CN104518698B - 电力转换装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电力转换装置，能够减少处理器单元错误判定为功率模块异常的情况。处理器单元(11)进行IGBT(32a～32f)的过热的预见状态、支路(31u、31v、31w)的短路的预见状态、以及向驱动电路(22)供给的控制电压Vcb的电压降低的预见状态的检测，在均未检测出这些各预见状态的情况下，不会基于锁定信号S_lat判定为功率模块(12)发生了异常。另外，在处理器单元(11)检测出过热预见状态的情况下，降低电机控制信号S_mc中的占空比。并且，在处理器单元(11)检测出短路的预见状态的情况下，使上段侧的IGBT(32a～32f)以及下段侧的IGBT(32a～32f)双方成为截止状态的死区时间增加。

Description

电力转换装置
技术领域
本申请主张于2013年9月26日提出的日本专利申请2013-200348号的优先权，并在此引用其全部内容。
本发明涉及电力转换装置。
背景技术
以往，具有具备以下部件的电力转换装置：功率模块，其具有多个IGBT等功率半导体元件；以及处理器单元，其控制功率模块的工作。这样的电力转换装置例如设置于电动汽车、混合动力汽车等车辆，利用功率模块将由驱动电源供给的直流电力转换为交流电力并供给至电机(负载)。
详细而言，功率模块具备：逆变器电路，其以并联的方式连接具有以串联的方式连接的功率半导体元件的多个支路；以及驱动电路，其将基于从外部供给的控制电压对从处理器单元输出的控制信号进行了放大的驱动信号(门导通截止信号)输出至功率半导体元件。而且，根据驱动信号开关功率半导体元件，从而将交流电力从逆变器电路供给至电机。
然而，在近些年的电力转换装置中，作为功率模块，使用具备进行功率半导体元件的过热、支路的短路以及被供给(施加)给驱动电路的控制电压的降低等异常检测的异常检测电路的所谓的智能功率模块(IPM)(例如，日本特开平7－274485号公报)。而且，处理器单元若通过功率模块所具备的异常检测电路检测出某些异常，则例如进行使电机停止等失效安全处理。
一般地这样的功率模块为在检测出异常的情况下，例如瞬间输出变为高电平的异常检测信号(脉冲)的结构，在处理器单元和功率模块之间，设置有锁定异常检测信号的锁定电路。而且，处理器单元基于从该锁定电路输出的锁定信号的电压电平判定功率模块是否发生了异常。
但是，在上述以往的结构中，有时即使在通过异常检测电路未检测出异常的情况下，若例如因噪声的影响，瞬间将高电平的信号输入至锁定电路，则锁定电路输出的锁定信号的电压电平切换为高电平。因此，有可能处理器单元不管功率模块是否是正常的状态，就进行停止电机等失效安全处理。
此外，这样的问题并不限于将从异常检测电路输出的异常检测信号输入至锁定电路的结构，即使是将异常检测信号直接输入至处理器单元的结构，在将与因噪声等的影响检测出异常的情况同等的电压电平的信号输入至处理器单元的情况下等，也能够同样地产生。
发明内容
本发明是为了解决上述现象而完成的，其目的之一是提供能够减少处理器单元将功率模块错误判定为异常的电力转换装置。
本发明的一个方式的电力转换装置具备：
处理器单元，其输出控制信号；以及
功率模块，其基于上述控制信号将从驱动电源供给的直流电力转换为交流电力，
上述功率模块具备：
逆变器电路，其以并联的方式连接具有以串联的方式连接的功率半导体元件的多个支路而成；
驱动电路，其将基于控制电压对上述控制信号进行了放大的驱动信号输出至上述功率半导体元件；以及
异常检测电路，其进行上述功率半导体元件的过热、上述支路的短路、向上述驱动电路供给的控制电压的降低中的至少一个的异常检测，并将表示该异常检测的检测结果的异常检测信号输出至上述处理器单元，
上述处理器单元进行作为发生上述至少一个异常的前阶段的预见状态的检测，在未检测出该预见状态的情况下，不会判定为在上述功率模块发生了上述异常。
由于在发生异常之前为该异常的前阶段即预见状态，所以在未检测出预见状态的情况下，功率模块推断为输入至处理器单元的发生了异常的意思的信号是因噪声等的影响的信号。因此，如上述方式那样在未检测出预见状态的情况下，不会判定为在功率模块发生了异常，从而能够减少错误判定为功率模块异常的情况。
