电力转换装置的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种电力转换装置，通过旁通路径来确保在升压变换器的下桥臂开关元件的短路故障时从电池向逆变器的电力供给，且以低成本将因基准电位线与旁通路径之间的切换点的存在而引起的浪涌电压的上升抑制较低。电力转换装置具备：基准电位线，其使电池的负侧端子依次与第一电容器、升压变换器、第二电容器、逆变器、以及负载连接；旁通路径，其在升压变换器的下桥臂开关元件的短路故障时，通过基准电位线上的、包括负侧端子与第一电容器之间的第一位置以及升压变换器与第二电容器之间的第二位置中的至少任意一方在内的位置处的切断而形成路径，并使负侧端子旁通过升压变换器的下桥臂开关元件而与逆变器连接。
【专利说明】
电力转换装置
技术领域
[0001]本发明涉及一种电力转换装置，尤其涉及一种能够从电池经由升压变换器而向逆变器实施电力供给的电力转换装置。
【背景技术】
[0002]—直以来，已知一种被赋予了针对故障的故障保护功能的电源装置(例如，参照专利文献I)。该专利文献I记载的电源装置具备:介于设置在电池与负载之间的主电力线上的开关;旁通过该开关的旁通路径。开关为对主电力线上的电池与负载之间的通电及断开进行切换的部件。此外，旁通路径为，在上述的开关发生了故障的情况下旁通过该开关而使电池与负载连接的电力线。根据该电源装置，即使在上述的开关发生了故障的情况下，也会由于旁通路径使电池与负载连接，因此能够确保从电池向负载的电力供给。
[0003]在先技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献I:日本特开2012-130108号公报
[0006]另外，作为从电池向负载实施电力供给的系统，存在使用了上桥臂的开关元件与下桥臂的开关元件被串联连接而成的升压变换器的系统。在该系统中考虑到如下情况，即，为了在升压变换器的下桥臂元件的开关元件发生了短路故障的情况下确保从电池向负载或逆变器的电力供给，从而设置使电池与负载或逆变器连接的旁通路径。在这种情况下，需要设置切换点，所述切换点为，将电池和负载或逆变器之间的电力线在主电力线与旁通路径之间进行切换的点。
[0007]但是，当设置上述的切换点时，必然会产生电力线上的电感的增加。因此，根据设置该切换点的部位的不同，从而浪涌电压有可能超过升压变换器或逆变器的耐电压而变高，此外，用于抑制该浪涌电压的上升的成本有可能会增高。
【发明内容】
[0008]本发明所要解决的课题
[0009]本发明是鉴于上述的点而完成的发明，其目的在于，提供一种能够通过旁通路径来确保升压变换器的短路故障时从电池向逆变器的电力供给、并且以低成本将因主电力线与旁通路径之间的切换点的存在而引起的浪涌电压的上升抑制得较低的电力转换装置。
[0010]用于解决课题的方法
[0011]本发明的一个方式在于一种电力转换装置，具备:电池;第一电容器，其与所述电池并联连接;升压变换器，其与所述电池及所述第一电容器连接;第二电容器，其与所述升压变换器并联连接;逆变器，其与所述升压变换器及所述第二电容器并联连接;负载，其与所述逆变器连接;基准电位线，其使所述电池的负侧端子依次与所述第一电容器、所述升压变换器、所述第二电容器、所述逆变器、以及所述负载连接;旁通路径，其在构成所述升压变换器的下桥臂开关元件发生了短路故障的情况下，通过所述基准电位线上的、包括所述负侧端子与所述第一电容器之间的第一位置以及所述升压变换器与所述第二电容器之间的第二位置中的至少任意一方在内的位置处的切断而形成路径，并使所述负侧端子旁通过所述升压变换器的所述下桥臂开关元件而与所述逆变器连接。
[0012]根据本发明，能够通过旁通路径来确保升压变换器的下桥臂开关元件的短路故障时从电池向逆变器的电力供给、并且以低成本将因基准电位线与旁通路径之间的切换点的存在而引起的浪涌电压的上升抑制得较低。
