JP2015136213A - 電動車両の電力変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】放電装置の動作を確認するときに、放電装置に加わる負荷を軽減する、コンデンサの放電にインバータ回路とモータを用いる電力変換装置を提供する。【解決手段】電力変換装置１０は、スイッチング素子を有するインバータ回路１３、インバータ回路１３の入力端に並列に接続されているコンデンサ８、インバータ回路１３を制御するコントローラ２０を備える。コントローラ２０は、インバータ回路１３のスイッチング素子に所定の駆動信号を供給してコンデンサ８の電力をモータ２７に放出する。さらにコントローラ２０は、コンデンサ８の電圧がモータ２７の定格電圧よりも低い所定の閾値電圧より低下したら、インバータ回路１３の同一相の上アームと下アームのスイッチング素子を導通状態にする。【選択図】図１

Description

本発明は、バッテリの電力を変換して走行用のモータに供給する電力変換装置に関する。本明細書における「電動車両」には、電気自動車だけでなく、モータとエンジンの双方を備えるハイブリッド車、及び、燃料電池車を含む。

電動車両は、バッテリの直流電力を交流電力に変換して走行用のモータに供給する電力変換装置を備える。電力変換装置は、インバータ回路を含む。モータの定格電圧がバッテリの出力電圧よりも高い場合には、電力変換装置はインバータ回路の入力側にコンバータ回路を備える。インバータ回路やコンバータ回路は、スイッチング素子の導通／非導通の切換（ＯＮ／ＯＦＦ切換）により目標の電力を出力する。スイッチング素子の導通／非導通の切換による電流の脈動を抑制するため、インバータ回路の入力端やコンバータ回路の出力端にはコンデンサが接続される。走行用モータに供給する電力を蓄えるバッテリの出力電流が大きいため、コンデンサには大容量のものが選定される。電動車両は、車両が衝突した場合などに、その大容量のコンデンサに蓄えられた電力を速やかに放出する装置を備えることが好ましい。以下では、コンデンサを放電する装置を放電装置と称する。

特許文献１、２には、インバータ回路と走行用のモータを使ってコンデンサを放電する技術が開示されている。その場合、インバータ回路とモータが放電装置に相当する。

インバータ回路やモータを放電装置として用いる場合、それらのデバイスが正常に動作するか否かを確認できることが望ましい。放電動作は実施する頻度が小さく、衝突時などで放電が実施される際の動作保証が必要とされるためである。特許文献１には、放電装置の動作確認についても開示がある。特許文献１の技術は、車両が停止している間に、所定のタイミングで放電装置の動作確認を実行するものである。

特開２０１２−２５３８３７号公報 特開２０１０−１７８５９５号公報

コンデンサの放電にインバータ回路を利用する場合、放電装置の動作確認（異常検知）には、インバータ回路のスイッチング素子の動作確認（異常検知）が含まれることが望ましい。スイッチング素子の状態は、所定の駆動信号（所定のゲート電圧）を加えたときに、そのゲート電圧に対応する既定の電流が流れるか否かで確認できる。例えば特許文献１に開示された技術では、インバータ回路の一つの相のブリッジ回路を構成する２つのスイッチング素子について、一方のスイッチング素子を導通状態とし、他方のスイッチング素子の制御電圧を低下させつつ導通と非導通を切り換えることでコンデンサを放電する。同時にブリッジ回路に流れる電流を検知した場合に放電装置が正常に動作していると判定する。

しかしながら、一つの相のブリッジ回路を構成する２つのスイッチング素子を同時に導通させることは、インバータ回路の正常な使い方ではない。一つの相のブリッジ回路を構成する２つのスイッチング素子を同時に導通させることは、インバータ回路の短絡に相当し、大きな電流が流れ得る。そうすると、発熱量が大きくなり、むしろスイッチング素子にダメージを与えかねない。

本明細書は上記の課題に鑑みて創作された。本明細書は、コンデンサの放電にインバータ回路とモータを用いる電力変換装置に関し、スイッチング素子の動作を確認する際、スイッチング素子に加わる負荷を軽減する技術を提供する。

