JP6536812B2

JP6536812B2 - Power converter

Info

Publication number: JP6536812B2
Application number: JP2015179467A
Authority: JP
Inventors: 翔佐藤
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2015-09-11
Filing date: 2015-09-11
Publication date: 2019-07-03
Anticipated expiration: 2035-09-11
Also published as: JP2017055620A

Description

本発明は、例えば電動車両に用いる電力変換装置に関するものである。 The present invention relates to, for example, a power converter used for an electric vehicle.

駆動源としてモータを備えた電動車両は、バッテリーの直流電力を、交流電力に変換する電力変換装置を備える。モータを駆動する電力変換装置は、スイッチングによって発生するリプルを低減するために比較的大きな容量の平滑コンデンサを具備している。 An electric vehicle provided with a motor as a drive source includes a power conversion device that converts direct current power of a battery into alternating current power. The power converter driving the motor has a relatively large capacity smoothing capacitor to reduce the ripple generated by the switching.

電動車両には、平滑コンデンサの高電圧による感電を防止するための放電装置が備えられている。この放電装置は、リレーの溶着故障などによりバッテリーから電力が継続して供給され続けた場合、その内部の放電抵抗が高温になり破損する可能性がある。 The electric vehicle is provided with a discharge device for preventing an electric shock due to the high voltage of the smoothing capacitor. In the discharge device, when power is continuously supplied from the battery due to a welding failure of the relay or the like, the discharge resistance inside may become high temperature and may be damaged.

そこでリレーが故障して、バッテリーと放電抵抗が直接接続された場合に、放電抵抗並びに放電装置を保護する目的で、放電抵抗と直列に接続されるスイッチを周期的にオンオフする方法が知られている（特許文献１）。 Therefore, there is known a method of periodically turning on and off the switch connected in series with the discharge resistor in order to protect the discharge resistor and the discharge device when the relay fails and the battery and the discharge resistor are directly connected. (Patent Document 1).

特開２００６−４２４５９号公報JP, 2006-42459, A

しかし、特許文献１の方法では、スイッチを周期的にオンオフするので、放電時間を短縮するには放電抵抗を小さくしなければならない。そのため、瞬時に流れる電流値はより大きくなり、放電抵抗とその放電抵抗に直列に接続されるスイッチとの電流容量を大容量化しなければならない課題がある。 However, in the method of Patent Document 1, since the switch is turned on and off periodically, the discharge resistance must be reduced in order to shorten the discharge time. Therefore, the value of the current flowing instantaneously becomes larger, and there is a problem that the current capacity of the discharge resistor and the switch connected in series to the discharge resistor must be increased.

本発明は、上記課題に鑑みて成されたものであり、その目的は、放電抵抗及びスイッチの電流容量を大容量化しなくてよい電力変換装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a power conversion device that does not need to increase the discharge resistance and the current capacity of the switch.

本発明の一態様に係わる電力変換装置は、電源と、平滑コンデンサと、放電部と、電圧モニタ部と、放電制御部とを具備する。平滑コンデンサは、電源に並列に接続される。放電部は、直列に接続された放電抵抗とスイッチとを備え、平滑コンデンサに並列に接続される。電圧モニタ部は、平滑コンデンサの両端電圧を測定する。放電制御部は、平滑コンデンサのエネルギーを放電する放電抵抗で消費されるエネルギーを、平滑コンデンサの両端電圧から求め、そのエネルギーが閾値を越えた場合に放電抵抗による放電を停止する。 A power converter according to an aspect of the present invention includes a power supply, a smoothing capacitor, a discharge unit, a voltage monitor unit, and a discharge control unit. The smoothing capacitor is connected in parallel to the power supply. The discharge unit includes a discharge resistor and a switch connected in series, and is connected in parallel to the smoothing capacitor. The voltage monitor unit measures the voltage across the smoothing capacitor. The discharge control unit obtains energy consumed by the discharge resistor discharging the energy of the smoothing capacitor from the voltage across the smoothing capacitor, and stops the discharge by the discharge resistor when the energy exceeds a threshold.

本発明によれば、放電抵抗で消費されるエネルギーが閾値を越えた場合に放電を停止するので、放電抵抗及びスイッチの電流容量を大容量化しなくてよい。 According to the present invention, since the discharge is stopped when the energy consumed by the discharge resistor exceeds the threshold value, it is not necessary to increase the current capacity of the discharge resistor and the switch.

第１実施形態に係わる電力変換装置１の機能構成例を示す図である。It is a figure which shows the function structural example of the power converter device 1 concerning 1st Embodiment. 電力変換装置１の放電制御部４０の機能構成例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an example of a functional configuration of a discharge control unit 40 of the power conversion device 1; 放電制御部４０の動作フローを示す図である。FIG. 6 is a diagram showing an operation flow of the discharge control unit 40. 第２実施形態に係わる放電制御部２４０の機能構成例を示す図である。It is a figure which shows the function structural example of the discharge control part 240 concerning 2nd Embodiment. 放電制御部２４０の放電部４１と第２電圧モニタ部６０の機能構成例を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing an example of functional configuration of a discharge unit 41 of the discharge control unit 240 and a second voltage monitor unit 60. 放電制御部２４０の放電抵抗診断部２４１の動作フローを示す図である。It is a figure which shows the operation | movement flow of the discharge resistance diagnostic part 241 of the discharge control part 240. FIG. 放電制御部２４０の放電装置診断部２４２の動作フローを示す図である。It is a figure which shows the operation | movement flow of the discharge apparatus diagnostic part 242 of the discharge control part 240. FIG. 放電制御部２４０の動作フローを示す図である。It is a figure which shows the operation | movement flow of the discharge control part 240. FIG. 第３実施形態に係わる放電制御部３４０の機能構成例を示す図である。It is a figure which shows the function structural example of the discharge control part 340 concerning 3rd Embodiment. 放電制御部３４０の動作フローを示す図である。It is a figure which shows the operation | movement flow of the discharge control part 340. FIG. 第４実施形態に係わる放電制御部４４０の機能構成例を示す図である。It is a figure which shows the function structural example of the discharge control part 440 concerning 4th Embodiment. 放電制御部４４０の動作フローを示す図である。It is a figure which shows the operation | movement flow of the discharge control part 440. FIG. 電力変換装置１の変形例の電力変換装置５の機能構成例を示す図である。It is a figure which shows the function structural example of the power converter device 5 of the modification of the power converter device 1. FIG. 放電制御部４０の変形例を示す図である。FIG. 7 is a view showing a modification of the discharge control unit 40. 第２電圧モニタ部６０と放電部４１の変形例を示す図である。FIG. 7 is a view showing a modification of the second voltage monitoring unit 60 and the discharge unit 41.

図面を参照して、実施形態を説明する。図面の記載において同一部分には同一符号を付して説明を省略する。 Embodiments will be described with reference to the drawings. In the description of the drawings, the same parts will be denoted by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

（第１実施形態）
図１に、第１実施形態に係わる電力変換装置１の機能構成例を示す。本実施形態の電力変換装置１は、インバータ１０と、平滑コンデンサ２０と、電圧モニタ部３０と、放電制御部４０と、リレー５０とを具備する。 First Embodiment
FIG. 1 shows an example of the functional configuration of the power conversion device 1 according to the first embodiment. The power conversion device 1 of the present embodiment includes an inverter 10, a smoothing capacitor 20, a voltage monitoring unit 30, a discharge control unit 40, and a relay 50.

インバータ１０は、バッテリーの直流電力を交流電力に変換して、例えば三相永久磁石形同期電動機（以降、モータ）を駆動する。バッテリーは、モータを駆動する電源である。なお、バッテリーとモータの図示は省略している。交流電力への変換は、インバータ１０内のスイッチング素子をオンオフすることで行う。その動作は周知である。よって、その動作説明は省略する。 The inverter 10 converts direct current power of the battery into alternating current power, and drives, for example, a three-phase permanent magnet synchronous motor (hereinafter referred to as a motor). The battery is a power source that drives the motor. The illustration of the battery and the motor is omitted. Conversion to alternating current power is performed by turning on and off switching elements in the inverter 10. The operation is well known. Therefore, the explanation of the operation is omitted.

