(57)【要約】  ｎチャネルＭＯＳＦＥＴで構成される内部電源スイッチおよび、内部電源スイッチに並列接続されるバイアス電源スイッチを有し、起動時において、内部電源回路の出力電圧が所定の電圧値以上のときはバイアス電源スイッチが電流経路を導通させ、内部電源回路が出力する電源起動信号に基づいて昇圧電源回路が所定の電圧を昇圧出力すると共に内部電源スイッチが電流経路を導通させ、停止時においては、内部電源回路が出力する停止信号に基づいて昇圧電源回路を停止させると共に内部電源スイッチが電流経路を遮断し、内部電源回路の出力電圧が所定の電圧値未満になったときバイアス電源スイッチは電流経路を遮断する。
2016001976.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源と多相回転電機との間で直流電力を交流電力に変換する電力変換部、前記電力変換部の動作を制御する制御部、前記電力変換部に接続され前記電力変換部に動作電源を供給する昇圧電源回路、前記直流電源の陽極端に外部電源スイッチを介して接続され前記外部電源スイッチの状態に基づいて所定の電圧を出力すると共に前記昇圧電源回路に昇圧電源回路起動信号を出力する内部電源回路、前記直流電源と前記昇圧電源回路との間に接続され前記昇圧電源回路の出力電圧に基づいて前記直流電源から前記昇圧電源回路への電流経路を導通または遮断する内部電源スイッチ、および前記内部電源スイッチに並列接続され前記内部電源回路の出力電圧に基づいて前記直流電源から前記昇圧電源回路への電流経路を導通または遮断するバイアス電源スイッチを備え、前記外部電源スイッチによる起動時において、前記内部電源回路の出力電圧が所定値以上の場合は、前記バイアス電源スイッチが電流経路を導通させ、前記昇圧電源回路が前記昇圧電源回路起動信号に基づいて所定の電圧を昇圧出力すると共に前記内部電源スイッチが電流経路を導通させ、前記外部電源スイッチによる停止時において、前記内部電源回路の出力電圧が所定値以下の場合は、前記昇圧電源回路起動信号の停止をもって前記昇圧電源回路の昇圧動作を停止させると共に前記内部電源スイッチが電流経路を遮断し、前記内部電源回路の出力電圧が所定値未満になった場合に前記バイアス電源スイッチが電流経路を遮断することを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
前記内部電源スイッチはｎチャネルＭＯＳＦＥＴによって構成されてい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】
前記直流電源との接続端子と前記多相回転電機の接続端子との間に接続され、前記直流電源の陽極電圧あるいは陰極電圧と前記多相回転電機の相電圧とを比較し前記電力変換部の故障を検出する故障検出部を備えた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】
前記内部電源スイッチが、前記直流電源の陽極端と前記故障検出部との間に接続され、前記昇圧電源回路の出力電圧に基づいて前記直流電源の陽極端から前記故障検出部への電流経路を導通または遮断する第１の内部電源スイッチ、および前記直流電源の陽極端と前記昇圧電源回路との間に接続され、前記昇圧電源回路の出力電圧に基づいて前記直流電源の陽極端から前記昇圧電源回路への電流経路を導通または遮断する第２の内部電源スイッチにて構成され、前記バイアス電源スイッチが前記第２の内部電源スイッチに並列接続され、前記内部電源回路の出力電圧をもとに前記直流電源の陽極端から前記昇圧電源回路への電流経路を導通または遮断することを特徴とする請求項３に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記第１の内部電源スイッチおよび前記第２の内部電源スイッチはｎチャネルＭＯＳＦＥＴによって構成されていることを特徴とする請求項４に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記第１の内部電源スイッチはｎチャネルＭＯＳＦＥＴによって構成され、前記第２の内部電源スイッチはｐチャネルＭＯＳＦＥＴによって構成され、前記起動時において、前記内部電源回路の出力電圧が所定値以上の場合は、前記第２の内部電源スイッチが電流経路を導通させ、前記昇圧電源回路が前記昇圧電源回路起動信号に基づいて所定の電圧を昇圧出力すると共に前記第１の内部電源スイッチが電流経路を導通させ、前記停止時において、前記昇圧電源回路起動信号の停止をもって前記昇圧電源回路の昇圧動作を停止させると共に前記第１の内部電源スイッチが電流経路を遮断し、前記内部電源回路の出力電圧が所定の電圧値未満になった場合に前記第２の内部電源スイッチが電流経路を遮断することを特徴とする請求項４に記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記制御部が前記電力変換部の電力変換動作を制御すると共に前記内部電源回路の前記昇圧電源回路起動信号の出力を行うと共に、前記バイアス電源スイッチに対して電源スイッチ駆動信号を出力し、起動時において、前記電源スイッチ駆動信号の出力をもって前記バイアス電源スイッチが電流経路を導通させ、前記昇圧電源回路は前記昇圧電源回路起動信号をもとに所定の電圧を昇圧出力すると共に前記内部電源スイッチは電流経路を導通させ、停止時においては、前記昇圧電源回路起動信号の停止をもって前記昇圧電源回路の昇圧動作を停止させると共に前記内部電源スイッチは電流経路を遮断し、前記電源スイッチ駆動信号の停止をもって前記バイアス電源スイッチは電流経路を遮断することを特徴とする請求項２に記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、直流電力源と多相回転電機との間に設けられて、直流を交流に変換し、交流を直流に変換する電力変換装置に関するもので、特に、電源の起動時および停止時の誤動作を防止するための内部電源スイッチを有する電力変換装置を対象とするものである。
【背景技術】
【０００２】
車両には多くの電子制御装置が搭載され、電力源から供給される電力によって所定の動作を行うように構成されている。この電力源としては、充放電可能な直流電源からの直流電力を使用する場合と、多相回転電機からの交流電力を整流した直流電力を使用する場合がある。
この電力源の電圧は、多相回転電機の起動時あるいは停止時に過渡的に変動する。この過渡的な電圧の変動は、微小な電気信号で動作している電子制御装置に誤動作を引き起こすことがある。
このため、直流電源の陽極端と電源装置との間に電源スイッチを設け、電源起動の過渡期において、直流電源の電圧低下を検出した場合は、この電源スイッチをオフさせることで、電源装置の動作を止め、後段の負荷である電子制御装置の誤動作を防止することが行われている（特許文献１）。【０００３】
しかし、直流電源から多相回転電機に電力を供給する、あるいは多相回転電機からの誘起電圧を整流して直流電源に供給する電力変換装置においては、電力源である直流電源の電圧が低いシステム、すなわち、鉛バッテリを電力源とするようなシステムでは、大電流を扱う電力変換部と微小電気信号を扱う制御部との間に絶縁素子が設けられていないため、電力源の起動や停止のシーケンスが悪い場合には、電力変換部から制御部への廻り込み電流によって制御部の微小信号回路が破壊される恐れがあり、電力変換部のパワー半導体スイッチング素子の誤動作によって、貫通電流が生じたりする恐れがあった。【０００４】
また、電力変換部と多相回転電機とを一体構造とした電力変換装置一体型回転機装置に搭載されるような小型の電力変換装置では、サイズ制約上、電流センサや、平滑コンデンサなどを省く工夫がなされており、これらのセンサ類がなくても電力変換部の故障検出ができるように直流電源の陽極電圧または陰極電圧と多相回転電機の相電圧とを比較、演算する回路が設けられている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許４４１２１４１号公報
【特許文献２】特開２００７−１８５０２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、直流電力源と多相回転電機との間に設けられて、直流を交流に変換し、交流を直流に変換する電力変換装置において、電源起動または停止時の誤動作を防止する目的で、電源スイッチを直流電源と故障検出部との間に設ける場合には、電源スイッチによる電圧低下あるいは応答遅れによって電圧検出誤差が生じ、前記故障検出部の故障検出精度を低下させる恐れがある。
