JP2013165623A - 電力変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】制御回路を動作させるための電圧を供給する動作用電源の出力電圧が変動等しても、制御回路を安定して動作させることができる電力変換装置を提供する。
【解決手段】モータ制御装置１は、電力変換回路１０、制御回路１１、動作用電源１２、電力変換用電源１３、補助電源１４を備えている。電力変換回路１０は電力を変換してモータＭに供給する。制御回路１１は電力変換回路１０を制御する。動作用電源１２は制御回路１１を動作させるための電圧を供給する。電力変換用電源１３は電力変換するための電力を供給する。補助電源１４は、電力変換用電源１３の出力電圧を、制御回路１１を動作させることができる電圧に変換して供給する。これにより、動作用電源１２の出力電圧が変動等しても補助電源１４から制御回路１１に動作のための電圧を供給できる。そのため、動作用電源１２の出力電圧が変動等しても、制御回路１１を安定して動作させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電力変換装置に関する。

従来、電力変換装置として、例えば特許文献１に開示されている電動機駆動システムがある。

この電動機駆動システムは、電動機を駆動するための装置である。電動機駆動システムは、インバータ回路と、駆動回路と、第１のバッテリと、第２のバッテリと、コンバータ回路と、スイッチ制御回路とを備えている。

インバータ回路は、直流電力を交流電力に変換して電動機に供給する回路である。駆動回路は、インバータ回路を駆動する回路である。第１のバッテリは、駆動回路を動作させるための電圧を駆動回路に供給する電源である。第２バッテリは、インバータ回路に供給する電圧を出力する電源である。コンバータ回路は、第２のバッテリの出力電圧を昇圧してインバータ回路に供給する回路である。つまり、第２のバッテリとコンバータ回路は、インバータ回路が電力変換するための直流電力をインバータ回路に供給する電源である。

第１のバッテリの正極端子は、第１の電力供給ラインを介して駆動回路に接続されている。また、第１の電力供給ラインとは別に、第２の電力供給ラインを介して駆動回路に接続されている。第１の電力供給ラインには、イグニッションスイッチとダイオードが設けられている。第２の電力供給ラインには、トランジスタとダイオードが設けられている。スイッチ制御回路は、第１の電力供給ラインの電圧を低域濾波し、その低域濾波した電圧に基づいてトランジスタをオン、オフする。

これにより、第１の電力供給ラインの電圧が変動又は瞬断しても、第２の電力供給ラインを介して駆動回路に安定した電圧を供給することができる。そのため、駆動回路を安定して動作させることができる。従って、コンバータ回路及びインバータ回路を安定して駆動することができる。

特開２００４−２７４８４８号公報

前述した電動機駆動システムは、駆動回路に電圧を供給する電力供給ラインを２系統有している。しかし、いずれの電力供給ラインも第１のバッテリから駆動回路に電圧を供給している。そのため、第１のバッテリ自体の電圧が変動等した場合、駆動回路に安定して電圧を供給することができない。従って、駆動回路を安定して動作させることができないという問題があった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、制御回路を動作させるための電圧を供給する動作用電源の出力電圧が変動等しても、制御回路を安定して動作させることができる電力変換装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、電力を変換して出力する電力変換回路と、電力変換回路に接続され、電力変換回路を制御する制御回路と、制御回路に接続され、制御回路を動作させるための電圧を制御回路に供給する動作用電源と、電力変換回路に接続され、電力変換するための電力を電力変換回路に供給する電力変換用電源と、を備えた電力変換装置において、電力変換用電源と制御回路に接続され、電力変換用電源の出力電圧を、制御回路を動作させることができる電圧に変換して制御回路に供給する補助電源を有することを特徴とする。

この構成によれば、電力変換装置は、補助電源を有している。補助電源は、動作用電源とは別の電力変換用電源の出力電圧を、制御回路を動作させることができる電圧に変換して制御回路に供給する。そのため、動作用電源の出力電圧が変動又は瞬断しても、補助電源から制御回路に、制御回路を動作させるための電圧を供給することができる。従って、動作用電源の出力電圧が変動等しても、制御回路を安定して動作させることができる。

第１実施形態におけるモータ制御装置の回路図である。 図１における各部の電圧の波形図である。 第２実施形態におけるモータ制御装置の回路図である。 図３における各部の電圧の波形図である。 第３実施形態におけるモータ制御装置の回路図である。 第４実施形態におけるモータ制御装置の回路図である。 第５実施形態におけるモータ制御装置の回路図である。

