WO2025253483A1

WO2025253483A1 - 電力変換装置および電力変換装置を搭載した車両

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Publication number: WO2025253483A1
Application number: PCT/JP2024/020320
Authority: WO
Inventors: 紘史西
Original assignee: Mitsubishi Electric Mobility Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Mobility Corp
Priority date: 2024-06-04
Filing date: 2024-06-04
Publication date: 2025-12-11
Anticipated expiration: 2026-12-04

Abstract

車両の停止が指令された際に、モータ（６）を停止させ電力変換装置（１００）に高電圧が印加されることを抑制しつつ、コンデンサ（３）の電荷を迅速に放電する電力変換装置（１００）および、車両を得ることを目的とする。電力変換装置（１００）は、コンデンサ（３）、残留電荷を放電抵抗（４）を介して放電させる放電スイッチ（５）、電力変換回路（２２）、電力変換回路（２２）を制御する駆動回路（１３）、電力変換回路（２２）の駆動状態を判定する駆動状態判定部（１６）、および、駆動回路（１３）に制御信号を与える制御装置（１８）を備え、制御装置（１８）は、電力変換の停止指令を受け取った場合に、全相短絡制御を実施し、駆動状態判定部（１６）によって全相短絡状態となったことを判定した後に放電スイッチ（５）をオンしてコンデンサ（３）の電荷を放電させるものである。

Description

電力変換装置および電力変換装置を搭載した車両

　本開示は、電力変換装置および電力変換装置を搭載した車両に関するものである。

　ハイブリッド車両、電気自動車といった電動車両などに適用されるモータ（電動機）の制御のために電力変換装置が用いられることが多い。電力変換装置として、交流電力を直流電力へ変換するＡＣ／ＤＣコンバータ（Alternate Current / Direct Current Converter）、直流電力から交流電力へ変換するインバータ（Inverter）、直流電力の入力電圧と出力電圧のレベルを変化させるＤＣ／ＤＣコンバータ（Direct Current / Direct Current Converter）、などが存在する。これらの電力変換装置は、半導体スイッチング素子を備えた構成であることが多い。

　電力変換装置の例として、電動車両に搭載されるインバータは直流電源から出力される直流電力を所望の交流電力に変換し、モータに供給することでモータを制御するために用いられる。インバータは、スイッチング素子を組み合わせて構成される電力変換回路、スイッチング素子を制御する制御装置、スイッチングノイズを対策するコンデンサなどから構成される。

　電力変換回路は、例えば三相同期式のモータを制御する場合、三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の上側アーム（正極側のアーム）および下側アーム（負極側のアーム）各々にスイッチング素子が備えられている。

　電力変換回路の各相に設けられるスイッチング素子を順次オンおよびオフさせることにより、モータの各相に互いに位相が１２０度ずつ異なる交流電力を供給してモータを駆動させる。電動車両のように高圧バッテリによってモータを駆動するための電力変換装置には、スイッチング時の電圧変動を平滑化するために、大容量のコンデンサが備えられる。電動車両の電力変換装置は、法規に基づく要求として、車両停止時にコンデンサの電荷を所定時間内に急速に放電させることが求められている。

　車両が衝突などによって停止した場合に、電力変換装置をバッテリから切り離すと同時に、電力変換装置のコンデンサに蓄積された電荷を速やかに放電しなければならない。衝突の発生時に、乗員および救急隊員を高電圧から保護する必要があるからである。

　車両の停止が指令された場合に、電力変換装置のコンデンサの電荷を放電抵抗に流して放電させる技術が提案されている。放電スイッチを介して放電抵抗にコンデンサの電荷を流すことによってアクティブ放電を実施する。そして、コンデンサの電圧低下量を測定して、低下量が小さい場合は異常判定する（例えば特許文献１）。

特許第７１８１４１６号公報

　特許文献１に開示された技術では、コンデンサの電圧低下量を測定して、低下量が小さい場合に異常判定している。しかしながら、車両の停止が指令された場合の電力変換回路の停止の手順と、放電スイッチの接続の手順について触れていない。電力変換装置が駆動しているモータの回転が継続している場合、モータ側に逆起電力が発生し高電圧が発生する場合の対応について述べられていない。車両の停止が指令された場合であっても、車両が走行を継続している場合、車輪が空転している場合も考えうる。

　本開示に係る電力変換装置は、車両の停止が指令された際にモータの回転が継続している場合、モータ側に逆起電力が発生し高電圧が発生している場合であっても、モータを停止させ電力変換装置に高電圧が印加されることを抑制しつつ、コンデンサの電荷を迅速に放電する電力変換装置および、そのような電力変換装置を搭載した車両を得ることを目的とする。電力変換装置に印加される高電圧を抑制し、コンデンサに充電された電荷を迅速に放電することができ、法規によって要求された性能を満足することができる。

　本開示に係る電力変換装置は、
　正極側直流母線と負極側直流母線の間に接続されたコンデンサ、
　コンデンサの電荷を放電抵抗を介して放電させる放電スイッチ、
　正極側直流母線に接続された正極側のスイッチング素子と、負極側直流母線に接続された負極側のスイッチング素子と、正極側のスイッチング素子と負極側のスイッチング素子を直列に接続するとともにモータのコイルに相電流を供給する外部接続点と、が設けられたレグをモータの相ごとに有する電力変換回路、
　電力変換回路を作動させるために、スイッチング素子を制御する駆動信号を出力する駆動回路、
　スイッチング素子の駆動状態を判定する駆動状態判定部、および、
　駆動回路に制御信号を与える制御装置を備え、
　制御装置は、電力変換の停止指令を受け取った場合に、すべての正極側のスイッチング素子をオンしすべての負極側のスイッチング素子をオフする、またはすべての正極側のスイッチング素子をオフしすべての負極側のスイッチング素子をオンする、全相短絡制御を実施し、駆動状態判定部によって全相短絡状態となったことを判定した後に放電スイッチをオンしてコンデンサの電荷を放電させるものである。

　本開示に係る電力変換装置は、車両の停止が指令された際にモータの回転が継続している場合、モータ側に逆起電力が発生し高電圧が発生している場合であっても、モータを停止させ電力変換装置に高電圧が印加されることを抑制しつつ、コンデンサの電荷を迅速に放電することが可能となる。そのような電力変換装置、および電力変換装置を搭載した車両は、電力変換装置の有するコンデンサの電荷を迅速に放電することによって、法規の要求を満足することができる。

実施の形態１に係る電力変換装置の構成図である。実施の形態１に係る電力変換装置の制御装置のハードウェア構成図である。実施の形態１に係る電力変換装置の制御装置の停止処理を示す第一のフローチャートである。実施の形態１に係る電力変換装置の制御装置の停止処理を示す第二のフローチャートである。実施の形態２に係る電力変換装置の構成図である。実施の形態２に係る電力変換装置の制御装置の起動処理を示す第一のフローチャートである。実施の形態２に係る電力変換装置の制御装置の起動処理を示す第二のフローチャートである。実施の形態３に係る電力変換装置の構成図である。実施の形態３に係る電力変換装置の放電回路の故障判定の論理を説明する図である。実施の形態３に係る電力変換装置の制御装置の停止処理を示す第一のフローチャートである。実施の形態３に係る電力変換装置の制御装置の停止処理を示す第二のフローチャートである。実施の形態４に係る電力変換装置の制御装置の停止処理を示す第二のフローチャートである。実施の形態４に係る電力変換装置の制御装置の停止処理を示す第三のフローチャートである。実施の形態５に係る電力変換装置の制御装置の停止処理を示す第一のフローチャートである。実施の形態６に係る電力変換装置の制御装置の停止処理を示す第三のフローチャートである。実施の形態６に係る電力変換装置のコンデンサの放電を示す第一のタイムチャートである。実施の形態６に係る電力変換装置のコンデンサの放電を示す第二のタイムチャートである。実施の形態７に係る電力変換装置の制御装置の停止処理を示す第三のフローチャートである。

