JP4432463B2 - 負荷駆動装置およびその動作をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体 - Google Patents

Description

この発明は、負荷を駆動する負荷駆動装置およびその動作をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関するものである。

従来、モータを駆動するモータ駆動装置は、インバータと、コンデンサと、チョッパ回路と、リアクトルと、バッテリとを備える。インバータは、正母線と負母線との間に接続される。コンデンサは、インバータの入力側に設けられ、正母線と負母線との間にインバータに並列に接続される。チョッパ回路は、正母線と負母線との間に直列に接続された上アームおよび下アームからなり、リアクトルとコンデンサとの間に設けられる。リアクトルは、一方端がバッテリの正極側に接続され、他方端がチョッパ回路の上アームと下アームとの間に接続される。そして、チョッパ回路およびリアクトルは双方向コンバータを構成する。

バッテリは、直流電圧を双方向コンバータへ出力する。双方向コンバータは、制御回路からの制御に従ってチョッパ回路の上アームおよび下アームをオン／オフすることによりバッテリからの直流電圧を昇圧してコンデンサに供給するとともに、インバータからの直流電圧を降圧してバッテリを充電する。この場合、双方向コンバータは、下アームのオン時間に応じて直流電圧の昇圧レベルを変える。すなわち、下アームのオン時間が長くなれば、双方向コンバータは、相対的に高い直流電圧をコンデンサに供給し、下アームのオン時間が短くなれば、双方向コンバータが、相対的に低い直流電圧をコンデンサに供給する。

コンデンサは、双方向コンバータによって昇圧された直流電圧を平滑化してインバータに供給する。インバータは、制御回路からの制御に従ってコンデンサからの直流電圧を交流電圧に変換してモータを駆動する。また、インバータは、モータが発電した交流電圧を直流電圧に変換して双方向コンバータに供給する。

このように、従来のモータ駆動装置は、バッテリからの直流電圧を電圧レベルが異なる直流電圧に昇圧してモータを駆動するとともに、モータが発電した交流電圧を直流電圧に変換してバッテリを充電する（特許文献１）。
特開平８−２１４５９２号公報 特開２００３−２３０２６９号公報

しかし、特許文献１には、インバータの入力側に設けられたコンデンサの残留電荷を放電するための具体的な方法が開示されていないため、従来のモータ駆動装置において、放電抵抗をコンデンサに並列に設けてコンデンサの残留電荷を放電するという方法では、電力を有効に利用してモータを駆動することが困難であるという問題がある。

すなわち、コンデンサの残留電荷を放電抵抗により短時間に放電するためには、放電抵抗を低く設定する必要があるが、放電抵抗を低く設定すると、モータ駆動装置の通常動作時に直流電力が放電抵抗を介して放電されるため、バッテリに蓄積された電力およびモータにより発電された電力を有効に利用することが困難である。

そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、電力を有効に利用でき、かつ、負荷を駆動する駆動装置の入力側に設けられたコンデンサの残留電荷を放電可能な負荷駆動装置を提供することである。

また、この発明の別の目的は、電力を有効に利用でき、かつ、負荷を駆動する駆動装置の入力側に設けられたコンデンサの残留電荷を放電可能な負荷駆動装置の動作をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供することである。

この発明によれば、負荷駆動装置は、電源と、コンデンサと、電圧変換器と、電気経路と、スイッチと、制限抵抗とを備える。コンデンサは、負荷を駆動する駆動装置の入力側に設けられる。電圧変換器は、電源とコンデンサとの間で電圧変換を行なう。電気経路は、電圧変換器の高電圧側を電源の正極側に接続する。スイッチは、電気経路を開閉する。制限抵抗は、スイッチと直列に電気経路に設けられる。

好ましくは、負荷駆動装置は、制御手段をさらに備える。制御手段は、当該負荷駆動装置の起動時、電気経路を閉じ、コンデンサの両端の電圧が所定の電圧までプリチャージされると電気経路を開くようにスイッチを制御する。

好ましくは、負荷駆動装置は、メインスイッチをさらに備える。メインスイッチは、電源と電圧変換器との間に設けられる。制御手段は、さらに、プリチャージが完了すると、メインスイッチをオンし、電源からの直流電圧を昇圧するように電圧変換器を制御する。

好ましくは、所定の電圧は、電源の電源電圧である。

好ましくは、負荷駆動装置は、放電抵抗と、制御手段とをさらに備える。放電抵抗は、コンデンサに並列に接続され、所定値よりも高い抵抗値を有する。制御手段は、負荷が停止されると電気経路を閉じ、コンデンサの両端の電圧が所定の電圧まで低下すると電気経路を開くようにスイッチを制御する。

好ましくは、負荷駆動装置は、制御手段をさらに備える。制御手段は、負荷が停止されると電気経路を閉じ、コンデンサの両端の電圧が所定の電圧まで低下すると電気経路を開き、かつ、コンデンサに蓄積された電力を放電するように電圧変換器を制御する。

好ましくは、所定の電圧は、電源の電源電圧である。

好ましくは、負荷駆動装置は、放電抵抗と、制御手段とをさらに備える。放電抵抗は、コンデンサに並列に接続され、可変抵抗器からなる。制御手段は、負荷の動作時、可変抵抗器の抵抗値を所定値よりも高く設定し、負荷の停止時、可変抵抗器の抵抗値を所定値以下に設定する。

好ましくは、負荷駆動装置は、制御手段をさらに備える。制御手段は、電圧変換器の故障時、電気経路を閉じるようにスイッチを制御する。

好ましくは、負荷駆動装置は、放電抵抗をさらに備える。放電抵抗は、コンデンサに並列に接続され、所定値よりも高い抵抗値を有する。制御手段は、さらに、コンデンサの両端の電圧が所定の電圧まで低下すると電気経路が開くようにスイッチを制御し、コンデンサに蓄積された電力を負荷により放電するように駆動装置を制御する。

また、この発明によれば、コンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、負荷駆動装置の動作をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。負荷駆動装置は、電源と、コンデンサと、電圧変換器と、電気経路と、スイッチと、制限抵抗とを備える。コンデンサは、負荷を駆動する駆動装置の入力側に設けられる。電圧変換器は、電源とコンデンサとの間で電圧変換を行なう。電気経路は、電圧変換器の高電圧側を電源の正極側に接続する。スイッチは、電気経路を開閉する。制限抵抗は、スイッチと直列に電気経路に設けられる。プログラムは、制限抵抗を介してコンデンサをプリチャージする第１のステップと、プリチャージが完了すると、負荷を駆動させるように電圧変換器および駆動装置を制御する第２のステップと、負荷駆動装置の停止時、または電圧変換器もしくは駆動装置の異常時、コンデンサに蓄積された電力を制限抵抗を介して電源に戻し、コンデンサの電圧が所定値まで低下するとコンデンサの残留電荷を放電させる第３のステップとをコンピュータに実行させる。

好ましくは、第３のステップは、負荷駆動装置の停止時、または電圧変換器もしくは駆動装置の異常時、コンデンサに蓄積された電力を制限抵抗を介して電源に戻す第１のサブステップと、コンデンサの電圧が所定値まで低下するとコンデンサの残留電荷を放電させる第２のサブステップとを含む。

好ましくは、負荷駆動装置は、コンデンサに並列に接続された放電抵抗をさらに備える。そして、プログラムの第２のサブステップにおいて、コンデンサの残留電荷は、放電抵抗を用いて放電される。

好ましくは、コンデンサの残留電荷は、負荷駆動装置の停止時、または駆動装置の異常時、放電抵抗のみによって放電される。

好ましくは、コンデンサの残留電荷は、電圧変換器の異常時、放電抵抗および負荷により放電される。

好ましくは、放電抵抗は、可変抵抗器からなる。そして、プログラムの第２のサブステップにおいて、可変抵抗器の抵抗値は所定値よりも低い値に設定される。

好ましくは、第２のサブステップにおいて、コンデンサの残留電荷は、電圧変換器を用いて放電される。

好ましくは、コンデンサの残留電荷は、負荷駆動装置の停止時、または駆動装置の異常時、電圧変換器のみによって放電される。

好ましくは、コンデンサの残留電荷は、電圧変換器の異常時、負荷により放電される。

この発明による負荷駆動装置は、負荷を駆動する駆動装置の入力側に設けられたコンデンサと、電源とコンデンサとの間で電圧変換を行なう電圧変換器と、電圧変換器の高電圧側を電源の正極側に接続する電気経路と、電気経路を開閉するスイッチと、スイッチと直列に電気経路に設けられた制限抵抗とを備えるので、コンデンサに蓄積された電力は、制限抵抗およびスイッチを介して電源に戻され得る。そして、コンデンサの両端の電圧が低下したときにコンデンサに残留する残留電荷は放電抵抗により放電され得る。その結果、放電抵抗の抵抗値を、電気経路、スイッチおよび制限抵抗を設けない場合の抵抗値よりも高く設定できる。

