JP2020156128A - 電力変換回路の異常検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体スイッチング素子のスイッチング動作により電力を変換する回路の異常を、コスト面で有利な長寿命の素子で検出する。【解決手段】インバータユニット２３のＩＧＢＴＱ１〜Ｑ６のスイッチング駆動回路３５ＵＰ，３５ＵＮ，３５ＶＰ，３５ＶＮ，３５ＷＰ，３５ＷＮを、ＵＶＷの相又はパワーモジュール３１の上下のアームを異常検出対象の単位に分けた。そして、各異常検出対象の単位で、スイッチング駆動回路３５ＵＰ，３５ＵＮ，３５ＶＰ，３５ＶＮ，３５ＷＰ，３５ＷＮの消費電流に相当する電圧を、異常検出部３７の比較器ＣＯＭＮ，ＣＯＭＰ，ＣＯＭＵ，ＣＯＭＶ，ＣＯＭＷで比較した。そして、比較した結果から、異常なＩＧＢＴＱ１〜Ｑ６が存在する異常検出対象（相、アーム）をモータコントローラ３３で特定するようにした。【選択図】図４

Description

本発明は、半導体スイッチング素子のスイッチング動作により電力を変換する回路の異常を検出する装置に関する。

例えばインバータ等の電力変換回路において、半導体スイッチング素子に異常が発生した箇所を特定することが提案されている。

この提案では、半導体スイッチング素子の故障時にその制御ＩＣが出力するフェール信号によって、信号検出回路における故障した半導体スイッチング素子に対応する箇所の回路状態を、故障した半導体スイッチング素子毎に異なる内容で変化させる。したがって、信号検出回路の判定箇所において生じる電圧変化の内容によって、故障した半導体スイッチング素子を特定することができる。

なお、上述した提案では、信号検出回路の構成上の都合から、各半導体スイッチング素子に対応する箇所にフォトトランジスタ等の絶縁素子を用い、信号検出回路を各半導体スイッチング素子に対応する制御ＩＣから絶縁させている（以上、例えば、特許文献１）。

特許第６３８０１２０号公報

上述した提案では、制御ＩＣが出力するフェール信号によって信号検出回路上に生じる電圧変化の内容を、故障した半導体スイッチング素子の特定に用いるために、高価な絶縁素子を信号検出回路に用いるので、信号検出回路にはコスト面の課題がある。

また、例えばフォトカプラ等の、電気エネルギーを他のエネルギーに変換して信号を伝達する絶縁素子は、それほど寿命が長い素子ではない。したがって、電力変換回路に存在する半導体スイッチング素子に応じた数の絶縁素子を必要とする信号検出回路は、寿命の面で信頼性にも課題がある。

本発明は前記事情に鑑みなされたもので、本発明の目的は、半導体スイッチング素子のスイッチング動作により電力を変換する回路の異常を、コスト面で有利な長寿命の素子で検出できるようにすることにある。

上記目的を達成するため、本発明の１つの態様による電力変換回路の異常検出装置は、
電力変換回路の各半導体スイッチング素子に位相以外の要素の内容が少なくとも同じ制御信号をそれぞれ出力する各駆動回路の消費電力を、前記電力変換回路の複数に分割した異常検出対象の単位で他の異常検出対象と比較する比較部と、
前記比較部が前記異常検出対象の単位で比較した前記駆動回路の消費電力の差分の内容と比較した２つの前記異常検出対象とから、異常な前記半導体スイッチング素子が属する前記異常検出対象を特定する特定部と、
を備える。

本発明によれば、半導体スイッチング素子のスイッチング動作により電力を変換する回路の異常を、コスト面で有利な長寿命の素子で検出できるようにすることができる。

本発明の一実施形態に係る電力変換回路の異常検出装置が適用される電動車両のパワーコントロールユニットを示すブロック図である。 図１のパワーモジュールの詳細な構成を示す回路図である。 図１のドライブ回路の詳細な構成を模式的に示すブロック図である。 図１の異常検出部の要部の構成を示すもので、（ａ）は相別の異常検出モジュールの回路図、（ｂ）はアーム別の異常検出モジュールの回路図である。 図１のモータコントローラがプログラムにしたがって実行するパワーモジュールのＩＧＢＴの異常検出に関する制御の手順の一例を示すフローチャートである。 図１のドライブ回路の別例の詳細な構成を模式的に示すブロック図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施形態に係る電力変換回路の異常検出装置が適用される電動車両のパワーコントロールユニットを示すブロック図である。図１に示す本実施形態のパワーコントロールユニット１は、電気自動車（ＥＶ）やプラグインハイブリッド車（ＰＨＥＶ）等の電動車両に搭載される。

本実施形態のパワーコントロールユニット１は、電動車両に搭載された高電圧バッテリＨＢの充放電に関する要素と、同じく電動車両に搭載された低電圧バッテリＬＢの充電に関する要素とを集約したものである。

そして、パワーコントロールユニット１は、外部機器等の接続ポートとして、高電圧バッテリポートＨＢＰ、低電圧バッテリポートＬＢＰ、信号ポートＳＰ、電源ポートＰＰ、急速充電ポートＱＰ及び商用電源ポートＣＰを有している。

高電圧バッテリポートＨＢＰには、メインリレー（Ｍ／Ｒ）３（コンタクタに相当）を介して高電圧バッテリＨＢが接続される。したがって、高電圧バッテリポートＨＢＰと高電圧バッテリＨＢとは、メインリレー３のオンオフによって接続、遮断される。メインリレー３がオンされると、高電圧バッテリＨＢは高電圧バッテリポートＨＢＰに、高電圧の電力（例えば、直流４００Ｖ）を供給する。高電圧バッテリＨＢが供給する高電圧の電力は、電動車両の推進用モータＭの駆動に用いられる。

なお、高電圧バッテリＨＢは、端子電圧を測定する不図示のセンサを有している。センサが測定した高電圧バッテリＨＢの端子電圧は、後述する電動車両の車両統合コントローラ（ＶＣＭ）５に入力される。

低電圧バッテリポートＬＢＰには、低電圧バッテリＬＢが接続される。低電圧バッテリＬＢは、電動車両の補機（車載の計器、ランプ等の電装品類）ＡＣＣに、動作用の低電圧の電力（例えば、直流１２Ｖ）を供給する。

電動車両の補機ＡＣＣは、上述した車両統合コントローラ５と、後述するパワーコントロールユニット１のコントローラ２７とを含んでいる。このため、車両統合コントローラ５及びコントローラ２７は、低電圧バッテリＬＢから供給される低電圧の直流電力で動作する。

車両統合コントローラ５は、例えば、電動車両に複数搭載されたＥＣＵ（Electronic Control Unit 又はEngine Control Unit ）のうちの１つで構成することができる。このため、車両統合コントローラ５は、例えば、ＥＣＵ同士の通信に用いる電動車両のＬＡＮを利用して、高電圧バッテリＨＢのセンサが接続された他のＥＣＵから、センサが測定した高電圧バッテリＨＢの端子電圧を取得することができる。

そして、車両統合コントローラ５は、取得した高電圧バッテリＨＢの端子電圧により、高電圧バッテリＨＢの充電状態（例えば、ＳＯＣ：State of Charge ）を検出する。さらに、車両統合コントローラ５は、検出した高電圧バッテリＨＢの充電状態に応じて、急速充電時のメインリレー３のオンオフを制御することができる。

また、車両統合コントローラ５は、不図示のセンサが検出した電動車両のアクセル操作量を取得する。車両統合コントローラ５は、例えば、アクセル操作量を検出する不図示のセンサが接続された他のＥＣＵから、電動車両のＬＡＮを介してアクセル操作量を取得することができる。そして、車両統合コントローラ５は、取得したアクセル操作量に応じて、推進用モータＭに対するトルク指令値を決定することができる。

信号ポートＳＰには、車両統合コントローラ５が接続されている。車両統合コントローラ５は、決定したトルク指令値を信号ポートＳＰに出力する。

電源ポートＰＰには、車両統合コントローラ５の外部電源出力ポート（図示せず）接続されている。車両統合コントローラ５は、低電圧バッテリＬＢから供給された低電圧の電力（例えば、直流１２Ｖ）から生成した電源電圧ＶＣＣを、電源ポートＰＰに出力する。

