CN115088173A - 电力转换用电子控制装置、电源ic - Google Patents

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Abstract

本发明将安全功能整合到电源IC中，因此能够提高可靠性。电力转换用电子控制装置具备：功率模块，其将直流电力变换为交流电力并供给到马达；栅极驱动器，其控制功率模块；微控制器，其控制栅极驱动器；电源IC，其向栅极驱动器以及微控制器中的至少一方供给电力；放电电路，其释放供给到功率模块的高电压；以及传感器，电源IC具备：微机异常检测电路，其检测微控制器的异常；安全处理电路，其基于微机异常检测电路以及传感器中的至少一方的输出判断安全处理的必要性并进行安全处理，安全处理电路使马达停止或者使用放电电路释放高电压。

Description

电力转换用电子控制装置、电源IC
技术领域
本发明涉及一种电力转换用电子控制装置以及电源IC。
背景技术
电动车辆除了具备用于使搭载在车辆上的电子控制装置等动作的低电压蓄电池之外，还具备用于驱动马达的高电压蓄电池。电动车辆与以往的仅靠内燃机来动作的车辆相比，进行电压监视、电流监视、温度监视的部位增加。并且，电动车辆要求用于安全处理高电压的控制功能、用于在异常发生时使马达等安全停止的各种控制功能。在电动车辆用的电力转换用电子控制装置中，搭载有这些各种各样的监视及控制功能，但需要大量的IC部件，装置成本的增大和确保各个IC部件的可靠性成为课题。
专利文献1中公开了一种装置，其具备：多个可编程硬件资源，其配置在集成电路(IC)裸片上；模拟数字转换器(ADC)，其被配置在所述IC裸片上，被配置为量化所述IC裸片的一个或多个模拟参数的值；配置控制电路，其被配置在所述IC裸片上，并构成为响应于一组配置数据，对可编程硬件资源进行编程，以安装由所述一组配置数据指定的一组电路，以及将ADC连接到所述IC裸片的各个节点，以对所述一个或多个模拟参数进行采样；以及接口电路，其被耦接到所述ADC，并被配置为基于来自所述ADC的所述一个或多个模拟参数的量化值生成控制信号，并向与所述IC裸片的电源端子耦接的电源输出所述控制信号。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特表2017-536041号公报。
发明内容
发明要解决的问题
在专利文献1所记载的发明中，在可靠性上有改善的余地。
解决问题的技术手段
本发明的第1方式的电力转换用电子控制装置，具备：功率模块，其将直流电力转换为交流电力并供给到马达；栅极驱动器，其控制所述功率模块；微控制器，其控制所述栅极驱动器；电源IC，其向所述栅极驱动器及所述微控制器中的至少一方供给电力；放电电路，其释放供给到所述功率模块的高电压；以及传感器，所述电源IC具备：微机异常检测电路，其检测所述微控制器的异常；以及安全处理电路，其基于所述微机异常检测电路及所述传感器中的至少一方的输出来判断安全处理的必要性并进行安全处理，所述安全处理电路使所述马达停止或者使用所述放电电路释放高电压。
本发明的第2方式的电源IC设置在上述电力转换用电子控制装置中。
发明的效果
根据本发明，将安全功能整合在电源IC中，因此能够提高可靠性。
附图说明
图1是表示电动车的概略构成的图。
图2是表示逆变器与马达的连接的概略图。
图3是表示着眼于电源供给的逆变器的构成的图。
图4是表示第1实施方式的逆变器的构成的框图。
图5是表示第2实施方式的逆变器的构成的框图。
图6是表示第3实施方式的逆变器的构成的框图。
图7是表示第4实施方式的逆变器的构成的框图。
图8是表示第5实施方式的逆变器的构成的框图。
图9是表示第6实施方式的逆变器的构成的框图。
图10是表示第7实施方式的逆变器的构成的框图。
图11是表示第8实施方式的逆变器的构成的框图。
图12是表示第9实施方式的逆变器的构成的框图。
图13是表示第10实施方式的逆变器的构成的框图。
图14是表示第11实施方式的逆变器的构成的框图。
具体实施方式
在说明单独的实施方式之前，说明电动车的代表性构成要素。图1是电动车的概略构成图。电动车1具备高电压蓄电池13、逆变器3、马达4、内燃机5、发电机6、低电压蓄电池12和车轮7。高电压蓄电池13通过汽油发动机等内燃机5或马达4的动力来驱动发电机6而充电，或者通过外部电源2充电。
另外，逆变器3是为了驱动电动车1而进行电力的适当控制的特别重要的构成要素。能够从高电压蓄电池13取出的电力为直流电力10，与此相对，一般地，搭载在电动车1上的马达4需要使用交流电力11来驱动。逆变器3由低电压蓄电池12驱动，将从高电压蓄电池13供给的直流电力10转换为交流电力11，驱动及控制马达4。因此，逆变器3也被称为电力转换用电子控制装置。马达4由逆变器3控制，通过将产生的动力传递给车轮7来驱动电动车1。
图2是表示逆变器3与马达4的连接的概略图。电动车1所使用的马达4是三相交流马达，将三种相位不同的交流电力作为输入而进行动作。
因此，在逆变器3上搭载有向马达4供给交流电的3个功率模块，即第1功率模块201、第2功率模块202以及第3功率模块203。
