JP2020054167A - 電力変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電力供給系の異常時にアクティブショート回路が形成されることで生じる不都合を低減する。【解決手段】 高圧系電源及び高圧系電源よりも電源電圧が低い低圧系電源に電気的に接続される処理装置と、処理装置により制御される電力変換回路とを含み、処理装置は、高圧系電源及び低圧系電源のそれぞれに係る電力供給系が正常であるときと、高圧系電源及び低圧系電源のうちの低圧系電源に係る電力供給系が異常であるとき、のいずれにおいても、高圧系電源からの電力で動作して電力変換回路を制御する、電力変換装置が開示される。【選択図】 図２

Description

本開示は、電力変換装置に関する。

低圧系電源に係る電力供給系の異常時に、高圧系電源に基づいて、インバータにおいて上段又は下段の全てのスイッチング素子をオンさせるアクティブショート回路を形成する技術が知られている。

特開２０１７−１１８８１５号公報

しかしながら、上記のような従来技術では、低圧系電源に係る電力供給系の異常時に処理装置が動作不能となるので（電源喪失のため）、低圧系電源に係る電力供給系の異常時には処理装置の動作を介することなくすぐにアクティブショート回路が形成される。このため、上記のような従来技術では、電力供給系の異常時にアクティブショート回路がすぐに形成されることによる不都合が生じる場合がある。例えば、低圧系電源に係る電力供給系の異常時にすぐにアクティブショート回路が形成されると、スイッチング素子やステータコイルを大電流（還流電流）が流れる場合がある。かかる大電流によりステータコイルが発熱する等の不都合が生じる。

そこで、１つの側面では、本発明は、電力供給系の異常時にアクティブショート回路が形成されることで生じる不都合を低減することを目的とする。

１つの側面では、高圧系電源及び前記高圧系電源よりも電源電圧が低い低圧系電源に電気的に接続される処理装置と、
前記処理装置により制御される電力変換回路とを含み、
前記処理装置は、前記高圧系電源及び前記低圧系電源のそれぞれに係る電力供給系が正常であるときと、前記高圧系電源及び前記低圧系電源のうちの前記低圧系電源に係る電力供給系が異常であるとき、のいずれにおいても、前記高圧系電源からの電力で動作して前記電力変換回路を制御する、電力変換装置が提供される。

１つの側面では、本発明によれば、電力供給系の異常時にアクティブショート回路が形成されることで生じる不都合を低減することが可能となる。

電動車両用のモータ駆動システムの全体構成の一例を示す図である。 インバータ制御装置に係る電源構成の一例を示す概略図である。 図２に示す電源構成におけるフェール時の電源供給形態を示す表示図である。 低圧系電源失陥時にマイクロコンピュータにより実行されるインバータの制御例を示す概略フローチャートである。 高圧系電源失陥時にマイクロコンピュータにより実行されるインバータの制御例を示す概略フローチャートである。 変形例による電源構成を示す概略図である。

以下、添付図面を参照しながら各実施例について詳細に説明する。

以下の説明において、特に言及しない限り、各種の要素間の“接続”という用語は、“電気的な接続”を意味する。

図１は、電動車両用のモータ駆動システム１の全体構成の一例を示す図である。モータ駆動システム１は、高圧バッテリ１０を用いて走行用モータ４０を駆動することにより車両を駆動させるシステムである。なお、電動車両は、電力を用いて走行用モータ４０を駆動して走行するものであれば、その方式や構成の詳細は任意である。電動車両は、動力源がエンジンと走行用モータ４０であるハイブリッド自動車や、動力源が走行用モータ４０のみである電気自動車を含む概念である。

モータ駆動システム１は、図１に示すように、高圧バッテリ１０、平滑コンデンサ２０と、インバータ３０（電力変換回路の一例）、走行用モータ４０（図１では「ＭＧ」と表記）、及び、インバータ制御装置５０を備える。なお、本実施例においては、インバータ３０及びインバータ制御装置５０が電力変換装置の一例を形成する。

高圧バッテリ１０は、蓄電して直流電圧を出力する任意の蓄電装置であり、ニッケル水素バッテリ、リチウムイオンバッテリや電気２重層キャパシタ等の容量性素子を含んでよい。高圧バッテリ１０は、典型的には、定格電圧が１００Ｖを超えるバッテリであり、定格電圧が例えば２８８Ｖである。ただし、高圧バッテリ１０は、いわゆるマイルドハイブリッド自動車で用いられる、より定格電圧の低いバッテリ（例えば４８Ｖ）であってもよい。本実施例では、一例として、高圧バッテリ１０は、定格電圧が４８Ｖ（第１電圧の一例）であるとする。図１には、高圧バッテリ１０の高電位側が“Ｐ”で示され、低電位側（グランド側）が“Ｎ”で示される。