急速充電ポートＱＰには、急速充電器ＱＣの充電ケーブル７のコネクタ９が接続される。充電ケーブル７を急速充電ポートＱＰに接続すると、充電ケーブル７を介して急速充電器ＱＣから急速充電ポートＱＰに、高電圧バッテリＨＢの急速充電用の直流電力（例えば、最大直流６００Ｖ）が供給される。

また、充電ケーブル７を急速充電ポートＱＰに接続すると、急速充電器ＱＣの通信線がパワーコントロールユニット１内のＬＡＮに接続される。このＬＡＮには、上述したように、コントローラ２７が接続されている。したがって、充電ケーブル７を急速充電ポートＱＰに接続すると、急速充電器ＱＣとコントローラ２７とが通信可能に接続される。

商用電源ポートＣＰには、普通充電用の充電ケーブル１１のコネクタ１３が接続される。充電ケーブル１１は、コネクタ１３の反対側にプラグ１５を有している。充電ケーブル１１のプラグ１５は、商用電源の普通充電用コンセント（図示せず）に接続される。商用電源に接続された充電ケーブル１１を商用電源ポートＣＰに接続すると、商用電源の交流電力（例えば、単相交流２００Ｖ）が、充電ケーブル１１を介して商用電源ポートＣＰに供給される。

また、充電ケーブル１１は、コントロールボックス１７を有している。コントロールボックス１７には、充電ケーブル１１の通信線が接続されている。充電ケーブル１１を商用電源ポートＣＰに接続すると、充電ケーブル１１の通信線がパワーコントロールユニット１内のＬＡＮに接続される。したがって、充電ケーブル１１を商用電源ポートＣＰに接続すると、コントローラ２７がコントロールボックス１７と通信可能に接続される。

上述した外部機器等が接続されたパワーコントロールユニット１は、ジャンクションボックス（Ｊ／Ｂ）１９、プラグイン用充電器ＣＨＧ、ＤＣＤＣコンバータ２１、インバータユニット２３、放電回路２５及び上述したコントローラ２７を内部に有している。

ジャンクションボックス１９は、不図示のＱＣリレーを有している。ＱＣリレーは、急速充電ポートＱＰと高電圧バッテリポートＨＢＰとの接続をオンオフする。ＱＣリレーのオンオフにより、急速充電ポートＱＰから入力される急速充電用の直流電力の、高電圧バッテリポートＨＢＰから高電圧バッテリＨＢへの出力が、許容、禁止される。

プラグイン用充電器ＣＨＧは、コントローラ２７から供給される電源電圧ＶＣＣによって動作する。プラグイン用充電器ＣＨＧは、商用電源ポートＣＰから入力される商用電源の交流電力を、高電圧バッテリＨＢの普通充電用の直流電力（例えば、最大直流４００Ｖ）に変換する。そして、変換した直流電力を、ジャンクションボックス１９と高電圧バッテリポートＨＢＰとを結ぶ電力経路２８を経て、高電圧バッテリポートＨＢＰから高電圧バッテリＨＢに出力する。

プラグイン用充電器ＣＨＧには、例えば、商用電源の交流電力を直流に変換する整流回路（図示せず）と、整流した直流電力を昇圧するＤＣＤＣコンバータ（図示せず）とを用いることができる。整流回路は、例えば、ダイオードブリッジ回路で構成することができる。また、ＤＣＤＣコンバータは、例えば、絶縁トランスとパワー半導体スイッチング素子とを有する絶縁型ＤＣＤＣコンバータで構成することができる。

なお、プラグイン用充電器ＣＨＧのパワー半導体スイッチング素子には、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor 、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）を用いることができる。また、プラグイン用充電器ＣＨＧには、整流回路の前段（商用電源ポートＣＰ側）にＤＣリンク用コンデンサ（図示せず）を設けることができる。

ＤＣＤＣコンバータ２１は、ジャンクションボックス１９と高電圧バッテリポートＨＢＰとを結ぶ電力経路２８上の高電圧の直流電力の一部を、低電圧バッテリＬＢの充電用の直流電力（例えば、直流１２Ｖ）に変換する。

即ち、ＤＣＤＣコンバータ２１は、高電圧バッテリポートＨＢＰから入力される高電圧バッテリＨＢの直流電力の一部を、低電圧バッテリＬＢの充電用の直流電力に変換し、低電圧バッテリポートＬＢＰから低電圧バッテリＬＢに出力する。また、ＤＣＤＣコンバータ２１は、プラグイン用充電器ＣＨＧが出力する高電圧バッテリＨＢの普通充電用の直流電力の一部を、低電圧バッテリＬＢの充電用の直流電力に変換し、低電圧バッテリポートＬＢＰから低電圧バッテリＬＢに出力する。

ＤＣＤＣコンバータ２１には、例えば、非対称ハーフブリッジ型のＬＬＣコンバータを用いることができる。非対称ハーフブリッジ型のＬＬＣコンバータは、絶縁トランスの一次側にＬＬＣ回路を有しており、二次側に整流回路を有している。

この非対称ハーフブリッジ型のＬＬＣコンバータでは、一次側のＬＬＣ回路におけるパワー半導体スイッチング素子のオンオフ動作により、高電圧バッテリＨＢ又はプラグイン用充電器ＣＨＧからの直流電力の一部が交流に変換される。そして、トランスにおいて一次側コイルと二次側コイルとの巻数比に応じて降圧された交流電力が、整流回路で低電圧バッテリＬＢの充電用の直流電力に変換される。

なお、ＤＣＤＣコンバータ２１のパワー半導体スイッチング素子にも、プラグイン用充電器ＣＨＧと同じく、例えば、ＩＧＢＴを用いることができる。

インバータユニット２３は、ジャンクションボックス１９と高電圧バッテリポートＨＢＰとを結ぶ電力経路２８に接続されている。インバータユニット２３は、車両統合コントローラ５から電源ポートＰＰを介して供給される電源電圧ＶＣＣによって動作する。

インバータユニット２３は、平滑コンデンサ２９、パワーモジュール（ＰＭ）３１（請求項中の電力変換回路、インバータ回路に相当）、モータコントローラ（ＭＣ）３３、ドライブ回路（ＤＲ）３５及び異常検出部３７を有している。

平滑コンデンサ２９は、ジャンクションボックス１９と高電圧バッテリポートＨＢＰとを結ぶ電力経路２８を流れる高電圧の直流電力の電流を平滑化する。

即ち、ジャンクションボックス１９と高電圧バッテリポートＨＢＰとを結ぶ電力経路２８を流れる高電圧の直流電力には、スイッチングノイズが重畳される。このスイッチングノイズは、プラグイン用充電器ＣＨＧ又はＤＣＤＣコンバータ２１のパワー半導体スイッチング素子がオンオフ動作することで発生する。平滑コンデンサ２９は、パワー半導体スイッチング素子のスイッチングノイズが重畳された高電圧の直流電力の電流を平滑化する。そして、平滑コンデンサ２９は、平滑化した高電圧の直流電力を、ＤＣＤＣコンバータ２１に供給される一部を除いて、ＵＶＷの各相に分けてパワーモジュール３１に出力する。

パワーモジュール３１は、ＵＶＷ各相の上アーム及び下アームにパワー半導体スイッチング素子（図示せず）をそれぞれ有する三相交流のインバータ回路である。パワーモジュール３１では、各パワー半導体スイッチング素子のオンオフ動作により、平滑コンデンサ２９で平滑化された高電圧バッテリＨＢの直流電力が三相交流電力に変換される。パワー半導体スイッチング素子には、例えば、ＩＧＢＴを用いることができる。変換された三相交流電力は、推進用モータＭのＵＶＷの各相のコイルにそれぞれ供給される。

図２はパワーモジュール３１の詳細な構成を示す回路図である。図２に示すように、インバータユニット２３のパワーモジュール３１は、推進用モータＭの各相のコイル（図示せず）に対応する上アーム及び下アームのパワー半導体スイッチング素子を有している。本実施形態のパワーモジュール３１は、パワー半導体スイッチング素子として、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor 、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）Ｑ１〜Ｑ６（請求項中の半導体スイッチング素子に相当）を用いている。

