JP2016220309A - Inverter control device and inverter control method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、モータに電力を供給するインバータを制御するインバータ制御装置及びインバータ制御方法に関する。 The present invention relates to an inverter control device and an inverter control method for controlling an inverter that supplies electric power to a motor.
近年、駆動源としてモータを備えた電動車両は、電力を貯めるバッテリを備え、車両の制動に伴って発生するモータからの回生電力をバッテリに回収している。このような電動車両は、スイッチング制御を実行するインバータを備え、電動車両の走行時だけでなく回生時にもモータを制御している。 In recent years, an electric vehicle including a motor as a drive source includes a battery that stores electric power, and regenerative electric power generated from the motor generated when the vehicle is braked is collected in the battery. Such an electric vehicle includes an inverter that performs switching control, and controls the motor not only when the electric vehicle travels but also during regeneration.
インバータを備える電動車両においては、モータに供給する電力を制御するインバータのスイッチング素子が短絡故障した場合に、故障していないスイッチング素子を制御して、電動車両の走行を継続する技術が知られている(特許文献1)。特許文献1に開示された技術では、何れかのスイッチング素子が短絡故障した場合に、上側アームと下側アームのうち、短絡故障が発生したスイッチング素子と同一側アームのスイッチング素子をオンにし、反対側のアームのスイッチング素子をオフにしていた。
In an electric vehicle equipped with an inverter, when a switching element of an inverter that controls electric power supplied to a motor is short-circuited, a technique for controlling a non-failed switching element and continuing the running of the electric vehicle is known. (Patent Document 1). In the technique disclosed in
しかし、同一側アームのスイッチング素子をオンするので、モータの電流がインバータ回路を循環する。そのため、バッテリへの電力の回収が不可能である。また、回収が出来ないことから、弱電系統への給電によりバッテリ残量が減少する一方となるため航続距離が限られる課題がある。 However, since the switching element of the same arm is turned on, the motor current circulates through the inverter circuit. Therefore, it is impossible to collect power to the battery. Moreover, since collection | recovery cannot be performed, since it will become one side to which a battery remaining amount will reduce by the electric power feeding to a weak electric power system, the subject that a cruising distance is restricted occurs.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、スイッチング素子が短絡故障した場合であってもバッテリへの電力の回収を可能にするインバータ制御装置及びインバータ制御方法を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an inverter control device and an inverter control method that enable recovery of power to a battery even when a switching element has a short circuit failure. Yes.
本発明の一態様に係わるインバータ制御装置は、短絡故障検出部と短絡故障時制御部とを具備する。短絡故障検出部は、スイッチング素子の短絡故障を検出する。短絡故障時制御部は、短絡故障の検出後、短絡故障が検出されたスイッチング素子とは異なるアームに設けられた全てのスイッチング素子をオフし、短絡故障が検出されたスイッチング素子と同じアームに設けられた他のスイッチング素子をオフした後にオンする断接制御を行う。 An inverter control device according to an aspect of the present invention includes a short-circuit fault detection unit and a short-circuit fault control unit. The short circuit failure detection unit detects a short circuit failure of the switching element. After detecting the short-circuit fault, the control unit at the time of the short-circuit fault turns off all switching elements provided in the arm different from the switching element in which the short-circuit fault is detected, and is provided in the same arm as the switching element in which the short-circuit fault is detected. Connection / disconnection control to turn on after turning off the other switching elements is performed.
本発明のインバータ制御装置によれば、短絡故障が検出されたスイッチング素子と同じアームに設けられた他のスイッチング素子を断接制御することで、短絡故障した場合でもバッテリへの電力の回収が可能である。 According to the inverter control device of the present invention, by controlling connection / disconnection of another switching element provided in the same arm as the switching element in which the short circuit failure is detected, it is possible to recover power to the battery even in the case of a short circuit failure. It is.
