CN115943552A - 逆变器装置 - Google Patents

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gate voltage
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Abstract

本发明提供一种能够早期地检测出作为逆变器装置的输出的功率器件及栅极驱动的异常，安全地对逆变器装置进行停止控制的逆变器装置。逆变器装置(1)具备利用规定的阈值电压检测功率器件(20A)的栅极电压(VG)的栅极电压检测部(19)，所述规定的阈值电压是比功率器件(20A)的门限电压低的电压，通过在所述微控制器(10)中比较栅极驱动信号(40)与栅极电压检测信号(41)，从而在栅极电压的驱动路径和检测路径上形成信号环路，诊断功率器件(20A)的栅极电压(VG)有无异常。

Description

逆变器装置
技术领域
本发明涉及对功率器件驱动的异常诊断有效的逆变器装置。
背景技术
逆变器装置(以下有时简称为逆变器)是将直流电力转换为交流电力的装置，车载用逆变器装置利用由锂离子电池等的直流电力转换来的交流电力驱动、控制马达，由此控制车辆所需的驱动力。由于驱动马达的交流电力非常大，所以要求通过在故障发生时早期检测出故障而使马达安全地静止，来降低重大的故障风险的功能安全的应对措施。如果未能检测出发生的故障、或者检测延迟而导致车辆的安全控制延迟，则有时会由于二次故障的发生等而导致更重大的车辆的故障风险，早期检测出故障而使车辆安全地停止是很重要的。
通常，在车载用逆变器装置中，测量向马达输出的3相输出交流电流和输入的直流电压，对3相的上臂和下臂的功率器件进行切换控制，由此控制根据马达的转速而需要的扭矩来驱动马达。在该马达控制中测量的输出交流电流由于其电流响应根据马达的电感负载的大小而决定，因此不会产生急剧的电流变化。另外，由于在逆变器内搭载了大的电容器，所以输入直流电压也不易产生急剧的电压变化。因此，在这些输出交流电流、输入直流电压的测量中，由于难以在故障发生时立即检测出故障，所以存在可能发生由过电流、过温度引起的二次故障这样的技术问题。为了解决这些技术问题，公开了一种针对作为逆变器的输出的3相的上臂和下臂的各功率器件检测各种异常的方法。
例如，在专利文献1中，公开了“与具备大容量的电力用半导体模块的逆变器相关、尤其是与用于在逆变器的起动前检测在栅极布线(栅极线或发射极线)的至少一个中发生了断线、接触不良、或者忘记连接等异常的情况的逆变器装置及逆变器装置的异常检测方法相关”的技术。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013-247734号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
专利文献1所示的技术是“在逆变器的起动前的诊断期间，针对每个臂，检测出驱动信号为关断的状态下的臂内的各功率半导体元件的栅极端子与发射极端子之间的电压值、或者作为异常诊断用而从栅极驱动器向各驱动用栅极端子施加脉冲驱动的驱动信号时的栅极驱动器输出电压的上升时间，来作为诊断用数据，通过比较检测出的诊断用数据与规定值，由此在逆变器的起动前检测出栅极布线的异常”的技术。即，专利文献1所示的技术是在逆变器装置起动前诊断功率器件的断线的技术。然而，逆变器装置的故障模式除了断线以外还有短路等各种各样的模式，需要检测这些各种各样的故障，使逆变器装置安全地停止。
本发明的目的在于，提供一种能够早期检测出作为逆变器装置的输出的功率器件及栅极驱动的异常，安全地对逆变器装置进行停止控制的逆变器装置。
用于解决技术问题的手段
