JP2008079447A - 多相電圧変換装置、車両および多相電圧変換装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】異常発生時においても、破壊から保護しつつも機能を完全停止させずに済む多相電圧変換装置を提供する。
【解決手段】多相電圧変換装置は、第１のノードＮ１と第２のノードＮ２との間に並列的に接続され、各々が異常発生の有無を検出する異常検出装置を含む電圧変換器３１〜３３と、駆動要求信号に応じて複数の電圧変換器を運転させる制御装置３０とを備える。制御装置３０は、異常検出装置によって異常が検出された電圧変換器を停止させ、異常が検出されていない電圧変換器が残っているときには、残余の電圧変換器に駆動要求信号に応じた運転を維持させる。好ましくは、制御装置３０は、残余の電圧変換器に駆動要求信号に応じた運転を維持させる際に多相電圧変換装置の通過電力を制限する。
【選択図】図１

Description

この発明は、多相電圧変換装置、それを備える車両、および多相電圧変換装置の制御方法に関する。

電気自動車やハイブリッド車では、減速時において電動発電機からの回生電力をＤＣ−ＤＣコンバータで電圧変換してバッテリに蓄えている。この種のＤＣ−ＤＣコンバータに関する技術として、たとえば、特開２００３−２３５２５２号公報（特許文献１）に開示されたものがある。

特開２００３−２３５２５２号公報に開示された技術では、内蔵するマスタ−スレーブ型ＤＣ−ＤＣコンバータの要素コンバータの駆動台数を、入力電力あるいは出力電圧に応じて適宜選択するので、最適な変換効率でマスタ−スレーブ型ＤＣ−ＤＣコンバータを動作させることができる。
特開２００３−２３５２５２号公報 特開２００６−０３３９３４号公報 特開２００３−１１１３８４号公報

特開２００３−２３５２５２号公報に開示された技術では、電圧のリップルを排除するために三相にしている。このような車両の駆動系に用いられるＤＣ−ＤＣコンバータは、車両中重要な装置であるので、過熱や過電流等の異常の発生に対する監視が行なわれることが望ましい。異常発生時にはすみやかにＤＣ−ＤＣコンバータを停止させることにより、車両の破壊や事故の発生を未然に防ぐことができる。

しかしながら、ＤＣ−ＤＣコンバータを完全に停止させてしまうと、車両が動かせなくなり、停止させるのに適切な場所まで退避走行させることができなくなる。

この発明の目的は、異常発生時においても、破壊から保護しつつも機能を完全停止させずに済む多相電圧変換装置、それを備える車両、および多相電圧変換装置の制御方法を提供することである。

この発明は、要約すると、多相電圧変換装置であって、第１のノードと第２のノードとの間に並列的に接続され、各々が異常発生の有無を検出する異常検出装置を含む複数の電圧変換器と、駆動要求信号に応じて複数の電圧変換器を運転させる制御部とを備える。制御部は、異常検出装置によって異常が検出された電圧変換器を停止させ、異常が検出されていない電圧変換器が残っているときには、残余の電圧変換器に駆動要求信号に応じた運転を維持させる。

好ましくは、制御部は、残余の電圧変換器に駆動要求信号に応じた運転を維持させる際に多相電圧変換装置の通過電力を制限する。

より好ましくは、制御部は、通過電力の制限として、多相電圧変換装置の最大定格電力を異常が検出された電圧変換器の数に応じて低減させる。

好ましくは、異常検出装置は、対応する電圧変換器の温度を測定する温度センサと、温度が所定値を超えた場合に異常検出信号を出力する異常判定部とを含む。

好ましくは、異常検出装置は、第１、第２のノードの少なくともいずれかの電圧を検出する電圧センサと、電圧センサに検出された電圧が所定電圧を超えた場合に異常電圧検出信号を出力する電圧異常判定部とを含む。制御部は、複数の電圧変換器の少なくともいずれかにおいて異常電圧検出信号が出力された場合には、複数の電圧変換器のすべてを停止させる。

好ましくは、多相電圧変換装置は、故障を報知する報知部をさらに備える。複数の電圧変換器は、第１〜第３の電圧変換器である。制御部は、第１〜第３の電圧変換器のうちの１つに異常が検出されても他の２つが正常であれば報知部を停止させたまま正常な電圧変換器を運転させる。制御部は、第１〜第３の電圧変換器のうちの２つ以上の電圧変換器に異常が検出され、それらの電圧変換器を停止させるときには、報知部を用いて操作者に故障を報知する。

