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JP2010166671A - Vehicle fault detecting device - Google Patents

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JP2010166671A
JP2010166671A JP2009005884A JP2009005884A JP2010166671A JP 2010166671 A JP2010166671 A JP 2010166671A JP 2009005884 A JP2009005884 A JP 2009005884A JP 2009005884 A JP2009005884 A JP 2009005884A JP 2010166671 A JP2010166671 A JP 2010166671A
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JP
Japan
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voltage
inverter
vehicle
phase
failure
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Withdrawn
Application number
JP2009005884A
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Japanese (ja)
Inventor
Daisuke Umiguchi
大輔 海口
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
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  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

【課題】インバータ1相オープン故障が検出可能な車両の故障検出装置を提供する。
【解決手段】車両100は、バッテリBと、バッテリBの電圧VBを変換する電圧コンバータ12と、電圧コンバータ12で変換された電圧VHを受ける第1、第2のインバータ14,22と、第1、第2のインバータ14,22によってそれぞれ3相電圧が与えられるモータジェネレータMG1,MG2とを備える。そして、故障検出装置は、電圧コンバータ12によって変換された電圧VHを検出する電圧センサ13と、電圧センサ13によって検出された電圧VHの変動幅DVが一定時間内にしきい値DVTを超えた回数を計数値として算出し、その計数値に基づいて第2のインバータ14における故障発生を検出する検出部として動作する制御装置30とを含む。
【選択図】図1
A vehicle failure detection device capable of detecting an inverter single-phase open failure is provided.
A vehicle 100 includes a battery B, a voltage converter 12 that converts a voltage VB of the battery B, first and second inverters 14 and 22 that receive a voltage VH converted by the voltage converter 12, and a first , Motor generators MG1 and MG2 to which a three-phase voltage is applied by second inverters 14 and 22, respectively. Then, the failure detection apparatus detects the voltage sensor 13 that detects the voltage VH converted by the voltage converter 12, and the number of times that the fluctuation width DV of the voltage VH detected by the voltage sensor 13 exceeds the threshold value DVT within a certain time. And a control device 30 that operates as a detection unit that calculates the count value and detects the occurrence of a failure in the second inverter 14 based on the count value.
[Selection] Figure 1

Description

この発明は、車両の故障検出装置に関し、特に、インバータによって駆動される回転電機を搭載した車両の故障検出装置に関する。   The present invention relates to a vehicle failure detection device, and more particularly to a vehicle failure detection device equipped with a rotating electrical machine driven by an inverter.

近年、電気自動車やハイブリッド自動車等車両を走行させるために電動モータを使用する車両が増えつつある。このようなモータを駆動するためには、一般に、インバータが用いられる。   In recent years, an increasing number of vehicles use electric motors to drive vehicles such as electric vehicles and hybrid vehicles. In general, an inverter is used to drive such a motor.

特開平7−7962号公報(特許文献1)はインバータのスイッチング素子の短絡故障または開放故障の有無を検出するインバータの故障検出装置を開示している。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-7962 (Patent Document 1) discloses an inverter failure detection device that detects the presence or absence of a short circuit failure or an open failure of a switching element of an inverter.

特開平7−7962号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-7962 特開平6−245301号公報JP-A-6-245301 特開2004−40921号公報JP 2004-40921 A

ハイブリッド自動車や電気自動車の中には、バッテリの高電圧化を避けつつ、モータの動力性能を向上させるために、モータを駆動するインバータにバッテリの電圧を昇圧して供給する構成を採用しているものもある。また、ハイブリッド自動車では、主として発電機として動作する第1の回転電機と、主として車輪を駆動させるモータとして動作する第2の回転電機とを搭載し、動力分割機構によってエンジンの回転速度を効率のよい回転域に動作させながら第1、第2の回転電機の回転速度を制御することにより車速を制御するようなシステムも存在する。   Some hybrid and electric vehicles employ a configuration that boosts and supplies the voltage of the battery to the inverter that drives the motor in order to improve the power performance of the motor while avoiding the high voltage of the battery. There are also things. Moreover, in the hybrid vehicle, a first rotating electrical machine that mainly operates as a generator and a second rotating electrical machine that mainly operates as a motor for driving wheels are mounted, and the rotational speed of the engine is efficiently improved by a power split mechanism. There is also a system that controls the vehicle speed by controlling the rotational speeds of the first and second rotating electrical machines while operating in the rotational range.

