JP2010124588A - Dc-dc converter unit - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a DC-DC converter unit capable of achieving, e.g. scale-down of the entire DC-DC converter unit and cost saving by increasing the variety of methods for detecting an abnormality of switching operation. <P>SOLUTION: When detecting an abnormality of any one of upper arm switching elements 81u-81w and lower arm switching elements 82u-82w, a converter control section 48 stops a phase arm having the switching element in which the abnormality is detected, and causes the other phase arms to alternately switch. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

この発明は、スイッチング素子を有する相アームが、1次側と2次側との間に複数並列的に接続されたDC/DCコンバータ装置に関する。より詳細には、複数の前記スイッチング素子のスイッチング動作の異常を検出するDC/DCコンバータ装置に関する。   The present invention relates to a DC / DC converter apparatus in which a plurality of phase arms having switching elements are connected in parallel between a primary side and a secondary side. More specifically, the present invention relates to a DC / DC converter device that detects an abnormality in a switching operation of a plurality of the switching elements.

充電装置と走行モータとの間にDC/DCコンバータを配置し、充電装置の出力電圧を昇圧して走行モータへ供給すると共に、走行モータからの回生電圧を降圧して充電装置に供給する車両が知られている(特許文献1)。特許文献1のDC/DCコンバータでは、駆動回路とスイッチング素子との間に断線検出回路を接続し、この断線検出回路により駆動回路とスイッチング素子との間の断線を検出する(特許文献1の要約参照)。   A vehicle in which a DC / DC converter is disposed between a charging device and a traveling motor, and the output voltage of the charging device is boosted and supplied to the traveling motor, and the regenerative voltage from the traveling motor is stepped down and supplied to the charging device. Known (Patent Document 1). In the DC / DC converter of Patent Document 1, a disconnection detection circuit is connected between the drive circuit and the switching element, and the disconnection detection circuit detects a disconnection between the drive circuit and the switching element (summary of Patent Document 1). reference).

特開2007−295687号公報JP 2007-295687 A

特許文献1に記載されたDC/DCコンバータでは、駆動回路とスイッチング素子との間に断線検出専用の回路を設けることから、その分種々の制約が生ずる。例えば、DC/DCコンバータの大型化や設計の自由度の低減が生ずる。   In the DC / DC converter described in Patent Document 1, since a circuit dedicated to disconnection detection is provided between the drive circuit and the switching element, various restrictions arise accordingly. For example, the DC / DC converter is increased in size and the design freedom is reduced.

この発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、スイッチング動作の異常の検出方法を多様化し、例えば、DC/DCコンバータ装置全体の小型化や省コスト化を図ることができるDC/DCコンバータ装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in consideration of such problems. For example, the DC / DC converter apparatus can be reduced in size and cost can be reduced by diversifying a method for detecting an abnormality in the switching operation. An object is to provide a DC converter device.

この発明に係るDC/DCコンバータ装置は、スイッチング素子を有する相アームが、1次側と2次側との間に複数並列的に接続されたものであって、駆動信号により複数の前記相アームを交替してスイッチングさせる制御部と、前記スイッチング素子の素子温度を検出する温度センサと、検出された素子温度に基づき前記スイッチング素子のスイッチング動作の異常を検出する異常検出部とを有し、前記制御部は、前記異常検出部が前記スイッチング素子のスイッチング動作の異常を検出したとき、異常を検出したスイッチング素子を有する相アームを停止し、残りの相アームを交替してスイッチングさせることを特徴とする。   In the DC / DC converter device according to the present invention, a plurality of phase arms having switching elements are connected in parallel between a primary side and a secondary side, and a plurality of the phase arms are driven by a drive signal. A control unit that performs switching alternately, a temperature sensor that detects an element temperature of the switching element, and an abnormality detection unit that detects an abnormality of the switching operation of the switching element based on the detected element temperature, When the abnormality detection unit detects an abnormality in the switching operation of the switching element, the control unit stops the phase arm having the switching element in which the abnormality is detected, and switches the remaining phase arm to switch. To do.

この発明によれば、スイッチング素子の素子温度によりスイッチング動作の異常を検出することができる。これにより、スイッチング動作の異常の検出方法を多様化することが可能となる。特に、スイッチング素子の過熱を判定するために温度センサを設ける構成の場合、当該温度センサをスイッチング素子の異常検出に用いることで、DC/DCコンバータ全体の小型化及び省コスト化を図ることができる。   According to the present invention, the abnormality of the switching operation can be detected from the element temperature of the switching element. As a result, it is possible to diversify the method for detecting an abnormality in the switching operation. In particular, in the case of a configuration in which a temperature sensor is provided to determine overheating of the switching element, the entire DC / DC converter can be reduced in size and cost can be achieved by using the temperature sensor for detecting an abnormality of the switching element. .

また、いずれかのスイッチング素子の異常を検出したとき、残りの相アームを交替してスイッチングさせる。これにより、異常が検出されたスイッチング素子がスイッチングしないことによる変圧制御の困難性を回避することができる。さらに、いずれかのスイッチング素子のスイッチング動作に異常が発生したときでも、相アームを交替してスイッチングさせる利点(例えば、優れた放熱性)を維持することができる。   Further, when an abnormality of any of the switching elements is detected, the remaining phase arms are switched and switched. Thereby, the difficulty of the transformation control by the switching element from which abnormality was detected not switching can be avoided. Furthermore, even when an abnormality occurs in the switching operation of any of the switching elements, it is possible to maintain the advantage (for example, excellent heat dissipation) of switching the phase arms by switching.

前記制御部は、前記残りの相アームを交替してスイッチングさせるときに前記DC/DCコンバータ装置を通過する電力の制限値を設定し、前記残りの相アームを交替してスイッチングさせるとき、前記DC/DCコンバータ装置を通過する電力が前記制限値を超えないように制御してもよい。   The control unit sets a limit value of power passing through the DC / DC converter device when the remaining phase arm is switched and switched, and when the remaining phase arm is switched and switched, the DC The power passing through the DC converter device may be controlled so as not to exceed the limit value.

前記制御部は、各スイッチング素子の素子温度から最大温度を判定し、前記最大温度との偏差が、スイッチング動作の異常を判定するために予め設定された偏差閾値を上回るスイッチング素子にスイッチング動作の異常が発生していると判定してもよい。   The control unit determines the maximum temperature from the element temperature of each switching element, and the switching element has an error in switching operation in which a deviation from the maximum temperature exceeds a deviation threshold set in advance to determine an abnormality in the switching operation. It may be determined that has occurred.

この発明によれば、スイッチング素子の素子温度によりスイッチング動作の異常を検出することができる。これにより、スイッチング動作の異常の検出方法を多様化することが可能となる。特に、スイッチング素子の過熱を判定するために温度センサを設ける構成の場合、当該温度センサをスイッチング素子の異常検出に用いることで、DC/DCコンバータ全体の小型化及び省コスト化を図ることができる。   According to the present invention, the abnormality of the switching operation can be detected from the element temperature of the switching element. As a result, it is possible to diversify the method for detecting an abnormality in the switching operation. In particular, in the case of a configuration in which a temperature sensor is provided to determine overheating of the switching element, the entire DC / DC converter can be reduced in size and cost can be achieved by using the temperature sensor for detecting an abnormality of the switching element. .

また、いずれかのスイッチング素子の異常を検出したとき、残りの相アームを交替してスイッチングさせる。これにより、異常が検出されたスイッチング素子がスイッチングしないことによる変圧制御の困難性を回避することができる。さらに、いずれかのスイッチング素子のスイッチング動作に異常が発生したときでも、相アームを交替してスイッチングさせる利点(例えば、優れた放熱性)を維持することができる。   Further, when an abnormality of any of the switching elements is detected, the remaining phase arms are switched and switched. Thereby, the difficulty of the transformation control by the switching element from which abnormality was detected not switching can be avoided. Furthermore, even when an abnormality occurs in the switching operation of any of the switching elements, it is possible to maintain the advantage (for example, excellent heat dissipation) of switching the phase arms by switching.

