(57)【要約】      （修正有）【課題】電力変換システムの冗長性を向上させると共に、一部の昇圧回路が故障した場合であっても、残りの正常な昇圧回路により継続して力行動作又は回生動作を行う。【解決手段】直流主電源２から昇圧回路３により昇圧してインバータ回路４により交流電圧に変換しモータジェネレータ５に出力する力行動作と、モータジェネレータ５からの回生電力をインバータ回路４及び昇圧回路３を介して、直流主電源２、車両の補機６及び直流補助電源７に供給する回生動作とを行うものであり、昇圧回路３が複数並列に接続されるとともに、並列接続された昇圧回路３が設けられており、駆動回路３４に制御信号を出力する制御回路１１が少なくとも１つの昇圧回路３が故障した場合に、その故障した昇圧回路３の動作を停止させて残りの正常な昇圧回路数に応じた電力制御値を設定して、その電力制御値に基づいて残りの正常な昇圧回路３及びインバータ回路４を制御する。【選択図】図１
2015073423.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流主電源からの直流電圧を昇圧回路により昇圧してインバータ回路により交流電圧に変換し、モータジェネレータに出力する力行動作と、前記モータジェネレータからの回生電力を前記インバータ回路及び前記昇圧回路を介して、前記直流主電源、車両の補機及び直流補助電源に供給する回生動作とを行うものであり、
前記昇圧回路が、前記直流主電源に対して複数並列に接続されるとともに、前記並列接続された昇圧回路それぞれに独立して駆動回路が設けられており、
前記駆動回路に制御信号を出力する制御回路が、少なくとも１つの昇圧回路が故障した場合に、その故障した昇圧回路の動作を停止させて、残りの正常な昇圧回路数に応じた電力制御値を設定して、その電力制御値に基づいて、前記残りの正常な昇圧回路及び前記インバータ回路を制御する電動車用電力変換システム。
【請求項２】
前記並列接続された昇圧回路それぞれに平滑コンデンサを設けており、
前記各平滑コンデンサが、前記インバータ回路の入力段における平滑コンデンサとして機能することを特徴とする請求項１記載の電動車用電力変換システム。
【請求項３】
前記並列接続された昇圧回路それぞれに対応して設けられて、前記昇圧回路を構成するリアクトルを流れる電流を検出する電流検出部を有し、
前記制御回路が、前記電流検出部からの検出電流を用いて各昇圧回路の故障を検知するものである請求項１又は２記載の電動車用電力変換システム。
【請求項４】
前記昇圧回路の駆動回路が、故障検出機能を有しており、
前記制御回路が、前記駆動回路からの故障信号を用いて各昇圧回路の故障を検知するものである請求項１乃至３の何れか一項に記載の電動車用電力変換システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド自動車や電気自動車等の電動車に用いられる電動車用電力変換システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電動車に用いられる電力変換システムとしては、特許文献１に示すように、直流主電源（例えば４８Ｖバッテリー）からの直流電圧を単一の昇圧回路により昇圧してインバータ回路により交流電圧に変換し、モータジェネレータに出力する力行動作と、モータジェネレータからの回生電力をインバータ回路及び昇圧回路を介して、直流主電源、車両の補機（例えば電動パワーステアリング、エアコンディショナ、ＥＣＵ等）及び直流補助電源（例えば補機用１２Ｖ／２４Ｖバッテリー）に供給する回生動作とを行うものがある。そして、この電力変換システムを電動車に用いることで、直流主電源、車両の補機及び直流補助電源に電力を供給するオルタネータが不要な構成としている。
【０００３】
