JP6195651B1 - 電力変換装置、および電圧センサ特性の異常診断方法 - Google Patents

電力変換装置、および電圧センサ特性の異常診断方法 Download PDF

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Abstract

【課題】電圧センサの検出特性に意図しない変動が生じているか否かを高精度に診断する。【解決手段】直流電源（２０）と、昇圧コンバータ（５０）と、インバータ（７０）と、一次平滑コンデンサ（４１）と、二次平滑コンデンサ（６１）と、昇圧コンバータ内に設けられた中間コンデンサ（５３）と、各コンデンサの電圧を計測する３つの電圧センサ（４２、５４、６２）とを備えた電力変換装置であって、各コンデンサの放電動作中にモニタリングした各電圧センサの検出結果の遷移状態から、各電圧センサの検出特性の異常有無の診断を実行する異常診断制御部（１０）をさらに備える。【選択図】図１

Description

本発明は、昇圧コンバータおよびインバータを備えた電力変換装置に関し、特に、電圧変換制御に使用される複数の電圧センサの電圧検出値のモニタリング結果から、電圧センサの電圧検出機能の故障の有無を診断する電力変換装置、および電圧センサ特性の異常診断方法に関するものである。
一般的に、ＤＣ／ＤＣ電圧変換機能を有する電力変換装置は、入力電圧および出力電圧を含む、複数の電圧を監視する電圧センサを備えている。そして、これらの電圧センサにより検出された信号を用いて、電圧変換制御が行われている。
電圧センサによる電圧検出機能が故障となった場合には、コンバータ動作を停止させる等の動作を行う。そして、故障検出としては、一定電圧を印加した際に、電圧検出機能の異常有無を診断する方法が広く用いられている（例えば、特許文献１、２参照）。
特開２０１０−００８１５３号公報 特開２００７−２８２２９９号公報 特開２０１５−０３３１５３号公報
しかしながら、従来技術には以下のような課題がある。
特許文献１に記載された方法は、外部から異常電圧を印加し、異常と判断しない場合に、電圧検出機能が故障していると判断している。しかしながら、この方法は、外部から異常電圧を発生させる手段が必要になる上、電圧検出機能を直接診断していない。このため、特許文献１は、診断精度が悪いという問題があった。
また、特許文献２に記載された方法は、異なる２つにパラメータからモータ出力を算出し、算出結果の偏差から電圧検出機能の故障を判断している。しかしながら、この方法は、直接的な演算方法で電圧検出機能の診断を行っていない。このため、特許文献２も、診断精度が悪いという問題があった。
本発明は、以上のような従来の欠点に鑑み、簡単な構成で安価かつ容易に、広い電圧範囲において電圧センサの電圧検出機能の異常有無を診断し、電圧センサの検出特性に意図しない変動が生じているか否かを高精度に診断することができる電力変換装置、および電圧センサ特性の異常診断方法を得ることを目的としている。
本発明に係る電力変換装置は、第１のパワー半導体素子群のスイッチングにより、直流電源から供給される直流電圧をＤＣ／ＤＣ変換し、昇圧直流電圧を出力する昇圧コンバータと、昇圧コンバータの後段に接続され、第２のパワー半導体素子群のスイッチングにより、昇圧直流電圧をＤＣ／ＡＣ変換し交流電圧を出力するインバータと、直流電源と昇圧コンバータとの間に接続され、昇圧コンバータに供給される直流電圧を平滑化する一次平滑コンデンサと、昇圧コンバータとインバータとの間に接続され、インバータに供給される昇圧直流電圧を平滑化する二次平滑コンデンサと、昇圧コンバータ内に設けられた中間コンデンサと、一次平滑コンデンサの電圧を計測する一次側電圧センサと、二次平滑コンデンサの電圧を計測する二次側電圧センサと、中間コンデンサの電圧を計測する中間電圧センサとを備える電力変換装置であって、一次平滑コンデンサの内部電荷および二次平滑コンデンサの内部電荷の放電動作を実行中において、一次側電圧センサ、二次側電圧センサ、および中間電圧センサの３つの電圧センサのそれぞれの検出電圧値を計測し、３つの電圧センサの中から２つの電圧センサの検出電圧値を選択する処理を時間経過とともに複数回にわたって実行し、２つの電圧センサの検出電圧値の比較結果から３つの電圧センサの検出特性の異常有無の診断を実行する異常診断制御部をさらに備えるものである。
