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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024173128
(43)【公開日】2024-12-12
(54)【発明の名称】電力変換装置
(51)【国際特許分類】
H02M 7/48 20070101AFI20241205BHJP
【ＦＩ】
H02M7/48 M
【審査請求】未請求
【請求項の数】16
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023091336
(22)【出願日】2023-06-02
(71)【出願人】
【識別番号】324003048
【氏名又は名称】三菱電機モビリティ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002941
【氏名又は名称】弁理士法人ぱるも特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】宮永 卓弥
(72)【発明者】
【氏名】四元 信一朗
【テーマコード（参考）】
5H770
【Ｆターム（参考）】
5H770AA28
5H770BA02
5H770DA03
5H770DA41
5H770HA02Y
5H770HA06X
5H770JA19X
5H770LA07X
5H770LB05
5H770LB09
5H770QA05
5H770QA08
(57)【要約】
【課題】温度検出器等の配置の制約をなくし、電力変換装置の作動状態、電力変換装置の置かれた環境による断線故障の誤検知を防ぐことができる電力変換装置を得る。
【解決手段】並列接続されたＮ個のスイッチング素子とＮ個より少ない温度検出器を有する単一部品の正極側のアーム、並列接続されたＮ個のスイッチング素子とＮ個より少ない温度検出器を有する単一部品の負極側のアーム、および正極側と負極側のスイッチング素子を直列に接続するとともに負荷に接続された外部接続点、が設けられた電力変換回路、ならびに故障判定部を有しスイッチング素子を制御して電力変換を行う制御装置、を備えた電力変換装置において、アームの温度検出器の出力値と他のアームの温度検出器の出力値との差分の絶対値が、所定の差分閾値よりも大きい場合にアームを構成するスイッチング素子の断線故障と判定する電力変換装置。
【選択図】図１
【解決手段】並列接続されたＮ個のスイッチング素子とＮ個より少ない温度検出器を有する単一部品の正極側のアーム、並列接続されたＮ個のスイッチング素子とＮ個より少ない温度検出器を有する単一部品の負極側のアーム、および正極側と負極側のスイッチング素子を直列に接続するとともに負荷に接続された外部接続点、が設けられた電力変換回路、ならびに故障判定部を有しスイッチング素子を制御して電力変換を行う制御装置、を備えた電力変換装置において、アームの温度検出器の出力値と他のアームの温度検出器の出力値との差分の絶対値が、所定の差分閾値よりも大きい場合にアームを構成するスイッチング素子の断線故障と判定する電力変換装置。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
Ｎを自然数、ＭをＮよりも小さい自然数として、
直流電源の正極側に並列接続されたＮ個のスイッチング素子と正極側の前記スイッチング素子の温度を検出するＭ個の温度検出器とを有する単一部品として構成された正極側のアーム、前記直流電源の負極側に並列接続されたＮ個のスイッチング素子と負極側の前記スイッチング素子の温度を検出するＭ個の温度検出器とを有する単一部品として構成された負極側のアーム、および前記正極側のアームのスイッチング素子と前記負極側のアームのスイッチング素子を直列に接続するとともに負荷に接続された外部接続点、が設けられた電力変換回路、ならびに
前記スイッチング素子の故障判定を行う故障判定部を有し前記電力変換回路の前記スイッチング素子を制御して電力変換を行う制御装置、を備えた電力変換装置において、
前記制御装置の前記故障判定部は、前記アームの前記温度検出器の出力から求められた値と他の前記アームの前記温度検出器の出力から求められた値との差分の絶対値が、予め定められた差分閾値よりも大きい場合に前記アームを構成する前記スイッチング素子の断線故障と判定する電力変換装置。
直流電源の正極側に並列接続されたＮ個のスイッチング素子と正極側の前記スイッチング素子の温度を検出するＭ個の温度検出器とを有する単一部品として構成された正極側のアーム、前記直流電源の負極側に並列接続されたＮ個のスイッチング素子と負極側の前記スイッチング素子の温度を検出するＭ個の温度検出器とを有する単一部品として構成された負極側のアーム、および前記正極側のアームのスイッチング素子と前記負極側のアームのスイッチング素子を直列に接続するとともに負荷に接続された外部接続点、が設けられた電力変換回路、ならびに
前記スイッチング素子の故障判定を行う故障判定部を有し前記電力変換回路の前記スイッチング素子を制御して電力変換を行う制御装置、を備えた電力変換装置において、
前記制御装置の前記故障判定部は、前記アームの前記温度検出器の出力から求められた値と他の前記アームの前記温度検出器の出力から求められた値との差分の絶対値が、予め定められた差分閾値よりも大きい場合に前記アームを構成する前記スイッチング素子の断線故障と判定する電力変換装置。
【請求項2】
前記電力変換回路の前記アームは、前記温度検出器が夫々前記スイッチング素子のいずれかに隣接して配置されて構成された請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項3】
前記電力変換回路の前記アームは、同一のリードフレーム上に前記Ｎ個のスイッチング素子と前記Ｍ個の温度検出器とが配置されて構成された請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項4】
前記制御装置の前記故障判定部は、前記電力変換回路のスイッチング素子が制御されて、全ての正極側のアームをオンし全ての負極側のアームをオフするもしくは全ての正極側のアームをオフし全ての負極側のアームをオンする全相短絡状態の場合または電力変換を行っている場合に、前記アームの前記温度検出器の出力から求められた温度と他の前記アームの前記温度検出器の出力から求められた温度との差分の絶対値が、前記差分閾値よりも大きい状態が継続する時間が予め定められた判定時間よりも長い場合に前記アームを構成する前記スイッチング素子の断線故障を判定する請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項5】
前記制御装置の前記故障判定部は、前記電力変換回路のスイッチング素子が制御されて電力変換を行っている場合に、前記アームの前記温度検出器の出力から求められた温度と他の前記アームの前記温度検出器の出力から求められた温度との差分の絶対値が、前記差分閾値よりも大きい状態が継続する時間が予め定められた判定時間よりも長い場合に前記アームを構成する前記スイッチング素子の断線故障を判定する請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項6】
前記制御装置の前記故障判定部は、前記電力変換回路のスイッチング素子が制御されて、全ての正極側のアームをオンし全ての負極側のアームをオフするもしくは全ての正極側のアームをオフし全ての負極側のアームをオンする全相短絡状態が継続しているまたは電力変換が行われている状態が継続している駆動継続時間が予め定められた駆動継続判定時間よりも大きい場合に、前記アームの前記温度検出器の出力から求められた前記駆動継続時間前の温度から現在の温度までの温度上昇値と他の前記アームの前記温度検出器の出力から求められた前記駆動継続時間前の温度から現在の温度までの温度上昇値との差分の絶対値が、予め定められた差分閾値よりも大きい場合に前記アームを構成する前記スイッチング素子の断線故障と判定する請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項7】
前記制御装置の前記故障判定部は、前記電力変換回路のスイッチング素子が制御されて電力変換行われている状態が継続している駆動継続時間が予め定められた駆動継続判定時間よりも大きい場合に、前記アームの前記温度検出器の出力から求められた前記駆動継続時間前の温度から現在の温度までの温度上昇値と他の前記アームの前記温度検出器の出力から求められた前記駆動継続時間前の温度から現在の温度までの温度上昇値との差分の絶対値が、予め定められた差分閾値よりも大きい場合に前記アームを構成する前記スイッチング素子の断線故障と判定する請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項8】
前記電力変換回路の前記外部接続点と前記負荷の間に流れる電流を検出する電流検出器を備え、
前記制御装置の前記故障判定部は、前記電流検出器によって検出された電流値に応じて前記差分閾値を定める請求項１から７のいずれか一項に記載の電力変換装置。
前記制御装置の前記故障判定部は、前記電流検出器によって検出された電流値に応じて前記差分閾値を定める請求項１から７のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項9】
前記電力変換回路の周囲の温度を検出する周囲温度検出器を備え、
前記制御装置の前記故障判定部は、前記周囲温度検出器によって検出された周囲温度に応じて前記差分閾値を定める請求項１から７のいずれか一項に記載の電力変換装置。
前記制御装置の前記故障判定部は、前記周囲温度検出器によって検出された周囲温度に応じて前記差分閾値を定める請求項１から７のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項10】
前記電力変換回路の前記外部接続点と前記負荷の間に流れる電流を検出する電流検出器を備え、
前記制御装置は、前記スイッチング素子の断線故障を判定した場合に、前記電流検出器によって検出された電流値が予め定められた停止判定値よりも大きいときは前記スイッチング素子の制御を停止して電力変換を停止する請求項１から７のいずれか一項に記載の電力変換装置。
前記制御装置は、前記スイッチング素子の断線故障を判定した場合に、前記電流検出器によって検出された電流値が予め定められた停止判定値よりも大きいときは前記スイッチング素子の制御を停止して電力変換を停止する請求項１から７のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項11】
前記電力変換回路の前記外部接続点と前記負荷の間に流れる電流を検出する電流検出器を備え、
前記制御装置は、前記スイッチング素子の断線故障を判定した場合に、前記電流検出器によって検出された電流値が予め定められた制限判定値よりも大きいときは前記スイッチング素子の作動を制限して前記外部接続点と前記負荷の間に流れる電流を減少させる請求項１から７のいずれか一項に記載の電力変換装置。
前記制御装置は、前記スイッチング素子の断線故障を判定した場合に、前記電流検出器によって検出された電流値が予め定められた制限判定値よりも大きいときは前記スイッチング素子の作動を制限して前記外部接続点と前記負荷の間に流れる電流を減少させる請求項１から７のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項12】
前記電力変換回路は、前記正極側のアームと前記負極側のアームと前記外部接続点とが設けられたレグを複数有し、
前記制御装置の前記故障判定部は、前記アームの前記温度検出器の出力から求められた値と前記アームが備えられた前記レグ以外のレグの同じ極側の前記アームの前記温度検出器の出力から求められた値との差分の絶対値に基づいて前記スイッチング素子の断線故障を判定する請求項１から７のいずれか一項に記載の電力変換装置。
前記制御装置の前記故障判定部は、前記アームの前記温度検出器の出力から求められた値と前記アームが備えられた前記レグ以外のレグの同じ極側の前記アームの前記温度検出器の出力から求められた値との差分の絶対値に基づいて前記スイッチング素子の断線故障を判定する請求項１から７のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項13】
前記制御装置の前記故障判定部は、前記アームの前記温度検出器の出力から求められた値と前記アームが直列接続された他極側の前記アームの前記温度検出器の出力から求められた値との差分の絶対値に基づいて前記スイッチング素子の断線故障を判定する請求項１から３、５または７のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項14】
ＭはＮよりも１小さい自然数である請求項１から７のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項15】
前記電力変換回路は、前記正極側のアームと前記負極側のアームと前記外部接続点とが設けられたレグを複数有し、
前記制御装置の前記故障判定部は、前記アームの前記温度検出器の出力から求められた値と前記アーム以外のアームの前記温度検出器の出力から求められた平均値との差分の絶対値が、前記差分閾値よりも大きい場合に前記アームを構成する前記スイッチング素子の断線故障を判定する請求項１から３、５または７のいずれか一項に記載の電力変換装置。