しかしながら、単一の昇圧回路が不可逆的な故障により停止した場合、直流主電源や直流補助電源への電力回収のための電気回路が断たれてしまい、モータジェネレータからの回生動作が不能となってしまう。そうすると、直流補助電源の電力が枯渇した段階で、電動車の走行が不可能となってしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１３１７１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで本発明は、上記問題点を解決すべくなされたものであり、電力変換システムの冗長性を向上させると共に、一部の昇圧回路が故障した場合であっても、残りの正常な昇圧回路により継続して力行動作又は回生動作を行うことを主たる所期課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
すなわち本発明に係る電動車用電力変換システムは、直流主電源からの直流電圧を昇圧回路により昇圧してインバータ回路により交流電圧に変換し、モータジェネレータに出力する力行動作と、前記モータジェネレータからの回生電力を前記インバータ回路及び前記昇圧回路を介して、直流主電源、車両の補機及び直流補助電源に供給する回生動作とを行うものであり、前記昇圧回路が、前記直流主電源に対して複数並列に接続されるとともに、前記並列接続された昇圧回路それぞれに独立して駆動回路が設けられており、前記駆動回路に制御信号を出力する制御回路が、少なくとも１つの昇圧回路が故障した場合に、その故障した昇圧回路の動作を停止させて、残りの正常な昇圧回路数に応じた電力制御値を設定して、その電力制御値に基づいて、前記残りの正常な昇圧回路及び前記インバータ回路を制御することを特徴とする。
【０００７】
このようなものであれば、車両の補機（例えば電動パワーステアリング、エアコンディショナ、ＥＣＵ等）及び直流補助電源（例えば補機用１２Ｖ／２４Ｖバッテリー）への電力供給をモータジェネレータからの回生電力で行うことが可能となり、オルタネータを省略することができ、コスト低減及び車両軽量化が可能となる。
また、昇圧回路を複数並列に設けているので、電力変換システムの冗長性を向上させることができる。このとき、オルタネータを省略した構成において昇圧回路を複数並列に設けることによって、直流主電源、車両の補機及び直流補助電源への電力供給を確実にすることができる。
さらに、昇圧回路を複数並列に設けることによって、電流を各昇圧回路に分散させることができ、昇圧回路の高効率化、部品の小型化及び長寿命化等の性能向上を図ることができる。
その上、少なくとも１つの昇圧回路が故障した場合に、残りの正常な昇圧回路数により処理可能な電力制限値を設定し、当該電力制限値により残りの正常な昇圧回路及びインバータ回路を制御しているので、一部の昇圧回路の故障後においても継続して電力制限的にモータジェネレータを動作させて、直流主電源、車両の補機及び直流補助電源への回生電力の充電が可能となる。これにより、リンプホームモードシステムを構築することができ、車両乗員を運転により安全に退避させたり、修理工場へ車両を移動させることが可能となる。
【０００８】
前記並列接続された昇圧回路それぞれの出力段に平滑コンデンサを設けており、前記各平滑コンデンサが、前記インバータ回路の入力段における平滑コンデンサとして機能することが望ましい。
これならば、並列接続された昇圧回路それぞれの出力段に平滑コンデンサを設けているので、電流分散により、インバータ回路と電力をやり取りする際の平滑コンデンサの充放電におけるリップル電流を減らすことができ、従来と比べて平滑コンデンサの小型化や損失減を図ることができ、性能を向上させることができる。
また、昇圧回路の出力段に設けた平滑コンデンサをインバータ回路の入力段における平滑コンデンサとして機能させているので、平滑コンデンサの並列回路により、従来よりも静電容量を大きく設定することができ、さらに構造的に一体化することで、平滑コンデンサの部品体積当たりの静電容量も増大できる。例えば、モータジェネレータの回生運転時において、直流主電源の出力段に設けられたスイッチ（ＤＣコンタクタ）や配電回路（ジャンクションボックス）が故障し、直流主電源との電路が断たれた際に、増加された静電容量により、インバータ回路及び昇圧回路の耐故障性が向上する。
さらに、構造的に一体化することで、回路の寄生成分を低減でき、回路構成部品における耐故障性向上とともに、モータジェネレータの回生運転時において、車両の各補機及び直流補助電源へ供給する電力の品質向上を図ることができる。
【０００９】