本发明的另一方式，根据上述方式的电力转换装置，
优选在上述处理器单元检测出上述功率半导体元件的过热的预见状态的情况下，与未检测出上述功率半导体元件的过热的预见状态的情况相比，降低上述控制信号中的占空比。
根据上述方式，功率半导体元件成为导通状态的时间，即向功率半导体元件流入电流的时间与正常的状态相比变短，所以能够抑制功率半导体元件的发热。由此，通过异常检测电路检测功率半导体元件的过热，能够抑制成为需要失效安全处理的状况。
本发明的另一方式根据上述方式的电力转换装置，
优选在上述处理器单元检测出上述支路的短路的预见状态的情况下，与未检测出上述支路的短路的预见状态的情况相比，使高电位侧的上述功率半导体元件以及低电位侧的上述功率半导体元件双方成为截止状态的死区时间增加。
根据上述方式，高电位侧的功率半导体元件以及低电位侧的功率半导体元件双方成为截止状态的时间变得比正常的状态长，所以能够难以发生由切换功率半导体元件的导通截止状态的时间延迟引起的瞬间的短路。由此，通过异常检测电路检测支路的短路，能够抑制成为需要失效安全处理的状况。
本发明的另外的其他方式，根据上述方式的电力转换装置，
优选在上述处理器单元检测出上述控制电压的电压降低的预见状态的情况下，使上述功率模块停止。
根据上述方式，在产生控制电压降低而导致逆变器电路不适当地工作的可能性之前，能够迅速地进行使功率模块停止来使负载停止的失效安全处理。
本发明的另外的其他方式，根据上述方式的电力转换装置，
上述异常检测电路通过由温度传感器检测的上述功率半导体元件的检测温度与温度异常判定阈值的大小比较来检测上述功率半导体元件的过热，
上述处理器单元通过上述检测温度、与表示比上述温度异常判定阈值低的温度的温度预见值的大小比较，来检测上述功率半导体元件的过热的预见状态。
本发明的另外的其他方式，根据上述方式的电力转换装置，
上述异常检测电路基于上述各功率半导体元件的端子间电压与端子间电压异常判定阈值的大小比较来检测上述支路的短路，上述处理器单元基于上述驱动电源的电源电压与比表示上述支路发生短路的电源电压异常判定阈值小的电源电压预见值的大小比较来检测上述支路的短路的预见状态。
本发明的另外的其他方式，根据上述方式的电力转换装置，
上述异常检测电路基于上述各功率半导体元件的端子间电压与端子间电压异常判定阈值的大小比较来检测上述支路的短路，
上述处理器单元基于流过上述逆变器电路的驱动电流、与比表示上述支路发生短路的驱动电流异常判定阈值小的驱动电流预见值的大小比较来检测上述支路的短路的预见状态。
本发明的另外的其他方式，根据上述方式的电力转换装置，
上述异常检测电路基于供给至上述驱动电路的控制电压与控制电压异常判定阈值的大小比较来检测上述控制电压的降低，
上述处理器单元基于供给至上述驱动电路的控制电压与比上述控制电压异常判定阈值小的控制电压预见值的大小比较来检测上述控制电压的电压降低预见的状态。
根据上述方式，能够减少处理器单元基于异常检测信号将功率模块错误判定为异常的情况。
附图说明
通过以下参照附图对本发明的优选实施方式进行的详细描述，本发明前述的和其它的特点和优点得以进一步明确。其中，附图标记表示本发明的要素，其中，
图1是表示电力转换装置以及其周边结构的框图。
图2是功率模块的框图。
图3上半部分是表示占空指令值以及三角波的推移的时序图，下半部分是表示IGBT的导通截止状态的推移的时序图。
图4是表示处理器单元的异常检测的处理顺序的流程图。
具体实施方式
以下，根据附图对电力转换装置的一实施方式进行说明。
图1所示的电力转换装置1是设置于电动汽车、混合动力汽车等车辆，将从驱动电源(驱动用电池)2供给的直流电力转换为交流电力，并供给至成为行驶驱动源的电机(负载)3的装置。此外，本实施方式的驱动电源2使用例如额定电压为200V的电源。另外，本实施方式的电机3采用通过三相(U、V、W相)的交流电力的供给工作的无刷电机。
如该图所示，电力转换装置1具备处理器单元11、以及功率模块12。处理器单元11输出作为控制电机3的工作的控制信号的电机控制信号S_mc。功率模块12基于电机控制信号S_mc将从驱动电源2供给的直流电力转换为交流电力。
