コンデンサの放電回路
【課題】体格の増大を抑制することのできるコンデンサの放電回路を提供する。
【解決手段】高圧バッテリ１６と、一対の入力端子を有して且つ一対の入力端子を介して高圧バッテリ１６と接続されるインバータ１２と、一対の入力端子間に接続されるコンデンサ２０と、放電回路２２とを備える電力変換システムがある。ここで、放電回路２２のフォトダイオード２６ａ及び放電抵抗体２４の直列接続体がインバータ１２の一対の入力端子間に接続される。また、フォトトランジスタ２６ｂの一端は、抵抗体２８を介して電源３０に接続され、他端は接地されている。さらに、放電抵抗体２４の抵抗値は、放電抵抗体２４が正常な場合、フォトトランジスタ２６ｂがオンするように設定されている。こうした構成において、抵抗体２８及びフォトトランジスタ２６ｂ間の電圧に基づき、放電抵抗体２４の異常（オープン故障）の有無を判断する。
【解決手段】高圧バッテリ１６と、一対の入力端子を有して且つ一対の入力端子を介して高圧バッテリ１６と接続されるインバータ１２と、一対の入力端子間に接続されるコンデンサ２０と、放電回路２２とを備える電力変換システムがある。ここで、放電回路２２のフォトダイオード２６ａ及び放電抵抗体２４の直列接続体がインバータ１２の一対の入力端子間に接続される。また、フォトトランジスタ２６ｂの一端は、抵抗体２８を介して電源３０に接続され、他端は接地されている。さらに、放電抵抗体２４の抵抗値は、放電抵抗体２４が正常な場合、フォトトランジスタ２６ｂがオンするように設定されている。こうした構成において、抵抗体２８及びフォトトランジスタ２６ｂ間の電圧に基づき、放電抵抗体２４の異常（オープン故障）の有無を判断する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流電源と、一対の入力端子を有して且つ該一対の入力端子を介して前記直流電源と接続される電力変換回路と、前記一対の入力端子間に接続されるコンデンサとを備えるシステムに適用されるコンデンサの放電回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、下記特許文献１に見られるように、リレーを介してバッテリがインバータ、コンデンサ及び一対の放電抵抗体に並列接続されるシステムが知られている。詳しくは、上記システムに備えられるコンデンサは、インバータの一対の入力端子間の電圧変動を抑制する機能を有する。また、放電抵抗体は、リレーがオフされてバッテリ及びインバータ間が遮断される状況下においてコンデンサの放電を行う機能を有する。
【０００３】
ここで、放電抵抗体に断線（オープン故障）等の異常が生じると、コンデンサの放電を適切に行うことができなくなる懸念がある。こうした事態を回避するために、下記特許文献１には、一対の放電抵抗体によって分圧されたインバータの入力電圧を検出する電圧検出回路を備え、電圧検出回路によって検出された電圧に基づき放電抵抗体の異常の有無を判断する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１７２８６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記技術において、電圧検出回路として例えば差動増幅回路を用いると、電圧検出回路を構成する素子等の数が多くなることがある。この場合、放電抵抗体の異常の有無を判断するための回路の体格が増大することが懸念される。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、体格の増大を抑制することのできるコンデンサの放電回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。
【０００８】
請求項１記載の発明は、直流電源と、一対の入力端子を有して且つ該一対の入力端子を介して前記直流電源と接続される電力変換回路と、前記一対の入力端子間に接続されるコンデンサとを備えるシステムに適用され、前記一対の入力端子間に接続される放電抵抗体と、入力部及び出力部を有して且つ該入力部及び該出力部の間を絶縁しつつ該入力部に流れる電流に応じた信号を該出力部に伝達する絶縁素子とを備え、前記絶縁素子の入力部は、前記放電抵抗体と直列接続されていることを特徴とする。
【０００９】
上記発明では、絶縁素子の入力部を放電抵抗体に直列接続している。ここで、放電抵抗体に何らかの異常（オープン故障又はショート故障）が生じると、放電抵抗体に直列接続される入力部を流れる電流値が変化することで、出力部に伝達される信号が変化する。すなわち、出力部に伝達される信号の変化によって放電抵抗体の異常の有無を判断することができる。このように、上記発明によれば、放電抵抗体の異常の発生によって出力部に伝達される信号を変化させる構成を入力部及び放電抵抗体の直列接続体からなる簡易な構成によって実現することができる。これにより、放電抵抗体の異常の有無を判断するための放電回路の体格の増大を抑制することができる。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記絶縁素子は、前記入力部としてのフォトダイオードと、前記出力部としてのフォトトランジスタとを備えるフォトカプラであることを特徴とする。
【００１１】
上記発明では、放電抵抗体に異常が生じる場合、放電抵抗体に直列接続されるフォトダイオードを流れる電流が変化し、これに応じてフォトトランジスタの動作状態（オン又はオフ）が切り替えられることとなる。すなわち、放電抵抗体の異常の有無をフォトカプラによって適切に伝達させることができる。
【００１２】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記放電抵抗体の抵抗値は、該放電抵抗体に異常が生じることによって前記フォトトランジスタの動作状態が切り替わるように設定され、前記フォトトランジスタの動作状態の切替に応じて出力論理値を反転させる論理値出力手段と、前記論理値出力手段から出力される論理値が反転することに基づき、前記放電抵抗体に異常が生じている旨判断する異常判断手段とを更に備えることを特徴とする。
【００１３】
上記発明では、放電抵抗体の抵抗値を上記態様にて設定している。このため、論理値出力手段から出力される論理値が反転することに基づき、放電抵抗体に異常が生じている旨判断することができる。
【００１４】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記放電抵抗体の抵抗値は、該放電抵抗体が正常な場合に前記フォトトランジスタがオンするように設定されることを特徴とする。
【００１５】
上記発明では、放電抵抗体が正常な場合に、フォトトランジスタがオンするように放電抵抗体の抵抗値が設定されている。換言すれば、放電抵抗体にオープン故障が生じることによってフォトトランジスタがオフすることとなる。このため、論理値出力手段から出力される論理値が反転することに基づき、放電抵抗体にオープン故障が生じている旨判断することができる。
【００１６】
請求項５記載の発明は、請求項３又は４記載の発明において、前記フォトカプラを第１のフォトカプラとし、前記論理値出力手段を第１の論理値出力手段とし、第２のフォトカプラと、前記第２のフォトカプラのフォトトランジスタの動作状態の切替に応じて出力論理値を反転させる第２の論理値出力手段とを更に備え、前記第２のフォトカプラのフォトダイオードは、前記第１のフォトカプラのフォトダイオードに並列接続され、前記コンデンサ、前記放電抵抗体及び前記第１のフォトカプラのフォトダイオードを含む第１の閉ループ回路の抵抗値は、該放電抵抗体が正常な場合に前記第１のフォトカプラのフォトトランジスタがオンするように設定され、前記コンデンサ、前記放電抵抗体及び前記第２のフォトカプラのフォトダイオードを含む第２の閉ループ回路の抵抗値は、該放電抵抗体が正常な場合に前記第２のフォトカプラのフォトトランジスタがオフして且つ、該放電抵抗体にショート故障が生じることによって前記第２のフォトカプラのフォトトランジスタがオンするように設定され、前記異常判断手段は、前記第１の論理値出力手段及び第２の論理値出力手段の双方から出力される論理値に基づき、前記放電抵抗体の異常の有無を判断することを特徴とする。
【００１７】
上記発明では、上記態様にて各閉ループ回路の抵抗値を設定することで、第１の論理値出力手段及び第２の論理値出力手段の双方の出力論理値に基づき、放電抵抗体のオープン故障及びショート故障の双方を検出することができる。
