JP2006246653A - Voltage converter system, motor drive unit, and control method of voltage converter - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、電圧変換装置、モータ駆動装置、および電圧変換器の制御方法に関し、特に、電圧変換器の低電圧側に接続される機器を過電圧から保護可能な電圧変換装置、モータ駆動装置、および電圧変換器の制御方法に関する。 The present invention relates to a voltage conversion device, a motor drive device, and a voltage converter control method, and in particular, a voltage conversion device, a motor drive device, and a device capable of protecting a device connected to a low voltage side of the voltage converter from an overvoltage. The present invention relates to a method for controlling a voltage converter.
特開2004−274945号公報(特許文献1)は、直流電源の故障時、電圧変換を行なう電圧変換器の一次側(直流電源側)に接続された機器に過電圧が印加されるのを防止するモータ駆動措置を開示する。このモータ駆動装置は、直流電源と、昇圧コンバータと、インバータIA,IBと、DC/DCコンバータと、システムリレーと、制御装置とを備える。昇圧コンバータは、システムリレーを介して直流電源に接続される。インバータIA,IBは、昇圧コンバータに並列に接続され、交流モータMA,MBをそれぞれ駆動する。DC/DCコンバータは、システムリレーと昇圧コンバータとの間に接続される。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-274945 (Patent Document 1) prevents an overvoltage from being applied to a device connected to a primary side (DC power supply side) of a voltage converter that performs voltage conversion when a DC power supply fails. Disclose motor drive measures. This motor drive device includes a DC power supply, a boost converter, inverters IA and IB, a DC / DC converter, a system relay, and a control device. The boost converter is connected to a DC power supply via a system relay. Inverters IA and IB are connected in parallel to the boost converter and drive AC motors MA and MB, respectively. The DC / DC converter is connected between the system relay and the boost converter.
このモータ駆動装置においては、制御装置は、直流電源の故障を検出すると、交流モータMA,MBが零の出力トルクを出力するようにインバータIA,IBを制御する。そして、制御装置は、システムリレーの遮断を指示する信号をシステムリレーへ出力し、システムリレーを遮断する。その後、制御装置は、昇圧コンバータの制御を降圧制御に切換える。このモータ駆動装置によれば、昇圧コンバータの一次側(直流電源側)に接続されたDC/DCコンバータに過電圧が印加されるのを防止することができる。(特許文献1参照)。
昇圧コンバータの誤動作や破損を生じさせるおそれのある異常が発生すると、一般に、制御装置は、昇圧コンバータの動作を停止させ、制御装置内のデータをホールドする。そして、異常状態から復帰すると、制御装置は、昇圧コンバータの動作を開始させ、データのホールドを解除して、外部から新たに取込まれるデータに基づいて昇圧コンバータの制御を開始する。 When an abnormality that may cause malfunction or damage of the boost converter occurs, the control device generally stops the operation of the boost converter and holds data in the control device. When returning from the abnormal state, the control device starts the operation of the boost converter, releases the data hold, and starts control of the boost converter based on data newly taken in from the outside.
ここで、制御装置は、所定の制御周期で動作を行なう関係上、昇圧コンバータの動作開始直後の1制御周期の間、異常状態中にホールドしていた電圧変換率(昇圧率または降圧率)で昇圧コンバータの制御を行なう。そして、異常状態中にモータの回生動作により昇圧コンバータの二次側(インバータ側)の電圧が上昇したとすると、昇圧コンバータの二次側から一次側へ過電圧が供給されるおそれがある。 Here, because the control device operates in a predetermined control cycle, the voltage conversion rate (step-up rate or step-down rate) held in the abnormal state for one control cycle immediately after the start of the operation of the boost converter is used. Controls the boost converter. If the voltage on the secondary side (inverter side) of the boost converter rises due to the regenerative operation of the motor during the abnormal state, there is a possibility that an overvoltage is supplied from the secondary side of the boost converter to the primary side.
たとえば、昇圧コンバータの降圧率がRのときに異常状態が発生し、異常状態中に昇圧コンバータの二次側の電圧が上昇したとする。このとき、制御装置は、昇圧コンバータの動作開始直後、降圧率をRとして昇圧コンバータの制御を開始するので、上昇した二次側の電圧を降圧率Rで降圧した電圧が一次側へ供給されてしまう。そして、この供給電圧が昇圧コンバータの一次側に接続された機器(DC/DCコンバータなど)の部品耐圧を超えていると、その機器が破損してしまう。 For example, it is assumed that an abnormal state occurs when the step-down rate of the boost converter is R, and the secondary side voltage of the boost converter increases during the abnormal state. At this time, immediately after the operation of the boost converter is started, the control device starts control of the boost converter with the step-down rate as R, so that a voltage obtained by stepping down the increased secondary voltage with the step-down rate R is supplied to the primary side. End up. If this supply voltage exceeds the component breakdown voltage of a device (such as a DC / DC converter) connected to the primary side of the boost converter, the device is damaged.
上述した特開2004−274945号公報は、このような昇圧コンバータの動作開始直後に発生し得る過電圧の問題、およびそれを解決する手段を開示していない。そして、上述した特開2004−274945号公報に開示される技術では、このような問題を解決することはできない。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-274945 described above does not disclose the problem of overvoltage that may occur immediately after the start of the operation of such a boost converter, and means for solving it. Such a problem cannot be solved by the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-274945 described above.
そこで、この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、電圧変換器が動作停止状態から降圧動作を開始するときに電圧変換器の低電圧側で発生し得る過電圧を防止する電圧変換装置を提供することである。 Accordingly, the present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide an overvoltage that can be generated on the low voltage side of the voltage converter when the voltage converter starts a step-down operation from the operation stop state. It is an object of the present invention to provide a voltage conversion device that prevents the above.
