JP7160056B2 - Power converter control circuit - Google Patents
Power converter control circuit Download PDFInfo
- Publication number
- JP7160056B2 JP7160056B2 JP2020022526A JP2020022526A JP7160056B2 JP 7160056 B2 JP7160056 B2 JP 7160056B2 JP 2020022526 A JP2020022526 A JP 2020022526A JP 2020022526 A JP2020022526 A JP 2020022526A JP 7160056 B2 JP7160056 B2 JP 7160056B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- power supply
- control
- circuit
- abnormality
- power
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 claims description 157
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 26
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 claims description 12
- 238000010248 power generation Methods 0.000 claims 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 31
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 21
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 17
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 17
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 16
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 16
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 11
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 11
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 8
- 230000006870 function Effects 0.000 description 6
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 6
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 5
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 5
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 5
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 4
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 4
- HEZMWWAKWCSUCB-PHDIDXHHSA-N (3R,4R)-3,4-dihydroxycyclohexa-1,5-diene-1-carboxylic acid Chemical compound O[C@@H]1C=CC(C(O)=O)=C[C@H]1O HEZMWWAKWCSUCB-PHDIDXHHSA-N 0.000 description 2
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 1
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
- H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Description
本発明は、第1電源と、多相の回転電機と、回転電機の各相の巻線及び第1電源に電気的に接続され、上下アームのスイッチを有する電力変換器と、を備えるシステムに適用される電力変換器の制御回路に関する。 The present invention provides a system comprising a first power supply, a multiphase rotating electrical machine, and a power converter electrically connected to each phase winding of the rotating electrical machine and the first power supply and having switches on upper and lower arms. It relates to a control circuit for an applied power converter.
この種の制御回路としては、システムに異常が発生したと判定した場合、上下アームのスイッチを強制的にオフ状態に切り替えるシャットダウン制御を行うものが知られている。シャットダウン制御が行われる場合において、回転電機を構成するロータの回転によって巻線に逆起電圧が発生していると、巻線の線間電圧が第1電源の電圧よりも高くなっていることがある。線間電圧が高くなる状況は、例えば、ロータの界磁磁束量が大きかったり、ロータの回転速度が高かったりする場合に発生し得る。 As this type of control circuit, when it is determined that an abnormality has occurred in the system, there is known one that performs shutdown control for forcibly switching off the switches of the upper and lower arms. When shutdown control is performed, if counter electromotive voltage is generated in the windings due to the rotation of the rotor that constitutes the rotating electrical machine, the line voltage of the windings may be higher than the voltage of the first power supply. be. A situation in which the line voltage becomes high can occur, for example, when the field magnetic flux amount of the rotor is large or when the rotational speed of the rotor is high.
巻線の線間電圧が第1電源の電圧よりも高くなる場合、シャットダウン制御が行われていたとしても、スイッチに逆並列に接続されたダイオード、巻線及び第1電源を含む閉回路に巻線で発生した誘起電流が流れるいわゆる回生が実施されることとなる。その結果、電力変換器の第1電源側の直流電圧が大きく上昇し、第1電源、電力変換器及び第1電源に接続された電力変換器以外の機器のうち少なくとも1つが故障する懸念がある。 When the line-to-line voltage of the winding becomes higher than the voltage of the first power supply, even if shutdown control is performed, the closed circuit including the diode connected in anti-parallel to the switch, the winding, and the first power supply is closed. So-called regeneration is performed in which the induced current generated in the line flows. As a result, the DC voltage on the first power supply side of the power converter rises significantly, and there is concern that at least one of the first power supply, the power converter, and devices other than the power converter connected to the first power supply may fail. .
このような問題に対処すべく、特許文献1に記載されているように、上下アームのうちいずれか一方のアームにおけるオン側スイッチをオン状態にし、他方のアームにおけるオフ側スイッチをオフ状態にする短絡制御を行う制御回路が知られている。詳しくは、この制御回路では、給電ユニットから給電されることにより動作可能となっており、出力段駆動制御部を有している。出力段駆動制御部は、上記短絡制御を行う。ここで、給電ユニットに異常が発生した場合に備えて、制御回路は、給電ユニットに依存しない第1電源の電力を出力段駆動制御部に供給可能な駆動電源を備えている。この駆動電源からオン側スイッチのゲートに電力が供給される。 In order to deal with such problems, as described in Patent Document 1, the on-side switch on one of the upper and lower arms is turned on, and the off-side switch on the other arm is turned off. Control circuits that perform short-circuit control are known. Specifically, this control circuit is operable by being supplied with power from the power supply unit, and has an output stage drive control section. The output stage drive control section performs the above short-circuit control. Here, in preparation for the case where an abnormality occurs in the power supply unit, the control circuit includes a drive power supply capable of supplying the power of the first power supply independent of the power supply unit to the output stage drive control section. Power is supplied from this drive power supply to the gate of the on-side switch.
特許文献1に記載の構成では、駆動電源の電力が、オン側スイッチ及びオフ側スイッチのうち、オン側スイッチのゲートにのみ供給される。このため、短絡制御において、オン側スイッチはオン状態に駆動制御されるものの、オフ側スイッチは、そのゲート電圧が制御されない状態において成り行きでオフ状態になる。 In the configuration described in Patent Document 1, the power of the driving power supply is supplied only to the gate of the on-side switch, out of the on-side switch and the off-side switch. Therefore, in short-circuit control, the on-side switch is driven and controlled to be in the on state, but the off-side switch is inadvertently turned off in a state in which the gate voltage is not controlled.
ここで、短絡制御を行う場合に上下アーム短絡の発生を抑制する上では、オフ側スイッチがオフ状態になるのを待ってからオン側スイッチをオン状態に切り替えることが要求される。しかしながら、オフ側スイッチが成り行きでオフ状態になるのを待ってからオン側スイッチをオン状態に切り替える場合、システムに異常が発生してから短絡制御が行われるまでの時間が長くなってしまう。 Here, in order to suppress the occurrence of the upper and lower arm short-circuits when performing short-circuit control, it is required to wait for the off-side switch to turn off before switching the on-side switch to the on state. However, when switching the on-side switch to the on state after waiting for the off-side switch to turn off by chance, the time from the occurrence of an abnormality in the system to the execution of short-circuit control becomes long.
本発明は、システムに異常が発生した場合に短絡制御を迅速に実施することができる電力変換器の制御回路を提供することを主たる目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The main object of the present invention is to provide a power converter control circuit that can quickly perform short-circuit control when an abnormality occurs in the system.
本発明は、第1電源と、
多相の回転電機と、
前記回転電機の各相の巻線及び前記第1電源に電気的に接続され、上下アームのスイッチを有する電力変換器と、を備えるシステムに適用される電力変換器の制御回路において、
前記システムには、前記制御回路の電力供給源となる第2電源及び第3電源が備えられ、
前記システムに異常が発生しているか否かを判定する異常判定部と、
前記異常判定部により異常が発生したと判定された場合、前記第2電源及び前記第3電源の少なくとも一方で生成された電力を用いて、上下アームのうちいずれか一方のアームにおける前記スイッチであるオン側スイッチをオン状態に駆動制御し、他方のアームにおける前記スイッチであるオフ側スイッチをオフ状態に駆動制御する短絡制御を行う異常時制御部と、を備える。
The present invention includes a first power source;
a multiphase rotating electric machine;
A power converter control circuit applied to a system comprising a power converter electrically connected to each phase winding of the rotating electric machine and the first power supply and having switches on upper and lower arms,
The system includes a second power supply and a third power supply that serve as power supply sources for the control circuit,
an abnormality determination unit that determines whether an abnormality has occurred in the system;
When the abnormality determination unit determines that an abnormality has occurred, the switch in either one of the upper and lower arms uses power generated by at least one of the second power supply and the third power supply. an abnormality time control unit that performs short-circuit control that drives and controls the on-side switch to the on state and drives and controls the off-side switch, which is the switch on the other arm, to the off state.
システムには、制御回路の電力供給源となる第2電源及び第3電源が備えられる。このため、第2電源及び第3電源のうちいずれか一方を制御回路の電力供給源にできなくなる場合であっても、他方の電源を電力供給源とすることができる。これにより、短絡制御を行うことができる。また、上記他方の電源を電力供給源とできるため、例えば、短絡制御を行うことなく、回転電機の制御量をその指令値に制御する通常制御を継続したりすることができる。 The system is provided with a second power supply and a third power supply that serve as power supply sources for the control circuit. Therefore, even if one of the second power supply and the third power supply cannot be used as the power supply source for the control circuit, the other power supply can be used as the power supply source. Thereby, short-circuit control can be performed. Further, since the other power source can be used as a power supply source, for example, normal control for controlling the control amount of the rotating electric machine to the command value can be continued without performing short-circuit control.
また、本発明では、システムに異常が発生したと判定された場合、短絡制御において、第2電源及び第3電源の少なくとも一方で生成された電力を用いて、オン側スイッチがオン状態に駆動制御され、オフ側スイッチがオフ状態に駆動制御される。このため、オフ側スイッチが成り行きでオフ状態になるのを待ってからオン側スイッチをオン状態に切り替える構成と比較して、システムに異常が発生した場合に短絡制御を迅速に実施することができる。 Further, in the present invention, when it is determined that an abnormality has occurred in the system, in the short-circuit control, the power generated by at least one of the second power supply and the third power supply is used to drive and control the on-side switch to the on state. and the off-side switch is driven and controlled to be in the off state. Therefore, compared to a configuration in which the ON-side switch is turned ON after waiting for the OFF-side switch to turn OFF by chance, short-circuit control can be performed quickly when an abnormality occurs in the system. .
<第1実施形態>
以下、本発明に係る制御回路を具体化した第1実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態に係る制御回路は、電力変換器としての3相インバータに適用される。本実施形態において、インバータを備える制御システムは、電気自動車やハイブリッド車等の車両に搭載される。
<First embodiment>
A first embodiment embodying a control circuit according to the present invention will be described below with reference to the drawings. The control circuit according to this embodiment is applied to a three-phase inverter as a power converter. In this embodiment, a control system including an inverter is installed in a vehicle such as an electric vehicle or a hybrid vehicle.
