JP2006304542A - 電圧変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 電源投入時の異常電流を低減させることができる電圧変換装置を提供する。
【解決手段】 制御装置３０は、電圧変換部２０に対してＩＧＢＴ素子Ｑ１、ＩＧＢＴ素子Ｑ２をスイッチングさせる動作モードを指示する動作指示信号ＰＷＵ，ＰＷＤと動作指示信号ＰＷＵ，ＰＷＤに拘わらずＩＧＢＴ素子Ｑ１、ＩＧＢＴ素子Ｑ２の導通を禁止するゲート遮断信号ＣＳＤＮとを出力する。制御装置３０は、電圧変換部２０に昇圧または降圧動作を行なわせる前のプリチャージ動作時に、ゲート遮断信号ＣＳＤＮの伝達が電圧変換部２０に正常に行なわれるか否かを判断し、ゲート遮断信号ＣＳＤＮの伝達が正常でないときにはＩＧＢＴ素子Ｑ１が導通状態でＩＧＢＴ素子Ｑ２が非導通状態となるように電圧変換部２０を制御する。これにより過熱やリレー溶着を避けることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電圧変換装置に関し、特に電圧変換装置に電源を投入した直後の制御に関する。

近年、環境に配慮した自動車として、車輪を駆動するためにモータを使用する電気自動車、ハイブリッド自動車および燃料電池自動車等の車両が注目を浴びている。

このようなハイブリッド自動車等の中には、直流電源からの直流電圧を昇圧コンバータによって昇圧し、その昇圧した直流電圧がモータを駆動するインバータに供給される構成を有するものがある。

特開２００４−１５８９５号公報（特許文献１）には、このような昇圧コンバータを備える電気負荷駆動装置が開示されている。
特開２００４−１５８９５号公報

昇圧コンバータの入力側および出力側には、平滑コンデンサが設けられている。降圧電源を昇圧コンバータに接続するシステムメインリレーがオンされると、まずこれらの平滑コンデンサに充電を行なうプリチャージ処理が行なわれる。このときには昇圧コンバータは昇圧動作を行なわないようにスイッチング素子のゲート遮断を行なっておく必要がある。

しかしながら、このゲート遮断制御がうまくいかないと、昇圧コンバータが動作してしまい、プリチャージ処理が所定時間内に終了しない場合が考えられる。

このような場合は、プリチャージ不良の診断が誤検出されたり、システムメインリレーの内部の抵抗が過熱したり、システムメインリレーが溶着してしまったりする現象が懸念される。

この発明の目的は、電源投入時の異常電流を低減させることができる電圧変換装置を提供することである。

この発明は、要約すると、電圧変換装置であって、直流電源と、直流電源の電圧を変換する電圧変換部を備える。電圧変換部は、第１のノードと第２のノードとの間に接続された第１のスイッチング素子と、第２のノードと第３のノードとの間に接続された第２のスイッチング素子と、第２のノードと直流電源を結ぶ経路上に設けられたリアクトルとを含む。電圧変換装置は、直流電源と電圧変換部との電気的接続および開放を行なう接続部と、電圧変換部および接続部の制御を行なう制御部とをさらに備える。制御部は、電圧変換部に対して第１、第２のスイッチング素子をスイッチングさせる動作モードを指示する動作指示信号と動作指示信号に拘わらず第１および第２のスイッチング素子の導通を禁止する禁止信号とを出力する。制御部は、電圧変換部に昇圧または降圧動作を行なわせる前のプリチャージ動作時に、禁止信号の伝達が電圧変換部に正常に行なわれるか否かを判断し、禁止信号の伝達が正常でないときには第１のスイッチング素子が導通状態で第２のスイッチング素子が非導通状態となるように電圧変換部を制御する。

この発明の他の局面に従うと、電圧変換装置であって、直流電源と、直流電源の電圧を変換する電圧変換部を備える。電圧変換部は、第１のノードと第２のノードとの間に接続された第１のスイッチング素子と、第２のノードと第３のノードとの間に接続された第２のスイッチング素子と、第２のノードと直流電源を結ぶ経路上に設けられたリアクトルとを含む。電圧変換装置は、直流電源と電圧変換部との電気的接続および開放を行なう接続部と、電圧変換部および接続部の制御を行なう制御部とをさらに備える。制御部は、電圧変換部に昇圧または降圧動作を行なわせる前のプリチャージ動作時に、第１のスイッチング素子が導通状態で第２のスイッチング素子が非導通状態となるように電圧変換部を制御する。