なお、一般にインバータ回路は、２個のスイッチング素子の直列回路が複数セット並列に接続された構成を有し、２個のスイッチング素子の直列回路が上記のブリッジ回路に相当する。また、そのような直列回路の高電位側のスイッチング素子は「上アームのスイッチング素子」と呼ばれ、低電位側のスイッチング素子は「下アームのスイッチング素子」と呼ばれる。本明細書でも、そのような呼称を用いる。さらに、本明細書では、より単純に、「上アームスイッチング素子」、「下アームスイッチング素子」、さらには、「上下アームのスイッチング素子」などの呼称を用いる場合もある。

インバータ回路の入力端に接続されているコンデンサの電圧（両端電圧）は、走行中にはモータの定格電圧に相当する。コンデンサの電圧がモータの定格電圧相当のときにインバータ回路の一つの相の上アームスイッチング素子と下アームスイッチング素子を同時に導通させるとスイッチング素子に大電流が流れてしまい、大きな負荷が加わり発熱する。いずれか一方のスイッチング素子を短周期で導通と非導通の切換動作を行えば、スイッチング素子に流れる実効電流は低くなる。しかし、短絡時にスイッチング素子に加わる負荷はできるだけ小さい方がよい。そこで、本明細書が開示する電力変換装置では、インバータの入力端に並列に接続されているコンデンサの電圧が所定の閾値電圧より低下するまで、コンデンサを放電する。コンデンサの電圧が閾値電圧より低下したら、同一相の上アームスイッチング素子と下アームスイッチング素子を導通状態にする。そのときに流れる電流が既定の値であれば、スイッチング素子が正常であることが判明する。本明細書が開示する技術は、スイッチング素子を短絡させる前にコンデンサの電圧を下げておくことで、動作確認のための短絡時にスイッチング素子に加わる負荷を軽減する。なお、本明細書では、スイッチング素子に加わる負荷に着目しているが、スイッチング素子の発熱はスイッチング素子の周囲の部材（例えばスイッチング素子の電極を接合するハンダ）にも影響を及ぼす。スイッチング素子の周囲の部材への負荷を軽減する上でも、スイッチング素子の負荷を低減することが望ましい。

本明細書が開示する電力変換装置の一態様は、インバータ回路、コンデンサ、コントローラを備える。インバータ回路は、２個のスイッチング素子の直列回路が複数セット並列に接続された回路構成を有する。そして、インバータ回路は、スイッチング素子の導通／非導通の切換によりバッテリの直流電力を交流電力に変換して走行用のモータに供給する。コンデンサは、インバータ回路の入力端に並列に接続されており、インバータ回路に入力されるバッテリの出力電流を平滑化する。なお、「入力端」とは、直流電力の入力端を意味する。コントローラは、インバータ回路のスイッチング素子に所定の駆動信号を供給してコンデンサの電力をモータに放出する。即ち、コントローラは、コンデンサを放電する。そして、コントローラは、コンデンサの電圧がモータの定格電圧よりも低い所定の閾値電圧より低下したら、インバータ回路の同一相の上アームと下アームのスイッチング素子を共に導通状態にするとともに他のスイッチング素子を非導通状態にする。

上記の電力変換装置では、コンデンサ電圧をモータの定格電圧よりも低くしてから、同一相の上アームと下アームのスイッチング素子を短絡させる。そうしておいて、流れる電流を計測し、スイッチング素子の動作を確認する。スイッチング素子に印加される電圧を低くすることで、動作確認の際にスイッチング素子に加わる負荷を小さくすることができる。また、他の相へは通電しない為、動作確認の際に車両が動くことを抑制することができる。

なお、コントローラは、上アームと下アームのスイッチング素子を短絡させたときに上記同一相に流れる電流が予め定められた電流値と異なる場合に放電装置の異常を示す信号を出力する。

