JP7370775B2 - 電力変換装置、および電力変換装置の制御方法 - Google Patents

電力変換装置、および電力変換装置の制御方法 Download PDF

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Description

本発明は、電力変換装置、および電力変換装置の制御方法に関する。
ハイブリッド自動車や電気自動車には、モータを駆動させるために電力変換装置が搭載されている。電力変換装置は、モータの各相に対応して上アーム回路と下アーム回路を構成するスイッチング素子をスイッチングさせることで、バッテリから供給される直流電流を交流電流に変換し、モータを駆動している。
近年、自動車を対象とした機能安全規格に基づいて、電力変換装置内の異常や故障を検知する必要性が高まっている。そのため、スイッチング素子に対しても異常や故障を検知できる診断を実施する必要がある。
特許文献１には、スイッチング素子からの出力電流の前半周期の振幅ピーク値を検出し、この前半周期に続く後半周期の振幅ピーク値を検出し、前半周期の振幅ピーク値あるいは後半周期の振幅ピーク値が０近傍であり、かつ、前半周期の振幅ピーク値と後半周期の振幅ピーク値との偏差がしきい値を超える場合に、スイッチング素子の故障検知信号を出力する装置が開示されている。
特開２０１０－２４６１８２号公報
特許文献１に記載の装置では、上アーム回路と下アーム回路を構成するスイッチング素子のどのスイッチング素子が故障しているかを特定することができなかった。
本発明による電力変換装置は、三相のモータの各相に対応して上アーム回路と下アーム回路により構成され、直流電流を三相の交流電流に変換する三相のインバータ回路と、前記インバータ回路の各相の出力電流を検出する電流検出部と、前記各相の出力電流に基づいて、前記インバータ回路を構成するスイッチング素子のオープン故障を診断する故障診断部と、を備え、前記故障診断部は、前記各相の出力電流のうち正の電流を出力する第１半波整流部と、前記各相の出力電流のうち負の電流を出力する第２半波整流部と、前記各相の出力電流の絶対値を出力する全波整流部と、を有し、前記故障診断部は、前記各相の出力電流のうち、前記第１半波整流部の出力の絶対値と前記全波整流部の出力の差分が所定の閾値以内である場合には、当該相の下アーム回路の前記スイッチング素子がオープン故障していると診断し、前記第２半波整流部の出力の絶対値と前記全波整流部の出力の差分が所定の閾値以内である場合には、当該相の上アーム回路の前記スイッチング素子がオープン故障していると診断する。
本発明による電力変換装置の制御方法は、三相のモータの各相に対応して上アーム回路と下アーム回路によりインバータ回路を構成し、直流電流を複数相の交流電流に変換し、前記インバータ回路の各相の出力電流を検出し、前記各相の出力電流に基づいて、前記インバータ回路を構成するスイッチング素子のオープン故障を診断する故障診断処理を行う電力変換装置の制御方法であって、前記故障診断処理は、前記各相の出力電流のうち正の電流を出力する第１半波整流と、前記各相の出力電流のうち負の電流を出力する第２半波整流と、前記各相の出力電流の絶対値を出力する全波整流と、を行い、前記故障診断処理は、前記各相の出力電流のうち、前記第１半波整流の出力の絶対値と前記全波整流の出力の差分が所定の閾値以内である場合には、当該相の下アーム回路の前記スイッチング素子がオープン故障していると診断し、前記第２半波整流の出力の絶対値と前記全波整流の出力の差分が所定の閾値以内である場合には、当該相の上アーム回路の前記スイッチング素子がオープン故障していると診断する。
本発明によれば、上アーム回路と下アーム回路を構成するスイッチング素子のどのスイッチング素子が故障しているかを特定することができる。
第１の実施形態に係る電力変換装置の回路構成図である。 インバータ回路の回路構成図である。 第１の実施形態に係る故障診断部の処理動作を示すフローチャートである。 第１の実施形態に係るPWM信号生成部の処理動作を示すフローチャートである。 （Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）（Ｅ）第１の実施形態に係るU相上アームスイッチング素子がオープン故障した場合の電流波形を示す例である。 第２の実施形態に係る電力変換装置の回路構成図である。 第２の実施形態に係る故障診断部の処理動作を示すフローチャートである。 （Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）（Ｅ）第２の実施形態に係るU相上アームスイッチング素子がオープン故障した場合の電流波形を示す例である。 第３の実施形態に係る電力変換装置の回路構成図である。 第３の実施形態に係るPWM信号生成部の処理動作を示すフローチャートである。 第４の実施形態に係る電力変換装置の回路構成図である。 第４の実施形態に係る故障診断部の処理動作を示すフローチャートである。 （Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）（Ｅ）（Ｆ）（Ｇ）（Ｈ）第４の実施形態に係るU相上アームスイッチング素子がオープン故障した場合の電流波形を示す例である。
［第１の実施形態]
図１は、第１の実施形態に係る電力変換装置１００の回路構成図である。
電力変換装置１００は、力行時において、直流電源１０から得られる直流電力を交流電力に変換してモータ２０を駆動する。直流電源１０はモータ２０を駆動させるための電源である。また、電力変換装置１００は、回生時において、モータ２０の動力を直流電力に変換して直流電源１０を充電する。
モータ２０は内部に３個の巻き線を有した３相電動機である。また、このモータ２０には、モータ２０の回転角度を測定するための角度センサ（図示省略）が搭載されており、この角度センサは測定した回転角度を角度センサ値として電力変換装置１００に出力する。電力変換装置１００は、後述する故障を検知して、故障通知装置３０へ故障を通知する。
電力変換装置１００は、制御回路４０、ドライバ回路５０、インバータ回路６０を備える。制御回路４０は、モータ速度計算部４１、目標電流計算部４２、デューティ計算部４３、PWM信号生成部４４、故障診断部４５を備える。故障診断部４５は、第１半波整流部４５１、第２半波整流部４５２、平滑部４５３、判定部４５４を備える。
電圧センサ７０は、直流電源１０の出力電圧を測定するセンサであり、測定した電圧値を電圧センサ値として制御回路４０内の目標電流計算部４２に出力する。
