リレー制御装置

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【発明の名称】	リレー制御装置
【発明者】	【氏名】松木務【氏名】勝田敏宏
【要約】	【課題】リレーの接点の劣化を防止する。【解決手段】イグニッションスイッチ４２の操作によるオフ信号を受けたときにモータ３２の回転速度センサ４４から回転速度ωを検出し、回転速度ωが閾値ωｒｅｆ未満であるときにバッテリ２２が充電を行なっていないと判断してリレー２８，３０をオフする信号を出力する。リレー２８，３０は、バッテリ２２が充電を行なっていないときにオフされるから、充電状態でオフすることに基づくアークの発生を防止することができ、リレーの劣化を防止することができる。

【特許請求の範囲】
【請求項１】電力を消費または回生する負荷と二次電池とを電力調節素子を介して接続する電力ラインを有するシステムにおける該二次電池と該電力調整素子との間に設けられ、該二次電池から前記負荷への電力ラインの継断を行なうリレーを制御するリレー制御装置であって、前記二次電池の電力授受の状態を検出する電力授受状態検出手段と、前記リレーの断信号を受けたときであって、該電力授受状態検出手段による検出により前記二次電池の電力授受が行なわれていないとみなせるときに前記リレーによる前記電力ラインの遮断を行なう遮断手段とを備えるリレー制御装置。
【請求項２】請求項１記載のリレー制御装置であって、前記電力授受状態検出手段は、前記二次電池に流れる電流を検出する手段であり、前記遮断手段は、該検出された電流が略値０のとき、前記リレーによる前記電力ラインの遮断を行なう手段であるリレー制御装置。
【請求項３】請求項１または２記載のリレー制御装置であって、前記負荷は、三相交流により駆動すると共に動力の入力により発電する発電電動機であり、前記電力調節素子は、インバータであり、前記電力授受状態検出手段は、前記発電電動機の回転速度を検出する手段であり、前記遮断手段は、該検出された発電電動機の回転速度が所定の回転速度以下であるときに前記リレーによる前記電力ラインの遮断を行なう手段であるリレー制御装置。
【請求項４】二次電池からの電力を負荷に供給すると共に発電可能な発電手段からの発電電力を前記二次電池に供給するシステムにおける該二次電池と該負荷および該発電手段との間に設けられ、該二次電池と該負荷および該発電手段との間の電力ラインの継断を行なうリレーを制御するリレー制御装置であって、前記二次電池の電力授受の状態を検出する電力授受状態検出手段と、前記リレーの断信号を受けたときであって、該電力授受状態検出手段による検出により前記二次電池の電力授受が所定の値以下となったとき、前記リレーによる前記電力ラインを遮断する遮断手段とを備えるリレー制御装置。
【請求項５】前記所定の値は、前記リレーの遮断に伴う接点間のアークの発生が生じない程度の値である請求項４記載のリレー制御装置。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、リレー制御装置に関し、詳しくは、電力を消費および回生する負荷と該負荷にスイッチング素子を介して接続された二次電池との間に設けられ、該二次電池から前記負荷への電力ラインの継断を行なうリレーを制御するリレー制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のリレー制御装置としては、二次電池からの電力をインバータを介して電動機に供給する駆動システムをもつ車両の操作者によるイグニッションスイッチのオンオフ操作に連動してリレーをオンオフするものが提案されている。この装置では、操作者がイグニッションキーをオフすることでリレーがオフし、二次電池と電動機とを結ぶ電力ラインを遮断している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、こうしたリレー制御装置では、リレーのオフ時にその接点が劣化してしまう場合がある。例えば、電気自動車の降り時などでは電動機の回転により逆起電力が発生して二次電池に電力が充電されるが、この状態で操作者がイグニッションキーをオフしてリレーをオフさせると、アークが発生することに基づくものである。
【０００４】本発明のリレー制御装置は、リレーのオフ時にその接点の劣化を防止することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】本発明のリレー制御装置は、上述の目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００６】本発明のリレー制御装置は、電力を消費または回生する負荷と二次電池とを電力調節素子を介して接続する電力ラインを有するシステムにおける該二次電池と該電力調節素子との間に設けられ、該二次電池から前記負荷への電力ラインの継断を行なうリレーを制御するリレー制御装置であって、前記二次電池の電力授受の状態を検出する電力授受状態検出手段と、前記リレーの断信号を受けたときであって、該電力授受状態検出手段による検出により前記二次電池の充電が行なわれていないとみなせるときに前記リレーによる前記電力ラインの遮断を行なう遮断手段とを備えることを要旨とする。
