車両用電力変換装置

【課題】
電力変換装置を使用して動力を得る車両において、歩行者接近時に一般の内燃機関車に比べ、騒音レベルが低すぎて歩行者が感知できないという問題が発生している。音を発生させることにより、車両接近時に歩行者が感知できる程度の音を車両から発生させる必要がある。また、新たな機器の追加なしに実現できる手法が望ましい。
【解決手段】
パルス幅変調を用いた電圧型電力変換装置において、歩行者が自動車の近くにいる際に電気機器を動作させる電力変換装置のスイッチング周波数を低下させ、動作音の周波数を可聴周波数帯域まで下げることにより、人間に感知させる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は車両に搭載される電力変換装置に関するもので、特に歩行者に対し自動車の接近を知らせるものである。
【背景技術】
【０００２】
図２〜図５を用いて従来技術を説明する。
【０００３】
電気自動車やハイブリッド自動車、鉄道車両をはじめとする車両に搭載される電力変換装置１０は、図２のように、直流電源１６と、その直流電圧をインバータ回路やチョッパ回路などの電力変換回路３を用いて任意の電圧、周波数に変換し負荷４たる電動機等の電気機器を駆動する構成が一般的である。
【０００４】
電力変換装置はパルス幅変調制御を用いている。パルス幅変調制御では図３にしめす三角波キャリアと電圧指令の比較によって任意の周波数、電圧を得るものである。この三角波キャリアは一般的に数１００Hzから数１０kHzである。
【０００５】
図4に一般的な電圧型電力変換器のブロック図を示す。キャリア周波数指令fcはキャリア生成器５に入力され、三角波を生成する。生成された三角波はU,V,W相各相のキャリア比較器６に入力し、各相の電圧指令VU,VV,VWと比較し、三角波より指令値が低ければ０を、三角波より指令値が高ければ１を、電力変換回路３に入力する。電力変換回路３は負荷４にキャリア指令が1ならば直流電源のhigh側電圧、０ならばlow側の電圧を出力する。このため、出力電圧には三角波キャリアの周波数成分が含まれる。
【０００６】
一般的な電力変換装置は図3に示す三角波キャリア比較によって駆動される。出力される電流にはこの三角波キャリア周波数の成分が含まれる。これにより車両駆動システムの電動機やリアクトルから三角波キャリア周波数成分の音が発生する。たとえば特許文献１の電力変換装置もこの方式で駆動されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−１３０５９９
【特許文献２】特開平７−２０５７５３
【特許文献３】特開２００９−１４２０１７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
電力変換装置を使用して動力を得る車両において、歩行者接近時に一般の内燃機関車に比べ、騒音レベルが低すぎて歩行者が感知できないという問題が発生している。特に、聴覚の落ちている高齢者や聴覚障害者ではこの問題が顕著となる。
【０００９】
この課題に対し、たとえば特許文献２のように対策を行う例がある。図5に示すように車体７が歩行者９に接近した際、歩行者検知装置１を用いて警告装置８で警報音を発生させている。ここでいう歩行者検知装置には運転者を含む。
【００１０】
しかし、このような方法では警告システムを新たに搭載しなければならない。警告システムは常に電力を消費するため警告システムなしの車両よりもエネルギー効率が低下する。また発音機等を搭載するための追加費用が発生する。
【００１１】
また、特許文献3のように、車体外に警告システムを設置し走行時の風圧によって動作させる例もある。この方法では、車両の空気抵抗が増加し、エネルギー効率を低下させる。また、これも警告システムを搭載するための追加費用が発生する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項1の発明によれば、車両に搭載されたパルス幅変調を用いた電圧型電力変換装置において、歩行者が自動車の近くにいる際及び車速が基準より低い際の双方または少なくとも一方を満たした際に、車両用電力変換装置のスイッチング周波数を低下させることを特徴とした車両用電力変換装置。
【００１３】
請求項2の発明によれば、前記車両用電力変換装置において、近くにいる歩行者を検知する手段を設け、検知信号を車両用電力変換装置に入力することにより、車両用電力変換装置のスイッチング周波数を低下させることを特徴とした車両用電力変換装置。
【００１４】
