JPH11178101A - 電気自動車用空調装置の電源入力回路 - Google Patents

電気自動車用空調装置の電源入力回路

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JPH11178101A
JPH11178101A JP9340083A JP34008397A JPH11178101A JP H11178101 A JPH11178101 A JP H11178101A JP 9340083 A JP9340083 A JP 9340083A JP 34008397 A JP34008397 A JP 34008397A JP H11178101 A JPH11178101 A JP H11178101A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構成でデバイスへ負担をかけずに常時
安定して迅速に充電できる電気自動車用空調装置の電源
入力回路を提供すること。 【解決手段】 この空調制御装置１において、高圧直流
電源３からの高圧直流電流をインバータ６へ供給する電
源入力回路は、高圧直流電源３の正極側に接続された逆
接続防止用のダイオードＤと、高圧直流電源３の正極側
及び負極側間にそれぞれ接続されて高圧直流電流からの
充電を行うコンデンサ１６，及びこのコンデンサ１６か
らの放電を行う放電抵抗１７と、高圧直流電源３側の負
極側に接続されたスイッチング素子Ｑとから成る。モー
タ制御回路２０からの駆動制御信号によりスイッチング
素子Ｑをパルス動作させてコンデンサ１６を充電する。
モータ制御回路２０はコンデンサ１６の充電電圧を検出
し、駆動制御信号により充電電圧の大きさに比例させて
パルス動作のパルス幅を可変させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、主として電気自動
車に搭載される空調装置を制御する空調制御装置の電気
回路であって、空調装置の圧縮機を駆動する駆動装置へ
高圧直流電源からの高圧直流電流を供給する電気自動車
用空調装置の電源入力回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の電気自動車用空調装置の
電源入力回路を含む空調制御装置としては、例えば図３
に示すような構成のものが挙げられる。
【０００３】この空調制御装置１´は、電気自動車に搭
載される空調装置の圧縮機へ供給される高圧直流電源３
からの高圧直流電流を遮断する電流遮断装置である正極
側電流遮断装置４ａ及び負極側電流遮断装置４ｂと、高
圧直流電流を交流電源に変換して圧縮機を駆動する駆動
装置であるインバータ６と、インバータ６に接続される
圧縮機のモータ（以下、コンプレッサモータとする）７
と、高圧直流電源３からの高圧直流電流をインバータ６
へ供給する電源入力回路と、負極側電流遮断装置４ｂ及
びインバータ６間の接続線に接続され、高圧直流電源３
及び車体アース間の漏電抵抗の大きさを検出して漏電の
有無を判定する漏電検出回路５とを含んでいる。
【０００４】ここでの電源入力回路は、高圧直流電源３
側の正極側に接続された逆接続防止用のダイオードＤ
と、高圧直流電源３の正極側及び負極側間に接続されて
高圧直流電流からの充電を行うコンデンサ１６と、高圧
直流電源３の正極側及び負極側間に接続されてコンデン
サ１６からの放電を行う放電抵抗１７と、正極側電流遮
断装置４ａの両端に直列接続されて配置された充電スイ
ッチ２１及び充電抵抗２２とから成っている。因みに、
この電源入力回路では、ダイオードＤに対して正極側電
流遮断装置４ａと充電スイッチ２１及び充電抵抗２２と
が並列接続される関係となっている。尚、ここでのダイ
オードＤは、高圧直流電源３の正極と負極とを誤って逆
に接続した場合に空調制御装置１´側の回路が破壊され
ないように設けられている。
【０００５】又、この空調制御装置１´の場合、漏電検
出回路５を駆動して漏電検出回路５から得た漏電検出結
果や、或いはコンデンサ１６の充電状態を検出した結果
に応じて正極側電流遮断装置４ａ及び負極側電流遮断装
置４ｂ，充電スイッチ２１，並びにインバータ６の開閉
制御や駆動制御を行うための動作制御回路であるモータ