図1に示すように、制御システムは、回転電機10及びインバータ15を備えている。回転電機10は、車載主機であり、そのロータが図示しない駆動輪と動力伝達可能とされている。本実施形態では、回転電機10として、同期機が用いられており、より具体的には、永久磁石同期機が用いられている。
As shown in FIG. 1 , the control system includes a rotating
インバータ15は、スイッチングデバイス部20を備えている。スイッチングデバイス部20は、上アームスイッチSWHと下アームスイッチSWLとの直列接続体を3相分備えている。各相において、上,下アームスイッチSWH,SWLの接続点には、回転電機10の巻線11の第1端が接続されている。各相巻線11の第2端は、中性点で接続されている。各相巻線11は、電気角で互いに120°ずらされて配置されている。ちなみに、本実施形態では、各スイッチSWH,SWLとして、電圧制御形の半導体スイッチング素子が用いられており、より具体的には、IGBTが用いられている。上,下アームスイッチSWH,SWLには、フリーホイールダイオードである上,下アームダイオードDH,DLが逆並列に接続されている。
The inverter 15 has a
各上アームスイッチSWHの高電位側端子であるコレクタには、高電位側電気経路22Hを介して、「第1電源」としての高圧電源30の正極端子が接続されている。各下アームスイッチSWLの低電位側端子であるエミッタには、低電位側電気経路22Lを介して、高圧電源30の負極端子が接続されている。本実施形態において、高圧電源30は、2次電池であり、その出力電圧(定格電圧)が例えば百V以上である。なお、本実施形態において、高圧電源30が「第1電源」に相当する。
A positive terminal of a high-voltage power supply 30 as a "first power supply" is connected to a collector, which is a high-potential-side terminal of each upper arm switch SWH, via a high-potential-side
高電位側電気経路22Hには、第1遮断スイッチ23aが設けられ、低電位側電気経路22Lには、第2遮断スイッチ23bが設けられている。各スイッチ23a,23bは、例えば、リレー又は半導体スイッチング素子である。ここで、各スイッチ23a,23bは、インバータ15が備える制御回路50によって駆動されてもよいし、図示しない上位ECUにより駆動されてもよい。上位ECUは、制御回路50に対して上位の制御装置である。
A first cutoff switch 23a is provided in the high potential side
インバータ15は、平滑コンデンサ24を備えている。平滑コンデンサ24は、高電位側電気経路22Hのうち第1遮断スイッチ23aよりもスイッチングデバイス部20側と、低電位側電気経路22Lのうち第2遮断スイッチ23bよりもスイッチングデバイス部20側とを電気的に接続している。
The inverter 15 has a
制御システムは、車載電気機器25を備えている。電気機器25は、例えば、電動コンプレッサ及びDCDCコンバータのうち少なくとも一方を含む。電動コンプレッサは、車室内空調装置を構成し、車載冷凍サイクルの冷媒を循環させるべく、高圧電源30から給電されて駆動される。DCDCコンバータは、高圧電源30の出力電圧を降圧して車載低圧負荷に供給する。低圧負荷は、図2に示す「第2電源」としての低圧電源31を含む。本実施形態において、低圧電源31は、その出力電圧(定格電圧)が高圧電源30の出力電圧(定格電圧)よりも低い電圧(例えば12V)の2次電池であり、例えば鉛蓄電池である。
The control system comprises on-board
図1及び図2に示すように、制御システムは、相電流センサ40及び角度センサ41を備えている。相電流センサ40は、回転電機10に流れる各相電流のうち、少なくとも2相分の電流に応じた電流信号を出力する。角度センサ41は、回転電機10の電気角に応じた角度信号を出力する。角度センサ41は、例えば、レゾルバ、エンコーダ又は磁気抵抗効果素子を有するMRセンサであり、本実施形態ではレゾルバである。
As shown in FIGS. 1 and 2, the control system includes phase
図1及び図2に示すように、インバータ15は、放電抵抗体26及び放電スイッチ27を備えている。放電抵抗体26及び放電スイッチ27は直列接続されている。この直列接続体は、高電位側電気経路22Hのうち第1遮断スイッチ23aよりもスイッチングデバイス部20側と、低電位側電気経路22Lのうち第2遮断スイッチ23bよりもスイッチングデバイス部20側とを電気的に接続している。詳しくは、放電スイッチ27の高電位側端子であるドレインは、放電抵抗体26の一端に接続され、放電スイッチ27の低電位側端子であるソースは、低電位側電気経路22Lに接続されている。放電スイッチ27は、制御回路50からの指示により駆動される。
As shown in FIGS. 1 and 2 , the inverter 15 has a discharge resistor 26 and a
続いて、図2を用いて、制御回路50の構成について説明する。制御回路50は、入力回路61を備えている。入力回路61の入力部には、低圧電源31の正極端子が接続されている。低圧電源31の負極端子には、接地部位としてのグランドが接続されている。
Next, the configuration of the
制御回路50は、第1ダイオード62a、第2ダイオード62b、及び「第3電源」としてのバックアップ電源回路63を備えている。バックアップ電源回路63は、第1,第2遮断スイッチ23a,23bがオン状態にされた状況下において、平滑コンデンサ24の出力電圧が供給されることによりバックアップ電源電圧Vbpsを生成する。バックアップ電源回路63として、種々の電源を用いることができ、例えばスイッチング電源を用いることができる。バックアップ電源回路63の入力部には、平滑コンデンサ24の高電位側が接続されている。
The
第1ダイオード62aのアノードには、入力回路61の出力部が接続されている。バックアップ電源回路63の出力部には、第2ダイオード62bのアノードが接続されている。第2ダイオード62bのカソードは、第1ダイオード62aのカソードに接続されている。以降、各ダイオード62a、62bのカソード側の電圧を低圧側電源電圧VBと称することがある。
The output of the
制御回路50は、中間電源回路64、「第1電力生成部」としてのメイン電源回路65、及び第1電源回路66を備えている。中間電源回路64には、第1,第2ダイオード62a,62bのカソードが接続されている。中間電源回路64は、供給される低圧側電源電圧VBを降圧することにより、中間電圧(例えば6V)を生成する。メイン電源回路65は、中間電源回路64の出力電圧を降圧することにより、メイン電源電圧Vm(例えば5V)を生成する。第1電源回路66は、中間電源回路64の出力電圧を降圧することにより、第1電圧Vaを生成する。本実施形態において、第1電圧Vaは、メイン電源電圧Vmよりも低い値(例えば1V)にされている。なお、中間電源回路64、メイン電源回路65及び第1電源回路66として、種々の電源回路を用いることができる。例えば、中間電源回路64及び第1電源回路66としてスイッチング電源を用いることができ、メイン電源回路65としてシリーズ電源を用いることができる。
The
制御回路50は、「第2電力生成部」としてのサブ電源回路67と、第2電源回路68とを備えている。サブ電源回路67には、第1,第2ダイオード62a,62bのカソードが接続されている。サブ電源回路67は、供給される低圧側電源電圧VBを降圧することにより、サブ電源電圧(例えば5V)を生成する。本実施形態では、サブ電源電圧Vsがメイン電源電圧Vmと同じ値にされているが、サブ電源電圧Vsがメイン電源電圧Vmと同じ値にされていることは必須ではない。
The
第2電源回路68には、第1,第2ダイオード62a,62bのカソードが接続されている。第2電源回路68は、供給される低圧側電源電圧VBを昇圧することにより、第2電圧Vr(例えば30V)を生成する。
Cathodes of the first and
入力回路61、第1,第2ダイオード62a,62b、各電源回路64~68は、制御回路50の低圧領域に設けられている。バックアップ電源回路63は、制御回路50において、低圧領域と高圧領域との境界を跨いで低圧領域及び高圧領域に設けられている。
The
制御回路50は、その低圧領域にインターフェース部70及びレゾルバデジタルコンバータ71を備えている。インターフェース部70は、第2電源回路68の第2電圧Vrが供給されることにより動作可能に構成されている。インターフェース部70は、レゾルバデジタルコンバータ71からの正弦波状の励磁信号を角度センサ41に伝えたり、角度センサ41を構成するレゾルバステータからの角度信号をレゾルバデジタルコンバータ71に伝えたりする。レゾルバデジタルコンバータ71は、メイン電源回路65のメイン電源電圧Vmが供給されることにより動作可能に構成されている。レゾルバデジタルコンバータ71は、インターフェース部70からの角度信号に基づいて、回転電機10の電気角θeを算出する。算出された電気角θeは、メインMCU72及びサブMCU73に入力される。
The
メインMCU72及びサブMCU73は、制御回路50の低圧領域に設けられている。各MCU72,73は、CPUと、それ以外の周辺回路とを備えている。周辺回路には、例えば、外部と信号をやり取りするための入出力部と、AD変換部とが含まれている。メインMCU72は、メイン電源回路65のメイン電源電圧Vm及び第1電源回路66の第1電圧Vaが供給されることにより動作可能に構成されている。サブMCU73は、サブ電源回路67のサブ電源電圧Vsが供給されることにより動作可能に構成されている。メインMCU72及びサブMCU73には、相電流センサ40から出力された電流信号Iphが入力される。
The
制御回路50は、その低圧領域に第1,第2CANトランシーバ74,75を備えている。第1CANトランシーバ74は、メイン電源回路65のメイン電源電圧Vmが供給されることにより動作可能に構成されている。第2CANトランシーバ75は、サブ電源回路67のサブ電源電圧Vsが供給されることにより動作可能に構成されている。
The
メインMCU72は、第1CANトランシーバ74及び図示しない第1CANバスを介して上位ECUと情報のやり取りを行う。具体的には、メインMCU72は、第1CANトランシーバ74及び第1CANバスを介して、上位ECUから回転電機10の制御量の指令値を取得する。サブMCU73は、第2CANトランシーバ75及び図示しない第2CANバスを介して上位ECUと情報のやり取りを行う。
The
制御回路50は、その低圧領域に第1ロジック回路76及び第2ロジック回路77を備えている。第1ロジック回路76は、メイン電源回路65のメイン電源電圧Vmが供給されることにより動作可能に構成されている。第1ロジック回路76には、サブ電源回路67のサブ電源電圧Vsが入力される。
The
第2ロジック回路77は、サブ電源回路67のサブ電源電圧Vsが供給されることにより動作可能に構成されている。第2ロジック回路77には、メイン電源回路65のメイン電源電圧Vmと、第1電源回路66の第1電圧Vaとが入力される。
The
なお、本実施形態において、メインMCU72及び第1ロジック回路76が「第1状態制御部」に相当し、サブMCU73及び第2ロジック回路77が「第2状態制御部」に相当する。
In this embodiment, the