このように複雑な構成を有する車両用のインバータにおいては、2つのインバータのうちの一方のインバータにおいて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(以下、インバータ1相オープン故障と呼ぶ)には検出することが困難であった。したがって、そのようなインバータ1相オープン故障が起きた際に検出できるような故障検出装置は実現が難しかった。   In the inverter for a vehicle having such a complicated configuration, when an open failure occurs in one of the switching elements in one of the two inverters (hereinafter referred to as an inverter one-phase open failure). It was difficult to detect. Therefore, it has been difficult to realize a failure detection device that can detect when such an inverter single-phase open failure occurs.

この発明の目的は、インバータ1相オープン故障が検出可能な車両の故障検出装置を提供することである。   An object of the present invention is to provide a vehicle failure detection device capable of detecting an inverter 1-phase open failure.

この発明は、要約すると、車両の故障検出装置であって、車両は、蓄電装置と、蓄電装置の電圧を変換する電圧コンバータと、電圧コンバータで変換された電圧を受ける第1、第2のインバータと、第1、第2のインバータによってそれぞれ3相電圧が与えられる第1、第2の回転電機とを備える。故障検出装置は、電圧コンバータによって変換された電圧を検知する電圧センサと、電圧センサによって検出された電圧の変動幅が一定時間内にしきい値を超えた回数を計数値として算出し、計数値に基づいて第2のインバータにおける故障発生を検出する検出部とを含む。   In summary, the present invention is a vehicle failure detection device, in which a vehicle includes a power storage device, a voltage converter that converts a voltage of the power storage device, and first and second inverters that receive the voltage converted by the voltage converter. And first and second rotating electrical machines to which a three-phase voltage is applied by the first and second inverters, respectively. The failure detection device calculates, as a count value, a voltage sensor that detects the voltage converted by the voltage converter, and the number of times that the fluctuation range of the voltage detected by the voltage sensor exceeds a threshold value within a certain time. And a detection unit for detecting occurrence of a failure in the second inverter.

好ましくは、車両は、エンジンと、エンジンおよび第1、第2の回転電機とが結合される動力分割機構とをさらに含む。第1の回転電機は、主として発電機として動作する回転電機であり、第2の回転電機は主として電動機として動作する回転電機である。   Preferably, the vehicle further includes an engine and a power split mechanism to which the engine and the first and second rotating electric machines are coupled. The first rotating electrical machine is a rotating electrical machine that mainly operates as a generator, and the second rotating electrical machine is a rotating electrical machine that mainly operates as an electric motor.

本発明によれば、従来車両において検出できていなかったインバータ1相オープン故障を検出することが可能となる。   According to the present invention, it is possible to detect an inverter one-phase open failure that could not be detected in a conventional vehicle.

本発明の実施の形態1の車両100の主たる構成を示す図である。It is a figure which shows the main structures of the vehicle 100 of Embodiment 1 of this invention. 本実施の形態で検出するインバータ1相オープン故障について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the inverter 1 phase open failure detected in this Embodiment. インバータ1相オープン故障が発生した場合の電圧の変化を説明するための波形図である。It is a wave form diagram for demonstrating the change of the voltage when an inverter 1 phase open failure generate | occur | produces. 図1の制御装置30が実行する異常検出処理の詳細を示したフローチャートである。3 is a flowchart showing details of an abnormality detection process executed by a control device 30 of FIG. 1. 実施の形態1において異常検出が行なわれる場合の動作を説明するための動作波形図である。FIG. 5 is an operation waveform diagram for illustrating an operation when abnormality detection is performed in the first embodiment. 電圧変動幅DVと変動幅しきい値DVTの比較について説明するための波形図である。It is a wave form diagram for demonstrating the comparison of the voltage fluctuation range DV and the fluctuation range threshold value DVT. 実施の形態2において制御装置30が実行する故障検出の動作を説明するためのフローチャートである。10 is a flowchart for explaining an operation of failure detection performed by control device 30 in the second embodiment.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.

[実施の形態1]
図1は、本発明の実施の形態1の車両100の主たる構成を示す図である。なお車両100はモータで車輪を駆動する電気自動車、燃料電池自動車、ハイブリッド自動車等である。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a diagram showing a main configuration of a vehicle 100 according to Embodiment 1 of the present invention. The vehicle 100 is an electric vehicle, a fuel cell vehicle, a hybrid vehicle, or the like that drives wheels with a motor.

図1を参照して、車両100は、バッテリBと、接続部40と、電圧コンバータ12と、平滑用コンデンサC1,C2と、放電抵抗R2と、電圧センサ13と、インバータ14,22と、モータジェネレータMG1,MG2と、制御装置30とを含む。   Referring to FIG. 1, a vehicle 100 includes a battery B, a connection unit 40, a voltage converter 12, smoothing capacitors C1 and C2, a discharge resistor R2, a voltage sensor 13, inverters 14 and 22, and a motor. Generators MG1 and MG2 and control device 30 are included.

