(57)【要約】【課題】高電圧回路と低電圧回路と間に接続される絶縁回路の数を抑制できるインバータ装置を提供する。【解決手段】電源から供給される電力を変換し、負荷に供給するインバータ１００と、インバータ１００の給電母線間に接続されるコンデンサ１０１と、インバータ１００の給電母線間に接続され、コンデンサ１０１に蓄積された電荷を放電する放電抵抗１０２と、給電母線間の電圧を検出する第１電圧検出手段と、第１電圧検出手段に絶縁状態で接続されると共に、第１電圧検出手段により検出される電圧値である第１検出電圧を入力し、入力した第１検出電圧が予め定められた所定の電圧閾値より低い場合に放電抵抗１０２の異常を判定する異常判定手段と、放電抵抗１０２が断線した場合の第１検出電圧を、予め定められた所定の電圧閾値より低い電圧にする断線検出回路１０３と、を備える。【選択図】  図１
2013110929.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源から供給される電力を変換し、負荷に供給するインバータと、
前記インバータの給電母線間に接続されるコンデンサと、
前記インバータの給電母線間に接続され、前記コンデンサに蓄積された電荷を放電する放電抵抗と、
前記給電母線間の電圧を検出する第１電圧検出手段と、
前記第１電圧検出手段に絶縁状態で接続されると共に、前記第１電圧検出手段により検出される電圧値である第１検出電圧を入力し、入力した第１検出電圧が予め定められた所定の電圧閾値より低い場合に前記放電抵抗の異常を判定する異常判定手段と、
前記放電抵抗が断線した場合の前記第１検出電圧を、前記予め定められた所定の電圧閾値より低い電圧にする断線検出回路とを備える
ことを特徴とするインバータ装置。
【請求項２】
前記バッテリの電圧を検出する第２電圧検出手段をさらに備え、
前記異常判定手段は、
前記第２電圧検出手段により検出される第２検出電圧よりも予め定められた電圧値である第１閾値電圧だけ低い電圧値を、前記予め定められた所定の電圧閾値として設定する
ことを特徴とする請求項１記載のインバータ装置。
【請求項３】
前記負荷に含まれるモータの回転速度を検出するモータ回転速度検出手段と、
前記第１検出電圧、外部から入力されるトルク指令値及び前記回転速度検出手段により検出される検出回転速度に基づき、前記インバータから出力される電流の電流指令値を算出する指令値算出手段と、
前記電流指令値に基づき、前記インバータを制御するインバータ制御手段とをさらに備え、
前記指令値算出手段は、
前記放電抵抗が正常である場合に前記第１電圧検出手段で検出可能な電圧範囲内の前記第１検出電圧、前記トルク指令値、及び、前記検出回転速度と、前記電流指令値とを関連づけた第１マップと、
前記電圧範囲の電圧より低い電圧、前記トルク指令値、及び、前記検出回転速度と、前記電流指令値とを関連づけた第２マップとを有し、
前記異常判定手段により前記放電抵抗の異常を判定した場合には、前記第２マップを参照して前記電流指令値を算出する
ことを特徴とする請求項１又は２記載のインバータ装置。
【請求項４】
前記第２検出電圧が、前記給電母線間の電圧の異常値を示す異常電圧より低い場合には、前記インバータの制御を停止するインバータ制御手段をさらに備えることを特徴とする請求項２記載のインバータ装置。
【請求項５】
前記異常判定手段により前記放電抵抗の異常を判定した場合に、前記放電抵抗の異常を報知する報知手段をさらに備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のインバータ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インバータ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
駆動対象物を駆動するために、交流電源からの入力を整流、平滑して直流出力を供給し、駆動対象物からの回生電力により発生する電圧の上昇を検出するための電圧上昇検出手段と、電圧上昇の検出により回生電力の放電を開始させるスイッチング手段と、回生電力を消費する回生電力消費素子とにより構成される回生電力放電回路、ヒューズを具備した交流−直流変換装置であって、ヒューズの一端子側に前記電圧上昇検出手段、他端子側に回生電力消費素子の端子間電圧の変化を検出する電圧変化検出手段を備え、前記電圧上昇検出手段と電圧変化検出手段との検出結果に基づいて断線検出の判定を行うための制御手段を設けた交流−直流変換装置が知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２３０２８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、高電圧回路である電圧上昇検出手段の検出結果、及び、高電圧回路である電圧変化検出手段の検出結果に基づいて、低電圧回路である制御手段で断線検出の判定を行っているため、高電圧回路と低電圧回路とを絶縁する絶縁回路を、電圧上昇検出手段と制御手段との間、及び、電圧変化検出手段と制御手段との間に、それぞれ対応させて設ける必要があり、絶縁回路の数が多くなるという問題があった。