【附图说明】
[0013]图1为作为本发明的一个实施例的电力转换装置的结构图。
[0014]图2为在本实施例的电力转换装置中被执行的控制程序的一个示例的流程图。
[0015]图3为作为本发明的改变例的电力转换装置的主要部分结构图。
【具体实施方式】
[0016]以下，使用附图来对本发明所涉及的电力转换装置的具体的实施方式进行说明。
[0017]图1表示作为本发明的一个实施例的电力转换装置10的结构图。
[0018]本实施例的电力转换装置1为，例如被搭载于电动汽车或混合动力车辆上的系统，并且为向行驶驱动用的电机供给对车载电池的输出电力进行升压转换而得到的高压的电力从而对该电机进行驱动的装置。此外，电力转换装置10还可以为向车载电池供给对电机所产生的电力进行降压转换而得到的低压的电力从而对该车载电池进行充电的装置。
[0019]电力转换装置10具备:电池12、升压变换器14、逆变器16、电机18。电池12为，能够充电放电的锂离子电池或镍氢电池等，例如为能够输出240伏的直流电压的高压蓄电池。在电池12的正侧端子上连接有作为基准电位线的正侧电力线20。此外，在电池12的负侧端子上连接有作为基准电位线的负侧电力线22。
[0020]在正侧电力线20上设置有继电器开关24。此外，在负侧电力线22上设置有继电器开关26。继电器开关24、26具有使正侧电力线20及负侧电力线22的、电池12与升压变换器14之间电气导通/断开的功能，并根据来自控制器的指令而被导通/断开。
[0021]在正侧电力线20与负侧电力线22之间连接有电容器28。即，电容器28与电池12并联连接。电容器28被连接在电力线20、22上的、相对于继电器开关24、26而靠升压变换器14侦U。电容器28为，使电池12的输出电压平滑化的电路，且为使从电池12施加于升压变换器14的电压稳定的电容器。
[0022]此外，也可以在正侧电力线20与负侧电力线22之间连接DC-DC变换器30或空调装置32等负载。在这种情况下，DC-DC变换器30及空调装置32分别被构成为，一端被连接在正侧电力线20中的继电器开关24与电容器28的连接点之间、且另一端被连接在负侧电力线22中的继电器开关26与电容器28的连接点之间。
[0023]DC-DC变换器30被连接于以预定电压(例如12伏等)向各种电气设备供给电力的辅助机器蓄电池34等负载。DC-DC变换器30由线圈和开关元件等构成。DC-DC变换器30能够对电池12的输出电压进行降压并向辅助机器蓄电池34进行电力供给，并根据来自控制器的指令而进行动作。此外，空调装置32能够通过从电池12被供给电力而进行动作。
[0024]在电池12及电容器28上经由电力线20、22而连接有升压变换器14。升压变换器14为，将从电池12及电容器28经由电力线20、22而被供给的直流电压升压至预定的直流电压(例如，650伏)的电路。升压变换器14具有线圈40、上桥臂元件42、下桥臂元件44。
[0025]线圈40被设置在正侧电力线20上。线圈40被构成为，一端与电池12的正侧端子(具体而言，电容器28的一端及继电器开关24)连接且另一端与上桥臂元件42及下桥臂元件44彼此的共用连接点连接。线圈40具有在于电池12侧与逆变器16侧之间实施电压变换时对电力进行累积并且将累积的该电力释放的功能。
[0026]上桥臂元件42及下桥臂元件44为在高压侧电力线48与负侧电力线22之间被串联连接的一对元件。上桥臂元件42及下桥臂元件44分别由功率半导体元件构成。上桥臂元件42及下桥臂元件44彼此的共用连接点被连接于上述的正侧电力线20(具体而言，线圈40的另一端)上。
[0027]上桥臂元件42具有绝缘栅双极型晶体管(IGBT)50和二极管52JGBT50被构成为，集电极被连接于高压侧电力线48上且发射极被连接于上述的上桥臂元件42及下桥臂元件44彼此的共用连接点即线圈40的另一端上。1GBT50为根据来自后述的控制器的指令而被导通/断开从而进行开关动作的开关元件。二极管52被反并联连接在1GBT50的集电极与发射极间。二极管52为，仅容许从IGBT50的发射极向集电极的电流流动的二极管。
