(57)【要約】      （修正有）【課題】異常状態が検出された場合、平滑コンデンサの端子間電圧が低下することなく負荷装置に電力を引き続き供給する。【解決手段】正負極間に高電圧を発生する高電圧発生源ＨＶＳ、平滑コンデンサ４０と互いに直列接続された抵抗体５１と第１スイッチング素子５２とを含む急速放電回路５０と、前記第１スイッチング素子５２をオン状態及びオフ状態の何れかに制御する放電制御回路１２０とを備え、急速放電制御回路１２０が第１スイッチング素子５２をオフ状態に維持するように第１スイッチング素子５２を制御している場合に抵抗体５１に電流が流れる異常状態が検出されたとき、高電圧発生源ＨＶＳが抵抗体５１を溶断させるための所定の高電圧を発生し続けるように同高電圧発生源ＨＶＳを制御するように構成されている。よって、電源装置１１は、異常状態が検出されたときでも放電経路を強制的に切断し、負荷装置１２への電力供給を継続することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極と負極との間に接続された負荷装置に電力を供給するために同正極と同負極との間に高電圧を発生する高電圧発生源と、
前記正極と前記負極との間に接続された平滑コンデンサと、
互いに直列接続された抵抗体と第１スイッチング素子とを含む放電部であって前記正極と前記負極との間に接続された放電部と、
前記第１スイッチング素子をオン状態及びオフ状態の何れかに制御する放電制御部と、
を備え、前記第１のスイッチング素子が前記オン状態であるとき前記平滑コンデンサの電荷を前記放電部により放電させる電源装置であって、
前記放電制御部が前記第１スイッチング素子をオフ状態に維持するように同第１スイッチング素子を制御している場合に前記抵抗体に電流が流れている異常状態が検出されたとき、前記放電部によって形成される放電経路を強制的に切断する強制切断部を備える電源装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電源装置において、
前記強制切断部は、前記異常状態が検出されたとき、前記高電圧発生源が、前記放電部の前記抵抗体を溶断させるための所定の高電圧を発生し続けるように同高電圧発生源を制御するように構成された電源装置。
【請求項３】
請求項１に記載の電源装置において、
前記放電部は、前記抵抗体及び前記第１スイッチング素子に対して直列に接続された第２スイッチング素子を含み、
前記強制切断部は、前記異常状態が検出されたとき、前記第２スイッチング素子をオン状態からオフ状態へと切り換えるように構成された電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、車両駆動用モータ及び機械駆動用モータ等の負荷装置に電力を供給するための電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
駆動用モータ等の負荷装置に電力を供給するための電源装置は、一般に、インバータ等のスイッチング回路を含む場合が多い。従って、そのような電源装置は平滑コンデンサを備える場合が多い。この平滑コンデンサは電源装置の正極と負極との間に接続されるので、その両端電圧は比較的高くなる。よって、平滑コンデンサには多くの電荷が蓄積される。このため、車両及び機械等に異常が発生した場合、平滑コンデンサを速やかに放電させる（平滑コンデンサに蓄積されている電荷を速やかに放出する）ことが求められる。
【０００３】
そこで、車両の電源装置についての従来技術の一つは、抵抗体（抵抗素子）とスイッチング素子（トランジスタ）とを含む放電部（急速放電回路）を平滑コンデンサと並列に配設し、車両の衝突が検知された場合にはスイッチング素子をオン状態へと変更する。この結果、車両衝突検出後において、平滑コンデンサは急速に放電させられる（例えば、特許文献１を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１８６８８７号公報
【発明の概要】
【０００５】
しかしながら、例えば、上記放電部のスイッチング素子が短絡故障状態となると、正極と負極との間の電圧が低下するので、負荷装置に十分な電力を供給することができない。従って、負荷装置が車両又は機械の駆動用モータである場合には、車両又は機械は通常の運転を継続できなくなる虞がある。
【０００６】
本発明は、上述した課題を解決するためになされた発明である。即ち、本発明の目的の一つは、平滑コンデンサを放電させるべきではない状況にある場合に平滑コンデンサの放電が放電部を介してなされている異常状態が検出されたときには、放電部によって形成される放電経路を遮断することにより、負荷装置への電力供給を継続することができる電源装置を提供することにある。
【０００７】
本発明による電源装置は、
正極と負極との間に接続された負荷装置に電力を供給するために同正極と同負極との間に高電圧を発生する高電圧発生源と、