这些功率模块在逆变器3中承担进行从直流电力向交流电力的转换的主要功能。功率模块搭载两组绝缘栅型双极晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor；IGBT)、金属氧化膜半导体场效应晶体管(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor；MOSFET)等功率器件。具体而言，第1功率模块201具备符号204所示的功率器件1A和符号205所示的功率器件1B。第2功率模块202具备由符号206所示的功率器件2A和符号207所示的功率器件2B。第3功率模块203具备符号208所示的功率器件3A和符号209所示的功率器件3B。
通过符号204～209所示的功率器件来进行开关，流到马达4的交流电流被输出控制，进行从直流电力向交流电力的变换。符号204～209所示的功率器件分别由第1栅极驱动器101～第6栅极驱动器106控制。第1栅极驱动器101～第6栅极驱动器106中的每一个都由微控制器20控制。微控制器20通过控制第1栅极驱动器10～第6栅极驱动器106中的每一个，变更由各功率模块生成的交流电力的频率，控制马达4的转速。
图3是表示着眼于电源供给的逆变器3的构成的图。然而，图3主要表示了电力的流动及安全处理电路的控制流程。逆变器3具备电源IC30、微控制器20、电压传感器301、电流传感器302、温度传感器303、安全处理电路51、第1栅极驱动器101～第6栅极驱动器106。电源IC30具有与内置于逆变器3中的部件、电路相配合地供给稳定的电力的功能。
电源IC30具备电源生成部80和微机异常检测电路70。电源生成部80包含升降压电路31、内部电源电路34、第1电源电路40、第2电源电路41、第3电源电路42、第4电源电路43、第5电源电路44以及第6电源电路45。电源IC30从低电压蓄电池12接收电力，通过升降压电路31而使电压电平上升或下降，使用第1电源电路40～第6电源电路45调整特性，向外部供给电力。另外，电源IC30从低电压蓄电池12接收电力，通过内部电源电路34而调整电压电平，向电源IC30的内部供给电力。例如，为了图示的方便，微机异常检测电路70不与内部电源电路34连接，但实际上微机异常检测电路70从内部电源电路34供电。
第1电源电路40以及第2电源电路41向微控制器20提供不同特性的电力。第3电源电路42向电压传感器301供给电力。第4电源电路43向电流传感器302供给电力。第5电源电路44向温度传感器303供给电力。第6电源电路45向第1栅极驱动器101～第6栅极驱动器106供给电力。另外，也可以不通过任何电源电路而将从升降压电路31输出的电力直接供给到外部。另外，也可以在将不通过任何电源电路而输出到电源IC30的外部的电力进一步地通过第7电源电路46后提供到内置于逆变器3的部件、电路。
搭载在电源IC30上的电源电路的数量需要从电源IC30供给，需要与在电源IC30的外部所需的特性不同的电力的数量相应。例如，在对电压传感器301、电流传感器302以及温度传感器303供给的电力的特性可以相同的情况下，可以删除第4电源电路43以及第5电源电路44。
安全处理电路51由FPGA(Field-Programmable Gate Array)、CPLD(ComplexProgrammable Logic Device)等能够编程的电路构成。安全处理电路51与微控制器20、电压传感器301、电流传感器302、温度传感器303、微机异常检测电路70连接，通过已知的方法检测在微控制器20等中产生的异常。安全处理电路51当在微控制器20等的任一个中检测出异常时进行安全处理。安全处理是指使放电电路400动作而释放高电压的处理、以及使第1栅极驱动器101～第6栅极驱动器106的动作停止而使马达4停止的处理中的至少一方。
微机异常检测电路70例如利用电源IC30所具备的看门狗计时器来实现。微机异常检测电路70通过使用微控制器20与电源IC30之间的SPI(Serial Peripheral Interface)通信等通信来实现微控制器20的异常检测。例如，当检测到异常时，微机异常检测电路70将微控制器20复位。微机异常检测电路70的具体的异常检测是例如电源IC30根据微控制器20的要求向微控制器20发送问题，持续诊断来自微控制器20的回答是否正确，或者是否在适当的时刻进行了回答等，当因异常检测而增减的计数值超过一定值时，输出复位信号，使微控制器20停止。
以上是电动车的代表性构成的说明。在以下说明的各种实施方式中，主要说明与此前说明的代表性构成的不同点。
―第1实施方式―
图4是第1实施方式的逆变器3A的构成图。逆变器3A具备：电源IC30A，其向外部供给电力；功率模块组200，其向马达4供给电力；栅极驱动器组100，其控制功率模块组200；微控制器20，其控制栅极驱动器组100；电压传感器301，其观测供给到功率模块组200的电压；放电电路400，其将供给到功率模块组200的高电压从电容器403中释放；以及电流传感器302，其观测供给到马达4的电流。另外，在图4中省略了电源生成部80的详细情况，但如图3中说明的那样，从电源生成部80的升降压电路31以及内部电源电路34向电源IC30的各构成要素进行供电。
