JP2014204627A

JP2014204627A - Power conversion device

Info

Publication number: JP2014204627A
Application number: JP2013081018A
Authority: JP
Inventors: 光頼松村; Mitsuyori Matsumura
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2013-04-09
Filing date: 2013-04-09
Publication date: 2014-10-27

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To achieve discharge control for discharging the residual charge of a capacitor installed in a power device with low power consumption.SOLUTION: An MG-ECU 30 is configured to, when the collision of a vehicle 100 or the like is detected by a collision detection part 60, and system main relay SMR is turned off, receive the supply of a power from a backup power supply device 40, and to execute discharge control for discharging the residual charge of capacitors C1 and C2. The MG-ECU 30 is configured to perform the off-fixing of an upper arm element Q1 of a converter 10, and to turn on/off a lower arm element Q2 to discharge the residual charge of the capacitor C1. The MG-EUC 30 is configured to, after the discharge of the capacitor C1 completes, perform the on-fixing of the lower arm element Q2, and to turn on/off the upper arm element Q1 to discharge the residual charge of the capacitor C2.

Description

この発明は、電力変換装置に関し、特に、電力変換装置内に設けられたコンデンサの残留電荷を放電させる技術に関する。 The present invention relates to a power conversion device, and more particularly to a technique for discharging a residual charge of a capacitor provided in the power conversion device.

直流電源から直流電力を負荷を駆動するための電力に変換する電力変換装置には、負荷に電力を伝達する正極線と直流電源との間で直流電圧変換を行なうためのコンバータを含むものがある。 Some power conversion devices that convert DC power from DC power into power for driving a load include a converter for performing DC voltage conversion between a positive line that transmits power to the load and the DC power supply. .

このコンバータの直流電源側（低圧側）および正極線側（高圧側）にはそれぞれ、電圧平滑用のコンデンサが設けられている。特開２０１１−２５９５１７号公報（特許文献１）には、上記の電力変換装置を搭載した車両において衝突が検知されたときに、電力変換装置内に設けられるコンデンサの残留電荷を放電させる放電制御部が開示される。 A voltage smoothing capacitor is provided on each of the DC power supply side (low voltage side) and the positive electrode line side (high voltage side) of the converter. Japanese Patent Laying-Open No. 2011-259517 (Patent Document 1) discloses a discharge controller that discharges a residual charge of a capacitor provided in a power converter when a collision is detected in a vehicle equipped with the power converter. Is disclosed.

特許文献１では、コンバータは、電力用半導体スイッチング素子からなる上アーム素子および下アーム素子と、リアクトルとを含む昇圧チョッパ回路によって構成される。放電制御部は、コンバータの上アーム素子および下アーム素子を相補的かつ交互にオン・オフさせることにより、直流電源側および正極線側に設けられたコンデンサの残留電荷を速やかに放電させる。 In Patent Document 1, the converter is configured by a step-up chopper circuit including an upper arm element and a lower arm element made of a power semiconductor switching element, and a reactor. The discharge controller turns on and off the upper arm element and the lower arm element of the converter in a complementary and alternating manner, thereby quickly discharging the residual charges of the capacitors provided on the DC power supply side and the positive line side.

特開２０１１−２５９５１７号公報JP 2011-259517 A 特開２００６−３２５３２２号公報JP 2006-325322 A 特開２０１０−００４６６８号公報JP 2010-004668 A

上記の特許文献１では、放電制御部への動作電力を供給する電源線の異常時には、電力変換装置内に設けられたバックアップ電源装置から放電制御部へ動作電力を供給する。放電制御部は、バックアップ電源装置から動作電力の供給を受けて、コンバータの上アーム素子および下アーム素子の各々のゲート（制御電極）を電圧駆動する。 In Patent Document 1 described above, when a power supply line that supplies operating power to the discharge control unit is abnormal, operating power is supplied to the discharge control unit from a backup power supply device provided in the power converter. The discharge control unit is supplied with operating power from the backup power supply device and voltage-drives the gates (control electrodes) of the upper arm element and the lower arm element of the converter.

上述のように上アーム素子および下アーム素子を相補的かつ交互にオン・オフさせる構成では、上アーム素子をターンオンさせるときに、下アーム素子をターンオフさせる。ここで、下アーム素子をターンオフさせると、上アーム素子を構成する電力量半導体スイッチング素子のエミッタが高い電位となるため、上アーム素子をターンオンさせるためには、上アーム素子のゲートをエミッタよりもさらに高い電位に駆動する必要がある。このため、上アーム素子のターンオンさせるときの電力消費が増大し、バックアップ電源装置の発熱量を増やすことになる。その結果、バックアップ電源装置の熱対策としてバックアップ電源装置を熱容量の余裕度が大きい大型の素子で構成することが必要となり、バックアップ電源装置４０の体格およびコストを増大させるといった問題が生じる。 In the configuration in which the upper arm element and the lower arm element are turned on and off in a complementary manner as described above, the lower arm element is turned off when the upper arm element is turned on. Here, when the lower arm element is turned off, the emitter of the power amount semiconductor switching element constituting the upper arm element becomes a high potential. Therefore, in order to turn on the upper arm element, the gate of the upper arm element is set to be higher than the emitter. It is necessary to drive to a higher potential. For this reason, power consumption when the upper arm element is turned on increases, and the amount of heat generated by the backup power supply device increases. As a result, it is necessary to configure the backup power supply device with a large element having a large heat capacity margin as a countermeasure against heat of the backup power supply device, which causes a problem of increasing the size and cost of the backup power supply device 40.

この発明はこのような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、電力装置内に設けられるコンデンサの残留電荷を放電させる放電制御を低消費電力で実現することである。 The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to realize discharge control for discharging residual charges of a capacitor provided in a power device with low power consumption.

本発明に係る電力変換装置は、直流電源と負荷との間で電力変換を行なう。電力変換装置は、負荷に電力を伝達するための電力母線と、直流電源と電力母線との間で電圧変換を行なうコンバータと、コンバータの直流電源側の電圧を平滑化する第１のコンデンサと、コンバータの電力母線側の電圧を平滑化する第２のコンデンサと、直流電源の電路が遮断されたときに、第１および第２のコンデンサの残留電荷を放電させる放電制御を実行するための制御装置とを備える。コンバータは、電力母線の間に直列に接続される第１および第２のスイッチング素子と、第１および第２のスイッチング素子の接続点と直流電源の正極端子との間に接続されたリアクトルとを含む。制御装置は、第１のスイッチング素子をオフ固定し、かつ、第２のスイッチング素子をオンオフさせることにより、第１のコンデンサの残留電荷を放電させるための第１の放電制御手段と、上記第１の放電制御手段の実行後、第２のスイッチング素子をオン固定し、かつ、第１のスイッチング素子をオンオフさせることにより、第２のコンデンサの残留電荷を放電させるための第２の放電制御手段とを含む。 The power conversion device according to the present invention performs power conversion between a DC power source and a load. The power conversion device includes a power bus for transmitting power to a load, a converter for performing voltage conversion between the DC power source and the power bus, a first capacitor for smoothing the voltage on the DC power source side of the converter, A second capacitor for smoothing the voltage on the power bus side of the converter, and a control device for executing discharge control for discharging residual charges of the first and second capacitors when the circuit of the DC power supply is interrupted With. The converter includes first and second switching elements connected in series between the power buses, and a reactor connected between a connection point of the first and second switching elements and a positive electrode terminal of the DC power supply. Including. The control device includes a first discharge control means for discharging the residual charge of the first capacitor by fixing the first switching element off and turning on and off the second switching element; After the execution of the discharge control means, a second discharge control means for discharging the residual charge of the second capacitor by fixing the second switching element on and turning on and off the first switching element; including.

