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【発明の名称】 電気自動車用電源制御装置
【発明者】 【氏名】錦織 秀隆
【住所又は居所】静岡県浜松市高塚町３００番地 スズキ株式会社内
【要約】 【課題】簡単な構成でありながら、インバータ内のコンデンサに対する充放電電流の最大値を増大させることなく、その充放電時間を短縮する。

【解決手段】プリチャージ回路１２は、駆動用モータ５４へ電力を供給するインバータ５６と駆動用電池５２との間に接続され、Ｌレベルのプリチャージ信号を入力してからＨレベルのプリチャージ信号を入力するまでの間、インバータ５６内のコンデンサ５８を定電流で充電する。ディスチャージ回路１４は、コンデンサ５８と駆動用電池５２との間に接続され、Ｌレベルのディスチャージ信号を入力してからＨレベルのディスチャージ信号を入力するまでの間、コンデンサ５８を定電流で放電する。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 電源投入信号を入力するとプリチャージ開始信号を出力し、所定の条件が成立した場合にプリチャージ終了信号を出力するコントローラと、駆動用モータへ電力を供給するインバータと駆動用電池との間に接続され、前記プリチャージ開始信号を入力してから前記プリチャージ終了信号を入力するまでの間、前記インバータ内のコンデンサを定電流で充電するプリチャージ回路と、を備えた電気自動車用電源制御装置。
【請求項２】 電源切断信号を入力するとディスチャージ開始信号を出力し、所定の条件が成立した場合にディスチャージ終了信号を出力するコントローラと、駆動用モータへ電力を供給するインバータと駆動用電池との間に接続され、前記ディスチャージ開始信号を入力してから前記ディスチャージ終了信号を入力するまでの間、前記インバータ内のコンデンサを定電流で放電するディスチャージ回路と、を備えた電気自動車用電源制御装置。
【請求項３】 電源投入信号を入力するとプリチャージ開始信号を出力し、所定の条件が成立した場合にプリチャージ終了信号を出力するとともに、電源切断信号を入力するとディスチャージ開始信号を出力し、所定の条件が成立した場合にディスチャージ終了信号を出力するコントローラと、駆動用モータへ電力を供給するインバータと駆動用電池との間に接続され、前記プリチャージ開始信号を入力してから前記プリチャージ終了信号を入力するまでの間、前記インバータ内のコンデンサを定電流で充電するプリチャージ回路と、前記インバータと前記駆動用電池との間に接続され、前記ディスチャージ開始信号を入力してから前記ディスチャージ終了信号を入力するまでの間、前記コンデンサを定電流で放電するディスチャージ回路と、を備えた電気自動車用電源制御装置。
【請求項４】 前記プリチャージ回路の構成部品と前記ディスチャージ回路の構成部品とが同一である、請求項３記載の電気自動車用電源制御装置。
【請求項５】 電源投入信号を入力するとプリチャージ開始信号を出力し、所定の条件が成立した場合にプリチャージ終了信号を出力するとともに、電源切断信号を入力するとディスチャージ開始信号を出力し、所定の条件が成立した場合にディスチャージ終了信号を出力するコントローラと、駆動用モータへ電力を供給するインバータと駆動用電池との間に接続され、前記プリチャージ開始信号を入力してから前記プリチャージ終了信号を入力するまでの間、及び前記ディスチャージ開始信号を入力してから前記ディスチャージ終了信号を入力するまでの間、定電流回路として動作するプリチャージ兼ディスチャージ回路と、前記プリチャージ開始信号を入力してから前記プリチャージ終了信号を入力するまでの間、前記プリチャージ兼ディスチャージ回路を前記コンデンサに直列に接続するとともに、前記ディスチャージ開始信号を入力してから前記ディスチャージ終了信号を入力するまでの間、前記プリチャージ兼ディスチャージ回路を前記コンデンサに並列に接続する配線切り換え部と、を備えた電気自動車用電源制御装置。
【請求項６】 前記プリチャージ回路は、制御電圧が印加されると導通して前記定電流を流す第一のトランジスタと、前記プリチャージ開始信号を入力してから前記プリチャージ終了信号を入力するまでの間、導通して前記トランジスタに前記制御電圧を印加するフォトカプラと、前記定電流値を前記制御電圧値にネガティブ・フィードバックする第二のトランジスタと、これらに付随する抵抗器とを備えた、請求項１又は３記載の電気自動車用電源制御装置。
【請求項７】 前記ディスチャージ回路は、制御電圧が印加されると導通して前記定電流を流す第一のトランジスタと、前記ディスチャージ開始信号を入力してから前記ディスチャージ終了信号を入力するまでの間、導通して前記トランジスタに前記制御電圧を印加するフォトカプラと、前記定電流値を前記制御電圧値にネガティブ・フィードバックする第二のトランジスタと、これらに付随する抵抗器とを備えた、請求項２又は３記載の電気自動車用電源制御装置。