【００１８】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の発明において、前記第１の閉ループ回路を開閉する第１のスイッチと、前記第２の閉ループ回路を開閉する第２のスイッチとを更に備え、前記異常判断手段は、前記第１のスイッチがオンされて且つ前記第２のスイッチがオフされる場合における前記第１の論理値出力手段の出力論理値と、前記第１のスイッチがオフされて且つ前記第２のスイッチがオンされる場合における前記第２の論理値出力手段の出力論理値とに基づき、前記放電抵抗体の異常の有無を判断することを特徴とする。
【００１９】
上記発明では、第１のスイッチ及び第２のスイッチが設けられている。こうした上記発明によれば、各閉ループ回路のフォトトランジスタを放電抵抗体の異常の有無に応じた動作態様とするために要求される各閉ループ回路の抵抗値の設定自由度を向上させる等、放電回路の設計自由度を向上させることができる。
【００２０】
しかも、放電抵抗体の異常判断を行う場合に各閉ループ回路を形成させるべく、第１，第２のスイッチを操作する手段を備えるならば、例えば各閉ループ回路が常時形成される回路構成と比較して、直流電源から放電回路に電流が流れることによる消費電力を低減させることもできる。
【００２１】
請求項７記載の発明は、請求項３〜６のいずれか１項に記載の発明において、前記異常判断手段によって前記放電抵抗体に異常が生じている旨判断された場合、その旨を外部に通知する通知手段を更に備えることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１の実施形態にかかるシステム構成図。
【図２】同実施形態にかかる異常判断処理に用いる真理値表。
【図３】第２の実施形態にかかるコンデンサの放電回路。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
（第１の実施形態）
以下、本発明にかかるコンデンサの放電回路を、ハイブリッド車両の主機回転機に接続される電力変換システムに適用した第１の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００２４】
図１に、本実施形態にかかるシステム構成を示す。
【００２５】
図示されるように、モータジェネレータ１０は、車載主機であり、図示しない駆動輪に機械的に連結されている。モータジェネレータ１０は、インバータ１２及び昇圧コンバータ１４を介して高圧バッテリ１６に接続されている。
【００２６】
詳しくは、高圧バッテリ１６は、例えば百Ｖ以上となる端子電圧を有する蓄電池である。また、昇圧コンバータ１４は、一対のスイッチング素子等を備えて構成され、これらスイッチング素子の操作によって高圧バッテリ１６の直流電圧を所定の直流電圧（例えば「６６６Ｖ」）を上限として昇圧する機能を有する。なお、高圧バッテリ１６及び昇圧コンバータ１４間には、これらの間を導通及び遮断するリレー１８が設けられている。
【００２７】
昇圧コンバータ１４の一対の出力端子には、インバータ１２の一対の入力端子（Ｕ，Ｖ，Ｗ相を接続する点）が接続されている。インバータ１２は、スイッチング素子Ｓｕｐ，Ｓｕｎの直列接続体と、スイッチング素子Ｓｖｐ，Ｓｖｎの直列接続体と、スイッチング素子Ｓｗｐ，Ｓｗｎの直列接続体とを備えて構成されており、これら各直列接続体の接続点がモータジェネレータ１０のＵ，Ｖ，Ｗ相にそれぞれ接続されている。なお、本実施形態では、これらスイッチング素子Ｓ＊＃（＊＝ｕ，ｖ，ｗ、＃＝ｐ，ｎ）として、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）を用いている。また、これらスイッチング素子Ｓ＊＃にはそれぞれ、ダイオードＤ＊＃が逆並列に接続されている。
【００２８】
インバータ１２の一対の入力端子間には、コンデンサ２０が接続されている。コンデンサ２０は、例えばモータジェネレータ１０が電動機として機能することで高圧バッテリ１６の電力が消費されるに際し、インバータ１２の入力電圧の急激な変動を抑制する機能を有する。
【００２９】
また、インバータ１２の一対の入力端子間には、放電回路２２が接続されている。放電回路２２は、放電抵抗体２４及びフォトカプラ２６等を備えて構成され、後述する放電制御処理を行うことができなくなる非常時においてコンデンサ２０の放電を行うためのものである。
【００３０】
詳しくは、放電抵抗体２４は、複数（図中、４つを例示）の抵抗体の直列接続体である。放電抵抗体２４の一端は、インバータ１２の一対の入力端子のうち高電位側に接続され、他端は、フォトカプラ２６の１次側（フォトダイオード２６ａ）のアノード側に接続されている。そして、フォトダイオード２６ａのカソード側は、インバータ１２の一対の入力端子のうち低電位側に接続されている。
【００３１】
フォトカプラ２６の２次側（フォトトランジスタ２６ｂ）の一端（コレクタ）は、抵抗体２８を介して電源３０に接続され、他端（エミッタ）は接地されている。
【００３２】
ハイブリッド制御装置（ＨＶＥＣＵ３２）は、モータジェネレータ制御装置（ＭＧＥＣＵ３４）よりも上位（アクセルペダル等のユーザインターフェースから入力されるユーザの要求からみて上流側）の制御装置である。
【００３３】
一方、ＭＧＥＣＵ３４は、インバータ１２のスイッチング素子Ｓ＊＃を操作することでモータジェネレータ１０の制御量（例えばトルク）を所望に制御するための制御装置である。ＭＧＥＣＵ３４は、マイクロコンピュータ（マイコン３４ａ）と、スイッチング素子Ｓ＊＃のゲート電圧を調節するためのゲート駆動回路３４ｂとを備えている。
【００３４】
ＭＧＥＣＵ３４（マイコン３４ａ）は、モータジェネレータ１０を駆動させる際にリレー１８をオンする（閉状態とする）処理や、昇圧コンバータ１４の操作による高圧バッテリ１６の電圧の昇圧処理等を行う。
【００３５】
特に、マイコン３４ａは、放電制御処理を行う。この処理は、リレー１８がオフされて（開状態とされて）高圧バッテリ１６及び昇圧コンバータ１４間が遮断される状況下、コンデンサ２０の放電を行うものであり、その後の車両メンテナンス等に備えて安全を確保することを目的とするものである。本実施形態では、放電制御処理を、モータジェネレータ１０に無効電流を流すように（モータジェネレータ１０の生成トルクを０とするように）インバータ１２を操作する処理とする。こうした放電制御処理によれば、迅速にコンデンサ２０の放電を行うことができる。
【００３６】
ところで、車両の衝突等によって電力変換システムが損傷することがある。具体的には、例えば、マイコン３４ａの電力供給源が断たれたり、スイッチング素子Ｓ＊＃の実装される回路基板が損傷したりする。電力変換システムが損傷すると、インバータ１２を適切に通電操作できなくなること等によって放電制御処理を行うことができなくなる懸念がある。こうした非常時に備えて上記放電回路２２が備えられるものの、この回路の放電抵抗体２４に異常が生じる場合には、コンデンサ２０の放電を適切に行うことができなくなる懸念がある。
【００３７】
こうした事態を回避すべく、本実施形態では、放電回路２２における抵抗体２８及びフォトトランジスタ２６ｂ間の電圧を異常判断用電圧ｄｉｇ１として取り込み、これに基づき放電抵抗体２４の異常判断処理を行う。以下、この処理について説明する。
【００３８】
本実施形態では、異常判断処理として、放電抵抗体２４の断線（オープン故障）の有無を判断する処理を行う。
【００３９】
詳しくは、放電回路２２の放電抵抗体２４の抵抗値を、放電抵抗体２４が正常な場合にフォトトランジスタ２６ｂをオンさせる（フォトカプラ２６をオンさせる）ように設定する。具体的には、例えば、電力変換システムの通常使用時に想定される昇圧コンバータ１４の出力電圧（インバータ１２の入力電圧）の最小値となる場合にフォトトランジスタ２６ｂをオンさせるように放電抵抗体２４の抵抗値を設定すればよい。
【００４０】
こうした構成において、図２に示すように、放電抵抗体２４が正常な場合、フォトダイオード２６ａの発光によってフォトトランジスタ２６ｂがオンされる。これにより、抵抗体２８及びフォトトランジスタ２６ｂ間の電圧が接地電位に引き下げられ、放電回路２２からマイコン３４ａへと論理「Ｌ」の異常判断用電圧ｄｉｇ１が出力される。
【００４１】
これに対し、放電抵抗体２４にオープン故障が生じる場合には、フォトダイオード２６ａに電流が流れずこれが発光しないことから、フォトトランジスタ２６ｂがオンからオフに切り替えられる。これにより、抵抗体２８及びフォトトランジスタ２６ｂ間の電圧が電源３０の電位に引き上げられ、放電回路２２からマイコン３４ａへと出力される異常判断用電圧ｄｉｇ１の論理が「Ｌ」から「Ｈ」に反転することとなる。
【００４２】
すなわち、異常判断用電圧ｄｉｇ１によれば、放電抵抗体２４のオープン故障の有無を判断することができる。
【００４３】
