JP6052796B2 - インバータ装置の検査方法 - Google Patents
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Description
この従来技術の装置は、インバータ装置を構成する複数のパワーデバイスの温度を個別に検出してそれぞれの温度値を出力する温度検出手段と、この温度検出手段の出力のうち、いずれかの温度値が所定の限界温度値に達したか否かを判別して判別結果を外部に送信する温度情報送信手段と、この温度情報送信手段の出力信号によってインバータ装置の出力電流制限を行う機能を内蔵したゲート制御回路と、を備えており、パワーデバイスの温度異常(過温度)を検出してそのパワーデバイスを熱破壊から保護するようにしている。
すなわち、上記検査においては、各相の電流波形で、各相の電流値がプラスとマイナス方向でそれぞれ絶対値がピークになる6点(3相分×プラス・マイナスの2方向分)において、ストールさせて温度測定を行う。
したがって、前者のスイッチング素子にはピーク値となる電流が流れているのに対し、後者のスイッチング素子にはピーク電流の半分の小さい電流が流れていることになる。
このとき、従来のインバータ装置にあっては、スイッチング素子の過温度保護機能を試験している間に後者のスイッチング素子に流れている電流は小さい値であるため、加熱が十分でなく、後者のスイッチング素子の過温度保護機能試験に入ってから過温度保護が働くまでに時間がかかってしまうという問題がある。
3相インバータを構成する各スイッチング素子に設けられ、該各スイッチング素子の温度が所定の限界温度まで達したか否かを判別する過温度検出手段の動作を確認するインバータ装置の検査方法において、
前記スイッチング素子の負荷をインダクタとし、
前記過温度検出手段が動作するまでは、スイッチングさせる前記スイッチング素子を、3相のうちの1つの相の上側アーム、および3相の残り2相のうちの1相の下側アームのスイッチング素子を備え、
前記インバータにより負荷にそれぞれ接続される3相線各相と強電プラス側との間、または前記3相線各相と強電マイナス側を電圧センサにて各相で並列になるように接続して、過度温度検出時の3相出力と強電マイナス側の間、または3相出力と強電プラス側の間の各電圧を監視し、いずれかのスイッチング素子が過温度に達した際の電圧センサの値により過温度が検出されたスイッチング素子を特定するようにした、
ことを特徴とする
また、この目的のため本発明によるインバータ装置の検査方法は、
3相インバータを構成する各スイッチング素子に設けられ、該各スイッチング素子の温度が所定の限界温度まで達したか否かを判別する過温度検出手段の動作を確認するインバータ装置の検査方法において、
前記スイッチング素子の負荷をインダクタとし、
前記過温度検出手段が動作するまでは、スイッチングさせる前記スイッチング素子を、3相のうちの1つの相の上側アーム、および3相の残り2相のうちの1相の下側アームのスイッチング素子を備え、
前記上側アームおよび前記下側アームのうち、いずれかの一方側のすべてのアームでのスイッチング素子が過温度に達し過温度検出の検査が終了した場合、検査中の他方側のアームの通電中、該通電中のスイッチング素子の相とは異なる残り2相で検査が終了したアームを再度同時に通電するようにした、
ことを特徴とする。
ことを特徴とする。
図1に、出荷前の検査対象となるインバータ装置1と、これに接続される検査装置との構成を示す。本実施例では、インバータ装置1は電気自動車やハイブリッド自動車に搭載されて、車両を駆動する3相交流モータへ電力を供給するものである。
IGBT11、13、15、17、19、21の各ゲートおよび温度センサ23〜28は、それぞれドライブ回路6に接続されており、IGBT11、13、15、17、19、21の各ゲートへはドライブ回路6からゲート駆動信号が入力可能である。
また、このドライブ回路6は、過温度保護機能を有しており、温度センサ23〜28から入力される温度信号に基づき、過温度となったことを判定したときはそのアームのIGBTへの電流の印加を制限する。
