JP2020072516A

JP2020072516A - 電力変換装置

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Publication number: JP2020072516A
Application number: JP2018203501A
Authority: JP
Inventors: 賢一藤江; Kenichi Fujie
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2018-10-30
Filing date: 2018-10-30
Publication date: 2020-05-07

Abstract

【課題】電源から負荷に至る経路の損失を抑えることができる。【解決手段】電力変換装置１は、充放電可能な直流電源１００，２００に接続された電力変換回路６と、直流電源２００と電力変換回路６との間に接続され、直流電源２００から電力変換回路６へ流れる電流を電流制限または遮断する第１の電流制限部４と、電力変換回路６と直流電源２００との間に接続され、電力変換回路６から直流電源２００へ流れる電流を電流制限または遮断する第２の電流制限部５とを備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、複数の直流電源から電力供給を受ける電力変換装置に関する。

従来、高電圧電源と低電圧電源との２系統の電源から電力供給を受けて動作する車両制御装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載の車両制御装置においては、高電圧電源側の供給経路に断線または地絡が発生した場合、低電圧電源側から電力を供給する。そのため、電源の瞬断なしに動作を継続することができる。

特許第４０４８６３３号公報

しかしながら、特許文献１に記載の車両制御装置においては、高電圧電源および低電圧電源と負荷との間に配置されたダイオードの順方向電圧降下による損失が常にあり、高電圧電源および低電圧電源から負荷に至る経路の損失が大きい。そのため、負荷がモータなどの場合、負荷電流が大きいので、ダイオードが過熱故障してしまう可能性がある。その結果、電源喪失する可能性があった。

本発明は、かかる問題点を解決するためになされたものであり、電源喪失への耐性を向上させる、電力変換装置を得ることを目的としている。

本発明は、少なくとも２つの充放電可能な直流電源に接続され、直流を交流に変換する、あるいは交流を直流に変換する、電力変換回路と、前記直流電源のうちの少なくとも１つである第１の直流電源と前記電力変換回路との間に接続され、前記第１の直流電源から前記電力変換回路へ流れる電流の値が第１の電流制限値を超えないように電流制限を行う、第１の電流制限部と、前記電力変換回路と前記第１の直流電源との間に接続され、前記電力変換回路から前記第１の直流電源へ流れる電流の値が第２の電流制限値を超えないように電流制限を行う、第２の電流制限部とを備えた、電力変換装置である。

本発明に係る電力変換装置は、電源喪失への耐性を向上させることができる。

本発明の実施の形態１に係る電力変換装置の構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態１から実施の形態６までに係る電力変換装置の第１の電流制限部および第２の電流制限部の一例を示す図である。本発明の実施の形態１から実施の形態６までに係る電力変換装置の第１の電流制限部および第２の電流制限部５の別の例を示す図である。本発明の実施の形態１から実施の形態６までに係る電力変換装置の第１の電流制限部および第２の電流制限部５の更なる別の例を示す図である。本発明の実施の形態１から実施の形態６までに係る電力変換装置における電力変換回路の一例を示す図である。本発明の実施の形態１から実施の形態６までに係る電力変換装置における電力変換回路の別の例を示す図である。本発明の実施の形態１に係る電力変換装置における電源起動シーケンスを説明するフローチャートである。本発明の実施の形態１に係る電力変換装置におけるフェイルセーフ動作を説明するフローチャートである。本発明の実施の形態２に係る電力変換装置の構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態２に係る電力変換装置における電源起動シーケンスを説明するフローチャートである。本発明の実施の形態２に係る電力変換装置におけるフェイルセーフ動作を説明するフローチャートである。本発明の実施の形態３に係る電力変換装置の構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態３に係る電力変換装置における電源起動シーケンスを説明するフローチャートである。本発明の実施の形態３に係る電力変換装置におけるフェイルセーフ動作を説明するフローチャートである。本発明の実施の形態４に係る電力変換装置の構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態４に係る電力変換装置における電源起動シーケンスを説明するフローチャートである。本発明の実施の形態４に係る電力変換装置におけるフェイルセーフ動作を説明するフローチャートである。本発明の実施の形態５に係る電力変換装置の構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態５に係る電力変換装置における電源起動シーケンスを説明するフローチャートである。本発明の実施の形態５に係る電力変換装置におけるフェイルセーフ動作を説明するフローチャートである。本発明の実施の形態６に係る電力変換装置の構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態６に係る電力変換装置における電源起動シーケンスを説明するフローチャートである。本発明の実施の形態６に係る電力変換装置におけるフェイルセーフ動作を説明するフローチャートである。本発明の実施の形態７に係る電力変換装置の構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態７に係る電力変換装置における電源起動シーケンスを説明するフローチャートである。本発明の実施の形態７に係る電力変換装置におけるフェイルセーフ動作を説明するフローチャートである。本発明の実施の形態１から実施の形態７までに係る電力変換装置における温度検出部の一例を示す図である。本発明の実施の形態１から実施の形態７までに係る電力変換装置における制御部のハードウェア構成の一例を示す図である。本発明の実施の形態１から実施の形態７までに係る電力変換装置における制御部のハードウェア構成の一例を示す図である。

以下、本発明に係る電力変換装置の各実施の形態を図面とともに詳述する。なお、各図における同一の番号は、同一の構成を示すものとする。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る電力変換装置１の構成を示すブロック図である。本実施の形態１に係る電力変換装置１は、第１の電源スイッチ２と、第２の電源スイッチ３と、第１の電流制限部４と、第２の電流制限部５と、電力変換回路６と、制御部１０とを備えて構成される。

以下、図１を用いて、本実施の形態１の電力変換装置１の構成要素および機能について説明する。

電力変換装置１は、図１に示すように、第１の直流電源としての直流電源２００と、第２の直流電源としての直流電源１００とに接続されている。ここでは、基本的に、第１の電流制御部４および第２の電流制御部５が接続されている直流電源を「第１の直流電源」と呼び、第１の電源スイッチ２および第２の電源スイッチ３が接続されている直流電源を「第２の直流電源」と呼ぶこととする。また、電力変換装置１内に設けられた電力変換回路６も、図１に示すように、直流電源１００および直流電源２００に接続されている。直流電源１００および直流電源２００は、共に、充放電可能な直流電源である。

また、第１の電源スイッチ２および第２の電源スイッチ３は、直流電源１００と電力変換回路６とを接続する経路に設けられている。一方、第１の電流制限部４および第２の電流制限部５は、直流電源２００と電力変換回路６とを接続する経路に設けられている。

第１の電源スイッチ２は、直流電源１００から電力変換回路６へ向かう方向の電流を導通および遮断する機能を有する。なお、第１の電源スイッチ２は、電力変換回路６から直流電源１００へ向かう方向の電流を制限することはしない。なお、第１の電源スイッチ２は、直流電源１００の陽極端子側に接続されている。

第２の電源スイッチ３は、電力変換回路６から直流電源１００へ向かう方向の電流を導通および遮断する機能を有する。なお、第２の電源スイッチ３は、直流電源１００から電力変換回路６へ向かう方向の電流を制限することはしない。なお、第２の電源スイッチ３は、直流電源１００の陽極端子側に接続されている。

第１の電源スイッチ２および第２の電源スイッチ３は、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−ＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＦｉｅｌｄ−ＥｆｆｅｃｔＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）から構成される。しかしながら、ＭＯＳＦＥＴに限定されず、第１の電源スイッチ２および第２の電源スイッチ３を他のスイッチング素子から構成してもよい。

第１の電流制限部４は、直流電源２００から電力変換回路６へ向かう方向の電流が、あらかじめ設定された電流制限値を超えて流れないように制限する機能を有する。すなわち、直流電源２００から電力変換回路６へ向かう方向の電流の値が、電流制限値未満の場合は、制限せずに、そのままの電流を流す。一方、直流電源２００から電力変換回路６へ向かう方向の電流の値が、電流制限値以上の場合は、当該電流の値を電流制限値に制限して流す。なお、第１の電流制限部４は、電力変換回路６から直流電源２００へ向かう方向の電流を制限はしない。なお、第１の電流制限部４は、直流電源２００の陽極端子側に接続されている。

第２の電流制限部５は、電力変換回路６から直流電源２００へ向かう方向の電流が、あらかじめ設定された電流制限値を超えて流れないように制限する機能を有する。すなわち、電力変換回路６から直流電源２００へ向かう方向の電流の値が、電流制限値未満の場合は、制限せずに、そのままの電流を流す。一方、電力変換回路６から直流電源２００へ向かう方向の電流の値が、電流制限値以上の場合は、当該電流の値を電流制限値に制限して流す。なお、第２の電流制限部５は、直流電源２００から電力変換回路６へ向かう方向の電流を制限はしない。なお、第２の電流制限部５は、直流電源２００の陽極端子側に接続されている。

以下、第１の電流制限部４および第２の電流制限部５の構成例について、図２から図４までを用いて説明する。

第１の電流制限部４および第２の電流制限部５の構成としては、それぞれ、例えば図２に示すように、シャント抵抗２１と、アンプ２２と、基準電圧源２３と、コンパレータ２４と、ゲート駆動回路２５と、抵抗２６と、ＭＯＳＦＥＴ２０とを備えた構成が考えられる。

この場合、図２に示すように、ＭＯＳＦＥＴ２０のドレインからソースに向かって電流が流れる場合に、アンプ２２の出力電圧が正の方向に増加するように、アンプ２２が配置されている。コンパレータ２４は、アンプ２２の出力電圧と、電流制限値を示す基準電圧源２３の電圧とを比較する。コンパレータ２４の出力は、ＭＯＳＦＥＴ２０のゲート端子に接続されている。ＭＯＳＦＥＴ２０は、ゲート駆動回路２５によってＯＮまたはＯＦＦされる。

また、図２の場合の第１の電流制限部４および第２の電流制限部５による電流制限の動作としては、例えば、以下の方法がある。シャント抵抗２１を流れる電流の増加に応じてアンプ２２の出力電圧が増える。このとき、アンプ２２の出力電圧が、基準電圧源２３の電圧以上となった場合に、コンパレータ２４の出力がＭＯＳＦＥＴ２０のゲート電圧を下げる方向に動作する。そのため、ＭＯＳＦＥＴ２０のＯＮ抵抗が増加するため、第１の電流制限部４および第２の電流制限部５を流れる電流を制限することができる。あるいは、別の方法として、コンパレータ２４によって、ＭＯＳＦＥＴ２０に、ＯＮまたはＯＦＦの高速スイッチング動作を繰り返させて、第１の電流制限部４および第２の電流制限部５を流れる電流を制限する方法が考えられる。

また、図３に示すように、第１の電流制限部４および第２の電流制限部５は、それぞれ、シャント抵抗２１と、ゲート駆動回路２５、抵抗２６と、トランジスタ２７と、ＭＯＳＦＥＴ２０とを備えた構成であってもよい。

この場合、図３に示すように、ＭＯＳＦＥＴ２０のドレインからソースに向かって電流が流れる場合に、トランジスタ２７のエミッタベース間電流が増加する方向に、トランジスタ２７が配置されている。また、トランジスタ２７のコレクタは、ＭＯＳＦＥＴ２０のゲート端子に接続されている。ＭＯＳＦＥＴ２０は、ゲート駆動回路２５によってＯＮまたはＯＦＦされる。

