JP2017112642A

JP2017112642A - コンバータ装置

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Publication number: JP2017112642A
Application number: JP2015242882A
Authority: JP
Inventors: 光徳木村; Mitsunori Kimura
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2015-12-14
Filing date: 2015-12-14
Publication date: 2017-06-22
Anticipated expiration: 2035-12-14
Also published as: JP6508026B2

Abstract

【課題】上アームに配置されるスイッチング素子を含むスイッチング部に短絡故障や開放故障が発生した場合でも、出力側に過電圧が発生するのを防止する。
【解決手段】コンバータ装置１０は、昇降圧を行うコンバータ１１や、複数のスイッチング部Ｍ１１〜Ｍ１６の作動を個別に制御する制御部１３などを有する。コンバータ１１は、上アーム１１Ｕに二以上のスイッチング部Ｍ１１〜Ｍ１３を並列接続して配置し、下アーム１１Ｌに二以上のスイッチング部Ｍ１４〜Ｍ１６を並列接続して配置する。制御部１３は、一以上のスイッチング部に短絡故障が発生したか否かを検出する故障検出機能と、力行や回生を問わず上アーム１１Ｕに配置されて短絡故障が発生していないスイッチング部を全て導通状態に制御するとともに下アーム１１Ｌに配置されている全てのスイッチング部Ｍ１４〜Ｍ１６にかかる駆動を禁止する駆動制御機能を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、コンバータと制御部とを有するコンバータ装置に関する。

従来では、例えば下記の特許文献１において、昇圧用のスイッチング素子が短絡した場合に、走行性能の低下を可能な限り抑制することを目的とする電力変換器に関する技術が開示されている。この電力変換器は、リアクトルと、下アームで直列に接続されている第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子とを有する。第１スイッチング素子が正常の場合は、第２スイッチング素子を導通状態に保持したまま、第１スイッチング素子で導通と遮断を繰り返してバッテリの電圧を昇圧する。第１スイッチング素子が短絡故障した場合は、第２スイッチング素子を導通状態から遮断状態に切り換える。

特開２０１５−１３６２６９号公報

しかし、特許文献１では、上アームに配置された第３スイッチング素子が短絡故障した場合について記載されていない。第３スイッチング素子が短絡故障した場合は、上下アームの短絡を防止するため、第１スイッチング素子と第２スイッチング素子の少なくとも一方を遮断状態にする方策が考えられる。ところが、昇圧動作も降圧動作も行えないので、バッテリに残存する蓄電量を限度として電圧を出力するしかない。そのため、コンバータから電圧を出力できる時間を長く確保できない、という問題が残る。

また、短絡故障した第３スイッチング素子が過熱等の要因によって、回生時にモータからの逆起電圧により、耐圧を超える過電圧が発生する、という問題が残る。

本開示はこのような点に鑑みてなしたものであり、上アームに配置されるスイッチング素子を含むスイッチング部に短絡故障や開放故障が発生した場合でも、出力側に過電圧が発生するのを防止できるコンバータ装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するためになされた発明は、入力される入力電圧（ＶＬ）と出力される出力電圧（ＶＨ）との間で昇降圧を行うコンバータ（１１）と、前記コンバータを構成する複数のスイッチング部の作動を制御する制御部（１３）とを有するコンバータ装置（１０）において、前記コンバータは、上アーム（１１Ｕ）と下アーム（１１Ｌ）とでそれぞれ二以上の前記スイッチング部（Ｍ１１，Ｍ１２，Ｍ１３，Ｍ１４，Ｍ１５，Ｍ１６）が並列接続して配置されており、前記制御部は、複数の前記スイッチング部のうちで、一以上の前記スイッチング部に短絡故障が発生したか否かを検出する故障検出機能（１３ａ）と、前記故障検出機能によって前記上アームの前記スイッチング部に短絡故障が発生したと検出されると、力行や回生を問わず、前記上アームに配置されて短絡故障が発生していない前記スイッチング部を全て導通状態に制御するとともに、前記下アームに配置されている全ての前記スイッチング部にかかる駆動を禁止する駆動制御機能（１３ｂ）とを有する。