前記制御装置の前記故障判定部は、前記アームの前記温度検出器の出力から求められた値と前記アーム以外のアームの前記温度検出器の出力から求められた平均値との差分の絶対値が、前記差分閾値よりも大きい場合に前記アームを構成する前記スイッチング素子の断線故障を判定する請求項１から３、５または７のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項16】
前記電力変換回路は、前記正極側のアームと前記負極側のアームと前記外部接続点とが設けられたレグを複数有し、
前記制御装置の前記故障判定部は、前記アームの前記温度検出器の出力から求められた値と前記アームが備えられた前記レグ以外のレグの同じ極側の前記アームの前記温度検出器の出力から求められた平均値との差分の絶対値が、前記差分閾値よりも大きい場合に前記アームを構成する前記スイッチング素子の断線故障を判定する請求項１から７のいずれか一項に記載の電力変換装置。
前記制御装置の前記故障判定部は、前記アームの前記温度検出器の出力から求められた値と前記アームが備えられた前記レグ以外のレグの同じ極側の前記アームの前記温度検出器の出力から求められた平均値との差分の絶対値が、前記差分閾値よりも大きい場合に前記アームを構成する前記スイッチング素子の断線故障を判定する請求項１から７のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本願は、電力変換装置に関する。
【背景技術】
【0002】
電動車両などに適用されるモータ制御装置として電力変換装置が用いられることが多い。電力変換装置として、交流電力を直流電力へ変換するＡＣ／ＤＣコンバータ（Alternate 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）、直流電力の入力電圧と出力電圧のレベルを変化させるＤＣ／ＤＣコンバータ（Direct Current / Direct Current Converter）、などが存在する。これらの電力変換装置は、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。
【0003】
電力変換装置の例として、電動車両に搭載されるインバータは直流電源から出力される直流電力を所望の交流電力に変換し、回転機に供給することで回転機を制御するために用いられる。電力変換装置は、スイッチング素子を組み合わせて構成されるスイッチング回路、スイッチング素子を制御する制御回路、回転機などの負荷に流れる電流を検出するための電流センサ、スイッチングノイズを対策するコンデンサなどから構成される。電力変換装置は例えば三相式のモータを制御する場合、三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の上側アーム（正極側のアーム）および下側アーム（負極側のアーム）各々にスイッチング回路が備えられているものがある。これらのスイッチング回路は、各相の各アームに複数のスイッチング素子が並列で接続されて構成されるものがある。アームごとに複数のスイッチング素子を並列接続することは、各アームの電流容量を増大する上で有利な手法である。
【0004】
電力変換装置においてスイッチング素子のオープン故障が発生する可能性がある。特定の相の上側アーム、下側アームいずれかのアームで、並列接続されたスイッチング素子の１つにオープン故障が発生した場合、故障していない残るスイッチング素子に電流が集中する。そして、電流が集中したスイッチング素子の温度上昇が通常の運転時よりも大きくなり、温度が限界を超えるとスイッチング素子が破壊されてしまう可能性がある。このため、スイッチング素子に温度検出器を設け、過熱状態を検出して出力の停止もしくは出力を制限するといった保護手段を備えた電力変換装置が提案されている（例えば特許文献１）。
【0005】
特許文献１には、並列接続されたスイッチング素子で構成された上側アーム及び下側アームを備えた電力変換装置が記載されている。そして一方のスイッチング素子がオープン故障を起こした場合の検出方法について示されている。コンデンサ、スイッチング素子等の個別の電子部品が配置された主配線基板上に並列に接続された二個のスイッチング素子が設けられている。そして、二個のスイッチング素子の中間の地点となる主配線基板の導電路上に温度検出器が設けられている。診断対象のアームの温度検出器によって検出された温度と、他のアームの温度検出器によって検出された温度の温度差を求める。そして、この温度差を所定値と比較してスイッチング素子のオープン故障を判定するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特許第５６４２８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
特許文献１の技術では、温度検出器を二個の独立した電子部品であるスイッチング素子の中間となる位置、かつ主配線基板の導電路上に実装する必要がある。そのように配置しなければ、一方のスイッチング素子のオープン故障の場合の残りのスイッチング素子の上昇温度の検出と、他方のスイッチング素子のオープン故障の場合の残りのスイッチング素子の上昇温度の検出との間に、断線故障したスイッチング素子の違いによる大きな誤差が生じるからである。また、電力変換装置の作動状態、電力変換装置の置かれた環境によってアームの温度検出器によって検出された温度が影響を受ける。このため、温度検出器の出力から求められた値に基づいてスイッチング素子の断線判定を行う場合に誤検出が発生する可能性がある。
【0008】
本願は、上記のような課題を解決するための技術を開示するものである。複数のスイッチング素子を備えた正極側および負極側のアームを有する電力変換装置において、スイッチング素子の断線故障を低コストでかつ正確に検出し、配線基板への温度検出器の配置、スイッチング素子の配置の制約をなくし、かつ、電力変換装置の作動状態、電力変換装置の置かれた環境による誤検知を防ぐことができる電力変換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】
【0009】
本願に係る電力変換装置は、
Ｎを自然数、ＭをＮよりも小さい自然数として、
直流電源の正極側に並列接続されたＮ個のスイッチング素子と正極側のスイッチング素子の温度を検出するＭ個の温度検出器とを有する単一部品として構成された正極側のアーム、直流電源の負極側に並列接続されたＮ個のスイッチング素子と負極側のスイッチング素子の温度を検出するＭ個の温度検出器とを有する単一部品として構成された負極側のアーム、および正極側のアームのスイッチング素子と負極側のアームのスイッチング素子を直列に接続するとともに負荷に接続された外部接続点、が設けられた電力変換回路、ならびに
スイッチング素子の故障判定を行う故障判定部を有し電力変換回路のスイッチング素子を制御して電力変換を行う制御装置、を備えた電力変換装置において、
制御装置の故障判定部は、アームの温度検出器の出力から求められた値と他のアームの温度検出器の出力から求められた値との差分の絶対値が、予め定められた差分閾値よりも大きい場合にアームを構成するスイッチング素子の断線故障と判定するものである。
Ｎを自然数、ＭをＮよりも小さい自然数として、
直流電源の正極側に並列接続されたＮ個のスイッチング素子と正極側のスイッチング素子の温度を検出するＭ個の温度検出器とを有する単一部品として構成された正極側のアーム、直流電源の負極側に並列接続されたＮ個のスイッチング素子と負極側のスイッチング素子の温度を検出するＭ個の温度検出器とを有する単一部品として構成された負極側のアーム、および正極側のアームのスイッチング素子と負極側のアームのスイッチング素子を直列に接続するとともに負荷に接続された外部接続点、が設けられた電力変換回路、ならびに
スイッチング素子の故障判定を行う故障判定部を有し電力変換回路のスイッチング素子を制御して電力変換を行う制御装置、を備えた電力変換装置において、
制御装置の故障判定部は、アームの温度検出器の出力から求められた値と他のアームの温度検出器の出力から求められた値との差分の絶対値が、予め定められた差分閾値よりも大きい場合にアームを構成するスイッチング素子の断線故障と判定するものである。
【発明の効果】
【0010】
本願によれば、複数のスイッチング素子を備えた正極側および負極側のアームを有する電力変換装置において、スイッチング素子の断線故障を低コストでかつ正確に検出し、配線基板への温度検出器の配置、スイッチング素子の配置の制約をなくし、かつ、電力変換装置の作動状態、電力変換装置の置かれた環境による誤検知を防ぐことができる電力変換装置を得ることができる。これにより、半導体スイッチング素子の過熱をより適切に防止しつつ、過剰に電力変換装置の出力を制限することを抑制した効率的な電力変換装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】実施の形態１に係る電力変換装置の構成図である。
【図2】実施の形態１に係る電力変換装置の制御装置のハードウェア構成図である。
【図3】実施の形態１に係る電力変換装置のスイッチング素子の構造を示す上面図である。
【図4】実施の形態１に係る電力変換装置のスイッチング素子の構造を示す上面の拡大図である。
【図5】実施の形態１に係る電力変換装置のスイッチング素子の構造を示す断面図である。
【図6】実施の形態１に係る電力変換装置の上下アームの構造を示す上面図である。
【図7】実施の形態１に係る電力変換装置のスイッチング素子の断線故障の有無に応じた検出温度のタイムチャートである。
【図8】実施の形態１に係る電力変換装置のスイッチング素子の断線故障の有無に応じた検出温度差のタイムチャートである。
【図9】実施の形態１に係る電力変換装置の制御装置の故障診断部の第一の構成図である。
【図10】実施の形態１に係る電力変換装置の通電電流、冷却水温度、およびスイッチング素子温度の関係を示す図である。
【図11】実施の形態１に係る電力変換装置の制御装置の故障診断部の第二の構成図である。
【図12】実施の形態１に係る電力変換装置の冷却水温度とスイッチング素子温度の関係を示す図である。
【図13】実施の形態１に係る電力変換装置の制御装置の故障診断の処理を示すフローチャートである。
【図14】実施の形態１に係る電力変換装置の断線故障判定時の電流制限を示すタイムチャートである。
【図15】実施の形態２に係る電力変換装置の制御装置の故障診断の処理を示すフローチャートである。
【図16】実施の形態３に係る電力変換装置の制御装置の故障診断部の構成図である。
【図17】実施の形態３に係る電力変換装置の通電電流とスイッチング素子温度上昇値の関係を示す図である。
【図18】実施の形態３に係る電力変換装置の制御装置の故障診断の処理を示す第一のフローチャートである。
【図19】実施の形態３に係る電力変換装置の制御装置の故障診断の処理を示す第二のフローチャートである。
【図20】実施の形態４に係る電力変換装置の制御装置の故障診断の処理を示す第一のフローチャートである。
【図21】実施の形態４に係る電力変換装置の制御装置の故障診断の処理を示す第二のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本願に係る電力変換装置の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【0013】
１．実施の形態１
＜電力変換装置の構成＞
図１は、実施の形態１に係る電力変換装置１００の構成図である。電力変換装置１００は、電気自動車、プラグインハイブリッド自動車などの電動車両で使用されてもよい。高電圧バッテリの電力で負荷となるモータを駆動するための電力変換装置を想定することができる。
＜電力変換装置の構成＞
図１は、実施の形態１に係る電力変換装置１００の構成図である。電力変換装置１００は、電気自動車、プラグインハイブリッド自動車などの電動車両で使用されてもよい。高電圧バッテリの電力で負荷となるモータを駆動するための電力変換装置を想定することができる。
【0014】
電力変換装置１００は直流電源１と負荷３に接続され、平滑コンデンサ２、電力変換回路２９、電力変換回路２９を制御する制御装置２００から構成される。直流電源１は正極側直流母線１ａと負極側直流母線１ｂを介して、電力変換回路２９に電力を供給する。
【0015】
直流電源１は充放電可能な電源である。また直流電源１は電力変換回路２９を介して負荷３と電力のやり取りを行う。平滑コンデンサ２は、直流電源１が出力した直流電力の変動分を平滑にする役割を果たす。
【0016】
電力変換回路２９はインバータとも称する。図１では、電力変換回路２９は、２個のスイッチング素子が並列接続された三相の正極側アーム１１、１２、１３と、２個のスイッチング素子が並列接続された三相の負極側アーム１４、１５、１６と、相ごとに正極側アームと負極側アームを直列に接続するとともに負荷３に接続された３個の外部接続点を有している。そして、６個のアーム１１から１６は夫々、スイッチング素子の温度を検出する温度検出器７１から７６を備えている。図１では各アームの並列接続されるスイッチング素子は２個であるが、３個以上のスイッチング素子が並列接続されていてもよい。また、図１では電力変換回路２９が三相の出力を備えた場合について記載しているが、二相または四相以上の出力を備えていてもよい。
【0017】
＜スイッチング素子＞
