(57)【要約】【課題】高精度に平滑コンデンサの劣化故障を判断することができる電源装置の提供。【解決手段】電源装置１０は、平滑コンデンサ１１と、平滑コンデンサ１１と並列に電気的に接続されるＤＣ／ＤＣコンバータ１３と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３と電気的に接続される電力源１５と、を備える。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３は、電力源１５の電力により平滑コンデンサ１１をプリチャージする際の、平滑コンデンサ１１の両端電圧（Ｖｃ）に相関したフィードバック系電圧、および前記フィードバック系電圧の経時特性に基づいて、平滑コンデンサ１１の故障を判断する。【選択図】図１
2014193060.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平滑コンデンサと、
前記平滑コンデンサと並列に電気的に接続されるＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータと電気的に接続される電力源と、を備え、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、前記電力源の電力により前記平滑コンデンサをプリチャージする際に、まず定電流充電を行い、次に定電圧充電を行い、前記平滑コンデンサの両端電圧（Ｖｃ）に相関したフィードバック系電圧、および前記フィードバック系電圧の経時特性に基づいて、前記平滑コンデンサの故障を判断するようにした電源装置。
【請求項２】
前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、前記プリチャージの開始から、前記フィードバック系電圧に基づいて前記定電流充電を前記定電圧充電に切り替えるまでの定電圧充電切替期間（ｔｖ）を求め、
前記定電圧充電切替期間（ｔｖ）が前記平滑コンデンサの劣化限界充電期間（ｔｋ）以下であれば、前記平滑コンデンサが劣化故障していると判断し、
前記定電圧充電切替期間（ｔｖ）が前記平滑コンデンサの劣化限界充電期間（ｔｋ）より長ければ、前記平滑コンデンサが正常であると判断するようにした請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、前記平滑コンデンサが新品時の前記定電圧充電切替期間（ｔｖ）から前記劣化限界充電期間（ｔｋ）を差し引いた新品充電期間（ｔｒ）に対する、現在の平滑コンデンサにおける前記定電圧充電切替期間（ｔｖ）から前記劣化限界充電期間（ｔｋ）を差し引いた良品充電期間（ｔｃ）の比（Ｄｒ）に基づく寿命情報を出力するようにした請求項２に記載の電源装置。
【請求項４】
前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、前記プリチャージの開始から、前記フィードバック系電圧に基づいて前記プリチャージを完了するまでのプリチャージ完了期間（ｔｎ）を求め、
前記プリチャージ完了期間（ｔｎ）が前記平滑コンデンサの劣化限界充電期間（ｔｋ）以下であれば、前記平滑コンデンサが劣化故障していると判断し、
プリチャージ完了期間（ｔｎ）が前記平滑コンデンサの劣化限界充電期間（ｔｋ）より長ければ、前記平滑コンデンサが正常であると判断するようにした請求項１に記載の電源装置。
【請求項５】
前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、前記平滑コンデンサが新品時の前記プリチャージ完了期間（ｔｎ）から前記劣化限界充電期間（ｔｋ）を差し引いた新品充電期間（ｔｒ）に対する、現在の平滑コンデンサにおける前記プリチャージ完了期間（ｔｎ）から前記劣化限界充電期間（ｔｋ）を差し引いた良品充電期間（ｔｃ）の比（Ｄｒ）に基づく寿命情報を出力するようにした請求項４に記載の電源装置。
【請求項６】
前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、前記平滑コンデンサの前記プリチャージの直後における前記フィードバック系電圧が、前記プリチャージの目標フィードバック系電圧と実質的に等しければ、前記平滑コンデンサが開放故障をしていると判断するようにした請求項１に記載の電源装置。
【請求項７】
前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、前記平滑コンデンサの前記プリチャージの直後における前記フィードバック系電圧の経時特性から、前記フィードバック系電圧が実質的に変化しなければ、前記平滑コンデンサが短絡故障をしていると判断するようにした請求項１に記載の電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、平滑コンデンサを用いる電源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電動車両におけるモータ駆動用インバータの入力側端子間には、電圧の変動を平滑化する平滑コンデンサが装着されている。この平滑コンデンサは劣化により寿命が短くなるため、平滑コンデンサの劣化を判定するためのコンデンサの劣化判定装置が、例えば特許文献１に提案されている。このコンデンサの劣化判定装置における制御系のブロック図を図１６に示す。
【０００３】
図１６において、メインバッテリ１０１は、例えば２８８ボルトの電圧を有する。このメインバッテリ１０１は、モータコンタクタ１０３、プリチャージ回路１０５、及びパワードライブユニットを構成するインバータ１０７を介してモータ１０９に接続される。サブバッテリ１１１は例えば１２ボルトの電圧を有する。このサブバッテリ１１１に、メインスイッチ１１３及びヒューズ１１５を介して接続された電子制御ユニット１１７は、モータ１０９を制御すべくインバータ１０７に接続される。電子制御ユニット１１７は劣化判定手段を構成し、プリチャージ回路１０５は、充電手段を構成する。メインバッテリ１０１とインバータ１０７とを接続する直流部には、その電流ＩＰＤＵを検出する電流センサ１１９と、電圧ＶＰＤＵを検出する電圧センサ１２１とが設けられており、電流センサ１１９で検出したインバータ１０７の直流部の電流ＩＰＤＵ及び電圧センサ１２１で検出したインバータ１０７の直流部の電圧ＶＰＤＵは電子制御ユニット１１７に入力される。また、インバータ１０７の高電位入力端子及び低電位入力端子間に、電解コンデンサよりなる平滑用のコンデンサ１２３が装着される。コンデンサ１２３の充電中における電圧は、電圧センサ１２１により検出される。
【０００４】
次に、図１６のコンデンサの劣化判定装置の劣化判定動作を説明する。
【０００５】
まず、プリチャージ回路１０５のプリチャージコンタクタ１２５がＯＮし、メインバッテリ１０１からプリチャージ回路１０５のプリチャージ抵抗１２７を介してコンデンサ１２３に電流が流れ、コンデンサ１２３の充電が開始される。プリチャージコンタクタ１２５がＯＮすると同時に、電子制御ユニット１１７は電圧センサ１２１でコンデンサ１２３の電圧Ｖ１を検出する。
【０００６】
プリチャージコンタクタ１２５がＯＮした時刻Ｔ１から所定時間ｔ１が経過した時刻Ｔ２において、電子制御ユニット１１７はモータコンタクタ１０３をＯＮすると同時に、プリチャージコンタクタ１２５をＯＦＦする。そして、プリチャージコンタクタ１２５をＯＦＦすると同時に、電子制御ユニット１１７は電圧センサ１２１でコンデンサ１２３の電圧Ｖ２を検出する。
【０００７】
続いて、電子制御ユニット１１７は前記所定時間ｔ１におけるコンデンサ１２３の電圧の変化率ｄＶ／ｄｔを、
ｄＶ／ｄｔ＝（Ｖ２−Ｖ１）／ｔ１                      （１）
により算出する。そして、前記電圧の変化率ｄＶ／ｄｔが第１の所定値よりも大きい場合には、即ちコンデンサ１２３の充電時における電圧の増加率が大きい場合には、電子制御ユニット１１７は時定数（コンデンサ容量Ｃとプリチャージ抵抗１２７の抵抗値Ｒとの積）の低下からコンデンサ容量Ｃが低下したことを検知し、コンデンサ１２３が劣化していると判断してランプやブザーで警報を発する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平９−１９００３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記したコンデンサの劣化判定装置は、（１）式に基づいて劣化を判断していると記載されているが、（１）式では電子制御ユニット１１７にて電圧Ｖ１と電圧Ｖ２の差を求めている。この演算を行うと、電子制御ユニット１１７内で桁落ちが発生し、その有効桁数が減ってしまう。さらに、電圧Ｖ１と電圧Ｖ２の２つの電圧を測定しているので、それらの測定誤差が伝播する。また、電圧Ｖ１と電圧Ｖ２の差を所定時間ｔ１で除しているので、その演算に対しても、誤差が伝播する。これらの結果から、電圧の変化率ｄＶ／ｄｔの誤差が大きくなるという課題があった。
【００１０】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、高精度に平滑コンデンサの劣化故障を判断することができる電源装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記従来の課題を解決するために、本発明の電源装置は、平滑コンデンサと、前記平滑コンデンサと並列に電気的に接続されるＤＣ／ＤＣコンバータと、前記ＤＣ／ＤＣコンバータと電気的に接続される電力源と、を備える。そして、前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、前記電力源の電力により前記平滑コンデンサをプリチャージする際の、前記平滑コンデンサの両端電圧（Ｖｃ）に相関したフィードバック系電圧、および前記フィードバック系電圧の経時特性に基づいて、前記平滑コンデンサの故障を判断するようにしたものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の電源装置によれば、平滑コンデンサをプリチャージする際の、フィードバック系電圧、および前記フィードバック系電圧の経時特性に基づいて、前記平滑コンデンサの故障を判断するので、電圧差を除する演算を行う必要がなく、その結果、誤差が大きくなる可能性が低減される。従って、高精度に平滑コンデンサの劣化故障を判断することができる電源装置が得られるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態１における電源装置のブロック回路図