前記正極と前記負極との間に接続された平滑コンデンサと、
互いに直列接続された抵抗体と第１スイッチング素子とを含む放電部であって前記正極と前記負極との間に接続された放電部と、
前記第１スイッチング素子をオン状態及びオフ状態の何れかに制御する放電制御部と、を備え、
前記第１のスイッチング素子が前記オン状態であるとき前記平滑コンデンサの電荷を前記放電部により放電させる。
【０００８】
更に、本発明による電源装置は、前記放電制御部が前記第１スイッチング素子をオフ状態に維持するように同第１スイッチング素子を制御している場合に前記抵抗体に電流が流れている異常状態が検出されたとき、前記放電部によって形成される放電経路を強制的に切断する強制切断部を備える。
【０００９】
これによれば、前記異常状態が検出された場合において、強制切断部が放電経路を強制的に切断するので、平滑コンデンサの端子間電圧が低下することなく、負荷装置に電力を引き続き供給することができる。
【００１０】
よって、本電源装置が、負荷装置としての車両駆動用モータに電力を供給する装置である場合、車両を継続して走行させることができる。
【００１１】
本発明の一態様において、前記強制切断部は、前記異常状態が検出されたとき、前記高電圧発生源が、前記放電部の前記抵抗体を溶断させるための所定の高電圧を発生し続けるように同高電圧発生源を制御するように構成されている。
【００１２】
これによれば、前記異常状態が検出された場合において、前記放電部の抵抗体が発熱により溶断し放電部の放電経路が切断されるので、平滑コンデンサの端子間電圧が低下することなく、負荷装置に電力を引き続き供給することができる。
【００１３】
本発明の他の態様において、前記放電部は、前記抵抗体及び前記第１スイッチング素子に対して直列に接続された第２スイッチング素子を含み、前記強制切断部は、前記異常状態が検出されたとき、前記第２スイッチング素子をオン状態からオフ状態へと切り換えるように構成されている。
【００１４】
これによれば、前記異常状態が検出された場合において、前記第２のスイッチング素子がオフ状態となるので平滑コンデンサの端子間電圧が低下することなく、負荷装置に電力を引き続き供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係る車両の電源装置、負荷装置及び駆動装置の構成概略図である。
【図２】図２は、図１に示した統合制御装置のＣＰＵが強制切断動作を行うために実行するルーチンを示したフローチャートである。
【図３】図３は、図１に示した放電抵抗の設計手法の説明図である。
【図４】図４は、本発明の第２実施形態に係る車両の電源装置、負荷装置及び駆動装置の構成概略図である。
【図５】図５は、図４に示した統合制御装置のＣＰＵが強制切断動作を行うために実行するルーチンを示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の各実施形態に係る電源装置について図面を参照しながら説明する。各実施形態に係る電源装置はハイブリッド自動車に適用されている。但し、各実施形態は、電気自動車及び燃料電池自動車等の車両、並びに、工作機械、船舶及び航空機等、高電圧電源から供給される電力を用いる負荷装置（例えば、モータ）を備えた装置にも適用することができる。
【００１７】
＜第１実施形態＞
（構成）
図１に示したように、ハイブリッド車両（以下、「車両」とも称呼する。）１０は、本発明の第１実施形態に係る電源装置（以下、「第１電源装置」とも称呼する。）１１を搭載している。更に、車両１０は、負荷装置１２及び駆動装置１３を搭載している。
【００１８】
電源装置１１は、高電圧発生源ＨＶＳと、平滑コンデンサ部ＳＣと、放電部ＤＣＨＧと、を含んでいる。
【００１９】
高電圧発生源ＨＶＳは、蓄電池２０、昇圧コンバータ３０及びシステムメインリレーＳＭＲ１〜３を含む。
【００２０】
蓄電池２０は、充放電が可能な二次電池であり、本実施形態においてはリチウムイオン電池である。蓄電池２０は、直流電力を一対の蓄電池端子部（Ｐ１，Ｎ１）に出力する。蓄電池２０は、外部から一対の蓄電池端子部（Ｐ１，Ｎ１）に印加された電圧によって充電される。
【００２１】
昇圧コンバータ３０は、一対の低圧側端子部（Ｐ２，Ｎ２）及び一対の高圧側端子部（Ｐ３，Ｎ３）を備える。昇圧コンバータ３０は、コンデンサ３１、リアクトル３２、第１トランジスタ（パワーＭＯＳＦＥＴ）３３、ダイオード３４、第２トランジスタ（パワーＭＯＳＦＥＴ）３５及びダイオード３６を含んでいる。これらの要素は図示したように周知の昇圧チョッパ回路を構成している。
【００２２】
