JP2019180110A - Power conversion device - Google Patents
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Abstract
【課題】電力変換装置を構成する中間コンデンサーには、電圧センサーが取り付けられている。この電圧センサーにおける電圧異常を検出する。【解決手段】第1スイッチング素子から第4スイッチング素子と、入力側コンデンサーと、中間コンデンサーと、出力側コンデンサーと、電流センサーと、中間コンデンサーの両端電圧を検出する第1電圧センサーと、出力側コンデンサーの両端電圧を検出する第2電圧センサーと、中間コンデンサーの目標値が前記第1電圧センサーの検出値と一致するように、スイッチング素子のオン時間比率を制御するコントローラーと、を備え、コントローラーは、中間コンデンサーの目標値と第1電圧センサーの検出値との差分を求め、この差分の絶対値が異常判定閾値よりも大きいかどうかを比較し、絶対値が異常判定閾値よりも大きい場合には、電圧異常が発生したと判定することを特徴とする電力変換装置。【選択図】 図21A voltage sensor is attached to an intermediate capacitor constituting a power converter. An abnormal voltage in the voltage sensor is detected. A first switching element to a fourth switching element, an input-side capacitor, an intermediate capacitor, an output-side capacitor, a current sensor, a first voltage sensor for detecting a voltage across the intermediate capacitor, and an output-side capacitor A second voltage sensor that detects a voltage between both ends, and a controller that controls an on-time ratio of the switching element so that a target value of the intermediate capacitor matches the detection value of the first voltage sensor. The difference between the target value of the intermediate capacitor and the detection value of the first voltage sensor is determined, and it is compared whether the absolute value of the difference is greater than the abnormality determination threshold. If the absolute value is greater than the abnormality determination threshold, A power converter, wherein it is determined that a voltage abnormality has occurred. [Selection] Fig. 21
Description
本願は、電力変換装置に関するものである。 The present application relates to a power conversion device.
電力変換装置には、DC/DCコンバーターが含まれている。例えば、特許文献1に開示されているDC/DCコンバーターは、低圧側電圧を保持する低圧側平滑コンデンサーと、負極側端子が前記低圧側平滑コンデンサーの負極側端子に接続され高圧側電圧を保持する高圧側平滑コンデンサーと、一端が前記低圧側平滑コンデンサーの負極側端子に接続された第1の半導体回路と、一端が前記第1の半導体回路の他端に接続され他端がリアクトルを介して前記低圧側平滑コンデンサーの正極側端子に接続された第2の半導体回路と、を備えている。
The power conversion device includes a DC / DC converter. For example, a DC / DC converter disclosed in
さらに、このDC/DCコンバーターは、一端が前記第2の半導体回路の他端に接続された第3の半導体回路と、一端が前記第3の半導体回路の他端に接続され他端が前記高圧側平滑コンデンサーの正極側端子に接続された第4の半導体回路と、一端が前記第1の半導体回路と前記第2の半導体回路との中間接続点に接続され他端が前記第3の半導体回路と前記第4の半導体回路との中間接続点に接続された充放電コンデンサーと、および前記各半導体回路を制御する制御装置と、を備えている。 The DC / DC converter further includes a third semiconductor circuit having one end connected to the other end of the second semiconductor circuit, and one end connected to the other end of the third semiconductor circuit and the other end connected to the high voltage. A fourth semiconductor circuit connected to the positive terminal of the side smoothing capacitor, one end connected to an intermediate connection point of the first semiconductor circuit and the second semiconductor circuit, and the other end of the third semiconductor circuit And a charge / discharge capacitor connected to an intermediate connection point between the semiconductor circuit and the fourth semiconductor circuit, and a control device for controlling the semiconductor circuits.
このDC/DCコンバーターは、昇圧動作の機能と降圧動作の機能のうちすくなくとも一方の動作が可能である。昇圧動作の機能を実行するために、前記第1および第2の半導体回路にいずれもスイッチング素子の機能を持たせ、前記第3および第4の半導体回路にいずれもダイオード素子の機能を持たせている。DC/DCコンバーターは、昇圧動作を行う際に、前記第1および第2の半導体回路に持たせたスイッチング素子のオンオフスイッチング機能によって、入力された前記低圧側平滑コンデンサーの電圧を昇圧した電圧に変換して、前記高圧側平滑コンデンサーに出力する。 This DC / DC converter can perform at least one of a step-up operation function and a step-down operation function. In order to perform the function of the boosting operation, both the first and second semiconductor circuits have the function of a switching element, and both the third and fourth semiconductor circuits have the function of a diode element. Yes. The DC / DC converter converts the input voltage of the low-voltage side smoothing capacitor into a boosted voltage by the on / off switching function of the switching element provided in the first and second semiconductor circuits when performing the boosting operation. And output to the high-voltage side smoothing capacitor.
また、降圧動作の機能を実行するために、前記第3および第4の半導体回路にいずれもスイッチング素子の機能を持たせ、前記第1および第2の半導体回路にいずれもダイオード素子の機能を持たせている。DC/DCコンバーターは、降圧動作を行う際に、前記第3および第4の半導体回路に持たせたスイッチング素子のオンオフスイッチング機能によって、入力された前記高圧側平滑コンデンサーの電圧を降圧した電圧に変換して、前記低圧側平滑コンデンサーに出力する。 In order to execute the function of the step-down operation, both the third and fourth semiconductor circuits have a switching element function, and both the first and second semiconductor circuits have a diode element function. It is When the step-down operation is performed, the DC / DC converter converts the input voltage of the high-voltage side smoothing capacitor into a step-down voltage by the on / off switching function of the switching element provided in the third and fourth semiconductor circuits. And output to the low-pressure side smoothing capacitor.
前記制御装置は、第1の演算部と第2の演算部と開閉制御部とを有している。前記第1の演算部は、前記高圧側電圧の指令値と前記高圧側電圧の検出値との差電圧、または、前記低圧側電圧の指令値と前記低圧側電圧の検出値との差電圧に基づいて第1の演算値を算出する。前記第2の演算部は、前記充放電コンデンサーの電圧指令値と前記充放電コンデンサーの電圧検出値との差電圧に基づいて第2の演算値を演算する。 The control device includes a first calculation unit, a second calculation unit, and an opening / closing control unit. The first calculation unit may calculate a difference voltage between the command value of the high-voltage side voltage and the detection value of the high-voltage voltage, or a difference voltage between the command value of the low-voltage voltage and the detection value of the low-voltage voltage. Based on this, a first calculation value is calculated. The second calculation unit calculates a second calculation value based on a voltage difference between a voltage command value of the charge / discharge capacitor and a voltage detection value of the charge / discharge capacitor.
前記開閉制御部は、前記第1の演算値と前記第2の演算値とに基づいて通電率を求める。さらに、前記開閉制御部は、通電率に基づき前記オンオフスイッチング機能を持たせた第1の半導体回路および第2の半導体回路または前記オンオフスイッチング機能を持たせた第3の半導体回路および第4の半導体回路の開閉動作を制御することによって、前記高圧側電圧または前記低圧側電圧、及び前記充放電コンデンサーの電圧を制御するものである。 The open / close control unit obtains an energization rate based on the first calculated value and the second calculated value. Further, the open / close control unit includes a first semiconductor circuit and a second semiconductor circuit having the on / off switching function based on a current ratio, or a third semiconductor circuit and a fourth semiconductor having the on / off switching function. By controlling the opening / closing operation of the circuit, the high-voltage side voltage or the low-voltage side voltage and the voltage of the charge / discharge capacitor are controlled.
また、特許文献2には、別の電力変換装置が開示されている。この電力変換装置は、入力電源からの直流電圧を昇圧し、所定の直流電圧に制御して負荷に出力するDC/DC電力変換部を有している。さらに、この電力変換装置は、電圧センサーと、設定部と、タイマと、異常検出部を備えている。電圧センサーは、DC/DC電力変換部のスイッチングにより充放電動作を行う中間コンデンサーの電圧を検出する。設定部は、中間コンデンサーに蓄電される電圧の不足電圧を検出するための検出開始電圧値を設定する電圧設定手段と所定の判定時間を設定する時間設定手段とを有している。
タイマは、DC/DC電力変換部の運転開始後に中間コンデンサーの充電が可能となった時点から時間計測する。異常検出部は、このタイマで計測された時間が時間設定手段で設定された所定の判定時間以上経過しても、中間コンデンサーに蓄電される電圧が電圧設定手段で設定された検出開始電圧値以上に上昇しない場合に、中間コンデンサーの不足電圧として検出する。異常検出部が中間コンデンサーの不足電圧を検出した場合に、DC/DC電力変換部の制御を停止するようにしたものである The timer measures time from the time when the intermediate capacitor can be charged after the operation of the DC / DC power converter is started. The abnormality detection unit is configured such that the voltage stored in the intermediate capacitor is equal to or higher than the detection start voltage value set by the voltage setting unit even when the time measured by the timer exceeds the predetermined determination time set by the time setting unit. If the voltage does not rise to 0, it is detected as an undervoltage of the intermediate capacitor. The control of the DC / DC power conversion unit is stopped when the abnormality detection unit detects an undervoltage of the intermediate capacitor.
しかしながら、上記特許文献1に記載された電力変換装置では、充放電コンデンサーの電圧の異常を検出する手段がないため、該電圧が異常な値となった場合、該電圧が電圧指令値から乖離する。想定よりも高い電圧がスイッチング素子に印加されることで、スイッチング素子が過電圧破壊することが懸念されている。
However, in the power conversion device described in
また、上記特許文献2に記載された電力変換装置では、中間コンデンサーの充電が可能となった時点から時間計測するタイマを有している。この計測時間が判定時間以上経過しても、中間コンデンサーの電圧が検出開始電圧値以上に上昇しない場合に、中間コンデンサー電圧を検出する電圧センサーの異常と判定している。このため、電圧センサーの検出値が検出開始電圧値以上の領域に固着する異常である固着異常が発生した場合、電圧センサーの異常を検出することができない。
In addition, the power conversion device described in
本願に開示される電力変換装置は、電力変換装置における前述の課題を解決するためになされたものである。すなわち、本願は、電力変換装置が備えている中間コンデンサーに関わり、この中間コンデンサーの電圧を検出する第1電圧センサーでの電圧異常を検出可能とした電力変換装置を得ることを目的とするものである。 The power converter disclosed in the present application has been made to solve the above-described problems in the power converter. That is, the present application relates to an intermediate capacitor provided in the power converter, and an object thereof is to obtain a power converter capable of detecting a voltage abnormality in a first voltage sensor that detects the voltage of the intermediate capacitor. is there.
本願に開示される電力変換装置は、負極側端子と正極側端子とゲートとを有し、この負極側端子が直流電源の負極側に接続されている第1スイッチング素子と、負極側端子と正極側端子とゲートとを有し、この負極側端子が前記第1スイッチング素子の正極側端子に接続されている第2スイッチング素子と、負極側端子と正極側端子とゲートとを有し、この負極側端子が前記第2スイッチング素子の正極側端子に接続されている第3スイッチング素子と、負極側端子と正極側端子とゲートとを有し、この負極側端子が前記第3スイッチング素子の正極側端子に接続されている第4スイッチング素子と、前記直流電源と直列に接続されているリアクトルと、前記直流電源と並列に接続されている入力側コンデンサーと、一端が前記第2スイッチング素子の負極側端子に接続され、他端が前記第3スイッチング素子の正極側端子に接続されている中間コンデンサーと、一端が前記第1スイッチング素子の負極側端子に接続され、他端が前記第4スイッチング素子の正極側端子に接続されている出力側コンデンサーと、前記リアクトルに流れる電流を検出する電流センサーと、前記中間コンデンサーの両端電圧を検出する第1電圧センサーと、前記出力側コンデンサーの両端電圧を検出する第2電圧センサーと、スイッチング素子を有し、前記出力側コンデンサーの両端と接続されているドライバーと、前記第2電圧センサーの検出値から中間コンデンサーの目標値を演算し、この演算された中間コンデンサーの目標値が前記第1電圧センサーの検出値と一致するように、前記第1スイッチング素子のオン時間比率、前記第2スイッチング素子のオン時間比率、前記第3スイッチング素子のオン時間比率、および第4スイッチング素子のオン時間比率を制御するコントローラーと、を備え、前記コントローラーは、前記中間コンデンサーの目標値と前記第1電圧センサーの検出値との差分を求め、この差分の絶対値が異常判定閾値よりも大きい場合に、電圧異常が発生したと判定することを特徴とするものである。 The power converter disclosed in the present application includes a first switching element having a negative electrode side terminal, a positive electrode side terminal, and a gate, the negative electrode side terminal being connected to the negative electrode side of the DC power supply, a negative electrode side terminal, and a positive electrode A second switching element having a side terminal and a gate, the negative side terminal being connected to the positive side terminal of the first switching element, a negative side terminal, a positive side terminal, and a gate; A third switching element having a side terminal connected to a positive electrode side terminal of the second switching element; a negative electrode side terminal; a positive electrode side terminal; and a gate. The negative electrode side terminal is a positive electrode side of the third switching element. A fourth switching element connected to the terminal, a reactor connected in series with the DC power supply, an input side capacitor connected in parallel with the DC power supply, and one end of the second switch An intermediate capacitor connected to the negative terminal of the first switching element, the other end connected to the positive terminal of the third switching element, one end connected to the negative terminal of the first switching element, and the other end An output-side capacitor connected to the positive-side terminal of the fourth switching element, a current sensor that detects a current flowing through the reactor, a first voltage sensor that detects a voltage across the intermediate capacitor, and an output-side capacitor A second voltage sensor for detecting a voltage at both ends, a driver having a switching element and connected to both ends of the output-side capacitor, and calculating a target value of the intermediate capacitor from a detection value of the second voltage sensor; The first switch is set so that the calculated target value of the intermediate capacitor matches the detection value of the first voltage sensor. A controller for controlling an on-time ratio of the switching element, an on-time ratio of the second switching element, an on-time ratio of the third switching element, and an on-time ratio of the fourth switching element, A difference between a target value of the intermediate capacitor and a detection value of the first voltage sensor is obtained, and when the absolute value of the difference is larger than an abnormality determination threshold, it is determined that a voltage abnormality has occurred. is there.
本願に開示される電力変換装置は、負極側端子と正極側端子とゲートとを有し、この負極側端子が直流電源の負極側に接続されている第1スイッチング素子と、負極側端子と正極側端子とゲートとを有し、この負極側端子が前記第1スイッチング素子の正極側端子に接続されている第2スイッチング素子と、負極側端子と正極側端子とゲートとを有し、この負極側端子が前記第2スイッチング素子の正極側端子に接続されている第3スイッチング素子と、負極側端子と正極側端子とゲートとを有し、この負極側端子が前記第3スイッチング素子の正極側端子に接続されている第4スイッチング素子と、前記直流電源と直列に接続されているリアクトルと、前記直流電源と並列に接続されている入力側コンデンサーと、一端が前記第2スイッチング素子の負極側端子に接続され、他端が前記第3スイッチング素子の正極側端子に接続されている中間コンデンサーと、一端が前記第1スイッチング素子の負極側端子に接続され、他端が前記第4スイッチング素子の正極側端子に接続されている出力側コンデンサーと、前記リアクトルに流れる電流を検出する電流センサーと、前記中間コンデンサーの両端電圧を検出する第1電圧センサーと、前記出力側コンデンサーの両端電圧を検出する第2電圧センサーと、スイッチング素子を有し、前記出力側コンデンサーの両端と接続されているドライバーと、前記第2電圧センサーの検出値から中間コンデンサーの目標値を演算し、この演算された中間コンデンサーの目標値が前記第1電圧センサーの検出値と一致するように、前記第1スイッチング素子のオン時間比率、前記第2スイッチング素子のオン時間比率、前記第3スイッチング素子のオン時間比率、および第4スイッチング素子のオン時間比率を制御するコントローラーと、を備え、前記コントローラーは、前記中間コンデンサーの目標値と前記第1電圧センサーの検出値との差分を求め、この差分の絶対値が異常判定閾値よりも大きい場合に、電圧異常が発生したと判定することを特徴とするものである。したがって、この電力変換装置によれば、中間コンデンサーの電圧を検出する第1電圧センサーでの電圧異常を検出可能である。 The power converter disclosed in the present application includes a first switching element having a negative electrode side terminal, a positive electrode side terminal, and a gate, the negative electrode side terminal being connected to the negative electrode side of the DC power supply, a negative electrode side terminal, and a positive electrode A second switching element having a side terminal and a gate, the negative side terminal being connected to the positive side terminal of the first switching element, a negative side terminal, a positive side terminal, and a gate; A third switching element having a side terminal connected to a positive electrode side terminal of the second switching element; a negative electrode side terminal; a positive electrode side terminal; and a gate. The negative electrode side terminal is a positive electrode side of the third switching element. A fourth switching element connected to the terminal, a reactor connected in series with the DC power supply, an input side capacitor connected in parallel with the DC power supply, and one end of the second switch An intermediate capacitor connected to the negative terminal of the first switching element, the other end connected to the positive terminal of the third switching element, one end connected to the negative terminal of the first switching element, and the other end An output-side capacitor connected to the positive-side terminal of the fourth switching element, a current sensor that detects a current flowing through the reactor, a first voltage sensor that detects a voltage across the intermediate capacitor, and an output-side capacitor A second voltage sensor for detecting a voltage at both ends, a driver having a switching element and connected to both ends of the output-side capacitor, and calculating a target value of the intermediate capacitor from a detection value of the second voltage sensor; The first switch is set so that the calculated target value of the intermediate capacitor matches the detection value of the first voltage sensor. A controller for controlling an on-time ratio of the switching element, an on-time ratio of the second switching element, an on-time ratio of the third switching element, and an on-time ratio of the fourth switching element, A difference between a target value of the intermediate capacitor and a detection value of the first voltage sensor is obtained, and when the absolute value of the difference is larger than an abnormality determination threshold, it is determined that a voltage abnormality has occurred. is there. Therefore, according to this power converter, it is possible to detect a voltage abnormality in the first voltage sensor that detects the voltage of the intermediate capacitor.
