(57)【要約】【課題】本明細書は、従来よりも精密にスイッチング素子の異常を検知する電力変換装置を提供する。【解決手段】電力変換装置は、バッテリの電圧を昇圧するコンバータ回路と、コンバータ回路の出力電力を交流電力に変換して走行用のモータに供給するインバータ回路と、インバータ回路の入力端に並列に接続されているコンデンサと、バッテリの出力電流を計測する電流センサと、コントローラを備える。コントローラは、バッテリとインバータ回路との電気的接続は保持しながらコンバータ回路を停止し、スイッチング素子に所定の駆動信号を供給してコンデンサの電力をモータに放出し、コンデンサの電圧がバッテリの出力電圧と同じレベルまで低下したら、インバータ回路の特定のスイッチング素子を導通状態にしてにインバータ回路を短絡させ、そのときに電流センサが計測した電流値に基づいてスイッチング素子の異常を判定する。【選択図】図２
2015136214.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリの電圧を昇圧するコンバータ回路と、
スイッチング素子の導通と非導通とを切り換えることにより前記コンバータ回路の出力電力を交流電力に変換して走行用のモータに供給するインバータ回路と、
前記インバータ回路の入力端に並列に接続されているコンデンサと、
前記バッテリと前記インバータ回路の間に接続されており、前記バッテリの出力電流を計測する電流センサと、
前記インバータ回路を制御するコントローラと、
を備えており、当該コントローラは、
前記バッテリと前記インバータ回路との電気的接続を維持しながら前記コンバータ回路を停止し、
前記スイッチング素子に所定の駆動信号を供給して前記コンデンサの電力を前記モータに放出し、
前記コンデンサの電圧が前記バッテリの出力電圧と同じレベルまで低下したら、前記インバータ回路の同一相の上アームと下アームの前記スイッチング素子を導通状態にしてにインバータ回路を短絡させ、そのときに前記電流センサによって計測された電流値に基づいてスイッチング素子の異常を判定する、
ことを特徴とする電動車両の電力変換装置。
【請求項２】
前記コントローラは、
前記インバータ回路の同一相の上アームと下アームの前記スイッチング素子を共に導通状態にするとともに他の相のスイッチング素子を非導通状態にしてそのときに前記電流センサによって計測された電流が予め定められた電流値と異なる場合にスイッチング素子の異常を示す信号を出力する、
ことを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記コントローラは、
同一相の上アームと下アームの一方のスイッチング素子を連続的な導通状態とし、他方のスイッチング素子を所定の周期で導通と非導通に切り換え、そのときに前記電流センサによって計測された電流の波形が予め定められた波形と異なる場合にスイッチング素子の異常を示す信号を出力する、
ことを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記コントローラは、
前記インバータ回路の第１の相の上アームと下アームの前記スイッチング素子を共に導通状態にするとともに他の相のスイッチング素子を非導通状態にした状態における前記電流センサによって計測された第１相電流を記憶し、
第２の相の上アームと下アームの前記スイッチング素子を共に導通状態にするとともに他の相のスイッチング素子を非導通状態にした状態における前記電流センサによって計測された第２相電流を記憶し、
第１相電流と第２相電流の差が所定の大きさを超えた場合にスイッチング素子の異常を示す信号を出力する、
ことを特徴とする請求項１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、バッテリの電力を変換して走行用のモータに供給する電力変換装置に関する。本明細書における「電動車両」には、モータとエンジンの双方を備えるハイブリッド車、及び、燃料電池車を含む。
【背景技術】
【０００２】
電動車両は、バッテリの直流電力を交流電力に変換して走行用のモータに供給する電力変換装置を備える。電力変換装置は、インバータ回路を含む。モータの定格電圧がバッテリの出力電圧よりも高い場合には、電力変換装置はインバータ回路の入力側にコンバータ回路を備える。インバータ回路やコンバータ回路は、スイッチング素子の導通／非導通切換（ＯＮ／ＯＦＦ切換）により目標の電力を出力する。スイッチング素子の導通／非導通切換による電流の脈動を抑制するため、インバータ回路の入力端やコンバータ回路の出力端にコンデンサが接続されることがある。走行用のモータに供給する電力を蓄えるバッテリの出力電流が大きいため、コンデンサには大容量のものが選定される。電動車両は、車両が衝突した場合などに、その大容量のコンデンサに蓄えられた電力を速やかに放出する装置を備えることが好ましい。以下では、コンデンサを放電する装置を放電装置と称する。