[0028]此外，下桥臂元件44具有IGBT54和二极管56JGBT54被构成为，集电极被连接于上述的上桥臂元件42及下桥臂元件44彼此的共用连接点即线圈40的另一端上且发射极被连接于负侧电力线22上。1GBT54为，根据来自后述的控制器的指令而被导通/断开从而进行开关动作的开关元件。二极管56被反并联连接在1GBT54的集电极与发射极间。二极管56为，仅容许从IGBT54的发射极向集电极的电流流动的二极管。
[0029]此外，在高压侧电力线48与负侧电力线22之间连接有电容器58。即，电容器58与升压变换器14并联连接。电容器58为，使高压侧电力线48与负侧电力线22之间的电压即升压变换器14的输出电压平滑的电路，且为使从升压变换器14施加于逆变器16的电压稳定的电容器。
[0030]在高压侧电力线48与负侧电力线22之间连接有逆变器16。逆变器16与升压变换器14及电容器58并联连接。逆变器16为，将从升压变换器14被供给的高压侧电力线48与负侧电力线22之间的高压的直流电压转换为交流电压的电路。
[0031]在逆变器16上连接有电机18。电机18为，通过从逆变器16被供给的交流电力而产生动力(例如，使驱动轮旋转的动力)的三相交流电机。此外，电机18也可以为例如通过来自驱动轮侧的旋转驱动而能够发电的电动发电机。逆变器16通过将进行转换而得到的交流电压施加于电机18从而使电机18驱动。
[0032]逆变器16具有上桥臂元件60和下桥臂元件62。上桥臂元件60及下桥臂元件62为，被串联连接在高压侧电力线48与负侧电力线22之间的一对元件。上桥臂元件60及下桥臂元件62分别对应于电机18的各相(U相、V相、W相)中的每一个相而设置。各相的上桥臂元件60及下桥臂元件62分别由功率半导体元件构成。
[0033]各相的上桥臂元件60具有IGBT64和二极管66<aGBT64被构成为，集电极被连接于高压侧电力线48上且发射极被连接于该相的上桥臂元件60及下桥臂元件62彼此的共用连接点上。IGBT64为，根据来自后述的控制器的指令而被导通/断开从而进行开关动作的开关元件。二极管66被反并联连接在IGBT64的集电极与发射极之间。二极管66为，仅容许从IGBT64的发射极向集电极的电流流动的二极管。
[0034]此外，各相的下桥臂元件62具有IGBT68和二极管70<JGBT68被构成为，集电极被连接于该相的上桥臂元件60及下桥臂元件62彼此的共用连接点(具体而言，上桥臂元件60的IGBT64的发射极)上、且发射极被连接于负侧电力线22上。IGBT68为，根据来自后述的控制器的指令而被导通/断开从而进行开关动作的开关元件。二极管70被反并联连接在IGBT68的集电极与发射极之间。二极管70为，仅容许从IGBT68的发射极向集电极的电流流动的二极管。
[0035]以下适当地对U相、V相、及W相的上桥臂元件60、下桥臂元件62、IGBT64、68、以及二极管66、70标注字母1]、￥、胃，从而设为上桥臂元件601]、6(^、60￥、下桥臂元件621]、62￥、62￥、IGBT64U、64V、64W、68U、68V、68W、及二极管 66U、66V、66W、70U、70V、70W。
[0036]上述的负侧电力线22被配置为，使电池12的负侧端子依次与继电器开关26、电容器28、升压变换器14(具体而言，下桥臂元件44的IGBT54的发射极)、电容器58、逆变器16(具体而言，下桥臂元件62的IGBT68的发射极)、及电机18连接。此外，负侧电力线22也可以被配置为，使电池12的负侧端子在继电器开关26与电容器28之间按照DC-DC变换器30及空调装置32的顺序连接或者按照与其相反的顺序连接。