为了解决上述技术问题，本发明所涉及的逆变器装置具备：功率器件、驱动该功率器件的栅极驱动部、以及控制该栅极驱动部的微控制器，所述逆变器装置的特征在于，具备利用规定的阈值电压检测功率器件的栅极电压的栅极电压检测部，所述规定的阈值电压是比所述功率器件的门限电压低的电压，通过在所述微控制器中比较从所述微控制器输出的栅极驱动信号与所述栅极电压检测部输出的栅极电压检测信号，从而在栅极电压的驱动路径和检测路径上形成信号环路，诊断所述功率器件的栅极电压有无异常。另外，本发明所涉及的逆变器装置具备：功率器件、驱动该功率器件的栅极驱动部、以及控制该栅极驱动部的微控制器，所述逆变器装置的特征在于，具备利用以功率器件的源极电压为基准的规定的阈值电压检测功率器件的漏极电压的漏极电压检测部，通过在所述微控制器中比较从所述微控制器输出的栅极驱动信号与所述漏极电压检测部的漏极电压检测信号，从而在栅极电压的驱动路径和检测路径上形成信号环路，在所述功率器件中流过正方向电流时诊断所述功率器件有无异常。
发明效果
根据本发明，能够早期检测出功率器件及栅极驱动的异常，安全地停止逆变器装置。
上述以外的技术问题、构成及效果通过以下的实施方式的说明而明确。
附图说明
图1是第一实施例中的逆变器装置的概略构成图。
图2是第二实施例中的逆变器装置的概略构成图。
图3是第三实施例中的逆变器装置的概略构成图。
图4是第四、第五实施例中的逆变器装置的概略构成图。
图5是第六实施例中的逆变器装置的概略构成图。
图6是第三实施例至第六实施例中的空载时间控制的时序图。
图7是第三实施例至第六实施例中的空载时间控制的详细时序图。
图8是第一实施例至第六实施例中的故障诊断时的控制流程图。
图9是第一实施例至第六实施例中的故障诊断时的控制流程图。
具体实施方式
下面，使用附图对本发明的实施例进行说明。另外，在各图中对相同构成标记相同符号，对于重复的部分省略其详细的说明。
另外，图1至图5的各构成图、图6、图7的时序图以及图8、图9的流程图是本发明所涉及的实施方式的一例，并不限定权利要求。另外，作为功率器件的各端子的名称，统一为栅极端子、漏极端子、源极端子，但在IGBT的情况下，可以将漏极端子替换为集电极端子，将源极端子替换为发射极端子。功率器件以IGBT、SiC进行了记载，但可以将通过栅极电压控制导通与关断的切换的所有功率器件作为对象，也可以是IGBT、SiC、Si-MOSFET、GaN。另外，隔离器元件以变压器进行了记载，但可以将所有的隔离器元件作为对象，也可以是使用了光电耦合器或电容器的隔离器元件。
[第一实施例]
参照图1，对本发明的第一实施例所涉及的逆变器装置1进行说明。图1所示的逆变器装置1具备：高电压电池16(锂离子电池等)；与高电压电池16的正极侧端子VP及输出端子(输出电压)VO连接的上臂功率器件20A及上臂回流二极管21A；以及与输出电压VO及高电压电池16的负极侧端子VN连接的下臂功率器件22A及下臂回流二极管23A，逆变器装置1使这些上臂和下臂交替地导通、关断而切换输出电压，来驱动马达。另外，本实施例的上臂功率器件20A和下臂功率器件22A以IGBT记载。通常，车载用逆变器装置驱动由U相、V相、W相构成的3相马达，在此以1相的上下臂说明本实施例。其他2相由微控制器10控制为各自的交流输出，但与本实施例相关的构成是相同的，因此省略。另外，上臂功率器件20A和下臂功率器件22A由微控制器10分别进行PWM(Pulse Width Modulation：脉冲宽度调制)控制，但由于与本实施例相关的构成在上下臂中相同，所以关于上臂功率器件20A进行说明，关于下臂功率器件22A则进行省略。
图1所示的逆变器装置1具备微控制器(微机)10，在微控制器10的栅极驱动信号生成部11中，生成用于驱动马达的3相、上下6臂的功率器件的栅极驱动信号40。生成的上臂的栅极驱动信号40通过隔离器发送部13A、隔离器元件15A、隔离器接收部14A，在微控制器10所具备的低电压区域与功率器件(20A、22A)所具备的高电压区域之间的绝缘部24进行通信(绝缘间通信)，向栅极驱动部17进行信号传递，由栅极驱动部17驱动用于使上臂功率器件20A导通、关断的栅极电压VG。在此，栅极电阻18A是用于调整功率器件导通、关断时的输出电压VO的转换速率、或调整功率器件关断时的浪涌电压的栅极电阻。
