JP2021035090A - インバータ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】インバータをスイッチング制御する制御部への電力の供給が不十分となった場合に、インバータの制御が不必要な状況では起動せず、インバータの制御が必要な状況では起動して、適切に制御部へ電力を供給する。【解決手段】第１直流電源１１に接続されたインバータを駆動制御するインバータ制御装置は、第１直流電源１１よりも低電圧の第２直流電源１２から電力を供給される制御部１と、インバータへの複数のスイッチング制御信号を増幅する複数のドライバと、複数のドライバに電力を供給する複数のドライブ電源７と、第２直流電源１２とは別に制御部１に電力を供給するバックアップ電源４とを備え、バックアップ電源４は、第１直流電源１１に接続された電圧変換部４１と、下段側スイッチング素子の１つに対応するドライブ電源７に接続されて電圧変換部４１をスイッチング制御する電源制御部４２とを備える。【選択図】図３

Description

本発明は、直流と交流との間で電力を変換するインバータを駆動制御するインバータ制御装置に関する。

下記に出典を示す特許文献１には、高圧直流電源に接続されたインバータをスイッチング制御する制御部（コントローラ）に電力を供給する低電圧電源の異常時にも、インバータを構成する特定のスイッチング素子をスイッチングさせるための電力を、高圧直流電源の電力を用いて生成するバックアップ電源回路を備えたインバータ制御装置が開示されている。このインバータ制御装置では、バックアップ電源回路からの電力により、下段側のスイッチング素子を全てオン状態に制御することで、インバータをいわゆるアクティブショートサーキット制御している。バックアップ電源には、高圧直流電源から電力が供給されている。

特開２０１７−１１８８１５公報

特許文献１において、インバータは回転電機を駆動するために用いられている。アクティブショートサーキット制御では、電流がインバータと回転電機との間で還流するため、回転電機の回転を制御することはできない。例えば、回転電機が、内燃機関と回転電機とを駆動力源とするハイブリッド自動車や回転電機を駆動力源とする電気自動車などの駆動力源であるような場合には、車両の走行制御が困難となる可能性がある。このため、バックアップ電源から制御部にも電力を供給し、アクティブショートサーキット制御以外の制御も可能とすることが考えられる。但し、バックアップ電源回路の構成によっては、インバータの制御が不必要な状況、例えば高圧直流電源の充電中など、低圧直流電源がオフ状態で高圧直流電源がオン状態の場合に、バックアップ電源から制御部に電力が供給される可能性がある。

上記背景に鑑みて、インバータをスイッチング制御する制御部への電力の供給が不十分となった場合に、インバータの制御が不必要な状況では起動せず、インバータの制御が必要な状況では起動して、適切に制御部へ電力を供給することができる技術の提供が望まれる。

上記に鑑みたインバータ制御装置は、１つの態様として、第１直流電源の正極側に接続された上段側スイッチング素子と前記第１直流電源の負極側に接続された下段側スイッチング素子とが直列接続されたアームを少なくとも１つ備えて直流と交流との間で電力を変換するインバータを駆動制御するインバータ制御装置であって、前記第１直流電源よりも低電圧の第２直流電源から電力を供給されて動作し、前記インバータを構成するそれぞれのスイッチング素子のスイッチング制御信号を生成する制御部と、それぞれの前記スイッチング制御信号を増幅して前記インバータに中継する複数のドライバと、前記第２直流電源から生成されて、それぞれの前記ドライバに電力を供給する複数のドライブ電源と、前記第２直流電源とは別に、前記制御部に電力を供給するバックアップ電源と、を備え、前記バックアップ電源は、前記第１直流電源に接続された電圧変換部と、前記下段側スイッチング素子の１つに対応する前記ドライブ電源に接続されて前記電圧変換部をスイッチング制御する電源制御部とを備える。