なお、閾値電圧は、スイッチング素子を短絡したときにダメージを受けないレベルに予め設定される。そのような閾値電圧は、スイッチング素子の特性（特に耐熱特性）、スイッチング素子の周囲の部品の熱特性、短絡時に流れ得る電流などの大きさに応じて予め定められる。また、スイッチング素子の負荷をより一層軽減するため、上下アームのスイッチング素子の一方を連続的な導通状態としながら、他方を所定の周期で導通と非導通を切り換えてもよい。いずれか一方のトランジスタを導通と非導通で切り換えることによって、スイッチング素子に流れる実効電流をさらに下げることができる。

異常を示す信号は、車両のインパネ（運転者への情報表示装置）のコントローラ、あるいは、車両データを記憶する装置に送られる。インパネのコントローラは、異常を示す信号を受信すると、異常発生を運転者に伝えるランプを点灯させる。車両データを記憶する装置は、異常を示す信号を受信すると、スイッチング素子の異常が発生したことを示すメッセージを不揮発性メモリに記憶する。不揮発性メモリのデータは、後に車両のメンテナンスに活用される。なお、放電装置は主として、衝突時にコンデンサを速やかに放電するために備えられている。

本明細書が開示する技術によれば、コンデンサの放電にインバータ回路とモータを用いる電力変換装置に関し、スイッチング素子の動作を確認する際、スイッチング素子に加わる負荷を軽減することができる。本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。

実施例の電動車両の駆動系のブロック図である。 トランジスタの動作確認のフローチャート図である。

最初に、実施例の主要な特徴を列記しておく。なお、以下に記載する技術要素は、それぞれ独立した技術要素であって、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。

電動車両の電力変換装置の中には、バッテリとコンデンサの間に、バッテリの電圧を昇圧するコンバータ回路を備えているものがある。そうすると、バッテリの出力電圧は、モータの定格電圧よりも低く、スイッチング素子にとって負荷が小さい。そのような場合には、電力変換装置のコントローラは、コンデンサの電力をモータに放出するのに先立ってコンバータ回路を停止するとよい。なお、コンバータ回路の動作は停止するが、バッテリとインバータ回路との電気的接続は維持する。そのような状態でコンデンサを放電すれば、コンデンサ電圧はバッテリの出力電圧に等しくなる。コンデンサの両端にバッテリが接続された状態でスイッチング素子を短絡させると、スイッチング素子にバッテリから安定した電流が供給される。従って、計測した電流値に基づくスイッチング素子の動作確認がより正確に行える。バッテリの出力電圧がスイッチング素子の負荷許容範囲である場合には、バッテリの出力電圧がスイッチング素子に印加されてもスイッチング素子がダメージを受けることはない。バッテリの出力電圧がスイッチング素子の負荷許容範囲を超えている場合には、スイッチング素子に所定周期で導通と非導通の切換動作を行わせればよい。

バッテリとインバータ回路の間にコンバータ回路が無い場合には、コントローラは、コンデンサの電力をモータに放出するのに先立って、バッテリとインバータ回路の間の電気的接続を遮断する。なお、一般に、電動車両は、バッテリとコンデンサの間の接続を遮断するスイッチ（リレースイッチ）を備えている。コントローラは、そのスイッチを開放することで、バッテリとインバータ回路の間の電気的接続を遮断できる。なお、バッテリとインバータ回路の間に昇圧コンバータを含む電動車両であっても、コンデンサの電力をモータに放出するのに先立って、バッテリとインバータ回路の間の電気的接続を遮断することも好適である。

インバータ回路とモータを使ってコンデンサを放電する際、コントローラは、モータを連続回転させることがないように調整された駆動信号をインバータ回路のスイッチング素子に供給する。コンデンサを放電する際にモータを連続回転させてしまうと、車両が動いてしまうからである。駆動信号は、典型的にはスイッチング素子のゲートに供給するＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号である。

