(57)【要約】【課題】  インバーター電源回路に設置されるコンデンサー突入電流抑制用抵抗器の過温度を防止する。【解決手段】  バッテリー６の直流電源をメインリレー接点９ａ、９ｂを介してインバーター５へ供給する電源回路を備え、補助リレー接点１０と抵抗器１１の直列回路をメインリレー接点９ａと並列に接続し、車両のメインキースイッチ１６がオンされるとメインリレー接点９ａ、９ｂを閉路してインバーター５へバッテリー６の直流電源を投入する前に補助リレー接点１０を閉路し、バッテリー５から補助リレー接点１０と抵抗器１１を介してインバーター５の直流電源側に設置されたコンデンサー７を充電し、充電終了後にメインリレー接点９ａ、９ｂを閉路するとともに補助リレー接点１０を開路する車両用インバータ電源装置において、所定時間Ｔx以内にメインキースイッチ１６がオンされた回数をカウントし、オン回数が多くなるほどメインキースイッチオン時の補助リレー接点１０の閉路を遅延させる。【選択図】  図１
2007060816.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリーの直流電源をメインリレー接点を介してインバーターへ供給する電源回路を備え、補助リレー接点と抵抗器の直列回路を前記メインリレー接点と並列に接続し、車両のメインキースイッチがオンされると前記メインリレー接点を閉路して前記インバーターへ前記バッテリーの直流電源を投入する前に前記補助リレー接点を閉路し、前記バッテリーから前記補助リレー接点と前記抵抗器を介して前記インバーターの直流電源側に設置されたコンデンサーを充電し、充電終了後に前記メインリレー接点を閉路するとともに前記補助リレー接点を開路する車両用インバータ電源装置であって、
所定時間Ｔx以内に前記メインキースイッチがオンされた回数をカウントし、オン回数が多くなるほど前記メインキースイッチオン時の前記補助リレー接点の閉路を遅延させる制御回路を備えることを特徴とする車両用インバーター電源装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用インバーター電源装置において、
前記所定時間Ｔxに、前記抵抗器が最高許容温度から常温まで低下するのに要する時間を設定することを特徴とする車両用インバーター電源装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の車両用インバーター電源装置において、
前記コンデンサーの両端電圧Ｖdcを計測する電圧計を備え、
前記制御回路は、前記コンデンサーの両端電圧Ｖdcに応じて前記補助リレー接点の１回の閉路時間を決定することを特徴とする車両用インバーター電源装置。
【請求項４】
請求項３に記載の車両用インバーター電源装置において、
前記制御回路は、前記補助リレー接点の閉路時間に応じた温度上昇と開路時間に応じた温度低下とを推定して積算し、積算結果の前記抵抗器の温度が最高許容温度に達したら前記補助リレー接点の閉路を禁止することを特徴とする車両用インバーター電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は車両用インバーター電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インバーターの直流電源側に設置されるＤＣリンクコンデンサーへの電源投入時の突入電流を防止するために、インバーターへ直流電源を投入するためのメインリレー接点に、補助リレー接点と抵抗器の直列回路を並列に接続しておき、メインリレー接点を閉路してインバーターへ直流電源を投入する前に、補助リレー接点を閉路して抵抗器を介してＤＣリンクコンデンサーへ通電し、ＤＣリンクコンデンサーが十分に充電されて電圧が上昇してからメインリレー接点を投入するようにしたインバーター電源装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この出願の発明に関連する先行技術文献としては次のものがある。
