WO2014207812A1 - 電源装置 - Google Patents

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WO2014207812A1
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power supply
lower arm
fuse
control device
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紘嗣 請川
悠季生 大西
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トヨタ自動車株式会社
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    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility

Definitions

  • the present disclosure relates to a power supply device.
  • an object of the present disclosure is to provide a power supply device capable of continuing the power supply from the battery to the load even when the switching element of the lower arm of the DC / DC converter has a short circuit failure.
  • a power source One end is connected between the switching element of the upper arm and the switching element of the lower arm, and the switching element of the upper arm and the lower arm that are connected in series between the positive electrode and the negative electrode of the power source,
  • a DC / DC converter comprising a reactor having the other end connected to the power source;
  • a normally closed first switch provided between the lower arm switching element and the negative electrode of the power source;
  • a power fuse provided between the positive electrode of the power source and the other end of the reactor;
  • a second power supply fuse connected in parallel to the power supply fuse;
  • a second switch that is connected in series to the second power supply fuse and is normally connected to the power supply fuse in parallel;
  • FIG. It is a figure which shows an example of the whole structure of the motor drive system 1 for electric vehicles including one Example of the power supply device 2.
  • FIG. It is a flowchart which shows an example of the process performed by the control apparatus 50 regarding the short circuit of the switching element Q24 of a lower arm. It is a flowchart which shows another example of the process performed by the control apparatus 50 regarding the short circuit of the switching element Q24 of a lower arm. It is a flowchart which shows another example of the process performed by the control apparatus 50 regarding the short circuit of the switching element Q24 of a lower arm. It is explanatory drawing of an example of the detection method of the short circuit failure of the switching element Q24 of a lower arm.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram of an example of a method for detecting fusing of the power fuse 12.
  • 3 is a diagram illustrating an example of a configuration of a control device 50.
  • FIG. It is a figure which shows another example of a structure of the control apparatus. It is explanatory drawing of the example shown in FIG. 8, and is a table
  • 3 is a diagram schematically showing an example of a mounting method of switching elements Q22 and Q24 and diodes D22 and D24 of the DC / DC converter 20.
  • FIG. It is a figure which shows the mounting method by a comparative example.
  • 6 is a diagram schematically showing another example of a mounting method of the switching element Q22 and the diode D22 of the DC / DC converter 20.
  • FIG. It is a figure which shows the power supply device 2B by another Example.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of the overall configuration of a motor drive system 1 for an electric vehicle including an embodiment of a power supply device 2.
  • the motor drive system 1 is a system that drives a vehicle by driving a traveling motor 40 using electric power of a battery 10.
  • the electric vehicle typically includes a hybrid vehicle (HV) whose power source is an engine and a traveling motor 40, and an electric vehicle whose power source is only the traveling motor 40.
  • HV hybrid vehicle
  • the motor drive system 1 includes a battery 10, a DC / DC converter 20, an inverter 30, a travel motor 40, and a control device 50 as shown in FIG.
  • the battery 10 is an arbitrary power storage device that stores electric power and outputs a DC voltage, and may be composed of a capacitive element such as a nickel metal hydride battery, a lithium ion battery, or an electric double layer capacitor.
  • the battery 10 may be formed by a battery pack in which a plurality of unit cells are stacked.
  • the battery 10 may be the only power source for the traveling motor 40. That is, no other battery such as a fuel cell may be provided on the output side of the DC / DC converter 20. However, an alternator or the like may be provided on the input side of the DC / DC converter 20.
  • the DC / DC converter 20 may be a bidirectional DC / DC converter (a reversible chopper type step-up DC / DC converter).
  • the DC / DC converter 20 may be capable of step-up conversion from 200 V to 650 V and step-down conversion from 650 V to 200 V, for example.
  • a filter capacitor C1 may be connected between the input side of the reactor (coil) L1 of the DC / DC converter 20 and the negative electrode line.
  • the DC / DC converter 20 includes two switching elements Q22 and Q24 and a reactor L1.
  • the two switching elements Q22 and Q24 are connected in series between the positive electrode line and the negative electrode line of the inverter 30.
  • Reactor L1 has one end connected to the positive electrode side of battery 10 and the other end connected to a connection portion (middle point) between two switching elements Q22 and Q24.
  • the two switching elements Q22 and Q24 of the DC / DC converter 20 are IGBTs (Insulated Gate Gate Bipolar Transistors).
  • the switching elements Q22 and Q24 may be normal IGBTs using diodes (for example, freewheeling diodes) D22 and D24 as external elements, or reverse conducting IGBTs (RC (Reverse Conducting) incorporating diodes D22 and D24. ) -IGBT).
  • the collector of the switching element Q22 of the upper arm is connected to the positive line of the inverter 30, and the emitter of the switching element Q22 of the upper arm is connected to the collector of the switching element Q24 of the lower arm.
  • the emitter of the switching element Q24 in the lower arm is connected to the negative electrode line of the inverter 30 and the negative electrode of the battery 10.
  • the switching elements Q22 and Q24 may be switching elements other than the IGBT, such as a MOSFET (Metal / Oxide / Semiconductor / Field-Effect / Transistor).
  • the inverter 30 includes U-phase, V-phase, and W-phase arms arranged in parallel with each other between the positive electrode line and the negative electrode line.
  • the U-phase arm consists of a series connection of switching elements (IGBTs) Q1 and Q2
  • the V-phase arm consists of a series connection of switching elements (IGBTs in this example) Q3 and Q4, and the W-phase arm
  • IGBT switching elements
  • diodes D1 to D6 are arranged between the collectors and emitters of the switching elements Q1 to Q6 so that current flows from the emitter side to the collector side, respectively.
  • Switching elements Q1 to Q6 may be switching elements other than IGBTs such as MOSFETs.
  • the traveling motor 40 is a three-phase permanent magnet motor, and one end of three coils of U, V, and W phases are commonly connected at a midpoint.
  • the other end of the U-phase coil is connected to the midpoint M1 of the switching elements Q1 and Q2
  • the other end of the V-phase coil is connected to the midpoint M2 of the switching elements Q3 and Q4
  • the other end of the W-phase coil is Connected to midpoint M3 of switching elements Q5, Q6.
  • a smoothing capacitor C2 is connected between the collector of the switching element Q1 and the negative electrode line.
  • the connection method of the three coils of the U, V and W phases may be ⁇ connection.
  • the traveling motor 40 may be a hybrid three-phase motor in which an electromagnet and a permanent magnet are combined.
  • a second travel motor or generator may be added in parallel.
  • a corresponding inverter may be added in parallel.
  • the control device 50 controls the DC / DC converter 20. Further, the control device 50 controls a lower arm relay 70 and a second fuse relay 74 which will be described later. Further, the control device 50 may further control the inverter 30.
  • the control device 50 may be embodied as an ECU (electronic control unit) including a microcomputer.
  • ECU electronic control unit
  • Various functions (including functions described below) of the control device 50 may be realized by arbitrary hardware, software, firmware, or a combination thereof.
  • various functions of the control device 50 may be realized by application-specific integrated circuit (ASIC) or field programmable gate (FPGA) for specific applications.
  • ASIC application-specific integrated circuit
  • FPGA field programmable gate
  • Various functions of control device 50 may be realized by cooperation of a plurality of ECUs.
  • the outline of the control method of the DC / DC converter 20 may be arbitrary.
  • the control device 50 controls the DC / DC converter 20 in accordance with the operation (power running or regeneration) of the inverter 30.
  • control device 50 switches on / off only switching element Q24 on the lower arm of DC / DC converter 20 (one-arm drive by the lower arm), boosts the voltage of battery 10, and drives inverter 30 side. Output to.
  • the switching element Q24 of the lower arm may be controlled by PWM (Pulse Width Modulation).
  • control device 50 may drive the two switching elements Q22 and Q24 on / off in opposite phases (both arm drive).
  • the outline of the control method of the inverter 30 may be arbitrary.
  • the control device 50 turns on the two switching elements Q1 and Q2 related to the U phase so that the phase current flowing through the coils of each phase has a sine wave waveform with a phase shift of 120 degrees, for example. / Off drive, two switching elements Q3 and Q4 related to the V phase are turned on / off, and two switching elements Q5 and Q6 related to the W phase are turned on / off.
  • the power supply device 2 includes a battery 10, a DC / DC converter 20, a power supply fuse 12, a control device 50, a lower arm relay 70, a second power supply fuse 72, and a second fuse relay 74.
  • the power fuse 12 is connected in series with the positive side of the battery 10. In the example shown in FIG. 1, the power fuse 12 is connected between the positive electrode of the battery 10 and the positive electrode side of the filter capacitor C1.
  • the lower arm relay 70 is provided between the switching element Q24 of the lower arm and the negative electrode of the battery 10 (the negative electrode line of the inverter 30). That is, the emitter of the switching element Q24 in the lower arm is connected to the negative electrode line of the inverter 30 and the negative electrode of the battery 10 via the lower arm relay 70.
  • the lower arm relay 70 is normally closed.
  • the “normal state” here is a state during normal control (power running state and regenerative state), and excludes an operating state during retreat travel as described later.
  • the lower arm relay 70 is typically a type that is closed when the power supply is 0 as a characteristic of the element (normally closed type), but is open when the power supply is 0 as a characteristic of the element. It may be a type (normally open type). In the case of a normally open type, the normal state is closed by control. Opening and closing of the lower arm relay 70 is controlled by the control device 50.
  • the second power fuse 72 is connected to the power fuse 12 in parallel.
  • the second power fuse 72 is connected in parallel to the power fuse 12 between the positive electrode of the battery 10 and the positive electrode side of the filter capacitor C1.
  • the second power fuse 72 may have a fusing characteristic similar to that of the power fuse 12 or may have a different fusing characteristic.
  • the second fuse relay 74 is connected in series to the second power fuse 72 and is connected in parallel to the power fuse 12. That is, the second fuse relay 74 and the second power fuse 72 connected in series are connected to the power fuse 12 in parallel.
  • the second fuse relay 74 is normally open.
  • the “normal state” here is a state during normal control (power running state and regenerative state), and excludes an operating state during retreat travel as described later.
  • the second fuse relay 74 is typically a type that is open when the power supply is 0 as a characteristic of the element (normally open type), but is closed when the power supply is 0 as a characteristic of the element. (Normally closed type) may be used. In the case of a normally closed type, the normal state is opened by control. The opening and closing of the second fuse relay 74 is controlled by the control device 50.
  • FIG. 2 is a flowchart showing an example of processing executed by the control device 50 regarding a short circuit of the switching element Q24 of the lower arm.
  • the processing routine shown in FIG. 2 may be repeatedly executed at predetermined intervals while the power supply device 2 is operating (that is, while the traveling motor 40 is being driven).
  • step 200 it is determined whether or not a short-circuit failure has been detected in the lower arm switching element Q24.
  • the short-circuit fault in the lower arm switching element Q24 may be detected by any method (some examples will be described later). If a short-circuit fault in the lower arm switching element Q24 is detected, the process proceeds to step 202. Otherwise, the process of step 200 is performed in the next cycle (that is, detection of a short-circuit fault in the lower arm switching element Q24). Waiting state).
  • step 202 the lower arm relay 70 is turned off (that is, opened). Thereby, the short-circuit state of the lower arm due to the short-circuit failure of the switching element Q24 of the lower arm is eliminated.
  • step 204 the second fuse relay 74 is turned on (that is, closed).
  • the traveling motor 40 can be driven with a low voltage that is not boosted (similar to the battery voltage Vb of the battery 10), and retreat traveling by the traveling motor 40 is possible. Further, according to the process shown in FIG.