図面を参照して、実施形態を説明する。図面の記載において同一部分には同一符号を付して説明を省略する。 Embodiments will be described with reference to the drawings. In the description of the drawings, the same portions are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
[電動車両の構成]
図1を参照して、実施形態に係わるインバータ制御装置2を用いた電動車両の構成を説明する。電動車両には、例えばハイブリッドカーや電気自動車等が含まれる。図1は、ハイブリッドカーのシステム構成例(ハイブリッドシステム1)を示す。
[Configuration of electric vehicle]
With reference to FIG. 1, the structure of the electric vehicle using the
ハイブリッドシステム1は、インバータ制御装置2と、車両コントローラ3と、エンジン4(ENG)と、モータ5と、トランスミッション6(T/M)と、バッテリ7と、DC/DCコンバータ8と、補機用電源9と、インバータ10とを具備する。
The
車両コントローラ3は、アクセル情報、ブレーキ情報、シフト情報、及び車速情報などを入力とする。車両コントローラ3は、それらの情報を基に電動車両に必要な駆動力に応じた駆動トルク指令Teをエンジン4に、モータ駆動/回生トルク指令Tm(以降、トルク指令Tm)をインバータ制御装置2に出力する。エンジン4とモータ5の合成された駆動力は、トランスミッション6を介して車輪に伝達される。
The vehicle controller 3 receives accelerator information, brake information, shift information, vehicle speed information, and the like. Based on the information, the vehicle controller 3 sends a drive torque command Te corresponding to the drive force required for the electric vehicle to the engine 4 and a motor drive / regenerative torque command Tm (hereinafter, torque command Tm) to the
インバータ制御装置2は、車両コントローラ3から入力されたトルク指令Tmに基づいて、バッテリ7からモータ5に供給する電力を制御するPWM(Pulse Width Modulation)信号を生成する。PWM信号は、インバータ制御装置2からインバータ10に出力される。
The
インバータ10は、二次電池等で構成される直流電源であるバッテリ7の直流電力を、電力変換用半導体素子をスイッチングして三相交流電力に変換する。スイッチングはPWM信号で行う。変換した三相交流電力はモータ5に供給される。また、インバータ10は、モータ5の回生電力を直流電力に変換してバッテリ7を充電する。
The
モータ5は、例えば三相永久磁石形同期電動機である。モータ5は、三相交流電力によって駆動力を発生させると共に、車輪の回転による回生電力およびエンジンによる発電電力をバッテリに回収する。
The
DC/DCコンバータ8は、バッテリ7の電力を、補機用電源レベルに変換して各種の補機に供給する。ここで補機とは、車両コントローラ3を始めとする補機用電源9に接続する全ての機器である。
The DC /
以降において、実施形態のインバータ制御装置2の特徴を詳しく説明する。
Hereinafter, the features of the
[インバータ]
図2に示すインバータ制御装置2の動作を説明する前に、先ずインバータ10の構成について説明する。インバータ10は、上側のアーム11と、下側のアーム12と、平滑コンデンサ13とを具備する。平滑コンデンサ13は、インバータ内部の電圧を平滑化するコンデンサである。
[Inverter]
Before describing the operation of the
インバータ10は、上側のアームであるスイッチング素子110,111,112と下側のアームであるスイッチング素子120,121,122とのそれぞれの組から成る相を複数備える。この例では、U相、V相、及びW相の三相を備える。
The
各々のスイッチング素子は、代表的にはIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)により構成される。他に、バイポーラトランジスタやMOSFETやGTO(Gate Turn Off thyristor)等を用いてもよい。 Each switching element is typically constituted by an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor). In addition, a bipolar transistor, a MOSFET, a GTO (Gate Turn Off thyristor), or the like may be used.