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、高電圧回路と低電圧回路と間に接続される絶縁回路の数を抑制できるインバータ装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、第１電圧検出手段に絶縁状態で接続されると共に、第１電圧検出手段により検出される電圧値である第１検出電圧を入力し、入力した第１検出電圧が予め定められた所定の電圧閾値より低い場合に放電抵抗の異常を判定する異常判定手段と、放電抵抗が断線した場合の第１検出電圧を、予め定められた所定の電圧閾値より低い電圧にする断線検出回路と、を備えることによって上記課題を解決する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、電圧検出手段の検出電圧の低下に基づき放電抵抗の異常を検出するため、少なくとも電圧検出手段と異常判定手段との間に絶縁回路を設ければよく、その結果として、絶縁回路の数を抑制することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態に係るインバータ装置を含む車両の概要のブロック図である。
【図２】図１の車両の駆動回路のうち、回路内の異常検出と、異常検出時の制御に係る構成を示した回路図である。
【図３】図１のインバータ装置の制御手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１０】
《第１実施形態》
図１は、発明の実施形態に係るインバータ装置を含む車両の概要を示すブロック図である。以下、本例のインバータ装置を電気自動車に適用した例を挙げて説明するが、本例のインバータ装置は、例えばハイブリッド自動車（ＨＥＶ）等の電気自動車以外の車両にも適用可能である。また、本例のインバータ装置は車両以外の装置にも適用可能である。
【００１１】
図１に示すように、本例のインバータ装置を含む車両は、バッテリ１と、開閉器２と、バッテリ電圧センサ４と、モータ５と、磁極位置センサ６と、インバータ１００と、車両コントローラ２００と、異常判定部２０１と、警告表示部２０２とを備えている。
【００１２】
バッテリ１は、リチウムイオン電池等の二次電池を含む直流電源であり、本例の車両の動力源となる。開閉器２は、バッテリ１とインバータ１００との間に接続され、バッテリ１とインバータ１００との間の電気的な導通及び遮断を切り換えるリレースイッチを備えている。具体的には開閉器２は、抵抗３に直列接続したリレースイッチと、該リレースイッチとは別のリレースイッチを並列に接続して形成されている。開閉器２の二つのリレースイッチは、車両コントローラ２００により制御され、オン及びオフを切り換える。抵抗３は、開閉器２をオンさせた時に、バッテリ１とインバータ１００との間で導通する瞬時の突入電流を抑制するための抵抗である。具体的には開閉器２は、車両のイグニッションスイッチがオフの場合（車両が停止操作されている場合）に二つのリレースイッチの双方をオフしてバッテリ１とインバータ１００とを電気的切断し、車両のイグニッションスイッチがオフからオンとなった際（車両が起動操作されている場合）には、最初に抵抗３に直列接続したリレースイッチをオンしてバッテリ１とインバータ１００とを電気的に接続した後に、もう一方のリレースイッチをオンすることにより突入電流を抑制する。バッテリ電圧センサ４は、バッテリ１の電圧を検出するためのセンサであって、バッテリ１に接続されている。バッテリ電圧センサ４により検出されたバッテリ１の検出電圧（Ｖｄｃ_ｂａｔ）は、異常判定部２０１及び車両コントローラ２００に送信される。またバッテリ電圧センサ４は、開閉器２よりバッテリ１側に接続されているため、開閉器２がオフ状態（二つのリレースイッチの両方がオフ状態）でも、バッテリ１の電圧を検出することができる。バッテリ電圧センサ４の検出電圧は車両コントローラ２００によるバッテリ１の容量調整など、バッテリ１の充放電制御に用いられる。なお、以下では開閉器２がオフの状態とは二つのリレースイッチのいずれもがオフの状態を言い、開閉器２がオンの状態とは二つのリレースイッチのいずれかがオンの状態を言う。また、車両の駆動状態（イグニッションスイッチがオンの状態）においては開閉器２はオンの状態が保持されている。
【００１３】
インバータ１００は、バッテリ１とモータ５との間に接続され、バッテリ１から供給される直流電力を交流電力に変換しモータ５に供給する電力変換装置である。また、モータ５の回生制御により、交流電力がモータ５からインバータ１００に供給された場合には、インバータ１００は交流電力を直流電力にして、開閉器２を介してバッテリ１に供給する。モータ５は、多相モータであり、インバータ１００に接続され、インバータ１００からの交流電圧によりトルクを発生させ、車両を走行させる。またモータ５は発電機としても動作する。磁極位置センサ６は、レゾルバやエンコーダなどのセンサであって、モータ５の回転速度に相当する、モータ５の磁極の位置を検出するセンサであり、磁極の位置に応じた各相のパルスを磁極位置検出部１１２に送信する。
