JP7043791B2 - Inverter abnormality judgment device - Google Patents
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Description
本発明は、インバータの異常判定装置に関し、詳しくは、上アームのスイッチング素子と下アームのスイッチング素子とを含む複数のレグを有するインバータの異常判定装置に関する。 The present invention relates to an abnormality determination device for an inverter, and more particularly to an abnormality determination device for an inverter having a plurality of legs including a switching element for an upper arm and a switching element for a lower arm.
従来、この種のインバータの異常判定装置としては、駆動回路(ドライバ)と、判定装置(CPU)を備えるものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。駆動回路は、インバータの上下アームの各スイッチング素子を駆動する。判定装置は、インバータの上下アームの各スイッチング素子が順次タイミングをずらしてオンとなるように駆動回路を制御すると共に、各スイッチング素子をオンとしたときにインバータが駆動するモータの特定相の端子電圧を算出して、特定相の端子電圧を用いて各スイッチング素子に短絡故障が生じているか否かを判定している。 Conventionally, as an abnormality determination device for this type of inverter, a device including a drive circuit (driver) and a determination device (CPU) has been proposed (see, for example, Patent Document 1). The drive circuit drives each switching element of the upper and lower arms of the inverter. The judgment device controls the drive circuit so that the switching elements of the upper and lower arms of the inverter are turned on by sequentially shifting the timing, and the terminal voltage of the specific phase of the motor driven by the inverter when each switching element is turned on. Is calculated, and it is determined whether or not a short-circuit failure has occurred in each switching element using the terminal voltage of the specific phase.
しかしながら、上述のインバータの異常判定装置では、各スイッチング素子を順次タイミングをずらしてオンしているから、各スイッチング素子をオンすることにより他のスイッチング素子に異常が生じる場合がある。例えば、上アームのスイッチング素子に過大な電流が流れる過電流異常が生じているときに正常な下アームのスイッチング素子をオンすると、上下アームが短絡し、正常であった下アームのスイッチング素子に異常が生じる場合がある。 However, in the above-mentioned inverter abnormality determination device, since each switching element is turned on at different timings in sequence, an abnormality may occur in other switching elements by turning on each switching element. For example, if the normal lower arm switching element is turned on when an excessive current flows in the upper arm switching element and the normal lower arm switching element is turned on, the upper and lower arms are short-circuited and the normal lower arm switching element is abnormal. May occur.
本発明のインバータの異常判定装置は、特定のスイッチング素子の異常を判定するために該スイッチング素子を駆動する第1処理の実行により他方のスイッチング素子に異常が生じたか否かを判定することを主目的とする。 The inverter abnormality determination device of the present invention mainly determines whether or not an abnormality has occurred in the other switching element by executing the first process for driving the switching element in order to determine the abnormality in the specific switching element. The purpose.
本発明のインバータの異常判定装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。 The abnormality determination device for the inverter of the present invention has adopted the following means in order to achieve the above-mentioned main object.
本発明のインバータの異常判定装置は、
上アームのスイッチング素子と下アームのスイッチング素子とを含む複数のレグを有するインバータの異常判定装置であって、
前記スイッチング素子毎に設けられ、入力された駆動信号を用いて対応する前記スイッチング素子を駆動すると共に、前記対応するスイッチング素子の所定の異常を検出したときには、単一の信号線に異常信号を第1時間だけ出力する複数の駆動回路と、
前記駆動信号を前記複数の駆動回路に出力すると共に、前記信号線に出力された前記異常信号に基づいて前記スイッチング素子の異常の種類を判定する判定装置と、
を備え、
前記判定装置は、
前記各レグ毎に、前記上下アームの2つのスイッチング素子のうちの一方のスイッチング素子に前記駆動信号を出力する第1処理と、前記上下アームのスイッチング素子のうちの他方のスイッチング素子に前記駆動信号を出力する第2処理と、を順に実行し、
前記第1処理と前記第2処理とを実行した期間において、前記信号線に前記異常信号が前記第1時間だけ出力されているときには、前記一方のスイッチング素子に前記所定の異常が生じていると判定し、前記信号線に前記異常信号が前記第1時間より長く出力されているときには、前記第1処理の実行により前記他方のスイッチング素子に異常が生じている、と判定する、
ことを要旨とする。
The inverter abnormality determination device of the present invention is
An inverter abnormality determination device having a plurality of legs including an upper arm switching element and a lower arm switching element.
When the corresponding switching element is driven by using the input drive signal provided for each switching element and a predetermined abnormality of the corresponding switching element is detected, the abnormality signal is transmitted to a single signal line. Multiple drive circuits that output only for one hour,
A determination device that outputs the drive signal to the plurality of drive circuits and determines the type of abnormality of the switching element based on the abnormality signal output to the signal line.
