JP2003189599A - 電圧変換装置および電圧変換方法 - Google Patents
電圧変換装置および電圧変換方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電圧変換装置の構成を簡略化し、かつ故障時
の問題も解消する。 【解決手段】 バッテリ１０の電圧をコンバータ１２で
昇圧し、インバータ１４に入力し、このインバータ１４
からモータ１６にモータ駆動電流を供給する。制御装置
２６は、電圧センサ２０、２２からの出力によって、コ
ンバータ１２の入出力電圧を検出し、これに応じてコン
バータ１２のスイッチングを制御するが、一方が故障し
た場合には、コンバータ１２のスイッチング状態と、他
方の電圧から検出できなかった電圧を推定する。
の問題も解消する。 【解決手段】 バッテリ１０の電圧をコンバータ１２で
昇圧し、インバータ１４に入力し、このインバータ１４
からモータ１６にモータ駆動電流を供給する。制御装置
２６は、電圧センサ２０、２２からの出力によって、コ
ンバータ１２の入出力電圧を検出し、これに応じてコン
バータ１２のスイッチングを制御するが、一方が故障し
た場合には、コンバータ１２のスイッチング状態と、他
方の電圧から検出できなかった電圧を推定する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、コンバータにより
電圧変換を行う電圧変換装置に関する。
電圧変換を行う電圧変換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、永久磁石モータなどの交流モ
ータの駆動には、インバータが利用される。すなわち、
バッテリからの直流電力をインバータにより任意の交流
電力に変換し、これをモータに印加してモータを駆動す
る。特に、電気自動車やハイブリッド自動車などでは、
モータの出力をきめ細かく制御する必要があり、このよ
うなインバータを用いたシステムが好適である。
ータの駆動には、インバータが利用される。すなわち、
バッテリからの直流電力をインバータにより任意の交流
電力に変換し、これをモータに印加してモータを駆動す
る。特に、電気自動車やハイブリッド自動車などでは、
モータの出力をきめ細かく制御する必要があり、このよ
うなインバータを用いたシステムが好適である。
【０００３】ここで、モータの駆動において、インバー
タの入力側電圧が低いと、モータの出力を高くするため
に大電流を流す必要が生じ好ましくない。そこで、イン
バータの入力電圧は十分に高くしたいという要求があ
る。一方、バッテリは、出力電圧１Ｖ程度のバッテリセ
ルを基本構成としており、高電圧出力を得るには、それ
だけバッテリセルを直列接続しなければならない。そこ
で、バッテリ電圧はなるべく低くしたいという要求があ
る。
タの入力側電圧が低いと、モータの出力を高くするため
に大電流を流す必要が生じ好ましくない。そこで、イン
バータの入力電圧は十分に高くしたいという要求があ
る。一方、バッテリは、出力電圧１Ｖ程度のバッテリセ
ルを基本構成としており、高電圧出力を得るには、それ
だけバッテリセルを直列接続しなければならない。そこ
で、バッテリ電圧はなるべく低くしたいという要求があ
る。
【０００４】そこで、バッテリ電圧を昇圧コンバータに
よって昇圧し、これをインバータの入力とすることが提
案されている。これによって、バッテリ電圧が低電圧で
も、インバータ入力電圧を高電圧に設定することができ
る。
よって昇圧し、これをインバータの入力とすることが提
案されている。これによって、バッテリ電圧が低電圧で
も、インバータ入力電圧を高電圧に設定することができ
る。
【０００５】図６は、従来のコンバータ付きのモータ駆
動回路の一例を示す図である。バッテリ１０の正極は、
コンバータ１２に接続されている。このコンバータ１２
は、バッテリ１０の正極に一端が接続されるコイルＬ
と、エミッタがこのコイルＬの他端に接続され、コレク
タが正側出力（インバータの正極母線）に接続される上
側のトランジスタＱ２と、このコイルＬの他端およびト
ランジスタＱ１のエミッタにコレクタが接続され、エミ
ッタがバッテリ１０の負極（インバータの負極母線に接
続される負側出力）に接続されるトランジスタＱ２と、
から構成されている。また、トランジスタＱ１、Ｑ２の
コレクタエミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側に
電流を流すダイオードＤ１、Ｄ２がそれぞれ接続されて
いる。
動回路の一例を示す図である。バッテリ１０の正極は、
コンバータ１２に接続されている。このコンバータ１２
は、バッテリ１０の正極に一端が接続されるコイルＬ
と、エミッタがこのコイルＬの他端に接続され、コレク
タが正側出力（インバータの正極母線）に接続される上
側のトランジスタＱ２と、このコイルＬの他端およびト
ランジスタＱ１のエミッタにコレクタが接続され、エミ
ッタがバッテリ１０の負極（インバータの負極母線に接
続される負側出力）に接続されるトランジスタＱ２と、
から構成されている。また、トランジスタＱ１、Ｑ２の
コレクタエミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側に
電流を流すダイオードＤ１、Ｄ２がそれぞれ接続されて
いる。
【０００６】そこで、トランジスタＱ１、Ｑ２を交互に
オンオフし、両者のオン時間の比率を変更することで、