制御回路50は、電圧センサ78及び過電圧検出部79を備えている。電圧センサ78は、高電位側電気経路22H及び低電位側電気経路22Lに電気的に接続され、平滑コンデンサ24の端子電圧である高圧側電源電圧Vdcを検出する。検出された高圧側電源電圧Vdcは、過電圧検出部79、メインMCU72及びサブMCU73に入力される。
The
過電圧検出部79は、サブ電源回路67のサブ電源電圧Vsが供給されることにより動作可能に構成されている。過電圧検出部79は、検出された高圧側電源電圧Vdcがその上限電圧を超えているか否かを判定する。過電圧検出部79は、高圧側電源電圧Vdcが上限電圧を超えていると判定した場合、メインMCU72、サブMCU73及び第1ロジック回路76に対して過電圧信号Sovhを出力する。
The
制御回路50は、その低圧領域に速度検出器80を備えている。速度検出器80は、サブ電源回路67のサブ電源電圧Vsが供給されることにより動作可能に構成されている。速度検出器80は、回転電機10のロータの回転速度Nrを検出する。検出された回転速度Nrは、メインMCU72及びサブMCU73に入力される。
The
制御回路50は、その低圧領域にメイン監視部81及びサブ監視部82を備えている。メイン監視部81及びサブ監視部82は、低圧側電源電圧VBが供給されることにより動作可能に構成されている。
The
メイン監視部81は、メインMCU72の異常が発生しているか否かを監視する機能を有し、例えばウォッチドックカウンタ(WDC)で構成されている。メイン監視部81は、メインMCU72の異常が発生していると判定した場合、第2ロジック回路77に対してメイン異常信号Sgfmを出力する。
The
サブ監視部82は、サブMCU73の異常が発生しているか否かを監視する機能を有し、例えばファンクションウォッチドックカウンタ(F-WDC)で構成されている。サブ監視部82は、サブMCU73の異常が発生していると判定した場合、メインMCU72に対してサブ異常信号Sgfsを出力する。なお、サブ監視部82は、F-WDCに限らず、例えば、WDC又はウィンドウウォッチドックカウンタ(W-WDC)で構成されていてもよい。
The
制御回路50は、「上アーム駆動電源」としての上アーム絶縁電源回路90、「下アーム駆動電源」としての下アーム絶縁電源回路91、上アームドライバ92及び下アームドライバ93を備えている。各絶縁電源回路90,91及び各ドライバ92,93は、制御回路50において、低圧領域と高圧領域との境界を跨いで低圧領域及び高圧領域に設けられている。本実施形態において、上アームドライバ92は、各上アームスイッチSWHに対応して個別に設けられ、下アームドライバ93は、各下アームスイッチSWLに対応して個別に設けられている。このため、ドライバ92,93は合わせて6つ設けられている。
The
各絶縁電源回路90,91には、第1,第2ダイオード62a,62bのカソードが接続されている。上アーム絶縁電源回路90は、供給された低圧側電源電圧VBに基づいて、上アームドライバ92に供給する上アーム駆動電圧VdHを生成して出力する。上アーム絶縁電源回路90は、3相の上アームドライバ92それぞれに対して個別に設けられている。上アーム絶縁電源回路90の上アーム駆動電圧VdHの情報は、第1ロジック回路76に入力される。
Cathodes of the first and
下アーム絶縁電源回路91は、供給された低圧側電源電圧VBに基づいて、下アームドライバ93に供給する下アーム駆動電圧VdLを生成して出力する。本実施形態では、3相の下アームドライバ93に対して共通の下アーム絶縁電源回路91が設けられている。下アーム絶縁電源回路91の下アーム駆動電圧VdLの情報は、第1ロジック回路76に入力される。なお、下アーム絶縁電源回路91は、3相の下アームドライバ93それぞれに対して個別に設けられていてもよい。
The lower arm insulated
制御回路50は、その低圧領域にOR回路83を備えている。OR回路83には、第1,第2ロジック回路76,77からのスイッチング指令が入力される。OR回路83は、第1,第2ロジック回路76,77から出力されるスイッチング指令のうち、少なくとも一方の回路のスイッチング指令がオン指令の場合、上アームドライバ92に対してオン指令を出力する。一方、OR回路83は、第1,第2ロジック回路76,77から出力されるスイッチング指令の双方がオフ指令の場合、上アームドライバ92に対してオフ指令を出力する。
The
メインMCU72は、回転電機10の制御量を取得した指令値に制御すべく、スイッチングデバイス部20の各スイッチSWH,SWLに対するスイッチング指令を生成する。制御量は、例えばトルクである。メインMCU72は、取得した電気角θe及び電流信号Iph等に基づいて、スイッチング指令を生成する。メインMCU72は、第1ロジック回路76及びOR回路83を介して上アームドライバ92にスイッチング指令を出力し、第1ロジック回路76を介して下アームドライバ93にスイッチング指令を出力する。なお、メインMCU72は、各相において、上アームスイッチSWHと下アームスイッチSWLとが交互にオンされるようなスイッチング指令を生成する。本実施形態において、メインMCU72が「スイッチ指令生成部」を含む。
The
続いて、図3を用いて、上,下アームドライバ92,93について説明する。
Next, the upper and
上アームドライバ92は、上アーム駆動部92aと、上アーム絶縁伝達部92bとを備えている。上アーム駆動部92aは、高圧領域に設けられている。上アーム絶縁伝達部92bは、低圧領域と高圧領域との境界を跨いで低圧領域及び高圧領域に設けられている。上アーム絶縁伝達部92bは、低圧領域及び高圧領域の間を電気的に絶縁しつつ、OR回路83から出力されたスイッチング指令を上アーム駆動部92aに伝達する。上アーム絶縁伝達部92bは、例えば、フォトカプラ又は磁気カプラである。
The
上アームドライバ92のうち、上アーム駆動部92a、及び上アーム絶縁伝達部92bの高圧領域側の構成等は、上アーム絶縁電源回路90の上アーム駆動電圧VdHが供給されることにより動作可能に構成されている。上アームドライバ92のうち、上アーム絶縁伝達部92bの低圧領域側の構成等は、サブ電源回路67のサブ電源電圧Vsが供給されることにより動作可能に構成されている。
In the
上アーム駆動部92aは、入力されたスイッチング指令がオン指令である場合、上アームスイッチSWHのゲートに充電電流を供給する。これにより、上アームスイッチSWHのゲート電圧が閾値電圧Vth以上となり、上アームスイッチSWHがオン状態にされる。一方、上アーム駆動部92aは、入力されたスイッチング指令がオフ指令である場合、上アームスイッチSWHのゲートからエミッタ側へと放電電流を流す。これにより、上アームスイッチSWHのゲート電圧が閾値電圧Vth未満となり、上アームスイッチSWHがオフ状態にされる。 The upper arm drive section 92a supplies charging current to the gate of the upper arm switch SWH when the input switching command is an ON command. As a result, the gate voltage of the upper arm switch SWH becomes equal to or higher than the threshold voltage Vth, and the upper arm switch SWH is turned on. On the other hand, when the input switching command is an OFF command, the upper arm driving section 92a causes a discharge current to flow from the gate of the upper arm switch SWH to the emitter side. As a result, the gate voltage of the upper arm switch SWH becomes less than the threshold voltage Vth, and the upper arm switch SWH is turned off.
上アーム駆動部92aは、上アームスイッチSWHに異常が発生している旨の情報である上アームフェール信号SgfH等の情報を、上アーム絶縁伝達部92bを介して、メインMCU72、サブMCU73及び第1ロジック回路76に伝達する。上アームスイッチSWHの異常には、過熱異常、過電圧異常及び過電流異常の少なくとも1つが含まれる。
The upper arm driving section 92a transmits information such as an upper arm fail signal SgfH, which is information indicating that an abnormality has occurred in the upper arm switch SWH, to the
下アームドライバ93は、下アーム駆動部93aと、下アーム絶縁伝達部93bとを備えている。本実施形態において、各ドライバ92,93の構成は基本的には同じである。このため、以下では、下アームドライバ93の詳細な説明を適宜省略する。
The
下アームドライバ93のうち、下アーム駆動部93a、及び下アーム絶縁伝達部93bの高圧領域側の構成等は、下アーム絶縁電源回路91の下アーム駆動電圧VdLが供給されることにより動作可能に構成されている。下アームドライバ93のうち、下アーム絶縁伝達部93bの低圧領域側の構成等は、メイン電源回路65のメイン電源電圧Vmが供給されることにより動作可能に構成されている。
In the
下アーム駆動部93aは、入力されたスイッチング指令がオン指令である場合、下アームスイッチSWLのゲートに充電電流を供給する。これにより、下アームスイッチSWLのゲート電圧が閾値電圧Vth以上となり、下アームスイッチSWLがオン状態にされる。一方、下アーム駆動部93aは、入力されたスイッチング指令がオフ指令である場合、下アームスイッチSWLのゲートからエミッタ側へと放電電流を流す。これにより、下アームスイッチSWLのゲート電圧が閾値電圧Vth未満となり、下アームスイッチSWLがオフ状態にされる。 The lower arm driving section 93a supplies charging current to the gate of the lower arm switch SWL when the input switching command is an ON command. As a result, the gate voltage of the lower arm switch SWL becomes equal to or higher than the threshold voltage Vth, and the lower arm switch SWL is turned on. On the other hand, when the input switching command is an OFF command, the lower arm drive section 93a causes a discharge current to flow from the gate of the lower arm switch SWL to the emitter side. As a result, the gate voltage of the lower arm switch SWL becomes less than the threshold voltage Vth, and the lower arm switch SWL is turned off.
