JP2018038177A - Abnormality information transmission circuit - Google Patents
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Abstract
【課題】受信装置に接続される接続配線を簡素化するとともに、受信装置によって電力変換回路のどの部位で異常が生じたのかを特定可能な異常情報伝達回路を提供する。【解決手段】スイッチング素子SWp1〜SWp3,SWn1〜SWn3における異常の発生を表す異常信号を受信し、受信した前記異常信号に応じて異常検出信号を制御装置40へ送信する磁気カプラMp1〜Mp3,Mn1〜Mn3と、異常検出信号に対して論理演算を行い、その論理演算の結果を制御装置40に出力する論理回路30と、を備え、磁気カプラMp1〜Mp3,Mn1〜Mn3と論理回路30とを接続する接続配線の総数よりも、論理回路30と制御装置40とを接続する接続配線の総数のほうが少なく、磁気カプラMp1〜Mp3,Mn1〜Mn3は、異常信号に応じて、磁気カプラMp1〜Mp3,Mn1〜Mn3毎に異なる波形の異常検出信号を送信する。【選択図】 図5Provided is an abnormality information transmission circuit that simplifies connection wiring connected to a receiving device and that can identify in which part of a power conversion circuit an abnormality has occurred by the receiving device. Magnetic couplers Mp1 to Mp3, Mn1 that receive an abnormality signal indicating an occurrence of an abnormality in switching elements SWp1 to SWp3, SWn1 to SWn3, and transmit an abnormality detection signal to a control device 40 according to the received abnormality signal. And Mn3, and a logic circuit 30 that performs a logical operation on the abnormality detection signal and outputs the result of the logical operation to the control device 40, and includes magnetic couplers Mp1 to Mp3, Mn1 to Mn3, and the logic circuit 30. The total number of connection wirings that connect the logic circuit 30 and the control device 40 is smaller than the total number of connection wirings to be connected, and the magnetic couplers Mp1 to Mp3 and Mn1 to Mn3 correspond to the magnetic couplers Mp1 to Mp3 according to the abnormal signal. , Mn1 to Mn3 are transmitted with abnormality detection signals having different waveforms. [Selection] Figure 5
Description
本発明は、電力変換回路の異常を表す情報を、その電力変換回路と絶縁された受信装置に伝達する異常情報伝達回路に関する。 The present invention relates to an abnormality information transmission circuit that transmits information indicating an abnormality of a power conversion circuit to a receiving device that is insulated from the power conversion circuit.
車載電動機を駆動するインバータ装置(電力変換回路)は高圧システムを構成し、インバータ装置を制御する制御装置は、高圧システムと絶縁された低圧システムを構成する。インバータ装置を構成するスイッチング素子の温度情報や、スイッチング素子の異常を通知する異常情報を表す信号を、インバータ装置から制御装置に伝達する場合、高圧システムから低圧システムに信号を伝達することになる。高圧システムと低圧システムとは絶縁されているため、インバータ装置から制御装置への信号伝達は、絶縁素子を介して行うことになる。 The inverter device (power conversion circuit) that drives the in-vehicle motor constitutes a high voltage system, and the control device that controls the inverter device constitutes a low voltage system insulated from the high voltage system. When transmitting the temperature information of the switching elements constituting the inverter device and the signal representing the abnormality information notifying the abnormality of the switching device from the inverter device to the control device, the signal is transmitted from the high voltage system to the low pressure system. Since the high-voltage system and the low-voltage system are insulated, signal transmission from the inverter device to the control device is performed via an insulating element.
特許文献1には、絶縁素子としてフォトカプラを用い、さらに、フォトカプラの2次側を直列接続することで、絶縁素子から制御装置(受信装置)への伝達経路を共通化している。そして、スイッチング素子に対応する部位の少なくとも一つに異常が生じた場合、制御装置には異常を表す信号が入力される。制御装置への伝達経路を共通化することで、制御装置と絶縁素子との間の配線を簡素化することができる。
In
ここで、フォトカプラの2次側を直列接続する構成では、電力変換回路の複数の部位のうちのいずれかにおいて異常が生じた場合に、受信装置に入力される信号が停止される。このため、電力変換回路のどの部位で異常が生じたのかを特定することが困難である。 Here, in the configuration in which the secondary side of the photocoupler is connected in series, when an abnormality occurs in any one of the plurality of parts of the power conversion circuit, the signal input to the receiving device is stopped. For this reason, it is difficult to specify in which part of the power conversion circuit the abnormality has occurred.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、受信装置に接続される接続配線を簡素化するとともに、受信装置によって電力変換回路のどの部位で異常が生じたのかを特定可能な異常情報伝達回路を提供することを主たる目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and simplifies the connection wiring connected to the receiving device, and allows the receiving device to identify in which part of the power conversion circuit an abnormality has occurred. The main purpose is to provide a transmission circuit.
第1の構成は、電力変換回路(INV)の異常を表す情報を、その電力変換回路と絶縁された受信装置(40)に伝達する異常情報伝達回路であって、前記電力変換回路の互いに絶縁された複数の部位(SWp1〜SWp3,SWn1〜SWn3)と前記受信装置との間にそれぞれ設けられ、対応する前記部位からその部位における異常の発生を表す異常信号を受信し、受信した前記異常信号に応じて異常検出信号を前記受信装置へ送信する絶縁素子(Mp1〜Mp3,Mn1〜Mn3)と、複数の前記絶縁素子と前記受信装置との間に設けられ、前記異常検出信号に対して論理演算を行い、その論理演算の結果を前記受信装置に出力する論理演算部(30)と、を備え、複数の前記絶縁素子と前記論理演算部とを接続する接続配線の総数よりも、前記論理演算部と前記受信装置とを接続する接続配線の総数のほうが少なく、前記絶縁素子は、前記異常信号に応じて、前記絶縁素子毎に異なる波形の前記異常検出信号を送信する。 A first configuration is an abnormality information transmission circuit that transmits information representing an abnormality of a power conversion circuit (INV) to a receiving device (40) that is insulated from the power conversion circuit, and the power conversion circuits are insulated from each other. The abnormality signal is provided between each of the plurality of parts (SWp1 to SWp3, SWn1 to SWn3) and the receiving device, and receives an abnormal signal indicating an occurrence of an abnormality in the part from the corresponding part. According to the insulation elements (Mp1 to Mp3, Mn1 to Mn3) for transmitting an abnormality detection signal to the receiving device, and between the plurality of insulating elements and the receiving device, A logical operation unit (30) that performs an operation and outputs a result of the logical operation to the receiving device, and includes a total number of connection wirings that connect the plurality of insulating elements and the logical operation unit. Also, the less towards the total number of connection line which connects the receiving apparatus and the logical operation unit, said isolation element in response to the abnormality signal, transmits the abnormality detection signal of a different waveform for each of the insulating element.
上記構成によれば、論理演算部において異常検出信号を集約することで、受信装置に接続される接続配線(受信装置の端子)の数を低減することができる。例えば、論理演算部が受信装置に対して1本の接続配線を介して、その論理演算の結果を出力する構成とすれば、論理演算部に入力されるn本の接続配線を1本に集約することができる。さらに、絶縁素子が絶縁素子毎に異なる波形の異常検出信号を送信する。本構成により、受信装置は論理演算部から入力される波形に基づいて、どの絶縁素子に対応する部位に異常が生じているのか判定することが可能になる。つまり、受信装置に接続される接続配線を簡素化するとともに、受信装置によってどの部位で異常が生じたのかを特定することが可能になる。 According to the above configuration, the number of connection wirings (terminals of the receiving device) connected to the receiving device can be reduced by collecting the abnormality detection signals in the logic operation unit. For example, if the logical operation unit is configured to output the result of the logical operation to the receiving device via one connection wiring, the n connection wirings input to the logical operation unit are consolidated into one. can do. Further, the insulation element transmits an abnormality detection signal having a different waveform for each insulation element. With this configuration, the receiving apparatus can determine which part of the insulating element corresponds to an abnormality based on the waveform input from the logic operation unit. In other words, it is possible to simplify the connection wiring connected to the receiving device and to identify at which part the abnormality has occurred by the receiving device.
具体的には、論理演算部は、論理回路を有して構成されることで、異常検出信号を集約する。例えば、各部位が正常である場合に異常検出信号がハイ状態とされる構成では、論理回路としてAND回路を用いると、信号集約部の出力と、異常が生じた部位に対応する異常検出信号とが等しくなる。同様に、各部位が正常である場合に異常検出信号がロー状態とされる構成では、論理回路としてOR回路を用いると、信号集約部の出力と、異常が生じた部位に対応する異常検出信号とが等しくなる。なお、論理回路に代えて、絶縁素子としてハイインピーダンス出力のものを用い、さらに、その絶縁素子の出力を結線することでワイアードORをとる構成としてもよい。 Specifically, the logic operation unit is configured to include a logic circuit, thereby collecting the abnormality detection signals. For example, in the configuration in which the abnormality detection signal is in a high state when each part is normal, using an AND circuit as the logic circuit, the output of the signal aggregating unit and the abnormality detection signal corresponding to the part where the abnormality has occurred Are equal. Similarly, in the configuration in which the abnormality detection signal is in a low state when each part is normal, when an OR circuit is used as the logic circuit, the output of the signal aggregating unit and the abnormality detection signal corresponding to the part where the abnormality has occurred And become equal. Instead of the logic circuit, a high-impedance output element may be used as an insulating element, and a wired OR may be obtained by connecting the output of the insulating element.
第2の構成は、第1の構成において、複数の前記絶縁素子それぞれは、前記異常検出信号として周期的な信号を送信しており、複数の前記絶縁素子それぞれの送信する前記異常検出信号の周波数は互いに異なる。 According to a second configuration, in the first configuration, each of the plurality of insulation elements transmits a periodic signal as the abnormality detection signal, and the frequency of the abnormality detection signal transmitted by each of the plurality of insulation elements Are different from each other.
絶縁素子は、異常検出信号として、絶縁素子毎に異なる周波数の周期的な信号を送信する。本構成によれば、簡易な構成で、どの絶縁素子に対応する部位に異常が生じたのかを受信装置が判定することが可能になる。ここで、「周期的な信号」は、矩形波に限定されるものではなく、正弦波やノコギリ波や三角波などであってもよい。 The insulating element transmits a periodic signal having a different frequency for each insulating element as an abnormality detection signal. According to this configuration, it is possible for the receiving apparatus to determine which part of the insulating element corresponds to which abnormality has occurred with a simple configuration. Here, the “periodic signal” is not limited to a rectangular wave, and may be a sine wave, a sawtooth wave, a triangular wave, or the like.
第3の構成は、第1又は第2の構成において、複数の前記絶縁素子それぞれは、前記異常検出信号として矩形波を送信しており、複数の前記絶縁素子それぞれの送信する前記異常検出信号のデューティは互いに異なる。 According to a third configuration, in each of the first and second configurations, each of the plurality of insulating elements transmits a rectangular wave as the abnormality detection signal, and each of the plurality of the insulating elements transmits the abnormality detection signal. Duty is different from each other.