A.全体的な構成の説明
[全体構成]
図1は、この実施形態に係るDC/DCコンバータ装置50を搭載した燃料電池車両10の概略全体構成図を示している。
A. Explanation of overall configuration [Overall configuration]
FIG. 1 shows a schematic overall configuration diagram of a fuel cell vehicle 10 equipped with a DC / DC converter device 50 according to this embodiment.

この燃料電池車両10は、基本的には、1次側1Sに1次電圧V1を発生する第1直流電源装置としてのバッテリ12と2次側2Sに2次電圧V2を発生する第2直流電源装置としての燃料電池(Fuel Cell)14とから構成されるハイブリッド直流電源装置と、このハイブリッド直流電源装置から電力が供給される負荷である走行用のモータ16とから構成される。   The fuel cell vehicle 10 basically includes a battery 12 as a first DC power supply device that generates a primary voltage V1 on the primary side 1S and a second DC power supply that generates a secondary voltage V2 on the secondary side 2S. A hybrid DC power supply device including a fuel cell 14 as a device and a traveling motor 16 that is a load supplied with electric power from the hybrid DC power supply device.

[燃料電池とそのシステム]
燃料電池14は、例えば固体高分子電解質膜をアノード電極とカソード電極とで両側から挟み込んで形成されたセルを積層したスタック構造にされている。燃料電池14には、反応ガス供給部18が配管を通じて接続されている。反応ガス供給部18は、一方の反応ガスである水素(燃料ガス)を貯留する水素タンクと、他方の反応ガスである空気(酸化剤ガス)を圧縮するコンプレッサを備えている。反応ガス供給部18から燃料電池14に供給された水素と空気の燃料電池14内での電気化学反応により生成された発電電流がモータ16とバッテリ12に供給される。
[Fuel cell and its system]
The fuel cell 14 has, for example, a stack structure in which cells formed by sandwiching a solid polymer electrolyte membrane between an anode electrode and a cathode electrode from both sides are stacked. A reaction gas supply unit 18 is connected to the fuel cell 14 through a pipe. The reactive gas supply unit 18 includes a hydrogen tank that stores hydrogen (fuel gas) that is one reactive gas, and a compressor that compresses air (oxidant gas) that is the other reactive gas. A power generation current generated by an electrochemical reaction in the fuel cell 14 of hydrogen and air supplied from the reaction gas supply unit 18 to the fuel cell 14 is supplied to the motor 16 and the battery 12.

燃料電池システム11は、燃料電池14及び反応ガス供給部18とこれらを制御する燃料電池制御部(FC制御部)44とから構成される。   The fuel cell system 11 includes a fuel cell 14 and a reaction gas supply unit 18 and a fuel cell control unit (FC control unit) 44 that controls them.

[DC/DCコンバータ]
DC/DCコンバータ20は、一方側が前記バッテリ12に接続され、他方側が燃料電池14とモータ16との接続点である2次側2Sに接続されたチョッパ型の電圧変換装置である。
[DC / DC converter]
The DC / DC converter 20 is a chopper type voltage converter in which one side is connected to the battery 12 and the other side is connected to the secondary side 2S that is a connection point between the fuel cell 14 and the motor 16.

DC/DCコンバータ20は、1次電圧V1を2次電圧V2(V1≦V2)に電圧変換(昇圧変換)するとともに、2次電圧V2を1次電圧V1に電圧変換(降圧変換)する昇降圧型の電圧変換装置である。   The DC / DC converter 20 converts the primary voltage V1 into a secondary voltage V2 (V1 ≦ V2) (boost conversion), and also converts the secondary voltage V2 into a primary voltage V1 (step-down conversion). This is a voltage conversion device.

[インバータとモータ及びドライブ系]
インバータ22は、3相フルブリッジ型の構成とされて、直流/交流変換を行い、直流を3相の交流に変換してモータ16に供給する一方、回生動作に伴う交流/直流変換後の直流を2次側2SからDC/DCコンバータ20を通じて1次側1Sに供給し、バッテリ12を充電等する。
[Inverter, motor and drive system]
The inverter 22 has a three-phase full-bridge configuration, performs DC / AC conversion, converts DC to three-phase AC, and supplies it to the motor 16, while DC after AC / DC conversion accompanying the regenerative operation. Is supplied from the secondary side 2S to the primary side 1S through the DC / DC converter 20, and the battery 12 is charged.

モータ16は、トランスミッション24を通じて車輪26を回転する。なお、実際上、インバータ22とモータ16を併せて負荷23という。   The motor 16 rotates the wheels 26 through the transmission 24. In practice, the inverter 22 and the motor 16 are collectively referred to as a load 23.

[高圧バッテリ]
1次側1Sに接続される高圧(High Voltage)のバッテリ12は、蓄電装置(エネルギストレージ)であり、例えばリチウムイオン2次電池又はキャパシタ等を利用することができる。この実施形態ではリチウムイオン2次電池を利用している。
[High voltage battery]
The high voltage battery 12 connected to the primary side 1S is a power storage device (energy storage), and for example, a lithium ion secondary battery or a capacitor can be used. In this embodiment, a lithium ion secondary battery is used.

[各種センサ、メインスイッチ及び通信線]
メインスイッチ(電源スイッチ)34と各種センサ36が通信線38に接続される。メインスイッチ34は、燃料電池車両10及び燃料電池システム11をオン(起動又は始動)オフ(停止)するイグニッションスイッチとしての機能を有する。各種センサ36は、車両状態及び環境状態等の状態情報を検出する。通信線38としては、車内LANであるCAN(Controller Area Network)等が使用される。
[Various sensors, main switches and communication lines]
A main switch (power switch) 34 and various sensors 36 are connected to a communication line 38. The main switch 34 has a function as an ignition switch that turns on (starts or starts) and turns off (stops) the fuel cell vehicle 10 and the fuel cell system 11. Various sensors 36 detect state information, such as a vehicle state and an environmental state. As the communication line 38, a CAN (Controller Area Network) that is an in-vehicle LAN is used.

[制御部]
通信線38に対して、統合制御部40、FC制御部44、モータ制御部46、コンバータ制御部48、及びバッテリ制御部52が相互に接続される。DC/DCコンバータ20と、このDC/DCコンバータ20を制御するコンバータ制御部48とによりDC/DCコンバータ装置50が形成される。
[Control unit]
The integrated control unit 40, the FC control unit 44, the motor control unit 46, the converter control unit 48, and the battery control unit 52 are connected to the communication line 38. A DC / DC converter device 50 is formed by the DC / DC converter 20 and the converter control unit 48 that controls the DC / DC converter 20.

各制御部40、44、46、48、52は、それぞれマイクロコンピュータを含み、メインスイッチ34等の各種スイッチ及び各種センサ36の状態情報を検出するとともに制御部40、44、46、48、52同士で共有し、これらスイッチ及びセンサからの状態情報及び互いに他の制御部からの情報(指令等)を入力とし、各CPUがメモリ(ROM)に格納されたプログラムを実行することにより各種機能を実現する機能実現部(機能実現手段)として動作する。制御部40、44、46、48、52は、CPU、メモリの他、必要に応じて、タイマ、A/D変換器、D/A変換器等の入出力インタフェースを有する。   Each control unit 40, 44, 46, 48, 52 includes a microcomputer, detects state information of various switches such as the main switch 34 and various sensors 36, and also controls each of the control units 40, 44, 46, 48, 52. Each CPU implements various functions by inputting status information from these switches and sensors and information (commands, etc.) from other controllers, and executing programs stored in memory (ROM). It operates as a function realization unit (function realization means). The control units 40, 44, 46, 48, and 52 have an input / output interface such as a timer, an A / D converter, and a D / A converter, as necessary, in addition to the CPU and memory.

B.詳細な構成の説明
[DC/DCコンバータ装置]
図2は、DC/DCコンバータ20の詳細な構成を示している。DC/DCコンバータ20は、1次側1Sと2次側2Sとの間に配される3相の相アームUA、VA、WAと、リアクトル90とから構成される。
B. Detailed configuration description [DC / DC converter device]
FIG. 2 shows a detailed configuration of the DC / DC converter 20. The DC / DC converter 20 includes three-phase phase arms UA, VA, WA arranged between the primary side 1S and the secondary side 2S, and a reactor 90.