したがって、この発明によれば、電力を有効に利用でき、かつ、負荷を駆動する駆動装置の入力側に設けられたコンデンサの残留電荷を放電できる。

本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１による負荷駆動装置の概略ブロック図である。図１を参照して、負荷駆動装置１００は、バッテリＢと、システムリレーＳＭＲ１〜ＳＭＲ３と、電圧センサー１０，１３と、制限抵抗１１と、コンデンサＣ１，Ｃ２と、昇圧コンバータ１２と、インバータ１４と、放電抵抗１８と、電流センサー２４と、制御装置３０とを備える。

交流モータＭ１は、ハイブリッド自動車または電気自動車の駆動輪を駆動するためのトルクを発生するための駆動モータである。あるいは、このモータはエンジンにて駆動される発電機の機能を持つように、そして、エンジンに対して電動機として動作し、たとえば、エンジン始動を行ない得るようなものとしてハイブリッド自動車に組み込まれるようにしてもよい。

昇圧コンバータ１２は、リアクトルＬ１と、ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２とを含む。

システムリレーＳＭＲ１および制限抵抗１１は、バッテリＢの正極端子側のノードＮ１と昇圧コンバータ１２の高電圧側のノードＮ２との間に直列に接続される。この場合、制限抵抗１１は、ノードＮ１側に設けられ、システムリレーＳＭＲ１は、ノードＮ２側に設けられる。

システムリレーＳＭＲ２は、ノードＮ１と昇圧コンバータ１２のリアクトルＬ１との間に接続される。システムリレーＳＭＲ３は、バッテリＢの負極端子と昇圧コンバータ１２の低圧側のノードＮ３との間に接続される。

コンデンサＣ１は、システムリレーＳＭＲ２，ＳＭＲ３と昇圧コンバータ１２との間に並列に接続される。リアクトルＬ１は、一方端がシステムリレーＳＭＲ２に接続され、他方端がＮＰＮトランジスタＱ１とＮＰＮトランジスタＱ２との中間点、すなわち、ＮＰＮトランジスタＱ１のエミッタとＮＰＮトランジスタＱ２のコレクタとの間に接続される。

ＮＰＮトランジスタＱ１およびＱ２は、インバータ１４の正母線上のノードＮ２と負母線上のノードＮ３との間に直列に接続される。ＮＰＮトランジスタＱ１は、コレクタがノードＮ２に接続され、エミッタがＮＰＮトランジスタＱ２のコレクタに接続される。ＮＰＮトランジスタＱ２は、エミッタがノードＮ３に接続される。各ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードＤ１，Ｄ２がそれぞれ接続されている。

コンデンサＣ２は、インバータ１４の正母線と負母線との間に接続される。放電抵抗１８は、インバータ１４の正母線と負母線との間にコンデンサＣ２に並列に接続される。

インバータ１４は、Ｕ相アーム１５と、Ｖ相アーム１６と、Ｗ相アーム１７とから成る。Ｕ相アーム１５、Ｖ相アーム１６、およびＷ相アーム１７は、正母線と負母線との間に並列に設けられる。

Ｕ相アーム１５は、直列接続されたＮＰＮトランジスタＱ３，Ｑ４から成り、Ｖ相アーム１６は、直列接続されたＮＰＮトランジスタＱ５，Ｑ６から成り、Ｗ相アーム１７は、直列接続されたＮＰＮトランジスタＱ７，Ｑ８から成る。また、各ＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードＤ３〜Ｄ８がそれぞれ接続されている。

各相アームの中間点は、交流モータＭ１の各相コイルの各相端に接続されている。すなわち、交流モータＭ１は、３相の永久磁石モータであり、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３つのコイルの一端が中点に共通接続されて構成され、Ｕ相コイルの他端がＮＰＮトランジスタＱ３，Ｑ４の中間点に、Ｖ相コイルの他端がＮＰＮトランジスタＱ５，Ｑ６の中間点に、Ｗ相コイルの他端がＮＰＮトランジスタＱ７，Ｑ８の中間点にそれぞれ接続されている。

バッテリＢは、ニッケル水素またはリチウムイオン等の二次電池から成る。電圧センサー１０は、バッテリＢから出力されるバッテリ電圧Ｖｂを検出し、その検出したバッテリ電圧Ｖｂを制御装置３０へ出力する。

システムリレーＳＭＲ１〜ＳＭＲ３は、制御装置３０からの信号ＳＥ１〜ＳＥ３によりそれぞれオン／オフされる。より具体的には、システムリレーＳＭＲ１〜ＳＭＲ３は、それぞれ、制御装置３０からのＨ（論理ハイ）レベルの信号ＳＥ１〜ＳＥ３によりオンされ、Ｌ（論理ロー）レベルの信号ＳＥ１〜ＳＥ３によりオフされる。

コンデンサＣ１は、バッテリＢから供給された直流電圧を平滑化し、その平滑化した直流電圧を昇圧コンバータ１２へ供給する。

昇圧コンバータ１２は、コンデンサＣ１から供給された直流電圧を昇圧してコンデンサＣ２へ供給するとともに、インバータ１４から供給された直流電圧を降圧してバッテリＢへ供給する。より具体的には、昇圧コンバータ１２は、制御装置３０からの信号ＰＷＭＵによってＮＰＮトランジスタＱ２がオンされた期間に応じて直流電圧を昇圧してコンデンサＣ２に供給し、信号ＰＷＭＵによってＮＰＮトランジスタＱ１がオンされた期間に応じて直流電圧を降圧してバッテリＢを充電する。

このように、昇圧コンバータ１２は、バッテリＢからの直流電圧を昇圧するとともに、インバータ１４からの直流電圧を降圧するので、双方向コンバータの機能を有する。

コンデンサＣ２は、昇圧コンバータ１２からの直流電圧を平滑化し、その平滑化した直流電圧をインバータ１４へ供給する。電圧センサー１３は、コンデンサＣ２の両端の電圧、すなわち、昇圧コンバータ１２の出力電圧Ｖｍ（インバータ１４への入力電圧に相当する。以下同じ。）を検出し、その検出した出力電圧Ｖｍを制御装置３０へ出力する。

インバータ１４は、コンデンサＣ２から直流電圧が供給されると制御装置３０からの信号ＰＷＭＩに基づいて直流電圧を交流電圧に変換して交流モータＭ１を駆動する。これにより、交流モータＭ１は、トルク指令値ＴＲによって指定されたトルクを発生するように駆動される。

また、インバータ１４は、モータ駆動装置１００が搭載されたハイブリッド自動車または電気自動車の回生制動時、交流モータＭ１が発電した交流電圧を制御装置３０からの信号ＰＷＭＩに基づいて直流電圧に変換し、その変換した直流電圧をコンデンサＣ２を介して昇圧コンバータ１２へ供給する。なお、ここで言う回生制動とは、ハイブリッド自動車または電気自動車を運転するドライバーによるフットブレーキ操作があった場合の回生発電を伴う制動や、フットブレーキを操作しないものの、走行中にアクセルペダルをオフすることで回生発電をさせながら車両を減速（または加速の中止）させることを含む。

インバータ１４は、ＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８に対応して、ＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８を駆動する６個の駆動回路（図示せず）を備えており、６個の駆動回路の各々は、対応するＮＰＮトランジスタに過電流が流れると、フェール信号を発生する。したがって、インバータ１４は、６個の駆動回路の少なくとも１つの駆動回路によってフェール信号が発生されると、インバータ１４が正常に動作できなくなったことを示すフェール信号ＦＬＩを制御装置３０へ出力する。

放電抵抗１８は、ノードＮ１からノードＮ２までの電気経路が無い場合の抵抗値（所定値）よりも高い抵抗値を有する。そして、放電抵抗１８は、コンデンサＣ２の残留電荷を放電する。ノードＮ１からノードＮ２までの電気経路、制限抵抗１１およびシステムリレーＳＭＲ１を設けることにより負荷駆動装置１００の停止時等において、コンデンサＣ２に蓄積された電力を制限抵抗１１およびシステムリレーＳＭＲ１を介してバッテリＢに戻し、コンデンサＣ２の両端の電圧Ｖｍがバッテリ電圧Ｖｂまで低下した後に、コンデンサＣ２の残留電荷を放電抵抗１８により放電できる。したがって、放電抵抗１８の抵抗値をノードＮ１からノードＮ２までの電気経路が無い場合の抵抗値よりも高く設定してもコンデンサＣ２の残留電荷を短時間に放電可能である。そこで、放電抵抗１８の抵抗値をノードＮ１からノードＮ２までの電気経路が無い場合の抵抗値よりも高く設定することにしたものである。