コンバータ１２の出力に所望の高電圧を得ることができ
る。
オンオフし、両者のオン時間の比率を変更することで、
コンバータ１２の出力に所望の高電圧を得ることができ
る。
【０００７】コンバータ１２の正側出力と、負側出力と
の間には平滑用のコンデンサＣが配置され、コンバータ
１２の出力を平滑する。
の間には平滑用のコンデンサＣが配置され、コンバータ
１２の出力を平滑する。
【０００８】コンデンサＣで平滑されたコンバータ１２
の正側および負側出力は、そのままインバータ１４の正
極母線および負極母線にそれぞれ接続される。インバー
タ１４は、６つのトランジスタＱ３〜Ｑ８を有する３相
の構成となっている。すなわち、正極母線と負極母線の
間にトランジスタＱ３、Ｑ４の直列接続と、トランジス
タＱ５、Ｑ６の直列接続と、トランジスタＱ７、Ｑ８の
直列接続の３つの直列接続（各相アーム）が配置されて
いる。そして、各相アームの上側トランジスタと下側ト
ランジスタの接続点が、インバータ１４の各相出力にな
っている。なお、インバータＱ３〜Ｑ８のコレクタエミ
ッタ間には、エミッタ側からコレクタ側に電流を流すダ
イオードＤ３〜Ｄ８がそれぞれ接続されている。
の正側および負側出力は、そのままインバータ１４の正
極母線および負極母線にそれぞれ接続される。インバー
タ１４は、６つのトランジスタＱ３〜Ｑ８を有する３相
の構成となっている。すなわち、正極母線と負極母線の
間にトランジスタＱ３、Ｑ４の直列接続と、トランジス
タＱ５、Ｑ６の直列接続と、トランジスタＱ７、Ｑ８の
直列接続の３つの直列接続（各相アーム）が配置されて
いる。そして、各相アームの上側トランジスタと下側ト
ランジスタの接続点が、インバータ１４の各相出力にな
っている。なお、インバータＱ３〜Ｑ８のコレクタエミ
ッタ間には、エミッタ側からコレクタ側に電流を流すダ
イオードＤ３〜Ｄ８がそれぞれ接続されている。
【０００９】そして、インバータ１４の３相の出力が３
相交流モータ１６の各相コイル端に接続されている。
相交流モータ１６の各相コイル端に接続されている。
【００１０】従って、インバータ１４のトランジスタＱ
３〜Ｑ８を上側トランジスタと下側トランジスタが一緒
にオンにならないようにオンにして、モータ１６の各相
に１２０度位相が異なる電流を供給することで、モータ
１６を駆動することができる。
３〜Ｑ８を上側トランジスタと下側トランジスタが一緒
にオンにならないようにオンにして、モータ１６の各相
に１２０度位相が異なる電流を供給することで、モータ
１６を駆動することができる。
【００１１】ここで、この例では、バッテリ１０の電圧
（バッテリ電圧：コンバータ入力電圧）を検出する部材
として電圧センサ２０ａ、２０ｂが設けられ、コンデン
サＣの電圧（コンバータ出力電圧：インバータ入力電
圧）を検出する部材として電圧センサ２２ａ、２２ｂが
設けられ、モータ１６の各相電流を検出する部材とし
て、電流センサ２４ａ、２４ｂ、２４ｃが設けられてい
る。これらセンサの検出値は、制御装置２６に供給され
る。この制御装置２６には、モータ出力についての指令
値も供給されている。そこで、この制御装置２６が、コ
ンバータ１２出力が所定電圧になるようにコンバータ１
２の上側および下側トランジスタＱ１、Ｑ２のスイッチ
ングを制御するとともに、モータ１６の出力がモータ出
力についての指令値に一致するように、インバータ１４
内のトランジスタＱ３〜Ｑ８のスイッチングを制御す
る。
（バッテリ電圧：コンバータ入力電圧）を検出する部材
として電圧センサ２０ａ、２０ｂが設けられ、コンデン
サＣの電圧（コンバータ出力電圧：インバータ入力電
圧）を検出する部材として電圧センサ２２ａ、２２ｂが
設けられ、モータ１６の各相電流を検出する部材とし
て、電流センサ２４ａ、２４ｂ、２４ｃが設けられてい
る。これらセンサの検出値は、制御装置２６に供給され
る。この制御装置２６には、モータ出力についての指令
値も供給されている。そこで、この制御装置２６が、コ
ンバータ１２出力が所定電圧になるようにコンバータ１
２の上側および下側トランジスタＱ１、Ｑ２のスイッチ
ングを制御するとともに、モータ１６の出力がモータ出
力についての指令値に一致するように、インバータ１４
内のトランジスタＱ３〜Ｑ８のスイッチングを制御す
る。
【００１２】なお、コンバータ１２、インバータ１４と
もに、ＰＷＭ制御によって、動作を制御している。すな
わち、コンバータ１２においては、所定の三角波キャリ
アに対し、電圧指令値を所望の値に設定し、トランジス
タＱ１、Ｑ２のそれぞれのデューティー比を制御するこ
とで、電圧変換（昇圧比または降圧比）を制御する。
もに、ＰＷＭ制御によって、動作を制御している。すな
わち、コンバータ１２においては、所定の三角波キャリ
アに対し、電圧指令値を所望の値に設定し、トランジス
タＱ１、Ｑ２のそれぞれのデューティー比を制御するこ
とで、電圧変換（昇圧比または降圧比）を制御する。
【００１３】一方、インバータ１４においては、各相の
電圧指令値と三角波キャリアの比較により、トランジス
タＱ１〜Ｑ８のスイッチングを制御して、各相出力が電
圧指令値に一致するように制御を行い、モータ１６の出
力制御を行っている。
電圧指令値と三角波キャリアの比較により、トランジス
タＱ１〜Ｑ８のスイッチングを制御して、各相出力が電
圧指令値に一致するように制御を行い、モータ１６の出
力制御を行っている。
【００１４】ここで、バッテリ１０の電圧検出のために
２つの電圧センサ２０ａ、２０ｂを有しており、またコ