【図２】本発明の実施の形態１における電源装置のフィードバック電圧の経時特性図であり、（ａ）は平滑コンデンサが新品時のフィードバック電圧の経時特性図、（ｂ）は平滑コンデンサが正常時のフィードバック電圧の経時特性図、（ｃ）は平滑コンデンサが劣化故障時のフィードバック電圧の経時特性図
【図３】本発明の実施の形態１における電源装置の平滑コンデンサの劣化判断を行うフローチャート
【図４】本発明の実施の形態２における電源装置の平滑コンデンサが開放故障時のフィードバック電圧の経時特性図
【図５】本発明の実施の形態２における電源装置の平滑コンデンサが短絡故障時のフィードバック電圧の経時特性図
【図６】本発明の実施の形態２における電源装置の平滑コンデンサの劣化判断を行うフローチャート
【図７】本発明の実施の形態３における電源装置のブロック回路図
【図８】本発明の実施の形態３における電源装置の変換電圧の経時特性図であり、（ａ）は平滑コンデンサが新品時の変換電圧の経時特性図、（ｂ）は平滑コンデンサが正常時の変換電圧の経時特性図、（ｃ）は平滑コンデンサが劣化故障時の変換電圧の経時特性図
【図９】本発明の実施の形態３における電源装置の平滑コンデンサの劣化判断を行うフローチャート
【図１０】本発明の実施の形態４における電源装置の平滑コンデンサが開放故障時の変換電圧の経時特性図
【図１１】本発明の実施の形態４における電源装置の平滑コンデンサが短絡故障時の変換電圧の経時特性図
【図１２】本発明の実施の形態４における電源装置の平滑コンデンサの劣化判断を行うフローチャート
【図１３】本発明の実施の形態５における電源装置のフィードバック電圧の経時特性図であり、（ａ）は平滑コンデンサが新品時のフィードバック電圧の経時特性図、（ｂ）は平滑コンデンサが正常時のフィードバック電圧の経時特性図、（ｃ）は平滑コンデンサが劣化故障時のフィードバック電圧の経時特性図
【図１４】本発明の実施の形態５における電源装置の平滑コンデンサの劣化判断を行うフローチャート
【図１５】本発明の実施の形態６における電源装置の平滑コンデンサの劣化判断を行うフローチャート
【図１６】従来のコンデンサの劣化判定装置における制御系のブロック図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。
【００１５】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における電源装置のブロック回路図である。図２は、本発明の実施の形態１における電源装置のフィードバック電圧の経時特性図であり、（ａ）は平滑コンデンサが新品時のフィードバック電圧の経時特性図、（ｂ）は平滑コンデンサが正常時のフィードバック電圧の経時特性図、（ｃ）は平滑コンデンサが劣化故障時のフィードバック電圧の経時特性図である。図３は、本発明の実施の形態１における電源装置の平滑コンデンサの劣化判断を行うフローチャートである。
【００１６】
図１において、電源装置１０は、平滑コンデンサ１１と、平滑コンデンサ１１と並列に電気的に接続されるＤＣ／ＤＣコンバータ１３と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３と電気的に接続される電力源１５と、を備える。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３は、電力源１５の電力により平滑コンデンサ１１をプリチャージする際の、平滑コンデンサ１１の両端電圧（Ｖｃ）に相関したフィードバック系電圧、および前記フィードバック系電圧の経時特性に基づいて、平滑コンデンサ１１の故障を判断する。
【００１７】
これにより、平滑コンデンサ１１をプリチャージする際の、フィードバック系電圧、およびフィードバック系電圧の経時特性に基づいて、平滑コンデンサ１１の故障を判断するので、電圧差を除する演算を行う必要がなく、その結果、誤差が大きくなる可能性が低減される。従って、高精度に平滑コンデンサ１１の劣化故障を判断することができる電源装置１０が得られる。
【００１８】
以下、より具体的に本実施の形態１の構成、動作について説明する。
【００１９】
なお、本実施の形態１における電源装置１０は、モータで駆動する車両（電気自動車やプラグインハイブリッド車など）に適用されるものとして述べる。
【００２０】
図１において、電源装置１０には、車両を駆動するための電力を蓄える高圧電源２１が設けられる。高圧電源２１は、例えば出力電圧が直流２８８ボルトのリチウムイオンバッテリで構成される。この高圧電源２１は、スイッチ２３を介してインバータ２５と電気的に接続される。インバータ２５は高圧電源２１の電力を交流変換して、車両駆動用のモータ２７に供給する機能を有する。従って、インバータ２５はモータ２７とも電気的に接続される。
【００２１】
また、高圧電源２１の両端には、平滑コンデンサ１１が電気的に接続される。この平滑コンデンサ１１は、図１に示すように、インバータ２５の入力側にも電気的に接続されることになるので、インバータ２５における入力側端子の電圧変動を抑制する役割を担う。
【００２２】
インバータ２５は、主に６つのスイッチング素子２９とインバータ制御回路３１から構成される。そして、インバータ制御回路３１は、車両の速度、ブレーキペダルやアクセルペダルの開度など様々な車両情報を取り込んで、前記車両情報に基づいて、６つのスイッチング素子２９のオンオフを制御する。その結果、モータ２７の駆動が制御される。
【００２３】
平滑コンデンサ１１には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３が並列に電気的に接続される。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３には、電力源１５が電気的に接続される。ここで、電力源１５は車両の補機系電源として使用されるもので、具体的には直流１２ボルトを出力する鉛バッテリである。従って、電力源１５と高圧電源２１との電圧は大きく異なるため、両者の間にＤＣ／ＤＣコンバータ１３を設ける構成としている。
【００２４】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１３には、フィードバック電圧生成回路１７と制御回路１９が含まれる。なお、それ以外のＤＣ／ＤＣコンバータ１３の構成については、図１では省略している。
【００２５】
ここで、フィードバック電圧生成回路１７の詳細構成について説明する。フィードバック電圧生成回路１７は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の平滑コンデンサ１１側の電圧（以下、両端電圧Ｖｃという）を基に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３のスイッチング制御を行なうために必要なフィードバック電圧Ｖｆｂを生成する機能を有する。具体的な構成は、まず、第１抵抗器３３と第２抵抗器３５との直列回路が、平滑コンデンサ１１の両端に電気的に接続される。なお、制御回路１９は後述するようにマイクロコンピュータと周辺回路で構成されるので、フィードバック電圧Ｖｆｂは前記マイクロコンピュータが取り込める電圧レベルとする必要がある。すなわち、例えば前記マイクロコンピュータの駆動電圧が５ボルトであるとすると、フィードバック電圧Ｖｆｂは５ボルト未満とする。そのためには、第１抵抗器３３と第２抵抗器３５との接続点における電圧は、平滑コンデンサ１１がプリチャージ電圧（直流２８８ボルト）のときであっても前記電圧レベルを超えないようにする必要がある。このような条件から、第１抵抗器３３と第２抵抗器３５の抵抗値を決定している。
【００２６】
前記直列回路の接続点は、誤差増幅器３７の負端子に電気的に接続される。一方、誤差増幅器３７の正端子にはリファレンス電圧源３９が電気的に接続される。リファレンス電圧源３９の電圧は、平滑コンデンサ１１が前記プリチャージ電圧であるときの、前記直列回路の接続点の電圧とフィードバック電圧Ｖｆｂから逆算して決定される。このリファレンス電圧源３９は、例えば高圧電源２１の電圧をレギュレータで、上記の決定された電圧に安定化する構成を有する。
【００２７】
なお、本実施の形態１においては、フィードバック電圧生成回路１７が生成するフィードバック電圧Ｖｆｂのことをフィードバック系電圧として取り扱う。すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の制御において、その出力電圧をフィードバック制御するための電圧（フィードバック系電圧）としては、まず、フィードバック電圧生成回路１７が生成するフィードバック電圧Ｖｆｂが挙げられる。フィードバック電圧Ｖｆｂは、平滑コンデンサ１１の両端電圧Ｖｃとリファレンス電圧源３９の電圧との差に比例するので、両端電圧Ｖｃと相関したフィードバック系電圧といえる。また、他のフィードバック系電圧としては、第１抵抗器３３と第２抵抗器３５の接続点の電圧が挙げられる。この電圧（以下、変換電圧Ｖｃｋという）は、平滑コンデンサ１１の両端電圧Ｖｃと直接比例する。このように、フィードバック系電圧は単一のものに限らないので、本実施の形態１では、フィードバック電圧Ｖｆｂをフィードバック系電圧として、以下、説明する。なお、変換電圧Ｖｃｋをフィードバック系電圧とする例については、後述する実施の形態３で詳細を述べる。
【００２８】
このようなフィードバック電圧生成回路１７の構成から、誤差増幅器３７の出力、すなわちフィードバック電圧Ｖｆｂは、平滑コンデンサ１１のプリチャージ初期では高い電圧になり、プリチャージが完了すると、所定の目標フィードバック電圧Ｖｆｂｃまで低下することになる。そして、目標フィードバック電圧Ｖｆｂｃが出力されるとき、平滑コンデンサ１１は前記プリチャージ電圧となる。
【００２９】
フィードバック電圧生成回路１７の誤差増幅器３７の出力は制御回路１９に接続される。ここで、高圧電源２１と電力源１５の電圧差が大きいため、両者のグランドが相互影響しないように、誤差増幅器３７の出力を直接、制御回路１９に接続せずに、フォトカプラ４０を介している。なお、前記相互影響が小さい場合は直接接続してもよい。これは、電源装置１０の使用される環境や仕様により変化するので、それらに適した接続構成とすればよい。
【００３０】
制御回路１９は前記マイクロコンピュータと周辺機器で構成される。制御回路１９は、フィードバック電圧Ｖｆｂに基づいて、平滑コンデンサ１１のプリチャージを行うように、図示しないスイッチング素子のオンオフ制御を行なう。なお、それ以外にも、制御回路１９は、高圧電源２１の電力を電力源１５に供給したり、モータ２７が発生する回生電力を電力源１５にも供給したりする双方向動作を行うようにしてもよい。