【特許文献１】特開２００３−２７４５０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した従来のインバーター電源装置では、インバーターへの直流電源の入り切りが頻繁に行われると、補助リレー接点と直列に接続された突入電流抑制用抵抗器に何回も電流が流れ、抵抗器の温度が上昇して過温度になるおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
所定時間Ｔx以内に車両のメインキースイッチがオンされた回数をカウントし、オン回数が多くなるほどメインキースイッチオン時の補助リレー接点の閉路を遅延させる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、インバーター電源回路に設置されるコンデンサー突入電流抑制用抵抗器の過温度を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明の車両用インバーター電源装置をエンジンとモータージェネレーターのいずれか一方または両方の駆動力により走行するハイブリッド車両に適用した発明の一実施の形態を説明する。なお、本願発明は、ハイブリッド車両に限定されず、純電気自動車にも適用することができる。
【０００８】
図１は一実施の形態の構成を示す図である。一実施の形態のハイブリッド車両はエンジン１とモータージェネレーター２を備えており、エンジン１とモータージェネレーター２のいずれか一方または両方の駆動力により走行する。エンジン１とモータージェネレーター２の間にはクラッチ３が設けられ、通常、低速走行時はクラッチ３を開放してモータージェネレーター２の駆動力により走行し、中高速走行時はクラッチ３を接続してエンジン１の駆動力により走行する。エンジン１とモータージェネレーター２の駆動力はトランスミッション４を介して駆動輪（不図示）に伝達される。
【０００９】
モータージェネレーター２はインバーター５により駆動される。インバーター５はバッテリー６の直流電力を交流電力に変換してモータージェネレーター２に印加し、車両を走行駆動するとともに、モータージェネレーター２の回生交流電力を直流電力に逆変換してバッテリー６を充電する。インバーター５の直流電源側にはＤＣリンクコンデンサー７が接続され、インバーター５のスイッチング動作時の電源の安定化を図っている。
【００１０】
バッテリ６とインバーター５の間のＤＣリンク８ａ、８ｂにはメインリレー接点９ａ、９ｂが接続されており、インバーター５の運転時はメインリレー接点９ａ、９ｂが閉路される。また、バッテリー６の正極側ＤＣリンク８ａに接続されたメインリレー接点９ａには、補助リレー接点１０と抵抗器１１の直列回路が並列に接続される。この抵抗器１１は、インバーター５の電源投入時にＤＣリンクコンデンサー７へ大きな突入電流が流れるのを抑制するために用いられる。
【００１１】
後述するメインキースイッチ１６のオンにともないインバーター５にバッテリー６の直流電源を投入するときは、メインリレー接点９ａ、９ｂを閉路する前に補助リレー接点１０を閉路し、バッテリー６から補助リレー接点１０と抵抗器１１を介してＤＣリンクコンデンサー７へ通電し、ＤＣリンクコンデンサー７を充電する。そして、ＤＣリンクコンデンサー７の両端電圧Ｖdcが予め設定したしきい値以上になり、かつ電圧上昇率dＶdc/dtが予め設定したしきい値以下になったらメインリレー接点９ａ、９ｂを閉路するとともに、補助リレー接点１０を開路し、インバーター５への直流電源の投入を完了する。
【００１２】
コントローラー１５はＣＰＵ１５ａ、ＲＯＭ１５ｂ、ＲＡＭ１５ｃ、駆動回路１５ｄなどを備え、駆動回路１５によりメインリレー接点９ａ、９ｂと補助リレー接点１０の開閉を行ってインバーター５の電源入切を制御する。コントローラー１５にはハイブリッド車両のメインキースイッチ（従来のエンジン車両のイグニッションキースイッチに相当）１６、ＤＣリンク電圧Ｖdcを計測する電圧計１７、車速を計測する車速計１８などが接続されている。
【００１３】