ンデンサＣの電圧検出のために２つの電圧センサ２２
ａ，２２ｂを有している。これは、コンバータ１２の動
作を制御するためには、その入出力電圧を知る必要があ
り、またインバータ１４の動作を制御するためには、そ
の入力電圧を知る必要があり、故障が発生した際にもこ
れら電圧を確実に検出するためである。
２つの電圧センサ２０ａ、２０ｂを有しており、またコ
ンデンサＣの電圧検出のために２つの電圧センサ２２
ａ，２２ｂを有している。これは、コンバータ１２の動
作を制御するためには、その入出力電圧を知る必要があ
り、またインバータ１４の動作を制御するためには、そ
の入力電圧を知る必要があり、故障が発生した際にもこ
れら電圧を確実に検出するためである。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このようにフ
ェールセーフのために電圧センサを二重に設けると、一
方の電圧センサが故障した場合にも、これを検出するこ
とができる。しかし、このためには合計４つ必要にな
り、システム全体がコスト高になってしまうという問題
がある。また、バッテリ１０の電圧センサ２０ａ、２０
ｂの両方が故障した場合には、コンバータ１２の制御が
不能になってしまい、またコンデンサＣの電圧センサ２
２ａ、２２ｂが故障した場合には、コンバータ１２およ
びインバータ１４の制御が不能になってしまうという問
題もある。
ェールセーフのために電圧センサを二重に設けると、一
方の電圧センサが故障した場合にも、これを検出するこ
とができる。しかし、このためには合計４つ必要にな
り、システム全体がコスト高になってしまうという問題
がある。また、バッテリ１０の電圧センサ２０ａ、２０
ｂの両方が故障した場合には、コンバータ１２の制御が
不能になってしまい、またコンデンサＣの電圧センサ２
２ａ、２２ｂが故障した場合には、コンバータ１２およ
びインバータ１４の制御が不能になってしまうという問
題もある。
【００１６】本発明は、上記課題に鑑みなされたもので
あり、電圧センサの数を少なくしてかつ故障の場合に対
処できる電圧変換装置および電圧変換方法を提供するこ
とを目的とする。
あり、電圧センサの数を少なくしてかつ故障の場合に対
処できる電圧変換装置および電圧変換方法を提供するこ
とを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】本発明は、電圧を変換す
るためのコンバータと、このコンバータの電圧変換幅を
可変制御するためのコンバータ制御部と、コンバータの
入力側電圧を検出する入力電圧センサと、前記コンバー
タの出力側電圧を検出する出力電圧センサと、前記コン
バータ制御部における電圧変換幅の制御状態に基づいて
前記入力電圧センサまたは出力電圧センサの異常の有無
を判定する異常判定手段と、を有することを特徴とす
る。
るためのコンバータと、このコンバータの電圧変換幅を
可変制御するためのコンバータ制御部と、コンバータの
入力側電圧を検出する入力電圧センサと、前記コンバー
タの出力側電圧を検出する出力電圧センサと、前記コン
バータ制御部における電圧変換幅の制御状態に基づいて
前記入力電圧センサまたは出力電圧センサの異常の有無
を判定する異常判定手段と、を有することを特徴とす
る。
【００１８】このように、本発明によれば、コンバータ
の変換幅制御状態、例えばコンバータを構成するスイッ
チング素子のスイッチング状態（デューティ比）を用い
て、入出力電圧センサの故障を検出する。従って、電圧
センサを二重系としなくても、故障を検出することがで
きる。
の変換幅制御状態、例えばコンバータを構成するスイッ
チング素子のスイッチング状態（デューティ比）を用い
て、入出力電圧センサの故障を検出する。従って、電圧
センサを二重系としなくても、故障を検出することがで
きる。
【００１９】また、前記異常判定手段により、前記入力
電圧センサに異常があることを判定した場合には、前記
電圧変換幅の制御状態と前記出力電圧センサの出力結果
から前記コンバータの入力側電圧を推定することが好適
である。
電圧センサに異常があることを判定した場合には、前記
電圧変換幅の制御状態と前記出力電圧センサの出力結果
から前記コンバータの入力側電圧を推定することが好適
である。
【００２０】また、前記出力電圧センサに異常がある場
合には、前記電圧変換幅の制御状態と前記入力電圧セン
サの出力結果から前記コンバータの出力側電圧を推定す
ることが好適である。
合には、前記電圧変換幅の制御状態と前記入力電圧セン
サの出力結果から前記コンバータの出力側電圧を推定す
ることが好適である。
【００２１】また、本発明は、電圧を変換するためのコ
ンバータと、このコンバータの入力側電圧および出力側
電圧を検出する電圧検出手段と、前記コンバータの電圧
変換幅を可変制御するコンバータ制御部と、前記コンバ
ータ制御部における電圧変換幅の制御状態に基づいて前
記電圧検出手段により検出される入力側または出力側電
圧のいずれか一方を推定する電圧推定判定手段と、を有
することを特徴とする。
ンバータと、このコンバータの入力側電圧および出力側
電圧を検出する電圧検出手段と、前記コンバータの電圧
変換幅を可変制御するコンバータ制御部と、前記コンバ
ータ制御部における電圧変換幅の制御状態に基づいて前
記電圧検出手段により検出される入力側または出力側電
圧のいずれか一方を推定する電圧推定判定手段と、を有
することを特徴とする。