制御回路２０´を含んでいる。
【０００６】こうした構成のため、モータ制御回路２０
´と開閉制御や駆動制御の対象となる各部との間におい
て、漏電検出回路５との間では駆動信号及び漏電検出信
号の授受を行うための信号線Ｓ２，Ｓ３が接続され、コ
ンデンサ１６との間では充電電圧を入力検出するための
信号線Ｓ４が接続され、インバータ６との間では駆動制
御信号を送出するための信号線Ｓ５が接続され、充電ス
イッチ２１との間では開閉を制御するための開閉制御信
号を送出するための信号線Ｓ６が接続され、正極側電流
遮断装置４ａとの間では同様に開閉を制御するための開
閉制御信号を送出するための信号線Ｓ７が接続され、負
極側電流遮断装置４ｂとの間では同様に開閉を制御する
ための開閉制御信号を送出するための信号線Ｓ８が接続
されている。
【０００７】尚、ここでの空調制御装置１´には高圧直
流電源３から高圧直流電流が供給されるが、高圧直流電
源３には走行制御装置２が接続されている。
【０００８】このような空調制御装置１´の電源入力回
路においてコンデンサ１６への充電を行う場合、最初に
高圧直流電源３からの高圧直流電流を空調制御装置１´
へ投入する際、モータ制御回路２０´により正極側電流
遮断装置４ａ及び負極側電流遮断装置４ｂを閉成して高
圧直流電流を直にダイオードＤへ供給すると、瞬間的に
過大な電流が流れてダイオードＤを破損させる危険があ
る他、コンデンサ１６の寿命低下を招いてしまう。
【０００９】従って、こうした手順ではなく、モータ制
御回路２０´では開閉制御信号により信号線Ｓ６，信号
線Ｓ８を介して充電スイッチ２１及び負極側電流遮断装
置４ｂを閉成すると共に、信号線Ｓ７を介して正極側電
流遮断装置４ａを開成し、充電抵抗２２を通すことで徐
々にコンデンサ１６を充電した後に開閉制御信号により
信号線Ｓ７を介して正極側電流遮断装置４ａを閉成する
ようにしている。即ち、モータ制御回路２０´は充電が
完了した状態を信号線Ｓ４を通して確認した時点で開閉
制御信号により信号線Ｓ６を介して充電スイッチ２１を
開成すると共に、信号線Ｓ７を介して正極側電流遮断装
置４ａを閉成してから駆動制御信号により信号線Ｓ５を
介してインバータ６を駆動する。
【００１０】一方、漏電検出回路５により空調装置側の
みでの漏電検出する場合、モータ制御回路２０´は開閉
制御信号により信号線Ｓ６，信号線Ｓ７，信号線Ｓ８を
介して全部のスイッチ部である充電スイッチ２１，正極
側電流遮断装置４ａ，及び負極側電流遮断装置４ｂを開
成してから駆動信号により信号線Ｓ２を介して漏電検出
回路５を駆動し、漏電検出回路５により漏電検出された
結果の漏電検出信号を信号線Ｓ３を通して得る。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】上述した電気自動車用
空調装置の電源入力回路の場合、高圧直流電源からの高
圧直流電流に耐え得るように大容量のダイオードを使用
しなければならないため、コスト高や大型化を招き、コ
ンデンサの寿命も短くなってしまうという問題がある
他、モータ制御回路で開閉制御される充電スイッチや正
極及び負極の両方の電流遮断装置を用いてその間に信号
線を接続配線する必要があるため、部品点数が多くなっ
て構成が複雑となり、これが結果としてコスト高や大規
模化を招いてしまうという問題がある。
【００１２】又、電気自動車に搭載されている高圧直流
電源は通常車体と絶縁されているが、万一絶縁が破壊さ
れた場合に感電事故を引き起こす危険があるため、これ
を防止すべく空調制御装置に漏電検出回路を設けてモー
タ制御回路によりインバータを駆動制御しているが、空
調装置側のみの漏電検出を行う場合には空調制御装置側
の回路と走行制御装置側の回路とを遮断しなければなら
ないため、少なくとも電流遮断装置における負極側のも
のが必要不可欠であるという事情もある。
【００１３】本発明は、このような問題点を解決すべく
なされたもので、その技術的課題は、簡単な構成でデバ
イスへ負担をかけずに常時安定して迅速に充電できる電
気自動車用空調装置の電源入力回路を提供することにあ
る。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、電気自
動車に搭載される空調装置の圧縮機を駆動する駆動装置