【００３１】
制御回路１９は、車両用制御回路４１に接続されるとともに、車両用制御回路４１を介してインバータ制御回路３１に、それぞれ接続され、これらは相互に統合制御が行えるような構成としている。なお、このような構成に限定されるものではなく、制御回路１９とインバータ制御回路３１とが相互接続される構成でもよい。また、車両用制御回路４１はスイッチ２３のオン、オフの制御も行なう。
【００３２】
次に、このような電源装置１０の平滑コンデンサ１１における劣化故障判断の詳細について図２を用いて説明する。なお、ここでは、本発明の特徴となる平滑コンデンサ１１の劣化故障判断動作についてのみ説明し、それ以外の電源装置１０としての一般的な動作については省略する。
【００３３】
図２（ａ）は、平滑コンデンサ１１が新品のときのフィードバック電圧Ｖｆｂの経時特性図であり、横軸がプリチャージ期間ｔ、縦軸がフィードバック電圧Ｖｆｂを、それぞれ示す。
【００３４】
電源装置１０の起動時には、平滑コンデンサ１１の電荷が放電されている。これは、電荷を蓄えた状態で長期間放置すると、平滑コンデンサ１１の劣化が進むためである。なお、本実施の形態１において、平滑コンデンサ１１の放電は、６つのスイッチング素子２９を適宜オンにして、モータ２７の内部のコイル（図示せず）と導通させることにより行う。
【００３５】
この状態で、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３により平滑コンデンサ１１をプリチャージする際、いきなり平滑コンデンサ１１の両端目標電圧を前記プリチャージ電圧（直流２８８ボルト）に設定すると、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３から平滑コンデンサ１１へ大電流が流れる。そこで、これを避けるため、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３は、まず、図２（ａ）のプリチャージ期間が０の時、すなわち、プリチャージ開始時に定電流充電制御を行なう。従って、制御回路１９は、フィードバック電圧生成回路１７が生成するフィードバック電圧ＶｆｂによるＤＣ／ＤＣコンバータ１３の出力電圧制御は行なわず、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３に流れる電流Ｉが一定になるように制御する。これにより、平滑コンデンサ１１は一定の電流Ｉで充電されてゆく。このような動作のために、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３には電流Ｉを検出する電流センサが内蔵されているが、図１では省略している。
【００３６】
ここで、平滑コンデンサ１１の容量Ｃはプリチャージ期間内で大きく変化することはほとんどないので一定であるとすると、平滑コンデンサ１１に蓄えられる電荷Ｑは、平滑コンデンサ１１の両端電圧Ｖｃ、プリチャージ期間ｔを用いて、Ｑ＝Ｃ・Ｖｃ＝Ｉ・ｔとなる。ここで電流Ｉと容量Ｃは一定であるので、両端電圧Ｖｃはプリチャージ期間ｔと比例関係にある。ゆえに、プリチャージ期間ｔに比例して両端電圧Ｖｃは上昇する。その結果、プリチャージ期間ｔが０の時は、平滑コンデンサ１１に充電がなされておらず、両端電圧Ｖｃはほぼ０Ｖであるので、第１抵抗器３３と第２抵抗器３５との接続点の電圧（両端電圧Ｖｃに比例）とリファレンス電圧源３９の電圧との差が大きい。従って、フィードバック電圧Ｖｆｂはプリチャージ期間ｔが０の時、最大となる。これを初期フィードバック電圧Ｖｆｂｍと呼ぶ。
【００３７】
平滑コンデンサ１１へのプリチャージが進行すると、図２（ａ）に示すように、フィードバック電圧Ｖｆｂは経時的に低下する。これは、平滑コンデンサ１１の両端電圧Ｖｃが充電とともに上昇すると、リファレンス電圧源３９の電圧との差が少なくなるためである。
【００３８】
その後、制御回路１９は、プリチャージ期間ｔが定電圧充電切替期間ｔｖのとき、平滑コンデンサ１１の両端電圧Ｖｃが前記プリチャージ電圧に近づいたことを、フィードバック電圧Ｖｆｂにより検出する。これは、上記したとおり、両端電圧Ｖｃがフィードバック電圧Ｖｆｂと相関していることから、検出ができる。すなわち、ここでは両端電圧Ｖｃが前記プリチャージ電圧の９０％に至れば、両端電圧Ｖｃが前記プリチャージ電圧に近づいたとする。そして、制御回路１９は定電流充電から定電圧充電に切り替える。この９０％という値は、定電圧制御に切り替えても、両端電圧Ｖｃのオーバーシュートが前記プリチャージ電圧を超えない上限の値として予め求めて制御回路１９に記憶してある。なお、使用する平滑コンデンサ１１の仕様によっては、前記９０％の値が変動するので、９０％に限定されるものではない。
【００３９】
制御回路１９が定電圧充電制御に切り替えると（このときのプリチャージ期間ｔが定電圧充電切替期間ｔｖである）、制御回路１９はフィードバック電圧Ｖｆｂの値に基づいて、定電圧となるようにＤＣ／ＤＣコンバータ１３の前記スイッチング素子のオンオフ制御を行なう。その結果、制御回路１９は平滑コンデンサ１１の両端電圧Ｖｃが前記プリチャージ電圧になるように制御する。換言すると、制御回路１９は、フィードバック電圧Ｖｆｂが図２（ａ）の目標フィードバック電圧Ｖｆｂｃになるように制御する。その結果、フィードバック電圧Ｖｆｂは定電圧充電切替期間ｔｖの経過後、急峻に目標フィードバック電圧Ｖｆｂｃに至る。その結果、新品の平滑コンデンサ１１のフィードバック電圧Ｖｆｂが目標フィードバック電圧Ｖｆｂｃに至るプリチャージ完了期間ｔｎが経過すると、制御回路１９は平滑コンデンサ１１のプリチャージを終了し、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の動作を停止する。
【００４０】
その後、制御回路１９からのプリチャージ完了の信号を受信した車両用制御回路４１は、スイッチ２３をオンにしてインバータ制御回路３１を駆動させることにより、高圧電源２１の電力でモータ２７を動かし、車両を走行させる。
【００４１】
以上が、平滑コンデンサ１１が新品の時の動作である。
【００４２】
次に、平滑コンデンサ１１の劣化がある程度進行した場合について、図２（ｂ）により説明する。なお、図２（ｂ）の縦軸と横軸の意味は図２（ａ）と同じである。
【００４３】
平滑コンデンサ１１の劣化がある程度進行していても、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の制御回路１９における動作は同じである。従って、プリチャージが開始されるプリチャージ期間ｔが０の時、初期フィードバック電圧Ｖｆｂｍは図２（ａ）と同じである。
【００４４】
しかし、平滑コンデンサ１１の劣化が進んでいるため、その容量Ｃは新品に比べ小さくなっている。その結果、定電流充電でプリチャージを行うと、容量Ｃが小さい分、平滑コンデンサ１１の両端電圧Ｖｃは早く大きくなる。ゆえに、プリチャージ開始以降の定電流充電時におけるフィードバック電圧Ｖｆｂは図２（ａ）と比較して早く低下する。
【００４５】
そして、制御回路１９は、フィードバック電圧Ｖｆｂより、両端電圧Ｖｃが前記プリチャージ電圧の９０％に至ったことを検出すれば、定電圧充電切替期間ｔｖが経過したとして、定電圧充電制御に切り替える。なお、定電圧充電切替期間ｔｖは、平滑コンデンサ１１の仕様によっても、劣化の進み方によっても、変化するものであるので、本実施の形態１では、フィードバック電圧Ｖｆｂの値より定電圧充電切替期間ｔｖの経過を判断し、定電圧充電制御に切り替えている。
【００４６】
その後の動作は図２（ａ）と同じである。なお、本実施の形態１ではプリチャージ完了期間ｔｎを一定値としているため、図２（ｂ）に示すように、フィードバック電圧Ｖｆｂが目標フィードバック電圧Ｖｆｂｃに至っても、制御回路１９はプリチャージ完了期間ｔｎまでは定電圧充電制御を継続している。これにより、制御回路１９の制御が簡単になる。
【００４７】
次に、平滑コンデンサ１１の劣化が、使用限界の程度まで進行した場合（以下、劣化限界という）について、図２（ｃ）により説明する。なお、図２（ｃ）の縦軸と横軸の意味は図２（ａ）と同じである。
【００４８】
平滑コンデンサ１１が劣化限界に至っていても、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の制御回路１９における動作は同じである。従って、プリチャージが開始されるプリチャージ期間ｔが０の時、初期フィードバック電圧Ｖｆｂｍは図２（ａ）と同じである。
【００４９】
しかし、平滑コンデンサ１１が劣化限界に至っているため、その容量Ｃは図２（ｂ）の場合に比べ、さらに小さくなっている。その結果、定電流充電でプリチャージを行うと、容量Ｃが小さい分、平滑コンデンサ１１の両端電圧Ｖｃは速やかに大きくなる。ゆえに、プリチャージ開始以降の定電流充電時におけるフィードバック電圧Ｖｆｂは図２（ｂ）と比較してさらに早く低下する。
【００５０】
そして、制御回路１９は、フィードバック電圧Ｖｆｂより、両端電圧Ｖｃが前記プリチャージ電圧の９０％に至ったことを検出すれば、定電圧充電切替期間ｔｖが経過したとして、定電圧充電制御に切り替える。ここで、制御回路１９は、平滑コンデンサ１１が劣化限界に達した時の定電圧充電切替期間ｔｖを、劣化限界充電期間ｔｋとして予め求めて記憶している。従って、制御回路１９は、定電圧充電切替期間ｔｖが劣化限界充電期間ｔｋ以下であれば、平滑コンデンサ１１が劣化限界に到達し、あるいは劣化限界を超えていると判断する。そして、制御回路１９は平滑コンデンサ１１が劣化していることを示す劣化信号を車両用制御回路４１に出力する。これを受け、車両用制御回路４１は平滑コンデンサ１１が劣化していることを運転者に知らせ、修理を促す。
【００５１】
なお、図２（ａ）〜（ｃ）の経時特性では、定電流充電が進行するとともにフィードバック電圧Ｖｆｂが低下していくが、これは、誤差増幅器３７の増幅率によっては、定電流充電が進行してもフィードバック電圧Ｖｆｂがほとんど変化しない場合がある。この場合も、フィードバック電圧Ｖｆｂは前記プリチャージ電圧に近づくと、急峻に低下するので、両端電圧Ｖｃが前記プリチャージ電圧の９０％に至る状態は存在する。ゆえに、制御回路１９は、上記したように、両端電圧Ｖｃが前記プリチャージ電圧の９０％に至ったことを検出すれば定電圧充電制御に切り替えることができる。そして、定電圧充電切替期間ｔｖにより平滑コンデンサ１１の劣化を判断することができる。これらのことから、フィードバック電圧Ｖｆｂが定電流充電中に、ほぼ一定値となる場合であっても、平滑コンデンサ１１の劣化判断は可能である。
