(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源である主電源（１０）と、
前記主電源と高電位ライン（Ｐ）及び低電位ライン（Ｎ）を介して接続され前記主電源の電力が供給される負荷（７、８）と、
前記主電源から前記負荷に供給される電力を遮断可能な遮断回路（１２）と、
前記遮断回路と前記負荷との間において前記高電位ラインと前記低電位ラインとの間に接続され、前記主電源からの電力供給によって電荷が蓄積される平滑コンデンサ（１３）と、
前記遮断回路を作動させる制御用電圧を供給するバッテリ電源（２０）と、
を備える負荷駆動システム（９）において前記遮断回路と前記負荷との間に設けられ、前記バッテリ電源がオフし前記遮断回路が遮断されたとき、前記平滑コンデンサに残留した電荷を放電抵抗（５０）に流すことによって消費する放電制御装置（１５、１６）であって、
前記遮断回路と前記負荷との間において前記平滑コンデンサと並列に接続され、且つ、互いに直列に接続された前記放電抵抗、及び、前記放電抵抗を介した前記高電位ラインと前記低電位ラインとの導通又は遮断を切り替えるスイッチ（５５）と、
前記バッテリ電源がオフした時から所定の放電処理時間を計時するタイマ回路（３５）と、
前記バッテリ電源がオフした時、前記スイッチをオンし、その後、前記放電処理時間が経過した時、前記スイッチをオフするスイッチ駆動回路（４０）と、
前記バッテリ電源がオフした後、当該放電制御装置が独立して作動するための電圧を当該放電制御装置の内部で生成する作動電圧生成回路（２５）と、
を有し、
前記タイマ回路は、前記放電処理時間を当該タイマ回路の内部で生成することを特徴とする放電制御装置。
【請求項２】
前記タイマ回路は、前記バッテリ電源の電圧の低下に伴って充電されるスロープ信号用コンデンサ（３７）の電圧に基づくスロープ信号と、所定の基準電圧との比較に基づき、前記放電処理時間を生成する請求項１に記載の放電制御装置。
【請求項３】
前記作動電圧生成回路は、前記バッテリ電源がオンの時、コンデンサ（２６）に電荷を蓄積することを特徴とする請求項１または２に記載の放電制御装置。
【請求項４】
前記バッテリ電源の電圧が所定の電圧閾値以下に低下したことを判定するバッテリ電圧低下判定回路（３０）を有し、
前記タイマ回路は、前記バッテリ電圧低下判定回路により、前記バッテリ電源の電圧が所定の電圧閾値以下に低下したと判定された時から計時を開始することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の放電制御装置。
【請求項５】
前記スイッチ駆動回路は、前記スイッチに対する駆動信号を生成する低圧系領域と、前記高電位ライン及び前記低電位ラインと接続される高圧系領域とが絶縁されており、前記低圧系領域で生成した駆動信号を無接点で前記高圧系領域へ伝達することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の放電制御装置。
【請求項６】
前記放電抵抗、前記スイッチ、前記タイマ回路及び前記スイッチ駆動回路は、同一基板上に搭載されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の放電制御装置。
【請求項７】
前記放電抵抗は、複数の抵抗素子が直列に接続されて構成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の放電制御装置。
【請求項８】
前記放電抵抗は、複数の抵抗素子が並列に接続されて構成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の放電制御装置。
【請求項９】
前記複数の抵抗素子は、基板（１９）に表面実装可能なチップ抵抗（５１）であることを特徴とする請求項７または８に記載の放電制御装置。
【請求項１０】
前記スイッチは、半導体スイッチング素子であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の放電制御装置。
【請求項１１】
前記放電抵抗の温度を検出する温度検出手段（６）を備え、
前記タイマ回路は、前記放電抵抗の温度が高いほど前記放電処理時間を短く設定することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の放電制御装置（１６）。
