JP4096895B2 - High voltage DC power supply circuit for vehicles - Google Patents
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Description
本発明は車両用高電圧直流電源回路に関する。本発明の車両用高電圧直流電源回路は、好適にはハイブリッド車や燃料電池車など高圧直流電源を搭載する車両(高圧直流電源車)に適用される。 The present invention relates to a high voltage DC power supply circuit for a vehicle. The vehicle high-voltage DC power supply circuit of the present invention is preferably applied to a vehicle (high-voltage DC power supply vehicle) equipped with a high-voltage DC power supply such as a hybrid vehicle or a fuel cell vehicle.
従来のハイブリッド車では配線損失低減や回転電機の小型化などの目的のために走行用モータや高圧直流電源充電用の発電機を安全性や電気絶縁材の絶縁性能が許す範囲でなるべく高い電圧で駆動することが期待され、このため現在では回転電機を600Vを超えるきわめて高い電圧レベルで駆動するようになってきている。しかし、この昇圧に応じて高圧直流電源の組電池のセル直列段数を増大することには安全性を含めて種々の問題が考えられるため、200Vといったモータ駆動電圧よりは低い電圧のバッテリを高圧直流電源として用い、その出力電圧を昇圧コンバータ(アップコンバータ)により必要に応じて600Vを超える非常に高い直流電圧まで昇圧して回転電機駆動用の三相交流電圧変換用のインバータに印加する昇圧コンバータ・インバータ回路方式の採用が好適とされている。 In conventional hybrid vehicles, for the purpose of reducing wiring loss and downsizing of rotating electrical machines, the driving motor and the generator for charging the high-voltage DC power supply are set as high as possible within the range that the safety and insulation performance of the electrical insulation materials allow. It is expected to drive, and for this reason, the rotating electrical machine is now driven at a very high voltage level exceeding 600V. However, since various problems including safety can be considered in increasing the number of cell series stages of the assembled battery of the high-voltage DC power supply according to this boosting, a battery having a voltage lower than the motor driving voltage such as 200V is connected to the high-voltage DC power supply. Boost converter that is used as a power supply and boosts its output voltage to a very high DC voltage exceeding 600V as required by a boost converter (up converter) and applied to an inverter for three-phase AC voltage conversion for driving a rotating electrical machine. Adopting an inverter circuit system is preferred.
この昇圧コンバータ・インバータ回路では、バッテリ電圧を昇圧する昇圧コンバータと、この昇圧直流電圧を交流電圧して交流回転電機に印加するインバータとを縦続接続して構成される。ハイブリッド車では、昇圧コンバータは、エンジンに直結された発電機用のインバータと走行用発電電動機用のインバータとに接続され、昇圧コンバータは電力の双方向送電可能となっている。下記の特許文献1はこの種の昇圧コンバータ・インバータ回路の一例を記載している。
また、昇圧コンバータの一対の入力端子にコンバータ用平滑コンデンサを接続し、インバータの一対の入力端子にインバータ用平滑コンデンサを接続し、インバータ用平滑コンデンサと並列に安全用放電抵抗素子を接続することが行われている。これら平滑コンデンサは周知のリップル低減用のコンデンサであって、スイッチングサージ電圧低減のためにコンバータ用平滑コンデンサは昇圧コンバータのスイッチング素子に、インバータ用平滑コンデンサはインバータのスイッチング素子にできるだけ近接して配置される。 Further, a converter smoothing capacitor is connected to a pair of input terminals of a boost converter, an inverter smoothing capacitor is connected to a pair of input terminals of an inverter, and a safety discharge resistance element is connected in parallel to the inverter smoothing capacitor. Has been done. These smoothing capacitors are well-known ripple reducing capacitors. To reduce the switching surge voltage, the converter smoothing capacitor is placed close to the switching element of the boost converter, and the inverter smoothing capacitor is placed as close as possible to the switching element of the inverter. The
安全用放電抵抗素子は、点検や修理のためにバッテリと直列接続された安全スイッチをオフした場合や、車両衝突時にバッテリと昇圧コンバータとの間の電力ケーブルが断線してバッテリから昇圧コンバータ・インバータ回路への給電が途絶えた場合にコンバータ用平滑コンデンサ及びインバータ用平滑コンデンサを所定短時間(たとえば数分)内に放電させて、電気的安全性を向上するためのものである。すなわち、安全用放電抵抗素子はインバータ用平滑コンデンサを直接放電するとともに、コンバータ用平滑コンデンサを昇圧コンバータ内蔵のダイオードを通じて放電する。これにより、一個の安全用放電抵抗素子により最低2個(2個のインバータを用いる場合には3個)の平滑コンデンサを同時に放電することができるため素子数を節減できる。特に、この安全用放電抵抗素子は許容温度上昇範囲内にて短時間に大量の電荷を放電する必要があるため、その個数の低減は回路装置体格の縮小の点で有益である。また、コンバータ用平滑コンデンサと並列に安全用放電抵抗素子を設ける必要がないため、直流電源の電圧を昇圧コンバータを介することなくこの安全用放電抵抗素子に印加することがないという利点も生まれる。 The safety discharge resistance element is used when the safety switch connected in series with the battery is turned off for inspection or repair, or when the power cable between the battery and the boost converter is disconnected in the event of a vehicle collision. When power supply to the circuit is interrupted, the converter smoothing capacitor and the inverter smoothing capacitor are discharged within a predetermined short time (for example, several minutes) to improve electrical safety. That is, the safety discharge resistance element directly discharges the inverter smoothing capacitor and discharges the converter smoothing capacitor through a diode built in the boost converter. As a result, at least two (three when two inverters are used) smoothing capacitors can be discharged simultaneously by one safety discharge resistance element, so that the number of elements can be saved. In particular, since this safety discharge resistance element needs to discharge a large amount of charges in a short time within the allowable temperature rise range, the reduction of the number is beneficial in terms of reduction in the size of the circuit device. Further, since it is not necessary to provide a safety discharge resistance element in parallel with the converter smoothing capacitor, there is an advantage that the voltage of the DC power source is not applied to the safety discharge resistance element without going through the boost converter.
上記したハイブリッド車などの高圧直流電源車では、バッテリなどの高圧直流電源は安全性、温度環境などの点から車室下部や車両後部に搭載されるのが通常である。これに対して、走行モータなどの回転電機は車両の重量バランスの点から重いバッテリから離れた位置、好適には車両前部に配置され、種々の理由によりインバータは走行モータなどの回転電機に近接乃至一体配置されるのが通常である。結局、インバータをバッテリから遠く離れて配置するのが妥当な配置となる。昇圧コンバータは、制御や回路系のコンパクト化を考えるとインバータに近接配置することが好適である。 In the above-described high-voltage DC power supply vehicle such as a hybrid vehicle, the high-voltage DC power supply such as a battery is usually mounted in the lower part of the vehicle compartment or the rear part of the vehicle from the viewpoints of safety and temperature environment. On the other hand, a rotating electric machine such as a traveling motor is disposed away from a heavy battery, preferably at the front of the vehicle in terms of the weight balance of the vehicle, and the inverter is close to the rotating electric machine such as a traveling motor for various reasons. Or it is usually arranged integrally. In the end, it is reasonable to place the inverter far away from the battery. The boost converter is preferably arranged close to the inverter in consideration of control and downsizing of the circuit system.