次に、実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。本実施形態では、本発明に係る電力変換装置を、車両の走行用モータを制御するモータ制御装置に適用した例を示す。
（第１実施形態）
まず、図１を参照して第１実施形態のモータ制御装置の構成について説明する。

図１に示すモータ制御装置１は、車両に搭載され、車両の走行用モータＭを制御するための装置である。モータ制御装置１は、電力変換回路１０と、制御回路１１と、動作用電源１２と、電力変換用電源１３と、補助電源１４とを備えている。

電力変換回路１０は、直流電力を交流電力に変換して走行用モータＭに供給する回路である。具体的には、インバータ回路１００である。インバータ回路１００は、ＩＧＢＴ１００ａ〜１００ｆを備えている。

ＩＧＢＴ１００ａ〜１００ｆは、オン、オフすることで、直流電力を交流電力に変換するスイッチング素子である。ＩＧＢＴ１００ａ、１００ｄ、ＩＧＢＴ１００ｂ、１００ｅ及びＩＧＢＴ１００ｃ、１００ｆは、それぞれ直列接続されている。具体的には、ＩＧＢＴ１００ａ〜１００ｃのエミッタが、ＩＧＢＴ１００ｄ〜１００ｆのコレクタにそれぞれ接続されている。直列接続されたＩＧＢＴ１００ａ、１００ｄ、ＩＧＢＴ１００ｂ、１００ｅ及びＩＧＢＴ１００ｃ、１００ｆは、並列接続されている。ＩＧＢＴ１００ａ〜１００ｃのコレクタ及びＩＧＢＴ１００ｄ〜１００ｆのエミッタは、電力変換用電源１３にそれぞれ接続されている。また、ＩＧＢＴ１００ａ〜１００ｆのゲートは、制御回路１１にそれぞれ接続されている。さらに、直列接続されたＩＧＢＴ１００ａ、１００ｄ、ＩＧＢＴ１００ｂ、１００ｅ及びＩＧＢＴ１００ｃ、１００ｆの直列接続点は、走行用モータＭにそれぞれ接続されている。

制御回路１１は、電力変換回路１０を制御する回路である。具体的には、インバータ回路１００を構成するＩＧＢＴ１００ａ〜１００ｆのスイッチングを制御する回路である。また、電力変換用電源１３を制御する回路でもある。具体的には、後述するコンバータ回路１３２を構成するＩＧＢＴ１３２ｃ、１３２ｄのスイッチングを制御する回路でもある。制御回路１１は、ダイオード１１０、１１１と、電圧変換回路１１２、１１３と、マイクロコンピュータ１１４と、駆動回路１１５とを備えている。

ダイオード１１０は、動作用電源１２から電圧変換回路１１２、１１３への電流を許容し、動作用電源１２への電流の逆流を防止する素子である。ダイオード１１０のアノードは、動作用電源１２に接続されている。また、カソードは、電圧変換回路１１２、１１３にそれぞれ接続されている。

ダイオード１１１は、補助電源１４から電圧変換回路１１２、１１３への電流を許容し、補助電源１４への電流の逆流を防止する素子である。ダイオード１１１のアノードは、補助電源１４に接続されている。また、カソードは、電圧変換回路１１２、１１３にそれぞれ接続されている。

電圧変換回路１１２は、入力電圧を、マイクロコンピュータ１１４を動作させることができる電圧に変換する回路である。電圧変換回路１１２の入力端子は、ダイオード１１０、１１１のカソードにそれぞれ接続されている。また、出力端子は、マイクロコンピュータ１１４に接続されている。

電圧変換回路１１３は、入力電圧を、駆動回路１１５を動作させることができる電圧に変換する回路である。電圧変換回路１１３の入力端子は、ダイオード１１０、１１１のカソードにそれぞれ接続されている。また、出力端子は、駆動回路１１５に接続されている。

マイクロコンピュータ１１４は、電圧変換回路１１２の出力電圧によって動作し、ＩＧＢＴ１００ａ〜１００ｆ、１３２ｃ、１３２ｄをスイッチングさせるための駆動信号を出力する素子である。マイクロコンピュータ１１４の電源端子は、電圧変換回路１１２の出力端子に接続されている。また、駆動信号出力端子は、駆動回路１１５に接続されている。

駆動回路１１５は、電圧変換回路１１３の出力電圧によって動作し、マイクロコンピュータ１１４の出力する駆動信号に基づいて、ＩＧＢＴ１００ａ〜１００ｆ、１３２ｃ、１３２ｄをスイッチングする回路である。駆動回路１１５の電源端子は、電圧変換回路１１３の出力端子に接続されている。また、駆動信号入力端子は、マイクロコンピュータ１１４の駆動信号出力端子に接続されている。さらに、出力端子は、ＩＧＢＴ１００ａ〜１００ｆ、１３２ｃ、１３２ｄのゲートにそれぞれ接続されている。

