JP2007110815A - 電力変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】主回路に高電圧を印加することなく平滑コンデンサの異常を検出し故障部位や周辺部品に熱影響を与えることを防止することのできる電力変換装置を提供する。
【解決手段】モータ駆動装置１００の起動時、制御装置１８０はリレー１５０をオフ、リレー１６１をオンにする。その結果、インバータ１１０の入力端子１１１，１１２間には、バッテリー１４０の出力を抵抗１６２，１６３で分圧させたバッテリー１４０の出力より低い電圧が印加される。制御装置１８０は、電圧モニタ１７０で平滑コンデンサ１３０の両端電圧を検出し、平滑コンデンサ１３０の充電が所要時間内に完了するかどうかをチェックすることにより、平滑コンデンサ１３０の異常の有無を検出する。平滑コンデンサ１３０に異常が無い場合は、リレー１６１を４オフにし、リレー１５０をオンにし、バッテリー１４０の出力を直接インバータ１１０に印加し、所望のモータ駆動信号を生成する。 【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば電気自動車等のモータ駆動装置に適用して好適な、インバータを用いた電力変換装置に関する。

例えば電気自動車やハイブリッド車等のモータを駆動するモータ駆動装置等においては、インバータを用いた電力変換装置が広く用いられている。この電力変換装置において、バッテリーからの直流電力を交流電力に変換するインバータの入力側直流電力の平滑には、高耐圧化、大容量化が容易な電解コンデンサが通常用いられている。しかし、近年、セラミックコンデンサの高耐圧化、大容量化が進んできたために、これをインバータの平滑用素子として使用することが検討されている（例えば、特許文献１参照）。セラミックコンデンサは、電解コンデンサに比べて小型化が可能であり、内部抵抗も小さいという利点がある。
特開２００１−１９７７５３号公報

しかしながら、セラミックコンデンサは、劣化や衝撃等により故障する場合には、内部電極が蒸着し短絡故障となる可能性が高い。車両のモータ駆動等に適用される大電力を扱う電力変換装置において、インバータの電源平滑用セラミックコンデンサに短絡故障が生じると、セラミックコンデンサに大電流が流れてしまい、コンデンサが発熱する可能性がある。またコンデンサの発熱により、周囲の部品に熱影響を与える可能性もある。

そのような状態が生じることを防ぐためには、電力変換回路を起動する際に平滑用コンデンサの診断を行うことが考えられる。具体的には、例えばコンデンサの両端電圧を観察し、インバータの直流入力側に電力の印加してからコンデンサの両端電圧が所定の電圧になるまでの時間、すなわち充電時間を計測する等すれば、異常の有無を判断することが可能である。
しかしながら、実際に平滑コンデンサに短絡故障が生じていたとすると、診断を行うためであっても主回路電源に電圧を印加すると、その時点でセラミックコンデンサにも大電圧が印加され、セラミックコンデンサに大電流が流れることとなる。その結果、故障の程度を悪化させたり、前述したようにコンデンサが発熱したり、場合によっては発熱により周囲の部品に熱影響を与える可能性がある。

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、主回路に高電圧を印加することなく平滑コンデンサの異常を検出することにより、短絡故障が生じていても故障部位や周辺部品に熱影響を与えることを防止することのできる電力変換装置を提供することにある。

前記課題を解決するために、本発明に係る電力変換装置は、直流電力を交流電力に変換する電力変換装置であって、入力される直流電力を交流電力に変換するインバータと、前記インバータの直流電力入力ライン間に設けられた平滑コンデンサと、当該電力変換装置の起動時に、当該電力変換装置の運用時の入力電圧である第１の電圧よりも低い第２の電圧の直流電力を前記インバータに入力して前記平滑コンデンサの異常の有無を検出し、前記検出の結果前記平滑コンデンサに異常が無い場合に、前記第１の電圧の直流電力を前記インバータに入力する入力電力制御手段とを有する。

