(57)【要約】【課題】上位制御部が故障した場合においても、コンデンサに蓄積された電荷を放電することができる電力変換装置を提供すること。【解決手段】電力変換装置１は、電力変換部２と、コンデンサ３と、放電抵抗４１と、スイッチング素子４２と、放電制御部５と、上位制御部６と、制御用電源部７とを備える。放電抵抗４１は、コンデンサ３に蓄積された電荷を放電する。スイッチング素子４２は、放電抵抗４１に直列に接続されている。放電制御部５及び制御用電源部７は、上位制御部６とは、別体に設けてある。放電制御部５は、上位制御部６からの信号を受信することができないとき、スイッチング素子４２をオン状態として、放電抵抗４１における放電動作を行うよう構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源（１１）と交流負荷（１２）との間において電力変換を行う電力変換部（２）と、
上記直流電源から上記電力変換部への出力電流を平滑化するコンデンサ（３、３１、３２）と、
該コンデンサに蓄積された電荷を放電する放電抵抗（４１）と、
該放電抵抗に直列に接続されたスイッチング素子（４２）と、
該スイッチング素子を駆動制御する放電制御部（５）と、
該放電制御部に対して信号を送信して、上記放電制御部を制御する上位制御部（６）と、
上記放電制御部に電力を供給する制御用電源部（７）と、を備え、
上記放電制御部及び上記制御用電源部は、上記上位制御部とは、別体に設けてあり、
上記放電制御部は、上記上位制御部からの信号を受信することができないとき、上記スイッチング素子をオン状態として、上記放電抵抗における放電動作を行うよう構成されている、電力変換装置（１）。
【請求項２】
上記制御用電源部は、上記コンデンサに並列接続されている、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
上記放電制御部は、上記制御用電源部の電圧（Ｖ）が所定の閾値（Ｖ０）未満であるとき、上記スイッチング素子をオフ状態に維持して、上記放電抵抗における放電動作を行わないよう構成されている、請求項１又は２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
上記コンデンサに並列接続された補助放電抵抗（４３）を更に備え、該補助放電抵抗は、上記コンデンサに対して常時接続されて、上記コンデンサに蓄積された電荷を放電することができるよう構成されており、上記補助放電抵抗における単位時間単位電流当りの発熱量は、上記放電抵抗における単位時間単位電流当りの発熱量よりも小さい、請求項１〜３のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項５】
第１基板（８１）と、該第１基板とは別体に設けられた第２基板（８２）と、上記第１基板と上記第２基板とを電気的に接続する放電制御線（８３）と、を備え、上記第１基板に、上記上位制御部が実装されており、上記第２基板に、上記放電制御部と上記制御用電源部とが実装されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項６】
上記第２基板に、上記スイッチング素子が実装されている、請求項５に記載の電力変換装置。
【請求項７】
上記第２基板に、上記放電抵抗が実装されている、請求項５又は６に記載の電力変換装置。
【請求項８】
上記第２基板は、上記コンデンサと一体化されている、請求項５〜７のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンデンサと、コンデンサに蓄積された電荷を放電する放電抵抗とを備える、電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、電気自動車やハイブリッド自動車等には、直流電力を交流電力に変換する電力変換装置が搭載されている。かかる電力変換装置として、直流電源から供給される電流を平滑化するコンデンサと、コンデンサに蓄積された電荷を放電する放電抵抗とを備えるものがある。特許文献１に開示された電力変換装置は、例えば、車両が衝突したときなどの非常時に、放電抵抗を介して、コンデンサに蓄積された電荷を急速に放電するよう構成されている。