【請求項１２】
前記タイマ回路は、前記放電抵抗の温度が所定の温度閾値を超えたとき、前記放電処理時間を０に設定することを特徴とする請求項１１に記載の放電制御装置。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか一項に記載の放電制御装置と、
前記主電源の電力を変換して出力する電力変換器（７）と、
当該電力変換器の制御装置（７０）と、
を備える電力変換装置（７５、７６）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流電源から負荷への電力供給を遮断したとき、平滑コンデンサの残留電荷を放電抵抗に流して消費する放電制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、直流電源から負荷への電力供給を停止したとき、平滑コンデンサの残留電荷を放電処理する装置が知られている。例えば特許文献１に開示された電源装置は、電源ラインとアースラインとの間に、放電リレー回路及び放電抵抗が直列接続された放電回路を設けている。電気負荷（例えば交流モータ）の運転停止時、停止信号から所定時間ΔＴが経過した時から、電源ライン上の電圧Ｖｉｎを源とする内部電圧Ｖｃｉがアースレベルに低下するまで放電リレー回路を導通させることにより平滑コンデンサの残留電荷を放電する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−７３３９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の電源装置において、直流電源として、運転停止時にも正極および負極間に電圧差が生じる二次電池を用いる場合、直流電源と電源ラインとの間に接続されたメインリレー回路を運転停止時に遮断する必要がある。ところが、仮にメインリレー回路が正常に遮断しなかった場合、内部電圧Ｖｃｉはいつまでも低下しないため、放電抵抗に電流が流れ続けることとなる。
【０００５】
また、ハイブリッド自動車や電気自動車の駆動力源である主機モータの電源装置では、近年、運転停止後の放電処理時間を短縮する要求から、放電抵抗の低抵抗化が求められている。放電抵抗として抵抗値の大きな抵抗器を用い時間をかけて放電する場合、時間あたりの発熱量は比較的小さいため、仮に電流が流れ続けても異常発熱に至る可能性は低い。これに対し、抵抗値の小さな放電抵抗を用いる場合、電流が流れ続けると異常発熱に至る可能性が高いため、メインリレー回路が正常に遮断しない場合の問題が深刻となる。
【０００６】
また、従来、放電抵抗として、例えば１個のセメント抵抗又はセラミック抵抗器が用いられていた。しかし、セメント抵抗又はセラミック抵抗器は比較的体格が大きく、また１個の抵抗器を用いる場合、体積に対する表面積の比が小さいため、放熱効率が良くないという問題があった。さらに、放熱性を向上させるため抵抗器に放熱板等を接触させる構造を採用すると、装置の体格や重量が増大するという問題があった。
【０００７】
本発明はこのような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、遮断回路が正常に遮断しない場合に放電抵抗の異常発熱を防止する放電制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、負荷駆動システムに適用される放電制御装置に係る発明である。
この負荷駆動システムは、直流電源である主電源と、主電源と高電位ライン（Ｐ）及び低電位ライン（Ｎ）を介して接続され主電源の電力が供給される負荷と、主電源から負荷に供給される電力を遮断可能な遮断回路と、遮断回路と負荷との間において高電位ラインと低電位ラインとの間に接続され、主電源からの電力供給によって電荷が蓄積される平滑コンデンサと、遮断回路を作動させる制御用電力を供給するバッテリ電源と、を備える。
この負荷駆動システムにおいて、放電制御装置は、遮断回路と負荷との間に設けられ、バッテリ電源がオフし遮断回路が遮断されたとき、平滑コンデンサに残留した電荷を放電抵抗に流すことによって消費する。
【０００９】
放電制御装置は、「放電抵抗」及び「スイッチ」と、「タイマ回路」と、「スイッチ駆動回路」とを有する。