Equipped with
The determination device is
For each leg, the first process of outputting the drive signal to one of the two switching elements of the upper and lower arms and the drive signal to the other switching element of the switching elements of the upper and lower arms. The second process to output is executed in order, and
When the abnormal signal is output to the signal line for the first time during the period in which the first process and the second process are executed, it is determined that the predetermined abnormality has occurred in one of the switching elements. When the abnormality signal is output to the signal line for a longer time than the first time, it is determined that the other switching element has an abnormality due to the execution of the first process.
The gist is that.
この本発明のインバータの異常判定装置では、各レグ毎に、上下アームの2つのスイッチング素子のうちの一方のスイッチング素子に駆動信号を出力する第1処理と、上下アームのスイッチング素子のうちの他方のスイッチング素子に駆動信号を出力する第2処理と、を順に実行し、第1処理と第2処理とを実行した期間において、信号線に異常信号が第1時間だけ出力されているときには、一方のスイッチング素子に所定の異常が生じていると判定し、信号線に異常信号が第1時間より長く出力されているときには、第1処理の実行により他方のスイッチング素子に異常が生じている、と判定する。これにより、第1処理の実行により他方のスイッチング素子に異常が生じたか否かを判定することができる。 In the abnormality determination device of the inverter of the present invention, the first process of outputting a drive signal to one of the two switching elements of the upper and lower arms and the other of the switching elements of the upper and lower arms for each leg. In the period in which the second process of outputting the drive signal to the switching element of the above is executed in order, and the first process and the second process are executed, when the abnormal signal is output to the signal line for only the first time, one of them. It is determined that a predetermined abnormality has occurred in the switching element of the above, and when the abnormality signal is output to the signal line for longer than the first time, it is said that the other switching element has an abnormality due to the execution of the first process. judge. This makes it possible to determine whether or not an abnormality has occurred in the other switching element due to the execution of the first process.
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。 Next, an embodiment for carrying out the present invention will be described with reference to examples.
図1は、本実施例のインバータの異常判定装置を搭載した電動車両1の概略構成図である。電動車両1は、モータMGと、蓄電装置(バッテリ)2と、電力制御装置(以下、「PCU」という)4と、電力制御装置4を制御する電子制御装置(以下、「ECU]という)10とを含む。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an electric vehicle 1 equipped with an abnormality determination device for the inverter of this embodiment. The electric vehicle 1 includes a motor MG, a power storage device (battery) 2, a power control device (hereinafter referred to as “PCU”) 4, and an electronic control device (hereinafter referred to as “ECU”) 10 that controls the
モータMGは、三相同期電動機として構成されており、デファレンシャルギヤ等を介して左右の駆動輪DWに連結され、PCU4を介して蓄電装置2と電力をやり取りする。モータMGは、蓄電装置2からの電力により駆動されて駆動輪DWに走行用のトルクを出力すると共に、電動車両1の制動に際して駆動輪DWに回生制動トルクを出力する。また、モータMGには、ロータの回転角θ(回転位置)を検出する回転角センサ(レゾルバ)6が設けられている。本実施形態において、蓄電装置2は、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素二次電池またはキャパシタである。システムメインリレー3は、図示するように、正極側電力ラインPLに接続される正極側リレーと、負極側電力ラインNLに接続される負極側リレーとを有する。
