DE102020112679A1 - Fahrzeugantriebsvorrichtung - Google Patents

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Abstract

Eine Fahrzeugantriebsvorrichtung (5) umfasst einen Wechselrichter (10), der einen Motor (M1) antreibt. Der Wechselrichter (10) umfasst: eine dreiphasige Brückenschaltung (40), die eine Mehrzahl von Schaltelementen (S1 bis S6) umfasst; einen dreiphasigen Kurzschluss (33), der drei Phasen des Motors (M1) über die dreiphasige Brückenschaltung (40) kurzschließt; und eine Steuerschaltung (20). Die Steuerschaltung (20) umfasst: einen Mikroprozessor (50), der die dreiphasige Brückenschaltung (40) antreibt; eine Fehlfunktionsmeldeschaltung (61), die ein Fehlfunktionsmeldesignal (s12) ausgibt, wenn der Mikroprozessor (50) eine Fehlfunktion hat; und eine Verriegelungsschaltung (63), die das von der Fehlfunktionsmeldeschaltung (61) ausgegebene Fehlfunktionsmeldesignal (s12) hält. Die Steuerschaltung (20) gibt ein dreiphasiges Kurzschlussantriebssignal (s2) aus, das den dreiphasigen Kurzschluss (33) antreibt, basierend auf dem Fehlfunktionsmeldesignal (s12), das von der Verriegelungsschaltung (63) gehalten wird.

Description

  • Bereich
  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Fahrzeugantriebsvorrichtung, die ein Fahrzeug durch Steuerung des Motorantriebs antreibt.
  • Hintergrund
  • Aufgrund von Kraftstoffeffizienzvorschriften und CO2-Vorschriften werden Fahrzeuge, wie zum Beispiel Elektrofahrzeuge (EVs), Hybrid-Elektrofahrzeuge (HEVs), Plug-in-Hybridfahrzeuge (PHVs) und Brennstoffzellenfahrzeuge (FCVs), zunehmend elektrifiziert. Um die elektrische Effizienz der Fahrzeuge zu erhöhen, werden zunehmend Permanentmagnetmotoren als Fahrzeugantriebsmotoren eingesetzt.
  • Permanentmagnetmotoren sind hocheffizient, da sie keinen Erregerstrom benötigen; die durch den magnetischen Feldfluss des Permanentmagneten erzeugte induzierte Spannung steigt jedoch proportional zur Rotationsgeschwindigkeit (im Folgenden auch als Drehzahl oder Winkelgeschwindigkeit bezeichnet), und übersteigt eine Ausgangsspannung eines Wechselrichters, wenn die Drehzahl eine bestimmte Drehzahl oder höher erreicht. Wenn also ein Permanentmagnetmotor mit hoher Drehzahl rotiert, wird eine Magnetflussschwächungssteuerung durchgeführt, um die durch den Feldmagnetfluss des Permanentmagneten erzeugte induzierte Spannung zu hemmen.
  • In der Zwischenzeit, wenn z.B. eine Anomalie in der Fahrzeugantriebsvorrichtung, die zum Zeitpunkt der Regeneration aufgetreten ist, ein Relais zwischen dem Wechselrichter und einer Hochspannungsbatterie öffnet und einen Kontaktausfall mit einem Anschluss der Hochspannungsbatterie verursacht und somit zu einer Unterbrechung eines Pfades zur Rückgewinnung von Regenerativstrom führt, kann eine hohe induzierte Spannung, die durch die Rotation des Permanentmagnetmotors erzeugt wird, zu einem Ausfall von Schaltelementen des Wechselrichters führen.
  • Um dem entgegenzuwirken, wird eine dreiphasige Kurzschlusssteuerung durchgeführt, bei der die drei Phasen des Permanentmagnetmotors in einen Kurzschlusszustand versetzt werden und die vom Permanentmagnetmotor induzierte Spannung eliminiert wird. Um ein Beispiel für die dreiphasige Kurzschlusssteuerung zu veranschaulichen, wird in der Patentliteratur (PTL) 1 eine Fahrzeugantriebsvorrichtung offenbart, die Folgendes umfasst: einen Wechselrichter, der einen Permanentmagnetmotor antreibt; einen Anomaliedetektor, der eine Anomalie wie z.B. eine Überspannung, die im Wechselrichter auftritt, erkennt; und einen dreiphasigen Kurzschluss, der den Wechselrichter in einen dreiphasigen Kurzschlusssteuerzustand versetzt. Bei dieser Fahrzeugantriebsvorrichtung wird der Wechselrichter, wenn der Anomaliedetektor eine Anomalie feststellt, von einem dreiphasigen Pulsbreitenmodulations- (PWM-) Steuerzustand in den dreiphasigen Kurzschlusssteuerzustand geschaltet, um die Überspannung am Wechselrichter zu reduzieren.
  • Zitationsliste
  • Patentliteratur
  • PTL 1: Japanische ungeprüfte Patentanmeldung, Publikations-Nr. 2015-198503
  • Zusammenfassung
  • Technisches Problem
  • Gemäß der in der PTL 1 offenbarten Fahrzeugantriebsvorrichtung wird jedoch beim Auftreten einer Überspannung eine dreiphasige Kurzschlusssteuerung durch die Hardware zwangsweise durchgeführt, auch wenn die Überspannung gehemmt werden kann. Daher besteht die Gefahr, dass durch die erzwungene Durchführung der dreiphasigen Kurzschlusssteuerung ein unnötiges Bremsmoment erzeugt wird, selbst wenn die Überspannung gehemmt werden kann, indem z.B. als Reaktion auf die vorherige Erkennung einer potenziellen Überspannung, die auf ein fast geöffnetes Relais oder einen potenziellen Kontaktausfall in einem Batteriepol zurückzuführen ist, eine Magnetflussschwächungssteuerung durchgeführt wird. Um dem zu begegnen, ist eine Konfiguration denkbar, bei der der Mikroprozessor die Überspannung im Voraus erkennt, auswählt, ob z.B. die Magnetflussschwächungssteuerung oder die dreiphasige Kurzschlusssteuerung durchgeführt werden soll, und die dreiphasige Kurzschlusssteuerung durchführt, wenn die Überspannung selbst auf Kosten der Erzeugung eines Bremsmoments gehemmt werden muss. Bei dieser Konfiguration wird jedoch bei Fehlfunktion des Mikroprozessors durch den Permanentmagnetmotor eine große induzierte Spannung erzeugt, so dass die dreiphasige Kurzschlusssteuerung bei Bedarf nicht durchgeführt werden kann.
  • Die vorliegende Offenbarung bietet eine zuverlässige Fahrzeugantriebsvorrichtung, die in der Lage ist, eine dreiphasige Kurzschlusssteuerung durchzuführen, selbst wenn der Mikroprozessor eine Fehlfunktion aufweist.
  • Lösung des Problems
  • Eine Fahrzeugantriebsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist eine Fahrzeugantriebsvorrichtung mit einem Wechselrichter, der einen Permanentmagnetmotor antreibt, wobei der Wechselrichter umfasst: eine dreiphasige Brückenschaltung mit einer Mehrzahl von Schaltelementen; einen dreiphasigen Kurzschluss, der drei Phasen des Permanentmagnetmotors über die dreiphasige Brückenschaltung kurzschließt; und eine Steuerschaltung. Die Steuerschaltung umfasst: einen Mikroprozessor, der die dreiphasige Brückenschaltung antreibt; eine Fehlfunktionsmeldeschaltung, die ein Fehlfunktionsmeldesignal ausgibt, wenn der Mikroprozessor eine Fehlfunktion aufweist; und eine Verriegelungsschaltung, die das von der Fehlfunktionsmeldeschaltung ausgegebene Fehlfunktionsmeldesignal hält. Die Steuerschaltung gibt ein dreiphasiges Kurzschlussantriebssignal aus, das den dreiphasigen Kurzschluss, basierend auf dem von der Verriegelungsschaltung gehaltenen Fehlfunktionsmeldesignal, antreibt.
  • Vorteilhafte Effekte
  • Eine Fahrzeugantriebsvorrichtung nach einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist in der Lage, eine dreiphasige Kurzschlusssteuerung durchzuführen, selbst wenn der Mikroprozessor eine Fehlfunktion aufweist, und ist in der Lage, die Zuverlässigkeit der Fahrzeugantriebsvorrichtung zu erhöhen.
  • Figurenliste
    • [1] 1 ist eine schematische Darstellung eines Beispiels eines Elektrofahrzeugs mit einer Fahrzeugantriebsvorrichtung gemäß der Ausführungsform 1.
    • [2] 2 ist ein Schaltplan, der ein Beispiel eines Wechselrichters, eines Permanentmagnetmotors und einer Batterie zeigt, die gemäß der Ausführungsform 1 in die Fahrzeugantriebsvorrichtung eingebaut sind.
    • [3] 3 ist ein Schaltplan, der ein Beispiel für eine dreiphasige Brückenschaltung zeigt, die in den Wechselrichter der Fahrzeugantriebsvorrichtung gemäß der Ausführungsform 1 eingebaut ist.
    • [4] 4 ist ein Schaltplan, der ein Beispiel für eine Prozessoranomalieerkennungsschaltung zeigt, die in einer Steuerschaltung einer Fahrzeugantriebsvorrichtung gemäß der Ausführungsform 1 eingebunden ist.
    • [5] 5 veranschaulicht eine Ausgangsspannung eines Rotationspositionssensors, die an einen Permanentmagnetmotor abgegeben wird, der in der Fahrzeugantriebsvorrichtung gemäß der Ausführungsform 1 enthalten ist.
    • [6] 6 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel für den Betrieb der Fahrzeugantriebsvorrichtung gemäß der Ausführungsform 1 zeigt.
    • [7] 7 ist ein Schaltplan, der ein Beispiel für eine Prozessoranomalieerkennungsschaltung gemäß der Ausführungsform 2 zeigt.
    • [8] 8 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel für den Betrieb einer Fahrzeugantriebsvorrichtung gemäß der Ausführungsform 2 zeigt.
    • [9] 9 ist eine schematische Darstellung, die ein weiteres Beispiel für ein Elektrofahrzeug mit einer Fahrzeugantriebsvorrichtung zeigt.
    • [10] 10 ist eine schematische Darstellung, die ein weiteres Beispiel für ein Elektrofahrzeug mit einer Fahrzeugantriebsvorrichtung zeigt.
    • [11] 11 ist eine schematische Darstellung eines Beispiels für ein Elektrofahrzeug mit einer Fahrzeugantriebsvorrichtung gemäß der Ausführungsform 3.
    • [12] 12 ist ein Schaltplan, der ein Beispiel für die Fahrzeugantriebsvorrichtung gemäß der Ausführungsform 3 zeigt.
    • [13] 13 ist ein Schaltplan, der ein Beispiel für eine dreiphasige Brückenschaltung gemäß der Ausführungsform 3 zeigt.
    • [14] 14 ist eine schematische Darstellung eines weiteren Beispiels eines Elektrofahrzeugs mit der Fahrzeugantriebsvorrichtung gemäß der Ausführungsform 3.
    • [15] 15 ist eine schematische Darstellung, die ein weiteres Beispiel für ein Elektrofahrzeug mit der Fahrzeugantriebsvorrichtung gemäß der Ausführungsform 3 zeigt.
    • [16] 16 ist ein Schaltplan, der ein Beispiel für eine Überspannungserfassungsschaltung gemäß der Ausführungsform 3 zeigt.
    • [17] 17 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel für einen Betrieb im Zusammenhang mit einer aktiven Überprüfung der Fahrzeugantriebsvorrichtung gemäß der Ausführungsform 3 darstellt.
    • [18] 18 ist ein Schaltplan, der ein Beispiel für eine Fahrzeugantriebsvorrichtung gemäß der Ausführungsform 4 zeigt.
    • [19] 19 ist ein Schaltplan, der ein Beispiel für eine Fahrzeugantriebsvorrichtung gemäß der Ausführungsform 5 zeigt.
    • [20] 20 ist ein Schaltplan, der ein Beispiel für eine Überspannungserfassungsschaltung gemäß der Ausführungsform 5 zeigt.
    • [21] 21 ist ein Schaltplan, der ein Beispiel eines Wechselrichters, eines Permanentmagnetmotors und einer Batterie zeigt, die in einer Fahrzeugantriebsvorrichtung gemäß der Ausführungsform 6 enthalten sind.
    • [22] 22 ist ein Schaltplan, der ein Beispiel für eine dreiphasige Brückenschaltung zeigt, die in den Wechselrichter der Fahrzeugantriebsvorrichtung gemäß der Ausführungsform 6 eingebaut ist.
    • [23] 23 ist ein Schaltplan, der ein Beispiel für eine Prozessoranomalieerkennungsschaltung und eine Überspannungserfassungsschaltung zeigt, die gemäß der Ausführungsform 6 in der Fahrzeugantriebsvorrichtung enthalten sind.
    • [24] 24 ist ein Schaltplan, der ein weiteres Beispiel für eine Prozessoranomalieerkennungsschaltung und eine Überspannungserfassungsschaltung zeigt, die in der Fahrzeugantriebsvorrichtung gemäß Ausführungsform 6 enthalten sind.
  • Beschreibung der Ausführungsformen
  • Eine Fahrzeugantriebsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist eine Fahrzeugantriebsvorrichtung mit einem Wechselrichter, der einen Permanentmagnetmotor antreibt, wobei der Wechselrichter aufweist: eine dreiphasige Brückenschaltung mit einer Mehrzahl von Schaltelementen; einen dreiphasigen Kurzschluss, der drei Phasen des Permanentmagnetmotors über die dreiphasige Brückenschaltung kurzschließt; und eine Steuerschaltung. Die Steuerschaltung enthält: einen Mikroprozessor, der die dreiphasige Brückenschaltung antreibt; eine Fehlfunktionsmeldeschaltung, die ein Fehlfunktionsmeldesignal ausgibt, wenn der Mikroprozessor eine Fehlfunktion hat; und eine Verriegelungsschaltung, die das von der Fehlfunktionsmeldeschaltung ausgegebene Fehlfunktionsmeldesignal hält. Die Steuerschaltung gibt ein dreiphasiges Kurzschlusssteuersignal aus, das den dreiphasigen Kurzschluss antreibt, basierend auf dem von der Verriegelungsschaltung gehaltenen Fehlfunktionsmeldesignal.
  • Auf diese Weise ist es möglich, durch das Halten des Fehlfunktionsmeldesignals, das eine Fehlfunktion des Mikroprozessors anzeigt, die dreiphasige Kurzschlusssteuerung am Permanentmagnetmotor nach Bedarf durchzuführen, selbst wenn der Mikroprozessor gestört ist. Dadurch ist es möglich, die Zuverlässigkeit der Fahrzeugantriebsvorrichtung zu erhöhen.
  • Die Steuerschaltung kann das dreiphasige Kurzschlusssteuersignal ausgeben, wenn die Verriegelungsschaltung das Fehlfunktionsmeldesignal hält und eine Drehzahl des Permanentmagnetmotors größer oder gleich einer vorgegebenen Drehzahl ist.
  • Wie beschrieben, ist es durch die Ausgabe des dreiphasigen Kurzschlusssteuersignals, wenn die Drehzahl des Permanentmagnetmotors größer oder gleich der vorgegebenen Drehzahl ist, möglich, die dreiphasige Kurzschlusssteuerung durchzuführen, wenn der Permanentmagnetmotor mit hoher Drehzahl dreht und wahrscheinlich eine induzierte Spannung erzeugt. Die dreiphasige Kurzschlusssteuerung wird nicht durchgeführt, wenn die Drehzahl des Permanentmagnetmotors kleiner als die vorgegebene Drehzahl ist, und somit ist es möglich, die Erzeugung von Bremsmoment zu verhindern, wenn der Permanentmagnetmotor mit niedriger Drehzahl dreht. Dementsprechend ist es möglich, die Zuverlässigkeit der Fahrzeugantriebsvorrichtung zu erhöhen.
  • Die Steuerschaltung kann bestimmen, dass die Drehzahl des Permanentmagnetmotors größer oder gleich der vorgegebenen Drehzahl ist, wenn ein Integral einer Ausgangsspannung, die von einem dem Permanentmagnetmotor zugeführten Rotationspositionssensor ausgegeben wird, nicht unter einem Schwellenwert liegt.
  • Damit lässt sich zuverlässig und einfach feststellen, ob die Drehzahl des Permanentmagnetmotors größer oder gleich der vorgegebenen Drehzahl ist. Dementsprechend ist es möglich, die Zuverlässigkeit der Fahrzeugantriebsvorrichtung zu erhöhen.
  • Die Fehlfunktionsmeldeschaltung kann eine Watchdog-Timerschaltung sein, die meldet, ob der Mikroprozessor fehlerhaft arbeitet, und das Fehlfunktionsmeldesignal kann ein Rücksetzsignal der Watchdog-Timerschaltung sein.
  • Dementsprechend kann das Fehlfunktionsmeldesignal durch die Verriegelungsschaltung zuverlässig gehalten werden. Dadurch ist es möglich, die dreiphasige Kurzschlusssteuerung am Permanentmagnetmotor auch bei einer Fehlfunktion des Mikroprozessors zuverlässig durchzuführen. Dadurch ist es möglich, die Zuverlässigkeit der Fahrzeugantriebsvorrichtung zu erhöhen.
  • Die Fehlfunktionsmeldeschaltung kann das Rücksetzsignal an den Mikroprozessor ausgeben, und wenn der Mikroprozessor auf der Grundlage des Rücksetzsignals einen ordnungsgemäßen Neustart geschafft hat, kann der Mikroprozessor ein Verriegelungsfreigabesignal ausgeben, das das von der Verriegelungsschaltung gehaltene Fehlfunktionsmeldesignal freigibt.
  • Dementsprechend wird die dreiphasige Kurzschlusssteuerung nicht durchgeführt, wenn der Mikroprozessor wieder ordnungsgemäß funktioniert, und somit kann eine unnötige dreiphasige Kurzschlusssteuerung verhindert werden. Dadurch kann die dreiphasige Kurzschlusssteuerung am Permanentmagnetmotor bei absoluter Notwendigkeit durchgeführt werden, wodurch die Zuverlässigkeit der Fahrzeugantriebsvorrichtung erhöht werden kann.
  • Der Mikroprozessor kann ein Fehlfunktionssimulationssignal an die Verriegelungsschaltung ausgeben, wenn das Rücksetzsignal nicht empfangen wird, wobei das Fehlfunktionssimulationssignal simulativ einen Zustand anzeigt, in dem der Mikroprozessor eine Fehlfunktion aufweist, und die Steuerschaltung kann das dreiphasige Kurzschlusssteuersignal auf der Grundlage des Fehlfunktionssimulationssignals ausgeben.
  • Durch die auf diese Weise Ausgabe des auf dem Fehlfunktionssimulationssignal basierenden dreiphasigen Kurzschlusssteuersignals und die simulierte Durchführung der dreiphasigen Kurzschlusssteuerung ist es möglich, latente Fehlfunktionen der Verriegelungsschaltung und des dreiphasigen Kurzschlusses sofort zu entdecken. Dementsprechend ist es möglich, die Zuverlässigkeit der Fahrzeugantriebsvorrichtung zu erhöhen.
  • Der Mikroprozessor kann das Fehlfunktionssimulationssignal ausgeben, wenn der Permanentmagnetmotor unter einer vorgegebenen Bedingung in Bewegung ist.
  • Dementsprechend ist es möglich, die dreiphasige Kurzschlusssteuerung simulativ durchzuführen, wenn das Drehmoment des Permanentmagnetmotors zum Zeitpunkt der Durchführung der dreiphasigen Kurzschlusssteuerung kleiner oder gleich einem Drehmoment ist, das den Antrieb der Fahrzeugantriebsvorrichtung nicht beeinflusst. Dementsprechend ist es möglich, die Zuverlässigkeit der Fahrzeugantriebsvorrichtung zu erhöhen.
  • Der dreiphasige Kurzschluss kann die drei Phasen des Permanentmagnetmotors kurzschließen, wenn das dreiphasige Kurzschlusssteuersignal empfangen wird, und die Steuerschaltung kann Informationen über (i) eine Änderung des durch die drei Phasen des Permanentmagnetmotors fließenden Stroms, (ii) eine Änderung einer Stromphase oder (iii) eine Änderung einer Gleichspannung (DC) an der dreiphasige Brückenschaltung erhalten und auf der Grundlage der Informationen feststellen, ob der dreiphasige Kurzschluss und die Verriegelungsschaltung fehlerhaft funktionieren.
  • Auf diese Weise ist es möglich, latente Fehlfunktionen der Verriegelungsschaltung und des dreiphasigen Kurzschlusses zuverlässig zu entdecken, indem auf der Grundlage der Informationen festgestellt wird, ob der dreiphasige Kurzschluss und die Verriegelungsschaltung fehlerhaft funktionieren oder nicht. Dementsprechend ist es möglich, die Zuverlässigkeit der Fahrzeugantriebsvorrichtung zu erhöhen.