バッテリ7の正極にコレクタ電極を接続するスイッチング素子110のエミッタ電極と、バッテリ7の負極にエミッタ電極を接続するスイッチング素子120のコレクタ電極とが接続されてU相のアーム回路を構成する。スイッチング素子110のエミッタ電極とスイッチング素子120のコレクタ電極との接続点は、モータ5のU相コイルに接続する。
The emitter electrode of switching
V相のアーム回路を構成するスイッチング素子111のエミッタ電極とスイッチング素121のコレクタ電極との接続点は、モータ5のV相コイルに接続する。同様に、W相のアーム回路を構成するスイッチング素子112と122との接続点は、モータ5のW相コイルに接続する。また、各々のスイッチング素子110,120,111,121,112,122には、逆並列にダイオードD1,D2,D3,D4,D5,D6がそれぞれ接続される。
A connection point between the emitter electrode of the
U相上側のアームであるスイッチング素子110のゲート電極には、インバータ制御装置2が出力するPWM信号Puが入力される。U相下側のアームであるスイッチング素子120のゲート電極には、PWM信号Nuが入力される。
The PWM signal Pu output from the
V相上側のアームであるスイッチング素子111のゲート電極には、インバータ制御装置2が出力するPWM信号Pvが入力される。U相下側のアームであるスイッチング素子121のゲート電極には、PWM信号Nvが入力される。
The PWM signal Pv output from the
W相上側のアームであるスイッチング素子112のゲート電極には、インバータ制御装置2が出力するPWM信号Pwが入力される。U相下側のアームであるスイッチング素子122のゲート電極には、PWM信号Nwが入力される。
The PWM signal Pw output from the
各々の相には、電流センサ14が設けられる。電流センサ14が検出する各相のモータ電流の瞬時値Iu,Iv,Iwは、インバータ制御装置2の電流検出部22に入力される。なお、モータ電流の各瞬時値Iu,Iv,Iwの総和は、零になる関係から電流センサ14は全ての相に設ける必要はない。例えば、U相とV相に電流センサ14を設け演算でW相のモータ電流(Iw=−(Iu+Iv))を求めてもよい。
Each phase is provided with a
〔インバータ制御装置〕
図2を参照して実施形態に係わるインバータ制御装置2について説明する。本実施形態のインバータ制御装置2は、短絡故障検出部20と、短絡故障時制御部21と、電流検出部22とを具備する。なお、電流検出部22は、例えば車両コントローラ3で具備してもよい。
[Inverter control device]
The
ここからは図3も参照してインバータ制御装置2の動作を説明する。ただし、PWM信号等の一般的なインバータ制御についての説明は省略する。
From here, the operation | movement of the
ハイブリッドシステム1内に短絡故障が発生すると、過大な電流を抑制するため、インバータ10の全てのスイッチング素子は、直ちにオフされる。
When a short circuit failure occurs in the
この短絡故障は、例えばインバータ制御装置2がスイッチング素子のコレクタ−エミッタ間の電圧を監視することで検出でき、検出後において全てのスイッチング素子にオフ指令を出力する。
This short circuit failure can be detected, for example, by monitoring the voltage between the collector and the emitter of the switching element by the
短絡故障検出部20は、短絡故障が検出されると先ずインバータ10の全てのスイッチング素子をオフする。次に短絡故障検出部20は、スイッチング素子の短絡故障を検出する(ステップS1)。ここでの短絡故障検出は、複数のスイッチング素子のどの素子が短絡したかを特定する。ステップS1は、インバータ制御方法の短絡故障検出過程に相当する。ここからは、特に必要がある場合を除きスイッチング素子の参照符号の表記を省略する。
When a short circuit fault is detected, the short circuit
図4は、モータ5がモータ電流を発生している期間において、例えば上側のアームのスイッチング素子110が短絡故障した場合に、インバータ10の全てのスイッチング素子がオフされた状態のモータ電流の例を示している。このモータ電流は、車両の減速時やエンジンからの駆動力を受けている時などにおいて、モータ5の発電に伴い発生する電流のことである。図4の上はモータ電流、下はモータトルクを表す。横軸は時間[s]、縦軸はモータ電流[A]、モータトルク[Nm]である。
FIG. 4 shows an example of the motor current in a state where all the switching elements of the
図4において、t1までの時間は短絡故障が発生していない。短絡故障が発生していない間の各相のモータ電流は、0を中心にそれぞれが120度の位相差を持った交流である。また、そのモータ電流に見合ったプラス(+)のモータトルクが発生している。 In FIG. 4, no short circuit failure has occurred during the time period until t1. The motor current of each phase while no short-circuit failure has occurred is an alternating current with a phase difference of 120 degrees centered on 0. Further, a plus (+) motor torque corresponding to the motor current is generated.