交流電流センサ９０は、モータ２０の各相(U相、V相、W相)に流れる交流電流を測定するためのセンサである。具体的には、U相を流れる交流電流Iuを測定し、デューティ計算部４３、第１半波整流部４５１、および第２半波整流部４５２に対して交流電流センサ値Iusを出力する。同様に、V相を流れる交流電流Ivを測定し、デューティ計算部４３、第１半波整流部４５１、および第２半波整流部４５２に対して交流電流センサ値Ivsを出力する。同様に、W相を流れる交流電流Iwを測定し、デューティ計算部４３、第１半波整流部４５１、および第２半波整流部４５２に対して交流電流センサ値Iwsを出力する。なお、本実施形態においては、交流電流センサを各相に１個ずつ計３個設けているが、交流電流センサを２相分のみ設けて、残り１相分の交流電流センサ値についてはIus+Ivs+Iws=0の関係式から計算してもよい。このように交流電流センサ９０は、インバータ回路６０の各相の出力電流を検出する。
モータ速度計算部４１は、モータ２０内の角度センサ値の変化からモータ速度値を計算し、計算したモータ速度値を目標電流計算部４２に出力する。
制御回路４０は、電力変換装置１００の外部に設けられた電子制御装置（図示省略）と通信を行い、外部の電子制御装置からモータ２０の目標トルクを受け取り、目標電流計算部４２へ入力する。
目標電流計算部４２は、目標トルク、電圧センサ値、モータ速度計算部４１が出力するモータ速度値を用いて、モータ２０に流すべき電流値を計算し、この電流値を目標電流値としてデューティ計算部４３に出力する。この目標電流値は、例えばd軸目標電流値とq軸目標電流値の形で表される。
デューティ計算部４３は、目標電流計算部４２が出力した目標電流値と交流電流センサ値Ius、Ivs、Iwsに基づいてU相デューティ値Du、V相デューティ値Dv、W相デューティ値Dwを計算し、PWM信号生成部４４に出力する。
本実施形態では、U相デューティ値Duは、U相上アーム回路スイッチング素子のON時間割合を示し、U相下アーム回路スイッチング素子のON時間割合は1-Duで示す。同様に、V相デューティ値Dvは、V相上アーム回路スイッチング素子のON時間割合を示し、V相下アーム回路スイッチング素子のON時間割合は1-Dvで示す。W相デューティ値Dwは、W相上アーム回路スイッチング素子のON時間割合を示し、W相下アーム回路スイッチング素子のON時間割合は1-Dwで示す。
PWM信号生成部４４は、内部にタイマ(図示省略)を有しており、このタイマ値とU相デューティ値Du、V相デューティ値Dv、W相デューティ値Dwに基づいて、PWM(Pulse Wide Modulation)信号を生成し、ドライバ回路５０に対して出力する。
PWM信号生成部４４は、故障診断部４５から異常通知信号が出力された場合には、モータ２０が駆動しないようにPWM信号を制御する。モータ２０が駆動しない状態とは、例えば、インバータ回路６０内の６個のスイッチング素子をすべてOFFにする状態(本実施形態ではフリーホイール状態と呼ぶ)が挙げられる。その他の例としては、６個のスイッチング素子のうち、上アーム回路のスイッチング素子３個をONにし、下アーム回路のスイッチング素子３個をOFFにする状態(本実施形態では上アームアクティブショート状態と呼ぶ)、逆に上アーム回路のスイッチング素子３個をOFFにし、下アーム回路のスイッチング素子３個をONにする状態(本実施形態では下アームアクティブショート状態と呼ぶ)が挙げられる。
ドライバ回路５０は、PWM信号生成部４４が出力するPWM信号を受けて、スイッチング素子のON/OFFを切り替えるための駆動信号をインバータ回路６０へ出力する。
インバータ回路６０は、内部に平滑コンデンサと６つのスイッチング素子を有し、力行時において、直流電源１０から得られる直流電力を交流電力に変換してモータ２０を駆動する。また、回生時において、モータ２０の動力を直流電力に変換して直流電源１０を充電する。
故障診断部４５は、第１半波整流部４５１、第２半波整流部４５２、平滑部４５３、判定部４５４を有し、インバータ回路６０内のスイッチング素子の故障診断を行う。
第１半波整流部４５１は、交流電流センサ値Ius、Ivs、Iwsから正の電流値のみ抽出し、平滑部４５３に出力する。
第２半波整流部４５２は、交流電流センサ値Ius、Ivs、Iwsから負の電流値のみ抽出し、平滑部４５３に出力する。
平滑部４５３は、第１半波整流部４５１から出力された３相分の正の電流値と第２半波整流部４５２から出力された３相分の負の電流値をそれぞれ平滑化する。
判定部４５４は、平滑部４５３から出力された６つの電流値を用いて、インバータ回路６０内のスイッチング素子のどの箇所が故障しているかを判定し、故障箇所に応じた故障通知信号を故障通知装置３０とPWM信号生成部４４に出力する。
本実施形態では、第１半波整流部４５１、第２半波整流部４５２、平滑部４５３、判定部４５４の各構成部をそれぞれ制御回路４０の内部に設けているが、この構成に限られる必要はない。例えば、各構成部の一部を制御回路４０内に設けて残りの構成部を制御回路４０とは独立したハードウェアによって構成してもよい。また、第１半波整流部４５１、第２半波整流部４５２、平滑部４５３、判定部４５４を全て制御回路４０とは独立したハードウェアによって構成してもよい。
また、制御回路４０内の各構成は、ハードウェアによる構成によらず、ＣＰＵとプログラムによって各構成の機能を実現するようにしてもよい。制御回路４０内の各構成をＣＰＵとプログラムによって実現する場合、ハードウェアの個数が減るため低コスト化できるという利点がある。一方、各構成を制御回路４０とは独立したハードウェアで構成した場合、制御回路４０の処理負荷が減少し、診断処理をより高速化できるという利点がある。
故障通知装置３０は、電力変換装置１００の利用者に、故障の発生を通知する。故障発生の通知方法としては、例えば、ランプを点灯させる、警告音を発生させる、音声で通知するなどの方法が挙げられる。また、故障通知装置３０は、判定部４５４から出力された故障通知信号を用いて、故障内容と故障箇所の情報を生成して内部に保持する。故障通知装置３０は内部に通信回路（図示せず）を有し、電力変換装置１００の外部の機器（図示せず）と通信して、電力変換装置１００の外部の機器から、故障内容および故障箇所情報の出力を要求された場合には、これらの情報を電力変換装置１００の外部の機器に出力する。これにより、電力変換装置１００の利用者は、電力変換装置１００のどのスイッチング素子にどのような故障が発生したかを知ることができる。そして、故障個所に応じた今後の対策を講じることができる。
図２は、インバータ回路６０の回路構成図である。
インバータ回路６０は、UVW相の上下アーム直列回路を有する。U相上下アーム直列回路６１は、U相上アームスイッチング素子Tuu及びU相上アームダイオードDuuと、U相下アームスイッチング素子Tul及びU相下アームダイオードDulとよりなる。V相上下アーム直列回路６２は、V相上アームスイッチング素子Tvu及びV相上アームダイオードDvuと、V相下アームスイッチング素子Tvl及びV相下アームダイオードDvlとよりなる。W相上下アーム直列回路６３は、W相上アームスイッチング素子Twu及びW相上アームダイオードDwuと、W相下アームスイッチング素子Twl及びW相下アームダイオードDwlとよりなる。