各相の上アームのＩＧＢＴＱ１〜Ｑ３と下アームのＩＧＢＴＱ４〜Ｑ６とは、正極（Ｐ極）ライン３１Ｐと負極（Ｎ極）ライン３１Ｎとの間に推進用モータＭへの出力線３１Ｕ，３１Ｖ，３１Ｗを挟んで直列に接続されている。正極（Ｐ極）ライン３１Ｐ及び負極（Ｎ極）ライン３１Ｎには、メインリレー３、電力経路２８の正極（Ｐ極）ライン２８Ｐ及び負極（Ｎ極）ライン２８Ｎ、平滑コンデンサ２９を介して、高電圧バッテリＨＢからの高電圧の直流電力が供給される。

なお、図１のブロック図では、平滑コンデンサ２９につながるパワーモジュール３１の正極（Ｐ極）ライン３１Ｐ及び負極（Ｎ極）ライン３１Ｎを、ＵＶＷの３相に分けてそれぞれ記載している。しかし、図２の回路図では、ＵＶＷの各相の正極（Ｐ極）ライン３１Ｐ及び負極（Ｎ極）ライン３１Ｎを、模式的に１本の線でそれぞれ示している。

推進用モータＭは、インバータユニット２３のパワーモジュール３１からＵＶＷの各相のコイルに供給される交流電力によって回転する。推進用モータＭが回転することで、電動車両が走行する。

モータコントローラ３３は、パワーコントロールユニット１内のＬＡＮを介して、信号ポートＳＰ及びコントローラ２７に接続されている。モータコントローラ３３には、信号ポートＳＰに接続された車両統合コントローラ５からのトルク指令値が入力される。モータコントローラ３３は、入力されたトルク指令値に応じたデューティー比のパルス信号を、ドライブ回路３５に出力する。

ドライブ回路３５は、モータコントローラ３３から入力されたパルス信号に基づいてゲート駆動信号（請求項中の制御信号に相当）を生成し、パワーモジュール３１の各ＩＧＢＴＱ１〜Ｑ６のゲートに出力する。このゲート駆動信号によりドライブ回路３５は、パワーモジュール３１の各ＩＧＢＴＱ１〜Ｑ６をオンオフ動作させる。

ドライブ回路３５からゲートに入力されるゲート駆動信号により、パワーモジュール３１の各ＩＧＢＴＱ１〜Ｑ６は、車両統合コントローラ５からのトルク指令値に応じたトルクを推進用モータＭに出力させるパターンでオンオフ動作する。

図３はドライブ回路３５の詳細な構成を模式的に示すブロック図である。図３に示すように、ドライブ回路３５は、６つのスイッチング駆動回路３５ＵＰ，３５ＵＮ，３５ＶＰ，３５ＶＮ，３５ＷＰ，３５ＷＮ（請求項中の駆動回路に相当）を有している。各スイッチング駆動回路３５ＵＰ，３５ＵＮ，３５ＶＰ，３５ＶＮ，３５ＷＰ，３５ＷＮは、車両統合コントローラ５からインバータユニット２３に供給される電源電圧ＶＣＣ（例えば、直流１２Ｖ）によって動作する。

スイッチング駆動回路３５ＵＰ，３５ＶＰ，３５ＷＰは、図２のパワーモジュール３１の上アームのＩＧＢＴＱ１〜Ｑ３のゲートに、制御信号としてのゲート駆動信号を出力する。スイッチング駆動回路３５ＵＮ，３５ＶＮ，３５ＷＮは、図２のパワーモジュール３１の下アームのＩＧＢＴＱ４〜Ｑ６のゲートに、制御信号としてのゲート駆動信号を出力する。

各スイッチング駆動回路３５ＵＰ，３５ＵＮ，３５ＶＰ，３５ＶＮ，３５ＷＰ，３５ＷＮは、パワーモジュール３１の対応するＩＧＢＴＱ１，Ｑ４，Ｑ２，Ｑ５，Ｑ３，Ｑ６を、ゲート駆動信号によりオンオフ動作させる。

なお、各スイッチング駆動回路３５ＵＰ，３５ＵＮ，３５ＶＰ，３５ＶＮ，３５ＷＰ，３５ＷＮが対応するＩＧＢＴＱ１，Ｑ４，Ｑ２，Ｑ５，Ｑ３，Ｑ６に出力するゲート駆動信号は、位相のずれを除いて波形パターンが同じパルス信号である。したがって、各スイッチング駆動回路３５ＵＰ，３５ＵＮ，３５ＶＰ，３５ＶＮ，３５ＷＰ，３５ＷＮがゲート駆動信号の出力のために消費する電力（電流）は、互いに同じである。

また、ドライブ回路３５は、シャント抵抗３９ＵＰ，３９ＵＮ，３９ＶＰ，３９ＶＮ，３９ＷＰ，３９ＷＮを有している。各シャント抵抗３９ＵＰ，３９ＵＮ，３９ＶＰ，３９ＶＮ，３９ＷＰ，３９ＷＮは、各スイッチング駆動回路３５ＵＰ，３５ＵＮ，３５ＶＰ，３５ＶＮ，３５ＷＰ，３５ＷＮに電源電圧ＶＣＣをそれぞれ供給する電源線に並列接続されている。

シャント抵抗３９ＵＰ，３９ＵＮは、パワーモジュール３１のＵ相のＩＧＢＴＱ１，Ｑ４に対応するスイッチング駆動回路３５ＵＰ，３５ＵＮの消費電流ＩＵＰ，ＩＵＮを測定するために使用される。同様に、シャント抵抗３９ＶＰ，３９ＶＮは、パワーモジュール３１のＶ相のＩＧＢＴＱ２，Ｑ５に対応するスイッチング駆動回路３５ＶＰ，３５ＶＮの消費電流ＩＶＰ，ＩＶＮを測定するために使用される。また、シャント抵抗３９ＷＰ，３９ＷＮは、パワーモジュール３１のＷ相のＩＧＢＴＱ３，Ｑ６に対応するスイッチング駆動回路３５ＷＰ，３５ＷＮの消費電流ＩＷＰ，ＩＷＮを測定するために使用される。

なお、インバータユニット２３は、直流電力を三相以上の多相交流電力に変換するものであってもよい（その場合のインバータの構成の説明は省略する）。また、インバータユニット２３の異常検出部３７の構成については後述する。

放電回路２５は、平滑コンデンサ２９の残留電荷を放電させる回路で、例えば、放電抵抗４１と不図示の放電スイッチとの直列回路を含む構成とすることができる。この直列回路は、ジャンクションボックス１９と高電圧バッテリポートＨＢＰとを結ぶ電力経路２８上の、インバータユニット２３とジャンクションボックス１９との間に設けられる。

放電抵抗４１と放電スイッチとの直列回路は、電力経路２８の正極（Ｐ極）ライン２８Ｐと負極（Ｎ極）ライン２８Ｎとの間に跨がって接続されている。不図示の放電スイッチは、通常はオフ（開放）されている。平滑コンデンサ２９の残留電荷を放電回路２５で放電させるときには、不図示の放電スイッチが、コントローラ２７の制御によってオン（閉成）される。

コントローラ２７は、低電圧バッテリＬＢから低電圧バッテリポートＬＢＰを経て供給される低電圧の直流電力で動作する。コントローラ２７は、信号ポートＳＰ及びインバータユニット２３のモータコントローラ３３の他、ＤＣＤＣコンバータ２１及びプラグイン用充電器ＣＨＧにも、パワーコントロールユニット１内のＬＡＮを介して接続されている。

コントローラ２７は、急速充電ポートＱＰに急速充電器ＱＣの充電ケーブル７が接続されて急速充電器ＱＣとの通信が確立すると、ジャンクションボックス１９のＱＣリレーをオンさせる。これにより、急速充電ポートＱＰと高電圧バッテリポートＨＢＰとが電力経路２８を介して接続されて、高電圧バッテリＨＢの急速充電が可能な状態となる。

また、コントローラ２７は、商用電源に接続された普通充電用の充電ケーブル１１が商用電源ポートＣＰに接続されて、充電ケーブル１１のコントロールボックス１７から接続確認の信号を受信すると、ジャンクションボックス１９のＱＣリレーをオフさせる。これにより、急速充電ポートＱＰが電力経路２８から切り離されると共に、プラグイン用充電器ＣＨＧと高電圧バッテリポートＨＢＰとが電力経路２８を介して接続されて、高電圧バッテリＨＢの普通充電が可能な状態となる。

なお、高電圧バッテリＨＢの急速充電及び普通充電のどちらが可能な状態においても、高電圧バッテリＨＢの充電と並行して、ＤＣＤＣコンバータ２１により変換された低電圧の直流電力による低電圧バッテリＬＢの充電が可能となる。

