JP7100976B2 - Inverter abnormality diagnosis device, inverter device and electric vehicle equipped with this inverter device - Google Patents
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Description
この発明は、インバータの異常診断装置、インバータ装置およびこのインバータ装置を搭載した電気自動車、並びにインホイールモータ駆動装置に関し、例えば、電気自動車等で使用されるIGBT等の半導体スイッチング素子を使用したインバータの異常診断装置に関する。 The present invention relates to an inverter abnormality diagnosis device, an inverter device, an electric vehicle equipped with the inverter device, and an in-wheel motor drive device, for example, an inverter using a semiconductor switching element such as an IGBT used in an electric vehicle or the like. Regarding the abnormality diagnosis device.
インバータの異常診断を行う技術が種々提案されている。
例えば、インバータの各スイッチング素子の一次側(ゲート側)に測定用のパルス信号を与え、電流センサで検出した電流値で各スイッチング素子の異常を判断する(特許文献1)。
Various techniques for diagnosing an abnormality of an inverter have been proposed.
For example, a pulse signal for measurement is given to the primary side (gate side) of each switching element of the inverter, and the abnormality of each switching element is determined by the current value detected by the current sensor (Patent Document 1).
特許文献1では、測定用のパルス信号を各スイッチング素子に与えて異常判断するため、インバータの動作中は異常を判断することができない。この特許文献1の技術を車両駆動用インバータに適用する場合、車両の走行中にはインバータの異常診断を行うことができない。
In
この発明の目的は、動作中に異常を診断することができるインバータの異常診断装置、インバータ装置およびこのインバータ装置を搭載した電気自動車を提供することである。 An object of the present invention is to provide an inverter abnormality diagnosis device capable of diagnosing an abnormality during operation, an inverter device, and an electric vehicle equipped with the inverter device.
この発明のインバータの異常診断装置は、直流電源32の直流電力を複数のスイッチング素子27のオンオフでモータ6の駆動に用いる三相の交流電力に変換するインバータ24の異常を診断する装置であって、
与えられるトルク指令に従って、前記モータ6に流す電流の指令値を演算する演算回路部19と、前記モータ6に流れる各相の相電流をそれぞれ検出する電流センサ29とを備え、
前記演算回路部19で演算される前記電流の指令値の絶対値が閾値を超えている間、前記電流センサ29で検出された相電流と閾値とを一定時間毎に比較する比較手段33と、
この比較手段33により規定回数以上連続して相電流が前記閾値を超えない場合、その相を駆動するスイッチング素子27がオープン異常であると判定する判定手段34と、を有する。
前記閾値、前記一定時間、前記規定回数は、それぞれ設計等によって任意に定める閾値、一定時間、規定回数であって、例えば、試験およびシミュレーションのいずれか一方または両方等により適切な閾値、一定時間、規定回数を求めて定められる。
The inverter abnormality diagnosis device of the present invention is a device for diagnosing an abnormality of the
A
A comparison means 33 that compares the phase current detected by the
The comparison means 33 includes a determination means 34 for determining that the
The threshold value, the fixed time, and the specified number of times are the threshold value, the fixed time, and the specified number of times, respectively, which are arbitrarily determined by the design and the like, and are, for example, a threshold value, a fixed time, which are more appropriate for one or both of the test and the simulation. It is determined by asking for the specified number of times.
検出される相電流は、オフセットまたはゲイン誤差、ノイズ等の誤差を含むため、電流の指令値通りにはならない。特に、電流の指令値が小さい場合は、オフセット誤差等の影響が大きく、正常か異常かの判断が困難である。
そこで、この構成によると、比較手段33は、電流の指令値の絶対値が閾値を超えている間、電流センサ29で検出された相電流と閾値とを一定時間毎に比較する。このように、電流の指令値の絶対値が閾値を超えている間に、相電流の比較処理を行っているため、オフセット誤差等の影響を緩和して、正常か異常かの判断を容易に行うことができる。
Since the detected phase current includes errors such as offset or gain error and noise, the detected phase current does not meet the command value of the current. In particular, when the command value of the current is small, the influence of offset error and the like is large, and it is difficult to judge whether it is normal or abnormal.
