(57)【要約】【課題】インバータの直流電圧を安定させる平滑コンデンサの放電を制御するインバータ制御装置において、システム停止時の放電エネルギーを低減させて車両の燃費を向上させることのできるインバータ制御装置を提供する。【解決手段】本発明のインバータ制御装置は、直流電力を交流電力に変換して駆動用モータ１４に供給するインバータ７と、インバータ７の直流電力側に並列に接続されて直流電力を安定させる平滑コンデンサ６と、インバータ７が搭載された車両のシステムがオフしてから所定の放電時間が経過するまでに、平滑コンデンサ６の電圧を零でない所定電圧になるまで放電し、所定の放電時間のうちシステムをオフしてから所定時間経過前の放電量よりも所定時間経過後の放電量のほうが多くなるように制御する放電制御部２４とを備えたことを特徴とする。【選択図】図１
2007060789.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電力を交流電力に変換し、前記交流電力を前記直流電力に変換するインバータの制御を行うインバータ制御装置であって、
前記インバータの直流電力側に並列に接続され、前記直流電力を安定させる平滑コンデンサと、
前記インバータが搭載された車両のシステムがオフしてから所定の放電時間が経過するまでの間に、前記平滑コンデンサの電圧を零でない所定電圧になるまで放電し、前記所定の放電時間のうち前記システムをオフしてから所定時間経過前の放電量よりも前記所定時間経過後の放電量のほうが多くなるように制御する放電制御部と
を備えたことを特徴とするインバータ制御装置。
【請求項２】
前記放電制御部は、前記所定時間経過後から前記平滑コンデンサの放電を開始することを特徴とする請求項１に記載のインバータ制御装置。
【請求項３】
前記放電制御部は、前記所定時間の間には前記平滑コンデンサの電圧が非線形的に徐々に下がるように放電することを特徴とする請求項１に記載のインバータ制御装置。
【請求項４】
前記所定時間は、予め法規で規定されている法規規定時間から前記平滑コンデンサの放電に要する時間を引いた時間であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のインバータ制御装置。
【請求項５】
前記放電制御部は、前記車両に異常が発生した場合には前記車両のシステムがオフした直後から前記平滑コンデンサの放電を開始することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のインバータ制御装置。
【請求項６】
前記所定の放電時間は、前記車両のシステムがオフしてから作業者が前記平滑コンデンサの高圧部分に触れることが出来る状態になるまでの時間であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のインバータ制御装置。
【請求項７】
前記所定電圧は、作業者が前記平滑コンデンサの高圧部分に触れても問題がない電圧値であることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のインバータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はインバータ制御装置に関し、特にインバータの直流電圧を安定させるための平滑コンデンサの放電を制御するインバータ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車両システムをオフする際に、インバータ内のコンデンサに蓄電された電力を規定時間内に電圧が零になるまで放電させて作業の安全性を確保する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−９６９４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