【００２２】このように、入出力電圧センサの一方が故
障した場合には、コンバータの電圧幅制御状態（デュー
ティー比）を利用して、他の電圧センサの検出する電圧
を推定する。そこで、コンバータの入出力側電圧の一方
が検出できなくても、その電圧を推定して、制御を継続
することができる。
障した場合には、コンバータの電圧幅制御状態（デュー
ティー比）を利用して、他の電圧センサの検出する電圧
を推定する。そこで、コンバータの入出力側電圧の一方
が検出できなくても、その電圧を推定して、制御を継続
することができる。
【００２３】また、前記コンバータはインバータに供給
される電圧を変換するために設けられており、前記イン
バータには、交流電気負荷が接続されていることが好適
である。コンバータによって、インバータ入力電圧を高
くすることができる。従って、バッテリ電圧を低くして
も、交流負荷（モータ）駆動電圧を高くすることがで
き、効率のよい駆動を行うことができる。
される電圧を変換するために設けられており、前記イン
バータには、交流電気負荷が接続されていることが好適
である。コンバータによって、インバータ入力電圧を高
くすることができる。従って、バッテリ電圧を低くして
も、交流負荷（モータ）駆動電圧を高くすることがで
き、効率のよい駆動を行うことができる。
【００２４】また、前記インバータ回路に接続されてい
る交流電気負荷は、車両駆動用モータであることが好適
である。車両駆動用モータは高出力であり、インバータ
入力電圧が高いことで効率的な車両の駆動が可能とな
る。
る交流電気負荷は、車両駆動用モータであることが好適
である。車両駆動用モータは高出力であり、インバータ
入力電圧が高いことで効率的な車両の駆動が可能とな
る。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につい
て、図面に基づいて説明する。
て、図面に基づいて説明する。
【００２６】図１は、実施形態の構成を示す図である。
このように、バッテリ１０の正極は、コンバータ１２に
接続され、コンバータ１２の正側および負側出力には、
コンデンサＣが接続されるとともに、インバータ１４の
正極母線および負極母線が接続されている。そして、イ
ンバータ１４の各相出力端にモータ１６の各相コイル端
が接続されている。また、コンバータ１２は、コイル
Ｌ、トランジスタＱ１、Ｑ２、ダイオードＤ１、Ｄ２か
らなっており、インバータ１４はトランジスタＱ３〜Ｑ
８、ダイオードＤ３〜Ｄ８からなっている。また、モー
タの各相電流を計測するために電流センサ２４ａ、２４
ｂ、２４ｃが設けられるとともに、バッテリ１０の電圧
（バッテリ電圧：コンバータ入力電圧）を計測するため
に単一の電圧センサ（入力電圧センサ）２０、コンデン
サＣの電圧（コンバータ出力電圧：インバータ入力電
圧）を計測されるために単一の電圧センサ（出力電圧セ
ンサ）２２が設けられている。そして、制御装置２６
は、電圧センサ２０、２２、電流センサ２４ａ〜２４ｃ
および入力されてくるモータ出力についての指令値が入
力され、これらに基づいて、コンバータ１２およびイン
バータ１４のスイッチングを制御する。
このように、バッテリ１０の正極は、コンバータ１２に
接続され、コンバータ１２の正側および負側出力には、
コンデンサＣが接続されるとともに、インバータ１４の
正極母線および負極母線が接続されている。そして、イ
ンバータ１４の各相出力端にモータ１６の各相コイル端
が接続されている。また、コンバータ１２は、コイル
Ｌ、トランジスタＱ１、Ｑ２、ダイオードＤ１、Ｄ２か
らなっており、インバータ１４はトランジスタＱ３〜Ｑ
８、ダイオードＤ３〜Ｄ８からなっている。また、モー
タの各相電流を計測するために電流センサ２４ａ、２４
ｂ、２４ｃが設けられるとともに、バッテリ１０の電圧
（バッテリ電圧：コンバータ入力電圧）を計測するため
に単一の電圧センサ（入力電圧センサ）２０、コンデン
サＣの電圧（コンバータ出力電圧：インバータ入力電
圧）を計測されるために単一の電圧センサ（出力電圧セ
ンサ）２２が設けられている。そして、制御装置２６
は、電圧センサ２０、２２、電流センサ２４ａ〜２４ｃ
および入力されてくるモータ出力についての指令値が入
力され、これらに基づいて、コンバータ１２およびイン
バータ１４のスイッチングを制御する。
【００２７】この制御装置２６は、図２のような構成を
有している。すなわち、モータ出力トルクについての指
令値は、モータ制御用相電圧演算部３０に入力される。
このモータ制御用相電圧演算部３０には、電流センサ２
４ａ〜２４ｃからのモータ１６の各相電流値および電圧
センサ２２で検出したインバータ入力電圧も供給され
る。モータ制御用相電圧演算部３０は、これら情報よ
り、モータ制御用相電圧を演算算出する。すなわち、モ
ータ１６の出力トルクが指令値に応じた値になるよう
に、モータ１６の各相コイル端の電圧指令が決定され
る。
有している。すなわち、モータ出力トルクについての指
令値は、モータ制御用相電圧演算部３０に入力される。
このモータ制御用相電圧演算部３０には、電流センサ２
４ａ〜２４ｃからのモータ１６の各相電流値および電圧
センサ２２で検出したインバータ入力電圧も供給され
る。モータ制御用相電圧演算部３０は、これら情報よ
り、モータ制御用相電圧を演算算出する。すなわち、モ
ータ１６の出力トルクが指令値に応じた値になるよう
に、モータ１６の各相コイル端の電圧指令が決定され
る。
【００２８】モータ制御用相電圧演算部３０で演算され