上アーム回路６４は、U相上アームスイッチング素子Tuu及びU相上アームダイオードＤｕｕと、V相上アームスイッチング素子Tvu及びV相上アームダイオードDvuと、W相上アームスイッチング素子Twu及びW相上アームダイオードDwuとを有する。下アーム回路６５は、U相下アームスイッチング素子Tul及びU相下アームダイオードDulと、V相下アームスイッチング素子Tvl及びV相下アームダイオードDvlと、W相下アームスイッチング素子Twl及びW相下アームダイオードDwlとを有する。スイッチング素子は、例えばパワーMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)やIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)などである。
平滑コンデンサ６６は、スイッチング素子のON/OFFによって生じる電流を平滑化し、直流電源１０からインバータ回路６０へ供給される直流電流のリップルを抑制する。この平滑コンデンサ６６は、例えば電解コンデンサやフィルムコンデンサを用いる。
図３は、故障診断部４５の処理動作を示すフローチャートである。図３に示すフローチャートは一定時間ごとに繰り返し実行される。
ステップＳ３０１では、故障診断部４５は、交流電流センサ９０から交流電流センサ値Ius、Ivs、Iwsを取得する。
ステップＳ３０２では、第１半波整流部４５１は、交流電流センサ値Ius、Ivs、IwsからU相、V相、W相それぞれの正の電流値のみを抽出し、平滑部４５３に出力する。また、第２半波整流部４５２は、交流電流センサ値Ius、Ivs、IwsからU相、V相、W相それぞれの負の電流値のみを抽出し、平滑部４５３に出力する。
ステップＳ３０３では、平滑部４５３は、第１半波整流部４５１から出力されたU相、V相、W相の正の電流値と、第２半波整流部４５２から出力されたU相、V相、W相の負の電流値をそれぞれ平滑化し、判定部４５４に出力する。
ステップＳ３０４では、判定部４５４は、平滑化されたU相の正の電流値が閾値１以内であるか判定し、閾値１以内であれば、ステップＳ３０５において、U相の上アームスイッチング素子Tuuがオープン故障していると判定する。ステップＳ３０４で、閾値１以内でなければステップＳ３０６に進む。ステップＳ３０６では、判定部４５４は、平滑化されたU相の負の電流値が閾値２以内であるか判定し、閾値２以内であれば、ステップＳ３０７において、U相の下アームスイッチング素子Tulがオープン故障していると判定する。
ステップＳ３０６で、閾値２以内でなければステップＳ３０８に進む。ステップＳ３０８では、判定部４５４は、平滑化されたV相の正の電流値が閾値１以内であるか判定し、閾値１以内であれば、ステップＳ３０９において、V相の上アームスイッチング素子Tvuがオープン故障していると判定する。ステップＳ３０８で、閾値１以内でなければステップＳ３１０に進む。ステップＳ３１０では、判定部４５４は、平滑化されたV相の負の電流値が閾値２以内であるか判定し、閾値２以内であれば、ステップＳ３１１において、V相の下アームスイッチング素子Tvlがオープン故障していると判定する。
ステップＳ３１０で、閾値２以内でなければステップＳ３１２に進む。ステップＳ３１２では、判定部４５４は、平滑化されたW相の正の電流値が閾値１以内であるか判定し、閾値１以内であれば、ステップＳ３１３において、W相の上アームスイッチング素子Twuがオープン故障していると判定する。ステップＳ３１２で、閾値１以内でなければステップＳ３１４に進む。ステップＳ３１４では、判定部４５４は、平滑化されたW相の負の電流値が閾値２以内であるか判定し、閾値２以内であれば、ステップＳ３１５において、W相の下アームスイッチング素子Twlがオープン故障していると判定する。
前述のステップＳ３０４、Ｓ３０６、Ｓ３０８、Ｓ３１０、Ｓ３１２、Ｓ３１４のいずれの判定条件にも該当しない場合には、ステップＳ３１６に進み、判定部４５４は、各スイッチング素子のオープン故障は発生していないと判定する。
ステップＳ３１７において、判定部４５４は、前述のステップＳ３０５、Ｓ３０７、Ｓ３０９、Ｓ３１１、Ｓ３１３、Ｓ３１５の各判定による故障個所に応じた故障通知信号を故障通知装置３０およびPWM信号生成部４４へ出力する。
図４は、PWM信号生成部４４の処理動作を示すフローチャートである。
PWM信号生成部４４は、判定部４５４からの故障通知信号を受けて、ステップＳ４０１において、U相、V相、W相いずれかの上アームスイッチング素子のオープン故障が発生したかを判定する。オープン故障が発生した場合には、ステップＳ４０２において、フリーホイール状態もしくは下アームアクティブショート状態となるようなPWM信号を生成し、ドライバ回路５０に出力する。このとき、上アームのスイッチング素子はオープン故障によりONできないため、上アームアクティブショート状態にはしない。
また、PWM信号生成部４４は、判定部４５４からの故障通知信号を受けて、ステップＳ４０３において、U相、V相、W相いずれかの下アームスイッチング素子のオープン故障が発生したかを判定する。オープン故障が発生した場合には、ステップＳ４０４において、フリーホイール状態もしくは上アームアクティブショート状態となるようなPWM信号を生成し、ドライバ回路５０に出力する。このとき、下アームのスイッチング素子はオープン故障によりONできないため、下アームアクティブショート状態にはしない。
PWM信号生成部４４は、ステップＳ４０１、Ｓ４０３でオープン故障が発生していないと判定された場合には、ステップＳ４０５において、PWM動作を継続し、各相のデューティ値Du、Dv、Dwに応じたPWM信号を生成し、ドライバ回路５０に出力する。
このように、故障診断部４５がスイッチング素子のオープン故障を検知すると、PWM信号生成部４４はスイッチング素子の状態を故障箇所に応じてフリーホイール状態、上アームアクティブショート状態、下アームアクティブショート状態のいずれかにするようPWM信号を生成し、モータ２０が駆動しない状態にすることでモータ２０と電力変換装置１００の動作を安全に停止させる。
故障時のフリーホイール状態、上アームアクティブショート状態、下アームアクティブショート状態の切り替え方は、モータ２０の種類や動作状況によって切り替えてもよい。例えば、モータ２０の種類が誘導モータであればフリーホイール状態に切り替え、同期モータであれば上アームアクティブショート状態、下アームアクティブショート状態のいずれかに切り替える。また、例えば、モータ２０が高速回転している場合には上アームアクティブショート状態、下アームアクティブショート状態のいずれかに切り替え、低速回転している場合にはフリーホイール状態に切り替える。