平滑コンデンサ２０は、バッテリーの正極と負極との間に接続され、スイッチング素子をオンオフする際に発生するリプルを低減させる。平滑コンデンサ２０は、リレー５０を介してバッテリーによって充電されており、その両端電圧はバッテリーの電圧と同じである。 The smoothing capacitor 20 is connected between the positive electrode and the negative electrode of the battery, and reduces the ripple generated when the switching element is turned on and off. The smoothing capacitor 20 is charged by the battery via the relay 50, and the voltage across it is the same as the battery voltage.

電圧モニタ部３０は、平滑コンデンサ２０の両端電圧を測定する。測定結果は放電制御部４０に入力される。 The voltage monitor unit 30 measures the voltage across the smoothing capacitor 20. The measurement result is input to the discharge control unit 40.

放電制御部４０は、平滑コンデンサ２０に蓄えられたエネルギーを放電する放電抵抗で消費されるエネルギーを、平滑コンデンサ２０の両端電圧から求め、放電抵抗で消費されるエネルギーが閾値を越えた場合に放電抵抗による放電を停止する。放電の停止は、放電抵抗に直列に接続されるスイッチをオフにすることで行う。放電制御部４０の詳しい動作説明は後述する。 The discharge control unit 40 obtains the energy consumed by the discharge resistor for discharging the energy stored in the smoothing capacitor 20 from the voltage across the smoothing capacitor 20, and discharges when the energy consumed by the discharge resistor exceeds the threshold value Stop the discharge by resistance. The discharge is stopped by turning off a switch connected in series to the discharge resistor. A detailed operation of the discharge control unit 40 will be described later.

また、放電制御部４０は、外部から入力される放電指令によって、平滑コンデンサ２０に蓄えられたエネルギーを放電する。放電は、放電抵抗に直列に接続されるスイッチをオンにすることで行う。この場合、リレー５０は放電指令によって非導通（オフ）となる。放電指令は、例えば、電動車両を保守・サービスする際に、電動車両全体の動作を制御する車両コントローラ等から入力される。 In addition, the discharge control unit 40 discharges the energy stored in the smoothing capacitor 20 according to a discharge command input from the outside. Discharge is performed by turning on a switch connected in series with the discharge resistor. In this case, the relay 50 becomes nonconductive (off) by the discharge command. The discharge command is input from, for example, a vehicle controller or the like that controls the operation of the entire electric powered vehicle when the electric powered vehicle is maintained and serviced.

以上説明したように電力変換装置１によれば、放電抵抗で消費されるエネルギーが閾値を越えた場合に、放電抵抗に直列に接続されるスイッチをオフにして放電を停止する。したがって、放電抵抗とスイッチとに、放電可能なエネルギーを越える放電電流が通電されることがないので、それぞれの電流容量を大容量化しなくてよい。 As described above, according to the power conversion device 1, when the energy consumed by the discharge resistor exceeds the threshold value, the switch connected in series to the discharge resistor is turned off to stop the discharge. Therefore, a discharge current exceeding dischargeable energy is not supplied to the discharge resistor and the switch, so that it is not necessary to increase the current capacity of each.

つまり、電力変換装置１によれば、放電抵抗及び放電抵抗に直列に接続されるスイッチを、平滑コンデンサ２０に蓄えられるエネルギーに合わせて設定することができる。したがって、放電抵抗及びスイッチを小型化でき、電力変換装置を小型にすることができる。 That is, according to the power conversion device 1, the discharge resistor and the switch connected in series to the discharge resistor can be set in accordance with the energy stored in the smoothing capacitor 20. Therefore, the discharge resistance and the switch can be miniaturized, and the power converter can be miniaturized.

（放電制御部）
図２に、より具体的な放電制御部４０の機能構成例を示す。放電制御部４０は、放電部４１、エネルギー算出部４２、抵抗保護部４４、出力部４５、及び状態判定部４６を具備する。 (Discharge control unit)
A more specific functional configuration example of the discharge control unit 40 is shown in FIG. The discharge control unit 40 includes a discharge unit 41, an energy calculation unit 42, a resistance protection unit 44, an output unit 45, and a state determination unit 46.

放電部４１は、平滑コンデンサ２０に蓄えられたエネルギーを放電する放電抵抗４１０と、放電抵抗４１０に直列に接続されるスイッチ４１１とを備える。スイッチ４１１を、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）の例で示す。スイッチ４１１は、他の半導体素子であっても良いし、リレー等の機械的な接点を持つスイッチであっても良い。 The discharge unit 41 includes a discharge resistor 410 that discharges energy stored in the smoothing capacitor 20, and a switch 411 connected in series to the discharge resistor 410. The switch 411 is illustrated by an example of an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor). The switch 411 may be another semiconductor element, or may be a switch having a mechanical contact such as a relay.

エネルギー算出部４２は、放電抵抗４１０で消費されるエネルギーを、電圧モニタ部３０で測定した平滑コンデンサ２０の両端電圧から算出する。エネルギー算出部４２は、次式に則って放電抵抗４１０で消費されるエネルギー（消費電力）を算出する。

The energy calculating unit 42 calculates the energy consumed by the discharge resistor 410 from the voltage across the smoothing capacitor 20 measured by the voltage monitoring unit 30. The energy calculating unit 42 calculates energy (power consumption) consumed by the discharge resistor 410 according to the following equation.

ここで、Ｐは放電抵抗４１０で消費されるエネルギー（消費電力）、Ｖａは平滑コンデンサ２０の両端電圧、Ｒは放電抵抗４１０の抵抗値である。放電抵抗４１０で消費されるエネルギーＰは、その放電抵抗４１０の特性に影響を及ぼさない範囲の上限値として予め実験等で求めておく。上限値を想定するため、放電抵抗４１０の抵抗値はバラつきの最小値を使用する。 Here, P is the energy (power consumption) consumed by the discharge resistor 410, Va is the voltage across the smoothing capacitor 20, and R is the resistance value of the discharge resistor 410. The energy P consumed by the discharge resistor 410 is obtained in advance as an upper limit value of a range that does not affect the characteristics of the discharge resistor 410 in advance by experiments or the like. In order to assume the upper limit value, the resistance value of the discharge resistor 410 uses the minimum value of variation.

このように、エネルギー算出部４２は、放電抵抗（Ｒ）４１０の抵抗値と平滑コンデンサ２０の両端電圧Ｖａとに基づいて積分演算により、放電抵抗４１０で消費されるエネルギーを算出する。なお、抵抗値は既知であるので、Ｖａ/Ｒを計算しなくても例えば両端電圧Ｖａの変化からエネルギーを算出するようにしても良い。エネルギー算出部４２は、平滑コンデンサ２０の両端電圧Ｖａから消費されるエネルギーを算出するので、放電抵抗４１０の特性に影響を及ぼさない範囲の上限値を正確に求めることができる。 Thus, the energy calculating unit 42 calculates the energy consumed by the discharge resistor 410 by integral calculation based on the resistance value of the discharge resistor (R) 410 and the voltage Va across the smoothing capacitor 20. Note that, since the resistance value is known, energy may be calculated from, for example, a change in voltage Va even without calculating Va / R. The energy calculating unit 42 calculates the energy consumed from the voltage Va across the smoothing capacitor 20, so that the upper limit value of the range not affecting the characteristics of the discharge resistor 410 can be accurately obtained.

閾値４３は、放電抵抗４１０で消費されるエネルギーの上限値を表す。つまり、閾値４３は、一回の放電において、放電抵抗４１０で消費されるエネルギーの最大値に相当する値である。閾値４３は、次式の関係が成り立つ値に設定する。

The threshold 43 represents the upper limit of the energy consumed by the discharge resistor 410. That is, the threshold 43 is a value corresponding to the maximum value of the energy consumed by the discharge resistor 410 in one discharge. The threshold 43 is set to a value that satisfies the relationship of the following equation.

ここで、Ｐ_ｔｈは閾値４３、Ｃは平滑コンデンサ２０の容量、Ｖａは平滑コンデンサ２０の両端電圧である。抵抗保護部４４が誤検出をしないように、平滑コンデンサ２０の容量Ｃはバラつきの最大値、平滑コンデンサ２０の両端電圧Ｖａは放電制御部４０が動作する最大電圧とする。 Here, P _th is a threshold 43, C is a capacity of the smoothing capacitor 20, and Va is a voltage across the smoothing capacitor 20. The capacitance C of the smoothing capacitor 20 is a maximum value of variation, and the voltage Va at both ends of the smoothing capacitor 20 is a maximum voltage at which the discharge control unit 40 operates so that the resistance protection unit 44 does not erroneously detect.