この発明のさらに他の局面に従うと、電圧変換装置であって、直流電源と、直流電源の電圧を変換する電圧変換部を備える。電圧変換部は、第１のノードと第２のノードとの間に接続された第１のスイッチング素子と、第２のノードと第３のノードとの間に接続された第２のスイッチング素子と、第２のノードと直流電源を結ぶ経路上に設けられたリアクトルと、第２のノードから第１のノードに向かう向きが順方向となるように接続された整流素子とを含む。電圧変換装置は、直流電源と電圧変換部との電気的接続および開放を行なう接続部と、電圧変換部および接続部の制御を行なう制御部とをさらに備える。制御部は、電圧変換部に対して第１、第２のスイッチング素子をスイッチングさせる動作モードを指示する動作指示信号と動作指示信号に拘わらず第１および第２のスイッチング素子の導通を禁止する禁止信号とを出力する。制御部は、電圧変換部に昇圧または降圧動作を行なわせる前のプリチャージ動作時に、禁止信号の伝達が電圧変換部に正常に行なわれるか否かを判断し、禁止信号の伝達が正常でないときには第１のスイッチング素子および第２のスイッチング素子が共に非導通状態となるように電圧変換部を制御する。

この発明のさらに他の局面に従うと、電圧変換装置であって、直流電源と、直流電源の電圧を変換する電圧変換部を備える。電圧変換部は、第１のノードと第２のノードとの間に接続された第１のスイッチング素子と、第２のノードと第３のノードとの間に接続された第２のスイッチング素子と、第２のノードと直流電源を結ぶ経路上に設けられたリアクトルと、第２のノードから第１のノードに向かう向きが順方向となるように接続された整流素子とを含む。電圧変換装置は、直流電源と電圧変換部との電気的接続および開放を行なう接続部と、電圧変換部および接続部の制御を行なう制御部とをさらに備える。制御部は、電圧変換部に昇圧または降圧動作を行なわせる前のプリチャージ動作時に、第１のスイッチング素子および第２のスイッチング素子が共に非導通状態となるように電圧変換部を制御する。

好ましくは、電圧変換装置は、接続部を経由して直流電源から電圧変換部に流れる電源電流を検出する電流センサをさらに備える。制御部は、プリチャージ動作時に接続部を接続状態にしてから所定時間経過後に電源電流が所定値より大きい場合には異常が発生したと判定する。

好ましくは、接続部は、直流電源と電圧変換部とを第１の接続状態と第１の接続状態よりも電流が制限された第２の接続状態に接続することが可能に構成される。制御部は、プリチャージ動作時に接続部を第２の接続状態に制御し、プリチャージ動作が正常終了後には接続部を第１の接続状態に制御する。

好ましくは、電圧変換装置は、第１のノードと第３のノードとの間に接続された平滑用コンデンサをさらに備える。

本発明によれば、ゲート遮断制御の異常によりプリチャージ時の過電流による過熱やリレーの溶着の可能性を低減させることができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について詳しく説明する。なお、同一または相当の部品には同一の符号を付し、それらの説明は繰返さない。

図１は、本発明の実施の形態に係る車両１００の構成を示す回路図である。なお車両１００は、モータで車輪を駆動する電気自動車、燃料電池自動車やモータとエンジンとを車両の駆動に併用するハイブリッド自動車のいずれであってもよい。

図１を参照して、車両１００は、直流電源Ｂと、電圧センサ１０と、電流センサ１１と、接続部４０と、コンデンサＣ１と、電圧変換器２０と、インバータ１４と、車輪を駆動するモータＭ１と、電流センサ２４と、制御装置３０とを備える。

直流電源Ｂは、たとえば、ニッケル水素またはリチウムイオンなどの二次電池を用いることができる。直流電源Ｂは、直流電力を電圧変換器２０に供給するとともに、電圧変換器２０からの直流電力によって充電される。また、直流電力を電圧変換器２０に供給する直流電源として燃料電池を用いても良い。

電圧センサ１０は、直流電源Ｂから出力される直流電圧値ＶＢを検出し、検出した直流電圧値ＶＢを制御装置３０へ出力する。電流センサ１１は、直流電源Ｂから接続部４０を介して電気回路に流れる直流電流を検出し、その検出した電流を直流電流値ＩＢとして制御装置３０へ出力する。コンデンサＣ１は、接続部から電気回路に印加される電圧を平滑化する。

電圧変換器２０は、電圧センサ２１と、昇圧コンバータ１２と、コンデンサＣ２と、電圧センサ１３とを含む。

昇圧コンバータ１２は、一方端が接続部４０を介して直流電源Ｂの正極と接続されるリアクトルＬ１と、電圧ＶＨを出力する昇圧コンバータ１２の出力端子間に直列に接続されるＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２と、ＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２にそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ１，Ｄ２とを含む。

