特開 2025-11746 電力変換装置および電力変換システム

(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】P2025011746

(43)【公開日】2025-01-24

(54)【発明の名称】電力変換装置および電力変換システム

(51)【国際特許分類】

   H02M 3/155 20060101AFI20250117BHJP

   H02H 7/122 20060101ALI20250117BHJP

   G01R 19/00 20060101ALI20250117BHJP

   G01R 15/20 20060101ALI20250117BHJP

【ＦＩ】

H02M3/155 C

H02H7/122 Z

H02M3/155 F

G01R19/00 B

G01R15/20 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023114031

(22)【出願日】2023-07-11

(71)【出願人】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【氏名又は名称】矢作 和行

(74)【代理人】

【識別番号】100121991

【弁理士】

【氏名又は名称】野々部 泰平

(74)【代理人】

【識別番号】100145595

【弁理士】

【氏名又は名称】久保 貴則

(72)【発明者】

【氏名】松下 淳矢

(72)【発明者】

【氏名】今井 洋平

(72)【発明者】

【氏名】田中 信享

(72)【発明者】

【氏名】淺羽 浩太郎

【テーマコード（参考）】

2G025

2G035

5G053

5H730

【Ｆターム（参考）】

2G025AA00

2G025AB01

2G025AB02

2G025AC01

2G035AA00

2G035AA15

2G035AC02

2G035AC12

2G035AC13

2G035AD01

2G035AD20

2G035AD28

5G053AA06

5G053AA16

5G053BA02

5G053CA01

5G053EC01

5G053FA04

5H730AS04

5H730AS13

5H730AS17

5H730BB14

5H730BB91

5H730DD03

5H730DD16

5H730FD61

5H730FG01

5H730FG30

5H730XX02

5H730XX11

5H730XX22

5H730XX31

5H730XX42

(57)【要約】

【課題】電流路の異常を検出できる電力変換装置を提供すること。
【解決手段】電力変換装置は、昇圧回路として機能するインバータ回路２０とモータ３０を備え、充電スタンド４００と電池２００とに接続可能に構成される。電力変換装置は、充電スタンド４００との電気的な接続口である外部接続リレー５２と、昇圧回路を介して外部接続リレーと電源を電気的に接続する二つの変圧用配線７０，８０，８４と、昇圧回路を迂回するバイパス配線９０とを備える。また、電力変換装置は、変圧用配線の一方でありバイパス電流路の分岐点８５，８６が設けられた第１電流路と、変圧用電流路の他方であり分岐点が設けられてない第２電流路とに設けられたセンサ装置４０を備える。センサ装置は、第１電流路における外部接続リレー側の分岐点８５と昇圧回路との間を流れる第１電流と第２電流路を流れる第２電流とに応じた電気信号を出力する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

変圧回路（２０，３０）を備え、外部装置（４００）と電源（２００）とに接続可能な電力変換装置であって、
前記外部装置との電気的な接続口である接続端子（５２）と、
前記変圧回路を介して前記接続端子と前記電源を電気的に接続する高電位側と低電位側の二つの変圧用電流路（７０，８０，８４）と、
二つの前記変圧用電流路の一方から分岐して前記変圧回路を迂回する電流路であり、前記接続端子と前記電源を電気的に接続および遮断するバイパス電流路（９０）と、
二つの前記変圧用電流路の一方であり前記バイパス電流路の分岐点が設けられた第１電流路と、二つの前記変圧用電流路の他方であり前記分岐点が設けられてない第２電流路とに設けられたセンサ装置（４０）と、を備え、
前記センサ装置は、前記第１電流路における前記接続端子側の前記分岐点と前記変圧回路との間を流れる第１電流と前記第２電流路を流れる第２電流とに応じた電気信号を出力する電力変換装置。

【請求項2】

前記センサ装置は、前記変圧用電流路または前記バイパス電流路に異常が生じている場合、前記第１電流と前記第２電流の向きが同じ、または、前記第１電流と前記第２電流の一方のみが流れていることを示す前記電気信号を出力する請求項１に記載の電力変換装置。

【請求項3】

前記センサ装置は、
前記第１電流路と前記第２電流路を一体的に囲い、前記第１電流路と前記第２電流路を流れる電流による磁束を集磁するものであり、隙間部（４２ｇ）が設けられた集磁部（４２）と、
前記隙間部に配置され、前記隙間部の磁気の状態に応じた前記電気信号を出力する磁気検出素子（４１）と、を備え、
前記磁気検出素子は、前記変圧用電流路または前記バイパス電流路に異常が生じている場合に限って、前記電気信号を出力する請求項２に記載の電力変換装置。