閾値４３（Ｐ_ｔｈ）は、平滑コンデンサ２０に蓄えられるエネルギー以上で、且つ、一回の放電において放電抵抗４１０で消費することが可能なエネルギーの最大値以下の範囲に設定する。このように閾値４３を設定することで、一度の放電で平滑コンデンサ２０に蓄えられたエネルギーを全て放電できる。よって、従来技術のようにスイッチ４１１をオンオフ制御する必要が無いので、スイッチ４１１の損失を増加させない。 The threshold 43 (P _th ) is set to a range equal to or higher than the energy stored in the smoothing capacitor 20 and equal to or less than the maximum value of energy that can be consumed by the discharge resistor 410 in one discharge. By setting the threshold value 43 in this manner, all the energy stored in the smoothing capacitor 20 can be discharged by one discharge. Therefore, since it is not necessary to turn on and off the switch 411 as in the prior art, the loss of the switch 411 is not increased.

抵抗保護部４４は、放電抵抗４１０で消費されるエネルギーが閾値４３以上となった場合にスイッチ４１１をオフにする遮断信号を出力する。閾値４３は、放電抵抗４１０の特性に影響を及ぼさない範囲の上限値であるので、放電抵抗４１０は、抵抗保護部４４によって保護される。 The resistance protection unit 44 outputs a shutoff signal that turns off the switch 411 when the energy consumed by the discharge resistor 410 reaches the threshold 43 or more. Since the threshold 43 is the upper limit value of the range that does not affect the characteristics of the discharge resistor 410, the discharge resistor 410 is protected by the resistance protector 44.

出力部４５は、放電指令が入力されるとスイッチ４１１をオンにする。また、抵抗保護部４４から遮断信号が入力されるとスイッチ４１１をオフにする。出力部４５は、スイッチ４１１がＩＧＢＴであるので、オンさせる場合は「１」（制御系の正電圧）、オフさせる場合は「０」（制御系の負電圧）を出力する。 The output unit 45 turns on the switch 411 when the discharge command is input. In addition, when the cutoff signal is input from the resistance protection unit 44, the switch 411 is turned off. Since the switch 411 is an IGBT, the output unit 45 outputs “1” (positive voltage of control system) when it is turned on, and “0” (negative voltage of control system) when it is turned off.

閾値４３（Ｐ_ｔｈ）を、式（２）に示すように定義することで、平滑コンデンサ２０に蓄えられたエネルギーと同じエネルギーが、放電抵抗４１０で消費されることになる。したがって、例えばリレー５０が溶着故障してバッテリーから平滑コンデンサ２０に継続的に電力が供給されると、放電抵抗４１０で消費されるエネルギーは閾値４３を超えることになる。 By defining the threshold 43 (P _th ) as shown in the equation (2), the same energy as the energy stored in the smoothing capacitor 20 is consumed by the discharge resistor 410. Therefore, for example, when the relay 50 has a welding failure and power is continuously supplied from the battery to the smoothing capacitor 20, the energy consumed by the discharge resistor 410 exceeds the threshold 43.

放電抵抗４１０で消費されるエネルギーが閾値４３を超えると、スイッチ４１１がオフになる。よって、放電抵抗４１０において、その特性に影響を及ぼすような過大なエネルギーが消費されることがない。したがって、放電抵抗４１０とスイッチ４１１とが破損しない。 When the energy consumed by the discharge resistor 410 exceeds the threshold 43, the switch 411 is turned off. Thus, the discharge resistor 410 does not consume excessive energy that affects its characteristics. Therefore, the discharge resistor 410 and the switch 411 are not broken.

状態判定部４６は、スイッチ４１１のオン電圧が所定値を越えた場合にスイッチ異常信号を出力する。スイッチ４１１がＩＧＢＴの場合のオン電圧は、ＩＧＢＴのコレクタ−エミッタ間電圧Ｖ_ＣＥである。また、スイッチ４１１がリレーの場合は、導通している時のリレーの両端に生じる電圧降下のことである。 The state determination unit 46 outputs a switch abnormality signal when the on voltage of the switch 411 exceeds a predetermined value. When the switch 411 is an IGBT, the on-voltage is the collector-emitter voltage V _CE of the IGBT. Also, when the switch 411 is a relay, it is a voltage drop that occurs across the relay when conducting.

スイッチ４１１が正常であればそのコレクタ−エミッタ間電圧Ｖ_ＣＥは十分に小さい（バッテリーの負極電圧に近い電圧）値を示す。ＩＧＢＴが半導通や遮断状態であると、コレクタ−エミッタ間電圧Ｖ_ＣＥは大きな値を示す。 If the switch 411 is normal, its collector-emitter voltage V _CE has a sufficiently small value (a voltage close to the battery negative voltage). When the IGBT is in the semiconductive or nonconductive state, the collector-emitter voltage _VCE exhibits a large value.

オン電圧の所定値を、ＩＧＢＴのバラつきを考慮した正常なＶ_ＣＥの上限に設定することで、スイッチ４１１の異常を検出することができる。スイッチ４１１が、半導通や遮断状態の故障の場合、状態判定部４６はスイッチ４１１を遮断する第１スイッチ異常信号を出力する。 An abnormality of the switch 411 can be detected by setting the predetermined value of the on voltage to the upper limit of the normal V _CE in consideration of the variation of the IGBT. When the switch 411 is a failure in the semi-conductive or cut-off state, the state determination unit 46 outputs a first switch abnormality signal that cuts off the switch 411.

図３に、放電制御部４０の動作フローを示して更にその動作を説明する。車両コントローラ等から入力される放電指令によって、放電制御部４０は動作を開始する。先ず、エネルギー算出部４２は、電圧モニタ部３０が測定した平滑コンデンサ２０の両端電圧を取得する（ステップＳ１）。次に、エネルギー算出部４２は、平滑コンデンサ２０の両端電圧から放電抵抗４１０で消費されるエネルギーを算出する（ステップＳ２）。 The operation flow of the discharge control unit 40 is shown in FIG. The discharge control unit 40 starts operation according to a discharge command input from a vehicle controller or the like. First, the energy calculating unit 42 acquires the voltage across the smoothing capacitor 20 measured by the voltage monitoring unit 30 (step S1). Next, the energy calculating unit 42 calculates the energy consumed by the discharge resistor 410 from the voltage across the smoothing capacitor 20 (step S2).

抵抗保護部４４は、エネルギー算出部４２で算出した放電抵抗４１０で消費されるエネルギーが、閾値４３以上か否かを判定する（ステップＳ３）。閾値以上の場合は、異常状態と判定して出力部４５に遮断信号を出力する。遮断信号が入力された出力部４５は、スイッチ４１１をオフにして放電制御部４０を異常停止させる（ステップＳ３の異常）。 The resistance protection unit 44 determines whether the energy consumed by the discharge resistor 410 calculated by the energy calculation unit 42 is equal to or more than the threshold 43 (step S3). If it is equal to or higher than the threshold value, it is determined as an abnormal state and a cutoff signal is output to the output unit 45. The output unit 45 to which the shutoff signal is input turns off the switch 411 to abnormally stop the discharge control unit 40 (abnormality in step S3).

放電抵抗４１０で消費されるエネルギーが閾値４３未満の場合、抵抗保護部４４は遮断信号を出力しない。よって、出力部４５の出力は、スイッチ４１１をオンさせる「１」の状態を維持する（ステップＳ３の正常）。 When the energy consumed by the discharge resistor 410 is less than the threshold 43, the resistance protection unit 44 does not output a blocking signal. Therefore, the output of the output unit 45 maintains the state of “1” that turns on the switch 411 (normal at step S3).

