(57)【要約】【課題】電動機（モータ）の異常発生時においてもコンデンサの電荷を迅速に放電させることができる電動機駆動制御装置を提供する。【解決手段】電動機２７と、電動機２７を駆動させる電動機駆動回路と、電動機駆動回路に並列に接続されたコンデンサ２９と、電動機駆動回路への電力の供給を制御するＳＭＲ２２とを備え、電動機駆動回路は、電動機２７に交流電圧を供給するインバータ２６と、直流の電圧を受けて電圧を昇降圧してインバータ２６に供給する昇降圧コンバータ２５とを含み、ＳＭＲ２２により電動機駆動回路への電力の供給が遮断されているときに、コンデンサ２９に蓄えられた電荷を昇降圧コンバータ２５によって放電する電動機駆動制御装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機と、前記電動機を駆動させる電動機駆動回路と、前記電動機駆動回路に並列に接続されたコンデンサと、前記電動機駆動回路への電力の供給を制御する遮断器と、を備えた電動機駆動制御装置であって、
前記電動機駆動回路は、前記電動機に交流電圧を供給するインバータと、直流の電圧を受けて当該電圧を昇降圧して前記インバータに供給する昇降圧コンバータと、を含み、
前記遮断器により前記電動機駆動回路への電力の供給が遮断されているときに、前記コンデンサに蓄えられた電荷を前記昇降圧コンバータによって放電することを特徴とする電動機駆動制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電動機駆動制御装置において、
前記電動機により前記コンデンサに蓄えられた電荷を放電することができない場合に前記昇降圧コンバータによって放電することを特徴とする電動機駆動制御装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の電動機駆動制御装置を搭載すると共に、前記電動機が車両走行用のモータであることを特徴とする電気自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機と並列に接続されたコンデンサに蓄えられた電荷を消費する回路を備えた電動機駆動制御装置及び電気自動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電動機を駆動させるインバータ等の電動機駆動回路にはコンデンサを並列に接続することによって回路を安定に動作させている。このとき、劣化防止や、例えば、電動機を電気自動車の走行用モータとして使用していた場合のメンテナンス等の即時対応を可能とするために、コンデンサに蓄えられた電荷を消費するための回路を備えたものが知られている。
【０００３】
図３及び図４は、このようなコンデンサの電荷消費を可能とした電動機駆動制御装置のブロック回路図である。図３に示した電動機駆動制御装置は、電動機としての三相交流モータ１と、この三相交流モータ１の各相に並列に接続された複数のパワートランジスタを含むインバータ２と、インバータ２の高電位入力端子及び低電位入力端子間に接続された電解コンデンサ等の平滑用のコンデンサ３と、インバータ２の各パワートランジスタを駆動制御するベースドライブ回路４と、マイクロコンピュータ６の指令に基づいてベースドライブ回路４を具体的に指令制御する電流アンプ５とを備える。インバータ２には電源（図示しない）から直流の入力電源が供給される。ベースドライブ回路４によってインバータ２のパワートランジスタのスイッチングを制御することによって直流を交流へと変換し、三相交流モータ１へ交流電力を供給する。
【０００４】
このような構成においては、入力電源が遮断されて、コンデンサ３への直流入力電源の供給が停止され、インバータ２のパワートランジスタが全てＯＦＦとされることによって、モータ１が停止される。この時点ではコンデンサ３には未だ電荷が残留しており、例えば、その残留充電電圧は数百Ｖにもなる場合がある。従って、コンデンサ３に蓄えられた電荷を放電するために、マイクロコンピュータ６により放電プログラムを実施する必要がある。
【０００５】
放電プログラムでは、モータ駆動制御をそのまま利用踏襲して、再度電流指令により制御してモータ１をコンデンサ３の残留充電電圧により動作させる。これによって、充電エネルギーを消費させることができる（例えば、特許文献１）。
【０００６】
また、三相交流モータ１の代わりにインバータ２に負荷を接続し、インバータ２を空運転させることによってコンデンサ３に蓄えられた電荷を放電する方法も開示されている（例えば、特許文献２）。
【０００７】
図４に示した電動機駆動制御装置は、メインバッテリ１１、このメインバッテリ１１の全負荷を開閉するメインリレー１２、インバータリレー１３、インバータ１４、モータ１５を備えている。ここで、インバータリレー１３は、インバータ１４をメインバッテリ１１から遮断するためのリレーである。また、電動機駆動制御装置は、モータ１５の駆動用とは別に、車載標準バッテリ等の補機バッテリ１６を備えている。補機バッテリ１６は、メインリレー１２とＤＣ・ＤＣコンバーター１７を介してメインバッテリ１１に接続されている。