【請求項4】

前記センサ装置は、前記第１電流路における前記接続端子側の前記分岐点と前記変圧回路との間に設けられた第１センサ（４０ａ）と、前記第２電流路に設けられた第２センサ（４０ｂ）と、を備え、
前記電気信号として、前記第１センサが前記第１電流に応じた第１信号を出力し、前記第２センサが前記第２電流に応じた第２信号を出力する請求項２に記載の電力変換装置。

【請求項5】

前記センサ装置からの前記電気信号に基づいて、前記変圧用電流路または前記バイパス電流路に異常が生じているか否かを判定する制御装置（１０）を備える請求項１に記載の電力変換装置。

【請求項6】

変圧回路（２０，３０）と、前記変圧回路を制御する制御装置（１０）とを備え、外部装置（４００）と電源（２００）とに接続可能な電力変換システムであって、
前記外部装置との電気的な接続口である接続端子（５２）と、
前記変圧回路を介して前記接続端子と前記電源を電気的に接続する高電位側と低電位側の二つの変圧用電流路（７０，８０，８４）と、
二つの前記変圧用電流路の一方から分岐して前記変圧回路を迂回する電流路であり、前記接続端子と前記電源を電気的に接続および遮断するバイパス電流路（９０）と、
二つの前記変圧用電流路の一方であり前記バイパス電流路の分岐点が設けられた第１電流路と、二つの前記変圧用電流路の他方であり前記分岐点が設けられてない第２電流路とに設けられたセンサ装置（４０）と、
前記センサ装置は、前記第１電流路における前記接続端子側の前記分岐点と前記変圧回路との間を流れる第１電流と、前記第２電流路を流れる第２電流とに応じた電気信号を出力するものであり、
前記制御装置は、
前記変圧回路の変圧動作を実行する通電ステップ（Ｓ１０）と、
前記変圧動作の実行中に、前記電気信号が示す前記第１電流と前記第２電流の向きを判定する判定ステップ（Ｓ２０）と、を備えている電力変換システム。

【請求項7】

前記外部装置と前記電源とを電気的に接続および遮断する開閉装置（５１）を備え、
前記制御装置は、異常が生じていると判定した場合、前記開閉装置を開制御して前記外部装置と前記電源とを電気的に遮断する請求項６に記載の電力変換システム。

【請求項8】

前記外部装置は、前記電源を充電するための充電装置であって、
前記制御装置は、異常が生じていると判定した場合、前記外部装置に対して充電停止を示す停止要求信号を出力する請求項６または７に記載の電力変換システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、電力変換装置および電力変換システムに関する。

【背景技術】

【0002】

電力変換装置の一例として、特許文献１に開示されたモータ駆動システムがある。モータ駆動システムは、バッテリと、バッテリに貯蔵された直流電力を３相の交流に変換してモータに提供するインバータとを含む。また、モータ駆動システムは、充電設備と接続可能に構成されている。モータ駆動システムは、外部充電電力をバッテリーに直接提供する第１充電モードと、外部充電電力をモータの中性点に提供した後、インバータのスイッチング素子の制御によって昇圧してバッテリーに提供する第２充電モードとを選択的に使うように構成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１３－４０８５３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

モータ駆動システムでは、電流路に異常が生じる可能性がある。また、モータ駆動システムでは、電流路に異常が生じた場合、充電設備に不具合を生じさせる虞がある。

【0005】

開示される一つの目的は、電流路の異常を検出できる電力変換装置を提供することである。開示される他の一つの目的は、電流路の異常を検出できる電力変換システムを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

ここに開示された電力変換装置は、
変圧回路（２０，３０）を備え、外部装置（４００）と電源（２００）とに接続可能な電力変換装置であって、
外部装置との電気的な接続口である接続端子（５２）と、
変圧回路を介して接続端子と電源を電気的に接続する高電位側と低電位側の二つの変圧用電流路（７０，８０，８４）と、
二つの変圧用電流路の一方から分岐して変圧回路を迂回する電流路であり、接続端子と電源を電気的に接続および遮断するバイパス電流路（９０）と、
二つの変圧用電流路の一方でありバイパス電流路の分岐点が設けられた第１電流路と、二つの変圧用電流路の他方であり分岐点が設けられてない第２電流路とに設けられたセンサ装置（４０）と、を備え、
センサ装置は、第１電流路における接続端子側の分岐点と変圧回路との間を流れる第１電流と第２電流路を流れる第２電流とに応じた電気信号を出力することを特徴とする。

【0007】

上記のように構成された電力変換装置は、変圧用電流路とバイパス電流路が正常な場合と、変圧用電流路またはバイパス電流路に異常が生じている場合とで第１電流と第２電流が変異なる。そのため、センサ装置の電気信号は、正常の場合と異常の場合とで異なる。よって、電力変換装置は、変圧用電流路またはバイパス電流路に異常が生じていることを検出できる。