好ましくは、第１のノードには、燃料電池が接続され、第２のノードには、蓄電装置が接続される。

この発明は、他の局面に従うと、上記いずれかの多相電圧変換装置を備える車両である。

この発明は、さらに他の局面に従うと、第１のノードと第２のノードとの間に並列的に接続され、各々が異常発生の有無を検出する異常検出装置を含む複数の電圧変換器を備える多相電圧変換装置の制御方法であって、異常検出装置によって異常が検出された電圧変換器を停止させるステップと、異常が検出されていない電圧変換器が残っているときには、残余の電圧変換器に運転を維持させるステップとを備える。

この発明によれば、異常発生時においても、各相の電圧変換器を破壊から保護しつつも電圧変換機能を完全停止させずに済む場合が多くなるので退避走行等がしやすくなる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

図１は、本実施の形態に係る車両１００の構成を示した回路図である。車両１００は、モータを搭載する自動車の一例として示される燃料電池自動車である。

図１を参照して、車両１００は、ノードＮ２とノードＮ３との間に接続されるバッテリ２と、ノードＮ２とノードＮ３との間に接続される平滑用コンデンサ８と、ノードＮ２とノードＮ１との間に接続されバッテリの電圧ＶＢとインバータの電圧ＶＩＮＶとの間で相互に電圧変換を行なう多相電圧変換装置１０とを含む。

車両１００は、さらに、ノードＮ１とノードＮ３との間に接続される平滑用コンデンサ１４と、ノードＮ１とノードＮ３との間に接続されるインバータ２０と、インバータ２０によって駆動されるモータ２２と、燃料電池システム４０とを含む。燃料電池システム４０は、ノードＮ１とノードＮ３との間に直列に接続されるダイオード１６および燃料電池１８と、水素ポンプ４２と、冷却水ポンプ４４とエア・コンプレッサ４６とを含む。

ダイオード１６は、燃料電池１８に電流が流入するのを防止するための保護素子であり、燃料電池からノードＮ１に向かう向きを順方向として接続される。燃料電池１８は、水素と空気中の酸素の化学反応で電気と水を作る電源装置である。水素ポンプ４２は、図示しない高圧タンクから水素を燃料電池１８に送出する。エア・コンプレッサ４６は、空気を圧縮して燃料電池１８に供給する。冷却水ポンプ４４は、燃料電池１８を冷却するための冷却水を循環させる。

水素ポンプ４２と、冷却水ポンプ４４とエア・コンプレッサ４６とは、ノードＮ２、Ｎ３に接続され電力の供給を受ける。このため、多相電圧変換装置１０を停止させていても燃料電池１８で発電を行なうことが可能である。

車両１００は、さらに、バッテリの電圧ＶＢを検出する電圧センサ６と、インバータ電圧ＶＩＮＶを検出する電圧センサ１２と、制御装置３０とを含む。

多相電圧変換装置１０は、ノードＮ１とノードＮ２との間に並列接続される電圧変換器３１〜３３を含む。電圧変換器３１〜３３にはともに電圧ＶＢおよびＶＩＮＶの基準電位を与えるノードＮ３が接続されている。

電圧変換器３１は、ノードＮ２とノードＮ３との間に接続される第１のアームＡ１と、ノードＮ１とノードＮ３との間に接続される第２のアームＡ２と、アームＡ１，Ａ２間に接続されるリアクトルＬ１とを含む。

第１のアームＡ１は、ノードＮ２とノードＮ３との間に直列に接続されるＩＧＢＴ素子ＧＡ，ＧＢと、ＩＧＢＴ素子ＧＡと並列に接続されるダイオードＤＡと、ＩＧＢＴ素子ＧＢと並列に接続されるダイオードＤＢとを含む。

ＩＧＢＴ素子ＧＡのコレクタはノードＮ２に接続され、エミッタはノードＮ４に接続される。ダイオードＤＡはノードＮ４からノードＮ２に向かう向きを順方向として接続される。

ＩＧＢＴ素子ＧＢのコレクタはノードＮ４に接続され、エミッタはノードＮ３に接続される。ダイオードＤＢはノードＮ３からノードＮ４に向かう向きを順方向として接続される。

第２のアームＡ２は、ノードＮ１とノードＮ３との間に直列に接続されるＩＧＢＴ素子ＧＣ，ＧＤと、ＩＧＢＴ素子ＧＣと並列に接続されるダイオードＤＣと、ＩＧＢＴ素子ＧＤと並列に接続されるダイオードＤＤとを含む。