絶縁素子は、異常検出信号として、絶縁素子毎に異なるデューティの矩形波を送信する。本構成によれば、簡易な構成で、どの絶縁素子に対応する部位に異常が生じたのかを受信装置が判定することが可能になる。ここで、本構成と第2の構成とをあわせもつ構成、即ち、絶縁素子が、絶縁素子毎に周波数が異なり、かつ、デューティが異なる矩形波を出力する構成としてもよい。 The insulating element transmits a rectangular wave having a different duty for each insulating element as an abnormality detection signal. According to this configuration, it is possible for the receiving apparatus to determine which part of the insulating element corresponds to which abnormality has occurred with a simple configuration. Here, a configuration having both the present configuration and the second configuration, that is, a configuration in which the insulating elements output rectangular waves having different frequencies and different duties for each insulating element may be employed.
第4の構成は、第1乃至第3のいずれかの構成において、前記絶縁素子は、前記電力変換回路側と前記受信装置側とを絶縁する磁気結合素子(23,32)と、対応する前記部位からその部位における異常の発生を表す異常信号を受信した場合に、その異常信号に応じて前記異常検出信号を出力するバッファ(21,33)と、を有する。 According to a fourth configuration, in any one of the first to third configurations, the insulating element corresponds to the magnetic coupling element (23, 32) that insulates the power conversion circuit side from the receiving device side. A buffer (21, 33) for outputting the abnormality detection signal in accordance with the abnormality signal when an abnormality signal indicating the occurrence of abnormality in the region is received from the region;
絶縁素子は、磁気結合素子によって、電力変換回路側と受信装置側とを絶縁するとともに、バッファによって、対応する部位からその部位における異常の発生を表す異常信号を受信した場合に、その異常信号を保持する。異常信号を保持することで、受信装置が異常検出信号を取得して、異常判定を行うまでの期間を確保することが可能になる。 The insulating element insulates the power conversion circuit side from the receiving device side by the magnetic coupling element, and when the abnormal signal indicating the occurrence of abnormality in the corresponding part is received from the corresponding part by the buffer, the abnormal signal is Hold. By holding the abnormal signal, it is possible to secure a period until the receiving device acquires the abnormal detection signal and performs the abnormality determination.
第5の構成は、第1乃至第4の構成のいずれかにおいて、前記絶縁素子は、磁気カプラである。 In a fifth configuration according to any one of the first to fourth configurations, the insulating element is a magnetic coupler.
絶縁素子は、具体的には磁気カプラであり、簡易な構成で異常情報伝達回路を実現することが可能になる。 The insulating element is specifically a magnetic coupler, and an abnormal information transmission circuit can be realized with a simple configuration.
第6の構成は、第1乃至第5の構成のいずれかにおいて、前記複数の部位は、複数の第1部位(SWp1〜SWp3)と、複数の第2部位(SWn1〜SWn3)とを含み、前記論理演算部として、前記複数の第1部位に対応する前記絶縁素子から出力される前記異常検出信号に対して論理演算を行い、その論理演算の結果を出力する第1論理演算部(30A)と、前記複数の第2部位に対応する前記絶縁素子から出力される前記異常検出信号に対して論理演算を行い、その論理演算の結果を出力する第2論理演算部(30B)と、を備え、複数の前記第1部位に対応する前記絶縁素子と前記第1論理演算部とを接続する接続配線と、複数の前記第2部位に対応する前記絶縁素子と前記第2論理演算部とを接続する接続配線とを合算した総数よりも、前記第1論理演算部及び前記第2論理演算部それぞれと前記受信装置とを接続する接続配線の総数のほうが少ない。 In a sixth configuration according to any one of the first to fifth configurations, the plurality of portions include a plurality of first portions (SWp1 to SWp3) and a plurality of second portions (SWn1 to SWn3), As the logical operation unit, a first logical operation unit (30A) that performs a logical operation on the abnormality detection signal output from the insulating element corresponding to the plurality of first parts and outputs a result of the logical operation And a second logical operation unit (30B) that performs a logical operation on the abnormality detection signal output from the insulating element corresponding to the plurality of second parts and outputs a result of the logical operation. , Connecting wiring connecting the insulating elements corresponding to the plurality of first parts and the first logic operation unit, and connecting the insulating elements corresponding to the plurality of second parts and the second logic operation unit Total number of connecting wires to be combined Remote, less towards the total number of connection line which connects the receiving apparatus and each of the first logic operation unit and the second logical operation section.
第1論理演算部を介して、第1部位に対応する絶縁素子の出力を受信装置に入力し、第2論理演算部を介して、第2部位に対応する絶縁素子の出力を受信装置に入力する構成とする。当該構成とすることで、第1部位及び第2部位のそれぞれに異常が生じている場合に、受信装置は、第1部位における異常の判定と、第2部位における異常の判定とを行うことが可能になる。 The output of the insulating element corresponding to the first part is input to the receiving device via the first logic operation unit, and the output of the insulating element corresponding to the second part is input to the receiving device via the second logic operation unit. The configuration is as follows. With this configuration, when there is an abnormality in each of the first part and the second part, the receiving device can perform determination of abnormality in the first part and determination of abnormality in the second part. It becomes possible.
第7の構成は、第1乃至第6の構成のいずれかにおいて、前記複数の部位は、複数の第3部位(SWp1〜SWp3)と、複数の第4部位(SWn1〜SWn3)とを含み、前記受信装置は、前記複数の第3部位に対応する前記絶縁素子に対して、前記異常検出信号を所定の第1期間において送信するように指令するとともに、前記複数の第4部位に対応する前記絶縁素子に対して、前記異常検出信号を前記第1期間と重複しない所定の第2期間において送信するように指令する。 In any one of the first to sixth configurations, the seventh configuration includes the plurality of third sites (SWp1 to SWp3) and the plurality of fourth sites (SWn1 to SWn3), The receiving device instructs the insulating elements corresponding to the plurality of third portions to transmit the abnormality detection signal in a predetermined first period, and also corresponds to the plurality of fourth portions. The insulating element is instructed to transmit the abnormality detection signal in a predetermined second period that does not overlap with the first period.
受信装置が、第3部位に対応する絶縁素子、及び第4の部位に対応する絶縁素子に対し、期間が重複しないように異常検出信号を送信するように指令する。当該構成とすることで、第3部位及び第4部位に適用する論理演算部を共通化しつつ、第3部位及び第4部位のそれぞれに異常が生じている場合に、受信装置は、第3部位における異常の判定と、第4部位における異常の判定とを行うことができる。第6の構成に本構成を適用する場合、第1部位及び第2部位のそれぞれが第3部位と第4部位とを含む構成とするとよい。 The receiving device instructs the insulating element corresponding to the third part and the insulating element corresponding to the fourth part to transmit an abnormality detection signal so that the periods do not overlap. By adopting this configuration, when the abnormality is occurring in each of the third part and the fourth part while sharing the logical operation unit applied to the third part and the fourth part, the receiving device It is possible to perform the determination of the abnormality in and the determination of the abnormality in the fourth part. When this configuration is applied to the sixth configuration, each of the first portion and the second portion may include a third portion and a fourth portion.
第8の構成は、第1乃至第7の構成のいずれかにおいて、前記異常信号は、前記電力変換回路を構成し前記部位毎に設けられている半導体スイッチング素子が常時開状態となる開異常の発生を表すものと、その半導体スイッチング素子が常時閉状態となる閉異常の発生を表すものとを含み、前記絶縁素子は、前記異常信号に応じて、前記絶縁素子毎に異なり、かつ、対応する半導体スイッチング素子の前記開異常の発生時と前記閉異常の発生時とで異なる波形の前記異常検出信号を送信する。 In an eighth configuration according to any one of the first to seventh configurations, the abnormal signal is an abnormality of an open abnormality in which the semiconductor switching element provided in each part of the power conversion circuit is always open. Including an occurrence and an occurrence of a closing abnormality in which the semiconductor switching element is normally closed, and the insulating element is different for each insulating element according to the abnormal signal and corresponds to The abnormality detection signal having a different waveform is transmitted when the opening abnormality of the semiconductor switching element occurs and when the closing abnormality occurs.
上記構成によれば、異常が生じた半導体スイッチング素子を特定し、さらに、その半導体スイッチング素子において生じた異常が開異常及び閉異常のどちらかであるかを特定することができる。 According to the above configuration, it is possible to specify the semiconductor switching element in which an abnormality has occurred, and further specify whether the abnormality that has occurred in the semiconductor switching element is an open abnormality or a closing abnormality.
第9の構成は、第8の構成において、前記電力変換回路は、インバータ回路(INV)であり、前記半導体スイッチング素子は、前記インバータ回路を構成するものであり、直列接続されている上アームスイッチング素子(SWp1〜SWp3)と、下アームスイッチング素子(SWn1〜SWn3)とのいずれか一方であり、前記受信装置は、前記インバータ回路の制御装置であって、前記異常検出信号に基づいて、前記上アームスイッチング素子及び前記下アームスイッチング素子における前記開異常の発生、及び、前記閉異常の発生を判定する判定部と、前記半導体スイッチング素子に前記閉異常が生じている場合、その閉異常が生じている半導体スイッチング素子に直列接続されている前記上アームスイッチング素子又は前記下アームスイッチング素子の駆動を停止する停止部と、前記半導体スイッチング素子に前記開異常が生じている場合、その開異常が生じている前記半導体スイッチング素子に直列接続されている前記上アームスイッチング素子又は前記下アームスイッチング素子の駆動を許可する許可部と、を有する。 According to a ninth configuration, in the eighth configuration, the power conversion circuit is an inverter circuit (INV), and the semiconductor switching element configures the inverter circuit. One of the elements (SWp1 to SWp3) and the lower arm switching elements (SWn1 to SWn3), and the receiving device is a control device for the inverter circuit, and is based on the abnormality detection signal, and The determination unit for determining the occurrence of the opening abnormality and the occurrence of the closing abnormality in the arm switching element and the lower arm switching element, and when the closing abnormality has occurred in the semiconductor switching element, the closing abnormality has occurred. The upper arm switching element or the lower arm connected in series to the semiconductor switching element A stop portion for stopping driving of the switching element; and when the open abnormality occurs in the semiconductor switching element, the upper arm switching element or the lower switch connected in series to the semiconductor switching element in which the open abnormality occurs A permission unit that permits driving of the arm switching element.
異常が生じた半導体スイッチング素子と直列接続されている半導体スイッチング素子において、異常が生じた半導体スイッチング素子の異常の種類に応じた制御を実施する。当該制御によって、インバータ回路を構成する半導体スイッチング素子に異常が生じた場合であっても、インバータ回路を継続して動作させることが可能になる。 In the semiconductor switching element connected in series with the semiconductor switching element in which the abnormality has occurred, control is performed according to the type of abnormality of the semiconductor switching element in which the abnormality has occurred. This control makes it possible to continuously operate the inverter circuit even when an abnormality has occurred in the semiconductor switching elements constituting the inverter circuit.
(第1実施形態)
以下、「電力変換回路」に適用される「異常情報伝達回路」をハイブリッド車に適用した実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
(First embodiment)
Hereinafter, an embodiment in which an “abnormal information transmission circuit” applied to a “power conversion circuit” is applied to a hybrid vehicle will be described with reference to the drawings.
