特開 2023-176432 インバータが備える平滑コンデンサの強制放電制御システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023176432

(43)【公開日】2023-12-13

(54)【発明の名称】インバータが備える平滑コンデンサの強制放電制御システム

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/48 20070101AFI20231206BHJP

   B60L 3/00 20190101ALI20231206BHJP

【ＦＩ】

H02M7/48 M

B60L3/00 J

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022088708

(22)【出願日】2022-05-31

(71)【出願人】

【識別番号】000003137

【氏名又は名称】マツダ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001427

【氏名又は名称】弁理士法人前田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】大塚 雄太

(72)【発明者】

【氏名】山根 陽樹

(72)【発明者】

【氏名】吉崎 隆志

(72)【発明者】

【氏名】森本 昌介

(72)【発明者】

【氏名】川成 翔

(72)【発明者】

【氏名】樫原 宏明

(72)【発明者】

【氏名】亀 佑亮

【テーマコード（参考）】

5H125

5H770

【Ｆターム（参考）】

5H125AA01

5H125AB01

5H125AC08

5H125AC12

5H125BB00

5H125CD04

5H125EE13

5H125EE15

5H125EE16

5H125EE70

5H770BA02

5H770CA01

5H770DA03

5H770DA41

5H770FA04

5H770FA13

5H770HA03W

5H770HA09W

5H770HA09Z

5H770JA17W

5H770LA04Z

5H770PA11

(57)【要約】

【課題】インバータが備える平滑コンデンサの強制放電制御の信頼性を向上させる。
【解決手段】平滑コンデンサ４２を強制放電する時に、バッテリ２０を高電圧回路９から遮断した状態で、平滑コンデンサ４２の電荷を、ＤＣＤＣコンバータ５０を介して車載部品１２で消費する第１放電制御を開始する。その後、平滑コンデンサ４２の電圧が低下して所定の閾値Ｖ０に達した時に、アクティブ放電回路６１で強制放電させる第２放電制御を実行する。連続強制放電が発生した場合には、第２放電制御の実行タイミングを遅らせる遅延制御を更に実行する。
【選択図】図８

【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両に搭載された駆動用のバッテリと、
平滑コンデンサおよびその強制放電回路を含み、前記バッテリから供給される電力を制御して駆動モータに出力するインバータと、
前記バッテリの電圧を降圧して車載の低電圧部品に供給する降圧コンバータと、
前記バッテリ、前記インバータ、および、前記降圧コンバータを電気的に接続する高電圧回路と、
前記バッテリを前記高電圧回路に接続した状態または当該高電圧回路から遮断された状態に切替可能な電源切替手段と、
を備え、
前記強制放電回路は、前記平滑コンデンサと並列に配置されたメイン抵抗および当該メイン抵抗を前記高電圧回路に接続した状態または当該高電圧回路から遮断された状態に切替可能な通電切替手段を含むアクティブ放電回路を有し、
前記降圧コンバータ、前記電源切替手段、および、前記通電切替手段を制御する制御装置を更に備える、平滑コンデンサの強制放電制御システムであって、
前記制御装置が、前記平滑コンデンサを強制放電する所定の強制放電条件が成立した時に、前記電源切替手段の制御によって前記バッテリを前記高電圧回路から遮断した状態で、前記平滑コンデンサが蓄える電荷を、前記降圧コンバータを介して前記低電圧部品で消費する第１放電制御を開始し、その後、前記平滑コンデンサの電圧が低下して所定の閾値に達した時に、前記通電切替手段の制御によって前記平滑コンデンサの電荷を前記アクティブ放電回路で強制放電させる第２放電制御を実行するとともに、
所定の時間が経過する前に、再度、前記強制放電条件が成立する、連続強制放電が発生した場合に、前記第２放電制御の実行タイミングを遅らせる遅延制御を更に実行する、平滑コンデンサの強制放電制御システム。

【請求項2】

請求項１に記載の平滑コンデンサの強制放電制御システムにおいて、
前記連続強制放電が所定回数以上繰り返し発生した場合に前記遅延制御を実行する、平滑コンデンサの強制放電制御システム。

【請求項3】

請求項１または２に記載の平滑コンデンサの強制放電制御システムにおいて、
前記制御装置が、前記降圧コンバータの異常を検知した時には、前記閾値に達する前に前記第２放電制御を実行する、平滑コンデンサの強制放電制御システム。

【請求項4】

請求項３に記載の平滑コンデンサの強制放電制御システムにおいて、
前記インバータは、冷却水の循環によって冷却する冷却機構を更に含み、
前記制御装置が、前記冷却水の温度が所定の上限値を超える場合、または、前記冷却機構の異常を検知した場合に、前記遅延制御を実行する、平滑コンデンサの強制放電制御システム。

【請求項5】

請求項１または２に記載の平滑コンデンサの強制放電制御システムにおいて、
前記強制放電回路が、前記平滑コンデンサと常時並列接続されるとともに前記メイン抵抗よりも抵抗値の大きいサブ抵抗を含むパッシブ放電回路を更に有している、平滑コンデンサの強制放電制御システム。

【請求項6】

請求項１または２に記載の平滑コンデンサの強制放電制御システムにおいて、
前記平滑コンデンサの電圧が前記閾値に達した後も前記第１放電制御を維持することにより、前記第１放電制御と前記第２放電制御を併行して実行する、平滑コンデンサの強制放電制御システム。

【請求項7】

請求項６に記載の平滑コンデンサの強制放電制御システムにおいて、
前記降圧コンバータは、前記閾値よりも低い所定の作動限界電圧以上で作動するように構成されており、
前記平滑コンデンサの電圧が前記作動限界電圧に達した時に、前記第１放電制御を終了する、平滑コンデンサの強制放電制御システム。

【請求項8】

請求項１または２に記載の平滑コンデンサの強制放電制御システムにおいて、
前記車両の前部にエンジンが設置され、
前記駆動モータが、前記エンジンの後部に連結された状態でフロアパネルのトンネル部に配置されている、平滑コンデンサの強制放電制御システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

開示する技術は、車載のインバータが備える平滑コンデンサの強制放電制御システムに関する。

【背景技術】

【0002】

電気自動車やハイブリッド車などの車両では、搭載している高電圧なバッテリの電力をインバータで制御してモータに供給する。それにより、モータを駆動して走行する。車両のメインスイッチがオンされると、インバータやバッテリが接続されている高電圧回路が通電した状態となる。そして、車両のメインスイッチがオフされると、バッテリは、その通電状態を解消するために高電圧回路から切り離される。

【0003】

インバータには、電流を平滑化するために平滑コンデンサが備えられている。平滑コンデンサは、インバータが通電状態になると、電圧が印加されて電荷を蓄えた状態になる。バッテリが高電圧回路から切り離されても、平滑コンデンサには電荷が残るので、インバータの電圧は保持された状態になる。

【0004】

そのため、車両のメインスイッチがオフされた時には、平滑コンデンサの電荷を速やかに放電させる必要があり、車両には、そのような強制放電手段が備えられている。車両のメインスイッチがオフされた時だけでなく、車両の衝突等、異常時においても、強制放電手段は適切に機能することが求められる。

