WO2016092985A1

WO2016092985A1 - 電力変換装置

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Publication number: WO2016092985A1
Application number: PCT/JP2015/080871
Authority: WO
Inventors: 龍二栗原; 光一八幡
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Astemo Ltd
Priority date: 2014-12-09
Filing date: 2015-11-02
Publication date: 2016-06-16
Anticipated expiration: 2017-06-09
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Abstract

　本発明の目的は、大定格の大型部品を付加することなくキャパシタの放電を行うことができ、小型で低コストな電力変換装置を提供することである。急速放電回路を専用に設ける必要があり、急速放電回路には大定格の大型部品が要求され、電力変換装置の小型化、低コスト化を妨げていた。　本発明は、マイクロコンピュータ２５は、コンタクタ１５がオープンされると、スイッチ６０５をオープンし、１２Ｖ系電源１９からのドライバ電源６０３とコントローラ回路６０４への電力供給を遮断する。さらにマイクロコンピュータ２５は、スイッチ６０６をクローズする。これによりバックアップ電源６００はドライバ電源６０３とコントローラ回路６０４に電力を供給する。その結果、バックアップ電源６００の消費電力が増大し、キャパシタ５００の電荷を速やかに放電する。

Description

電力変換装置

　本発明は電力変換装置に関する。

　インバータ装置などの電力変換装置が搭載される電気自動車では、高電圧のバッテリが使用される。インバータ装置とバッテリの間にはコンタクタなどの開閉器が設けられている。インバータ装置の非稼動時にはコンタクタを開路してバッテリとインバータ装置を電気的に分離して車両をメンテナンスする場合等の感電を防止している。

　しかし、インバータ装置には稼動時の電圧変動を安定化させるため大容量のキャパシタが設けられており、コンタクタが開路されてもキャパシタには充電されたままの高電圧が残っており、コンタクタの開路だけでは感電防止は不十分である。そのため、通常はインバータ装置内部に急速放電回路を用意し、キャパシタに残っている電荷を急速に放電する装置が提案されている（特許文献１参照）。

特開２００６－４２４５９号公報

　しかしながら、特許文献１に記載の装置では急速放電回路を専用に設ける必要があり、さらに急速放電回路に用いられる放電用スイッチや放電抵抗は、大定格の大型部品が要求され、電力変換装置の小型化、低コスト化を妨げていた。

　本発明の電力変換装置によれば、第１の直流電源が開閉可能なコンタクタを介して接続されるインバータ回路と、インバータ回路の入力側に第１の直流電源と並列に接続される電圧平滑用のキャパシタと、コンタクタが閉じているとき時には、第１の直流電源からの入力電力に基づいて電源を供給し、コンタクタが開いている時には、キャパシタからの入力電力に基づいて電源を供給する電源回路と、電源回路または第２の直流電源から電源の供給を受け、インバータ回路の制御を行うインバータ制御部とを備え、コンタクタが開かれた場合に、第２の直流電源からの電源に替えて、電源回路から電源の供給を受けてインバータ制御部を動作させることにより、キャパシタの電荷を放電する。

　本発明によれば、大定格の大型部品を付加することなくキャパシタの放電を行うことができ、小型で低コストな電力変換装置を提供できる。

ハイブリッド自動車の制御ブロックを示す図である。インバータ装置を示す図である。放電動作を示すフローチャートである。

　以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
　図１はハイブリッド自動車の制御ブロックを示す図である。自動車に搭載される電機システムの電力変換装置、特に車両駆動用電機システムに用いられるインバータ装置は、厳しい周囲環境や動作環境下に置かれる。インバータ装置は、車載バッテリまたは車載発電装置から供給される直流電力を交流電力に変換し、交流電力を車両駆動用交流電動機に供給して駆動する一方、車両駆動用交流電動機が発生する交流電力を直流電力に逆変換し、直流電力を車載バッテリに供給して充電する。

　図１において、ハイブリッド電気自動車（以下、ＨＥＶと記述する）１１０は１つの電動車両であり、２つの車両駆動用システムを備えている。その１つは、内燃機関であるエンジン（ＥＮＧ）１２０を動力源としたエンジンシステムである。このエンジンシステムは主としてＨＥＶ１１０の駆動源として用いられる。他の１つは、モータージェネレータ（ＭＧ１、ＭＧ２）１９２，１９４を動力源とした車載電機システムである。この車載電機システムは主としてＨＥＶ１１０の駆動源およびＨＥＶ１１０の電力発生源として用いられる。モータージェネレータ１９２，１９４は例えば同期機あるいは誘導機であり、運転方法によりモーターとしても発電機としても動作するので、以下ではモータージェネレータと呼ぶ。