在此，在本实施例中，具备用比功率器件的门限电压低的规定的阈值电压来判定(检测)栅极电压VG的栅极电压检测部19，并经由由隔离器发送部13B、隔离器元件15B、隔离器接收部14B构成的隔离器通信部，将栅极电压检测部19的检测结果(输出信号)作为栅极电压检测信号41传递至微控制器10。在微控制器10中，通过由栅极异常诊断部12比较(从栅极驱动信号生成部11输出的)栅极驱动信号40与(从栅极电压检测部19输出的)栅极电压检测信号41，在栅极电压检测信号41相对于栅极驱动信号40为期望的延迟时间的情况下进行正常判定，继续输出栅极驱动信号40。另一方面，在栅极电压检测信号41的上升、下降分别相对于栅极驱动信号40的上升、下降超过期望的延迟时间而产生了异常的延迟时间的情况下，由栅极异常诊断部12诊断栅极电压异常。另外，在栅极电压检测信号41固定为高电平或低电平一定时间的情况下，也同样诊断为栅极电压异常。当在栅极异常诊断部12中诊断出栅极电压的异常时，从栅极异常诊断部12向栅极驱动信号生成部11传递诊断结果，从而能够进行使上臂的栅极驱动信号40停止、并使下臂的栅极驱动信号43停止的控制。
这样一来，在本实施例中，具备用比功率器件的门限电压低的规定的阈值电压来判定(检测)栅极电压VG的栅极电压检测部19，并在微控制器10的栅极异常诊断部12中比较(从栅极驱动信号生成部11输出的)栅极驱动信号40与(从栅极电压检测部19输出的)栅极电压检测信号41，诊断正常动作，由此，在栅极电压VG的驱动路径(从微控制器10经由栅极驱动部17连接到功率器件的栅极电压VG的路径)和栅极电压VG的检测路径(从功率器件的栅极电压VG经由栅极电压检测部19连接到微控制器10的路径)上形成信号环路，在微控制器10的栅极异常诊断部12中诊断栅极电压VG有无异常，从而能够可靠地诊断栅极电压VG的正常动作。例如，无论是在从微控制器10到栅极电压VG的信号路径中发生了断线或短路等故障的情况下，还是在从栅极电压VG到微控制器10的检测路径中发生了断线或短路等故障的情况下，都能够由微控制器10的栅极异常诊断部12在PWM1周期的期间内可靠地诊断异常。
另外，通过该早期的异常诊断，能够使上臂的栅极驱动信号40及下臂的栅极驱动信号43早期停止，能够在异常发生时使逆变器装置1早期地进行安全停止控制。
[第二实施例]
参照图2，对本发明的第二实施例所涉及的逆变器装置2进行说明。图2所示的逆变器装置2除了图1所示的第一实施例的构成之外，还具备漏极电压检测部30和漏极异常诊断部25。上臂功率器件20B的漏极端子与整流二极管31的阴极连接，整流二极管31的阳极与漏极电压检测部30连接，由此，在上臂功率器件20B导通时，由漏极电压检测部30检测上臂功率器件20B的漏极电压相对于源极电压(输出电压VO)降低的情况。在此，漏极电压检测部30用上臂功率器件20B的源极电压(输出电压VO)来检测漏极电压，但也可以用以源极电压(输出电压VO)为基准的规定的阈值电压进行检测。由漏极电压检测部30检测出的信号经由隔离器发送部13C、隔离器元件15C、隔离器接收部14C，作为漏极电压检测信号42向微控制器10传递。微控制器10的漏极异常诊断部25通过比较(从栅极驱动信号生成部11输出的)栅极驱动信号40和(从漏极电压检测部30输出的)漏极电压检测信号42，来诊断上臂功率器件20B的漏极电压的正常动作。另外，在漏极异常诊断部25中诊断漏极电压异常的情况下的控制与第一实施例相同。
在此，由于逆变器装置2向马达输出交流电流，所以从输出端子VO输出的交流电流中电流的方向沿正方向与反方向变化。若设从输出端子VO流向马达的电流方向为正方向，相反从马达侧向输出端子VO流动的电流方向为反方向，则在电流沿正方向流动的情况下，在上臂功率器件20B导通时，电流在上臂功率器件20B中流动，在上臂功率器件20B关断时，电流在下臂回流二极管23B中流动。相反，在电流沿反方向流动的情况下，在下臂功率器件22B导通时，电流在下臂功率器件22B中流动，在下臂功率器件22B关断时，电流在上臂回流二极管21B或上臂功率器件20B中流动。即，在电流沿反方向流动的情况下，即使上臂功率器件20B导通，由于电流在上臂回流二极管21B中流动，所以上臂功率器件20B的漏极电压相对于源极电压降低。