U相アームUAは、上アーム素子(上アームスイッチング素子81uとダイオード83u)と下アーム素子(下アームスイッチング素子82uとダイオード84u)とで構成される。   The U-phase arm UA includes an upper arm element (upper arm switching element 81u and diode 83u) and a lower arm element (lower arm switching element 82u and diode 84u).

V相アームVAは、上アーム素子(上アームスイッチング素子81vとダイオード83v)と下アーム素子(下アームスイッチング素子82vとダイオード84v)とで構成される。   V-phase arm VA includes an upper arm element (upper arm switching element 81v and diode 83v) and a lower arm element (lower arm switching element 82v and diode 84v).

W相アームWAは、上アーム素子(上アームスイッチング素子81wとダイオード83w)と下アーム素子(下アームスイッチング素子82wとダイオード84w)とで構成される。   W-phase arm WA includes an upper arm element (upper arm switching element 81w and diode 83w) and a lower arm element (lower arm switching element 82w and diode 84w).

上アームスイッチング素子81u、81v、81wと下アームスイッチング素子82u、82v、82wには、それぞれ例えばMOSFET又はIGBT等が採用される。   As the upper arm switching elements 81u, 81v, 81w and the lower arm switching elements 82u, 82v, 82w, for example, MOSFETs or IGBTs are employed.

リアクトル90は、各相アームUA、VA、WAの中点(共通接続点)とバッテリ12の正極との間に挿入され、DC/DCコンバータ20により1次電圧V1と2次電圧V2との間で電圧を変換する際に、エネルギを放出及び蓄積する作用を有する。   Reactor 90 is inserted between the midpoint (common connection point) of each phase arm UA, VA, WA and the positive electrode of battery 12, and is connected between primary voltage V1 and secondary voltage V2 by DC / DC converter 20. When the voltage is converted at, energy is released and stored.

上アームスイッチング素子81u、81v、81wは、コンバータ制御部48から出力されるゲート駆動信号(駆動電圧)UH、VH、WHのハイレベルによりオンにされ、下アームスイッチング素子82u、82v、82wは、ゲートの駆動信号(駆動電圧)UL、VL、WLのハイレベルによりそれぞれオンにされる。なお、コンバータ制御部48は、1次側平滑コンデンサ94に並列に設けられた電圧センサ91により1次電圧V1を検出し、電流センサ101により1次電流I1を検出し、2次側平滑コンデンサ96に並列に設けられた電圧センサ92により2次電圧V2を検出し、電流センサ102により2次電流I2を検出する。   The upper arm switching elements 81u, 81v, 81w are turned on by the high level of the gate drive signals (drive voltages) UH, VH, WH output from the converter control unit 48, and the lower arm switching elements 82u, 82v, 82w are The gate driving signals (driving voltages) are turned on by the high levels of UL, VL, WL. The converter control unit 48 detects the primary voltage V1 by the voltage sensor 91 provided in parallel with the primary side smoothing capacitor 94, detects the primary current I1 by the current sensor 101, and detects the secondary side smoothing capacitor 96. The secondary voltage V2 is detected by a voltage sensor 92 provided in parallel with the current sensor 102, and the secondary current I2 is detected by a current sensor 102.

上アームスイッチング素子81u、81v、81wと下アームスイッチング素子82u、82v、82wには、それぞれ温度センサ69が取り付けられ、上アームスイッチング素子81u、81v、81wと下アームスイッチング素子82u、82v、82wのそれぞれの検出温度Tuh(81u)、Tvh(81v)、Twh(81w)、Tul(82u)、Tvl(82v)、Twl(82w)は、コンバータ制御部48により検出される。   A temperature sensor 69 is attached to each of the upper arm switching elements 81u, 81v, 81w and the lower arm switching elements 82u, 82v, 82w, and the upper arm switching elements 81u, 81v, 81w and the lower arm switching elements 82u, 82v, 82w The detected temperatures Tuh (81u), Tvh (81v), Twh (81w), Tul (82u), Tvl (82v), and Twl (82w) are detected by the converter control unit 48.

[DC/DCコンバータ装置の動作]
(3相アーム交替駆動動作:3相運転ともいう。)
図3のタイムチャートは、DC/DCコンバータ装置50の3相アーム交替駆動動作の説明図である。
[Operation of DC / DC converter device]
(3-phase arm replacement drive operation: also called 3-phase operation)
The time chart of FIG. 3 is an explanatory diagram of the three-phase arm replacement drive operation of the DC / DC converter device 50.

降圧動作(回生動作)に係る降圧チョッパ制御では、負荷23や燃料電池14から流れ出す2次電流I2がDC/DCコンバータ20を通過して1次電流I1としてバッテリ12を充電等する。昇圧動作(力行動作)に係る昇圧チョッパ制御では、バッテリ12から流れ出す1次電流I1がDC/DCコンバータ20を通過し2次電流I2としてモータ16を含む負荷23が駆動される。   In the step-down chopper control related to the step-down operation (regeneration operation), the secondary current I2 flowing out from the load 23 and the fuel cell 14 passes through the DC / DC converter 20 and charges the battery 12 as the primary current I1. In the step-up chopper control related to the step-up operation (power running operation), the primary current I1 flowing out from the battery 12 passes through the DC / DC converter 20 and the load 23 including the motor 16 is driven as the secondary current I2.

スイッチング周期を2π=T、上下アームスイッチング素子81、82に対してハイレベルの駆動信号が送信される期間をTonとすると、デッドタイムdtを無視すれば、降圧チョッパ制御での駆動デューティ(ONデューティ)は、(1)式で表され、昇圧チョッパ制御での駆動デューティは、(2)式で表される。
Ton/T=V1/V2 …(1)
Ton/T=(1−V1/V2) …(2)
Assuming that the switching period is 2π = T and the period during which a high-level drive signal is transmitted to the upper and lower arm switching elements 81 and 82 is Ton, the drive duty (ON duty) in the step-down chopper control is ignored if the dead time dt is ignored. ) Is expressed by equation (1), and the drive duty in boost chopper control is expressed by equation (2).
Ton / T = V1 / V2 (1)
Ton / T = (1−V1 / V2) (2)

駆動信号UH、UL、VH、VL、WH、WLの波形中、ハッチングを付けた期間は、駆動信号UH、UL、VH、VL、WH、WLが供給されているアームスイッチング素子(例えば、駆動信号UHに対応するアームスイッチング素子は上アームスイッチング素子81u)が通流している(電流が流れている)期間を示している。   Among the waveforms of the drive signals UH, UL, VH, VL, WH, WL, the hatched period is an arm switching element (for example, drive signal) to which the drive signals UH, UL, VH, VL, WH, WL are supplied. The arm switching element corresponding to UH indicates a period during which the upper arm switching element 81u) is flowing (current is flowing).

DC/DCコンバータ20の降圧チョッパ制御及び昇圧チョッパ制御のいずれの動作の場合にも、1スイッチング周期2π毎に、同じ相の上アームスイッチング素子81(81u〜81w)及び下アームスイッチング素子82(82u〜82w)にハイレベルの駆動信号UH、UL、VH、VL、WH、WLを出力する。また、駆動信号UH、UL、VH、VL、WH、WLは、UVW相を交替(ローテーション)して出力する。降圧チョッパ制御では、上アームスイッチング素子81(81u〜81w)を通流させ、昇圧チョッパ制御では、下アームスイッチング素子82(82u〜82w)を通流させる。   In any operation of the step-down chopper control and step-up chopper control of the DC / DC converter 20, the upper arm switching element 81 (81u to 81w) and the lower arm switching element 82 (82u) of the same phase every switching cycle 2π. To 82w), high level drive signals UH, UL, VH, VL, WH, WL are output. In addition, the drive signals UH, UL, VH, VL, WH, and WL are output by changing (rotating) the UVW phase. In the step-down chopper control, the upper arm switching element 81 (81u to 81w) is allowed to flow, and in the step-up chopper control, the lower arm switching element 82 (82u to 82w) is allowed to flow.