図1に、本実施形態にかかる電力変換装置の電気的構成を示す。モータジェネレータ10は、駆動輪や内燃機関に機械的に連結されている。モータジェネレータ10は、インバータ装置INVに接続されている。インバータ装置INV(電力変換回路)は、直流電源12の出力電圧を入力電圧とし、直流電力を交流電力に変換するものである。ここで、直流電源12は、端子電圧がたとえば100V以上の高電圧となる高電圧バッテリである。なお、直流電源は、昇降圧コンバータなどであってもよい。
FIG. 1 shows an electrical configuration of the power converter according to the present embodiment. The
インバータ装置INVは、高電圧側のスイッチング素子SWp1〜SWp3(上アームスイッチング素子)及び低電圧側のスイッチング素子SWn1〜SWn3(下アームスイッチング素子)の直列接続体が3つ並列接続されて構成されている。そして、これら各スイッチング素子SWp1〜SWp3、及び、スイッチング素子SWn1〜SWn3の接続点が、モータジェネレータ10の各相にそれぞれ接続されている。スイッチング素子SWp1,SWn1がU相、スイッチング素子SWp2,SWn2がV相、スイッチング素子SWp3,SWn3がW相にそれぞれ相当する。
The inverter device INV is configured by connecting three series connection bodies of switching elements SWp1 to SWp3 (upper arm switching elements) on the high voltage side and switching elements SWn1 to SWn3 (lower arm switching elements) on the low voltage side in parallel. Yes. Connection points of these switching elements SWp <b> 1 to SWp <b> 3 and switching elements SWn <b> 1 to SWn <b> 3 are connected to respective phases of the
また、上記高電圧側のスイッチング素子SWp1〜SWp3及び低電圧側のスイッチング素子SWn1〜SWn3のそれぞれの入出力端子間(コレクタ及びエミッタ間)には、高電圧側のフリーホイールダイオードFDp1〜3及び低電圧側のフリーホイールダイオードFDn1〜3のカソード及びアノードが接続されている。 Further, between the input / output terminals (between the collector and the emitter) of the switching elements SWp1 to SWp3 on the high voltage side and the switching elements SWn1 to SWn3 on the low voltage side, free wheel diodes FDp1 to 3 on the high voltage side and low The cathodes and anodes of the voltage-side freewheel diodes FDn1 to FDn1 are connected.
コンデンサCAは、上アームスイッチSWp1〜SWp3のコレクタ(高電圧側端子)と、下アームスイッチSWn1〜SWn3のエミッタ(低電圧側端子)とに接続され、その両端子間の電圧を平滑化する平滑コンデンサである。 The capacitor CA is connected to the collectors (high voltage side terminals) of the upper arm switches SWp1 to SWp3 and the emitters (low voltage side terminals) of the lower arm switches SWn1 to SWn3, and smoothes the voltage between both terminals. It is a capacitor.
なお、上記インバータ装置INVを構成する半導体スイッチング素子SW(SWp1〜SWp3,SWn1〜SWn3)は、いずれもパワー半導体であり、より具体的には、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)である。 The semiconductor switching elements SW (SWp1 to SWp3, SWn1 to SWn3) constituting the inverter device INV are all power semiconductors, and more specifically, insulated gate bipolar transistors (IGBTs).
制御装置40は、マイクロコンピュータであって、インバータ装置INVを操作することで、モータジェネレータ10の制御量を制御するためのデジタル処理手段である。詳しくは、制御装置40は、後述する絶縁手段としての磁気カプラMp1〜Mp3,Mn1〜Mn3を備えるインターフェース42を介して、インバータ装置INVの各スイッチング素子SWに操作信号を出力することで、インバータ装置INVを操作する。
The
より具体的には、制御装置40はインターフェース42を介して各スイッチング素子SWの制御端子(ゲート)に対して駆動信号を入力する駆動回路Dp1〜Dp3,Dn1〜Dn3に駆動指令信号を出力する。駆動指令信号とは、具体的には、インバータ装置INVの出力電圧の目標値と、インバータ装置INVの入力電圧の検出値とに基づいて設定されるPWM(Pulse Width Modulation)信号である。ここで、インターフェース42に絶縁手段を備えるのは、インバータ装置INVや直流電源12を備える高電圧システムと、制御装置40を備える低電圧システムとを絶縁するためである。
More specifically, the
スイッチSWp1〜SWp3,SWn1〜SWn3のエミッタはそれぞれ絶縁されており、それぞれ異なる基準電圧に接続されている。また、駆動回路Dp1〜Dp3,Dn1〜Dn3は、駆動対象のスイッチSWp1〜SWp3,SWn1〜SWn3のエミッタに接続されている。駆動回路Dp1〜Dp3,Dn1〜Dn3は、駆動対象のスイッチSWp1〜SWp3,SWn1〜SWn3のエミッタの電圧を基準電圧として、駆動対象のスイッチSWp1〜SWp3,SWn1〜SWn3のゲートに電圧を印加する。 The emitters of the switches SWp1 to SWp3, SWn1 to SWn3 are insulated and connected to different reference voltages. The drive circuits Dp1 to Dp3 and Dn1 to Dn3 are connected to the emitters of the switches SWp1 to SWp3 and SWn1 to SWn3 to be driven. The drive circuits Dp1 to Dp3 and Dn1 to Dn3 apply voltages to the gates of the switches SWp1 to SWp3 and SWn1 to SWn3 to be driven using the voltages of the emitters of the switches SWp1 to SWp3 and SWn1 to SWn3 to be driven as reference voltages.
図2に、本実施形態にかかるインバータ装置INVが実装される回路基板50を示す。図示される回路基板50は、インバータ装置INVに接続される高電圧回路領域HVと、低電圧回路領域LVとの双方を有する。ここで、基本的には、図中、右側(上アームスイッチSWp3に対し、上アームスイッチSWp2が設けられている方向と逆の方向)の領域が低電圧回路領域LVであり、中央及び左側(上アームスイッチSWp3に対し、上アームスイッチSWp2が設けられている方向)の領域が高電圧回路領域HVである。ただし、高電圧回路領域HV内には、磁気カプラMp1〜Mp3,Mn1〜Mn3のように、低電圧システムと高電圧システムとの双方を構成する部品も混在している。
FIG. 2 shows a
制御装置40は、図中右側の低電圧回路領域LVに配置されている。インバータ装置INVを構成する各スイッチング素子SWの駆動回路Dp1〜Dp3,Dn1〜Dn3の電源回路を構成するフライバックコンバータ用の電解コンデンサ(図示略)は、低電圧システムを構成するものとして、低電圧回路領域LVに配置されている。また、駆動回路Dp1〜Dp3,Dn1〜Dn3の電源回路を構成するフライバックコンバータ用のトランス(図示略)の1次巻線側は低電圧システムを構成するものとして低電圧回路領域LVに配置され、2次巻線側は高電圧システムを構成するものとして高電圧回路領域HVに配置されている。
The
図3に示すように、上記インバータ装置INVを構成する各スイッチング素子SWは、回路基板50の裏面(図2に示された面の裏面)側から回路基板50に差し込まれて接続されている。ここで、各スイッチング素子SWは、他の素子とともに絶縁材料で被覆されてパワーカードPWC(モジュール)を構成している。パワーカードPWCには、フリーホイールダイオードFDや感温ダイオードSDも収納されているが、図3では、フリーホイールダイオードFDの記載を省略している。
As shown in FIG. 3, each switching element SW constituting the inverter device INV is inserted and connected to the
パワーカードPWCは、高電圧側のスイッチング素子SWpが収納されたものと、低電圧側のスイッチング素子SWnが収納されたものとで互いに同一構造である。パワーカードPWCは、絶縁材料から外部へ露出した複数の信号端子を有する。具体的には、スイッチング素子SWのゲート端子G、エミッタ検出端子KE、センス端子SE、感温ダイオードSDのアノードAおよびカソードKの各端子が、回路基板50に挿入され接続されている。ここで、エミッタ検出端子KEは、スイッチング素子SWのエミッタEに接続され、エミッタEと同電圧の電極である。コレクタ検出端子KCは、スイッチング素子SWのコレクタに接続され、コレクタと同電圧の電極である。センス端子SEは、スイッチング素子SWを流れる電流と相関を有する微小電流を出力するための端子である。
The power card PWC has the same structure in which the switching element SWp on the high voltage side is housed and in which the switching element SWn on the low voltage side is housed. The power card PWC has a plurality of signal terminals exposed to the outside from the insulating material. Specifically, the gate terminal G of the switching element SW, the emitter detection terminal KE, the sense terminal SE, and the anode A and cathode K terminals of the temperature-sensitive diode SD are inserted and connected to the
図2に示すように、スイッチング素子SWは、高電圧システムを構成するものであるため、これら各スイッチング素子SWを他の回路と絶縁すべく、回路基板50には、絶縁領域IAが設けられている。絶縁領域IAは、回路(素子や配線や電源パターン)が配置されない領域である。
As shown in FIG. 2, since the switching elements SW constitute a high voltage system, an insulating region IA is provided on the
図中上の列には、上アームスイッチSWp1〜SWp3を備えるパワーカードPWCの端子が示されており、これらは互いに絶縁領域IAによって隔離されている。そして、絶縁領域IAによって囲まれた領域に上アームスイッチSWp1〜SWp3を駆動する駆動回路Dp1〜Dp3が実装されている。これは、各上アームスイッチSWp1〜SWp3同士のエミッタ検出端子KEの電圧が、対応する下アームスイッチSWn1〜SWn3がオン状態であるかオフ状態であるかに応じて、大きく変動するからである。このため、これらの駆動回路Dp1〜Dp3の動作電圧自体は小さいとはいえ、駆動回路Dp1〜Dp3同士を絶縁する必要が生じる。上記絶縁領域IAの幅は、法規による要請や、絶縁破壊等を回避する観点から定められる。 In the upper row in the figure, terminals of the power card PWC including the upper arm switches SWp1 to SWp3 are shown, which are separated from each other by an insulating region IA. Then, driving circuits Dp1 to Dp3 for driving the upper arm switches SWp1 to SWp3 are mounted in a region surrounded by the insulating region IA. This is because the voltage at the emitter detection terminal KE between the upper arm switches SWp1 to SWp3 varies greatly depending on whether the corresponding lower arm switches SWn1 to SWn3 are in the on state or the off state. For this reason, it is necessary to insulate the drive circuits Dp1 to Dp3 from each other even though the operation voltages of these drive circuits Dp1 to Dp3 are small. The width of the insulating region IA is determined from the viewpoint of avoiding legal requirements, dielectric breakdown, and the like.
また、図中下の列には、下アームスイッチSWn1〜SWn3を備えるパワーカードPWCの端子が示されている。これら下アームスイッチSWn1〜SWn3に対応するエミッタ検出端子KEの電圧が近いため、これらの間に絶縁領域IAが設けられていない。駆動回路Dn1〜Dn3の構成部品の動作電圧自体は、必ずしも低電圧回路領域LV内の部品と比較して大きいわけではない。このため、これら下アームスイッチSWn1〜SWn3の駆動回路Dn1〜Dn3同士は、回路基板50上において必ずしも絶縁領域IAを設ける必要がない。
In the lower column of the figure, terminals of the power card PWC including the lower arm switches SWn1 to SWn3 are shown. Since the voltages of the emitter detection terminals KE corresponding to these lower arm switches SWn1 to SWn3 are close, the insulating region IA is not provided between them. The operating voltages of the components of the drive circuits Dn1 to Dn3 are not necessarily higher than those of the components in the low voltage circuit region LV. For this reason, the drive circuits Dn1 to Dn3 of the lower arm switches SWn1 to SWn3 do not necessarily need to be provided with the insulating region IA on the
しかしながら、駆動回路Dn1〜Dn3の基準電圧(対応するスイッチSWn1〜SWn3のエミッタの電圧)は、インバータ装置INVの動作中において、スイッチSWn1〜SWn3のエミッタ間の抵抗成分及び誘導成分により互いに異なるものである。このため、駆動回路Dn1〜Dn3の間において、絶縁領域IAは設けられていないものの、駆動回路Dn1〜Dn3同士は絶縁されている。 However, the reference voltages (voltages of the emitters of the corresponding switches SWn1 to SWn3) of the drive circuits Dn1 to Dn3 are different from each other depending on the resistance component and the induction component between the emitters of the switches SWn1 to SWn3 during the operation of the inverter device INV. is there. For this reason, although the insulating region IA is not provided between the drive circuits Dn1 to Dn3, the drive circuits Dn1 to Dn3 are insulated from each other.