この構成によれば、上アームに配置された一つのスイッチング部に短絡故障が発生した場合は、短絡故障が発生していない上アームのスイッチング部が全て導通状態になり、下アームに配置された全てのスイッチング部について駆動が禁止される。短絡故障した上アームのスイッチング部が回生時に開放故障しても、短絡故障していない上アームのスイッチング部に電流が流れるので、出力側に過電圧が発生するのを防止できる。回生動作が可能となるので、コンバータから電圧を出力できる時間を従来よりも長く確保できる。

なお、「コンバータ」はＤＣ−ＤＣコンバータに相当する。「スイッチング部」は少なくともスイッチング素子を含む。すなわち、スイッチング素子のみの場合と、スイッチング素子に加えてダイオードを含む場合とがある。後者の場合において「スイッチング部に短絡故障が発生する」とは、スイッチング素子およびダイオードのうちで一方または双方に短絡故障が発生することを意味する。「複数のスイッチング部の作動を制御する」とは、スイッチング部に含まれるスイッチング素子のオン／オフを制御することを意味する。「スイッチング素子」は、スイッチング動作が可能な任意の半導体素子を適用できる。例えば、ＩＧＢＴ、ＦＥＴ（具体的にはＭＯＳＦＥＴ，ＪＦＥＴ，ＭＥＳＦＥＴ等）、ＧＴＯ、パワートランジスタなどが該当する。「上アーム」は、グラウンドから離れた高電位側の配置を意味する。「下アーム」は、上アームよりもグラウンドに近い低電位側の配置を意味する。「短絡故障」は素子のショートに相当し、「開放故障」は素子のオープンや断線などに相当する。「駆動を禁止する」は、スイッチング素子を非導通状態で維持することを意味する。「非導通状態」は遮断状態と同義である。

コンバータ装置の構成例を示す模式図である。電力源の構成例を示す模式図である。制御部の構成例を示す模式図である。駆動制御処理の手続き例を示すフローチャート図である。一つのスイッチング素子の短絡故障を示す模式図である。一つのスイッチング素子の開放故障を示す模式図である。短絡故障にかかる電圧の変化例を示すタイムチャート図である。開放故障にかかる電圧の変化例を示すタイムチャート図である。

以下、本発明を実施するための形態について、図面に基づいて説明する。なお、特に明示しない限り、「接続する」という場合には電気的に接続することを意味する。各図は、本発明を説明するために必要な要素を図示し、実際の全要素を図示しているとは限らない。上下左右等の方向を言う場合には、図面の記載を基準とする。英数字の連続符号は記号「〜」を用いて略記する。例えば「スイッチング部Ｍ１１〜Ｍ１６」は「スイッチング部Ｍ１１，Ｍ１２，Ｍ１３，Ｍ１４，Ｍ１５，Ｍ１６」を意味する。

図１に示すコンバータ装置１０は、コンバータ１１，電圧センサ１２，制御部１３などを有する。このコンバータ装置１０は、電力源Ｅとインバータ２０との間に介在され、直流電圧を昇降圧する機能を担う。インバータ２０は、コンバータ装置１０から出力される直流電力を交流電力に変換し、負荷に相当する回転電機３０に出力する。

コンバータ装置１０の入力側には、入力電圧ＶＬを平滑にするコンデンサＣ１を介して電力源Ｅが接続される。言い換えると、入力電圧ＶＬは電力源Ｅの端子間電圧でもある。電力源Ｅの具体例については後述する。コンバータ装置１０の出力側には、出力電圧ＶＨを平滑にするコンデンサＣ２を介してインバータ２０が接続される。入力電圧ＶＬと出力電圧ＶＨとは、一般的にＶＬ≦ＶＨの関係がある。コンデンサＣ１，Ｃ２の各静電容量は、電圧や電流等に応じて設定するとよい。

コンバータ１１は、複数のスイッチング部Ｍ１１〜Ｍ１６などを有する。各スイッチング部は、半導体モジュールで構成してもよく、スイッチング素子とダイオードとを個別に用いて並列接続する構成としてもよい。本形態では、半導体モジュールで構成し、スイッチング素子にはＩＧＢＴを適用する。

スイッチング部Ｍ１１〜Ｍ１３は並列接続され、破線で示す上アーム１１Ｕに配置される。スイッチング部Ｍ１４〜Ｍ１６は並列接続され、破線で示す下アーム１１Ｌに配置される。スイッチング部Ｍ１１とスイッチング部Ｍ１４とは、接続点Ｐ１を介して直列接続される。同様にして、スイッチング部Ｍ１２，Ｍ１３とスイッチング部Ｍ１５，Ｍ１６とは、それぞれ接続点Ｐ２，Ｐ３を介して直列接続される。接続点Ｐ１〜Ｐ３は接続されて同電位になる。

