特許 6489548 電力変換装置、空調システム、電力変換装置の制御方法及びプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6489548

(24)【登録日】2019年3月8日

(45)【発行日】2019年3月27日

(54)【発明の名称】電力変換装置、空調システム、電力変換装置の制御方法及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/48 20070101AFI20190318BHJP

【ＦＩ】

   H02M7/48 M

   H02M7/48 E

【請求項の数】6

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2015-57386(P2015-57386)

(22)【出願日】2015年3月20日

(65)【公開番号】特開2016-178802(P2016-178802A)

(43)【公開日】2016年10月6日

【審査請求日】2018年1月17日

(73)【特許権者】

【識別番号】516299338

【氏名又は名称】三菱重工サーマルシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100162868

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 英輔

(74)【代理人】

【識別番号】100161702

【弁理士】

【氏名又は名称】橋本 宏之

(74)【代理人】

【識別番号】100189348

【弁理士】

【氏名又は名称】古都 智

(74)【代理人】

【識別番号】100196689

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 康一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100210572

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 太一

(74)【代理人】

【識別番号】100134544

【弁理士】

【氏名又は名称】森 隆一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(74)【代理人】

【識別番号】100108578

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 詔男

(74)【代理人】

【識別番号】100126893

【弁理士】

【氏名又は名称】山崎 哲男

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 将人

(72)【発明者】

【氏名】亀井 俊典

(72)【発明者】

【氏名】中神 孝志

(72)【発明者】

【氏名】永坂 圭史

【審査官】 栗栖 正和

(56)【参考文献】

【文献】 実開昭６１−１５９８４１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平０２−２１４４９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−２４４７２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−３２８５９６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｍ ７／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

直流から交流に電力変換して交流モータを駆動させる電力変換装置であって、
インダクタンス成分と抵抗成分とを含む素子であって、電流と当該電流の変化量と、の両方に応じた判定用電圧値を検出する判定用電圧検出部と、
前記判定用電圧値が第１判定閾値を上回った場合に、前記電力変換の運転停止を指示する動作停止指示部と、
前記判定用電圧値が前記第１判定閾値よりも大きい第２判定閾値を上回った場合に、前記電力変換の運転停止後において、前記電力変換の運転再開を制限する永久停止処理を施す永久停止処理部と、
前記判定用電圧値が第１判定閾値を上回った時点から所定時間経過後の前記判定用電圧値を保持するホールド部と、
前記ホールド部によって保持された保持値が、前記第２判定閾値を上回っているか否かを判定する判定部と、
を備える電力変換装置。

【請求項2】

前記判定用電圧値が前記第２判定閾値以下であった場合には、前記電力変換の運転再開を指示する再起動指示部を更に備える
請求項１に記載の電力変換装置。

【請求項3】

前記再起動指示部は、
前記電力変換の運転停止後において、予め規定された所定回数だけ前記電力変換の運転再開の指示を繰り返す
請求項２に記載の電力変換装置。

【請求項4】

請求項１から請求項３の何れか一項に記載の電力変換装置と、
前記電力変換装置から供給される交流電力で駆動する前記交流モータを有する圧縮機と、
を備える空調システム。

【請求項5】

インダクタンス成分と抵抗成分とを含む素子であって、電流と当該電流の変化量と、の両方に応じた判定用電圧値を検出する判定用電圧検出部を備え、直流から交流に電力変換して交流モータを駆動させる電力変換装置の制御方法であって、
前記判定用電圧値が第１判定閾値を上回った場合に、前記電力変換の運転停止を指示するステップと、
前記判定用電圧値が前記第１判定閾値よりも大きい第２判定閾値を上回った場合に、前記電力変換の運転停止後において、前記電力変換の運転再開を制限する永久停止処理を施すステップと、
前記判定用電圧値が第１判定閾値を上回った時点から所定時間経過後の前記判定用電圧値を保持するステップと、
前記判定用電圧値を保持するステップにおいて保持された保持値が、前記第２判定閾値を上回っているか否かを判定するステップと、
を有する電力変換装置の制御方法。

【請求項6】

インダクタンス成分と抵抗成分とを含む素子であって、電流と当該電流の変化量と、の両方に応じた判定用電圧値を検出する判定用電圧検出部を備え、直流から交流に電力変換して交流モータを駆動させる電力変換装置のコンピュータを、
前記判定用電圧値が第１判定閾値を上回った場合に、前記電力変換の運転停止を指示する動作停止指示手段、
前記判定用電圧値が前記第１判定閾値よりも大きい第２判定閾値を上回った場合に、前記電力変換の運転停止後において、前記電力変換の運転再開を制限する永久停止処理を施す永久停止処理手段、
前記判定用電圧値が第１判定閾値を上回った時点から所定時間経過後の前記判定用電圧値を保持するホールド手段、
前記ホールド手段によって保持された保持値が、前記第２判定閾値を上回っているか否かを判定する判定手段、
として機能させるプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電力変換装置、空調システム、電力変換装置の制御方法及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