Therefore, according to this configuration, the comparison means 33 compares the phase current detected by the
判定手段34は、規定回数以上連続して相電流が閾値よりも下回ったとき、その相を駆動するスイッチング素子27がオープン異常であると判定する。相電流が閾値よりも下回る回数が連続して規定回数未満であれば、その相を駆動するスイッチング素子27は正常と判定される。スイッチング素子が正常な場合であっても、検出される相電流が瞬間的に誤差等により閾値よりも下回る可能性があるためである。このように正常、異常の誤判定を未然に防止することが可能となる。したがって、インバータ24を動作中に容易に且つ精度よく異常診断することができる。
When the phase current falls below the threshold value continuously for a predetermined number of times or more, the determination means 34 determines that the
この発明のインバータ装置は、この発明の上記構成のインバータ24の異常診断装置を備える。この構成によれば、インバータ装置13の冗長性を向上することができる。
The inverter device of the present invention includes an abnormality diagnosis device for the
この発明の電気自動車は、この発明の上記構成のインバータ装置13を搭載している。この場合、電気自動車の運転中、スイッチング素子27のオープン異常を確認することができるため、電気自動車を道路端または駐車スペース等に安全に停止させることができる。
The electric vehicle of the present invention is equipped with the
この発明のインホイールモータ駆動装置は、この発明のインバータ装置を備える。このため、モータ駆動中にインバータに異常が発生した場合に、インホイールモータ駆動装置の早期の処置が行える。 The in-wheel motor drive device of the present invention includes the inverter device of the present invention. Therefore, if an abnormality occurs in the inverter while the motor is being driven, the in-wheel motor drive device can be treated at an early stage.
この発明のインバータの異常診断装置は、直流電源の直流電力を複数のスイッチング素子のオンオフでモータの駆動に用いる三相の交流電力に変換するインバータの異常を診断する装置であって、与えられるトルク指令に従って、前記モータに流す電流の指令値を演算する演算回路部と、前記モータに流れる各相の相電流をそれぞれ検出する電流センサとを備え、前記演算回路部で演算される前記電流の指令値の絶対値が閾値を超えている間、前記電流センサで検出された相電流と閾値とを一定時間毎に比較する比較手段と、この比較手段により規定回数以上連続して相電流が前記閾値を超えない場合、その相を駆動するスイッチング素子がオープン異常であると判定する判定手段と、を有する。このため、インバータの動作中に異常を診断することができる。 The inverter abnormality diagnosis device of the present invention is a device for diagnosing an abnormality of an inverter that converts the DC power of a DC power supply into three-phase AC power used for driving a motor by turning on and off a plurality of switching elements, and is a given torque. A calculation circuit unit that calculates a command value of the current flowing through the motor according to a command and a current sensor that detects the phase current of each phase flowing through the motor are provided, and the current command calculated by the calculation circuit unit is provided. While the absolute value of the value exceeds the threshold value, the phase current detected by the current sensor is compared with the threshold value at regular time intervals, and the comparison means continuously changes the phase current to the threshold value more than a specified number of times. If the current does not exceed, the switching element for driving the phase is determined to have an open abnormality. Therefore, it is possible to diagnose an abnormality during the operation of the inverter.
この発明のインバータ装置は、この発明の上記構成のインバータの異常診断装置を備えるため、インバータの動作中に異常を診断することができる。これにより、インバータ装置の冗長性を向上することができる。 Since the inverter device of the present invention includes the abnormality diagnosis device for the inverter having the above configuration of the present invention, it is possible to diagnose an abnormality during the operation of the inverter. This makes it possible to improve the redundancy of the inverter device.
この発明の電気自動車は、この発明の上記構成のインバータ装置を搭載しているため、インバータの動作中に異常を診断することができる。これにより、電気自動車の運転中、スイッチング素子のオープン異常を確認することができるため、電気自動車を道路端または駐車スペース等に安全に停止させることができる。 Since the electric vehicle of the present invention is equipped with the inverter device having the above configuration of the present invention, it is possible to diagnose an abnormality during the operation of the inverter. As a result, it is possible to confirm an open abnormality of the switching element while the electric vehicle is in operation, so that the electric vehicle can be safely stopped at the roadside, a parking space, or the like.
この発明のインホイールモータ駆動装置は、この発明のインバータ装置を備えるため、
モータ駆動中にインバータに異常が発生した場合に、インホイールモータ駆動装置の早期の処置が行える。
Since the in-wheel motor drive device of the present invention includes the inverter device of the present invention,
If an abnormality occurs in the inverter while driving the motor, early treatment of the in-wheel motor drive device can be performed.