图4中的功率模块组200相当于汇总了图2中的第1功率模块201～第3功率模块203。图4中的栅极驱动器组100相当于汇总了图2中的第1栅极驱动器101～第6栅极驱动器106。图4中的电源IC30A对应于图2和图3中的电源IC30。本实施方式中的电源IC30A除了具备图2以及图3中的电源IC30的构成之外，还具备第1安全处理电路52。第1安全处理电路52对应于图3中的安全处理电路51。
功率模块组200具有用于测定功率模块的温度的温度传感器303。作为通常的逆变器控制，微控制器20根据图4所示的电流传感器302、电压传感器301、温度传感器303的信号，控制栅极驱动器组100以成为期望的马达驱动，但在图4及以后的图中省略传感器信号。电源IC30A的第1安全处理电路52基于温度传感器303、电压传感器301、电流传感器302、微机异常检测电路70以及微控制器20的输出中的至少一个来控制栅极驱动器组100，进行安全处理。但是，本实施方式中的安全处理是指使马达4安全地停止。以下进行详述。
电源IC30A具备进行与微控制器20的通信的通信接口。该通信接口例如对应于SPI、I2C等通信标准。
在动作中，微控制器20定期地与电源IC30A进行通信。电源IC30A的微机异常检测电路70还具有具备计数器的看门狗计时器的功能。该看门狗计时器例如每隔一定期间增加计数器的值，当电源IC30A和微控制器20进行已决定好的交换时，减少计数器的值。当该计数器的值超过用户设定的阈值时，微机异常检测电路70判断为在微控制器20中发生了异常，并将异常的发生通知给第1安全处理电路52。被通知了该异常的发生的第1安全处理电路52使马达4停止。
温度传感器303设置在功率模块组200内。温度传感器303例如是使用二极管的传感器。第1安全处理电路52在温度传感器303测定的温度超过预先设定在电源IC30A中的温度、即功率模块组200的最大额定温度的情况下，判断为温度异常，使马达4停止。但是，第1安全处理电路52判断为温度异常的温度可以基于最大额定温度来设定即可，也可以是比最大额定温度低几度的温度。
电压传感器301例如使用放大器，确认与高电压蓄电池13的电压成比例的更小电平的信号，由此来观测高电压蓄电池13的电压值。第1安全处理电路52在电压传感器301观测的电压比逆变器3A的动作电压低的情况下，判断为电压异常，使马达4停止。电流传感器302例如是利用了霍尔元件的传感器，观测供给到马达4的电流。第1安全处理电路52在电流传感器302观测的电流超过马达4的最大额定电流的情况下，判断为电流异常而使马达4停止。
根据上述第1实施方式，能够得到以下的作用效果。
(1)作为电力转换用电子控制装置的逆变器3A，具备：功率模块组200，其将直流电力转换为交流电力，并供给到马达4；栅极驱动器组100，其控制功率模块组200；电源IC30A，其向栅极驱动器组100及微控制器20供给电力；微控制器20，其控制栅极驱动器组100；放电电路400，其释放供给到功率模块组200的高电压；电压传感器301；电流传感器302；以及温度传感器303。电源IC30A具备：微机异常检测电路70，其检测基于微控制器20指令的复位信号、微控制器20的异常；以及第1安全处理电路52，其基于多个传感器中的至少一方的输出来判断安全处理的必要性，进行安全处理。
因此，由于逆变器3A将安全功能整合在电源IC30A中，所以与将安全功能设置在电源IC30A的外部的情况相比，由于信号的中途没有断线，所以能够提高可靠性。例如，在通过另外设置安全功能的安全功能IC来实现安全功能的情况下，在电源IC与安全功能IC之间需要信号线以及供电线，即使信号线以及供电线的任一方断线就不能利用安全功能，与本实施方式相比可靠性差。另外，与使用安全功能IC的情况相比，在本实施方式中，由于进行了部件数量的减少和布线图案的减少，所以能够降低制造成本。
(2)设置在逆变器3A上的传感器是测定功率模块组200的温度的温度传感器303、测定供给到马达4的电流的电流传感器302、以及测定高电压的电压的电压传感器301。作为安全处理，第1安全处理电路52不依赖于微控制器20而直接控制栅极驱动器组100，控制功率模块组200的动作，使马达4安全地停止。例如，对功率模块组200的全部功率器件进行断开控制，或者对一部分功率器件进行接通控制，由此使流到马达4的交流电流输出停止，停止马达4的驱动。
(变形例1)
第1安全处理电路52也可以在检测到异常时，使电源生成部80的第1电源电路40～第6电源电路45切断输出。特别是通过切断对向栅极驱动器组100进行供电的第6电源电路45的供电，功率模块组200不再进行交流电力的生成，所以马达4停止。
根据该变形例1，能够得到以下的作用效果。
(3)作为安全处理，第1安全处理电路52切断对栅极驱动器组100的供电。因此，能够不依赖于微控制器20而停止马达4，能够得到与第1安全处理电路52直接控制栅极驱动器组100，并停止功率模块组200的动作相同的效果。
―第2实施方式―
参照图5说明逆变器的第2实施方式。在以下的说明中，对与第1实施方式相同的构成要素赋予相同的符号，主要说明不同点。没有特别说明的点与第1实施方式相同。在本实施方式中，主要在通过放电来确保安全这一点上与第1实施方式不同。