平滑コンデンサ２０は、インバータ３０に並列に接続される。平滑コンデンサ２０は、正極ラインと負極ラインとの間に接続される。

インバータ３０は、正極ラインと負極ラインとの間に互いに並列に配置されるＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各アームを含む。Ｕ相アームは、直列接続されたスイッチング素子（本例ではＭＯＳＦＥＴ：ｍｅｔａｌ−ｏｘｉｄｅ−ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｆｉｅｌｄ−ｅｆｆｅｃｔ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）Ｑ１、Ｑ２を含み、Ｖ相アームは、直列接続されたスイッチング素子（本例ではＭＯＳＦＥＴ）Ｑ３、Ｑ４を含み、Ｗ相アームは、直列接続されたスイッチング素子（本例ではＭＯＳＦＥＴ）Ｑ５、Ｑ６を含む。また、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のドレイン−ソース間には、それぞれ、ソース側からドレイン側に電流を流すようにダイオードＤ１１〜Ｄ１６が配置される。なお、ダイオードＤ１１〜Ｄ１６は、ＭＯＳＦＥＴのボデーダイオードであってよい。なお、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６は、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）のような、ＭＯＳＦＥＴ以外の他のスイッチング素子であってもよい。

走行用モータ４０は、３相の交流モータであり、Ｕ、Ｖ、Ｗ相の３つのコイルの一端が中点で共通接続されている。Ｕ相コイルの他端は、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の中点Ｍ１に接続され、Ｖ相コイルの他端は、スイッチング素子Ｑ３、Ｑ４の中点Ｍ２に接続され、Ｗ相コイルの他端は、スイッチング素子Ｑ５、Ｑ６の中点Ｍ３に接続される。

なお、図１に示す例では、モータ駆動システム１は、単一の走行用モータ４０を備えているが、追加のモータ（発電機を含む）を備えてもよい。この場合、追加のモータ（複数も可）は、対応するインバータとともに、走行用モータ４０及びインバータ３０と並列な関係で、高圧バッテリ１０に接続されてもよい。また、図１に示す例では、モータ駆動システム１は、ＤＣ／ＤＣコンバータを備えていないが、高圧バッテリ１０とインバータ３０の間にＤＣ／ＤＣコンバータを備えてもよい。なお、モータ駆動システム１では、平滑コンデンサ２０に並列に、空調装置等のような他の車載電気負荷が接続されてもよい。

高圧バッテリ１０と平滑コンデンサ２０との間には、図１に示すように、高圧バッテリ１０から電力供給を遮断するための遮断用スイッチＳＷ１が設けられる。遮断用スイッチＳＷ１は、半導体スイッチやリレー等で構成されてもよい。遮断用スイッチＳＷ１は、常態でオン状態であり、例えば平滑コンデンサ２０の急速放電が必要な状況等にオフされる。

図２は、インバータ制御装置５０に係る電源構成の一例を示す概略図である。図２は、基板Ｓ上に実装される構成を模式的に示す。図２において、＋Ｂは、１２Ｖ（第２電圧の一例）の低圧バッテリ（例えば鉛バッテリ）８からの電源供給を表し、ＧＮＤは、グランド電位を表す。なお、Ｐ、Ｎの意味は、上述のとおりである。

図２において、ラインＬは、低圧系と高圧系とを区切るラインであり、ラインＬよりもＰ端子８０側は“高圧系（高圧）”であり、その逆側が“低圧系（低圧）”である。すなわち、基板Ｓは、絶縁領域（図示せず）を介して低圧系領域Ｓ１及び高圧系領域Ｓ２が区分される。絶縁領域は、基板Ｓの内層を含め、導体を一切含まない領域であり、低圧系領域Ｓ１及び高圧系領域Ｓ２との間に延在し、両者を電気的に絶縁する機能を有する。低圧系領域Ｓ１には、例えばＣＡＮ（ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ａｒｅａ ｎｅｔｗｏｒｋ）通信用のインターフェース９０（図２では、「ＣＡＮ通信Ｉ／Ｆ」と表記）等が実装される。

インバータ制御装置５０は、マイクロコンピュータ５１（図２では、「マイコン」と表記）（処理装置の一例）を含む。マイクロコンピュータ５１は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、メインメモリ（全て図示せず）などを含む。インバータ制御装置５０の各種機能は、ＲＯＭ等に記録された制御プログラムがメインメモリに読み出されてＣＰＵにより実行されることによって実現される。インバータ３０の制御方法は、任意であるが、基本的には、Ｕ相に係る２つのスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２が互いに逆相でオン／オフし、Ｖ相に係る２つのスイッチング素子Ｑ３、Ｑ４が互いに逆相でオン／オフし、Ｗ相に係る２つのスイッチング素子Ｑ５、Ｑ６が互いに逆相でオン／オフする。

インバータ制御装置５０は、電源系として、上段のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ３、Ｑ５を駆動するための上段駆動電源７０（第３電源回路の一例）と、下段のスイッチング素子Ｑ２、Ｑ４、Ｑ６を駆動するための下段駆動電源７２と、マイクロコンピュータ５１用のマイコン電源７４と、降圧電源７５（第１電源回路の一例）と、絶縁電源７６（第２電源回路の一例）とを含む。

上段駆動電源７０は、平滑コンデンサ２０の正極側の接続されるＰ端子８０に接続される。上段駆動電源７０は、Ｐ端子８０にライン８２を介して接続されるとともに、Ｐ端子８０にライン８４を介して接続される。ライン８４には、降圧回路を備える降圧電源７５が設けられる。降圧電源７５は、後述のように、４８Ｖを２１Ｖに降圧する。従って、上段駆動電源７０には、ライン８２を介して４８Ｖの電圧が供給されるとともに、ライン８４を介して２１Ｖの電圧が供給される。