昇圧コンバータ３０は、昇圧チョッパ回路を利用して、「一対の蓄電池端子部（Ｐ１，Ｎ１）間の電圧（即ち、蓄電池電圧）と実質的に等しい低圧側電圧ＶＬ」を「一対の高圧側端子部（Ｐ３，Ｎ３）間の電圧である高圧側電圧ＶＨ」へと、及び、その逆へと変換することができる。即ち、昇圧コンバータ３０は、第１トランジスタ３３及び第２トランジスタ３５が、後述する統合制御装置１００からのＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号に基づいてスイッチングされることにより、低圧側電圧ＶＬを高圧側電圧ＶＨに変換する昇圧動作、及び、高圧側電圧ＶＨを低圧側電圧ＶＬに変換する降圧動作を実行するようになっている。昇圧コンバータ３０の作動は周知であるので、これ以上の説明を省略する。
【００２３】
システムメインリレー（以下、リレーと称呼する。）ＳＭＲ１〜３は、図示しない「車両１０のパワースイッチ」と連動して蓄電池２０と昇圧コンバータ３０との間の回路の接続または遮断を行う装置である。リレーＳＭＲ１は、端子Ｎ１と抵抗ＲＬの一端との間に接続される。抵抗ＲＬの他端は端子Ｎ２に接続される。リレーＳＭＲ２は、端子Ｎ１と端子Ｎ２との間に接続される。リレーＳＭＲ３は、端子Ｐ１と端子Ｐ２との間に接続される。リレーＳＭＲ１〜３は、統合制御装置１００からの信号により開閉させられる。
【００２４】
平滑コンデンサ部ＳＣは、平滑コンデンサ４０を含む。平滑コンデンサ４０は、端子Ｐ３と端子Ｎ３との間に接続され、端子Ｐ３と端子Ｎ３との間に発生するリプルを平滑化する。
【００２５】
放電部ＤＣＨＧは、急速放電回路５０を含む。急速放電回路５０は、平滑コンデンサ４０と並列に接続される。即ち、端子Ｐ３と端子Ｎ３との間に接続される。急速放電回路５０は、放電抵抗５１、スイッチング素子５２及び放電電流センサ５３を含む。放電抵抗５１、スイッチング素子５２及び放電電流センサ５３は互いに直列に接続される。本例において、放電電流センサ５３はシャント抵抗である。なお、スイッチング素子５２は、便宜上「第１スイッチング素子」とも称呼される。スイッチング素子５２は、パワーＭＯＳＦＥＴである。
【００２６】
負荷装置１２は、第１インバータ６０、第２インバータ７０、第１電動機８１及び第２電動機８２を含んでいる。
【００２７】
第１インバータ６０は、一対の入力端子部（Ｐ４，Ｎ４）を備える。一対の入力端子部（Ｐ４，Ｎ４）は、昇圧コンバータ３０の一対の高圧側端子部（Ｐ３，Ｎ３）にそれぞれ接続されている。第１インバータ６０は、Ｕ相アーム、Ｖ相アーム及びＷ相アームを含む。これらのアームは、それぞれが一対の入力端子部（Ｐ４，Ｎ４）間に挿入され、互いに並列に接続されている。
【００２８】
第１インバータ６０のＵ相アームは、ＩＧＢＴ６１ｓ及びＩＧＢＴ６２ｓを備える。ＩＧＢＴ６１ｓ及びＩＧＢＴ６２ｓには、ダイオード６１ｄ及びダイオード６２ｄがそれぞれ逆並列接続されている。ＩＧＢＴ６１ｓとＩＧＢＴ６２ｓとは、互いに直列に接続されている。ＩＧＢＴ６１ｓとＩＧＢＴ６２ｓとの接続点は、第１電動機８１の図示しないＵ相コイルに接続されている。
【００２９】
第１インバータ６０のＶ相アームは、ＩＧＢＴ６３ｓ、ダイオード６３ｄ、ＩＧＢＴ６４ｓ及びダイオード６４ｄを備える。これらの接続関係は図示したようにＵ相アームと同じである。ＩＧＢＴ６３ｓとＩＧＢＴ６４ｓとの接続点は、第１電動機８１の図示しないＶ相コイルに接続されている。
【００３０】
第１インバータ６０のＷ相アームは、ＩＧＢＴ６５ｓ、ダイオード６５ｄ、ＩＧＢＴ６６ｓ及びダイオード６６ｄを備える。これらの接続関係は図示したようにＵ相アームと同じであり、ＩＧＢＴ６５ｓとＩＧＢＴ６６ｓとの接続点は、第１電動機８１の図示しないＷ相コイルに接続されている。
【００３１】
第１インバータ６０は、これらの素子を用い且つ統合制御装置１００からの信号に応じて、昇圧コンバータ３０が出力する直流電力を、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の３相交流電力に変換して第１電動機８１に出力する。第１インバータ６０の動作については周知であるので、これ以上の説明を省略する。
【００３２】
第２インバータ７０は、第１インバータ６０と同様のインバータである。即ち、第２インバータ７０の一対の入力端子部（Ｐ５，Ｎ５）は、昇圧コンバータ３０の一対の高圧側端子部（Ｐ３，Ｎ３）にそれぞれ接続されている。第２インバータ７０は、ＩＧＢＴ７１ｓ〜７６ｓ及びダイオード７１ｄ〜７６ｄを含む。第２インバータ７０は、これらの素子を用い且つ統合制御装置１００からの信号に応じて、昇圧コンバータ３０が出力する直流電力を、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の３相交流電力に変換して第２電動機８２に出力する。第２インバータ７０の動作についても周知であるので、これ以上の説明を省略する。
【００３３】
第１電動機８１及び第２電動機８２のそれぞれは、同期発電電動機である。即ち、第１電動機８１及び第２電動機８２のそれぞれは、電動機として動作するとともに発電機として動作することも可能である。第１電動機８１は、主に発電機として用いられる。第２電動機８２は、主に電動機として用いられ、車両１０の駆動力（車両１０を走行させるためのトルク）を発生する。