【０００３】
上記電力変換装置においては、放電抵抗とスイッチング素子との直列接続体が、コンデンサに並列接続されている。スイッチング素子は、正常時においては、オフ状態となっている。そして、コントローラから、車両衝突などの非常事態を知らせる信号を、制御回路が受信したとき、制御回路によって、スイッチング素子がオン状態とされる。これにより、コンデンサに蓄積された電荷が放電抵抗から放電される。また、スイッチング素子をターンオンさせるための駆動電力も、コントローラから制御回路を介して供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１４７２０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、車両衝突等の非常事態が発生した際に、コントローラが故障した場合には、制御回路に信号が送信されないため、スイッチング素子がオン状態とならず、コンデンサに蓄積された電荷を放電抵抗から放電することができない。また、コントローラが故障した場合、スイッチング素子を駆動するための駆動電力も、コントローラから供給されないため、スイッチング素子をオン状態にすることができない。このように、スイッチング素子のオンオフ制御を行う制御回路へ、信号及びスイッチング駆動電力を送る上位制御部であるコントローラが故障した場合には、放電抵抗からの放電が困難となる。
【０００６】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、上位制御部が故障した場合においても、コンデンサに蓄積された電荷を放電することができる電力変換装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、直流電源（１１）と交流負荷（１２）との間において電力変換を行う電力変換部（２）と、
上記直流電源から上記電力変換部への出力電流を平滑化するコンデンサ（３、３１、３２）と、
該コンデンサに蓄積された電荷を放電する放電抵抗（４１）と、
該放電抵抗に直列に接続されたスイッチング素子（４２）と、
該スイッチング素子を駆動制御する放電制御部（５）と、
該放電制御部に対して信号を送信して、上記放電制御部を制御する上位制御部（６）と、
上記放電制御部に電力を供給する制御用電源部（７）と、を備え、
上記放電制御部及び上記制御用電源部は、上記上位制御部とは、別体に設けてあり、
上記放電制御部は、上記上位制御部からの信号を受信することができないとき、上記スイッチング素子をオン状態として、上記放電抵抗における放電動作を行うよう構成されている、電力変換装置（１）にある。
【発明の効果】
【０００８】
上記電力変換装置は、上記上位制御部と別体に設けた上記放電制御部及び上記制御用電源部を有する。それゆえ、例えば車両衝突等の非常時において、上位制御部が故障した場合においても、放電制御部は、制御用電源部からの電力の供給を受けることができる。
また、上記放電制御部は、上位制御部からの信号を受信することができないとき、スイッチング素子をオン状態として、放電抵抗における放電動作を行うよう構成されている。それゆえ、放電制御部は、上位制御部が故障した場合には、単独でスイッチング素子をオン状態にして、コンデンサに蓄積された電荷を放電することができる。
【０００９】
以上のごとく、上記態様によれば、上位制御部が故障した場合においても、コンデンサに蓄積された電荷を放電することができる電力変換装置を提供することができる。
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態１における、電力変換装置の概念図。
【図２】実施形態１における、放電動作の切り替えを説明するフロー図。
【図３】実施形態２における、電力変換装置の断面図であって、図４のIII−III線矢視断面図。
【図４】図３のIV−IV線矢視断面図。
【図５】図４のＶ−Ｖ線矢視断面図。
【図６】実施形態３における、電力変換装置の概念図。
【図７】実施形態３における、放電動作の切り替えを説明するフロー図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（実施形態１）