The motor MG is configured as a three-phase synchronous motor, is connected to the left and right drive wheels DW via a differential gear or the like, and exchanges electric power with the
PCU4は、システムメインリレー3を介して蓄電装置2に接続されている。PCU4は、モータMGを駆動する電子回路であるインバータ40や、蓄電装置2からの電力を昇圧すると共にモータMGからの電力を降圧することができる電圧変換モジュール(昇降圧コンバータ)45、平滑コンデンサ46および47、これらを収容するPCUケース4C等を有する。ECU10により制御される。インバータ40は、スイッチング素子としての6つのトランジスタ(例えば、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ(IGBT))Tr1,Tr2,Tr3,Tr4,Tr5およびTr6と、各トランジスタTr1~Tr6に逆方向に並列接続された6つのダイオードD1,D2,D3,D4,D5およびD6とを含む。
The PCU 4 is connected to the
6つのトランジスタTr1~Tr6は、正極側電力ラインPLと負極側電力ラインNLとに対してソース側とシンク側とになるよう2個ずつ対をなす。また、対となる2つのトランジスタ同士の接続点の各々には、モータMGの三相コイル(U相、V相、W相)の各々が電気的に接続される。トランジスタTr1は、モータMGのU相に対応したレグ(以下、「U相レグ」という)の上アームであり、トランジスタTr2は、U相レグの下アームである。また、トランジスタTr3は、モータMGのV相に対応したレグ(以下、「V相レグ」という)の上アームであり、トランジスタTr4は、V相レグの下アームである。更に、トランジスタTr5は、モータMGのW相に対応したレグ(以下、「W相レグ」という)の上アームであり、トランジスタTr6は、W相レグの下アームである。以下、適宜、トランジスタTr1を「U相上アームTr1」または「上アームTr1」といい、トランジスタTr2を「U相下アームTr2」または「下アームTr2」といい、トランジスタTr3を「V相上アームTr3」または「上アームTr3」といい、トランジスタTr4を「V相下アームTr4」または「下アームTr4」といい、トランジスタTr5を「W相上アームTr5」または「上アームTr5」といい、トランジスタTr6を「W相下アームTr6」または「下アームTr6」という。 The six transistors Tr1 to Tr6 are paired with each other so as to be on the source side and the sink side with respect to the positive electrode side power line PL and the negative electrode side power line NL. Further, each of the three-phase coils (U-phase, V-phase, W-phase) of the motor MG is electrically connected to each of the connection points between the two paired transistors. The transistor Tr1 is an upper arm of a leg corresponding to the U phase of the motor MG (hereinafter referred to as “U phase leg”), and the transistor Tr2 is a lower arm of the U phase leg. Further, the transistor Tr3 is an upper arm of a leg corresponding to the V phase of the motor MG (hereinafter referred to as “V phase leg”), and the transistor Tr4 is a lower arm of the V phase leg. Further, the transistor Tr5 is an upper arm of a leg corresponding to the W phase of the motor MG (hereinafter referred to as “W phase leg”), and the transistor Tr6 is a lower arm of the W phase leg. Hereinafter, the transistor Tr1 is referred to as "U-phase upper arm Tr1" or "upper arm Tr1", the transistor Tr2 is referred to as "U-phase lower arm Tr2" or "lower arm Tr2", and the transistor Tr3 is referred to as "V-phase upper arm". The transistor Tr4 is referred to as "Tr3" or "upper arm Tr3", the transistor Tr4 is referred to as "V-phase lower arm Tr4" or "lower arm Tr4", and the transistor Tr5 is referred to as "W-phase upper arm Tr5" or "upper arm Tr5". Tr6 is referred to as "W phase lower arm Tr6" or "lower arm Tr6".
インバータ40は、図2に示すように、U相上アームTr1に対応した駆動回路4uu、U相下アームTr2に対応した駆動回路4ul、V相上アームTr3に対応した駆動回路4vu、V相下アームTr4に対応した駆動回路4vl、W相上アームTr5に対応した駆動回路4wu、およびW相下アームTr6に対応した駆動回路4wlを有する。各駆動回路4uu~4wlは、駆動IC41と、当該駆動IC41に接続されたフォトカプラ42と、MOSトランジスタ43を介して駆動ICに接続されたフォトカプラ44とを含む。図示するように、駆動回路4uu~4wlのフォトカプラ44は、一端が接地されると共に他端がECU10に接続された単一のフェイル信号線FSLに対して互いに直列に組み込まれる。フェイル信号線FSLは、プルアップ抵抗を介して電源(DC5V)に接続される。
As shown in FIG. 2, the