図３の場合の第１の電流制限部４および第２の電流制限部５による電流制限の動作としては、例えば、以下の方法がある。シャント抵抗２１を流れる電流の増加に応じてトランジスタ２７のエミッタベース間電流が増える。このとき、トランジスタ２７のエミッタコレクタ間電流も増加し、ＭＯＳＦＥＴ２０のゲートソース間電圧を下げる方向に動作する。そのため、ＭＯＳＦＥＴ２０のＯＮ抵抗が増加するため、第１の電流制限部４および第２の電流制限部５を流れる電流を制限することができる。あるいは、別の方法として、トランジスタ２７によって、ＭＯＳＦＥＴ２０に、ＯＮまたはＯＦＦの高速スイッチング動作を繰り返させて、第１の電流制限部４および第２の電流制限部５を流れる電流を制限する方法が考えられる。

なお、上記の図２および図３のシャント抵抗２１の代わりに、ホールＩＣ等の磁気センサを用いた非接触電流センサを用いるようにしてもよい。

また、図４に示すように、第１の電流制限部４および第２の電流制限部５は、センス端子を有するＭＯＳＦＥＴ２０Ａを備えた構成であってもよい。センス端子とは、電流検出端子のことである。この場合、第１の電流制限部４および第２の電流制限部５は、それぞれ、図４に示すように、基準電圧源２３と、コンパレータ２４と、ゲート駆動回路２５と、抵抗２６と、ＭＯＳＦＥＴ２０Ａとを備えている。

この場合、図４に示すように、ＭＯＳＦＥＴ２０Ａのセンス端子とソースとの間に抵抗２６を配置する。コンパレータ２４は、抵抗２６の両端電圧と、電流制限値を示す基準電圧源２３の電圧とを比較する。コンパレータ２４の出力は、ＭＯＳＦＥＴ２０Ａのゲート端子に接続されている。ＭＯＳＦＥＴ２０Ａは、ゲート駆動回路２５によってＯＮまたはＯＦＦされる。

この場合の第１の電流制限部４および第２の電流制限部５による電流制限の動作としては、例えば、以下の方法がある。ＭＯＳＦＥＴ２０Ａのドレイン電流の増加に伴って、抵抗２６の両端電圧が増える。このとき、抵抗２６の両端電圧が、基準電圧源２３の電圧以上となった場合に、コンパレータ２４の出力がＭＯＳＦＥＴ２０Ａのゲート電圧を下げる方向に動作する。そのため、ＭＯＳＦＥＴ２０ＡのＯＮ抵抗が増加するため、第１の電流制限部４および第２の電流制限部５を流れる電流を制限することができる。あるいは、別の方法として、コンパレータ２４によって、ＭＯＳＦＥＴ２０Ａに、ＯＮまたはＯＦＦの高速スイッチング動作を繰り返させて、第１の電流制限部４および第２の電流制限部５を流れる電流を制限する方法が考えられる。

図１の説明に戻る。電力変換回路６は、直流電流を交流電流に変換する機能、および、交流電流を直流電流に変換する機能を有している。電力変換回路６は、例えば、少なくとも２つのブリッジ回路３０を備えた構成が考えられる。具体的には、電力変換回路６は、図５に示すフルブリッジ回路を備えた構成にしてもよく、あるいは、図６に示す三相ブリッジ回路を備えた構成にしてもよい。なお、いずれの場合においても、図５または図６に示すように、コンデンサ３１およびモータ負荷コイル３２を必要に応じて配置する。なお、ブリッジ回路３０を用いた電力変換回路６の制御方法は、従来より種々の方法が提案されており、それらの既存の技術が適用できるため、ここでは、その説明を省略する。

制御部１０は、第１の電源スイッチ２、第２の電源スイッチ３、第１の電流制限部４、および、第２の電流制限部５の導通／遮断の切り替えの制御を行う。また、制御部１０は、電力変換回路６の動作についても制御する。

図１において、直流電源１００および直流電源２００の系電圧は同じと考える。

図７は、本実施の形態１に係る電力変換装置１における電源起動時の電源起動シーケンスを示すフローチャートである。以下、図７に示すフローチャートを用いて、電力変換装置１の電源起動シーケンスについて、具体的に説明する。図７の各ステップは、制御部１０によって実行される。

なお、以下の説明において、電力変換装置１の停止状態とは、第１の電源スイッチ２および第２の電源スイッチ３は遮断の状態であり、第１の電流制限部４および第２の電流制限部５は電流制限値が０の状態、すなわち、電流遮断の状態を意味する。

図７において、まず、ステップＳ１００では、制御部１０は、停止状態から第１の電流制限部４を起動あるいは有効にし、電流制限値を０から予め設定された電流値に変更し、ステップＳ１０１へと進む。これにより、直流電源２００から電力変換回路６への電流が導通される。但し、電流量は、電流制限値によって制限される。

なお、「予め設定された電流値」の設定方法としては、例えば、電力変換回路６が消費する電流量の最大値よりも大きい値に設定する方法、直流電源２００が供給できる電流量よりも小さな値に設定する方法、直流電源２００と電力変換装置１とを接続する配線の許容電流量よりも小さな値に設定する方法などが考えられる。

ステップＳ１０１では、制御部１０は、電力変換回路６の短絡故障があるか否かを判定する。電力変換回路６に短絡故障があると判定した場合は、ステップＳ１０２へと進み、一方、電力変換回路６に短絡故障がないと判定した場合は、ステップＳ１０３へと進む。

ここで、制御部１０による電力変換回路６の短絡故障の判定方法としては、例えば、以下の方法がある。第１の電流制限部４を流れる電流量が予め設定された電流制限値以上である場合に、電力変換回路６に短絡故障があると判定する。あるいは、起動時の過渡的な突入電流が見られる電流制限時間を超えて、電流制限状態が継続している場合に、電力変換回路６に短絡故障があると判定する。あるいは、第１の電流制限部４の入出力間電位差が電流制限状態を示す電位差以上の場合に、電力変換回路６に短絡故障があると判定する。あるいは、電力変換回路６の入力電圧が、直流電源２００の陽極電位よりも明らかに小さい電位である状態が、起動時の過渡的な突入電流が見られる電流制限時間を超えて継続している場合に、電力変換回路６に短絡故障があると判定する。

ステップＳ１０２では、制御部１０は、第１の電流制限部４を電流遮断の状態にし、電力変換回路６の異常、すなわち、短絡故障を、図示しない上位ＥＣＵ（ＥｌｅｃｒｔｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）に報知して、電源起動シーケンスを終了する。

一方、ステップＳ１０３では、制御部１０は、第２の電流制限部５を起動あるいは有効にし、電流制限値を、０から予め設定された電流値に変更し、ステップＳ１０４へと進む。これにより、電力変換回路６から直流電源２００への電流が導通される。但し、電流量は、電流制限値によって制限される。なお、ステップＳ１０３での「予め設定された電流値」と、上記のステップＳ１００の「予め設定された電流値」とは、同じ値であっても、異なる値であってもよい。すなわち、第１の電流制限部４における導通状態時の電流制限値を「第１の電流制限値」とし、第２の電流制限値における導通状態時の電流制限値を「第２の電流制限値」とすると、「第１の電流制限値」の値と「第２の電流制限値」の値とは同じであっても、異なっていてもよい。

ステップＳ１０４では、制御部１０は、第２の電源スイッチ３を導通の状態に設定し、ステップＳ１０５に進む。これにより、電力変換回路６から直流電源１００への電流が導通される。

ステップＳ１０５では、制御部１０は、第１の電流制限部４を流れる電流量が、予め設定された電流制限値以上か否かを判定する。第１の電流制限部４を流れる電流量が、予め設定された電流制限値以上の場合はステップＳ１０６へと進む。一方、第１の電流制限部４を流れる電流量が、予め設定された電流制限値未満である場合はステップＳ１０７へと進む。

ステップＳ１０６では、制御部１０は、第２の電源スイッチ３を遮断の状態に設定すると共に、第１の電源スイッチ２を導通の状態に設定する。これにより、電力変換回路６から直流電源１００への電流は遮断され、一方、直流電源１００から電力変換回路６への電流は導通される。さらに、電力変換装置１は、直流電源１００の電圧低下を、上位ＥＣＵに報知して、電源起動シーケンスを終了する。なお、このとき、第１の電流制限部４は電流導通状態であるため、直流電源２００から電力変換回路６への電流も導通している。

一方、ステップＳ１０７では、第１の電源スイッチ２を導通の状態に設定し、ステップＳ１０８へと進む。これにより、直流電源１００から電力変換回路６への電流が導通される。なお、このとき、第１の電流制限部４は電流導通状態であるため、直流電源２００から電力変換回路６への電流も導通している。

ステップＳ１０８では、第２の電流制限部５を流れる電流量が予め設定された電流制限値以上か否かを判定する。第２の電流制限部５を流れる電流量が予め設定された電流制限値以上の場合はステップＳ１０９へと進み、第２の電流制限部５を流れる電流量が予め設定された電流制限値未満である場合は、ステップＳ１１０へと進む。

ステップＳ１１０では、電力変換装置１の正常起動を、上位ＥＣＵに報知して、電源起動シーケンスを終了する。なお、このとき、第１の電源スイッチ２、第２の電源スイッチ３、第１の電流制限部４、および、第２の電流制限部５は、すべて、導通状態である。

ステップＳ１０９では、制御部１０は、第２の電流制限部５を電流遮断の状態にする。これにより、電力変換回路６から直流電源２００への電流は遮断される。なお、このとき、第１の電流制限部４は電流導通状態であるため、直流電源２００から電力変換回路６への電流は導通している。また、電力変換装置１は、直流電源２００の電圧低下を、上位ＥＣＵに報知して、電源起動シーケンスを終了する。

図８は、本実施の形態１に係る電力変換装置１における直流電源１００および直流電源２００の電圧低下、または、電力変換回路６の短絡故障が発生した場合のフェイルセーフ動作を示すフローチャートである。

以下、図８に示すフローチャートを用いて、電力変換装置１のフェイルセーフ動作について、具体的に説明する。図８の各ステップは、制御部１０によって実行される。

ステップＳ２００では、制御部１０は、第１の電流制限部４が電流制限の状態であるか否かを判定する。第１の電流制限部４が電流制限の状態である場合は、ステップＳ２０１へと進み、第１の電流制限部４が電流制限の状態でない場合は、ステップＳ２０５へと進む。

ステップＳ２０１では、制御部１０は、第２の電源スイッチ３を遮断の状態に設定し、ステップＳ２０２へと進む。なお、ステップＳ２０１では、第１の電流制限部４を流れる電流、すなわち、直流電源２００から電力変換回路６へ流れる電流が、電流制限値以上であるため、第２の電源スイッチ３を遮断の状態に設定して、電力変換回路６から直流電源１００に流れる電流を遮断する。

ステップＳ２０２では、第１の電流制限部４の電流制限の状態が、予め設定された設定時間以上継続しているか否かを判定する。第１の電流制限部４の電流制限の状態が、予め設定された設定時間以上継続している場合はステップＳ２０３へと進む。一方、第１の電流制限部４の電流制限の状態が、設定時間未満であれば、ステップＳ２０４へと進む。

ここで、予め設定された設定時間の設定方法は、例えば、電流制限によって自己発熱し、第１の電流制限部４が過熱保護温度に到達するまでの時間を基に設定する方法、あるいは、直流電源２００の放電容量を基に設定する方法などが考えられる。

ステップＳ２０３では、制御部１０は、第１の電流制限部４、第１の電源スイッチ２、および、第２の電流制限部５を電流遮断の状態にして、電力供給を遮断する。さらに、制御部１０は、電力変換回路６の短絡故障を上位ＥＣＵに報知し、図８のフェイルセーフ動作を停止する。