　車体のフロント部には前輪車軸１１４が回転可能に軸支されており、この前輪車軸１１４の両端には１対の前輪１１２が設けられている。一方、車体のリア部には後輪車軸（図示省略）が回転可能に軸支されており、この後輪車軸の両端には１対の後輪(不図示)が設けられている。この一実施形態のＨＥＶ１１０は、動力によって駆動される主輪を前輪１１２とし、連れ回される従輪を後輪(不図示)とする、いわゆる前輪駆動方式を採用しているが、この逆の後輪駆動方式のＨＥＶに対しても本発明を適用することができる。

　前輪車軸１１４の中央部には、前輪側デファレンシャルギア（以下、前輪側ＤＥＦと呼ぶ）１１６が設けられている。前輪車軸１１４は前輪側ＤＥＦ１１６の出力側に機械的に接続されている。また、前輪側ＤＥＦ１１６の入力側には変速機１１８の出力軸が機械的に接続されている。前輪側ＤＥＦ１１６は、変速機（Ｔ／Ｍ）１１８により変速され伝達された回転駆動力を左右の前輪車軸１１４に分配する差動式動力分配機構である。変速機１１８の入力側にはモータージェネレータ１９２の出力側が機械的に接続されている。さらに、モータージェネレータ１９２の入力側には、動力分配機構１２２を介してエンジン１２０の出力側およびモータージェネレータ１９４の出力側が機械的に接続されている。なお、モータージェネレータ１９２，１９４および動力分配機構１２２は、変速機１１８の筐体の内部に収納されている。

　モータージェネレータ１９２，１９４は回転子に永久磁石を備えた同期機であり、固定子の電機子巻線に供給される交流電力がインバータ装置（ＩＮＶ１、ＩＮＶ２）１４０，１４２によって制御され、これによりモータージェネレータ１９２，１９４の駆動制御が行われる。インバータ装置１４０，１４２にはバッテリ（ＢＡＴ）１３６が電気的に接続されており、バッテリ１３６とインバータ装置１４０，１４２との間で電力の授受が行われる。

　この一実施形態のＨＥＶ１１０は、モータージェネレータ１９２とインバータ装置１４０からなる第１電動発電ユニットと、モータージェネレータ１９４とインバータ装置１４２からなる第２電動発電ユニットとの２組の電動発電ユニットを備え、運転状態に応じてそれらを使い分ける。すなわち、エンジン１２０からの動力により車両を駆動している場合において、車両の駆動トルクをアシストする場合にはエンジン１２０の動力により第２電動発電ユニットを発電ユニットとして作動させ、その発電によって得られた電力を用いて第１電動発電ユニットを電動ユニットとして作動させる。また、同様の場合において、車両の車速をアシストする場合にはエンジン１２０の動力により第１電動発電ユニットを発電ユニットとして発電させ、その発電によって得られた電力を用いて第２電動発電ユニットを電動ユニットとして作動させる。

　また、この一実施形態のＨＥＶ１１０では、バッテリ１３６の電力を用いて第１電動発電ユニットを電動ユニットとして作動させ、モータージェネレータ１９２の動力のみで車両を駆動することができる。さらに、この一実施形態のＨＥＶ１１０では、エンジン１２０の動力あるいは車輪からの動力により第１電動発電ユニットまたは第２電動発電ユニットを発電ユニットとして作動させ、バッテリ１３６を充電することができる。

　バッテリ１３６は、さらに補機用モーター（Ｍ）１９５を駆動するための電源としても用いられる。補機には、例えばエアコンディショナーのコンプレッサーを駆動するモーター、あるいは制御用の油圧ポンプを駆動するモーターがあり、バッテリ１３６からインバータ装置（ＩＮＶ３）４３に直流電力が供給され、インバータ装置４３で交流電力に変換されてモーター１９５に供給される。この補機用のインバータ装置４３は車両駆動用インバータ装置１４０や１４２と同様の機能を備え、モーター１９５に供給する交流の位相や周波数、電力を制御する。