　以下、本開示に係る電力変換装置の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。各図において同一、または対応する部分については、同一符号を付して、重複する説明を省略する。

１．実施の形態１
＜電力変換装置の構成＞
　図１は、実施の形態１に係る電力変換装置１００の構成図である。電力変換装置１００は、車両に搭載されたリチウムイオンバッテリ等の二次電池からなる直流電源１に主電源スイッチ２５、および副電源スイッチ２を介して接続されている。主電源スイッチ２５は、イグニッションスイッチ、またはキースイッチと称されることもある、車両のメインスイッチである。副電源スイッチ２は、コンタクタと称されることもある、電力変換装置への電力供給を行うためのスイッチである。

　副電源スイッチ２は、主電源スイッチ２５が接続されたことを検出して遅れて接続される。図１では、電力変換装置１００は、主電源スイッチ２５の接続または遮断状態を認識可能としている。電力変換装置１００は、主電源スイッチ２５が接続されたことを認識した場合に、所定の初期処理を実行した後、副電源スイッチ２を接続する。副電源スイッチ２を接続することで、電力変換回路２２に接続された正極側直流母線２４ａ、負極側直流母線２４ｂに直流電源１から電流を供給することができる。

＜電力変換回路＞
　電力変換回路２２は、正極側直流母線２４ａに接続された正極側のスイッチング回路７－９と、負極側直流母線２４ｂに接続された負極側のスイッチング回路１０－１２を有する。正極側のスイッチング回路７－９と負極側のスイッチング回路１０－１２はそれぞれ接続点で直列に接続されている。直列接続された正極側と負極側のスイッチング回路はレグと称する。図１では、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の電流を供給する３個のレグが記載されている。

　制御装置１８は、外部からトルク指令を受けて、目標トルク、目標電流を演算する。制御装置１８は、モータ６の出力が目標トルクと一致するように電力変換回路２２を制御する。電力変換回路２２の各相に設けられるスイッチング回路７－１２を順次オンおよびオフさせることにより、モータの各相に互いに位相が１２０度ずつ異なる交流電力を供給してモータを駆動させる。

　制御装置１８は駆動状態判定部１６を備えており、駆動回路１３によるスイッチング回路７－１２の駆動状態を監視することができる。駆動状態判定部１６は、駆動回路１３の出力を監視して、信号制御部１５の制御信号通りに駆動回路１３が出力信号を出力しているかどうかを判定してもよい。もしくは、スイッチング回路の３種類のレグの接続点の電圧を監視して、スイッチング回路が制御信号通りに動作しているかどうかを判定することとしてもよい。

　制御装置１８は故障診断部１７を備えている。故障診断部１７は、電圧検出器１４から入力されるコンデンサ３の検出電圧Ｖｃ、駆動状態判定部１６によって判定されたスイッチング回路７－１２の駆動状態を監視して故障診断することができる。制御装置１８に備えられた信号制御部１５は、駆動回路１３を制御する以外に、副電源スイッチ２、放電スイッチ５を操作することができる。図１では、副電源スイッチ２を電力変換装置１００の制御装置１８が操作する構成としたが、副電源スイッチ２は外部から他の機器に操作されることとしてもよい。その場合、副電源スイッチ２は主電源スイッチ２５が遮断されたことによって遮断され、主電源スイッチ２５が接続されたことを検出して所定の遅延時間の後に接続されることとする。

＜コンデンサ＞
　コンデンサ３は、直流母線電圧のリップルを抑制する機能を有している。コンデンサ３はまた、電力変換回路２２の電源インピーダンスを低下させて電力変換回路２２の交流電流駆動能力を向上させる機能を有している。コンデンサ３は、さらに、サージ電圧を吸収する機能を有している。

　放電スイッチ５に接続された放電抵抗４は、コンデンサ３の電荷を放電するために用いられる。制御装置１８が停止指令を受取った場合に、副電源スイッチ２を切断して電力変換装置１００の正極側直流母線２４ａを直流電源１から切り離す。そして、放電スイッチ５を接続して、コンデンサ３に残留した電荷を放電させる。電動車両の電力変換装置１００は、法規に基づく要求として、車両停止時にコンデンサの電荷を所定時間内に急速に放電させることが求められている。

＜スイッチング回路＞
　図１では、スイッチング回路７－１２は、それぞれ二個のスイッチング素子が並列配置されている例を示した。スイッチング回路７－１２は、それぞれ１個のスイッチング素子で構成してもよいが、それぞれ３個以上のスイッチング素子によって構成してもよい。

　　スイッチング素子は、高いスイッチング周波数で動作可能なパワー半導体スイッチング素子としてパワートランジスタが用いられることが多い。図１には、スイッチング素子として、パワートランジスタであるＭＯＳＦＥＴ（Metal-oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）を用いた例を示している。

　スイッチング素子の各ＭＯＳＦＥＴには、直流電源の負極側から正極側へ向かう方向を順方向として、並列にフリーホイールダイオード（FWD：Free Wheel Diode）が設けられている。パワートランジスタとしては、ＭＯＳＦＥＴ以外にＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等を用いて、フリーホイールダイオードを別部品として設けてもよい。

＜制御装置のハードウェア構成＞
　図２は、実施の形態１に係る電力変換装置１００の制御装置１８のハードウェア構成図である。本実施の形態では、制御装置１８は、電力変換装置１００を制御する制御装置である。制御装置１８の各機能は、制御装置１８が備えた処理回路により実現される。具体的には、制御装置１８は、処理回路として、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算処理装置９０（コンピュータ）、演算処理装置９０とデータのやり取りをする記憶装置９１、演算処理装置９０に外部の信号を入力する入力回路９２、及び演算処理装置９０から外部に信号を出力する出力回路９３等を備えている。

　演算処理装置９０として、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＩＣ（Integrated Circuit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、各種の論理回路、及び各種の信号処理回路等が備えられてもよい。また、演算処理装置９０として、同じ種類のものまたは異なる種類のものが複数備えられ、各処理が分担して実行されてもよい。

　記憶装置９１として、演算処理装置９０からデータを読み出し及び書き込みが可能に構成されたＲＡＭ（Random Access Memory）、演算処理装置９０からデータを読み出し可能に構成されたＲＯＭ（Read only Memory）等が備えられている。入力回路９２は、電圧検出器１４を含んだ各種のセンサ及びスイッチが接続され、これらセンサ及びスイッチの出力信号を演算処理装置９０に入力するＡＤ変換部、入力回路等のインターフェース回路を備えている。出力回路９３は、駆動回路１３、副電源スイッチ２、放電スイッチ５を含んだスイッチング素子、アクチュエータ等の電気負荷が接続され、これら電気負荷に演算処理装置９０からの出力信号を変換して出力する駆動回路、通信回路等のインターフェース回路を備えている。また、制御装置１８は、駆動回路１３の機能を内部に取り込んでもよい。

　制御装置１８が備える各機能は、演算処理装置９０が、ＲＯＭ等の記憶装置９１に記憶されたソフトウェア（プログラム）を実行し、記憶装置９１、入力回路９２、及び出力回路９３等の制御装置１８の他のハードウェアと協働することにより実現される。なお、制御装置１８が用いる閾値、判定値等の設定データは、ソフトウェア（プログラム）の一部として、ＲＯＭ等の記憶装置９１に記憶されている。

　制御装置１８の内部に搭載された各機能は、それぞれソフトウェアのモジュールで構成されるものであってもよいが、ソフトウェアとハードウェアの組み合わせによって構成されるものであってもよい。制御装置１８全体を単一のパッケージに組み込んだ部品としてもよい。制御装置１８を、いわゆるワンチップマイコンとして扱ってもよい。

