(57)【要約】【課題】電力変換装置の動作停止時には平滑用コンデンサの残留電荷を確実に放電することができる簡素な構成の放電回路を備えた電力変換装置を提供する。【解決手段】ブリッジ接続されたパワー半導体素子２ａが直流電源５ａに電源ラインを介して接続された電力変換回路２と、電力変換回路２の電源ラインと接地との間に接続された平滑用コンデンサ４と、電力変換回路２を駆動制御する制御回路７と、平滑用コンデンサ４の両端に接続され放電スイッチ８ｂと放電抵抗８ａが直列接続された放電回路８とを備えた電力変換装置であって、放電回路８の放電スイッチ８ｂは制御回路７を駆動する電源ラインの電圧ＶＣｉｎが所定値以下になったときに反転スイッチ９を介して導通する。【選択図】図１ａ
2017192185.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブリッジ接続されたパワー半導体素子が直流電源に電源ラインを介して接続された電力変換回路と、前記電力変換回路の電源ラインと接地との間に接続された平滑用コンデンサと、前記電力変換回路を駆動制御する制御回路と、前記平滑用コンデンサの両端に接続され放電スイッチと放電抵抗が直列接続された放電回路とを備えた電力変換装置であって、前記放電回路の放電スイッチは前記制御回路を駆動する電源ラインの電圧が所定値以下になったときに導通することを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
前記平滑用コンデンサの両端の電源ラインと接地との間に接続され、直列に接続した抵抗器で構成された電圧監視回路を備え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】
前記制御回路内に設けられ、イグニッションキー信号および前記電力変換回路の電源ラインを開閉するコンタクタに対する上位の電子制御装置からの開閉制御信号による遮断状況を認識したとき、前記制御回路の電源ラインに設けられた電源スイッチ回路を遮断する制御信号を出力するマイクロコンピュータを備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記放電回路に設けられた放電用スイッチと並列に設けられ、前記電力変換回路の電源ラインに設けられたコンタクタの遮断状況を認識した前記制御回路内のマイクロコンピュータからの制御信号により導通する第２の放電用スイッチを備えていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記制御回路内のマイクロコンピュータは、前記コンタクタの遮断状況を認識してから所定時間経過しても、前記電力変換回路のパワー半導体素子を駆動するドライバ回路の動作がないとき、前記第２の放電用スイッチを導通させ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】
前記制御回路に給電するためのバックアップ電源回路が設けられている場合には、前記電力変換回路の電源ラインに設けられたコンタクタの遮断状況を認識した前記制御回路内のマイクロコンピュータからの制御信号により、前記バックアップ電源回路を停止することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記放電回路に設けられた放電用スイッチは、前記制御回路を駆動する電源ラインの電圧が所定値以下になったときに動作する反転スイッチを介して導通することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項８】
前記放電回路に設けられた放電用スイッチは、正論理でスイッチング動作する半導体スイッチであることを特徴とする請求項１から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】
この発明は、例えば車両向けのインバータ装置などの電力変換装置が停止した際に、搭載された平滑用コンデンサの残留電荷を放電する放電回路を備えた電力変換装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば車両に搭載されるモータ駆動用のインバータ装置などの電力変換装置には電源電圧の変動抑制のために平滑用コンデンサを搭載することが一般的である。
平滑用コンデンサは、電力変換回路が直流電源あるいは負荷から切り離され、放電経路がなくなった時に電荷が残存してしまい、特に電力変換装置の動作停止後においては、車両メンテナンスや取外し作業によって作業者が通電部に接触してしまい感電する可能性があるため残留電荷は確実に放電しておく必要がある。