た電圧指令値は、インバータ用ＰＷＭ信号変換部３２に
供給される。このインバータ用ＰＷＭ信号変換部３２に
は、ＰＷＭ制御信号を作成するためのキャリア信号であ
る三角波が供給されており、この三角波と各相電圧指令
値とを比較することによって、インバータ１４における
各トランジスタのオンオフを制御するＰＷＭ信号が形成
され、これがインバータ１４の各トランジスタのベース
に供給され、モータ１６の各相電流が制御される。な
お、キャリア信号としては、三角波以外にも公知の波形
（サイン波他）が種々適用できることはいうまでもな
い。
た電圧指令値は、インバータ用ＰＷＭ信号変換部３２に
供給される。このインバータ用ＰＷＭ信号変換部３２に
は、ＰＷＭ制御信号を作成するためのキャリア信号であ
る三角波が供給されており、この三角波と各相電圧指令
値とを比較することによって、インバータ１４における
各トランジスタのオンオフを制御するＰＷＭ信号が形成
され、これがインバータ１４の各トランジスタのベース
に供給され、モータ１６の各相電流が制御される。な
お、キャリア信号としては、三角波以外にも公知の波形
（サイン波他）が種々適用できることはいうまでもな
い。
【００２９】また、電圧センサ２０において検出したバ
ッテリ電圧および電圧センサ２２で検出したインバータ
入力電圧は、コンバータ用デューティー比演算部３４に
入力される。このコンバータ用デューティー比演算部３
４には、インバータ入力電圧指令値も入力される。イン
バータ入力電圧指令値は、一般的には、一定値である
が、モータ出力トルクが大きいときに高くなるように変
更することも好適である。そして、コンバータ用デュー
ティー比演算部３４は、コンバータ出力がインバータ入
力電圧指令値になるようにコンバータ１２のトランジス
タＱ１、Ｑ２の接続点における電圧指令値を決定する。
コンバータ用ＰＷＭ信号変換部３６は、供給される電圧
指令値と、三角波を比較して、コンバータ１２のトラン
ジスタＱ１、Ｑ２のオンデューティーを決定し、各トラ
ンジスタのＰＷＭ制御信号を出力する。そして、コンバ
ータ１２がＰＷＭ制御信号によってオンオフされ、目標
とする昇圧が行われる。
ッテリ電圧および電圧センサ２２で検出したインバータ
入力電圧は、コンバータ用デューティー比演算部３４に
入力される。このコンバータ用デューティー比演算部３
４には、インバータ入力電圧指令値も入力される。イン
バータ入力電圧指令値は、一般的には、一定値である
が、モータ出力トルクが大きいときに高くなるように変
更することも好適である。そして、コンバータ用デュー
ティー比演算部３４は、コンバータ出力がインバータ入
力電圧指令値になるようにコンバータ１２のトランジス
タＱ１、Ｑ２の接続点における電圧指令値を決定する。
コンバータ用ＰＷＭ信号変換部３６は、供給される電圧
指令値と、三角波を比較して、コンバータ１２のトラン
ジスタＱ１、Ｑ２のオンデューティーを決定し、各トラ
ンジスタのＰＷＭ制御信号を出力する。そして、コンバ
ータ１２がＰＷＭ制御信号によってオンオフされ、目標
とする昇圧が行われる。
【００３０】このようにして、制御装置２６により、イ
ンバータ入力電圧が常に目標値に制御されるとともに、
モータ１６の出力トルクが指令値通りに制御される。
ンバータ入力電圧が常に目標値に制御されるとともに、
モータ１６の出力トルクが指令値通りに制御される。
【００３１】そして、本実施形態においては、制御装置
２６が、２つの電圧センサ２０、２２の故障検出および
故障の際に、故障した電圧センサが検出すべき電圧の推
定を行う。これについて、以下に説明する。
２６が、２つの電圧センサ２０、２２の故障検出および
故障の際に、故障した電圧センサが検出すべき電圧の推
定を行う。これについて、以下に説明する。
【００３２】まず、電圧センサの故障検出についての動
作を図３に基づいて説明する。まず、電圧センサ２０の
出力であるバッテリ電圧Ｖ１を取り込む（Ｓ１１）。次
に、電圧センサ２２の出力であるインバータ入力電圧を
取り込む（Ｓ１２）。また、制御装置２６において決定
したコンバータ１２における上側トランジスタＱ１のオ
ンデューティーである変数ｄｕｔｙの値を取り込む（Ｓ
１３）。そして、ΔＶ＝Ｖ１−Ｖ２×ｄｕｔｙを計算す
る（Ｓ１４）。すなわち、Ｖ２×ｄｕｔｙは、トランジ
スタＱ１、Ｑ２の接続点の平均電圧になっているはずで
あり、バッテリ１０の電圧Ｖ１に対応する。従って、こ
れらの差であるΔＶは、基本的に小さな値である。
作を図３に基づいて説明する。まず、電圧センサ２０の
出力であるバッテリ電圧Ｖ１を取り込む（Ｓ１１）。次
に、電圧センサ２２の出力であるインバータ入力電圧を
取り込む（Ｓ１２）。また、制御装置２６において決定
したコンバータ１２における上側トランジスタＱ１のオ
ンデューティーである変数ｄｕｔｙの値を取り込む（Ｓ
１３）。そして、ΔＶ＝Ｖ１−Ｖ２×ｄｕｔｙを計算す
る（Ｓ１４）。すなわち、Ｖ２×ｄｕｔｙは、トランジ
スタＱ１、Ｑ２の接続点の平均電圧になっているはずで
あり、バッテリ１０の電圧Ｖ１に対応する。従って、こ
れらの差であるΔＶは、基本的に小さな値である。
【００３３】そこで、この差電圧ΔＶが予め定められた
異常判定しきい値αより大きいかを判定する（Ｓ１
５）。そして、このＳ１５の判定でＮＯであれば、電圧
センサ正常と判定し（Ｓ１６）、ＹＥＳであった場合に
電圧センサ故障と判定する（Ｓ１７）。
異常判定しきい値αより大きいかを判定する（Ｓ１