リアクトルＬ１の他方端はＩＧＢＴ素子Ｑ１のエミッタおよびＩＧＢＴ素子Ｑ２のコレクタに接続される。ダイオードＤ１のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ１のコレクタと接続され、ダイオードＤ１のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ１のエミッタと接続される。ダイオードＤ２のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ２のコレクタと接続され、ダイオードＤ２のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ２のエミッタと接続される。

電圧センサ２１は昇圧コンバータ１２の入力側の電圧を電圧値ＶＬとして検知する。コンデンサＣ２は昇圧コンバータ１２の出力側に接続され昇圧コンバータ１２から送られたエネルギを蓄積するとともに、電圧の平滑化を行なう。電圧センサ１３は、昇圧コンバータ１２の出力側の電圧すなわちコンデンサＣ２の電極間の電圧を電圧値ＶＨとして検知する。

インバータ１４は、昇圧コンバータ１２から昇圧電位を受けて交流モータＭ１を駆動する。また、インバータ１４は、回生制動に伴い交流モータＭ１において発電された電力を昇圧コンバータ１２に戻す。このとき昇圧コンバータ１２は、降圧回路として動作するように制御装置３０によって制御される。

交流モータＭ１は、ハイブリッド自動車等の駆動輪を駆動するためのトルクを発生するためのモータである。このモータは、たとえば、エンジンによって駆動される発電機の機能を持ち、かつ、エンジンに対して電動機として動作しエンジンの始動を行ない得るようなものとしてハイブリッド自動車に組込まれるものであってもよい。

インバータ１４は、Ｕ相アーム１５と、Ｖ相アーム１６と、Ｗ相アーム１７とを含む。Ｕ相アーム１５、Ｖ相アーム１６、およびＷ相アーム１７は、昇圧コンバータ１２の出力ライン間に並列に接続される。

Ｕ相アーム１５は、直列接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ３，Ｑ４と、ＩＧＢＴ素子Ｑ３，Ｑ４とそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ３，Ｄ４とを含む。ダイオードＤ３のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ３のコレクタと接続され、ダイオードＤ３のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ３のエミッタと接続される。ダイオードＤ４のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ４のコレクタと接続され、ダイオードＤ４のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ４のエミッタと接続される。

Ｖ相アーム１６は、直列接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ５，Ｑ６と、ＩＧＢＴ素子Ｑ５，Ｑ６とそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ５，Ｄ６とを含む。ダイオードＤ５のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ５のコレクタと接続され、ダイオードＤ５のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ５のエミッタと接続される。ダイオードＤ６のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ６のコレクタと接続され、ダイオードＤ６のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ６のエミッタと接続される。

Ｗ相アーム１７は、直列接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ７，Ｑ８と、ＩＧＢＴ素子Ｑ７，Ｑ８とそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ７，Ｄ８とを含む。ダイオードＤ７のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ７のコレクタと接続され、ダイオードＤ７のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ７のエミッタと接続される。ダイオードＤ８のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ８のコレクタと接続され、ダイオードＤ８のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ８のエミッタと接続される。

各相アームの中間点は、交流モータＭ１の各相コイルの各相端に接続されている。すなわち、交流モータＭ１は、三相の永久磁石モータであり、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３つのコイルは各々一方端が中点に共に接続されている。そして、Ｕ相コイルの他方端がＩＧＢＴ素子Ｑ３，Ｑ４の接続ノードに接続される。またＶ相コイルの他方端がＩＧＢＴ素子Ｑ５，Ｑ６の接続ノードに接続される。またＷ相コイルの他方端がＩＧＢＴ素子Ｑ７，Ｑ８の接続ノードに接続される。

電流センサ２４は、交流モータＭ１に流れる電流をモータ電流値ＭＣＲＴ１として検出し、モータ電流値ＭＣＲＴ１を制御装置３０へ出力する。

制御装置３０は、トルク指令値ＴＲ１、モータ回転数ＭＲＮ１、電圧値ＶＢ，ＶＬ，ＶＨ、電流値ＩＢおよびモータ電流値ＭＣＲＴ１を受ける。そして制御装置３０は、電圧変換器２０に対して昇圧指示する制御信号ＰＷＵ，降圧指示する制御信号ＰＷＤおよびゲート遮断信号ＣＳＤＮを出力する。さらに、制御装置３０は、インバータ１４に対して、昇圧コンバータ１２の出力である直流電圧をモータＭ１を駆動するための交流電圧に変換する駆動指示ＰＷＭＩ１とモータＭ１で発電された交流電圧を直流電圧に変換して昇圧コンバータ１２側に戻す回生指示ＰＷＭＣ１とを出力する。

次に、電圧変換器２０の動作について簡単に説明する。電圧変換器２０中の昇圧コンバータ１２は、力行運転時には直流電源Ｂからの電力をインバータ１４に供給する順方向変換回路としての昇圧回路として動作する。逆に、回生運転時には、昇圧コンバータ１２は、直流電源ＢにモータＭ１で発電された電力を回生する逆方向変換回路としての降圧回路としても動作する。