下アーム駆動部93aは、下アームスイッチSWLに異常が発生している旨の情報である下アームフェール信号SgfL等の情報を、下アーム絶縁伝達部93bを介して、メインMCU72、サブMCU73及び第1ロジック回路76に伝達する。下アームスイッチSWLの異常には、過熱異常、過電圧異常及び過電流異常の少なくとも1つが含まれる。
The lower arm driving section 93a transmits information such as the lower arm fail signal SgfL, which is information indicating that the lower arm switch SWL has an abnormality, via the lower arm insulating
図2の説明に戻り、制御回路50は、絶縁伝達部100及び放電処理部101を備えている。絶縁伝達部100は、低圧領域と高圧領域との境界を跨いで低圧領域及び高圧領域に設けられている。絶縁伝達部100は、低圧領域及び高圧領域の間を電気的に絶縁しつつ、メインMCU72又はサブMCU73から出力された放電指令CmdADを放電処理部101に伝達する。絶縁伝達部100は、例えば、フォトカプラ又は磁気カプラである。絶縁伝達部100の高圧領域側の構成は、例えば下アーム駆動電圧VdLが供給されることにより動作可能に構成され、絶縁伝達部100の低圧領域側の構成は、例えばメイン電源電圧Vmが供給されることにより動作可能に構成されている。
Returning to the description of FIG. 2 , the
放電処理部101は、制御回路50の高圧領域に設けられ、下アーム駆動電圧VdLが供給されることにより動作可能に構成されている。放電処理部101は、放電指令CmdADが入力されることにより、放電スイッチ27の駆動制御を行って平滑コンデンサ24の放電制御を実施する。
The
本実施形態では、制御回路50内の種々の構成又は制御回路50の外部の異常が発生した場合に3相短絡制御(ASC:Active Short Circuit)が実施可能となっている。このような異常は、例えば車両の衝突により発生する。以下、異常発生箇所ごとに、効果の説明も交えながら3相短絡制御について説明する。
In this embodiment, three-phase short-circuit control (ASC: Active Short Circuit) can be performed when various configurations within the
(A)低圧電源31、入力回路61
低圧電源31から制御回路50へと給電できなくなる異常や、入力回路61の異常が発生し得る。以下、このような異常を(A)の異常と称す。(A)の異常が発生する場合に備えて、本実施形態では、低圧電源31に加えてバックアップ電源回路63が設けられている。これにより、メインMCU72、上アーム絶縁電源回路90及び下アーム絶縁電源回路91に対する給電の冗長性を確保している。
(A) Low-voltage power supply 31 and
An abnormality that prevents power supply from the low-voltage power supply 31 to the
つまり、(A)の異常が発生した場合であっても、バックアップ電源回路63を電力供給源として、中間電源回路64、第1電源回路66及びメイン電源回路65が動作する。これにより、メイン電源回路65のメイン電源電圧Vm及び第1電源回路66の第1電圧VaがメインMCU72に供給される。このため、(A)の異常が発生した場合であっても、メインMCU72の動作を継続させることができる。これにより、メインMCU72は、3相短絡制御を実施すべき状況において3相短絡制御を実施できるようになっている。
That is, even when the abnormality (A) occurs, the intermediate
なお、バックアップ電源回路63として大容量のものが用いられる場合、メインMCU72は、(A)の異常が発生した場合において通常制御を継続してもよい。本実施形態において、通常制御とは、車両を走行させるべく、回転電機10の制御量を指令値に制御するためのスイッチング指令を生成して出力する制御のことである。
If a large-capacity backup
低圧電源31に加えてバックアップ電源回路63が設けられている上述した構成によれば、さらに、異常発生時に3相短絡制御を迅速に実施できる。
According to the above-described configuration in which the backup
つまり、(A)の異常が発生した場合であっても、バックアップ電源回路63から上アーム絶縁電源回路90に給電されているため、上アームドライバ92を構成する上アーム駆動部92aが動作可能となっている。また、(A)の異常が発生した場合であっても、バックアップ電源回路63からサブ電源回路67に給電されている。このため、上アームドライバ92を構成する上アーム絶縁伝達部92bにサブ電源電圧Vsを供給でき、上アーム絶縁伝達部92bが動作可能となっている。したがって、(A)の異常が発生した場合であっても、上アームスイッチSWHを意図どおりの駆動状態に迅速に切り替える駆動制御が可能となっている。
In other words, even when the abnormality (A) occurs, since power is supplied from the backup
また、(A)の異常が発生した場合であっても、バックアップ電源回路63から下アーム絶縁電源回路91に給電されているため、下アームドライバ93を構成する下アーム駆動部93aが動作可能となっている。また、(A)の異常が発生した場合であっても、バックアップ電源回路63からメイン電源回路65に給電されている。このため、下アームドライバ93を構成する下アーム絶縁伝達部93bにメイン電源電圧Vmを供給でき、下アーム絶縁伝達部93bが動作可能となっている。したがって、(A)の異常が発生した場合であっても、下アームスイッチSWLを意図どおりの駆動状態に迅速に切り替える駆動制御が可能となっている。
Further, even when the abnormality (A) occurs, since power is supplied from the backup
以上説明した上,下アームスイッチSWH,SWLを意図どおりの駆動状態に迅速に切り替えることが可能な構成により、3相短絡制御において一方のアームのスイッチが成り行きでオフ状態になるのを待ってから他方のアームのスイッチをオン状態に切り替える構成と比較して、制御回路50の低圧領域側からの指示により短絡制御を迅速に実施することができる。
In addition to the above-described configuration, the lower arm switches SWH and SWL can be rapidly switched to the intended driving state, so that the three-phase short-circuit control waits for the switch of one arm to be turned off by chance before switching to the off state. Compared to a configuration in which the switch of the other arm is turned on, short-circuit control can be quickly performed by an instruction from the low-voltage region side of the
本実施形態において、入力回路61の出力電圧VLは、バックアップ電源回路63のバックアップ電源電圧Vbpsよりも高く設定されている。この設定と、第1,第2ダイオード62a,62bが設けられている構成とにより、(A)の異常が発生していない場合、中間電源回路64、サブ電源回路67、第2電源回路68、上アーム絶縁電源回路90及び下アーム絶縁電源回路91には、入力回路61から電力が供給される。これにより、バックアップ電源回路63から常時電力を出力する必要がなくなり、バックアップ電源回路63の消費電力の低減を図っている。その結果、バックアップ電源回路63の小型化を図ることができる。
In this embodiment, the output voltage VL of the
一方、(A)の異常が発生した場合、入力回路61の出力電圧VLが低下するため、バックアップ電源回路63から中間電源回路64、サブ電源回路67、第2電源回路68、上アーム絶縁電源回路90及び下アーム絶縁電源回路91に電力が供給される。
On the other hand, when the abnormality (A) occurs, the output voltage VL of the
なお、(A)の異常が発生した場合にバックアップ電源回路63から中間電源回路64、サブ電源回路67、第2電源回路68、上アーム絶縁電源回路90及び下アーム絶縁電源回路91に電力を供給する構成は、「VL>Vbps」に設定され、かつ、第1,第2ダイオード62a,62bが設けられている構成に代えて、例えば以下に説明する構成であってもよい。詳しくは、(A)の異常が発生していない場合、バックアップ電源回路63の動作を停止させ、(A)の異常が発生した場合、バックアップ電源回路63を動作させてバックアップ電源回路63から電力を出力させる。
When the abnormality (A) occurs, power is supplied from the backup
バックアップ電源回路63は、高圧電源30から電力が供給されることにより電力を生成する。これにより、電源ソースを増やすことなく、(A)の異常が発生した場合に中間電源回路64、サブ電源回路67、第2電源回路68及び上,下アーム絶縁電源回路90,91に給電でき、3相短絡制御を実施できる。
The backup
図4を用いて、メインMCU72により実行される3相短絡制御処理及びシャットダウン制御処理について説明する。この処理は、(A)の異常以外にも、後に説明する(B)の異常等が発生した場合にも実行される。ただし、ここではまず、(A)の異常が発生する場合について説明する。
The three-phase short-circuit control process and shutdown control process executed by the
ステップS10では、(A)の異常が発生したか否かを判定する。(A)の異常が発生したか否かは、例えば、低圧側電源電圧VBの検出結果に基づいて判定すればよく、具体的には、検出した低圧側電源電圧VBが入力回路61の出力電圧VLからバックアップ電源電圧Vbpsに切り替わったか否かで判定すればよい。なお、ステップS10の処理が「異常判定部」に相当する。 In step S10, it is determined whether or not the abnormality (A) has occurred. Whether or not abnormality (A) has occurred can be determined, for example, based on the detection result of the low-voltage power supply voltage VB. The determination may be made based on whether or not VL has been switched to the backup power supply voltage Vbps. Note that the process of step S10 corresponds to the "abnormality determination unit".
ステップS10においていずれの異常も発生していないと判定した場合には、ステップS11に進み、通常制御を継続する。 If it is determined in step S10 that no abnormality has occurred, the process proceeds to step S11 to continue normal control.
一方、ステップS10において(A)の異常が発生していると判定した場合には、ステップS12に進み、下アームASC又は上アームASCを行う。下アームASCは、3相分の上アームスイッチSWHに対してオフ指令を出力し、3相分の下アームスイッチSWLに対してオン指令を出力する3相短絡制御のことである。上アームASCは、3相分の上アームスイッチSWHに対してオン指令を出力し、3相分の下アームスイッチSWLに対してオフ指令を出力する3相短絡制御のことである。 On the other hand, if it is determined in step S10 that the abnormality (A) has occurred, the process proceeds to step S12 to perform lower arm ASC or upper arm ASC. The lower arm ASC is three-phase short-circuit control in which an OFF command is output to the upper arm switches SWH for three phases and an ON command is output to the lower arm switches SWL for three phases. The upper arm ASC is three-phase short-circuit control in which an ON command is output to the upper arm switches SWH for three phases and an OFF command is output to the lower arm switches SWL for three phases.
具体的には、ステップS12において、下アームASCは、第1ロジック回路76及びOR回路83を介して上アームドライバ92にオフ指令を出力し、第1ロジック回路76を介して下アームドライバ93にオン指令を出力する処理である。一方、上アームASCは、第1ロジック回路76及びOR回路83を介して上アームドライバ92にオン指令を出力し、第1ロジック回路76を介して下アームドライバ93にオフ指令を出力する処理である。なお、ステップS12の処理が「異常時制御部」に相当する。
Specifically, in step S12, the lower arm ASC outputs an OFF command to the
ステップS13では、速度検出器80により検出されたロータの回転速度Nrと、電圧センサ78により検出された高圧側電源電圧Vdcとを取得する。
In step S13, the rotational speed Nr of the rotor detected by the speed detector 80 and the high-voltage power supply voltage Vdc detected by the
ステップS14では、取得した回転速度Nrに基づいて、「Vdemfc=K×Nr」を用いて巻線11に逆起電圧が発生する場合における線間電圧Vdemfを推定する。Kは、定数であり、ロータの磁極の磁束量φから定まる値である。なお、線間電圧Vdemfは、ロータの回転速度Nrに代えて、例えば電気角θeから算出される電気角速度ωeに基づいて推定されてもよい。 In step S14, the line voltage Vdemf when a back electromotive force is generated in the winding 11 is estimated using "Vdemfc=K×Nr" based on the obtained rotational speed Nr. K is a constant and is a value determined from the amount of magnetic flux φ of the magnetic poles of the rotor. Note that the line voltage Vdemf may be estimated, for example, based on the electrical angular velocity ωe calculated from the electrical angle θe instead of the rotational speed Nr of the rotor.
ステップS15では、インバータ15を安全状態とする制御がシャットダウン制御であるか又は3相短絡制御であるかを判定する。この処理は、回生が実施されるか否かを判定するための処理である。具体的には、推定した線間電圧Vdemfが、取得した高圧側電源電圧Vdcを超えているか否かを判定する。推定された線間電圧Vdemfと比較される値として、検出された高圧側電源電圧Vdcが用いられることにより、巻線11に逆起電圧が発生した場合における線間電圧が平滑コンデンサ24の端子電圧よりも高くなっていることを的確に判定できる。
In step S15, it is determined whether the control to put the inverter 15 in a safe state is shutdown control or three-phase short-circuit control. This process is a process for determining whether or not regeneration is to be performed. Specifically, it is determined whether or not the estimated line voltage Vdemf exceeds the acquired high-voltage power supply voltage Vdc. By using the detected high-voltage power supply voltage Vdc as a value to be compared with the estimated line voltage Vdemf, the line voltage when a back electromotive force is generated in the winding 11 is equal to the terminal voltage of the smoothing
ステップS15において否定判定した場合には、回生が実施されないと判定し、3相短絡制御を継続しつつ、ステップS13に移行する。一方、ステップS15において肯定判定した場合には、回生が実施されると判定し、ステップS16に進み、3相短絡制御を停止し、スイッチング指令によりシャットダウン制御を行う。 When a negative determination is made in step S15, it is determined that regeneration is not performed, and the process proceeds to step S13 while continuing the three-phase short-circuit control. On the other hand, if an affirmative determination is made in step S15, it is determined that regeneration is to be performed, the process proceeds to step S16, the three-phase short-circuit control is stopped, and shutdown control is performed according to a switching command.