動作用電源１２は、制御回路１１を動作させるための電圧を制御回路１１に供給する回路である。また、制御回路１１以外の負荷に電圧を供給する回路でもある。具体的には、１２Ｖの直流電圧を出力する回路である。動作用電源１２は、低電圧バッテリ１２０と、イグニッションスイッチ１２１とを備えている。

低電圧バッテリ１２０は、直流低電圧を出力する素子である。具体的には、出力電圧が１２Ｖの電池である。低電圧バッテリ１２０の正極端子は、イグニッションスイッチ１２１に接続されている。また、負極端子は、接地されている。具体的には、車体に接続されている。

イグニッションスイッチ１２１は、車両の始動時にオンされ、車両の停止時にオフされるスイッチである。イグニッションスイッチ１２１の一端は、低電圧バッテリ１２０の正極端子に接続されている。また、他端は、ダイオード１１０のアノードに接続されている。さらに、他端は、制御回路１１以外の負荷にも接続されている。

電力変換用電源１３は、電力変換するための直流電力を電力変換回路１０に供給する回路である。具体的には、６００Ｖの直流電圧を出力する回路である。電力変換用電源１３は、高電圧バッテリ１３０と、リレー１３１と、コンバータ回路１３２とを備えている。

高電圧バッテリ１３０は、直流高電圧を出力する素子である。具体的には、出力電圧が３００Ｖの電池である。高電圧バッテリ１３０の正極端子は、リレー１３１に接続されている。また、負極端子は、コンバータ回路１３２に接続されている。

リレー１３１は、イグニッションスイッチ１２１がオンしてから所定時間経過後にオンし、イグニッションスイッチ１２１がオフすると同時にオフする素子である。リレー１３１の一端は、高電圧バッテリ１３０の正極端子に接続されている。また、他端は、コンバータ回路１３２に接続されている。

コンバータ回路１３２は、高電圧バッテリ１３０の出力電圧を昇圧して出力する回路である。具体的には、６００Ｖに昇圧して出力する回路である。つまり、直流電力を電圧の異なる直流電力に変換して出力する回路である。コンバータ回路１３２は、コンデンサ１３２ａと、コイル１３２ｂと、ＩＧＢＴ１３２ｃ、１３２ｄと、コンデンサ１３２ｅと、放電抵抗１３２ｆとを備えている。

コンデンサ１３２ａは、高電圧バッテリ１３０の出力電圧を平滑化するための素子である。コンデンサ１３２ａの一端は、リレー１３１の他端に接続されている。また、他端は、高電圧バッテリ１３０の負極端子に接続されている。

コイル１３２ｂは、電流が流れることでエネルギーを蓄積、放出するとともに電圧を誘起する素子である。コイル１３２ｂの一端はコンデンサ１３２ａの一端に、他端はＩＧＢＴ１３２ｃ、１３２ｄにそれぞれ接続されている。

ＩＧＢＴ１３２ｃ、１３２ｄは、オン、オフすることでコイル１３２ｂにエネルギーを蓄積、コイル１３２ｂからエネルギーを放出させるスイッチング素子である。ＩＧＢＴ１３２ｃ、１３２ｄは直列接続されている。具体的には、ＩＧＢＴ１３２ｃのエミッタが、ＩＧＢＴ１３２ｄのコレクタに接続されている。直列接続されたＩＧＢＴ１３２ｃ、１３２ｄの直列接続点は、コイル１３２ｂの他端に接続されている。ＩＧＢＴ１３２ｄのエミッタは、コンデンサ１３２ａの他端に接続されている。また、ＩＧＢＴ１３２ｃのコレクタ及びＩＧＢＴ１３２ｄのエミッタは、コンデンサ１３２ｅにそれぞれ接続されている。さらに、ＩＧＢＴ１３２ｃ、１３２ｄのゲートは、駆動回路１１５にそれぞれ接続されている。

コンデンサ１３２ｅは、コンバータ回路１３２の出力電圧を平滑化するための素子である。具体的には、昇圧した直流電圧を平滑化するための素子である。コンデンサ１３２ｅの一端はＩＧＢＴ１３２ｃのコレクタに、他端はＩＧＢＴ１３２ｄのエミッタにそれぞれ接続されている。また、コンデンサ１３２ｅの一端はＩＧＢＴ１００ａ〜１００ｃのコレクタに、他端はＩＧＢＴ１００ｄ〜１００ｆのエミッタにそれぞれ接続されている。