本願の実施の形態に関わる電力変換装置について、図を参照しながら以下に説明する。なお、各図において、同一または同様の構成部分については同じ符号を付しており、対応する各構成部のサイズと縮尺はそれぞれ独立している。例えば、構成の一部を変更した断面図の間で、変更されていない同一構成部分を図示する際に、同一構成部分のサイズと縮尺が異なっている場合もある。また、電力変換装置は、実際にはさらに複数の部材を備えているが、説明を簡単にするため、説明に必要な部分のみを記載し、他の部分については省略している。 A power conversion apparatus according to an embodiment of the present application will be described below with reference to the drawings. In the drawings, the same or similar components are denoted by the same reference numerals, and the sizes and scales of the corresponding components are independent of each other. For example, when the same component part that is not changed is illustrated in cross-sectional views in which a part of the configuration is changed, the size and scale of the same component part may be different. Moreover, although the power converter device is actually provided with a plurality of members, only the portions necessary for the description are shown and the other portions are omitted for the sake of simplicity.
実施の形態1.
以下、本願の実施の形態1について説明する。図1は、本願の実施の形態を説明するための電力変換装置の回路図である。同図に示すように、電力変換装置100は、DC/DCコンバーター50と、モータードライバー51と、コントローラー6などから構成されている。また、電力変換装置100の入力側(低圧側)、すなわち、端子P1と端子N1の間には、直流電源101(またはバッテリー)が、接続されている。電力変換装置100の出力側(高圧側)、すなわち、端子P2と端子N2の間には、モータードライバー51を介して、モーター102が接続されている。
Hereinafter,
DC/DCコンバーター50は、リアクトル1(L1)と、第1半導体スイッチング回路2aと、第2半導体スイッチング回路2bと、第3半導体スイッチング回路2cと、第4半導体スイッチング回路2dと、低圧側コンデンサー3(C1)と、高圧側コンデンサー4(C2)と、中間コンデンサー5(C0)と、電流センサー7と、第1電圧センサー8と、第2電圧センサー9などから構成されている。電流センサー7は、リアクトル1(L1)を流れる電流を検出する。第1電圧センサー8は、中間電圧とも称せられる中間コンデンサー5の両端電圧(V0真値)を検出する。第2電圧センサー9は、出力電圧とも称せられる高圧側コンデンサー4の両端電圧(V2真値)を検出する。
The DC /
第1半導体スイッチング回路2a〜第4半導体スイッチング回路2dは、スイッチング素子S1〜スイッチング素子S4と、それに逆並列に接続されたダイオードとで構成されている。スイッチング素子S1〜スイッチング素子S4は、例えば、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)を適用する。さらに、第1半導体スイッチング回路2a〜第4半導体スイッチング回路2dのエミッタ端子(負極側端子)には、センス電流が流れるセンス端子を設けている。ここで、センス電流は、コレクタ電流を分流させた電流を指していて、各センス端子は、コントローラー6に接続されている。
The first
コントローラー6は、第1半導体スイッチング回路2a、第2半導体スイッチング回路2b、第3半導体スイッチング回路2c、第4半導体スイッチング回路2d、モータードライバー51、モーター102を制御するものである。また、モータードライバー51は、モーター102を駆動するために直流電圧を交流電圧に変換するDC/ACインバータである。例えば、モータードライバー51は、スイッチング素子とそれに逆並列に接続されたダイオードとで構成されている、半導体スイッチング回路を6組フルブリッジ接続して構成される。コントローラー6は、制御信号MDをモータードライバー51に、送信することで、モータードライバー51の動作を制御することができる。
The
DC/DCコンバーター50は、低圧側(入力側)と高圧側(出力側)との間で双方向の電力変換が可能な双方向型のものである。低圧側の端子(端子P1および端子N1)の間に入力された入力電圧(低圧側電圧;第1電圧)V1を、V1以上の電圧に昇圧し、昇圧後の出力電圧(高圧側電圧;第2電圧)V2を高圧側の端子(端子P2および端子N2)の間に出力するものである。第1半導体スイッチング回路2a、第2半導体スイッチング回路2b、第3半導体スイッチング回路2c、および、第4半導体スイッチング回路2dは、直列に、接続されている。
The DC /
第1半導体スイッチング回路2aは、一端が低圧側コンデンサー3(C1;入力側コンデンサー)の負極側端子に接続されている。第2半導体スイッチング回路2bは、一端が第1半導体スイッチング回路2aの他端に接続され、他端がリアクトル1(L1)を介して低圧側コンデンサー3の正極側端子に接続されている。第3半導体スイッチング回路2cは、一端が第2半導体スイッチング回路2bの他端に接続されている。第4半導体スイッチング回路2dは、一端が第3半導体スイッチング回路2cの他端に接続され、他端が高圧側コンデンサー4(C2;出力側コンデンサー)の正極側端子に接続されている。
One end of the first
中間コンデンサー5(C0)は、一端が第1半導体スイッチング回路2aと第2半導体スイッチング回路2bとの中間接続点に接続され、他端が第3半導体スイッチング回路2cと第4半導体スイッチング回路2dとの中間接続点に接続されている。ゲート信号G1〜G4は、第1半導体スイッチング回路2a〜第4半導体スイッチング回路2dに対して、コントローラー6が生成する。コントローラー6は、第1半導体スイッチング回路2a〜第4半導体スイッチング回路2dをスイッチング周波数fsw(スイッチング周期Tsw)にてオンオフ動作させる。
The intermediate capacitor 5 (C0) has one end connected to an intermediate connection point between the first
DC/DCコンバーター50の動作は、本出願人による特許文献1(特許第5457559号公報)に詳しく説明されているので、ここでは簡単に言及するに留める。定常状態におけるDC/DCコンバーター50の動作状態として、直流電源101からモーター102に電力が供給されることによりモーター102を駆動する状態(力行動作)と、モーター102が発電状態で発電した電力が直流電源101に供給される状態(回生動作)の2つの状態が存在する。
The operation of the DC /
図2は、本願の実施の形態におけるコントローラーを説明するための回路図である。コントローラー6は、CPU6a( Central Processing Unit )と記憶装置6bなどから構成されている。コントローラー6は、第1半導体スイッチング回路2a〜第4半導体スイッチング回路2dに対して、ゲート信号G1〜G4を発信する。この実施の形態においては、ゲート信号G1〜G4がHighの時に、第1半導体スイッチング回路2a〜第4半導体スイッチング回路2dが、オンする(図24A〜図24Dを参照)。
FIG. 2 is a circuit diagram for explaining the controller in the embodiment of the present application. The
コントローラー6の機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアとファームウェアはプログラムとして記述され、記憶装置6bに格納される。CPU6a(処理回路)は、記憶装置6bに記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、各部の機能を実現する。すなわち、コントローラー6は、処理回路により実行されるときに、各ステップが結果的に実行されることになるプログラムを格納するための記憶装置6bを備える。
The function of the
また、これらのプログラムは、コントローラー6の手順と方法を、コンピュータに実行させるものであるともいえる。ここで、記憶装置6bとは、例えば、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read−Only Memory)、フラッシュメモリー、EPROM(Erasable Programmable ROM)、EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM)等の、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、DVD等が該当する。
These programs can be said to cause the computer to execute the procedure and method of the
本願の実施の形態に関わるDC/DCコンバーター50の動作モードを、図3〜図6に示された回路図を用いて説明する。定常状態におけるDC/DCコンバーター50の動作モードとして、動作モードA、動作モードB、動作モードC、および、動作モードDを定義する。図3は、DC/DCコンバーター50の動作モードAを示している。動作モードAでは、第1半導体スイッチング回路2aと第2半導体スイッチング回路2bがオン、第3半導体スイッチング回路2cと第4半導体スイッチング回路2dがオフとなっている。
The operation mode of the DC /
動作モードAの力行動作時は、リアクトル1(L1)にエネルギーを蓄積する状態、回生動作時は、リアクトル1(L1)のエネルギーを放出する状態となる。スイッチング素子S1(第1スイッチング素子)、スイッチング素子S2(第2スイッチング素子)、スイッチング素子S3(第3スイッチング素子)、およびスイッチング素子S4(第4スイッチング素子)は、それぞれ、負極側端子S−、正極側端子S+、およびゲートSgを有している。 During the power running operation in the operation mode A, the energy is stored in the reactor 1 (L1), and during the regenerative operation, the energy of the reactor 1 (L1) is released. Switching element S1 (first switching element), switching element S2 (second switching element), switching element S3 (third switching element), and switching element S4 (fourth switching element) are respectively connected to negative terminal S-, It has a positive terminal S + and a gate Sg.
図4は、DC/DCコンバーター50の動作モードBを示している。動作モードBでは、第1半導体スイッチング回路2aと第3半導体スイッチング回路2cがオン、第2半導体スイッチング回路2bと第4半導体スイッチング回路2dがオフとなっている。力行動作時は、中間コンデンサー5にエネルギーを蓄積する状態、回生動作時は、中間コンデンサー5のエネルギーを放出する状態となる。
FIG. 4 shows an operation mode B of the DC /
図5は、DC/DCコンバーター50の動作モードCを示している。動作モードCでは、第2半導体スイッチング回路2bと第4半導体スイッチング回路2dがオン、第1半導体スイッチング回路2aと第3半導体スイッチング回路2cがオフとなっている。力行動作時は、中間コンデンサー5のエネルギーを放出する状態、回生動作時は、中間コンデンサー5にエネルギーを蓄積する状態となる。
FIG. 5 shows an operation mode C of the DC /
図6は、DC/DCコンバーター50の動作モードDを示している。動作モードDでは、第3半導体スイッチング回路2cと第4半導体スイッチング回路2dがオン、第1半導体スイッチング回路2aと第2半導体スイッチング回路2bがオフとなっている。力行動作時は、リアクトル1(L1)のエネルギーを放出する状態、回生動作時は、リアクトル1(L1)のエネルギーを蓄積する状態となる。DC/DCコンバーター50は、これらの動作モードA〜動作モードDの時間比率を適宜調整することにより、端子P1−端子N1の間に入力された入力電圧V1(低圧側電圧)を任意の電圧に昇圧して、端子P2−端子N2の間に出力電圧V2(高圧側電圧)として出力することができる。
FIG. 6 shows an operation mode D of the DC /
なお、入力電圧V1に対する出力電圧V2の昇圧比Nが2倍未満の場合は、「動作モードB→動作モードD→動作モードC→動作モードD」が繰り返される。この繰り返しにより、中間コンデンサー5の両端電圧(V0)をV2の2分の1の電圧に保ちながら、入力電圧V1を1倍から2倍未満の任意の電圧に昇圧して出力電圧V2として出力する。入力電圧V1に対する出力電圧V2の昇圧比Nが2倍以上の場合は、「動作モードA→動作モードB→動作モードA→動作モードC」が繰り返される。この繰り返しにより、中間コンデンサー5の両端電圧(V0)をV2の2分の1の電圧に保ちながら、入力電圧V1を2倍以上の任意の電圧に昇圧して出力電圧V2として出力する。 When the step-up ratio N of the output voltage V2 with respect to the input voltage V1 is less than twice, “operation mode B → operation mode D → operation mode C → operation mode D” is repeated. By repeating this process, the input voltage V1 is boosted from 1 to 2 times and output as the output voltage V2, while maintaining the voltage (V0) across the intermediate capacitor 5 at a voltage half that of V2. . When the step-up ratio N of the output voltage V2 with respect to the input voltage V1 is twice or more, “operation mode A → operation mode B → operation mode A → operation mode C” is repeated. By repeating this operation, the input voltage V1 is boosted to an arbitrary voltage more than twice and output as the output voltage V2 while maintaining the voltage (V0) across the intermediate capacitor 5 at a voltage half that of V2.