于是，由微控制器10的漏极异常诊断部25进行的漏极电压的诊断能够在功率器件中流过正方向的电流的情况下进行。通常，由车载用逆变器装置驱动的3相马达能够感测各相中的每1相的交流电流并将其用于微控制器的运算，判定电流是正方向还是反方向。由此，在电流沿正方向流动时，能够诊断上臂功率器件20B的导通关断动作是否正常，在电流沿反方向流动时，能够诊断构成逆臂的下臂功率器件22B的导通关断动作是否正常。
这样一来，在本实施例中，具备在作为输出的上臂功率器件20B中流过正方向的电流的条件下，根据以上臂功率器件20B的源极电压为基准的规定的阈值电压来判定(检测)上臂功率器件20B的漏极电压的漏极电压检测部30，并在微控制器10的漏极异常诊断部25中比较(从栅极驱动信号生成部11输出的)栅极驱动信号40与(从漏极电压检测部30输出的)漏极电压检测信号42，诊断正常动作，由此，在栅极电压VG的驱动路径(从微控制器10经由栅极驱动部17连接到上臂功率器件20B的路径)和漏极电压的检测路径(从上臂功率器件20B经由漏极电压检测部30连接到微控制器10的路径)上形成信号环路，在微控制器10的漏极异常诊断部25中诊断上臂功率器件20B有无异常，从而能够可靠地诊断上臂功率器件20B的正常动作(导通关断动作)。例如，无论是在从微控制器10到栅极电压VG的信号路径中发生了断线或短路等故障的情况下，还是在上臂功率器件20B发生了断线或短路等故障的情况下，抑或是在从上臂功率器件20B的漏极电压到微控制器10的检测路径中发生了断线或短路等故障的情况下，都能够由微控制器10的漏极异常诊断部25在PWM1周期的期间内可靠地诊断异常。在输出中流通反方向的电流的条件下，同样能够可靠地诊断下臂功率器件22B的正常动作。
另外，通过该早期的异常诊断，能够使上臂的栅极驱动信号40及下臂的栅极驱动信号43早期停止，能够在异常发生时使逆变器装置2早期地进行安全停止控制。
另外，如图2所示，第二实施例的逆变器装置2具备以规定的阈值电压检测功率器件的栅极电压VG的栅极电压检测部19、以及以规定的阈值电压检测漏极电压的漏极电压检测部30，利用微控制器10对栅极驱动信号40与栅极电压检测信号41进行比较诊断，并对栅极驱动信号40与漏极电压检测信号42进行比较诊断，从而能够早期诊断栅极电压VG的正常的驱动和正常的检测、以及功率器件的正常的驱动和正常的检测。即，通过始终监视驱动功率器件的栅极电压、漏极电压，能够早期检测异常(的有无)，安全地对逆变器装置进行停止控制。
[第三实施例]
参照图3的构成图、图6及图7的时序图，对本发明的第三实施例所涉及的逆变器装置3进行说明。图3所示的逆变器装置3除了图2所示的第二实施例的构成之外，还在微控制器10中具备空载时间控制部44，对该空载时间控制部44连接下臂的栅极电压检测信号32和上臂的栅极电压检测信号41。另外，作为功率器件，具备以SiC记载的上臂功率器件26A及下臂功率器件28A。
在此，如图6的左图所示，在逆变器装置中，为了控制输出电压VO的平均电压，通过比较作为目标的输出电压VO的控制电压66与恒定周期的载波67，来进行基本栅极驱动信号68的PWM生成。另外，为使上臂和下臂不会同时导通，需要控制上臂和下臂双方都关断的空载时间Td1、Td2。通常，该空载时间Td1、Td2被设定为固定时间，所以如图6的左图所示，从基本栅极驱动信号68中减去Td1、Td2的固定的空载时间的量的时间，生成上臂的栅极驱动信号和下臂的驱动信号，驱动各个臂。该固定的空载时间需要设定为，考虑到输出电流的最大值或最小值、功率器件的阈值偏差、栅极驱动部的能力偏差、栅极驱动调整电阻的偏差等各种偏差要素的最坏情况而使得上臂和下臂不会同时导通的时间。