  • Der Wechselrichter kann ferner eine Überspannungserfassungsschaltung enthalten, die eine vorgegebene Überspannung an der dreiphasigen Brückenschaltung erfasst, wobei die vorgegebene Überspannung eine Gleichspannung ist, die Überspannungserfassungsschaltung kann ein dreiphasiges Kurzschlusssignal an den dreiphasigen Kurzschluss ausgeben, wenn die vorgegebene Überspannung erfasst wird, und die Steuerschaltung kann die Überspannungserfassungsschaltung zwingen, das dreiphasige Kurzschlusssignal auszugeben, und kann eine Anomalie im dreiphasigen Kurzschluss auf der Grundlage von mindestens einem von (i) einer Änderung des durch die drei Phasen fließenden Stroms, (ii) einer Änderung einer Stromphase der drei Phasen oder (iii) einer Änderung der Gleichspannung erkennen, die auftreten, wenn die Überspannungserfassungsschaltung das dreiphasige Kurzschlusssignal zwangsweise ausgibt.
  • Wenn die Fahrzeugantriebsvorrichtung die obige Konfiguration hat, kann die Steuerschaltung eine Anomalie im dreiphasigen Kurzschluss angemessen erkennen, indem sie die Überspannungserfassungsschaltung zwingt, das dreiphasige Kurzschlusssignal entsprechend auszugeben. Wenn eine Anomalie im dreiphasigen Kurzschluss festgestellt wird, benachrichtigt die Steuerschaltung z.B. ein dem Fahrzeug vorgeschaltetes Steuergerät des Fahrzeugs über die festgestellte Anomalie, und das vorgeschaltete Steuergerät gibt eine Warnung an den Fahrer aus, um ihn über eine Zähleranzeige oder ähnliches zu einer Reparatur aufzufordern. Auf diese Weise ist es möglich, Maßnahmen zu ergreifen, einschließlich der Erteilung von Anweisungen, so dass dem Fahrer ein höheres Sicherheitsniveau gewährleistet werden kann. Wie beschrieben, ist es mit der oben beschriebenen Konfiguration der Fahrzeugantriebsvorrichtung möglich, latente Fehlfunktionen der dreiphasigen Kurzschlusssteuerung im Wechselrichter sofort zu entdecken und die Zuverlässigkeit der Fahrzeugantriebsvorrichtung zu erhöhen.
  • Die Überspannungserfassungsschaltung kann enthalten: eine erste Spannungsteilerschaltung, die eine erste geteilte Spannung durch Spannungsteilung erhält, indem sie eine Widerstandsteilung an der Gleichspannung durchführt; eine zweite Spannungsteilerschaltung, die eine zweite geteilte Spannung durch Spannungsteilung erhält, indem sie eine Widerstandsteilung an einer vorgegebenen Spannung durchführt, wobei die zweite geteilte Spannung als die vorgegebene Überspannung detektiert wird; eine Auswahlschaltung, die entweder die erste geteilte Spannung oder die zweite geteilte Spannung auswählt und ausgibt; und eine Vergleichsschaltung, die eine Referenzspannung mit der ersten geteilten Spannung oder der zweiten geteilten Spannung vergleicht, die von der Auswahlschaltung ausgegeben wird, und das dreiphasige Kurzschlusssignal auf der Grundlage eines Vergleichsergebnisses ausgibt, wobei die Steuerschaltung die Überspannungserfassungsschaltung zwingen kann, das dreiphasige Kurzschlusssignal auszugeben, indem sie die Auswahlschaltung veranlasst, die zweite geteilte Spannung auszugeben, wenn der Permanentmagnetmotor unter einer vorgegebenen Bedingung in Bewegung ist.
  • Wenn die Fahrzeugantriebsvorrichtung die obige Konfiguration hat, kann die Steuerschaltung die Überspannungserfassungsschaltung zwingen, das dreiphasige Kurzschlusssignal auszugeben, indem sie die Auswahlschaltung veranlasst, die zweite geteilte Spannung auszuwählen und auszugeben. Dementsprechend ist es bei der Fahrzeugantriebsvorrichtung mit der obigen Konfiguration möglich, latente Fehlfunktionen der dreiphasigen Kurzschlusssteuerung im Wechselrichter sofort zu entdecken und die Zuverlässigkeit der Fahrzeugantriebsvorrichtung zu erhöhen.
  • Die eine von der ersten geteilten Spannung und der zweiten geteilten Spannung, die von der Auswahlschaltung ausgegeben wird, und das dreiphasige Kurzschlusssignal, das von der Vergleichsschaltung ausgegeben wird, können in die Steuerschaltung eingegeben werden, und die Steuerschaltung kann feststellen, dass die zweite Spannungsteilerschaltung und die Auswahlschaltung ordnungsgemäß funktionieren, wenn die zweite geteilte Spannung eine vorgegebene Spannung ist, und feststellen, dass die Überspannungserfassungsschaltung ordnungsgemäß funktioniert, wenn das dreiphasige Kurzschlusssignal ein vorgegebenes Signal ist.
  • Wenn die Fahrzeugantriebsvorrichtung die obige Konfiguration hat, kann festgestellt werden, dass die zweite Spannungsteilerschaltung und die Auswahlschaltung ordnungsgemäß funktionieren, und es kann festgestellt werden, dass die Überspannungserfassungsschaltung ordnungsgemäß funktioniert. Wenn bei der Fahrzeugantriebsvorrichtung mit der obigen Konfiguration eine Anomalie im dreiphasigen Kurzschluss festgestellt wird, ist es dementsprechend möglich, die Schaltung, die die Anomalie verursacht, genauer zu identifizieren. Wie beschrieben, ist es bei der Fahrzeugantriebsvorrichtung mit der oben beschriebenen Konfiguration möglich, latente Fehlfunktionen der dreiphasigen Kurzschlusssteuerung im Wechselrichter sofort zu entdecken und die Zuverlässigkeit der Fahrzeugantriebsvorrichtung zu erhöhen.
  • Nachdem eine Anomalie im dreiphasigen Kurzschluss festgestellt wurde, kann die Steuerschaltung den dreiphasigen Kurzschluss unter Verwendung des dreiphasigen Kurzschlusses verhindern, und der Mikroprozessor kann die dreiphasige Brückenschaltung veranlassen, den dreiphasigen Kurzschluss ohne Verwendung des dreiphasigen Kurzschlusses durchzuführen.
  • Wenn die Fahrzeugantriebsvorrichtung die obige Konfiguration hat, wird nach der Erkennung einer Anomalie im dreiphasigen Kurzschluss der dreiphasige Kurzschluss, der unter Verwendung des dreiphasigen Kurzschlusses durchgeführt wird, der die Anomalie verursachen kann, verhindert, und der dreiphasige Kurzschluss wird ohne Verwendung des dreiphasigen Kurzschlusses durchgeführt. Dementsprechend ist es mit der oben genannten Konfiguration der Fahrzeugantriebsvorrichtung möglich, latente Fehlfunktionen der dreiphasigen Kurzschlusssteuerung im Wechselrichter sofort zu entdecken und die Zuverlässigkeit der Fahrzeugantriebsvorrichtung zu erhöhen.
  • Im Folgenden werden beispielhafte Ausführungsformen anhand der Zeichnungen ausführlich beschrieben.
  • Beachten Sie, dass jede der folgenden beispielhaften Ausführungsformen ein spezifisches Beispiel für die vorliegende Offenbarung zeigt. Die in den folgenden beispielhaften Ausführungsformen dargestellten Zahlenwerte, Formen, Materialien, Bestandteile, die Anordnung und Verbindung der Bestandteile, Schritte, die Verarbeitungsreihenfolge der Schritte usw. sind lediglich Beispiele und sollen die vorliegende Offenbarung daher nicht einschränken. Von den konstituierenden Elementen in den nachfolgend beispielhaft beschriebenen Ausführungsformen werden diejenigen, die nicht in einem der unabhängigen Ansprüche genannt werden, die jeweils eine Ausführungsform nach einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung darstellen, als optionale Elemente beschrieben. Ausführungsformen der Implementierung gemäß der vorliegenden Offenbarung sind nicht auf die bestehenden unabhängigen Ansprüche beschränkt und können auch durch andere unabhängige Ansprüche dargestellt werden.
  • Beachten Sie, dass die Zeichnungen schematisch dargestellt sind und nicht unbedingt präzise Abbildungen sind. Darüber hinaus sind in allen Abbildungen die gleichen Bezugszeichen für im Wesentlichen die gleichen konstituierenden Elemente angegeben, und redundante Beschreibungen können weggelassen oder vereinfacht werden.
  • Zustände eines Permanentmagnetmotors einer Fahrzeugantriebsvorrichtung werden grob in einen Ausübungszustand, einen Regenerationszustand, einen Stoppzustand und einen Zustand unterteilt, der weder der Ausübungszustand, der Regenerationszustand noch der Stoppzustand ist (d.h. ein Zustand, in dem sich das Fahrzeug im Leerlauf befindet, und, wenn das Fahrzeug eine andere Antriebsquelle wie einen Motor oder einen anderen Permanentmagnetmotor hat, ein Zustand, in dem das Fahrzeug nur mit einer anderen Antriebsquelle fährt). Die unten beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen veranschaulichen als typisches Beispiel den Fall der Durchführung der dreiphasigen Kurzschlusssteuerung, wenn sich der Permanentmagnetmotor weder im Ausübungszustand, im Regenerationszustand noch im Stoppzustand befindet, und wenn sich der Permanentmagnetmotor in einem Zustand der Regeneration mit einem kleinen Drehmoment, das kleiner oder gleich einem vorgegebenen Drehmoment ist, befindet. Die vorliegende Offenbarung beschränkt sich jedoch nicht auf dieses Beispiel und ist auch auf einen Zustand anwendbar, in dem der Permanentmagnetmotor unter einer vorgegebenen Bedingung belastet, regeneriert oder angehalten wird.
  • Ausführungsform 1
  • [Konfiguration der Fahrzeugantriebsvorrichtung]
  • Zunächst wird eine Konfiguration einer Fahrzeugantriebsvorrichtung nach der vorliegenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf 1 bis 3 beschrieben.
  • 1 ist eine schematische Darstellung eines Beispiels für ein Elektrofahrzeug 1, das die Fahrzeugantriebsvorrichtung 5 gemäß der Ausführungsform 1 zeigt. Das Elektrofahrzeug 1 umfasst die Antriebsräder 2, den Kraftübertragungsmechanismus 3, den Permanentmagnetmotor M1, den Wechselrichter 10 und die Batterie P1. Von diesen Elementen bilden der Permanentmagnetmotor M1, der Wechselrichter 10 und die Batterie P1 die Fahrzeugantriebsvorrichtung 5. Im Folgenden wird der Permanentmagnetmotor M1 auch als Motor M1 bezeichnet.
  • Der Motor M1 ist ein Dreiphasen-Wechselstrommotor (AC-Motor), der die Antriebsräder 2 des Elektrofahrzeugs 1 antreibt, und ist z.B. ein Innenmagnetsynchronmotor oder ein Oberflächenmag netsynchronmotor.
  • Der Kraftübertragungsmechanismus 3 umfasst z.B. ein Differentialgetriebe und eine Antriebswelle und überträgt die Kraft zwischen Motor M1 und den Antriebsrädern 2. Das Drehmoment von Motor M1 wird über den Kraftübertragungsmechanismus 3 auf die Antriebsräder 2 übertragen. In ähnlicher Weise wird das Drehmoment der Antriebsräder 2 über den Kraftübertragungsmechanismus 3 auf den Motor M1 übertragen. Beachten Sie, dass das Elektrofahrzeug 1 keinen Kraftübertragungsmechanismus 3 enthalten muss und dass der Motor M1 und die Antriebsräder 2 direkt gekoppelt sein können.
  • Die Batterie P1 ist zum Beispiel eine Gleichstromversorgung (DC) wie eine Lithium-Ionen-Batterie. Die Batterie P1 liefert und speichert Energie für den Antrieb des Motors M1.
  • Der Wechselrichter 10 wandelt die von der Batterie P1 gelieferte Gleichstromversorgung z.B. in eine dreiphasige Wechselstromversorgung um und versorgt den Motor M1 mit der Wechselstromversorgung. Auf diese Weise ist die Fahrzeugantriebsvorrichtung 5 so konfiguriert, dass es den Dreiphasen-Wechselstrommotor M1 mit Strom aus der Batterie P1 antreibt.
  • 2 ist ein Schaltplan, der ein Beispiel für den Wechselrichter 10, den Permanentmagnetmotor M1 und die Batterie P1 zeigt, die in der Fahrzeugantriebsvorrichtung 5 enthalten sind.
  • Wie in 2 dargestellt, umfasst die Fahrzeugantriebsvorrichtung 5 den Motor M1, den Wechselrichter 10 und die Batterie P1. Der Wechselrichter 10 umfasst die dreiphasige Brückenschaltung 40, die Antriebsschaltung 30 und die Steuerschaltung 20. Beachten Sie, dass 2 auch den Glättungskondensator C1 zeigt, der die an die dreiphasige Brückenschaltung 40 angelegte Spannung glättet.
  • Die dreiphasige Brückenschaltung 40 wandelt die von der Batterie P1 gelieferte Gleichstromversorgung durch Schaltvorgänge in eine Dreiphasen-Wechselstromversorgung um, liefert die Wechselstromversorgung für den Motor M1 und treibt den Motor M1 an. Die Eingangsseite der dreiphasigen Brückenschaltung 40 für die Steuerung der Schaltvorgänge ist mit der Antriebsschaltung 30 verbunden, die Leistungseingangsseite der dreiphasigen Brückenschaltung 40 ist mit der Batterie P1 verbunden und die Ausgangsseite der dreiphasigen Brückenschaltung 40 ist mit dem Motor M1 verbunden. Beachten Sie, dass zum Zeitpunkt der Regenerierung von Motor M1 regenerativer Strom von der Ausgangsseite der dreiphasigen Brückenschaltung 40 eingeführt wird und zur Leistungseingangsseite fließt, hier aber ist die Eingangsseite als das mit der Batterie P1 verbundene Ende und die Ausgangsseite als das mit dem Motor M1 verbundene Ende definiert.
  • 3 ist ein Schaltplan, der ein Beispiel für eine dreiphasige Brückenschaltung 40 zeigt, die im Wechselrichter 10 der Fahrzeugantriebsvorrichtung 5 enthalten ist. Beachten Sie, dass in 3 die Spannung Vp eine Versorgungsspannung und die Spannung Vg eine Erdspannung ist.
  • Die dreiphasige Brückenschaltung 40 enthält: Schaltelemente S1, S2 und S3, die in einer oberen Armgruppe an der Oberseite von 3 vorgesehen sind, und Schaltelemente S4, S5 und S6, die in einer unteren Armgruppe an der Unterseite von 3 vorgesehen sind. Die Schaltelemente S1 bis S6 sind z.B. als Feldeffekttransistoren (FETs) oder bipolare Transistoren mit isoliertem Gate (IGBTs) konfiguriert. Die Schaltelemente S1 bis S6 können mit Breitbandhalbleitern konfiguriert sein.
  • Die Schaltelemente S1, S2 und S3 sind jeweils zwischen drei Ausgangsleitungen, die von den drei Anschlüssen des Motors M1 ausgehen, und der Stromversorgungsleitung Lp, die mit der positiven Elektrode der Batterie P1 verbunden ist, angeschlossen. Die Schaltelemente S4, S5 und S6 sind jeweils zwischen die drei Ausgangsleitungen und die mit der negativen Elektrode der Batterie P1 verbundene Masseleitung Lg geschaltet. Zu jedem der Schaltelemente S1 bis S6 ist eine Freilaufdiode parallelgeschaltet. Bei den Freilaufdioden kann es sich um parasitäre Dioden handeln, die parasitär zu den Schaltelementen S1 bis S6 sind.
  • Die Schaltelemente S1 bis S6 sind mit der Antriebsschaltung 30 verbunden und werden durch ein von der Antriebsschaltung 30 ausgegebenes Signal angesteuert. Der Motor M1 wird durch die Ansteuerung der Schaltelemente S1 bis S6 in den Zuständen Ausüben, Regeneration, Leerlauf und Stopp angesteuert.
  • [Konfigurationen von Steuerschaltung und Antriebsschaltung]
  • Als nächstes werden die Konfigurationen der Steuerschaltung 20 und der Antriebsschaltung 30 unter Bezugnahme von 2 bis 5 beschrieben.
  • Wie in 2 dargestellt, enthält die Steuerschaltung 20 den Mikroprozessor 50, der verschiedene Berechnungen usw. durchführt, den Speicher 24, den Anomaliedetektor 29, der eine Spannungsanomalie erkennt, und die Prozessoranomalieerkennungsschaltung 60. Beachten Sie, dass die Steuerschaltung 20 auch die Motorsteuersignalerhaltungseinheit 21 enthält, die später beschrieben wird.
  • Der Anomaliedetektor 29 erkennt eine Anomalie, wie z.B. eine im Wechselrichter 10 erzeugte Überspannung, und ist an die Stromversorgungsleitung Lp der dreiphasigen Brückenschaltung 40 angeschlossen, die sich auf der positiven Seite der Batterie P1 befindet.
  • Der Speicher 24 ist ein Speicherelement, das z.B. Programmsoftware oder Informationen speichert, die dazu dienen, den Mikroprozessor 50 in Betrieb zu setzen.
  • Der Mikroprozessor 50 ist eine Schaltung, die eine dreiphasige PWM-Steuerung oder eine dreiphasige Kurzschlusssteuerung auf der dreiphasigen Brückenschaltung 40 über die Antriebsschaltung 30 ausführt.
  • Die dreiphasige Kurzschlusssteuerung soll die drei Phasen des in 3 dargestellten Motors M1 in einen Kurzschlusszustand versetzen und die von den Wicklungsspulen des Motors M1 induzierte Spannung eliminieren. Konkret wird die dreiphasige Kurzschlusssteuerung durch Kurzschließen jedes Schaltelements einer Armgruppe und Freigeben jedes Schaltelements der anderen Armgruppe zwischen den Schaltelementen S1 bis S3 der oberen Armgruppe und den Schaltelementen S4 bis S6 der unteren Armgruppe der dreiphasigen Brückenschaltung 40 realisiert.
  • Bei der Fahrzeugantriebsvorrichtung 5 nach der vorliegenden Ausführungsform wird, wenn der Anomaliedetektor 29 eine Anomalie wie z.B. Überspannung feststellt, die im Wechselrichter 10 erzeugte Überspannung durch die Durchführung der dreiphasigen Kurzschlusssteuerung mit Hilfe der Programmsoftware des Mikroprozessors 50 unterbunden.
  • Die Fahrzeugantriebsvorrichtung 5 nach der vorliegenden Ausführungsform enthält die Prozessoranomalieerkennungsschaltung 60 und den dreiphasigen Kurzschluss 33, um die dreiphasige Kurzschlusssteuerung auch bei Fehlfunktion des Mikroprozessors 50 durchführen zu können. Die Prozessoranomalieerkennungsschaltung 60 ist z.B. in der Steuerschaltung 20 vorgesehen, und der dreiphasige Kurzschluss 33 ist z.B. in der Antriebsschaltung 30 vorgesehen (siehe 2 und 3).
  • Der dreiphasige Kurzschluss 33 ist eine Hardwareschaltung zum Kurzschließen jeder der drei Phasen des Motors M1. Konkret führt der dreiphasige Kurzschluss 33 die dreiphasige Kurzschlusssteuerung durch, indem er jedes Schaltelement einer Armgruppe der dreiphasigen Brückenschaltung 40 kurzschließt und jedes Schaltelement der anderen Armgruppe der dreiphasigen Brückenschaltung 40 freigibt. Die dreiphasige Kurzschlusssteuerung durch dreiphasigen Kurzschluss 33 ermöglicht die Beseitigung der von den Wicklungsspulen des Motors M1 induzierten Spannung. Da die Fahrzeugantriebsvorrichtung 5 einen dreiphasigen Kurzschluss 33 enthält, auch wenn z.B. der Mikroprozessor 50 defekt ist und die dreiphasige Kurzschlusssteuerung nicht mit Hilfe einer Programmsoftware durchgeführt werden kann, ist es möglich, die Überspannung an der dreiphasigen Brückenschaltung 40 zu verhindern, indem man den dreiphasigen Kurzschluss 33 veranlasst, die dreiphasige Kurzschlusssteuerung durchzuführen. Beachten Sie, dass eine Fehlfunktion im Mikroprozessor 50 z.B. ein Fehler in der Programmsoftware des Mikroprozessors 50 oder eine teilweise außer Kontrolle geratene Programmsoftware ist.
  • 4 ist ein Schaltplan, der ein Beispiel für die in Steuerschaltung 20 enthaltene Prozessoranomalieerkennungsschaltung 60 zeigt.
