JPH09233830A - インバータ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 外部電源を用いることなく制御部を駆動させ
て平滑用コンデンサの残留電荷の放電を行うことのでき
るインバータ装置を提供する。 【解決手段】 インバータ１１に接続されたバッテリ１
と、インバータ１１と並列に接続された平滑用コンデン
サ１４と、平滑用コンデンサ１４の電荷を制御する制御
部１４とが備えられているインバータ装置において、平
滑用コンデンサ１４の両端が制御部１３に接続されて放
電回路が形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、インバータに供
給される電圧を平滑化するための平滑用コンデンサを備
えたインバータ装置に関し、特に、インバータ停止後に
平滑用コンデンサの残留電荷を放電させることのできる
インバータ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、各種の電気機器、電気設備など
に用いられるインバータ装置は、インバータの入力側に
接続された直流電源と、インバータの出力側に接続され
た負荷と、インバータと直流電源との間の回路を開閉さ
せるスイッチと、インバータと並列に接続された平滑用
コンデンサと、平滑用コンデンサと並列に接続された放
電抵抗とを備えている。

【０００３】インバータの起動に際しては、スイッチが
閉じられて直流電源から出力される直流電流が平滑用コ
ンデンサに充電され、その後、直流電流がインバータに
供給されてインバータが起動可能な状態となる。インバ
ータの起動中、直流電流の電圧変化が平滑用コンデンサ
の電荷により平滑化される。

【０００４】一方、インバータの停止後は、メンテナン
スなどの際に平滑用コンデンサに作業者が接触する場合
があるため、速やかに平滑用コンデンサの残留電荷を放
電することが望ましい。

【０００５】このように、インバータの停止後に平滑用
コンデンサの残留電荷を放電制御できる装置としては、
例えば実開昭６３−２９３９１号公報、特開平３−２２
２６０２号公報がある。

【０００６】この実開昭６３−２９３９１号公報に記載
された電力変換装置は、直流電源と誘導電動機との間に
設けられたインバータと、直流電源とインバータとの間
に設けられた平滑用コンデンサと、インバータの起動・
停止を制御し、かつ、平滑用コンデンサの電荷を制御す
るコントローラが設けられている。上記インバータは、
スイッチング素子と負荷抵抗とからなる回生制動システ
ムを備えている。上記構成の電力変換装置によれば、イ
ンバータの停止後、コントローラによりスイッチング素
子を動作させ、平滑用コンデンサの残留電荷をインバー
タの負荷抵抗または誘導電動機の巻線抵抗により放電す
る制御が行われる。

【０００７】また、特開平３−２２２６０２号公報に記
載された電気自動車用電力変換器は、直流電源、平滑用
コンデンサ、インバータ、スイッチなどの他に、入力端
子が平滑用コンデンサと並列に接続されたコンバータ
と、このコンバータの出力端子が並列に接続されたバッ
テリと、このバッテリおよびコンバータの出力端子に並
列に接続された制御部とが設けられている。この制御部
はバッテリからの給電により駆動され、制御部から出力
される信号によりインバータ、コンバータなどの動作が
制御される。上記構成の電気自動車用電力変換器によれ
ば、インバータの停止後、制御部の信号によりコンバー
タが動作されて平滑用コンデンサの残留電荷がコンバー
タに吸収されて電圧変換された後、バッテリに充電され
ることで平滑用コンデンサの放電が行われる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記実開昭６
３−２９３９１号公報、特開平３−２２２６０２号公報
に記載された装置は、平滑用コンデンサの残留電荷の放
電を制御するコントローラや制御部が、バッテリなどの
外部電源により駆動される構成となっているため、コン
トローラまたは制御部と外部電源との間の回路が、コネ
クタの取り外しや故障などにより遮断された場合、制御
部が駆動せず平滑用コンデンサの残留電荷の放電を行う
ことができなかった。