この場合、上下アームスイッチング素子81、82間が同時に通流して2次電圧V2が短絡することを防止するために、各駆動信号UH、UL、VH、VL、WH、WLは、それぞれデッドタイムdtを挟んでハイレベルとするようにしている。すなわち、デッドタイムdtを挟んで、いわゆる同期スイッチングを行っている。   In this case, in order to prevent the secondary voltage V2 from being short-circuited simultaneously between the upper and lower arm switching elements 81 and 82, each of the drive signals UH, UL, VH, VL, WH, WL has a dead time dt. It is trying to make it high level across. That is, so-called synchronous switching is performed with the dead time dt interposed therebetween.

降圧チョッパ制御では、まず、駆動信号UHにより上アームスイッチング素子81u(U相)のみが通流している期間には、2次電流I2が上アームスイッチング素子81uを通じてリアクトル90に1次電流I1として流れ、リアクトル90にエネルギが蓄積されるとともに、バッテリ12に充電される。   In the step-down chopper control, first, the secondary current I2 flows as the primary current I1 to the reactor 90 through the upper arm switching element 81u during a period in which only the upper arm switching element 81u (U phase) is passed by the drive signal UH. The energy is accumulated in the reactor 90 and the battery 12 is charged.

次に、駆動信号ULのみがハイレベルとなっている期間には、当該下アームスイッチング素子82uは通流せず、ダイオード84u、84v、84wが導通してリアクトル90に蓄積されているエネルギが放出され、バッテリ12に充電される。以下、同様に、V相、W相と繰り返す。   Next, during a period in which only the drive signal UL is at a high level, the lower arm switching element 82u does not flow, and the diodes 84u, 84v, 84w are turned on to release the energy accumulated in the reactor 90. The battery 12 is charged. Hereinafter, similarly, the V phase and the W phase are repeated.

昇圧チョッパ制御では、まず、駆動信号UL(U相)のみがハイレベルとされている期間(ハッチングで示す期間)には、バッテリ12からの1次電流I1によりリアクトル90にエネルギが蓄積される。なお、このとき、2次側平滑コンデンサ96から負荷23に電流が供給されている。   In the step-up chopper control, first, energy is accumulated in the reactor 90 by the primary current I1 from the battery 12 during a period in which only the drive signal UL (U phase) is at a high level (a period indicated by hatching). At this time, a current is supplied from the secondary side smoothing capacitor 96 to the load 23.

次に、駆動信号VH(V相)のみがハイレベルとされている期間には、当該上アームスイッチング素子81vは通流せず、ダイオード83u、83v、83wが導通してリアクトル90に蓄積されているエネルギが放出され、リアクトル90からの1次電流I1がDC/DCコンバータ20を通過し、2次電流I2として2次側平滑コンデンサ96を充電するとともに、負荷23に供給される。以下、同様にV相、W相と繰り返す。   Next, during a period in which only the drive signal VH (V phase) is at a high level, the upper arm switching element 81v does not flow, and the diodes 83u, 83v, 83w are conducted and accumulated in the reactor 90. The energy is released, the primary current I1 from the reactor 90 passes through the DC / DC converter 20, charges the secondary-side smoothing capacitor 96 as the secondary current I2, and is supplied to the load 23. Hereinafter, the V phase and the W phase are similarly repeated.

すなわち、3相アーム交替駆動動作では、U相アームUAと、V相アームVAと、W相アームWAとが交替してスイッチングする。   That is, in the three-phase arm replacement drive operation, the U-phase arm UA, the V-phase arm VA, and the W-phase arm WA are switched and switched.

[ゲート断線異常の検知]
図4には、本実施形態において、各相のゲート断線異常を検知するフローチャートが示されている。
[Detection of gate disconnection abnormality]
FIG. 4 shows a flowchart for detecting a gate disconnection abnormality of each phase in the present embodiment.

ステップS1において、コンバータ制御部48は、1次電流I1がゼロより大きいかどうかを判定する。1次電流I1がゼロより大きいとき(すなわち、正の値を取るとき)、1次側1Sから2次側2Sに電流が流れ、バッテリ12からモータ16に電力が供給される。1次電流I1がゼロより大きい場合(S1:Yes)、ステップS2において、コンバータ制御部48は、上アーム素子の異常検知を停止する。すなわち、各相の上アーム素子に関するフラグFLGuh、FLGvh、FLGwhをそれぞれ「0」に設定する。フラグFLGuh、FLGvh、FLGwhは、各相の上アーム素子についてゲート断線異常を検知しているかどうかを示すものであり、「0」のときゲート断線異常を検知していないことを示し、「1」のときゲート断線異常を検知していることを示す。続くステップS3において、コンバータ制御部48は、下アーム素子の異常検知処理を行う。   In step S1, converter control unit 48 determines whether primary current I1 is greater than zero. When the primary current I1 is greater than zero (that is, when it takes a positive value), current flows from the primary side 1S to the secondary side 2S, and power is supplied from the battery 12 to the motor 16. When primary current I1 is larger than zero (S1: Yes), converter control unit 48 stops detecting the abnormality of the upper arm element in step S2. That is, the flags FLGuh, FLGvh, and FLGwh related to the upper arm element of each phase are set to “0”. Flags FLGuh, FLGvh, and FLGwh indicate whether or not a gate disconnection abnormality is detected for the upper arm element of each phase. When the flag FLGuh, FLGvh and FLGwh is “0”, it indicates that no gate disconnection abnormality is detected. Indicates that an abnormal gate disconnection is detected. In subsequent step S3, converter control unit 48 performs a lower arm element abnormality detection process.

ステップS1において1次電流I1がゼロ以下である場合(S1:No)、ステップS4において、コンバータ制御部48は、下アーム素子の異常検知を停止する。すなわち、各相の下アーム素子に関するフラグFLGul、FLGvl、FLGwlをそれぞれ「0」に設定する。フラグFLGul、FLGvl、FLGwlは、各相の下アーム素子についてゲート断線異常を検知しているかどうかを示すものであり、「0」のときゲート断線異常を検知していないことを示し、「1」のときゲート断線異常を検知していることを示す。続くステップS5において、コンバータ制御部48は、各相の上アーム素子の異常検知処理を行う。   When primary current I1 is zero or less in step S1 (S1: No), converter control unit 48 stops detecting an abnormality of the lower arm element in step S4. That is, the flags FLGul, FLGvl, and FLGwl related to the lower arm element of each phase are set to “0”. Flags FLGul, FLGvl, and FLGwl indicate whether or not a gate disconnection abnormality is detected for the lower arm element of each phase. When “0”, it indicates that no gate disconnection abnormality is detected, and “1”. Indicates that an abnormal gate disconnection is detected. In subsequent step S5, converter control unit 48 performs an abnormality detection process for the upper arm element of each phase.

ステップS3又はステップS5の後、コンバータ制御部48は、ステップS6〜S8において、U相、V相及びW相の異常確定処理を行う。   After step S3 or step S5, converter control unit 48 performs abnormality determination processing for the U phase, the V phase, and the W phase in steps S6 to S8.

図5には、各相の下アーム素子の異常検知処理(図4のS3)のフローチャートが示されている。   FIG. 5 shows a flowchart of the abnormality detection process (S3 in FIG. 4) of the lower arm element of each phase.

ステップS11において、コンバータ制御部48は、各下アームスイッチング素子82u、82v、82wの検出温度Tul、Tvl、Twlのうち最大温度(下アーム最大温度Tal_max)[℃]を判定する。   In step S11, converter control unit 48 determines the maximum temperature (lower arm maximum temperature Tal_max) [° C.] among the detected temperatures Tul, Tvl, Twl of lower arm switching elements 82u, 82v, 82w.