この発明の実施形態を図1ないし図6と共に説明する。
この実施形態に係るインバータの異常診断装置は電気自動車に搭載される。
<この電気自動車の概念構成について>
図1は、この実施形態に係るインバータの異常診断装置を搭載した電気自動車を平面図で示す概念構成のブロック図である。この電気自動車は、車体1の左右の後輪となる車輪2が駆動輪とされ、左右の前輪となる車輪3が従動輪とされた4輪の電気自動車である。前輪となる車輪3は操舵輪とされている。駆動輪となる左右の車輪2,2は、それぞれ独立の走行用のモータ6により駆動される。各モータ6は、後述のインホイールモータ駆動装置IWMを構成する。各車輪2,3には、ブレーキが設けられている。また左右の前輪となる操舵輪である車輪3,3は、図示しない転舵機構を介して転舵可能であり、ハンドル等の操舵手段15により操舵される。
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 6.
The inverter abnormality diagnosis device according to this embodiment is mounted on an electric vehicle.
<About the conceptual structure of this electric vehicle>
FIG. 1 is a block diagram of a conceptual configuration showing a plan view of an electric vehicle equipped with an abnormality diagnosis device for an inverter according to this embodiment. This electric vehicle is a four-wheel electric vehicle in which the left and right
<インホイールモータ駆動装置IWMの概略構成について>
図2に示すように、左右のインホイールモータ駆動装置IWMは、それぞれ、モータ6、減速機7および車輪用軸受4を有し、これらの一部または全体が車輪内に配置される。モータ6の回転は、減速機7および車輪用軸受4を介して駆動輪である車輪2に伝達される。車輪用軸受4のハブ輪4aのフランジ部には前記ブレーキを構成するブレーキロータ5が固定され、同ブレーキロータ5は、車輪2と一体に回転する。
<About the outline configuration of the in-wheel motor drive device IWM>
As shown in FIG. 2, the left and right in-wheel motor drive devices IWM each have a
モータ6は、三相のモータであり、例えば、ロータ6aのコア部に永久磁石が内蔵された埋込磁石型同期モータである。このモータ6は、ハウジング8に固定したステータ6bと、回転出力軸9に取り付けたロータ6aとの間にラジアルギャップを設けたモータである。
The
<制御系について>
図1に示すように、各モータ6を制御する制御装置16は、自動車全般の制御を行う電気制御ユニットであるECU14と、このECU14の指令に従って走行用の左右のモータ6,6の制御を行う二軸一体型のインバータユニットIUとを有する。インバータユニットIUは、左右のモータ6,6にそれぞれ対応して制御を行うインバータ装置13,13を有する。ECU14は、電気自動車の場合、VCU(車両制御ユニット)とも称される。
<About the control system>
As shown in FIG. 1, the
図3は、一軸分のインバータシステムの基本構造である。図1では、この基本構造を二組使用する。図3に示すように、インバータ装置13は、各モータ6に対してそれぞれ設けられたパワー回路部17と、各パワー回路部17を制御するモータコントロール部18とを有する。モータコントロール部18は、各モータ6に対応する演算回路部19と、電流監視手段22と、後述する異常報告手段23とを有する。モータコントロール部18は、このモータコントロール部18が持つインホイールモータ駆動装置IWM(図1)に関する各検出値および制御値等の各情報をECU14に出力する機能を有する。
FIG. 3 shows the basic structure of an inverter system for one axis. In FIG. 1, two sets of this basic structure are used. As shown in FIG. 3, the
パワー回路部17は、直流電源32の電流をモータ6の駆動に用いる三相の交流電力に変換するインバータ24と、このインバータ24を駆動するゲート駆動回路25とを有する。インバータ24は、電力を安定化する平滑コンデンサ26と、U相,V相,W相のスイッチング素子27とを有する。各相につき直流電源32のハイサイド側に接続されたスイッチング素子UP,VP,WPと、ローサイドに接続されたスイッチング素子UN,VN,WNとを有し、ハイサイドおよびローサイドの両スイッチング素子間からU,V,W各相の相電流出力部Uout,Vout,Woutが引き出されている。
The
各スイッチング素子27として、例えば、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(Insulated Gate Bipolar Transistor、略称:IGBT)が適用される。ゲート駆動回路25は、入力されたオンオフ指令を基に各スイッチング素子27を駆動する。各スイッチング素子27において、ファストリカバリダイオード28は、スイッチング素子27の保護、モータ6からの還流のために取り付けられる。なお各スイッチング素子27として、前記IGBTの代わりに電界効果トランジスタ(Field effect transistor、略称:FET)またはトランジスタ等、別のスイッチング素子を使用してもよい。
As each switching
モータコントロール部18は、コンピュータとこれに実行されるプログラム、および電子回路により構成され、その基本となる制御部として演算回路部19を有する。