このような平滑用コンデンサの残留電荷を放電するために、例えば特許文献１では、放電する必要がある電源ラインを電圧源とした電圧レギュレータで生成される内部電圧を、リレースイッチを導通させるための電気出力として、イグニッションキーオフ時のトリガ信号をきっかけにリレースイッチを開閉制御し、負荷への給電停止時に確実に放電させる技術が開示されている。（例えば、特許文献１）
また、特許文献２では、平滑用コンデンサの残留電荷をコンバータを介して制御部側に供給することを兼ねた放電回路を備えることで、外部電源を必要とすることなく、イグニッションキー信号等に基づいて制御部から放電制御する技術が開示されている。（例えば、特許文献２）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−７３３９９号公報
【特許文献２】特許第３２５０４４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の特許文献１で開示された技術では、放電が必要な電源ラインの電源電圧が電圧レギュレータの設定電圧を下回った時、放電用のリレースイッチが遮断されるため、電圧レギュレータの設定電圧次第では十分に放電しきれずに電荷が残存してしまう虞があり、感電死リスクの少ない低電圧であっても短絡すると火花が発生し、作業者に恐怖感を与えるうえ、電子部品を壊す可能性があるという課題があった。
また、特許文献２で開示された技術のように放電回路をＥＣＵ等の制御装置からオン・オフ制御する場合、制御装置の異常が生じた時に放電回路が動作せず、電荷が残存してしまう虞があるという課題があった。
さらに、近年の車両システムにおいては、モータジェネレータのような電力を必要とする補機側の直流電源にはバッテリ保護の観点からコンタクタが併設されていることが一般的であるが、該コンタクタは上位の電子制御装置によって開閉制御されることが多く、特許文献１や特許文献２のように補機に備えられた制御機構内でコンタクタを直接制御する場合が少ない。そのため、コンタクタ制御を必ずしも必要とせず、補機の制御機構内で確実に放電することができる放電回路を備えておくことが好ましいという課題もあった。
【０００５】
この発明は以上のような課題を解決するためになされたもので、電力変換装置の制御機構内で放電回路を構成しつつ、制御用ＩＣの制御信号によって放電制御することなく、電力変換装置の動作停止時には平滑用コンデンサの残留電荷を確実に放電することができる簡素な構成の放電回路を備えた電力変換装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る電力変換装置は、ブリッジ接続されたパワー半導体素子が直流電源に電源ラインを介して接続された電力変換回路と、前記電力変換回路の電源ラインと接地との間に接続された平滑用コンデンサと、前記電力変換回路を駆動制御する制御回路と、前記平滑用コンデンサの両端に接続され放電スイッチと放電抵抗が直列接続された放電回路とを備えた電力変換装置であって、前記放電回路の放電スイッチは前記制御回路を駆動する電源ラインの電圧が所定値以下になったときに導通することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、ブリッジ接続されたパワー半導体素子が直流電源に電源ラインを介して接続された電力変換回路と、前記電力変換回路の電源ラインと接地との間に接続された平滑用コンデンサと、前記電力変換回路を駆動制御する制御回路と、前記平滑用コンデンサの両端に接続され放電スイッチと放電抵抗が直列接続された放電回路とを備えた電力変換装置であって、前記放電回路の放電スイッチは前記制御回路を駆動する電源ラインの電圧が所定値以下になったときに導通するため、電力変換装置の動作停止時には平滑用コンデンサの残留電荷を確実に放電することができる簡素な構成の放電回路を備えた電力変換装置を得ることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１ａ】この発明の実施の形態１における電力変換装置の概略構成を示す回路図である。
【図１ｂ】この発明の実施の形態１における電力変換装置の概略構成を示す回路図である。
【図２】この発明の実施の形態１における電力変換装置の起動・停止時の放電回路の動作タイミングを説明する説明図である。