図５は、U相上アームスイッチング素子Tuuがオープン故障した場合の電流波形を示す例である。図５では、時刻ｔ１において、U相上アームスイッチング素子Tuuがオープン故障した場合の例で示す。
図５（Ａ）は、U相を流れる交流電流Iuを測定した交流電流センサ値Ius、V相を流れる交流電流Ivを測定した交流電流センサ値Ivs、W相を流れる交流電流Iwを測定した交流電流センサ値Iwsの出力を示す。図５（Ｂ）は、交流電流センサ値Ius、Ivs、Iwsの第１半波整流部４５１の出力を示す。図５（Ｃ）は、交流電流センサ値Ius、Ivs、Iwsの第２半波整流部４５２の出力を示す。図５（Ｄ）は、第１半波整流部４５１の出力を平滑部４５３で平滑化した後の出力を示す。図５（Ｅ）は、第２半波整流部４５２の出力を平滑部４５３で平滑化した後の出力を示す。
図５（Ａ）に示すように、時刻ｔ１において、U相上アームスイッチング素子Tuuがオープン故障すると、U相の交流電流は正の方向(インバータ回路６０からモータ２０に流れる方向)には流れなくなり、負の方向(モータ２０からインバータ回路６０に流れる方向)には流れる。一方、U相上アームスイッチング素子のオープン故障発生後のV相およびW相の交流電流は、波形は歪むものの、正の方向にも負の方向にも流れる。
そのため、図５（Ｂ）に示すように、第1半波整流部４５１から出力されたU相交流電流の正の電流は故障発生後は常に略0[A]となる。第１半波整流部４５１から出力されたV相およびW相の正の電流は、略0[A]になる期間と略0[A]にならない期間が発生する。
また、図５（Ｃ）に示すように、第２半波整流部４５２から出力されたU相交流電流の負の電流は故障発生後も略0[A]にならない期間が発生する。V相およびW相の負の電流も、略0[A]になる期間と略0[A]にならない期間が発生する。
図５（Ｄ）に示すように、オープン故障発生後、U相交流電流の正の電流を平滑化した値は略0[A]となり、閾値１以内に入るが、V相およびW相の交流電流の正の電流を平滑化した値は閾値１以内に入らない。また、図５（Ｅ）に示すように、U相、V相、W相の交流電流の負の電流を平滑化した値は閾値２以内に入らない。このため、図３のフローチャートを参照して説明したように、故障診断部４５の処理動作によりU相の上アームスイッチング素子Tuuがオープン故障していると判定される。
第１半波整流部４５１から出力された各相の正の電流値と第２半波整流部４５２から出力された各相の負の電流値は、オープン故障が発生する前も略0[A]になる期間と略0[A]にならない期間を有する。そのため、第１半波整流部４５１から出力された正の電流値を閾値１以内であるか判定したり、第２半波整流部から出力された負の電流値を閾値２以内であるか判定したりすると、スイッチング素子のオープン故障が発生していないにもかかわらず、いずれかのスイッチング素子がオープン故障していると誤判定する虞がある。平滑部４５３を用いて第１半波整流部４５１から出力された正の電流値と第２半波整流部４５２から出力された負の電流値を平滑化することで、正常時には平滑化された電流値は常に一定の値を有するようになるため、誤判定を回避することができる。
［第２の実施形態]
図６は、第２の実施形態に係る電力変換装置１０１の回路構成図である。第１の実施形態に係る電力変換装置１００と同一の個所には同一の符号を付してその説明を省略する。第２の実施形態では、第１の実施形態に係る電力変換装置１００とは故障診断部４５の構成が異なる。なお、インバータ回路６０は、図２で示した回路構成図と同様である。
故障診断部４５は、第１半波整流部４５１、第２半波整流部４５２、最大値/最小値取得部４５５、判定部４５６を有し、インバータ回路６０内のスイッチング素子の故障診断を行う。
本実施形態では、第１半波整流部４５１、第２半波整流部４５２、最大値/最小値取得部４５５、判定部４５６の各構成部をそれぞれ制御回路４０の内部に設けているが、この構成に限られる必要はない。例えば、各構成部の一部を制御回路４０内に設けて残りの構成部を制御回路４０とは独立したハードウェアによって構成してもよい。また、第１半波整流部４５１、第２半波整流部４５２、最大値/最小値取得部４５５、判定部４５６を全て制御回路４０とは独立したハードウェアによって構成してもよい。
また、制御回路４０内の各構成は、ハードウェアによる構成によらず、ＣＰＵとプログラムによって各構成の機能を実現するようにしてもよい。制御回路４０内の各構成をＣＰＵとプログラムによって実現する場合、ハードウェアの個数が減るため低コスト化できるという利点がある。一方、各構成を制御回路４０とは独立したハードウェアで構成した場合、制御回路４０の処理負荷が減少し、診断処理をより高速化できるという利点がある。
最大値/最小値取得部４５５は、第１半波整流部４５１から出力される各相の正の電流を取得し、内部に各相の正の電流の最大値をそれぞれ保持する。また、最大値/最小値取得部４５５は、第２半波整流部４５２から出力される各相の負の電流を取得し、内部に各相の負の電流の最小値をそれぞれ保持する。そして、最大値/最小値取得部４５５は、一定時間ごとに、各相の正の電流の最大値と各相の負の電流の最小値を判定部４５６に出力する。
判定部４５６は、最大値/最小値取得部４５５から出力された各相の正の電流の最大値と各相の負の電流の最小値を用いて、インバータ回路６０内のどのスイッチング素子が故障しているかを判定し、故障箇所に応じた故障通知信号を故障通知装置３０とPWM信号生成部４４に出力する。
図７は、第２の実施形態に係る故障診断部４５の処理動作を示すフローチャートである。図７に示すフローチャートは一定時間ごとに繰り返し実行される。
ステップＳ７０１では、故障診断部４５は、交流電流センサ９０から交流電流センサ値Ius、Ivs、Iwsを取得する。
ステップＳ７０２では、第１半波整流部４５１は、交流電流センサ値Ius、Ivs、IwsからU相、V相、W相それぞれの正の電流値のみを抽出し、最大値/最小値取得部４５５に出力する。また、第２半波整流部４５２は、交流電流センサ値Ius、Ivs、IwsからU相、V相、W相それぞれの負の電流値のみを抽出し、最大値/最小値取得部４５５に出力する。
ステップＳ７０３では、最大値/最小値取得部４５５は、第１半波整流部４５１から出力されたU相、V相、W相の正の電流のそれぞれの最大値を更新し、内部に保持する。また、最大値/最小値取得部４５５は、第２半波整流部４５２から出力されたU相、V相、W相の負の電流のそれぞれの最小値を更新し、内部に保持する。