ＩＧＢＴ素子ＧＣのコレクタはノードＮ１に接続され、エミッタはノードＮ５に接続される。ダイオードＤＣはノードＮ４からノードＮ１に向かう向きを順方向として接続される。

ＩＧＢＴ素子ＧＤのコレクタはノードＮ５に接続され、エミッタはノードＮ３に接続される。ダイオードＤＤはノードＮ３からノードＮ５に向かう向きを順方向として接続される。

リアクトルＬ１は、ノードＮ４とノードＮ５との間に接続される。
なお、電圧変換器３２，３３の内部の構成については、電圧変換器３１と同様であるので、説明は繰返さない。

また、図１では、ＩＧＢＴ素子ＧＢのエミッタとＩＧＢＴ素子ＧＤのエミッタとが電圧変換器３１内部で接続されている構成、つまり複数の電圧変換器の各々の内部でノードＮ３と燃料電池１８の負極とを接続する構成を示した。しかし、図１の構成に代えて、各電圧変換器内部ではＩＧＢＴ素子ＧＢのエミッタとＩＧＢＴ素子ＧＤのエミッタとは接続せずに、電圧変換器外部にノードＮ３と燃料電池の負極とを接続する配線を電圧変換器３１〜３３共通に１本設けても良い。

バッテリの電圧ＶＢと燃料電池１８の出力電圧とはとり得る範囲が一部重なっている。たとえばバッテリはニッケル水素バッテリなどが使用され、その電源電圧はたとえば２００Ｖから３００Ｖの範囲で変動するとする。一方燃料電池１８の出力電圧はたとえば２４０Ｖ〜４００Ｖの範囲で変動する。

したがってバッテリ２の電圧が燃料電池１８の出力電圧よりも高い場合と低い場合とがあるので、電圧変換器３１〜３３は先に説明したように第１、第２のアームを有するような構成となっている。この構成により、バッテリ２側からインバータ２０側に昇圧および降圧が可能となり、かつインバータ２０側からバッテリ２側に昇圧および降圧が可能となる。

次に、制御装置３０の動作について説明していく。図１の多相電圧変換装置１０は、第１のノードＮ１と第２のノードＮ２との間に並列的に接続され、各々が異常発生の有無を検出する異常検出装置を含む電圧変換器３１〜３３と、駆動要求信号に応じて複数の電圧変換器を運転させる制御装置３０とを備える。制御装置３０は、異常検出装置によって異常が検出された電圧変換器を停止させ、異常が検出されていない電圧変換器が残っているときには、残余の電圧変換器に駆動要求信号に応じた運転を維持させる。駆動要求信号は、たとえばアクセルポジションセンサ４８等から送られる運転者からの加速要求操作などである。

好ましくは、制御装置３０は、残余の電圧変換器に駆動要求信号に応じた運転を維持させる際に多相電圧変換装置の通過電力を制限する。通過電力の制限は、たとえば、たとえば、運転者がアクセルペダルをいっぱいに踏込んでも、モータ２２で消費されるパワーが増加して、異常未発生時の多相電圧変換装置１０の通過パワー上限値の３分の１程度まで多相電圧変換装置１０の通過パワーが上昇するとそれ以上増加しないように制御が行なわれる。

より好ましくは、制御装置３０は、通過電力の制限として、多相電圧変換装置１０の最大定格電力を異常が検出された電圧変換器の数に応じて低減させる。たとえば、３つの電圧変換器３１〜３３のうち異常が検出された電圧変換器の個数が１つであればパワー上限値を３分の２に低下させ、異常が検出された電圧変換器の個数が２つであればパワー上限値を３分の１に低下させた状態で、退避走行可能なように多相電圧変換装置１０に電圧変換動作を維持させる。

また、３つの電圧変換器３１〜３３のうち異常が検出された電圧変換器の個数が３つであればパワー上限値をゼロに低下させる。すなわち多相電圧変換装置１０の動作を停止させる。この場合であっても、バッテリ２の電力で水素ポンプ４２、冷却水ポンプ４４、エア・コンプレッサ４６等を稼動させることができるので、燃料電池１８で発生する電力でモータ２２を動かして退避走行させることは可能である。