【図３】この発明の実施の形態２における電力変換装置の概略構成を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、この発明の実施の形態について説明するが、各図において同一、または相当部分については同一符号を付して説明する。
実施の形態１．
図１ａおよび図１ｂはこの発明の実施の形態１における電力変換装置の概略構成を示す回路図、図２はこの発明の実施の形態１における電力変換装置の起動・停止時の放電回路の動作タイミングを説明する説明図である。
図１ａおよび図１ｂは、電力変換装置の一例として自動車用補機を駆動するインバータ装置を示したものであり、自動車用補機となるモータジェネレータ１を動作させるための電力変換回路２と、電力変換回路２を駆動制御する制御回路７を備えており、電力変換回路２はインバータ装置の外部に配設された第１の直流電源５ａからコンタクタ６を介して給電され、制御回路７はインバータ装置の外部に配設された第２の直流電源５ｂから給電されている。
【００１０】
なお、第１の直流電源５ａ及び第２の直流電源５ｂは、二次電池や燃料電池またはキャパシタ等の各種蓄電デバイスが適用可能であり、また、第１の直流電源５ａと第２の直流電源５ｂは、同電圧系か或いは大量の電力を必要とする第１の直流電源５ａ側が高電圧となっている。さらに、図１ａおよび図１ｂでは、第１の直流電源５ａと第２の直流電源５ｂを別に設けている場合について図示しているが、電力変換回路２と制御回路７に同一の直流電源から給電する構成であってもよい。
【００１１】
電力変換回路２内には、第１の直流電源５ａがコンタクタ６を介して接続され電圧ＶＢｉｎが与えられる電源ラインと接地間に、ブリッジ接続されたパワー半導体素子２ａ群を備えており、スイッチング動作によって、駆動時には第１の直流電源５ａから供給される直流電力を交流電力に変換し、また発電時にはモータジェネレータ１の交流の発電電力を直流に変換する。さらに電圧ＶＢｉｎの電源ラインと接地間に平滑用コンデンサ４が接続され、電源ライン上で発生するリップル電圧を平滑化する。この時、平滑用コンデンサ４は低インピーダンス（ＥＳＲ）且つ比較的大きい静電容量をもつコンデンサであることが好ましい。
なお、コンタクタ６はインバータ装置の外部に搭載された、車両情報を統合しエンジン制御等を行う上位の電子制御装置３によって開閉制御される。
【００１２】
制御回路７は、パワー半導体素子２ａ群をスイッチング動作させるための駆動信号による指令を送るドライバ回路１１及びマイクロコンピュータ１０等の制御用ＩＣ類を備えている。また、マイクロコンピュータ１０はインバータ装置の各部の情報（モータ回転数，トルク，電圧，電流或いは温度等）を統合してインバータ装置を制御する。
【００１３】
また、制御回路７は、第２の直流電源５ｂから逆接保護用（逆流防止用）のダイオード１３および電源スイッチ回路１２を介した電源ラインとそれに接続された内部電源電圧生成回路１７を備えており、この電源スイッチ回路１２は外部入力信号となるイグニッションキー信号ａが入力されることで導通するスイッチ回路となっている。この時、イグニッションキー信号ａは同時にマイクロコンピュータ１０側にも入力され、マイクロコンピュータ１０でイグニッションキー信号ａのオン検知を行い、検知後、マイクロコンピュータ１０側から電源スイッチ回路１２にイグニッションリレー信号ｂを送信する。電源スイッチ回路１２はイグニッションキー信号ａあるいはイグニッションリレー信号ｂのいずれかが入力されていると導通状態となる論理和型の回路となっている。
【００１４】
このように電源スイッチ回路１２を構成することで、イグニッションキー信号ａがオフとなっても直ちに給電が遮断されず、イグニッションリレー信号ｂによって電源スイッチ回路１２が導通状態を継続する。マイクロコンピュータ１０がイグニッションキー信号ａのオフを検知してから正常にインバータ装置の停止処理を完了させた後、イグニッションリレー信号ｂをオフにして給電を遮断することによって、インバータ装置を正常に動作停止させる。
【００１５】
電源スイッチ回路１２の出力段の電源ラインの電圧ＶＣｉｎは、第２の直流電源５ｂの電圧ＶＣが逆接保護用のダイオード１３で順方向電圧分降下した電圧となる。また電源ラインの電圧ＶＣｉｎは、内部電源電圧生成回路１７によって降圧され、制御回路７内のマイクロコンピュータ１０や各素子などの負荷１４に電源供給される。
【００１６】
また、電力変換回路２の電源ラインの電圧ＶＢｉｎをモニタするために、制御回路７内に電圧監視回路１５が設けられている。電圧監視回路１５は、少なくとも２個以上の直列に接続された抵抗器から構成され、電力変換回路２の電源ラインと接地間に接続されており、電圧監視回路１５で分圧された電圧値をマイクロコンピュータ１０に入力して電源ラインの電圧ＶＢｉｎを常時モニタしている。