また、インバータユニット２３により三相交流電力に変換された高電圧バッテリＨＢの高電圧の直流電力で推進用モータＭが動作される電動車両の走行時には、コントローラ２７は、ジャンクションボックス１９のＱＣリレーをオフさせる。そして、コントローラ２７は、インバータユニット２３の駆動等を開始させる。

さらに、コントローラ２７は、高電圧バッテリＨＢの端子電圧に応じて、普通充電時の充電電流の目標値を決定し、プラグイン用充電器ＣＨＧに通知することができる。高電圧バッテリＨＢの端子電圧は、例えば、高電圧バッテリＨＢに設けた電圧センサの測定値を、車両統合コントローラ５から取得することができる。あるいは、高電圧バッテリＨＢの急速充電及び推進用モータＭの回転が行われていないときに、パワーコントロールユニット１内に設けた電圧センサ（図示せず）で測定した高電圧バッテリポートＨＢＰの電圧を、高電圧バッテリＨＢの端子電圧として取得してもよい。

また、コントローラ２７は、取得した高電圧バッテリＨＢの端子電圧により、インバータユニット２３の平滑コンデンサ２９の端子間電圧（インバータのＤＣ入力間電圧）を監視する。そして、監視したＤＣ入力間電圧の高さに応じて、プラグイン用充電器ＣＨＧの動作を制御する。さらに、コントローラ２７は、放電回路２５の不図示の放電スイッチのオンオフによる平滑コンデンサ２９の蓄積電荷の放電動作を制御する。

さらに、コントローラ２７は、急速充電用又は普通充電用の充電ケーブル７，１１の急速充電ポートＱＰ又は商用電源ポートＣＰに対する接続を検出すると、その旨を、信号ポートＳＰに接続された車両統合コントローラ５に通知することができる。

なお、パワーコントロールユニット１内のＬＡＮは、例えば、ＣＡＮ（Controller Area Network ）等の通信プロトコルを用いる車載ネットワークによって構成することができる。

以上のように構成された本実施形態のパワーコントロールユニット１では、車両統合コントローラ５によりメインリレー３がオンされると、高電圧バッテリＨＢの高電圧の直流電力がメインリレー３を介して高電圧バッテリポートＨＢＰに入力される。高電圧バッテリポートＨＢＰに入力された高電圧の直流電力の一部はＤＣＤＣコンバータ２１に供給され、残りは全てインバータユニット２３に供給される。

ＤＣＤＣコンバータ２１に供給された高電圧の直流電力は、低電圧の直流電力に変換され、低電圧バッテリＬＢの充電用電力として低電圧バッテリポートＬＢＰに出力される。インバータユニット２３に供給された高電圧の直流電力は、インバータユニット２３により三相交流電力に変換され、推進用モータＭのＵＶＷの各相のコイルにそれぞれ供給される。三相交流電力が供給された推進用モータＭは、車両統合コントローラ５がアクセルの操作量に応じて決定したトルク指令値に応じた速度で回転される。

また、パワーコントロールユニット１では、電動車両の駐車中に、急速充電用の充電ケーブル７の急速充電ポートＱＰに対する接続をコントローラ２７が検出すると、ジャンクションボックス１９のＱＣリレーがコントローラ２７によってオンされる。また、コントローラ２７から通知された車両統合コントローラ５によりメインリレー３がオンされる。

ＱＣリレーがＯＮされると、急速充電器ＱＣからの高電圧の直流電力が急速充電ポートＱＰに入力される。急速充電ポートＱＰに入力された高電圧の直流電力の一部はＤＣＤＣコンバータ２１に供給され、残りは全て高電圧バッテリポートＨＢＰに供給される。

ＤＣＤＣコンバータ２１に供給された高電圧の直流電力は、低電圧の直流電力に変換され、低電圧バッテリＬＢの充電用電力として低電圧バッテリポートＬＢＰに出力される。高電圧バッテリポートＨＢＰに供給された高電圧の直流電力は、高電圧バッテリＨＢの急速充電用の電力として、メインリレー３を介して高電圧バッテリＨＢに出力される。

さらに、パワーコントロールユニット１では、電動車両の駐車中に、商用電源に接続された普通充電用の充電ケーブル１１の商用電源ポートＣＰに対する接続をコントローラ２７が検出すると、商用電源の交流電力が商用電源ポートＣＰに入力される。商用電源ポートＣＰに入力された商用電源の交流電力は、プラグイン用充電器ＣＨＧで高電圧の直流電力に変換される。変換された高電圧の直流電力は高電圧バッテリポートＨＢＰに供給される。高電圧バッテリポートＨＢＰに供給された高電圧の直流電力は、高電圧バッテリＨＢの普通充電用の電力として、メインリレー３を介して高電圧バッテリＨＢに出力される。

ところで、パワーモジュール３１のＩＧＢＴＱ１〜Ｑ６に異常が発生すると、高電圧バッテリＨＢの高電圧の直流電力をパワーモジュール３１により交流に変換する動作に影響する可能性がある。そこで、本実施形態のパワーコントロールユニット１では、パワーモジュール３１のＩＧＢＴＱ１〜Ｑ６に異常が発生したらそれを検出できる構成とした。本実施形態では、ＩＧＢＴＱ１〜Ｑ６の異常検出を、インバータユニット２３の異常検出部３７を用いて実現する構成とした。

そこで、インバータユニット２３の異常検出部３７の構成について、図４を参照して説明する。

図４は異常検出部３７の要部の構成を示すもので、（ａ）は相別の異常検出モジュール３７Ａの回路図、（ｂ）はアーム別の異常検出モジュール３７Ｂの回路図である。なお、図４（ａ），（ｂ）では、ＩＧＢＴＱ１〜Ｑ６の異常発生時に、対応するスイッチング駆動回路３５ＵＰ，３５ＵＮ，３５ＶＰ，３５ＶＮ，３５ＷＰ，３５ＷＮの消費電流ＩＵＰ，ＩＵＮ，ＩＶＰ，ＩＶＮ，ＩＷＰ，ＩＷＮが低下する場合の構成を説明する。

図４（ａ）に示すように、相別の異常検出モジュール３７Ａは、３つの比較器ＣＯＭＵ，ＣＯＭＶ，ＣＯＭＷ（請求項中の比較部に相当）と、検出抵抗ＲＵ１，ＲＶ１，ＲＷ１と、電源電圧ＶＣＣが供給されるプルアップ抵抗Ｒ１とを有している。

相別の異常検出モジュール３７Ａでは、ＵＶＷの各相を異常検出対象の１単位としている。そして、比較器ＣＯＭＵにおいて、Ｕ相のスイッチング駆動回路３５ＵＰ，３５ＵＮの消費電流ＩＵＰ，ＩＵＮをＶ相のスイッチング駆動回路３５ＶＰ，３５ＶＮの消費電流ＩＶＰ，ＩＶＮと比較する。また、比較器ＣＯＭＶにおいて、Ｖ相のスイッチング駆動回路３５ＶＰ，３５ＶＮの消費電流ＩＶＰ，ＩＶＮをＷ相のスイッチング駆動回路３５ＷＰ，３５ＷＮの消費電流ＩＷＰ，ＩＷＮと比較する。さらに、比較器ＣＯＭＷにおいて、Ｗ相のスイッチング駆動回路３５ＷＰ，３５ＷＮの消費電流ＩＷＰ，ＩＷＮをＵ相のスイッチング駆動回路３５ＵＰ，３５ＵＮの消費電流ＩＵＰ，ＩＵＮと比較する。

そのために、比較器ＣＯＭＵの「＋」側の入力端子には、Ｕ相消費電流ＩＵに相当する電圧が入力される。Ｕ相消費電流ＩＵは、パワーモジュール３１のＵ相のＩＧＢＴＱ１，Ｑ４に対応するスイッチング駆動回路３５ＵＰ，３５ＵＮの消費電流ＩＵＰ，ＩＵＮを合計したものである。比較器ＣＯＭＵの「−」側の入力端子には、Ｖ相消費電流ＩＶの０．９倍に相当する電圧が入力される。Ｖ相消費電流ＩＶは、パワーモジュール３１のＶ相のＩＧＢＴＱ２，Ｑ５に対応するスイッチング駆動回路３５ＶＰ，３５ＶＮの消費電流ＩＶＰ，ＩＶＮを合計したものである。