【００５２】
以上のようにして、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３は平滑コンデンサ１１の劣化を判断しているが、その動作を図３のフローチャートにまとめて示す。
【００５３】
まず、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の制御回路１９は、車両用制御回路４１から平滑コンデンサ１１のプリチャージを行うよう指令信号を受信すると、図３のフローチャート（サブルーチン）を実行する。これにより、制御回路１９は、電力源１５の電力を定電流にて平滑コンデンサ１１へ充電するように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の前記スイッチング素子をオンオフ動作させる。その結果、平滑コンデンサ１１のプリチャージが開始される（ステップ番号Ｓ１１）。なお、制御回路１９は、プリチャージを開始した時刻以降をプリチャージ期間ｔとして、図示しない割り込みルーチンによりカウントする。
【００５４】
次に、制御回路１９は、フィードバック電圧Ｖｆｂをフィードバック電圧生成回路１７から取り込む（Ｓ１３）。そして、取り込んだフィードバック電圧Ｖｆｂの値から、定電流充電から定電圧充電へ切り替えるか否かを判断する（Ｓ１５）。もし切り替えないのであれば（Ｓ１５のＮｏ）、Ｓ１３に戻り、定電流充電を継続する。
【００５５】
一方、定電流充電から定電圧充電へ切り替える場合は（Ｓ１５のＹｅｓ）、プリチャージを開始してからＳ１５でＹｅｓと判断されたまでの期間、すなわち、定電圧充電切替期間ｔｖと、制御回路１９に予め記憶されている劣化限界充電期間ｔｋとを比較する（Ｓ１７）。もし、定電圧充電切替期間ｔｖが劣化限界充電期間ｔｋ以下であれば（Ｓ１７のＹｅｓ）、平滑コンデンサ１１が劣化限界に達しているか、劣化限界を超えているため、制御回路１９は劣化信号を車両用制御回路４１に出力する（Ｓ１９）。そして、図３のサブルーチンを終了する。
【００５６】
一方、定電圧充電切替期間ｔｖが劣化限界充電期間ｔｋより長ければ（Ｓ１７のＮｏ）、制御回路１９は平滑コンデンサ１１がまだ劣化限界に至っていないと判断し、正常信号を車両用制御回路４１に出力する（Ｓ２１）。そして、図３のサブルーチンを終了する。なお、図２で説明したように、制御回路１９はプリチャージ完了期間ｔｎまでは定電圧充電制御を継続しているが、この動作は図３のサブルーチンとは別のメインルーチン（図示せず）で実行されている。
【００５７】
以上の劣化動作をまとめると、次のようになる。ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の制御回路１９は、プリチャージの開始から、フィードバック系電圧（フィードバック電圧Ｖｆｂ）に基づいて定電流充電を定電圧充電に切り替えるまでの定電圧充電切替期間ｔｖを求める。そして、定電圧充電切替期間ｔｖが平滑コンデンサ１１の劣化限界充電期間ｔｋ以下であれば、制御回路１９は、平滑コンデンサ１１が劣化故障していると判断する。また、定電圧充電切替期間ｔｖが平滑コンデンサ１１の劣化限界充電期間ｔｋより長ければ、制御回路１９は、平滑コンデンサ１１が正常であると判断する。
【００５８】
このような動作により、フィードバック電圧Ｖｆｂと、その経時特性に基づいてのみで、平滑コンデンサ１１の劣化を判断するので、電圧差や除算の演算を行う必要がなくなり、演算に伴う誤差伝播がなくなる。ゆえに、その分、高精度な平滑コンデンサ１１の劣化判断ができる。
【００５９】
なお、平滑コンデンサ１１が正常であった場合、図３のＳ２１においては、単に正常であることを示す正常信号を出力しているのみであったが、これは、平滑コンデンサ１１の寿命情報を含ませるようにしてもよい。以下、その詳細について説明する。
【００６０】
制御回路１９は、図２（ａ）に示すように、平滑コンデンサ１１が新品時の定電圧充電切替期間ｔｖから劣化限界充電期間ｔｋを差し引いた新品充電期間ｔｒを予め求めて記憶されている。そして、図３のＳ２１において、制御回路１９は、現在の平滑コンデンサ１１における定電圧充電切替期間ｔｖから劣化限界充電期間ｔｋを差し引いた良品充電期間ｔｃを求める。なお、現在の平滑コンデンサ１１における定電圧充電切替期間ｔｖは、図３のＳ１７の時点で既知である。また、良品充電期間ｔｃの例を図２（ｂ）に示す。そして、制御回路１９は、新品充電期間ｔｒに対する良品充電期間ｔｃの比Ｄｒを計算する。具体的には比Ｄｒは良品充電期間ｔｃを新品充電期間ｔｒで除したもので、百分率として求める。
【００６１】
これらのことから、平滑コンデンサ１１の定電圧充電切替期間ｔｖから劣化限界充電期間ｔｋを差し引いた値（良品充電期間ｔｃ）は、平滑コンデンサ１１が劣化するほど小さくなるので、新品充電期間ｔｒに対する比Ｄｒは、平滑コンデンサ１１の寿命があと何％であるかを示すことになる。そして、平滑コンデンサ１１が寿命に達すると、図２（ｃ）に示すように定電圧充電切替期間ｔｖと劣化限界充電期間ｔｋが等しくなるので、比Ｄｒは０％になる。
【００６２】
こうして得られた比Ｄｒ（百分率換算）を寿命情報として、図３のＳ２１における正常信号に含ませることにより、劣化判断に対する高精度化に加え、車両用制御回路４１は平滑コンデンサ１１の寿命がどれくらいであるかを運転者に示すことができ、早期の修理につなげることが可能となる。
【００６３】
以上の構成、動作により、平滑コンデンサ１１をプリチャージする際の、フィードバック系電圧、およびフィードバック系電圧の経時特性に基づいて、平滑コンデンサ１１の故障を判断するので、電圧差を除する演算を行う必要がなく、その結果、誤差が大きくなる可能性が低減される。従って、高精度に平滑コンデンサ１１の劣化を判断することができる電源装置１０が得られる。
【００６４】
なお、本実施の形態１では、誤差増幅器３７の正端子にリファレンス電圧源３９を、負端子に第１抵抗器３３と第２抵抗器３５の接続点を、それぞれ接続しているが、これらは逆に接続してもよい。この場合、図２におけるフィードバック電圧Ｖｆｂは、Ｘ軸を中心に反転した特性となるが、劣化判断の動作自体は上記したものと同様である。
【００６５】
また、本実施の形態１では、平滑コンデンサ１１のプリチャージを開始する際に、まず定電流充電を行う。このように制御するために、本実施の形態１では、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の出力側（平滑コンデンサ１１側）に内蔵される図示しない電流センサから得られる電流Ｉが、予め決定された値になるように、制御回路１９がフィードバック制御を行なうようにしている。しかし、このような動作に限定されるものではなく、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３から定電力を出力するように制御回路１９が制御し、その際のフィードバック電圧Ｖｆｂと、その経時特性に基づいて平滑コンデンサ１１の劣化を判断してもよい。すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３は前記電流センサを有することから電流Ｉを検出できるので、平滑コンデンサ１１の両端電圧Ｖｃに基づくフィードバック電圧Ｖｆｂと電流Ｉの値から、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３が両端電圧Ｖｃと電流Ｉの積が一定となるように定電力制御できる。これにより、定電力充電を行うと、平滑コンデンサ１１の充電が進むにつれて両端電圧Ｖｃが上がるので、その分、電流Ｉが下がる。そして、両端電圧Ｖｃが上昇すると、フィードバック電圧Ｖｆｂは図２で説明したように経時的に低下する。従って、定電力制御を行なっても、フィードバック電圧Ｖｆｂの経時特性は図２と同様の特性になる。このことから、本実施の形態１で説明したように、フィードバック電圧Ｖｆｂと、その経時特性に基づいて平滑コンデンサ１１の劣化を判断することができる。ゆえに、定電流充電であっても、定電力充電であっても、平滑コンデンサ１１の劣化判断は実質的に同等の方法で実施できるので、本実施の形態１、および以下の説明では、定電流充電を例に述べるが、これは、定電力充電にも適用できる。
【００６６】
（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２における電源装置の平滑コンデンサが開放故障時のフィードバック電圧の経時特性図である。図５は、本発明の実施の形態２における電源装置の平滑コンデンサが短絡故障時のフィードバック電圧の経時特性図である。図６は、本発明の実施の形態２における電源装置の平滑コンデンサの劣化判断を行うフローチャートである。
【００６７】
本実施の形態２における電源装置１０の構成は、実施の形態１の図１と同じであるので、詳細な説明を省略する。
【００６８】
すなわち、本実施の形態２の特徴は動作であるので、その点を中心に説明する。
【００６９】
まず、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３は、平滑コンデンサ１１のプリチャージの直後におけるフィードバック系電圧が、前記プリチャージの目標フィードバック系電圧と実質的に等しければ、平滑コンデンサ１１が開放故障をしていると判断する。
【００７０】
これにより、平滑コンデンサ１１の劣化判断の高精度化だけでなく、開放故障の判断も可能となり、信頼性を高めた電源装置１０が実現できる。
【００７１】
次に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３は、平滑コンデンサ１１の前記プリチャージの直後における前記フィードバック系電圧の経時特性から、前記フィードバック系電圧が実質的に変化しなければ、平滑コンデンサ１１が短絡故障をしていると判断する。
【００７２】
これにより、平滑コンデンサ１１の劣化判断の高精度化だけでなく、短絡故障の判断も可能となり、信頼性を高めた電源装置１０が実現できる。
【００７３】
以下、これらの動作の詳細を説明する。なお、本実施の形態２においても、実施の形態１と同様に、フィードバック系電圧としてフィードバック電圧Ｖｆｂを適用している。
【００７４】