市場での車両の使い方として、例えば路線バスのように、停留所や信号待ちのときに車両システムをオフする場合がある。この場合に停留所や信号待ちの度にコンデンサの充放電を繰り返し行うため、コンデンサやコンデンサをプリチャージする際に使用するリレーの寿命を低下させてしまう。更に、放電した電力分を車両の走行に使えなくなるため、燃費が低下してしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上述した課題を解決するために、本発明のインバータ制御装置は、直流電力を交流電力に変換し、前記交流電力を前記直流電力に変換するインバータの制御を行うインバータ制御装置であって、前記インバータの直流電力側に並列に接続され、前記直流電力を安定させる平滑コンデンサと、前記インバータが搭載された車両のシステムがオフしてから所定の放電時間が経過するまでの間に、前記平滑コンデンサの電圧を零でない所定電圧になるまで放電し、前記所定の放電時間のうち前記システムをオフしてから所定時間経過前の放電量よりも前記所定時間経過後の放電量のほうが多くなるように制御する放電制御部とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明のインバータ制御装置によれば、平滑コンデンサに蓄えられた電力をすべて放電せずに所定電圧になるまでしか放電しないので、放電エネルギーを低減することができ、これによって車両の燃費を向上させるインバータ制御装置を提供することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。図面の記載において同一あるいは類似の部分には同一あるいは類似な符号を付している。
【０００７】
（第１の実施形態）
図１に示すように、本発明の第１の実施形態に係るインバータ制御装置を含む車両駆動システムは、車両の駆動を制御するＥＣＵ１と、車両の動力源となる駆動用モータ１４と、駆動用モータ１４へ電力源となる直流電力を蓄電するバッテリ１３と、バッテリ１３の直流電力を交流電力へ変換して駆動用モータ１４へ供給するインバータ７と、インバータ７の上記動作を制御する第１の実施形態に係るインバータ制御装置とを備えている。
【０００８】
本発明の第１の実施形態に係るインバータ制御装置は、インバータ７の直流電力側に並列に接続された平滑コンデンサ６と、インバータ７が搭載されている車両のシステムがオフしてから所定の放電時間が経過するまでの間に、平滑コンデンサ６の電圧を零でない所定電圧になるまで放電する放電制御部２４と、バッテリ１３のエネルギーを用いて平滑コンデンサ６を充電する際にオンされる充電スイッチ２と、システム起動中にバッテリ１３のエネルギーを平滑コンデンサ６以降の段に通電させる際にオンされるプラス側スイッチ３及びＧＮＤ側スイッチ４と、充電スイッチ２をオンした際に突入電流を回避してシステムメインリレーの溶着を防止するプリチャージ抵抗５と、システムメインリレーよりも駆動用モータ１４側の直流電圧を測定するシステム電圧モニタ８と、バッテリ１３の直流電圧を測定するバッテリ電圧モニタ９とを備えている。
【０００９】
ここで、平滑コンデンサ６は、バッテリ１３とインバータ７の中間においてバッテリ１３とインバータ７に対して並列に接続されており、インバータ７へ供給される直流電力を安定させる機能を有する。
【００１０】
放電制御部２４は、インバータ制御装置を含む車両駆動システム全体を制御するＥＣＵ１内に配置され、車両に異常が発生した場合には平滑コンデンサ６の電圧が零になるまで平滑コンデンサ６に蓄電されている電力を完全に放電する。
【００１１】
バッテリ１３は、インバータ７の直流電力側に並列に接続された強電バッテリであり、インバータ７に対して直流電力を供給する。また、駆動用モータ１４が回生制動を行う時には、駆動用モータ１４が発電する交流電力をインバータ７が直流電力へ変換し、バッテリ１３はインバータ７から直流電力を受けて電力を蓄電する。
【００１２】
プラス側スイッチ３及びＧＮＤ側スイッチ４は、バッテリ１３と平滑コンデンサ６との間に配置されている。
【００１３】
システム電圧モニタ８は、インバータ７と平滑コンデンサ６との間において並列に接続されており、システムメインリレーよりも駆動用モータ１４側の直流電圧を測定している。そして、システムメインリレーがオフであり、且つ車両のシステムが正常である時にはシステム電圧モニタ８の測定値は零となる。
【００１４】
