JP2010136472A - Rotating electrical machine drive controller and method of controlling the same - Google Patents
Rotating electrical machine drive controller and method of controlling the same Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010136472A JP2010136472A JP2008307363A JP2008307363A JP2010136472A JP 2010136472 A JP2010136472 A JP 2010136472A JP 2008307363 A JP2008307363 A JP 2008307363A JP 2008307363 A JP2008307363 A JP 2008307363A JP 2010136472 A JP2010136472 A JP 2010136472A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- value
- electrical machine
- rotating electrical
- temperature
- command value
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、基板にはんだ接合された半導体素子を含む回転電機用駆動装置と、半導体素子の温度を検出する温度検出手段と、回転電機用駆動装置を制御する回転電機制御部とを備えた回転電機駆動制御装置及びその制御方法に関する。 The present invention relates to a rotary electric machine drive device including a semiconductor element solder-bonded to a substrate, a temperature detection means for detecting the temperature of the semiconductor element, and a rotary electric machine control unit that controls the rotary electric machine drive device. The present invention relates to an electric drive control device and a control method thereof.
従来から、例えば、電気自動車またはハイブリッド車等の回転電機であるモータを搭載した電動車両に設けるモータ駆動制御装置において、モータと電源装置との間に回転電機用駆動装置であるインバータと、回転電機制御部であるモータ制御部とを設け、インバータによりモータに駆動用信号であるモータ電流を送り、モータを駆動することが知られている。インバータは、電源装置からの直流電力をトルク指令値に応じて決定された交流電流に変換し、モータにモータ電流を送る。また、モータ制御部は、インバータにモータ電流を生成するための制御信号を送り、インバータを制御する。 2. Description of the Related Art Conventionally, for example, in a motor drive control device provided in an electric vehicle equipped with a motor that is a rotating electric machine such as an electric vehicle or a hybrid vehicle, an inverter that is a driving device for the rotating electric machine and a rotating electric machine between the motor and the power supply device It is known to provide a motor control unit that is a control unit and send a motor current as a driving signal to the motor by an inverter to drive the motor. The inverter converts the DC power from the power supply device into an AC current determined according to the torque command value, and sends the motor current to the motor. The motor control unit sends a control signal for generating a motor current to the inverter to control the inverter.
このようなモータ駆動制御装置では、インバータにおいて、IGBT等の複数のパワー半導体素子を基板に搭載することが行われる。また、各パワー半導体素子は、基板に、はんだ接合されている。 In such a motor drive control device, a plurality of power semiconductor elements such as IGBTs are mounted on a substrate in an inverter. Each power semiconductor element is soldered to the substrate.
また、IGBT等のパワー半導体素子の冷却のために、冷却用のフィン構造を有する冷却器に、パワー半導体素子を接合した基板を接合する冷却器接合構造も考えられる。 Further, for cooling power semiconductor elements such as IGBTs, a cooler junction structure in which a substrate having a power semiconductor element joined thereto is joined to a cooler having a cooling fin structure.
また、特許文献1には、ゲート端子に異常電圧が入力されたときにIGBTのゲート端子と電流センス端子間の電圧を抑制してIGBTを保護する保護回路と、温度センサ回路とを備える電力用半導体装置が記載されている。温度センサ回路は、IGBTによる温度異常を検出するためのもので、温度検出ダイオードを備え、温度検出ダイオードのアノード側の一端はアノード端子Aに接続し、他端はカソード端子Kに接続し、ツェナーダイオードの接続点Pとカソード端子Kとの間を電気的に接続している。 Patent Document 1 discloses a power circuit including a protection circuit that suppresses a voltage between the gate terminal of the IGBT and a current sense terminal when an abnormal voltage is input to the gate terminal and protects the IGBT, and a temperature sensor circuit. A semiconductor device is described. The temperature sensor circuit is for detecting a temperature abnormality due to the IGBT and includes a temperature detection diode. One end of the temperature detection diode on the anode side is connected to the anode terminal A, and the other end is connected to the cathode terminal K. The connection point P of the diode and the cathode terminal K are electrically connected.
上記のような従来から考えられているモータ駆動制御装置や、冷却器接合構造のいずれの場合も、パワー半導体素子と基板等とのはんだ接合部が経時的に劣化する故障状態にあるか否かを精度よく判定することが難しい。すなわち、接合部にはんだが使われている場合に、パワー半導体素子の通電に伴う温度上昇等によりパワー半導体素子や、パワー半導体素子を接合する基板が熱膨張する可能性があるが、パワー半導体素子と基板との熱膨張係数の違いによりはんだ接合部に応力が加わって、長期間の使用によりはんだにクラックが発生し、はんだ接合部が異常に劣化する可能性がある。このため、従来は、はんだ接合部にクラック等が発生しないように、使用できる温度範囲を制限したり、あるいは、構成部品の材料特性の合わせ込み(適合)を行っている。これに対して、本発明はこれらの設計を簡易化するものである。また、異常劣化発生の有無を直接検出する(センシングする)ことは技術的な難易度が高い。 Whether the solder joint between the power semiconductor element and the substrate or the like is in a failure state that deteriorates with time in any of the conventional motor drive control devices and the cooler joint structure as described above. Is difficult to accurately determine. That is, when solder is used in the joint, the power semiconductor element and the substrate to which the power semiconductor element is joined may be thermally expanded due to a temperature rise accompanying energization of the power semiconductor element. There is a possibility that stress is applied to the solder joint due to the difference in thermal expansion coefficient between the substrate and the substrate, cracks occur in the solder due to long-term use, and the solder joint deteriorates abnormally. For this reason, conventionally, the usable temperature range is limited or the material properties of the component parts are adjusted (adapted) so that cracks and the like do not occur in the solder joints. In contrast, the present invention simplifies these designs. In addition, it is technically difficult to directly detect (sense) the presence or absence of abnormal deterioration.
また、特許文献1に記載された電力用半導体装置では、温度センサ回路がIGBTによる温度異常を検出するための手段に過ぎず、IGBTの温度が単に高いというだけでは、その温度上昇が何の要因によるものかを特定することは難しい。このため、IGBTのはんだ接合部の異常劣化の発生の有無を精度よく判定することは難しい。 Further, in the power semiconductor device described in Patent Document 1, the temperature sensor circuit is merely a means for detecting a temperature abnormality due to the IGBT, and if the temperature of the IGBT is simply high, what is the cause of the temperature increase? It is difficult to identify whether For this reason, it is difficult to accurately determine whether or not an abnormal deterioration of the solder joint portion of the IGBT has occurred.
本発明の目的は、回転電機駆動制御装置において、半導体素子と基板とのはんだ接合部の異常劣化の発生の有無を精度よく判定することを目的とする。 An object of the present invention is to accurately determine whether or not an abnormal deterioration of a solder joint between a semiconductor element and a substrate has occurred in a rotating electrical machine drive control device.