この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、動作停止時の暗電流を低減すると共に、電源起動または停止時の誤動作を防止し、故障検出部に入力される電圧誤差が低い内部電源スイッチを備えた電力変換装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、直流電源と多相回転電機との間で直流電力を交流電力に変換する電力変換部、前記電力変換部の動作を制御する制御部、前記電力変換部に接続され前記電力変換部に動作電源を供給する昇圧電源回路、前記直流電源の陽極端に外部電源スイッチを介して接続され前記外部電源スイッチの状態に基づいて所定の電圧を出力すると共に前記昇圧電源回路に昇圧電源回路起動信号を出力する内部電源回路、前記直流電源と前記昇圧電源回路との間に接続され前記昇圧電源回路の出力電圧に基づいて前記直流電源から前記昇圧電源回路への電流経路を導通または遮断する内部電源スイッチ、および前記内部電源スイッチに並列接続され前記内部電源回路の出力電圧に基づいて前記直流電源から前記昇圧電源回路への電流経路を導通または遮断するバイアス電源スイッチを備え、前記外部電源スイッチによる起動時において、前記内部電源回路の出力電圧が所定値以上の場合は、前記バイアス電源スイッチが電流経路を導通させ、前記昇圧電源回路が前記昇圧電源回路起動信号に基づいて所定の電圧を昇圧出力すると共に前記内部電源スイッチが電流経路を導通させ、前記外部電源スイッチによる停止時において、前記内部電源回路の出力電圧が所定値以下の場合は、前記昇圧電源回路起動信号の停止をもって前記昇圧電源回路の昇圧動作を停止させると共に前記内部電源スイッチが電流経路を遮断し、前記内部電源回路の出力電圧が所定値未満になった場合に前記バイアス電源スイッチが電流経路を遮断する電力変換装置である。【０００８】
また、内部電源スイッチはｎチャネルＭＯＳＦＥＴによって構成され、電源起動時において、前記内部電源回路の出力電圧が所定値以上の場合は、前記バイアス電源スイッチが電流経路を導通させ、前記昇圧電源回路は前記電源起動信号をもとに所定の電圧を昇圧出力すると共に前記内部電源スイッチは電流経路を導通させ、電源停止時においては、前記電源起動信号の停止をもって前記昇圧電源回路の昇圧動作を停止させると共に前記内部電源スイッチは電流経路を遮断し、前記内部電源回路の出力電圧が所定値未満になった場合は、前記バイアス電源スイッチは電流経路を遮断する電力変換装置である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、充放電可能な直流電源に接続された電力変換部を介して、多相回転電機に交流電力が供給される、あるいは多相回転電機から前記直流電源へ直流電力を供給する電力変換装置であって、動作停止時の暗電流を低減すると共に、電源起動または停止時の誤動作を防止し、さらには、故障検出部に入力される電圧誤差を低減することができる。
この発明の上記以外の目的、特徴、観点及び効果は、図面を参照した以下の詳細な説明から、さらに明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る電力変換装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る電力変換装置の電源起動および停止時の各電圧波形を示すタイミングチャート図である。
【図３】本発明の実施の形態２に係る電力変換装置の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態３に係る電力変換装置の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態４に係る電力変換装置の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の実施の形態５に係る電力変換装置の構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の実施の形態５に係る電力変換装置の電源起動および停止時の各電圧波形を示すタイミングチャートである。