この構成によれば、第２直流電源から制御部に十分に電力が供給できない状態となっても、バックアップ電源により制御部に電力が供給される。従って、インバータの一部のスイッチング素子のみを固定的にオン状態とするような制御に限らず、適切にインバータをスイッチング制御することができる。また、バックアップ電源における電源制御部はドライブ電源から電力を供給されて動作する。電源制御部に第１直流電源から電力を供給する場合には、電圧の調整などに必要な回路規模が大きくなり、また、電圧差から損失も大きくなる傾向がある。スイッチング制御信号を駆動するドライブ電源の電圧は、インバータの直流側の電圧に相当する第１直流電源の電圧よりも低い。従って、本構成のように、ドライブ電源から電源制御部に電力を供給すると、電圧の調整などに必要な回路が不要となる可能性もあり、第１直流電源から電源制御部に電力を供給する場合に比べて、回路規模が小さくなり、損失も抑制することができる。また、故障等が生じておらず、意図的に第２直流電源が未接続状態で、第１直流電源のみが接続された状態とするような場合では、制御部によるインバータの制御は必要ない。本構成によれば、このような場合には、ドライブ電源が動作していないので、電源制御部も起動されることなく、必要のない状況で、バックアップ電源が起動することもない。このように、本構成によれば、インバータをスイッチング制御する制御部への電力の供給が不十分となった場合に、インバータの制御が不必要な状況では起動せず、インバータの制御が必要な状況では起動して、適切に制御部へ電力を供給することができる。

インバータ制御装置のさらなる特徴と利点は、図面を参照して説明する実施形態についての以下の記載から明確となる。

インバータ制御装置を含む回転電機駆動システムの模式的ブロック図 ドライブ電源回路の構成例を示す模式的回路ブロック図 バックアップ電源の構成例を示す模式的回路ブロック図 比較例のバックアップ電源の構成例を示す模式的回路ブロック図

以下、インバータ制御装置の実施形態を図面に基づいて説明する。図１に示すように、インバータ制御装置１０含む回転電機駆動システム２００は、例えばハイブリッド自動車や電気自動車等の車両の駆動力源となる交流の回転電機８０を駆動制御する。図１に示すように、回転電機駆動システム２００は、インバータ制御装置１０と、インバータ３０とを備えている。また、インバータ制御装置１０は、制御部１（ＣＴＲＬ）と、ドライバ２（ＤＲＶ）と、ドライブ電源回路７０（ＰＷ）と、バックアップ電源４（ＢＵ）とを備えている。

インバータ３０は、第１直流電源１１（高圧直流電源）に接続されると共に回転電機８０に接続されて直流と交流との間で電力を変換する。本実施形態では、回転電機８０は、３相交流型の回転電機であり、インバータ３０は、直流と３相の交流との間で電力を変換する。また、回転電機８０は、第１直流電源１１から電力を供給されて力行する電動機と、車輪等からの動力により発電して第１直流電源１１の側へ電力を回生する発電機との双方の機能を有する。

インバータ３０は、第１直流電源１１の正極Ｐの側に接続された上段側スイッチング素子３Ｈと、第１直流電源１１の負極Ｎの側に接続された下段側スイッチング素子３Ｌとの直列回路により構成された交流１相分のアーム３Ａを少なくとも１つ備えている。本実施形態では、インバータ３０は、複数組（ここでは３組）のアーム３Ａを備えており、直流と複数相（ここでは３相）の交流との間で電力を変換する。本実施形態では、回転電機８０のＵ相、Ｖ相、Ｗ相に対応するステータコイル８のそれぞれに一組の直列回路（アーム３Ａ）が対応したブリッジ回路が構成される。アーム３Ａの中間点、つまり、上段側スイッチング素子３Ｈと下段側スイッチング素子３Ｌとの接続点は、回転電機８０の３相のステータコイル８にそれぞれ接続される。

図示は省略するが、インバータ３０は、直流と複数相の交流との間で電力を変換する形態に限らず、直流と単相の交流との間で電力を変換するものであってもよい。また、インバータ３０を介して駆動される対象は、回転電機８０に限らず、ソレノイド等であってもよい。

図１に示すように、インバータ３０は、複数のスイッチング素子３を有して構成される。スイッチング素子３には、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）やパワーＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）やＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴ（Silicon Carbide - Metal Oxide Semiconductor FET）やＳｉＣ−ＳＩＴ（SiC - Static Induction Transistor）、ＧａＮ−ＭＯＳＦＥＴ（Gallium Nitride - MOSFET）などのパワー半導体素子を適用すると好適である。図１等に示すように、本実施形態では、スイッチング素子３としてＩＧＢＴが用いられる形態を例示する。それぞれのスイッチング素子３には、負極Ｎから正極Ｐへ向かう方向（下段側から上段側へ向かう方向）を順方向としてフリーホイールダイオード３Ｄが並列接続されている。