【０００３】
特許文献１、２には、インバータ回路と走行用のモータを使ってコンデンサを放電する技術が開示されている。その場合、インバータ回路とモータが放電装置に相当する。
【０００４】
インバータ回路やモータを放電装置として用いる場合、それらのデバイスが正常に動作するかを確認できることも望ましい。放電動作は実施する頻度が低く、衝突時などで放電が実施される際の動作保証が必要とされるからである。特許文献１には、放電装置の動作確認についても開示がある。特許文献１の技術は、車両が停止している間に、所定のタイミングで放電装置の動作確認を実行するものである。また、特許文献１が開示する電力変換装置は、放電中にスイッチング素子（トランジスタ）に流れる電流をそのスイッチング素子が備えるセンスエミッタで計測する。特許文献１の電力変換装置は、センスエミッタで計測した電流の大きさに基づいてスイッチング素子の異常を検知する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−２５３８３７号公報
【特許文献２】特開２０１０−１７８５９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
コンデンサの放電にインバータ回路を利用する場合、放電装置の動作確認（異常検知）には、インバータ回路のスイッチング素子の動作確認（異常検知）が含まれることが望ましい。スイッチング素子の状態は、所定の駆動信号（所定のゲート電圧）を加えたときに、そのゲート電圧に対応する既定の電流が流れるか否かで確認できる。例えば特許文献１に開示された技術では、インバータ回路の一つの相のブリッジ回路の２つのスイッチング素子について、一方のスイッチング素子を導通状態とし、他方のスイッチング素子の制御電圧を低下させつつ導通と非導通を切り換えることでコンデンサを放電する。同時にブリッジ回路に流れる電流を検知した場合に放電装置が正常に動作していると判定する。
【０００７】
しかしながら、一つの相のブリッジ回路の２つのスイッチング素子を同時に導通させることは、インバータ回路の正常な使い方ではない。一つの相のブリッジ回路の２つのスイッチング素子を同時に導通させることは、インバータ回路の短絡に相当し、大きな電流が流れ得る。そうすると、発熱量が大きくなり、むしろスイッチング素子にダメージを与えかねない。
【０００８】
さらに、特許文献１の電力変換措置は、スイッチング素子（トランジスタ）のセンスエミッタにより計測された電流に基づいてスイッチング素子の異常を検知する。センスエミッタはシャント抵抗のバラツキなどにより電流の計測精度が高くないため、例えば異常のタイプの特定など、精密な異常検知は難しい。
【０００９】
本明細書は上記の課題に鑑みて創作された。本明細書は、コンデンサの放電にインバータ回路とモータを用いる電力変換装置に関し、放電装置の動作を確認する際、スイッチング素子に加わる負荷を軽減するとともに、従来よりも精密にスイッチング素子の異常を検知する技術を提供する。
【００１０】
なお、一般にインバータ回路は、２個のスイッチング素子の直列回路が複数セット並列に接続された構成を有し、２個のスイッチング素子の直列回路が上記のブリッジ回路に相当する。また、そのような直列回路の高電位側のスイッチング素子は「上アームのスイッチング素子」と呼ばれ、低電位側のスイッチング素子は「下アームのスイッチング素子」と呼ばれる。本明細書でも、そのような呼称を用いる。さらに、本明細書では、より単純に、「上アームスイッチング素子」、「下アームスイッチング素子」、「上下アームのスイッチング素子」などの呼称を用いる場合もある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本明細書が対象とする電力変換装置は、バッテリの電圧を昇圧するコンバータ回路と、スイッチング素子の導通と非導通とを切り換えることによりコンバータ回路の出力電力を交流電力に変換して走行用のモータに供給するインバータ回路と、インバータ回路の入力端に並列に接続されているコンデンサと、バッテリとインバータ回路の間に接続されており、バッテリの出力電流を計測する電流センサと、コンバータ回路とインバータ回路を制御するコントローラを備える。電流センサは、コンバータ回路の出力を調整するために、コンバータ回路にもともと組み込まれている。
【００１２】
コンデンサは、インバータ回路と走行用のモータを使って放電される。即ち、コンデンサを放電するときのインバータ回路と走行用モータが放電装置に相当する。本明細書が開示する技術は、バッテリの電圧がインバータ回路に入力される電圧よりも低いことと、昇圧回路に電流センサが組み込まれていることに着目する。