＜停止指令による全相短絡＞
　電力変換装置１００は、停止指令を受けて電力変換を停止し、コンデンサ３の残留電荷を放電抵抗を介して放電する。このとき、全相短絡操作を経由する。図１に示す三相モータを制御する三相のコイルへの電流を制御する電力変換装置１００では、全相短絡操作は三相短絡操作となる。三相短絡は、すべての正極側のスイッチング回路７－９をオンしすべての負極側のスイッチング回路１０－１２をオフする、またはすべての正極側のスイッチング回路７－９をオフしすべての負極側のスイッチング回路１０－１２をオンすることによって実施する。

　このようにすることで、三相のコイルが互いに同電位となり、短絡することでモータ６にブレーキがかかる。そして、電力変換装置１００の相電流出力は互いに短絡することによって回生電流によるサージ電圧が印加されることを抑制することができる。三相短絡が実行されたことを確認した上で、放電スイッチを接続し、放電抵抗に放電電流を流し、コンデンサ３の電荷を減少させることができる。

　このときに、電力変換装置の相電流出力に過電圧が印加され、大電流が流れる事態が生じると、放電スイッチ、放電抵抗の寿命を縮め、性能を劣化させる可能性がある。よって、電力変換回路２２が三相短絡状態となっていることを、駆動状態判定部１６によって確認する。

　駆動状態判定部１６では、スイッチング回路７－１２のゲートが指示通り動作しているかどうかを判断するためにゲート電圧値をモニタする。すなわち、駆動回路１３の出力が予定通り出力されているかどうか確認する。また、駆動状態判定部１６は、電力変換回路２２の各レグの外部接続点からの相電流出力の電圧を確認して、三相短絡状態を確認することとしてもよい。三相短絡状態となっている場合に、放電スイッチを接続しコンデンサ３の残留電荷を放電して解消する。三相短絡状態となっていない場合としては、駆動回路１３の故障、スイッチング回路７－１２のいずれかの故障などが考えられる。

　このような手順を踏むことで、車両の停止が指令された際にモータの回転が継続している場合、モータ側に逆起電力が発生し高電圧が発生している場合であっても、モータを停止させ電力変換装置に高電圧が印加されることを抑制することができる。そして、コンデンサの電荷を迅速に放電することが可能となる。そのため、法規によって要求された性能を満足する電力変換装置および、そのような電力変換装置を搭載した車両を得ることができる。

＜停止処理＞
　図３は、実施の形態１に係る電力変換装置１００の制御装置１８の停止処理を示す第一のフローチャートである。図４は、停止処理を示す第二のフローチャートである。図４は図３の続きの処理を示す。図３、図４の処理は、制御装置１８の演算処理装置９０にて実行される。

　図３、図４に示した処理は、所定時間毎（例えば１ｍｓごと）に実行されることとする。これらの処理は、所定時間ごとではなく、モータ６の所定角度回転ごと、外部からの指令を受け取るごと、などのようにイベントごとに実行することとしてもよい。

　図３の処理を開始して、ステップＳ３０１では、停止指令を受領したかどうか判定する。停止指令を受領した場合（判断はＹＥＳ）は、ステップＳ３０２へ進む。停止指令を受領していない場合（判断はＮＯ）は、処理を終了する。

　ステップＳ３０２では、放電禁止フラグがセットされているかどうか判定する。放電禁止フラグは、全相短絡が実施できない場合、放電がすでに終了している場合など、新たに放電開始すべきでない場合にセットされるフラグである。放電禁止フラグがセットされている場合（判断はＹＥＳ）は、処理を終了する。放電禁止フラグがセットされていない場合（判断はＮＯ）は、ステップＳ３０３へ進む。

　ステップＳ３０３では、放電中フラグがセットされているかどうか判定する。放電中フラグは、すでに放電を開始している場合にセットされるフラグである。放電中フラグがセットされている場合（判断はＹＥＳ）は、ステップＳ３２５へ進む。放電中フラグがセットされていない場合（判断はＮＯ）は、ステップＳ３０４へ進む。

　ステップＳ３０４では、副電源スイッチ２を切断して、電力変換装置１００を直流電源１から切り離す。そして警告灯をオンする。ステップＳ３０５では、全相短絡操作を行う。図１の構成の場合は三相短絡操作である。図３のステップＳ３０５では、すべての正極側スイッチング回路をオンし、すべての負極側スイッチング回路をオフする。しかし、全相短絡操作は、すべての正極側スイッチング回路をオフし、すべての負極側スイッチング回路をオンすることとしてもよい。

　ステップＳ３０６では、スイッチング回路の駆動状態を確認する。実際には、駆動状態判定部１６によって、スイッチング回路の駆動状態を確認する。ステップＳ３０７では、全相短絡状態になっているかどうかを判定する。全相短絡状態になっている場合（判断はＹＥＳ）は、ステップＳ３２１へ進む。全相短絡状態になっていない場合（判断はＮＯ）は、ステップＳ３０９へ進む。

　ステップＳ３０９では、全相遮断操作を行う。全相遮断操作は、すべてのスイッチング回路をオフする。すべてのスイッチング回路をオフすると、モータ６が回転中、もしくは逆起電力が生じて大きな電圧サージが生じた場合に、各スイッチング回路のフリ－ホールダイオードを介して過電圧が正極側直流母線２４ａ、負極側直流母線２４ｂに印加される場合がある。そのため、ここでは放電スイッチを接続しないことを決定して、ステップＳ３５０へ進む。

　ステップＳ３２１では、放電タイマＴＭをクリアする。放電タイマは、コンデンサ３の放電を継続する時間を計時するタイマである。

　ステップＳ３２３では放電中フラグをセットする。ステップＳ３２４では放電スイッチを接続する。そして、コンデンサ３の電荷を放電抵抗４を介して放電開始する。

　ステップＳ３２５では、放電タイマＴＭを加算する。いま、図３、図４の処理は、１ｍｓごとに実行されるとしているので、１ｍｓごとにタイマが加算される。タイマは最大値でクリップされることとする。例えば１バイトのタイマであれば、最大値はＦＦＨ、２バイトのタイマであれば最大値はＦＦＦＦＨである。

　ステップＳ３５８では、放電タイマＴＭの値が、予め定められた終了判定時間Ｔｅ以上かどうか判定する。放電タイマＴＭの値が、終了判定時間Ｔｅ以上の場合（判断はＹＥＳ）は、ステップＳ３５７へ進む。放電タイマＴＭの値が、終了判定時間Ｔｅ以上でない場合（判断はＮＯ）は、処理を終了する。

　ステップＳ３５７は、放電を終了判定時間まで継続した後である。ステップＳ３５７では、警告灯を消灯する。

　ステップＳ３５０では、放電スイッチ５を遮断する。ステップＳ３５１では、放電中フラグをクリアする。ステップＳ３５２では、放電禁止フラグをセットする。そして処理を終了する。

２．実施の形態２
＜電力変換装置の構成＞
　図５は、実施の形態２に係る電力変換装置１００の構成図である。図５が実施の形態１に係る図１と異なるのは、定電流回路１９を新たに設けた点である。実施の形態２に係る電力変換装置１００の制御装置１８も、図２のハードウェア構成が適用できる。

　実施の形態２に係る電力変換装置１００では、車両のメインスイッチである主電源スイッチ２５が接続されたタイミングにおいて、副電源スイッチ２が切断されたままの状態で定電流回路１９から定電流を流し込み、放電スイッチと放電抵抗の異常、正常の判定を実施する。この起動時の確認を終えた後、副電源スイッチ２を接続して、電力変換装置１００を直流電源１に接続し、モータへの電力供給を開始する。