图5是第2实施方式的逆变器3B的构成图。与第1实施方式中的图4的主要不同点在于，电源IC30B具备第2安全处理电路53来代替第1安全处理电路52、以及利用的传感器不同。第2安全处理电路53接收电压传感器301、微控制器20和微机异常检测电路70的输出。即，在本实施方式中，电流传感器302和温度传感器303的输出可以不输入到电源IC30B。因此，在本实施方式中，逆变器3B也可以不具备电流传感器302和温度传感器303。
当通知了来自微控制器20的复位信号和从微机异常检测电路70通知了微控制器20的异常发生时，第2安全处理电路53根据电压传感器301的输出进行安全处理。第2安全处理电路53执行的安全处理是指使放电电路400进行放电。但是，第2安全处理电路53也可以仅从微控制器20和微机异常检测电路70中的某一个接收输出而进行动作。
根据上述第2实施方式，能够得到以下的作用效果。
(4)逆变器3B所具备的传感器是测定高电压的电压的电压传感器301。第2安全处理电路53使放电电路400进行放电来作为安全处理。因此，能够提高用于安全处理高电压的控制功能等与功能安全相关的重要功能的可靠性。
―第3实施方式―
参照图6说明逆变器的第3实施方式。在以下的说明中，对与第1实施方式相同的构成要素赋予相同的符号，主要说明不同点。没有特别说明的点与第1实施方式相同。在本实施方式中，主要在具备第1安全处理电路52以及第2安全处理电路53这一点上与第1实施方式不同。
图6是第3实施方式的逆变器3C的构成图。本实施方式中的逆变器3C的电源IC30C具备第1安全处理电路52以及第2安全处理电路53。第1安全处理电路52的动作与第1实施方式中所述的相同。第2安全处理电路53的动作与第2实施方式中所述的相同。因此，本实施方式中的安全处理是指使马达4安全地停止以及释放高电压。
根据上述第3实施方式，能够得到以下的作用效果。
(5)逆变器3C具备第1安全处理电路52以及第2安全处理电路53。
因此，作为安全处理，逆变器3C能够进行马达4的停止和高电压的放电。
―第4实施方式―
参照图7说明逆变器的第4实施方式。在以下的说明中，对与第3实施方式相同的构成要素赋予相同的符号，主要说明不同点。没有特别说明的点与第3实施方式相同。在本实施方式中，主要是在向第1安全处理电路52以及第2安全处理电路53供给两个***的电源这一点上。
图7是第4实施方式的逆变器3D的构成图。本实施方式中的逆变器3D除了具备第3实施方式中的构成之外，还具备第1电源14以及与第1电源14不同的第2电源15。第1电源14向第1安全处理电路52以及第2安全处理电路53供给第1输入电力。第2电源15向第1安全处理电路52以及第2安全处理电路53供给第2输入电力。第1安全处理电路52以及第2安全处理电路53可以通过供给第1输入电力和第2输入电力中的至少一方来进行动作。换言之，即使来自第1电源14和第2电源15中的一方的供电中断，第1安全处理电路52以及第2安全处理电路53也能够继续动作。
另外，在图7中，电压传感器301与第1安全处理电路52以及第2安全处理电路53的连线、电流传感器302与第1安全处理电路52的连线、温度传感器303与第1安全处理电路52的连线、第2安全处理电路53与放电电路400的连线、以及第1安全处理电路52与栅极驱动器组100的连线为了便于作图而省略。取而代之，在电压传感器301、电流传感器302、温度传感器303、放电电路400以及栅极驱动器组100记载虚线箭头来表示存在所省略的信息的收发。
根据上述第4实施方式，能够得到以下的作用效果。
(6)向第1安全处理电路5以及第2安全处理电路53供给第1电源14的第1输入电力、以及与第1电源14不同的第2电源15的第2输入电力。即使在两个电源中的某一方例如因断线等而不能供电的情况下，也能够利用没有断线的某一方的电源来维持第1安全处理电路52以及第2安全处理电路53的动作，因此能够提高用于安全地处理高电压的控制功能、在异常发生时将车辆控制为安全状态的控制功能等与功能安全相关的重要功能的可靠性。
另外，在本实施方式中，电源IC30D具备第1安全处理电路52以及第2安全处理电路53，但只要具备第1安全处理电路52以及第2安全处理电路53中的至少一方即可。另外，在电源IC30D具备第1安全处理电路52以及第2安全处理电路53的情况下，也可以是第1安全处理电路52以及第2安全处理电路53中的至少一方从第1电源14和第2电源15双方接收供电的构成。
―第5实施方式―
参照图8说明逆变器的第5实施方式。在以下的说明中，对与第4实施方式相同的构成要素赋予相同的符号，主要说明不同点。没有特别说明的点与第4实施方式相同。在本实施方式中，主要在不设置另外的电源这一点上与第4实施方式不同。
图8是第5实施方式的逆变器3E的构成图。但是，在图8中，与图7同样地，为了便于作图，省略一部分接线，用虚线的箭头表示存在信息的收发。在本实施方式中，用低电压蓄电池12代替第4实施方式中的第1电源14。另外，用高电压蓄电池13代替第4实施方式中的第2电源15。即，在本实施方式中，能够使用现有的蓄电池来构成冗余的电源。另外，如参照图3说明的那样，严格地说，来自低电压蓄电池12的供电被供给到电源生成部80。但是，在图8中，为了明示存在两个***，记载为不经由电源生成部80进行供电。
根据上述第5实施方式，能够得到以下的作用效果。
(7)第1电源14是低电压蓄电池12。第2电源15是向功率模块组200供给电力且电压比低电压蓄电池12高的高电压蓄电池13。