なお、マイコン３４ａは、放電抵抗体２４に異常が生じている旨判断した場合、先の図１に示すフェール処理部３４ｃからフェール信号ＦＬをＨＶＥＣＵ３２に対して出力するフェール処理を行う。これにより、ＨＶＥＣＵ３２側で異常が生じたことを把握することができ、ひいてはＨＶＥＣＵ３２からユーザにその旨を通知することなどができる。
【００４４】
以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
【００４５】
（１）フォトダイオード２６ａ及び放電抵抗体２４の直列接続体を備えて且つこの直列接続体がインバータ１２の一対の入力端子間に接続される放電回路２２を電力変換システムに備えた。そして、放電抵抗体２４の抵抗値を、放電抵抗体２４が正常な場合にフォトトランジスタ２６ｂがオンするように設定した。このため、例えば放電抵抗体２４の異常判断に用いる電圧検出用に差動増幅回路を用いる場合と比較して、電圧を検出したり、高圧バッテリ１６を備える車載高圧システム側から高圧バッテリ１６よりも端子電圧が十分に低い低圧バッテリを備える車載低圧システム側へと信号を伝達したりするために用いる素子や配線の数を低減させることができる。これにより、回路基板上における放電回路２２の構成部品（素子等）の実装面積を低減させることができる。すなわち、放電抵抗体２４の異常の有無を判断するための放電回路２２の体格の増大を好適に抑制することができる。
【００４６】
（２）異常判断用電圧ｄｉｇ１の伝達にフォトカプラ２６を用いた。このため、高圧システムと低圧システムとの間を絶縁しつつ高圧システム側から低圧システム側へと異常判断用電圧ｄｉｇ１を簡易な構成で適切に伝達することができる。そして、伝達された異常判断用電圧ｄｉｇ１の論理によって放電抵抗体２４のオープン故障の有無を簡易に判断することもできる。
【００４７】
（３）放電抵抗体２４に異常が生じている旨判断された場合、フェール処理を行った。これにより、電力変換システムの信頼性が低下した状態でこのシステムが継続して使用される事態を回避することができる。
【００４８】
（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００４９】
本実施形態では、異常判断処理として、放電抵抗体２４のオープン故障に加えて、放電抵抗体２４の短絡（ショート故障）の有無を判断する処理を行う。
【００５０】
図３に、本実施形態にかかる放電回路２２の構成を示す。なお、図３において、先の図１に示した部材と同一の部材については、便宜上同一の符号を示している。また、本実施形態にかかる放電回路２２において、放電抵抗体２４の異常の有無を判断するための回路構成が上記第１の実施形態にかかる回路構成と同様な部分がある。このため、上記第１の実施形態にかかるフォトカプラ２６、フォトダイオード２６ａ及びフォトトランジスタ２６ｂを、本実施形態では、第１のフォトカプラ２６、第１のフォトダイオード２６ａ及び第１のフォトトランジスタ２６ｂと称すこととする。
【００５１】
図示されるように、第１のフォトダイオード２６ａのカソード側は、インバータ１２の入力端子のうち低電位側に第１のスイッチＳＷ１を介して接続されている。第１のスイッチＳＷ１は、電気経路を開閉（オンオフ）する電子制御式の開閉手段である。
【００５２】
第１のフォトダイオード２６ａ及び第１のスイッチＳＷ１の直列接続体には、抵抗体３６、第２のフォトカプラ３８のフォトダイオード（第２のフォトダイオード３８ａ）及び第２のスイッチＳＷ２の直列接続体が並列接続されている。ここで、第２のスイッチＳＷ２は、第１のスイッチＳＷ１と同様に、電気経路を開閉する電子制御式の開閉手段である。
【００５３】
第２のフォトカプラ３８のフォトトランジスタ（第２のフォトトランジスタ３８ｂ）の一端（コレクタ）は、抵抗体４０を介して電源４２に接続され、他端（エミッタ）は接地されている。
【００５４】
ちなみに、本実施形態では、第１のフォトカプラ２６及び第２のフォトカプラ３８として同一構造のものを用いている。また、第１のスイッチＳＷ１及び第２のスイッチＳＷ２として電界効果トランジスタを用いている。特に、第１のスイッチＳＷ１として、デプレッション型ＭＯＳＦＥＴを用いている。
【００５５】
マイコン３４ａは、第１のスイッチＳＷ１及び第２のスイッチＳＷ２をオン・オフ操作する。ここで、第１のスイッチＳＷ１について説明すると、マイコン３４ａによる通電操作によって第１のスイッチＳＷ１のゲート電位を低下させることで第１のスイッチＳＷ１をオフする。一方、通電操作の停止によって第１のスイッチＳＷ１のゲート電位を上昇させることで第１のスイッチＳＷ１をオンする。すなわち、第１のスイッチＳＷ１は、いわゆるノーマリオン型のスイッチとして動作することとなる。
【００５６】
さらに、マイコン３４ａは、抵抗体２８及び第１のフォトトランジスタ２６ｂ間の電圧に加えて、抵抗体４０及び第２のフォトトランジスタ３８ｂ間の電圧に基づき、放電抵抗体２４のオープン故障及びショート故障の有無を判断する異常判断処理を行う。以下、本実施形態にかかる異常判断処理について説明する。
【００５７】
まず、本実施形態にかかる異常判断処理に用いる異常判断用電圧について説明する。
【００５８】
本実施形態では、異常の有無を判断するために第１の異常判断用電圧ｄｉｇ１及び第２の異常判断用電圧ｄｉｇ２を用いる。ここで、第１の異常判断用電圧ｄｉｇ１は、第１のスイッチＳＷ１がオンされて且つ第２のスイッチＳＷ２がオフされる状況下、コンデンサ２０、放電抵抗体２４及び第１のフォトダイオード２６ａを含む第１の閉ループ回路が形成される場合の抵抗体２８及び第１のフォトトランジスタ２６ｂ間の電圧である。また、第２の異常判断用電圧ｄｉｇ２は、第１のスイッチＳＷ１がオフされて且つ第２のスイッチＳＷ２がオンされる状況下、コンデンサ２０、放電抵抗体２４、抵抗体３６及び第２のフォトダイオード３８ａを含む第２の閉ループ回路が形成される場合の抵抗体４０及び第２のフォトトランジスタ３８ｂ間の電圧である。
【００５９】
また、本実施形態では、上記第２の閉ループ回路が形成される状況下において、放電抵抗体２４及び抵抗体３６の合計抵抗値を、放電抵抗体２４が正常な場合に第２のフォトトランジスタ３８ｂをオフさせて且つ放電抵抗体２４の一部にショート故障が生じることによって第２のフォトトランジスタ３８ｂをオンさせるように設定する。具体的には、例えば、電力変換システムの通常使用時に想定される昇圧コンバータ１４の出力電圧の最大値となる場合に第２のフォトトランジスタ３８ｂをオフさせるように上記合計抵抗値を設定すればよい。
【００６０】
次に、第１，第２の異常判断用電圧ｄｉｇ１，ｄｉｇ２を用いた放電抵抗体２４の具体的な異常判断手法について説明する。
【００６１】
第１の異常判断用電圧ｄｉｇ１の論理が「Ｌ」であって且つ第２の異常判断用電圧ｄｉｇ２の論理が「Ｈ」であると判断された場合、放電抵抗体２４に異常が生じていない（放電抵抗体２４が正常である）旨判断する。これは、放電抵抗体２４が正常である場合、第２のフォトダイオード３８ａがオフされ、抵抗体４０及び第２のフォトトランジスタ３８ｂ間の電位が接地電位まで引き下げられないことによるものである。
【００６２】
次に、第１の異常判断用電圧ｄｉｇ１の論理及び第２の異常判断用電圧ｄｉｇ２の論理がともに「Ｈ」であると判断された場合、放電抵抗体２４にオープン故障が生じている旨判断する。これは、オープン故障が生じる場合、第１，第２のフォトトランジスタ２６ｂ，３８ｂの双方がオフされることによるものである。
【００６３】
そして、第１の異常判断用電圧ｄｉｇ１の論理及び第２の異常判断用電圧ｄｉｇ２の論理がともに「Ｌ」であると判断された場合、放電抵抗体２４にショート故障が生じている旨判断する。これは、ショート故障が生じる場合、第１，第２のフォトトランジスタ２６ｂ，３８ｂの双方がオンされることによるものである。
【００６４】
なお、本実施形態において、第１，第２の閉ループ回路のそれぞれの抵抗値を実際には以下のように設定している。
【００６５】
まず、第１のスイッチＳＷ１がオンされて且つ第２のスイッチＳＷ２がオフされる状況下において、放電抵抗体２４が正常な場合に第１のフォトトランジスタ２６ｂをオンさせるために必要な第１のフォトダイオード２６ａへの入力電流と、第1のフォトダイオード２６ａの信頼性とを考慮しつつ、放電抵抗体２４の抵抗値を設定する。
【００６６】
そして、第１のスイッチＳＷ１がオフされて且つ第２のスイッチＳＷ２がオンされる状況下において、放電抵抗体２４が正常な場合に第２のフォトトランジスタ３８ｂをオフさせるために必要な第２のフォトダイオード３８ａへの入力電流と、第２のフォトダイオード３８ａの信頼性とを考慮しつつ、抵抗体３６の抵抗値を設定する。
【００６７】