バッテリ電圧モニタ９は、バッテリ１３に対して並列に接続されており、バッテリ１３の直流電圧を測定している。尚、バッテリ電圧モニタ９の測定値は常時バッテリ１３の電圧値となる。
【００１５】
充電スイッチ２及びプリチャージ抵抗５は、互いに直列に接続され、且つバッテリ１３と平滑コンデンサ６との間においてプラス側スイッチ３に対して並列に接続されている。そして、充電スイッチ２は、バッテリ１３のエネルギーを用いて平滑コンデンサ６を充電する際にのみオンされる。
【００１６】
ここで上述した本実施形態のインバータ制御装置において、「所定電圧」とは、作業者が平滑コンデンサ６の高圧部分に触れても問題がない電圧値を示す。「高圧部分」とは、車両のシステムがオフされ、即ちシステムメインリレーがオフされてバッテリ１３から切り離された側の高電圧部分、つまり平滑コンデンサ６の電位が現れる部位を示す。
【００１７】
また、「所定の放電時間」とは、車両のシステムがオフしてから作業者が平滑コンデンサ６の高圧部分に触れることが出来る状態になるまでの時間であり、またわが国の法規によって規定された法規規定時間でもある。
【００１８】
なお、わが国の法規によれば、車両システムがオフされた場合には、起動時の定常電圧値（起動時システム電圧）から徐々に平滑コンデンサ６の電圧を低下させていき、車両システムがオフしてから法規規定時間が経過するまでの間に平滑コンデンサ６の電圧を法規規定電圧まで低下させなければならない。このようにして作業者の安全性を確保することが義務付けられている。
【００１９】
次に、ＥＣＵ１によって行われる車両の制御を説明する。ＥＣＵ１は、車両のシステムが起動（オン）されている時にのみ送信されるイグニション（ＩＧＮ）信号１０と、車両に搭載された他のシステムで異常が発生した際に送信されるシステム異常信号１２とを受信する。
【００２０】
そして、ＩＧＮ信号１０を受信した後、ＥＣＵ１はバッテリ１３の電圧及び平滑コンデンサ６の電圧を検出し、その状態に応じて３つのシステムメインリレーである充電スイッチ２、プラス側スイッチ３及びＧＮＤ側スイッチ４と、インバータ７とを制御することにより、バッテリ１３の直流電力を交流電力へ変換して駆動用モータ１４へ供給している。また、平滑コンデンサ６に蓄電された電力が少ない時には、バッテリ１３のエネルギーを用いて平滑コンデンサ６を充電する。このとき、バッテリ１３から平滑コンデンサ６へ電流密度の高い突入電流が流れてシステムメインリレーが溶着するおそれがあるため、充電スイッチ２に対して直列にプリチャージ抵抗５を接続してこれを回避している。また、ＥＣＵ１はシステム電圧モニタ８の測定値とバッテリ電圧モニタ９の測定値との差異に基づいて、システムメインリレーの溶着を判断している。そして、平滑コンデンサ６の充電が完了した後に、プラス側スイッチ３及びＧＮＤ側スイッチ４がオンされてバッテリ１３内の電力が平滑コンデンサ６以降の段に通電される。
【００２１】
次に、本実施形態のインバータ制御装置による車両駆動システムがオフされたときの制御処理を図２に基づいて説明する。図２に示すように、まず操作者（例えば、車両の運転者）がキー操作を行うことによりイグニッションがオフ状態になると、ＥＣＵ１の放電制御部２４はＩＧＮ信号１０の受信が停止したことによってイグニッションがオフ状態になったことを検知する（Ｓ２０１）。
【００２２】
そして、放電制御部２４は、システム異常信号１２を受信しているか否かによってシステム全体が正常であるか否かを判断し（Ｓ２０２）、システム全体が正常でない場合には平滑コンデンサ６の放電処理を行う（Ｓ２０３）。即ち、平滑コンデンサ６に蓄電された電力の総てを放電する。
【００２３】
一方、システム全体が正常である場合には、放電制御部２４は予め設定されている所定時間が経過したか否かを監視する（Ｓ２０４）。ここで、この「所定時間」とは、予め法規で規定されている法規規定時間から平滑コンデンサ６の放電に要する時間を引いた時間である。
【００２４】
そして、この所定時間が経過すると、平滑コンデンサ６の電力を放電する際の目標放電電圧として「所定電圧」を設定し（Ｓ２０５）、平滑コンデンサ６の放電を実行する（Ｓ２０６）。ここで、この「所定電圧」とは、作業者が平滑コンデンサ６の高圧部分に触れても問題がない電圧値のことである。
