CN102326327B - 电力变换装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电力变换装置。该电力变换装置具备：逆变器电路部，其将由直流电源供给的直流电力变换成交流电力，并且该直流电力经由用于进行导通及断开的接触器来供给；电容器，其用于平滑化所述直流电力；放电电路部，其由用于使所述电容器中蓄积的电荷放电的放电电阻和与该放电电阻串联连接的放电电阻用开关元件构成，并且该放电电路部与所述电容器并联连接；电压检测电路部，其用于检测所述电容器的两端电压；第一放电控制电路，其具备第一微型计算机，输出用于对所述放电用开关元件的开关进行控制的控制信号；和第二放电控制电路，其输出用于将所述放电电阻用开关元件断开的断开信号。

Description

电力变换装置
技术领域
本发明涉及对电容器蓄积的电荷进行放电的放电控制装置及具备该放电控制装置的电力变换装置。
背景技术
在电动汽车的逆变器装置中，大多情况设置有主电路直流电压的平滑用电容器。作为对断开逆变器装置电源之后残存的该电容器中蓄积的电荷进行放电的方法，采取在电容器两端连接放电电阻的方法，但是会导致因长时间通电放电电阻而引起的电阻器的发热、逆变器效率的下降，因此采取如下方法：与放电电阻串联地连接开关元件等，通过仅在需要放电时输出的放电信号来导通开关元件以开始放电的方法。另外，关于是否输出放电信号的判定，在专利文献1中采用通过微分电路检测电容器两端电压的变化的方法。
但是，对于逆变器装置要求放电控制可靠性的进一步提高。
专利文献1：日本特开2006-42459号公报
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，提高放电控制装置及使用该放电控制装置的电力变换装置中的放电控制的可靠性。
根据本发明的第1方式，提供一种电力变换装置，该电力变换装置具备：逆变器电路部，其将由直流电源供给的直流电力变换成交流电力，并且该直流电力经由用于进行导通及断开的接触器来供给；电容器，其用于平滑化所述直流电力；放电电路部，其由用于使所述电容器中蓄积的电荷放电的放电电阻和与该放电电阻串联连接的放电电阻用开关元件构成，并且该放电电路部与所述电容器并联连接；电压检测电路部，其用于检测所述电容器的两端电压；第一放电控制电路，其具备第一微型计算机，输出用于对所述放电用开关元件的开关进行控制的控制信号；和第二放电控制电路，其输出用于将所述放电电阻用开关元件断开的断开信号。
根据本发明的第2方式，在第1方式的电力变换装置中，优选所述第一放电控制电路基于所述电压检测电路部检测出的电压值以及从外部的上位控制器输出的所述接触器的开闭信号，输出用于对所述放电用开关元件的开关进行控制的控制信号。
根据本发明的第3方式，在第1方式的电力变换装置中，优选所述第一放电控制电路接收从外部的上位控制器输出的用于开始放电的放电信号，并基于该放电信号及所述电压值来输出用于对所述放电用开关元件的开关进行控制的控制信号。
根据本发明的第4方式，在第1方式的电力变换装置中，优选所述第一放电控制电路基于所述电压检测电路部检测出的电压值以及从外部的上位控制器输出的用于开始放电的放电信号，输出用于对所述放电用开关元件的开关进行控制的控制信号，所述第二放电控制电路基于所述控制信号，输出用于使所述放电电阻用开关元件在规定期间导通的导通信号、以及用于在所述规定期间导通之后将该放电电阻用开关元件断开的断开信号。
根据本发明的第5方式，在第1至4方式的任一方式所述的电力变换装置中，优选所述第一放电控制电路输出的控制信号是具有上升沿及下降沿的信号，所述第二放电控制电路根据所述上升沿及下降沿来输出所述导通信号或断开信号。
根据本发明的第6方式，在第1至4方式的任一方式所述的电力变换装置中，优选所述第一放电控制电路输出的控制信号是具有高(High)电平信号及低(Low)电平信号的信号，所述第二放电控制电路根据所述高电平信号及低电平信号来输出所述导通信号或断开信号。
根据本发明的第7方式，在第1方式所述的电力变换装置中，优选所述第一放电控制电路和所述第二放电控制电路通过绝缘传导元件而被绝缘。
根据本发明的第8方式，在第1方式所述的电力变换装置中，优选所述第二放电控制电路由具备第二微型计算机的电路构成。
根据本发明的第9方式，在第1方式所述的电力变换装置中，优选所述第二放电控制电路由具备单触发电路的电路构成。
根据本发明的第10方式，在第8或第9方式所述的电力变换装置中，优选所述第二放电控制电路对由所述第一放电控制电路生成的控制信号的脉冲宽度或者由第二放电控制电路生成的第二控制信号的脉冲宽度进行控制。
根据本发明的第11方式，在第1方式所述的电力变换装置中，优选该电力变换装置具有通知电路，该通知电路与所述电容器并联连接，用于通知充电到该电容器中的电荷是否被放电。