図面を参照して実施例の電動車両を説明する。実施例の電動車両は、走行用にモータとエンジンを備えるハイブリッド車である。なお、電動車両は、走行用のモータを備える電気自動車であってもよい。図１に、ハイブリッド車１００の駆動系のブロック図を示す。

ハイブリッド車１００は、走行用駆動源として、エンジン２５とモータ２７を有する。エンジン２５の出力トルクとモータ２７の出力トルクは、動力分配機構２６で合成され、車軸２８を介して駆動輪（不図示）へ伝達される。ハイブリッド車１００は、また、エンジン２５でモータ２７を駆動し、モータ２７で発電する。さらに、ハイブリッド車１００は、制動時に車両の運動エネルギでモータ２７を回転させて発電する。発電の電力でメインバッテリ２が充電される。

メインバッテリ２からモータ２７への電力の流れについて説明する。メインバッテリ２は、システムメインリレー３を介して電力変換装置１０に接続されている。システムメインリレー３は、メインバッテリ２と電力変換装置１０の間の電気的接続を遮断するスイッチである。

電力変換装置１０は、コンバータ回路１２、インバータ回路１３、２個の電圧センサ４、７、及び、平滑化コンデンサ８を有する。電力変換装置は、そのほか、コントローラ２０とバックアップ電源２３を備えるが、それらについては後述する。

メインバッテリ２の出力電圧は、コンバータ回路１２に入力される。コンバータ回路１２は、フィルタコンデンサ５、リアクトル６、２個のトランジスタＱａ、Ｑｂ、で構成される。フィルタコンデンサ５は、コンバータ回路１２の入力端に並列に接続されている。２個のトランジスタＱａ、Ｑｂは、直列に接続され、コンバータ回路１２の出力端に並列に接続されている。リアクトル６は、一端がコンデンサ５の高電位側に接続しており、他端が２個のトランジスタＱａ、Ｑｂの直列回路の中点に接続されている。各トランジスタＱａ、Ｑｂには、ダイオードが逆並列に接続されている。また、トランジスタＱａ、Ｑｂは、典型的にはＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）である。

コンバータ回路１２は、図中の左から右へ電流が流れるようにトランジスタＱａ、Ｑｂを制御するとメインバッテリ２の電圧を高める昇圧動作となり、図中の右から左へ電流が流れるようにトランジスタＱａ、Ｑｂを制御すると、モータ２７で得られた電力の電圧を下げる降圧動作となる。トランジスタＱａ、Ｑｂは、コントローラ２０からの駆動信号で導通と非導通が切り換えられる。駆動信号は、典型的には、トランジスタのゲートに加えるＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号である。図１のコンバータ回路１２の回路構成と動作は良く知られているので詳しい説明は省略する。

コンバータ回路１２の出力端（高電位側の出力端）は、インバータ回路１３の入力端（直流入力端）に接続されている。インバータ回路１３は、３相交流モータを駆動するＵＶＷ３相交流を出力するデバイスである。インバータ回路１３は、２個のトランジスタの直列回路が３セット並列に接続された構成を有する。トランジスタＱ１とＱ４がＵ相のアームトランジスタに相当し、トランジスタＱ２とＱ５がＶ相のアームトランジスタに相当し、トランジスタＱ３とＱ６がＷ相のアームトランジスタに相当する。また、高電位側に位置するトランジスタＱ１、Ｑ２、Ｑ３は上アームトランジスタと呼ばれ、低電位側に位置するトランジスタＱ４、Ｑ５、Ｑ６は下アームトランジスタと呼ばれる。なお、各トランジスタには、ダイオードが逆並列に接続されている。

トランジスタＱ１とＱ４の直列回路の中点からＵ相の交流が出力され、トランジスタＱ２とＱ５の直列回路の中点からＶ相の交流が出力され、トランジスタＱ３とＱ６の直列回路の中点からＷ相の交流が出力される。インバータ回路１３は、コントローラ２０から供給される駆動信号により、各トランジスタの導通と非導通が切り換えられ、所望の電力（電流）を出力する。駆動信号は、典型的には、コンバータ回路１２と同じくＰＷＭ信号である。また、トランジスタＱ１−Ｑ６は、典型的にはＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）である。さらに、各トランジスタには、電流を計測するためのセンスエミッタ（不図示）が備えられている。センスエミッタからの信号線はコントローラ２０に繋がっている。図１においてインバータ回路１３からコントローラ２０へ向かっている矢印破線が、センスエミッタの信号線を表している。