スイッチング素子２１ａから２６ａ、２１ｂから２６ｂとしては、例えば、図１に示すようなＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect-Transistor）が一般的に用いられる。これ以外に、ＩＧＢＴ(Insulated Gate Bipolar Transistor)なども用いられる。なお、スイッチング素子の各ＭＯＳＦＥＴには、直流電源１の負極側から正極側へ向かう方向、すなわち下段側から上段側へ向かう方向を順方向として、並列にフリーホイールダイオード（FWD：Free Wheel Diode）が形成される。
スイッチング素子２１ａから２６ａ、２１ｂから２６ｂとしては、例えば、図１に示すようなＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect-Transistor）が一般的に用いられる。これ以外に、ＩＧＢＴ(Insulated Gate Bipolar Transistor)なども用いられる。なお、スイッチング素子の各ＭＯＳＦＥＴには、直流電源１の負極側から正極側へ向かう方向、すなわち下段側から上段側へ向かう方向を順方向として、並列にフリーホイールダイオード（FWD：Free Wheel Diode）が形成される。
【0018】
各スイッチング素子の制御端子が制御装置２００の駆動回路３０と接続されている。駆動回路３０は制御部４０が有するゲート制御部４２から指令を受けて、各スイッチング素子の制御端子に駆動信号を伝達する。ゲート制御部４２は負荷出力制御部４１から指令を受けてゲート制御信号を生成する。
【0019】
＜温度検出器＞
温度検出器７１から７６はアーム１１から１６に設けられて、並列接続されているスイッチング素子の温度を検出する役割を果たす。温度検出器７１から７６はアーム１１から１６のスイッチング素子の温度を検出可能な任意の位置に設けられてよい。例えば、並列接続されているスイッチング素子の一方に設けられていてもよい。温度検出器７１から７６の出力である検出温度Ｔ１からＴ６は、制御装置２００に入力される。
温度検出器７１から７６はアーム１１から１６に設けられて、並列接続されているスイッチング素子の温度を検出する役割を果たす。温度検出器７１から７６はアーム１１から１６のスイッチング素子の温度を検出可能な任意の位置に設けられてよい。例えば、並列接続されているスイッチング素子の一方に設けられていてもよい。温度検出器７１から７６の出力である検出温度Ｔ１からＴ６は、制御装置２００に入力される。
【0020】
＜電流検出器＞
電流検出器７７、７８、７９は、スイッチング素子から負荷３に流れるＵ相、Ｖ相、Ｗ相の電流を検出する。電流検出器７７、７８、７９の電流情報Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗは、制御装置２００に入力される。
電流検出器７７、７８、７９は、スイッチング素子から負荷３に流れるＵ相、Ｖ相、Ｗ相の電流を検出する。電流検出器７７、７８、７９の電流情報Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗは、制御装置２００に入力される。
【0021】
＜制御装置＞
制御装置２００は、電力変換装置１００の全体の制御を担うもので、演算処理装置を有している。制御装置２００は、外部から操作指令を受取る。操作指令としては、目標トルクＴｒｑ＊、目標回転数、目標電流、目標電圧などが想定できる。
制御装置２００は、電力変換装置１００の全体の制御を担うもので、演算処理装置を有している。制御装置２００は、外部から操作指令を受取る。操作指令としては、目標トルクＴｒｑ＊、目標回転数、目標電流、目標電圧などが想定できる。
【0022】
制御装置２００の制御部４０は負荷出力制御部４１、ゲート制御部４２、駆動状態判定部４３、故障診断部４４を有する。ゲート制御部４２は駆動回路３０を介して、スイッチング素子２１ａから２６ａ、２１ｂから２６ｂの制御端子に接続され、スイッチング素子のゲートのオン、オフを行うゲート信号を出力する。
【0023】
負荷出力制御部４１は負荷の出力を制御し、必要な出力に応じてゲート制御部４２にゲート制御信号を伝達する。ゲート制御部４２は負荷出力制御部４１からの制御信号に基づいて、駆動回路３０へ駆動信号を伝達する。
【0024】
駆動状態判定部４３はゲート制御部４２の出力情報より、現在のスイッチング素子の駆動状態を判定する。駆動状態とはスイッチング素子がオン、オフを繰り返しているＰＷＭ（Pulse Width Modulation）駆動状態であるか（すなわち電力変換中であるか）、全てのスイッチング素子がオフである駆動停止状態であるか、全ての正極側のアームをオンし全ての負極側のアームをオフするもしくは全ての正極側のアームをオフし全ての負極側のアームをオンする三相短絡状態であるか、などの状態をいう。
【0025】
故障診断部４４はスイッチング素子の故障状態を診断する機能を有する。故障診断部４４は、温度検出器７１から７６、電流検出器７７、７８、７９、駆動状態判定部４３、冷却水温度などの情報に基づいて故障診断を実施する。
【0026】
＜制御装置のハードウェア構成＞
図２は、実施の形態１に係る電力変換装置１００の制御装置２００のハードウェア構成図である。本実施の形態では、制御装置２００の各機能は、制御装置２００が備えた処理回路により実現される。具体的には、制御装置２００は、図２に示すように、処理回路として、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算処理装置９０（コンピュータ）、演算処理装置９０とデータのやり取りをする記憶装置９１、演算処理装置９０に外部の信号を入力する入力回路９２、および演算処理装置９０から外部に信号を出力する出力回路９３等を備えている。
図２は、実施の形態１に係る電力変換装置１００の制御装置２００のハードウェア構成図である。本実施の形態では、制御装置２００の各機能は、制御装置２００が備えた処理回路により実現される。具体的には、制御装置２００は、図２に示すように、処理回路として、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算処理装置９０（コンピュータ）、演算処理装置９０とデータのやり取りをする記憶装置９１、演算処理装置９０に外部の信号を入力する入力回路９２、および演算処理装置９０から外部に信号を出力する出力回路９３等を備えている。
【0027】
演算処理装置９０として、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＩＣ（Integrated Circuit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、各種の論理回路、および各種の信号処理回路等が備えられてもよい。また、演算処理装置９０として、同じ種類のものまたは異なる種類のものが複数備えられ、各処理が分担して実行されてもよい。記憶装置９１として、演算処理装置９０からデータを読み出しおよび書き込みが可能に構成されたＲＡＭ（Random Access Memory）、演算処理装置９０からデータを読み出し可能に構成されたＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ等が備えられている。入力回路９２は、温度検出器７１から７６、電流検出器７７から７９等の各種のセンサおよびスイッチが接続され、これらセンサおよびスイッチの出力信号を演算処理装置９０に入力するＡ／Ｄ変換器等を備えている。出力回路９３は、スイッチング素子等の電気負荷が接続され、これら電気負荷に演算処理装置９０からの制御信号を変換して出力する駆動回路３０等を備えている。
【0028】
制御装置２００が備える各機能は、演算処理装置９０が、ＲＯＭ等の記憶装置９１に記憶されたソフトウェア（プログラム）を実行し、記憶装置９１、入力回路９２、および出力回路９３等の制御装置２００の他のハードウェアと協働することにより実現される。なお、制御装置２００が用いる閾値、判定値等の設定データは、ソフトウェア（プログラム）の一部として、ＲＯＭ等の記憶装置９１に記憶されている。制御装置２００の構成要素の機能について説明する。制御装置２００の各機能は、それぞれソフトウェアのモジュールで構成されるものであってもよいが、ソフトウェアとハードウェアの組み合わせによって構成されるものであってもよい。
【0029】
＜スイッチング素子の構成＞
図３は、実施の形態１に係る電力変換装置１００のアーム１１から１６のスイッチング素子の構成の例を示す上面図であり、スイッチング素子の回路を説明する模式図である。具体的に説明するため、図３はアーム１１のスイッチング素子２１ａ、２１ｂについて記載している。
図３は、実施の形態１に係る電力変換装置１００のアーム１１から１６のスイッチング素子の構成の例を示す上面図であり、スイッチング素子の回路を説明する模式図である。具体的に説明するため、図３はアーム１１のスイッチング素子２１ａ、２１ｂについて記載している。
【0030】
スイッチング回路は、配線パターン状に形成された２つの金属製リードフレーム６０、６１を有している。一方のリードフレーム６０上に配置されたスイッチング素子２１ａ、２１ｂは、スイッチング素子が配置されていないリードフレーム６１と電気的に接続可能なインナーリード６２によって接続されている。
【0031】
リードフレーム６０および６１は、正極側直流母線１ａ、負極側直流母線１ｂ、を介して直流電源１の正極側、負極側もしくは負荷３と電気的に接続され得る。例えば、スイッチング素子が正極側アーム１１、１２、１３に配置される場合は、リードフレーム６０は直流電源１の正極側に接続され、リードフレーム６１は負荷３と接続され得る。
【0032】
また、スイッチング素子が負極側アーム１４、１５、に配置される場合、リードフレーム６０は負荷と接続され、リードフレーム６１は直流電源１の負極側と接続され得る。このアーム内のスイッチング素子２１ａ、２１ｂおよびリードフレーム６０、６１およびインナーリード６２の配置接続は、電力変換装置１００の電気接続構成を実現できればよいので、図３から図５の構成に限定するものではない。
【0033】
複数のスイッチング素子２１ａ、２１ｂには、リードフレーム６０の周辺に配置された金属製の信号端子６３を経由してゲート電圧が印加され、オンとオフの動作が可能である。このオンとオフのスイッチング動作により、リードフレーム６０とリードフレーム６１の電気的導通と電気的非導通が切換えられる。
【0034】
＜温度検出器の配置＞
複数のスイッチング素子２１ａ、２１ｂのうち、いずれかのスイッチング素子には、温度検出器７１が備えられている。図３は、例としてスイッチング素子２１ａに温度検出手段が備えられている場合を表している。
複数のスイッチング素子２１ａ、２１ｂのうち、いずれかのスイッチング素子には、温度検出器７１が備えられている。図３は、例としてスイッチング素子２１ａに温度検出手段が備えられている場合を表している。
【0035】
温度検出器７１の１つの実現方法として、例えば検温ダイオードが存在する。検温ダイオードは、検温ダイオードに微小電流を通電することで、検温ダイオード搭載部の温度変化に応じて、検温ダイオードのアノードとカソード間電圧が変化する。このアノードとカソード間の電圧変化を検出し、その検温ダイオードの温度特性を用いて取得電圧を温度に変換することで、検温ダイオード搭載部の温度を検出することができる。また、スイッチング素子２１ａ上に温度検出器を構成すれば、スイッチング素子２１ａ、２１ｂの製造プロセスの中で同時に温度検出器７１を形成することができるので、コスト低下にも寄与することができる。
【0036】
ここで、実施の形態１に係る電力変換装置１００の、電力変換回路２９を構成するアーム１１から１６におけるスイッチング素子の個数と、温度検出器７１から７６の個数の関係について説明する。図３のように、１つのアーム内にスイッチング素子がＮ個並列に接続されている場合、そのアームの（Ｎ－１）個のスイッチング素子に温度検出手段を有することとしてもよい。例えば、１つのアーム内に３つのスイッチング素子が並列接続されている場合、そのスイッチング回路内の２つのスイッチング素子に温度検出手段が搭載されていることとしてもよい。図３は、Ｎ＝２の場合の図に該当していると容易に理解できる。
【0037】
また、スイッチング素子が３個の場合であっても、３個並んで設けられたスイッチング素子の中央のスイッチング素子に温度検出器を配置することで、１個の温度検出器によって３個のスイッチング素子の過熱状態を検出することも可能である。よって、巧妙にアームの設計をすることで、１つのアーム内にスイッチング素子がＮ個並列に接続されている場合、そのアームの（Ｎ－１）個よりも少ない数のスイッチング素子に温度検出手段を有することとしてもよい。
【0038】
すなわち、Ｎを自然数、ＭをＮより小さい自然数として、Ｎ個のスイッチング素子と、Ｍ個のスイッチング素子の温度を検出する温度検出器とを有する単一部品としてアームを構成することができる。このように構成すれば、温度検出器の数を削減してコストを低減することができる。
【0039】
また、それぞれを別部品として、配線基板上に配置する場合は熱伝導性を考慮して配線基板上の部品配置に制約が生じることとなる。複数のスイッチング素子と温度検出器を一体の単一部品とすることでそのような制約を受けず、かつ良好な熱伝導性によりスイッチング素子の断線故障の正確な判定が可能となり、誤検知を防ぐことができる。
【0040】