まず、平滑コンデンサ１１が開放故障している場合について述べる。ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の制御回路１９は、実施の形態１で説明したようにして平滑コンデンサ１１のプリチャージを開始する。その結果、平滑コンデンサ１１が正常であれば、プリチャージ電流が流れ、フィードバック電圧Ｖｆｂは初期フィードバック電圧Ｖｆｂｍになるのであるが、ここでは開放故障しているので、プリチャージ電流が流れない。従って、両端電圧Ｖｃはプリチャージ直後に前記プリチャージ電圧（プリチャージ完了時の両端電圧で、本実施の形態２でも実施の形態１と同様に直流２８８ボルトとする）に達する。この場合、両端電圧Ｖｃと相関のあるフィードバック電圧Ｖｆｂは、目標フィードバック電圧Ｖｆｂｃとなる。
【００７５】
この様子を図４に示す。なお、図４の横軸はプリチャージ期間ｔを、縦軸はフィードバック電圧Ｖｆｂを示す。
【００７６】
図４において、プリチャージが開始されるとほぼ同時に、フィードバック電圧Ｖｆｂが目標フィードバック電圧Ｖｆｂｃに至っていることがわかる。ゆえに、制御回路１９は、このようなフィードバック電圧Ｖｆｂの変化を検出することで、平滑コンデンサ１１の開放故障を判断することができる。すなわち、制御回路１９は、平滑コンデンサ１１のプリチャージ直後におけるフィードバック系電圧（フィードバック電圧Ｖｆｂ）が、プリチャージの目標フィードバック系電圧（本実施の形態２では目標フィードバック電圧Ｖｆｂｃに相当）と実質的に等しければ、平滑コンデンサ１１が開放故障をしていると判断する。なお、実質的に等しいとは、制御回路１９のフィードバック電圧Ｖｆｂの取り込み誤差や、フィードバック電圧生成回路１７におけるフィードバック電圧Ｖｆｂの生成誤差、フィードバック電圧Ｖｆｂと目標フィードバック電圧Ｖｆｂｃとの比較誤差などを加えた全体の誤差範囲内で等しいという意味であると、以下定義する。
【００７７】
次に、平滑コンデンサ１１が短絡故障している場合について述べる。プリチャージが始まると、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３から流れる電流Ｉは、予め決定された定電流となる。このとき、フィードバック電圧Ｖｆｂは初期フィードバック電圧Ｖｆｂｍとなる。ここで、平滑コンデンサ１１が正常であれば、実施の形態１で説明したように、充電とともにフィードバック電圧Ｖｆｂが経時的に低下する。しかし、ここでは平滑コンデンサ１１が短絡故障しているので、平滑コンデンサ１１への充電が行われない。その結果、フィードバック電圧Ｖｆｂは変化しない。
【００７８】
この様子を図５に示す。なお、図５の横軸はプリチャージ期間ｔを、縦軸はフィードバック電圧Ｖｆｂを示す。
【００７９】
図５において、プリチャージが開始されると、フィードバック電圧Ｖｆｂは初期フィードバック電圧Ｖｆｂｍとなるが、その後、平滑コンデンサ１１への充電が行なわれないので、フィードバック電圧Ｖｆｂは初期フィードバック電圧Ｖｆｂｍのままとなる。ゆえに、制御回路１９は、このようなフィードバック電圧Ｖｆｂの経時変化を検出することで、平滑コンデンサ１１の短絡故障を判断することができる。すなわち、制御回路１９は、平滑コンデンサ１１のプリチャージ後におけるフィードバック系電圧（フィードバック電圧Ｖｆｂ）の経時特性を監視し、フィードバック電圧Ｖｆｂが実質的に変化しなければ、平滑コンデンサ１１が短絡故障をしていると判断する。なお、実質的に変化しないとは、開放故障で説明したように、誤差範囲内でフィードバック電圧Ｖｆｂの経時特性に変化がないことであると、以下定義する。
【００８０】
なお、上記以外の平滑コンデンサ１１の劣化判断動作は実施の形態１と同じである。
【００８１】
以上の動作を含む平滑コンデンサ１１の劣化判断動作を図６のフローチャートにより説明する。図６のフローチャートも図３と同様に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の制御回路１９で実行されるサブルーチンである。なお、図６のフローチャートにおいて、図３と同じ動作には同じステップ番号を付して詳細な説明を省略する。
【００８２】
図６のサブルーチンが実行されると、制御回路１９は、平滑コンデンサ１１のプリチャージを開始する（Ｓ１１）。この動作は図３と同じである。
【００８３】
次に、制御回路１９は、プリチャージ開始直後のフィードバック電圧Ｖｆｂをフィードバック電圧生成回路１７から取り込む（Ｓ５０）。この動作自体は、図３のＳ１３と同じであるが、図６ではＳ１１の直後にも行っている。
【００８４】
次に、制御回路１９は、フィードバック電圧Ｖｆｂが目標フィードバック電圧Ｖｆｂｃと実質的に等しいか否かを判断する（Ｓ５１）。なお、実質的に等しいか否かを判断する際に、図６のフローチャートの判断記号内では、等号を用いることとする。
【００８５】
もし、フィードバック電圧Ｖｆｂが目標フィードバック電圧Ｖｆｂｃと実質的に等しければ（Ｓ５１のＹｅｓ）、図４で説明したように、平滑コンデンサ１１が開放故障をしているので、制御回路１９は開放故障信号を車両用制御回路４１へ出力し（Ｓ５３）、図６のサブルーチンを終了する。これを受け、車両用制御回路４１は、平滑コンデンサ１１が開放故障していることを運転者に知らせ、修理を促す。
【００８６】
一方、フィードバック電圧Ｖｆｂが目標フィードバック電圧Ｖｆｂｃと実質的に等しくなければ（Ｓ５１のＮｏ）、平滑コンデンサ１１は開放故障していないので、次に、制御回路１９は、再び、フィードバック電圧Ｖｆｂを取り込む（Ｓ５５）。そして、Ｓ５０で取り込んだフィードバック電圧Ｖｆｂと、Ｓ５５で取り込んだフィードバック電圧Ｖｆｂとを比較し、実質的に変化しているか否かを判断する（Ｓ５７）。
【００８７】
もし、実質的に変化していなければ（Ｓ５７のＹｅｓ）、図５で説明したように、平滑コンデンサ１１が短絡故障をしているので、制御回路１９は短絡故障信号を車両用制御回路４１へ出力し（Ｓ５９）、図６のサブルーチンを終了する。これを受け、車両用制御回路４１は、平滑コンデンサ１１が短絡故障していることを運転者に知らせ、修理を促す。
【００８８】
なお、図６ではＳ５０でフィードバック電圧Ｖｆｂを取り込んだ後、Ｓ５５でもフィードバック電圧Ｖｆｂを取り込み、Ｓ５７で両者の変化を判断しているが、制御回路１９によるＳ５０からＳ５５までの実行期間が短い場合、短絡の有無にかかわらず実質的に変化がないと判断される可能性がある。この場合は、最もフィードバック電圧Ｖｆｂの変化が遅い新品時の平滑コンデンサ１１における、フィードバック電圧Ｖｆｂの誤差範囲を超えた有意な変化が得られる期間を予め求めておく。そして、前記期間以上の遅延動作を例えばＳ５５の実行前に挿入すればよい。
【００８９】
ここでＳ５７に戻り、Ｓ５０で取り込んだフィードバック電圧Ｖｆｂと、Ｓ５５で取り込んだフィードバック電圧Ｖｆｂとが、誤差範囲を超えて実質的に変化していれば（Ｓ５７のＮｏ）、制御回路１９は、平滑コンデンサ１１が短絡故障しておらず、プリチャージが行われていると判断する。従って、Ｓ５７のＮｏ以降の動作は実施の形態１の図３と同様にして劣化を判断する。
【００９０】
この図６のフローチャートのように動作することで、制御回路１９は、平滑コンデンサ１１の４つの状態（開放、短絡、劣化、正常）を車両用制御回路４１に出力することができるので、高精度、かつ高信頼な劣化判断が可能な電源装置１０を実現できる。
【００９１】
なお、本実施の形態２では、平滑コンデンサ１１の開放故障と短絡故障を両方とも判断するように動作しているが、これは、いずれか一方のみを判断し、他方を別の手段で判断するようにしてもよい。すなわち、例えば平滑コンデンサ１１が開放故障していれば、インバータ２５の電圧変動が抑制されないので、それをインバータ制御回路３１で検出することもできる。また、例えば平滑コンデンサ１１が短絡故障していれば、車両用制御回路４１がスイッチ２３を閉じたときに過電流が流れるので、平滑コンデンサ１１をプリチャージする前に、高圧電源２１に内蔵した過電流検出回路（図示せず）により短絡故障を検出することもできる。従って、電源装置１０の適用システムに応じて、平滑コンデンサ１１の開放故障と短絡故障を両方判断してもよいし、いずれか一方のみを判断してもよいし、実施の形態１のように電源装置１０では判断しないようにしてもよい。
【００９２】
以上の構成、動作により、平滑コンデンサ１１の劣化判断の高精度化だけでなく、開放故障と短絡故障の少なくとも一方の判断も可能となり、信頼性を高めることができる電源装置１０を実現できる。
【００９３】
（実施の形態３）
図７は、本発明の実施の形態３における電源装置のブロック回路図である。図８は、本発明の実施の形態３における電源装置の変換電圧の経時特性図であり、（ａ）は平滑コンデンサが新品時の変換電圧の経時特性図、（ｂ）は平滑コンデンサが正常時の変換電圧の経時特性図、（ｃ）は平滑コンデンサが劣化故障時の変換電圧の経時特性図である。図９は、本発明の実施の形態３における電源装置の平滑コンデンサの劣化判断を行うフローチャートである。
【００９４】
本実施の形態３における構成において、実施の形態１と同じ構成には同じ符号を付して、詳細な説明を省略する。すなわち、本実施の形態３の特徴となる構成は、図７におけるＤＣ／ＤＣコンバータ１３の内部構成である。具体的には、フィードバック電圧生成回路１７からは、フィードバック電圧Ｖｆｂに加え、第１抵抗器３３と第２抵抗器３５の接続点における変換電圧Ｖｃｋが出力される構成とした。なお、変換電圧Ｖｃｋは、両端電圧Ｖｃと比例した電圧である。
【００９５】
そして、変換電圧Ｖｃｋは変換電圧用フォトカプラ４３を介して制御回路１９と接続される。なお、実施の形態１で述べたフォトカプラ４０と同様に、変換電圧用フォトカプラ４３も、高圧電源２１と電力源１５の電圧差によっては使わない構成としてもよい。
【００９６】
このような構成とすることで、制御回路１９はフィードバック電圧Ｖｆｂと変換電圧Ｖｃｋの両方を取り込むことができる。そして、フィードバック電圧Ｖｆｂと変換電圧Ｖｃｋを合わせてフィードバック系電圧という。本実施の形態３では、フィードバック電圧ＶｆｂによりＤＣ／ＤＣコンバータ１３の前記スイッチング素子のオンオフ制御を行なうとともに、変換電圧Ｖｃｋにより、以下に述べる動作で平滑コンデンサ１１の劣化を判断する。
【００９７】
図８は、平滑コンデンサ１１の劣化判断の詳細動作を説明する図であり、図８（ａ）〜（ｃ）において、横軸はプリチャージ期間ｔ、縦軸は変換電圧Ｖｃｋを、それぞれ示す。
【００９８】
まず、平滑コンデンサ１１が新品の場合、図８（ａ）に示すように、プリチャージ期間ｔが０の時、すなわちプリチャージ開始時には、平滑コンデンサ１１は充電されていないので、その両端電圧Ｖｃに比例した変換電圧Ｖｃｋも０Ｖとなる。
【００９９】