  • Die Prozessoranomalieerkennungsschaltung 60 erkennt eine Anomalie im Mikroprozessor 50 und gibt das dreiphasige Kurzschlussantriebssignal s2 zur Ansteuerung des dreiphasigen Kurzschlusses 33 aus. Die Prozessoranomalieerkennungsschaltung 60 enthält die Fehlfunktionsmeldeschaltung 61, die Verriegelungsschaltung 63, die Drehzahlbestimmungsschaltung 64 und die Logikschaltungen 62 und 65.
  • In 4 gibt der Mikroprozessor 50 regelmäßig ein Löschimpulssignal s11 an die Fehlfunktionsmeldeschaltung 61 aus.
  • Die Fehlfunktionsmeldeschaltung 61 überwacht, ob der Mikroprozessor 50 eine Fehlfunktion aufweist oder nicht. Die Fehlfunktionsmeldeschaltung 61 ist z.B. eine Watchdog-Timerschaltung. Wenn die Fehlfunktionsmeldeschaltung 61 für eine vorgegebene Zeitspanne kein Löschimpulssignal s11 empfängt, wird angenommen, dass der Mikroprozessor 50 eine Fehlfunktion hat, und die Fehlfunktionsmeldeschaltung 61 gibt das Fehlfunktionsmeldesignal s12 an die Verriegelungsschaltung 63 und den Mikroprozessor 50 aus.
  • Das Fehlfunktionsmeldesignal s12 ist ein Rücksetzsignal und wird als Impulssignal ausgegeben, dessen Signalpegel ein niedriger Pegel ist. Das Impulssignal, dessen Signalpegel ein niedriger Pegel ist, wird von der Logikschaltung 62, die eine NICHT-Schaltung ist, invertiert und als Impulssignal, dessen Signalpegel ein hoher Pegel ist, an die Verriegelungsschaltung 63 ausgegeben.
  • Die Verriegelungsschaltung 63 hält das von der Fehlfunktionsmeldeschaltung 61 ausgegebene Fehlfunktionsmeldesignal s12 und gibt das Fehlfunktionsmeldesignal s12 an die Logikschaltung 65 aus, die eine UND-Schaltung ist. Wenn z.B. der Mikroprozessor 50 eine Fehlfunktion hat und zusätzlich eine Überspannung im Wechselrichter 10 erzeugt wird, ist es nicht möglich, die dreiphasige Kurzschlusssteuerung mit Hilfe von Programmsoftware durchzuführen. Im Gegensatz dazu ist es in der vorliegenden Ausführungsform selbst bei einer Fehlfunktion des Mikroprozessors 50 möglich, die dreiphasige Kurzschlusssteuerung zu einem geeigneten Zeitpunkt auf der Grundlage des von der Verriegelungsschaltung 63 gehaltenen Fehlfunktionsmeldesignals s12 durchzuführen.
  • Beachten Sie, dass der Mikroprozessor 50 beim Empfang des Rückstellsignals, d.h. des Fehlfunktionsmeldesignals s12, neu gestartet wird. Wenn es dem Mikroprozessor 50 gelungen ist, auf der Grundlage des Rückstellsignals ordnungsgemäß neu zu starten, gibt der Mikroprozessor 50 an die Verriegelungsschaltung 63 das Verriegelungsfreigabesignal s13 aus, das das von der Verriegelungsschaltung 63 gehaltene Signal freigibt. Wenn der Mikroprozessor 50 ordnungsgemäß wieder anläuft, wird die Fahrzeugantriebsvorrichtung 5 wieder in den Normalbetrieb versetzt; wenn jedoch der Mikroprozessor 50 nicht ordnungsgemäß wieder anläuft, wird weiterhin das Fehlfunktionsmeldesignal s12 an die Logikschaltung 65 ausgegeben.
  • Die Drehzahlbestimmungsschaltung 64 bestimmt, ob die Drehzahl des Motors M1 größer oder gleich einer vorgegebenen Drehzahl ist oder nicht. Wenn die Drehzahl von Motor M1 größer oder gleich der vorgegebenen Drehzahl ist, gibt die Drehzahlbestimmungsschaltung 64 an die Logikschaltung 65 ein Signal aus, dessen Signalpegel ein hoher Pegel ist. Der Grund, warum die Drehzahlbestimmungsschaltung 64 bestimmt, ob die Drehzahl von Motor M1 größer oder gleich der vorgegebenen Drehzahl ist oder nicht, liegt darin, dass, wenn der Motor M1 mit niedriger Drehzahl dreht, wahrscheinlich keine induzierte Spannung erzeugt wird und die Notwendigkeit der dreiphasigen Kurzschlusssteuerung gering ist. Da die dreiphasige Kurzschlusssteuerung außerdem ein Bremsmoment erzeugt, ist die dreiphasige Kurzschlusssteuerung unerwünscht, wenn sich Motor M1 mit niedriger Drehzahl dreht.
  • 5 zeigt eine Ausgangsspannung des Rotationspositionssensors RS, die an den Permanentmagnetmotor M1 geliefert wird, der in der Fahrzeugantriebsvorrichtung 5 enthalten ist. Der Rotationspositionssensor RS ist z.B. ein Hallelement. Teil (a) von 5 veranschaulicht eine zeitliche Änderung einer Ausgangsspannung, die vom Hallelement ausgegeben wird, und Teil (b) von 5 veranschaulicht das Integral der Ausgangsspannung. Beachten Sie, dass das Integral der Ausgangsspannung bestimmt wird, indem die Ausgangsspannung durch einen CR-Filter geleitet wird.
  • Wie in Teil (a) von 5 dargestellt, ist der Zyklus des Signals der Ausgangsspannung kürzer und die Impulsbreite schmaler, wenn sich der Motor M1 mit hoher Geschwindigkeit dreht, als wenn sich der Motor M1 mit niedriger Geschwindigkeit dreht. Wie in Teil (b) von 5 dargestellt, ist der Zyklus des Signals der Ausgangsspannung kürzer und die Amplitude schmaler als bei Motor M1 mit niedriger Geschwindigkeit, wenn sich der Motor M1 mit hoher Geschwindigkeit dreht.
  • In der vorliegenden Ausführungsform ist der Schwellenwert TH1 für das Integral der Ausgangsspannung vorgesehen, wie in Teil (b) von 5 dargestellt. Wenn das Integral der Ausgangsspannung des Rotationspositionssensors RS nicht unter dem Schwellenwert TH1 liegt, bestimmt die Drehzahlbestimmungsschaltung 64, dass die Drehzahl des Motors M1 größer oder gleich der vorgegebenen Drehzahl ist, und gibt an die Logikschaltung 65 ein Signal aus, dessen Signalpegel ein hoher Pegel ist.
  • Im Falle des Empfangs eines Signals sowohl von der Verriegelungsschaltung 63 als auch von der Drehzahlbestimmungsschaltung 64 gibt die Logikschaltung 65 das dreiphasige Kurzschlussantriebssignal s2 aus.
  • Das dreiphasige Kurzschlussantriebssignal s2 wird über die ODER-Schaltung 34 an den dreiphasigen Kurzschluss 33 ausgegeben. Dies führt dazu, dass der dreiphasige Kurzschluss 33 die dreiphasige Kurzschlusssteuerung ausführt, und somit ist es selbst bei einer Fehlfunktion des Mikroprozessors 50 möglich, die dreiphasige Kurzschlusssteuerung auszuführen, wenn sich der Motor M1 mit hoher Geschwindigkeit dreht. Dadurch ist es möglich, die Überspannung am Wechselrichter 10 zu verhindern.
  • Im Folgenden wird die Konfiguration der Antriebsschaltung 30 weiter beschrieben. Beachten Sie, dass im Folgenden auch die Untersuchung des dreiphasigen Kurzschlusses 33 auf Fehlfunktionen beschrieben wird.
  • Die Antriebsschaltung 30 treibt die Schaltelemente S1 bis S6 der dreiphasigen Brückenschaltung 40 an, um die dreiphasige PWM-Steuerung und die oben beschriebene dreiphasige Kurzschlusssteuerung durchzuführen. Die Eingangsseite der Antriebsschaltung 30 ist mit der Steuerschaltung 20 verbunden, und die Ausgangsseite der Antriebsschaltung 30 ist mit der dreiphasigen Brückenschaltung 40 verbunden.
  • Wie in 2 dargestellt, umfasst die Antriebsschaltung 30 die Umschaltschaltung 31, die Pufferschaltung 32, den dreiphasigen Kurzschluss 33 und die ODER-Schaltung 34. Die Antriebsschaltung 30 umfasst auch den Antriebssignalempfangsanschluss 39 und den Prüfanschluss 36.
  • Der Antriebssignalempfangsanschluss 39 empfängt das oben beschriebene dreiphasige Kurzschlussantriebssignal s2. Das dreiphasige Kurzschlussantriebssignal s2 wird von der Prozessoranomalieerkennungsschaltung 60 an die Antriebsschaltung 30 ausgegeben.
  • Der Prüfanschluss 36 empfängt das Kurzschlussprüfsignal s1 für den dreiphasigen Kurzschluss 33, um die dreiphasige Kurzschlusssteuerung durchzuführen. Das Kurzschlussprüfsignal s1 wird von der Steuerschaltung 20 an die Antriebsschaltung 30 ausgegeben. In der folgenden Beschreibung bezieht sich eine erste aktive Prüfung auf die Prüfung der dreiphasigen Kurzschlusssteuerung durch den dreiphasigen Kurzschluss 33 und die Prüfung, ob der dreiphasige Kurzschluss 33 die dreiphasige Kurzschlusssteuerung durchführen kann oder nicht. Durch die Durchführung der ersten aktiven Prüfung ist es möglich, den dreiphasigen Kurzschluss 33 auf Fehlfunktionen zu untersuchen.
  • Jedes Signal, das in den Antriebssignalempfangsanschluss 39 und den Prüfanschluss 36 eingegeben wird, wird in die ODER-Schaltung 34 eingegeben. Die ODER-Schaltung 34 gibt ein Signal an den dreiphasigen Kurzschluss 33 aus, wenn mindestens einer von Antriebssignalempfangsanschluss 39 und Prüfanschluss 36 ein Signal empfängt. Der dreiphasige Kurzschluss 33 wird auf der Grundlage des von der ODER-Schaltung 34 ausgegebenen Signals angesteuert.
  • Die Umschaltschaltung 31 schaltet um, wenn die dreiphasige Brückenschaltung 40 auf der Grundlage eines vom Antriebssignaloperator 23 ausgegebenen Antriebssignals, das später beschrieben wird, oder die dreiphasige Brückenschaltung 40 unter Verwendung eines vom dreiphasigen Kurzschluss 33 ausgegebenen Signals angesteuert werden soll. Beachten Sie, dass das vom Antriebssignaloperator 23 ausgegebene Antriebssignal verschiedene Signale zur Durchführung der dreiphasigen PWM-Steuerung oder der dreiphasigen Kurzschlusssteuerung der dreiphasigen Brückenschaltung 40 enthält. Die Umschaltung durch die Umschaltschaltung 31 wird z.B. durch eine harte Logikschaltung realisiert. Die Umschaltschaltung 31 nach der vorliegenden Ausführungsform schaltet die im Motor M1 durchgeführte Schaltsteuerung und dergleichen auf die dreiphasige Kurzschlusssteuerung durch den dreiphasigen Kurzschluss 33 um, wenn die Antriebsschaltung 30 das Kurzschlussprüfsignal s1 oder das dreiphasige Kurzschlussantriebssignal s2 empfängt.
  • Die Pufferschaltung 32 verstärkt ein Ausgangssignal, das an die dreiphasige Brückenschaltung 40 ausgegeben werden soll, um die Schaltelemente S1 bis S6 ansteuern zu können. Durch die Verstärkung des Ausgangssignals durch die Pufferschaltung 32 wird es möglich, die dreiphasige Brückenschaltung 40 anzusteuern.
  • Als nächstes wird eine Konfiguration der Steuerschaltung 20 und eine Konfiguration des Mikroprozessors 50 beschrieben. Im Folgenden werden auch die aktive Prüfanweisungseinheit 26 und die Fehlfunktionsbestimmungseinheit 25 beschrieben, die den dreiphasigen Kurzschluss 33 auf Fehlfunktionen untersuchen.
  • Die Steuerschaltung 20 enthält zusätzlich zu dem oben beschriebenen Mikroprozessor 50, dem Speicher 24, dem Anomaliedetektor 29 und der Prozessoranomalieerkennungsschaltung 60 die Motorsteuersignalerhaltungseinheit 21. Der Mikroprozessor 50 enthält den Motorsteuersignaloperator 22, den Antriebssignaloperator 23, die Fehlfunktionsbestimmungseinheit 25 und die aktive Prüfanweisungseinheit 26.
  • Die Motorsteuersignalerhaltungseinheit 21 erhält Informationen, die von verschiedenen Sensoren erfasst werden, wie z.B. den Stromsensoren CSu, CSv und CSw, die den durch den Motor M1 fließenden Strom erfassen, und dem Rotationspositionssensor RS, der eine Drehposition durch Erfassen der Magnetpolpositionen des Motors M1 erfasst. Beachten Sie, dass die Stromsensoren CSu, CSv und CSw Stromwerte in Phase u, Phase v und Phase w von Motor M1 erfassen. Die Motorsteuersignalerhaltungseinheit 21 erhält Informationen über die Spannung Vp an der Stromversorgungsleitung Lp. Die Motorsteuersignalerhaltungseinheit 21 erhält Steuerbefehlsinformationen, wie z.B. einen Drehmomentbefehl, der von außerhalb der Steuerschaltung 20, z.B. einer elektronischen Steuereinheit (ECU) des Elektrofahrzeugs 1, ausgegeben wird.
  • Der Motorsteuersignaloperator 22 führt eine Berechnung durch, um einen Drehmomentsollwert in einen Strom umzuwandeln, der auf den oben genannten Informationen basiert, die von der Motorsteuersignalerhaltungseinheit 21 erhalten wurden, und gibt ein Steuersignal zur Steuerung des Stroms in Motor M1 aus. Zum Beispiel gibt der Motorsteuersignaloperator 22 das Steuersignal zur Steuerung des Stroms in Motor M1 aus, so dass das Drehmoment von Motor M1 zu dem Zeitpunkt, zu dem die Fahrzeugantriebsvorrichtung 5 den Motor M1 antreibt, ein durch die Drehmoment-Sollwert-Information angezeigtes Soll-Drehmoment wird (zum Beispiel ein Drehmoment in Übereinstimmung mit einem Betätigungsbetrag eines Gaspedals oder eines Bremspedals eines Elektrofahrzeugs 1).
  • Der Motorsteuersignaloperator 22 führt eine Berechnung durch, um die oben genannten Informationen, die von der Motorsteuersignalerhaltungseinheit 21 erhalten wurden, in ein Steuersignal zur Untersuchung des dreiphasigen Kurzschlusses 33 und dergleichen auf Fehlfunktionen umzuwandeln, und gibt das Steuersignal aus. Beispielsweise wandelt der Motorsteuersignaloperator 22 die Steuerbefehlsinformationen, wie den Drehmomentbefehl, in das obige Steuersignal um und gibt das Steuersignal an den Antriebssignaloperator 23, die Fehlfunktionsbestimmungseinheit 25 und die aktive Prüfanweisungseinheit 26 aus. Der Motorsteuersignaloperator 22 wandelt Informationen, wie den durch den Motor M1 fließenden Strom, die Drehpositionen der Magnetpole des Motors M1 und die Spannung Vp an der Stromversorgungsleitung Lp, in das Steuersignal um und gibt das Steuersignal an den Antriebssignaloperator 23 und die Fehlfunktionsbestimmungseinheit 25 aus.
  • Der Antriebssignaloperator 23 berechnet ein für den Antrieb von Motor M1 erforderliches Antriebssignal auf der Grundlage des vom Motorsteuersignaloperator 22 ausgegebenen Steuersignals und gibt das Antriebssignal an die Antriebsschaltung 30 aus. Wenn die Fahrzeugantriebsvorrichtung 5 normal arbeitet, gibt der Antriebssignaloperator 23 ein Antriebssignal zur Durchführung der dreiphasigen PWM-Steuerung aus.
  • Wenn eine Anomalie im Wechselrichter 10 erkannt wird, gibt der Antriebssignaloperator 23 ein Antriebssignal zur Durchführung der dreiphasigen Kurzschlusssteuerung unter Verwendung der im Speicher 24 gespeicherten Programmsoftware aus. Insbesondere ändert der Antriebssignaloperator 23 das Antriebssignal für die dreiphasige PWM-Steuerung in das Antriebssignal für die dreiphasige Kurzschlusssteuerung und gibt das Antriebssignal für die dreiphasige Kurzschlusssteuerung an die Antriebsschaltung 30 aus.
  • Auf diese Weise gibt der Antriebssignaloperator 23 an die Antriebsschaltung 30 das Antriebssignal zur Durchführung der dreiphasigen PWM-Steuerung und das Antriebssignal zur Durchführung der dreiphasigen Kurzschlusssteuerung aus. Von dem vom Antriebssignaloperator 23 ausgegebenen Antriebssignal und dem vom dreiphasigen Kurzschluss 33 ausgegebenen Signal gibt die Antriebsschaltung 30 vorzugsweise das vom dreiphasigen Kurzschluss 33 ausgegebene Signal an die dreiphasige Brückenschaltung 40 aus. Die dreiphasige Brückenschaltung 40 treibt den Motor M1 auf der Grundlage des von der Antriebsschaltung 30 ausgegebenen Signals an.
  • Die aktive Prüfanweisungseinheit 26 ist eine Schaltung, die das oben beschriebene Kurzschlussprüfsignal s1 zur Prüfung von Anschluss 36 ausgibt. Die aktive Prüfanweisungseinheit 26 bestimmt auf der Grundlage des oben beschriebenen Steuersignals, das vom Motorsteuersignaloperator 22 ausgegeben wird, ob die Durchführung der ersten aktiven Prüfung zu diesem Zeitpunkt den Antrieb der Fahrzeugantriebsvorrichtung 5 beeinflusst oder nicht.
  • Die aktive Prüfanweisungseinheit 26 bestimmt beispielsweise die Durchführung der ersten aktiven Prüfung und gibt das Kurzschlussprüfsignal s1 zur Prüfung von Anschluss 36 aus, wenn das Drehmoment von Motor M1 im Falle der Durchführung der dreiphasigen Kurzschlusssteuerung kleiner oder gleich einem Drehmoment ist, das den Antrieb der Fahrzeugantriebsvorrichtung 5 nicht beeinflusst. Ob die erste aktive Prüfung durchzuführen ist oder nicht, wird in regelmäßigen Zeitabständen festgelegt. Beachten Sie, dass die Entscheidung, ob die erste aktive Prüfung durchzuführen ist oder nicht, nicht notwendigerweise von der aktiven Prüfanweisungseinheit 26 durchgeführt wird und von einer Schaltung durchgeführt werden kann, die sich von der aktiven Prüfanweisungseinheit 26 unterscheidet, solange es sich um eine Schaltung handelt, die in der Steuerschaltung 20 enthalten ist.
  • Die aktive Prüfanweisungseinheit 26 gibt das Kurzschlussprüfsignal s1 aus und gibt gleichzeitig ein Besetzt-Signal an die Fehlfunktionsbestimmungseinheit 25 aus, das anzeigt, dass der dreiphasige Kurzschluss 33 gerade geprüft wird.
  • Die Fehlfunktionsbestimmungseinheit 25 bestimmt, ob ein dreiphasiger Kurzschluss 33 eine Fehlfunktion ist oder nicht. Die Fehlfunktionsbestimmungseinheit 25 erhält Informationen über (i) eine Änderung des durch die drei Phasen des Motors M1 fließenden Stroms, (ii) eine Änderung einer Stromphase und/oder (iii) eine Änderung einer Gleichspannung an der dreiphasigen Brückenschaltung 40, die auftreten, wenn die dreiphasige Kurzschlusssteuerung durchgeführt wird. Eine Änderung des Stroms kann auf der Grundlage der von den Stromsensoren CSu, CSv und CSw erfassten Stromwerte berechnet werden. Eine Änderung in der Stromphase kann z.B. auf der Grundlage eines d-Achsen-Stromes und eines q-Achsen-Stromes von Motor M1 berechnet werden. Der d-Achsen-Strom und der q-Achsen-Strom können auf der Grundlage der von den Stromsensoren CSu, CSv und CSw erfassten Stromwerte und der vom Rotationspositionssensor RS erfassten Drehpositionen der Magnetpole berechnet werden. Eine Änderung der Gleichspannung kann durch Erfassen der Spannung Vp an der Stromversorgungsleitung Lp berechnet werden.