【００１７】
放電回路８は、放電抵抗８ａと第１の放電用スイッチ８ｂとが直列接続され、制御回路７の内部に配設されるとともに、電力変換回路２の停止時に放電が必要となる電圧ＶＢｉｎの電源ラインと接地間に接続される。第１の放電用スイッチ８ｂが導通することで、平滑用コンデンサ４の残留電荷が放電抵抗８ａを介して放電する経路が形成される。
【００１８】
第１の放電用スイッチ８ｂのスイッチング動作は、制御回路７の電源ラインの電圧ＶＣｉｎに基づいて行われ、電圧ＶＣｉｎが所定値以下であれば導通し、電圧ＶＣｉｎが所定値以上であれば遮断するようスイッチングさせる。この時、図１ａおよび図１ｂに示すようにスイッチの接触形式によって構成は異なる。
【００１９】
図１ａに示す第１の放電用スイッチ８ｂは、通常は遮断状態（ノーマリーオープン）にあるａ接点方式の場合の構成であり、この構成では反転スイッチ９を付加する。反転スイッチ９が制御回路７の電源ラインに接続され、電源ラインの電圧ＶＣｉｎに基づいて導通及び遮断し、第１の放電用スイッチ８ｂは反転スイッチ９の論理に基づいて導通及び遮断する。この時、反転スイッチ９においてもａ接点方式のスイッチを用いる。
【００２０】
制御回路７の電源ラインの電圧ＶＣｉｎが所定値以下で反転スイッチ９が遮断すると、第１の放電用スイッチ８ｂは電力変換回路２の電源ラインの電圧ＶＢｉｎを信号源として導通状態となり、放電抵抗８ａを介した放電経路が形成され、電力変換回路２の電源ライン上の平滑用コンデンサ４の残留電荷を放電する。また制御回路７の電源ラインの電圧ＶＣｉｎが所定値以上で反転スイッチ９が導通すると、第１の放電用スイッチ８ｂの信号源がインピーダンスの低い反転スイッチ９側に通電することになり、第１の放電用スイッチ８ｂが遮断され、放電経路が断たれる。この時、必要に応じて第１の放電用スイッチ８ｂの信号源経路にも電流制限抵抗を設けておき、反転スイッチ９の通電時には第１の放電用スイッチ８ｂ側に電流が流れないようにしておく。
このように、図１ａに示す第１の放電用スイッチ８ｂは、反転スイッチ９を介して制御回路７の電源ラインの電圧ＶＣｉｎに基づいて導通及び遮断する構成となる。なお、第１の放電用スイッチ８ｂのスイッチングの信号源は、電力変換回路２の電源ラインの電圧ＶＢｉｎとなる。
【００２１】
一方、図１ｂに示す第１の放電用スイッチ８ｂは、通常は導通状態にあるｂ接点方式（ノーマリークローズ）の場合の構成である。この場合には、反転スイッチ９を介すことなく、制御回路７の電源ラインの電圧ＶＣｉｎから直接第１の放電用スイッチ８ｂに接続し、制御回路７の電源ラインの電圧ＶＣｉｎを信号源として第１の放電用スイッチ８ｂを導通及び遮断する。
このように図１ｂに示す構成にすることにより、第１の放電用スイッチ８ｂは、制御回路７の電源ラインの電圧ＶＣｉｎが直接スイッチ論理となり、制御回路７の電源ラインの電圧ＶＣｉｎが所定値以下で導通し、所定値以上で遮断するスイッチング動作となるため構成が簡単である。
【００２２】
図１ａおよび図１ｂのいずれの構成においても、制御回路７の電源ラインの電圧ＶＣｉｎが所定値以下で放電回路８が動作し、制御回路７の電源ラインの電圧ＶＣｉｎが所定値以上で放電回路８が遮断されることとなる。この所定値は制御回路７が動作可能な電圧範囲の最小値未満に設定することが好ましく、要するにインバータ装置の動作停止に伴い、放電回路８が動作するように設定する。
【００２３】
また、図１ａに示すように電力変換回路２の電源ラインの電圧ＶＢｉｎを第１の放電用スイッチ８ｂの信号源とする場合、放電によって信号源である電力変換回路２の電源ラインの電圧ＶＢｉｎが閾値まで低下すると、第１の放電用スイッチ８ｂが遮断され、放電回路８が止まってしまうが、電圧監視回路１５の抵抗を介して放電しきることができる。
【００２４】
さらに、例えば平滑用コンデンサ４にアルミ電解コンデンサを用いた場合、一度放電しきっても開放状態が長期間続くと分極作用により再起電圧が生じてしまうが、電圧監視回路１５が接続されていることで再起電圧を防止することが可能となる。放電回路８で放電しきれなかった時の残電圧や再起電圧が生じると、短絡による火花が発生する可能性もあるため、インバータ装置の停止時には、放電回路８にて感電死リスクの少ない安全な電圧まで急速に放電して感電リスクを早急に低減させ、放電回路８が止まった後の残留電荷等についても電圧監視回路１５によって完全放電することが出来るため、短絡による火花に対する恐怖感や電子部品の故障リスクを低減させることが可能となる。