根据本发明的第12方式，在第11方式所述的电力变换装置中，优选该电力变换装置还具备：直流侧电源端子，其被供给来自所述直流电源的直流电力，并向所述逆变器电路部供给该直流电力；和交流输出端子，其从所述逆变器电路部被供给所述交流电力；所述通知电路由发光元件构成，并被配置在比所述交流输出端子更靠近所述直流侧电源端子的一侧。
根据本发明的第13方式，提供一种放电控制装置，该放电控制装置具备：放电电路部，其由放电电阻和开关电路构成，该放电电阻与用于对输入到逆变器电路部的电流或电压进行平滑化的电容器电连接，该开关电路与该放电电阻串联连接；微型计算机，其输出第一脉冲，该第一脉冲用于控制是否将所述电容器所蓄积的电荷放电到所述放电电路部中；和脉冲生成电路部，其基于所述第一脉冲的上升或下降或者双方，来生成规定脉冲宽度的第二脉冲；所述放电控制装置基于所述第二脉冲的输出控制所述开关电路，使得停止将所述电容器所蓄积的电荷放电到所述放电电阻中。
(发明效果)
根据本发明的电力变换装置，即使在接触器或第一放电控制电路等发生故障时，也能通过第二放电控制电路使电容器的放电停止，从而能够提高电力变换装置中的放电控制的可靠性。
另外，即使在微型计算机等发生故障时，也能通过脉冲生成电路部使电容器的放电停止，从而能够提高放电控制的可靠性。
在本发明中，通过以上方案，能提高放电控制装置及使用了该放电控制装置的电力变换装置中的放电控制的可靠性。
附图说明
图1是将本实施方式涉及的电力变换装置应用于混合动力汽车时的控制框图。
图2是本实施方式涉及的电力变换装置的电路构成图。
图3是本实施方式涉及的电力变换装置的放电控制电路的框图。
图4是表示本实施方式的第一实施例的电路图。
图5是表示本实施方式的第二实施例的电路图。
图6是表示不具备本实施方式的第二放电控制电路的现有结构的电路图。
图7是表示本实施方式中的正常放电时的各信号的时序图。
图8是表示本实施方式中的接触器异常时的各信号的时序图。
图9是表示本实施方式中的第一放电控制电路异常时的各信号的时序图。
图10是表示本实施方式中的放电动作的流程图。
具体实施方式
下面，参照附图详细说明本发明实施方式涉及的电力变换装置。本发明实施方式涉及的电力变换装置虽然可应用于混合动力用的汽车或纯粹的电动车，但这里作为代表例，利用图1和图2说明将本发明实施方式涉及的电力变换装置应用于混合动力汽车时的控制构成和电力变换装置的电路构成。图1是表示混合动力汽车的控制框图。
在本发明实施方式涉及的电力变换装置中，举出如下例子进行说明：搭载于汽车上的车载电机系统的车载用电力变换装置，特别是被用于车辆驱动用电机系统的、搭载环境或动作环境等非常苛刻的车辆驱动用逆变器装置。车辆驱动用逆变器装置作为对车辆驱动用电动机的驱动进行控制的控制装置而配备在车辆驱动用电机系统中，将由构成车载电源的车载电池或车载发电装置供给的直流电力变换成规定的交流电力，将所得到的交流电力供给到车辆驱动用电动机来控制车辆驱动用电动机的驱动。另外，因为车辆驱动用电动机还具有作为发电机的功能，所以车辆驱动用逆变器装置还具有根据运转模式将车辆驱动用电动机产生的交流电力变换成直流电力的功能。变换后的直流电力被供给到车载电池。
此外，本实施方式的构成最适合作为汽车或卡车等的车辆驱动用电力变换装置。
在图1中，混合动力电动车(以下记为“HEV”)110为一辆电动车辆，且具备2个车辆驱动用系统。其中之一是以作为内燃机的引擎120为动力源的引擎系统。引擎系统主要用作HEV的驱动源。另一个是以电动发电机192、194为动力源的车载电机系统。车载电机系统主要用作HEV的驱动源及HEV的电力发生源。电动发电机192、194例如是同步机或感应机，根据运转方法可以作为电动机动作或作为发电机动作，因此这里将其记为“电动发电机”。
在车体的前部，前轮车轴114以可旋转的方式被轴支撑。在前轮车轴114的两端设有一对前轮112。在车体的后部，后轮车轴(未图示)以可旋转的方式被轴支撑。在后轮车轴的两端设有一对后轮。在本实施方式的HEV中，采用了由动力驱动的主轮为前轮112、联动的从轮为后轮的所谓的前轮驱动方式，但相反地也可采用后轮驱动方式。
在前轮车轴114的中央部设有前轮侧差动齿轮(以下记为“前轮侧DEF”)116。前轮车轴114与前轮侧DEF116的输出侧机械式连接。在前轮侧DEF116的输入侧机械式连接有变速机118的输出轴。前轮侧DEF116是将由变速机118变速传递来的旋转驱动力分配给左右的前轮车轴114的差动式动力分配机构。在变速机118的输入侧机械式连接有电动发电机192的输出侧。在电动发电机192的输入侧，经由动力分配机构122机械式连接有引擎120的输出侧及电动发电机194的输出侧。此外，电动发电机192、194及动机分配机构122被收纳于变速机118框体的内部。
电动发电机192、194是转子具备永久磁铁的同步机，通过逆变器装置140、142控制供给到定子的电枢绕组的交流电力来控制电动发电机192、194的驱动。在逆变器装置140、142上电连接有电池136，在电池136与逆变器装置140、142相互之间可进行电力传递。