  • step 202 and step 204 is executed without detecting the melting of the power fuse 12. This is based on the fact that when the short-circuit failure of the switching element Q24 in the lower arm occurs, the possibility that the power fuse 12 is blown before the short-circuit failure of the switching element Q24 is detected. However, actually, there may be a case where the power fuse 12 is not blown when a short circuit failure of the switching element Q24 is detected. In this case, the power supply fuse 12 and the second power supply fuse 72 function in parallel, and the fuse characteristics change. This change is particularly caused in a failure state in which the switching element Q24 of the lower arm is short-circuited. Is acceptable.
  • FIG. 3 is a flowchart showing another example of processing executed by the control device 50 regarding a short circuit of the switching element Q24 of the lower arm.
  • the processing routine shown in FIG. 3 may be repeatedly executed at predetermined intervals while the power supply device 2 is operating (that is, while the traveling motor 40 is being driven).
  • the processing shown in FIG. 3 is mainly different from the processing shown in FIG. 2 in that step 302 is added. In the following, processing different from the processing shown in FIG. 2 will be described mainly.
  • step 300 it is determined whether or not a short circuit failure of the lower arm switching element Q24 has been detected. If a short-circuit fault is detected in the lower arm switching element Q24, the process proceeds to step 302. Otherwise, the process of step 300 is performed in the next cycle.
  • step 302 it is determined whether or not the melting of the power fuse 12 is detected.
  • the blowing of the power fuse 12 may be detected by any method. For example, it may be detected based on information from a current sensor (not shown) that detects a carry-out current from the battery 10. In this case, based on the fusing characteristics (known) of the power fuse 12, a time / current value necessary for fusing the power fuse 12 is prepared as a fusing judgment threshold, and the time / current value that exceeds the fusing judgment threshold is set. When detected by the current sensor, it may be determined that the power fuse 12 is blown. If it is detected that the power fuse 12 is blown, the process proceeds to step 304. Otherwise, the process of step 302 is performed in the next cycle (that is, a state where the power fuse 12 is detected to be blown).
  • step 304 the lower arm relay 70 is turned off (that is, opened).
  • step 306 the second fuse relay 74 is turned on (that is, closed).
  • the lower arm relay 70 is opened when a short circuit failure of the lower arm switching element Q24 is detected. Thereby, since the short circuit state of a lower arm is eliminated, the overcurrent from the battery 10 can be prevented and the battery 10 can be protected. Further, according to the process shown in FIG. 3, the second fuse relay 74 is closed when the melting of the power fuse 12 is detected. Thus, electric power can be supplied from the battery 10 to the traveling motor 40 via the second power fuse 72 and the second fuse relay 74, and the traveling traveling by the traveling motor 40 becomes possible.
  • FIG. 4 is a flowchart showing still another example of the process executed by the control device 50 regarding the short circuit of the switching element Q24 of the lower arm.
  • the processing routine shown in FIG. 4 may be repeatedly executed at predetermined intervals while the power supply device 2 is operating (that is, while the traveling motor 40 is being driven).
  • the process shown in FIG. 4 is mainly different from the process shown in FIG. 3 in that step 408 is added. That is, the processes in steps 400 to 406 may be the same as the processes in steps 300 to 306 shown in FIG.
  • step 408 the switching element Q22 of the upper arm is kept on.
  • the upper arm switching element Q22 is off, the upper arm switching element Q22 is turned on and then the upper arm switching element Q22 is kept on.
  • the retreat travel by the travel motor 40 can be performed while the regenerative current from the inverter 30 flows to the battery 10 side during regeneration.
  • the upper arm switching element Q22 may be switched on / off (one arm drive by the upper arm).
  • step 402 may be omitted as in the process shown in FIG.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram of an example of a method for detecting a short-circuit fault in the switching element Q24 of the lower arm.
  • the switching element Q24 of the lower arm has a short circuit failure during power running
  • the switching element Q22 of the upper arm is turned on during subsequent regeneration
  • the upper and lower arms are short-circuited at the timing when the switching element Q22 of the upper arm is turned on.
  • the charge accumulated in the smoothing capacitor C2 becomes a short-circuit current and flows through the switching element Q22 of the upper arm.
  • the short-circuit fault of the switching element Q24 in the lower arm may be detected based on the value of the current flowing through the switching element Q22 in the upper arm.
  • the switching element Q24 of the lower arm A short circuit fault may be detected.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram of an example of a method for detecting fusing of the power fuse 12.
  • the switching element Q24 in the lower arm When the switching element Q24 in the lower arm is short-circuited, the switching element Q24 in the lower arm cannot be turned off, and the charge accumulated in the filter capacitor C1 is short-circuited as schematically shown by the arrow Y2 in FIG. It flows as. At the same time, the power fuse 12 is melted. Thereby, the both-ends voltage of filter capacitor C1 falls (namely, it falls to substantially 0), and becomes small compared with battery voltage Vb (voltage of battery 10). Using this point, the blowout of the power fuse 12 may be detected based on the voltage across the filter capacitor C1. For example, the fusing of the power supply fuse 12 may be detected when the voltage across the filter capacitor C1 drops below the predetermined voltage from near the battery voltage Vb. In this case, the predetermined voltage is a value significantly lower than the battery voltage Vb, and may be a value slightly larger than 0.
  • a short-circuit fault in the lower arm switching element Q24 may also be detected based on the voltage across the filter capacitor C1. For example, when the voltage between both ends of the filter capacitor C1 drops below the predetermined voltage from the vicinity of the battery voltage Vb, a short-circuit failure in the lower arm switching element Q24 and a blowout of the power supply fuse 12 may be detected simultaneously.
  • control device 50 Next, a preferred configuration example of the control device 50 will be described.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of the configuration of the control device 50.
  • the switching elements Q1 to Q6 of the inverter 30 (however, the switching elements Q3 to Q6 are omitted) and the switching elements Q22 and Q24 of the DC / DC converter 20 are also illustrated.
  • the control device 50 has a configuration for controlling the switching elements Q1 to Q6 of the inverter 30 in addition to the switching elements Q22 and Q24 of the DC / DC converter 20, but the switching elements Q1 to Q of the inverter 30 are controlled.
  • the component that controls Q6 may be omitted (that is, it may be realized by another control device).
  • the control device 50 includes a microcomputer 510 and each driving IC (integrated circuit) unit 522.
  • a total of eight drive ICs 522 are provided corresponding to the switching elements Q1 to Q6 of the inverter 30 and the switching elements Q22 and Q24 of the DC / DC converter 20.
  • a plurality of driving ICs 522 may be integrated as one driving IC. Also in such a case, a circuit portion corresponding to a plurality of drive ICs 522 is included in one drive IC.
  • a communication line 530 for a gate signal is provided between the microcomputer 510 and each driving IC 522.
  • a total of eight gate signal communication lines 530 are provided corresponding to the switching elements Q1 to Q6 of the inverter 30 and the switching elements Q22 and Q24 of the DC / DC converter 20.
  • a gate signal for switching on / off the switching elements Q1 to Q6 is transmitted to each of the gate signal communication lines 530 related to the switching elements Q1 to Q6 of the inverter 30. That is, each gate signal is applied to the gates of the switching elements Q1 to Q6 via each gate signal communication line 530 and each drive IC 522.
  • a gate signal for switching on / off the switching elements Q22 and Q24 is transmitted to each of the gate signal communication lines 530 related to the switching elements Q22 and Q24 of the DC / DC converter 20. That is, each gate signal is applied to the gates of the switching elements Q22 and Q24 via each gate signal communication line 530 and each drive IC 522.
  • Communication lines 540 and 542 for feedback signals are provided between the microcomputer 510 and each drive IC 522. As shown in FIG. 7, the feedback signal communication line 540 is common to the seven drive ICs 522. On the other hand, the communication line 542 for feedback signals is provided exclusively for the drive IC 522 related to the switching element Q22 of the upper arm.
  • the symbol “522A” is appropriately used to distinguish it from the other driving ICs 522.
  • the feedback signal communication line 540 has one end connected to the power supply voltage Vcc and the other end connected to the microcomputer 510.
  • the communication line 540 for feedback signals includes seven photo couplers 550 provided for each of the seven drive ICs 522. As shown in FIG. 7, the seven photo couplers 550 (output-side transistors) may be connected in series between the power supply voltage Vcc and the microcomputer 510, or may be connected in parallel.
  • Each of the drive ICs 522 transmits a feedback signal (element information) to the microcomputer 510 by turning on / off the corresponding fot coupler 550 and changing the level of the communication line 540 for feedback signals between Hi and Lo. Note that during the non-transmission period of the feedback signal, the level of the communication line 540 for the feedback signal is maintained at Hi. Details of the feedback signal will be described later.
  • the feedback signal communication line 542 has one end connected to the power supply voltage Vcc and the other end connected to the microcomputer 510 separately from the feedback signal communication line 540.
  • the communication line 542 for the feedback signal includes a foto coupler 552.
  • the driving IC 522A related to the switching element Q22 of the upper arm turns the fottle coupler 552 on / off to change the level of the communication line 542 for feedback signal between Hi and Lo, thereby sending the feedback signal (element information) to the microcomputer 510. Send to.
  • the level of the communication line 542 for the feedback signal is maintained at Hi. Details of the feedback signal will be described later.
  • the feedback signals from the seven drive ICs 522 may include unique information and abnormal status information.
  • the feedback signal may be generated only once and transmitted to the microcomputer 510, or may be repeatedly generated and transmitted to the microcomputer 510 while the abnormality continues.
  • the unique information may be unique information (ID) for specifying each of the switching elements Q1 to Q6 and the switching element Q24.
  • the abnormality status information is a signal indicating the content of the abnormality. There may be a plurality of abnormality contents depending on the abnormality that can be detected (determinable). For example, the content of the abnormality may be information representing the content of the protection operation when the protection function of each drive IC 522 is activated.
  • the protection function may include, for example, short circuit protection, overcurrent protection, overheat protection, voltage abnormality protection, board component defect detection, and the like.
  • the feedback signal from the driving IC 522A related to the switching element Q22 of the upper arm may not include unique information. That is, the feedback signal from the drive IC 522A may include only the abnormal status information among the unique information and the abnormal status information.
  • the feedback signal may be generated only once and transmitted to the microcomputer 510, or may be repeatedly generated and transmitted to the microcomputer 510 while the abnormality continues.
  • Each of the seven drive ICs 522 (seven drive ICs 522 other than the drive IC 522A) generates a feedback signal and transmits it to the microcomputer 510 when an abnormality is detected (protection operation). At this time, each of the driving ICs 522 sends a feedback signal including specific information related to the corresponding switching element among the switching elements Q1 to Q6 and the switching element Q24 and abnormal status information corresponding to the detected abnormality to the microcomputer 510. Send.
  • each drive IC 522 includes a storage unit (not shown) that holds unique information and the like related to the corresponding switching element.
  • the storage unit may be an EEPROM (electrically erasable programmable ROM) or the like.
  • the microcomputer 510 determines which one of the switching elements Q1 to Q6 and the switching element Q24 is abnormal based on the unique information and the abnormal status information. Then, processing (for example, emergency operation) according to the determination result is executed.
  • the drive IC 522A related to the switching element Q22 of the upper arm generates a feedback signal and transmits it to the microcomputer 510 when an abnormality is detected (protection operation).
  • the drive IC 522A transmits a feedback signal including abnormality status information corresponding to the detected abnormality to the microcomputer 510.
  • the drive IC 522A detects a short-circuit fault in the switching element Q24 in the lower arm based on an abnormality in the current value of the current sensor (sense emitter SE), and performs feedback.
  • a signal is transmitted to the microcomputer 510.
  • the driving IC 522A related to the switching element Q22 of the upper arm generates a feedback signal including abnormal status information corresponding to the short-circuit failure, and transmits the feedback signal to the microcomputer 510 via the feedback signal communication line 542.