昇圧コンバータ１２は、ＩＧＢＴ素子Ｑ１を非導通にした状態で、ＩＧＢＴ素子Ｑ２の導通と非導通とを繰返して行なうことにより、昇圧回路として動作する。すなわち、ＩＧＢＴ素子Ｑ２が導通の状態においては、直流電源Ｂの正極からリアクトルＬ１、ＩＧＢＴ素子Ｑ２を経由して直流電源Ｂの負極に電流が流れる経路が形成される。この電流が流れている間に、リアクトルＬ１にエネルギが蓄積される。

そして、ＩＧＢＴ素子Ｑ２を非導通状態にすると、リアクトルＬ１に蓄積されたエネルギはダイオードＤ１を介してインバータ１４側に流れる。これによりコンデンサＣ２の電極間の電圧が増大する。したがって、インバータ１４に与えられる昇圧コンバータ１２の出力電圧は昇圧される。

一方、昇圧コンバータ１２は、ＩＧＢＴ素子Ｑ２を非導通にした状態で、ＩＧＢＴ素子Ｑ１の導通と非導通とを繰返して行なうことにより降圧回路として動作する。すなわち、ＩＧＢＴ素子Ｑ１が導通の状態においては、インバータ１４から回生される電流は、ＩＧＢＴ素子Ｑ１、リアクトル、直流電源Ｂへと流れる。

また、ＩＧＢＴ素子Ｑ１が非導通の状態においては、リアクトルＬ１、直流電源ＢおよびダイオードＤ２からなるループが形成され、リアクトルＬ１に蓄積されたエネルギが直流電源Ｂに回生される。この逆方向変換においては、インバータ１４が電力を供給する時間よりも、直流電源Ｂが電力を受ける時間の方が長くなり、インバータ１４における電圧は降圧されて直流電源Ｂに回生される。電圧変換器２０の動作は、以上の力行動作と回生動作とを適切に制御することで行なわれる。

なお、回生制御には、ハイブリッド自動車または電気自動車を運転するドライバによるフットブレーキ操作があった場合の回生発電を伴う制動が含まれる。また、フットブレーキを操作しない場合であっても、走行中にアクセルペダルをオフすることで回生発電をさせながら車両を減速させたりまたは加速を中止させたりするときが含まれる。

次に接続部４０の構成および制御について説明する。接続部４０は、直流電源Ｂから電圧変換器２０に電流供給を行なう経路の接続および遮断を行なう。

接続部４０は、直流電源Ｂの正極とリアクトルＬ１の一方端との間に直列に接続されるシステムメインリレーＳＭＲ２と、直流電源Ｂの負極とＩＧＢＴ素子Ｑ２のエミッタとの間に接続されるシステムメインリレーＳＭＲ３とを含む。接続部４０は、さらに、システムメインリレーＳＭＲ２と並列に接続される、直列接続されたシステムメインリレーＳＭＲ１および制限抵抗Ｒとを含む。

システムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２は、直流電源Ｂの正極側を電気回路に接続するリレーであり、システムメインリレーＳＭＲ３は、直流電源Ｂの負極側を電気回路に接続するリレーである。

システムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２，ＳＭＲ３は、制御装置３０からの信号ＳＥにより所定のシーケンスで各々の導通／非導通状態が制御される。より具体的には、まず起動時にはシステムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ３は導通状態に制御され、システムメインリレーＳＭＲ２は非導通状態に制御される。これにより、制限抵抗Ｒを介して電流が供給されるので、過大な突入電流が流れるのを避けることができる。この状態でコンデンサＣ２の充電動作を行なう。この動作をプリチャージ動作という。このとき昇圧コンバータ１２は、ゲート遮断状態にある。

プリチャージ動作が終了すると、システムメインリレーＳＭＲ２，ＳＭＲ３が導通状態に制御され、システムメインリレーＳＭＲ１は非導通状態に制御される。これにより、制限抵抗Ｒを介さずに直流電源Ｂから昇圧コンバータ１２に電流供給することが可能となる。正常にプリチャージ動作が行なわれ、昇圧コンバータ１２の動作準備が完了すると、表示装置３５にあるＲｅａｄｙＯＮのインジケータが点灯する。

この発明のある局面では、電圧変換器２０は、第１のノードと第２のノードとの間に接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ１と、第２のノードと第３のノードとの間に接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ２と、第２のノードと直流電源Ｂを結ぶ経路上に設けられたリアクトルＬ１とを含む。電圧変換器２０は、第１のノードと第３のノードとの間に接続された平滑用コンデンサＣ２を含む。