各昇圧回路の故障を検出するための具体的な実施の態様としては、前記並列接続された昇圧回路それぞれに対応して設けられて、前記昇圧回路を構成するリアクトルを流れる電流を検出する電流検出部を有し、前記制御回路が、前記電流検出部からの検出電流を用いて各昇圧回路の故障を検知するものであることが考えられる。また、前記昇圧回路の駆動回路が、回路短絡、半導体過熱又は過電圧等の故障検出機能を有しており、前記制御回路が、前記駆動回路からの故障信号を用いて各昇圧回路の故障を検知するものであることが考えられる。
【発明の効果】
【００１０】
このように構成した本発明によれば、電動車用電力変換システムの冗長性を向上させると共に、一部の昇圧回路が故障した場合であっても、残りの正常な昇圧回路により継続して力行動作又は回生動作を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態における電動車用電力変換システムの回路構成を示す図。
【図２】同実施形態における昇圧回路故障時の運転継続処理を示すフローチャート。
【図３】同実施形態における昇圧回路故障時のインバータ運転の電力制限値を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に本発明に係る電動車用電力変換システムの一実施形態について図面を参照して説明する。
【００１３】
本実施形態に係る電動車用電力変換システム１００は、ハイブリッド自動車や電気自動車等の電動車に搭載されてモータジェネレータ５を力行運転又は回生運転させるものである。なお、モータジェネレータ５を用いたハイブリッド自動車の方式としては、パラレル方式、スプリット方式（シリーズパラレル方式）又はシリーズ方式の何れであっても良い。
【００１４】
この電動車用電力変換システム１００は、図１に示すように、直流主電源２からの直流電圧を昇圧回路３により昇圧してインバータ回路４により三相交流電圧に変換し、モータジェネレータ５に出力する力行動作と、モータジェネレータ５からの回生電力をインバータ回路４及び昇圧回路３を介して、直流主電源２、車両の補機６及び直流補助電源７に供給する回生動作とを行うものである。
【００１５】
具体的に電動車用電力変換システム１００は、直流主電源２（例えば４８Ｖのリチウムイオンバッテリ）と、当該直流主電源２の出力端子に接続された電路の開閉を行うスイッチ８（ＤＣコンタクタ）と、当該スイッチ８の下流に設けられた平滑コンデンサ９（直流リンクコンデンサ）と、当該平滑コンデンサ９を介して接続され、車両の各補機（例えば電動パワーステアリング、エアコンディショナ、ＥＣＵ等）６及び直流補助電源（例えば１２Ｖ／２４Ｖバッテリ）７に給電する電圧変換系統Ｓ１と、前記平滑コンデンサ９を介して前記電圧変換系統Ｓ１と並列に接続され、モータジェネレータ５を力行運転又は回生運転する電力変換系統Ｓ２とを備えている。
【００１６】
電圧変換系統Ｓ１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０を有するものであり、当該ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力段には、車両の各補機６と直流補助電源７とが並列に接続されている。
【００１７】
電力変換系統Ｓ２は、直流主電源２からの直流電圧の電圧変換を行う昇圧回路３と、当該昇圧回路３から出力される直流電圧を交流電圧に変換してモータジェネレータ５に出力するインバータ回路４とを備えており、昇圧回路３については、Ｎ個の昇圧回路３（３−１、３−２、・・・３−ｎ）が並列接続されたインターリーブド（Interleaved）構成とされている。
【００１８】