ここで、スイッチング素子２１ａ、２１ｂと温度検出器７１は単一のリードフレーム６０の上に配置されている。このため、スイッチング素子２１ａ、２１ｂの発熱状態が温度検出器７１によって精度よく検出可能となる。
【0041】
図４は、実施の形態１におけるスイッチング素子２１ａの上面視形状と温度検出器７１の配置を拡大して示した模式図である。スイッチング素子２１ａの表面には、温度検出器７１が形成されており、スイッチング素子２１ａの表面の温度を計測可能である。
【0042】
スイッチング素子２１ａの上面の中央部には、導電性の金属部材で構成された配線部材であるインナーリード６２との接合領域２８が設けられている。インナーリード６２の一端は、スイッチング素子の上面中央部の接合領域２８と接合され、その反対の一端は、スイッチング回路を形成するために接続を要するリードフレーム６１と接続される。
【0043】
図５は、実施の形態１に係るアーム１１の断面図である。上面視模式図である図３におけるＡ－Ａの断面を表す。図５には、リードフレーム６０、６１の一部とスイッチング素子２１ａ、２１ｂとインナーリード６２とを覆うように樹脂材６７で封止された様子が記載されている。樹脂材６７で封止された結果、アーム１１が１つの部品を形成している。この封止材は、ゲル材のように電気的絶縁性を有する部材であれば、その他の材料でもよい。
【0044】
アーム１１には、上述したスイッチング素子２１ａ、リードフレーム６０、６１、インナーリード６２、信号端子６３、樹脂材６７、温度検出器７１が設けられている。そして、リードフレーム６０とスイッチング素子２１ａの間、スイッチング素子２１ａとインナーリード６２の間、またはインナーリード６２とリードフレーム６１の間を接続するためのはんだ６４、６５、６６が示されている。
【0045】
また、アーム１１は、絶縁部材６８、温度検出器７１の信号を信号端子６３と接続するためのワイヤ配線６９、を有しており、それらの一部または全ては樹脂材６７により包み込まれている。温度検出器７１の信号は、信号端子６３を経由して電力変換装置１００の制御装置２００に入力される。
【0046】
絶縁部材６８は、１つの部品として形成されたアーム１１が、伝熱性および導電性を有する放熱部品の上に搭載された場合、その放熱部品とリードフレーム間の電気的絶縁性を確保するために配置されている。放熱部品とリードフレームの電気的絶縁性を確保できなければ、スイッチング素子のオンとオフの動作に関係なく、２つのリードフレームが電気的に導通し、スイッチング回路が形成されないことになる。
【0047】
図３から図５では、正極側のアームまたは負極側のアームをひとつの部品として形成した例を示した。図６では、正極側アーム（上側アーム）の回路と負極側アーム（下側アーム）の回路全体（上下アーム）を１つの部品として形成した例を示す。
【0048】
図６の上下アームは、直流電源１の正極側、負極側、および負荷３に接続される３つのリードフレームを有する。正極側アーム１１のスイッチング素子２１ａは直流電源１の正極側に接続されるリードフレーム６０に、負極側アーム１４のスイッチング素子２４ａ、２４ｂは負荷に接続されるリードフレーム６１に搭載され得る。この上下アーム内のスイッチング素子およびリードフレームおよびインナーリードの配置接続は、電力変換装置１００の電気接続構成を実現できればよいので、図６に示す構成に限定されるものではない。
【0049】
＜スイッチング素子の断線故障時の温度＞
図７は、実施の形態１に係る電力変換装置１００のスイッチング素子の断線故障の有無に応じた検出温度のタイムチャートである。例として、図３または図６に示された、Ｕ相の正極側のアーム１１の二個のスイッチング素子２１ａ、２１ｂが正常な場合と、いずれか一個が断線故障の場合の温度検出器７１の出力を示す。
図７は、実施の形態１に係る電力変換装置１００のスイッチング素子の断線故障の有無に応じた検出温度のタイムチャートである。例として、図３または図６に示された、Ｕ相の正極側のアーム１１の二個のスイッチング素子２１ａ、２１ｂが正常な場合と、いずれか一個が断線故障の場合の温度検出器７１の出力を示す。
【0050】
図３または図６では、温度検出器７１が、スイッチング素子２１ａの接合部の近くに配置されている。この場合、スイッチング素子２１ｂが断線故障した場合にはスイッチング素子２１ａに電流が集中し２倍の電流を流すために接合部の温度が上昇し、スイッチング素子２１ａ、２１ｂともに正常な場合に比べて、温度検出器７１の出力である温度上昇カーブが上方にシフトする。そして、スイッチング素子２１ａが断線故障した場合、スイッチング素子２１ｂに電流が集中し２倍の電流を流すために接合部の温度が上昇するが、スイッチング素子２１ａの接合部に電流が流れず、スイッチング素子２１ａ、２１ｂともに正常な場合に比べて、温度検出器７１の出力である温度上昇カーブが下方にシフトする。よって、スイッチング素子２１ａ、２１ｂのいずれかが断線故障した場合、温度検出器７１の出力はスイッチング素子２１ａ、２１ｂともに正常な場合に比べて差分を有する。
【0051】
図８は、実施の形態１に係る電力変換装置１００のスイッチング素子の断線故障の有無に応じた検出温度差のタイムチャートである。例えば、Ｕ相の正極側のアーム１１の温度検出器７１の出力から求められた検出温度Ｔ１と、Ｖ相の正極側のアーム１２の温度検出器７２の出力から求められた検出温度Ｔ２の温度差の絶対値の推移を図８に示す。
【0052】
電力変換装置１００が電力変換を開始し、すべてのスイッチング素子が正常に作動している場合は、正常時の温度差として示した曲線のような挙動を示す。電力変換装置１００が動作を開始する前は、アーム１１、アーム１２のスイッチング素子は動作しておらず発熱していないので、同一筐体内に設置されたアーム１１、アーム１２は同一の温度である。電力変換動作を開始すると、アーム１１、アーム１２はスイッチング素子の性能（特性）のばらつき、配置された環境（放熱しやすい位置にあるかどうか）の違いなどにより、数度の温度差が生じている。
【0053】
これに対し、スイッチング素子２１ｂが断線故障した場合、正常なスイッチング素子２１ａはスイッチング素子２１ｂが負担していた電流を流すこととなり、二倍の電流を供給することとなる。その場合、理論上発熱量は２倍から４倍となることが考えられる。時間とともにアーム１１のスイッチング素子２１ａに設置された温度検出器７１の出力から求めた温度は、正常なスイッチング素子２２ａ、２２ｂを有したアーム１２の温度検出器７２の出力から求めた温度と比較して急速に増大してゆき、温度差が拡大していく。この温度差の絶対値を、予め定めた差分閾値ｄＴｔｈと比較することで、スイッチング素子２１ｂの断線故障を判定することができる。
【0054】
スイッチング素子２１ｂが正常で、スイッチング素子２１ａが断線故障した場合であっても、温度検出器７１は、スイッチング素子２１ｂが二倍の電流を供給し、理論上発熱量は２倍から４倍となることが考えられる。スイッチング素子２１ｂの発熱が熱伝導によって温度検出器７１に伝えられるが、温度検出器７１，までの距離があるため、熱抵抗により温度の上昇は緩やかになる。そしてスイッチング素子２１ａは断線故障し電流が流れないため発熱しない。このため、温度検出器７１の出力による温度は、温度検出器７２の出力による温度まで上昇せず温度差の絶対値が拡大していく。この温度差の絶対値を、予め定めた差分閾値ｄＴｔｈと比較することで、スイッチング素子２１ａの断線故障を判定することができる。
【0055】
上記では、アーム１１の温度検出器７１の出力である検出温度Ｔ１と、アーム１２の温度検出器７２の出力である検出温度Ｔ２の温度差の絶対値を求めた場合について説明した。これは、アーム１１の温度検出器７１の出力である検出温度Ｔ１と、アーム１３の温度検出器７３の出力である検出温度Ｔ３の温度差の絶対値を求めた場合についても適用できる。また、これ以外のアームの温度検出器の検出温度を利用してもよい。
【0056】
ここで、温度検出器７１が、図３、図６に示された例と異なる配置の場合について考える。この場合、二つのスイッチング素子２１ａ、２１ｂが正常な場合と、いずれかのスイッチング素子が断線故障した場合の温度について、図７に示したタイムチャートとは異なる挙動を示すことが考えられる。その場合は、スイッチング素子２１ａ、２１ｂの夫々が断線故障の場合の温度検出器７１の検出温度を実測し、断線故障を検出することができる差分閾値ｄＴｔｈと、検出論理を選択すればよい。
【0057】
スイッチング素子２１ｂが断線故障した場合に、スイッチング素子２１ａに二倍の電流が流れる。このとき例えば、ドレイン・ソース間電圧が上昇してスイッチング素子２１ａの発熱量が４倍近くになる場合を考える。このとき、温度検出器７１がスイッチング素子２１ａとスイッチング素子２１ｂの間のどの位置に配置されていても、検出温度が正常時の検出温度よりも上昇する場合が考えられる。そのような場合であっても、正常なアームでの検出温度と、断線故障したスイッチング素子を有するアームでの検出温度の差分の絶対値を適切に設定された差分閾値ｄＴｔｈと比較して、断線故障の有無を判定することが可能である。
【0058】
二つのスイッチング素子２１ａ、２１ｂと温度検出器７１が、単一部品として構成されているので、スイッチング素子の接合部の温度を直近で検出することができる。そのため、コンデンサ、スイッチング素子などの複数の電子部品が半田付けされた配線基板の導電路上に温度検出器を設ける場合に比べて、配線基板の上の位置の差による雰囲気温度の違いによる影響を受けにくい。また、配線基板の導電路の熱抵抗による影響、配線基板が冷却されることによるスイッチング素子温度と検出温度との差異による影響を抑制することができる。この特徴は、電力変換回路２９の他のアームについても同様である。そのため、実施の形態１に係る電力変換装置１００では、各スイッチング素子の正確な温度検出が可能となり正確な断線検出をすることができる。
【0059】
＜故障診断部＞
図９は、実施の形態１に係る電力変換装置１００の制御装置２００の故障診断部４４の第一の構成図である。故障診断部４４は故障判定部５１、駆動継続判定部５２、出力抑制判定部５３を有する。故障判定部５１は温度検出器７１から７６の検出温度Ｔ１からＴ６、電流検出器７７から７９の電流情報Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗ、冷却水温度情報Ｔｗ、駆動状態判定結果（作動状態）の信号をもとに故障判定を行い、スイッチング素子の断線故障を判定する。
図９は、実施の形態１に係る電力変換装置１００の制御装置２００の故障診断部４４の第一の構成図である。故障診断部４４は故障判定部５１、駆動継続判定部５２、出力抑制判定部５３を有する。故障判定部５１は温度検出器７１から７６の検出温度Ｔ１からＴ６、電流検出器７７から７９の電流情報Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗ、冷却水温度情報Ｔｗ、駆動状態判定結果（作動状態）の信号をもとに故障判定を行い、スイッチング素子の断線故障を判定する。
【0060】
故障判定部５１によって断線故障と判定された場合、駆動継続判定部５２にて、駆動継続可否を判定し駆動継続不可と判定した場合はゲート制御部４２へゲート駆動停止指令を伝達する。駆動継続可と判定された場合は、出力抑制判定部５３にて、抑制要否を判定する。判定した結果を負荷出力制御部４１へ伝達する。
【0061】
＜素子温度と、電流、冷却水温の関係＞
図１０は、実施の形態１に係る電力変換装置１００の通電電流、冷却水温度、およびスイッチング素子温度の関係を示す図である。ここで、冷却水温度は、電力変換装置１００の電力変換回路２９の周囲温度の一例である。電力変換装置が高温となる場合、冷却水によって水冷する場合がある。このとき、冷却水の温度を電力変換回路２９の周囲温度とみなしてもよい。この場合、冷却水温度検出器を、周囲温度検出器と称してもよい。電力変換回路２９の周囲温度検出器としては、他に、外気温度、車両の電力変換装置設置部の雰囲気温度などを温度検出器によって検出することとしてもよい。
図１０は、実施の形態１に係る電力変換装置１００の通電電流、冷却水温度、およびスイッチング素子温度の関係を示す図である。ここで、冷却水温度は、電力変換装置１００の電力変換回路２９の周囲温度の一例である。電力変換装置が高温となる場合、冷却水によって水冷する場合がある。このとき、冷却水の温度を電力変換回路２９の周囲温度とみなしてもよい。この場合、冷却水温度検出器を、周囲温度検出器と称してもよい。電力変換回路２９の周囲温度検出器としては、他に、外気温度、車両の電力変換装置設置部の雰囲気温度などを温度検出器によって検出することとしてもよい。
【0062】
図１０では、冷却水温度が４０℃、６０℃、６５℃の場合の、電力変換装置１００が負荷３に供給する相電流に応じて変化する、スイッチング素子温度の例が示されている。電流は電流検出器７７から７９によって検出される値である。
【0063】
図１０はスイッチング素子の断線故障が生じていない、正常時のスイッチング素子の素子温度を示す。スイッチング素子の断線故障が生じた場合は、図１０に示された温度の上昇カーブが高温側または低温側に変化することとなる。よって、診断すべきアームの温度検出器によって検出された温度と、比較する別のアームの温度検出器によって検出された温度の差分の絶対値も、時間の経過に応じて増大することとなる。
【0064】