図２は、図１の制御装置３０と電圧変換器３１〜３３の構成を示す機能ブロック図である。なお、この制御装置３０は、ソフトウエアでもハードウエアでも実現が可能である。

図２を参照して、電圧変換器３１は、リアクトルＬ１と、リアクトルＬ１に接続されているＵ相インテリジェントパワーモジュール（ＩＰＭ）３６とを含む。電圧変換器３２は、リアクトルＬ２と、Ｖ相ＩＰＭ３７とを含む。電圧変換器３３は、リアクトルＬ３と、Ｗ相ＩＰＭ３８とを含む。

Ｕ相ＩＰＭ３６は、図１で既に説明したバッテリ側アームＡ１およびＦＣ（Fuel Cell）側アームＡ２と、これらのアームの異常を検出する異常検出装置とを含む。この異常検出装置は、アームＡ１，Ａ２の温度を測定する温度センサ７６と、リアクトルＬ１に流れる電流を検出する電流センサ７８と、リアクトル電流または温度が所定値を超えた場合に異常検出信号ＦＩＮＶ（Ｕ）を出力する過電流・過熱判定部８２とを含む。異常検出信号ＦＩＮＶ（Ｕ）は、Ｕ相のインバータのフェイル信号である。

なお、温度センサ７６や電流センサ７８に代えてＩＧＢＴ素子自体に電流センサや温度センサが内蔵されたＩＧＢＴ素子を用いても良い。

この異常検出装置は、バッテリ側アームＡ１に接続され図１のノードＮ１の電圧を検出する電圧センサ７４と、ＦＣ側アームＡ２に接続され図１のノードＮ２の電圧を検出する電圧センサ７２と、電圧センサ７２，７４に検出された電圧が所定電圧を超えた場合に異常電圧検出信号ＳＩＮＶ（Ｕ）を出力する電圧異常判定部８０とをさらに含む。異常電圧検出信号ＳＩＮＶ（Ｕ）は、Ｕ相の過電圧フェイル信号である。

なお、Ｖ相ＩＰＭ３７、Ｗ相ＩＰＭ３８の構成は、Ｕ相ＩＰＭと同様であるので説明は繰返さない。このように同じ構成のＩＰＭを３つ用いるので、量産効果によりコストを低減させることができる。

制御装置３０は、ハイブリッド制御部６０と、Ｕ相制御基板６１と、Ｖ相制御基板６２と、Ｗ相制御基板６３とを含む。ハイブリッド制御部６０は、アクセルポジションセンサ４８から駆動要求信号を受けると、それに応じてＵ相制御基板６１、Ｖ相制御基板６２、Ｗ相制御基板６３に対してそれぞれ信号ＤＵＴＹ（Ｕ），ＤＵＴＹ（Ｖ），ＤＵＴＹ（Ｗ）を出力する。

信号ＤＵＴＹ（Ｕ）は、Ｕ相ＩＰＭ３６のＩＧＢＴ素子のオンデューディー比を指示する信号である。信号ＤＵＴＹ（Ｖ）は、Ｖ相ＩＰＭ３７のＩＧＢＴ素子のオンデューディー比を指示する信号である。信号ＤＵＴＹ（Ｗ）は、Ｗ相ＩＰＭ３８のＩＧＢＴ素子のオンデューディー比を指示する信号である。

Ｕ相制御基板６１は、ハイブリッド制御部６０から与えられる信号ＤＵＴＹ（Ｕ）に基づいて、ＦＣ側アームＡ２のＩＧＢＴ素子ＧＣ，ＧＤを導通制御するゲート信号ＧＡ（Ｕ）と、バッテリ側アームＡ１のＩＧＢＴ素子ＧＡ，ＧＢを導通制御するゲート信号ＧＢ（Ｕ）とを出力する。

また、Ｕ相制御基板６１は、Ｕ相ＩＰＭ３６からフェイル信号ＦＩＮＶ（Ｕ），ＳＩＮＶ（Ｕ）を受けてそれらのフェイル信号をハイブリッド制御部６０に伝える。

Ｖ相制御基板６２は、ハイブリッド制御部６０から与えられる信号ＤＵＴＹ（Ｖ）に基づいて、Ｖ相ＩＰＭ３７に内蔵されるＦＣ側アームＡ２のＩＧＢＴ素子ＧＣ，ＧＤを導通制御するゲート信号ＧＡ（Ｖ）と、バッテリ側アームＡ１のＩＧＢＴ素子ＧＡ，ＧＢを導通制御するゲート信号ＧＢ（Ｖ）とを出力する。