【００１４】
異常判定部２０１は、バッテリ電圧センサ４の検出電圧（Ｖｄｃ_ｂａｔ）と、後述するインバータ電圧センサ１０４の検出電圧（Ｖｄｃ_ｉｎｖ）とを用いて、インバータ装置の異常を判定するための判定部である。異常判定部２０１の判定結果は、警告表示部２０２及び車両コントローラ２００に送信される。警告表示部２０２は、異常判定部２０１により異常を示す信号を受信した場合には、例えば車両内に設けられた警告ランプを表示させることで、ユーザに対して異常を報知する。
【００１５】
車両コントローラ２００は、中央演算装置（ＣＰＵ）、リードオンメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を備え、本例の車両の全体を制御する制御部であって、アクセル信号、ブレーキ信号、シフトポジション信号等に基づきトルク指令値（Ｔ＊）を算出し、電流指令部１０１にトルク指令値（Ｔ＊）を出力する。また車両コントローラ２００は、車両起動及び停止操作（イグニッションスイッチ操作）に基づき、開閉器２のオン及びオフを切り換えて、バッテリ４とインバータ１００との間の電気的な導通及び遮断を制御する。また車両コントローラ２００は、バッテリ電圧センサ４の検出電圧に基づき、バッテリ１の状態を管理する。
【００１６】
次に、インバータ１００の具体的な構成を説明する。インバータ１００は、コンデンサ１０１と、放電抵抗１０２と、断線検出回路１０３と、インバータ電圧センサ１０４と、パワー素子１０５と、電流センサ１０６〜１０８と、駆動部１０９と、電流指令部１１０と、電流制御部１１１と、磁極位置検出部１１２とを備えている。
【００１７】
コンデンサ１０１は、バッテリ１の正極側（Ｐ側）及び負極側（Ｎ側）にそれぞれ接続される給電母線の間に接続され、パワー素子１０５のスイッチング動作によって発生するリップル電圧やサージ電圧を抑制する平滑用のコンデンサである。車両起動時で開閉器２がオン状態になると、コンデンサ１０１は、バッテリ４の出力電力により開閉器２を介して充電され、バッテリ１の電圧と等しくなる。放電抵抗１０２は、一端を正極側の給電母線に、他端を断線検出回路１０３を介して負極側の給電母線に接続されている。放電抵抗１０２は、車両停車時で開閉器２がオフ状態になると、コンデンサ１０１に蓄積された電荷を放電する抵抗である。
【００１８】
断線検出回路１０３は、放電抵抗１０２に接続され、放電抵抗１０２の断線の有無に応じて、当該断線検出回路１０３に含まれる回路の動作回路を切り換えることで、放電抵抗１０３の断線を検出する回路である。なお、断線検出回路１０３の具体的な回路構成は後述する。インバータ電圧センサ１０４は、断線検出回路１０３内の回路の電位を検出することで、インバータ１０５の給電母線間の電圧、言い換えると、インバータ１０５の入力電圧を間接的に検出するためのセンサである。インバータ電圧センサ１０４で検出された検出電圧（Ｖｄｃ_ｉｎｖ）は電流指令部１１０及び異常判定部２０１に送信される。
【００１９】
パワー素子１０５は、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）又はＭＯＳＤＥＴ等のスイッチング素子と、当該スイッチング素子に逆並列に接続された整流素子（ダイオード）とを、ブリッジ状に接続した電力変換回路である。当該スイッチング素子は、駆動部１０９からのスイッチング信号に基づき、スイッチング動作を行うことで、バッテリ１からの入力電圧を交流電圧に変換してモータ５に供給する。
【００２０】
電流センサ１０６、１０７、１０８は、インバータ３からモータ４に供給される各相電流（ｉｕ、ｉｖ、ｉｗ）とをそれぞれ検出するセンサであって、インバータ３とモータとの間の各相に設けられ、検出電流の信号を電流制御部１１１に出力する。駆動部１０９は、電流制御部１１１から送信される電圧指令値（Ｖ＊ｕ、Ｖ＊ｖ、Ｖ＊ｗ）に基づき、ＰＷＭ制御信号を生成し、当該信号をパワー素子１０５に送信して、パワー素子１０５のスイッチング素子を所定のタイミングでオン及びオフさせる。
【００２１】
電流指令部１１０は、外部から入力されるトルク指令値（Ｔ＊）と、磁極位置検出部１１２により検出されるモータ５の磁極位置（θ）、及び、インバータ電圧センサ１０４により検出される検出電圧を入力として、マップを参照し、パワー素子１０５からモータ５に供給される交流電流の目標値を示すｄｑ軸電流指令値（ｉ＊ｄ、ｉ＊ｑ）を算出する。当該マップは、トルク指令値（Ｔ＊）、磁極位置（θ）、検出電圧を指標として、ｄｑ軸電流指令値（ｉ＊ｄ、ｉ＊ｑ）を出力するために、電流指令値算出部２１に予め格納されており、入力に対して、インバータ３の損失及びモータ４の損失を最小限に抑える最適な指令値を出力するよう対応づけられている。ここで、ｄｑ軸は、回転座標系の成分を示している。
【００２２】