駆動回路Dp1〜Dp3,Dn1〜Dn3(以下、駆動回路Dとも記載する)は、対応するスイッチング素子SWのゲート端子G、エミッタ検出端子KEに接続されて、スイッチング素子SWのゲート端子Gに電圧を印加することで、スイッチング素子SWを駆動する。 The drive circuits Dp1 to Dp3, Dn1 to Dn3 (hereinafter also referred to as drive circuit D) are connected to the gate terminal G and the emitter detection terminal KE of the corresponding switching element SW, and apply a voltage to the gate terminal G of the switching element SW. By applying the voltage, the switching element SW is driven.
さらに、本実施形態の駆動回路Dは、対応するスイッチング素子SWのセンス端子SE、並びに、感温ダイオードSDのアノードA及びカソードKに接続される。そして、駆動回路Dは、センス端子SEの電圧値に基づいて、スイッチング素子SWに流れる電流を検出する。また、駆動回路Dは、感温ダイオードSDのアノードAとカソードKとの間の電圧に基づいて、スイッチング素子SWの温度を検出する。また、駆動回路Dは、スイッチング素子SWに流れる電流の検出値、及び、スイッチング素子SWの温度の検出値に基づいて、スイッチング素子SWの異常を判定する。また、駆動回路Dは、駆動回路D自身の異常を判定する。そして、駆動回路Dは、スイッチング素子SW及び駆動回路Dの異常情報(即ち、スイッチング素子SWに対応する異常)を表す異常信号を「受信装置」としての制御装置40に送信する。なお、異常判定の主体はスイッチング素子SWや他のICであってもよい。
Furthermore, the drive circuit D of the present embodiment is connected to the sense terminal SE of the corresponding switching element SW and the anode A and cathode K of the temperature sensitive diode SD. Then, the drive circuit D detects the current flowing through the switching element SW based on the voltage value of the sense terminal SE. Further, the drive circuit D detects the temperature of the switching element SW based on the voltage between the anode A and the cathode K of the temperature sensitive diode SD. Further, the drive circuit D determines the abnormality of the switching element SW based on the detected value of the current flowing through the switching element SW and the detected value of the temperature of the switching element SW. Further, the drive circuit D determines an abnormality of the drive circuit D itself. Then, the drive circuit D transmits an abnormality signal indicating abnormality information (that is, an abnormality corresponding to the switching element SW) of the switching element SW and the driving circuit D to the
ここで、上述したように、駆動回路Dと制御装置40とはインターフェース42を介して接続されている。より具体的には、駆動回路Dと制御装置40とは、インターフェース42を構成する磁気カプラMp1〜Mp3,Mn1〜Mn3(以下、磁気カプラMとも記載する)を介して接続されている。磁気カプラMp1〜Mp3,Mn1〜Mn3は、「絶縁素子」に相当し、インバータ装置INVの互いに絶縁された複数の部位(スイッチSWp1〜SWp3,SWn1〜SWn3及び駆動回路Dp1〜Dp3,Dn1〜Dn3)と制御装置40との間にそれぞれ設けられている。磁気カプラMp1〜Mp3,Mn1〜Mn3は、対応する部位(駆動回路Dp1〜Dp3,Dn1〜Dn3)から、その部位における異常の発生を表す異常信号を受信し、受信した異常信号に応じて異常検出信号を制御装置40へ送信する。
Here, as described above, the drive circuit D and the
図4に示すように、磁気カプラMは、駆動回路D側に入力回路22、制御装置40側に出力回路21、そして、入力回路22と出力回路21との間に絶縁素子であるトランス23を備えている。入力回路22は、磁気カプラMに駆動回路Dから入力される入力信号を受信する。そして、入力回路22は、入力信号に応じて、トランス23を介してパルス信号を出力回路21に送信する。出力回路21は、入力回路22から送信されたパルス信号に応じて、磁気カプラMから制御装置40に対して出力信号を送信する。ここで、駆動回路Dから入力回路22に入力される信号は、駆動回路Dが検知した異常信号である。トランス23が「磁気結合素子」に相当し、出力回路21が「バッファ」に相当する。
As shown in FIG. 4, the magnetic coupler M includes an
さらに、磁気カプラMは、制御装置40側に入力回路24、駆動回路D側に出力回路25、そして、入力回路24と出力回路25との間に絶縁素子であるトランス26を備えている。入力回路24は、磁気カプラMに制御装置40から入力される入力信号を受信する。そして、入力回路24は、入力信号に応じて、トランス26を介してパルス信号を出力回路25に送信する。出力回路25は、入力回路24から送信されたパルス信号に応じて、磁気カプラMから駆動回路Dに対して出力信号を送信する。ここで、制御装置40から入力回路24に入力される信号は、駆動回路Dに対する駆動指令信号である。
Further, the magnetic coupler M includes an
ここで、磁気カプラMの出力回路21は、スイッチS1,S2を駆動することで信号を出力する。スイッチS1,S2はMOS−FETであり、磁気カプラMの動作時において、スイッチS1,S2のいずれか一方がオン状態にされる。スイッチS1がオン状態にされると、出力端子と電源とが導通状態とされて出力端子からハイ状態の信号が出力される。また、スイッチS2がオン状態にされると、出力端子と接地電圧とが導通状態とされて出力端子からロー状態の信号が出力される。つまり、磁気カプラMは、所定の基準電圧(接地電圧)を基準としてハイ状態及びロー状態の二値の一方をとる二値信号によって、入力信号に応じて出力信号を送信するものである。なお、磁気カプラMの出力回路25も出力回路21と同様に、スイッチS3,S4を駆動することで信号を出力する。
Here, the
図5に示すように、本実施形態では、回路構成を簡略化するために、磁気カプラMp1〜Mp3,Mn1〜Mn3と、制御装置40との間に論理回路30を設ける構成としている。ここで、回路構成の簡略化とは、制御装置40において異常情報の受信に用いる端子数の低減化や、磁気カプラMp1〜Mp3,Mn1〜Mn3と、制御装置40との間の接続配線の簡略化のことである。
As shown in FIG. 5, in this embodiment, a
本実施形態の磁気カプラMp1〜Mp3,Mn1〜Mn3は、1次側の駆動回路Dp1〜Dp3,Dn1〜Dn3から異常を表す異常信号が入力された場合に、それぞれ2次側(制御装置40側)において、異常検出信号として周期的な信号、例えば、矩形波を送信する。さらに、磁気カプラMp1〜Mp3,Mn1〜Mn3は、磁気カプラMp1〜Mp3,Mn1〜Mn3毎に異なる波形の異常検出信号、より具体的には、磁気カプラMp1〜Mp3,Mn1〜Mn3毎に異なる周波数の異常検出信号を送信する。ここで、異常検出信号の一周期に対するオン時間の比率(デューティ)は、例えば、50%とする。
The magnetic couplers Mp1 to Mp3 and Mn1 to Mn3 of the present embodiment are respectively connected to the secondary side (the
また、磁気カプラMp1〜Mp3,Mn1〜Mn3は、1次側の駆動回路Dp1〜Dp3,Dn1〜Dn3から異常を表す異常信号が入力されていない場合、つまり、対応するスイッチング素子SW及び駆動回路Dが正常である場合、ハイ状態の信号を出力し続ける。言い換えると、デューティ100%の信号を出力し続ける。 Further, the magnetic couplers Mp1 to Mp3, Mn1 to Mn3 are provided when no abnormal signal indicating abnormality is input from the primary side drive circuits Dp1 to Dp3, Dn1 to Dn3, that is, the corresponding switching elements SW and drive circuits D. If is normal, it continues to output a high signal. In other words, a signal with a duty of 100% is continuously output.
図6に、各スイッチング素子SWp1〜SWp3,SWn1〜SWn3(U,V,W相上アーム、U,V,W相下アーム)の正常時及び異常時に出力される異常検出信号を表として示す。 FIG. 6 shows a table of abnormality detection signals output when the switching elements SWp1 to SWp3 and SWn1 to SWn3 (U, V, W phase upper arm, U, V, W phase lower arm) are normal and abnormal.
図7に、磁気カプラM1(磁気カプラMp1〜Mp3,Mn1〜Mn3のいずれか1つ)と、磁気カプラM2(磁気カプラMp1〜Mp3,Mn1〜Mn3のうち、磁気カプラM1と異なるもの)とが出力する異常検出信号を示す。図7において、磁気カプラM1は、周波数f1の異常検出信号を出力し、磁気カプラM2は、周波数f1とは異なる周波数f2の異常検出信号を出力している。 FIG. 7 shows a magnetic coupler M1 (any one of magnetic couplers Mp1 to Mp3, Mn1 to Mn3) and a magnetic coupler M2 (of magnetic couplers Mp1 to Mp3, Mn1 to Mn3, different from the magnetic coupler M1). An abnormality detection signal to be output is shown. In FIG. 7, the magnetic coupler M1 outputs an abnormality detection signal having a frequency f1, and the magnetic coupler M2 outputs an abnormality detection signal having a frequency f2 different from the frequency f1.
ここで、磁気カプラMは、対応する駆動回路Dから出力される異常信号をそのまま異常検出信号として制御装置40側に出力するものであってもよい。即ち、駆動回路Dが、駆動回路D毎に異なる周波数の周期的な異常信号を出力するものであってもよい。
Here, the magnetic coupler M may output the abnormal signal output from the corresponding drive circuit D as it is to the
また、駆動回路Dから異常信号が入力された磁気カプラMが、磁気カプラM毎に異なる周波数の異常検出信号を出力するものであってもよい。この場合、例えば、駆動回路Dが異常信号としてパルス波を磁気カプラMに送信し、そのパルス波を受信した磁気カプラMがその異常信号を保持し、磁気カプラM毎に異なる周波数の周期的な異常検出信号を出力するものであってもよい。 Further, the magnetic coupler M to which the abnormality signal is input from the drive circuit D may output an abnormality detection signal having a different frequency for each magnetic coupler M. In this case, for example, the drive circuit D transmits a pulse wave as an abnormal signal to the magnetic coupler M, and the magnetic coupler M that has received the pulse wave holds the abnormal signal, and periodically has a different frequency for each magnetic coupler M. An abnormality detection signal may be output.