【００２５】
なお、制御回路７の電源ラインの電圧ＶＣｉｎを監視する電圧監視回路１６を設けることで、インバータ装置の動作停止時に制御回路７内の残留電荷を放電できるため、残電圧なく制御回路７を停止することが可能であるとともに、放電回路８を確実に動作させることが出来る。
【００２６】
また好ましくは、電子制御装置３がイグニッションキー信号aのオフを検知するとともに、コンタクタ６を遮断しにいく制御を電子制御装置３側に備えておく。或いは、コンタクタ６の開閉状態の情報を、コンタクタ６の制御を行う電子制御装置３からマイクロコンピュータ１０へ通信信号ｃによって送られるようにし、インバータ装置の停止時はイグニッションキー信号aの遮断且つコンタクタ６の遮断状態をマイクロコンピュータ１０が認識した場合に、イグニッションリレー信号ｂによって制御回路７を停止させる制御を備えておく。このように構成することで、例えばコンタクタ６が導通時に制御回路７が停止して放電回路８が動作してしまった場合など、第１の直流電源５ａが放電回路８によって異常放電されてしまう虞があるが、これらの制御を備えておくことで意図しない異常放電を避けることが出来る。
【００２７】
次に図２にもとづきインバータ装置の起動・停止時の放電回路の動作を説明する。図２は図１ａに示す反転スイッチ９を用いた場合の放電回路８の動作例をタイムチャート形式で示したもので、最下段に記入のｔ１からｔ３が起動時の時点を示し、ｔ４からｔ７が停止時の時点である。まず時点ｔ１においてイグニッションキー信号ａが入力されると、電源スイッチ回路１２が導通し、第２の直流電源５ｂから給電されることで、制御回路７の内部の電源ラインに電圧ＶＣｉｎが立ち上がる。電圧ＶＣｉｎを元に内部電源電圧生成回路１７で制御回路７の各素子の駆動に必要な電圧が生成されることによって、マイクロコンピュータ１０が起動する。マイクロコンピュータ１０が起動した後、時点ｔ２において電源スイッチ回路１２にイグニッションリレー信号ｂを送り、電源スイッチ回路１２の導通状態を保持する。
【００２８】
また、時点ｔ１において制御回路７の電源ラインに電圧ＶＣｉｎが立ち上がると同時に反転スイッチ９が導通することで、第１の放電用スイッチ８ｂが遮断状態を維持し、放電回路８を使用しない状態となる。
時点ｔ３において電子制御装置３からの起動信号によってコンタクタ６が導通すると、第１の直流電源５ａから給電され、電力変換回路２内の電源ラインに電圧ＶＢｉｎが立ち上がる。この状態で制御回路７のドライバ回路１１からの駆動信号が電力変換回路２のパワー半導体素子２ａに与えられることでインバータ装置が起動してモータジェネレータ１が動作可能となる。
【００２９】
次にインバータ装置の停止時においては、時点ｔ４でイグニッションキー信号ａの遮断且つ、コンタクタ６の遮断をマイクロコンピュータ１０が認識すると、マイクロコンピュータ１０はインバータ装置の停止処理を実施する。停止処理完了後、時点ｔ５でマイクロコンピュータ１０がイグニッションリレー信号ｂを切ると、電源スイッチ回路１２が遮断され、第２の直流電源５ｂから制御回路７の電源ラインに給電されなくなり、電圧ＶＣｉｎが低下する。電圧ＶＣｉｎが予め設定されている所定値まで低下すると、反転スイッチ９が遮断され、第１の放電用スイッチ８ｂが導通する。
【００３０】
第１の放電用スイッチ８ｂが導通すると、放電回路８が動作して放電抵抗８ａを介して時点ｔ５から時点ｔ６にかけて平滑用コンデンサ４の残留電荷を急速に放電させる。時点ｔ６で電力変換回路２の電源ラインの電圧ＶＢｉｎが第１の放電用スイッチ８ｂが遮断される閾値まで低下すると、第１の放電用スイッチ８ｂが遮断される。その後は時点ｔ６から時点ｔ７にかけて電圧監視回路１５によって平滑用コンデンサ４の残留電荷を完全放電させる。
【００３１】
以上説明したように、放電回路８が電源スイッチ回路１２の出力段の制御回路７の電源ラインの電圧ＶＣｉｎに基づいて導通及び遮断することによって、制御ＩＣの制御信号等を用いることなく、インバータ装置の動作停止時には平滑用コンデンサ４の残留電荷を確実に放電することができるとともに、電圧監視回路１５によって再起電圧の発生も防止することができる。さらに、イグニッションキー信号ａのオフによってインバータ装置が正常に停止する場合だけでなく、例えば何らかの故障等により第２の直流電源５ｂが不意に遮断された場合でも放電回路８は動作するため、平滑用コンデンサ４の残留電荷を確実に放電することが可能である。したがって、本発明を用いることで、簡素な構成で作業者の感電リスクや短絡による火花の発生リスクを低減できる安全なインバータ装置を提供することが出来る。