　例えば、モーター１９５の回転子の回転に対し進み位相の交流電力を供給することによって、モーター１９５がトルクを発生する。逆に、遅れ位相の交流電力を発生することによって、モーター１９５が発電機として動作し、モーター１９５は回生制動運転となる。このようなインバータ装置４３の制御機能はインバータ装置１４０や１４２の制御機能と同様である。モーター１９５の容量がモータージェネレータ１９２や１９４の容量より小さいので、インバータ装置４３の最大変換電力がインバータ装置１４０や１４２より小さいが、インバータ装置４３の回路構成は基本的にインバータ装置１４０や１４２の回路構成と同じである。

　キャパシタ５００は電圧平滑用であり、小容量のキャパシタが並列もしくは直並列に接続されて大容量のキャパシタモジュールを形成しているが、この明細書では単一のキャパシタとして表す。キャパシタ５００は、インバータ装置１４０や１４２およびインバータ装置４３と電気的に密接な関係にあり、さらに発熱に対する対策が必要な点が共通している。また、装置の体積をできるだけ小さくすることが望まれている。これらの点から以下に詳述する電力変換装置７００は、インバータ装置１４０、１４２およびインバータ装置４３、さらにキャパシタ５００を電力変換装置７００の筐体内に内蔵している。このような構成によって小型で信頼性の高い装置を実現できる。

　また、インバータ装置１４０、１４２およびインバータ装置４３、さらにキャパシタ５００を一つの筐体に内蔵することによって、配線の簡素化やノイズ対策において効果がある。さらに、キャパシタ５００とインバータ装置１４０、１４２およびインバータ装置４３との接続回路のインダクタンスを低減でき、これによりスパイク電圧の発生を抑制できる上に、発熱の低減や放熱効率の向上を図ることができる。

　次に、図２を参照してインバータ装置１４０の回路構成について説明する。ここでは代表例としてインバータ装置１４０を例に説明するが、インバータ装置１４２、およびインバータ装置４３も同様である。

　インバータ装置１４０はバッテリ１３６からのＤＣ電圧をＡＣ電圧に変換してモータージェネレータ１９２を駆動する。電圧平滑用のキャパシタ５００はバッテリ１３６と並列に接続される。コンタクタ１５は、バッテリ１３６とインバータ装置１４０との接続および切り離しを行う。また、コンタクタ１５が開かれると電圧平滑用のキャパシタ５００もバッテリ１３６から切り離される。

　インバータ装置１４０はインバータ回路１２、ドライバ回路基板１７、コントローラ回路基板１８、バックアップ電源６００を備えている。ドライバ回路基板１７にはインバータ回路１２を駆動するためのドライバ回路２１とドライバ回路２１に電力を供給するドライバ電源６０３が設けられている。

　コントローラ回路基板１８には上位コントローラ４５４からの指令に従い、インバータ装置１４０の制御を行うコントローラ回路６０４と１２Ｖ系電源１９からの電力供給回路を開閉するスイッチ６０５、６０６が設けられている。スイッチ６０５は常時閉、スイッチ６０６は常時開タイプの開閉器である。本実施形態では機械的な開閉器を図示しているが、トランジスタやＭＯＳＦＥＴを使用した半導体スイッチでも実現可能である。

　バックアップ電源６００はバッテリ１３６および電圧平滑用のキャパシタ５００に対して並列に接続され、高電圧電源であるバッテリ１３６またはキャパシタ５００の入力電圧を一次側入力として絶縁かつ降圧された二次側直流電圧を出力する。バックアップ電源６００は、例えば絶縁トランスを用いた絶縁型スイッチング電源で構成されている。バックアップ電源６００は絶縁降圧型の電源回路であれば、その方式に制約は受けない。

　インバータ回路１２は３相ブリッジ構成のパワー半導体素子により構成されており各々２つのパワー半導体素子から成る上下アーム直列回路１２３Ｕ、１２３Ｖ、１２３ＷがＵ相、Ｖ相およびＷ相に対応して設けられている。上下アーム直列回路１２３Ｕ、１２３Ｖ、１２３Ｗは、それぞれ正極ラインＰと負極ラインＮに電気的に接続される。

　バッテリ１３６は、キャパシタ５００との間に設けられたコンタクタ１５を介してインバータ回路１２へ電圧を供給する。コンタクタ１５の開閉は、エンジンコントローラ又はバッテリコントローラなどの上位コントローラ４５４により制御されている。例えばＨＥＶではエンジン始動、エンジン停止と連携した上位コントローラ４５４からのコンタクタ開閉信号、後述するインターロック回路２００と連携した上位コントローラ４５４からのコンタクタ開閉信号により開閉動作する。