スイッチング部Ｍ１１は、スイッチング素子Ｑ１１とダイオードＤ１１とを含んで並列接続される。同様にして、スイッチング部Ｍ１２〜Ｍ１６は、それぞれスイッチング素子Ｑ１２〜Ｑ１６とダイオードＤ１２〜Ｄ１６とを含んで並列接続される。

接続点Ｐ１〜Ｐ３とは反対側のスイッチング部Ｍ１１〜Ｍ１３、すなわちダイオードＤ１１〜Ｄ１３のカソード側は、それぞれインバータ２０に接続される。接続点Ｐ１〜Ｐ３とは反対側のスイッチング部Ｍ１４〜Ｍ１６、すなわちダイオードＤ１４〜Ｄ１６のアノード側は、それぞれグラウンドＧに接続される。グラウンドＧは共通電位であり、必ずしも０[Ｖ]とは限らない。接地されたグラウンドＧは０[Ｖ]になる。

コンバータ１１の入力側には、電圧センサ１２が接続される。この電圧センサ１２は、入力電圧ＶＬを検出して、後述する制御部１３に伝達する。

電力源Ｅのプラス側は、接続点Ｐ１との間にリアクトルＬが接続される。リアクトルＬは、電気エネルギーを磁気エネルギーに変換して蓄積／放出する機能を担う。電力源Ｅのマイナス側はグラウンドＧに接続される。

制御部１３は、コンバータ装置１０の作動を全体的に司る。すなわち制御部１３に入力される入力情報に基づいて、コンバータ１１に備えるスイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１６のオン／オフを制御する制御信号Ｓｃを出力する。入力情報には、外部装置４０との間で相互に伝達される制御情報Ｔ^*や、電圧センサ１２で検出された入力電圧ＶＬ、インバータ２０から伝達される出力電圧ＶＨや状態情報Ｓｓ、後述する回転センサ３１で検出された回転情報θなどが該当する。制御部１３の構成例については後述する。外部装置４０は、例えばＥＣＵやコンピュータ等が該当する。なお、ＥＣＵは「Electronic Control Unit」の頭文字からなる略称である。制御部１３は、さらにインバータ２０に含まれる複数のスイッチング素子についてもオン／オフを制御する構成としてもよい。

制御情報Ｔ^*には、車両に関する情報（例えばアクセル開度や走行速度等）、コンバータ１１から出力する電圧や電流、回転電機３０の回転数やトルクなどのうちで一以上を含む。状態情報Ｓｓには、インバータ２０に関する状態に相当する正常状態や異常状態などを含む。回転情報θには、回転位置，回転角度，回転速度などのうちで一以上を含む。

回転電機３０は、回転する部材（例えば軸やシャフト等）を有する機器であれば任意である。例えば、発電機，電動機，電動発電機等が該当する。発電機には電動発電機が発電機として作動する場合を含み、電動機には電動発電機が電動機として作動する場合を含む。本形態の回転電機３０には、上述した回転情報θを検出して制御部１３に出力する回転センサ３１を備える。本形態の回転センサ３１には、回転角センサの一例であるレゾルバを適用する。

図２に示す電力源Ｅは、燃料電池Ｅ１，太陽電池Ｅ２，リチウムイオン電池Ｅ３，鉛蓄電池Ｅ４などのうちで一以上を含む。燃料電池Ｅ１と太陽電池Ｅ２は電力を出力できる一次電池に相当する。リチウムイオン電池Ｅ３と鉛蓄電池Ｅ４は電力の放電と蓄電ができる二次電池に相当する。コンバータ装置１０は力行と回生が行えるので、リチウムイオン電池Ｅ３や鉛蓄電池Ｅ４などの二次電池が適する。

図３に示す制御部１３は、故障検出機能１３ａや駆動制御機能１３ｂなどを有する。故障検出機能１３ａは、スイッチング部Ｍ１１〜Ｍ１６のうちで、一以上のスイッチング部に含まれるスイッチング素子について短絡故障や開放故障が発生したか否かを検出する。短絡故障や開放故障を検出した場合は、スイッチング部を特定する情報や、短絡故障や開放故障の種類を含む故障検出情報Ｄｅｔとして駆動制御機能１３ｂに伝達する。