ステップS12において、コンバータ制御部48は、下アーム最大温度Tal_maxと検出温度Tulとの差が、下アーム素子のゲート断線異常を判定する閾値温度(下アーム閾値温度THal_tem)[℃]を上回るかどうかを判定する。当該差が、下アーム閾値温度THal_tem以下である場合(S12:No)、ステップS14に進む。当該差が、下アーム閾値温度THal_temより大きい場合(S12:Yes)、ステップS13において、コンバータ制御部48は、下アームスイッチング素子82uのゲート断線異常の検知を開始する。すなわち、下アームスイッチング素子82uに関するフラグFLGulを「1」に設定する。ステップS13の後は、ステップS14に進む。   In step S12, converter control unit 48 determines whether or not the difference between lower arm maximum temperature Tal_max and detected temperature Tul exceeds a threshold temperature (lower arm threshold temperature THal_tem) [° C.] for determining a gate disconnection abnormality of the lower arm element. Determine. When the difference is equal to or lower than the lower arm threshold temperature THal_tem (S12: No), the process proceeds to step S14. When the difference is larger than the lower arm threshold temperature THal_tem (S12: Yes), in step S13, converter control unit 48 starts detecting a gate disconnection abnormality of lower arm switching element 82u. That is, the flag FLGul related to the lower arm switching element 82u is set to “1”. After step S13, the process proceeds to step S14.

ステップS14、S15及びステップS16、S17の処理は、ステップS12、S13と同様である。すなわち、ステップS14において、コンバータ制御部48は、下アーム最大温度Tal_maxと検出温度Tvlとの差が、下アーム閾値温度THal_temを上回るかどうかを判定する。当該差が、下アーム閾値温度THal_tem以下である場合(S14:No)、ステップS16に進む。当該差が、下アーム閾値温度THal_temより大きい場合(S14:Yes)、ステップS15において、コンバータ制御部48は、下アームスイッチング素子82vのゲート断線異常の検知を開始する。すなわち、下アームスイッチング素子82vに関するフラグFLGvlを「1」に設定する。ステップS15の後は、ステップS16に進む。   The processes of steps S14 and S15 and steps S16 and S17 are the same as steps S12 and S13. That is, in step S14, converter control unit 48 determines whether or not the difference between lower arm maximum temperature Tal_max and detected temperature Tvl exceeds lower arm threshold temperature THal_tem. When the difference is equal to or lower than the lower arm threshold temperature THal_tem (S14: No), the process proceeds to step S16. When the difference is larger than the lower arm threshold temperature THal_tem (S14: Yes), in step S15, converter control unit 48 starts detecting a gate disconnection abnormality of lower arm switching element 82v. That is, the flag FLGvl related to the lower arm switching element 82v is set to “1”. After step S15, the process proceeds to step S16.

ステップS16において、コンバータ制御部48は、下アーム最大温度Tal_maxと検出温度Twlとの差が、下アーム閾値温度THal_temを上回るかどうかを判定する。当該差が、下アーム閾値温度THal_tem以下である場合(S16:No)、今回の処理を終了する。当該差が、下アーム閾値温度THal_temより大きい場合(S16:Yes)、ステップS17において、コンバータ制御部48は、下アームスイッチング素子82wのゲート断線異常の検知を開始する。すなわち、下アームスイッチング素子82wに関するフラグFLGwlを「1」に設定する。ステップS17の後は、今回の処理を終了する。   In step S16, converter control unit 48 determines whether or not the difference between lower arm maximum temperature Tal_max and detected temperature Twl exceeds lower arm threshold temperature THal_tem. When the difference is equal to or lower than the lower arm threshold temperature THal_tem (S16: No), the current process is terminated. When the difference is larger than the lower arm threshold temperature THal_tem (S16: Yes), in step S17, converter control unit 48 starts detecting the gate disconnection abnormality of lower arm switching element 82w. That is, the flag FLGwl related to the lower arm switching element 82w is set to “1”. After step S17, the current process is terminated.

図6には、各相の上アーム素子の異常検知処理(図4のS5)のフローチャートが示されている。図6のステップS21〜S27は、図5のステップS11〜S17と同様である。図6では、図5の「下アーム最大温度Tal_max」、「下アーム閾値温度THal_tem」及び「フラグFLGul、FLGvl、FLGwl」の代わりに、「上アーム最大温度Tah_max」、「上アーム閾値温度THah_tem」及び「フラグFLGuh、FLGvh、FLGwh」を用いる。   FIG. 6 shows a flowchart of the abnormality detection process (S5 in FIG. 4) of the upper arm element of each phase. Steps S21 to S27 in FIG. 6 are the same as steps S11 to S17 in FIG. In FIG. 6, instead of “lower arm maximum temperature Tal_max”, “lower arm threshold temperature THal_tem” and “flags FLGul, FLGvl, FLGwl” in FIG. 5, “upper arm maximum temperature Tah_max”, “upper arm threshold temperature THah_tem”. And “flags FLGuh, FLGvh, FLGwh” are used.

図7には、U相の異常確定処理(図4のS6)のフローチャートが示されている。   FIG. 7 shows a flowchart of the U-phase abnormality confirmation process (S6 in FIG. 4).

ステップS31において、コンバータ制御部48は、U相のゲート断線異常が確定しているかどうかを判定する。具体的には、U相に関するフラグFLGuが「1」であるかどうかを判定する。フラグFLGuは、U相のゲート断線異常が確定していないかどうかを示すものであり、「0」のとき、U相のゲート断線異常が確定していないことを示し、「1」のとき、U相のゲート断線異常が確定していることを示す。フラグFLGuの初期値は「0」である。U相のゲート断線異常が確定していない場合(S31:No)、ステップS32に進む。U相のゲート断線異常が確定している場合(S31:Yes)、今回の処理を終える。   In step S31, converter control unit 48 determines whether or not a U-phase gate disconnection abnormality has been established. Specifically, it is determined whether or not the flag FLGu regarding the U phase is “1”. The flag FLGu indicates whether or not the U-phase gate disconnection abnormality has been confirmed. When the flag FLGu is “0”, the U-phase gate disconnection abnormality has not been confirmed. When the flag FLGu is “1”, Indicates that the U-phase gate disconnection abnormality has been confirmed. The initial value of the flag FLGu is “0”. When the U-phase gate disconnection abnormality has not been determined (S31: No), the process proceeds to step S32. If the U-phase gate disconnection abnormality is confirmed (S31: Yes), the current process is terminated.

ステップS32において、コンバータ制御部48は、U相の上アーム素子及び下アーム素子のいずれもゲート断線異常が検知されていないかどうかを判定する。具体的には、図5のステップS12、S13に基づくU相の下アーム素子のフラグFLGulと、図6のステップS22、S23に基づくU相の上アーム素子のフラグFLGuhがいずれも「0」であるかどうかを判定する。   In step S32, converter control unit 48 determines whether an abnormal gate disconnection is detected in any of the upper arm element and the lower arm element of the U phase. Specifically, the U-phase lower arm element flag FLGul based on steps S12 and S13 in FIG. 5 and the U-phase upper arm element flag FLGuh based on steps S22 and S23 in FIG. 6 are both “0”. Determine if it exists.

フラグFLGuh、FLGulがいずれも「0」である場合(S32:Yes)、U相の上アーム素子及び下アーム素子はいずれもゲート断線異常が検知されていない。そこで、ステップS33において、コンバータ制御部48は、U相カウンタCNTuの値をリセットする(CNTu←0)。U相カウンタCNTuの値は、U相の上アーム素子又は下アーム素子のゲート断線異常が継続している時間を示す。   When the flags FLGuh and FLGul are both “0” (S32: Yes), no gate disconnection abnormality is detected in either the upper arm element or the lower arm element of the U phase. Therefore, in step S33, converter control unit 48 resets the value of U-phase counter CNTu (CNTu ← 0). The value of the U-phase counter CNTu indicates the time during which the gate disconnection abnormality of the upper arm element or the lower arm element of the U phase continues.