上述したように、インバータ制御装置１０は、制御部１と、ドライバ２と、ドライブ電源回路７０と、バックアップ電源４とを備えている。制御部１は、第１直流電源１１よりも低電圧の第２直流電源１２（低圧直流電源）から電力を供給されて動作し、インバータ３０を構成するそれぞれのスイッチング素子３のスイッチング制御信号Ｓを生成する。ドライバ２は、それぞれのスイッチング制御信号Ｓを増幅してインバータ３０に中継する。図１に示すように、ドライバ２は、複数のスイッチング素子３のそれぞれに対応するスイッチング制御信号Ｓに対応して、複数設けられている。図２に示すように、ドライブ電源回路７０は、それぞれのドライバ２に個別に電力を供給する複数のドライブ電源７を備えている。それぞれのドライブ電源７は、第２直流電源１２から生成されて、それぞれ対応するドライバ２に電力を供給する。バックアップ電源４は、第２直流電源１２とは別に、制御部１に電力を供給することが可能な電源である。これらインバータ制御装置１０の各機能部の詳細については後述する。

上述したように回転電機８０が車両の駆動力源の場合、第１直流電源１１の電源電圧は、例えば２００〜４００［Ｖ］である。ここで、インバータ３０の直流側の電圧（正極Ｐと負極Ｎとの間の電圧）を直流リンク電圧Ｖｄｃと称する。第１直流電源１１は、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池などの二次電池（バッテリ）や、電気二重層キャパシタなどにより構成されていると好適である。また、インバータ３０の直流側には、直流リンク電圧Ｖｄｃを平滑化する平滑コンデンサ（直流リンクコンデンサ５０）が備えられている。直流リンクコンデンサ５０は、回転電機８０の消費電力の変動に応じて変動する直流電圧（直流リンク電圧Ｖｄｃ）を安定化させる。

図１に示すように、第１直流電源１１とインバータ３０との間には、両者の電気的接続を遮断可能なコンタクタ９が備えられている。具体的には、コンタクタ９は、直流リンクコンデンサ５０と第１直流電源１１との間に配置されている。コンタクタ９は、回転電機駆動システム２００の電気回路系統（直流リンクコンデンサ５０、インバータ３０）と、第１直流電源１１との電気的な接続を切り離すことが可能である。即ち、インバータ３０は、回転電機８０に接続されていると共に、第１直流電源１１との間にコンタクタ９を介して接続されている。コンタクタ９が接続状態（閉状態）において第１直流電源１１とインバータ３０とが電気的に接続され、コンタクタ９が開放状態（開状態）において第１直流電源１１とインバータ３０との電気的接続が遮断される。

本実施形態において、このコンタクタ９は、車両内の上位の制御装置の１つである車両制御装置（不図示）からの指令に基づいて開閉するメカニカルリレーであり、例えばシステムメインリレーと称される。コンタクタ９は、所定の条件が満たされている場合（例えば、車両のメインスイッチがオン状態（有効状態）である場合や、第１直流電源１１を充電する場合など）に、リレーの接点が閉じて導通状態（接続状態）となる。尚、メインスイッチがオフ状態（非有効状態）の場合には、リレーの接点が開いて非導通状態（開放状態）となる。

尚、第２直流電源１２にも、メインスイッチに連動するスイッチＩＧが設けられており、一部の供給先へは、メインスイッチがオン状態（有効状態）の際にスイッチＩＧが閉じて導通状態（接続状態）となって電力が供給され、メインスイッチがオフ状態（非有効状態）の際にスイッチＩＧが開いて非導通状態（開放状態）となり電力の供給が遮断される。例えば、時計や駐車中にも撮影が可能なドライブレコーダー等への電力は、イグニッションキーの状態に拘わらず常に供給されるが、メインスイッチがオフ状態の場合には、図１に示すように、スイッチＩＧが開くために制御部１やドライブ電源回路７０へは電力が供給されない。

上述したように、インバータ３０は、制御部１により制御される。制御部１は、マイクロコンピュータ等のプロセッサを中核部材として構築されている。回転電機８０の各相のステータコイル８を流れる実電流は電流センサ１４により検出され、制御部１はその検出結果を取得する。また、回転電機８０のロータの各時点での磁極位置や回転速度は、レゾルバ１５などの回転センサにより検出され、制御部１はその検出結果を取得する。