【０００８】
インバータ１４は、インバータ主回路１４ａと、ＤＣリンクコンデンサー１４ｂと、電圧センサー１４ｃとを備え、直流電力を交流電力に変換してモータ１５に供給する。電圧センサー１４ｃは、ＤＣリンクコンデンサー１４ｂの両端のＤＣリンク電圧Ｖｄを検出する。また、コントローラ１８には、ＳＳＯＦＦリレーコイル１９ａとキースイッチ２０が接続される。コントローラ１８は、補機バッテリ１６からの電源を車載補機に供給するために用いられ、インバータ１４を制御するとともに、メインリレーコイル１２ａと、インバータリレーコイル１３ａを駆動制御する。
【０００９】
ＳＳＯＦＦリレー１９は、キースイッチ２０をオフした後も補機バッテリ１６からコントローラ１８に電源を供給し、所定の動作後に電源供給を遮断する。具体的には、キースイッチ２０がオン状態にある時は、メインリレー１２、インバータリレー１３およびＳＳＯＦＦリレー１９は閉路されている。また、キースイッチ２０がオフされると、コントローラ１８はＤＣリンクコンデンサー１４ｂの放電処理を開始する。
【００１０】
即ち、メインリレーコイル１２ａをオフしてメインリレー１２を開路した後、ＤＣ・ＤＣコンバーター１７を起動し、ＤＣリンクコンデンサー１４ｂに充電されている電力をＤＣ・ＤＣコンバーター１７を介して補機バッテリ１６に充電することで、ＤＣ・ＤＣコンバーター１７と補機バッテリ１６の補機回路とでＤＣリンクコンデンサー１４ｂを放電する。
【００１１】
また、電圧センサー１４ｃによりＤＣリンク電圧Ｖｄが略０Ｖかどうかを確認し、ＤＣリンク電圧Ｖｄが略０Ｖに低下するまでＤＣ・ＤＣコンバーター１７と補機バッテリ１６の補機回路によりＤＣリンクコンデンサー１４ｂの放電を続ける。そして、ＤＣリンク電圧Ｖｄが略０Ｖまで低下したならば、ＤＣ・ＤＣコンバーター１７を停止する。さらに、インバータリレーコイル１３ａをオフしてインバータリレー１３を開路すると共に、ＳＳＯＦＦリレーコイル１９ａをオフしてＳＳＯＦＦリレー１９を開路し、補機バッテリ１６からコントローラ１８への電源の供給を遮断する（例えば、特許文献３）。
【００１２】
【特許文献１】特開平１１−８９２６４号公報
【特許文献２】特開平８−１４０３５８号公報
【特許文献３】特開平１０−２２４９０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上記従来技術の電動機駆動制御装置では、主電源を遮断した際に電動機の抵抗成分によりコンデンサに蓄えられた電荷を放電させたり、補機バッテリに充電したりする。しかしながら、回路にモータ短絡、モータ断線、インバータ故障等の異常が発生した場合、コンデンサに蓄えられた電荷をモータにより消費することができなくなる問題があった。放電用の抵抗を用いた場合には放電に時間が掛かる問題がある。例えば、電気自動車やハイブリッド自動車に搭載される電動機駆動制御装置では数分程度の時間が掛かっていた。
【００１４】
本発明は、上記問題を解決するため、電動機（モータ）の異常発生時においてもコンデンサの電荷を迅速に放電することができる電動機駆動制御装置及び電気自動車を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、電動機と、前記電動機を駆動させる電動機駆動回路と、前記電動機駆動回路に並列に接続されたコンデンサと、前記電動機駆動回路への電力の供給を制御する遮断器と、を備えた電動機駆動制御装置であって、前記電動機駆動回路は、前記電動機に交流電圧を供給するインバータと、直流の電圧を受けて当該電圧を昇降圧して前記インバータに供給する昇降圧コンバータと、を含み、前記遮断器により前記電動機駆動回路への電力の供給が遮断されているときに、前記コンデンサに蓄えられた電荷を前記昇降圧コンバータによって放電することを特徴とする。
【００１６】
例えば、前記電動機により前記コンデンサに蓄えられた電荷を放電することができない場合に前記昇降圧コンバータによって放電することが好適である。
【００１７】
このような電動機駆動制御装置を搭載すると共に、前記電動機が車両走行用のモータである電気自動車において本発明の効果を発揮することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の電動機駆動制御装置又は電気自動車によれば、電動機の異常発生時においてもコンデンサの電荷を迅速に放電させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の実施の形態における電動機駆動制御装置は、図１に示すように、従来技術におけるメインバッテリに相当する高電圧の電源２１、電源２１と他の回路との接続・開放を行うためのリレーを含むシステムメインリレー（ＳＭＲ）２２、ＤＣ・ＤＣコンバータ２３、電動エアコン２４、昇降圧コンバータ２５、インバータ２６、車両走行用モータとして使用される三相交流モータ（例えば、永久磁石励磁型同期モータ）等の電動機２７及び車載標準バッテリからの電源供給により稼動する電子制御ユニット（ＥＣＵ）２８を含んで構成される。本実施の形態における電動機駆動制御装置は、ハイブリッド車を含む電気自動車に適用することができる。