处理器单元11经由电源线Lc与控制电源(控制用电池)13连接。此外，本实施方式的控制电源13使用例如额定电压为12V的电源。在电源线Lc的中途，设置有由机械式继电器构成的控制继电器14、以及生成恒定的电压的调节器电路15。向控制继电器14输入表示车辆的点火开关(IG)的状态的IG信号S_ig。在输入了IG表示导通状态的IG信号S_ig的情况下，控制继电器14成为导通状态，在输入了IG表示截止状态的IG信号S_ig的情况下，控制继电器14成为截止状态。调节器电路15基于控制电源13的电源电压Vc，生成供给(施加)给处理器单元11的电压。该供给电压例如是5V。而且，由于控制继电器14成为导通状态而电源线Lc导通，从调节器电路15供给恒定的电压而处理器单元11工作，如后述那样基于车辆信号S_car向功率模块12输出电机控制信号S_mc。
功率模块12具备连接多个功率半导体元件而构成的逆变器电路21、以及将电机驱动信号(门导通截止信号)S_mp输出至逆变器电路21的驱动电路22。上述功率半导体元件是图2所示的IGBT(绝缘栅双极型晶体管)32a～32f。驱动电路22放大电机控制信号S_mc生成电机驱动信号S_mp，驱动逆变器电路21。
逆变器电路21经由电源线Lp与驱动电源2连接，驱动电路22经由电源线Lc与控制电源13连接。在电源线Lp的中途，设置有由机械式继电器构成的驱动继电器23。而且，因驱动继电器23成为导通状态而电源线Lp导通，逆变器电路21能够将基于驱动电源2的电源电压Vp的交流电力供给至电机3。另一方面，在电源线Lc的中途，设置有对控制电源13的电源电压Vc进行升压的升压电路24。驱动电路22基于从升压电路24输出的控制电压Vcb(例如，15V)，放大电机控制信号S_mc并输出至逆变器电路21。而且，通过各功率半导体元件基于电机驱动信号S_mp导通截止，逆变器电路21将基于驱动电源2的电源电压Vp的交流电力输出至电机3。
功率模块12的详细内容如图2所示。逆变器电路21是与电机的各相相对应地以并联的方式连接支路(开关支路)31u、31v、31w而构成的PWM变频器。具体而言，各支路31u、31v、31w通过将IGBT32a、IGBT32d、IGBT32b、IGBT32e、IGBT32c以及IGBT32f分别以串联的方式连接而构成。而且，存在于IGBT32a与IGBT32d之间、IGBT32b与IGBT32e之间、以及IGBT32c与IGBT32f之间的各连接点33u、33v、33w分别与各相的电机线圈34u、34v、34w连接(参照图1)。此外，在各IGBT32a～32f分别设置有允许从发射极侧向集电极侧的通电的二极管(图示略)。
驱动电路22具备与每个IGBT32a～32f对应的多个运算放大器(图示略)等而构成，从处理器单元11向各运算放大器输入电机控制信号S_mc。此外，电机控制信号S_mc经由光耦合器(图示略)输入至各运算放大器的输入端子，处理器单元11与功率模块12之间电绝缘。另外，向驱动电路22供给(施加)被升压电路24升压后的控制电压Vcb。而且，驱动电路22通过基于供给的控制电压Vcb，对输入的电机控制信号S_mc进行放大，来向对应的各IGBT32a～32f的栅极端子输出电机驱动信号S_mp。由此，在逆变器电路21中，响应于各相电机驱动信号S_mp各IGBT32a～32f导通截止，切换与各相的电机线圈34u、34v、34w对应的通电模式，从而将三相的交流电力供给至电机3。
如图1所示，向处理器单元11输入表示车辆的加速器踏板(图示略)的踏入量的加速器开度、车速等车辆信号S_car。而且，处理器单元11基于车辆信号S_car运算相对于电机3的目标转矩，为了产生该目标转矩输出用于控制电机3的电机控制信号S_mc。此外，向本实施方式的处理器单元11输入通过用于检测电机3的各相电流Iu、Iv、Iw的相电流传感器35u、35v、35w以及分解器36检测的电机3的旋转角θ。而且，处理器单元11为了使各相电流Iu、Iv、Iw追随与电机3应该产生的转矩对应的各相电流指令值，通过执行电流反馈控制来输出上述电机控制信号S_mc。