另一方面，在该空载时间期间，上臂和下臂的功率器件双方都关断，输出电流经由上臂或下臂的回流二极管(27A、29A)流动，在该空载时间期间回流二极管(27A、29A)的热损耗变大。
在本实施例中，如图6的右图所示，在基本栅极驱动信号68为Hi电平时，通过空载时间控制部44，如果下臂的栅极电压检测信号32下降，则使上臂的栅极驱动信号40上升，同样地，在基本栅极驱动信号68为Low电平时，通过空载时间控制部44，如果上臂的栅极电压检测信号41下降，则使下臂的栅极驱动信号43上升。另外，上臂及下臂的栅极驱动信号40及栅极驱动信号43的下降分别与基本栅极驱动信号68的下降及上升同步。由此，主动地(非固定地)对上臂和下臂都关断的空载时间Td1A、Td1B、Td1C、Td2A、Td2B、Td2C进行可变控制。
这样一来，在本实施例中，利用根据逆臂的栅极电压检测信号的下降而使该臂的栅极驱动信号上升的控制、换言之，根据对向功率器件的栅极电压检测信号生成该功率器件的栅极驱动信号的控制、进一步换言之，根据该臂(功率器件)的栅极电压检测信号生成逆臂(对向功率器件)的栅极驱动信号的控制，从而检测下臂的栅极电压充分降低而下臂关断这一情况，使上臂导通，由此，能够在防止上臂和下臂同时导通的同时，使得在输出电流条件、功率器件的阈值偏差、栅极驱动部的能力偏差、栅极驱动调整电阻等的各种偏差条件下，空载时间主动地可变，从而能够缩短空载时间。通过该空载时间的缩短，能够减少在空载时间期间回流二极管产生的热损耗。
进一步地，在逆臂的栅极电压固定于高电平地发生故障的情况下，由于逆臂的栅极电压检测信号不会下降，因此该臂的栅极驱动信号不会变为Hi，也能够避免逆臂的故障引起的上下臂的同时导通。
通过该空载时间的缩短而发挥回流二极管的热损耗的减少效果的，是SiC等在正方向和反方向上都能够流通电流的功率器件。在功率器件为SiC的情况下，如果在回流二极管中使用SiC的体二极管，则由于体二极管的正方向电压较大，二极管的损耗也较大，因此效果较大。
在此，图7示出更详细的时序图，这是在上臂中流过正方向电流时的时序图。如图7的右图所示，通过用栅极电压检测部19的比较电压Vgref检测上臂的栅极电压，从而检测出上臂功率器件26A的关断，使下臂的栅极驱动信号43上升，同样地，通过用比较电压Vgref检测下臂的栅极电压，从而检测出下臂功率器件28A的关断，使上臂的栅极驱动信号40上升，由此，能够缩短空载时间期间在回流二极管中流过电流的期间。
基于该控制的空载时间的缩短能够通过缩短从栅极电压检测部19到微控制器10的信号传递的时间而进一步缩短。通常，通过将分立半导体集成在一个半导体中，能够利用由器件尺寸的减小引起的寄生电容等的减小来使信号传递高速化，在本实施例中，通过将栅极电压检测部19以及由隔离器发送部13B、隔离器元件15B、隔离器接收部14B构成的隔离器通信部集成(内置)在栅极驱动IC中，能够将栅极电压的状态高速地传递给微控制器10，增大空载时间的缩短效果。
[第四实施例]
参照图4的构成图、图8的故障诊断时的逆变器装置的控制流程图，对本发明的第四实施例所涉及的逆变器装置4进行说明。图4所示的逆变器装置4除了图3所示的第三实施例的构成之外，还具备微控制器10的过电流诊断部53、过温度诊断部69，并具备根据过电流诊断部53、过温度诊断部69、漏极异常诊断部25以及栅极异常诊断部12的诊断结果来判定该臂的异常诊断的内容的异常判定部52。在微控制器10的异常判定部52中，按照图8所示的故障诊断时的逆变器装置的控制流程图，根据该臂的异常内容对逆变器装置进行停止控制。