【図８】本発明の実施の形態５に係る電力変換装置における制御部の動作を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図面とともに詳述する。なお、各図における同一の番号は、同一の構成を示すものとする。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１における電力変換装置の構成を示している。図１に示すように、電力変換装置１は、２つのパワー半導体スイッチング素子２を直列接続して上下アームを構成した相ブリッジ回路を、所定の個数（図１では３個)、並列接続すると共に、それらの相ブリッジ回路の両端（１対の端）が充放電可能な直流電源３に接続され、それらの相ブリッジ回路を構成するパワー半導体スイッチング素子２の直列接続の接続点が、それぞれ多相回転電機４の各相の電機子巻線の交流端子に接続され、多相回転電機４と直流電源３との間で、交流−直流電力変換あるいは、直流−交流電力変換を行う。
【００１３】
電力変換装置１は、前述のパワー半導体スイッチング素子２を有する電力変換部５と、制御部６と、内部電源回路７と、昇圧電源回路８と、内部電源スイッチ１０と、バイアス電源スイッチ１１とを備える。
【００１４】
制御部６は、直流電源３の陽極電圧や多相回転電機４の回転速度などの外部環境の情報を種々のセンサ（図示せず）あるいは通信によって取得し、電力変換部５を構成するパワー半導体スイッチング素子２のオン時間を演算し、電力変換部５へゲート駆動信号６ａを出力する。また、故障検出部９が検出した故障情報を取得し、ゲート駆動信号６ａの出力を停止する。
【００１５】
内部電源回路７は外部電源スイッチ１２のオンまたはオフを検出し、外部電源スイッチ１２がオンであれば出力端７ａから所定電圧を出力すると共に、昇圧電源回路起動信号７ｂを出力する。
【００１６】
昇圧電源回路８は、昇圧電源回路起動信号７ｂを取得し、昇圧電源回路起動信号７ｂがオンであれば直流電源３の陽極電圧を基準に昇圧し、出力端８ａから所定電圧を出力する。
【００１７】
内部電源スイッチ１０は、直流電源３の陽極端と昇圧電源回路８との間に接続され、昇圧電源回路８の出力電圧に基づいて電流経路を導通または遮断する。
【００１８】
バイアス電源スイッチ１１は、内部電源スイッチ１０と並列接続され、内部電源回路７の出力電圧をもとに、直流電源３の陽極端から昇圧電源回路８への電流経路を導通または遮断する。
【００１９】
なお、図１において電力変換部５のパワー半導体スイッチング素子２は、例えば、ＭＯＳＦＥＴ、あるいは、ＩＧＢＴなどから構成される。さらに電力変換部５は、例えば、プッシュプル型のプリドライバ、およびダイオードや抵抗あるいは抵抗スイッチなどを組み合わせたターンオフサージ電圧抑制回路から構成される。
【００２０】
また、直流電源３は、例えば、一般的に自動車用の電源として用いられている、鉛蓄電池(バッテリ)、リチウムイオン電池、あるいは電気二重層コンデンサなどから構成される。制御部６は、例えば、マイコンやＡＳＩＣのようなロジック回路から構成される。
【００２１】
内部電源回路７は、例えば、ＤＣＤＣコンバータや、シリーズレギュレータなどから構成される。また、内部電源回路７は、外部電源スイッチのオンまたはオフを検出するため、例えば、トランジスタ、あるいはコンパレータなどを使った電圧検出回路を備えている。さらに内部電源回路７は、所定電圧を出力してから所定時間経過後に昇圧電源回路起動信号７ｂを出力するため、例えば、抵抗とコンデンサによって構成される１次遅れ回路の時定数を利用したタイマ回路や、あるいは発振器と半導体素子を利用したカウンタ回路などが設けられている。
【００２２】
昇圧電源回路８は、たとえばＤＣＤＣコンバータや、チャージポンプ回路などから構成される。
【００２３】
内部電源スイッチ１０は、例えば、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴから構成される。バイアス電源スイッチ１１は、例えば、トランジスタやｐチャネルＭＯＳＦＥＴから構成される。また、内部電源回路の出力電圧を検出する目的で、コンパレータのような比較器が備えられてもよい。
【００２４】
電力変換装置１の電源起動時および停止時の動作について図２のタイミングチャートを用いて以下に説明する。