車両衝突事故などの原因によりバッテリから昇圧コンバータ・インバータ回路への給電が遮断され、安全用放電抵抗素子によりコンバータ用平滑コンデンサとインバータ用平滑コンデンサとを放電する場合、バッテリと昇圧コンバータとを結ぶ電力ケーブルが長いために、安全性向上の観点から上記したバッテリ接続用の長い電力ケーブルに接続されるコンバータ用平滑コンデンサの放電の方がインバータ用平滑コンデンサの放電に比べてより重要となる。 When the power supply from the battery to the boost converter / inverter circuit is cut off due to a vehicle collision accident or the like, and the smoothing capacitor for converter and the smoothing capacitor for inverter are discharged by the safety discharge resistance element, the power connecting the battery and the boost converter Since the cable is long, the discharge of the converter smoothing capacitor connected to the above-described long power cable for battery connection is more important than the discharge of the inverter smoothing capacitor from the viewpoint of improving safety.
しかしながら、昇圧コンバータ・インバータ回路が、それぞれ個別に接続された1乃至複数のインバータと昇圧コンバータとをバスバーなどの電源ラインにより接続して構成する場合、この電源ラインが衝突衝撃により断線してしまう事態も想定する必要がある。 However, when the boost converter / inverter circuit is configured by connecting one or more individually connected inverters and the boost converter by a power line such as a bus bar, the power line is disconnected due to a collision shock. It is also necessary to assume.
この場合、インバータに内蔵されてインバータ用平滑コンデンサと並列接続された安全用放電抵抗素子はこのインバータ用平滑コンデンサを支障なく放電できるものの、上記電源ラインの断線によりコンバータ用平滑コンデンサを放電することができず、その結果、コンバータ用平滑コンデンサに接続されるとともに昇圧コンバータとバッテリとを接続する電力ケーブルが長期間高電圧に保持されてしまい、電気的安全確保の上の点で問題となる。 In this case, although the safety discharge resistance element built in the inverter and connected in parallel with the inverter smoothing capacitor can discharge the inverter smoothing capacitor without hindrance, the converter smoothing capacitor may be discharged by disconnection of the power line. As a result, the power cable that is connected to the converter smoothing capacitor and connects the boost converter and the battery is held at a high voltage for a long period of time, which is problematic in terms of ensuring electrical safety.
また、ハイブリッド車や燃料電池車において、上記した平滑コンデンサの放電の放電完了までの時間を短縮しょうとすると、この平滑コンデンサと並列接続された安全用放電抵抗素子の抵抗値の低減が必要となり、通常状態において無駄に消費される電力損失が増大してしまうという問題もあった。 In addition, in hybrid vehicles and fuel cell vehicles, if it is attempted to shorten the time to complete discharge of the smoothing capacitor, it is necessary to reduce the resistance value of the safety discharge resistance element connected in parallel with the smoothing capacitor. There is also a problem that power loss that is wasted in a normal state increases.
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、安全性に優れた車両用高電圧直流電源回路を提供することをその目的としている。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a high-voltage DC power supply circuit for a vehicle that is excellent in safety.
上記課題を解決する本発明の車両用高電圧直流電源回路は、高電圧の直流電源と、コンバータケースに内蔵されて前記直流電源から給電される高電圧を昇圧する昇圧コンバータと、インバータケースに内蔵されるとともに前記昇圧コンバータから入力された昇圧電圧を交流電圧に変換して回転電機に給電する一個乃至複数個のインバータと、前記昇圧コンバータの一対の出力端子と前記インバータの一対の入力端子とを個別に接続する昇圧電源ラインと、前記コンバータケースに内蔵されて前記コンバータケースの内部にて前記昇圧コンバータの一対の入力端子を接続するコンバータ用平滑コンデンサと、前記インバータケースに内蔵されて前記インバータケースの内部にて前記インバータの一対の入力端子を接続するインバータ用平滑コンデンサとを備える車両用高電圧直流電源回路において、前記インバータケースには内蔵されることなく前記コンバータケースにのみ内蔵されるとともに前記コンバータケースの内部にて前記昇圧コンバータの一対の入力端子又は前記昇圧電源ラインに接続されて前記両平滑コンデンサを放電する安全用放電回路を備え、前記昇圧コンバータ及び安全用放電回路は、コンバータ用金属冷却板の一主面上に近接配置され、前記インバータは、インバータ用金属冷却板の一主面上に配置され、前記コンバータ用金属冷却板と前記インバータ用金属冷却板とは冷却液通路をなす隙間を通じて対面配置されていることを特徴としている。これにより、安全性に優れた車両用高電圧直流電源回路を実現することができる。 The vehicle high-voltage DC power supply circuit of the present invention that solves the above-described problems includes a high-voltage DC power supply, a boost converter that is built into the converter case and boosts the high voltage that is fed from the DC power supply, and is built into the inverter case. In addition, one or more inverters that convert the boosted voltage input from the boost converter into an AC voltage and supply power to the rotating electrical machine, a pair of output terminals of the boost converter, and a pair of input terminals of the inverter Step-up power supply lines that are individually connected, a converter smoothing capacitor that is built in the converter case and connects a pair of input terminals of the step-up converter inside the converter case, and the inverter case that is built in the inverter case A smoothing inverter for inverter that connects a pair of input terminals of the inverter inside the inverter In high-voltage direct-current power supply circuit for a vehicle and a capacitors, a pair of input terminals or the boosting of the boost converter at the interior of the converter case with the said inverter case it is built only in the converter case without being built is connected to a power supply line provided with a safety discharging circuits for discharging said both smoothing capacitor, the boost converter and the safety discharge circuit is arranged close to the one main surface of the converter metal cooling plate, said inverter, It is arranged on one main surface of the inverter metal cooling plate, and the converter metal cooling plate and the inverter metal cooling plate are arranged to face each other through a gap forming a coolant passage. Thereby, the high voltage direct current power supply circuit for vehicles excellent in safety is realizable.
すなわち、この発明では、昇圧コンバータと、この昇圧コンバータから給電される一乃至複数のインバータとが別々に製造されて異なるケースに収容され、それらを電源ラインにて接続してなる昇圧コンバータ・インバータ回路において、インバータ用平滑コンデンサと並列接続される安全用放電抵抗素子を昇圧コンバータ側に装備するので、車両衝突衝撃により、昇圧コンバータとインバータとの間に配線されてそれらを接続する上記電源ラインが車両衝突事故等により切断されたとしても、安全用放電抵抗素子は昇圧コンバータの平滑コンデンサであるコンバータ用平滑コンデンサを支障なく放電することができるために安全性を向上することができる。 That is, according to the present invention, the boost converter and one or more inverters fed from the boost converter are separately manufactured and housed in different cases, and are connected by a power supply line. In this case, the safety discharge resistance element connected in parallel with the smoothing capacitor for the inverter is provided on the boost converter side, so that the above-mentioned power line connected between the boost converter and the inverter is connected to the vehicle by a vehicle collision impact. Even when disconnected due to a collision accident or the like, the safety discharge resistance element can discharge the converter smoothing capacitor, which is the smoothing capacitor of the boost converter, without any hindrance, so that safety can be improved.