放電抵抗１３２ｆは、インバータ回路１００の故障や配線の断線等によって、インバータ回路１００によるコンデンサ１３２ｅの放電ができない場合に、コンデンサ１３２ｅに蓄積された電荷を放電するための素子である。放電抵抗１３２ｆの一端及び他端は、コンデンサ１３２ｅの一端及び他端にそれぞれ接続されている。

補助電源１４は、電力変換用電源１３の出力電圧によって動作し、電力変換用電源１３の出力電圧を降圧し、制御回路１１を動作させることができる電圧に変換して制御回路１１に供給する回路である。具体的には、コンバータ回路１３２の出力電圧によって動作し、コンバータ回路１３２の出力電圧を、制御回路１１を動作させることができる電圧に変換して出力する回路である。より具体的には、正常時における動作用電源１２の電圧である１２Ｖより低い、制御回路１１を動作させることができる最低動作電圧８Ｖに変換して出力する回路である。補助電源１４の一対の入力端子は、コンデンサ１３２ｅの一端及び他端にそれぞれ接続されている。また、出力端子は、ダイオード１１１のアノードに接続されている。

次に、図１及び図２を参照してモータ制御装置の動作について説明する。

図１及び図２に示すように、車両を始動するためにイグニッションスイッチ１２１がオンすると、低電圧バッテリ１２０の出力する１２Ｖの直流電圧が、ダイオード１１０を介して電圧変換回路１１２、１１３に供給される。電圧変換回路１１２は、低電圧バッテリ１２０の出力電圧を、マイクロコンピュータ１１４を動作させることができる電圧に変換して出力する。電圧変換回路１１３は、低電圧バッテリ１２０の出力電圧を、駆動回路１１５を動作させることができる電圧に変換して出力する。マイクロコンピュータ１１４は、電圧変換回路１１２の出力電圧によって動作し、ＩＧＢＴ１００ａ〜１００ｆ、１３２ｃ、１３２ｄをスイッチングさせるための駆動信号を出力する。駆動回路１１５は、電圧変換回路１１３の出力電圧によって動作し、マイクロコンピュータ１１４の出力する駆動信号に基づいて、ＩＧＢＴ１００ａ〜１００ｆ、１３２ｃ、１３２ｄをスイッチングする。

イグニッションスイッチ１２１がオンしてから所定時間経過後、リレー１３１がオンする。リレー１３１がオンすると、高電圧バッテリ１３０の出力する３００Ｖの直流電圧がコンバータ回路１３２に供給される。駆動回路１１５がＩＧＢＴ１３２ｃ、１３２ｄをスイッチングすることで、コンバータ回路１３２は、高電圧バッテリ１３０の出力電圧を６００Ｖに昇圧して出力する。駆動回路１１５がＩＧＢＴ１００ａ〜１００ｆをスイッチングすることで、インバータ回路１００は、コンバータ回路１３２の出力する直流電力を交流電力に変換して走行用モータＭに供給する。これにより、走行用モータＭが駆動力を発生し、車両が走行を開始する。

動作用電源１２は、制御回路１１以外の負荷にも電圧を供給している。負荷の消費電流が増加すると、動作用電源１２の出力電圧が低下する。補助電源１４は、コンバータ回路１３２の出力電圧によって動作し、コンバータ回路１３２の出力電圧を降圧し、制御回路１１を動作させることができる最低動作電圧である８Ｖに変換して出力する。動作用電源１２の出力電圧が最低動作電圧より低くなると、補助電源１４の出力電圧がダイオード１１１を介して電圧変換回路１１２、１１３に供給される。制御回路１１は、補助電源１４の出力する最低動作電圧によって継続して動作する。

負荷の消費電流が減少すると、動作用電源１２の出力電圧が正常状態である１２Ｖに戻る。動作用電源１２の出力電圧が、補助電源１４の出力電圧より高くなる。そのため、動作用電源１２の出力電圧がダイオード１１０を介して電圧変換回路１１２、１１３に供給される。制御回路１１は、動作用電源１２の出力電圧によって継続して動作する。

車両を停止するためにイグニッションスイッチ１２１がオフすると、リレー１３１もオフする。リレー１３１がオフすると、コンバータ回路１３２の入力電圧が遮断される。しかし、コンデンサ１３２ｅに電荷が蓄積されているため、リレー１３１がオフした後も、コンバータ回路１３２は電圧を出力する。このままでは感電の可能性があるため、インバータ回路１００によってコンデンサ１３２ｅに蓄積された電荷を放電する。コンデンサ１３２ｅに蓄積された電荷が放電すると、補助電源１４は動作を停止し出力電圧が０Ｖになる。