このような構成の電力変換装置においては、電力変換装置の起動時に、入力電力制御手段の制御により、運用時の電圧よりも低い電圧の直流電力をインバータ及び平滑コンデンサに印加し、その状態で平滑コンデンサの異常の有無を検出する。そして、平滑コンデンサに異常が無い場合に、実際に電力変換装置を運用するための第１の電圧の直流電力をインバータに入力する。電力変換装置をこのように動作させることにより、インバータや平滑コンデンサを含む主回路に運用時の高電圧を印加する前に、それよりも低い電圧を印加した状態で、平滑コンデンサの異常を検出することができる。従って、平滑コンデンサに短絡故障が生じている場合であっても平滑コンデンサに流れる電流は、運用時の高電圧の直流電力を入力した場合に流れる異常電流に比べて大幅に少なくなり、平滑コンデンサの故障の拡大、発熱、及び、発熱による周囲部品への熱影響を防ぐことができる。

好適には、前記入力電力制御手段は、運用時用の第１の電圧の直流電力を分圧して故障診断用の第２の電圧の直流電力を出力する分圧手段と、第１の電圧の直流電力又は第２の電圧の直流電力のいずれか一方をインバータに入力する電圧選択手段と、平滑コンデンサの両端電圧を検出する電圧検出手段と、電圧選択手段を制御する制御手段とを有し、制御手段は、さらに、電力変換装置の起動時は、前記第２の電圧の直流電力が前記インバータの前記直流電力入力ラインに入力されるように前記電圧選択手段を制御し、第２の電圧の直流電力が前記インバータに入力された状態において、前記電圧検出手段において検出される前記平滑コンデンサの両端電圧に基づいて、前記平滑コンデンサの異常の有無を検出し、検出の結果前記平滑コンデンサに異常が無い場合に、前記インバータの前記直流電力入力ラインに入力する直流電力を、前記第２の電圧の直流電力から前記第１の電圧の直流電力に切り換えるように前記電圧選択手段を制御する。
なお、第１の電圧の直流電力を出力する直流電源をさらに有する構成であってもよい。

また好適には、前記インバータは、スイッチング素子及び当該スイッチング素子を駆動する駆動回路を各々が有する複数のハーフアームと、当該複数のハーフアームの前記駆動回路を駆動するための直流電力を出力する駆動回路用直流電源とを有し、前記入力電力制御手段は、前記駆動回路用直流電源から出力される直流電力を前記第２の電圧の直流電力として前記直流電力入力ラインに入力する診断用電力入力回路と、入力される前記第１の電圧の前記インバータの前記直流電力入力ラインへの入力をオン又はオフに制御するスイッチング回路と、前記平滑コンデンサの両端電圧を検出する電圧検出手段と、前記スイッチング回路を制御する制御手段を有し、制御手段は、さらに、前記電力変換装置の起動時に、前記第１の電圧の直流電力が前記インバータの前記直流電力入力ラインに入力されないように前記スイッチング回路をオフに制御し、前記駆動回路用直流電源から出力される前記第２の電圧の直流電力が前記インバータに入力された状態において、前記電圧検出手段において検出される前記平滑コンデンサの両端電圧に基づいて、前記平滑コンデンサの異常を検出し、前記検出の結果前記平滑コンデンサに異常が無い場合に、前記インバータの前記直流電力入力ラインに前記第１の電圧の直流電力を入力するように前記スイッチング回路をオンに制御する。

好適には、前記駆動回路用直流電源は、前記ハーフアームごとに設けられ、前記診断用電力入力回路は、前記複数のハーフアームの少なくとも１つにおいて、当該ハーフアームの前記駆動回路用直流電源の出力を当該ハーフアームの前記スイッチング素子のコレクタに接続し、前記駆動回路用直流電源から前記スイッチング素子方向を順方向とする整流素子を含む回路である。

本発明によれば、主回路に高電圧を印加することなく平滑コンデンサの異常を検出することにより、短絡故障が生じていても故障部位や周辺部品に熱影響を与えることを防止することのできる電力変換装置を提供することができる。