車両100は、さらに、電源ラインPL1,PL2と、接地ラインSLとを含む。バッテリBとしては、たとえば、鉛蓄電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等の二次電池を用いることができる。   Vehicle 100 further includes power supply lines PL1 and PL2 and a ground line SL. As the battery B, for example, a secondary battery such as a lead storage battery, a nickel metal hydride battery, or a lithium ion battery can be used.

接続部40は、バッテリBの正極と電源ラインPL1とを接続するシステムメインリレーSMRBと、バッテリBの負極と接地ラインSLとを接続するシステムメインリレーSMRGと、システムメインリレーSMRGに並列に設けられ、直列に接続されたシステムメインリレーSMRPおよび制限抵抗R1とを含む。   Connection unit 40 is provided in parallel to system main relay SMRB that connects the positive electrode of battery B and power supply line PL1, system main relay SMRG that connects the negative electrode of battery B and ground line SL, and system main relay SMRG. , System main relay SMRP and limiting resistor R1 connected in series.

コンデンサC1は、システムメインリレーSMRP,SMRB,SMRGオン時において、バッテリBの端子間電圧VBを平滑化する。コンデンサC1は、電源ラインPL1と接地ラインSL間に接続される。   Capacitor C1 smoothes voltage VB between terminals of battery B when system main relays SMRP, SMRB, and SMRG are on. Capacitor C1 is connected between power supply line PL1 and ground line SL.

電圧コンバータ12は、コンデンサC1の端子間電圧を昇圧する。コンデンサC2は、電圧コンバータ12によって昇圧された電圧を平滑化する。電圧センサ13は、平滑用コンデンサC2の端子間電圧VHを検出して制御装置30に出力する。   The voltage converter 12 boosts the voltage across the capacitor C1. Capacitor C2 smoothes the voltage boosted by voltage converter 12. The voltage sensor 13 detects the inter-terminal voltage VH of the smoothing capacitor C <b> 2 and outputs it to the control device 30.

電圧コンバータ12は、一方端が電源ラインPL1に接続されるリアクトルL1と、電源ラインPL2と接地ラインSLとの間に直列に接続されるIGBT素子Q1,Q2と、IGBT素子Q1,Q2にそれぞれ並列に接続されるダイオードD1,D2とを含む。   Voltage converter 12 is connected in parallel to reactor L1 having one end connected to power supply line PL1, IGBT elements Q1 and Q2 connected in series between power supply line PL2 and ground line SL, and IGBT elements Q1 and Q2. And diodes D1 and D2 connected to each other.

リアクトルL1の他方端はIGBT素子Q1のエミッタおよびIGBT素子Q2のコレクタに接続される。ダイオードD1のカソードはIGBT素子Q1のコレクタと接続され、ダイオードD1のアノードはIGBT素子Q1のエミッタと接続される。ダイオードD2のカソードはIGBT素子Q2のコレクタと接続され、ダイオードD2のアノードはIGBT素子Q2のエミッタと接続される。   Reactor L1 has the other end connected to the emitter of IGBT element Q1 and the collector of IGBT element Q2. The cathode of diode D1 is connected to the collector of IGBT element Q1, and the anode of diode D1 is connected to the emitter of IGBT element Q1. The cathode of diode D2 is connected to the collector of IGBT element Q2, and the anode of diode D2 is connected to the emitter of IGBT element Q2.

放電抵抗R2は、システムメインリレーSMRP,SMRB,SMRGがオフされた状態において、コンデンサC2に蓄えられた電荷を放電する。   Discharge resistor R2 discharges the charge stored in capacitor C2 when system main relays SMRP, SMRB, SMRG are turned off.

インバータ14は、電圧コンバータ12から与えられる直流電圧を3相交流に変換してモータジェネレータMG2を駆動する。また、インバータ14は、モータジェネレータMG2で発電された電力を電圧コンバータ12に戻す。このとき電圧コンバータ12は、降圧回路として動作するように制御装置30によって制御される。   Inverter 14 converts the DC voltage applied from voltage converter 12 into a three-phase AC to drive motor generator MG2. Inverter 14 returns the electric power generated by motor generator MG <b> 2 to voltage converter 12. At this time, the voltage converter 12 is controlled by the control device 30 so as to operate as a step-down circuit.

インバータ14は、U相アーム15と、V相アーム16と、W相アーム17とを含む。U相アーム15,V相アーム16,およびW相アーム17は、電源ラインPL2と接地ラインSLとの間に並列に接続される。   Inverter 14 includes a U-phase arm 15, a V-phase arm 16, and a W-phase arm 17. U-phase arm 15, V-phase arm 16, and W-phase arm 17 are connected in parallel between power supply line PL2 and ground line SL.