その結果、負荷駆動装置１００の電力利用率をノードＮ１からノードＮ２までの電気経路が無い場合よりも高くできる。すなわち、負荷駆動装置１００が交流モータＭ１を力行モードで駆動するとき、インバータ１４は、放電抵抗１８を介してコンデンサＣ２から直流電圧を受けるので、コンデンサＣ２に蓄積された電力の一部は、放電抵抗１８により放電される。また、負荷駆動装置１００が交流モータＭ１を回生モードで駆動するとき、インバータ１４は、交流モータＭ１が発電した交流電圧を直流電圧に変換し、その変換した直流電圧を放電抵抗１８を介してコンデンサＣ２に供給するので、発電電力の一部は、放電抵抗１８により放電される。しかし、放電抵抗１８の抵抗値は、ノードＮ１からノードＮ２までの電気経路が無い場合の抵抗値よりも高く設定されるので、交流モータＭ１を力行モードまたは回生モードで駆動するときの放電電力は、ノードＮ１からノードＮ２までの電気経路が無い場合の放電電力よりも減少し、負荷駆動装置１００の電力利用率は、ノードＮ１からノードＮ２までの電気経路が無い場合の電力利用率よりも高くなる。

電流センサー２４は、交流モータＭ１に流れるモータ電流ＭＣＲＴを検出し、その検出したモータ電流ＭＣＲＴを制御装置３０へ出力する。

制御装置３０は、外部に設けられたＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）から入力されたトルク指令値ＴＲおよびモータ回転数ＭＲＮ、電圧センサー１０からのバッテリ電圧Ｖｂ、電圧センサー１３からの出力電圧Ｖｍ、および電流センサー２４からのモータ電流ＭＣＲＴに基づいて、後述する方法により昇圧コンバータ１２を駆動するための信号ＰＷＭＵとインバータ１４を駆動するための信号ＰＷＭＩとを生成し、その生成した信号ＰＷＭＵおよび信号ＰＷＭＩをそれぞれ昇圧コンバータ１２およびインバータ１４へ出力する。

信号ＰＷＭＵは、昇圧コンバータ１２がコンデンサＣ１からの直流電圧を出力電圧Ｖｍに変換する場合に昇圧コンバータ１２を駆動するための信号である。そして、制御装置３０は、昇圧コンバータ１２が直流電圧を出力電圧Ｖｍに変換する場合に、出力電圧Ｖｍをフィードバック制御し、出力電圧Ｖｍが指令された電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍになるように昇圧コンバータ１２を駆動するための信号ＰＷＭＵを生成する。また、信号ＰＷＭＵは、昇圧コンバータ１２がインバータ１４からの直流電圧を降圧する場合に昇圧コンバータ１２を駆動するための信号である。信号ＰＷＭＵの生成方法については後述する。

また、制御装置３０は、システムリレーＳＭＲ１〜ＳＭＲ３をオン／オフするための信号ＳＥ１〜ＳＥ３を生成してそれぞれシステムリレーＳＭＲ１〜ＳＭＲ３へ出力する。制御装置３０がシステムリレーＳＭＲ１〜ＳＭＲ３をオン／オフするシーケンスについては後述する。

図２は、図１に示す制御装置３０の機能ブロック図である。図２を参照して、制御装置３０は、インバータ制御手段３０１と、コンバータ制御手段３０２と、スイッチ制御手段３０３とを含む。

インバータ制御手段３０１は、外部ＥＣＵからトルク指令値ＴＲを受け、電流センサー２４からモータ電流ＭＣＲＴを受け、電圧センサー１３から電圧Ｖｍを受ける。そして、インバータ制御手段３０１は、コンデンサＣ２のプリチャージが完了したことを示す信号ＰＣＨをスイッチ制御手段３０３から受けると、トルク指令値ＴＲ、モータ電流ＭＣＲＴおよび電圧Ｖｍに基づいて、後述する方法によって信号ＰＷＭＩを生成してインバータ１４へ出力する。また、インバータ制御手段３０１は、コンデンサＣ２の残留電荷を放電するための信号ＤＣＨをスイッチ制御手段３０３から受けると、コンデンサＣ２の残留電荷を交流モータＭ１により放電するための信号ＰＷＭＩ＿Ｄ（信号ＰＷＭＩの一種）を生成してインバータ１４へ出力する。

コンバータ制御手段３０２は、外部ＥＣＵからトルク指令値ＴＲおよびモータ回転数ＭＲＮを受け、電圧センサー１０からバッテリ電圧Ｖｂを受け、電圧センサー１３から電圧Ｖｍを受ける。コンバータ制御手段３０２は、スイッチ制御手段３０３からの信号ＰＣＨに応じて、トルク指令値ＴＲ、モータ回転数ＭＲＮ、バッテリ電圧Ｖｂおよび電圧Ｖｍに基づいて、後述する方法によって信号ＰＷＭＵを生成して昇圧コンバータ１２へ出力する。

また、コンバータ制御手段３０２は、トルク指令値ＴＲ、モータ回転数ＭＲＮおよび電圧Ｖｍに基づいて、後述する方法によって昇圧コンバータ１２が正常に動作できなくなったか否かを判定する。そして、コンバータ制御手段３０２は、昇圧コンバータ１２が正常に動作できなくなっていると判定したとき、昇圧コンバータ１２が正常に動作できなくなったことを示すフェール信号ＦＬＵを生成してスイッチ制御手段３０３へ出力する。

スイッチ制御手段３０３は、負荷駆動装置１００が搭載されたハイブリッド自動車または電気自動車のイグニッションキーがオンされたことを示す信号ＩＧＯＮを外部ＥＣＵから受けると、Ｈレベルの信号ＳＥ１およびＳＥ３を生成してそれぞれシステムリレーＳＭＲ１およびＳＭＲ３へ出力する。

また、スイッチ制御手段３０３は、Ｈレベルの信号ＳＥ１およびＳＥ３を生成してそれぞれシステムリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ３へ出力した後、電圧センサー１３からの電圧Ｖｍが電圧センサー１０からのバッテリ電圧Ｖｂに等しいか否かを判定することにより、コンデンサＣ２がプリチャージされたか否かを判定する。そして、スイッチ制御手段３０３は、コンデンサＣ２がプリチャージされたと判定したとき、Ｈレベルの信号ＳＥ２を生成してシステムリレーＳＭＲ２へ出力し、引続いてＬレベルの信号ＳＥ１を生成してシステムリレーＳＭＲ１へ出力する。また、スイッチ制御手段３０３は、コンデンサＣ２がプリチャージされたと判定したとき、コンデンサＣ２のプリチャージが完了したことを示す信号ＰＣＨを生成してインバータ制御手段３０１およびコンバータ制御手段３０２へ出力する。

さらに、スイッチ制御手段３０３は、インバータ１４からフェール信号ＦＬＩを受けたとき、またはイグニッションキーがオフされたことを示す信号ＩＧＯＦＦを外部ＥＣＵから受けたとき、Ｈレベルの信号ＳＥ１を生成してシステムリレーＳＭＲ１へ出力し、引続いてＬレベルの信号ＳＥ２を生成してシステムリレーＳＭＲ２へ出力する。その後、スイッチ制御手段３０３は、電圧Ｖｍがバッテリ電圧Ｖｂまで低下すると、Ｌレベルの信号ＳＥ１およびＳＥ３を生成してそれぞれシステムリレーＳＭＲ１およびＳＭＲ３へ出力する。

さらに、スイッチ制御手段３０３は、コンバータ制御手段３０２からフェール信号ＦＬＵを受けたとき、Ｈレベルの信号ＳＥ１を生成してシステムリレーＳＭＲ１へ出力し、引続いてＬレベルの信号ＳＥ２を生成してシステムリレーＳＭＲ２へ出力する。その後、スイッチ制御手段３０３は、電圧Ｖｍがバッテリ電圧Ｖｂまで低下すると、Ｌレベルの信号ＳＥ１およびＳＥ３を生成してそれぞれシステムリレーＳＭＲ１およびＳＭＲ３へ出力するとともに、信号ＤＣＨを生成してインバータ制御手段３０１へ出力する。

図３は、図２に示すインバータ制御手段３０１の機能ブロック図である。図３を参照して、インバータ制御手段３０１は、モータ制御用相電圧演算部４０と、インバータ用ＰＷＭ信号変換部４２とを含む。

モータ制御用相電圧演算部４０は、信号ＰＣＨをスイッチ制御手段３０３から受け、昇圧コンバータ１２の出力電圧Ｖｍ、すなわち、インバータ１４への入力電圧を電圧センサー１３から受け、交流モータＭ１の各相に流れるモータ電流ＭＣＲＴを電流センサー２４から受け、トルク指令値ＴＲを外部ＥＣＵから受ける。そして、モータ制御用相電圧演算部４０は、スイッチ制御手段３０３から信号ＰＣＨを受けると、出力電圧Ｖｍ、トルク指令値ＴＲおよびモータ電流ＭＣＲＴに基づいて、交流モータＭ１の各相のコイルに印加する電圧を計算し、その計算した結果をインバータ用ＰＷＭ信号変換部４２へ供給する。