また、この発明の別の目的は、電圧変換器が動作停止状態から降圧動作を開始するときに電圧変換器の低電圧側で発生し得る過電圧を防止するモータ駆動装置を提供することである。 Another object of the present invention is to provide a motor drive device that prevents an overvoltage that may occur on the low voltage side of the voltage converter when the voltage converter starts a step-down operation from an operation stop state.
さらに、この発明の別の目的は、電圧変換器が動作停止状態から降圧動作を開始するときに電圧変換器の低電圧側で発生し得る過電圧を防止する電圧変換器の制御方法を提供することである。 Furthermore, another object of the present invention is to provide a voltage converter control method for preventing an overvoltage that may occur on the low voltage side of the voltage converter when the voltage converter starts a step-down operation from an operation stop state. It is.
この発明によれば、電圧変換装置は、直流電圧を降圧して電気負荷に供給する電圧変換器と、所定の異常が発生したとき、電圧変換器の停止を指示する指令を電圧変換器へ出力し、所定の異常の解消後に直流電圧が所定の電圧レベルよりも低いことを確認したとき、指令を解除する制御装置とを備える。 According to the present invention, the voltage converter outputs a voltage converter that steps down the DC voltage and supplies the voltage to the electric load, and a command that instructs the voltage converter to stop when a predetermined abnormality occurs. And a controller that cancels the command when it is confirmed that the DC voltage is lower than the predetermined voltage level after the predetermined abnormality is resolved.
この発明による電圧変換装置においては、所定の異常の解消後に電圧変換器の降圧動作を開始する際、降圧前(電圧変換器の高電圧側)の直流電圧が所定の電圧レベルよりも低いか否かが確認される。そして、その直流電圧が所定の電圧レベルよりも低いことが確認されると、電圧変換器へ出力されていた電圧変換器の停止を指示する指令が解除される。これにより、電圧変換器が降圧動作を開始したとき、電圧変換器から降圧電圧を受ける電気負荷に所定の電圧レベル以上の電圧が供給されることはない。 In the voltage converter according to the present invention, when the step-down operation of the voltage converter is started after the predetermined abnormality is resolved, whether or not the DC voltage before the step-down (the high voltage side of the voltage converter) is lower than the predetermined voltage level. Is confirmed. Then, when it is confirmed that the DC voltage is lower than a predetermined voltage level, the command for stopping the voltage converter that has been output to the voltage converter is canceled. Thus, when the voltage converter starts a step-down operation, a voltage higher than a predetermined voltage level is not supplied to the electric load that receives the step-down voltage from the voltage converter.
したがって、この発明よる電圧変換装置によれば、所定の電圧レベルを適切な値に設定することにより、電圧変換器から降圧電圧を受ける電気負荷に過電圧が印加されるのを防止できる。 Therefore, according to the voltage converter of the present invention, it is possible to prevent an overvoltage from being applied to the electric load that receives the step-down voltage from the voltage converter by setting the predetermined voltage level to an appropriate value.
好ましくは、所定の電圧レベルは、電気負荷の部品耐圧に基づいて決定される。 Preferably, the predetermined voltage level is determined based on a component breakdown voltage of the electric load.
この電圧変換装置においては、所定の電圧レベルは、電圧変換器から降圧電圧を受ける電気負荷の部品耐圧に基づいて決定されるので、電圧変換器が降圧動作を開始したとき、電気負荷にその部品耐圧以上の電圧が供給されることはない。 In this voltage converter, the predetermined voltage level is determined based on the component withstand voltage of the electric load that receives the step-down voltage from the voltage converter, so when the voltage converter starts the step-down operation, the component is applied to the electric load. No voltage exceeding the withstand voltage is supplied.
したがって、この電圧変換装置によれば、電圧変換器から降圧電圧を受ける電気負荷に部品耐圧以上の過電圧が印加されるのを防止できる。 Therefore, according to this voltage converter, it is possible to prevent an overvoltage exceeding the component breakdown voltage from being applied to the electric load that receives the step-down voltage from the voltage converter.
好ましくは、電圧変換装置は、所定の異常の解消後に直流電圧が所定の電圧レベル以上のとき、直流電圧を低下させる放電回路をさらに備える。 Preferably, the voltage conversion device further includes a discharge circuit that reduces the DC voltage when the DC voltage is equal to or higher than a predetermined voltage level after the predetermined abnormality is resolved.
この電圧変換装置においては、所定の異常の解消後に降圧前(電圧変換器の高電圧側)の直流電圧が所定の電圧レベル以上のとき、放電回路によって降圧前の直流電圧を低下させる。これにより、降圧前の直流電圧を、電圧変換器から降圧電圧を受ける電気負荷の部品耐圧よりも低下させてから電気負荷へ供給することができる。 In this voltage converter, when the DC voltage before stepping down (on the high voltage side of the voltage converter) is equal to or higher than a predetermined voltage level after the predetermined abnormality is resolved, the DC voltage before stepping down is reduced by the discharge circuit. As a result, the DC voltage before stepping down can be supplied to the electric load after being lowered below the component withstand voltage of the electric load receiving the stepped-down voltage from the voltage converter.
したがって、この電圧変換装置によれば、電圧変換器から降圧電圧を受ける電気負荷を過電圧から確実に保護することができる。 Therefore, according to this voltage converter, the electric load that receives the step-down voltage from the voltage converter can be reliably protected from overvoltage.