なお、インバータ回路１３は、別の駆動信号を受けることにより、モータ２７が発電した交流電力を直流電力に変換することもできる。

インバータ回路１３において６個のトランジスタＱ１−Ｑ６で構成される回路の直流入力側に平滑化コンデンサ８が並列に接続されている。平滑化コンデンサ８は、６個のトランジスタＱ１−Ｑ６で構成される回路に入力される電流を平滑化するために備えられている。電力変換装置１０は、コンバータ回路１２によって、メインバッテリ２の出力電圧をモータの定格電圧まで高め、昇圧された電力をインバータ回路１３で交流電力に変換してモータ２７へ供給する。また、コンバータ回路１２とインバータ回路１３には大電流が流れるため、平滑化コンデンサ８は大容量である。コンバータ回路１２のフィルタコンデンサ５も同様に大容量である。

電力変換装置１０には、平滑化コンデンサ８の両端電圧（即ち、インバータ回路１３の入力電圧）を計測する電圧センサ７が備えられている。電圧センサ７が計測するインバータ回路１３の入力電圧を、以下ではインバータ入力電圧ＶＨと称する。インバータ入力電圧ＶＨは、平滑化コンデンサ８の電圧（両端電圧）と等価である。

コントローラ２０とバックアップ電源２３について説明する。コントローラ２０は、コンバータ回路１２とインバータ回路１３を制御する。具体的には、コントローラ２０は、各トランジスタＱａ、Ｑｂ、Ｑ１−Ｑ６の導通と非導通を切り換える適宜の駆動信号を生成し、コンバータ回路１２とインバータ回路１３に供給する。通常は、コントローラ２０は、アクセル開度に応じた目標トルクをモータ２７が出力するように、各トランジスタを制御する。コントローラ２０は、また、インバータ回路１３を制御し、コンデンサ８を放電する。

ハイブリッド車１００は、メインバッテリ２より低電圧出力のサブバッテリ２１を備えている。コントローラ２０はサブバッテリ２１から電力の供給を受ける。サブバッテリ２１とコントローラ２０の間には、サブバッテリ２１が利用できなくなったときに一時的にコントローラ２０に電力を供給するバックアップ電源２３が接続されている。例えば車両が衝突してサブバッテリ２１が損傷して使えなくなったとき、コントローラ２０は、バックアップ電源２３から電力の供給を受けて、後述する放電処理を実行する。バックアップ電源２３は、例えばキャパシタである。なお、ダイオード２２は、バックアップ電源２３からサブバッテリ２１への電流逆流防止のために備えられている。また、サブバッテリ２１、バックアップ電源２３、及び、コントローラ２０は、車両のボデーを共通のグランドとしているので、図１でも上記デバイスの負極の電力線はグランドに接続するように描いてある。

電力変換装置１０は、平滑化コンデンサ８に蓄積された電力を速やかに放電する機能を有する。電力変換装置１０による平滑化コンデンサの放電処理を概説する。電力変換装置１０のコントローラ２０は、エアバックシステム２４から車両が衝突したことを示す信号を受信すると、インバータ回路１３に特定の駆動信号を出力し、平滑化コンデンサ８に蓄えられた電力をモータ２７に放出する。即ち、平滑化コンデンサ８を放電する。その特定の駆動信号とは、モータ２７が連続回転することのないように調整された駆動信号である。これは、衝突後に突然にモータ２７が回転してしまうことを防止するためである。なお、エアバックシステム２４は、加速度センサを備えており、その加速センサが既定の閾値加速度を超える加速度を検知したときに、衝突したことを示す信号を出力する。