これに対し、第１、第２のスイッチＳＷ１，ＳＷ２が備えられず、第１，第２の閉ループ回路の双方が常時形成される回路構成とする場合には、放電抵抗体２４の異常の有無に応じたフォトトランジスタの動作状態とするために要求される放電抵抗体２４及び抵抗体３６の抵抗値を、第１の閉ループ回路及び第２の閉ループ回路の双方を考慮して設定することが要求される。このため、抵抗体３６の抵抗値の選択自由度が狭められる等、放電回路２２の設計自由度が低下する懸念がある。
【００６８】
ちなみに、本実施形態では、第１のスイッチＳＷ１をノーマリオン型のスイッチとして動作させるため、例えば車両の衝突等によってマイコン３４ａとこの電力供給源とが遮断される場合であっても、第１のスイッチＳＷ１をオンさせて上記第１の閉ループ回路を形成させることができる。ここでは、高圧システムと低圧システムとを絶縁しつつ第1，第２のスイッチＳＷ１，ＳＷ２を操作するためのフォトカプラ等を備える絶縁手段４１を備えることで、これらシステムの間を絶縁しつつスイッチを操作することができる。
【００６９】
また、本実施形態では、例えばモータジェネレータ１０の制御処理等が行われる周期よりも十分長い所定周期（例えば数時間）で異常判断処理が実行される。すなわち、第１の閉ループ回路と第２の閉ループ回路とが常時形成されない。このため、高圧バッテリ１６に放電抵抗体２４が常時並列接続されることを回避することができ、高圧バッテリ１６から放電抵抗体２４に電流が流れることによる消費電力を低減させることができる。
【００７０】
以上詳述した本実施形態によれば、上記第１の実施形態の効果に加えて、さらに以下の効果が得られるようになる。
【００７１】
（３）上記第１の異常判断用電圧ｄｉｇ１及び第２の異常判断用電圧ｄｉｇ２に基づく異常判断処理を行った。これにより、放電抵抗体２４のオープン故障及びショート故障の双方の有無を適切に判断することができる。
【００７２】
さらに、第１のスイッチＳＷ１及び第２のスイッチＳＷ２を設ける構成としたため、放電抵抗体２４及び抵抗体３６の抵抗値の設定の容易化を図ることができる等、放電回路２２の設計自由度を向上させることもできる。
【００７３】
（その他の実施形態）
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
【００７４】
・上記第１の実施形態では、異常判断用電圧ｄｉｇ１の論理が「Ｈ」となる場合に放電抵抗体２４にオープン故障が生じている旨判断したがこれに限らない。例えば、異常判断用電圧ｄｉｇ１の論理が「Ｌ」となる場合にオープン故障が生じている旨判断可能な回路構成としてもよい。この場合、フォトトランジスタ２６ｂの一端を電源に接続し、他端を抵抗体を介して接地し、フォトトランジスタ２６ｂ及び抵抗体の間の電圧を異常判断用電圧として用いることとなる。
【００７５】
・上記第２の実施形態において、放電抵抗体２４のショート故障のみを判断する回路構成としてもよい。
【００７６】
・絶縁素子としては、光絶縁素子としてのフォトカプラに限らず、例えばフォトＭＯＳＦＥＴであってもよい。
【００７７】
また、絶縁素子としては、光絶縁素子に限らず、例えば磁気絶縁素子であってもよい。具体的には、例えば、１対のコイル（１次側コイル及び２次側コイル）を備えるトランスを採用すればよい。
【００７８】
この場合、例えば、インバータ１２の一対の入力端子間に放電抵抗体２４及びトランスの１次側コイルの直列接続体を接続して且つ、２次側コイルの両端の電圧を検出可能な回路を備える放電回路を採用すればよい。この回路では、リレー１８がオフされて且つコンデンサ２０の放電を放電回路のみを用いて行う状況下において、放電抵抗体２４が正常の場合、コンデンサ２０の放電とともに１次側コイルに流れる電流の漸減に応じた電圧が２次側コイルに印加されることとなる。
【００７９】
これに対し、放電抵抗体２４のオープン故障が生じる場合には、１次側コイルに電流が流れなくなることから、２次側コイルの印加電圧が０となる。また、放電抵抗体２４のショート故障が生じる場合には、放電抵抗体２４が正常である場合と比較して、コンデンサ２０の放電とともに１次側コイルを流れる電流の低下率が大きくなると考えられることから、２次側コイルの印加電圧が大きくなる傾向になる。放電抵抗体２４の異常の有無に応じたこうした２次側コイルの印加電圧の変化に鑑みれば、例えば２次側コイルの印加電圧が０であると判断された場合に放電抵抗体２４のオープン故障が生じている旨判断する等、２次側コイルの印加電圧に基づき放電抵抗体２４のオープン故障及びショート故障の有無を判断することができると考えられる。
【００８０】
・上記第１の実施形態において、高圧バッテリ１６と昇圧コンバータ１４との間にコンデンサを接続してもよい。この場合、インバータ１２及び昇圧コンバータ１４の間に設けられるコンデンサ２０に加えて、高圧バッテリ１６及び昇圧コンバータ１４の間に設けられるコンデンサが放電回路２２の放電抵抗体２４によって放電されることとなる。
【００８１】
・電力変換回路（インバータ）としては、駆動輪に機械的に連結される回転機に接続されるものに限らない。例えば、高圧バッテリ１６を直接の電源とする空調装置のコンプレッサに内蔵される回転機等に接続されるものであってもよい。また、例えば、高圧バッテリ１６の電圧を降圧して低圧システム内のバッテリに出力するＤＣＤＣコンバータであってもよい。
【００８２】
・電力変換システムに備えられる電力変換回路としては、インバータ１２及び昇圧コンバータ１４の双方に限らない。例えば、インバータのみ備えられてもよい。
【００８３】
・本願発明が適用される車両としてはハイブリッド車に限らず、例えば車載主機としての内燃機関を備えない電気自動車や燃料電池車等であってもよい。
【符号の説明】
【００８４】
１２…インバータ、１４…昇圧コンバータ、１６…高圧バッテリ、２０…コンデンサ、２２…放電回路、２４…放電抵抗体、２６…フォトカプラ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流電源と、一対の入力端子を有して且つ該一対の入力端子を介して前記直流電源と接続される電力変換回路と、前記一対の入力端子間に接続されるコンデンサとを備えるシステムに適用されるコンデンサの放電回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、下記特許文献１に見られるように、リレーを介してバッテリがインバータ、コンデンサ及び一対の放電抵抗体に並列接続されるシステムが知られている。詳しくは、上記システムに備えられるコンデンサは、インバータの一対の入力端子間の電圧変動を抑制する機能を有する。また、放電抵抗体は、リレーがオフされてバッテリ及びインバータ間が遮断される状況下においてコンデンサの放電を行う機能を有する。
【０００３】
ここで、放電抵抗体に断線（オープン故障）等の異常が生じると、コンデンサの放電を適切に行うことができなくなる懸念がある。こうした事態を回避するために、下記特許文献１には、一対の放電抵抗体によって分圧されたインバータの入力電圧を検出する電圧検出回路を備え、電圧検出回路によって検出された電圧に基づき放電抵抗体の異常の有無を判断する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１７２８６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記技術において、電圧検出回路として例えば差動増幅回路を用いると、電圧検出回路を構成する素子等の数が多くなることがある。この場合、放電抵抗体の異常の有無を判断するための回路の体格が増大することが懸念される。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、体格の増大を抑制することのできるコンデンサの放電回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。
【０００８】
請求項１記載の発明は、直流電源と、一対の入力端子を有して且つ該一対の入力端子を介して前記直流電源と接続される電力変換回路と、前記一対の入力端子間に接続されるコンデンサとを備えるシステムに適用され、前記一対の入力端子間に接続される放電抵抗体と、入力部及び出力部を有して且つ該入力部及び該出力部の間を絶縁しつつ該入力部に流れる電流に応じた信号を該出力部に伝達する絶縁素子とを備え、前記絶縁素子の入力部は、前記放電抵抗体と直列接続されていることを特徴とする。
【０００９】