【００３４】
駆動装置１３は、内燃機関８３と、動力分割機構９０と、減速機構９１と、車軸９２と、ディファレンシャルギア９３と、駆動輪９４と、を備えている。
【００３５】
内燃機関８３は、ガソリン燃料機関であり、車両１０の駆動力を発生することができる。内燃機関８３の吸入空気量及び燃料噴射量等は統合制御装置１００からの信号に基づいて制御される。
【００３６】
動力分割機構９０は遊星歯車機構を含み、内燃機関８３、第１電動機８１及び第２電動機８２からのトルクを変換し、そのトルクを減速機構９１及び車軸９２を介してディファレンシャルギア９３に出力するようになっている。ディファレンシャルギア９３に出力されたトルクは、駆動輪９４に伝達される。なお、動力分割機構９０及びその制御方法は周知であり、特開２００９−１２６４５０号公報（米国公開特許番号  ＵＳ２０１０／０２４１２９７）、及び、特開平９−３０８０１２号公報（米国出願日１９９７年３月１０日の米国特許第６，１３１，６８０号）等に詳細に記載されている。これらは、参照することにより本願明細書に組み込まれる。
【００３７】
車両１０は更に、制御部ＣＮＴを備えている。制御部ＣＮＴは、統合制御装置１００、衝突検知部１１０、急速放電制御回路１２０及び異常検出部１３０を備えている。
【００３８】
統合制御装置１００は、車両１０を制御するための複数の電子制御ユニット（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）を含む。即ち、統合制御装置１００は、車両１０の駆動力及びバッテリ充電等の統括制御を行うパワーマネジメントＥＣＵ、第１電動機８１及び第２電動機８２を制御するＭＧ−ＥＣＵ、内燃機関８３を制御するエンジン−ＥＣＵ及び蓄電池２０の監視等を行うバッテリ−ＥＣＵ等を含む。個々の電子制御ユニットは、ＣＰＵ及びメモリ等を含み、各々のプログラムを実行するマイクロコンピュータである。各電子制御ユニットは通信線を通じてお互いに情報を交換するようになっている。
【００３９】
統合制御装置１００は、蓄電池２０、リレーＳＭＲ１〜３、昇圧コンバータ３０、第１インバータ６０、第２インバータ７０、衝突検知部１１０、急速放電制御回路１２０及び異常検出部１３０と接続されている。統合制御装置１００は、衝突検知部１１０からの衝突検知信号を受信したとき、急速放電制御回路１２０に「放電指示信号」を送出するようになっている。更に、統合制御装置１００は、異常検出部１３０からの信号に基づき、後述する短絡故障が発生したとき、昇圧コンバータ３０に「抵抗溶断用高電圧発生指示信号」を送出するようになっている。
【００４０】
衝突検知部１１０は、車両１０の適所に配設されたＧセンサ（加速度センサ）からの信号に基づき、車両１０が衝突したか否かを周知の方法に基づいて判定し、車両１０が衝突したと判定したとき衝突検知信号を統合制御装置１００に送信するようになっている。
【００４１】
急速放電制御回路１２０は、統合制御装置１００からの放電指示信号を受信すると、スイッチング素子５２を遮断状態（オフ）から通電状態（オン）へと変更し、平滑コンデンサ４０の放電を行うようになっている。
【００４２】
異常検出部１３０は、上記放電電流センサ５３の両端電圧を入力するようになっている。放電電流センサ５３はシャント抵抗であるので、その両端電圧が「放電抵抗５１及びスイッチング素子５２からなる放電経路」を流れた電流に比例する。異常検出部１３０は、放電電流センサ５３からの入力電圧を短絡故障（異常状態）判定用の閾値と比較し、その比較結果を統合制御装置１００に送信するようになっている。
【００４３】
なお、放電抵抗５１は、車両１０の衝突が衝突検知部１１０により検知されたときに、平滑コンデンサ４０に蓄積されている電荷を放電して所定時間内（５ｓｅｃ以下）に平滑コンデンサ４０の電圧を所定電圧以下（例えば、６０Ｖ以下）にするために設けられている。一方で、車両１０の通常走行時には急速放電制御回路１２０はスイッチング素子５２を「オフ」状態に維持するようにスイッチング素子５２を制御している。
【００４４】
スイッチング素子５２が、急速放電制御回路１２０から「オフ」状態となるように制御されているにも拘わらず、何らかの原因でスイッチング素子５２が「オン」状態となっている異常状態（放電抵抗５１及びスイッチング素子５２に電流が流れる異常状態）が検出されたときには、前述した「抵抗溶断用高電圧発生指示信号」に基づいて、一対の高圧側端子部（Ｐ３，Ｎ３）の電圧が強制昇圧電圧にまで引き上げられるように昇圧コンバータ３０が制御される。それにより、放電抵抗５１には大きな電流が流され、放電抵抗５１は自分自身を流れる電流により溶断するような設計になっている。このような放電抵抗５１の設計手法については後述する。
【００４５】