[0037]电力转换装置10还具备旁通路径72。旁通路径72为，相对于负侧电力线22而旁通过升压变换器14的下桥臂元件44的通道。旁通路径72由通过铜等而形成的刚性母线或电力线等构成。此外，从寄生电感的降低或电感的偏差降低的观点出发，优选为，旁通路径72为由刚性母线形成的平行平板配线。
[0038]旁通路径72为，其一端能够与负侧电力线22中的作为相对于电容器28的一次侧的电池12侧(具体而言为，继电器开关26(还可以为，DC-DC变换器30或空调装置32)与电容器28之间)的连接点α连接的通路。此外，旁通路径72为，其另一端能够与负侧电力线22中的作为相对于升压变换器14的二次侧的逆变器16侧且作为相对于电容器58的一次侧的升压变换器14侧(具体而言，升压变换器14与电容器58之间)的连接点β连接而得到的通路。
[0039]电力转换装置10还具备两个切换开关74、76。切换开关74为一端与上述的连接点α连接的开关且被设置在负侧电力线22中的作为相对于电容器28的一次侧的电池12侧(具体而言为，继电器开关26(还可以为，DC-DC变换器30或空调装置32)与电容器28之间)。此外，切换开关76为一端与上述的连接点β连接的开关且被设置在负侧电力线22中的作为相对于升压变换器14的二次侧的逆变器16侧且作为相对于电容器58的一次侧的升压变换器14侧(具体而言，升压变换器14与电容器58之间)。
[0040]切换开关74、76均为，将使电池12的负侧端子与逆变器16连接的连接路径在经由升压变换器14的主负侧电力线22、与旁通过升压变换器14的旁通路径72之间进行切换的开关。此外，切换开关74、76既可以为由继电器的接点切换而实现的开关，也可以为由机械式的接点切换而实现的开关。此外，虽然继电器既可以是机械式继电器也可以是半导体式继电器，但是，为了使用于抑制浪涌的电感降低，从而由半导体式继电器实现的接点切换较为有效。
[0041]切换开关74、76分别根据来自控制器的指令而被导通/断开，具体而言，在应当将上述的连接路径设为负侧电力线22的情况下被设为断开，而在应当将上述的连接路径设为旁通路径72的情况下被设为导通。切换开关74和切换开关76相互同步地被导通/断开。
[0042]电力转换装置10还具备控制器80。控制器80与继电器开关24、升压变换器14的IGBT50、54、逆变器 16 的 IGBT64U、64V、64W、68U、68V、68W、及切换开关 74、76 连接。控制器 80对继电器开关24、升压变换器14的IGBT50、54、逆变器16的IGBT64U、64V、64W、68U、68V、68W、及切换开关74、76的各自的导通/断开进行控制。
[0043 ]控制器80为，对在对电池12的输出电力进行变换并向电机18供给之后的断电事由(例如，高温等)是否存在进行辨别，在辨别为该断电事由不存在的情况下，将继电器开关24、26设为导通。在这种情况下，控制器80以对升压变换器14的IGBT50、54进行P丽驱动的方式向其栅极输出栅极信号，并且，以对逆变器16的各相的IGBT64U、64V、64W、68U、68V、68W进行PffM驱动的方式向其栅极输出栅极信号。
[0044]此外，控制器80能够基于各种状态(电压或电流等)来对各种故障进行检测。尤其是，控制器80能够对升压变换器14的下桥臂元件44的IGBT54的短路故障(S卩，集电极与发射极间的短路故障)进行检测。此外，该IGBT54的短路故障的检测只要基于IGBT54的集电极侧的电压与发射极侧的电压的比较结果来实施即可。控制器80基于IGBT54的短路故障的有无来对切换开关74、76的导通/断开进行控制。
[0045]以下，对本实施例的电力转换装置10的动作进行说明。