状態判定部４６は、スイッチ４１１のオン電圧が所定値以内であるか否かを判定する（ステップＳ４）。スイッチ４１１のオン電圧が所定値以内でない場合、状態判定部４６はスイッチ４１１を故障と判定して、出力部４５に第１スイッチ異常信号を出力する。第１スイッチ異常信号が入力された出力部４５は、スイッチ４１１をオフにして放電制御部４０を異常停止させる（ステップＳ４の異常）。 The state determination unit 46 determines whether the on voltage of the switch 411 is within a predetermined value (step S4). If the on voltage of the switch 411 is not within the predetermined value, the state determination unit 46 determines that the switch 411 is faulty, and outputs a first switch abnormality signal to the output unit 45. The output unit 45 to which the first switch abnormality signal is input turns off the switch 411 to abnormally stop the discharge control unit 40 (abnormality in step S4).

スイッチ４１１のオン電圧が所定値以内で有る場合、状態判定部４６はスイッチ４１１が正常であると判定して、スイッチ４１１をオンする状態を維持する（ステップＳ４の正常）。スイッチ４１１をオンにする出力部４５の出力は「１」（制御系の正電圧）である。この状態は、平滑コンデンサ２０の両端電圧が、人体が感電しない例えば50Ｖ以下になるまで維持される（ステップＳ５のNO）。エネルギー算出部４２が、例えば50Ｖ以下の電圧を取得すると、出力部４５はスイッチ４１１をオフにして放電動作を完了する（ステップＳ５のYES）。 When the on voltage of the switch 411 is within the predetermined value, the state determination unit 46 determines that the switch 411 is normal, and maintains the state in which the switch 411 is turned on (normal at step S4). The output of the output unit 45 for turning on the switch 411 is “1” (positive voltage of control system). This state is maintained until the voltage across the smoothing capacitor 20 is, for example, 50 V or less at which the human body does not get an electric shock (NO in step S5). For example, when the energy calculating unit 42 acquires a voltage of 50 V or less, the output unit 45 turns off the switch 411 to complete the discharging operation (YES in step S5).

以上説明したように電力変換装置１によれば、放電抵抗４１０で消費されるエネルギーが閾値４３を越えた場合に、放電抵抗４１０による放電を停止する。したがって、放電抵抗４１０とスイッチ４１１の電流容量を、その閾値４３よりも大きくすれば、放電によって放電抵抗４１０とスイッチ４１１とが破損することがない。つまり、放電抵抗４１０とスイッチ４１１の電流容量を、平滑コンデンサ２０に蓄えられたエネルギーに合わせて設定することで、それぞれの電流容量を必要以上に大容量化しなくて良い。その結果、電力変換装置の大型化を抑制できる電力変換装置を提供することができる。 As described above, according to the power conversion device 1, when the energy consumed by the discharge resistor 410 exceeds the threshold 43, the discharge by the discharge resistor 410 is stopped. Therefore, if the current capacity of the discharge resistor 410 and the switch 411 is made larger than the threshold 43, the discharge resistor 410 and the switch 411 are not damaged by the discharge. That is, by setting the current capacities of the discharge resistor 410 and the switch 411 in accordance with the energy stored in the smoothing capacitor 20, it is not necessary to increase the respective current capacities more than necessary. As a result, it is possible to provide a power converter that can suppress an increase in size of the power converter.

また、電力変換装置１によれば、閾値４３を、平滑コンデンサ２０に蓄えられるエネルギー以上で、且つ、一回の放電において放電抵抗４１０で消費することが可能なエネルギーの最大値以下の範囲に設定するので、一度のスイッチ４１１のオン動作によって放電を完了する。そのため、スイッチ４１１をオンオフ制御する際に生じる損失を発生させないので、スイッチ４１１を小型化できる。 Further, according to power conversion device 1, threshold 43 is set to a range not less than the energy stored in smoothing capacitor 20 and not more than the maximum value of energy that can be consumed by discharge resistor 410 in one discharge. Therefore, the discharge is completed by turning on the switch 411 once. Therefore, the switch 411 can be miniaturized because no loss occurs when the switch 411 is turned on and off.

（第２実施形態）
図４に、第２実施形態に係わる電力変換装置２の放電制御部２４０の機能構成例を示す。本実施形態の電力変換装置２は、放電制御部４０（図２）の代わりに、図４の放電制御部２４０を具備する点で異なる。なお、電力変換装置２の機能構成例の表記は省略する。 Second Embodiment
FIG. 4 shows a functional configuration example of the discharge control unit 240 of the power conversion device 2 according to the second embodiment. The power conversion device 2 of the present embodiment differs in that a discharge control unit 240 of FIG. 4 is provided instead of the discharge control unit 40 (FIG. 2). Note that the description of the functional configuration example of the power conversion device 2 is omitted.

放電制御部２４０は、第２電圧モニタ部６０と、放電抵抗診断部２４１と、放電装置診断部２４２と、出力部２４５とを具備する点で放電制御部４０（図２）と異なる。放電制御部２４０は、放電抵抗４１０とスイッチ４１１の故障を検出できるようにしたものである。 The discharge control unit 240 differs from the discharge control unit 40 (FIG. 2) in that the discharge control unit 240 includes the second voltage monitor unit 60, the discharge resistance diagnosis unit 241, the discharge device diagnosis unit 242, and the output unit 245. The discharge control unit 240 is capable of detecting a failure of the discharge resistor 410 and the switch 411.

第２電圧モニタ部６０は、バッテリーの電圧（正極-負極間）から放電抵抗４１０の両端電圧を減じた電圧を分圧する分圧回路である。図５に、第２電圧モニタ部６０の具体例を示す。図５に示す例は、４個のラダー抵抗６１，６２，６３，６４と最終分圧抵抗６５とで、バッテリーの電圧（正極-負極間）から放電抵抗４１０の両端電圧を減じた電圧を分圧する。 The second voltage monitoring unit 60 is a voltage dividing circuit that divides a voltage obtained by subtracting the voltage across the discharge resistor 410 from the voltage of the battery (between the positive electrode and the negative electrode). A specific example of the second voltage monitor unit 60 is shown in FIG. In the example shown in FIG. 5, the voltage obtained by subtracting the voltage across the discharge resistor 410 from the battery voltage (between the positive electrode and the negative electrode) is divided by the four ladder resistors 61, 62, 63 and 64 and the final voltage dividing resistor 65. Press down.

また、ラダー抵抗６１〜６４と最終分圧抵抗６５とは、同じ構成である。ただし、その抵抗値は両者間で異なっていてもよい。また、最終分圧抵抗６５もラダー抵抗と称してよいものであるが、第２電圧モニタ部６０の出力端子を構成することから最終分圧抵抗６５と称している。 The ladder resistors 61 to 64 and the final voltage dividing resistor 65 have the same configuration. However, the resistance value may be different between the two. Also, although the final voltage dividing resistor 65 may be referred to as a ladder resistor, since it constitutes the output terminal of the second voltage monitor unit 60, it is referred to as a final voltage dividing resistor 65.

ラダー抵抗６１の一端は、放電抵抗４１０とスイッチ４１１との接続点に接続され、ラダー抵抗６１の他端には、ラダー抵抗６２の一端が接続される。以降、ラダー抵抗６３とラダー抵抗６４とが接続され、ラダー抵抗６４の他端が最終分圧抵抗６５の一端と接続され、最終分圧抵抗６５の他端はバッテリーの負極に接続される。最終分圧抵抗６５の一端が、第２電圧モニタ部６０の出力端子である。 One end of the ladder resistor 61 is connected to a connection point between the discharge resistor 410 and the switch 411, and one end of the ladder resistor 62 is connected to the other end of the ladder resistor 61. Thereafter, the ladder resistor 63 and the ladder resistor 64 are connected, the other end of the ladder resistor 64 is connected to one end of the final voltage dividing resistor 65, and the other end of the final voltage dividing resistor 65 is connected to the negative electrode of the battery. One end of the final voltage dividing resistor 65 is an output terminal of the second voltage monitoring unit 60.

第２電圧モニタ部６０の出力端子は、放電抵抗診断部２４１と放電装置診断部２４２とに接続される。第２電圧モニタ部６０は、スイッチ４１１がオフにされた状態において、平滑コンデンサ２０の両端電圧Ｖａを、放電抵抗４１０と第２電圧モニタ部６０とで分圧した第２電圧を出力する。 The output terminal of the second voltage monitor unit 60 is connected to the discharge resistance diagnosis unit 241 and the discharge device diagnosis unit 242. The second voltage monitoring unit 60 outputs a second voltage obtained by dividing the voltage Va across the smoothing capacitor 20 by the discharge resistor 410 and the second voltage monitoring unit 60 in a state where the switch 411 is turned off.

