(57)【要約】【課題】昇圧コンバータ回路の動作時の熱損失を低減すると共に、昇圧コンバータ回路の動作終了後の出力キャパシタの放電を迅速に行うことができる放電回路を提供することを目的とする。【解決手段】車両搭載用昇圧コンバータ回路１２の出力キャパシタ１８に蓄えられた電荷を放電する車両搭載用放電回路１０であって、共振用キャパシタ３２と、共振用インダクタ３０と、導体板３４と、を含み、導体板３４の対地静電容量の変化により共振周波数が変化する共振回路と、出力キャパシタ１８の蓄積電荷が放電される低放電抵抗器２４と、共振回路の共振周波数の変化に応じて制御され、オンのときに出力キャパシタ１８の放電電流を低放電抵抗器２４に導くトランジスタ２２と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両搭載用昇圧コンバータ回路の出力キャパシタに蓄えられた電荷を放電する車両搭載用放電回路であって、
共振用キャパシタと、共振用インダクタと、導体板と、を含み、当該導体板の対地静電容量の変化により共振周波数が変化する共振回路と、
前記出力キャパシタの蓄積電荷が放電される放電抵抗と、
前記共振回路の共振周波数の変化に応じて制御され、オンのときに前記出力キャパシタの放電電流を前記放電抵抗に導くスイッチング素子と、
を備えることを特徴とする車両搭載用放電回路。
【請求項２】
請求項１に記載の車両搭載用放電回路であって、
前記導体板は、
前記車両搭載用昇圧コンバータ回路を収納する筐体に取り付けられることを特徴とする車両搭載用放電回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両搭載用昇圧コンバータ回路の出力キャパシタに蓄えられた電荷を放電する車両搭載用放電回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車、ハイブリッド自動車等のモータ駆動車両が広く用いられている。モータ駆動車両のモータは、電池から供給される電力によって回転し車輪を駆動する。モータ駆動車両の加減速制御は、モータに供給される電力をアクセル、ブレーキ等の操作に応じて調整することによって行われる。そのため、モータ駆動車両には、電池からモータに供給される電力を調整する昇圧コンバータ回路が搭載される。
【０００３】
昇圧コンバータ回路は、電池電圧を昇圧するためのインダクタを備える。昇圧コンバータ回路は、電池からインダクタに流れる電流をスイッチング制御することによりインダクタに誘導起電力を発生させ、電池電圧に誘導起電力を加えた電圧で出力キャパシタを充電する。そして、出力キャパシタの端子間電圧を昇圧電圧として出力する。昇圧電圧は、インダクタに流れる電流のスイッチングタイミングを変化させることによって調整することができる。
【０００４】
昇圧コンバータ回路の出力端子には、モータを駆動する回路を介してモータが接続される。このような構成によれば、昇圧コンバータ回路の昇圧電圧を調整することで、電池からモータに供給される電力を調整することができる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−６０７８９号公報
【特許文献２】特開平５−２５２７５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
昇圧コンバータ回路には、その動作を停止した後に出力キャパシタの蓄積電荷を放電するための放電抵抗器が設けられる。これによって、車両が停止し昇圧コンバータ回路の動作が停止した後には、出力キャパシタの端子間電圧を低下させることができる。このような構成により、衝突事故の際の救助作業、車両の点検作業等の際に、作業者や作業者が扱う工具等が出力キャパシタに接触し、出力キャパシタの出力電圧によって二次的故障が生じることを回避することができる。
【０００７】
このような昇圧コンバータ回路では、放電抵抗器の抵抗値が小さい程、昇圧コンバータ回路の動作を停止した後の出力キャパシタの端子間電圧を迅速に低下させることができる。しかし、放電抵抗器の抵抗値を小さくすると、昇圧コンバータ回路を動作させているときの熱損失が大きくなるという問題が生ずる。
【０００８】
本発明はこのような課題に対してなされたものである。すなわち、昇圧コンバータ回路の動作時の熱損失を低減すると共に、昇圧コンバータ回路の動作終了後の出力キャパシタの放電を迅速に行うことができる放電回路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】
【０００９】