ステップS32において、フラグFLGuh又はフラグFLGulが「1」である場合(S32:No)、U相の上アーム素子又は下アーム素子においてゲート断線異常が検知されている。そこで、ステップS34において、コンバータ制御部48は、U相カウンタCNTuの値を1増加させる。   In step S32, when the flag FLGuh or the flag FLGul is “1” (S32: No), a gate disconnection abnormality is detected in the upper arm element or the lower arm element of the U phase. Therefore, in step S34, converter control unit 48 increases the value of U-phase counter CNTu by one.

続くステップS35において、コンバータ制御部48は、U相カウンタCNTuが、U相のゲート断線異常を確定する閾値時間(断線確定閾値時間THu_time)[s]以上であるかどうかを判定する。U相カウンタCNTuが、断線確定閾値時間THu_time未満である場合(S35:No)、コンバータ制御部48は、U相のゲート断線異常を確定せずに今回の処理を終える。U相カウンタCNTuが、断線確定閾値時間THu_time以上である場合(S35:Yes)、ステップS36において、コンバータ制御部48は、U相のゲート断線異常を確定し、フラグFLGuを「1」に設定する。今回の処理を終えると、ステップS31に戻る。   In subsequent step S35, converter control unit 48 determines whether or not U-phase counter CNTu is equal to or longer than a threshold time for determining U-phase gate disconnection abnormality (disconnection determination threshold time THu_time) [s]. When the U-phase counter CNTu is less than the disconnection determination threshold time THu_time (S35: No), the converter control unit 48 ends the current process without determining the U-phase gate disconnection abnormality. When the U-phase counter CNTu is equal to or longer than the disconnection determination threshold time THu_time (S35: Yes), in step S36, the converter control unit 48 determines the U-phase gate disconnection abnormality and sets the flag FLGu to “1”. . When this process is completed, the process returns to step S31.

図8には、V相の異常確定処理(図4のS7)のフローチャートが示されている。図9には、W相の異常確定処理(図4のS8)のフローチャートが示されている。図8のステップS41〜S46及び図9のステップS51〜S56は、図7のステップS31〜S36と同様である。なお、図7の「フラグFLGu」、「U相カウンタCNTu」及び「断線確定閾値時間THu_time」の代わりに、図8では、「フラグFLGv」、「V相カウンタCNTv」及び「断線確定閾値時間THv_time」が用いられ、図9では、「フラグFLGw」、「W相カウンタCNTw」及び「断線確定閾値時間THw_time」が用いられる。   FIG. 8 shows a flowchart of the V-phase abnormality confirmation process (S7 in FIG. 4). FIG. 9 shows a flowchart of the W-phase abnormality confirmation process (S8 in FIG. 4). Steps S41 to S46 in FIG. 8 and steps S51 to S56 in FIG. 9 are the same as steps S31 to S36 in FIG. In addition, instead of “flag FLGu”, “U-phase counter CNTu” and “disconnection determination threshold time THu_time” in FIG. 7, “flag FLGv”, “V-phase counter CNTv” and “disconnection determination threshold time THv_time” in FIG. In FIG. 9, “flag FLGw”, “W-phase counter CNTw”, and “disconnection determination threshold time THw_time” are used.

図10は、図7〜図9の処理で特定したフラグFLGu、FLGv、FLGwを用いて、DC/DCコンバータ20の出力を制御するフローチャートである。   FIG. 10 is a flowchart for controlling the output of the DC / DC converter 20 using the flags FLGu, FLGv, and FLGw specified in the processes of FIGS.

ステップS61において、コンバータ制御部48は、フラグFLGu、FLGv、FLGwがそれぞれ「0」であるかどうかを判定する。   In step S61, converter control unit 48 determines whether flags FLGu, FLGv, and FLGw are each “0”.

フラグFLGu、FLGv、FLGwのいずれも「0」である場合(S61:Yes)、いずれの相でもゲート断線異常が確定していない。そこで、ステップS62において、コンバータ制御部48は、全ての相アームに対して順番に駆動信号を出力し、全ての相アームを順番にスイッチングして通常出力を行う。一方、フラグFLGu、FLGv、FLGwのいずれかが「1」である場合(S61:No)、いずれかの相アームでゲート断線異常が確定している。そこで、ステップS63以降においてゲート断線異常の確定に伴う処理を行う。   When all of the flags FLGu, FLGv, and FLGw are “0” (S61: Yes), no gate disconnection abnormality is determined in any phase. Therefore, in step S62, the converter control unit 48 outputs drive signals to all the phase arms in order, and performs normal output by switching all the phase arms in order. On the other hand, when any of the flags FLGu, FLGv, and FLGw is “1” (S61: No), the gate disconnection abnormality is confirmed in any of the phase arms. In view of this, a process associated with the determination of the gate disconnection abnormality is performed after step S63.

ステップS63において、コンバータ制御部48は、フラグFLGuが「1」であり且つフラグFLGv、FLGwがそれぞれ「0」であるとの条件が満たされるかどうかを判定する。当該条件が満たされる場合(S63:Yes)、U相アームUAでゲート断線異常が確定している。そこで、ステップS64において、コンバータ制御部48は、残りのV相アームVA及びW相アームWAに対して交互にハイレベルの駆動信号を出力してV相アームVA及びW相アームWAを交替してスイッチングする。その際、コンバータ制御部48は、DC/DCコンバータ20の出力を通常出力の2/3に制限する。これにより、V相アームVA及びW相アームWAにおける発熱を、通常出力時と同等レベルに抑えることができる。図11には、降圧チョッパ制御で動作しているときに、U相アームUAでゲート断線異常が確定し、時点t1において、通常動作(3相アーム交替駆動動作)から異常検出時動作に切り替えたタイムチャートが示されている。   In step S63, converter control unit 48 determines whether or not the condition that flag FLGu is “1” and flags FLGv and FLGw are “0” is satisfied. When the condition is satisfied (S63: Yes), the gate disconnection abnormality is confirmed in the U-phase arm UA. Therefore, in step S64, converter control unit 48 alternately outputs a high-level drive signal to the remaining V-phase arm VA and W-phase arm WA to replace V-phase arm VA and W-phase arm WA. Switch. At that time, the converter control unit 48 limits the output of the DC / DC converter 20 to 2/3 of the normal output. Thereby, the heat generation in the V-phase arm VA and the W-phase arm WA can be suppressed to a level equivalent to that during normal output. In FIG. 11, when operating with the step-down chopper control, the gate disconnection abnormality is confirmed in the U-phase arm UA, and at time t1, the operation is switched from the normal operation (three-phase arm replacement drive operation) to the operation at the time of abnormality detection. A time chart is shown.

図10に戻り、ステップS63において、フラグFLGuが「1」であり且つフラグFLGv、FLGwがそれぞれ「0」であるとの条件が満たされない場合(S63:No)、ステップS65に進む。   Returning to FIG. 10, in step S63, when the condition that the flag FLGu is “1” and the flags FLGv and FLGw are “0” is not satisfied (S63: No), the process proceeds to step S65.

ステップS65において、コンバータ制御部48は、フラグFLGvが「1」であり且つフラグFLGu、FLGwがそれぞれ「0」であるとの条件が満たされるかどうかを判定する。当該条件が満たされる場合(S65:Yes)、V相アームVAでゲート断線異常が確定している。そこで、ステップS66において、コンバータ制御部48は、残りのU相アームUA及びW相アームWAに対して交互にハイレベルの駆動信号を出力してU相アームUA及びW相アームWAを交替してスイッチングする。その際、コンバータ制御部48は、DC/DCコンバータ20の出力を通常出力の2/3に制限する。これにより、U相アームUA及びW相アームWAにおける発熱を、通常出力時と同等レベルに抑えることができる。   In step S65, converter control unit 48 determines whether or not the condition that flag FLGv is “1” and flags FLGu and FLGw are “0” is satisfied. When the condition is satisfied (S65: Yes), the gate disconnection abnormality is confirmed in the V-phase arm VA. Therefore, in step S66, converter control unit 48 alternately outputs a high level drive signal to the remaining U-phase arm UA and W-phase arm WA to replace U-phase arm UA and W-phase arm WA. Switch. At that time, the converter control unit 48 limits the output of the DC / DC converter 20 to 2/3 of the normal output. Thereby, the heat generation in the U-phase arm UA and the W-phase arm WA can be suppressed to the same level as that during normal output.