モータ２７は、位相が相互に１２０度シフトした３相交流電流が供給されると回転する。従って、モータ２７に供給する電流が１２０度シフトした３相交流電流以外の場合にはモータ２７は回転しない。コントローラ２０は、例えば、モータにトルクを与えない位相に電流を流すように調整された駆動信号をインバータ回路１３に供給する。インバータ回路１３の各トランジスタＱ１−Ｑ６は、供給された駆動信号に基づいて導通と非導通を切り換える。導通したトランジスタを通じて平滑化コンデンサ８に蓄えられた電力がモータ２７に放出される。ただし、前述したように、モータ２７は、この場合、電力が供給されても回転はしない。平滑化コンデンサ８の電力は、トランジスタＱ１−Ｑ６のスイッチング損失とモータ損失により放電（消費）される。

例えば、コントローラ２０は、任意の相の上アームのトランジスタ（たとえばＱ１）をＰＷＭ信号にて駆動し、任意の相の下アームのトランジスタ（例えばＱ５）を常時導通状態とすることにより、モータの１相のみ通電する。このとき、平滑化コンデンサ８の電荷は、トランジスタＱ１とＱ５の損失と、モータ２７の損失により急激に放電される。

コントローラ２０は、衝突時に上記したインバータ回路１３とモータ２７を使った放電が確実に作動するように所定のタイミングで放電動作を確認する。所定のタイミングとは、例えば、車両が停止しているときである。より具体的には、車両のメイン電源はＯＮとなっているが、モータ駆動が禁止されている状態（一般にＲｅａｄｙＯｆｆ状態と呼ばれる）で放電動作の確認が行われる。

放電装置（インバータ回路１３とモータ２７による上記の放電動作）の動作確認処理を、図２のフローチャートを用いて詳しく説明する。なお、動作確認前のコンデンサ８の電圧（インバータ入力電圧ＶＨ）は、モータ２７の定格電圧にほぼ等しい場合もある。

図２の動作確認処理は、例えば、前述したように、車両がＲｅａｄｙＯｆｆ状態のときに実行される。車両がＲｅａｄｙＯｆｆ状態となると、コントローラ２０は、まず、システムメインリレー３を開放し、メインバッテリ２と電力変換装置１０との電気的接続を遮断する（Ｓ２）。次にコントローラ２０は、平滑化コンデンサ８の電圧ＶＨがバッテリ電圧ＶＬに低下するまで平滑化コンデンサ８を放電する（Ｓ３、Ｓ４）。例えば、コントローラ２０は、上記したようにインバータ回路１３とモータ２７を使って平滑化コンデンサ８を放電する。なお、システムメインリレー３の開放は、コントローラ２０とは別のコントローラにて行ってもよい。

平滑化コンデンサ８の電圧がバッテリ電圧ＶＬと同じレベルまで低下したら、コントローラ２０は、Ｕ相の上アームトランジスタＱ１をＰＷＭ信号により駆動するとともに、下アームトランジスタＱ４をＯＮ（導通状態）とし、他のトランジスタはＯＦＦ（非導通状態）とする駆動信号を出力する（Ｓ５）。そうすると、図１の回路図から明らかなとおり、インバータ回路１３はＵ相で短絡し、Ｕ相の上アームトランジスタＱ１と下アームトランジスタＱ４にメインバッテリ２の電流が直接に流れる。なお、流れる電流の大きさは、トランジスタＱ１に加えるＰＷＭ信号のデューティ比に依存する。コントローラ２０は、各トランジスタのセンスエミッタの信号を受けており、各トランジスタに流れる電流を計測することができる。コンデンサ８や５からの出力電流は予め解っている。コントローラ２０は、Ｕ相の上アームトランジスタＱ１と下アームトランジスタＱ４に流れる電流が、既定の電流値と一致するか否かを確認する（Ｓ７）。計測した電流が既定の電流値に一致しなかった場合、コントローラ２０は、トランジスタＱ１あるいはＱ４に異常が発生したことを示す信号を出力する（Ｓ８）。