本発明に係る回転電機駆動制御装置のうち、第1の発明に係る回転電機駆動制御装置は、基板にはんだ接合された半導体素子を含む回転電機用駆動装置と、半導体素子の温度を検出する温度検出手段と、回転電機用駆動装置を制御する回転電機制御部と、を備え、回転電機制御部は、基準温度に対する半導体素子の許容上昇温度と、回転電機のトルク指令値の時間積算値または電流指令値の時間積算値との関係を表すマップを記憶する記憶手段と、トルク指令算出部から入力されるトルク指令値の時間積算値またはトルク指令値に基づく電流指令値の時間積算値を算出する時間積算値算出手段と、トルク指令値の時間積算値または電流指令値の時間積算値と、記憶手段に記憶されたマップとから、半導体素子の基準温度に対する上昇温度の検出値がマップから得られる許容上昇温度よりも大きいと判定された場合に、半導体素子のはんだ接合部の異常劣化が発生したと判定して、異常信号を出力する判定手段とを含むことを特徴とする回転電機駆動制御装置である。
なお、好ましくは、トルク指令値の時間積算値または電流指令値の時間積算値とは、トルク指令値が上昇した場合、例えば、トルク指令値が予め設定される所定値以上に上昇したと判定された時点から予め設定される一定時間経過時点までの間における、トルク指令値または電流指令値の時間積算値である(以下の説明で同じとする)。
Among the rotating electrical machine drive control devices according to the present invention, the rotating electrical machine drive control device according to the first invention includes a rotating electrical machine drive device including a semiconductor element solder-bonded to a substrate, and a temperature at which the temperature of the semiconductor element is detected. A rotating electric machine control unit that controls the driving device for the rotating electric machine, the rotating electric machine control unit including an allowable rise temperature of the semiconductor element with respect to a reference temperature and a time integrated value or current of a torque command value of the rotating electric machine. A storage means for storing a map representing the relationship between the command value and the time integrated value, and a time integrated value of the torque command value input from the torque command calculating unit or a time integrated value of the current command value based on the torque command value. Based on the time integrated value calculation means, the time integrated value of the torque command value or the time integrated value of the current command value, and the map stored in the storage means, the temperature rise detection with respect to the reference temperature of the semiconductor element is detected. And determining means for determining that an abnormal deterioration of the solder joint portion of the semiconductor element has occurred when it is determined that the value is higher than the allowable rise temperature obtained from the map, and outputting an abnormal signal. The rotating electrical machine drive control device.
Preferably, the time integrated value of the torque command value or the time integrated value of the current command value is determined, for example, that the torque command value has increased to a predetermined value or more when the torque command value has increased. This is the time integrated value of the torque command value or current command value from the point in time until the point of time when a predetermined time has elapsed in advance (the same applies in the following description).
上記の構成によれば、半導体素子と基板とのはんだ接合部の異常劣化の発生の有無を精度よく判定できる。すなわち、トルク指令値の時間積算値または電流指令値の時間積算値の上昇に応じて大きくなる、基準温度に対する半導体素子の温度上昇が通常時よりも異常に高くなることにより、異常劣化が発生したと判定できるので、異常劣化の発生の判定精度を高くできる。すなわち、はんだ接合部にクラックが発生し、異常劣化が発生すると、半導体素子からの放熱性が異常に低下するので、温度が異常に上昇したことに基づいて、はんだ接合部の異常劣化の発生を精度よく判定できる。 According to said structure, the presence or absence of generation | occurrence | production of abnormal deterioration of the solder joint part of a semiconductor element and a board | substrate can be determined accurately. That is, abnormal deterioration occurs because the temperature rise of the semiconductor element with respect to the reference temperature becomes abnormally higher than normal, which increases as the time integrated value of the torque command value or the time integrated value of the current command value increases. Therefore, the determination accuracy of occurrence of abnormal deterioration can be increased. In other words, if cracks occur in the solder joints and abnormal deterioration occurs, the heat dissipation from the semiconductor element will be abnormally reduced, so that abnormal deterioration of the solder joints will occur based on abnormally high temperatures. Judgment can be made with high accuracy.
また、第1の発明に係る回転電機駆動制御装置において、好ましくは、回転電機制御部は、異常信号が出力された場合に、回転電機の回転数に応じたトルク指令値または電流指令値を、当該トルク指令値の最大値またはトルク指令値の最大値に対応する電流指令値の最大値に予め設定される所定割合を乗じて得られる制限値以下に制限する制限手段を含む。 In the rotating electrical machine drive control device according to the first invention, preferably, the rotating electrical machine control unit outputs a torque command value or a current command value according to the rotational speed of the rotating electrical machine when an abnormal signal is output, Limiting means for limiting the torque command value to a limit value obtained by multiplying the maximum value of the torque command value or the maximum value of the current command value corresponding to the maximum value of the torque command value by a predetermined ratio set in advance is included.
上記の構成によれば、回転電機用駆動装置の故障をより有効に、未然に防止することができる。 According to said structure, failure of the drive device for rotary electric machines can be prevented more effectively beforehand.
また、第1の発明に係る回転電機駆動制御装置において、好ましくは、回転電機制御部は、基準温度に対する半導体素子の上昇温度と、トルク指令値の時間積算値または電流指令値の時間積算値の上昇との比である、温度上昇度合いに応じて、制限手段が制限値を得る際に乗じる所定割合を変更する制限割合変更手段を含む。 In the rotating electrical machine drive control device according to the first aspect of the present invention, preferably, the rotating electrical machine control unit includes a temperature rise of the semiconductor element relative to a reference temperature, a time integrated value of a torque command value, or a time integrated value of a current command value. Limiting ratio changing means for changing a predetermined ratio to be multiplied when the limiting means obtains the limit value is included according to the temperature rise degree which is a ratio to the increase.
また、本発明に係る回転電機駆動制御装置のうち、第1の発明に係る回転電機駆動制御装置の制御方法は、基板にはんだ接合された半導体素子を含む回転電機用駆動装置と、半導体素子の温度を検出する温度検出手段と、回転電機用駆動装置を制御する回転電機制御部と、を備え、回転電機制御部は、基準温度に対する半導体素子の許容上昇温度と、回転電機のトルク指令値の時間積算値または電流指令値の時間積算値との関係を表すマップを記憶する記憶手段を含む回転電機駆動制御装置の制御方法であって、トルク指令算出部から入力されるトルク指令値の時間積算値またはトルク指令値に基づく電流指令値の時間積算値を算出する時間積算値算出工程と、トルク指令値の時間積算値または電流指令値の時間積算値と、記憶手段に記憶されたマップとから、半導体素子の基準温度に対する上昇温度の検出値がマップから得られる許容上昇温度よりも大きいと判定された場合に、半導体素子のはんだ接合部の異常劣化が発生したと判定して、異常信号を出力する判定工程とを含むことを特徴とする回転電機駆動制御装置の制御方法である。 In addition, among the rotating electrical machine drive control devices according to the present invention, the control method of the rotating electrical machine drive control device according to the first invention includes a rotating electrical machine drive device including a semiconductor element solder-bonded to a substrate, A temperature detecting means for detecting the temperature and a rotating electric machine control unit for controlling the driving device for the rotating electric machine. The rotating electric machine control unit includes an allowable temperature rise of the semiconductor element with respect to a reference temperature and a torque command value of the rotating electric machine. A method for controlling a rotating electrical machine drive control device including a storage means for storing a map representing a relationship between a time integrated value or a time integrated value of a current command value, and a time integration of a torque command value input from a torque command calculation unit A time integrated value calculating step for calculating a time integrated value of a current command value based on a value or a torque command value; a time integrated value of a torque command value or a time integrated value of a current command value; If the detected value of the rising temperature relative to the reference temperature of the semiconductor element is determined to be larger than the allowable rising temperature obtained from the map, it is determined that abnormal deterioration of the solder joint portion of the semiconductor element has occurred. And a determination step of outputting an abnormal signal. A control method for a rotating electrical machine drive control device.