以下に、上述した電力変換装置の実施形態について、図面を参照して説明する。
本実施形態の電力変換装置１は、図１に示すように、電力変換部２と、コンデンサ３と、放電抵抗４１と、スイッチング素子４２と、放電制御部５と、上位制御部６と、制御用電源部７とを備える。
【００１２】
電力変換部２は、直流電源１１と交流負荷１２との間において電力変換を行う。コンデンサ３は、直流電源１１から電力変換部２への出力電流を平滑化する。放電抵抗４１は、コンデンサ３に蓄積された電荷を放電する。スイッチング素子４２は、放電抵抗４１に直列に接続されている。放電制御部５は、スイッチング素子４２を駆動制御する。上位制御部６は、放電制御部５に対して信号を送信して、放電制御部５を制御する。制御用電源部７は、放電制御部５に電力を供給する。
【００１３】
放電制御部５及び制御用電源部７は、上位制御部６とは、別体に設けてある。放電制御部５は、上位制御部６からの信号を受信することができないとき、スイッチング素子４２をオン状態として、放電抵抗４１における放電動作を行うよう構成されている。
【００１４】
次に、本実施形態の電力変換装置１の回路構成につき、図１を参照して説明する。
電力変換装置１と直流電源１１との間には、メインリレー１３が設けられている。メインリレー１３は、電力変換装置１と直流電源１１との接続、遮断を行うものである。メインリレー１３は、２つの接点１３１、１３２によって構成されている。メインリレー１３の動作は、上位制御部６によって制御される。また、メインリレー１３は、上位制御部６が故障した場合には、単独でオフ状態となるように構成されている。
【００１５】
電力変換装置１は、直流電源１１の電圧を昇圧させる昇降圧コンバータ１４を更に備える。昇降圧コンバータ１４は、電力変換部２において変換された直流電圧を降圧させることもできる。昇降圧コンバータ１４は、メインリレー１３と、電力変換部２との間に設けられている。
【００１６】
昇降圧コンバータ１４は、リアクトル１４１と、２個のスイッチ１４２と、２個のフライホイールダイオード１４３とによって構成されている。２個のスイッチ１４２には、上アームに配された上アームスイッチ１４２ｕと、下アームに配された下アームスイッチ１４２ｄとがある。上アームスイッチ１４２ｕと下アームスイッチ１４２ｄとの直列接続体は、高電位配線１５１と、低電位配線１５２との間に接続されている。高電位配線１５１は、上アームスイッチ１４２ｕ、リアクトル１４１及びメインリレー１３の一方の接点１３１を介して、直流電源１１の正極に接続されている。低電位配線１５２は、メインリレー１３の他方の接点１３２を介して、直流電源１１の負極に接続されている。各スイッチ１４２の動作は、上位制御部６によって制御される。フライホイールダイオード１４３のそれぞれは、各スイッチ１４２に逆並列接続されている。
【００１７】
電力変換装置１は、コンデンサ３として、フィルタコンデンサ３１と平滑コンデンサ３２とを有する。フィルタコンデンサ３１は、直流電源１１から昇降圧コンバータ１４への出力電流を平滑化する。平滑コンデンサ３２は、昇降圧コンバータ１４から電力変換部２への出力電流を平滑化する。フィルタコンデンサ３１は、メインリレー１３を介して、直流電源１１に並列接続されている。平滑コンデンサ３２は、昇降圧コンバータ１４と電力変換部２との間において、高電位配線１５１と低電位配線１５２との間に懸架されるように接続されている。
【００１８】
本実施形態においては、スイッチング素子４２を、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（すなわち、ＩＧＢＴ）によって構成している。なお、スイッチング素子４２を、ＭＯＳ型電界効果トランジスタ（すなわち、ＭＯＳＦＥＴ）によって構成することもできる。
スイッチング素子４２は、放電制御部５によって駆動制御される。スイッチング素子４２は、電力変換装置１の正常時においては、オフ状態となっている。なお、スイッチ１４２と異なり、スイッチング素子４２には、フライホイールダイオードは接続されていない。
【００１９】