また、本発明に係る電圧センサ特性の異常診断方法は、第１のパワー半導体素子群のスイッチングにより、直流電源から供給される直流電圧をＤＣ／ＤＣ変換し、昇圧直流電圧を出力する昇圧コンバータと、昇圧コンバータの後段に接続され、第２のパワー半導体素子群のスイッチングにより、昇圧直流電圧をＤＣ／ＡＣ変換し交流電圧を出力するインバータと、直流電源と昇圧コンバータとの間に接続され、昇圧コンバータに供給される直流電圧を平滑化する一次平滑コンデンサと、昇圧コンバータとインバータとの間に接続され、インバータに供給される昇圧直流電圧を平滑化する二次平滑コンデンサと、昇圧コンバータ内に設けられた中間コンデンサと、一次平滑コンデンサの電圧を計測する一次側電圧センサと、二次平滑コンデンサの電圧を計測する二次側電圧センサと、中間コンデンサの電圧を計測する中間電圧センサと、一次側電圧センサ、二次側電圧センサ、および中間電圧センサの３つの電圧センサの検出特性の異常有無の診断を実行する異常診断制御部とを備える電力変換装置において、異常診断制御部で実行される電圧センサ特性の異常診断方法であって、昇圧コンバータおよびインバータのスイッチング動作を停止する第１ステップと、昇圧コンバータに供給される直流電源を遮断する第２ステップと、昇圧コンバータを制御することによる放電動作およびインバータを制御することによる放電動作を実行し、一次側電圧センサ、二次側電圧センサ、および中間電圧センサの３つの電圧センサのそれぞれの検出電圧値を計測する第３ステップと、３つの電圧センサの中から選択した２つの電圧センサの検出電圧値の偏差があらかじめ設定された偏差量閾値以下となった時点で、昇圧コンバータを制御することによる放電動作を停止し、インバータを制御することによる放電動作を実行中に３つの電圧センサのそれぞれの検出電圧値を順次サンプリングして収集し、順次サンプリングするごとに３つの電圧センサの中から最大値および最小値を示す２つの電圧センサの検出電圧値を選択して記憶部に順次記憶させる第４ステップと、第４ステップにおいて順次収集された３つの電圧センサのそれぞれの検出電圧値が、いずれもあらかじめ設定された閾値未満となった時点で、インバータを制御することによる放電動作を停止する第５ステップと、第４ステップを実行中に記憶部に順次記憶された最大値と最小値の偏差と、あらかじめ設定された判定閾値との比較結果から、３つの電圧センサの検出特性の異常有無の診断を実行する第６ステップとを有するものである。
本発明によれば、放電動作中にモニタリングした各電圧センサの検出結果の遷移状態から電圧センサの検出特性の異常有無の診断を実施できる構成を備えている。この結果、簡単な構成で安価かつ容易に、広い電圧範囲において電圧センサの電圧検出機能の異常有無を診断し、電圧センサの検出特性に意図しない変動が生じているか否かを高精度に診断することができる電力変換装置、および電圧センサ特性の異常診断方法を得ることができる。
本発明の実施の形態１、２に係る電力変換装置を示す構成図である。 本発明の実施の形態１における電圧検出機能の異常診断方法に関する一連処理を示したフローチャートである。 本発明の実施の形態２における電圧検出機能の異常診断方法に関する一連処理を示したフローチャートである。
以下、本発明の実施の形態１、２に係る電力変換装置、および電圧センサ特性の異常診断方法について、図１〜図３に基づいて詳細に説明する。