ところで、DC/DCコンバーター50では、第1電圧センサー8で検出した中間コンデンサー5の両端電圧(V0)の検出値(V0検出値:第1電圧センサーの検出値)と、中間コンデンサー5の両端電圧(V0)の目標値(V0目標値;中間コンデンサーの目標値)が一致するように、コントローラー6において、フィードバック制御が行われる。ここで、中間コンデンサーの目標値(V0目標値)は、第2電圧センサー9で検出した高圧側コンデンサー4の両端電圧V2の検出値(V2検出値:第2電圧センサーの検出値)の2分の1の電圧とする。したがって、第1電圧センサー8に異常が発生しても、該異常を検出できない場合、誤ったV0検出値とV0目標値が一致するようにフィードバック制御されるため、V0真値はV0目標値からずれることとなる。
By the way, in the DC /
この第1電圧センサー8の異常例として、V0検出値(第1電圧センサーの検出値)がV0真値(V0目標値)以外の値に固着する状態を挙げる。この現象を、以降、固着異常と称することにする。本願の実施の形態における第1電圧センサーの固着異常(V0センサーの固着異常)を、電圧波形図を使って説明する。図7は、V0検出値>V0目標値となる固着異常が発生した場合の電圧波形図である。この場合、V0目標値に対するV0検出値のプラスの差分がゼロとなることはなく、フィードバック制御の結果、V0真値=0Vとなる。
As an example of the abnormality of the
一方、図8は、V0検出値<V0目標値となる固着異常(V0センサーの固着異常)が発生した場合の電圧波形図である。この場合、V0目標値に対するV0検出値のマイナスの差分がゼロとなることはなく、フィードバック制御の結果、V0真値=出力電圧V2となる。また、このDC/DCコンバーター50では、第1半導体スイッチング回路〜第4半導体スイッチング回路のいずれかが故障した場合においても、前記第1電圧センサーの固着異常と同様、V0目標値とV0検出値の差分が大きくなる。
On the other hand, FIG. 8 is a voltage waveform diagram in the case where a sticking abnormality (V0 sensor sticking abnormality) in which V0 detection value <V0 target value occurs. In this case, the negative difference of the V0 detection value with respect to the V0 target value does not become zero, and as a result of feedback control, V0 true value = output voltage V2. Further, in this DC /
第1電圧センサーの固着異常の他に、オン固着異常とオフ固着異常が存在する。実施の形態に関わる第1半導体スイッチング回路のオン固着異常を、図を参照しながら、説明する。図9は、各動作モードにおける電流経路を示す回路図である。一方、図10は、各動作モードにおけるタイミングチャートである。第1半導体スイッチング回路2aにオン固着異常(第1スイッチング素子のオン固着異常)が発生した場合、動作モードCにおいて、高圧側コンデンサー4(C2)→第4半導体スイッチング回路2d(S4)→中間コンデンサー5(C0)→第1半導体スイッチング回路2a(S1)→高圧側コンデンサー4(C2)という経路で短絡する。中間コンデンサー5(C0)と高圧側コンデンサー4(C2)が短絡しているので、その結果、V0真値=V2真値となる。したがって、V0目標値とV0検出値の差分が大きくなる。
In addition to the first voltage sensor sticking abnormality, there are an on-sticking abnormality and an off-sticking abnormality. An on-fixation abnormality of the first semiconductor switching circuit according to the embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 9 is a circuit diagram showing a current path in each operation mode. On the other hand, FIG. 10 is a timing chart in each operation mode. In the operation mode C, when the first
実施の形態に関わる第2半導体スイッチング回路のオン固着異常(第2スイッチング素子のオン固着異常)を、図を参照しながら、説明する。図11は、各動作モードにおける電流経路を示す回路図である。一方、図12は、タイミングチャートである。第2半導体スイッチング回路2bにオン固着異常が発生した場合、動作モードBにおいて、中間コンデンサー5(C0)→第3半導体スイッチング回路2c(S3)→第2半導体スイッチング回路2b(S2)→中間コンデンサー5(C0)という経路で短絡する。中間コンデンサー5(C0)が短絡しているので、その結果、V0真値=0Vとなる。したがって、V0目標値とV0検出値の差分が大きくなる。
An on-fixing abnormality of the second semiconductor switching circuit according to the embodiment (on-fixing abnormality of the second switching element) will be described with reference to the drawings. FIG. 11 is a circuit diagram showing a current path in each operation mode. On the other hand, FIG. 12 is a timing chart. When an on-fixation abnormality occurs in the second semiconductor switching circuit 2b, in the operation mode B, the intermediate capacitor 5 (C0) → the third
実施の形態に関わる第3半導体スイッチング回路のオン固着異常(第3スイッチング素子のオン固着異常)を、図を参照しながら、説明する。図13、は各動作モードにおける電流経路を示す回路図である。一方、図14は、タイミングチャートである。第3半導体スイッチング回路2cにオン固着異常が発生した場合、動作モードAおよび動作モードCにおいて、中間コンデンサー5(C0)→第3半導体スイッチング回路2c(S3)→第2半導体スイッチング回路2b(S2)→中間コンデンサー5(C0)という経路で短絡する。中間コンデンサー5(C0)が短絡しているので、その結果、V0真値=0Vとなる。したがって、V0目標値とV0検出値の差分が大きくなる。
The on-fixing abnormality (third switching element on-fixing abnormality) of the third semiconductor switching circuit according to the embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 13 is a circuit diagram showing a current path in each operation mode. On the other hand, FIG. 14 is a timing chart. When an on-fixation abnormality occurs in the third
実施の形態に関わる第4半導体スイッチング回路のオン固着異常(第4スイッチング素子のオン固着異常)を、図を参照しながら、説明する。図15は、各動作モードにおける電流経路を示す回路図である。一方、図16は、タイミングチャートである。第4半導体スイッチング回路2dにオン固着異常が発生した場合、動作モードAおよび動作モードBにおいて、高圧側コンデンサー4(C2)→第4半導体スイッチング回路2d(S4)→中間コンデンサー5(C0)→第1半導体スイッチング回路2a(S1)→高圧側コンデンサー4(C2)という経路で短絡する。中間コンデンサー5(C0)と高圧側コンデンサー4(C2)が短絡しているので、その結果、V0真値=V2真値となる。したがって、V0目標値とV0検出値の差分が大きくなる。
An on-fixing abnormality of the fourth semiconductor switching circuit according to the embodiment (an on-fixing abnormality of the fourth switching element) will be described with reference to the drawings. FIG. 15 is a circuit diagram showing a current path in each operation mode. On the other hand, FIG. 16 is a timing chart. When an on-fixation abnormality occurs in the fourth
実施の形態に関わる第1半導体スイッチング回路のオフ固着異常(第1スイッチング素子のオフ固着異常)を、図を参照しながら、説明する。図17は、各動作モードにおける電流経路を示す回路図である。一方、図18は、タイミングチャートである。第1半導体スイッチング回路2aにオフ固着異常が発生した場合、動作モードAにおいて電流経路が無く、リアクトル1(L1)が励磁不可となる。続く動作モードBにおいても電流経路が無く、中間コンデンサー5(C0)が充電不可となる。そして、動作モードCにおいて、中間コンデンサー5(C0)が放電される。その結果、V0真値=0V、V2真値=V1真値、となる。したがって、V0目標値とV0検出値の差分が大きくなる。
An off-fixing abnormality (first switching element off-fixing abnormality) of the first semiconductor switching circuit according to the embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 17 is a circuit diagram showing a current path in each operation mode. On the other hand, FIG. 18 is a timing chart. When an off-fixation abnormality occurs in the first
実施の形態に関わる第2半導体スイッチング回路のオフ固着異常(第2スイッチング素子のオフ固着異常)を、図を参照しながら、説明する。図19は、各動作モードにおける電流経路を示す回路図である。一方、図20は、タイミングチャートである。第2半導体スイッチング回路2bにオフ固着異常が発生した場合、動作モードAにおいて電流経路が無く、リアクトル1(L1)が励磁不可となる。続く動作モードBにおいて中間コンデンサー5(C0)が充電されるため、V0真値=V1真値となる。続く動作モードAにおいて電流経路が無く、リアクトル1(L1)が励磁不可である。そして、動作モードCにおいて電流経路が無く中間コンデンサー5(C0)が放電されない。その結果、V0真値=V1真値のままとなる。したがって、V0目標値とV0検出値の差分が大きくなる。 An off-fixing abnormality of the second semiconductor switching circuit according to the embodiment (an off-fixing abnormality of the second switching element) will be described with reference to the drawings. FIG. 19 is a circuit diagram showing a current path in each operation mode. On the other hand, FIG. 20 is a timing chart. When an off-fixing abnormality occurs in the second semiconductor switching circuit 2b, there is no current path in the operation mode A, and the reactor 1 (L1) cannot be excited. In the subsequent operation mode B, the intermediate capacitor 5 (C0) is charged, so that V0 true value = V1 true value. In the subsequent operation mode A, there is no current path, and reactor 1 (L1) cannot be excited. In the operation mode C, there is no current path and the intermediate capacitor 5 (C0) is not discharged. As a result, V0 true value = V1 true value remains. Therefore, the difference between the V0 target value and the V0 detection value becomes large.
以上のように、第1電圧センサー8の固着異常、第1半導体スイッチング回路2aのオン固着異常、第2半導体スイッチング回路2bのオン固着異常、第3半導体スイッチング回路2cのオン固着異常、第4半導体スイッチング回路2dのオン固着異常、第1半導体スイッチング回路2aのオフ固着異常、第2半導体スイッチング回路2bのオフ固着異常、の場合、V0真値がV0目標値(V2検出値の1/2)から乖離する異常な状態となる。すなわち、V0目標値とV0検出値の差分が大きくなる。このような異常をV0電圧異常と呼称する。本願では、コントローラー6において、以降で説明する異常検出処理を実行することで、V0電圧異常を判定する。
As described above, the fixing abnormality of the
図21は、実施の形態に関わるV0電圧異常を判定するためのフロー図である。同図に示すように、まず、V0目標値をV2検出値×0.5により演算する(ステップS11)。つぎに、ステップS11で演算したV0目標値とV0検出値の差分の絶対値と、異常判定閾値とを比較することにより、V0電圧異常が発生しているかどうかを判定する(ステップS12)。ステップS12で異常判定条件が成立する場合は、ステップS13に進み、V0電圧異常が発生していると判定する。ステップS12で異常判定条件が成立しない場合は、ステップS14に進み、V0電圧異常が発生していないと判定する。異常判定閾値については、第2電圧センサー9の誤差と、第1電圧センサー8の誤差を考慮するなどして決定すればよい。
FIG. 21 is a flowchart for determining the V0 voltage abnormality according to the embodiment. As shown in the figure, first, the V0 target value is calculated by V2 detection value × 0.5 (step S11). Next, by comparing the absolute value of the difference between the V0 target value calculated in step S11 and the V0 detection value with the abnormality determination threshold value, it is determined whether or not a V0 voltage abnormality has occurred (step S12). When the abnormality determination condition is satisfied in step S12, the process proceeds to step S13, and it is determined that a V0 voltage abnormality has occurred. If the abnormality determination condition is not satisfied in step S12, the process proceeds to step S14, and it is determined that no V0 voltage abnormality has occurred. The abnormality determination threshold may be determined in consideration of the error of the second voltage sensor 9 and the error of the
ところで、このV0電圧異常には前述の通り7種類の異常が含まれている。本実施の形態では、V0電圧異常を判定した後、さらに異常箇所を特定する(異常種類判定処理)。まず、第1半導体スイッチング回路2a(スイッチング素子S1)のゲート信号G1のオンデューティー比(S1_Duty:S1オン時間比率)および第3半導体スイッチング回路2c(スイッチング素子S3)のゲート信号G3のオンデューティー比(S3_Duty:S3オン時間比率)を0%〜100%に徐々に変化させるソフトスタート制御を行うことで、第2半導体スイッチング回路2b(スイッチング素子S2)のオン固着異常を判定する。
By the way, this V0 voltage abnormality includes seven types of abnormality as described above. In this embodiment, after determining the V0 voltage abnormality, the abnormal part is further specified (abnormality type determination process). First, the on-duty ratio (S1_Duty: S1 on-time ratio) of the gate signal G1 of the first
図22は、本願に開示される実施の形態において、S1オン固着時に、スイッチング素子S1およびスイッチング素子S3をソフトスタート制御した場合の電流経路を示している回路図である。一方、図23は、S1オン固着時に、スイッチング素子S1およびスイッチング素子S3をソフトスタート制御した場合の電圧変化を示す説明図である。図に示すように、S1オン固着の場合、V0の初期電圧はV2である。 FIG. 22 is a circuit diagram showing a current path when the switching element S1 and the switching element S3 are soft-start controlled when S1 is on in the embodiment disclosed in the present application. On the other hand, FIG. 23 is an explanatory diagram showing a voltage change when the soft start control is performed on the switching element S1 and the switching element S3 when S1 is on. As shown in the figure, when S1 is fixed on, the initial voltage of V0 is V2.
この時に、スイッチング素子S1およびスイッチング素子S3をソフトスタート制御した場合、動作モードB(ただし、電流の向きは回生方向)の経路で電流が流れ、V0は徐々に減少し、V0=V1となる。また、後述の通り、電力伝送が力行方向となるようにモータードライバー51を駆動制御するため、高圧側電圧V2は徐々に減少し、V2=V0=V1=Vbattとなる。ここで、Vbattは、直流電源101の両端電圧(第1電圧)を指している。したがって、この場合は過電流または過電圧等の異常は発生しない、すなわち、過電流または過電圧等の異常発生からまぬがれることができる。
At this time, when the soft start control is performed on the switching element S1 and the switching element S3, current flows through the path of the operation mode B (where the current direction is the regenerative direction), V0 gradually decreases, and V0 = V1. Further, as will be described later, since the
図24A〜図24Eは、実施の形態に関わるソフトスタート制御を説明するためのタイミングチャートである。図24Aは、第1半導体スイッチング回路2a(スイッチング素子S1)のスイッチングパターンを示すタイミングチャートである。図24Bは、第2半導体スイッチング回路2b(スイッチング素子S2)のスイッチングパターンを示すタイミングチャートである。図24Cは、第3半導体スイッチング回路2c(スイッチング素子S3)のスイッチングパターンを示すタイミングチャートである。図24Dは、第4半導体スイッチング回路2d(スイッチング素子S4)のスイッチングパターンを示すタイミングチャートである。
24A to 24E are timing charts for explaining soft start control according to the embodiment. FIG. 24A is a timing chart showing a switching pattern of the first
図24Eは、V1とV0とV2の電圧変化を示すタイミングチャートである。図24A〜図24Dに示した通り、スイッチング素子S1およびスイッチング素子S3に対してソフトスタート制御を行い、ソフトスタート制御を行わない半導体スイッチング回路であるスイッチング素子S2およびスイッチング素子S4をオフする。なお、第1半導体スイッチング回路2a〜第4半導体スイッチング回路2dは、ゲート信号G1〜G4がHighの場合にオンし、Lowの場合にオフする。図24Eに示した通り、V1=V2=Vbattの状態でソフトスタート制御は、開始する。
FIG. 24E is a timing chart showing voltage changes of V1, V0, and V2. As shown in FIGS. 24A to 24D, soft start control is performed on the switching elements S1 and S3, and the switching elements S2 and S4, which are semiconductor switching circuits not performing soft start control, are turned off. The first
この場合、ゲート信号G1がHighの期間に、動作モードBの経路で電流が流れ、V0が徐々に上昇し、V0=V1(=V2=Vbat)に収束する。ソフトスタート時間Tsoftについては、定格電流の最も小さい構成部品が破壊することのないように設定している。設定値は、コンデンサー間に流れる電流が該部品の定格電流未満となるように、予めシミュレーション等により決定しておく。なお、コンデンサー間の電位差に応じて流れる電流が大きくなる。想定される最大電位差を条件にして、シミュレーション等により、ソフトスタート時間Tsoftを算出しておくと良い。 In this case, during the period when the gate signal G1 is High, current flows through the path of the operation mode B, V0 gradually increases, and converges to V0 = V1 (= V2 = Vbat). The soft start time Tsoft is set so that the component with the smallest rated current is not destroyed. The set value is determined in advance by simulation or the like so that the current flowing between the capacitors is less than the rated current of the component. In addition, the flowing current increases in accordance with the potential difference between the capacitors. The soft start time Tsoft may be calculated by simulation or the like on the assumption that the maximum potential difference is assumed.
つぎに、実施の形態において、S2オン固着時にスイッチング素子S1およびスイッチング素子S3をソフトスタート制御した場合を、図を参照しながら、説明する。図25Aと図25Bは、電流経路を示す回路図である。一方、図26Aは、電圧変化を示す説明図であり、図26Bは、電流変化を示す説明図である。S2オン固着の場合、V0の初期電圧は0Vである。この時に、スイッチング素子S1およびスイッチング素子S3をソフトスタート制御した場合、S1オン時に動作モードAの経路で電流が流れるためリアクトル1(L1)がエネルギーを蓄積する。S1オフ時には動作モードDの経路で電流が流れるため、リアクトル1(L1)に蓄積したエネルギーが放出され、V2が増加する。 Next, in the embodiment, the case where the soft start control is performed on the switching element S1 and the switching element S3 when S2 is fixed will be described with reference to the drawings. 25A and 25B are circuit diagrams showing current paths. On the other hand, FIG. 26A is an explanatory diagram showing a voltage change, and FIG. 26B is an explanatory diagram showing a current change. In the case of S2 on fixation, the initial voltage of V0 is 0V. At this time, when soft start control is performed on switching element S1 and switching element S3, reactor 1 (L1) accumulates energy because current flows through the path of operation mode A when S1 is on. Since current flows through the path of the operation mode D when S1 is off, energy accumulated in the reactor 1 (L1) is released, and V2 increases.
このスイッチング素子S1のオンオフ動作を繰り返すことで、V2が徐々に増加する。またその際、リアクトル1(L1)を流れる電流ILも徐々に上昇する。したがって、V2の過電圧閾値(V2閾値3)を所定値に設定し、V2≧過電圧閾値(V2閾値3)の条件を満足した場合にS2オン固着を判定することができる。また、ILの過電流閾値(IL閾値)を所定値に設定し、IL≧過電流閾値となった場合にS2オン固着を判定することができる。なお、過電圧閾値(V2閾値3)はスイッチング素子S2がオン固着していない場合のV2最大電圧に第1電圧センサー8の誤差等を考慮し設定すれば良い。同様に、過電流閾値はS2がオン固着していない場合のIL最大電流に電流センサー7の誤差等を考慮し設定すれば良い。
By repeating the on / off operation of the switching element S1, V2 gradually increases. At that time, the current IL flowing through the reactor 1 (L1) also gradually increases. Therefore, when the overvoltage threshold value (V2 threshold value 3) of V2 is set to a predetermined value and the condition of V2 ≧ overvoltage threshold value (V2 threshold value 3) is satisfied, it is possible to determine whether S2 is on. Further, when the IL overcurrent threshold (IL threshold) is set to a predetermined value and IL ≧ overcurrent threshold is satisfied, it is possible to determine whether S2 is on. Note that the overvoltage threshold (V2 threshold 3) may be set in consideration of an error of the
つぎに、実施の形態において、S3オン固着時にスイッチング素子S1およびスイッチング素子S3をソフトスタート制御した場合の電流経路および電圧変化を、図を参照しながら、説明する。図27は、電流経路を示す回路図である。一方、図28は、電圧変化を示す説明図である。図に示すように、S3オン固着の場合、V0の初期電圧は0Vである。この時に、スイッチング素子S1およびスイッチング素子S3をソフトスタート制御した場合、動作モードBの経路で電流が流れる。V0は徐々に増加し、V0=V1(=Vbatt)となる。また、後述の通り、電力伝送が力行方向となるようにモータードライバー51を駆動制御するため、V2は徐々に減少し、V2=V0=V1=Vbattとなる。したがって、この場合は過電流または過電圧等の異常は発生しない、すなわち、過電流または過電圧等の異常発生からまぬがれることができる。
Next, in the embodiment, current paths and voltage changes when the switching element S1 and the switching element S3 are soft-start controlled when S3 is fixed on will be described with reference to the drawings. FIG. 27 is a circuit diagram showing a current path. On the other hand, FIG. 28 is an explanatory diagram showing a voltage change. As shown in the figure, in the case of S3 on fixation, the initial voltage of V0 is 0V. At this time, when the switching element S1 and the switching element S3 are soft-start controlled, a current flows through the path of the operation mode B. V0 gradually increases to V0 = V1 (= Vbatt). Further, as described later, since the
つぎに、実施の形態1において、S4オン固着時にスイッチング素子S1およびスイッチング素子S3をソフトスタート制御した場合の電流経路および電圧変化を、図を参照しながら、説明する。図29Aおよび図29Bは、電流経路を示す回路図である。一方、図30は、電圧変化を示す説明図である。図に示すように、S4オン固着の場合、V0の初期電圧はV2である。この時に、スイッチング素子S1およびスイッチング素子S3をソフトスタート制御した場合、動作モードBおよび動作モードDの経路で電流が流れる。V0およびV2は徐々に減少し、V1=V0=V2=Vbattとなる。したがって、この場合は過電流または過電圧等の異常は発生しない、すなわち、過電流または過電圧等の異常発生からまぬがれることができる。 Next, in the first embodiment, a current path and a voltage change when the switching element S1 and the switching element S3 are soft-start controlled when S4 is on will be described with reference to the drawings. FIG. 29A and FIG. 29B are circuit diagrams showing current paths. On the other hand, FIG. 30 is an explanatory diagram showing a voltage change. As shown in the figure, in the case of S4 on fixation, the initial voltage of V0 is V2. At this time, when the switching element S1 and the switching element S3 are soft-start controlled, a current flows through the path of the operation mode B and the operation mode D. V0 and V2 gradually decrease to V1 = V0 = V2 = Vbatt. Therefore, in this case, an abnormality such as an overcurrent or an overvoltage does not occur, that is, an abnormality such as an overcurrent or an overvoltage can be avoided.