インバータ用ＰＷＭ信号変換部４２は、モータ制御用相電圧演算部４０から受けた計算結果に基づいて、インバータ１４の各ＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８を実際にオン／オフする信号ＰＷＭＩを生成し、その生成した信号ＰＷＭＩをインバータ１４の各ＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８へ出力する。

これにより、各ＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８は、スイッチング制御され、交流モータＭ１が指令されたトルクを出すように交流モータＭ１の各相に流す電流を制御する。このようにして、モータ駆動電流が制御され、トルク指令値ＴＲに応じたモータトルクが出力される。

インバータ１４が信号ＰＷＭＩによって力行モードで駆動されるか回生モードで駆動されるかは、モータ回転数ＭＲＮおよびトルク指令値ＴＲによって決定される。すなわち、モータ回転数を横軸にとり、トルク指令値を縦軸にとった直交座標において、モータ回転数ＭＲＮとトルク指令値ＴＲとの関係が第１象限または第２象限に存在するとき、交流モータＭ１は力行モードにあり、モータ回転数ＭＲＮとトルク指令値ＴＲとの関係が第３象限または第４象限に存在するとき、交流モータＭ１は、回生モードにある。したがって、モータ制御用相電圧演算部４０が第１象限または第２象限に存在するモータ回転数ＭＲＮとトルク指令値ＴＲとを外部ＥＣＵから受けたとき、インバータ用ＰＷＭ信号変換部４２は、インバータ１４を力行モードで駆動するための信号ＰＷＭＩを生成し、モータ制御用相電圧演算部４０が第３象限または第４象限に存在するモータ回転数ＭＲＮとトルク指令値ＴＲとを外部ＥＣＵから受けたとき、インバータ用ＰＷＭ信号変換部４２は、インバータ１４を回生モードで駆動するための信号ＰＷＭＩを生成する。

また、インバータ用ＰＷＭ信号変換部４２は、スイッチ制御手段３０３から信号ＤＣＨを受けると、モータ制御用相電圧演算部４０からの計算結果に拘わらずコンデンサＣ２の残留電荷を交流モータＭ１で放電するための信号ＰＷＭＩ＿Ｄを生成してインバータ１４へ出力する。たとえば、信号ＰＷＭＩ＿Ｄは、インバータ１４のＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８の全てをオンするための信号である。信号ＰＷＭＩ＿Ｄは、ＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８の全てをオンするための信号に限らず、一般に、コンデンサＣ２の残留電荷が交流モータＭ１のＵ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルの少なくとも２つに流れるようにＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８をオンする信号であればよい。

図４は、図２に示すコンバータ制御手段３０２の機能ブロック図である。図４を参照して、コンバータ制御手段３０２は、インバータ入力電圧指令演算部５０と、フィードバック電圧指令演算部５２と、デューティー比変換部５４と、判定部５６とを含む。

インバータ入力電圧指令演算部５０は、コンデンサＣ２のプリチャージが完了したことを示す信号ＰＣＨをスイッチ制御手段３０３から受けると、トルク指令値ＴＲおよびモータ回転数ＭＲＮに基づいてインバータ入力電圧の最適値（目標値）、すなわち、電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍを演算し、その演算した電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍをフィードバック電圧指令演算部５２および判定部５６へ出力する。

フィードバック電圧指令演算部５２は、電圧センサー１３からの昇圧コンバータ１２の出力電圧Ｖｍと、インバータ入力電圧指令演算部５０からの電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍとに基づいて、出力電圧Ｖｍを電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍに設定するためのフィードバック電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍ＿ｆｂを演算し、その演算したフィードバック電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍ＿ｆｂをデューティー比変換部５４へ出力する。

デューティー比変換部５４は、電圧センサー１０からのバッテリ電圧Ｖｂと、電圧センサー１３からの出力電圧Ｖｍと、フィードバック電圧指令演算部５２からのフィードバック電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍ＿ｆｂとに基づいて、電圧センサー１３からの出力電圧Ｖｍを、フィードバック電圧指令演算部５２からのフィードバック電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍ＿ｆｂに設定するためのデューティー比を演算し、その演算したデューティー比に基づいて昇圧コンバータ１２のＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２をオン／オフするための信号ＰＷＭＵを生成する。そして、デューティー比変換部５４は、生成した信号ＰＷＭＵを昇圧コンバータ１２のＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２へ出力する。

なお、昇圧コンバータ１２の下側のＮＰＮトランジスタＱ２のオンデューティーを大きくすることによりリアクトルＬ１における電力蓄積が大きくなるため、より高電圧の出力を得ることができる。一方、上側のＮＰＮトランジスタＱ１のオンデューティーを大きくすることにより正母線の電圧が下がる。そこで、ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２のデューティー比を制御することで、正母線の電圧をバッテリＢの出力電圧以上の任意の電圧に制御可能である。

判定部５６は、電圧センサー１３からの出力電圧Ｖｍと、インバータ入力電圧指令演算部５０からの電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍとに基づいて、昇圧コンバータ１２が正常に動作できなくなったか否かを判定する。より具体的には、判定部５６は、出力電圧Ｖｍと電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍとの差を演算し、その演算した差が所定期間継続して所定値以上であるとき、昇圧コンバータ１２は正常に動作できなくなったと判定する。そして、判定部５６は、昇圧コンバータ１２が正常に動作できなくなったと判定したとき、フェール信号ＦＬＵを生成してスイッチ制御手段３０３へ出力する。昇圧コンバータ１２が正常に動作しているとき、出力電圧Ｖｍは、徐々に電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍに近づく。しかし、昇圧コンバータ１２が正常に動作できなくなったとき、出力電圧Ｖｍと電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍとの差が所定期間継続して所定値以上になる。したがって、出力電圧Ｖｍと電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍとの差が所定期間継続して所定値以上であるか否かを判定することにより、昇圧コンバータ１２が正常に動作しているか否かを判定することにしたものである。

図５は、図１に示す負荷駆動装置１００の動作を説明するためのフローチャートである。図５を参照して、一連の動作が開始されると、スイッチ制御手段３０３は、信号ＩＧＯＮを外部ＥＣＵから受けると（ステップＳ１）、Ｈレベルの信号ＳＥ１およびＳＥ３を生成してそれぞれシステムリレーＳＭＲ１およびＳＭＲ３へ出力する。

システムリレーＳＭＲ１およびＳＭＲ３は、制御装置３０からのそれぞれＨレベルの信号ＳＥ１およびＳＥ３によってオンされ、バッテリＢは、制限抵抗１１およびシステムリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ３を介して直流電圧をコンデンサＣ２に供給し、コンデンサＣ２をプリチャージする（ステップＳ２）。この場合、バッテリＢは、直流電圧を制限抵抗１１を介してコンデンサＣ２に供給するので、コンデンサＣ２への突入電流を防止できる。

その後、スイッチ制御手段３０３は、電圧センサー１３からの電圧Ｖｍが電圧センサー１０からのバッテリ電圧Ｖｂに一致するか否かを判定し（ステップＳ３）、電圧Ｖｍがバッテリ電圧Ｖｂに一致するとき、コンデンサＣ２がプリチャージされたと判定する。

一方、電圧Ｖｍがバッテリ電圧Ｖｂに一致しないとき、一連の動作はステップＳ１０へ移行する。

スイッチ制御手段３０３は、コンデンサＣ２がプリチャージされたと判定したとき、信号ＰＣＨを生成してインバータ制御手段３０１およびコンバータ制御手段３０２へ出力する。そして、スイッチ制御手段３０３は、Ｈレベルの信号ＳＥ２を生成してシステムリレーＳＭＲ２へ出力し、引続いてＬレベルの信号ＳＥ１を生成してシステムリレーＳＭＲ１へ出力する。これにより、バッテリＢは、システムリレーＳＭＲ２，ＳＭＲ３を介して直流電圧を昇圧コンバータ１２へ供給する。

その後、コンバータ制御手段３０２のインバータ入力電圧指令演算部５０は、スイッチ制御手段３０３からの信号ＰＣＨに応じて、外部ＥＣＵからのトルク指令値ＴＲおよびモータ回転数ＭＲＮに基づいて電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍを演算してフィードバック電圧指令演算部５２および判定部５６へ出力する。

フィードバック電圧指令演算部５２は、インバータ入力電圧指令演算部５０からの電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍと、電圧センサー１３からの電圧Ｖｍとに基づいて、上述した方法によってフィードバック電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍ＿ｆｂを演算してデューティー比変換部５４へ出力する。そして、デューティー比変換部５４は、フィードバック電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍ＿ｆｂ、バッテリ電圧Ｖｂおよび電圧Ｖｍに基づいて、上述した方法によって信号ＰＷＭＵを生成して昇圧コンバータ１２へ出力する。