【００１３】
インバータ回路の入力端に接続されているコンデンサの電圧（両端電圧）は、走行中にはモータの定格電圧に相当する。コンデンサの電圧がモータの定格電圧相当のときにインバータ回路の一つの相の上アームスイッチング素子と下アームスイッチング素子を同時に導通させるとスイッチング素子に大きな電流が流れてしまい、大きな負荷が加わり発熱する。いずれか一方のスイッチング素子を短周期で導通と非導通の切り換え動作を行えば、スイッチング素子に流れる実効電流は低くなる。しかし、短絡時に加わる負荷はできるだけ小さい方がよい。
【００１４】
そこで、本明細書が開示する電力変換装置のコントローラは、バッテリとインバータ回路との電気的接続は保持しながらコンバータ回路を停止し、インバータの入力端に並列に接続されているコンデンサの電圧がバッテリの出力電圧と等しくなるまでコンデンサを放電する。コンデンサの放電は、インバータ回路のスイッチング素子に所定の駆動信号を供給してコンデンサの電力をモータに放出することによって達成する。
【００１５】
コンデンサの電圧がバッテリの出力電圧まで低下したら、コントローラは、インバータ回路の特定のスイッチング素子を導通状態にしてにインバータ回路を短絡させ、そのときに電流センサが計測した電流値に基づいて放電装置の異常を判定する。
【００１６】
上記の電力変換装置では、スイッチング素子の動作確認の際、スイッチング素子に加えられる電圧はモータの定格電圧よりも低いバッテリ電圧である。従ってスイッチング素子の動作確認におけるスイッチング素子の負荷が軽減される。また、動作確認の際、スイッチング素子には、バッテリから安定した電流が流れ、その電流を、バッテリとインバータ回路の間に設けられた電流センサで計測する。動作確認のための電流が安定して供給され、さらにその電流をインバータ回路よりも上流に配置された電流センサで計測することによって、スイッチング素子に流れる電流を精密に計測することができる。それゆえ、特定の異常のタイプまで判定することが可能となる。なお、異常のタイプの判定の具体例は、発明の実施の形態の欄にて説明する。
【発明の効果】
【００１７】
本明細書が開示する技術によれば、コンデンサの放電にインバータ回路とモータを用いる電力変換装置に関し、スイッチング素子の動作を確認する際、スイッチング素子に加わる負荷を軽減するとともに、スイッチング素子の異常検知を精密に行うことができる。本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１実施例の電動車両の駆動系のブロック図である。
【図２】トランジスタの動作確認処理のフローチャート図である。
【図３】動作確認の処理の例を説明する図である（１）。
【図４】動作確認の処理の例を説明する図である（２）。
【図５】動作確認の処理の例を説明する図である（３）。
【図６】動作確認の処理の例を説明する図である（４）。
【図７】動作確認の処理の例を説明する図である（５）。
【図８】動作確認の処理の例を説明する図である（６）。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図面を参照して実施例の電動車両を説明する。実施例の電動車両は、走行用にモータとエンジンを備えるハイブリッド車である。図１に、ハイブリッド車１００の駆動系のブロック図を示す。
【００２０】
ハイブリッド車１００は、走行用駆動源として、エンジン２５とモータ２７を有する。エンジン２５の出力トルクとモータ２７の出力トルクは、動力分配機構２６で合成され、車軸２８を介して駆動輪（不図示）へ伝達される。ハイブリッド車１００は、また、エンジン２５でモータ２７を駆動し、モータ２７で発電する。さらに、ハイブリッド車１００は、制動時に車両の運動エネルギでモータ２７を回転させて発電する。発電の電力でメインバッテリ２が充電される。
【００２１】
メインバッテリ２からモータ２７への電力の流れについて説明する。メインバッテリ２は、システムメインリレー３を介して電力変換装置１０に接続されている。システムメインリレー３は、メインバッテリ２と電力変換装置１０の間の電気的接続を遮断するスイッチである。
【００２２】
電力変換装置１０は、コンバータ回路１２、インバータ回路１３、２個の電圧センサ４、８、及び、平滑化コンデンサ８を有する。電力変換装置１０は、そのほか、コントローラ２０とバックアップ電源２３を備えるが、それらについては後述する。
【００２３】