在本实施方式中，具备两个电动发电单元，并根据运转状态区别使用，这两个电动发电单元为：由电动发电机192及逆变器装置140构成的第一电动发电单元、和由电动发电机194及逆变器装置142构成的第二电动发电单元。即，在通过来自引擎120的动力驱动了车辆的情况下，在辅助车辆的驱动转矩时，通过引擎120的动力使第二电动发电单元作为发电单元动作、发电，通过该发电得到的电力使第一电动发电单元作为电动单元动作。另外，在同样的情况下，在辅助车辆的速度时，通过引擎120的动力使第一电动发电单元作为发电单元动作、发电，通过该发电得到的电力使第二电动发电单元作为电动单元动作。
另外，在本实施方式中，通过电池136的电力使第一电动发电单元作为电动单元动作，由此能够仅由电动发电机192的动力实现车辆的驱动。此外，在本实施方式中，通过引擎120的动力或来自车轮的动力使第一电动发电单元或第二电动发电单元作为发电单元动作、发电，由此能够实现电池136的充电。
电池136还作为用于驱动辅助设备用的电机195的电源进行使用。作为辅助设备，例如是对空气调节器的压缩机进行驱动的电机、或者对控制用的液压泵进行驱动的电机，从电池136向逆变器装置43供给直流电力，在逆变器装置43中将其变换成交流电力后供给到电机195。所述逆变器装置43具有与逆变器装置140、142相同的功能，控制供给到电机195的交流的相位、频率、电力。例如，相对于电机195的转子的旋转而供给超前相位的交流电力，由此电机195产生转矩。另一方面，通过产生延迟相位的交流电力，电机195用作发电机，电机195成为再生制动状态的运转。这样的逆变器装置43的控制功能与逆变器装置140、142的控制功能相同。因为电机195的容量比电动发电机192、194的容量小，所以逆变器装置43的最大变换电力比逆变器装置140、142的最大变换电力小，但是逆变器装置43的电路构成基本上与逆变器装置140、142的电路构成相同。
逆变器装置140、142、逆变器装置43以及电容器模块500电连接。而且都需要针对发热的对策。另外，优选将装置的体积做得尽量小。从这些点出发，下面详细叙述的电力变换装置将逆变器140、142、逆变器装置43以及电容器模块500内置于电力变换装置的框体内。通过该构成，能够实现小型且可靠性高的装置。
另外，通过将逆变器装置140、142、逆变器装置43以及电容器模块500内置于一个框体内，所以在布线的简单化及噪声对策方面有效。另外，能够降低电容器模块500和逆变器装置140、142及逆变器装置43之间的连接电路的电感，能够降低冲击电压，并且能够实现发热的降低及散热效率的提高。
下面，利用图2说明逆变器装置140、142或逆变器装置43的电路构成。此外，在图1、图2所示的实施方式中，举例说明了分别独立地构成逆变器装置140、142或逆变器装置43的情形。逆变器装置140、142或逆变器装置43以同样构成实现同样作用，且具有同样功能，所以这里作为代表例而说明逆变器装置140。
本实施方式涉及的电力变换装置200具备逆变器装置140和电容器模块500，逆变器装置140具有逆变器电路144和控制部170。另外，逆变器电路144是具有多个上下支路串联电路150(在图2的例子中为3个上下支路串联电路150、150、150)，且与交流电力线(交流汇流条)186连接的构成，其中，所述多个上下支路串联电路150由作为上支路动作的IGBT328(绝缘栅型双极性晶体管)及二极管156和作为下支路动作的IGBT330及二极管166而构成，所述交流电力线186从各个上下支路串联电路150的中点部分(中间电极169)通过交流端子159连接到电动发电机192。另外，控制部170具有：对逆变器电路144进行驱动控制的驱动电路174、和经由信号线176向驱动电路174供给控制信号的控制电路172。
上支路和下支路的IGBT328、330是开关用功率半导体元件，接受从控制部170输出的驱动信号而动作，并将由电池136供给的直流电力变换成三相交流电力。该变换后的电力被供给到电动发电机192的电枢绕组。
逆变器电路144由三相电桥电路构成，三相份的上下支路串联电路150、150、150在直流正极端子314和直流负极端子316之间电并联连接，其中所述直流正极端子314和直流负极端子316分别与电池316的正极侧和负极侧电连接。