論理回路30は、全ての磁気カプラMp1〜Mp3,Mn1〜Mn3の出力信号を集約した上で論理演算を実施する。そして、制御装置40に対して一本の接続配線を介して、その論理演算の結果を出力する。これにより、複数の磁気カプラMp1〜Mp3,Mn1〜Mn3から制御装置40に対して異常信号が入力される経路を共通化する。ここで、複数の磁気カプラMp1〜Mp3,Mn1〜Mn3と論理回路30とを接続する接続配線の総数よりも、論理回路30と制御装置40とを接続する接続配線の総数のほうが少ないものであればよい。即ち、6個の磁気カプラMp1〜Mp3,Mn1〜Mn3と論理回路30とを接続する接続配線の総数(6本)よりも、論理回路30と制御装置40とを接続する接続配線の総数が少ないものであればよい。
The
さらに、論理回路30は、AND回路を用いることで、全ての磁気カプラMp1〜Mp3,Mn1〜Mn3の出力信号の論理積をとり、磁気カプラMp1〜Mp3,Mn1〜Mn3のいずれか1つから異常検出信号が入力された場合に、制御装置40に対してその異常検出信号をそのまま出力する。これにより、制御装置40は、論理回路30から矩形波が入力される場合、その矩形波の周波数を取得し、その取得した周波数に基づいて、どの磁気カプラMp1〜Mp3,Mn1〜Mn3から異常検出信号が出力されているかを判定することができる。つまり、制御装置40は、どの磁気カプラMp1〜Mp3,Mn1〜Mn3に対応するスイッチング素子SW又は駆動回路Dに異常が生じているかを判定することができる。
Further, the
図5に示すように、論理回路30は、隣り合う磁気カプラMp1〜Mp3,Mn1〜Mn3を直列接続(シリアル接続)する。ここで、図2に示すように、磁気カプラMn3と磁気カプラMn2とが隣り合い、磁気カプラMn2と磁気カプラMn1とが隣り合い、磁気カプラMn1と磁気カプラMp1とが隣り合い、磁気カプラMp1と磁気カプラMp2とが隣り合い、磁気カプラMp2と磁気カプラMp3とが隣り合っている。
As shown in FIG. 5, the
論理回路30は、磁気カプラMn3の出力と磁気カプラMn2の出力とが入力されるAND回路An2を備えている。また、そのAND回路An2の出力と磁気カプラMn1の出力とが入力されるAND回路An1を備えている。また、そのAND回路An1の出力と磁気カプラMp1の出力とが入力されるAND回路Ap1を備えている。また、そのAND回路Ap1の出力と磁気カプラMp2の出力とが入力されるAND回路Ap2を備えている。また、そのAND回路Ap2の出力と磁気カプラMp3の出力とが入力されるAND回路Ap3を備えている。
The
本構成では、上述した通り、隣り合う磁気カプラMp1〜Mp3,Mn1〜Mn3を直列接続するようにAND回路Ap1〜Ap3,An1,An2を設ける構成とした。これにより、磁気カプラMp1〜Mp3,Mn1〜Mn3と論理回路30と制御装置40との間の配線をより簡素化することができる。
In this configuration, as described above, the AND circuits Ap1 to Ap3, An1, and An2 are provided so that the adjacent magnetic couplers Mp1 to Mp3, Mn1 to Mn3 are connected in series. Thereby, the wiring between the magnetic couplers Mp1 to Mp3, Mn1 to Mn3, the
図2に示すとおり、AND回路Ap1〜Ap3,An1,An2において、出力が制御装置40に入力される「第2の論理素子」であるAND回路Ap3に対応する磁気カプラMp3は、制御装置40との距離が最も近いものである。このため、磁気カプラMp1〜Mp3,Mn1〜Mn3と論理回路30と制御装置40との間の配線Lの長さを短くすることができる。これにより、制御装置40が駆動回路Dp1〜Dp3,Dn1〜Dn3の異常をより早く取得することが可能になる。
As shown in FIG. 2, in the AND circuits Ap <b> 1 to Ap <b> 3, An <b> 1, An <b> 2, the magnetic coupler Mp <b> 3 corresponding to the AND circuit Ap <b> 3, which is a “second logic element” input to the
さらに、磁気カプラMp1〜Mp3,Mn1〜Mn3は、駆動回路Dp1〜Dp3,Dn1〜Dn3から異常を表す異常信号が入力されていない場合、つまり、駆動回路Dp1〜Dp3,Dn1〜Dn3のいずれも異常を検知していない場合、ハイ状態の信号を出力し続ける。また、AND回路Ap1〜Ap3,An1,An2の入力端子は、抵抗を介して電源に接続されることでプルダウンされている。このため、システム全体として異常が発生していない場合、AND回路Ap1〜Ap3,An1,An2にはハイ状態の信号が入力され、論理回路30(AND回路Ap3)から、システム全体が正常であることを表すハイ状態の信号が出力される。 Further, the magnetic couplers Mp1 to Mp3, Mn1 to Mn3 are abnormal when no abnormality signal indicating abnormality is input from the drive circuits Dp1 to Dp3, Dn1 to Dn3, that is, all of the drive circuits Dp1 to Dp3, Dn1 to Dn3 are abnormal. If no signal is detected, a high signal is continuously output. The input terminals of the AND circuits Ap1 to Ap3, An1, and An2 are pulled down by being connected to a power source through a resistor. For this reason, when no abnormality occurs in the entire system, a high signal is input to the AND circuits Ap1 to Ap3, An1, and An2, and the entire system is normal from the logic circuit 30 (AND circuit Ap3). A high state signal is output.
この構成によれば、磁気カプラMp1〜Mp3,Mn1〜Mn3と、AND回路Ap1〜Ap3,An1,An2との接続において、断線などによって開異常が生じた場合、AND回路Ap1〜Ap3,An1,An2の入力のうち一つが矩形波とされる。これにより、論理回路30からは、異常の発生を表す矩形波が出力される。また、AND回路Ap1〜Ap3,An1,An2同士の接続において、断線などによって開異常が生じた場合、AND回路Ap1〜Ap3,An1の入力のうち一つがロー状態とされる。これにより、論理回路30からは、異常の発生を表すロー状態の信号が出力される。
According to this configuration, when an open abnormality occurs due to disconnection or the like in the connection between the magnetic couplers Mp1 to Mp3, Mn1 to Mn3 and the AND circuits Ap1 to Ap3, An1 and An2, the AND circuits Ap1 to Ap3, An1 and An2 One of the inputs is a rectangular wave. As a result, the
つまり、本構成によれば、磁気カプラMp1〜Mp3,Mn1〜Mn3と、AND回路Ap1〜Ap3,An1,An2との接続における開異常、及び、AND回路Ap1〜Ap3,An1,An2同士の接続における開異常をシステム全体における異常として検出することが可能となる。 That is, according to the present configuration, the open abnormality in the connection between the magnetic couplers Mp1 to Mp3, Mn1 to Mn3 and the AND circuits Ap1 to Ap3, An1 and An2, and the connection between the AND circuits Ap1 to Ap3, An1 and An2 An open abnormality can be detected as an abnormality in the entire system.
また、磁気カプラMp1〜Mp3,Mn1〜Mn3自身の異常によって、磁気カプラMp1〜Mp3,Mn1〜Mn3の動作が停止した場合、AND回路Ap1〜Ap3,An1,An2の入力のうち一つがロー状態とされる。これにより、論理回路30からは、システム全体としての異常の発生を表すロー状態の信号が出力される。つまり、本構成によれば、磁気カプラMp1〜Mp3,Mn1〜Mn3自身における異常をシステム全体における異常として検出することが可能となる。
Further, when the operation of the magnetic couplers Mp1 to Mp3, Mn1 to Mn3 is stopped due to an abnormality of the magnetic couplers Mp1 to Mp3, Mn1 to Mn3 itself, one of the inputs of the AND circuits Ap1 to Ap3, An1 and An2 is in a low state. Is done. As a result, the
(第2実施形態)
第1実施形態では、磁気カプラMp1〜Mp3,Mn1〜Mn3が、異常検出信号として、磁気カプラMp1〜Mp3,Mn1〜Mn3毎に異なる周波数の矩形波を出力する構成とした。これを変更し、磁気カプラMp1〜Mp3,Mn1〜Mn3が、異常検出信号として、磁気カプラMp1〜Mp3,Mn1〜Mn3毎に同一の周波数、且つ、異なるデューティの矩形波を出力する構成とする。
(Second Embodiment)
In the first embodiment, the magnetic couplers Mp1 to Mp3 and Mn1 to Mn3 are configured to output rectangular waves having different frequencies for the magnetic couplers Mp1 to Mp3 and Mn1 to Mn3 as abnormality detection signals. This is changed so that the magnetic couplers Mp1 to Mp3, Mn1 to Mn3 output rectangular waves having the same frequency and different duties for the magnetic couplers Mp1 to Mp3, Mn1 to Mn3 as the abnormality detection signals.
図8に、磁気カプラM1(磁気カプラMp1〜Mp3,Mn1〜Mn3のいずれか1つ)と、磁気カプラM2(磁気カプラMp1〜Mp3,Mn1〜Mn3のうち、磁気カプラM1と異なるもの)とが出力する異常検出信号を示す。図8に示すように、磁気カプラM1は、駆動回路Dp1から異常信号が入力された場合に、例えば、デューティ40%の矩形波を出力する構成とし、磁気カプラM2は、駆動回路Dp2から異常信号が入力された場合に、例えば、デューティ60%の矩形波を出力する。 FIG. 8 shows a magnetic coupler M1 (any one of magnetic couplers Mp1 to Mp3, Mn1 to Mn3) and a magnetic coupler M2 (of magnetic couplers Mp1 to Mp3, Mn1 to Mn3, different from the magnetic coupler M1). An abnormality detection signal to be output is shown. As shown in FIG. 8, when an abnormal signal is input from the drive circuit Dp1, the magnetic coupler M1 is configured to output a rectangular wave with a duty of 40%, for example, and the magnetic coupler M2 receives the abnormal signal from the drive circuit Dp2. For example, a rectangular wave with a duty of 60% is output.