【0008】

ここに開示された電力変換システムは、
変圧回路（２０，３０）と、変圧回路を制御する制御装置（１０）とを備え、外部装置（４００）と電源（２００）とに接続可能な電力変換システムであって、
外部装置との電気的な接続口である接続端子（５２）と、
変圧回路を介して接続端子と電源を電気的に接続する高電位側と低電位側の二つの変圧用電流路（７０，８０，８４）と、
二つの変圧用電流路の一方から分岐して変圧回路を迂回する電流路であり、接続端子と電源を電気的に接続および遮断するバイパス電流路（９０）と、
二つの変圧用電流路の一方でありバイパス電流路の分岐点が設けられた第１電流路と、二つの変圧用電流路の他方であり分岐点が設けられてない第２電流路とに設けられたセンサ装置（４０）と、
センサ装置は、第１電流路における接続端子側の分岐点と変圧回路との間を流れる第１電流と、第２電流路を流れる第２電流とに応じた電気信号を出力するものであり、
制御装置は、
変圧回路の変圧動作を実行する通電ステップ（Ｓ１０）と、
変圧動作の実行中に、電気信号が示す第１電流と第２電流の向きを判定する判定ステップ（Ｓ２０）と、を備えていることを特徴とする。

【0009】

上記のように構成された電力変換システムは、変圧用電流路とバイパス電流路が正常な場合と、変圧用電流路またはバイパス電流路に異常が生じている場合とで第１電流と第２電流が変異なる。そこで、制御装置は、変圧動作の実行中に、電気信号が示す第１電流と第２電流の向きを判定する。よって、制御装置は、電気信号に基づいて、変圧用電流路またはバイパス電流路に異常が生じているか否かを検出できる。このように、電力変換システムは、電流路の異常を検出できる。

【0010】

この明細書において開示された複数の態様は、それぞれの目的を達成するために、互いに異なる技術的手段を採用する。請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態の部分との対応関係を例示的に示すものであって、技術的範囲を限定することを意図するものではない。この明細書に開示される目的、特徴、および効果は、後続の詳細な説明、および添付の図面を参照することによってより明確になる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】電力変換システムの概略構成を示す回路図である。

【図2】センサ装置の概略構成を示す平面図である。

【図3】図２のIII‐III線に沿う断面図である。

【図4】ＥＣＵの通電処理を示すフローチャートである。

【図5】ＥＣＵの判定処理を示すフローチャートである。

【図6】変形例の電力変換システムの概略構成を示す回路図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

（実施形態）
以下において、図面を参照しながら、本開示を実施するための複数の形態を説明する。各形態において、先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において、構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を参照し適用することができる。

【0013】

＜電力変換システム＞
図１を用いて、電力変換システム１００に関して説明する。図１は、充電スタンド４００が接続された状態の電力変換システム１００を図示している。充電スタンド４００は、充電装置に相当する。

【0014】

電力変換システム１００は、たとえば移動体に搭載可能に構成される。移動体としては、自動車や電車や飛行体などを採用できる。本実施形態では、移動体の一例として自動車を採用する。また、本実施形態では、自動車の一例として、充電可能な電池２００を備えた電気自動車やハイブリッド車を採用する。自動車は、電力変換システム１００、電池２００、シャシ３００などを備える。電池２００は、電源に相当する。

【0015】

電力変換システム１００は、電力変換装置とＥＣＵ１０とを備える。電力変換装置は、インバータ回路２０、モータ装置３０、センサ装置４０、リレー５１～５３、コンデンサ６１，６２、配線群などを備える。なお、電力変換装置は、ＥＭＣフィルタなどを備えていてもよい。

【0016】

また、電力変換システム１００は、電池２００や充電スタンド４００（充電用電源４１０）と電気的に接続可能に構成されている。電力変換システム１００は、モータ装置３０を駆動する駆動モードと、充電スタンド４００と接続され電池２００を充電する充電モードとで動作する。充電スタンド４００と接続された状態は、外部接続モードともいえる。当然ながら、駆動モードでは、電力変換システム１００は、充電スタンド４００と接続されていない。電池２００は、電力変換装置１００とともに自動車に搭載される。一方、充電スタンド４００は、自動車の外部に設けられる。よって、充電スタンド４００は、外部装置ともいえる。

【0017】

なお、電池２００は、自動車の電力源である。電池２００は、たとえば、リチウムイオン電池などを採用できる。つまり、電池２００は、充電と放電を繰り返して使用できるものである。電池２００は、蓄電池、充電池、バッテリーなどと言い換えることができる。電池２００は、電源に相当する。