各昇圧回路３は、ＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴ等の電力半導体３１ａ、３１ｂと、リアクトル３２と、平滑コンデンサ３３とを有している。具体的に昇圧回路３は、直列接続された電力半導体からなる上アーム３１ａ及び下アーム３１ｂを有しており、上アーム３１ａの半導体端子（例えばコレクタ端子又はドレイン端子）にインバータ回路４の正極端子が接続され、下アーム３１ｂの半導体端子（例えばエミッタ端子又はソース端子）に直流主電源２の負極端子が接続されている。また、上アーム３１ａの半導体端子と下アーム３１ｂの半導体端子との間、つまり昇圧回路３の出力段には、平滑コンデンサ３３が上アーム３１ａ及び下アーム３１ｂに対して並列に接続されている。さらに、上アーム３１ａの他方の端子（エミッタ端子又はソース端子）と下アーム３１ｂの他方の端子（コレクタ端子又はドレイン端子）との間（直列接続点）に、リアクトル３２の一方の端子が接続されるとともに、当該リアクトル３２の他方の端子が直流主電源２の正極端子に接続されている。なお、前記昇圧回路３の上アーム３１ａ及び下アーム３１ｂは、還流ダイオードを逆並列接続して構成したものであっても良い。
【００１９】
このように構成されたＮ個の昇圧回路３には、それぞれ独立して、上アーム３１ａ及び下アーム３１ｂを駆動するための駆動回路３４が設けられている。この駆動回路３４により、上アーム３１ａ及び下アーム３１ｂを所定のデューティ比により交互にスイッチングさせることによって、リアクトル３２を充放電させて、力行方向（昇圧）及び回生方向（降圧）の方向に電力を運搬する。なお、駆動回路３４には、後述する制御回路１１により、駆動指令信号（制御信号）が入力される。このように駆動回路３４を昇圧回路３それぞれに独立して設けているので、一部の昇圧回路３が故障した場合であっても、残りの正常な昇圧回路３を正常に駆動することができる。
【００２０】
また、本実施形態では、並列接続された昇圧回路３それぞれに平滑コンデンサ３３が設けられる構成となり、電流分散により、インバータ回路４と電力をやり取りする際の平滑コンデンサ３３の充放電におけるリップル電流を減らすことができ、従来と比べて平滑コンデンサ３３の小型化や損失減を図ることができ、性能を向上させることができる。
【００２１】
そして、各昇圧回路３に設けた平滑コンデンサ３３が、インバータ回路４の入力段における平滑コンデンサとして機能するように構成している。つまり、各昇圧回路３とインバータ回路４とで平滑コンデンサ３３を共用としている。これにより、インバータ回路４の入力段において平滑コンデンサ３３の並列回路が構成され、従来よりも静電容量を大きく設定することができ、さらに構造的に一体化することで、平滑コンデンサ３３の部品体積当たりの静電容量も増大できる。さらに、構造的に一体化することで、回路の寄生成分を低減でき、回路構成部品における耐故障性を向上させることができる。
【００２２】
インバータ回路４は、ＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴ等の電力半導体４１ａ、４１ｂからなる３つのスイッチング回路４ｕ、４ｖ、４ｗを並列接続して構成された３相のブリッジ回路により構成されている。具体的にインバータ回路３のスイッチング回路４ｕ、４ｖ、４ｗは、直接接続された電力半導体からなる上アーム４１ａ及び下アーム４１ｂを有しており、各スイッチング回路４ｕ、４ｖ、４ｗにおける電力半導体の直列接続点は、モータジェネレータ（三相交流モータ）５にそれぞれ接続されている。なお、本実施形態では、各スイッチング回路４ｕ、４ｖ、４ｗに、それぞれ独立して、上アーム４１ａ及び下アーム４１ｂを駆動するための駆動回路４２が設けられている。この駆動回路４２により、上アーム４１ａ及び下アーム４１ｂを所定のデューティ比により交互にスイッチングさせることによって、直流電圧を三相交流電圧に変換する。なお、駆動回路４２には、後述する制御回路１１により、駆動指令信号（制御信号）が入力される。
【００２３】
なお、本実施形態では、インバータ回路４及び平滑コンデンサ３３の間に、各平滑コンデンサ９、３３に蓄電された電荷を放電させる放電専用回路１３を備えている。なお、図１における符号１４は、自然放電抵抗器である。
【００２４】