在本实施方式中，示例出将IGBT328、330用作开关用功率半导体元件的情形。IGBT328、330具备集电极电极153、163、发射极电极(信号用发射极电极端子155、165)、栅极电极(栅极电极端子154、164)。在IGBT328、330的集电极电极153、163与发射极电极之间如图所示那样电连接有二极管156、166。二极管156、166具备阴极电极及阳极电极这两个电极，且按从IGBT328、330的发射极电极向集电极电极的方向为顺方向的方式，阴极电极与IGBT328、330的集电极电极电连接，阳极电极与IGBT328、330的发射极电极电连接。作为开关用功率半导体元件也可使用MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)，此时，不需要二极管156、二极管166。
上下支路串联电路150对应于电动发电机192的电枢绕组的各相绕组而设置3相份。3个上下支路串联电路150、150、150分别经由对IGBT328的发射极电极和IGBT330的集电极电极163进行连接的中间电极169、交流端子159，形成了向电动发电机192的U相、V相、W相。上下支路串联电路彼此之间电并联连接。上支路的IGBT328的集电极电极153经由正极端子(P端子)157与电容器模块500的正极侧电容器电极电连接，下支路的IGBT330的发射极电极经由负极端子(N端子)158与电容器模块500的负极侧电容器电极电连接(由直流汇流条进行连接)。处于各支路的中点部分(上支路的IGBT328的发射极电极与下支路的IGBT330的集电极电极之间的连接部分)的中间电极169，经由交流连接器188与电动发电机192的电枢绕组所对应的相绕组电连接。
电容器模块500用于构成对由IGBT328、330的开关动作产生的直流电压的变动进行抑制的平滑电路。在电容器模块500的正极侧电容器电极经由直流连接器138电连接有电池136的正极侧，在电容器模块500的负极侧电容器电极经由直流连接器138电连接有电池136的负极侧。由此，电容器模块500连接在上支路IGBT328的集电极电极153与电池136的正极侧之间、以及下支路IGBT330的发射极电极与电池136的负极侧之间，相对于电池136和上下支路串联电路150电并联连接。
控制部170是用于使IGBT328、330动作的部件，具备：控制电路172，其基于来自其他控制装置或传感器等的输入信息，生成用于对IGBT328、330的开关定时进行控制的定时信号；和驱动电路174，其基于从控制电路172输出的定时信号，生成用于使IGBT328、330进行开关动作的驱动信号。
控制电路172具备微型计算机(以下记为“微机”)，该微机用于对IGBT328、330的开关定时进行运算处理。在微机中，作为输入信息而输入要求电动发电机192的目标转矩值、从上下支路串联电路150向电动发电机192的电枢绕组供给的电流值、以及电动发电机192的转子的磁极位置。目标转矩值是基于从未图示的上位控制装置输出的指令信号的值。电流值是基于从电流传感器180输出的检测信号182而检测出的值。磁极位置是基于从设置于电动发电机192的旋转磁极传感器(未图示)输出的检测信号而检测出的。在本实施方式中举例说明了检测3相电流值的情形，但也可检测2相份的电流值。
控制电路172内的微机基于目标转矩值对电动发电机192的d、q轴的电流指令值进行运算，基于该运算出的d、q轴的电流指令值和被检测出的d、q轴的电流值之间的差分来运算d、q轴的电压指令值，基于检测出的磁极位置将运算出的d、q轴的电压指令值变换成U相、V相、W相的电压指令值。然后，微机根据基于U相、V相、W相的电压指令值的基波(正弦波)和载波(三角波)的比较来生成脉冲状的调制波，并将生成的调制波作为PWM(脉冲宽度调制)信号而输出到驱动电路174。
驱动电路174在驱动下支路时放大PWM信号，并将其作为驱动信号输出到所对应的下支路的IGBT330的栅极电极，在驱动上支路时将PWM信号的基准电位的电平移位至上支路的基准电位的电平之后放大PWM信号，并将其作为驱动信号输出到所对应的上支路的IGBT328的栅极电极。由此，各IGBT328、330基于所输入的驱动信号进行开关动作。
另外，控制部170进行异常检测(过电流、过电压、过温度等)，保护上下支路串联电路150。为此，向控制部170中输入传感(sensing)信息。例如，从各支路的信号用发射极电极端子155、165向对应的驱动部(IC)输入在各IGBT328、330的发射极电极中流动的电流的信息。由此，各驱动部(IC)进行过电流检测，在检测出过电流的情况下使对应的IGBT328、330的开关动作停止，以保护对应的IGBT328、330不受到过电流的影响。从设置于上下支路串联电路150的温度传感器(未图示)向微机输入上下支路串联电路150的温度的信息。另外，向微机输入上下支路串联电路150的电流正极侧的电压的信息。微机基于这些信息进行过温度检测及过电压检测，在检测出过温度或过电压的情况下，使所有的IGBT328、330的开关动作停止，以保护上下支路串联电路150(进而为包括该电路150的半导体模块)不受到过温度或过电压的影响。
逆变器电路144的上下支路的IGBT328、330的导通及断开动作按一定顺序切换，该切换时电动发电机192的定子绕组的电流流经由二极管156、166形成的电路。