図２はメインキースイッチのオン／オフ制御プログラムを示すフローチャート、図３は電源入制御プログラムを示すフローチャート、図４は電源切制御プログラムを示すフローチャートである。これらのフローチャートにより一実施の形態の動作を説明する。なお、これらの制御プログラムで取り扱うカウンターとタイマーはすべてマイクロコンピューターのソフトウエアー形態で構成されるものであり、図示を省略する。
【００１４】
コントローラー１５はメインキースイッチ１６がオン（閉路）すると図２に示す制御プログラムの実行を開始する。ステップ１でメインキースイッチ１６のオンを確認するとステップ２へ進み、所定時間Ｔx以内にメインキースイッチ１６がオンした回数Ｃonをカウントするカウンターに１を加算するとともに、初回のメインキースイッチオンからの経過時間ｔxを計時するタイマーをスタートする。
【００１５】
この一実施の形態では、所定時間Ｔxに、抵抗器１１が許容最高温度から自然に放熱して周囲温度と等しい常温（この一実施の形態では年間の平均気温とする）まで低下する時間を設定する。この所定時間Ｔx以内にメインキースイッチ１６が２回以上オンされると、抵抗器１１の温度が常温まで低下しないうちに次の通電が行われる可能性が高く、オン回数が多くなるほど抵抗器１１の温度が高くなっていくと考えられる。
【００１６】
ステップ３で図３に示す電源入制御プログラムを実行し、インバーター５へバッテリー６の直流電源を投入する。図３のステップ１１において、所定時間Ｔx以内のメインキースイッチオン回数Ｃonに応じて補助リレー接点１０のオン遅延時間Ｔdを決定する。
【００１７】
図５はメインキースイッチオン回数Ｃonに対する補助リレーオン遅延時間Ｔdを示す。基本的には、所定時間Ｔx以内のメインキースイッチ１６のオン回数Ｃonが多くなるほど抵抗器１１の温度が高くなっていると考えられるから、抵抗器１１の放電時間を確保するために補助リレー接点１０のオン遅延時間Ｔdを長くする。しかし、運転者のメインキースイッチ１６の操作感覚に違和感を与えない程度の遅延時間を設定するのが望ましく、これにより車両の運転操作感覚に違和感を与えることなく、抵抗器１１の温度上昇を抑制することができる。なお、初回のメインキースイッチオン時（Ｃon＝１）は補助リレー１０の閉路を遅延させる必要がないから、補助リレーオン遅延時間Ｔdを０とする。また、図５に示すメインキースイッチオン回数Ｃonに対する補助リレーオン遅延時間Ｔdのデータテーブルは予めＲＯＭ１５ｂに記憶しておく。
【００１８】
ステップ１２において補助リレーオフタイマーの計時時間ｔoffがオン遅延時間Ｔd以上になったか否かを確認する。ここで、補助リレーオフタイマーは、前回のメインキースイッチ１６のオフ（開路）にともなう補助リレー接点１０のオフ時間ｔoff、つまり抵抗器１１の通電停止時間を計時している。補助リレーオフ時間ｔoffが補助リレーオン遅延時間Ｔd以上になったらステップ１３へ進み、メインキースイッチ１６がオンされたままか否かを確認する。メインキースイッチ１６がオフされた場合は図２のステップ４へリターンし、電源切制御プログラムを実行する。
【００１９】
メインキースイッチ１６がオンされたままの場合はステップ１４へ進み、抵抗器１１の温度Ｔrを推定する。なお、初回のメインキースイッチオン時（Ｃon＝１）は抵抗器温度Ｔｒを周囲温度と等しい常温とする。図６は補助リレーオフ時間ｔoffに対する抵抗器温度Ｔrを示す。ここで、抵抗器１１の初期温度（toff＝０のときの温度）は、補助リレー接点１０がオフされる直前の抵抗器温度であり、後述するステップ１８で推定される。２回目以降のメインキースイッチオン時（Ｃon＝２〜）には、図６に示す複数の特性曲線の中から抵抗器１１の初期温度に対応する曲線を選択し、補助リレーオフ時間ｔoff経過後の抵抗器温度Ｔrを読み取る。なお、図６に示す補助リレーオフ時間ｔoffに対する抵抗器温度Ｔrのデータテーブルは予めＲＯＭ１５ｂに記憶しておく。
【００２０】
ステップ１５において電圧計１７によりＤＣリンク電圧Ｖdcを検出し、続くステップ１６でＤＣリンク電圧Ｖdcに応じて補助リレー接点１０のオン時間Ｔonを決定する。図７にＤＣリンク電圧Ｖdcに対する補助リレーオン時間Ｔonを示す。ＤＣリンク電圧Ｖdc、すなわちＤＣリンクコンデンサー７の両端電圧が高いほど、ＤＣリンクコンデンサー７は十分に充電されているから補助リレーオン時間Ｔonを短くし、抵抗器１１の温度上昇を抑制する。