制御部１は、車両制御装置等の他の制御装置から提供される回転電機８０の目標トルクに基づき、電流センサ１４及びレゾルバ１５の検出結果を用いて、例えばベクトル制御法による電流フィードバック制御を行って、インバータ３０を介して回転電機８０を制御する。制御部１は、モータ制御のために種々の機能部を有して構成されており、各機能部は、マイクロコンピュータ等のハードウエアとソフトウエア（プログラム）との協働により実現される。ベクトル制御及び電流フィードバック制御については、公知であるのでここでは詳細な説明は省略する。

インバータ３０を構成するそれぞれのスイッチング素子３の制御端子（例えばＩＧＢＴのゲート端子）は、ドライバ２を介して制御部１に接続されており、それぞれ個別にスイッチング制御される。スイッチング制御信号Ｓを生成する制御部１は、マイクロコンピュータなどを中核とした電子回路であり、低圧系回路として構成される。低圧系回路は、インバータ３０などの高圧系回路とは、動作電圧（回路の電源電圧）が大きく異なる。上述したように、車両には、第１直流電源１１の他に、第１直流電源１１よりも低い電圧（Ｂ：例えば１２〜２４［Ｖ］）の電源である第２直流電源１２も搭載されている。マイクロコンピュータ等のプロセッサを中核とする制御部１の動作電圧は、例えば５［Ｖ］、３．３［Ｖ］、２．５［Ｖ］等である。制御部１は、第２直流電源１２の電力に基づいてこのような動作電圧を生成する不図示の電圧レギュレータ（リニア電圧ドロッパ）を備えている。

上述したように、低圧系回路は、インバータ３０などの高圧系回路とは、動作電圧（回路の電源電圧）が大きく異なる。このため、ドライバ２は、スイッチング制御信号Ｓを増幅して、インバータ３０において対応する各スイッチング素子３に中継する。ここで、増幅とは、信号の駆動能力（例えば電圧振幅や出力電流など、後段の回路を動作させる能力）をそれぞれ高めることをいう。低圧系回路の制御部１により生成されたスイッチング制御信号Ｓは、ドライバ２により増幅された高圧系回路の駆動信号ＳＶとしてインバータ３０に供給される。尚、広義には、駆動信号ＳＶもスイッチング制御信号である。

ドライバ２は、それぞれのスイッチング素子３に対応して備えられている。図１に示すように、本実施形態では、インバータ３０に、駆動対象となる６つのスイッチング素子３が備えられており、ドライバ２も６つ備えられている。ドライバ２には、上段側スイッチング素子３Ｈに駆動信号ＳＶを提供する上段側ドライバ２Ｈと、下段側スイッチング素子３Ｌに駆動信号ＳＶを提供する下段側ドライバ２Ｌとがあるが、特に区別する必要が無い場合は、単にドライバ２として説明する。尚、スイッチング素子３（インバータ３０）は高圧系回路に属し、制御部１は低圧系回路に属し、高圧系回路と低圧系回路とは電気的に絶縁されている。このため、ドライバ２は、フォトカプラや信号用トランスなどの絶縁素子を備えており、スイッチング制御信号Ｓと駆動信号ＳＶとも電気的に絶縁されている。

インバータ３０の６つのスイッチング素子３の駆動信号ＳＶも、それぞれ電気的に独立しているため、ドライバ２への電力もそれぞれ個別に供給される。それぞれのドライバ２には、複数のドライブ電源７を備えたドライブ電源回路７０からそれぞれ個別に電力が供給される。図２に示すように、本実施形態では、６つのドライバ２に対応して、６つのドライブ電源７（Ｕ相上段用ドライブ電源７１、Ｖ相上段用ドライブ電源７２、Ｗ相上段用ドライブ電源７３、Ｕ相下段用ドライブ電源７４、Ｖ相下段用ドライブ電源７５、Ｗ相下段用ドライブ電源７６）が備えられている。６つのドライブ電源７（７１〜７６）の構成は同一であり、個体差による誤差を考慮しなければ、原理的には同じ電圧が出力される。