本発明は、車両搭載用昇圧コンバータ回路の出力キャパシタに蓄えられた電荷を放電する車両搭載用放電回路であって、共振用キャパシタと、共振用インダクタと、導体板と、を含み、当該導体板の対地静電容量の変化により共振周波数が変化する共振回路と、前記出力キャパシタの蓄積電荷が放電される放電抵抗と、前記共振回路の共振周波数の変化に応じて制御され、オンのときに前記出力キャパシタの放電電流を前記放電抵抗に導くスイッチング素子と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る車両搭載用放電回路においては、前記導体板は、前記車両搭載用昇圧コンバータ回路を収納する筐体に取り付けられることが好適である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、昇圧コンバータ回路の動作時の熱損失を低減すると共に、昇圧コンバータ回路の動作終了後の出力キャパシタの放電を迅速に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１に本発明の第１の実施形態に係る昇圧コンバータ回路出力部および放電回路の構成を示す。放電回路１０は、昇圧コンバータ回路１２の正極出力導線１４と、負極出力導線１６との間に設けられる。放電回路１０は、昇圧コンバータ回路１２の筐体に取り付けられた導体板３４の接地導体に対する静電容量の変化に応じて、低放電抵抗器２４に出力キャパシタ１８の蓄積電荷を放電するものである。ここで、接地導体は車両のボデー等、大地電位を有すると考えることができる導体である。
【００１３】
昇圧コンバータ回路１２は、正極出力導線１４と負極出力導線１６との間に接続された出力キャパシタ１８、および出力キャパシタ１８に並列接続された高放電抵抗器２０を備える。昇圧コンバータ回路１２が動作しているときは、出力キャパシタ１８に出力電圧が印加される。高放電抵抗器２０には、出力キャパシタ１８の端子間電圧に基づく電流が流れる。高放電抵抗器２０の抵抗値は、ジュール熱として消費される電力が車両走行用の電力に対して十分小さくなるよう決定する。車両が停止し昇圧コンバータ回路１２の動作が停止した後は、出力キャパシタ１８の蓄積電荷は、高放電抵抗に放電される。
【００１４】
放電回路１０について説明する。放電回路１０は、トランジスタ２２のスイッチング制御により放電制御を行う回路である。ここではトランジスタ２２としてＰＮＰ型トランジスタを用いるものとする。トランジスタ２２のエミッタ端子Ｅは、正極出力導線１４に接続される。トランジスタ２２のコレクタ端子Ｃは低放電抵抗器２４の一端に接続される。低放電抵抗器２４の他端は負極出力導線１６に接続される。これによって、トランジスタ２２のエミッタ端子Ｅとコレクタ端子Ｃとの間には、低放電抵抗器２４を介して昇圧コンバータ回路１２の出力電圧が印加される。この印加電圧はエミッタ端子Ｅ側を正極とするため、ベース端子Ｂに流れる電流を変化させることでコレクタ端子Ｃおよび低放電抵抗器２４に流れる電流を調整することができる。
【００１５】
交流電圧源２６の一方の出力端子は正極出力導線１４に接続される。交流電圧源２６の他方の出力端子は、感度調整抵抗器２８の一端に接続される。感度調整抵抗器２８の他端は、共振用インダクタ３０の一端および共振用キャパシタ３２の一端に接続される。共振用インダクタ３０の他端および共振用キャパシタ３２の他端は、トランジスタ２２のベース端子Ｂに接続される。共振用キャパシタ３２とベース端子Ｂとの接続線には導体板３４が接続される。導体板３４は、昇圧コンバータ回路１２の筐体に取り付けられる。
【００１６】
導体板３４、共振用インダクタ３０および共振用キャパシタ３２は、並列共振回路を構成する。共振用インダクタ３０のインダクタンス値および共振用キャパシタ３２の静電容量は、導体板３４に人体、人体が身につける導電性の物（以下、人体等とする。）が接触していない状態における並列共振周波数が、交流電圧源２６の出力電圧周波数と一致するよう決定する。
【００１７】
交流電圧源２６の一方の出力端子から正極出力導線１４を介してエミッタ端子Ｅに至り、さらに、ベース端子Ｂ、並列共振回路および感度調整抵抗器２８を介して交流電圧源２６の他方の出力端子に至るループは、交流電圧源２６に対する交流電流ループを形成する。
【００１８】
導体板３４に人体等が接触していない状態では、並列共振回路の共振周波数は、交流電圧源２６の出力電圧周波数に一致する。したがって、並列共振回路のインピーダンス絶対値は大きくなり、交流電流ループに流れる電流は微少となる。これによって、ベース端子Ｂに流れる電流は微少となり、コレクタ端子Ｃおよび低放電抵抗器２４に流れる電流が遮断される。
【００１９】
一方、導体板３４に人体等が接触したときは、導体板３４の接地導体に対する容量が変化する。共振用インダクタ３０および共振用キャパシタ３２は、接地導体に対してある静電容量を有している。したがって、導体板３４の接地導体に対する容量が変化することにより、並列共振回路の共振周波数は交流電圧源２６の出力電圧周波数からずれる。これによって、並列共振回路のインピーダンス絶対値は共振時より小さくなり、交流電流ループに電流が流れる。
【００２０】