【0018】

充電スタンド４００は、電池２００を充電するための充電設備である。充電スタンド４００は、充電用電源４１０を備える。また、充電スタンド４００は、充電ケーブルやコンピュータなどを備える。充電ケーブルは、充電用電源４１０と電気的に接続される。充電ケーブルは、外部接続リレー５２に取り付け、および取り外し可能に構成される。充電用電源４１０は、充電ケーブルが外部接続リレー５２に取り付けられることで、電力変換システム１００と電気的に接続される。充電スタンド４００は、外部装置に相当する。

【0019】

ＥＣＵ１０は、ＣＰＵなどの演算処理装置、ＲＡＭやＲＯＭなどを含むメモリ装置、入出力装置などを備える。入出力装置は、インバータ回路２０の各スイッチング素子２１～２６、リレー５１～５３，９１、センサ装置４０などと電気的に接続される。

【0020】

演算処理装置は、メモリ装置に記憶されたプログラムを実行する。演算処理装置は、プログラムに従って演算処理を実行する。また、演算処理装置は、メモリ装置に記憶されたデータやセンサ装置４０からのセンサ信号などを用いつつ演算処理を実行する。そして、演算処理装置は、入出力装置を介して、各スイッチング素子２１～２６、リレー５１～５３、バイパスリレー９１を制御する。さらに、演算処理装置は、入出力装置を介して、充電スタンド４００と電気的に接続可能に構成される。以下においては、演算処理装置が行う処理動作をＥＣＵ１０の処理動作として記載する。

【0021】

なお、ＥＣＵ１０の処理動作に関しては、後ほど詳しく説明する。ＥＣＵ１０は、制御装置に相当する。センサ信号は、電気信号に相当する。

【0022】

インバータ回路２０は、スイッチング素子として、Ｕ相上アームスイッチ２１、Ｕ相下アームスイッチ２２、Ｖ相上アームスイッチ２３、Ｖ相下アームスイッチ２４、Ｗ相上アームスイッチ２５、Ｗ相下アームスイッチ２６を備える。モータ装置３０は、Ｕ相コイル３１、Ｖ相コイル３２、Ｗ相コイル３３、中性点３４を備える。ここでは、モータ装置３０の一例として三相モータを採用する。しかしながら、本開示は、これに限定されない。

【0023】

Ｕ相上アームスイッチ２１とＵ相下アームスイッチ２２は、負極側配線７０と正極側配線８０との間で直列に接続される。Ｕ相上アームスイッチ２１とＵ相下アームスイッチ２２との間は、Ｕ相配線８１を介してＵ相コイル３１に接続される。

【0024】

Ｖ相上アームスイッチ２３とＶ相下アームスイッチ２４は、負極側配線７０と正極側配線８０との間で直列に接続される。Ｖ相上アームスイッチ２３とＶ相下アームスイッチ２４との間は、Ｖ相配線８２を介してＶ相コイル３２に接続される。

【0025】

Ｗ相上アームスイッチ２５とＷ相下アームスイッチ２６は、負極側配線７０と正極側配線８０との間で直列に接続される。Ｗ相上アームスイッチ２５とＷ相下アームスイッチ２６との間は、Ｗ相配線８３を介してＷ相コイル３３に接続される。

【0026】

負極側配線７０と正極側配線８０は、リレー５１を介して電池２００と電気的に接続可能である。負極側配線７０は、リレー５１がオン状態（閉状態）で電池２００の負極端子に接続される。正極側配線８０は、リレー５１がオン状態で電池２００の正極端子に接続される。負極側配線７０と正極側配線８０は、リレー５１がオフ状態（開状態）で電池２００と電気的に遮断される。なお、負極側配線７０と正極側配線８０の間には、コンデンサ６１が設けられる。また、オン状態にすることをオン制御や閉制御、オフ状態にすることをオフ制御や開制御ともいえる。

【0027】

モータ装置３０の中性点は、中性点配線８４が接続される。中性点配線８４は、負極側配線７０と対をなして構成される。負極側配線７０と中性点配線８４は、外部接続リレー５２を介して充電用電源４１０と電気的に接続可能である。負極側配線７０は、外部接続リレー５２がオン状態で充電用電源４１０の負極端子に接続される。中性点配線８４は、外部接続リレー５２がオン状態で充電用電源４１０の正極端子に接続される。負極側配線７０と中性点配線８４は、外部接続リレー５２がオフ状態で充電用電源４１０と電気的に遮断される。なお、負極側配線７０と中性点配線８４との間には、コンデンサ６２が設けられる。また、負極側配線７０と中性点配線８４は、過電流が流れた場合に溶断するフューズが設けられてもよい。

【0028】

上記のように、リレー５１は、充電スタンド４００と電池２００とを電気的に接続および遮断する。リレー５１は、開閉装置に相当する。また、外部接続リレー５２は、充電スタンド４００との電気的な接続口である。外部接続リレー５２は、接続端子に相当する。外部接続リレー５２は、インレットともいえる。なお、中性点配線８４には、中性点リレー５３が設けられている。