在此，通常在车载用逆变器装置中，作为故障诊断时的输出(功率器件)的停止控制，包括：续流控制，对3相的全部上下臂这6个臂全部进行关断控制，利用回流二极管将3相的回流电流再生至高电压电池；上臂主动短路控制，使3相的上臂这3个臂全部导通，反过来使3相的下臂这3个臂全部关断，由此利用上臂进行再生；以及下臂主动短路控制，相反地使3相的下臂这3个臂全部导通，反过来使3相的上臂这3个臂全部关断，由此利用下臂进行再生。上下的主动短路控制通过使各3相的输出电压与高电压蓄电池的正极侧端子VP或负极侧端子VN短路，从而吸收来自马达的再生能量，使马达产生停止方向的强扭矩，能够使马达早期停止。另一方面，在续流控制中，仅通过上臂或下臂的回流二极管将来自马达的再生电流再生，而输出电压不固定，因此使马达停止的扭矩较弱，使马达停止需要花费时间。在发生故障时，通过3相主动短路使马达早期停止，作为车辆更安全，但在故障内容的判定有误而实施了主动短路的情况下，有时会发生未预期的二次故障等。因此，需要准确地判定故障的内容，选择是续流控制还是基于上下的主动短路控制的停止。
图8的故障诊断时的控制流程是事先决定了停止控制的逆变器装置的故障诊断时的控制流程。在异常判定部52中，根据栅极异常诊断部12、漏极异常诊断部25、过电流诊断部53、过温度诊断部69的结果，在发生了某种异常诊断的情况下，在故障发生判断(S70)中成为“是”的流程，选择停止控制。
在停止控制判断(S71)中，判断事先设定的停止控制是否为续流，如果为“是”，则进行续流停止控制(S77)。如果为“否”，则成为在停止控制判断(S72)中判断停止控制是上臂主动短路还是下臂主动短路的流程，在故障臂判断(S73、S75)中是上下臂发生故障的情况下，成为续流停止控制(S77)。另外，如果在故障臂判断(S73、S75)中是主动短路的对象臂发生故障，则同样成为续流停止控制(S77)。即使在故障臂判断(S73、S75)中对象臂没有故障的情况下，在主动短路的对象臂的逆臂为栅极固定导通的情况下，在栅极固定导通判断(S74、S76)中判定为“是”，也成为续流停止控制(S77)。在发生了栅极固定导通的故障的情况下，有可能在使逆臂导通的同时发生导通从而发生由大电流引起的二次故障，因此上下臂都通过续流控制进行关断控制。在故障臂判断(S73、S75)中主动短路的对象臂没有故障、并且在栅极固定导通判断(S74、S76)中主动短路的对象臂的逆臂并未栅极固定导通的情况下，分别选择上臂主动短路(S78)、下臂主动短路(S79)，实施停止控制。
即，本实施例的异常判定部52根据第一、第二实施例中说明的由栅极异常诊断部12根据栅极电压检测信号41检测到的该臂的异常、由漏极异常诊断部25根据漏极电压检测信号42检测到的该臂的异常等，变更其他臂(3相的上下臂这6个臂中、该臂以外的臂)的停止控制。
这样一来，在本实施例中，通过在异常发生时不仅针对每个臂诊断各臂的异常判定，还诊断栅极电压的固定导通等异常，能够在防止二次故障的同时实施逆变器装置4的安全的停止控制。
在此，在图4所示的逆变器装置4中，具备用于检测上臂功率器件26B的过温度的热敏电阻61，由过温度诊断部69诊断与基准电压VREF连接的电阻62和热敏电阻61的分压电压。该过温度的检测方法示出一例，也可以是使用热敏二极管64(参照图5)的过温度检测。
另外，关于向漏极异常诊断部25传送漏极电压检测信号42的漏极电压检测部，将与整流二极管31连接的电阻47、48和电阻49串联连接在VCC电位与VO之间，在比较器45中利用检测电压Vd检测漏极电压相对于源极电压的变化，从而检测漏极电压的异常。但是，该漏极电压的检测方法为一例，也可以是基于其他检测电路的检测方法。进一步地，为了用过电流诊断部53进行过电流诊断，转用用于检测漏极电压的整流二极管31和电阻47、48、49的构成，经由电阻50利用检测电压Voc检测在上臂功率器件26B导通时由于漏极电压没有充分降低所以在上臂功率器件26B中产生过电流的情况。
在此，示出了与漏极电压检测部共用整流二极管31、电阻47、48、49、电容46的例子，但也可以不共用而是采用专用的构成。
另外，向栅极异常诊断部12传送栅极电压检测信号41的栅极电压检测部构成为通过比较器60以检测电压Vgref进行检测，该检测电压Vgref是比上臂功率器件26B的阈值电压低的电压，比较器60能够检测出栅极电压VG输出比检测电压Vgref低的电压即Low、上臂功率器件26B关断的情况。