また、この発明によれば、モータ駆動装置は、直流電源と、モータを駆動する駆動装置と、駆動装置からの直流電圧を降圧して直流電源側に供給する電圧変換器と、直流電源と電圧変換器との間に接続される電気負荷と、所定の異常が発生したとき、電圧変換器の停止を指示する指令を電圧変換器へ出力し、所定の異常の解消後に駆動装置からの直流電圧が所定の電圧レベルよりも低いことを確認したとき、指令を解除する制御装置とを備える。 According to the invention, the motor drive device includes a DC power supply, a drive device that drives the motor, a voltage converter that steps down a DC voltage from the drive device and supplies the voltage to the DC power supply side, a DC power supply, and a voltage. When a predetermined abnormality occurs with the electrical load connected to the converter, a command to stop the voltage converter is output to the voltage converter, and the DC voltage from the drive device is resolved after the predetermined abnormality is resolved. And a control device that cancels the command when it is confirmed that the voltage is lower than a predetermined voltage level.
この発明によるモータ駆動装置においては、モータの回生動作時、所定の異常の解消後に電圧変換器の降圧動作を開始する際、電圧変換器の高電圧側(駆動装置側)の直流電圧が所定の電圧レベルよりも低いか否かが確認される。そして、その直流電圧が所定の電圧レベルよりも低いことが確認されると、電圧変換器へ出力されていた電圧変換器の停止を指示する指令が解除される。これにより、電圧変換器が降圧動作を開始したとき、電圧変換器の低電圧側(直流電源側)に接続される電気負荷に所定の電圧レベル以上の電圧が供給されることはない。 In the motor drive device according to the present invention, when the step-down operation of the voltage converter is started after the predetermined abnormality is eliminated during the regenerative operation of the motor, the DC voltage on the high voltage side (drive device side) of the voltage converter is predetermined. It is confirmed whether it is lower than the voltage level. Then, when it is confirmed that the DC voltage is lower than a predetermined voltage level, the command for stopping the voltage converter that has been output to the voltage converter is canceled. Thereby, when the voltage converter starts a step-down operation, a voltage higher than a predetermined voltage level is not supplied to the electric load connected to the low voltage side (DC power supply side) of the voltage converter.
したがって、この発明によるモータ駆動装置によれば、所定の電圧レベルを適切な値に設定することにより、電圧変換器の低電圧側(直流電源側)に接続される電気負荷に過電圧が印加されるのを防止できる。 Therefore, according to the motor drive device of the present invention, an overvoltage is applied to the electric load connected to the low voltage side (DC power supply side) of the voltage converter by setting the predetermined voltage level to an appropriate value. Can be prevented.
好ましくは、所定の電圧レベルは、電気負荷の部品耐圧に基づいて決定される。 Preferably, the predetermined voltage level is determined based on a component breakdown voltage of the electric load.
このモータ駆動装置においては、所定の電圧レベルは、電気負荷の部品耐圧に基づいて決定されるので、電圧変換器が降圧動作を開始したとき、電圧変換器の低電圧側(直流電源側)に接続される電気負荷にその部品耐圧以上の電圧が供給されることはない。 In this motor drive device, the predetermined voltage level is determined based on the component withstand voltage of the electric load. Therefore, when the voltage converter starts a step-down operation, the voltage converter has a low voltage side (DC power supply side). A voltage exceeding the component breakdown voltage is not supplied to the connected electrical load.
したがって、このモータ駆動装置によれば、電圧変換器の低電圧側(直流電源側)に接続される電気負荷に部品耐圧以上の過電圧が印加されるのを防止できる。 Therefore, according to this motor drive device, it is possible to prevent an overvoltage exceeding the component breakdown voltage from being applied to the electric load connected to the low voltage side (DC power supply side) of the voltage converter.
好ましくは、モータ駆動装置は、駆動装置と電圧変換器との間に接続される放電回路をさらに備える。 Preferably, the motor drive device further includes a discharge circuit connected between the drive device and the voltage converter.
このモータ駆動装置においては、所定の異常の解消後に電圧変換器の高電圧側(駆動装置側)の直流電圧が所定の電圧レベル以上のとき、その直流電圧を放電回路によって低下させる。これにより、電圧変換器の高電圧側(駆動装置側)の直流電圧を、電圧変換器の低電圧側(電源装置側)に接続される電気負荷の部品耐圧よりも低下させてから電気負荷へ供給することができる。 In this motor drive device, when the DC voltage on the high voltage side (drive device side) of the voltage converter is equal to or higher than a predetermined voltage level after the predetermined abnormality is eliminated, the DC voltage is lowered by the discharge circuit. As a result, the DC voltage on the high voltage side (drive device side) of the voltage converter is reduced below the component withstand voltage of the electric load connected to the low voltage side (power supply device side) of the voltage converter, and then to the electric load. Can be supplied.
したがって、このモータ駆動装置によれば、電圧変換器の低電圧側(電源装置側)に接続される電気負荷を過電圧から確実に保護することができる。 Therefore, according to this motor drive device, the electric load connected to the low voltage side (power supply device side) of the voltage converter can be reliably protected from overvoltage.
好ましくは、電圧変換器は、直流電源からの直流電圧を昇圧して駆動装置に供給する昇圧機能をさらに有する。 Preferably, the voltage converter further has a boosting function of boosting a DC voltage from a DC power supply and supplying the boosted voltage to the driving device.
また、この発明によれば、電圧変換器の制御方法は、直流電圧を降圧して電気負荷に供給する電圧変換器の制御方法であって、所定の異常が発生したとき、電圧変換器の停止を指示する指令を電圧変換器へ出力する第1のステップと、所定の異常が解消したか否かを判定する第2のステップと、第2のステップにおいて所定の異常が解消したと判定されたとき、直流電圧が所定の電圧レベルよりも低いか否かを判定する第3のステップと、第3のステップにおいて直流電圧が所定の電圧レベルよりも低いと判定されたとき、指令を解除する第4のステップとを備える。 According to the present invention, the voltage converter control method is a voltage converter control method for stepping down a DC voltage and supplying the voltage to an electric load. When a predetermined abnormality occurs, the voltage converter is stopped. The first step of outputting a command instructing the voltage converter to the voltage converter, the second step of determining whether or not the predetermined abnormality has been resolved, and the second step are determined to have resolved the predetermined abnormality A third step for determining whether or not the DC voltage is lower than a predetermined voltage level, and a third step for canceling the command when it is determined in the third step that the DC voltage is lower than the predetermined voltage level. 4 steps.