メインバッテリ２の出力電力は、コンバータ回路１２に入力される。コンバータ回路１２は、フィルタコンデンサ５、リアクトル６、２個のトランジスタＱａ、Ｑｂで構成される。フィルタコンデンサ５は、コンバータ回路１２の入力端に並列に接続されている。平滑化コンデンサ８は、インバータ回路１３の入力端に並列に接続されている。２個のトランジスタＱａ、Ｑｂは、直列に接続され、コンバータ回路１２の出力端に並列に接続されている。リアクトル６は、一端がコンデンサ５の高電位側に接続しており、他端が２個のトランジスタＱａ、Ｑｂの直列回路の中点に接続されている。各トランジスタＱａ、Ｑｂには、ダイオードが逆並列に接続されている。また、トランジスタＱａ、Ｑｂは、典型的にはＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）である。
【００２４】
コンバータ回路１２は、図中の左から右へ電流が流れるようにトランジスタＱａ、Ｑｂを制御するとメインバッテリ２の電圧を高める昇圧動作となり、図中の右から左へ電流が流れるようにトランジスタＱａ、Ｑｂを制御すると、モータ２７で得られた電力の電圧を下げる降圧動作となる。トランジスタＱａ、Ｑｂは、コントローラ２０からの駆動信号で導通と非導通が切り換えられる。駆動信号は、典型的には、トランジスタのゲートに加えるＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号である。図１のコンバータ回路１２の回路構成と動作は良く知られているので詳しい説明は省略する。
【００２５】
コンバータ回路１２は、さらに、リアクトル６を流れる電流を計測する電流センサ９を備えている。電流センサ９は、コンバータ回路１２の出力電流を一定に保つためのフィードバック用に備えられている。電流センサ９に基づいてコンバータ回路のフィードバック制御を行うため、電流センサ９として、一般に計測精度の高いものが用いられる。図１において電流センサ９からコントローラ２０へ向かっている矢印破線が、電流センサ９の信号線を表している。
【００２６】
コンバータ回路１２の出力端（高電位側の出力端）は、インバータ回路１３の入力端（直流入力端）に接続されている。インバータ回路１３は、３相交流モータを駆動するＵＶＷの３相交流を出力するデバイスである。インバータ回路１３は、２個のトランジスタの直列回路が３セット並列に接続された構成を有する。各相の電流を生成する経路（トランジスタ）は「アーム」（アームトランジスタ）と呼ばれる。トランジスタＱ１とＱ４がＵ相のアームトランジスタに相当し、トランジスタＱ２とＱ５がＶ相のアームトランジスタに相当し、トランジスタＱ３とＱ６がＷ相のアームトランジスタに相当する。また、高電位側に位置するトランジスタＱ１、Ｑ２、Ｑ３は上アームトランジスタと呼ばれ、低電位側に位置するトランジスタＱ４、Ｑ５、Ｑ６は下アームトランジスタと呼ばれる。なお、各トランジスタには、ダイオードが逆並列に接続されている。
【００２７】
トランジスタＱ１とＱ４の直列回路の中点からＵ相の交流が出力され、トランジスタＱ２とＱ５の直列回路の中点からＶ相の交流が出力され、トランジスタＱ３とＱ６の直列回路の中点からＷ相の交流が出力される。各トランジスタは、コントローラ２０から供給される駆動信号により、導通と非導通が切り換えられ、所望の電力（電流）を出力する。換言すると、インバータ回路１３は、６個のトランジスタＱ１−Ｑ６の導通と非導通を切り換えることにより所望の電力（電流）を出力する。駆動信号は、典型的には、コンバータ回路１２と同じくゲートに加えるＰＷＭ信号である。また、トランジスタＱ１−Ｑ６は、典型的にはＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）である。
【００２８】
なお、インバータ回路１３は、別の駆動信号を受けることにより、モータ２７が発電した交流電力を直流電力に変換することもできる。
【００２９】
インバータ回路１３において６個のトランジスタＱ１−Ｑ６で構成される回路の直流入力端には、平滑化コンデンサ８が並列に接続されている。平滑化コンデンサ８は、インバータ回路１３に入力される電流を平滑化するために備えられている。電力変換装置１０は、コンバータ回路１２によって、メインバッテリ２の出力電圧をモータの定格電圧まで高め、昇圧された電力をインバータ回路１３で交流電力に変換してモータ２７へ供給する。また、コンバータ回路１２とインバータ回路１３には大電流が流れるため、平滑化コンデンサ８は大容量である。コンバータ回路１２のフィルタコンデンサ５も同様に大容量である。コンデンサ５と８は高電圧で大容量であるため、車両が衝突した際には速やかに放電することが望ましい。コンデンサの放電については後に説明する。
【００３０】