電力変換装置１の電源起動時、まず時間Ｔ１において、外部電源スイッチ１２がオンされ、その情報を内部電源回路７において検出すると、内部電源回路７が電圧出力を開始し、時間Ｔ２において内部電源回路７の出力電圧が電圧Ｖ１に達する。ここで、電圧Ｖ１とは、制御部６の電源起動過渡期を超え、誤動作しない状態となる電圧値であり、例えば、内部電源回路７の所定出力電圧の６０％から７０％程度とする方法が挙げられる。あるいは、内部電源回路７の所定出力電圧値として、例えば、制御部６が誤動作しない電圧の１.  ４倍から１.  ７倍程度に設定することが望ましい。
【００２５】
また、時間Ｔ３において内部電源回路７の出力電圧が電圧Ｖ２に達すると、バイアス電源スイッチ１１がオンされ、昇圧電源回路８へ直流電源３の陽極電圧が印加される。
【００２６】
さらに内部電源回路７の出力電圧が所定値に達してから（Ｔ３ａ）所定時間Ｔｏｎ経過後の時間Ｔ４において、内部電源回路７は昇圧電源回路起動信号７ｂを出力（オン）し、昇圧電源回路８では、その昇圧電源回路起動信号７ｂを受け取って、昇圧動作を開始する。ここで、所定時間Ｔｏｎの設定方法としては、例えば、内部電源回路の出力電圧が電圧Ｖ２に到達してからバイアス電源スイッチ１１がオンし、電力変換装置１内へ印加される直流電源３の陽極電圧が安定するまでの時間とする方法や、制御部６を構成するマイコンの初期化に要する時間とする方法などが挙げられる。
【００２７】
時間Ｔ５において昇圧電源回路の出力電圧が電圧Ｖ３に達すると、内部電源スイッチ１０がオンし、これにより電力変換装置１の起動が完了する。
【００２８】
電力変換装置１の電源停止時、まず時間Ｔ６において、外部電源スイッチ１２がオフされ、その情報を内部電源回路７において検出すると共に、昇圧電源回路起動信号７ｂの出力を停止（オフ）し、昇圧電源回路８では、昇圧電源回路起動信号７ｂの出力停止（オフ）を受け取って昇圧動作を停止する。  そして時間Ｔ７において昇圧電源回路８の出力電圧が電圧Ｖ３未満になると、内部電源スイッチ１０がオフする。
【００２９】
また、内部電源回路７は外部電源スイッチ１２がオフされてから所定時間Ｔｏｆｆ経過後の時間Ｔ８において電圧出力を停止させる。ここで、所定時間Ｔｏｆｆの設定方法として、例えば、昇圧電源回路８の出力電圧が直流電源３の陽極電圧まで低下する時間とする方法や、制御部６を構成するマイコンの電源停止処理に要する時間とする方法などが挙げられる。
【００３０】
そして、時間Ｔ９において、内部電源回路７の出力電圧が電圧Ｖ２未満になると、バイアス電源スイッチ１１がオフし、直流電源３の陽極端から電力変換装置１内への電流経路が遮断される。
【００３１】
ここまでが電源停止処理となり、この後さらに、時間Ｔ１０において、内部電源回路７の出力電圧が電圧Ｖ１未満になると、電圧Ｖ１は電力変換部５の電源停止過渡期になり、各回路の成り行きで放電がなされる。
【００３２】
以上のように、実施の形態１によれば、直流電源３の陽極端と、昇圧電源回路８および故障検出部９との間に内部電源スイッチ１０を設けたので、電力変換装置１の動作停止時の暗電流を低減することができる。
【００３３】
また、バイアス電源スイッチ１１を内部電源スイッチ１０と並列に設け、内部電源回路７の出力電圧および昇圧電源回路起動信号７ｂによって、電源起動および停止時の動作順序を各部の電圧および時間で規定したことにより、電源起動および停止時の誤動作を防止することができる。すなわち、内部電源回路７の出力電圧が電圧Ｖ１未満の場合は、電力変換部５の駆動電源である昇圧電源回路８は電圧出力が停止されているので、電源起動および停止時の過渡期における制御部６および電力変換部５のパワー半導体スイッチング素子２の誤動作による貫通電流を防止すると共に、電力変換部５からの回りこみ電流による制御部６内の小信号回路の破壊を防止することができる。
【００３４】
実施の形態２
図３は、本発明の実施の形態１において、故障検出部９を設け、更に、内部電源スイッチ１０の具体的な構成としてｎチャネルＭＯＳＦＥＴを使用した事例を示している。
【００３５】