  • the drive IC 522 related to the switching element Q24 of the lower arm generally cannot detect a short circuit failure of its own switching element Q24.
  • the microcomputer 510 determines that a short circuit failure has occurred in the lower arm switching element Q24 facing the upper arm switching element Q22 based on the received abnormal status information (step 300 in FIG. 3, step 400 in FIG. 4, etc.). reference).
  • the feedback signal communication line 542 is provided exclusively for the drive IC 522A related to the upper arm switching element Q22, so that the short circuit failure of the lower arm switching element Q24 on the microcomputer 510 side. Can be reliably detected.
  • the communication line 542 for the feedback signal is used for the feedback signal. It may be common with the communication line 540. That is, the feedback signal communication line 542 is omitted, and the drive IC 522A related to the upper arm switching element Q22 also transmits the feedback signal through the feedback signal communication line 540 in the same manner as the other drive ICs 522. It is good as well.
  • the communication lines 540 and 542 for feedback signals are connected to the shutdown circuit (SDOWN circuit) 560, but may not be connected to the SDOWN circuit 560. That is, in the example shown in FIG. 7, the communication line related to the SDOWN circuit 560 and the communication lines 540 and 542 for feedback signals are shared, but the feedback signal use is independent of the communication lines related to the SDOWN circuit 560.
  • the communication lines 540 and 542 may be formed. In this case, during the non-transmission period of the feedback signal, the level of the communication line 542 for the feedback signal may be maintained at Lo.
  • the SDOWN circuit 560 has a function of preventing the adjacent arms from being jointly destroyed by a surge generated in the failure arm when a short circuit failure occurs.
  • the SDOWN circuit 560 is a circuit that stops (turns off) the operation of the switching element of the adjacent arm in response to a shutdown signal from the corresponding drive IC 522 (early without going through the microcomputer 510) when a short circuit failure occurs. It is. Specifically, when a shutdown signal (Lo level) from the drive IC 522 is input to the SDOWN circuit 560, the output of the SDOWN circuit 560 becomes Lo level. As a result, the input of each drive IC 522 is at the Lo level (because each of the photodiodes 532 is turned off), so that all the switching elements Q1 to Q6 and the switching elements Q22 and Q24 are turned off (however, the short-circuit faulty switching) The element cannot be turned off). In the example shown in FIG. 7, the feedback signal communication lines 540 and 542 may be connected to the SDOWN circuit 560 via a low-pass filter so that the shutdown is not performed by the feedback signal.
  • the communication line 540 for feedback signals is common to the seven drive ICs 522 (seven drive ICs 522 other than the drive IC 522A related to the upper arm switching element Q22). Each may be provided exclusively for the IC 522. In this case, unique information in the feedback signal is not necessary. Alternatively, a feedback signal communication line may be provided for each set of a plurality of sets of drive ICs 522 of a predetermined combination.
  • the feedback signals from the seven drive ICs 522 include unique information. However, if it is only necessary to detect the presence or absence of abnormality (that is, when it is not necessary to determine which switching element is abnormal), the feedback signals from the seven driving ICs 522 do not need to include specific information. Good.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating another example of the configuration of the control device 50.
  • the switching elements Q1 to Q6 of the inverter 30 (however, the switching elements Q2 to Q6 are omitted) and the switching elements Q22 and Q24 of the DC / DC converter 20 are also illustrated.
  • the feedback signal communication line 542 has one end connected to the power supply voltage Vcc and the other end connected to the microcomputer 510.
  • the communication line 542 for the feedback signal includes a foto coupler 552.
  • the drive IC 522A related to the switching element Q22 of the upper arm turns the fottle coupler 552 on / off to change the level of the communication line 542 for feedback signal between Hi and Lo, thereby generating a feedback signal (first element information). It transmits to the microcomputer 510.
  • the drive IC 522A related to the switching element Q22 of the upper arm keeps the fott coupler 552 in the on state.
  • the feedback signal communication line 540 has one end connected to the feedback signal communication line 542 and the other end connected to the microcomputer 510. That is, the communication line 540 for feedback signals is connected to the (common) power supply voltage Vcc via the communication line 542 for feedback signals.
  • the communication line 540 for feedback signals includes seven photo couplers 550 provided for each of the seven drive ICs 522 (seven drive ICs 522 other than the drive IC 522A related to the switching element Q22 of the upper arm). As shown in FIG. 8, the seven photo couplers 550 (transistors on the output side) may be connected in series between the power supply voltage Vcc and the microcomputer 510, or may be arranged in parallel.
  • Each of the driving ICs 522 transmits a feedback signal (second element information) to the microcomputer 510 by turning on / off the corresponding fot coupler 550 and changing the level of the communication line 540 for feedback signals between Hi and Lo. To do. Note that, during the non-transmission period of the feedback signal, each drive IC 522 maintains the fott coupler 550 in the on state.
  • the feedback signal (first element information) from the communication line for feedback signal 542 and the feedback signal (second element information) from the communication line for feedback signal 540 may be the same. May include. That is, the drive IC 522A and the other drive ICs 522 may generate a feedback signal that does not include unique information and transmit the feedback signal to the microcomputer 510.
  • the feedback signal communication line 542 is arranged on the power supply voltage Vcc side with respect to the feedback signal communication line 540. Therefore, when the feedback signal communication line 542 becomes the Lo level, feedback is performed.
  • the signal communication line 540 inevitably becomes the Lo level.
  • the feedback signal communication line 542 does not necessarily become Lo level. That is, even if the feedback signal communication line 540 becomes Lo level, unless the feedback signal communication line 542 is set to Lo level by the drive IC 522A related to the switching element Q22 of the upper arm, the feedback signal communication line 542 is Does not go to Lo level. Accordingly, the feedback signal (first element information) from the feedback signal communication line 542 is transmitted to the microcomputer 510 without being affected by the feedback signal (second element information) from the feedback signal communication line 540. be able to.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram of the example shown in FIG. 8, and shows how the first element information and the second element information change depending on whether the driving IC that detects overcurrent is the driving IC 522 or the driving IC 522A.
  • the feedback signal from the driving IC 522A related to the switching element Q22 of the upper arm is the communication line 542 for feedback signal and the communication line 540 for feedback signal. Is received by the microcomputer 510. Therefore, as shown in FIG. 9, both the first element information and the second element information are received by the microcomputer 510.
  • the other driving IC 522 detects a short-circuit failure
  • the feedback signal from the other driving IC 522 is received by the microcomputer 510 only through the communication line 540 for the feedback signal. Therefore, as shown in FIG. 9, only the second element information is received by the microcomputer 510.
  • the microcomputer 510 can detect a short-circuit failure of the switching element Q24 of the lower arm based on the state (first element information) of the communication line 542 for feedback signals.
  • the drive IC 522A detects a short circuit failure in the switching element Q24 in the lower arm based on an abnormality in the current value of the current sensor (sense emitter SE). Then, the drive IC 522A generates a feedback signal corresponding to the short-circuit failure, and transmits it to the microcomputer 510 via the feedback signal communication line 542. Thereby, the microcomputer 510 can detect a short-circuit failure of the switching element Q24 of the lower arm.
  • FIG. 10 is a diagram schematically illustrating an example of a mounting method of the switching element Q22 and the diode D22 of the DC / DC converter 20, and is a top view schematically illustrating a mounting state on the substrate 90.
  • FIG. 10 is a diagram schematically illustrating an example of a mounting method of the switching element Q22 and the diode D22 of the DC / DC converter 20, and is a top view schematically illustrating a mounting state on the substrate 90.
  • the switching element Q22 and the diode D22 are provided on the substrate 90 in the form of a chip.
  • the switching element Q22 and the diode D22 may be joined on the substrate 90 by solder.
  • the substrate 90 may be a heat spreader (for example, a copper block), a DBA (Direct Brazed Aluminum) substrate having an aluminum plate or a copper plate on both sides of a ceramic substrate, or the like.
  • the switching element Q22 and the diode D22 are connected to each other by the first conducting wire 82.
  • the switching element Q22 is an IGBT
  • the first conductive wire 82 connects the emitter electrode of the switching element Q22 and the anode electrode of the diode D22.
  • the first conductor 82 may be formed of, for example, a tape or a wire. In this case, as shown in FIG. 10, a plurality of (for example, five) first conductive wires 82 may be provided in parallel.
  • the first conductive wire 82 may be formed of a metal plate such as the bus bar 80. Note that the black squares in FIG. 10 represent joints (for example, ultrasonic welds or laser welds) of the first conductive wires 82 (the same applies to FIGS. 11 and 12).
  • the diode D22 is connected to the bus bar 80 by the second conductive wire 84.
  • Bus bar 80 is connected to reactor L1.
  • the second conductive wire 84 connects the anode electrode of the diode D ⁇ b> 22 to the bus bar 80.
  • the second conducting wire 84 may be formed by a tape or a wire, for example. In this case, as shown in FIG. 10, a plurality of (for example, five) second conductive wires 84 may be provided in parallel. Alternatively, the second conductive wire 84 may be formed of a metal plate such as the bus bar 80. Note that the black squares in FIG. 10 represent joints (for example, ultrasonic welds or laser welds) of the second conductor 84 (the same applies to FIGS. 11 and 12).
  • the switching element Q22 and the diode D22 are connected to the positive line of the inverter 30 (the positive side of the smoothing capacitor C2) via another bus bar (not shown).
  • the switching element Q22 is an IGBT, and the collector electrode of the switching element Q22 and the cathode electrode of the diode D22 are connected to another bus bar via the substrate 90 and connected to the positive line of the inverter 30.
  • FIG. 11 is a diagram showing a mounting method according to a comparative example.
  • the switching element Q22 and the diode D22 are connected to the bus bar by a common conductor. That is, one certain conducting wire (tape or wire) connects the emitter electrode of the switching element Q22, the anode electrode of the diode D22, and the bus bar.
  • the adjacent arm may break together due to a surge generated in the failed arm.
  • the switching element Q24 in the lower arm the switching element Q22 in the upper arm may be damaged due to a surge generated in the lower arm.
  • the second conductor 84 is formed separately (independently) from the first conductor 82, and therefore, the first conductor 82 is damaged by the damage of the switching element Q ⁇ b> 22. Although the joint can be peeled off, the second conductor 84 can continue. In other words, the current path of the upper arm is not interrupted, and a state where current can be supplied to the traveling motor 40 is maintained.
  • the second conductor 84 is formed separately from the first conductor 82, when the short-arm switching element Q24 is short-circuited, the switching element Q22 is destroyed together. Even in this case, the current supply to the traveling motor 40 can be continued through the second conductive wire 84 (and the diode D22). As a result, the retreat travel by the travel motor 40 becomes possible.
  • FIG. 12 is a diagram schematically illustrating another example of the mounting method of the switching element Q22 and the diode D22 of the DC / DC converter 20, and is a top view schematically illustrating the mounting state on the substrate 90.
  • FIG. 12 is a diagram schematically illustrating another example of the mounting method of the switching element Q22 and the diode D22 of the DC / DC converter 20, and is a top view schematically illustrating the mounting state on the substrate 90.
  • the first conductor 86 connects the emitter electrode of the switching element Q22 and the anode electrode of the diode D22 as well as the anode electrode of the diode D22 and the bus bar 80, as in the comparative example shown in FIG. Connect.
  • the second conductor 88 is formed separately from the first conductor 86, and connects the anode electrode of the diode D22 and the bus bar 80.
  • the switching element Q22 is shared when the short arm switching element Q24 is short-circuited. Even when accompanying destruction occurs, current supply to the traveling motor 40 can be continued via the second conductor 88 (and the diode D22). As a result, the retreat travel by the travel motor 40 becomes possible.
  • FIG. 13 is a diagram showing a power supply device 2B according to another embodiment.
  • the power supply device 2B of the present embodiment is different from the above-described embodiment in the configuration of the DC / DC converter 20B.