　インバータ回路１２に設けられた各パワー半導体素子はドライバ回路２１によって駆動制御される。ドライバ回路基板１７上には、３相ブリッジ構成の各パワー半導体素子を駆動制御するための６相分のドライバ回路２１が設けられている。各ドライバ回路２１には絶縁された電源がドライバ電源６０３によって供給される。詳細は後述するが、ドライバ電源６０３には１２Ｖ系電源１９から電力が供給される第１のルートと、高電圧電源であるバッテリ１３６をバックアップ電源６００にて絶縁かつ降圧して供給する第２のルートが設けられている。コントローラ回路基板１８も同様に１２Ｖ系電源１９からの第１のルートとバックアップ電源６００からの第２のルートを備えている。なお、電気自動車用の場合、バッテリ１３６は、電圧２００Ｖ～４００Ｖのバッテリが使用される。

　ドライバ回路２１は、コントローラ回路６０４からのＰＷＭ信号Ｍに基づいてインバータ回路１２のパワー半導体素子のスイッチング制御を行う。すなわち、ドライバ回路２１は下アームを駆動する場合、下アームＰＷＭ信号を絶縁かつ増幅し、これをドライブ信号として下アームのパワー半導体素子のゲート電極に出力する。同様に上アームを駆動する場合には上アームＰＷＭ信号を絶縁かつ増幅し、これをドライブ信号として上アームのパワー半導体素子のゲート電極に出力する。これにより、各パワー半導体素子は入力されたドライブ信号に基づいてスイッチング動作する。すなわち、インバータ回路１２の制御を行う部分をインバータ制御部と称すると、このインバータ制御部は、ドライバ回路２１およびコントローラ回路６０４により構成される。

　コントローラ回路６０４には目標トルク値や回転指令などのモータージェネレータ１９２を駆動するための指令が上位コントローラ４５４から入力される。また、コントローラ回路６０４には、不図示の電流センサで検出されたモータージェネレータ１９２の電機子巻線に供給される電流値やモータージェネレータ１９２に設けられた不図示のレゾルバにより検出されたモータジェネレータ１９２の磁極位置（回転角）などが入力される。

　コントローラ回路６０４は、パワー半導体素子のスイッチングタイミングを演算処理するためのマイクロコンピュータ２５を備えている。マイクロコンピュータ２５は、目標トルク値に基づいてモータージェネレータ１９２のｄ軸およびｑ軸の電流指令値を演算し、この演算されたｄ軸、ｑ軸の電流指令値と電流センサの検出結果に基づくｄ軸、ｑ軸の電流値との差分に基づいてｄ軸、ｑ軸の電圧指令値を演算する。そして、演算されたｄ軸、ｑ軸の電圧指令値を検出された磁極位置に基づいてＵ相、Ｖ相、Ｗ相の電圧指令値に変換し、さらに、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の電圧指令値に基づく基本波（正弦波）と搬送波（三角波）との比較に基づいてパルス状の変調波を生成し、この生成された変調波をＰＷＭ（パルス幅変調）信号Ｍとしてドライバ回路２１に出力する。

　バックアップ電源６００の二次側出力電圧は１２Ｖ系電源１９の電源ラインと、それぞれダイオード６０１、６０２を介して接続される。バックアップ電源６００の二次側出力電圧はあらかじめ１２Ｖ系電源１９の出力電圧よりも低く設定され、ダイオード６０１は１２Ｖ系電源１９の出力電圧をカットオフしている。その結果、ドライバ電源６０３とコントローラ回路６０４への電力供給は通常１２Ｖ系電源１９から行われ、バックアップ電源６００からは行われない。バックアップ電源６００の動作電圧は３０Ｖからバッテリ１３６の最大電圧まで、もしくは３０Ｖからモータージェネレータ１９２の最大誘起電圧まで動作可能としている。

　１２Ｖ系電源１９が故障等により喪失し、１２Ｖ系電源１９の出力電圧がバックアップ電源６００の二次側出力電圧より低下すると、ダイオード６０２はカットオフしダイオード６０１が導通状態となる。このとき、ドライバ電源６０３とコントローラ回路６０４の電圧検出回路２４及びマイクロコンピュータ２５にバックアップ電源６００から電力が供給される。