进一步地，经由反相器元件57连接并驱动栅极电压的PMOS 58、NMOS 59的源极电势连接到VCC和VEE，VCC足够高以导通栅极电压，VEE为了使栅极电压关断而被供给上臂功率器件26B的源极电势的VO电势或比VO电势低的负电势。
栅极驱动调整用栅极电阻18B的值为了上臂功率器件26B导通时的输出转换速率控制或输出浪涌电压控制而被调整。同样地，栅极驱动调整用栅极电阻18C的值为了上臂功率器件26B关断时的输出转换速率控制或输出浪涌电压控制而被调整。
虽然示出了这些栅极驱动部、栅极电压检测部、过电流检测部、漏极电压检测部、过温度检测部的详细电路例，但仅是一例，并不限定权利要求。
[第五实施例]
参照图4的构成图、图9的故障诊断时的逆变器装置的控制流程图，对本发明的第五实施例所涉及的逆变器装置5进行说明。图9的故障诊断时的控制流程是没有事先决定故障发生时的停止控制、根据故障的内容能够以最短时间停止马达的停止控制流程。
首先，在异常判定部52中，当在故障发生判断(S70)中诊断出故障时，在栅极固定导通判断(S80)中判定故障是否在上下臂中的哪一个中都没有栅极固定导通。在上下臂中的某一个中发生了栅极固定导通的故障的情况下，有可能在使逆臂导通的同时发生导通从而发生由大电流引起的二次故障，因此上下臂都通过续流控制进行关断控制(S77)。在栅极固定导通判断(S80)中没有发生栅极固定导通的故障的情况下，在故障臂判断(S81)中根据故障臂进行停止控制。在故障臂判断(S81)中，在上下两个臂都发生故障的情况下，通过续流停止控制(S77)进行停止控制。在故障臂判断(S81)中为下臂的故障的情况下，通过上臂主动短路停止控制(S78)进行停止控制。同样地，在故障臂判断(S81)中为上臂的故障的情况下，通过下臂主动短路停止控制(S79)进行停止控制。
即，与第四实施例同样地，本实施例的异常判定部52根据第一、第二实施例中说明的由栅极异常诊断部12根据栅极电压检测信号41检测到的该臂的异常、由漏极异常诊断部25根据漏极电压检测信号42检测到的该臂的异常等，变更其他臂(3相的上下臂这6个臂中、该臂以外的臂)的停止控制。
这样一来，在本实施例中，通过针对每个臂诊断栅极电压的固定导通等异常，能够在防止二次故障的同时实施逆变器装置5的安全的停止控制。
在此，在图8、图9的控制流程中，作为主动短路仅以3相主动短路为例进行了记载，但也可以判断异常诊断的内容，使3相中的仅2相或仅1相短路。
[第六实施例]
参照图5的构成图、图8、图9的故障诊断时的逆变器装置的控制流程图，对本发明的第六实施例所涉及的逆变器装置6进行说明。图5所示的逆变器装置6从图4所示的第四(或第五)实施例的构成变更为上臂功率器件20C和下臂功率器件22C，示出IGBT的电路构成。在将IGBT作为功率器件的情况下，作为过电流检测的方法，通过在过电流检测用发射极端子上连接分流电阻63，经由电阻50利用比较器51的检测电压Voc检测流过分流电阻63的电流和在分流电阻63上产生的电压，由此检测流过上臂功率器件20C的过电流。
另外，作为检测上臂功率器件20C的过温度的方法，通过温度检测部65检测内置在上臂功率器件20C中的热敏二极管64的正方向电压的降低，检测过温度。
这样一来，过电流检测和过温度检测的方法根据功率器件的种类而不同，但本实施例中所示的图8、图9的诊断流程同样能够适用。
另外，本发明不限于上述实施例，包含各种各样的变形例。
例如，上述实施例是为了以易于理解的方式说明本发明而做的详细说明，但并非一定限定于具备说明过的所有构成。另外，可以将某一实施例的构成的一部分置换成其他实施例的构成，另外，还可对某一实施例的构成加上其他实施例的构成。此外，可以对各实施例的构成的一部分进行其他构成的追加、删除、替换。
另外，控制线和信息线表示在说明上被认为是必要的，在产品上不一定示出全部的控制线和信息线。实际上，可以认为几乎所有的构成都相互连接。