よって、図１０の結果を反映させて、差分閾値ｄＴｔｈを決定することで、誤判定の可能性を減らすことができる。判定温度の設定は温度検出手段の誤差、スイッチング素子の特性誤差、冷却性能の誤差を考慮して設定する必要がある。電流値が高い場合、これらの誤差の影響が高くなる。誤判定を防ぐために電流検出値の関数とすることで誤検知の低減が可能である。冷却温度についても同様に、上昇温度が変化するため、温度情報を関数に入れることで誤検知の低減が可能である。
【0065】
また、冷却水温度と検出電流を変化させて、図８に示すスイッチング素子の断線故障の有無に応じた検出温度差の実験データを取得し、冷却水温度、検出電流に応じて変化する差分閾値ｄＴｔｈを決定することもできる。冷却水温度、検出電流に応じて変化する差分閾値ｄＴｔｈは、関数で算出することとしてもよい。また、制御装置２００の記憶装置にマップデータとして記憶してもよい。
【0066】
＜素子温度と冷却水温の関係＞
図１１は、実施の形態１に係る電力変換装置１００の制御装置２００の故障診断部４４の第二の構成図である。図１１に示す故障診断部４４は、故障判定部５１が入力するパラメータから電流検出器７７から７９によって検出される電流情報Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを省略しているところが、図９と異なる。冷却水温度に応じて変化する差分閾値ｄＴｔｈを決定する場合について示している。
図１１は、実施の形態１に係る電力変換装置１００の制御装置２００の故障診断部４４の第二の構成図である。図１１に示す故障診断部４４は、故障判定部５１が入力するパラメータから電流検出器７７から７９によって検出される電流情報Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを省略しているところが、図９と異なる。冷却水温度に応じて変化する差分閾値ｄＴｔｈを決定する場合について示している。
【0067】
図１２は、実施の形態１に係る電力変換装置１００の冷却水温度とスイッチング素子温度の関係を示す図である。冷却水温度が上昇するに応じて、スイッチング素子温度も上昇していることが判る。温度上昇によって差分も影響を受けるので、差分閾値ｄＴｔｈを冷却水温度の関数、またはマップデータで規定することもできる。
【0068】
＜故障診断処理＞
図１３は、実施の形態１に係る電力変換装置１００の制御装置２００の故障診断の処理を示すフローチャートである。図１３に示す処理は、制御装置２００の処理装置によって実行される。図１３の処理は、所定時間ごと（例えば５ｍｓごと）に実行されることとしてもよい。または、所定時間毎ではなく、所定の走行距離ごと、通信を実施するごとなどのイベントごとに実行することとしてもよい。
図１３は、実施の形態１に係る電力変換装置１００の制御装置２００の故障診断の処理を示すフローチャートである。図１３に示す処理は、制御装置２００の処理装置によって実行される。図１３の処理は、所定時間ごと（例えば５ｍｓごと）に実行されることとしてもよい。または、所定時間毎ではなく、所定の走行距離ごと、通信を実施するごとなどのイベントごとに実行することとしてもよい。
【0069】
処理を開始して、ステップＳ１０１では、電力変換装置１００が電力変換中であるかどうか、または三相短絡状態であるかどうかを判定する。電力変換中とは具体的には、制御装置２００の制御部４０の駆動状態判定部４３により、スイッチング素子が駆動状態（ＰＷＭ駆動されている状態）である場合をいう。
【0070】
電力変換装置１００が電力変換中、または三相短絡状態でない場合（判定はＮＯの場合)、処理を終了する。電力変換装置１００が電力変換中である場合、または三相短絡状態である場合（判定はＹＥＳの場合）は、ステップＳ１１５へ進む。このステップＳ１０１では、三相短絡状態での判定を省略し、三相短絡状態の場合は処理を終了することとしてもよい。
【0071】
ステップＳ１１５では、差分閾値（ｄＴｔｈ）を算出する。差分閾値（ｄＴｔｈ）は、図９、図１０を用いて説明したように、冷却水温度と検出電流に応じて、関数またはマップを用いて算出してもよい。または、図１１、図１２を用いて説明したように、冷却水温度に応じて、関数またはマップを用いて算出してもよい。あるいは、予め定めた固定値として差分閾値（ｄＴｔｈ）を決定しておくこともできる。
【0072】
ステップＳ１１６では、診断対象のアームの温度と、異なる相の同一極性のアームの温度との差分（ｄＴ）ｍｎを順次求める。ここで、（ｄＴ）ｍｎの、ｍは診断対象アームの番号、ｎは比較対象のアームの番号を示す。ここでは、アーム１１から１６の番号を１から６として記載している。
【0073】
異なる相の同一極性のアームの温度との差（ｄＴ）ｍｎを求めることによって、ほぼ同一特性の同一挙動を示す電流出力の際の発熱状態を比較することができる。これによって、比較する対象が同等の駆動条件における、同等のスイッチング素子となり、誤差を抑制し誤判定を抑止することができる。アーム１１から１６の検出温度Ｔ１からＴ６に対し、差分を下記のように求めることができる。
【0074】
アーム１１を診断対象として、アーム１２との差分は、（ｄＴ）１２＝Ｔ１－Ｔ２、アーム１３との差分は、（ｄＴ）１３＝Ｔ１－Ｔ３である。アーム１２を診断対象として、アーム１１との差分は、（ｄＴ）２１＝Ｔ２－Ｔ１、アーム１３との差分は、（ｄＴ）２３＝Ｔ２－Ｔ３である。アーム１３を診断対象として、アーム１１との差分は、（ｄＴ）３１＝Ｔ３－Ｔ１、アーム１２との差分は、（ｄＴ）３２＝Ｔ３－Ｔ２である。
【0075】
アーム１４を診断対象として、アーム１５との差分は、（ｄＴ）４５＝Ｔ４－Ｔ５、アーム１６との差分は、（ｄＴ）４６＝Ｔ４－Ｔ６である。アーム１５を診断対象として、アーム１４との差分は、（ｄＴ）５４＝Ｔ５－Ｔ４、アーム１６との差分は、（ｄＴ）５６＝Ｔ５－Ｔ６である。アーム１６を診断対象として、アーム１４との差分は、（ｄＴ）６４＝Ｔ６－Ｔ４、アーム１５との差分は、（ｄＴ）６５＝Ｔ６－Ｔ５である。
【0076】
ステップＳ１０２では、（ｄＴ）ｍｎの絶対値が差分閾値ｄＴｔｈよりも大きいものがあるかどうか判定する。すなわち、｜（ｄＴ）ｍｎ｜＞差分閾値ｄＴｔｈとなる（ｄＴ）ｍｎが有るかどうかを判定する。差分閾値ｄＴｔｈは例えば２０℃であってもよい。
【0077】
｜（ｄＴ）ｍｎ｜＞差分閾値ｄＴｔｈとなるものが有る場合（判断はＹＥＳの場合）はステップＳ１０３へ進む。当該アームのスイッチング素子が断線故障であると判定された場合を示す。
【0078】
｜（ｄＴ）ｍｎ｜＞差分閾値ｄＴｔｈとなるものがない場合（判断はＮＯの場合）はステップＳ１０６へ進む。スイッチング素子は正常と判定された場合を示す。
【0079】
ステップＳ１０３では異常カウンタＣＦを加算して、ステップＳ１０４へ進む。異常カウンタはスイッチング素子の温度が所定値を超えている時間をカウントするカウンタである。
【0080】
ステップＳ１０４では異常カウンタＣＦが異常判定期間ＣＦｔｈを超えているかどうかを判定する。異常カウンタＣＦが異常判定期間ＣＦｔｈを超えている場合（判定がＹＥＳの場合）、ステップＳ１０５に進む。異常カウンタＣＦが異常判定期間ＣＦｔｈを超えていない場合（判定がＮＯの場合）、ステップＳ１１３へ進み、電力変換を継続または三相短絡を継続して処理を終了する。
【0081】
ステップＳ１０５では、スイッチング素子が断線故障であると判定する。この時、どのアームのスイッチング素子が断線故障しているか判定できるので、断線故障しているアームを記憶することとしてもよい。
【0082】
その後、ステップＳ１０９へ進む。ステップＳ１０９では、電流検出値Ｉを用いて、電流検出器７７から７９による電流検出値Ｉが停止判定電流ＩｔｈＨを上回っているかどうか判定する。停止判定電流ＩｔｈＨを上回っている場合（判定がＹＥＳの場合）スイッチング素子が断線故障であり、並列するもう一方のスイッチング素子に電流が集中し、温度が許容温度を超える可能性があり、駆動は不可と判断しステップＳ１１０へ進み、駆動回路の停止動作を行うことでスイッチング素子がダメージを受けることを回避することができる。ステップＳ１１０の後、処理を終了する。
【0083】
ステップＳ１０９で、電流検出値Ｉが停止判定電流ＩｔｈＨを上回っていない場合（判定がＮＯの場合）、ステップＳ１１１へ進む。ステップＳ１１１では、電流検出値Ｉが制限判定電流ＩｔｈＬを上回っているかどうか判定する。
【0084】
ステップＳ１１１にて、電流検出値Ｉが制限判定電流ＩｔｈＬを上回っている場合（判定がＹＥＳの場合）、ステップＳ１１２へ進む。ステップＳ１１２では、出力電流を制限して、処理を終了する。
【0085】
ステップＳ１１１にて、電流検出値Ｉが制限判定電流ＩｔｈＬを上回っていない場合（判定がＮＯの場合）、ステップＳ１１３へ進む。ステップＳ１１３にて電力変換の継続または三相短絡を継続して処理を終了する。
【0086】
ステップＳ１０６では正常カウンタＣＮを加算して、ステップＳ１０７へ進む。正常カウンタはスイッチング素子の温度の差分の絶対値が差分閾値ｄＴｔｈを超えていない時間をカウントするカウンタである。
【0087】
ステップＳ１０７では正常カウンタＣＮが正常判定期間ＣＮｔｈを超えているかどうかを判定する。正常カウンタＣＮが正常判定期間ＣＮｔｈを超えている場合（判定がＹＥＳの場合）、ステップＳ１０８に進み、スイッチング素子が正常であると判定する。そして、ステップＳ１１３へ進んで電力変換の継続または三相短絡を継続して処理を終了する。
【0088】
ステップＳ１０７で、正常カウンタＣＮが正常判定期間ＣＮｔｈを超えていない場合（判定はＮＯの場合）ステップＳ１１３へ進む。ステップＳ１１３では、電力変換の継続または三相短絡を継続して処理を終了する。
【0089】
＜断線故障判定時の電流制限＞
図１４は、実施の形態１に係る電力変換装置１００の断線故障判定時の電流制限を示すタイムチャートである。図１３のフローチャートのステップＳ１０５では、スイッチング素子の断線故障を判定する。その後、ステップＳ１０９、ステップＳ１１１では、電流検出値Ｉの値を、停止判定電流ＩｔｈＨ、制限判定電流ＩｔｈＬと比較して、結果に応じてステップＳ１１０では出力電流の停止を、ステップＳ１１２では出力電流の制限を行っている。
図１４は、実施の形態１に係る電力変換装置１００の断線故障判定時の電流制限を示すタイムチャートである。図１３のフローチャートのステップＳ１０５では、スイッチング素子の断線故障を判定する。その後、ステップＳ１０９、ステップＳ１１１では、電流検出値Ｉの値を、停止判定電流ＩｔｈＨ、制限判定電流ＩｔｈＬと比較して、結果に応じてステップＳ１１０では出力電流の停止を、ステップＳ１１２では出力電流の制限を行っている。
【0090】
図１４において、スイッチング素子の断線故障が判定された後、時間が経過するとともに電流検出値Ｉが増加して行く例を示している。電流検出値Ｉが制限判定電流ＩｔｈＬを超えた場合、電力変換装置１００の出力電流は制限を受ける。出力抑制判定部５３が出力の抑制が必要と判定し、負荷出力制御部４１へ出力の抑制信号を伝達する。例えば、入力された目標トルクＴｒｑ＊に対して出力指示される目標電流または目標電流の増分を半減させることとしてもよい。目標電流または目標電流の増分を減少させる割合は５０％ではなく、他の係数を乗ずることとしてもよい。抑制量は電流値によって設定され、負荷出力制御部４１へ伝達される。抑制量はスイッチング素子が断線故障している状態でも熱的に異常がないように設定され、電流値の関数、電流値に基づくマップなどを用いる場合のほかに、一定の値として抑制することも可能である。
【0091】
図１４において、電流検出値Ｉが停止判定電流ＩｔｈＨを超えた場合、駆動継続判定部５２は駆動停止が必要と判定し、ゲート制御部４２へ駆動停止信号を伝達する。図１４では、駆動停止としたが、出力電流を停止判定電流ＩｔｈＨ未満に限定して、電力変換を継続するという選択をしてもよい。また、電流検出値Ｉを比較する、停止判定電流ＩｔｈＨ、制限判定電流ＩｔｈＬにはヒステリシスを持たせて判定してもよい。
【0092】
以上のように、実施の形態１に係る電力変換装置１００では、複数のスイッチング素子を備えた正極側および負極側のアームを有する電力変換装置において、スイッチング素子の断線故障を低コストでかつ正確に検出し、配線基板への温度検出器の配置、スイッチング素子の配置の制約をなくし、かつ、電力変換装置の作動状態、電力変換装置の置かれた環境による誤検知を防ぐことができる。これにより、半導体スイッチング素子の過熱をより適切に防止しつつ、過剰に電力変換装置の出力を制限することを抑制した効率的な電力変換装置を提供することができる。スイッチング素子の断線故障が判定された場合であっても、出力電流を制限しつつ、電力変換を継続することができる。例えば電動車両の駆動出力を制限しつつ継続させて、自宅、修理工場まで走行可能とすることもできる。
【0093】
２．実施の形態２
実施の形態２に係る電力変換装置１００、制御装置２００の構成は、実施の形態１と同等である。実施の形態１に係る制御装置２００のソフトウェアの変更のみによって、実施の形態２の制御装置２００を実現することができる。
実施の形態２に係る電力変換装置１００、制御装置２００の構成は、実施の形態１と同等である。実施の形態１に係る制御装置２００のソフトウェアの変更のみによって、実施の形態２の制御装置２００を実現することができる。
【0094】
＜故障診断処理＞
図１５は、実施の形態２に係る電力変換装置１００の制御装置２００の故障診断の処理を示すフローチャートである。図１５に示す処理は、制御装置２００の処理装置によって実行される。図１５の処理は、所定時間ごと（例えば５ｍｓごと）に実行されることとしてもよい。または、所定時間毎ではなく、所定の走行距離ごと、通信を実施するごとなどのイベントごとに実行することとしてもよい。