この発明による電圧変換器の制御方法においては、所定の異常が解消したと第2のステップにおいて判定されたとき、降圧前(電圧変換器の高電圧側)の直流電圧が所定の電圧レベルよりも低いか否かが第3のステップにおいて判定される。そして、降圧前の直流電圧が所定の電圧レベルよりも低いと判定されると、第4のステップにおいて、電圧変換器へ出力されていた電圧変換器の停止を指示する指令が解除される。これにより、電圧変換器が降圧動作を開始したとき、電圧変換器から降圧電圧を受ける電気負荷に所定の電圧レベル以上の電圧が供給されることはない。 In the voltage converter control method according to the present invention, when it is determined in the second step that the predetermined abnormality has been resolved, the DC voltage before stepping down (on the high voltage side of the voltage converter) is lower than the predetermined voltage level. Whether it is low or not is determined in the third step. When it is determined that the DC voltage before step-down is lower than the predetermined voltage level, in the fourth step, the command for instructing the stop of the voltage converter that has been output to the voltage converter is canceled. Thus, when the voltage converter starts a step-down operation, a voltage higher than a predetermined voltage level is not supplied to the electric load that receives the step-down voltage from the voltage converter.
したがって、この発明よる電圧変換器の制御方法によれば、所定の電圧レベルを適切な値に設定することにより、電圧変換器から降圧電圧を受ける電気負荷に過電圧が印加されるのを防止できる。 Therefore, according to the voltage converter control method of the present invention, it is possible to prevent an overvoltage from being applied to the electric load that receives the stepped-down voltage from the voltage converter by setting the predetermined voltage level to an appropriate value.
好ましくは、所定の電圧レベルは、電気負荷の部品耐圧に基づいて決定される。 Preferably, the predetermined voltage level is determined based on a component breakdown voltage of the electric load.
この電圧変換器の制御方法においては、所定の電圧レベルは、電圧変換器から降圧電圧を受ける電気負荷の部品耐圧に基づいて決定されるので、電圧変換器が降圧動作を開始したとき、電気負荷にその部品耐圧以上の電圧が供給されることはない。 In this voltage converter control method, the predetermined voltage level is determined based on the component withstand voltage of the electric load that receives the step-down voltage from the voltage converter, so when the voltage converter starts the step-down operation, the electric load No voltage exceeding the component breakdown voltage is supplied.
したがって、この電圧変換器の制御方法によれば、電圧変換器から降圧電圧を受ける電気負荷に部品耐圧以上の過電圧が印加されるのを防止できる。 Therefore, according to this voltage converter control method, it is possible to prevent an overvoltage exceeding the component withstand voltage from being applied to the electric load that receives the step-down voltage from the voltage converter.
この発明によれば、所定の異常の解消後に電圧変換器の降圧動作を開始する際、降圧前(電圧変換器の高電圧側)の直流電圧を参照し、降圧前の直流電圧が所定の電圧レベル(電圧変換器の低電圧側に接続される電気負荷の部品耐圧など)よりも低いことが確認されてから、電圧変換器へ出力されていた電圧変換器の停止を指示する指令を解除するようにしたので、電圧変換器から降圧電圧を受ける電気負荷に過電圧が印加されるのを防止することができる。 According to the present invention, when the step-down operation of the voltage converter is started after the predetermined abnormality is resolved, the direct-current voltage before step-down (the high voltage side of the voltage converter) is referred to, and the DC voltage before step-down is the predetermined voltage. After confirming that the level is lower than the level (such as the component withstand voltage of the electrical load connected to the low voltage side of the voltage converter), cancel the command that instructs the voltage converter to stop. Since it did in this way, it can prevent that an overvoltage is applied to the electric load which receives a step-down voltage from a voltage converter.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.