図4に示すt1の時点で、U相上側のアームのスイッチング素子110が短絡故障したと仮定する。短絡故障が検出されると短絡故障時制御部21は、全てのスイッチング素子をオフする。その結果、モータ電流Iuがプラス(+)に変化すると共に、モータ電流IvとIwとがマイナス(−)側で流れるようになる。この場合、そのモータ電流Iu,Iv,Iwに応じた振動トルクがモータ5に発生する。
Assume that the switching
その振動トルクは、ドライバに違和感を与える場合がある。したがって、全てのスイッチング素子をオフにする状態は、極力短くなるように制御する必要がある。 The vibration torque may make the driver feel uncomfortable. Therefore, it is necessary to control the state in which all the switching elements are turned off to be as short as possible.
なお、V相上側のアームが短絡故障すると、モータ電流Ivがプラス(+)に変化し、モータ電流IuとIwとはマイナス(−)側で流れるように変化する。また、W相上側のアームが短絡故障すると、モータ電流Iwがプラス(+)に変化し、他の電流がマイナス(−)側で流れるように変化する。 When the upper arm of the V-phase is short-circuited, the motor current Iv changes to plus (+), and the motor currents Iu and Iw change to flow on the minus (−) side. Further, when the arm on the upper side of the W-phase is short-circuited, the motor current Iw changes to plus (+) and changes so that other current flows on the minus (−) side.
また、U相下側のアームのスイッチング素子120が故障したと仮定すると、モータ電流Iuがマイナス(−)に変化すると共に、モータ電流IvとIwとがプラス(+)側で流れるようになる。他相の下側のアームのスイッチング素子が短絡故障した場合も、同じ関係でモータ電流の流れる方向が変化する。
Assuming that the switching
つまり、短絡故障が発生した場合に全てのスイッチング素子をオフした状態で流れる電流は、振動しながら一方向に流れる電流に変化する。なお、ここでの電流の方向は、プラス(+)がインバータ10からモータ5へ、マイナス(−)がモータ5からインバータ10へ流れる向きと定義する。このように、大きく変化したモータ電流Iu,Iv,Iwの流れる方向によって、どのスイッチング素子が短絡故障したかを検出することができる。
That is, when a short circuit failure occurs, the current that flows with all the switching elements turned off changes to a current that flows in one direction while vibrating. Here, the direction of the current is defined as a direction in which plus (+) flows from the
インバータ制御装置2の短絡故障時制御部21は、短絡故障の検出後、モータ5が回生制動している期間においては、短絡故障が検出されたスイッチング素子とは異なるアームに設けられた全てのスイッチング素子をオフする。そして、短絡故障が検出されたスイッチング素子と同じアームに設けられた他のスイッチング素子をオフした後にオンにする断接制御を行う。
The short-circuit
短絡故障が発生すると、短絡故障時制御部21は、上記の振動トルクが発生する時間が短くなるように、短絡故障が検出されたスイッチング素子とは異なるアームに設けられた全てのスイッチング素子をオフする。と同時に、短絡故障が検出されたスイッチング素子と同じアームに設けられた他のスイッチング素子をオンにする。この例の場合は、スイッチング素子120と121と122がオフ、スイッチング素子111と112がオンである。なお、スイッチング素子120と121と122は、短絡故障が検出された時点でオフしているので改めてオフにする必要はない。
When a short-circuit failure occurs, the short-circuit
図5に、モータ5がモータ電流を発生している期間において、スイッチング素子111と112がオン、スイッチング素子120〜122がオフした場合に、インバータ10に流れる電流を示す。なお、モータ電流は交流であるので矢印と反対の方向にも流れる。この例の場合、下側のアームにモータ電流は流れない。図5において、短絡故障したスイッチング素子110とダイオードD1の表記は省略している。
FIG. 5 shows the current flowing through the
インバータ10のスイッチング素子が短絡故障すると、バッテリ7でモータ5を駆動することは出来なくなる。しかし、電動車両がハイブリッドカーの場合は、エンジン4の駆動力によって走行を継続することが可能である。エンジン4によって電動車両が駆動されると、機械的に連結しているモータ5は回転するので、各相コイルと鎖交する磁束の時間的な変化によってモータ5に逆起電力が発生する。
When the switching element of the
モータ5の逆起電力によるモータ電流は、インバータ10を循環するので、その電力をバッテリ7に回収することはできない。そこで短絡故障時制御部21は、モータ電流の向きが回生可能な方向の場合(図3のステップS2のYES)に、短絡故障のあったアームの残りのアームのスイッチング素子をオフした後にオンにする断接制御を行う。