このような構成にすることで、制御装置40は、論理回路30から矩形波が入力される場合、その矩形波のデューティを取得し、その取得したデューティに基づいて、どの磁気カプラMp1〜Mp3,Mn1〜Mn3から異常検出信号が出力されているかを判定することができる。つまり、制御装置40は、どの磁気カプラMp1〜Mp3,Mn1〜Mn3に対応するスイッチング素子SW又は駆動回路Dに異常が生じているかを判定することができる。
With such a configuration, when a rectangular wave is input from the
(第3実施形態)
第3実施形態の構成を図9に示す。本実施形態では、磁気カプラMp1〜Mp3がAND回路Ap1,Ap2から構成される第1の論理回路30A(第1論理演算部)によって直列接続され、磁気カプラMn1〜Mn3がAND回路An1,An2から構成される第2の論理回路30B(第2論理演算部)によって直列接続されている。そして、論理回路30A,30Bの出力がそれぞれ独立して制御装置40に入力される。
(Third embodiment)
The configuration of the third embodiment is shown in FIG. In the present embodiment, the magnetic couplers Mp1 to Mp3 are connected in series by a
つまり、第1の論理回路30Aには、上アームスイッチSWp1〜SWp3(第1部位)に対応する磁気カプラMp1〜Mp3から異常検出信号が入力される。同様に、第2の論理回路30Bには、下アームスイッチSWn1〜SWn3(第2部位)に対応する磁気カプラMn1〜Mn3から異常検出信号が入力される。
That is, the
即ち、複数の第1部位に対応する磁気カプラMp1〜Mp3と第1論理回路30Aとを接続する接続配線と、複数の第2部位に対応する磁気カプラMn1〜Mn3と第2論理回路30Bとを接続する接続配線とを合算した総数よりも、第1論理回路30A及び第2論理回路30Bそれぞれと制御装置40とを接続する接続配線の総数のほうが少ない構成としている。
That is, the connection wiring for connecting the magnetic couplers Mp1 to Mp3 corresponding to the plurality of first parts and the
本実施形態の構成によれば、上アームスイッチSWp1〜SWp3のいずれか一つと、下アームスイッチSWn1〜SWn3のいずれか一つとに同時に異常が生じた場合に、制御装置40は、どの部位において異常が生じたのかを判定することができる。
According to the configuration of the present embodiment, when an abnormality occurs simultaneously in any one of the upper arm switches SWp1 to SWp3 and any one of the lower arm switches SWn1 to SWn3, the
制御装置40が上アームスイッチSWp1〜SWp3の駆動回路Dp1〜Dp3の異常信号と下アームスイッチSWn1〜SWn3の駆動回路Dn1〜Dn3の異常信号とを独立して取得することで、制御装置40が駆動回路Dp1〜Dp3,Dn1〜Dn3の異常をより早く取得することが可能になる。
The
(第4実施形態)
第4実施形態の構成を図10に示す。本実施形態では、磁気カプラMp1,Mn1の出力がAND回路A1に入力され、磁気カプラMp2,Mn2の出力がAND回路A2に入力され、磁気カプラMp3,Mn3の出力がAND回路A3に入力される。そして、AND回路A1〜A3の出力がそれぞれ独立して制御装置40に入力される。
(Fourth embodiment)
The configuration of the fourth embodiment is shown in FIG. In this embodiment, the outputs of the magnetic couplers Mp1 and Mn1 are input to the AND circuit A1, the outputs of the magnetic couplers Mp2 and Mn2 are input to the AND circuit A2, and the outputs of the magnetic couplers Mp3 and Mn3 are input to the AND circuit A3. . Then, the outputs of the AND circuits A1 to A3 are independently input to the
本実施形態の構成によれば、U相の上下アームスイッチSWp1,SWn1のいずれか1つと、V相の上下アームスイッチSWp2,SWn2のいずれか1つと、W相の上下アームスイッチSWp3,SWn3のいずれか1つと、に同時に異常が生じた場合に、制御装置40は、どの部位において異常が生じたのかを判定することができる。
According to the configuration of this embodiment, any one of the U-phase upper and lower arm switches SWp1 and SWn1, the V-phase upper and lower arm switches SWp2 and SWn2, and the W-phase upper and lower arm switches SWp3 and SWn3 When an abnormality occurs at the same time, the
(第5実施形態)
本実施形態の構成では、図5に示した第1実施形態の構成と同様に、論理回路30を介して、磁気カプラMp1〜Mp3,Mn1〜Mn3の出力を制御装置40に入力する構成とする。
(Fifth embodiment)
In the configuration of this embodiment, similarly to the configuration of the first embodiment shown in FIG. 5, the outputs of the magnetic couplers Mp1 to Mp3 and Mn1 to Mn3 are input to the
ここで、本実施形態の制御装置40は、「第3部位」としての上アームスイッチSWp1〜SWp3に対応する磁気カプラMp1〜Mp3に対して、異常検出信号を所定の第1期間において送信するように指令する。また、制御装置40は、「第4部位」としての下アームスイッチSWn1〜SWn3に対応する磁気カプラMn1〜Mn3に対して、異常検出信号を第1期間と重複しない所定の第2期間において送信するように指令する。
Here, the
ここで、制御装置40が各磁気カプラMp1〜Mp3,Mn1〜Mn3に対して異常検出信号を送信するように指令する指令信号は、具体的には、互いに周波数の異なる矩形波である。なお、当該指令信号は、「第3部位」を示すビット列(例えば0)を表すデジタル信号、及び、「第4部位」を示すビット列(例えば1)を表すデジタル信号であってもよい。この場合、0を表すデジタル信号が磁気カプラMp1〜Mp3,Mn1〜Mn3に入力されると、磁気カプラMp1〜Mp3が異常検出信号を出力し、1を表すデジタル信号が磁気カプラMp1〜Mp3,Mn1〜Mn3に入力されると、磁気カプラMn1〜Mn3が異常検出信号を出力する。
Here, the command signal that instructs the
つまり、制御装置40は、磁気カプラMp1〜Mp3に対して、異常検出信号を送信するように指令する場合、周波数A、かつ、所定のデューティ(例えば、50%)の矩形波を、磁気カプラMp1〜Mp3,Mn1〜Mn3に対して出力する。周波数A、かつ、所定のデューティの矩形波を受信した磁気カプラMp1〜Mp3は、制御装置40に対して異常検出信号を出力する。
That is, when the
また、制御装置40は、磁気カプラMn1〜Mn3に対して、異常検出信号を送信するように指令する場合、周波数B(≠A)、かつ、所定のデューティ(例えば、50%)の矩形波を、磁気カプラMp1〜Mp3,Mn1〜Mn3に対して出力する。周波数B、かつ、所定のデューティの矩形波を受信した磁気カプラMn1〜Mn3は、制御装置40に対して異常検出信号を出力する。
Further, when the
本実施形態の構成によれば、上アームスイッチSWp1〜SWp3のいずれか一つと、下アームスイッチSWn1〜SWn3のいずれか一つとに同時に異常が生じた場合に、制御装置40は、どの部位において異常が生じたのかを判定することができる。また、論理回路30を磁気カプラMp1〜Mp3,Mn1〜Mn3で共通化することができる。
According to the configuration of the present embodiment, when an abnormality occurs simultaneously in any one of the upper arm switches SWp1 to SWp3 and any one of the lower arm switches SWn1 to SWn3, the
ここで、制御装置40は、磁気カプラMp1〜Mp3,Mn1〜Mn3毎に異なった期間で、異常検出信号を出力するように指令してもよい。制御装置40が各磁気カプラMp1〜Mp3,Mn1〜Mn3に対して異常検出信号を送信するように指令する指令信号は、具体的には、互いに周波数の異なる矩形波である。なお、当該指令信号は、各絶縁素子を示すビット列(例えば、Mp1:000,Mp2:001,Mp3:010,Mn1:100,Mn2:101,Mn3:110)を表すデジタル信号であってもよい。この場合、例えば、000を表すデジタル信号が磁気カプラMp1〜Mp3,Mn1〜Mn3に入力されると、磁気カプラMp1が異常検出信号を出力し、100を表すデジタル信号が磁気カプラMp1〜Mp3,Mn1〜Mn3に入力されると、磁気カプラMn1が異常検出信号を出力する。
Here, the
(第6実施形態)
本実施形態の磁気カプラMp1〜Mp3,Mn1〜Mn3は、1次側の駆動回路Dp1〜Dp3,Dn1〜Dn3から異常を表す異常信号が入力された場合に、それぞれ2次側(制御装置40側)において、異常検出信号として周期的な信号、例えば、矩形波を送信する。さらに、磁気カプラMp1〜Mp3,Mn1〜Mn3は、磁気カプラMp1〜Mp3,Mn1〜Mn3毎に異なる周波数の異常検出信号を送信する。
(Sixth embodiment)
The magnetic couplers Mp1 to Mp3 and Mn1 to Mn3 of the present embodiment are respectively connected to the secondary side (the
ここで、磁気カプラMp1〜Mp3,Mn1〜Mn3は、スイッチSWp1〜SWp3,SWn1〜SWn3において開異常が生じている場合、デューティ30%の異常検出信号を出力する。また、磁気カプラMp1〜Mp3,Mn1〜Mn3は、スイッチSWp1〜SWp3,SWn1〜SWn3において閉異常が生じている場合、デューティ70%の異常検出信号を出力する。つまり、開異常と閉異常とで異なるデューティの異常検出信号を出力する。これにより、「判定部」としての制御装置40は、異常検出信号に基づいて、どのスイッチSWp1〜SWp3,SWn1〜SWn3において異常が生じているかの特定に加えて、開異常及び閉異常のいずれが生じているかの判定を実施できる。
Here, the magnetic couplers Mp1 to Mp3, Mn1 to Mn3 output an abnormality detection signal with a duty of 30% when an open abnormality occurs in the switches SWp1 to SWp3, SWn1 to SWn3. Further, the magnetic couplers Mp1 to Mp3, Mn1 to Mn3 output an abnormality detection signal with a duty of 70% when a closing abnormality occurs in the switches SWp1 to SWp3, SWn1 to SWn3. That is, an abnormality detection signal with a different duty is output for the opening abnormality and the closing abnormality. Thereby, the
図11に、各スイッチング素子SWp1〜SWp3,SWn1〜SWn3(U,V,W相上アーム、U,V,W相下アーム)の正常時、開異常時、及び閉異常時に出力される異常検出信号を表として示す。 FIG. 11 shows abnormality detections output when the switching elements SWp1 to SWp3, SWn1 to SWn3 (U, V, W phase upper arm, U, V, W phase lower arm) are normal, open abnormal, and closed abnormal. Signals are shown as a table.
ここで、開異常とは、スイッチSWが駆動端子(ゲート端子)に入力される信号に依らず常時開状態となる異常(オープン故障)であり、閉異常とは、スイッチSWが駆動端子(ゲート端子)に入力される信号に依らず常時閉状態となる異常(ショート故障)である。開異常及び閉異常は、スイッチSW自身の異常に加えて、スイッチSWと他の素子との配線の異常によっても生じるものである。 Here, the open abnormality is an abnormality (open failure) in which the switch SW is always open regardless of the signal input to the drive terminal (gate terminal), and the close abnormality is the switch SW is connected to the drive terminal (gate). This is an abnormality (short fault) that is normally closed regardless of the signal input to the terminal. The opening abnormality and the closing abnormality are caused by an abnormality in the wiring between the switch SW and other elements in addition to the abnormality of the switch SW itself.
さらに、本実施形態の制御装置40は、各スイッチSWの異常の種別に応じて、その異常が生じているスイッチSWに直列接続されているスイッチSW(同一のレグに属するスイッチSW)の駆動を制限する。
Further, according to the type of abnormality of each switch SW, the
即ち、「停止部」としての制御装置40は、スイッチSWに閉異常が生じている場合、その閉異常が生じているスイッチSWに直列接続されているスイッチSWの駆動を停止する。これにより、上アームスイッチと下アームスイッチとが同時にオン状態とされて、直流電源12の両端子がショートすることを抑制できる。
In other words, when the switch SW is abnormally closed, the
また、「許可部」としての制御装置40は、スイッチSWに開異常が生じている場合、その開異常が生じているスイッチSWに直列接続されているスイッチSWの駆動を許可する。これにより、スイッチSWに異常が生じている場合であっても、異常が生じているスイッチSWに直列接続されているスイッチSWに対して電流を流すことが可能になり、他のレグに属するスイッチSWに流れる電流の増加を抑制することができる。
Further, when an open abnormality occurs in the switch SW, the
また、上記実施形態では、磁気カプラMp1〜Mp3,Mn1〜Mn3毎に異なる周波数の異常検出信号を送信し、さらに、開異常と閉異常とで異なるデューティの異常検出信号を出力する構成としたが、これを変更してもよい。即ち、各磁気カプラMp1〜Mp3,Mn1〜Mn3において、開異常と閉異常とで異なる周波数の異常検出信号を出力するとともに、磁気カプラMp1〜Mp3,Mn1〜Mn3毎に異なる周波数の異常検出信号を送信する構成としてもよい。 Moreover, in the said embodiment, it was set as the structure which transmits the abnormality detection signal of a different frequency for every magnetic coupler Mp1-Mp3, Mn1-Mn3, and also outputs the abnormality detection signal of a different duty by open abnormality and closing abnormality. This may be changed. That is, in each of the magnetic couplers Mp1 to Mp3, Mn1 to Mn3, an abnormality detection signal having a different frequency is output depending on whether the abnormality is open or closed, and an abnormality detection signal having a different frequency for each magnetic coupler Mp1 to Mp3, Mn1 to Mn3. It is good also as a structure which transmits.