【請求項８】 前記プリチャージ兼ディスチャージ回路は、制御電圧が印加されると導通して前記定電流を流す第一のトランジスタと、前記プリチャージ開始信号を入力してから前記プリチャージ終了信号を入力するまでの間、及び前記ディスチャージ開始信号を入力してから前記ディスチャージ終了信号を入力するまでの間、導通して前記トランジスタに前記制御電圧を印加するフォトカプラと、前記定電流値を前記制御電圧値にネガティブ・フィードバックする第二のトランジスタと、これらに付随する抵抗器とを備えた、請求項４記載の電気自動車用電源制御装置。
【請求項９】 前記第一のトランジスタが一定以上の温度になると前記定電流を低減させる機能を備えた、請求項６、７又は８記載の電気自動車用電源制御装置。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、純電気自動車やハイブリッド電気自動車などの電気自動車に搭載され、駆動用電池と大容量インバータとの接続又は開離の際に動作する電気自動車用電源制御装置（以下、単に「電源制御装置」という。）に関する。
【０００２】
【従来の技術】図６は、従来の電源制御装置を示す回路図である。以下、この図面に基づき説明する。
【０００３】従来の電源制御装置４８は、コントローラ５０、プリチャージ回路６０、及びディスチャージ回路６２を備えたものである。また、電源制御装置４８には、駆動用電池５２とインバータ５６とを接続又は開離する正極側のコンタクタＲＹ１と負極側のコンタクタＲＹ２とが付設されている。コントローラ５０には、これらのコンタクタＲＹ１，ＲＹ２を開閉する機能も付加されている。
【０００４】コントローラ５０は、Ｌレベルの車両起動要求信号を入力するとプリチャージ信号をＬレベルにして出力し、コンデンサ５８の充電電圧が一定以上になった場合にプリチャージ信号をＨレベルにして出力するとともに、Ｈレベルの車両起動要求信号を入力するとディスチャージ信号をＬレベルにして出力し、コンデンサ５８の放電電圧が一定以下になった場合にディスチャージ信号をＨレベルにして出力する。
【０００５】プリチャージ回路６０は、駆動用モータ５４へ電力を供給するインバータ５６と駆動用電池５２との間に接続され、Ｌレベルのプリチャージ信号を入力してからＨレベルのプリチャージ信号を入力するまでの間、インバータ５６内のコンデンサ５８を充電する。ディスチャージ回路６２は、インバータ５６と駆動用電池５２との間に接続され、Ｌレベルのディスチャージ信号を入力してからＨレベルのディスチャージ信号を入力するまでの間、コンデンサ５８を放電する。
【０００６】プリチャージ回路６０は、プリチャージリレーＲＹ３とプリチャージ抵抗器Ｒ１との直列回路である。ディスチャージ回路６２は、ディスチャージリレーＲＹ４とディスチャージ抵抗器Ｒ２との直列回路である。コンタクタＲＹ１，ＲＹ２、プリチャージ回路６０及びディスチャージ回路６２は、ジャンクションボックス６４内に収められている。駆動用電池５２の出力電圧は２４０Ｖ、プリチャージ抵抗器Ｒ１及びディスチャージ抵抗器Ｒ２の抵抗値はそれぞれ２００Ωである。
【０００７】次に、電源制御装置４８の動作を説明する。
【０００８】大容量のコンデンサ５８は、負荷変動やノイズに対して、駆動用電池５２の出力電圧を一定に保つ働きをする。起動時に、コンタクタＲＹ１，ＲＹ２をいきなり閉にすると、コンデンサ５８への突入電流によってコンタクタＲＹ１，ＲＹ２の接点が溶着するおそれがある。そこで、まずコンタクタＲＹ２及びプリチャージリレーＲＹ３を閉にしてコンデンサ５８を徐々に充電し、コンデンサ５８が十分に充電された後にプリチャージリレーＲＹ３を開にし、同時にコンタクタＲＹ１を閉にする。
【０００９】停止時にコンデンサ５８を充電したままにしておくことは、高電圧ゆえに好ましくない。そこで、コンタクタＲＹ１，ＲＹ２を開にし、ディスチャージリレーＲＹ４を閉にしてコンデンサ５８を徐々に放電し、コンデンサ５８が十分に放電された後に、ディスチャージリレーＲＹ４を開にする。
【００１０】図７は、電源制御装置４８における動作の一例を示す波形図である。以下、図６及び図７に基づき説明する。
【００１１】図７では、電源制御装置４８のプリチャージ動作を示しており、上側の波形がコンデンサ５８の充電電圧、下側の波形がコンデンサ５８の充電電流である。駆動用電池５２の出力電圧をＶｂ、コンデンサ５８の充電電圧をＶｃ、コンデンサ５８の充電電流をＩｃ、コンデンサ５８の静電容量をＣ、プリチャージ抵抗器Ｒ１の抵抗値をｒ１、時間をｔとすると、プリチャージ回路６０はＲ−Ｃ直列回路であるから、充電電圧Ｖｃ及び充電電流Ｉｃはそれぞれ次式で与えられる。