【0029】

各スイッチング素子２１～２６は、ＥＣＵ１０によって制御される。ＥＣＵ１０は、駆動モードと充電モードとで各スイッチング素子２１～２６の制御が異なる。

【0030】

そして、駆動モード時においては、インバータ回路２０は、電池２００からモータ装置３０へ電力を供給する。モータ装置３０は、インバータ回路２０により駆動されて回転駆動力を発生する。モータ装置３０から発生した駆動力は、たとえば、自動車の駆動輪に伝達される。

【0031】

一方、充電モード時においては、インバータ回路２０とモータ装置３０は、昇圧回路として動作する。インバータ回路２０とモータ装置３０は、充電用電源４１０の電圧を昇圧して電池２００へ供給する。インバータ回路２０とモータ装置３０は、変圧回路に相当する。以下においては、インバータ回路２０とモータ装置３０を変圧回路とも称する。充電用電源４１０の電圧は、充電電圧とも称する。

【0032】

負極側配線７０と正極側配線８０と中性点配線８４は、変圧回路を介して外部接続リレー５２と電池２００を電気的に接続するための配線である。負極側配線７０と正極側配線８０と中性点配線８４は、変圧用電流路に相当する。また、正極側配線８０と中性点配線８４は、高電位側の変圧用電流路に相当する。負極側配線７０は、低電位側の変圧用電流路に相当する。

【0033】

以下では、負極側配線７０と正極側配線８０と中性点配線８４をまとめて変圧用配線とも称する。また、正極側配線８０と中性点配線８４をまとめて高電位配線とも称する。なお、負極側配線７０と正極側配線８０と各相配線８１～８３と中性点配線８４は、配線群の一部である。

【0034】

さらに、電力変換システム１００は、充電モードにおいて変圧回路を介さずに電池２００を充電することもできる。つまり、充電モードは、充電電圧を変圧回路で昇圧して電池２００に供給する昇圧モードと、充電電圧を昇圧することなく電池２００に供給するバイパスモードを含む。そのために、電力変換システム１００は、バイパス配線９０を備える。バイパス配線９０は、バイパス電流路に相当する。

【0035】

バイパス配線９０は、高電位配線から分岐して変圧回路を迂回する電流路である。第１分岐点８５と第２分岐点８６は、高電位配線に対するバイパス配線９０の接続点である。第１分岐点８５は、中性点配線８４に設けられる。第２分岐点８６は、正極側配線８０に設けられる。

【0036】

バイパス配線９０は、バイパスリレー９１が設けられている。よって、バイパス配線９０は、外部接続リレー５２と電池２００を電気的に接続および遮断可能に構成される。バイパスリレー９１は、昇圧モード時にオフ状態に制御され、バイパスモード時にオン状態に制御される。

【0037】

本実施形態では、一例として、高電位配線に分岐点８５，８６が設けられた例を採用する。そのため、高電位配線は、第１電流路に相当する。一方、負極側配線７０は、第２電流路に相当する。

【0038】

また、本実施形態では、一例として、高電位配線から分岐したバイパス配線９０を採用する。しかしながら、本開示は、これに限定されない。バイパス配線９０は、負極側配線７０から分岐したものであっても採用できる。この場合、高電位配線が第２電流路に相当し、負極側配線７０が第１電流路に相当する。

【0039】

センサ装置４０は、高電位配線と負極側配線７０とに設けられる。センサ装置４０は、高電位配線と負極側配線７０とを流れる電流に応じたセンサ信号を出力する。センサ装置４０は、中性点配線８４における第１分岐点８５と変圧回路との間を流れる第１電流と、負極側配線７０を流れる第２電流とに応じたセンサ信号を出力する。なお、第１分岐点８５は、中性点配線８４における外部接続リレー５２側の分岐点である。第１電流は中性点電流ともいえる。第２電流はＮ電流ともいえる。

【0040】

センサ装置４０は、電力変換装置の漏電などを検出するために設けられる。さらに、センサ装置４０は、変圧用配線またはバイパス配線９０に異常が生じているか否かを検出するために設けられる。言い換えると、センサ装置４０は、変圧用配線またはバイパス配線９０に異常が生じているか否かの検出に流用できる。

【0041】

ここで、図２、図３を用いて、センサ装置４０に関して詳しく説明する。図２、図３に示すように、センサ装置４０は、ホールＩＣ４１とコア４２とを備える。ホールＩＣ４１とコア４２は、電気絶縁性の樹脂部材によって一体的に封止されていてもよい。また、センサ装置４０は、ホールＩＣ４１と電気的に接続された配線基板を備えていてもよい。ホールＩＣ４１は、ＥＣＵ１０と電気的に接続される。