請求項3の発明によれば、請求項１の車両用電力変換装置において、車両の走行速度が基準より低い際に車両用電力変換装置のスイッチング周波数を低下させることを特徴とした車両用電力変換装置。
【００１５】
請求項４の発明によれば、三角波キャリア比較によって電力変換装置のスイッチング指令を生成する請求項１から請求項３いずれかの車両用電力変換装置において、三角波キャリアの周波数を低下させることによりスイッチング周波数を低下させることを特徴とした車両用電力変換装置。
【００１６】
請求項５の発明によれば、請求項１から４のいずれかの車両用電力変換装置において、電力変換装置はインバータ回路であり、交流電動機を駆動することを特徴とする車両用電力変換装置
【００１７】
請求項６の発明によれば、請求項１から４のいずれかの車両用電力変換装置において、電力変換装置はチョッパ回路であり、直流電動機を駆動することを特徴とする車両用電力変換装置。
【００１８】
請求項７の発明によれば、請求項1から４のいずれかの車両用電力変換装置に整流用リアクトルが接続されていることを特徴とする電力変換装置。
【００１９】
請求項8の発明によれば、請求項1から４のいずれかの車両用電力変換装置に昇降圧用リアクトルが接続されていることを特徴とする電力変換装置。
【００２０】
請求項９の発明によれば、請求項４の車両用電力変換装置において、電動機を用いて車両を駆動することを特徴とする車両用電力変換装置
【００２１】
請求項１０の発明によれば、請求項４の車両用電力変換装置において、電動機と内燃機関を併用して車両を駆動することを特徴とする車両用電力変換装置
【発明の効果】
【００２２】
警告音を発生させる新たなハードウェアを追加することなしに、歩行者が感知できる音の発生が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の車両用電力変換装置の一例である。
【図２】通常の車両用電動機駆動装置の一例である。
【図３】三角波キャリア比較によるスイッチング指令生成の一例である。
【図４】一般的な電圧型電力変換装置のブロック図の一例である。
【図５】従来技術による歩行者検知の説明する図である
【図６】実施例１における歩行者が車両に接近した際の動作の一例である。
【図７】実施例１におけるキャリア周波数を低下させる動作の説明である。
【図８】実施例２における車両用電力変換装置の一例である。
【図９】実施例３におけるモータドライブシステムの一例を説明する図である。
【図１０】実施例４において電気自動車の一例を説明する図である。
【図１１】実施例５においてハイブリッド車の一例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明の好適な実施態様を以下の実施例を用いて説明する。なお、本発明の実施形態は電力のみを用いる純電気車両でもよく、内燃機関等を併用するハイブリッド車両でもよい。
【実施例１】
【００２５】
図１、６、７を参照し、請求項１、２、4の発明の実施例１を示す。ただし、従来の技術と同一の部分は省略する。
【００２６】
図６に歩行者が車両に接近した際の動作例を示す。車両７に歩行者９が接近すると歩行者検知装置１が電力変換装置１０に適切な検知信号を与える。歩行者検知装置１は例えば従来車両等に搭載されているソナーや画像認識装置等を用いることができる。
【００２７】
図１に歩行者検知装置が接続された電力変換装置のブロック図を示す。
【００２８】
歩行者検知装置１から指令された信号は、キャリア周波数指令器２に入力される。ここでキャリア周波数指令器２はキャリア生成器５に指令するキャリア周波数指令を、可聴周波数２０Ｈｚ〜１５０００Ｈｚのうち人間の耳に十分聞こえる周波数、例えば１０００Ｈｚ以下の周波数に落とす。
【００２９】
図７にキャリア周波数を低下させる一例を示す。
【００３０】
キャリア周波数ｆ１は通常状態のキャリア周波数である。一般にこの周波数は１０００Ｈｚ程度から数１０ｋＨｚである。歩行者を検知するとスイッチング周波数は可聴周波数帯帯域であるｆ２に低下する。
【００３１】
従来技術で示したように、パルス幅変調を利用した電圧型電力変換装置ではキャリア周波数成分の騒音が出ることが知られている。またキャリア周波数が低い方が発生する音は大きくなる。従って、キャリア周波数をｆ１からｆ２に低下させることによって、人間の耳に十分聞こえる音を車両から発生させ、歩行者に車両の接近を感知させることが可能である。
【実施例２】
【００３２】
図８を用いて請求項３の発明の実施例２を説明する。実施例１と同一部分は省略する。
【００３３】