図1および図3に示すように、ECU14は、アクセル操作部20の出力するアクセル開度の信号(加速指令)と、ブレーキ操作部21の出力する減速指令とから、あるいは加速指令と減速指令と操舵手段15の出力する旋回指令とから、左右の後輪2,2のモータ6,6に与える加速・減速指令をトルク指令として生成し、各インバータ装置13へ出力する。
The
As shown in FIGS. 1 and 3, the
演算回路部19は、上位制御手段であるECU14から与えられるトルク指令を電流指令値(電流の指令値)に変換する。電流監視手段22は、インバータ24の各相からモータ6に流す各相の相電流を電流センサ29,29,29から得て、電流が電流指令値に対し適正になっているかを判断する。この判断結果は演算回路部19に与えられる。なお電流センサ29は、通常二個であるが、この例では予備を含めて三個設けられている。
The
演算回路部19は、演算された電流指令値より計測された電流が小さければ、さらに電流指令値を大きくし、演算された電流指令値より計測された電流が大きければ、さらに電流指令値を小さくすることによってモータ電流をフィードバック制御する。演算回路部19は、フィードバック制御により指令電圧を算出し、この指令電圧をパルス幅変調信号にして、ゲート駆動回路25にオンオフ指令を与える。
The
図3に示すように、例えば、モータ6のU相からV相に電流を流したい場合、ゲート駆動回路25からの指令により、複数のスイッチング素子27のうち、U相のハイサイド側のスイッチング素子UPと、V相のローサイド側のスイッチング素子VNをオンさせ、その他はオフとする。直流電源32より電圧Vbatが供給され、それにより、電流はスイッチング素子UPを通り、U相の相電流出力部Uoutを経てモータ6のU相からV相に流れる。さらに電流はスイッチング素子VNを通過し、直流電源32のグランドGNDに戻る。
As shown in FIG. 3, for example, when it is desired to pass a current from the U phase of the
例えば、モータ6のV相からU相に電流を流したい場合、ゲート駆動回路25からの指令により、複数のスイッチング素子27のうち、U相のローサイド側のスイッチング素子UNと、V相のハイサイド側のスイッチング素子VPをオンさせ、その他はオフとする。直流電源32より電圧Vbatが供給され、それにより、電流はスイッチング素子VPを通り、V相の相電流出力部Voutを経てモータ6のV相からU相に流れる。さらに電流はスイッチング素子UNを通過し、直流電源32のグランドGNDに戻る。その他の四つの動作パターンも同様である。また電流を変える場合は、PWM動作でパルス幅を変更することにより実現される。
For example, when it is desired to pass a current from the V phase of the
<異常診断装置について>
この異常診断装置は、インバータ24の異常を診断する装置であって、この例ではインバータ装置13に設けられている。インバータ24の異常を診断するとは、駆動指令に従ってスイッチング素子27の二次側(負荷側)が適正に動作しているか否かを判断することである。この異常診断装置は、比較手段33と、判定手段34とを有する。
<About the abnormality diagnosis device>
This abnormality diagnosis device is a device for diagnosing an abnormality of the
比較手段33は、演算回路部19で演算される電流指令値の絶対値が閾値を超えている間、電流センサ29で検出された相電流と閾値とを一定時間毎に比較する。判定手段34は、比較手段33により規定回数以上連続して相電流が前記閾値を超えない場合、その相を駆動するスイッチング素子27がオープン異常であると判定する。これら比較手段33および判定手段34は、演算回路部19に設けられている。
The comparison means 33 compares the phase current detected by the
異常報告手段23は、判定手段34によりスイッチング素子27がオープン異常であると判定したとき、その異常発生情報をECU14に出力する。ECU14は、異常報告手段23から出力された異常発生情報を受けて、例えば、運転席の表示装置等(図示せず)に異常を知らせる表示を行わせる制御を行う。前記表示装置に代えてまたは前記表示装置と共に警報等により異常を報知する出力装置を備えてもよい。これにより、運転者は、インバータ24の異常を確認して電気自動車を道路端または駐車スペース等に安全に停止させることができる。
When the abnormality reporting means 23 determines that the switching
<正常判定時の電流波形>
図4は、異常診断装置における正常判定時の電流波形を示す図である。以下、図3と共に説明する。図4は、例えば、モータ6のU相の指令電流(電流指令値)と実際に電流センサ29で検出された測定電流(U相の相電流)、および判定用の閾値の関係を示す。測定電流は、オフセットまたはゲイン誤差、ノイズ等の誤差を含むため、指令電流通りにはならない。特に電流指令値が小さい場合は、オフセット誤差等の影響が大きく、正常か異常かの判断が困難なため、この異常診断装置はプラス側とマイナス側に絶対値の等しい閾値を設け、指令電流がその間にある場合は、正常か異常かの判断を行わない。
なお、閾値は、判定用と合否判断用のもので違う値を使用してもよい。また、プラス側とマイナス側で値を変更してもよい。
<Current waveform at the time of normal judgment>
FIG. 4 is a diagram showing a current waveform at the time of normality determination in the abnormality diagnosis device. Hereinafter, it will be described together with FIG. FIG. 4 shows, for example, the relationship between the command current (current command value) of the U phase of the