この発明によれば、電力装置内に設けられるコンデンサの残留電荷を放電させる放電制御を低消費電力で実現することができる。 According to the present invention, the discharge control for discharging the residual charge of the capacitor provided in the power device can be realized with low power consumption.

この発明の実施の形態による電力変換装置が搭載される車両の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a vehicle on which a power conversion device according to an embodiment of the present invention is mounted. 図１における電力変換装置の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the power converter device in FIG. コンバータのスイッチング素子の電圧駆動制御を説明するブロック図である。It is a block diagram explaining the voltage drive control of the switching element of a converter. 本実施の形態による電力変換装置におけるコンデンサの放電制御を実現するための制御処理手順を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the control processing procedure for implement | achieving the discharge control of the capacitor | condenser in the power converter device by this Embodiment. コンデンサＣ１の放電制御におけるコンバータのスイッチング素子のオン・オフ制御を説明する図である。It is a figure explaining ON / OFF control of the switching element of a converter in discharge control of capacitor C1. コンデンサＣ２の放電制御におけるコンバータのスイッチング素子のオン・オフ制御を説明する図である。It is a figure explaining on-off control of the switching element of the converter in discharge control of capacitor C2.

以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.

（車両の概略構成）
図１は、この発明の実施の形態による電力変換装置が搭載される車両の概略構成図である。 (Schematic configuration of the vehicle)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a vehicle on which a power conversion device according to an embodiment of the present invention is mounted.

図１を参照して、車両１００は、直流電源Ｂ１と、システムメインリレーＳＭＲと、コンバータ１０と、インバータ２０と、モータジェネレータＭＧと、正極線ＰＬ１，ＰＬ２と、負極線ＮＬと、コンデンサＣ１，Ｃ２とを備える。また、車両１００は、ＭＧ−ＥＣＵ（Electronic Control Unit）３０と、バックアップ電源装置４０と、衝突検知部６０と、補機電源Ｂ２とをさらに備える。 Referring to FIG. 1, vehicle 100 includes a DC power supply B1, a system main relay SMR, a converter 10, an inverter 20, a motor generator MG, positive lines PL1 and PL2, a negative line NL, a capacitor C1, and the like. C2. Vehicle 100 further includes an MG-ECU (Electronic Control Unit) 30, a backup power supply device 40, a collision detection unit 60, and an auxiliary power supply B2.

コンバータ１０、インバータ２０、正極線ＰＬ１，ＰＬ２、負極線ＮＬ、コンデンサＣ１，Ｃ２、ＭＧ−ＥＣＵ３０およびバックアップ電源装置４０は、電力変換装置を構成する。電力変換装置は、直流電源Ｂ１から直流電力を受けて負荷であるモータジェネレータＭＧを駆動する。電力変換装置は筐体５０内に格納される。 Converter 10, inverter 20, positive electrode lines PL1 and PL2, negative electrode line NL, capacitors C1 and C2, MG-ECU 30 and backup power supply device 40 constitute a power converter. The power conversion device receives DC power from DC power supply B1 and drives motor generator MG as a load. The power conversion device is stored in the housing 50.

なお、本実施の形態においては、車両１００が１つのモータジェネレータおよびそれに対応するインバータを備える例について説明するが、２つ以上のモータジェネレータおよびインバータを備える場合でも本発明を適用可能である。 In the present embodiment, an example in which vehicle 100 includes one motor generator and an inverter corresponding thereto will be described, but the present invention can also be applied to a case where two or more motor generators and inverters are included.

直流電源Ｂ１は、再充電可能な蓄電装置であり、たとえば、ニッケル水素やリチウムイオンなどの二次電池によって構成される。ただし、電気二重層キャパシタなどの電池以外の電力貯蔵要素、あるいは電池以外の電力貯蔵要素と電池との組合せによって、直流電源Ｂ１を構成してもよい。 DC power supply B1 is a rechargeable power storage device, and is configured by a secondary battery such as nickel hydride or lithium ion, for example. However, the DC power supply B1 may be configured by a power storage element other than a battery such as an electric double layer capacitor, or a combination of a power storage element other than a battery and a battery.

システムメインリレーＳＭＲは、直流電源Ｂ１と電力変換装置との間に設けられる。システムメインリレーＳＭＲは、オン（閉成）されると、直流電源Ｂ１と正極線ＰＬ１および負極線ＮＬとを電気的に接続する。また、後述する衝突検知部６０により車両１００の衝突が検知されると、システムメインリレーＳＭＲはオフ（開放）され、直流電源Ｂ１と正極線ＰＬ１および負極線ＮＬとを電気的に遮断する。なお、システムメインリレーＳＭＲは、直流電源Ｂ１と電力変換装置との電気的接続を遮断可能な「開閉装置」の代表例として用いられる。すなわち、任意の形式の開閉装置をシステムメインリレーＳＭＲに代えて適用することができる。 System main relay SMR is provided between DC power supply B1 and the power converter. When system main relay SMR is turned on (closed), DC power supply B1 is electrically connected to positive electrode line PL1 and negative electrode line NL. Further, when a collision of vehicle 100 is detected by collision detection unit 60 described later, system main relay SMR is turned off (opened), and electric power supply B1, positive electrode line PL1, and negative electrode line NL are electrically disconnected. The system main relay SMR is used as a representative example of an “opening / closing device” that can cut off an electrical connection between the DC power source B1 and the power converter. That is, any type of switching device can be applied in place of the system main relay SMR.

正極線ＰＬ１および負極線ＮＬは、システムメインリレーＳＭＲとコンバータ１０との間に配線される。コンデンサＣ１は、正極線ＰＬ１と負極線ＮＬとの間に接続され、正極線ＰＬ１および負極線ＮＬ間の電圧変動を平滑化する。電圧センサ１２は、正極線ＰＬ１の直流電圧、すなわちコンバータ１０の直流電源側の電圧ＶＬを検出し、その検出値ＶＬをＭＧ−ＥＣＵ３０へ出力する。 Positive line PL1 and negative line NL are wired between system main relay SMR and converter 10. Capacitor C1 is connected between positive electrode line PL1 and negative electrode line NL, and smoothes voltage fluctuation between positive electrode line PL1 and negative electrode line NL. Voltage sensor 12 detects the DC voltage of positive line PL1, that is, voltage VL on the DC power supply side of converter 10, and outputs the detected value VL to MG-ECU 30.