上段用ドライブ電源７Ｈ（７１〜７３）は、それぞれ電気的に絶縁されたフローティング電源である。上段用ドライブ電源７Ｈ（７１〜７３）は、それぞれ独立した正極側電位（ＶＨＵ，ＶＨＶ，ＶＨＷ）及び負極側電位（ＧＨＵ，ＧＨＶ，ＧＨＷ）を有する。下段用ドライブ電源７Ｌ（７４〜７６）は、図１から明らかなように負極側電位（ＧＬ：ＧＬＵ，ＧＬＶ，ＧＬＷ）が共通しており、互いに絶縁されてはいないが、それぞれ独立した正極側電位（ＶＬＵ，ＶＬＶ，ＶＬＷ）を有する。尚、各相を区別することなく上段用ドライブ電源７Ｈ（７１〜７３）の正極側電位を示す場合は“ＶＨ”と称し、各相を区別することなく下段用ドライブ電源７Ｌ（７４〜７６）の正極側電位を示す場合は“ＶＬ”と称し、各相を区別することなく上段用ドライブ電源７Ｈ（７１〜７３）の負極側電位を示す場合は“ＧＨ”と称する。また、下段用ドライブ電源７Ｌ（７４〜７６）の負極側電位（ＧＬ）は、インバータ３０の直流の負極Ｎである。それぞれのドライブ電源７（７１〜７６）の負極側電位と正極側電位との間の電位差は、概ね１５〜２０［Ｖ］である。

図２に示すように、ドライブ電源回路７０は、制御部１が備えられる低圧側回路との絶縁を確保するためにトランスＴを用いて構成されている。そして、トランスＴ（ドライブ電源７）の二次側からそれぞれのドライバ２に電力が供給される。それぞれのドライブ電源７（７１〜７６）の一次側には電源制御ＩＣなどを用いた電源制御回路７９（ＰＣＮＴ）が備えられており、トランスＴの一次側コイルを介して第２直流電源１２の出力電圧“Ｂ”に接続されたスイッチング素子７８をスイッチング制御することによって、規定された出力電圧を生じさせる。電源制御回路７９は、ドライブ電源回路７０の二次側回路に生じる電圧に基づくフィードバック制御を行って当該スイッチング素子をスイッチングし、それぞれのドライブ電源７（７１〜７６）に規定された出力電圧を生じさせる。

ここで、制御部１が正常に機能しない場合には、駆動信号ＳＶが正常にスイッチング素子３に入力されず、インバータ３０が正常に制御されなくなる。例えば、第２直流電源１２やスイッチＩＧや各部の配線等に異常が生じて、第２直流電源１２から制御部１への電力の供給が遮断されたり、制御部１へ供給される電圧が予め規定された下限電圧未満となったりすると、制御部１の動作に必要な電圧を与えられず、スイッチング制御信号Ｓが生成されなくなる。バックアップ電源４は、第２直流電源１２から制御部１への電力の供給が不十分となった場合に、制御部１へ電力を供給するために設けられている。

図１に示すように、インバータ制御装置１０は、第２直流電源１２の側にアノードが接続された第１ダイオードＤ１を介して第２直流電源１２に接続される電源入力ノードＮＩを備える。バックアップ電源４は、バックアップ電源４の側にアノードが接続された第２ダイオードＤ２を介して電源入力ノードＮＩに接続されている。バックアップ電源４は、第２直流電源１２の定格電圧よりも低い電圧を出力する。従って、第２直流電源１２からインバータ制御装置１０（制御部１）に供給される電力の電圧、つまり、電源入力ノードＮＩに印加される電圧が十分な場合（第２直流電源１２の定格電圧の範囲内の場合）には、第２ダイオードＤ２によって遮断されてバックアップ電源４からの電力はインバータ制御装置１０（制御部１）に供給されない。一方、電源入力ノードＮＩに印加される電圧が不十分な場合（第２直流電源１２の定格電圧未満の場合）には、第２直流電源１２からインバータ制御装置１０（制御部１）に供給される電力が不十分であるから、第２ダイオードＤ２が順方向に導通してバックアップ電源４からインバータ制御装置１０（制御部１）に電力が供給される。