また、Ｖ相制御基板６２は、Ｖ相ＩＰＭ３７からフェイル信号ＦＩＮＶ（Ｖ），ＳＩＮＶ（Ｖ）を受けてそれらのフェイル信号をハイブリッド制御部６０に伝える。

Ｗ相制御基板６３は、ハイブリッド制御部６０から与えられる信号ＤＵＴＹ（Ｗ）に基づいて、Ｗ相ＩＰＭ３８に内蔵されるＦＣ側アームＡ２のＩＧＢＴ素子ＧＣ，ＧＤを導通制御するゲート信号ＧＡ（Ｗ）と、バッテリ側アームＡ１のＩＧＢＴ素子ＧＡ，ＧＢを導通制御するゲート信号ＧＢ（Ｗ）とを出力する。

また、Ｗ相制御基板６３は、Ｗ相ＩＰＭ３８からフェイル信号ＦＩＮＶ（Ｗ），ＳＩＮＶ（Ｗ）を受けてそれらのフェイル信号をハイブリッド制御部６０に伝える。

制御装置３０は、電圧変換器３１〜３３の少なくともいずれかにおいて異常電圧検出信号が出力された場合には、電圧変換器３１〜３３のすべてを停止させる。具体的には、ハイブリッド制御部６０は、フェイル信号ＳＩＮＶ（Ｕ），ＳＩＮＶ（Ｖ），ＳＩＮＶ（Ｗ）のいずれか１つでも電圧異常の検出を示している場合、シャットダウン信号ＳＤ（Ｕ），ＳＤ（Ｖ），ＳＤ（Ｗ）をすべて活性化させる。これを受けたＵ相制御基板６１、Ｖ相制御基板６２、Ｗ相制御基板６３は、各々がゲート信号ＧＡ，ＧＢを非活性化させて、対応するＩＰＭのＩＧＢＴ素子をオフ状態に制御する。

電圧異常については、３つのＩＰＭについて共通する異常であるので、いずれか１つに異常が検知されれば３つのＩＰＭすべてについてＩＧＢＴのゲートを遮断するようにしたものである。これにより、すみやかなＩＰＭの保護が図られる。なお、３つのＩＰＭのうちの１つのみ電圧異常検出機能を有しておれば電圧異常を検出して保護を図ることが可能であるが、先に述べたように３つのＩＰＭを同じ構成にしておくことで部品の種類が少なくてすみ、製造上の管理が容易となるとともに量産効果によりコスト削減の効果がある。

一方、過電流や過熱の異常については、制御装置３０は、異常を示している電圧変換器については停止させるが、異常を示していない電圧変換器については運転を継続させる。

この場合、多相電圧変換装置１０は、故障を報知する警告ランプ５０をさらに備え、制御装置３０は、電圧変換器３１〜３３のうちの１つに異常が検出されても他の２つが正常であれば報知部を停止させたまま正常な電圧変換器を運転させる。制御装置３０は、電圧変換器３１〜３３のうちの２つ以上の電圧変換器に異常が検出され、それらの電圧変換器を停止させるときには、警告ランプ５０を用いて操作者に故障を報知する。

しかし、制御装置３０は、電圧変換器３１〜３３のうちの１つしか電圧変換器に異常が検出され無い場合には、警告ランプ５０は消灯させたまま操作者への報知は行なわないで、異常発生した電圧変換器のＩＧＢＴ素子を遮断してフェイルが解消されるのを待つ。このようにすることによって、運転者等に煩雑な思いをさせることを避けつつも、ＩＧＢＴ素子にダメージを与えることを避けつつ、電圧変換機能の維持を図ることができる。

以上図２で説明した制御装置３０は、コンピュータを用いてソフトウエアで実現することも可能である。

図３は、制御装置３０としてコンピュータを用いた場合の一般的な構成を示した図である。

図３を参照して、制御装置３０は、ＣＰＵ１８０と、Ａ／Ｄ変換器１８１と、ＲＯＭ１８２と、ＲＡＭ１８３と、インターフェース部１８４とを含む。

Ａ／Ｄ変換器１８１は、各種センサの出力等のアナログ信号ＡＩＮをディジタル信号に変換してＣＰＵ１８０に出力する。またＣＰＵ１８０はデータバスやアドレスバス等のバス１８６でＲＯＭ１８２と、ＲＡＭ１８３と、インターフェース部１８４に接続されデータ授受を行なう。

ＲＯＭ１８２は、たとえばＣＰＵ１８０で実行されるプログラムや参照されるマップ等のデータが格納されている。ＲＡＭ１８３は、たとえばＣＰＵ１８０がデータ処理を行なう場合の作業領域であり、各種変数を一時的に記憶する。