第１実施形態
本発明の第１実施形態について、図１を参照して説明する。
本実施形態においては、本発明に係る電力変換装置を適用してモータを駆動するための電力を生成するモータ駆動装置について説明する。このモータ駆動装置は、例えば電気自動車あるいはハイブリッド車等におけるモータの駆動のために用いられる。
図１は、そのモータ駆動装置の構成を示す回路図である。
図１に示すモータ駆動装置１００は、インバータ１１０、平滑コンデンサ１３０、バッテリー１４０、リレー１５０、平滑コンデンサチェック回路１６０、電圧モニタ１７０及び制御装置１８０を有する。

まず、モータ駆動装置１００の各部の構成について説明する。
インバータ１１０は、直流側端子１１１，１１２に入力される直流電力からモータを駆動するためのモータ駆動用の交流電力を生成し、出力端子１１３を介してモータに印加する。インバータ１１０は、制御装置１８０からの制御信号に基づいて制御され、例えば所望の回転数、所望のトルク等、所望の状態でモータを駆動するための交流電力を生成する。
インバータ１１０は、図示のごとく、直流側端子１１１，１１２、交流側端子１１３、電圧信号出力端子１１４、駆動用電源１１６，１１７、駆動回路１１８，１１９、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor ）１２０，１２１及びダイオード１２２，１２３を有する。

なお、図１においては、説明を容易にするために、インバータ１１０の回路として、直列に接続された２つのＩＧＢＴ１２０，１２１及びダイオード１２２，１２３、各ＩＧＢＴに対応して設けられた２つの駆動回路１１８，１１９及び駆動用電源１１６，１１７を有する１アーム分の回路のみを示す。実際のインバータ１１０は、生成する交流電力の相数に相当する数のアームを有する。すなわち、図１に示す１アーム分の回路と同じ回路が、相数に相当する数、図示の回路と平行に直流側端子１１１，１１２の間に配置される。例えば、インバータ１１０が３相インバータとすると、図１に示す１アーム分の回路と同じ回路が、さらに２つ、図示の回路と並列に配置される。

インバータ１１０においては、直流電力が入力される端子１１１，１１２の間に、スイッチング素子であるＩＧＢＴ１２０，１２１が直列に接続され、ＩＧＢＴ１２０，１２１の各々に対して、ダイオード１２２，１２３が逆並列に接続されている。そして、これらＩＧＢＴ１２０，１２１を所望の状態でスイッチング駆動するために、ＩＧＢＴ１２０，１２１の各々に対応して駆動回路１１８，１１９が設けられている。ＩＧＢＴ１２０，１２１は、駆動回路１１８，１１９によりＰＷＭ（Pulse Width Modulation）駆動される。これにより、図示しない他のアームの回路と協働して、端子１１１，１１２から供給される直流電力を所望の相数で所望の特性（トルク等）の交流電力に変換し、変換した電力を端子１１３に出力する。
駆動回路１１８，１１９は、各々、ＩＧＢＴ１２０，１２１のエミッタを基準とする互いに絶縁された駆動用電源１１６，１１７を電源として動作する。また、本実施形態において、駆動用電源１１６，１１７は電圧１５Ｖの直流電力を出力する直流電源である。

平滑コンデンサ１３０は、主に入力直流電源の電圧変動を平滑化するために、インバータ１１０の直流側端子１１１，１１２の間に設けられた容量素子であり、本実施形態においては大容量のセラミックコンデンサである。

バッテリー１４０は、インバータ１１０を介してモータを駆動するための電源であり、数十〜数百Ｖあるいはそれ以上の高電圧の直流電力を出力する電源である。

リレー１５０は、バッテリー１４０の出力をインバータ１１０に直接入力するか否かを切り換えるスイッチである。リレー１５０は、制御装置１８０からの制御信号により開閉（オン／オフ）される。具体的には、リレー１５０は、モータの本番駆動時（モータ駆動装置１００運用時）には閉じられて、バッテリー１４０からの電圧をインバータ１１０に直接印加する。また、リレー１５０は、後述する平滑コンデンサのチェック動作時には開かれて、バッテリー１４０の出力が直接インバータ１１０には印加されない状態とされる。なおこの時は、後述する平滑コンデンサチェック回路１６０からの電圧がインバータ１１０に印加される。

