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公開番号2025103137
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-09
出願番号2023220273
出願日2023-12-27
発明の名称回転電機装置
出願人三菱電機モビリティ株式会社
代理人弁理士法人ぱるも特許事務所
主分類G01R 31/00 20060101AFI20250702BHJP(測定;試験)
要約【課題】電圧センサが異常かどうかを他の目的の電圧センサを利用して判定可能とする回転電機装置を得ることを目的とする。
【解決手段】回転電機装置は、直流電源の母線間電圧センサ、正極側スイッチング素子と負極側スイッチング素子とそれらを直列に接続するとともに外部接続点が設けられたレグを複数有する電力変換回路、電力変換回路の外部接続点に夫々一端が接続され他端が中性点に接続されたコイルを有する回転電機、回転電機の中性点に中性点スイッチを介して接続された正極側充電端子、正極側と負極側の充電端子の電圧を検出する充電端子間電圧センサ、および、スイッチング素子をオンオフ制御し、回転電機が非駆動の状態において正極側スイッチング素子と中性点スイッチとをオンし、母線間電圧と充電端子間電圧とを比較して異常かどうかを判定する制御判定部、を備えたものである。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
直流電源の正極側に接続された正極側母線、
前記直流電源の負極側に接続された負極側母線、
前記正極側母線と前記負極側母線の間の電圧である母線間電圧を検出する母線間電圧センサ、
前記正極側母線に接続され、逆並列接続された正極側ダイオードを有する正極側スイッチング素子と、前記負極側母線に接続され、逆並列接続された負極側ダイオードを有する負極側スイッチング素子と、前記正極側スイッチング素子と前記負極側スイッチング素子を直列に接続するとともに外部接続点が設けられたレグを複数有する電力変換回路、
前記電力変換回路の外部接続点に夫々一端が接続され他端が中性点に接続された複数のコイルを有する回転電機、
前記回転電機の前記中性点に中性点スイッチを介して接続された正極側充電端子、
前記負極側母線と接続された負極側充電端子、
前記正極側充電端子と前記負極側充電端子の間の電圧である充電端子間電圧を検出する充電端子間電圧センサ、および、
前記回転電機を駆動するために前記電力変換回路の前記正極側スイッチング素子と前記負極側スイッチング素子をオンオフ制御し、前記回転電機が非駆動の状態において前記正極側スイッチング素子の少なくとも一つと前記中性点スイッチとをオンし、前記母線間電圧と前記充電端子間電圧とを比較して前記母線間電圧センサまたは前記充電端子間電圧センサが異常かどうかを判定する制御判定部、を備えた回転電機装置。
続きを表示（約 2,700 文字）【請求項２】
前記制御判定部は、前記回転電機が非駆動の状態において前記正極側スイッチング素子の少なくとも一つと前記中性点スイッチとをオンし、前記母線間電圧と前記充電端子間電圧との差の絶対値が予め定められた電圧差異常判定値よりも小さい場合に前記母線間電圧センサおよび前記充電端子間電圧センサが正常であると判定し、前記母線間電圧と前記充電端子間電圧との差の絶対値が前記電圧差異常判定値以上の場合に前記母線間電圧センサまたは前記充電端子間電圧センサが異常であると判定する請求項１に記載の回転電機装置。
【請求項３】
前記制御判定部は、前記直流電源に設けられ電源電圧を検出する電源電圧センサの検出信号を受取り、前記回転電機が非駆動の状態において前記正極側スイッチング素子の少なくとも一つと前記中性点スイッチとをオンし、前記電源電圧と、前記母線間電圧と、前記充電端子間電圧とを比較して前記母線間電圧センサが異常かどうか、前記充電端子間電圧センサが異常かどうか、および前記電源電圧センサが異常かどうかを判定する請求項１に記載の回転電機装置。
【請求項４】
前記制御判定部は、前記直流電源に設けられ電源電圧を検出する電源電圧センサの検出信号を受取り、前記電源電圧と前記母線間電圧との差の絶対値が予め定められた電源電圧差判定値よりも小さい場合に前記電源電圧センサおよび前記母線間電圧センサが正常であると判定し、前記電源電圧と前記母線間電圧との差の絶対値が前記電源電圧差判定値以上の場合に前記回転電機が非駆動の状態で前記正極側スイッチング素子の少なくとも一つと前記中性点スイッチをオンし、前記電源電圧、前記母線間電圧、および前記充電端子間電圧を比較して前記母線間電圧センサが異常かどうか、および前記電源電圧センサが異常かどうかを判定する請求項１に記載の回転電機装置。
【請求項５】
前記電力変換回路の外部接続点から前記回転電機の夫々のコイルに流れる相電流を検出する相電流センサを備え、