U相アーム15は、電源ラインPL2と接地ラインSLとの間に直列接続されたIGBT素子Q3,Q4と、IGBT素子Q3,Q4とそれぞれ並列に接続されるダイオードD3,D4とを含む。ダイオードD3のカソードはIGBT素子Q3のコレクタと接続され、ダイオードD3のアノードはIGBT素子Q3のエミッタと接続される。ダイオードD4のカソードはIGBT素子Q4のコレクタと接続され、ダイオードD4のアノードはIGBT素子Q4のエミッタと接続される。   U-phase arm 15 includes IGBT elements Q3 and Q4 connected in series between power supply line PL2 and ground line SL, and diodes D3 and D4 connected in parallel with IGBT elements Q3 and Q4, respectively. The cathode of diode D3 is connected to the collector of IGBT element Q3, and the anode of diode D3 is connected to the emitter of IGBT element Q3. The cathode of diode D4 is connected to the collector of IGBT element Q4, and the anode of diode D4 is connected to the emitter of IGBT element Q4.

V相アーム16は、電源ラインPL2と接地ラインSLとの間に直列接続されたIGBT素子Q5,Q6と、IGBT素子Q5,Q6とそれぞれ並列に接続されるダイオードD5,D6とを含む。ダイオードD5のカソードはIGBT素子Q5のコレクタと接続され、ダイオードD5のアノードはIGBT素子Q5のエミッタと接続される。ダイオードD6のカソードはIGBT素子Q6のコレクタと接続され、ダイオードD6のアノードはIGBT素子Q6のエミッタと接続される。   V-phase arm 16 includes IGBT elements Q5 and Q6 connected in series between power supply line PL2 and ground line SL, and diodes D5 and D6 connected in parallel with IGBT elements Q5 and Q6, respectively. The cathode of diode D5 is connected to the collector of IGBT element Q5, and the anode of diode D5 is connected to the emitter of IGBT element Q5. The cathode of diode D6 is connected to the collector of IGBT element Q6, and the anode of diode D6 is connected to the emitter of IGBT element Q6.

W相アーム17は、電源ラインPL2と接地ラインSLとの間に直列接続されたIGBT素子Q7,Q8と、IGBT素子Q7,Q8とそれぞれ並列に接続されるダイオードD7,D8とを含む。ダイオードD7のカソードはIGBT素子Q7のコレクタと接続され、ダイオードD7のアノードはIGBT素子Q7のエミッタと接続される。ダイオードD8のカソードはIGBT素子Q8のコレクタと接続され、ダイオードD8のアノードはIGBT素子Q8のエミッタと接続される。   W-phase arm 17 includes IGBT elements Q7 and Q8 connected in series between power supply line PL2 and ground line SL, and diodes D7 and D8 connected in parallel with IGBT elements Q7 and Q8, respectively. The cathode of diode D7 is connected to the collector of IGBT element Q7, and the anode of diode D7 is connected to the emitter of IGBT element Q7. The cathode of diode D8 is connected to the collector of IGBT element Q8, and the anode of diode D8 is connected to the emitter of IGBT element Q8.

各相のアームの中間点は、モータジェネレータMG2の各相のコイルの一端に接続されている。すなわち、モータジェネレータMG2は、3相の永久磁石同期モータであり、U,V,W相の3つのコイルは各々一方端が中点に共に接続されている。そして、U相コイルの他方端がIGBT素子Q3,Q4の接続ノードに接続される。またV相コイルの他方端がIGBT素子Q5,Q6の接続ノードに接続される。またW相コイルの他方端がIGBT素子Q7,Q8の接続ノードに接続される。   The intermediate point of each phase arm is connected to one end of each phase coil of motor generator MG2. That is, motor generator MG2 is a three-phase permanent magnet synchronous motor, and one end of each of three coils of U, V, and W phases is connected to the midpoint. The other end of the U-phase coil is connected to the connection node of IGBT elements Q3 and Q4. The other end of the V-phase coil is connected to a connection node of IGBT elements Q5 and Q6. The other end of the W-phase coil is connected to a connection node of IGBT elements Q7 and Q8.

なお、以上のIGBT素子Q1〜Q8に代えてパワーMOSFET等の他の電力スイッチング素子を用いても良い。   Other power switching elements such as power MOSFETs may be used in place of the above IGBT elements Q1 to Q8.