なお、インバータ回路１００が故障したり、コンバータ回路１３２とインバータ回路１００の配線が断線したりした場合、インバータ回路１００によってコンデンサ１３２ｅに蓄積された電荷を放電することができない。そのような場合、放電抵抗１３２ｆによってコンデンサ１３２ｅに蓄積された電荷を放電する。

次に、効果について説明する。

第１実施形態によれば、モータ制御装置１は、補助電源１４を有している。補助電源１４は、動作用電源１２とは別の電力変換用電源１３の出力電圧を、制御回路１１を動作させることができる電圧に変換して制御回路１１に供給する。そのため、動作用電源１２の出力電圧が変動又は瞬断しても、補助電源１４から制御回路１１に、制御回路１１を動作させるための電圧を供給することができる。従って、動作用電源１２の出力電圧が変動等しても、制御回路１１を安定して動作させることができる。

また、第１実施形態によれば、補助電源１４は、電力変換用電源１３の出力電圧を、正常時における動作用電源１２の電圧である１２Ｖより低い電圧に変換して制御回路１１に供給する。そのため、正常時には動作用電源１２から、動作用電源１２の電圧が低下したときには補助電源１４から制御回路１１に電圧を確実に供給することができる。

さらに、第１実施形態によれば、補助電源１４は、電力変換用電源１３の出力電圧を、制御回路１１を動作させることができる最低動作電圧８Ｖに変換して制御回路１１に供給する。そのため、電力変換用電源１３の電力消費を抑えつつ、制御回路１１に電圧を供給することができる
加えて、第１実施形態によれば、電力変換用電源１３は、直流高電圧を出力する高電圧バッテリ１３０と、高電圧バッテリ１３０の出力電圧を昇圧して出力するコンバータ回路１３２を備えている。そのため、補助電源１４に電圧を確実に供給することができる。従って、動作用電源１２の出力電圧が変動又は瞬断しても、補助電源１４から制御回路１１に、制御回路１１を動作させるための電圧を確実に供給することができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態のモータ制御装置について説明する。第２実施形態のモータ制御装置は、第１実施形態のモータ制御装置において、補助電源が常時電圧を出力するのに対して、動作用電源の出力電力が所定電圧より低くなったときに、補助電源が電圧を出力するようにしたものである。第２実施形態のモータ制御装置は、補助電源の構成及び動作を除いて第１実施形態のモータ制御装置と同一である。

まず図３を参照して第２実施形態のモータ制御装置の構成について説明する。

図３に示すように、モータ制御装置２は、電力変換回路２０と、制御回路２１と、動作用電源２２と、電力変換用電源２３と、補助電源２４とを備えている。

電力変換回路２０は、インバータ回路２００である。インバータ回路２００は、ＩＧＢＴ２００ａ〜２００ｆを備えている。制御回路２１は、ダイオード２１０、２１１と、電圧変換回路２１２、２１３と、マイクロコンピュータ２１４と、駆動回路２１５とを備えている。動作用電源２２は、低電圧バッテリ２２０と、イグニッションスイッチ２２１とを備えている。電力変換用電源２３は、高電圧バッテリ２３０と、リレー２３１と、コンバータ回路２３２とを備えている。コンバータ回路２３２は、コンデンサ２３２ａと、コイル２３２ｂと、ＩＧＢＴ２３２ｃ、２３２ｄと、コンデンサ２３２ｅと、放電抵抗２３２ｆとを備えている。

電力変換回路２０、制御回路２１、動作用電源２２及び電力変換用電源２３は、第１実施形態の電力変換回路１０、制御回路１１、動作用電源１２及び電力変換用電源１３と同一構成である。

補助電源２４は、電力変換用電源２３の出力電圧によって動作し、動作用電源２２の出力電圧が所定電圧より低くなったときだけ、電力変換用電源２３の出力電圧を降圧し、制御回路２１を動作させることができる電圧に変換して制御回路２１に供給する回路である。具体的には、コンバータ回路２３２の出力電圧によって動作し、動作用電源２２の出力電圧が制御回路２１を動作させることができる最低動作電圧より低くなったときに、コンバータ回路２３２の出力電圧を最低動作電圧に変換して出力する回路である。補助電源２４の電圧検出端子は、イグニッションスイッチ２２１の他端に接続されている。また、一対の入力端子は、コンデンサ２３２ｅの一端及び他端にそれぞれ接続されている。さらに、出力端子は、ダイオード２１１のアノードに接続されている。