電力変換装置１０には、コンデンサ８の両端電圧（即ち、インバータ回路１３の入力電圧）を計測する電圧センサ７が備えられている。電圧センサ７が計測するインバータ回路１３の入力電圧を、以下ではインバータ入力電圧ＶＨと称する。インバータ入力電圧ＶＨは、コンデンサ８の電圧（両端電圧）と等価である。
【００３１】
コントローラ２０とバックアップ電源２３について説明する。コントローラ２０は、コンバータ回路１２とインバータ回路１３を制御する。具体的には、コントローラ２０は、各トランジスタＱａ、Ｑｂ、Ｑ１−Ｑ６の導通と非導通を切り換える適宜の駆動信号を生成し、コンバータ回路１２とインバータ回路１３に供給する。通常は、コントローラ２０は、アクセル開度に応じた目標トルクをモータ２７が出力するように、各トランジスタを制御する。コントローラ２０は、また、インバータ回路１３を制御し、コンデンサ８を放電する。
【００３２】
ハイブリッド車１００は、メインバッテリ２より低電圧出力のサブバッテリ２１を備えており、コントローラ２０はサブバッテリ２１から電力の供給を受ける。サブバッテリ２１とコントローラ２０の間には、サブバッテリ２１が利用できなくなったときに一時的にコントローラ２０に電力を供給するバックアップ電源２３が接続されている。例えば車両が衝突してサブバッテリが損傷して使えなくなったとき、コントローラ２０は、バックアップ電源２３から電力の供給を受けて、後述する放電処理を実行する。バックアップ電源２３は、例えばキャパシタである。なお、ダイオード２２は、バックアップ電源２３からサブバッテリ２１への電流逆流防止のために備えられている。また、サブバッテリ２１、バックアップ電源２３、及び、コントローラ２０は、車両のボデーを共通のグランドとしているので、図１でも上記デバイスの負極の電力線はグランドに接続するように描いてある。
【００３３】
電力変換装置１０は、コンデンサ８に蓄積された電力を速やかに放電する機能を有する。電力変換装置１０によるコンデンサの放電処理を概説する。電力変換装置１０のコントローラ２０は、エアバックシステム２４から車両が衝突したことを示す信号を受信すると、インバータ回路１３に特定の駆動信号を出力し、コンデンサ８に蓄えられた電力をモータ２７に放出する。その特定の駆動信号とは、モータ２７が連続回転することのないように調整された駆動信号である。これは、衝突後に突然にモータ２７が回転してしまうことを防止するためである。なお、エアバックシステム２４は、加速度センサを備えており、その加速センサが既定の閾値加速度を超える加速度を検知したときに、衝突したことを示す信号を出力する。
【００３４】
モータ２７は、位相が相互に１２０度シフトした３相交流電流が供給されると回転する。従って、モータ２７に供給する電流が１２０度シフトした３相交流電流以外の場合にはモータ２７は回転しない。コントローラ２０は、例えば、モータにトルクを与えない位相に電流を流すように調整された駆動信号をインバータ回路１３に供給する。インバータ回路１３の各トランジスタＱ１−Ｑ６は、供給された駆動信号に基づいて導通を非導通を切り換える。導通したトランジスタを通じてコンデンサ８に蓄えられた電力がモータ２７に放出される。ただし、前述したように、モータ２７は、この場合、電力が供給されても回転はしない。コンデンサ８の電力は、トランジスタＱ１−Ｑ６のスイッチング損失とモータ損失により放電（消費）される。
【００３５】
インバータ回路１３とモータ２７によるコンデンサ８の急速放電は、車両が衝突したときなどには確実に動作することが要求される。それゆえ、通常時において、コントローラ２０は、定期的に、通常時の動作の途中でトランジスタＱ１−Ｑ６が異常を生じていないか、放電装置の動作確認を行う。
【００３６】
放電装置の動作確認処理を、図２のフローチャートを用いて詳しく説明する。なお、動作確認前のコンデンサ８の電圧（インバータ入力電圧ＶＨ）は、モータ２７の定格電圧にほぼ等しい場合もある。
【００３７】
コントローラ２０は、放電装置の動作確認を実施する信号を受信すると図２の処理（動作確認処理）を開始する。コントローラ２０は、まず、コンバータ回路を停止する（Ｓ２）。これは、メインバッテリ２からモータ定格電圧の電力供給を止めるためである。ただし、図１のブロック図から理解されるように、メインバッテリ２とコンバータ回路１２との電気的接続は保持されている。具体的には、トランジスタＱａに逆並列に接続されているダイオードを通じて、メインバッテリ２の出力電流は、コンデンサ８に流れ得る。なお、メインバッテリ２からコンデンサ８へ電流が流れるのは、コンデンサ８の電圧がメインバッテリ２の出力電圧まで低下したときである。次に、コントローラ２０は、放電用の駆動信号（ＰＷＭ信号）をインバータ回路１３のトランジスタＱ１−Ｑ６に供給する（Ｓ３）。放電用の駆動信号とは、前述したように、モータ２７を連続回転させないように調整されたＰＷＭ信号である。そうすると、前述したように、コンデンサ８の電力がインバータ回路１３を通じてモータ２７に放出される。コントローラ２０は、コンデンサ８の電圧がバッテリ電圧ＶＬに低下するまで、モータ２７による放電を続ける（Ｓ４：ＮＯ）。