【0005】

このような強制放電に関する制御の一例は、特許文献１に開示されている。特許文献１が開示するインバータの回路には、抵抗式の強制放電回路（強制放電部）が設けられている。

【0006】

すなわち、平滑コンデンサの電荷を放電する２つの抵抗（抵抗値の大きい第１抵抗および抵抗値の小さい第２抵抗）がインバータの電気回路に設置されている。最初は、第１抵抗のみで放電して平滑コンデンサの電圧が所定の電圧値以下になると、更に第２抵抗でも放電するように制御する。そうすることにより、平滑コンデンサの電荷を速やかに放電できるようにしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０１２―２０５４２８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

特許文献１のインバータのように、抵抗値の小さい第２抵抗で放電させれば、速やかに平滑コンデンサの電圧を低下できる。しかし、第２抵抗には大きい電流が流れるので、第２抵抗は発熱して急速に温度が上昇する。所定温度以上に昇温すると第２抵抗が損傷することから、第２抵抗で一度に放電できる量は限られる。

【0009】

その点、特許文献１のインバータでは、第２抵抗では所定の電圧値以下で放電し、一度に放電できる量を制限してはいるが、第２抵抗の損傷を回避するためには、その電圧値は低く設定せざるを得ない。第１抵抗は、常時接続されているため、通常時は、電流がほとんど流れないような大きな抵抗値を設定する必要がある。従って、第１抵抗による放電は時間がかかる。

【0010】

また、第２抵抗が高温になると、その温度が常温に戻るまでには時間を要する。従って、第２抵抗による放電が短時間で繰り返された場合、第２抵抗は高温の状態から放電することとなるので、第２抵抗は損傷する。基板の取り替えが必要になる。

【0011】

開示する技術では、インバータ以外の装置を活用することにより、このような不具合を解消でき、信頼性に優れた強制放電制御システムを実現させる。

【課題を解決するための手段】

【0012】

開示する技術は、平滑コンデンサの強制放電制御システムに関する。

【0013】

前記強制放電システムは、車両に搭載された駆動用のバッテリと、平滑コンデンサおよびその強制放電回路を含み、前記バッテリから供給される電力を制御して駆動モータに出力するインバータと、前記バッテリの電圧を降圧して車載の低電圧部品に供給する降圧コンバータと、前記バッテリ、前記インバータ、および、前記降圧コンバータを電気的に接続する高電圧回路と、前記バッテリを前記高電圧回路に接続した状態または当該高電圧回路から遮断された状態に切替可能な電源切替手段と、を備える。

【0014】

前記強制放電回路は、前記平滑コンデンサと並列に配置されたメイン抵抗および当該メイン抵抗を前記高電圧回路に接続した状態または当該高電圧回路から遮断された状態に切替可能な通電切替手段を含むアクティブ放電回路を有している。

【0015】

更に、前記強制放電制御システムは、前記降圧コンバータ、前記電源切替手段、および、前記通電切替手段を制御する制御装置を備える。

【0016】

そして、前記制御装置が、前記平滑コンデンサを強制放電する所定の強制放電条件が成立した時に、前記電源切替手段の制御によって前記バッテリを前記高電圧回路から遮断した状態で、前記平滑コンデンサが蓄える電荷を、前記降圧コンバータを介して前記低電圧部品で消費する第１放電制御を開始する。

【0017】

その後、前記平滑コンデンサの電圧が低下して所定の閾値に達した時に、前記通電切替手段の制御によって前記平滑コンデンサの電荷を前記アクティブ放電回路で強制放電させる第２放電制御を実行する。

【0018】

更にそれらとともに、所定の時間が経過する前に、再度、前記強制放電条件が成立する、連続強制放電が発生した場合に、前記第２放電制御の実行タイミングを遅らせる遅延制御を実行する。

【0019】

すなわち、この強制放電システムによれば、駆動用のバッテリからの電力供給を受けてモータに高電圧な電力を出力するインバータが接続されている高電圧回路に、降圧コンバータも接続されている。そして、バッテリを高電圧回路から遮断した時に、そのインバータが備える平滑コンデンサに残留する電荷を速やかに低下させる、つまり強制放電させるために、インバータにはメイン抵抗を含む強制放電回路も備えられている。

【0020】

制御装置は、強制放電する状況になると、強制放電回路だけでなく、降圧コンバータも利用する。すなわち、降圧コンバータを用いて低電圧部品で電荷を消費する第１放電制御と、強制放電回路を用いた第２放電制御とを併用して強制放電を行う。従って、平滑コンデンサの電荷を速やかに低下させることができる。

【0021】

その際、第２放電制御に先立って、第１放電制御を開始する。それにより、アクティブ回路での放電量を低減できるので、メイン抵抗の温度上昇が抑制される。従って、メイン抵抗の損傷を抑制できる。

【0022】

しかし、降圧コンバータは、所定の電圧に達すると作動できなくなる。従って、それ以降はアクティブ放電回路による強制放電だけになる。メイン抵抗の温度上昇は避けられない。平滑コンデンサの電荷を速やかに低減するためにも、アクティブ放電回路による強制放電も最大限利用するのが好ましい。

【0023】

そうした場合、短時間で繰り返し強制放電が行われると、メイン抵抗は、熱の蓄積によって温度が高い状態からの強制放電になり、損傷してしまう。そこで、この強制放電システムでは、連続強制放電が発生した場合に、第２放電制御の実行タイミングを遅らせる遅延制御を実行する。

【0024】

それにより、前回の強制放電の終了からアクティブ放電回路による強制放電を開始するまでの時間が長くなる。その結果、極短時間での強制放電の繰り返しが抑制できることから、メイン抵抗の過度な温度上昇を回避できる。メイン抵抗を冷却する時間が延びるので、放電を開始する時のメイン抵抗の温度を低下させることができる。従って、連続強制放電が発生した場合でも、メイン抵抗の損傷を抑制できるので、強制放電システムの信頼性が向上する。

【0025】

前記強制放電制御システムはまた、前記連続強制放電が所定回数以上繰り返し発生した場合に前記遅延制御を実行する、としてもよい。

【0026】

ある程度であればメイン抵抗の温度が上昇しても、損傷するには至らないことを確認している。従って、所定の回数未満であれば、短い間隔で連続強制放電が複数回繰り返し発生しても支障はない。遅延制御を行わないことで、短時間で平滑コンデンサを強制放電できる。

【0027】

それに対し、連続強制放電が所定回数以上繰り返し発生した場合には、遅延制御を実行する。それにより、メイン抵抗の過度な温度上昇を低減できる。従って、メイン抵抗の損傷を抑制できる。

【0028】

前記強制放電制御システムはまた、前記制御装置が、前記降圧コンバータの異常を検知した時には、前記閾値に達する前に前記第２放電制御を実行する、としてもよい。

【0029】

降圧コンバータが異常であると、第１放電制御を行っても、平滑コンデンサの電荷を低電圧部品で消費できない。従って、平滑コンデンサの電圧を閾値まで速やかに下げることができない。それに対し、閾値に達する前に前記第２放電制御を実行すれば、アクティブ放電回路により、平滑コンデンサの電荷を速やかに強制放電させることができる。