また、本発明に係る回転電機駆動制御装置のうち、第2の発明に係る回転電機駆動制御装置は、基板にはんだ接合された半導体素子を含む回転電機用駆動装置と、半導体素子の温度を検出する温度検出手段と、回転電機用駆動装置を制御する回転電機制御部と、を備え、回転電機制御部は、トルク指令算出部から入力される回転電機のトルク指令値の時間積算値またはトルク指令値に基づく電流指令値の時間積算値を算出する時間積算値算出手段と、基準温度に対する半導体素子の上昇温度の検出値と、トルク指令値の時間積算値または電流指令値の時間積算値の上昇との比である、温度上昇度合いを算出する温度上昇度合い算出手段と、算出された温度上昇度合いが、初期状態の温度上昇度合いに予め設定される所定値を乗じて得られる許容温度上昇度合いよりも大きいと判定された場合に、半導体素子のはんだ接合部の異常劣化が発生したと判定して、異常信号を出力する判定手段とを含むことを特徴とする回転電機駆動制御装置である。 Of the rotating electrical machine drive control device according to the present invention, the rotating electrical machine drive control device according to the second invention detects the temperature of the rotating electrical machine drive device including the semiconductor element solder-bonded to the substrate and the temperature of the semiconductor element. And a rotating electrical machine control unit for controlling the rotating electrical machine drive device, the rotating electrical machine control unit being a time integrated value or a torque command value of the torque command value of the rotating electrical machine input from the torque command calculating unit. Time integrated value calculating means for calculating the time integrated value of the current command value based on the value, the detected value of the rising temperature of the semiconductor element relative to the reference temperature, and the time integrated value of the torque command value or the time integrated value of the current command value The temperature rise degree calculating means for calculating the temperature rise degree, which is a ratio of the temperature rise degree, and the calculated temperature rise degree are obtained by multiplying the initial temperature rise degree by a predetermined value. A rotating electrical machine drive control device comprising: a determination unit that determines that an abnormal deterioration of a solder joint portion of a semiconductor element has occurred when it is determined that the degree of temperature increase is greater than a degree of temperature increase, and outputs an abnormal signal It is.
上記の構成によれば、半導体素子と基板とのはんだ接合部の異常劣化の発生の有無を精度よく判定できる。すなわち、トルク指令値の時間積算値または電流指令値の時間積算値の上昇に対する半導体素子の上昇温度である、温度上昇度合いが、初期状態の温度上昇度合いに予め設定される所定値を乗じて得られる許容温度上昇度合いよりも大きいと判定された場合に、はんだ接合部の異常劣化が発生したと判定するので、その発生の判定精度を高くできる。しかも、初期状態の温度上昇度合いは、製品に応じて大きくばらつく可能性があるのに対し、そのばらつきがあった場合でも、それに応じて許容温度上昇度合いが変化するので、ばらつきの存在にかかわらず異常劣化の発生の判定精度を高くできる。 According to said structure, the presence or absence of generation | occurrence | production of abnormal deterioration of the solder joint part of a semiconductor element and a board | substrate can be determined accurately. That is, the temperature rise degree, which is the temperature rise of the semiconductor element with respect to the rise of the time cumulative value of the torque command value or the time cumulative value of the current command value, is obtained by multiplying the initial temperature rise degree by a predetermined value. When it is determined that the degree of increase in allowable temperature rise is greater, it is determined that abnormal deterioration of the solder joint has occurred, so that the determination accuracy of the occurrence can be increased. In addition, the degree of temperature rise in the initial state may vary greatly depending on the product, but even if there is a variation, the allowable temperature rise will vary accordingly. The determination accuracy of occurrence of abnormal deterioration can be increased.
また、第2の発明に係る回転電機駆動制御装置において、好ましくは、回転電機制御部は、異常信号が出力された場合に、回転電機の回転数に応じたトルク指令値または電流指令値を、当該トルク指令値の最大値またはトルク指令値の最大値に対応する電流指令値の最大値に予め設定される所定割合を乗じて得られる制限値以下に制限する制限手段を含む。 In the rotating electrical machine drive control device according to the second invention, preferably, the rotating electrical machine control unit outputs a torque command value or a current command value according to the rotational speed of the rotating electrical machine when an abnormal signal is output. Limiting means for limiting the torque command value to a limit value obtained by multiplying the maximum value of the torque command value or the maximum value of the current command value corresponding to the maximum value of the torque command value by a predetermined ratio set in advance is included.
上記の構成によれば、回転電機用駆動装置の故障を未然に防止することができる。 According to said structure, failure of the drive device for rotary electric machines can be prevented beforehand.
また、第2の発明に係る回転電機駆動制御装置において、好ましくは、回転電機制御部は、温度上昇度合いに応じて、制限手段が制限値を得る際に乗じる所定割合を変更する制限割合変更手段を含む。 Further, in the rotating electrical machine drive control device according to the second invention, preferably, the rotating electrical machine control unit changes a predetermined ratio that is multiplied when the limiting means obtains the limit value according to the temperature rise degree. including.
また、本発明に係る回転電機駆動制御装置のうち、第2の発明に係る回転電機駆動制御装置の制御方法は、基板にはんだ接合された半導体素子を含む回転電機用駆動装置と、半導体素子の温度を検出する温度検出手段と、回転電機用駆動装置を制御する回転電機制御部と、を備える回転電機駆動制御装置の制御方法であって、トルク指令算出部から入力される回転電機のトルク指令値の時間積算値またはトルク指令値に基づく電流指令値の時間積算値を算出する時間積算値算出工程と、基準温度に対する半導体素子の上昇温度の検出値と、トルク指令値の時間積算値または電流指令値の時間積算値の上昇との比である、温度上昇度合いを算出する温度上昇度合い算出工程と、算出された温度上昇度合いが、初期状態の温度上昇度合いに予め設定される所定値を乗じて得られる許容温度上昇度合いよりも大きいと判定された場合に、半導体素子のはんだ接合部の異常劣化が発生したと判定して、異常信号を出力する判定工程とを含むことを特徴とする回転電機駆動制御装置の制御方法である。 In addition, among the rotating electrical machine drive control devices according to the present invention, the control method of the rotating electrical machine drive control device according to the second invention includes a drive device for a rotating electrical machine including a semiconductor element solder-bonded to a substrate, A method for controlling a rotating electrical machine drive control device comprising temperature detecting means for detecting a temperature and a rotating electrical machine control unit for controlling the rotating electrical machine drive device, wherein the torque command for the rotating electrical machine is input from a torque command calculating unit. A time integrated value calculation step for calculating a time integrated value of a current command value based on a time integrated value or a torque command value, a detected value of the rising temperature of the semiconductor element relative to a reference temperature, and a time integrated value or current of a torque command value The temperature rise degree calculating step for calculating the temperature rise degree, which is a ratio of the command value to the time integrated value rise, and the calculated temperature rise degree are set in advance in the initial temperature rise degree. A determination step of determining that abnormal deterioration of the solder joint portion of the semiconductor element has occurred and outputting an abnormal signal when it is determined that the degree of increase in the allowable temperature obtained by multiplying the predetermined value is greater. This is a control method of a rotating electrical machine drive control device.