【００３８】
コンデンサ８の電圧がバッテリ電圧ＶＬと同じレベルまで低下したら、コントローラ２０は、放電用の駆動信号を停止し、Ｕ相の上アームトランジスタＱ１と下アームトランジスタＱ４をＯＮ（導通状態）とし、他のトランジスタはＯＦＦ（非導通状態）とする駆動信号を出力する（Ｓ５）。そうすると、図１の回路図から明らかなとおり、インバータ回路１３はＵ相で短絡し、Ｕ相の上アームトランジスタＱ１と下アームトランジスタＱ４にメインバッテリ２の電流が直接に流れる。コントローラ２０は、このとき電流センサ９が計測したデータを取得する（Ｓ６）。そして、取得した電流のデータに基づいてトランジスタＱ１あるいはＱ４が異常でないか否かを確認する（Ｓ７）。確認の具体的方法は後に説明する。コントローラ２０は、異常を検知したら（Ｓ７：ＹＥＳ）、放電装置に異常が発生していることを示す信号を出力する（Ｓ８）。
【００３９】
なお、図２には図示していないが、コントローラ２０は、Ｕ相のトランジスタＱ１とＱ４の動作確認が終了したら、Ｖ相のトランジスタＱ２とＱ５の直列回路について同様の動作確認を行う。即ち、Ｕ相のトランジスタＱ２とＱ５を短絡し、他のトランジスタはＯＦＦ状態として、ステップＳ５からＳ７（Ｓ７がＮＯの場合はＳ８も含む）までの処理を実行する。いずれかのトランジスタで電流値が一致しなかったらステップＳ８が実行される。いずれのトランジスタでも異常が検知されなかった場合、コントローラ２０は、ステップＳ８をスキップし、ステップＳ９に処理を移す。
【００４０】
放電装置の異常を示す信号は、インパネ（ドライバへの情報表示装置）を制御するコントローラと、車両の状態を記録するダイアグ記憶装置に送られる。インパネを制御するコントローラは、トランジスタの異常を示す信号を受信すると、その異常を表すランプを点灯させる。ダイアグ記憶装置は、車両のメンテナンスのために、車両に生じた異常を検知するとその異常を示すメッセージを不揮発性メモリに記憶するデバイスである。ダイアグ記憶装置は、トランジスタの異常を示す信号を受信すると、その信号に対応したメッセージを不揮発性メモリに記憶する。
【００４１】
ステップＳ９では、コントローラ２０は、システムメインリレー３を開放し、メインバッテリ２と電力変換装置１０との電気的接続を遮断する。そしてコントローラ２０は、再び放電用の駆動信号をインバータ回路１３へ出力する（Ｓ１０）。ここでは、コンデンサ８とメインバッテリ２は遮断されているので、コンデンサ８の残存電力は全てモータ２７へ放出される。また、ステップＳ１０の処理により、コンデンサ８と並列に接続されているコンデンサ５も放電される。
【００４２】
図２の処理では、放電の途中でインバータ回路１３のトランジスタの動作確認を行う。動作確認の際、各トランジスタには、バッテリ電圧ＶＬが印加される。バッテリ電圧ＶＬは、モータの定格電圧（インバータ入力電圧ＶＨ）よりも低い。従って動作確認の際にトランジスタに加わる負荷は、モータ定格電圧が加わる場合と比較して小さい。また、通常時の動作の途中でインバータ回路１３の各トランジスタの状態が確認できるので、トランジスタに異常があれば、運転者に対してその旨を通知することができる。
【００４３】
上記の処理では、コントローラ２０は、コンデンサ電圧がバッテリ電圧ＶＬに等しくなったところでトランジスタの動作を確認する。確認の際、トランジスタにはメインバッテリ２から安定した電流が供給されるので、電流値による確認が容易に、また正確に行える。
【００４４】
トランジスタＱ１−Ｑ６に加わる負荷をさらに下げる方法として、コントローラ２０は、短絡させる上アームトランジスタと下アームトランジスタのいずれか一方は所定の周期で導通と非導通を切り換えるように駆動することも好適である。そうすると、その上下アームのトランジスタに加わる実効電流をさらに低くすることができる。即ち、トランジスタに加わる負荷をさらに下げることができる。なお、コントローラ２０は、上下アームのトランジスタの他方には、連続的に導通状態となる駆動信号を供給する。
【００４５】