空調システム等に搭載され、直流を交流に変換して電動圧縮機を駆動させるインバータ（電力変換装置）は、何らかの要因で過電流が発生した際に当該過電流を検出し、直ちに電力変換の運転（具体的には、スイッチング素子によるスイッチング動作）を停止するシャットダウン機能を有している。上記インバータは、例えば、電流検出用シャント抵抗の端子間に生じる電圧をコンパレータ回路により大小判定し、検出された電圧が所定の判定閾値を上回った場合に、ゲートドライバのシャットダウン信号入力端子へ信号入力がなされ、運転停止に至る。

【0003】

また、これに関連する技術として、電流と電流の変化量とを、抵抗の端子間電圧とコイルの端子間電圧とで把握することで、過負荷状態や短絡状態になったことによって生じる過電流を、より確実に検出することができる過電流検出装置が開示されている（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１２−０６５４５９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上述の電力変換装置において過電流が生じる要因としては、例えば、「上下アーム直列短絡」、「モータを介した短絡」の２種類が考えられる。ここで、過電流の要因が「モータを介した短絡」であった場合は、過電流の誤検出（一過性の要因）の可能性があり、再起動させることで正常に動作することも想定される。
一方、過電流の要因が「上下アーム直列短絡」であった場合は、スイッチング素子の破壊、故障等が想定される。このような状態で電力変換装置を再起動させると、電力変換装置に再び過電流が流れ、過剰なストレスにより故障をより悪化させてしまう場合がある。したがって、この場合は、運転を再開すべきではない。

【0006】

しかしながら、上述の過電流検出方法では、当該過電流が「上下アーム直列短絡」に基づくものか、「モータを介した短絡」に基づくものか、を切り分けることができない。したがって、「上下アーム直列短絡」、「モータを介した短絡」いずれの場合であったとしても、一旦過電流が検出された場合には、利用者による再起動を制限する永久停止処理が施される。
そのため、過電流の要因が「モータを介した短絡」であって、実際には再起動すれば正常に動作する場合であったとしても、一律に利用者自身が再起動を行うことができず、顧客からのクレームが多くなっていた。

【0007】

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、過電流が検出された場合において、利用者による再起動の制限を適切に行うことができる電力変換装置、空調システム、電力変換装置の制御方法及びプログラムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一態様は、直流から交流に電力変換して交流モータを駆動させる電力変換装置であって、電流と当該電流の変化量と、の両方に応じた判定用電圧値を検出する判定用電圧検出部と、前記判定用電圧値が第１判定閾値を上回った場合に、前記電力変換の運転停止を指示する動作停止指示部と、前記判定用電圧値が前記第１判定閾値よりも大きい第２判定閾値を上回った場合に、前記電力変換の運転停止後において、前記電力変換の運転再開を制限する永久停止処理を施す永久停止処理部と、を備える電力変換装置である。

【0009】

また、本発明の一態様に係る上述の電力変換装置は、前記判定用電圧値が前記第２判定閾値以下であった場合には、前記電力変換の運転再開を指示する再起動指示部を更に備える。

【0010】

また、本発明の一態様において、前記再起動指示部は、前記電力変換の運転停止後において、予め規定された所定回数だけ前記電力変換の運転再開の指示を繰り返す。

【0011】

また、本発明の一態様に係る上述の電力変換装置は、前記判定用電圧値が第１判定閾値を上回った時点から所定時間経過後の前記判定用電圧値を保持するホールド部と、前記ホールド部によって保持された保持値が、前記第２判定閾値を上回っているか否かを判定する判定部と、を更に備える。

【0012】

また、本発明の一態様において、前記判定用電圧検出部は、インダクタンス成分と抵抗成分とを含む素子である。

【0013】

また、本発明の一態様は、上述の電力変換装置と、前記電力変換装置から供給される交流電力で駆動する前記交流モータを有する圧縮機と、を備える空調システムである。

【0014】

また、本発明の一態様は、電流と当該電流の変化量と、の両方に応じた判定用電圧値を検出する判定用電圧検出部を備え、直流から交流に電力変換して交流モータを駆動させる電力変換装置の制御方法であって、前記判定用電圧値が第１判定閾値を上回った場合に、前記電力変換の運転停止を指示するステップと、前記判定用電圧値が前記第１判定閾値よりも大きい第２判定閾値を上回った場合に、前記電力変換の運転停止後において、前記電力変換の運転再開を制限する永久停止処理を施すステップと、を有する電力変換装置の制御方法である。

【0015】

また、本発明の一態様は、電流と当該電流の変化量と、の両方に応じた判定用電圧値を検出する判定用電圧検出部を備え、直流から交流に電力変換して交流モータを駆動させる電力変換装置のコンピュータを、前記判定用電圧値が第１判定閾値を上回った場合に、前記電力変換の運転停止を指示する動作停止指示手段、前記判定用電圧値が前記第１判定閾値よりも大きい第２判定閾値を上回った場合に、前記電力変換の運転停止後において、前記電力変換の運転再開を制限する永久停止処理を施す永久停止処理手段、として機能させるプログラムである。