上記発明では、絶縁素子の入力部を放電抵抗体に直列接続している。ここで、放電抵抗体に何らかの異常（オープン故障又はショート故障）が生じると、放電抵抗体に直列接続される入力部を流れる電流値が変化することで、出力部に伝達される信号が変化する。すなわち、出力部に伝達される信号の変化によって放電抵抗体の異常の有無を判断することができる。このように、上記発明によれば、放電抵抗体の異常の発生によって出力部に伝達される信号を変化させる構成を入力部及び放電抵抗体の直列接続体からなる簡易な構成によって実現することができる。これにより、放電抵抗体の異常の有無を判断するための放電回路の体格の増大を抑制することができる。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記絶縁素子は、前記入力部としてのフォトダイオードと、前記出力部としてのフォトトランジスタとを備えるフォトカプラであることを特徴とする。
【００１１】
上記発明では、放電抵抗体に異常が生じる場合、放電抵抗体に直列接続されるフォトダイオードを流れる電流が変化し、これに応じてフォトトランジスタの動作状態（オン又はオフ）が切り替えられることとなる。すなわち、放電抵抗体の異常の有無をフォトカプラによって適切に伝達させることができる。
【００１２】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記放電抵抗体の抵抗値は、該放電抵抗体に異常が生じることによって前記フォトトランジスタの動作状態が切り替わるように設定され、前記フォトトランジスタの動作状態の切替に応じて出力論理値を反転させる論理値出力手段と、前記論理値出力手段から出力される論理値が反転することに基づき、前記放電抵抗体に異常が生じている旨判断する異常判断手段とを更に備えることを特徴とする。
【００１３】
上記発明では、放電抵抗体の抵抗値を上記態様にて設定している。このため、論理値出力手段から出力される論理値が反転することに基づき、放電抵抗体に異常が生じている旨判断することができる。
【００１４】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記放電抵抗体の抵抗値は、該放電抵抗体が正常な場合に前記フォトトランジスタがオンするように設定されることを特徴とする。
【００１５】
上記発明では、放電抵抗体が正常な場合に、フォトトランジスタがオンするように放電抵抗体の抵抗値が設定されている。換言すれば、放電抵抗体にオープン故障が生じることによってフォトトランジスタがオフすることとなる。このため、論理値出力手段から出力される論理値が反転することに基づき、放電抵抗体にオープン故障が生じている旨判断することができる。
【００１６】
請求項５記載の発明は、請求項３又は４記載の発明において、前記フォトカプラを第１のフォトカプラとし、前記論理値出力手段を第１の論理値出力手段とし、第２のフォトカプラと、前記第２のフォトカプラのフォトトランジスタの動作状態の切替に応じて出力論理値を反転させる第２の論理値出力手段とを更に備え、前記第２のフォトカプラのフォトダイオードは、前記第１のフォトカプラのフォトダイオードに並列接続され、前記コンデンサ、前記放電抵抗体及び前記第１のフォトカプラのフォトダイオードを含む第１の閉ループ回路の抵抗値は、該放電抵抗体が正常な場合に前記第１のフォトカプラのフォトトランジスタがオンするように設定され、前記コンデンサ、前記放電抵抗体及び前記第２のフォトカプラのフォトダイオードを含む第２の閉ループ回路の抵抗値は、該放電抵抗体が正常な場合に前記第２のフォトカプラのフォトトランジスタがオフして且つ、該放電抵抗体にショート故障が生じることによって前記第２のフォトカプラのフォトトランジスタがオンするように設定され、前記異常判断手段は、前記第１の論理値出力手段及び第２の論理値出力手段の双方から出力される論理値に基づき、前記放電抵抗体の異常の有無を判断することを特徴とする。
【００１７】
上記発明では、上記態様にて各閉ループ回路の抵抗値を設定することで、第１の論理値出力手段及び第２の論理値出力手段の双方の出力論理値に基づき、放電抵抗体のオープン故障及びショート故障の双方を検出することができる。
【００１８】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の発明において、前記第１の閉ループ回路を開閉する第１のスイッチと、前記第２の閉ループ回路を開閉する第２のスイッチとを更に備え、前記異常判断手段は、前記第１のスイッチがオンされて且つ前記第２のスイッチがオフされる場合における前記第１の論理値出力手段の出力論理値と、前記第１のスイッチがオフされて且つ前記第２のスイッチがオンされる場合における前記第２の論理値出力手段の出力論理値とに基づき、前記放電抵抗体の異常の有無を判断することを特徴とする。
【００１９】
上記発明では、第１のスイッチ及び第２のスイッチが設けられている。こうした上記発明によれば、各閉ループ回路のフォトトランジスタを放電抵抗体の異常の有無に応じた動作態様とするために要求される各閉ループ回路の抵抗値の設定自由度を向上させる等、放電回路の設計自由度を向上させることができる。
【００２０】
しかも、放電抵抗体の異常判断を行う場合に各閉ループ回路を形成させるべく、第１，第２のスイッチを操作する手段を備えるならば、例えば各閉ループ回路が常時形成される回路構成と比較して、直流電源から放電回路に電流が流れることによる消費電力を低減させることもできる。
【００２１】
請求項７記載の発明は、請求項３〜６のいずれか１項に記載の発明において、前記異常判断手段によって前記放電抵抗体に異常が生じている旨判断された場合、その旨を外部に通知する通知手段を更に備えることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１の実施形態にかかるシステム構成図。
【図２】同実施形態にかかる異常判断処理に用いる真理値表。
【図３】第２の実施形態にかかるコンデンサの放電回路。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
（第１の実施形態）
以下、本発明にかかるコンデンサの放電回路を、ハイブリッド車両の主機回転機に接続される電力変換システムに適用した第１の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００２４】
図１に、本実施形態にかかるシステム構成を示す。
【００２５】
図示されるように、モータジェネレータ１０は、車載主機であり、図示しない駆動輪に機械的に連結されている。モータジェネレータ１０は、インバータ１２及び昇圧コンバータ１４を介して高圧バッテリ１６に接続されている。
【００２６】
詳しくは、高圧バッテリ１６は、例えば百Ｖ以上となる端子電圧を有する蓄電池である。また、昇圧コンバータ１４は、一対のスイッチング素子等を備えて構成され、これらスイッチング素子の操作によって高圧バッテリ１６の直流電圧を所定の直流電圧（例えば「６６６Ｖ」）を上限として昇圧する機能を有する。なお、高圧バッテリ１６及び昇圧コンバータ１４間には、これらの間を導通及び遮断するリレー１８が設けられている。
【００２７】
昇圧コンバータ１４の一対の出力端子には、インバータ１２の一対の入力端子（Ｕ，Ｖ，Ｗ相を接続する点）が接続されている。インバータ１２は、スイッチング素子Ｓｕｐ，Ｓｕｎの直列接続体と、スイッチング素子Ｓｖｐ，Ｓｖｎの直列接続体と、スイッチング素子Ｓｗｐ，Ｓｗｎの直列接続体とを備えて構成されており、これら各直列接続体の接続点がモータジェネレータ１０のＵ，Ｖ，Ｗ相にそれぞれ接続されている。なお、本実施形態では、これらスイッチング素子Ｓ＊＃（＊＝ｕ，ｖ，ｗ、＃＝ｐ，ｎ）として、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）を用いている。また、これらスイッチング素子Ｓ＊＃にはそれぞれ、ダイオードＤ＊＃が逆並列に接続されている。
【００２８】
インバータ１２の一対の入力端子間には、コンデンサ２０が接続されている。コンデンサ２０は、例えばモータジェネレータ１０が電動機として機能することで高圧バッテリ１６の電力が消費されるに際し、インバータ１２の入力電圧の急激な変動を抑制する機能を有する。
【００２９】
また、インバータ１２の一対の入力端子間には、放電回路２２が接続されている。放電回路２２は、放電抵抗体２４及びフォトカプラ２６等を備えて構成され、後述する放電制御処理を行うことができなくなる非常時においてコンデンサ２０の放電を行うためのものである。
【００３０】
詳しくは、放電抵抗体２４は、複数（図中、４つを例示）の抵抗体の直列接続体である。放電抵抗体２４の一端は、インバータ１２の一対の入力端子のうち高電位側に接続され、他端は、フォトカプラ２６の１次側（フォトダイオード２６ａ）のアノード側に接続されている。そして、フォトダイオード２６ａのカソード側は、インバータ１２の一対の入力端子のうち低電位側に接続されている。
【００３１】
フォトカプラ２６の２次側（フォトトランジスタ２６ｂ）の一端（コレクタ）は、抵抗体２８を介して電源３０に接続され、他端（エミッタ）は接地されている。