この放電専用回路１３は、抵抗器１３１及びＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴ等の半導体スイッチ素子１３２を直列接続して構成されており、電力変換システム１００の主回路電極間に接続して設けられている。具体的に放電専用回路１３は、昇圧回路３とインバータ回路４との間における主回路電極間に接続して設けられている。このように構成された放電専用回路１３には、半導体スイッチ素子１３２を駆動するための駆動回路（不図示）が設けられている。この駆動回路により、半導体スイッチ素子１３２をＯＮさせることによって、放電専用回路１３による放電機能を発揮するように構成されている。なお、駆動回路には、制御回路１１により、駆動指令信号（制御信号）が入力される。
【００２５】
上記の通り構成されたＮ個の昇圧回路３及びインバータ回路４は、制御回路１１により制御される。この制御回路１１は、電動車の運転に必要な力行・回生電力制御を行うために、統括コントローラ（例えば上位ＥＣＵ）から要求される運転指令に基づいて、各昇圧回路３とインバータ回路４との最適電力連係を取りながら、各電力半導体駆動指令信号を生成し、当該電力半導体駆動指令信号をスイッチング指令として、各駆動回路３４、４２に与える。これにより、電動車用電力変換システム１００が、直流主電源２からの直流電圧を昇圧回路３により昇圧してインバータ回路４により交流電圧に変換し、モータジェネレータ５に出力する力行動作と、モータジェネレータ５からの回生電力をインバータ回路４及び昇圧回路３を介して、直流主電源２、車両の補機６及び直流補助電源７に供給する回生動作とを行う。なお、制御回路１１は、各昇圧回路３及びインバータ回路４それぞれに対応して物理的に分離した構成とすることも可能であるが、部品点数削減のコスト削減のため、共用化及び一体化することが望ましい。
【００２６】
そして、本実施形態の制御回路１１は、各昇圧回路３が故障か否かを検知する故障検知部１１１と、当該故障検知部１１１により故障と判断された昇圧回路３以外の正常な昇圧回路３及びインバータ回路４を制御する回路制御部１１２とを備えている。
【００２７】
本実施形態では、各昇圧回路３について個別に故障診断を行うために、並列接続された昇圧回路３それぞれに対応して、当該昇圧回路３を構成するリアクトル３２を流れる電流を検出する電流検出部１２が設けられている。この電流検出部１２は、各昇圧回路３のリアクトル３２の平滑コンデンサ９側に設けられている。また、本実施形態では、各昇圧回路３について個別に故障診断を行うために、昇圧回路３それぞれに設けられた駆動回路３４に、回路短絡、半導体過熱及び過電圧等の故障を検出して、その故障信号を出力する故障検出機能を有するものを用いている。
【００２８】
また、回路制御部１１２は、図１に示すように、故障検知部１１１により故障と判断された昇圧回路３以外の動作可能な昇圧回路３を判別する動作可能回路判別部１１２ａと、当該動作可能な昇圧回路３のゲート駆動信号（駆動指令信号）の位相を演算する駆動信号位相演算部１１２ｂとを有する。
【００２９】
ここで、駆動信号位相演算部１１２ｂは、複数の昇圧回路３を所定の位相差を持たせて順繰りに駆動させるゲート駆動信号を生成して駆動回路３４に出力するものである。このように、複数の昇圧回路３を所定の位相差を持たせて順繰りに駆動させることによって、インバータ４に入力される電圧のリップルを低減して電圧の品質を向上させるとともに、電動車用電力変換システム１００全体の効率を向上させている。
【００３０】
具体的に、駆動信号位相演算部１１２ｂは、Ｎ個の昇圧回路３が並列接続された場合には、第１番目の昇圧回路３（３−１）の出力電圧リップルΔＶｏｕｔ＿１の位相に対して、第２番目の昇圧回路３（３−２）の出力電圧リップルΔＶｏｕｔ＿２の位相を３６０°／Ｎ、第３番目の昇圧回路３（３−３）の出力電圧リップルΔＶｏｕｔ＿３の位相を２×３６０°／Ｎ、第ｊ番目の昇圧回路３（３−ｊ）の出力電圧リップルΔＶｏｕｔ＿ｊの位相を（ｊ−１）×３６０°／Ｎ、・・・、第Ｎ番目の昇圧回路３（３−Ｎ）の出力電圧リップルΔＶｏｕｔ＿Ｎの位相を（Ｎ−１）×３６０°／Ｎ遅らせている。
【００３１】