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を示す構成図である。図１に示した電力変換装置は、異常診断制御部１０、直流電源２０、リレー３０、一次平滑コンデンサ４１、一次側電圧センサ４２、昇圧コンバータ５０、二次平滑コンデンサ６１、二次側電圧センサ６２、インバータ７０、および電動機８０を備えて構成されている。
直流電源２０は、充放電可能であり、昇圧コンバータ５０、インバータ７０を介して電動機８０との間で電力をやり取りする。
昇圧コンバータ５０は、直流電源２０とインバータ７０との間に接続されている。そして、昇圧コンバータ５０は、リアクトル５１、半導体スイッチ素子５２ａ〜５２ｄ、およびエネルギー移行用コンデンサ５３を含んで構成されている。
なお、以下の説明では、エネルギー移行用コンデンサ５３のことを、中間コンデンサ５３と称す。また、昇圧コンバータ５０内の半導体スイッチ素子５２ａ〜５２ｄは、第１のパワー半導体素子群に相当する。
このような構成を備えた昇圧コンバータ５０は、直流電源２０から一次側端子Ｐ１、Ｎ１に供給される直流電圧を、ＤＣ／ＤＣ変換により昇圧し、二次側端子Ｐ２、Ｎ２に出力する。
さらに、中間コンデンサ５３の近傍には、中間コンデンサ５３の高電圧ノードと低電圧ノードとの間の電圧（以下、この電圧を電圧値Ｖ０と称す）を計測する、中間電圧センサ５４が設けられている。
一次平滑コンデンサ４１は、直流電源２０と昇圧コンバータ５０との間に接続されており、直流電源２０と昇圧コンバータ５０との間の電圧を平滑化する。一次平滑コンデンサ４１の近傍には、一次平滑コンデンサ４１の高電圧ノードと低電圧ノードとの間の電圧（以下、この電圧を電圧値Ｖ１と称す）を計測する、一次側電圧センサ４２が設けられている。
インバータ７０は、半導体スイッチ素子７１ａ〜７１ｆを含んで構成されている。なお、インバータ７０内の半導体スイッチ素子７１ａ〜７１ｆは、第２のパワー半導体素子群に相当する。このような構成を備えたインバータ７０は、昇圧コンバータ５０の二次側端子Ｐ２、Ｎ２から出力される高圧の直流電圧を、ＤＣ／ＡＣ変換により交流電圧に変換する。
二次平滑コンデンサ６１は、昇圧コンバータ５０とインバータ７０との間に接続されており、昇圧コンバータ５０とインバータ７０との間の電圧を平滑化する。二次平滑コンデンサ６１の近傍には、二次平滑コンデンサ６１の高電圧ノードと低電圧ノードとの間の電圧（以下、この電圧を電圧値Ｖ２と称す）を計測する二次側電圧センサ６２が設けられている。
電動機８０は、巻線の相に対応する３つの端子として、端子Ｕａｃ、端子Ｖａｃ、端子Ｗａｃを備えている。そして、端子Ｕａｃは、インバータ７０の半導体スイッチ素子７１ａと半導体スイッチ素子７１ｂとの接続ノードＭｕに接続されている。
同様に、端子Ｖａｃは、半導体スイッチ素子７１ｃと半導体スイッチ素子７１ｄとの接続ノードＭｖに接続され、端子Ｗａｃは、半導体スイッチ素子７１ｅと半導体スイッチ素子７１ｆとの接続ノードＭｗに接続されている。
異常診断制御部１０は、放電判定指示部１１、コンバータ制御ユニット１２、およびインバータ制御ユニット１３を含んで構成されている。具体的なハードウェア構成としては、異常診断制御部１０は、図１では図示していないマイクロコンピュータ（以下、マイコンと称す）を備えており、各構成要件の機能を実行している。
そして、異常診断制御部１０は、図１には示していない統括制御部に含まれている。そして、統括制御部は、通常運転時において、このマイコンの働きにより、入力信号に応じて電動機８０の制御を行う。
一方、異常診断制御部１０は、このマイコンの働きにより、図２を用いて後述するような、電圧検出特性の異常を検証するための診断機能を実行する。
インバータ制御ユニット１３は、ゲート駆動信号に従って、インバータ７０内の半導体スイッチ素子７１ａ〜７１ｆをオン、オフ制御することによって、インバータ７０から出力される交流電圧の振幅と周波数を調整する。このようにして、インバータ制御ユニット１３は、インバータ７０を介して、電動機８０の駆動力、制動力を調整することによって、車両の駆動力、制動力を制御する。