ステップＳ７０４では、最大値/最小値取得部４５５は、所定の時間が経過したかを判定する。所定の時間が経過していなければ、処理を終了する。この所定の時間は、固定の時間でもよいし、モータ２０の運転状況に応じて可変にしてもよい。可変にする場合は、例えば、モータ２０の回転数に比例した時間や、交流電流の周期に比例した時間に設定することが考えられる。
所定の時間が経過するごとに、ステップＳ７０５へ進み、内部に保持したU相、V相、W相の正の電流のそれぞれの最大値と、U相、V相、W相の負の電流のそれぞれの最小値を判定部４５６に出力する。
その後、ステップＳ７０６へ進み、最大値/最小値取得部４５５は、内部に保持しているU相、V相、W相の正の電流のそれぞれの最大値とU相、V相、W相の負の電流のそれぞれの最小値をリセットする。
次のステップＳ７０７では、判定部４５６は、U相の正の電流の最大値が閾値３以内であるか判定し、閾値３以内であれば、ステップＳ７０８において、U相の上アームスイッチング素子Tuuがオープン故障していると判定する。ステップＳ７０７で閾値３以内でない場合はステップＳ７０９に進む。ステップＳ７０９では、判定部４５６は、U相の負の電流の最小値が閾値４以内であるか判定し、閾値４以内であればU相の下アームスイッチング素子Tulがオープン故障していると判定する。
ステップＳ７０９で閾値４以内でない場合はステップＳ７１１に進む。ステップＳ７１１では、判定部４５６は、V相の正の電流の最大値が閾値３以内であるか判定し、閾値３以内であれば、ステップＳ７１２において、V相の上アームスイッチング素子Tvuがオープン故障していると判定する。
ステップＳ７１１で閾値３以内でない場合はステップＳ７１３に進む。ステップＳ７１３では、判定部４５６は、V相の負の電流の最小値が閾値4以内であるか判定し、閾値4以内であれば、ステップＳ７１４において、V相の下アームスイッチング素子Tvlがオープン故障していると判定する。
ステップＳ７１３で閾値４以内でない場合はステップＳ７１５に進む。ステップＳ７１５では、判定部４５６は、W相の正の電流の最大値が閾値3以内であるか判定し、閾値3以内であれば、ステップＳ７１６において、W相の上アームスイッチング素子Twuがオープン故障していると判定する。ステップＳ７１５で閾値３以内でない場合はステップＳ７１７に進む。ステップＳ７１７では、判定部４５６は、W相の負の電流の最小値が閾値4以内であるか判定し、閾値4以内であれば、ステップＳ７１８において、W相の下アームスイッチング素子Twlがオープン故障していると判定する。
前述のステップＳ７０７、Ｓ７０９、Ｓ７１１、Ｓ７１３、Ｓ７１５、Ｓ７１７のいずれの判定条件にも該当しない場合には、ステップＳ７１９に進み、判定部４５６は、各スイッチング素子のオープン故障は発生していないと判定する。
判定部４５６は、前述のステップＳ７０８、Ｓ７１０、Ｓ７１２、Ｓ７１４、Ｓ７１６、Ｓ７１８の各判定による故障個所に応じた故障通知信号を、ステップＳ７２０において、故障通知装置３０およびPWM信号生成部４４へ出力する。
このように、故障診断部４５がスイッチング素子のオープン故障を検知すると、PWM信号生成部４４は、図４に示したフローチャートの処理を実行し、スイッチング素子の状態を故障箇所に応じてフリーホイール状態、上アームアクティブショート状態、下アームアクティブショート状態のいずれかにするようPWM信号を生成する。
図８は、U相上アームスイッチング素子Tuuがオープン故障した場合の電流波形を示す例である。図８では、時刻ｔ１において、U相上アームスイッチング素子Tuuがオープン故障した場合の例で示す。
図８（Ａ）は、U相を流れる交流電流Iuを測定した交流電流センサ値Ius、V相を流れる交流電流Ivを測定した交流電流センサ値Ivs、W相を流れる交流電流Iwを測定した交流電流センサ値Iwsの出力を示す。図８（Ｂ）は、交流電流センサ値Ius、Ivs、Iwsの第１半波整流部４５１の出力を示す。図８（Ｃ）は、交流電流センサ値Ius、Ivs、Iwsの第２半波整流部４５２の出力を示す。図８（Ｄ）は、第１半波整流部４５１の出力の最大値を示す。図８（Ｅ）は、第２半波整流部４５２の出力の最小値を示す。
図８（Ａ）に示すように、時刻ｔ１において、U相上アームスイッチング素子Tuuがオープン故障すると、U相の交流電流は正の方向(インバータ回路６０からモータ２０に流れる方向)には流れなくなり、負の方向(モータ２０からインバータ回路６０に流れる方向)には流れる。一方、U相上アームスイッチング素子のオープン故障発生後のV相およびW相の交流電流は、波形は歪むものの、正の方向にも負の方向にも流れる。
そのため、図８（Ｂ）に示すように、第１半波整流部４５１から出力されたU相交流電流の正の電流は故障発生後は常に略0[A]となる。第１半波整流部４５１から出力されたV相およびW相の正の電流は、略0[A]になる期間と略0[A]にならない期間が発生する。
また、図８（Ｃ）に示すように、第２半波整流部４５２から出力されたU相交流電流の負の電流は故障発生後も略0[A]にならない期間が発生する。V相およびW相の負の電流も、略0[A]になる期間と略0[A]にならない期間が発生する。
最大値/最小値取得部４５５は、交流電流の１周期ごとに、U相、V相、W相の正の電流の最大値とU相、V相、W相の負の電流の最小値を判定部４５６に出力している。図８（Ｄ）に示すように、オープン故障発生後、U相交流電流の正の電流の最大値は略0[A]となり、閾値3以内に入る。一方、V相およびW相の交流電流の正の電流の最大値は閾値3以内に入らない。また図８（Ｅ）に示すように、U相、V相、W相の交流電流の負の電流の最小値は閾値4以内に入らない。このため、図７に示したフローチャートを参照して説明したように、故障診断部４５の処理動作によりU相の上アームスイッチング素子Tuuがオープン故障していると判定される。
第１半波整流部４５１から出力された各相の正の電流値と第２半波整流部４５２から出力された各相の負の電流値は、オープン故障が発生する前も略0[A]になる期間と略0[A]にならない期間を有する。そのため、最大値/最小値取得部４５５が判定部４５６に対して正の電流の最大値と負の電流の最小値を出力する所定の時間が交流電流の１周期よりも短い場合、スイッチング素子が正常であっても、正の電流の最大値や負の電流の最小値が閾値以内に入り、いずれかのスイッチングがオープン故障していると誤検知する虞がある。そのため、本実施形態においては、スイッチング素子のオープン故障を判定する場合、所定の時間は、交流電流の１周期よりも長いことが望ましい。
［第３の実施形態]
図９は、第３の実施形態に係る電力変換装置１０２の回路構成図である。第１の実施形態に係る電力変換装置１００と同一の個所には同一の符号を付してその説明を省略する。第３の実施形態では、第１の実施形態と比較して、モータ速度計算部４１よりモータ速度がPWM信号生成部４４へ出力されている点が異なる。なお、インバータ回路６０は、図２で示した回路構成図と同様である。