各駆動回路4uu~4wlの駆動IC41は、フォトカプラ42を介してECU10からのゲート信号UU,UL,VU,VL,WUまたはWLを入力し、対応するトランジスタTr1~Tr6をオン/オフ制御する。また、駆動IC41は、対応するトランジスタTr1~Tr6に関する異常、すなわち短絡、過電流、加熱といった素子異常や、駆動回路4uu~4wlにおける電圧低下や誤駆動等の回路異常を検知する。更に、各駆動回路4uu~4wlの駆動IC41は、対応するトランジスタTr1~Tr6に関する異常を検知すると、それぞれ予め定められた出力時間だけMOSトランジスタ43をオフすることにより当該出力時間だけフェイル信号線FSLに異常信号を出力する。すなわち、MOSトランジスタ43がオフされると、それに対応したフォトカプラ44のダイオードに電流が流れなくなることでフェイル信号線FSLに接続された当該フォトカプラ44のトランジスタがオフされる。これにより、MOSトランジスタ43がオフされた時間すなわち出力時間だけ電源からの電圧(5V)がプルアップされることでフェイル信号線FSLの論理が反転し、異常検出回路としての駆動回路4uu~4wl側からフェイル信号線FSLを介してECU10に異常信号(Hiレベル信号)が出力されることになる。更に、各駆動回路4uu~4wlの駆動IC41は、異常信号を出力した後に予め定められた出力停止時間だけMOSトランジスタ43をオンとし、フェイル信号線FSLをLoレベルにする。そして、当該出力停止時間が経過すると、当該MOSトランジスタ43をオン/オフ制御して、故障信号としてのHiレベルのパルスを予め定められた回数だけフェイル信号線FSLに出力する。
The
上記出力時間および出力停止時間との少なくとも何れか一方は、U相レグ、V相レグおよびW相レグのそれぞれにおいて上アームTr1,Tr3,Tr5と下アームTr2,Tr4,Tr6とで異なるように定められている。本実施例において、上アームTr1,Tr3,Tr5の少なくとも何れかに関する異常が発生した場合の異常信号の出力時間を“T1f”とし、出力停止時間を“T1nf”とし、下アームTr2,Tr4,Tr6の少なくとも何れかに関する異常が発生した場合の異常信号の出力時間を“T2f”とし、出力停止時間を“T2nf”としたときに、出力時間T1f,T2fおよび出力停止時間T1nf,T2nfは、例えば、T1f<T2f、かつT1f+T1nf-T2f≠T2nf、を満たすように定められ、U相レグ、V相レグおよびW相レグでそれぞれ同一とされる。また、故障信号としてのパルスの出力回数は、U相レグとV相レグとW相レグとで互いに異なるように定められている。本実施例では、例えば、U相レグにおけるパルスの出力回数は1回、V相レグにおけるパルスの出力回数は3回、W相レグにおけるパルスの出力回数は5回とされている。 At least one of the above output time and output stop time is determined to be different between the upper arm Tr1, Tr3, Tr5 and the lower arm Tr2, Tr4, Tr6 in each of the U-phase leg, the V-phase leg, and the W-phase leg. Has been done. In this embodiment, when an abnormality occurs in at least one of the upper arms Tr1, Tr3, and Tr5, the output time of the abnormal signal is set to "T1f", the output stop time is set to "T1nf", and the lower arms Tr2, Tr4, and Tr6 are set. When the output time of the abnormal signal is "T2f" and the output stop time is "T2nf" when an abnormality related to at least one of It is defined to satisfy T1f <T2f and T1f + T1nf-T2f ≠ T2nf, and is the same for the U-phase leg, the V-phase leg, and the W-phase leg, respectively. Further, the number of times the pulse is output as a failure signal is set so as to be different between the U-phase leg, the V-phase leg, and the W-phase leg. In this embodiment, for example, the number of pulse outputs in the U-phase leg is 1, the number of pulse outputs in the V-phase leg is 3, and the number of pulse outputs in the W-phase leg is 5.
電圧変換モジュール45は、例えば絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ(IGBT)である2つのトランジスタと、各トランジスタに対して逆方向に並列接続された2つのダイオードと、リアクトルとを含むものである(何れも図示省略)。また、平滑コンデンサ46は、システムメインリレー3と電圧変換モジュール45との間に設置され、電圧変換モジュール45の蓄電装置2側の電圧すなわち昇圧前電圧を平滑化する。更に、平滑コンデンサ47は、電圧変換モジュール45とインバータ40との間に設置され、電圧変換モジュール45により昇圧された昇圧後電圧VHを平滑化する。
The
ECU10は、図示しないCPUやROM,RAM、タイマ入力ポート110、第1および第2汎用出力ポート111,112を含む入出力インターフェースを有するマイクロコンピュータ(以下、「マイコン」という)11や、ASIC12等を含む。ECU10のマイコン11は、回転角センサ6により検出されるモータMGの回転角θ、図示しない電圧センサにより検出される昇圧前電圧VLや昇圧後電圧VH、図示しない電流センサにより検出されるモータMGの各相を流れる電流(相電流)の値等を入力する。マイコン11は、これらの入力信号に基づいて、インバータ40や電圧変換モジュール45へのスイッチング制御信号(PWM信号)を生成してASIC12にゲート信号として出力する。
The
また、マイコン11は、フェイル信号線FSLと接続されており、当該フェイル信号線FSLから信号を入力すると、出力時間T1fまたはT2fが立ち下がる前までの時間xx以内に、通常Loレベルに設定される第1汎用出力ポート111をHiレベルに切り換え、それによりASIC12にシャットダウン指令をフェイル信号線FSLの論理によらず少なくとも故障信号としてのパルスの入力から所定時間Tprefが経過するまで与え続ける。更に、故障相や故障個所を特定した後、マイコン11は、第2汎用出力ポート112をLoレベルに切り換えることでASIC12にシャットダウン解除指令を与える。マイコン11のタイマ入力ポート110は、上記出力時間T1f,T2fに対応した異常信号(Hiレベル信号)の入力継続時間であるフェイルHi継続時間THと、上記異常信号の出力停止時間T1nf,T2nfに対応したLoレベルの継続時間であるフェイルLo継続時間TLとをカウントすると共に、故障信号としてのパルス(立上がりエッジ)の入力回数をカウントする。