インターフェース部１８４は、たとえば他のＥＣＵとの通信を行なったり、ＲＯＭ１８２として電気的に書換可能なフラッシュメモリ等を使用した場合の書換データの入力などを行なったり、メモリカードやＣＤ−ＲＯＭ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体からのデータ信号ＳＩＧの読込みを行なったりする。

なお、ＣＰＵ１８０は、入出力ポートからデータ入力信号ＤＩＮやデータ出力信号ＤＯＵＴを授受する。

制御装置３０は、このような構成に限られるものでなく、複数のＣＰＵを含んで実現されるものであっても良い。

図４は、制御装置３０が実行する処理の制御構造を示すフローチャートである。このフローチャートの処理は、異常監視のため一定時間経過ごとまたは所定の条件が成立するごとに所定のメインルーチンから呼び出されて実行される。

図４を参照して、この実施の形態に係る発明は、第１のノードＮ１と第２のノードＮ２との間に並列的に接続され、各々が異常発生の有無を検出する異常検出装置を含む複数の電圧変換器３１〜３３を備える多相電圧変換装置１０の制御方法であって、その制御方法は、異常検出装置によって異常が検出された電圧変換器を停止させるステップ（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ４−Ｓ５）と、異常が検出されていない電圧変換器が残っているときには、残余の電圧変換器に運転を維持させるステップ（Ｓ６，Ｓ７，Ｓ９，Ｓ１０）とを含む。

具体的には、処理が開始されると、まずステップＳ１において制御装置３０は、電圧変換器３１〜３３において過電圧が検出されているか否かを確認する。具体的には、図２の３つのＩＰＭ３６〜３８の出力するフェイル信号ＳＩＮＶ（Ｕ），ＳＩＮＶ（Ｖ），ＳＩＮＶ（Ｗ）のうち１つでも異常を示している場合には処理はステップＳ２に進む。

ステップＳ２では、電圧変換器３１〜３３すべてすなわち３相とものコンバータが停止される。この状態では、燃料電池１８を稼動させインバータに電圧を供給させることで退避走行は可能である。ただし、多相電圧変換装置１０を停止させて、燃料電池１８の発電に伴い、水素ポンプ４２、冷却水ポンプ４４、エア・コンプレッサ４６の電源となっているバッテリ２が消費されてしまうので、走行時間には制限が有る。

そしてステップＳ３において警告ランプ５０が点灯され、運転者にコンバータの停止が報知される。なお、警告ランプ５０の点灯に代えてまたは加えて、ブザーや音声で報知したり、液晶パネル上に画像を表示したりして、詳細な異常の内容を示しても良い。ステップＳ３の処理が終了するとステップＳ１７に処理が進み制御はメインルーチンに移される。

一方、ステップＳ１において、フェイル信号ＳＩＮＶ（Ｕ），ＳＩＮＶ（Ｖ），ＳＩＮＶ（Ｗ）のいずれもが異常を示していない場合は、ステップＳ４に処理が進む。

ステップＳ４では、電圧変換器３１〜３３のうち過熱または過電流異常が生じているものがあるかどうかが判断される。この判断は、図２でいえば、フェイル信号ＦＩＮＶ（Ｕ），ＦＩＮＶ（Ｖ），ＦＩＮＶ（Ｗ）でフェイルが示されているかどうかによって判断される。過熱または過電流異常が生じている相があればステップＳ５においてコンバータの異常発生した相が停止される。すなわち、フェイル信号ＦＩＮＶ（Ｕ）に異常を示す“１”が認められればＵ相ＩＰＭ３６のＩＧＢＴ素子のゲートがシャットダウンされる。フェイル信号ＦＩＮＶ（Ｖ）に異常を示す“１”が認められればＶ相ＩＰＭ３７のＩＧＢＴ素子のゲートがシャットダウンされる。フェイル信号ＦＩＮＶ（Ｗ）に異常を示す“１”が認められればＷ相ＩＰＭ３８のＩＧＢＴ素子のゲートがシャットダウンされる。ステップＳ５の処理が終了すると、ステップＳ６に処理が進む。

一方、ステップＳ４において、過熱または過電流異常が生じている相がなければ、ステップＳ６に処理が進む。

ステップＳ６では、停止相が１つだけであるか否かが判断される。ステップＳ６において停止相の数が１相であるときにはステップＳ７に処理が進む。ステップＳ７ではコンバータの通過パワーを定格の３分の２に制限する処理が行なわれる。