その後、フィードバック電圧Ｖｆｂに基づいてＤＣ／ＤＣコンバータ１３の制御回路１９が平滑コンデンサ１１を定電流充電する。この動作は実施の形態１と同じである。その結果、変換電圧Ｖｃｋは時間とともに直線的に上昇する。
【０１００】
そして、実施の形態１と同様に、フィードバック電圧Ｖｆｂが目標フィードバック電圧Ｖｆｂｃの９０％に達すると、制御回路１９は定電流充電から定電圧充電に切り替える。これにより、プリチャージ開始からのプリチャージ期間ｔが定電圧充電切替期間ｔｖ以降になると、平滑コンデンサ１１は定電圧充電が行われるので、変換電圧Ｖｃｋは、図８（ａ）に示すように、緩やかに目標変換電圧Ｖｃｎまで上昇する。従って、上記の動作により、変換電圧Ｖｃｋがオーバーシュートすることなく平滑コンデンサ１１をプリチャージできる。
【０１０１】
その後、変換電圧Ｖｃｋが目標変換電圧Ｖｃｎに至ると、平滑コンデンサ１１のプリチャージが完了する。このようにして、プリチャージ完了期間ｔｎが経過すると、制御回路１９はＤＣ／ＤＣコンバータ１３の前記スイッチング素子のオンオフ制御を停止する。
【０１０２】
次に、平滑コンデンサ１１の劣化がある程度進行した場合について、図８（ｂ）を用いて説明する。
【０１０３】
平滑コンデンサ１１が新品の時と同様に、プリチャージ開始時のプリチャージ期間ｔが０の時は、変換電圧Ｖｃｋも０Ｖである。その後、プリチャージが開始されると、図８（ａ）と同様に、経時的に変換電圧Ｖｃｋは上昇するが、図８（ｂ）の場合は、平滑コンデンサ１１の劣化が進行しているので、その容量Ｃが小さくなっている。従って、変換電圧Ｖｃｋの傾きは図８（ａ）の場合に比べ大きくなる。その結果、定電流充電から定電圧充電に切り替える定電圧充電切替期間ｔｖは、図８（ａ）の場合より短くなる。
【０１０４】
その後、定電圧充電が行われると、変換電圧Ｖｃｋは緩やかに目標変換電圧Ｖｃｎに至る。そして、プリチャージ完了期間ｔｎが経過するまで、制御回路１９は目標変換電圧Ｖｃｎを維持する。この動作は、実施の形態１と同じである。その後、制御回路１９はＤＣ／ＤＣコンバータ１３の前記スイッチング素子のオンオフ制御を停止する。
【０１０５】
次に、平滑コンデンサ１１が劣化限界に達している場合について、図８（ｃ）を用いて説明する。
【０１０６】
プリチャージ開始時の状態は、図８（ａ）、（ｂ）と同じである。その後、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３が平滑コンデンサ１１の充電を開始すると、変換電圧Ｖｃｋは経時的に上昇するのであるが、平滑コンデンサ１１が劣化限界に達しているため、容量Ｃが図８（ｂ）の場合に比べ、さらに小さくなる。ゆえに、変換電圧Ｖｃｋの傾きは図８（ｂ）に比べ急峻になる。
【０１０７】
その後、定電圧充電切替期間ｔｖで定電圧充電が行われるが、ここでは平滑コンデンサ１１が劣化限界まで至っているので、この定電圧充電切替期間ｔｖは、劣化限界充電期間ｔｋと誤差範囲内で実質的に等しくなる。
【０１０８】
ここで、制御回路１９は、実施の形態１と同様に、平滑コンデンサ１１が劣化限界に達した時の定電圧充電切替期間ｔｖを、劣化限界充電期間ｔｋとして予め求めて記憶している。従って、制御回路１９は、定電圧充電切替期間ｔｖが劣化限界充電期間ｔｋ以下であれば、平滑コンデンサ１１が劣化限界に到達し、あるいは劣化限界を超えていると判断する。そして、制御回路１９は平滑コンデンサ１１が劣化していることを示す劣化信号を車両用制御回路４１に出力する。これを受け、車両用制御回路４１は平滑コンデンサ１１が劣化していることを運転者に知らせ、修理を促す。
【０１０９】
以上のようにして、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３は平滑コンデンサ１１の劣化を判断しているが、その動作を図９のフローチャートにまとめて示す。なお、図９のフローチャートにおいて、図３と同じ動作には同じステップ番号を付して詳細な説明を省略する。また、図９のフローチャートも制御回路１９の内部で実行されるサブルーチンである。
【０１１０】
図９のフローチャートにおいて、図３のフローチャートと異なる点は、平滑コンデンサ１１のプリチャージが開始された（Ｓ１１）後、変換電圧Ｖｃｋを取り込む（Ｓ６１）点である。すなわち、図３では、この部分でフィードバック電圧Ｖｆｂを取り込んでいたが、図９では変換電圧Ｖｃｋを取り込む。これは、フィードバック系電圧として、図３（実施の形態１）の場合はフィードバック電圧Ｖｆｂを用いていたが、図９（本実施の形態３）の場合は変換電圧Ｖｃｋを用いたことによる。
【０１１１】
なお、Ｓ１５で定電流充電から定電圧充電へ切り替えるか否かを判断しているが、これは、実施の形態１ではフィードバック電圧Ｖｆｂに基づいて行われるのに対し、本実施の形態３では変換電圧Ｖｃｋに基づいて行われる。しかし、Ｓ１５における動作の内容は実施の形態１と同じである。
【０１１２】
上記以外の動作は図３と同じである。従って、本実施の形態３の動作も、実施の形態１の動作と同様に、フィードバック系電圧を用いて平滑コンデンサ１１の劣化判断を行う。
【０１１３】
以上の劣化動作をまとめると、次のようになる。ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の制御回路１９は、プリチャージの開始から、フィードバック系電圧（変換電圧Ｖｃｋ）に基づいて定電流充電を定電圧充電に切り替えるまでの定電圧充電切替期間ｔｖを求める。そして、定電圧充電切替期間ｔｖが平滑コンデンサ１１の劣化限界充電期間ｔｋ以下であれば、制御回路１９は、平滑コンデンサ１１が劣化故障していると判断する。また、定電圧充電切替期間ｔｖが平滑コンデンサ１１の劣化限界充電期間ｔｋより長ければ、制御回路１９は、平滑コンデンサ１１が正常であると判断する。
【０１１４】
このような動作により、変換電圧Ｖｃｋと、その経時特性に基づいてのみ、平滑コンデンサ１１の劣化を判断するので、電圧差や除算の演算を行う必要がなくなり、演算に伴う誤差伝播がなくなる。ゆえに、その分、高精度な平滑コンデンサ１１の劣化判断ができる。
【０１１５】
なお、本実施の形態３においても、実施の形態１と同様に、平滑コンデンサ１１が正常であった場合の正常信号に寿命情報（比Ｄｒ）を含ませるようにしてもよい。この比Ｄｒは、変換電圧Ｖｃｋに基づいて定電流充電から定電圧充電に切り替えられた定電圧充電切替期間ｔｖと、既知の新品充電期間ｔｒ、および劣化限界充電期間ｔｋから求められるため、詳細な計算方法は実施の形態１と同じである。
【０１１６】
以上の構成、動作により、平滑コンデンサ１１をプリチャージする際の、フィードバック系電圧、およびフィードバック系電圧の経時特性に基づいて、平滑コンデンサ１１の故障を判断するので、電圧差を除する演算を行う必要がなく、その結果、誤差が大きくなる可能性が低減される。従って、高精度に平滑コンデンサ１１の劣化を判断することができる電源装置１０が得られる。
【０１１７】
なお、本実施の形態３では、フィードバック系電圧として変換電圧Ｖｃｋを用いている。これは、フィードバック電圧生成回路１７が変換電圧Ｖｃｋを基にフィードバック電圧Ｖｆｂを生成しているため、変換電圧Ｖｃｋもフィードバック系電圧の一種となるためである。
【０１１８】
また、変換電圧Ｖｃｋのみを用いてＤＣ／ＤＣコンバータ１３のフィードバック制御を行なうこともできるため、この側面からも変換電圧Ｖｃｋがフィードバック系電圧の一種となる。
【０１１９】
ここで、フィードバック電圧Ｖｆｂを用いずに変換電圧Ｖｃｋのみを用いてＤＣ／ＤＣコンバータ１３のフィードバック制御を行なう具体例を説明する。この場合、誤差増幅器３７とリファレンス電圧源３９が不要となるが、その機能を制御回路１９の内部で実現する。これは、例えば、リファレンス電圧源３９が出力する電圧値をデータとして制御回路１９が保持するとともに、制御回路１９に内蔵されたＡ／Ｄコンバータ（図示せず）によりデジタル値として取り込んだ変換電圧Ｖｃｋと、データとして保持された前記電圧値との差をソフトウエアにより求める構成とすればよい。但し、この場合は、制御回路１９に使用する前記マイクロコンピュータの能力によっては差を求める演算の実行時に桁落ちの誤差が大きくなったり、演算がフィードバック制御の処理速度に追い付かなくなったりする可能性がある。従って、電源装置１０に要求される仕様に応じて、適宜最適な構成を選択すればよい。
【０１２０】
（実施の形態４）
図１０は、本発明の実施の形態４における電源装置の平滑コンデンサが開放故障時の変換電圧の経時特性図である。図１１は、本発明の実施の形態４における電源装置の平滑コンデンサが短絡故障時の変換電圧の経時特性図である。図１２は、本発明の実施の形態４における電源装置の平滑コンデンサの劣化判断を行うフローチャートである。
【０１２１】
本実施の形態４における電源装置１０の構成は、実施の形態３の図７と同じであるので、詳細な説明を省略する。
【０１２２】
すなわち、本実施の形態４の特徴は動作であるので、その点を中心に説明する。
【０１２３】
まず、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３は、平滑コンデンサ１１のプリチャージの直後におけるフィードバック系電圧（本実施の形態４では変換電圧Ｖｃｋ）が、前記プリチャージの目標フィードバック系電圧（本実施の形態４では目標変換電圧Ｖｃｎ）と実質的に等しければ、平滑コンデンサ１１が開放故障をしていると判断する。
【０１２４】
これにより、平滑コンデンサ１１の劣化判断の高精度化だけでなく、開放故障の判断も可能となり、信頼性を高めた電源装置１０が実現できる。
【０１２５】
次に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３は、平滑コンデンサ１１の前記プリチャージの直後における前記フィードバック系電圧（本実施の形態４では変換電圧Ｖｃｋ）の経時特性から、前記フィードバック系電圧が実質的に変化しなければ、平滑コンデンサ１１が短絡故障をしていると判断する。
【０１２６】
これにより、平滑コンデンサ１１の劣化判断の高精度化だけでなく、短絡故障の判断も可能となり、信頼性を高めた電源装置１０が実現できる。
【０１２７】
以下、これらの動作の詳細を説明する。なお、本実施の形態４においても、実施の形態３と同様に、フィードバック系電圧として変換電圧Ｖｃｋを適用している。
【０１２８】