図１５は、実施の形態２に係る電力変換装置１００の制御装置２００の故障診断の処理を示すフローチャートである。図１５に示す処理は、制御装置２００の処理装置によって実行される。図１５の処理は、所定時間ごと（例えば５ｍｓごと）に実行されることとしてもよい。または、所定時間毎ではなく、所定の走行距離ごと、通信を実施するごとなどのイベントごとに実行することとしてもよい。
【0095】
図１５が、実施の形態１に係る図１３のフローチャートと異なるのは、図１３のステップＳ１０１、ステップＳ１１６、およびステップＳ１１３が、図１５では、ステップＳ１２１、ステップＳ１２６、およびステップＳ１２３に変更された部分のみである。変更された部分周辺についてのみ説明する。
【0096】
ステップＳ１２１では、電力変換装置１００が電力変換中であるかどうかを判定する。電力変換装置１００が電力変換中でない場合（判定はＮＯの場合)、処理を終了する。電力変換装置１００が電力変換中である場合（判定はＹＥＳの場合）は、ステップＳ１１５へ進む。
【0097】
ステップＳ１２６では、診断対象のアームの温度と、同一相の逆極性のアームの温度との差分（ｄＴ）ｍｎを求める。診断対象のアームの温度と、同一相の逆極性のアームの温度との差（ｄＴ）ｍｎを順次求める。ここで、（ｄＴ）ｍｎの、ｍは診断対象アームの番号、ｎは比較対象のアームの番号を示す。ここでは、アーム１１から１６の番号を１から６として記載している。
【0098】
同一相の逆極性のアームの温度との差（ｄＴ）ｍｎを求めることによって、同じ負荷に対する同一構成のアームによる電流出力の際の発熱状態を正極側アーム（上側アーム）と負極性アーム（下側アーム）で比較することができる。これによって、比較する対象が逆特性の駆動条件における、同一の負荷を駆動するスイッチング素子となり、誤差を抑制し誤判定を抑止することができる。アーム１１から１６の検出温度Ｔ１からＴ６、に基づいて、差分を下記のように求めることができる。
【0099】
アーム１１を診断対象として、アーム１４との差分は、（ｄＴ）１４＝Ｔ１－Ｔ４である。アーム１２を診断対象として、アーム１５との差分は、（ｄＴ）２５＝Ｔ２－Ｔ５である。アーム１３を診断対象として、アーム１６との差分は、（ｄＴ）３６＝Ｔ３－Ｔ６である。
【0100】
アーム１４を診断対象として、アーム１１との差分は、（ｄＴ）４１＝Ｔ４－Ｔ１である。アーム１５を診断対象として、アーム１２との差分は、（ｄＴ）５２＝Ｔ５－Ｔ２である。アーム１６を診断対象として、アーム１４との差分は、（ｄＴ）６３＝Ｔ６－Ｔ３である。
【0101】
ステップＳ１０２では、（ｄＴ）ｍｎの絶対値が差分閾値ｄＴｔｈよりも大きくなるものが有るかどうかを判定する。すなわち、|（ｄＴ）ｍｎ|＞差分閾値ｄＴｔｈとなる（ｄＴ）ｍｎが有るかどうかを判定する。差分閾値ｄＴｔｈは例えば２０℃であってもよい。
【0102】
|（ｄＴ）ｍｎ|＞差分閾値ｄＴｔｈとなるものが有る（判断はＹＥＳの場合）場合はステップＳ１０３へ進む。当該アームのスイッチング素子が断線故障であると判定された場合を示す。
【0103】
|（ｄＴ）ｍｎ|＞差分閾値ｄＴｔｈとなるものがない（判断はＮＯの場合）場合はステップＳ１０６へ進む。スイッチング素子は正常と判定された場合を示す。
す。
す。
【0104】
ステップＳ１２３では、電力変換を継続する。その後、処理を終了する。
【0105】
３．実施の形態３
実施の形態３に係る電力変換装置１００、制御装置２００の構成は、実施の形態１、２と同等である。実施の形態１、２に係る制御装置２００のソフトウェアの変更のみによって、実施の形態３の制御装置２００を実現することができる。
実施の形態３に係る電力変換装置１００、制御装置２００の構成は、実施の形態１、２と同等である。実施の形態１、２に係る制御装置２００のソフトウェアの変更のみによって、実施の形態３の制御装置２００を実現することができる。
【0106】
実施の形態３では、制御装置２００の故障診断部４４、および故障判定部５１では、電力変換回路２９のスイッチング素子が制御されて電力変換が継続して行われている、または三相短絡が継続されている駆動継続時間を確認する。電力変換回路２９の駆動が継続されて、予め定められた駆動継続判定時間よりも長い間継続されている場合に、アームの温度検出器７１から７６の出力から求められた値の比較を実施する。
【0107】
電力変換回路２９が、駆動継続判定時間よりも長い間継続して駆動されている場合に、対象とするアームの駆動継続時間前の温度から現在の温度までの温度上昇値を求める。そして、他のアームの駆動継続時間前の温度から現在の温度までの温度上昇値を求める。これらの差分の絶対値が、所定の差分閾値よりも大きい場合にスイッチング素子の断線故障と判定する。
【0108】
＜故障診断部＞
図１６は、実施の形態３に係る電力変換装置１００の制御装置２００の故障診断部４４の構成図である。図１６に示す故障診断部４４は、故障判定部５１が入力するパラメータから冷却水温度が省略されているところが、実施の形態１に係る図９の故障診断部４４と異なる。電流検出器７７から７９によって検出される電流情報Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗは故障判定部５１に入力されており、故障判定値を決定するパラメータとして電流検出値Ｉが使用される。
図１６は、実施の形態３に係る電力変換装置１００の制御装置２００の故障診断部４４の構成図である。図１６に示す故障診断部４４は、故障判定部５１が入力するパラメータから冷却水温度が省略されているところが、実施の形態１に係る図９の故障診断部４４と異なる。電流検出器７７から７９によって検出される電流情報Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗは故障判定部５１に入力されており、故障判定値を決定するパラメータとして電流検出値Ｉが使用される。
【0109】
図１７は、実施の形態３に係る電力変換装置１００の通電電流とスイッチング素子温度上昇値の関係を示す図である。スイッチング素子温度上昇値ΔＴは、電力変換が駆動時間経過判定値ＣＤｔｈよりも長い間継続されている場合に、駆動継続時間前の温度から現在の温度までの温度上昇値ΔＴを算出して求める。
【0110】
図１７はスイッチング素子の断線故障が生じていない、正常時のスイッチング素子の温度上昇値ΔＴを示す。よって、スイッチング素子の断線故障が生じた場合は、図１７に示された温度上昇値ΔＴがより急激に上昇する、またはより緩慢に上昇することとなる。診断すべきアームの温度検出器によって検出された温度上昇値ΔＴと、比較する別のアームの温度検出器によって検出された温度上昇値ΔＴの差分の絶対値も、このような傾向で電流検出値Ｉが増大するに従って増大する。
【0111】
よって、図１７の結果を反映させて、電流値に対する正常時の温度上昇値ΔＴの差分の絶対値からスイッチング素子の断線故障を判定する温度上昇値差分閾値ｄｄＴｔｈを決定することで、誤判定の可能性を減らすことができる。温度上昇値差分閾値ｄｄＴｔｈの設定は温度検出手段の誤差、スイッチング素子の特性誤差、冷却性能の誤差を考慮して設定する必要がある。電流値が高い場合、これらの誤差の影響が高くなる。誤判定を防ぐために、温度上昇値差分閾値ｄｄＴｔｈを電流検出値Ｉの関数とすることで誤検知の低減が可能である。
【0112】
温度上昇値差分閾値ｄｄＴｔｈの設定は、電流検出値と冷却温度情報の関数としても良い。判定温度の設定は温度検出手段の誤差、スイッチング素子の特性誤差、冷却性能の誤差を考慮して設定する必要がある。冷却水温度についても、スイッチング素子の上昇温度が変化するため、冷却水温度情報を関数に入れることで誤検知の低減が可能である。
【0113】
ここで、温度検出器７１が、図３、図６に示された例と異なる配置の場合について考える。この場合、二つのスイッチング素子２１ａ、２１ｂが正常な場合の電流に対する温度について、図１７に示したスイッチング素子の電流に対する温度上昇値ΔＴとは異なる特性を示すことが考えられる。その場合は、二つのスイッチング素子２１ａ、２１ｂが正常な場合と、スイッチング素子２１ａ、２１ｂの夫々が断線故障の場合の電流に対する温度上昇値ΔＴを実測し、断線故障を検出することができる温度上昇値差分閾値ｄｄＴｔｈと、検出論理を選択すればよい。
【0114】
二つのスイッチング素子２１ａ、２１ｂと温度検出器７１が、単一部品として構成されているので、スイッチング素子の接合部の温度を直近で検出することができる。そのため、コンデンサ、スイッチング素子などの複数の電子部品が半田付けされた配線基板の導電路上に温度検出器を設ける場合に比べて、配線基板の上の位置の差による雰囲気温度の違いによる影響を受けにくい。また、配線基板の導電路の熱抵抗による影響、配線基板が冷却されることによるスイッチング素子温度と検出温度との差異による影響を抑制することができる。この特徴は、電力変換回路２９の他のアームについても同様である。そのため、実施の形態３に係る電力変換装置１００では、各スイッチング素子の正確な温度検出が可能となり正確な温度上昇値ΔＴを求めることができる。そのため、正確な断線検出をすることができる。
【0115】
＜故障診断処理＞
図１８は、実施の形態３に係る電力変換装置１００の制御装置２００の故障診断の処理を示す第一のフローチャートである。図１９は、故障診断の処理を示す第二のフローチャートであり、図１８の処理の続きを示す。
図１８は、実施の形態３に係る電力変換装置１００の制御装置２００の故障診断の処理を示す第一のフローチャートである。図１９は、故障診断の処理を示す第二のフローチャートであり、図１８の処理の続きを示す。
【0116】
図１８に示す処理は、制御装置２００の処理装置によって実行される。図１８、図１９の処理は、所定時間ごと（例えば５ｍｓごと）に実行されることとしてもよい。または、所定時間毎ではなく、所定の走行距離ごと、通信を実施するごとなどのイベントごとに実行することとしてもよい。
【0117】
処理を開始して、ステップＳ２０１では、電力変換装置１００が電力変換中であるかどうか、または三相短絡状態であるかどうかを判定する。電力変換中とは具体的には、制御装置２００の制御部４０の駆動状態判定部４３により、スイッチング素子が駆動状態（ＰＷＭ駆動されている状態）である場合をいう。
【0118】
電力変換装置１００が電力変換中、または三相短絡状態でない場合（判定はＮＯの場合)、処理を終了する。電力変換装置１００が電力変換中である場合、または三相短絡状態である場合（判定はＹＥＳの場合）は、ステップＳ２０２へ進む。このステップＳ２０１では、三相短絡状態での判定を省略し、三相短絡状態の場合は処理を終了することとしてもよい。
【0119】
ステップＳ２０２では、電流検出器７７から７９によって検出された電流検出値Ｉがアイドル判定電流Ｉｉｄｌを上回っているかどうか判定される。スイッチング素子の断線故障を判定するためには、電力変換動作が所定以上の負荷で継続されていることが必要と判断し、電流検出値Ｉが所定のアイドル判定電流Ｉｉｄｌよりも大きいことを要件としている。ここで、三相短絡状態でもスイッチング素子の断線故障の判定を行うために、正極側または負極側いずれかの電流検出値Ｉが所定のアイドル電流Ｉｉｄｌよりも大きいことを要件としてもよい。
【0120】
ステップＳ２０２では、電流検出値Ｉがアイドル判定電流Ｉｉｄｌを上回っている場合（判断はＹＥＳの場合）ステップＳ２２３へ進む。電流検出値Ｉがアイドル判定電流Ｉｉｄｌを上回っていない場合（判断はＮＯの場合）ステップＳ２０５へ進む。
【0121】
ステップＳ２０５では、駆動カウンタＣＤをクリアする。そして、ステップＳ２１４へ進む。
【0122】
ステップＳ２２３では、スイッチング素子の検出温度Ｔ１からＴ６にアイドル判定温度Ｔｉｄｌよりも高いものがあるかどうか判定する。スイッチング素子の断線故障を判定するためには、スイッチング素子の初期温度がアイドル判定温度Ｔｉｄｌ以下の温度から判定を始める必要があると判断している。
【0123】
ステップＳ２２３では、スイッチング素子の検出温度Ｔ１からＴ６にアイドル判定温度Ｔｉｄｌよりも高いものがある場合（判定はＹＥＳの場合）、ステップＳ２０５へ進む。スイッチング素子の検出温度Ｔ１からＴ６にアイドル判定温度Ｔｉｄｌよりも高いものがない場合（判定はＮＯ）、ステップＳ２０３へ進む。
【0124】
ステップＳ２０３では、駆動カウンタＣＤが０であるか判定する。駆動カウンタＣＤは、電力変換動作停止状態から電力変換操作を開始してからの時刻を掲示するカウンタである。
【0125】
ステップＳ２０３では、駆動カウンタＣＤが０でない場合（判定はＮＯの場合）は、ステップＳ２０７へ進む。駆動カウンタＣＤが０である場合（判定はのＹＥＳの場合）は、ステップＳ２０４へ進む。ステップＳ２０４では、現在の温度検出器の出力信号からスイッチング素子の検出温度Ｔ１からＴ６を取得し、記憶する。そしてステップＳ２０７へ進む。
【0126】
ステップＳ２０７では、駆動カウンタＣＤを加算する。そして、ステップＳ２０６では、駆動カウンタＣＤが駆動時間経過判定値ＣＤｔｈを超えているかどうか判定する。
【0127】
駆動カウンタＣＤが駆動時間経過判定値ＣＤｔｈを超えている場合（判断はＹＥＳの場合）は、ステップＳ２２７へ進む。駆動カウンタＣＤが駆動時間経過判定値ＣＤｔｈを超えていない場合（判断はＮＯの場合）は、ステップＳ２１４へ進む。