なお、S1オフ固着時にスイッチング素子S1およびスイッチング素子S3をソフトスタート制御した場合は、図18に示した通り、V0電圧異常時にV1=V2、V0=0Vの状態となっている。回路に電流が流れないため、過電流等の異常は発生せず、電圧状態も変化しない。また、S2オフ固着時にスイッチング素子S1およびスイッチング素子S3をソフトスタートした場合は、図20に示した通り、V0電圧異常時に、V1=V0=V2の状態となっている。回路に電流が流れないため、過電流等の異常は発生せず、電圧状態も変化しない。 Note that when the switching element S1 and the switching element S3 are soft-start controlled when the S1 is off, as shown in FIG. 18, when the V0 voltage is abnormal, V1 = V2 and V0 = 0V. Since no current flows in the circuit, no abnormality such as overcurrent occurs and the voltage state does not change. Further, when the switching element S1 and the switching element S3 are soft-started when S2 is fixed off, as shown in FIG. 20, when the V0 voltage is abnormal, V1 = V0 = V2. Since no current flows in the circuit, no abnormality such as overcurrent occurs and the voltage state does not change.
さらに、V0センサーの固着異常時にスイッチング素子S1およびスイッチング素子S3をソフトスタート制御した場合を説明する。図7に示した通り、V0検出値>V0目標値となる固着異常が発生した場合には、V0=0Vとなっている。スイッチング素子S1をオンした際に電流は動作モードBの経路(図27を参照)で流れる。ソフトスタート制御しているため、過電流等の異常は発生せず、V1=V0=V2=Vbattの状態となる。 Further, a case where the soft start control is performed on the switching element S1 and the switching element S3 when the V0 sensor is stuck abnormally will be described. As shown in FIG. 7, when a sticking abnormality occurs such that V0 detection value> V0 target value, V0 = 0V. When the switching element S1 is turned on, a current flows through the path of the operation mode B (see FIG. 27). Since the soft start control is performed, an abnormality such as an overcurrent does not occur and the state becomes V1 = V0 = V2 = Vbatt.
また、図8に示した通り、V0検出値<V0目標値となる固着異常が発生した場合は、V0=V2となっている。スイッチング素子S3をオンした際に電流が動作モードB(ただし、電流の向きは回生方向)の経路(図29Aおよび図29Bを参照)で流れる。ソフトスタート制御しているため、過電流等の異常は発生せず、V1=V0=V2=Vbattの状態となる。 Further, as shown in FIG. 8, when a sticking abnormality occurs where V0 detection value <V0 target value, V0 = V2. When the switching element S3 is turned on, a current flows through a path (see FIGS. 29A and 29B) in the operation mode B (however, the direction of the current is the regenerative direction). Since the soft start control is performed, an abnormality such as an overcurrent does not occur and the state becomes V1 = V0 = V2 = Vbatt.
以上のように、V0電圧異常が発生している場合に、スイッチング素子S1およびスイッチング素子S3をソフトスタート制御した時、S2オン固着の場合のみ、新たに異常が発生する。したがって、V0電圧異常に含まれる7種類の異常から、S2オン固着異常を判定することができる。 As described above, when the V0 voltage abnormality occurs, when the switching element S1 and the switching element S3 are soft-start controlled, an abnormality newly occurs only when S2 is fixed on. Therefore, the S2 on-fixing abnormality can be determined from the seven types of abnormality included in the V0 voltage abnormality.
つぎに、スイッチング素子S1およびスイッチング素子S3をソフトスタート制御した後に、第2半導体スイッチング回路2b(スイッチング素子S2)のゲート信号G2のオンデューティー比(S2_Duty:S2オン時間比率)を0%〜100%に徐々に変化させるソフトスタート制御を実施する。これにより、スイッチング素子S1のオン固着またはスイッチング素子S3のオン固着異常を判定する。 Next, after the soft start control of the switching elements S1 and S3, the on-duty ratio (S2_Duty: S2 on time ratio) of the gate signal G2 of the second semiconductor switching circuit 2b (switching element S2) is 0% to 100%. Implement soft start control that gradually changes to. Thereby, the on-fixing of the switching element S1 or the on-fixing abnormality of the switching element S3 is determined.
つぎに、本願に開示される実施の形態において、S1オン固着時にスイッチング素子S2をソフトスタート制御した場合の電流経路および電圧変化を、図を参照しながら、説明する。図31Aと図31Bは、電流経路を示す回路図である。一方、図32Aは、電圧変化を示す説明図、図32Bは、電流変化を示す説明図である。図に示すように、S1オン固着の場合にスイッチング素子S1およびスイッチング素子S3をソフトスタート制御した後の電圧状態は、V1=V0=V2=Vbattである。 Next, in the embodiment disclosed in the present application, current paths and voltage changes when the switching element S2 is soft-start controlled when S1 is fixed will be described with reference to the drawings. 31A and 31B are circuit diagrams showing current paths. On the other hand, FIG. 32A is an explanatory diagram showing a voltage change, and FIG. 32B is an explanatory diagram showing a current change. As shown in the figure, the voltage state after the soft start control of the switching element S1 and the switching element S3 when S1 is fixed is V1 = V0 = V2 = Vbatt.
この時にスイッチング素子S2をソフトスタート制御した場合、S2オン時には、動作モードAの経路でリアクトル1(L1)がエネルギーを蓄積する。S2オフ時には、動作モードDの経路でリアクトル1(L1)に蓄積したエネルギーが放出され、V2が増加する。このスイッチング素子S2のオンオフ動作を繰り返すことでV2が徐々に増加する。またその際、リアクトル1(L1)を流れる電流ILも徐々に上昇する。したがって、図26Aおよび図26Bでの説明と同様に、S1オン固着異常を判定することができる。 If the switching element S2 is soft-start controlled at this time, the reactor 1 (L1) accumulates energy through the path of the operation mode A when S2 is on. When S2 is off, energy stored in reactor 1 (L1) is released through the path of operation mode D, and V2 increases. By repeating the on / off operation of the switching element S2, V2 gradually increases. At that time, the current IL flowing through the reactor 1 (L1) also gradually increases. Therefore, the S1 on-fixation abnormality can be determined in the same manner as described with reference to FIGS. 26A and 26B.
つぎに、本願に開示される実施の形態1においてS3オン固着時にスイッチング素子S2をソフトスタート制御した場合の電流経路および電圧変化を、図を参照しながら、説明する。図33は、電流経路を示す回路図である。一方、図34は、電圧変化を示す説明図である。図に示すように、S3オン固着の場合にスイッチング素子S1およびスイッチング素子S3をソフトスタート制御した後の電圧状態はV1=V0=V2=Vbattである。この時にスイッチング素子S2をソフトスタート制御した場合、S2オン時にC0→S3→S2→C0の経路で短絡する。その結果、経路には短絡電流が流れる。 Next, a current path and a voltage change when the switching element S2 is soft-start controlled when S3 is fixed in the first embodiment disclosed in the present application will be described with reference to the drawings. FIG. 33 is a circuit diagram showing a current path. On the other hand, FIG. 34 is an explanatory diagram showing a voltage change. As shown in the figure, the voltage state after the soft start control of the switching element S1 and the switching element S3 in the case where S3 is fixed is V1 = V0 = V2 = Vbatt. If the switching element S2 is soft-start controlled at this time, it is short-circuited along the path C0 → S3 → S2 → C0 when S2 is on. As a result, a short circuit current flows through the path.
この短絡電流は、コントローラー6において、センス電流と短絡電流閾値を比較することで検出する。すなわち、センス電流≧短絡電流閾値の条件を満足した場合にS3オン固着異常を判定することができる。短絡電流閾値は、短絡異常が発生していない場合の最大電流にセンス端子の分流比等を考慮して設定すれば良い。なお、ここでは、第1半導体スイッチング回路2a〜第4半導体スイッチング回路2dに流れる電流により、短絡異常を検出する方式としたが、例えば、公知技術であるゲート電圧またはコレクタ電圧により短絡異常を検出する方式としても良い。
This short-circuit current is detected by the
つぎに、本願に開示される実施の形態において、S4オン固着時にスイッチング素子S2をソフトスタート制御した場合の電流経路および電圧変化を、図を参照しながら、説明する。図35は、電流経路を示す回路図である。一方、図36は、電圧変化を示す説明図である。図に示すように、S4オン固着の場合にスイッチング素子S1およびスイッチング素子S3をソフトスタート制御した後の電圧状態は、V1=V0=V2=Vbattである。 Next, in the embodiment disclosed in the present application, current paths and voltage changes when the switching element S2 is soft-start controlled when S4 is fixed will be described with reference to the drawings. FIG. 35 is a circuit diagram showing a current path. On the other hand, FIG. 36 is an explanatory diagram showing a voltage change. As shown in the figure, the voltage state after the soft start control of the switching element S1 and the switching element S3 when S4 is fixed is V1 = V0 = V2 = Vbatt.
この時に、スイッチング素子S2をソフトスタート制御した場合、S2オン時に動作モードCの経路で電流が流れる。V0が徐々に減少し、V1+V0=V2の状態、すなわち、V1=V2=VbattおよびV0=0Vの状態となる。したがって、この場合は過電流または過電圧等の異常は発生しない、すなわち、過電流または過電圧等の異常の発生からまぬがれることができる。 At this time, if the switching element S2 is soft-start controlled, a current flows through the path of the operation mode C when S2 is on. V0 gradually decreases to a state of V1 + V0 = V2, that is, a state of V1 = V2 = Vbatt and V0 = 0V. Therefore, in this case, an abnormality such as an overcurrent or an overvoltage does not occur, that is, it is possible to avoid an abnormality such as an overcurrent or an overvoltage.
なお、S1オフ固着時にスイッチング素子S2をソフトスタート制御した場合は、前述の通り、V1=V2、V0=0Vの状態となっている。回路に電流が流れないため過電流等の異常は発生せず、電圧状態も変化しない。さらに、V0センサーの固着異常時にS2をソフトスタート制御した場合は、前述の通り、V1=V0=V2=Vbattの状態から電圧が変化する。この場合の電流経路および電圧変化は、図35および図36と同様である。V1=V2=VbattおよびV0=0Vの状態となり、過電流等の異常は発生しない、すなわち、過電流等の異常発生からまぬがれることができる。 Note that when the soft start control is performed on the switching element S2 when S1 is fixed to OFF, as described above, V1 = V2 and V0 = 0V. Since no current flows in the circuit, abnormalities such as overcurrent do not occur and the voltage state does not change. Further, when S2 is soft-start controlled when the V0 sensor is stuck abnormally, the voltage changes from the state of V1 = V0 = V2 = Vbatt as described above. The current path and voltage change in this case are the same as those in FIGS. The state of V1 = V2 = Vbatt and V0 = 0V is established, and an abnormality such as an overcurrent does not occur, that is, an abnormality such as an overcurrent can be avoided.
以上のように、V0電圧異常が発生している場合に、スイッチング素子S1およびスイッチング素子S3をソフトスタート制御した後、スイッチング素子S2をソフトスタート制御した時、S1オン固着およびS3オン固着の場合、新たに異常が発生する。したがって、V0電圧異常に含まれる7種類の異常からS1オン固着異常またはS3オン固着異常を判定することができる。なお、スイッチング素子S2に加えて、例えばスイッチング素子S4を同時にソフトスタート制御しても良い。 As described above, when the V0 voltage abnormality occurs, when the switching element S2 and the switching element S3 are soft-start controlled and then the switching element S2 is soft-start controlled, A new abnormality occurs. Therefore, the S1 on-fixing abnormality or the S3 on-fixing abnormality can be determined from the seven types of abnormality included in the V0 voltage abnormality. In addition to the switching element S2, for example, the switching element S4 may be simultaneously soft-start controlled.
この場合、S1オン固着時は、図32Aに示した電圧変化および図32Bに示した電流変化をする。このため、新たな異常が発生し、S1オン固着を判定することができる。S3オン固着時は、図33に示した経路で短絡電流が流れる。このため、新たな異常が発生し、S3オン固着を判定することができる。最後に、スイッチング素子S1およびスイッチング素子S3をソフトスタート制御した後に、スイッチング素子S2をソフトスタート制御し、その後、スイッチング素子S1をソフトスタート制御する。これにより、S4オン固着異常を判定する。 In this case, when S1 is on, the voltage change shown in FIG. 32A and the current change shown in FIG. 32B are made. For this reason, a new abnormality occurs and it is possible to determine the S1 ON sticking. When S3 is on, a short circuit current flows through the path shown in FIG. For this reason, a new abnormality occurs and it is possible to determine the S3 on sticking. Finally, after performing soft start control of the switching element S1 and the switching element S3, the switching element S2 is soft start controlled, and then the switching element S1 is soft start controlled. Thereby, S4 ON sticking abnormality is determined.
つぎに、本願に開示される実施の形態においてS4オン固着時にスイッチング素子S1をソフトスタート制御した場合の電流経路および電圧変化を、図を参照しながら、説明する。図37は、電流経路を示す回路図である。一方、図38は、電圧変化を示す説明図である。図に示すように、S4オン固着の場合にスイッチング素子S1およびスイッチング素子S3をソフトスタート制御する。 Next, in the embodiment disclosed in the present application, the current path and voltage change when the switching element S1 is soft-start controlled when S4 is fixed on will be described with reference to the drawings. FIG. 37 is a circuit diagram showing a current path. On the other hand, FIG. 38 is an explanatory diagram showing a voltage change. As shown in the figure, the soft start control is performed on the switching element S1 and the switching element S3 when S4 is fixed on.
その後、スイッチング素子S2をソフトスタート制御した場合の電圧状態は、V1=V0=V2=Vbattである。この時に、スイッチング素子S1をソフトスタート制御した場合、S1オン時にC2→S4→C0→S1→C2の経路で短絡する。その結果、経路には短絡電流が流れる。したがって、図33および図34での説明と同様に、S4オン固着異常を判定することができる。 Thereafter, the voltage state when the switching element S2 is soft-start controlled is V1 = V0 = V2 = Vbatt. At this time, when the soft start control of the switching element S1 is performed, a short circuit occurs along the path C2-> S4-> C0-> S1-> C2 when S1 is on. As a result, a short circuit current flows through the path. Therefore, similarly to the description with reference to FIGS. 33 and 34, it is possible to determine the S4 ON sticking abnormality.
なお、S2オフ固着時にスイッチング素子S1をソフトスタートした場合は、前述の通り、V1=V0=V2の状態となっている。回路に電流が流れないため、過電流等の異常は発生せず、電圧状態も変化しない。さらに、V0センサーの固着異常時にスイッチング素子S1をソフトスタート制御した場合は、前述の通り、V1=V2=VbattおよびV0=0Vの状態から電圧が変化する。この場合は、図27および図28と同様、動作モードBの経路で電流が流れる。V1=V0=V2=Vbattの状態となり、過電流等の異常は発生しない。 In addition, when the switching element S1 is soft-started when S2 is fixed off, as described above, the state is V1 = V0 = V2. Since no current flows in the circuit, no abnormality such as overcurrent occurs and the voltage state does not change. Further, when the switching element S1 is soft-start controlled when the V0 sensor is stuck abnormally, the voltage changes from the state of V1 = V2 = Vbatt and V0 = 0V as described above. In this case, a current flows through the path of the operation mode B as in FIGS. V1 = V0 = V2 = Vbatt, and no abnormality such as overcurrent occurs.