【００３２】
ハイブリッド制御装置（ＨＶＥＣＵ３２）は、モータジェネレータ制御装置（ＭＧＥＣＵ３４）よりも上位（アクセルペダル等のユーザインターフェースから入力されるユーザの要求からみて上流側）の制御装置である。
【００３３】
一方、ＭＧＥＣＵ３４は、インバータ１２のスイッチング素子Ｓ＊＃を操作することでモータジェネレータ１０の制御量（例えばトルク）を所望に制御するための制御装置である。ＭＧＥＣＵ３４は、マイクロコンピュータ（マイコン３４ａ）と、スイッチング素子Ｓ＊＃のゲート電圧を調節するためのゲート駆動回路３４ｂとを備えている。
【００３４】
ＭＧＥＣＵ３４（マイコン３４ａ）は、モータジェネレータ１０を駆動させる際にリレー１８をオンする（閉状態とする）処理や、昇圧コンバータ１４の操作による高圧バッテリ１６の電圧の昇圧処理等を行う。
【００３５】
特に、マイコン３４ａは、放電制御処理を行う。この処理は、リレー１８がオフされて（開状態とされて）高圧バッテリ１６及び昇圧コンバータ１４間が遮断される状況下、コンデンサ２０の放電を行うものであり、その後の車両メンテナンス等に備えて安全を確保することを目的とするものである。本実施形態では、放電制御処理を、モータジェネレータ１０に無効電流を流すように（モータジェネレータ１０の生成トルクを０とするように）インバータ１２を操作する処理とする。こうした放電制御処理によれば、迅速にコンデンサ２０の放電を行うことができる。
【００３６】
ところで、車両の衝突等によって電力変換システムが損傷することがある。具体的には、例えば、マイコン３４ａの電力供給源が断たれたり、スイッチング素子Ｓ＊＃の実装される回路基板が損傷したりする。電力変換システムが損傷すると、インバータ１２を適切に通電操作できなくなること等によって放電制御処理を行うことができなくなる懸念がある。こうした非常時に備えて上記放電回路２２が備えられるものの、この回路の放電抵抗体２４に異常が生じる場合には、コンデンサ２０の放電を適切に行うことができなくなる懸念がある。
【００３７】
こうした事態を回避すべく、本実施形態では、放電回路２２における抵抗体２８及びフォトトランジスタ２６ｂ間の電圧を異常判断用電圧ｄｉｇ１として取り込み、これに基づき放電抵抗体２４の異常判断処理を行う。以下、この処理について説明する。
【００３８】
本実施形態では、異常判断処理として、放電抵抗体２４の断線（オープン故障）の有無を判断する処理を行う。
【００３９】
詳しくは、放電回路２２の放電抵抗体２４の抵抗値を、放電抵抗体２４が正常な場合にフォトトランジスタ２６ｂをオンさせる（フォトカプラ２６をオンさせる）ように設定する。具体的には、例えば、電力変換システムの通常使用時に想定される昇圧コンバータ１４の出力電圧（インバータ１２の入力電圧）の最小値となる場合にフォトトランジスタ２６ｂをオンさせるように放電抵抗体２４の抵抗値を設定すればよい。
【００４０】
こうした構成において、図２に示すように、放電抵抗体２４が正常な場合、フォトダイオード２６ａの発光によってフォトトランジスタ２６ｂがオンされる。これにより、抵抗体２８及びフォトトランジスタ２６ｂ間の電圧が接地電位に引き下げられ、放電回路２２からマイコン３４ａへと論理「Ｌ」の異常判断用電圧ｄｉｇ１が出力される。
【００４１】
これに対し、放電抵抗体２４にオープン故障が生じる場合には、フォトダイオード２６ａに電流が流れずこれが発光しないことから、フォトトランジスタ２６ｂがオンからオフに切り替えられる。これにより、抵抗体２８及びフォトトランジスタ２６ｂ間の電圧が電源３０の電位に引き上げられ、放電回路２２からマイコン３４ａへと出力される異常判断用電圧ｄｉｇ１の論理が「Ｌ」から「Ｈ」に反転することとなる。
【００４２】
すなわち、異常判断用電圧ｄｉｇ１によれば、放電抵抗体２４のオープン故障の有無を判断することができる。
【００４３】
なお、マイコン３４ａは、放電抵抗体２４に異常が生じている旨判断した場合、先の図１に示すフェール処理部３４ｃからフェール信号ＦＬをＨＶＥＣＵ３２に対して出力するフェール処理を行う。これにより、ＨＶＥＣＵ３２側で異常が生じたことを把握することができ、ひいてはＨＶＥＣＵ３２からユーザにその旨を通知することなどができる。
【００４４】
以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
【００４５】
（１）フォトダイオード２６ａ及び放電抵抗体２４の直列接続体を備えて且つこの直列接続体がインバータ１２の一対の入力端子間に接続される放電回路２２を電力変換システムに備えた。そして、放電抵抗体２４の抵抗値を、放電抵抗体２４が正常な場合にフォトトランジスタ２６ｂがオンするように設定した。このため、例えば放電抵抗体２４の異常判断に用いる電圧検出用に差動増幅回路を用いる場合と比較して、電圧を検出したり、高圧バッテリ１６を備える車載高圧システム側から高圧バッテリ１６よりも端子電圧が十分に低い低圧バッテリを備える車載低圧システム側へと信号を伝達したりするために用いる素子や配線の数を低減させることができる。これにより、回路基板上における放電回路２２の構成部品（素子等）の実装面積を低減させることができる。すなわち、放電抵抗体２４の異常の有無を判断するための放電回路２２の体格の増大を好適に抑制することができる。
【００４６】
（２）異常判断用電圧ｄｉｇ１の伝達にフォトカプラ２６を用いた。このため、高圧システムと低圧システムとの間を絶縁しつつ高圧システム側から低圧システム側へと異常判断用電圧ｄｉｇ１を簡易な構成で適切に伝達することができる。そして、伝達された異常判断用電圧ｄｉｇ１の論理によって放電抵抗体２４のオープン故障の有無を簡易に判断することもできる。
【００４７】
（３）放電抵抗体２４に異常が生じている旨判断された場合、フェール処理を行った。これにより、電力変換システムの信頼性が低下した状態でこのシステムが継続して使用される事態を回避することができる。
【００４８】
（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００４９】
本実施形態では、異常判断処理として、放電抵抗体２４のオープン故障に加えて、放電抵抗体２４の短絡（ショート故障）の有無を判断する処理を行う。
【００５０】
図３に、本実施形態にかかる放電回路２２の構成を示す。なお、図３において、先の図１に示した部材と同一の部材については、便宜上同一の符号を示している。また、本実施形態にかかる放電回路２２において、放電抵抗体２４の異常の有無を判断するための回路構成が上記第１の実施形態にかかる回路構成と同様な部分がある。このため、上記第１の実施形態にかかるフォトカプラ２６、フォトダイオード２６ａ及びフォトトランジスタ２６ｂを、本実施形態では、第１のフォトカプラ２６、第１のフォトダイオード２６ａ及び第１のフォトトランジスタ２６ｂと称すこととする。
【００５１】
図示されるように、第１のフォトダイオード２６ａのカソード側は、インバータ１２の入力端子のうち低電位側に第１のスイッチＳＷ１を介して接続されている。第１のスイッチＳＷ１は、電気経路を開閉（オンオフ）する電子制御式の開閉手段である。
【００５２】
第１のフォトダイオード２６ａ及び第１のスイッチＳＷ１の直列接続体には、抵抗体３６、第２のフォトカプラ３８のフォトダイオード（第２のフォトダイオード３８ａ）及び第２のスイッチＳＷ２の直列接続体が並列接続されている。ここで、第２のスイッチＳＷ２は、第１のスイッチＳＷ１と同様に、電気経路を開閉する電子制御式の開閉手段である。
【００５３】
第２のフォトカプラ３８のフォトトランジスタ（第２のフォトトランジスタ３８ｂ）の一端（コレクタ）は、抵抗体４０を介して電源４２に接続され、他端（エミッタ）は接地されている。
【００５４】
ちなみに、本実施形態では、第１のフォトカプラ２６及び第２のフォトカプラ３８として同一構造のものを用いている。また、第１のスイッチＳＷ１及び第２のスイッチＳＷ２として電界効果トランジスタを用いている。特に、第１のスイッチＳＷ１として、デプレッション型ＭＯＳＦＥＴを用いている。
【００５５】
マイコン３４ａは、第１のスイッチＳＷ１及び第２のスイッチＳＷ２をオン・オフ操作する。ここで、第１のスイッチＳＷ１について説明すると、マイコン３４ａによる通電操作によって第１のスイッチＳＷ１のゲート電位を低下させることで第１のスイッチＳＷ１をオフする。一方、通電操作の停止によって第１のスイッチＳＷ１のゲート電位を上昇させることで第１のスイッチＳＷ１をオンする。すなわち、第１のスイッチＳＷ１は、いわゆるノーマリオン型のスイッチとして動作することとなる。
【００５６】