図1は、この発明の実施の形態によるモータ駆動装置の概略ブロック図である。図1を参照して、このモータ駆動装置100は、バッテリBと、昇圧コンバータ10と、インバータ20と、制御装置30と、DC/DCコンバータ40と、補機バッテリ50と、抵抗素子60と、システムリレーSRと、コンデンサC1,C2と、電圧センサ72,74,76と、電源ラインPL1,PL2と、接地ラインSLとを備える。
FIG. 1 is a schematic block diagram of a motor drive device according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, this
このモータ駆動装置100によって駆動されるモータジェネレータMGは、交流電動機であり、たとえば、3相交流同期電動発電機からなる。そして、モータジェネレータMGは、インバータ20から受ける3相交流電圧によって駆動トルクを発生する。また、モータジェネレータMGは、回生動作時、3相交流電圧を発生してインバータ20へ出力する。
Motor generator MG driven by
直流電源であるバッテリBは、充放電可能な電池であり、たとえば、ニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池からなる。バッテリBは、発生した直流電圧を電源ラインPL1へ出力する。また、バッテリBは、モータジェネレータMGによって発電され、かつ、インバータ20による整流後に昇圧コンバータ10によって降圧された直流電圧により充電される。
The battery B, which is a direct current power source, is a chargeable / dischargeable battery, for example, a secondary battery such as nickel metal hydride or lithium ion. Battery B outputs the generated DC voltage to power supply line PL1. Battery B is generated by motor generator MG, and is charged with a DC voltage stepped down by
昇圧コンバータ10は、リアクトルLと、パワートランジスタQ1,Q2と、ダイオードD1,D2とを含む。リアクトルLは、電源ラインPL1に一端が接続され、パワートランジスタQ1,Q2の接続点に他端が接続される。パワートランジスタQ1,Q2は、たとえばIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)からなる。パワートランジスタQ1,Q2は、電源ラインPL2と接地ラインSLとの間に直列に接続され、制御装置30からの信号PWCをベースに受ける。そして、各パワートランジスタQ1,Q2のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すようにダイオードD1,D2がそれぞれ接続される。
インバータ20は、U相アーム22、V相アーム24およびW相アーム26を含む。U相アーム22、V相アーム24およびW相アーム26は、電源ラインPL2と接地ラインSLとの間に並列に接続される。U相アーム22は、直列に接続されたパワートランジスタQ3,Q4からなり、V相アーム24は、直列に接続されたパワートランジスタQ5,Q6からなり、W相アーム26は、直列に接続されたパワートランジスタQ7,Q8からなる。各パワートランジスタQ3〜Q8は、たとえばIGBTからなる。各パワートランジスタQ3〜Q8のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードD3〜D8がそれぞれ接続される。そして、各相アームにおける各パワートランジスタの接続点は、モータジェネレータMGの各相コイルの中性点と反対側のコイル端にそれぞれ接続される。
システムリレーSRは、バッテリBと電源ラインPL1および接地ラインSLとの間に接続され、制御装置30からの信号SEによってオン/オフされる。そして、システムリレーSRは、信号SEによってオンされているとき、バッテリBを電源ラインPL1および接地ラインSLと電気的に接続し、信号SEによってオフされているとき、バッテリBを電源ラインPL1および接地ラインSLから電気的に切離す。コンデンサC1は、電源ラインPL1と接地ラインSLとの間に接続され、電源ラインPL1と接地ラインSLとの間の電圧変動を平滑化する。
System relay SR is connected between battery B and power supply line PL1 and ground line SL, and is turned on / off by a signal SE from
DC/DCコンバータ40は、電源ラインPL1と接地ラインSLとの間に接続され、電源ラインPL1からの電圧を降圧して補機バッテリ50へ出力する。補機バッテリ50は、このモータ駆動装置100の補機電源であり、制御装置30やその他図示されない補機へ補機電圧を供給する。
DC /
コンデンサC2は、電源ラインPL2と接地ラインSLとの間に接続され、電源ラインPL2と接地ラインSLとの間の電圧変動を平滑化する。抵抗素子60は、電源ラインPL2と接地ラインSLとの間にコンデンサC2と並列に接続される。この抵抗素子60は、電源ラインPL2の電圧レベルが制御されていないとき、電源ラインPL2の電荷を接地ラインSLへ放電させて電源ラインPL2の電圧を降圧する放電回路として機能する。
Capacitor C2 is connected between power supply line PL2 and ground line SL, and smoothes voltage fluctuations between power supply line PL2 and ground line SL.
昇圧コンバータ10は、バッテリBから電源ラインPL1を介して供給される直流電圧を昇圧して電源ラインPL2へ出力する。より具体的には、昇圧コンバータ10は、制御装置30からの信号PWCに基づいて、パワートランジスタQ2のスイッチング動作に応じて流れる電流をリアクトルLに磁場エネルギーとして蓄積することによりバッテリBからの直流電圧を昇圧し、その昇圧した電圧をパワートランジスタQ2がオフされたタイミングに同期してダイオードD1を介して電源ラインPL2へ出力する。
また、昇圧コンバータ10は、制御装置30からの信号PWCに基づいて、インバータ20から電源ラインPL2を介して供給される直流電圧をバッテリBの電圧レベルに降圧し、その降圧した電圧をバッテリBおよびDC/DCコンバータ40へ出力する。
さらに、昇圧コンバータ10は、制御装置30からの信号SDOWNに基づいて、パワートランジスタQ1,Q2のスイッチング動作を停止する。具体的には、パワートランジスタQ1,Q2は、H(論理ハイ)レベルの信号SDOWNによりオフされ、L(論理ロー)レベルの信号SDOWNを受けているときは、制御装置30からの信号PWCに応じてスイッチング動作を行なう。
Further, boost
インバータ20は、制御装置30からの信号PWMに基づいて、電源ラインPL2から供給される直流電圧を3相交流電圧に変換してモータジェネレータMGを駆動する。これにより、モータジェネレータMGは、トルク指令値TRによって指定されたトルクを発生するように駆動される。また、インバータ20は、外部からの回転力を受けてモータジェネレータMGが発電した3相交流電圧を制御装置30からの信号PWMに基づいて直流電圧に変換し、その変換した直流電圧を電源ラインPL2へ出力する。