【発明の効果】

【0016】

上述の電力変換装置、空調システム、電力変換装置の制御方法及びプログラムによれば、過電流が検出された場合において、利用者による再起動の制限を適切に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】第１の実施形態に係る電力変換装置の全体構成を示す図である。

【図2】第１の実施形態に係る制御部の機能構成を示す図である。

【図3】第１の実施形態に係る電力変換装置において生じ得る過電流の要因を説明する第１の図である。

【図4】第１の実施形態に係る電力変換装置において生じ得る過電流の要因を説明する第２の図である。

【図5】第１の実施形態に係る電力変換装置において生じ得る過電流の特性を説明する図である。

【図6】第１の実施形態に係るシャント電圧値の特性を説明する図である。

【図7】第１の実施形態に係る制御部の処理フローを示す図である。

【図8】第２の実施形態に係る電力変換装置の全体構成を示す図である。

【図9】第２の実施形態に係るシャント電圧値の特性を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

＜第１の実施形態＞
以下、第１の実施形態に係る電力変換装置について、図１〜図７を参照しながら説明する。

【0019】

（全体構成）
図１は、第１の実施形態に係る電力変換装置の全体構成を示す図である。
図１に示すように、電力変換装置１は、蓄電池３から供給される直流電力を三相交流電力に変換して負荷である交流モータ２を駆動させるインバータである。ここで、交流モータ２は、電力変換装置１から供給される三相交流電力によって駆動する電動モータである。

【0020】

第１の実施形態に係る電力変換装置１、交流モータ２及び蓄電池３は、車両に搭載される空調システム（カーエアコン）に利用される。この場合において、交流モータ２は、上記空調システムの圧縮機（コンプレッサ）を駆動する。また、蓄電池３は、車両に搭載されるバッテリーである。

【0021】

図１に示すように、電力変換装置１は、制御部１０と、電力変換回路１１と、シャント抵抗素子１２（判定用電圧検出部）と、基準電圧出力部１３と、コンパレータ１４と、を備えている。

【0022】

制御部１０は、電力変換装置１の動作全体を司る。特に、制御部１０は、電力変換回路１１（後述）に駆動信号を出力してその駆動を制御するゲートドライバとして機能する。制御部１０は、例えば、マイクロコンピュータ等によって実現される。
制御部１０の具体的な機能については、図２を参照しながら詳細に説明する。

【0023】

電力変換回路１１は、制御部１０による制御信号に基づいて駆動することで、蓄電池３から供給される直流電力を三相交流電力に変換する。ここで、電力変換回路１１は、６個のスイッチング素子ＳＷを有してなる。各スイッチング素子ＳＷは、制御部１０からの駆動信号（ゲート入力）に基づいて、電流を流すＯＮ状態、電流を遮断するＯＦＦ状態に切り替わる。三相交流をなすＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各々に対応して、それぞれ２つのスイッチング素子ＳＷが、高電位線α（蓄電池３の高電位側が接続される配線）と低電位線β（シャント抵抗素子１２（後述）を通じて接地される配線）との間に直列に接続される。各スイッチング素子ＳＷが規定されたタイミングでＯＮ／ＯＦＦを繰り返すことで、交流モータ２に三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の交流電力が供給される。
なお、スイッチング素子ＳＷとしては、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）が代表的であるが、その他、バイポーラトランジスタ、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field effect transistor）等であってもよい。

【0024】

シャント抵抗素子１２は、電力変換回路１１と接地点との間に挿入された抵抗素子である。シャント抵抗素子１２は、交流モータ２を駆動させるのに要する電流（モータ電流）を検出する目的で設けられる。具体的には、シャント抵抗素子１２の端子間には、モータ電流に応じた電圧降下が生じる。この端子間電圧であるシャント電圧値Ｖｓｈ（判定用電圧値）を読み取ることで、モータ電流を検出することができる。
なお、実際には、シャント抵抗素子１２は、抵抗素子としての抵抗成分１２ｂだけでなく、当該抵抗成分１２ｂに浮遊するインダクタンス成分１２ａが存在する。この場合、シャント抵抗素子１２の回路図は、図１に示すように、インダクタンス成分１２ａと抵抗成分１２ｂとが直列に接続された回路と等価である。
本実施形態において、抵抗成分１２ｂは、１ｍΩ〜１０ｍΩ程度であり、また、インダクタンス成分１２ａは、２０ｎＨ〜４０ｎＨ程度とされる。