【0128】
ステップＳ２２７では、現在のスイッチング素子の検出温度Ｔ１からＴ６を取得する。そして、ステップＳ２２８で、記憶温度からの温度上昇値を算出して、ΔＴ１からΔＴ６とする。
【0129】
ステップＳ２２９では、診断対象のアームの温度上昇値と、異なる相の同一極性のアームの温度上昇値の差分（ｄｄＴ）ｍｎを順次求める。異なる相の同一極性のアームの温度上昇値との差分（ｄｄＴ）ｍｎを求めることによって、ほぼ同一特性の同一挙動を示す電流出力の際の温度上昇値を比較することができる。これによって、比較する対象が同等の駆動条件における、同等のスイッチング素子となり、誤差を抑制し誤判定を抑止することができる。アーム１１から１６の検出温度上昇値ΔＴ１からΔＴ６に対し、差分を下記のように求めることができる。ここで、（ｄｄＴ）ｍｎの、ｍは診断対象アームの番号、ｎは比較対象のアームの番号を示す。ここでは、アーム１１から１６の番号を１から６として記載している。
【0130】
アーム１１を診断対象として、アーム１２との差分は、（ｄｄＴ）１２＝ΔＴ１－ΔＴ２、アーム１３との差分は、（ｄｄＴ）１３＝ΔＴ１－ΔＴ３である。アーム１２を診断対象として、アーム１１との差分は、（ｄｄＴ）２１＝ΔＴ２－ΔＴ１、アーム１３との差分は、（ｄｄＴ）２３＝ΔＴ２－ΔＴ３である。アーム１３を診断対象として、アーム１１との差分は、（ｄｄＴ）３１＝ΔＴ３－ΔＴ１、アーム１２との差分は、（ｄｄＴ）３２＝ΔＴ３－ΔＴ２である。
【0131】
アーム１４を診断対象として、アーム１５との差分は、（ｄｄＴ）４５＝ΔＴ４－ΔＴ５、アーム１６との差分は、（ｄｄＴ）４６＝ΔＴ４－ΔＴ６である。アーム１５を診断対象として、アーム１４との差分は、（ｄｄＴ）５４＝ΔＴ５－ΔＴ４、アーム１６との差分は、（ｄｄＴ）５６＝ΔＴ５－ΔＴ６である。アーム１６を診断対象として、アーム１４との差分は、（ｄｄＴ）６４＝ΔＴ６－ΔＴ４、アーム１５との差分は、（ｄｄＴ）６５＝ΔＴ６－ΔＴ５である。
【0132】
ステップＳ２０８では、（ｄｄＴ）ｍｎの絶対値が温度上昇値差分閾値ｄｄＴｔｈより大きいものがあるかどうか判定する。すなわち、|（ｄｄＴ）ｍｎ|＞温度上昇値差分閾値ｄｄＴｔｈとなる（ｄｄＴ）ｍｎが有るかどうかを判定する。|（ｄｄＴ）ｍｎ|＞温度上昇値差分閾値ｄｄＴｔｈとなるものが有る（判断はＹＥＳの場合）場合はステップＳ２０９へ進む。当該アームのスイッチング素子が断線故障であると判定された場合を示す。
【0133】
|（ｄｄＴ）ｍｎ|＞温度上昇値差分閾値ｄｄＴｔｈとなるものがない（判断はＮＯの場合）場合はステップＳ２１４へ進む。スイッチング素子は正常と判定された場合を示す。
【0134】
ステップＳ２０９では、スイッチング素子が断線故障であると判定する。この時、どのアームのスイッチング素子が断線故障しているか判定できるので、断線故障しているアームを記憶することとしてもよい。
【0135】
その後、ステップＳ２１０へ進む。ステップＳ２１０では、電流検出値Ｉを用いて、電流検出器７７から７９による電流検出値Ｉが停止判定電流ＩｔｈＨを上回っているかどうか判定する。停止判定電流ＩｔｈＨを上回っている場合（判定がＹＥＳの場合）スイッチング素子が断線故障であり、並列するもう一方のスイッチング素子に電流が集中し、温度が許容温度を超える可能性があり、駆動は不可と判断しステップＳ２１１へ進み、駆動回路の停止動作を行うことでスイッチング素子がダメージを受けることを回避することができる。ステップＳ２１１の後、処理を終了する。
【0136】
ステップＳ２１０で、電流検出値Ｉが停止判定電流ＩｔｈＨを上回っていない場合（判定がＮＯの場合）、ステップＳ２１２へ進む。ステップＳ２１２では、電流検出値Ｉが制限判定電流ＩｔｈＬを上回っているかどうか判定する。
【0137】
ステップＳ２１２にて、電流検出値Ｉが制限判定電流ＩｔｈＬを上回っている場合（判定がＹＥＳの場合）、ステップＳ２１３へ進む。ステップＳ２１３では、出力電流を制限して、処理を終了する。
【0138】
ステップＳ２１２にて、電流検出値Ｉが制限判定電流ＩｔｈＬを上回っていない場合（判定がＮＯの場合）、ステップＳ２１４へ進む。
【0139】
ステップＳ２１４にて電力変換を継続、または三相短絡を継続する。その後、処理を終了する。
【0140】
以上のように、実施の形態３に係る電力変換装置１００では、診断の対象となるアーム温度検出器の出力から算出した温度上昇値ΔＴと、他の相の同一の極性のアームの温度検出器の出力から算出した温度上昇値ΔＴとの差分の絶対値から、スイッチング素子の断線故障を判定する。このようにすることで、アームの配置による温度差、部品、負荷のばらつき、運転状態、周囲環境の変化による検出温度の変化に対応可能となる。
【0141】
検出された温度には様々な要因による影響が及んでおり、オフセット誤差が生じる。しかし、温度上昇値ΔＴを比較して差分を求めることで、微分値の比較をすることとなり、オフセット誤差がキャンセルされるからである。また、電流検出値Ｉ、冷却水温度などの周囲温度に応じて温度上昇値差分閾値ｄｄＴｔｈを決定することで、誤判定の可能性を減らすことができる。
【0142】
４．実施の形態４
実施の形態４に係る電力変換装置１００、制御装置２００の構成は、実施の形態３と同等である。実施の形態３に係る制御装置２００のソフトウェアの変更のみによって、実施の形態４の制御装置２００を実現することができる。
実施の形態４に係る電力変換装置１００、制御装置２００の構成は、実施の形態３と同等である。実施の形態３に係る制御装置２００のソフトウェアの変更のみによって、実施の形態４の制御装置２００を実現することができる。
【0143】
＜故障診断処理＞
図２０は、実施の形態４に係る電力変換装置１００の制御装置２００の故障診断の処理を示す第一のフローチャートである。図２１は、故障診断の処理を示す第二のフローチャートであり、図２０のフローチャートの処理の続きを示す。
図２０は、実施の形態４に係る電力変換装置１００の制御装置２００の故障診断の処理を示す第一のフローチャートである。図２１は、故障診断の処理を示す第二のフローチャートであり、図２０のフローチャートの処理の続きを示す。
【0144】
図２０、図２１に示す処理は、制御装置２００の処理装置によって実行される。図２０、図２１の処理は、所定時間ごと（例えば５ｍｓごと）に実行されることとしてもよい。または、所定時間毎ではなく、所定の走行距離ごと、通信を実施するごとなどのイベントごとに実行することとしてもよい。
【0145】
図２０が、実施の形態３に係る図１８のフローチャートと異なるのは、図１８のステップＳ２０１が図２０ではステップＳ２２１に変更された部分のみである。図２１が、実施の形態３に係る図１９のフローチャートと異なるのは、図１９のステップＳ２２９、ステップＳ２１４が図２１ではステップＳ２３９、ステップＳ２２４に変更された部分のみである。変更された部分周辺についてのみ説明する。
【0146】
ステップＳ２２１では、電力変換装置１００が電力変換中であるかどうかを判定する。電力変換装置１００が電力変換中でない場合（判定はＮＯの場合)、処理を終了する。電力変換装置１００が電力変換中である場合（判定はＹＥＳの場合）は、ステップＳ２０２へ進む。
【0147】
ステップＳ２３９では、診断対象のアームの温度上昇値と、同一相の逆極性のアームの温度上昇値の差分（ｄｄＴ）ｍｎを順次求める。同一相の逆極性のアームの温度上昇値との差分（ｄｄＴ）ｍｎを求めることによって、同じ負荷に対する同一構成のアームによる電流出力の際の発熱状態を正極側アーム（上側アーム）と負極性アーム（下側アーム）で比較することができる。これによって、比較する対象が逆特性の駆動条件における、同一の負荷を駆動するスイッチング素子となり、誤差を抑制し誤判定を抑止することができる。
【0148】
ここで、（ｄｄＴ）ｍｎの、ｍは診断対象アームの番号、ｎは比較対象のアームの番号を示す。ここでは、アーム１１から１６の番号を１から６として記載している。アーム１１から１６の検出温度上昇値ΔＴ１からΔＴ６に対し、差分を下記のように求めることができる。
【0149】
アーム１１を診断対象として、アーム１４との差分は、（ｄｄＴ）１４＝ΔＴ１－ΔＴ４である。アーム１２を診断対象として、アーム１５との差分は、（ｄｄＴ）２５＝ΔＴ２－ΔＴ５である。アーム１３を診断対象として、アーム１６との差分は、（ｄｄＴ）３６＝ΔＴ３－ΔＴ６である。
【0150】
アーム１４を診断対象として、アーム１１との差分は、（ｄｄＴ）４１＝ΔＴ４－ΔＴ１である。アーム１５を診断対象として、アーム１２との差分は、（ｄｄＴ）５２＝ΔＴ５－ΔＴ２である。アーム１６を診断対象として、アーム１３との差分は、（ｄｄＴ）６３＝ΔＴ６－ΔＴ３である。
【0151】
ステップＳ２０８では、（ｄｄＴ）ｍｎの絶対値が温度上昇値差分閾値ｄｄＴｔｈより大きくなるものがあるかどうか判定する。すなわち、|（ｄｄＴ）ｍｎ|＞温度上昇値差分閾値ｄｄＴｔｈとなる（ｄｄＴ）ｍｎが有るかどうかを判定する。ここで、（ｄｄＴ）ｍｎの、ｍは診断対象アームの番号、ｎは比較対象のアームの番号を示す。ここでは、アーム１１から１６の番号を１から６として記載している。
【0152】
|（ｄｄＴ）ｍｎ|＞温度上昇値差分閾値ｄｄＴｔｈとなるものが有る（判断はＹＥＳの場合）場合はステップＳ２０９へ進む。当該アームのスイッチング素子が断線故障であると判定された場合を示す。
【0153】
|（ｄｄＴ）ｍｎ|＞温度上昇値差分閾値ｄｄＴｔｈとなるものがない（判断はＮＯの場合）場合はステップＳ２２４へ進む。スイッチング素子は正常と判定された場合を示す。
【0154】
ステップＳ２２４では、電力変換を継続する。その後処理を終了する。
【0155】
実施の形態１、３では、スイッチング素子の断線故障の診断対象となるアームの温度検出器の出力から求められた値と、異なる相の同一極性のアームの温度検出器の出力から求められた値の差異から、スイッチング素子の断線故障の診断を実施した。そして、実施の形態２、４では、スイッチング素子の断線故障の診断対象となるアームの温度検出器の出力から求められた値と、同一相の逆極性のアームの温度検出器の出力から求められた値の差異から、スイッチング素子の断線故障の診断を実施した。しかし、比較するアームは、これに限るものではなく、それ以外のアームと比較してもよい。
【0156】
また、診断の対象とするアームの温度検出器の出力から求められた値に対して、それ以外のアームの温度検出器の出力から求められた値を平均し平均値と比較することで、スイッチング素子の断線故障を判定することとしてもよい。スイッチング素子、負荷のばらつき、電力変換動作の変動から誤検出が発生することを抑制することができる。
【0157】
本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
したがって、例示されていない無数の変形例が、本願に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
したがって、例示されていない無数の変形例が、本願に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
【0158】
以下、本開示の諸態様を付記としてまとめて記載する。
【0159】
（付記１）
Ｎを自然数、ＭをＮよりも小さい自然数として、
直流電源の正極側に並列接続されたＮ個のスイッチング素子と正極側の前記スイッチング素子の温度を検出するＭ個の温度検出器とを有する単一部品として構成された正極側のアーム、前記直流電源の負極側に並列接続されたＮ個のスイッチング素子と負極側の前記スイッチング素子の温度を検出するＭ個の温度検出器とを有する単一部品として構成された負極側のアーム、および前記正極側のアームのスイッチング素子と前記負極側のアームのスイッチング素子を直列に接続するとともに負荷に接続された外部接続点、が設けられた電力変換回路、ならびに
前記スイッチング素子の故障判定を行う故障判定部を有し前記電力変換回路の前記スイッチング素子を制御して電力変換を行う制御装置、を備えた電力変換装置において、
前記制御装置の前記故障判定部は、前記アームの前記温度検出器の出力から求められた値と他の前記アームの前記温度検出器の出力から求められた値との差分の絶対値が、予め定められた差分閾値よりも大きい場合に前記アームを構成する前記スイッチング素子の断線故障と判定する電力変換装置。
（付記２）
前記電力変換回路の前記アームは、前記温度検出器が夫々前記スイッチング素子のいずれかに隣接して配置されて構成された付記１に記載の電力変換装置。
（付記３）
前記電力変換装置の前記アームは、同一のリードフレーム上に前記Ｎ個のスイッチング素子と前記Ｍ個の温度検出器とが配置されて構成された付記１または２に記載の電力変換装置。
（付記４）
前記制御装置の前記故障判定部は、前記電力変換回路のスイッチング素子が制御されて、全ての正極側のアームをオンし全ての負極側のアームをオフするもしくは全ての正極側のアームをオフし全ての負極側のアームをオンする全相短絡状態の場合または電力変換を行っている場合に、前記アームの前記温度検出器の出力から求められた温度と他の前記アームの前記温度検出器の出力から求められた温度との差分の絶対値が、前記差分閾値よりも大きい状態が継続する時間が予め定められた判定時間よりも長い場合に前記アームを構成する前記スイッチング素子の断線故障を判定する付記１から３のいずれか一項に記載の電力変換装置。
（付記５）