【００１２】
Ｖｃ＝Ｖｂ［１−ｅｘｐ｛−ｔ／（Ｃ・ｒ１）｝］ ・・・（１）
Ｉｃ＝（Ｖｂ／ｒ１）［ｅｘｐ｛−ｔ／（Ｃ・ｒ１）｝］ ・・・（２）
【００１３】図７に示した例では、電池電圧を２００Ｖとしている。このときのプリチャージ時間は、約４．２秒である。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の電源制御装置４８では、運転者がキースイッチをオンにしてから走行可能になるまでに、コンデンサ５８の充電に５〜１０秒を要していたので、迅速な発進ができないという問題があった。その理由は、図７及び式（１），（２）から明らかなように、充電電圧Ｖｃは初期に大きく上昇するものの徐々に上昇しなくなるから、すなわち充電電流Ｉｃは初期に大きく流れるものの徐々に流れなくなるからである。
【００１５】コンデンサ５８の充電時間を短くするには、プリチャージ抵抗器Ｒ１の抵抗値を下げればよい。しかし、それでは、プリチャージリレーＲＹ３を大容量にしなければならない、突入電流が増大する等の新たな問題が発生する。また、コンデンサ５８の放電についても、同様の問題があった。
【００１６】
【発明の目的】そこで、本発明の目的は、簡単な構成でありながら、インバータ内のコンデンサに対する充放電電流の最大値を増大させることなく、その充放電時間を短縮できる、電源制御装置を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の電源制御装置は、コントローラ、プリチャージ回路等を備えている。コントローラは、電源投入信号を入力するとプリチャージ開始信号を出力し、所定の条件が成立した場合にプリチャージ終了信号を出力する。プリチャージ回路は、駆動用モータへ電力を供給するインバータと駆動用電池との間に接続され、前記プリチャージ開始信号を入力してから前記プリチャージ終了信号を入力するまでの間、前記インバータ内のコンデンサを定電流で充電する。
【００１８】コントローラは、電源投入信号を入力するとプリチャージ開始信号を出力する。すると、プリチャージ回路は、コンデンサを定電流で充電し始める。そして、コントローラは、例えばコンデンサの充電電圧が一定値に達すると、プリチャージ終了信号を出力する。これにより、プリチャージ回路は、コンデンサに対する充電を終了する。プリチャージ回路は、定電流回路という簡単な構成である。しかも、定電流ゆえに、コンデンサの充電電流の最大値を増大させることなく、その充電時間を短縮できる。
【００１９】請求項２記載の電源制御装置は、コントローラ、ディスチャージ回路等を備えている。コントローラは、電源切断信号を入力するとディスチャージ開始信号を出力し、所定の条件が成立した場合にディスチャージ終了信号を出力する。ディスチャージ回路は、駆動用モータへ電力を供給するインバータと駆動用電池との間に接続され、前記ディスチャージ開始信号を入力してから前記ディスチャージ終了信号を入力するまでの間、前記インバータ内のコンデンサを定電流で放電する。
【００２０】コントローラは、電源切断信号を入力するとディスチャージ開始信号を出力する。すると、ディスチャージ回路は、コンデンサを定電流で放電し始める。そして、コントローラは、例えばコンデンサの放電電圧が一定値に達すると、ディスチャージ終了信号を出力する。これにより、ディスチャージ回路は、コンデンサに対する放電を終了する。ディスチャージ回路は、定電流回路という簡単な構成である。しかも、定電流ゆえに、コンデンサの放電電流の最大値を増大させることなく、その放電時間を短縮できる。
【００２１】請求項３記載の電源制御装置は、コントローラ、プリチャージ回路、ディスチャージ回路等を備えている。コントローラは、電源投入信号を入力するとプリチャージ開始信号を出力し、所定の条件が成立した場合にプリチャージ終了信号を出力するとともに、電源切断信号を入力するとディスチャージ開始信号を出力し、所定の条件が成立した場合にディスチャージ終了信号を出力する。プリチャージ回路は、駆動用モータへ電力を供給するインバータと動用電池との間に接続され、前記プリチャージ開始信号を入力してから前記プリチャージ終了信号を入力するまでの間、前記インバータ内のコンデンサを定電流で充電する。ディスチャージ回路は、前記インバータと前記駆動用電池との間に接続され、前記ディスチャージ開始信号を入力してから前記ディスチャージ終了信号を入力するまでの間、前記コンデンサを定電流で放電する。
【００２２】プリチャージ回路及びディスチャージ回路は、それぞれ前述した作用を奏するとともに、定電流回路という簡単な構成でありながら定電流ゆえに、コンデンサの充放電電流の最大値を増大させることなく、その充放電時間を短縮できる。