平滑コンデンサチェック回路１６０は、インバータ１１０の平滑コンデンサ１３０の故障を検出するために、インバータ１１０に、本番動作時（運用時）よりも低い電圧を印加するための回路である。
平滑コンデンサチェック回路１６０は、リレー１６１及び２個の分圧抵抗１６２，１６３を有する。
リレー１６１は、制御装置１８０からの制御信号により開閉（オン／オフ）される。リレー１６１は、モータの本番駆動とは別途行われる平滑コンデンサのチェック動作の時に閉じられ、バッテリー１４０の出力電圧を抵抗１６２，１６３に印加する。この平滑コンデンサのチェック動作時には、前述したように、リレー１５０は開いた状態とされて、バッテリー１４０の出力はインバータ１１０に印加されない。従って、この時インバータ１１０の直流側端子１１１，１１２間には、バッテリー１４０の出力電圧を抵抗１６２，１６３で分圧した電圧が印加される。
また、リレー１６１は、モータの本番駆動時には開かれて、平滑コンデンサチェック回路１６０が作用しない状態とされる。

抵抗１６２，１６３は、平滑コンデンサのチェック動作時にインバータ１１０に印加するチェック用電圧を生成するための分圧抵抗である。抵抗１６２，１６３の直列回路は、平滑コンデンサのチェック動作時にリレー１６１が閉じられることによって、バッテリー１４０に接続される。図示のごとく、抵抗１６２と抵抗１６３の中点がインバータ１１０の端子１１１に接続されているので、リレー１６１が閉じられることによって、抵抗１６２，１６３の各抵抗値に応じて分圧された電圧の直流電力がインバータ１１０に印加される。すなわち、インバータ１１０には、バッテリー１４０の出力電圧よりも低い所定の電圧の直流電力が印加される。換言すれば、抵抗１６２，１６３の抵抗値は、バッテリー１４０の出力電圧、及び、平滑コンデンサのチェック動作時にインバータ１１０に印加したい電圧に応じて決定される。

電圧モニタ１７０は、インバータ１１０の直流側端子１１１，１１２間の電圧を検出する電圧計であり、検出した電圧値を電圧信号出力端子１１４を介して制御装置１８０に通知する。電圧モニタ１７０により、インバータ１１０の入力電圧、すなわち、平滑コンデンサ１３０の両端電圧が計測される。なお、電圧モニタ１７０は、駆動用電源１１７を電源として動作する。

制御装置１８０は、モータ駆動装置１００が起動された時に、インバータ１１０の本番動作（運用）に入る前に平滑コンデンサ１３０の診断処理を適切に行うように、以下のようにモータ駆動装置１００の各部を制御する。
まず、制御装置１８０は、モータ駆動装置１００が起動されたら、リレー１５０を開き、平滑コンデンサチェック回路１６０のリレー１６１を閉じるように、各リレーを制御する。その結果、インバータ１１０には平滑コンデンサチェック回路１６０の抵抗１６２，１６３で分圧された電圧の電力が印加されることとなり、モータ駆動装置１００は平滑コンデンサのチェック動作状態となる。

このような状態となったら、制御装置１８０は、電圧モニタ１７０で検出されて入力される平滑コンデンサ１３０の両端電圧をチェックし、平滑コンデンサ１３０に適切に充電が行われているか否かを判断する。制御装置１８０は、電圧モニタ１７０から入力される電圧値と、予め設定されている充電が完了あるいは適切に進行したと判定するための基準の電圧とを比較し、所定の時間以内に平滑コンデンサ１３０の両端電圧がその基準の電圧に達した場合には、平滑コンデンサ１３０に適切に充電が行われたものと判定する。すなわち、平滑コンデンサ１３０に異常は無いものと判定する。また、所定の時間を過ぎても平滑コンデンサ１３０の両端電圧が基準に達しない場合には、平滑コンデンサ１３０が短絡故障している可能性が高いと考えられるので、平滑コンデンサ１３０に異常があるとの判定をする。