インバータ22は、電源ラインPL2と接地ラインSLに接続されている。インバータ22は、モータジェネレータMG1に対して電圧コンバータ12の出力する直流電圧を3相交流に変換して出力する。またインバータ22は、モータジェネレータMG1において発電された電力を電圧コンバータ12に戻す。このとき電圧コンバータ12は、降圧回路として動作するように制御装置30によって制御される。なお、インバータ22の内部の構成はインバータ14と同様であり、詳細な説明は繰返さない。   Inverter 22 is connected to power supply line PL2 and ground line SL. Inverter 22 converts the DC voltage output from voltage converter 12 to three-phase AC and outputs the same to motor generator MG1. Inverter 22 returns the electric power generated in motor generator MG <b> 1 to voltage converter 12. At this time, the voltage converter 12 is controlled by the control device 30 so as to operate as a step-down circuit. The internal configuration of inverter 22 is the same as that of inverter 14, and detailed description thereof will not be repeated.

制御装置30は、モータジェネレータMG1の回転速度MRN1をレゾルバ(図示しない)から取得し、電圧VHを電圧センサ13から取得し、電圧目標値*VHとデューティ比DUTYを電圧コンバータ12に出力する。   Control device 30 acquires rotational speed MRN1 of motor generator MG1 from a resolver (not shown), acquires voltage VH from voltage sensor 13, and outputs voltage target value * VH and duty ratio DUTY to voltage converter 12.

図2は、本実施の形態で検出するインバータ1相オープン故障について説明するための図である。   FIG. 2 is a diagram for explaining the inverter one-phase open failure detected in the present embodiment.

図2を参照して、モータジェネレータMG2を駆動するインバータ14においてスイッチング素子である6つのIGBT素子Q3〜Q8のうちのいずれか1つが壊れてオープン状態に固定されてしまうような故障をインバータ1相オープン故障という。図2では、IGBT素子Q3が壊れた場合を例示している。他に、ドライブICの故障や、フォトカプラの故障、結線の断線などによりインバータの6相のうち1相が動かなくなる場合がある。   Referring to FIG. 2, in inverter 14 driving motor generator MG2, any one of six IGBT elements Q3 to Q8 which are switching elements is broken and fixed in an open state. This is called an open failure. FIG. 2 illustrates a case where the IGBT element Q3 is broken. In addition, one of the six phases of the inverter may not move due to a drive IC failure, a photocoupler failure, or a broken connection.

図3は、インバータ1相オープン故障が発生した場合の電圧の変化を説明するための波形図である。   FIG. 3 is a waveform diagram for explaining a change in voltage when an inverter one-phase open failure occurs.

図2、図3を参照して、時刻t1においてU相にオープン故障が発生している。点PAは、インバータ1相オープン故障により電圧MG2_Uが+の方向に振れなくなった様子が示されている。すると時刻t2の点PBに示すように電圧VHの振幅が増加し、点PCに示すようにバッテリ電流IBの振幅も増加する。すなわち1相オープン故障が発生すると、モータジェネレータの電流および電圧の1相が半波になってしまう。これにより電圧VHが発振しVHの振幅が増加する。   2 and 3, an open failure has occurred in the U phase at time t1. Point PA shows a state in which voltage MG2_U does not swing in the + direction due to an inverter one-phase open failure. Then, the amplitude of voltage VH increases as shown at point PB at time t2, and the amplitude of battery current IB also increases as shown at point PC. That is, when a one-phase open failure occurs, one phase of the current and voltage of the motor generator becomes a half wave. As a result, the voltage VH oscillates and the amplitude of VH increases.

図4は、図1の制御装置30が実行する異常検出処理の詳細を示したフローチャートである。   FIG. 4 is a flowchart showing details of the abnormality detection process executed by the control device 30 of FIG.

まず処理が開始されると、ステップS1において、制御装置30は、昇圧後電圧VHを電圧センサ13から取得する。   First, when the process is started, the control device 30 acquires the boosted voltage VH from the voltage sensor 13 in step S1.

そして、ステップS2において、制御装置30は、電圧VHの変動幅DVを計算する。そして、ステップS3において、変動幅DVとしきい値DVTとの比較が行なわれる。この比較によって求められた偏差がしきい値以上でなければ、ステップS4からステップS3に処理が戻り再び変動幅DVとしきい値DVTの比較が実行される。   In step S2, the control device 30 calculates the fluctuation range DV of the voltage VH. In step S3, the fluctuation range DV and the threshold value DVT are compared. If the deviation obtained by this comparison is not greater than or equal to the threshold value, the process returns from step S4 to step S3, and the comparison between the fluctuation range DV and the threshold value DVT is executed again.

