| 【発明の名称】 |
電気自動車のバッテリ充電装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】石川 哲浩
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| 【要約】 |
【課題】電気自動車のバッテリ充電装置において、過充電時に充電回路を確実に遮断する。
【解決手段】エアコン（Ａ／Ｃ）モータ２６制御用のエアコン（Ａ／Ｃ）リレー２２を介して充電回路の整流器２８を主バッテリ１０に接続する。ヒューズ１２が切れ、整流器２８の端子間電圧が上昇すると、リレー駆動回路３２からリレー２２のＯＦＦ信号が出力され、充電回路を遮断する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 主バッテリと、前記主バッテリに接続された駆動モータと、前記主バッテリに接続され、前記駆動モータと並列関係にあるエアコンモータと、前記主バッテリを充電する充電回路と、を備える電気自動車のバッテリ充電装置において、前記エアコンモータと前記主バッテリとの接続を制御するリレーを用いて前記主バッテリと前記充電回路との接続を制御する駆動回路と、を有することを特徴とする電気自動車のバッテリ充電装置。
【請求項２】 主バッテリと、前記主バッテリに接続されたコンデンサと、前記主バッテリに接続され、かつ前記コンデンサと並列接続された駆動インバータと、前記駆動インバータに接続された駆動モータと、前記主バッテリに接続されたエアコンリレーと、前記エアコンリレーを介して前記主バッテリに接続されたエアコンモータと、前記主バッテリに前記エアコンリレーを介して接続された整流器と、二次側が前記整流器に接続され、一次側が充電用電源に接続されたトランスと、前記トランスの二次側電圧が所定電圧以上となった場合に、前記エアコンリレーを遮断することにより前記コンデンサを保護するリレー駆動回路と、を有することを特徴とする電気自動車のバッテリ充電装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電気自動車のバッテリ充電装置、特に過電圧時の保護に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、低公害や省エネルギの観点から電気自動車の開発、研究が盛んに行われている。電気自動車においては、バッテリからの直流電力をインバータ回路により交流電力に変換して走行用の駆動用モータに供給している。バッテリが放電して電圧が低下すると、駆動モータを駆動するのに必要な電力が得られなくなり、バッテリからの電力により作動する他の電装部品（例えばエアコンモータ）も作動できなくなるので、電圧低下時には外部電源を用いて必要な電圧まで充電する必要がある。
【０００３】例えば、特開平９−６５５７７号公報では、高周波電源を一次側入力とする高周波トランスと、この高周波トランスの二次側出力を整流してバッテリを充電する整流手段を備えたバッテリ充電装置が記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このような充電装置においては、過電圧を防止するために充電回路を遮断する保護回路が必要となる。例えば、上記従来技術において整流器とバッテリ間にリレーを設け、過電圧時にこのリレーを遮断することによって高周波トランスの二次側が高圧となることを防止しモータ駆動系を保護することが考えられる。
【０００５】しかしながら、このように整流器とバッテリ間に新たにリレーを設けるのはコスト増加につながる問題がある。
【０００６】本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みなされたものであり、その目的は、新たなリレー等を付加することなく、過電圧時に確実にバッテリと充電回路との接続を切断してモータ駆動回路を保護することができる電気自動車のバッテリ充電装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために、第１の発明は、主バッテリと、前記主バッテリに接続された駆動モータと、前記主バッテリに接続され、前記駆動モータと並列関係にあるエアコンモータと、前記主バッテリを充電する充電回路とを備える電気自動車のバッテリ充電装置において、前記エアコンモータと前記主バッテリとの接続を制御するリレーを用いて前記主バッテリと前記充電回路との接続を制御する駆動回路とを有することを特徴とする。