また、インバータ制御手段３０１のモータ制御用相電圧演算部４０は、スイッチ制御手段３０３からの信号ＰＣＨに応じて、外部ＥＣＵからのトルク指令値ＴＲおよびモータ回転数ＭＲＮに基づいて、交流モータＭ１の各相に印加する電圧を計算し、その計算結果をインバータ用ＰＷＭ信号変換部４２へ出力する。インバータ用ＰＷＭ信号変換部４２は、モータ制御用相電圧演算部４０からの計算結果に基づいて信号ＰＷＭＩを生成してインバータ１４へ出力する。

そして、昇圧コンバータ１２は、制御装置３０からの信号ＰＷＭＵによってバッテリＢからの直流電圧を昇圧してコンデンサＣ２へ供給する。コンデンサＣ２は、昇圧コンバータ１２からの直流電圧を平滑化してインバータ１４へ供給する。インバータ１４は、コンデンサＣ２からの直流電圧を制御装置３０からの信号ＰＷＭＩによって交流電圧に変換して交流モータＭ１を駆動する。すなわち、インバータ１４は、交流モータＭ１を力行モードで駆動する。

また、負荷駆動装置１００が搭載されたハイブリッド自動車または電気自動車の回生制動時、交流モータＭ１は、交流電圧を発電する。インバータ１４は、交流モータＭ１が発電した交流電圧を制御装置３０からの信号ＰＷＭＩによって直流電圧に変換してコンデンサＣ２に供給する。

コンデンサＣ２は、インバータ１４からの直流電圧を平滑化して昇圧コンバータ１２へ供給し、昇圧コンバータ１２は、コンデンサＣ２からの直流電圧を制御装置３０からの信号ＰＷＭＵによって降圧してバッテリＢを充電する。

このようして、負荷駆動装置１００は、バッテリＢとコンデンサＣ２との間で電圧変換を行ない、交流モータＭ１を力行モードまたは回生モードで駆動する（ステップＳ４）。

その後、コンバータ制御手段３０２の判定部５６は、電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍと電圧Ｖｍとの差が所定期間継続して所定値以上であるか否かを判定することにより、昇圧コンバータ１２が正常に動作できなくなったか否かを判定する（ステップＳ５）。

昇圧コンバータ１２が正常に動作できなくなったと判定されたとき、一連の動作はステップＳ９へ移行する。ステップＳ５において、電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍと電圧Ｖｍとの差が所定値よりも小さいとき、判定部５６は、昇圧コンバータ１２は正常であると判定する。

そして、スイッチ制御手段３０３は、フェール信号ＦＬＩをインバータ１４から受けたか否かを判定することにより、インバータ１４が正常に動作できなくなったか否かを判定する（ステップＳ６）。そして、スイッチ制御手段３０３は、フェール信号ＦＬＩをインバータ１４から受けると、インバータ１４が正常に動作できなくなったと判定する。その後、一連の動作はステップＳ８へ移行する。

一方、ステップＳ６において、スイッチ制御手段３０３は、インバータ１４からフェール信号ＦＬＩを受けないとき、インバータ１４は正常であると判定する。そして、スイッチ制御手段３０３は、外部ＥＣＵから信号ＩＧＯＦＦを受けたか否かを判定する（ステップＳ７）。スイッチ制御手段３０３が信号ＩＧＯＦＦを受けないとき、ステップＳ４〜ステップＳ７が繰返し実行される。

ステップＳ６においてインバータ１４が正常に動作できなくなったと判定されたとき、またはステップＳ７において信号ＩＧＯＦＦを受けたと判定されたとき、スイッチ制御手段３０３は、Ｈレベルの信号ＳＥ１を生成してシステムリレーＳＭＲ１へ出力し、引続いてＬレベルの信号ＳＥ２を生成してシステムリレーＳＭＲ２へ出力する。

そうすると、システムリレーＳＭＲ１は、Ｈレベルの信号ＳＥ１に応じてオンされ、システムリレーＳＭＲ２は、Ｌレベルの信号ＳＥ２に応じてオフされる。そして、コンデンサＣ２に蓄積された電力は、システムリレーＳＭＲ１および制限抵抗１１を介してバッテリＢへ戻され、コンデンサＣ２の両端の電圧Ｖｍは低下する。

その後、スイッチ制御手段３０３は、電圧Ｖｍがバッテリ電圧Ｖｂまで低下すると、Ｌレベルの信号ＳＥ１およびＳＥ３を生成してそれぞれシステムリレーＳＭＲ１およびＳＭＲ３へ出力する。そして、システムリレーＳＭＲ１およびＳＭＲ３は、それぞれ、Ｌレベルの信号ＳＥ１およびＳＥ３に応じてオフされる。

そうすると、コンデンサＣ２の残留電荷は、放電抵抗１８を介して放電される（ステップＳ８）。

一方、ステップＳ５において、昇圧コンバータ１２が正常に動作できなくなったと判定されたとき、判定部５６は、フェール信号ＦＬＵを生成してスイッチ制御手段３０３へ出力する。スイッチ制御手段３０３は、コンバータ制御手段３０２からのフェール信号ＦＬＵに応じて、Ｈレベルの信号ＳＥ１を生成してシステムリレーＳＭＲ１へ出力し、引続いてＬレベルの信号ＳＥ２を生成してシステムリレーＳＭＲ２へ出力する。

そうすると、システムリレーＳＭＲ１は、Ｈレベルの信号ＳＥ１に応じてオンされ、システムリレーＳＭＲ２は、Ｌレベルの信号ＳＥ２に応じてオフされる。そして、コンデンサＣ２に蓄積された電力は、システムリレーＳＭＲ１および制限抵抗１１を介してバッテリＢへ戻され、コンデンサＣ２の両端の電圧Ｖｍは低下する。

その後、スイッチ制御手段３０３は、電圧Ｖｍがバッテリ電圧Ｖｂまで低下すると、Ｌレベルの信号ＳＥ１およびＳＥ３を生成してそれぞれシステムリレーＳＭＲ１およびＳＭＲ３へ出力するとともに、信号ＤＣＨを生成してインバータ制御手段３０１へ出力する。

そうすると、システムリレーＳＭＲ１およびＳＭＲ３は、それぞれ、Ｌレベルの信号ＳＥ１およびＳＥ３に応じてオフされる。そして、インバータ制御手段３０１のインバータ用ＰＷＭ信号変換部４２は、スイッチ制御手段３０３からの信号ＤＣＨに応じて、信号ＰＷＭＩ＿Ｄを生成してインバータ１４へ出力する。インバータ１４は、制御装置３０からの信号ＰＷＭＩ＿Ｄに応じて、コンデンサＣ２の残留電荷を交流モータＭ１に供給する。

これにより、コンデンサＣ２の残留電荷は、放電抵抗１８および交流モータＭ１により放電される（ステップＳ９）。

さらに、ステップＳ３において、電圧Ｖｍが電圧Ｖｂに不一致であるとき、すなわち、コンデンサＣ２のプリチャージが完了しないとき、ノードＮ１からノードＮ２までの電気経路に断線が生じていると判定される（ステップＳ１０）。

そして、ステップＳ８、ステップＳ９およびステップＳ１０のいずれかの後、一連の動作は終了する。

上述したように、負荷駆動装置１００においては、イグニッションキーがオンされたことを示す信号ＩＧＯＮを外部ＥＣＵから受けると、システムリレーＳＭＲ１およびＳＭＲ３をオンして制限抵抗１１を介してコンデンサＣ２をバッテリ電圧Ｖｂまでプリチャージする（ステップＳ１，Ｓ２参照）。したがって、負荷駆動装置１００の起動時、突入電流を防止してコンデンサＣ２をプリチャージできるとともに、システムリレーＳＭＲ１の溶着を防止できる。

また、負荷駆動装置１００においては、昇圧コンバータ１２またはインバータ１４が正常に動作できなくなったとき（「異常時」という。以下同じ）、またはイグニッションキーがオフされたとき、システムリレーＳＭＲ１およびＳＭＲ３をオンして制限抵抗１１を介してコンデンサＣ２に蓄積された電力をバッテリＢへ戻す。そして、コンデンサＣ２の両端の電圧Ｖｍがバッテリ電圧Ｖｂまで低下すると、放電抵抗１８または放電抵抗１８および交流モータＭ１によりコンデンサＣ２の残留電荷が放電される（ステップＳ５〜Ｓ９参照）。

したがって、コンデンサＣ２への突入電流の発生およびシステムリレーＳＭＲ１の溶着を防止する制限抵抗１１を利用してコンデンサＣ２に蓄積された電力をバッテリＢへ戻し、コンデンサＣ２の両端の電圧Ｖｍを短時間に低下させることができる。

また、コンデンサＣ２の両端の電圧Ｖｍがバッテリ電圧Ｖｂまで低下した後に、コンデンサＣ２の残留電荷が放電抵抗１８により放電されるので、放電抵抗１８の抵抗値を高く設定してもコンデンサＣ２の残留電荷を短時間に放電できるとともに、負荷駆動装置１００の通常動作時における電力利用効率を高くできる。より詳細には、負荷駆動装置１００がハイブリッド自動車または電気自動車に搭載された場合、負荷駆動装置１００は、通常動作時、バッテリＢに充電された充電電力により交流モータＭ１を駆動してハイブリッド自動車または電気自動車の駆動輪を駆動する。そして、放電抵抗１８の抵抗値は高く設定されているので、交流モータＭ１の駆動中、放電抵抗１８による放電量は少ない。したがって、充電走行距離を長くできる。