As the threshold value, different values may be used for the determination and the pass / fail determination. Further, the value may be changed between the plus side and the minus side.
具体的には、異常診断装置は、インバータ24のサンプリング時間間隔毎(前記一定時間毎)に、指令電流の値と測定電流の値を比較する。前記サンプリング時間間隔は、通常、数十μsから数百μsである。判断基準は、指令電流の絶対値が閾値を超えた場合において、測定電流の符号が指令電流の符号と同じで、且つ、測定電流の絶対値が閾値を超えた場合は合格で、その他の場合は不合格である。不合格が予め設定された規定回数以上連続した場合は、その相(この例ではU相)を駆動するスイッチング素子27のオープン異常と判断される。
Specifically, the abnormality diagnosis device compares the value of the command current and the value of the measured current at each sampling time interval (at the fixed time) of the
図4において、スイッチング素子が正常と判断される場合の例を説明する。サンプリングの順番は(1)~(11)である。サンプリングの順番(1)、(6)、(7)、(11)では、指令電流が閾値内のため合格、不合格の判断はしない。サンプリングの順番(2)では、指令電流が閾値を超え、測定電流が閾値内のため不合格である。サンプリングの順番(3)、(4)、(5)では、指令電流が+側閾値を超え、測定電流も+側閾値を超えているため合格である。また、サンプリングの順番(8)、(9)、(10)では、指令電流が-側閾値を超え、測定電流も-側閾値を超えているため合格である。全体としては、不合格が規定回数以上連続していないので、対象とする相のスイッチング素子は正常である。 In FIG. 4, an example in which the switching element is determined to be normal will be described. The order of sampling is (1) to (11). In the sampling order (1), (6), (7), (11), since the command current is within the threshold value, it is not judged whether the product passes or fails. In the sampling order (2), the command current exceeds the threshold value and the measurement current is within the threshold value, so the test is rejected. The sampling order (3), (4), and (5) is acceptable because the command current exceeds the + side threshold value and the measurement current also exceeds the + side threshold value. Further, in the sampling order (8), (9), and (10), the command current exceeds the − side threshold value and the measurement current also exceeds the − side threshold value, so that the test is passed. As a whole, the switching element of the target phase is normal because the rejection is not continuous more than the specified number of times.
<異常判定時の電流波形>
図5において、スイッチング素子が異常と判断される場合の例を説明する。サンプリングの順番は(1)~(11)である。サンプリングの順番(1)、(6)、(7)、(11)では、指令電流が閾値内のため合格、不合格の判断はしない。サンプリングの順番(2)、(3)、(4)、(5)では、指令電流が閾値を超え、測定電流が閾値内のため不合格である。
<Current waveform at the time of abnormality judgment>
In FIG. 5, an example in which the switching element is determined to be abnormal will be described. The order of sampling is (1) to (11). In the sampling order (1), (6), (7), (11), since the command current is within the threshold value, it is not judged whether the product passes or fails. In the sampling order (2), (3), (4), (5), the command current exceeds the threshold value and the measurement current is within the threshold value, so that the test fails.