この第３の実施形態では、スイッチング素子のオープン故障箇所を素早く特定可能なことに加えて、スイッチング素子のオープン故障発生時にもモータ２０の動作を継続できる電力変換装置１０２の例を示す。
制御回路４０内のPWM信号生成部４４は、故障診断部４５から異常通知信号が出力された場合に、モータ速度に応じて、PWM動作を継続するか、モータ２０が駆動しないようにPWM信号を制御するかを決定する。
図１０は、PWM信号生成部４４の処理動作を示すフローチャートである。第１の実施形態において図４で示したPWM信号生成部４４の処理動作と同一の個所には同一の符号を付してその説明を省略する。
図１０のステップＳ１０２において、PWM信号生成部４４は、モータ速度計算部４１から出力されたモータ速度が閾値５以上であるかを判定する。閾値５以上であれば、ステップＳ４０１～Ｓ４０４において、図４で示した処理動作と同様の故障通知信号に基づいたモータ駆動停止の処理を実施する。ステップＳ１０２において、PWM信号生成部４４は、モータ速度が閾値５未満であればステップＳ４０５において、PWM動作を継続し、各相のデューティ値Du、Dv、Dwに応じたPWM信号を生成し、ドライバ回路５０に出力する。
いずれかのスイッチング素子がオープン故障となると、モータ２０が出力するトルクは目標トルクとは不一致となる。そのため、第１の実施形態では、安全のためにモータ２０の動作を停止させている。一方、モータ２０の速度が低速であれば、直ちにモータ２０の駆動を停止するのではなく、動作を継続させたほうが良い場合もある。例えば、本実施形態の電力変換装置１０２がハイブリッド自動車や電気自動車に利用された場合を考える。このとき、モータ２０の速度は車両速度と比例関係にあると考えられる。車両速度が高速である場合は、低速の場合に比べて車両の制御が難しい場合が多い。
そのため、モータ２０の速度が高速、つまり車両速度が高速である場合に、モータ２０の出力トルクが目標トルクと不一致になると、運転者が車両制御を行うことが困難になる可能性が高い。一方、モータ２０の速度が低速、つまり車両速度が低速であれば、モータ２０の出力トルクが目標値と不一致になったとしても、運転者が車両制御を継続できる可能性があると考えられる。運転者が車両制御を継続できるのであれば、モータ２０の駆動を停止させて車両が駆動できない状態にするよりも、例えば、修理可能な場所まで車両の運転を継続できたほうが良い場合がある。本実施形態は、そのような場合を考慮し、モータ２０が所定の閾値よりも低速である場合には、モータ２０の駆動の動作を継続するものである。
［第４の実施形態]
図１１は、第４の実施形態に係る電力変換装置１０３の回路構成図である。第１の実施形態に係る電力変換装置１００と同一の個所には同一の符号を付してその説明を省略する。第４の実施形態では、第１の実施形態に係る電力変換装置１００とは故障診断部４５の構成が異なる。なお、インバータ回路６０は、図２で示した回路構成図と同様である。
故障診断部４５は、第１半波整流部４５１、第２半波整流部４５２、全波整流部４５７、差分取得部４５８、平滑部４５９、判定部４５４を有し、インバータ回路６０内のスイッチング素子の故障診断を行う。
本実施形態では、第１半波整流部４５１、第２半波整流部４５２、全波整流部４５７、差分取得部４５８、平滑部４５９、判定部４５４の各構成部をそれぞれ制御回路４０の内部に設けているが、この構成に限られる必要はない。例えば、各構成部の一部を制御回路４０内に設けて残りの構成部を制御回路４０とは独立したハードウェアによって構成してもよい。また、第１半波整流部４５１、第２半波整流部４５２、全波整流部４５７、差分取得部４５８、平滑部４５９、判定部４５４を全て制御回路４０とは独立したハードウェアによって構成してもよい。
また、制御回路４０内の各構成は、ハードウェアによる構成によらず、ＣＰＵとプログラムによって各構成の機能を実現するようにしてもよい。制御回路４０内の各構成をＣＰＵとプログラムによって実現する場合、ハードウェアの個数が減るため低コスト化できるという利点がある。一方、各構成を制御回路４０とは独立したハードウェアで構成した場合、制御回路４０の処理負荷が減少し、診断処理をより高速化できるという利点がある。
全波整流部４５７は、交流電流センサ値Ius、Ivs、Iwsの値の絶対値を取得する。差分取得部４５８は、第１半波整流部４５１から出力された各相の正の電流値と全波整流部４５７から出力された各相の電流絶対値の差分を取り、この差分を平滑部４５９に出力する。また、差分取得部４５８は、第２半波整流部４５２から出力された各相の負の電流値と全波整流部４５７から出力された各相の電流絶対値の差分を取り、この差分を平滑部４５９に出力する。
平滑部４５９は、差分取得部４５８から出力されたそれぞれの電流差分を平滑化する。判定部４５４は、平滑部４５９から出力された電流差分値を用いて、インバータ回路６０内のスイッチング素子のどの箇所が故障しているかを判定し、故障箇所に応じた故障通知信号を故障通知装置３０とPWM信号生成部４４に出力する。
図１２は、第４の実施形態に係る故障診断部４５の処理動作を示すフローチャートである。図１２に示すフローチャートは一定時間ごとに繰り返し実行される。
ステップＳ８０１では、故障診断部４５は、交流電流センサ９０から交流電流センサ値Ius、Ivs、Iwsを取得する。
ステップＳ８０２では、第１半波整流部４５１は、交流電流センサ値Ius、Ivs、IwsからU相、V相、W相それぞれの正の電流値のみを抽出し、差分取得部４５８に出力する。また、第２半波整流部４５２は、交流電流センサ値Ius、Ivs、IwsからU相、V相、W相それぞれの負の電流値のみを抽出し、差分取得部４５８に出力する。また、全波整流部４５７は交流電流センサ値Ius、Ivs、IwsからU相、V相、W相それぞれの電流絶対値を取得し、差分取得部４５８に出力する。
ステップＳ８０３では、差分取得部４５８は、各相の電流絶対値と正の電流値の差分(正側電流差分と呼ぶ)を次式（１）～（３）によって算出し、この値を平滑部４５９に出力する。また、差分取得部４５８は、各相の電流絶対値と負の電流値の差分(負側電流差分と呼ぶ)を次式（４）～（６）によって算出し、この値を平滑部４５９に出力する。
U相の正側電流差分=U相の電流絶対値-U相の正の電流値 ・・・（１）
V相の正側電流差分=V相の電流絶対値-V相の正の電流値 ・・・（２）
W相の正側電流差分=W相の電流絶対値-W相の正の電流値 ・・・（３）
U相の負側電流差分=U相の電流絶対値+U相の負の電流値 ・・・（４）
V相の負側電流差分=V相の電流絶対値+V相の負の電流値 ・・・（５）