トランジスタ２２のベース端子Ｂとエミッタ端子Ｅとの間には、直流バイアス電圧が印加されていないため、交流電流ループに流れる電流は、エミッタ端子Ｅからベース端子Ｂへと向かう方向に流れる半波整流電流となる。したがって、トランジスタ２２のエミッタ端子Ｅとコレクタ端子Ｃとの間は、エミッタ端子Ｅからベース端子Ｂへと向かう電流の半周期の間、オンとなる。エミッタ端子Ｅからベース端子Ｂへと向かう方向に流れる半波整流電流に応じて、コレクタ端子Ｃおよび低放電抵抗器２４には、出力キャパシタ１８の放電電流が流れる。これによって、出力キャパシタ１８に蓄積された電荷を放電することができる。
【００２１】
車両が事故等によって停止したときには、救助作業を行う者がエンジンコンパートメントを開放することがある。また、車両が停止し昇圧コンバータ回路１２の動作が停止した後には、車両の点検を行う者がエンジンコンパートメントを開放することがある。本実施形態に係る放電回路１０によれば、救助作業者、点検作業者等が、作業の際に昇圧コンバータ回路１２の筐体に取り付けた導体板３４に接触したときは、導体板３４の対地容量が変化することにより、低放電抵抗器２４に出力キャパシタ１８の放電電流を流すことができる。これによって、出力キャパシタ１８の端子間電圧を迅速に低下させることができる。したがって、衝突事故の際の救助作業、車両の点検作業等の際に、作業者や作業者が扱う工具等が出力キャパシタ１８に接触し、出力キャパシタ１８に残留した電荷による電圧によって二次的故障が生じることを回避することができる。
【００２２】
さらに、本発明の実施形態に係る放電回路１０では、昇圧コンバータ回路１２の筐体に人体等が触れることがなく、導体板３４に人体等が接触することがない通常走行時には、トランジスタ２２のコレクタ端子Ｃに流れる電流が遮断される。これによって、昇圧コンバータ回路１２を動作させているときの低放電抵抗器２４による熱損失をなくすことができる。
【００２３】
なお、導体板３４の対地容量の変化量と放電電流の大きさとの関係は、交流電圧源２６の出力電圧レベル、感度調整抵抗器２８の抵抗値等を変化させることで調整することができる。導体板３４の対地容量の変化量と放電電流の大きさとの関係は、放電動作の起こり易さを示す感度を示すものであるといえる。そのため、交流電圧源２６の出力電圧レベル、感度調整抵抗器２８の抵抗値等は、実験等に基づき感度特性を鑑みて決定することが好ましい。また、低放電抵抗器２４の抵抗値は、放電を開始してから終了するまでの目標とする時間、低放電抵抗器２４で発生する熱の許容量等に基づいて決定すればよい。
【００２４】
次に、本発明の第２の実施形態に係る放電回路について図２を参照して説明する。本実施形態に係る放電回路３６は、第１の実施形態に係る放電回路１０の並列共振回路を直列共振回路に置き換えたものである。図１の放電回路１０と同一の構成部については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００２５】
交流電圧源２６の一方の出力端子は正極出力導線１４に接続される。交流電圧源２６の他方の出力端子は、感度調整抵抗器２８の一端に接続される。感度調整抵抗器２８の他端は、ベース端子Ｂに接続される。また、共振用インダクタ３８の一端は、正極出力導線１４に接続される。共振用インダクタ３８の他端は、共振用キャパシタ４０の一端に接続される。共振用キャパシタ４０の他端はベース端子Ｂに接続される。共振用キャパシタ４０とベース端子Ｂとの接続線には、導体板３４が接続される。
【００２６】
導体板３４、共振用インダクタ３８および共振用キャパシタ４０は、直列共振回路を構成する。共振用インダクタ３８のインダクタンス値および共振用キャパシタ４０の静電容量は、導体板３４に人体等が接触していない状態における直列共振周波数が、交流電圧源２６の出力電圧周波数と一致するよう決定する。
【００２７】
交流電圧源２６の一方の出力端子から正極出力導線１４を介してエミッタ端子Ｅに至り、さらに、ベース端子Ｂ、および感度調整抵抗器２８を介して交流電圧源２６の他方の出力端子に至るループは、交流電圧源２６に対するトランジスタ交流電流ループ４２を形成する。また、交流電圧源２６の一方の出力端子から正極出力導線１４を介して共振用インダクタ３８の一端に至り、さらに、共振用インダクタ３８、共振用キャパシタ４０、および感度調整抵抗器２８を介して交流電圧源２６の他方の出力端子に至るループは、交流電圧源２６に対する共振回路交流電流ループ４４を形成する。
【００２８】
導体板３４に人体等が接触していない状態では、直列共振回路の共振周波数は、交流電圧源２６の出力電圧周波数に一致する。したがって、直列共振回路のインピーダンス絶対値は小さくなり、交流電圧源２６から流出する電流のほとんどは共振回路交流電流ループ４４を流れる。これによって、トランジスタ交流電流ループ４２に流れる電流は微少となる。そのため、ベース端子Ｂに流れる電流は微少となり、コレクタ端子Ｃおよび低放電抵抗器２４に流れる電流が遮断される。