【００３２】
実施の形態２．
図３はこの発明の実施の形態２における電力変換装置の概略構成を示す回路図である。
上記実施の形態１では、放電回路８の第１の放電用スイッチ８ｂが制御回路７の電源ラインの電圧ＶＣｉｎに基づいて導通及び遮断する場合について説明したが、実施の形態２では、図３に示すように、第１の放電用スイッチ８ｂと並列にマイクロコンピュータ１０による導通及び遮断の制御が可能な第２の放電用スイッチ８ｃを設けるとともに、第１の放電用スイッチ８ｂ、第２の放電用スイッチ８ｃ及び反転スイッチ９を正論理動作の半導体スイッチで構成し、さらに、制御回路７にバックアップ電源回路１８を備えた電力変換装置（インバータ装置）について説明する。
なお、他の部分については、上記実施の形態１と同様であるため説明を省略する。
【００３３】
まず第２の放電用スイッチ８ｃは第１の放電用スイッチ８ｂに並列接続され、マイクロコンピュータ１０の制御信号ｄによって導通及び遮断動作を行うことができる。このように構成された第２の放電用スイッチ８ｃによって、制御回路７が正常動作時において、任意に放電回路８を動作させることができる。
例えば、イグニッションキー信号ａが入力され制御回路７は起動しているがモータジェネレータ１を動作させる必要がない時や、第１の直流電源５ａがモータジェネレータ１の発電動作により過充電状態に陥った時など、制御回路７が正常動作時でもコンタクタ６が遮断されるような場合に、必要に応じて第２の放電用スイッチ８ｃを利用するよう制御する。
【００３４】
マイクマイクロコンピュータ１０は、コンタクタ６の遮断状態を認識し、且つドライバ回路１１が動作していない時に、制御信号ｄによって第２の放電用スイッチ８ｃを導通させ、第２の放電用スイッチ８ｃを経由した放電回路８を形成する。マイクロコンピュータ１０がコンタクタ６の導通状態を認識した場合は、直ちに第２の放電用スイッチ８ｃを遮断して放電回路を止める。
この時、コンタクタ６の遮断状態をマイクロコンピュータ１０が認識してから所定時間経過しても、ドライバ回路１１が動作しない場合に第２の放電用スイッチ８ｃを導通させるようなタイマー機能を設けてもよい。タイマー機能を設けることで、通信上で一時的な誤認識が生じてしまっても、所定時間内に復帰すれば意図しない放電は防止することができる。
このように、第２の放電用スイッチ８ｃは基本的には制御回路７が正常動作している時に任意の設定で使用できる。
【００３５】
また、第１の放電用スイッチ８ｂ、第２の放電用スイッチ８ｃ及び反転スイッチ９には半導体スイッチを用いることが好ましい。半導体スイッチは機械動作のあるリレースイッチに比べてスイッチングが速く、小型・軽量といった利点があり、制御回路７を構成する回路基板上に搭載する上で効率的に配置できる。また摩耗がなく寿命が長いため、スイッチング動作を繰り返すような本発明において好適である。
【００３６】
さらに、制御回路７と電力変換回路２で電源系が異なるインバータ装置であっても接地が同一であれば、正論理動作する種類の半導体スイッチを選定すると幅広く適用可能となる。図３では、それぞれのスイッチにＮチャネルＭＯＳＦＥＴをソース接地して用いた場合を例示している。ソース側が常に一定のため、ゲート電圧も単純に設定することができ設計が容易である。放電回路８によって可能な限り低い電圧まで急速放電するためには、第１の放電用スイッチ８ｂにはゲート閾値電圧が低電圧である仕様のＭＯＳＦＥＴを選定すればよい。この時、第１の放電用スイッチ８ｂをスイッチングさせる信号源としては電力変換回路２の電源ラインの電圧ＶＢｉｎが信号源となるが、電源電圧によってはそのままゲートに印加すると定格を超えてしまう可能性があるため、電流制限抵抗とともに、ゲートラインと接地間に分圧するための抵抗を入れておいてもよい。
【００３７】
また、反転スイッチ９は、制御回路７の動作電圧範囲の最小値未満のゲート閾値電圧を持つＭＯＳＦＥＴを選定することが好ましい。制御回路７の動作電圧範囲内に設定した場合には、電源変動した時に動作中にも関わらず意図せず放電回路８が導通（オン）してしまう可能性があるため、インバータ装置が停止する電圧で放電回路８が動作するように設定するとよい。
【００３８】