前記制御判定部は前記回転電機が非駆動の状態において前記正極側スイッチング素子の少なくとも一つと前記中性点スイッチとをオンし、前記相電流センサによって検出した相電流の絶対値が予め定められた電流停止判定値以下となった後に前記電源電圧、前記母線間電圧、および、前記充電端子間電圧を比較して前記母線間電圧センサが異常かどうか、および前記電源電圧センサが異常かどうかを判定する請求項４に記載の回転電機装置。
【請求項６】
前記制御判定部は、前記電源電圧と前記母線間電圧との差の絶対値が前記電源電圧差判定値以上の場合に前記回転電機が非駆動の状態において前記正極側スイッチング素子の少なくとも一つと前記中性点スイッチとをオンし、前記電源電圧と前記充電端子間電圧との差の絶対値が予め定められた電圧差異常判定値よりも小さい場合に前記電源電圧センサおよび前記充電端子間電圧センサが正常であると判定し、前記電源電圧と前記充電端子間電圧との差の絶対値が前記電圧差異常判定値以上の場合に前記電源電圧センサが異常であると判定し、前記母線間電圧と前記充電端子間電圧との差の絶対値が前記電圧差異常判定値よりも小さい場合に前記母線間電圧センサおよび前記充電端子間電圧センサが正常であると判定し、前記母線間電圧と前記充電端子間電圧との差の絶対値が前記電圧差異常判定値以上の場合に前記母線間電圧センサが異常であると判定する請求項４に記載の回転電機装置。
【請求項７】
前記正極側充電端子と前記正極側母線とを接続するバイパススイッチを備え、
前記制御判定部は、前記直流電源に設けられ電源電圧を検出する電源電圧センサの検出信号を受取り、前記電源電圧と前記母線間電圧との差の絶対値が予め定められた電源電圧差判定値よりも小さい場合に前記電源電圧センサおよび前記母線間電圧センサが正常であると判定し、前記電源電圧と前記母線間電圧との差の絶対値が予め定められた電源電圧差判定値以上の場合に、前記中性点スイッチがオフされた状態において前記バイパススイッチをオンし前記電源電圧、前記母線間電圧、および、前記充電端子間電圧を比較して前記母線間電圧センサが異常かどうか、および前記電源電圧センサが異常かどうかを判定する請求項１に記載の回転電機装置。
【請求項８】
前記制御判定部は、前記正極側充電端子および前記負極側充電端子に接続された充電器によって出力される充電器電流を検出する充電器電流センサの信号を受取り、前記中性点スイッチがオフされた状態において前記電源電圧と前記母線間電圧との差の絶対値が前記電源電圧差判定値以上の場合に、前記バイパススイッチをオンし、前記充電器電流センサによって検出された充電器電流の絶対値が予め定められたバイパス電流停止判定値以下となった後に前記電源電圧、前記母線間電圧、および、前記充電端子間電圧を比較して前記母線間電圧センサが異常かどうか、および前記電源電圧センサが異常かどうかを判定する請求項７に記載の回転電機装置。
【請求項９】
前記バイパススイッチに流れるバイパス電流を検出するバイパス電流センサを備え、
前記制御判定部は、前記電源電圧と前記母線間電圧との差の絶対値が前記電源電圧差判定値以上の場合に、前記中性点スイッチがオフされた状態において前記バイパススイッチをオンし、前記バイパス電流センサによって検出されたバイパス電流の絶対値が予め定められたバイパス電流停止判定値以下となった後に前記電源電圧、前記母線間電圧、および、前記充電端子間電圧を比較して前記母線間電圧センサが異常かどうか、および前記電源電圧センサが異常かどうかを判定する請求項７に記載の回転電機装置。
【請求項１０】
前記正極側充電端子と前記負極側充電端子は、逆流防止装置と充電器電圧を検出する充電器電圧センサとを有した充電器に接続され、
前記制御判定部は、前記直流電源に設けられ電源電圧を検出する電源電圧センサの検出信号と、前記充電器の前記充電器電圧センサの検出信号とを受取り、前記電源電圧または前記母線間電圧、前記充電端子間電圧、および前記充電器電圧に基づいて、前記充電器電圧センサが異常かどうか、および前記充電端子間電圧センサが異常かどうかを判定する請求項１に記載の回転電機装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本願は、回転電機装置に関する。
続きを表示（約 2,500 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、プラグ・イン・ハイブリッド自動車（ＰＨＥＶ：Plug-in Hybrid Electric Vehicle）、電気自動車（ＥＶ：Electric Vehicle）が普及している。これらの車両は、直流電源（バッテリとも称する）に蓄えられた電力を電力変換装置によって回転力に変換して車両を走行させる。電力変換装置によって電力の出力形態を変換して回転電機（電動機、発電機を総称して回転電機という）を制御する。電力変換装置としては、交流電力を直流電力へ変換するＡＣ／ＤＣコンバータ（Alternating Current / Direct Current Converter）、直流電力から交流電力へ変換するインバータ（Inverter）、等が一般的である。これらの回転電機を制御する電力変換装置は、半導体スイッチング素子を備えた構成であることが多い。電力変換装置を用いて回転電機を制御する制御装置と回転電機を含めて回転電機装置と称する。