なお、各ラダー抵抗６１〜６４と最終分圧抵抗６５とは、それぞれが２個の抵抗の並列接続で構成される例を示している。ラダー抵抗６１は、抵抗６１ａと６１ｂとの並列接続である。他のラダー抵抗６２〜６４と最終分圧抵抗６５も同じである。並列接続にする目的は、並列に接続した何れか一方の抵抗が開放故障又は短絡故障したことを検出できるようにするためである。開放故障又は短絡故障の具体例は後述する。 Each of the ladder resistors 61 to 64 and the final voltage dividing resistor 65 is an example in which two resistors are connected in parallel. The ladder resistor 61 is a parallel connection of the resistors 61a and 61b. The other ladder resistors 62 to 64 and the final voltage dividing resistor 65 are also the same. The purpose of the parallel connection is to enable detection of an open circuit failure or a short circuit failure of either one of the resistors connected in parallel. Specific examples of the open circuit failure or the short circuit failure will be described later.

放電抵抗４１０が、例えば短絡故障していると仮定すると、第２電圧は大きくなる。また、放電抵抗４１０の抵抗値が無限大（開放故障）であると、第２電圧はバッテリーの負極電圧に（小さく）なる。放電抵抗４１０が正常な状態であれば、第２電圧は所定の範囲の電圧値を示す。放電抵抗診断部２４１は、放電抵抗４１０の抵抗値と第２電圧モニタ部６０との抵抗値に差を持たせることで、開放故障、短絡故障などにおいて放電抵抗４１０が故障しているのか、第２電圧モニタ部６０が故障しているのかを診断することができる。 Assuming that the discharge resistor 410 has a short circuit failure, for example, the second voltage becomes large. In addition, when the resistance value of the discharge resistor 410 is infinite (open failure), the second voltage becomes (small) at the negative voltage of the battery. If the discharge resistor 410 is in a normal state, the second voltage indicates a voltage value in a predetermined range. By giving a difference between the resistance value of the discharge resistor 410 and the resistance value of the second voltage monitor unit 60, the discharge resistance diagnosis unit 241 determines whether the discharge resistance 410 has a failure in an open failure, a short circuit failure, etc. It is possible to diagnose whether or not the 2-voltage monitoring unit 60 is broken.

例えば、放電抵抗４１０の抵抗値を1ｋΩ、ラダー抵抗６１〜６４を構成する各抵抗６１ａ〜６４ｂの抵抗値を5ｋΩ、最終分圧抵抗６５を構成する抵抗６５ａ，６５ｂの抵抗値を0.2ｋΩと仮定する。そして、平滑コンデンサ２０の両端電圧Ｖａを500Ｖと仮定する。 For example, it is assumed that the resistance value of the discharge resistor 410 is 1 kΩ, the resistance value of each of the resistors 61a to 64 b constituting the ladder resistors 61 to 64 is 5 kΩ, and the resistance value of the resistors 65 a and 65 b constituting the final voltage dividing resistor 65 is 0.2 kΩ Do. Then, it is assumed that the voltage Va across the smoothing capacitor 20 is 500V.

その仮定において、放電抵抗４１０が短絡故障した場合の第２電圧は5.0Ｖである。この場合の放電抵抗４１０の抵抗値は0Ω、第２電圧モニタ部６０の抵抗値は10.1ｋΩである。よって、第２電圧は、500÷10.1×0.1≒5.0Ｖである。 Under that assumption, the second voltage is 5.0 V when the discharge resistor 410 has a short circuit failure. In this case, the resistance value of the discharge resistor 410 is 0Ω, and the resistance value of the second voltage monitoring unit 60 is 10.1 kΩ. Therefore, the second voltage is 500 ÷ 10.1 × 0.1 ≒ 5.0V.

また、ラダー抵抗６１〜６４の何れか１個が短絡故障した場合の第２電圧は5.8Ｖである。この場合の放電抵抗４１０の抵抗値は1ｋΩ、第２電圧モニタ部６０の抵抗値は7.6ｋΩである。よって、第２電圧は、500÷8.6×0.1≒5.8Ｖである。 The second voltage is 5.8 V when any one of the ladder resistors 61 to 64 has a short circuit failure. In this case, the resistance value of the discharge resistor 410 is 1 kΩ, and the resistance value of the second voltage monitoring unit 60 is 7.6 kΩ. Therefore, the second voltage is 500 ÷ 8.6 × 0.1 ≒ 5.8V.

また、最終分圧抵抗６５が短絡故障した場合の第２電圧は0Ｖである。このように故障箇所によって第２電圧の電圧値が異なる。第２電圧の5.0Ｖと5.8Ｖの差（0.8Ｖ）は、放電抵抗４１０と、ラダー抵抗６１〜６４を構成する各抵抗６１ａ〜６４ｂとの抵抗値の差を大きくすると、大きくできる。 In addition, the second voltage when the final voltage dividing resistor 65 has a short circuit failure is 0V. Thus, the voltage value of the second voltage differs depending on the failure point. The difference (0.8 V) between 5.0 V and 5.8 V of the second voltage can be increased by increasing the difference in resistance value between the discharge resistor 410 and each of the resistors 61 a to 64 b constituting the ladder resistors 61 to 64.

また、上記のように、第２電圧モニタ部６０が出力する第２電圧によって、各ラダー抵抗６１〜６４及び最終分圧抵抗６５の故障が、開放故障なのか短絡故障なのかを検出することができる。放電抵抗４１０、ラダー抵抗６１〜６４、及び最終分圧抵抗６５の抵抗値と平滑コンデンサ２０の両端電圧Ｖａとは、上記の仮定とする。 In addition, as described above, it is possible to detect whether the failure of each of the ladder resistors 61 to 64 and the final voltage dividing resistor 65 is an open failure or a short failure based on the second voltage output from the second voltage monitoring unit 60. it can. The resistance values of the discharge resistor 410, the ladder resistors 61 to 64, and the final voltage dividing resistor 65, and the voltage Va across the smoothing capacitor 20 are assumed as described above.

その仮定において、ラダー抵抗６１〜６４の何れかの１個の抵抗が開放故障した場合の第２電圧は3.7Ｖであり、上記の短絡故障の場合の5.8Ｖと異なる。また、最終分圧抵抗６５が開放故障した場合の第２電圧は8.9Ｖである。このように、ラダー抵抗６１〜６４及び最終分圧抵抗６５を、抵抗の並列接続で構成することで、抵抗の開放故障と短絡故障とを検出することができる。 In that assumption, the second voltage is 3.7 V when any one of the ladder resistors 61 to 64 is in open circuit failure, which is different from 5.8 V in the case of the above short circuit failure. The second voltage is 8.9 V when the final voltage dividing resistor 65 has an open failure. As described above, by forming the ladder resistors 61 to 64 and the final voltage dividing resistor 65 by parallel connection of the resistors, it is possible to detect open failure and short circuit failure of the resistors.

〔放電抵抗診断部〕
図６に示す放電抵抗診断部２４１の動作フローを参照してその動作を説明する。放電抵抗診断部２４１は、平滑コンデンサ２０の両端電圧Ｖａと第２電圧とを用いて、放電抵抗４１０の正常/異常を診断する。 [Discharge resistance diagnosis unit]
The operation will be described with reference to the operation flow of the discharge resistance diagnosis unit 241 shown in FIG. The discharge resistance diagnosis unit 241 diagnoses normality / abnormality of the discharge resistance 410 using the voltage Va across the smoothing capacitor 20 and the second voltage.

放電抵抗診断部２４１は、スイッチ４１１がオフ状態（ステップＳ２０のYes）において、平滑コンデンサ２０の両端電圧Ｖａ（ステップＳ２１）と第２電圧（ステップＳ２２）とを取得する。そして、放電抵抗診断部２４１は、その２つの電圧の差分を求める。 The discharge resistance diagnosis unit 241 acquires the voltage Va across the smoothing capacitor 20 (step S21) and the second voltage (step S22) when the switch 411 is off (Yes in step S20). Then, the discharge resistance diagnosis unit 241 obtains the difference between the two voltages.