ステップＳ２０４では、制御部１０は、直流電源１００の電圧低下を上位ＥＣＵに報知して、ステップＳ２０５へと進む。

ステップＳ２０５では、制御部１０は、第２の電流制限部５が電流制限の状態であるか否かを判定する。第２の電流制限部５が電流制限の状態である場合は、ステップＳ２０６へと進み、第２の電流制限部５が電流制限の状態でない場合は、ステップＳ２００へと戻る。

ステップＳ２０６では、第２の電流制限部５の電流制限の状態が、予め設定された設定時間以上継続しているか否かを判定する。第２の電流制限部５の電流制限の状態が、設定時間以上が継続している場合は、ステップＳ２０７へと進む。一方、第２の電流制限部５の電流制限の状態が、設定時間未満であれば、ステップＳ２００へと戻る。

ここで、予め設定された設定時間の設定方法は、例えば、電流制限によって自己発熱し、第２の電流制限部５が過熱保護温度に到達するまでの時間を基に設定する方法、あるいは、直流電源１００の放電容量を基に設定する方法などが考えられる。

ステップＳ２０７では、制御部１０は、第２の電流制限部５および第１の電流制限部４を電流遮断の状態にすると共に、直流電源２００の電圧低下を上位ＥＣＵに報知し、ステップＳ２００へと戻る。

以上のように、本実施の形態１では、系電圧が同じ２つの直流電源を用いた２系統入力とする電力変換装置１において、第１の電流制限部４および第２の電流制限部５が直流電源２００への入出力電流を制限する。そのため、少なくともいずれか一方の電源から常に電力変換装置１に電源供給することができ、電源喪失への耐性が向上する。また、直流電源１００と直流電源２００との間の電位差による干渉電流も抑制することができる。その結果、複数の直流電源１００および２００から電力変換装置１に電力供給を実施することができる。なお、本実施の形態１では、第１の電源スイッチ２および第２の電源スイッチ３を設けた例について説明したが、第１の電源スイッチ２および第２の電源スイッチ３は必ずしも設ける必要はない。第１の電流制限部４を備えていれば、電源喪失への耐性を向上させることができる。

また、第１の電源スイッチ２、第２の電源スイッチ３、第１の電流制限部４、および、第２の電流制限部５を設けて、それらをすべて導通の状態にしたときは、ダイオードの順方向電圧よりも電圧降下が小さいので、直流電源１００および２００から電力変換回路６へ至る回路の損失を低減することができる。

さらに、直流電源１００および直流電源２００の負荷である電力変換回路６が短絡故障しても、少なくとも１系統の電源供給経路には第１の電流制限部４を備えてあるので、電流を制限することができる。そのため、直流電源２００の電圧低下を抑制でき、同系統に接続される他のＥＣＵの最低動作電圧を下回って、動作不能に至る事態を防止することができる。一方、上記の特許文献１に記載の車両制御装置においては、負荷が短絡した場合は、高電圧電源および低電圧電源の両方が電圧低下することになる。その場合、同電源系統に接続されている他のＥＣＵが動作停止に至る、あるいは、誤動作する恐れがある。これに対して、本実施の形態１においては、第１の電流制限部４を備えてあるので、直流電源１００および直流電源２００の両方が電圧低下になることはない。

加えて、電力変換装置１への電源供給線が１本断線しても、もう１系統から電力変換装置１へ電力を供給し続けているため、電力変換回路６は絶えず電力変換動作を継続することが可能である。

実施の形態２．
上述の実施の形態１では、電源系統が２系統の場合について説明したが、本発明は、これに限定されず、多系統の電源構成であってもよく、少なくとも１系統に第１の電流制限部４および第２の電流制限部５を備えることで同様の効果を得ることができる。

例えば、図９では、本発明の実施の形態２に係る電力変換装置１として、３系統の直流電源が接続される場合について示している。図９においては、１系統に第１の電流制限部４および第２の電流制限部５が備えられ、他の２系統に、第１の電源スイッチ２および第２の電源スイッチ３が、それぞれ、備えられている。従って、直流電源２００が「第１の直流電源」であり、直流電源１００および３００が「第２の直流電源」である。また、以下では、説明が分かりやすくなるように、直流電源１００に接続された第１の電源スイッチ２を「第１の電源スイッチ２Ａ」と呼び、直流電源３００に接続された第１の電源スイッチ２を「第１の電源スイッチ２Ｂ」と呼ぶこととする。同様に、直流電源１００に接続された第２の電源スイッチ３を「第２の電源スイッチ３Ａ」と呼び、直流電源３００に接続された第２の電源スイッチ３を「第２の電源スイッチ３Ｂ」と呼ぶこととする。

具体的には、図９においては、直流電源１００、直流電源２００、および、直流電源３００の３系統の電源系統が設けられている。直流電源１００、直流電源２００、および、直流電源３００は、共に、充放電可能な直流電源である。

第１の電源スイッチ２Ａおよび第２の電源スイッチ３Ａは、直流電源１００と電力変換回路６とを接続する経路に設けられている。また、第１の電源スイッチ２Ｂおよび第２の電源スイッチ３Ｂは、直流電源３００と電力変換回路６とを接続する経路に設けられている。一方、第１の電流制限部４および第２の電流制限部５は、直流電源２００と電力変換回路６とを接続する経路に設けられている。

第１の電源スイッチ２Ｂは、直流電源３００から電力変換回路６へ向かう方向の電流を導通または遮断する機能を有する。なお、第１の電源スイッチ２Ｂは、電力変換回路６から直流電源３００へ向かう方向の電流を制限することはしない。なお、第１の電源スイッチ２Ｂは、通常時は遮断の状態に設定されており、直流電源１００が電圧低下していて、且つ、直流電源３００が電圧低下していない場合のみ、導通の状態に設定される。なお、第１の電源スイッチ２Ｂは、直流電源３００の陽極端子側に接続されている。

第２の電源スイッチ３Ｂは、電力変換回路６から直流電源３００へ向かう方向の電流を導通または遮断する機能を有する。なお、第２の電源スイッチ３Ｂは、直流電源３００から電力変換回路６へ向かう方向の電流を制限することはしない。なお、第２の電源スイッチ３Ｂは、通常時は遮断の状態に設定されており、直流電源１００が電圧低下していて、且つ、直流電源３００が電圧低下していない場合のみ、導通の状態に設定される。なお、第２の電源スイッチ３Ｂは、直流電源３００の陽極端子側に接続されている。

第１の電源スイッチ２Ｂおよび第２の電源スイッチ３Ｂは、例えば、ＭＯＳＦＥＴから構成される。しかしながら、これに限定されず、第１の電源スイッチ２Ｂおよび第２の電源スイッチ３Ｂを他のスイッチング素子から構成してもよい。

ここで、直流電源１００、直流電源２００、および、直流電源３００の系電圧は同じと考える。

他の構成については、実施の形態１と同じであるため、ここでは、その説明を省略する。なお、図９では、図の簡略化のために、制御部１０の図示が省略されているが、実際には、図１と同様に、電力変換装置１内に、制御部１０が設けられている。

以下、本実施の形態２に係る電力変換装置１の動作について説明する。

図１０は、本実施の形態２に係る電力変換装置１における電源起動時の電源起動シーケンスを示すフローチャートである。以下、図１０に示すフローチャートを用いて、電力変換装置１の電源起動シーケンスについて、具体的に説明する。なお、図１０の各ステップは、制御部１０によって実行される。

図１０において、ステップＳ３００では、制御部１０は、停止状態から第１の電流制限部４を起動あるいは有効にし、電流制限値を０から予め設定された電流値に変更し、ステップＳ３０１へと進む。

ステップＳ３０１では、制御部１０は、電力変換回路６に短絡故障がないか否かを判定する。電力変換回路６に短絡故障があると判定した場合は、ステップＳ３０２へと進み、一方、電力変換回路６に短絡故障がないと判定した場合は、ステップＳ３０３へと進む。

ステップＳ３０２では、制御部１０は、第１の電流制限部４を電流遮断の状態にし、電力変換装置１の異常、すなわち、短絡故障を、上位ＥＣＵに報知して、電源起動シーケンスを終了する。

一方、ステップＳ３０３では、制御部１０は、第２の電流制限部５を起動あるいは有効にし、電流制限値を０から予め設定された電流値に変更し、ステップＳ３０４へと進む。

ステップＳ３０４では、いずれか一方の第２の電源スイッチ３を導通の状態に設定し、ステップＳ３０５に進む。ここでは、第２の電源スイッチ３Ａを導通の状態に設定する。

ステップＳ３０５では、第１の電流制限部４を流れる電流量が、予め設定された電流制限値以上か否かを判定する。第１の電流制限部４を流れる電流量が、予め設定された電流制限値以上の場合は、ステップＳ３０６へと進む。一方、第１の電流制限部４を流れる電流量が、予め設定された電流制限値未満である場合は、ステップＳ３１０へと進む。

ステップＳ３１０では、導通の状態にある第２の電源スイッチ３と同系統の直流電源１００に接続されている第１の電源スイッチ２Ａを導通の状態に設定し、ステップＳ３１１へと進む。

一方、ステップＳ３０６では、第２の電源スイッチ３Ａを導通の状態から遮断の状態に設定すると共に、もう一方の第２の電源スイッチ３Ｂを導通の状態に設定し、ステップＳ３０７へと進む。

ステップＳ３０７では、第１の電流制限部４を流れる電流量が、予め設定された電流制限値以上か否かを判定する。第１の電流制限部４を流れる電流量が、予め設定された電流制限値以上の場合は、ステップＳ３０８へと進む。一方、第１の電流制限部４を流れる電流量が、予め設定された電流制限値未満である場合は、ステップＳ３０９へと進む。

ステップＳ３０８では、制御部１０は、導通の状態にある前述の第２の電源スイッチ３Ｂを遮断の状態に設定すると共に、第２の電源スイッチ３Ｂと同系統の直流電源３００に接続されている第１の電源スイッチ２Ｂを導通の状態に設定する。さらに、制御部１０は、直流電源１００および直流電源３００の電圧低下を上位ＥＣＵに報知して、電源起動シーケンスを終了する。

一方、ステップＳ３０９では、制御部１０は、第２の電源スイッチ３Ｂと同系統の直流電源３００に接続されている第１の電源スイッチ２Ｂを導通の状態に設定し、直流電源１００の電圧低下を上位ＥＣＵに報知して、ステップＳ３１１へと進む。

ステップＳ３１１では、第２の電流制限部５を流れる電流量が、予め設定された電流制限値以上か否かを判定する。第２の電流制限部５を流れる電流量が、予め設定された電流制限値以上の場合は、ステップＳ３１２へと進む。一方、第２の電流制限部５を流れる電流量が、予め設定された電流制限値未満である場合は、ステップＳ３１３へと進む。

ステップＳ３１３では、電力変換装置１の起動完了を上位ＥＣＵに報知して、電源起動シーケンスを終了する。

一方、ステップＳ３１２では、制御部１０は、第２の電流制限部５を電流遮断の状態にし、直流電源２００の電圧低下を上位ＥＣＵに報知して、電源起動シーケンスを終了する。

図１１は、本実施の形態２に係る電力変換装置１における直流電源１００、直流電源２００および直流電源３００の電圧低下、または、電力変換回路６の短絡故障が発生した場合のフェイルセーフ動作を示すフローチャートである。以下、図１１に示すフローチャートを用いて、電力変換装置１のフェイルセーフ動作について、具体的に説明する。なお、図１１の各ステップは、制御部１０によって実行される。