以上のように、V0電圧異常が発生している場合に、スイッチング素子S1およびスイッチング素子S3をソフトスタート制御した後、スイッチング素子S2をソフトスタート制御し、その後、スイッチング素子S1をソフトスタート制御した時、S4オン固着の場合、新たに異常が発生する。したがって、V0電圧異常に含まれる7種類の異常から、S4オン固着異常を判定することができる。 As described above, when the V0 voltage abnormality occurs, the switching element S1 and the switching element S3 are soft-start controlled, then the switching element S2 is soft-start controlled, and then the switching element S1 is soft-start controlled. In the case of S4 on fixation, a new abnormality occurs. Therefore, the S4 ON sticking abnormality can be determined from the seven types of abnormality included in the V0 voltage abnormality.
なお、スイッチング素子S1に加えて、例えばスイッチング素子S3を同時にソフトスタート制御しても良い。また、スイッチング素子S1をオン、またはスイッチング素子S1およびスイッチング素子S3をオンしても良い。これらの場合、図37に示した経路で短絡電流が流れるため、S4オン固着異常を判定することができる。 In addition to the switching element S1, for example, the switching element S3 may be simultaneously soft-start controlled. Further, the switching element S1 may be turned on, or the switching element S1 and the switching element S3 may be turned on. In these cases, since a short-circuit current flows through the path shown in FIG. 37, it is possible to determine the S4 ON sticking abnormality.
図39は、本願に開示される実施の形態1における異常種類判定処理を説明するためのフロー図である。本処理は、V0電圧異常が発生している場合に実施される。図に示すように、まず、第1半導体スイッチング回路2a〜第4半導体スイッチング回路2dを構成するスイッチング素子のゲート、およびモータードライバー51を構成するスイッチング素子のゲートを全てオフする(ステップS21)。つぎに、V2がV2閾値1(第1閾値)以下であるか判定する(ステップS22)。判定条件が成立する場合はステップS23に進み、成立しない場合は本処理を繰り返す。本処理は、モータードライバー51の過電圧破壊防止のために実施する。
FIG. 39 is a flowchart for explaining the abnormality type determination process in the first embodiment disclosed in the present application. This process is performed when a V0 voltage abnormality has occurred. As shown in the drawing, first, the gates of the switching elements constituting the first
なお、V2閾値1(第1閾値)は、サージ電圧等を考慮した上で、モータードライバー51を構成するスイッチング素子が破壊しないように決定される。つぎに、電力伝送が力行方向となるように、モータードライバー51およびモーター102を制御する(ステップS23)。本処理は、高圧側コンデンサー4の電荷を放電するために実施する。具体的には、コントローラー6は、モータードライバー51を構成するスイッチング素子のゲートを全てオンする。
The V2 threshold value 1 (first threshold value) is determined so that the switching elements constituting the
つぎに、V2がV2閾値2(第2閾値)以下であるか判定する(ステップS24)。判定条件が成立する場合はステップS25に進み、成立しない場合は本処理を繰り返す。本処理は、第1半導体スイッチング回路2a〜第4半導体スイッチング回路2dの過電圧破壊防止のために実施する。なお、V2閾値2(第2閾値)は、サージ電圧等を考慮した上で、該半導体スイッチング回路が破壊しないように決定される。
Next, it is determined whether V2 is equal to or less than V2 threshold 2 (second threshold) (step S24). If the determination condition is satisfied, the process proceeds to step S25. If the determination condition is not satisfied, this process is repeated. This process is performed to prevent overvoltage breakdown of the first
つぎに、スイッチング素子S1およびスイッチング素子S3をソフトスタート制御する(ステップS25)。言い換えれば、S1_DutyおよびS3_Dutyを所定変化量で除変させる。ソフトスタート制御を行わない第2半導体スイッチング回路2bおよび第4半導体スイッチング回路2dのゲート信号はオフする。本処理の目的は、S2オン固着の場合に異常を発生させること、さらに、後述の2回目のソフトスタート制御時に短絡電流を発生させS3オン固着を特定できるように中間コンデンサー5(C0)を充電することである。
Next, soft start control is performed on the switching element S1 and the switching element S3 (step S25). In other words, S1_Duty and S3_Duty are divided by a predetermined change amount. The gate signals of the second semiconductor switching circuit 2b and the fourth
ソフトスタート時間については、定格電流の最も小さい構成部品が破壊することがないように設定する。設定値は、コンデンサー間に流れる電流が該部品の定格電流未満となるように、予めシミュレーション等により決定しておく。なお、コンデンサー間の電位差に応じて流れる電流が大きくなる。このため、想定される最大電位差の条件の基、シミュレーション等により、ソフトスタート時間を算出しておくと良い。 The soft start time is set so that the component with the smallest rated current will not be destroyed. The set value is determined in advance by simulation or the like so that the current flowing between the capacitors is less than the rated current of the component. In addition, the flowing current increases in accordance with the potential difference between the capacitors. For this reason, it is preferable to calculate the soft start time based on the assumed maximum potential difference condition, simulation, or the like.
つぎに、V2がV2閾値3(過電圧閾値;第3閾値)以上、ILがIL閾値(過電流閾値)以上、短絡電流が発生(短絡電流閾値以上の電流が流れること)のいずれかの条件が成立するか否か判定する(ステップS26)。ステップS26の異常判定条件が成立する場合はステップS27に進み、第2半導体スイッチング回路2bのオン固着異常を確定する。異常判定条件が成立しない場合は、S1_DutyおよびS3_Dutyが100%となるまで(ステップS28が成立するまで)、ステップS26を繰り返す。S1_DutyおよびS3_Dutyが100%となった場合、スイッチング素子S1およびスイッチング素子S3をオフする(ステップS29)。 Next, V2 is V2 threshold 3 (overvoltage threshold; third threshold) or higher, IL is IL threshold (overcurrent threshold) or higher, and a short-circuit current is generated (current exceeding the short-circuit current threshold flows). It is determined whether or not established (step S26). When the abnormality determination condition in step S26 is satisfied, the process proceeds to step S27, and the on-fixation abnormality of the second semiconductor switching circuit 2b is determined. If the abnormality determination condition is not satisfied, step S26 is repeated until S1_Duty and S3_Duty reach 100% (until step S28 is satisfied). When S1_Duty and S3_Duty become 100%, switching element S1 and switching element S3 are turned off (step S29).
つぎに、スイッチング素子S1(第1スイッチング素子)からスイッチング素子S4(第4スイッチング素子)のうちすくなくともスイッチング素子S2をソフトスタート制御する(ステップS30)。ソフトスタート制御を行わない第1半導体スイッチング回路2aおよび第3半導体スイッチング回路2cおよび第4半導体スイッチング回路2dのゲート信号はオフする。本処理の目的は、S1オン固着の場合またはS3オン固着の場合に異常を発生させること、さらに、後述の3回目のソフトスタート制御時に短絡電流を発生させS4オン固着を特定できるように中間コンデンサー5(C0)を放電することである。ソフトスタート時間については、前記同様に決定する。
Next, at least switching element S2 among switching elements S1 (first switching element) to switching element S4 (fourth switching element) is subjected to soft start control (step S30). Gate signals of the first
つぎに、V2がV2閾値3(過電圧閾値;第3閾値)以上、ILがIL閾値(過電流閾値)以上、短絡電流が発生(短絡電流閾値以上の電流が流れること)のいずれかの条件が成立するか否かを判定する(ステップS31)。ステップS31の異常判定条件が成立する場合は、ステップS32に進み、第1半導体スイッチング回路2aおよび第3半導体スイッチング回路2cのオン固着異常を確定する。異常判定条件が成立しない場合は、S2_Dutyが100%となるまで(ステップS33が成立するまで)、ステップS31を繰り返す。
Next, V2 is V2 threshold 3 (overvoltage threshold; third threshold) or higher, IL is IL threshold (overcurrent threshold) or higher, and a short-circuit current is generated (current exceeding the short-circuit current threshold flows). It is determined whether or not it is established (step S31). When the abnormality determination condition of step S31 is satisfied, the process proceeds to step S32, and the on-fixation abnormality of the first
S2_Dutyが100%となった場合、スイッチング素子S2をオフする(ステップS34)。つぎに、スイッチング素子S1(第1スイッチング素子)からスイッチング素子S4(第4スイッチング素子)のうちすくなくともスイッチング素子S1をソフトスタート制御する(ステップS35)。ソフトスタート制御を行わない第2半導体スイッチング回路から第4半導体スイッチング回路のゲート信号は、オフする。本処理の目的は、S4オン固着の場合に異常を発生させることである。ソフトスタート時間については、前記同様に決定する。 When S2_Duty becomes 100%, the switching element S2 is turned off (step S34). Next, at least switching element S1 among switching elements S1 (first switching element) to switching element S4 (fourth switching element) is subjected to soft start control (step S35). The gate signals from the second semiconductor switching circuit to the fourth semiconductor switching circuit that are not subjected to the soft start control are turned off. The purpose of this process is to generate an abnormality when S4 is on. The soft start time is determined in the same manner as described above.
つぎに、短絡電流が発生するか否か判定する(ステップS36)。判定条件が成立する場合はステップS37に進み、第4半導体スイッチング回路2dのオン固着異常を確定する。判定条件が成立しない場合は、S1_Dutyが100%となるまで(ステップS38が成立するまで)、ステップS36を繰り返す。S1_Dutyが100%となった場合、半導体スイッチング回路S1をオフする(ステップS39)。最後に、S1オフ固着およびS2オフ固着およびV0センサーの固着異常を確定する(ステップS40)。
Next, it is determined whether or not a short-circuit current is generated (step S36). If the determination condition is satisfied, the process proceeds to step S37, and the on-fixation abnormality of the fourth
以上のようにして、この実施の形態に関わる電力変換装置では、第1電圧センサーの検出値が所定目標値から所定値以上乖離しているかどうか判定することで中間コンデンサーの電圧の異常(V0電圧異常)を判定することができる。また、V0電圧異常が発生している場合に、第1半導体スイッチング回路および第3半導体スイッチング回路をソフトスタート制御した時に、過電圧、または過電流、または短絡電流が発生するかどうか判定することで、第2半導体スイッチング回路のオン固着異常を判定することができる。 As described above, in the power conversion device according to this embodiment, the abnormality of the voltage of the intermediate capacitor (V0 voltage) is determined by determining whether or not the detection value of the first voltage sensor deviates from the predetermined target value by a predetermined value or more. Abnormal) can be determined. Further, by determining whether an overvoltage, an overcurrent, or a short-circuit current occurs when soft start control is performed on the first semiconductor switching circuit and the third semiconductor switching circuit when the V0 voltage abnormality occurs, An on-fixation abnormality of the second semiconductor switching circuit can be determined.
なお、半導体スイッチング回路をソフトスタート制御するのではなく単純にオンする場合では、上記過電圧は発生しない。したがって、ソフトスタート制御することにより、単純にオンする場合と比較して、新たな異常を発生させることが可能であり、異常検知率を高くすることができる。さらに、第1半導体スイッチング回路および第3半導体スイッチング回路をソフトスタート制御した時に上記異常が発生しない場合に、すくなくとも第2半導体スイッチング回路をソフトスタート制御する。その際に、上記異常が発生するかどうか判定することで、第1半導体スイッチング回路または第3半導体スイッチング回路のオン固着異常を判定することができる。 Note that the overvoltage does not occur when the semiconductor switching circuit is simply turned on rather than soft-start controlled. Therefore, by performing the soft start control, a new abnormality can be generated and the abnormality detection rate can be increased as compared with the case where the power is simply turned on. Further, if the above-described abnormality does not occur when the first semiconductor switching circuit and the third semiconductor switching circuit are soft-start controlled, at least the second semiconductor switching circuit is soft-start controlled. At this time, it is possible to determine whether the first semiconductor switching circuit or the third semiconductor switching circuit is on-fixed by determining whether or not the abnormality occurs.
さらに、すくなくとも第2半導体スイッチング回路をソフトスタート制御した時に、上記異常が発生しない場合に、すくなくとも第1半導体スイッチング回路をソフトスタート制御する。その際に、短絡異常が発生するかどうか判定することで、第4半導体スイッチング回路のオン固着異常を判定することができる。さらに、すくなくとも第1半導体スイッチング回路をソフトスタート制御した時に上記異常が発生しない場合に、第1半導体スイッチング回路のオフ固着または第2半導体スイッチング回路のオフ固着またはV0センサーの固着異常を判定することができる。 Further, at least when the second semiconductor switching circuit is soft-start controlled, if the abnormality does not occur, at least the first semiconductor switching circuit is soft-start controlled. At that time, by determining whether or not a short circuit abnormality occurs, it is possible to determine an on-fixation abnormality of the fourth semiconductor switching circuit. Further, if the abnormality does not occur at least when the first semiconductor switching circuit is soft-start controlled, it is determined whether the first semiconductor switching circuit is stuck off, the second semiconductor switching circuit is stuck off, or the V0 sensor is stuck abnormally. it can.
また、V0電圧異常を判定した後、第2電圧センサーの検出値が所定値以下の場合に高圧側コンデンサーの電荷を放電するようにモーターおよびモータードライバーを制御することで、高圧側コンデンサーおよびモータードライバーの破壊を防止できる。また、異常時に高圧側電圧が増加することを検知することで、異常判定可能とする。さらに、V0電圧異常を判定した後、第2電圧センサーの検出値が所定値以下の場合に、第1半導体スイッチング回路〜第4半導体スイッチング回路のすくなくとも1つをオンすることで、第1半導体スイッチング回路〜第4半導体スイッチング回路の過電圧破壊を防止できる。 In addition, after determining the V0 voltage abnormality, the high voltage side capacitor and the motor driver are controlled by controlling the motor and the motor driver so as to discharge the charge of the high voltage side capacitor when the detection value of the second voltage sensor is equal to or lower than the predetermined value. Can be prevented. Further, it is possible to determine an abnormality by detecting that the high-voltage side voltage increases in the event of an abnormality. Furthermore, after determining the V0 voltage abnormality, when the detection value of the second voltage sensor is equal to or lower than a predetermined value, at least one of the first semiconductor switching circuit to the fourth semiconductor switching circuit is turned on, thereby causing the first semiconductor switching The overvoltage breakdown of the circuit to the fourth semiconductor switching circuit can be prevented.
したがって、本願に開示される電力変換装置は、負極側端子と正極側端子とゲートとを有し、この負極側端子が直流電源の負極側に接続されている第1スイッチング素子と、負極側端子と正極側端子とゲートとを有し、この負極側端子が前記第1スイッチング素子の正極側端子に接続されている第2スイッチング素子と、負極側端子と正極側端子とゲートとを有し、この負極側端子が前記第2スイッチング素子の正極側端子に接続されている第3スイッチング素子と、負極側端子と正極側端子とゲートとを有し、この負極側端子が前記第3スイッチング素子の正極側端子に接続されている第4スイッチング素子と、前記直流電源と直列に接続されているリアクトルと、前記直流電源と並列に接続されている入力側コンデンサーと、一端が前記第2スイッチング素子の負極側端子に接続され、他端が前記第3スイッチング素子の正極側端子に接続されている中間コンデンサーと、一端が前記第1スイッチング素子の負極側端子に接続され、他端が前記第4スイッチング素子の正極側端子に接続されている出力側コンデンサーと、前記リアクトルに流れる電流を検出する電流センサーと、前記中間コンデンサーの両端電圧を検出する第1電圧センサーと、前記出力側コンデンサーの両端電圧を検出する第2電圧センサーと、スイッチング素子を有し、前記出力側コンデンサーの両端と接続されているドライバーと、前記第2電圧センサーの検出値から中間コンデンサーの目標値を演算し、この演算された中間コンデンサーの目標値が前記第1電圧センサーの検出値と一致するように、前記第1スイッチング素子のオン時間比率、前記第2スイッチング素子のオン時間比率、前記第3スイッチング素子のオン時間比率、および第4スイッチング素子のオン時間比率を制御するコントローラーと、を備え、前記コントローラーは、前記中間コンデンサーの目標値と前記第1電圧センサーの検出値との差分を求め、この差分の絶対値が異常判定閾値よりも大きい場合に、電圧異常が発生したと判定することを特徴とするものである。 Therefore, the power conversion device disclosed in the present application includes a first switching element having a negative electrode side terminal, a positive electrode side terminal, and a gate, and the negative electrode side terminal connected to the negative electrode side of the DC power supply, and a negative electrode side terminal. A second switching element connected to the positive terminal of the first switching element, a negative terminal, a positive terminal, and a gate, The negative electrode side terminal has a third switching element connected to the positive electrode side terminal of the second switching element, a negative electrode side terminal, a positive electrode side terminal, and a gate, and the negative electrode side terminal of the third switching element A fourth switching element connected to the positive terminal, a reactor connected in series with the DC power source, an input side capacitor connected in parallel with the DC power source, An intermediate capacitor connected to the negative terminal of the second switching element and the other end connected to the positive terminal of the third switching element; one end connected to the negative terminal of the first switching element; An output-side capacitor connected to a positive-side terminal of the fourth switching element; a current sensor that detects a current flowing through the reactor; a first voltage sensor that detects a voltage across the intermediate capacitor; and the output-side capacitor A second voltage sensor for detecting a voltage at both ends, a driver having a switching element and connected to both ends of the output-side capacitor, and calculating a target value of the intermediate capacitor from a detection value of the second voltage sensor; The calculated target value of the intermediate capacitor matches the detected value of the first voltage sensor. A controller for controlling an on-time ratio of the first switching element, an on-time ratio of the second switching element, an on-time ratio of the third switching element, and an on-time ratio of the fourth switching element. A difference between a target value of the intermediate capacitor and a detection value of the first voltage sensor is obtained, and it is determined that a voltage abnormality has occurred when an absolute value of the difference is larger than an abnormality determination threshold value. Is.