例えば放電抵抗４１０が短絡故障している場合は、第２電圧の電圧値が大きくなるので、２つの電圧の差分は小さくなる。また、放電抵抗４１０が開放故障している場合は、第２電圧の電圧値が小さくなるので２つの電圧の差分は大きくなる。 For example, when the discharge resistor 410 has a short circuit failure, the voltage value of the second voltage increases, so the difference between the two voltages decreases. In addition, when the discharge resistance 410 is in the open failure state, the voltage value of the second voltage decreases, so the difference between the two voltages increases.

放電抵抗診断部２４１は、その差分が所定の範囲を超える場合（ステップＳ２３のNo）に、放電抵抗４１０の異常と判定（ステップＳ２５）し、抵抗異常信号を出力する（ステップＳ２７）。抵抗異常信号は、出力部２４５に入力される。出力部２４５は、抵抗異常信号が入力されるとスイッチ４１１がオンになることを禁止する。 When the difference exceeds the predetermined range (No in step S23), the discharge resistance diagnosis unit 241 determines that the discharge resistance 410 is abnormal (step S25), and outputs a resistance abnormality signal (step S27). The resistance abnormality signal is input to the output unit 245. The output unit 245 prohibits the switch 411 from being turned on when the resistance abnormality signal is input.

放電抵抗診断部２４１は、平滑コンデンサ２０の両端電圧と第２電圧との差分が、所定の範囲内の場合（ステップＳ２３のYes）に、放電抵抗４１０を正常と判定（ステップＳ２６）し、抵抗異常信号を出力しない（ステップＳ２７）。このように、放電抵抗診断部２４１は、放電抵抗４１０の故障を検出することができる。 If the difference between the voltage across the smoothing capacitor 20 and the second voltage is within a predetermined range (Yes in step S23), the discharge resistance diagnosis unit 241 determines that the discharge resistance 410 is normal (step S26), An abnormal signal is not output (step S27). Thus, the discharge resistance diagnosis unit 241 can detect a failure of the discharge resistance 410.

また、放電抵抗診断部２４１は、他の電圧情報が入手可能な場合、その電圧情報と、平滑コンデンサ２０の両端電圧Ｖａと、第２電圧とを比較することで、電圧モニタ部３０と第２電圧モニタ部６０のどちらが故障しているのかを判定することもできる。ここで他の電圧情報とは、他ユニットの電圧センサ等で検出した電圧情報のことである。 In addition, when other voltage information is available, the discharge resistance diagnosis unit 241 compares the voltage information with the voltage Va across the smoothing capacitor 20 and the second voltage to obtain the voltage monitor unit 30 and the second It is also possible to determine which of the voltage monitoring units 60 is broken. Here, the other voltage information is voltage information detected by a voltage sensor or the like of another unit.

〔放電装置診断部〕
図７に示す放電装置診断部２４２の動作フローを参照してその動作を説明する。放電装置診断部２４２は、スイッチ４１１がオン状態における第２電圧の値が所定値以上の場合に第２スイッチ異常信号を出力する。 [Discharger diagnosis unit]
The operation will be described with reference to the operation flow of the discharge device diagnosis unit 242 shown in FIG. The discharge device diagnosis unit 242 outputs a second switch abnormality signal when the value of the second voltage when the switch 411 is on is equal to or greater than a predetermined value.

放電装置診断部２４２は、動作を開始すると、平滑コンデンサ２０の両端電圧Ｖａ（ステップＳ２８）と第２電圧（ステップＳ２９）とを取得する。そして、第２電圧の値が、平滑コンデンサ２０の両端電圧Ｖａよりも十分に小さいか否かを判定する。十分に小さくない場合（ステップＳ３０のNo）、放電装置診断部２４２はスイッチ４１１が故障と判定して第２スイッチ異常信号を出力する（ステップＳ３１）。第２スイッチ異常信号は、出力部２４５に入力される。出力部２４５は、第２スイッチ異常信号が入力されると、スイッチ４１１がオンになることを禁止する。 When the discharge device diagnosis unit 242 starts the operation, the discharge device diagnosis unit 242 acquires the voltage Va (step S28) across the smoothing capacitor 20 and the second voltage (step S29). Then, it is determined whether the value of the second voltage is sufficiently smaller than the voltage Va across the smoothing capacitor 20. If not (No in step S30), the discharge device diagnosis unit 242 determines that the switch 411 is faulty and outputs a second switch abnormality signal (step S31). The second switch abnormality signal is input to the output unit 245. When the second switch abnormality signal is input, the output unit 245 prohibits the switch 411 from being turned on.

放電装置診断部２４２は、第２電圧の値が、平滑コンデンサ２０の両端電圧よりも十分に小さい場合（ステップＳ３０のYes）に、スイッチ４１１を正常と判定して第２スイッチ異常信号を出力しない（ステップＳ３２）。このように放電装置診断部２４２によって、スイッチ４１１の異常の有無を判定することができる。 If the value of the second voltage is sufficiently smaller than the voltage across the smoothing capacitor 20 (Yes in step S30), the discharge device diagnosis unit 242 determines that the switch 411 is normal and does not output the second switch abnormality signal. (Step S32). As described above, the discharge device diagnosis unit 242 can determine whether the switch 411 is abnormal.

なお、放電抵抗診断部２４１と放電装置診断部２４２の動作の順番は、どちらが先に動作しても構わない。放電抵抗診断部２４１と放電装置診断部２４２とによって放電制御部２４０の故障を診断することができる。放電抵抗４１０とスイッチ４１１の何れか一方に異常があることが検出された場合、放電制御部２４０は動作を停止する。 The order of the operations of the discharge resistance diagnosis unit 241 and the discharge device diagnosis unit 242 may operate first. The discharge resistance diagnosis unit 241 and the discharge device diagnosis unit 242 can diagnose a failure of the discharge control unit 240. When it is detected that one of the discharge resistor 410 and the switch 411 is abnormal, the discharge control unit 240 stops its operation.

図８に、放電制御部２４０の動作フローを示す。放電制御部２４０は、平滑コンデンサ２０に蓄えられたエネルギーを放電する前に上記のステップＳ２０〜Ｓ３２の処理を行うことで、放電抵抗４１０とスイッチ４１１の故障を診断することができる。 FIG. 8 shows an operation flow of the discharge control unit 240. The discharge control unit 240 can diagnose the failure of the discharge resistor 410 and the switch 411 by performing the processes of steps S20 to S32 before discharging the energy stored in the smoothing capacitor 20.

ステップＳ２０〜Ｓ３２の故障診断で異常が検出されなかった場合（ステップＳ２０〜Ｓ３２の正常）、放電制御部２４０は、平滑コンデンサ２０に蓄えられたエネルギーを放電する動作を行う。その動作は、説明済みの上記の図３と同じである。同じステップ番号を表記することで、その説明は省略する。 If no abnormality is detected in the failure diagnosis of steps S20 to S32 (normality of steps S20 to S32), the discharge control unit 240 performs an operation of discharging the energy stored in the smoothing capacitor 20. The operation is the same as that of FIG. 3 described above. The description will be omitted by designating the same step numbers.

以上説明したように電力変換装置２によれば、電力変換装置の大型化を抑制する効果に加えて、放電抵抗４１０及びスイッチ４１１の故障を検出することができる。抵抗異常信号、第２スイッチ異常信号、及び第２電圧の電圧値で示される故障情報は、電動車両のフェールセーフ設計に利用することができる。 As described above, according to the power conversion device 2, in addition to the effect of suppressing an increase in the size of the power conversion device, it is possible to detect a failure of the discharge resistor 410 and the switch 411. The failure information indicated by the resistance abnormality signal, the second switch abnormality signal, and the voltage value of the second voltage can be used for fail-safe design of the electrically powered vehicle.

（第３実施形態）
図９に、第３実施形態に係わる電力変換装置３の放電制御部３４０の機能構成例を示す。本実施形態の電力変換装置３は、電力変換装置２に対して、放電制御部３４０を具備する点で異なる。なお、電力変換装置３の機能構成例の表記は省略する。 Third Embodiment
FIG. 9 shows an example of the functional configuration of the discharge control unit 340 of the power conversion device 3 according to the third embodiment. The power conversion device 3 of the present embodiment is different from the power conversion device 2 in that a discharge control unit 340 is provided. Note that the description of the functional configuration example of the power conversion device 3 is omitted.