放電抵抗４１とスイッチング素子４２との直列接続体は、その両端において、高電位配線１５１と低電位配線１５２とを介して平滑コンデンサ３２に接続されている。具体的には、高電位配線１５１には放電抵抗４１の一端が接続されており、低電位配線１５２にはスイッチング素子４２のエミッタ端子４２Ｅが接続されている。また、放電抵抗４１の他端と、スイッチング素子４２のコレクタ端子４２Ｃとが接続されている。放電抵抗４１は、スイッチング素子４２を介して、平滑コンデンサ３２に並列接続されている。それゆえ、スイッチング素子４２をオン状態にすると、平滑コンデンサ３２から放電抵抗４１に電流が流れ、平滑コンデンサ３２に蓄積された電荷が放電される。なお、スイッチング素子４２がオン状態となる条件については、後述する。
【００２０】
また、放電抵抗４１は、昇降圧コンバータ１４のリアクトル１４１及び上アームスイッチ１４２ｕと、スイッチング素子４２とを介して、フィルタコンデンサ３１に並列接続されている。上述したように、上アームスイッチ１４２ｕには、フライホイールダイオード１４３が逆並列接続されている。それゆえ、スイッチング素子４２をオン状態にすると、上アームスイッチ１４２ｕの状態に関わらず、リアクトル１４１とフライホイールダイオード１４３とを介して、フィルタコンデンサ３１から放電抵抗４１に電流が流れ、フィルタコンデンサ３１に蓄積された電荷が放電される。
【００２１】
本実施形態において、電力変換装置１は、コンデンサ３に並列接続された補助放電抵抗４３を更に備える。補助放電抵抗４３は、コンデンサ３に対して常時接続されて、コンデンサ３に蓄積された電荷を放電することができるよう構成されている。補助放電抵抗４３における単位時間単位電流当りの発熱量は、放電抵抗４１における単位時間単位電流当りの発熱量よりも小さい。
【００２２】
具体的には、補助放電抵抗４３は、その両端において、高電位配線１５１と低電位配線１５２とを介して平滑コンデンサ３２に接続されている。すなわち、補助放電抵抗４３は、スイッチング素子を介することなく、平滑コンデンサ３２に並列接続されている。それゆえ、補助放電抵抗４３は、平滑コンデンサ３２に対して常時接続されて、平滑コンデンサ３２に蓄積された電荷を放電することができる。また、補助放電抵抗４３は、昇降圧コンバータ１４のリアクトル１４１及び上アームスイッチ１４２ｕを介して、フィルタコンデンサ３１に並列接続されている。それゆえ、補助放電抵抗４３は、リアクトル１４１とフライホイールダイオード１４３とを介することにより、フィルタコンデンサ３１に対して常時接続されて、フィルタコンデンサ３１に蓄積された電荷を放電することができる。
【００２３】
また、補助放電抵抗４３における単位時間単位電流当りの発熱量が、放電抵抗４１における単位時間単位電流当りの発熱量よりも小さくなるように、補助放電抵抗４３の抵抗値を、放電抵抗４１の抵抗値と比較して大きくしている。したがって、放電抵抗４１を用いずに補助放電抵抗４３のみによって放電する際に、放電に要する時間は、仮に補助放電抵抗４３を用いずに放電抵抗４１のみによって放電した際の放電に要した時間と比較して長くなる。
【００２４】
放電制御部５は、スイッチング素子４２のゲート端子４２Ｇに接続されている。放電制御部５は、ゲート端子４２Ｇに制御信号を出力して、スイッチング素子４２のオンオフ制御を行うよう構成されている。また、放電制御部５は、上位制御部６及び制御用電源部７と電気的に接続されている。放電制御部５は、上位制御部６からの信号に応じて、制御信号のオンオフを切り替える、すなわち、スイッチング素子４２をターンオン又はターンオフする。また、放電制御部５は、制御用電源部７から供給される電力によって、ゲート端子４２Ｇに制御信号を出力する。それゆえ、制御用電源部７からの電力の供給が停止した場合、放電制御部５は、ゲート端子４２Ｇに制御信号を出力することができない。この場合、スイッチング素子４２は、上位制御部６からの信号に関わらず、オフ状態となる。
【００２５】
上位制御部６は、外部から車両衝突などの非常事態を知らせる信号を受信することができるよう構成されている。上位制御部６は、正常時においては、放電制御部５に対して正常信号を送信する。また、上位制御部６は、車両衝突などの非常事態を知らせる信号を受信したとき、放電制御部５に対して、異常が発生したことを伝えるための異常信号を送信する。一方、車両衝突などの非常事態により上位制御部６が故障した場合、上位制御部６は、放電制御部５に対して、正常信号及び異常信号のいずれも送信することができない。