＜起動時の確認＞
　制御装置１８は、主電源スイッチ２５がオフからオンに変化した後副電源スイッチがオフからオンとなるまでの間、放電スイッチ５を接続する。そして、定電流回路１９に定電流を流させて、電圧検出器１４によって検出電圧Ｖｃを検出する。検出電圧Ｖｃが、予め定められた電圧判定値Ｖｔｈ以下の場合は、放電スイッチ５が正常に接続され、放電抵抗４に正常に電流が流れていることが判定できる。この場合は、放電スイッチ５の接続状態および放電抵抗４の抵抗値が正常であると判定することができる。

　電圧判定値Ｖｔｈよりも高い第二電圧判定値Ｖｔｈ２を設ける。検出電圧が、第二電圧判定値Ｖｔｈ２よりも高い場合は、放電スイッチ５が接続不能、もしくは放電抵抗４の断線を推定することができる。放電抵抗４に、ほとんど電流が流れていない状況が推定できるからである。

　検出電圧Ｖｃが、電圧判定値Ｖｔｈよりも高く、第二電圧判定値Ｖｔｈ２以下の場合は、放電抵抗４の抵抗値異常が判定できる。放電スイッチ５は正常に接続されていて、放電抵抗４が経年変化、または大電流通電による性能劣化によって抵抗値が大きくなっている場合が考えられるからである。放電抵抗４は過負荷により許容温度を超えて発熱した場合は抵抗値が上昇する傾向がある。そのため、抵抗値異常は抵抗値が閾値よりも大きくなるかどうかで判断する。

　放電スイッチ５の接続不能、放電抵抗４の断線または抵抗値異常の場合をまとめて、放電電圧異常と定義する。検出電圧Ｖｃが、電圧判定値Ｖｔｈ以下の場合は放電スイッチ５および放電抵抗４が正常であると判定できる。検出電圧Ｖｃが、電圧判定値Ｖｔｈよりも高い場合は、放電電圧異常と判定することができる。

　放電電圧異常が判定された場合は、電力変換装置１００が起動後、モータ６の運転中に停止指令を受け取った場合であっても、コンデンサ３の放電は実施しない。放電スイッチ５または放電抵抗４の故障の可能性があるからである。

　電力変換装置１００は、停止指令を受けて電力変換を停止し、コンデンサ３の残留電荷を、放電抵抗４を介して放電する。このとき、正常時には電圧検出器１４の検出電圧Ｖｃが徐々に低下する。検出電圧Ｖｃが低下しない場合は、放電スイッチ５または放電抵抗４の異常、もしくは副電源スイッチ２の切断不能が考えられる。

　このような場合であっても、実施の形態２に係る電力変換装置１００では、主電源スイッチ２５が投入された場合に、副電源スイッチ２を投入する前に放電スイッチ５、放電抵抗４のチェックをすることで、副電源スイッチ２の故障による放電不能と、放電スイッチ５または放電抵抗４の異常による放電不能とを切り分けることが可能となる。

＜起動処理＞
　図６は、実施の形態２に係る電力変換装置１００の制御装置１８の起動処理を示す第一のフローチャートである。図７は、起動処理を示す第二のフローチャートである。図７は図６の続きの処理を示す。図６、図７の処理は、制御装置１８の演算処理装置９０にて実行される。

　図６、図７に示した処理は、所定時間毎（例えば１ｍｓごと）に実行されることとする。これらの処理は、所定時間ごとではなく、モータ６の所定角度回転ごと、外部からの指令を受け取るごと、などのようにイベントごとに実行することとしてもよい。

　図６の処理を開始して、ステップＳ１０１では、主電源スイッチの状態（オンかオフか）を確認する。そして、主電源スイッチ状態ＳＭＳＷに格納する。ステップＳ１０２では、主電源スイッチ状態ＳＭＳＷがオフ（ＯＦＦ）かどうか判定する。主電源スイッチ状態ＳＭＳＷがオフであれば（判断はＹＥＳ）、ステップＳ１０３へ進む。主電源スイッチ状態ＳＭＳＷがオフでない場合は（判断はＮＯ）、ステップＳ１０４へ進む。

　ステップＳ１０３では、副電源スイッチ２を遮断する。そして、ステップＳ１０４へ進む。

　ステップＳ１０４では、前回主電源スイッチ状態ＳＭＳＷｏｌｄを読み込む。そして、ステップＳ１０５では、前回主電源スイッチ状態ＳＭＳＷｏｌｄがオフ（ＯＦＦ）かつ主電源スイッチ状態ＳＭＳＷがオン（ＯＮ）であるかどうか判定する。前回主電源スイッチ状態ＳＭＳＷｏｌｄがオフかつ主電源スイッチ状態ＳＭＳＷがオンであれば（判断はＹＥＳ）、今回主電源スイッチ状態ＳＭＳＷが接続されたばかりであることを示す。そしてステップＳ１０６へ進む。前回主電源スイッチ状態ＳＭＳＷｏｌｄがオフかつ主電源スイッチ状態ＳＭＳＷがオン、でなければ（判断はＮＯ）、ステップＳ１１２へ進む。

　ステップＳ１０６では、起動時チェックタイマＴＭｉｇをクリアする。ステップＳ１０７では、起動時チェックフラグｆｉｇをセットする。ステップＳ１０８では、放電中フラグをクリアする。

　ステップＳ１０９では、放電禁止フラグをクリアする。ステップＳ１１０では、放電スイッチを接続する。ステップＳ１１１では、定電流回路をオンする。

　ステップＳ１１２では、主電源スイッチ状態ＳＭＳＷを、前回主電源スイッチ状態ＳＭＳＷｏｌｄに格納して更新する。ステップＳ１１３では、起動時チェックタイマＴＭｉｇを加算する。起動時チェックタイマＴＭｉｇは最大値でクリップする。

　ステップＳ１２１では、起動時チェックフラグｆｉｇがセットされているかどうか判定する。起動時チェックフラグｆｉｇがセットされていれば（判断はＹＥＳ）ステップＳ１２２へ進む。起動時チェックフラグｆｉｇがセットされていなければ（判断はＮＯ）処理を終了する。

　ステップＳ１２２では、起動時チェックタイマＴＭｉｇが起動時チェック判定時間ＴＭｉｇ１を超えているかどうか判定する。起動時チェックタイマＴＭｉｇが起動時チェック判定時間ＴＭｉｇ１を超えている場合は（判断はＹＥＳ）ステップＳ１２６へ進む。起動時チェックタイマＴＭｉｇが起動時チェック判定時間ＴＭｉｇ１を超えていない場合は（判断はＮＯ）ステップＳ１２３へ進む。

　ステップＳ１２３では、検出電圧Ｖｃが第二電圧判定値Ｖｔｈ２よりも大きいかどうか判定する。検出電圧Ｖｃが第二電圧判定値Ｖｔｈ２よりも大きい場合は（判断はＹＥＳ）ステップＳ１２９へ進む。ステップＳ１２９では、放電スイッチ５の異常を判定し、処理を終了する。ステップＳ１２３で、検出電圧Ｖｃが第二電圧判定値Ｖｔｈ２より大きくない場合は（判断はＮＯ）ステップＳ１２４へ進む。

　ステップＳ１２４では、検出電圧Ｖｃが電圧判定値Ｖｔｈより大きいかどうか判定する。検出電圧Ｖｃが電圧判定値Ｖｔｈより大きい場合は（判断はＹＥＳ）ステップＳ１２５へ進む。ステップＳ１２５では、放電抵抗４の異常を判定し、処理を終了する。ステップＳ１２４にて、検出電圧Ｖｃが電圧判定値Ｖｔｈより大きくない場合は（判断はＮＯ）処理を終了する。

　ステップＳ１２６では、起動時チェックフラグｆｉｇをクリアする。ステップＳ１２７では、定電流回路１９をオフする。ステップＳ１２８では、放電スイッチ５を切断し、副電源スイッチ２を接続して処理を終了する。