例えば、３つの昇圧回路３（第１番目の昇圧回路３（３−１）、第２番目の昇圧回路３（３−２）、第３番目の昇圧回路３（３−３））が並列配置されたものにおいては、駆動信号位相演算部１１２ｂは、第１番目の昇圧回路３（３−１）の出力電圧リップルΔＶｏｕｔ＿１の位相に対して、第２番目の昇圧回路３（３−２）の出力電圧リップルΔＶｏｕｔ＿２の位相を１２０°、第３番目の昇圧回路３（３−３）の出力電圧リップルΔＶｏｕｔ＿３の位相を２４０°遅らせている。そして、３つの昇圧回路３のうち、１つの昇圧回路（例えば３番目の昇圧回路３（３−３））が故障した場合には、駆動信号位相演算部１１２ｂは、２つの昇圧回路３において、第１番目の昇圧回路３（３−１）の出力電圧リップルΔＶｏｕｔ＿１の位相に対して、第２番目の昇圧回路３（３−２）の出力電圧リップルΔＶｏｕｔ＿２の位相を１８０°遅らせるように位相を演算する。そして、この場合、駆動信号位相演算部１１２ｂにより演算されたゲート駆動信号により駆動回路３４が制御されて、駆動回路３４が各アーム３１ａ、３１ｂを駆動する。
【００３２】
ここで、第１番目の昇圧回路３（３−１）のゲート駆動信号を出力するためのカウンタを、アップダウンカウンタにより構成し、第２番目の昇圧回路３（３−２）のゲート駆動信号を出力するためのカウンタを、アップカウンタとアップダウンカウンタとを組み合わせて構成することが考えられる。つまり、第２番目の昇圧回路３（３−２）のカウンタは、第２番目の昇圧回路３（３−２）のゲート駆動信号の位相を第１番目の昇圧回路３（３−１）のゲート駆動信号の位相に対して１８０°ずらすために、初回（起動時）からの半周期のみアップカウントを行い、その後、アップダウンカウントを行う。これにより、初回からアップダウンカウントを行う第１番目の昇圧回路３（３−１）のカウンタとの間で、１８０°の位相差を生じさせることができる。
【００３３】
以下に、制御回路１１における昇圧回路故障時の制御内容を、故障検知部１１１及び回路制御部１１２の機能とともに図２を参照して説明する。
【００３４】
電動車用電力変換システム１００の起動時において、故障検知部１１１は、各昇圧回路３に設けられた電流検出部１２からの電流検出信号を取得する（ステップＳｐ１）。そして、故障検知部１１１は、前記電流検出部１２により得られた各昇圧回路３のリアクトル３２を流れる電流値に基づいて、各昇圧回路３が故障しているか否かを検知する（ステップＳｐ２）。さらに、故障検知部１１１は、故障検出機能を有する駆動回路３４からの故障信号を取得して、各昇圧回路３が故障しているか否かを検知する（ステップＳｐ２）。そして、故障検知部１１１は、故障を検知した場合に、その故障検知信号を回路制御部１１２に出力する。
【００３５】
回路制御部１１２は、故障検知信号を取得した場合に、正常に動作する昇圧回路（残存回路）が存在するか否かを判断し、残存回路が無い場合には、電動車電力変換システム１００の動作を停止する（ステップＳｐ３）。一方で、回路制御部１１２は、正常に動作する昇圧回路３（残存回路）が存在する場合には、故障した昇圧回路３の動作を停止させるとともに、残りの正常な昇圧回路数（残存回路数）に応じた電力制御値を設定して、その電力制御値に基づいて、残りの正常な昇圧回路３及びインバータ回路４を電力連係制御する（ステップＳｐ４）。具体的に回路制御部１１２は、図３に示すように、故障回路数ｎ（ｎ＝１，２，３，・・・，Ｎ−１）により段階的にインバータ回路４によるモータジェネレータ５の力行・回生電力制限を行い、昇圧回路３においては、その電力制限値に応じた電力連係制御を行う。これにより、一部の昇圧回路３が故障した場合であっても、継続して力行動作又は回生動作を行うことができる。
【００３６】
ここで、インバータ回路４によるモータジェネレータ５の力行・回生電力制限について簡単に説明する。なお、以下において、各機器における損失は無視する。例えば、３個の昇圧回路３が並列接続されており、各昇圧回路３の最大定格出力が１０ｋＷの場合には、インバータ回路４の電力上限値を３０ｋＷとしてシステム運転を行う。そして、１つの昇圧回路３が不可逆的に故障した場合には、故障した昇圧回路の最大定格出力分（１０ｋＷ）を減じた２０ｋＷを電力制限値として、正常な２つの昇圧回路３及びインバータ回路４を電力連係制御する。
【００３７】
このように構成した電動車用電力変換システム１００によれば、直流主電源２、車両の補機６及び直流補助電源７への電力供給をモータジェネレータ５からの回生電力で行うことが可能となり、オルタネータを省略することができ、コスト低減及び車両軽量化が可能となる。