なお、図３のＵ相のスイッチング駆動回路３５ＵＰ，３５ＵＮの消費電流ＩＵＰ，ＩＵＮに相当する電圧は、Ｕ相の各シャント抵抗３９ＵＰ，３９ＵＮの両端に現れる電位差によって取得することができる。Ｖ相のスイッチング駆動回路３５ＶＰ，３５ＶＮの消費電流ＩＶＰ，ＩＶＮに相当する電圧も、Ｖ相の各シャント抵抗３９ＶＰ，３９ＶＮの両端に現れる電位差によって取得することができる。

Ｖ相消費電流ＩＶの０．９倍に相当する電圧は、消費電流ＩＶＰ，ＩＶＮに相当する電圧を足し合わせた電圧を、１：９の抵抗比の抵抗ＲＶ２，ＲＧ１で分圧することで取得することができる。

また、図４（ａ）に示すように、比較器ＣＯＭＶの「＋」側の入力端子には、Ｖ相消費電流ＩＶに相当する電圧が入力される。比較器ＣＯＭＵの「−」側の入力端子には、Ｗ相消費電流ＩＷの０．９倍に相当する電圧が入力される。Ｗ相消費電流ＩＷは、パワーモジュール３１のＷ相のＩＧＢＴＱ３，Ｑ６に対応するスイッチング駆動回路３５ＷＰ，３５ＷＮの消費電流ＩＷＰ，ＩＷＮを合計したものである。

なお、図３のＷ相のスイッチング駆動回路３５ＷＰ，３５ＷＮの消費電流ＩＷＰ，ＩＷＮに相当する電圧は、Ｗ相の各シャント抵抗３９ＷＰ，３９ＷＮの両端に現れる電位差によって取得することができる。Ｗ相消費電流ＩＷの０．９倍に相当する電圧は、消費電流ＩＷＰ，ＩＷＮに相当する電圧を足し合わせた電圧を、１：９の抵抗比の抵抗ＲＷ２，ＲＧ２で分圧することで取得することができる。

さらに、図４（ａ）に示すように、比較器ＣＯＭＷの「＋」側の入力端子には、Ｗ相消費電流ＩＷに相当する電圧が入力される。比較器ＣＯＭＷの「−」側の入力端子には、Ｕ相消費電流ＩＵの０．９倍に相当する電圧が入力される。

Ｕ相消費電流ＩＵの０．９倍に相当する電圧は、消費電流ＩＵＰ，ＩＵＮに相当する電圧を足し合わせた電圧を、１：９の抵抗比の抵抗ＲＵ２，ＲＧ３で分圧することで取得することができる。

ここで、各比較器ＣＯＭＵ，ＣＯＭＶ，ＣＯＭＷの「−」側の入力端子に、Ｖ相消費電流ＩＶ、Ｗ相消費電流ＩＷ、Ｕ相消費電流ＩＵにそれぞれ相当する電圧の０．９倍としたのは、ＩＧＢＴＱ１〜Ｑ６が正常であるときの各消費電流の変動幅を考慮したためである。したがって、各比較器ＣＯＭＵ，ＣＯＭＶ，ＣＯＭＷの「−」側の入力端子にそれぞれ入力する電圧を、Ｖ相消費電流ＩＶ、Ｗ相消費電流ＩＷ、Ｕ相消費電流ＩＵにそれぞれ相当する電圧の何倍にするかは、異常検出の精度によって任意に決定することができる。

なお、ＩＧＢＴＱ１〜Ｑ６の異常発生時に、対応するスイッチング駆動回路３５ＵＰ，３５ＵＮ，３５ＶＰ，３５ＶＮ，３５ＷＰ，３５ＷＮの消費電流ＩＵＰ，ＩＵＮ，ＩＶＰ，ＩＶＮ，ＩＷＰ，ＩＷＮが増加する場合は、１よりも大きい倍数に決定してもよい。

そして、各比較器ＣＯＭＵ，ＣＯＭＶ，ＣＯＭＷの「−」側の入力端子にそれぞれ入力される電圧の値は、１以外の係数により重み付けされた他の異常検出対象の駆動回路の消費電力（消費電流）に相当する。

検出抵抗ＲＵ１，ＲＶ１，ＲＷ１の一端は、各比較器ＣＯＭＵ，ＣＯＭＶ，ＣＯＭＷの出力端子に直列に接続されている。検出抵抗ＲＵ１，ＲＶ１，ＲＷ１の他端は、プルアップ抵抗Ｒ１の接地側の端子に並列接続されている。各検出抵抗ＲＵ１，ＲＶ１，ＲＷ１は、それぞれ異なる抵抗値を有している。

上述した相別の異常検出モジュール３７Ａでは、Ｕ相のＩＧＢＴＱ１，Ｑ４に異常が発生すると、対応するスイッチング駆動回路３５ＵＰ，３５ＵＮの消費電流ＩＵＰ，ＩＵＮが低下する。そして、比較器ＣＯＭＵの「＋」側の入力端子に入力されるＵ相消費電流ＩＵに相当する電圧が、比較器ＣＯＭＵの「−」側の入力端子に入力されるＶ相消費電流ＩＶの０．９倍に相当する電圧以下となって、比較器ＣＯＭＵの出力が反転する。

このため、異常検出モジュール３７Ａにおけるプルアップ抵抗Ｒ１と検出抵抗ＲＵ１，ＲＶ１，ＲＷ１とによる電源電圧ＶＣＣの分圧比が、検出抵抗ＲＵ１について変化する。そして、プルアップ抵抗Ｒ１と検出抵抗ＲＵ１，ＲＶ１，ＲＷ１との接続点Ｓ１に現れる電圧ＯＵＴ１に、検出抵抗ＲＵ１の抵抗値に応じた変化が発生する。

同様に、Ｖ相のＩＧＢＴＱ２，Ｑ５に異常が発生すると、対応するスイッチング駆動回路３５ＶＰ，３５ＶＮの消費電流ＩＶＰ，ＩＶＮが低下する。そして、比較器ＣＯＭＶの「＋」側の入力端子に入力されるＶ相消費電流ＩＶに相当する電圧が、比較器ＣＯＭＶの「−」側の入力端子に入力されるＷ相消費電流ＩＷの０．９倍に相当する電圧以下となって、比較器ＣＯＭＶの出力が反転する。

このため、異常検出モジュール３７Ａにおけるプルアップ抵抗Ｒ１と検出抵抗ＲＵ１，ＲＶ１，ＲＷ１とによる電源電圧ＶＣＣの分圧比が、検出抵抗ＲＶ１について変化する。そして、プルアップ抵抗Ｒ１と検出抵抗ＲＵ１，ＲＶ１，ＲＷ１との接続点Ｓ１に現れる電圧ＯＵＴ１に、検出抵抗ＲＶ１の抵抗値に応じた変化が発生する。

また、Ｗ相のＩＧＢＴＱ３，Ｑ６に異常が発生すると、対応するスイッチング駆動回路３５ＷＰ，３５ＷＮの消費電流ＩＷＰ，ＩＷＮが低下する。そして、比較器ＣＯＭＷの「＋」側の入力端子に入力されるＷ相消費電流ＩＷに相当する電圧が、比較器ＣＯＭＷの「−」側の入力端子に入力されるＵ相消費電流ＩＵの０．９倍に相当する電圧以下となって、比較器ＣＯＭＷの出力が反転する。

このため、異常検出モジュール３７Ａにおけるプルアップ抵抗Ｒ１と検出抵抗ＲＵ１，ＲＶ１，ＲＷ１とによる電源電圧ＶＣＣの分圧比が、検出抵抗ＲＷ１について変化する。そして、プルアップ抵抗Ｒ１と検出抵抗ＲＵ１，ＲＶ１，ＲＷ１との接続点Ｓ１に現れる電圧ＯＵＴ１に、検出抵抗ＲＷ１の抵抗値に応じた変化が発生する。

なお、異常検出モジュール３７Ａの接続点Ｓ１に現れる電圧ＯＵＴ１の値は、モータコントローラ３３によって検出される。

図４（ｂ）に示すように、アーム別の異常検出モジュール３７Ｂは、２つの比較器ＣＯＭＰ，ＣＯＭＮ（請求項中の比較部に相当）と、検出抵抗ＲＰ１，ＲＮ１と、電源電圧ＶＣＣが供給されるプルアップ抵抗Ｒ２とを有している。

