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公開番号2025135681
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-19
出願番号2024033570
出願日2024-03-06
発明の名称電力変換装置
出願人三菱電機株式会社
代理人弁理士法人ぱるも特許事務所
主分類H02M 7/48 20070101AFI20250911BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】異常が発生した場合に、保護動作を迅速かつ安全に実施することができる電力変換装置を提供する。
【解決手段】異常制御部は、第1制御部と第2制御部とを有している。異常が発生した場合、第1制御部での第1制御(ASC制御)の実施判断を待つことなく、迅速に第2制御部での第2制御(SD制御)が行われる。そして初期期間終了後は、第1制御部での実施判断に基づく安全性の高い第1制御(ASC制御)が行われる。迅速に行われるSD制御と、初期期間終了後、然るべき判断結果に基づき行われる安全性の高いASC制御という、2つの保護動作を組み合わせたことで保護動作の迅速性と安全性の両立が図られている。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
スイッチング素子により構成された上アームと下アーム、並びに前記上アームと前記下アームをそれぞれ駆動する上側駆動回路と下側駆動回路を有する駆動部と、
前記駆動部を制御する制御部と、
前記駆動部の異常を検出し、異常信号を出力する異常検出部と、
前記制御部において前記異常信号が入力されると、前記駆動部に対して前記上アームまたは前記下アームのいずれか一方を導通状態とし他方を非導通状態とする第１制御信号の出力、または前記上アームおよび前記下アームの双方を非導通状態とする第２制御信号の出力を行う異常制御部とを備え、
前記異常制御部は、
前記異常信号に基づき前記上アームまたは前記下アームのいずれを導通状態とするかを選択的に判断し第１制御信号の出力を行う第１制御部と、
前記第１制御部から前記駆動部への制御信号経路上に配置されており、前記異常信号の入力から初期期間は前記駆動部に対して前記第１制御部からの出力信号を伝達することなく第２制御信号の出力を行い、また前記初期期間の終了後は前記駆動部に対して前記第１制御部からの出力信号の伝達を行う第２制御部とを有することを特徴とする電力変換装置。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記異常信号は、少なくとも、前記上アームが非導通状態に固定される異常を示す第１信号と、前記上アームが導通状態に固定される異常を示す第２信号と、前記下アームが非導通状態に固定される異常を示す第３信号と、前記下アームが導通状態に固定される異常を示す第４信号とを含み、
前記第１制御部は、前記第１信号から前記第４信号の少なくとも１つが入力されたときに、前記第１信号から前記第４信号の組み合わせに基づき、前記上アームまたは前記下アームのいずれを導通状態とするかを選択的に判断して前記第１制御信号の出力を行い、
前記第２制御部は、前記第１信号から前記第４信号の少なくとも１つが入力されたときに、前記第１信号から前記第４信号の組み合わせによらず前記第２制御信号の出力を行う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】
前記第２制御部は、前記第１制御部からの信号により、前記第１制御部から前記第１制御信号が出力されるタイミングで前記初期期間を終了することを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記第２制御部はタイマー部を有しており、前記第１制御部が前記異常信号の入力から判断を行い、前記第１制御信号を出力するまでの所要時間よりも長く設定された設定時間の後に前記初期期間が終了されることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記第１制御部は、前記異常信号に基づく判断の結果、前記上アームを導通状態とし前記下アームを非導通状態とする前記第１制御信号の出力、または前記下アームを導通状態とし前記上アームを非導通状態とする前記第１制御信号の出力のいずれも実施すべきではないと判断された場合、前記第１制御信号の出力は行わず、
前記第２制御部は、前記初期期間を継続することにより、前記第２制御信号の出力が継続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６】