まず、平滑コンデンサ１１が開放故障している場合について述べる。ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の制御回路１９は、実施の形態１で説明したようにして平滑コンデンサ１１のプリチャージを開始する。その結果、平滑コンデンサ１１が正常であれば、プリチャージ電流が流れ、実施の形態３で説明したように、変換電圧Ｖｃｋは経時的に上昇する。しかし、ここでは開放故障しているので、プリチャージ電流が流れない。従って、平滑コンデンサ１１の両端電圧Ｖｃはプリチャージ直後に前記プリチャージ電圧（直流２８８ボルト）に達する。この場合、両端電圧Ｖｃに比例する変換電圧Ｖｃｋも、直ちに目標変換電圧Ｖｃｎとなる。
【０１２９】
この様子を図１０に示す。なお、図１０の横軸はプリチャージ期間ｔを、縦軸は変換電圧Ｖｃｋを示す。
【０１３０】
図１０において、プリチャージが開始されるとほぼ同時に、変換電圧Ｖｃｋが目標変換電圧Ｖｃｎに至っていることがわかる。ゆえに、制御回路１９は、このような変換電圧Ｖｃｋの変化を検出することで、平滑コンデンサ１１の開放故障を判断することができる。すなわち、制御回路１９は、平滑コンデンサ１１のプリチャージ直後におけるフィードバック系電圧（変換電圧Ｖｃｋ）が、プリチャージの目標フィードバック系電圧（本実施の形態４では目標変換電圧Ｖｃｎに相当）と実質的に等しければ、平滑コンデンサ１１が開放故障をしていると判断する。なお、実質的に等しいとは、実施の形態２で説明したように、制御回路１９の変換電圧Ｖｃｋの取り込み誤差などに基づく全体の誤差範囲内で等しいという意味であると、以下定義する。
【０１３１】
次に、平滑コンデンサ１１が短絡故障している場合について述べる。プリチャージが始まると、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３から流れる電流Ｉは、予め決定された定電流となる。ここで、平滑コンデンサ１１が正常であれば、実施の形態３で説明したように、充電とともに変換電圧Ｖｃｋが経時的に上昇する。しかし、ここでは平滑コンデンサ１１が短絡故障しているので、平滑コンデンサ１１への充電が行われない。その結果、変換電圧Ｖｃｋは変化しない。
【０１３２】
この様子を図１１に示す。なお、図１１の横軸はプリチャージ期間ｔを、縦軸は変換電圧Ｖｃｋを示す。
【０１３３】
図１１において、プリチャージが開始されても、平滑コンデンサ１１が短絡しているので、充電は行なわれない。従って、変換電圧Ｖｃｋはいつまでも上昇せず、ほぼ０ボルトのままとなる。ゆえに、制御回路１９は、このような変換電圧Ｖｃｋの経時変化を検出することで、平滑コンデンサ１１の短絡故障を判断することができる。すなわち、制御回路１９は、平滑コンデンサ１１のプリチャージ後におけるフィードバック系電圧（変換電圧Ｖｃｋ）の経時特性を監視し、変換電圧Ｖｃｋが実質的に変化しなければ、平滑コンデンサ１１が短絡故障をしていると判断する。なお、実質的に変化しないとは、開放故障で説明したように、誤差範囲内で変換電圧Ｖｃｋの経時特性に変化がないことであると、以下定義する。
【０１３４】
なお、上記以外の平滑コンデンサ１１の劣化判断動作は実施の形態３と同じである。
【０１３５】
以上の動作を含む平滑コンデンサ１１の劣化判断動作を図１２のフローチャートにより説明する。図１２のフローチャートも図９と同様に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の制御回路１９で実行されるサブルーチンである。なお、図１２のフローチャートにおいて、図９と同じ動作には同じステップ番号を付して詳細な説明を省略する。
【０１３６】
制御回路１９は、平滑コンデンサ１１のプリチャージを開始すると（Ｓ１１）、プリチャージ開始直後の変換電圧Ｖｃｋを取り込む（Ｓ７０）。この動作自体は、図９のＳ６１と同じであるが、図１２ではＳ１１の直後にも行っている。
【０１３７】
次に、制御回路１９は、変換電圧Ｖｃｋが目標変換電圧Ｖｃｎと実質的に等しいか否かを判断する（Ｓ７１）。なお、実質的に等しいか否かを判断する際に、図１２のフローチャートの判断記号内では、等号を用いることとする。
【０１３８】
もし、変換電圧Ｖｃｋが目標変換電圧Ｖｃｎと実質的に等しければ（Ｓ７１のＹｅｓ）、図１０で説明したように、平滑コンデンサ１１が開放故障をしているので、制御回路１９は開放故障信号を車両用制御回路４１へ出力し（Ｓ７３）、図１２のサブルーチンを終了する。これを受け、車両用制御回路４１は、平滑コンデンサ１１が開放故障していることを運転者に知らせ、修理を促す。
【０１３９】
一方、変換電圧Ｖｃｋが目標変換電圧Ｖｃｎと実質的に等しくなければ（Ｓ７１のＮｏ）、平滑コンデンサ１１は開放故障していないので、次に、制御回路１９は、再び、変換電圧Ｖｃｋを取り込む（Ｓ７５）。この際、実施の形態２で説明したように、Ｓ７５の前に遅延動作を挿入してもよい。
【０１４０】
次に、Ｓ７０で取り込んだ変換電圧Ｖｃｋと、Ｓ７５で取り込んだ変換電圧Ｖｃｋとを比較し、実質的に変化しているか否かを判断する（Ｓ７７）。
【０１４１】
もし、実質的に変化していなければ（Ｓ７７のＹｅｓ）、図１１で説明したように、平滑コンデンサ１１が短絡故障をしているので、制御回路１９は短絡故障信号を車両用制御回路４１へ出力し（Ｓ７９）、図１２のサブルーチンを終了する。これを受け、車両用制御回路４１は、平滑コンデンサ１１が短絡故障していることを運転者に知らせ、修理を促す。
【０１４２】
一方、Ｓ７０で取り込んだ変換電圧Ｖｃｋと、Ｓ７５で取り込んだ変換電圧Ｖｃｋとが、誤差範囲を超えて実質的に変化していれば（Ｓ７７のＮｏ）、制御回路１９は、平滑コンデンサ１１が短絡故障しておらず、プリチャージが行われていると判断する。従って、Ｓ７７のＮｏ以降の動作は実施の形態３の図９と同様にして劣化を判断する。
【０１４３】
なお、本実施の形態４においても、実施の形態２で説明したように、平滑コンデンサ１１の開放故障、または短絡故障のいずれかのみを判断する構成としてもよい。
【０１４４】
以上の構成、動作により、平滑コンデンサ１１の劣化判断の高精度化だけでなく、開放故障と短絡故障の少なくとも一方の判断も可能となり、信頼性を高めることができる電源装置１０を実現できる。
【０１４５】
（実施の形態５）
図１３は、本発明の実施の形態５における電源装置のフィードバック電圧の経時特性図であり、（ａ）は平滑コンデンサが新品時のフィードバック電圧の経時特性図、（ｂ）は平滑コンデンサが正常時のフィードバック電圧の経時特性図、（ｃ）は平滑コンデンサが劣化故障時のフィードバック電圧の経時特性図である。図１４は、本発明の実施の形態５における電源装置の平滑コンデンサの劣化判断を行うフローチャートである。
【０１４６】
本実施の形態５における電源装置１０の構成は、実施の形態１の図１と同じであるので、詳細な説明を省略する。
【０１４７】
すなわち、本実施の形態５の特徴は動作であるので、特に実施の形態１と異なる動作について説明する。
【０１４８】
電源装置１０のＤＣ／ＤＣコンバータ１３は、プリチャージの開始から、フィードバック系電圧（本実施の形態５ではフィードバック電圧Ｖｆｂ）に基づいて前記プリチャージを完了するまでのプリチャージ完了期間ｔｎを求める。そして、プリチャージ完了期間ｔｎが平滑コンデンサ１１の劣化限界充電期間ｔｋ以下であれば、平滑コンデンサ１１が劣化故障していると判断する。そして、プリチャージ完了期間ｔｎが平滑コンデンサ１１の劣化限界充電期間ｔｋより長ければ、平滑コンデンサ１１が正常であると判断する。
【０１４９】
これにより、実施の形態１と同様に、平滑コンデンサ１１をプリチャージする際の、フィードバック系電圧、およびフィードバック系電圧の経時特性に基づいて、平滑コンデンサ１１の故障を判断するので、電圧差を除する演算を行う必要がなく、その結果、誤差が大きくなる可能性が低減される。従って、高精度に平滑コンデンサ１１の劣化を判断することができる。さらに、フィードバック系電圧、およびフィードバック系電圧の経時特性に基づいて得られるプリチャージ完了期間ｔｎから劣化故障を判断するので、定電流充電と定電圧充電の合計期間から劣化故障を判断することになる。従って、その分、より高精度な平滑コンデンサ１１の劣化を判断することができる電源装置１０が得られる。
【０１５０】
以下、本実施の形態５の電源装置１０の動作について、その特徴となる部分を図１３により説明する。なお、図１３は図２と同様、横軸はプリチャージ期間ｔ、横軸はフィードバック電圧Ｖｆｂである。
【０１５１】
まず、平滑コンデンサ１１が新品の場合の動作を図１３（ａ）により述べる。プリチャージ開始直後、すなわちプリチャージ期間ｔが０の時は、図２（ａ）で説明したように、フィードバック電圧Ｖｆｂは初期フィードバック電圧Ｖｆｂｍである。
【０１５２】
その後、平滑コンデンサ１１への充電が進むとともにフィードバック電圧Ｖｆｂは低下し、やがて制御回路１９は、フィードバック電圧Ｖｆｂにより、平滑コンデンサ１１の両端電圧Ｖｃが前記プリチャージ電圧に近づいたことを検出する。そして、定電流充電から定電圧充電へ切り替える。
【０１５３】
その後、フィードバック電圧Ｖｆｂは急峻に目標フィードバック電圧Ｖｆｂｃに至り、プリチャージを完了する。このときのプリチャージ期間ｔがプリチャージ完了期間ｔｎである。制御回路１９は、プリチャージ完了期間ｔｎを基に、平滑コンデンサ１１の劣化を判断する。ここでは、平滑コンデンサ１１が新品であるので、プリチャージ完了期間ｔｎは、劣化限界充電期間ｔｋよりも大きい。従って、平滑コンデンサ１１は正常であると判断する。
【０１５４】
次に、平滑コンデンサ１１の劣化がある程度進行した場合について、図１３（ｂ）により説明する。この場合の基本的な動作は図１３（ａ）と同じである。しかし、劣化が進行しているので、平滑コンデンサ１１の容量Ｃが新品時より小さくなる。その結果、図１３（ｂ）に示すように、プリチャージ完了期間ｔｎは図１３（ａ）の場合より短くなる。このように、平滑コンデンサ１１の劣化が進行するに伴って、プリチャージ完了期間ｔｎは短くなる。
【０１５５】
次に、平滑コンデンサ１１が劣化限界まで達した場合について、図１３（ｃ）により説明する。この場合は、プリチャージ完了期間ｔｎが図１３（ｂ）に比べ、さらに短くなり、図１３（ｃ）に示すように、劣化限界充電期間ｔｋに至る。従って、図１３（ｃ）の場合、プリチャージ完了期間ｔｎは劣化限界充電期間ｔｋと実質的に等しくなる。なお、ここで言う実質的に等しいとは、プリチャージ期間ｔをカウントする誤差と、定電圧充電切替期間ｔｖやプリチャージ完了期間ｔｎを判断するために必要なフィードバック電圧Ｖｆｂの検出誤差等を合計した誤差範囲内で等しいことであると、以下定義する。
【０１５６】
このことから、制御回路１９は、プリチャージ完了期間ｔｎは劣化限界充電期間ｔｋと実質的に等しくなるか、前者が後者以下となれば、平滑コンデンサ１１が劣化していると判断する。