  • Die Fehlfunktionsbestimmungseinheit 25 bestimmt auf der Grundlage der oben erhaltenen Informationen, ob ein dreiphasiger Kurzschluss 33 eine Fehlfunktion darstellt oder nicht. Zum Beispiel bestimmt die Fehlfunktionsbestimmungseinheit 25, dass der dreiphasige Kurzschluss 33 eine Fehlfunktion hat, wenn mindestens einer von Strom, Stromphase und Gleichspannung außerhalb eines bestimmten Bereichs liegt. Wenn festgestellt wird, dass ein dreiphasiger Kurzschluss 33 eine Fehlfunktion aufweist, gibt die Fehlfunktionsbestimmungseinheit 25 ein Benachrichtigungssignal aus, das ein externes Gerät über Fehlfunktionsinformationen benachrichtigt.
  • Da die Steuerschaltung 20 die aktive Prüfanweisungseinheit 26 und die oben beschriebene Fehlfunktionsbestimmungseinheit 25 enthält, ist es möglich zu bestimmen, ob der dreiphasige Kurzschluss 33 eine Fehlfunktion aufweist oder nicht. Dadurch ist es möglich, latente Fehlfunktionen des dreiphasigen Kurzschlusses 33 sofort zu entdecken und die Zuverlässigkeit der Fahrzeugantriebsvorrichtung 5 zu erhöhen.
  • [Betrieb der Fahrzeugantriebsvorrichtung]
  • Als nächstes wird ein Betrieb der Fahrzeugantriebsvorrichtung 5 gemäß der Ausführungsform 1 unter Bezugnahme von 6 beschrieben.
  • 6 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel für den Betrieb der Fahrzeugantriebsvorrichtung 5 gemäß der Ausführungsform 1 zeigt.
  • Der Mikroprozessor 50 gibt regelmäßig ein Löschimpulssignal s11 an die Fehlfunktionsmeldeschaltung 61 aus (Schritt S101). Die Fehlfunktionsmeldeschaltung 61 ist z.B. eine Watchdog-Timerschaltung, die meldet, ob der Mikroprozessor 50 eine Fehlfunktion hat oder nicht.
  • Die Fehlfunktionsmeldeschaltung 61 bestimmt, ob das Löschimpulssignal s11 regelmäßig empfangen wird oder nicht (Schritt S102). Wenn die Fehlfunktionsmeldeschaltung 61 regelmäßig das Löschimpulssignal s11 empfängt (Ja in Schritt S102), bedeutet dies, dass der Mikroprozessor 50 nicht gestört ist und die Verarbeitung daher zu Schritt S101 zurückkehrt. Wenn die Fehlfunktionsmeldeschaltung 61 nicht regelmäßig das Löschimpulssignal s11 empfängt (Nein in Schritt S102), wird angenommen, dass der Mikroprozessor 50 fehlerhaft arbeitet, und die Fehlfunktionsmeldeschaltung 61 gibt das Fehlfunktionsmeldesignal s12 an die Verriegelungsschaltung 63 und den Mikroprozessor 50 aus (Schritt S103). Das Fehlfunktionsmeldesignal s12 ist auch ein Rücksetzsignal für die Watchdog-Timerschaltung.
  • Die Verriegelungsschaltung 63 empfängt und hält das Fehlfunktionsmeldesignal s12 (Schritt S104).
  • Der Mikroprozessor 50 startet neu, wenn er das Fehlfunktionsmeldesignal s12 empfängt, und stellt fest, ob der Mikroprozessor 50 einen ordnungsgemäßen Neustart erfolgreich durchgeführt hat (Schritt S105). Wenn der Mikroprozessor 50 einen ordnungsgemäßen Neustart erfolgreich durchgeführt hat (Ja in Schritt S105), gibt der Mikroprozessor 50 das Verriegelungsfreigabesignal s13 an die Verriegelungsschaltung 63 (Schritt S106) aus, um das Halten des Fehlfunktionsmeldesignals s12 durch die Verriegelungsschaltung 63 freizugeben. Wenn der Mikroprozessor 50 nicht ordnungsgemäß neu gestartet wurde (Nein in S105), wird der Zustand in Schritt S104 beibehalten, und die Verarbeitung geht zum nächsten Schritt weiter.
  • Im nächsten Schritt bestimmt die Drehzahlbestimmungsschaltung 64, ob die Drehzahl des Motors M1 größer oder gleich einer vorgegebenen Drehzahl ist oder nicht (Schritt S107). Wenn die Drehzahl von Motor M1 nicht größer oder gleich der vorgegebenen Drehzahl ist (Nein im Schritt S107), ist die im Motor M1 erzeugte induzierte Spannung nicht so hoch, dass sie einen Ausfall der Schaltelemente S1 bis S6 des Wechselrichters 10 verursacht, und es besteht keine Notwendigkeit, die dreiphasige Kurzschlusssteuerung durchzuführen. Damit ist das Flussdiagramm in 6 beendet. Wenn die Drehzahl des Motors M1 größer oder gleich der vorgegebenen Drehzahl ist (Ja im Schritt S107), besteht die Möglichkeit, dass im Motor M1 eine induzierte Spannung erzeugt wird, die so hoch ist, dass sie einen Durchbruch der Schaltelemente S1 bis S6 verursacht, und daher führt die Steuerschaltung 20 die dreiphasige Kurzschlusssteuerung unter Verwendung des dreiphasigen Kurzschlusses 33 durch (Schritt S108). Konkret gibt die Steuerschaltung 20 das dreiphasige Kurzschlussantriebssignal s2 an die Antriebsschaltung 30 aus, um den dreiphasigen Kurzschluss 33 zu steuern.
  • Durch die Wiederholung dieser Schritte ist es möglich, die dreiphasige Kurzschlusssteuerung durchzuführen, wenn sich der Motor M1 mit hoher Geschwindigkeit dreht, auch wenn der Mikroprozessor 50 defekt ist. Dadurch ist es möglich, die Überspannung am Wechselrichter 10 zu verhindern und die Zuverlässigkeit der Fahrzeugantriebsvorrichtung 5 zu erhöhen.
  • Ausführungsform 2
  • [Konfiguration der Prozessoranomalieerkennungsschaltung der Fahrzeugantriebsvorrichtung]
  • Als nächstes wird die Prozessoranomalieerkennungsschaltung 60A der Fahrzeugantriebsvorrichtung 5 gemäß der Ausführungsform 2 beschrieben. Die Ausführungsform 2 veranschaulicht ein Beispiel, bei dem die Prüfung der Fehlfunktionssimulation für die Verriegelungsschaltung 63 und den dreiphasigen Kurzschluss 33 unter Verwendung des Mikroprozessors 50 durchgeführt wird. Die Prüfung der Fehlfunktionssimulation ist eine zweite aktive Prüfung, die durchgeführt wird, um latente Fehlfunktionen der Verriegelungsschaltung 63 und des dreiphasigen Kurzschlusses 33 sofort zu entdecken.
  • 7 ist ein Schaltplan, der ein Beispiel für eine Prozessoranomalieerkennungsschaltung 60A gemäß der Ausführungsform 2 zeigt.
  • Die Prozessoranomalieerkennungsschaltung 60A erkennt eine Anomalie im Mikroprozessor 50 und gibt das dreiphasige Kurzschlussantriebssignal s2 an den dreiphasigen Kurzschluss 33 aus. Darüber hinaus führt die Prozessoranomalieerkennungsschaltung 60A eine Fehlfunktionssimulationsuntersuchung z.B. von Verriegelungsschaltung 63 und dreiphasigem Kurzschluss 33 durch. Die vorliegende Ausführungsform beschreibt den Fall der Durchführung der Fehlfunktionssimulationsuntersuchung.
  • Zur Durchführung der Fehlfunktionssimulationsuntersuchung umfasst die Prozessoranomalieerkennungsschaltung 60A die Verriegelungsschaltung 63 und die Logikschaltungen 62a, 65, 66 und 67.
  • Die in 7 dargestellte Prozessoranomalieerkennungsschaltung 60A unterscheidet sich von der Prozessoranomalieerkennungsschaltung 60 in Ausführungsform 1 dadurch, dass die in 4 dargestellte Logikschaltung 62 durch die Logikschaltung 62a ersetzt wurde, die eine NAND-Schaltung ist. Die Prozessoranomalieerkennungsschaltung 60A unterscheidet sich auch insofern von der Prozessoranomalieerkennungsschaltung 60 in Ausführungsform 1, als die Logikschaltung 67 neu zwischen der Drehzahlbestimmungsschaltung 64 und der Logikschaltung 65 und die Logikschaltung 66 neu zwischen dem Mikroprozessor 50 und der Logikschaltung 67 vorgesehen ist.
  • In 7 gibt der Mikroprozessor 50 das Fehlfunktionssimulationssignal s14 aus, das ein Auslöser für die Durchführung der Fehlfunktionssimulationsuntersuchung ist. Das Fehlfunktionssimulationssignal s14 wird als Impulssignal, dessen Signalpegel ein niedriger Pegel ist, an die Logikschaltung 62a ausgegeben, bei der es sich um eine NAND-Schaltung handelt. Die Logikschaltung 62a gibt ein Signal, dessen Signalpegel ein hoher Pegel ist, an die Verriegelungsschaltung 63 aus, wenn der Signalpegel entweder des Fehlfunktionsmeldesignals s12 oder des Fehlfunktionssimulationssignals s14 einen niedrigen Pegel hat. Dementsprechend hält die Verriegelungsschaltung 63 das Fehlfunktionssimulationssignal s14 fest und gibt das Fehlfunktionssimulationssignal s14 an die Logikschaltung 65 aus, wenn das Fehlfunktionssimulationssignal s14 vom Mikroprozessor 50 ausgegeben wird.
  • In der Zwischenzeit wird das Fehlfunktionssimulationssignal s14 auch an die Logikschaltung 66 ausgegeben, die eine NICHT-Schaltung ist. Das Fehlfunktionssimulationssignal s14 wird von der Logikschaltung 66 invertiert und als Signal, dessen Signalpegel ein hoher Pegel ist, an die Logikschaltung 67, die eine ODER-Schaltung ist, ausgegeben. Das an die Logikschaltung 67, die eine ODER-Schaltung ist, ausgegebene Signal wird in die Logikschaltung 65 eingegeben. Der Zweck der Ausgabe des Fehlfunktionssimulationssignals s14 auch an die Logikschaltung 67 besteht darin, die Untersuchungsmöglichkeiten zu erhöhen, indem die Untersuchung der Fehlfunktionssimulation unabhängig von der Drehzahl des Motors M1 ermöglicht wird.
  • Die Logikschaltung 65 gibt ein dreiphasiges Kurzschlussantriebssignal s2 aus, wenn sie ein Signal sowohl von der Verriegelungsschaltung 63 als auch von der Logikschaltung 67 empfängt.
  • Das dreiphasige Kurzschlussantriebssignal s2 wird über die ODER-Schaltung 34 an den dreiphasigen Kurzschluss 33 ausgegeben. Damit erfolgt die dreiphasige Kurzschlusssteuerung über den dreiphasigen Kurzschluss 33. Die Steuerschaltung 20 erhält Informationen über (i) eine Änderung des durch die drei Phasen des Motors M1 fließenden Stroms, (ii) eine Änderung einer Stromphase oder (iii) eine Änderung einer Gleichspannung an der dreiphasigen Brückenschaltung 40 und bestimmt auf der Grundlage der Informationen, ob der dreiphasige Kurzschluss 33 und die Verriegelungsschaltung 63 fehlerhaft funktionieren oder nicht. Die Untersuchung der Fehlfunktionssimulation ermöglicht es, latente Fehlfunktionen der Verriegelungsschaltung 63 und des dreiphasigen Kurzschlusses 33 sofort zu entdecken und die Zuverlässigkeit der Fahrzeugantriebsvorrichtung 5 zu erhöhen.
  • [Betrieb der Fahrzeugantriebsvorrichtung]
  • Als nächstes wird ein Betrieb der Fahrzeugantriebsvorrichtung 5 nach der Ausführungsform 2 beschrieben.
  • 8 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel für den Betrieb der Fahrzeugantriebsvorrichtung 5 gemäß der Ausführungsform 2 zeigt.
  • Die Steuerschaltung 20 stoppt die vom Wechselrichter 10 durchgeführte Rückkopplungssteuerung (Schritt S111) und gibt das Fehlfunktionssimulationssignal s14 (Schritt S112) aus, um die Prüfung der Fehlfunktionssimulation durch die zweite aktive Prüfung durchzuführen.
  • Das Fehlfunktionssimulationssignal s14 wird von der Verriegelungsschaltung 63 (Stufe S113) gehalten und an die Logikschaltung 65 ausgegeben, die eine UND-Schaltung ist.
  • Das Fehlfunktionssimulationssignal s14 wird über die Logikschaltungen 66 und 67 auch an die Logikschaltung 65 ausgegeben, um künstlich einen Zustand zu erzeugen, in dem sich der Motor M1 mit hoher Geschwindigkeit dreht. Damit wird das dreiphasige Kurzschlussantriebssignal s2 von der Logikschaltung 65 (Schritt S114) ausgegeben. Das dreiphasige Kurzschlussantriebssignal s2 wird an den Antriebssignalempfangsanschluss 39 der Antriebsschaltung 30 ausgegeben und wird so lange ausgegeben, bis es in Schritt S118 oder S121, die später beschrieben werden, angehalten wird.
  • Als nächstes führt der Wechselrichter 10 die dreiphasige Kurzschlusssteuerung mit dem dreiphasigen Kurzschluss 33 (Schritt S115) durch. Der Antriebssignalempfangsanschluss 39, der das dreiphasige Kurzschlussantriebssignal s2 empfangen hat, gibt das empfangene Signal an die ODER-Schaltung 34 aus, und die ODER-Schaltung 34 gibt das empfangene Signal an den dreiphasigen Kurzschluss 33 aus. Damit wird der dreiphasige Kurzschluss 33 testgetrieben. Dabei schaltet die Umschaltschaltung 31 das Ausgangssignal der Umschaltschaltung 31 auf das vom dreiphasigen Kurzschluss 33 ausgegebene Signal und nicht auf das vom Antriebssignaloperator 23 ausgegebene Antriebssignal. Dann wird das vom dreiphasigen Kurzschluss 33 ausgegebene Signal über die Pufferschaltung 32 an die dreiphasige Brückenschaltung 40 ausgegeben. Damit wird die dreiphasige Kurzschlusssteuerung unter Verwendung des dreiphasigen Kurzschlusses 33 an der dreiphasigen Brückenschaltung 40 getestet.
  • Als nächstes erhält die Steuerschaltung 20 eine Änderung des Stroms, eine Änderung einer Stromphase und eine Änderung der Spannung in der Fahrzeugantriebsvorrichtung 5 (Schritt S116). Insbesondere erhält die Motorsteuersignalerhaltungseinheit 21 Informationen z.B. über die Stromsensoren CSu, CSv und CSw, den Rotationspositionssensor RS und die Spannung Vp an der Stromversorgungsleitung Lp. Der Motorsteuersignaloperator 22 wandelt die Informationen in ein Steuersignal um und gibt das Steuersignal an die Fehlfunktionsbestimmungseinheit 25 aus.
  • Als nächstes bestimmt die Steuerschaltung 20, ob die Verriegelungsschaltung 63 und der dreiphasige Kurzschluss 33 fehlerhaft arbeiten oder nicht, je nachdem, ob die Änderungen von Strom, Stromphase und Spannung innerhalb bestimmter Bereiche liegen oder nicht (Schritt S117). Konkret bestimmt die Fehlfunktionsbestimmungseinheit 25, ob die Änderung des Stroms außerhalb eines spezifizierten Bereichs liegt, ob die Änderung der Stromphase außerhalb eines spezifizierten Bereichs liegt und ob die Änderung der Gleichspannung außerhalb eines spezifizierten Bereichs liegt.
  • Bei der Feststellung, dass die Änderungen des Stroms, der Stromphase und der Spannung alle innerhalb der jeweils spezifizierten Bereiche liegen (Ja in S117), stellt die Fehlfunktionsbestimmungseinheit 25 fest, dass die Verriegelungsschaltung 63 und der dreiphasige Kurzschluss 33 nicht fehlerhaft sind und ordnungsgemäß funktionieren. Zu diesem Zeitpunkt stoppt die Steuerschaltung 20 die Ausgabe des dreiphasigen Kurzschlussantriebssignals s2, indem sie die Ausgabe des Fehlfunktionssimulationssignals s14 stoppt und das Verriegelungsfreigabesignal s13 ausgibt, das das von der Verriegelungsschaltung 63 gehaltene Signal freigibt (Schritt S118). Die Steuerschaltung 20 nimmt dann die von dem Wechselrichter 10 durchgeführte Rückkopplungssteuerung wieder auf (Schritt S119) und kehrt zu Schritt S111 zurück, um die zweite aktive Prüfung zu wiederholen. Die zweite aktive Prüfung wird wiederholt in vorgegebenen Zeitintervallen durchgeführt.
  • Wenn andererseits mindestens eine der Änderungen des Stroms, der Stromphase und der Spannung außerhalb des spezifizierten Bereichs liegt (Nr. in S117), stellt der Steuerschaltung 20 fest, dass die Verriegelungsschaltung 63 oder der dreiphasige Kurzschluss 33 fehlerhaft funktioniert. Zu diesem Zeitpunkt führt die Steuerschaltung 20 einen Vorgang aus, der ausgeführt wird, wenn die Verriegelungsschaltung 63 oder der dreiphasige Kurzschluss 33 fehlerhaft arbeitet. Da die oben beschriebene erste aktive Prüfung die Prüfung ermöglicht, ob ein dreiphasiger Kurzschluss 33 eine Fehlfunktion aufweist oder nicht, ist zu beachten, dass sowohl die erste aktive Prüfung als auch die zweite aktive Prüfung die Prüfung ermöglicht, ob die Verriegelungsschaltung 63 eine Fehlfunktion aufweist oder nicht.
  • Die Steuerschaltung 20 stoppt die Ausgabe des dreiphasigen Kurzschlussantriebssignals s2 (Schritt S121) und nimmt die Rückkopplungssteuerung durch den Inverter 10 (Schritt S122) wieder auf.
  • Als nächstes gibt die Steuerschaltung 20 eine Fehlfunktionswarnung, die anzeigt, dass die Verriegelungsschaltung 63 oder der dreiphasige Kurzschluss 33 fehlerhaft arbeitet, an ein externes Gerät wie die ECU (ein vorgeschaltetes Steuergerät) des Elektrofahrzeugs 1 aus (Schritt S123). Ein Benutzer kann über Fehlfunktionsinformationen durch die Fehlfunktionsbestimmungseinheit 25 benachrichtigt werden, die die Fehlfunktionsinformationen über einen Monitor anzeigt oder über einen Lautsprecher einen Ton ausgibt, der die Fehlfunktionsinformationen anzeigt.
  • Ausführungsform 3
  • [Konfiguration der Fahrzeugantriebsvorrichtung]
  • Zunächst wird eine Konfiguration einer Fahrzeugantriebsvorrichtung gemäß Ausführungsform 3 unter Bezugnahme auf 11 bis 16 beschrieben.
  • 11 ist eine schematische Darstellung eines Beispiels für ein Elektrofahrzeug 101, das die Fahrzeugantriebsvorrichtung 105 gemäß der Ausführungsform 3 zeigt. Das Elektrofahrzeug 101 umfasst die Antriebsräder 102, den Kraftübertragungsmechanismus 103, den Permanentmagnetmotor M1, den Wechselrichter 110 und die Batterie P1. Unter diesen Elementen bilden der Permanentmagnetmotor M1, der Wechselrichter 110 und die Batterie P1 die Fahrzeugantriebsvorrichtung 105. Im Folgenden wird der Permanentmagnetmotor M1 auch als Motor M1 bezeichnet.
  • Der Motor M1 ist ein dreiphasiger Wechselstrommotor, der die Antriebsräder 102 des Elektrofahrzeugs 101 antreibt und beispielsweise ein Synchronmotor mit Innenmagnet oder ein Synchronmotor mit Oberflächenmagnet ist.
  • Der Kraftübertragungsmechanismus 103 umfasst z.B. ein Differentialgetriebe und eine Antriebswelle und überträgt die Kraft zwischen Motor M1 und den Antriebsrädern 102. Das Drehmoment von Motor M1 wird über den Kraftübertragungsmechanismus 103 auf die Antriebsräder 102 übertragen. In ähnlicher Weise wird das Drehmoment der Antriebsräder 102 über den Kraftübertragungsmechanismus 103 auf den Motor M1 übertragen. Beachten Sie, dass das Elektrofahrzeug 101 keinen Kraftübertragungsmechanismus 103 enthalten muss und dass der Motor M1 und die Antriebsräder 102 direkt miteinander gekoppelt werden können.
  • Die Batterie P1 ist zum Beispiel eine Gleichstromversorgung wie eine Lithium-Ionen-Batterie. Die Batterie P1 liefert und speichert Strom für den Antrieb des Motors M1.