ドライブ回路6は、制御回路7に接続されてこれにより制御される。
なお、上記IGBT11、13、15、17、19、21は、本発明のスイッチング素子に相当する。
接続部4a、4b、4cと各相の上側アームおよび下側アームの間との間には、それぞれ電流センサ29、30、31が設けられて、U相電流、V相電流、W相電流の検出信号を制御回路7へ送る。
なお、制御回路7には、さらにスイッチングパターンの指示信号が入力可能であり、制御回路7からは入力するスイッチングパターンの指示信号に応じた過温度保護機能の動作の確認信号を出力するように構成している。
また、すべての下側アームのマイナス側は、強電マイナス側の結線Nに接続されて、強電コネクタ3のマイナス側接続部3bを介して高電圧電源2のマイナス側に接続可能である。
なお、上記プラス側結線Pとマイナス側結線Nとの間には、急激な電流の変化を吸収するコンデンサ8が介装される。
なお、図において休止させる相の部分は網掛けで示してある。
同図の最上段に示すように、三角搬送波を、U相変調信号およびV相変調信号とそれぞれ比較することで、同図第2〜第5段目に示すような出力したいパルス幅を変えたオン・オフの信号波を得る。
なお、同図中、UPはU相上側アーム側、UNはU相下側アーム側、VPはV相上側アーム、VNはV相下側アームをそれぞれ示す。
この結果、U相上側アームのIGBT11とV相の下側アームのIGBT17とは、最大損失が発生して最も発熱するので、過温度保護機能が動作するか否かを、従来技術で検出する場合よりも早く検出することができるようになる。
なお、上側および下側アームの短絡防止のため、スイッチングの間にはオフ時間が設定されている。
したがって、実施例1では、相を図4の上段(1、2段目でこれら同士は時間的にシンクロしている)に示すように、U相、V相、W相を順次切り替えて行き、常に1相が休止し、他の2相の逆位相のアームだけが駆動されるようにしてある。
このようにすれば、全相を効率よく連続して順次検査することができる。
すなわち、図5にそれ例を示すように、図5の上段に示すように、例えば500Aのステップ電流を印加すると、同図の下段に示すように、検出温度Tjは急激に立ち上がり増加していくが、その増加率は徐々に減少していく。そして、印加から2秒後に加熱保護温度(例えば125℃)、すなわち過温度に達すると、電流の印加は停止され、その後、検出温度は徐々に低下していく。この温度低下は、温度が低くなるにつれてその減少率は小さくなって行く。したがって、図4および図5に示す検出温度Tjは同じような波形を示すことになる。
なお、最後のW相下側アームでの確認中に、検査済みのU相上側アームのIGBT11にも新たに電流を流し始めるため、ここでも電流印加による温度が上昇していくが、W相下側アームでの過温度保護動作の確認終了とともに、両者とも電流の印加が停止されるので、その後、両者の温度は減少して行く。この電流停止時にあっては、したがってU相上側アームの方は過温度の手前の温度までしか上昇せず、その結果、その温度波形は小さくなっている。
そこで、一方のIGBTのみが早く過温度の状態に入ったときは、以下のようにして検査を続ける。
図6に実施例2のインバータ装置の検査方法を実施するための検査装置と、その検査対象のインバータ装置と、主要部を示す。なお、図6にあっては見やすくするため、効果には影響しないFWDはすべて図示を省略している。
実施例2のインバータ装置の検査装置は、モータの各相の巻線に相当する各インダクタ5a〜5cと強電マイナスN側の結線との間にそれぞれ電圧センサ32〜34を介装した点が、実施例の構成と異なる。
その他の構成は、実施例1と同じである。
すなわち、同図左側に示すように、強電圧プラスP側の上側アームと、強電圧マイナスN側の下側アームと、それぞれ異なる1相の組に通電する(同図表中に、通電するアームを黒丸で示す)。この通電は、上から順次実施する。
一方、電圧センサ32が計測するU相電圧値Vu、電圧センサ33が計測するV相電圧値Vv、そして電圧センサ34が計測するW総電圧Vwが、同図表の中間位置にまとめてある。