また、この発明によれば、昇圧コンバータとインバータとが別々のケースに内蔵されているため、それらの間を接続する電源ラインの外れや切断による上記したコンバータ用平滑コンデンサの放電不良を回避しつつ、安全用放電回路配線がそれらの修理交換が容易となり、配置自由度が向上する。 In addition, according to the present invention, since the boost converter and the inverter are built in separate cases, the above-described discharge failure of the smoothing capacitor for the converter due to disconnection or disconnection of the power supply line connecting them is avoided. The safety discharge circuit wiring can be easily repaired and replaced, and the degree of freedom in arrangement is improved.
なお、インバータは、それが交流電力を給電する回転電機(走行用MGや発電機)にできるだけ近接配置することが好適であり、インバータの一対の入力端子に接続されるインバータ用平滑コンデンサはできるだけインバータの各スイッチング素子に近接して接続されるのが好適である。これは、配線損失増大を抑制したり、配線インダクタンスにより生じるリップル電圧を抑止するためである。安全用放電回路は、インバータ用平滑コンデンサ及びコンバータ用平滑コンデンサの両方の放電を行う。これらの作用は従来通りである。 It is preferable that the inverter be arranged as close as possible to the rotating electrical machine (travel MG or generator) that supplies AC power, and the inverter smoothing capacitor connected to the pair of input terminals of the inverter is an inverter as much as possible. It is preferable that the switching elements are connected in proximity to each other. This is to suppress an increase in wiring loss or to suppress a ripple voltage caused by wiring inductance. The safety discharge circuit discharges both the smoothing capacitor for the inverter and the smoothing capacitor for the converter. These actions are conventional.
本発明では更に、前記昇圧コンバータ及び安全用放電回路は、コンバータ用金属冷却板の一主面上に近接配置され、前記インバータは、インバータ用金属冷却板の一主面上に配置され、前記コンバータ用金属冷却板と前記インバータ用金属冷却板とは冷却液通路をなす隙間を通じて対面配置されていることを特徴としている。 In the present invention, the step-up converter and the safety discharge circuit are arranged close to one main surface of the converter metal cooling plate, and the inverter is arranged on one main surface of the inverter metal cooling plate. The metal cooling plate for inverter and the metal cooling plate for inverter are arranged to face each other through a gap forming a coolant passage.
これにより、昇圧コンバータと安全用放電回路とを良好に冷却できる金属冷却板を利用できるとともに、昇圧コンバータと安全用放電回路との配線長さを短縮してその断線可能性を低減することができる。また、コンバータ用金属冷却板とインバータ用金属冷却板とが冷却液通路を挟んで対面するため、冷却が良好となるとともに、昇圧コンバータとインバータとの間の上記電源ラインの配線長を短縮することができる。なお、この電源ラインの配線長短縮のために、電源ラインはコンバータ用金属冷却板、冷却液通路、インバータ用金属冷却板を貫通して配置されることが好ましい。 As a result, a metal cooling plate that can cool the boost converter and the safety discharge circuit satisfactorily can be used, and the wiring length between the boost converter and the safety discharge circuit can be shortened to reduce the possibility of disconnection. . Also, the converter metal cooling plate and the inverter metal cooling plate face each other across the coolant passage, so that the cooling is good and the wiring length of the power line between the boost converter and the inverter is shortened. Can do. In order to shorten the wiring length of the power supply line, the power supply line is preferably disposed through the converter metal cooling plate, the coolant passage, and the inverter metal cooling plate.
好適な態様において、前記安全用放電回路は、前記平滑コンデンサの端子電圧の低下に伴い放電抵抗値が減少する回路特性を有することを特徴としている。 In a preferred aspect, the safety discharge circuit has a circuit characteristic in which a discharge resistance value decreases as the terminal voltage of the smoothing capacitor decreases.
たとえば、この態様は、平滑コンデンサの端子電圧の低下を検出して平滑コンデンサと並列接続された電気抵抗の抵抗値を減少させるスイッチング回路により構成することができる。 For example, this aspect can be configured by a switching circuit that detects a decrease in the terminal voltage of the smoothing capacitor and reduces the resistance value of the electrical resistance connected in parallel with the smoothing capacitor.
このようにすれば、昇圧コンバータに給電する高圧直流電源(たとえばバッテリ)と昇圧コンバータとを結ぶ電力ケーブルが切断されたり、あるいは高圧直流電源とインバータを結ぶ電力ケーブルが切断されたり、あるいは点検などのために高圧直流電源を回路から切り離したりした場合に、安全用放電回路は一定の電気抵抗値をもつ放電抵抗素子よりも速やかに平滑コンデンサの放電を完了することができる。または、放電完了までの時間を等しくした場合、通常使用時における安全用放電回路の電力消費を低減することができる。なお、昇圧コンバータ又はインバータに印加される入力電圧は通常の使用において所定電圧レベル以下となることが稀である。 In this case, the power cable connecting the high-voltage DC power supply (for example, battery) and the boost converter that feeds the boost converter to the boost converter is cut, or the power cable connecting the high-voltage DC power supply and the inverter is cut, or checked. Therefore, when the high-voltage DC power supply is disconnected from the circuit, the safety discharge circuit can complete the discharge of the smoothing capacitor more quickly than the discharge resistance element having a certain electric resistance value. Alternatively, when the time until the completion of discharge is equalized, the power consumption of the safety discharge circuit during normal use can be reduced. Note that the input voltage applied to the boost converter or inverter rarely falls below a predetermined voltage level in normal use.
好適な態様において、前記安全用放電回路は、前記正の抵抗温度特性をもつポジスタからなることを特徴としている。このようにすれば、平滑コンデンサの電圧低下に伴いポジスタに流れる電流が減少してその発熱が減少し、その電気抵抗値が減少するため、通常時の電力消費を増やすことなく、平滑コンデンサの放電完了を早めることができる。又は、放電完了を遅延させることなく、通常時の電力消費を節減することができる。 In a preferred aspect, the safety discharge circuit includes a posistor having the positive resistance temperature characteristic. In this way, the current flowing through the posistor decreases with the voltage drop of the smoothing capacitor, the heat generation is reduced, and the electrical resistance value is reduced, so that the discharge of the smoothing capacitor does not increase the normal power consumption. Completion can be expedited. Or power consumption at the normal time can be reduced without delaying the completion of discharge.
好適な態様において、昇圧コンバータ及びインバータを制御する制御回路とを備え、前記制御回路は、前記昇圧コンバータへの出力電圧指令に比べて前記インバータ用平滑コンデンサの電圧が所定レベル以上低い場合に前記インバータの各スイッチング素子をオンするか、又は、前記安全用放電回路の放電抵抗値を低下させることを特徴としている。 And a control circuit for controlling the boost converter and the inverter, wherein the control circuit is configured such that when the voltage of the smoothing capacitor for the inverter is lower than a predetermined level compared to an output voltage command to the boost converter, the inverter Each of the switching elements is turned on or the discharge resistance value of the safety discharge circuit is lowered.