さらに、マイコン３４ａは、抵抗体２８及び第１のフォトトランジスタ２６ｂ間の電圧に加えて、抵抗体４０及び第２のフォトトランジスタ３８ｂ間の電圧に基づき、放電抵抗体２４のオープン故障及びショート故障の有無を判断する異常判断処理を行う。以下、本実施形態にかかる異常判断処理について説明する。
【００５７】
まず、本実施形態にかかる異常判断処理に用いる異常判断用電圧について説明する。
【００５８】
本実施形態では、異常の有無を判断するために第１の異常判断用電圧ｄｉｇ１及び第２の異常判断用電圧ｄｉｇ２を用いる。ここで、第１の異常判断用電圧ｄｉｇ１は、第１のスイッチＳＷ１がオンされて且つ第２のスイッチＳＷ２がオフされる状況下、コンデンサ２０、放電抵抗体２４及び第１のフォトダイオード２６ａを含む第１の閉ループ回路が形成される場合の抵抗体２８及び第１のフォトトランジスタ２６ｂ間の電圧である。また、第２の異常判断用電圧ｄｉｇ２は、第１のスイッチＳＷ１がオフされて且つ第２のスイッチＳＷ２がオンされる状況下、コンデンサ２０、放電抵抗体２４、抵抗体３６及び第２のフォトダイオード３８ａを含む第２の閉ループ回路が形成される場合の抵抗体４０及び第２のフォトトランジスタ３８ｂ間の電圧である。
【００５９】
また、本実施形態では、上記第２の閉ループ回路が形成される状況下において、放電抵抗体２４及び抵抗体３６の合計抵抗値を、放電抵抗体２４が正常な場合に第２のフォトトランジスタ３８ｂをオフさせて且つ放電抵抗体２４の一部にショート故障が生じることによって第２のフォトトランジスタ３８ｂをオンさせるように設定する。具体的には、例えば、電力変換システムの通常使用時に想定される昇圧コンバータ１４の出力電圧の最大値となる場合に第２のフォトトランジスタ３８ｂをオフさせるように上記合計抵抗値を設定すればよい。
【００６０】
次に、第１，第２の異常判断用電圧ｄｉｇ１，ｄｉｇ２を用いた放電抵抗体２４の具体的な異常判断手法について説明する。
【００６１】
第１の異常判断用電圧ｄｉｇ１の論理が「Ｌ」であって且つ第２の異常判断用電圧ｄｉｇ２の論理が「Ｈ」であると判断された場合、放電抵抗体２４に異常が生じていない（放電抵抗体２４が正常である）旨判断する。これは、放電抵抗体２４が正常である場合、第２のフォトダイオード３８ａがオフされ、抵抗体４０及び第２のフォトトランジスタ３８ｂ間の電位が接地電位まで引き下げられないことによるものである。
【００６２】
次に、第１の異常判断用電圧ｄｉｇ１の論理及び第２の異常判断用電圧ｄｉｇ２の論理がともに「Ｈ」であると判断された場合、放電抵抗体２４にオープン故障が生じている旨判断する。これは、オープン故障が生じる場合、第１，第２のフォトトランジスタ２６ｂ，３８ｂの双方がオフされることによるものである。
【００６３】
そして、第１の異常判断用電圧ｄｉｇ１の論理及び第２の異常判断用電圧ｄｉｇ２の論理がともに「Ｌ」であると判断された場合、放電抵抗体２４にショート故障が生じている旨判断する。これは、ショート故障が生じる場合、第１，第２のフォトトランジスタ２６ｂ，３８ｂの双方がオンされることによるものである。
【００６４】
なお、本実施形態において、第１，第２の閉ループ回路のそれぞれの抵抗値を実際には以下のように設定している。
【００６５】
まず、第１のスイッチＳＷ１がオンされて且つ第２のスイッチＳＷ２がオフされる状況下において、放電抵抗体２４が正常な場合に第１のフォトトランジスタ２６ｂをオンさせるために必要な第１のフォトダイオード２６ａへの入力電流と、第1のフォトダイオード２６ａの信頼性とを考慮しつつ、放電抵抗体２４の抵抗値を設定する。
【００６６】
そして、第１のスイッチＳＷ１がオフされて且つ第２のスイッチＳＷ２がオンされる状況下において、放電抵抗体２４が正常な場合に第２のフォトトランジスタ３８ｂをオフさせるために必要な第２のフォトダイオード３８ａへの入力電流と、第２のフォトダイオード３８ａの信頼性とを考慮しつつ、抵抗体３６の抵抗値を設定する。
【００６７】
これに対し、第１、第２のスイッチＳＷ１，ＳＷ２が備えられず、第１，第２の閉ループ回路の双方が常時形成される回路構成とする場合には、放電抵抗体２４の異常の有無に応じたフォトトランジスタの動作状態とするために要求される放電抵抗体２４及び抵抗体３６の抵抗値を、第１の閉ループ回路及び第２の閉ループ回路の双方を考慮して設定することが要求される。このため、抵抗体３６の抵抗値の選択自由度が狭められる等、放電回路２２の設計自由度が低下する懸念がある。
【００６８】
ちなみに、本実施形態では、第１のスイッチＳＷ１をノーマリオン型のスイッチとして動作させるため、例えば車両の衝突等によってマイコン３４ａとこの電力供給源とが遮断される場合であっても、第１のスイッチＳＷ１をオンさせて上記第１の閉ループ回路を形成させることができる。ここでは、高圧システムと低圧システムとを絶縁しつつ第1，第２のスイッチＳＷ１，ＳＷ２を操作するためのフォトカプラ等を備える絶縁手段４１を備えることで、これらシステムの間を絶縁しつつスイッチを操作することができる。
【００６９】
また、本実施形態では、例えばモータジェネレータ１０の制御処理等が行われる周期よりも十分長い所定周期（例えば数時間）で異常判断処理が実行される。すなわち、第１の閉ループ回路と第２の閉ループ回路とが常時形成されない。このため、高圧バッテリ１６に放電抵抗体２４が常時並列接続されることを回避することができ、高圧バッテリ１６から放電抵抗体２４に電流が流れることによる消費電力を低減させることができる。
【００７０】
以上詳述した本実施形態によれば、上記第１の実施形態の効果に加えて、さらに以下の効果が得られるようになる。
【００７１】
（３）上記第１の異常判断用電圧ｄｉｇ１及び第２の異常判断用電圧ｄｉｇ２に基づく異常判断処理を行った。これにより、放電抵抗体２４のオープン故障及びショート故障の双方の有無を適切に判断することができる。
【００７２】
さらに、第１のスイッチＳＷ１及び第２のスイッチＳＷ２を設ける構成としたため、放電抵抗体２４及び抵抗体３６の抵抗値の設定の容易化を図ることができる等、放電回路２２の設計自由度を向上させることもできる。
【００７３】
（その他の実施形態）
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
【００７４】
・上記第１の実施形態では、異常判断用電圧ｄｉｇ１の論理が「Ｈ」となる場合に放電抵抗体２４にオープン故障が生じている旨判断したがこれに限らない。例えば、異常判断用電圧ｄｉｇ１の論理が「Ｌ」となる場合にオープン故障が生じている旨判断可能な回路構成としてもよい。この場合、フォトトランジスタ２６ｂの一端を電源に接続し、他端を抵抗体を介して接地し、フォトトランジスタ２６ｂ及び抵抗体の間の電圧を異常判断用電圧として用いることとなる。
【００７５】
・上記第２の実施形態において、放電抵抗体２４のショート故障のみを判断する回路構成としてもよい。
【００７６】
・絶縁素子としては、光絶縁素子としてのフォトカプラに限らず、例えばフォトＭＯＳＦＥＴであってもよい。
【００７７】
また、絶縁素子としては、光絶縁素子に限らず、例えば磁気絶縁素子であってもよい。具体的には、例えば、１対のコイル（１次側コイル及び２次側コイル）を備えるトランスを採用すればよい。
【００７８】
この場合、例えば、インバータ１２の一対の入力端子間に放電抵抗体２４及びトランスの１次側コイルの直列接続体を接続して且つ、２次側コイルの両端の電圧を検出可能な回路を備える放電回路を採用すればよい。この回路では、リレー１８がオフされて且つコンデンサ２０の放電を放電回路のみを用いて行う状況下において、放電抵抗体２４が正常の場合、コンデンサ２０の放電とともに１次側コイルに流れる電流の漸減に応じた電圧が２次側コイルに印加されることとなる。
【００７９】
これに対し、放電抵抗体２４のオープン故障が生じる場合には、１次側コイルに電流が流れなくなることから、２次側コイルの印加電圧が０となる。また、放電抵抗体２４のショート故障が生じる場合には、放電抵抗体２４が正常である場合と比較して、コンデンサ２０の放電とともに１次側コイルを流れる電流の低下率が大きくなると考えられることから、２次側コイルの印加電圧が大きくなる傾向になる。放電抵抗体２４の異常の有無に応じたこうした２次側コイルの印加電圧の変化に鑑みれば、例えば２次側コイルの印加電圧が０であると判断された場合に放電抵抗体２４のオープン故障が生じている旨判断する等、２次側コイルの印加電圧に基づき放電抵抗体２４のオープン故障及びショート故障の有無を判断することができると考えられる。
【００８０】
・上記第１の実施形態において、高圧バッテリ１６と昇圧コンバータ１４との間にコンデンサを接続してもよい。この場合、インバータ１２及び昇圧コンバータ１４の間に設けられるコンデンサ２０に加えて、高圧バッテリ１６及び昇圧コンバータ１４の間に設けられるコンデンサが放電回路２２の放電抵抗体２４によって放電されることとなる。