【００２５】
こうして放電が実行されると、放電制御部２４はシステム電圧モニタ８を用いて平滑コンデンサ６の電圧をモニタしながら平滑コンデンサ６を放電し、予め設定されている所定の放電時間に平滑コンデンサ６の電圧が「所定電圧」になるように放電を完了させて（Ｓ２０７）本実施形態のインバータ制御装置による車両駆動システムがオフされたときの制御処理を終了する。
【００２６】
次に、上述した本実施形態の制御処理を実行した場合における平滑コンデンサ６の電圧の時間変化を従来の制御方法と比較して説明する。
【００２７】
図３に示すように、従来では時刻ｔ１においてシステムがオフになると、平滑コンデンサ６の放電を開始し、わが国の法規により規定された法規規定時間内に法規で規定された電圧以下となるように放電し、その後は平滑コンデンサ６の電圧が０になるまで放電していた。
【００２８】
これに対して、本実施形態の制御処理では、時刻ｔ１においてＩＧＮ信号１０の受信が停止したことにより車両システムがオフ状態になったことを検知すると、所定時間ＣＬ１が経過するのを待って平滑コンデンサ６の放電を開始する。放電が開始された時刻ｔ２以後、平滑コンデンサ６の電圧は低下し始め、わが国の法規により規定された法規規定時間が経過する時刻ｔ３には、平滑コンデンサ６の電圧は「所定電圧」となって放電が完了する。ここで、「所定電圧」とは法規規定時間に対応して、わが国の法規により規定された電圧（法規規定電圧）である。
【００２９】
また、所定時間経過後、すなわち時刻ｔ２以後の放電において、図３に示すように線形的に放電するだけではなく、図４に示すように非線形的に最初は徐々に放電して電圧を下げていき、その後急激に放電して電圧を所定電圧まで下げるようにしてもよい。
【００３０】
このように本実施形態の制御処理では、システムのオフ時に平滑コンデンサ６の電圧が所定電圧になると、放電を停止して平滑コンデンサ６の電圧を「所定電圧」のまま維持する。したがって、本実施形態の制御処理によれば、従来の制御方法に比べて、「所定電圧」から零（接地電位）までの平滑コンデンサ６に蓄積された電力エネルギーＱ（＝Ｃ×Ｖ）を無駄にすることが無い（図３参照）。尚、Ｃは平滑コンデンサ６の容量、Ｖは「所定電圧」を示す。
【００３１】
また、「所定の放電時間」が経過した後にシステムを再び起動する際には、従来の制御方法では、平滑コンデンサ６を零から起動時の定常電圧値まで充電する必要があるのに対して、本実施形態の制御処理では、平滑コンデンサ６を「所定電圧」から起動時の定常電圧値まで充電すればよい。したがって、本実施形態の制御処理では充電に必要な時間は従来の制御方法に比べて短くなり、システム起動時間を短縮することが出来る。
【００３２】
また、上述した図２のフローチャートのステップＳ２０３においてシステムの異常時に平滑コンデンサ６を完全放電する場合には、図５に示すように時刻ｔ１において車両システムがオフ状態になってシステムに異常があると判断されると、所定時間ＣＬ１の経過を待つことなく直ちに放電を開始する。そして、所定の放電時間が経過する時刻ｔ３には所定電圧以下となるように放電を実行して最終的に平滑コンデンサ６の電圧が０になるまで放電する。これによりシステムの異常時には安全を確保している。
【００３３】
このように本実施形態のインバータ制御装置では、車両のシステムをオフしてから所定の放電時間内に平滑コンデンサ６の電圧を零でない所定電圧まで放電し、所定の放電時間のうちシステムをオフしてから所定時間経過前の放電量よりも所定時間経過後の放電量のほうが多くなるように制御するので、平滑コンデンサ６の寿命が向上し、システムの起動時のプリチャージ時間（例えば通常５００ｍｓ程度）を短縮することができる。これにより、従来の制御方法に比べてスムーズにシステムを立ち上げることが出来るとともに、システムの停止時に平滑コンデンサ６の放電エネルギーを減少させた分だけ、次回始動時に必要となる充電エネルギーが減少して燃費を向上させることができる。
【００３４】
とくに、本実施形態のインバータ制御装置では、所定時間が経過してから平滑コンデンサ６の放電を開始することによって所定時間経過前の放電量よりも所定時間経過後の放電量が多くなるように制御するので、平滑コンデンサ６の寿命が向上し、システムの起動時のプリチャージ時間を短縮することができる。