３．実施の形態３
＜電力変換装置の構成＞
　図８は、実施の形態３に係る電力変換装置１００の構成図である。図８が実施の形態２に係る図５と異なるのは、放電状態判定部２１を新たに設けた点である。実施の形態３に係る電力変換装置１００の制御装置１８も、図２のハードウェア構成が適用できる。

＜放電状態判定部による故障検出＞
　図９は、実施の形態３に係る電力変換装置１００の放電回路の故障判定の論理を説明する図である。実施の形態３に係る電力変換装置１００では、放電スイッチをオンまたはオフ操作した場合の放電状態判定部２１の電圧変化によって放電状態を判定することができる。

　故障診断部１７は、放電スイッチ５の駆動状態と放電状態判定部２１の電圧に基づいて、放電回路に故障が発生しているかどうかを判定することができる。放電回路が正常なときは、放電スイッチがオフ（切断）の場合、放電状態判定部２１にはコンデンサ電圧が印可され、放電状態判定部２１の状態はＨレベルとなる。放電回路が正常なときは、放電スイッチ５をオン（接続）する場合、前提として副電源スイッチ２が切断されているので、放電抵抗を介して電流が流れ、放電状態判定部２１の状態はＬレベルとなる。

　副電源スイッチ２が投入されていて、電力変換装置１００が電力変換を実行中は、放電スイッチがオフ（切断）の場合である。このとき、放電状態判定部２１の状態がＬレベルの場合は、放電回路故障と判定できる。その場合は、放電スイッチ５のオン固着、放電抵抗４の断線、放電状態判定部２１の故障の可能性がある。放電スイッチ５がオン（接続）の場合、前提として副電源スイッチ２が切断されているので、放電状態判定部２１の状態がＨレベルの場合は、放電回路故障と判定できる。その場合は、放電スイッチ５のオフ故障、放電状態判定部２１の故障の可能性がある。

　上記のように、故障診断部１７は、常時、放電スイッチ５の駆動状態と放電状態判定部２１の電圧に基づいて、放電回路に故障が発生しているかどうかを判定することができる。電力変換装置１００が電力変換を実行中も放電回路に故障が発生しているかどうかを判定し、故障発生を検出した場合は放電回路故障を記憶し、停止指令を受け取った場合にコンデンサ３の放電を禁止することとしてもよい。放電回路に故障が発生している場合に、放電スイッチ５を接続すると、放電抵抗４、放電スイッチ５が損傷する可能性があるからである。

＜停止処理＞
　図１０は、実施の形態３に係る電力変換装置１００の制御装置１８の停止処理を示す第一のフローチャートである。図１１は、停止処理を示す第二のフローチャートである。図１１は図１０の続きの処理を示す。図１０、図１１の処理は、制御装置１８の演算処理装置９０にて実行される。

　図１０、図１１に示した処理は、所定時間毎（例えば１ｍｓごと）に実行されることとする。これらの処理は、所定時間ごとではなく、モータ６の所定角度回転ごと、外部からの指令を受け取るごと、などのようにイベントごとに実行することとしてもよい。

　実施の形態３に係る図１０の処理が、実施の形態２に係る図３の処理と異なるのは、ステップＳ３０１の前にステップＳ３００の処理を追加した部分、ステップＳ３０７の後にステップＳ３０８、ステップＳ３１１、ステップＳ３１２を追加した部分、およびステップＳ３０９の後にステップＳ３１０を追加した部分である。実施の形態３に係る図１１の処理が、実施の形態２に係る図４の処理と異なるのは、ステップＳ３２５の後にステップＳ３２６を追加した部分である。以下、異なる点を中心に説明する。

　図１０の処理を開始して、最初にステップＳ３００にて放電状態判定部２１の入力信号のレベルを確認する。そして、放電スイッチ５のオン、オフ状態を図９の故障判定の論理を説明する図と照らし合わせて、放電回路の故障の有無を確認する。なお、放電回路の故障の有無は、電力変換実行中であっても常時確認し、故障検出時は放電回路の故障を記憶しておくこととしてもよい。

　ステップＳ３０７にて、全相短絡状態になっている場合（判断はＹＥＳ）は、ステップＳ３０８へ進む。ステップＳ３０８にて、全相短絡成功を判定する。判定結果を記憶することとしてもよい。そして、ステップＳ３１１にて、起動時放電チェック結果を読み出す。起動時放電チェック結果とは、図６、図７で説明した起動処理によって放電スイッチ５、放電抵抗４の異常の有無を判定した結果のことを示す。

　ステップＳ３１２にて、起動時放電チェックにて異常があったかどうか判定する。起動時放電チェックにて異常があった場合（判断はＹＥＳ）は、コンデンサ３の放電処理をせずに処理を終了する。起動時放電チェックにて異常がなかった場合（判断はＮＯ）は、ステップＳ３２１へ進む。

　ステップＳ３０９の後、ステップＳ３１０では、全相短絡失敗を判定する。判定結果を記憶することとしてもよい。その後ステップＳ３５０へ進む。

　ステップＳ３２５の次に、ステップＳ３２６では、放電回路故障が検出されたかどうか判定する。放電回路故障は、放電スイッチ５のオン、オフ状態と、放電状態判定部２１の入力信号のレベルを確認し、図９の故障判定の論理図と照らし合わせて、検出された結果である。放電回路故障が検出された場合は（判断はＹＥＳ）、ステップＳ３５０へ進み放電スイッチ５を遮断する。放電回路故障が検出されなかった場合は（判断はＮＯ）、ステップＳ３５８へ進み、放電終了判定時間が経過したかどうか判定する。

４．実施の形態４
＜電力変換装置の構成＞
　実施の形態４に係る電力変換装置１００は、実施の形態３に係る電力変換装置１００のソフトウェア変更によって実現できる。実施の形態４に係る電力変換装置１００の構成図は、図８と同じであり、図２の適用も可能である。

　実施の形態４に係る電力変換装置１００は、停止指令を受領し全相短絡状態とした後に、放電スイッチ５を接続してコンデンサ３の放電を開始する。その後、検出電圧Ｖｃが所定の電圧低下閾値ΔＶｔｈよりも大きく低下しているかどうかを確認し、放電スイッチの故障の有無を判定する処理が追加されている点が、実施の形態３と異なる。

　放電開始時の検出電圧ＶｃをＶ０として記憶しておく。放電開始から判定時間Ｔ１経過後に、検出電圧Ｖｃの低下電圧ΔＶｃを、ΔＶｃ＝Ｖ０－Ｖｃとして求める。そして、ΔＶｃが、電圧低下閾値ΔＶｔｈ以下の場合は、副電源スイッチ２の切断不能故障と判定することができる。判定時間Ｔ１は０．３秒以内で設定することが望ましい。直流電源１から長時間にわたって放電抵抗４、放電スイッチ５に大電流を流すことは避けるべきだからである。大電流によって過熱状態となり、断線故障、抵抗値増加の原因となるためである。電圧低下閾値ΔＶｔｈは１Ｖ以下の小さな値に設定する。

＜停止処理＞
　図１２は、実施の形態４に係る電力変換装置１００の制御装置１８の停止処理を示す第二のフローチャートである。図１３は、停止処理を示す第三のフローチャートである。停止処理を示す第一のフローチャートは、実施の形態３に係る図１０と同じである。図１２は図１０の続きを示す。図１３は図１２の続きを示す。

　図１０、図１２、図１３に示した処理は、所定時間毎（例えば１ｍｓごと）に実行されることとする。これらの処理は、所定時間ごとではなく、モータ６の所定角度回転ごと、外部からの指令を受け取るごと、などのようにイベントごとに実行することとしてもよい。

　実施の形態４に係る図１０、図１２、図１３の処理が、実施の形態３に係る図１０、図１１の処理と異なるのは、ステップＳ３２１の後にステップＳ３２２が追加された部分、ステップＳ３２６の後にステップＳ３２７からステップＳ３３１が追加された部分、およびステップＳ３５８の後にステップＳ３５６が追加された部分である。以下、異なる点を中心に説明する。