図１１において、ステップＳ４００では、制御部１０は、第１の電流制限部４が電流制限の状態であるか否かを判定する。第１の電流制限部４が電流制限の状態である場合は、ステップＳ４０１へと進む。一方、第１の電流制限部４が電流制限の状態でない場合は、ステップＳ４０５へと進む。

ステップＳ４０５では、制御部１０は、第２の電流制限部５が電流制限の状態であるか否かを判定する。第２の電流制限部５が電流制限の状態である場合はステップＳ４０６へと進み、第２の電流制限部５が電流制限の状態でない場合はステップＳ４００へと戻る。

ステップＳ４０６では、第２の電流制限部５の電流制限の状態が、予め設定された設定時間以上継続しているか否かを判定する。第２の電流制限部５の電流制限の状態が、予め設定された設定時間以上が継続している場合は、ステップＳ４０７へと進む。一方、第２の電流制限部５の電流制限の状態が、設定時間未満であれば、ステップＳ４００へと戻る。

ステップＳ４０７では、制御部１０は、第２の電流制限部５および第１の電流制限部４を電流遮断の状態にすると共に、直流電源２００の電圧低下を上位ＥＣＵに報知し、ステップＳ４００へと戻る。

一方、ステップＳ４０１では、制御部１０は、第２の電源スイッチ３Ａを遮断の状態に設定し、ステップＳ４０２へと進む。

ステップＳ４０２では、第１の電流制限部４の電流制限の状態が、予め設定された設定時間以上継続しているか否かを判定する。第１の電流制限部４の電流制限の状態が、予め設定された設定時間以上継続している場合は、ステップＳ４０３へと進む。一方、第１の電流制限部４の電流制限の状態が、設定時間未満であれば、ステップＳ４０４へと進む。

ステップＳ４０３では、制御部１０は、第１の電流制限部４、第１の電源スイッチ２Ａ、および、第２の電流制限部５を電流遮断の状態にして、電力供給を遮断する。さらに、制御部１０は、電力変換回路６の短絡故障を上位ＥＣＵに報知し、図１１のフェイルセーフ動作を停止する。

一方、ステップＳ４０４では、制御部１０は、直流電源１００の電圧低下を上位ＥＣＵに報知して、ステップＳ４０８へと進む。

ステップＳ４０８では、前述のステップＳ４０１で遮断の状態に設定した第２の電源スイッチ３とは異なるもう一方の第２の電源スイッチ３Ｂを導通の状態に設定し、ステップＳ４０９へ進む。

ステップＳ４０９では、制御部１０は、第１の電流制限部４が電流制限の状態であるか否かを判定する。第１の電流制限部４が電流制限の状態である場合は、ステップＳ４１０へと進む。一方、第１の電流制限部４が電流制限の状態でない場合は、ステップＳ４１１へと進む。

ステップＳ４１０では、制御部１０は、第２の電源スイッチ３Ｂを遮断の状態に設定し、直流電源３００の電圧低下を上位ＥＣＵに報知して、ステップＳ４００へと戻る。

ステップＳ４１１では、導通の状態に設定した第２の電源スイッチ３Ｂと同系統の直流電源３００に接続されている第１の電源スイッチ２Ｂを導通の状態に設定し、ステップＳ４００に戻る。

以上のように、本実施の形態２では、系電圧が同じ３つの直流電源を設けて、３系統入力とする電力変換装置１において、第１の電流制限部４および第２の電流制限部５が直流電源２００への入出力電流を制限すると共に、直流電源１００および直流電源３００に接続される各第１の電源スイッチ２Ａおよび２Ｂ、および、各第２の電源スイッチ３Ａおよび３Ｂを同時に導通の状態にしないので、直流電源１００と３００との間の電位差による干渉電流を抑制し、複数の直流電源から電力変換装置１に電力供給を実施することができる。

また、第１の電源スイッチ２、第２の電源スイッチ３、第１の電流制限部４、および、第２の電流制限部５を導通の状態にしたときは、ダイオードの順方向電圧よりも電圧降下が小さいので、直流電源から電力変換回路６へ至る回路の損失を低減することができる。

さらに、少なくとも１系統の電源供給経路には第１の電流制限部４を備え、直流電源２００から電力変換回路６への電流を制限すると共に、１系統は第１の電源スイッチ２および第２の電源スイッチ３が遮断の状態であるため、直流電源１００の負荷である電力変換回路６が短絡故障しても、直流電源１００が電圧低下して、同系統に接続される他のＥＣＵが動作不能に至る事態を防止することができる。

なお、実施の形態２においては、電源系統が３系統の場合について説明したが、この場合に限らず、電源系統が４系統以上でもよい。また、電源系統が４系統以上の場合においても、本実施の形態２と同様の動作とすればよいことは言うまでもない。ここで、電源系統が４系統以上の場合には、少なくとも１つの任意の個数の「第１の直流電源」のそれぞれに第１の電流制限部４および第２の電流制限部５を接続し、また、少なくとも１つの任意の個数の「第２の直流電源」のそれぞれに第１の電源スイッチ２および第２の電源スイッチ３を接続するようにすればよい。第１の電流制限部４および第２の電流制限部５は、必ずしも両方設ける必要はなく、いずれか一方のみでもよい。同様に、第１の電源スイッチ２および第２の電源スイッチ３は、必ずしも両方設ける必要はなく、いずれか一方のみでもよい。

実施の形態３．
上述の実施の形態１および実施の形態２では、第１の電源スイッチ２、第２の電源スイッチ３、第１の電流制限部４、および、第２の電流制限部５が、全て、直流電源の陽極端子側に接続される場合について説明した。しかしながら、本発明はこれに限らず、直流電源の陰極端子側に、第１の電源スイッチ２、第２の電源スイッチ３、第１の電流制限部４、および、第２の電流制限部５を接続してもよい。いずれの場合においても、少なくとも１系統に、第１の電流制限部４および第２の電流制限部５を備えることで、上述の実施の形態１および実施の形態２と同様の効果を得ることができる。

例えば、図１２では、本発明の実施の形態３に係る電力変換装置１として、２系統の直流電源が接続される場合について示している。図１２では、２系統のうちの１系統である直流電源２００の陰極端子側に、第１の電流制限部４および第２の電流制限部５が備えられ、もう一方の１系統である直流電源１００の陰極端子側に第１の電源スイッチ２および第２の電源スイッチ３が備えられている。なお、直流電源１００および直流電源２００の系電圧は同じと考える。

他の構成については、実施の形態１または２と同じであるため、ここでは、その説明を省略する。なお、図１２では、図の簡略化のために、制御部１０の図示が省略されているが、実際には、図１と同様に、電力変換装置１内に、制御部１０が設けられている。

以下、本実施の形態３に係る電力変換装置１の動作について説明する。

図１３は、本実施の形態３に係る電力変換装置１における電源起動時の電源起動シーケンスを示すフローチャートである。以下、図１３に示すフローチャートを用いて、電力変換装置１の電源起動シーケンスについて、具体的に説明する。なお、図１３の各ステップは、制御部１０によって実行される。

ステップＳ５００では、制御部１０は、停止状態から第２の電流制限部５を起動あるいは有効にし、電流制限値を０から予め設定された電流値に変更し、ステップＳ５０１へと進む。

ステップＳ５０１では、電力変換回路６に短絡故障があるか否かを判定し、短絡故障があると判定された場合はステップＳ５０２へと進み、短絡故障がないと判定された場合はステップＳ５０３へと進む。

ステップＳ５０２では、制御部１０は、第２の電流制限部５を電流遮断の状態にし、電力変換回路６の異常、すなわち、短絡故障を、上位ＥＣＵに報知して、電源起動シーケンスを終了する。

一方、ステップＳ５０３では、制御部１０は、第１の電流制限部４を起動あるいは有効にし、電流制限値を０から予め設定された電流値に変更し、ステップＳ５０４へと進む。

ステップＳ５０４では、第１の電源スイッチ２を導通の状態に設定し、ステップＳ５０５に進む。

ステップＳ５０５では、第２の電流制限部５を流れる電流量が予め設定された電流制限値以上の場合は、ステップＳ５０６へと進み、第２の電流制限部５を流れる電流量が予め設定された電流制限値未満である場合はステップＳ５０７へと進む。

ステップＳ５０６では、制御部１０は、第１の電源スイッチ２を遮断の状態に設定すると共に、第２の電源スイッチ３を導通の状態に設定する。また、制御部１０は、直流電源１００の電圧低下を上位ＥＣＵに報知して、電源起動シーケンスを終了する。

一方、ステップＳ５０７では、第２の電源スイッチ３を導通の状態に設定し、ステップＳ５０８へと進む。

ステップＳ５０８では、第１の電流制限部４を流れる電流量が予め設定された電流制限値以上である場合はステップＳ５０９へと進み、第１の電流制限部４を流れる電流量が予め設定された電流制限値未満である場合は、ステップＳ５１０へと進む。

ステップＳ５１０では、電力変換装置１の正常起動を上位ＥＣＵに報知して、電源起動シーケンスを終了する。

ステップＳ５０９では、制御部１０は、第１の電流制限部４を電流遮断の状態にし、直流電源２００の電圧低下を上位ＥＣＵに報知して、電源起動シーケンスを終了する。

このように、本実施の形態３の電源起動シーケンスは、図７に示した実施の形態１の電源起動シーケンスと基本的には同様であるが、第１の電源スイッチ２と第２の電源スイッチ３とを起動させる順序が実施の形態１と逆であり、また、第１の電流制限部４と第２の電流制限部５とを起動させる順序が実施の形態１と逆である。

図１４は、本実施の形態３に係る電力変換装置１における直流電源１００および直流電源２００の電圧低下、または、電力変換回路６の短絡故障が発生した場合のフェイルセーフ動作を示すフローチャートである。以下、図１４に示すフローチャートを用いて、電力変換装置１のフェイルセーフ動作について、具体的に説明する。なお、図１４の各ステップは、制御部１０によって実行される。

ステップＳ６００では、制御部１０は、第２の電流制限部５が電流制限の状態であるか否かを判断し、電流制限の状態である場合はステップＳ６０１へと進み、電流制限の状態でない場合はステップＳ６０５へと進む。

ステップＳ６０１では、制御部１０は、第１の電源スイッチ２を遮断の状態に設定し、ステップＳ６０２へと進む。

ステップＳ６０２では、第２の電流制限部５の電流制限の状態が予め設定された設定時間以上継続しているか否かを判定する。第２の電流制限部５の電流制限の状態が予め設定された設定時間以上が継続している場合は、ステップＳ６０３へと進み、第２の電流制限部５の電流制限の状態が予め設定された設定時間未満であれば、ステップＳ６０４へと進む。

ステップＳ６０３では、制御部１０は、第２の電流制限部５、第２の電源スイッチ３、および、第１の電流制限部４を電流遮断の状態にして電力供給を遮断すると共に、電力変換回路６の短絡故障を上位ＥＣＵに報知し、図１４のフェイルセーフ動作を停止する。

一方、ステップＳ６０４では、制御部１０は、直流電源１００の電圧低下を上位ＥＣＵに報知して、ステップＳ６０５へと進む。

ステップＳ６０５では、制御部１０は、第１の電流制限部４が電流制限の状態であるか否かを判定する。第１の電流制限部４が電流制限の状態である場合は、ステップＳ６０６へと進み、第１の電流制限部４が電流制限の状態でない場合はステップＳ６００へと戻る。