またサンプリングの順番(8)、(9)、(10)では、指令電流が-側閾値を超え、測定電流も-側閾値を超えているため合格である。全体としては、不合格の設定回数が4回以下の場合、不合格が4回連続したため対象とする相のスイッチング素子が異常と判断される。但し、不合格の設定回数がそれ以上の場合は、図示外の(12)サンプル以降で連続して設定回数の不合格が発生した後、スイッチング素子が異常と判断される。 Further, in the sampling order (8), (9), and (10), the command current exceeds the − side threshold value and the measurement current also exceeds the − side threshold value, so that the test is passed. As a whole, when the number of times of failure is set to be 4 or less, it is determined that the switching element of the target phase is abnormal because the failure is repeated 4 times. However, when the set number of failures is more than that, the switching element is determined to be abnormal after the set number of failures is continuously generated after the sample (12) (not shown).
判定手段34において異常とする不合格の状態は、指令電流の符号(+または-)毎に別々にカウントし、別々に判断する。不合格の設定回数は、モータ6の回転数により変更してもよい。
閾値は、指令電流との比較に用いる閾値と、測定電流との比較に用いる閾値とで違う値を使用してもよい。また閾値は、プラス側とマイナス側で値を変えてもよい。
三相電流の合計は零となるため、U相,V相,W相におけるいずれか二つの相の相電流を検出する二個の電流センサでもよい。この場合、部品点数の低減を図り、インバータ装置13のコスト低減を図れる。
The failing state, which is regarded as abnormal in the determination means 34, is counted separately for each sign (+ or −) of the command current, and is determined separately. The set number of failures may be changed depending on the rotation speed of the
As the threshold value, a different value may be used between the threshold value used for comparison with the command current and the threshold value used for comparison with the measured current. Further, the threshold value may be changed between the plus side and the minus side.
Since the total of the three-phase currents is zero, two current sensors may be used to detect the phase currents of any two of the U-phase, V-phase, and W-phase. In this case, the number of parts can be reduced and the cost of the
各相において、+側、-側の双方が異常となった場合は、ハイサイド側およびローサイド側両方のスイッチング素子27,27が同時にオープン異常となった場合も考えられるが、モータ6が欠相または配線不良等、その相の不良が考えられる。
モータ6の回転が高速で回生動作中は、スイッチング素子27が異常となっても、ファストリカバリダイオード28による還流で正常と誤検出される場合もあるため、モータ6が高速で回生動作中はスイッチング素子27の異常判定は行わない等の処置が必要となる場合がある。
If both the + side and the-side become abnormal in each phase, it is possible that both the high-side side and low-
Even if the switching
<異常判断フロー>
図6に一相分の異常判断フローを示し、以下に処理の手順を説明する。
モータを駆動開始すると同時にこの判断を開始する(ステップS1)。次に、異常診断装置は、不合格エラーカウンタである、ハイサイドカウンタ、ローサイドカウンタをそれぞれクリアする(ステップS2)。次に、異常診断装置は、指令電流が+側閾値以上か否かを判断する(ステップS3)。指令電流が+側閾値以上であるとの判断で(ステップS3:Yes)、異常診断装置は、測定電流が+側閾値以上か否かを判断する(ステップS4)。測定電流が+側閾値以上であるとの判断で(ステップS4:Yes)、ハイサイドカウンタをクリアする(ステップS5)。
<Abnormal judgment flow>
FIG. 6 shows an abnormality judgment flow for one phase, and the processing procedure will be described below.
This determination is started at the same time as the motor is started to be driven (step S1). Next, the abnormality diagnosis device clears the high-side counter and the low-side counter, which are the fail error counters (step S2). Next, the abnormality diagnosis device determines whether or not the command current is equal to or greater than the + side threshold value (step S3). Upon determining that the command current is equal to or greater than the + side threshold value (step S3: Yes), the abnormality diagnosis device determines whether or not the measured current is equal to or greater than the + side threshold value (step S4). When it is determined that the measured current is equal to or greater than the + side threshold value (step S4: Yes), the high side counter is cleared (step S5).