　電圧検出回路２４は、負極ラインＮに対する正極ラインＰの電圧を検出し、マイクロコンピュータ２５へ出力する。マイクロコンピュータ２５は、検出された電圧に応じてスイッチ６０５、６０６の開閉を制御すると共に、上述したＰＷＭ信号を生成する。電圧検出回路２４及びマイクロコンピュータ２５には、スイッチ６０５が閉じられた通常の状態では１２Ｖ系電源１９の出力電圧が供給される。電圧検出回路２４及びマイクロコンピュータ２５は、インバータ装置１４０を安全に動作または停止させる必要最低限の回路である。１２Ｖ系電源１９が故障等により喪失した場合にも、バックアップ電源６００から電源が供給されるので、インバータ装置１４０を安全に動作または停止させることが可能となり信頼性の高い装置が実現できる。

　コントローラ回路６０４の制御回路２６は、モータージェネレータ１９２に設けられたレゾルバを制御するレゾルバ制御回路、ＣＡＮ（Controller Area Network）などの通信回線を介して他の機器との間で信号を伝送する伝送回路、電流センサ駆動回路などを含み、スイッチ６０５が閉じられた通常の状態では１２Ｖ系電源１９の出力電圧が供給される。

　インターロック回路２００は、電源２０１、スイッチ２０２、抵抗２０３より構成され、通常はスイッチ２０２が閉じた状態であり抵抗２０３への印加電圧がセンサ電圧としてマイクロコンピュータ２５へ入力されている。車両の修理等でインバータ装置１４０を覆う蓋が開かれるとスイッチ２０２が開となり、抵抗２０３への印加電圧が０となる。マイクロコンピュータ２５はこの抵抗２０３への印加電圧の変化を検知すると蓋が開かれたことを上位コントローラ４５４へ通知する。

　次に、バックアップ電源６００における消費電力、および放電時間について説明する。本実施形態では、バックアップ電源６００はキャパシタ５００に充電された電荷を放電させる放電機能としても利用される。すなわち、バックアップ電源６００等によりキャパシタ５００の電荷を速やかに放電するように構成している。

　一例として、キャパシタ５００の放電開始時の電圧を４００Ｖとし、その電圧４００Ｖを４２Ｖ以下とするまでの時間を放電時間として考える。電圧４２Ｖは人が触れても軽度の感電で済む電圧とされ、さまざまな基準に使われているものである。そして、放電時間の目標を５秒以内と設定した。ここで５秒以内と設定した理由は、例えば、エンジン停止等によりコンタクタ１５が開かれてから、インバータ装置１４０のメンテナンス作業を開始するまで５秒以上の時間的余裕があるからである。

　バックアップ電源６００における消費電力による放電時間は、キャパシタ５００の静電容量、バックアップ電源６００に印加される電圧値と消費電力により決まる。通常、１２Ｖ系電源１９からドライバ電源６０３およびコントローラ回路６０４に電源が供給されている時には、バックアップ電源６００の二次側出力電圧の負荷電流はほぼゼロであるためバックアップ電源６００の消費電力は１Ｗ程度である。この程度の消費電力では、静電容量６００μＦのキャパシタ５００を電圧４００Ｖから５秒以内に電圧４２Ｖまで放電することはできない。そこで、本実施形態ではマイクロコンピュータ２５で制御可能なスイッチ６０５、６０６を設け、その開閉をコントロールすることでキャパシタ５００の放電時にバックアップ電源６００の消費電力を意図的に増加させ放電時間を大幅に短縮している。

　次に、本実施形態における放電動作について図３のフローチャートを参照して説明する。車両を停止してキーオフ操作がされると、若しくはインターロック回路２００で蓋が開いたことが検知されると、ステップＳ１に示すように、上位コントローラ４５４はコンタクタ１５をオープンし、バッテリ１３６とインバータ装置１４０とが切り離される。ここで、インバータ内部に電圧が残っていると、インバータ装置１４０を修理などする際に、高電圧に触れる危険性があるため、キャパシタ５００に充電された電荷を速やかに放電させる必要がある。バックアップ電源６００はコンタクタ１５が閉じられている時にはバッテリ１３６を電源としているが、コンタクタ１５がオープンになると、キャパシタ５００からの入力電力に基づく電源供給を開始する。これにより、バックアップ電源６００の電力消費によりキャパシタ５００の電荷の放電が始まる。