ステップＳ６０６では、第１の電流制限部４の電流制限の状態が、予め設定された設定時間以上継続しているか否かを判定する。第１の電流制限部４の電流制限の状態が、予め設定された設定時間以上継続している場合はステップＳ６０７へと進み、第１の電流制限部４の電流制限の状態が、予め設定された設定時間未満であれば、ステップＳ６００へと戻る。

ステップＳ６０７では、制御部１０は、第１の電流制限部４および第２の電流制限部５を電流遮断の状態にすると共に、直流電源２００の電圧低下を上位ＥＣＵに報知し、ステップＳ６００へと戻る。

以上のように、実施の形態３では、系電圧が同じ直流電源を２系統入力とする電力変換装置１において、第１の電流制限部４および第２の電流制限部５が直流電源２００への入出力電流を制限するので、直流電源間の電位差による干渉電流を抑制し、複数の直流電源から電力変換装置１に電力供給を実施することができる。

さらに、直流電源の負荷である電力変換回路６が短絡故障しても、少なくも１系統の電源供給経路には第１の電流制限部４を備え、直流電源２００から電力変換回路６への電流を制限するので、直流電源２００の電圧低下を抑制でき、同系統に接続される他のＥＣＵの最低動作電圧を下回って、動作不能に至る事態を防止することができる。

また、第１の電源スイッチ２、第２の電源スイッチ３、第１の電流制限部４、および、第２の電流制限部５を直流電源の陰極端子側に配置したので、第１の電源スイッチ２、第２の電源スイッチ３、第１の電流制限部４、および、第２の電流制限部５を駆動するためのレベルシフタのような電位変換回路が不要となり、回路構成の簡素化と小型化、および、コスト低減を図ることができる。

実施の形態４．
本発明の実施の形態４では、全ての電源系統の陰極端子側に第１の電流制限部４を各々備えると共に、電力変換回路６の陽極側に１つの第１の電流制限部４を設けることで、実施の形態１から実施の形態３までと同様の効果を得る。

図１５は、本発明の実施の形態４に係る電力変換装置１の構成を示すブロック図である。図１５では、電力変換装置１に、２系統の直流電源１００および２００が接続される場合について示している。図１５では、２つの電源系統の陰極端子側に、第１の電流制限部４が各々備えられている。また、電力変換回路６の陽極側にも、第１の電流制限部４が１つ備えられている。以下の説明においては、直流電源２００の陰極端子側に接続された第１の電流制限部４を「第１の電流制限部４Ａ」と呼び、直流電源１００の陰極端子側に接続された第１の電流制限部４を「第１の電流制限部４Ｂ」と呼び、電力変換回路６の陽極側に接続された第１の電流制限部４を「第１の電流制限部４Ｃ」と呼ぶこととする。

また、直流電源１００と直流電源２００の系電圧は同じと考える。

他の構成については、実施の形態１〜３と同じであるため、ここでは、その説明を省略する。なお、図１５では、図の簡略化のために、制御部１０の図示が省略されているが、実際には、図１と同様に、電力変換装置１内に、制御部１０が設けられている。

以下、実施の形態４に係る電力変換装置１の動作について説明する。

図１６は、本実施の形態４に係る電力変換装置１における電源起動時の電源起動シーケンスを示すフローチャートである。以下、図１６に示すフローチャートを用いて、電力変換装置１の電源起動シーケンスについて、具体的に説明する。なお、図１６の各ステップは、制御部１０によって実行される。

ステップＳ７００では、制御部１０は、停止状態から、電力変換回路６の陽極側に設けられた第１の電流制限部４Ｃを起動あるいは有効にし、電流制限値を０から予め設定された電流値に変更し、ステップＳ７０１へと進む。

ステップＳ７０１では、電力変換回路６の短絡故障があるか否かを判定し、短絡故障があると判定された場合はステップＳ７０２へと進み、短絡故障がないと判定された場合はステップＳ７０３へと進む。

ステップＳ７０２では、制御部１０は、電力変換回路６の陽極側に設けられた第１の電流制限部４Ｃを電流遮断の状態にし、電力変換装置１の異常、すなわち、短絡故障を上位ＥＣＵに報知して、電源起動シーケンスを終了する。

一方、ステップＳ７０３では、制御部１０は、各電源系統の陰極端子側の第１の電流制限部４Ａおよび４Ｂを起動あるいは有効にし、電流制限値を０から予め設定された電流値に変更し、ステップＳ７０４へと進む。

ステップＳ７０４では、各電源系統の陰極端子側の第１の電流制限部４Ａおよび４Ｂの少なくともいずれか一方を流れる電流量が予め設定された電流制限値以上の場合はステップＳ７０５へと進み、第１の電流制限部４Ａおよび４Ｂを流れる電流量が予め設定された電流制限値未満である場合はステップＳ７０６へと進む。

ステップＳ７０６では、電力変換装置１の正常起動を上位ＥＣＵに報知して、電源起動シーケンスを終了する。

ステップＳ７０５では、制御部１０は、電流制限状態の第１の電流制限部４Ａまたは４Ｂを遮断の状態に設定すると共に、電流制限状態の第１の電流制限部４Ａまたは４Ｂが接続されている側の直流電源２００または１００の電圧低下を上位ＥＣＵに報知して、電源起動シーケンスを終了する。

図１７は、本実施の形態４に係る電力変換装置１における直流電源１００および直流電源２００の地絡を含む電圧低下、または、電力変換回路６の短絡故障が発生した場合のフェイルセーフ動作を示すフローチャートである。以下、図１７に示すフローチャートを用いて、電力変換装置１のフェイルセーフ動作について、具体的に説明する。なお、図１７の各ステップは、制御部１０によって実行される。

ステップＳ８００では、制御部１０は、電力変換回路６の陽極側に設けられた第１の電流制限部４Ｃが電流制限の状態であるか否かを判定する。第１の電流制限部４Ｃが電流制限の状態である場合はステップＳ８０１へと進み、第１の電流制限部４Ｃが電流制限の状態でない場合はステップＳ８０３へと進む。

ステップＳ８０１では、制御部１０は、電力変換回路６の陽極側に設けられた第１の電流制限部４Ｃの電流制限の状態が、予め設定された時間以上継続しているか否かを判定する。第１の電流制限部４Ｃの電流制限の状態が、予め設定された設定時間以上が継続している場合はステップＳ８０２へと進み、第１の電流制限部４Ｃの電流制限の状態が、予め設定された設定時間未満であれば、ステップＳ８０３へと進む。

ステップＳ８０２では、制御部１０は電力変換回路６の陽極側に設けられた第１の電流制限部４Ｃを電流遮断の状態にして電力供給を遮断すると共に、電力変換回路６の短絡故障を上位ＥＣＵに報知し、図１７のフェイルセーフ動作を停止する。

ステップＳ８０３では、制御部１０は、各電源系統の陰極端子側の第１の電流制限部４Ａおよび４Ｂが電流制限の状態であるか否かを判定する。第１の電流制限部４Ａおよび４Ｂの少なくともいずれか一方が電流制限の状態である場合はステップＳ８０４へと進み、第１の電流制限部４Ａおよび４Ｂが共に電流制限の状態でない場合はステップＳ８００へと戻る。

ステップＳ８０４では、各電源系統の陰極端子側の第１の電流制限部４Ａまたは４Ｂの電流制限の状態が、予め設定された設定時間以上継続しているか否かを判定する。第１の電流制限部４Ａまたは４Ｂの電流制限の状態が、予め設定された設定時間以上が継続している場合はステップＳ８０５へと進み、第１の電流制限部４Ａまたは４Ｂの電流制限の状態が、設定時間未満であれば、ステップＳ８００へと戻る。

ステップＳ８０５では、制御部１０は、電流制限状態の第１の電流制限部４Ａまたは４Ｂを遮断の状態に設定すると共に、電流制限状態であった第１の電流制限部４Ａまたは４Ｂが接続されている直流電源２００または１００の電圧低下を上位ＥＣＵに報知し、ステップＳ８００へと戻る。

以上のように、実施の形態４では、系電圧が同じ直流電源を２系統入力とする電力変換装置１において、第１の電流制限部４Ａおよび４Ｂ直流電源１００および直流電源２００への入出力電流を制限するので、直流電源間の電位差による干渉電流を抑制し、複数の直流電源から電力変換装置１に電力供給を実施することができる。

また、第１の電流制限部４Ｃを導通状態にしたときは、ダイオードの順方向電圧よりも電圧降下が小さいので、直流電源２００から電力変換回路６へ至る回路の損失を低減することができる。

さらに、直流電源１００および２００の負荷である電力変換回路６が短絡故障しても、電力変換回路６の陽極側の第１の電流制限部４Ｃによって短絡電流を制限するので、直流電源１００および直流電源２００共に電圧低下を抑制でき、同系統に接続される他のＥＣＵの最低動作電圧を下回って、動作不能に至る事態を防止することができる。

加えて、電力変換装置１への電源供給線が１本断線あるいは地絡しても、直流電源１００または２００の陰極端子側の第１の電流制限部４Ａまたは４Ｂによって短絡電流を制限すると共に、もう１系統から電力変換装置１へ電力を供給し続けているため、電力変換回路６は絶えず電力変換動作を継続することが可能である。

また、上述の実施の形態１から実施の形態３までにおいては、第１の電源スイッチ２および第２の電源スイッチ３を備える電源系統における電力変換装置１の入力端、すなわち、陽極側が地絡故障した場合、電力変換動作を絶えず継続することが難しいが、本実施の形態４では、全ての電源系統の陰極端子側に第１の電流制限部４Ａおよび４Ｂを各々備えると共に、電力変換回路６の陽極側に第１の電流制限部４Ｃを設けることで、電力変換装置１の入力端、すなわち、陽極側が地絡故障した場合、電力変換動作を絶えず継続することが可能である。

実施の形態５．
本発明の実施の形態５に係る電力変換装置１では、全ての電源系統の陽極端子側に、第２の電流制限部５を各々備えると共に、電力変換回路６の陰極側に１つの第２の電流制限部５を設けることで、実施の形態１から実施の形態３までと同様の効果を得る。

図１８は、本実施の形態５に係る電力変換装置１の構成を示すブロック図である。図１８では、２系統の直流電源が接続される場合について示している。図１８では、２つの電源系統の陽極端子側に、第２の電流制限部５が各々備えられている。また、電力変換回路６の陰極側に、第２の電流制限部５が１つ備えられている。以下の説明においては、直流電源２００の陽極端子側に接続された第２の電流制限部５を「第２の電流制限部５Ａ」と呼び、直流電源１００の陽極端子側に接続された第２の電流制限部５を「第２の電流制限部５Ｂ」と呼び、電力変換回路６の陰極側に接続された第２の電流制限部５を「第２の電流制限部５Ｃ」と呼ぶこととする。

なお、直流電源１００と直流電源２００の系電圧は同じと考える。

他の構成については、実施の形態１〜４と同じであるため、ここでは、その説明を省略する。なお、図１８では、図の簡略化のために、制御部１０の図示が省略されているが、実際には、図１と同様に、電力変換装置１内に、制御部１０が設けられている。

以下、本実施の形態５に係る電力変換装置１の動作について説明する。

図１９は、本実施の形態５に係る電力変換装置１における電源起動時の電源起動シーケンスを示すフローチャートである。以下、図１９に示すフローチャートを用いて、電力変換装置１の電源起動シーケンスについて、具体的に説明する。なお、図１９の各ステップは、制御部１０によって実行される。