コンバータ１０は、正極線ＰＬ２と直流電源Ｂ１との間で双方向の直流電圧変換を実行するように構成される。また、本発明の実施の形態において、コンバータ１０は、衝突検知部６０により車両１００の衝突が検知されると、ＭＧ−ＥＣＵ３０から受けるスイッチング指令に従ってコンデンサＣ１，Ｃ２の残留電荷を放電させる。 Converter 10 is configured to perform bidirectional DC voltage conversion between positive line PL2 and DC power supply B1. In the embodiment of the present invention, when collision of vehicle 100 is detected by collision detection unit 60, converter 10 discharges residual charges of capacitors C1 and C2 in accordance with a switching command received from MG-ECU 30.

正極線ＰＬ２および負極線ＮＬは、コンバータ１０とインバータ２０との間に配線され、負荷に電力を伝達するための電力母線を構成する。コンデンサＣ２は、正極線ＰＬ２と負極線ＮＬとの間に接続され、正極線ＰＬ２のおよび負極線ＮＬ間の電圧変動を平滑化する。電圧センサ１４は、正極線ＰＬ２の直流電圧、すなわち、コンバータ１０の電力母線側の電圧ＶＨを検出し、その検出値ＶＨをＭＧ−ＥＣＵ３０へ出力する。 Positive line PL2 and negative line NL are wired between converter 10 and inverter 20, and constitute a power bus for transmitting power to a load. Capacitor C2 is connected between positive electrode line PL2 and negative electrode line NL, and smoothes voltage fluctuation between positive electrode line PL2 and negative electrode line NL. Voltage sensor 14 detects a DC voltage of positive line PL2, that is, voltage VH on the power bus side of converter 10, and outputs the detected value VH to MG-ECU 30.

インバータ２０は、正極線ＰＬ２から直流電力を受けてモータジェネレータＭＧを駆動する。また、車両１００の制動時には、インバータ２０は、モータジェネレータＭＧを回生モードで駆動し、モータジェネレータＭＧによって発電された電力を正極線ＰＬ２へ出力する。なお、インバータ２０は、たとえば、三相分のスイッチング素子を含むブリッジ回路から成る。モータジェネレータＭＧは、交流回転電機であり、たとえば、永久磁石が埋設されたロータを備える三相交流回転電機である。モータジェネレータＭＧはインバータ２０によって駆動され、車両１００の駆動トルクを発生する。 Inverter 20 receives DC power from positive line PL2 to drive motor generator MG. At the time of braking of vehicle 100, inverter 20 drives motor generator MG in the regeneration mode, and outputs the electric power generated by motor generator MG to positive line PL2. Inverter 20 is formed of a bridge circuit including switching elements for three phases, for example. Motor generator MG is an AC rotating electric machine, for example, a three-phase AC rotating electric machine including a rotor in which a permanent magnet is embedded. Motor generator MG is driven by inverter 20 to generate driving torque of vehicle 100.

衝突検知部６０は、筐体５０の外部に設けられる。衝突検知部６０は、加速度センサ等によって車両１００の衝突を検知し、その検知結果を示す信号を通信線を介してＭＧ−ＥＣＵ３０へ送信する。また、衝突検知部６０は、車両１００の衝突を検知すると、システムメインリレーＳＭＲをオフすることによって直流電源Ｂ１の電路を遮断する。 The collision detection unit 60 is provided outside the housing 50. Collision detection unit 60 detects a collision of vehicle 100 using an acceleration sensor or the like, and transmits a signal indicating the detection result to MG-ECU 30 via a communication line. Further, when collision detection unit 60 detects a collision of vehicle 100, it turns off system main relay SMR to cut off the circuit of DC power supply B1.

ＭＧ−ＥＣＵ３０は、いずれも図示しないが、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶装置および入出力バッファを含み、システムメインリレーＳＭＲ、コンバータ１０およびインバータ２０を制御する。なお、これらの制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で構築して処理することも可能である。 Although not shown, MG-ECU 30 includes a CPU (Central Processing Unit), a storage device, and an input / output buffer, and controls system main relay SMR, converter 10 and inverter 20. Note that these controls are not limited to software processing, and can be constructed and processed by dedicated hardware (electronic circuit).

具体的には、ＭＧ−ＥＣＵ３０は、たとえば運転者がイグニッションスイッチ（図示せず）をオンすることにより、ＩＧオン状態になると、直流電源Ｂ１を電力変換装置に電気的に接続するためにシステムメインリレーＳＭＲをオンする。 Specifically, MG-ECU 30 is connected to the system main to electrically connect DC power supply B1 to the power converter when the driver turns on an ignition switch (not shown), for example. The relay SMR is turned on.

ＭＧ−ＥＣＵ３０は、コンバータ１０に対して電圧変換動作（昇圧動作または降圧動作）を制御するためのスイッチング指令を出力する。また、ＭＧ−ＥＣＵ３０は、インバータ２０をスイッチング制御するためのスイッチング指令を生成し、その生成したスイッチング指令をインバータ２０へ出力する。 MG-ECU 30 outputs a switching command for controlling voltage conversion operation (step-up operation or step-down operation) to converter 10. Further, MG-ECU 30 generates a switching command for switching control of inverter 20, and outputs the generated switching command to inverter 20.

ＭＧ−ＥＣＵ３０はさらに、筐体５０の外部に設けられる衝突検知部６０から通信線を介して衝突検知の結果を示す信号を受ける。ＭＧ−ＥＣＵ３０は、通信線を介して受ける信号により車両１００の衝突検知が示されると、コンデンサＣ１，Ｃ２の残留電荷を放電させる放電制御を実行する。ＭＧ−ＥＣＵ３０は、コンバータ１０を放電装置として動作させるためのスイッチング指令を生成してコンバータ１０へ出力する。 The MG-ECU 30 further receives a signal indicating the result of collision detection via a communication line from a collision detection unit 60 provided outside the housing 50. When the collision detection of vehicle 100 is indicated by a signal received via the communication line, MG-ECU 30 performs discharge control for discharging the residual charges of capacitors C1 and C2. MG-ECU 30 generates a switching command for operating converter 10 as a discharge device, and outputs the switching command to converter 10.

補機電源Ｂ２は、筐体５０の外部に設けられる。補機電源Ｂ２は、再充電可能な蓄電装置であり、たとえば、鉛蓄電池から成る。補機電源Ｂ２は、車両１００に搭載される各種補機や制御装置へ電力を供給する。また、補機電源Ｂ２は、ダイオード７０を介して筐体５０内のＭＧ−ＥＣＵ３０へ動作電力を供給する。 The auxiliary power source B2 is provided outside the housing 50. Auxiliary power supply B2 is a rechargeable power storage device, and is composed of, for example, a lead storage battery. The auxiliary machine power supply B <b> 2 supplies power to various auxiliary machines and control devices mounted on the vehicle 100. Auxiliary power supply B <b> 2 supplies operating power to MG-ECU 30 in housing 50 via diode 70.