  • Der Wechselrichter 110 wandelt die von der Batterie P1 gelieferte Gleichstromversorgung in z.B. dreiphasigen Wechselstrom um und versorgt den Motor M1 mit der Wechselstromversorgung. Auf diese Weise ist die Fahrzeugantriebsvorrichtung 105 so konfiguriert, dass es den Drehstrommotor M1 mit Strom aus der Batterie P1 antreibt.
  • 12 ist ein Schaltplan, der ein Beispiel für die Fahrzeugantriebsvorrichtung 105 zeigt.
  • Wie in 12 dargestellt, umfasst die Fahrzeugantriebsvorrichtung 105 den Motor M1, den Wechselrichter 110 und die Batterie P1. Der Wechselrichter 110 umfasst die dreiphasige Brückenschaltung 140, die Antriebsschaltung 130, die Steuerschaltung 120 und die Überspannungserfassungsschaltung 160. Beachten Sie, dass 12 auch den Glättungskondensator C1 zeigt, der die an die dreiphasige Brückenschaltung 140 angelegte Spannung glättet.
  • Die dreiphasige Brückenschaltung 140 wandelt die von der Batterie P1 gelieferte Gleichstromversorgung durch Schaltvorgänge in eine Dreiphasen-Wechselstromversorgung um und liefert die Wechselstromversorgung an den Motor M1, um den Motor M1 anzutreiben. Die Eingangsseite der dreiphasigen Brückenschaltung 140 ist mit der Antriebsschaltung 130 verbunden, und die Ausgangsseite der dreiphasigen Brückenschaltung 140 ist mit dem Motor M1 verbunden.
  • 13 ist ein Schaltplan, der ein Beispiel für eine dreiphasige Brückenschaltung 140 zeigt, die im Wechselrichter 110 der Fahrzeugantriebsvorrichtung 105 enthalten ist. Beachten Sie, dass in 13 die Spannung Vp eine Versorgungsspannung und die Spannung Vg eine Massespannung ist.
  • Die dreiphasige Brückenschaltung 140 enthält: Schaltelemente S1, S2 und S3, die in einer oberen Armgruppe an der Oberseite von 13 vorgesehen sind, und Schaltelemente S4, S5 und S6, die in einer unteren Armgruppe an der Unterseite von 13 vorgesehen sind. Die Schaltelemente S1 bis S6 sind z.B. als Feldeffekttransistoren (FETs) oder bipolare Transistoren mit isoliertem Gate (IGBTs) konfiguriert. Die Schaltelemente S1 bis S6 können mit Breitbandhalbleitern konfiguriert sein.
  • Die Schaltelemente S1, S2 und S3 sind jeweils zwischen drei Ausgangsleitungen, die von den drei Anschlüssen des Motors M1 ausgehen, und der Stromversorgungsleitung Lp, die mit der positiven Elektrode der Batterie P1 verbunden ist, angeschlossen. Die Schaltelemente S4, S5 und S6 sind jeweils zwischen die drei Ausgangsleitungen und die mit der negativen Elektrode der Batterie P1 verbundene Masseleitung Lg geschaltet. Zu jedem der Schaltelemente S1 bis S6 ist eine Freilaufdiode parallelgeschaltet. Bei den Freilaufdioden kann es sich um parasitäre Dioden handeln, die parasitär zu den Schaltelementen S1 bis S6 sind.
  • Die Schaltelemente S1 bis S6 sind mit der Antriebsschaltung 130 verbunden und werden durch ein von der Antriebsschaltung 130 ausgegebenes Signal angesteuert. Der Motor M1 wird in Ausübungs-, Regenerations- und Leerlaufzuständen auf der Grundlage der Ansteuerung der Schaltelemente S1 bis S6 angesteuert.
  • Als nächstes wird die Antriebsschaltung 130 unter Bezugnahme auf 12 beschrieben.
  • Die Antriebsschaltung 130 steuert die Schaltelemente S1 bis S6 der dreiphasigen Brückenschaltung 140 an, um die dreiphasige PWM-Steuerung und die dreiphasige Kurzschlusssteuerung durchzuführen. Die Eingangsseite der Antriebsschaltung 130 ist mit der Steuerschaltung 120 verbunden, und die Ausgangsseite der Antriebsschaltung 130 ist mit der dreiphasigen Brückenschaltung 140 verbunden.
  • Die Antriebsschaltung 130 umfasst die Umschaltschaltung 131, die Pufferschaltung 132 und den dreiphasigen Kurzschluss 133.
  • Der dreiphasige Kurzschluss 133 wird zum Kurzschließen jeder der drei Phasen des Motors M1 verwendet. Genauer gesagt, wenn die Überspannungserfassungsschaltung 160, die später beschrieben wird, das dreiphasige Kurzschlusssignal s102 zur Durchführung des dreiphasigen Kurzschlusses ausgibt, schließt der dreiphasige Kurzschluss 133 jedes Schaltelement einer Armgruppe kurz und gibt jedes Schaltelement der anderen Armgruppe frei, und zwar zwischen den Schaltelementen S1 bis S3 der oberen Armgruppe und den Schaltelementen S4 bis S6 der unteren Armgruppe der dreiphasigen Brückenschaltung 140. Durch Kurzschließen jeder der drei Phasen des Motors M1 kann auf diese Weise die von den Wicklungsspulen des Motors M1 induzierte Spannung eliminiert werden. Wenn z.B. eine Überspannung in der dreiphasigen Brückenschaltung 140 festgestellt wird, ist es dementsprechend möglich, die Überspannung in der dreiphasigen Brückenschaltung 140 zu reduzieren, indem der dreiphasige Kurzschluss 133 zur Durchführung der dreiphasigen Kurzschlusssteuerung veranlasst wird.
  • Die Umschaltschaltung 131 schaltet um, wenn die dreiphasige Brückenschaltung 140 auf der Grundlage eines vom Antriebssignaloperator 123 ausgegebenen Antriebssignals, das später beschrieben wird, oder die dreiphasige Brückenschaltung 140 unter Verwendung eines vom dreiphasigen Kurzschluss 133 ausgegebenen Signals angesteuert werden soll. Nachdem jedoch die Fehlfunktionsbestimmungseinheit 125, die später beschrieben wird, das dreiphasige Kurzschlussnutzungssperrsignal s103 ausgibt, um die Ansteuerung der dreiphasigen Brückenschaltung 140 unter Verwendung eines vom dreiphasigen Kurzschluss 133 ausgegebenen Signals zu sperren, sperrt die Fehlfunktionsbestimmungseinheit 125 die Ansteuerung der dreiphasigen Brückenschaltung 140 unter Verwendung eines vom dreiphasigen Kurzschluss 133 ausgegebenen Signals. Beachten Sie, dass das vom Antriebssignaloperator 123 ausgegebene Antriebssignal verschiedene Signale enthält, wie z.B. ein Signal zur Durchführung der dreiphasigen PWM-Steuerung der dreiphasigen Brückenschaltung 140. Die Umschaltung durch die Umschaltschaltung 131 wird z.B. durch eine harte Logikschaltung realisiert.
  • Die Pufferschaltung 132 verstärkt ein Ausgangssignal, das an die dreiphasige Brückenschaltung 140 ausgegeben werden soll, um die Schaltelemente S1 bis S6 ansteuern zu können. Durch die Verstärkung des Ausgangssignals durch die Pufferschaltung 132 wird es möglich, die dreiphasige Brückenschaltung 140 anzusteuern.
  • Als nächstes werden die Steuerschaltung 120 und die Überspannungserfassungsschaltung 160 unter Bezugnahme auf 12 und 14 bis 16 beschrieben.
  • Die Steuerschaltung 120 enthält den Mikroprozessor 150, der verschiedene Berechnungen usw. durchführt, und den Speicher 124, der z.B. ein Programm oder Informationen speichert, um den Mikroprozessor 150 in Betrieb zu setzen.
  • Wie in 12 dargestellt, enthält die Steuerschaltung 120 die Motorsteuersignalerhaltungseinheit 121, den Motorsteuersignaloperator 122, den Antriebssignaloperator 123, die aktive Prüfanweisungseinheit 126, die Fehlfunktionsbestimmungseinheit 125 und die dreiphasige Kurzschlusssteuersignalunterbrechungseinheit 127.
  • Die Motorsteuersignalerhaltungseinheit 121 erhält Informationen, die von verschiedenen Sensoren erfasst werden, wie z.B. den Stromsensoren CSu, CSv und CSw, die den durch den Motor M1 fließenden Strom erfassen, und dem Rotationspositionssensor RS, der eine Drehposition durch Erfassen der Magnetpolpositionen des Motors M1 erfasst. Beachten Sie, dass die Stromsensoren CSu, CSv und CSw Stromwerte in Phase u, Phase v und Phase w von Motor M1 erfassen. Die Motorsteuersignalerhaltungseinheit 121 erhält Informationen über die Spannung Vp an der Stromversorgungsleitung Lp. Die Motorsteuersignalerhaltungseinheit 121 erhält Steuerbefehlsinformationen, wie z.B. einen Drehmomentbefehl, der von außerhalb der Steuerschaltung 120 ausgegeben wird, z.B. von einer elektronischen Steuereinheit (ECU) des Elektrofahrzeugs 101.
  • Der Motorsteuersignaloperator 122 führt eine Berechnung durch, um die oben genannten Informationen, die von der Motorsteuersignalerhaltungseinheit 121 erhalten wurden, in ein Steuersignal zur Steuerung des Motors M1 umzuwandeln, und gibt das Steuersignal aus. Beispielsweise gibt der Motorsteuersignaloperator 122 das Steuersignal so aus, dass das Drehmoment des Motors M1 zu dem Zeitpunkt, zu dem die Fahrzeugantriebsvorrichtung 105 in Betrieb ist, zu einem durch den Drehmomentbefehl angezeigten Zieldrehmoment wird (z.B. ein Drehmoment in Übereinstimmung mit einem Betätigungsbetrag des Gaspedals des Elektrofahrzeugs 101).
  • Der Motorsteuersignaloperator 122 führt auch eine Berechnung durch, um die oben genannten Informationen, die von der Motorsteuersignalerhaltungseinheit 121 erhalten wurden, in ein Steuersignal zum Testen des dreiphasigen Kurzschlusses umzuwandeln, und gibt das Steuersignal aus. Beispielsweise wandelt der Motorsteuersignaloperator 122 die Steuerbefehlsinformationen, wie den Drehmomentbefehl, in ein Steuersignal um und gibt das Steuersignal an die aktive Prüfanweisungseinheit 126 aus. Der Motorsteuersignaloperator 122 wandelt Informationen wie den durch den Motor M1 fließenden Strom, die Rotationspositionen der Magnetpole des Motors M1 und die Spannung Vp an der Stromversorgungsleitung Lp in ein Steuersignal um und gibt das Steuersignal an die Fehlfunktionsbestimmungseinheit 125 aus.
  • Die aktive Prüfanweisungseinheit 126 ist eine Schaltung, die das aktive Prüfsignal s101 ausgibt, das die Überspannungserfassungsschaltung 160 zwingt, das dreiphasige Kurzschlusssignal s102 auszugeben. In der folgenden Beschreibung bezieht sich eine dritte aktive Prüfung darauf, die Überspannungserfassungsschaltung 160 zu zwingen, das dreiphasige Kurzschlusssignal s102 auszugeben, um die dreiphasige Kurzschlusssteuerung zu prüfen, die von der Überspannungserfassungsschaltung 160 und dem dreiphasigen Kurzschluss 133 durchgeführt wird, und zu prüfen, ob die Überspannungserfassungsschaltung 160 und der dreiphasige Kurzschluss 133 die dreiphasige Kurzschlusssteuerung durchführen können oder nicht. Durch Ausführen der dritten aktiven Prüfung kann festgestellt werden, ob eine Anomalie im dreiphasigen Kurzschluss vorliegt oder nicht, der von der Überspannungserfassungsschaltung 160 und dem dreiphasigen Kurzschluss 133 ausgeführt wird.
  • Die aktive Prüfanweisungseinheit 126 bestimmt auf der Grundlage des vom Motorsteuersignaloperator 122 ausgegebenen Steuersignals, ob der Motor M1 unter einer vorgegebenen Bedingung in Bewegung ist oder nicht, und gibt das aktive Prüfsignal s101 aus, wenn festgestellt wird, dass der Motor M1 unter der vorgegebenen Bedingung in Bewegung ist. Insbesondere kann die aktive Prüfanweisungseinheit 126 das aktive Prüfsignal s101 ausgeben, wenn das Fahrzeug fährt und Motor M1 sich weder im Ausübungszustand noch im Regenerationszustand befindet. Wenn sich das Fahrzeug in einem Stoppzustand befindet, kann die aktive Prüfanweisungseinheit 126 das aktive Prüfsignal s101 ausgeben, nachdem die Stromsteuerung unter Verwendung der dreiphasigen Brückenschaltung 140 durchgeführt wurde, um durch den Motor M1 einen Strom zu leiten, dessen Stromwert nicht hoch genug ist, um das Fahrzeug zu starten. In dem Fall, dass die Drehmomentaufbringungseinrichtung T50, die das Drehmoment auf die Antriebsräder 102 des Fahrzeugs aufbringt, wie in 14 dargestellt, enthalten ist, kann die aktive Prüfanweisungseinheit 126, wenn der Motor M1 regeneriert wird, das aktive Prüfsignal s101 auf der Grundlage eines dreiphasigen Kurzschlussdrehmoments ausgeben, das ein Drehmoment ist, das im Motor M1 erzeugt wird, wenn die dreiphasige Kurzschlussteuerung durchgeführt wird. Wenn der Motor M1 eine Antriebsquelle D1 ist und das Fahrzeug eine andere Antriebsquelle D2 enthält, die sich von der Antriebsquelle D1 unterscheidet, wie in 15 dargestellt, kann die aktive Prüfanweisungseinheit 126 außerdem das Fehlfunktionssimulationssignal s14 ausgeben, wenn das Fahrzeug mit der Antriebsquelle D2 ohne die Antriebsquelle D1 gefahren werden kann. Ob diese Motoren M1 unter einer vorgegebenen Bedingung in Bewegung sind oder nicht, wird in regelmäßigen Zeitabständen bestimmt. Die aktive Prüfanweisungseinheit 126 gibt das aktive Prüfsignal s101 aus und gibt gleichzeitig ein Besetzt-Signal an die Fehlfunktionsbestimmungseinheit 125 aus, das anzeigt, dass gerade die dritte aktive Prüfung durchgeführt wird.
  • Die Überspannungserfassungsschaltung 160 ist eine Schaltung, die eine vorgegebene Überspannung an der Stromversorgungsleitung Lp erkennt. Genauer gesagt gibt die Überspannungserfassungsschaltung 160 das dreiphasige Kurzschlusssignal s102 aus, wenn eine vorgegebene Überspannung an der Stromversorgungsleitung Lp erfasst wird. Darüber hinaus zwingt das aktive Prüfsignal s101 von der aktiven Prüfanweisungseinheit 126 die Überspannungserfassungsschaltung 160 zur Ausgabe des dreiphasigen Kurzschlusssignals s102. Beachten Sie, dass die vorgegebene Überspannung im Voraus so bestimmt wird, dass eine Spannung an der Stromversorgungsleitung Lp eine Durchbruchspannung der Schaltelemente S1 bis S6 der dreiphasigen Brückenschaltung 140 oder des Glättungskondensators C1 nicht überschreitet.
  • 16 ist ein Schaltplan, der ein Beispiel für die Überspannungserfassungsschaltung 160 zeigt.
  • Wie in 16 dargestellt, enthält die Überspannungserfassungsschaltung 160 das erste Widerstandselement 161, das zweite Widerstandselement 162, das dritte Widerstandselement 163, das vierte Widerstandselement 164, das fünfte Widerstandselement 165, das sechste Widerstandselement 166, die Auswahlschaltung 167 und die Vergleichsschaltung 168.
  • Bei dem ersten Widerstandselement 161 ist ein Anschluss mit der Stromversorgungsleitung Lp und der andere Anschluss mit der Auswahlschaltung 167 verbunden.
  • Das zweite Widerstandselement 162 ist mit einem Anschluss an eine Konstantspannungsquelle (hier eine 5-V-Konstantspannungsquelle) und mit dem anderen Anschluss an die Auswahlschaltung 167 angeschlossen.
  • Das dritte Widerstandselement 163 hat einen Anschluss, der mit dem Auswahlschaltung 167 und den anderen Anschluss mit der Masseleitung Lg verbunden ist.
  • Die Auswahlschaltung 167 schaltet entsprechend dem aktiven Prüfsignal s101 selektiv zwischen der Verbindung des anderen Anschlusses des ersten Widerstandselements 161 mit dem einen Anschluss des dritten Widerstandselements 163 und der Verbindung des anderen Anschlusses des zweiten Widerstandselements 162 mit dem einen Anschluss des dritten Widerstandselements 163 um. Insbesondere, wenn das aktive Prüfsignal s101 nicht ausgegeben wird, verbindet die Auswahlschaltung 167 den anderen Anschluss des ersten Widerstandselements 161 mit dem einen Anschluss des dritten Widerstandselements 163, und eine Spannung an dem einen Anschluss des dritten Widerstandselements 163 wird dadurch an die Auswahlschaltung 167 ausgegeben, wohingegen, wenn das aktive Prüfsignal s101 ausgegeben wird, die Auswahlschaltung 167 den anderen Anschluss des zweiten Widerstandselements 162 mit dem einen Anschluss des dritten Widerstandselements 163 verbindet, und eine Spannung an dem einen Anschluss des dritten Widerstandselements 163 wird dadurch an die Auswahlschaltung 167 ausgegeben.
  • Das erste Widerstandselement 161 und das dritte Widerstandselement 163 bilden eine erste Spannungsteilerschaltung, die eine erste geteilte Spannung durch Spannungsteilung erhält, indem sie eine Widerstandsteilung an der Spannung Vp an der Stromversorgungsleitung Lp durchführt. Dementsprechend ist die erste geteilte Spannung proportional zur Spannung Vp. Die erste geteilte Spannung wird selektiv an die Vergleichsschaltung 168 durch die Auswahlschaltung 167 als die Spannung an dem einen Anschluss des dritten Widerstandselements 163 ausgegeben.
  • Das zweite Widerstandselement 162 und das dritte Widerstandselement 163 bilden eine zweite Spannungsteilerschaltung, die durch Spannungsteilung eine zweite geteilte Spannung erhält, indem sie eine Widerstandsteilung an einer Spannung an einer Konstantspannungsquelle (hier 5 V) durchführt. Der Wert des zweiten Widerstandselements 162 wird so bestimmt, dass die zweite geteilte Spannung zu einer Spannung wird, bei der das dreiphasige Kurzschlusssignal s102 der Vergleichsschaltung 168 ausgegeben wird, d.h. eine Spannung, die die Referenzspannung Vref überschreitet. Die zweite geteilte Spannung wird von der Auswahlschaltung 167 selektiv an die Vergleichsschaltung 168 als die Spannung an dem einen Anschluss des dritten Widerstandselements 163 ausgegeben. Im Folgenden wird die erste geteilte Spannung oder die zweite geteilte Spannung, die selektiv von der Auswahlschaltung 167 ausgegeben wird, auch als „Auswahlspannung Vsel“ bezeichnet.
  • Beim vierten Widerstandselement 164 ist ein Anschluss an die Konstantspannungsquelle (hier die 5-V-Konstantspannungsquelle) und der andere Anschluss an das fünfte Widerstandselement 165 angeschlossen.
  • Das fünfte Widerstandselement 165 hat einen Anschluss, der mit dem vierten Widerstandselement 164 verbunden ist, und den anderen Anschluss, der mit der Masseleitung Lg verbunden ist.
  • Das vierte Widerstandselement 164 und das fünfte Widerstandselement 165 erzeugen die Referenzspannung Vref durch Widerstandsteilung an einer Spannung an der Konstantspannungsquelle (hier 5 V). Hier werden der Widerstandswert des ersten Widerstandselements 161 und der Widerstandswert des dritten Widerstandselements 163 so eingestellt, dass die erste geteilte Spannung die Referenzspannung Vref überschreitet, wenn die Spannung Vp an der Stromversorgungsleitung Lp eine vorgegebene Überspannung ist. Der Widerstandswert des zweiten Widerstandselements 162 und der Widerstandswert des dritten Widerstandselements 163 sind so eingestellt, dass die zweite geteilte Spannung die Referenzspannung Vref überschreitet.
  • Das sechste Widerstandselement 166 hat einen Anschluss, der mit einem Ausgangsanschluss der Vergleichsschaltung 168 (später beschrieben) verbunden ist, und den anderen Anschluss, der mit einem negativen Eingangsanschluss der Vergleichsschaltung 168 (später beschrieben) verbunden ist. Das sechste Widerstandselement 166 führt den Ausgang der Vergleichsschaltung 168 an den negativen Eingangsanschluss der Vergleichsschaltung 168 zurück.