更に、車両１０は、電圧計２１及び電圧計２２を備える。電圧計２１は、低圧側電圧ＶＬを計測して統合制御装置１００に送出する。電圧計２２は、高圧側電圧ＶＨを計測して統合制御装置１００に送出する。
【００４６】
なお、統合制御装置１００は、車両１０に要求されるトルクに基づいて高圧側電圧ＶＨの目標値を決定するとともに、電圧計２２により検出される実際の高圧側電圧ＶＨがその目標値に一致するように、昇圧コンバータ３０を制御している。通常の車両１０の走行中（通常走行時）においては、高圧側電圧ＶＨの目標値は後述する強制昇圧電圧（例えば、６００Ｖ）よりも低い電圧（例えば、２００〜４００Ｖ）に維持される。但し、通常走行時において高圧側電圧ＶＨの目標値は瞬間的に強制昇圧電圧と同程度の電圧に設定されることもある。
【００４７】
（作動）
次に、上述したように構成された第１電源装置１１の作動について、車両１０の衝突時及び短絡故障時の各場合に分けて説明する。
【００４８】
＜衝突時＞
前述したように、車両１０が衝突すると、衝突検知部１１０から統合制御装置１００へと衝突検知信号が送信される。それにより、統合制御装置１００は、急速放電制御回路１２０へと「放電指示信号」を送出する。この信号を受信した急速放電制御回路１２０は、急速放電回路５０の第１スイッチング素子５２がオン状態になるように制御を行う。従って、急速放電回路５０の放電抵抗５１に電流が流れ、平滑コンデンサ４０に蓄積した電荷が放電する。
【００４９】
同時に、統合制御装置１００は、電源装置１１の高圧系の動作を直ちに停止するように、リレーＳＭＲ１〜３に対し「遮断指示信号」を送出するようになっている。これにより、リレーＳＭＲ１〜３は直ちに遮断し、昇圧コンバータ３０による電力の供給が停止する。従って、車両１０の衝突時には平滑コンデンサ４０に蓄積された電荷が速やかに放電される。
【００５０】
＜短絡故障時＞
前述したように、統合制御装置１００は、短絡故障（異常状態、異常放電状態）が発生したとき、異常検出部１３０からの信号に基づき、昇圧コンバータ３０に「抵抗溶断用高電圧発生指示信号」を送出する。この点について、図２のフローチャートを参照しながらより詳細に説明する。
【００５１】
統合制御装置１００のＣＰＵは、所定時間が経過する毎に図２にフローチャートにより示したルーチンを実行するようになっている。従って、適当なタイミングになると、ＣＰＵは図２のステップ２００から処理を開始してステップ２１０に進み、ＣＰＵが急速放電回路５０の第１スイッチング素子５２に「オフ」指令を送出しているか否かを判定する。換言すると、ＣＰＵは、現時点において「放電指示信号を発生していない」か否かを判定する。
【００５２】
車両１０が上述した衝突状態にあれば、ＣＰＵは第１スイッチング素子５２をオン状態に設定するための指示信号を急速放電制御回路１２０に送出している。即ち、ＣＰＵは放電指示信号を発生している。この場合、ＣＰＵはステップ２１０にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ２９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。
【００５３】
車両１０が衝突状態になく通常の走行中であれば、ＣＰＵは第１スイッチング素子５２をオフ状態に制御する信号を急速放電制御回路１２０に送出している。この場合、ＣＰＵはステップ２１０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ２２０に進み、異常検出部１３０から送信される前記比較結果が「短絡故障（異常状態）の発生」を示しているか否かを判定する。
【００５４】
この「短絡故障（異常状態）」が発生する原因は、例えば、以下の２つが考えられる。
（１）第１スイッチング素子５２が絶縁破壊し、これに起因して第１スイッチング素子５２内部が常に短絡した状態になっている。
（２）急速放電制御回路１２０が故障し、統合制御装置１００（ＣＰＵ）から急速放電制御回路１２０に「第１スイッチング素子５２をオフ状態に設定する指示」が送られているにも拘わらず、急速放電制御回路１２０から第１スイッチング素子５２には第１スイッチング素子５２をオン状態に設定する信号が送出されている。
【００５５】
いま、短絡故障が発生していると仮定する。この場合、放電電流センサ（シャント抵抗）５３の両端電圧は短絡故障判定用の閾値よりも大きくなる。従って、異常検出部１３０は、その旨（短絡故障が発生している旨）を示す信号を統合制御装置１００に送信する。その結果、ＣＰＵはステップ２２０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ２３０に進み、前述した「抵抗溶断用高電圧発生指示信号」を昇圧コンバータ３０に送出する。
【００５６】