放電抵抗及びスイッチは、遮断回路と負荷との間において平滑コンデンサと並列に接続され、且つ、互いに直列に接続されている。スイッチは、放電抵抗を介した高電位ラインと低電位ラインとの導通又は遮断を切り替える。
タイマ回路は、バッテリ電源がオフした時から所定の放電処理時間を計時する。
スイッチ駆動回路は、バッテリ電源がオフした時、スイッチをオンし、その後、放電処理時間が経過した時、スイッチをオフする。
【００１０】
本発明では、スイッチ駆動回路がスイッチをオンした後、放電処理時間を経過した時点でスイッチをオフし、強制的に放電処理を終了する。したがって、仮に遮断回路が正常に遮断されず、高電位ラインの電圧が高い値で維持される場合であっても、放電抵抗に電流が流れ続けることはない。よって、放電抵抗の異常発熱を防止することができる。
【００１１】
また、放電抵抗の発熱が抑制される結果、放電抵抗とスイッチその他の素子とを同一基板上に搭載することができる。これにより、装置を小型、軽量化することができる。
好ましくは、放電抵抗は複数の抵抗素子が直列又は並列に接続されて構成される。小さな抵抗素子を複数個用いることで、抵抗体の分散によって発熱が抑制される。また、表面積が増え、放熱性が向上する。また、冗長的に並列に配設することで信頼性を向上させることができる。具体的には、放電抵抗は基板に実装可能なチップ抵抗であり、スイッチは半導体スイッチング素子であることが好ましい。
【００１２】
また、本発明の放電制御装置は、バッテリ電源がオフすることに伴い周辺の外部装置が故障した状況でも独立して作動することが可能な「スタンドアローン」の思想で構成される。
具体的には、放電制御装置は、独立して作動するための電圧を生成する「作動電圧生成回路」を内部に有する。例えば「作動電圧生成回路」は、バッテリ電源がオンの時、コンデンサに電荷を蓄積する。また、タイマ回路は、放電処理時間を内部で生成する。
また、放電制御装置は、バッテリ電圧が所定の電圧閾値以下に低下したことを判定する「バッテリ電圧低下判定回路」を有し、タイマ回路は、バッテリ電圧低下判定回路による電圧低下判定時から計時を開始することが好ましい。これにより、外部から信号を取得することなく計時を開始することができる。
【００１３】
さらに、放電制御装置は、放電抵抗の温度を検出する温度検出手段を備え、タイマ回路は、放電抵抗の温度が高いほど放電処理時間を短く設定してもよい。特に、放電抵抗の温度が所定の温度閾値を超えたとき、放電処理時間を０に設定する、つまり、放電処理を行わないこととしてもよい。これにより、放電抵抗の発熱をより確実に抑制することができる。
【００１４】
さらに本発明は、上記の放電制御装置と、主電源の電力を変換して出力する電力変換器と、電力変換器の制御装置と、を備える電力変換装置としても提供される。
例えば、電動車両（ハイブリッド自動車や電気自動車）の主機モータを駆動するモータ駆動システムにおいて、インバータ（電力変換器）の入力部に放電制御装置を付設したものが電力変換装置に該当する。本発明の電力変換装置は、放電処理時間短縮のため放電抵抗の低抵抗化が要求される電動車両において、特に効果が期待される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態による放電制御装置が適用されるモータ駆動システムの概略構成図。
【図２】本発明の第１実施形態による放電抵抗の模式図。
【図３】図１の放電制御装置の各種回路の詳細な回路図。
【図４】本発明の第１実施形態による放電処理のタイムチャート。
【図５】本発明の第２実施形態による放電制御装置が適用されるモータ駆動システムの概略構成図。
【図６】放電抵抗の検出温度と放電処理時間との関係を示す特性図の例。
【図７】本発明の第２実施形態による放電処理のフローチャート。
【図８】比較例の放電処理のタイムチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の放電制御装置の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。
各実施形態の放電制御装置は、ハイブリッド自動車の駆動力源である主機モータを駆動するモータ駆動システムにおいて、主機モータの駆動を停止後、平滑コンデンサに残留した電荷を放電処理する装置である。この実施形態では、「電力変換器」としてのインバータ、及び、インバータから電力が供給される主機モータが「負荷」に相当し、モータ駆動システムが「負荷駆動システム」に相当する。