　次に、ステップＳ２に示すように、マイクロコンピュータ２５は、スイッチ６０５をオープンし、１２Ｖ系電源１９からのドライバ電源６０３とコントローラ回路６０４への電力供給を遮断する。これによりバックアップ電源６００は、ドライバ電源６０３とコントローラ回路６０４の電圧検出回路２４およびマイクロコンピュータ２５に電力を供給する。さらにマイクロコンピュータ２５は、スイッチ６０６をクローズする。これにより、バックアップ電源６００はコントローラ回路６０４の制御回路２６にも電力を供給する。その結果、バックアップ電源６００から電源の供給を受けてドライバ回路２１およびコントローラ回路６０４を動作させることができる。したがって、バックアップ電源６００の消費電力が増大しキャパシタ５００の電荷を速やかに放電することが出来る。

　放電開始時の充電電圧をＶ０、放電後電圧をＶ１、キャパシタ容量をＣ、バックアップ電源６００の消費電力をＰとした場合、放電時間ｔは以下の式（１）で求められる。
　　ｔ＝０．５×Ｃ×（Ｖ０^２－Ｖ１^２）÷Ｐ　・・・　（１）

　またドライバ電源６０３の消費電力をＰ１、コントローラ回路６０４の消費電力をＰ２、バックアップ電源６００の効率をＫとすると、消費電力Ｐは以下の式（２）で求められる。
　　Ｐ＝（Ｐ１＋Ｐ２）÷Ｋ　・・・　（２）

　一例として、本実施形態における実測値をもとに式（１）、（２）にて放電時間を計算すると、Ｖ０＝４００Ｖ、Ｖ１＝４２Ｖ、Ｃ＝６００μＦ、Ｐ１＝５Ｗ、Ｐ２＝１２Ｗ、Ｋ＝０．８５となり、ｔ≒２．４秒が得られ、目標とした放電時間である５秒以内を実現できる。なお、放電時間は上述より若干長くなるがスイッチ６０６はオープンのままでもよい。

　次に、ステップＳ３で、マイクロコンピュータ２５の負荷率を上げる。負荷率を上げる方法としては、例えば、マルチコアの全てのコアを動かす方法、ＣＰＧ（クロック発生器）でバスクロックを速くする方法、キャッシュを無効化させて常にバスアクセスさせる方法、キャッシュを有効にして常にパージ処理させる方法等が考えられる。いずれの方法によってもマイクロコンピュータ２５の負荷率が上がり消費電力が増加するので、放電時間の短縮に効果がある。

　ステップＳ４では、マイクロコンピュータ２５は、電圧検出回路２４を介してキャパシタ５００の電圧を監視し、４２Ｖを下回ったか否かを判定する。キャパシタ５００の電圧が４２Ｖを下回った場合にはステップＳ５へ進み、４２Ｖ以上であればステップＳ４へ戻る。

　ステップＳ５では、マイクロコンピュータ２５の負荷率を元に戻す。そして、ステップＳ６では、スイッチ６０５をクローズ、スイッチ６０６をオープンし、１２Ｖ系電源１９からの電源供給に切り替え、ドライバ電源６０３およびコントローラ回路６０４の電源が喪失しない構成としている。

　本実施形態によれば、大定格の大型部品を付加することなくキャパシタ５００の急速放電ができるため、小型で低コストなインバータ装置が提供可能である。

　上述した実施形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）電力変換装置は、バッテリ１３６が開閉可能なコンタクタ１５を介して接続されるインバータ回路１２と、インバータ回路１２の入力側にバッテリ１３６と並列に接続される電圧平滑用のキャパシタ５００と、コンタクタ１５が閉じているとき時には、バッテリ１３６からの入力電力に基づいて電源を供給し、コンタクタ１５が開いている時には、キャパシタ５００からの入力電力に基づいて電源を供給するバックアップ電源６００と、バックアップ電源６００または１２Ｖ系電源１９から電源の供給を受け、インバータ回路１２の制御を行うインバータ制御部とを備え、コンタクタ１５が開かれた場合に、１２Ｖ系電源１９からの電源に替えて、バックアップ電源６００から電源の供給を受けてインバータ制御部を動作させることにより、キャパシタ５００の電荷を放電する。したがって、大定格の大型部品を付加することなくキャパシタの放電を行うことができ、小型で低コストな電力変換装置を提供できる。