符号说明
1：逆变器装置(第一实施例)
2：逆变器装置(第二实施例)
3：逆变器装置(第三实施例)
4：逆变器装置(第四实施例)
5：逆变器装置(第五实施例)
6：逆变器装置(第六实施例)
10：微控制器(微机)
11：栅极驱动信号生成部
12：栅极异常诊断部
13A、13B、13C、13D、13E：隔离器发送部
14A、14B、14C、14D、14E：隔离器接收部
15A、15B、15C、15D、15E：隔离器元件
16：高电压电池
17：栅极驱动部
18A、18B、18C、18D、18E：栅极驱动调整用栅极电阻
19：栅极电压检测部
20A、20B、20C：上臂功率器件
21A、21B、21C：上臂回流二极管
22A、22B、22C：下臂功率器件
23A、23B、23C：下臂回流二极管
24：绝缘部
25：漏极异常诊断部
26A、26B：上臂功率器件
27A、27B：上臂回流二极管
28A、28B：下臂功率器件
29A、29B：下臂回流二极管
30：漏极电压检测部
31：整流二极管
32：下臂栅极电压检测信号
40：上臂栅极驱动信号
41：栅极电压检测信号
42：漏极电压检测信号
43：下臂栅极驱动信号
44：空载时间控制部
45：比较器
46：电容
47、48、49、50：电阻
51：比较器
52：异常判定部
53：过电流诊断部
57：逆变器元件
58：PMOS
59：NMOS
60：比较器
61：热敏电阻
62：电阻
63：分流电阻
64：热敏二极管
65：温度检测部
66：控制电压
67：载波
68：基本栅极驱动信号
69：过温度诊断部
S70：故障发生判断
S71、S72：停止控制判断
S73、S75、S81：故障臂判断
S74、S76、S80：栅极固定导通判断
S77：续流停止控制
S78：上臂主动短路停止控制
S79：下臂主动短路停止控制。

Claims (7)

1.一种逆变器装置，其具备：功率器件、驱动该功率器件的栅极驱动部、以及控制该栅极驱动部的微控制器，所述逆变器装置的特征在于，
具备利用规定的阈值电压检测功率器件的栅极电压的栅极电压检测部，所述规定的阈值电压是比所述功率器件的门限电压低的电压，通过在所述微控制器中比较从所述微控制器输出的栅极驱动信号与所述栅极电压检测部输出的栅极电压检测信号，从而在栅极电压的驱动路径和检测路径上形成信号环路，诊断所述功率器件的栅极电压有无异常。
2.一种逆变器装置，其具备：功率器件、驱动该功率器件的栅极驱动部、以及控制该栅极驱动部的微控制器，所述逆变器装置的特征在于，
具备利用以功率器件的源极电压为基准的规定的阈值电压检测功率器件的漏极电压的漏极电压检测部，通过在所述微控制器中比较从所述微控制器输出的栅极驱动信号与所述漏极电压检测部的漏极电压检测信号，从而在栅极电压的驱动路径和检测路径上形成信号环路，在所述功率器件中流过正方向电流时诊断所述功率器件有无异常。
3.根据权利要求1所述的逆变器装置，其特征在于，
通过根据所述栅极电压检测信号生成逆臂的栅极驱动信号，从而防止上下臂同时导通，通过对上下臂都关断的空载时间进行可变控制，由此缩短空载时间，减少空载时间期间中的所述功率器件的损耗。
4.根据权利要求3所述的逆变器装置，其特征在于，
所述功率器件是SiC。
5.根据权利要求1所述的逆变器装置，其特征在于，
根据所述栅极电压检测信号检测由该功率器件构成的臂的异常，根据检测到的异常改变其他臂的停止控制。
6.根据权利要求1所述的逆变器装置，其特征在于，
通过将所述栅极电压检测部和将所述栅极电压检测部的输出信号传递给所述微控制器的隔离器通信部内置在栅极驱动IC中，来将栅极电压的状态高速地传递给所述微控制器。
7.根据权利要求2所述的逆变器装置，其特征在于，
根据所述漏极电压检测信号检测由该功率器件构成的臂的异常，根据检测到的异常改变其他臂的停止控制。
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