ステップＳ９００では、制御部１０は、停止状態から、電力変換回路６の陰極側に設けられた第２の電流制限部５Ｃを起動あるいは有効にし、電流制限値を０から予め設定された電流値に変更し、ステップＳ９０１へと進む。

ステップＳ９０１では、電力変換回路６に短絡故障があるか否かを判定し、短絡故障があると判定されていた場合は、ステップＳ９０２へと進み、短絡故障がないと判定された場合は、ステップＳ９０３へと進む。

ステップＳ９０２では、制御部１０は、電力変換回路６の陰極側に設けられた第２の電流制限部５Ｃを電流遮断の状態にし、電力変換装置１の異常、すなわち、短絡故障を上位ＥＣＵに報知して、電源起動シーケンスを終了する。

一方、ステップＳ９０３では、制御部１０は、各電源系統の陽極端子側の第２の電流制限部５Ａおよび５Ｂを起動あるいは有効にし、電流制限値を０から予め設定された電流値に変更し、ステップＳ９０４へと進む。

ステップＳ９０４では、各電源系統の陽極端子側の第２の電流制限部５Ａおよび５Ｂを流れる電流量が予め設定された電流制限値以上か否かを判定する。第２の電流制限部５Ａおよび５Ｂの少なくとも１つを流れる電流量が予め設定された電流制限値以上の場合は、ステップＳ９０５へと進む。一方、第２の電流制限部５Ａおよび５Ｂを流れる電流量が予め設定された電流制限値未満の場合は、ステップＳ９０６へと進む。

ステップＳ９０６では、電力変換装置１の正常起動を上位ＥＣＵに報知して、電源起動シーケンスを終了する。

ステップＳ９０５では、電流制限状態の第２の電流制限部５Ａまたは５Ｂを遮断の状態に設定すると共に、制御部１０は、電流制限状態であった第２の電流制限部５Ａおよび５Ｂが接続されている電源系統の電圧低下を上位ＥＣＵに報知して、電源起動シーケンスを終了する。

図２０は、本実施の形態５に係る電力変換装置１における直流電源１００および直流電源２００の地絡を含む電圧低下、または、電力変換回路６の短絡故障が発生した場合のフェイルセーフ動作を示すフローチャートである。以下、図２０に示すフローチャートを用いて、電力変換装置１のフェイルセーフ動作について、具体的に説明する。なお、図２０の各ステップは、制御部１０によって実行される。

ステップＳ１０００では、制御部１０は、電力変換回路６の陰極側に設けられた第２の電流制限部５Ｃが電流制限の状態であるか否かを判定する。第２の電流制限部５Ｃが電流制限の状態である場合は、ステップＳ１００１へと進み、第２の電流制限部５Ｃが電流制限の状態でない場合は、ステップＳ１００３へと進む。

ステップＳ１００１では、制御部１０は、電力変換回路６の陰極側に設けられた第２の電流制限部５Ｃの電流制限の状態が予め設定された設定時間以上継続しているか否かを判定する。第２の電流制限部５Ｃの電流制限の状態が予め設定された設定時間以上継続している場合はステップＳ１００２へと進み、第２の電流制限部５Ｃの電流制限の状態が設定時間未満であれば、ステップＳ１００３へと進む。

ステップＳ１００２では、制御部１０は、電力変換回路６の陰極側に設けられた第２の電流制限部５Ｃを電流遮断の状態にして電力供給を遮断すると共に、電力変換回路６の短絡故障を上位ＥＣＵに報知し、図２０のフェイルセーフ動作を停止する。

ステップＳ１００３では、制御部１０は、各電源系統の陽極端子側の第２の電流制限部５Ａおよび５Ｂが電流制限の状態であるか否かを判定する。第２の電流制限部５Ａおよび５Ｂが電流制限の状態である場合はステップＳ１００４へと進み、第２の電流制限部５Ａおよび５Ｂが電流制限の状態でない場合はステップＳ１０００へと戻る。

ステップＳ１００４では、各電源系統の陽極端子側の第２の電流制限部５Ａおよび５Ｂの電流制限の状態が予め設定された設定時間以上継続しているか否かを判断し、第２の電流制限部５Ａおよび５Ｂの電流制限の状態が設定時間以上継続している場合はステップＳ１００５へと進み、第２の電流制限部５Ａおよび５Ｂの電流制限の状態が設定時間未満であれば、ステップＳ１０００へと戻る。

ステップＳ１００５では、制御部１０は、電流制限状態の第２の電流制限部５Ａおよび５Ｂを遮断の状態に設定すると共に、電流制限状態であった第２の電流制限部５Ａおよび５Ｂが接続されている直流電源２００および１００の電圧低下を上位ＥＣＵに報知し、ステップＳ１０００へと戻る。

以上のように、本実施の形態５では、系電圧が同じ直流電源を２系統入力とする電力変換装置１において、第２の電流制限部５Ａおよび５Ｂが直流電源１００および直流電源２００への入出力電流を制限するので、直流電源１００および２００間の電位差による干渉電流を抑制し、複数の直流電源から電力変換装置１に電力供給を実施することができる。

また、第２の電流制限部５Ｃを導通状態にしたときは、ダイオードの順方向電圧よりも電圧降下が小さいので、直流電源１００および２００から電力変換回路６へ至る回路の損失を低減することができる。

さらに、直流電源２００の負荷である電力変換回路６が短絡故障しても、電力変換回路６の陰極側の第２の電流制限部５Ｃによって短絡電流を制限するので、直流電源１００および直流電源２００共に電圧低下を抑制でき、同系統に接続される他のＥＣＵの最低動作電圧を下回って、動作不能に至る事態を防止することができる。

加えて、電力変換装置１への電源供給線が１本断線あるいは地絡しても、直流電源２００または１００の陽極端子側の第２の電流制限部５Ａまたは５Ｂによって短絡電流を制限すると共に、もう１系統から電力変換装置１へ電力を供給し続けているため、電力変換回路６は絶えず電力変換動作を継続することが可能である。

また、上述の実施の形態１から実施の形態３まででは、第１の電源スイッチ２および第２の電源スイッチ３を備える電源系統における電力変換装置１の入力端が地絡故障した場合、電力変換動作を絶えず継続することが難しいが、本実施の形態５では、全ての電源系統の陽極端子側に第２の電流制限部５Ａおよび５Ｂを各々備えると共に、電力変換回路６の陰極側に第２の電流制限部５Ｃを設けるようにしたので、電力変換装置１の入力端が地絡故障した場合においても、電力変換動作を絶えず継続することができる。

実施の形態６．
上述の実施の形態１から実施の形態５まででは、電力変換装置１へ接続される電源系統の系電圧が同じである場合について説明した。本発明はこれに限らず、電源系統の系電圧が異なる場合でもよく、第１の電流制限部４および第２の電流制限部５を備えることで同様の効果を得ることができる。

例えば、図２１は、本実施の形態６に係る電力変換装置１の構成を示すブロック図である。図２１では、２系統の直流電源が接続される場合について示している。図２１では、直流電源１１０のほうが直流電源２００よりも電圧が高い場合を考える。図２１では、２つの電源系統の陽極端子側に第２の電源スイッチ３が各々備えられている。以下では、直流電源２００の陽極端子側の第２の電源スイッチ３を「第２の電源スイッチ３Ｃ」と呼び、直流電源１１０の陽極端子側の第２の電源スイッチ３を「第２の電源スイッチ３Ｄ」と呼ぶこととする。また、図２１では、電力変換回路６の陰極側に、第２の電流制限部５が１つ備えられている。さらに、低圧側の直流電源２００の陽極端子側に、第１の電流制限部４が１つ備えられている。

他の構成については、実施の形態１〜５と同じであるため、ここでは、その説明を省略する。なお、図２１では、図の簡略化のために、制御部１０の図示が省略されているが、実際には、図１と同様に、電力変換装置１内に、制御部１０が設けられている。

以下、実施の形態６に係る電力変換装置１の動作について説明する。

図２２は、本実施の形態６に係る電力変換装置１における電源起動時の電源起動シーケンスを示すフローチャートである。以下、図２２に示すフローチャートを用いて、電力変換装置１の電源起動シーケンスについて、具体的に説明する。なお、図２２の各ステップは、制御部１０によって実行される。

ステップＳ１１００では、制御部１０は、停止状態から、電力変換回路６の陰極側に設けられた第２の電流制限部５を起動あるいは有効にし、電流制限値を０から予め設定された電流値に変更し、ステップＳ１１０１へと進む。

ステップＳ１１０１では、電力変換回路６に短絡故障があるか否かを判定する。電力変換回路６に短絡故障があると判定された場合は、ステップＳ１１０２へと進み、電力変換回路６に短絡故障がないと判定された場合はステップＳ１１０３へと進む。

ステップＳ１１０２では、制御部１０は、電力変換回路６の陰極側に設けられた第２の電流制限部５を電流遮断の状態にし、電力変換装置１の異常、すなわち、短絡故障を上位ＥＣＵに報知して、電源起動シーケンスを終了する。

一方、ステップＳ１１０３では、第２の電流制限部５を流れる電流が全く検出されないか否かを判定する。第２の電流制限部５を流れる電流が全く検出されない場合は、ステップＳ１１０４へ進み、そうでない場合は、ステップＳ１１０８に進む。

ステップＳ１１０４では、直流電源１１０の電圧低下を上位ＥＣＵに報知して、ステップＳ１１０５に進む。

ステップＳ１１０５では、第１の電流制限部４を起動あるいは有効にし、電流制限値を０から予め設定された電流値に変更し、ステップＳ１１０６へと進む。

ステップＳ１１０６では、第１の電流制限部４を流れる電流量が、予め設定された電流制限値以上の場合は、ステップＳ１１０７に進む。一方、第１の電流制限部４を流れる電流量が、予め設定された電流制限値未満である場合は、電源起動シーケンスを終了する。

ステップＳ１１０７では、制御部１０は、第１の電流制限部４を遮断の状態にすると共に、電力変換回路６の異常、すなわち、短絡故障を、上位ＥＣＵに報知して、電源起動シーケンスを終了する。

一方、ステップＳ１１０８では、高圧側の直流電源１１０に接続される第２の電源スイッチ３Ｄを導通の状態にして、ステップＳ１１０９へ進む。

ステップＳ１１０９では、第１の電流制限部４を起動あるいは有効にし、電流制限値を０から予め設定された電流値に変更し、ステップＳ１１１０へと進む。

ステップＳ１１１０では、第１の電流制限部４を流れる電流量が、予め設定された電流制限値以上の場合は、ステップＳ１１１１に進む。一方、第１の電流制限部４を流れる電流量が、予め設定された電流制限値未満である場合は、ステップＳ１１１２へ進む。

ステップＳ１１１２では、電力変換装置１の正常起動を上位ＥＣＵに報知して、電源起動シーケンスを終了する。

ステップＳ１１１１では、制御部１０は、高圧側の直流電源１１０に接続される第２の電源スイッチ３Ｄを遮断の状態にすると共に、低圧側の直流電源２００に接続される第２の電源スイッチ３Ｃを導通の状態にして、直流電源１１０の電圧低下を上位ＥＣＵに報知して、電源起動シーケンスを終了する。

図２３は、本実施の形態６に係る電力変換装置１における直流電源１１０および直流電源２００の電圧低下、または、電力変換回路６の短絡故障が発生した場合のフェイルセーフ動作を示すフローチャートである。以下、図２３に示すフローチャートを用いて、電力変換装置１のフェイルセーフ動作について、具体的に説明する。なお、図２３の各ステップは、制御部１０によって実行される。