【0025】

基準電圧出力部１３は、予め規定された基準電圧を出力する。基準電圧出力部１３が出力する基準電圧は、後述する第１判定閾値Ｖｔ１に相当する。

【0026】

コンパレータ１４は、シャント電圧値Ｖｓｈと、基準電圧である第１判定閾値Ｖｔ１と、を入力し、当該シャント電圧値Ｖｓｈと第１判定閾値Ｖｔ１との大小関係に応じた判定信号を出力する。例えば、コンパレータ１４は、シャント電圧値Ｖｓｈが第１判定閾値Ｖｔ１を上回る場合は、判定信号“Ｈｉｇｈ”を出力し、シャント電圧値Ｖｓｈが第１判定閾値Ｖｔ１以下である場合は、判定信号“Ｌｏｗ”を出力する。

【0027】

（制御部の機能構成）
図２は、第１の実施形態に係る制御部の機能構成を示す図である。
図２に示すように、制御部１０は、電力変換駆動制御部１００と、動作停止指示部１０１と、判定部１０２と、永久停止処理部１０３と、再起動指示部１０４と、を備えている。

【0028】

電力変換駆動制御部１００は、電力変換回路１１（図１）を構成する各スイッチング素子ＳＷ（図１）に駆動信号を出力して直流から交流への電力変換を実施する。
動作停止指示部１０１は、検出されたシャント電圧値Ｖｓｈが予め規定された第１判定閾値Ｖｔ１を上回った場合に、電力変換駆動制御部１００に対し電力変換の運転停止を指示する。
判定部１０２は、動作停止指示部１０１による電力変換の運転停止後において、検出されたシャント電圧値Ｖｓｈが、第１判定閾値Ｖｔ１よりも大きい第２判定閾値Ｖｔ２を上回っていたか否かを判定する。
永久停止処理部１０３は、判定部１０２による判定の結果、シャント電圧値Ｖｓｈが第２判定閾値Ｖｔ２を上回っていた場合に、電力変換の運転再開（再起動）を制限する永久停止処理を施す。
再起動指示部１０４は、判定部１０２による判定の結果、シャント電圧値Ｖｓｈが第２判定閾値Ｖｔ２以下であった場合には、電力変換駆動制御部１００に対し電力変換の運転再開（再起動）を指示する。

【0029】

（過電流の要因）
図３は、第１の実施形態に係る電力変換装置において生じ得る過電流の要因を説明する第１の図である。
また、図４は、第１の実施形態に係る電力変換装置において生じ得る過電流の要因を説明する第２の図である。
図３は、電力変換装置１において、「上下アーム直列短絡」に起因して過電流が生じた場合の例を示している。「上下アーム直列短絡」に起因する過電流とは、電力変換回路１１を構成するスイッチング素子ＳＷを通じて、高電位線αと低電位線βとが短絡された場合に生じる過電流のことを指す。
ここで、電力変換装置１の通常運転時においては、電力変換回路１１の高電位線αと低電位線βとの間に直列に接続された２つのスイッチング素子ＳＷのうち、少なくとも何れか一方が“ＯＦＦ”となるように制御される。したがって、通常運転時においては、電力変換回路１１の高電位線αと低電位線βとが短絡されることはない。しかし、何れかのスイッチング素子ＳＷが故障して“ＯＦＦ”が機能しなくなった場合、スイッチング素子ＳＷを通じて高電位線αと低電位線βとが短絡される。
具体的には、図３に示すように、高電位線αと低電位線βとの間に直列に接続された２つのスイッチング素子ＳＷを通じて、当該高電位線αから低電位線βにかけ、「上下アーム直列短絡」に起因する過電流Ｉｏ１が流れる。

【0030】

また、図４は、電力変換装置１において、「モータを介した短絡」に起因して過電流が生じた場合の例を示している。「モータを介した短絡」に起因する過電流とは、電力変換装置１の負荷となる交流モータ２を通じて、高電位線αと低電位線βとが短絡された場合に生じる過電流のことを指す。
「モータを介した短絡」に起因する過電流は、例えば、機械的要因により交流モータ２の回転駆動がロックされる等して過負荷状態となった場合や、制御部１０（図１）からの駆動信号にノイズが重畳されスイッチング素子ＳＷが誤動作した場合等に発生する。
具体的には、図４に示すように、交流モータ２の内部に搭載されるコイル２０を通じて、高電位線αから低電位線βにかけ、「モータを介した短絡」に起因する過電流Ｉｏ２が流れる。

【0031】

（過電流の特性）
図５は、第１の実施形態に係る電力変換装置において生じ得る過電流の特性を説明する図である。
図５に示すグラフは、シャント抵抗素子１２を流れる電流の経時的な推移を示している。図５において、実線で示すグラフは、時刻ｔ１で「上下アーム直列短絡」に起因する過電流Ｉｏ１が発生した場合の電流の推移を示している。また、破線で示すグラフは、時刻ｔ１で「モータを介した短絡」に起因する過電流Ｉｏ２が発生した場合の電流の推移を示している。