【００３５】
さらに、本実施形態のインバータ制御装置では、所定時間を予め法規で規定されている法規規定時間から平滑コンデンサ６の放電に要する時間を引いた時間としたので、所定時間として法規規定時間を満たす最大の時間を設定することができる。
【００３６】
また、本実施形態のインバータ制御装置では、車両に異常が発生した場合に車両のシステムがオフした直後から平滑コンデンサ６の放電を開始するので、速やかに平滑コンデンサ６を放電してシステムの安全性を確保することができる。  
さらに、本実施形態のインバータ制御装置では、所定の放電時間を、車両のシステムがオフしてから作業者が平滑コンデンサ６の高圧部分に触れることが出来る状態になるまでの時間としたので、作業者の安全を確保することができる。
【００３７】
また、本実施形態のインバータ制御装置では、所定電圧を、作業者が平滑コンデンサ６の高圧部分に触れても問題がない電圧値としたので、作業者の安全を確保することができる。
【００３８】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係るインバータ制御装置を説明する。本実施形態のインバータ制御装置では、システムがオフしてから所定時間が経過するまでの間に平滑コンデンサ６の電圧を非線形的に徐々に下げるように放電することが第１の実施形態と異なっている。ただし、本実施形態のインバータ制御装置の構成は第１の実施形態と同一なので、説明は省略する。
【００３９】
次に、本実施形態のインバータ制御装置による車両駆動システムがオフされたときの制御処理を図６に基づいて説明する。図６に示すように、まず操作者（例えば、車両の運転者）がキー操作を行うことによりイグニッションがオフ状態になると、ＥＣＵ１の放電制御部２４はＩＧＮ信号１０の受信が停止したことによってイグニッションがオフ状態になったことを検知する（Ｓ６０１）。
【００４０】
そして、放電制御部２４は、システム異常信号１２を受信しているか否かによってシステム全体が正常であるか否かを判断し（Ｓ６０２）、システム全体が正常でない場合には平滑コンデンサ６の放電処理を行う（Ｓ６０３）。即ち、平滑コンデンサ６に蓄電された電力の総てを放電する。
【００４１】
一方、システム全体が正常である場合には、平滑コンデンサ６の電力を徐々に放電して非線形的に平滑コンデンサ６の電圧を下げて（Ｓ６０４）予め設定されている所定時間が経過したか否かを監視する（Ｓ６０５）。
【００４２】
ここで、この「所定時間」とは、予め法規で規定されている法規規定時間から平滑コンデンサ６の放電に要する時間を引いた時間である。
【００４３】
そして、この所定時間が経過すると、平滑コンデンサ６の電力を放電する際の目標放電電圧として「所定電圧」を設定し（Ｓ６０６）、平滑コンデンサ６の放電を実行する（Ｓ６０７）。ここで、この「所定電圧」とは、作業者が平滑コンデンサ６の高圧部分に触れても問題がない電圧値のことである。
【００４４】
こうして放電が実行されると、放電制御部２４はシステム電圧モニタ８を用いて平滑コンデンサ６の電圧をモニタしながら平滑コンデンサ６を放電し、予め設定されている所定の放電時間に平滑コンデンサ６の電圧が「所定電圧」になるように放電を完了させて（Ｓ６０８）本実施形態のインバータ制御装置による車両駆動システムがオフされたときの制御処理を終了する。
【００４５】
次に、上述した本実施形態の制御処理を実行した場合における平滑コンデンサ６の電圧の時間変化を図７に基づいて説明する。
【００４６】
本実施形態の制御処理では、時刻ｔ１においてＩＧＮ信号１０の受信が停止したことにより車両システムがオフ状態になったことを検知すると、平滑コンデンサ６の電力を徐々に放電して非線形的に平滑コンデンサ６の電圧を下げていく。そして、所定時間ＣＬ１が経過した時刻ｔ２以後、平滑コンデンサ６の電力を急激に放電して電圧を低下させ、法規規定時間である所定の放電時間が経過する時刻ｔ３には、平滑コンデンサ６の電圧は「所定電圧」となって放電が完了する。
【００４７】