異常診断装置は、測定電流が+側閾値以上でないとの判断で(ステップS4:No)、ハイサイドカウンタをインクリメントし(ステップS6)、そのハイサイドカウンタが規定回数以上連続した設定値以上かを判断する(ステップS7)。設定値以上であるとの判断で(ステップS7:Yes)、ハイサイド側のスイッチング素子の異常としてエラー処理を行う(ステップS8)。 The abnormality diagnostic device determines that the measured current is not equal to or greater than the + side threshold value (step S4: No), increments the high-side counter (step S6), and determines whether the high-side counter is at least a specified number of consecutive set values or more. Judgment (step S7). If it is determined that the value is equal to or higher than the set value (step S7: Yes), error processing is performed as an abnormality of the switching element on the high side side (step S8).
ステップS3において、指令電流が+側閾値以上でないとの判断で(ステップS3:No)、指令電流が-側閾値以下であれば(ステップS9:Yes)、異常診断装置は、測定電流が-側閾値以下か否かを判断する(ステップS10)。測定電流が-側閾値以下であるとの判断で(ステップS10:Yes)、ローサイドカウンタをクリアする(ステップS11)。 In step S3, if it is determined that the command current is not equal to or greater than the + side threshold value (step S3: No) and the command current is equal to or less than the − side threshold value (step S9: Yes), the abnormality diagnostic apparatus measures the current on the − side. It is determined whether or not it is equal to or less than the threshold value (step S10). When it is determined that the measured current is equal to or less than the − side threshold value (step S10: Yes), the low side counter is cleared (step S11).
異常診断装置は、測定電流が-側閾値以下でないとの判断で(ステップS10:No)、ローサイドカウンタをインクリメントし(ステップS12)、そのローサイドカウンタが規定回数以上連続した設定値以上かを判断する(ステップS13)。設定値以上であるとの判断で(ステップS13:Yes)、ローサイド側のスイッチング素子の異常としてエラー処理を行う(ステップS14)。
ステップS4,S10がそれぞれYesの場合、およびステップS7,S9,S13がそれぞれNoの場合は、それぞれ一定時間後にステップS3に戻り、再度一連の判定を行う。これらの判断を、他の二相も同様に行う。
The abnormality diagnosis device increments the low-side counter (step S12) on the determination that the measured current is not equal to or less than the minus-side threshold value (step S10: No), and determines whether the low-side counter is equal to or more than the specified continuous set value. (Step S13). If it is determined that the value is equal to or higher than the set value (step S13: Yes), error processing is performed as an abnormality of the switching element on the low side side (step S14).
If steps S4 and S10 are Yes, and steps S7, S9, and S13 are No, the process returns to step S3 after a certain period of time, and a series of determinations are performed again. These judgments are made in the same way for the other two phases.
<作用効果について>
検出される相電流は、オフセットまたはゲイン誤差、ノイズ等の誤差を含むため、電流の指令値通りにはならない。特に、電流の指令値が小さい場合は、オフセット誤差等の影響が大きく、正常か異常かの判断が困難である。
そこで、以上説明したインバータの異常診断装置によれば、比較手段33は、電流の指令値の絶対値が閾値を超えている間、電流センサ29で検出された相電流と閾値とを一定時間毎に比較する。このように、電流の指令値の絶対値が閾値を超えている間に、相電流の比較処理を行っているため、オフセット誤差等の影響を緩和して、正常か異常かの判断を容易に行うことができる。
<About action and effect>
Since the detected phase current includes errors such as offset or gain error and noise, the detected phase current does not meet the command value of the current. In particular, when the command value of the current is small, the influence of offset error and the like is large, and it is difficult to judge whether it is normal or abnormal.
Therefore, according to the above-described inverter abnormality diagnosis device, the comparison means 33 sets the phase current and the threshold value detected by the
判定手段34は、規定回数以上連続して相電流が閾値よりも下回ったとき、その相を駆動するスイッチング素子27がオープン異常であると判定する。相電流が閾値よりも下回る回数が連続して規定回数未満であれば、その相を駆動するスイッチング素子27は正常と判定される。スイッチング素子が正常な場合であっても、検出される相電流が瞬間的に誤差等により閾値よりも下回る可能性があるためである。このように正常、異常の誤判定を未然に防止することが可能となる。したがって、インバータ24を動作中に容易に且つ精度よく異常診断することができる。
When the phase current falls below the threshold value continuously for a predetermined number of times or more, the determination means 34 determines that the switching
インバータ装置13は、上記構成のインバータの異常診断装置を備えるため、インバータ装置13の冗長性を向上することができる。
この電気自動車は、上記構成のインバータ装置を搭載している。この場合、電気自動車の運転中、スイッチング素子のオープン異常を確認することができるため、電気自動車を道路端または駐車スペース等に安全に停止させることができる。
Since the
This electric vehicle is equipped with an inverter device having the above configuration. In this case, since it is possible to confirm the open abnormality of the switching element while the electric vehicle is in operation, the electric vehicle can be safely stopped at the roadside, a parking space, or the like.