本発明に係る回転電機駆動制御装置及びその制御方法によれば、半導体素子と基板とのはんだ接合部の異常劣化の発生の有無を精度よく判定できる。 According to the rotating electrical machine drive control device and the control method thereof according to the present invention, it is possible to accurately determine whether or not the abnormal deterioration of the solder joint portion between the semiconductor element and the substrate has occurred.
[第1の発明の実施の形態]
以下において、図面を用いて本発明に係る実施の形態につき詳細に説明する。図1から図6は、本発明の第1の実施の形態を示している。図1は、本実施の形態の回転電機駆動制御装置を示すブロック図である。図2は、図1に示したインバータを構成する基板にはんだ接合したIGBTを示す略図である。図3は、図2に示す、基板にはんだ接合したIGBTにおいて、はんだ接合部にクラックが入った状態を示す略図である。図4は、図1に示したマップ記憶手段が記憶するマップが表す、トルク指令値の時間積算値と、IGBTの温度上昇との関係を示す図である。図5は、図2に示すIGBTの温度上昇時に、回転電機であるモータのトルク制限処理後のトルクと、モータの回転数との関係を示す図である。図6は、本実施の形態の回転電機駆動制御装置により、トルク指令または電流指令の制限処理を実行する方法の第1例を説明するためのフローチャートである。図7は、本実施の形態の回転電機駆動制御装置により、トルク指令または電流指令の制限処理を実行する方法の第2例を説明するためのフローチャートである。
[First Embodiment]
Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. 1 to 6 show a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is a block diagram showing a rotating electrical machine drive control device of the present embodiment. FIG. 2 is a schematic diagram showing an IGBT soldered to a substrate constituting the inverter shown in FIG. FIG. 3 is a schematic diagram showing a state where the solder joint portion is cracked in the IGBT shown in FIG. 2 soldered to the substrate. FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the time integrated value of the torque command value and the temperature rise of the IGBT represented by the map stored in the map storage means shown in FIG. FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the torque after the torque limiting process of the motor, which is a rotating electrical machine, and the rotational speed of the motor when the temperature of the IGBT shown in FIG. 2 rises. FIG. 6 is a flowchart for explaining a first example of a method of executing a torque command or current command limiting process by the rotating electrical machine drive control device of the present embodiment. FIG. 7 is a flowchart for explaining a second example of a method of executing a torque command or current command limiting process by the rotating electrical machine drive control device of the present embodiment.
本実施の形態に係る回転電機駆動制御装置は、例えば、ハイブリッド車または電気自動車の電動車両に搭載して使用する。なお、以下では、回転電機が車両用3相交流式のモータである場合を説明するが、車両用以外のモータ等の回転電機とすることもできる。また、回転電機は、モータのみの機能を有するモータである場合を説明するが、回転電機は、モータと発電機との機能を併せ持つモータジェネレータや、発電機のみの機能を有するものとすることができる。また、回転電機の相数は3相以外とすることもできる。また、回転電機の制御は、回転電機の駆動電流を電流指令値にフィードバックして行うものとして説明するが、それ以外の制御を用いるものでもよい。 The rotating electrical machine drive control device according to the present embodiment is used by being mounted on an electric vehicle such as a hybrid vehicle or an electric vehicle, for example. In the following, a case where the rotating electrical machine is a three-phase AC motor for a vehicle will be described, but it may be a rotating electrical machine such as a motor other than the vehicle. Further, the case where the rotating electrical machine is a motor having a function of only a motor will be described. However, the rotating electrical machine may have a function of only a motor generator and a motor generator having both functions of a motor and a generator. it can. The number of phases of the rotating electrical machine can be other than three phases. The control of the rotating electrical machine is described as being performed by feeding back the drive current of the rotating electrical machine to the current command value, but other controls may be used.
図1では、駆動制御の対象である回転電機であるモータと、モータを駆動制御するモータ制御部とを示している。図1に示すように、回転電機駆動制御装置10は、直流電力を供給するバッテリ12と、バッテリ12からの直流電力を交流電力に変換する回転電機用駆動装置であるインバータ14と、インバータ14が生成した交流電流(U相電流ium,V相電流ivm,W相電流iwm)を利用して駆動する、車両を駆動するための3相交流式のモータ16と、インバータ14にモータ16を駆動するための制御信号を送る、すなわちインバータ14を制御するモータ制御部18と、温度検出手段であり、半導体素子温度センサであるIGBT温度センサ20と、冷却水温センサ22と、回転角センサ24と、アクセルペダルの操作量であるアクセル開度を検出するアクセル開度センサ26とを備える。なお、モータ16は、例えば、永久磁石を備えた同期モータであるが、それ以外のモータとすることもできる。
FIG. 1 shows a motor that is a rotating electrical machine that is a target of drive control, and a motor control unit that controls the drive of the motor. As shown in FIG. 1, the rotating electrical machine
インバータ14は、バッテリ12の正極および負極に接続した、複数の半導体素子であり、スイッチング素子である複数のIGBTと、それぞれのIGBTに対応して接続した保護用のダイオードとを備える。複数のIGBTは、それぞれモータ16の3相(U相,V相,W相)の巻線に接続されている。例えば、バッテリ12の正極と負極とから伸びる一対の電源ライン間にそれぞれ2個のIGBTの直列接続からなるインバータアームを3本設け、2個ずつのIGBTの中点をモータ16の3相のコイルにそれぞれ接続する。そして、IGBTのオンオフを制御して、モータ16とバッテリ12との接続を制御する。図2に示すように、IGBTを形成したチップ25は基板27に、はんだ接合部28によりはんだ接合している。図1に戻り、モータ16とバッテリ12との間には、例えば、図示しない平滑コンデンサと昇圧コンバータとを接続する。なお、インバータ14を構成する半導体素子としては、IGBTに限定するものではなく、トランジスタ、MOS−FET等とすることもできる。
The
IGBT温度センサ20は、インバータ14を構成するIGBTの温度を検出する。例えば、図2に示すように、IGBTを形成したチップ25に、IGBT温度センサ20を回路の一部として内蔵する。例えば、IGBT温度センサ20を構成する温度検出用ダイオードを、チップ25に回路の一部として内蔵し、ダイオードの温度に対する電流−電圧特性を利用して、例えば図示しない外部の回路を用いて、チップ25の温度をIGBTの温度として検出する。また、チップ25を接合した基板27に冷却器30を接合している。冷却水温センサ22(図1)は、冷却器30を冷却する冷却水の温度を検出する。例えば、図2に示すように、チップ25を含む素子を基板27にはんだ接合部28により接合するとともに、基板27を冷却器30に別のはんだ接合部32により接合する。冷却器30の基板27とは反対側(図2の下側)に複数のフィン34を設け、冷却器30のフィン34側に冷却水を流すことにより冷却器30を冷却する。冷却水温センサ22は、基準温度である、この冷却水の温度を検出する。図1に示すように、IGBT温度センサ20の検出温度と、冷却水温センサ22の検出温度とは、モータ制御部18の、後述する異常判定部36に入力し、異常判定部36で、IGBTの、冷却水温度に対する上昇温度を算出する。