ステップS4において偏差がしきい値以上であった場合には、制御装置30は、ステップS5においてこの偏差がしきい値以上となった回数を計数するカウンタの値を上昇させる。そして、ステップS6においてカウンタ値が一定時間内にしきい値以上に到達した場合には、ステップS7において異常が確定し、所定の警告表示や診断結果の保存が行なわれる。そして、ステップS8において処理は終了する。なお、ステップS6においてカウンタ値がしきい値以上になっていない場合には、再びステップS5のカウンタ上昇が許可される。   If the deviation is equal to or greater than the threshold value in step S4, control device 30 increases the value of the counter that counts the number of times that the deviation is equal to or greater than the threshold value in step S5. If the counter value reaches or exceeds the threshold value within a predetermined time in step S6, an abnormality is confirmed in step S7, and a predetermined warning display and diagnosis result are stored. And a process is complete | finished in step S8. If the counter value is not greater than or equal to the threshold value in step S6, the counter increase in step S5 is permitted again.

図5は、実施の形態1において異常検出が行なわれる場合の動作を説明するための動作波形図である。   FIG. 5 is an operation waveform diagram for explaining the operation when abnormality detection is performed in the first embodiment.

図5を参照して、時刻t10〜t11の間は正常な動作が実行されている。時刻t11において図2で説明したようなインバータ1相オープン故障が発生している。これに応じて電圧VHの変動幅DVが増加している。   Referring to FIG. 5, a normal operation is performed between times t10 and t11. At time t11, the inverter one-phase open failure as described in FIG. 2 has occurred. Accordingly, the fluctuation range DV of the voltage VH increases.

図6は、電圧変動幅DVと変動幅しきい値DVTの比較について説明するための波形図である。   FIG. 6 is a waveform diagram for explaining the comparison between the voltage fluctuation width DV and the fluctuation width threshold value DVT.

図6に示すように、電圧VHの変動の1周期における最小値と最大値の差を変動幅DVとする。このDVが、変動幅しきい値DVT(たとえば60V)を超えると1回カウンタ値が増加する。そしてこのカウンタ値が所定のしきい値以上となった場合に異常を確定させる。このようにカウンタで計数を行なってから確定させることによりノイズなどによる誤検知が防止される。   As shown in FIG. 6, the difference between the minimum value and the maximum value in one cycle of the fluctuation of the voltage VH is defined as a fluctuation width DV. When this DV exceeds a fluctuation range threshold value DVT (for example, 60 V), the counter value increases once. When this counter value becomes equal to or greater than a predetermined threshold value, an abnormality is determined. In this way, erroneous detection due to noise or the like is prevented by determining after counting by the counter.

すなわち、実施の形態1においてはモータ用インバータ14のIGBT素子6個のうち1個が故障すると、電圧コンバータ12で昇圧された電圧VHがハンチングを起こす。そこで電圧センサ13にて電圧VHのハンチングの変動幅DVを計測し、制御装置30で変動幅DVとしきい値DVTとの比較を行なう。さらに、制御装置30でしきい値を超えた場合にカウンタのカウンタ値を上昇させる。そして、制御装置30でカウンタの値がしきい値を超えた場合に異常を確定させる。   That is, in the first embodiment, when one of the six IGBT elements of the motor inverter 14 fails, the voltage VH boosted by the voltage converter 12 causes hunting. Therefore, the voltage sensor 13 measures the fluctuation range DV of the hunting of the voltage VH, and the control device 30 compares the fluctuation range DV with the threshold value DVT. Further, when the control device 30 exceeds the threshold value, the counter value of the counter is increased. Then, when the value of the counter exceeds the threshold value, the control device 30 determines the abnormality.

このようにすることにより、電圧VHの変動を検出することによってインバータ1相オープン故障を発見することが可能となる。また、インバータ1相オープン故障を早期に検出することにより、モータへの影響(永久磁石の減磁など)を最小限に抑えることができる。   By doing so, it is possible to find an inverter one-phase open failure by detecting a change in voltage VH. Further, by detecting the inverter one-phase open failure at an early stage, the influence on the motor (such as demagnetization of the permanent magnet) can be minimized.

[実施の形態2]
実施の形態2では、実施の形態1で判定した条件にさらに条件を追加してさらに検出の精度を高めるものである。
[Embodiment 2]
In the second embodiment, a condition is further added to the condition determined in the first embodiment to further improve the detection accuracy.

図7は、実施の形態2において制御装置30が実行する故障検出の動作を説明するためのフローチャートである。   FIG. 7 is a flowchart for explaining a failure detection operation performed by control device 30 in the second embodiment.

図7において、ステップS11〜ステップS16の処理は、図4で既に説明したステップS1〜ステップS6の処理にそれぞれ対応するものであり説明は繰返さない。   In FIG. 7, the processing of step S11 to step S16 corresponds to the processing of step S1 to step S6 already described in FIG. 4, and description thereof will not be repeated.