次に、図３及び図４を参照してモータ制御装置の動作について説明する。ここでは、第１実施形態のモータ制御装置と異なる補助電源の動作について説明する。

図３及び図４に示すように、補助電源２４は、コンバータ回路２３２の出力電圧によって動作し、動作用電源の出力電圧が最低動作電圧である８Ｖより低くなったときだけ、コンバータ回路２３２の出力電圧を降圧し、制御回路２１を動作させることができる最低動作電圧に変換して出力する。それ以外のときには、変換動作を実施しない。動作用電源２２の出力電圧が最低動作電圧より低くなると、補助電源２４の出力電圧がダイオード２１１を介して電圧変換回路２１２、２１３に供給される。制御回路２１は、補助電源２４の出力する最低動作電圧によって継続して動作する。

次に、効果について説明する。

第２実施形態によれば、補助電源２４は、動作用電源２２の出力電圧が最低動作電圧より低くなったときだけ、電力変換用電源２３の出力電圧を変換して制御回路２１に供給する。そのため、電力変換用電源２３や補助電源２４の電力消費を抑えつつ、制御回路２１に電圧を供給することができる。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態のモータ制御装置について説明する。第３実施形態のモータ制御装置は、第１実施形態のモータ制御装置において、電力変換回路がインバータ回路、電力変換用電源が高電圧バッテリとコンバータ回路で構成されているに対して、電力変換回路がコンバータ回路とインバータ回路、電力変換用電源が高電圧バッテリで構成されるようにしたものである。第３実施形態のモータ制御装置は、電力変換回路及び電力変換用電源の構成を除いて第１実施形態のモータ制御装置と同一構成である。

まず、図５を参照して第３実施形態のモータ制御装置の構成について説明する。

図５に示すように、モータ制御装置３は、電力変換回路３０と、制御回路３１と、動作用電源３２と、電力変換用電源３３と、補助電源３４とを備えている。

電力変換回路３０は、コンバータ回路３００と、インバータ回路３０１とを備えている。コンバータ回路３００は、コンデンサ３００ａと、コイル３００ｂと、ＩＧＢＴ３００ｃ、３００ｄと、コンデンサ３００ｅと、放電抵抗３００ｆとを備えている。インバータ回路３０１は、ＩＧＢＴ３０１ａ〜３０１ｆを備えている。コンバータ回路３００及びインバータ回路３０１は、第１実施形態のコンバータ回路１３２及びインバータ回路１００と同一構成である。

制御回路３１は、ダイオード３１０、３１１と、電圧変換回路３１２、３１３と、マイクロコンピュータ３１４と、駆動回路３１５とを備えている。動作用電源３２は、低電圧バッテリ３２０と、イグニッションスイッチ３２１とを備えている。制御回路３１及び動作用電源３２は、第１実施形態の制御回路１１及び動作用電源１２と同一構成である。

電力変換用電源３３は、高電圧バッテリ３３０と、リレー３３１とを備えている。電力変換用電源３３は、第１実施形態の高電圧バッテリ１３０及びリレー１３１と同一構成である。

補助電源３４は、電力変換用電源３３の出力電圧によって動作し、電力変換用電源３３の出力電圧を降圧し、制御回路３１を動作させることができる電圧に変換して制御回路３１に供給する回路である。具体的には、高電圧バッテリ３３０の出力電圧によって動作し、高電圧バッテリ３３０の出力電圧を、制御回路３１を動作させることができる最低動作電圧８Ｖに変換して出力する回路である。補助電源３４の一方の入力端子は、リレー３３１の他端に接続されている。また、他方の入力端子は、高電圧バッテリ３３０の負極端子に接続されている。さらに、出力端子は、ダイオード３１１のアノードに接続されている。

次に、図５を参照してモータ制御装置の動作について説明する。ここでは、第１実施形態のモータ制御装置と異なる補助電源の動作について説明する。

図５に示すように、補助電源３４は、高電圧バッテリ３３０の出力電圧によって動作し、高電圧バッテリ３３０の出力電圧を降圧し、制御回路３１を動作させることができる最低動作電圧である８Ｖに変換して出力する。動作用電源３２の出力電圧が最低動作電圧より低くなると、補助電源３４の出力電圧がダイオード３１１を介して電圧変換回路３１２、３１３に供給される。制御回路３１は、補助電源３４の出力する最低動作電圧によって継続して動作する。