第1安全处理电路52以及第2安全处理电路53通过从低电压蓄电池12以及高电压蓄电池13中的某一个供给电力而继续动作。因此，可以无需设置新的电源，而通过使用已经搭载在车辆上的蓄电池来使第1安全处理电路52以及第2安全处理电路53动作。
另外，在本实施方式中，电源IC30E具备第1安全处理电路52以及第2安全处理电路53，但只要具备第1安全处理电路52以及第2安全处理电路53中的至少一方即可。另外，在电源IC30E具备第1安全处理电路52以及第2安全处理电路53的情况下，也可以是第1安全处理电路52以及第2安全处理电路53中的至少一方从低电压蓄电池12以及高电压蓄电池13双方接收供电的构成。
―第6实施方式―
参照图9说明逆变器的第6实施方式。在以下的说明中，对与第5实施方式相同的构成要素赋予相同的符号，主要说明不同点。没有特别说明的点与第5实施方式相同。在本实施方式中，表示在第5实施方式中安全处理电路主要由不能变更的逻辑门构成的实施例。
图9是第6实施方式的逆变器3F的构成图。但是，在图9中，与图7同样地，为了便于作图，省略一部分接线，用虚线的箭头表示存在信息的收发。在第5实施方式的逆变器3E中，第1安全处理电路52具备第1逻辑门54，第2安全处理电路53具备第2逻辑门55，第1逻辑门54以及第2逻辑门55是不能变更的逻辑门。
根据上述第6实施方式，能够得到以下的作用效果。
(8)第1安全处理电路52以及第2安全处理电路53的逻辑被设定为不可改写的状态。因此，由于不能改写第1安全处理电路52以及第2安全处理电路53的动作，所以能够防止由错误的写入引起的安全功能的丧失、车辆的失控等。
另外，在本实施方式中，电源IC30F具备第1安全处理电路52以及第2安全处理电路53，但只要具备第1安全处理电路52以及第2安全处理电路53中的至少一方即可。另外，在电源IC30F具备第1安全处理电路52以及第2安全处理电路53的情况下，也可以是仅第1安全处理电路52以及第2安全处理电路53中的一方具备逻辑门的构成。
―第7实施方式―
参照图10说明逆变器的第7实施方式。在以下的说明中，对与第6实施方式相同的构成要素赋予相同的符号，主要说明不同点。没有特别说明的点与第6实施方式相同。在本实施方式中，主要在电源IC具备只能写入一次的非易失性存储器这一点上，与第6实施方式不同。
图10是第7实施方式的逆变器3G的构成图。但是，在图10中，与图7同样地，为了便于作图，省略一部分接线，用虚线的箭头表示存在信息的收发。电源IC30G除了具备第6实施方式中的电源IC30F的构成之外，还具备：寄存器63，其存储与微控制器20通信的数据；以及非易失性存储器61，其能够仅写入一次数据。可以经由寄存器63将数据从微控制器20写入到非易失性存储器61。
基于存储在非易失性存储器61以及寄存器63中的至少一方中的信息来决定第1逻辑门54以及第2逻辑门55的动作。例如，可以是存储在寄存器63中的信息优先于存储在非易失性存储器61中的信息而被读入第1逻辑门54和第2逻辑门55，也可以是存储在非易失性存储器61中的信息优先于存储在寄存器63中的信息而被读入第1逻辑门54和第2逻辑门55。
此外，存储在非易失性存储器61中的信息也可以仅用于在第1电源输入或第2电源输入中的某一个被切断时必须最低限度动作的安全处理动作的设定。在这种情况下，通过由寄存器63设定除此以外的安全处理动作，能够使搭载在电源IC30G上的非易失性存储器61的容量最小化。
根据上述第7实施方式，能够得到以下的作用效果。
(9)第1安全处理电路52以及第2安全处理电路53的逻辑被设定为能够使用搭载在微控制器20上的接口来改写的状态，该微控制器20存在于电源IC30G的外部。因此，能够使用相同的半导体芯片，针对每个车辆设定不同的功能。详细地说，能够通过电源IC30G所具有的与微控制器20的接口，容易地从微控制器20对第1安全处理电路52以及第2安全处理电路53的处理内容进行编程。
(10)在电源IC30G上搭载有只能写入一次的非易失性存储器61。第1安全处理电路52以及第2安全处理电路53包含逻辑门而构成，该逻辑门基于存储在非易失性存储器中的信息而设定逻辑。因此，由于写入被限制为1次，所以在设定1次后，能够防止误写入引起的安全功能的丧失、车辆的失控等。
另外，在本实施方式中，电源IC30G具备第1安全处理电路52以及第2安全处理电路53，但只要具备第1安全处理电路52以及第2安全处理电路53中的至少一方即可。另外，在电源IC30G具备第1安全处理电路52以及第2安全处理电路53的情况下，也可以是仅第1安全处理电路52以及第2安全处理电路53中的一方具备逻辑门的构成。
―第8实施方式―
参照图11说明逆变器的第8实施方式。在以下的说明中，对与第7实施方式相同的构成要素赋予相同的符号，主要说明不同点。没有特别说明的点与第7实施方式相同。本实施方式主要在非易失性存储器中能够进行多次写入这一点上与第7实施方式不同。
图11是第8实施方式的逆变器3H的构成图。但是，在图11中，与图7同样地，为了便于作图，省略一部分接线，用虚线的箭头表示存在信息的收发。本实施方式中的逆变器3H在电源IC30H所具备的非易失性存储器62能够进行多次写入这一点上与第7实施方式不同。
在其他点上与第7实施方式相同，因此省略说明。
根据上述第8实施方式，能够得到以下的作用效果。