  • the lower arm relay 70 is replaced by a fuse 70B (hereinafter, referred to as a lower arm fuse 70B), and other configurations may be the same.
  • the lower arm fuse 70B has a fusing characteristic such that the lower arm switching element Q24 is blown before the power fuse 12 when a short circuit occurs in the lower arm switching element Q24.
  • the short arm switching element Q24 is short-circuited, the lower arm fuse 70B is broken before the power fuse 12. Thereby, the short-circuit state of the lower arm can be eliminated, and the overcurrent from the battery 10 can be prevented and the battery 10 can be protected.
  • the short arm switching element Q24 is short-circuited, the charge of the capacitor such as the filter capacitor C1 is discharged as described above, so that the capacitor from the battery 10 is charged after the lower arm fuse 70B is blown.
  • a relatively large current (a large current when the capacitor is charged when the IG is on) is generated, and the power fuse 12 can be blown due to this current.
  • the second fuse relay 74 power can be supplied from the battery 10 to the traveling motor 40 via the second power fuse 72 and the second fuse relay 74.
  • the lower arm relay 70 and the second fuse relay 74 do not need to be mechanical switches, and may be replaced by other switches (for example, semiconductor switching elements).
  • control device 50 controls the DC / DC converter 20, the lower arm relay 70, and the second fuse relay 74, but only the lower arm relay 70 and the second fuse relay 74 are controlled. May be.
  • part or all of the functions for controlling the lower arm relay 70 and the second fuse relay 74 may be realized by another control device different from the control device 50.
  • the feedback signal generates various kinds of information in the Hi level and Lo level patterns, but the Hi level and Lo level patterns are arbitrary.
  • the feedback signal may be a digital signal or an analog signal.
  • the feedback signal includes abnormal status information.
  • the feedback signal may be a signal that transmits only a short-circuit fault.
  • the microcomputer 510 can determine the presence / absence of a short-circuit failure based only on the presence / absence of reception of a feedback signal.
  • the switching elements Q22 and Q24 and the diodes D22 and D24 form a pair of upper and lower arms, respectively, but the switching elements Q22 and Q24 and the diodes D22 and D24 each have two pairs of upper and lower. As described above, two or more pairs of upper and lower arms may be formed.
  • the DC / DC converter 20 is not limited to a single-phase upper and lower arm, and may include two or more upper and lower arms.
  • the load is the traveling motor 40, but it may be another motor or a load other than the motor.

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Abstract

　電源装置は、電源と、前記電源の正極と負極との間に直列に接続される上アーム及び下アームのスイッチング素子と、リアクトルとを備えるＤＣ／ＤＣコンバータと、下アームのスイッチング素子と前記電源の負極との間に設けられる常態が閉の第１スイッチと、前記電源の正極と前記リアクトルの他端との間に設けられる電源ヒューズと、前記電源ヒューズに並列に接続される第２電源ヒューズと、前記第２電源ヒューズに直列に接続されると共に、前記電源ヒューズに並列に接続される常態が開の第２スイッチと、前記下アームのスイッチング素子の短絡故障を検出した場合に、前記第１スイッチを開くと共に前記第２スイッチを閉じる制御装置とを含む。

Description

電源装置
　本開示は、電源装置に関する。
　従来から、ＤＣ／ＤＣコンバータに過電流が流れたことを検知したときにリレー接点を開き、上下アームスイッチング素子の駆動回路への供給電力を遮断するようにし、上下アームスイッチング素子のスイッチング動作を停止し、ＤＣ／ＤＣコンバータ流れる過電流の継続を防止し、電源ヒューズの溶断を防止する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開2010-148318号公報
　しかしながら、上記のような特許文献１に記載の構成では、下アームのスイッチング素子が短絡故障した場合は、高圧バッテリの電源ヒューズの溶断を防止できない虞がある。この点、上記のような特許文献１に記載の構成では、高圧バッテリに加えて、ＤＣ／ＤＣコンバータの２次側に燃料電池を備えるため、高圧バッテリの電源ヒューズが溶断した場合でも、燃料電池による負荷への電力供給が可能である。しかしながら、ＤＣ／ＤＣコンバータの２次側に燃料電池を備えない場合は、負荷への電力供給を継続できない虞がある。
　そこで、本開示は、ＤＣ／ＤＣコンバータの下アームのスイッチング素子が短絡故障した場合でも、バッテリから負荷への電力供給を継続することが可能な電源装置の提供を目的とする。
　本開示の一局面によれば、電源と、
　前記電源の正極と負極との間に直列に接続される上アームのスイッチング素子及び下アームのスイッチング素子と、前記上アームのスイッチング素子と前記下アームのスイッチング素子との間に一端が接続され、他端が前記電源に接続されるリアクトルとを備えるＤＣ／ＤＣコンバータと、
　前記下アームのスイッチング素子と前記電源の負極との間に設けられる常態が閉の第１スイッチと、
　前記電源の正極と前記リアクトルの他端との間に設けられる電源ヒューズと、
　前記電源ヒューズに並列に接続される第２電源ヒューズと、
　前記第２電源ヒューズに直列に接続されると共に、前記電源ヒューズに並列に接続される常態が開の第２スイッチと、
　前記下アームのスイッチング素子の短絡故障を検出した場合に、前記第１スイッチを開くと共に前記第２スイッチを閉じる制御装置とを含む、電源装置が得られる。
電源装置２の一実施例を含む電動自動車用モータ駆動システム１の全体構成の一例を示す図である。 下アームのスイッチング素子Ｑ２４の短絡に関して制御装置５０により実行される処理の一例を示すフローチャートである。 下アームのスイッチング素子Ｑ２４の短絡に関して制御装置５０により実行される処理の他の一例を示すフローチャートである。 下アームのスイッチング素子Ｑ２４の短絡に関して制御装置５０により実行される処理の更なる他の一例を示すフローチャートである。 下アームのスイッチング素子Ｑ２４の短絡故障の検出方法の一例の説明図である。 電源ヒューズ１２の溶断の検出方法の一例の説明図である。 制御装置５０の構成の一例を示す図である。 制御装置５０の構成の他の一例を示す図である。 図８に示す例の説明図であり、過電流を検知する駆動ＩＣに応じて第１素子情報及び第２素子情報が変化する態様を示す表図である。 ＤＣ／ＤＣコンバータ２０のスイッチング素子Ｑ２２，Ｑ２４及びダイオードＤ２２，Ｄ２４の実装方法の一例を概略的に示す図である。 比較例による実装方法を示す図である。 ＤＣ／ＤＣコンバータ２０のスイッチング素子Ｑ２２及びダイオードＤ２２の実装方法の他の一例を概略的に示す図である。 他の実施例による電源装置２Ｂを示す図である。
　以下、添付図面を参照しながら各実施例について詳細に説明する。
　図１は、電源装置２の一実施例を含む電動自動車用モータ駆動システム１の全体構成の一例を示す図である。モータ駆動システム１は、バッテリ１０の電力を用いて走行用モータ４０を駆動することにより車両を駆動させるシステムである。尚、電動自動車は、電力を用いて走行用モータ４０を駆動して走行するものであれば、その方式や構成の詳細は任意である。電動自動車は、典型的には、動力源がエンジンと走行用モータ４０であるハイブリッド自動車（ＨＶ）や、動力源が走行用モータ４０のみである電気自動車を含む。
　モータ駆動システム１は、図１に示すように、バッテリ１０、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０、インバータ３０、走行用モータ４０、及び、制御装置５０を備える。
　バッテリ１０は、電力を蓄積して直流電圧を出力する任意の蓄電装置であり、ニッケル水素バッテリ、リチウムイオンバッテリや電気２重層キャパシタ等の容量性素子から構成されてもよい。尚、バッテリ１０は、複数の単電池をスタックした電池パックにより形成されてもよい。尚、バッテリ１０は、走行用モータ４０に対する唯一の電力源であってよい。即ち、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の出力側には、燃料電池等の他のバッテリは設けられなくてよい。但し、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の入力側には、オルターネータ等が設けられてもよい。
　ＤＣ／ＤＣコンバータ２０は、双方向のＤＣ／ＤＣコンバータ（可逆チョッパ方式の昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ）であってよい。ＤＣ／ＤＣコンバータ２０は、例えば２００Ｖから６５０Ｖへの昇圧変換、及び、６５０Ｖから２００Ｖへの降圧変換が可能であってよい。ＤＣ／ＤＣコンバータ２０のリアクトル（コイル）Ｌ１の入力側と負極ラインとの間にはフィルタコンデンサＣ１が接続されてよい。