次に、効果について説明する。

第３実施形態によれば、電力変換用電源３３は、高電圧バッテリ３３０を備えている。そのため、補助電源３４に電圧を確実に供給することができる。従って、動作用電源３２の出力電圧が変動又は瞬断しても、補助電源３４から制御回路３１に、制御回路３１を動作させるための電圧を確実に供給することができる。

（第４実施形態）
次に、第４実施形態のモータ制御装置について説明する。第４実施形態のモータ制御装置は、第１実施形態のモータ制御装置において、電力変換用電源が高電圧バッテリとコンバータ回路で構成されているのに対して、高電圧バッテリだけで構成されるようにしたものである。第４実施形態のモータ制御装置は、電力変換用電源の構成を除いて第１実施形態のモータ制御装置と同一構成である。

まず、図６を参照して第４実施形態のモータ制御装置の構成について説明する。

図６に示すように、モータ制御装置４は、電力変換回路４０と、制御回路４１と、動作用電源４２と、電力変換用電源４３と、補助電源４４とを備えている。

電力変換回路４０は、インバータ回路４００である。インバータ回路４００は、ＩＧＢＴ４００ａ〜４００ｆを備えている。制御回路４１は、ダイオード４１０、４１１と、電圧変換回路４１２、４１３と、マイクロコンピュータ４１４と、駆動回路４１５とを備えている。動作用電源４２は、低電圧バッテリ４２０と、イグニッションスイッチ４２１とを備えている。

電力変換回路４０、制御回路４１及び動作用電源４２は、第１実施形態の電力変換回路１０、制御回路１１及び動作用電源１２と同一構成である。

電力変換用電源４３は、電力変換するための直流電力を電力変換回路４０に供給する回路である。具体的には、６００Ｖの直流電圧を出力する回路である。電力変換用電源４３は、高電圧バッテリ４３０と、リレー４３１とを備えている。

高電圧バッテリ４３０は、出力電圧が６００Ｖの電池である。高電圧バッテリ４３０の正極端子はリレー４３１の一端に接続され、リレー４３１の他端はインバータ回路４０に接続されている。また、高電圧バッテリ４３０の負極端子は、インバータ回路４０に接続されている。

補助電源４４は、電力変換用電源４３の出力電圧によって動作し、電力変換用電源４３の出力電圧を降圧し、制御回路４１を動作させることができる電圧に変換して制御回路４１に供給する回路である。具体的には、高電圧バッテリ４３０の出力電圧によって動作し、高電圧バッテリ４３０の出力電圧を、制御回路４１を動作させることができる最低動作電圧８Ｖに変換して出力する回路である。補助電源４４の一方の入力端子は、リレー４３１の他端に接続されている。また、他方の入力端子は、高電圧バッテリ４３０の負極端子に接続されている。さらに、出力端子は、ダイオード４１１のアノードに接続されている。

次に、図６を参照してモータ制御装置の動作について説明する。ここでは、第１実施形態のモータ制御装置との異なる補助電源の動作について説明する。

図６に示すように、補助電源４４は、高電圧バッテリ４３０の出力電圧によって動作し、高電圧バッテリ４３０の出力電圧を降圧し、制御回路４１を動作させることができる最低動作電圧である８Ｖに変換して出力する。動作用電源４２の出力電圧が最低動作電圧より低くなると、補助電源４４の出力電圧がダイオード４１１を介して電圧変換回路４１２、４１３に供給される。制御回路４１は、補助電源４４の出力する最低動作電圧によって継続して動作する。

次に、効果について説明する。

第４実施形態によれば、電力変換用電源４３は、高電圧バッテリ４３０を備えている。そのため、補助電源４４に電圧を確実に供給することができる。従って、動作用電源４２の出力電圧が変動又は瞬断しても、補助電源４４から制御回路４１に、制御回路４１を動作させるための電圧を確実に供給することができる。

（第５実施形態）
次に、第５実施形態のモータ制御装置について説明する。第５実施形態のモータ制御装置は、第１実施形態のモータ制御装置が、コンデンサに蓄積された電荷を放電抵抗によって放電するのに対して、コンデンサに蓄積された電荷を補助電源によって放電することで、放電抵抗を不要にしたものである。第５実施形態のモータ制御装置は、コンバータ回路の構成、及び、補助電源による放電動作を除いて第１実施形態のモータ制御装置と同一である。