リレー３０は、車両の稼動時には閉状態となることで、一次平滑コンデンサ４１および昇圧コンバータ５０に対して直流電源２０が電気的に接続された状態とする。
一方、リレー３０は、車両の衝突時または車両の稼働停止時には開状態となることで、一次平滑コンデンサ４１および昇圧コンバータ５０に対して直流電源２０が電気的に切断された状態とする。
リレー３０の開状態、閉状態は、異常診断制御部１０が含まれている制御部から出力される指示信号、あるいは図示しない別の電子制御装置から出力される指示信号に従って切り替えられる。
放電判定指示部１１は、車両の衝突時あるいは動力の停止時に、感電の危険を除く目的で、一次平滑コンデンサ４１、二次平滑コンデンサ６１、および昇圧コンバータ５０内の中間コンデンサ５３に蓄えられた電荷を放電するように指示を出す。より具体的には、放電判定指示部１１は、コンバータ制御ユニット１２およびインバータ制御ユニット１３に対して、放電指示を出力することで、放電動作を実施させる。
放電指示を受けたコンバータ制御ユニット１２およびインバータ制御ユニット１３は、一次平滑コンデンサ４１、二次平滑コンデンサ６１、および昇圧コンバータ５０内の中間コンデンサ５３の放電を行う。
ここで、電荷を放電する方法としては、例えば、放電抵抗による受動放電、あるいは、特許文献３に記載されている半導体スイッチ素子のスイッチング動作による放電を採用することができる。また、採用する放電方法は、これら以外の方法であっても構わない。この点は、以降の実施の形態２においても同様である。
また、放電判定指示部１１は、上述した「車両の衝突時」および「動力の停止時」を、一例として、以下のようにして検知することができる。すなわち、放電判定指示部１１は、図示していない加速度センサによる加速度の急激な変化から、「車両の衝突時」を検知することができる。また、放電判定指示部１１は、車両の使用が終了され、動力が停止状態となったことを検知した場合に、「動力の停止時」を検知することができる。
次に、本実施の形態１における電圧検出機能の異常診断方法について説明する。図１の構成を備えた電力変換装置において、コンバータ制御ユニット１２は、昇圧コンバータ５０内の半導体スイッチ素子５２ａ〜５２ｄのスイッチング動作を制御する。同様に、インバータ制御ユニット１３は、インバータ７０内の半導体スイッチ素子７１ａ〜７１ｆのスイッチング動作を制御する。
これらのスイッチング動作の制御により、一次平滑コンデンサ４１、二次平滑コンデンサ６１、および昇圧コンバータ５０内の中間コンデンサ５３の電荷を放電することができる。また、それぞれのコンデンサ４１、５３、６１の電圧値は、それぞれの電圧センサ４２、５４、６２により検出される。
そして、図１における異常診断制御部１０は、電圧検出機能の異常診断に適したスイッチング動作を実行し、その際に各電圧センサで検出された各コンデンサの電圧値の遷移に基づいて、各電圧センサの異常診断を行っている。図２は、本発明の実施の形態１における電圧検出機能の異常診断方法に関する一連処理を示したフローチャートである。
なお、異常診断制御部１０は、図１に示すような構成を備えるとともに、マイコンを有している。ただし、図２のフローチャートに関する以下の説明においては、全ての動作を異常診断制御部１０が実行するものとして、簡略化して説明する。
まず始めに、ステップＳ１０１において、異常診断制御部１０は、昇圧コンバータ５０のスイッチングを停止し、インバータ７０のスイッチングも停止する。
次に、ステップＳ１０２において、異常診断制御部１０は、リレー３０を開状態とする。これにより、一次平滑コンデンサ４１および昇圧コンバータ５０に対して直流電源２０が電気的に切断された状態となる。
ここまでの処理により、異常診断制御部１０は、電圧検出特性の異常を検証するための診断モードに入る。そして、ステップＳ１０３において、異常診断制御部１０は、中間電圧センサ５４から電圧値Ｖ０を、一次側電圧センサ４２から電圧値Ｖ１を、二次側電圧センサ６２から電圧値Ｖ２をそれぞれ取得する。