【０１５７】
以上のようにして、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３は平滑コンデンサ１１の劣化を判断しているが、その動作を図１４のフローチャートにまとめて示す。なお、図１４において、図３のフローチャートと同じ動作には同じステップ番号を付して詳細な説明を省略する。
【０１５８】
図１４において、Ｓ１１からＳ１５までの動作は図３と同じである。
【０１５９】
次に、Ｓ１５でＹｅｓの場合、すなわち定電圧充電に切り替えられた後、制御回路１９は、Ｓ１１と同様にしてフィードバック電圧Ｖｆｂを取り込む（Ｓ８１）。そして、フィードバック電圧Ｖｆｂが目標フィードバック電圧Ｖｆｂｃと実質的に等しいか否かを判断する（Ｓ８３）。ここで、目標フィードバック電圧Ｖｆｂｃは平滑コンデンサ１１のプリチャージを完了した際のフィードバック電圧Ｖｆｂから予め求められ、制御回路１９に記憶されている。またＳ８３の動作は、プリチャージが完了したか否かをフィードバック電圧Ｖｆｂに基づいて判断していることに相当する。また、Ｓ８３で言う実質的に等しいとは、フィードバック電圧Ｖｆｂの検出誤差、予め求められた目標フィードバック電圧Ｖｆｂｃの測定誤差、さらにＳ８３における比較判断誤差等との合計誤差範囲内で等しいことであると、以下定義する。また、図１４のフローチャートの判断記号内では、実質的に等しいことを等号で示す。
【０１６０】
もし、フィードバック電圧Ｖｆｂが目標フィードバック電圧Ｖｆｂｃと実質的に等しくなければ（Ｓ８３のＮｏ）、平滑コンデンサ１１のプリチャージはまだ完了していないので、Ｓ８１に戻ってプリチャージが完了するまで待機する。
【０１６１】
フィードバック電圧Ｖｆｂが目標フィードバック電圧Ｖｆｂｃと実質的に等しければ（Ｓ８３のＹｅｓ）、制御回路１９はプリチャージが完了したと判断する。そして、その時点でのプリチャージ期間ｔをプリチャージ完了期間ｔｎとして、それが劣化限界充電期間ｔｋ以下であるか否かを判断する（Ｓ８５）。
【０１６２】
もし、プリチャージ完了期間ｔｎが劣化限界充電期間ｔｋ以下であれば（Ｓ８５のＹｅｓ）、図１３（ｃ）で説明したように、平滑コンデンサ１１は劣化しているので、劣化信号を出力する（Ｓ１９）。この動作は図３のＳ１９と同じである。
【０１６３】
一方、プリチャージ完了期間ｔｎが劣化限界充電期間ｔｋ以下でなければ（Ｓ８５のＮｏ）、プリチャージ完了期間ｔｎは劣化限界充電期間ｔｋに至っていないので、平滑コンデンサ１１は正常であると判断する。そして、正常信号を出力する（Ｓ２１）。この動作は図３のＳ２１と同じである。
【０１６４】
このような動作により、平滑コンデンサ１１の劣化をフィードバック系電圧（ここではフィードバック電圧Ｖｆｂ）に基づいて求められるプリチャージ完了期間ｔｎによっても判断することができる。ここで、実施の形態１では定電圧充電切替期間ｔｖと劣化限界充電期間ｔｋとの比較により劣化を判断しているので、換言すれば、定電流充電を行っている期間で劣化を判断していることになる。これに対し、本実施の形態５では、定電流充電期間と定電圧充電期間の合計期間（＝プリチャージ完了期間ｔｎ）により劣化を判断しているので、定電圧充電期間の劣化に伴う挙動も考慮した劣化判断となる。従って、その分、より高精度な劣化判断が可能となる。
【０１６５】
なお、本実施の形態５においても、実施の形態１と同様に、平滑コンデンサ１１が正常であった場合の、平滑コンデンサ１１の寿命情報を出力するようにしてもよい。以下、本実施の形態５における寿命情報出力の詳細動作について説明する。
【０１６６】
制御回路１９は、図１３（ａ）に示すように、平滑コンデンサ１１が新品時のプリチャージ完了期間ｔｎから劣化限界充電期間ｔｋを差し引いた新品充電期間ｔｒを予め求めて記憶されている。そして、図１４のＳ２１において、制御回路１９は、現在の平滑コンデンサ１１におけるプリチャージ完了期間ｔｎから劣化限界充電期間ｔｋを差し引いた良品充電期間ｔｃを求める。なお、現在の平滑コンデンサ１１におけるプリチャージ完了期間ｔｎは、図１４のＳ８５の時点で既知である。また、良品充電期間ｔｃの例を図１３（ｂ）に示す。そして、制御回路１９は、新品充電期間ｔｒに対する良品充電期間ｔｃの比Ｄｒを計算する。具体的には比Ｄｒは良品充電期間ｔｃを新品充電期間ｔｒで除したもので、百分率として求める。これ以降の動作は実施の形態１と同じである。
【０１６７】
このような動作をまとめると、次のようになる。ＤＣ／ＤＣコンバータ１３は、平滑コンデンサ１１が新品時のプリチャージ完了期間ｔｎから劣化限界充電期間ｔｋを差し引いた新品充電期間ｔｒに対する、現在の平滑コンデンサ１１におけるプリチャージ完了期間ｔｎから劣化限界充電期間ｔｋを差し引いた良品充電期間ｔｃの比Ｄｒに基づく寿命情報を出力する。
【０１６８】
こうして得られた比Ｄｒ（百分率換算）を寿命情報として、図１４のＳ２１における正常信号に含ませることにより、劣化判断に対する高精度化に加え、車両用制御回路４１は平滑コンデンサ１１の寿命がどれくらいであるかを運転者に示すことができ、早期の修理につなげることも可能となる。
【０１６９】
以上の構成、動作により、平滑コンデンサ１１をプリチャージする際の、フィードバック系電圧、およびフィードバック系電圧の経時特性に基づいて、平滑コンデンサ１１の故障を判断するので、電圧差を除する演算を行う必要がなく、その結果、誤差が大きくなる可能性が低減される。従って、高精度に平滑コンデンサ１１の劣化を判断することができる。さらに、より具体的には、フィードバック系電圧、およびフィードバック系電圧の経時特性に基づいて得られるプリチャージ完了期間ｔｎから劣化故障を判断するので、定電流充電と定電圧充電の合計期間から劣化故障を判断することになる。従って、その分、より高精度な平滑コンデンサ１１の劣化を判断することができる電源装置１０が得られる。
【０１７０】
なお、本実施の形態５では、フィードバック系電圧としてフィードバック電圧Ｖｆｂを用いた例を示したが、これは実施の形態３と同様に変換電圧Ｖｃｋを用いてもよい。すなわち、制御回路１９が、変換電圧Ｖｃｋとその経時特性からプリチャージ完了期間ｔｎを求める。この場合も、実施の形態３と、本実施の形態５の動作を組み合わせることで、より高精度な平滑コンデンサ１１の劣化を判断することができる電源装置１０が得られる。
【０１７１】
（実施の形態６）
図１５は、本発明の実施の形態６における電源装置の平滑コンデンサの劣化判断を行うフローチャートである。
【０１７２】
本実施の形態６における電源装置１０の構成は、実施の形態１の図１と同じであるので、詳細な説明を省略する。
【０１７３】
すなわち、本実施の形態６の特徴は動作である。具体的には、実施の形態５の動作に、実施の形態２で述べた平滑コンデンサ１１の開放故障と短絡故障を判断する動作を加えている。これらの故障判断は、実施の形態５で述べたプリチャージ完了期間ｔｎには依存しない。従って、これらの故障判断動作は実施の形態２の動作と同じである。
【０１７４】
このような動作の詳細は、既に実施の形態２、５で説明しているので、ここでは、これらを統合した動作全体を図１５のフローチャートで説明する。なお、図１５のフローチャートも制御回路１９により実行されるサブルーチンである。また、図１５において、図６、および図１４と同じ動作には同じステップ番号を付して詳細な説明を省略する。さらに、図６にあって図１５にないステップ番号の動作は、本実施の形態６では実行されない。
【０１７５】
図１５のサブルーチンが実行されると、Ｓ１１とＳ５０からＳ５９までの動作で、まず平滑コンデンサ１１の開放故障と短絡故障を判断する。そして、もし、それらのいずれかが発生していれば、その故障に対応した信号が出力される。ここまでの動作は実施の形態２と同じである。
【０１７６】
次に、Ｓ１３以降の動作は実施の形態５の図１４におけるＳ１３以降の動作と同じである。従って、このＳ１３以降の部分により平滑コンデンサ１１の劣化を判断する。
【０１７７】
これらのことから、劣化判断をプリチャージ完了期間ｔｎにより行う構成としても、実施の形態２の動作を加えることで、平滑コンデンサ１１の開放故障と短絡故障を判断することができる。なお、これらの故障判断は実施の形態２で述べたようにいずれか一方のみでもよい。
【０１７８】
以上の構成、動作により、劣化判断をプリチャージ完了期間ｔｎにより行う構成において、平滑コンデンサ１１の劣化判断の高精度化だけでなく、開放故障と短絡故障の少なくとも一方の判断も可能となり、信頼性を高めることができる電源装置１０を実現できる。
【０１７９】
なお、本実施の形態６では、フィードバック系電圧としてフィードバック電圧Ｖｆｂを用いた例を示したが、これは実施の形態５でも述べたように変換電圧Ｖｃｋを用いてもよい。この場合も、実施の形態４と、本実施の形態６の動作を組み合わせることで、より高精度な平滑コンデンサ１１の劣化を判断することができる電源装置１０が得られる。
【０１８０】
また、実施の形態１〜６では、電源装置１０を車両に搭載するものとして説明したが、それに限定されるものではなく、車両以外であって、プリチャージが必要な平滑コンデンサ１１を使用する、特に大電力を扱う電力変換器などの電源回路系に、電源装置１０を適用できる。
【産業上の利用可能性】
【０１８１】
本発明にかかる電源装置は、平滑コンデンサの劣化故障を高精度に判断できるため、特に大電力を扱う電力変換器用の電源装置等として有用である。
【符号の説明】
【０１８２】
１０  電源装置
１１  平滑コンデンサ
１３  ＤＣ／ＤＣコンバータ
１５  電力源
【図１】
2014193060.tif 000003
【図２】
2014193060.tif 000004
【図３】
2014193060.tif 000005
【図４】
2014193060.tif 000006
【図５】
2014193060.tif 000007
【図６】
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【図７】
2014193060.tif 000009
【図８】
2014193060.tif 000010
【図９】
2014193060.tif 000011
【図１０】
2014193060.tif 000012
【図１１】
2014193060.tif 000013
【図１２】
2014193060.tif 000014
【図１３】
2014193060.tif 000015
【図１４】
2014193060.tif 000016
【図１５】
2014193060.tif 000017
【図１６】
2014193060.tif 000018