すなわち、この発明では、昇圧コンバータとインバータとがそれぞれ平滑コンデンサをもち、インバータ用平滑コンデンサと並列に安全用放電回路をもつ昇圧コンバータ・インバータ回路において、昇圧コンバータへの出力電圧指令に比べて前記インバータ用平滑コンデンサの電圧が所定レベル以上低い場合にそれを直流電源からの給電の異常であると判定して前記インバータの各スイッチング素子をオンするか、又は、前記安全用放電回路の放電抵抗値を低下させるため、コンバータ用平滑コンデンサやインバータ用平滑コンデンサの速やかな放電により電気的安全性の向上とし、回路点検を早期に可能とすることができる。 That is, according to the present invention, in the boost converter / inverter circuit in which each of the boost converter and the inverter has a smoothing capacitor and has a safety discharge circuit in parallel with the smoothing capacitor for the inverter, the inverter is compared with the output voltage command to the boost converter. When the voltage of the smoothing capacitor is lower than a predetermined level, it is determined that the power supply from the DC power supply is abnormal, and each switching element of the inverter is turned on, or the discharge resistance value of the safety discharge circuit is set Therefore, electrical safety is improved by prompt discharge of the converter smoothing capacitor and the inverter smoothing capacitor, and circuit inspection can be performed at an early stage.
なお、上記インバータの各スイッチング素子のオンはたとえばすべてのスイッチング素子の同時オンにより平滑コンデンサの蓄電電力をインバータで消費してもよく、あるいは、所定アームの上アーム側のスイッチング素子と、異なるアームの下アーム側のスイッチング素子とをオンさせることにより、平滑コンデンサの蓄電電力を回転機内のコイルにて消費するようにすればよい。なお、前記制御回路は、外部から入力される前記昇圧コンバータの起動指令の入力直後においては、前記インバータの各スイッチング素子をオンするか、又は、前記安全用放電回路の放電抵抗値を低下させることを禁止することが好ましい。これにより、昇圧コンバータの起動初期において、動作不具合が生じることがない。 In addition, each switching element of the inverter may be turned on, for example, by simultaneously turning on all the switching elements, the stored power of the smoothing capacitor may be consumed by the inverter, or the switching element on the upper arm side of the predetermined arm may be different from the switching arm. By turning on the switching element on the lower arm side, the stored power of the smoothing capacitor may be consumed by the coil in the rotating machine. The control circuit turns on each switching element of the inverter or decreases the discharge resistance value of the safety discharge circuit immediately after the start-up command of the boost converter input from the outside. Is preferably prohibited. As a result, no malfunction occurs in the initial startup of the boost converter.
以下、本発明の車両用高電圧直流電源回路を用いたハイブリッド車用電源装置の好適な実施態様を図面を参照して説明する。ただし、本発明は下記の実施例に限定されるものではなく、本発明の技術思想を公知技術又はそれと均等の技術の組み合わせにより実施され得ることは当然である。たとえば、バッテリの代わりに燃料電池を用いるなどしてもよい。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of a hybrid vehicle power supply device using a vehicle high voltage DC power supply circuit of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following examples, and it is natural that the technical idea of the present invention can be implemented by a known technique or a combination of equivalent techniques. For example, a fuel cell may be used instead of the battery.
実施例1のハイブリッド車用電源装置の回路図を図1に示す。1はモータジェネレータ、2はインバータ、3は昇圧コンバータ、4は定格電圧200Vのバッテリ、5は放電抵抗素子(本発明で言う安全用放電回路)、6は平滑コンデンサ(本発明で言うインバータ用平滑コンデンサ)、7は平滑コンデンサ(本発明で言うコンバータ用平滑コンデンサ)、8は安全スイッチである。 FIG. 1 shows a circuit diagram of a hybrid vehicle power supply device according to the first embodiment. 1 is a motor generator, 2 is an inverter, 3 is a boost converter, 4 is a battery having a rated voltage of 200 V, 5 is a discharge resistance element (safety discharge circuit in the present invention), and 6 is a smoothing capacitor (smoothing for an inverter in the present invention). (Capacitor), 7 is a smoothing capacitor (smoothing capacitor for converter referred to in the present invention), and 8 is a safety switch.
バッテリ4の電圧は安全スイッチ8を通じて昇圧コンバータ3の一対の入力端子9、10間に印加され、昇圧コンバータ3の一対の出力端子11、12間の電圧はインバータ2の一対の入力端子13、14間に印加され、インバータ2が出力する三相交流電圧がモータジェネレータ(MG)1に出力される。なお、昇圧コンバータ3の一対の低電位側の入力端子10、12は共通とすることができる。この実施例では、バッテリ4は車両中央部から後部にかけて配置されている。インバータ2はMG1のハウジングに固定されてMG1とともにインバータ一体型MGを構成し、このインバータ一体型MGは車両前部に配置されている。 The voltage of the battery 4 is applied between the pair of input terminals 9 and 10 of the boost converter 3 through the safety switch 8, and the voltage between the pair of output terminals 11 and 12 of the boost converter 3 is the pair of input terminals 13 and 14 of the inverter 2. A three-phase AC voltage applied between them and output from the inverter 2 is output to the motor generator (MG) 1. The pair of low potential side input terminals 10 and 12 of the boost converter 3 can be made common. In this embodiment, the battery 4 is arranged from the center of the vehicle to the rear. The inverter 2 is fixed to the housing of the MG 1 and constitutes an inverter integrated type MG together with the MG 1, and this inverter integrated type MG is arranged at the front of the vehicle.
平滑コンデンサ6はインバータ2を収容するケース15内に収容されて、平滑コンデンサ7の一対の端子16、17はケース15内のブスバー配線を通じて、インバータ2の一対の入力端子13、14に個別に接続されている。平滑コンデンサ7は昇圧コンバータ3を収容するケース18内に収容されて、平滑コンデンサ7の一対の端子19、20はケース18内のブスバー配線を通じて、昇圧コンバータ3の一対の入力端子9、10に個別に接続されている。放電抵抗素子5は、昇圧コンバータ3のケース18に内蔵されて、その両端は昇圧コンバータ3の一対の出力端子11、12に個別に接続されている。 The smoothing capacitor 6 is housed in a case 15 that houses the inverter 2, and the pair of terminals 16 and 17 of the smoothing capacitor 7 are individually connected to the pair of input terminals 13 and 14 of the inverter 2 through the bus bar wiring in the case 15. Has been. The smoothing capacitor 7 is housed in a case 18 housing the boost converter 3, and the pair of terminals 19, 20 of the smoothing capacitor 7 are individually connected to the pair of input terminals 9, 10 of the boost converter 3 through the bus bar wiring in the case 18. It is connected to the. Discharge resistance element 5 is built in case 18 of boost converter 3, and both ends thereof are individually connected to a pair of output terminals 11 and 12 of boost converter 3.
安全スイッチ8と昇圧コンバータ3の高電位の入力端子9、並びにバッテリ4の低電位の入力端子10とは2芯の電力ケーブル21により接続されている。昇圧コンバータ3の高電位の出力端子11とインバータ2の高電位の入力端子13とは電源ライン22により接続され、昇圧コンバータ3の低電位の出力端子12とインバータ2の低電位の入力端子14とは電源ライン23により接続されている。なお、この実施例では、安全性を確保し、昇圧コンバータ・インバータ回路をコンパクト化するために、昇圧コンバータ3とインバータ2とを一体化しており、電源ライン22、23はブスバー接続されているが、昇圧コンバータ3は図示しない他の回転機にもケーブル24により給電している。 The safety switch 8 and the high potential input terminal 9 of the boost converter 3 and the low potential input terminal 10 of the battery 4 are connected by a two-core power cable 21. The high potential output terminal 11 of the boost converter 3 and the high potential input terminal 13 of the inverter 2 are connected by a power line 22, and the low potential output terminal 12 of the boost converter 3 and the low potential input terminal 14 of the inverter 2 are connected to each other. Are connected by a power line 23. In this embodiment, in order to ensure safety and to make the boost converter / inverter circuit compact, the boost converter 3 and the inverter 2 are integrated, and the power supply lines 22 and 23 are bus-bar connected. The step-up converter 3 supplies power to other rotating machines (not shown) through the cable 24.