図３から図８を参照して、ステップＳ７における動作確認処理の具体例をいくつか説明する。図３は、動作確認処理の一例を説明する図である。図３（Ａ）は、特定の相（例えばＵ相）の上アームのスイッチング素子の状態（導通状態あるいは非導通状態）を示しており、図３（Ｂ）は、特定の相（例えばＵ相）の下アームのスイッチング素子の状態を示しており、図３（Ｃ）は、電流センサによって計測された電流波形を示している。即ち、図３（Ｃ）は、リアクトル６に流れる信号を表している。また、図３（Ａ）と（Ｂ）において、「導通」と「非導通」の間のレベルは、流れる電流の大きさを表す。「導通」のレベルは、導通を指示する駆動信号に従ってトランジスタが正常に導通したときのレベルに相当する。なお、図４−図８でも、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、図３のケースと同じ種類の信号を示している。また、（Ａ）と（Ｂ）には、上アーム（下アーム）のトランジスタに加える駆動信号を破線で示してある。ただし、図３の場合は、上下アームのトランジスタが駆動信号に従って正常に動作しているので、破線と実線が重なっており、破線は見えない。つまり、図３（Ａ）と（Ｂ）のグラフは、コントローラ２０が与える駆動信号（ＰＷＭ信号）の波形でもある。図４−図８のケースでも、同じ波形の駆動信号がトランジスタに与えられる。ただし、図４−図８のケースでは、上下アームのトランジスタのいずれか一方が異常を生じており、駆動信号（破線）と実際のトランジスタの動作（実線）がグラフの一部で相違する。
【００４６】
コントローラは、特定の相の上アームスイッチング素子に一定周期のパルス信号を供給し、下アームスイッチング素子に連続的にＯＮ状態が続く信号を供給する（他の相のトランジスタには連続的にＯＦＦ状態となる信号を供給する）。上下アームの駆動信号が共にＯＮのときに、上下アームのスイッチング素子がともに導通状態となる。この期間、電流センサが計測する電流値は上昇を続ける。電流がステップ状に変化しないのは、リアクトル６のインダクタンスのためである。上アームスイッチング素子がＯＦＦの状態、即ち、非導通状態となると、スイッチング素子には電流は流れない。但し、リアクトル６のインダクタンスの効果により、電流センサが計測する電流値は徐々に低下する。このように電流波形は三角波となる。図３（Ｃ）に示す「正常範囲」は、図３（Ａ）、（Ｂ）の駆動信号が供給されたときに流れるべき電流のピーク値の範囲である。電流センサが計測した電流のピーク値がこの範囲にあるとき、上下アームのスイッチング素子が正常に動作していることが確認できる。即ち、図３は、上下アームのスイッチング素子がともに正常である場合の例である。
【００４７】
図４の例は、一定周期でＯＮとＯＦＦが切り換わる駆動信号に対して上アームのスイッチング素子が連続的な導通状態となっている例である。この場合、上アームのスイッチング素子は、短絡したまま動かなくなっている異常（短絡異常）を生じている。すると、上下アームのスイッチング素子がともに連続的な導通状態となり、電流は正常範囲を超えて上昇する。コントローラ２０は、図４（Ｃ）の波形を検知すると、短絡異常を示す信号を出力する。短絡異常を示す信号を受信したダイアグ記憶装置は、短絡異常を示すメッセージを不揮発性メモリに記憶する。なお、図４（Ａ）の破線は、図３（Ａ）の実線の波形、即ち、上アームのスイッチング素子が短絡せずに正常に動作した場合の波形を示している。
【００４８】
図５の例は、連続的にＯＮ状態が続く駆動信号に対して、下アームのスイッチング素子は非導通状態のままである。この場合、下アームのスイッチング素子は、非導通状態のまま動かなくなっている異常（開放異常）を生じている。すると、上アームがどのように切り変わっても電流は流れない（図５（Ｃ））。コントローラ２０は、図５（Ｃ）の波形を検知すると、開放異常を示す信号を出力する。開放異常を示す信号を受信したダイアグ記憶装置は、開放異常を示すメッセージを不揮発性メモリに記憶する。
【００４９】
図６の例は、所定のレベルでＯＮとＯＦＦを繰り返す上アームスイッチング素子への駆動信号に対して実際の上アームのスイッチング素子が、駆動信号に相当する電流の約半分しか流さないケースである。この場合、上アームのスイッチング素子は、導通状態のレベルの異常（レベル異常）を生じている。すると、検知される電流波形は、図６（Ｃ）に示すように、図３（Ｃ）と同様に三角波形になっているが、そのピーク値が正常範囲を下回っている。コントローラ２０は、図６（Ｃ）の波形を検知すると、レベル異常を示す信号を出力する。
【００５０】
図７の例は、下アームのスイッチング素子がレベル異常を生じているケースである。図７（Ｃ）の波形は、図６（Ｃ）の波形と同じである。コントローラ２０は、図７（Ｃ）の波形を検知した場合もレベル異常を示す信号を出力する。
【００５１】