つまり、スイッチSWp1の開異常を周波数Aで表し、スイッチSWp1の閉異常を周波数Bで表し、スイッチSWp2の開異常を周波数Cで表し、スイッチSWp2の閉異常を周波数Dで表し、スイッチSWp3の開異常を周波数Eで表し、スイッチSWp3の閉異常を周波数Fで表し、スイッチSWn1の開異常を周波数Gで表し、スイッチSWn1の閉異常を周波数Hで表し、スイッチSWn2の開異常を周波数Iで表し、スイッチSWn2の閉異常を周波数Jで表し、スイッチSWn3の開異常を周波数Kで表し、スイッチSWn3の閉異常を周波数Lで表す構成としてもよい(ただし、周波数A〜Lは互いに異なる値)。 That is, the opening abnormality of the switch SWp1 is represented by the frequency A, the closing abnormality of the switch SWp1 is represented by the frequency B, the opening abnormality of the switch SWp2 is represented by the frequency C, the closing abnormality of the switch SWp2 is represented by the frequency D, and the opening of the switch SWp3 is represented. Abnormality is represented by frequency E, closing abnormality of switch SWp3 is represented by frequency F, opening abnormality of switch SWn1 is represented by frequency G, closing abnormality of switch SWn1 is represented by frequency H, and opening abnormality of switch SWn2 is represented by frequency I. The switch SWn2 may be closed by frequency J, the switch SWn3 may be opened abnormally by frequency K, and the switch SWn3 may be closed by frequency L (however, the frequencies A to L are different from each other).
(第7実施形態)
第1実施形態では、磁気カプラMp1〜Mp3,Mn1〜Mn3が、異常検出信号として、磁気カプラMp1〜Mp3,Mn1〜Mn3毎に異なる周波数の矩形波を出力する構成とした。第5実施形態では、これを変更し、磁気カプラMp1〜Mp3,Mn1〜Mn3が、異常検出信号として、磁気カプラMp1〜Mp3,Mn1〜Mn3毎に同一の周波数、且つ、異なるデューティの矩形波を出力する構成とする。
(Seventh embodiment)
In the first embodiment, the magnetic couplers Mp1 to Mp3 and Mn1 to Mn3 are configured to output rectangular waves having different frequencies for the magnetic couplers Mp1 to Mp3 and Mn1 to Mn3 as abnormality detection signals. In the fifth embodiment, this is changed, and the magnetic couplers Mp1 to Mp3, Mn1 to Mn3 use, as abnormality detection signals, rectangular waves having the same frequency and different duties for the magnetic couplers Mp1 to Mp3, Mn1 to Mn3. The configuration is to output.
例えば、磁気カプラMp1は異常検出信号としてデューティ30%の矩形波を、磁気カプラMp2は異常検出信号としてデューティ35%の矩形波を、磁気カプラMp3は異常検出信号としてデューティ40%の矩形波を、磁気カプラMn1は異常検出信号としてデューティ45%の矩形波を、磁気カプラMn2は異常検出信号としてデューティ50%の矩形波を、磁気カプラMn3は異常検出信号としてデューティ55%の矩形波を、それぞれ出力する構成とする。制御装置40は、受信した異常検出信号のデューティに基づいて、どの磁気カプラMp1〜Mp3,Mn1〜Mn3に対応するスイッチSWに異常が生じているかを判定することができる。
For example, the magnetic coupler Mp1 has a rectangular wave with a duty of 30% as an abnormality detection signal, the magnetic coupler Mp2 has a rectangular wave with a duty of 35% as an abnormality detection signal, the magnetic coupler Mp3 has a rectangular wave with a duty of 40% as an abnormality detection signal, The magnetic coupler Mn1 outputs a rectangular wave with a duty of 45% as an abnormality detection signal, the magnetic coupler Mn2 outputs a rectangular wave with a duty of 50% as an abnormality detection signal, and the magnetic coupler Mn3 outputs a rectangular wave with a duty of 55% as an abnormality detection signal. The configuration is as follows. The
なお、磁気カプラMp1〜Mp3,Mn1〜Mn3が、異常検出信号として、磁気カプラMp1〜Mp3,Mn1〜Mn3毎に異なる周波数、且つ、異なるデューティの矩形波を出力する構成としてもよい。 The magnetic couplers Mp1 to Mp3 and Mn1 to Mn3 may output a rectangular wave having a different frequency and a different duty for each of the magnetic couplers Mp1 to Mp3 and Mn1 to Mn3 as the abnormality detection signal.
(第8実施形態)
上記実施形態では、「絶縁素子」として、磁気カプラを用いたが、これを変更し、レシーバ31、絶縁トランス32、及びドライバ33を用いてもよい。具体的には、図12に示すように、1次側の駆動回路Dp1〜Dp3,Dn1〜Dn3から異常を表す異常信号が入力されるレシーバ31(バッファ)と、レシーバから信号が1次コイルに入力される絶縁トランス32と、絶縁トランス32の2次コイルから信号が入力され、制御装置40側に信号を出力するドライバ33(バッファ)とを用いる構成としてもよい。バッファによって、一次側と二次側とを分離する。
(Eighth embodiment)
In the above embodiment, the magnetic coupler is used as the “insulating element”. However, the
(第9実施形態)
第9実施形態の磁気カプラMp1〜Mp3,Mn1〜Mn3は、駆動回路Dp1〜Dp3,Dn1〜Dn3から異常を表す異常信号が入力された場合に、異常検出信号として周期的な信号、例えば、矩形波を送信する。さらに、磁気カプラMp1〜Mp3,Mn1〜Mn3は、磁気カプラMp1〜Mp3,Mn1〜Mn3毎に異なる周波数の異常検出信号を送信する。ここで、異常検出信号の一周期に対するオフ時間の比率(デューティ)は、例えば、50%とする。また、磁気カプラMp1〜Mp3,Mn1〜Mn3は、1次側の駆動回路Dp1〜Dp3,Dn1〜Dn3から異常を表す異常信号が入力されていない場合、つまり、各スイッチング素子SWが正常である場合、ロー状態の信号を出力し続ける。
(Ninth embodiment)
The magnetic couplers Mp1 to Mp3 and Mn1 to Mn3 of the ninth embodiment have a periodic signal, for example, a rectangular signal, as an abnormality detection signal when an abnormality signal indicating abnormality is input from the drive circuits Dp1 to Dp3, Dn1 to Dn3. Send a wave. Further, the magnetic couplers Mp1 to Mp3, Mn1 to Mn3 transmit abnormality detection signals having different frequencies for the magnetic couplers Mp1 to Mp3, Mn1 to Mn3. Here, the ratio (duty) of the off time with respect to one cycle of the abnormality detection signal is, for example, 50%. Further, the magnetic couplers Mp1 to Mp3, Mn1 to Mn3 are when no abnormal signal indicating abnormality is input from the primary side drive circuits Dp1 to Dp3, Dn1 to Dn3, that is, when each switching element SW is normal. Continue to output a low signal.
さらに、第9実施形態の論理回路30Cは、OR回路を用いることで、磁気カプラMp1〜Mp3,Mn1〜Mn3の1つから異常検出信号が入力された場合に、制御装置40に対してその異常検出信号をそのまま出力する。これにより、制御装置40は、論理回路30から矩形波が入力される場合、その矩形波の周波数を取得し、その取得した周波数に基づいて、どの磁気カプラMp1〜Mp3,Mn1〜Mn3から異常検出信号が出力されているかを判定することができる。つまり、制御装置40は、どの磁気カプラMp1〜Mp3,Mn1〜Mn3に対応するスイッチング素子SWに異常が生じているかを判定することができる。
Furthermore, the
図13に第9実施形態の構成を示す。論理回路30Cは、磁気カプラMn3,Mn2の出力は、OR回路On2に入力される。また、そのOR回路On2の出力と磁気カプラMn1の出力とは、OR回路On1に入力される。また、そのAND回路An1の出力と磁気カプラMp1の出力とはOR回路Op1に入力される。また、そのOR回路Op1の出力と磁気カプラMp2の出力とは、OR回路Op2に入力される。また、そのOR回路Op2の出力と磁気カプラMp3の出力とは、OR回路Op3に入力される。OR回路Op3の出力信号は、論理回路30Cの出力信号として制御装置40に入力される。
FIG. 13 shows the configuration of the ninth embodiment. In the
論理回路30CがOR回路Op1〜Op3,On1,On2を備える図13の構成では、OR回路Op1〜Op3,On1,On2の入力がプルアップされている。さらに、駆動回路Dp1〜Dp3,Dn1〜Dn3のいずれも異常を検知していない場合、磁気カプラMp1〜Mp3,Mn1〜Mn3はロー状態の信号を出力し続ける。
In the configuration of FIG. 13 in which the
上記構成によれば、磁気カプラMp1〜Mp3,Mn1〜Mn3とOR回路Op1〜Op3,On1,On2との接続に開異常が生じた場合、制御装置40に対してシステム全体としての異常の発生を表すハイ状態の信号が入力される。同様に、OR回路Op1〜Op3,On1,On2同士の接続に開異常が生じた場合、制御装置40に対してシステム全体としての異常の発生を表すハイ状態の信号が入力される。また、磁気カプラMp1〜Mp3,Mn1〜Mn3の動作が停止した場合に、制御装置40に対してシステム全体としての異常の発生を表すハイ状態の信号が入力される。
According to the above configuration, when an open abnormality occurs in the connection between the magnetic couplers Mp1 to Mp3, Mn1 to Mn3 and the OR circuits Op1 to Op3, On1 and On2, the
つまり、上記構成によれば、磁気カプラMp1〜Mp3,Mn1〜Mn3と、OR回路Op1〜Op3,On1,On2との接続における開異常、及び、OR回路Op1〜Op3,On1,On2同士の接続における開異常をシステム全体における異常として検出することが可能となる。 That is, according to the above configuration, the open abnormality in the connection between the magnetic couplers Mp1 to Mp3, Mn1 to Mn3 and the OR circuits Op1 to Op3, On1, On2, and the connection between the OR circuits Op1 to Op3, On1, On2 An open abnormality can be detected as an abnormality in the entire system.
(他の実施形態)
・AND回路Ap1〜Ap3,An1,An2の入力側のプルアップを省略する構成としてもよい。AND回路Ap1〜Ap3,An1,An2の入力側のプルダウンを省略する構成では、磁気カプラMp1〜Mp3,Mn1〜Mn3が、駆動回路Dp1〜Dp3,Dn1〜Dn3が異常を検知していない場合、ハイ状態の信号を出力し続けなくともよい。
(Other embodiments)
The pull-up on the input side of the AND circuits Ap1 to Ap3, An1, and An2 may be omitted. In the configuration in which the pull-down on the input side of the AND circuits Ap1 to Ap3, An1 and An2 is omitted, the magnetic couplers Mp1 to Mp3, Mn1 to Mn3 are high when the drive circuits Dp1 to Dp3, Dn1 to Dn3 have not detected an abnormality. It is not necessary to continue outputting the status signal.