インバータ2は、IGBTをスイッチング素子とし、フライホイルダイオードを備えた通常のモータ駆動用の三相インバータであり、周知構成であるため説明を省略する。昇圧コンバータ3も、リアクトルL、IGBT26a、27a及びフライホイルダイオードを備えた通常のチョッパ型昇圧コンバータであり、IGBT26aをオフし、IGBT27aをオンしてリアクトル25に蓄勢し、IGBT26aをオンし、IGBT27aをオフして昇圧電圧を出力する通常の構成であるため、説明を省略する。もちろん、昇圧コンバータ3やインバータ2として他の回路方式を採用してもよい。ただし、平滑コンデンサ7は昇圧コンバータ3のフライホイルダイオードD1又はそれと同等素子を通じて放電抵抗素子5に放電する必要がある。 The inverter 2 is an ordinary motor driving three-phase inverter having an IGBT as a switching element and a flywheel diode, and a description thereof is omitted because it has a well-known configuration. Boost converter 3 is also a normal chopper type boost converter including reactor L, IGBTs 26a and 27a, and a flywheel diode. IGBT 26a is turned off, IGBT 27a is turned on to store in reactor 25, IGBT 26a is turned on, and IGBT 27a is turned on. Since this is a normal configuration for turning off and outputting the boosted voltage, description thereof is omitted. Of course, other circuit systems may be employed as the boost converter 3 and the inverter 2. However, the smoothing capacitor 7 needs to discharge to the discharge resistance element 5 through the flywheel diode D1 of the boost converter 3 or an equivalent element.
次に、上記昇圧コンバータ・インバータ回路において、安全スイッチ8を開放した場合を説明する。なお、事故等により電力ケーブル21が切れたり、その接続部の破壊などにより電力ケーブル21がバッテリ4から外れた場合を考える。また、この場合、インバータ2の各IGBTはオフしているとする。 Next, the case where the safety switch 8 is opened in the boost converter / inverter circuit will be described. A case is considered where the power cable 21 is disconnected due to an accident or the like, or the power cable 21 is disconnected from the battery 4 due to destruction of the connection portion. In this case, it is assumed that each IGBT of the inverter 2 is off.
この場合には、いままで充電されていた平滑コンデンサ6は電源ライン22、23を通じて、平滑コンデンサ7はダイオードD1を通じて放電抵抗素子5により放電される。また、図示しない他のインバータの平滑コンデンサも電力ケーブル24を通じて放電抵抗素子5に放電し、これにより、この昇圧コンバータ・インバータ回路やそれから給電される他のインバータの内部電圧などを速やかに低下させて点検、修理を迅速に行うことができ、漏電事故に対する安全性も向上することができる。 In this case, the smoothing capacitor 6 charged up to now is discharged by the discharge resistance element 5 through the power supply lines 22 and 23, and the smoothing capacitor 7 through the diode D1. Further, a smoothing capacitor of another inverter (not shown) is also discharged to the discharge resistance element 5 through the power cable 24, thereby rapidly reducing the internal voltage of the boost converter / inverter circuit and other inverters fed from the boost converter / inverter circuit. Inspection and repair can be performed quickly, and safety against electric leakage accidents can be improved.
すなわち、この実施例では、昇圧コンバータ3、インバータ2及び図示しない他のインバータ2の平滑コンデンサの放電を1個の放電抵抗素子5で行うため、大型で冷却が必要な回路素子数を低減することができ、回路装置の体格も縮小することができる。また、電源ライン22、23や電力ケーブル24が外れたとしても、放電抵抗素子5は支障なく平滑コンデンサ7を放電することができ、安全性に優れる。 That is, in this embodiment, since the discharge of the smoothing capacitor of the boost converter 3, the inverter 2 and the other inverter 2 (not shown) is performed by one discharge resistance element 5, the number of circuit elements that are large and require cooling is reduced. And the size of the circuit device can be reduced. Moreover, even if the power supply lines 22 and 23 and the power cable 24 are disconnected, the discharge resistance element 5 can discharge the smoothing capacitor 7 without any trouble, and is excellent in safety.
この昇圧コンバータ・インバータ回路の模式部分縦断面図を図2に示す。なお、この昇圧コンバータ・インバータ回路はMG1のハウジングに一体固定されているが、別々としてもよいことは明白である。 A schematic partial longitudinal sectional view of this boost converter / inverter circuit is shown in FIG. Although this boost converter / inverter circuit is integrally fixed to the housing of MG1, it is obvious that it may be separate.
コンバータ用金属冷却板25とインバータ用金属冷却板26とがパッキン27を挟んで締結され、内部に冷却液通路28が形成されている。コンバータ用金属冷却板25にはコンバータ用蓋板29が、インバータ用金属冷却板26にはインバータ用蓋板30が締結されて、それぞれの内部に昇圧コンバータ収容空間31と、インバータ収容空間32とを区画形成している。昇圧コンバータ収容空間31には昇圧コンバータ3及びコンバータ用平滑コンデンサ7が、インバータ収容空間32にはインバータ2及びインバータ用平滑コンデンサ6が収容されている。ただし、図2では、平滑コンデンサ6、7の図示は省略されている。 The converter metal cooling plate 25 and the inverter metal cooling plate 26 are fastened with the packing 27 interposed therebetween, and a coolant passage 28 is formed therein. A converter cover plate 29 is fastened to the converter metal cooling plate 25, and an inverter cover plate 30 is fastened to the inverter metal cooling plate 26, and a boost converter housing space 31 and an inverter housing space 32 are formed inside each. A compartment is formed. The boost converter housing space 31 houses the boost converter 3 and the converter smoothing capacitor 7, and the inverter housing space 32 houses the inverter 2 and the inverter smoothing capacitor 6. However, the smoothing capacitors 6 and 7 are not shown in FIG.
放熱を良好とするために、昇圧コンバータ3やインバータ2の発熱部品は良熱伝導性の電気絶縁フィルムを介してコンバータ用金属冷却板25とインバータ用金属冷却板26に固定されている。コンバータ用金属冷却板25には、本発明で言う安全用放電回路をなす放電抵抗素子5が固定されている。コンバータ用金属冷却板25とコンバータ用蓋板29とは本発明で言うコンバータケースを構成し、インバータ用金属冷却板26とインバータ用蓋板30とは本発明で言うインバータケースを構成している。なお、図2ではコンバータ及びインバータケースの側壁は、コンバータ用蓋板29及びインバータ用蓋板30と一体化されているが、コンバータ用金属冷却板25およびインバータ用金属冷却板26から側壁が伸びた構造でも良い。 In order to improve heat dissipation, the heat generating components of the boost converter 3 and the inverter 2 are fixed to the converter metal cooling plate 25 and the inverter metal cooling plate 26 through an electrically insulating film having good heat conductivity. A discharge resistance element 5 constituting a safety discharge circuit referred to in the present invention is fixed to the converter metal cooling plate 25. The converter metal cooling plate 25 and the converter lid plate 29 constitute a converter case referred to in the present invention, and the inverter metal cooling plate 26 and the inverter lid plate 30 constitute an inverter case referred to in the present invention. In FIG. 2, the side walls of the converter and the inverter case are integrated with the converter cover plate 29 and the inverter cover plate 30, but the side walls extend from the converter metal cooling plate 25 and the inverter metal cooling plate 26. Structure may be sufficient.