また、所定時間経過後の放電において、図７に示すように線形的に放電するだけではなく、図８に示すように非線形的に最初は徐々に放電して電圧を下げていき、その後急激に放電して電圧を所定電圧まで下げるようにしてもよい。
【００４８】
このように本実施形態のインバータ制御装置では、車両のシステムをオフしてから所定時間の間には平滑コンデンサ６の電圧が非線形的に徐々に下がるように放電し、所定の放電時間内に平滑コンデンサ６の電圧を零でない所定電圧まで下げるように制御するので、平滑コンデンサ６の寿命が向上し、システムの起動時のプリチャージ時間（例えば通常５００ｍｓ程度）を短縮することができる。これにより、従来の制御方法に比べてスムーズにシステムを立ち上げることが出来るとともに、システムの停止時に平滑コンデンサ６の放電エネルギーが減少させた分だけ、次回始動時に必要となる充電エネルギーが減少して燃費を向上させることができる。
【００４９】
上記のように、本発明は、第１及び第２の実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。即ち、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を包含するということを理解すべきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ限定されるものである。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
インバータの直流電圧を安定させる平滑コンデンサの放電を制御するインバータ制御装置に係り、特にシステム停止時における放電エネルギーを低減させて車両の燃費を向上させるための技術として極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るインバータ制御装置を含む車両駆動システムを示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るインバータ制御装置による車両駆動システムがオフされたときの制御処理を示すフローチャートである。
【図３】本発明の第１の実施形態に係るインバータ制御装置における平滑コンデンサの電圧の時間変化を従来の制御方法と比較したタイムチャートである。
【図４】本発明の第１の実施形態に係るインバータ制御装置における平滑コンデンサの電圧の時間変化を示すタイムチャートである。
【図５】本発明の第１の実施形態に係るインバータ制御装置におけるシステム異常時の平滑コンデンサの電圧の時間変化を示すタイムチャートである。
【図６】本発明の第２の実施形態に係るインバータ制御装置による車両駆動システムがオフされたときの制御処理を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第２の実施形態に係るインバータ制御装置における平滑コンデンサの電圧の時間変化を示すタイムチャートである。
【図８】本発明の第２の実施形態に係るインバータ制御装置における平滑コンデンサの電圧の時間変化を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００５２】
１…ＥＣＵ
２…充電スイッチ
３…プラス側スイッチ
４…ＧＮＤ側スイッチ
５…プリチャージ抵抗
６…平滑コンデンサ
７…インバータ
８…システム電圧モニタ
９…バッテリ電圧モニタ
１０…ＩＧＮ信号
１２…システム異常信号
１３…バッテリ
１４…駆動用モータ
２４…放電制御部
【図１】
2007060789.tif 000003
【図２】
2007060789.tif 000004
【図３】
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【図４】
2007060789.tif 000006
【図５】
2007060789.tif 000007
【図６】
2007060789.tif 000008
【図７】
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【図８】
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