【００２３】請求項４記載の電源制御装置は、請求項３記載の電源制御装置において、前記プリチャージ回路の構成部品と前記ディスチャージ回路の構成部品とが同一である。構成部品の共通化により、製造の容易化及び低価格化が図れる。
【００２４】請求項５記載の電源制御装置は、コントローラ、プリチャージ兼ディスチャージ回路、配線切り換え部等を備えている。コントローラは、電源投入信号を入力するとプリチャージ開始信号を出力し、所定の条件が成立した場合にプリチャージ終了信号を出力するとともに、電源切断信号を入力するとディスチャージ開始信号を出力し、所定の条件が成立した場合にディスチャージ終了信号を出力する。プリチャージ兼ディスチャージ回路は、駆動用モータへ電力を供給するインバータと駆動用電池との間に接続され、前記プリチャージ開始信号を入力してから前記プリチャージ終了信号を入力するまでの間、及び前記ディスチャージ開始信号を入力してから前記ディスチャージ終了信号を入力するまでの間、定電流回路として動作する。配線切り換え部は、前記プリチャージ開始信号を入力してから前記プリチャージ終了信号を入力するまでの間、前記プリチャージ兼ディスチャージ回路を前記コンデンサに直列に接続するとともに、前記ディスチャージ開始信号を入力してから前記ディスチャージ終了信号を入力するまでの間、前記プリチャージ兼ディスチャージ回路を前記コンデンサに並列に接続する。
【００２５】コントローラは、電源投入信号を入力するとプリチャージ開始信号を出力する。すると、プリチャージ兼ディスチャージ回路が定電流回路として動作するとともに、配線切り換え部がプリチャージ兼ディスチャージ回路をコンデンサに直列に接続する。すなわち、プリチャージ回路兼ディスチャージ回路は、コンデンサを定電流で充電し始める。そして、コントローラは、例えばコンデンサの充電電圧が一定値に達すると、プリチャージ終了信号を出力する。これにより、プリチャージ回路兼ディスチャージ回路は、コンデンサに対する充電を終了する。一方、コントローラは、電源切断信号を入力するとディスチャージ開始信号を出力する。すると、プリチャージ兼ディスチャージ回路が定電流回路として動作するとともに、配線切り換え部がプリチャージ兼ディスチャージ回路をコンデンサに並列に接続する。すなわち、プリチャージ回路兼ディスチャージ回路は、コンデンサを定電流で放電し始める。そして、コントローラは、例えばコンデンサの放電電圧が一定値に達すると、ディスチャージ終了信号を出力する。これにより、プリチャージ回路兼ディスチャージ回路は、コンデンサに対する放電を終了する。このように、プリチャージ兼ディスチャージ回路は、一つの定電流回路でありながら、前述したプリチャージ回路及びディスチャージ回路の両方の作用を奏する。
【００２６】請求項６記載の電源制御装置は、請求項１又は３記載の電源制御装置において、前記プリチャージ回路が、制御電圧が印加されると導通して前記定電流を流す第一のトランジスタと、前記プリチャージ開始信号を入力してから前記プリチャージ終了信号を入力するまでの間、導通して前記トランジスタに前記制御電圧を印加するフォトカプラと、前記定電流値を前記制御電圧値にネガティブ・フィードバックする第二のトランジスタと、これらに付随する抵抗器とを備えたものである。
【００２７】請求項７記載の電源制御装置は、請求項２又は３記載の電源制御装置において、前記ディスチャージ回路が、制御電圧が印加されると導通して前記定電流を流す第一のトランジスタと、前記ディスチャージ開始信号を入力してから前記ディスチャージ終了信号を入力するまでの間、導通して前記トランジスタに前記制御電圧を印加するフォトカプラと、前記定電流値を前記制御電圧値にネガティブ・フィードバックする第二のトランジスタと、これらに付随する抵抗器とを備えたものである。
【００２８】請求項８記載の電源制御装置は、請求項４記載の電源制御装置において、前記プリチャージ兼ディスチャージ回路は、制御電圧が印加されると導通して前記定電流を流す第一のトランジスタと、前記プリチャージ開始信号を入力してから前記プリチャージ終了信号を入力するまでの間、及び前記ディスチャージ開始信号を入力してから前記ディスチャージ終了信号を入力するまでの間、導通して前記トランジスタに前記制御電圧を印加するフォトカプラと、前記定電流値を前記制御電圧値にネガティブ・フィードバックする第二のトランジスタと、これらに付随する抵抗器とを備えたものである。
【００２９】請求項６乃至８記載の電源制御装置は、プリチャージ回路、ディスチャージ回路、又はプリチャージ回路兼ディスチャージ回路が、トランジスタ、フォトカプラ、抵抗器等の一般的な部品で構成されている。したがって、製造の容易化及び低価格化が図れる。