<他の実施形態について>
以下の説明においては、各実施の形態で先行して説明している事項に対応している部分には同一の参照符号を付し、重複する説明を略する。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、特に記載のない限り先行して説明している形態と同様とする。同一の構成から同一の作用効果を奏する。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。
<About other embodiments>
In the following description, the same reference numerals will be given to the parts corresponding to the matters described in advance in each embodiment, and duplicate description will be omitted. When only a part of the configuration is described, the other parts of the configuration are the same as those described above unless otherwise specified. It has the same action and effect from the same configuration. Not only the combination of the parts specifically described in each embodiment, but also the combinations of the embodiments can be partially combined as long as the combination does not cause any trouble.
インホイールモータ駆動装置においては、サイクロイド式の減速機、遊星減速機、2軸並行減速機、その他の減速機を適用可能である。また、前記の実施形態のインホイールモータ駆動装置においては、後輪駆動を示したが、前輪駆動でも4輪駆動としても良い。 In the in-wheel motor drive device, a cycloid type speed reducer, a planetary speed reducer, a two-axis parallel speed reducer, and other speed reducers can be applied. Further, in the in-wheel motor drive device of the above-described embodiment, the rear wheel drive is shown, but the front wheel drive or the four-wheel drive may be used.
前記の実施形態においては、インホイールモータ駆動装置を備えた電気自動車に異常診断装置を適用した例を説明したが、図7に示すように、車体1に二台のモータ6,6および各モータ6に対応する減速機7,7を設け、これらモータ6,6により左右の車輪3,3を駆動する二モータオンボードタイプの電気自動車に、異常診断装置を備えても良い。図7において、モータ6で駆動する左右の車輪は前後輪3,2のいずれであっても良い。また、4輪駆動としても良い。
In the above embodiment, an example in which the abnormality diagnosis device is applied to an electric vehicle provided with an in-wheel motor drive device has been described, but as shown in FIG. 7, two
以上、実施形態に基づいてこの発明を実施するための形態を説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 Although the embodiments for carrying out the present invention have been described above based on the embodiments, the embodiments disclosed this time are exemplary in all respects and are not limiting. The scope of the present invention is shown by the scope of claims rather than the above description, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.
6…モータ
13…インバータ装置
19…演算回路部
24…インバータ
27…スイッチング素子
29…電流センサ
32…直流電源
33…比較手段
34…判定手段
6 ...
34 ... Judgment means
Claims (4)
与えられるトルク指令に従って、前記モータに流す相電流の指令値を演算する演算回路部と、前記モータに流れる各相の相電流をそれぞれ検出する電流センサとを備え、
前記演算回路部で演算される前記相電流の指令値の絶対値が閾値を超えている間の異常診断を行う診断区間において、該当する相の前記電流センサで検出された相電流と閾値とを一定時間毎に比較する比較手段と、
この比較手段により規定回数以上連続して相電流が前記閾値を超えない場合、その相を駆動するスイッチング素子がオープン異常であると判定する判定手段と、を有するインバータの異常診断装置。 It is a device that diagnoses abnormalities in the inverter that converts the DC power of the DC power supply into the three-phase AC power used to drive the motor by turning on and off multiple switching elements.
It is equipped with an arithmetic circuit unit that calculates a command value of the phase current flowing through the motor according to a given torque command, and a current sensor that detects the phase current of each phase flowing through the motor.
In the diagnosis section where abnormality diagnosis is performed while the absolute value of the command value of the phase current calculated by the calculation circuit unit exceeds the threshold value, the phase current and the threshold value detected by the current sensor of the corresponding phase are set. A comparison method that compares at regular intervals,
An inverter abnormality diagnostic device comprising a determination means for determining that the switching element driving the phase is an open abnormality when the phase current does not exceed the threshold value continuously for a predetermined number of times or more by this comparison means.
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