【００２６】
本実施形態において、制御用電源部７は、コンデンサ３に並列接続されている。
具体的には、制御用電源部７は、その両端において、高電位配線１５１と低電位配線１５２とを介して平滑コンデンサ３２に接続されている。それゆえ、制御用電源部７は、平滑コンデンサ３２に並列接続されている。また、制御用電源部７は、昇降圧コンバータ１４のリアクトル１４１及び上アームスイッチ１４２ｕを介して、フィルタコンデンサ３１に接続されている。それゆえ、制御用電源部７は、リアクトル１４１とフライホイールダイオード１４３とを介して、フィルタコンデンサ３１に並列接続されている。
【００２７】
制御用電源部７は、高電位配線１５１と低電位配線１５２との間に生じる電圧に基づいて、放電制御部５に電力を供給する。それゆえ、制御用電源部７は、フィルタコンデンサ３１及び平滑コンデンサ３２の少なくとも一方に電荷が蓄積されている場合には、放電制御部５に電力を供給することができる。一方、制御用電源部７は、フィルタコンデンサ３１及び平滑コンデンサ３２の双方に電荷が蓄積されていない場合には、放電制御部５に電力を供給することができない。
【００２８】
本実施形態の電力変換装置１は、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車等に搭載されるインバータとすることができる。
本実施形態において、交流負荷１２は、車両駆動に用いられる三相交流の回転電機である。電力変換装置１は、直流電源１１の直流電力を三相交流電力に変換して、回転電機を駆動するよう構成されている。また、回転電機において発電された電力を、電力変換部２において直流電力に変換して、直流電源１１に供給することもできる。
【００２９】
電力変換部２は、平滑コンデンサ３２と交流負荷１２である回転電機との間において、電力変換を行うよう構成されている。電力変換部２は、６個のスイッチ２１と、６個のフライホイールダイオード２２とを有する。２個のスイッチ２１の直列接続体を１つのレグとして捉えると、３つのレグが、高電位配線１５１と低電位配線１５２との間に接続されている。各スイッチ２１の動作は、上位制御部６によって制御される。本実施形態においては、各スイッチ２１、１４２を、ＩＧＢＴによって構成している。なお、各スイッチ２１、１４２を、ＭＯＳＦＥＴによって構成することもできる。フライホイールダイオード２２のそれぞれは、各スイッチ２１に逆並列接続されている。
【００３０】
次に、本実施形態の電力変換装置１の放電制御部５における制御フローの一例を、図２を参照して説明する。
まず、ステップＳ１０１において、制御用電源部７から放電制御部５に電力が供給されているかどうかを判定する。ここで、制御用電源部７から放電制御部５に電力が供給されていないと判定された場合は、ステップＳ１０４へ進み、スイッチング素子４２のオフ状態を維持する。この場合は、コンデンサ３に電荷が蓄積されていないため、放電抵抗４１による急速放電を行う必要がない。
【００３１】
ステップＳ１０１において、制御用電源部７から放電制御部５に電力が供給されていると判定された場合は、ステップＳ１０２へ進み、上位制御部６から放電制御部５に信号が送信されているかどうかを判定する。すなわち、上位制御部６からの信号として、正常信号又は異常信号のうちのいずれかが放電制御部５に送信されているかどうかを判定する。
【００３２】
ステップＳ１０２において、上位制御部６から放電制御部５に信号が送信されていないと判定された場合は、ステップＳ１０５へ進んでスイッチング素子４２をターンオンする。これにより、放電抵抗４１による急速放電が行われる。
ステップＳ１０２において、上位制御部６から放電制御部５に信号が送信されていると判定された場合は、ステップＳ１０３へ進み、上位制御部６からの信号が正常信号又は異常信号のどちらであるかを判定する。
【００３３】
ステップＳ１０３において、上位制御部６からの信号が正常信号である場合は、ステップＳ１０４へ進み、スイッチング素子４２のオフ状態を維持する。この場合は、異常が発生していないため、放電抵抗４１による急速放電を行う必要がない。