比較器ＣＯＭＰの「＋」側の入力端子には、上アーム消費電流ＩＰに相当する電圧が入力される。上アーム消費電流ＩＰは、パワーモジュール３１の上アームのＩＧＢＴＱ１〜Ｑ３に対応するスイッチング駆動回路３５ＵＰ，３５ＶＰ，３５ＷＰの消費電流ＩＵＰ，ＩＶＰ，ＩＷＰを合計したものである。比較器ＣＯＭＰの「−」側の入力端子には、下アーム消費電流ＩＮの０．９倍に相当する電圧が入力される。下アーム消費電流ＩＮは、パワーモジュール３１の下アームのＩＧＢＴＱ４〜Ｑ６に対応するスイッチング駆動回路３５ＵＮ，３５ＶＮ，３５ＷＮの消費電流ＩＵＮ，ＩＶＮ，ＩＷＮを合計したものである。

なお、図３の上アームのスイッチング駆動回路３５ＵＰ，３５ＶＰ，３５ＷＰの消費電流ＩＵＰ，ＩＶＰ，ＩＷＰに相当する電圧は、上アームの各シャント抵抗３９ＵＰ，３９ＶＰ，３９ＷＰの両端に現れる電位差によって取得することができる。下アームのスイッチング駆動回路３５ＵＮ，３５ＶＮ，３５ＷＮの消費電流ＩＵＮ，ＩＶＮ，ＩＷＮに相当する電圧も、下アームの各シャント抵抗３９ＵＮ，３９ＶＮ，３９ＷＮの両端に現れる電位差によって取得することができる。

下アーム消費電流ＩＮの０．９倍に相当する電圧は、消費電流ＩＵＮ，ＩＶＮ，ＩＷＮに相当する電圧を足し合わせた電圧を、１：９の抵抗比の抵抗ＲＮ２，ＲＧ４で分圧することで取得することができる。

図４（ｂ）に示すように、比較器ＣＯＭＮの「＋」側の入力端子には、下アーム消費電流ＩＮに相当する電圧が入力される。比較器ＣＯＭＮの「−」側の入力端子には、上アーム消費電流ＩＰの０．９倍に相当する電圧が入力される。

上アーム消費電流ＩＰの０．９倍に相当する電圧は、消費電流ＩＵＰ，ＩＶＰ，ＩＷＰに相当する電圧を足し合わせた電圧を、１：９の抵抗比の抵抗ＲＰ２，ＲＧ５で分圧することで取得することができる。

ここで、各比較器ＣＯＭＰ，ＣＯＭＮの「−」側の入力端子に、下アーム消費電流ＩＮ、上アーム消費電流ＩＰにそれぞれ相当する電圧の０．９倍としたのは、ＩＧＢＴＱ１〜Ｑ６が正常であるときの各消費電流の変動幅を考慮したためである。したがって、各比較器ＣＯＭＰ，ＣＯＭＮの「−」側の入力端子にそれぞれ入力する電圧を、下アーム消費電流ＩＮ、上アーム消費電流ＩＰにそれぞれ相当する電圧の何倍にするかは、異常検出の精度によって任意に決定することができる。

なお、ＩＧＢＴＱ１〜Ｑ６の異常発生時に、対応するスイッチング駆動回路３５ＵＰ，３５ＵＮ，３５ＶＰ，３５ＶＮ，３５ＷＰ，３５ＷＮの消費電流ＩＵＰ，ＩＵＮ，ＩＶＰ，ＩＶＮ，ＩＷＰ，ＩＷＮが増加する場合は、１よりも大きい倍数に決定してもよい。

そして、各比較器ＣＯＭＰ，ＣＯＭＮの「−」側の入力端子にそれぞれ入力される電圧の値は、１以外の係数により重み付けされた他の異常検出対象の駆動回路の消費電力（消費電流）に相当する。

検出抵抗ＲＰ１，ＲＮ１の一端は、各比較器ＣＯＭＰ，ＣＯＭＮの出力端子に直列に接続されている。検出抵抗ＲＰ１，ＲＮ１の他端は、プルアップ抵抗Ｒ１の接地側の端子に並列接続されている。各検出抵抗ＲＰ１，ＲＮ１は、それぞれ異なる抵抗値を有している。

上述したアーム別の異常検出モジュール３７Ｂでは、上アームのＩＧＢＴＱ１〜Ｑ３に異常が発生すると、対応するスイッチング駆動回路３５ＵＰ，３５ＶＰ，３５ＷＰの消費電流ＩＵＰ，ＩＶＰ，ＩＷＰが低下する。そして、比較器ＣＯＭＰの「＋」側の入力端子に入力される上アーム消費電流ＩＰに相当する電圧が、比較器ＣＯＭＰの「−」側の入力端子に入力される下アーム消費電流ＩＮの０．９倍に相当する電圧以下となって、比較器ＣＯＭＰの出力が反転する。

このため、異常検出モジュール３７Ｂにおけるプルアップ抵抗Ｒ２と検出抵抗ＲＰ１，ＲＮ１とによる電源電圧ＶＣＣの分圧比が、検出抵抗ＲＰ１について変化する。そして、プルアップ抵抗Ｒ１と検出抵抗ＲＰ１，ＲＮ１との接続点Ｓ２に現れる電圧ＯＵＴ２に、検出抵抗ＲＰ１の抵抗値に応じた変化が発生する。

同様に、下アームのＩＧＢＴＱ４〜Ｑ６に異常が発生すると、対応するスイッチング駆動回路３５ＵＮ，３５ＶＮ，３５ＷＮの消費電流ＩＵＮ，ＩＶＮ，ＩＷＮが低下する。そして、比較器ＣＯＭＮの「＋」側の入力端子に入力される下アーム消費電流ＩＮに相当する電圧が、比較器ＣＯＭＮの「−」側の入力端子に入力される上アーム消費電流ＩＰの０．９倍に相当する電圧以下となって、比較器ＣＯＭＮの出力が反転する。

このため、異常検出モジュール３７Ｂにおけるプルアップ抵抗Ｒ２と検出抵抗ＲＰ１，ＲＮ１とによる電源電圧ＶＣＣの分圧比が、検出抵抗ＲＰ１について変化する。そして、プルアップ抵抗Ｒ２と検出抵抗ＲＰ１，ＲＮ１との接続点Ｓ２に現れる電圧ＯＵＴ２に、検出抵抗ＲＮ１の抵抗値に応じた変化が発生する。

なお、異常検出モジュール３７Ｂの接続点Ｓ２に現れる電圧ＯＵＴ２の値は、モータコントローラ３３によって検出される。

図３のモータコントローラ３３は、図４（ａ），（ｂ）の各異常検出モジュール３７Ａ，３７Ｂの接続点Ｓ１，Ｓ２に現れる電圧ＯＵＴ１，ＯＵＴ２の値から、異常が発生したＩＧＢＴＱ１〜Ｑ６の有無の確認及び異常が発生したＩＧＢＴＱ１〜Ｑ６の特定を行う。

次に、モータコントローラ３３がプログラムにしたがって実行するＩＧＢＴＱ１〜Ｑ６の異常検出に関する制御の手順の一例を、図５のフローチャートを参照して説明する。モータコントローラ３３は、図５のフローチャートに示す手順を、周期的に繰り返し実行する。

まず、モータコントローラ３３は、異常検出モジュール３７Ａ，３７Ｂの接続点Ｓ１，Ｓ２に現れる電圧ＯＵＴ１，ＯＵＴ２の値から、パワーモジュール３１のＩＧＢＴＱ１〜Ｑ６に異常が発生したか否かを確認する（ステップＳ１）。いずれかのＩＧＢＴＱ１〜Ｑ６に異常が発生した場合は（ステップＳ１でＹＥＳ）、モータコントローラ３３は、異常が発生したＩＧＢＴＱ１〜Ｑ６を特定する（ステップＳ３）。

パワーモジュール３１のどの相のＩＧＢＴＱ１〜Ｑ６に異常が発生したかは、異常検出モジュール３７Ａの接続点Ｓ１に現れる電圧ＯＵＴ１の値によって特定することができる。また、パワーモジュール３１の上アーム及び下アームのどちらのＩＧＢＴＱ１〜Ｑ６に異常が発生したかは、異常検出モジュール３７Ｂの接続点Ｓ２に現れる電圧ＯＵＴ２の値によって特定することができる。これにより、モータコントローラ３３は、どのＩＧＢＴＱ１〜Ｑ６に異常が発生したかを特定することができる。