W相の負側電流差分=W相の電流絶対値+W相の負の電流値 ・・・（６）
ステップＳ８０４では、平滑部４５９は、差分取得部４５８から出力されたU相、V相、W相の正側電流差分値と、U相、V相、W相の負側電流差分値それぞれ平滑化し、判定部４５４に出力する。
次のステップＳ８０５では、判定部４５４は、平滑化されたU相の正側電流差分値が閾値１以内かつ閾値２以内であるか判定し、条件に合致する場合には、ステップＳ８０６において、U相の下アームスイッチング素子Tulがオープン故障していると判定する。
次に、ステップＳ８０７では、判定部４５４は、平滑化されたU相の負側電流差分値が閾値１以内かつ閾値２以内であるか判定し、条件に合致する場合には、ステップＳ８０８において、U相の上アームスイッチング素子Tuuがオープン故障していると判定する。
次に、ステップＳ８０９では、判定部４５４は、平滑化されたV相の正側電流差分値が閾値１以内かつ閾値２以内であるか判定し、条件に合致する場合には、ステップＳ８１０において、V相の下アームスイッチング素子Tvlがオープン故障していると判定する。
次に、ステップＳ８１１では、判定部４５４は、平滑化されたV相の負側電流差分値が閾値１以内かつ閾値２以内であるか判定し、条件に合致する場合には、ステップＳ８１２において、V相の上アームスイッチング素子Tvuがオープン故障していると判定する。
次に、ステップＳ８１３では、判定部４５４は、平滑化されたW相の正側電流差分値が閾値１以内かつ閾値２以内であるか判定し、条件に合致する場合には、ステップＳ８１４において、W相の下アームスイッチング素子Twlがオープン故障していると判定する。
次に、ステップＳ８１５では、判定部４５４は、平滑化されたW相の負側電流差分値が閾値１以内かつ閾値２以内であるか判定し、条件に合致する場合には、ステップＳ８１６において、W相の上アームスイッチング素子Twuがオープン故障していると判定する。
前述のステップＳ８０５、Ｓ８０７、Ｓ８０９、Ｓ８１１、Ｓ８１３、Ｓ８１５のいずれの判定条件にも該当しない場合には、ステップＳ８１７に進み、判定部４５６は、各スイッチング素子のオープン故障は発生していないと判定する。
判定部４５６は、前述のステップＳ８０６、Ｓ８０８、Ｓ８１０、Ｓ８１２、Ｓ８１４、Ｓ８１６の各判定による故障個所に応じた故障通知信号を、ステップＳ７２０において、故障通知装置３０およびPWM信号生成部４４へ出力する。
このように、故障診断部４５がスイッチング素子のオープン故障を検知すると、PWM信号生成部４４は、図４に示したフローチャートの処理を実行し、スイッチング素子の状態を故障箇所に応じてフリーホイール状態、上アームアクティブショート状態、下アームアクティブショート状態のいずれかにするようPWM信号を生成する。
図１３は、U相上アームスイッチング素子Tuuがオープン故障した場合の電流波形を示す例である。図１３では、時刻ｔ１において、U相上アームスイッチング素子Tuuがオープン故障した場合の例で示す。
図１３（Ａ）は、U相を流れる交流電流Iuを測定した交流電流センサ値Ius、V相を流れる交流電流Ivを測定した交流電流センサ値Ivs、W相を流れる交流電流Iwを測定した交流電流センサ値Iwsの出力を示す。図１３（Ｂ）は、交流電流センサ値Ius、Ivs、Iwsの第１半波整流部４５１の出力を示す。図１３（Ｃ）は、交流電流センサ値Ius、Ivs、Iwsの第２半波整流部４５２の出力を示す。図１３（Ｄ）は、全波整流部４５７の出力を示す。図１３（Ｅ）は、各相の正側電流差分を示す。図１３（Ｆ）は、各相の負側電流差分を示す。図１３（Ｇ）は、平滑化された各相の正側電流差分を示す。図１３（Ｈ）は、平滑化された各相の負側電流差分を示す。
図１３（Ａ）に示すように、時刻ｔ１において、U相上アームスイッチング素子Tuuがオープン故障すると、U相の交流電流は正の方向(インバータ回路６０からモータ２０に流れる方向)には流れなくなり、負の方向(モータ２０からインバータ回路６０に流れる方向)には流れる。一方、U相上アームスイッチング素子のオープン故障発生後のV相およびW相の交流電流は、波形は歪むものの、正の方向にも負の方向にも流れる。
そのため、図１３（Ｂ）に示すように、第１半波整流部４５１から出力されたU相交流電流の正の電流は故障発生後は常に略0[A]となる。また、V相およびW相の正の電流と、U相、V相、W相の負の電流には、略0[A]になる期間と略0[A]にならない期間が発生する。
また、図１３（Ｃ）に示すように、第２半波整流部４５２から出力されたU相交流電流の負の電流は故障発生後も略0[A]にならない期間が発生する。V相およびW相の負の電流も、略0[A]になる期間と略0[A]にならない期間が発生する。全波整流部４５７の出力は、図１３（Ｄ）に示すようになる。
故障後はU相交流電流の正の電流は略0[A]になるため、U相の電流絶対値はU相の負の電流の絶対値と一致することになる。そのため、図１３（Ｆ）に示すように、故障後はU相の負側電流差分も略0[A]になる。
一方、U相、V相、W相の正側電流差分とV相、W相の負側電流差分は、故障後も略0[A]になる期間と略0[A]にならない期間を有する。オープン故障発生後、U相の負側電流差分を平滑化した値は略0[A]となり、図１３（Ｈ）に示すように、閾値１以内かつ閾値２以内に入る。
U相の負側電流差分以外の電流差分を平滑化した値は、図１３（Ｇ）に示すように、閾値１以内かつ閾値２以内の範囲に入らないため、図１２に示したフローチャートを参照して説明したように、U相の上アームスイッチング素子Tuuがオープン故障していると判定できる。
以上説明した実施形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）本発明による電力変換装置１００、１０１、１０２、１０３は、三相のモータ２０の各相に対応して上アーム回路と下アーム回路により構成され、直流電流を三相の交流電流に変換する三相のインバータ回路６０と、インバータ回路６０の各相の出力電流を検出する交流電流センサ９０と、各相の出力電流に基づいて、インバータ回路６０を構成するスイッチング素子のオープン故障を診断する故障診断部４５と、を備え、故障診断部４５は、各相の出力電流のうち正の電流を出力する第１半波整流部４５１と、各相の出力電流のうち負の電流を出力する第２半波整流部４５２と、を有し、故障診断部４５は、第１半波整流部４５１および第２半波整流部４５２の出力に基づいて、スイッチング素子のうちオープン故障しているスイッチング素子を特定する。これにより、上アーム回路と下アーム回路を構成するスイッチング素子のどのスイッチング素子が故障しているかを特定することができる。