【0032】

ここで、「上下アーム直列短絡」が発生した場合、高電位線αと低電位線βとがスイッチング素子ＳＷを介して直接的に短絡されるため（図３参照）、当該「上下アーム直列短絡」に起因する過電流Ｉｏ１は、極めて急峻に変化する。
他方、「モータを介した短絡」が発生した場合、高電位線αと低電位線βとが交流モータ２内部のコイル２０を経由して短絡されるため（図４参照）、当該「モータを介した短絡」に起因する過電流Ｉｏ２は、コイル２０により過渡変動が抑制され、比較的緩やかに変化する。
したがって、図５に示すように、「上下アーム直列短絡」に起因する過電流Ｉｏ１の方が、「モータを介した短絡」に起因する過電流Ｉｏ２に比べて急峻に増加する。

【0033】

（シャント電圧値の特性）
図６は、第１の実施形態に係るシャント電圧値の特性を説明する図である。
図６に示すグラフは、シャント抵抗素子１２の端子間に生じるシャント電圧値Ｖｓｈの経時的な推移を示している。図６において、実線で示すグラフは、時刻ｔ１で「上下アーム直列短絡」に起因する過電流Ｉｏ１が流れた場合に生じるシャント電圧値Ｖｓｈ１の推移を示している。また、破線で示すグラフは、時刻ｔ１で「モータを介した短絡」に起因する過電流Ｉｏ２が流れた場合に生じるシャント電圧値Ｖｓｈ２の推移を示している。

【0034】

上述したように、本実施形態に係るシャント抵抗素子１２は、浮遊するインダクタンス成分１２ａと抵抗素子としての抵抗成分１２ｂとを有している（図１参照）。ここで、インダクタンス成分１２ａのインダクタンスを「Ｌ」とすると、当該インダクタンス成分１２ａの端子間に生じる電圧ＶＬは、「ＶＬ＝Ｌ・ｄｉ／ｄｔ」となる。ここで、「ｄｉ／ｄｔ」は、インダクタンス成分１２ａに流れる電流（過電流Ｉｏ１、Ｉｏ２）の過渡的な変化量である。
また、抵抗成分１２ｂの抵抗値を「Ｒ」とすると、抵抗成分１２ｂの端子間に生じる電圧ＶＲは、「ＶＲ＝Ｒ・Ｉ」となる。ここで、「Ｉ」は、抵抗成分１２ｂに流れる電流（過電流Ｉｏ１、Ｉｏ２）である。
したがって、シャント抵抗素子１２の端子間に生じるシャント電圧値Ｖｓｈは、以下の式（１）で表される。

【0035】

Ｖｓｈ＝ＶＬ＋ＶＲ＝Ｌ・ｄｉ／ｄｔ＋Ｒ・Ｉ・・・（１）

【0036】

このように、シャント抵抗素子１２は、電流「Ｉ」と当該電流の変化量「ｄｉ／ｄｔ」と、の両方に応じたシャント電圧値Ｖｓｈを検出する。

【0037】

したがって、時刻ｔ１で過電流Ｉｏ１、Ｉｏ２が流れた場合、電流「Ｉ」及び電流の変化量「ｄｉ／ｄｔ」に基づいて、シャント電圧値Ｖｓｈは、図６に示すように推移する。即ち、過電流Ｉｏ１、Ｉｏ２が発生した時刻ｔ１において電流の変化量「ｄｉ／ｄｔ」が最も大きくなるため、シャント電圧値Ｖｓｈは、上記「ＶＬ」に基づいて、時刻ｔ１において瞬間的に上昇する。また、シャント電圧値Ｖｓｈは、上記「ＶＲ」に基づいて、過電流Ｉｏ１、Ｉｏ２の電流値そのものによっても上昇する（式（１）参照）。

【0038】

しかしながら、上述した通り、「上下アーム直列短絡」に起因する過電流Ｉｏ１の方が、「モータを介した短絡」に起因する過電流Ｉｏ２に比べて急峻に変動するため、過電流Ｉｏ１の方が電流の変化量「ｄｉ／ｄｔ」が大きくなる。したがって、時刻ｔ１直後においては、電流の変化量「ｄｉ／ｄｔ」の分だけ、シャント電圧値Ｖｓｈ１の方がシャント電圧値Ｖｓｈ２よりも大きくなる。

【0039】

図６に示すように、第１判定閾値Ｖｔ１は、「上下アーム直列短絡」による過電流Ｉｏ１に応じて生じたシャント電圧値Ｖｓｈ１、及び、「モータを介した短絡」による過電流Ｉｏ２に応じて生じたシャント電圧値Ｖｓｈ２のいずれもが、時刻ｔ１において当該第１判定閾値Ｖｔ１を上回るように予め規定されている。
一方、第２判定閾値Ｖｔ２は、「上下アーム直列短絡」による過電流Ｉｏ１に応じて生じたシャント電圧値Ｖｓｈ１のみが、時刻ｔ１において当該第２判定閾値Ｖｔ２を上回るように予め規定されている。