本实施方式的电机控制信号S_mc为PWM(脉冲宽度调制)控制的脉冲波信号。详细而言，如图3所示，处理器单元11基于与通过上述电流反馈控制的执行运算出的各相电流指令值对应的各相占空指令值Du、Dv、Dw和作为PWM载波(Carrier)的三角波的比较，生成向功率模块12输出的电机控制信号S_mc。这里，处理器单元11通过使用上下波动的相位相等的二个三角波δ1、δ2(δ1的占空比＞δ2的占空比)，来设定各支路31u、31v、31w的高电位侧(上段)的IGBT32a～32f与低电位侧(下段)的IGBT32a～32f双方成为截止状态的死区时间td。
更详细而言，处理器单元11生成与在图3中位于比δ2靠上侧的三角波δ1的比较中，在与该三角波δ1的值相比各相占空指令值Du、Dv、Dw较高的情况下，将与该相对应的各相上段IGBT32a～32c设为导通状态，在低的情况下，将这些各相上段IGBT32a～32c设为截止状态的电机控制信号S_mc。而且，处理器单元11输出在与图3中位于δ1下侧的三角波δ2的比较中，在与该三角波δ2的值相比占空指令值Du、Dv、Dw较低的情况下，将与该相相对应的各相下段IGBT32d～32f设为导通状态，在高的情况下，将这些各相下段IGBT32d～32f设为截止状态的电机控制信号S_mc。
此外，如图1所示，向处理器单元11输入IG信号S_ig。而且，处理器单元11在输入了IG表示导通状态的IG信号S_ig的情况下，输出驱动继电器23成为导通状态的继电器控制信号S_rl，在输入了IG表示截止状态的IG信号S_ig的情况下，输出驱动继电器23成为截止状态的继电器控制信号S_rl。
如图2所示，功率模块12构成为检测IGBT32a～32f的过热、支路31u、31v、31w的短路或者控制电压Vcb的降低的异常的所谓智能功率模块(IPM)。在处理器单元11与功率模块12之间，设置有锁定从该功率模块12输出的异常检测信号S_er的锁定电路41。而且，处理器单元11基于锁定信号S_lat的电压电平来判定功率模块12是否发生了异常，在发生了异常的情况下，进行使功率模块12停止从而使电机3停止的失效安全处理。
详细而言，功率模块12具备检测IGBT32a～32f的过热的过热检测电路42、检测支路31u、31v、31w的短路的短路检测电路43、以及检测控制电压Vcb的降低的电压降低检测电路44。换句话说，在本实施方式中，过热检测电路42、短路检测电路43以及电压降低检测电路44分别相当于异常检测电路。
过热检测电路42连接有设置在IGBT32e的附近的温度传感器45。过热检测电路42进行通过温度传感器45检测出的检测温度T、与预先设定的温度异常判定阈值Tth_er的大小比较。而且，过热检测电路42在检测温度T是温度异常判定阈值Tth_er以下的情况下，判定为IGBT32a～32f没有过热，输出低电平的异常检测信号S_er。另一方面，在检测温度T比温度异常判定阈值Tth_er大的情况下，判定为IGBT32a～32f过热，输出瞬间成为高电平的异常检测信号S_er，换句话说脉冲状的信号。
短路检测电路43连接有检测各相IGBT32a～32f的集电极端子与发射极端子之间的端子间电压Va～Vf的电压传感器46a～46f。短路检测电路43进行通过电压传感器46a～46f检测出的端子间电压Va～Vf(的绝对值)、与端子间电压异常判定阈值Vxth_er的大小比较。此外，端子间电压异常判定阈值Vxth_er是在IGBT32a～32f发生故障而固定在导通状态时在集电极端子与发射极端子之间的端子间产生的电压，预先通过实验等求出。而且，短路检测电路43在端子间电压Va～Vf全部是端子间电压异常判定阈值Vxth_er以下的情况下，判定为支路31u、31v、31w未发生短路，输出低电平的异常检测信号S_er。另一方面，在端子间电压Va～Vf的至少一个比端子间电压异常判定阈值Vxth_er大的情况下，判定为支路31u、31v、31w发生了短路，输出瞬间成为高电平的脉冲状的异常检测信号S_er。
电压降低检测电路44连接有检测向驱动电路22供给的控制电压Vcb的电压传感器47。电压降低检测电路44进行通过电压传感器47检测出的控制电压Vcb的绝对值、与预先设定的控制电压异常判定阈值Vcbth_er的大小比较。而且，电压降低检测电路44在控制电压Vcb比控制电压异常判定阈值Vcbth_er大的情况下，判定为控制电压Vcb未降低，输出低电平的异常检测信号S_er。另一方面，在控制电压Vcb是控制电压异常判定阈值Vcbth_er以下的情况下，判定为控制电压Vcb降低了，输出瞬间成为高电平的脉冲状的异常检测信号S_er。