また、上段駆動電源７０は、ライン８４に接続点Ｐ１で接続されるライン８６を介して＋Ｂ端子８８に接続される。ライン８６には、絶縁電源７６が設けられる。従って、上段駆動電源７０には、降圧電源７５を介した系統と絶縁電源７６を介した系統の２系統で、４８Ｖよりも低い電圧が供給可能となる。

上段駆動電源７０は、上述のように供給される電圧に基づいて、上段のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ３、Ｑ５を駆動するために必要な電源電圧を生成する。具体的には、上段駆動電源７０は、昇圧回路７０ａを備える。昇圧回路７０ａは、例えばチャージポンプ（ＣＰ）回路であり、出力電圧が４８Ｖになるように機能してよい。あるいは、昇圧回路７０ａは、出力電圧が４８Ｖより高い電圧まで昇圧する回路であってもよい。また、上段駆動電源７０は、昇圧回路７０ａに加えて、定電圧回路（例えば、ＬＤＯ（Ｌｏｗ Ｄｒｏｐ Ｏｕｔ）リニア・レギュレータ）を備えてもよい。

下段駆動電源７２は、Ｐ端子８０にライン８４を介して接続されるとともに、＋Ｂ端子８８にライン８６を介して接続される。従って、下段駆動電源７２には、降圧電源７５を介した系統と絶縁電源７６を介した系統の２系統で、４８Ｖよりも低い電圧が供給可能となる。

下段駆動電源７２は、上述のように供給される電圧に基づいて、下段のスイッチング素子Ｑ２、Ｑ４、Ｑ６を駆動するために必要な電源電圧を生成する。下段駆動電源７２は、定電圧回路（例えば、ＬＤＯリニア・レギュレータ）を備えてよい。

マイコン電源７４は、Ｐ端子８０にライン８４を介して接続されるとともに、＋Ｂ端子８８にライン８６を介して接続される。従って、マイコン電源７４には、降圧電源７５を介した系統と絶縁電源７６を介した系統の２系統で、４８Ｖよりも低い電圧が供給される。マイコン電源７４は、上述のように供給される電圧に基づいて、マイクロコンピュータ５１が動作するための電源（例えば電源電圧が５Ｖ）を生成する。

降圧電源７５は、Ｐ端子８０に基づいて得られる高電圧（４８Ｖ）を２１Ｖ（第３電圧の一例）に降圧する。なお、２１Ｖはあくまで一例であり、４８Ｖ未満かつ１２Ｖよりも大きい他の電圧であってもよい。降圧電源７５は、ダイオードＤ１を介して接続点Ｐ１に接続される。

絶縁電源７６は、Ｂ端子８８からの電力を高圧系に供給するために、低圧系と高圧系を絶縁する。絶縁電源７６は、例えばトランスを介して高圧側と低圧側とが絶縁されている。絶縁電源７６は、ダイオードＤ２を介して接続点Ｐ１に接続される。絶縁電源７６の出力電圧は、例えば１２Ｖ（第４電圧の一例）であり、降圧電源７５の出力電圧２１Ｖよりも低い。従って、降圧電源７５の出力電圧が正常値の２１Ｖであるときは、接続点Ｐ１には、降圧電源７５に起因した電圧が生じる。他方、後述の低電圧系電源失陥時に降圧電源７５の出力電圧が１２Ｖ未満に低下すると、接続点Ｐ１には、絶縁電源７６に起因した電圧１２Ｖが生じる。

本実施例では、マイクロコンピュータ５１は、図２に模式的に示すように、基板Ｓにおける高圧系の領域に実装される。また、電源系の正常時、接続点Ｐ１には、降圧電源７５に起因した電圧が生じる（降圧電源７５の出力電圧＞絶縁電源７６の出力電圧のため）。従って、マイクロコンピュータ５１は、常態（後述するような電源系の失陥が生じていない状態）において、Ｐ端子８０を介して得られる高圧系の電源（高圧バッテリ１０に起因した電源）に基づいて動作できる。

図３は、図２に示す電源構成におけるフェール時の電源供給形態（フェールセーフ態様）を示す表示図である。

低圧系電源失陥は、低圧バッテリ８（高圧系電源の一例）に係る異常によって発生し、具体的には、低圧バッテリ８自体や配線の異常等に起因して生じ、＋Ｂ端子８８での電圧が正常値よりも有意に低下する状態を生む。

低圧系電源失陥が生じると、上段駆動電源７０は、ライン８６を介して絶縁電源７６に基づいて電源を生成することは不能であるが、ライン８２及びライン８４を介してＰ端子８０に基づいて電源を生成することが依然として可能である。従って、低圧系電源失陥が生じた場合でも、上段駆動電源７０を介して上段のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ３、Ｑ５の駆動が依然として可能である。

また、低圧系電源失陥が生じると、下段駆動電源７２は、ライン８６を介して絶縁電源７６に基づいて電源を生成することは不能であるが、ライン８４を介してＰ端子８０に基づいて電源を生成することが依然として可能である。従って、低圧系電源失陥が生じた場合でも、下段駆動電源７２を介して下段のスイッチング素子Ｑ２、Ｑ４、Ｑ６の駆動が依然として可能である。