【0030】

降圧コンバータが異常の場合も、平滑コンデンサを強制放電できる。従って、強制放電システムの信頼性が向上する。

【0031】

前記インバータが、冷却水の循環によって冷却する冷却機構を更に含む場合には、前記制御装置が、前記冷却水の温度が所定の上限値を超える場合、または、前記冷却機構の異常を検知した場合に、前記遅延制御を実行する、としてもよい。

【0032】

このような場合にも、インバータが異常高温になるので、メイン抵抗の温度が高い状態から強制放電を開始することになる。従って、そのまま強制放電を行えば、メイン抵抗は損傷してしまう。それに対し、そのような場合に遅延制御を実行すれば、メイン抵抗の温度上昇を低減できる。従って、メイン抵抗の損傷を抑制できる。

【0033】

降圧コンバータの冷却が異常の場合も、平滑コンデンサを適切に強制放電できる。従って、強制放電システムの信頼性が向上する。

【0034】

前記強制放電制御システムはまた、前記強制放電回路が、前記平滑コンデンサと常時並列接続されるとともに前記メイン抵抗よりも抵抗値の大きいサブ抵抗を含むパッシブ放電回路を更に有している、としてもよい。

【0035】

そうすれば、何らかのトラブルにより、アクティブ放電回路等による強制放電ができなくなった場合に、時間はかかるが、パッシブ放電回路により、平滑コンデンサの電荷を放電できる。従って、いわゆるフェールセーフとして機能するので、強制放電システムの信頼性を更に向上できる。

【0036】

前記強制放電制御システムはまた、前記平滑コンデンサの電圧が前記閾値に達した後も前記第１放電制御を維持することにより、前記第１放電制御と前記第２放電制御を併行して実行する、としてもよい。

【0037】

そうすれば、２つの強制放電が併行して行われるので、平滑コンデンサの電荷をより短時間で低減できる。アクティブ放電回路での放電量も低減できるので、メイン抵抗の損傷も抑制できる。

【0038】

前記降圧コンバータが、前記閾値よりも低い所定の作動限界電圧以上で作動するように構成されている場合には、前記平滑コンデンサの電圧が前記作動限界電圧に達した時に、前記第１放電制御を終了する、としてもよい。

【0039】

そうすれば、降圧コンバータを利用できる限界まで、低電圧部品での消費によって平滑コンデンサの電荷が放電されるので、アクティブ放電回路での放電量を効果的に低減できる。従って、メイン抵抗の損傷をよりいっそう抑制できる。

【0040】

前記強制放電制御システムはまた、前記車両の前部にエンジンが設置され、前記駆動モータが、前記エンジンの後部に連結された状態でフロアパネルのトンネル部に配置されている場合に特に有効である。

【0041】

平滑コンデンサを強制放電する手段としては、モータを用いたｄ軸放電による方法もある。しかし、その方法ではモータの回転角を高精度に検知する必要があり、上述したような配置構造では、車両が衝突等した場合に、センサが故障して強制放電が困難になるおそれがある。

【0042】

それに対し、アクティブ放電回路による強制放電であれば、上述したような配置構造の車両が衝突等した場合でも、インバータが損傷しない限り、強制放電できる。従って、信頼性に優れる。

【発明の効果】

【0043】

開示する技術を適用した強制放電制御システムによれば、抵抗式の強制放電回路を用いて、抵抗を損傷することなく、平滑コンデンサを効果的に強制放電することができる。従って、強制放電システムの信頼性を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【0044】

【図1】開示する技術を適用した自動車の構造を示す概略図である。

【図2】高電圧系の主な電気装置の電気回路を示す概略図である。

【図3】強制放電制御に関連したＰＣＭおよびその主な周辺機器のブロック図である。

【図4】通常時における複合強制放電制御のタイムチャートの一例である。

【図5】図４に対応した複合強制放電制御のフローチャートの一例である。

【図6】図５に続くフローチャートである。

【図7】熱縮退に関する制御のフローチャートである。

【図8】熱縮退時における複合強制放電制御のタイムチャートの一例である。

【図9】熱縮退時における複合強制放電制御のタイムチャートの一例である。

【図10】ＤＣＤＣコンバータの異常時におけるフローチャートの一例である。

【図11】図１０に続くフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0045】

以下、開示する技術について説明する。ただし、以下の説明は、本質的に例示に過ぎない。

【0046】

＜車両＞
図１に、開示する技術を適用した自動車１（車両の一例）を示す。この自動車１は、電力を利用した走行が可能なハイブリッド車である。自動車１は、所定の外部電源からの電力供給を可能にする給電装置を搭載した、いわゆるプラグインハイブリッド車であってもよい。

【0047】

自動車１には、その駆動源として、エンジン２および駆動モータ３が搭載されている。これらが協働して、２つの後輪を駆動する。それにより、自動車１は走行する。すなわち、この自動車１は、エンジン２または駆動モータ３のいずれかの出力で、または、駆動モータ３およびエンジン２の双方の出力で走行する。

【0048】

この自動車１の場合、エンジン２はその前部に配置されている。すなわち、この自動車１は、いわゆるＦＲ車である。ただし、自動車１は、ＦＲ車に限らず、４輪駆動であってもよい。

【0049】

エンジン２は、例えばガソリンを燃料に使用して燃焼を行う内燃機関である。エンジン２はまた、吸気、圧縮、膨張、排気の各サイクルを繰り返すことで回転動力を発生させる（いわゆる４サイクルエンジン）。エンジン２には、ディーゼルエンジン等、様々な種類や形態があるが、開示する技術では、特にエンジンの種類や形態は限定しない。

【0050】

この自動車１では、エンジン２は、その回転軸（クランクシャフト）を、車体の前後方向に向けた状態で、エンジンルームの車幅方向の略中央部に配置されている。自動車１には、吸気システム、排気システム、燃量供給システムなど、エンジン２に付随した様々な装置や機構が設置されているが、これらの図示および説明は省略する。

【0051】

駆動モータ３は、三相の交流によって駆動する永久磁石型の同期モータである。駆動モータ３は、クラッチ（不図示）を介して、エンジン２の後部と回転軸を一致させた状態で連結されている。その駆動モータ３の後部に、自動変速機４が回転軸を一致させた状態で連結されている。

【0052】

自動変速機４は、多段式自動変速機（いわゆるＡＴ）である。自動変速機４は、車体の前後方向に延びるプロペラシャフト５を介してデファレンシャルギア６に連結されている。図示はしないが、車体の下側を覆っているフロアパネルには、上向きに凹んだ断面Ｕ状のトンネル部が、エンジンルームから後方に延びるように形成されている。この自動車１の場合、駆動モータ３、自動変速機４、およびプロペラシャフト５は、そのトンネル部の内部に配置されている。

【0053】

デファレンシャルギア６から一対のシャフト７，７が左右に延びている。これらシャフト７，７の各端部に後輪が組み付けられている。それにより、エンジン２および駆動モータ３から出力される回転動力は、自動変速機４で変速された後、デファレンシャルギア６で左右に振り分けられて各後輪に伝達される。