[0046]在电力转换装置10中，例如在通过车辆的点火开关导通等而发出了电机18的驱动要求的情况下，控制器80利用升压变换器14而使电池12的输出电力升压、并且利用逆变器16而将该升压的直流电力转换为交流电力并向电机18供给。此外，该处理只要在例如通过车辆的点火开关断开等而使电机18的驱动要求停止了的情况下被停止即可。
[0047]具体而言，当从电池12向线圈40施加电压时，电流按照电池12的正侧端子—正侧电力线20—线圈40—升压变换器14的上桥臂元件42的二极管52—高压侧电力线48—电容器58及逆变器16—负侧电力线22—电池12的负侧端子的顺序而流通。在这种情况下，电容器58被充电，并且，线圈40被充电。
[0048]当从该状态起升压变换器14的下桥臂元件44的IGBT54被导通时，电流按照电池12的正侧端子—正侧电力线20—线圈40—下桥臂元件44的IGBT54—负侧电力线22—电池12的负侧端子的顺序而流通。在这种情况下，在该路径中流通的电流的量随着时间的经过而直线性地增加，从而随着该电流量的增加而使线圈40被进一步充电。此外，在这种情况下，由于电容器58被放电，因此，向逆变器16的电力供给得到维持。
[0049]接下来，当下桥臂元件44的IGBT54被断开时，电流按照电池12的正侧端子—正侧电力线20—线圈40—升压变换器14的上桥臂元件42的二极管52—高压侧电力线48—逆变器16(电容器58)4电机18—负侧电力线22—电池12的负侧端子的顺序而流通。在这种情况下，在该路径中流通的电流的量随着时间的经过而直线性地减少，从而随着该电流量的减少而使线圈40被放电。
[0050]当实施所涉及的处理时，升压变换器14的输出电压与电池12的输出电压相比变高而被升压，从而电容器58被充电至该升压电压为止，并且，维持了该升压电压下向逆变器16的电力供给。之后，通过反复实施下桥臂元件44的IGBT54的导通/断开，从而从升压变换器14向逆变器16施加与电池12的输出电压相比而较高的电压且持续了直流电力向该逆变器16被供给的状态。
[0051 ]此外，逆变器16通过使三相的上下桥臂元件60、62的相位各错开120。的同时使上桥臂元件 60U、60V、60W 的 IGBT64U、64V、64W 和下桥臂元件 62U、62V、62W 的 IGBT68U、68V、68W交替地导通/断开，从而将从升压变换器14侧被输入的直流电压转换为交流电压并向电机18输出。
[0052]当实施所涉及的处理时，通过从升压变换器14向电机18施加高压的电压且向该电机18供给来自电池12的电力，从而使该电机18被驱动。因此，根据本实施例，能够通过来自电池12的电力而使电机18驱动，由此，能够确保搭载有电机18的车辆的驱动。
[0053 ]图2为表示在本实施例的电力转换装置10中被执行的控制程序的一个示例的流程图。图2所示的程序在控制器80中，于电机18驱动时每隔预定时间被执行。
[0054]在电力转换装置10中，控制器80基于各种状态来对故障进行检测。尤其是，控制器80对升压变换器14的下桥臂元件44的IGBT54是否处于短路故障中进行辨别(步骤100)。
[0055]并且，控制器80在上述步骤100中辨别为IGBT54未处于短路故障中的情况下，通过使切换开关74、76的双方断开，从而使电池12的负侧端子经由负侧电力线22而与电容器28及升压变换器14连接(步骤110)。在这种情况下，由于电池12的负侧端子经由负侧电力线22而与电容器28及升压变换器14连接，因此，该电池12的负侧端子经由电容器28、升压变换器14、及电容器58而与逆变器16连接。
[0056]当实施所涉及的处理时，电池12的输出电压通过升压变换器14而向较高的电压进行升压并且从该升压变换器14向逆变器16及电机18施加高压的电压，并且向逆变器16及电机18供给来自电池12的电力。因此，根据上述的处理，能够在高电压下实施电机18的驱动，由此，能够如通常那样对车辆进行行驶驱动。