The
なお、本実施の形態では冷却水温センサ22を設けているが、冷却水温センサ22を省略し、検出温度として、IGBT温度センサ20の検出値のみを異常判定部36に入力することもできる。この場合、例えば、基準温度を所定値、例えば0℃とし、「基準温度に対する半導体素子の上昇温度」は、例えばIGBTの温度となる。また、IGBT温度センサ20は、インバータ14を構成する1個のIGBTのみに設けて、1個のIGBTについての温度上昇分を検出し、出力してもよい。ただし、IGBT温度センサ20を、インバータ14を構成する複数のIGBTの一部またはすべてに設けて、最も高温の温度を検出値の代表値として出力してもよい。また、回転角センサ24は、例えばレゾルバ等であり、モータ16の回転角度θを検出してモータ制御部18に入力する。
Although the cooling
モータ制御部18は、CPU、メモリ等を有するマイクロコンピュータを含むもので、トルク指令算出部38と、電流指令算出部40と、電流指令/制御信号変換部42と、帰還変換部44と、異常判定部36とを備える。帰還変換部44は、U相電流センサ、V相電流センサ、W相電流センサにより検出されたモータ駆動電流ium,ivm,iwmを、モータ16の回転角度θを用いた3相/2相変換によりd軸電流idおよびq軸電流iqに変換し、電流指令/制御信号変換部42に入力する。電流指令算出部40は、トルク指令算出部38から入力される出力トルク指令値に基づき電流指令値である、d軸電流指令値id*とq軸電流指令値iq*とを、予め作成されたテーブル等にしたがって算出し、電流指令/制御信号変換部42に入力する。
The
トルク指令算出部38は、アクセル開度センサ26から入力されるアクセル開度と、異常判定部36の判定結果とに基づいて、出力トルク指令値を算出し、電流指令算出部40に入力する。
The torque
また、電流指令/制御信号変換部42は、d軸電流指令値id*とq軸電流指令値iq*と、帰還変換部44から入力されるd軸電流idとq軸電流iqとから、d軸とq軸との電圧指令値を生成した後、電圧指令値をモータ16の回転角度θを用いて、3相交流電圧指令値に変換し、さらに、インバータ14を構成する各IGBTのオンオフを制御するPWM制御信号vuu,vud,vvu,vvd,vwu,vwdを生成し、インバータ14に入力する。これによって、インバータ14は、モータ16に駆動信号を出力し、モータ16を駆動する。
Further, the current command / control
一方、異常判定部36は、IGBT温度センサ20と冷却水温センサ22とから検出信号を入力され、トルク指令算出部38(または電流指令算出部40)に、IGBTのはんだ接合部28(図2)に異常劣化が発生したと判定した場合に、異常信号を出力する。このために、異常判定部36は、マップ記憶手段48と、時間積算値算出手段49と、判定手段50とを含む。マップ記憶手段48は、インバータ14のIGBTの、冷却水温に対する許容上昇温度と、トルク指令値の時間積算値(または電流指令値の時間積算値)との関係を表すマップを記憶する。
On the other hand, the
すなわち、図2に示すように、IGBTを形成したチップ25と基板27とをはんだ接合部28により接合している構成で、IGBTの通電に伴う温度上昇等により、チップ25や基板27が熱膨張する可能性がある。この場合、チップ25と基板27との熱膨張係数の違いによりはんだ接合部28に応力が加わることが、長期間繰り返されると、図3に示すように、はんだ接合部28にクラック52が発生して、はんだ接合部28が異常に劣化する可能性がある。このようにはんだ接合部28にクラック52が発生すると、チップ25から基板27を介して冷却器30に放熱される経路の熱抵抗が大きくなって放熱が阻害される。このため、チップ25の温度が上昇しやすくなってしまう。一方、モータ16(図1)のトルク指令値の時間積算値、または、モータ16のトルク指令値に対応する電流指令値、例えば、d軸電流指令値id*とq軸電流指令値iq*との合計または二乗平均平方根の時間積算値が大きくなるほど、チップ25の温度上昇は大きくなる。したがって、トルク指令値の、予め設定した時間での時間積算値、または電流指令値の、予め設定した時間での時間積算値に対して、IGBTの温度上昇が過度に大きくなった場合に、はんだ接合部28にクラック52(図3)が発生して、はんだ接合部28が異常に劣化したと判定することが可能になる。本実施の形態は、このような原理にもとづいて、マップ記憶手段48(図1)に、例えば、図4に実線a1で示す関係を表すマップを記憶させ、このマップに基づいて、IGBTが異常に温度上昇したか否かを判定するようにしている。
That is, as shown in FIG. 2, the
図4では、横軸が、所望のトルク要求が発生した場合、例えば、出力トルク指令値が予め設定した所定値以上となった時点から、予め設定した所定時間が経過するまでの間におけるトルク指令値の時間積算値を表し、縦軸がIGBTの、冷却水温に対する温度上昇分を表している。なお、冷却水温を使用するのは、通常安定している値であり、また、はんだ接合部28(図2)の異常劣化によるIGBTの温度上昇を、冷却水の温度上昇によるIGBTの温度上昇とは区別して判断可能とするためである。また、実線a1がIGBTの設計上の予測範囲の上限である、許容上昇温度のラインを表し、破線a2がIGBTの設計上の予測範囲の下限のラインを表している。このため、設計上は、IGBTの冷却水温に対する温度上昇分は、矢印hで示す実線a1と破線a2との間の領域であるA1領域内にあることが予測される。これに対して、IGBTの冷却水温に対する温度上昇分が実線a1を超えるA2領域にある場合には、IGBTの温度が異常に上昇し、はんだ接合部28が異常に劣化したと判定できる。マップ記憶手段48(図1)は、図4に示す実線a1である、許容上昇温度ラインを表すマップのデータを記憶している。
In FIG. 4, when a desired torque request is generated on the horizontal axis, for example, a torque command from when the output torque command value becomes equal to or greater than a predetermined value until a predetermined time elapses. The time integrated value of the value is represented, and the vertical axis represents the temperature rise of the IGBT with respect to the cooling water temperature. Note that the cooling water temperature is normally used as a stable value, and the temperature rise of the IGBT due to abnormal deterioration of the solder joint portion 28 (FIG. 2) is considered as the temperature rise of the IGBT due to the temperature rise of the cooling water. This is to make it possible to distinguish and judge. Further, the solid line a1 represents an allowable rise temperature line that is the upper limit of the IGBT design prediction range, and the broken line a2 represents the lower limit line of the IGBT design prediction range. For this reason, by design, it is estimated that the temperature rise with respect to the cooling water temperature of IGBT exists in the A1 area | region which is an area | region between the continuous line a1 and the broken line a2 which are shown by the arrow h. On the other hand, when the temperature increase with respect to the cooling water temperature of the IGBT is in the A2 region exceeding the solid line a1, it can be determined that the temperature of the IGBT has abnormally increased and the solder
なお、図4では、トルク指令値の時間積算値とIGBTの温度上昇との関係を表すマップを示しているが、マップ記憶手段48は、図4で横軸により電流指令値の時間積算値を表すマップで、電流指令値の時間積算値とIGBTの許容上昇温度との関係を表すマップを記憶することもできる。この場合のマップでは、IGBTの冷却水温に対する温度上昇分が、電流指令値の時間積算値の増大にしたがって大きくなる。この場合にマップ記憶手段48は、IGBTの冷却水温に対する温度上昇分と電流指令値の時間積算値との関係において、許容上昇温度ラインを表すマップのデータを記憶する。 4 shows a map showing the relationship between the time integrated value of the torque command value and the temperature rise of the IGBT, the map storage means 48 shows the time integrated value of the current command value on the horizontal axis in FIG. A map representing the relationship between the time integrated value of the current command value and the allowable increase temperature of the IGBT can be stored. In the map in this case, the temperature rise with respect to the cooling water temperature of the IGBT increases as the time integrated value of the current command value increases. In this case, the map storage means 48 stores map data representing the allowable rise temperature line in the relationship between the temperature rise of the IGBT coolant temperature and the time integrated value of the current command value.