【０００９】この発明は上記事情を背景としてなされた
もので、外部電源を用いることなく制御部を駆動させて
平滑用コンデンサの残留電荷の放電を行うことのできる
インバータ装置を提供することを目的としている。この
目的は、平滑用コンデンサの残留電荷を制御部に給電
し、その電圧により制御部を駆動させて平滑用コンデン
サの放電を行うことで達成される。

【００１０】

【課題を解決するための手段およびその作用】上記目的
を達成するため請求項１に記載された発明は、インバー
タの入力側に接続された直流電源と、前記インバータと
直流電源との間に形成された回路に設けられ、かつ、前
記インバータと並列に接続された平滑用コンデンサと、
この平滑用コンデンサの電荷を制御する制御部とが備え
られているインバータ装置において、前記平滑用コンデ
ンサの電荷を前記制御部に供給する放電回路が設けられ
ていることを特徴とする。

【００１１】したがって、請求項１に記載された発明に
よれば、平滑用コンデンサの残留電荷が放電回路を介し
て制御部に供給されて制御部が駆動されるから、制御部
と外部とを接続する回路が遮断されても平滑用コンデン
サの放電を行うことができるうえ、格別の外部電源を設
ける必要もなく装置の簡略化、小型化、軽量化、低コス
ト化を図ることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】次に、この発明を添付図面に基づ
いて詳細に説明する。図１はこの発明のインバータ装置
を電気自動車に適用した実施例を示す概念図であり、イ
ンバータ装置は、直流電源、例えば主バッテリ１と、リ
レーユニット２と、パワーコントロールユニット（ＰＣ
Ｕ）３と、負荷、例えばモータジェネレータ４と、補機
バッテリ５とを備えている。この補機バッテリ５とパワ
ーコントロールユニット（ＰＣＵ）３とは別個に構成さ
れ、後で述べるコネクタにより接続・遮断が可能となっ
ている。

【００１３】リレーユニット２は、主バッテリ１とパワ
ーコントロールユニット３との間の回路に配置されてお
り、主バッテリ１の陽極側に接続されたスイッチ、例え
ば第１リレー６と、第１リレー６の接点を開閉させる励
磁コイル７とを備えている。また、モータジェネレータ
４は巻線８，９，１０を備えた巻線型３相同期発電機で
あり、モータジェネレータ４の駆動力が電気自動車の車
輪（図示せず）に伝達される。このモータジェネレータ
４は、電気自動車の走行状態に応じて発電機としても使
用される。

【００１４】一方、前記パワーコントロールユニット３
には、インバータ１１、コンバータ１２、制御部（ＥＣ
Ｕ）１３、平滑用コンデンサ１４などの要素が設けられ
ている。以下、各要素について具体的に説明する。

【００１５】インバータ１１は直流電流を交流電流に変
換するためのもので、その入力側ががリレーユニット２
を介して主バッテリ１に接続されているとともに、直列
に接続されたスイッチングトランジスタ１５，１６と、
直列に接続されたスイッチングトランジスタ１７，１８
と、直列に接続されたスイッチングトランジスタ１９，
２０とを備えている。そして、スイッチングトランジス
タ１５，１６と、スイッチングトランジスタ１７，１８
と、スイッチングトランジスタ１９，２０とは互いに並
列に接続されている。さらに、スイッチングトランジス
タ１５，１６の出力側がモータジェネレータ４の巻線８
に接続され、スイッチングトランジスタ１７，１８の出
力側が巻線９に接続され、スイッチングトランジスタ１
９，２０の出力側が巻線１０に接続されている。

【００１６】前記平滑用コンデンサ１４は、リレーユニ
ット２とインバータ１１との間の回路に配置され、か
つ、インバータ１１と並列に接続されている。また、前
記コンバータ１２は直流電流を電圧変換するためのもの
であり、その入力端子が平滑用コンデンサ１４と並列に
接続されている。