　図示の例では、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０は、２つのスイッチング素子Ｑ２２，Ｑ２４と、リアクトルＬ１とを有する。２つのスイッチング素子Ｑ２２，Ｑ２４は、インバータ３０の正極ラインと負極ラインとの間に互いに直列に接続される。リアクトルＬ１は、一端がバッテリ１０の正極側に接続され、他端が２つのスイッチング素子Ｑ２２，Ｑ２４の接続部（中点）に接続される。
　図示の例では、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の２つのスイッチング素子Ｑ２２，Ｑ２４は、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）である。尚、スイッチング素子Ｑ２２，Ｑ２４は、ダイオード（例えばフリーホイールダイオード）Ｄ２２，Ｄ２４を外付け素子と用いる通常のＩＧＢＴであってもよいし、ダイオードＤ２２，Ｄ２４を内蔵した逆導通ＩＧＢＴ（ＲＣ（Reverse Conducting）－ＩＧＢＴ）であってもよい。いずれの場合も、上アームのスイッチング素子Ｑ２２のコレクタはインバータ３０の正極ラインに接続されており、上アームのスイッチング素子Ｑ２２のエミッタは、下アームのスイッチング素子Ｑ２４のコレクタに接続されている。また、下アームのスイッチング素子Ｑ２４のエミッタは、インバータ３０の負極ライン及びバッテリ１０の負極に接続されている。尚、スイッチング素子Ｑ２２、Ｑ２４は、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor)のような、ＩＧＢＴ以外の他のスイッチング素子であってもよい。
　インバータ３０は、正極ラインと負極ラインとの間に互いに並列に配置されるＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各アームから構成される。Ｕ相アームはスイッチング素子（本例ではＩＧＢＴ）Ｑ１，Ｑ２の直列接続からなり、Ｖ相アームはスイッチング素子（本例ではＩＧＢＴ）Ｑ３，Ｑ４の直列接続からなり、Ｗ相アームはスイッチング素子（本例ではＩＧＢＴ）Ｑ５，Ｑ６の直列接続からなる。また、各スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６のコレクタ－エミッタ間には、それぞれ、エミッタ側からコレクタ側に電流を流すようにダイオードＤ１～Ｄ６が配置される。尚、スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６は、ＭＯＳＦＥＴのような、ＩＧＢＴ以外の他のスイッチング素子であってもよい。
　走行用モータ４０は、３相の永久磁石モータであり、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３つのコイルの一端が中点で共通接続されている。Ｕ相コイルの他端は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の中点Ｍ１に接続され、Ｖ相コイルの他端は、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４の中点Ｍ２に接続され、Ｗ相コイルの他端は、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６の中点Ｍ３に接続される。スイッチング素子Ｑ１のコレクタと負極ラインとの間には、平滑コンデンサＣ２が接続される。尚、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３つのコイルの結線方法は、Δ結線であってもよい。また、走行用モータ４０は、電磁石と永久磁石とを組み合わせたハイブリッド型の３相モータであってもよい。
　尚、走行用モータ４０に加えて、第２の走行用モータ又は発電機が並列で追加されてもよい。この場合、対応するインバータも並列に追加されればよい。
　制御装置５０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０を制御する。また、制御装置５０は、後述の下アームリレー７０及び第２ヒューズリレー７４を制御する。また、制御装置５０は、更に、インバータ３０を制御してもよい。制御装置５０は、マイコンを含むＥＣＵ（電子制御ユニット）として具現化されてもよい。尚、制御装置５０の各種機能（以下で説明する機能を含む）は、任意のハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア又はそれらの組み合わせにより実現されてもよい。例えば、制御装置５０の各種機能は、特定用途向けＡＳＩＣ（application-specific integrated circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）により実現されてもよい。また、制御装置５０の各種機能は、複数のＥＣＵにより協動して実現されてもよい。
　ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の制御方法の概要は任意であってよい。典型的には、制御装置５０は、インバータ３０の動作（力行又は回生）に応じて、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０を制御する。例えば、制御装置５０は、力行時は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の下アームのスイッチング素子Ｑ２４のみをオン／オフ切換し（下アームによる片アーム駆動）、バッテリ１０の電圧を昇圧してインバータ３０側に出力する。この際、下アームのスイッチング素子Ｑ２４は、ＰＷＭ（Ｐulse Ｗidth Ｍodulation）制御されてもよい。また、回生時は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の上アームのスイッチング素子Ｑ２２のみをオン／オフ切換し（上アームによる片アーム駆動）、インバータ３０側の電圧を降圧してバッテリ１０側に出力する。この際、上アームのスイッチング素子Ｑ２２は、ＰＷＭ制御されてよい。また、リアクトルＬ１を流れる電流が０を跨ぐ際（ゼロクロス時）、制御装置５０は、２つのスイッチング素子Ｑ２２，Ｑ２４を逆相でオン／オフ駆動してもよい（両アーム駆動）。
　インバータ３０の制御方法の概要は任意であってよい。典型的には、制御装置５０は、各相のコイルを流れる相電流が例えば１２０度ずつ位相がずれた関係の正弦波波形となるように、Ｕ相に係る２つのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２をオン／オフ駆動し、Ｖ相に係る２つのスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４をオン／オフ駆動し、Ｗ相に係る２つのスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６をオン／オフ駆動する。
　次に、図１の参照を継続して、一実施例による電源装置２について説明する。電源装置２は、バッテリ１０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０と、電源ヒューズ１２と、制御装置５０と、下アームリレー７０と、第２電源ヒューズ７２と、第２ヒューズリレー７４とを含む。
　電源ヒューズ１２は、バッテリ１０の正極側に直列に接続される。図１に示す例では、電源ヒューズ１２は、バッテリ１０の正極とフィルタコンデンサＣ１の正極側との間に接続される。
　下アームリレー７０は、下アームのスイッチング素子Ｑ２４とバッテリ１０の負極（インバータ３０の負極ライン）との間に設けられる。即ち、下アームのスイッチング素子Ｑ２４のエミッタは、下アームリレー７０を介して、インバータ３０の負極ライン及びバッテリ１０の負極に接続されている。下アームリレー７０は、常態が閉である。尚、ここでいう“常態”とは、正常制御時の状態（力行状態及び回生状態）であり、後述のような退避走行時の動作状態は除外される。下アームリレー７０は、典型的には、素子の特性として電源供給が０の状態で閉となるタイプ（ノーマリクローズタイプ）であるが、素子の特性として電源供給が０の状態で開となるタイプ（ノーマリオープンタイプ）であってもよく、ノーマリオープンタイプの場合、制御により常態が閉とされる。下アームリレー７０の開閉は、制御装置５０により制御される。
　第２電源ヒューズ７２は、電源ヒューズ１２に並列に接続される。図１に示す例では、第２電源ヒューズ７２は、バッテリ１０の正極とフィルタコンデンサＣ１の正極側との間に、電源ヒューズ１２に並列に接続される。尚、第２電源ヒューズ７２は、電源ヒューズ１２と同様の溶断特性を有してもよいし、異なる溶断特性を有してもよい。
　第２ヒューズリレー７４は、第２電源ヒューズ７２に直列に接続されると共に、電源ヒューズ１２に並列に接続される。即ち、直列接続された第２ヒューズリレー７４及び第２電源ヒューズ７２は、電源ヒューズ１２に並列に接続される。第２ヒューズリレー７４は、常態が開である。同様に、ここでいう“常態”とは、正常制御時の状態（力行状態及び回生状態）であり、後述のような退避走行時の動作状態は除外される。第２ヒューズリレー７４は、典型的には、素子の特性として電源供給が０の状態で開となるタイプ（ノーマリオープンタイプ）であるが、素子の特性として電源供給が０の状態で閉となるタイプ（ノーマリクローズタイプ）であってもよく、ノーマリクローズタイプの場合、制御により常態が開とされる。第２ヒューズリレー７４の開閉は、制御装置５０により制御される。
　図２は、下アームのスイッチング素子Ｑ２４の短絡に関して制御装置５０により実行される処理の一例を示すフローチャートである。図２に示す処理ルーチンは、電源装置２の作動中（即ち走行用モータ４０の駆動中）、所定周期毎に繰り返し実行されてよい。
　ステップ２００では、下アームのスイッチング素子Ｑ２４の短絡故障を検出したか否かを判定する。下アームのスイッチング素子Ｑ２４の短絡故障は、任意の方法で検出されてよい（幾つかの例について後述）。下アームのスイッチング素子Ｑ２４の短絡故障を検出した場合は、ステップ２０２に進み、それ以外の場合は、次の周期でステップ２００の処理を行う（即ち、下アームのスイッチング素子Ｑ２４の短絡故障の検出待ち状態）。
　ステップ２０２では、下アームリレー７０をオフする（即ち開ける）。これにより、下アームのスイッチング素子Ｑ２４の短絡故障に起因した下アームの短絡状態が解消される。
　ステップ２０４では、第２ヒューズリレー７４をオンする（即ち閉じる）。
　ところで、下アームのスイッチング素子Ｑ２４の短絡故障が発生すると、バッテリ１０からの過電流が発生し、電源ヒューズ１２が溶断しうる。この点、図２に示す処理によれば、下アームのスイッチング素子Ｑ２４の短絡故障に伴って電源ヒューズ１２が溶断した場合でも、第２ヒューズリレー７４を閉じることで、バッテリ１０から第２電源ヒューズ７２及び第２ヒューズリレー７４を介して、走行用モータ４０に電力供給することができる。これにより、昇圧されない低圧（バッテリ１０のバッテリ電圧Ｖｂと同様）で走行用モータ４０を駆動することが可能となり、走行用モータ４０による退避走行が可能となる。また、図２に示す処理によれば、下アームのスイッチング素子Ｑ２４の短絡故障が検出された場合に、下アームリレー７０が開けられることで、下アームの短絡状態を解消することができる。これにより、バッテリ１０からの過電流を防止してバッテリ１０を保護することができる。
　尚、図２に示す例では、後述の図３等に示す例と異なり、電源ヒューズ１２の溶断を検出せずに、ステップ２０２及びステップ２０４の処理を実行している。これは、下アームのスイッチング素子Ｑ２４の短絡故障が発生すると、スイッチング素子Ｑ２４の短絡故障が検出されるまでに、電源ヒューズ１２が溶断している可能性が高いことに基づく。しかしながら、実際には、スイッチング素子Ｑ２４の短絡故障が検出された時点で、電源ヒューズ１２が溶断していない場合もありうる。この場合、電源ヒューズ１２と第２電源ヒューズ７２とが並列に機能することになり、ヒューズ特性が変化することになるが、かかる変化は、特に下アームのスイッチング素子Ｑ２４の短絡故障というフェール状態においては許容されうる。