Since the motor current generated by the counter electromotive force of the
図3のステップ2では、モータ電流I1は、短絡故障した相の電流でありIu,Iv,Iwの何れかである。この場合の回生可能な電流の向きは、短絡故障したスイッチング素子110に流れる電流が、モータ5からインバータ10に流れている向きである(図5の矢印)。
In
また、U相下側のアームのスイッチング素子120が短絡故障した場合は、上側のアームのスイッチング素子110と111と112はオフ、下側のアームのスイッチング素子121と122がオンになる。この場合の回生可能な電流の向きは、スイッチング素子120に流れる電流が、インバータ10からモータ5に流れている期間である。この場合の電流の向きの図示は省略する。
When the
その断接制御は、モータ5のコイルのインダクタンスに蓄えられたエネルギーを効率よく回生するために所定の電流値αを越えた時に行う(図3のステップS3のYES)。電流値αは、回生するエネルギー量(E=1/2Li2)によって予め決定しておく。 The connection / disconnection control is performed when a predetermined current value α is exceeded in order to efficiently regenerate the energy stored in the inductance of the coil of the motor 5 (YES in step S3 in FIG. 3). The current value α is determined in advance by the amount of energy to be regenerated (E = 1 / 2Li 2 ).
図6に、モータ5がモータ電流を発生している期間において、断接制御を行う場合の回生電流を模式的に示す。図6の横方向は、時間であり、縦方向は各値の振幅である。図6の上からU相の回生電流、スイッチング素子をtswの時間幅でオフする断接信号、及びバッテリ7の充電率(SOC: State of Charge)である。
FIG. 6 schematically shows a regenerative current when connection / disconnection control is performed during a period in which the
U相上側のアームのスイッチング素子110が短絡故障した場合、U相の電流の大きさが所定値を越えた時にV相とW相の上側のアームのスイッチング素子111と112を断接信号でtswの時間オフする。断接信号でスイッチング素子をオフする期間は、この場合、短絡故障が検出されたスイッチング素子110に流れる電流が、モータ5からインバータ10に流れている間である。
When the
スイッチング素子111と112をオフすると、オフする直前の電流を維持しようとしてモータ5のU相コイルに逆起電圧が発生し、図6に破線で示すサージ電流が流れる。このサージ電流でバッテリ7を充電することで、充電率を回復させることができる。
When switching
また、短絡故障時制御部21は、次にエネルギー回生してからの経過時間tgを判定する(ステップS4)。経過時間tgの時間をおく(時間を空ける)ことで三相の電流のアンバランスが減衰するため、モータ5の振動トルクを抑制することができる。このアンバランスとは、全てのスイッチング素子をオフしたことによって流れる図4で説明したモータ電流の態様のことである。
Further, the short-circuit
なお、初回の断接制御は前回の回生が存在しないので、所定の電流値αを越えると直ちに断接制御が実行される(ステップS5)。経過時間tgを経過していない場合(ステップS4のNO)、電流値α以下の場合(ステップS3のNO)、及び電流の変化する向きが回生可能な方向でない場合(ステップS2のNO)は、短絡故障のあったアームとは反対側の全アームのスイッチング素子をオフ、短絡故障のあったアームの残りのアームのスイッチング素子をオンする状態が維持される(ステップS6)。 Note that since the previous regeneration does not exist in the first connection / disconnection control, the connection / disconnection control is executed immediately after the predetermined current value α is exceeded (step S5). When the elapsed time tg has not elapsed (NO in step S4), when the current value α is equal to or less than (NO in step S3), and when the direction in which the current changes is not a reproducible direction (NO in step S2), A state is maintained in which the switching elements of all the arms opposite to the arm having the short-circuit failure are turned off and the switching elements of the remaining arms of the arm having the short-circuit failure are turned on (step S6).