【0054】

自動車１には、駆動モータ３の他、高電圧系の電気装置として、駆動用のバッテリ２０、コンタクタ３０（電源切替手段）、インバータ４０、ＤＣＤＣコンバータ５０（降圧コンバータ）などが搭載されている。これら電気装置の各々は、大電流に対応したケーブルやバスバー等からなる高電圧回路９を介して接続されている。なお、これら電気装置の電気回路については別途後述する。

【0055】

この自動車１には、定格電圧が３００Ｖ以上の高電圧なバッテリ２０が搭載されている。定格電圧が５０Ｖ程度のバッテリを搭載してもよい（いわゆるマイルドハイブリッド）。

【0056】

バッテリ２０は、コンタクタ３０を介して高電圧回路９に接続されている。コンタクタ３０は、バッテリ２０を、高電圧回路９に接続した状態、または、高電圧回路９から電気的かつ物理的に遮断された状態に切り替える。コンタクタ３０が接続状態に切り替わることにより、バッテリ２０からインバータ４０およびＤＣＤＣコンバータ５０への電力供給が可能になる。

【0057】

ＤＣＤＣコンバータ５０の出力側は、低電圧用のケーブル、ＣＡＮ（Controller Area Network）等からなる低電圧回路１０に接続されている。ＤＣＤＣコンバータ５０は、バッテリ２０から供給される３００Ｖの直流電力を１２Ｖの直流電力に降圧して低電圧回路１０に出力する。

【0058】

低電圧回路１０には、定格電圧が約１２Ｖの低電圧バッテリ１１（いわゆる鉛蓄電池）を含め、車載部品１２（低電圧部品）が接続されている。車載部品１２は、例えば、エアコン、後述する電動ポンプ１４ａ、ヘッドライト等、自動車１が搭載する各種電気機器や、自動車１が搭載する制御装置などである。ＤＣＤＣコンバータ５０が降圧した直流電力は、低電圧回路１０を介して、これら車載部品１２に供給される。

【0059】

自動車１には、制御装置として、パワーコントロールモジュール（ＰＣＭ）１３が搭載されている。ＰＣＭ１３は、エンジン２、コンタクタ３０、インバータ４０、ＤＣＤＣコンバータ５０等、自動車１が搭載する駆動系の各装置を総合的に制御する。例えば、この自動車１の場合、後述する平滑コンデンサ４２の強制放電に関する制御は、ＰＣＭ１３が実行する。

【0060】

インバータ４０は、駆動モータ３の動作を制御する装置であり、駆動モータ３の近傍に設置されている。インバータ４０は、バッテリ２０から供給される直流電力を制御して駆動モータ３に出力する。駆動モータ３、インバータ４０、および、ＤＣＤＣコンバータ５０の各々は、作動すると発熱する。そのため、これらには、水冷式の冷却システム１４（冷却機構）が付設されている。

【0061】

冷却システム１４は、図１に簡略化して示すように、電動ポンプ１４ａ、冷却水経路１４ｂ、外気との熱交換で冷却水を冷却する熱交換器１４ｃなどで構成されている。電動ポンプ１４ａが作動し、熱交換器１４ｃで冷却される冷却水を、冷却水経路１４ｂを経由してインバータ４０等に循環供給することで、インバータ４０等は冷却される。

【0062】

＜コンタクタ３０、インバータ４０、およびＤＣＤＣコンバータ５０の電気回路＞
図２に、高電圧系の電気回路を構成しているコンタクタ３０、インバータ４０、および、ＤＣＤＣコンバータ５０の各々が有する電気回路の概略を示す。

【0063】

（コンタクタ３０）
コンタクタ３０は、正極コンタクタ３１ａおよび負極コンタクタ３１ｂからなるメインコンタクタ３１と、プリチャージコンタクタ３２とを有している。正極コンタクタ３１ａは、バッテリ２０の正極端子２０ａに接続されている。負極コンタクタ３１ｂは、バッテリ２０の負極端子２０ｂに接続されている。プリチャージコンタクタ３２は、所定のプリチャージ抵抗３３とともに、負極コンタクタ３１ｂと並列した状態で、バッテリ２０の負極端子２０ｂに接続されている。

【0064】

メインコンタクタ３１は、バッテリ２０を高電圧回路９に接続した状態、または、高電圧回路９から電気的かつ物理的に遮断された状態に切り替える。なお、メインコンタクタ３１は、正極コンタクタ３１ａを省略し、負極コンタクタ３１ｂ１つで構成してもよい。プリチャージコンタクタ３２は、大電流によるメインコンタクタ３１の溶着を防止するために設置されている。

【0065】

具体的には、正極コンタクタ３１ａを高電圧回路９に接続した後、負極コンタクタ３１ｂを高電圧回路９に接続する前に、プリチャージコンタクタ３２を接続し、小電流で高電圧回路９の電圧を高める。そうした後に、負極コンタクタ３１ｂを接続することで大電流を抑制することができる。このようなコンタクタ３０の作動は、ＰＣＭ１３によって制御される。

【0066】

すなわち、ＰＣＭ１３は、自動車１の主電源を入れる要求を受けると、コンタクタ３０を制御してバッテリ２０を高電圧回路９に接続する。一方、自動車１の主電源を切る要求を受けると、ＰＣＭ１３は、コンタクタ３０を制御してバッテリ２０を高電圧回路９から切り離す。

【0067】

例えば、キー操作等によりイグニッションがオンになれば、ＰＣＭ１３は、それに連動してコンタクタ３０を制御し、バッテリ２０を高電圧回路９に接続する。そして、イグニッションがオフになれば、ＰＣＭ１３は、コンタクタ３０を制御してバッテリ２０を高電圧回路９から切り離す。

【0068】

また例えば、自動車１がエアコンを遠隔操作する機能を備えている場合には、その遠隔操作により、ＰＣＭ１３は、コンタクタ３０を制御してバッテリ２０を高電圧回路９に接続する。そして、所定の条件を満たすことにより、ＰＣＭ１３は、コンタクタ３０を制御してバッテリ２０を高電圧回路９から切り離す。

【0069】

また例えば、自動車１がプラグインハイブリッド車である場合には、ＰＣＭ１３は、外部電源から給電を開始する際に、コンタクタ３０を制御してバッテリ２０を高電圧回路９から切り離す。そして、給電が終了すれば、ＰＣＭ１３は、コンタクタ３０を制御してバッテリ２０を高電圧回路９に接続する。

【0070】

（インバータ４０）
インバータ４０は、複数のスイッチング素子で構成されている所定のスイッチング回路４１、平滑コンデンサ４２、強制放電回路６０、および電圧計４３を有している。インバータ４０には、高電圧回路９の正極側に接続される正極側主配線４４と、高電圧回路９の負極側に接続される負極側主配線４５とが設けられている。

【0071】

スイッチング回路４１、平滑コンデンサ４２、強制放電回路６０、および電圧計４３の各々は、これら正極側主配線４４および負極側主配線４５の間に並列接続されている。詳細には、インバータ４０の入力側から出力側に向かって、電圧計４３、強制放電回路６０、平滑コンデンサ４２、スイッチング回路４１の順に配置されている。スイッチング回路４１は、出力配線４６を介して駆動モータ３と接続されている。