また、電流指令値１１０には、放電抵抗１０３に異常が発生した場合に、参照する異常時用のマップが別途設けられている。異常時用のマップの電圧には、放電抵抗１０３に異常が生じていない時に参照されるマップ（正常時用のマップ）の電圧範囲の下限電圧より低い電圧が割り当てられている。本例では、後述するように、放電抵抗１０３が断線した場合には、インバータ電圧センサ１０４の検出電圧は正常時のインバータ電圧センサ１０４の検出電圧より低下するよう制御される。そのため、電流指令値１１０は、放電抵抗１０３が断線しても、インバータ１００の制御を継続させるために、低下した検出電圧に基づくマップを、正常時のマップとは別に、異常時用のマップとして予め格納している。
【００２３】
電流制御部１１１は、電流指令部１１０から送信されるｄｑ軸電流指令値（ｉ＊ｄ、ｉ＊ｑ）、電流センサ１０６〜１０８の検出電流（ｉｕ、ｉｖ、ｉｗ）から算出されるｄｑ軸電流（ｉｄ、ｉｑ）に基づき、ｄｑ軸電圧指令値（Ｖ＊ｄ、Ｖ＊ｑ）を演算し、ｄｑ軸電圧指令値（Ｖ＊ｄ、Ｖ＊ｑ）を磁極位置（θ）により座標変換して、電圧指令値（Ｖ＊ｕ、Ｖ＊ｖ、Ｖ＊ｗ）を駆動部１０９に出力する。磁極位置検出部１１２は、磁極位置センサ６から送信されるパルスをカウントすることで、回転子の位置情報（θ）を演算し、電流指令部１１０及び磁極位置検出部１１１に出力する。
【００２４】
次に、図２を用いて、放電抵抗１０２、断線検出回路１０３及びインバータ電圧センサ１０４の具体的な構成を説明する。図２は、図１の車両の駆動回路のうち、回路内の異常検出と、異常検出時の制御に係る構成を示した回路図である。
【００２５】
断線検出回路１０３は、抵抗１０３ａ、１０３ｃ、１０３ｅと、トランジスタ１０３ｂ、１０３ｄとを備えている。抵抗１０３ａは、放電抵抗１０２と、Ｎ側の給電配線との間に接続されている。トランジスタ１０３ｂには、ベースとエミッタ間に抵抗１０３ａが接続され、コレクタに抵抗１０３ｃ及びトランジスタ１０３ｄのベースが接続されている。抵抗１０３ｃは、一端を定電源に、他端をトランジスタ１０３ｂのコレクタ及びトランジスタ１０３ｄのベースに接続されている。トランジスタ１０３ｄには、ベースとエミッタ間にトランジスタ１０３ｂが接続され、コレクタには抵抗１０３ｅが接続されている。抵抗１０３ｅは、トランジスタ１０３ｄのコレクタと、抵抗１０４ａ及び抵抗１０４ｂの接続点との間に接続されている。
【００２６】
電圧センサ１０４は、抵抗１０４ａ、１０４ｂと、電圧検出回路１０４ｃと、絶縁回路１０４ｄとを備えている。抵抗１０４ａ及び抵抗１０４ｂの直列回路は、Ｐ側の給電配線とＮ側の給電配線との間に接続され、給電母線間の電圧を分圧するための抵抗である。電圧検出回路１０４ｃは、抵抗１０４ａと抵抗１０４ｂとの接続点に接続され、当該接続点の電位を電圧（Ｖｉｎ）として検出する。電圧検出回路１０４ｃは、入力される当該電圧（Ｖｉｎ）に対して比例した電圧（Ｖｏ）を絶縁回路１０４ｄに出力する。
【００２７】
絶縁回路１０４ｄは、電圧検出回路１０４ｃと異常判定部２０１との間に設けられ、例えばフォトカプラにより構成される。絶縁回路１０４ｄは、本例のインバータ制御装置のうち、高電圧回路と低電圧回路とを電気的に絶縁させるための回路素子である。電圧検出回路１０４ｃは、抵抗１０４ａ、１０４ｂ及び給電母線を介して、バッテリ１に接続されているため、高電圧回路となる。一方、異常判定部２０１は、制御回路の一部であり、低電圧で駆動する回路であるため、低電圧回路となる。そのため、高電圧回路と低電圧回路の間で信号を送信するためには、電圧検出回路１０４ｃと、異常判定部２０１との間で、電気的に絶縁させる必要がある。そこで、本例は、電圧検出回路１０４ｃと、異常判定部２０１及び電流指令部１１０との間に、絶縁回路１０４ｄを設けている。なお、本実施例においては絶縁回路１０４ｄは電圧センサ１０４内に設ける構成としたが、これに限定されず、例えば異常判定部２０１内に設けても良いし、あるいは電圧センサ１０４及び異常判定部２０１とは別に設けても良い。すなわち、絶縁回路１０４ｄは電圧検出回路１０４ｃと異常判定部２０１とを絶縁状態で接続して、電圧検出回路１０４ｃから出力される電圧（Ｖｏ）を異常判定部２０１に伝送する機能を備えていれば良い。
【００２８】
そして、絶縁回路１０４ｄは、高電圧信号を、低電圧信号に変換して、異常判定部２０１及び電流指令部１１０に出力する。また、絶縁回路１０４ｄは、出力電圧（Ｖｏ）に比例させた電圧（Ｖｄｃ_ｉｎｖ）を低電圧信号に含ませて出力する。これにより、インバータ電圧センサ１０４の検出電圧（Ｖｄｃ_ｉｎｖ）が、異常判定部２０１及び電流指令部１１０に出力される。
【００２９】
次に、図２を用いて、放電抵抗１０２が正常である場合の検出電圧（Ｖｄｃ_ｉｎｖ）、及び、放電抵抗１０２が断線した場合の検出電圧（Ｖｄｃ_ｉｎｖ）について、説明する。ただし、電圧検出回路１０４ｃにおける電圧の比例係数（入力電圧（Ｖｉｎ）／出力電圧（Ｖｏ））をＡとし、絶縁回路１０４ｄにおける電圧の比例係数（検出電圧（Ｖｄｃ_ｉｎｖ）／電圧（Ｖｏ））をＢとする。
【００３０】
放電抵抗１０２が正常である場合には、車両停車時に、コンデンサ１０１の電荷が放電されると、放電抵抗１０２に電流が流れ、トランジスタ１０３ｂのベースに電流が流れるため、トランジスタ１０３ｂのコレクタ−エミッタ間が導通状態となる。そして、トランジスタ１０３ｂのコレクタ−エミッタ間が導通状態であるため、抵抗１０３ｃを流れる電流は、トランジスタ１０３ｂのコレクタに流れ、トランジスタ１０３ｄのベースには流れない。そのため、トランジスタ１０３ｄのコレクタ−エミッタ間は遮断状態となり、抵抗１０３ｅには電流が流れない状態となる。