そして、モータコントローラ３３は、異常が発生したものと特定したＩＧＢＴＱ１〜Ｑ６に対応するスイッチング駆動回路３５ＵＰ，３５ＵＮ，３５ＶＰ，３５ＶＮ，３５ＷＰ，３５ＷＮの駆動制限処理を行った後（ステップＳ５）、一連の処理を終了する。

駆動制限処理は、例えば、異常が発生したＩＧＢＴＱ１〜Ｑ６に対応するスイッチング駆動回路３５ＵＰ，３５ＵＮ，３５ＶＰ，３５ＶＮ，３５ＷＰ，３５ＷＮが出力するゲート駆動信号の、信号レベルを下げ、あるいは、デューティー比を下げる内容でもよい。また、信号レベルを０としたり、デューティー比を０％として、実質的にゲート駆動信号の出力を禁止する内容としてもよい。

また、ステップＳ１でＩＧＢＴＱ１〜Ｑ６に異常が発生していない場合（ＮＯ）は、モータコントローラ３３は、駆動制限処理を実行中のスイッチング駆動回路３５ＵＰ，３５ＵＮ，３５ＶＰ，３５ＶＮ，３５ＷＰ，３５ＷＮの有無を確認する（ステップＳ７）。

駆動制限処理を実行中のスイッチング駆動回路３５ＵＰ，３５ＵＮ，３５ＶＰ，３５ＶＮ，３５ＷＰ，３５ＷＮがある場合は（ステップＳ７でＹＥＳ）、実行中の駆動制限処理を終了した後（ステップＳ９）、一連の処理を終了する。また、駆動制限処理を実行中のスイッチング駆動回路３５ＵＰ，３５ＵＮ，３５ＶＰ，３５ＶＮ，３５ＷＰ，３５ＷＮがない場合は（ステップＳ７でＮＯ）、一連の処理を終了する。

以上の説明からも明らかなように、本実施形態では、図５のフローチャートにおけるステップＳ３が、請求項中の特定部に対応する処理となっている。また、本実施形態では、図５中のステップＳ５が、請求項中の禁止部及び制限部に対応する処理となっている。

このように、本実施形態では、インバータユニット２３のＩＧＢＴＱ１〜Ｑ６のスイッチング駆動回路３５ＵＰ，３５ＵＮ，３５ＶＰ，３５ＶＮ，３５ＷＰ，３５ＷＮを、ＵＶＷの相又はパワーモジュール３１の上下のアームを異常検出対象の単位に分けた。そして、各異常検出対象の単位で、スイッチング駆動回路３５ＵＰ，３５ＵＮ，３５ＶＰ，３５ＶＮ，３５ＷＰ，３５ＷＮの消費電流に相当する電圧を、異常検出部３７の比較器ＣＯＭＮ，ＣＯＭＰ，ＣＯＭＵ，ＣＯＭＶ，ＣＯＭＷで比較した。そして、比較した結果から、異常なＩＧＢＴＱ１〜Ｑ６が存在する異常検出対象（相、アーム）をモータコントローラ３３で特定するようにした。

このため、絶縁素子のような高価で寿命の長さに問題がある素子を使わず、消費電流の検出と比較のための安価で寿命の長い素子によって、異常が発生したＩＧＢＴＱ１〜Ｑ６を特定することができる。

なお、異常が発生したＩＧＢＴＱ１〜Ｑ６に対応するスイッチング駆動回路３５ＵＰ，３５ＵＮ，３５ＶＰ，３５ＶＮ，３５ＷＰ，３５ＷＮの駆動制限処理を行うための構成は、省略してもよい。また、異常が発生したＩＧＢＴＱ１〜Ｑ６の属するアームを特定する異常検出モジュール３７Ｂを省略し、異常検出部３７を、異常が発生したＩＧＢＴＱ１〜Ｑ６の属する相を特定する異常検出モジュール３７Ａのみで構成してもよい。

その場合、ドライブ回路３５でスイッチング駆動回路３５ＵＰ，３５ＵＮ，３５ＶＰ，３５ＶＮ，３５ＷＰ，３５ＷＮの消費電流を測定する構成を、図６のブロック図に別例として示す構成とすることができる。この構成では、Ｕ相のスイッチング駆動回路３５ＵＰ，３５ＵＮの消費電流ＩＵＰ，ＩＵＮを合計したＵ相消費電流ＩＵを、１つのシャント抵抗３９Ｕで測定することができる。また、Ｖ相のスイッチング駆動回路３５ＶＰ，３５ＶＮの消費電流ＩＶＰ，ＩＶＮ、Ｗ相のスイッチング駆動回路３５ＷＰ，３５ＷＮの消費電流ＩＷＰ，ＩＷＮも、それぞれ１つのシャント抵抗３９Ｖ，３９Ｗでそれぞれ測定することができる。

このため、上アームと下アームのどちらのＩＧＢＴＱ１〜Ｑ６で異常が発生したかを特定できないものの、シャント抵抗３９Ｕ，３９Ｖ，３９Ｗ及び電流検出回路の数を半分の３つに減らして、低コストでの異常検出を実現させることができる。

さらに、異常検出部３７は、インバータユニット２３の外に設けてもよい。また、異常検出部３７の接続点Ｓ１，Ｓ２の電圧ＯＵＴ１，ＯＵＴ２の値から異常の発生したＩＧＢＴＱ１〜Ｑ６を特定する処理を、モータコントローラ３３以外の例えばコントローラ２７で行うように構成してもよい。

また、本実施形態では、電動車両の高電圧バッテリＨＢの直流電力を交流に変換して推進用モータＭに出力するパワーモジュール３１（インバータ回路）の、ＩＧＢＴＱ１〜Ｑ６の異常を検出する場合について説明した。しかし、本発明は、電動車両以外で用いられるインバータ回路の半導体スイッチング素子の異常を検出する場合にも、適用可能である。

さらに、本実施形態では、電力変換回路がインバータ（パワーモジュール３１）である場合について説明した。しかし、本発明は、例えばフルブリッジ回路を有するＤＣＤＣコンバータ等、インバータ回路以外の電力変換回路にも適用可能である。詳しくは、複数の駆動回路がそれぞれ出力する位相以外の要素の内容が少なくとも同じ制御信号で、各駆動回路にそれぞれ対応する各半導体スイッチング素子を駆動する電力変換回路にも、広く適用することができる。

本発明は、半導体スイッチング素子のスイッチング動作により電力を変換する回路において利用することができる。

１ パワーコントロールユニット
３ メインリレー（Ｍ／Ｒ）
５ 車両統合コントローラ
７ 急速充電器の充電ケーブル
９ コネクタ
１１ 普通充電用の充電ケーブル
１３ コネクタ
１５ プラグ
１７ コントロールボックス
１９ ジャンクションボックス（Ｊ／Ｂ）
２１ ＤＣＤＣコンバータ
２３ インバータユニット
２５ 放電回路
２７ コントローラ（特定部、禁止部、制限部）
２８ 電力経路
２８Ｎ 電力経路の負極（Ｎ極）ライン
２８Ｐ 電力経路の正極（Ｐ極）ライン
２９ 平滑コンデンサ
３１ パワーモジュール（インバータ回路、電力変換回路）
３１Ｎ パワーモジュールの負極（Ｎ極）ライン
３１Ｐ パワーモジュールの正極（Ｐ極）ライン
３１Ｕ，３１Ｖ，３１Ｗ パワーモジュールの出力線
３３ モータコントローラ
３５ ドライブ回路
３５ＵＰ，３５ＵＮ，３５ＶＰ，３５ＶＮ，３５ＷＰ，３５ＷＮ スイッチング駆動回路（駆動回路）
３７ 異常検出部
３７Ａ 相別の異常検出モジュール
３７Ｂ アーム別の異常検出モジュール
３９Ｕ，３９Ｖ，３９Ｗ，３９ＵＰ，３９ＵＮ，３９ＶＰ，３９ＶＮ，３９ＷＰ，３９ＷＮ シャント抵抗
４１ 放電抵抗
ＡＣＣ 補機
ＣＨＧ プラグイン用充電器
ＣＯＭＮ，ＣＯＭＰ，ＣＯＭＵ，ＣＯＭＶ，ＣＯＭＷ 比較器（比較部、コンパレータ）
ＣＰ 商用電源ポート
ＨＢ 高電圧バッテリ
ＨＢＰ 高電圧バッテリポート
ＩＮ 下アーム消費電流
ＩＰ 上アーム消費電流
ＩＵ Ｕ相消費電流
ＩＵＰ，ＩＵＮ，ＩＶＰ，ＩＶＮ，ＩＷＰ，ＩＷＮ スイッチング駆動回路の消費電流（駆動回路の消費電流、駆動回路の消費電力）
ＩＶ Ｖ相消費電流
ＩＷ Ｗ相消費電流
ＬＢ 低電圧バッテリ
ＬＢＰ 低電圧バッテリポート
Ｍ 推進用モータ
ＯＵＴ１，ＯＵＴ２ 接続点に現れる電圧
ＰＰ 電源ポート
Ｑ１〜Ｑ６ ＩＧＢＴ（半導体スイッチング素子）
ＱＣ 急速充電器
ＱＰ 急速充電ポート
Ｒ１ プルアップ抵抗
Ｒ２ プルアップ抵抗
Ｓ１，Ｓ２ 接続点
ＲＮ１，ＲＰ１，ＲＵ１，ＲＶ１，ＲＷ１ 検出抵抗
ＲＮ２，ＲＰ２，ＲＵ２，ＲＶ２，ＲＷ２，ＲＧ１〜ＲＧ５ 抵抗
ＳＰ 信号ポート
ＶＣＣ 電源電圧