  • Die Vergleichsschaltung 168 hat einen positiven Eingangsanschluss, den negativen Eingangsanschluss und den Ausgangsanschluss, die ein Ergebnis des Vergleichs zwischen einer Spannung an dem positiven Eingangsanschluss und einer Spannung an dem negativen Eingangsanschluss ausgibt. Der positive Eingangsanschluss ist mit dem Ausgang der Auswahlschaltung 167 verbunden. Die von der Auswahlschaltung 167 ausgegebene Auswahlspannung Vsel wird in dem positiven Eingangsanschluss eingegeben. Der negative Eingangsanschluss ist mit dem Verbindungspunkt zwischen dem vierten Widerstandselement 164 und dem fünften Widerstandselement 165 verbunden. Die Referenzspannung Vref wird an den negativen Eingangsanschluss eingegeben. Die Vergleichsschaltung 168 gibt das dreiphasige Kurzschlusssignal s102 von dem Ausgangsanschluss aus, wenn die an dem positiven Eingangsanschluss eingegebene Auswahlspannung Vsel größer als die an dem negativen Eingangsanschluss eingegebene Referenzspannung Vref ist.
  • Wenn die Überspannungserfassungsschaltung 160 die obige Konfiguration hat und das aktive Prüfsignal s101 nicht von der aktiven Prüfanweisungseinheit 126 ausgegeben wird, überschreitet die erste geteilte Spannung, die als Auswahlspannung Vsel von der Auswahlschaltung 167 ausgegeben wird, die Referenzspannung Vref, wenn die Spannung Vp an der Stromversorgungsleitung Lp eine vorgegebene Überspannung wird. Daher gibt die Überspannungserfassungsschaltung 160 das dreiphasige Kurzschlusssignal s102 aus. Außerdem wird bei der Überspannungserfassungsschaltung 160 mit der obigen Konfiguration in dem Fall, dass das aktive Prüfsignal s101 von der aktiven Prüfanweisungseinheit 126 ausgegeben wird, die zweite geteilte Spannung, die die Referenzspannung Vref überschreitet, als Auswahlspannung Vsel von der Auswahlschaltung 167 ausgegeben. Somit gibt die Überspannungserfassungsschaltung 160 das dreiphasige Kurzschlusssignal s102 aus.
  • Die Fehlfunktionsbestimmungseinheit 125 ist eine Schaltung, die bestimmt, ob eine Anomalie im dreiphasigen Kurzschluss vorliegt oder nicht, der von der Überspannungserfassungsschaltung 160 und dem dreiphasigen Kurzschluss 133 durchgeführt wird. Die Fehlfunktionsbestimmungseinheit 125 erhält Informationen über (i) eine Änderung des durch die drei Phasen des Motors M1 fließenden Stroms, (ii) eine Änderung einer Stromphase oder (iii) eine Änderung einer Gleichspannung an der dreiphasigen Brückenschaltung 140, die auftreten, wenn die dreiphasige Kurzschlusssteuerung durchgeführt wird. Eine Änderung des Stroms kann auf der Grundlage der von den Stromsensoren CSu, CSv und CSw erfassten Stromwerte berechnet werden. Eine Änderung in der Stromphase kann z.B. aus einer Änderung des d-Achsenstroms von Motor M1 berechnet werden. Der d-Achsen-Strom kann auf der Grundlage der von den Stromsensoren CSu, CSv und CSw erfassten Stromwerte und der vom Rotationspositionssensor RS erfassten Drehpositionen der Magnetpole berechnet werden. Eine Änderung der Gleichspannung kann durch Erfassung der Spannung Vp an der Stromversorgungsleitung Lp berechnet werden.
  • Die Fehlfunktionsbestimmungseinheit 125 bestimmt auf der Grundlage der erhaltenen Informationen, ob eine Anomalie in dem dreiphasigen Kurzschluss, der von der Überspannungserfassungsschaltung 160 und dem dreiphasigen Kurzschluss 133 durchgeführt wird, vorliegt oder nicht. Zum Beispiel bestimmt die Fehlfunktionsbestimmungseinheit 125, dass eine Anomalie in dem dreiphasigen Kurzschluss, der von der Überspannungserfassungsschaltung 160 und dem dreiphasigen Kurzschluss 133 ausgeführt wird, vorliegt, wenn mindestens einer von Strom, Stromphase und Gleichspannung außerhalb eines bestimmten Bereichs liegt. Wenn festgestellt wird, dass eine Anomalie in dem dreiphasigen Kurzschluss vorliegt, der von der Überspannungserfassungsschaltung 160 und dem dreiphasigen Kurzschluss 133 ausgeführt wird, gibt die Fehlfunktionsbestimmungseinheit 125 das dreiphasige Kurzschlussnutzungssperrsignal s103 an die Umschaltschaltung 131 aus, um die Ansteuerung der dreiphasigen Brückenschaltung 140 unter Verwendung eines vom dreiphasigen Kurzschluss 133 ausgegebenen Signals zu verhindern. Wenn festgestellt wird, dass eine Anomalie in dem dreiphasigen Kurzschluss vorliegt, der von der Überspannungserfassungsschaltung 160 und dem dreiphasigen Kurzschluss 133 ausgeführt wird, gibt die Fehlfunktionsbestimmungseinheit 125 ein Benachrichtigungssignal aus, das ein externes Gerät über Fehlfunktionsinformationen benachrichtigt.
  • Außerdem werden das dreiphasige Kurzschlusssignal s102 und die von der Überspannungserfassungsschaltung 160 ausgegebene Auswahlspannung Vsel in die Fehlfunktionsbestimmungseinheit 125 eingegeben.
  • In dem Fall, dass das aktive Prüfsignal s101 von der aktiven Prüfanweisungseinheit 126 ausgegeben wird, stellt die Fehlfunktionsbestimmungseinheit 125 fest, dass die zweite Spannungsteilerschaltung 692 und die Auswahlschaltung 167 ordnungsgemäß funktionieren, wenn die Auswahlspannung Vsel eine vorgegebene Spannung ist. Die vorgegebene Spannung bezieht sich hier auf die zweite geteilte Spannung, die von der Auswahlschaltung 167 ausgegeben wird, wenn die zweite Spannungsteilerschaltung 692 und die Auswahlschaltung 167 ordnungsgemäß funktionieren. Wenn nicht festgestellt wird, dass die zweite Spannungsteilerschaltung 692 und die Auswahlschaltung 167 ordnungsgemäß funktionieren, gibt die Fehlfunktionsbestimmungseinheit 125 ein Benachrichtigungssignal aus, das ein externes Gerät über das Bestimmungsergebnis informiert.
  • Die Fehlfunktionsbestimmungseinheit 125 stellt fest, dass die Überspannungserfassungsschaltung 160 ordnungsgemäß funktioniert, wenn das dreiphasige Kurzschlusssignal s102 ein vorgegebenes Signal ist. Das vorgegebene Signal bezieht sich hier auf das dreiphasige Kurzschlusssignal s102, das von der Überspannungserfassungsschaltung 160 ausgegeben wird, wenn die Überspannungserfassungsschaltung 160 ordnungsgemäß funktioniert. Wenn nicht festgestellt wird, dass die Überspannungserfassungsschaltung 160 ordnungsgemäß funktioniert, gibt die Fehlfunktionsbestimmungseinheit 125 ein Benachrichtigungssignal aus, das ein externes Gerät über das Ergebnis der Bestimmung informiert.
  • Im Falle des Erhalts der Fehlfunktionsinformation von der Fehlfunktionsbestimmungseinheit 125, die anzeigt, dass eine Anomalie in dem dreiphasigen Kurzschluss vorliegt, der von der Überspannungserfassungsschaltung 160 und dem dreiphasigen Kurzschluss 133 durchgeführt wird, gibt die dreiphasige Kurzschlusssteuersignalunterbrechungseinheit 127, wenn eine Anomalie im Wechselrichter 110 erkannt wird, ein Unterbrechungssignal aus, um den Antriebssignaloperator 123 zur Durchführung des dreiphasigen Kurzschlusses anzutreiben.
  • Der Antriebssignaloperator 123 berechnet ein Antriebssignal, das für den Antrieb von Motor M1 erforderlich ist, basierend auf dem Steuersignal, das vom Motorsteuersignaloperator 122 ausgegeben wird, und gibt das Antriebssignal an die Antriebsschaltung 130 aus. Wenn die Fahrzeugantriebsvorrichtung 105 normal arbeitet, gibt der Antriebssignaloperator 123 ein Antriebssignal zur Durchführung der dreiphasigen PWM-Steuerung aus. Wenn dagegen das Unterbrechungssignal von der dreiphasigen Kurzschlusssteuersignalunterbrechungseinheit 127 ausgegeben wird, gibt der Antriebssignaloperator 123 ein Antriebssignal zur Durchführung der dreiphasigen Kurzschlusssteuerung durch ein im Speicher 124 gespeichertes Programm aus. Bei Empfang des Unterbrechungssignals ändert der Antriebssignaloperator 123 das Antriebssignal für die dreiphasige PWM-Steuerung in das Antriebssignal für die dreiphasige Kurzschlusssteuerung und gibt das Antriebssignal für die dreiphasige Kurzschlusssteuerung an die Antriebsschaltung 130 aus.
  • Auf diese Weise gibt die Steuerschaltung 120 entweder das Antriebssignal für die dreiphasige PWM-Steuerung oder das Antriebssignal für die dreiphasige Kurzschlusssteuerung an die Antriebsschaltung 130 aus. Die Antriebsschaltung 130 wählt entweder das von der Steuerschaltung 120 ausgegebene Antriebssignal oder das von dem dreiphasigen Kurzschluss 133 ausgegebene Signal aus und gibt das ausgewählte Signal an die dreiphasige Brückenschaltung 140 aus. Die dreiphasige Brückenschaltung 140 treibt den Motor M1 auf der Grundlage des von der Antriebsschaltung 130 ausgegebenen Signals an.
  • Wenn die Fahrzeugantriebsvorrichtung 105 gemäß der oben beschriebenen Konfiguration der Ausführungsform 3 die oben beschriebene Konfiguration hat, ist es durch die Steuerschaltung 120, die gegebenenfalls das aktive Prüfsignal s101 ausgibt, möglich, in geeigneter Weise zu bestimmen, ob eine Anomalie in dem von der Überspannungserfassungsschaltung 160 und dem dreiphasigen Kurzschluss 133 durchgeführten dreiphasigen Kurzschluss vorliegt oder nicht. Dementsprechend ist es bei einer Fahrzeugantriebsvorrichtung 105 gemäß der oben beschriebenen Konfiguration der Ausführungsform 3 möglich, latente Fehlfunktionen in der dreiphasigen Kurzschlusssteuerung im Wechselrichter 110 sofort zu entdecken und die Zuverlässigkeit der Fahrzeugantriebsvorrichtung 105 zu erhöhen.
  • [Betrieb der Fahrzeugantriebsvorrichtung]
  • Als nächstes wird unter Bezugnahme auf 17 ein Betrieb bezüglich der aktiven Prüfung der Fahrzeugantriebsrichtung 105 beschrieben.
  • 17 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel für einen Betrieb im Zusammenhang mit der aktiven Prüfung der Fahrzeugantriebsvorrichtung 105 zeigt.
  • Die Steuerschaltung 120 stoppt die vom Wechselrichter 110 (Schritt S311) durchgeführte Rückkopplungssteuerung und gibt das aktive Prüfsignal s101 (Schritt S312) aus, um die dritte aktive Prüfung durchzuführen.
  • Wenn das aktive Prüfsignal s101 ausgegeben wird, gibt in der Überspannungserfassungsschaltung 160 die Auswahlschaltung 167 die zweite geteilte Spannung aus, die größer als die Referenzspannung Vref ist, und die Vergleichsschaltung 168 gibt das dreiphasige Kurzschlusssignal s102 aus. Damit gibt die Überspannungserfassungsschaltung 160 weiterhin das dreiphasige Kurzschlusssignal s102 aus, bis sie in Schritt S318 oder Schritt S321, die später beschrieben werden (Schritt S314), angehalten wird.
  • Als nächstes führt der Wechselrichter 110 die dreiphasige Kurzschlusssteuerung unter Verwendung des dreiphasigen Kurzschlusses 133 (Schritt S315) durch. Dabei schaltet die Umschaltschaltung 131 das Ausgangssignal der Umschaltschaltung 131 auf das vom dreiphasigen Kurzschluss 133 ausgegebene Signal, anstatt auf das vom Antriebssignaloperator 123 ausgegebene Steuersignal. Dann wird das vom dreiphasigen Kurzschluss 133 ausgegebene Signal über die Pufferschaltung 132 an die dreiphasige Brückenschaltung 140 ausgegeben. Damit wird die dreiphasige Kurzschlusssteuerung unter Verwendung des dreiphasigen Kurzschlusses 133 an der dreiphasigen Brückenschaltung 140 getestet.
  • Als nächstes erhält die Steuerschaltung 120 eine Änderung des Stroms, eine Änderung einer Stromphase und eine Änderung der Spannung in der Fahrzeugantriebsvorrichtung 105 (Schritt S316). Insbesondere erhält die Motorsteuersignalerhaltungseinheit 121 Informationen z.B. über die Stromsensoren CSu, CSv und CSw, den Rotationspositionssensor RS und die Spannung Vp an der Stromversorgungsleitung Lp. Der Motorsteuersignaloperator 122 wandelt die Informationen in ein Steuersignal um und gibt das Steuersignal an die Fehlfunktionsbestimmungseinheit 125 aus.
  • Als nächstes bestimmt die Steuerschaltung 120, ob eine Anomalie in dem dreiphasigen Kurzschluss vorliegt oder nicht, der von der Überspannungserfassungsschaltung 160 und dem dreiphasigen Kurzschluss 133 durchgeführt wird, basierend darauf, ob die Änderungen von Strom, Stromphase und Spannung innerhalb spezifizierter Bereiche liegen oder nicht (Schritt S317). Im Einzelnen bestimmt die Fehlfunktionsbestimmungseinheit 125, ob der Strom außerhalb eines spezifizierten Bereichs liegt, ob die aktuelle Phase außerhalb eines spezifizierten Bereichs liegt und ob die Gleichspannung außerhalb eines spezifizierten Bereichs liegt.
  • Wenn festgestellt wird, dass die Änderungen des Stroms, der Stromphase und der Spannung alle innerhalb der jeweils spezifizierten Bereiche liegen (Ja in S317), stellt die Fehlfunktionsbestimmungseinheit 125 fest, dass keine Anomalie in dem dreiphasigen Kurzschluss vorliegt, der von der Überspannungserfassungsschaltung 160 und dem dreiphasigen Kurzschluss 133 durchgeführt wird, d.h. die Fehlfunktionsbestimmungseinheit 125 stellt fest, dass der dreiphasige Kurzschluss, der von der Überspannungserfassungsschaltung 160 und dem dreiphasigen Kurzschluss 133 durchgeführt wird, ordnungsgemäß funktioniert. Zu diesem Zeitpunkt stoppt die Steuerschaltung 120 die Ausgabe des dreiphasigen Kurzschlusssignals s102 durch Stoppen der Ausgabe des aktiven Prüfsignals s101 (Schritt S318). Die Steuerschaltung 120 nimmt dann die vom Wechselrichter 110 durchgeführte Rückkopplungssteuerung wieder auf (Schritt S319) und kehrt danach zu Schritt S311 zurück, wenn eine aktive Prüfung durchgeführt werden soll.
  • Wenn andererseits mindestens eine der Änderungen des Stroms, der Stromphase und der Spannung außerhalb des spezifizierten Bereichs (Nr. in S317) liegt, stellt die Steuerschaltung 120 fest, dass eine Anomalie in dem dreiphasigen Kurzschluss vorliegt, der von der Überspannungserfassungsschaltung 160 und dem dreiphasigen Kurzschluss 133 durchgeführt wird. Zu diesem Zeitpunkt stoppt die Steuerschaltung 120 die Ausgabe des aktiven Prüfsignals s101 (Schritt S321) und nimmt die vom Wechselrichter 110 durchgeführte Rückkopplungssteuerung wieder auf (Schritt S322).
  • Währenddessen sendet die Steuerschaltung 120 das dreiphasige Kurzschlussnutzungssperrsignal s103 an die Antriebsschaltung 130. Nachdem das dreiphasige Kurzschlussnutzungssperrsignal s103 übertragen wurde, sperrt die Umschaltschaltung 131 der Antriebsschaltung 130 die Ansteuerung der dreiphasigen Brückenschaltung 140 unter Verwendung eines Signals, das vom dreiphasigen Kurzschluss 133 ausgegeben wird, um so den dreiphasigen Kurzschluss zu verhindern, der unter Verwendung des dreiphasigen Kurzschlusses 133 durchgeführt wird (Schritt S323).
  • Als nächstes gibt die Steuerschaltung 120 an ein externes Gerät wie die ECU (ein vorgeschaltetes Steuergerät) des Elektrofahrzeugs 101 eine Fehlfunktionswarnung aus, die anzeigt, dass eine Anomalie in dem dreiphasigen Kurzschluss vorliegt, der von der Überspannungserfassungsschaltung 160 und dem dreiphasigen Kurzschluss 133 durchgeführt wird (Schritt S324). Der Benutzer kann über Fehlfunktionsinformationen durch die Fehlfunktionsbestimmungseinheit 125 benachrichtigt werden, die die Fehlfunktionsinformationen über einen Monitor anzeigt oder über einen Lautsprecher einen Ton ausgibt, der die Fehlfunktionsinformationen anzeigt. Beachten Sie, dass in diesem Fall eine Anomalie im dreiphasigen Kurzschluss vorliegt und daher keine nachfolgende aktive Prüfung durchgeführt wird, und das Flussdiagramm von 17 beendet wird.
  • Ausführungsform 4
  • Im Folgenden wird eine Fahrzeugantriebsvorrichtung gemäß der Ausführungsform 4 beschrieben, die durch Änderung einiger der Bestandteile der Fahrzeugantriebsvorrichtung 105 gemäß der Ausführungsform 3 konfiguriert wird.
  • 18 ist ein Schaltplan, der ein Beispiel für eine Fahrzeugantriebsvorrichtung 105A gemäß der Ausführungsform 4 zeigt. In der folgenden Beschreibung werden die Bestandteile der Fahrzeugantriebsvorrichtung 105A, die der Fahrzeugantriebsvorrichtung 105 gemäß der Ausführungsform 3 gemeinsam sind, mit den gleichen Bezugszeichen versehen, und die detaillierte Beschreibung derselben wird weggelassen, da sie bereits beschrieben wurden. Die folgende Beschreibung konzentriert sich auf die Aspekte der Fahrzeugantriebsvorrichtung 105A, die sich von der Fahrzeugantriebsvorrichtung 105 unterscheiden.
  • Wie in 18 dargestellt, werden der Antriebssignaloperator 123, die Fehlfunktionsbestimmungseinheit 125A und die aktive Prüfanweisungseinheit 126A, die in der Fahrzeugantriebsvorrichtung 105 gemäß der Ausführungsform 3 enthalten sind, in den Antriebssignaloperator 123A, die Fehlfunktionsbestimmungseinheit 125A bzw. die aktive Prüfanweisungseinheit 126A in der Fahrzeugantriebsvorrichtung 105A geändert, und die dreiphasige Kurzschlusssteuersignalunterbrechungseinheit 127, die in der Fahrzeugantriebsvorrichtung 105 gemäß der Ausführungsform 3 enthalten ist, wird in der Fahrzeugantriebsvorrichtung 105A entfernt. Zusammen mit diesen Änderungen und dem Ausbau wird der Mikroprozessor 150 in den Mikroprozessor 150A und die Steuerschaltung 120 in die Steuerschaltung 120A umgewandelt. Außerdem werden die Umschaltschaltung 131 und der dreiphasige Kurzschluss 133, die in der Fahrzeugantriebsvorrichtung 105 gemäß der Ausführungsform 3 enthalten sind, in der Fahrzeugantriebsvorrichtung 105A entfernt. Zusammen mit diesen Entfernungen wird die Antriebsschaltung 130 in die Antriebsschaltung 130A geändert. Außerdem wird zusammen mit den Änderungen von Steuerschaltung 120 und Antriebsschaltung 130, die in der Fahrzeugantriebsvorrichtung 105 gemäß Ausführungsform 3 enthalten sind, in Steuerschaltung 120A und Antriebsschaltung 130A in der Fahrzeugantriebsvorrichtung 105A, und der Wechselrichter 110 in den Wechselrichter 110A in der Fahrzeugantriebsvorrichtung 105A geändert.