たとえば、運転者がアクセルペダルをいっぱいに踏込んでも、モータ２２で消費されるパワーが増加して、異常未発生時の多相電圧変換装置１０の通過パワー上限値の３分の２程度まで多相電圧変換装置１０の通過パワーが上昇するとそれ以上増加しないようにモータ制御が行なわれる。

ステップＳ７に続いてステップＳ８の処理が行なわれる。ステップＳ８では、警告ランプ５０を消灯する処理が行なわれる。１相停止であれば、出力パワーの制限もさほど大きくないので通常の走行を行なううえではあまり支障も無く、また過電流や過熱が一過性のものであれば、フェイルが解消する場合もあるからである。

一方、ステップＳ６で停止相の数が１つで無い場合、処理はステップＳ９に進み停止相の数が２であるか否かが判断される。ステップＳ９において停止相が２相であるときにはステップＳ１０に処理が進む。ステップＳ１０ではコンバータの通過パワーを定格の３分の１に制限する処理が行なわれる。

たとえば、運転者がアクセルペダルをいっぱいに踏込んでも、モータ２２で消費されるパワーが増加して、異常未発生時の多相電圧変換装置１０の通過パワー上限値の３分の１程度まで多相電圧変換装置１０の通過パワーが上昇するとそれ以上増加しないようにモータ制御が行なわれる。

ステップＳ１０に続いてステップＳ１１の処理が行なわれる。ステップＳ１１では、警告ランプ５０を点灯して運転者に異常の発生を報知する処理が行なわれる。２相停止であれば、多相電圧変換装置１０の通過パワーの制限がやや大きく、通常の走行を行なうときにパワー不足を運転者が感じる可能性があるからである。

また、ステップＳ９で停止相が２つで無い場合、処理はステップＳ１２に進み停止相の数が３であるか否かが判断される。ステップＳ１２において停止相の数が３であるときにはステップＳ１３に処理が進む。ステップＳ１３ではコンバータは停止される。そしてステップＳ１４において退避走行モードに車両が設定される。

退避走行モードでは、多相電圧変換装置１０の通過パワー上限値をゼロに低下させる。すなわち多相電圧変換装置１０の動作を停止させる。この場合であっても、バッテリ２の電力で水素ポンプ４２、冷却水ポンプ４４、エア・コンプレッサ４６等を稼動させることができるので、燃料電池１８で発生する電力でモータ２２を動かして退避走行させることは可能である。

しかし、モータ２２の消費電力の不足分をバッテリ２から補うことができないので、パワーの上限は燃料電池１８の最大出力によって定まってしまう。

ステップＳ１４に続いてステップＳ１５の処理が行なわれる。ステップＳ１５では、警告ランプ５０を点灯して運転者に異常の発生を報知する処理が行なわれる。３相停止であれば、出力パワーの制限が大きく、通常の走行を行なうときにパワー不足を運転者が感じる可能性があるからである。

ステップＳ１２において停止相の数が３でない場合、ＩＰＭはＵ，Ｖ，Ｗ相とも稼動中である。この場合、ステップＳ１２からステップＳ１６に処理が進む。ステップＳ１６では、警告ランプ５０は消灯される。

ステップＳ８，Ｓ１１，Ｓ１５，Ｓ１６のいずれかの処理が終了すると、ステップＳ１７に処理が進み制御はメインルーチンに戻される。

以上説明したように、制御装置３０は、通過電力の制限として、多相電圧変換装置１０の最大定格電力を異常が検出された電圧変換器の数に応じて低減させる。たとえば、３つの電圧変換器３１〜３３のうち異常が検出された電圧変換器の個数が１つであればパワー上限値を３分の２に低下させ、異常が検出された電圧変換器の個数が２つであればパワー上限値を３分の１に低下させた状態で、退避走行可能なように多相電圧変換装置１０に電圧変換動作を維持させる。

したがって、多相電圧変換装置１０に異常が検出されたときでも車両を通行の障害にならない地点に移動させることができる。場合によっては、修理工場まで走行させたり、通常の走行を続けたりすることも可能である。

また、以上の実施の形態で開示された制御方法は、コンピュータを用いてソフトウエアで実行可能である。この制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムをコンピュータ読み取り可能に記録した記録媒体（ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、メモリカードなど）から車両の制御装置中のコンピュータに読み込ませたり、また通信回線を通じて提供したりしても良い。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本実施の形態に係る車両１００の構成を示した回路図である。 図１の制御装置３０と電圧変換器３１〜３３の構成を示す機能ブロック図である。 制御装置３０としてコンピュータを用いた場合の一般的な構成を示した図である。 制御装置３０が実行する処理の制御構造を示すフローチャートである。