前記制御装置の前記故障判定部は、前記電力変換回路のスイッチング素子が制御されて電力変換を行っている場合に、前記アームの前記温度検出器の出力から求められた温度と他の前記アームの前記温度検出器の出力から求められた温度との差分の絶対値が、前記差分閾値よりも大きい状態が継続する時間が予め定められた判定時間よりも長い場合に前記アームを構成する前記スイッチング素子の断線故障を判定する付記１から３のいずれか一項に記載の電力変換装置。
（付記６）
前記制御装置の前記故障判定部は、前記電力変換回路のスイッチング素子が制御されて、全ての正極側のアームをオンし全ての負極側のアームをオフするもしくは全ての正極側のアームをオフし全ての負極側のアームをオンする全相短絡状態が継続しているまたは電力変換が行われている状態が継続している駆動継続時間が予め定められた駆動継続判定時間よりも大きい場合に、前記アームの前記温度検出器の出力から求められた前記駆動継続時間前の温度から現在の温度までの温度上昇値と他の前記アームの前記温度検出器の出力から求められた前記駆動継続時間前の温度から現在の温度までの温度上昇値との差分の絶対値が、予め定められた差分閾値よりも大きい場合に前記アームを構成する前記スイッチング素子の断線故障と判定する付記１から３のいずれか一項に記載の電力変換装置。
（付記７）
前記制御装置の前記故障判定部は、前記電力変換回路のスイッチング素子が制御されて電力変換行われている状態が継続している駆動継続時間が予め定められた駆動継続判定時間よりも大きい場合に、前記アームの前記温度検出器の出力から求められた前記駆動継続時間前の温度から現在の温度までの温度上昇値と他の前記アームの前記温度検出器の出力から求められた前記駆動継続時間前の温度から現在の温度までの温度上昇値との差分の絶対値が、予め定められた差分閾値よりも大きい場合に前記アームを構成する前記スイッチング素子の断線故障と判定する付記１から３のいずれか一項に記載の電力変換装置。
（付記８）
前記電力変換回路の前記外部接続点と前記負荷の間に流れる電流を検出する電流検出器を備え、
前記制御装置の前記故障判定部は、前記電流検出器によって検出された電流値に応じて前記差分閾値を定める付記１から７のいずれか一項に記載の電力変換装置。
（付記９）
前記電力変換回路の周囲の温度を検出する周囲温度検出器を備え、
前記制御装置の前記故障判定部は、前記周囲温度検出器によって検出された周囲温度に応じて前記差分閾値を定める付記１から８のいずれか一項に記載の電力変換装置。
（付記１０）
前記電力変換回路の前記外部接続点と前記負荷の間に流れる電流を検出する電流検出器を備え、
前記制御装置は、前記スイッチング素子の断線故障を判定した場合に、前記電流検出器によって検出された電流値が予め定められた停止判定値よりも大きいときは前記スイッチング素子の制御を停止して電力変換を停止する付記１から９のいずれか一項に記載の電力変換装置。
（付記１１）
前記電力変換回路の前記外部接続点と前記負荷の間に流れる電流を検出する電流検出器を備え、
前記制御装置は、前記スイッチング素子の断線故障を判定した場合に、前記電流検出器によって検出された電流値が予め定められた制限判定値よりも大きいときは前記スイッチング素子の作動を制限して前記外部接続点と前記負荷の間に流れる電流を減少させる付記１から１０のいずれか一項に記載の電力変換装置。
（付記１２）
前記電力変換回路は、前記正極側のアームと前記負極側のアームと前記外部接続点とが設けられたレグを複数有し、
前記制御装置の前記故障判定部は、前記アームの前記温度検出器の出力から求められた値と前記アームが備えられた前記レグ以外のレグの同じ極側の前記アームの前記温度検出器の出力から求められた値との差分の絶対値に基づいて前記スイッチング素子の断線故障を判定する付記１から１１のいずれか一項に記載の電力変換装置。
（付記１３）
前記制御装置の前記故障判定部は、前記アームの前記温度検出器の出力から求められた値と前記アームが直列接続された他極側の前記アームの前記温度検出器の出力から求められた値との差分の絶対値に基づいて前記スイッチング素子の断線故障を判定する付記１から３、５または７のいずれか一項に記載の電力変換装置。
（付記１４）
ＭはＮよりも１小さい自然数である付記１から１３のいずれか一項に記載の電力変換装置。
（付記１５）
前記電力変換回路は、前記正極側のアームと前記負極側のアームと前記外部接続点とが設けられたレグを複数有し、
前記制御装置の前記故障判定部は、前記アームの前記温度検出器の出力から求められた値と前記アーム以外のアームの前記温度検出器の出力から求められた平均値との差分の絶対値が、前記差分閾値よりも大きい場合に前記アームを構成する前記スイッチング素子の断線故障を判定する付記１から３、５または７のいずれか一項に記載の電力変換装置。
（付記１６）
前記電力変換回路は、前記正極側のアームと前記負極側のアームと前記外部接続点とが設けられたレグを複数有し、
前記制御装置の前記故障判定部は、前記アームの前記温度検出器の出力から求められた値と前記アームが備えられた前記レグ以外のレグの同じ極側の前記アームの前記温度検出器の出力から求められた平均値との差分の絶対値が、前記差分閾値よりも大きい場合に前記アームを構成する前記スイッチング素子の断線故障を判定する請求項１から１２のいずれか一項に記載の電力変換装置。
Ｎを自然数、ＭをＮよりも小さい自然数として、
直流電源の正極側に並列接続されたＮ個のスイッチング素子と正極側の前記スイッチング素子の温度を検出するＭ個の温度検出器とを有する単一部品として構成された正極側のアーム、前記直流電源の負極側に並列接続されたＮ個のスイッチング素子と負極側の前記スイッチング素子の温度を検出するＭ個の温度検出器とを有する単一部品として構成された負極側のアーム、および前記正極側のアームのスイッチング素子と前記負極側のアームのスイッチング素子を直列に接続するとともに負荷に接続された外部接続点、が設けられた電力変換回路、ならびに
前記スイッチング素子の故障判定を行う故障判定部を有し前記電力変換回路の前記スイッチング素子を制御して電力変換を行う制御装置、を備えた電力変換装置において、
前記制御装置の前記故障判定部は、前記アームの前記温度検出器の出力から求められた値と他の前記アームの前記温度検出器の出力から求められた値との差分の絶対値が、予め定められた差分閾値よりも大きい場合に前記アームを構成する前記スイッチング素子の断線故障と判定する電力変換装置。
（付記２）
前記電力変換回路の前記アームは、前記温度検出器が夫々前記スイッチング素子のいずれかに隣接して配置されて構成された付記１に記載の電力変換装置。
（付記３）
前記電力変換装置の前記アームは、同一のリードフレーム上に前記Ｎ個のスイッチング素子と前記Ｍ個の温度検出器とが配置されて構成された付記１または２に記載の電力変換装置。
（付記４）
前記制御装置の前記故障判定部は、前記電力変換回路のスイッチング素子が制御されて、全ての正極側のアームをオンし全ての負極側のアームをオフするもしくは全ての正極側のアームをオフし全ての負極側のアームをオンする全相短絡状態の場合または電力変換を行っている場合に、前記アームの前記温度検出器の出力から求められた温度と他の前記アームの前記温度検出器の出力から求められた温度との差分の絶対値が、前記差分閾値よりも大きい状態が継続する時間が予め定められた判定時間よりも長い場合に前記アームを構成する前記スイッチング素子の断線故障を判定する付記１から３のいずれか一項に記載の電力変換装置。
（付記５）
前記制御装置の前記故障判定部は、前記電力変換回路のスイッチング素子が制御されて電力変換を行っている場合に、前記アームの前記温度検出器の出力から求められた温度と他の前記アームの前記温度検出器の出力から求められた温度との差分の絶対値が、前記差分閾値よりも大きい状態が継続する時間が予め定められた判定時間よりも長い場合に前記アームを構成する前記スイッチング素子の断線故障を判定する付記１から３のいずれか一項に記載の電力変換装置。
（付記６）
前記制御装置の前記故障判定部は、前記電力変換回路のスイッチング素子が制御されて、全ての正極側のアームをオンし全ての負極側のアームをオフするもしくは全ての正極側のアームをオフし全ての負極側のアームをオンする全相短絡状態が継続しているまたは電力変換が行われている状態が継続している駆動継続時間が予め定められた駆動継続判定時間よりも大きい場合に、前記アームの前記温度検出器の出力から求められた前記駆動継続時間前の温度から現在の温度までの温度上昇値と他の前記アームの前記温度検出器の出力から求められた前記駆動継続時間前の温度から現在の温度までの温度上昇値との差分の絶対値が、予め定められた差分閾値よりも大きい場合に前記アームを構成する前記スイッチング素子の断線故障と判定する付記１から３のいずれか一項に記載の電力変換装置。
（付記７）
前記制御装置の前記故障判定部は、前記電力変換回路のスイッチング素子が制御されて電力変換行われている状態が継続している駆動継続時間が予め定められた駆動継続判定時間よりも大きい場合に、前記アームの前記温度検出器の出力から求められた前記駆動継続時間前の温度から現在の温度までの温度上昇値と他の前記アームの前記温度検出器の出力から求められた前記駆動継続時間前の温度から現在の温度までの温度上昇値との差分の絶対値が、予め定められた差分閾値よりも大きい場合に前記アームを構成する前記スイッチング素子の断線故障と判定する付記１から３のいずれか一項に記載の電力変換装置。
（付記８）
前記電力変換回路の前記外部接続点と前記負荷の間に流れる電流を検出する電流検出器を備え、
前記制御装置の前記故障判定部は、前記電流検出器によって検出された電流値に応じて前記差分閾値を定める付記１から７のいずれか一項に記載の電力変換装置。
（付記９）
前記電力変換回路の周囲の温度を検出する周囲温度検出器を備え、
前記制御装置の前記故障判定部は、前記周囲温度検出器によって検出された周囲温度に応じて前記差分閾値を定める付記１から８のいずれか一項に記載の電力変換装置。
（付記１０）
前記電力変換回路の前記外部接続点と前記負荷の間に流れる電流を検出する電流検出器を備え、
前記制御装置は、前記スイッチング素子の断線故障を判定した場合に、前記電流検出器によって検出された電流値が予め定められた停止判定値よりも大きいときは前記スイッチング素子の制御を停止して電力変換を停止する付記１から９のいずれか一項に記載の電力変換装置。
（付記１１）
前記電力変換回路の前記外部接続点と前記負荷の間に流れる電流を検出する電流検出器を備え、
前記制御装置は、前記スイッチング素子の断線故障を判定した場合に、前記電流検出器によって検出された電流値が予め定められた制限判定値よりも大きいときは前記スイッチング素子の作動を制限して前記外部接続点と前記負荷の間に流れる電流を減少させる付記１から１０のいずれか一項に記載の電力変換装置。
（付記１２）
前記電力変換回路は、前記正極側のアームと前記負極側のアームと前記外部接続点とが設けられたレグを複数有し、
前記制御装置の前記故障判定部は、前記アームの前記温度検出器の出力から求められた値と前記アームが備えられた前記レグ以外のレグの同じ極側の前記アームの前記温度検出器の出力から求められた値との差分の絶対値に基づいて前記スイッチング素子の断線故障を判定する付記１から１１のいずれか一項に記載の電力変換装置。
（付記１３）
前記制御装置の前記故障判定部は、前記アームの前記温度検出器の出力から求められた値と前記アームが直列接続された他極側の前記アームの前記温度検出器の出力から求められた値との差分の絶対値に基づいて前記スイッチング素子の断線故障を判定する付記１から３、５または７のいずれか一項に記載の電力変換装置。
（付記１４）
ＭはＮよりも１小さい自然数である付記１から１３のいずれか一項に記載の電力変換装置。
（付記１５）
前記電力変換回路は、前記正極側のアームと前記負極側のアームと前記外部接続点とが設けられたレグを複数有し、
前記制御装置の前記故障判定部は、前記アームの前記温度検出器の出力から求められた値と前記アーム以外のアームの前記温度検出器の出力から求められた平均値との差分の絶対値が、前記差分閾値よりも大きい場合に前記アームを構成する前記スイッチング素子の断線故障を判定する付記１から３、５または７のいずれか一項に記載の電力変換装置。
（付記１６）
前記電力変換回路は、前記正極側のアームと前記負極側のアームと前記外部接続点とが設けられたレグを複数有し、
前記制御装置の前記故障判定部は、前記アームの前記温度検出器の出力から求められた値と前記アームが備えられた前記レグ以外のレグの同じ極側の前記アームの前記温度検出器の出力から求められた平均値との差分の絶対値が、前記差分閾値よりも大きい場合に前記アームを構成する前記スイッチング素子の断線故障を判定する請求項１から１２のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【符号の説明】
【0160】
１ 直流電源、１１、１２、１３、１４、１５、１６ アーム、２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂ、２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂ、２５ａ、２５ｂ、２６ａ、２６ｂ スイッチング素子、２９ 電力変換回路、５１ 故障判定部、６０ リードフレーム、７１、７２、７３、７４、７５、７６ 温度検出器、７７、７８、７９ 電流検出器、２００ 制御装置、１００ 電力変換装置
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】