また、図1に示すように、時間積算値算出手段49は、トルク指令算出部38から入力されるトルク指令値の時間積算値、またはトルク指令値に基づく電流指令値の時間積算値を算出する。また、判定手段50は、時間積算値算出手段49から入力されるトルク指令値の時間積算値または電流指令値の時間積算値と、マップ記憶手段48に記憶されたマップとから、IGBTの冷却水温に対する上昇温度の検出値が、マップから得られる許容上昇温度(例えば図4の実線a1)よりも大きいと判定された場合に、はんだ接合部28の異常劣化が発生したと判定して、異常信号を出力する。異常信号は、トルク指令算出部38または電流指令算出部40に入力される。
Further, as shown in FIG. 1, the time integration value calculation means 49 calculates the time integration value of the torque command value input from the torque
例えば、判定手段50から出力した異常信号をトルク指令算出部38に入力するように構成する場合には、トルク指令算出部38は、トルク指令制限手段54を含む。トルク指令制限手段54は、判定手段50から異常信号が出力された場合に、モータ16の回転数に応じた出力トルク指令値を、当該トルク指令値の最大値に予め設定される所定割合を乗じて得られる制限値である制限トルク以下に制限する。以下では、図1、図2に示した要素と同一の要素には同一の符号を付して説明する。例えば、図5に示すように、モータ16の回転数NとモータトルクTmの最大値との関係が規定されている場合に、トルク指令制限手段54は、トルク指令の最大値を、非制限時、すなわち通常時の最大値(図5の破線b1)に、回転数Nに応じて予め設定される所定割合、例えば80%等を乗じて得られる制限トルク(図5の実線b2)に変更し、トルク指令算出部38から出力される出力トルク指令値をこの制限トルク以下に制限する。これにより、インバータ14のIGBTの温度上昇を抑えることができる。
For example, when the abnormality signal output from the determination unit 50 is configured to be input to the torque
また、判定手段50から出力した異常信号を、電流指令算出部40に入力するように構成する場合には、電流指令算出部40は、電流指令制限手段56を含む。電流指令制限手段56は、判定手段50から異常信号が出力された場合に、制限されていない出力トルク指令値を電流指令値に変換した後、その電流指令値を、当該トルク指令値の最大値に対応する電流指令値の最大値に予め設定される所定割合を乗じて得られる制限値である制限電流以下に制限する。例えば、電流指令算出部40では、トルク指令の最大値に応じて算出される電流指令値id*,iq*の最大値を、電流指令値id*,iq*の最大値に予め設定した所定割合をそれぞれ乗じて得られる制限電流に変更し、算出される電流指令値をこの制限電流以下に制限し、電流指令/制御信号変換部42に出力する。これにより、インバータ14のIGBTの温度上昇を抑えることができる。このようなモータ制御部18の機能は、一部をハードウェアで実行できる他、ソフトウェアで実現でき、例えば、対応するモータ制御プログラムを実行することで実現できる。
Further, when the abnormality signal output from the determination unit 50 is configured to be input to the current
図6は、回転電機駆動制御装置10により、トルク指令または電流指令の制限処理を実行する方法の第1例を説明するためのフローチャートを示している。なお、以下の説明においても、図1、図2に示した要素と同一の要素には、同一の符号を付して説明する。まず、ステップS10として、トルク指令算出部38において、アクセル開度センサ26からの信号に基づきアクセル開度に応じた要求トルク指令値を算出する。次に、ステップS12で、トルク指令算出部38において、要求トルク指令値が、加速状態に対応する予め設定した所定値以上か否かを判定する。この所定値は単に0を超えた値とすることもできる。ここで、要求トルク指令値が所定値以上でないと判定されたならば、ステップS14に移行し、トルク指令や電流指令の制限処理を実行しない、通常制御処理を実行する。すなわち、トルク指令算出部38で要求トルク指令値を出力トルク指令値として出力し、電流指令算出部40で出力トルク指令値に応じた電流指令値である、d軸電流指令値id*とq軸電流指令値iq*とを出力し、その後は上記したようにインバータ14によりモータ16を駆動する。
FIG. 6 is a flowchart for explaining a first example of a method for executing a torque command or current command limit process by the rotating electrical machine
これに対して、ステップS12で要求トルク指令値が所定値以上である、すなわち所定の加速状態であると判定されたならば、ステップS16で判定手段50は、予め設定した所定時間におけるトルク指令値の時間積算値を算出する時間積算値算出工程を行う。このトルク指令値の時間積算値を算出する間は、トルク指令値に基づいて通常制御処理を実行させることもできる。次に、ステップS18で、トルク指令値の時間積算値を算出する間、IGBT温度センサ20によるIGBTの温度の検出値と、冷却水温センサ22による冷却水温の検出値とを継続して、例えば所定時間ごとに検出し、その検出値を、モータ制御部18のメモリで記憶させる。これとともに、判定手段50は、メモリで記憶させたIGBT温度の検出値のうち、最も高温のIGBT温度の検出値をTpeakとする。また、冷却水温センサ22により検出した検出値、例えば、IGBTの最高温度Tpeakが検出されたときの冷却水温の検出値を、冷却水温Twとする。そして、IGBTの冷却水温Twに対する上昇温度ΔTを、ΔT=Tpeak−Twの式から算出する。
On the other hand, if it is determined in step S12 that the required torque command value is equal to or greater than the predetermined value, that is, a predetermined acceleration state, in step S16, the determination means 50 determines the torque command value at a preset predetermined time. A time integrated value calculating step for calculating the time integrated value is performed. While the time integrated value of the torque command value is calculated, the normal control process can be executed based on the torque command value. Next, while the time integrated value of the torque command value is calculated in step S18, the detected value of the IGBT temperature by the
次いで、ステップS20で、判定手段50が、マップ記憶手段48で予め記憶させたトルク指令値の時間積算値と、IGBTの許容上昇温度ΔTaとの関係を表すマップ、すなわち、図4に実線a1の関係を表すマップを参照しつつ、トルク指令値の時間積算値に対する検出値である上昇温度ΔTが、図4の実線a1で表される、マップにおける、トルク指令値の時間積算値に対する許容上昇温度ΔTaよりも大きいか否かを判定する判定工程を行う。判定工程では、この判定による判定結果が否定、すなわち、トルク指令値の時間積算値に対する検出値である上昇温度ΔTが、マップにおける、トルク指令値の時間積算値に対する許容上昇温度ΔTa以下である(ΔT≦ΔTa)と判定されたならば、上記のステップS14に移行し、通常制御処理を実行させる。 Next, in step S20, the determination means 50 is a map showing the relationship between the time integrated value of the torque command value stored in advance in the map storage means 48 and the allowable increase temperature ΔTa of the IGBT, that is, a solid line a1 in FIG. While referring to the map representing the relationship, the increase temperature ΔT, which is the detected value for the time integrated value of the torque command value, is the allowable increase temperature for the time integrated value of the torque command value in the map represented by the solid line a1 in FIG. A determination step is performed to determine whether or not it is greater than ΔTa. In the determination step, the determination result by this determination is negative, that is, the increase temperature ΔT, which is a detection value for the time integrated value of the torque command value, is equal to or lower than the allowable increase temperature ΔTa for the time integrated value of the torque command value in the map ( If it is determined that (ΔT ≦ ΔTa), the process proceeds to step S14, and the normal control process is executed.