【００１７】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について、図１〜図４を参照して説明する。
図１に示すように、モータ駆動システム９は、主電源１０、メインリレー回路１２、平滑コンデンサ１３、放電制御装置１５、バッテリ電源２０、インバータ（図中「ＩＮＶ」と記す）７、モータ制御ＥＣＵ７０、及び、主機モータ８等を備えている。主機モータ８は、電動機の機能と発電機の機能とを兼ね備えた、いわゆるモータジェネレータであり、図中「ＭＧ」と記す。また、モータ制御ＥＣＵ７０を、図中「ＭＧ−ＥＣＵ」と記す。
【００１８】
主電源１０は、充放電可能な数百Ｖ程度の高圧直流電源であり、例えばニッケル水素、リチウムイオン等の二次電池から成る。本明細書では、１２Ｖ程度の低圧のバッテリ電源２０と区別するために、高圧直流電源を「主電源」、低圧バッテリを「バッテリ電源」という。主電源１０の高電位電極には高電位ラインＰが接続され、低電位電極には低電位ラインＮが接続される。
【００１９】
「遮断回路」としてのメインリレー回路１２は、破線矢印で示すように、バッテリ電源２０から制御用電圧（バッテリ電圧＋Ｂ）が供給されて作動し、主電源１０からインバータ７に供給される電力を遮断可能である。周知の通り、メインリレー回路１２は、高電位ラインＰを遮断可能な第１リレー１２１、低電位ラインＮを遮断可能な第２リレー１２２、及び、プリチャージリレー１２３から構成されている。プリチャージリレー１２３は、直列に接続された電流制限抵抗１２４と共に第２リレー１２２に対して並列に接続されており、給電開始時の突入電流を防止するために用いられる。
【００２０】
平滑コンデンサ１３は、メインリレー回路１２とインバータ７との間において高電位ラインＰと低電位ラインＮとの間に設けられ、主電源１０からの電力供給によって電荷が蓄積される。平滑コンデンサ１３は、インバータ７に入力される電圧を平滑化する。
放電制御装置１５は、メインリレー回路１２を遮断し、主機モータ８の駆動を停止した後、平滑コンデンサ１３に残留した電荷を放電処理する装置であり、詳細は後述する。
【００２１】
インバータ７は、複数のスイッチング素子（図示しない）がブリッジ接続されて構成され、高電位ラインＰ及び低電位ラインＮを介して主電源１０と接続されている。
モータ制御ＥＣＵ７０は、上位の車両制御ＥＣＵ（図示しない）からのトルク指令や、電流及び電気角のフィードバック信号等に基づき電圧指令を演算し、例えばＰＷＭ制御によりインバータ７の各スイッチング素子を操作する。これにより、インバータ７が主電源１０から入力された直流電力を三相交流電力に変換して主機モータ８に供給することで、主機モータ８は、所望の回転数及びトルクを出力するように駆動される。
また、インバータ７及びモータ制御ＥＣＵ７０と、放電制御装置１５とを合わせた部分を「電力変換装置７５」とする。
【００２２】
「電力変換器の制御装置」に相当するモータ制御ＥＣＵ７０は、破線矢印で示すように、バッテリ電源２０のバッテリ電圧＋Ｂにより作動し、インバータ７のスイッチング素子を操作して主機モータ８の駆動を制御する。また、バッテリ電源２０の正常時、主機モータ８の駆動を停止し、メインリレー回路１２を遮断した後、モータ制御ＥＣＵ７０による「ディスチャージ制御」が可能である。
ディスチャージ制御とは、ｑ軸電流指令をゼロとし、ｄ軸電流指令を非ゼロとしてインバータ７を作動させることにより、主機モータ８を回転させることなく、平滑コンデンサ１３の残留電荷のエネルギーを熱に変換して消費する制御をいう。
【００２３】
ところで、バッテリ電源２０は、使用者が意図的にオフする場合の他、例えば車両事故の衝撃でケーブルが切断された場合等に、意図せずオフする可能性がある。ここで、「オフする」とは、バッテリ電圧＋Ｂが完全にゼロになることに限らず、正常範囲を下回ることを意味する。バッテリ電源２０がオフすると、メインリレー回路１２が正常であれば遮断する。しかし、メインリレー回路１２が故障すると、遮断すべきときに遮断しない可能性が想定される。また、バッテリ電源２０がオフすると、モータ制御ＥＣＵ７０によるディスチャージ制御が実行不能となる。