　図１２のステップＳ３２１の後、ステップＳ３２２にて初期電圧Ｖ０に検出電圧Ｖｃの値を格納する。ステップＳ３２４にて放電スイッチを接続する手前の電圧を、放電開始電圧とするためである。

　ステップＳ３２６にて、放電回路故障が検出されなかった場合は（判断はＮＯ）、ステップＳ３２７へ進む。ステップＳ３２７では、全相短絡状態であるかどうかを判定する。全相短絡状態である場合は（判断はＹＥＳ）ステップＳ３２８へ進む。全相短絡状態でない場合は（判断はＮＯ）ステップＳ３５８へ進む。ここで、図１０の処理において、全相短絡操作を実施して、全相短絡状態となっていなかった場合は、ステップＳ３０９へ進んで放電処理を実施しない。よって、ステップＳ３２７で、ＮＯの分岐を選択することはない。

　ステップＳ３２８では、放電タイマＴＭの値が、判定時間Ｔ１以上となっているかどうか判定する。放電タイマＴＭが判定時間Ｔ１以上となるのは（判断はＹＥＳ）、放電開始から判定時間Ｔ１経過した場合でありステップＳ３２９へ進む。放電タイマＴＭが判定時間Ｔ１以上となっていない（判断はＮＯ）場合は処理を終了する。

　ステップＳ３２９では、初期電圧Ｖ０と現在の検出電圧Ｖｃの差を低下電圧ΔＶｃとして、ΔＶｃ＝Ｖ０－Ｖｃの式によって求める。ステップＳ３３０では、低下電圧ΔＶｃが電圧低下閾値ΔＶｔｈ以下であるかどうか判定する。低下電圧ΔＶｃが電圧低下閾値ΔＶｔｈ以下である場合（判断はＹＥＳ）は、ステップＳ３３１へ進んで副電源スイッチ２の故障を判定し、ステップＳ３５０へ進む。ステップＳ３３０にて、低下電圧ΔＶｃが電圧低下閾値ΔＶｔｈ以下でない場合（判断はＮＯ）は、ステップＳ３５８へ進む。

　ステップＳ３５８では、放電タイマＴＭの値が、予め定められた終了判定時間Ｔｅ以上かどうか判定する。放電タイマＴＭの値が、終了判定時間Ｔｅ以上の場合（判断はＹＥＳ）は、ステップＳ３５６へ進む。放電タイマＴＭの値が、終了判定時間Ｔｅ以上でない場合（判断はＮＯ）は、処理を終了する。

　ステップＳ３５６では、放電正常終了を判定する。その後ステップＳ３５７へ進む。

５．実施の形態５
＜電力変換装置の構成＞
　実施の形態５に係る電力変換装置１００は、実施の形態３、実施の形態４に係る電力変換装置１００のソフトウェア変更によって実現できる。実施の形態５に係る電力変換装置１００の構成図は、図８と同じであり、図２の適用も可能である。

　実施の形態５に係る電力変換装置１００は、停止指令を受領し全相短絡操作を実施した後に、全相短絡状態でない場合に全相遮断操作をした後、放電スイッチ５を接続してコンデンサ３の放電を開始する点が実施の形態３、実施の形態４と異なる。このようにすることで、全相短絡状態が成立しない場合であっても、制御装置１８が停止指令を受取った場合に、副電源スイッチ２を切断して電力変換装置１００の正極側直流母線２４ａを直流電源１から切り離す。そして、放電スイッチ５を接続して、コンデンサ３に残留した電荷を放電させることが可能となる。

＜停止処理＞
　図１４は、実施の形態５に係る電力変換装置１００の制御装置１８の停止処理を示す第一のフローチャートである。第二のフローチャート、第三のフローチャートは、実施の形態４に係る図１２、図１３と同じである。図１２は図１４の続きの処理を示す。図１３は図１２の続きの処理を示す。図１４、図１２、図１３の処理は、制御装置１８の演算処理装置９０にて実行される。

　図１４、図１２、図１３に示した処理は、所定時間毎（例えば１ｍｓごと）に実行されることとする。これらの処理は、所定時間ごとではなく、モータ６の所定角度回転ごと、外部からの指令を受け取るごと、などのようにイベントごとに実行することとしてもよい。

　実施の形態５に係る図１４、図１２、図１３の処理が、実施の形態４に係る図１０、図１２、図１３の処理と異なるのは、図１４のステップＳ３１０の後の行き先が、ステップＳ３５０からステップＳ３１１に変更されている点のみである。以下、異なる点を中心に説明する。

　図１４で、ステップＳ３０７で全相短絡状態でないと判定された場合（判断はＮＯ）、ステップＳ３０９にて、全相遮断操作を行う。全相遮断操作は、すべてのスイッチング回路をオフする。ステップＳ３１０にて全相短絡失敗を判定した後、ステップＳ３１１にて起動時放電チェック結果を読出し、ステップＳ３１２にて起動時放電チェックにて異常があったかどうか判定する。

　図１２のステップＳ３２７にて、全相短絡状態か否かの判定を行っている。ここで、全相短絡状態ではない場合（判定はＮＯ）は、ステップＳ３２８からステップＳ３３０をスキップしてステップＳ３５８へ向かうこととなる。

　全相短絡を実行できず、全相遮断とした場合には、モータ６が回転中、もしくは逆起電力が生じて大きな電圧サージが生じた場合に、各スイッチング回路のフリ－ホールダイオードを介して過電圧が正極側直流母線２４ａ、負極側直流母線２４ｂに印加される場合がある。そのため、ここでは、放電開始から判定時間Ｔ１経過後（Ｔ１は０．３秒以下）に、検出電圧Ｖｃの低下電圧ΔＶｃを、ΔＶｃ＝Ｖ０－Ｖｃとして求める処理をスキップする。これによって、放電開始から判定時間Ｔ１経過までの誤判定を防止することが可能となる。

６．実施の形態６
＜電力変換装置の構成＞
　実施の形態６に係る電力変換装置１００は、実施の形態３、実施の形態４、実施の形態５に係る電力変換装置１００のソフトウェア変更によって実現できる。実施の形態６に係る電力変換装置１００の構成図は、図８と同じであり、図２の適用も可能である。

　実施の形態６に係る電力変換装置１００は、放電開始後第二の判定時間Ｔ２経過後の検出電圧を放電電圧閾値Ｖｔｈｃａｌと比較して放電電圧異常を検出する機能を追加した点が、実施の形態５と異なる。このとき、放電電圧閾値Ｖｔｈｃａｌを、放電スイッチ５を接続した際の検出電圧である初期電圧Ｖ０、コンデンサの容量Ｃ、放電抵抗４の抵抗値Ｒに対して、
Ｖ０×ｅｘｐ（－（Ｔ２／ＣＲ））
として表すことができる。コンデンサの容量Ｃ、放電抵抗４の抵抗値Ｒのばらつきの範囲を考慮して、放電電圧閾値Ｖｔｈｃａｌは最大の値を算出することとする。

　検出電圧Ｖｃが、放電電圧閾値Ｖｔｈｃａｌ以下とならない場合には、車両走行中に抵抗値異常が発生した可能性、モータ６の回転が継続していることにより誘起電圧が発生し電圧が下がらない状態である可能性がある。この状態を放電電圧異常であると判断し、放電スイッチ５を遮断してコンデンサ３の放電を停止する。

　放電電圧異常は、意図通りの放電ができていない状態であり、放電抵抗４に高電圧が印加され続け、過熱状態になることによって断線故障となり、または抵抗値増加の故障となる可能性があるため放電停止する必要がある。従って、第二の判定時間Ｔ２は全相遮断状態で誘起電圧が発生していても放電抵抗４が壊れない時間（１秒以内）に設定する必要がある。