【0042】

コア４２は、中性点配線８４と負極側配線７０とを一体的に囲うように設けられる。コア４２は、中性点配線８４と負極側配線７０を流れる電流による磁束を集磁するものである。コア４２は、集磁部に相当する。コア４２は、磁気コアや磁性体コアなどと称されることもある。コア４２は、ギャップ４２ｇが設けられる。ギャップ４２ｇは、隙間部に相当する。

【0043】

ホールＩＣ４１は、磁気の状態に応じた電気信号（センサ信号）を出力する。また、センサ装置４０は、第１電流による磁束と第２電流による磁束とに応じたセンサ信号を出力するともいえる。ここでの磁気の状態は、磁束密度である。また、ここでのセンサ信号は、ホール電圧である。

【0044】

ホールＩＣ４１は、ホール素子と、ホール素子から出力された信号を処理する処理回路とを備える。処理回路は、信号を増幅する増幅回路などを含んでいる。ホールＩＣ４１は、ギャップ４２ｇに配置される。つまり、ホールＩＣ４１は、ギャップ４２ｇの磁気の状態に応じたセンサ信号を出力する。ホールＩＣ４１は、磁気検出素子に相当する。

【0045】

本実施形態では、磁気検出素子としてホールＩＣ４１を採用する。しかしながら、本開示は、これに限定されず、ＭＲ素子やＴＭＲ素子を備えた磁気検出素子であっても採用できる。ＭＲは、Magneto Resistanceの略称である。ＴＭＲは、Tunneling Magneto Resistanceの略称である。

【0046】

ここで、図１を用いて、昇圧モードで充電する場合の電力変換システム１００の電流に関して説明する。なお、昇圧モード時のバイパスリレー９１は、オフ状態である。しかしながら、図１では、便宜的にオン状態のバイパスリレー９１を図示している。

【0047】

電力変換システム１００は、正常時であれば実線矢印で示すように電流が流れる。よって、中性点配線８４と負極側配線７０は、電流が流れる方向が互いに逆方向である。つまり、第１電流と第２電流は、向きが逆方向である。第１電流は、充電スタンド４００側から電池２００側へと流れる。一方、第２電流は、電池２００側から充電スタンド４００側へと流れる。第１電流と第２電流は、電流値が同じである。

【0048】

そのため、図３に示すように、中性点配線８４を流れる電流による磁束と、負極側配線７０を流れる電流による磁束とが打ち消しあう。つまり、ホールＩＣ４１への磁束は打ち消しあう。そのため、ホールＩＣ４１は、センサ信号を出力しない。または、ホールＩＣ４１は、磁束密度がゼロとみなせる程度の電気信号を出力する。なお、ホールＩＣ４１は、第１電流と第２電流の向きが逆方向であることを示すセンサ信号を出力するともいえる。

【0049】

電力変換システム１００は、バイパスリレー９１が固着などによって誤オンした場合、一点鎖線矢印で示すように電流が流れる。また、電力変換システム１００は、漏電してシャシ３００などを介して地絡した場合、二点鎖線矢印で示すように電流が流れる。つまり、変圧用配線が地絡した場合、二点鎖線矢印で示すように電流が流れる。このように、変圧用配線またはバイパス配線９０に異常が生じた場合、第１電流の向きと第２電流の向きの関係が正常時とは異なる。

【0050】

そのため、ホールＩＣ４１は、バイパス電流路に異常が生じている場合、第１電流と第２電流の向きが同じであることを示すセンサ信号、または、第１電流と第２電流の一方のみが流れていることを示すセンサ信号を出力する。なお、本実施形態では、第２電流のみが流れることになる。一方、ホールＩＣ４１は、変圧用電流路に異常が生じている場合、第１電流と第２電流の向きが同じであることを示すセンサ信号を出力する。このように、ホールＩＣ４１は、変圧用配線またはバイパス配線９０に異常が生じている場合に限って、センサ信号を出力する。

【0051】

また、変圧用配線またはバイパス配線９０に異常が生じた場合、第１電流と第２電流とに差分が発生するともいえる。よって、ホールＩＣ４１は、第１電流と第２電流とに差分が発生した場合に限ってセンサ信号を出力する。

【0052】

＜処理動作＞
図４，図５を用いて、ＥＣＵ１０の処理動作に関して説明する。ＥＣＵ１０は、電池２００の充電開始タイミングで図４に示すフローチャートを開始する。ＥＣＵ１０は、充電スタンド４００からの充電開始の指示信号を受信した場合に充電開始タイミングと判断する。また、ＥＣＵ１０は、外部接続リレー５２と充電スタンド４００とが接続されたことを検出した場合などに充電開始タイミングと判断してもよい。