【００８１】
・電力変換回路（インバータ）としては、駆動輪に機械的に連結される回転機に接続されるものに限らない。例えば、高圧バッテリ１６を直接の電源とする空調装置のコンプレッサに内蔵される回転機等に接続されるものであってもよい。また、例えば、高圧バッテリ１６の電圧を降圧して低圧システム内のバッテリに出力するＤＣＤＣコンバータであってもよい。
【００８２】
・電力変換システムに備えられる電力変換回路としては、インバータ１２及び昇圧コンバータ１４の双方に限らない。例えば、インバータのみ備えられてもよい。
【００８３】
・本願発明が適用される車両としてはハイブリッド車に限らず、例えば車載主機としての内燃機関を備えない電気自動車や燃料電池車等であってもよい。
【符号の説明】
【００８４】
１２…インバータ、１４…昇圧コンバータ、１６…高圧バッテリ、２０…コンデンサ、２２…放電回路、２４…放電抵抗体、２６…フォトカプラ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源と、一対の入力端子を有して且つ該一対の入力端子を介して前記直流電源と接続される電力変換回路と、前記一対の入力端子間に接続されるコンデンサとを備えるシステムに適用され、
前記一対の入力端子間に接続される放電抵抗体と、
入力部及び出力部を有して且つ該入力部及び該出力部の間を絶縁しつつ該入力部に流れる電流に応じた信号を該出力部に伝達する絶縁素子とを備え、
前記絶縁素子の入力部は、前記放電抵抗体と直列接続されていることを特徴とするコンデンサの放電回路。
【請求項２】
前記絶縁素子は、前記入力部としてのフォトダイオードと、前記出力部としてのフォトトランジスタとを備えるフォトカプラであることを特徴とする請求項１記載のコンデンサの放電回路。
【請求項３】
前記放電抵抗体の抵抗値は、該放電抵抗体に異常が生じることによって前記フォトトランジスタの動作状態が切り替わるように設定され、
前記フォトトランジスタの動作状態の切替に応じて出力論理値を反転させる論理値出力手段と、
前記論理値出力手段から出力される論理値が反転することに基づき、前記放電抵抗体に異常が生じている旨判断する異常判断手段とを更に備えることを特徴とする請求項２記載のコンデンサの放電回路。
【請求項４】
前記放電抵抗体の抵抗値は、該放電抵抗体が正常な場合に前記フォトトランジスタがオンするように設定されることを特徴とする請求項３記載のコンデンサの放電回路。
【請求項５】
前記フォトカプラを第１のフォトカプラとし、
前記論理値出力手段を第１の論理値出力手段とし、
第２のフォトカプラと、
前記第２のフォトカプラのフォトトランジスタの動作状態の切替に応じて出力論理値を反転させる第２の論理値出力手段とを更に備え、
前記第２のフォトカプラのフォトダイオードは、前記第１のフォトカプラのフォトダイオードに並列接続され、
前記コンデンサ、前記放電抵抗体及び前記第１のフォトカプラのフォトダイオードを含む第１の閉ループ回路の抵抗値は、該放電抵抗体が正常な場合に前記第１のフォトカプラのフォトトランジスタがオンするように設定され、
前記コンデンサ、前記放電抵抗体及び前記第２のフォトカプラのフォトダイオードを含む第２の閉ループ回路の抵抗値は、該放電抵抗体が正常な場合に前記第２のフォトカプラのフォトトランジスタがオフして且つ、該放電抵抗体にショート故障が生じることによって前記第２のフォトカプラのフォトトランジスタがオンするように設定され、
前記異常判断手段は、前記第１の論理値出力手段及び第２の論理値出力手段の双方から出力される論理値に基づき、前記放電抵抗体の異常の有無を判断することを特徴とする請求項３又は４記載のコンデンサの放電回路。
【請求項６】
前記第１の閉ループ回路を開閉する第１のスイッチと、
前記第２の閉ループ回路を開閉する第２のスイッチとを更に備え、
前記異常判断手段は、前記第１のスイッチがオンされて且つ前記第２のスイッチがオフされる場合における前記第１の論理値出力手段の出力論理値と、前記第１のスイッチがオフされて且つ前記第２のスイッチがオンされる場合における前記第２の論理値出力手段の出力論理値とに基づき、前記放電抵抗体の異常の有無を判断することを特徴とする請求項５記載のコンデンサの放電回路。
【請求項７】
前記異常判断手段によって前記放電抵抗体に異常が生じている旨判断された場合、その旨を外部に通知する通知手段を更に備えることを特徴とする請求項３〜６のいずれか１項に記載のコンデンサの放電回路。
【請求項１】
直流電源と、一対の入力端子を有して且つ該一対の入力端子を介して前記直流電源と接続される電力変換回路と、前記一対の入力端子間に接続されるコンデンサとを備えるシステムに適用され、
前記一対の入力端子間に接続される放電抵抗体と、
入力部及び出力部を有して且つ該入力部及び該出力部の間を絶縁しつつ該入力部に流れる電流に応じた信号を該出力部に伝達する絶縁素子とを備え、
前記絶縁素子の入力部は、前記放電抵抗体と直列接続されていることを特徴とするコンデンサの放電回路。
【請求項２】
前記絶縁素子は、前記入力部としてのフォトダイオードと、前記出力部としてのフォトトランジスタとを備えるフォトカプラであることを特徴とする請求項１記載のコンデンサの放電回路。
【請求項３】
前記放電抵抗体の抵抗値は、該放電抵抗体に異常が生じることによって前記フォトトランジスタの動作状態が切り替わるように設定され、
前記フォトトランジスタの動作状態の切替に応じて出力論理値を反転させる論理値出力手段と、
前記論理値出力手段から出力される論理値が反転することに基づき、前記放電抵抗体に異常が生じている旨判断する異常判断手段とを更に備えることを特徴とする請求項２記載のコンデンサの放電回路。
【請求項４】
前記放電抵抗体の抵抗値は、該放電抵抗体が正常な場合に前記フォトトランジスタがオンするように設定されることを特徴とする請求項３記載のコンデンサの放電回路。
【請求項５】
前記フォトカプラを第１のフォトカプラとし、
前記論理値出力手段を第１の論理値出力手段とし、
第２のフォトカプラと、
前記第２のフォトカプラのフォトトランジスタの動作状態の切替に応じて出力論理値を反転させる第２の論理値出力手段とを更に備え、
前記第２のフォトカプラのフォトダイオードは、前記第１のフォトカプラのフォトダイオードに並列接続され、
前記コンデンサ、前記放電抵抗体及び前記第１のフォトカプラのフォトダイオードを含む第１の閉ループ回路の抵抗値は、該放電抵抗体が正常な場合に前記第１のフォトカプラのフォトトランジスタがオンするように設定され、
前記コンデンサ、前記放電抵抗体及び前記第２のフォトカプラのフォトダイオードを含む第２の閉ループ回路の抵抗値は、該放電抵抗体が正常な場合に前記第２のフォトカプラのフォトトランジスタがオフして且つ、該放電抵抗体にショート故障が生じることによって前記第２のフォトカプラのフォトトランジスタがオンするように設定され、
前記異常判断手段は、前記第１の論理値出力手段及び第２の論理値出力手段の双方から出力される論理値に基づき、前記放電抵抗体の異常の有無を判断することを特徴とする請求項３又は４記載のコンデンサの放電回路。
【請求項６】
前記第１の閉ループ回路を開閉する第１のスイッチと、
前記第２の閉ループ回路を開閉する第２のスイッチとを更に備え、
前記異常判断手段は、前記第１のスイッチがオンされて且つ前記第２のスイッチがオフされる場合における前記第１の論理値出力手段の出力論理値と、前記第１のスイッチがオフされて且つ前記第２のスイッチがオンされる場合における前記第２の論理値出力手段の出力論理値とに基づき、前記放電抵抗体の異常の有無を判断することを特徴とする請求項５記載のコンデンサの放電回路。
【請求項７】
前記異常判断手段によって前記放電抵抗体に異常が生じている旨判断された場合、その旨を外部に通知する通知手段を更に備えることを特徴とする請求項３〜６のいずれか１項に記載のコンデンサの放電回路。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１３−３１２５９（Ｐ２０１３−３１２５９Ａ）
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６４２７０（Ｐ２０１１−１６４２７０）
【出願日】平成２３年７月２７日（２０１１．７．２７）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２７日（２０１１．７．２７）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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