電圧センサ72は、電源ラインPL1と接地ラインSLとの間の電圧、すなわち昇圧コンバータ10の一次側(低電圧側)の電圧VLを検出し、その検出した電圧VLを制御装置30へ出力する。電圧センサ74は、電源ラインPL2と接地ラインSLとの間の電圧、すなわち昇圧コンバータ10の二次側(高電圧側)の電圧VHを検出し、その検出した電圧VHを制御装置30へ出力する。電圧センサ76は、補機バッテリ50の補機電圧VAを検出し、その検出した補機電圧VAを制御装置30へ出力する。
制御装置30は、外部から受けるモータジェネレータMGのトルク指令値TRおよび回転数MRN、電圧センサ72からの電圧VL、ならびに電圧センサ74からの電圧VHに基づいて、昇圧コンバータ10を駆動するための信号PWCを生成し、その生成した信号PWCを昇圧コンバータ10へ出力する。
また、制御装置30は、補機電圧VAの低下や電圧VL,VHの過電圧、昇圧コンバータ10の過熱などの異常状態を検出する。さらに、制御装置30は、昇圧コンバータ10におけるパワートランジスタQ1,Q2のスイッチング動作の停止を指示する信号SDOWNを生成する。そして、制御装置30は、上記の異常状態を検出すると、信号SDOWNをHレベルで昇圧コンバータ10へ出力する。
In addition,
また、さらに、制御装置30は、電圧センサ74からの電圧VH、ならびにモータジェネレータMGのモータ電流およびトルク指令値TRに基づいて、モータジェネレータMGを駆動するための信号PWMを生成し、その生成した信号PWMをインバータ20へ出力する。
Further,
図2は、図1に示した制御装置30における昇圧コンバータ10の制御に関する機能ブロック図である。図2を参照して、制御装置30は、電圧指令演算部112と、デューティー比演算部114と、PWM信号変換部116と、異常処理部118と含む。
FIG. 2 is a functional block diagram relating to control of
電圧指令演算部112は、モータジェネレータMGのトルク指令値TRおよびモータ回転数MRNを外部から受ける。そして、電圧指令演算部112は、モータジェネレータMGが力行駆動されているとき、トルク指令値TRおよびモータ回転数MRNに基づいて電圧VHの最適値(目標値)を算出し、その算出した電圧VHの目標値をデューティー比演算部114へ出力する。
Voltage
また、電圧指令演算部112は、モータジェネレータMGが回生駆動されているとき、トルク指令値TRおよびモータ回転数MRNに基づいて電圧VLの最適値(目標値)を算出し、その算出した電圧VLの目標値をデューティー比演算部114へ出力する。
In addition, voltage
さらに、電圧指令演算部112は、異常処理部118から信号HOLDを受ける。そして、電圧指令演算部112は、信号HOLDがHレベルのとき、トルク指令値TRおよびモータ回転数MRNの外部からの取込みを行なわず、信号HOLDがHレベルとなる直前の値を保持する。
Further, voltage
デューティー比演算部114は、電圧センサ72,74からそれぞれ電圧VL,VHを受け、電圧指令演算部112から電圧VLの目標値または電圧VHの目標値を受ける。そして、デューティー比演算部114は、モータジェネレータMGが力行駆動されているとき、電圧VHをその目標値にするためのデューティー比を算出し、その算出したデューティー比をPWM信号変換部116へ出力する。
Duty
また、デューティー比演算部114は、モータジェネレータMGが回生駆動されているとき、電圧VLをその目標値にするためのデューティー比を算出し、その算出したデューティー比をPWM信号変換部116へ出力する。
Further, duty
さらに、デューティー比演算部114は、異常処理部118から信号HOLDを受ける。そして、デューティー比演算部114は、信号HOLDがHレベルのとき、電圧VL,VHの外部からの取込みを行なわず、信号HOLDがHレベルとなる直前の値を保持する。
Further, duty
PWM信号変換部116は、デューティー比演算部114から受けたデューティー比に基づいて昇圧コンバータ10のパワートランジスタQ1,Q2をオン/オフするための信号PWCを生成し、その生成した信号PWCを昇圧コンバータ10のパワートランジスタQ1,Q2へ出力する。
PWM
なお、昇圧コンバータ10の下アームのパワートランジスタQ2のオンデューティーを大きくすることによりリアクトルLにおける電力蓄積が大きくなるため、昇圧コンバータ10の昇圧率は大きくなる。一方、上アームのパワートランジスタQ1のオンデューティーを大きくすることによりパワートランジスタQ1を介しての放電量が多くなるため、昇圧コンバータ10の降圧率は大きくなる。
Note that increasing the on-duty of power transistor Q2 in the lower arm of
異常処理部118は、電圧センサ76から補機電圧VAを受け、電圧センサ72,74からそれぞれ電圧VL,VHを受け、図示されない温度センサからその温度センサによって検出された昇圧コンバータ10の温度Tを受ける。そして、異常処理部118は、補機電圧VAの低下や電圧VH,VLの過電圧、温度Tの異常上昇などの異常状態を検出すると、パワートランジスタQ1,Q2のスイッチング動作の停止を指示する信号SDOWNをHレベルにして昇圧コンバータ10へ出力する。
また、異常処理部118は、上記の異常状態を検出すると、外部からのデータ取込みを禁止し、かつ、データ値の保持を指示するHレベルの信号HOLDを電圧指令演算部112およびデューティー比演算部114へ出力する。
In addition, when detecting the above abnormal state, the
ここで、異常処理部118は、上記の異常状態が解消すると、信号HOLDをLレベルとする。しかし、異常処理部118は、モータジェネレータMGが回生駆動されているとき、信号SDOWNについては直ちにLレベルにせず、電圧センサ74からの電圧VHがDC/DCコンバータ40やシステムリレーSRの部品耐圧を下回っていることを確認してから信号SDOWNをLレベルにする。すなわち、異常処理部118は、モータジェネレータMGが回生駆動されているとき、昇圧コンバータ10の二次側(高電圧側)の電圧VHが昇圧コンバータ10の一次側(低電圧側)に接続された機器(以下、これらの機器を「低電圧側機器」とも称する。)の部品耐圧を下回ったことを確認した後、パワートランジスタQ1,Q2のスイッチング動作の停止指令を解除する。
Here, when the above abnormal state is resolved, the
図3は、図2に示した制御装置30による異常処理の考え方を説明するためのタイミングチャートである。図3を参照して、時刻t1において、補機電圧VAの低下などの異常状態を示す異常フラグがHレベルになると、昇圧コンバータ10の動作停止を指示する信号SDOWNがHレベルになる。これにより、昇圧コンバータ10は、その動作を停止する。ここで、昇圧コンバータ10の二次側(高電圧側)の電圧VHはV1とし、昇圧コンバータ10の降圧率はR1とする。そして、制御装置30は、異常フラグがHレベルの間、降圧率をR1に保持する。
FIG. 3 is a timing chart for explaining the concept of abnormality processing by the
異常状態中である時刻t2において、モータジェネレータMGによる回生発電により、電圧VHがV1からV2に上昇したとする。そして、時刻t3において、異常が解消し、異常フラグはLレベルとなる。 It is assumed that voltage VH rises from V1 to V2 due to regenerative power generation by motor generator MG at time t2 in the abnormal state. At time t3, the abnormality is eliminated, and the abnormality flag becomes L level.