さらに、図３に示すインバータ装置には、第２の直流電源５ｂが不意に遮断された場合に、第１の直流電源５ａから速やかに制御回路７に対して給電できるバックアップ電源回路１８を備えており、制御回路７側の第２の直流電源５ｂが失われてもインバータ装置が停止することなく動作継続できる。バックアップ電源回路１８の主構成としては、降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータあるいはスイッチ回路が含まれた電源切換回路などであり、必要に応じてマイクロコンピュータ１０によって制御信号ｅにより制御される。
【００３９】
第２の直流電源５ｂが遮断され、制御回路７がバックアップ電源回路１８を介して第１の直流電源５ａから給電されている場合、マイクロコンピュータ１０がコンタクタ６の遮断状態を認識した時は、平滑用コンデンサ４の残留電荷を利用して、マイクロコンピュータ１０が停止処理を実施する。停止処理が完了次第、イグニッションリレー信号ｂかあるいは制御信号ｅによりバックアップ電源回路１８を停止させ、給電を遮断することで制御回路７の電源ラインの電圧ＶＣｉｎが低下して、放電回路８によって残留電荷を放電させる。この構成であれば、残留電荷を利用しつつ安全に停止処理した後、平滑用コンデンサ４の残留電荷を放電することができる。
【００４０】
この時、バックアップ電源回路１８の動作状態をマイクロコンピュータ１０で制御あるいは監視できていることが好ましい。例えばバックアップ電源回路１８を備えた構成で、インバータ装置の停止処理が実施形態１で説明したようにイグニッションキー信号ａの遮断且つコンタクタ６の遮断をマイクロコンピュータ１０が認識した時に実施されるとすると、第２の直流電源５ｂ側が遮断されてもイグニッションキー信号ａがオン状態となっている場合、平滑用コンデンサ４の残留電荷を消費しながら制御回路７を動作させ、動作停止の判定が成されないまま停止してしまうことが想定される。マイクロコンピュータ１０が、バックアップ電源回路１８が動作していると判定している場合は、イグニッションキー信号ａの導通・遮断（オン・オフ）によらず、コンタクタ６が遮断されると停止処理を実施するようにしておけば、安全に停止処理が実施される。
【００４１】
以上説明したように、本発明によれば、放電回路の放電スイッチは制御回路を駆動する電源ラインの電圧が所定値以下になったときに導通するため、インバータ装置の停止時の制御回路を駆動する電源ラインの電圧低下に伴って、平滑用コンデンサ４の残留電荷を確実に放電できるとともに、制御ＩＣによって直接放電回路を制御する必要もなく、簡素な構成なため、種々のインバータ装置などの電力変換装置に適用することができる。
【００４２】
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、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能であり、上記実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【符号の説明】
【００４３】
１  モータジェネレータ、２  電力変換回路、２ａ  パワー半導体素子、３  電子制御装置、４  平滑用コンデンサ、５ａ  第１の直流電源、５ｂ  第２の直流電源、６  コンタクタ、７  制御回路、８  放電回路、８ａ  放電抵抗、８ｂ  第１の放電用スイッチ、８ｃ  第２の放電用スイッチ、９  反転スイッチ、１０  マイクロコンピュータ、１１  ドライバ回路、１２  電源スイッチ回路、１３  ダイオード、１５  電圧監視回路、１６  電圧監視回路、１７  内部電源電圧生成回路、１８  バックアップ電源回路
【図１ａ】
2017192185.tif 000003
【図１ｂ】
2017192185.tif 000004
【図２】
2017192185.tif 000005
【図３】
2017192185.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成29年7月24日(2017.7.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブリッジ接続されたパワー半導体素子が直流電源に電源ラインを介して接続された電力変換回路と、前記電力変換回路の電源ラインと接地との間に接続された平滑用コンデンサと、前記電力変換回路を駆動制御する制御回路と、前記平滑用コンデンサの両端に接続され前記制御回路を駆動する電源ラインの電圧が所定値以下になったときに導通する放電用スイッチおよび放電抵抗が直列接続された放電回路と、前記放電回路に設けられた放電用スイッチと並列に設けられ前記電力変換回路の電源ラインに設けられたコンタクタの遮断状況を認識した前記制御回路内のマイクロコンピュータからの制御信号により導通する第２の放電用スイッチを備えた電力変換装置であって、前記制御回路内のマイクロコンピュータは、前記コンタクタの遮断状況を認識してから所定時間経過しても前記電力変換回路のパワー半導体素子を駆動するドライバ回路が動作しないとき前記第２の放電用スイッチを導通させることを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