ステップS65において、フラグFLGvが「1」であり且つフラグFLGu、FLGwがそれぞれ「0」であるとの条件が満たされない場合(S65:No)、ステップS67に進む。   In step S65, when the condition that the flag FLGv is “1” and the flags FLGu and FLGw are “0” is not satisfied (S65: No), the process proceeds to step S67.

ステップS67において、コンバータ制御部48は、フラグFLGwが「1」であり且つフラグFLGu、FLGvがそれぞれ「0」であるとの条件が満たされるかどうかを判定する。当該条件が満たされる場合(S67:Yes)、W相アームWAでゲート断線異常が確定している。そこで、ステップS68において、コンバータ制御部48は、残りのU相アームUA及びV相アームVAに対して交互にハイレベルの駆動信号を出力してU相アームUA及びV相アームVAを交替してスイッチングする。その際、コンバータ制御部48は、DC/DCコンバータ20の出力を通常出力の2/3に制限する。これにより、U相アームUA及びV相アームVAにおける発熱を、通常出力時と同等レベルに抑えることができる。   In step S67, converter control unit 48 determines whether or not the condition that flag FLGw is “1” and flags FLGu and FLGv are “0” is satisfied. When the condition is satisfied (S67: Yes), the gate disconnection abnormality is confirmed in the W-phase arm WA. Therefore, in step S68, converter control unit 48 alternately outputs a high-level drive signal to the remaining U-phase arm UA and V-phase arm VA to replace U-phase arm UA and V-phase arm VA. Switch. At that time, the converter control unit 48 limits the output of the DC / DC converter 20 to 2/3 of the normal output. Thereby, the heat generation in the U-phase arm UA and the V-phase arm VA can be suppressed to the same level as that during normal output.

ステップS67において、フラグFLGwが「1」であり且つフラグFLGu、FLGvがそれぞれ「0」であるとの条件が満たされない場合(S67:No)、2つ以上の相アームにおいてゲート断線異常が確定している。そこで、ステップS69において、コンバータ制御部48は、DC/DCコンバータ20の制御を停止する。   In step S67, when the condition that the flag FLGw is “1” and the flags FLGu and FLGv are “0” is not satisfied (S67: No), the gate disconnection abnormality is determined in two or more phase arms. ing. Therefore, in step S69, converter control unit 48 stops the control of DC / DC converter 20.

[本実施形態の効果]
以上説明したように、本実施形態によれば、検出温度Tuh、Tvh、Twh、Tul、Tvl、Twlによりスイッチング動作の異常を検出することができる。これにより、スイッチング動作の異常の検出方法を多様化することが可能となる。特に、上アームスイッチング素子81u〜81w及び下アームスイッチング素子82u〜82wの過熱を判定するために温度センサ69を設ける構成の場合、当該温度センサ69を上アームスイッチング素子81u〜81w及び下アームスイッチング素子82u〜82wの異常検出に用いることで、DC/DCコンバータ装置50全体の小型化及び省コスト化を図ることができる。
[Effect of this embodiment]
As described above, according to the present embodiment, an abnormality in the switching operation can be detected based on the detected temperatures Tuh, Tvh, Twh, Tul, Tvl, and Twl. As a result, it is possible to diversify the method for detecting an abnormality in the switching operation. In particular, when the temperature sensor 69 is provided to determine whether the upper arm switching elements 81u to 81w and the lower arm switching elements 82u to 82w are overheated, the temperature sensor 69 is replaced with the upper arm switching elements 81u to 81w and the lower arm switching elements. By using it for the abnormality detection of 82u-82w, size reduction and cost reduction of the whole DC / DC converter device 50 can be achieved.

また、上アームスイッチング素子81u〜81w及び下アームスイッチング素子82u〜82wのいずれかの異常を検出したとき、残りの相アームを交替してスイッチングさせる。これにより、異常が検出されたスイッチング素子がスイッチングしないことによる変圧制御の困難性を回避することができる。さらに、いずれかのスイッチング素子のスイッチング動作に異常が発生したときでも、相アームを交替してスイッチングさせる利点(例えば、優れた放熱性)を維持することができる。   Further, when any one of the upper arm switching elements 81u to 81w and the lower arm switching elements 82u to 82w is detected, the remaining phase arms are switched and switched. Thereby, the difficulty of the transformation control by the switching element from which abnormality was detected not switching can be avoided. Furthermore, even when an abnormality occurs in the switching operation of any of the switching elements, it is possible to maintain the advantage (for example, excellent heat dissipation) of switching the phase arms by switching.

本実施形態では、コンバータ制御部48は、特定の相アームのゲート断線異常を検知し、残りの相アームを交替してスイッチングさせるとき、DC/DCコンバータ20を通過する電力を制限して、相アームのスイッチングを制限する。スイッチング動作の異常により使用可能な相アームの数が減ったにもかかわらず、DC/DCコンバータ20に同じ電力が供給された場合、残りの相アーム1つ当たりの出力が増加し、残りの相アームが昇温する可能性が高まる。しかし、本実施形態の構成によれば、残りの相アーム1つ当たりの出力を抑制することが可能となるため、そのような昇温の可能性を低減することができる。   In the present embodiment, the converter control unit 48 detects the gate disconnection abnormality of a specific phase arm, and when the remaining phase arm is switched and switched, the power passing through the DC / DC converter 20 is limited, and the phase control is performed. Limit arm switching. When the same power is supplied to the DC / DC converter 20 even though the number of usable phase arms is reduced due to the abnormal switching operation, the output per remaining phase arm is increased and the remaining phase arms are increased. The possibility that the arm is heated increases. However, according to the configuration of the present embodiment, the output per remaining phase arm can be suppressed, so that the possibility of such a temperature rise can be reduced.

本実施形態では、検出温度Tuh、Tvh、Twhから上アーム最大温度Tah_maxを判定し、検出温度Tuh、Tvh、Twhと上アーム最大温度Tah_maxとの偏差が、上アーム閾値温度THah_temを上回る上アームスイッチング素子81u、81v、81wにスイッチング動作の異常が発生していると判定する。同様に、検出温度Tul、Tvl、Twlから下アーム最大温度Tal_maxを判定し、検出温度Tul、Tvl、Twlと下アーム最大温度Tal_maxとの偏差が、下アーム閾値温度THal_temを上回る下アームスイッチング素子82u、82v、82wにスイッチング動作の異常が発生していると判定する。これにより、他のスイッチング素子との比較によりスイッチング動作の異常を判定することができる。従って、スイッチング素子の使用状態によりスイッチング素子の検出温度が変化する場合でも、比較的簡易にスイッチング動作の異常を判定することが可能となる。   In the present embodiment, the upper arm maximum temperature Tah_max is determined from the detected temperatures Tuh, Tvh, Twh, and the upper arm switching in which the deviation between the detected temperatures Tuh, Tvh, Twh and the upper arm maximum temperature Tah_max exceeds the upper arm threshold temperature THah_tem. It is determined that an abnormality of the switching operation has occurred in the elements 81u, 81v, 81w. Similarly, the lower arm maximum temperature Tal_max is determined from the detected temperatures Tul, Tvl, Twl, and the lower arm switching element 82u in which the deviation between the detected temperatures Tul, Tvl, Twl and the lower arm maximum temperature Tal_max exceeds the lower arm threshold temperature THal_tem. , 82v, and 82w are determined to be abnormal in the switching operation. Thereby, abnormality of switching operation | movement can be determined by comparison with another switching element. Therefore, even when the detected temperature of the switching element changes depending on the usage state of the switching element, it is possible to determine the abnormality of the switching operation relatively easily.

C.変形例
なお、この発明は、上記実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。例えば、以下の構成を採用することができる。
C. Modifications It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that various configurations can be adopted based on the description in this specification. For example, the following configuration can be adopted.