また、本願に開示される電力変換装置は、半導体スイッチング回路、前記半導体スイッチング回路のスイッチングによって充放電動作を行うコンデンサー、および前記コンデンサーの電圧を検出する電圧検出手段を備えた電力変換装置において、前記電圧検出手段の検出値が所定目標値から所定値以上乖離する場合に前記コンデンサーの電圧の異常を判定することを特徴とする電力変換装置である。 Further, the power conversion device disclosed in the present application is a power conversion device including a semiconductor switching circuit, a capacitor that performs a charge / discharge operation by switching of the semiconductor switching circuit, and a voltage detection unit that detects a voltage of the capacitor. In the power converter, the abnormality of the voltage of the capacitor is determined when a detection value of the voltage detection unit deviates from a predetermined target value by a predetermined value or more.
また、本願に開示される電力変換装置は、低圧側に直流電源が接続され、出力側に回生可能な負荷が接続され、低圧側電圧を保持する低圧側コンデンサー、負極が前記低圧側コンデンサーの負極に接続され高圧側電圧を保持する高圧側コンデンサー、負端が前記低圧側コンデンサーの負極に接続される第1半導体スイッチング回路、負端が前記第1半導体スイッチング回路の他端に接続され、他端が前記リアクトルを介して前記入力側コンデンサーの正極に接続される第2半導体スイッチング回路、一端が前記第2半導体スイッチング回路の他端に接続される第3半導体スイッチング回路、一端が前記第3半導体スイッチング回路の他端に接続され、他端が前記高圧側コンデンサーの正極に接続される第4半導体スイッチング回路、一端が前記第1半導体スイッチング回路と前記第2半導体スイッチング回路の接続点に接続され、前記第3半導体スイッチング回路と前記第4半導体スイッチング回路の接続点に接続された中間コンデンサー、前記中間コンデンサーの電圧を検出する第1電圧センサー、前記第1〜第4半導体スイッチング回路のオン時間比率を制御することにより、前記中間コンデンサーの電圧を所定目標値に制御するコントローラーを備えた電力変換装置において、前記電圧検出手段の検出値が所定目標値から所定値以上乖離する場合に前記中間コンデンサーの電圧の異常を判定することを特徴とする電力変換装置である。 The power converter disclosed in the present application has a low voltage side connected to a DC power supply, a regenerative load connected to the output side, a low voltage side capacitor that holds a low voltage side voltage, and a negative electrode that is a negative electrode of the low voltage side capacitor. A high-voltage side capacitor that holds a high-voltage side voltage, a negative terminal is connected to the negative electrode of the low-voltage side capacitor, a negative terminal is connected to the other end of the first semiconductor switching circuit, and the other end Is connected to the positive electrode of the input-side capacitor via the reactor, one end is connected to the other end of the second semiconductor switching circuit, the other end is connected to the third semiconductor switching circuit. A fourth semiconductor switching circuit connected to the other end of the circuit, the other end connected to the positive electrode of the high-voltage side capacitor; An intermediate capacitor connected to a connection point between the first semiconductor switching circuit and the second semiconductor switching circuit and connected to a connection point between the third semiconductor switching circuit and the fourth semiconductor switching circuit, and a voltage of the intermediate capacitor are detected. In the power converter including a controller that controls the voltage of the intermediate capacitor to a predetermined target value by controlling an on-time ratio of the first voltage sensor and the first to fourth semiconductor switching circuits, In the power converter, the abnormality of the voltage of the intermediate capacitor is determined when a detected value deviates from a predetermined target value by a predetermined value or more.
前記コントローラーは、前記中間コンデンサーの電圧の異常を判定した後、所定の半導体スイッチング回路をオンした時、さらに所定の異常が発生した場合に異常箇所を特定することを特徴とするものである。また、前記負荷を駆動する負荷駆動部を備え、前記コントローラーは前記負荷と前記負荷駆動部を制御可能であり、前記中間コンデンサーの電圧の異常を判定した後、前記高圧側コンデンサーの電荷を放電するように前記負荷および前記負荷駆動部を制御することを特徴とするものである。 The controller is characterized in that, after determining an abnormality in the voltage of the intermediate capacitor, when a predetermined semiconductor switching circuit is turned on, if a predetermined abnormality occurs, the controller identifies an abnormal location. In addition, a load driving unit that drives the load is provided, and the controller is capable of controlling the load and the load driving unit, and discharges the charge of the high-voltage side capacitor after determining an abnormality in the voltage of the intermediate capacitor. As described above, the load and the load driving unit are controlled.
さらに、前記高圧側コンデンサーの電圧を検出する第2電圧検出手段を備え、前記コントローラーは、該電圧検出手段の検出値が所定値以下の場合に、前記高圧側コンデンサーの電荷を放電するように前記負荷および前記負荷駆動部を制御することを特徴とするものである。前記コントローラーは、前記第1半導体スイッチング回路および前記第3半導体スイッチング回路をソフトスタート制御した時に所定の異常が発生した場合に、前記第2半導体スイッチング回路のオン固着異常を判定することを特徴とするものである。 The controller further comprises second voltage detection means for detecting the voltage of the high-voltage side capacitor, and the controller discharges the charge of the high-voltage side capacitor when the detected value of the voltage detection means is a predetermined value or less. The load and the load driving unit are controlled. The controller determines an on-fixation abnormality of the second semiconductor switching circuit when a predetermined abnormality occurs when the first semiconductor switching circuit and the third semiconductor switching circuit are soft-start controlled. Is.
さらに、電力変換装置において所定の異常が発生しない場合に、前記第1〜第4半導体スイッチング回路のうちすくなくとも前記第2半導体スイッチング回路をソフトスタート制御し、所定の異常が発生した場合に、前記第1半導体スイッチング回路または前記第3半導体スイッチング回路のオン固着異常と判定することを特徴とするものである。上記記載の電力変換装置において所定の異常が発生しない場合に、前記第1〜第4半導体スイッチング回路のうちすくなくとも前記第1半導体スイッチング回路をオンし、所定の異常が発生した場合に、前記第4半導体スイッチング回路のオン固着異常と判定することを特徴とするものである。 Further, when a predetermined abnormality does not occur in the power conversion device, at least the second semiconductor switching circuit among the first to fourth semiconductor switching circuits is soft-start controlled, and when a predetermined abnormality occurs, the first It is determined that one semiconductor switching circuit or the third semiconductor switching circuit is in an on-fixing abnormality. When the predetermined abnormality does not occur in the power conversion device described above, at least the first semiconductor switching circuit is turned on among the first to fourth semiconductor switching circuits, and when the predetermined abnormality occurs, the fourth The semiconductor switching circuit is determined to be on-fixed abnormality.
さらに、前記第1〜第4半導体スイッチング回路のうちすくなくとも前記第1半導体スイッチング回路をソフトスタート制御し、所定の異常が発生した場合に、前記第4半導体スイッチング回路のオン固着異常と判定することを特徴とするものである。上記記載の電力変換装置において所定の異常が発生しない場合に、前記第1半導体スイッチング回路のオフ固着異常または前記第2半導体スイッチング回路のオフ固着異常または前記第1電圧センサーの固着異常と判定することを特徴とするものである。 Further, at least the first semiconductor switching circuit among the first to fourth semiconductor switching circuits is subjected to soft start control, and when a predetermined abnormality occurs, it is determined that the fourth semiconductor switching circuit is on-fixed abnormality. It is a feature. When a predetermined abnormality does not occur in the power conversion device described above, it is determined that the first semiconductor switching circuit is off-fixed abnormally, the second semiconductor switching circuit is off-fixed abnormally, or the first voltage sensor is fixed abnormally It is characterized by.
さらに、前記リアクトルに流れる電流を検出するリアクトル電流検出手段を備え、該電流検出手段の検出値が所定値以上の場合に、異常箇所を特定することを特徴とする電力変換装置である。前記第1〜第4半導体スイッチング回路それぞれに流れる電流を検出する第1〜第4電流検出手段を備え、該電流検出手段の検出値のすくなくとも1つが所定値以上の場合に、異常箇所を特定することを特徴とする電力変換装置である。前記高圧側コンデンサーの電圧を検出する第2電圧検出手段を備え、該電圧検出手段の検出値が所定値以上の場合に、異常箇所を特定することを特徴とする電力変換装置である。 The power conversion device further includes a reactor current detection unit that detects a current flowing through the reactor, and identifies an abnormal location when a detection value of the current detection unit is equal to or greater than a predetermined value. First to fourth current detection means for detecting a current flowing in each of the first to fourth semiconductor switching circuits is provided, and an abnormal location is specified when at least one of the detection values of the current detection means is equal to or greater than a predetermined value. It is the power converter device characterized by the above. The power conversion device includes a second voltage detection unit that detects a voltage of the high-voltage side capacitor, and identifies an abnormal portion when a detection value of the voltage detection unit is a predetermined value or more.
実施の形態2.
以下、本願に開示される実施の形態2に関わる電力変換装置について説明する。本実施の形態に関わる電力変換装置の回路構成は、図1に示した回路構成と同様であるため説明を省略する。また、V0電圧異常を判定するまでの異常検出処理は、実施の形態1と同様であるため、説明を省略する。
Hereinafter, the power
図40は、本願に開示される実施の形態2に関わる異常種類判定処理を説明するためのフロー図である。本処理は、V0電圧異常が発生している場合に実施される。ステップS21からステップS24の処理は実施の形態1と同様であるため説明を省略し、ステップS101から説明する。まず、スイッチング素子S1からスイッチング素子S4のうち、すくなくとも1つをオンする(ステップS101)。つぎに、ILがIL閾値(過電流閾値)以上、短絡電流が発生(短絡電流閾値以上の電流が流れること)のいずれかの条件が成立するか否か判定する(ステップS102)。 FIG. 40 is a flowchart for explaining the abnormality type determination process according to the second embodiment disclosed in the present application. This process is performed when a V0 voltage abnormality has occurred. Since the processing from step S21 to step S24 is the same as that of the first embodiment, the description thereof will be omitted, and the description will be made from step S101. First, at least one of the switching elements S1 to S4 is turned on (step S101). Next, it is determined whether or not any of the conditions that IL is greater than or equal to the IL threshold (overcurrent threshold) and a short-circuit current occurs (a current greater than the short-circuit current threshold flows) is satisfied (step S102).
ステップS102の判定条件が成立する場合は、ステップS103に進み、スイッチング素子S1からスイッチング素子S4のいずれかのオン固着異常またはV0センサーの固着異常を確定する。判定条件が成立しない場合は、全ゲートをオフする(ステップS104)。最後に、V0電圧異常を確定する(ステップS105)。なお、V0電圧異常が発生している場合に、スイッチング素子S1からスイッチング素子S4をオンした場合の電流経路、電圧変化については以下の通りである。 When the determination condition of step S102 is satisfied, the process proceeds to step S103, and any of the on-fixing abnormality of the switching element S1 to the switching element S4 or the V0 sensor fixing abnormality is determined. If the determination condition is not satisfied, all the gates are turned off (step S104). Finally, V0 voltage abnormality is determined (step S105). In addition, when the V0 voltage abnormality has occurred, the current path and voltage change when switching element S1 to switching element S4 are turned on are as follows.
まず、S1オン固着時の電流経路、電圧変化について説明する。S1オン固着時にスイッチング素子S2をオンした場合、図25Aおよび図25Bに示したC1→L1→S2→S1の経路で電流が流れ続ける。したがって、IL≧IL閾値(過電流閾値)または短絡電流が発生することとなり、オン固着異常を判定することができる。 First, the current path and voltage change when S1 is on will be described. When the switching element S2 is turned on when S1 is fixed, current continues to flow along the path C1 → L1 → S2 → S1 shown in FIGS. 25A and 25B. Therefore, IL ≧ IL threshold (overcurrent threshold) or a short-circuit current is generated, and it is possible to determine an on-fixation abnormality.
また、S1オン固着時にスイッチング素子S3をオンした場合、図22に示したC0→S3→L1→C1→S1→C0の経路でV0=V1となるまで電流が流れ続ける。このため、上述と同様、オン固着異常を判定することができる。さらに、S1オン固着時にスイッチング素子S4をオンする場合は、スイッチング素子S4をオンする前の電圧状態がV0=V2であるため電流が流れない。したがって、過電流等の異常は発生しない。 Further, when the switching element S3 is turned on when S1 is fixed, current continues to flow until V0 = V1 in the path C0 → S3 → L1 → C1 → S1 → C0 shown in FIG. For this reason, the on-fixation abnormality can be determined as described above. Further, when switching element S4 is turned on when S1 is fixed, no current flows because the voltage state before turning on switching element S4 is V0 = V2. Therefore, no abnormality such as overcurrent occurs.
つぎに、S2オン固着時について説明する。S2オン固着時にスイッチング素子S1をオンした場合、図25Aおよび図25Bに示したC1→L1→S2→S1の経路で電流が流れ続ける。したがって、IL≧IL閾値(過電流閾値)または短絡電流が発生することとなり、オン固着異常を判定することができる。また、S2オン固着時にスイッチング素子S3をオンした場合、スイッチング素子S3をオンする前の電圧状態がV0=0Vであるため電流が流れない。 Next, a description will be given of when S2 is on. When the switching element S1 is turned on when S2 is fixed, current continues to flow through the path C1-> L1-> S2-> S1 shown in FIGS. 25A and 25B. Therefore, IL ≧ IL threshold (overcurrent threshold) or a short-circuit current is generated, and it is possible to determine an on-fixing abnormality. Further, when the switching element S3 is turned on when S2 is fixed, no current flows because the voltage state before turning on the switching element S3 is V0 = 0V.
したがって、過電流等の異常は発生しない。さらに、S2オン固着時にスイッチング素子S4をオンした場合、C2→S4→C0→S2→L1→C1→C2の経路で、V1+V0=V2となるまで電流が流れ続ける。この経路は、図35に示した経路と電流の向きが逆の経路である。このため、上述と同様、オン固着異常を判定することができる。 Therefore, no abnormality such as overcurrent occurs. Further, when the switching element S4 is turned on when S2 is fixed, the current continues to flow until V1 + V0 = V2 through the path C2-> S4-> C0-> S2-> L1-> C1-> C2. This route is a route having a current direction opposite to that shown in FIG. For this reason, the on-fixation abnormality can be determined as described above.
つぎに、S3オン固着異常について説明する。S3オン固着時にスイッチング素子S1をオンした場合、図27に示したC1→L1→S3→C0→S1→C1の経路でV0=V1となるまで電流が流れ続ける。したがって、IL≧IL閾値(過電流閾値)または短絡電流が発生することとなり、オン固着異常を判定することができる。 Next, the S3 ON sticking abnormality will be described. When the switching element S1 is turned on when S3 is fixed, current continues to flow until V0 = V1 in the path C1-> L1-> S3-> C0-> S1-> C1 shown in FIG. Therefore, IL ≧ IL threshold (overcurrent threshold) or a short-circuit current is generated, and it is possible to determine an on-fixation abnormality.