【００２１】
ステップ１７で補助リレー接点１０をオン（閉路）し、補助リレー接点１０のオン時間ｔonを計時するタイマーをスタートさせる。続くステップ１８で抵抗器１１の温度Ｔrを推定する。図８に補助リレーオン時間ｔonに対する抵抗器温度Ｔrを示す。ここで、抵抗器１１の初期温度（ｔon＝０のときの温度）は、補助リレー接点１０がオンされる直前の抵抗器温度であり、ステップ１４で推定される。なお、メインキースイッチ１６の初回のオン時（Ｃon＝１）は抵抗器初期温度を常温（この一実施の形態では年間の平均気温とする）とする。メインキースイッチ１６の２回目以降のオン時には、ステップ１４で推定された補助リレーオン直前の抵抗器温度を抵抗器初期温度とする。図８に示す複数の特性曲線の中から抵抗器１１の初期温度に対応する曲線を選択し、補助リレーオン時間ｔon経過後の抵抗器温度Ｔrを読み取る。図８に示す補助リレーオン時間ｔonに対する抵抗器温度Ｔrのデータテーブルは予めＲＯＭ１５ｂに記憶しておく。
【００２２】
ステップ１９では抵抗器温度Ｔrが最高許容温度ＴLを超えていないかを確認し、抵抗器温度Ｔrが最高許容温度ＴLを超えているときはステップ２０へ進み、補助リレー接点１０をオフして抵抗器１１への通電を停止するとともに、補助リレーオン時間計時タイマーをリセットして図２のステップ４へリターンし、メインキースイッチ１６がオフされるまで待機する。
【００２３】
一方、抵抗器温度Ｔrが最高許容温度ＴLを超えていない場合はステップ２１へ進み、補助リレーオン時間ｔonがＤＣリンク電圧Ｖdcに応じて決定したオン時間Ｔon以上になったか否かを確認する。補助リレーオン時間Ｔon以上になっていない場合はステップ１７へ戻り、補助リレー接点１０のオンを継続する。
【００２４】
補助リレーオン時間Ｔonが経過した場合はステップ２２へ進み、メインリレー接点９ａ、９ｂをオン（閉路）するとともに、補助リレー接点１０をオフ（開路）する。その後、ステップ２３で補助リレーオフ時間ｔoffを計時するタイマーをスタートするとともに、補助リレーオン時間ｔonを計時するタイマーを０にリセットし、図２のステップ４へリターンする。
【００２５】
電源入制御終了後の図２のステップ４において、メインキースイッチ１６がオフされたか否かを確認し、オフされたらステップ５へ進み、図４に示す電源切制御プログラムを実行する。
【００２６】
図４のステップ３１においてメインリレー接点９ａ、９ｂをオフ（開路）した後、ステップ３２でＤＣリンクコンデンサー７の放電が可能な状態か否かを確認する。モータージェネレーター２に同期電動機を用いた場合には、モータージェネレーター２が回転していると誘起電圧による発電が行われるので、車速計１８により車速を検出し、車速がほぼ０であれば放電可能とする。放電可能な状態にないときは図２のステップ６へリターンする。
【００２７】
ＤＣリンクコンデンサー７が放電可能な状態にあるときは、ステップ３３で所定時間だけ放電開始を遅延させた後、ステップ３４でメインキースイッチ１６がオンされたか否かを確認する。メインキースイッチ１６がオンされたときは図２のステップ６へリターンする。メインキースイッチ１６がオフされたままのときはステップ３５へ進み、ＤＣリンクコンデンサー７の放電を行う。この一実施の形態では、インバーター５を制御してモータージェネレーター２へｄ軸電流（磁束電流）を流し、ＤＣリンクコンデンサー７を放電させる。
【００２８】
ステップ３６で電圧計１７によりＤＣリンク電圧Ｖdcを計測し、ＤＣリンク電圧Ｖdcが放電終了判定しきい値ＶL以下になったか否かを判定する。しきい値ＶLには例えば３０Ｖを設定する。ＤＣリンク電圧Ｖdcがしきい値ＶL以下になったらステップ３７へ進み、モータージェネレーター２への通電を停止してコンデンサー７の放電を終了する。その後、図２のステップ６へリターンする。
【００２９】