上述したステップS14の処理は、巻線11及びスイッチングデバイス部20等の過熱異常の発生を防止するためである。つまり、3相短絡制御が実施されると、巻線11及びスイッチングデバイス部20内で電流が循環し、巻線11及びスイッチングデバイス部20等の発熱量が大きくなり、巻線11及びスイッチングデバイス部20等の過熱異常が発生することが懸念される。一方、巻線11に逆起電圧が発生する場合における線間電圧が平滑コンデンサ24の端子電圧以下であれば、巻線11からスイッチングデバイス部20を介して平滑コンデンサ24側に電流が流れる回生は発生しない。このため、インバータ15を安全状態とする制御がシャットダウン制御となった場合には、シャットダウン制御に切り替える。これにより、巻線11及びスイッチングデバイス部20等の過熱異常の発生を防止する。
The processing of step S14 described above is for preventing the winding 11, the
また、巻線11及びスイッチングデバイス部20等の熱的な制約で3相短絡制御の実施時間に制限がある場合には、回転電機10の駆動制御によってロータの回転速度を低下させる動作を実施する。これにより、回転速度Nrに基づいて推定される線間電圧Vdemfが高圧側電源電圧Vdc以下となり、シャットダウン制御に切り替えられる。
In addition, when there is a limit to the execution time of the three-phase short-circuit control due to thermal restrictions such as the winding 11 and the
このように、3相短絡制御の実行が不要になった場合に3相短絡制御が解除されることにより、巻線11及びスイッチングデバイス部20等の発熱増加を防止して保護を図ったり、車両の退避走行距離を増加させたりすることができる。
In this way, by canceling the three-phase short-circuit control when execution of the three-phase short-circuit control becomes unnecessary, an increase in heat generation of the
ステップS17では、ステップS10で判定した(A)の異常が解消したか否かを判定する。(A)の異常が解消したと判定した場合、ステップS10に移行する。 In step S17, it is determined whether or not the abnormality (A) determined in step S10 has been resolved. If it is determined that the abnormality (A) has been resolved, the process proceeds to step S10.
なお、(A)の異常が発生した場合、メインMCU72に代えて、第1ロジック回路76により3相短絡制御が実行されてもよい。詳しくは、第1ロジック回路76は、低圧側電源電圧VBの検出結果に基づいて、(A)の異常が発生したか否かを判定する。
When the abnormality (A) occurs, the three-phase short-circuit control may be executed by the
第1ロジック回路76は、いずれの異常も発生していないと判定した場合、メインMCU72からのスイッチング指令をそのままOR回路83及び下アームドライバ93に出力する。これにより、通常制御が継続される。
When the
一方、第1ロジック回路76は、(A)の異常が発生したと判定した場合、メインMCU72からのスイッチング指令にかかわらず、OR回路83を介して上アームドライバ92にオフ指令を出力し、下アームドライバ93にオン指令を出力する下アームASCを実施する。その後、第1ロジック回路76は、(A)の異常が解消したと判定した場合、下アームASCを停止し、メインMCU72からのスイッチング指令をそのままOR回路83及び下アームドライバ93に出力する。
On the other hand, when the
(B)バックアップ電源回路63
バックアップ電源回路63の異常(以下、(B)の異常)が発生する場合に備えて、低圧電源31が設けられている。これにより、メインMCU72、上アーム絶縁電源回路90及び下アーム絶縁電源回路91に対する給電の冗長性を確保している。また、これにより、3相短絡制御を迅速に実施できるようになっている。その結果、メインMCU72は、3相短絡制御を実施すべき状況において3相短絡制御を実施できるようになっている。
(B) Backup
A low-voltage power supply 31 is provided in preparation for the occurrence of an abnormality in the backup power supply circuit 63 (hereinafter referred to as an abnormality (B)). This ensures power supply redundancy for the
図4を用いて、メインMCU72により実行される3相短絡制御処理及びシャットダウン制御処理について説明する。
The three-phase short-circuit control process and shutdown control process executed by the
ステップS10では、(B)の異常が発生したか否かを判定する。(B)の異常が発生したか否かは、例えば、バックアップ電源電圧Vbpsの検出結果に基づいて判定すればよく、具体的には、検出したバックアップ電源電圧Vbpsがその正常値として取り得る範囲から外れていると判定した場合、(B)の異常が発生したと判定すればよい。 In step S10, it is determined whether or not the abnormality (B) has occurred. Whether or not the abnormality (B) has occurred can be determined, for example, based on the detection result of the backup power supply voltage Vbps. If it is determined to be off, it may be determined that the abnormality (B) has occurred.
ステップS10において(B)の異常が発生していると判定した場合には、ステップS12に進み、下アームASC又は上アームASCを行う。なお、以降の処理は、(A)の場合と同様である。 If it is determined in step S10 that the abnormality (B) has occurred, the process proceeds to step S12 to perform lower arm ASC or upper arm ASC. The subsequent processing is the same as in the case of (A).
(C)サブ電源回路67
サブ電源回路67の異常(以下、(C)の異常)が発生すると、サブ電源回路67の給電先であるサブMCU73、第2ロジック回路77、及び上アームドライバ92の低圧領域側の構成を動作させることができなくなる。
(C) Sub
When an abnormality in the sub power supply circuit 67 (hereinafter referred to as an abnormality (C)) occurs, the
この場合に備えて、本実施形態では、メインMCU72、第1ロジック回路76、及び下アームドライバ93の低圧領域側の構成の電力供給源を、サブ電源回路67とは異なるメイン電源回路65としている。このため、(C)の異常が発生した場合であっても、メイン電源回路65からメインMCU72、第1ロジック回路76、及び下アームドライバ93の低圧領域側の構成に給電できるため、メインMCU72の指示により3相短絡制御を実施できるようになっている。
In preparation for this case, in the present embodiment, the main
図4を用いて、メインMCU72により実行される処理について説明する。
Processing executed by the
ステップS10では、(C)の異常が発生したか否かを判定する。(C)の異常が発生したか否かは、例えば、サブ電源電圧Vsの検出結果に基づいて判定すればよく、具体的には、サブ電源電圧Vsがその正常値として取り得る範囲から外れていると判定した場合、(C)の異常が発生したと判定すればよい。 In step S10, it is determined whether or not the abnormality (C) has occurred. Whether or not the abnormality (C) has occurred can be determined based on, for example, the detection result of the sub power supply voltage Vs. If it is determined that there is, it may be determined that the abnormality of (C) has occurred.
ステップS10において(C)の異常が発生していると判定した場合、ステップS12に進み、スイッチング指令により下アームASCを実施する。下アームASCを実施するのは、上アームドライバ92の低圧領域側の構成にサブ電源電圧Vsが供給されず、上アームスイッチSWHをオン状態にできないためである。なお、以降の処理は、(A)の場合と同様である。
When it is determined in step S10 that the abnormality (C) has occurred, the process proceeds to step S12, and the lower arm ASC is performed by a switching command. The reason why the lower arm ASC is performed is that the sub power supply voltage Vs is not supplied to the configuration of the
なお、(C)の異常が発生した場合、メインMCU72に代えて、第1ロジック回路76により下アームASCを実施してもよい。
When the abnormality (C) occurs, the lower arm ASC may be performed by the
(D)メイン電源回路65
メイン電源回路65の異常(以下、(D)の異常)が発生すると、メインMCU72、第1ロジック回路76、及び下アームドライバ93の低圧領域側の構成を動作させることができなくなる。この場合に備えて、本実施形態では、メインMCU72及び第1ロジック回路76に加えてサブMCU73及び第2ロジック回路77を備え、サブMCU73、第2ロジック回路77、及び上アームドライバ92の低圧領域側の構成の電力供給源を、メイン電源回路65とは異なるサブ電源回路67としている。このため、(D)の異常が発生した場合であっても、サブ電源回路67からサブMCU73、第2ロジック回路77、及び上アームドライバ92の低圧領域側の構成に給電できるため、第2ロジック回路77の指示により3相短絡制御を実施できるようになっている。
(D) Main
If an abnormality (hereinafter referred to as (D)) occurs in the main
図4を用いて、第2ロジック回路77及びサブMCU73により実行される処理について説明する。
Processing executed by the
ステップS10では、第2ロジック回路77は、(D)の異常が発生しているか否かを判定する。具体的には、第2ロジック回路77は、メイン電源回路65のメイン電源電圧Vmの検出結果に基づいて、(D)の異常が発生しているか否かを判定し、より具体的には、メイン電源電圧Vmがその正常値として取り得る範囲から外れていると判定した場合、(D)の異常が発生したと判定すればよい。
In step S10, the
第2ロジック回路77は、(D)の異常が発生していると判定した場合、ステップS12において、OR回路83にオン指令を出力し、第1ロジック回路76にシャットダウン指令を出力することにより、上アームASCを実施する。第1ロジック回路76は、シャットダウン指令が入力されたと判定した場合、OR回路83及び下アームドライバ93に出力するスイッチング指令をオフ指令にする。上アームASCを実施するのは、下アームドライバ93の低圧領域側の構成にメイン電源電圧Vmが供給されず、下アームスイッチSWLをオン状態にできないためである。
When the
その後、ステップS13では、サブMCU73は、ロータの回転速度Nr及び高圧側電源電圧Vdcを取得する。ステップS14では、サブMCU73は、取得したロータの回転速度Nr及び高圧側電源電圧Vdcに基づいて、(A)と同様に、インバータ15を安全状態とする制御がシャットダウン制御であるか又は3相短絡制御であるかを判定する。
After that, in step S13, the sub-MCU 73 obtains the rotor rotational speed Nr and the high-voltage power supply voltage Vdc. In step S14, based on the acquired rotor rotational speed Nr and high-voltage power supply voltage Vdc, the
サブMCU73は、安全状態とする制御がシャットダウン状態であると判定した場合、ステップS16において、第2ロジック回路77にパルス信号としてのASC解除指令を出力する。これにより、第2ロジック回路77は、OR回路83へと出力するスイッチング指令をオフ指令にする。その結果、シャットダウン制御が実施される。
When the sub-MCU 73 determines that the control to establish the safe state is the shutdown state, it outputs an ASC cancellation command as a pulse signal to the
ステップS17では、第2ロジック回路77は、(D)の異常が解消したか否かを判定し、解消したと判定した場合、ステップS10に移行する。
In step S17, the
なお、(D)の異常が発生した場合、第2ロジック回路77に代えて、サブMCU73の指示により上アームASCを実施してもよい。この場合、サブMCU73にもメイン電源電圧Vmが入力されればよい。