【００３１】
抵抗１０３ｅに電流が流れない状態において、給電母線間の電圧（Ｖｄｃ）と、検出電圧（Ｖｄｃ_ｉｎｖ）との間には、以下の式（１）の関係が成り立つ。
【数１】
2013110929.tif 000003
ただし、Ｒ１０４ａは抵抗１０４ａの抵抗値を、Ｒ１０４ｂ抵抗１０４ｂの抵抗値を示す。
【００３２】
そして、Ａ＝１、Ｂ＝１、Ｒ１０４ａ＝４００ｋΩ、及び、Ｒ１０４ｂ＝１０ｋΩとすると、式（１）は以下の式（２）で表される。
【数２】
2013110929.tif 000004
【００３３】
例えば、給電母線間の電圧（Ｖｄｃ）を３６９Ｖとすると、放電抵抗１０２が正常である場合に、検出電圧（Ｖｄｃ_ｉｎｖ）は９Ｖとなる。
【００３４】
次に、放電抵抗１０２が断線した場合の検出電圧（Ｖｄｃ_ｉｎｖ）について説明する。放電抵抗１０２が断線した場合には、Ｐ側の給電母線と抵抗１０３ａとの間は遮断されるため、コンデンサ１０１の電荷が放電されると、放電抵抗１０２に電流は流れず、抵抗１０４ａに流れる。抵抗１０３ａに電流が流れないため、トランジスタ１０３ｂのベースには電流は流れず、トランジスタ１０３ｂのコレクタ−エミッタ間は遮断状態となる。そして、トランジスタ１０３ｂのコレクタ−エミッタ間が遮断状態であるため、抵抗１０３ｃを流れる電流は、トランジスタ１０３ｄのベースに流れる。そして、トランジスタ１０３ｄのコレクタ−エミッタ間は導通状態となり、抵抗１０４ａを流れる電流は、抵抗１０４ｂ、抵抗１０３ｅ及びトランジスタ１０３ｄのコレクタ−エミッタ間を流れる状態となる。
【００３５】
抵抗１０３ｅに電流が流れる状態において、給電母線間の電圧（Ｖｄｃ）と、検出電圧（Ｖｄｃ_ｉｎｖ）との間には、以下の式（３）の関係が成り立つ。
【数３】
2013110929.tif 000005
ただし、Ｒ１０３ｅは抵抗１０３ｅの抵抗値を、Ｖｃｅ（ｏｎ）はトランジスタ１０３ｄのコレクタ−エミッタ間の電圧を示す。
【００３６】
そして、上記の係数Ａ、Ｂの条件、抵抗１０４ａ、１０４ｂの抵抗値及び給電母線間の電圧（Ｖｄｃ＝３６９Ｖ）の条件に加えて、Ｒ１０３ｅ＝４７ｋΩ及びＶｃｅ（ｏｎ）＝０．２Ｖとすると、検出電圧（Ｖｄｃ_ｉｎｖ）は７．４９Ｖとなる。
【００３７】
よって、給電母線間の電圧（Ｖｄｃ＝３６９Ｖ）に対して、放電抵抗１０２の正常時には検出電圧（Ｖｄｃ_ｉｎｖ）は９Ｖとなり、放電抵抗１０２の断線時には検出電圧（Ｖｄｃ_ｉｎｖ）は７．４９Ｖとなる。上記のように、断線検出回路１０３は、放電抵抗１０２の断線の有無に応じて、スイッチング素子１０３ｂ、１０３ｄのオン及びオフ動作を異なる動作にすることで、回路動作を切り換えて、電圧検出回路１０４ｃの検出電位を変化させる。具体的には、断線検出回路１０３は、異常時の電圧検出回路１０４ｃの検出電圧（Ｖｉｎ）が正常時の電圧検出回路１０４ｃの検出電圧（Ｖｉｎ）より低い電圧にするように動作する。これにより、断線検出回路１０３は、検出電圧（Ｖｉｎ）を変化させることで、放電抵抗１０２の異常を検出する回路となる。
【００３８】
次に、図１及び２を用いて、電流指令部１１０及び異常判定部２０１の制御を説明する。
【００３９】
電流指令部１１０及び異常判定部２０１には、上記の式（２）に相当する、検出電圧（Ｖｄｃ_ｉｎｖ）と、放電抵抗１０２が正常である場合の給電母線間の検出電圧（Ｖｄｃ）との関係式が記憶されている。電流指令部１１０及び異常判定部２０１は、抵抗１０４ａ、１０４ｂにより分圧された検出電圧（Ｖｄｃ_ｉｎｖ）を、式（２）を用いて、実際の給電母線間の電圧に相当する電圧として換算する。そして、電流指令部１１０は、換算された電圧（以下、「電圧換算値」と称す。）に基づき、電流指令値（ｉ＊ｄ、ｉ＊ｑ）を算出する。異常判定部２０１は、当該電圧換算値（Ｖｄｃ）を用いて、放電抵抗１０２の断線の有無を判定する。
【００４０】
異常判定部２０１は、電圧換算値（Ｖｄｃ）と、バッテリ１の検出電圧（Ｖｄｃ_ｂａｔ）とを比較し、電圧換算値（Ｖｄｃ）とバッテリ１の検出電圧（Ｖｄｃ_ｂａｔ）との差が第１閾値電圧以下である場合には、放電抵抗１０２が断線していると判定し、電圧換算値（Ｖｄｃ）とバッテリ１の検出電圧（Ｖｄｃ_ｂａｔ）との差が第１閾値電圧より大きい場合には、放電抵抗１０２が正常であると判定する。
【００４１】
ここで、放電抵抗１０２の異常判定のための第１閾値電圧について説明する。断線検出回路１０３は、後述するように、放電抵抗１０２の断線時に、入力電圧（Ｖｉｎ）を、放電抵抗１０２の正常時の入力電圧（Ｖｉｎ）より低い電圧に設定する。そして、放電抵抗１０２の断線時の検出電圧（Ｖｄｃ_ｉｎｖ）は正常時の検出電圧（Ｖｄｃ_ｉｎｖ）より低くなり、放電抵抗１０２の断線時の電圧換算値（Ｖｄｃ）も正常時の電圧換算値（Ｖｄｃ）より低くなる。そのため、第１閾値電圧には、放電抵抗１０２の断線故障による電圧換算値の低下分の電圧より小さい電圧が予め設定されている。以下、第１閾値電圧を３０（Ｖ）として、説明する。