図7に示した処理では、ステップS16においてカウンタ値がしきい値以上となった場合に、さらにステップS17〜ステップS23の条件が満たされた場合にステップS24において異常を確定させるものである。   In the process shown in FIG. 7, when the counter value is equal to or larger than the threshold value in step S16, the abnormality is confirmed in step S24 when the conditions in steps S17 to S23 are further satisfied.

まずステップS17において、制御装置30が電圧コンバータ12に対して与えている昇圧デューティ比DUTYの取得が行なわれる。そして、ステップS18において昇圧デューティ比がしきい値(たとえば20%)以下であるか否かが判断される。昇圧デューティ比がしきい値以下でなかった場合には、ステップS17に処理が戻り再び昇圧デューティ比の取得が行なわれる。一方、ステップS18において昇圧デューティ比がしきい値以下であった場合には、ステップS19に処理が進む。   First, in step S17, the boosting duty ratio DUTY given to the voltage converter 12 by the control device 30 is acquired. In step S18, it is determined whether or not the boosting duty ratio is equal to or less than a threshold value (for example, 20%). If the boosting duty ratio is not less than or equal to the threshold value, the process returns to step S17, and the boosting duty ratio is acquired again. On the other hand, if the step-up duty ratio is equal to or less than the threshold value in step S18, the process proceeds to step S19.

ステップS19では、電圧目標値*VHの取得が行なわれる。そして、ステップS20において電圧目標値*VHが図5に示すしきい値VTよりも減少した回数のカウントが実行される。   In step S19, the voltage target value * VH is acquired. In step S20, the number of times that the voltage target value * VH has decreased below the threshold value VT shown in FIG. 5 is executed.

さらに、ステップS21において電圧目標値*VHの減少した回数のカウント回数が設定値以上であるか否かが判断される。ステップS21においてカウント回数が設定値以上でなかった場合には、再びステップS20の減少回数のカウントが継続される。   Further, in step S21, it is determined whether or not the number of times the voltage target value * VH has been decreased is equal to or greater than a set value. If the number of counts is not greater than or equal to the set value in step S21, the decrease count in step S20 is continued again.

ステップS21においてカウント回数が設定値以上であった場合には、ステップS22に処理が進む。ステップS22では、発電機回転速度すなわちモータジェネレータMG1の回転速度MRN1の取得が行なわれる。そして、ステップ23では回転速度MRN1が規定値を超えているか否かが判断される。回転速度MRN1が規定値を超えていない場合には、ステップS23からステップS22に処理が戻る。一方、ステップS23において回転速度MRN1が規定値を超えている場合には、ステップS24に処理が進み、インバータ1相オープン故障の異常が確定しステップS25において処理は終了する。   If the count is greater than or equal to the set value in step S21, the process proceeds to step S22. In step S22, the generator rotational speed, that is, rotational speed MRN1 of motor generator MG1 is acquired. In step 23, it is determined whether or not the rotational speed MRN1 exceeds a specified value. If the rotational speed MRN1 does not exceed the specified value, the process returns from step S23 to step S22. On the other hand, if the rotational speed MRN1 exceeds the specified value in step S23, the process proceeds to step S24, the abnormality of the inverter one-phase open failure is determined, and the process ends in step S25.

このように、実施の形態2においては、さらに条件を追加して異常検出の精度を高めている。   As described above, in the second embodiment, conditions are further added to improve the accuracy of abnormality detection.

再び図5を参照して、1相オープン故障では、モータジェネレータMG2のパワー変動が大きくなり電圧コンバータ12の昇圧制御の追従ができなくなり、時刻t11に示すように電圧VHに電圧変動が発生する。   Referring to FIG. 5 again, in the one-phase open failure, the power fluctuation of motor generator MG2 becomes large and the boost control of voltage converter 12 cannot be followed, and voltage fluctuation occurs in voltage VH as shown at time t11.

そして昇圧制御においては、偏差がしきい値を超えた場合にはシステム要求電圧(*VH)を実際の電圧VHから算出するようにしているため、この昇圧制御の影響により図5の時刻t13に示されるように昇圧デューティ比が低下し、たとえば20%以下になる。   In step-up control, when the deviation exceeds the threshold value, the system required voltage (* VH) is calculated from the actual voltage VH. Therefore, at time t13 in FIG. As shown, the step-up duty ratio decreases, for example, 20% or less.

そして、図5のt14において、目標電圧*VHのしきい値より減少する回数が所定回数を超えることを条件に追加している。これは、昇圧制御を正常な制御に戻そうとするが、1相オープン故障が発生しているので正常な制御に戻すことはできないため、目標電圧が瞬間的に減少する状態が何回も繰返される。   Then, at t14 in FIG. 5, a condition that the number of times of decrease from the threshold value of the target voltage * VH exceeds a predetermined number is added. This attempts to return the boost control to normal control, but since a one-phase open failure has occurred, it cannot be returned to normal control, so the state where the target voltage decreases momentarily is repeated many times. It is.