ステップＳ１０３において、上位制御部６からの信号が異常信号である場合は、ステップＳ１０５へ進んでスイッチング素子４２をターンオンする。これにより、放電抵抗４１による急速放電が行われる。
【００３４】
スイッチング素子４２がターンオンした場合には、ステップＳ１０１〜Ｓ１０５を制御用電源部７からの電力の供給が停止されるまで繰り返しながら、スイッチング素子４２のオン状態を維持する。そして、制御用電源部７からの電力の供給が停止したとき、スイッチング素子４２をターンオフする。
【００３５】
放電制御部５は、上記制御フローを所定の周期で繰り返し実行することにより、放電抵抗４１による急速放電を行うことができる。制御フローの周期は、例えば上位制御部６からの信号が途絶えたときにスイッチング素子４２を速やかにターンオンできるような値を適宜設定する。なお、放電制御部５における制御は、上記のようなディジタル的な処理によるものに限られるものではなく、アナログ的な処理により行うこともできる。
【００３６】
次に、本実施形態の作用効果につき説明する。
本実施形態の電力変換装置１は、上位制御部６と別体に設けた放電制御部５及び制御用電源部７を有する。それゆえ、例えば車両衝突等の非常時において、上位制御部６が故障した場合においても、放電制御部５は、制御用電源部７からの電力の供給を受けることができる。
また、放電制御部５は、上位制御部６からの信号を受信することができないとき、スイッチング素子４２をオン状態として、放電抵抗４１における放電動作を行うよう構成されている。それゆえ、放電制御部５は、上位制御部６が故障した場合には、単独でスイッチング素子４２をオン状態にして、コンデンサ３に蓄積された電荷を放電することができる。
【００３７】
また、制御用電源部７は、コンデンサ３に並列接続されている。それゆえ、制御用電源部７は、コンデンサ３に蓄積された電荷を用いて、放電制御部５に電力を供給することができる。これにより、外部から制御用電源部７に電力を供給する必要が無くなり、電力変換装置１の回路構成の簡素化を図ることができる。
【００３８】
また、補助放電抵抗４３は、コンデンサ３に対して常時接続されて、コンデンサ３に蓄積された電荷を放電することができるよう構成されている。それゆえ、放電制御部５が故障した場合においても、コンデンサ３に蓄積された電荷を放電することができる。
【００３９】
以上のごとく、本実施形態によれば、上位制御部が故障した場合においても、コンデンサに蓄積された電荷を放電することができる電力変換装置を提供することができる。
【００４０】
（実施形態２）
本実施形態の電力変換装置１においては、図３に示すように、第１基板８１と、第１基板８１とは別体に設けられた第２基板８２と、第１基板８１と第２基板８２とを電気的に接続する放電制御線８３とを備えている。第１基板８１に、上位制御部６が実装されており、第２基板８２に、放電制御部５と制御用電源部７とが実装されている。
【００４１】
具体的には、本実施形態の電力変換装置１は、図３、図４に示すように、ケース１７と、ケース１７内に収容されたリアクトル１４１、スイッチング回路部１６、コンデンサ３、第１基板８１及び第２基板８２とを備える。第１基板８１は、リアクトル１４１、スイッチング回路部１６及びコンデンサ３に対して第１基板８１の法線方向に対向する。
【００４２】
ここで、第１基板８１の法線方向を以下において、適宜、Ｚ方向という。また、Ｚ方向に直交する方向であって、コンデンサ３の長手方向を、適宜、Ｘ方向という。さらに、Ｘ方向とＺ方向との双方に直交する方向を、適宜Ｙ方向という。また、Ｚ方向における、コンデンサ３に対して第１基板８１が配置された側を上側、その反対側を下側という。ただし、上下の表現は、便宜的なものであり、特に電力変換装置１の配置姿勢を限定するものではない。
【００４３】
本実施形態においては、第２基板８２に、放電抵抗４１とスイッチング素子４２とが実装されている。
具体的には、第２基板８２に、放電抵抗４１と、スイッチング素子４２と、補助放電抵抗４３と、放電制御部５と、制御用電源部７とが実装されている。
【００４４】
また、第２基板８２は、コンデンサ３と一体化されている。