上下支路串联电路150如图所示具备：Positive端子(P端子、正极端子)157、Negative端子(N端子、负极端子)158、从上下支路的中间电极169引出的交流端子159、上支路的信号用端子(信号用发射极电极端子)155、上支路的栅极电极端子154、下支路的信号用端子(信号用发射极电极端子)165、下支路的栅极端子电极164。另外，电力变换装置200在输入侧具有直流连接器138，在输出侧具有交流连接器188，并且分别通过连接器138、188与电池136和电动发电机192连接。另外，作为产生向电动发电机输出的3相交流的各相输出的电路，也可以是在各相并联连接2个上下支路串联电路的电路结构的电力变换装置。
关于采用以上结构的电力变换装置中的放电控制电路进行说明。
图3是表示本实施方式的放电电路的构成框图。此外，在图3中，对与图1、图2示出的构成要素相同的要素赋予相同的符号。电池136与设置于逆变器电路内部的电压平滑用的电容器模块500并联连接，且经由串联设置于电池136与电容器模块500之间的接触器451向逆变器电路供给电压。接触器451的开闭受引擎控制器或电池控制器等上位控制器454控制，例如在HEV中根据与引擎启动、停止动作联动的来自上位控制器454的接触器开闭信号而动作。
第一放电控制电路470是具备微型计算机(以下称为微机)的电路，由电压检测电路460检测电容器模块500的两端电压值和来自上位控制器454的可否放电信号(Active discharge signal)，并基于这些信号生成第一放电信号(A_DCHG)。
另外，电压检测电路460由串联连接的多个电阻器等构成，对电容器模块500的两端电压进行分压，向第一放电控制电路470输出该分压电压。从第一放电控制电路470输出的第一放电信号(A_DCHG)经由光电耦合器等绝缘传导元件453a向第二放电控制电路480输入。
第二放电控制电路480是具备微机或单触发电路(one shot circuit)等的电路，基于第一放电信号(A_DCHG)生成第二放电信号(DCHG_FET)。这样，从第一放电控制电路470输出的第一放电信号(A_DCHG)经由第二放电控制电路而作为第二放电信号(DCHG_FET)被再生，由此作为不易受到噪声影响的放电信号进行处理。这里，第二放电信号(DCHG_FET)是对与放电电阻450串联连接的放电用开关元件452的导通进行控制的信号。基于本信号使得放电用开关元件452导通，由此电容器模块500和放电电阻450电连接，充入到电容器模块500中的电荷通过并联连接的放电电阻450而变换成热能，由此被放电。
另外，在放电用开关元件452的漏极与源极之间(在晶体管的情况下为集电极与发射极之间)设置有放电用开关元件电压检测电路490，用于检测放电用开关元件452的两端电压。放电用开关元件452的两端电压经由绝缘传导元件453b被输出到第一放电控制电路470。在第一放电控制电路470中，通过配备在电路内的微机来检测该电压值，从而判定放电用开关元件452是否正常动作、是否可靠地实施了放电。
LED458是通知电容器模块500是否充电有电荷的部件。与电容器模块500并联连接的LED458，在电容器模块500内充电有电荷的情况下点亮，向维修人员通知有触电的危险性。另一方面，在电容器模块500的放电完成时LED458熄灭，所以通过确认该LED点亮状态，具备能够确认电容器模块500的充放电状况的手段。
此外，LED458用于防止维修人员与电力变换装置200接触时的触电，因此需要设置在维修作业时维修人员能够看到LED458点亮状态的位置。因此，需要将LED458设置于电力变换装置200的表面，特别优选设置到电力变换装置200中最有触电危险性的直流正极端子314和直流负极端子316的附近或者直流连接器138附近。
进而，配备于第一放电控制电路470内的微机，根据电容器模块500的两端电压值及放电用开关元件452的电压值，将电容器模块500中是否留有电荷、是否被完全放电、或者放电用开关元件452是处于导通中还是放电中等的电容器模块500的放电状况，输出到上位控制器454。
上位控制器454通过CAN通信等将从第一放电控制电路470输入的电容器模块500的充电状况显示于HEV仪表盘，或者通过利用配备于电力变换装置或其外围电路的LED的点亮而向维修人员通知电容器模块500的放电状况。
实施例1
图4示出本发明的电力变换装置的第一实施方式的电路构成。
在图4中，第一放电控制电路470具备第一微机455，由电压检测电路460检测电容器模块500的两端电压，生成第一放电信号(A_DCHG)。第一放电信号(A_DCHG)经由光电耦合器等绝缘传导元件453a被输入到配备于第二放电控制电路480的第二微机456。