本発明は、このように主機モータ８の駆動を停止し、バッテリ電源２０をオフした後、平滑コンデンサ１３の残留電荷を放電抵抗５０によって適切に放電処理することを目的とするものである。
【００２４】
また、本発明による解決課題のもう一つの前提として「放電時間短縮」の要求がある。従来のように抵抗値の大きな抵抗器を用い、時間をかけて放電する場合、時間あたりの発熱量は比較的小さいため、異常発熱に至る可能性は低い。しかし、近年、感電防止のための放電時間短縮の要求から、放電抵抗の低抵抗化が求められている。抵抗値の小さな放電抵抗を用いる場合、電流が流れ続けると異常発熱に至る可能性が高いため、メインリレー回路１２が正常に遮断しない場合の問題が深刻となる。
このような背景を踏まえ、本発明の放電制御装置１５は、以下に説明する特徴的な構成を有するものである。
【００２５】
放電制御装置１５は、高電位ラインＰと低電位ラインＮとの間に平滑コンデンサ１３と並列に接続され、且つ、互いに直列接続された放電抵抗５０及びスイッチ５５を有している。また、放電制御装置１５は、スイッチ５５の制御に係る作動電圧生成回路２５、バッテリ電圧低下判定回路３０、タイマ回路３５、及びスイッチ駆動回路４０を有している。
放電抵抗５０は、スイッチ５５がオン（導通）したとき、平滑コンデンサ１３の正極から電流が流れることで、平滑コンデンサ１３の残留電荷を消費する。すなわち、放電処理（ディスチャージ）が行われる。
【００２６】
スイッチ５５は、放電抵抗５０を介した高電位ラインＰと低電位ラインＮとの導通又は遮断を切り替える素子であり、本実施形態では、半導体スイッチング素子であるトランジスタで構成されている。本実施形態では、放電抵抗５０の一端が高電位ラインＰに接続し他端がトランジスタ（スイッチ）５５のコレクタに接続されており、トランジスタ（スイッチ）５５のエミッタが低電位ラインＮに接続されている。他の実施形態では、放電抵抗５０の高電位ラインＰ側にスイッチ５５を直列接続してもよい。
【００２７】
バッテリ電源２０がオフすると、バッテリ電圧＋Ｂが低下したことをバッテリ電圧低下判定回路３０が検出する。そして、スイッチ駆動回路４０は、トランジスタ（スイッチ）５５のベース、又はベース相当電極に駆動信号を出力し、スイッチ５５をオンする。すると、放電抵抗５０への通電が開始される。
【００２８】
タイマ回路３５は、バッテリ電源２０がオフし、スイッチ５５がオンした時刻から所定の放電処理時間ＴONを計時する。そして、放電処理時間ＴONが経過したとき、スイッチ駆動回路４０に知らせる。スイッチ駆動回路４０は、放電処理時間ＴONが経過した情報を受け取ると、スイッチ５５への駆動信号を停止し、スイッチ５５をオフする。これにより、放電抵抗５０への通電が停止される。
【００２９】
また、作動電圧生成回路２５は、バッテリ電源２０がオフした後、バッテリ電圧低下判定回路３０、タイマ回路３５、スイッチ駆動回路４０が作動するための作動電圧Ｖｃｃを生成する。これにより、放電制御装置１５は、バッテリ電源２０のオフ後、バッテリ電圧＋Ｂに依存することなく独立して作動可能となる。つまり、放電制御装置１５は、「スタンドアローン」の思想に基づいて構成されている。
【００３０】
続いて図２を参照し、放電抵抗５０の詳細な構成例を説明する。
図２に示すように、放電抵抗５０は、例えば、基板１９に表面実装された複数のチップ抵抗５１が直列且つ並列に多数個接続されて構成されている。また、放電制御装置１５を構成する放電抵抗５０、スイッチ５５、各種回路２５、３０、３５、４０は、同一の基板１９上に搭載されている。他の実施形態では、放電制御装置１５は、モータ制御ＥＣＵ７０の基板に一体に構成されてもよい。
【００３１】
次に、放電制御装置１５の各種回路の詳細な構成について、図３を参照して説明する。
図３にて、スイッチ駆動回路４０のフォトカプラ４２の左側は、バッテリ電圧＋Ｂ、又は、バッテリ電圧＋Ｂに基づく作動電圧Ｖｃｃが印加される「低圧系」の領域である。また、フォトカプラ４２の右側は、主電源１０に接続される高電位ラインＰ及び低電位ラインＮの電位差が印加される「高圧系」の領域である。
【００３２】
まず、低圧系の概略を説明する。作動電圧生成回路２５は、バッテリ電圧＋Ｂを用いてコンデンサ２６を充電することで、作動電圧Ｖｃｃを生成する。この作動電圧Ｖｃｃは、バッテリ電源２０がオフした後、放電制御装置１５の各回路が独立して作動するための電圧となる。