接続部４０は、直流電源Ｂと電圧変換器２０との電気的接続および開放を行なう。制御装置３０は、電圧変換器２０および接続部４０の制御を行なう。

制御装置３０は、電圧変換器２０に対してＩＧＢＴ素子Ｑ１，ＩＧＢＴ素子Ｑ２をスイッチングさせる動作モードを指示する制御信号ＰＷＵ，ＰＷＤと制御信号ＰＷＵ，ＰＷＤに拘わらずＩＧＢＴ素子Ｑ１、ＩＧＢＴ素子Ｑ２の導通を禁止するゲート遮断信号ＣＳＤＮとを出力する。制御装置３０は、電圧変換器２０に昇圧または降圧動作を行なわせる前のプリチャージ動作時に、ゲート遮断信号ＣＳＤＮの伝達が電圧変換器２０に正常に行なわれるか否かを判断し、ゲート遮断信号ＣＳＤＮの伝達が正常でないときにはＩＧＢＴ素子Ｑ１が導通状態でＩＧＢＴ素子Ｑ２が非導通状態となるように電圧変換器２０を制御する。

好ましくは、電圧変換装置は、接続部４０を経由して直流電源Ｂから電圧変換器２０に流れる電源電流を検出する電流センサ１１をさらに備える。制御装置３０は、プリチャージ動作時に接続部４０を接続状態にしてから所定時間経過後に電源電流が所定値より大きい場合には異常が発生したと判定する。

接続部４０は、直流電源Ｂと電圧変換器２０とをシステムメインリレーＳＭＲ２で接続する第１の接続状態と、第１の接続状態よりも抵抗Ｒにより電流が制限されたシステムメインリレーＳＭＲ１で接続する第２の接続状態に接続することができる。制御装置３０は、プリチャージ動作時に接続部４０を第２の接続状態に制御し、プリチャージ動作が正常終了後には接続部４０を第１の接続状態に制御する。

図２は、図１における制御装置３０と昇圧コンバータ１２との間の信号の伝達経路を示したブロック図である。

図２を参照して、制御装置３０は、昇圧指示する制御信号ＰＷＵと降圧指示する制御信号ＰＷＤとゲート遮断信号ＣＳＤＮとを昇圧コンバータ１２に出力する。

制御装置３０は、中央処理装置（ＣＰＵ）５２と、不揮発メモリ５４と、出力バッファ５６と、入力バッファ５８と、抵抗Ｒ１，Ｒ２とを含む。ＣＰＵはゲート遮断信号ＣＳＤＮを出力するが、出力バッファ５６は、動作禁止状態においてはハイインピーダンス状態（Ｈｉ−ｚ）となり、動作許可状態においてはロー（Ｌ）レベルを出力する。

一方、制御装置３０のゲート遮断信号ＣＳＤＮを出力する端子は、昇圧コンバータ１２の内部においてプルアップ抵抗Ｒ３に接続されている。したがって動作禁止状態においてはゲート遮断信号ＣＳＤＮのレベルはハイ（Ｈ）レベルであり、動作許可状態においてはＬレベルである。

この信号ＣＳＤＮのレベルは、直列に接地ノードとの間に接続された抵抗Ｒ１，Ｒ２によって分圧され、入力バッファ５８を経由してＣＰＵ５２にモニタされる。

信号ＣＳＤＮを制御装置３０から昇圧コンバータ１２に伝達するための配線が断線した場合には、プルアップ抵抗Ｒ３が出力バッファ５６の出力部分に接続されないので入力バッファ５８の入力部は常にＬレベルである。このためＣＰＵ５２は、制御装置３０から昇圧コンバータ１２にゲート遮断信号ＣＳＤＮを伝達する信号線の断線を検知することができる。

図３は、実施の形態のプリチャージ処理の制御構造を示したフローチャートである。なおこのフローチャートの処理は、制御装置３０のメインルーチンから起動信号が運転者によって入力されたことに応じて呼出され実行される。

図３を参照して、まず処理が開始されると、ステップＳ１においてゲート遮断指令が制御装置３０から出力される。具体的には図２の出力バッファ５６がハイインピーダンス状態に制御されこれによってゲート遮断信号ＣＳＤＮがＨレベルになるはずである。

続いてステップＳ２において、制御装置３０はゲート遮断信号ＣＳＤＮをモニタする。そしてステップＳ３において、ＣＰＵ５２がゲート遮断信号ＣＳＤＮの信号異常を判定する。具体的には、入力バッファ５８の入力信号が抵抗Ｒ３＋Ｒ２と抵抗Ｒ１によって抵抗分割された値となっていればゲート遮断信号ＣＳＤＮは正常であり、入力バッファ５８の入力が接地電位になってしまっているときは信号線が断線したものと考えられる。