へ高圧直流電源からの高圧直流電流を供給し、且つ該高
圧直流電源の正極側及び負極側間に接続されて該高圧直
流電流からの充電を行うコンデンサを含む電気自動車用
空調装置の電源入力回路において、高圧直流電源の正極
側に接続されたダイオードと、高圧直流電源の負極側に
接続されたスイッチング素子とを含む電気自動車用空調
装置の電源入力回路が得られる。
【００１５】又、本発明によれば、上記電気自動車用空
調装置の電源入力回路において、コンデンサの充電状態
を検出した結果に応じてスイッチング素子の動作制御を
行う動作制御回路を含み、スイッチング素子は、コンデ
ンサの充電時に動作制御回路からの動作制御信号により
パルス動作する電気自動車用空調装置の電源入力回路が
得られる。
【００１６】更に、本発明によれば、上記電気自動車用
空調装置の電源入力回路において、動作制御回路は、コ
ンデンサの充電電圧を検出すると共に、動作制御信号に
より該充電電圧の大きさに比例させてパルス動作のパル
ス幅を可変させる電気自動車用空調装置の電源入力回路
が得られる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下に実施例を挙げ、本発明の電
気自動車用空調装置の電源入力回路について、図面を参
照して詳細に説明する。
【００１８】図１は、本発明の一実施例に係る電気自動
車用空調装置の電源入力回路を含む空調制御装置の基本
構成を示した回路ブロック図である。
【００１９】この空調制御装置１の場合、電気自動車に
搭載される空調装置の圧縮機へ供給される高圧直流電源
３からの高圧直流電流を交流電源に変換して圧縮機を駆
動する駆動装置であるインバータ６と、インバータ６に
接続されるコンプレッサモータ７と、高圧直流電源３か
らの高圧直流電流をインバータ６へ供給する電源入力回
路と、高圧直流電源３の負極側のインバータ６入力前段
の接続線に接続され、高圧直流電源３及び車体アース間
の漏電抵抗の大きさを検出して漏電の有無を判定する漏
電検出回路５とを含んでいる。
【００２０】ここでの電源入力回路は、高圧直流電源３
側の正極側に接続された逆接続防止用のダイオードＤ
と、高圧直流電源３の正極側及び負極側間に接続されて
高圧直流電流からの充電を行うコンデンサ１６と、高圧
直流電源３の正極側及び負極側間に接続されてコンデン
サ１６からの放電を行う放電抵抗１７と、高圧直流電源
３側の負極側に接続されたスイッチング素子Ｑとから成
っている。即ち、この電源入力回路では、図３に示した
従来のもののように電流遮断装置や充電用のスイッチを
使用しない簡素な構成となっている。
【００２１】又、この空調制御装置１の場合、漏電検出
回路５を駆動して漏電検出回路５から得た漏電検出結果
や、コンデンサ１６の充電状態を検出した結果に応じて
スイッチング素子Ｑの動作制御やインバータ６の駆動制
御を行う動作制御回路であるモータ制御回路２０を含ん
でいる。即ち、このモータ制御回路２０は、コンデンサ
１６の充電時に動作制御信号を伝送してスイッチング素
子Ｑを断続的なオン状態でパルス動作させる（このパル
ス動作は、スイッチング素子Ｑのスイッチング動作上で
は充電期間にオン，オフが繰り返される状態を示す）
が、具体的にはコンデンサ１６の充電電圧を検出し、動
作制御信号により充電電圧の大きさに比例させてスイッ
チング素子Ｑのパルス動作のパルス幅を可変させる。こ
れにより、パルス幅は充電電圧が小さいときには小さ
く、大きいときには大きくなる。こうしたスイッチング
素子Ｑのパルス幅を可変させた上でのパルス動作は、で
きるだけ早くコンデンサ１６の充電を完了させると共
に、スイッチング素子Ｑを破損させないために行うもの
である。仮に、充電始めから大きなパルス幅で充電を行
えばスイッチング素子Ｑが破損される危険を生じ、充電
始めから終わりまで小さなパルス幅で充電を行えば充電
時間がかかってしまうことになる。尚、スイッチング素
子Ｑとしては、図中ではＩＧＢＴ仕様としたが、トラン
ジスタやＦＥＴ等も使用することができる。
【００２２】こうした構成のため、モータ制御回路２０
と駆動制御や動作制御の対象となる各部との間におい
て、漏電検出回路５との間では駆動信号及び漏電検出信
号の授受を行うための信号線Ｓ２，Ｓ３が接続され、コ