コンバータ用金属冷却板25とインバータ用金属冷却板26とにはパッキンにより冷却液通路28から分離されるとともに互いに連通するバスバー貫通孔33が形成され、バスバー貫通孔33には図1の電源ライン22、23をなす積層バスバー34が挿通されている。したがって、この積層バスバー34には、昇圧コンバータ収容空間31内にて図1で示した安全用放電抵抗素子5やIGBT26、27やコンバータ用平滑コンデンサ7に接続され、インバータ収容空間32内にて図1で示したインバータ用平滑コンデンサ6やインバータ2の各スイッチング素子に接続されている。 The converter metal cooling plate 25 and the inverter metal cooling plate 26 are formed with bus bar through holes 33 that are separated from the coolant passage 28 by the packing and communicate with each other, and the bus bar through holes 33 have the power line 22 shown in FIG. , 23 is inserted through the laminated bus bar 34. Therefore, the laminated bus bar 34 is connected to the safety discharge resistance element 5, the IGBTs 26 and 27, and the converter smoothing capacitor 7 shown in FIG. 1 in the boost converter accommodating space 31. The inverter smoothing capacitor 6 shown in FIG.
このようにすれば、液冷の昇圧コンバータ・インバータ回路をコンパクトに構成できるとともに、衝突衝撃などによりコンバータ用金属冷却板25とインバータ用金属冷却板26とがずれて積層バスバー34が切断されても、コンバータ用平滑コンデンサ7とそれに接続される電力ケーブル21とを支障なく放電することができる。 In this way, the liquid-cooled step-up converter / inverter circuit can be made compact, and the laminated bus bar 34 can be cut even if the converter metal cooling plate 25 and the inverter metal cooling plate 26 are displaced due to a collision impact or the like. The converter smoothing capacitor 7 and the power cable 21 connected thereto can be discharged without hindrance.
実施例2のハイブリッド車用電源装置を以下に説明する。この実施例は、放電抵抗素子5として抵抗値が温度と正の相関をもつ抵抗素子である正特性サーミスタ(PTC)を採用したものである。このようにすれば、放電完了時間を遅らせることなく放電抵抗素子5の電力損失を低減することができる。図3を参照して更に説明すると、実施例1の放電抵抗素子5と、それを代替した実施例2のPTCとに約730Vの電圧を印加している通常状態(室温)での、放電抵抗素子5の電力損失を17.5W、ポジスタのそれを2.8Wとする。この時、所定容量値のコンデンサの端子電圧を42Vにまで低下するまでの時間は図3に示すように同じく5分であった。これは、コンデンサの放電の進行につれてPTCの発熱が減少し、その電気抵抗が減少するため、コンデンサの放電が促進されるためである。すなわち、この実施例によれば、安全用放電抵抗素子の放電性能を低下させることなくその電力損失を低減することができる。 A hybrid vehicle power supply device according to the second embodiment will be described below. In this embodiment, a positive temperature coefficient thermistor (PTC ) , which is a resistance element whose resistance value has a positive correlation with temperature, is employed as the discharge resistance element 5. In this way, the power loss of the discharge resistance element 5 can be reduced without delaying the discharge completion time. Further description will be made with reference to FIG. 3. Discharge resistance in a normal state (room temperature) in which a voltage of about 730 V is applied to the discharge resistance element 5 of the first embodiment and the PTC of the second embodiment that replaces the discharge resistance element 5. The power loss of the element 5 is 17.5 W, and that of the posistor is 2.8 W. At this time, the time required for the terminal voltage of the capacitor having a predetermined capacitance value to drop to 42 V was 5 minutes as shown in FIG. This is because the discharge of the capacitor is promoted because the heat generation of the PTC decreases as the discharge of the capacitor progresses and the electrical resistance decreases. That is, according to this embodiment, the power loss can be reduced without deteriorating the discharge performance of the safety discharge resistance element.
実施例3のハイブリッド車用電源装置を図4を参照して以下に説明する。この実施例は、図1の回路において、放電抵抗素子5と並列に補助の安全用放電回路50を接続したものである。バッテリ電圧は200Vとされる。この安全用放電回路50は、ツェナダイオード51、抵抗素子52〜56と、エミッタ接地のトランジスタ57、58とからなる。以下、この動作を説明する。抵抗素子53、55はトランジスタ57、58のベース電流制限抵抗であり、抵抗素子54、56はトランジスタ57、58のコレクタ抵抗である。ツェナダイオード51と抵抗素子52とは直列に接続されて放電抵抗素子5と並列接続されている。このため、放電抵抗素子5の電圧降下が250Vを超えるの高電圧範囲ではツェナダイオード51に電流が流れ、トランジスタ57がオンし、トランジスタ58がオフし、放電抵抗素子5より小さい抵抗値をもつ抵抗素子56に電流は流れない。なお、抵抗素子54は大きな抵抗値をもつものとする。次に、放電抵抗素子5の電圧降下が250V以下の低電圧範囲ではツェナダイオード51に電流が流れず、トランジスタ57がオフし、トランジスタ58がオンし、放電抵抗素子5より小さい抵抗値をもつ抵抗素子56に電流は流れ、平滑コンデンサ6、7は急速に放電することができる。 A hybrid vehicle power supply device according to Embodiment 3 will be described below with reference to FIG. In this embodiment, an auxiliary safety discharge circuit 50 is connected in parallel with the discharge resistance element 5 in the circuit of FIG. The battery voltage is 200V. The safety discharge circuit 50 includes a Zener diode 51, resistance elements 52 to 56, and emitter-grounded transistors 57 and 58. Hereinafter, this operation will be described. Resistive elements 53 and 55 are base current limiting resistors of the transistors 57 and 58, and resistive elements 54 and 56 are collector resistors of the transistors 57 and 58. The Zener diode 51 and the resistance element 52 are connected in series and connected in parallel with the discharge resistance element 5. Therefore, in a high voltage range where the voltage drop of the discharge resistance element 5 exceeds 250 V, a current flows through the Zener diode 51, the transistor 57 is turned on, the transistor 58 is turned off, and the resistance having a resistance value smaller than that of the discharge resistance element 5 No current flows through the element 56. Note that the resistance element 54 has a large resistance value. Next, in a low voltage range where the voltage drop of the discharge resistance element 5 is 250 V or less, no current flows through the Zener diode 51, the transistor 57 is turned off, the transistor 58 is turned on, and a resistance having a smaller resistance value than the discharge resistance element 5. A current flows through the element 56, and the smoothing capacitors 6 and 7 can be discharged rapidly.