この際、異常診断制御部１０は、取得した３つの電圧値Ｖ０、Ｖ１、Ｖ２について、略同時にサンプリングすることによりＡ／Ｄ変換し、数値データとして取り込む。
さらに、異常診断制御部１０は、取り込んだデータに対して、各電圧センサ回路の個体バラツキを特性として記憶した変換テーブルを用いて、Ａ／Ｄ変換値から電圧値へ物理量変換を行う。
なお、上記の通り、異常診断制御部１０は、マイコンへの電気信号の伝達に基づき、電圧値Ｖ０〜Ｖ２をそれぞれ取得する。この際、マイコンへの電気信号の伝達経路で信号線の天絡、地絡、断線が生じると、物理量変換を行った電圧値は、著しい高電圧値、あるいは、低電圧値を示す。
この場合、その電圧値特性から、信号線の天絡、地絡、断線の異常として識別可能であり、図２に示す当発明の実施の形態の異常診断方法に関わる一連処理に対して、別な異常診断処理方法で検出することとなる。このため、以下に説明する一連処理では、電圧検出信号のマイコンへの電気信号の伝達経路で信号線の天絡、地絡、断線による電圧値異常は、対象外とする。
次に、ステップＳ１０４において、異常診断制御部１０は、物理量変換された電圧値Ｖ０〜Ｖ２のうちの最大値が、あらかじめ設定された第１閾値Ｖｔｈ１以上であるか否かの判定を行う。
そして、異常診断制御部１０は、電圧値Ｖ０〜Ｖ２の最大値が第１閾値Ｖｔｈ１以上の場合には、各コンデンサ４１、５３、６１の電荷放電を開始するために、ステップＳ１０５以降の処理に移行する。一方、異常診断制御部１０は、電圧値Ｖ０〜Ｖ２の最大値が第１閾値Ｖｔｈ１未満の場合には、電荷放電をせずに、一連処理を終了する。
ステップＳ１０５に進んだ場合には、異常診断制御部１０は、昇圧コンバータ５０内の半導体スイッチ素子５２ａ〜５２ｄと、インバータ７０内の半導体スイッチ素子７１ａ〜７１ｆをそれぞれ放電スイッチングモードでスイッチングする。
次に、ステップＳ１０６において、異常診断制御部１０は、電圧値Ｖ０〜Ｖ２の最大値および最小値の偏差があらかじめ設定された偏差量閾値ΔＶｔ以下であるか否かを判定する。そして、求めた偏差が偏差量閾値ΔＶｔ以下の場合には、異常診断制御部１０は、ステップＳ１０７以降の処理に移行する。一方、求めた偏差が偏差量閾値ΔＶｔよりも大きい場合には、異常診断制御部１０は、ステップＳ１０６の条件が成立するまでステップＳ１０５の処理を繰り返す。
そして、ステップＳ１０７に進んだ場合には、異常診断制御部１０は、昇圧コンバータ５０の放電スイッチングを停止し、インバータ７０の放電スイッチングのみを継続する。
さらに、異常診断制御部１０は、ステップＳ１０８において、電圧値Ｖ０〜Ｖ２の最大値と最小値の偏差を逐次算出し、あらかじめ設定された偏差値ポイントごと、またはあらかじめ設定された時間刻みごとに、この偏差を記憶部に記憶させる。
続いて、ステップＳ１０９において、異常診断制御部１０は、電圧値Ｖ０〜Ｖ２の最大値が放電終了電圧に相当する値としてあらかじめ設定された第２閾値Ｖｔｈ２未満となったか否かを判定する。そして、最大値が第２閾値Ｖｔｈ２未満となった場合には、ステップＳ１１０以降の処理に移行する。一方、求めた最大値が第２閾値Ｖｔｈ２以上の場合には、異常診断制御部１０は、ステップＳ１０９の条件が成立するまでステップＳ１０８の処理を繰り返す。
そして、ステップＳ１１０に進んだ場合には、異常診断制御部１０は、インバータ７０の放電スイッチングを停止する。
次に、ステップＳ１１１において、異常診断制御部１０は、先のステップＳ１０８で記憶された偏差の総和が、あらかじめ設定された第１判定閾値ＦＴＨ＿Ｖｓｎｓ１を超過したか否かを判定する。そして、異常診断制御部１０は、偏差記憶値の総和が第１判定閾値ＦＴＨ＿Ｖｓｎｓ１を超過している場合には、ステップＳ１１２に進み、電圧検出特性が異常であると診断し、一連処理を終了する。
一方、異常診断制御部１０は、偏差記憶値の総和が第１判定閾値ＦＴＨ＿Ｖｓｎｓ１を超過していない場合には、電圧検出特性が正常であると診断し、一連処理を終了する。