＜停止処理＞
　図１５は、実施の形態６に係る停止処理を示す第三のフローチャートである。停止処理を示す第一のフローチャートは実施の形態５に係る図１４と同じである。停止処理を示す第二のフローチャートは実施の形態４および実施の形態５に係る図１２と同じである。図１２は図１４の続きの処理を示す。図１５は図１２の続きの処理を示す。図１４、図１２、図１５の処理は、制御装置１８の演算処理装置９０にて実行される。

　図１４、図１２、図１５に示した処理は、所定時間毎（例えば１ｍｓごと）に実行されることとする。これらの処理は、所定時間ごとではなく、モータ６の所定角度回転ごと、外部からの指令を受け取るごと、などのようにイベントごとに実行することとしてもよい。

　実施の形態６に係る図１５の処理が、実施の形態５に係る図１３の処理と異なるのは、ステップＳ３５８の前にステップＳ３４１からステップＳ３４４が追加された部分である。以下、異なる点を中心に説明する。

　ステップＳ３４１では、放電タイマＴＭの値が、第二の判定時間Ｔ２を越えているかどうか判定する。放電タイマＴＭの値が、第二の判定時間Ｔ２を越えている（判断はＹＥＳ）場合は、ステップＳ３４２へ進む。放電タイマＴＭの値が、第二の判定時間Ｔ２を越えていない（判断はＮＯ）場合は、処理を終了する。

　ステップＳ３４２では、放電電圧閾値Ｖｔｈｃａｌを算出する。具体的には、放電スイッチ５を接続した際の検出電圧である初期電圧Ｖ０、コンデンサの容量Ｃ、放電抵抗４の抵抗値Ｒに対してばらつきを考慮して、Ｖｔｈｃａｌ＝Ｖ０×ｅｘｐ（－（Ｔ２／ＣＲ））の最大値を算出する。

　ステップＳ３４３では、検出電圧Ｖｃが、放電電圧閾値Ｖｔｈｃａｌよりも高いかどうか判定する。検出電圧Ｖｃが放電電圧閾値Ｖｔｈｃａｌよりも高い（判断はＹＥＳ）場合は、ステップＳ３４４にて放電電圧異常を判定して、ステップＳ３５０へ進む。ステップＳ３４３で、検出電圧Ｖｃが放電電圧閾値Ｖｔｈｃａｌよりも高くない（判断はＮＯ）場合は、ステップＳ３５８へ進む。

　図１６は、実施の形態６に係る電力変換装置１００のコンデンサ３の放電を示す第一のタイムチャートである。図１７は、コンデンサ３の放電を示す第二のタイムチャートである。図１６は、放電回路が正常な場合のタイムチャートを示す。図１７は、放電回路が異常な場合のタイムチャートを示す。

　電力変換装置１００は、停止指令を受けた場合に、全相短絡操作をした後、放電スイッチ５をONにしてコンデンサ３の残留電荷の放電を開始する。コンデンサ３の電圧はコンデンサ３の容量Ｃと放電抵抗４の抵抗値Ｒによって定まる乗数に従って時間とともに低下する。

　低下電圧は初期電圧Ｖ０から予測することができる。放電開始から第二の判定時間Ｔ２後の電圧はコンデンサ容量をC、放電抵抗の抵抗値をＲとすると、
Ｖ０×ｅｘｐ（－（Ｔ２／ＣＲ））として表すことができる。計算結果を放電電圧閾値Ｖｔｈｃａｌとして定義する。

　計算に使用するCとＲは各部品として想定される最大値とする。第二の判定時間Ｔ２後の放電電圧閾値Ｖｔｈｃａｌを、第二電圧判定値Ｖｔｈ２とする。第二の判定時間Ｔ２後のコンデンサ３の検出電圧Ｖｃと第二電圧判定値Ｖｔｈ２　を比較することにより正常に放電できているかどうかを判断することができる。

　放電が正常に実施される場合には、図１６に示すように第二の判定時間Ｔ２後のコンデンサ電圧Ｖ２は第二電圧判定値Ｖｔｈ２よりも小さくなる。図１７に示すように第二の判定時間Ｔ２後のコンデンサ電圧Ｖ２が第二電圧判定値Ｖｔｈ２よりも大きい場合には、車両走行中に抵抗値異常が発生した可能性、モータが回転を維持していることにより誘起電圧が発生し電圧が下がらない状態である可能性がある。この状態を放電電圧異常であると判断し、放電スイッチ５を切断して放電を停止する。

　放電異常電圧は、意図通りの放電ができていない状態であり、放電抵抗に高電圧が印加され続け、過熱状態になることによって断線故障となる場合、抵抗値増加の故障となる可能性がある。このため放電停止する必要がある。従って、第二の判定時間Ｔ２は全相遮断状態で誘起電圧が発生していても放電抵抗が壊れない時間（１秒以内）に設定する。

７．実施の形態７
＜電力変換装置の構成＞
　実施の形態７に係る電力変換装置１００は、実施の形態４、実施の形態５、実施の形態６に係る電力変換装置１００のソフトウェア変更によって実現できる。実施の形態７に係る電力変換装置１００の構成図は、図８と同じであり、図２の適用も可能である。

　実施の形態７に係る電力変換装置１００は、放電開始後、判定時間Ｔ１、および第二の判定時間Ｔ２経過後の検出電圧によって放電回路の異常、副電源スイッチ２の異常などを検出する機能を有する。それに加えて、放電終了電圧Ｖｔｈｅを設けて、検出電圧Ｖｃが放電終了電圧Ｖｔｈｅ以下となった場合に、放電を正常に終了させる点が、実施の形態６と異なる。

　終了判定時間Ｔｅとなっても、検出電圧Ｖｃが放電終了電圧Ｖｔｈｅ以下とならない場合は、放電異常終了を判定する。この場合、内部異常が考えられる。内部異常としては、モータ回転数を正常に検出できていない場合が考えられる。その場合に、モータ回転が維持されていることによって誘起電圧が発生し放電しても電圧が下がらない状態である場合、コンデンサ３の電圧を検出する電圧検出器１４に異常が発生している場合が考えられる。

　終了判定時間Ｔｅは法規として定義される時間、或いはそれよりも長い時間を設定する。放電終了電圧Ｖｔｈｅは法規から定義される電圧であり、コンデンサ３の電圧を検出する電圧検出器１４の検出誤差を考慮して設定する。

＜停止処理＞
　図１８は、実施の形態７に係る停止処理を示す第三のフローチャートである。停止処理を示す第一のフローチャートは実施の形態５、実施の形態６に係る図１４と同じである。停止処理を示す第二のフローチャートは実施の形態４から実施の形態６に係る図１２と同じである。図１２は図１４の続きの処理を示す。図１８は図１２の続きの処理を示す。図１４、図１２、図１８の処理は、制御装置１８の演算処理装置９０にて実行される。

　図１４、図１２、図１８に示した処理は、所定時間毎（例えば１ｍｓごと）に実行されることとする。これらの処理は、所定時間ごとではなく、モータ６の所定角度回転ごと、外部からの指令を受け取るごと、などのようにイベントごとに実行することとしてもよい。

　実施の形態７に係る図１８の処理が、実施の形態６に係る図１５の処理と異なるのは、ステップＳ３４３の後にステップＳ３５８が、ステップＳ３４５、ステップＳ３４８、ステップＳ３４９に入れ替わっている部分である。以下、異なる点を中心に説明する。