　図３は、下アームのスイッチング素子Ｑ２４の短絡に関して制御装置５０により実行される処理の他の一例を示すフローチャートである。図３に示す処理ルーチンは、電源装置２の作動中（即ち走行用モータ４０の駆動中）、所定周期毎に繰り返し実行されてよい。図３に示す処理は、図２に示した処理に対して、ステップ３０２が追加された点が主に異なる。以下では、図２に示した処理に対して異なる処理について重点的に説明する。
　ステップ３００では、下アームのスイッチング素子Ｑ２４の短絡故障を検出したか否かを判定する。下アームのスイッチング素子Ｑ２４の短絡故障を検出した場合は、ステップ３０２に進み、それ以外の場合は、次の周期でステップ３００の処理を行う。
　ステップ３０２では、電源ヒューズ１２の溶断を検出したか否かを判定する。電源ヒューズ１２の溶断は、任意の方法で検出されてよい。例えば、バッテリ１０からの持ち出し電流を検出する電流センサ（図示せず）からの情報に基づいて検出されてもよい。この場合、電源ヒューズ１２の溶断特性（既知）に基づいて、電源ヒューズ１２の溶断に必要な時間・電流値を溶断判定閾値として用意しておき、溶断判定閾値を超えるような時間・電流値が電流センサにより検出された場合に、電源ヒューズ１２が溶断したと判定してもよい。電源ヒューズ１２の溶断を検出した場合は、ステップ３０４に進み、それ以外の場合は、次の周期でステップ３０２の処理を行う（即ち、電源ヒューズ１２の溶断の検出待ち状態）。
　ステップ３０４では、下アームリレー７０をオフする（即ち開ける）。
　ステップ３０６では、第２ヒューズリレー７４をオンする（即ち閉じる）。
　図３に示す処理によれば、下アームのスイッチング素子Ｑ２４の短絡故障が検出された場合に、下アームリレー７０が開けられる。これにより、下アームの短絡状態が解消されるので、バッテリ１０からの過電流を防止してバッテリ１０を保護することができる。また、図３に示す処理によれば、電源ヒューズ１２の溶断が検出された場合に、第２ヒューズリレー７４が閉じられる。これにより、バッテリ１０から第２電源ヒューズ７２及び第２ヒューズリレー７４を介して、走行用モータ４０に電力供給することができ、走行用モータ４０による退避走行が可能となる。
　尚、図３に示す処理では、下アームのスイッチング素子Ｑ２４の短絡故障を検出してから、電源ヒューズ１２の溶断の有無を検出しているが、逆であってもよい。即ち、電源ヒューズ１２の溶断を検出してから、下アームのスイッチング素子Ｑ２４の短絡故障の有無を判定してもよい。
　図４は、下アームのスイッチング素子Ｑ２４の短絡に関して制御装置５０により実行される処理の更なる他の一例を示すフローチャートである。図４に示す処理ルーチンは、電源装置２の作動中（即ち走行用モータ４０の駆動中）、所定周期毎に繰り返し実行されてよい。図４に示す処理は、図３に示した処理に対して、ステップ４０８が追加された点が主に異なる。即ち、ステップ４００乃至ステップ４０６の各処理は、図３に示した３００乃至ステップ３０６の各処理と同様であってよい。
　ステップ４０８では、上アームのスイッチング素子Ｑ２２をオン状態に維持する。尚、上アームのスイッチング素子Ｑ２２がオフしているときは、上アームのスイッチング素子Ｑ２２をオンした上で、上アームのスイッチング素子Ｑ２２をオン状態に維持する。これにより、回生時にインバータ３０からの回生電流をバッテリ１０側に流しつつ、走行用モータ４０による退避走行が可能となる。尚、上アームのスイッチング素子Ｑ２２をオン状態に維持することに代えて、上アームのスイッチング素子Ｑ２２をオン／オフ切換（上アームによる片アーム駆動）してもよい。
　尚、図４に示す処理において、図２に示した処理と同様、ステップ４０２の処理は省略されてもよい。
　次に、下アームのスイッチング素子Ｑ２４の短絡故障の検出方法の例について説明する。尚、以下で説明する方法は、図２のステップ２００、図３のステップ３００、及び、図４のステップ４００の処理で使用されてもよい。
　図５は、下アームのスイッチング素子Ｑ２４の短絡故障の検出方法の一例の説明図である。
　力行時に、下アームのスイッチング素子Ｑ２４が短絡故障した場合、その後の回生時に上アームのスイッチング素子Ｑ２２がオンすると、上アームのスイッチング素子Ｑ２２がオンするタイミングで、上下アームが短絡する。このとき、図５に矢印Ｙ１で模式的に示すように、平滑コンデンサＣ２に溜まっている電荷が短絡電流となって、上アームのスイッチング素子Ｑ２２を流れる。この点を利用し、下アームのスイッチング素子Ｑ２４の短絡故障は、上アームのスイッチング素子Ｑ２２を流れる電流値に基づいて検出されてもよい。例えば、上アームのスイッチング素子Ｑ２２に設けられてよい電流センサ(センスエミッタＳＥ)からの電流値が所定値を越えた場合（即ち過電流が検出された場合）に、下アームのスイッチング素子Ｑ２４の短絡故障を検出してもよい。
　次に、電源ヒューズ１２の溶断の検出方法の例について説明する。尚、以下で説明する方法は、図３のステップ３０２、及び、図４のステップ４０２の処理で使用されてもよい。
　図６は、電源ヒューズ１２の溶断の検出方法の一例の説明図である。
　下アームのスイッチング素子Ｑ２４が短絡故障すると、下アームのスイッチング素子Ｑ２４はオフすることができず、フィルタコンデンサＣ１に溜まっている電荷が、図６に矢印Ｙ２で模式的に示すように、短絡電流となって流れる。また、これと略同時に電源ヒューズ１２が溶断する。これにより、フィルタコンデンサＣ１の両端電圧が低下し（即ち、略０まで低下し）、バッテリ電圧Ｖｂ（バッテリ１０の電圧）に比べて小さくなる。この点を利用し、電源ヒューズ１２の溶断は、フィルタコンデンサＣ１の両端電圧に基づいて検出されてもよい。例えば、フィルタコンデンサＣ１の両端電圧がバッテリ電圧Ｖｂ付近から所定電圧以下に低下した場合、電源ヒューズ１２の溶断を検出してもよい。この場合、所定電圧は、バッテリ電圧Ｖｂよりも有意に低い値であり、０よりも僅かに大きい値であってもよい。
　尚、フィルタコンデンサＣ１の両端電圧は、上述の如く、下アームのスイッチング素子Ｑ２４の短絡故障の発生に起因して、バッテリ電圧Ｖｂよりも有意に低い値に低下する。従って、下アームのスイッチング素子Ｑ２４の短絡故障についても、フィルタコンデンサＣ１の両端電圧に基づいて検出されてもよい。例えば、フィルタコンデンサＣ１の両端電圧がバッテリ電圧Ｖｂ付近から所定電圧以下に低下した場合、下アームのスイッチング素子Ｑ２４の短絡故障と電源ヒューズ１２の溶断を同時に検出してもよい。
　次に、制御装置５０の好ましい構成例について説明する。
　図７は、制御装置５０の構成の一例を示す図である。尚、図７においては、インバータ３０のスイッチング素子Ｑ１～Ｑ６（但し、スイッチング素子Ｑ３～Ｑ６は省略）、及び、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０のスイッチング素子Ｑ２２，Ｑ２４についても図示されている。尚、以下では、制御装置５０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０のスイッチング素子Ｑ２２，Ｑ２４に加えて、インバータ３０のスイッチング素子Ｑ１～Ｑ６を制御する構成を備えているが、インバータ３０のスイッチング素子Ｑ１～Ｑ６を制御する構成部分は省略されてもよい（即ち他の制御装置により実現されてもよい）。
　制御装置５０は、マイコン５１０と、各駆動ＩＣ（integrated circuit）部５２２とを含む。各駆動ＩＣ５２２は、インバータ３０のスイッチング素子Ｑ１～Ｑ６、及び、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０のスイッチング素子Ｑ２２，Ｑ２４に対応して、計８つ設けられる。但し、パッケージとしては、複数の駆動ＩＣ５２２が１つの駆動ＩＣとして一体化されてもよい。かかる場合も、１つの駆動ＩＣ内には、複数の駆動ＩＣ５２２に対応した回路部分を含むことになる。
　マイコン５１０と各駆動ＩＣ５２２との間には、ゲート信号用の通信線５３０が設けられる。ゲート信号用の通信線５３０は、インバータ３０のスイッチング素子Ｑ１～Ｑ６、及び、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０のスイッチング素子Ｑ２２，Ｑ２４に対応して、計８つ設けられる。
　インバータ３０のスイッチング素子Ｑ１～Ｑ６に係るゲート信号用の通信線５３０のそれぞれには、スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６をオン／オフ切換するためのゲート信号が伝送される。即ち、各ゲート信号は、各ゲート信号用の通信線５３０及び各駆動ＩＣ５２２を介してスイッチング素子Ｑ１～Ｑ６のゲートに印加される。
　ＤＣ／ＤＣコンバータ２０のスイッチング素子Ｑ２２，Ｑ２４に係るゲート信号用の通信線５３０のそれぞれには、スイッチング素子Ｑ２２，Ｑ２４をオン／オフ切換するためのゲート信号が伝送される。即ち、各ゲート信号は、各ゲート信号用の通信線５３０及び各駆動ＩＣ５２２を介してスイッチング素子Ｑ２２，Ｑ２４のゲートに印加される。
　マイコン５１０と各駆動ＩＣ５２２との間には、フィードバック信号用の通信線５４０、５４２が設けられる。フィードバック信号用の通信線５４０は、図７に示すように、７つの駆動ＩＣ５２２に対して共通である。他方、フィードバック信号用の通信線５４２は、上アームのスイッチング素子Ｑ２２に係る駆動ＩＣ５２２に対して専用に設けられる。以下、上アームのスイッチング素子Ｑ２２に係る駆動ＩＣ５２２については、他の駆動ＩＣ５２２との区別のため、符合「５２２Ａ」を適宜用いる。
　フィードバック信号用の通信線５４０は、一端が電源電圧Ｖｃｃに接続され、他端がマイコン５１０に接続される。フィードバック信号用の通信線５４０は、７つの駆動ＩＣ５２２のそれぞれに対して設けられる７つのフォットカップラ５５０を含む。７つのフォットカップラ５５０(出力側のトランジスタ)は、図７に示すように、電源電圧Ｖｃｃとマイコン５１０と間に直列に接続されてよいし、並列に接続されてもよい。駆動ＩＣ５２２のそれぞれは、対応するフォットカップラ５５０をオン／オフさせてフィードバック信号用の通信線５４０のレベルをＨｉとＬｏ間で変化させることで、フィードバック信号（素子情報）をマイコン５１０に送信する。尚、フィードバック信号の非送信期間は、フィードバック信号用の通信線５４０のレベルはＨｉに維持される。フィードバック信号の詳細は、後述する。
　フィードバック信号用の通信線５４２は、フィードバック信号用の通信線５４０とは別に、一端が電源電圧Ｖｃｃに接続され、他端がマイコン５１０に接続される。フィードバック信号用の通信線５４２は、フォットカップラ５５２を含む。上アームのスイッチング素子Ｑ２２に係る駆動ＩＣ５２２Ａは、フォットカップラ５５２をオン／オフさせてフィードバック信号用の通信線５４２のレベルをＨｉとＬｏ間で変化させることで、フィードバック信号（素子情報）をマイコン５１０に送信する。尚、フィードバック信号の非送信期間は、フィードバック信号用の通信線５４２のレベルはＨｉに維持される。フィードバック信号の詳細は、後述する。
　７つの駆動ＩＣ５２２（上アームのスイッチング素子Ｑ２２に係る駆動ＩＣ５２２Ａ以外の７つの駆動ＩＣ５２２）からのフィードバック信号は、固有情報と、異常ステータス情報とを含んでよい。フィードバック信号は、一回だけ生成され、マイコン５１０に送信されてもよいし、若しくは、異常の継続中は、繰り返し生成され、マイコン５１０に送信されてもよい。固有情報は、スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６、スイッチング素子Ｑ２４のそれぞれを特定するための固有情報（ＩＤ）であってよい。異常ステータス情報は、異常の内容を表す信号である。異常の内容は、検出可能（判定可能）な異常に応じて複数存在しうる。例えば、異常の内容は、各駆動ＩＣ５２２の持つ保護機能が働いたときに、その保護動作内容を表す情報であってもよい。保護機能は、例えば短絡保護、過電流保護、過熱保護、電圧異常保護、基板部品不良検出等を含んでよい。
　他方、上アームのスイッチング素子Ｑ２２に係る駆動ＩＣ５２２Ａからのフィードバック信号は、固有情報を含まなくてもよい。即ち、駆動ＩＣ５２２Ａからのフィードバック信号は、固有情報及び異常ステータス情報のうちの、異常ステータス情報のみを含んでよい。フィードバック信号は、一回だけ生成され、マイコン５１０に送信されてもよいし、若しくは、異常の継続中は、繰り返し生成され、マイコン５１０に送信されてもよい。