ンデンサ１６との間では充電電圧を入力検出するための
信号線Ｓ４が接続され、インバータ６との間では駆動制
御信号を送出するための信号線Ｓ５が接続され、スイッ
チング素子Ｑとの間では動作制御信号を送出するための
信号線Ｓ１が接続されており、全体として図３の従来の
場合と比べて構成が簡素になっている。
【００２３】尚、ここでの空調制御装置１にも高圧直流
電源３から高圧直流電流が供給されるが、高圧直流電源
３には走行制御装置２が接続されている。
【００２４】このような空調制御装置１の電源入力回路
においてコンデンサ１６への充電を行う場合、コンデン
サ１６の端子間電圧としてインバータ６に印加される直
流電圧が充電電圧として信号線Ｓ４を介してモータ制御
回路２０で検出されるため、モータ制御回路２０では信
号線Ｓ１を介して動作制御信号をスイッチング素子Ｑへ
伝送してスイッチング素子Ｑを断続的にオン状態とし、
この断続的なオン状態で動作制御信号により充電電圧の
大きさに比例させてパルス幅を可変させた上でスイッチ
ング素子Ｑをパルス駆動させる。即ち、充電期間では上
述したようにスイッチング素子Ｑのスイッチング動作が
オン，オフの繰り返し状態となるが、充電完了時にはス
イッチング素子Ｑを連続的にオン状態としてインバータ
６によるコンプレッサモータ７の駆動を行わせるように
する。
【００２５】ところで、こうしたスイッチング素子Ｑの
パルス動作によるコンデンサ１６への充電の際、コンデ
ンサ１６の充電電圧が小さいとき（充電量が少ないと
き）にはダイオードＤ及びスイッチング素子Ｑに大きな
電流が流れるため、ダイオードＤやスイッチング素子Ｑ
が破壊されないようにパルス幅を小さくして充電を行わ
せる。又、コンデンサ１６の充電電圧が大きいとき（充
電量が多いとき）にはできるだけ早く充電が完了するよ
うにパルス幅を大きくして充電を行わせる。このような
スイッチング素子Ｑのパルス駆動制御による充電を行え
ば、デバイスへ負担をかけずに常時安定して迅速に充電
できる。
【００２６】尚、放電抵抗１７は、例えばメンテナンス
時に際してコンデンサ１６に電荷が残っている場合等の
危険を回避させるためのものである。コンデンサ１６の
電荷を放電させる場合、モータ制御回路２０は信号線Ｓ
１を介して動作制御信号をスイッチング素子Ｑへ伝送し
てスイッチング素子Ｑをオフ状態とし、このオフ状態で
放電抵抗１７においてコンデンサ１６からの電荷放電が
行われる。
【００２７】因みに、空調制御装置１における通常動作
の場合、モータ制御回路２０はコンデンサ１６に所定の
電圧が充電された後に信号線Ｓ５を介して駆動制御信号
によりインバータ６を駆動する。
【００２８】一方、漏電検出回路５により漏電検出する
場合、モータ制御回路２０は信号線Ｓ１を介して動作制
御信号をスイッチング素子Ｑへ伝送してスイッチング素
子Ｑをオフ状態とし、このオフ状態で駆動信号により信
号線Ｓ２を介して漏電検出回路５を駆動し、漏電検出回
路５により漏電検出された結果の漏電検出信号を信号線
Ｓ３を通して得る。
【００２９】ここでは、漏電検出電流の空調制御装置１
側への流入がダイオードＤ及びスイッチング素子Ｑによ
り阻止されるため、空調装置側のみで簡単にして適確に
漏電検出が行われることになる。因みに、モータ制御回
路２０は漏電検出の結果として、漏電が著しい場合には
コンプレッサモータ７を停止させるための駆動制御信号
をインバータ６へ送出したり、或いは必要に応じて使用
者へのその旨の通報を行う。
【００３０】図２は、上述した空調制御装置１における
電源入力回路の構成をそれぞれ変形した比較例の動作性
を検証するために示した回路ブロック図で、同図（ａ）
は比較例１に関するもの，同図（ｂ）は比較例２に関す
るもの，同図（ｃ）は比較例３に関するものである。
【００３１】これらの比較例１〜３の何れの電源入力回
路の場合も、コンデンサ１６の充電は可能であるが、漏
電検出に際しては走行制御装置２側にも漏電検出電流が
流れてしまうため、空調装置側のみでの漏電検出を適確
に行うことができない。即ち、図２（ａ）の場合には高
圧直流電源３の負極側に接続したダイオードＤから漏電
検出電流が走行制御装置２側に流れ、図２（ｂ）の場合
には高圧直流電源３の負極側から直接漏電検出電流が走