図８は、別の相（Ｗ相）のトランジスタＱ３、Ｑ６の動作確認の結果である。図８のケースでは、上アームのスイッチング素子のレベルが駆動信号に対応するレベルよりも低くなっている。ただし、図８（Ｃ）に示すように、検知した電流のピーク値は正常範囲である。図３に戻るが、図３は、Ｕ相のスイッチング素子に対する動作確認の結果である。図３（Ｃ）の記号Ｉｕは、Ｕ相を短絡させたときに流れる電流の大きさを示している。図８（Ｃ）の記号Ｉｗは、Ｗ相を短絡させたときに流れる電流の大きさを示している。ＩｕとＩｗの差は、アーム間のばらつきを示している。コントローラ２０は、ＩｕとＩｗの差（差の絶対値）が予め定められたばらつき範囲よりも大きければ、ばらつき異常を示す信号を出力する。ばらつき異常を示す信号を受信したダイアグ記憶装置は、ばらつき異常を示すメッセージを不揮発性メモリに記憶する。
【００５２】
ダイアグ記憶装置に記憶されたデータは、車両のメンテナンスの際に活用される。
【００５３】
実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。まず、動作確認のいくつかのタイプを説明する。動作確認（異常検知）の一態様は次の通りである。電力変換装置のコントローラは、インバータ回路の同一相の上アームと下アームのスイッチング素子を共に導通状態にするとともに他の相のスイッチング素子を非導通状態にしてそのときに電流センサによって計測された電流が予め定められた電流値と異なる場合にスイッチング素子の異常を示す信号を出力する。バッテリの出力電流は予めわかっているので、インバータ回路の一つの相をバッテリと短絡したときにスイッチング素子に流れる電流も既知である。コントローラは、計測された電流がその既知の値と相違するとき、スイッチング素子に異常が発生している判断する。
【００５４】
動作確認の別の態様は次の通りである。コントローラは、同一相の上アームと下アームの一方のスイッチング素子を連続的な導通状態とし、他方のスイッチング素子に所定の周期で導通と非導通を繰り返させ、そのときに電流センサによって計測された電流の波形が予め定められた波形と異なる場合にスイッチング素子の異常を示す信号を出力する。なお、この場合は、インバータ入力電圧ＶＨをバッテリ電圧ＶＬまで下げる必要がある。
【００５５】
動作確認の更に別の態様は次の通りである。コントローラは、コンデンサの電圧がバッテリの出力電圧と同じレベルまで低下したら、インバータ回路の第１の相の上アームと下アームのスイッチング素子を共に導通状態にするとともに他の相のスイッチング素子を非導通状態とし、その状態で電流センサの値を読み取る。このとき計測された電流値を第１相電流と称する。コントローラは、次に、第１の相と異なる第２の相の上アームと下アームのスイッチング素子を共に導通状態にするとともに他の相のスイッチング素子を非導通状態とし、その状態で電流センサの値を読み取る。このときの計測された電流値を第２相電流と称する。コントローラは、第１相電流と第２相電流の差が所定の大きさを超えている場合にスイッチング素子の異常を示す信号を出力する。
【００５６】
異常を示す信号は、車両のインパネ（運転者への情報表示装置）のコントローラ、あるいは、車両データを記憶する装置に送られる。インパネのコントローラは、異常を示す信号を受信すると、異常発生を運転者に伝えるランプを点灯させる。車両データを記憶する装置は、異常を示す信号を受信すると、スイッチング素子の異常発生を示すメッセージを不揮発性メモリに記憶する。不揮発性メモリのデータは、後に車両のメンテナンスに活用される。
【００５７】
インバータ回路のトランジスタＱ１−Ｑ６がスイッチング素子の一例に相当する。メインバッテリ２が、請求項におけるバッテリの一例に相当する。実施例では、電力変換装置は、ハイブリッド車に搭載されていた。本明細書が開示する電力変換装置は、エンジンを備えない電動車両、あるいは、燃料電池車に適用することもできる。放電装置は主として、衝突時にコンデンサを速やかに放電するために備えられている。
【００５８】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００５９】
２：メインバッテリ
３：システムメインリレー
４、７：電圧センサ
５、８：コンデンサ
６：リアクトル
９：電流センサ
１０：電力変換装置
１２：コンバータ回路
１３：インバータ回路
２０：コントローラ
２１：サブバッテリ
２２：ダイオード
２３：バックアップ電源
２４：エアバックシステム
２５：エンジン
２６：動力分配機構
２７：モータ
１００：ハイブリッド車
Ｑａ、Ｑｂ、Ｑ１−Ｑ６：トランジスタ（スイッチング素子）
ＶＨ：インバータ入力電圧
ＶＬ：バッテリ電圧
【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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【図８】
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