まず、図７を参照して第５実施形態のモータ制御装置の構成について説明する。

図７に示すように、モータ制御装置５は、電力変換回路５０と、制御回路５１と、動作用電源５２と、電力変換用電源５３と、補助電源５４とを備えている。

電力変換回路５０は、インバータ回路５００である。インバータ回路５００は、ＩＧＢＴ５００ａ〜５００ｆを備えている。制御回路５１は、ダイオード５１０、５１１と、電圧変換回路５１２、５１３と、マイクロコンピュータ５１４と、駆動回路５１５とを備えている。動作用電源５２は、低電圧バッテリ５２０と、イグニッションスイッチ５２１とを備えている。

電力変換回路５０、制御回路５１及び動作用電源５２は、第１実施形態の電力変換回路１０、制御回路１１及び動作用電源１２と同一構成である。

電力変換用電源５３は、高電圧バッテリ５３０と、リレー５３１と、コンバータ回路５３２とを備えている。コンバータ回路５３２は、コンデンサ５３２ａと、コイル５３２ｂと、ＩＧＢＴ５３２ｃ、５３２ｄと、コンデンサ５３２ｅ（平滑コンデンサ）とを備えている。しかし、第１実施形態の放電抵抗１３２ｆに相当する素子は有していない。

補助電源５４の一対の入力端子は、コンデンサ５３２ｅの一端及び他端にそれぞれ接続されている。また、出力端子は、ダイオード５１１のアノードに接続されている。

次に、図７を参照してモータ制御装置の動作について説明する。ここでは、第１実施形態のモータ制御装置との異なるコンデンサの放電動作について説明する。

図７において、インバータ回路５００が故障したり、コンバータ回路５３２とインバータ回路５００の配線が断線したりした場合、インバータ回路５００によってコンデンサ５３２ｅに蓄積された電荷を放電することができない。そのような場合、動作終了時に、補助電源５４が最低動作電圧を出力し続けることによってコンデンサ５３２ｅに蓄積された電荷を放電する。

次に、効果について説明する。

第５実施形態によれば、コンデンサ５３２ｅに蓄積された電荷を放電するための、第１実施形態の放電抵抗１３２ｅに相当する素子を別途設ける必要がない。そのため、構成を簡素化することができる。

なお、第１〜第５実施形態では、電力変換用電源の出力電圧が動作用電源の出力電圧より高く、補助電源が電力変換用電源の出力電圧を降圧して最低動作電圧に変換する例を挙げているが、これに限られるものではない。電力変換用電源の出力電圧が動作用電源の出力電圧より低く、補助電源が電力変換用電源の出力電圧を昇圧して最低動作電圧に変換するようにしてもよい。電力変換用電源の電圧を、制御回路を動作させることができる電圧に変換できればよい。

１・・・モータ制御装置（電力変換装置）、１０・・・電力変換回路、１１・・・制御回路、１２・・・動作用電源、１３・・・電力変換用電源、１４・・・補助電源

Claims (7)

1. 電力を変換して出力する電力変換回路（１０）と、
   前記電力変換回路に接続され、前記電力変換回路を制御する制御回路（１１）と、
   前記制御回路に接続され、前記制御回路を動作させるための電圧を前記制御回路に供給する動作用電源（１２）と、
   前記電力変換回路に接続され、前記電力変換するための電力を前記電力変換回路に供給する電力変換用電源（１３）と、
   を備えた電力変換装置において、
   前記電力変換用電源と前記制御回路に接続され、前記電力変換用電源の出力電圧を、前記制御回路を動作させることができる電圧に変換して前記制御回路に供給する補助電源（１４）を有することを特徴とする電力変換装置。
2. 前記補助電源（１４）は、前記電力変換用電源（１３）の出力電圧を、正常時における前記動作用電源（１２）の電圧より低い電圧に変換して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. 前記補助電源（２４）は、前記動作用電源（２２）の出力電圧が所定電圧より低くなったとき、前記電力変換用電源（２３）の出力電圧を変換して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。
4. 前記補助電源（１４）は、前記電力変換用電源（１３）の出力電圧を、前記制御回路（１１）を動作させることができる最低動作電圧に変換して出力することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電力変換装置。
5. 前記電力変換用電源（１３、５３）は、
   バッテリ（１３０、５３０）と、
   前記バッテリの出力電圧を昇圧して出力するコンバータ回路（１３２、５３２）と、
   を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電力変換装置。
6. 前記コンバータ回路（５３２）は、
   出力電圧を平滑化する平滑コンデンサ（５３２ｅ）を有し、
   前記補助電源（５４）は、動作終了時に、前記制御回路（５１）に電圧を供給することで前記平滑コンデンサに蓄積された電荷を放電させることを特徴とする請求項５に記載の電力変換装置。
7. 電力変換用電源（３３、４３）は、バッテリ（３３０、４３０）であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電力変換装置。

Images