　７つの駆動ＩＣ５２２（駆動ＩＣ５２２Ａ以外の７つの駆動ＩＣ５２２）のそれぞれは、異常検出時（保護動作時）、フィードバック信号を生成し、マイコン５１０に送信する。この際、駆動ＩＣ５２２のそれぞれは、スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６、スイッチング素子Ｑ２４のうちの対応するスイッチング素子に係る固有情報と、検出した異常に応じた異常ステータス情報とを含むフィードバック信号を、マイコン５１０に送信する。尚、この目的のため、各駆動ＩＣ５２２は、対応するスイッチング素子に係る固有情報等を保持する記憶部（図示せず）を備える。記憶部は、ＥＥＰＲＯＭ（electrically erasable programmable ROM）等であってよい。尚、マイコン５１０は、かかるフィードバック信号を受信すると、固有情報と異常ステータス情報とに基づいて、スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６、スイッチング素子Ｑ２４のうちのどのスイッチング素子がどのような異常であるかを判断し、その判断結果に応じた処理（例えば応急動作）を実行する。
　同様に、上アームのスイッチング素子Ｑ２２に係る駆動ＩＣ５２２Ａは、異常検出時（保護動作時）、フィードバック信号を生成し、マイコン５１０に送信する。駆動ＩＣ５２２Ａは、検出した異常に応じた異常ステータス情報を含むフィードバック信号を、マイコン５１０に送信する。例えば、下アームのスイッチング素子Ｑ２４の短絡故障が発生した場合、駆動ＩＣ５２２Ａは、電流センサ（センスエミッタＳＥ）の電流値の異常に基づいて、下アームのスイッチング素子Ｑ２４の短絡故障を検知し、フィードバック信号をマイコン５１０に送信する。即ち、上アームのスイッチング素子Ｑ２２に係る駆動ＩＣ５２２Ａは、短絡故障に応じた異常ステータス情報を含むフィードバック信号を生成し、フィードバック信号用の通信線５４２を介してマイコン５１０に送信する。尚、下アームのスイッチング素子Ｑ２４に係る駆動ＩＣ５２２は、一般的に、自身のスイッチング素子Ｑ２４の短絡故障を検出することができない。マイコン５１０は、受信した異常ステータス情報に基づいて、上アームのスイッチング素子Ｑ２２に対向する下アームのスイッチング素子Ｑ２４に短絡故障が発生したと判定する（図３のステップ３００、図４のステップ４００等参照）。
　図７に示す例によれば、上アームのスイッチング素子Ｑ２２に係る駆動ＩＣ５２２Ａに対して、フィードバック信号用の通信線５４２が専用に設けられるので、マイコン５１０側で下アームのスイッチング素子Ｑ２４の短絡故障を確実に検出することができる。但し、フィードバック信号に固有情報を含めることで、マイコン５１０側でどのスイッチング素子がどのような異常であるかを判断することが可能であるため、フィードバック信号用の通信線５４２は、フィードバック信号用の通信線５４０と共通であってもよい。即ち、フィードバック信号用の通信線５４２を省略し、上アームのスイッチング素子Ｑ２２に係る駆動ＩＣ５２２Ａも、他の駆動ＩＣ５２２と同様の態様で、フィードバック信号用の通信線５４０を介してフィードバック信号を送信することとしてもよい。
　また、図７に示す例では、フィードバック信号用の通信線５４０，５４２は、シャットダウン回路（ＳＤＯＷＮ回路）５６０に接続されているが、ＳＤＯＷＮ回路５６０に接続されていなくてもよい。即ち、図７に示す例では、ＳＤＯＷＮ回路５６０に係る通信線とフィードバック信号用の通信線５４０，５４２とを共通化しているが、ＳＤＯＷＮ回路５６０に係る通信線とは独立して、フィードバック信号用の通信線５４０，５４２を形成してもよい。この場合、フィードバック信号の非送信期間は、フィードバック信号用の通信線５４２のレベルはＬｏに維持されてもよい。尚、ＳＤＯＷＮ回路５６０は、短絡故障発生時に故障アームで発生するサージにより、隣接アームが共連れ破壊するのを防止する機能を持つ。即ち、ＳＤＯＷＮ回路５６０は、短絡故障発生時に、対応する駆動ＩＣ５２２からのシャットダウン信号に応答して（マイコン５１０を経由せずに早期に）隣接アームのスイッチング素子の作動を停止させる（オフさせる）回路である。具体的には、駆動ＩＣ５２２からのシャットダウン信号（Ｌｏレベル）がＳＤＯＷＮ回路５６０に入力されると、ＳＤＯＷＮ回路５６０の出力はＬｏレベルとなる。これにより、各駆動ＩＣ５２２の入力がＬｏレベルとなるので(各フォットダイオード５３２がオフとなるので)、全てのスイッチング素子Ｑ１～Ｑ６、スイッチング素子Ｑ２２，Ｑ２４がオフとなる（但し、短絡故障したスイッチング素子はオフできない）。尚、図７に示す例において、フィードバック信号用の通信線５４０，５４２は、フィードバック信号によりシャットダウンが行われないように、ローパスフィルタを介してＳＤＯＷＮ回路５６０に接続されてもよい。
　また、図７に示す例では、フィードバック信号用の通信線５４０は、７つの駆動ＩＣ５２２（上アームのスイッチング素子Ｑ２２に係る駆動ＩＣ５２２Ａ以外の７つの駆動ＩＣ５２２）に対して共通であるが、各駆動ＩＣ５２２に対してそれぞれ専用に設けられてもよい。この場合、フィードバック信号内の固有情報は不要となる。或いは、所定の組合せの複数組の駆動ＩＣ５２２に対して、組毎にフィードバック信号用の通信線が設けられてもよい。
　また、図７に示す例では、７つの駆動ＩＣ５２２（上アームのスイッチング素子Ｑ２２に係る駆動ＩＣ５２２Ａ以外の７つの駆動ＩＣ５２２）からのフィードバック信号は、固有情報を含んでいる。しかしながら、異常の有無のみを検出するだけで良い場合（即ち、どのスイッチング素子が異常であるか判断する必要がない場合）は、７つの駆動ＩＣ５２２からのフィードバック信号は、固有情報を含まなくてもよい。
　図８は、制御装置５０の構成の他の一例を示す図である。尚、図８においては、インバータ３０のスイッチング素子Ｑ１～Ｑ６（但し、スイッチング素子Ｑ２～Ｑ６は省略）、及び、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０のスイッチング素子Ｑ２２，Ｑ２４についても図示されている。
　図８に示す例は、図７に示した例に対して、フィードバック信号用の通信線５４０，５４２の接続態様が異なる。以下では、異なる構成について重点的に説明する。他の構成については、図７に示した例と同様であってよい。
　フィードバック信号用の通信線５４２は、一端が電源電圧Ｖｃｃに接続され、他端がマイコン５１０に接続される。フィードバック信号用の通信線５４２は、フォットカップラ５５２を含む。上アームのスイッチング素子Ｑ２２に係る駆動ＩＣ５２２Ａは、フォットカップラ５５２をオン／オフさせてフィードバック信号用の通信線５４２のレベルをＨｉとＬｏ間で変化させることで、フィードバック信号（第１素子情報）をマイコン５１０に送信する。尚、フィードバック信号の非送信期間は、上アームのスイッチング素子Ｑ２２に係る駆動ＩＣ５２２Ａは、フォットカップラ５５２をオン状態に維持する。
　フィードバック信号用の通信線５４０は、一端がフィードバック信号用の通信線５４２に接続され、他端がマイコン５１０に接続される。即ち、フィードバック信号用の通信線５４０は、フィードバック信号用の通信線５４２を介して（共通の）電源電圧Ｖｃｃに接続される。フィードバック信号用の通信線５４０は、７つの駆動ＩＣ５２２（上アームのスイッチング素子Ｑ２２に係る駆動ＩＣ５２２Ａ以外の７つの駆動ＩＣ５２２）のそれぞれに対して設けられる７つのフォットカップラ５５０を含む。７つのフォットカップラ５５０(出力側のトランジスタ)は、図８に示すように、電源電圧Ｖｃｃとマイコン５１０と間に直列に接続されてよいし、若しくは、並列に配置されてもよい。駆動ＩＣ５２２のそれぞれは、対応するフォットカップラ５５０をオン／オフさせてフィードバック信号用の通信線５４０のレベルをＨｉとＬｏ間で変化させることで、フィードバック信号（第２素子情報）をマイコン５１０に送信する。尚、フィードバック信号の非送信期間は、各駆動ＩＣ５２２は、フォットカップラ５５０をオン状態に維持する。
　フィードバック信号用の通信線５４２からのフィードバック信号（第１素子情報）とフィードバック信号用の通信線５４０からのフィードバック信号（第２素子情報）とは、同一であってよく、例えば、異常ステータス情報を含んでよい。即ち、駆動ＩＣ５２２Ａ及び他の駆動ＩＣ５２２は、固有情報を含まないフィードバック信号を生成し、マイコン５１０に送信してよい。
　図８に示す例では、フィードバック信号用の通信線５４２は、フィードバック信号用の通信線５４０よりも電源電圧Ｖｃｃ側に配置されているので、フィードバック信号用の通信線５４２がＬｏレベルになると、フィードバック信号用の通信線５４０は必然的にＬｏレベルになる。他方、フィードバック信号用の通信線５４０がＬｏレベルになっても、フィードバック信号用の通信線５４２がＬｏレベルになるとは限らない。即ち、フィードバック信号用の通信線５４０がＬｏレベルになっても、上アームのスイッチング素子Ｑ２２に係る駆動ＩＣ５２２Ａによりフィードバック信号用の通信線５４２がＬｏレベルにされない限り、フィードバック信号用の通信線５４２はＬｏレベルにならない。従って、フィードバック信号用の通信線５４２からのフィードバック信号（第１素子情報）は、フィードバック信号用の通信線５４０からのフィードバック信号（第２素子情報）の影響を受けることなく、マイコン５１０に送信することができる。
　図９は、図８に示す例の説明図であり、過電流を検知する駆動ＩＣが駆動ＩＣ５２２である場合と駆動ＩＣ５２２Ａである場合とで第１素子情報及び第２素子情報が変化する態様を示す表図である。図９において、○印は、フィードバック信号がマイコン５１０に受信されている状態を表す。
　上アームのスイッチング素子Ｑ２２に係る駆動ＩＣ５２２Ａのみが短絡故障を検知した場合、上アームのスイッチング素子Ｑ２２に係る駆動ＩＣ５２２Ａからのフィードバック信号は、フィードバック信号用の通信線５４２及びフィードバック信号用の通信線５４０を介して、マイコン５１０に受信される。従って、図9に示すように、第１素子情報及び第２素子情報の双方がマイコン５１０に受信されることになる。他方、他の駆動ＩＣ５２２が短絡故障を検知した場合、他の駆動ＩＣ５２２からのフィードバック信号は、フィードバック信号用の通信線５４０のみを介して、マイコン５１０に受信される。従って、図9に示すように、第２素子情報のみがマイコン５１０に受信されることになる。
　このようにして、図８に示す例では、マイコン５１０は、フィードバック信号用の通信線５４２の状態（第１素子情報）に基づいて、下アームのスイッチング素子Ｑ２４の短絡故障を検出することができる。例えば、下アームのスイッチング素子Ｑ２４の短絡故障が発生した場合、駆動ＩＣ５２２Ａは、電流センサ（センスエミッタＳＥ）の電流値の異常に基づいて、下アームのスイッチング素子Ｑ２４の短絡故障を検知する。そして、駆動ＩＣ５２２Ａは、短絡故障に応じたフィードバック信号を生成し、フィードバック信号用の通信線５４２を介してマイコン５１０に送信する。これにより、マイコン５１０は、下アームのスイッチング素子Ｑ２４の短絡故障を検出することができる。
　次に、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０のスイッチング素子Ｑ２２及びダイオードＤ２２の実装方法の例について説明する。尚、以下では、上アームのスイッチング素子Ｑ２２及びダイオードＤ２２の実装方法について説明するが、下アームのスイッチング素子Ｑ２４及びダイオードＤ２４の実装方法についても同様であってよい。
　図１０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０のスイッチング素子Ｑ２２及びダイオードＤ２２の実装方法の一例を概略的に示す図であり、基板９０上の実装状態を概略的に示す上面視である。
　スイッチング素子Ｑ２２及びダイオードＤ２２は、チップの形態で基板９０上に設けられる。例えば、スイッチング素子Ｑ２２及びダイオードＤ２２は、半田により基板９０上に接合されてもよい。基板９０は、ヒートスプレッダ（例えば銅ブロック）であってもよいし、セラミック基板の両面にアルミ板又は銅板を備えたＤＢＡ（Direct Brazed Aluminum）基板等であってもよい。
　スイッチング素子Ｑ２２及びダイオードＤ２２は、第１導線８２により互いに接続される。図１０に示す例では、スイッチング素子Ｑ２２は、ＩＧＢＴであり、第１導線８２は、スイッチング素子Ｑ２２のエミッタ電極と、ダイオードＤ２２のアノード電極とを接続する。第１導線８２は、例えばテープまたはワイヤにより形成されてもよい。この場合、第１導線８２は、図１０に示すように、複数本（例えば５本）並列に設けられてもよい。或いは、第１導線８２は、バスバ８０のような金属板により形成されてもよい。尚、図１０内の黒■部は、第１導線８２の接合部（例えば超音波溶接部又はレーザー溶接部）を表す（図１１、図１２も同様）。