ここで、制御装置30は、所定の制御周期で動作を行なう関係上、昇圧コンバータ10の動作開始直後の1制御周期に相当する時間Δtの間、異常状態中にホールドしていた降圧率R1で演算を行なう。一方、昇圧コンバータ10の二次側(高電圧側)の電圧VHは、時刻t2以降、V2に上昇している。
Here, because
そうすると、従来の信号SDOWNのように、異常が解消して異常フラグがLレベルとなった時刻t3において信号SDOWNをLレベルにすると、時刻t3からt4までの時間Δtの間、昇圧コンバータ10は、上昇した電圧VHを実際の入出力電圧比よりも小さい降圧率R1で降圧するので、昇圧コンバータ10の一次側(低電圧側)に予期しない高電圧が供給される。そして、この供給された電圧が昇圧コンバータ10の一次側(低電圧側)に配設される低電圧側機器の部品耐圧よりも高い場合、これら低電圧側機器の破損を招くことになる。
Then, like the conventional signal SDOWN, when the signal SDOWN is set to the L level at the time t3 when the abnormality is resolved and the abnormality flag becomes the L level, during the time Δt from the time t3 to the time t4, the
これに対し、この発明の実施の形態では、異常が解消して異常フラグがLレベルとなった時刻t3において、信号SDOWNを直ちにLレベルにしない。そして、時刻t5において、抵抗素子60による放電により低電圧側機器の部品耐圧に相当する電圧V3まで電圧VHが低下すると、制御装置30は、信号SDOWNをLレベルとし、昇圧コンバータ10の降圧動作を開始させる。したがって、低電圧側機器の部品耐圧を超える電圧が低電圧側機器に供給されることはない。
In contrast, in the embodiment of the present invention, the signal SDOWN is not immediately set to the L level at time t3 when the abnormality is resolved and the abnormality flag becomes the L level. At time t5, when voltage VH decreases to voltage V3 corresponding to the component breakdown voltage of the low-voltage side device due to discharge by
図4は、図2に示した制御装置30による異常処理に関するフローチャートである。図4を参照して、制御装置30の異常処理部118は、電圧センサ76からの補機電圧VA、電圧センサ72からの電圧VL、電圧センサ74からの電圧VH、および昇圧コンバータ10の温度Tに基づいて、補機電圧VAの低下や電圧VH,VLの過電圧、温度Tの異常上昇などの異常状態が発生したか否かを判定する(ステップS10)。異常処理部118は、異常が発生していないと判定すると(ステップS10においてNO)、一連の処理を終了する。
FIG. 4 is a flowchart regarding abnormality processing by the
一方、ステップS10において異常が発生したと判定されると(ステップS10においてYES)、異常処理部118は、信号SDOWNをHレベルで昇圧コンバータ10へ出力し、昇圧コンバータ10の動作を停止させる(ステップS20)。さらに、異常処理部118は、電圧指令演算部112およびデューティー比演算部114へ信号HOLDをHレベルで出力する。そうすると、電圧指令演算部112およびデューティー比演算部114は、トルク指令値TR、モータ回転数MRN、および電圧VL,VHの外部からの取込みを行なわず、異常発生直前の値を保持する(ステップS30)。
On the other hand, when it is determined in step S10 that an abnormality has occurred (YES in step S10),
次いで、異常処理部118は、発生した異常が解消したか否かを判定する(ステップS40)。異常処理部118は、異常が解消していないと判定すると(ステップS40においてNO)、ステップS20へ処理を移行する。
Next, the
一方、ステップS40において異常が解消したと判定されると(ステップS40においてYES)、異常処理部118は、信号HOLDをLレベルにする。そうすると、電圧指令演算部112は、トルク指令値TRおよびモータ回転数MRNの外部からの取込みを開始し、デューティー比演算部114は、電圧VL,VHの外部からの取込みを開始する(ステップS50)。
On the other hand, when it is determined in step S40 that the abnormality has been resolved (YES in step S40),
そして、異常処理部118は、電圧センサ74からの電圧VHが昇圧コンバータ10の一次側(低電圧側)に接続される低電圧側機器の部品耐圧よりも低いか否かを判定する(ステップS60)。異常処理部118は、電圧VHが低電圧側機器の部品耐圧以上であると判定すると(ステップS60においてNO)、抵抗素子60による放電により電圧VHが低電圧側機器の部品耐圧を下回るまで待機する。そして、異常処理部118は、電圧VHが低電圧側機器の部品耐圧を下回ったと判定すると(ステップS60においてYES)、信号SDOWNをLレベルにし、昇圧コンバータ10の動作停止を解除する(ステップS70)。
Then,
以上のように、この実施の形態によれば、異常の解消後に昇圧コンバータ10の降圧動作を開始する際、昇圧コンバータ10の二次側(高電圧側)の電圧VHを参照し、昇圧コンバータ10の一次側(低電圧側)に接続された低電圧側機器の部品耐圧よりも電圧VHが低いことを確認してから、信号SDOWNをLレベルにして昇圧コンバータ10への動作停止指令を解除するようにしたので、DC/DCコンバータ40に過電圧が印加されるのを防止することができる。
As described above, according to this embodiment, when the step-down operation of
なお、上記の実施の形態においては、昇圧コンバータ10の一次側(低電圧側)に接続される低電圧側機器としては、DC/DCコンバータ40やシステムリレーSRとしたが、昇圧コンバータの一次側にエアコン用インバータやその他の機器がさらに接続されている場合には、それらの部品耐圧を考慮するようにしてもよい。
In the above embodiment, the low-voltage side device connected to the primary side (low voltage side) of the
また、上記の実施の形態においては、電圧VL,VHは、それぞれ電圧センサ72,74によって検出するものとしたが、電圧センサに代えて、電流センサおよび抵抗を用いて電圧VL,VHを算出してもよい。
In the above embodiment, the voltages VL and VH are detected by the
また、上記の実施の形態においては、バッテリBは、充放電可能な二次電池としたが、燃料電池であってもよい。燃料電池は、たとえば水素などの燃料と酸化剤との化学反応によって発生する化学反応エネルギーから電気エネルギーを得る直流電力発電電池である。 In the above embodiment, the battery B is a chargeable / dischargeable secondary battery, but may be a fuel cell. A fuel cell is a DC power generation cell that obtains electrical energy from chemical reaction energy generated by a chemical reaction between a fuel such as hydrogen and an oxidant.