【0072】

インバータ４０の作動は、ＰＣＭ１３によって制御される。すなわち、自動車１の主電源が入っている状態で、ＰＣＭ１３は、自動車１の運転状態に応じて、スイッチング回路４１を制御する。そうすることにより、インバータ４０は、高電圧回路９から入力される直流電力を３相の交流に変換して駆動モータ３に出力する。

【0073】

平滑コンデンサ４２は、インバータ４０に入力される直流電力を平滑化する。すなわち、自動車１の主電源が入ると、平滑コンデンサ４２にバッテリ２０の電圧が印加される。それにより、平滑コンデンサ４２には、その電圧に応じた電荷が蓄えられる。平滑コンデンサ４２は、電圧が下がれば放電し、電圧が上がれば蓄電する。従って、正極側主配線４４および負極側主配線４５の間の電圧は、平滑コンデンサ４２によって平滑化される。

【0074】

主電源が切れると、バッテリ２０からインバータ４０への電力供給は途絶える。しかし、平滑コンデンサ４２には電荷が残るので、その残留電荷により、正極側主配線４４および負極側主配線４５の間の高電圧は保持された状態になる。従って、平滑コンデンサ４２の電荷は速やかに放電させる必要がある。そこで、この自動車１には、平滑コンデンサ４２を強制放電させるための手段として、インバータ４０に強制放電回路６０が設けられている。

【0075】

平滑コンデンサを強制放電させる手段としては、例えば、モータを利用して、その残留電荷を熱として消費させる方法（ｄ軸放電）がある。すなわち、レゾルバ等のセンサによってロータの回転角を検出し、モータが回転しないｄ軸方向に磁束が向くようにインバータを制御する。そうした状態で、モータに電流を流す。それにより、モータの駆動に影響を与えることなく、ステータのコイルの発熱によって残留電荷を消費させることができる。

【0076】

しかし、この自動車１では、駆動モータ３は、車体前部に配置されたエンジン２の後部に連結されている。更に、フロアパネルの狭いトンネル部の内部に配置されている。従って、自動車１が前突等した場合、駆動モータ３に付設されるレゾルバ等のセンサが故障するおそれがある。

【0077】

このｄ軸放電による方法は、ロータの回転角の検出を前提としているため、そうした場合には平滑コンデンサの強制放電が行えない。そこで、この自動車１では強制放電回路６０が設けられている。

【0078】

強制放電回路６０は、アクティブ放電回路６１およびパッシブ放電回路６２を有している。アクティブ放電回路６１は、平滑コンデンサ４２と並列に配置されたメイン抵抗６１ａおよびスイッチ６１ｂ（通電切替手段）を含む。パッシブ放電回路６２は、平滑コンデンサ４２と常時並列接続されているサブ抵抗６２ａを含む。スイッチ６１ｂは、メイン抵抗６１ａを、強制放電回路６０に接続した状態、または、強制放電回路６０から遮断された状態のいずれかに切り替える。

【0079】

メイン抵抗６１ａは、比較的大きな電流が流れるように、低抵抗である（例えば５０オーム以以上２００オーム以下）。それに対し、サブ抵抗６２ａは、電流が流れ難いように、メイン抵抗６１ａよりも極端に抵抗値が大きい（例えば１００Ｋオーム以上２００Ｋオーム以下）。サブ抵抗６２ａは、メイン抵抗６１ａよりも少なくとも５００倍以上、抵抗値が大きい。

【0080】

電圧計４３は、インバータ４０に入力される電圧、換言すれば、正極側主配線４４および負極側主配線４５の間の電圧（バッテリ２０ないし高電圧回路９の電圧に相当）を計測し、その計測データをＰＣＭ１３に出力する。

【0081】

ＤＣＤＣコンバータ５０は、第２の電圧計５１、負荷抵抗５２、出力コンデンサ５３、降圧回路５４、および、変圧器５５を有している。ＤＣＤＣコンバータ５０にも、インバータ４０と同様の高電圧回路９の正極側に接続される第２の正極側主配線５６と、高電圧回路９の負極側に接続される第２の負極側主配線５７とが設けられている。

【0082】

第２の電圧計５１、負荷抵抗５２、出力コンデンサ５３、降圧回路５４、および、変圧器５５の各々は、これら第２の正極側主配線５６および第２の負極側主配線５７の間に並列接続されている。詳細には、ＤＣＤＣコンバータ５０の入力側から出力側に向かって、第２の電圧計５１、負荷抵抗５２、出力コンデンサ５３、降圧回路５４、および、変圧器５５の順に配置されている。降圧回路５４は、変圧器５５を介して低電圧回路１０と接続されている。

【0083】

ＤＣＤＣコンバータ５０の作動は、ＰＣＭ１３によって制御される。すなわち、自動車１の主電源が入っている状態で、ＰＣＭ１３は、自動車１の運転状態に応じて、降圧回路５４を制御する。そうすることにより、ＤＣＤＣコンバータ５０は、高電圧回路９から入力される直流電力を降圧して低電圧回路１０に出力する。

【0084】

第２の電圧計５１は、第２の正極側主配線５６および第２の負極側主配線５７の間の電圧（バッテリ２０ないし高電圧回路９の電圧に相当）を計測し、その計測データをＰＣＭ１３に出力する。

【0085】

＜ＰＣＭ１３による強制放電制御＞
図３に、強制放電制御に関連したＰＣＭ１３およびその主な周辺機器のブロック図を示す。ＰＣＭ１３は、強制放電制御に関連して、電圧計４３，５１、冷却システム１４、インバータ４０、コンタクタ３０、ＤＣＤＣコンバータ５０などとの間で信号を入出力する。なお、開示する技術における強制放電システムは、これら電気装置によって構成されている。

【0086】

ＰＣＭ１３には、機能的な構成として強制放電制御部１３ａが設けられている。強制放電制御部１３ａは、電圧計４３、冷却システム１４などから入力される信号に基づいて、インバータ４０、コンタクタ３０、ＤＣＤＣコンバータ５０などに制御信号を出力する。それにより、ＰＣＭ１３は、平滑コンデンサ４２の残留電荷を短時間で効果的に強制放電させる制御を実行する。

【0087】

すなわち、ＰＣＭ１３は、ＤＣＤＣコンバータ５０を利用する強制放電制御（第１放電制御）と、インバータ４０のアクティブ放電回路６１を利用する強制放電制御（第２放電制御）とを組み合わせた強制放電制御（複合強制放電制御）を実行する。それにより、この強制放電システムは、平滑コンデンサ４２の残留電荷を短時間で効果的に強制放電できるように構成されている。

【0088】

具体的には、平滑コンデンサ４２を強制放電する所定の強制放電条件が成立した時に、コンタクタ３０の制御によってバッテリ２０を高電圧回路９から遮断した状態で、平滑コンデンサ４２が蓄える電荷を、ＤＣＤＣコンバータ５０を介して車載部品１２で消費させる制御（第１放電制御）を開始する。