バッテリ電圧低下判定回路３０は、コンパレータ３３で、バッテリ電圧＋Ｂの分圧と、作動電圧Ｖｃｃの分圧である基準電圧Ｖｒｅｆ１とを比較し、バッテリ電圧＋Ｂの低下を判定する。
【００３３】
バッテリ電圧＋Ｂの低下を判定すると、タイマ回路３５は、ｐチャンネルトランジスタ３６を駆動し、スロープ信号用コンデンサ３７を充電する。コンパレータ３８では、スロープ信号と、作動電圧Ｖｃｃの分圧である基準電圧Ｖｒｅｆ２とを比較し、スイッチ５５駆動用のパルスである放電処理時間ＴONを生成する。このように、本実施形態のタイマ回路３５は、放電処理時間ＴONを内部で生成可能である。
【００３４】
スイッチ駆動回路４０は、フォトカプラ４２によって低圧系領域と高圧系領域とが絶縁されており、低圧系で生成された駆動信号が「無接点」で高圧系に伝達され、スイッチ５５が駆動される。スイッチ５５の駆動電源電圧は、高圧系のコンデンサ４６に充電されることにより生成される。
スイッチ５５が、バッテリ電圧＋Ｂの低下から所定の放電処理時間ＴONの間オンすることで、平滑コンデンサ１３の電荷が放電処理される。したがって、例えばインバータ７のメンテナンス時等における感電を防止することができる。
【００３５】
以上のような構成の放電制御装置１５において、放電抵抗５０の抵抗値は、放電目標時間、平滑コンデンサ１３の電極間電圧（高電位ラインＰと低電位ラインＮとの電位差）、コンデンサ容量から算出される。また、スイッチ５５をオンする放電処理時間ＴONは、放電目標時間に対して公差を見込んで設定される。
【００３６】
（効果）
（１）本実施形態の放電制御装置１５の作用効果について、図８の従来技術と対比しつつ、図４を参照して説明する。図４及び図８のタイムチャートは、メインリレー回路１２の（ａ）正常時及び（ｂ）故障時における、バッテリ電源２０の電圧、メインリレー回路１２のオンオフ、スイッチ５５のオンオフ、主電源１０の電圧の変化を示す。なお、従来技術の説明において、本実施形態の対応する符号を援用する。
【００３７】
まず、図８を参照して従来技術について説明する。時刻ｔｘ以前の主機モータ駆動状態では、バッテリ電源２０はオン状態であり、電圧＋Ｂを出力している。メインリレー回路１２はオン（導通状態）、スイッチ５５はオフ（遮断状態）である。主電源１０は高電圧ＶＨを供給している。
【００３８】
（ａ）メインリレー回路１２の正常時には、時刻ｔｘにバッテリ電源２０がオフするとメインリレー回路１２がオフ（遮断）する。また、スイッチ５５をオンし、平滑コンデンサ１３の残留電荷の放電処理を開始する。その後、主電源１０の電圧は徐々に低下し、低電圧ＶＬまで低下した時刻ｔｆにスイッチ５５がオフする。
【００３９】
一方、（ｂ）メインリレー回路１２の故障時には、時刻ｔｘにバッテリ電源２０がオフしてもメインリレー回路１２がオフしないまま、放電処理が開始される。主電源１０は高電圧ＶＨを供給し続けるため、スイッチ５５はオンのままとなり、放電抵抗５０に電流が流れ続ける。その結果、放電抵抗５０が異常発熱に至るおそれがある。
【００４０】
これに対し図４に示すように、本実施形態では主電源１０の電圧に関係なく、バッテリ電源２０がオフした時から所定の放電処理時間ＴONが経過した時、スイッチ５５をオフする。したがって、たとえメインリレー回路１２が故障して正常に遮断しない場合でも、放電抵抗５０に電流が流れ続ける状況を回避することができる。よって、放電抵抗５０の異常発熱を回避することができる。
なお、メインリレー回路１２が遮断しない状態ではそもそも平滑コンデンサ１３の電荷を放電処理することはできないため、異常発熱の回避が安全上重要となる。
【００４１】
（２）本実施形態の放電制御装置１５では、多数個のチップ抵抗５１が直列且つ並列に接続されて放電抵抗５０が構成されている。また、放電抵抗５０、スイッチ５５、各種回路２５、３０、３５、４０は、同一の基板１９上に搭載されている（図２参照）。この構成は、放電抵抗５０の異常発熱が抑制される結果、スイッチ５５その他の素子に熱影響を及ぼすおそれがないことから実現可能となるものである。
【００４２】
本実施形態では、放電抵抗として体格の大きなセメント抵抗又はセラミック抵抗器を１つ用いる構成に比べ、小さなチップ抵抗５１を多数個接続することで、抵抗体の分散によって発熱が抑制される。また、表面積が増え、放熱性が向上する。また、基板１９に表面実装することで、チップ抵抗５１の熱が基板１９に有効に放熱される。