図３に示すように、バックアップ電源４は、第１直流電源１１に接続された電圧変換部４１と、電圧変換部４１をスイッチング制御する電源制御部４２とを備えて構成されている。電圧変換部４１は、ドライブ電源７と同様にトランスを用いて構成されており、電圧変換部４１の二次側から電源入力ノードＮＩに電圧が印加される。また、ドライブ電源７と同様に、電圧変換部４１の一次側には電源制御ＩＣなどを用いた電源制御回路４９（ＰＣＮＴ）とスイッチング素子７８とを備えた電源制御部４２が備えられている。電源制御回路４９は、下段側スイッチング素子３Ｌの１つに対応するドライブ電源７（下段用ドライブ電源７Ｌ（７４〜７６）、ここではＵ相下段用ドライブ電源７４）に接続されている。電源制御回路４９は、電圧変換部４１（トランス）の一次側コイルを介して第１直流電源１１の正極Ｐに接続されたスイッチング素子４８をスイッチング制御することによって、規定された出力電圧“ＢＢ”を生じさせる。

尚、電源制御回路４９は、Ｕ相下段用ドライブ電源７４に限らず、Ｖ相下段用ドライブ電源７５又はＷ相下段用ドライブ電源７６に接続されていてもよい。また、図示は省略するが、ドライブ電源回路７０の電源制御回路７９と同様に、バックアップ電源４の電源制御回路４９も、電圧変換部４１の二次側に生じる電圧に基づいて、フィードバック制御を行ってもよい。

第２直流電源１２の定格電圧の中央値（Ｔｙｐ値）が１２［Ｖ］の場合、例えば定格の下限値（ｍｉｎ値）は９［Ｖ］程度である。また、制御部１において、５［Ｖ］、３．３［Ｖ］、２．５［Ｖ］等のコントローラの動作電圧を生成する電圧レギュレータの入力電圧の下限値（ｍｉｎ値）は、電圧レギュレータの出力電圧よりも２．５〜３［Ｖ］高い電圧である。例えば、電圧レギュレータの出力電圧が５［Ｖ］の場合には、入力電圧は８［Ｖ］以上であることが好ましい。本実施形態では、バックアップ電源４は、第２直流電源１２の定格電圧（ｍｉｎ値）よりも低い電圧を、常時、電源入力ノードＮＩに印加する。従って、バックアップ電源４の出力電圧“ＢＢ”は、例えば８［Ｖ］以上９［Ｖ］未満に設定されていると好適である。これにより、第２直流電源１２の電圧が予め規定されたしきい値電圧（≒ＢＢ）未満となった場合に、バックアップ電源４から制御部１に電力を供給することができる。

図３に示すように、電源制御回路４９は、下段用ドライブ電源７Ｌから電力を供給されて動作する。電源制御回路４９の制御対象であるスイッチング素子４８には、インバータ３０の直流の正極Ｐと負極Ｎとの間の電圧（直流リンク電圧Ｖｄｃ）が印加される。従って、インバータ３０を構成するスイッチング素子３と同様に、スイッチング素子４８のスイッチング制御信号には概ね１５〜２０［Ｖ］程度の電圧振幅が必要である。電源制御回路４９は、下段用ドライブ電源７Ｌから電力を供給されるので、必要且つ十分な電力により動作することができる。

図４には比較例のバックアップ電源４Ｂの一例を示しているが、比較例では電源制御回路４９に対して、第１直流電源１１から電力が供給されている。上述したように、第１直流電源１１の電圧は、２００〜４００［Ｖ］である。従って、比較例では、電源制御回路４９に適した電圧に調整するために、ツェナーダイオード４３と電流制限抵抗４４とを備えた電圧調整回路が設けられている。このように比較例では、本実施形態に比べて回路規模が大きくなると共に、ツェナーダイオード４３及び電流制限抵抗４４における損失も大きくなる。

また、比較例では、例えば第１直流電源１１の充電などのために、コンタクタ９を閉じた場合に、電源制御回路４９に電力が供給される。つまり、インバータ３０を制御する必要がなく、スイッチＩＧも開放状態で制御部１に電力が供給されていない状態において、バックアップ電源４Ｂが動作して制御部１に電力を供給する可能性がある。本実施形態では、スイッチＩＧが閉状態で、第２直流電源１２からインバータ制御装置１０に電力が供給されており、ドライブ電源７も動作している状態で、バックアップ電源４が動作する。即ち、本実施形態では、インバータ３０を制御する必要がない場合（スイッチＩＧが始めから開放状態で制御部１に電力が供給されていない場合）には、バックアップ電源４は動作しない。つまり、比較例のように、第１直流電源１１の充電時などに電源制御回路４９が起動されることはなく、不必要な状況でバックアップ電源４が動作することはない。