Further, the
ASIC12は、フェイル信号線FSLおよびマイコン11の第1汎用出力ポート111に接続されたORゲートや、当該ORゲートおよびマイコン11の第2汎用出力ポート112に接続されたANDゲート、それぞれ駆動回路4uu~4wlの何れかに対応した複数(6個)のANDゲートおよび複数(6個)のMOSトランジスタを有する。ASIC12は、フェイル信号線FSLから異常信号(Hiレベル信号)を入力せず、かつマイコン11の第1汎用出力ポート111からの入力がLoレベルである間、マイコン11からのスイッチング制御信号をゲート信号UU~WLとして出力する。また、ASIC12は、フェイル信号線FSLから異常信号および故障信号を入力すると共に、マイコン11の第1汎用出力ポート111からの入力がHiレベルである間、すべてのMOSトランジスタをオフすることによりインバータ40をシャットダウンする。更に、ASIC12は、フェイル信号線FSLから異常信号および故障信号を入力しなくなり、かつマイコン11の第2汎用出力ポート112からの入力がLoレベルになると、マイコン11からのスイッチング制御信号に対応したMOSトランジスタをオンしてインバータ40のシャットダウンを解除する。
The
ECU10のマイコン11(CPU)は、フェイル信号線FSLからの異常信号および故障信号に基づいて、U相レグ、V相レグおよびW相レグの何れにおいてトランジスタTr1~Tr6の何れに関する異常が発生したかを判定する。異常の判定についての詳細は、後述する。そして、ECU10は、異常判定結果に応じたフェールセーフ処理を実行する。例えば、U相レグ、V相レグおよびW相レグのうちの2相のレグに異常に関連したトランジスタが含まれていない場合、ECU10は、第2汎用出力ポート112をLoレベルに切り換えて、当該2相のレグのトランジスタをスイッチング制御することにより電動車両1を退避走行させる。この場合、異常に関連したトランジスタがオフ故障している場合には、上記2相のレグのトランジスタをスイッチング制御することで電動車両1を継続して走行させることができる。また、異常に関連したトランジスタがオン故障している場合には、上記2相のレグの上アームまたは下アームをオンすることで、いわゆる3相オン状態を形成してモータMGを流れる電流を低下させ、当該モータMGの減磁を抑制することができる。
In the microcomputer 11 (CPU) of the
次に、こうして構成された電動車両1の動作、特に、インバータ40の異常を判定する際の動作について説明する。図3は、ECU10のマイコン11(CPU)により実行される異常判定処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、フェイル信号線FSLから異常信号が入力されたときに、ECU10のマイコン11により実行される。
Next, the operation of the electric vehicle 1 thus configured, particularly the operation when determining the abnormality of the
本ルーチンが実行されると、マイコン11は、本ルーチンの実行が開始されてから、フェイル信号線FSLに出力された異常信号の出力時間T2fより十分長い所定時間Trefが経過するのを待つ処理を実行し(ステップS100)、フェイル信号線FSLに出力された異常信号が正常であるか否かを判定する(ステップS110)。異常信号が正常であるときには、出力時間T1f,T2f(T1f<T2f)に対応した異常信号(Hiレベル信号)の入力継続時間であるフェイルHi継続時間THだけHiレベルが継続し、異常信号の出力停止時間T1nf,T2nfに対応したLoレベルの継続時間であるフェイルLo継続時間TLだけLoレベルが継続し、その後、故障信号としてのパルス(立上がりエッジ)の所定回数入力される。所定時間Trefは、異常信号が正常である場合において、本ルーチンの実行が開始されてから故障信号としてのパルスの出力が終了する時間として予め定めた時間に設定される。ステップS100では、本ルーチンの実行が開始されてから出力時間T1fを経過する前に異常信号の出力が停止したときには、駆動回路4uu~4wlの駆動IC41に何らかの異常が生じており、異常信号が正常ではないと判定する。異常信号が正常ではないと判定したときには、本ルーチンを終了する。
When this routine is executed, the
ステップS100で異常信号が正常であるときには、第1汎用出力ポート111からの出力をLoレベル、第2汎用出力ポート112からの出力をHiレベルとしてASIC12の駆動を許可する(ステップS120)。ステップS120は、異常信号の所定時間Trefが経過するのを待った後の処理であるから、フェイル信号線FSLから異常信号(Hiレベル信号)を入力していない状態である。
When the abnormal signal is normal in step S100, the output from the first general-purpose output port 111 is set to the Lo level, and the output from the second general-
続いて、インバータ40のU相上アームTr1を1回オンするスイッチング制御信号を生成してASIC12に出力する(ステップS130)。U相上アームTr1へのスイッチング制御信号を入力されたASIC12は、マイコン11からのスイッチング制御信号をゲート信号UUとして出力する。これにより、インバータ40のU相上アームTr1がスイッチング制御される。
Subsequently, a switching control signal for turning on the U-phase upper arm Tr1 of the
次に、フェイル信号線FSLからの異常信号が入力されたか否かを判定する(ステップS140)。フェイル信号線FSLからの異常信号が入力されていないときには、U相上アームTr1は正常であると判断して、ステップS190の処理へ進む。 Next, it is determined whether or not an abnormal signal from the fail signal line FSL has been input (step S140). When the abnormal signal from the fail signal line FSL is not input, it is determined that the U-phase upper arm Tr1 is normal, and the process proceeds to step S190.