【００３０】請求項９記載の電源制御装置は、請求項６、７又は８記載の電源制御装置において、前記第一のトランジスタが一定以上の温度になると前記定電流を低減させる機能を備えたものである。
【００３１】低温時は、第一のトランジスタの性能一杯の電流を流すことができるので、プリチャージ又はディスチャージを高速化できる。一方、高温時は、定電流を減らすことにより、第一のトランジスタの発熱による損傷を防止できる。
【００３２】
【発明の実施の形態】図１は、本発明に係る電源制御装置の第一実施形態を示す回路図である。以下、この図面に基づき説明する。
【００３３】本実施形態の電源制御装置１０は、コントローラ５０、プリチャージ回路１２、及びディスチャージ回路１４を備えたものである。また、電源制御装置１０には、駆動用電池５２とインバータ５６とを接続又は開離する正極側のコンタクタＲＹ１と負極側のコンタクタＲＹ２とが付設されている。コントローラ５０には、これらのコンタクタＲＹ１，ＲＹ２を開閉する機能も付加されている。
【００３４】コントローラ５０は、Ｌレベルの車両起動要求信号（電源投入信号）を入力するとプリチャージ信号をＬレベルにして出力し、所定の条件が成立した場合にプリチャージ信号をＨレベルにして出力するとともに、Ｈレベルの車両起動要求信号（電源切断信号）を入力するとディスチャージ信号をＬレベルにして出力し、所定の条件が成立した場合にディスチャージ信号をＨレベルにして出力する。また、コントローラ５０は、例えばＣＰＵを中心にＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インタフェース等から構成されたマイクロコンピュータであり、多くの機能がプログラムによって実現されている。
【００３５】前述の「所定の条件が成立した場合」とは、本実施形態ではコンデンサ５８の両端電圧が一定値に達した場合であるが、コンデンサ５８の充放電電流が一定値に達した場合、又は一定時間が経過した場合等としてもよい。
【００３６】プリチャージ回路１２は、駆動用モータ５４へ電力を供給するインバータ５６と駆動用電池５２との間に接続され、Ｌレベルのプリチャージ信号（プリチャージ開始信号）を入力してからＨレベルのプリチャージ信号（プリチャージ終了信号）を入力するまでの間、インバータ５６内のコンデンサ５８を定電流で充電する。ディスチャージ回路１４は、コンデンサ５８と駆動用電池５２との間に接続され、Ｌレベルのディスチャージ信号（ディスチャージ開始信号）を入力してからＨレベルのディスチャージ信号（ディスチャージ終了信号）を入力するまでの間、コンデンサ５８を定電流で放電する。
【００３７】次に、電源制御装置１０の動作を説明する。
【００３８】コントローラ５０は、Ｌレベルの車両起動要求信号を入力するとＬレベルのプリチャージ信号を出力する。すると、プリチャージ回路１２は、コンデンサ５８を定電流で充電し始める。そして、コントローラ５０は、コンデンサ５８の充電電圧が一定値に達すると、Ｈレベルのプリチャージ信号を出力する。これにより、プリチャージ回路１２は、コンデンサ５８に対する充電を終了する。
【００３９】一方、コントローラ５０は、Ｈレベルの車両起動要求信号を入力するとＬレベルのディスチャージ信号を出力する。すると、ディスチャージ回路１４は、コンデンサ５８を定電流で放電し始める。そして、コントローラ５０は、コンデンサ５８の放電電圧が一定値に達すると、Ｈレベルのディスチャージ信号を出力する。これにより、ディスチャージ回路１４は、コンデンサ５８に対する放電を終了する。
【００４０】プリチャージ回路１２及びディスチャージ回路１４は、それぞれ定電流回路という簡単な構成でありながら定電流ゆえに、コンデンサ５８の充放電電流の最大値を増大させることなく、その充放電時間を短縮できる。
【００４１】図２は、プリチャージ回路１２及びディスチャージ回路１４の一例を示す回路図である。以下、この図面に基づき説明する。ただし、プリチャージ回路１２の構成部品とディスチャージ回路１４の構成部品とで、同一のものには同一符号を付すことにする。
【００４２】プリチャージ回路１２は、ゲート電圧（制御電圧）が印加されると導通して定電流を流すトランジスタ２０と、Ｌレベルのプリチャージ信号を入力してからＨレベルのプリチャージ信号を入力するまでの間、導通してトランジスタ２０にゲート電圧を印加するフォトカプラ２２と、定電流値をゲート電圧値にネガティブ・フィードバックするトランジスタ２４と、これらに付随する抵抗器２６１〜２６７、可変抵抗器２８及びツェナー・ダイオード３０とを備えている。