５）。そして、このＳ１５の判定でＮＯであれば、電圧
センサ正常と判定し（Ｓ１６）、ＹＥＳであった場合に
電圧センサ故障と判定する（Ｓ１７）。
【００３４】このように、本実施形態によれば、電圧セ
ンサ２０、２２の検出値がコンバータ１２の電圧変換動
作に対応しているか否かを判定する。従って、電圧セン
サ２０、２２の異常を効果的に判定することができる。
ンサ２０、２２の検出値がコンバータ１２の電圧変換動
作に対応しているか否かを判定する。従って、電圧セン
サ２０、２２の異常を効果的に判定することができる。
【００３５】ここで、この判定では、電圧センサのいず
れが故障したかが判定できないが、バッテリ１０の電圧
は、基本的にあまり変わらないため、この値から大きく
異なれば、バッテリ電圧検出用の電圧センサ２０の異常
と判定できる。さらに、電流センサ２４ａ〜２４ｃの検
出値とインバータの動作状態とから、インバータ入力電
圧値を推定することもできる。従って、このようなその
他の情報から、バッテリ電圧およびインバータ入力電圧
を推定し、いずれの電圧センサが故障したかを判定する
とよい。また、これら情報を総合すれば、コンバータ１
２の異常、インバータ１４の異常も検出することができ
る。
れが故障したかが判定できないが、バッテリ１０の電圧
は、基本的にあまり変わらないため、この値から大きく
異なれば、バッテリ電圧検出用の電圧センサ２０の異常
と判定できる。さらに、電流センサ２４ａ〜２４ｃの検
出値とインバータの動作状態とから、インバータ入力電
圧値を推定することもできる。従って、このようなその
他の情報から、バッテリ電圧およびインバータ入力電圧
を推定し、いずれの電圧センサが故障したかを判定する
とよい。また、これら情報を総合すれば、コンバータ１
２の異常、インバータ１４の異常も検出することができ
る。
【００３６】次に、バッテリ側電圧センサ２０の故障時
の処理について図４に基づいて説明する。まず、インバ
ータ入力電圧Ｖ２を取り込む（Ｓ２１）。次にコンバー
タ１２のデューティー比ｄｕｔｙを取り込む（Ｓ２
２）。そして、バッテリ電圧推定値Ｖ１’を、Ｖ１’＝
Ｖ２×ｄｕｔｙによって、算出する（Ｓ２３）。そし
て、この算出した推定値Ｖ１’を用いて、コンバータ１
２のスイッチング制御を行う。これによって、インバー
タ入力電圧Ｖ２を所定値に維持することができる。
の処理について図４に基づいて説明する。まず、インバ
ータ入力電圧Ｖ２を取り込む（Ｓ２１）。次にコンバー
タ１２のデューティー比ｄｕｔｙを取り込む（Ｓ２
２）。そして、バッテリ電圧推定値Ｖ１’を、Ｖ１’＝
Ｖ２×ｄｕｔｙによって、算出する（Ｓ２３）。そし
て、この算出した推定値Ｖ１’を用いて、コンバータ１
２のスイッチング制御を行う。これによって、インバー
タ入力電圧Ｖ２を所定値に維持することができる。
【００３７】次に、インバータ側電圧センサ２２の故障
時の処理について図５に基づいて説明する。まず、バッ
テリ電圧Ｖ１を取り込む（Ｓ３１）。次にコンバータ１
２のデューティー比ｄｕｔｙを取り込む（Ｓ３２）。そ
して、インバータ入力電圧推定値Ｖ２’を、Ｖ２’＝Ｖ
１×ｄｕｔｙによって、算出する（Ｓ３３）。そして、
この算出した推定値Ｖ２’を用いて、コンバータ１２お
よびインバータ１４のスイッチング制御を行う。これに
よって、インバータ入力電圧Ｖ２を所定値に維持するこ
とができるとともに、モータ駆動を所望のものに維持す
ることができる。
時の処理について図５に基づいて説明する。まず、バッ
テリ電圧Ｖ１を取り込む（Ｓ３１）。次にコンバータ１
２のデューティー比ｄｕｔｙを取り込む（Ｓ３２）。そ
して、インバータ入力電圧推定値Ｖ２’を、Ｖ２’＝Ｖ
１×ｄｕｔｙによって、算出する（Ｓ３３）。そして、
この算出した推定値Ｖ２’を用いて、コンバータ１２お
よびインバータ１４のスイッチング制御を行う。これに
よって、インバータ入力電圧Ｖ２を所定値に維持するこ
とができるとともに、モータ駆動を所望のものに維持す
ることができる。
【００３８】以上のように、本実施形態によれば、コン
バータのスイッチング状態（デューティ比）を用いて、
電圧センサ２０、２２の故障を検出する。従って、電圧
センサを二重系としなくても、故障を検出することがで
きる。さらに、電圧センサの一方が故障した場合には、
コンバータのデューティー比を利用して、他の電圧セン
サの検出する電圧を推定する。そこで、コンバータ１２
の入出力側電圧の一方が検出できなくても、その電圧を
推定して、制御を継続することができる。
バータのスイッチング状態（デューティ比）を用いて、
電圧センサ２０、２２の故障を検出する。従って、電圧
センサを二重系としなくても、故障を検出することがで
きる。さらに、電圧センサの一方が故障した場合には、
コンバータのデューティー比を利用して、他の電圧セン
サの検出する電圧を推定する。そこで、コンバータ１２
の入出力側電圧の一方が検出できなくても、その電圧を
推定して、制御を継続することができる。
【００３９】なお、このような電圧変換装置は、電気自
動車やハイブリッド自動車の駆動用のモータに最適であ
るが、パワーステアリング用モータなどの大出力のモー
タにも好適に適用できる。
動車やハイブリッド自動車の駆動用のモータに最適であ
るが、パワーステアリング用モータなどの大出力のモー
タにも好適に適用できる。
【００４０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