[0057]另一方面，控制器80在上述步骤100中辨别为IGBT54处于短路故障中的情况下，通过使切换开关74、76的双方导通，从而使电池12的负侧端子与旁通路径72连接(步骤120)。在这种情况下，形成如下的旁通路径72，S卩，负侧电力线22的、继电器开关26与电容器28之间的位置(连接点α)被切断(开放)且升压变换器14与电容器58之间的位置(连接点β)被切断(开放)、而电池12的负侧端子旁通过升压变换器14的下桥臂元件44而与逆变器16连接。
[0058]当实施所涉及的处理时，IGBT54发生了短路故障的升压变换器14的下桥臂元件44(具体而言，IGBT54的发射极及二极管56的阳极)从与电池12的负侧端子连接的负侧电力线22被断开。在这种情况下，能够避免在IGBT54处于短路故障时，升压变换器14的上桥臂元件42与下桥臂元件44之间的共用连接点的电位总是与负侧电力线22的电位(S卩，电池12的负侦_子的电位)一致的情况。因此，能够避免在IGBT54处于短路故障时，从电池12的正侧端子输出的电流在流过正侧电力线20之后总是经由升压变换器14的下桥臂元件44向负侧电力线22流动从而返回至电池12的负侧端子的情况。
[0059]此外，当实施上述的处理时，电池12的负侧端子与逆变器16之间的连接经由旁通路径72而被维持。因此，即使如上述那样在升压变换器14的下桥臂元件44从与电池12的负侧端子连接的负侧电力线22被断开时，也能够使用旁通路径72来确保从逆变器16侧向电池12的负侧端子返回的电流路径。
[0060]在如上所述下桥臂元件44从与电池12的负侧端子连接的负侧电力线22被断开的情况下，从电池12的正侧端子被输出的电流按照正侧电力线20—线圈40—上桥臂元件42的二极管52—高压侧电力线48—逆变器16(电容器58)4电机18—负侧电力线22—连接点β—旁通路径72—连接点α—负侧电力线22的顺序而流通并返回至电池12的负侧端子。
[0061]在这种情况下，由于无法通过升压变换器14而使电池12的输出电压进行升压，因此，无法在所希望的高电压下向逆变器16及电机18供给来自电池12的电力。但是，由于能够向逆变器16及电机18施加电池12的输出电压程度的低电压，因此，能够在低电压下向逆变器16及电机18供给来自电池12的电力。因此，由于即使在IGBT54处于短路故障时，也能够确保从电池12向逆变器16及电机18的电压施加，因此，能够使电机18的驱动持续进行。由此，虽然处于与通常情况相比被抑制了的状态(即低速)，但是能够确保车辆的行驶驱动。
[0062]此外，在本实施例中，在IGBT54处于短路故障时，通过使旁通路径72的一端与负侧电力线22中的连接点α连接、并且使旁通路径72的另一端与负侧电力线22中的连接点β连接，从而形成了旁通路径72。即，使电池12的负侧端子与逆变器16连接的连接路径，在与正常时相对应的经由升压变换器14的主负侧电力线22、和与IGBT54处于短路故障时相对应的旁通过升压变换器14的旁通路径72之间进行切换。
[0063]旁通路径72为，在连接点α及连接点β处与负侧电力线22连接而得到的路径。连接点*:1*，作为相对于电容器28的一次侧的电池12侧(具体而言，继电器开关26与电容器28之间)的点。此外，连接点β为，作为相对于升压变换器14的二次侧的逆变器16侧且作为相对于电容器58的一次侧的升压变换器14侧(具体而言，升压变换器14与电容器58之间)的点。
[0064]假设，作为针对IGBT54的短路故障的对策的、供旁通路径72的另一端与负侧电力线22连接的连接点β，被设置在相对于电容器58的二次侧(逆变器16侧)的结构中，由于因该连接点β而使行驶相的电路上的电感增加，因此会导致该行驶相中的浪涌电压上升。另一方面，关于对该行驶相中的浪涌电压的上升进行抑制，需要使行驶相的所有的开关元件(IGBT64、68)的开关速度变慢或在行驶相的各桥臂元件60、62的各自的近前设置电容器等缓冲电路，因此会导致针对浪涌而采取对策的成本急剧增加。