若锁定电路41被从过热检测电路42、短路检测电路43以及电压降低检测电路44的至少一个输入了瞬间成为高电平的脉冲状的异常检测信号S_er，则将锁定信号S_lat的电压电平从低电平切换为高电平并保持。而且，若从锁定电路41输入了高电平的锁定信号S_lat，则处理器单元11进行输出将驱动继电器23设为截止状态的继电器控制信号S_rl，或使电机控制信号S_mc的输出停止等的关闭处理，来使功率模块12停止并使电机3停止。
然而，有时在短路检测电路43、过热检测电路42以及电压降低检测电路44均未检测出异常的情况下，若由于噪声等的影响瞬间将高电平的信号输入至锁定电路41，则锁定信号S_lat的电压电平切换为高电平。
基于这一点，处理器单元11检测IGBT32a～32f成为过热状态的前阶段的过热预见状态、支路31u、31v、31w短路的前阶段的短路预见状态、以及控制电压Vcb的降低的前阶段的电压降低预见状态，在任意的预见状态都未检测出的情况下，即使锁定信号S_lat切换为高电平，也不会判定为发生异常。另外，在处理器单元11检测出过热预见状态的情况下，与未检测出该预见状态的情况相比，降低电机控制信号S_mc中的占空比。并且，在处理器单元11检测出短路预见状态的情况下，与未检测出该预见状态的情况相比，增加死区时间td。并且另外，在处理器单元11检测出电压降低预见状态的情况下，进行关闭处理来使功率模块12停止。
详细而言，处理器单元11连接有上述温度传感器45。处理器单元11基于通过温度传感器45检测的检测温度T与温度预见值Tth_pr的大小比较，进行过热预见状态的检测。此外，将温度预见值Tth_pr设定为比温度异常判定阈值Tth_er小的值。而且，处理器单元11在检测温度T比温度预见值Tth_pr大的情况下，判定为功率模块12是过热预见状态。并且，在处理器单元11检测出过热预见状态的情况下，对占空指令值Du、Dv、Dw设定比100％小的上限值，从而以电机控制信号S_mc中的占空比降低的方式进行限制。换句话说，在各相占空指令值Du、Dv、Dw超过上述上限值的情况下，输出以上述上限值所示的占空比使IGBT32a～32f导通截止的电机控制信号S_mc。
另外，处理器单元11连接有检测驱动电源2的电源电压Vp的电压传感器48，以及检测流过逆变器电路21的驱动电流I(朝向电机3的通电电流)的电流传感器49。处理器单元11基于通过电压传感器48检测的驱动电源2的电源电压Vp(的绝对值)与电源电压预见值Vpth_pr的大小比较、以及通过电流传感器49检测的驱动电流(的绝对值)I与驱动电流预见值Ith_pr的大小比较来进行短路预见状态的检测。此外，将电源电压预见值Vpth_pr设定为比表示支路31u、31v、31w的任意一个发生了短路的电源电压异常判定阈值Vpth_er小的值。另外，将驱动电流预见值Ith_pr设定为比表示支路31u、31v、31w的任意一个发生了短路的驱动电流异常判定阈值Ith_er小的值。而且，处理器单元11在驱动电源2的电源电压Vp是电源电压预见值Vpth_pr以下，并且驱动电流I比驱动电流预见值Ith_pr大的情况下，判定为功率模块12是短路预见状态。并且，在处理器单元11检测出短路预见状态的情况下，增大三角波δ1与三角波δ2的差，从而增加死区时间td。
另外，处理器单元11连接有检测上述控制电压Vcb的电压传感器47。处理器单元11进行控制电压Vcb与控制电压预见值Vcbth_pr的大小比较。此外，将控制电压预见值Vcbth_pr设定为比控制电压异常判定阈值Vcbth_er大的值。而且，处理器单元11在控制电压Vcb是控制电压预见值Vcbth_pr以下的情况下，判定为功率模块12是电压降低预见状态。并且，在处理器单元11检测出电压降低预见状态的情况下，进行关闭处理使功率模块12停止，从而使电机3停止。