以上のように、実施の形態１によれば、昇圧コンバータおよびインバータを放電スイッチングモードで駆動させ、診断条件が成立した後に、インバータのみによる放電スイッチングモードを継続させる。そして、インバータのみによる放電スイッチングモードを継続中において、各コンデンサの電圧検出値の逐次比較により電圧検出機能の異常有無を診断している。
この結果、電圧センサの入力が電源電圧相当から放電下限までの広い電圧範囲において、簡単な構成で安価かつ容易に、精度よく、電圧検出機能の異常有無を診断することができる。特に、電圧センサの検出特性に意図しない変動が生じている場合にも、放電動作中に広い電圧範囲での測定を行うことで、電圧検出機能の異常有無を高精度に診断することができる。
実施の形態２．
先の実施の形態１では、偏差記憶値の総和が第１判定閾値を超過しているか否かを比較判定することで、電圧検出特性の異常診断を行う場合について説明した。これに対して、本実施の形態２では、偏差記憶値の総和を求めることなく、より簡易的に電圧検出特性の異常診断を行う場合について説明する。
本実施の形態２に係る電力変換装置の構成は、先の実施の形態１における図１の構成と同一であり、説明を省略する。そこで、フローチャートを用いて、本実施の形態２における電圧検出特性の診断処理について説明する。
図３は、本発明の実施の形態２における電圧検出機能の異常診断方法に関する一連処理を示したフローチャートである。なお、図３は、先の図２と比較すると、ステップＳ１０１〜ステップＳ１１０、ステップＳ１１２は同一であり、図２におけるステップＳ１１１の代わりに、ステップＳ１１１ａの処理を行っている。そこで、相違点であるステップＳ１１１ａを中心に、以下に説明する。
本実施の形態２における図３のフローチャートでは、先の実施の形態１における図２のフローチャートと同様にして、ステップＳ１０１〜ステップＳ１１０が実行され、ステップＳ１１１ａに進む。
そして、ステップＳ１１１ａにおいて、異常診断制御部１０は、先のステップＳ１０８で記憶された偏差のいずれかが、あらかじめ設定された第２判定閾値ＦＴＨ＿Ｖｓｎｓ２を超過したか否かを判定する。そして、異常診断制御部１０は、偏差記憶値のいずれかが第２判定閾値ＦＴＨ＿Ｖｓｎｓ２を超過している場合には、ステップＳ１１２に進み、電圧検出特性が異常であると診断し、一連処理を終了する。
一方、異常診断制御部１０は、記憶部に記憶された偏差記憶値のいずれもが第２判定閾値ＦＴＨ＿Ｖｓｎｓ２を超過していない場合には、電圧検出特性が正常であると診断し、一連処理を終了する。
以上のように、実施の形態２によれば、偏差記憶値の総和を用いる代わりに、偏差記憶値のいずれかが第２判定閾値を超過しているか否かを判断することで、電圧検出機能の異常有無を診断している。このような処理によっても、先の実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
なお、上述した実施の形態１、２では、偏差を求める際に、３つの電圧センサのそれぞれの検出電圧値Ｖ０、Ｖ１、Ｖ３の中で、最大値と最小値との偏差を求めていた、しかしながら、本発明は、このような偏差の算出には限定されない。閾値を適切に設定することで、最大値と中間値との偏差、あるいは、中間値と最小値との偏差を用いて診断を行うことも可能であり、同様の効果を得ることができる。
また、本発明によれば、直流電源電圧相当から放電下限の低い電圧帯にかけて、広い電圧範囲にわたって異常診断を行うことが可能である。ただし、放電下限電圧まで診断する必要はなく、用途に応じて、通常の電力変換動作範囲の下限までの診断を行ってもよい。