即ち、ＣＰＵはステップ２３０に進むと、負荷装置１２の負荷状態によらず、昇圧コンバータ３０の出力端子間電圧ＶＨ（一対の高圧側端子部（Ｐ３，Ｎ３）間の電圧）の目標値ＶＨtgtを「強制昇圧電圧（例えば、６００Ｖ）」に設定する。更に、ＣＰＵは、昇圧コンバータ３０の出力端子間電圧ＶＨがその目標値ＶＨtgtに一致するように昇圧コンバータ３０を制御する。この結果、一対の高圧側端子部（Ｐ３，Ｎ３）間の電圧が強制昇圧電圧へと強制的に昇圧される。このＣＰＵの動作を「強制昇圧動作」とも称呼する。
【００５７】
このとき、第１スイッチング素子５２は「オン」状態のままであるから、放電抵抗５１には、放電抵抗５１の抵抗値を値ＲＤとして電流Ｉ（＝ＶＨtgt／ＲＤ）が実質的に流れる。なお、第１スイッチング素子５２が「オン」状態にあるときの抵抗及び放電電流センサ５３の抵抗は、値ＲＤに対して十分小さく無視できることとする。
【００５８】
ところで、後述のように、放電抵抗５１の定格は、「強制昇圧動作」で所定時間が経過すると必ず溶断するように設計されている。この結果、放電抵抗５１が溶断して急速放電回路５０の放電経路が遮断されるので、一対の高圧側端子部（Ｐ３，Ｎ３）間の電圧は維持される。よって、負荷装置１２（第１電動機８１及び第２電動機８２等）に電力を供給し続けることができるので、車両１０は継続して走行することができる。その後、ＣＰＵはステップ２９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。
【００５９】
なお、ＣＰＵは、強制昇圧動作の実行後において、異常検出部１３０からの判定結果を継続して監視し、その判定結果が「放電抵抗５１の溶断を示す結果」となったとき（即ち、放電電流センサ（シャント抵抗）５３の両端電圧が短絡故障判定用の閾値よりも小さくなったとき）、昇圧コンバータ３０の出力端子間電圧ＶＨの目標値ＶＨtgtを「強制昇圧電圧よりも小さい所定値」に設定してもよい。
【００６０】
以上、説明したように、第１電源装置１１は、
正極（端子Ｐ３）と負極（端子Ｎ３）とに接続された負荷装置１２に電力を供給するために同正極と同負極との間に高電圧を発生する高電圧発生源ＨＶＳと、
前記正極と前記負極との間に接続された平滑コンデンサ４０と、
互いに直列接続された抵抗体（抵抗素子）５１と第１スイッチング素子５２とを含む急速放電回路５０であって前記正極と前記負極との間に接続された放電部ＤＣＨＧ（急速放電回路）５０と、
前記第１スイッチング素子５２を「オン」状態及び「オフ」状態の何れかに制御する放電制御部（放電制御回路）１２０と、を備え、前記第１スイッチング素子５２が「オン」状態であるとき前記平滑コンデンサ４０の電荷を前記放電部ＤＣＨＧ（急速放電回路５０）により放電させる電源装置１１であって、
前記放電制御回路１２０が前記第１スイッチング素子５２を「オフ」状態に維持するように第１スイッチング素子５２を制御している場合に前記抵抗体（放電抵抗）５１に電流（短絡故障（異常状態）判定用の閾値に対応する値以上の電流）が流れている異常状態（第１スイッチング素子５２が「オン」状態となっている異常状態）が検出されたとき、前記高電圧発生源ＨＶＳが、前記抵抗体５１を溶断させるための所定の高電圧（強制昇圧電圧）を発生し続けるように同高電圧発生源ＨＶＳを制御する強制切断部（統合制御装置１００，図２のステップ２１０〜ステップ２３０）を備える。
【００６１】
従って、車両１０の急速放電回路５０が短絡故障した場合には、急速放電回路５０内の放電抵抗５１に定格を超える電流が流れることにより、放電抵抗５１が溶断する。即ち、放電経路が強制的に切断され、放電が停止する。換言すれば、放電抵抗５１自身が、急速放電回路５０を短絡状態（異常状態）から強制切断状態へと移行させるための機能を有している。よって、電源装置１１は、急速放電回路５０に新たに部品を追加することなく、異常状態が検出されたときに放電経路を強制的に切断できるので、短絡故障時にも負荷装置１２へ電力を供給でき、従って車両１０を走行させることができる。
【００６２】
なお、上述の強制昇圧動作で確実に溶断できる放電抵抗５１の抵抗値ＲＤ及び定格の設計手法については、以下の通りである。
【００６３】
先ず、車両１０の衝突時の急速放電回路５０の正常動作を考える。車両１０が衝突して、衝突検知部１１０が正常に動作すると、統合制御装置１００がリレーＳＭＲ１〜３を「オフ」状態とする指示を出す。リレーＳＭＲ１〜３が「オフ」状態となり、昇圧コンバータ３０の入入力電圧の供給が止まる。更に、統合制御装置１００が、急速放電回路５０の第１スイッチング素子５２を「オン」状態とする指示を出す。このとき、平滑コンデンサ４０に充電された電荷が放電する動作となる。以下を放電抵抗５１の定格設計の条件とする。
【００６４】
設計条件（正常時）
昇圧コンバータ３０の出力最大値：  ＶＨ＝６００Ｖ
放電時の電圧初期値：  ＶＨ＝６００Ｖ                      …（１）
放電の目標電圧値：    ５秒後にＶＨ＝６０Ｖ                …（２）
【００６５】
上記条件（１）、（２）より、放電時の電圧Ｖは時間をｔ（ｓｅｃ）として次式で表される（図３を参照。）。