【0040】

（制御部の処理フロー）
図７は、第１の実施形態に係る制御部の処理フローを示す図である。
図７に示す制御部１０の処理フローは、電力変換装置１の起動前の段階から開始される。
まず、制御部１０の電力変換駆動制御部１００は、外部からの指示等に応じて、電力変換回路１１を駆動させ、電力変換の運転を開始する（ステップＳ０１）。電力変換駆動制御部１００による電力変換の運転中においては、蓄電池３の直流電力が三相交流電力に変換され、交流モータ２に供給される。したがって、ステップＳ０１以降、空調システムとしての通常運転がなされる。

【0041】

通常運転中、動作停止指示部１０１は、コンパレータ１４（図１）からの判定信号に基づいて、シャント電圧値Ｖｓｈが第１判定閾値Ｖｔ１を上回っていないか否かを常時監視している（ステップＳ０２）。ここで、コンパレータ１４からの判定信号が“Ｌｏｗ”であった場合（即ち、シャント電圧値Ｖｓｈが第１判定閾値Ｖｔ１以下の場合（ステップＳ０２：ＮＯ））、動作停止指示部１０１は、過電流が発生しておらず正常に運転できているものとみなし、何らの処理を行わない。したがって、電力変換駆動制御部１００は、通常運転を継続する。

【0042】

一方、コンパレータ１４からの判定信号が“Ｈｉｇｈ”であった場合（即ち、シャント電圧値Ｖｓｈが第１判定閾値Ｖｔ１を上回った場合（ステップＳ０２：ＹＥＳ））、動作停止指示部１０１は、過電流が発生した異常状態とみなし、直ちに、電力変換駆動制御部１００に対し運転停止を指示する。運転停止の指示を受けた電力変換駆動制御部１００は、電力変換の運転を緊急停止する（ステップＳ０３）。

【0043】

動作停止指示部１０１による緊急停止がなされた後、判定部１０２は、第１判定閾値Ｖｔ１を上回った時点におけるシャント電圧値Ｖｓｈが更に第２判定閾値Ｖｔ２を上回っていたか否かを判定する（ステップＳ０４）。
ここで、シャント電圧値Ｖｓｈが更に第２判定閾値Ｖｔ２を上回っていた場合（ステップＳ０４：ＹＥＳ）、検出された過電流は、電流の変化量「ｄｉ／ｄｔ」が大きいことから「上下アーム直列短絡」に起因して発生したものと想定される（図６参照）。したがって、永久停止処理部１０３は、電力変換装置１の再起動を制限する永久停止処理を施す（ステップＳ０７）。
これにより、電力変換装置１は“永久停止状態”となり、空調システムの利用者による再起動が制限される。したがって、電力変換装置１における更なる故障の発生や進行を防止することができる。

【0044】

一方、シャント電圧値Ｖｓｈが更に第２判定閾値Ｖｔ２以下であった場合（ステップＳ０４：ＮＯ）、電流の変化量「ｄｉ／ｄｔ」が小さいことから、検出された過電流は、「モータを介した短絡」に起因して発生したものと想定される（図６参照）。この場合、再起動指示部１０４は、まず、再起動回数Ｎ（初期値は“０”）をカウントアップし（ステップＳ０５）、当該再起動回数Ｎが所定の規定回数Ｎｔｈ（例えば、“５”）を上回っていないか否かを判定する（ステップＳ０６）。
再起動回数Ｎが規定回数Ｎｔｈ以下の場合、再起動指示部１０４は、電力変換駆動制御部１００に対し、電力変換の運転再開を指示する。これにより、電力変換駆動制御部１００による電力変換の運転が再開される（ステップＳ０１）。
これにより、検出された過電流が「モータを介した短絡」に起因するものと判断された場合は、再起動指示部１０４により再起動が試みられる。したがって、過電流の要因が一過性のものであった場合は、自動的に通常運転が再開される。

【0045】

一方、再起動回数Ｎが規定回数Ｎｔｈを上回った場合は、永久停止処理部１０３は、電力変換装置１の再起動を制限する永久停止処理を施す（ステップＳ０７）。ここで、過電流が「モータを介した短絡」に起因して発生した場合であっても、その要因が一過性のものではない場合も考えられる。したがって、複数回（例えば５回）の再起動を試みた結果、いずれも過電流が検出され（ステップＳ０２：ＹＥＳ）緊急停止された場合には、電力変換装置１に恒久的な不良要因が存在するものと判断し、永久停止処理が施される。
なお、再起動指示部１０４は、複数回（例えば５回）の再起動を試みる中で正常に再起動した場合（ステップＳ０２：ＮＯ）には、再起動回数Ｎを初期値に戻す。