また、負荷駆動装置１００が回生モードで交流モータＭ１を駆動したとき、インバータ１４は、交流モータＭ１により発電された交流電圧を直流電圧に変換し、昇圧コンバータ１２は、インバータ１４からの直流電圧を降圧してバッテリＢを充電する。この場合も、放電抵抗１８による放電量を少なくできる。したがって、エネルギー回収率を高くできる。

このように、負荷駆動装置１００においては、電力を有効に利用できるとともに、コンデンサＣ２の残留電荷を短時間に放電可能である。

なお、制御装置３０における負荷駆動装置１００の制御は、実際にはＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）によって行なわれ、ＣＰＵは、図５に示すフローチャートの各ステップを備えるプログラムをＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）から読出し、その読出したプログラムを実行して図５に示すフローチャートに従って負荷駆動装置１００の動作を制御する。したがって、ＲＯＭは、図５に示すフローチャートの各ステップを備えるプログラムを記録したコンピュータ（ＣＰＵ）読み取り可能な記録媒体に相当する。

また、ノードＮ１からノードＮ２までの経路は、昇圧コンバータの高電圧側をバッテリの正極側に接続する「電気経路」を構成する。

コンバータ制御手段３０２およびスイッチ制御手段３０３は、「制御手段」を構成する。

さらに、上記においては、システムリレーＳＭＲ１およびＳＭＲ３をオンしてコンデンサＣ２に蓄積された電力をバッテリＢへ戻した後、コンデンサＣ２の残留電荷を放電抵抗により放電するタイミングは、コンデンサＣ２の両端の電圧ＶｍがバッテリＶｂまで低下したときであると説明したが、この発明においては、これに限らず、電圧Ｖｍがバッテリ電圧Ｖｂよりも高い電圧Ｖｂ＋αに達すると、コンデンサＣ２の残留電荷を放電抵抗１８により放電するようにしてもよい。そして、αは、放電抵抗１８による放電時間がノードＮ１からノードＮ２までの電気経路が無い場合の放電時間と同程度になる値に設定される。

［実施の形態２］
図６は、実施の形態２による負荷駆動装置の概略ブロック図である。図６を参照して、負荷駆動装置１００Ａは、負荷駆動装置１００の放電抵抗１８を可変抵抗器２８に代え、制御装置３０を制御装置３０Ａに代えたものであり、その他は、負荷駆動装置１００と同じである。

可変抵抗器２８は、正母線と負母線との間にコンデンサＣ２に並列に接続される。制御装置３０Ａは、負荷駆動装置１００の制御装置３０の機能に加え、可変抵抗器２８の抵抗値を所定値よりも高く設定するための信号ＲＳ１と、可変抵抗器２８の抵抗値を所定値以下に設定するための信号ＲＳ２とを生成し、その生成した信号ＲＳ１またはＲＳ２を可変抵抗器２８へ出力する。なお、所定値は、ノードＮ１からノードＮ２までの電気経路が無い場合の放電抵抗の抵抗値である。

図７は、図６に示す制御装置３０Ａの機能ブロック図である。図７を参照して、制御装置３０Ａは、制御装置３０に抵抗制御手段３０４を追加したものであり、その他は、制御装置３０と同じである。なお、制御装置３０Ａにおいては、コンバータ制御手段３０２の判定部５６は、生成したフェール信号ＦＬＵをスイッチ制御手段３０３および抵抗制御手段３０４へ出力する。

抵抗制御手段３０４は、外部ＥＣＵから信号ＩＧＯＮを受けると、信号ＲＳ１を生成して可変抵抗器２８へ出力する。また、抵抗制御手段３０４は、外部ＥＣＵから信号ＩＧＯＦＦを受けたとき、またはインバータ１４からフェール信号ＦＬＩを受けたとき、またはコンバータ制御手段３０２からフェール信号ＦＬＵを受けたとき、信号ＲＳ２を生成して可変抵抗器２８へ出力する。

すなわち、抵抗制御手段３０４は、負荷駆動装置１００Ａの起動時、可変抵抗器２８の抵抗値を所定値よりも高く設定し、負荷駆動装置１００Ａの停止時、または昇圧コンバータ１２もしくはインバータ１４が正常に動作できなくなった時、可変抵抗器２８の抵抗値を低く設定する。

図８は、図６に示す負荷駆動装置１００Ａの動作を説明するためのフローチャートである。図８に示すフローチャートは、図５に示すフローチャートのステップＳ１とステップＳ２との間にステップＳ１Ａを挿入し、ステップＳ８およびＳ９をそれぞれステップＳ８ＡおよびＳ９Ａに代えたものであり、その他は、図５に示すフローチャートと同じである。

図８を参照して、ステップＳ１の後、抵抗制御手段３０４は、信号ＩＧＯＮに応じて信号ＲＳ１を生成して可変抵抗器２８へ出力する。そして、可変抵抗器２８の抵抗値は所定値よりも高く設定される（ステップＳ１Ａ）。その後、上述したステップＳ２〜ステップＳ７およびステップＳ１０が実行される。

ステップＳ６においてインバータ１４が正常に動作できなくなったと判定されたとき、またはステップＳ７において信号ＩＧＯＦＦを受けたと判定されたとき、スイッチ制御手段３０３は、Ｈレベルの信号ＳＥ１を生成してシステムリレーＳＭＲ１へ出力し、引続いてＬレベルの信号ＳＥ２を生成してシステムリレーＳＭＲ２へ出力する。

そうすると、システムリレーＳＭＲ１は、Ｈレベルの信号ＳＥ１に応じてオンされ、システムリレーＳＭＲ２は、Ｌレベルの信号ＳＥ２に応じてオフされる。そして、コンデンサＣ２に蓄積された電力は、システムリレーＳＭＲ１および制限抵抗１１を介してバッテリＢへ戻され、コンデンサＣ２の両端の電圧Ｖｍは低下する。

その後、スイッチ制御手段３０３は、電圧Ｖｍがバッテリ電圧Ｖｂまで低下すると、Ｌレベルの信号ＳＥ１およびＳＥ３を生成してそれぞれシステムリレーＳＭＲ１およびＳＭＲ３へ出力する。そして、システムリレーＳＭＲ１およびＳＭＲ３は、それぞれ、Ｌレベルの信号ＳＥ１およびＳＥ３に応じてオフされる。また、抵抗制御手段３０４は、インバータ１４からのフェール信号ＦＬＩに応じて信号ＲＳ２を生成して可変抵抗器２８へ出力する。

そうすると、コンデンサＣ２の残留電荷は、抵抗値が所定値以下に低下した可変抵抗器２８を介して放電される（ステップＳ８Ａ）。

一方、ステップＳ５において、昇圧コンバータ１２が正常に動作できなくなったと判定されたとき、判定部５６は、フェール信号ＦＬＵを生成してスイッチ制御手段３０３へ出力する。スイッチ制御手段３０３は、コンバータ制御手段３０２からのフェール信号ＦＬＵに応じて、Ｈレベルの信号ＳＥ１を生成してシステムリレーＳＭＲ１へ出力し、引続いてＬレベルの信号ＳＥ２を生成してシステムリレーＳＭＲ２へ出力する。

そうすると、システムリレーＳＭＲ１は、Ｈレベルの信号ＳＥ１に応じてオンされ、システムリレーＳＭＲ２は、Ｌレベルの信号ＳＥ２に応じてオフされる。そして、コンデンサＣ２に蓄積された電力は、システムリレーＳＭＲ１および制限抵抗１１を介してバッテリＢへ戻され、コンデンサＣ２の両端の電圧Ｖｍは低下する。

その後、スイッチ制御手段３０３は、電圧Ｖｍがバッテリ電圧Ｖｂまで低下すると、Ｌレベルの信号ＳＥ１およびＳＥ３を生成してそれぞれシステムリレーＳＭＲ１およびＳＭＲ３へ出力するとともに、信号ＤＣＨを生成してインバータ制御手段３０１へ出力する。また、抵抗制御手段３０４は、コンバータ制御手段３０２からのフェール信号ＦＬＵに応じて信号ＲＳ２を生成して可変抵抗器２８へ出力する。

そうすると、システムリレーＳＭＲ１およびＳＭＲ３は、それぞれ、Ｌレベルの信号ＳＥ１およびＳＥ３に応じてオフされる。そして、インバータ制御手段３０１のインバータ用ＰＷＭ信号変換部４２は、スイッチ制御手段３０３からの信号ＤＣＨに応じて、信号ＰＷＭＩ＿Ｄを生成してインバータ１４へ出力する。インバータ１４は、制御装置３０Ａからの信号ＰＷＭＩ＿Ｄに応じて、コンデンサＣ２の残留電荷を交流モータＭ１に供給する。