短絡故障のあったアームの残りのアームの断接制御は、電動車両のパワースイッチがOFFされるまで繰り返される(S2からS5に至るループ)。ステップS2からS5の処理は、インバータ制御方法の短絡故障時制御過程に相当する。 The connection / disconnection control of the remaining arm having the short-circuit failure is repeated until the power switch of the electric vehicle is turned off (loop from S2 to S5). Steps S2 to S5 correspond to a control process at the time of a short-circuit failure in the inverter control method.
図7に、上記の短絡故障時にインバータ制御装置2が行う制御をまとめて示す。図7の上から、モータ電流、モータトルク、スイッチング信号(断接信号)、及び短絡故障後の回生量を示す。図7の横方向は時間である。
In FIG. 7, the control which the
細かい点線で示す時刻txにU相上側のアームのスイッチング素子110が短絡故障したと仮定する。短絡故障が発生すると、短絡故障時制御部21は直ちにインバータ10の全てのスイッチング素子をオフする。
Assume that the switching
その後、短絡故障検出部20は、例えば図4に示したモータ電流の態様からスイッチング素子110の短絡故障を検出する。この場合、短絡故障時制御部21は、上側のアームの残りのスイッチング素子111と112をオン、下側のアームのスイッチング素子を全てオフにする。
Thereafter, the short-circuit
すると、全てのスイッチング素子がオフされたことによる三相の相電流のアンバランス(図4)が時間経過に伴って解消する。この例では、モータ電流Iuがマイナス(−)方向に徐々に変化する。 Then, the imbalance (FIG. 4) of the three-phase phase current due to all the switching elements being turned off disappears with time. In this example, the motor current Iu gradually changes in the minus (−) direction.
短絡故障したU相のプラスに変化したモータ電流Iuのアンバランス量が解消し、その電流値が破線で示す所定値(Ith)以下になると最初の断接制御が実行される。その後は、断接制御によってプラス(+)側にシフトしたモータ電流Iuの値が、所定値以下になる度にtswの時間オフする断接制御が繰り返される。tswの時間は、オフする直前の電流値等によって最適値が変化するので予め実験的に求めておく。 The first connection / disconnection control is executed when the unbalance amount of the motor current Iu that has changed to the plus of the U-phase that has failed due to the short circuit is eliminated and the current value becomes equal to or less than a predetermined value (Ith) indicated by a broken line. Thereafter, the connection / disconnection control which is turned off for a time tsw every time the value of the motor current Iu shifted to the plus (+) side by the connection / disconnection control becomes equal to or less than a predetermined value is repeated. The tsw time is experimentally determined in advance because the optimum value varies depending on the current value immediately before turning off.
断接制御が行われる度に、ショート故障後の回生量が階段状に増加している様子が分かる(図7)。また、断接制御を行った後にモータ5にトルクの振動が生じているが、断接制御の間隔は、例えば数10msなど、ドライバに不快な振動とならないように設定する。つまり、インバータ制御装置2は、モータ5の振動を抑えつつ、エネルギー回生を可能にする。
It can be seen that the amount of regeneration after a short-circuit failure increases stepwise each time connection / disconnection control is performed (FIG. 7). Further, although torque vibration is generated in the
以上説明したように、実施形態によれば、以下の作用効果が得られる。 As described above, according to the embodiment, the following operational effects can be obtained.