これに対して、判定工程では、ステップS20の判定結果が肯定、すなわち、トルク指令値の時間積算値に対する検出値である上昇温度ΔTが、マップにおける、トルク指令値の時間積算値に対する許容上昇温度ΔTaよりも大きい(ΔT>ΔTa)と判定されたならば、ステップS22に移行し、判定手段50が、トルク指令算出部38または電流指令算出部40に異常信号を出力する。異常信号がトルク指令算出部38に出力される場合、トルク指令算出部38が含むトルク指令制限手段54は、モータ16の回転数に応じたトルク指令値を、当該トルク指令値の最大値に予め設定される所定割合を乗じて得られる制限トルク以下に制限するトルク指令制限処理を実行する。そして、モータ制御部18は、制限された出力トルク指令に基づいてモータ16を駆動する。
On the other hand, in the determination step, the determination result in step S20 is affirmative, that is, the increase temperature ΔT, which is a detected value for the time integrated value of the torque command value, is an allowable increase temperature for the time integrated value of the torque command value in the map. If it is determined that it is greater than ΔTa (ΔT> ΔTa), the process proceeds to step S22, and the determination unit 50 outputs an abnormal signal to the torque
また、異常信号が電流指令算出部40に出力される場合、電流指令算出部40は、制限されていない出力トルク指令値を電流指令値に変換した後、電流指令制限手段56において、その電流指令値を、当該トルク指令値の最大値に対応する電流指令値の最大値に予め設定される所定割合を乗じて得られる制限電流以下に制限する電流指令制限処理を実行する。そして、モータ制御部18は、制限された電流指令に基づいてモータ16を駆動する。
When an abnormal signal is output to the current
例えば、図4で点P1で示すように、トルク指令値の時間積算値に対する検出値である上昇温度ΔTが、実線a1で表される、トルク指令値の時間積算値に対する許容上昇温度ΔTa以下である場合には、通常制御処理が実行される。これに対して、図4で点P2で示すように、トルク指令値の時間積算値に対応する検出値である上昇温度ΔTが、実線a1で表される、トルク指令値の時間積算値に対する許容上昇温度ΔTaよりも大きい場合には、トルク指令制限処理または電流指令制限処理が実行される。 For example, as indicated by a point P1 in FIG. 4, the rise temperature ΔT, which is a detected value for the time integrated value of the torque command value, is equal to or less than the allowable rise temperature ΔTa for the time integrated value of the torque command value, which is represented by a solid line a1. In some cases, normal control processing is performed. On the other hand, as indicated by a point P2 in FIG. 4, an increase in temperature ΔT, which is a detected value corresponding to the time integrated value of the torque command value, is allowed with respect to the time integrated value of the torque command value represented by the solid line a1. If the temperature is higher than the rise temperature ΔTa, torque command limiting processing or current command limiting processing is executed.
図7は、図6の場合と異なり、回転電機駆動制御装置10により、トルク指令または電流指令の制限処理を実行する方法の第2例を説明するためのフローチャートを示している。まず、ステップS30として、トルク指令算出部38において、アクセル開度センサ26からの信号に基づきアクセル開度に応じた要求トルク指令値を算出する。次に、ステップS32で、トルク指令算出部38において、要求トルク指令値が、加速状態に対応する予め設定した所定値以上か否かを判定する。この所定値は単に0を超えた値とすることもできる。ここで、要求トルク指令値が所定値以上でないと判定されたならば、ステップS34に移行し、上記の通常制御処理を実行する。
FIG. 7 shows a flowchart for explaining a second example of a method for executing a torque command or current command limiting process by the rotating electrical machine
これに対して、ステップS32で要求トルク指令値が所定値以上であると判定されたならば、ステップS36で、トルク指令算出部38が要求トルク指令値を出力トルク指令値として出力し、ステップS38で、電流指令算出部40が出力トルク指令値に応じた電流指令値を算出する。また、ステップS40で、判定手段50は、予め設定した所定時間における電流指令値の時間積算値を算出する時間積算値算出工程を行う。この時間積算値を算出する間は、電流指令値に基づいて通常制御処理を実行させることもできる。次に、ステップS42で、電流指令値積算値を算出する間、IGBT温度センサ20によるIGBTの温度の検出値と、冷却水温センサ22による冷却水温の検出値とを継続して、例えば所定時間ごとに検出し、その検出値を、モータ制御部18のメモリで記憶させる。これとともに、判定手段50は、記憶させたIGBT温度の検出値のうち、最も高温のIGBT温度の検出値をTpeakとする。また、冷却水温センサ22により検出した検出値、例えば、IGBTの最高温度Tpeakが検出されたときの冷却水温の検出値を、冷却水温Twとする。そして、IGBTの冷却水温Twに対する上昇温度ΔTを、ΔT=Tpeak−Twの式から算出する。
On the other hand, if it is determined in step S32 that the required torque command value is greater than or equal to the predetermined value, in step S36, the torque
次いで、ステップS44で、判定手段50が、マップ記憶手段48で記憶させた電流指令値の時間積算値と、IGBTの許容上昇温度ΔTaとの関係を表すマップを参照しつつ、電流指令値の時間積算値に対する検出値である上昇温度ΔTが、マップにおける、電流指令値の時間積算値に対する許容上昇温度ΔTaよりも大きいか否かを判定する判定工程を行う。判定工程では、この判定による判定結果が否定、すなわち、電流指令値の時間積算値に対する検出値である上昇温度ΔTが、マップにおける、電流指令値の時間積算値に対する許容上昇温度ΔTa以下である(ΔT≦ΔTa)と判定されたならば、上記のステップS34に移行し、通常制御処理を実行させる。 Next, in step S44, the determination unit 50 refers to a time map of the current command value while referring to a map representing the relationship between the current integrated value of the current command value stored in the map storage unit 48 and the allowable increase temperature ΔTa of the IGBT. A determination step is performed to determine whether or not the increase temperature ΔT, which is a detection value for the integrated value, is greater than the allowable increase temperature ΔTa for the time integrated value of the current command value in the map. In the determination step, the determination result by this determination is negative, that is, the rise temperature ΔT, which is a detected value for the time integrated value of the current command value, is equal to or less than the allowable rise temperature ΔTa for the time integrated value of the current command value in the map ( If it is determined that [Delta] T≤ [Delta] Ta), the process proceeds to step S34, and the normal control process is executed.