而且，在处理器单元11未检测出这些各预见状态的任意一个的情况下，即使输入高电平的锁定信号S_lat也无效，不会停止电机3。并且，本实施方式的处理器单元11将从锁定电路41输出的锁定信号S_lat的电压电平返回到低电平。另一方面，处理器单元11将在检测出过热预见状态或者短路预见状态后输入的高电平的锁定信号S_lat视为有效的信号，使电机3停止。
接下来，对本实施方式的处理器单元的异常判定的处理顺序进行说明。如图4的流程图所示，处理器单元11首先判定锁定信号S_lat是否是高电平(步骤101)。接着，在锁定信号S_lat是低电平的情况下(步骤101：否)，判定检测温度T是否比温度预见值Tth_pr大(步骤102)。而且，在检测温度T比温度预见值Tth_pr大的情况下(步骤102：是)，判定为功率模块12是过热预见状态，以电机控制信号S_mc中的占空比降低的方式进行限制(步骤103)。之后，对表示功率模块12是过热预见状态或者短路预见状态的预见标志进行置位(步骤104)，并移至步骤101进行锁定信号S_lat的判定。
另外，处理器单元11在检测温度T是温度预见值Tth_pr以下的情况下(步骤102：否)，判定驱动电流I是否比驱动电流预见值Ith_pr大(步骤105)。接着，在驱动电流I比驱动电流预见值Ith_pr大的情况下(步骤105：是)，判定驱动电源2的电源电压Vp是否是电源电压预见值Vpth_pr以下(步骤106)。而且，在驱动电源2的电源电压Vp是电源电压预见值Vpth_pr以下的情况下(步骤106：是)，判定为功率模块12是短路预见状态，使上段侧的IGBT32a～32f以及下段侧的IGBT32a～32f双方都成为截止状态的死区时间td增加(步骤107)。之后，移至步骤104对预见标志进行置位，再移至步骤101进行锁定信号S_lat的判定。
另外，处理器单元11在驱动电流I是驱动电流预见值Ith_pr以下的情况下(步骤105：否)，或者在驱动电源2的电源电压Vp比电源电压预见值Vpth_pr大的情况下(步骤106：否)，判定供给至驱动电路22的控制电压Vcb是否是控制电压预见值Vcbth_pr以下(步骤108)。而且，在控制电压Vcb是控制电压预见值Vcbth_pr以下的情况下(步骤108：是)，判定为是电压降低预见状态而进行关闭处理使功率模块12停止，使电机3停止(步骤109)。此外，在控制电压Vcb比控制电压预见值Vcbth_pr大的情况下(步骤108：否)，判定为任意一个预见状态都未产生，不对预见标志进行置位而移至步骤101进行锁定信号S_lat的判定。
另一方面，处理器单元11在锁定信号S_lat是高电平的情况下(步骤101：是)，判定预见标志是否被置位(步骤110)。而且，在预见标志被置位的情况下(步骤110：是)，移至步骤109使电机3停止。与此相对，在预见标志未被置位的情况下(步骤110：否)，判定为锁定信号S_lat因噪声等的影响而成为高电平，将该锁定信号S_lat设为无效并返回到低电平(步骤111)，移至步骤101来进行锁定信号S_lat的判定。
接下来，对本实施方式的作用进行说明。处理器单元11在未检测出过热预见状态、短路预见状态以及电压降低预见状态的任意一个的情况下，将输入至处理器单元11的高电平的锁定信号S_lat推断为是受噪声等的影响而产生的，所以不会根据锁定信号S_lat判定为功率模块12发生异常。因此，即使因噪声等的影响而使锁定信号S_lat的电压电平错误地成为高电平，也不停止电机3，能够持续利用电机3的车辆的行驶。另外，在通过处理器单元11检测出过热预见状态的情况下，限制电机控制信号S_mc中的占空比，所以IGBT32a～32f成为导通状态的时间，即向IGBT32a～32f流入电流的时间变短，抑制它们的发热。并且，在通过处理器单元11检测出支路31u、31v、31w的短路预见状态的情况下，增加死区时间td，所以难以发生由切换IGBT32a～32f的导通截止状态的时间延迟引起的瞬间的短路。
接下来，对本实施方式的效果进行记载。
1)处理器单元11进行过热预见状态、短路预见状态以及电压降低预见状态的检测。在处理器单元11未检测出这些各预见状态的任意一个的情况下，未基于锁定了异常检测信号S_er的锁定信号S_lat判定为功率模块12发生了异常，所以能够减少错误判定为功率模块12异常。