ゲート遮断信号ＣＳＤＮが異常である場合にはステップＳ４に処理が進み、ゲート遮断異常のエラーコードが不揮発メモリ５４に記録される。そしてステップＳ５に処理が進み、制御装置３０は制御信号ＰＷＵ，ＰＷＤを制御することにより、昇圧コンバータ１２の上アームであるＩＧＢＴ素子Ｑ１を導通状態に制御し、一方下アームであるＩＧＢＴ素子Ｑ２を非導通に制御する。そして処理はステップＳ６に移る。

一方、ステップＳ３においてゲート遮断信号ＣＳＤＮに異常がない場合には、そのままステップＳ６に進む。

ステップＳ６ではシステムメインリレーＳＭＲ３がオフ状態からオン状態に制御され、続いてステップＳ７においてシステムメインリレーＳＭＲ１がオフ状態からオン状態に制御される。

その後時間Ｔ（ｍｓ）後に、ステップＳ８においてバッテリ電流ＩＢが所定値Ｉ０より小さくなったか否かが判断される。ＩＢ＜Ｉ０が成立した場合には、プリチャージは正常であるのでステップＳ９に処理が進み、システムメインリレーＳＭＲ２がオフ状態からオン状態に制御され、その後ステップＳ１０においてシステムメインリレーＳＭＲ１がオン状態からオフ状態に制御され、接続部４０は低抵抗状態で昇圧コンバータ１２と直流電源Ｂとを結合する。

そしてステップＳ１１において走行可能状態を示すインジケータＲｅａｄｙＯＮを点灯させる。そして処理はステップＳ１２に進み制御がメインルーチンに移される。

一方、ステップＳ８においてＩＢ＜Ｉ０が成立しない場合にはプリチャージ異常と考えられる。この場合はステップＳ１３に進みシステムメインリレーＳＭＲ１がオフ状態に制御され、さらにステップＳ１４においてシステムメインリレーＳＭＲ３がオフ状態に制御される。

その後ステップＳ１５においてプリチャージ異常に対応する異常ランプが点灯され、そしてステップＳ１６においてプリチャージ異常に対応するエラーコードが不揮発メモリ５４に記憶される。その後ステップＳ１７に進みプリチャージ異常として処理が停止される。

図４は、実施の形態の効果を説明するための動作波形図である。

図４を参照して、初期状態ではシステムメインリレーＳＭＲ１〜ＳＭＲ３は、すべてオフ状態である。時刻ｔ１において運転者がイグニッションスイッチをオンさせることにより図３で示したフローチャートの処理が実行され、時刻ｔ１〜ｔ１の間において図３のステップＳ１〜Ｓ５の処理が実行される。

そして時刻ｔ２においてシステムメインリレーがオフ状態からオン状態に制御され（図３のステップＳ６）、続いて時刻ｔ３においてシステムメインリレーＳＭＲ１がオフ状態からオン状態に制御される（図３のステップＳ７）。

ここで図２においてゲート遮断信号ＣＳＤＮを伝達する配線が断線した場合昇圧コンバータ１２は昇圧指示または降圧指示に基づいて動作を開始してしまう。この場合は破線で示されるように電流ＩＣが流れてしまう。

そこで、ゲート遮断信号が正常に伝達されずゲート遮断ができないときには上アームのＩＧＢＴ素子Ｑ１のみを導通させＩＧＢＴ素子Ｑ２を非導通にすることにより電圧ＶＬと電圧ＶＨとをほぼ等しくすることとし昇圧制御を行なわないようにする。

つまり、本実施の形態においてはゲート遮断信号が異常な場合には、図３のステップＳ５で示したように、上アームに対応するＩＧＢＴ素子Ｑ１を導通させ下アームに対応するＩＧＢＴ素子Ｑ２を非導通にするように制御信号ＰＷＵ，ＰＷＤを設定する。

これにより時刻ｔ３においてピーク電流ＩＰが流れてから所定時間経過後の時刻ｔ４までには電流が０Ａ近くに収束していく。そこで時刻ｔ４において所定値Ｉ０と電流値ＩＢとを比較することによりプリチャージ異常かプリチャージ正常かを判定する（図３のステップＳ８）。

このようにすることにより、たとえば平滑コンデンサのリーク故障などによりプリチャージができないという診断を誤って検出することを避けることができる。また、電流が流れ続けることによる抵抗Ｒの過熱を避けることができ、さらにこのタイミングでシステムメインリレーＳＭＲ２を接続したときに大電流が流れて火花が発生し、システムメインリレーＳＭＲ２を溶着させてしまうという故障も防止することができる。