[搭載対象]
上記実施形態では、DC/DCコンバータ装置50を燃料電池車両10に搭載したが、これに限られず、別の対象に搭載してもよい。例えば、DC/DCコンバータ装置50を船舶や航空機等の移動体に用いることもできる。或いは、DC/DCコンバータ装置50を家庭用電力システムに適用してもよい。
[Target]
In the above embodiment, the DC / DC converter device 50 is mounted on the fuel cell vehicle 10, but is not limited thereto, and may be mounted on another target. For example, the DC / DC converter device 50 can be used for a moving body such as a ship or an aircraft. Alternatively, the DC / DC converter device 50 may be applied to a household power system.

[DC/DCコンバータ]
上記実施形態では、DC/DCコンバータ20を昇降圧型としたが、これに限られず、昇圧型又は降圧型としてもよい。
[DC / DC converter]
In the above embodiment, the DC / DC converter 20 is a step-up / step-down type, but is not limited thereto, and may be a step-up type or a step-down type.

上記実施形態では、上アームスイッチング素子81u〜81w及び下アームスイッチング素子82u〜82wの数をそれぞれ3つとしたが、これに限られず、4つ以上としてもよい。   In the above embodiment, the number of the upper arm switching elements 81u to 81w and the lower arm switching elements 82u to 82w is three, but the number is not limited to this, and may be four or more.

[異常の判定]
上記実施形態では、下アーム最大温度Tal_maxと各下アームスイッチング素子82u〜82wの検出温度Tul、Tvl、Twlとの偏差が、下アーム閾値温度THal_temを上回る下アームスイッチング素子82u〜82wにゲート断線異常が発生していると判定したが、ゲート断線異常の判定方法はこれに限られない。例えば、DC/DCコンバータ20の動作開始から所定時間が経過した後の検出温度Tuh、Tvh、Twh、Tul、Tvl、Twlのいずれかが所定の温度閾値以下であるとき、当該検出温度に対応するスイッチング素子にゲート断線異常が発生していると判定することも可能である。
[Abnormal judgment]
In the above embodiment, the gate arm disconnection abnormality occurs in the lower arm switching elements 82u to 82w in which the deviation between the lower arm maximum temperature Tal_max and the detected temperatures Tul, Tvl, Twl of the lower arm switching elements 82u to 82w exceeds the lower arm threshold temperature THal_tem. However, the determination method of the gate disconnection abnormality is not limited to this. For example, when any of the detected temperatures Tuh, Tvh, Twh, Tul, Tvl, and Twl after a predetermined time has elapsed from the start of the operation of the DC / DC converter 20 is equal to or lower than a predetermined temperature threshold, the detected temperature is handled. It is also possible to determine that a gate disconnection abnormality has occurred in the switching element.

この発明の一実施形態に係るDC/DCコンバータ装置を搭載した燃料電池車両の概略全体構成図である。1 is a schematic overall configuration diagram of a fuel cell vehicle equipped with a DC / DC converter device according to an embodiment of the present invention. この実施形態に係るDC/DCコンバータの詳細な構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the detailed structure of the DC / DC converter which concerns on this embodiment. 3相アーム交替駆動動作の説明に供されるタイムチャートである。It is a time chart used for description of a three-phase arm replacement drive operation. 各相のゲート断線異常を検知するフローチャートである。It is a flowchart which detects the gate disconnection abnormality of each phase. 各相の下アーム素子の異常検知処理のフローチャートである。It is a flowchart of the abnormality detection process of the lower arm element of each phase. 各相の上アーム素子の異常検知処理のフローチャートである。It is a flowchart of the abnormality detection process of the upper arm element of each phase. U相の異常確定処理のフローチャートである。It is a flowchart of the abnormality confirmation process of a U phase. V相の異常確定処理のフローチャートである。It is a flowchart of the abnormality confirmation process of V phase. W相の異常確定処理のフローチャートである。It is a flowchart of the abnormality confirmation process of W phase. 図7〜図9の処理で特定したフラグを用いて、DC/DCコンバータの出力を制御するフローチャートである。It is a flowchart which controls the output of a DC / DC converter using the flag specified by the process of FIGS. 降圧チョッパ制御で動作しているときに、U相アームについてゲート断線異常が確定し、通常動作(3相アーム交替駆動動作)から異常検出時動作に切り替えたタイムチャートである。7 is a time chart in which a gate disconnection abnormality is determined for the U-phase arm and the operation is switched from a normal operation (three-phase arm replacement drive operation) to an abnormality detection operation when operating with the step-down chopper control.

符号の説明Explanation of symbols

20…DC/DCコンバータ
48…コンバータ制御部(制御部、異常検出部)
50…DC/DCコンバータ装置 69…温度センサ
81、81u、81v、81w…上アームスイッチング素子
82、82u、82v、82w…下アームスイッチング素子
Tuh、Tvh、Twh、Tul、Tvl、Twl…検出温度
Tah_max…上アーム最大温度 Tal_max…下アーム最大温度
THah_tem…上アーム閾値温度 THal_tem…下アーム閾値温度
UA…U相アーム VA…V相アーム
WA…W相アーム
UH、UL、VH、VL、WH、WL…駆動信号
1S…1次側 2S…2次側
20 ... DC / DC converter 48 ... Converter control unit (control unit, abnormality detection unit)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 50 ... DC / DC converter apparatus 69 ... Temperature sensor 81, 81u, 81v, 81w ... Upper arm switching element 82, 82u, 82v, 82w ... Lower arm switching element Tuh, Tvh, Twh, Tul, Tvl, Twl ... Detection temperature Tah_max ... Upper arm maximum temperature Tal_max ... Lower arm maximum temperature THah_tem ... Upper arm threshold temperature THal_tem ... Lower arm threshold temperature
UA ... U phase arm VA ... V phase arm WA ... W phase arm UH, UL, VH, VL, WH, WL ... Drive signal 1S ... Primary side 2S ... Secondary side

Claims (3)

スイッチング素子を有する相アームが、1次側と2次側との間に複数並列的に接続されたDC/DCコンバータ装置であって、
駆動信号により複数の前記相アームを交替してスイッチングさせる制御部と、
前記スイッチング素子の素子温度を検出する温度センサと、
検出された素子温度に基づき前記スイッチング素子のスイッチング動作の異常を検出する異常検出部とを有し、
前記制御部は、前記異常検出部が前記スイッチング素子のスイッチング動作の異常を検出したとき、異常を検出したスイッチング素子を有する相アームを停止し、残りの相アームを交替してスイッチングさせる
ことを特徴とするDC/DCコンバータ装置。
A DC / DC converter device in which a plurality of phase arms having switching elements are connected in parallel between a primary side and a secondary side,
A control unit that switches and switches the plurality of phase arms according to a drive signal;
A temperature sensor for detecting an element temperature of the switching element;
An anomaly detector that detects an anomaly in the switching operation of the switching element based on the detected element temperature;
When the abnormality detection unit detects an abnormality in the switching operation of the switching element, the control unit stops the phase arm having the switching element that has detected the abnormality, and switches the remaining phase arm to perform switching. DC / DC converter device.
請求項1記載のDC/DCコンバータ装置において、
前記制御部は、前記残りの相アームを交替してスイッチングさせるときに前記DC/DCコンバータ装置を通過する電力を制限する
ことを特徴とするDC/DCコンバータ装置。
The DC / DC converter device according to claim 1, wherein
The control unit restricts power passing through the DC / DC converter device when the remaining phase arms are switched and switched. The DC / DC converter device.
請求項1又は2記載のDC/DCコンバータ装置において、
前記制御部は、各スイッチング素子の素子温度から最大温度を判定し、前記最大温度との偏差が、スイッチング動作の異常を判定するために予め設定された偏差閾値を上回るスイッチング素子にスイッチング動作の異常が発生していると判定する
ことを特徴とするDC/DCコンバータ装置。
The DC / DC converter device according to claim 1 or 2,
The control unit determines the maximum temperature from the element temperature of each switching element, and the switching element has an error in switching operation in which a deviation from the maximum temperature exceeds a deviation threshold set in advance to determine an abnormality in the switching operation. A DC / DC converter device characterized in that it is determined that an error has occurred.
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