ステップＳ１２００では、制御部１０は、第２の電流制限部５が電流制限の状態であるか否かを判定する。第２の電流制限部５が、電流制限の状態である場合は、ステップＳ１２０１へと進み、第２の電流制限部５が、電流制限の状態でない場合は、ステップＳ１２０３へと進む。

ステップＳ１２０１では、制御部１０は、第２の電流制限部５の電流制限の状態が予め設定された設定時間以上継続しているか否かを判定する。第２の電流制限部５の電流制限の状態が、設定時間以上が継続している場合はステップＳ１２０２へと進む。一方、第２の電流制限部５の電流制限の状態が、設定時間未満であれば、ステップＳ１２０３へと進む。

ステップＳ１２０２では、制御部１０は、第２の電流制限部５および第１の電流制限部４を電流遮断の状態にして電力供給を遮断すると共に、電力変換回路６の短絡故障を上位ＥＣＵに報知し、図２３のフェイルセーフ動作を停止する。

ステップＳ１２０３では、制御部１０は、第１の電流制限部４が電流制限値の状態であるか否かを判定する。第１の電流制限部４が電流制限の状態である場合は、ステップＳ１２０４へと進み、第１の電流制限部４が電流制限の状態でない場合はステップＳ１２００へと戻る。

ステップＳ１２０４では、第１の電流制限部４の電流制限の状態が予め設定された設定時間以上継続しているか否かを判定する。第１の電流制限部４の電流制限の状態が、予め設定された設定時間以上が継続している場合は、ステップＳ１２０５へと進み、第１の電流制限部４の電流制限の状態が、設定時間未満であれば、ステップＳ１２００へと戻る。

ステップＳ１２０５では、制御部１０は、高圧側の直流電源１１０に接続される第２の電源スイッチ３Ｄを遮断の状態に設定すると共に、低圧側の直流電源２００に接続される第２の電源スイッチ３Ｃを導通の状態にして、直流電源１１０の電圧低下を上位ＥＣＵに報知し、ステップＳ１２００へと戻る。

以上のように、本実施の形態６では、系電圧が異なる直流電源を２系統入力とする電力変換装置１において、第１の電流制限部４が直流電源１１０から直流電源２００への入出力電流を制限し、第２の電源スイッチ３Ｃおよび３Ｄが直流電源１１０と直流電源２００との間の入出力電流を遮断するので、直流電源間の電位差による干渉電流を抑制し、複数の直流電源から電力変換装置１に電力供給を実施することができる。

また、第２の電源スイッチ３Ｃおよび３Ｄ、第１の電流制限部４、および、第２の電流制限部５を導通の状態にしたときは、ダイオードの順方向電圧よりも電圧降下が小さいので、直流電源１１０および２００から電力変換回路６へ至る回路の損失を低減することができる。

さらに、直流電源１１０および２００の負荷である電力変換回路６が短絡故障しても、電力変換回路６の陰極側の第２の電流制限部５によって短絡電流を制限するので、直流電源１１０および直流電源２００共に電圧低下を抑制でき、同系統に接続される他のＥＣＵの最低動作電圧を下回って、動作不能に至る事態を防止することができる。

加えて、電力変換装置１への電源供給線が１本断続しても、もう１系統から電力変換装置１へ電力を供給し続けているため、電力変換回路６は絶えず電力変換動作を継続することが可能である。

実施の形態７．
本発明の実施の形態７では、電源系統の系電圧が異なる場合であって、実施の形態６の変形例を示す。図２４は、本実施の形態７による電力変換装置１の構成を示すブロック図である。

図２４では、２系統の直流電源が接続される場合について示しており、直流電源１１０のほうが直流電源２００よりも電圧が高い場合を考える。図２４では、電力変換回路６の陽極側に、第１の電流制限部４が１つ備えられている。また、２つの電源系統の陰極端子側に第１の電源スイッチ２が各々備えられている。以下では、直流電源２００の陽極端子側の第１の電源スイッチ２を「第１の電源スイッチ２Ｃ」と呼び、直流電源１１０の陽極端子側の第１の電源スイッチ２を「第１の電源スイッチ２Ｄ」と呼ぶこととする。また、図２４では、低圧側の直流電源２００の陰極端子側に、第２の電流制限部５が１つ備えられている。

他の構成については、実施の形態１〜６と同じであるため、ここでは、その説明を省略する。なお、図２４では、図の簡略化のために、制御部１０の図示が省略されているが、実際には、図１と同様に、電力変換装置１内に、制御部１０が設けられている。

以下、本実施の形態７に係る電力変換装置１の動作について説明する。

図２５は、本実施の形態７に係る電力変換装置１における電源起動時の電源起動シーケンスを示すフローチャートである。以下、図２５に示すフローチャートを用いて、電力変換装置１の電源起動シーケンスについて、具体的に説明する。なお、図２５の各ステップは、制御部１０によって実行される。

ステップＳ１３００では、制御部１０は、停止状態から、電力変換回路６の陽極側に設けられた第１の電流制限部４を起動あるいは有効にし、電流制限値を０から予め設定された電流値に変更し、ステップＳ１３０１へと進む。

ステップＳ１３０１では、電力変換回路６に短絡故障があるか否かを判定する。電力変換回路６に短絡故障があると判定された場合はステップＳ１３０２へと進み、電力変換回路６に短絡故障がないと判定された場合はステップＳ１３０３へと進む。

ステップＳ１３０２では、制御部１０は、電力変換回路６の陽極側に設けられた第１の電流制限部４を電流遮断の状態にし、電力変換装置１の異常、すなわち、短絡故障を上位ＥＣＵに報知して、電源起動シーケンスを終了する。

一方、ステップＳ１３０３において、第１の電流制限部４を流れる電流が全く検出されないか否かを判定する。第１の電流制限部４を流れる電流が全く検出されない場合は、ステップＳ１３０４へ進み、そうでない場合は、ステップＳ１３０８に進む。

ステップＳ１３０４では、直流電源１１０の電圧低下を上位ＥＣＵに報知して、ステップＳ１３０５に進む。

ステップＳ１３０５では、第２の電流制限部５を起動あるいは有効にし、電流制限値を０から予め設定された電流値に変更し、ステップＳ１３０６へと進む。

ステップＳ１３０６では、第２の電流制限部５を流れる電流量が予め設定された電流制限値以上の場合は、ステップＳ１３０７に進む。一方、第２の電流制限部５を流れる電流量が予め設定された電流制限値未満である場合は、電源起動シーケンスを終了する。

ステップＳ１３０７では、制御部１０は、第２の電流制限部５を遮断の状態にすると共に、電力変換装置１の異常、すなわち、短絡故障を上位ＥＣＵに報知して、電源起動シーケンスを終了する。

一方、ステップＳ１３０８では、高圧側の直流電源１１０に接続される第１の電源スイッチ２を導通の状態にして、ステップＳ１３０９へ進む。

ステップＳ１３０９では、第２の電流制限部５を起動あるいは有効にし、電流制限値を０から予め設定された電流値に変更し、ステップＳ１３１０へと進む。

ステップＳ１３１０では、第２の電流制限部５を流れる電流量が予め設定された電流制限値以上の場合は、ステップＳ１３１１に進む。一方、第２の電流制限部５を流れる電流量が予め設定された電流制限値未満である場合は、ステップＳ１３１２へ進む。

ステップＳ１３１２では、電力変換装置１の正常起動を上位ＥＣＵに報知して、電源起動シーケンスを終了する。

ステップＳ１３１１では、制御部１０は、高圧側の直流電源１１０に接続される第１の電源スイッチ２Ｄを遮断の状態にすると共に、低圧側の直流電源２００に接続される第１の電源スイッチ２Ｃを導通の状態にして、直流電源１１０の電圧低下を上位ＥＣＵに報知して、電源起動シーケンスを終了する。

図２６は、本実施の形態７に係る電力変換装置１における直流電源１１０および直流電源２００の電圧低下、または、電力変換回路６の短絡故障が発生した場合のフェイルセーフ動作を示すフローチャートである。以下、図２６に示すフローチャートを用いて、電力変換装置１のフェイルセーフ動作について、具体的に説明する。なお、図２６の各ステップは、制御部１０によって実行される。

ステップＳ１４００では、制御部１０は、第１の電流制限部４が電流制限の状態であるか否かを判定し、第１の電流制限部４が電流制限の状態である場合は、ステップＳ１４０１へと進み、第１の電流制限部４が電流制限の状態でない場合はステップＳ１４０３へと進む。

ステップＳ１４０１では、制御部１０は、第１の電流制限部４の電流制限の状態が予め設定された設定時間以上継続しているか否かを判定する。第１の電流制限部４の電流制限の状態が、予め設定された設定時間以上が継続している場合はステップＳ１４０２へと進み、第１の電流制限部４の電流制限の状態が設定時間未満であれば、ステップＳ１４０３へと進む。

ステップＳ１４０２では、制御部１０は第１の電流制限部４および第２の電流制限部５を電流遮断の状態にして、直流電源２００から電力変換回路６への電力供給および電力変換回路６から直流電源２００への電力供給を遮断すると共に、電力変換回路６の短絡故障を上位ＥＣＵに報知し、図２６のフェイルセーフ動作を停止する。

ステップＳ１４０３では、制御部１０は、第２の電流制限部５が電流制限の状態であるか否かを判定し、第２の電流制限部５が電流制限の状態である場合はステップＳ１４０４へと進み、第２の電流制限部５が電流制限の状態でない場合はステップＳ１４００へと戻る。

ステップＳ１４０４では、第２の電流制限部５の電流制限の状態が、予め設定された設定時間以上継続しているか否かを判定する。第２の電流制限部５の電流制限の状態が、予め設定された設定時間以上が継続している場合は、ステップＳ１４０５へと進み、第２の電流制限部５の電流制限の状態が、設定時間未満であれば、ステップＳ１４００へと戻る。

ステップＳ１４０５では、制御部１０は、高圧側の直流電源１１０に接続される第１の電源スイッチ２を遮断の状態に設定すると共に、低圧側の直流電源２００に接続される第１の電源スイッチ２を導通の状態にして、直流電源１１０の電圧低下を上位ＥＣＵに報知し、ステップＳ１４００へと戻る。

以上のように、実施の形態７では、系電圧が異なる直流電源を２系統入力とする電力変換装置１において、第２の電流制限部５が、直流電源１１０から直流電源２００への入出力電流を制限し、第１の電源スイッチ２が、直流電源１１０と直流電源２００との間の入出力電流を遮断するので、直流電源１１０および２００間の電位差による干渉電流を抑制し、複数の直流電源から電力変換装置１に電力供給を実施することができる。

また、第１の電源スイッチ２、第１の電流制限部４、および、第２の電流制限部５を導通の状態にしたときは、ダイオードの順方向電圧よりも電圧降下が小さいので、直流電源から電力変換回路６へ至る回路の損失を低減することができる。

さらに、直流電源１１０および２００の負荷である電力変換回路６が短絡故障しても、電力変換回路６の陽極側の第１の電流制限部４によって短絡電流を制限するので、直流電源１１０および直流電源２００共に電圧低下を抑制でき、同系統に接続される他のＥＣＵの最低動作電圧を下回って、動作不能に至る事態を防止することができる。