符号の説明

２ バッテリ、６，１２，７２，７４ 電圧センサ、８，１４ 平滑用コンデンサ、１０ 多相電圧変換装置、１６ ダイオード、１８ 燃料電池、２０ インバータ、２２ モータ、３０ 制御装置、３１〜３３ 電圧変換器、４０ 燃料電池システム、４２ 水素ポンプ、４４ 冷却水ポンプ、４６ エア・コンプレッサ、４８ アクセルポジションセンサ、５０ 警告ランプ、６０ ハイブリッド制御部、６１ Ｕ相制御基板、６２ Ｖ相制御基板、６３ Ｗ相制御基板、７６ 温度センサ、７８ 電流センサ、８０ 電圧異常判定部、８２ 過電流・過熱判定部、１００ 車両、１８１ Ａ／Ｄ変換器、１８４ インターフェース部、１８６ バス、Ａ１ バッテリ側アーム、Ａ２ ＦＣ側アーム、ＡＩＮ アナログ信号、ＤＡ〜ＤＤ ダイオード、ＧＡ〜ＧＤ ＩＧＢＴ素子、３６ Ｕ相ＩＰＭ、３７ Ｖ相ＩＰＭ、３８ Ｗ相ＩＰＭ、Ｌ１〜Ｌ３ リアクトル。

Claims (9)

1. 第１のノードと第２のノードとの間に並列的に接続され、各々が異常発生の有無を検出する異常検出装置を含む複数の電圧変換器と、
   駆動要求信号に応じて前記複数の電圧変換器を運転させる制御部とを備え、
   前記制御部は、前記異常検出装置によって異常が検出された電圧変換器を停止させ、異常が検出されていない電圧変換器が残っているときには、残余の電圧変換器に前記駆動要求信号に応じた運転を維持させる、多相電圧変換装置。
2. 前記制御部は、前記残余の電圧変換器に前記駆動要求信号に応じた運転を維持させる際に前記多相電圧変換装置の通過電力を制限する、請求項１に記載の多相電圧変換装置。
3. 前記制御部は、前記通過電力の制限として、前記多相電圧変換装置の最大定格電力を異常が検出された電圧変換器の数に応じて低減させる、請求項２に記載の多相電圧変換装置。
4. 前記異常検出装置は、対応する電圧変換器の温度を測定する温度センサと、
   前記温度が所定値を超えた場合に異常検出信号を出力する異常判定部とを含む、請求項１に記載の多相電圧変換装置。
5. 前記異常検出装置は、
   前記第１、第２のノードの少なくともいずれかの電圧を検出する電圧センサと、
   前記電圧センサに検出された電圧が所定電圧を超えた場合に異常電圧検出信号を出力する電圧異常判定部とを含み、
   前記制御部は、前記複数の電圧変換器の少なくともいずれかにおいて前記異常電圧検出信号が出力された場合には、前記複数の電圧変換器のすべてを停止させる、請求項１〜４のいずれか１項に記載の多相電圧変換装置。
6. 故障を報知する報知部をさらに備え、
   前記複数の電圧変換器は、第１〜第３の電圧変換器であり、
   前記制御部は、前記第１〜第３の電圧変換器のうちの１つに異常が検出されても他の２つが正常であれば前記報知部を停止させたまま正常な電圧変換器を運転させ、前記第１〜第３の電圧変換器のうちの２つ以上の電圧変換器に異常が検出され、それらの電圧変換器を停止させるときには、前記報知部を用いて操作者に故障を報知する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の多相電圧変換装置。
7. 前記第１のノードには、燃料電池が接続され、
   前記第２のノードには、蓄電装置が接続される、請求項１〜６のいずれか１項に記載の多相電圧変換装置。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の多相電圧変換装置を備える車両。
9. 第１のノードと第２のノードとの間に並列的に接続され、各々が異常発生の有無を検出する異常検出装置を含む複数の電圧変換器を備える多相電圧変換装置の制御方法であって、
   前記異常検出装置によって異常が検出された電圧変換器を停止させるステップと、
   異常が検出されていない電圧変換器が残っているときには、残余の電圧変換器に運転を維持させるステップとを備える、多相電圧変換装置の制御方法。

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