また、S3オン固着時にスイッチング素子S2をオンした場合、スイッチング素子S2をオンする前の電圧状態がV0=0Vであるため電流が流れない。したがって、過電流等の異常は発生しない。さらに、S3オン固着時にスイッチング素子S4をオンした場合、図29Aおよび図29Bに示したC2→S4→S3→L1→C1→C2の経路でV2=V1となるまで電流が流れ続ける。このため、上述と同様、オン固着異常を判定することができる。 Further, when the switching element S2 is turned on when S3 is fixed, no current flows because the voltage state before the switching element S2 is turned on is V0 = 0V. Therefore, no abnormality such as overcurrent occurs. Further, when the switching element S4 is turned on when S3 is fixed, current continues to flow until V2 = V1 in the path C2-> S4-> S3-> L1-> C1-> C2 shown in FIGS. 29A and 29B. For this reason, the on-fixation abnormality can be determined as described above.
つぎに、S4オン固着時について説明する。S4オン固着時にスイッチング素子S1をオンした場合、スイッチング素子S1をオンする前の電圧状態がV0=V2であるため電流が流れない。したがって、過電流等の異常は発生しない。また、S4オン固着時にスイッチング素子S2をオンした場合、図35に示したC1→L1→S2→C0→S4→C2→C1の経路で、V1+V0=V2となるまで電流が流れ続ける。 Next, a description will be given of when the S4 is on. When the switching element S1 is turned on when S4 is fixed, no current flows because the voltage state before turning on the switching element S1 is V0 = V2. Therefore, no abnormality such as overcurrent occurs. Further, when the switching element S2 is turned on when S4 is fixed, current continues to flow until V1 + V0 = V2 in the path C1, L1, S2, C0, S4, C2, and C1 shown in FIG.
したがって、IL≧IL閾値(過電流閾値)または短絡電流が発生することとなり、オン固着異常を判定することができる。さらに、S4オン固着時にスイッチング素子S3をオンした場合、図29Aおよび図29Bに示したC2→S4→S3→L1→C1→C2の経路でV2=V1となるまで電流が流れ続ける。このため、上述と同様、オン固着異常を判定することができる。 Therefore, IL ≧ IL threshold (overcurrent threshold) or a short-circuit current is generated, and it is possible to determine an on-fixation abnormality. Furthermore, when the switching element S3 is turned on when S4 is fixed, current continues to flow until V2 = V1 in the path C2-> S4-> S3-> L1-> C1-> C2 shown in FIGS. 29A and 29B. For this reason, the on-fixation abnormality can be determined as described above.
つぎに、V0センサーの固着異常時について説明する。V0検出値>V0目標値となる固着異常の場合は、上述のS3オン固着時と同様である。スイッチング素子S1またはスイッチング素子S4をオンした場合に、IL≧IL閾値(過電流閾値)または短絡電流が発生することとなり、オン固着異常を判定することができる。V0検出値<V0目標値となる固着異常の場合は、上述のS4オン固着時と同様である。スイッチング素子S2またはスイッチング素子S3をオンした場合に、IL≧IL閾値(過電流閾値)または短絡電流が発生することとなり、オン固着異常を判定することができる。 Next, a description will be given of when the V0 sensor is stuck abnormally. In the case of sticking abnormality in which V0 detection value> V0 target value, the same as in the above S3 ON sticking. When the switching element S1 or the switching element S4 is turned on, IL ≧ IL threshold (overcurrent threshold) or a short-circuit current is generated, and it is possible to determine an on-fixing abnormality. In the case of a sticking abnormality in which V0 detection value <V0 target value, the same as in the above-described S4 ON sticking. When the switching element S2 or the switching element S3 is turned on, IL ≧ IL threshold (overcurrent threshold) or a short-circuit current is generated, and it is possible to determine an on-fixing abnormality.
つぎに、S1オフ固着異常について説明する。この場合の電圧状態はV1=V2、V0=0Vである。S1オフ固着時にスイッチング素子S2をオンした場合、既にV1+V0=V2が成立しているため、電流が流れず、過電流等の異常は発生しない。また、スイッチング素子S3をオンした場合は電流経路が無いため、過電流等の異常は発生しない。さらにスイッチング素子S4をオンした場合は、既にV1+V0=V2が成立しているため、電流が流れず、過電流等の異常は発生しない。 Next, the S1 off sticking abnormality will be described. The voltage states in this case are V1 = V2 and V0 = 0V. When the switching element S2 is turned on when S1 is fixed off, since V1 + V0 = V2 has already been established, no current flows and no abnormality such as overcurrent occurs. Further, when the switching element S3 is turned on, there is no current path, and therefore no abnormality such as overcurrent occurs. Further, when the switching element S4 is turned on, since V1 + V0 = V2 has already been established, no current flows and no abnormality such as overcurrent occurs.
最後に、S2オフ固着異常について説明する。この場合の電圧状態はV1=V0=V2である。S2オフ固着時にスイッチング素子S1またはスイッチング素子S3をオンした場合、既にV0=V1が成立しているため、電流が流れず、過電流等の異常は発生しない。また、スイッチング素子S4をオンした場合は電流経路が無いため、過電流等の異常は発生しない。 Finally, the S2 off sticking abnormality will be described. The voltage state in this case is V1 = V0 = V2. When switching element S1 or switching element S3 is turned on when S2 is fixed, V0 = V1 has already been established, so that no current flows and no abnormality such as overcurrent occurs. Further, when the switching element S4 is turned on, there is no current path, so that no abnormality such as overcurrent occurs.
なお、スイッチング素子S1からスイッチング素子S4のいずれか1つをオンする場合を説明したが、スイッチング素子S1およびスイッチング素子S3を同時にオンしても良い。この場合、スイッチング素子S1またはスイッチング素子S3のどちらかをオンする場合と電流経路および電圧変化が変わらない。また、同様に、スイッチング素子S2またはスイッチング素子S4のどちらかをオンする場合と電流経路および電圧変化が変わらないため、スイッチング素子S2およびスイッチング素子S4を同時にオンしても良い。 Although the case where any one of the switching elements S1 to S4 is turned on has been described, the switching elements S1 and S3 may be turned on simultaneously. In this case, the current path and the voltage change are not different from the case where either the switching element S1 or the switching element S3 is turned on. Similarly, since the current path and the voltage change do not change from when either switching element S2 or switching element S4 is turned on, switching element S2 and switching element S4 may be simultaneously turned on.
以上のようにして、本実施の形態に係る電力変換装置では、V0電圧異常が発生している場合に、第1半導体スイッチング回路から第4半導体スイッチング回路のすくなくとも1つをオンした時に過電流または短絡電流が発生するかどうか判定することで、第1半導体スイッチング回路から第4半導体スイッチング回路のいずれかのオン固着異常または第1電圧センサーの固着異常を判定することができる。 As described above, in the power conversion device according to the present embodiment, when a V0 voltage abnormality occurs, an overcurrent or a current is generated when at least one of the first semiconductor switching circuit to the fourth semiconductor switching circuit is turned on. By determining whether or not a short-circuit current occurs, it is possible to determine whether the first semiconductor switching circuit to the fourth semiconductor switching circuit is on or abnormally fixed.
本実施の形態に開示される電力変換装置は、前記高圧側コンデンサーの電圧を検出する第2電圧検出手段を備え、前記コントローラーは、該電圧検出手段の検出値が所定値以下の場合に、前記第1〜第4半導体スイッチング回路のすくなくとも1つをオンすることを特徴とする電力変換装置である。前記コントローラーは、前記第1〜第4半導体スイッチング回路のすくなくとも1つをオンした時に所定の異常が発生した場合に、前記第1〜第4半導体スイッチング回路のいずれかのオン固着異常または前記第1電圧センサーの固着異常と判定することを特徴とする電力変換装置である。 The power conversion device disclosed in the present embodiment includes second voltage detection means for detecting the voltage of the high-voltage side capacitor, and the controller is configured such that when the detection value of the voltage detection means is equal to or less than a predetermined value, At least one of the first to fourth semiconductor switching circuits is turned on. The controller, when a predetermined abnormality occurs when at least one of the first to fourth semiconductor switching circuits is turned on, the on-fixing abnormality of any of the first to fourth semiconductor switching circuits or the first It is a power converter characterized by determining that the voltage sensor is stuck abnormally.
実施の形態3.
以下、本願に開示される実施の形態3に関わる電力変換装置について説明する。本実施の形態に関わる電力変換装置の回路構成は、図1に示した回路構成と同様であるため説明を省略する。また、V0電圧異常を判定するまでの異常検出処理は、実施の形態1と同様であるため説明を省略する。
Hereinafter, the power
図41は、本願に開示される実施の形態3の異常種類判定処理を説明するためのフロー図である。本処理は、V0電圧異常が発生している場合に実施される。ステップS21からステップS24の処理は、実施の形態1と同様であるため説明を省略し、ステップS106から説明する。まず、スイッチング素子S1からスイッチング素子S4のうちすくなくとも1つをソフトスタート制御する(ステップS106)。ソフトスタート制御を行わない半導体スイッチング回路のゲート信号はオフする。 FIG. 41 is a flowchart for explaining the abnormality type determination processing according to the third embodiment disclosed in the present application. This process is performed when a V0 voltage abnormality has occurred. Since the processing from step S21 to step S24 is the same as that of the first embodiment, description thereof will be omitted, and description will be given from step S106. First, at least one of the switching elements S1 to S4 is soft-start controlled (step S106). The gate signal of the semiconductor switching circuit that does not perform the soft start control is turned off.
つぎに、V2がV2閾値3(過電圧閾値;第3閾値)以上、ILがIL閾値(過電流閾値)以上、短絡電流が発生(短絡電流閾値以上の電流が流れること)のいずれかの条件が成立するか否か判定する(ステップS26)。ステップS26の異常判定条件が成立する場合はステップS108に進み、S1オン固着異常またはS2オン固着異常を確定する。異常判定条件が成立しない場合は、ソフトスタート制御を実施した半導体スイッチング回路のゲート信号のDuty(オン時間比率)が100%となるまで(ステップS107が成立するまで)、ステップS26を繰り返す。Duty(オン時間比率)が100%となった場合、全ゲートをオフする(ステップS104)。最後に、V0電圧異常を確定する(ステップS105)。 Next, V2 is V2 threshold 3 (overvoltage threshold; third threshold) or higher, IL is IL threshold (overcurrent threshold) or higher, and a short-circuit current is generated (current exceeding the short-circuit current threshold flows). It is determined whether or not established (step S26). When the abnormality determination condition in step S26 is satisfied, the process proceeds to step S108, and the S1 on fixing abnormality or the S2 on fixing abnormality is determined. If the abnormality determination condition is not satisfied, step S26 is repeated until the duty (ON time ratio) of the gate signal of the semiconductor switching circuit that has performed the soft start control reaches 100% (until step S107 is satisfied). When the duty (on time ratio) reaches 100%, all the gates are turned off (step S104). Finally, V0 voltage abnormality is determined (step S105).
なお、V0電圧異常が発生している場合に、スイッチング素子S1またはスイッチング素子S2をソフトスタート制御した場合の電流経路、電圧変化については以下の通りである。まず、S1オン固着時の電流経路と、電圧変化について説明する。S1オン固着時にスイッチング素子S2をソフトスタート制御した場合、図26Aおよび図26Bでの説明と同様に、V2増加あるいはIL増加が発生することにより、S1オン固着異常を判定することができる。 In addition, when the V0 voltage abnormality occurs, the current path and the voltage change when the switching element S1 or the switching element S2 is soft-start controlled are as follows. First, the current path and voltage change when S1 is on will be described. When the switching element S2 is soft-start controlled when the S1 is fixed, the S1 ON fixed abnormality can be determined by the occurrence of an increase in V2 or an increase in IL as in the description of FIGS. 26A and 26B.
また、S1オン固着時にスイッチング素子S3をソフトスタート制御した場合、図22に示したC0→S3→L1→C1→S1→C0の経路で、V0=V1となるまで徐々に電流が流れる。したがって、過電流等の異常は発生しない。さらに、S1オン固着時にS4をソフトスタート制御する場合は、スイッチング素子S4をオンする前の電圧状態がV0=V2であるため電流が流れない。したがって、過電流等の異常は発生しない。 In addition, when the switching element S3 is soft-start controlled when S1 is fixed, a current gradually flows until V0 = V1 in the path C0 → S3 → L1 → C1 → S1 → C0 shown in FIG. Therefore, no abnormality such as overcurrent occurs. Further, when S4 is soft-start controlled when S1 is fixed, no current flows because the voltage state before turning on the switching element S4 is V0 = V2. Therefore, no abnormality such as overcurrent occurs.
つぎに、S2オン固着異常について説明する。S2オン固着時にスイッチング素子S1をソフトスタート制御した場合、上記と同様、V2増加あるいはIL増加が発生することにより、S2オン固着異常を判定することができる。また、S2オン固着時にスイッチング素子S3をソフトスタート制御した場合、スイッチング素子S3をオンする前の電圧状態がV0=0Vであるため電流が流れない。したがって、過電流等の異常は発生しない。さらに、S2オン固着時にスイッチング素子S4をソフトスタート制御した場合、C2→S4→C0→S2→L1→C1→C2の経路で、V1+V0=V2となるまで徐々に電流が流れる。この経路は、図35に示した経路と電流の向きが逆の経路である。したがって、過電流等の異常は発生しない。 Next, the S2 ON sticking abnormality will be described. When the soft start control of the switching element S1 is performed when S2 is fixed, an S2 ON fixing abnormality can be determined by occurrence of an increase in V2 or an increase in IL as described above. Further, when the switching element S3 is soft-start controlled when S2 is fixed, no current flows because the voltage state before the switching element S3 is turned on is V0 = 0V. Therefore, no abnormality such as overcurrent occurs. Further, when the switching element S4 is soft-start controlled when S2 is fixed, current flows gradually through the path C2, S4, C0, S2, L1, C1, and C2 until V1 + V0 = V2. This route is a route having a current direction opposite to that shown in FIG. Therefore, no abnormality such as overcurrent occurs.
つぎに、S3オン固着異常について説明する。S3オン固着時にスイッチング素子S1をソフトスタート制御した場合は、図27および図28での説明と同様、過電流または過電圧等の異常は発生しない。また、S3オン固着時にスイッチング素子S2をソフトスタート制御した場合は、スイッチング素子S2をオンする前の電圧状態がV0=0Vであるため電流が流れない。したがって、過電流等の異常は発生しない。さらに、S3オン固着時にスイッチング素子S4をソフトスタート制御した場合、図29Aおよび図29Bに示したC2→S4→S3→L1→C1→C2の経路でV2=V1となるまで徐々に電流が流れる。したがって、過電流等の異常は発生しない。 Next, the S3 ON sticking abnormality will be described. When the soft start control of the switching element S1 is performed when S3 is fixed, abnormalities such as overcurrent or overvoltage do not occur as in the description of FIGS. In addition, when the switching element S2 is soft-start controlled when S3 is fixed, no current flows because the voltage state before the switching element S2 is turned on is V0 = 0V. Therefore, no abnormality such as overcurrent occurs. Further, when the soft start control is performed on the switching element S4 when S3 is fixed, current flows gradually until V2 = V1 in the path C2-> S4-> S3-> L1-> C1-> C2 shown in FIGS. 29A and 29B. Therefore, no abnormality such as overcurrent occurs.
つぎに、S4オン固着異常について説明する。S4オン固着時にスイッチング素子S1をソフトスタート制御した場合、スイッチング素子S1をオンする前の電圧状態がV0=V2であるため電流が流れない。したがって、過電流等の異常は発生しない。また、S4オン固着時にスイッチング素子S2をソフトスタート制御した場合、図35に示したC1→L1→S2→C0→S4→C2→C1の経路で、V1+V0=V2となるまで徐々に電流が流れる。したがって、過電流等の異常は発生しない。 Next, the S4 ON sticking abnormality will be described. When the switching element S1 is soft-start controlled when S4 is fixed on, no current flows because the voltage state before the switching element S1 is turned on is V0 = V2. Therefore, no abnormality such as overcurrent occurs. Further, when the switching element S2 is soft-start controlled when S4 is fixed, current flows gradually through the path C1, L1, S2, C0, S4, C2, and C1 shown in FIG. 35 until V1 + V0 = V2. Therefore, no abnormality such as overcurrent occurs.
さらに、S4オン固着時にスイッチング素子S3をソフトスタート制御した場合、図29Aおよび図29Bに示したC2→S4→S3→L1→C1→C2の経路でV2=V1となるまで徐々に電流が流れる。したがって、S4オン固着時にスイッチング素子S3をソフトスタート制御した場合、過電流等の異常は発生しない。 Further, when the soft start control is performed on the switching element S3 when S4 is fixed, current flows gradually until V2 = V1 in the path C2-> S4-> S3-> L1-> C1-> C2 shown in FIGS. 29A and 29B. Accordingly, when the switching element S3 is soft-start controlled when S4 is fixed, abnormality such as overcurrent does not occur.