Ｖ＝６００ｅｘｐ（−０．４６１ｔ）
従って、時定数τは
τ＝１／０．４６１＝２．１７（ｓｅｃ）
となる。
【００６６】
平滑コンデンサ４０の容量値をＣＳと表すと、上記の放電特性を示す放電抵抗５１の値ＲＤは、
ＲＤ＝τ／ＣＳ
と決定する。
【００６７】
次に、上記条件のとき、放電時のジュール積分値Ｉ２ｔを求める（放電時電流は端子間電圧ＶＨに比例するものと見做す）。ジュール積分値Ｉ２ｔの一般式は電流をｉ（ｔ）として以下の式で表される。
Ｉ２ｔ＝∫ｉ２（ｔ）ｄｔ
指数関数的に推移する充放電波形の場合、ジュール積分値Ｉ２ｔ１は
Ｉ２ｔ１＝（１／２）・（ＶＨ／ＲＤ）２・τ            …（３）
となる。実際の放電抵抗５１のＩ２ｔ値の選定は、上式（３）の値に温度ディレーティング等を考慮して行われるが、部品コストや部品サイズの観点から、必要最低限の定格のものが選定されるのが通常である。
【００６８】
次に、昇圧コンバータ３０の出力電圧ＶＨが強制的に６００Ｖに固定されたときを考える。このときの放電波形は、方形波として考えればよい。方形波の場合、ジュール積分値は時間をｔ（ｓｅｃ）として
Ｉ２ｔ２＝（ＶＨ／ＲＤ）２・ｔ                        …（４）
上式（４）のジュール積分値が上式（３）の積分値と一致するときのｔは、
ｔ＝τ／２
従って、電圧が６００Ｖ一定の下では、ｔ＝τ／２を超え始めると抵抗が溶断することになる。但し、ここでは簡単のため上述のディレーティングは考慮していない。
【００６９】
このように設計した放電抵抗５１を急速放電回路５０に用いると、ＶＨ＝６００Ｖ固定の強制昇圧動作では、強制昇圧動作移行後およそ（τ／２）ｓｅｃ後に放電抵抗５１のジュール積分値の定格を超え、放電抵抗５１が溶断する。
＜第２実施形態＞
【００７０】
（構成）
次に、本発明の第２実施形態に係る電源装置１１Ａ（以下、「第２電源装置」とも称呼する。）について説明する。図４に示したように、第２電源装置１１Ａは、第１電源装置１１と同様、ハイブリッド車両１０に適用されている。なお、以下において既に説明した構成要素又はステップと同一の構成要素又はステップには、そのような構成要素又はステップに付された符号と同一の符合が付されている。
【００７１】
第２電源装置１１Ａは、その放電部ＤＣＨＧに第２スイッチング素子５４を備える点及び短絡故障時において強制昇圧動作を実行する代わりに第２スイッチング素子５４を「オフ」状態から「オン」状態へと変更する点においてのみ、第１電源装置１１と相違している。従って、以下、この相違点を中心として説明する。
【００７２】
第２スイッチング素子５４は、放電抵抗５１及び第１スイッチング素子５２に対して直列に接続されている。第２スイッチング素子５４は、第１スイッチング素子５２と同様のパワーＭＯＳＦＥＴである。第２スイッチング素子５４は、統合制御装置１００からの「遮断指示信号」に基づいて「オン」状態から「オフ」状態へと変化するようになっている。
【００７３】
統合制御装置１００は、衝突検知部１１０からの衝突検知信号を受信したとき、急速放電制御回路１２０に「放電指示信号」を送出するようになっている。更に、統合制御装置１００は、車両１０の走行時に第２スイッチング素子５４を「オン」状態に制御している。但し、統合制御装置１００は、前述の短絡故障が発生したとき、異常検出部１３０からの信号に基づき第２スイッチング素子５４に「遮断指示信号」を送出するようになっている。
【００７４】
（作動）
次に、上述したように構成された第２電源装置１１Ａの作動について説明する。車両１０の衝突時については、上述した第１電源装置１１の作動と同様である。以下、短絡故障時の場合について説明する。
【００７５】
＜短絡故障時＞
前述したように、統合制御装置１００は、前述の短絡故障が発生したとき、異常検出部１３０からの信号に基づき第２スイッチング素子５４に「遮断指示信号」を送出する。この点について、図５のフローチャートを参照しながらより詳細に説明する。
【００７６】
統合制御装置１００のＣＰＵは、所定時間が経過する毎に図５にフローチャートにより示したルーチンを実行するようになっている。従って、適当なタイミングになると、ＣＰＵは図５のステップ５００から処理を開始してステップ２１０に進み、ＣＰＵが急速放電回路５０の第１スイッチング素子５２に「オフ」指令を送出しているか否かを判定する。換言すると、ＣＰＵは、現時点において「放電指示信号を発生していない」か否かを判定する。
【００７７】
車両１０が上述した衝突状態にあれば、ＣＰＵは第１スイッチング素子５２をオン状態に設定するための指示信号を急速放電制御回路１２０に送出している。即ち、ＣＰＵは放電指示信号を発生している。この場合、ＣＰＵはステップ２１０にて「Ｎｏ」と判定してステップ５９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。
【００７８】