【0089】

その後、平滑コンデンサ４２の電圧が低下して所定の閾値に達した時に、スイッチ６１ｂの制御によって平滑コンデンサ４２の電荷をアクティブ放電回路６１で強制放電させる制御（第２放電制御）を実行する。

【0090】

アクティブ放電回路６１のメイン抵抗６１ａは抵抗値が小さい。従って、メイン抵抗６１ａで放電させれば、平滑コンデンサ４２の残留電荷は速やかに減少し、短時間でその電圧を低下できる。しかし、その場合、メイン抵抗６１ａには大きい電流が流れるので、メイン抵抗６１ａは発熱して急速に温度が上昇する。所定温度以上に昇温するとメイン抵抗６１ａが損傷することから、実際には、メイン抵抗６１ａで一度に放電できる量は限られる。

【0091】

従って、平滑コンデンサ４２の残留電荷を速やかに放電させるためには、メイン抵抗６１ａでの放電量を低減させる必要がある。なお、サブ抵抗６２ａは抵抗値が大きいので、パッシブ放電回路６２は、放電はできても、その単位時間当たりの放電量は僅かである（放電には長時間が必要）。

【0092】

それに対し、この自動車１では、高電圧回路９にＤＣＤＣコンバータ５０が接続されている。平滑コンデンサ４２の残留電荷を、高電圧回路９を通じてＤＣＤＣコンバータ５０に供給すれば、その残留電荷を、ＤＣＤＣコンバータ５０を介して車載部品１２で消費させることができる。

【0093】

従って、ＤＣＤＣコンバータ５０を利用した強制放電と、アクティブ放電回路６１を利用した強制放電とを併用すれば、平滑コンデンサ４２の残留電荷を効果的に低減でき、平滑コンデンサ４２の電圧を短時間で低下させることができる。

【0094】

（通常時における複合強制放電制御のタイムチャート）
図４に、通常時における複合強制放電制御のタイムチャートを例示する。平滑コンデンサ４２の電圧変化は、理解を容易にするために強調して表してある。

【0095】

自動車１の主電源がオンの状態では、メインコンタクタ３１はオンである。バッテリ２０は高電圧回路９に接続されており、インバータ４０およびＤＣＤＣコンバータ５０には、バッテリ２０から電力が供給されている。ＤＣＤＣコンバータ５０は作動している。従って、平滑コンデンサ４２には、バッテリ２０の電圧Ｖｃに対応した電荷が蓄電されている。このとき、アクティブ放電回路６１のスイッチ６１ｂは遮断されている。

【0096】

そして、自動車１の主電源がオフになると、ＰＣＭ１３は、それに連動して負極コンタクタ３１ｂをオフにする（ｔ１のタイミング）。それにより、バッテリ２０は高電圧回路９から遮断された状態になる。高電圧回路９へのバッテリ２０からの電力供給は無くなる。このとき、正極コンタクタ３１ａはオンの状態が維持されて所定時間の経過後にオフになる。この時間差を利用して、コンタクタ３０の故障診断が行われる。

【0097】

ＰＣＭ１３は、強制放電条件が成立したと判定し、第１放電制御を開始する。すなわち、ＤＣＤＣコンバータ５０は、作動限界電圧Ｖ１（例えば１９０Ｖ）に達するまでは作動できる。ＰＣＭ１３は、主電源がオフにされても、ＤＣＤＣコンバータ５０が作動するように制御する。

【0098】

それにより、平滑コンデンサ４２の電荷は車載部品１２で消費され、平滑コンデンサ４２の電圧は低下していく。

【0099】

その後、平滑コンデンサ４２の電圧が低下して所定の閾値（Ｖ０、例えば２７５Ｖ）に達した時に（ｔ２のタイミング）、ＰＣＭ１３は、第２放電制御を実行する。すなわち、スイッチ６１ｂをオンにして、アクティブ放電回路６１で強制放電を開始する。

【0100】

閾値Ｖ０は、作動限界電圧Ｖ１よりも大きい。なお、閾値Ｖ０は、所定の目標電圧（強制放電が不要になる電圧Ｖ２、例えば１５Ｖ）になるまでメイン抵抗６１ａで連続放電しても、メイン抵抗６１ａの損傷を回避できる電圧である。閾値Ｖ０は、予め実験等に基づいてＰＣＭ１３に設定されている。

【0101】

それにより、ＤＣＤＣコンバータ５０を用いた強制放電とアクティブ放電回路６１による強制放電とが併行して行われる。平滑コンデンサ４２の放電が促進され、平滑コンデンサ４２の電圧が更に低下する。

【0102】

そうして、平滑コンデンサ４２の電圧が作動限界電圧Ｖ１に達すると（ｔ３のタイミング）、ＤＣＤＣコンバータ５０は作動しなくなる。従って、第１放電制御は終了する。ＤＣＤＣコンバータ５０を利用した強制放電を限界まで利用するので、アクティブ放電回路６１による強制放電の負担を軽減できる。

【0103】

そして、平滑コンデンサ４２の電圧が目標電圧Ｖ２に達すると、ＰＣＭ１３は、スイッチ６１ｂをオフにし、第２放電制御を終了する（ｔ４のタイミング）。その後は、パッシブ回路により、時間をかけて、平滑コンデンサ４２の電荷をゆっくりと放電させる。

【0104】

このように、ＤＣＤＣコンバータ５０を利用した強制放電とアクティブ放電回路６１を利用した強制放電の併用により、平滑コンデンサ４２の残留電荷を効果的に低減できる。従って、アクティブ放電回路６１を損傷することなく、平滑コンデンサ４２の電圧を、短時間で低下できる。

【0105】

（通常時における複合強制放電制御のフローチャート）
図５および図６に、図４に対応した複合強制放電制御のフローチャートの一例を示す。

【0106】

ＰＣＭ１３は、電圧計４３等から入力される計測データを読み込む（ステップＳ１）。主電源がオフになると（ステップＳ２）、ＰＣＭ１３は、後述する熱縮退の有無を判定する（ステップＳ３）。その結果、熱縮退が有ると判定した場合（ステップＳ３でＮｏ）、ＰＣＭ１３は、負極コンタクタ３１ｂをオフにするまでの時間を遅延した時間に設定する（ステップＳ４）。一方、熱縮退が無いと判定した場合、ＰＣＭ１３は、負極コンタクタ３１ｂをオフにするまでの時間を通常の時間に設定する（ステップＳ５）。

【0107】

そうして、ＰＣＭ１３は、設定した時間を読み込み（ステップＳ６）、その時間の経過後に負極コンタクタ３１ｂをオフにする（ステップＳ７、図４におけるｔ１のタイミング）。そうした後、ＰＣＭ１３は、ＤＣＤＣコンバータ５０の作動を保持し、第１放電制御を開始する（ステップＳ８）。

【0108】

ＰＣＭ１３は、平滑コンデンサ４２の電圧が低下して閾値Ｖ０に達したか否かを判定する（ステップＳ９）。そして、閾値Ｖ０に達したと判定した場合、ＰＣＭ１３は、スイッチ６１ｂをオンにし、アクティブ放電回路６１での強制放電、つまり第２放電制御を開始する（ステップＳ１０）。