さらに、チップ抵抗５１を冗長的に並列に配設することで、仮にいずれかのチップ抵抗５１が断線しても、他の経路のチップ抵抗５１を経由して電流が流れるため、信頼性を向上させることができる。
【００４３】
加えて、スイッチ５５として、機械式スイッチでなく半導体スイッチ（トランジスタ）を用いることで、体格が小さくなり基板搭載性が向上する。こうして、チップ抵抗と半導体スイッチを用いて構成要素を一枚の基板１９に搭載することにより、放電制御装置１５を小型、軽量化することができる。その結果、コストの低減にもつながる。
【００４４】
また、１つのセメント抵抗又はセラミック抵抗器で放電抵抗を構成する形態では、抵抗値仕様の異なる複数種類の製品に対し、それぞれ専用部品を準備する必要がある。それに対し本実施形態では、標準部品のチップ抵抗５１の使用数を変更して抵抗値を調整することができるため、部品を標準化することができる。
【００４５】
（３）本実施形態の放電制御装置１５は、スタンドアローンの思想に基づき、外部からの電圧や信号に依存せず、独立して作動可能なように構成されている。
まず、作動電圧生成回路２５が作動電圧Ｖｃｃを生成することで、バッテリ電源２０のオフ後に独立して作動するための電圧を確保することができる。
【００４６】
また、バッテリ電圧低下判定回路３０はバッテリ電圧＋Ｂの低下を判定し、タイマ回路３５は放電処理時間ＴONを内部で設定可能であるため、電圧判定信号や処理時間信号等を外部から取得する必要がない。
このようにスタンドアローンで作動可能とすることで、車両の事故等で外部装置が故障したり、外部装置との信号線等が切断したりしても、放電制御装置１５の機能を確保することができる。
【００４７】
（４）本実施形態のスイッチ駆動回路４０は、フォトカプラ４２を用いることで高圧系領域と低圧系領域とが絶縁され、駆動信号が無接点で伝達されるため、高圧系の電圧が低圧系の素子に印加されることによる故障を防ぐことができる。また、低圧系の素子として耐圧の低い部品を使用することができるため、省スペースやコスト低減に有利となる。
【００４８】
（５）現実の製品では、放電制御装置１５は、インバータ７の入力部に付設され、インバータ７及びモータ制御ＥＣＵ７０と共に「電力変換装置７５」を構成してもよい。このようにモジュール化することで、ハイブリッド車両等への適用が容易となる。
【００４９】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態による放電制御装置について、図５〜図７を参照して説明する。図５のブロック図において、第１実施形態の図１と実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
図５に示すように、第２実施形態の放電制御装置１６は、放電抵抗５０の近傍に「温度検出手段」としてのサーミスタ６が設けられている。サーミスタ６では、検出温度Ｔｄを電圧信号に変換して出力する。また、インバータ７、モータ制御ＥＣＵ７０、及び放電制御装置１６は、電力変換装置７６を構成する。
サーミスタ６からの電圧信号は例えばタイマ回路３５に入力され、コンパレータ３７の基準電圧Ｖｒｅｆ２を操作することで、放電処理時間ＴONの判定閾値を変更する。
【００５０】
放電抵抗５０の検出温度Ｔｄと放電処理時間ＴONとの特性図の例を図６に示す。
図６（ａ）に示す例では、検出温度Ｔｄが温度閾値α以下のとき、放電処理時間ＴONを標準値Ｔｓとし、検出温度Ｔｄが温度閾値αを超えたとき、放電処理時間ＴONをステップ状に変化させて０に設定する。つまり、放電処理を行わない。
【００５１】
図６（ｂ）に示す例では、検出温度Ｔｄが温度閾値β以下のとき、放電処理時間ＴONを標準値Ｔｓとし、検出温度Ｔｄが温度閾値βを超えると、検出温度Ｔｄが高くなるにしたがって放電処理時間ＴONを短く設定する。この場合、実線で示すように直線状に変化させてもよく、二点鎖線で示すように反比例等の曲線状に変化させてもよい。
【００５２】
図７に、図６（ａ）の特性図に対応する制御ルーチンのフローチャートを示す。フローチャートの説明で記号「Ｓ」はステップを意味する。