なお、上記の実施の形態において、昇圧コンバータ10は、この発明における「電圧変換器」に対応し、低電圧側機器は、この発明における「電気負荷」に対応する。そして、昇圧コンバータ10および制御装置30は、この発明における「電圧変換装置」に対応する。また、バッテリBは、この発明における「直流電源」に対応し、インバータ20は、この発明における「駆動装置」に対応する。
In the above embodiment, boost
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the scope of claims for patent, and is intended to include meanings equivalent to the scope of claims for patent and all modifications within the scope.
10 昇圧コンバータ、20 インバータ、22 U相アーム、24 V相アーム、26 W相アーム、30 制御装置、40 DC/DCコンバータ、50 補機バッテリ、60 抵抗素子、72,74,76 電圧センサ、100 モータ駆動装置、112 電圧指令演算部、114 デューティー比演算部、116 PWM信号変換部、118 異常処理部、B バッテリ、C1,C2 コンデンサ、L リアクトル、MG モータジェネレータ、Q1〜Q8 パワートランジスタ、D1〜D8 ダイオード、PL1,PL2 電源ライン、SL 接地ライン。 10 boost converter, 20 inverter, 22 U-phase arm, 24 V-phase arm, 26 W-phase arm, 30 control device, 40 DC / DC converter, 50 auxiliary battery, 60 resistance element, 72, 74, 76 voltage sensor, 100 Motor drive unit, 112 Voltage command calculation unit, 114 Duty ratio calculation unit, 116 PWM signal conversion unit, 118 Abnormal processing unit, B battery, C1, C2 capacitor, L reactor, MG motor generator, Q1-Q8 power transistor, D1- D8 Diode, PL1, PL2 Power line, SL Ground line.
Claims (9)
所定の異常が発生したとき、前記電圧変換器の停止を指示する指令を前記電圧変換器へ出力し、前記所定の異常の解消後に前記直流電圧が所定の電圧レベルよりも低いことを確認したとき、前記指令を解除する制御装置とを備える電圧変換装置。 A voltage converter that steps down a DC voltage and supplies it to an electrical load;
When a predetermined abnormality occurs, a command to stop the voltage converter is output to the voltage converter, and after confirming that the DC voltage is lower than a predetermined voltage level after the predetermined abnormality is resolved And a control device for canceling the command.
モータを駆動する駆動装置と、
前記駆動装置からの直流電圧を降圧して前記直流電源側に供給する電圧変換器と、
前記直流電源と前記電圧変換器との間に接続される電気負荷と、
所定の異常が発生したとき、前記電圧変換器の停止を指示する指令を前記電圧変換器へ出力し、前記所定の異常の解消後に前記駆動装置からの直流電圧が所定の電圧レベルよりも低いことを確認したとき、前記指令を解除する制御装置とを備えるモータ駆動装置。 DC power supply,
A driving device for driving the motor;
A voltage converter that steps down a DC voltage from the driving device and supplies the voltage to the DC power supply side;
An electrical load connected between the DC power source and the voltage converter;
When a predetermined abnormality occurs, a command to stop the voltage converter is output to the voltage converter, and after the predetermined abnormality is resolved, the DC voltage from the driving device is lower than a predetermined voltage level. A motor drive device comprising: a control device that cancels the command when the control is confirmed.
所定の異常が発生したとき、前記電圧変換器の停止を指示する指令を前記電圧変換器へ出力する第1のステップと、
前記所定の異常が解消したか否かを判定する第2のステップと、
前記第2のステップにおいて前記所定の異常が解消したと判定されたとき、前記直流電圧が所定の電圧レベルよりも低いか否かを判定する第3のステップと、
前記第3のステップにおいて前記直流電圧が前記所定の電圧レベルよりも低いと判定されたとき、前記指令を解除する第4のステップとを備える、電圧変換器の制御方法。 A method for controlling a voltage converter that steps down a DC voltage and supplies it to an electrical load,
A first step of outputting a command to stop the voltage converter to the voltage converter when a predetermined abnormality occurs;
A second step of determining whether or not the predetermined abnormality has been resolved;
A third step of determining whether or not the DC voltage is lower than a predetermined voltage level when it is determined in the second step that the predetermined abnormality has been resolved;
A voltage converter control method comprising: a fourth step of canceling the command when it is determined in the third step that the DC voltage is lower than the predetermined voltage level.
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