車両１０が衝突状態になく通常の走行中であれば、ＣＰＵは第１スイッチング素子５２をオフ状態に制御する信号を急速放電制御回路１２０に送出している。この場合、ＣＰＵはステップ２１０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ２２０に進み、異常検出部１３０から送信される前記比較結果が前述の「短絡故障（異常状態）の発生」を示しているか否かを判定する。
【００７９】
いま、短絡故障が発生していると仮定する。この場合、異常検出部１３０は、その旨（短絡故障が発生している旨）を示す信号を統合制御装置１００に送信する。その結果、ＣＰＵはステップ２２０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ５１０に進む。
【００８０】
ＣＰＵはステップ５１０に進むと、前述した「遮断指示信号」を第２スイッチング素子５４に送出する。この結果、第２スイッチング素子５４が「オン」状態から「オフ」状態となる。即ち、急速放電回路５０の放電経路が遮断されるので、一対の高圧側端子部（Ｐ３，Ｎ３）間の電圧は維持される。よって、負荷装置１２（第１電動機８１及び第２電動機８２等）に電力を供給し続けることができるので、車両１０は継続して走行することができる。その後、ＣＰＵはステップ５９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。
【００８１】
以上、説明したように、第２電源装置１１Ａは、
正極（端子Ｐ３）と負極（端子Ｎ３）とに接続された負荷装置１２に電力を供給するために同正極と同負極との間に高電圧を発生する高電圧発生源ＨＶＳと、
前記正極と前記負極との間に接続された平滑コンデンサ４０と、
互いに直列接続された抵抗体（抵抗素子）５１と第１スイッチング素子５２とを含む放電部ＤＣＨＧ（急速放電回路５０）であって前記正極と前記負極との間に接続された放電部ＤＣＨＧ（急速放電回路５０）と、
前記第１スイッチング素子５２を「オン」状態及び「オフ」状態の何れかに制御する放電制御部（放電制御回路）１２０と、を備え、前記第１スイッチング素子５２が「オン」状態であるとき前記平滑コンデンサ４０の電荷を前記急速放電回路５０により放電させる電源装置１１Ａであって、
更に、前記急速放電回路５０は、前記抵抗体（放電抵抗）５１及び前記第１スイッチング素子５２に対して直列に接続された第２スイッチング素子５４を含み、
前記放電制御回路１２０が前記第１スイッチング素子５２を「オフ」状態に維持するように第１スイッチング素子５２を制御している場合に前記抵抗体５１に電流（短絡故障（異常状態）判定用の閾値に対応する値以上の電流）が流れている異常状態（第１スイッチング素子５２が「オン」状態となっている異常状態）が検出されたとき、前記第２スイッチング素子５４を「オン」状態から「オフ」状態へと切り換える強制切断部（統合制御装置１００，図５のステップ２１０〜ステップ５１０）を備える。
【００８２】
従って、車両１０の急速放電回路５０が短絡故障した場合には、急速放電回路５０内の第２スイッチング素子５４が「オン」状態から「オフ」状態へと切り換わり、放電経路が強制的に切断され、放電が停止する。よって、第２電源装置１１Ａは放電経路を瞬時に（第２スイッチング素子５４の応答時間で）切断でき、所期の目的を達成することができる。
【００８３】
本発明は上記実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、車両１０は電気自動車であってもよい。更に、昇圧コンバータ３０は例示した以外の形式の電圧変換装置であってもよい。加えて、衝突検知部１１０は、周知のエアバッグ制御用ＥＣＵ及びセンサであってもよい。更に、急速放電制御回路１２０は衝突検知部１１０から衝突検知信号を直接受信して第１スイッチング素子５２を「オフ」状態から「オン」状態へ変更してもよい。
【符号の説明】
【００８４】
１０…車両、１１…第１電源装置、１１Ａ…第２電源装置、１２…負荷装置、１３…駆動装置、２０…蓄電池（高圧バッテリ）、３０…昇圧コンバータ、４０…平滑コンデンサ、５０…急速放電回路、５１…放電抵抗、５２…第１スイッチング素子、５４…第２スイッチング素子、６０…第１インバータ、７０…第２インバータ、１００…統合制御装置（ＥＣＵ）、１１０…衝突検知部、１２０…急速放電制御回路、１３０…異常検出部、ＨＶＳ…高電圧発生源、ＳＣ…平滑コンデンサ部、ＤＣＨＧ…放電部、ＣＮＴ…制御部。
【図１】
2014166033.tif 000003
【図２】
2014166033.tif 000004
【図３】
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【図４】
2014166033.tif 000006
【図５】
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