コンバータの変換幅制御状態、例えばコンバータを構成
するスイッチング素子のスイッチング状態（デューティ
比）を用いて、入出力電圧センサの故障を検出する。従
って、電圧センサを二重系としなくても、故障を検出す
ることができる。
コンバータの変換幅制御状態、例えばコンバータを構成
するスイッチング素子のスイッチング状態（デューティ
比）を用いて、入出力電圧センサの故障を検出する。従
って、電圧センサを二重系としなくても、故障を検出す
ることができる。
【００４１】また、入出力電圧センサの一方が故障した
場合には、コンバータの電圧幅制御状態（デューティー
比）を利用して、他の電圧センサの検出する電圧を推定
する。そこで、コンバータの入出力側電圧の一方が検出
できなくても、その電圧を推定して、制御を継続するこ
とができる。
場合には、コンバータの電圧幅制御状態（デューティー
比）を利用して、他の電圧センサの検出する電圧を推定
する。そこで、コンバータの入出力側電圧の一方が検出
できなくても、その電圧を推定して、制御を継続するこ
とができる。
【図１】 実施形態の全体構成を示す図である。
【図２】 制御装置の内部構成を示す図である。
【図３】 電圧センサの異常検出の処理を示すフローチ
ャートである。
ャートである。
【図４】 バッテリ側電圧センサ故障時の処理を示すフ
ローチャートである。
ローチャートである。
【図５】 インバータ側電圧センサ故障時の処理を示す
フローチャートである。
フローチャートである。
【図６】 従来例の全体構成を示す図である。
１０ バッテリ、１２ コンバータ、１４ インバー
タ、１６ モータ、２０，２２ 電圧センサ、２４ａ〜
２４ｃ 電流センサ、２６ 制御装置。
タ、１６ モータ、２０，２２ 電圧センサ、２４ａ〜
２４ｃ 電流センサ、２６ 制御装置。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 5H007 AA06 AA17 BB06 CA01 CB02
CC01 CC12 DC02 DC05 EA02
FA01 FA02 FA12 FA17
5H730 AS01 BB14 DD02 EE57 EE59
FD01 FD11 FG05 FG25 XX02
XX03 XX04 XX12 XX13 XX22
XX23 XX24 XX32 XX33 XX45
Claims (8)
- 【請求項１】 電圧を変換するためのコンバータと、 このコンバータの電圧変換幅を可変制御するためのコン
バータ制御部と、 コンバータの入力側電圧を検出する入力電圧センサと、 前記コンバータの出力側電圧を検出する出力電圧センサ
と、 前記コンバータ制御部における電圧変換幅の制御状態に
基づいて前記入力電圧センサまたは出力電圧センサの異
常の有無を判定する異常判定手段と、 を有する電圧変換装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載の装置において、 前記異常判定手段により、前記入力電圧センサに異常が
あることを判定した場合には、前記電圧変換幅の制御状
態と前記出力電圧センサの出力結果から前記コンバータ
の入力側電圧を推定する電圧変換装置。 - 【請求項３】 請求項１に記載の装置において、 前記出力電圧センサに異常がある場合には、前記電圧変
換幅の制御状態と前記入力電圧センサの出力結果から前
記コンバータの出力側電圧を推定する電圧変換装置。 - 【請求項４】 電圧を変換するためのコンバータと、 このコンバータの入力側電圧および出力側電圧を検出す
る電圧検出手段と、 前記コンバータの電圧変換幅を可変制御するコンバータ
制御部と、 前記コンバータ制御部における電圧変換幅の制御状態に
基づいて前記電圧検出手段により検出される入力側また
は出力側電圧のいずれか一方を推定する電圧推定判定手
段と、 を有する電圧変換装置。 - 【請求項５】 １〜４のいずれか１つに記載の装置にお
いて、 前記コンバータはインバータに供給される電圧を変換す
るために設けられており、前記インバータには、交流電
気負荷が接続されている電圧変換装置。 - 【請求項６】 請求項５に記載の装置において、 前記インバータ回路に接続されている交流電気負荷は、
車両駆動用モータである電圧変換装置。 - 【請求項７】 電圧を変換するためのコンバータと、こ
のコンバータの電圧変換幅を可変制御するためのコンバ
ータ制御部と、コンバータの入力側電圧を検出する入力
電圧センサと、前記コンバータの出力側電圧を検出する
出力電圧センサと、を有する電圧変換装置において、 前記コンバータ制御部における電圧変換幅の制御状態に
基づいて前記入力電圧センサまたは出力電圧センサの異
常の有無を判定する電圧変換方法。 - 【請求項８】 電圧を変換するためのコンバータと、こ
のコンバータの入力側電圧および出力側電圧を検出する
電圧検出手段と、前記コンバータの電圧変換幅を可変制
御するコンバータ制御部と、を有する電圧変換装置にお
いて、 前記コンバータ制御部における電圧変換幅の制御状態に
基づいて前記電圧検出手段により検出される入力側また
は出力側電圧のいずれか一方を推定する電圧変換方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001387500A JP3632657B2 (ja) | 2001-12-20 | 2001-12-20 | 電圧変換装置 |