【0046】

（作用効果）
以上、第１の実施形態に係る電力変換装置１によれば、電流と当該電流の変化量と、の両方に応じたシャント電圧値Ｖｓｈが第１判定閾値Ｖｔ１を上回った場合、動作停止指示部１０１が電力変換の運転停止を指示する。そして、シャント電圧値Ｖｓｈが第１判定閾値Ｖｔ１よりも大きい第２判定閾値Ｖｔ２を上回った場合、永久停止処理部１０３が、電力変換の運転停止後において、電力変換の運転再開を制限する永久停止処理を施す。
このようにすることで、シャント電圧値Ｖｓｈが第１判定閾値Ｖｔ１を上回り、過電流が検出された場合であっても、当該過電流が、第２判定閾値Ｖｔ２を上回っていた場合に限り永久停止処理が施される。したがって、再起動を試みれば正常に動作する可能性が高い場合にまで永久停止処理が施されることが無いので、利用者が所望に運転を再開させることができる。即ち、過電流が検出された場合において、利用者による再起動の制限を適切に行うことができる。

【0047】

また、第１の実施形態に係る電力変換装置１によれば、シャント電圧値Ｖｓｈが第２判定閾値以下であった場合には、再起動指示部１０４が電力変換の運転再開を指示する。
このようにすることで、過電流が検出されて緊急停止した場合であっても、再起動を試みれば正常に動作する可能性が高い場合には、自動的に再起動がなされる。したがって、再起動にあたり利用者が操作する手間を軽減することができる。

【0048】

また、第１の実施形態に係る電力変換装置１によれば、再起動指示部１０４は、電力変換の運転停止後において、予め規定された所定回数（規定回数Ｎｔｈ）だけ再起動の指示を繰り返す。
このようにすることで、「モータを介した短絡」に起因する過電流が想定される場合に、その要因が一過性のものか否かを判断することができ、適切な処理を行うことができる。例えば、複数回の再起動に渡って過電流が検出された場合には、正常動作の見込みがないものと判断し、永久停止処理を通じて利用者に起動させないようにすることができる。

【0049】

また、第１の実施形態に係る電力変換装置１によれば、シャント抵抗素子１２は、インダクタンス成分と抵抗成分とを含む単一の素子であることを特徴とする。
このようにすることで、シャント電圧値Ｖｓｈが、電流の変化量「ｄｉ／ｄｔ」に依存して変化する度合いが高まるため、過電流の要因が「上下アーム直列短絡」か、「モータを介した短絡」か、を精度よく切り分けることできる。また、単一の素子（シャント抵抗素子１２）を設けるのみでよいので、搭載すべき部品数を少なくすることができ、小型化、低コスト化を図ることができる。

【0050】

なお、第１の実施形態に係る制御部１０の処理フロー（図７）のステップＳ０４において、判定部１０２が、時刻ｔ１におけるシャント電圧値Ｖｓｈが更に第２判定閾値Ｖｔ２を上回っているか否かを判定する具体的な手段としては、以下のような態様が考えられる。
例えば、基準電圧出力部１３（図１）とコンパレータ１４（図１）とは別に、同様の基準電圧出力部及びコンパレータの組を有しており、当該基準電圧出力部が第２判定閾値Ｖｔ２に相当する基準電圧を出力する態様としてもよい。この場合、判定部１０２は、第２判定閾値Ｖｔ２を比較対象とする上記コンパレータからの判定信号に基づいて、シャント電圧値Ｖｓｈが第２判定閾値を上回っているか否かを判定する（ステップＳ０４）。
また、判定部１０２は、別途設けられたＡ／Ｄ変換器を通じてシャント抵抗値Ｖｓｈのサンプリング値を取得し、該当時刻（時刻ｔ１）に取得されたサンプリング値を参照することで、上記判定処理を行ってもよい。

【0051】

＜第２の実施形態＞
次に、第２の実施形態に係る電力変換装置について、図８、図９を参照しながら説明する。

【0052】

（全体構成）
図８は、第２の実施形態に係る電力変換装置の全体構成を示す図である。
図８において、第１の実施形態と同一の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
図８に示すように、第２の実施形態に係る電力変換装置１は、ホールド部１５を備えている。
ホールド部１５は、シャント電圧値Ｖｓｈが第１判定閾値Ｖｔｈを上回った時点から所定時間経過後のシャント電圧値Ｖｓｈを保持する。具体的には、コンパレータ１４からの判定信号“Ｈｉｇｈ”の入力をトリガとして、所定時間経過後のシャント電圧値Ｖｓｈを取得して保持する。

【0053】

また、第２の実施形態に係る制御部１０の機能構成は、第１の実施形態と同様であるため詳細な説明を省略する。ただし、第２の実施形態に係る判定部１０２（図２）は、ホールド部１５から保持値Ｖｈｏｌｄの入力を受け付けて、当該ホールド部１５によって保持された保持値Ｖｈｏｌｄが第２判定閾値Ｖｔｈ２を上回っているか否かを判定する。