【０００７】この本発明のリレー制御装置では、電力授受状態検出手段が、二次電池の電力授受の状態を検出し、リレーの断信号を受けたときであって電力授受状態検出手段による検出により二次電池の電力授受が行なわれていないとみなせるときに遮断手段が、リレーによる電力ラインの遮断を行なう。この本発明のリレー制御装置によれば、二次電池の電力授受が行なわれていないとみなせるときにリレーによる電力ラインの遮断を行なうから、電力授受を行なっている状態でリレーをオフすることに伴うアークの発生を防止することができる。この結果、リレーの接点の劣化を防止することができる。
【０００８】こうした本発明のリレー制御装置において、前記電力授受状態検出手段は、前記二次電池に流れる電流を検出する手段であり、前記遮断手段は、該検出された電流が略値０のとき、前記リレーによる前記電力ラインの遮断を行なう手段であるものとすることもできる。こうすれば、容易に二次電池の電力授受の状態を検出することができる。
【０００９】また、本発明のリレー制御装置において、前記負荷は、三相交流により駆動すると共に動力の入力により発電する発電電動機であり、前記電力調節素子は、インバータであり、前記充電状態検出手段は、前記電動機の回転速度を検出する手段であり、前記遮断手段は、該検出された電動機の回転速度が所定の回転速度以下であるときに前記リレーによる前記電力ラインの遮断を行なう手段であるものとすることもできる。
【００１０】本発明の第２のリレー制御装置は、二次電池からの電力を負荷に供給すると共に発電可能な発電手段からの発電電力を前記二次電池に供給するシステムにおける該二次電池と該負荷および該発電手段との間に設けられ、該二次電池と該負荷および該発電手段との間の電力ラインの継断を行なうリレーを制御するリレー制御装置であって、前記二次電池の電力授受の状態を検出する電力授受状態検出手段と、前記リレーの断信号を受けたときであって、該電力授受状態検出手段による検出により前記二次電池の電力授受が所定の値以下となったとき、前記リレーによる前記電力ラインを遮断する遮断手段とを備えることを要旨とする。
【００１１】この本発明の第２のリレー制御装置では、二次電池の電力授受が所定の値以下となったときにリレーによる電力ラインの遮断を行なうから、より適切なタイミングでリレーをオフすることができる。
【００１２】こうした本発明の第２のリレー制御装置において、前記所定の値は、前記リレーの遮断に伴う接点間のアークの発生が生じない程度の値であるものとすることもできる。こうすれば、リレーをオフしたときにアークの発生を防止することができ、リレーの接点の劣化を防止することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を実施例を用いて説明する。図１は、電気自動車に搭載されたバッテリ２２とモータ３２とを備えるシステムに本発明の一実施例であるリレー制御装置２０を適用した際の構成の概略を示す構成図である。まず、電気自動車が備える駆動システムについて説明する。
【００１４】この駆動システムは、図示するようにバッテリ２２からの電力をインバータ２４によりモータ３２（例えば、発電可能な同期発電電動機）の駆動に適した三相交流に変換してモータ３２に供給すると共に動力の入力により発電したモータ３２からの発電電力をバッテリ２２に供給するものである。バッテリ２２の出力端子に接続された電力ライン２６にはバッテリ２２からモータ３２への電力を継断するリレー２８，３０が設けられている。このリレー２８，３０とインバータ２４との間の電力ライン２６には、コンデンサ３４が接続されており、バッテリ２２からの電力を充電してモータ３２に電力を安定供給することができるようになっている。こうした駆動システムは、操作者によるイグニッションスイッチ４２のスイッチ操作によりオン信号が入力されたときに駆動システムコントロールユニット４０によって制御される。実施例のリレー制御装置２０は、操作者によりイグニッションスイッチ４２がオフされたときのリレー２８，３０のオフのタイミングを制御するものである。
【００１５】実施例のリレー制御装置２０は、モータ３２の回転速度ωを検出する回転速度センサ４４と、リレー２８，３０のオフの可否を判定する電子制御ユニット５０とを備える。
【００１６】電子制御ユニット５０は、ＣＰＵ５２を中心としたマイクロプロセッサとして構成されており、処理プログラムが記憶されたＲＯＭ５４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ５６と、電気自動車の駆動システムをコントロールする駆動システムコントロールユニット４０と通信を行う通信ポート（図示せず）と、入出力ポート（図示せず）とを備える。この電子制御ユニット５０には、回転速度センサ４４からのモータ３２の回転速度ωなどが入力ポートを介して入力されており、電子制御ユニット５０からは、インバータ２４へのスイッチ信号などが出力ポートを介して出力されている。