また、低圧系電源失陥が生じると、マイコン電源７４は、ライン８６を介して絶縁電源７６に基づいて電源を生成することは不能であるが、ライン８４を介してＰ端子８０に基づいて電源を生成することが依然として可能である。従って、低圧系電源失陥が生じた場合でも、マイコン電源７４を介してマイクロコンピュータ５１の動作が依然として可能である。

このように、本実施例では、電源系の正常時は、上段駆動電源７０、下段駆動電源７２、及びマイコン電源７４は、すべて高圧バッテリ１０からの電力に基づいて動作しているので、上段駆動電源７０、下段駆動電源７２、及びマイコン電源７４の各機能自体は、低圧系電源失陥が生じても影響を受けない。

高圧系電源失陥は、高圧バッテリ１０（低圧系電源の一例）に係る異常によって発生し、具体的には、高圧バッテリ１０自体の異常や遮断用スイッチＳＷ１のオープン故障等に起因して生じ、Ｐ端子８０での電圧が正常値よりも有意に低下する状態を生む。

高圧系電源失陥が生じると、上段駆動電源７０は、ライン８２を介してＰ端子８０に基づいて電源を生成することは不能となるが、ライン８６を介して絶縁電源７６に基づいて電源を生成することが可能である。なお、この際、昇圧回路７０ａが機能することになる。従って、高圧系電源失陥が生じた場合でも、上段駆動電源７０を介して上段のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ３、Ｑ５の駆動が依然として可能である。

また、高圧系電源失陥が生じると、下段駆動電源７２は、ライン８４を介してＰ端子８０に基づいて電源を生成することは不能となるが、ライン８６を介して絶縁電源７６に基づいて電源を生成することが可能である。従って、高圧系電源失陥が生じた場合でも、下段駆動電源７２を介して下段のスイッチング素子Ｑ２、Ｑ４、Ｑ６の駆動が依然として可能である。

また、高圧系電源失陥が生じると、マイコン電源７４は、ライン８４を介してＰ端子８０に基づいて電源を生成することは不能となるが、ライン８６を介して絶縁電源７６に基づいて電源を生成することが可能である。従って、高圧系電源失陥が生じた場合でも、マイコン電源７４を介してマイクロコンピュータ５１の動作が依然として可能である。

このようにして、本実施例によれば、マイクロコンピュータ５１は、低圧系電源失陥及び高圧系電源失陥のいずれが生じた場合でも、動作できる。また、低圧系電源失陥及び高圧系電源失陥のいずれが生じた場合でも、上段駆動電源７０及び下段駆動電源７２は上述のように機能できるので、低圧系電源失陥及び高圧系電源失陥のいずれが生じた場合でも、マイクロコンピュータ５１は、インバータ３０を機能させることができる。

次に、図２を再度参照しつつ、インバータ制御装置５０のマイクロコンピュータ５１に係る制御系の構成の一例について説明する。

基板Ｓの高圧系領域Ｓ２には、高圧電源検出部８７、ＭＯＳＦＥＴ駆動部５２０（図２では「ＭＯＳＦＥＴ駆動ＩＣ」と表記）、温度検出部５３０、三相電流検出部５４０、レゾルバインターフェース５５０（図２では、「レゾルバＩ／Ｆ」と表記）、及びモータコイル温度検出部５６０が設けられる。高圧電源検出部８７、ＭＯＳＦＥＴ駆動部５２０、温度検出部５３０、三相電流検出部５４０、レゾルバインターフェース５５０、及びモータコイル温度検出部５６０は、マイクロコンピュータ５１に接続される。

高圧電源検出部８７は、Ｐ端子８０の電圧を検出し、検出値をマイクロコンピュータ５１等に与える。

ＭＯＳＦＥＴ駆動部５２０は、ＭＯＳＦＥＴであるスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を駆動する駆動ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）であり、マイクロコンピュータ５１からの指令に応じてスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のゲートに駆動信号を印加する。ＭＯＳＦＥＴ駆動部５２０は、図２に模式的に示すように、上段駆動電源７０及び下段駆動電源７２の双方に接続される。具体的には、ＭＯＳＦＥＴ駆動部５２０のうちの、上段のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ３、Ｑ５を駆動する駆動部は、上段駆動電源７０に接続され、下段のスイッチング素子Ｑ２、Ｑ４、Ｑ６を駆動する駆動部は、下段駆動電源７２に接続される。

温度検出部５３０は、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のそれぞれに対応して設けられるサーミスタ４８の抵抗値に基づいて、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の温度を検出する。

三相電流検出部５４０は、走行用モータ４０の各相に設けられる三相電流センサ４２からの出力に基づいて、走行用モータ４０の各相に流れる電流を検出する。

レゾルバインターフェース５５０は、レゾルバ４４とマイクロコンピュータ５１との間のインターフェースである。マイクロコンピュータ５１は、レゾルバ４４からの出力に基づいて、走行用モータ４０の回転角度を検出する。