そして図5の時刻t15に示すように、昇圧後の電圧VHが低くなるので、モータジェネレータMG1の出力が低下しモータジェネレータMG1の回転速度が規定値以上となってしまう。これらを検出することによりより正確なインバータ1相オープン故障の異常判定が行なえる。   Then, as shown at time t15 in FIG. 5, since the boosted voltage VH becomes lower, the output of motor generator MG1 decreases and the rotational speed of motor generator MG1 becomes equal to or higher than a specified value. By detecting these, it is possible to more accurately determine the abnormality of the inverter one-phase open failure.

最後に、再び図1などを参照して本実施の形態について総括する。本実施の形態の車両の故障検出装置が適用される車両は、バッテリBと、バッテリBの電圧VBを変換する電圧コンバータ12と、電圧コンバータ12で変換された電圧VHを受ける第1、第2のインバータ14,22と、第1、第2のインバータ14,22によってそれぞれ3相電圧が与えられるモータジェネレータMG1,MG2とを備える。   Finally, this embodiment will be summarized with reference to FIG. 1 again. The vehicle to which the vehicle failure detection apparatus of the present embodiment is applied includes a battery B, a voltage converter 12 that converts the voltage VB of the battery B, and a first and a second that receive the voltage VH converted by the voltage converter 12. Inverters 14 and 22 and motor generators MG1 and MG2 to which a three-phase voltage is applied by first and second inverters 14 and 22, respectively.

故障検出装置は、電圧コンバータ12によって変換された電圧VHを検出する電圧センサ13と、電圧センサ13によって検出された電圧VHの変動幅DVが一定時間内にしきい値DVTを超えた回数を計数値として算出し、その計数値に基づいて第2のインバータ14における故障発生を検出する検出部として動作する制御装置30とを含む。   The failure detection device counts the voltage sensor 13 that detects the voltage VH converted by the voltage converter 12 and the number of times that the fluctuation width DV of the voltage VH detected by the voltage sensor 13 exceeds the threshold value DVT within a predetermined time. And a control device 30 that operates as a detection unit that detects occurrence of a failure in the second inverter 14 based on the count value.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

12 電圧コンバータ、13 電圧センサ、14,22 インバータ、15 U相アーム、16 V相アーム、17 W相アーム、30 制御装置、40 接続部、100 車両、B バッテリ、C1,C2 平滑用コンデンサ、D1〜D8 ダイオード、L1 リアクトル、MG1,MG2 モータジェネレータ、PL1,PL2 電源ライン、R1 制限抵抗、R2 放電抵抗、SL 接地ライン、SMRP,SMRB,SMRG システムメインリレー。   12 voltage converter, 13 voltage sensor, 14, 22 inverter, 15 U-phase arm, 16 V-phase arm, 17 W-phase arm, 30 control device, 40 connection part, 100 vehicle, B battery, C1, C2 smoothing capacitor, D1 ~ D8 Diode, L1 reactor, MG1, MG2 motor generator, PL1, PL2 power line, R1 limiting resistor, R2 discharge resistor, SL ground line, SMRP, SMRB, SMRG System main relay.

Claims (1)

車両の故障検出装置であって、
前記車両は、
蓄電装置と、
前記蓄電装置の電圧を変換する電圧コンバータと、
前記電圧コンバータで変換された電圧を受ける第1、第2のインバータと、
前記第1、第2のインバータによってそれぞれ3相電圧が与えられる第1、第2の回転電機とを備え、
前記故障検出装置は、
前記電圧コンバータによって変換された電圧を検出する電圧センサと、
前記電圧センサによって検出された電圧の変動幅が一定時間内にしきい値を超えた回数を計数値として算出し、前記計数値に基づいて前記第2のインバータにおける故障発生を検出する検出部とを含む、車両の故障検出装置。
A vehicle failure detection device,
The vehicle is
A power storage device;
A voltage converter for converting the voltage of the power storage device;
First and second inverters that receive the voltage converted by the voltage converter;
Comprising first and second rotating electrical machines to which a three-phase voltage is applied by the first and second inverters, respectively.
The failure detection device is:
A voltage sensor for detecting a voltage converted by the voltage converter;
A detection unit that calculates, as a count value, the number of times the fluctuation range of the voltage detected by the voltage sensor exceeds a threshold value within a predetermined time, and detects a failure occurrence in the second inverter based on the count value; Including a vehicle failure detection device.
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