上側アームおよび下側アームのいずれかのスイッチング素子が過温度に達したとき、通電している2相分の電圧センサが計測している電圧値の高低(同図表中に、高い方をHigh、低い方をLowで示す)に応じて、過温度になったアームを同図の表中右側位置の記載に応じて判定する。
実施例3のインバータ装置の検査方法では、図8に示すように、実施例2と同じ構成(図6に示す)の検査装置を用いる。
実施例3の検査方法は、ある検査条件、すなわち上側および下側のアームのいずれかの側のアームについてすべての相で過温度保護機能の確認検査が終わったものの、他方の側のアームにはまだ検査すべきアームが残っている場合の検査方法に関するものである。
すなわち、これらのIGBTのうち検査が終わって間もなくまだ高熱になっているものがあっても、そのIGBTへの通電する電流値が抑えられるので、そのIGBT側が再度、過温度に達して過温度保護検出機能が動作するのを抑止することが可能となる。
いずれの場合にも、図8に基づいて説明した場合と同様にして、検査が終了していないアームについても、過温度保護機能の動作の確認を行うことができる。
2 高電圧電源
3、4 強電コネクタ
5a〜5c インダクタ(負荷)
6 ドライブ装置
7 制御装置
8 コンデンサ
11、13、15、17、19、21 IGBT(スイッチング素子)
12、14、16、18、20、22 FWD
23〜28 温度センサ
129〜31 電流センサ
32〜34 電圧センサ
Claims (3)
- 3相インバータを構成する各スイッチング素子に設けられ、該各スイッチング素子の温度が所定の限界温度まで達したか否かを判別する過温度検出手段の動作を確認するインバータ装置の検査方法において、
前記スイッチング素子の負荷をインダクタとし、
前記過温度検出手段が動作するまでは、スイッチングさせる前記スイッチング素子を、3相のうちの1つの相の上側アーム、および3相の残り2相のうちの1相の下側アームのスイッチング素子を備え、
前記インバータにより負荷にそれぞれ接続される3相線各相と強電プラス側との間、または前記3相線各相と強電マイナス側を電圧センサにて各相で並列になるように接続して、過度温度検出時の3相出力と強電マイナス側の間、または3相出力と強電プラス側の間の各電圧を監視し、いずれかのスイッチング素子が過温度に達した際の電圧センサの値により過温度が検出されたスイッチング素子を特定するようにした、
ことを特徴とするインバータ装置の検査方法。 - 3相インバータを構成する各スイッチング素子に設けられ、該各スイッチング素子の温度が所定の限界温度まで達したか否かを判別する過温度検出手段の動作を確認するインバータ装置の検査方法において、
前記スイッチング素子の負荷をインダクタとし、
前記過温度検出手段が動作するまでは、スイッチングさせる前記スイッチング素子を、3相のうちの1つの相の上側アーム、および3相の残り2相のうちの1相の下側アームのスイッチング素子を備え、
前記上側アームおよび前記下側アームのうち、いずれかの一方側のすべてのアームでのスイッチング素子が過温度に達し過温度検出の検査が終了した場合、検査中の他方側のアームの通電中、該通電中のスイッチング素子の相とは異なる残り2相で検査が終了したアームを再度同時に通電するようにした、
ことを特徴とするインバータ装置の検査方法。 - 請求項1または2に記載のインバータ装置の検査方法において、
前記スイッチングさせた上側アームと下側アームのうちの一方のスイッチング素子の過温度保護機能が動作して前記一方のスイッチング素子がオフになったことを検出したら、オフになった側のアームと同じ側のアームで、かつスイッチングしている他方のスイッチング素子を有するアームおよび前記オフにしたアームとは異なる相のアームのスイッチング素子をスイッチングさせるようにした、
ことを特徴とするインバータ装置の検査方法。
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