【００２０】
ＳＭＲ２２は、図示を略するイグニッションキースイッチのＯＮ・ＯＦＦに連動して電子制御ユニット２８に開閉制御される遮断器を構成し、電源２１と他の回路との接続及び切断を行う。ＳＭＲ２２は、車両操縦者等によるアクセルペダルやブレーキペダル等の操作に応じて電子制御ユニット２８により制御することも可能である。
【００２１】
車載電動機器としてのＤＣ・ＤＣコンバータ２３並びに電動エアコン２４は、ＳＭＲ２２と昇降圧コンバータ２５との間に配置され、その高電位入力端子及び低電位入力端子間に接続される。ＤＣ・ＤＣコンバータ２３は、電子制御ユニット２８等に駆動電力を供給するための車載標準バッテリへの充電のために使用される。
【００２２】
昇降圧コンバータ２５は、インバータ２６の高電位入力端子及び低電位入力端子間に直列に接続された上下アーム２５ａ，２５ｂを備えている。また、電源２１から電動エアコン２４に至る高電位入力端子は上下アーム２５ａ，２５ｂの間で接続されている。
【００２３】
インバータ２６は、従来技術と同様に電動機２７の各相とパラレルに接続されるパワートランジスタ（図示せず）等を備えている。また、インバータ２６にはコンデンサ２９が並列に接続されている。なお、インバータ２６は、電動機２７を駆動するための電動機駆動回路を構成すると共に、コンデンサ２９とで主回路を構成している。
【００２４】
次に、図２を参照しつつ、本実施の形態における電動機駆動制御装置の制御例を説明する。
【００２５】
ステップＳ１では、イグニッションスイッチ等のＯＦＦによりＳＭＲ２２がＯＦＦされたか否かが判断される。イグニッションスイッチ等の操作によりＳＭＲ２２がＯＦＦされた場合にはステップＳ２へと処理を移行し、ＯＦＦされていない場合には引き続きこのステップＳ１を繰り返す。
【００２６】
ステップＳ２では、ＳＭＲ２２のＯＦＦに伴い、電動機２７を用いてコンデンサ２９に蓄えられた電荷を放電できるか否かが判断される。例えば、電動機２７に異常監視装置を設けておき、ＥＣＵ２８は異常監視装置から異常がないことを示す信号を受けた場合にはステップＳ３に処理を移行し、コンデンサ２９の放電ができない異常の発生を示す信号を受けた場合にはステップＳ４へ処理を移行する。
【００２７】
ステップＳ３では、電動機２７を用いてコンデンサ２９に蓄積された電荷の放電が行われる。昇降圧コンバータ２５の上アーム２５ｂはＯＦＦの状態に維持したまま、電動機２７のｄ軸電流のみをモータ巻線に通電させ、電動機２７にトルクが掛からない状態でコンデンサ２９の電荷を放電させる。
【００２８】
一方、ステップＳ４では、電動機２７を用いて放電を行うことができないので、昇降圧コンバータ２５のスイッチ部を制御し、電圧の昇降圧を行わない状態を維持しつつコンデンサ２９に蓄積されている電荷を放電させる。例えば、下アーム２５ａのスイッチング素子をオン状態とする時間を短くし、上アーム２５ｂのスイッチング素子をオン状態とする時間を長くすることによってコンデンサ２９に蓄積された電荷を放電させることができる。このように昇降圧コンバータ２５のスイッチング損失を利用してコンデンサ２９に蓄えられたエネルギーを消費することによって、従来では数分程度掛かっていた放電時間を数十秒程度まで短縮することができる。
【００２９】
なお、上記実施の形態では、一つの電動機２７を開示したが、例えば、４輪駆動用としての４つの電動機を設置したもの等、複数の電動機への対応も可能である。
【００３０】
本実施の形態によれば、ハイブリッド車等の電気自動車に搭載可能な電動機駆動制御装置において、新たな放電回路を設けることなく、電動機２７を用いて放電ができないような異常が発生した場合においても、昇降圧コンバータを用いてコンデンサに蓄積された電荷を迅速に放電させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施の形態に係る電動機駆動制御装置のブロック回路図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る電動機駆動制御装置の制御ルーチンのフロー図である。
【図３】従来のコンデンサの電荷消費を可能とした電動機駆動制御装置のブロック回路図である。
【図４】従来のコンデンサの電荷消費を可能とした別の電動機駆動制御装置のブロック回路図である。
【符号の説明】
【００３２】
２１  電源、２２  システムメインリレー（遮断器）、２３  ＤＣ・ＤＣコンバータ、２４  電動エアコン、２５  昇降圧コンバータ、２５ａ  下アーム、２５ｂ  上アーム、２６  インバータ、２７  電動機（三相交流モータ）、２８  電子制御ユニット、２９  コンデンサ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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