１０ 制御部（異常診断制御部）、１１ 放電判定指示部、１２ コンバータ制御ユニット、１３ インバータ制御ユニット、２０ 直流電源、３０ リレー、４１ 一次平滑コンデンサ、４２ 一次側電圧センサ、５０ 昇圧コンバータ、５１ リアクトル、５２ａ〜５２ｄ 半導体スイッチ素子（第１のパワー半導体素子群）、５３ エネルギー移行用コンデンサ（中間コンデンサ）、５４ 中間電圧センサ、６１ 二次平滑コンデンサ、６２ 二次側電圧センサ、７０ インバータ、７１ａ〜７１ｆ 半導体スイッチ素子（第２のパワー半導体素子群）、８０ 電動機。

Claims (7)

  1. 第１のパワー半導体素子群のスイッチングにより、直流電源から供給される直流電圧をＤＣ／ＤＣ変換し、昇圧直流電圧を出力する昇圧コンバータと、
    前記昇圧コンバータの後段に接続され、第２のパワー半導体素子群のスイッチングにより、前記昇圧直流電圧をＤＣ／ＡＣ変換し交流電圧を出力するインバータと、
    前記直流電源と前記昇圧コンバータとの間に接続され、前記昇圧コンバータに供給される前記直流電圧を平滑化する一次平滑コンデンサと、
    前記昇圧コンバータと前記インバータとの間に接続され、前記インバータに供給される前記昇圧直流電圧を平滑化する二次平滑コンデンサと、
    前記昇圧コンバータ内に設けられた中間コンデンサと、
    前記一次平滑コンデンサの電圧を計測する一次側電圧センサと、
    前記二次平滑コンデンサの電圧を計測する二次側電圧センサと、
    前記中間コンデンサの電圧を計測する中間電圧センサと
    を備える電力変換装置であって、
    前記一次平滑コンデンサの内部電荷および前記二次平滑コンデンサの内部電荷の放電動作を実行中において、前記一次側電圧センサ、前記二次側電圧センサ、および前記中間電圧センサの３つの電圧センサのそれぞれの検出電圧値を計測し、前記３つの電圧センサの中から２つの電圧センサの検出電圧値を選択する処理を時間経過とともに複数回にわたって実行し、前記２つの電圧センサの検出電圧値の比較結果から前記３つの電圧センサの検出特性の異常有無の診断を実行する異常診断制御部
    をさらに備える電力変換装置。
  2. 前記異常診断制御部は、
    前記昇圧コンバータに含まれる前記第１のパワー半導体素子群のスイッチング、および前記インバータに含まれる前記第２のパワー半導体素子群のスイッチングを制御することで前記放電動作を実行し、
    前記昇圧コンバータを制御することによる放電動作を停止し、前記インバータを制御することによる放電動作を実行中に前記複数回にわたって収集した前記２つの電圧センサの検出電圧値の比較結果から前記異常有無の診断を実行する
    請求項１に記載の電力変換装置。
  3. 前記異常診断制御部は、
    前記一次平滑コンデンサの正電極と負電極に接続される一次側放電抵抗、前記二次平滑コンデンサの正電極と負電極に接続される二次側放電抵抗、前記中間コンデンサの正電極と負電極に接続される放電抵抗の接続／非接続状態を制御することで前記放電動作を実行し、
    前記昇圧コンバータを制御することによる放電動作を停止し、前記インバータを制御することによる放電動作を実行中に前記複数回にわたって収集した前記２つの電圧センサの検出電圧値の比較結果から前記異常有無の診断を実行する
    請求項１に記載の電力変換装置。
  4. 前記異常診断制御部は、
    前記昇圧コンバータに供給される前記直流電源を遮断した状態で、前記昇圧コンバータを制御することによる放電動作および前記インバータを制御することによる放電動作を実行し、
    前記２つの電圧センサの検出電圧値の偏差があらかじめ設定された偏差量閾値以下となった時点で、前記昇圧コンバータを制御することによる放電動作を停止する
    請求項２または３に記載の電力変換装置。
  5. 前記異常診断制御部は、
    前記昇圧コンバータを制御することによる放電動作を停止し、前記インバータを制御することによる放電動作を実行中に収集した３つの電圧センサのそれぞれの検出電圧値が、いずれもあらかじめ設定された閾値未満となった時点で、前記インバータを制御することによる放電動作を停止し、