When the abnormality (D) occurs, instead of the
(E)上アーム絶縁電源回路90
上アーム絶縁電源回路90の異常(以下、(E)の異常)が発生すると、上アームドライバ92の高圧領域側の構成が動作できなくなる。この場合に備えて、本実施形態では、下アームドライバ93の高圧領域側の構成に給電する下アーム絶縁電源回路91が備えられ、第1ロジック回路76から下アームASCを実施できるようになっている。
(E) Upper arm isolated
When an abnormality (hereinafter referred to as (E) abnormality) occurs in the upper arm insulated
図4を用いて、第1ロジック回路76及びメインMCU72により実行される処理について説明する。
Processing executed by the
ステップS10では、第1ロジック回路76は、上アーム駆動電圧VdHの検出結果に基づいて、(E)の異常が発生しているか否かを判定する。具体的には、第1ロジック回路76は、上アーム駆動電圧VdHがその正常値として取り得る範囲から外れていると判定した場合、(E)の異常が発生したと判定すればよい。
In step S10, the
第1ロジック回路76は、(E)の異常が発生していると判定した場合、ステップS12において、OR回路83にオフ指令を出力し、下アームドライバ93にオン指令を出力する下アームASCを実施する。下アームASCを実施するのは、上アームドライバ92の高圧領域側の構成が動作できないためである。
When the
その後、ステップS13では、メインMCU72は、ロータの回転速度Nr及び高圧側電源電圧Vdcを取得する。ステップS14では、メインMCU72は、取得したロータの回転速度Nr及び高圧側電源電圧Vdcに基づいて、(A)と同様に、インバータ15を安全状態とする制御がシャットダウン制御であるか又は3相短絡制御であるかを判定する。
After that, in step S13, the
メインMCU72は、安全状態とする制御がシャットダウン状態であると判定した場合、ステップS16において、第1ロジック回路76にパルス信号としてのASC解除指令を出力する。これにより、第1ロジック回路76は、下アームドライバ93へと出力するスイッチング指令をオフ指令にする。その結果、シャットダウン制御が実施される。
When the
ステップS17では、第1ロジック回路76は、(E)の異常が解消したか否かを判定し、解消したと判定した場合、ステップS10に移行する。
In step S17, the
なお、(E)の異常が発生した場合、第1ロジック回路76に代えて、メインMCU72の指示により下アームASCを実施してもよい。この場合、メインMCU72に上アーム駆動電圧VdHが入力されればよい。
When the abnormality (E) occurs, instead of the
(F)下アーム絶縁電源回路91
下アーム絶縁電源回路91の異常(以下、(F)の異常)が発生すると、下アームドライバ93の高圧領域側の構成が動作できなくなる。この場合に備えて、本実施形態では、上アームドライバ92の高圧領域側の構成に給電する上アーム絶縁電源回路90が備えられ、第1ロジック回路76から上アームASCを実施できるようになっている。
(F) Lower arm insulated
If the lower arm insulated
図4を用いて、第1ロジック回路76及びメインMCU72により実行される処理について説明する。
Processing executed by the
ステップS10では、第1ロジック回路76は、下アーム駆動電圧VdLの検出結果に基づいて、(F)の異常が発生しているか否かを判定する。具体的には、第1ロジック回路76は、下アーム駆動電圧VdLがその正常値として取り得る範囲から外れていると判定した場合、(F)の異常が発生したと判定すればよい。
In step S10, the
第1ロジック回路76は、(F)の異常が発生していると判定した場合、ステップS12において、OR回路83にオン指令を出力し、下アームドライバ93にオフ指令を出力する上アームASCを実施する。上アームASCを実施するのは、下アームドライバ93の高圧領域側の構成が動作できないためである。
When the
その後、ステップS13~S16では、メインMCU72は、(E)と同様な処理を行う。ステップS17では、第1ロジック回路76は、(F)の異常が解消したか否かを判定し、解消したと判定した場合、ステップS10に移行する。
After that, in steps S13 to S16, the
なお、(F)の異常が発生した場合、第1ロジック回路76に代えて、メインMCU72の指示により上アームASCを実施してもよい。この場合、メインMCU72に下アーム駆動電圧VdLが入力されればよい。
When the abnormality (F) occurs, instead of the
(G)メインMCU72、メイン監視部81
メインMCU72又はメイン監視部81の異常(以下、(G)の異常)が発生すると、メインMCU72により通常制御を継続できなくなる。(G)の異常が発生する場合に備えて、本実施形態では、第2ロジック回路77から上アームASCが実施できるようになっている。
(G)
When the
図4を用いて、第2ロジック回路77及びサブMCU73により実行される処理について説明する。
Processing executed by the
ステップS10では、第2ロジック回路77は、メイン監視部81からメイン異常信号Sgfmが入力されたと判定した場合、(G)の異常が発生していると判定する。
In step S10, when the
そしてステップS12では、第2ロジック回路77は、OR回路83にオン指令を出力し、第1ロジック回路76にシャットダウン指令を出力することにより上アームASCを実施する。上アームASCを実施するのは、第2ロジック回路77の電力供給源と、上アームドライバ92の低圧領域側の構成の電力供給源とがサブ電源電圧Vsで同じためである。
Then, in step S12, the
その後、ステップS13~S16では、サブMCU73は、(D)と同様な処理を行う。これにより、(G)の異常が発生した場合であっても、3相短絡制御の解除を指示することができる。なお、本実施形態において、ステップS13~S16の処理が「安全状態判定部」に相当する。
After that, in steps S13 to S16, the
ステップS17では、第2ロジック回路77は、(G)の異常が解消したか否かを判定し、解消したと判定した場合、ステップS10に移行する。
In step S17, the
なお、(G)の異常が発生した場合、第2ロジック回路77に代えて、サブMCU73の指示により上アームASCを実施してもよい。この場合、サブMCU73にメイン異常信号Sgfmが入力されればよい。
When the abnormality (G) occurs, instead of the
(H)角度センサ41、インターフェース部70、レゾルバデジタルコンバータ71、相電流センサ40、第1CANトランシーバ74
角度センサ41、インターフェース部70及びレゾルバデジタルコンバータ71のうち少なくとも1つの異常である角度検出異常が発生した場合、メインMCU72において電気角θeを用いることができなくなるため、通常制御を実施できなくなる。また、相電流センサ40の異常が発生した場合、電流信号Iphを用いることができなくなるため、通常制御を実施できなくなる。また、第1CANトランシーバ74の異常が発生した場合、制御量の指令値を取得できなくなるため、通常制御を実施できなくなる。以下、このような異常を(H)の異常と称す。
(H)
If at least one of the
メインMCU72は、(H)の異常が発生したと判定した場合、スイッチング指令により上アームASC又は下アームASCを実施する。ここで、(H)の異常が発生した場合にメインMCU72により実行される3相短絡制御及びシャットダウン制御は、(A)と同様に実施されればよい。また、角度検出異常が発生したか否かは、例えば、入力される電気角θeに基づいて判定すればよく、相電流センサ40の異常が発生したか否かは、例えば、入力される電流信号Iphに基づいて判定すればよい。また、第1CANトランシーバ74の異常が発生したか否かは、例えば、第1CANトランシーバ74からの入力信号に基づいて判定すればよい。
When the
(I)上,下アームドライバ92,93、上,下アームスイッチSWH,SWL
上,下アームドライバ92,93の異常又は上,下アームスイッチSWH,SWLの異常を(I)の異常と称すこととする。図4を用いて、メインMCU72により実行される3相短絡制御処理及びシャットダウン制御処理について説明する。
(I) Upper and
An abnormality in the upper/
ステップS10では、上アームフェール信号SgfH及び下アームフェール信号SgfLに基づいて(I)の異常が発生したか否かを判定する。 In step S10, it is determined whether or not abnormality (I) has occurred based on the upper arm failure signal SgfH and the lower arm failure signal SgfL.
(I)の異常が発生したと判定した場合、ステップS12において、スイッチング指令により3相短絡制御を実施する。 When it is determined that the abnormality (I) has occurred, in step S12, three-phase short-circuit control is performed according to a switching command.
詳しくは、各上,下アームスイッチSWH,SWLのうち、いずれの相及びいずれのアームのスイッチに異常が発生したかを特定し、また、その異常がオープン異常又はショート異常のいずれであるかを特定する。 Specifically, it specifies which phase and which arm of the upper and lower arm switches SWH and SWL has an abnormality, and whether the abnormality is an open abnormality or a short circuit. Identify.
そして、上アームの少なくとも1つのスイッチにショート異常が発生したと判定した場合又は下アームの少なくとも1つのスイッチにオープン異常が発生したと判定した場合、上アームASCを行う。一方、下アームの少なくとも1つのスイッチにショート異常が発生したと判定した場合又は上アームの少なくとも1つのスイッチにオープン異常が発生したと判定した場合、下アームASCを行う。 Then, when it is determined that at least one switch on the upper arm has a short-circuit abnormality, or when it is determined that at least one switch on the lower arm has an open abnormality, upper arm ASC is performed. On the other hand, when it is determined that at least one switch on the lower arm has a short-circuit abnormality, or when it is determined that at least one switch on the upper arm has an open abnormality, the lower arm ASC is performed.
なお、その後のステップS13~S16の処理は、(A)と同様である。ただし、ステップS15において肯定判定した場合にシャットダウン制御に切り替えることができるのは、スイッチのオープン異常が発生した場合であり、ショート異常が発生した場合には切り替えることができない。 The subsequent processes of steps S13 to S16 are the same as in (A). However, it is possible to switch to shutdown control when an affirmative determination is made in step S15 only when an open-circuit abnormality occurs in the switch, and cannot switch when a short-circuit abnormality occurs.
(J)サブMCU73、サブ監視部82、速度検出器80
サブMCU73又はサブ監視部82の異常が発生すると、サブMCU73から3相短絡制御を解除できなくなる。また、速度検出器80の異常が発生すると、線間電圧Vdemfを算出できなくなり、インバータ15を安全状態とする制御がシャットダウン制御又は3相短絡制御であるかを判定できなくなる。以下、このような異常を(J)の異常と称す。
(J) Sub-MCU 73,
If the sub-MCU 73 or the
図4を用いて、メインMCU72により実行される3相短絡制御処理及びシャットダウン制御処理について説明する。
The three-phase short-circuit control process and shutdown control process executed by the
ステップS10では、(J)の異常が発生したか否かを判定する。例えば、サブ監視部82のサブ異常信号Sgfs又は速度検出器80の検出結果に基づいて、(J)の異常が発生しているか否かを判定すればよい。
In step S10, it is determined whether or not the abnormality (J) has occurred. For example, based on the sub-abnormality signal Sgfs of the
(J)の異常が発生したと判定した場合、ステップS12において、スイッチング指令により3相短絡制御を実施する。なお、その後のステップS13~S16の処理は、(A)と同様である。 When it is determined that the abnormality (J) has occurred, in step S12, three-phase short-circuit control is performed by a switching command. The subsequent processes of steps S13 to S16 are the same as in (A).