故障検出部９は、例えば、トランジスタ、あるいはコンパレータのような比較器から構成される。この故障検出部９は、直流電源３の陽極あるいは陰極の電圧と多相回転電機４の相電圧とを比較し、異なっている場合には、電力変換部５の異常状態を故障として検出するもので、電力変換装置１のうちで、直流電源３の接続端子と多相回転電機４の接続端子の電圧が得られるところに接続される。
【００３６】
なお、実施の形態１において内部電源回路７の出力電圧を設定する際には、制御部６が誤動作しない電圧と同様に、この故障検出部９が誤動作しない電圧の１．４倍から１.  ７倍程度に設定することが望ましい。
【００３７】
この実施の形態２では、内部電源スイッチ１０と故障検出部９とを具体的に示しただけであるので、他の部分の動作および構成は同一であるので説明を省略する。ただし、内部電源スイッチ１０にｎチャネルＭＯＳＦＥＴを使用しているので、内部電源スイッチ１０による電圧降下を低くすることができ、故障検出部９の電圧検出精度への影響を小さくでき、加えて、内部電源スイッチ１０にｎチャネルＭＯＳＦＥＴを使用していることによって、電力変換部５のターンオフサージ電圧によって直流電源３の陽極電圧が変動しても内部電源スイッチ１０のオン抵抗が増加することなく、故障検出部９の電圧検出誤差を発生させにくいという効果を達成することができる。
【００３８】
実施の形態３．
図４は、本発明の実施の形態３における電力変換装置の構成を示している。図３に示した実施の形態２と比較すると、図４では、内部電源スイッチ１０が２つに分かれ、故障検出部９は第１の内部電源スイッチ１０１を介して直流電源３の陽極端へ接続され、昇圧電源回路８は第２の内部電源スイッチ１０２とバイアス電源スイッチ１１とを介して直流電源３の陽極端へ接続されている点が異なる。他の構成および動作は図１と同じであるため、ここでは説明を省略する。
【００３９】
なお、本実施の形態における電力変換装置の電源起動時および停止時の動作については、上述の実施の形態１で示した図２のタイミングチャートと同じであるため、ここではその説明を省略する。
【００４０】
第１の内部電源スイッチ１０１および第２の内部電源スイッチ１０２は内部電源スイッチ１０と同様にｎチャネルＭＯＳＦＥＴで構成され、昇圧電源回路８の出力電圧をもとに電流経路を導通または遮断する。
【００４１】
以上のように、実施の形態３によれば、直流電源３の陽極端と故障検出部９との間に第１の内部電源スイッチ１０１を設け、直流電源３の陽極端と昇圧電源回路８の間に第２の内部電源スイッチ１０２を設けたので、上述の実施の形態１と同様に、電力変換装置１の動作停止時の暗電流を低減することができる。
【００４２】
また、バイアス電源スイッチ１１を第２の内部電源スイッチ１０２と並列に設け、内部電源回路７の出力電圧および昇圧電源回路起動信号７ｂによって、電源起動および停止時の動作順序を各部の電圧および時間で規定したことにより、電源起動および停止時の誤動作を防止することができる。すなわち、内部電源回路７の出力電圧が電圧Ｖ１未満の場合は、電力変換部５の駆動電源である昇圧電源回路８は電圧出力が停止されているので、電源起動および停止時の過渡期における制御部６および電力変換部５のパワー半導体スイッチング素子２の誤動作による貫通電流を防止すると共に、電力変換部５からの回りこみ電流による制御部６内の小信号回路の破壊を防止することができる。
【００４３】
さらに、内部電源スイッチ１０を２つに分け、かつ第１の内部電源スイッチ１０１にｎチャネルＭＯＳＦＥＴを使用しているので、第１の内部電源スイッチ１０１では、昇圧電源回路８の昇圧動作に伴う電流消費がなく、第１の内部電源スイッチ１０１での電圧降下をさらに低減することができ、故障検出部９の電圧検出精度への影響を最小限にできる。
【００４４】
加えて、電力変換部５のターンオフサージ電圧によって直流電源３の陽極電圧が変動しても第１の内部電源スイッチ１０１のオン抵抗が増加することなく、故障検出部９の電圧検出誤差を発生させにくい効果を有する。
【００４５】
実施の形態４．
図５は、本発明の実施の形態４における電力変換装置の構成を示している。図４に示した実施の形態３と比較すると、図５では、バイアス電源スイッチ１１がなくなり、第２の内部電源スイッチ１５にｐチャネルＭＯＳＦＥＴが使用されている点が異なる。他の構成および動作は図１と同じであるため、ここでは説明を省略する。
【００４６】