制御装置１８０は、平滑コンデンサ１３０に異常が無いものと判定を行ったら、モータ駆動装置１００を本番動作（運用）に移行させる。すなわち、リレー１６１を開き、リレー１５０を閉じ、バッテリー１４０の出力電圧が直接インバータ１１０に印加されるようにする。これにより、モータ駆動装置１００は本番動作状態（運用状態）となる。
その後、制御装置１８０は、通常運用時の処理として、図示せぬ上位のコントローラからの制御信号に基づいて、インバータ１１０の各アームの駆動回路（駆動回路１１８，１１９）を制御する。制御装置１８０は、各駆動回路が対応するＩＧＢＴ（ＩＧＢＴ１２０，１２１）を適切に制御し、インバータ１１０全体として所望の回転数、所望のトルクでモータを駆動するモータ駆動信号を適切に生成するように、各駆動回路を制御する。

また、平滑コンデンサのチェック動作時において、平滑コンデンサ１３０に異常があるとの判定をした場合には、制御装置１８０は、その旨の信号を図示せぬ上位の制御装置に通知する等して異常を外部あるいは車両の利用者に知らせる処理を行い、以後の処理を終了する。すなわち、リレー１５０及びリレー１６１をともに開いた状態とし、平滑コンデンサ１３０に電流が流れないように処置をする。これにより、例えば平滑コンデンサ１３０に大電流が流れて故障の程度を悪化させたり発熱したりという状況になることは防ぐことができる。

このような構成のモータ駆動装置１００の動作について説明する。
まず、モータ駆動装置１００が停止している状態においては、リレー１５０及びリレー１６１はともに開いた状態であり、また、各駆動回路も作動していない。
モータ駆動装置１００を起動させると、まず、制御装置１８０、及び、駆動回路１１８，１１９が立ち上がる。
制御装置１８０が立ち上がると、制御装置１８０はまず、リレー１６１を閉じる（オンにする）。その結果、インバータ１１０の端子１１１，１１２間には、バッテリー１４０の出力を抵抗１６２，１６３で分圧させた電圧（バッテリー１４０の出力そのものよりも低い電圧）が印加される。

電圧モニタ１７０は、インバータ１１０の直流側端子１１１，１１２間の電圧、すなわち、平滑コンデンサ１３０の両端電圧を検出し、制御装置１８０に通知する。
この電圧検出値に基づいて、制御装置１８０は、前述した予め設定した充電完了を示す基準の電圧及びそのための所要時間を参照して、平滑コンデンサ１３０の異常の有無を検出する。
そして、平滑コンデンサ１３０に異常があると判定した場合には、制御装置１８０はリレー１６１を開き（オフにし）、リレー１５０の開いた状態（オフ状態）も維持し、インバータ１１０、すなわち平滑コンデンサ１３０に電圧が印加されないようにする。また、制御装置１８０はこのような異常を例えば車両の運転者等に通知するための処理を行う。

また、平滑コンデンサ１３０に異常が無いと判定した場合には、制御装置１８０は、リレー１６１を開き（オフにし）、リレー１５０を閉じ（オンにし）、バッテリー１４０の出力を直接インバータ１１０に印加する。また、駆動回路１１８，１１９を含むインバータ１１０の各アームの駆動回路を制御し、モータ駆動装置１００において所望のモータ駆動信号が生成され出力されるようにする。すなわちモータ駆動装置１００は、バッテリー１４０から供給される直流電力をインバータ１１０により交流電力に変換し、変換した交流電力を出力端子１１３を介して図示せぬ車両駆動用のモータに印加し、モータを駆動する。

このように、本実施形態のモータ駆動装置１００においては、モータを駆動するための本番動作（運用）の前に、本番動作時よりも電圧の低い診断用電圧をインバータ１１０に印加し、平滑コンデンサ１３０の異常の有無、具体的には例えば短絡故障の有無を検出している。その結果、仮に平滑コンデンサ１３０に短絡故障が生じていたとしても、平滑コンデンサ１３０に流れる電流はバッテリー１４０を直接接続した場合に平滑コンデンサ１３０に流れる電流と比較して大幅に少なくすることができる。従って、平滑コンデンサ１３０を診断する際の動作により、平滑コンデンサ１３０の故障がさらに悪化したり、平滑コンデンサ１３０が発熱をしたり、あるいはその発熱により周囲の素子に熱影響を与えたりする状態を防ぐことができる。