第二微机456基于第一放电信号(A_DCHG)的上升沿或下降沿生成第二放电信号(DCHG_FET)。此外，根据这样的放电信号生成方法，例如即使在接触器熔敷时导致第一微机455故障或产生误动作的情况下，第一放电信号(A_DCHG)维持在H或L的状况，由于从第二微机456根据第一放电信号(A_DCHG)的上升沿或下降沿输出第二放电信号(DCHG_FET)，因此能够停止向放电电阻450的放电，从而能够防止放电电阻450的烧损。
基于第二放电信号(DCHG_FET)使得放电用开关元件452导通，从而通过串联连接的放电电阻450使得充电到电容器模块500中的电荷被放电。
放电用开关元件电压检测电路490由晶体管T1、二极管D1、电阻R4、R5、R6构成。在执行放电时，放电用开关元件452导通，检测放电用开关元件两端电压，由于晶体管T1导通，因此与晶体管T1串联连接的绝缘传导元件453b也导通，从而向第一微机455输入L信号。
另一方面，在未实施放电的情况下，由于放电用开关元件452截止，因此晶体管T1及绝缘传导元件453b也截止。因此，向第一微机455输入通过电阻R2将第一放电控制电路470的电源电压上拉之后的H信号。能够基于该信号是H信号或L信号来判定是否正常实施了放电。
进而，通过比较从第一微机455输出的第一放电信号和来自放电用开关元件电压检测电路490的信号，还能够将第一微机455用于放电用开关元件452的故障检测。
此外，第二微机456也与第一微机455同样具备用于检测来自电压检测电路460的检测电压和来自放电用开关元件电压检测电路490的检测电压的检测功能。由此，能够仅由第二微机456生成独立的第二放电信号(DCHG_FET)来实施放电。其中，此时需要采用如下电路构成：在第二微机456与上位控制器454之间的可否放电信号(Active dischargesignal)的传递中，使用与绝缘传导元件453a同样的绝缘传导元件，将强电电位的第二放电控制电路480和弱电电位的上位控制器454的电路绝缘。
实施例2
图5示出本发明涉及的电力变换装置的第二实施方式的电路构成。在图4示出的第一实施方式中，取代第二微机456而采用使用了单触发IC457的电路，基本的电路动作如第一实施方式中说明的那样。以下，说明与第一实施方式的不同点。
从第一微机455输出的第一放电信号(A_DCHG)经由绝缘放大电路例如绝缘传导元件453a向单触发IC457输入。在单触发IC457中，基于输入信号的上升沿或下降沿生成具有规定脉冲宽度的第二放电信号(DCHG_FET)。此外，根据这样的放电信号生成方法，例如即使在接触器熔敷时导致第一微机455故障或产生误动作的情况下，第一放电信号(A_DCHG)维持在H或L的状况，由于从单触发IC457根据第一放电信号(A_DCHG)的上升沿或下降沿输出第二放电信号(DCHG_FET)，因此能够停止向放电电阻450的放电，从而能够防止放电电阻450的烧损。该情况下的第二放电控制电路480能够在保有防止第一微机455故障时或误动作时放电电阻烧损的功能的情况下，采取不利用微机的便宜且简单的电路构成。
图6示出不具备本实施方式的电路构成的现有放电电路结构。与图4或图5示出的实施例之间的差异在后面进行说明。
图7(a)是表示本实施方式中的正常放电时的各信号的时序图。充电到电容器模块500中的电荷的正常放电是在接触器451为开(OPEN)而并联设置的电池136被断开的状态下执行的。
第一放电控制电路470从上位控制器454接受可否放电信号(Activedischarge signal)的ON，并将某一定期间的检验脉冲作为第一放电信号(A_DCHG)输出。另外，由电压检测电路460检测该时刻(A)下的电容器模块500的两端电压，并存储该两端电压值。从第一放电控制电路470输出的第一放电信号(A_DCHG)的检验脉冲经由绝缘传导元件453a被输入到第二放电控制电路480中。
第二放电控制电路480基于所输入的第一放电信号(A_DCHG)由第二微机456或单触发IC457生成第二放电信号(DCHG_FET)。基于从第二放电控制电路480输出的第二放电信号(DCHG_FET)使得放电用开关元件452导通，从而充电到电容器模块500中的电荷通过与放电用开关元件452串联连接的放电电阻450进行放电。仅在某一定期间的检验脉冲期间实施了放电(预备放电)之后，通过电压检测电路460检测检验脉冲刚刚输出之后(B)的电容器模块500的两端电压。
在配备于第一放电控制电路470内的第一微机455中，对(A)时刻的检测电压值和(B)时刻的检测电压值之间的差分进行运算处理，当(A)-(B)的差分电压ΔV在设定的下降电压值ΔVsh以上(ΔV＞ΔVsh)时，判定出接触器为开(OPEN)，从而实施主放电。