| US10/318,226 US6775115B2 (en) | 2001-12-20 | 2002-12-13 | Voltage conversion system and method and recording medium |
| EP02028524.3A EP1322028B1 (en) | 2001-12-20 | 2002-12-19 | Voltage conversion system and method and recording medium |
| US10/875,809 US6978213B2 (en) | 2001-12-20 | 2004-06-25 | Voltage conversion system and method and recording medium |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001387500A JP3632657B2 (ja) | 2001-12-20 | 2001-12-20 | 電圧変換装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003189599A true JP2003189599A (ja) | 2003-07-04 |
| JP3632657B2 JP3632657B2 (ja) | 2005-03-23 |
Family
ID=19188071
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001387500A Expired - Lifetime JP3632657B2 (ja) | 2001-12-20 | 2001-12-20 | 電圧変換装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US6775115B2 (ja) |
| EP (1) | EP1322028B1 (ja) |
| JP (1) | JP3632657B2 (ja) |
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| JP2007202311A (ja) * | 2006-01-26 | 2007-08-09 | Toyota Motor Corp | 車両の電源装置および車両 |
| JP2007252134A (ja) * | 2006-03-17 | 2007-09-27 | Toyota Motor Corp | 負荷駆動装置およびそれを搭載した自動車 |
| JP2007295749A (ja) * | 2006-04-26 | 2007-11-08 | Toyota Motor Corp | 電源装置およびこれを備える車両 |
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| JP2015029232A (ja) * | 2013-07-30 | 2015-02-12 | 株式会社デンソー | Ｐｗｍ制御装置およびそのｐｗｍ制御方法 |
| KR101793581B1 (ko) | 2015-02-24 | 2017-11-03 | 도요타 지도샤（주） | 인버터의 제어 시스템 |
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| JP2022174795A (ja) * | 2021-05-12 | 2022-11-25 | 三菱電機株式会社 | 電源装置 |
| JP2022175565A (ja) * | 2021-05-14 | 2022-11-25 | 三菱電機株式会社 | 電力変換回路の制御装置 |
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|---|---|---|---|---|
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| JP3632657B2 (ja) * | 2001-12-20 | 2005-03-23 | トヨタ自動車株式会社 | 電圧変換装置 |
| WO2003056694A1 (en) | 2001-12-26 | 2003-07-10 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Electrical load apparatus, electrical load control method, and computer-readable record medium with recorded program for enabling computer to control electrical load |
| JP3928559B2 (ja) * | 2003-01-10 | 2007-06-13 | トヨタ自動車株式会社 | 電圧変換装置、故障処理をコンピュータに実行させるプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体および故障処理方法 |
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| JP4593973B2 (ja) * | 2004-05-26 | 2010-12-08 | トヨタ自動車株式会社 | モータ駆動装置 |
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