【００１７】こうして構成された実施例のリレー制御装置２０の動作、特に、リレー２８，３０のオフの可否を判定する動作について説明する。図２は、電子制御ユニット５０のＣＰＵ５２により実行されるリレーオフ判定処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、操作者の操作によりイグニッションスイッチ４２がオフされ、駆動システムコントロールユニット４０からイグニッションスイッチ４２のオフ信号が入力されたときに実行される。
【００１８】このリレーオフ判定処理ルーチンが実行されると、電子制御ユニット５０のＣＰＵ５２は、まず、バッテリ２２からモータ３２への電力の供給を遮断すると共にコンデンサ３４に蓄えられた電荷を放電するように電力調節素子としてのインバータ２４のスイッチング素子にスイッチ信号を出力する（ステップＳ１００）。次に、回転速度センサ４４からのモータ３２の回転速度ωを読み込み（ステップＳ１０２）、この読み込んだ回転速度ωが所定の閾値ωｒｅｆ以下であるか否かを判定する処理を行なう（ステップＳ１０４）。この処理は、バッテリ２２の充電状態を判定する処理であり、回転速度ωが閾値ωｒｅｆ以下であるときにバッテリ２２が充電を行なっていないものと判断する。これは、バッテリ２２の充電が、回転速度ωにモータ３２の逆起電力定数を乗じた値がバッテリ２２の端子間の電圧を超えるときに行なわれることに基づくものである。閾値ωｒｅｆは、バッテリ２２の端子間電圧にモータ３２の逆起電力定数を除した値またはこの値よりもリレー２８，３０オフ時に接点に影響を与えない範囲（バッテリ２２が充電を行なっていないとみなせる範囲）で若干高い値として設定されている。判定の結果、回転速度ωが閾値ωｒｅｆを超えるときには、回転速度ωが閾値ωｒｅｆ以下となるまで待つ。閾値ωｒｅｆ以下となるまで待つのは、バッテリ２２が充電している状態でリレー２８，３０をオフすると、アークが発生してリレー２８，３０の接点が劣化するおそれがあるためである。
【００１９】回転速度ωが閾値ωｒｅｆ以下のときには、バッテリ２２の充電は行なわれておらず、リレー２８，３０を正常にオフできると判断して駆動システムコントロールユニット４０に対してリレー２８，３０をオフするオフ信号を出力して（ステップＳ１０６）本ルーチンを終了する。これにより、オフ信号を受けた駆動システムコントロールユニット４０は、リレー２８，３０をオフしてモータ３２の運転を終了する。
【００２０】以上説明した実施例のリレー制御装置２０によれば、モータ３２の回転速度ωがバッテリ２２の充電が行なわれない程度まで待ってリレー２８，３０をオフするから、リレー２８，３０のオフ時のアークの発生を防止することができ、リレー２８，３０の接点の劣化を防止することができる。この結果、リレー２８，３０の寿命を延ばすことができる。
【００２１】実施例のリレー制御装置２０では、モータ３２の回転速度に基づいてバッテリ２２の充電の有無を判断するものとしたが、バッテリ２２の充電状態を判定できれば、如何なる方法により判定するものとしてもよい。例えば、バッテリ２２に流れる充電電流を電流センサにより検出して、検出された充電電流に基づいて充電の状態を判定（電流が略値０のとき充電が行なわれていないと判定）するものとしてもよい。また、前述のモータの回転速度（回転速度が略値０）やバッテリに流れる電流を検出するにより、バッテリの放電状態も判定することもできるから、バッテリの放電（あるいは放電および充電）が行なわれていないとみなせるときにリレーをオフすることもできる。
【００２２】また、実施例のリレー制御装置２０では、電気自動車の駆動システムに用いられているリレー２８，３０のオフの制御に適用したが、電力を消費または回生する負荷と二次電池とを電力調節素子を介して接続する電力ラインを有するシステムに用いられるリレーであれば、如何なるシステムに用いられるリレーのオフの制御にも適用することができる。また、バッテリからの電力を負荷に供給すると共に発電可能な発電装置からの電力をバッテリに供給可能なシステムのバッテリと負荷および発電装置に接続されたリレーのオフの制御にも適用することができる。この場合、電流センサなどによりバッテリにおける電力授受の程度がリレーのオフに伴う接点間のアークが発生しない程度（電力授受が行なわれていないとみなせる程度、例えば、電流が略値０）以下となったことが検出されたときにリレーを遮断すればよい。
【００２３】以上、本発明の実施の形態について実施例を用いて説明したが、本発明のこうした実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

【出願人】	【識別番号】０００００３２０７【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社
【出願日】	平成１２年１２月１１日（２０００．１２．１１）
【代理人】	【識別番号】１０００７５２５８【弁理士】【氏名又は名称】吉田研二（外２名）
【公開番号】	特開２００２－１８６１０２（Ｐ２００２－１８６１０２Ａ）
【公開日】	平成１４年６月２８日（２００２．６．２８）
【出願番号】	特願２０００－３７６１９１（Ｐ２０００－３７６１９１）