駆動制御機能１３ｂは、力行や回生を問わず、入力情報や故障検出情報Ｄｅｔに基づいて、スイッチング部Ｍ１１〜Ｍ１６の駆動を制御する。具体的には、上アーム１１Ｕに配置されたスイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１３のうちで一以上のスイッチング素子に短絡故障が発生すると、上アーム１１Ｕに配置されて短絡故障が発生していないスイッチング素子を全て導通状態に制御する。さらに、上アーム１１Ｕと下アーム１１Ｌとの間で短絡するのを防止するため、下アーム１１Ｌに配置されている全てのスイッチング素子Ｑ１４〜Ｑ１６にかかる駆動を禁止する制御を行う。すなわち、上アーム１１Ｕに配置されたスイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１３と、下アーム１１Ｌに配置されたスイッチング素子Ｑ１４〜Ｑ１６とで別個に制御信号Ｓｃを伝達する。

上述した各機能を果たす限りにおいて、制御部１３は任意に構成してよい。例えば、ＣＰＵがプログラムを実行するソフトウェア制御を行う構成としてもよく、ＩＣやトランジスタ等の電子部品を用いてハードウェア制御を行う構成としてもよい。本形態では制御部１３にＥＣＵを適用する。

制御部１３で実現する駆動制御処理について、図４〜図６を参照しながら説明する。図４に示すステップＳ１０は故障検出機能１３ａに相当し、ステップＳ１２，Ｓ１４，Ｓ１６は駆動制御機能１３ｂに相当する。図４の駆動制御処理は、繰り返し実行され、終了には括弧書きで示すように上位ルーチンに戻るリターンを含む。なお、二点鎖線で示すステップＳ１５，Ｓ１６については実行してもよく、実行しなくてもよい。

まずステップＳ１０では、故障検出処理を行う。この故障検出処理は、スイッチング部Ｍ１１〜Ｍ１３にそれぞれに含まれるスイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１３について、短絡故障や開放故障が発生したか否かを検出する処理である。なお、短絡故障についての具体的な検出法は周知であるので図示および説明を省略する。開放故障は、短絡故障と同様に、センス電圧が所定電圧範囲内であることを検出することにより、検出する手法もある。所定電圧範囲は、下限値から上限値までの電圧範囲であって、０[Ｖ]を含む。下限値と上限値は、それぞれスイッチング素子の特性等に応じて適切な数値を設定するとよい。

ステップＳ１１では、故障検出処理の実行によって、上アーム１１Ｕのスイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１３に短絡故障が発生したか否かを判別する。スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１３のうちで１以上のスイッチング素子に短絡故障が発生した場合はＹＥＳになり、ステップＳ１２に進む。例えば図５に示すように、スイッチング素子Ｑ１１に短絡故障が発生した場合が該当する。これに対して、スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１３のいずれも短絡故障が発生していない場合はＮＯになり、そのまま故障検出処理を終了する。

ステップＳ１２では、下アーム１１Ｌに配置されている全てのスイッチング部Ｍ１４〜Ｍ１６に含まれるスイッチング素子Ｑ１４〜Ｑ１６の駆動を禁止する制御を行う。この制御により、上下アームの短絡が発生するのを確実に防止できる。

ステップＳ１３では、一以上のスイッチング素子に短絡故障が発生したか否かを判断するにあたって、出力電圧ＶＨが入力電圧ＶＬを含む所定範囲内に低下したか否かを判別する。所定範囲の設定例については後述する。出力電圧ＶＨが入力電圧ＶＬを含む所定範囲内に低下した場合はＹＥＳになり、ステップＳ１４に進む。出力電圧ＶＨが所定範囲外であればＮＯになり、ステップＳ１５に進む。

ステップＳ１４では、上アーム１１Ｕに配置されて短絡故障が発生していないスイッチング部に含まれるスイッチング素子を全て導通状態に制御する。この制御により、短絡故障した上アーム１１Ｕのスイッチング部が回生時に開放故障しても、短絡故障していない上アーム１１Ｕのスイッチング部に電流が流れる。したがって、出力側に過電圧が発生するのを防止できる。