[0065]此外，作为针对IGBT54的短路故障的对策的供旁通路径72的另一端与负侧电力线22连接的连接点β，被设置在相对于升压变换器14的二次侧且相对于电容器58的一次侧的结构中，由于因该连接点β而升压相的电路上的电感增加，因此，会导致该升压相中的浪涌电压上升。但是，关于对该升压相中的浪涌电压的上升进行抑制，只要在相对于连接点β的一次侧且相对于升压相的二次侧设置电容器等缓冲电路或使升压相的开关元件(IGBT50)的开关速度变慢就足够了。
[0066]因此，在本实施例的结构中，作为针对IGBT54的短路故障的对策的供旁通路径72的另一端与负侧电力线22连接的连接点β，被设置在相对于升压变换器14的二次侧且相对于电容器58的一次侧。因此，根据本实施例的连接点β的位置，与连接点β被设置在相对于电容器58的二次侧(逆变器16侧)的结构相比较，能够抑制针对浪涌而采取对策的成本。
[0067]此外，在本实施例的结构中，作为针对IGBT54的短路故障的对策的供旁通路径72的一端与负侧电力线22连接的连接点α，被设置在作为相对于电容器28的一次侧的电池12侦U。在该连接点α的位置处，不会产生由该连接点α而引起的如上述那样的行驶相中的电感增加或如上述那样的升压相中的电感增加。因此，根据本实施例的连接点α的位置，能够对行驶相的浪涌电压的上升进行抑制，并且，能够对升压相的浪涌电压的上升进行抑制。
[0068]因而，根据本实施例的电力转换装置10，能够通过旁通路径72来确保在升压变换器14的下桥臂元件44的IGBT54的短路故障时从电池12向逆变器16的电力供给。此外，能够将因供负侧电力线22和旁通路径72连接的连接点α、β的存在而引起的浪涌电压的上升抑制得较低，并且，能够以低成本来实现该浪涌电压的上升。因此，能够以低成本而将浪涌电压抑制在逆变器16的耐电压以下。
[0069]此外，在上述的实施例中，电容器28相当于权利要求书所记载的“第一电容器”，电容器58相当于权利要求书所记载的“第二电容器”，电机18相当于权利要求书所记载的“负载”，负侧电力线22相当于权利要求书所记载的“基准电位线”，升压变换器14的下桥臂元件44的IGBT54相当于权利要求书所记载的“下桥臂开关元件”，连接点α的位置相当于权利要求书所记载的“第一位置”，连接点β的位置相当于权利要求书所记载的“第二位置”，切换开关74、76相当于权利要求书所记载的“切换单元”，控制器80执行图2所示的程序中的步骤100的处理的动作相当于权利要求书所记载的“故障辨别单元”，控制器80执行步骤120的处理的动作相当于权利要求书所记载的“切换控制单元”。
[0070]另外，虽然在上述的实施例中设为，作为针对IGBT54的短路故障对策的旁通路径72的另一端与负侧电力线22中的相对于升压变换器14的二次侧且相对于电容器58的一次侦叭具体而言为，升压变换器14与电容器58之间)的连接点β连接，但是，作为因该连接点β的存在而引起的升压相的浪涌电压的上升对策，而并没有设置缓冲电路。
[0071]相对于此，作为因处于上述的位置处的连接点β的存在而引起的升压相的浪涌电压的上升对策，也可以设为，如图3所示而设置电容器90。具体而言，该电容器90为与升压变换器14并联连接的缓冲电路。即，该电容器90为，一端被连接于负侧电力线22中的连接点β的位置与升压变换器14(具体而言为，下桥臂元件44的IGBT54的发射极)之间，并且，另一端与高压倒电力线48连接的缓冲电路。
[0072]根据该改变例的结构，即使在上述的连接点β被设置在负侧电力线22中的相对于升压变换器14的二次侧且相对于电容器58的一次侧的结构中，也能够通过作为缓冲电路的电容器90来可靠地抑制随着升压相中的电感增加而产生的浪涌电压的上升。此外，在该改变例中，电容器90相当于权利要求书所记载的“第三电容器”。