これにより、コンデンサＣ２の残留電荷は、交流モータＭ１および抵抗値が所定値以下に低下した可変抵抗器２８により放電される（ステップＳ９Ａ）。

このように、負荷駆動装置１００Ａにおいては、起動時および通常動作時、可変抵抗器２８の抵抗値は所定値よりも高く設定され、停止時または昇圧コンバータ１２もしくはインバータ１４が正常に動作できなくなった時、可変抵抗器２８の抵抗値は所定値以下に設定される。

したがって、コンデンサＣ２の残留電荷を短時間に放電できるともに、負荷駆動装置１００Ａの通常動作時における電力利用効率をより高くできる。

なお、制御装置３０Ａにおける負荷駆動装置１００Ａの制御は、実際にはＣＰＵによって行なわれ、ＣＰＵは、図８に示すフローチャートの各ステップを備えるプログラムをＲＯＭから読出し、その読出したプログラムを実行して図８に示すフローチャートに従って負荷駆動装置１００Ａの動作を制御する。したがって、ＲＯＭは、図８に示すフローチャートの各ステップを備えるプログラムを記録したコンピュータ（ＣＰＵ）読み取り可能な記録媒体に相当する。

また、可変抵抗器２８は、「放電抵抗」を構成する。

その他は、実施の形態１と同じである。

［実施の形態３］
図９は、実施の形態３による負荷駆動装置の概略ブロック図である。図９を参照して、負荷駆動装置１００Ｂは、負荷駆動装置１００の放電抵抗１８を削除し、制御装置３０を制御装置３０Ｂに代えたものであり、その他は、負荷駆動装置１００と同じである。

制御装置３０Ｂは、負荷駆動装置１００の制御装置３０の機能に加え、コンデンサＣ２の残留電荷を放電するように昇圧コンバータ１２を制御する機能を有する。

図１０は、図９に示す制御装置３０Ｂの機能ブロック図である。図１０を参照して、制御装置３０Ｂは、制御装置３０のコンバータ制御手段３０２をコンバータ制御手段３０２Ａに代えたものであり、その他は、制御装置３０と同じである。なお、制御装置３０Ｂにおいては、スイッチ制御手段３０３は、電圧Ｖｍがバッテリ電圧Ｖｂまで低下すると、信号ＤＣＨを生成してインバータ制御手段３０１またはコンバータ制御手段３０２Ａへ出力する。

コンバータ制御手段３０２Ａは、制御装置３０のコンバータ制御手段３０２の機能に加え、スイッチ制御手段３０３からの信号ＤＣＨに応じてコンデンサＣ２の残留電荷を放電するように昇圧コンバータ１２を制御する機能を有する。

図１１は、図１０に示すコンバータ制御手段３０２Ａの機能ブロック図である。図１１を参照して、コンバータ制御手段３０２Ａは、コンバータ制御手段３０２のデューティー比変換部５４をデューティー比変換部５４Ａに代えたものであり、その他は、コンバータ制御手段３０２と同じである。

デューティー比変換部５４Ａは、デューティー比変換部５４の機能に加え、スイッチ制御手段３０３から信号ＤＣＨを受けると、フィードバック電圧指令演算部５２からのフィードバック電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍ＿ｆｂに拘わらず、コンデンサＣ２の残留電荷を放電するように昇圧コンバータ１２を制御するための信号ＰＷＭＵ＿Ｄ（信号ＰＷＭＵの一種）を生成して昇圧コンバータ１２へ出力する。

たとえば、信号ＰＷＭＵ＿Ｄは、ＮＰＮトランジスタＱ１のベースに印加する電圧を通常動作よりも低くしてＮＰＮトランジスタＱ１を流れる電流を制限するとともに、ＮＰＮトランジスタＱ２をオフする信号である。

図１２は、図９に示す負荷駆動装置１００Ｂの動作を説明するためのフローチャートである。図１２に示すフローチャートは、図５に示すフローチャートのステップＳ８およびＳ９をそれぞれステップＳ８ＢおよびステップＳ９Ｂに代えたものであり、その他は、図５に示すフローチャートと同じである。

ステップＳ６においてインバータ１４が正常に動作できなくなったと判定されたとき、またはステップＳ７において信号ＩＧＯＦＦを受けたと判定されたとき、スイッチ制御手段３０３は、Ｈレベルの信号ＳＥ１を生成してシステムリレーＳＭＲ１へ出力し、引続いてＬレベルの信号ＳＥ２を生成してシステムリレーＳＭＲ２へ出力する。

そうすると、システムリレーＳＭＲ１は、Ｈレベルの信号ＳＥ１に応じてオンされ、システムリレーＳＭＲ２は、Ｌレベルの信号ＳＥ２に応じてオフされる。そして、コンデンサＣ２に蓄積された電力は、システムリレーＳＭＲ１および制限抵抗１１を介してバッテリＢへ戻され、コンデンサＣ２の両端の電圧Ｖｍは低下する。

その後、スイッチ制御手段３０３は、電圧Ｖｍがバッテリ電圧Ｖｂまで低下すると、Ｌレベルの信号ＳＥ１およびＳＥ３を生成してそれぞれシステムリレーＳＭＲ１およびＳＭＲ３へ出力する。そして、システムリレーＳＭＲ１およびＳＭＲ３は、それぞれ、Ｌレベルの信号ＳＥ１およびＳＥ３に応じてオフされる。また、スイッチ制御手段３０３は、信号ＤＣＨを生成してコンバータ制御手段３０２Ａへ出力する。

コンバータ制御手段３０２Ａのデューティー比変換部５４Ａは、信号ＤＣＨに応じて信号ＰＷＭＵ＿Ｄを生成して昇圧コンバータ１２へ出力する。

そうすると、昇圧コンバータ１２は、制御装置３０Ｂからの信号ＰＷＭＵ＿Ｄに応じて、直流電流をコンデンサＣ２からリアクトルＬ１の方向へＮＰＮトランジスタＱ１を介して流し、コンデンサＣ２の残留電荷を放電する（ステップＳ８Ｂ）。

一方、ステップＳ５において、昇圧コンバータ１２が正常に動作できなくなったと判定されたとき、コンバータ制御手段３０２Ａの判定部５６は、フェール信号ＦＬＵを生成してスイッチ制御手段３０３へ出力する。スイッチ制御手段３０３は、コンバータ制御手段３０２Ａからのフェール信号ＦＬＵに応じて、Ｈレベルの信号ＳＥ１を生成してシステムリレーＳＭＲ１へ出力し、引続いてＬレベルの信号ＳＥ２を生成してシステムリレーＳＭＲ２へ出力する。

そうすると、システムリレーＳＭＲ１は、Ｈレベルの信号ＳＥ１に応じてオンされ、システムリレーＳＭＲ２は、Ｌレベルの信号ＳＥ２に応じてオフされる。そして、コンデンサＣ２に蓄積された電力は、システムリレーＳＭＲ１および制限抵抗１１を介してバッテリＢへ戻され、コンデンサＣ２の両端の電圧Ｖｍは低下する。

その後、スイッチ制御手段３０３は、電圧Ｖｍがバッテリ電圧Ｖｂまで低下すると、Ｌレベルの信号ＳＥ１およびＳＥ３を生成してそれぞれシステムリレーＳＭＲ１およびＳＭＲ３へ出力するとともに、信号ＤＣＨを生成してインバータ制御手段３０１へ出力する。

そうすると、システムリレーＳＭＲ１およびＳＭＲ３は、それぞれ、Ｌレベルの信号ＳＥ１およびＳＥ３に応じてオフされる。そして、インバータ制御手段３０１のインバータ用ＰＷＭ信号変換部４２は、スイッチ制御手段３０３からの信号ＤＣＨに応じて、信号ＰＷＭＩ＿Ｄを生成してインバータ１４へ出力する。インバータ１４は、制御装置３０Ｂからの信号ＰＷＭＩ＿Ｄに応じて、コンデンサＣ２の残留電荷を交流モータＭ１に供給する。

これにより、コンデンサＣ２の残留電荷は、交流モータＭ１により放電される（ステップＳ９Ｂ）。

このように、負荷駆動装置１００Ｂは、停止時、または昇圧コンバータ１２もしくはインバータ１４が正常に動作できなくなった時、放電抵抗を用いずにコンデンサＣ２の残留電荷を昇圧コンバータ１２または交流モータＭ１により放電する。

したがって、負荷駆動装置１００Ａの通常動作時における電力利用効率をより高くできるとともに、放電抵抗を設けずにコンデンサＣ２の残留電荷を放電できる。

なお、制御装置３０Ｂにおける負荷駆動装置１００Ｂの制御は、実際にはＣＰＵによって行なわれ、ＣＰＵは、図１２に示すフローチャートの各ステップを備えるプログラムをＲＯＭから読出し、その読出したプログラムを実行して図１２に示すフローチャートに従って負荷駆動装置１００Ｂの動作を制御する。したがって、ＲＯＭは、図１２に示すフローチャートの各ステップを備えるプログラムを記録したコンピュータ（ＣＰＵ）読み取り可能な記録媒体に相当する。