【0053】

ステップＳ１０では、通電を開始する（通電ステップ）。ＥＵＣ１００は、インバータ回路２０とモータ装置３０を昇圧回路として動作させるために、各スイッチング素子２１～２６を制御する。また、ＥＣＵ１０は、リレー５１，５３をオン状態に制御するとともに、バイパスリレー９１をオフ状態に制御する。このように、ＥＣＵ１０は、変圧回路の変圧動作を実行する。これによって、昇圧された充電電圧によって電池２００が充電される。

【0054】

ステップＳ１１では、通電停止か否かを判定する。ＥＣＵ１０は、たとえば、充電スタンド４００からの充電停止の指示信号を受信した場合や、外部接続リレー５２と充電スタンド４００との接続が解除された場合などに通電停止と判定する。ＥＣＵ１０は、通電停止と判定すると図４のフローチャートを終了する。一方、ＥＣＵ１０は、通電停止と判定しないとステップＳ１１を繰り返し実行する。つまり、ＥＣＵ１０は、通電停止と判定するまで、変圧動作を実行する。

【0055】

ＥＣＵ１０は、変圧動作の実行中に図５に示すフローチャートを開始する。ＥＣＵ１０は、たとえば、所定時間ごとに図５に示すフローチャートを開始する。また、ＥＣＵ１０は、イベント発生時に割り込みで図５に示すフローチャートを開始してもよい。

【0056】

ステップＳ２０では、第１電流と第２電流の向きが逆であるか否かを判定する（判定ステップ）。ＥＣＵ１０は、センサ信号が示す第１電流と第２電流の向きを確認する。つまり、ＥＣＵ１０は、センサ装置４０からのセンサ信号に基づいて、変圧用配線またはバイパス配線９０に異常が生じているか否かを判定する。

【0057】

ＥＣＵ１０は、センサ信号が出力されない場合、センサ信号が示す第１電流と第２電流の向きが逆であると判定する。そして、ＥＣＵ１０は、第１電流と第２電流の向きが逆であると判定した場合、異常が生じていると判定せずに図５のフローチャートを終了する。なお、ＥＣＵ１０は、センサ信号が出力されない場合に、変圧用配線またはバイパス配線９０が正常と判定するともいえる。

【0058】

一方、ＥＣＵ１０は、センサ信号が出力された場合、センサ信号が示す第１電流と第２電流の向きが同じであると判定する。そして、ＥＣＵ１０は、第１電流と第２電流の向きが同じであると判定した場合、異常が生じていると判定してステップＳ２１へ進む。なお、ＥＣＵ１０は、センサ信号が出力された場合、第１電流と第２電流の一方のみが流れており、異常が生じていると判定してもよい。また、ＥＣＵ１０は、センサ信号が出力された場合に、変圧用配線またはバイパス配線９０に異常が生じていると判定するともいえる。

【0059】

ステップＳ２１では、充電を停止する。ＥＣＵ１０は、電池２００の充電を停止する。ＥＣＵ１０は、たとえば、リレー５３をオフ状態に制御する。リレー５３がオフ状態になることで、充電スタンド４００と電池２００とが電気的に遮断される。この場合、ＥＣＵ１０は、電力変換システム１００内で充電を停止できる。

【0060】

また、ＥＣＵ１０は、充電スタンド４００に対して充電停止を示す停止要求信号を出力する。充電スタンド４００は、停止要求信号に応じて電力の供給を停止する。この場合、充電スタンド４００から電力変換システム１００に対する電力供給自体を停止できる。

【0061】

＜効果＞
上記のように構成された電力変換装置は、変圧用配線とバイパス配線９０が正常な場合と、変圧用配線またはバイパス配線９０に異常が生じている場合とで第１電流と第２電流が変異なる。そのため、センサ装置４０のセンサ信号は、正常の場合と異常の場合とで異なる。よって、電力変換装置は、変圧用配線またはバイパス配線９０に異常が生じていることを検出できる。

【0062】

また、電力変換装置は、センサ装置４０が第１電流と第２電流とに基づいて、変圧用配線またはバイパス配線９０の異常を検出するように構成されているともいえる。さらに、電力変換装置は、センサ装置４０が第１電流と第２電流とに応じて、変圧用配線またはバイパス配線９０の異常を検出するための異常検出信号を出力するともいえる。

【0063】

また、電力変換システムは、上記のように正常な場合と異常が生じている場合とで第１電流と第２電流が異なる。そこで、ＥＣＵ１０は、変圧動作の実行中に、センサ信号が示す第１電流と第２電流の向きを判定する。よって、ＥＣＵ１０は、センサ信号に基づいて、変圧用配線またはバイパス配線９０に異常が生じているか否かを検出できる。このように、電力変換システムは、電流路の異常を検出できる。