・第1実施形態の構成において、AND回路Ap1〜Ap3,An1〜An3に代えてNAND回路を用いてもよい。この場合、各NAND回路の出力が隣り合うNAND回路に対して反転して入力される構成とするとよい。同様に、第9実施形態の構成において、OR回路に代えてNOR回路を用いてもよい。この場合、各NOR回路の出力が隣り合うNOR回路に対して反転して入力される構成とするとよい。 In the configuration of the first embodiment, a NAND circuit may be used instead of the AND circuits Ap1 to Ap3 and An1 to An3. In this case, the output of each NAND circuit may be inverted and input to the adjacent NAND circuit. Similarly, in the configuration of the ninth embodiment, a NOR circuit may be used instead of the OR circuit. In this case, the output of each NOR circuit is preferably inverted and input to the adjacent NOR circuit.
・上記実施形態では、論理素子として、2入力1出力のOR回路やAND回路を用いる構成としたが、これを変更し、n入力1出力のOR回路やAND回路を用いてもよい(nは3以上の自然数)。 In the above embodiment, a 2-input 1-output OR circuit or AND circuit is used as the logic element, but an n-input 1-output OR circuit or AND circuit may be used by changing this. A natural number of 3 or more).
・「電力変換回路」は、インバータ回路以外のものであってもよい。例えば、DCDCコンバータなどであってもよい。 The “power conversion circuit” may be other than the inverter circuit. For example, a DCDC converter may be used.
・図4に示した磁気カプラMの出力回路21,25は、プッシュプル方式であり、ハイ状態(電源電圧)又はロー状態(接地電圧)の電圧を出力する。これを変更し、オープンドレイン方式であってもよい。出力回路21,25をオープンドレイン方式とすると、出力回路21,25は、オープン状態となるか、接地電圧(基準電圧)を出力する。
The
・「絶縁素子」として、容量結合方式の絶縁素子を用いてもよい。また、フォトカプラなどを用いてもよい。 As the “insulating element”, a capacitively coupled insulating element may be used. Further, a photocoupler or the like may be used.
・磁気カプラMが出力する「周期的な信号」は、矩形波に限定されるものではなく、正弦波やノコギリ波や三角波などであってもよい。 The “periodic signal” output from the magnetic coupler M is not limited to a rectangular wave, and may be a sine wave, a sawtooth wave, a triangular wave, or the like.
・論理演算部は、AND回路やOR回路のような論理回路に代えて、ワイアードANDやワイアードORを用いてもよい。 The logic operation unit may use a wired AND or a wired OR instead of a logic circuit such as an AND circuit or an OR circuit.
30…論理回路、40…制御装置、INV…インバータ装置、Mp1〜Mp3,Mn1〜Mn3…磁気カプラ、SWp1〜SWp3,SWn1〜SWn3…上アームスイッチ。
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記電力変換回路の互いに絶縁された複数の部位(SWp1〜SWp3,SWn1〜SWn3)と前記受信装置との間にそれぞれ設けられ、対応する前記部位からその部位における異常の発生を表す異常信号を受信し、受信した前記異常信号に応じて異常検出信号を前記受信装置へ送信する絶縁素子(Mp1〜Mp3,Mn1〜Mn3)と、
複数の前記絶縁素子と前記受信装置との間に設けられ、前記異常検出信号に対して論理演算を行い、その論理演算の結果を前記受信装置に出力する論理演算部(30)と、を備え、
複数の前記絶縁素子と前記論理演算部とを接続する接続配線の総数よりも、前記論理演算部と前記受信装置とを接続する接続配線の総数のほうが少なく、
前記絶縁素子は、前記異常信号に応じて、前記絶縁素子毎に異なる波形の前記異常検出信号を送信する異常情報伝達回路。 An abnormality information transmission circuit for transmitting information representing an abnormality of the power conversion circuit (INV) to a receiving device (40) insulated from the power conversion circuit,
Provided between the receiving device and a plurality of mutually insulated parts (SWp1 to SWp3, SWn1 to SWn3) of the power conversion circuit, and receive an abnormality signal indicating the occurrence of abnormality in the part from the corresponding part And an insulating element (Mp1 to Mp3, Mn1 to Mn3) for transmitting an abnormality detection signal to the receiving device according to the received abnormality signal,
A logic operation unit (30) provided between the plurality of insulating elements and the receiving device, performing a logical operation on the abnormality detection signal, and outputting a result of the logical operation to the receiving device; ,
Less than the total number of connection wirings connecting the plurality of insulating elements and the logic operation unit, the total number of connection wirings connecting the logic operation unit and the receiving device,
The insulation element is an abnormality information transmission circuit that transmits the abnormality detection signal having a waveform different for each insulation element in accordance with the abnormality signal.
複数の前記絶縁素子それぞれの送信する前記異常検出信号の周波数は互いに異なる請求項1に記載の異常情報伝達回路。 Each of the plurality of insulating elements transmits a periodic signal as the abnormality detection signal,
The abnormality information transmission circuit according to claim 1, wherein the frequencies of the abnormality detection signals transmitted by the plurality of insulating elements are different from each other.
複数の前記絶縁素子それぞれの送信する前記異常検出信号のデューティは互いに異なる請求項1又は2に記載の異常情報伝達回路。 Each of the plurality of insulating elements transmits a rectangular wave as the abnormality detection signal,
The abnormality information transmission circuit according to claim 1 or 2, wherein the duty of the abnormality detection signal transmitted by each of the plurality of insulating elements is different from each other.
前記電力変換回路側と前記受信装置側とを絶縁する磁気結合素子(23,32)と、
対応する前記部位からその部位における異常の発生を表す異常信号を受信した場合に、その異常信号に応じて前記異常検出信号を出力するバッファ(21,33)と、
を有する請求項1乃至3のいずれか1項に記載の異常情報伝達回路。 The insulating element is
A magnetic coupling element (23, 32) that insulates the power conversion circuit side from the receiver side;
A buffer (21, 33) for outputting the abnormality detection signal in response to the abnormality signal when an abnormality signal indicating the occurrence of abnormality in the part is received from the corresponding part;
The abnormality information transmission circuit according to any one of claims 1 to 3.
前記論理演算部として、前記複数の第1部位に対応する前記絶縁素子から出力される前記異常検出信号に対して論理演算を行い、その論理演算の結果を出力する第1論理演算部(30A)と、前記複数の第2部位に対応する前記絶縁素子から出力される前記異常検出信号に対して論理演算を行い、その論理演算の結果を出力する第2論理演算部(30B)と、を備え、
複数の前記第1部位に対応する前記絶縁素子と前記第1論理演算部とを接続する接続配線と、複数の前記第2部位に対応する前記絶縁素子と前記第2論理演算部とを接続する接続配線とを合算した総数よりも、前記第1論理演算部及び前記第2論理演算部それぞれと前記受信装置とを接続する接続配線の総数のほうが少ない請求項1乃至5のいずれか1項に記載の異常情報伝達回路。 The plurality of parts include a plurality of first parts (SWp1 to SWp3) and a plurality of second parts (SWn1 to SWn3),
As the logical operation unit, a first logical operation unit (30A) that performs a logical operation on the abnormality detection signal output from the insulating element corresponding to the plurality of first parts and outputs a result of the logical operation And a second logical operation unit (30B) that performs a logical operation on the abnormality detection signal output from the insulating element corresponding to the plurality of second parts and outputs a result of the logical operation. ,
A connection wiring that connects the insulating elements corresponding to the plurality of first parts and the first logic operation part, and a connection wiring that connects the insulation elements corresponding to the plurality of second parts and the second logic operation part. The total number of connection wirings that connect each of the first logical operation unit and the second logical operation unit and the receiving device is smaller than the total number of connection wirings. The abnormality information transmission circuit described.
前記受信装置は、前記複数の第3部位に対応する前記絶縁素子に対して、前記異常検出信号を所定の第1期間において送信するように指令するとともに、前記複数の第4部位に対応する前記絶縁素子に対して、前記異常検出信号を前記第1期間と重複しない所定の第2期間において送信するように指令する請求項1乃至6のいずれか1項に記載の異常情報伝達回路。 The plurality of parts include a plurality of third parts (SWp1 to SWp3) and a plurality of fourth parts (SWn1 to SWn3),
The receiving device instructs the insulating elements corresponding to the plurality of third portions to transmit the abnormality detection signal in a predetermined first period, and also corresponds to the plurality of fourth portions. The abnormality information transmission circuit according to claim 1, wherein the abnormality element is instructed to transmit the abnormality detection signal in a predetermined second period that does not overlap with the first period.
前記絶縁素子は、前記異常信号に応じて、前記絶縁素子毎に異なり、かつ、対応する半導体スイッチング素子の前記開異常の発生時と前記閉異常の発生時とで異なる波形の前記異常検出信号を送信する請求項1乃至7のいずれか1項に記載の異常情報伝達回路。 The abnormal signal represents the occurrence of an open abnormality in which the semiconductor switching elements (SWp1 to SWp3, SWn1 to SWn3) that constitute the power conversion circuit and are provided for each part are always open, and the semiconductor switching Including the occurrence of a closing abnormality in which the element is normally closed,
The insulation element is different for each insulation element according to the abnormality signal, and the abnormality detection signal having a waveform different between the occurrence of the opening abnormality and the occurrence of the closing abnormality of the corresponding semiconductor switching element. The abnormality information transmission circuit according to claim 1, which transmits the abnormality information.
前記半導体スイッチング素子は、前記インバータ回路を構成するものであり、直列接続されている上アームスイッチング素子(SWp1〜SWp3)と、下アームスイッチング素子(SWn1〜SWn3)とのいずれか一方であり、
前記受信装置は、前記インバータ回路の制御装置であって、
前記異常検出信号に基づいて、前記上アームスイッチング素子及び前記下アームスイッチング素子における前記開異常の発生、及び、前記閉異常の発生を判定する判定部と、
前記半導体スイッチング素子に前記閉異常が生じている場合、その閉異常が生じている半導体スイッチング素子に直列接続されている前記上アームスイッチング素子又は前記下アームスイッチング素子の駆動を停止する停止部と、
前記半導体スイッチング素子に前記開異常が生じている場合、その開異常が生じている前記半導体スイッチング素子に直列接続されている前記上アームスイッチング素子又は前記下アームスイッチング素子の駆動を許可する許可部と、
を有する請求項8に記載の異常情報伝達回路。 The power conversion circuit is an inverter circuit (INV),
The semiconductor switching element constitutes the inverter circuit, and is one of an upper arm switching element (SWp1 to SWp3) and a lower arm switching element (SWn1 to SWn3) connected in series,
The receiving device is a control device of the inverter circuit,
Based on the abnormality detection signal, a determination unit that determines the occurrence of the opening abnormality and the occurrence of the closing abnormality in the upper arm switching element and the lower arm switching element,
When the closing abnormality occurs in the semiconductor switching element, a stop unit that stops driving the upper arm switching element or the lower arm switching element connected in series to the semiconductor switching element in which the closing abnormality occurs,
A permission unit for permitting driving of the upper arm switching element or the lower arm switching element connected in series to the semiconductor switching element in which the open abnormality has occurred when the open abnormality has occurred in the semiconductor switching element; ,
The abnormality information transmission circuit according to claim 8.
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