ダイオード７０は、補機電源Ｂ２にアノードが接続され、ＭＧ−ＥＣＵ３０とバックアップ電源装置４０との間の電力線にカソードが接続される。ダイオード７０は、バックアップ電源装置４０から補機電源Ｂ２へ電力が流れるのを防止するために設けられる。 The diode 70 has an anode connected to the auxiliary machine power supply B <b> 2 and a cathode connected to a power line between the MG-ECU 30 and the backup power supply device 40. Diode 70 is provided to prevent power from flowing from backup power supply 40 to auxiliary power supply B2.

バックアップ電源装置４０は、筐体５０内に設けられ、正極線ＰＬ２および負極線ＮＬに電気的に接続される。バックアップ電源装置４０は、車両１００の衝突等によって補機電源Ｂ２からＭＧ−ＥＣＵ３０への電源線に異常（断線や電圧低下等）が発生した場合、正極線ＰＬ２から受ける電力を電圧変換してＭＧ−ＥＣＵ３０へ動作電力を供給する。 Backup power supply device 40 is provided in housing 50 and is electrically connected to positive line PL2 and negative line NL. The backup power supply 40 converts the electric power received from the positive line PL2 to MG by converting the power received from the positive line PL2 when abnormality (disconnection, voltage drop, etc.) occurs in the power line from the auxiliary power source B2 to the MG-ECU 30 due to the collision of the vehicle 100 or the like. -Supply operating electric power to ECU30.

すなわち、車両１００において、ＭＧ−ＥＣＵ３０は、通常は、電力変換装置の筐体５０の外部の補機電源Ｂ２から動作電力を受ける。しかしながら、車両１００の衝突等により補機電源Ｂ２からの電源線に異常が発生すると、ＭＧ−ＥＣＵ３０は動作不能となってしまう。このような異常に備えて、電力変換装置の筐体５０内にはバックアップ電源装置４０が設けられている。 That is, in vehicle 100, MG-ECU 30 normally receives operating power from auxiliary power supply B2 outside casing 50 of the power converter. However, if an abnormality occurs in the power supply line from auxiliary power supply B2 due to a collision of vehicle 100 or the like, MG-ECU 30 becomes inoperable. In preparation for such an abnormality, a backup power supply device 40 is provided in the housing 50 of the power conversion device.

なお、本実施の形態では、バックアップ電源装置４０は、正極線ＰＬ２および負極線ＮＬに接続され、コンバータ１０による昇圧後の電圧を駆動電圧とする構成について例示したが、バックアップ電源装置４０を正極線ＰＬ１および負極線ＮＬに接続する構成としてもよい。ただし、コンバータ１０による昇圧後の電圧は電力変換装置内における最高電圧であるため、バックアップ電源装置４０を正極線ＰＬ１および負極線ＮＬに接続して非昇圧電圧を駆動電圧とする場合よりも十分に動作電圧をＭＧ−ＥＣＵ３０へ供給することができる。 In the present embodiment, backup power supply device 40 is connected to positive line PL2 and negative line NL, and the voltage boosted by converter 10 is used as a drive voltage. However, backup power supply 40 is connected to positive line. It is good also as a structure connected to PL1 and the negative electrode line NL. However, since the voltage after boosting by converter 10 is the highest voltage in the power converter, it is more sufficient than when backup power supply device 40 is connected to positive line PL1 and negative line NL and the non-boosted voltage is used as the driving voltage. An operating voltage can be supplied to the MG-ECU 30.

（電力変換装置の構成）
図２は、図１における電力変換装置の構成を示す回路図である。 (Configuration of power converter)
FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a configuration of the power conversion device in FIG. 1.

図２を参照して、コンバータ１０は、非絶縁型チョッパ回路の構成を有する。具体的には、コンバータ１０は、電力用半導体スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２と、リアクトルＬ１とを含む。本実施の形態において、電力用半導体スイッチング素子（以下、単に「スイッチング素子」とも称す）としては、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）を例示する。ただし、バイポーラトランジスタ、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）、もしくはＧＴＯ（Gate Turn Off Thyristor）等、オンオフ制御が可能な任意の素子を用いることができる。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２に対しては、逆並列ダイオードＤ１，Ｄ２がそれぞれ配置されている。なお、以下の説明では、スイッチング素子Ｑ１を「上アーム素子」とも表記し、スイッチング素子Ｑ２を「下アーム素子」とも表記する。 Referring to FIG. 2, converter 10 has a configuration of a non-insulated chopper circuit. Specifically, converter 10 includes power semiconductor switching elements Q1, Q2 and a reactor L1. In the present embodiment, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) is exemplified as a power semiconductor switching element (hereinafter also simply referred to as “switching element”). However, any element capable of on / off control, such as a bipolar transistor, a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), or a GTO (Gate Turn Off Thyristor) can be used. Anti-parallel diodes D1 and D2 are arranged for switching elements Q1 and Q2, respectively. In the following description, the switching element Q1 is also referred to as “upper arm element”, and the switching element Q2 is also referred to as “lower arm element”.

リアクトルＬ１は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の接続点であるノードＮ１と正極線ＰＬ１との間に接続される。上アーム素子Ｑ１は、正極線ＰＬ２およびノードＮ１の間に接続される。下アーム素子Ｑ２は、ノードＮ１および負極線ＮＬ１の間に接続される。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオン・オフは、ＭＧ−ＥＣＵ３０からのスイッチング指令ＰＷＣによって制御される。 Reactor L1 is connected between node N1, which is a connection point of switching elements Q1, Q2, and positive line PL1. Upper arm element Q1 is connected between positive electrode line PL2 and node N1. Lower arm element Q2 is connected between node N1 and negative electrode line NL1. Switching elements Q1, Q2 are turned on / off by a switching command PWC from MG-ECU 30.

コンバータ１０は、基本的には、各スイッチング周期内でスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２が相補的かつ交互にオン・オフするように制御される。コンバータ１０は、昇圧動作時には、直流電源Ｂ１から出力された電圧ＶＬの直流電力を電圧ＶＨとなるように昇圧する。この昇圧動作は、下アーム素子Ｑ２のオン期間にリアクトルＬ１に蓄積された電磁エネルギを、上アーム素子Ｑ１および逆並列接続されるダイオードＤ１を介して正極線ＰＬ２へ与えることにより行なわれる。 Converter 10 is basically controlled such that switching elements Q1 and Q2 are turned on and off in a complementary manner in each switching period. Converter 10 boosts DC power of voltage VL output from DC power supply B1 to voltage VH during the boosting operation. This boosting operation is performed by applying the electromagnetic energy stored in reactor L1 during the ON period of lower arm element Q2 to positive line PL2 via upper arm element Q1 and diode D1 connected in antiparallel.