モータコイル温度検出部５６０は、走行用モータ４０に設けられるサーミスタ４６の抵抗値に基づいて、走行用モータ４０のコイルの温度を検出する。

本実施例では、上述したような電源構成を有することで、高圧電源検出部８７、ＭＯＳＦＥＴ駆動部５２０、温度検出部５３０、三相電流検出部５４０、レゾルバインターフェース５５０、及びモータコイル温度検出部５６０は、低圧系電源失陥及び高圧系電源失陥のいずれが生じた場合でも、動作できる。すなわち、高圧電源検出部８７、ＭＯＳＦＥＴ駆動部５２０、温度検出部５３０、三相電流検出部５４０、レゾルバインターフェース５５０、及びモータコイル温度検出部５６０は、高圧系電源失陥が生じると、＋Ｂ端子８８を介して生成される電源に基づいて動作し、低圧系電源失陥が生じると、Ｐ端子８０を介して生成される電源に基づいて動作する。

従って、マイクロコンピュータ５１は、低圧系電源失陥及び高圧系電源失陥のいずれが生じた場合でも、温度検出部５３０、三相電流検出部５４０、レゾルバインターフェース５５０、及びモータコイル温度検出部５６０を介して得られる情報に基づいて、インバータ３０を制御できる。

次に、図４及び図５を参照して、低圧系電源失陥時及び高圧系電源失陥時のインバータ３０の制御例について説明する。

図４は、低圧系電源失陥時にマイクロコンピュータ５１により実行されるインバータ３０の制御例を示す概略フローチャートである。

ステップＳ４０２では、マイクロコンピュータ５１は、低圧系電源失陥が発生したか否かを判定する。低圧系電源失陥が発生した場合は、ステップＳ４０４に進み、それ以外の場合は、そのまま終了する。

ステップＳ４０４では、マイクロコンピュータ５１は、三相電流検出部５４０からの情報に基づいて、ＡＳＣ（Ａｃｔｉｖｅ Ｓｈｏｒｔ Ｃｉｒｃｕｉｔ：アクティブショート回路）を形成する制御（以下、「ＡＳＣ制御」と称する）の実行条件（ＡＳＣ制御の開始条件の一例）が成立したか否かを判定する。ＡＳＣ制御の実行条件は、例えば、ＡＳＣを形成した場合に走行用モータ４０及びインバータ３０を流れる還流電流が過大とならないようにする観点から設定される。これは、ＡＳＣを形成すると、上述のように、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６や走行用モータ４０のコイルを大電流（還流電流）が比較的長い期間にわたり流れ続けることで、走行用モータ４０のコイルが発熱する等するためである。例えば、マイクロコンピュータ５１は、走行用モータ４０を流れる電流（すなわちインバータ３０を流れる電流）の最大値（例えば直近の１周期での最大値）が閾値Ｔｈ１以下であるか否かを判定する。閾値Ｔｈ１は、許容可能な還流電流の上限値等に応じて適合されてよい。ＡＳＣ制御の実行条件が成立した場合は、ステップＳ４０８に進み、それ以外の場合は、ステップＳ４０６に進む。

ステップＳ４０６では、マイクロコンピュータ５１は、ゼロニュートン制御を実行する。例えば、マイクロコンピュータ５１は、インバータ３０に対する制御指令値の１つであるｑ軸電流指令値を“０”に設定することで、走行用モータ４０の発生トルクが“０”になるように制御する。

ステップＳ４０８では、マイクロコンピュータ５１は、ＡＳＣ制御を実行する。具体的には、マイクロコンピュータ５１は、遮断用スイッチＳＷ１をオフ（オープン）し、上段のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ３、Ｑ５を全てオフし、かつ、下段のスイッチング素子Ｑ２、Ｑ４、Ｑ６を全てオンにする。これにより、走行用モータ４０を流れる電流は、インバータ３０の下段のアームで還流するので、平滑コンデンサ２０の電圧の上昇（過電圧）を防止できる。ＡＳＣ制御は、後述のように、ＳＤ制御の実行条件が成立するまで継続される。ＡＳＣ制御が実行されると、還流電流のエネルギは、走行用モータ４０のコイルや下段のスイッチング素子Ｑ２、Ｑ４、Ｑ６等において熱等により消費される。その結果、還流電流の大きさ（エネルギ）は低減されていく。

ステップＳ４１０では、マイクロコンピュータ５１は、レゾルバ４４からの情報に基づいて、ＳＤ（シャットダウン）制御の実行条件（ＡＳＣ制御の終了条件の一例）が成立したか否かを判定する。ＳＤ制御の実行条件は、例えば、ＳＤ制御を実行した場合に生じる逆起電圧が過大とならないようにする観点から設定される。これは、走行用モータ４０の高回転中にＳＤ制御を実行することでスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を全てオフすると、過大な逆起電圧が生じうるためである。過大な逆起電圧が生じると、平滑コンデンサ２０の電圧の上昇（過電圧）が発生する。例えば、マイクロコンピュータ５１は、走行用モータ４０の回転数が閾値Ｔｈ２以下であるか否かを判定する。ＳＤ制御の実行条件が成立した場合は、ステップＳ４１２に進み、それ以外の場合は、ステップＳ４０８に戻り、ＡＳＣ制御が実行されつつＳＤ制御の実行条件の成立待ち状態となる。