ステップＳ１５では、短絡故障が発生したスイッチング素子について、さらに開放故障が発生したか否かを判別する。短絡故障のスイッチング素子が開放故障に至った場合はＹＥＳになり、ステップＳ１６に進む。例えば図６に示すように、スイッチング素子Ｑ１１が開放故障に至った場合が該当する。これに対して、開放故障まで至っていない場合はＮＯになり、そのまま故障検出処理を終了する。

図４に戻って、ステップＳ１６では開放故障にかかる上アームに含まれるスイッチング部を除いて、残りのスイッチング部の作動を駆動する制御を行う。例えば、故障が発生していない上アーム１１Ｕに含まれるスイッチング素子（例えば図６ではスイッチング素子Ｑ１２，Ｑ１３）と、下アーム１１Ｌに含まれるスイッチング素子Ｑ１４〜Ｑ１６とは、短絡故障になる前と同様にオン／オフを制御して昇降圧を行ってもよい。

ここで、開放故障にかかる上アームのスイッチング部（例えば図６ではスイッチング素子Ｑ１１）は、制御部１３から制御信号Ｓｃが伝達されても結果として作動しない。すなわち開放故障のスイッチング部に制御信号Ｓｃを伝達しても支障ないので、短絡故障になる前と同様に全てのスイッチング部の作動を制御して昇降圧を行ってもよい。

図４に示す駆動制御処理の実行に伴う入力電圧ＶＬと出力電圧ＶＨの変化例について、図７，図８を参照しながら説明する。図７には、図４のステップＳ１２，Ｓ１４を実行し、ステップＳ１５，Ｓ１６を実行しない場合の変化例を示す。図８には、図４のステップＳ１２，Ｓ１４，Ｓ１５，Ｓ１６を全て実行した場合の変化例を示す。

図７の時刻ｔ１１において、例えば図５に示すスイッチング素子Ｑ１１が短絡故障すると、図４のステップＳ１１はＹＥＳになってステップＳ１２が実行される。さらに、出力電圧ＶＨが所定範囲ＶＲ内に低下すると、ステップＳ１３はＹＥＳになり、ステップＳ１４が実行される。所定範囲ＶＲは入力電圧ＶＬを含む範囲であって、下限電圧ＶthLを下限とし、上限電圧ＶthHを上限とする。下限電圧ＶthLは、０[Ｖ]を含めて任意に設定してよい。上限電圧ＶthHは、入力電圧ＶＬと出力電圧ＶＨとの間で任意に設定してよい。ステップＳ１４の実行によって、出力電圧ＶＨは入力電圧ＶＬとほぼ等しい状態で移行する。

コンバータ装置１０が短絡故障した上アーム１１Ｕのスイッチング部（例えば上述したスイッチング素子Ｑ１１）を含む場合の作動について簡単に述べる。

例えば時刻ｔ１２にスイッチング素子Ｑ１１が開放故障に至ると、従来技術では開放故障に伴ってモータからの逆起電圧により、スイッチング素子Ｑ１２〜Ｑ１６の耐圧を超える過電圧が発生していた。

これに対して、図４のステップＳ１２，Ｓ１４が実行されることにより、スイッチング素子Ｑ１１が開放故障に至っても、スイッチング素子Ｑ１２，Ｑ１３が導通状態に制御されているので、出力電圧ＶＨは入力電圧ＶＬとほぼ等しい電圧で移行する。「ほぼ等しい電圧」には、インバータ２０の制御によって変動する電圧範囲や、回転電機３０の回転に伴って変動する電圧範囲などを含む。

図８の時刻ｔ２１において、例えば図５に示すスイッチング素子Ｑ１１が短絡故障すると、図７の場合と同様に出力電圧ＶＨが所定範囲ＶＲ内に低下し、ステップＳ１２，Ｓ１４が実行されて出力電圧ＶＨは入力電圧ＶＬとほぼ等しい状態で移行する。

その後、時刻ｔ２２にスイッチング素子Ｑ１１が回生時に開放故障に至ると、回転電機３０に逆起電力が発生するものの、スイッチング素子Ｑ１２，Ｑ１３が導通状態に制御されているので、出力電圧ＶＨは入力電圧ＶＬとほぼ等しい状態で移行する。