【００４３】ディスチャージ回路１４は、ゲート電圧（制御電圧）が印加されると導通して定電流を流すトランジスタ２０と、Ｌレベルのディスチャージ信号を入力してからＨレベルのディスチャージ信号を入力するまでの間、導通してトランジスタ２０にゲート電圧を印加するフォトカプラ２２と、定電流値をゲート電圧値にネガティブ・フィードバックするトランジスタ２４と、これらに付随する抵抗器２６１〜２６７、可変抵抗器２８及びツェナー・ダイオード３０とを備えている。
【００４４】トランジスタ２０は、Ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴである。フォトカプラ２２は、ＬＥＤ２２１とフォトＭＯＳＦＥＴ２２２とからなるフォトＭＯＳリレーである。トランジスタ２４は、ＮＰＮ型のバイポーラ・トランジスタである。抵抗器２６１〜２６３は電流制限用、抵抗器２６４は定電流設定用である。抵抗器２６５，２６６及び可変抵抗器２８は、トランジスタ２４のベース電圧調整用、すなわち定電流調整用である。抵抗器２６７及びツェナー・ダイオード３０は、トランジスタ２４の保護用である。ツェナー・ダイオード３０の降伏電圧は、例えば１５Ｖである。
【００４５】抵抗器２６４には、プリチャージ電流又はディスチャージ電流としての定電流が流れる。そして、その電圧降下の一部が可変抵抗器２８に印加される。抵抗器２６４の抵抗値は、あまり大きいとプリチャージ時間又はディスチャージ時間が長くなるので、１〜１０Ω程度が好ましい。
【００４６】以上のように、プリチャージ回路１２の構成部品とディスチャージ回路１４の構成部品とは、全く同一である。そのため、構成部品の共通化により、製造の容易化及び低価格化が図れられている。また、プリチャージ回路１２及びディスチャージ回路１４は、低電圧電源を必要とするコンパレータやオペアンプを備えていないので電源ＩＣが不要であるとともに、高電圧回路のどこかのレベルにＧＮＤを固定することも不要である。
【００４７】次に、図１及び図２を用いて、電源制御装置１０の動作をもう一度説明する。
【００４８】プリチャージ回路１２の動作を説明する。例えば、運転者が車両のイグニッションキーをオンにすると、車両起動要求信号が発生する。これにより、コントロ−ラ５０は、車両を起動する制御を開始し、まずコンタクタＲＹ２をオンにする。続いて、コントロ−ラ５０は、１２Ｖ電源電圧をプリチャージ回路１２及びディスチャージ回路１４へ供給し、プリチャージ信号をオン（ロー）にする。すると、フォトカプラ２２がオンすることによりトランジスタ２０がオンするので、プリチャージ回路１２の端子Ｖｉｎ１から端子Ｖｏｕｔ１へ定電流が流れる。このようにして、コンデンサ５８の充電が始まる。
【００４９】ここで、充電電流が多く流れ過ぎると、トランジスタ２４のベース電圧が上昇することにより、トランジスタ２４がオンとなる。すると、トランジスタ２０のゲート電圧が低下することにより、トランジスタ２０がオフとなるので、充電電流が流れなくなる。この充電電流値は可変抵抗器２８を調整することによって変えられる。
【００５０】一方、コントロ−ラ５０は、コンデンサ５８の電圧を検出しており、その電圧が十分に上がったと判断したら、プリチャージ信号をオフ（ハイ）にする。これにより、車両の起動が完了する。
【００５１】ディスチャージ回路１４の動作を説明する。例えば、運転者が車両のイグニッションキーをオフにすると、車両起動要求信号が発生しなくなる。これにより、コントロ−ラ５０は、車両を停止する制御を開始し、まずコンタクタＲＹ２，ＲＹ２をオフにする。続いて、コントロ−ラ５０は、ディスチャージ信号をオン（ロー）にする。すると、フォトカプラ２２がオンすることによりトランジスタ２０がオンするので、ディスチャージ回路１４の端子Ｖｉｎ２から端子Ｖｏｕｔ２へ定電流が流れる。このようにして、コンデンサ５８の放電が始まる。
【００５２】ここで、放電電流が多く流れ過ぎると、トランジスタ２４のベース電圧が上昇することにより、トランジスタ２４がオンとなる。すると、トランジスタ２０のゲート電圧が低下することにより、トランジスタ２０がオフとなるので、放電電流が流れなくなる。この放電電流値は可変抵抗器２８を調整することによって変えられる。
【００５３】一方、コントロ−ラ５０は、コンデンサ５８の電圧を検出しており、その電圧が十分に下がったと判断したら、ディスチャージ信号をオフ（ハイ）にし、１２Ｖ電源電圧の供給もやめる。これにより、車両の停止が完了する。
【００５４】図３は、電源制御装置１０における動作の一例を示す波形図である。以下、図１乃至図３に基づき説明する。
【００５５】図３［１］では、電源制御装置１０のプリチャージ動作を示しており、上側の波形がコンデンサ５８の充電電圧、下側の波形がコンデンサ５８の充電電流である。図３［２］では、電源制御装置１０のディスチャージ動作を示しており、上側の波形がコンデンサ５８の放電電圧、下側の波形がコンデンサ５８の放電電流である。