  • Der Antriebssignaloperator 123A berechnet ein Antriebssignal, das für den Antrieb von Motor M1 erforderlich ist, basierend auf dem Steuersignal, das vom Motorsteuersignaloperator 122 ausgegeben wird, und gibt das Antriebssignal an die Antriebsschaltung 130A aus. Wenn die Fahrzeugantriebsvorrichtung 105A normal arbeitet, gibt der Antriebssignaloperator 123A ein Antriebssignal zur Durchführung der dreiphasigen PWM-Steuerung aus. Wenn im Gegensatz dazu das dreiphasige Kurzschlusssignal s102 von der Überspannungserfassungsschaltung 160 ausgegeben wird, gibt der Antriebssignaloperator 123A ein Antriebssignal zur Durchführung der dreiphasigen Kurzschlusssteuerung durch ein im Speicher 124 gespeichertes Programm aus. Wenn das dreiphasige Kurzschlusssignal s102 empfangen wird, ändert der Antriebssignaloperator 123A das Antriebssignal für die dreiphasige PWM-Steuerung in das Antriebssignal für die dreiphasige Kurzschlusssteuerung und gibt das Antriebssignal für die dreiphasige Kurzschlusssteuerung an die Antriebsschaltung 130A aus.
  • Auf diese Weise gibt die Steuerschaltung 120A entweder das Antriebssignal für die dreiphasige PWM-Steuerung oder das Antriebssignal für die dreiphasige Kurzschlusssteuerung an die Antriebsschaltung 130A aus. Die Antriebsschaltung 130A verstärkt das von der Steuerschaltung 120A ausgegebene Antriebssignal und gibt das verstärkte Antriebssignal an die dreiphasige Brückenschaltung 140 aus. Die dreiphasige Brückenschaltung 140 treibt den Motor M1 auf der Grundlage des von der Antriebsschaltung 130A ausgegebenen Signals an.
  • Die aktive Prüfanweisungseinheit 126A ist eine Schaltung, die das aktive Prüfsignal s101 ausgibt, das die Überspannungserfassungsschaltung 160 zwingt, das dreiphasige Kurzschlusssignal s102 auszugeben. In der folgenden Beschreibung bezieht sich eine vierte aktive Prüfung darauf, die Überspannungserfassungsschaltung 160 zur Ausgabe des dreiphasigen Kurzschlusssignals s102 zu zwingen, um die von der Überspannungserfassungsschaltung 160 durchgeführte dreiphasige Kurzschlusssteuerung zu testen und zu prüfen, ob die Überspannungserfassungsschaltung 160 die dreiphasige Kurzschlusssteuerung durchführen kann oder nicht. Durch die Durchführung der vierten aktiven Prüfung kann festgestellt werden, ob eine Anomalie in der von der Überspannungserfassungsschaltung 160 durchgeführten dreiphasigen Kurzschlusssteuerung vorliegt oder nicht.
  • Wie bei der aktiven Prüfanweisungseinheit 126 gemäß Ausführungsform 3 bestimmt die aktive Prüfanweisungseinheit 126A auf der Grundlage des vom Motorsteuersignaloperator 122 ausgegebenen Steuersignals, ob der Motor M1 unter einer vorgegebenen Bedingung in Bewegung ist oder nicht, und gibt das aktive Prüfsignal s101 aus, wenn festgestellt wird, dass der Motor M1 unter der vorgegebenen Bedingung in Bewegung ist.
  • Die Fehlfunktionsbestimmungseinheit 125A ist eine Schaltung, die bestimmt, ob eine Anomalie in dem dreiphasigen Kurzschluss vorliegt oder nicht, der von der Überspannungserfassungsschaltung 160 durchgeführt wird.
  • Das dreiphasige Kurzschlusssignal s102 und die von der Überspannungserfassungsschaltung 160 ausgegebene Auswahlspannung Vsel werden in die Fehlfunktionsbestimmungseinheit 125A eingegeben.
  • Die Fehlfunktionsbestimmungseinheit 125A bestimmt, dass keine Anomalie in dem von der Überspannungserfassungsschaltung 160 durchgeführten dreiphasigen Kurzschluss vorliegt, wenn das dreiphasige Kurzschlusssignal s102 ein vorgegebenes Signal ist, und bestimmt, dass eine Anomalie in dem von der Überspannungserfassungsschaltung 160 durchgeführten dreiphasigen Kurzschluss vorliegt, wenn das dreiphasige Kurzschlusssignal s102 nicht das vorgegebene Signal ist. Das vorgegebene Signal bezieht sich hier auf das dreiphasige Kurzschlusssignal s102, das von der Überspannungserfassungsschaltung 160 ausgegeben wird, wenn die Überspannungserfassungsschaltung 160 ordnungsgemäß funktioniert. Wenn festgestellt wird, dass eine Anomalie in dem von der Überspannungserfassungsschaltung 160 durchgeführten dreiphasigen Kurzschluss vorliegt, gibt die Fehlfunktionsbestimmungseinheit 125A ein Benachrichtigungssignal aus, das ein externes Gerät über Fehlfunktionsinformationen benachrichtigt.
  • In dem Fall, dass das aktive Prüfsignal s101 von der aktiven Prüfanweisungseinheit 126A ausgegeben wird, bestimmt die Fehlfunktionsbestimmungseinheit 125A, dass die zweite Spannungsteilerschaltung 692 und die Auswahlschaltung 167 ordnungsgemäß funktionieren, wenn die Auswahlspannung Vsel eine vorgegebene Spannung ist. Die vorgegebene Spannung bezieht sich hier auf eine zweite geteilte Spannung, die von der Auswahlschaltung 167 ausgegeben wird, wenn die zweite Spannungsteilerschaltung 692 und die Auswahlschaltung 167 ordnungsgemäß funktionieren. Wenn nicht festgestellt wird, dass die zweite Spannungsteilerschaltung 692 und die Auswahlschaltung 167 ordnungsgemäß funktionieren, gibt die Fehlfunktionsbestimmungseinheit 125A ein Benachrichtigungssignal aus, das ein externes Gerät über das Bestimmungsergebnis benachrichtigt.
  • Mit der Fahrzeugantriebsvorrichtung 105A gemäß der oben beschriebenen Konfiguration der Ausführungsform 4 kann durch die Steuerschaltung 120A, die gegebenenfalls ein aktives Prüfsignal s101 ausgibt, in geeigneter Weise bestimmt werden, ob eine Anomalie in dem von der Überspannungserfassungsschaltung 160 durchgeführten dreiphasigen Kurzschluss vorliegt oder nicht. Dementsprechend ist es bei einer Fahrzeugantriebsvorrichtung 105A gemäß der oben beschriebenen Konfiguration der Ausführungsform 4 möglich, latente Fehlfunktionen der dreiphasigen Kurzschlusssteuerung im Wechselrichter 110A sofort zu entdecken und die Zuverlässigkeit der Fahrzeugantriebsvorrichtung 105A zu erhöhen.
  • Ausführungsform 5
  • Im Folgenden wird eine Fahrzeugantriebsvorrichtung gemäß der Ausführungsform 5 beschrieben, die durch Änderung einiger der Bestandteile der Fahrzeugantriebsvorrichtung 105A gemäß der Ausführungsform 4 konfiguriert wird.
  • 19 ist ein Schaltplan, der ein Beispiel für eine Fahrzeugantriebsvorrichtung 105B gemäß der Ausführungsform 5 zeigt. In der folgenden Beschreibung werden die Bestandteile der Fahrzeugantriebsvorrichtung 105B, die der Fahrzeugantriebsvorrichtung 105A gemäß der Ausführungsform 4 gemeinsam sind, mit den gleichen Bezugszeichen versehen, und die detaillierte Beschreibung derselben wird weggelassen, da sie bereits beschrieben wurden. Die folgende Beschreibung konzentriert sich auf die Aspekte der Fahrzeugantriebsvorrichtung 105B, die sich von der Fahrzeugantriebsvorrichtung 105A unterscheiden.
  • Wie in 19 dargestellt, werden der Antriebssignaloperator 123A, die Fehlfunktionsbestimmungseinheit 125A und die aktive Prüfanweisungseinheit 126A, die in der Fahrzeugantriebsvorrichtung 105A gemäß Ausführungsform 4 enthalten sind, in den Antriebssignaloperator 123B, die Fehlfunktionsbestimmungseinheit 125B bzw. die aktive Prüfanweisungseinheit 126B in der Fahrzeugantriebsvorrichtung 105B geändert. Zusammen mit diesen Änderungen wird der Mikroprozessor 150A in den Mikroprozessor 150B und die Steuerschaltung 120A in die Steuerschaltung 120B geändert. Ferner wird die Überspannungserfassungsschaltung 160, der in der Fahrzeugantriebsvorrichtung 105A gemäß Ausführungsform 4 enthalten ist, in die Überspannungserfassungsschaltung 160B in der Fahrzeugantriebsvorrichtung 105B geändert. Außerdem wird zusammen mit den Änderungen von der Steuerschaltung 120A und die Überspannungserfassungsschaltung 160, die in der Fahrzeugantriebsvorrichtung 105A gemäß Ausführungsform 4 enthalten sind, in die Steuerschaltung 120B und die Überspannungserfassungsschaltung 160B in der Fahrzeugantriebsvorrichtung 105B, und der Wechselrichter 110A in den Wechselrichter 110B in der Fahrzeugantriebsvorrichtung 105B geändert.
  • 20 ist ein Schaltplan, der ein Beispiel für die Überspannungserfassungsschaltkreis 160B zeigt.
  • Wie in 20 dargestellt, wird die Überspannungserfassungsschaltung 160B durch Entfernen des vierten Widerstandselements 164, des fünften Widerstandselements 165, des sechsten Widerstandselements 166 und der Vergleichsschaltung 168 aus der Überspannungserfassungsschaltung 160 gemäß Ausführungsform 4 konfiguriert.
  • Bei der obigen Konfiguration gibt die Überspannungserfassungsschaltung 160B eine erste geteilte Spannung als Auswahlspannung Vsel aus, wenn das aktive Prüfsignal s101 von der aktiven Prüfanweisungseinheit 126B nicht ausgegeben wird, und gibt eine zweite geteilte Spannung als Auswahlspannung Vsel aus, wenn das aktive Prüfsignal s101 von der aktiven Prüfanweisungseinheit 126B ausgegeben wird.
  • Der Antriebssignaloperator 123B berechnet ein Antriebssignal, das für den Antrieb von Motor M1 erforderlich ist, basierend auf dem Steuersignal, das vom Motorsteuersignaloperator 122 ausgegeben wird, und gibt das Antriebssignal an die Antriebsschaltung 130A aus. Wenn die Fahrzeugantriebsvorrichtung 105B normal arbeitet, gibt der Antriebssignaloperator 123B ein Antriebssignal zur Durchführung der dreiphasigen PWM-Steuerung aus. Wenn im Gegensatz dazu die von der Überspannungserfassungsschaltung 160B ausgegebene Auswahlspannung Vsel eine Spannung innerhalb eines Bereichs ist, der in dem Fall möglich ist, wenn die Spannung Vp an der Stromversorgungsleitung Lp eine vorgegebene Überspannung ist (im Folgenden wird die Spannung innerhalb dieses Bereichs auch als „anomale Spannung“ bezeichnet), gibt der Antriebssignaloperator 123B ein Antriebssignal zur Durchführung der dreiphasigen Kurzschlusssteuerung durch ein im Speicher 124 gespeichertes Programm aus. Dabei ist die zweite geteilte Spannung eine Spannung, die in der anomalen Spannung enthalten ist.
  • Der Antriebssignaloperator 123B kann bestimmen, ob die Auswahlspannung Vsel die anomale Spannung ist oder nicht, indem er die Auswahlspannung Vsel mit Hilfe eines im Mikroprozessor 150B enthaltenen AD-Wandlers in einen digitalen Wert umwandelt und bestimmt, ob der digitale Wert die anomale Spannung anzeigt oder nicht. Der Antriebssignaloperator 123B kann die Auswahlspannung Vsel z.B. mit Hilfe eines im Mikroprozessor 150B enthaltenen Komparators mit einer Referenzspannung vergleichen und auf der Grundlage des Vergleichsergebnisses bestimmen, ob die Auswahlspannung Vsel die anomale Spannung ist oder nicht.
  • Auf diese Weise gibt die Steuerschaltung 120B entweder das Antriebssignal für die dreiphasige PWM-Steuerung oder das Antriebssignal für die dreiphasige Kurzschlusssteuerung an die Antriebsschaltung 130A aus. Die Antriebsschaltung 130A verstärkt das von der Steuerschaltung 120B ausgegebene Antriebssignal und gibt das verstärkte Antriebssignal an die dreiphasige Brückenschaltung 140 aus. Die dreiphasige Brückenschaltung 140 treibt den Motor M1 auf der Grundlage des von der Antriebsschaltung 130A ausgegebenen Signals an.
  • Die aktive Prüfanweisungseinheit 126B ist eine Schaltung, die das aktive Prüfsignal s101 ausgibt, um die Überspannungserfassungsschaltung 160B zur Ausgabe der zweiten geteilten Spannung zu zwingen. In der folgenden Beschreibung bezieht sich eine fünfte aktive Prüfung darauf, die Überspannungserfassungsschaltung 160B zu zwingen, die zweite geteilte Spannung auszugeben, um die dreiphasige Kurzschlusssteuerung zu prüfen, die von der Überspannungserfassungsschaltung 160B durchgeführt wird, und zu prüfen, ob die Überspannungserfassungsschaltung 160B die dreiphasige Kurzschlusssteuerung durchführen kann oder nicht. Durch die Durchführung der fünften aktiven Prüfung kann festgestellt werden, ob eine Anomalie in der von der Überspannungserfassungsschaltung 160B durchgeführten dreiphasigen Kurzschlusssteuerung vorliegt oder nicht.
  • Wie bei der aktiven Prüfanweisungseinheit 126A gemäß der Ausführungsform 4 bestimmt die aktive Prüfanweisungseinheit 126B auf der Grundlage des vom Motorsteuersignaloperator 122 ausgegebenen Steuersignals, ob der Motor M1 unter einer vorgegebenen Bedingung in Bewegung ist oder nicht, und gibt das aktive Prüfsignal s101 aus, wenn festgestellt wird, dass der Motor M1 unter der vorgegebenen Bedingung in Bewegung ist.
  • Die Fehlfunktionsbestimmungseinheit 125B ist eine Schaltung, die bestimmt, ob eine Anomalie in dem dreiphasigen Kurzschluss vorliegt oder nicht, der von der Überspannungserfassungsschaltung 160B durchgeführt wird.
  • Die von der Überspannungserfassungsschaltung 160B ausgegebene Auswahlspannung Vsel wird in die Fehlfunktionsbestimmungseinheit 125B eingespeist.
  • Die Fehlfunktionsbestimmungseinheit 125B bestimmt, dass keine Anomalie in dem von der Überspannungserfassungsschaltung 160B durchgeführten dreiphasigen Kurzschluss vorliegt, wenn das aktive Prüfsignal s101 ausgegeben wird und die Auswahlspannung Vsel eine vorgegebene Spannung ist, und bestimmt, dass eine Anomalie in dem von der Überspannungserfassungsschaltung 160B durchgeführten dreiphasigen Kurzschluss vorliegt, wenn die Auswahlspannung Vsel nicht die vorgegebene Spannung ist. Die vorgegebene Spannung bezieht sich hier auf die Auswahlspannung Vsel, die von der Überspannungserfassungsschaltung 160B in dem Fall ausgegeben wird, dass die Überspannungserfassungsschaltung 160B zu dem Zeitpunkt, zu dem das aktive Prüfsignal s101 ausgegeben wird, ordnungsgemäß funktioniert. Wenn festgestellt wird, dass eine Anomalie in dem von der Überspannungserfassungsschaltung 160B durchgeführten dreiphasigen Kurzschluss vorliegt, gibt die Fehlfunktionsbestimmungseinheit 125B ein Benachrichtigungssignal aus, das ein externes Gerät über Fehlfunktionsinformationen informiert.
  • Die Fehlfunktionsbestimmungseinheit 125B kann bestimmen, ob die Auswahlspannung Vsel die vorgegebene Spannung ist oder nicht, indem sie die Auswahlspannung Vsel mit Hilfe des im Mikroprozessor 150B enthaltenen AD-Wandlers in einen digitalen Wert umwandelt und bestimmt, ob der digitale Wert die vorgegebene Spannung anzeigt oder nicht. Der Antriebssignaloperator 123B kann die Auswahlspannung Vsel mit einer Referenzspannung unter Verwendung des im Mikroprozessor 150B enthaltenen Komparators vergleichen und auf der Grundlage des Vergleichsergebnisses bestimmen, ob die Auswahlspannung Vsel die vorgegebene Spannung ist oder nicht.
  • Mit der Fahrzeugantriebsvorrichtung 105B gemäß der oben beschriebenen Konfiguration der Ausführungsform 5 kann durch die Steuerschaltung 120B, die gegebenenfalls das aktive Prüfsignal s101 ausgibt, in geeigneter Weise bestimmt werden, ob eine Anomalie in dem von der Überspannungserfassungsschaltung 160B durchgeführten dreiphasigen Kurzschluss vorliegt oder nicht. Dementsprechend ist es bei einer Fahrzeugantriebsvorrichtung 105B gemäß der oben beschriebenen Konfiguration der Ausführungsform 5 möglich, latente Fehlfunktionen der dreiphasigen Kurzschlusssteuerung im Wechselrichter 110B sofort zu entdecken und die Zuverlässigkeit der Fahrzeugantriebsvorrichtung 105B zu erhöhen.
  • Ausführungsform 6
  • Als nächstes wird eine Fahrzeugantriebsvorrichtung gemäß der Ausführungsform 6 unter Bezugnahme auf 21 bis 23 beschrieben. Die Fahrzeugantriebsvorrichtung 5C gemäß Ausführungsform 6 umfasst sowohl die in Ausführungsform 1 beschriebene Prozessoranomalieerkennungsschaltung 60 als auch die in Ausführungsform 3 beschriebene Überspannungserfassungsschaltung 160.
  • 21 ist ein Schaltplan, der ein Beispiel für den Wechselrichter 10, den Permanentmagnetmotor M1 und die Batterie P1 zeigt, die in der Fahrzeugantriebsvorrichtung 5C gemäß der Ausführungsform 6 enthalten sind. 22 ist ein Schaltplan, der ein Beispiel für eine dreiphasige Brückenschaltung 40 zeigt, die im Wechselrichter 10 der Fahrzeugantriebsvorrichtung 5C enthalten ist. 23 ist ein Schaltkreisdiagramm, das ein Beispiel für eine Prozessoranomalieerkennungsschaltung 60 und eine Überspannungserfassungsschaltung 160 zeigt, die in der Fahrzeugantriebsvorrichtung 5C enthalten sind.
  • Die in 21 bis 23 dargestellte Prozessoranomalieerkennungsschaltung 60 und die Überspannungserfassungsschaltung 160 sind die gleichen wie die in den Ausführungsformen 1 und 3 beschriebenen, und detaillierte Beschreibungen davon werden weggelassen.
  • Wie in 23 dargestellt, wird das vom Mikroprozessor 50 ausgegebene Löschimpulssignal s11 in die Prozessoranomalieerkennungsschaltung 60 eingegeben. Das von der Prozessoranomalieerkennungsschaltung 60 ausgegebene Fehlfunktionsmeldesignal s12 wird in den Mikroprozessor 50 eingegeben. Das vom Mikroprozessor 50 ausgegebene Verriegelungsfreigabesignal s13 wird in die Prozessoranomalieerkennungsschaltung 60 eingegeben.
  • Das Kurzschlussprüfsignal s1, das vom Mikroprozessor 50 ausgegeben wird, und das dreiphasige Kurzschlussantriebssignal s2, das von der Prozessoranomalieerkennungsschaltung 60 ausgegeben wird, werden jeweils in die ODER-Schaltung 34 eingegeben. Ein von der ODER-Schaltung 34 ausgegebenes Signal wird in die ODER-Schaltung 35 eingegeben.
  • Das vom Mikroprozessor 50 ausgegebene aktive Prüfsignal s101 wird in die Überspannungserfassungsschaltung 160 eingegeben. Ein Spannungssignal wird von der Überspannungserfassungsschaltung 160 in den Mikroprozessor 50 eingegeben. Das dreiphasige Kurzschlusssignal s102, das von der Überspannungserfassungsschaltung 160 ausgegeben wird, wird in die ODER-Schaltung 35 eingegeben und ebenfalls in den Mikroprozessor 50 eingespeist.
  • Dann wird ein Signal von der ODER-Schaltung 35 an den dreiphasigen Kurzschluss 33 ausgegeben, und der dreiphasige Kurzschluss 33 wird auf der Grundlage des von der ODER-Schaltung 35 ausgegebenen Signals angesteuert.