Ｓ１では、主機モータ８の駆動が停止される。このとき、平滑コンデンサ１３には電荷が蓄積されている。Ｓ２では、バッテリ電源２０がオフする。このとき、メインリレー回路１２が正常であれば遮断する。
【００５３】
Ｓ３では、バッテリ電源オフ時における放電抵抗５０の検出温度Ｔｄと温度閾値αとを比較する。検出温度Ｔｄが温度閾値α以下のとき（Ｓ３：ＹＥＳ）、Ｓ４に移行し、スイッチ駆動回路４０からの駆動信号によりスイッチ５５をオンして放電処理（ディスチャージ）を開始する。一方、検出温度Ｔｄが温度閾値αを超えているとき（Ｓ３：ＮＯ）、放電処理を行わずに処理を終了する。
【００５４】
Ｓ５では、放電処理中に所定周期で検出温度Ｔｄと温度閾値αとを比較する。検出温度Ｔｄが温度閾値α以下ならば（Ｓ５：ＹＥＳ）、放電処理を継続し、スイッチ５５をオンした時から放電処理時間ＴONが経過するまで（Ｓ６：ＮＯ）、Ｓ５の判定を繰り返す。そして、放電処理時間ＴONが経過したら（Ｓ６：ＹＥＳ）、Ｓ７に移行し、スイッチ５５をオフして放電処理を終了する。
一方、Ｓ５の判定で検出温度Ｔｄが温度閾値αを超えたとき（Ｓ５：ＮＯ）、放電処理時間ＴONの経過を待たずにＳ７に移行し、スイッチ５５をオフして放電処理を終了する。
【００５５】
このように第２実施形態では、放電抵抗５０の検出温度Ｔｄが所定の温度閾値よりも高い場合、放電処理を実行しないか放電処理時間ＴONの時間を短縮することで、放電抵抗５０の異常発熱をより確実に防止することができる。
なお、図６（ｂ）の特性図に対応する制御ルーチンでは、放電処理中に検出温度Ｔｄが温度閾値βを超えたとき、放電処理時間ＴONが再設定される。その時点で放電処理時間ＴONを既に経過していれば直ちに放電処理を終了する。また、その時点で放電処理時間ＴONを経過していなければ、残りの時間、放電処理を継続する。
【００５６】
（その他の実施形態）
（ア）本発明の放電制御装置が適用される負荷駆動システムの負荷は、上記実施形態で例示した「インバータ７及び主機モータ８」に限らない。インバータ７の入力側に昇圧コンバータを設けるモータ駆動システムでは、昇圧コンバータを含めた回路が負荷となる。また、交流モータ以外に、「Ｈブリッジ回路及び直流モータ」を負荷としてもよい。これらの交流モータや直流モータは、車両に搭載されるものに限らず、電車、昇降機、一般機械等に用いられるものであってもよい。さらにモータ以外に、放電管やＸ線発生装置等の高電圧を用いる装置を本発明の「負荷」としてもよい。
【００５７】
（イ）放電抵抗は、上記実施形態で例示したチップ抵抗に限らず、比較的放熱効率が良く、また比較的体格が小さいものであれば、どのような抵抗素子を適宜、直列又は並列に接続して構成してもよい。
（ウ）放電制御装置の具体的な回路構成は図３に例示したものに限らず、同様の機能を実現可能であれば、どのように構成してもよい。スイッチは、半導体スイッチング素子に限らず、機械式スイッチとしてもよい。
【００５８】
（エ）上記実施形態の放電制御装置は、それ自体がスタンドアローンで作動する思想に基づいて構成されている。ただし、例えばバッテリ電源がオフしても作動可能な制御装置が他に存在し、その装置からバッテリ電圧低下信号を取得することができるような場合には、放電制御装置の内部にバッテリ電圧低下判定回路を持たなくてもよい。
【００５９】
以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。
【符号の説明】
【００６０】
１０・・・主電源、
１２・・・メインリレー回路（遮断回路）、
１３・・・平滑コンデンサ、
１５、１６・・・放電制御装置、
２０・・・バッテリ電源、
３５・・・タイマ回路、
４０・・・スイッチ駆動回路、
５０・・・放電抵抗、
５５・・・スイッチ、
８  ・・・主機モータ（モータジェネレータ、負荷）、
９  ・・・モータ駆動システム（負荷駆動システム）。
【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】
0006361466.tif 000006
【図６】
0006361466.tif 000007
【図７】
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【図８】
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