【００３８】
また、昇圧回路３を複数並列に設けているので、電力変換システム１００の冗長性を向上させることができる。このとき、オルタネータを省略した構成において昇圧回路３を複数並列に設けることによって、その効果を顕著にすることができる。
【００３９】
さらに、昇圧回路３を複数並列に設けることによって、電流を各昇圧回路３に分散させることができ、昇圧回路３の高効率化、部品の小型化及び長寿命化等の性能向上を図ることができる。
【００４０】
その上、少なくとも１つの昇圧回路３が故障した場合に、残りの正常な昇圧回路数により処理可能な電力制限値を設定し、当該電流制限値により残りの正常な昇圧回路３及びインバータ回路４を制御しているので、一部の昇圧回路３の故障後においても継続して電力制限的にモータジェネレータ５を動作させて、直流主電源２、車両の補機６及び直流補助電源７への回生電力の充電が可能となる。これにより、リンプホームモードシステムを構築することができ、車両乗員を運転により安全に退避させたり、修理工場へ車両を移動させることが可能となる。
【００４１】
加えて、並列接続された昇圧回路３それぞれに平滑コンデンサ３３を設けており、各平滑コンデンサ３３が、インバータ回路４の入力段における平滑コンデンサとして機能するように構成しているので、電流分散により、インバータ回路４と電力をやり取りする際の平滑コンデンサ３３の充放電におけるリップル電流を減らすことができ、従来と比べて平滑コンデンサ３３の小型化や損失減を図ることができ、性能を向上させることができる。また、平滑コンデンサ３３の並列回路により、従来よりも静電容量を大きく設定することができ、さらに構造的に一体化することで、平滑コンデンサ３３の部品体積当たりの静電容量も増大できる。例えば、モータジェネレータ５の回生運転時において、直流主電源２の出力段に設けられたスイッチ８や配電回路（ジャンクションボックス）（不図示）が故障し、直流主電源２との電路が断たれた際に、増加された静電容量により、インバータ回路４及び昇圧回路３の耐故障性が向上する。さらに、構造的に一体化することで、回路の寄生成分を低減でき、回路構成部品における耐故障性向上とともに、モータジェネレータ５の回生運転時において、車両の各補機６及び直流補助電源７へ供給する電力の品質向上を図ることができる。
【００４２】
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
例えば、前記実施形態では、通常動作において、複数の並列接続された昇圧回路３の全てを駆動して、力行動作又は回生動作するものであったが、その一部を駆動して力行動作又は回生動作するものであっても良い。この場合、駆動している一部の昇圧回路３が故障した場合に、残りの昇圧回路３を駆動することで、継続して力行動作又は回生動作するように構成しても良い。
【００４３】
また、昇圧回路３の故障がその駆動回路３４のみで発生し、電力半導体３１ａ、３１ｂ、リアクトル３２及び平滑コンデンサ３３等の主回路部品に故障が無く、これらが正常に動作する場合で、且つ電力半導体３１ａ、３１ｂが還流ダイオードを逆並列接続されて構成されている場合においては、制御回路１１により、各昇圧回路３の動作を停止し、前記還流ダイオードの通電により、図３に示すＮ段階電力制限値の範囲でインバータ回路４単体による力行運転を継続しても良い。この場合、回生運転は禁止とする。
【００４４】
その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。
【符号の説明】
【００４５】
１００・・・電動車用電力変換システム
２    ・・・直流主電源
３    ・・・昇圧回路
３２  ・・・リアクトル
３３  ・・・平滑コンデンサ
３４  ・・・駆動回路
４    ・・・インバータ回路
５    ・・・モータジェネレータ
６    ・・・補機
７    ・・・直流補助電源
１１  ・・・制御回路
１２  ・・・電流検出部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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