图8(a)是表示本实施方式中的接触器异常时的各信号的时序图。与图7(a)所示的正常放电时同样地实施检验脉冲的放电。在配备于第一放电控制电路470内的第一微机455中，进行(A)-(B)的差分电压ΔV与设定的下降电压值ΔVsh的比较，在接触器451熔敷等时该比较运算成为(ΔV＜ΔVsh)，由此判定出接触器451为闭(CLOSE)状态，从而不实施主放电。因此，能够防止接触器451熔敷时的放电。
此外，图7(b)及图8(b)所示的时序图示出将第一放电信号(A_DCHG)及第二放电信号(DCHG_FET)生成占空比短的脉冲状时的实施例。通过在第一放电控制电路470或第二放电控制电路480中使用微机，能够通过微机软件上的设定来自由改变第一放电信号(A_DCHG)及第二放电信号(DCHG_FET)的脉冲宽度。因此，能够以占空比短的脉冲状输出各放电信号，从而能够减小放电信号的每一脉冲的放电电力。即，通过小刻度的脉冲状的放电信号逐渐地实施放电，能够抑制放电电阻450的发热。因此，如果与放电时间无关，则通过反复进行极力抑制了放电电阻450发热的小刻度的放电，可使用额定功率小且体积小的放电电阻450，可实现电力变换装置的小型化。
图9(a)、(b)用于比较第一放电控制电路异常时的、不具备本实施方式电路的现有电路中的表示各信号的时序图与具备本发明的电路中的表示各信号的时序图。例如示出如下情形：在接触器451为闭(CLOSE)状态且来自上位控制器454的可否放电信号(Active discharge signal)为OFF的状况下，由第一微机455故障或误动作导致第一放电信号(A_DCHG)维持在H或L。
在现有电路中，第一放电信号(A_DCHG)被反转后直接作为第二放电信号(DCHG_FET)，因此第一放电信号(A_DCHG)作为放电实施信号始终为ON的情况下，即便在接触器为闭(CLOSE)状态下也会执行放电，存在放电电阻450烧损的危险性。
另一方面，在本实施方式涉及的电力变换装置的放电电路中，由于根据第一放电信号(A_DCHG)的边沿生成第二放电信号(DCHG_FET)，因此，即使在由于第一微机455的故障或误动作而输出了始终为ON的第一放电信号(A_DCHG)的情况下，输出的第二放电信号(DCHG_FET)也是短时间的放电脉冲，因此可防止放电电阻450的烧损。
进而，第二微机456也与第一微机455同样地具备用于检测来自电压检测电路460的检测电压和来自放电用开关元件电压检测电路490的检测电压的检测功能，由此仅由第二微机456就能生成独立的第二放电信号(DCHG_FET)而实施放电。
其中，如前述，此时需要采用如下电路构成：在第二微机456与上位控制器454之间的可否放电信号(Active discharge signal)的传递中，使用与绝缘传导元件453a同样的绝缘传导元件，将强电电位的第二放电控制电路480和弱电电位的上位控制器454的电路绝缘。
图10是表示本实施方式中的放电动作的流程图。上位控制器454控制向第一放电控制电路470或第二放电控制电路480的接触器451的开闭信号以及放电用开关元件452的可否放电信号(Active discharge signal)。在执行放电时，上位控制器454在使接触器451为开(OPEN)之后，向第一放电控制电路470输出可否放电信号(Active discharge signal)。可是，在接触器451为闭(CLOSE)的情况下，不输出可否放电信号(Activedischarge signal)而为OFF，放电流程返回到开始处。
第一放电控制电路470基于所输入的可否放电信号(Active dischargesignal)实施自身电路的动作诊断，如果为正常判定，则由电压检测电路460实施电压检验A，检测并保持(A)时刻的电容器模块500的两端电压。另一方面，在异常判定的情况下，向上位控制器454发送异常判定信号。
在第一放电控制电路470为异常判定时，在第二放电控制电路480为具有第二微机456的电路构成的情况下，来自上位控制器454的可否放电信号(Active discharge signal)被输出到第二放电控制电路480中。另外，在第二放电控制电路480为单触发IC457等构成的情况下，仅向上位控制器454输出异常判定信号，循环接触器开闭的判定循环。
在第一放电控制电路470为正常判定且实施了电压检验A之后，第一放电控制电路470输出放电检验脉冲，实施预备放电。配备于第一放电控制电路470的第一微机455，通过电压检测电路460检测由电压检验B刚刚实施了预备放电之后的(B)时刻的电容器模块500的两端电压。第一微机455对检测出的(A)时刻及(B)时刻的电压差分ΔV((A)-(B))进行运算处理，当该电压差分在设定的电压阈值ΔVsh以上(ΔV＞ΔVsh)时实施主放电。另一方面，当该电压差分在电压阈值ΔVsh以下(ΔV＜ΔVsh)时，在放置了一定时间间隔(Time interval)之后再次从电压检验A开始实施放电流程。