［実施の形態の変形例１］
図５は、図３に示したフローチャートの第１の変形例を示した図である。

図５に示したフローチャートは、図３に示したフローチャートの制御においてステップＳ１〜Ｓ５に代えてステップＳ５Ａを含む。ステップＳ６〜Ｓ１７については図３の場合と同様であるので説明は繰返さない。

すなわち図５に示した処理においては、処理が開始されたらゲート遮断の信号チェックは行なわずに上アームのＩＧＢＴ素子Ｑ１を導通させ、かつ下アームのＩＧＢＴ素子Ｑ２を非導通状態にしてそしてステップＳ６，Ｓ７以降でプリチャージ処理を行なう。このようにすればゲート遮断信号ＣＳＤＮの断線の有無にかかわらず図４の破線で示したような電流ＩＣが流れることはなくなる。

［実施の形態の変形例２］
図６は、図３に示したフローチャートの第２の変形例を示した図である。

図６に示したフローチャートは、図３に示したフローチャートの構成において、ステップＳ５の処理に代えてステップＳ５Ｂの処理を含む。他の部分の処理ステップについては、図３で説明しているので説明は繰返さない。

ステップＳ５Ｂにおいては図１の昇圧コンバータ１２中の上アームのＩＧＢＴ素子Ｑ１と下アームのＩＧＢＴ素子Ｑ２をともに非導通状態に制御する。これによりプリチャージ時のコンデンサＣ２への充電電流は、ダイオードＤ１を経由して流れることになる。この場合も、プリチャージ時において昇圧コンバータ１２が動作してしまうことによる図４の破線で示した電流ＩＣが流れることは、防止される。

［実施の形態の変形例３］
図７は、図３に示したフローチャートの第３の変形例を示した図である。

図７のフローチャートは、図３のフローチャートの構成においてステップＳ１〜Ｓ５に代えてステップＳ５Ｃの処理を含む。ステップＳ６以降の処理については図３で説明したので説明は繰返さない。

すなわちステップＳ５Ｃにおいてはゲート遮断信号の正常／異常にかかわらず昇圧コンバータ１２の上アームのＩＧＢＴ素子Ｑ１および下アームのＩＧＢＴ素子Ｑ２をともに非導通状態にしてプリチャージ処理を行なわせる。

これにより常にプリチャージ処理は昇圧コンバータ１２が停止した状態のままダイオードＤ１を経由してコンデンサＣ２に充電が行なわれることになり図４の破線で示した電流ＩＣが流れてしまうのを防止することができる。

以上説明したように、本発明の実施の形態によればゲート遮断信号ＣＳＤＮの異常によるプリチャージ時のレジスタの過熱やシステムメインリレーの溶着の可能性を低減させることができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の実施の形態に係る車両１００の構成を示す回路図である 図１における制御装置３０と昇圧コンバータ１２との間の信号の伝達経路を示したブロック図である。 実施の形態のプリチャージ処理の制御構造を示したフローチャートである。 実施の形態の効果を説明するための動作波形図である。 図３に示したフローチャートの第１の変形例を示した図である。 図３に示したフローチャートの第２の変形例を示した図である。 図３に示したフローチャートの第３の変形例を示した図である。

符号の説明

１０，１３，２１ 電圧センサ、１１，２４ 電流センサ、１２ 昇圧コンバータ、１４ インバータ、１５ Ｕ相アーム、１６ Ｖ相アーム、１７ Ｗ相アーム、２０ 電圧変換器、３０ 制御装置、３５ 表示装置、４０ 接続部、５４ 不揮発メモリ、５６ 出力バッファ、５８ 入力バッファ、１００ 車両、Ｂ 直流電源、Ｃ１，Ｃ２ コンデンサ、Ｄ１〜Ｄ８ ダイオード、Ｌ１ リアクトル、Ｍ１ モータ、Ｑ１〜Ｑ８ ＩＧＢＴ素子、Ｒ，Ｒ１〜Ｒ３ 抵抗、ＳＭＲ１〜ＳＭＲ３ システムメインリレー。

Claims (7)