前記第１制御部は、前記異常信号に基づく判断の結果、前記上アームを導通状態とし前記下アームを非導通状態とする前記第１制御信号の出力、または前記下アームを導通状態とし前記上アームを非導通状態とする前記第１制御信号の出力のいずれも実施すべきではないと判断した場合、前記第１制御信号ではなく前記第２制御信号の出力を行い、
前記第２制御部は、前記初期期間の終了後、前記第１制御部からの出力信号の伝達を行うことで前記第２制御信号の出力を継続することを特徴とする請求項４に記載の電力変換装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、電力変換装置に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
電力変換装置に異常が発生したと判定した場合、電力変換装置とモータを保護する保護動作として、上アームまたは下アームのいずれか一方を強制的に導通状態に切り替え、他方を強制的に非導通状態に切り替えるアクティブショートサーキット制御（ＡＳＣ制御）と、上アームおよび下アームの双方を強制的に非導通状態に切り替えるシャットダウン制御（ＳＤ制御）とが知られている。ＳＤ制御が行われている場合においては、モータを構成するロータの回転によって巻線に逆起電圧または誘起電流が発生するいわゆる回生が実施され、電力変換装置またはその他接続された機器の故障、ロータの急停止による車体の不安定な挙動といった懸念があるため、ＡＳＣ制御が実施不可な場合を除きＡＳＣ制御が優先される。
【０００３】
例えば特許文献１では、上アームおよび下アームのスイッチング制御信号を生成する回路とは別に、ＡＳＣ制御を実行する回路と、ＳＤ制御を実行する回路をそれぞれ設け、ＡＳＣ制御を実行する回路をより上アームおよび下アームに近い位置に配置することで、ＡＳＣ制御の方がＳＤ制御より優先されるような技術が開示されている。
【０００４】
但し、ＡＳＣ制御は上述の通りＳＤ制御より安全性が高いとされているが、導通状態に切り替えるアームの選択を誤ると、所望のＡＳＣ制御ができないばかりか、場合によっては異常状態を助長する懸念がある。このため、導通状態に切り替えるアームの選択を正しく行うことが重要となる。
【０００５】
このような問題に対し、例えば特許文献２では、異常が発生した上アームまたは下アームの状態に基づいて、強制的に導通状態に切り替えるアームを判断し選択するマトリクス回路が、上アームおよび下アームのスイッチング制御信号を生成する回路とは別に設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特許第５５４７５５９号公報
特開２０２２―４８６０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
精密機器である電力変換装置、特に自動車用の電力変換装置では上アームおよび下アームの異常状態として様々なバリエーションが存在する。このため、ＡＳＣ制御においては、アームの異常状態を分析し、導通状態に切り替えるアームを正確に判断するための演算が複雑で時間を要するものとなりやすい。このため、安全性が高いとされるＡＳＣ制御を優先させることで、異常が発生してから保護動作が行われるまでの時間が長くなることが懸念される。
【０００８】
本開示は、異常が発生した場合に、保護動作を迅速かつ安全に実施することができる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】
【０００９】
本開示に係る電力変換装置は、
駆動部に対して上アームまたは下アームのいずれか一方を導通状態とし他方を非導通状態とする第１制御信号の出力、または上アームおよび下アームの双方を非導通状態とする第２制御信号の出力を行う異常制御部を備え、
異常制御部は、
異常信号に基づき前記上アームまたは前記下アームのいずれを導通状態とするかを選択的に判断し第１制御信号の出力を行う第１制御部と、
第１制御部から駆動部への制御信号経路上に配置されており、異常信号の入力から初期期間は、駆動部に対して前記第１制御部からの出力信号を伝達することなく第２制御信号の出力を行い、また初期期間の終了後は、駆動部に対して第１制御部からの出力信号の伝達を行う第２制御部とを有するものである。ここで、第２制御はＳＤ制御に相当するものであり、第１制御はＡＳＣ制御に相当するものである。
【発明の効果】
【００１０】
本開示に係る電力変換装置によれば、異常が発生した場合、第１制御部でのＡＳＣ制御に相当する第１制御の実施判断を待つことなく、迅速に第２制御部でのＳＤ制御に相当する第２制御が行われる。そして初期期間終了後は、第１制御部での実施判断に基づき安全性の高いＡＳＣ制御に相当する第１制御が行われる。
（【００１１】以降は省略されています）

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