前記平滑用コンデンサの両端の電源ラインと接地との間に接続され、直列に接続した抵抗器で構成された電圧監視回路を備え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】
前記制御回路内に設けられ、イグニッションキー信号および前記電力変換回路の電源ラインを開閉するコンタクタに対する上位の電子制御装置からの開閉制御信号による遮断状況を認識したとき、前記制御回路の電源ラインに設けられた電源スイッチ回路を遮断する制御信号を出力するマイクロコンピュータを備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記制御回路に給電するためのバックアップ電源回路が設けられている場合には、前記電力変換回路の電源ラインに設けられたコンタクタの遮断状況を認識した前記制御回路内のマイクロコンピュータからの制御信号により、前記バックアップ電源回路を停止することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記放電回路に設けられた放電用スイッチは、前記制御回路を駆動する電源ラインの電圧が所定値以下になったときに動作する反転スイッチを介して導通することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記放電回路に設けられた放電用スイッチは、正論理でスイッチング動作する半導体スイッチであることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
この発明に係る電力変換装置は、ブリッジ接続されたパワー半導体素子が直流電源に電源ラインを介して接続された電力変換回路と、前記電力変換回路の電源ラインと接地との間に接続された平滑用コンデンサと、前記電力変換回路を駆動制御する制御回路と、前記平滑用コンデンサの両端に接続され前記制御回路を駆動する電源ラインの電圧が所定値以下になったときに導通する放電用スイッチおよび放電抵抗が直列接続された放電回路と、前記放電回路に設けられた放電用スイッチと並列に設けられ前記電力変換回路の電源ラインに設けられたコンタクタの遮断状況を認識した前記制御回路内のマイクロコンピュータからの制御信号により導通する第２の放電用スイッチを備えた電力変換装置であって、前記制御回路内のマイクロコンピュータは、前記コンタクタの遮断状況を認識してから所定時間経過しても前記電力変換回路のパワー半導体素子を駆動するドライバ回路が動作しないとき前記第２の放電用スイッチを導通させることを特徴とするものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
この発明によれば、ブリッジ接続されたパワー半導体素子が直流電源に電源ラインを介して接続された電力変換回路と、前記電力変換回路の電源ラインと接地との間に接続された平滑用コンデンサと、前記電力変換回路を駆動制御する制御回路と、前記平滑用コンデンサの両端に接続され前記制御回路を駆動する電源ラインの電圧が所定値以下になったときに導通する放電用スイッチおよび放電抵抗が直列接続された放電回路と、前記放電回路に設けられた放電用スイッチと並列に設けられ前記電力変換回路の電源ラインに設けられたコンタクタの遮断状況を認識した前記制御回路内のマイクロコンピュータからの制御信号により導通する第２の放電用スイッチを備えた電力変換装置であって、前記制御回路内のマイクロコンピュータは、前記コンタクタの遮断状況を認識してから所定時間経過しても前記電力変換回路のパワー半導体素子を駆動するドライバ回路が動作しないとき前記第２の放電用スイッチを導通させるため、電力変換装置の動作停止時には平滑用コンデンサの残留電荷を確実に放電することができる簡素な構成の放電回路を備えた電力変換装置を得ることができるとともに、マイクロコンピュータにタイマー機能が設けられていることで、通信上で一時的な誤認識が生じてしまっても所定時間内に復帰すれば意図しない放電は防止することができる効果がある。