具体的には、図４に示すように、第２基板８２は、コンデンサ３におけるＹ方向に直交する外側面３３に沿うように配置され、固定されている。すなわち、第２基板８２に形成された挿通孔にボルト１８を挿通して、コンデンサ３の基板固定部３４に設けた雌ネジにボルト１８を螺合することによって、第２基板８２をコンデンサ３に固定している。基板固定部３４は、コンデンサ３の外側面３３から第２基板８２に向けて突出するように設けられている。
【００４５】
第１基板８１と第２基板８２とは、２本の放電制御線８３によって接続されている。放電制御線８３は、その一部が、図５に示すように、コンデンサ３の外側面３３と第２基板８２との間において、Ｚ方向に立設している。放電制御線８３は、ピン状の金属線によって構成されている。放電制御線８３は、第１基板８１に実装された上位制御部６と、第２基板８２に実装された放電制御部５とを電気的に接続している。
【００４６】
第１基板８１には、電力変換回路が形成されている。図３に示すように、第１基板８１は、Ｘ方向に長尺な形状を有する。第１基板８１及び第２基板８２は、樹脂によって構成されている。第２基板８２は、Ｙ方向から見た形状が略長方形状を有する。第２基板８２は、４本のボルト１８によってコンデンサ３に固定されている。各ボルト１８は、第２基板８２の四隅にそれぞれ設けられている。
【００４７】
コンデンサ３は、フィルタコンデンサ３１と、平滑コンデンサ３２とによって構成されている。コンデンサ３は、Ｘ方向に長尺な形状を有する。コンデンサ３は、第１基板８１からＺ方向に離れて配置されている。これに伴い、コンデンサ３に固定された第２基板８２は、第１基板８１からＺ方向に離れて配置されている。コンデンサ３と第２基板８２とは、バスバによって電気的に接続されている。図示を省略するが、バスバは、コンデンサ３の外側面３３と第２基板８２との間に設けられている。バスバは、フィルタコンデンサ３１及び平滑コンデンサ３２と、第２基板８２に実装された制御用電源部７とを電気的に接続している。
【００４８】
スイッチング回路部１６は、スイッチ２１、１４２及びフライホイールダイオード２２、１４３を内蔵した複数の半導体モジュールによって構成されている。図示を省略するが、半導体モジュールは、Ｚ方向の上側に突出する制御端子を有する。この制御端子は、第１基板８１に接続されている。図４、図５に示すように、リアクトル１４１は、第２基板８２を挟んでコンデンサ３と反対側に配されている。なお、図面において、リアクトル１４１、スイッチング回路部１６、ケース１７及びコンデンサ３は、具体的形状を省略して、模式的に記載してある。
【００４９】
回路構成自体は、図１に示した実施形態１における回路構成と同様である。なお、実施形態２以降において用いた符号のうち、既出の実施形態において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、既出の実施形態におけるものと同様の構成要素等を表す。
【００５０】
本実施形態の電力変換装置１においては、第１基板８１と別体に設けた第２基板８２を備えている。それゆえ、例えば車両衝突等の非常時において、第１基板８１が破損した場合においても、第２基板８２は、単独でスイッチング素子４２をオン状態にして、コンデンサ３に蓄積された電荷を放電することができる。
【００５１】
また、第２基板８２がコンデンサ３と一体化されているため、第２基板８２の剛性を向上させることができる。それゆえ、例えば車両衝突等の非常時において、第２基板８２が破損することを抑制することができる。これにより、第２基板８２は、コンデンサ３に蓄積された電荷を放電することができる。
その他、実施形態１と同様の作用効果を得ることができる。
【００５２】
（実施形態３）
本実施形態の電力変換装置１においては、図６に示すように、制御用電源部７の電圧Ｖを検出する電圧検出部７１を更に備える。
そして、放電制御部５は、図７に示すように、制御用電源部７の電圧Ｖが所定の閾値Ｖ０未満であるとき、スイッチング素子４２をオフ状態に維持して、放電抵抗４１における放電動作を行わないよう構成されている。
【００５３】
図６に示すように、電圧検出部７１は、制御用電源部７に並列接続されている。電圧検出部７１が検出する制御用電源部７の電圧Ｖは、平滑コンデンサ３２の電極間の電圧である。電圧検出部７１によって検出される電圧Ｖは、放電制御部５に送信される。