在第一放电控制电路470异常时由第二放电控制电路480实施放电的情况，第二放电控制电路480的放电流程也与前述第一放电控制电路470的放电流程相同。在从上位控制器454接受到可否放电信号(Activedischarge signal)之后，由电压检验A检测电容器模块500的两端电压，实施基于放电检验脉冲的预备放电。实施预备放电后的电压检验B，运算检测电压的差分ΔV，并与电压阈值ΔVsh进行比较，来实施主放电。
根据本实施方式，可提供一种能够防止在接触器关闭状态下的放电控制电路故障或误放电信号引起的放电电阻的烧损，从而能提高可靠性的逆变器控制装置。并且，除了能根据放电信号的可变而调整放电时间之外，如果与放电时间无关则能使用额定功率小的放电电阻，因此能够提供小型化逆变器控制装置。
在上述描述中说明了各种实施方式及变形例，但本发明并不限定于上述内容。在本发明的技术思想范围之内可以实现的其他方式也包括在本发明的范围内。
在此引用下一优先权基础申请的公开内容作为引用文件。
日本专利申请2009年第48718号(2009年3月3日申请)。

Claims (13)

1.一种电力变换装置，具备：
逆变器电路部，其将由直流电源供给的直流电力变换成交流电力，并且该直流电力经由用于进行导通及断开的接触器来供给；
电容器，其用于平滑化所述直流电力；
放电电路部，其由用于使所述电容器中蓄积的电荷放电的放电电阻和与该放电电阻串联连接的放电用开关元件构成，并且该放电电路部与所述电容器并联连接；
电压检测电路部，其用于检测所述电容器的两端电压；
第一放电控制电路，其具备第一微型计算机，输出用于对所述放电用开关元件的开关进行控制的控制信号；和
第二放电控制电路，其输出用于将所述放电用开关元件断开的断开信号。
2.根据权利要求1所述的电力变换装置，其中，
所述第一放电控制电路基于所述电压检测电路部检测出的电压值以及从外部的上位控制器输出的所述接触器的开闭信号，输出用于对所述放电用开关元件的开关进行控制的控制信号。
3.根据权利要求1所述的电力变换装置，其中，
所述第一放电控制电路接收从外部的上位控制器输出的用于开始放电的放电信号，并基于该放电信号及所述电压检测电路部检测出的电压值来输出用于对所述放电用开关元件的开关进行控制的控制信号。
4.根据权利要求1所述的电力变换装置，其中，
所述第一放电控制电路基于所述电压检测电路部检测出的电压值以及从外部的上位控制器输出的用于开始放电的放电信号，输出用于对所述放电用开关元件的开关进行控制的控制信号，
所述第二放电控制电路基于所述控制信号，输出用于使所述放电用开关元件在规定期间导通的导通信号、以及用于在所述规定期间导通之后将该放电用开关元件断开的断开信号。
5.根据权利要求4所述的电力变换装置，其中，
所述第一放电控制电路输出的控制信号是具有上升沿及下降沿的信号，
所述第二放电控制电路根据所述上升沿及下降沿来输出所述导通信号或断开信号。
6.根据权利要求4所述的电力变换装置，其中，
所述第一放电控制电路输出的控制信号是具有高电平信号及低电平信号的信号，
所述第二放电控制电路根据所述高电平信号及低电平信号来输出所述导通信号或断开信号。
7.根据权利要求1所述的电力变换装置，其中，
所述第一放电控制电路和所述第二放电控制电路通过绝缘传导元件而被绝缘。
8.根据权利要求1所述的电力变换装置，其中，
所述第二放电控制电路由具备第二微型计算机的电路构成。
9.根据权利要求1所述的电力变换装置，其中，
所述第二放电控制电路由具备单触发电路的电路构成。
10.根据权利要求7或8所述的电力变换装置，其中，
所述第二放电控制电路对由所述第一放电控制电路生成的控制信号的脉冲宽度或者由第二放电控制电路生成的第二控制信号的脉冲宽度进行控制。
11.根据权利要求1所述的电力变换装置，其中，
该电力变换装置具有通知电路，该通知电路与所述电容器并联连接，用于通知充电到该电容器中的电荷是否被放电。
12.根据权利要求11所述的电力变换装置，其中，
该电力变换装置还具备：
直流侧电源端子，其被供给来自所述直流电源的直流电力，并且向所述逆变器电路部供给该直流电力；和
交流输出端子，其从所述逆变器电路部被供给所述交流电力；
所述通知电路由发光元件构成，并且被配置在比所述交流输出端子更靠近所述直流侧电源端子的一侧。
13.一种放电控制装置，具备：
放电电路部，其由放电电阻和开关电路构成，该放电电阻与用于对输入到逆变器电路部的电流或电压进行平滑化的电容器电连接，该开关电路与该放电电阻串联连接；
微型计算机，其输出第一脉冲，该第一脉冲用于控制是否将所述电容器所蓄积的电荷放电到所述放电电路部中；和
脉冲生成电路部，其基于所述第一脉冲的上升或下降或者双方，来生成规定脉冲宽度的第二脉冲；
所述放电控制装置基于所述第二脉冲的输出控制所述开关电路，使得停止将所述电容器所蓄积的电荷放电到所述放电电阻中。
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