(11)在电源IC30H上搭载有能够进行多次写入的非易失性存储器62。第1安全处理电路52以及第2安全处理电路53包含逻辑门而构成，该逻辑门基于存储在非易失性存储器中的信息来设定逻辑。因此，能够在安全功能要求的变更时进行应对。如果将该效果一般化并记载，则如下所述。即，通过电源IC30H所具有的与微控制器20的接口，能够从微控制器20容易地对第1安全处理电路52以及第2安全处理电路53的处理内容进行编程。
在现有技术中，已知第1安全处理电路5、第2安全处理电路53存在于电源IC30H之外，由FPGA、CPLD等能够编程电路构成的例子。在这种情况下，在产品出厂时，例如使用附加在FPGA、CPLD上的JTAG(Joint Test Action Group：联合测试动作组)接口、与外部存储器的接口来针对每个产品进行编程。但是，在该方法存在一旦实施了程序而完成了制造后、或出厂到市场后就难以变更程序这样的问题。
本实施方式中的电源IC30H能够基于通过通信从微控制器20接收的信息，进行第1安全处理电路52以及第2安全处理电路53的功能设定。因此，例如能够在制造后进行第1安全处理电路52以及第2安全处理电路53的再编程。另外，使用以无线方式更新汽车软件的OTA(Over the Air)技术，即使在出厂到市场后也能够进行第1安全处理电路52、第2安全处理电路53的再编程。
另外，在本实施方式中，电源IC30H具备第1安全处理电路52以及第2安全处理电路53，但只要具备第1安全处理电路52以及第2安全处理电路53中的至少一方即可。另外，在电源IC30H具备第1安全处理电路52以及第2安全处理电路53的情况下，也可以是仅第1安全处理电路52以及第2安全处理电路53中的一方具备逻辑门的构成。
―第9实施方式―
参照图12说明逆变器的第9实施方式。在以下的说明中，对与第7实施方式相同的构成要素赋予相同的符号，主要说明不同点。没有特别说明的点与第7实施方式相同。在本实施方式中，主要在不具备非易失性存储器这一点上与第7实施方式不同。
图12是第9实施方式的逆变器3I的构成图。但是，在图12中，与图7同样地，为了便于作图，省略一部分接线，用虚线的箭头表示存在信息的收发。实施方式中的逆变器3I与第7实施方式不同，在电源IC30I中不具备非易失性存储器，第1逻辑门54以及第2逻辑门55的动作由存储在寄存器63中的信息来决定。因此，在本实施方式中，每当逆变器3I启动时，微控制器20将规定第1逻辑门54和第2逻辑门55的动作的信息写入寄存器63。
根据上述第9实施方式，能够得到以下的作用效果。
(12)在电源IC30I上搭载有寄存器63。第1安全处理电路52以及第2安全处理电路53包含逻辑门而构成，该逻辑门基于从外部写入到寄存器63的信息来设定逻辑。因此，能够在安全功能要求的变更时进行应对。如果将该效果一般化并记载，则如下所述。即，通过电源IC30I所具有的与微控制器20的接口，能够从微控制器20容易地对第1安全处理电路52以及第2安全处理电路53的处理内容进行编程。
另外，在本实施方式中，电源IC30I具备第1安全处理电路52以及第2安全处理电路53，但只要具备第1安全处理电路52以及第2安全处理电路53中的至少一方即可。另外，在电源IC30I具备第1安全处理电路52以及第2安全处理电路53的情况下，也可以是仅第1安全处理电路52以及第2安全处理电路53中的一方具备逻辑门的构成。
―第10实施方式―
参照图13说明逆变器的第10实施方式。在以下的说明中，对与第8实施方式相同的构成要素赋予相同的符号，主要说明不同点。没有特别说明的点与第8实施方式相同。在本实施方式中，主要在控制非易失性存储器的可否改写这一点上与第8实施方式不同。
图13是第10实施方式的逆变器3J的构成图。但是，在图13中，与图7同样地，为了便于作图，省略一部分接线，用虚线的箭头表示存在信息的收发。本实施方式的逆变器3J在电源IC30J还具备改写控制电路60这一点上与第8实施方式不同。另外，在本实施方式中，只能由改写控制电路60进行向非易失性存储器104的写入。
改写控制电路60将写入到寄存器63的特定区域的信息写入到非易失性存储器62。但是，改写控制电路60具有状态设定用的输入，在状态设定用的输入为高电平的情况下，进行向非易失性存储器62的写入，在状态设定用的输入为低电平、例如GND电平的情况下，不进行向非易失性存储器62的写入。状态设定用的输入例如可以从电源IC30J的端子输入，也可以通过来自微控制器20的通信输入，还可以从寄存器63输入。进一步地，也可以从非易失性存储器62输入。在这种情况下，改写控制电路60使用存储在非易失性存储器62中的信息来判断是否可以进行向非易失性存储器62的写入。
根据上述第10实施方式，能够得到以下的作用效果。
(13)电源IC30J具备改写控制电路60，该改写控制电路60控制禁止向非易失性存储器62的写入和许可向非易失性存储器62的写入。因此，也能够应对安全功能要求的变更，并且通过设定为禁止写入，能够防止误写入。
另外，在本实施方式中，电源IC30J具备第1安全处理电路52以及第2安全处理电路53，但只要具备第1安全处理电路52以及第2安全处理电路53中的至少一方即可。另外，在电源IC30J具备第1安全处理电路52以及第2安全处理电路53的情况下，也可以是仅第1安全处理电路52以及第2安全处理电路53中的一方具备逻辑门的构成。