また、本実施形態では、スイッチＩＧが閉状態で制御部１やドライブ電源７が通常動作している場合に、電源入力ノードＮＩに、常時、バックアップ電源４からバックアップ電圧“ＢＢ”が印加されている。従って、制御部１やドライブ電源７が通常動作している状態から、第２直流電源１２の電圧が降下したり、スイッチＩＧが開放状態となるような故障が生じたりした場合でも、途切れることなく制御部１やドライブ電源７に電力を供給することができる。第２直流電源１２からドライブ電源７への電力供給は、バックアップ電源４を介した第１直流電源１１からの電力によって確保されるので、バックアップ電源４の電源制御回路４９への電力供給も途切れることはない。

バックアップ電源４は、制御部１だけではなく、ドライブ電源７にも電力を供給する。本実施形態では、バックアップ電源４の電圧変換部４１がトランスを用いて構成されている。電圧変換部４１が電圧レギュレータ等で構成されている場合に比べて、高い効率（低い損失）で必要な電力を生成することができる。

尚、本実施形態では、第２直流電源１２及びバックアップ電源４が、それぞれ第１ダイオードＤ１及び第２ダイオードＤ２を介して、電源入力ノードＮＩにおいて接続される形態を例示した。しかし、この形態に限らず、第２直流電源１２の電圧がしきい値電圧未満まで低下した場合に、電源入力ノードＮＩへの電力供給源を切り替える形態であってもよい。この場合、電源入力ノードＮＩとグラウンド（Ｇ）との間に、コンデンサが並列接続されていると好適である。電力供給源の切り替えの際に、電源入力ノードＮＩの電位が、コントローラの動作電圧を生成する電圧レギュレータの入力電圧の下限値（ｍｉｎ値）未満となることを抑制することができる。

〔実施形態の概要〕
以下、上記において説明したインバータ制御装置（１０）の概要について簡単に説明する。

１つの態様として、第１直流電源（１１）の正極（Ｐ）側に接続された上段側スイッチング素子（３Ｈ）と前記第１直流電源（１１）の負極（Ｎ）側に接続された下段側スイッチング素子（３Ｌ）とが直列接続されたアーム（３Ａ）を少なくとも１つ備えて直流と交流との間で電力を変換するインバータ（３０）を駆動制御するインバータ制御装置（１０）は、
前記第１直流電源（１１）よりも低電圧の第２直流電源（１２）から電力を供給されて動作し、前記インバータ（３０）を構成するそれぞれのスイッチング素子（３）のスイッチング制御信号（Ｓ）を生成する制御部（１）と、
それぞれの前記スイッチング制御信号（Ｓ）を増幅して前記インバータ（３０）に中継する複数のドライバ（２）と、
前記第２直流電源（１２）から生成されて、それぞれの前記ドライバ（２）に電力を供給する複数のドライブ電源（７）と、
前記第２直流電源（１２）とは別に、前記制御部（１）に電力を供給するバックアップ電源（４）と、を備え、
前記バックアップ電源（４）は、前記第１直流電源（１１）に接続された電圧変換部（４１）と、前記下段側スイッチング素子（３Ｌ）の１つに対応する前記ドライブ電源（７）に接続されて前記電圧変換部（４１）をスイッチング制御する電源制御部（４２）とを備える。

この構成によれば、第２直流電源（４）から制御部（１）に十分に電力が供給できない状態となっても、バックアップ電源（４）により制御部（１）に電力が供給される。従って、インバータ（３０）の一部のスイッチング素子（３）のみを固定的にオン状態とするような制御に限らず、適切にインバータ（３）をスイッチング制御することができる。また、バックアップ電源（４）における電源制御部（４２）はドライブ電源（７）から電力を供給されて動作する。電源制御部（４２）に第１直流電源（１１）から電力を供給する場合には、電圧の調整などに必要な回路規模が大きくなり、また、電圧差から損失も大きくなる傾向がある。スイッチング制御信号（Ｓ）を駆動するドライブ電源（７）の電圧は、インバータ（３０）の直流側の電圧に相当する第１直流電源（１１）の電圧よりも低い。従って、本構成のように、ドライブ電源（７）から電源制御部（４２）に電力を供給すると、電圧の調整などに必要な回路が不要となる可能性もあり、第１直流電源（１１）から電源制御部（４２）に電力を供給する場合に比べて、回路規模が小さくなり、損失も抑制することができる。また、故障等が生じておらず、意図的に第２直流電源（１２）が未接続状態で、第１直流電源（１１）のみが接続された状態となるような場合には、制御部（１）によるインバータ（３０）の制御は必要ない。本構成によれば、このような場合には、ドライブ電源（７）が動作していないので、電源制御部（４２）も起動されることなく、必要のない状況で、バックアップ電源（４）が起動することもない。このように、本構成によれば、インバータ（３０）をスイッチング制御する制御部（１）への電力の供給が不十分となった場合に、インバータ（３０）の制御が不必要な状況では起動せず、インバータ（３０）の制御が必要な状況では起動して、適切に制御部（１）へ電力を供給することができる。