また、コンバータ１０は、降圧動作時には、インバータ２０から出力された電圧ＶＨの直流電力を電圧ＶＬとなるように降圧する。この降圧動作は、上アーム素子Ｑ１のオン期間にリアクトルＬ１に蓄積された電磁エネルギが、下アーム素子Ｑ２および逆並列接続されるダイオードＤ２を介して、負極線ＮＬへ与えられることにより行なわれる。これらの昇圧動作および降圧動作における電圧変換比（ＶＨおよびＶＬの比）は、上記スイッチング周期におけるスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオン期間比（デューティ比）により制御される。たとえば、上アーム素子Ｑ１をオンに、下アーム素子Ｑ２をオフにそれぞれ固定すれば、ＶＨ＝ＶＬ（電圧変換比＝１．０）とすることもできる。 Converter 10 steps down DC power of voltage VH output from inverter 20 to voltage VL during the step-down operation. This step-down operation is performed by applying the electromagnetic energy accumulated in the reactor L1 during the ON period of the upper arm element Q1 to the negative line NL via the lower arm element Q2 and the diode D2 connected in antiparallel. The voltage conversion ratio (the ratio of VH and VL) in these step-up and step-down operations is controlled by the on-period ratio (duty ratio) of the switching elements Q1 and Q2 in the switching period. For example, if the upper arm element Q1 is fixed on and the lower arm element Q2 is fixed off, VH = VL (voltage conversion ratio = 1.0) can be obtained.

バックアップ電源装置４０は、一次コイル２２２と、二次コイル２２４と、スイッチング素子２２６と、デューティ制御部２２８と、キャパシタ２３０と、ダイオード２３２とを含む。 Backup power supply device 40 includes a primary coil 222, a secondary coil 224, a switching element 226, a duty control unit 228, a capacitor 230, and a diode 232.

一次コイル２２２およびスイッチング素子２２６は、正極線ＰＬ２および負極線ＮＬの間に直列に接続される。ダイオード２３２は、補機電源Ｂ２からの電源線にカソードが接続され、二次コイル２２４にアノードが接続される。二次コイル２２４は、一次コイル２２２とともにトランスを構成する。デューティ制御部２２８は、補機電源Ｂ２からの電源線に接続される。デューティ制御部２２８への電源線にはキャパシタ２３０が接続される。キャパシタ２３０は、補機電源Ｂ２からの電源線の異常時にデューティ制御部２２８を初期駆動するために設けられる。 Primary coil 222 and switching element 226 are connected in series between positive electrode line PL2 and negative electrode line NL. Diode 232 has a cathode connected to the power supply line from auxiliary power supply B 2 and an anode connected to secondary coil 224. The secondary coil 224 forms a transformer together with the primary coil 222. Duty control unit 228 is connected to a power supply line from auxiliary machine power supply B2. A capacitor 230 is connected to the power supply line to the duty control unit 228. Capacitor 230 is provided to initially drive duty control unit 228 when the power supply line from auxiliary power supply B2 is abnormal.

バックアップ電源装置４０においては、デューティ制御部２２８によりスイッチング素子２２６がオン／オフされ、一次コイル２２２および二次コイル２２４により構成されるトランスによって正極線ＰＬ２から受ける電力が降圧される。そして、二次コイルの出力はダイオード２３２によって整流された後、ＭＧ−ＥＣＵ３０へ供給される。 In backup power supply device 40, switching element 226 is turned on / off by duty control unit 228, and the electric power received from positive line PL2 is stepped down by a transformer configured by primary coil 222 and secondary coil 224. The output of the secondary coil is rectified by the diode 232 and then supplied to the MG-ECU 30.

なお、デューティ制御部２２８の動作電力は、補機電源Ｂ２からの電源線の異常発生直後はキャパシタ２３０から供給され、二次コイル２２４に電圧が発生した後は、ダイオード２３２から供給される。 The operating power of the duty control unit 228 is supplied from the capacitor 230 immediately after the abnormality of the power supply line from the auxiliary power supply B2, and is supplied from the diode 232 after the voltage is generated in the secondary coil 224.

ＭＧ−ＥＣＵ３０は、車両１００の走行時、コンバータ１０およびインバータ２０をそれぞれ制御するためのスイッチング指令ＰＷＣ，ＰＷＩを生成し、その生成したスイッチング指令ＰＷＣ，ＰＷＩをコンバータ１０およびインバータ２０へそれぞれ出力する。 MG-ECU 30 generates switching commands PWC and PWI for controlling converter 10 and inverter 20 when vehicle 100 is traveling, and outputs the generated switching commands PWC and PWI to converter 10 and inverter 20, respectively.

また、ＭＧ−ＥＣＵ３０は、車両１００の衝突の検知結果を示す信号を衝突検知部６０から受けると、コンバータ１０を駆動することによって、コンデンサＣ１，Ｃ２の残留電荷を放電させる放電制御を実行する。 When MG-ECU 30 receives a signal indicating the detection result of the collision of vehicle 100 from collision detection unit 60, MG-ECU 30 drives converter 10 to execute discharge control for discharging residual charges in capacitors C1 and C2.

（コンデンサの放電制御）
以下、ＭＧ−ＥＣＵ３０によるコンデンサＣ１，Ｃ２の放電制御について説明する。 (Capacitor discharge control)
Hereinafter, the discharge control of the capacitors C1 and C2 by the MG-ECU 30 will be described.

コンデンサＣ１，Ｃ２の放電制御としては、上記の特許文献１に記載されるように、システムメインリレーＳＭＲがオフされて直流電源Ｂ１の電路が遮断された状態で、コンバータ１０の上アーム素子Ｑ１と下アーム素子Ｑ２とを相補的かつ交互にオン・オフするように制御する構成とすることができる。 As described in Patent Document 1, the discharge control of the capacitors C1 and C2 is performed with the upper arm element Q1 of the converter 10 in a state where the system main relay SMR is turned off and the electric circuit of the DC power supply B1 is cut off. The lower arm element Q2 can be controlled to be turned on and off in a complementary manner.

詳細には、上アーム素子Ｑ１をオンとし、かつ、下アーム素子Ｑ２をオフすることにより、コンデンサＣ２から上アーム素子Ｑ１およびリアクトルＬ１へ電流が流れることにより、コンデンサＣ２の電荷が消費される。次いで、上アーム素子Ｑ１をオフとし、かつ、下アーム素子Ｑ２をオンすることにより、コンデンサＣ１からリアクトルＬ１および下アーム素子Ｑ２へ電流が流れることにより、コンデンサＣ１の電荷が消費される。このように、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を相補的かつ交互にオン・オフするように制御することにより、コンデンサＣ１，Ｃ２の残留電荷を放電することができる。 Specifically, when the upper arm element Q1 is turned on and the lower arm element Q2 is turned off, a current flows from the capacitor C2 to the upper arm element Q1 and the reactor L1, so that the charge of the capacitor C2 is consumed. Next, when the upper arm element Q1 is turned off and the lower arm element Q2 is turned on, a current flows from the capacitor C1 to the reactor L1 and the lower arm element Q2, whereby the charge of the capacitor C1 is consumed. As described above, by controlling the switching elements Q1 and Q2 to be turned on and off in a complementary manner, the residual charges of the capacitors C1 and C2 can be discharged.

しかしながら、このような制御構成においては、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を電圧駆動させるために大きな電力が必要となるため、バックアップ電源装置４０の消費電力が大きくなるという問題がある。上記の問題点を図３を用いて説明する。 However, in such a control configuration, a large amount of power is required to drive the switching elements Q1 and Q2, so there is a problem that the power consumption of the backup power supply device 40 increases. The above problem will be described with reference to FIG.