【００４２】
正常時には、バッテリ電圧センサ４で検出される電圧（Ｖｄｃ_ｂａｔ）は、給電母線間の電圧（Ｖｄｃ）と等しくなり、３６９Ｖとなる。また、電圧換算値は上記の通り、３６９Ｖとなる。そのため、異常判定部２０１により、電圧換算値（Ｖｄｃ）とバッテリ１の検出電圧（Ｖｄｃ_ｂａｔ）との差を算出すると０Ｖとなり、第１閾値電圧（３０Ｖ）以下となるため、異常判定部２０１は、放電抵抗１０２は正常であると判定する。
【００４３】
一方、放電抵抗１０２の異常時には、電圧換算値は、検出電圧（Ｖｄｃ_ｉｎｖ）である７．４９Ｖを式（２）に代入することで得られ、３０７Ｖとなる。バッテリ１の電圧は、放電抵抗１０２の異常の有無に影響されないため、バッテリ電圧センサ４は、検出電圧（Ｖｄｃ_ｂａｔ）を３６９Ｖとして検出する。異常判定部２０１により、電圧換算値（３０７Ｖ）と検出電圧（Ｖｄｃ_ｂａｔ＝３６９Ｖ）との差を算出すると、差は６２Ｖとなり、第１閾値電圧（３０Ｖ）を越えた値となる。よって、異常判定部２０１は、電圧換算値と検出電圧（Ｖｄｃ_ｂａｔ）との差に基づき、放電抵抗１０２の異常であると判定し、警告表示部２０２に異常を示す信号を送信する。警告表示部２０２は、異常を示すランプを表示させ、ユーザに異常を警告する。
【００４４】
また異常判定部２０１は、バッテリ電圧センサの検出電圧（Ｖｄｃ_ｂａｔ）と、第２閾値電圧とを比較し、当該検出電圧（Ｖｄｃ_ｂａｔ）が第２閾値電圧以下である場合には、給電母線間の電圧に異常が生じていると判定し、当該検出電圧（Ｖｄｃ_ｂａｔ）が第２閾値電圧より大きい場合には、給電母線間の電圧は正常であると判定する。
【００４５】
給電母線間の電圧の異常には、例えば、バッテリ１に含まれる単電池に異常が生じ、バッテリ１から十分な電圧を引き出すことができない場合やバッテリ１の過放電等が含まれる。第２閾値電圧は、給電母線間の電圧の異常を判定するための電圧であって、給電母線間の電圧が正常な場合のバッテリ電圧センサ４で検出可能な電圧範囲より低い電圧に設定されている。
【００４６】
異常判定部２０１は、給電母線間の電圧が異常値を示すと判定した場合には、車両コントローラ２００に当該異常を示す信号を送信する。車両コントローラ２００は放電抵抗１０２以外の異常であると判断し、インバータ１００の動作を停止させるトルク指令値（Ｔ＊）を電流指令部１１０に送信し、インバータ１００のフェールセーフ制御を行う。
【００４７】
次に電流指令値１１０の制御について説明する。正常時の検出電圧（Ｖｄｃ_ｉｎｖ）が入力された場合には、当該検出電圧（Ｖｄｃ_ｉｎｖ）に基づき式（２）を用いて、給電母線間の検出電圧に相当する電圧換算値を算出し、当該電圧換算値、トルク指令値（Ｔ＊）及び磁極位置（θ）に基づき、正常時のマップを参照して、電流指令値を算出する。
【００４８】
一方、放電抵抗１０２の断線時の検出電圧（Ｖｄｃ_ｉｎｖ）が入力された場合には、電流指令値１１０は異常時のマップを参照して、電流指令値を算出する。放電抵抗１０２の断線時には、検出電圧（Ｖｄｃ_ｉｎｖ）は給電母線間の実際の電圧よりも低い電圧となる。また、異常時のマップには、給電母線間の実際の電圧よりも低い電圧に基づいて電流指令値が設定されている。そのため、電流指令値１１０は、モータ５により発生する誘起電圧を低く抑え、モータ５の誘起電圧が給電母線間の実際の電圧を超えないように、電流指令値（ｉ＊ｄ、ｉ＊ｑ）を高めに設定する。電流指令値（ｉ＊ｄ、ｉ＊ｑ）が高い場合には、パワー素子１０５及びモータ５に流れる電流が高くなり、それぞれの損失が増加するが、インバータ１００及びモータ５を継続して動作させることはできる。
【００４９】
すなわち、本例は、放電抵抗１０２の断線により、検出電圧（Ｖｄｃ_ｉｎｖ）に相当する電圧換算値が給電母線間の実際の電圧より低くなった場合でも、電流指令値１１０により、異常時のマップを参照して電流指令値（ｉ＊ｄ、ｉ＊ｑ）を算出して、インバータ１００及びモータ５を制御するため、インバータ１００及びモータ５を継続して動作させることができる。
【００５０】
次に、図３を用いて、本例のインバータ装置の制御手順を説明する。図３は本例のインバータ装置の制御手順を示すフローチャートである。ステップＳ１にて、バッテリ電圧センサ４は、バッテリ１の電圧を検出する。ステップＳ２にて、インバータ電圧センサ１０４は、インバータ１００の給電母線間の電圧を検出する。ステップＳ３にて、異常判定部２０１は、検出電圧（Ｖｄｃ＿ｂａｔ）と第２閾値電圧とを比較する。検出電圧（Ｖｄｃ＿ｂａｔ）が第２閾値電圧以下である場合には、給電母線間の電圧に異常があると判定して、ステップＳ９に遷る。検出電圧（Ｖｄｃ＿ｂａｔ）が第２閾値電圧より大きい場合には、給電母線間の電圧に異常がないと判定して、ステップＳ４に遷る。
【００５１】
ステップＳ４にて、異常判定部２０１は、インバータ電圧センサ１０４により検出された検出電圧（Ｖｄｃ＿ｉｎｖ）を電圧換算値に変換し、当該電圧換算値と検出電圧（Ｖｄｃ＿ｂａｔ）との電圧差を算出し、電圧差と第１閾値電圧とを比較する。電圧差が第１閾値電圧より小さい場合には、放電抵抗２の断線が生じていないと判定して、ステップＳ８に遷る。電圧差が第１閾値電圧以上である場合には、放電抵抗１０２の断線が生じていると判定して、ステップＳ５に遷る。