また、インバータ制御装置（１０）は、前記第２直流電源（１２）の側にアノードが接続された第１ダイオード（Ｄ１）を介して前記第２直流電源（１２）に接続される電源入力ノード（ＮＩ）を備え、前記バックアップ電源（４）は、前記バックアップ電源（４）の側にアノードが接続された第２ダイオード（Ｄ２）を介して前記電源入力ノード（ＮＩ）に接続されて、前記第２直流電源（１２）の定格電圧よりも低い電圧を、常時、前記電源入力ノード（ＮＩ）に印加すると好適である。

この構成によれば、第２直流電源（１２）から適切に電力が供給されて制御部（１）が動作している間にも、常にバックアップ電源（４）が待機した状態となっている。従って、第２直流電源（１２）から制御部（１）への電力の供給が不十分となった場合に、途切れることなく、速やかに制御部（１）へ電力を供給することができる。

１ ：制御部
２ ：ドライバ
３ ：スイッチング素子
３Ａ ：アーム
３Ｈ ：上段側スイッチング素子
３Ｌ ：下段側スイッチング素子
４ ：バックアップ電源
４Ｂ ：バックアップ電源
７ ：ドライブ電源
１０ ：インバータ制御装置
１１ ：第１直流電源
１２ ：第２直流電源
３０ ：インバータ
４１ ：電圧変換部
４２ ：電源制御部
４８ ：スイッチング素子
７４ ：Ｕ相下段用ドライブ電源（下段側スイッチング素子の１つに対応するドライブ電源）
７５ ：Ｖ相下段用ドライブ電源（下段側スイッチング素子の１つに対応するドライブ電源）
７６ ：Ｗ相下段用ドライブ電源（下段側スイッチング素子の１つに対応するドライブ電源）
７８ ：スイッチング素子
Ｄ１ ：第１ダイオード
Ｄ２ ：第２ダイオード
Ｎ ：負極
ＮＩ ：電源入力ノード
Ｐ ：正極
Ｓ ：スイッチング制御信号

Claims (2)

1. 第１直流電源の正極側に接続された上段側スイッチング素子と前記第１直流電源の負極側に接続された下段側スイッチング素子とが直列接続されたアームを少なくとも１つ備えて直流と交流との間で電力を変換するインバータを駆動制御するインバータ制御装置であって、
   前記第１直流電源よりも低電圧の第２直流電源から電力を供給されて動作し、前記インバータを構成するそれぞれのスイッチング素子のスイッチング制御信号を生成する制御部と、
   それぞれの前記スイッチング制御信号を増幅して前記インバータに中継する複数のドライバと、
   前記第２直流電源から生成されて、それぞれの前記ドライバに電力を供給する複数のドライブ電源と、
   前記第２直流電源とは別に、前記制御部に電力を供給するバックアップ電源と、を備え、
   前記バックアップ電源は、前記第１直流電源に接続された電圧変換部と、前記下段側スイッチング素子の１つに対応する前記ドライブ電源に接続されて前記電圧変換部をスイッチング制御する電源制御部とを備える、インバータ制御装置。
2. 前記第２直流電源の側にアノードが接続された第１ダイオードを介して前記第２直流電源に接続される電源入力ノードを備え、
   前記バックアップ電源は、前記バックアップ電源の側にアノードが接続された第２ダイオードを介して前記電源入力ノードに接続されて、前記第２直流電源の定格電圧よりも低い電圧を、常時、前記電源入力ノードに印加する、請求項１に記載のインバータ制御装置。

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