そして、開放故障と判別された時刻ｔ２３以降は、時刻ｔ２１よりも前と同様にして駆動を行う。この駆動制御によって、時刻ｔ２３以降の出力電圧ＶＨは指令通り、昇降圧の制御を行う。

上述した実施の形態によれば、以下に示す各作用効果を得ることができる。

（１）コンバータ装置１０は、図１に示すように、昇降圧を行うコンバータ１１と、複数のスイッチング部Ｍ１１〜Ｍ１６の作動を個別に制御する制御部１３とを有する構成とした。コンバータ１１は、上アーム１１Ｕに二以上のスイッチング部Ｍ１１〜Ｍ１３を並列接続して配置し、下アーム１１Ｌに二以上のスイッチング部Ｍ１４〜Ｍ１６を並列接続して配置する構成とした。制御部１３は、図３〜図６に示すように、複数のスイッチング部Ｍ１１〜Ｍ１６のうちで、一以上のスイッチング部に短絡故障が発生したか否かを検出する故障検出機能１３ａと、故障検出機能１３ａによって上アーム１１Ｕのスイッチング部Ｍ１１〜Ｍ１３に短絡故障が発生したと検出されると、力行や回生を問わず、上アーム１１Ｕに配置されて短絡故障が発生していないスイッチング部を全て導通状態に制御するとともに、下アーム１１Ｌに配置されている全てのスイッチング部Ｍ１４〜Ｍ１６にかかる駆動を禁止する駆動制御機能１３ｂとを有する構成とした。これらの構成によれば、上アーム１１Ｕに配置された一つのスイッチング部（例えばスイッチング部Ｍ１１）に短絡故障が発生した場合は、短絡故障が発生していない上アーム１１Ｕのスイッチング部（例えばスイッチング部Ｍ１２，Ｍ１３）が全て導通状態になり、下アーム１１Ｌに配置された全てのスイッチング部Ｍ１４〜Ｍ１６について駆動が禁止される。短絡故障した上アーム１１Ｕのスイッチング部Ｍ１１〜Ｍ１３が回生時に開放故障しても、短絡故障していない上アーム１１Ｕのスイッチング部に電流が流れるので、出力側に過電圧が発生するのを防止できる。回生動作が可能となるので、コンバータ１１から電圧を出力できる時間を従来よりも長く確保できる。

（２）駆動制御機能１３ｂは、図７に示すように、出力電圧ＶＨが入力電圧ＶＬを含む所定範囲ＶＲ内に低下したことを条件として、上アーム１１Ｕに配置されて短絡故障が発生していないスイッチング部（例えばスイッチング部Ｍ１２，Ｍ１３）を全て導通状態に制御する構成とした。この構成によれば、上アーム１１Ｕのスイッチング部Ｍ１１〜Ｍ１３が全て導通状態になるので、回生時に、短絡故障したスイッチング素子が開放故障に発展した際に、回転電機３０の逆起電圧による過電圧を防ぐことができる。

（３）故障検出機能１３ａは、図４のステップＳ１５に示すように、短絡故障が発生していたスイッチング部（例えばスイッチング部Ｍ１１）に開放故障が発生したか否かをさらに検出する構成とした。駆動制御機能１３ｂは、図４のステップＳ１６に示すように、故障検出機能１３ａによって上アーム１１Ｕのスイッチング部に開放故障が発生したと検出されると、短絡故障が発生する前と同様に、上下アームともに制御して昇降圧を行う構成とした。これらの構成によれば、開放故障が発生した後は短絡故障が発生する前と同様に力行や回生を行うことができる。

〔他の実施の形態〕
以上では本発明を実施するための形態について説明したが、本発明は当該形態に何ら限定されるものではない。言い換えれば、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施することもできる。例えば、次に示す各形態を実現してもよい。

上述した実施の形態では、例えば図５に示すように、上アーム１１Ｕのスイッチング部Ｍ１１に含まれるスイッチング素子Ｑ１１に短絡故障が発生した場合に適用した。この形態に代えて、図示を省略するが、スイッチング部Ｍ１２に含まれるスイッチング素子Ｑ１２に短絡故障が発生した場合に適用してもよく、スイッチング部Ｍ１３に含まれるスイッチング素子Ｑ１３に短絡故障が発生した場合に適用してもよい。スイッチング素子Ｑ１２に短絡故障が発生した場合には、スイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１３を導通状態に制御すればよい。スイッチング素子Ｑ１３に短絡故障が発生した場合には、スイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１２を導通状態に制御すればよい。スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１３のうちで二つのスイッチング素子に短絡故障が発生した場合も、残りのスイッチング素子を導通状態に制御すればよい。ダイオードＤ１１〜Ｄ１３に短絡故障が発生した場合も、スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１３に短絡故障が発生した場合と同様に制御すればよい。いずれにせよ、導通状態に制御するスイッチング素子に電流が流れるので、出力側に過電圧が発生するのを防止できる。よって、上述した実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。