行制御装置２側に流れ、図２（ｃ）の場合にはインバー
タ６又は放電抵抗１７を通して高圧直流電源３の正極側
から漏電検出電流が走行制御装置２側に流れてしまう。
従って、これらの比較例１〜３の電源入力回路は、何れ
も漏電が走行装置側で発生したのか、空調装置側で発生
したのかを区別できないため、機能的に好ましくない。
【００３２】
【発明の効果】以上に述べた通り、本発明の電気自動車
用空調装置の電源入力回路によれば、従来の回路で必要
とされた電流遮断装置の正極側及び負極側でのスイッチ
や充電スイッチを不要とし、高圧直流電源の負極側に接
続された一個のスイッチング素子を設け、モータ制御回
路によりコンデンサの充電時に動作制御信号を伝送して
スイッチング素子をオン状態でパルス動作させ、動作制
御信号により充電電圧の大きさに比例させてパルス動作
のパルス幅を可変させているので、簡素な構成でデバイ
スへ負担をかけずに常時安定して迅速に充電できるよう
になる。この結果、早く充電が完了するため、空調装置
の運転開始時間も短縮されて車内温度を早く設定温度に
到達させられるものとなる。
【００３３】又、この電源入力回路の場合、高圧直流電
源の負極側のスイッチング素子以外に高圧直流電源の正
極側にダイオードが接続されており、これらのスイッチ
ング素子及びダイオードが漏電検出する場合に漏電検出
電流の空調制御装置側への流入を阻止するため、空調装
置側のみでの漏電検出が簡単にして適確に行い得るよう
になる。この結果、最小容量のダイオードでコンデンサ
の長寿命化を計り得るものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る電気自動車用空調装置
の電源入力回路を含む空調制御装置の基本構成を示した
回路ブロック図である。
【図２】図１に示す電源入力回路の構成をそれぞれ変形
した比較例の動作性を検証するために示した回路ブロッ
ク図で、（ａ）は比較例１に関するもの，（ｂ）は比較
例２に関するもの，（ｃ）は比較例３に関するものであ
る。
【図３】従来の電気自動車用空調装置の電源入力回路を
含む空調制御装置の基本構成を示した回路ブロック図で
ある。
【符号の説明】
１，１´ 空調制御装置 ２ 走行制御装置 ３ 高圧直流電源 ４ａ 正極側電流遮断装置 ４ｂ 負極側電流遮断装置 ５ 漏電検出回路 ６ インバータ ７ コンプレッサモータ １６ コンデンサ １７ 放電抵抗 ２０，２０´ モータ制御回路 ２１ 充電スイッチ ２２ 充電抵抗 Ｄ ダイオード Ｑ スイッチング素子 Ｓ１〜Ｓ８ 信号線

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電気自動車に搭載される空調装置の圧縮
    機を駆動する駆動装置へ高圧直流電源からの高圧直流電
    流を供給し、且つ該高圧直流電源の正極側及び負極側間
    に接続されて該高圧直流電流からの充電を行うコンデン
    サを含む電気自動車用空調装置の電源入力回路におい
    て、前記高圧直流電源の正極側に接続されたダイオード
    と、前記高圧直流電源の負極側に接続されたスイッチン
    グ素子とを含むことを特徴とする電気自動車用空調装置
    の電源入力回路。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の電気自動車用空調装置の
    電源入力回路において、前記コンデンサの充電状態を検
    出した結果に応じて前記スイッチング素子の動作制御を
    行う動作制御回路を含み、前記スイッチング素子は、前
    記コンデンサの充電時に前記動作制御回路からの動作制
    御信号によりパルス動作することを特徴とする電気自動
    車用空調装置の電源入力回路。
  3. 【請求項３】 請求項２記載の電気自動車用空調装置の
    電源入力回路において、前記動作制御回路は、前記コン
    デンサの充電電圧を検出すると共に、前記動作制御信号
    により該充電電圧の大きさに比例させて前記パルス動作
    のパルス幅を可変させることを特徴とする電気自動車用
    空調装置の電源入力回路。
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