放電処理が施されなくても、それらのコンデンサが直列接続されていたときのＡＢ間の電圧の１／３である。このように、放電処理が施されなくても、コンデンサ２１ａ，２１ｂ，２１ｃのそれぞれの電圧が所定の電圧値（例えば、人体に無害な電圧値）以下である状態を簡素に作り出すことができる。
【００３６】
また、リレー制御部２３からの信号発生が衝突等の異常事象の発生により不能になっても、リレー２２ａ，２２ｂのタイプがノーマリオープンであれば、各コンデンサ間の接続は自動的に切り離されるので、高電圧が充電されたままとなることはない。
【００３７】
以上、車両用平滑回路を実施形態例により説明したが、本発明は上記実施形態例に限定されるものではない。他の実施形態例の一部又は全部との組み合わせや置換などの種々の変形及び改良が、本発明の範囲内で可能である。
【００３８】
例えば、「衝突等の異常事象の発生時」には、衝突等の異常事象が発生する可能性がある時の意味も含まれてよい。異常事象の発生は、例えば、異常事象の発生又はその発生を予知するセンサによって検知される。衝突の発生は、例えば、レーダーやカメラによって検知される。
【００３９】
また、平滑回路は、インバータに内蔵されても、インバータの外部に配置されてもよい。また、平滑回路は、コンバータに入出力される直流電圧を平滑化する回路でもよく、コンバータに内蔵されても、コンバータの外部に配置されてもよい。
【００４０】
また、複数のコンデンサの各容量は、互いに等しくても、異なってもよい。また、直列に接続されるコンデンサの個数は、２個でもよいし、４個以上でもよい。
【００４１】
また、コンデンサ間の分離に、ノーマリーオープンタイプのリレーを使用する例を示したが、コンデンサ間の接続を分断する機能を有してれば、トランジスタ等の半導体スイッチを使用してもよい。
【符号の説明】
【００４２】
１０  バッテリ
１１  リレー
１２，１３  電源経路
２０  インバータ
２１ａ，２１ｂ，２１ｃ  コンデンサ
２２ａ，２２ｂ  リレー（分断手段の例）
２３  リレー制御部（分断手段の例）
２４  平滑回路（車両用平滑回路の例）
２５  インバータ制御部
２６  インバータ回路
２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄ，２６ｅ，２６ｆ  インバータ素子
２７  正極母線
２８  負極母線
３０  モータ
１００  電力変換システム
【図１】
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