―第11实施方式―
参照图14说明逆变器的第11实施方式。在以下的说明中，对与第1实施方式相同的构成要素赋予相同的符号，主要说明不同点。没有特别说明的点与第1实施方式相同。在本实施方式中，主要在包含有第2实施方式以后的多个实施方式的构成这一点上与第1实施方式不同。
图14是第11实施方式的逆变器3K的构成图。逆变器3K的电源IC30K在具备第1安全处理电路52以及第2安全处理电路53这一点上与第3实施方式相同。另外，逆变器3K在第1安全处理电路52以及第2安全处理电路53从低电压蓄电池12以及高电压蓄电池13接受供电这一点上与第5实施方式相同。电源IC30K具有电源生成部80、冗余供电电路32和功能安全处理电路50。功能安全处理电路50具备非易失性存储器62、寄存器63、选择器64和SPI接口电路65。
通过第1电源供电线16经由用于蓄电池逆接保护的第1二极管600向搭载在逆变器3K上的电源IC30K供给由作为第1电源的低电压蓄电池12所产生的电压。另外，经由高电压供电开关18通过第2电源供电线17向电源IC30K供给作为第2电源的高电压蓄电池13所产生的电压。从低电压蓄电池12供给到电源IC30K的电力由升降压电路31转换电压电平，经由用于防止电流逆流的第2二极管601，被输入到冗余供电电路32。
从高电压蓄电池13供给到电源IC30K的电力被输入到冗余供电电路32。另外，从低电压蓄电池12供给到电源IC30K的电力通过升降压电路31转换电压电平。然后，该电力经由用于防止电流逆流的第2二极管601被供给到第1电源电路40～第6电源电路45以及作为电源IC外部的电源电路的第3电压调节器49。
冗余供电电路32是具有即使不供给所输入的电力中的一方也能够仅以另一方的电力继续供电的功能的电路。冗余供电电路32经由冗余供电线33向功能安全处理电路50供给电力，还向搭载在逆变器3K上的第2电压调节器48供给电力。
功能安全处理电路50基于所输入的信号的一个或多个信号的组合，由可变门逻辑电路56输出与输入相应的控制信号。向功能安全处理电路50的输入信号例如是表示微控制器20检测到某种异常的微机错误检测信号309、微机异常检测电路70的输出、表示电流传感器302检测到异常电流的异常电流检测信号306、表示电压传感器301观测的电压的电平的电压电平信号305、表示温度传感器303检测到异常温度的异常温度检测信号307、表示位于逆变器3外部的外部传感器304检测到某种异常的外部传感器异常检测信号131、来自寄存器63的信号。
可变门逻辑电路56是能够根据寄存器63的值重新构成逻辑的逻辑电路。由选择器64选择并输入保存在非易失性存储器62中的值以及经由SPI接口电路65输入的值中的某一个作为寄存器63的值。
由于功能安全处理电路50具有非易失性存储器62，所以能够根据因用户不同而不同的控制方法预先对可变门逻辑电路56的动作进行编程。由于功能安全处理电路50具有作为与外部的接口的SPI接口电路65，所以即使在对非易失性存储器62编程后，通过从微控制器20变更在寄存器63中设定的值，也能够暂时重新构成可变门逻辑电路56的动作。
非易失性存储器62是在电源IC30K的制造后能够多次写入值的MTP(Multi TimeProgrammable)存储器。但是，非易失性存储器62可以是在电源IC30K的制造过程中作入保存在存储器中的值，并且不能进行值的改写的ROM(Read Only Memory)，也可以是在电源IC30K的制造后只能写入一次值的OTP(One Time Programmable)存储器。
SPI接口电路65经由SPI接口信号线66与微控制器20连接，并通过微控制器20进行向寄存器63的写入。此外，SPI接口电路65还能够进行对非易失性存储器62的编程以及编程所得的值的读入。另外，SPI接口电路65也可以是与其他通信协议对应的接口电路，例如I2C接口等。
功能安全处理电路50基于所接收到的上述信号、在寄存器63中设定的值等，从可变门逻辑电路56输出放电控制信号401、第1栅极驱动器控制信号107以及第2栅极驱动器控制信号108。
放电控制信号401经由信号电平转换电路402传递到放电电路400。当功能安全处理电路50检测到异常时，由高电压供电控制信号19控制的高电压供电开关18开放，第2电源供电线17从高电压蓄电池13分离。此时，蓄积在第2电源供电线17的电容器403中的电荷通过放电电路400动作而放电。
第1栅极驱动器控制信号107及第2栅极驱动器控制信号108经由第1栅极驱动器101～第6栅极驱动器106，控制第1功率模块201～第3功率模块203。由此，在检测到功能安全处理电路50异常时，能够使马达4安全停止。
另外，外部传感器304设置在逆变器3的外部，在功能安全处理电路50的动作中，在想要使用逆变器外部的信息的情况下利用，并不一定需要设置。
根据上述第11实施方式，能够得到上述第3、第5、第8实施方式的作用效果。另外，在本实施方式中，电源IC30K具备第1安全处理电路52以及第2安全处理电路53，但只要具备第1安全处理电路52以及第2安全处理电路53中的至少一方即可。