ステップＳ４１２では、マイクロコンピュータ５１は、ＳＤ制御を実行する。具体的には、マイクロコンピュータ５１は、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を全てオフする。従って、この場合、マイクロコンピュータ５１は、ＡＳＣ制御でオン状態となっている下段のスイッチング素子Ｑ２、Ｑ４、Ｑ６を全てオフする。この際、マイクロコンピュータ５１は、スイッチング素子Ｑ２、Ｑ４、Ｑ６を全て同時にオフしてもよいが、順次オフしてもよい。

図４に示す処理によれば、低圧系電源失陥時に、上述のようにＰ端子８０を介して得られる電源電圧で動作するマイクロコンピュータ５１によって、インバータ３０を適切にシャットダウンすることができる。すなわち、還流電流が過大とならない状況になるまでＡＳＣ制御の実行を待機してから、ＡＳＣ制御を実行し、その後、ＳＤ制御によりインバータ３０をシャットダウンすることができる。

より具体的には、例えば図４においてステップＳ４０２〜ステップＳ４０６が省略されるような構成の場合は、低圧系電源失陥が検出されると同時にＡＳＣ制御が実行されるので、そのときの走行用モータ４０の状態によっては、比較的大きい還流電流が比較的長い期間にわたり流れ続けることで、走行用モータ４０のコイルが発熱する等の不都合が生じうる。

これに対して、図４に示す処理によれば、ステップＳ４０２〜ステップＳ４０６を備えることで、還流電流が過大とならないような条件下でＡＳＣ制御を実行できる。すなわち、還流電流が過大とならないような条件が成立するまでＡＳＣ制御の開始が待機される。これにより、走行用モータ４０のコイルが発熱する等の不都合を防止できる。

図５は、高圧系電源失陥時にマイクロコンピュータ５１により実行されるインバータ３０の制御例を示す概略フローチャートである。

ステップＳ５０２では、マイクロコンピュータ５１は、高圧系電源失陥が発生したか否かを判定する。高圧系電源失陥が発生した場合は、ステップＳ５０４に進み、それ以外の場合は、そのまま終了する。

ステップＳ５０４〜ステップＳ５１２は、図４を参照して上述したステップＳ４０４〜ステップＳ４１２にそれぞれ同一であってよい。

図５に示す処理によれば、高圧系電源失陥時に、上述のように＋Ｂ端子８８を介して得られる電源電圧で動作するマイクロコンピュータ５１によって、インバータ３０を適切にシャットダウンすることができる。すなわち、還流電流が過大とならない状況になるまでＡＳＣ制御の実行を待機してから、ＡＳＣ制御を実行し、その後、ＳＤ制御によりインバータ３０をシャットダウンすることができる。

ここで、本実施例では、図２を参照して上述のように、上段駆動電源７０は、昇圧回路７０ａを有するので、高圧系電源失陥時においても、上段駆動電源７０からの電源電圧に基づいて上段のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ３、Ｑ５を駆動することが可能である。これにより、高圧系電源失陥時においても、ステップＳ５０６においてゼロニュートン制御を適切に実行できる。ただし、変形例では、上段駆動電源７０は、昇圧回路７０ａを備えていなくてもよい。この場合も、高圧系電源失陥時において、下段駆動電源７２によりＡＳＣ制御が依然として実行可能である。

以上、各実施例について詳述したが、特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。また、前述した実施例の構成要素を全部又は複数を組み合わせることも可能である。

例えば、上述した実施例では、ＡＳＣ制御は、各相上段のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ３、Ｑ５を全てオフさせ、かつ、各相下段のスイッチング素子Ｑ２、Ｑ４、Ｑ６を全てオンさせることで実現しているが、これに限られない。すなわち、ＡＳＣ制御は、各相上段のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ３、Ｑ５を全てオンさせ、かつ、各相下段のスイッチング素子Ｑ２、Ｑ４、Ｑ６を全てオフさせることで実現されてもよい。

また、上述した実施例では、低圧系電源失陥時において、インバータ３０がシャットダウンされるが（及びそれに伴い走行用モータ４０が停止されるが）、これに限られない。例えば、低圧系電源失陥時においては、高圧バッテリ１０に基づいてインバータ３０が通常通り駆動されてもよい（及びそれに伴い走行用モータ４０が駆動されてもよい）。ただし、この場合、インバータ制御装置５０の上位のＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）が低圧バッテリ８に基づき動作する場合は、低圧系電源失陥に起因して、当該上位のＥＣＵから、インバータ制御装置５０への指令（例えば目標駆動力の指令）等が供給されなくなる。従って、このような場合は、上述した実施例のように、インバータ３０がシャットダウンされてよい。他方、インバータ制御装置５０が自身で目標駆動力の算出が可能である場合は、低圧系電源失陥時においても、高圧バッテリ１０に基づいてインバータ３０の駆動を継続できる。

また、上述した実施例では、図２に示すように、上段駆動電源７０は、降圧電源７５に接続されるが、これに限られない。例えば、変形例として、図６に示すように、上段駆動電源７０は、降圧電源７５を介して電力供給されない構成であってよい。なお、図６に示す変形例の構成は、図２に示す構成に対して、ライン８４がライン８４Ａで置換され、ライン８６からライン８６ａが分岐して上段駆動電源７０に接続される点が、主に異なる。ライン８６ａは、ダイオードＤ２と降圧電源７５との間から分岐するので、上段駆動電源７０は、降圧電源７５を介して電力供給を受けることができないが、降圧電源７５を介して電力供給を受けることができる。また、上段駆動電源７０は、ライン８２を介してＰ端子８０に電気的に接続されるので、降圧電源７５を介して電力供給を受けられないことによる不都合は生じない。