2)在处理器单元11检测出过热预见状态的情况下，限制电机控制信号S_mc中的占空比的上限值，所以能够抑制IGBT32a～32f的发热。由此，通过过热检测电路42检测逆变器电路21的过热，能够避免成为需要停止电机3的状况。
3)在处理器单元11检测出支路31u、31v、31w的短路预见状态的情况下，使死区时间td增加(延长)，所以能够难以发生由切换IGBT32a～32f的导通截止状态的时间延迟引起的瞬间的短路。由此，通过短路检测电路43检测支路31u、31v、31w的短路，能够避免成为需要停止电机3的状况。
4)在处理器单元11检测出控制电压Vcb的电压降低预见状态的情况下，使功率模块12停止，所以能够在有可能产生控制电压Vcb降低而导致逆变器电路21不适当地工作的危险之前，迅速地进行失效安全处理。
此外，上述实施方式也能够以对其适当地进行了变更的以下的方式来实施。在上述实施方式中，作为供给至驱动电路22的控制电压Vcb，将通过升压电路24对控制电源13的电源电压Vc进行升压后的控制电压Vcb供给至驱动电路22，但并不限于此，例如也可以将控制电源13的电源电压Vc保持原样地供给至驱动电路22。
在上述实施方式中，短路检测电路43通过端子间电压Va～Vf、与端子间电压异常判定阈值Vxth_er的大小比较，检测出了支路31u、31v、31w的短路。但是，并不限于此，例如也可以通过流过逆变器电路21的驱动电流I、与驱动电流异常判定阈值Ith_er的大小比较来检测短路。
在上述实施方式中，基于通过功率模块12的温度传感器45检测的检测温度T检测出了过热预见状态，但并不限于此，也可以设置与功率模块12的温度传感器45分别设置的温度传感器，基于通过该传感器检测的温度来检测过热预见状态。同样，也可以设置与功率模块12的电压传感器47分别设置的检测控制电压Vcb的电压传感器47，基于由该传感器检测的控制电压来检测电压降低预见状态。
在上述实施方式中，基于通过电流传感器49检测的驱动电流I检测出了短路预见状态，但并不限于此，例如也可以基于通过相电流传感器35u、35v、35w检测的相电流Iu、Iv、Iw推断驱动电流，并基于该推断值检测短路预见状态。
在上述实施方式中，在a)驱动电源2的电源电压Vp比电源电压预见值Vpth_pr大，并且b)驱动电流I比驱动电流预见值Ith_pr大的情况下，判定为功率模块12是短路预见状态。但是，并不限于此，也可以只要a)或者b)任意一方的条件成立，就判定为功率模块12是短路预见状态。
并且在上述实施方式中，也可以仅基于通过电压传感器48检测的驱动电源2的电源电压Vp与电源电压预见值Vpth_pr的大小比较，或者仅基于通过电流传感器49检测的驱动电流I与驱动电流预见值Ith_pr的大小比较，来进行短路预见状态的检测。
在上述实施方式中，按照过热预见状态、短路预见状态、电压降低预见状态的顺序进行了这些各预见状态的检测，但进行各预见状态的检测的顺序能够适当地变更。在上述实施方式中，在检测出过热状态的情况下，设定占空比的上限值，从而与正常的情况相比，降低电机控制信号S_mc中的占空比。但是，并不限于此，例如也可以通过对运算出的占空指令值Du、Dv、Dw乘以零以上不足1的系数，来降低电机控制信号S_mc中的占空比。
在上述实施方式中，也可以在检测出过热预见状态的情况下，与正常的情况相比，不降低电机控制信号S_mc中的占空比。或者在上述实施方式中，也可以在即使检测出支路31u、31v、31w的短路预见状态的情况下也不增加死区时间td。
在上述实施方式中，也可以在检测出电压降低预见状态的情况下，不进行使功率模块12停止来使电机3停止的失效安全处理，而进行其他的处理。
在上述实施方式中，功率模块12检测了IGBT32a～32f的过热、支路31u、31v、31w的短路以及控制电源13的电压降低这3个异常，但并不限于此，只要检测这些异常中的至少一个异常即可。例如也可以不检测IGBT32a～32f的过热。此外，在该情况下，处理器单元11仅检测与功率模块12所进行的异常检测对应的预见状态即可。
在上述实施方式中，从功率模块12输出的异常检测信号S_er经由锁定电路41输入至处理器单元11，但并不限于此，也可以将异常检测信号S_er直接输入至处理器单元11。