Claims (7)

1. 電力変換回路（３１）の各半導体スイッチング素子（Ｑ１〜Ｑ６）に位相以外の要素の内容が少なくとも同じ制御信号をそれぞれ出力する各駆動回路（３５ＵＰ，３５ＵＮ，３５ＶＰ，３５ＶＮ，３５ＷＰ，３５ＷＮ）の消費電力（ＩＵＰ，ＩＵＮ，ＩＶＰ，ＩＶＮ，ＩＷＰ，ＩＷＮ）を、前記電力変換回路（３１）の複数に分割した異常検出対象の単位で他の異常検出対象と比較する比較部（ＣＯＭＮ，ＣＯＭＰ，ＣＯＭＵ，ＣＯＭＶ，ＣＯＭＷ）と、
   前記比較部（ＣＯＭＮ，ＣＯＭＰ，ＣＯＭＵ，ＣＯＭＶ，ＣＯＭＷ）が前記異常検出対象の単位で比較した前記駆動回路（３５ＵＰ，３５ＵＮ，３５ＶＰ，３５ＶＮ，３５ＷＰ，３５ＷＮ）の消費電力（ＩＵＰ，ＩＵＮ，ＩＶＰ，ＩＶＮ，ＩＷＰ，ＩＷＮ）の差分の内容と比較した２つの前記異常検出対象とから、異常な前記半導体スイッチング素子（Ｑ１〜Ｑ６）が属する前記異常検出対象を特定する特定部（２７）と、
   を備える電力変換回路（３１）の異常検出装置。
2. 前記比較部（ＣＯＭＮ，ＣＯＭＰ，ＣＯＭＵ，ＣＯＭＶ，ＣＯＭＷ）は、前記異常検出対象の単位の前記駆動回路（３５ＵＰ，３５ＵＮ，３５ＶＰ，３５ＶＮ，３５ＷＰ，３５ＷＮ）の消費電力（ＩＵＰ，ＩＵＮ，ＩＶＰ，ＩＶＮ，ＩＷＰ，ＩＷＮ）を一方の入力とし、１以外の係数により重み付けされた前記他の異常検出対象の前記駆動回路（３５ＵＰ，３５ＵＮ，３５ＶＰ，３５ＶＮ，３５ＷＰ，３５ＷＮ）の消費電力（ＩＵＰ，ＩＵＮ，ＩＶＰ，ＩＶＮ，ＩＷＰ，ＩＷＮ）を他方の入力として、両入力の差分の符号に応じたレベルの信号を出力するコンパレータ（ＣＯＭＮ，ＣＯＭＰ，ＣＯＭＵ，ＣＯＭＶ，ＣＯＭＷ）を有しており、前記特定部（２７）は、前記コンパレータ（ＣＯＭＮ，ＣＯＭＰ，ＣＯＭＵ，ＣＯＭＶ，ＣＯＭＷ）に前記駆動回路（３５ＵＰ，３５ＵＮ，３５ＶＰ，３５ＶＮ，３５ＷＰ，３５ＷＮ）の消費電力（ＩＵＰ，ＩＵＮ，ＩＶＰ，ＩＶＮ，ＩＷＰ，ＩＷＮ）をそれぞれ入力した２つの前記異常検出対象と、前記コンパレータ（ＣＯＭＮ，ＣＯＭＰ，ＣＯＭＵ，ＣＯＭＶ，ＣＯＭＷ）の出力信号レベルとから、異常な前記半導体スイッチング素子（Ｑ１〜Ｑ６）が属する前記異常検出対象を特定する請求項１記載の電力変換回路（３１）の異常検出装置。
3. 前記特定部（２７）が、異常な前記半導体スイッチング素子（Ｑ１〜Ｑ６）が属すると特定した前記異常検出対象の前記半導体スイッチング素子（Ｑ１〜Ｑ６）に対する前記駆動回路（３５ＵＰ，３５ＵＮ，３５ＶＰ，３５ＶＮ，３５ＷＰ，３５ＷＮ）の制御信号の出力を禁止する禁止部（２７）をさらに備える請求項１又は２記載の電力変換回路（３１）の異常検出装置。
4. 前記電力変換回路（３１）はインバータ回路（３１）であり、前記比較部（ＣＯＭＮ，ＣＯＭＰ，ＣＯＭＵ，ＣＯＭＶ，ＣＯＭＷ）は、前記駆動回路（３５ＵＰ，３５ＵＮ，３５ＶＰ，３５ＶＮ，３５ＷＰ，３５ＷＮ）の消費電力（ＩＵＰ，ＩＵＮ，ＩＶＰ，ＩＶＮ，ＩＷＰ，ＩＷＮ）を前記インバータ回路（３１）の各相の単位で他の相と比較し、前記特定部（２７）は、前記インバータ回路（３１）の異常な前記半導体スイッチング素子（Ｑ１〜Ｑ６）が存在する相を特定する請求項１、２又は３記載の電力変換回路（３１）の異常検出装置。
5. 前記比較部（ＣＯＭＮ，ＣＯＭＰ，ＣＯＭＵ，ＣＯＭＶ，ＣＯＭＷ）は、前記駆動回路（３５ＵＰ，３５ＵＮ，３５ＶＰ，３５ＶＮ，３５ＷＰ，３５ＷＮ）の消費電力（ＩＵＰ，ＩＵＮ，ＩＶＰ，ＩＶＮ，ＩＷＰ，ＩＷＮ）を前記インバータ回路（３１）の各アームの単位で他のアームと比較し、前記特定部（２７）は、前記インバータ回路（３１）の異常な前記半導体スイッチング素子（Ｑ１〜Ｑ６）が存在するアームを特定する請求項４記載の電力変換回路（３１）の異常検出装置。
6. 前記特定部（２７）が、異常な前記半導体スイッチング素子（Ｑ１〜Ｑ６）が存在する相を特定した場合に、特定した相における前記インバータ回路（３１）による直流から交流への電力変換量を制限する制限部（２７）をさらに備える請求項４又は５記載の電力変換回路（３１）の異常検出装置。
7. 前記比較部（ＣＯＭＮ，ＣＯＭＰ，ＣＯＭＵ，ＣＯＭＶ，ＣＯＭＷ）は、前記駆動回路（３５ＵＰ，３５ＵＮ，３５ＶＰ，３５ＶＮ，３５ＷＰ，３５ＷＮ）の消費電力（ＩＵＰ，ＩＵＮ，ＩＶＰ，ＩＶＮ，ＩＷＰ，ＩＷＮ）の比較を、回路抵抗が互いに同じ前記各駆動回路（３５ＵＰ，３５ＵＮ，３５ＶＰ，３５ＶＮ，３５ＷＰ，３５ＷＮ）の消費電流（ＩＵＰ，ＩＵＮ，ＩＶＰ，ＩＶＮ，ＩＷＰ，ＩＷＮ）の比較によって行う請求項１、２、３、４、５又は６記載の電力変換回路（３１）の異常検出装置。

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