[0073]此外，在上述的实施例中，将旁通路径72设为，使一端与负侧电力线22中的作为相对于电容器28的一次侧的连接点α连接、并且使另一端与负侧电力线22中的相对于升压变换器14的二次侧且相对于电容器58的一次侧的连接点β连接，并在IGBT54的短路故障时将负侧电力线22中的上述连接点α及连接点β切断。然而，本发明并不限定于此，只要能够将旁通路径72设为，与包括上述的连接点α及连接点β中的至少任意一方在内的点连接、并将在IGBT54的短路故障时对包括负侧电力线22中的上述连接点α及连接点β中的至少任意一方在内的位置切断即可。
[0074]S卩，也可以采用如下的方式，S卩，在IGBT54的短路故障时，例如在负侧电力线22中的上述的连接点α被切断的情况下，负侧电力线22中的相对于电容器58的二次侧(逆变器16侦D的位置被切断。此外，也可以采用如下的方式，即，例如在负侧电力线22中的上述的连接点β被切断的情况下，负侧电力线22中的电容器28与升压变换器14之间的位置被切断。
[0075]此外，在上述的实施例中，作为升压变换器14及逆变器16的功率半导体即上桥臂元件42、60及下桥臂元件44、62所具有的开关元件，采用了 IGBT50、54、64、68。但是，本发明并不限定于此，作为该开关元件也可以采用功率M0SFET。
[0076]而且，在上述的实施例中，将电力转换装置10搭载于电动汽车或混合动力车辆上。但是，本发明并不限定于此，也可以搭载于车辆以外的装置上。
[0077]符号说明
[0078]10:电力转换装置；12:电池；14:升压变换器；16:逆变器；18:电机;20:正侧电力线;22:负侧电力线;28、58:电容器;40:线圈；42、60:上桥臂元件;44、62:下桥臂元件;48:高压侧电力线;50、54、64、68:1681';52、56、66、70:二极管;72:旁通路径;74、76:切换开关;80:控制器;90:电容器。
【主权项】
1.一种电力转换装置，其特征在于，具备: 电池； 第一电容器，其与所述电池并联连接； 升压变换器，其与所述电池及所述第一电容器连接； 第二电容器，其与所述升压变换器并联连接； 逆变器，其与所述升压变换器及所述第二电容器并联连接； 负载，其与所述逆变器连接； 基准电位线，其使所述电池的负侧端子依次与所述第一电容器、所述升压变换器、所述第二电容器、所述逆变器、以及所述负载连接;及 旁通路径，其在构成所述升压变换器的下桥臂开关元件发生了短路故障的情况下，通过所述基准电位线上的、包括所述负侧端子与所述第一电容器之间的第一位置以及所述升压变换器与所述第二电容器之间的第二位置中的至少任意一方在内的位置处的切断而形成路径，并使所述负侧端子旁通过所述升压变换器的所述下桥臂开关元件而与所述逆变器连接。2.如权利要求1所述的电力转换装置，其特征在于， 所述旁通路径在所述下桥臂开关元件发生了短路故障的情况下，通过所述基准电位线上的包括所述第二位置在内的位置处的切断而形成路径， 并且，所述电力转换装置还具备第三电容器，所述第三电容器的一端被连接于所述基准电位线上的所述升压变换器与所述第二位置之间，并且所述第三电容器与所述升压变换器并联连接。3.如权利要求1或2所述的电力转换装置，其特征在于， 还具备切换单元，所述切换单元在所述基准电位线和所述旁通路径之间对使所述负侧端子连接于所述逆变器的连接路径进行切换。4.如权利要求3所述的电力转换装置，其特征在于，还具备: 故障辨别单元，其对所述下桥臂开关元件是否处于短路故障中进行辨别;及切换控制单元，其在通过所述故障辨别单元而辨别为所述下桥臂开关元件处于短路故障中的情况下，对所述切换单元发出将所述连接路径切换为所述旁通路径的指令。
【文档编号】H02M1/32GK105915092SQ201610091559
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年2月18日
【发明人】水野义人
【申请人】丰田自动车株式会社