【００２９】
一方、導体板３４に人体等が接触したときは、導体板３４の接地導体に対する容量が変化する。共振用インダクタ３８および共振用キャパシタ４０は、接地導体に対してある静電容量を有している。したがって、導体板３４の接地導体に対する容量が変化することにより、直列共振回路の共振周波数は交流電圧源２６の交流出力電圧周波数からずれる。これによって、直列共振回路のインピーダンス絶対値は共振時より大きくなり、共振回路交流電流ループ４４のみならずトランジスタ交流電流ループ４２にも電流が流れる。
【００３０】
トランジスタ２２のベース端子Ｂとエミッタ端子Ｅとの間には、直流バイアス電圧が印加されていないため、トランジスタ交流電流ループ４２に流れる電流は、エミッタ端子Ｅからベース端子Ｂへと向かう方向に流れる半波整流電流となる。この半波整流電流に応じて、コレクタ端子Ｃおよび低放電抵抗器２４には、出力キャパシタ１８の放電電流が流れる。これによって、出力キャパシタ１８に蓄積された電荷を放電することができる。したがって、第２の実施形態に係る放電回路３６についても、第１の実施形態に係る放電回路１０と同様の効果を得ることができる。
【００３１】
次に、本発明の第３の実施形態に係る放電回路について図３を参照して説明する。本実施形態に係る放電回路４６は、第１の実施形態に係る放電回路１０において、並列共振回路とベース端子Ｂとの間に整流平滑回路４８を挿入したものである。図３の整流平滑回路４８は正極出力導線１４に接続されているが、整流平滑回路４８の構成によっては正極出力導線１４に接続しなくてもよい場合もある。図１の放電回路１０と同一の構成部については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３２】
上述のように、導体板３４に人体等が接触することにより、並列共振回路の共振周波数は交流電圧源２６の出力電圧周波数からずれる。これによって、並列共振回路のインピーダンス絶対値は共振時より小さくなる。第１の実施形態に係る放電回路１０では、このときにベース端子Ｂに流れる電流は半波整流電流である。そのため、低放電抵抗器２４に流れる電流もまた、半波整流電流となる。本実施形態に係る放電回路４６では、並列共振回路とベース端子Ｂとの間に整流平滑回路４８を設けている。整流平滑回路４８は、並列共振回路側の電圧を検波し平滑した直流電圧をベース端子Ｂに出力する回路である。整流平滑回路４８は、ダイオード等の整流素子、平滑キャパシタ等によって構成することができる。また、要求される性能に応じて直流電圧源、トランジスタ等を用いてもよい。
【００３３】
このような構成によれば、導体板３４に人体等が接触したときにベース端子Ｂに流れる電流の交流成分を低減することができる。これによって、低放電抵抗器２４に流れる放電電流の交流成分を低減し、放電電流の平均値を大きくすることができるため、出力キャパシタ１８の放電をより迅速に行うことができる。
【００３４】
ここでは、第１の実施形態に係る放電回路１０に整流平滑回路４８を用いた実施形態について説明した。これと同様に、第２の実施形態に係る放電回路３６に整流平滑回路４８を用いることもできる。この場合、図２の共振用キャパシタ４０および感度調整抵抗器２８の接続点と、ベース端子Ｂとの間に整流平滑回路４８を挿入する構成とすればよい。
【００３５】
なお、上記では、トランジスタ２２としてＰＮＰ型トランジスタを用いた場合について説明した。トランジスタ２２としてはＮＰＮ型を用いてもよい。この場合、コレクタ端子Ｃ側が正極となり、コレクタ端子Ｃとエミッタ端子Ｅとの間に電圧が印加されるよう回路を構成する。また、上記において交流電圧源２６の一端を正極出力導線１４に接続していたところを負極出力導線１６に接続すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】第１の実施形態に係る昇圧コンバータ回路出力部および放電回路の構成を示す図である。
【図２】第２の実施形態に係る昇圧コンバータ回路出力部および放電回路の構成を示す図である。
【図３】第３の実施形態に係る昇圧コンバータ回路出力部および放電回路の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０，３６，４６  放電回路、１２  昇圧コンバータ回路、１４  正極出力導線、１６  負極出力導線、１８  出力キャパシタ、２０  高放電抵抗器、２２  トランジスタ、２４  低放電抵抗器、２６  交流電圧源、２８  感度調整抵抗器、３０，３８  共振用インダクタ、３２，４０  共振用キャパシタ、３４  導体板、４２  トランジスタ交流電流ループ、４４  共振回路交流電流ループ、４８  整流平滑回路。
【図１】
2009261051.tif 000003
【図２】
2009261051.tif 000004
【図３】
2009261051.tif 000005