　ステップＳ３４３にて、検出電圧Ｖｃが放電電圧閾値Ｖｔｈｃａｌよりも高くない（判断はＮＯ）場合は、ステップＳ３４５へ進む。ステップＳ３４５では検出電圧Ｖｃが、放電終了電圧Ｖｔｈｅよりも小さいかどうか判定する。検出電圧Ｖｃが放電終了電圧Ｖｔｈｅよりも小さい場合（判断はＹＥＳ）は、ステップＳ３４６へ進む。検出電圧Ｖｃが放電終了電圧Ｖｔｈｅよりも小さくない場合（判断はＮＯ）は、ステップＳ３４８へ進む。

　ステップＳ３４８では、放電タイマＴＭの値が、予め定められた終了判定時間Ｔｅ以上かどうか判定する。放電タイマＴＭの値が、終了判定時間Ｔｅ以上の場合（判断はＹＥＳ）は、ステップＳ３４９へ進み、放電異常終了を判定し、ステップＳ３５０へ進む。ステップＳ３４８にて、放電タイマＴＭの値が終了判定時間Ｔｅ以上でない場合（判断はＮＯ）は、処理を終了する。

　以上に述べた電動車両は、上記の電力変換装置１００を搭載している。電動車両は法規対応のために、コンデンサ３に充電された電荷を想定時間内に放電する必要がある。

　また、コンデンサ３の放電が完了していない場合には問題となる恐れがあり、放電が正しく行われているかどうかを検知するのが望ましい。電力変換装置１００からの情報により、車両側で放電状態を判断することができるため、法規通り放電ができていないと判断した場合には車両の警告灯を点灯させる。

　電動車両は電気自動車(BEV: Battery Electric Vehicle)、ハイブリッド車(HEV: Hybrid Electric Vehicle)、プラグインハイブリッド車(PHEV: Plug-in Hybrid Electric Vehicle)、燃料電池車(FCEV: Fuel Cell Electric Vehicle)のいずれであってもよい。

　本開示は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。従って、例示されていない無数の変形例が、本明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。

２　副電源スイッチ、３　コンデンサ、４　放電抵抗、５　放電スイッチ、６　モータ、１３　駆動回路、１４　電圧検出器、１６　駆動状態判定部、１８　制御装置、１９　定電流回路、２１　放電状態判定部、２４ａ　正極側直流母線、２４ｂ　負極側直流母線、２５　主電源スイッチ、１００　電力変換装置

Claims

　正極側直流母線と負極側直流母線の間に接続されたコンデンサ、
　前記コンデンサの電荷を放電抵抗を介して放電させる放電スイッチ、
　前記正極側直流母線に接続された正極側のスイッチング素子と、前記負極側直流母線に接続された負極側のスイッチング素子と、前記正極側のスイッチング素子と前記負極側のスイッチング素子を直列に接続するとともにモータのコイルに相電流を供給する外部接続点と、が設けられたレグを前記モータの相ごとに有する電力変換回路、
　前記電力変換回路を作動させるために、前記スイッチング素子を制御する駆動信号を出力する駆動回路、
　前記スイッチング素子の駆動状態を判定する駆動状態判定器、および、
　前記駆動回路に制御信号を与える制御装置を備え、
　前記制御装置は、電力変換の停止指令を受け取った場合に、すべての前記正極側のスイッチング素子をオンしすべての前記負極側のスイッチング素子をオフする、またはすべての前記正極側のスイッチング素子をオフしすべての前記負極側のスイッチング素子をオンする、全相短絡制御を実施し、前記駆動状態判定器によって全相短絡状態となったことを判定した後に前記放電スイッチをオンして前記コンデンサの電荷を放電させる、電力変換装置。
　前記制御装置は、外部から前記停止指令を受け取った場合に、前記全相短絡制御を実施し、前記駆動状態判定器によって全相短絡状態となったことが判定されなかった場合はすべての前記スイッチング素子をオフした後に前記放電スイッチをオンする請求項１に記載の電力変換装置。
　前記コンデンサの電圧を検出する電圧検出器、および、
　前記放電抵抗に定電流を流す定電流回路を備え、
　前記正極側直流母線は、副電源スイッチを介して外部の直流電源の正極側と接続し、
　前記負極側直流母線は、前記外部の直流電源の負極側と接続し、
　前記制御装置は、主電源スイッチがオフからオンに変化した後遅れて前記副電源スイッチがオフからオンとなるまでの間、前記放電スイッチをオンするとともに前記定電流回路に定電流を流させて、前記電圧検出器によって検出された検出電圧が予め定められた電圧判定値よりも高い場合は、放電電圧異常を判定する請求項１または２に記載の電力変換装置。
　前記制御装置は、前記主電源スイッチがオフからオンに変化した後前記副電源スイッチがオフからオンとなるまでの間、前記放電スイッチをオンするとともに前記定電流回路に定電流を流させて、前記電圧検出器によって検出された検出電圧が前記電圧判定値よりも高い予め定められた第二電圧判定値よりも高い場合は、前記放電スイッチまたは前記放電抵抗の異常を判定し、検出電圧が前記第二電圧判定値以下で前記電圧判定値よりも大きい場合は前記放電抵抗の異常を判定し、検出電圧が前記電圧判定値以下の場合は前記放電スイッチおよび前記放電抵抗が正常であると判定する請求項３に記載の電力変換装置。
　前記放電抵抗の一端は前記コンデンサの正極側に接続され、前記放電抵抗の他端は前記放電スイッチを介して前記負極側直流母線に接続されるとともに、前記放電抵抗の他端は放電状態判定器に接続され、
　前記制御装置は、前記停止指令の有無と、前記放電状態判定器によって判定された状態と、に基づいて放電回路の故障および正常を判定する請求項３または４に記載の電力変換装置。
　前記制御装置は、外部から前記停止指令を受け取った場合に、前記放電スイッチおよび前記放電抵抗が正常であると判定しかつ放電回路が正常であると判定した場合は、前記全相短絡制御を実施し、前記駆動状態判定器によって全相短絡状態となったことを判定した後に前記放電スイッチをオンして前記コンデンサの電荷を放電させる、請求項５に記載の電力変換装置。
　前記制御装置は、外部から前記停止指令を受け取った場合に、前記放電スイッチをオンした時点から予め定められた判定時間経過後の時点までに前記検出電圧が低下した電圧が予め定められた電圧低下閾値よりも小さい場合は前記放電スイッチをオフして前記副電源スイッチの故障を判定する請求項６に記載の電力変換装置。
　前記制御装置は、外部から前記停止指令を受け取った場合に、前記放電スイッチをオンしてから予め定められた第二の判定時間が経過した後の前記検出電圧が、前記放電スイッチをオンした際の前記検出電圧である初期電圧、前記コンデンサの容量、前記放電抵抗の抵抗値および前記第二の判定時間から求めた放電電圧閾値よりも大きい場合は前記放電スイッチをオフして放電電圧低下異常を判定する請求項６または７に記載の電力変換装置。
　前記コンデンサの電圧を検出する電圧検出器を備え、
　前記制御装置は、外部から前記停止指令を受け取った場合に、前記放電スイッチをオンした後に前記電圧検出器によって検出された検出電圧が予め定めた放電終了電圧以下となった場合に前記放電スイッチをオフして放電正常終了を判定する請求項１から８のいずれか一項に記載の電力変換装置。
　前記制御装置は、外部から停止指令を受け取った場合に、前記放電正常終了を判定した場合は警告灯を消灯し、前記放電正常終了を判定しなかった場合は警告灯を点灯する請求項９に記載の電力変換装置。
　前記コンデンサの電圧を検出する電圧検出器を備え、
　前記制御装置は、外部から前記停止指令を受け取った場合に、前記放電スイッチをオンした後に予め定められた終了判定時間経過後の前記電圧検出器によって検出された検出電圧が予め定められた放電終了電圧よりも大きい場合は前記放電スイッチをオフして放電異常終了を判定する請求項１から１０のいずれか一項に記載の電力変換装置。
　請求項１から１１のいずれか一項に記載の電力変換装置を搭載した車両。