図３は、コンバータ１０のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の電圧駆動制御を説明するブロック図である。 FIG. 3 is a block diagram illustrating voltage drive control of switching elements Q1 and Q2 of converter 10.

図３を参照して、正極線ＰＬ１および負極線ＮＬの間には、ノードＮ１を介してスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２が直列に接続されている。以下では、代表的に上アーム素子であるスイッチング素子Ｑ１のゲート（制御電極）の電圧駆動制御のための構成について説明するが、下アーム素子であるスイッチング素子Ｑ２についても、同様の構成によりゲート電圧駆動が制御されるものとする。 Referring to FIG. 3, switching elements Q1, Q2 are connected in series between positive electrode line PL1 and negative electrode line NL via node N1. Hereinafter, a configuration for voltage drive control of the gate (control electrode) of the switching element Q1 that is typically the upper arm element will be described. However, the switching element Q2 that is the lower arm element also has a gate voltage with the same configuration. It is assumed that driving is controlled.

上アーム素子Ｑ１に対して、ドライバ１２０およびゲート抵抗１３０が設けられる。ドライバ１２０は、通常は、補機電源Ｂ２から動作電力の供給を受ける一方で、車両１００の衝突等によって補機電源Ｂ２からの電源線に異常が生じたときには、バックアップ電源装置４０から動作電力の供給を受ける。 A driver 120 and a gate resistor 130 are provided for the upper arm element Q1. The driver 120 is normally supplied with operating power from the auxiliary power supply B2, but when an abnormality occurs in the power supply line from the auxiliary power supply B2 due to a collision of the vehicle 100 or the like, the operating power is supplied from the backup power supply 40. Receive supply.

ドライバ１２０は、ＭＧ−ＥＣＵ３０からのスイッチング指令ＰＷＣのオン時に、ゲート抵抗１３０を介して、ゲートＧをオフ電位Ｖｏｆｆからオン電位Ｖｏｎへ駆動する。オン電位Ｖｏｎは上アーム素子Ｑ１をターンオンさせるためのゲート電位に相当し、オフ電位Ｖｏｆｆは上アーム素子Ｑ１をターンオフさせるためのゲート電位に相当する。 The driver 120 drives the gate G from the off potential Voff to the on potential Von via the gate resistor 130 when the switching command PWC from the MG-ECU 30 is on. The on potential Von corresponds to a gate potential for turning on the upper arm element Q1, and the off potential Voff corresponds to a gate potential for turning off the upper arm element Q1.

最初に、上述のように、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を相補的かつ交互にオン・オフするときの電圧の挙動について、図３を用いて説明する。 First, as described above, the behavior of the voltage when the switching elements Q1 and Q2 are turned on and off in a complementary manner will be described with reference to FIG.

上アーム素子Ｑ１をターンオンさせるためには、上アーム素子Ｑ１のゲートＧをエミッタＥ（すなわち、ノードＮ１）よりも高い電位にする必要がある。上アーム素子Ｑ１のゲート・エミッタ間電圧Ｖｇｅを所定のオフ電圧から所定のオン電圧に駆動することにより、スイッチング素子Ｑ１がオンされる。 In order to turn on the upper arm element Q1, it is necessary to set the gate G of the upper arm element Q1 to a potential higher than that of the emitter E (that is, the node N1). The switching element Q1 is turned on by driving the gate-emitter voltage Vge of the upper arm element Q1 from a predetermined off voltage to a predetermined on voltage.

一方、上アーム素子Ｑ１のエミッタＥの電位は、下アーム素子Ｑ２のオン・オフに応じて変化する。下アーム素子Ｑ２がターンオンされると、上アーム素子Ｑ１のエミッタＥの電位は負極線ＮＬと等しい電位となる。次いで、下アーム素子Ｑ２がターンオフされると、エミッタＥの電位は、下アーム素子Ｑ２のオン期間にリアクトルＬ１に蓄積された電磁エネルギに応じた電位にまで上昇する。 On the other hand, the potential of the emitter E of the upper arm element Q1 changes according to the on / off state of the lower arm element Q2. When the lower arm element Q2 is turned on, the potential of the emitter E of the upper arm element Q1 becomes equal to the negative electrode line NL. Next, when the lower arm element Q2 is turned off, the potential of the emitter E rises to a potential corresponding to the electromagnetic energy accumulated in the reactor L1 during the ON period of the lower arm element Q2.

したがって、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を相補的かつ交互にオン・オフする構成では、上アーム素子Ｑ１をターンオンさせるときには、下アーム素子Ｑ２のターンオフに応答してエミッタＥが高電位となっているため、上アーム素子Ｑ１のゲートＧをエミッタＥよりもさらに高い電位に駆動する必要がある。これにより、ドライバ１２０では、上アーム素子Ｑ１のゲートＧをオン電位Ｖｏｎに駆動するために必要な通電量が増大する。これに伴ないバックアップ電源装置４０の消費電力も大きくなるため、バックアップ電源装置４０の発熱量を増やすことになる。その結果、バックアップ電源装置４０の熱対策としてバックアップ電源装置４０を熱容量の余裕度が大きい大型の素子で構成することが必要となり、バックアップ電源装置４０の体格およびコストを増大させるという問題が生じてしまう。 Therefore, in the configuration in which the switching elements Q1 and Q2 are turned on and off in a complementary manner, when the upper arm element Q1 is turned on, the emitter E is at a high potential in response to the turn-off of the lower arm element Q2. It is necessary to drive the gate G of the upper arm element Q1 to a higher potential than the emitter E. Thereby, in the driver 120, the energization amount necessary for driving the gate G of the upper arm element Q1 to the ON potential Von increases. As a result, the power consumption of the backup power supply 40 also increases, so the amount of heat generated by the backup power supply 40 is increased. As a result, it is necessary to configure the backup power supply device 40 with a large element having a large heat capacity margin as a countermeasure against heat of the backup power supply device 40, resulting in a problem of increasing the size and cost of the backup power supply device 40. .

したがって、本実施の形態による電力変換装置では、コンバータ１０のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオン・オフ制御を、コンデンサＣ１の放電制御時とコンデンサＣ２の放電制御時とで以下のように切り替える。 Therefore, in the power conversion device according to the present embodiment, the on / off control of switching elements Q1 and Q2 of converter 10 is switched as follows between the discharge control of capacitor C1 and the discharge control of capacitor C2.

図４は、本実施の形態による電力変換装置におけるコンデンサＣ１，Ｃ２の放電制御を実現するための制御処理手順を示したフローチャートである。なお、図４に示すフローチャートは、ＭＧ−ＥＣＵ３０において予め格納したプログラムを実行することで実現できる。 FIG. 4 is a flowchart showing a control processing procedure for realizing discharge control of capacitors C1 and C2 in the power conversion device according to the present embodiment. Note that the flowchart shown in FIG. 4 can be realized by executing a program stored in advance in MG-ECU 30.