つぎに、S1オフ固着異常またはS2オフ固着異常またはV0センサーの固着異常について説明する。前述までの通り、ソフトスタート制御を実施する場合は、動作モードAから動作モードDに遷移する場合、スイッチング素子S1およびスイッチング素子S4がオンとなる場合、スイッチング素子S2およびスイッチング素子S3がオンとなる場合のいずれかの動作において、V2増加、IL増加または短絡電流などの異常が発生する。S1オフ固着またはS2オフ固着またはV0センサー固着の場合は、スイッチング素子S1からスイッチング素子S4のいずれか1つをソフトスタート制御した場合、上記異常が発生する動作とならない。 Next, the S1 off sticking abnormality, the S2 off sticking abnormality, or the V0 sensor sticking abnormality will be described. As described above, when performing the soft start control, when switching from the operation mode A to the operation mode D, when the switching element S1 and the switching element S4 are turned on, the switching element S2 and the switching element S3 are turned on. In any of the operations, an abnormality such as an increase in V2, an increase in IL, or a short-circuit current occurs. In the case of S1 off fixation, S2 off fixation, or V0 sensor fixation, if any one of the switching elements S1 to S4 is soft-start controlled, the operation in which the above abnormality does not occur.
なお、スイッチング素子S1からスイッチング素子S4のいずれか1つをソフトスタート制御する場合を説明したが、スイッチング素子S1およびスイッチング素子S3を同時にソフトスタート制御しても良い。この場合、スイッチング素子S1またはスイッチング素子S3のどちらかをソフトスタート制御する場合と電流経路と電圧変化が変わらない。また、同様に、スイッチング素子S2またはスイッチング素子S4のどちらかをソフトスタート制御する場合と電流経路と電圧変化が変わらないため、スイッチング素子S2およびスイッチング素子S4を同時にソフトスタート制御しても良い。 Although the case where any one of the switching elements S1 to S4 is subjected to the soft start control has been described, the switching elements S1 and S3 may be simultaneously subjected to the soft start control. In this case, the current path and the voltage change are not different from the case where either the switching element S1 or the switching element S3 is soft-start controlled. Similarly, since either the switching element S2 or the switching element S4 is soft-start controlled and the current path and the voltage change are not changed, the switching element S2 and the switching element S4 may be simultaneously soft-start controlled.
以上のようにして、本実施の形態に関わる電力変換装置では、V0電圧異常が発生している場合に、第1半導体スイッチング回路から第4半導体スイッチング回路のすくなくとも1つをソフトスタート制御した時に過電圧、または過電流、または短絡電流が発生するかどうか判定することで、第1半導体スイッチング回路または第2半導体スイッチング回路のオン固着異常を判定することができる。 As described above, in the power conversion device according to the present embodiment, when a V0 voltage abnormality occurs, an overvoltage occurs when soft start control is performed on at least one of the first semiconductor switching circuit to the fourth semiconductor switching circuit. In addition, by determining whether an overcurrent or a short-circuit current is generated, it is possible to determine whether the first semiconductor switching circuit or the second semiconductor switching circuit is on-fixed.
なお、前述の実施の形態において、コントローラー6に異常カウンタを設けることが考えられる。異常判定条件が成立した場合に異常カウンタをカウントアップし、異常カウンタのカウント値が閾値を超えた場合に、V0電圧異常と各オン固着異常の判定を実施する。これにより、瞬間的な異常判定を排除して、確実な異常判定を行うことができる。
In the above-described embodiment, it is conceivable to provide the
本実施の形態に開示される電力変換装置において、前記コントローラーは、前記第1〜第4半導体スイッチング回路のすくなくとも1つのオン時間比率を0%から100%へ徐々に変化させるソフトスタート制御を実施した時に所定の異常が発生した場合に、前記第1または第2半導体スイッチング回路のオン固着異常と判定することを特徴とする電力変換装置である。 In the power conversion device disclosed in the present embodiment, the controller performs soft start control that gradually changes at least one on-time ratio of the first to fourth semiconductor switching circuits from 0% to 100%. The power conversion device is characterized in that when a predetermined abnormality occurs sometimes, the first or second semiconductor switching circuit is determined to be on-fixed abnormality.
さらに、前述の実施の形態では、第1半導体スイッチング回路2a〜第4半導体スイッチング回路2dをIGBTとダイオードにより構成した例として説明したが、IGBTの代わりに、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor FIELD Efect Transistor)、JFET(Junction Feild Effect Transistor)等としてもよい。
Furthermore, in the above-described embodiment, the first
第1半導体スイッチング回路2aから第4半導体スイッチング回路2dに、MOSFETを用いる場合は、ダイオードの代わりにMOSFETのボディダイオードを利用してもよい。また、第1半導体スイッチング回路2a〜第4半導体スイッチング回路2dは、シリコンに比べてバンドギャップが大きいワイドバンドギャップ半導体、例えば、炭化シリコン(SiC)、窒化ガリウム系材料又はダイヤモンドによって形成してもよい。
When a MOSFET is used for the first
なお、本願の明細書に開示された技術は、上記の各実施の形態1〜3に限定されるものではなく、これらの実施の形態の可能な組み合わせを全て含むことは言うまでもない。また、本願の明細書に開示された技術は、開示された技術思想の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。 Note that the technology disclosed in the specification of the present application is not limited to the above-described first to third embodiments, and it is needless to say that all possible combinations of these embodiments are included. In addition, the technology disclosed in the specification of the present application can be freely combined with each other within the scope of the disclosed technical idea, or can be appropriately modified or omitted.
1 リアクトル、2a 第1半導体スイッチング回路、2b 第2半導体スイッチング回路、2c 第3半導体スイッチング回路、2d 第4半導体スイッチング回路、3 低圧側コンデンサー、4 高圧側コンデンサー、5 中間コンデンサー、6 コントローラー、6a CPU、6b 記憶装置、7 電流センサー、8 第1電圧センサー、9 第2電圧センサー、50 DC/DCコンバーター、51 モータードライバー、100 電力変換装置、101 直流電源、102 モーター
DESCRIPTION OF
Claims (16)
負極側端子と正極側端子とゲートとを有し、この負極側端子が前記第1スイッチング素子の正極側端子に接続されている第2スイッチング素子と、
負極側端子と正極側端子とゲートとを有し、この負極側端子が前記第2スイッチング素子の正極側端子に接続されている第3スイッチング素子と、
負極側端子と正極側端子とゲートとを有し、この負極側端子が前記第3スイッチング素子の正極側端子に接続されている第4スイッチング素子と、
前記直流電源と直列に接続されているリアクトルと、
前記直流電源と並列に接続されている入力側コンデンサーと、
一端が前記第2スイッチング素子の負極側端子に接続され、他端が前記第3スイッチング素子の正極側端子に接続されている中間コンデンサーと、
一端が前記第1スイッチング素子の負極側端子に接続され、他端が前記第4スイッチング素子の正極側端子に接続されている出力側コンデンサーと、
前記リアクトルに流れる電流を検出する電流センサーと、
前記中間コンデンサーの両端電圧を検出する第1電圧センサーと、
前記出力側コンデンサーの両端電圧を検出する第2電圧センサーと、
スイッチング素子を有し、前記出力側コンデンサーの両端と接続されているドライバーと、
前記第2電圧センサーの検出値から中間コンデンサーの目標値を演算し、この演算された中間コンデンサーの目標値が前記第1電圧センサーの検出値と一致するように、前記第1スイッチング素子のオン時間比率、前記第2スイッチング素子のオン時間比率、前記第3スイッチング素子のオン時間比率、および第4スイッチング素子のオン時間比率を制御するコントローラーと、を備え、
前記コントローラーは、
前記中間コンデンサーの目標値と前記第1電圧センサーの検出値との差分を求め、この差分の絶対値が異常判定閾値よりも大きい場合に、電圧異常が発生したと判定することを特徴とする電力変換装置。 A first switching element having a negative electrode side terminal, a positive electrode side terminal, and a gate, the negative electrode side terminal being connected to the negative electrode side of the DC power supply;
A second switching element having a negative electrode side terminal, a positive electrode side terminal, and a gate, the negative electrode side terminal being connected to the positive electrode side terminal of the first switching element;
A third switching element having a negative electrode side terminal, a positive electrode side terminal, and a gate, the negative electrode side terminal being connected to the positive electrode side terminal of the second switching element;
A fourth switching element having a negative electrode side terminal, a positive electrode side terminal, and a gate, the negative electrode side terminal being connected to the positive electrode side terminal of the third switching element;
A reactor connected in series with the DC power source;
An input side capacitor connected in parallel with the DC power source;
An intermediate capacitor having one end connected to the negative terminal of the second switching element and the other end connected to the positive terminal of the third switching element;
An output-side capacitor having one end connected to the negative-side terminal of the first switching element and the other end connected to the positive-side terminal of the fourth switching element;
A current sensor for detecting a current flowing through the reactor;
A first voltage sensor for detecting a voltage across the intermediate capacitor;
A second voltage sensor for detecting a voltage across the output-side capacitor;
A driver having a switching element and connected to both ends of the output-side capacitor;
The target value of the intermediate capacitor is calculated from the detection value of the second voltage sensor, and the ON time of the first switching element is set so that the calculated target value of the intermediate capacitor matches the detection value of the first voltage sensor. A controller for controlling a ratio, an on-time ratio of the second switching element, an on-time ratio of the third switching element, and an on-time ratio of the fourth switching element,
The controller is
A power obtained by calculating a difference between a target value of the intermediate capacitor and a detection value of the first voltage sensor, and determining that a voltage abnormality has occurred when an absolute value of the difference is larger than an abnormality determination threshold value. Conversion device.
前記第1スイッチング素子のゲート、前記第2スイッチング素子のゲート、前記第3スイッチング素子のゲート、前記第4スイッチング素子のゲート、および前記ドライバーが有するスイッチング素子のゲートを、全てオフし、
第2電圧センサーの検出値と第1閾値とを比較する第1判定動作を実施し、
前記第2電圧センサーの検出値が前記第1閾値よりも大きいと判定した場合、前記第1判定動作を再度実施することを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。 If the controller determines that a voltage abnormality has occurred,
Turning off the gate of the first switching element, the gate of the second switching element, the gate of the third switching element, the gate of the fourth switching element, and the gate of the switching element included in the driver;
A first determination operation for comparing the detection value of the second voltage sensor and the first threshold is performed,
2. The power conversion device according to claim 1, wherein when it is determined that a detection value of the second voltage sensor is larger than the first threshold, the first determination operation is performed again.
前記第2電圧センサーの検出値が前記第1閾値よりも小さいと判定した場合、前記ドライバーが有するスイッチング素子のゲートをオンし、
前記第2電圧センサーの検出値と第2閾値とを比較する第2判定動作を実施し、
前記第2電圧センサーの検出値が前記第2閾値よりも大きいと判定した場合、前記第2判定動作を再度実施することを特徴とする請求項2に記載の電力変換装置。 The controller performs a first determination operation for comparing the detection value of the second voltage sensor and the first threshold value,
When it is determined that the detection value of the second voltage sensor is smaller than the first threshold, the gate of the switching element of the driver is turned on,
Performing a second determination operation for comparing a detection value of the second voltage sensor with a second threshold;
The power converter according to claim 2, wherein when the detection value of the second voltage sensor is determined to be larger than the second threshold, the second determination operation is performed again.
第1スイッチング素子のソフトスタート制御および第3スイッチング素子のソフトスタート制御を実施することを特徴とする請求項3に記載の電力変換装置。 When the controller determines that the detection value of the second voltage sensor is smaller than the second threshold as a result of performing the second determination operation,
The power conversion device according to claim 3, wherein soft start control of the first switching element and soft start control of the third switching element are performed.
第1異常判定条件に該当する異常が発生した場合には、第2スイッチング素子のオン固着異常が発生したと判定することを特徴とする請求項4に記載の電力変換装置。 The controller performs a soft start control of the first switching element and a soft start control of the third switching element,
5. The power conversion device according to claim 4, wherein when an abnormality corresponding to the first abnormality determination condition occurs, it is determined that an on-fixation abnormality of the second switching element has occurred.
第1異常判定条件に該当する異常が発生しない場合には、第2スイッチング素子のソフトスタート制御を実施することを特徴とする請求項4に記載の電力変換装置。 When the controller performs soft start control of the first switching element and soft start control of the third switching element,
5. The power conversion device according to claim 4, wherein when the abnormality corresponding to the first abnormality determination condition does not occur, soft start control of the second switching element is performed.
第1異常判定条件に該当する異常が発生した場合には、第1スイッチング素子のオン固着異常または第3スイッチング素子のオン固着異常が発生したと判定することを特徴とする請求項6に記載の電力変換装置。 The controller performs a soft start control of the second switching element,
The abnormality according to claim 6, wherein when an abnormality corresponding to the first abnormality determination condition occurs, it is determined that an on-fixation abnormality of the first switching element or an on-fixation abnormality of the third switching element has occurred. Power conversion device.
第1スイッチング素子のソフトスタート制御を実施することを特徴とする請求項6に記載の電力変換装置。 In the case where the controller does not generate an abnormality corresponding to the first abnormality determination condition when performing the soft start control of the second switching element,
The power conversion apparatus according to claim 6, wherein soft start control of the first switching element is performed.
第1スイッチング素子のオフ固着異常、第2スイッチング素子のオフ固着異常、および第1電圧センサーの固着異常のうち、いずれか1つが発生したと判定することを特徴とする請求項8に記載の電力変換装置。 When the controller performs soft start control of the first switching element and no short-circuit current occurs,
9. The power according to claim 8, wherein it is determined that any one of an off-fixing abnormality of the first switching element, an off-fixing abnormality of the second switching element, and a fixing abnormality of the first voltage sensor has occurred. Conversion device.
前記第1スイッチング素子、前記第2スイッチング素子、前記第3スイッチング素子および前記第4スイッチング素子のうち、すくなくとも1つをオンすることを特徴とする請求項3に記載の電力変換装置。 When the controller determines that the detection value of the second voltage sensor is smaller than the second threshold as a result of performing the second determination operation,
The power converter according to claim 3, wherein at least one of the first switching element, the second switching element, the third switching element, and the fourth switching element is turned on.
第2異常判定条件に該当する異常が発生した場合には、第1スイッチング素子のオン固着異常、第2スイッチング素子のオン固着異常、第3スイッチング素子のオン固着異常、第4スイッチング素子のオン固着異常、および第1電圧センサーの固着異常のうち、いずれか1つが発生したと判定することを特徴とする請求項11に記載の電力変換装置。 The controller has turned on at least one of the first switching element, the second switching element, the third switching element, and the fourth switching element,
When an abnormality corresponding to the second abnormality determination condition occurs, the first switching element is turned on, the second switching element is turned on, the third switching element is turned on, and the fourth switching element is turned on. The power converter according to claim 11, wherein it is determined that any one of an abnormality and a fixing abnormality of the first voltage sensor has occurred.
前記第1スイッチング素子、前記第2スイッチング素子、前記第3スイッチング素子、および第4スイッチング素子のうち、すくなくとも1つのソフトスタート制御を実施することを特徴とする請求項3に記載の電力変換装置。 When the controller determines that the detection value of the second voltage sensor is smaller than the second threshold as a result of performing the second determination operation,
4. The power conversion device according to claim 3, wherein at least one soft start control is performed among the first switching element, the second switching element, the third switching element, and the fourth switching element. 5.
第1スイッチング素子のオン固着異常または第2スイッチング素子のオン固着異常が発生したと判定することを特徴とする請求項13に記載の電力変換装置。 The controller performs at least one soft start control among the first switching element, the second switching element, the third switching element, and the fourth switching element, and as a result, the abnormality corresponding to the first abnormality determination condition If this happens,
The power conversion device according to claim 13, wherein it is determined that an on-fixing abnormality of the first switching element or an on-fixing abnormality of the second switching element has occurred.
第2電圧センサーの検出値が第3閾値よりも大きい場合と、
電流センサーの検出値が過電流閾値よりも大きい場合と、
短絡電流が発生した場合と、
が含まれていることを特徴とする請求項5、6、14のいずれか1項に記載の電力変換装置。 In the abnormality corresponding to the first abnormality determination condition,
The detection value of the second voltage sensor is larger than the third threshold;
When the detected value of the current sensor is larger than the overcurrent threshold,
When a short-circuit current occurs,
Is included, The power converter device of any one of Claim 5, 6, 14 characterized by the above-mentioned.
電流センサーの検出値が過電流閾値よりも大きい場合と、
短絡電流が発生した場合と、
が含まれていることを特徴とする請求項12に記載の電力変換装置。 In the abnormality corresponding to the second abnormality determination condition,
When the detected value of the current sensor is larger than the overcurrent threshold,
When a short-circuit current occurs,
The power conversion device according to claim 12, wherein:
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