その他は、実施の形態１と同じである。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明は、電力を有効に利用でき、かつ、負荷を駆動する駆動装置の入力側に設けられたコンデンサの残留電荷を放電可能な負荷駆動装置に適用される。また、この発明は、電力を有効に利用でき、かつ、負荷を駆動する駆動装置の入力側に設けられたコンデンサの残留電荷を放電可能な負荷駆動装置の動作をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体に適用される。

この発明の実施の形態１による負荷駆動装置の概略ブロック図である。 図１に示す制御装置の機能ブロック図である。 図２に示すインバータ制御手段の機能ブロック図である。 図２に示すコンバータ制御手段の機能ブロック図である。 図１に示す負荷駆動装置の動作を説明するためのフローチャートである。 実施の形態２による負荷駆動装置の概略ブロック図である。 図６に示す制御装置の機能ブロック図である。 図６に示す負荷駆動装置の動作を説明するためのフローチャートである。 実施の形態３による負荷駆動装置の概略ブロック図である。 図９に示す制御装置の機能ブロック図である。 図１０に示すコンバータ制御手段の機能ブロック図である。 図９に示す負荷駆動装置の動作を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１０，１３ 電圧センサー、１１ 制限抵抗、１２ 昇圧コンバータ、１４ インバータ、１５ Ｕ相アーム、１６ Ｖ相アーム、１７ Ｗ相アーム、１８ 放電抵抗、２４ 電流センサー、２８ 可変抵抗器、３０，３０Ａ，３０Ｂ 制御装置、４０ モータ制御用相電圧演算部、４２ インバータ用ＰＷＭ信号変換部、５０ インバータ入力電圧指令演算部、５２ フィードバック電圧指令演算部、５４，５４Ａ デューティー比変換部、５６ 判定部、１００，１００Ａ，１００Ｂ 負荷駆動装置、３０１ インバータ制御手段、３０２，３０２Ａ コンバータ制御手段、３０３ スイッチ制御手段、３０４ 抵抗制御手段、Ｃ１，Ｃ２ コンデンサ、Ｌ１ リアクトル、Ｂ バッテリ、Ｍ１ 交流モータ、Ｎ１〜Ｎ３ ノード、ＳＭＲ１〜ＳＭＲ３ システムリレー、Ｑ１〜Ｑ８ ＮＰＮトランジスタ、Ｄ１〜Ｄ８ ダイオード。

Claims (17)

1. 電源と、
   負荷を駆動する駆動装置の入力側に設けられたコンデンサと、
   前記電源と前記コンデンサとの間で電圧変換を行なう電圧変換器と、
   前記電圧変換器の高電圧側を前記電源の正極側に接続する電気経路と、
   前記電気経路を開閉するスイッチと、
   前記スイッチと直列に前記電気経路に設けられた制限抵抗と、
   前記コンデンサに並列に接続され、所定値よりも高い抵抗値を有する放電抵抗と、
   前記負荷が停止されると前記電気経路を閉じ、前記コンデンサの両端の電圧が所定の電圧まで低下すると前記電気経路を開くように前記スイッチを制御する制御手段とを備える負荷駆動装置。
2. 電源と、
   負荷を駆動する駆動装置の入力側に設けられたコンデンサと、
   前記電源と前記コンデンサとの間で電圧変換を行なう電圧変換器と、
   前記電圧変換器の高電圧側を前記電源の正極側に接続する電気経路と、
   前記電気経路を開閉するスイッチと、
   前記スイッチと直列に前記電気経路に設けられた制限抵抗と、
   前記負荷が停止されると前記電気経路を閉じ、前記コンデンサの両端の電圧が所定の電圧まで低下すると前記電気経路を開き、かつ、前記コンデンサに蓄積された電力を放電するように前記電圧変換器を制御する制御手段とを備える負荷駆動装置。
3. 前記所定の電圧は、前記電源の電源電圧である、請求項１または請求項２に記載の負荷駆動装置。
4. 電源と、
   負荷を駆動する駆動装置の入力側に設けられたコンデンサと、
   前記電源と前記コンデンサとの間で電圧変換を行なう電圧変換器と、
   前記電圧変換器の高電圧側を前記電源の正極側に接続する電気経路と、
   前記電気経路を開閉するスイッチと、
   前記スイッチと直列に前記電気経路に設けられた制限抵抗と、
   前記電圧変換器の故障時、前記電気経路を閉じるように前記スイッチを制御する制御手段とを備える負荷駆動装置。
5. 前記コンデンサに並列に接続され、所定値よりも高い抵抗値を有する放電抵抗をさらに備え、
   前記制御手段は、さらに、前記コンデンサの両端の電圧が所定の電圧まで低下すると前記電気経路が開くように前記スイッチを制御し、前記コンデンサに蓄積された電力を前記負荷により放電するように前記駆動装置を制御する、請求項４に記載の負荷駆動装置。
6. 前記コンデンサに並列に接続され、可変抵抗器からなる放電抵抗をさらに備え、
   前記制御手段は、前記負荷の動作時、前記可変抵抗器の抵抗値を所定値よりも高く設定し、前記負荷の停止時、前記可変抵抗器の抵抗値を前記所定値以下に設定する、請求項４または請求項５に記載の負荷駆動装置。
7. 前記制御手段は、当該負荷駆動装置の起動時、前記電気経路を閉じ、前記コンデンサの両端の電圧が所定の電圧までプリチャージされると前記電気経路を開くように前記スイッチを制御する、請求項１から請求項６のいずれかに記載の負荷駆動装置。
8. 前記電源と前記電圧変換器との間に設けられたメインスイッチをさらに備え、
   前記制御手段は、さらに、前記プリチャージが完了すると、前記メインスイッチをオンし、前記電源からの直流電圧を昇圧するように前記電圧変換器を制御する、請求項７に記載の負荷駆動装置。
9. 負荷駆動装置の動作をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、
   前記負荷駆動装置は、
   電源と、
   負荷を駆動する駆動装置の入力側に設けられたコンデンサと、
   前記電源と前記コンデンサとの間で電圧変換を行なう電圧変換器と、
   前記電圧変換器の高電圧側を前記電源の正極側に接続する電気経路と、
   前記電気経路を開閉するスイッチと、
   前記スイッチと直列に前記電気経路に設けられた制限抵抗とを備え、
   前記プログラムは、
   前記制限抵抗を介して前記コンデンサをプリチャージする第１のステップと、
   前記プリチャージが完了すると、前記負荷を駆動させるように前記電圧変換器および前記駆動装置を制御する第２のステップと、
   前記負荷駆動装置の停止時、または前記電圧変換器もしくは前記駆動装置の異常時、前記コンデンサに蓄積された電力を前記制限抵抗を介して前記電源に戻し、前記コンデンサの電圧が所定値まで低下すると前記コンデンサの残留電荷を放電させる第３のステップとをコンピュータに実行させる、コンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
10. 前記第３のステップは、
    前記負荷駆動装置の停止時、または前記電圧変換器もしくは前記駆動装置の異常時、前記コンデンサに蓄積された電力を前記制限抵抗を介して前記電源に戻す第１のサブステップと、
    前記コンデンサの電圧が所定値まで低下すると前記コンデンサの残留電荷を放電させる第２のサブステップとを含む、請求項９に記載のコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
11. 前記負荷駆動装置は、前記コンデンサに並列に接続された放電抵抗をさらに備え、
    前記プログラムの前記第２のサブステップにおいて、前記コンデンサの残留電荷は、前記放電抵抗を用いて放電される、請求項１０に記載のコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
12. 前記コンデンサの残留電荷は、前記負荷駆動装置の停止時、または前記駆動装置の異常時、前記放電抵抗のみによって放電される、請求項１１に記載のコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
13. 前記コンデンサの残留電荷は、前記電圧変換器の異常時、前記放電抵抗および前記負荷により放電される、請求項１１に記載のコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
14. 前記放電抵抗は、可変抵抗器からなり、
    前記プログラムの前記第２のサブステップにおいて、前記可変抵抗器の抵抗値は所定値よりも低い値に設定される、請求項１１から請求項１３のいずれか１項に記載のコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
15. 前記第２のサブステップにおいて、前記コンデンサの残留電荷は、前記電圧変換器を用いて放電される、請求項１０に記載のコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
16. 前記コンデンサの残留電荷は、前記負荷駆動装置の停止時、または前記駆動装置の異常時、前記電圧変換器のみによって放電される、請求項１５に記載のコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
17. 前記コンデンサの残留電荷は、前記電圧変換器の異常時、前記負荷により放電される、請求項１５に記載のコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

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