　ダイオードＤ２２は、第２導線８４によりバスバ８０に接続される。バスバ８０は、リアクトルＬ１に接続される。図１０に示す例では、第２導線８４は、ダイオードＤ２２のアノード電極をバスバ８０に接続する。第２導線８４は、例えばテープまたはワイヤにより形成されてもよい。この場合、第２導線８４は、図１０に示すように、複数本（例えば５本）並列に設けられてもよい。或いは、第２導線８４は、バスバ８０のような金属板により形成されてもよい。尚、図１０内の黒■部は、第２導線８４の接合部（例えば超音波溶接部又はレーザー溶接部）を表す（図１１、図１２も同様）。
　尚、スイッチング素子Ｑ２２及びダイオードＤ２２は、他のバスバ（図示せず）を介してインバータ３０の正極ライン（平滑コンデンサＣ２の正極側）に接続される。図１０に示す例では、スイッチング素子Ｑ２２は、ＩＧＢＴであり、スイッチング素子Ｑ２２のコレクタ電極及びダイオードＤ２２のカソード電極は、基板９０を介して他のバスバに接続され、インバータ３０の正極ラインに接続される。
　図１１は、比較例による実装方法を示す図である。比較例では、図１１（Ａ）に示すように、スイッチング素子Ｑ２２及びダイオードＤ２２は、共通の導線でバスバに接続される。即ち、ある一本の導線（テープまたはワイヤ）は、スイッチング素子Ｑ２２のエミッタ電極と、ダイオードＤ２２のアノード電極と、バスバとを接続する。
　ところで、短絡発生時には、故障アームで発生するサージにより、隣接アームが共連れ破壊する場合がある。例えば、下アームのスイッチング素子Ｑ２４の短絡発生時には、下アームで発生するサージにより、上アームのスイッチング素子Ｑ２２が破損する場合がある。
　この点、比較例では、図１１（Ｂ）に模式的に示すように、スイッチング素子Ｑ２２が破損すると、その破損の衝撃によって、導線（テープまたはワイヤ）は、ダイオードＤ２２との接合部においても剥離する場合がある。かかる場合には、上アームの電流経路が遮断され、走行用モータ４０への電流供給が不能となる。
　これに対して、図１０に示す例では、第２導線８４は、第１導線８２とは分離して（独立して）形成されるので、スイッチング素子Ｑ２２の破損の衝撃によって第１導線８２の接合部が剥離しうるものの、第２導線８４は存続することができる。即ち、上アームの電流経路が遮断されず、走行用モータ４０への電流供給が可能な状態が維持される。
　このように図１０に示す例によれば、第２導線８４が第１導線８２とは分離して形成されるので、下アームのスイッチング素子Ｑ２４の短絡発生時にスイッチング素子Ｑ２２の共連れ破壊が生じた場合でも、第２導線８４（及びダイオードＤ２２）を介して走行用モータ４０への電流供給を継続することができる。これにより、走行用モータ４０による退避走行が可能となる。
　図１２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０のスイッチング素子Ｑ２２及びダイオードＤ２２の実装方法の他の一例を概略的に示す図であり、基板９０上の実装状態を概略的に示す上面視である。
　図１２に示す例では、第１導線８６は、図１１に示した比較例と同様、スイッチング素子Ｑ２２のエミッタ電極とダイオードＤ２２のアノード電極とを接続すると共に、ダイオードＤ２２のアノード電極とバスバ８０とを接続する。但し、図１２に示す例では、図１１に示した比較例とは異なり、第２導線８８を備える。第２導線８８は、第１導線８６とは分離して形成され、ダイオードＤ２２のアノード電極とバスバ８０とを接続する。
　図１２に示す例によっても、図１０に示す例と同様、第２導線８８が第１導線８６とは分離して形成されるので、下アームのスイッチング素子Ｑ２４の短絡発生時にスイッチング素子Ｑ２２の共連れ破壊が生じた場合でも、第２導線８８（及びダイオードＤ２２）を介して走行用モータ４０への電流供給を継続することができる。これにより、走行用モータ４０による退避走行が可能となる。
　図１３は、他の実施例による電源装置２Ｂを示す図である。本実施例の電源装置２Ｂは、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０Ｂの構成が、上述した実施例と異なる。具体的には、下アームリレー７０がヒューズ７０Ｂ(以下、下アームヒューズ７０Ｂという)により置換されている点が異なり、他の構成は同一であってよい。
　下アームヒューズ７０Ｂは、下アームのスイッチング素子Ｑ２４の短絡発生時に、電源ヒューズ１２よりも先に溶断するような溶断特性を備える。この場合、下アームのスイッチング素子Ｑ２４の短絡発生時には、電源ヒューズ１２よりも先に下アームヒューズ７０Ｂが破断する。これにより、下アームの短絡状態を解消することができ、バッテリ１０からの過電流を防止してバッテリ１０を保護することができる。尚、下アームのスイッチング素子Ｑ２４の短絡発生時には、上述の如く、フィルタコンデンサＣ１等のコンデンサの電荷が放電されているため、下アームヒューズ７０Ｂの溶断後、バッテリ１０からのコンデンサを充電するための比較的大きい電流（ＩＧオン時のコンデンサへの充電時も大きな電流）が発生する、この電流に起因して電源ヒューズ１２が溶断しうるが、かかる溶断が生じた場合でも、上述した実施例と同様、第２ヒューズリレー７４を閉じることで、バッテリ１０から第２電源ヒューズ７２及び第２ヒューズリレー７４を介して、走行用モータ４０に電力供給することができる。
　以上、各実施例について詳述したが、特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。また、前述した実施例の構成要素を全部又は複数を組み合わせることも可能である。
　例えば、上述した実施例において、下アームリレー７０及び第２ヒューズリレー７４は、機械的なスイッチである必要はなく、他のスイッチ（例えば半導体スイッチング素子）により代替されてもよい。
　また、上述した実施例では、制御装置５０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０、下アームリレー７０及び第２ヒューズリレー７４を制御しているが、下アームリレー７０及び第２ヒューズリレー７４のみを制御してもよい。また、下アームリレー７０及び第２ヒューズリレー７４を制御する機能の一部または全部は、制御装置５０とは異なる別の制御装置により実現されてもよい。
　また、上述した実施例において、フィードバック信号は、ＨｉレベルとＬｏレベルのパターンで各種情報を生成しているが、ＨｉレベルとＬｏレベルのパターンは任意である。また、フィードバック信号は、デジタル信号であっても、アナログ信号であってもよい。また、上述した実施例では、フィードバック信号は、異常ステータス情報を含んでいるが、フィードバック信号は、短絡故障のみを伝達する信号であってもよい。この場合、マイコン５１０は、フィードバック信号の受信の有無のみに基づいて、短絡故障の有無を判断することができる。
　また、上述した実施例では、スイッチング素子Ｑ２２、Ｑ２４及びダイオードＤ２２、Ｄ２４がそれぞれ上下１対で１つの上下アームを形成しているが、スイッチング素子Ｑ２２、Ｑ２４及びダイオードＤ２２、Ｄ２４がそれぞれ上下２対以上で２対以上の上下アームを形成してもよい。ＤＣ／ＤＣコンバータ２０は、単相の上下アームに限らず、２相以上の上下アームを備えてもよい。
　また、上述した実施例では、負荷は走行用モータ４０であったが、他のモータであってもよいし、モータ以外の他の負荷であってもよい。
　１　　モータ駆動システム
　２　　電源装置
　１０　　バッテリ
　１２　　電源ヒューズ
　２０　　ＤＣ／ＤＣコンバータ
　３０　　インバータ
　４０　　走行用モータ
　５０　　制御装置
　７０　　下アームリレー
　７２　　第２電源ヒューズ
　７４　　第２ヒューズリレー
　８０　　バスバ
　８２、８６　　第１導線
　８４、８８　　第２導線
　５１０　　マイコン
　５２２（５２２Ａ）　　駆動ＩＣ
　５３０　　ゲート信号用の通信線
　５４０、５４２　　フィードバック信号用の通信線

Claims (9)

  1. 　電源と、
    　前記電源の正極と負極との間に直列に接続される上アームのスイッチング素子及び下アームのスイッチング素子と、前記上アームのスイッチング素子と前記下アームのスイッチング素子との間に一端が接続され、他端が前記電源に接続されるリアクトルとを備えるＤＣ／ＤＣコンバータと、
    　前記下アームのスイッチング素子と前記電源の負極との間に設けられる常態が閉の第１スイッチと、
    　前記電源の正極と前記リアクトルの他端との間に設けられる電源ヒューズと、
    　前記電源ヒューズに並列に接続される第２電源ヒューズと、
    　前記第２電源ヒューズに直列に接続されると共に、前記電源ヒューズに並列に接続される常態が開の第２スイッチと、
    　前記下アームのスイッチング素子の短絡故障を検出した場合に、前記第１スイッチを開くと共に前記第２スイッチを閉じる制御装置とを含む、電源装置。
  2. 　前記制御装置は、前記下アームのスイッチング素子の短絡故障を検出し、且つ、前記電源ヒューズの溶断を検出した場合に、前記第１スイッチを開くと共に前記第２スイッチを閉じる、請求項１に記載の電源装置。
  3. 　前記制御装置は、前記第１スイッチを開くと共に前記第２スイッチを閉じ、且つ、前記上アームのスイッチング素子のオン状態を形成する、請求項１又は２に記載の電源装置。
  4. 　前記制御装置は、前記上アームのスイッチング素子のオン時に前記上アームのスイッチング素子を流れる電流値に基づいて、前記下アームのスイッチング素子の短絡故障を検出する、請求項１～３のうちのいずれか１項に記載の電源装置。
  5. 　前記電源の正極と負極との間に接続され、前記リアクトルと前記電源ヒューズとの間に一端が接続されるフィルタコンデンサを備え、
    　前記制御装置は、前記フィルタコンデンサの電圧の低下に基づいて、前記電源ヒューズの溶断を検出する、請求項２に記載の電源装置。
  6. 　前記制御装置からの駆動信号に応じて、前記上アームのスイッチング素子を駆動する上アーム駆動回路と、
    　前記制御装置からの駆動信号に応じて、前記下アームのスイッチング素子を駆動する下アーム駆動回路と、
    　前記上アーム駆動回路及び前記下アーム駆動回路と前記制御装置との間に設けられ、前記上アーム駆動回路及び前記下アーム駆動回路から異常情報が送信される通信線とを備え、
    　前記制御装置は、前記上アーム駆動回路から過電流状態を表す異常情報を受信した場合に、前記下アームのスイッチング素子の短絡故障を検出する、請求項１～５のうちのいずれか１項に記載の電源装置。
  7. 　前記通信線は、所定の電源電圧と前記制御装置との間に接続され、前記上アーム駆動回路によりＨｉレベル及びＬｏレベル間で変化される第１通信線と、前記所定の電源電圧に前記第１通信線を介して接続されると共に前記制御装置に接続され、前記下アーム駆動回路によりＨｉレベル及びＬｏレベル間で変化される第２通信線とを含み、
    　前記過電流状態を表す異常情報は、Ｈｉレベル及びＬｏレベルの所定パターンで生成され、
    　前記制御装置は、前記第１通信線及び前記第２通信線のうち、前記第１通信線を介して過電流状態を表す異常情報を受信した場合に、前記下アームのスイッチング素子の短絡故障を検出する、請求項６に記載の電源装置。
  8. 　前記上アームのスイッチング素子に並列に接続される上アームのダイオードと、
    　前記上アームのスイッチング素子の所定電極と前記上アームのダイオードの所定電極とを接続する第１導線と、
    　前記上アームのダイオードの所定電極と前記リアクトルの他端とを接続し、前記第１導線から分離して形成される第２導線とを備える、請求項１～７のうちのいずれか１項に記載の電源装置。
  9. 　電源と、
    　前記電源の正極と負極との間に直列に接続される上アームのスイッチング素子及び下アームのスイッチング素子と、前記上アームのスイッチング素子と前記下アームのスイッチング素子との間に一端が接続され、他端が前記電源に接続されるリアクトルとを備えるＤＣ／ＤＣコンバータと、
    　前記下アームのスイッチング素子と前記電源の負極との間に設けられる下アームヒューズと、
    　前記電源の正極と前記リアクトルの他端との間に設けられる電源ヒューズと、
    　前記電源ヒューズに並列に接続される第２電源ヒューズと、
    　前記第２電源ヒューズに直列に接続されると共に、前記電源ヒューズに並列に接続される常態が開の第２スイッチと、
    　前記下アームのスイッチング素子の短絡故障を検出した場合に、前記第２スイッチを閉じる制御装置とを含み、
    　前記下アームヒューズは、前記下アームのスイッチング素子の短絡故障時に、前記電源ヒューズよりも早く溶断する溶断特性を備える、電源装置。
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