【００１７】また、前記補機バッテリ５と制御部１３と
の間の回路には、結合・分離可能なコネクタ２１が設け
られており、コネクタ２１と補機バッテリ５の陽極との
間には第２リレー２２が設けられている。第２リレー２
２の接点は、励磁コイル２３により開閉される。そし
て、前記コンバータ１２の出力端子が制御部１３とコネ
クタ２１との間に接続されている。このようにして、平
滑用コンデンサ１４とコンバータ１４と制御部１３との
間に放電回路が形成されている。

【００１８】制御部１３は中央演算処理装置（ＣＰＵ）
とメモリー（ＲＡＭ，ＲＯＭ）、ならびに入出力インタ
ーフェースを主体として構成されるマイクロコンピュー
タであり、制御部１３にはインバータ装置全体を制御す
る。具体的には、制御部１３からは、励磁コイル７に対
する励磁電流と、コンバータ１２の動作を制御するオン
・オフ信号と、インバータ１１の動作、例えばスイッチ
ングトランジスタ１５ないし２０を制御するパルスウィ
ドスモジュレーション（ＰＷＭ）信号と、励磁コイル２
２に対する励磁電流とが出力される。

【００１９】一方、インバータ１１から制御部１３に対
してインバータ電圧信号と、電流フィードバック信号と
が入力される。なお、制御部１３にはインバータ装置全
体を制御する際に使用されるデータ、例えば平滑用コン
デンサ１４の許容電圧などが記憶されているとともに、
制御部１３には、外部からの給電がない状態においても
励磁コイル２３に流す程度の容量の電荷が蓄積される。

【００２０】次に、上記インバータ装置の作用を図２の
タイムチャートを参照しながら説明する。まず、コネク
タ２１が結合された状態でイグニッションキーがオン操
作されると、制御部１３に蓄積されている電圧により励
磁コイル２３に励磁電流が流れ第２リレー２２が閉じら
れ、かつ、制御部１３により第１リレー６が閉じられる
と、補機バッテリ５の直流電流がコンバータ１２および
制御部１３に給電される。一方、主バッテリ１から出力
された直流電流がパワーコントロールユニット３に給電
されて平滑用コンデンサ１４に充電され、平滑用コンデ
ンサ１４の電圧が徐々に高まり、充電が完了した後は直
流電流がインバータ１１に供給されてインバータ１１が
起動可能な状態となる。また、制御部１３からコンバー
タ１２に入力される信号によりコンバータ１２が起動可
能な状態となる。

【００２１】そして、制御部１３からインバータ１１に
対してパルスウィドスモジュレーション信号が入力され
ることでインバータ１１が起動し、主バッテリ１から給
電される直流電流が交流電流に変換されてモータジェネ
レータ４に供給される。その結果、モータジェネレータ
４の駆動力が車輪に伝達されて電気自動車が走行する。

【００２２】電気自動車の走行中は、主バッテリ１から
給電される直流電流の電圧変化が平滑用コンデンサ１４
の電荷により平滑化されるとともに、走行負荷に対する
直流電流の余剰分はコンバータ１２により電圧変換さ
れ、補機バッテリ５に充電される。なお、電気自動車が
減速する場合は、モータジェネレータ４が発電機として
使用され、ブレーキ力で発電された電気エネルギーを主
バッテリ１や補機バッテリ５に充電することも可能であ
る。

【００２３】一方、イグニッションキーがオフ操作され
ると、励磁コイル７に対する励磁電流が停止され第１リ
レー６が開かれるが、第２リレー２２は閉じられたまま
に維持され、制御部１３は補機バッテリ５からの給電に
より駆動が続行される。このため、平滑用コンデンサ１
４の残留電荷がコンバータ１２に吸収されて電圧変換さ
れた後、補機バッテリ５に充電される。このようにし
て、平滑用コンデンサ１４の放電が行われ、平滑用コン
デンサ１４の電圧が徐々に低下する。