（２）本発明による電力変換装置１００、１０１、１０２、１０３の制御方法は、三相のモータ２０の各相に対応して上アーム回路と下アーム回路によりインバータ回路６０を構成し、直流電流を複数相の交流電流に変換し、インバータ回路６０の各相の出力電流を検出し、各相の出力電流に基づいて、インバータ回路６０を構成するスイッチング素子のオープン故障を診断する故障診断処理を行う電力変換装置１００、１０１、１０２、１０３の制御方法であって、故障診断処理は、各相の出力電流のうち正の電流を出力する第１半波整流(図３のステップＳ３０２)と、各相の出力電流のうち負の電流を出力する第２半波整流(図３のステップＳ３０２)と、を行い、故障診断処理は、第１半波整流および第２半波整流の出力に基づいて、スイッチング素子のうちオープン故障しているスイッチング素子を特定する(図３のステップＳ３０４～Ｓ３１５)。これにより、上アーム回路と下アーム回路を構成するスイッチング素子のどのスイッチング素子が故障しているかを特定することができる。
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の特徴を損なわない限り、本発明の技術思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。また、上述の実施形態を組み合わせた構成としてもよい。
１０・・・直流電源、２０・・・モータ、３０・・・故障通知装置、４０・・・制御回路、４１・・・モータ速度計算部、４２・・・目標電流計算部、４３・・・デューティ計算部、４４・・・PWM信号生成部、４５・・・故障診断部、５０・・・ドライバ回路、６０・・・インバータ回路、７０・・・電圧センサ、９０・・・交流電流センサ、４５１・・・第１半波整流部、４５２・・・第２半波整流部、４５３・・・平滑部、４５４・・・判定部、１００、１０１、１０２、１０３・・・電力変換装置。

Claims (8)

  1. 三相のモータの各相に対応して上アーム回路と下アーム回路により構成され、直流電流を三相の交流電流に変換する三相のインバータ回路と、
    前記インバータ回路の各相の出力電流を検出する電流検出部と、
    前記各相の出力電流に基づいて、前記インバータ回路を構成するスイッチング素子のオープン故障を診断する故障診断部と、を備え、
    前記故障診断部は、前記各相の出力電流のうち正の電流を出力する第１半波整流部と、前記各相の出力電流のうち負の電流を出力する第２半波整流部と、前記各相の出力電流の絶対値を出力する全波整流部と、を有し、
    前記故障診断部は、前記各相の出力電流のうち、前記第１半波整流部の出力の絶対値と前記全波整流部の出力の差分が所定の閾値以内である場合には、当該相の下アーム回路の前記スイッチング素子がオープン故障していると診断し、前記第２半波整流部の出力の絶対値と前記全波整流部の出力の差分が所定の閾値以内である場合には、当該相の上アーム回路の前記スイッチング素子がオープン故障していると診断する電力変換装置。
  2. 請求項１に記載の電力変換装置において、
    前記上アーム回路と前記下アーム回路にPWM信号を出力する制御回路を備え、
    前記制御回路は、前記故障診断部で前記上アーム回路がオープン故障していると判定された場合に、前記インバータ回路の前記上アーム回路および前記下アーム回路を構成する全てのスイッチング素子をオフにする、もしくは前記インバータ回路の前記下アーム回路を構成する全てのスイッチング素子をオンにする故障対処PWM信号を出力する電力変換装置。
  3. 請求項１に記載の電力変換装置において、
    前記上アーム回路と前記下アーム回路にPWM信号を出力する制御回路を備え、
    前記制御回路は、前記故障診断部で前記下アーム回路がオープン故障していると判定された場合に、前記インバータ回路の前記上アーム回路および前記下アーム回路を構成する全てのスイッチング素子をオフにする、もしくは前記インバータ回路の前記上アーム回路を構成する全てのスイッチング素子をオンにする故障対処PWM信号を出力する電力変換装置。
  4. 請求項２または請求項３に記載の電力変換装置において、
    前記制御回路は、前記モータの速度が所定の閾値以上の場合であって、前記故障診断部で前記上アーム回路もしくは下アーム回路がオープン故障していると判定された場合に、前記故障対処PWM信号を出力する電力変換装置。
  5. 三相のモータの各相に対応して上アーム回路と下アーム回路によりインバータ回路を構成し、直流電流を複数相の交流電流に変換し、
    前記インバータ回路の各相の出力電流を検出し、
    前記各相の出力電流に基づいて、前記インバータ回路を構成するスイッチング素子のオープン故障を診断する故障診断処理を行う電力変換装置の制御方法であって、
    前記故障診断処理は、前記各相の出力電流のうち正の電流を出力する第１半波整流と、前記各相の出力電流のうち負の電流を出力する第２半波整流と、前記各相の出力電流の絶対値を出力する全波整流と、を行い、
    前記故障診断処理は、前記各相の出力電流のうち、前記第１半波整流の出力の絶対値と前記全波整流の出力の差分が所定の閾値以内である場合には、当該相の下アーム回路の前記スイッチング素子がオープン故障していると診断し、前記第２半波整流の出力の絶対値と前記全波整流の出力の差分が所定の閾値以内である場合には、当該相の上アーム回路の前記スイッチング素子がオープン故障していると診断する電力変換装置の制御方法。
  6. 請求項５に記載の電力変換装置の制御方法において、
    前記上アーム回路と前記下アーム回路にPWM信号を出力し、
    前記上アーム回路がオープン故障していると判定された場合に、前記インバータ回路の前記上アーム回路および前記下アーム回路を構成する全てのスイッチング素子をオフにする、もしくは前記インバータ回路の前記下アーム回路を構成する全てのスイッチング素子をオンにする故障対処PWM信号を出力する電力変換装置の制御方法。
  7. 請求項５に記載の電力変換装置の制御方法において、
    前記上アーム回路と前記下アーム回路にPWM信号を出力し、
    前記下アーム回路がオープン故障していると判定された場合に、前記インバータ回路の前記上アーム回路および前記下アーム回路を構成する全てのスイッチング素子をオフにする、もしくは前記インバータ回路の前記上アーム回路を構成する全てのスイッチング素子をオンにする故障対処PWM信号を出力する電力変換装置の制御方法。
  8. 請求項６または請求項７に記載の電力変換装置の制御方法において、
    前記モータの速度が所定の閾値以上の場合であって、前記上アーム回路もしくは前記下アーム回路がオープン故障していると判定された場合に、前記故障対処PWM信号を出力する電力変換装置の制御方法。
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