第２実施形態
本発明の第２実施形態について、図２を参照して説明する。
本実施形態も、第１実施形態と同様に、電気自動車あるいはハイブリッド車等においてモータを駆動するために使用されるモータ駆動装置を例示して本発明を説明する。
なお、以下の説明において、第１実施形態のモータ駆動装置１００と同一の構成、同一の動作及び同一の作用等については、第１実施形態と同一の符号を用いるとともにその説明は省略する。以下、第１実施形態のモータ駆動装置１００との相違点を中心に説明する。

図２は、本発明の第２実施形態のモータ駆動装置の構成を示す回路図である。
図２に示すモータ駆動装置２００は、インバータ２１０、平滑コンデンサ１３０、バッテリー１４０、リレー１５０、電圧モニタ１７０及び制御装置２８０を有する。
図２から明らかなように、モータ駆動装置２００は、第１実施形態のモータ駆動装置１００とは、平滑コンデンサチェック回路１６０を具備していない点、及び、インバータ２１０に診断用電力入力回路２２５が設けられている点が異なる。

インバータ２１０に設けられている診断用電力入力回路２２５は、インバータ２１０の駆動用電源（駆動用電源１１７）の出力直流電力を、平滑コンデンサのチェック動作時に平滑コンデンサ１３０（すなわち、インバータ２１０）に印加するための回路である。
なお、図２において、診断用電力入力回路２２５は駆動用電源１１７の正側出力とＩＧＢＴ１２１のコレクタ端子とを接続するように設置しているが、インバータ２１０が複数の駆動用電源を有する場合（例えば、図２に示す構成例のように駆動用電源が各ハーフアームごとに配置されている場合等）には、その中の任意の駆動用電源を用いて、その出力を任意のハーフアームのＩＧＢＴのコレクタに接続すればよい。用いる駆動用電源は１つでも複数でもよい。

診断用電力入力回路２２５は、抵抗２２６及びダイオード２２７を有する。インバータ２１０にこのような診断用電力入力回路２２５を設けることにより、リレー１５０が開いた状態（オフ状態）の時には、駆動用電源１１７、抵抗２２６、ダイオード２２７、ダイオード１２２及び平滑コンデンサ１３０という直流閉回路が形成される。この時、インバータ２１０の端子１１１，１１２間の電圧、すなわち平滑コンデンサ１３０の両端電圧は、駆動用電源１１７の電圧をＶｃｃ、ダイオード２２７の順方向電圧をＶｆ１，ダイオード１２２の順方向電圧をＶｆ２とすると、ほぼＶｃｃ−Ｖｆ１−Ｖｆ２となる。従って、この電圧に基づいて基準電圧を予め設定し、電圧モニタ１７０により平滑コンデンサ１３０の両端電圧を観察することにより、平滑コンデンサ１３０の異常を検出することができる。

なお、モータ駆動装置２００において、本番動作（運用）をするか平滑コンデンサ１３０のチェック動作をするかの切り換えは、リレー１５０の開閉のみで可能である。リレー１５０を開いていれば、インバータ２１０の直流側端子１１１，１１２には駆動用電源１１７からの前述したような電圧が印加され、インバータ２１０は平滑コンデンサ１３０のチェック動作状態となる。一方、リレー１５０を閉じれば、インバータ２１０にはバッテリー１４０の出力電圧が直接印加されるので、制御装置２８０が駆動回路１１８，１１９を制御することにより、所望のモータ駆動用交流電力が生成され、インバータ２１０は運用状態となる。

モータ駆動装置２００の動作について説明する。
まず、モータ駆動装置２００が停止している状態においては、リレー１５０は開いた状態であり、また、各駆動回路も作動していない。
この状態からモータ駆動装置２００を起動させると、まず、制御装置２８０及び駆動回路１１８，１１９が立ち上がり、駆動用電源１１６，１１７が有効に作動することにより、駆動用電源１１７、診断用電力入力回路２２５（抵抗２２６及びダイオード２２７）、ダイオード１２２及び平滑コンデンサ１３０という直流閉回路が形成される。なお、駆動用電源１１７は、そもそも駆動回路１１９の駆動用電源であって、バッテリー１４０の出力電圧よりも十分に低い電圧（本実施形態においては、１５Ｖ）である。