【0109】

そうして、ＰＣＭ１３は、平滑コンデンサ４２の電圧が更に低下して作動限界電圧Ｖ１に達したか否かを判定する（ステップＳ１１）。そして、作動限界電圧Ｖ１に達したと判定した場合、ＰＣＭ１３は、ＤＣＤＣコンバータ５０の作動を停止し、第１放電制御を終了する（ステップＳ１２）。

【0110】

続いて、ＰＣＭ１３は、平滑コンデンサ４２の電圧が更に低下して目標電圧Ｖ２に達したか否かを判定する（ステップＳ１３）。そして、目標電圧Ｖ２に達したと判定した場合、ＰＣＭ１３は、スイッチ６１ｂをオフにし、第２放電制御を終了する（ステップＳ１４）。その後は、平滑コンデンサ４２の電荷が無くなるまで、パッシブ放電回路６２で放電を行う（ステップＳ１５）。

【0111】

＜熱縮退＞
上述したように、ＤＣＤＣコンバータ５０は作動限界電圧以下になると作動しなくなる。従って、その後の強制放電は、アクティブ放電回路６１だけになる。

【0112】

そのため、ＤＣＤＣコンバータ５０を利用した場合でも、メイン抵抗６１ａが発熱してその温度は高くなる。本発明者らの実験結果によれば、１回の強制放電であれば、閾値Ｖ０を所望する値に設定した場合でも、メイン抵抗６１ａの損傷は抑制できる。

【0113】

しかし、メイン抵抗６１ａが高温になると、その温度が常温に戻るまでには時間を要する。従って、強制放電が短時間で繰り返されると、メイン抵抗６１ａに熱が蓄積していく。高温の状態から強制放電を開始すると、通常の放電量でもメイン抵抗６１ａが損傷する。

【0114】

そこで、この強制放電システムでは、このような短時間の強制放電が連続する場合には、メイン抵抗６１ａの損傷を抑制するために、熱縮退するように構成されている。

【0115】

具体的には、所定の時間が経過する前に、再度、強制放電条件が成立し、短時間での連続した強制放電（連続強制放電）が発生した場合には、ＰＣＭ１３は、第２放電制御、つまりアクティブ放電回路６１による強制放電の実行タイミングを遅らせる制御（遅延制御）を実行する。

【0116】

アクティブ放電回路６１による強制放電の実行タイミングを遅らせることで、その遅延時間の間にメイン抵抗６１ａの温度を低下させることができる。遅延時間の長さは、熱縮退の原因に応じて調整される。

【0117】

（熱縮退の具体例）
図７に、熱縮退に関する制御のフローチャートを示す。図８、図９に、図４に対応した熱縮退時における複合強制放電制御のタイムチャートを、その原因別に示す。

【0118】

強制放電システムは、異常時においても適切に機能することが求められる。例えば、ＤＣＤＣコンバータ５０の故障により、インバータ４０の電圧がほとんど下がらない場合がある。そうした場合にも、平滑コンデンサ４２を適切に強制放電させなければならない。

【0119】

また、冷却システム１４の異常により、インバータ４０の温度が過度に上昇する場合がある。そうした場合にも、平滑コンデンサ４２を適切に強制放電させなければならない。強制放電システムは、これらのような場合にも適切に熱縮退できるように構成されている。

【0120】

計測データの読み込みにより、ＰＣＭ１３は、常時、電圧計４３，５１から入力される計測データに基づいて、インバータ４０およびＤＣＤＣコンバータ５０の入力電圧を監視している。ＰＣＭ１３はまた、常時、冷却システム１４から入力される計測データに基づいて、インバータ４０を流れる冷却水の温度、冷却システム１４の動作を監視している。

【0121】

そして、強制放電条件が成立し、平滑コンデンサ４２の強制放電制御の実行が必要になると、ＰＣＭ１３は、熱縮退に入るか否かを判定する（図５におけるステップＳ３）。

【0122】

すなわち、ＰＣＭ１３は、前回の強制放電からの経過時間ｔs1を判定する。具体的には、前回のアクティブ放電回路６１による強制放電の終了からの経過時間ｔs1が、所定の時間（連続強制放電判定時間ｔｃ、例えば２０秒）を超えているか否かを判定する（ステップＳ２０）。

【0123】

その結果、経過時間ｔs1が連続強制放電判定時間ｔｃ以内であった場合、ＰＣＭ１３は、連続強制放電に該当すると判定する（ステップＳ２１）。一方、経過時間ｔs1が連続強制放電判定時間ｔｃ以内でなかった場合、ＰＣＭ１３は、連続強制放電に該当しないと判定し（ステップＳ２０でＮｏ）、通常の複合強制放電制御を実行する（図５におけるステップＳ５以降）。

【0124】

（複数回の連続放電）
ＰＣＭ１３は、連続強制放電に該当すると判定した場合、その連続強制放電が所定回数以上繰り返し発生したか否かを判定する（ステップＳ２２）。

【0125】

ＰＣＭ１３には、実験等に基づき、メイン抵抗６１ａの損傷を抑制できる回数の上限値ｎ（例えば３回）が設定されている。ＰＣＭ１３は、連続強制放電がｎ回以上繰り返し発生したと判定すると（ステップＳ２２でＮｏ）、所定の遅延時間（第１遅延時間、例えば３秒）を設定し（ステップＳ２３）、熱縮退に入る（ステップＳ２４）。

【0126】

連続強制放電が繰り返し発生すると、その回数に応じてメイン抵抗６１ａに熱が蓄積していく。それにより、回数が増えるほど、強制放電を開始する時のメイン抵抗６１ａの温度が上昇する。すなわち、強制放電を実行する前の段階で、メイン抵抗６１ａの温度は通常時よりも高くなる。従って、図８に二点鎖線Ｌ２で示すように、通常時と同様に第１放電制御および第２放電制御を実行すると、メイン抵抗６１ａが損傷するおそれがある。

【0127】

そこで、そうした場合、図８に破線Ｌ１で示すように、通常時における負極コンタクタ３１ｂの遮断タイミングから、設定した第１遅延時間の間、第１放電制御および第２強制放電制御を実行しないで待機し、第１放電制御および第２強制放電制御の実行タイミングを遅らせる。

【0128】

遅延により、前回の強制放電の終了から第２放電制御の実行までの経過時間が長くなり、メイン抵抗６１ａの温度を通常時の場合よりも低下させることができる。従って、強制放電の開始時におけるメイン抵抗６１ａの温度が通常時よりも高くなっていても、メイン抵抗６１ａが損傷するのを抑制できる。

【0129】

（冷却システム１４の異常）
ＰＣＭ１３はまた、連続強制放電に該当すると判定した場合、インバータ４０での冷却水の温度を判定する（ステップＳ２５）。具体的には、インバータ４０での冷却水の温度が所定の水温上限値Ｔｈ未満か否かを判定する。