(K)第1,第2遮断スイッチ23a,23b
第1,第2遮断スイッチ23a,23bの少なくとも1つのオープン異常(以下、(K)の異常)が発生すると、平滑コンデンサ24の端子電圧が大きく上昇するため、過電圧検出部79から第1ロジック回路76へと過電圧信号Sovhが入力される。この場合、第1ロジック回路76は、3相短絡制御を実施する。なお、3相短絡制御からシャットダウン制御への切り替えは、(A)と同様に実施すればよい。
(K) First and second cut-
When at least one of the first and second cutoff switches 23a and 23b has an open abnormality (hereinafter referred to as (K) abnormality), the terminal voltage of the smoothing
本実施形態において、3相短絡制御を迅速に実施できるようにした理由の1つが、(K)の異常が発生した場合に対処するためである。つまり、第1,第2遮断スイッチ23a,23bの少なくとも一方にオープン異常が発生することがある。この場合において回生が実施されると、平滑コンデンサ24の端子電圧が大きく上昇してその許容上限値を超えてしまい、平滑コンデンサ24が故障し得る。そこで、平滑コンデンサ24の端子電圧の上昇を極力早期に抑制すべく、上,下アームスイッチSWH,SWLを意図どおりの駆動状態に迅速に切り替える駆動制御が可能な構成を採用している。これにより、過電圧検出部79からメインMCU72に過電圧信号Sovhが出力されてから、第1ロジック回路76のスイッチング指令により3相短絡制御が実施されるまでの時間を短縮し、3相短絡制御を迅速に実施できるようにしている。
One of the reasons why the three-phase short-circuit control can be performed quickly in this embodiment is to cope with the occurrence of the abnormality (K). That is, at least one of the first and second cutoff switches 23a and 23b may be open abnormally. In this case, if regeneration is performed, the terminal voltage of the smoothing
ちなみに、(A)~(K)で説明した以外に、メインMCU72は、第2CANトランシーバ75の異常が発生したと判定した場合に3相短絡制御を実施してもよい。
Incidentally, in addition to the explanations in (A) to (K), the
<第2実施形態>
以下、第2実施形態について、第1実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、メインMCU72は、(A)の異常が発生したと判定した場合において通常制御を継続するとき、いずれの異常が発生していないと判定する場合よりも上,下アームスイッチSWH,SWLのスイッチング周波数fswを低下させる。
<Second embodiment>
The second embodiment will be described below with reference to the drawings, focusing on differences from the first embodiment. In this embodiment, the
図5に、メインMCU72により実行される処理の手順を示す。なお、図5において、先の図4に示した処理については、便宜上、同一の符号を付している。
FIG. 5 shows the procedure of processing executed by the
ステップS20では、(A)の異常が発生しているか否かを判定する。ステップS20において肯定判定した場合には、ステップS21に進み、スイッチング周波数fswを低減する。これにより、上アーム絶縁電源回路90及び下アーム絶縁電源回路91の消費電力を低減させることができ、ひいてはバックアップ電源回路63の消費電力を低減させることができる。その結果、通常制御により車両の走行を継続しつつ、バックアップ電源回路63の小型化を図ることができる。
In step S20, it is determined whether or not the abnormality (A) has occurred. When an affirmative determination is made in step S20, the process proceeds to step S21 to reduce the switching frequency fsw. As a result, the power consumption of the upper arm insulated
<その他の実施形態>
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
<Other embodiments>
It should be noted that each of the above-described embodiments may be modified as follows.
・図4,図5のステップS14において、回転電機10のロータの温度を検出する温度センサの検出値又はロータの温度を推定する温度推定部の推定値をさらに用いて、線間電圧Vdemfが推定されてもよい。
4 and 5, the line voltage Vdemf is estimated by further using the detected value of the temperature sensor that detects the temperature of the rotor of the rotary
・線間電圧を検出するセンサが制御システムに備えられる場合、ステップS15において高圧側電源電圧Vdcと比較される線間電圧は、推定値ではなく、線間電圧の検出値であってもよい。 If the control system is equipped with a sensor that detects the line voltage, the line voltage that is compared with the high-voltage power supply voltage Vdc in step S15 may be the detected value of the line voltage instead of the estimated value.
・ステップS15において線間電圧Vdemfと比較される値は、検出された高圧側電源電圧Vdcに限らず、例えば予め定められた判定電圧であってもよい。判定電圧は、例えば、高圧電源30の端子電圧の正常値が取り得る範囲の最小値に設定されていればよい。 The value to be compared with the line voltage Vdemf in step S15 is not limited to the detected high-voltage power supply voltage Vdc, and may be, for example, a predetermined determination voltage. The determination voltage may be set to, for example, the minimum value within the range of normal values of the terminal voltage of the high-voltage power supply 30 .
・放電処理部101に、下アーム駆動電圧VdLに加え、高圧電源30又は低圧電源31を電力供給源とする電源回路の電力が供給されてもよい。これにより、放電処理部101の電力供給源を冗長化することができる。
- In addition to the lower arm drive voltage VdL, the
・平滑コンデンサ24の放電制御を行うための絶縁伝達部100及び放電処理部101が制御回路50に備えられていなくてもよい。
- The
・上アームドライバ92の低圧領域側の構成に、サブ電源電圧Vsに代えて低圧側電源電圧VBが供給されてもよい。この場合、サブ電源回路67の異常が発生した場合であっても、上アームドライバ92の低圧領域側の構成が動作できるため、メインMCU72の制御により車両の走行を継続させることができる。
The configuration of the
・サブMCU73は、メインMCU72のように、通常制御のためのスイッチング指令を生成する機能を備えていてもよい。
- Like the
・速度検出器80により検出された回転速度Nrが、CANトランシーバ及びCANバスを介してメインMCU72及びサブMCU73に入力されてもよい。
- The rotation speed Nr detected by the speed detector 80 may be input to the
・バックアップ電源回路63は、高圧電源30及び低圧電源31以外の別の電源から電力が供給されることにより電力を生成してもよい。この場合であっても、例えば(A)の異常が発生した場合に中間電源回路64、サブ電源回路67、第2電源回路68及び上,下アーム絶縁電源回路90,91に給電でき、3相短絡制御を実施できる。
- The backup
・各ドライバ92,93として、低圧領域及び高圧領域の境界を跨がず、高圧領域のみに設けられるドライバが用いられてもよい。
- As the
・先の図1に示す構成において、平滑コンデンサ24と各遮断スイッチ23a,23bとの間に昇圧コンバータが備えられていてもよい。
- In the configuration shown in FIG. 1, a boost converter may be provided between the smoothing
・スイッチングデバイス部を構成するスイッチとしては、IGBTに限らず、例えばボディダイオードを内蔵するNチャネルMOSFETであってもよい。 - The switch that constitutes the switching device section is not limited to an IGBT, and may be an N-channel MOSFET that incorporates a body diode, for example.
・スイッチングデバイス部を構成する各相各アームのスイッチとしては、互いに並列接続された2つ以上のスイッチであってもよい。この場合、互いに並列接続されたスイッチの組み合わせとしては、例えば、SiCのスイッチング素子及びSiのスイッチング素子の組み合わせ、又はIGBT及びMOSFETの組み合わせであってもよい。 - Two or more switches connected in parallel may be used as the switches for each phase and each arm constituting the switching device section. In this case, the combination of switches connected in parallel may be, for example, a combination of a SiC switching element and a Si switching element, or a combination of an IGBT and a MOSFET.
・回転電機の制御量としては、トルクに限らず、例えば、回転電機のロータの回転速度であってもよい。 - The control amount of the rotating electrical machine is not limited to the torque, and may be, for example, the rotation speed of the rotor of the rotating electrical machine.
・回転電機としては、3相のものに限らない。また、回転電機としては、永久磁石同期機に限らず、例えば巻線界磁型同期機であってもよい。また、回転電機としては、同期機に限らず、例えば誘導機であってもよい。さらに、回転電機としては、車載主機として用いられるものに限らず、電動パワーステアリング装置や空調用電動コンプレッサを構成する電動機等、他の用途に用いられるものであってもよい。 ・The rotary electric machine is not limited to a three-phase one. Further, the rotating electric machine is not limited to the permanent magnet synchronous machine, and may be, for example, a winding field synchronous machine. Further, the rotating electric machine is not limited to a synchronous machine, and may be an induction machine, for example. Further, the rotary electric machine is not limited to one used as a vehicle-mounted main engine, and may be one used for other purposes such as an electric power steering device or an electric motor constituting an electric compressor for air conditioning.
・本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウエア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウエア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。 - The controller and techniques described in this disclosure can be performed by a dedicated computer provided by configuring a processor and memory programmed to perform one or more functions embodied by a computer program; may be implemented. Alternatively, the controls and techniques described in this disclosure may be implemented by a dedicated computer provided by configuring the processor with one or more dedicated hardware logic circuits. Alternatively, the control units and techniques described in this disclosure can be implemented by a combination of a processor and memory programmed to perform one or more functions and a processor configured by one or more hardware logic circuits. It may also be implemented by one or more dedicated computers configured. The computer program may also be stored as computer-executable instructions on a computer-readable non-transitional tangible recording medium.
10…回転電機、15…インバータ、24…平滑コンデンサ、50…制御回路。
DESCRIPTION OF
Claims (9)
多相の回転電機(10)と、
前記回転電機の各相の巻線(11)及び前記第1電源に電気的に接続され、上下アームのスイッチ(SWH,SWL)を有する電力変換器(15)と、を備えるシステムに適用される電力変換器の制御回路(50)において、
前記システムには、前記制御回路の電力供給源となる第2電源(31)及び第3電源(63)が備えられ、
前記システムに異常が発生しているか否かを判定する異常判定部と、
前記異常判定部により異常が発生したと判定された場合、前記第2電源及び前記第3電源の少なくとも一方で生成された電力を用いて、上下アームのうちいずれか一方のアームにおける前記スイッチであるオン側スイッチをオン状態に駆動制御し、他方のアームにおける前記スイッチであるオフ側スイッチをオフ状態に駆動制御する短絡制御を行う異常時制御部と、
前記第2電源及び前記第3電源を電力供給源とし、上アームの前記スイッチの駆動電源となる上アーム駆動電源(90)と、
前記第2電源及び前記第3電源を電力供給源とし、下アームの前記スイッチの駆動電源となる下アーム駆動電源(91)と、を備える電力変換器の制御回路。 a first power source (30);
a multiphase rotating electric machine (10);
and a power converter (15) electrically connected to each phase winding (11) of the rotating electric machine and the first power supply and having upper and lower arm switches (SWH, SWL). In a power converter control circuit (50),
The system includes a second power supply (31) and a third power supply (63) that serve as power supply sources for the control circuit,
an abnormality determination unit that determines whether an abnormality has occurred in the system;
When the abnormality determination unit determines that an abnormality has occurred, the switch in either one of the upper and lower arms uses power generated by at least one of the second power supply and the third power supply. an abnormal time control unit that performs short-circuit control that drives and controls the on-side switch to the on state and drives and controls the off-side switch, which is the switch on the other arm, to the off state ;
an upper arm drive power supply (90) that uses the second power supply and the third power supply as power supply sources and serves as a drive power supply for the switch of the upper arm;
A control circuit for a power converter , comprising: a lower arm drive power supply (91) that uses the second power supply and the third power supply as power supply sources, and serves as a drive power supply for the switch of the lower arm .
前記第2電源及び前記第3電源が前記第1状態制御部及び前記第2状態制御部の電力供給源とされている請求項1~3のいずれか1項に記載の電力変換器の制御回路。 A first state control unit (72, 76) and a second state control unit (73, 77) as the abnormal time control unit,
The power converter control circuit according to any one of claims 1 to 3 , wherein the second power supply and the third power supply are power supply sources for the first state control section and the second state control section. .