【0064】

本実施形態では、インバータ回路２０とモータ装置３０とを変圧回路として用いる例を採用している。しかしながら、本開示は、これに限定されない。電力変換装置１００は、インバータ回路２０の一部ではないスイッチング素子と、モータ装置３０の一部ではないコイルとを有する変圧回路を備えた構成であっても採用できる。つまり、電力変換装置１００は、コイルを一つのみ、およびスイッチング素子を一つのみ有する変圧回路を備えた構成であっても採用できる。

【0065】

（変形例１）
図６に示すように、変形例の電力変換装置は、第１センサ４０ａと第２センサ４０ｂとを備えていてもよい。第１センサ４０ａは、中性点配線８４における第１分岐点８５と変圧回路との間に設けられる。第２センサ４０ｂは、負極側配線７０に設けられる。

【0066】

第１センサ４０ａと第２センサ４０ｂは、センサ装置４０と同様、ホールＩＣとコアとを備える。第１センサ４０ａのコアは、配線群のうち中性点配線８４のみを囲うように設けられる。第２センサ４０ｂのコアは、配線群のうち負極側配線７０のみを囲うように設けられる。

【0067】

第１センサ４０ａは、センサ信号として、第１電流に応じた第１信号を出力する。第２センサ４０ｂは、センサ信号として、第２電流に応じた第２信号を出力する。このため、第１センサ４０ａと第２センサ４０ｂは、変圧用配線とバイパス配線９０とが正常であっても第１信号と第２信号を出力する。つまり、変圧用配線とバイパス配線９０とが正常の場合、第１信号と第２信号は、第１電流と第２電流の向きが逆であることを示す信号となる。

【0068】

一方、変圧用配線またはバイパス配線９０とが異常の場合、第１信号と第２信号は、第１電流と第２電流の向きが同じであることを示す信号となる。または、第１信号と第２信号は、第１電流と第２電流の一方のみが流れていることを示す信号となる。

【0069】

そして、ＥＣＵ１０は、第１信号と第２信号に基づいて、第１電流と第２電流の向きが逆であるか否かを判定する（Ｓ２０）。よって、変形例の電力変換装置は、上記実施形態と同様の効果を奏することができる。また、変形例の電力変換装置を含む電力変換システムに関しても同様である。

【0070】

さらに、電力変換システム１００は、充電スタンド４００のかわりに、外部装置として家屋などと電気的に接続されてもよい。この場合、外部接続リレー５２は、家屋のコンセントに接続される。そして、電力変換システム１００は、家屋に設けられた蓄電池や分電盤などと電気的に接続される。

【0071】

電力変換システム１００は、家屋と電気的に接続された状態で、電池２００の電力を家屋の蓄電池などに供給（給電）する。つまり、電力変換システム１００は、給電モードで動作する。

【0072】

インバータ回路２０とモータ装置３０は、給電モードでは降圧回路として機能する。インバータ回路２０とモータ装置３０は、電池２００の電圧を降圧して蓄電池などへ供給する。

【0073】

この場合、ＥＵＣ１００は、ステップＳ１０において、インバータ回路２０とモータ装置３０を降圧回路（変圧回路）として動作させるために、各スイッチング素子２１～２６を制御する。また、ＥＣＵ１０は、リレー５１，５３をオン状態に制御するとともに、バイパスリレー９１をオフ状態に制御する。このように、ＥＣＵ１０は、変圧回路の変圧動作を実行する。これによって、降圧された電池２００の電圧が蓄電池などへ供給される。なお、給電モードにおいても、バイパス配線９０を介して、降圧することなく給電してもよい。

【0074】

以上、本開示の好ましい実施形態について説明した。しかしながら、本開示は、実施形態に準拠して記述されたが、本開示は当該実施形態や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態が本開示に示されているが、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範畴や思想範囲に入るものである。

【符号の説明】

【0075】

１０…ＥＣＵ、２０…インバータ回路、２１…Ｕ相上アームスイッチ、２２…Ｕ相下アームスイッチ、２３…Ｖ相上アームスイッチ、２４…Ｖ相下アームスイッチ、２５…Ｗ相上アームスイッチ、２６…Ｗ相下アームスイッチ、３０…モータ装置、３１…Ｕ相コイル、３２…Ｖ相コイル、３３…Ｗ相コイル、３４…中性点、４０…センサ装置、４０ａ…第１センサ、４０ｂ…第２センサ、４１…ホールＩＣ、４２…コア、４２ｇ…ギャップ、５１…リレー、５２…外部接続リレー、５３…中性点リレー、６１，６２…コンデンサ、７０…負極側配線、８０…正極側配線、８１…Ｕ相配線、８２…Ｖ相配線、８３…Ｗ相配線、８４…中性点配線、８５…第１分岐点、８６…第２分岐点、９０…バイパス配線、９１…バイパスリレー、２００…電池、３００…シャシ、４００…充電スタンド、４１０…充電用電源

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】