【００５２】
なおここで、このステップＳ４においては、バッテリの電圧である検出電圧（Ｖｄｃ＿ｂａｔ）と、インバータ電圧センサ１０４により検出された検出電圧（Ｖｄｃ＿ｉｎｖ）との電圧差が第１閾値電圧以上である場合には放電抵抗１０２の断線が生じていると判定しているが、これはインバータ電圧センサ１０４により検出された検出電圧（Ｖｄｃ＿ｉｎｖ）が、バッテリの電圧である検出電圧（Ｖｄｃ＿ｂａｔ）から第１閾値電圧を減じた所定の電圧閾値以下になったか否かを判定していることと同じである。
【００５３】
また、本実施形態においては上述のように、バッテリの電圧である検出電圧（Ｖｄｃ＿ｂａｔ）と、インバータ電圧センサ１０４により検出された検出電圧（Ｖｄｃ＿ｉｎｖ）との電圧差が第１閾値電圧以上である場合には放電抵抗１０２の断線が生じていると判定したが、例えば検出電圧（Ｖｄｃ＿ｂａｔ）を用いずに、正常なバッテリ電圧（バッテリに異常が発生していない場合のバッテリ電圧の範囲の電圧）を予め定めておき、この予め定めた電圧とインバータ電圧センサ１０４により検出された検出電圧（Ｖｄｃ＿ｉｎｖ）との電圧差が第１閾値電圧以上である場合には放電抵抗１０２の断線が生じていると判定しても良い。この場合、インバータ電圧センサ１０４により検出された検出電圧（Ｖｄｃ＿ｉｎｖ）が、予め定めたバッテリの電圧から第１閾値電圧を減じた所定の（固定の）電圧閾値以下になったか否かを判定していることと同じである。但し、この場合には充放電による容量変化に伴うバッテリ電圧の変化に応じて所定の電圧閾値を変化させることができないため、放電抵抗１０２の断線を正確に検出するためには上記実施形態のように、バッテリの電圧である検出電圧（Ｖｄｃ＿ｂａｔ）から第１閾値電圧を減じた値を所定の電圧閾値とすることが好ましい。
【００５４】
ステップＳ５にて、異常判定部２０１は、放電抵抗１０２が断線している旨の信号を警告表示部２０２に送信する。ステップＳ６にて、警告表示部２０２は、放電抵抗１０２が断線している旨の信号を受信すると、警告ランプを表示させる。ステップＳ７にて、電流指令部１１０は、外部から入力されるトルク指令値（Ｔ＊）、検出電圧（Ｖｄｃ＿ｉｎｖ）及び磁極位置（θ）を入力とし、異常時のマップを参照して、電流指令値（ｉ＊ｄ、ｉ＊ｑ）を算出し、電流制御部１１１は当該電流指令値（ｉ＊ｄ、ｉ＊ｑ）に基づき、インバータ１００を制御し、本例の制御処理を終了する。これにより、本例は、放電抵抗１０２が断線したことをユーザに報知しつつ、インバータ１０５の制御し、モータ５の動作を継続させることができる。
【００５５】
ステップＳ４に戻り、電圧差が第１閾値電圧以上である場合には、ステップＳ８にて、電流指令部１１０は、外部から入力されるトルク指令値（Ｔ＊）、検出電圧（Ｖｄｃ＿ｉｎｖ）及び磁極位置（θ）を入力とし、正常時のマップを参照して、電流指令値（ｉ＊ｄ、ｉ＊ｑ）を算出し、電流制御部１１１は当該電流指令値（ｉ＊ｄ、ｉ＊ｑ）に基づき、インバータ１０５を制御し、本例の制御処理を終了する。
【００５６】
ステップＳ３に戻り、検出電圧（Ｖｄｃ＿ｂａｔ）が第２閾値電圧以下である場合には、ステップＳ９にて、異常判定部２０１は、給電母線間の電圧に異常が生じている旨の信号を、車両コントローラ２００及び警告表示部２０２に送信する。ステップＳ１０にて、警告表示部２０２は、給電母線間の電圧に異常が生じている旨の信号を受信すると、警告ランプを表示させる。ステップＳ１１にて、車両コントローラ２００は、給電母線間の電圧に異常が生じている旨の信号を受信すると、インバータ１００の動作を停止させるトルク指令値（Ｔ＊）を電流指令部１１０に送信し、インバータ１００のフェールセーフ制御を行い、本例の制御処理を終了する。
【００５７】
上記のように、本例は、インバータ１００の給電母線間の電圧を検出するインバータ電圧センサ１０４と、該インバータ電圧センサ１０４に絶縁回路１０４ｄによって絶縁状態で接続されてインバータ電圧センサ１０４の検出電圧が入力されるとともに、入力される検出電圧が予め定められた所定の電圧閾値より低くなった場合に異常を判定する異常判定部２０１と、放電抵抗１０２が断線した場合のインバータ電圧センサ１０４の検出電圧を、予め定められた所定の電圧閾値より低い電圧にする断線検出回路１０３とを備える。これにより、本例は、異常判定部２０１により、インバータ電圧センサ１０４の検出電圧（Ｖｄｃ＿ｉｎｖ）が予め定められた所定の電圧閾値より低下したことを検出することで、放電抵抗１０２の断線の有無を判定することができるため、インバータ電圧センサ１０４と異常判定部２０１との間には、少なくとも、検出電圧（Ｖｄｃ＿ｉｎｖ）を含む信号を送信する絶縁回路１０４ｄを設ければよく、絶縁回路１０４ｄの数を抑制しつつ、放電回路の１０２の断線を検出することができる。
【００５８】