在上述实施方式和变形例中，控制线、信息线表示在说明上被认为是必要的，在产品上并不一定表示全部的控制线、信息线。另外，本发明不限于上述实施例，还包含各种变形例。例如，为了便于理解本发明而详细说明了上述实施例，并不一定限定于具备所说明的全部构成。另外，可以将一个实施例的构成的一部分置换为另一个实施例的构成，另外，也可以在一个实施例的构成中添加另一个实施例的构成。另外，对于各实施例的构成的一部分，可以进行其他构成的追加、删除、置换。
在上述各实施方式及变形例中，功能块的构成只不过是一例。
也可以将作为分开的功能块表示的几个功能构成一体地构成，也可以将用一个功能块图表示的构成分割为两个以上的功能。另外，也可以将各功能块所具有的功能的一部分设为其他功能块所具有的构成。
上述各实施方式及变形例也可以分别组合。以上说明了各种实施方式及变形例，但本发明并不限定于这些内容。在本发明的技术思想的范围内能够想到的其他方式也包含在本发明的范围内。
符号说明
3、3A～3K…逆变器
4…马达
12…低电压蓄电池
13…高电压蓄电池
14…第1电源
15…第2电源
20…微控制器
50…功能安全处理电路
51…安全处理电路
52…第1安全处理电路
53…第2安全处理电路
54…第1逻辑门
55…第2逻辑门
56…可变门逻辑电路
60…改写控制电路
61…非易失性存储器
62…非易失性存储器
63…寄存器
64…选择器
70…微机异常检测电路
80…电源生成部
100…栅极驱动器组
200…功率模块组
301…电压传感器
302…电流传感器
303…温度传感器
400…放电电路。

Claims (14)

1.一种电力转换用电子控制装置，其特征在于，具备：
功率模块，其将直流电力转换为交流电力并供给到马达；
栅极驱动器，其控制所述功率模块；
微控制器，其控制所述栅极驱动器；
电源IC，其向所述栅极驱动器以及所述微控制器中的至少一方供给电力；
放电电路，释放供给到所述功率模块的高电压；以及
传感器，
所述电源IC具备：微机异常检测电路，其检测所述微控制器的异常；以及安全处理电路，其基于所述微机异常检测电路以及所述传感器中的至少一方的输出来判断安全处理的必要性，进行安全处理，
所述安全处理电路使所述马达停止或使用所述放电电路释放高电压。
2.根据权利要求1所述的电力转换用电子控制装置，其特征在于，
所述传感器是测定所述功率模块的温度的温度传感器、测定供给到所述马达的电流的电流传感器以及测定所述高电压的电压的电压传感器中的至少一个，
所述安全处理电路是将不依赖于所述微控制器而直接控制所述栅极驱动器并使所述马达停止作为所述安全处理的第1安全处理电路。
3.根据权利要求1所述的电力转换用电子控制装置，其特征在于，
所述传感器是测定所述高电压的电压的电压传感器，
所述安全处理电路是将使所述放电电路进行放电作为所述安全处理的第2安全处理电路。
4.根据权利要求1所述的电力转换用电子控制装置，其特征在于，
所述传感器是测定所述功率模块的温度的温度传感器、测定供给到所述马达的电流的电流传感器以及测定所述高电压的电压的电压传感器中的至少一个，
所述安全处理电路是将不依赖于所述微控制器而直接控制所述栅极驱动器并使所述马达停止作为所述安全处理的第1安全处理电路、以及将使所述放电电路进行放电作为所述安全处理的第2安全处理电路。
5.根据权利要求1所述的电力转换用电子控制装置，其特征在于，
向所述安全处理电路供给第1电源的第1输入电力和与第1电源不同的第2电源的第2输入电力。
6.根据权利要求5所述的电力转换用电子控制装置，其特征在于，
所述第1电源为低电压电源，
所述第2电源是向所述功率模块供给电力并且电压比所述第1电源高的高电压电源，
所述安全处理电路通过从所述第1电源以及所述第2电源中的某一个供给电力而继续动作。
7.根据权利要求1所述的电力转换用电子控制装置，其特征在于，
所述安全处理电路的逻辑被设定为不可改写的状态。
8.根据权利要求1所述的电力转换用电子控制装置，其特征在于，
所述安全处理电路的逻辑使用搭载在外部的微控制器上的接口而被设定为可改写状态。
9.根据权利要求8所述的电力转换用电子控制装置，其特征在于，
在所述电源IC中搭载有仅能够进行一次写入的非易失性存储器，
所述安全处理电路包含逻辑门而构成，该逻辑门基于存储在所述非易失性存储器中的信息来设定逻辑。
10.根据权利要求8所述的电力转换用电子控制装置，其特征在于，
在所述电源IC中搭载有能够进行多次写入的非易失性存储器，
所述安全处理电路包含逻辑门而构成，该逻辑门基于存储在所述非易失性存储器中的信息来设定逻辑。
11.根据权利要求8所述的电力转换用电子控制装置，其特征在于，
在所述电源IC中搭载有寄存器，
所述安全处理电路包含逻辑门而构成，该逻辑门基于从外部写入到所述寄存器中的信息来设定逻辑。
12.根据权利要求10所述的电力转换用电子控制装置，其特征在于，
所述电源IC还具备改写控制电路，该改写控制电路控制禁止向所述非易失性存储器写入和许可向所述非易失性存储器写入。
13.根据权利要求1所述的电力转换用电子控制装置，其特征在于，
所述安全处理电路是将切断向所述栅极驱动器的供电作为所述安全处理的电力转换用电子控制装置。
14.一种电源IC，其特征在于，具备：
权利要求1～13中任一项所述的电力转换用电子控制装置。
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