モータ5の回生制動時に、短絡故障が検出されたスイッチング素子とは異なるアームに設けられた全てのスイッチング素子をオフし、且つ、短絡故障が検出されたスイッチング素子と同じアームに設けられた他のスイッチング素子をオフした後にオンする断接制御を行う。この断接制御によって、回生制動による回生電力をバッテリ7に回収することがでる。その結果、インバータ10に短絡故障が発生した状態で電動車両が走行を継続してもバッテリ7の充電量の一方的な減少を抑制することができる。したがって、スイッチング素子の故障時に走行を継続しても航続距離の低下を抑制することができる。
During regenerative braking of the
また、インバータ制御装置2は、モータ5とインバータ10の間に流れる電流を検出する電流検出部22を更に備える。上側のアームが短絡故障した場合、短絡故障時制御部21は短絡故障したスイッチング素子に流れる電流の向きがモータ5からインバータ10に流れている期間に断接制御を行う。この結果、適切なタイミングで断接制御を行うことができ、効果的に回生電力を回収できる。
The
また、短絡故障時制御部21は、下側のアームが短絡故障であった場合、短絡故障時制御部21は短絡故障したスイッチング素子に流れる電流の向きがインバータ10からモータ5に電流が流れている期間に断接制御を行う。この結果、適切なタイミングで断接制御を行うことができ、効果的に回生電力を回収できる。
In addition, when the lower arm has a short circuit failure, the
また、短絡故障時制御部21は、モータ電流の大きさが所定の値を越えた時に断接制御を行う。したがって、回生電力を比較的多く回収できるタイミングで断接制御を実行することができるので、効果的に回生電力を回収できる。なお、電流の向きが回収可能な期間において、電流の大きさが所定の値以上に復帰すれば、複数回の回収を行うようにしてもよい。
Further, the short-circuit
(その他の実施形態)
以上、実施例に沿って本発明の内容を説明したが、本発明はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変形及び改良が可能であることは、当業者には自明である。
(Other embodiments)
Although the contents of the present invention have been described with reference to the embodiments, the present invention is not limited to these descriptions, and it is obvious to those skilled in the art that various modifications and improvements can be made.
例えば、モータ電流の電流値と向きを測定する電流検出部22は、必ずしもインバータ制御装置2で具備する必要はない。インバータ制御装置2以外の他の機能構成部に具備してもよい。
For example, the
また、断接制御の実行を、所定の時間間隔で繰り返すようにしてもよい。図8にその動作フローを示す。図8は、図3の動作フローのステップS4がS4bに、ステップS7がS7bに代わっている点で異なる。 Further, the connection / disconnection control may be executed at predetermined time intervals. FIG. 8 shows the operation flow. FIG. 8 differs in that step S4 of the operation flow of FIG. 3 is replaced with S4b and step S7 is replaced with S7b.
図8のステップS4bは、初回以降の断接制御を実行する所定の時間間隔の経過を判断する。所定の時間間隔を経過したと判定すると(ステップS4bのYES)、断接制御が実行される(ステップS5)。電動車両のパワースイッチがOFFされない間は、再びステップS4bの処理に戻るので、2回目以降の断接制御は所定の時間間隔で実行される。所定の時間間隔で断接制御が実行されるので、時間経過に伴って回復した回生電力を効果的に回収できる。 Step S4b in FIG. 8 determines the elapse of a predetermined time interval for performing connection / disconnection control after the first time. When it is determined that the predetermined time interval has elapsed (YES in step S4b), connection / disconnection control is executed (step S5). While the power switch of the electric vehicle is not turned OFF, the process returns to step S4b again, so that the second and subsequent connection / disconnection control is executed at predetermined time intervals. Since the connection / disconnection control is executed at predetermined time intervals, it is possible to effectively recover the regenerative power recovered with the passage of time.
また、所定の時間間隔は、モータ5のモータ巻線についてのLR時定数に設定してもよい。所定の時間間隔を、回生電力を発電するモータ5のモータ巻線のLR時定数とすることで、回生電力が復帰する時間を正確に見積もることができる。その結果、効果的に回生電力を回収することができる。
Further, the predetermined time interval may be set to the LR time constant for the motor winding of the
なお、本実施形態のインバータ制御装置2を、ハイブリッドカーに用いた例で説明を行ったが、この例に限定されない。インバータ制御装置2は、電気自動車にも適用することができる。
In addition, although the
電気自動車のインバータが短絡故障するとモータによる自走は出来なくなる。しかし、インバータ制御装置2を適用することで、電気自動車を牽引している間にモータが発電する電力の利用を可能にする。また、説明した実施形態は電動車両を例に説明を行ったが、この発明の技術思想は電動車両以外のモータを制御するインバータ制御装置に広く適用することが可能である。
If the inverter of the electric vehicle is short-circuited, the motor will not be able to run on its own. However, application of the
1 ハイブリッドシステム
2 インバータ制御装置
3 車両コントローラ
4 エンジン
5 モータ
6 トランスミッション
7 バッテリ
8 DC/DCコンバータ
9 補機用電源
10 インバータ
11 上側のアーム
12 下側のアーム
110,111,112 上側のスイッチング素子
120,121,122 下側のスイッチング素子
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記インバータは、上側のアーム及び下側のアームの各々にスイッチング素子が設けられた相を複数備え、
前記インバータ制御装置は、
前記スイッチング素子の短絡故障を検出する短絡故障検出部と、
短絡故障の検出後、前記モータがモータ電流を発生している期間においては、短絡故障が検出された前記スイッチング素子とは異なるアームに設けられた全てのスイッチング素子をオフし、且つ、短絡故障が検出された前記スイッチング素子と同じアームに設けられた他のスイッチング素子をオフした後にオンする断接制御を行う短絡故障時制御部と
を具備することを特徴とするインバータ制御装置。 In an inverter control device that controls an inverter that supplies electric power to a motor,
The inverter includes a plurality of phases in which switching elements are provided in each of the upper arm and the lower arm,
The inverter control device
A short-circuit fault detector for detecting a short-circuit fault of the switching element;
After the detection of the short-circuit fault, in a period in which the motor generates a motor current, all the switching elements provided in an arm different from the switching element in which the short-circuit fault has been detected are turned off, and the short-circuit fault has occurred. An inverter control device comprising: a short-circuit fault control unit that performs connection / disconnection control of turning on after another switching element provided in the same arm as the detected switching element is turned off.