【００５６】図３に示した例では、電池電圧を２００Ｖとしている。このときのプリチャージ時間及びディスチャージ時間は、ともに約１．５秒である。
【００５７】図４は、本発明に係る電源制御装置の第二実施形態の主要部を示す回路図である。以下、この図面に基づき説明する。ただし、図２と同じ部分は同じ符号を付すことにより説明を省略する。
【００５８】本実施形態の電源制御装置は、コントローラ５０（図１参照）、プリチャージ兼ディスチャージ回路３２、配線切り換え部３４等を備えている。コントローラ５０は、第一実施形態と同じ構成及び同じ動作である。
【００５９】プリチャージ兼ディスチャージ回路３２は、インバータ５６（図１参照）と駆動用電池５２（図１参照）との間に接続され、Ｌレベルのプリチャージ信号を入力してからＨレベルのプリチャージ信号を入力するまでの間、及びＬレベルのディスチャージ信号を入力してからＨレベルのディスチャージ信号を入力するまでの間、定電流回路として動作する。フォトカプラ２２は、Ｌレベルのプリチャージ信号又はＬレベルのディスチャージ信号のどちらか一方を入力すると、導通する。ダイオード３６１，３６２は逆流防止用である。
【００６０】配線切り換え部３４は、Ｌレベルのプリチャージ信号を入力してからＨレベルのプリチャージ信号を入力するまでの間、プリチャージ兼ディスチャージ回路３２をコンデンサ５８に直列に接続するとともに、Ｌレベルのディスチャージ信号を入力してからＨレベルのディスチャージ信号を入力するまでの間、プリチャージ兼ディスチャージ回路３２をコンデンサ５８に並列に接続する。
【００６１】具体的に言えば、配線切り換え部３４は、Ｌレベルのディスチャージ信号で励磁されるコイル３８と、ｂ接点である接点４０ｂ，４２ｂと、ａ接点である接点４０ａ，４２ａとを備えた電磁リレーである。接点４０ａ，４０ｂ，４２ａ，４２ｂは、コイル３８に付勢されて連動して開閉するものであり、定電流以上は流れないので小容量のものでよい。接点４０ａ，４０ｂはプリチャージ兼ディスチャージ回路３２の正極側切り換え用であり、接点４２ａ，４２ｂはプリチャージ兼ディスチャージ回路３２の負極側切り換え用である。もちろん、この構成は一例に過ぎないので、半導体スイッチ等を用いてもよい。
【００６２】次に、本実施形態の電源制御装置の動作を説明する。
【００６３】コントローラ５０（図１参照）は、Ｌレベルの車両起動要求信号を入力するとＬレベルのプリチャージ信号を出力する。すると、プリチャージ兼ディスチャージ回路３２が定電流回路として動作するとともに、配線切り換え部３４がプリチャージ兼ディスチャージ回路３２をコンデンサ５８に直列に接続する。すなわち、プリチャージ回路兼ディスチャージ回路３２は、コンデンサ５８を定電流で充電し始める。そして、コントローラ５０は、例えばコンデンサ５８の充電電圧が一定値に達すると、Ｈレベルのプリチャージ信号を出力する。これにより、プリチャージ回路兼ディスチャージ回路３２は、コンデンサ５８に対する充電を終了する。
【００６４】一方、コントローラ５０は、Ｈレベルの車両起動要求信号を入力するとＬレベルのディスチャージ信号を出力する。すると、プリチャージ兼ディスチャージ回路３２が定電流回路として動作するとともに、配線切り換え部３４がプリチャージ兼ディスチャージ回路３２をコンデンサ５８に並列に接続する。すなわち、プリチャージ回路兼ディスチャージ回路３２は、コンデンサ５８を定電流で放電し始める。そして、コントローラ５０は、例えばコンデンサ５８の放電電圧が一定値に達すると、Ｈレベルのディスチャージ信号を出力する。これにより、プリチャージ回路兼ディスチャージ回路３２は、コンデンサに対する放電を終了する。
【００６５】このように、プリチャージ兼ディスチャージ回路３２は、一つの定電流回路でありながら、図２に示したプリチャージ回路１２及びディスチャージ回路１４の両方の作用を奏する。本実施形態では、第一実施形態におけるディスチャージ回路１４分が不要になるのに対して、配線切り換え部３４及びダイオード３６１，３６２が必要になる。したがって、部品点数で見ると、本実施形態は、第一実施形態に比べて、簡略化されていることがわかる。
【００６６】本発明に係る電源制御装置の第三実施形態の主要部を示す回路図である。以下、この図面に基づき説明する。ただし、図２と同じ部分は同じ符号を付すことにより説明を省略する。
【００６７】本実施形態の電源制御装置は、トランジスタ２０が一定以上の温度になると定電流を低減させる機能を備えたものである。すなわち、本実施形態では、プリチャージ回路１２’において、可変抵抗器２８及び抵抗器２６６の接続点と端子Ｖｏｕｔ１との間に、サーマルスイッチ４４及び抵抗器４６からなる直列回路が挿入されている。サーマルスイッチ４４は、トランジスタ２０のヒートシンク（図示せず）に取り付けられ、トランジスタ２０が一定温度以下（低温時）で閉、トランジスタ２０が一定温度以上（高温時）で開となる。