  • In der Fahrzeugantriebsvorrichtung 5C nach der vorliegenden Ausführungsform enthält der Wechselrichter 10 ferner die Überspannungserfassungsschaltung 160, die eine vorgegebene DC-Überspannung an der dreiphasigen Brückenschaltung 40 erkennt. Bei Feststellung der vorgegebenen Überspannung gibt die Überspannungserfassungsschaltung 160 das dreiphasige Kurzschlusssignal s102 an den dreiphasigen Kurzschluss 33 aus. Die Steuerschaltung 20 zwingt die Überspannungserfassungsschaltung 160 zur Ausgabe des dreiphasigen Kurzschlusssignals s102 und erfasst eine Anomalie in dem dreiphasigen Kurzschluss auf der Grundlage von mindestens einem von (i) einer Änderung in dem durch die drei Phasen fließenden Strom, (ii) einer Änderung in einer Stromphase in den drei Phasen oder (iii) einer Änderung in einer Gleichspannung, die auftreten, wenn die Überspannungserfassungsschaltung 160 zwangsweise das dreiphasige Kurzschlusssignal s102 ausgibt.
  • Die Überspannungserfassungsschaltung 160 enthält: eine erste Spannungsteilerschaltung 691, die eine erste geteilte Spannung durch Spannungsteilung erhält, indem sie eine Widerstandsteilung an der Gleichspannung durchführt; eine zweite Spannungsteilerschaltung 692, die eine zweite geteilte Spannung durch Spannungsteilung erhält, indem sie eine Widerstandsteilung an einer vorgegebenen Spannung durchführt, wobei die zweite geteilte Spannung als die vorgegebene Überspannung erfasst wird; eine Auswahlschaltung 167, die eine der ersten geteilten Spannung und der zweiten geteilten Spannung auswählt und ausgibt; und eine Vergleichsschaltung 168, die eine Referenzspannung Vref mit der der ersten geteilten Spannung und der zweiten geteilten Spannung vergleicht, die von der Auswahlschaltung 167 ausgegeben wird, und ein dreiphasiges Kurzschlusssignal s102 auf der Grundlage eines Vergleichsergebnisses ausgibt (siehe 16). Die Steuerschaltung 20 zwingt die Überspannungserfassungsschaltung 160 zur Ausgabe des dreiphasigen Kurzschlusssignals s102, indem sie die Auswahlschaltung 167 veranlasst, die zweite geteilte Spannung auszugeben, wenn der Permanentmagnetmotor M1 unter einer vorgegebenen Bedingung in Bewegung ist.
  • Die erste geteilte Spannung und die zweite geteilte Spannung, die von der Auswahlschaltung 167 ausgegeben werden, und das dreiphasige Kurzschlusssignal s102, das von der Vergleichsschaltung 168 ausgegeben wird, werden in die Steuerschaltung 20 eingegeben. Die Steuerschaltung 20 bestimmt, dass die zweite Spannungsteilerschaltung 692 und die Auswahlschaltung 167 richtig funktionieren, wenn die zweite geteilte Spannung eine vorgegebene Spannung ist, und bestimmt, dass die Überspannungserfassungsschaltung 160 richtig funktioniert, wenn das dreiphasige Kurzschlusssignal s102 ein vorgegebenes Signal ist. Nachdem eine Anomalie im dreiphasigen Kurzschluss festgestellt wurde, hemmt die Steuerschaltung 20 den dreiphasigen Kurzschluss, der mit Hilfe des dreiphasigen Kurzschlusses 33 durchgeführt wird, und der Mikroprozessor 50 veranlasst die dreiphasige Brückenschaltung 40, den dreiphasigen Kurzschluss ohne Verwendung des dreiphasigen Kurzschlusses 33 durchzuführen.
  • Mit der Fahrzeugantriebsvorrichtung 5C gemäß der Ausführungsform 6 kann die Steuerschaltung 20 eine Anomalie im dreiphasigen Kurzschluss erkennen, indem sie die Überspannungserfassungsschaltung 160 zwingt, das dreiphasige Kurzschlusssignal s102 entsprechend auszugeben. Wenn eine Anomalie im dreiphasigen Kurzschluss festgestellt wird, meldet die Steuerschaltung 20 z.B. dem vorgeschalteten Steuergerät von Fahrzeug 1 die Anomalie, und das vorgeschaltete Steuergerät gibt eine Warnung an den Fahrer aus, um ihn über eine Messgerätanzeige o.ä. zu einer Reparatur aufzufordern. Auf diese Weise ist es möglich, Maßnahmen zu ergreifen, einschließlich der Erteilung von Anweisungen, so dass dem Fahrer ein höheres Sicherheitsniveau gewährleistet werden kann. Wie beschrieben, ist es mit der oben beschriebenen Konfiguration der Fahrzeugantriebsvorrichtung 5C möglich, latente Fehlfunktionen der dreiphasigen Kurzschlusssteuerung im Wechselrichter sofort zu entdecken und die Zuverlässigkeit der Fahrzeugantriebsvorrichtung 5C zu erhöhen.
  • Beachten Sie, dass oben ein Beispielfall beschrieben wurde, in dem die Fahrzeugantriebsvorrichtung 5C gemäß der Ausführungsform 6 die Prozessoranomalieerkennungsschaltung 60 der Ausführungsform 1 als Prozessoranomalieerkennungsschaltung enthält; die Fahrzeugantriebsvorrichtung 5C gemäß der Ausführungsform 6 ist jedoch nicht auf diesen Beispielfall beschränkt. Wie in 24 dargestellt, kann die Fahrzeugantriebsvorrichtung 5C anstelle der Prozessoranomalieerkennungsschaltung 60 die Prozessoranomalieerkennungsschaltung 60A gemäß Ausführungsform 2 enthalten.
  • Andere Ausführungsformen
  • Die oben genannten Ausführungsformen sind im Wesentlichen beispielhafte Ausführungsformen und sind nicht dazu gedacht, die gegenwärtige Offenbarung, Anwendung und Verwendung einzuschränken.
  • Zum Beispiel kann in der Ausführung 2 der Mikroprozessor 50 das Fehlfunktionssimulationssignal s14 ausgeben, wenn Motor M1 unter einer vorgegebenen Bedingung in Bewegung ist. Insbesondere kann der Mikroprozessor 50 das Fehlfunktionssimulationssignal s14 ausgeben, wenn das Fahrzeug fährt und der Motor M1 sich weder im Ausübungszustand noch im Regenerationszustand befindet. Wenn sich das Fahrzeug in einem Stoppzustand befindet, kann der Mikroprozessor 50 das Fehlfunktionssimulationssignal s14 ausgeben, nachdem die Stromsteuerung unter Verwendung der dreiphasigen Brückenschaltung 40 durchgeführt wurde, um durch den Motor M1 einen Strom zu leiten, dessen Stromwert nicht hoch genug ist, um das Fahrzeug zu starten. Für den Fall, dass die Drehmomentaufbringungseinrichtung T50, die das Drehmoment auf die Antriebsräder 2 des Fahrzeugs aufbringt, wie in 9 dargestellt, enthalten ist, kann der Mikroprozessor 50, wenn der Motor M1 regeneriert wird, ein Fehlfunktionssimulationssignal s14 auf der Grundlage eines dreiphasigen Kurzschlussdrehmoments ausgeben, das ein Drehmoment ist, das im Motor M1 erzeugt wird, wenn die dreiphasige Kurzschlusssteuerung durchgeführt wird. Wenn der Motor M1 eine Antriebsquelle D1 ist und das Fahrzeug eine andere Antriebsquelle D2 enthält, die sich von der Antriebsquelle D1 unterscheidet, wie in 10 dargestellt, kann der Mikroprozessor 50 außerdem das Fehlfunktionssimulationssignal s14 ausgeben, wenn es möglich ist, das Fahrzeug mit der Antriebsquelle D2 ohne Verwendung der Antriebsquelle D1 zu fahren.
  • In den Ausführungsformen 1 und 2 wurde die Fehlfunktionsmeldeschaltung 61 als Watchdog-Timerschaltung beschrieben; die Fehlfunktionsmeldeschaltung 61 ist jedoch nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann der Mikroprozessor 50 ein Dual-Core-Prozessor sein und eine Anomalie mit Hilfe einer Selbstüberprüfungsfunktion erkennen. Genauer gesagt wird bei der Selbstüberprüfungsfunktion mit Hilfe einer Dual-Lock-Step-Methode festgestellt, ob eine Anomalie vorliegt oder nicht. Beachten Sie, dass nach der Dual-Lock-Step-Methode der Dual-Core-Prozessor zwei Prozessorkerne veranlasst, die gleiche Verarbeitung durchzuführen, und feststellt, dass eine Anomalie vorliegt, wenn die Verarbeitungsergebnisse nicht übereinstimmen. In diesem Fall kann das in Ausführungsform 1 beschriebene Fehlfunktionsmeldesignal s12 ein Anomalieausgangssignal des Dual-Core-Prozessors sein. Abgesehen davon kann eine Anomalie z.B. in der Taktfrequenz auch als Selbstüberprüfungsfunktion erkannt werden.
  • Andere als die oben beschriebenen Ausführungsformen, die durch verschiedene Modifikationen der jeweiligen beispielhaften Ausführungsformen erreicht werden, die von einem Fachmann erdacht werden können, sowie Ausführungsformen, die durch willkürliche Kombination der konstituierenden Elemente und Funktionen der jeweiligen beispielhaften Ausführungsformen realisiert werden, ohne vom Wesen der vorliegenden Offenbarung abzuweichen, fallen unter die vorliegende Offenbarung.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung ausführlich beschrieben und illustriert wurde, ist klar, dass dies nur als Beispiel dient und nicht als Beschränkung zu verstehen ist, wobei der Umfang der vorliegenden Erfindung nur durch die Bedingungen der beigefügten Ansprüche begrenzt wird.
  • Industrielle Anwendbarkeit
  • Wie oben beschrieben, ist die vorliegende Offenbarung als eine Fahrzeugantriebsvorrichtung nützlich, die ein Elektrofahrzeug antreibt.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Elektrofahrzeug (Fahrzeug)
    2
    Antriebsrad
    3
    Kraftübertragungsmechanismus
    5, 5C
    Fahrzeugantriebsvorrichtung
    10
    Wechselrichter
    20
    Steuerschaltung
    21
    Motorsteuersignalerhaltungseinheit
    22
    Motorsteuersignaloperator
    23
    Antriebssignaloperator
    24
    Speicher
    25
    Fehlfunktionsbestimmungseinheit
    26
    aktive Prüfanweisungseinheit
    29
    Anomaliedetektor
    30
    Antriebsschaltung
    31
    Umschaltschaltung
    32
    Pufferschaltung
    33
    dreiphasiger Kurzschluss
    34, 35
    OR-Schaltung
    36
    Prüfanschluss
    39
    Antriebssignalempfangsanschluss
    40
    dreiphasige Brückenschaltung
    50
    Mikroprozessor
    60, 60A
    Prozessoranomalieerkennungsschaltung
    61
    Fehlfunktionsmeldeschaltung (Watchdog-Timerschaltung)
    62, 62a, 65, 66, 67
    Logikschaltung
    63
    Verriegelungsschaltung
    64
    Drehzahlbestimmungsschaltung
    101, 101A, 101B
    Elektrofahrzeug
    102
    Antriebsrad
    103
    Kraftübertragungsmechanismus
    105, 105A, 105
    Fahrzeugantriebsvorrichtung
    110, 110
    Wechselrichter
    120, 120A, 120B
    Steuerschaltung
    121
    Motorsteuersignalerhaltungseinheit
    122
    Motorsteuerungssignaloperator
    123, 123A, 123B
    Antriebssignaloperator
    124
    Speicher
    125, 125A, 125B
    Fehlfunktionsbestimmungseinheit
    126, 126A, 126B
    aktive Prüfanweisungseinheit
    127
    dreiphasige Kurzschlusssteuersignalunterbrechungseinheit
    130, 130
    Antriebsschaltung
    131
    Umschaltschaltung
    132
    Pufferschaltung
    133
    dreiphasiger Kurzschluss
    140
    dreiphasige Brückenschaltung
    150, 150A, 150B
    Mikroprozessor
    160, 160B
    Überspannungserfassungsschaltung
    161
    erstes Widerstandselement
    162
    zweites Widerstandselement
    163
    drittes Widerstandselement
    164
    viertes Widerstandselement
    165
    fünftes Widerstandselement
    166
    sechstes Widerstandselement
    167
    Auswahlschaltung
    168
    Vergleichsschaltung
    691
    erste Spannungsteilerschaltung
    692
    zweite Spannungsteilerschaltung
    C1
    Glättungskondensator
    CSu, CSv, CSw
    Stromsensor
    Lp
    Stromversorgungsleitung
    Lg
    Masseleitung
    M1
    Permanentmagnetmotor
    P1
    Batterie
    RS
    Rotationspositionssensor
    S1, S2, S3, S4, S5, S6
    Schaltelement
    s1
    Kurzschlussprüfsignal
    s2
    dreiphasiges Kurzschlussantriebssignal
    s11
    Löschimpulssignal
    s12
    Fehlfunktionsmeldesignal (Reset-Signal)
    s13
    Verriegelungsfreigabesignal
    s14
    Fehlfunktionssimulationssignal
    s101
    aktives Prüfsignal
    s102
    dreiphasiges Kurzschlusssignal
    s103
    dreiphasiges Kurzschlussnutzungssperrsignal
    T50
    Drehmomentaufbringungseinrichtung
    TH1
    Schwellenwert
    Vg, Vp
    Spannung
    Vref
    Referenzspannung
    Vsel
    Auswahlspannung

Claims (12)

  1. Fahrzeugantriebsvorrichtung, mit: einem Wechselrichter, der einen Permanentmagnetmotor antreibt, wobei der Wechselrichter umfasst: eine dreiphasige Brückenschaltung mit einer Mehrzahl von Schaltelementen; einen dreiphasigen Kurzschluss, der drei Phasen des Permanentmagnetmotors über die dreiphasige Brückenschaltung kurzschließt; und eine Steuerschaltung, die Folgendes umfasst: einen Mikroprozessor, der die dreiphasige Brückenschaltung antreibt; eine Fehlfunktionsmeldeschaltung, die ein Fehlfunktionsmeldesignal ausgibt, wenn der Mikroprozessor eine Fehlfunktion hat; und eine Verriegelungsschaltung, die das von der Fehlfunktionsmeldeschaltung ausgegebene Fehlfunktionsmeldesignal hält, wobei die Steuerschaltung ein dreiphasiges Kurzschlussantriebssignal ausgibt, das den dreiphasigen Kurzschluss antreibt, basierend auf dem Fehlfunktionsmeldesignal, das von der Verriegelungsschaltung gehalten wird.
  2. Fahrzeugantriebsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuerschaltung das dreiphasige Kurzschlussantriebssignal ausgibt, wenn die Verriegelungsschaltung das Fehlfunktionsmeldesignal hält und eine Drehzahl des Permanentmagnetmotors größer oder gleich einer vorgegebenen Drehzahl ist.
  3. Fahrzeugantriebsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Steuerschaltung bestimmt, dass die Drehzahl des Permanentmagnetmotors größer oder gleich der vorgegebenen Drehzahl ist, wenn ein Integral einer Ausgangsspannung, die von einem für den Permanentmagnetmotor vorgesehenen Rotationspositionssensor ausgegeben wird, nicht unter einem Schwellenwert liegt.
  4. Fahrzeugantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Fehlfunktionsmeldeschaltung eine Watchdog-Timerschaltung ist, die meldet, ob der Mikroprozessor eine Fehlfunktion hat, und das Fehlfunktionsmeldesignal ein Rücksetzsignal der Watchdog-Timerschaltung ist.
  5. Fahrzeugantriebsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Fehlfunktionsmeldeschaltung das Rücksetzsignal an den Mikroprozessor ausgibt, und wenn der Mikroprozessor einen ordnungsgemäßen Neustart auf der Grundlage des Rücksetzsignals erfolgreich durchgeführt hat, der Mikroprozessor ein Verriegelungsfreigabesignal ausgibt, das das von der Verriegelungsschaltung gehaltene Fehlfunktionsmeldesignal freigibt.
  6. Fahrzeugantriebsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei der Mikroprozessor ein Fehlfunktionssimulationssignal an die Verriegelungsschaltung ausgibt, wenn das Rücksetzsignal nicht empfangen wird, wobei das Fehlfunktionssimulationssignal simulativ einen Zustand anzeigt, in dem der Mikroprozessor eine Fehlfunktion aufweist, und die Steuerschaltung das dreiphasige Kurzschlussantriebssignal auf der Grundlage des Fehlfunktionssimulationssignals ausgibt.
  7. Fahrzeugantriebsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei der Mikroprozessor das Fehlfunktionssimulationssignal ausgibt, wenn der Permanentmagnetmotor unter einer vorgegebenen Bedingung in Bewegung ist.
  8. Fahrzeugantriebsvorrichtung nach Anspruch 6 oder Anspruch 7, wobei der dreiphasige Kurzschluss die drei Phasen des Permanentmagnetmotors kurzschließt, wenn das dreiphasige Kurzschlussantriebssignal empfangen wird, und die Steuerschaltung Informationen über mindestens eines von (i) einer Änderung des durch die drei Phasen des Permanentmagnetmotors fließenden Stroms, (ii) einer Änderung einer Stromphase und (iii) einer Änderung einer Gleichspannung (DC) an der dreiphasigen Brückenschaltung erhält und auf der Grundlage der Informationen bestimmt, ob der dreiphasige Kurzschluss und die Verriegelungsschaltung fehlerhaft funktionieren.
  9. Fahrzeugantriebsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Wechselrichter ferner eine Überspannungserfassungsschaltung enthält, die eine vorgegebene Überspannung an der dreiphasigen Brückenschaltung erfasst, wobei die vorgegebene Überspannung eine Gleichspannung (DC) ist, die Überspannungserfassungsschaltung ein dreiphasiges Kurzschlusssignal an den dreiphasigen Kurzschluss ausgibt, wenn die vorgegebene Überspannung erfasst wird, und die Steuerschaltung die Überspannungserfassungsschaltung zwingt, das dreiphasige Kurzschlusssignal auszugeben, und eine Anomalie im dreiphasigen Kurzschluss auf der Grundlage von mindestens einem von (i) einer Änderung des durch die drei Phasen fließenden Stroms, (ii) einer Änderung einer Stromphase der drei Phasen und (iii) einer Änderung der Gleichspannung erfasst, die auftreten, wenn die Überspannungserfassungsschaltung das dreiphasige Kurzschlusssignal zwangsweise ausgibt.
  10. Fahrzeugantriebsvorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Überspannungserfassungsschaltung umfasst: eine erste Spannungsteilerschaltung, die eine erste geteilte Spannung durch Spannungsteilung erhält, indem sie eine Widerstandsteilung an der Gleichspannung durchführt; eine zweite Spannungsteilerschaltung, die eine zweite geteilte Spannung durch Spannungsteilung erhält, indem sie eine Widerstandsteilung an einer vorgegebenen Spannung durchführt, wobei die zweite geteilte Spannung als die vorgegebene Überspannung erfasst wird; eine Auswahlschaltung, die entweder die erste geteilte Spannung oder die zweite geteilte Spannung auswählt und ausgibt; und eine Vergleichsschaltung, die eine Referenzspannung mit der ersten geteilten Spannung und der zweiten geteilten Spannung vergleicht, die von der Auswahlschaltung ausgegeben werden, und die das dreiphasige Kurzschlusssignal auf der Grundlage eines Vergleichsergebnisses ausgibt, und die Steuerschaltung die Überspannungserfassungsschaltung zwingt, das dreiphasige Kurzschlusssignal auszugeben, indem sie die Auswahlschaltung veranlasst, die zweite geteilte Spannung auszugeben, wenn der Permanentmagnetmotor unter einer vorgegebenen Bedingung in Bewegung ist.
  11. Fahrzeugantriebsvorrichtung nach Anspruch 10, wobei die eine von der ersten geteilten Spannung und der zweiten geteilten Spannung, die von der Auswahlschaltung ausgegeben wird, und das dreiphasige Kurzschlusssignal, das von der Vergleichsschaltung ausgegeben wird, in die Steuerschaltung eingegeben werden, und die Steuerschaltung bestimmt, dass die zweite Spannungsteilerschaltung und die Auswahlschaltung ordnungsgemäß funktionieren, wenn die zweite geteilte Spannung eine vorgegebene Spannung ist, und bestimmt, dass die Überspannungserfassungsschaltung ordnungsgemäß funktioniert, wenn das dreiphasige Kurzschlusssignal ein vorgegebenes Signal ist.
  12. Fahrzeugantriebsvorrichtung nach Anspruch 11, wobei nachdem eine Anomalie im dreiphasigen Kurzschluss festgestellt wurde, die Steuerschaltung den dreiphasigen Kurzschluss sperrt, der unter Verwendung des dreiphasigen Kurzschlusses durchgeführt wird, und der Mikroprozessor veranlasst die dreiphasige Brückenschaltung, den dreiphasigen Kurzschluss ohne Verwendung des dreiphasigen Kurzschlusses durchzuführen.
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