【００２４】この放電制御の開始後、制御部１３によっ
て平滑用コンデンサ１４の残留電荷の電圧が許容電圧以
下になったことが検出された場合には、制御部１３から
コンバータ１２に入力されていた信号がオフされて放電
制御が終了するとともに、励磁コイル２３に対する励磁
電流が停止されて第２リレー２２が開かれて制御部１３
と補機バッテリ５との間の回路が開く。

【００２５】このようにして、平滑用コンデンサ１４の
残留電荷を補機バッテリ５に充電すれば、メンテナンス
などにより作業者が平滑用コンデンサ１４に接触する前
に速やかに平滑用コンデンサ１４の残留電荷の放電が終
了する。また、補機バッテリ５に充電された電気エネル
ギを他の電気部品、例えばワイパーや空調機械などの駆
動に有効活用することができる。

【００２６】ところで、上記の放電制御が終了する前
に、例えば、図３のタイムチャートに示すように放電制
御の途中でコネクタ２１が分離されたり、または故障に
より補機バッテリ５と制御部１３との間の回路が遮断さ
れたり、補機バッテリ５が放電状態になったりした場合
には、平滑用コンデンサ１４の残留電荷が、平滑用コン
デンサ１４とコンバータ１２と制御部１３との間に形成
されている放電回路により制御部１３に供給され、その
電圧により制御部１３の駆動が続行される。

【００２７】このため図２と同様に放電制御が行われ、
平滑用コンデンサ１４の残留電荷の電圧が許容電圧以下
になった時点で制御部１３からコンバータ１２に入力さ
れる信号が停止され、放電制御が終了する。なお、放電
制御が開始される前にコネクタ２１が分離された場合
も、上記と同様の作用により平滑用コンデンサ１４の残
留電荷が放電される。

【００２８】以上のように、この発明によれば平滑用コ
ンデンサ１４の残留電荷により制御部１３を駆動させて
平滑用コンデンサ１４の放電を行うことができるから、
コネクタ２１の取り外しや故障などにより補機バッテリ
５と制御部１３との間の回路が遮断された場合において
も平滑用コンデンサ１４の放電を行うことができるう
え、格別の外部電源を設ける必要もなく装置の簡略化、
小型化、軽量化、低コスト化を図ることができる。

【００２９】なお、この発明は、平滑用コンデンサ１４
の残留電荷を他の電気要素、例えばモータジェネレータ
４の巻線８ないし１０の抵抗により放電させたり、放電
抵抗（図示せず）などにより放電させる構成のインバー
タ装置にも適用可能である。また、この発明は電気自動
車以外の電気設備、例えば空調機械、照明器具などにも
適用可能である。さらに、直流電源として直流発電機を
用いることも可能である。

【００３０】

【発明の効果】したがって、請求項１に記載された発明
によれば、平滑用コンデンサの残留電荷が放電回路を介
して制御部に供給されて制御部が駆動されるから、制御
部と外部との回路が遮断されても平滑用コンデンサの放
電を行うことができるうえ、格別の外部電源を設ける必
要もなく装置の簡略化、小型化、軽量化、低コスト化を
図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明にかかるインバータ装置を電気自動車
に適用した実施例を示す概念図である。

【図２】図１のインバータ装置の作用を示すタイムチャ
ートである。

【図３】図１のインバータ装置の作用を示し、平滑用コ
ンデンサの放電が完了する前にコネクタが分離された場
合を示すタイムチャートである。

【符号の説明】

１ 主バッテリ（直流電源） ５ 補機バッテリ １１ インバータ １２ コンバータ １３ 制御部 １４ 平滑用コンデンサ ２１ コネクタ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インバータの入力側に接続された直流電
   源と、前記インバータと直流電源との間に形成された回
   路に設けられ、かつ、前記インバータと並列に接続され
   た平滑用コンデンサと、この平滑用コンデンサの電荷を
   制御する制御部とが備えられているインバータ装置にお
   いて、 前記平滑用コンデンサの電荷を前記制御部に供給する放
   電回路が設けられていることを特徴とするインバータ装
   置。