在上述实施方式中，通过IGBT32a～32f构成了逆变器电路21，但并不限于此，例如也可以由FET(场效应型晶体管)等其他的功率半导体元件构成逆变器电路21。
在上述实施方式中，电力转换装置1向安装于车辆的行驶驱动用的电机3供给交流电力，但也可以向用于其他的用途的电机、电机以外的负载供给交流电力。

Claims (10)

1.一种电力转换装置，包括：
处理器单元，其输出控制信号；和
功率模块，其基于所述控制信号将从驱动电源供给的直流电力转换为交流电力，该电力转换装置的特征在于，
所述功率模块具备：
逆变器电路，其以并联的方式连接多个支路而成，所述多个支路具有以串联的方式连接的功率半导体元件；
驱动电路，其将基于控制电压对所述控制信号进行了放大的驱动信号输出至所述功率半导体元件；以及
异常检测电路，其进行所述功率半导体元件的过热、所述支路的短路、以及向所述驱动电路供给的控制电压的降低中的至少一个异常检测，将表示该异常检测的检测结果的异常检测信号输出至所述处理器单元，
所述处理器单元进行作为发生所述至少一个异常的前阶段的预见状态的检测，在未检测出该预见状态的情况下，即使所述异常检测信号为高电平，也不会判定为所述功率模块发生了所述异常。
2.根据权利要求1所述的电力转换装置，其特征在于，
在检测出所述功率半导体元件的过热的预见状态的情况下，与未检测出所述功率半导体元件的过热的预见状态的情况相比，所述处理器单元降低所述控制信号中的占空比。
3.根据权利要求1所述的电力转换装置，其特征在于，
在检测出所述支路的短路的预见状态的情况下，与未检测出所述支路的短路的预见状态的情况相比，所述处理器单元使高电位侧的所述功率半导体元件以及低电位侧的所述功率半导体元件双方成为截止状态的死区时间增加。
4.根据权利要求2所述的电力转换装置，其特征在于，
在检测出所述支路的短路的预见状态的情况下，与未检测出所述支路的短路的预见状态的情况相比，所述处理器单元使高电位侧的所述功率半导体元件以及低电位侧的所述功率半导体元件双方成为截止状态的死区时间增加。
5.根据权利要求1～4中任意一项所述的电力转换装置，其特征在于，
在检测出所述控制电压的电压降低的预见状态的情况下，所述处理器单元使所述功率模块停止。
6.根据权利要求1～4中任意一项所述的电力转换装置，其特征在于，
所述异常检测电路通过由温度传感器检测的所述功率半导体元件的检测温度与温度异常判定阈值的大小比较来检测所述功率半导体元件的过热，
所述处理器单元通过所述检测温度与表示比所述温度异常判定阈值低的温度的温度预见值的大小比较，来检测所述功率半导体元件的过热的预见状态。
7.根据权利要求1～4中任意一项所述的电力转换装置，其特征在于，
所述异常检测电路基于各所述功率半导体元件的端子间电压与端子间电压异常判定阈值的大小比较来检测所述支路的短路，
所述处理器单元基于所述驱动电源的电源电压与比表示发生了所述支路的短路这一情况的电源电压异常判定阈值小的电源电压预见值的大小比较来检测所述支路的短路的预见状态。
8.根据权利要求1～4中任意一项所述的电力转换装置，其特征在于，
所述异常检测电路基于各所述功率半导体元件的端子间电压与端子间电压异常判定阈值的大小比较来检测所述支路的短路，
所述处理器单元基于流过所述逆变器电路的驱动电流与比表示发生了所述支路的短路这一情况的驱动电流异常判定阈值小的驱动电流预见值的大小比较来检测所述支路的短路的预见状态。
9.根据权利要求7所述的电力转换装置，其特征在于，
所述异常检测电路基于各所述功率半导体元件的端子间电压与端子间电压异常判定阈值的大小比较来检测所述支路的短路，
所述处理器单元基于流过所述逆变器电路的驱动电流与比表示发生了所述支路的短路这一情况的驱动电流异常判定阈值小的驱动电流预见值的大小比较来检测所述支路的短路的预见状态。
10.根据权利要求1～4中任意一项所述的电力转换装置，其特征在于，
所述异常检测电路基于向所述驱动电路供给的控制电压与控制电压异常判定阈值的大小比较来检测所述控制电压的降低，
所述处理器单元基于向所述驱动电路供给的控制电压与比所述控制电压异常判定阈值小的控制电压预见值的大小比较来检测所述控制电压的电压降低的预见状态。
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