また本例は、異常判定部２０１により、バッテリ電圧センサ４の検出電圧とインバータ電圧センサ１０４の検出電圧とを比較し、インバータ電圧センサ１０４の検出電圧が、バッテリ電圧センサ４の検出電圧より、所定の電圧（第１閾値電圧に相当）低くなった場合に、放電抵抗が断線したと判断する。すなわち、バッテリ電圧センサ４の検出電圧より所定の電圧（第１閾値電圧に相当）低い電圧値を予め定められた所定の電圧閾値として、インバータ電圧センサ１０４の検出電圧が予め定められた所定の電圧閾値より低くなった場合に放電抵抗が断線したと判断する。これにより、本例は、給電母線間の電圧を、バッテリ電圧センサ４及びインバータ電圧センサ１０４の異なるセンサで検出し、これらの検出電圧を比較することで、断線検出回路１０４によって、インバータ電圧センサ１０４の検出電圧が変化したか否かを把握することができ、放電抵抗１０２の断線を検知することができる。つまり、予め定められた所定の電圧閾値をバッテリの電圧に応じて変化させることにより、正確に放電抵抗１０２の断線を検知することができる。また本例は、バッテリ電圧センサ４の検出電圧とインバータ電圧センサ１０４の検出電圧とを用いることで、放電抵抗１０２の断線検出に加えて、放電抵抗１０２の断線以外の異常要因により、給電母線間の電圧に異常が生じていることを検出することもできる。また、バッテリ電圧センサ４は、バッテリ１の容量調整等のバッテリ４の充放電制御に用いられるセンサでもあるため、本例は放電抵抗１０２の断線を検出するために別途のセンサを設けなくてもよい。
【００５９】
また本例において、電流指令部１１０は、放電抵抗１０２が正常である場合に参照される正常時用のマップと、放電抵抗１０２が異常である場合に参照される異常時用のマップとを有し、異常判定部２０１により放電抵抗に異常が生じていると判定された場合には、電流指令部１１０は、異常時用のマップを参照して、電流指令値を算出する。放電抵抗１０２が断線している場合には、インバータ電圧センサ１０４の電圧は給電母線間の実際の電圧を検出していないため、かかる場合に、インバータ１００の通常制御の際のマップを参照すると、給電母線間の電圧より高い電圧に基づいてマップが参照される可能性があり、インバータ１００の制御が成り立たない場合がある。一方、本例では、放電抵抗１０２の断線時には、正常時のマップと異なる異常時用のマップが参照されるため、インバータ制御を継続して行うことができる。
【００６０】
また本例は、異常判定部１０２において、バッテリ電圧センサ４の検出電圧が第２閾値電圧より低い場合には、バッテリの異常によって給電母線間の電圧に異常が生じていると判定し、車両コントローラ２００により、インバータ１００の制御を停止させる。これにより、本例は、給電母線間の電圧に異常が生じている場合には、インバータ１００の制御を停止させ、より安全な制御システムを提供することができる。
【００６１】
また本例は、異常判定部２０１により放電抵抗１０２の異常を判定した場合に、警告表示部２０２により当該異常を報知する。これにより、ユーザに対して、放電抵抗１０２の異常を通知することができる。
【００６２】
なお本例において、異常判定部２０１は、バッテリ電圧センサ４の検出電圧と、インバータ電圧センサ１０４の検出電圧に相当する電圧変換値との電圧差を算出し、当該電圧差と第１閾値電圧とを比較して、放電抵抗１０２の異常を判定したが、必ずしも当該電圧差を算出する必要はなく、例えば、バッテリ電圧センサ４の検出電圧と電圧変換値とを比較して、電圧変換値がバッテリ電圧センサ４の検出電圧より低い場合に、放電抵抗１０２が断線したと判定してもよい。すなわち、第１閾値電圧は適宜設計あるいは実験によって設定される値であり、０を含む値である。また、異常判定部２０１は、電圧換算値と、放電抵抗１０２の断線を判定するための所定の閾値とを比較して、電圧換算値が当該所定の閾値より低い場合に、放電抵抗１０２が断線したと判定してもよい。
【００６３】
上記インバータ電圧センサ１０４が本発明の「第１電圧検出手段」に相当し、異常判定部２０１が「異常判定手段」に、バッテリ電圧センサ４が「第２電圧検出手段」に、磁気位置センサ６が「回転速度検出手段」に、電流指令部１１０が「指令値算出手段」に、電流制御部１１１及び車両コントローラのうちトルク指令値（Ｔ＊）を演算する部分が「インバータ制御手段」に、警告表示部２０２が「報知手段」に、正常時のマップが「第１マップ」に、異常時のマップが「第２マップ」に相当する。
【符号の説明】
【００６４】
１…バッテリ
２…開閉器
３…抵抗
４…バッテリ電圧センサ
５…モータ
６…磁極位置センサ
１００…インバータ
１０１…コンデンサ
１０２…放電抵抗
１０３…断線検出回路
１０４…インバータ電圧センサ
１０５…パワー素子
１０６、１０７、１０８…電流センサ
１０９…駆動部
１１０…電流指令部
１１１…電流制御部
１１２…磁極位置検出部
２００…車両コントローラ
２０１…異常判定部
２０２…警告表示部
【図１】
2013110929.tif 000006
【図２】
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【図３】
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