なお、本実施の形態における電力変換装置の電源起動時および停止時の動作については、上述の実施の形態１で示した図２のタイミングチャートにおいて、バイアス電源スイッチ１１の動作が第２の内部電源スイッチ１５の動作に置き換わる点が異なる以外は、前述の動作と同じであるため、ここでは、その説明を省略する。
【００４７】
第２の内部電源スイッチ１５はｐチャネルＭＯＳＦＥＴで構成され、昇圧電源回路８の出力電圧に基づいて電流経路を導通または遮断する。
【００４８】
以上のように、実施の形態４によれば、直流電源３の陽極端と故障検出部９との間に第１の内部電源スイッチ１０１を設け、直流電源３の陽極端と昇圧電源回路８の間に第２の内部電源スイッチ１５を設けたので、上述の実施の形態１と同様に、電力変換装置１の動作停止時の暗電流を低減することができる。
【００４９】
また、内部電源回路７の出カ電圧および昇圧電源回路起動信号７ｂによって、電源起動および停止時の動作順序を各部の電圧および時間で規定したことにより、電源起動および停止時の誤動作を防止することができる。すなわち、内部電源回路７の出力電圧が電圧Ｖ１未満の場合は、電力変換部５の駆動電源である昇圧電源回路８は電圧出力が停止されているので、電源起動および停止時の過渡期における制御部６および電力変換部５のパワー半導体スイッチング素子２の誤動作による貫通電流を防止すると共に、電力変換部５からの回りこみ電流による制御部６内の小信号回路の破壊を防止することができる。
【００５０】
さらに内部電源スイッチ１０を２つに分け、かつ第１の内部電源スイッチ１０１にｎチャネルＭＯＳＦＥＴを使用しているので、第１の内部電源スイッチ１０１では、昇圧電源回路８の昇圧動作に伴う電流消費がなく、第１の内部電源スイッチ１０１での電圧降下をさらに低減することができ、故障検出部９の電圧検出精度への影響を最小限にできる。
【００５１】
加えて、電力変換部５のターンオフサージ電圧によって直流電源３の陽極電圧が変動しても第１の内部電源スイッチ１０１のオン抵抗が増加することなく、故障検出部９の電圧検出誤差を発生させにくい効果を有する。
【００５２】
また、第２の内部電源スイッチ１５にｐチャネルＭＯＳＦＥＴを使用しているので、回路構成が簡素になり、電力変換装置１の小型化、およびコスト低減が可能となる。
【００５３】
実施の形態５．
これまでの実施の形態では、内部電源回路７の出カ電圧と、昇圧電源回路起動信号７ｂによって、電源起動および停止時の動作順序を各部の電圧および時間で規定したが、本発明はこれに限るものではなく、例えば、制御部６を構成するマイコン、あるいはＡＳＩＣによって電源起動および停止の動作を規定してもよい。以下、本発明の実施の形態５において、その構成および、動作を詳述する。
【００５４】
図６は、本発明の実施の形態５における電力変換装置の構成を示している。図１に示した実施の形態１と比較すると、図６では、制御部６は、外部電源スイッチ１２に直接接続されて、外部電源スイッチ１２のオンまたはオフを検出すると共に、昇圧電源回路起動信号６ｂが制御部６から出力され、バイアス電源スイッチ１１は、制御部６から出力されるバイアス電源スイッチ駆動信号６ｃに基づいて、電流経路を導通または遮断するところ
が異なる。他の構成および動作は図１と同じであるため、ここでは説明を省略する。
【００５５】
電力変換装置１の電源起動時および停止時の動作について図７のタイミングチャートを用いて以下に説明すると共に、制御部６の動作シーケンスについて図８のフローチャートを用いて説明する。
【００５６】
電力変換装置１の電源起動時、図７の時間Ｔ１'  において、外部電源スイッチ１２がオンされ、内部電源回路７が電圧出力を開始する。そして、制御部６が動作を始め、外部電源スイッチ１２がオンされていることを検出して、図８の処理を開始する。
【００５７】
図８において、まず制御部６は、ステップＳ４０１でバイアス電源スイッチ駆動信号６ｃを出力する（図７のタイムチャートでは時間Ｔ２‘）。そしてステップＳ４０２へ進み、図７の時間Ｔ３'において昇圧電源回路起動信号６ｂを出力し、ステップＳ４０３へ進む。なお、図７の時間Ｔ２'  から時間Ｔ３'  までの待ち時間の設定方法としては、例えば、バイアス電源スイッチ１１がオンし、電力変換装置内へ印加される直流電源３の陽極電圧が安定するまでの時間とする方法や、バイアス電源スイッチ駆動信号６ｃがバイアス電源スイッチ１１に伝達するまでの遅れ時間とする方法が挙げられる。あるいは、電力変換装置内へ印加される直流電源３の陽極電圧を検出する回路を新たに設け、当該回路において検出した電圧値にもとづいて、昇圧電源回路起動信号６ｂを出力する方法であってもよい。