なお、図２には図示していないが、コントローラ２０は、Ｕ相のトランジスタＱ１とＱ４の動作確認が終了したら、Ｖ相のトランジスタＱ２とＱ５の直列回路について同様の動作確認を行う。即ち、Ｖ相の上アームトランジスタＱ２をＰＷＭ駆動するとともに下アームトランジスタＱ５を短絡し、他のトランジスタはＯＦＦ状態にして、ステップＳ５からＳ７（Ｓ７がＮＯの場合はＳ８も含む）までの処理を実行する。さらに、コントローラ２０は、Ｗ相のトランジスタＱ３とＱ６の直列回路についても同様の動作確認を行う。いずれかのトランジスタで電流値が既定値と一致しなかったらステップＳ８が実行される。いずれのトランジスタでも計測した電流が既定の電流値に一致していた場合、コントローラ２０は、ステップＳ８をスキップし、ステップＳ９に処理を移す。なお、放電は常にトランジスタＱ１とＱ５で実施することに定められている場合には、コントローラ２０によるＷ相のトランジスタＱ３とＱ６の直列回路ついての動作確認は行わずともよい。

トランジスタの異常を示す信号は、インパネ（運転者への情報表示装置）を制御するコントローラと、車両の状態を記録するダイアグ記憶装置に送られる。インパネを制御するコントローラは、トランジスタの異常を示す信号を受信すると、その異常を表すランプを点灯させる。ダイアグ記憶装置は、車両のメンテナンスのために、車両に生じた異常を検知するとその異常を示すメッセージを不揮発性メモリに記憶するデバイスである。ダイアグ記憶装置は、トランジスタの異常を示す信号を受信すると、その信号に対応したメッセージを不揮発性メモリに記憶する。

ステップＳ９では、コントローラ２０は、平滑化コンデンサ８の電圧がゼロとなるまで平滑化コンデンサ８を放電する。このときの放電も、例えば、ステップＳ３の場合と同様に、インバータ回路１３とモータ２７を使って平滑化コンデンサ８を放電する。

ステップＳ５〜Ｓ７で各トランジスタの動作確認を行う際、上アームトランジスタをＰＷＭ駆動する代わりに下アームトランジスタをＰＷＭ駆動してもよい。即ち上アームトランジスタと下アームトランジスタのいずれか一方は所定の周期で導通と非導通を切り換えるように駆動する。そうすると、その上下アームのトランジスタに加わる実効電流を低くすることができる。即ち、トランジスタに加わる負荷をさらに下げることができる。なお、コントローラ２０は、上下アームのトランジスタの他方には、連続的に導通状態となる駆動信号を供給する。

上記処理では、コントローラ２０は、平滑化コンデンサ８の電圧ＶＨをバッテリ電圧ＶＬまで下げてからトランジスタの動作確認（Ｓ５−Ｓ８）を実行する。コントローラ２０は、平滑コンデンサ８の電圧ＶＨがバッテリ電圧ＶＬよりも低い電圧まで低下してからトランジスタの動作確認を行うことも好適である。例えば、コントローラ２０は、ステップＳ３において、平滑化コンデンサ８の電圧ＶＨがトランジスタの負荷許容最大電圧よりも低い所定の閾値電圧となるまで放電を継続する。コントローラ２０は、コンデンサの電圧ＶＨが所定の閾値電圧を下回ったら（Ｓ４：ＹＥＳ）、ステップＳ５に処理を移し、トランジスタの動作確認を行う。また、ステップＳ７の既定値は、コンデンサ８の電圧が上記所定の閾値電圧のときに、正常なトランジスタに流れる電流の値に設定される。

実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。インバータ回路のトランジスタＱ１−Ｑ６がスイッチング素子の一例に相当する。