【０００３】
プラグ・イン・ハイブリッド自動車、電気自動車は、様々な場所で車両に搭載した直流電源に充電する必要がある。充電を行う際、通常は充電器を直接、車両の直流電源に接続して充電する。しかし、充電器の供給電圧に対して、車両の直流電源の定格電圧の方が高い場合、充電器から車両の直流電源に充電ができないという問題が発生する。より高電圧の直流電源を有する高性能な車両が登場して、既設の充電設備の仕様とミスマッチとなる場合にもこのような問題が生じる。
【０００４】
そのような場合に、回転電機装置の回転電機のコイルを用いて、充電器の出力を昇圧し、発生させた高電圧によって直流電源を充電する技術が開示されている。フローティング状態の中性点を有する回転電機のコイルを用いて、インバータのスイッチング素子を制御することで、充電器の電圧を昇圧し、直流電源の電圧よりも高い電圧によって直流電源に充電する方法が提案されている。（例えば特許文献１）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０２１－１７５３６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に示される技術では、車両の電力変換装置の電圧を監視する電圧センサを必要としている。この電圧センサが正常であることを前提として、充電器の電圧を昇圧して車両の直流電源を充電する。しかしながら、この電圧センサの異常を判定する方法について開示されていない。電圧センサの異常を判定するには電圧センサを追加的に設けて検出値を比較する方法があるが、装置の大型化、重量の増加、高コスト化につながる。
【０００７】
本開示は、上記のような問題点を解決するためになされたものである。電圧センサが異常かどうかを判定するために専用の電圧センサを追加して設けることなく、回転電機装置の小型軽量化を図りつつ、低コストで迅速な電圧センサの異常判定を可能とする回転電機装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示に係る回転電機装置は、
直流電源の正極側に接続された正極側母線、
直流電源の負極側に接続された負極側母線、
正極側母線と負極側母線の間の電圧である母線間電圧を検出する母線間電圧センサ、
正極側母線に接続され、逆並列接続された正極側ダイオードを有する正極側スイッチング素子と、負極側母線に接続され、逆並列接続された負極側ダイオードを有する負極側スイッチング素子と、正極側スイッチング素子と負極側スイッチング素子を直列に接続するとともに外部接続点が設けられたレグを複数有する電力変換回路、
電力変換回路の外部接続点に夫々一端が接続され他端が中性点に接続された複数のコイルを有する回転電機、
回転電機の中性点に中性点スイッチを介して接続された正極側充電端子、
負極側母線と接続された負極側充電端子、
正極側充電端子と負極側充電端子の間の電圧である充電端子間電圧を検出する充電端子間電圧センサ、および、
回転電機を駆動するために電力変換回路の正極側スイッチング素子と負極側スイッチング素子をオンオフ制御し、回転電機が非駆動の状態において正極側スイッチング素子の少なくとも一つと中性点スイッチとをオンし、母線間電圧と充電端子間電圧とを比較して母線間電圧センサまたは充電端子間電圧センサが異常かどうかを判定する制御判定部、を備えたものである。
【発明の効果】
【０００９】
本開示に係る電力変換装置によれば、電圧センサが異常かどうかを判定するために専用の電圧センサを追加して設けることなく、他の目的の電圧センサを利用して判定可能となる。これによって、小型軽量化を図りつつ、低コストで迅速な電圧センサの異常判定を可能とする回転電機装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
実施の形態１に係る回転電機装置の機能ブロック図である。
実施の形態１に係る回転電機装置の回路構成図である。
実施の形態１に係る回転電機装置の制御判定部のハードウェア構成図である。
実施の形態２に係る回転電機装置の機能ブロック図である。
実施の形態２に係る回転電機装置の回路構成図である。
実施の形態３に係る回転電機装置の回路構成図である。
実施の形態４に係る回転電機装置の回路構成図である。
実施の形態５に係る回転電機装置の回路構成図である。
実施の形態６に係る回転電機装置の回路構成図である。
実施の形態７に係る回転電機装置の回路構成図である。
実施の形態８に係る回転電機装置の回路構成図である。
実施の形態９に係る回転電機装置の回路構成図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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