電圧モニタ１７０は、インバータ２１０の直流側端子１１１，１１２間の電圧、すなわち、平滑コンデンサ１３０の両端電圧を検出し、制御装置２８０に通知する。
この電圧検出値に基づいて、制御装置２８０は、第１実施形態の場合と同様に充電完了を示す基準の電圧及びそのための所要時間を参照して、平滑コンデンサ１３０の異常の有無を検出する。
そして、平滑コンデンサ１３０に異常があると判定した場合には、制御装置２８０はリレー１５０の開いた状態（オフ状態）に維持し、インバータ２１０すなわち平滑コンデンサ１３０にバッテリー１４０から電圧が印加されないようにする。また、駆動用電源１１７を無効にして、駆動用電源１１７からの電圧も平滑コンデンサ１３０に印加されないようにする。また、制御装置２８０はこのような異常を例えば車両の運転者等に通知するための処理を行う。

また、平滑コンデンサ１３０に異常が無いと判定した場合には、制御装置２８０は、リレー１５０を閉じ（オンにし）、バッテリー１４０の出力を直接インバータ２１０に印加する。また、モータ駆動装置２００において所望のモータ駆動信号が生成され出力されるように、駆動回路１１８，１１９を含むインバータ２１０の各アームの駆動回路を制御する。

このように、本実施形態のモータ駆動装置２００においても、モータを駆動するための本番動作（運用）の前に、本番動作時よりも電圧の低い診断用電圧をインバータ２１０に印加し、平滑コンデンサ１３０の異常の有無、具体的には例えば短絡故障の有無を検出している。その結果、仮に平滑コンデンサ１３０に短絡故障が生じていたとしても、平滑コンデンサ１３０に流れる電流はバッテリー１４０を直接接続した場合に平滑コンデンサ１３０に流れる電流と比較して大幅に少なくすることができる。従って、平滑コンデンサ１３０を診断する際の動作により、平滑コンデンサ１３０の故障がさらに悪化したり、平滑コンデンサ１３０が発熱をしたり、あるいはその発熱により周囲の素子に熱影響を与えたりするような状態を防ぐことができる。

また、本実施形態のモータ駆動装置２００においては、第１実施形態のモータ駆動装置１００と比較して、診断用電力入力回路２２５を具備しているが、平滑コンデンサチェック回路１６０を具備していない。図１に示した平滑コンデンサチェック回路１６０は、大電力に耐えるパワーデバイスとしてのリレー１６１や抵抗１６２，１６３により構成される比較的回路規模の大きい構成であるのに対して、診断用電力入力回路２２５は通常の電子制御回路で使用される程度の定格の抵抗及びダイオードで構成される簡単な回路である。従って、本実施形態のモータ駆動装置２００は、平滑コンデンサチェック回路１６０を具備しない点において、回路規模を大幅に小さくすることができる。

なお、本実施の形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって本発明を何ら限定するものではない。本実施の形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含み、また任意好適な種々の改変が可能である。

図１は、本発明の第１実施形態のモータ駆動装置の構成を示す回路図である。 図２は、本発明の第２実施形態のモータ駆動装置の構成を示す回路図である。

符号の説明

１００，２００…モータ駆動装置
１１０，２１０…インバータ
１１１，１１２…直流側端子
１１３…出力端子
１１４…電圧信号出力端子
１１６，１１７…駆動用電源
１１８，１１９…駆動回路
１２０，１２１…ＩＧＢＴ
１２２，１２３…ダイオード
２２５…診断用電力入力回路
２２６…抵抗
２２７…ダイオード
１３０…平滑コンデンサ
１４０…バッテリー
１５０…リレー
１６０…平滑コンデンサチェック回路
１６１…リレー
１６２，１６３…抵抗
１７０…電圧モニタ
１８０，２８０…制御装置

Claims (5)