1. 電圧変換装置であって、
   直流電源と、
   直流電源の電圧を変換する電圧変換部を備え、前記電圧変換部は、
   第１のノードと第２のノードとの間に接続された第１のスイッチング素子と、
   前記第２のノードと第３のノードとの間に接続された第２のスイッチング素子と、
   前記第２のノードと前記直流電源を結ぶ経路上に設けられたリアクトルとを含み、
   前記電圧変換装置は、
   前記直流電源と前記電圧変換部との電気的接続および開放を行なう接続部と、
   前記電圧変換部および前記接続部の制御を行なう制御部とをさらに備え、
   前記制御部は、前記電圧変換部に対して前記第１、第２のスイッチング素子をスイッチングさせる動作モードを指示する動作指示信号と前記動作指示信号に拘わらず前記第１および第２のスイッチング素子の導通を禁止する禁止信号とを出力し、
   前記制御部は、前記電圧変換部に昇圧または降圧動作を行なわせる前のプリチャージ動作時に、前記禁止信号の伝達が前記電圧変換部に正常に行なわれるか否かを判断し、前記禁止信号の伝達が正常でないときには前記第１のスイッチング素子が導通状態で前記第２のスイッチング素子が非導通状態となるように前記電圧変換部を制御する、電圧変換装置。
2. 電圧変換装置であって、
   直流電源と、
   直流電源の電圧を変換する電圧変換部を備え、前記電圧変換部は、
   第１のノードと第２のノードとの間に接続された第１のスイッチング素子と、
   前記第２のノードと第３のノードとの間に接続された第２のスイッチング素子と、
   前記第２のノードと前記直流電源を結ぶ経路上に設けられたリアクトルとを含み、
   前記電圧変換装置は、
   前記直流電源と前記電圧変換部との電気的接続および開放を行なう接続部と、
   前記電圧変換部および前記接続部の制御を行なう制御部とをさらに備え、
   前記制御部は、前記電圧変換部に昇圧または降圧動作を行なわせる前のプリチャージ動作時に、前記第１のスイッチング素子が導通状態で前記第２のスイッチング素子が非導通状態となるように前記電圧変換部を制御する、電圧変換装置。
3. 電圧変換装置であって、
   直流電源と、
   直流電源の電圧を変換する電圧変換部を備え、前記電圧変換部は、
   第１のノードと第２のノードとの間に接続された第１のスイッチング素子と、
   前記第２のノードと第３のノードとの間に接続された第２のスイッチング素子と、
   前記第２のノードと前記直流電源を結ぶ経路上に設けられたリアクトルと、
   前記第２のノードから前記第１のノードに向かう向きが順方向となるように接続された整流素子とを含み、
   前記電圧変換装置は、
   前記直流電源と前記電圧変換部との電気的接続および開放を行なう接続部と、
   前記電圧変換部および前記接続部の制御を行なう制御部とをさらに備え、
   前記制御部は、前記電圧変換部に対して前記第１、第２のスイッチング素子をスイッチングさせる動作モードを指示する動作指示信号と前記動作指示信号に拘わらず前記第１および第２のスイッチング素子の導通を禁止する禁止信号とを出力し、
   前記制御部は、前記電圧変換部に昇圧または降圧動作を行なわせる前のプリチャージ動作時に、前記禁止信号の伝達が前記電圧変換部に正常に行なわれるか否かを判断し、前記禁止信号の伝達が正常でないときには前記第１のスイッチング素子および前記第２のスイッチング素子が共に非導通状態となるように前記電圧変換部を制御する、電圧変換装置。
4. 電圧変換装置であって、
   直流電源と、
   直流電源の電圧を変換する電圧変換部を備え、前記電圧変換部は、
   第１のノードと第２のノードとの間に接続された第１のスイッチング素子と、
   前記第２のノードと第３のノードとの間に接続された第２のスイッチング素子と、
   前記第２のノードと前記直流電源を結ぶ経路上に設けられたリアクトルと、
   前記第２のノードから前記第１のノードに向かう向きが順方向となるように接続された整流素子とを含み、
   前記電圧変換装置は、
   前記直流電源と前記電圧変換部との電気的接続および開放を行なう接続部と、
   前記電圧変換部および前記接続部の制御を行なう制御部とをさらに備え、
   前記制御部は、前記電圧変換部に昇圧または降圧動作を行なわせる前のプリチャージ動作時に、前記第１のスイッチング素子および前記第２のスイッチング素子が共に非導通状態となるように前記電圧変換部を制御する、電圧変換装置。
5. 前記電圧変換装置は、
   前記接続部を経由して前記直流電源から前記電圧変換部に流れる電源電流を検出する電流センサをさらに備え、
   前記制御部は、前記プリチャージ動作時に前記接続部を接続状態にしてから所定時間経過後に前記電源電流が所定値より大きい場合には異常が発生したと判定する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電圧変換装置。
6. 前記接続部は、前記直流電源と前記電圧変換部とを第１の接続状態と前記第１の接続状態よりも電流が制限された第２の接続状態に接続することが可能に構成され、
   前記制御部は、前記プリチャージ動作時に前記接続部を前記第２の接続状態に制御し、前記プリチャージ動作が正常終了後には前記接続部を前記第１の接続状態に制御する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電圧変換装置。
7. 前記第１のノードと前記第３のノードとの間に接続された平滑用コンデンサをさらに備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電圧変換装置。

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