その他の構成は、実施形態１と同様である。
【００５４】
次に、本実施形態の電力変換装置１の放電制御部５における制御フローの一例を、図７を参照して説明する。
まず、ステップＳ２０１において、電圧検出部７１によって制御用電源部７の電圧Ｖを検出する。
【００５５】
そして、ステップＳ２０２において、制御用電源部７の電圧Ｖを、閾値Ｖ０と比較する。ここで、Ｖ＜Ｖ０、すなわち制御用電源部７の電圧Ｖが閾値Ｖ０未満であると判定された場合は、ステップＳ２０５へ進み、スイッチング素子４２のオフ状態を維持する。Ｖ＜Ｖ０の場合は、コンデンサ３に蓄積された電荷が十分に少ないため、放電抵抗４１による急速放電を行う必要性が低いためである。
【００５６】
ステップＳ２０２において、Ｖ≧Ｖ０、すなわち制御用電源部７の電圧Ｖが閾値Ｖ０以上であると判定された場合は、ステップＳ２０３へ進む。ステップＳ２０３〜Ｓ２０６のフローは、図２に示す実施形態１におけるステップＳ１０２〜Ｓ１０５のフローと同様である。
【００５７】
スイッチング素子４２がターンオンした場合には、ステップＳ２０１〜Ｓ２０６をコンデンサ３に蓄積された電荷が十分に少なくなるまで繰り返しながら、スイッチング素子４２のオン状態を維持する。そして、コンデンサ３に蓄積された電荷が十分に少なくなったとき、スイッチング素子４２をターンオフする。
【００５８】
放電制御部５は、上記制御フローを所定の周期で繰り返し実行することにより、放電抵抗４１による急速放電を行うことができる。なお、放電制御部５における制御は、上記のようなディジタル的な処理によるものに限られるものではなく、アナログ的な処理により行うこともできる。
【００５９】
本実施形態の電力変換装置１は、制御用電源部７の電圧Ｖが閾値Ｖ０未満であるとき、放電抵抗４１における放電動作を行わない。そのため、電力変換装置１は、放電抵抗４１における放電動作を行う場合、制御用電源部７の電圧Ｖが閾値Ｖ０未満となった時点で放電動作を終了する。すなわち、コンデンサ３に蓄積された電荷を放電しきる前に、放電動作を終了する。それゆえ、コンデンサ３に蓄積された電荷を全て放電する場合と比較して、放電に要する時間を短くして、コンデンサ３からの電流が放電抵抗４１及びスイッチング素子４２に流れる時間を短くすることができる。したがって、放電抵抗４１やスイッチング素子４２における熱の発生を抑制して、放電抵抗４１やスイッチング素子４２の小型化を図ることができる。その結果、電力変換装置１の小型化を図ることができる。
その他、実施形態１と同様の作用効果を得ることができる。
【００６０】
本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の実施形態に適用することが可能である。例えば、上記各実施形態においては、コンデンサ３に制御用電源部７が並列接続された構成を示したが、制御用電源部をコンデンサに接続しない構成とすることもできる。この場合、制御用電源部は、電力変換装置とは別系統の電力を、放電制御部に供給することとなる。また、この場合、電圧検出部を、コンデンサに並列接続することもできる。そして、放電制御部は、コンデンサの電圧が所定の閾値以上か否かであるかを判定し、コンデンサの電圧が所定の閾値以上であると判定した場合に、上位制御部からの信号に基づいて放電抵抗による急速放電を行うとすることもできる。
【００６１】
また、上記各実施形態においては、フィルタコンデンサ３１及び昇降圧コンバータ１４が設けられた構成を示したが、フィルタコンデンサ及び昇降圧コンバータが設けられていない構成とすることもできる。この場合、高電位配線は、メインリレーの一方の接点を介して、直流電源の正極に接続されることとなる。
【符号の説明】
【００６２】
１  電力変換装置
１１  直流電源
１２  交流負荷
２  電力変換部
３  コンデンサ
４１  放電抵抗
４２  スイッチング素子
５  放電制御部
６  上位制御部
７  制御用電源部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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