上述した実施の形態では、図１に示すように、上アーム１１Ｕに三のスイッチング部Ｍ１１〜Ｍ１３を並列接続して配置し、下アーム１１Ｌに三のスイッチング部Ｍ１４〜Ｍ１６を並列接続して配置する構成とした。この形態に代えて、上アーム１１Ｕに二または四以上のスイッチング部を並列接続して配置し、下アーム１１Ｌに二または四以上のスイッチング部を並列接続して配置する構成としてもよい。各アームに配置するスイッチング部の数が相違するに過ぎないので、上述した実施の形態と同様の作用効果が得られる。

上述した実施の形態では、スイッチング部Ｍ１１〜Ｍ１６を半導体モジュールで構成し、スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１６にはＩＧＢＴを適用する構成とした。この形態に代えて、スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１６とダイオードＤ１１〜Ｄ１６とを個別に用いて並列接続する構成としてもよい。またスイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１６には、ＦＥＴ、ＧＴＯ、パワートランジスタなどを適用してもよい。いずれで構成するにせよ、上述した実施の形態と同様の作用効果が得られる。

上述した実施の形態では、図３に示すように、上アーム１１Ｕに配置されたスイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１３と、下アーム１１Ｌに配置されたスイッチング素子Ｑ１４〜Ｑ１６とで別個に制御信号Ｓｃを伝達する構成とした。この形態に代えて、上アーム１１Ｕや下アーム１１Ｌへの配置にかかわらず複数のスイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１６を個別に制御するように、制御信号Ｓｃを伝達する構成としてもよい。制御信号Ｓｃの伝達形態が相違するに過ぎないので、上述した実施の形態と同様の作用効果が得られる。

１０コンバータ装置
１１コンバータ
１１Ｌ下アーム
１１Ｕ上アーム
１３制御部
１３ａ故障検出機能
１３ｂ駆動制御機能
Ｍ１１〜Ｍ１６スイッチング部
Ｑ１１〜Ｑ１６スイッチング素子

Claims

入力される入力電圧（ＶＬ）と出力される出力電圧（ＶＨ）との間で昇降圧を行うコンバータ（１１）と、前記コンバータを構成する複数のスイッチング部の作動を制御する制御部（１３）とを有するコンバータ装置（１０）において、
前記コンバータは、上アーム（１１Ｕ）と下アーム（１１Ｌ）とでそれぞれ二以上の前記スイッチング部（Ｍ１１，Ｍ１２，Ｍ１３，Ｍ１４，Ｍ１５，Ｍ１６）が並列接続して配置されており、
前記制御部は、
複数の前記スイッチング部のうちで、一以上の前記スイッチング部に短絡故障が発生したか否かを検出する故障検出機能（１３ａ）と、
前記故障検出機能によって前記上アームの前記スイッチング部に短絡故障が発生したと検出されると、力行や回生を問わず、前記上アームに配置されて短絡故障が発生していない前記スイッチング部を全て導通状態に制御するとともに、前記下アームに配置されている全ての前記スイッチング部にかかる駆動を禁止する駆動制御機能（１３ｂ）と、
を有するコンバータ装置。
前記駆動制御機能は、前記出力電圧が前記入力電圧を含む所定範囲内に低下したことを条件として、前記上アームに配置されて短絡故障が発生していない前記スイッチング部を全て導通状態に制御する請求項１に記載のコンバータ装置。
前記故障検出機能は、短絡故障が発生していた前記スイッチング部に開放故障が発生したか否かをさらに検出でき、
前記駆動制御機能は、前記故障検出機能によって前記上アームの前記スイッチング部に開放故障が発生したと検出されると、短絡故障が発生する前と同様に制御して昇降圧を行う請求項２に記載のコンバータ装置。