＜付記＞
以上の実施例に関し、更に以下を開示する。なお、以下で記載する効果のうちの、一の形態に対する追加的な各形態に係る効果は、当該追加的な各形態に起因した付加的な効果である。

一の形態は、電源電圧が異なる高圧系電源（１０）及び低圧系電源（８）に電気的に接続される処理装置（５１）と、
前記処理装置により制御される電力変換回路（３０）とを含み、
前記処理装置は、前記高圧系電源及び前記低圧系電源のそれぞれに係る電力供給系が正常であるときと、前記高圧系電源及び前記低圧系電源のうちの前記低圧系電源に係る電力供給系が異常であるとき、のいずれにおいても、前記高圧系電源からの電力で動作して前記電力変換回路を制御する、電力変換装置である。

本形態によれば、処理装置は、通常時から高圧系電源に基づき動作できるので、高圧系電源に係る電力供給系の正常時（高圧系電源自体の異常時や配線等の正常時）かつ低圧系電源に係る電力供給系の異常時（低圧系電源自体の異常時や配線等の異常時）においても、高圧系電源からの電力で動作して電力変換回路を制御できる。従って、低圧系電源に係る電力供給系の異常時にすぐにアクティブショート回路を形成する必要がなくなる。すなわち、処理装置が高圧系電源に基づき動作可能であるので、処理装置が、アクティブショート回路を形成する適切なタイミングを検出した上で、アクティブショート回路を形成することが可能である。この結果、電力供給系の異常時にすぐにアクティブショート回路が形成されることで生じる不都合を低減することが可能となる。

また、本形態においては、好ましくは、前記高圧系電源（１０）は、電源電圧が第１電圧であり、前記低圧系電源（８）は、電源電圧が前記第１電圧よりも低い第２電圧であり、
前記高圧系電源に基づいて、前記第２電圧以上かつ前記第１電圧未満の第３電圧の電源電圧を生成する第１電源回路（７５）と、
前記低圧系電源に基づいて、前記第２電圧以上かつ前記第１電圧未満の第４電圧であって、前記第３電圧よりも低い第４電圧の電源電圧を生成する第２電源回路（７６）とを更に含み
前記処理装置（５１）及び前記電力変換回路（３０）は、前記第１電源回路及び前記第２電源回路の双方に電気的に接続され、前記第１電源回路及び前記第２電源回路のうちの高い方の出力電圧に基づいて動作可能である。

この場合、２系統の電源（高圧系電源及び低圧系電源）に基づいて、電力変換回路の下段側の駆動用と、処理装置の動作用の電源電圧を生成できる。また、第３電圧を第４電圧よりも高くすることで、高圧系電源に係る電力供給系及び低圧系電源に係る電力供給系の正常時は、高圧系電源に基づいて、処理装置による制御下で電力変換回路を動作させることが可能となる。他方、高圧系電源に係る電力供給系の正常時かつ低圧系電源に係る電力供給系の異常時は、低圧系電源に基づいて、処理装置による制御下で電力変換回路を動作させることが可能となる。

また、本形態においては、好ましくは、前記処理装置（５１）は、更に、前記高圧系電源（１０）及び前記低圧系電源（８）のうちの前記高圧系電源に係る電力供給系が異常であるとき、前記低圧系電源からの電力で動作して前記電力変換回路（３０）を制御する。

この場合、高圧系電源に係る電力供給系の異常時（低圧系電源に係る電力供給系の正常時）においても、処理装置による制御下で電力変換回路を動作させることが可能となる。従って、高圧系電源に係る電力供給系の異常時にすぐにアクティブショート回路を形成する必要がなくなる。すなわち、処理装置が低圧系電源に基づき動作可能であるので、処理装置が、アクティブショート回路を形成する適切なタイミングを検出した上で、アクティブショート回路を形成することが可能である。この結果、高圧系電源に係る電力供給系の異常時にすぐにアクティブショート回路が形成されることで生じる不都合を低減することが可能となる。

また、本形態においては、好ましくは、昇圧回路（７０ａ）を有し、前記低圧系電源（８）に基づいて、前記第２電圧より高い第３電圧の電源電圧を生成する第３電源回路（７０）を更に含み、
前記処理装置（５１）及び前記電力変換回路（３０）は、前記第３電源回路に基づいて動作可能である。

この場合、高圧系電源に係る電力供給系の異常時（低圧系電源に係る電力供給系の正常時）においても、第３電源回路による比較的高い電源電圧を電力変換回路の上段側の駆動用として利用できるので、処理装置による制御下で電力変換回路を所望の態様で動作させることが可能となる。

また、本形態においては、好ましくは、前記処理装置（５１）は、絶縁領域を介して低圧系領域（Ｓ１）及び高圧系領域（Ｓ２）が区分される基板（Ｓ）に実装されるマイクロコンピュータ（５１）であり、
前記マイクロコンピュータは、前記高圧系領域に設けられる。