【0054】

図９は、第２の実施形態に係るシャント電圧値の特性を説明する図である。
図９に示すグラフは、シャント抵抗素子１２の端子間に生じるシャント電圧値Ｖｓｈの経時的な推移を示している。図９において、実線で示すグラフは、時刻ｔ１で「上下アーム直列短絡」に起因する過電流Ｉｏ１が流れた場合に生じるシャント電圧値Ｖｓｈ１の推移を示している。また、破線で示すグラフは、時刻ｔ１で「モータを介した短絡」に起因する過電流Ｉｏ２が流れた場合に生じるシャント電圧値Ｖｓｈ２の推移を示している。

【0055】

第２の実施形態に係るホールド部１５は、過電流の検出信号であるコンパレータ１４からの判定信号“Ｈｉｇｈ”を時刻ｔ１で受け付けると、当該時刻ｔ１から所定時間経過後の時刻ｔ２において、シャント電圧値Ｖｓｈを保持する処理を行う（図９参照）。一方、動作停止指示部１０１（図２）は、コンパレータ１４からの判定信号“Ｈｉｇｈ”に基づいて電力変換駆動制御部１００に対し動作停止を指示する（図７、ステップＳ０３参照）。
ここで、動作停止指示部１０１による動作停止の指示の結果、電力変換駆動制御部１００により実際に運転停止がなされる。そして、時刻ｔ３において、過電流が流れなくなる（図９参照）。ホールド部１５は、判定信号“Ｈｉｇｈ”を受け付けた時刻ｔ１から動作停止指示部１０１及び電力変換駆動制御部１００によって実際に緊急停止がなされる時刻ｔ３までの間に、シャント電圧値Ｖｓｈの保持を行う（即ち、時刻ｔ１＜時刻ｔ２＜時刻ｔ３の関係を有する）。
なお、第１の実施形態と同様に、シャント電圧値Ｖｓｈ１とシャント電圧値ｖｓｈ２とは、過電流が検出された時刻ｔ１において電流の変化量「ｄｉ／ｄｔ」に応じた電位差が生じている。この電位差は、時刻ｔ１から所定時間経過後の時刻ｔ２においても維持される。

【0056】

判定部１０２は、ステップＳ０４（図７）においてホールド部１５によって保持された保持値Ｖｈｏｌｄ（即ち、時刻ｔ２におけるシャント電圧値Ｖｓｈ）を取得して、当該保持値Ｖｈｏｌｄが、第２判定閾値Ｖｔ２を上回っているか否かを判定する。

【0057】

このように、第２の実施形態に係る電力変換装置１は、別途、ホールド部１５を有することで、簡素な回路構成で精度よく、過電流の要因の切り分け（判定閾値Ｖｔ２を上回っているか否かの判定）を行うことができる。

【0058】

（各実施形態の変形例）
以上、第１、第２の実施形態に係る電力変換装置１について詳細に説明したが、電力変換装置１の具体的な態様は、上述のものに限定されることはなく、要旨を逸脱しない範囲内において種々の設計変更等を加えることは可能である。

【0059】

例えば、第１、第２の実施形態に係る電力変換装置１においては、シャント電圧値Ｖｓｈが第２判定閾値Ｖｔ２以下であった場合には、再起動指示部１０４が電力変換の運転再開を指示するものとして説明したが、他の実施形態においてはこの態様に限定されない。
例えば、電力変換装置１は、シャント電圧値Ｖｓｈが第２判定閾値Ｖｔ２以下であった場合に自動的に運転再開を行うのではなく、単に、利用者に対し再起動の操作を促す態様であってもよい。

【0060】

また、第１、第２の実施形態に係る電力変換装置１においては、電流と当該電流の変化量と、の両方に応じた判定用電圧値を検出する判定用電圧検出部として、インダクタンス成分１２ａと抵抗成分１２ｂとを含む単一のシャント抵抗素子１２であるものとして説明したが、他の実施形態においてはこの態様に限定されない。
他の実施形態に係る電力変換装置１においては、判定用電圧検出部として、例えば、抵抗素子とインダクタンス素子とを直列に接続した態様であってもよい。

【0061】

なお、上述の各実施形態においては、電力変換装置１の制御部１０の各種機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより各種処理を行うものとしている。ここで、上述した制御部１０の各種処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって上記各種処理が行われる。また、コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。
また、制御部１０は、各種機能構成が単一の装置筐体に収められる態様に限定されず、制御部１０が有する各種機能構成が、ネットワークで接続される複数の装置に渡って具備される態様であってもよい。

【0062】

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものとする。

【符号の説明】

【0063】

１ 電力変換装置
１０ 制御部
１００ 電力変換駆動制御部
１０１ 動作停止指示部
１０２ 判定部
１０３ 永久停止処理部
１０４ 再起動指示部
１１ 電力変換回路
１２ シャント抵抗素子（判定用電圧検出部）
１２ａ インダクタンス成分
１２ｂ 抵抗成分
１３ 基準電圧出力部
１４ コンパレータ
１５ ホールド部
２ 交流モータ
２０ コイル
３ 蓄電池
ＳＷ スイッチング素子

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】