ステップS140でフェイル信号線FSLからの異常信号が入力されたときには、フェイルHi継続時間THが経過する前に、インバータ40のU相下アームTr2を1回オンするスイッチング制御信号を生成してASIC12に出力する(ステップS150)。U相上アームTr2へのスイッチング制御信号を入力されたASIC12は、マイコン11からのスイッチング制御信号をゲート信号ULとして出力する。これにより、インバータ40のU相下アームTr2がスイッチング制御される。
When an abnormal signal from the fail signal line FSL is input in step S140, a switching control signal for turning on the U-phase lower arm Tr2 of the
続いて、異常信号のフェイルHi継続時間THが出力時間T1fを超えているか否かを判定する(ステップS160)。図4は、インバータ40のU相上アームTr1に異常が生じているときにおける、マイコン11からの上下アームのスイッチング制御信号と、ASIC12からのゲート信号UU,Ulと、異常信号の時間変化の一例を示す説明図である。図中、比較例として、インバータ40のU相上アームTr1に異常が生じていないときにおける異常信号の時間変化の一例を示している。異常信号は、インバータ40のU相上アームTr1に異常が生じているときには、図示するように、フェイルHi継続時間TH(出力時間T1f)だけHiレベルが継続し、その後、フェイルLo継続時間TL(出力停止時間T1nf)だけLoレベルが継続し、故障信号としてのパルス(立上がりエッジ)が1回入力される。U相上アームTr1を1回オンしてフェイルHi継続時間THが経過する前にU相上アームTr2をオンすると、U相下アームTr2が正常であるときには、異常信号が出力されないから、フェイルHi継続時間THが出力時間T1fとなる。例えば、U相上アームTr1が過電流でU相上アームTr1がショートすることにより異常信号が出力されている場合、U相下アームTr2をオンすると、U相上下アームTr1,Tr2が短絡して、U相下アームTr2に新たに異常が発生することがある。こうしてU相下アームTr2に異常が生じたときには、フェイルHi継続時間THが出力時間T2fの異常信号が出力されるから、異常信号がHiレベルの状態が継続する。したがって、ステップS160は、ステップS130でインバータ40のU相上アームTr1の異常を判定するためにスイッチング制御信号を出力することによりU相下アームTr2に新たに異常が生じたか否かを判定する処理となっている。
Subsequently, it is determined whether or not the fail Hi duration TH of the abnormal signal exceeds the output time T1f (step S160). FIG. 4 shows an example of time changes of the switching control signals of the upper and lower arms from the
ステップS160で異常信号のフェイルHi継続時間THが出力時間T1fを超えていない、すなわち、フェイルHi継続時間THが出力時間T1fと等しいときには、インバータ40のU相上アームTr1に異常が生じている(U相下アームTr2に新たに異常は発生していない)と判定し、ステップS160で異常信号のフェイルHi継続時間THが出力時間T1fより長いときには、ステップS130でインバータ40のU相上アームTr1の異常を判定するためにスイッチング制御信号を出力することによりU相下アームTr2に異常が生じたかインバータ40のU相上アームTr1をオンすることによってU相下アームTr2に異常が生じたと判定して(ステップS180)、ステップS190の処理へ進む。
When the fail Hi duration TH of the abnormal signal does not exceed the output time T1f in step S160, that is, when the fail Hi duration TH is equal to the output time T1f, an abnormality has occurred in the U-phase upper arm Tr1 of the inverter 40 (when the fail Hi duration TH is equal to the output time T1f). When it is determined that no new abnormality has occurred in the U-phase lower arm Tr2) and the fail Hi duration TH of the abnormal signal is longer than the output time T1f in step S160, the U-phase upper arm Tr1 of the
ステップS190~S240の処理は、ステップS130~S180の処理においてU相上アームTr1をU相下アームTr2とし、U相下アームTr1をU相上アームTr1としている。ステップS190の処理では、インバータ40のU相下アームTr2を1回オンするスイッチング制御信号を生成してASIC12に出力する(ステップS190)。U相下アームTr2へのスイッチング制御信号を入力されたASIC12は、マイコン11からのスイッチング制御信号をゲート信号ULとして出力する。これにより、インバータ40のU相下アームTr2がスイッチング制御される。
In the processes of steps S190 to S240, the U-phase upper arm Tr1 is the U-phase lower arm Tr2 and the U-phase lower arm Tr1 is the U-phase upper arm Tr1 in the processes of steps S130 to S180. In the process of step S190, a switching control signal for turning on the U-phase lower arm Tr2 of the
次に、フェイル信号線FSLからの異常信号が入力されたか否かを判定する(ステップS200)。フェイル信号線FSLからの異常信号が入力されていないときには、U相下アームTr2が正常であると判断して、ステップS250以降の処理(図示せず)を実行する。 Next, it is determined whether or not an abnormal signal from the fail signal line FSL has been input (step S200). When the abnormal signal from the fail signal line FSL is not input, it is determined that the U-phase lower arm Tr2 is normal, and the processing (not shown) after step S250 is executed.