図４を参照して、コンデンサＣ１，Ｃ２の放電制御を実行するために、ＭＧ−ＥＣＵ３０は、ステップＳ０１により、衝突検知部６０により車両１００の衝突が検知されたか否かを判定する。車両１００の衝突検知が示されていなければ（ステップＳ０１においてＮＯ）、処理を終了する。一方、衝突検知部６０からの信号により車両１００の衝突検知が示されると（ステップＳ０１においてＹＥＳ）、ＭＧ−ＥＣＵ３０は、コンデンサＣ１，Ｃ２の放電制御を実行する。 Referring to FIG. 4, in order to execute the discharge control of capacitors C1 and C2, MG-ECU 30 determines whether or not a collision of vehicle 100 has been detected by collision detection unit 60 in step S01. If collision detection of vehicle 100 is not indicated (NO in step S01), the process ends. On the other hand, when collision detection of vehicle 100 is indicated by a signal from collision detection unit 60 (YES in step S01), MG-ECU 30 performs discharge control of capacitors C1 and C2.

まず、ステップＳ０２では、衝突検知部６０によりシステムメインリレーＳＭＲがオフされることにより、正極線ＰＬ１および負極線ＮＬから直流電源Ｂ１が電気的に切り離される。 First, in step S02, the system main relay SMR is turned off by the collision detection unit 60, whereby the DC power supply B1 is electrically disconnected from the positive electrode line PL1 and the negative electrode line NL.

直流電源Ｂ１の電路が遮断された状態で、ステップＳ０３により、コンデンサＣ１の放電制御が実行される。図５は、コンデンサＣ１の放電制御におけるコンバータ１０のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオン・オフ制御を説明する図である。図５を参照して、コンデンサＣ１の放電制御では、コンバータ１０は、各スイッチング周期内で、上アーム素子Ｑ１がオフに固定される一方で、下アーム素子Ｑ２がオン・オフするように制御される。下アーム素子Ｑ２のオン期間には、図中の矢印に示すように、リアクトルＬ１および下アーム素子Ｑ２を介した電流経路によって、コンデンサＣ１の残留電荷が放電される。 In step S03, the discharge control of the capacitor C1 is executed in a state where the electric circuit of the DC power supply B1 is cut off. FIG. 5 is a diagram illustrating on / off control of switching elements Q1, Q2 of converter 10 in discharge control of capacitor C1. Referring to FIG. 5, in the discharge control of capacitor C1, converter 10 is controlled so that upper arm element Q1 is fixed off and lower arm element Q2 is turned on / off within each switching period. The During the ON period of the lower arm element Q2, as shown by the arrow in the figure, the residual charge of the capacitor C1 is discharged by the current path through the reactor L1 and the lower arm element Q2.

この下アーム素子Ｑ２のオン・オフ制御において、コンデンサＣ１を速やかに放電させるためには、下アーム素子Ｑ２に流れる電流が許容値を超えない限り、下アーム素子Ｑ２のオン期間を長くすることが望ましい。その一方で、下アーム素子Ｑ２のオフ期間には、ノードＮ１と正極線ＰＬ２との間の電圧差に応じた電流がダイオードＤ１を介してコンデンサＣ２に向かって流れるため、正極線ＰＬ２の電圧ＶＨが上昇する場合がある。これらの点を考慮して、下アーム素子Ｑ２のオン期間は、たとえば、ノードＮ１の電圧が正極線ＰＬ２の電圧を超えないように調整される。 In the on / off control of the lower arm element Q2, in order to discharge the capacitor C1 quickly, the on period of the lower arm element Q2 may be lengthened unless the current flowing through the lower arm element Q2 exceeds the allowable value. desirable. On the other hand, since the current according to the voltage difference between the node N1 and the positive line PL2 flows toward the capacitor C2 via the diode D1 during the off period of the lower arm element Q2, the voltage VH of the positive line PL2 May rise. Considering these points, the ON period of lower arm element Q2 is adjusted, for example, so that the voltage at node N1 does not exceed the voltage on positive line PL2.

再び図３を参照して、ステップＳ０４では、ＭＧ−ＥＣＵ３０は、コンデンサＣ１の放電が完了したか否かを判定する。具体的には、ＭＧ−ＥＣＵ３０は、電圧センサ１２により検出される正極線ＰＬ１の電圧ＶＬが所定のしきい値を下回ったか否かを判定する。このしきい値は、たとえば、６０Ｖとされる。 Referring to FIG. 3 again, in step S04, MG-ECU 30 determines whether or not discharging of capacitor C1 has been completed. Specifically, MG-ECU 30 determines whether or not voltage VL of positive line PL1 detected by voltage sensor 12 has fallen below a predetermined threshold value. This threshold value is set to 60 V, for example.

電圧ＶＬがしきい値以上の場合（ステップＳ０４においてＮＯ）、コンデンサＣ１の放電が完了していないため、処理がステップＳ０３に戻される。ＭＧ−ＥＣＵ３０は、電圧ＶＬがしきい値を下回るまでステップＳ０３の放電制御を継続する。 If voltage VL is equal to or higher than the threshold value (NO in step S04), the process returns to step S03 because discharging of capacitor C1 is not completed. MG-ECU 30 continues the discharge control in step S03 until voltage VL falls below the threshold value.

電圧ＶＬがしきい値を下回った場合（ステップＳ０４においてＹＥＳ）、ＭＧ−ＥＣＵ３０はコンデンサＣ１の放電が完了したものと判断して、コンデンサＣ１の放電制御を終了する。次いでＭＧ−ＥＣＵ３０は、ステップＳ０５に進み、コンデンサＣ２の放電制御を実行する。 If voltage VL falls below the threshold value (YES in step S04), MG-ECU 30 determines that discharging of capacitor C1 has been completed, and ends discharging control of capacitor C1. Next, the MG-ECU 30 proceeds to step S05 and executes discharge control of the capacitor C2.

図６は、コンデンサＣ２の放電制御におけるコンバータ１０のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオン・オフ制御を説明する図である。図６を参照して、コンデンサＣ２の放電制御では、コンバータ１０は、各スイッチング周期内で、下アーム素子Ｑ２がオンに固定される一方で、上アーム素子Ｑ１がオン・オフするように制御される。上アーム素子Ｑ１のオン期間には、図中の矢印に示すように、上アーム素子Ｑ１および下アーム素子Ｑ２を介した電流経路によって、コンデンサＣ２の残留電荷が放電される。 FIG. 6 is a diagram for explaining on / off control of switching elements Q1 and Q2 of converter 10 in the discharge control of capacitor C2. Referring to FIG. 6, in the discharge control of capacitor C2, converter 10 is controlled such that upper arm element Q1 is turned on / off while lower arm element Q2 is fixed on in each switching period. The During the ON period of the upper arm element Q1, the residual charge of the capacitor C2 is discharged by the current path through the upper arm element Q1 and the lower arm element Q2, as shown by the arrows in the figure.