リターン後の図２のステップ６において、メインキースイッチ１６の初回のオン（Ｃon＝１）からの経過時間ｔxが上述した所定時間Ｔxを経過したか否かを確認し、所定時間Ｔxが経過したらステップ７へ進み、すべてのカウンターとタイマーを０にリセットして処理を終了する。一方、初回のメインキースイッチオンから所定時間Ｔxが経過していないときはそのまま処理を終了する。
【００３０】
このように、一実施の形態によれば、バッテリー６の直流電源をメインリレー接点９ａ、９ｂを介してインバーター５へ供給する電源回路を備え、補助リレー接点１０と抵抗器１１の直列回路をメインリレー接点９ａと並列に接続し、車両のメインキースイッチ１６がオンされるとメインリレー接点９ａ、９ｂを閉路してインバーター５へバッテリー６の直流電源を投入する前に補助リレー接点１０を閉路し、バッテリー５から補助リレー接点１０と抵抗器１１を介してインバーター５の直流電源側に設置されたコンデンサー７を充電し、充電終了後にメインリレー接点９ａ、９ｂを閉路するとともに補助リレー接点１０を開路する車両用インバータ電源装置において、所定時間Ｔx以内にメインキースイッチ１６がオンされた回数をカウントし、オン回数が多くなるほどメインキースイッチオン時の補助リレー接点１０の閉路を遅延させるようにしたので、突入電流抑制用抵抗器１１の過温度を防止することができる。
【００３１】
また、一実施の形態によれば、所定時間Ｔxに、抵抗器１１が最高許容温度から常温まで低下するのに要する時間を設定するようにしたので、抵抗器１１の温度が十分に低下しないうちにふたたびメインキースイッチ１６をオンして抵抗器１１に通電する操作があっても、突入電流抑制用抵抗器１１の過温度を確実に防止することができる。
【００３２】
さらに、一実施の形態によれば、コンデンサー７の両端電圧Ｖdcを計測し、両端電圧Ｖdcに応じて補助リレー接点１０の１回の閉路時間を決定するようにしたので、コンデンサー７が十分に充電されていて両端電圧Ｖdcが高いのに無駄に抵抗器１１に長時間通電するのを防止でき、抵抗器１１の過温度を防止することができる。
【００３３】
さらにまた、一実施の形態によれば、補助リレー接点１０の閉路時間に応じた温度上昇と開路時間に応じた温度低下とを推定して積算し、積算結果の抵抗器１１の温度が最高許容温度に達したら補助リレー接点１０の閉路を禁止するようにしたので、抵抗器１１の過温度を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】一実施の形態の構成を示す図である。
【図２】一実施の形態のメインキースイッチのオン／オフ制御プログラムを示すフローチャートである。
【図３】一実施の形態の電源入制御プログラムを示すフローチャートである。
【図４】一実施の形態の電源切制御プログラムを示すフローチャートである。
【図５】メインキースイッチオン回数Ｃonに対する補助リレーオン遅延時間Ｔdのデータテーブルを示す図である。
【図６】補助リレーオフ時間ｔoffに対する抵抗器温度Ｔrのデータテーブルを示す図である。
【図７】ＤＣリンク電圧Ｖdcに対する補助リレーオン時間Ｔonのデータテーブルを示す図である。
【図８】補助リレーオン時間ｔonに対する抵抗器温度Ｔrのデータテーブルを示す図である。
【符号の説明】
【００３５】
２  モータージェネレーター
５  インバーター
６  バッテリー
７  ＤＣリンクコンデンサー
８ａ、８ｂ  ＤＣリンク
９ａ、９ｂ  メインリレー接点
１０  補助リレー接点
１１  抵抗器
１５  コントローラー
１６  メインキースイッチ
１７  電圧計
１８  車速計
【図１】
2007060816.tif 000003
【図２】
2007060816.tif 000004
【図３】
2007060816.tif 000005
【図４】
2007060816.tif 000006
【図５】
2007060816.tif 000007
【図６】
2007060816.tif 000008
【図７】
2007060816.tif 000009
【図８】
2007060816.tif 000010