ステップS200でフェイル信号線FSLからの異常信号が入力されたときには、フェイルHi継続時間THが経過する前に、インバータ40のU相上アームTr1を1回オンするスイッチング制御信号を生成してASIC12に出力する(ステップS210)。U相上アームTr1へのスイッチング制御信号を入力されたASIC12は、マイコン11からのスイッチング制御信号をゲート信号UUとして出力する。これにより、インバータ40のU相下アームTr2がスイッチング制御される。
When an abnormal signal from the fail signal line FSL is input in step S200, a switching control signal for turning on the U-phase upper arm Tr1 of the
続いて、異常信号のフェイルHi継続時間THが出力時間T2fを超えているか否かを判定する(ステップS220)。ステップS220は、上述のステップS160の処理と同様に、ステップS190でインバータ40のU相下アームTr2の異常を判定するためにスイッチング制御信号を出力することによりU相上アームTr1に新たに異常が生じたか否かを判定する処理となっている。
Subsequently, it is determined whether or not the fail Hi duration TH of the abnormal signal exceeds the output time T2f (step S220). In step S220, as in the process of step S160 described above, a switching control signal is output in step S190 to determine an abnormality in the U-phase lower arm Tr2 of the
ステップS220で異常信号のフェイルHi継続時間THが出力時間T2fを超えていない、すなわち、フェイルHi継続時間THが出力時間T2fと等しいときには、インバータ40のU相下アームTr2に異常が生じている(U相上アームTr1に新たに異常は発生していない)と判定し(ステップS230)、ステップS220で異常信号のフェイルHi継続時間THが出力時間T2fより長いときには、ステップS190でインバータ40のU相下アームTr2の異常を判定するためにスイッチング制御信号を出力することによりU相上アームTr1に新たに異常が生じたと判定する(ステップS240)。こうした処理より、ステップS190でインバータ40のU相下アームTr2の異常を判定するためにスイッチング制御信号を出力することによりU相上アームTr1に新たに異常が生じたか否かを判定することができる。
When the fail Hi duration TH of the abnormal signal does not exceed the output time T2f in step S220, that is, when the fail Hi duration TH is equal to the output time T2f, an abnormality has occurred in the U-phase lower arm Tr2 of the inverter 40 (when the fail Hi duration TH is equal to the output time T2f). It is determined that no new abnormality has occurred in the U-phase upper arm Tr1) (step S230), and when the fail Hi duration TH of the abnormal signal is longer than the output time T2f in step S220, the U phase of the
こうしてインバータ40のU相上下アームTr1,Tr2について異常が生じているか否かを判定すると、続いて、ステップS250の以降の処理(図示せず)において、インバータ40のV相,W相についてステップS130~S240と同様の処理を適用して、本ルーチンを終了する。こうした処理により、インバータ40の各相について、上下アームの2つのスイッチング素子のうちの一方のスイッチング素子にスイッチング制御信号を出力する処理により他方のスイッチング素子に異常が生じたか否かを判定することができる。
When it is determined in this way whether or not an abnormality has occurred in the U-phase upper and lower arms Tr1 and Tr2 of the
以上説明した実施例のインバータ40の異常判定装置を搭載した電動車両1では、各レグ毎に、上下アームの2つのスイッチング素子のうちの一方のスイッチング素子にスイッチング制御信号を出力する第1処理(ステップS130,S190など)と、上下アームのスイッチング素子のうちの他方のスイッチング素子に制御信号を出力する第2処理(ステップS150,S210)と、を順に実行し、その期間において、フェイル信号線FSLに異常信号がフェイルHi継続時間THだけ出力されているときには、一方のスイッチング素子に所定の異常が生じていると判定し、フェイル信号線FSLに異常信号がフェイルHi継続時間THより長く出力されているときには、第1処理の実行により他方のスイッチング素子に異常が生じている、と判定する。これにより、第1処理の実行により他方のスイッチング素子に異常が生じたか否かを判定することができる。
In the electric vehicle 1 equipped with the abnormality determination device of the
実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、駆動回路4uu~4wlの駆動IC41が「複数の駆動回路」に相当し、ECU10が「判定装置」に相当する。
The correspondence between the main elements of the embodiment and the main elements of the invention described in the column of means for solving the problem will be described. In the embodiment, the
なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。 As for the correspondence between the main elements of the examples and the main elements of the invention described in the column of means for solving the problem, the invention described in the column of means for solving the problems of the examples is carried out. Since it is an example for specifically explaining the form for solving the problem, the elements of the invention described in the column of means for solving the problem are not limited. That is, the interpretation of the invention described in the column of means for solving the problem should be performed based on the description in the column, and the examples are the inventions described in the column of means for solving the problem. It is just a concrete example.