（２）電力変換装置は、コンタクタ１５が開かれた場合に、キャパシタ５００の電圧を検出する電圧検出回路２４を備え、電圧検出回路２４が、キャパシタ５００の電圧が所定電圧未満に低下したことを検出すると、インバータ制御部による放電を中止する。したがって、キャパシタの放電を適切に行うことができる。

（３）インバータ制御部は、インバータ回路１２を制御するための演算処理を実行するマイクロコンピュータ２５、インバータ回路１２により駆動されるモータの回転角を検出するためのレゾルバを制御するレゾルバ制御回路２６、インバータ回路を駆動するドライバ回路２１のいずれか少なくとも１を含む。したがって、キャパシタの放電を通常使用されている回路を用いて行うことができる。

（４）電力変換装置は、ココンタクタ１５が開かれた場合に、マイクロコンピュータ２５の負荷率を上げて消費電力を増加させる動作を実行する。したがって、キャパシタの放電を急速に行うことができる。

（５）１２Ｖ系電源１９からの電源を導通または遮断する第１のスイッチ６０５をさらに備え、コンタクタ１５が開かれた場合に、第１のスイッチ６０５を開いて１２Ｖ系電源１９からインバータ制御部への電源の供給を遮断する。したがって、キャパシタの放電を適切に切り替えることができる。

　次のような変形も本発明の範囲内であり、変形例の一つ、もしくは複数を上述の実施形態と組み合わせることも可能である。

（変形例１）実施形態ではハイブリッド自動車のモーター駆動用インバータに適用した例で説明した。しかし、電圧平滑用のキャパシタの放電回路は、ハイブリッド自動車のモーター駆動用インバータに限定されない。例えば、一般的な電気自動車に用いられるインバータはもちろんのこと、電気車両、船舶、航空機などで用いられるインバータやＤＣ－ＤＣコンバータなどの電力変換装置に適用できる。また、広く一般産業用として用いられるすべての電力変換装置、あるいは家庭の太陽光発電システムや家庭の電化製品を駆動する電動機の電力変換装置にも適用することができる。これらの様々な電力変換装置に適用した場合にも、上述した実施形態と同様な効果を得ることができる。

　本発明は、上述した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。

１２　インバータ回路
１５　コンタクタ
１３６　バッテリ
６００　バックアップ電源
７００　電力変換装置
５００　キャパシタ
１４０　インバータ装置
１９　１２Ｖ系電源
６０３　ドライバ電源
６０４　コントローラ回路
２５　マイクロコンピュータ

Claims

　第１の直流電源が開閉可能なコンタクタを介して接続されるインバータ回路と、
　前記インバータ回路の入力側に前記第１の直流電源と並列に接続される電圧平滑用のキャパシタと、
　前記コンタクタが閉じているとき時には、前記第１の直流電源からの入力電力に基づいて電源を供給し、前記コンタクタが開いている時には、前記キャパシタからの入力電力に基づいて電源を供給する電源回路と、
　前記電源回路または第２の直流電源から電源の供給を受け、前記インバータ回路の制御を行うインバータ制御部とを備え、
　前記コンタクタが開かれた場合に、前記第２の直流電源からの電源に替えて、前記電源回路から電源の供給を受けて前記インバータ制御部を動作させることにより、前記キャパシタの電荷を放電する電力変換装置。
　請求項１に記載の電力変換装置において、
　前記コンタクタが開かれた場合に、前記キャパシタの電圧を検出する電圧検出部を備え、
　前記電圧検出部が、前記キャパシタの電圧が所定電圧未満に低下したことを検出すると、前記インバータ制御部による放電を中止する電力変換装置。
　請求項１または請求項２に記載の電力変換装置において、
　前記インバータ制御部は、前記インバータ回路を制御するための演算処理を実行するマイクロコンピュータ、前記インバータ回路により駆動されるモータの回転角を検出するためのレゾルバを制御するレゾルバ制御回路、前記インバータ回路を駆動するドライバ回路のいずれか少なくとも１つを含む電力変換装置。
　請求項３に記載の電力変換装置において、
　前記コンタクタが開かれた場合に、前記マイクロコンピュータの負荷率を上げて消費電力を増加させる動作を実行する電力変換装置。
　請求項１または請求項２に記載の電力変換装置において、
　前記第２の直流電源からの電源を導通または遮断する第１のスイッチをさらに備え、
　前記コンタクタが開かれた場合に、前記第１のスイッチを開いて前記第２の直流電源から前記インバータ制御部への電源の供給を遮断する電力変換装置。