昇圧コンバータ3の常用出力電圧は通常使用においてはほとんどの場合、最大出力電圧を700Vとした場合、250V以上とされ、バッテリ電圧である200V未満での使用はまれである。したがって、昇圧コンバータ3の出力電圧がこのような低電圧となることは異常であるとして安全のために抵抗素子56により平滑コンデンサ6、7の放電を促進することができる。 In most cases, the normal output voltage of the boost converter 3 is 250 V or more when the maximum output voltage is 700 V, and is rarely used at a battery voltage of less than 200 V. Therefore, since it is abnormal for the output voltage of boost converter 3 to be such a low voltage, discharge of smoothing capacitors 6 and 7 can be promoted by resistance element 56 for safety.
実施例4のハイブリッド車用電源装置を図5を参照して以下に説明する。この実施例は、図4に示す補助の安全用放電回路50をもつ図1の昇圧コンバータ・インバータ回路において、インバータ2を制御するコントローラ100(本発明で言う制御回路)に、平滑コンデンサ6の電圧を入力するものである。ただし、この回路では、図4に示す補助の安全用放電回路50はツェナダイオード51、抵抗素子52〜55及びトランジスタ57をもたず、抵抗素子56とトランジスタ58とだけにより構成されている。トランジスタ58はコントローラ100からの制御電圧により制御される。以下、この回路の動作を説明する。コントローラ100はマイコンを内蔵しているが、マイコンを持たないハードウエア回路により構成されてもよい。 A hybrid vehicle power supply apparatus according to Embodiment 4 will be described below with reference to FIG. In this embodiment, in the step-up converter / inverter circuit of FIG. 1 having the auxiliary safety discharge circuit 50 shown in FIG. 4, the voltage of the smoothing capacitor 6 is supplied to the controller 100 (control circuit in the present invention) that controls the inverter 2. Is input. However, in this circuit, the auxiliary safety discharge circuit 50 shown in FIG. 4 does not have the Zener diode 51, the resistance elements 52 to 55, and the transistor 57, but includes only the resistance element 56 and the transistor 58. The transistor 58 is controlled by a control voltage from the controller 100. The operation of this circuit will be described below. The controller 100 includes a microcomputer, but may be configured by a hardware circuit that does not have a microcomputer.
コントローラ100は、入力された平滑コンデンサ6又は放電抵抗素子5の電圧降下を自己のしきい値と比較し、それが250Vを超える高電圧範囲ではトランジスタ58をオンしない。また、平滑コンデンサ6又は放電抵抗素子5の電圧降下が250V以下の低電圧範囲となると、トランジスタ58をオンする。これにより実施例3と同等の作用効果を奏することができる。なお、安全スイッチ8をオンした直後は補助の安全用放電回路50は作動しないようにすることが好ましい。 The controller 100 compares the input voltage drop of the smoothing capacitor 6 or the discharge resistance element 5 with its own threshold value, and does not turn on the transistor 58 in the high voltage range in which it exceeds 250V. Further, when the voltage drop of the smoothing capacitor 6 or the discharge resistance element 5 falls within a low voltage range of 250 V or less, the transistor 58 is turned on. As a result, the same effects as those of the third embodiment can be achieved. It is preferable that the auxiliary safety discharge circuit 50 is not activated immediately after the safety switch 8 is turned on.
実施例5のハイブリッド車用電源装置を図6を参照して以下に説明する。ただし、この実施例では、図5に示す補助の安全用放電回路50は省略されている。以下、この回路の動作を説明する。 A hybrid vehicle power supply device according to Embodiment 5 will be described below with reference to FIG. However, in this embodiment, the auxiliary safety discharge circuit 50 shown in FIG. 5 is omitted. The operation of this circuit will be described below.
コントローラ100は、入力された平滑コンデンサ6又は放電抵抗素子5の電圧降下を自己のしきい値と比較し、それが200V未満となると、異常であるとして、インバータ2のU相の上アームIGBTとV、W相の下アームIGBTとをオンする。ただし、この時、MG1は停止しているものとする。これにより、平滑コンデンサ6、7の放電電流が、インバータ2のU相の上アームIGBT、MG1のステータコイル、V相又はW相の下アームIGBTを順次流れ、平滑コンデンサ6、7を速やかに放電することができる。インバータ2のIGBTやMG1の冷却性は良いため、放電抵抗素子5を小型で高抵抗値としても放電完了時間が長くなることはない。なお、安全スイッチ8をオンした直後は補助の安全用放電回路50は作動しないようにすることが好ましい。 The controller 100 compares the input voltage drop of the smoothing capacitor 6 or the discharge resistance element 5 with its own threshold value, and when it becomes less than 200 V, it is determined that there is an abnormality and the upper arm IGBT of the U-phase of the inverter 2 Turn on the lower arm IGBT of the V and W phases. However, at this time, MG1 is assumed to be stopped. As a result, the discharge current of the smoothing capacitors 6 and 7 sequentially flows through the U-phase upper arm IGBT of the inverter 2, the MG1 stator coil, the V-phase or W-phase lower arm IGBT, and discharges the smoothing capacitors 6 and 7 quickly. can do. Since the IGBT 2 and MG 1 of the inverter 2 have good cooling performance, the discharge completion time does not become long even if the discharge resistance element 5 is small and has a high resistance value. It is preferable that the auxiliary safety discharge circuit 50 is not activated immediately after the safety switch 8 is turned on.
実施例6のハイブリッド車用電源装置を図6を参照して以下に説明する。ただし、この実施例では、図5に示す補助の安全用放電回路50は省略されている。以下、この回路の動作を説明する。 A hybrid vehicle power supply device according to Embodiment 6 will be described below with reference to FIG. However, in this embodiment, the auxiliary safety discharge circuit 50 shown in FIG. 5 is omitted. The operation of this circuit will be described below.
昇圧コンバータ3を制御するコントローラ100は、昇圧コンバータ3が出力すべき電圧値を外部指令に基づいて又は内部の演算により決定し、それに対応するデューティ比で昇圧コンバータ3のIGBTをスイッチング制御し、昇圧コンバータ3の昇圧比を調整する。 The controller 100 that controls the boost converter 3 determines a voltage value to be output by the boost converter 3 based on an external command or by an internal calculation, and performs switching control of the IGBT of the boost converter 3 with a duty ratio corresponding to the voltage value. The boost ratio of the converter 3 is adjusted.