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。 Although the embodiments for carrying out the present invention have been described above with reference to the embodiments, the present invention is not limited to these embodiments and may be in various embodiments within the scope of the gist of the present invention. Of course it can be done.
本発明は、インバータの異常判定装置の製造産業などに利用可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used in the manufacturing industry of an abnormality determination device for an inverter.
1 電動車両、2 蓄電装置、3 システムメインリレー、4 電力制御装置(PCU)、4C PCUケース、4uu,4vu,4wu,4ul,4vl,4wl 駆動回路、6 回転角センサ、10 電子制御装置(ECU)、11 マイクロコンピュータ(マイコン)、12 ASIC、40 インバータ、41 駆動IC、42,44 フォトカプラ、43 MOSトランジスタ、45 電圧変換モジュール、46,47 平滑コンデンサ、110 タイマ入力ポート、111 第1汎用出力ポート、112 第2汎用出力ポート、D1,D2,D3,D4,D5,D6 ダイオード、DW 駆動輪、FSL フェイル信号線、MG モータジェネレータ、PL 正極側電力ライン、NL 負極側電力ライン、Tr1,Tr2,Tr3,Tr4,Tr5,Tr6 トランジスタ、UU,UL,VU,VL,WU,WL ゲート信号。 1 Electric vehicle, 2 Power storage device, 3 System main relay, 4 Power control device (PCU), 4C PCU case, 4uu, 4vu, 4woo, 4ul, 4vl, 4wl drive circuit, 6 rotation angle sensor, 10 electronic control device (ECU) ), 11 Microcomputer (microcomputer), 12 ASIC, 40 Inverter, 41 Drive IC, 42,44 Photocoupler, 43 MOS transistor, 45 Voltage conversion module, 46,47 Smoothing capacitor, 110 Timer input port, 111 First general-purpose output Port, 112 2nd general-purpose output port, D1, D2, D3, D4, D5, D6 diode, DW drive wheel, FSL fail signal line, MG motor generator, PL positive side power line, NL negative side power line, Tr1, Tr2 , Tr3, Tr4, Tr5, Tr6 Transistor, UU, UL, VU, VL, WU, WL Gate signal.
Claims (1)
前記スイッチング素子毎に設けられ、入力された駆動信号を用いて対応する前記スイッチング素子を駆動すると共に、前記対応するスイッチング素子の所定の異常を検出したときには、単一の信号線に異常信号を予め定められた出力時間だけ出力する複数の駆動回路と、
前記駆動信号を前記複数の駆動回路に出力すると共に、前記信号線に出力された前記異常信号に基づいて前記スイッチング素子の異常の種類を判定する判定装置と、
を備え、
前記判定装置は、
前記レグ毎に、前記スイッチング素子の異常の種類を判定する判定処理を実行し、
前記判定処理は、
前記上アームのスイッチング素子と前記下アームのスイッチング素子とのうちの一方のスイッチング素子に前記駆動信号を出力する第1処理を実行し、
前記第1処理の実行により前記異常信号が入力されたときには、前記異常信号の入力が継続している間に、前記上アームのスイッチング素子と前記下アームのスイッチング素子とのうちの他方のスイッチング素子に前記駆動信号を出力する第2処理を実行し、
前記信号線に前記異常信号が前記出力時間だけ出力されているときには、前記一方のスイッチング素子に前記所定の異常が生じていると判定し、前記信号線に前記異常信号が前記出力時間より長く出力されているときには、前記第1処理の実行により前記他方のスイッチング素子に異常が生じている、と判定する、
インバータの異常判定装置。
An inverter abnormality determination device having a plurality of legs including an upper arm switching element and a lower arm switching element.
When the corresponding switching element is driven by using the input drive signal provided for each switching element and a predetermined abnormality of the corresponding switching element is detected, an abnormality signal is previously transmitted to a single signal line. Multiple drive circuits that output only the specified output time,
A determination device that outputs the drive signal to the plurality of drive circuits and determines the type of abnormality of the switching element based on the abnormality signal output to the signal line.
Equipped with
The determination device is
For each leg, a determination process for determining the type of abnormality of the switching element is executed.
The determination process is
The first process of outputting the drive signal to one of the switching elements of the upper arm switching element and the lower arm switching element is executed.
When the abnormal signal is input by executing the first process, the other switching element of the switching element of the upper arm and the switching element of the lower arm while the input of the abnormal signal continues. The second process of outputting the drive signal is executed.
When the abnormal signal is output to the signal line for the output time, it is determined that the predetermined abnormality has occurred in one of the switching elements, and the abnormal signal is output to the signal line longer than the output time. When it is, it is determined that an abnormality has occurred in the other switching element due to the execution of the first process.
Inverter abnormality judgment device.
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