放電制御部３４０は、閾値生成部３４３を具備する点で放電制御部２４０（図４）と異なる。放電制御部２４０は、閾値４３を生成するようにしたものである。 The discharge control unit 340 differs from the discharge control unit 240 (FIG. 4) in that the threshold generation unit 343 is provided. The discharge control unit 240 generates the threshold 43.

閾値生成部３４３は、スイッチ４１１がオフ状態における平滑コンデンサ２０の両端電圧Ｖａが低い場合は閾値４３を小さく、その両端電圧Ｖａが高い場合は閾値４３を大きくするものである。閾値は、平滑コンデンサ２０に蓄えられたエネルギーを消費する必要から上記の式（２）に示す関係が成り立つ必要がある。 The threshold generation unit 343 reduces the threshold 43 when the voltage Va across the smoothing capacitor 20 is low when the switch 411 is off, and increases the threshold 43 when the voltage Va across the smoothing capacitor 20 is high. Since the threshold value needs to consume the energy stored in the smoothing capacitor 20, the relationship shown in the above equation (2) needs to be established.

ここで、式（２）のＣは、平滑コンデンサ２０のバラツキを考慮した最大容量とする。そしてＶａは、スイッチ４１１がオフ状態の放電動作開始時の平滑コンデンサ２０の両端電圧である。 Here, C in the equation (2) is the maximum capacity in consideration of the variation of the smoothing capacitor 20. And Va is the both-ends voltage of smoothing capacitor 20 at the time of the discharge operation start of switch 411 being an OFF state.

図１０に、放電制御部３４０の動作フローを示す。放電制御部３４０は、平滑コンデンサ２０の両端電圧を取得した後に、閾値生成部３４３が閾値４３を生成する点で、放電制御部２４０と異なる。閾値生成部３４３は、式（２）に基づいて放電指令が入力される度に閾値４３を生成する（ステップＳ３３）。その他の動作は、放電制御部２４０と同じである。同じステップ番号を表記することで、その説明は省略する。 FIG. 10 shows an operation flow of the discharge control unit 340. The discharge control unit 340 differs from the discharge control unit 240 in that the threshold generation unit 343 generates the threshold 43 after acquiring the voltage across the smoothing capacitor 20. The threshold generation unit 343 generates the threshold 43 each time a discharge command is input based on the equation (2) (step S33). The other operations are the same as the discharge control unit 240. The description will be omitted by designating the same step numbers.

以上説明したように電力変換装置３によれば、放電開始時の平滑コンデンサ２０の両端電圧Ｖａに基づいて閾値４３を生成するので、放電によって放電抵抗４１０の特性を変化させない正確な閾値４３に基づいて放電抵抗４１０を保護することができる。 As described above, according to the power conversion device 3, the threshold 43 is generated based on the voltage Va across the smoothing capacitor 20 at the start of discharge, so that based on the accurate threshold 43 that does not change the characteristics of the discharge resistor 410 by discharge. Thus, the discharge resistor 410 can be protected.

（第４実施形態）
図１１に、第４実施形態に係わる電力変換装置４の放電制御部４４０の機能構成例を示す。本実施形態の電力変換装置４は、電力変換装置３に対して、放電制御部４４０を具備する点で異なる。なお、電力変換装置３の機能構成例の表記は省略する。 Fourth Embodiment
FIG. 11 illustrates a functional configuration example of the discharge control unit 440 of the power conversion device 4 according to the fourth embodiment. The power conversion device 4 of the present embodiment is different from the power conversion device 3 in that a discharge control unit 440 is provided. Note that the description of the functional configuration example of the power conversion device 3 is omitted.

放電制御部４４０は、温度検出部４００と、閾値生成部４０１とを具備する点で放電制御部３４０（図９）と異なる。放電制御部４４０は、放電抵抗４１０の温度に基づいて閾値４３を変化させるようにしたものである。 Discharge control unit 440 differs from discharge control unit 340 (FIG. 9) in that temperature control unit 400 and threshold value generation unit 401 are provided. The discharge control unit 440 is configured to change the threshold 43 based on the temperature of the discharge resistor 410.

温度検出部４００は、放電抵抗４１０の温度を検出する。温度は、例えばサーミスタ等を用いた周知の方法で検出する。 The temperature detection unit 400 detects the temperature of the discharge resistor 410. The temperature is detected by a known method using, for example, a thermistor or the like.

閾値生成部４０１は、放電開始時の放電抵抗４１０の温度を取得して、その温度情報に基づいて閾値を生成するものである。閾値生成部４０１は、放電抵抗４１０の温度が低い時には閾値を大きく、温度が高い時には閾値を小さくする。閾値は、温度情報に対応させて放電抵抗４１０の特性に影響を及ぼさない値を、予め実験等でマップとして求めておく。 The threshold generation unit 401 obtains the temperature of the discharge resistor 410 at the start of discharge, and generates a threshold based on the temperature information. The threshold generation unit 401 increases the threshold when the temperature of the discharge resistor 410 is low, and decreases the threshold when the temperature is high. As the threshold value, a value that does not affect the characteristics of the discharge resistor 410 corresponding to the temperature information is obtained in advance as a map by experiment or the like.

温度情報に対応する閾値を求める際の放電抵抗４１０の放熱条件は、実際の放熱条件と等しくする。又は、全く放熱しない最悪の放熱条件下で閾値を求めてもよい。 The heat radiation condition of the discharge resistor 410 at the time of obtaining the threshold value corresponding to the temperature information is made equal to the actual heat radiation condition. Alternatively, the threshold may be determined under the worst heat release condition where no heat is released.

図１２に、放電制御部４４０の動作フローを示す。放電制御部４４０は、放電指令が入力されると、温度検出部４００が検出した温度情報を取得する（ステップＳ３４）。そして、取得した温度情報に対応する閾値をマップから求める（ステップＳ３５）。 FIG. 12 shows an operation flow of the discharge control unit 440. When a discharge command is input, discharge control unit 440 obtains temperature information detected by temperature detection unit 400 (step S34). Then, a threshold value corresponding to the acquired temperature information is obtained from the map (step S35).

温度情報にもとづいて閾値を生成した後の動作は、上記の実施例と同じである。同じステップ番号を表記することで、その説明は省略する。 The operation after generating the threshold based on the temperature information is the same as the above embodiment. The description will be omitted by designating the same step numbers.

以上説明したように電力変換装置４によれば、放電抵抗４１０の温度が低い時には閾値を大きく、その温度が高い時には閾値を小さくする。したがって、放電抵抗４１０の特性に影響を及ぼさない範囲で、平滑コンデンサ２０に蓄えられたエネルギーを放電することができ、放電抵抗４１０を確実に保護することができる。 As described above, according to the power conversion device 4, the threshold is increased when the temperature of the discharge resistor 410 is low, and the threshold is decreased when the temperature is high. Therefore, the energy stored in smoothing capacitor 20 can be discharged to the extent that the characteristics of discharge resistor 410 are not affected, and discharge resistor 410 can be reliably protected.

以上説明したように、実施形態によれば、以下の作用効果が得られる。 As described above, according to the embodiment, the following effects can be obtained.

第１実施形態の電力変換装置１（図１）によれば、放電抵抗４１０とスイッチ４１１の電流容量を、平滑コンデンサ２０に蓄えられたエネルギーに合わせて設定できる。よって、放電抵抗４１０及びスイッチ４１１の電流容量を大容量化しなくて良いので、電力変換装置の大型化を抑制できる電力変換装置を提供することができる。 According to the power conversion device 1 (FIG. 1) of the first embodiment, the current capacities of the discharge resistor 410 and the switch 411 can be set in accordance with the energy stored in the smoothing capacitor 20. Therefore, since it is not necessary to increase the current capacity of the discharge resistor 410 and the switch 411, it is possible to provide the power conversion device capable of suppressing the increase in size of the power conversion device.

また、電力変換装置１は、一度のスイッチ４１１のオン動作によって放電を完了するので、スイッチ４１１をオンオフ制御する際に生じる損失を発生させない。よって、損失定格の小さな素子（スイッチ４１１）を使用できる効果も奏する。 In addition, since the power conversion device 1 completes the discharge by turning on the switch 411 once, the power conversion device 1 does not generate a loss that occurs when the switch 411 is turned on and off. Therefore, the effect that the element (switch 411) with a small loss rating can be used is also produced.