    前記複数回にわたって選択した前記２つの電圧センサの検出電圧値に関して、前記複数回の偏差の絶対値の総和を前記比較結果として算出し、前記総和があらかじめ設定された第１判定閾値を超過している場合には、検出特性の異常有りと判定する
    請求項２から４のいずれか１項に記載の電力変換装置。
  6. 前記異常診断制御部は、
    前記昇圧コンバータを制御することによる放電動作を停止し、前記インバータを制御することによる放電動作を実行中に収集した３つの電圧センサのそれぞれの検出電圧値が、いずれもあらかじめ設定された閾値未満となった時点で、前記インバータを制御することによる放電動作を停止し、
    前記複数回にわたって選択した前記２つの電圧センサの検出電圧値に関して、前記複数回のそれぞれについて個別に偏差の絶対値を前記比較結果として算出し、前記偏差のいずれかがあらかじめ設定された第２判定閾値を超過している場合には、検出特性の異常有りと判定する
    請求項２から４のいずれか１項に記載の電力変換装置。
  7. 第１のパワー半導体素子群のスイッチングにより、直流電源から供給される直流電圧をＤＣ／ＤＣ変換し、昇圧直流電圧を出力する昇圧コンバータと、
    前記昇圧コンバータの後段に接続され、第２のパワー半導体素子群のスイッチングにより、前記昇圧直流電圧をＤＣ／ＡＣ変換し交流電圧を出力するインバータと、
    前記直流電源と前記昇圧コンバータとの間に接続され、前記昇圧コンバータに供給される前記直流電圧を平滑化する一次平滑コンデンサと、
    前記昇圧コンバータと前記インバータとの間に接続され、前記インバータに供給される前記昇圧直流電圧を平滑化する二次平滑コンデンサと、
    前記昇圧コンバータ内に設けられた中間コンデンサと、
    前記一次平滑コンデンサの電圧を計測する一次側電圧センサと、
    前記二次平滑コンデンサの電圧を計測する二次側電圧センサと、
    前記中間コンデンサの電圧を計測する中間電圧センサと、
    前記一次側電圧センサ、前記二次側電圧センサ、および前記中間電圧センサの３つの電圧センサの検出特性の異常有無の診断を実行する異常診断制御部と
    を備える電力変換装置において、前記異常診断制御部で実行される電圧センサ特性の異常診断方法であって、
    前記昇圧コンバータおよび前記インバータのスイッチング動作を停止する第１ステップと、
    前記昇圧コンバータに供給される前記直流電源を遮断する第２ステップと、
    前記昇圧コンバータを制御することによる放電動作および前記インバータを制御することによる放電動作を実行し、前記一次側電圧センサ、前記二次側電圧センサ、および前記中間電圧センサの３つの電圧センサのそれぞれの検出電圧値を計測する第３ステップと、
    前記３つの電圧センサの中から選択した２つの電圧センサの検出電圧値の偏差があらかじめ設定された偏差量閾値以下となった時点で、前記昇圧コンバータを制御することによる放電動作を停止し、前記インバータを制御することによる放電動作を実行中に前記３つの電圧センサのそれぞれの検出電圧値を順次サンプリングして収集し、順次サンプリングするごとに前記３つの電圧センサの中から最大値および最小値を示す２つの電圧センサの検出電圧値を選択して記憶部に順次記憶させる第４ステップと、
    前記第４ステップにおいて順次収集された前記３つの電圧センサのそれぞれの検出電圧値が、いずれもあらかじめ設定された閾値未満となった時点で、前記インバータを制御することによる放電動作を停止する第５ステップと、
    前記第４ステップを実行中に前記記憶部に順次記憶された前記最大値と前記最小値の偏差と、あらかじめ設定された判定閾値との比較結果から、前記３つの電圧センサの検出特性の異常有無の診断を実行する第６ステップと
    を有する電圧センサ特性の異常診断方法。
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