【００５８】
その後、図７の時間Ｔ４'  において、昇圧電源回路８の出力電圧が電圧Ｖ３に達すると内部電源スイッチ１０がオンし、電源起動処理が完了する。
【００５９】
一方、図８のステップＳ４０３では、外部電源スイッチ１２の状態を検出し、外部電源スイッチ１２がオフであればステップＳ４０４へと進み、電源停止処理を実施する。そうでなければ、再び外部電源スイッチ１２の状態を監視するルーチン処理を実施する。
【００６０】
ステップＳ４０４では、昇圧電源回路起動信号６ｂを停止し、ステップＳ４０５へ進む。ステップＳ４０５では、バイアス電源スイッチ駆動信号６ｃを停止する（図７のタイムチャートでは時間Ｔ５')。
【００６１】
その後、図７の時間Ｔ４'  において、昇圧電源回路８の出力電圧が電圧Ｖ３未満になると内部電源スイッチ１０がオフし、さらに時間Ｔ７'  において内部電源回路７は電圧出力を停止し、あとは各回路の成り行きで放電が行われる。なお、図７の時間Ｔ５'から時間Ｔ７'  までの待ち時間の設定方法としては、例えば、昇圧電源回路８の出力電圧がなくなるまでの時間とする方法や、制御部６を構成するマイコンの電源停止処理に要する時間とする方法などが挙げられる。あるいは、電力変換装置内へ印加される直流電源３の陽極電圧を検出する回路を新たに設け、当該回路において検出した電圧値にもとづいて、内部電源回路７の電圧出力を停止する方法であってもよい。
【００６２】
以上のように、実施の形態５によれば、直流電源３の陽極端と、昇圧電源回路８および故障検出部９との間に内部電源スイッチ１０を設けたので、電力変換装置１の動作停止時の暗電流を低減することができる。
【００６３】
また、バイアス電源スイッチ１１を内部電源スイッチ１０と並列に設け、制御部６から出力するバイアス電源スイッチ駆動信号６ｃおよび昇圧電源回路起動信号６ｂによって、電源起動および停止時の動作順序を時間あるいは各部の電圧で規定したことにより、電源起動および停止時の誤動作を防止することができる。すなわち、内部電源回路７の出力電圧が電圧Ｖ１未満の場合は、電力変換部５の駆動電源である昇圧電源回路８は電圧出力が停止されているので、電源起動および停止時の過渡期における制御部６および電力変換部５のパワー半導体スイッチング素子２の誤動作による貫通電流を防止すると共に、電力変換部５からの回りこみ電流による制御部６内の小信号回路の破壊を防止することができる。
【００６４】
さらに、制御部６で昇圧電源回路８の電圧出力を許可すると共に、外部電源スイッチ１２の状態を制御部６でも監視し、外部電源スイッチ１２のオフを検出して昇圧電源回路起動信号６ｂとバイアス電源スイッチ駆動信号６ｃを停止するので、前述の実施の形態１よりも早く昇圧電源回路８の電圧出力を停止させることができ、電源立下り時間のばらつきの影響を低減し、より確実に電源停止時の誤動作を防止することができる。
【００６５】
加えて、内部電源スイッチ１０にｎチャネルＭＯＳＦＥＴを使用しているので、内部電源スイッチ１０による電圧降下を低くすることができ、故障検出部９の電圧検出精度への影響を小さくできる。
【００６６】
また、内部電源スイッチ１０にｎチャネルＭＯＳＦＥＴを使用しているので、電力変換部５のターンオフサージ電圧によって直流電源３の陽極電圧が変動しても内部電源スイッチ１０のオン抵抗が増加することなく、故障検出部９の電圧検出誤差を発生させにくい効果を有する。
【００６７】
なお、この発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。
【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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【国際調査報告】
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