第２実施形態の電力変換装置２（図４）によれば、放電抵抗４１０とスイッチ４１１の故障を検出することができる。その故障情報を、ドライバーや修理担当者に告知することで、平滑コンデンサ２０に充電された高電圧に感電する危険性を排除することができる。 According to the power conversion device 2 (FIG. 4) of the second embodiment, a failure of the discharge resistor 410 and the switch 411 can be detected. By notifying the driver or the repair person of the failure information, the risk of an electric shock due to the high voltage charged in the smoothing capacitor 20 can be eliminated.

第３実施形態の電力変換装置３（図９）によれば、閾値生成部３４３が、放電開始時に平滑コンデンサ２０の両端電圧Ｖａに基づいて閾値を設定するので、正確な閾値に基づいて放電抵抗４１０とスイッチ４１１とを確実に保護することができる。 According to the power conversion device 3 (FIG. 9) of the third embodiment, the threshold generation unit 343 sets the threshold based on the voltage Va across the smoothing capacitor 20 at the start of discharge, so discharge resistance based on the correct threshold. The switch 410 and the switch 411 can be reliably protected.

第４実施形態の電力変換装置４（図１１）によれば、放電開始時の放電抵抗４１０の温度を検出し、その温度情報に基づいて閾値を設定する。よって、放電開始時の温度が低い時には大きなエネルギーを放電できる。また、温度が高い時は放電抵抗４１０の特性に影響を及ぼさない範囲の上限で放電できる。つまり、放電抵抗４１０とスイッチ４１１とを確実に保護することができる。 According to the power conversion device 4 (FIG. 11) of the fourth embodiment, the temperature of the discharge resistor 410 at the start of discharge is detected, and the threshold is set based on the temperature information. Therefore, when the temperature at the start of discharge is low, large energy can be discharged. In addition, when the temperature is high, discharge can be performed at the upper limit of the range that does not affect the characteristics of the discharge resistor 410. That is, the discharge resistor 410 and the switch 411 can be reliably protected.

以上、実施例に沿って本発明の内容を説明したが、本発明はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変形及び改良が可能であることは、当業者には自明である。 Although the contents of the present invention have been described above according to the embodiments, the present invention is not limited to these descriptions, and it is obvious to those skilled in the art that various modifications and improvements are possible.

例えば、第１実施形態の電力変換装置１の変形例として、図１３に示すようにＤＣ/ＤＣコンバータ７０を具備する電力変換装置５に対して、上記の実施例を適用することも可能である。このように本発明が適用できる電力変換はインバータに限られない。 For example, as a modification of the power conversion device 1 of the first embodiment, it is possible to apply the above embodiment to the power conversion device 5 having the DC / DC converter 70 as shown in FIG. . Thus, the power conversion to which the present invention can be applied is not limited to the inverter.

また、図１４に示すように、放電抵抗６４１をバッテリーの負極側に、スイッチ６４２をバッテリーの正極側に配置してもよい。同様に第２電圧も、図１５に示すように、図５と逆の関係にしてバッテリーの負極側から見て電圧値が大きくなるようにしてもよい。また、放電抵抗４１０についても、第２電圧モニタ部６０のラダー抵抗６１〜６４と同様に抵抗の並列接続の構成にしてもよい。また、その並列接続の抵抗の数は、２個に限られない。 Further, as shown in FIG. 14, the discharge resistor 641 may be disposed on the negative electrode side of the battery, and the switch 642 may be disposed on the positive electrode side of the battery. Similarly, as shown in FIG. 15, the second voltage may be reverse to that shown in FIG. 5 so that the voltage value becomes larger as viewed from the negative electrode side of the battery. Further, the discharge resistors 410 may also be connected in parallel as in the ladder resistors 61 to 64 of the second voltage monitor unit 60. Also, the number of parallel connected resistors is not limited to two.

以上説明した本発明の実施例は、放電抵抗を備えた電力変換装置に広く適用することが可能である。 The embodiment of the present invention described above can be widely applied to a power conversion device provided with a discharge resistor.

１，２，３，４，５電力変換装置
１０インバータ
２０平滑コンデンサ
３０電圧モニタ部
４０，２４０，３４０，４４０放電制御部
４１放電部
４２エネルギー算出部
４３閾値
４４抵抗保護部
４５，２４５出力部
４６状態判定部
５０リレー
６０第２電圧モニタ部
６１，６２，６３，６４ラダー抵抗
７０ＤＣ/ＤＣコンバータ
２４１放電抵抗診断部
２４２放電装置診断部
３４３閾値生成部
４００温度検出部
４１０放電抵抗
４１１スイッチ
1, 2, 3, 4, 5 Power Converter 10 Inverter 20 Smoothing Capacitor 30 Voltage Monitoring Unit 40, 240, 340, 440 Discharge Control Unit 41 Discharge Unit 42 Energy Calculation Unit 43 Threshold 44 Resistive Protection Unit 45, 245 Output Unit 46 State determination unit 50 Relay 60 Second voltage monitor unit 61, 62, 63, 64 Ladder resistance 70 DC / DC converter 241 Discharge resistance diagnosis unit 242 Discharge device diagnosis unit 343 Threshold generation unit 400 Temperature detection unit 410 Discharge resistance 411 switch

Claims

A smoothing capacitor connected in parallel to the power supply,
A discharge unit connected in parallel to the smoothing capacitor, comprising a discharge resistor and a switch connected in series;
A voltage monitor unit that measures a voltage across the smoothing capacitor;
The energy consumed by the discharge resistor which discharges the energy stored in the smoothing capacitor is determined from the voltage across the both ends, and the switch is turned off when the energy consumed exceeds a threshold value. And a discharge control unit for stopping the operation of the power converter.

The threshold is
The electric power according to claim 1, wherein the electric power is set in a range not less than the energy stored in the smoothing capacitor and not more than the maximum value of energy that can be consumed by the discharge resistor in one discharge. Converter.

The discharge control unit
An energy calculating unit that calculates energy consumed by the discharge resistor from the voltage across the smoothing capacitor;
A resistance protection unit that outputs a shutoff signal that turns off the switch when energy consumed by the discharge resistor exceeds the threshold;
The power conversion device according to claim 1, further comprising: an output unit that turns off the switch when the blocking signal is input.

The power conversion device according to claim 3, wherein the energy calculating unit obtains energy consumed by the discharge resistor by integral calculation based on the resistance value of the discharge resistor and the voltage across the both ends. .

The discharge control unit
A state determination unit configured to output a first switch abnormality signal when the on voltage of the switch exceeds a predetermined value;
The power conversion device according to claim 3, wherein the output unit turns off the switch when any one of the first switch abnormality signal and the cut-off signal is input.

The discharge control unit
A second voltage monitoring unit connected to the discharge resistor and outputting a second voltage obtained by dividing a voltage obtained by subtracting the voltage across the discharge resistor from the voltage of the power supply;
A discharge resistance diagnostic unit that obtains a difference between the voltage across the smoothing capacitor in the OFF state of the switch and the second voltage, and outputs a resistance abnormality signal when the difference exceeds a predetermined range;
The power conversion device according to any one of claims 3 to 5, wherein the output unit prohibits the switch from being turned on when the resistance abnormality signal is input.

The discharge control unit
The discharge device diagnosis unit is configured to output a second switch abnormality signal representing an abnormality of the switch when the value of the second voltage when the switch is on is equal to or greater than a predetermined value,
The power converter according to claim 6, wherein the output unit prohibits the switch from being turned on when the second switch abnormality signal is input.

The power conversion device according to claim 6, wherein a ladder resistor of the second voltage monitor unit that generates the second voltage is configured by parallel connection of resistors.

The discharge control unit includes a threshold generation unit that generates the threshold,
The power conversion device according to any one of claims 3 to 8, wherein the threshold generation unit reduces the threshold as the voltage across the smoothing capacitor in the OFF state of the switch decreases.

The discharge control unit includes a threshold generation unit that generates the threshold, and a temperature detection unit that detects a temperature of the discharge resistance.
The power conversion device according to any one of claims 3 to 9, wherein the threshold value generation unit increases the threshold value as the temperature of the discharge resistance at the start of discharge is lower.