この場合、マイクロコンピュータと高圧系電源（高圧系電源）とを電気的に絶縁せずに（例えば絶縁トランスを介さずに）電気的に接続できる。

また、本形態においては、好ましくは、前記処理装置（５１）は、前記高圧系電源（１０）又は前記低圧系電源（８）に係る電力供給系が異常であるとき、あらかじめ規定された開始条件が成立するまで、前記電力変換回路（３０）におけるアクティブショート回路の形成を待機する。

この場合、開始条件を適切に定めることで、低圧系電源に係る電力供給系の異常時に、アクティブショート回路の形成を適切なタイミングから開始できる。

また、本形態においては、好ましくは、前記開始条件は、前記電力変換回路（３０）を介して制御されるモータ（４０）の電流が、あらかじめ規定された閾値以下になると満たされる。

この場合、還流電流に関連するモータの電流に対して閾値を用いることで、低圧系電源に係る電力供給系の異常時にすぐにアクティブショート回路が形成されることによる不都合（モータ（４０）のコイルが発熱する等の不都合）を容易に防止できる。

また、本形態においては、好ましくは、前記処理装置（５１）は、前記アクティブショート回路を形成した後、あらかじめ規定された終了条件が成立すると、前記電力変換回路（３０）における前記アクティブショート回路の形成を終了する。

この場合、終了条件を適切に定めることで、低圧系電源に係る電力供給系の異常時に、アクティブショート回路の形成を適切なタイミングで終了できる。

１ モータ駆動システム
８ 低圧バッテリ
１０ 高圧バッテリ
２０ 平滑コンデンサ
３０ インバータ
４０ 走行用モータ
４２ 三相電流センサ
４４ レゾルバ
４８ サーミスタ
５０ インバータ制御装置
５１ マイクロコンピュータ
７０ 上段駆動電源
７０ａ 昇圧回路
７２ 下段駆動電源
７４ マイコン電源
７５ 降圧電源
７６ 絶縁電源
８０ Ｐ端子
８２ ライン
８４ ライン
８６ ライン
８７ 高圧電源検出部
８８ ＋Ｂ端子
５２０ ＭＯＳＦＥＴ駆動部
５３０ 温度検出部
５４０ 三相電流検出部
５５０ レゾルバインターフェース
５６０ モータコイル温度検出部

Claims (8)

1. 高圧系電源及び前記高圧系電源よりも電源電圧が低い低圧系電源に電気的に接続される処理装置と、
   前記処理装置により制御される電力変換回路とを含み、
   前記処理装置は、前記高圧系電源及び前記低圧系電源のそれぞれに係る電力供給系が正常であるときと、前記高圧系電源及び前記低圧系電源のうちの前記低圧系電源に係る電力供給系が異常であるとき、のいずれにおいても、前記高圧系電源からの電力で動作して前記電力変換回路を制御する、電力変換装置。
2. 前記高圧系電源は、電源電圧が第１電圧であり、前記低圧系電源は、電源電圧が第２電圧であり、
   前記高圧系電源に基づいて、前記第２電圧より高くかつ前記第１電圧より低い第３電圧の電源電圧を生成する第１電源回路と、
   前記低圧系電源に基づいて、前記第２電圧以上かつ前記第１電圧より低い第４電圧であって、前記第３電圧よりも低い第４電圧の電源電圧を生成する第２電源回路とを更に含み、
   前記処理装置及び前記電力変換回路は、前記第１電源回路及び前記第２電源回路の双方に電気的に接続され、前記第１電源回路及び前記第２電源回路のうちの高い方の出力電圧に基づいて動作可能である、請求項１に記載の電力変換装置。
3. 前記処理装置は、更に、前記高圧系電源及び前記低圧系電源のうちの前記高圧系電源に係る電力供給系が異常であるとき、前記低圧系電源からの電力で動作して前記電力変換回路を制御する、請求項１又は２に記載の電力変換装置。
4. 昇圧回路を有し、前記低圧系電源に基づいて、前記第２電圧より高い第３電圧の電源電圧を生成する第３電源回路を更に含み、
   前記処理装置及び前記電力変換回路は、前記第３電源回路に基づいて動作可能である、請求項３記載の電力変換装置。
5. 前記処理装置は、絶縁領域を介して低圧系領域及び高圧系領域が区分される基板に実装されるマイクロコンピュータであり、
   前記マイクロコンピュータは、前記高圧系領域に設けられる、請求項１〜４のうちのいずれか１項に記載の電力変換装置。
6. 前記処理装置は、前記高圧系電源又は前記低圧系電源に係る電力供給系が異常であるとき、あらかじめ規定された開始条件が成立するまで、前記電力変換回路におけるアクティブショート回路の形成を待機する、請求項１〜５のうちのいずれか１項に記載の電力変換装置。
7. 前記開始条件は、前記電力変換回路を介して制御されるモータの電流が、あらかじめ規定された閾値以下になると満たされる、請求項６に記載の電力変換装置。
8. 前記処理装置は、前記アクティブショート回路を形成した後、あらかじめ規定された終了条件が成立すると、前記電力変換回路における前記アクティブショート回路の形成を終了する、請求項６又は７に記載の電力変換装置。

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