【0130】

その結果、インバータ４０での冷却水の温度が所定の水温上限値Ｔｈ以上と判定すると（ステップＳ２５でＮｏ）、ＰＣＭ１３は、所定の遅延時間（第２遅延時間、例えば６０秒）を設定し（ステップＳ２６）、熱縮退に入る（ステップＳ２４）。

【0131】

すなわち、インバータ４０の冷却が不十分であることから、メイン抵抗６１ａの温度も通常時よりも高くなっている。従って、図８に二点鎖線Ｌ２で示すように、通常時と同様に第１放電制御および第２放電制御を実行すると、メイン抵抗６１ａが損傷するおそれがある。

【0132】

そこで、そうした場合、図８に示すように、通常時における負極コンタクタ３１ｂの遮断タイミングから、設定した第２遅延時間の間、第１放電制御および第２強制放電制御を実行しないで待機し、第１放電制御および第２強制放電制御の実行タイミングを遅らせる。

【0133】

遅延により、前回の強制放電の終了から第２放電制御の実行までの経過時間が長くなり、メイン抵抗６１ａの温度を通常時の場合よりも低下させることができる。従って、強制放電の開始時におけるメイン抵抗６１ａの温度が通常時よりも高くなっていても、メイン抵抗６１ａが損傷するのを抑制できる。

【0134】

ＰＣＭ１３はまた、冷却システム１４に異常がないか否かを判定する（ステップＳ２７）。例えば、冷却水経路１４ｂが破損して水漏れがあれば、インバータ４０の温度が上昇する。ＰＣＭ１３は、電動ポンプ１４ａの通電状態などから冷却システム１４の異常を検知する。ＰＣＭ１３は、この場合も、所定の遅延時間（第２遅延時間、例えば６０秒）を設定し（ステップＳ２６）、熱縮退に入る（ステップＳ２４）。

【0135】

（ＤＣＤＣコンバータ５０の異常）
自動車１の衝突等、何らかのトラブルによって、ＤＣＤＣコンバータ５０が作動しない場合がある。その場合、第１放電制御を実行しても、インバータ４０（平滑コンデンサ４２）の電圧はほとんど下がらず、閾値Ｖ０には達しない。

【0136】

そこで、そのような場合、ＰＣＭ１３は、直前の強制放電において、ＤＣＤＣコンバータ５０の異常を検知する。すなわち、負極コンタクタ３１ｂをオフにした後の所定のタイミング（図４におけるｔ２のタイミング）で、電圧計４３の計測データに基づいて、平滑コンデンサ４２の電圧が閾値Ｖ０未満になったか否かについて判定する（ステップＳ２８）。

【0137】

その結果、インバータ４０の入力電圧が閾値Ｖ０未満になっていないと判定した場合には、ＰＣＭ１３は、今回の強制放電においてもインバータ４０の入力電圧は下がらないと判断し、所定の遅延時間（第３遅延時間、例えば２０秒）を設定し（ステップＳ２９）、熱縮退に入る（ステップＳ２４）。

【0138】

この場合、図９に示すように、ＤＣＤＣコンバータ５０は作動しない。第１放電制御を実行しても平滑コンデンサ４２の電圧はほとんど下がらない。そのため、図９に示すように、通常時における負極コンタクタ３１ｂの遮断タイミングから第３遅延時間が経過するまで待機した後に、第２放電制御を実行する。

【0139】

ＤＣＤＣコンバータ５０の異常時におけるフローチャートを図１０、図１１に例示する。この場合、ＰＣＭ１３は、図５のフローチャートのステップＳ８およびステップＳ９、および、図６のフローチャートのステップＳ１１およびステップＳ１２をとばす形で処理を実行する。その他の処理は、先のフローチャートと同じであるので、同じ内容の処理は同じ符号を用いてその詳細な説明は省略する。

【0140】

ＰＣＭ１３は、熱縮退の待機により、第３遅延時間が経過すると、負極コンタクタ３１ｂをオフにする（ステップＳ７）。そうした後、ＰＣＭ１３は、所定のタイミング（図９におけるｔ５のタイミング）でスイッチ６１ｂをオンにし、アクティブ放電回路６１での強制放電、つまり第２放電制御を開始する（ステップＳ１０）。それにより、平滑コンデンサ４２の電荷が減少し、平滑コンデンサ４２の電圧は低下していく。

【0141】

その後、ＰＣＭ１３は、平滑コンデンサ４２の電圧が低下して目標電圧Ｖ２に達したか否かを判定する（ステップＳ１３）。そして、目標電圧Ｖ２に達したと判定した場合（図９におけるｔ６のタイミング）、ＰＣＭ１３は、スイッチ６１ｂをオフにし、第２放電制御を終了する（ステップＳ１４）。その後は、平滑コンデンサ４２の電荷が無くなるまで、パッシブ回路で放電を行う（ステップＳ１５）。

【0142】

なお、遅延時間は、第１遅延時間が最も短く、第２遅延時間が最も長い。第３遅延時間は第２遅延時間よりも短く、第１遅延時間よりも長い。これらは、熱縮退の原因に基づくものである。

【0143】

（熱縮退の解除）
熱縮退に入った後、ＰＣＭ１３は、所定の条件に達した時に熱縮退を解除する。

【0144】

すなわち、図７に示すように、ＰＣＭ１３は、前回の強制放電からの経過時間ｔs2を判定する。具体的には、直前に行った強制放電の終了からの経過時間ｔs2が、所定の時間（縮退解除判定時間ｔｆ、例えば５分）を超えたか否かを判定する（ステップＳ３０）。

【0145】

その結果、経過時間ｔs2が縮退解除判定時間ｔｆを超えた場合、ＰＣＭ１３は、熱縮退を解除する（ステップＳ３１）。

【0146】

このように、この強制放電システムによれば、平滑コンデンサ４２の強制放電を短時間で効果的に行える。そして、メイン抵抗６１ａの損傷、換言すればインバータ４０が備える電子基板の故障を回避できる。従って、強制放電制御システムの信頼性を向上できる。

【0147】

なお、開示する技術は、上述した実施形態に限定されず、それ以外の種々の構成をも包含する。例えば、上述した実施形態では、ハイブリッド車への適用例を示したが、開示する技術は、モータのみで駆動する電気自動車にも適用できる。制御装置は、ＰＣＭに限らない。別途、それ専用の装置を用いてもよい。

【符号の説明】

【0148】

１ 自動車（車両）
２ エンジン
３ 駆動モータ
４ 自動変速機
９ 高電圧回路
１０ 低電圧回路
１２ 車載部品（低電圧部品）
１３ ＰＣＭ（制御装置）
１３ａ 強制放電制御部
１４ 冷却システム（冷却機構）
２０ バッテリ
３０ コンタクタ
３１ メインコンタクタ（電源切替手段）
３１ａ 正極コンタクタ
３１ｂ 負極コンタクタ
４０ インバータ
４２ 平滑コンデンサ
５０ ＤＣＤＣコンバータ（降圧コンバータ）
６０ 強制放電回路
６１ アクティブ放電回路
６１ａ メイン抵抗
６１ｂ スイッチ（通電切替手段）
６２ パッシブ放電回路
６２ａ サブ抵抗

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】