図８を用いて、車両の速度が基準より下がった場合の実施例を説明する。車両が歩行者に近づいたことにより運転者がブレーキを踏み速度が下がる。ブレーキを踏み速度が基準より低くなったことを速度検知装置１１が検知する。検知信号をキャリア周波数指令器２に送り、キャリア周波数指令器はキャリア周波数指令を人間の耳に十分聞こえる範囲の周波数に落とす。これにより、歩行者に車両の接近を感知させることが可能である。

【実施例３】
【００３４】
図９を用いて請求項５〜８の発明の実施例３を示す。実施例１，２と同一の部分は省略する。
【００３５】
図９はチョッパ回路１２とインバータ回路１４、電動機１５からなるモータドライブの図である。リアクトル１３は昇圧チョッパのリアクトルである。
【００３６】
チョッパ回路１２が動作すると、リアクトル１３が振動し、音を発生させる。このとき発生する音の周波数はチョッパ回路１２のスイッチング周波数成分なので、周波数が低下した場合、人間に感知できる高さの音が発生する。
【００３７】
次にインバータ回路１４が動作すると、電動機１５や、インバータ回路１４内の平滑用リアクトルが振動し、音を発生させる。このとき発生する音の周波数はインバータ回路１４のスイッチング周波数成分なので、周波数が低下した場合、人間に感知できる高さの音が発生する。
【実施例４】
【００３８】
図１０を用いて請求項９の実施例４を示す。実施例１〜３と同一の部分は省略する。
【００３９】
図１０は純電気車のシステム図である。インバータ等の電力変換装置１０と電動機１５等の電気機器によって動作するシステムなので実施例１〜３が適用できる。
【実施例５】
【００４０】
図１１を用いて請求項１０の実施例５を示す。実施例１〜４と同一の部分は省略する。
【００４１】
図１１は電気動力と内燃機関を併用するハイブリッド車の一例のシステム図である。インバータ等の電力変換装置１０と電動機１５等の電気機器によって動作するシステムなので実施例１〜３が適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は電気車両の電力変換装置に有効である。また、既存の車両のハードウェアの追加なしに実現できるため極めて有効性が高い。
【符号の説明】
【００４３】
１歩行者検知装置
２キャリア周波数指令器
３電力変換回路
４負荷
５キャリア生成器
６キャリア比較器
７車両
８警告発生装置
９歩行者
１０電力変換装置
１１速度検知装置
１２チョッパ回路
１３リアクトル
１４インバータ回路
１５電動機
１６直流電源

【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載されたパルス幅変調を用いた電圧型電力変換装置において、歩行者が自動車の近くにいる際及び車速が基準より低い際の双方または少なくとも一方を満たした際に、車両用電力変換装置のスイッチング周波数を低下させることを特徴とした車両用電力変換装置。
【請求項２】
請求項1の車両用電力変換装置において、近くにいる歩行者を検知する手段を設け、検知信号を車両用電力変換装置に入力することにより、車両用電力変換装置のスイッチング周波数を低下させることを特徴とした車両用電力変換装置。
【請求項３】
請求項１の車両用電力変換装置において、車両の走行速度が基準より低い際に車両用電力変換装置のスイッチング周波数を低下させることを特徴とした車両用電力変換装置。
【請求項４】
三角波キャリア比較によって電力変換装置のスイッチング指令を生成する請求項１から請求項３いずれかの車両用電力変換装置において、三角波キャリアの周波数を低下させることによりスイッチング周波数を低下させることを特徴とした車両用電力変換装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかの車両用電力変換装置において、車両用電力変換装置はインバータ回路であり、交流電動機を駆動することを特徴とする車両用電力変換装置
【請求項６】
請求項１から４のいずれかの車両用電力変換装置において、車両用電力変換装置はチョッパ回路であり、直流電動機を駆動することを特徴とする車両用電力変換装置。
【請求項７】
請求項1から４のいずれかの車両用電力変換装置に整流用リアクトルが接続されていることを特徴とする車両用電力変換装置。
【請求項８】
請求項1から４のいずれかの車両用電力変換装置に昇降圧用リアクトルが接続されていることを特徴とする車両用電力変換装置。
【請求項９】
請求項４の車両用電力変換装置において、電動機を用いて車両を駆動することを特徴とする車両用電力変換装置
【請求項１０】
請求項４の車両用電力変換装置において、電動機と内燃機関を併用して車両を駆動することを特徴とする車両用電力変換装置

【図１】