この上アーム素子Ｑ１のオン・オフ制御において、上アーム素子Ｑ１のオン期間には、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２がともにオンされるため、正極線ＰＬ２の電圧レベルによってはスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２に許容値を超える過大な電流が流れる可能性がある。これには、上アーム素子Ｑ１のオン期間において、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の各々のゲート・エミッタ間電圧Ｖｂｅを通常時のオン電圧よりも小さくすることで、各スイッチング素子に流れる電流を制限することができる。あるいは、コンバータ１０のスイッチング周期を通常時のスイッチング周期よりも短くすることで、各スイッチング周期内のオン期間を短くしてスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２に流れる電流を制限しつつ、コンデンサＣ２の残留電荷を速やかに放電させることができる。 In the on / off control of the upper arm element Q1, the switching elements Q1 and Q2 are both turned on during the on period of the upper arm element Q1. Therefore, depending on the voltage level of the positive line PL2, the switching elements Q1 and Q2 have an allowable value. There is a possibility that an excessive current exceeding will flow. For this purpose, the gate-emitter voltage Vbe of each of the switching elements Q1, Q2 is made smaller than the normal on-voltage during the on-period of the upper arm element Q1, thereby limiting the current flowing through each switching element. Can do. Alternatively, by shortening the switching cycle of the converter 10 from the normal switching cycle, the ON period in each switching cycle is shortened to limit the current flowing through the switching elements Q1 and Q2, and the residual charge of the capacitor C2 is reduced. It can be discharged quickly.

再び図３を参照して、ステップＳ０６では、ＭＧ−ＥＣＵ３０は、コンデンサＣ２の放電が完了したか否かを判定する。具体的には、ＭＧ−ＥＣＵ３０は、電圧センサ１４により検出される正極線ＰＬ２の電圧ＶＨが所定のしきい値を下回ったか否かを判定する。このしきい値は、たとえば、６０Ｖとされる。 Referring to FIG. 3 again, in step S06, MG-ECU 30 determines whether or not discharging of capacitor C2 has been completed. Specifically, MG-ECU 30 determines whether or not voltage VH of positive line PL2 detected by voltage sensor 14 has fallen below a predetermined threshold value. This threshold value is set to 60 V, for example.

電圧ＶＨがしきい値以上の場合（ステップＳ０６においてＮＯ）、コンデンサＣ２の放電が完了していないため、処理がステップＳ０５に戻される。ＭＧ−ＥＣＵ３０は、電圧ＶＨがしきい値を下回るまでステップＳ０５の放電制御を継続する。 If voltage VH is equal to or higher than the threshold value (NO in step S06), the process returns to step S05 because discharging of capacitor C2 has not been completed. The MG-ECU 30 continues the discharge control in step S05 until the voltage VH falls below the threshold value.

電圧ＶＨがしきい値を下回った場合（ステップＳ０６においてＹＥＳ）、ＭＧ−ＥＣＵ３０はコンデンサＣ２の放電が完了したものと判断して、一連の放電制御を終了する。 If voltage VH falls below the threshold value (YES in step S06), MG-ECU 30 determines that discharging of capacitor C2 has been completed, and ends a series of discharge controls.

以上に説明したように、本実施の形態によるコンデンサＣ１，Ｃ２の放電制御において、コンデンサＣ２の放電は、下アーム素子Ｑ２をオンに固定した状態で上アーム素子Ｑ１をオン・オフ制御することにより実行される。このような構成とすることにより、上アーム素子Ｑ１のオン・オフ制御中、上アーム素子Ｑ１のエミッタＥの電位は、常に負極線ＮＬの電位に保たれる。したがって、上アーム素子Ｑ１をターンオンさせるためには、上アーム素子Ｑ１のゲートＧを、負極線ＮＬの電位に所定のオン電圧（ゲート・エミッタ間電圧Ｖｂｅ）を加算した電位に駆動すればよい。このように上アーム素子Ｑ１を通常時よりも低いオン電位Ｖｏｎでターンオンできることにより、ドライバ１２０の通電量を低減できる。この結果、バックアップ電源装置４０の消費電力が低減されるため、バックアップ電源装置４０の体格およびコストが増大することを回避できる。 As described above, in the discharge control of the capacitors C1 and C2 according to the present embodiment, the discharge of the capacitor C2 is performed by controlling the upper arm element Q1 on / off while the lower arm element Q2 is fixed on. Executed. With such a configuration, during the on / off control of the upper arm element Q1, the potential of the emitter E of the upper arm element Q1 is always kept at the potential of the negative electrode line NL. Therefore, in order to turn on the upper arm element Q1, the gate G of the upper arm element Q1 may be driven to a potential obtained by adding a predetermined on voltage (gate-emitter voltage Vbe) to the potential of the negative electrode line NL. In this way, the upper arm element Q1 can be turned on at an on-potential Von that is lower than normal, so that the amount of current supplied to the driver 120 can be reduced. As a result, since the power consumption of the backup power supply device 40 is reduced, an increase in the size and cost of the backup power supply device 40 can be avoided.

なお、上記の実施の形態では、直流電源からの直流電力を受けて車両負荷を駆動する電力変換装置の構成について説明したが、負荷は車両に限定されない点について確認的に記載する。 In the above-described embodiment, the configuration of the power conversion device that receives the DC power from the DC power supply and drives the vehicle load has been described.

また、車両はモータジェネレータＭＧを唯一の動力源とする電気自動車であってもよいし、動力源としてエンジンをさらに搭載したハイブリッド車両であってもよい。さらには、直流電源Ｂ１に代えて燃料電池をさらに搭載した燃料電池車であってもよい。 The vehicle may be an electric vehicle using motor generator MG as a sole power source, or a hybrid vehicle further equipped with an engine as a power source. Furthermore, it may be a fuel cell vehicle in which a fuel cell is further mounted instead of the DC power source B1.

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。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

１０コンバータ、１２，１４電圧センサ、２０インバータ、３０ＭＧ−ＥＣＵ、４０バックアップ電源装置、５０筺体、６０衝突検知部、７０ダイオード、Ｂ１直流電源、Ｂ２補機電源、Ｃ１，Ｃ２コンデンサ、ＭＧモータジェネレータ、ＳＭＲシステムメインリレー。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Converter, 12, 14 Voltage sensor, 20 Inverter, 30 MG-ECU, 40 Backup power supply device, 50 Housing, 60 Collision detection part, 70 Diode, B1 DC power supply, B2 Auxiliary power supply, C1, C2 capacitor, MG Motor generator , SMR system main relay.

Claims

A power conversion device that performs power conversion between a DC power source and a load,
A power bus for transmitting power to the load;
A converter that performs voltage conversion between the DC power source and the power bus;
A first capacitor for smoothing the voltage on the DC power supply side of the converter;
A second capacitor for smoothing the voltage on the power bus side of the converter;
A control device for performing discharge control for discharging residual charges of the first and second capacitors when the circuit of the DC power supply is interrupted;
The converter is
First and second switching elements connected in series between the power bus;
A reactor connected between a connection point of the first and second switching elements and a positive electrode terminal of the DC power supply;
The controller is
A first discharge control means for discharging the residual charge of the first capacitor by fixing the first switching element off and turning on and off the second switching element;
After the execution of the first discharge control means, the second switching element is fixed on, and the first switching element is turned on / off to discharge a residual charge of the second capacitor. A power converter including two discharge control means.