前記上側のアームに設けられた前記スイッチング素子の短絡故障が検出された場合、前記短絡故障時制御部は、前記断接制御を、
短絡故障が検出されたスイッチング素子に流れる電流が、前記モータから前記インバータに流れている期間に行う
ことを特徴とする請求項1に記載したインバータ制御装置。 A current detection unit for detecting a current flowing between the motor and the inverter;
When a short-circuit fault of the switching element provided in the upper arm is detected, the short-circuit fault control unit performs the connection / disconnection control,
The inverter control device according to claim 1, wherein a current flowing through the switching element in which a short circuit failure is detected is performed during a period in which the current flows from the motor to the inverter.
前記下側のアームに設けられた前記スイッチング素子の短絡故障が検出された場合、前記短絡故障時制御部は、前記断接制御を、
短絡故障が検出されたスイッチング素子に流れる電流が、前記インバータから前記モータに流れている期間に行う
ことを特徴とする請求項1又は2に記載したインバータ制御装置。 A current detection unit for detecting a current flowing between the motor and the inverter;
When a short-circuit fault of the switching element provided in the lower arm is detected, the short-circuit fault control unit performs the connection / disconnection control,
3. The inverter control device according to claim 1, wherein a current flowing through the switching element in which a short circuit failure is detected is performed during a period in which the current flows from the inverter to the motor.
前記電流が所定の値を越えた時に行うことを特徴とする請求項2又は3に記載したインバータ制御装置。 The short-circuit fault control unit performs the connection / disconnection control,
The inverter control device according to claim 2, wherein the inverter control device is performed when the current exceeds a predetermined value.
所定の時間間隔で繰り返すことを特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載したインバータ制御装置。 The short-circuit fault control unit performs the connection / disconnection control,
The inverter control apparatus according to claim 1, wherein the inverter control apparatus repeats at a predetermined time interval.
前記インバータの上側のアーム及び下側のアームの各々に設けられたスイッチング素子の短絡故障を検出する短絡故障検出過程と、
短絡故障の検出後、前記モータがモータ電流を発生している期間においては、短絡故障が検出された前記スイッチング素子とは異なるアームに設けられた全てのスイッチング素子をオフし、且つ、短絡故障が検出された前記スイッチング素子と同じアームに設けられた他のスイッチング素子をオフした後にオンする断接制御を行う短絡故障時制御過程と
を行うことを特徴とするインバータ制御方法。 In an inverter control method for controlling an inverter that supplies electric power to a motor,
A short circuit fault detection process for detecting a short circuit fault of a switching element provided in each of the upper arm and the lower arm of the inverter;
After the detection of the short-circuit fault, in a period in which the motor generates a motor current, all the switching elements provided in an arm different from the switching element in which the short-circuit fault has been detected are turned off, and the short-circuit fault has occurred. An inverter control method comprising: performing a short-circuit failure control process of performing connection / disconnection control of turning on after turning off another switching element provided in the same arm as the detected switching element.
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