図２のフローチャートにおいて、システムメインリレー３の開放（Ｓ２）の処理を、Ｓ４の処理の後に移動させてもよい。即ち、コントローラ２０は、システムメインリレー３が閉じた状態で（バッテリ２と電力変換装置１０との電気的接続を遮断しない状態で）、平滑化コンデンサ８を放電する。そして、平滑化コンデンサ８の電圧ＶＨがバッテリ電圧ＶＬと等しくなったら、システムメインリレー３を開放する。ただし、この場合は、平滑化コンデンサ８の電圧ＶＨをバッテリ電圧ＶＬまでしか下げることができない。これに対して図２の処理の場合は、平滑化コンデンサ８の電圧ＶＨをバッテリ電圧ＶＬ以下に下げることができる。後者の方が、動作確認の際にトランジスタに加わる負荷を下げることができる。

図２のステップＳ７において、コントローラ２０は、計測した電流が既定の電流値と一致しているか否かを判断する。現実には、計測した電流が既定の電流値と厳密に一致することはない。そこで、コントローラ２０は、計測した電流が、既定の電流値を含む所定範囲に属するか否かを判定する。しかし、技術的思想の観点からは、コントローラ２０は、計測した電流が既定の電流値と一致しているか否かを判断する、と表現し得る。

動作確認の際、上下アームのいずれかのスイッチング素子に所定周期で導通と非導通の切換動作を行わせる場合、コントローラ２０は、上下アームのトランジスタを流れる電流波形が予め定められている電流波形と一致しない場合に、トランジスタの異常発生を示す信号を出力してもよい。

上記した「閾値電圧」は、スイッチング素子の特性、及び、スイッチング素子の周囲の部材の耐熱性に基づいて予め定められる。従って「閾値電圧」は、スイッチング素子やスイッチング素子を封止するパッケージの特性に応じて個別具体的に定められる。

実施例の電力変換装置１０は、コンバータ回路１２を備えていたが、本明細書が開示する技術は、電圧コンバータ回路を備えない電力変換装置に適用することも好適である。

実施例では、電力変換装置は、ハイブリッド車に搭載される。本明細書が開示する電力変換装置は、エンジンを備えない電動車両、あるいは、燃料電池車に適用することもできる。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

２：メインバッテリ
３：システムメインリレー
４、７：電圧センサ
５、８：コンデンサ
６：リアクトル
１０：電力変換装置
１２：コンバータ回路
１３：インバータ回路
２０：コントローラ
２１：サブバッテリ
２２：ダイオード
２３：バックアップ電源
２４：エアバックシステム
２５：エンジン
２６：動力分配機構
２７：モータ
１００：ハイブリッド車
Ｑａ、Ｑｂ、Ｑ１−Ｑ６：トランジスタ（スイッチング素子）
ＶＨ：インバータ入力電圧
ＶＬ：バッテリ電圧

Claims (3)

1. スイッチング素子の導通と非導通を切り換えることによりバッテリの直流電力を交流電力に変換して走行用のモータに供給するインバータ回路と、
   前記インバータ回路の入力端に並列に接続されているコンデンサと、
   前記インバータ回路を制御するコントローラと、
   を備えており、当該コントローラは、
   前記スイッチング素子に駆動信号を供給して前記コンデンサの電力を前記モータに放出し、
   前記コンデンサの電圧が前記モータの定格電圧よりも低い所定の閾値電圧より低下したら、前記インバータ回路の同一相の上アームと下アームの前記スイッチング素子を共に導通状態にするとともに他の相のスイッチング素子を非導通状態にする、
   ことを特徴とする電動車両の電力変換装置。
2. 前記コントローラは、前記インバータ回路の同一相の上アームと下アームの前記スイッチング素子を共に導通状態にするとともに他の相のスイッチング素子を非導通状態にしてそのときに前記同一相に流れる電流が予め定められた電流値と異なる場合にスイッチング素子の異常を示す信号を出力することを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
3. 前記バッテリと前記コンデンサの接続を遮断するスイッチを備えており、
   前記コントローラは、前記コンデンサの電力を前記モータに放出するのに先立って前記スイッチを開放することを特徴とする請求項１又は２に記載の電力変換装置。

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