【０００８】また、第２の発明は、主バッテリと、前記主バッテリに接続されたコンデンサと、前記主バッテリに接続され、かつ前記コンデンサと並列接続された駆動インバータと、前記駆動インバータに接続された駆動モータと、前記主バッテリに接続されたエアコンリレーと、前記エアコンリレーを介して前記主バッテリに接続されたエアコンモータと、前記主バッテリに前記エアコンリレーを介して接続された整流器と、二次側が前記整流器に接続され、一次側が充電用電源に接続されたトランスと、前記トランスの二次側電圧が所定電圧以上となった場合に、前記エアコンリレーを遮断することにより前記コンデンサを保護するリレー駆動回路とを有することを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。
【００１０】図１には、本実施形態のバッテリ充電装置の回路構成が示されている。主バッテリ１０には過電流防止用のヒューズ１２が設けられており、駆動モータ１８に電力を供給するとともに、エアコン（Ａ／Ｃ）モータ２６等の車両電装系に電力を供給する。主バッテリ１０にはコンデンサ１４及び駆動インバータ１６が並列接続されている。そして、駆動モータ１８のｕ相、ｖ相、ｗ相の各巻線は駆動インバータ１６に接続されており、駆動インバータ１６内の各トランジスタをＯＮ／ＯＦＦ制御することにより、主バッテリ１０の直流電力を三相交流電力に変換して駆動モータ１８を作動させる。
【００１１】また、主バッテリ１０にはエアコン（Ａ／Ｃ）リレー２０、２２を介してコンデンサ２１が接続されており、エアコン（Ａ／Ｃ）インバータ２４が並列接続されている。エアコン（Ａ／Ｃ）モータ２６は、駆動モータ１８と同様にそのｕ相、ｖ相、ｗ相の各巻線がＡ／Ｃインバータ２４に接続されており、Ａ／Ｃインバータ２４で主バッテリ１０の直流電力を三相交流電力に変換してＡ／Ｃモータ２６を作動させる。なお、Ａ／Ｃリレー２０及びＡ／Ｃリレー２２はユーザからのエアコン作動指令に基づきＯＮするリレーであり、エアコンの動作、非動作を制御するリレーである。
【００１２】一方、主バッテリ１０を充電するための充電回路は、主に整流器２８及びトランス２９から構成される。すなわち、主バッテリ１０には整流器２８が接続され、この整流器２８はトランス２９の二次側に接続されている。トランス２９の一次側は地上側充電器３０に接続され、地上側充電器３０からの交流電力はトランス２９で変圧され、更に整流器２８で直流電力に変換されて主バッテリ１０に供給される。また、主バッテリ１０と整流器２８間にはＡ／Ｃリレー２２が接続されており、このＡ／Ｃリレー２２がエアコンの動作を制御するリレーとして機能するとともに、後述するように充電回路の動作を制御するリレーとしても機能する。すなわち、本実施形態においては、一つのＡ／Ｃリレー２２がエアコン制御と充電回路動作制御の二つの機能を有しており、一つのリレーを兼用させることで新たなリレーを設けることなくモータ駆動系を保護することが可能となる。Ａ／Ｃリレー２２の動作はリレー駆動回路３２で制御される。
【００１３】Ａ／Ｃリレー２２の動作を制御するリレー駆動回路３２は具体的には以下のように構成されている。すなわち、リレー駆動回路３２は、非反転入力端子（＋）に整流器２８の端子間電圧Ｖが入力され、反転入力端子（−）に所定の基準電圧Ｖｍａｘが入力されるコンパレータ３２ａ、エアコンのＯＮ／ＯＦＦを制御するエアコン（Ａ／Ｃ）ＥＣＵ３４からの信号と前記コンパレータ３２ａからの信号を入力するＡＮＤゲート３２ｂ、ＡＮＤゲート３２ｂからの出力がベース端子に供給され、コレクタ端子に電圧＋Ｂが印加されるトランジスタ３２ｃを含んで構成される。リレー駆動回路３２からの出力、すなわちトランジスタ３２ｃのエミッタ出力は、図に示すようにＲＹ２信号としてＡ／Ｃリレー２２に供給され、ＲＹ２信号がＨｉのときにＡ／Ｃリレー２２はＯＮし、ＲＹ２信号がＬｏのときにＯＦＦする。リレー駆動回路３２の入力は上述したように整流器２８の端子間電圧とＡ／ＣＥＣＵ３４であり、従ってＡ／Ｃリレー２２のＯＮ／ＯＦＦは整流器２８の端子間電圧及びＡ／ＣＥＣＵ３４からの信号により制御されることが理解される。