加えて、電力変換装置１への電源供給線が１本断線しても、もう１系統から電力を供給し続けているため、電力変換回路６は絶えず電力変換動作を継続することが可能である。

なお、上述した実施の形態１から実施の形態７において、図２７のように、第１の電流制限部４および第２の電流制限部５の各温度を検出する温度検出部７が設けられていてもよい。図２７では、第１の電流制限部４に接続された第１の温度検出部としての温度検出部７のみを図示しているが、第２の電流制限部５に接続される第２の温度検出部としての温度検出部７についても、図２７と同様の接続方法で接続する。なお、図２７では、第１の電流制限部４が図２に示す構成を有している場合を例に挙げて図示しているが、その場合に限らず、第１の電流制限部４が図３または図４に示す構成を有している場合でも、同様に、温度検出部７を設けることができることは言うまでもない。また、第２の電流制限部５についても同様である。こうして、温度検出部７によって検出した第１の電流制限部４および第２の電流制限部５の各温度が、予め設定された閾値以上であれば、該当する第１の電流制限部４または第２の電流制限部５を電流遮断の状態に設定する。

ここで、予め設定された閾値の設定方法としては、第１の電流制限部４あるいは第２の電流制限部５の動作温度の上限値をもとに設定する方法、最大接合部温度を基に設定する方法、あるいは、最大損失を基に設定する方法が考えられる。

温度検出部７としては、例えば、サーミスタのような温度検出素子８を温度検出対象部の近傍に設け、温度検出素子８の両端に電流を流し、温度に応じた抵抗変化を電圧変化に変換して検出する方法が考えられる。

図２７では、第１の電流制限部４および第２の電流制限部５の温度を、それぞれ直接検出するので、電流制限状態にあっても、第１の電流制限部４および第２の電流制限部５の過熱保護を実施することができる。そのため、第１の電流制限部４および第２の電流制限部５の短絡故障による直流電源間の短絡、あるいは、直流電源と電力変換回路６との間の電源供給経路の短絡を防止することができる。

ここで、上述した実施の形態１から実施の形態７までで記載した制御部１０のハードウェア構成について説明する。

上述した実施の形態１〜７に係る電力変換装置における制御部１０の各機能は、処理回路によって実現される。各機能を実現する処理回路は、専用のハードウェアであってもよく、メモリに格納されるプログラムを実行するプロセッサであってもよい。図２８は、本発明の実施の形態１〜７に係る制御部１０の各機能を専用のハードウェアである処理回路１０００で実現する場合を示した構成図である。また、図２９は、本発明の実施の形態１〜７に係る制御部１０の各機能をプロセッサ２００１およびメモリ２００２を備えた処理回路２０００により実現する場合を示した構成図である。

処理回路が専用のハードウェアである場合、処理回路１０００は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＳｐｅｃｉｆｉｃＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（ＦｉｅｌｄＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＧａｔｅＡｒｒａｙ）、またはこれらを組み合わせたものが該当する。制御部１０の各部の機能それぞれを個別の処理回路１０００で実現してもよいし、各部の機能をまとめて処理回路１０００で実現してもよい。

一方、処理回路がプロセッサ２００１の場合、電力変換装置１の制御部１０の各部の機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアおよびファームウェアは、プログラムとして記述され、メモリ２００２に格納される。プロセッサ２００１は、メモリ２００２に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、各部の機能を実現する。すなわち、電力変換装置１の制御部１０は、処理回路２０００により実行されるときに、図７，図８，図１０，図１１，図１３，図１４，図１６，図１７，図１９，図２０，図２２，図２３，図２５，図２６の各フローチャートにおける各ステップが結果的に実行されることになるプログラムを格納するためのメモリ２００２を備える。

これらのプログラムは、上述した各部の手順あるいは方法をコンピュータに実行させるものであるともいえる。ここで、メモリ２００２とは、例えば、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（ＥｒａｓａｂｌｅＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）、ＥＥＰＲＯＭ（ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙＥｒａｓａｂｌｅａｎｄＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）等の、不揮発性または揮発性の半導体メモリが該当する。また、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤ等も、メモリ２００２に該当する。

なお、上述した各部の機能について、一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェアまたはファームウェアで実現するようにしてもよい。

このように、処理回路は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの組み合わせによって、上述した各部の機能を実現することができる。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態１〜７を自由に組み合わせることが可能である。あるいは、各実施の形態１〜７の任意の構成要素を適宜変更または省略することが可能である。

１電力変換装置、２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ第１の電源スイッチ、３，３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ第２の電源スイッチ、４，４Ａ，４Ｂ，４Ｃ第１の電流制限部、５，５Ａ，５Ｂ，５Ｃ第２の電流制限部、６電力変換回路、１０制御部、１００，１１０，２００，３００直流電源。

Claims

少なくとも２つの充放電可能な直流電源に接続され、直流を交流に変換する、あるいは交流を直流に変換する、電力変換回路と、
前記直流電源のうちの少なくとも１つである第１の直流電源と前記電力変換回路との間に接続され、前記第１の直流電源から前記電力変換回路へ流れる電流の値が第１の電流制限値を超えないように電流制限を行う、第１の電流制限部と、
前記電力変換回路と前記第１の直流電源との間に接続され、前記電力変換回路から前記第１の直流電源へ流れる電流の値が第２の電流制限値を超えないように電流制限を行う、第２の電流制限部と
を備えた、電力変換装置。
少なくとも２つの充放電可能な第１の直流電源に接続され、直流を交流に変換する、あるいは交流を直流に変換する、電力変換回路と、
各前記第１の直流電源と前記電力変換回路との間に接続され、各前記第１の直流電源から前記電力変換回路へ流れる電流の値が第１の電流制限値を超えないように電流制限を行う、第１の電流制限部と
を備えた、電力変換装置。
少なくとも２つの充放電可能な第１の直流電源に接続され、直流を交流に変換する、あるいは交流を直流に変換する、電力変換回路と、
各前記第１の直流電源と前記電力変換回路との間に接続され、前記電力変換回路から前記第１の直流電源へ流れる電流の値が第２の電流制限値を超えないように電流制限を行う、第２の電流制限部と
を備えた、電力変換装置。
前記第１の電流制限部は、前記第１の直流電源の陰極端子と前記電力変換回路との間に接続されている、
請求項１または２に記載の電力変換装置。
前記第２の電流制限部は、前記第１の直流電源の陰極端子と前記電力変換回路との間に接続されている、
請求項１または３に記載の電力変換装置。
前記直流電源のうちの、前記第１の直流電源以外の少なくとも１つの第２の直流電源の陽極端子と前記電力変換回路との間に接続され、前記第２の直流電源から前記電力変換回路へ流れる電流を導通または遮断する、第１の電源スイッチをさらに備えた、
請求項１に記載の電力変換装置。
前記直流電源のうちの、前記第１の直流電源以外の少なくとも１つの第２の直流電源の陰極端子と前記電力変換回路との間に接続され、前記第２の直流電源から前記電力変換回路へ流れる電流を導通または遮断する、第１の電源スイッチをさらに備えた、
請求項１に記載の電力変換装置。
前記直流電源のうちの、前記第１の直流電源以外の少なくとも１つの第２の直流電源の陽極端子と前記電力変換回路との間に接続され、前記電力変換回路から前記第２の直流電源へ流れる電流を導通または遮断する、第２の電源スイッチをさらに備えた、
請求項１に記載の電力変換装置。
前記直流電源のうちの、前記第１の直流電源以外の少なくとも１つの第２の直流電源の陰極端子と前記電力変換回路との間に接続され、前記電力変換回路から前記第２の直流電源へ流れる電流を導通または遮断する、第２の電源スイッチをさらに備えた、
請求項１に記載の電力変換装置。
前記第１の電流制限部における導通状態と遮断状態との切り替えを制御する制御部をさらに備え、
前記制御部は、前記第１の電流制限部が、予め設定された設定時間以上、前記電流制限の実行を継続した場合に、前記第１の電流制限部を前記導通状態から前記遮断状態に切り替える、
請求項１または２に記載の電力変換装置。
前記第２の電流制限部における導通状態と遮断状態との切り替えを制御する制御部をさらに備え、
前記制御部は、前記第２の電流制限部が、予め設定された設定時間以上、前記電流制限の実行を継続した場合に、前記第２の電流制限部を前記導通状態から前記遮断状態に切り替える、
請求項１または３に記載の電力変換装置。
前記第１の電源スイッチの導通状態と遮断状態との切り替えを制御する制御部をさらに備え、
前記制御部は、前記第１の電流制限部が、予め設定された設定時間以上、前記電流制限の実行を継続した場合、および、前記第２の電流制限部が、予め設定された設定時間以上、前記電流制限の実行を継続した場合の少なくともいずれか一方の場合に、前記第１の電源スイッチを前記導通状態から前記遮断状態に切り替える、
請求項６または７に記載の電力変換装置。
前記第２の電源スイッチの導通状態と遮断状態との切り替えを制御する制御部をさらに備え、
前記制御部は、前記第１の電流制限部が、予め設定された設定時間以上、前記電流制限の実行を継続した場合、および、前記第２の電流制限部が、予め設定された設定時間以上、前記電流制限の実行を継続した場合の少なくともいずれか一方の場合に、前記第２の電源スイッチを前記導通状態から前記遮断状態に切り替える、
請求項８または９に記載の電力変換装置。
前記第１の電流制限部における導通状態と遮断状態との切り替えを制御する制御部と、
前記第１の電流制限部の温度を検出する第１の温度検出部と
をさらに備え、
前記制御部は、前記第１の温度検出部で検出された前記温度が、予め設定された閾値以上の場合に、前記第１の電流制限部を前記導通状態から前記遮断状態に切り替える、
請求項１または２に記載の電力変換装置。
前記第２の電流制限部における導通状態と遮断状態との切り替えを制御する制御部と、
前記第２の電流制限部の温度を検出する第２の温度検出部と
をさらに備え、
前記制御部は、前記第２の温度検出部で検出された前記温度が、予め設定された閾値以上の場合に、前記第２の電流制限部を前記導通状態から前記遮断状態に切り替える、
請求項１または３に記載の電力変換装置。
前記制御部は、前記電力変換装置の電源起動時において、前記第１の電流制限部による電流制限を開始した後に、前記第１の電源スイッチを前記遮断状態から前記導通状態に切り替える、
請求項１２に記載の電力変換装置。
前記制御部は、前記電力変換装置の電源起動時において、前記第２の電流制限部による電流制限を開始した後に、前記第１の電源スイッチを前記遮断状態から前記導通状態に切り替える、
請求項１２に記載の電力変換装置。
前記制御部は、前記電力変換装置の電源起動時において、前記第１の電流制限部による電流制限を開始した後に、前記第２の電源スイッチを前記遮断状態から前記導通状態に切り替える、
請求項１３に記載の電力変換装置。
前記制御部は、前記電力変換装置の電源起動時において、前記第２の電流制限部による電流制限を開始した後に、前記第２の電源スイッチを前記遮断状態から前記導通状態に切り替える、
請求項１３に記載の電力変換装置。
前記第１の電流制限部は、前記第１の直流電源の陽極端子に接続されており、
前記制御部は、前記電力変換装置の電源起動開始時において、前記第１の直流電源の前記陽極端子に接続されている前記第１の電流制限部を前記遮断状態から前記導通状態に切り替える、
請求項１０、１２〜１４、１６〜１９のいずれか１項に記載の電力変換装置。
前記第２の電流制限部は、前記第１の直流電源の陰極端子に接続されており、
前記制御部は、前記電力変換装置の電源起動開始時において、前記第１の直流電源の前記陰極端子に接続されている前記第２の電流制限部を前記遮断状態から前記導通状態に切り替える、
請求項１１〜１３、１５、１６〜１９のいずれか１項に記載の電力変換装置。