また、コントローラ100は、平滑コンデンサ6の端子電圧又は放電抵抗素子5の電圧降下を読み込み、この読み込み電圧が上記出力すべき電圧値(電圧指令)と大幅に低く乖離して所定時間(10秒程度)経過したかどうかを判定し、経過したら、異常であるとしてインバータ2のU相の上アームIGBTとV、W相の下アームIGBTとをオンする。ただし、この時、MG1は停止しているものとする。これにより、平滑コンデンサ6、7の放電電流が、インバータ2のU相のIGBT、MG1のステータコイル、V相又はW相のIGBTを順次流れ、平滑コンデンサ6、7を速やかに放電することができる。インバータ2のIGBTやMG1の冷却性は良いため、放電抵抗素子5を小型で高抵抗値としても放電完了時間が長くなることはない。なお、安全スイッチ8をオンした直後は補助の安全用放電回路50は作動しないようにすることが好ましい。 Further, the controller 100 reads the terminal voltage of the smoothing capacitor 6 or the voltage drop of the discharge resistance element 5, and the read voltage deviates significantly from the voltage value (voltage command) to be output for a predetermined time (about 10 seconds). ) It is determined whether or not it has elapsed, and if it has elapsed, the U-phase upper arm IGBT and the V and W-phase lower arm IGBT of the inverter 2 are turned on because it is abnormal. However, at this time, MG1 is assumed to be stopped. As a result, the discharge current of the smoothing capacitors 6 and 7 sequentially flows through the U-phase IGBT of the inverter 2, the stator coil of MG1, and the V-phase or W-phase IGBT, so that the smoothing capacitors 6 and 7 can be discharged quickly. . Since the IGBT 2 and MG 1 of the inverter 2 have good cooling performance, the discharge completion time does not become long even if the discharge resistance element 5 is small and has a high resistance value. It is preferable that the auxiliary safety discharge circuit 50 is not activated immediately after the safety switch 8 is turned on.
(変形態様)
その他、コントローラ100が、上記読み込み電圧が上記出力すべき電圧値(電圧指令)に対して大幅に低く乖離して所定時間(20秒程度)経過したかどうかを判定し、経過したら、異常であるとして図5に示す補助の安全用放電回路50をオンしてもよい。当然、この場合、安全用放電回路50は抵抗56とトランジスタ58とだけで構成することができる。なお、安全スイッチ8をオンした直後は補助の安全用放電回路50は作動しないようにすることが好ましい。
(Modification)
In addition, the controller 100 determines whether or not a predetermined time (about 20 seconds) has elapsed after the read voltage has deviated significantly from the voltage value (voltage command) to be output. As an alternative, the auxiliary safety discharge circuit 50 shown in FIG. 5 may be turned on. Of course, in this case, the safety discharge circuit 50 can be configured by only the resistor 56 and the transistor 58. It is preferable that the auxiliary safety discharge circuit 50 is not activated immediately after the safety switch 8 is turned on.
MG 発電電動機
1 MG(インバータ一体型発電電動機)
2 インバータ
3 昇圧コンバータ
4 バッテリ
5 放電抵抗素子(安全用放電回路)
6 平滑コンデンサ(インバータ用平滑コンデンサ)
7 平滑コンデンサ(コンバータ用平滑コンデンサ)
8 安全スイッチ
9、10 入力端子
11、12 出力端子
13、14 入力端子
15 ケース
18 ケース
21 電力ケーブル
22、23 電源ライン
24 電力ケーブル
MG generator motor 1 MG (inverter-integrated generator motor)
2 Inverter 3 Boost converter 4 Battery 5 Discharge resistance element (safety discharge circuit)
6 Smoothing capacitor (smoothing capacitor for inverter)
7 Smoothing capacitor (smoothing capacitor for converter)
8 Safety switch 9, 10 Input terminal 11, 12 Output terminal 13, 14 Input terminal 15 Case 18 Case 21 Power cable 22, 23 Power line 24 Power cable
Claims (4)
コンバータケースに内蔵されて前記直流電源から給電される高電圧を昇圧する昇圧コンバータと、
インバータケースに内蔵されるとともに前記昇圧コンバータから入力された昇圧電圧を交流電圧に変換して回転電機に給電する一個乃至複数個のインバータと、
前記昇圧コンバータの一対の出力端子と前記インバータの一対の入力端子とを個別に接続する昇圧電源ラインと、
前記コンバータケースに内蔵されて前記コンバータケースの内部にて前記昇圧コンバータの一対の入力端子を接続するコンバータ用平滑コンデンサと、
前記インバータケースに内蔵されて前記インバータケースの内部にて前記インバータの一対の入力端子を接続するインバータ用平滑コンデンサと、
を備える車両用高電圧直流電源回路において、
前記インバータケースには内蔵されることなく前記コンバータケースにのみ内蔵されるとともに前記コンバータケースの内部にて前記昇圧コンバータの一対の入力端子又は前記昇圧電源ラインに接続されて前記両平滑コンデンサを放電する安全用放電回路を備え、
前記昇圧コンバータ及び安全用放電回路は、コンバータ用金属冷却板の一主面上に近接配置され、
前記インバータは、インバータ用金属冷却板の一主面上に配置され、
前記コンバータ用金属冷却板と前記インバータ用金属冷却板とは冷却液通路をなす隙間を通じて対面配置されていることを特徴とする車両用高電圧直流電源回路。 A high voltage DC power supply,
A boost converter that boosts a high voltage that is built in a converter case and fed from the DC power supply;
One or a plurality of inverters that are built in an inverter case and that convert the boosted voltage input from the boost converter to an AC voltage and supply power to the rotating electrical machine;
A boost power supply line for individually connecting a pair of output terminals of the boost converter and a pair of input terminals of the inverter;
A converter smoothing capacitor that is built in the converter case and connects a pair of input terminals of the boost converter inside the converter case;
A smoothing capacitor for an inverter that is built in the inverter case and connects a pair of input terminals of the inverter inside the inverter case;
In a vehicle high-voltage DC power supply circuit comprising:
It is not built in the inverter case, but is built only in the converter case and connected to the pair of input terminals of the boost converter or the boost power supply line inside the converter case to discharge the both smoothing capacitors. Equipped with a safety discharge circuit ,
The boost converter and the safety discharge circuit are disposed close to one main surface of the converter metal cooling plate,
The inverter is arranged on one main surface of a metal cooling plate for inverter,
A high-voltage DC power supply circuit for a vehicle, wherein the converter metal cooling plate and the inverter metal cooling plate are arranged to face each other through a gap forming a coolant passage.
前記安全用放電回路は、
前記平滑コンデンサの端子電圧の低下に伴い放電抵抗値が減少する回路特性を有することを特徴とする車両用高電圧直流電源回路。 The vehicle high-voltage DC power supply circuit according to claim 1,
The safety discharge circuit is:
A high-voltage DC power supply circuit for a vehicle having a circuit characteristic in which a discharge resistance value decreases as the terminal voltage of the smoothing capacitor decreases.
前記安全用放電回路は、
前記正の抵抗温度特性をもつPTCサーミスタからなることを特徴とする車両用高電圧直流電源回路。 In the vehicle high voltage DC power supply circuit according to claim 2 ,
The safety discharge circuit is:
A vehicle high-voltage DC power supply circuit comprising the PTC thermistor having the positive resistance temperature characteristic.
前記昇圧コンバータ及び前記インバータを制御する制御回路とを備え、前記制御回路は、前記昇圧コンバータへの出力電圧指令に比べて前記インバータ用平滑コンデンサの電圧が所定レベル以上低い場合に前記インバータの各スイッチング素子をオンするか、又は、前記安全用放電回路の放電抵抗値を低下させることを特徴とする車両用高電圧直流電源回路。 The vehicle high-voltage DC power supply circuit according to claim 1,
And a control circuit for controlling the boost converter and the inverter, the control circuit, the voltage of the inverter smoothing capacitor as compared with the output voltage command to the previous SL boost converter of the inverter when a predetermined level or more lower A high-voltage DC power supply circuit for vehicles, wherein a switching element is turned on or a discharge resistance value of the safety discharge circuit is lowered.
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