1. 直流電力を交流電力に変換する電力変換装置であって、
   入力される直流電力を交流電力に変換するインバータと、
   前記インバータの直流電力入力ライン間に設けられた平滑コンデンサと、
   当該電力変換装置の起動時に、当該電力変換装置の運用時の入力電圧である第１の電圧よりも低い第２の電圧の直流電力を前記インバータに入力して前記平滑コンデンサの異常の有無を検出し、前記検出の結果、前記平滑コンデンサに異常が無い場合に、前記第１の電圧の直流電力を前記インバータに入力する入力電力制御手段と
   を有する電力変換装置。
2. 前記入力電力制御手段は、
   入力される前記第１の電圧の直流電力を分圧して前記第２の電圧の直流電力を出力する分圧手段と、
   前記入力される前記第１の電圧の直流電力又は前記分圧された前記第２の電圧の直流電力のいずれか一方を前記インバータの前記直流電力入力ラインに入力する電圧選択手段と、
   前記平滑コンデンサの両端電圧を検出する電圧検出手段と、
   前記電圧選択手段を制御する制御手段であって、
   当該電力変換装置の起動時は、前記第２の電圧の直流電力が前記インバータの前記直流電力入力ラインに入力されるように前記電圧選択手段を制御し、
   当該第２の電圧の直流電力が前記インバータに入力された状態において、前記電圧検出手段において検出される前記平滑コンデンサの両端電圧に基づいて、前記平滑コンデンサの異常の有無を検出し、
   前記検出の結果、前記平滑コンデンサに異常が無い場合に、前記インバータの前記直流電力入力ラインに入力する直流電力を、前記第２の電圧の直流電力から前記第１の電圧の直流電力に切り換えるように前記電圧選択手段を制御する
   制御手段と
   を有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. 前記第１の電圧の直流電力を出力する直流電源をさらに有し、
   前記分圧手段は、前記直流電源から出力される前記直流電力を分圧し、前記第１の電圧よりも低い第２の電圧の直流電力を出力し、
   前記電圧選択手段は、前記直流電源から出力される前記第１の電圧の直流電力又は前記分圧手段から出力される前記第２の電圧の直流電力のいずれか一方を前記インバータの前記直流電力入力ラインに入力する
   ことを特徴とする請求項２に記載の電力変換装置。
4. 前記インバータは、スイッチング素子及び当該スイッチング素子を駆動する駆動回路を各々が有する複数のハーフアームと、当該複数のハーフアームの前記駆動回路を駆動するための直流電力を出力する駆動回路用直流電源とを有し、
   前記入力電力制御手段は、
   前記駆動回路用直流電源から出力される直流電力から前記第２の電圧の直流電力を生成し、当該第２の電圧の直流電力を前記直流電力入力ラインに入力する診断用電力入力手段と、
   入力される前記第１の電圧の直流電力の前記インバータの前記直流電力入力ラインへの入力のオン又はオフを制御するスイッチング回路と、
   前記平滑コンデンサの両端電圧を検出する電圧検出手段と、
   前記スイッチング回路を制御する制御手段であって、
   前記電力変換装置の起動時に、前記第１の電圧の直流電力が前記インバータの前記直流電力入力ラインに入力されないように前記スイッチング回路をオフに制御し、
   前記駆動回路用直流電源から出力される前記第２の電圧の直流電力が前記インバータに入力された状態において、前記電圧検出手段において検出される前記平滑コンデンサの両端電圧に基づいて、前記平滑コンデンサの異常の有無を検出し、
   前記検出の結果前記平滑コンデンサに異常が無い場合に、前記第１の電圧の直流電力が前記インバータの前記直流電力入力ラインに入力されるように前記スイッチング回路をオンに制御する
   制御手段と
   を有することを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
5. 前記駆動回路用直流電源は、前記ハーフアームごとに設けられ、
   前記診断用電力入力手段は、前記複数のハーフアームの少なくとも１つにおいて、当該ハーフアームの前記駆動回路用直流電源の出力を当該ハーフアームの前記スイッチング素子のコレクタに接続し、前記駆動回路用直流電源から前記スイッチング素子方向を順方向とする整流素子を含む回路である
   ことを特徴とする請求項４に記載の電力変換装置。

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