【００６８】電流が抵抗器２６４に流れると、抵抗器２６４のプラス側に電圧が発生する。低温時は、抵抗器４６，２６６及び可変抵抗器２８によってトランジスタ２４のベース電圧が決まり、定電流が端子Ｖｉｎ１から端子Ｖｏｕｔ１へ流れる。
【００６９】一方、高温時は、サーマルスイッチ４４が開となって抵抗器４６が切り離される。その結果、抵抗器２６４のプラス側に発生する電圧が低温時よりも低いうちに、トランジスタ２４のベース電圧が高くなってトランジスタ２４がオンになる。したがって、高温時はプリチャージ電流が少なくなるので、トランジスタ２０の過熱保護が図られる。
【００７０】この過熱保護が働いてもプリチャージは実行されるので、車両を起動できる。ただし、プリチャージ電流が低減すると、それだけプリチャージ時間が長くなる。しかし、このような過熱保護が働くのは、車両の起動を短時間に繰り返し行うという通常あり得ない操作をした場合に限られるので、起動を短時間で終了するという本来の目的は達成される。
【００７１】本実施形態によれば、低温時にトランジスタ２０の性能一杯の電流を流すことができるので、プリチャージを高速化できる。一方、高温時は、定電流を減らすことにより、トランジスタ２０の発熱による損傷を防止できる。なお、本実施形態は、図２のディスチャージ回路１４や図４のプリチャージ兼ディスチャージ回路３２にも適用できる。
【００７２】なお、本発明は、言うまでもなく、上記第一乃至第三実施形態に限定されるものではない。例えば、定電流を大きくする場合は、複数のトランジスタ２０を並列接続すればよい。また、本発明の名称は「電気自動車用…」としたが、電気自動車に限らず、大容量の電源及び負荷を備えたシステムに好適に用いることができる。
【００７３】
【発明の効果】請求項１記載の電源制御装置によれば、インバータ内のコンデンサをプリチャージ回路が定電流で充電することにより、定電流回路という簡単な構成でありながら定電流ゆえに、充電電流の最大値を増大させることなく、その充電時間を短縮できる。
【００７４】請求項２記載の電源制御装置によれば、インバータ内のコンデンサをディスチャージ回路が定電流で放電することにより、定電流回路という簡単な構成でありながら定電流ゆえに、放電電流の最大値を増大させることなく、その放電時間を短縮できる。
【００７５】請求項３記載の電源制御装置によれば、インバータ内のコンデンサをプリチャージ回路が定電流で充電するとともにディスチャージ回路が定電流で放電することにより、定電流回路という簡単な構成でありながら定電流ゆえに、充放電電流の最大値を増大させることなく、その充放電時間を短縮できる。
【００７６】請求項４記載の電源制御装置によれば、請求項３記載の電源制御装置において、プリチャージ回路とディスチャージ回路との構成部品を共通化したことにより、製造の容易化及び低価格化を図ることができる。
【００７７】請求項５記載の電源制御装置によれば、インバータ内のコンデンサをプリチャージ回路兼ディスチャージ回路が定電流で充放電することにより、一つの定電流回路という簡単な構成でありながら定電流ゆえに、充放電電流の最大値を増大させることなく、その充放電時間を短縮できる。しかも、定電流回路が一つでよいので、構成を簡略化できる。
【００７８】請求項６乃至８記載の電源制御装置によれば、プリチャージ回路、ディスチャージ回路、又はプリチャージ回路兼ディスチャージ回路を、トランジスタ、フォトカプラ、抵抗器等の一般的な部品で構成したことにより、製造の容易化及び低価格化を図ることができる。しかも、低電圧駆動部品を使用していないので、低電圧電源が不要、高電圧に強い、ＧＮＤレベルを規定しなくてよい等の利点を有する。
【００７９】請求項９記載の電源制御装置によれば、第一のトランジスタが一定以上の温度になると定電流を低減させる機能を備えたことにより、低温時において第一のトランジスタの性能一杯の電流を流すことができるので、プリチャージ又はディスチャージを高速化できる。一方、高温時は、定電流を減らすことにより、第一のトランジスタの発熱による損傷を防止できる。
【出願人】 【識別番号】０００００２０８２
【氏名又は名称】スズキ株式会社
【住所又は居所】静岡県浜松市高塚町３００番地
【出願日】 平成１３年９月１８日（２００１．９．１８）
【代理人】 【識別番号】１０００７９１６４
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 勇
【公開番号】 特開２００３−９２８０７（Ｐ２００３−９２８０７Ａ）
【公開日】 平成１５年３月２８日（２００３．３．２８）
【出願番号】 特願２００１−２８２９５２（Ｐ２００１−２８２９５２）