多相の回転電機(10)と、
前記回転電機の各相の巻線(11)及び前記第1電源に電気的に接続され、上下アームのスイッチ(SWH,SWL)を有する電力変換器(15)と、を備えるシステムに適用される電力変換器の制御回路(50)において、
前記システムには、前記制御回路の電力供給源となる第2電源(31)及び第3電源(63)が備えられ、
前記システムに異常が発生しているか否かを判定する異常判定部と、
前記異常判定部により異常が発生したと判定された場合、前記第2電源及び前記第3電源の少なくとも一方で生成された電力を用いて、上下アームのうちいずれか一方のアームにおける前記スイッチであるオン側スイッチをオン状態に駆動制御し、他方のアームにおける前記スイッチであるオフ側スイッチをオフ状態に駆動制御する短絡制御を行う異常時制御部と、を備え、
前記異常時制御部としての第1状態制御部(72,76)及び第2状態制御部(73,77)を備え、
前記第2電源及び前記第3電源が前記第1状態制御部及び前記第2状態制御部の電力供給源とされ、
前記第2電源及び前記第3電源を電力供給源として電力を生成する第1電力生成部(65)と、
前記第2電源及び前記第3電源を電力供給源として電力を生成する第2電力生成部(67)と、を備え、
前記第1状態制御部は、前記第1電力生成部により生成された電力が供給されることにより動作可能に構成され、
前記第2状態制御部は、前記第2電力生成部により生成された電力が供給されることにより動作可能に構成されている電力変換器の制御回路。 a first power source (30);
a multiphase rotating electric machine (10);
and a power converter (15) electrically connected to each phase winding (11) of the rotating electric machine and the first power supply and having upper and lower arm switches (SWH, SWL). In a power converter control circuit (50),
The system includes a second power supply (31) and a third power supply (63) that serve as power supply sources for the control circuit,
an abnormality determination unit that determines whether an abnormality has occurred in the system;
When the abnormality determination unit determines that an abnormality has occurred, the switch in either one of the upper and lower arms uses power generated by at least one of the second power supply and the third power supply. an abnormal time control unit that performs short-circuit control that drives and controls the on-side switch to the on state and drives and controls the off-side switch, which is the switch on the other arm, to the off state ;
A first state control unit (72, 76) and a second state control unit (73, 77) as the abnormal time control unit,
The second power supply and the third power supply are power supply sources for the first state control unit and the second state control unit,
a first power generator (65) that generates power using the second power supply and the third power supply as power supply sources;
A second power generation unit (67) that generates power using the second power supply and the third power supply as power supply sources,
The first state control unit is configured to be operable by being supplied with power generated by the first power generation unit,
A control circuit for a power converter, wherein the second state control section is configured to be operable by being supplied with power generated by the second power generation section .
多相の回転電機(10)と、
前記回転電機の各相の巻線(11)及び前記第1電源に電気的に接続され、上下アームのスイッチ(SWH,SWL)を有する電力変換器(15)と、を備えるシステムに適用される電力変換器の制御回路(50)において、
前記システムには、前記制御回路の電力供給源となる第2電源(31)及び第3電源(63)が備えられ、
前記システムに異常が発生しているか否かを判定する異常判定部と、
前記異常判定部により異常が発生したと判定された場合、前記第2電源及び前記第3電源の少なくとも一方で生成された電力を用いて、上下アームのうちいずれか一方のアームにおける前記スイッチであるオン側スイッチをオン状態に駆動制御し、他方のアームにおける前記スイッチであるオフ側スイッチをオフ状態に駆動制御する短絡制御を行う異常時制御部と、を備え、
前記異常時制御部は、前記異常判定部により異常が発生したと判定された場合、前記電力変換器を安全状態にできる制御が、上下アームの前記スイッチをオフ状態にするシャットダウン制御又は前記短絡制御のいずれであるかを判定し、前記電力変換器を安全状態にできる制御が前記短絡制御であると判定した場合に前記短絡制御を行い、その後、前記電力変換器を安全状態にできる制御が前記シャットダウン制御であると判定した場合、前記短絡制御の実行を停止して前記シャットダウン制御を行う電力変換器の制御回路。 a first power source (30);
a multiphase rotating electric machine (10);
and a power converter (15) electrically connected to each phase winding (11) of the rotating electric machine and the first power supply and having upper and lower arm switches (SWH, SWL). In a power converter control circuit (50),
The system includes a second power supply (31) and a third power supply (63) that serve as power supply sources for the control circuit,
an abnormality determination unit that determines whether an abnormality has occurred in the system;
When the abnormality determination unit determines that an abnormality has occurred, the switch in either one of the upper and lower arms uses power generated by at least one of the second power supply and the third power supply. an abnormal time control unit that performs short-circuit control that drives and controls the on-side switch to the on state and drives and controls the off-side switch, which is the switch on the other arm, to the off state ;
When the abnormality determination unit determines that an abnormality has occurred, the abnormality time control unit is configured such that the control for putting the power converter into a safe state is shutdown control or the short-circuit control to turn off the switches of the upper and lower arms. If it is determined that the short-circuit control is the control that can put the power converter in a safe state, the short-circuit control is performed, and then the control that can put the power converter in a safe state is the above A control circuit for a power converter that stops execution of the short-circuit control and performs the shutdown control when it is determined that the shutdown control is to be performed .
前記スイッチング指令に基づいて、上下アームの前記スイッチの駆動制御を行うスイッチ駆動部(92a,93a)と、
前記スイッチ指令生成部の異常が発生したと判定した場合、前記電力変換器を安全状態にできる制御が前記シャットダウン制御又は前記短絡制御のいずれであるかを判定する安全状態判定部(73)と、を備え、
前記安全状態判定部は、前記短絡制御の実行中において前記電力変換器を安全状態にできる制御が前記シャットダウン制御であると判定した場合、前記短絡制御の実行を停止して前記シャットダウン制御を行う請求項6に記載の電力変換器の制御回路。 a switch command generator (72) for generating and outputting a switching command for controlling the power converter;
switch drive units (92a, 93a) that drive and control the switches of the upper and lower arms based on the switching command;
a safe state determination unit (73) that determines, when it is determined that an abnormality has occurred in the switch command generation unit, whether the control that can bring the power converter to a safe state is the shutdown control or the short-circuit control; with
The safe state determination unit, when determining that the shutdown control is the control that can put the power converter in a safe state during execution of the short-circuit control, stops execution of the short-circuit control and performs the shutdown control. Item 7. A power converter control circuit according to item 6 .
多相の回転電機(10)と、
前記回転電機の各相の巻線(11)及び前記第1電源に電気的に接続され、上下アームのスイッチ(SWH,SWL)を有する電力変換器(15)と、を備えるシステムに適用される電力変換器の制御回路(50)において、
前記システムには、前記制御回路の電力供給源となる第2電源(31)及び第3電源(63)が備えられ、
前記システムに異常が発生しているか否かを判定する異常判定部と、
前記異常判定部により異常が発生したと判定された場合、前記第2電源及び前記第3電源の少なくとも一方で生成された電力を用いて、上下アームのうちいずれか一方のアームにおける前記スイッチであるオン側スイッチをオン状態に駆動制御し、他方のアームにおける前記スイッチであるオフ側スイッチをオフ状態に駆動制御する短絡制御を行う異常時制御部と、を備え、
前記第3電源は、前記第1電源から電力が供給されることにより電力を生成する電力変換器の制御回路。 a first power source (30);
a multiphase rotating electric machine (10);
and a power converter (15) electrically connected to each phase winding (11) of the rotating electric machine and the first power supply and having upper and lower arm switches (SWH, SWL). In a power converter control circuit (50),
The system includes a second power supply (31) and a third power supply (63) that serve as power supply sources for the control circuit,
an abnormality determination unit that determines whether an abnormality has occurred in the system;
When the abnormality determination unit determines that an abnormality has occurred, the switch in either one of the upper and lower arms uses power generated by at least one of the second power supply and the third power supply. an abnormal time control unit that performs short-circuit control that drives and controls the on-side switch to the on state and drives and controls the off-side switch, which is the switch on the other arm, to the off state ;
The third power supply is a control circuit for a power converter that generates power when power is supplied from the first power supply .
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020022526A JP7160056B2 (en) | 2020-02-13 | 2020-02-13 | Power converter control circuit |
PCT/JP2021/003040 WO2021161796A1 (en) | 2020-02-13 | 2021-01-28 | Control circuit for power converter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020022526A JP7160056B2 (en) | 2020-02-13 | 2020-02-13 | Power converter control circuit |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2021129399A JP2021129399A (en) | 2021-09-02 |
JP2021129399A5 JP2021129399A5 (en) | 2022-01-21 |
JP7160056B2 true JP7160056B2 (en) | 2022-10-25 |
Family
ID=77292373
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020022526A Active JP7160056B2 (en) | 2020-02-13 | 2020-02-13 | Power converter control circuit |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7160056B2 (en) |
WO (1) | WO2021161796A1 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114172120A (en) * | 2021-12-01 | 2022-03-11 | 中国第一汽车股份有限公司 | Active short circuit control circuit and method |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013506390A (en) | 2009-09-24 | 2013-02-21 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | Inverter for electric machine and method of operating inverter for electric machine |
JP2016220337A (en) | 2015-05-18 | 2016-12-22 | 国立大学法人長岡技術科学大学 | Ac electric machine system and control method therefor |
JP2017225236A (en) | 2016-06-15 | 2017-12-21 | 富士電機株式会社 | Motor drive device |
WO2018030381A1 (en) | 2016-08-09 | 2018-02-15 | 富士電機株式会社 | Power converter |
WO2018185812A1 (en) | 2017-04-03 | 2018-10-11 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | Power conversion device |
-
2020
- 2020-02-13 JP JP2020022526A patent/JP7160056B2/en active Active
-
2021
- 2021-01-28 WO PCT/JP2021/003040 patent/WO2021161796A1/en active Application Filing
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013506390A (en) | 2009-09-24 | 2013-02-21 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | Inverter for electric machine and method of operating inverter for electric machine |
JP2016220337A (en) | 2015-05-18 | 2016-12-22 | 国立大学法人長岡技術科学大学 | Ac electric machine system and control method therefor |
JP2017225236A (en) | 2016-06-15 | 2017-12-21 | 富士電機株式会社 | Motor drive device |
WO2018030381A1 (en) | 2016-08-09 | 2018-02-15 | 富士電機株式会社 | Power converter |
WO2018185812A1 (en) | 2017-04-03 | 2018-10-11 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | Power conversion device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2021129399A (en) | 2021-09-02 |
WO2021161796A1 (en) | 2021-08-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8786238B2 (en) | Drive system for rotating electric machine | |
US9680405B2 (en) | Onboard motor controller | |
JP7091815B2 (en) | Power converter control circuit | |
JP7156321B2 (en) | Power converter control circuit | |
JP7363681B2 (en) | Power converter control circuit | |
JP2008141868A (en) | Motor system | |
JP7243676B2 (en) | Power converter control circuit | |
CN112468057A (en) | Motor control method and circuit for vehicle, motor drive system and vehicle | |
JP7160056B2 (en) | Power converter control circuit | |
WO2021161795A1 (en) | Electric power converter control circuit | |
JP7001895B2 (en) | Power converter control circuit | |
US11077754B2 (en) | In-vehicle control apparatus and program | |
US12107571B2 (en) | Control circuit for power conversion apparatus | |
WO2022059559A1 (en) | Power converter control device | |
JP7354958B2 (en) | Power converter control circuit | |
JP7196870B2 (en) | Power converter control circuit | |
JP2013255297A (en) | Vehicular inverter device | |
JP7294227B2 (en) | Power converter control circuit | |
JP7338589B2 (en) | Power converter control circuit | |
JP2022048606A (en) | Motor control device, motor unit, and vehicle | |
JP7318605B2 (en) | Power converter control circuit | |
WO2024157738A1 (en) | Power supply system | |
JP2023012386A (en) | motor drive system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220113 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220113 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20220913 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20220926 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 7160056 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
R157 | Certificate of patent or utility model (correction) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R157 |