【００１４】図２には、図１に示された各部の動作タイミングチャートが示されている。（ａ）はＡ／ＣＥＣＵ３４のタイミングチャート、（ｂ）は整流器２８の端子間電圧のタイミングチャート、（ｃ）はコンパレータ３２ａ出力のタイミングチャート、（ｄ）はアンドゲート３２ｂ出力のタイミングチャート、（ｅ）はトランジスタ３２ｃ出力、つまりリレー駆動回路３２出力のタイミングチャート、（ｆ）はリレー２２の動作タイミングチャートである。
【００１５】主バッテリ１０の電圧が低下して充電が必要になると、車載の充電回路を地上側充電器３０に接続する。すると、その接続信号が入力され、Ａ／ＣＥＣＵ３４は（ａ）に示すようにＨｉ信号を出力する。充電中、Ａ／ＣＥＣＵ３４は常にＨｉ信号を出力する。地上側充電器３０からの交流電力により主バッテリ１０を充電している際に過電流が流れてヒューズ１２が切断されると、トランス２９の二次側端子間電圧が上昇し、ある一定値以上になるとコンデンサ１４あるいはコンデンサ２１が破損してしまい、駆動モータ１８やＡ／Ｃモータ２６が作動不能となる。しかしながら、本実施形態では、以下のようにこれを防止している。まずリレー駆動回路３２のコンパレータ３２ａで整流器２８の端子間電圧と所定の基準電圧（上限電圧Ｖｍａｘ）とを比較し、ＡＮＤゲート３２ｂで論理和を演算する。上述したように、ヒューズ１２が切れると（ｂ）に示すように整流器２８の端子間電圧Ｖは急激に上昇し、上限値Ｖｍａｘを超えるようになる。すると、コンパレータ３２ａの出力は（ｃ）に示すようにＨｉからＬｏに変化し、（ｄ）に示すようにＡＮＤゲート３２ｂの出力であるＲＹ１はＨｉからＬｏに変化する。
【００１６】ＡＮＤゲート３２ｂの出力であるＲＹ１信号はトランジスタ３２ｃのベース端子に印加される。従って、トランジスタ３２ｃはＲＹ１信号がＨｉからＬｏに変化するとＯＮからＯＦＦ状態となり、エミッタ出力ＲＹ２も（ｅ）に示すように＋Ｂから０に変化する。ＲＹ２信号は上述したようにＡ／Ｃリレー２２に供給されるため、リレー２２は（ｆ）に示すようにＯＮ状態からＯＦＦ状態に遷移し、主バッテリ１０と整流器２８間の接続が遮断され、（ｂ）に示すように整流器２８の端子間電圧が急激に０に低下してコンデンサ１４及びコンデンサ２１が保護される。
【００１７】このように、本実施形態においてはエアコンのリレーであるＡ／Ｃリレー２２を巧みに用いて充電回路を遮断するものであり、新たなリレーを設けることなくコンデンサ１４やコンデンサ２１の高圧による破損を確実に防止することができる。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、新たなリレー回路を設けることなく過充電時に充電回路を確実に遮断することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００３２０７
【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社
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| 【出願日】 |
平成１０年８月１０日（１９９８．８．１０） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７５２５８
【弁理士】
【氏名又は名称】吉田 研二 （外２名）
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| 【公開番号】 |
特開２０００−５９９１９（Ｐ２０００−５９９１９Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年２月２５日（２０００．２．２５） |
| 【出願番号】 |
特願平１０−２２６０４３ |
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