これに対して、判定工程では、ステップS44の判定結果が肯定、すなわち、電流指令値の時間積算値に対する検出値である上昇温度ΔTが、マップにおける、電流指令値の時間積算値に対する許容上昇温度ΔTaよりも大きい(ΔT>ΔTa)と判定されたならば、ステップS46に移行し、判定手段50が、トルク指令算出部38または電流指令算出部40に異常信号を出力し、上記の図6に示した場合と同様に、トルク指令制限手段によりトルク指令制限処理を実行させるか、または、電流指令算出部40により電流指令制限処理を実行させる。図7に示すフローチャートにおいて、その他の制御処理は、図6に示すフローチャートの場合と同様である。
On the other hand, in the determination step, the determination result in step S44 is affirmative, that is, the increase temperature ΔT, which is a detection value for the time integration value of the current command value, is an allowable increase temperature for the time integration value of the current command value in the map. If it is determined that it is greater than ΔTa (ΔT> ΔTa), the process proceeds to step S46, and the determination means 50 outputs an abnormal signal to the torque
このような本実施の形態によれば、IGBTと基板27とのはんだ接合部28の異常劣化の発生の有無を精度よく判定できる。すなわち、トルク指令値の時間積算値または電流指令値の時間積算値の上昇に応じて大きくなる、冷却水温等の基準温度に対するIGBTの温度上昇が通常時よりも異常に高くなることにより、異常劣化が発生したと判定できるので、異常劣化の発生の判定精度を高くできる。すなわち、はんだ接合部28にクラック52(図3)が発生し、異常劣化が発生すると、IGBTからの放熱性が異常に低下するので、温度が異常に上昇したことに基づいて、はんだ接合部28の異常劣化の発生を精度よく判定できる。
According to the present embodiment as described above, it is possible to accurately determine whether or not the abnormal deterioration of the solder
また、モータ制御部18は、判定手段50により異常信号が出力された場合に、モータ16の回転数に応じたトルク指令値または電流指令値を、当該トルク指令値の最大値またはトルク指令値の最大値に対応する電流指令値の最大値に予め設定される所定割合を乗じて得られる制限値以下に制限するトルク指令制限手段54または電流指令制限手段56を含む。このため、インバータ14の故障をより有効に、未然に防止することができる。
In addition, when an abnormality signal is output from the determination unit 50, the
なお、本実施の形態において、判定手段50からの異常信号の出力に応じて、トルク指令制限処理または電流指令制限処理を実行させるとともに、運転者の操作部周辺部に設けた図示しない警告ランプを点灯させることもできる。また、本実施の形態において、判定手段50からの異常信号の出力に応じて、トルク指令制限処理または電流指令制限処理を実行させることなく、上記の警告ランプを点灯させることもできる。この場合、モータ16のトルクが自動的に制限されることはないが、運転者が警告ランプの点灯を確認することにより、アクセルペダルの操作量を小さくすることが可能となり、IGBTの過度な温度上昇を抑制できる。
In the present embodiment, a torque command limiting process or a current command limiting process is executed in accordance with the output of the abnormal signal from the determination means 50, and a warning lamp (not shown) provided in the periphery of the driver's operation unit is provided. It can also be lit. In the present embodiment, the warning lamp can be turned on without executing the torque command limiting process or the current command limiting process in accordance with the output of the abnormal signal from the determination unit 50. In this case, although the torque of the
次に、図8を用いて、本実施の形態において、トルク指令制限処理または電流指令制限処理を実行する場合の、トルク指令または電流指令を制限する割合を、はんだ接合部28の劣化度合いに応じて変更可能とする構成を説明する。図8は、図1に示したモータ制御部において、モータ最大トルクの制限時に設定する所定割合を、基準温度に対するIGBTの上昇温度と、トルク指令値の時間積算値の上昇との比である、温度上昇度合いに応じて変更する場合に使用するマップを表す図である。図8では、横軸により、冷却水温Twに対するIGBTの上昇温度、例えばトルク要求発生時のIGBTの検出温度の最大値Tpeakと、トルク指令値の時間積算値Treqの上昇との比である、温度上昇度合いの初期値をΔT1(例えば、ΔT1=(Tpeak−Tw)/Treq)とし、所定時間経過毎の温度上昇度合いをΔTbi(=ΔTb1、ΔTb2・・・)(例えば、ΔT1=(Tpeak−Tw)/Treq)とした場合のΔTbi/ΔT1を表しており、縦軸により、モータ最大トルクの制限時に設定する所定割合Kを表している。
Next, referring to FIG. 8, in the present embodiment, when the torque command limiting process or the current command limiting process is executed, the ratio of limiting the torque command or the current command is determined according to the degree of deterioration of the solder
上記では、本実施の形態において、上記の図6または図7に示したようなフローチャートを用いて、判定手段50により異常信号が出力された場合の、トルク指令の制限処理を実行する場合に、トルク指令制限手段54が、トルク指令値を、トルク指令値の最大値に予め設定される所定割合を乗じて得られる制限トルク以下に制限する場合を説明した。これに対して、次に説明する別例の構成の場合には、同じ場合に、トルク指令制限手段54が制限トルクを得る際に乗じる所定割合Kを、基準温度に対するIGBTの上昇温度と、トルク指令値の時間積算値の上昇との比である、温度上昇度合いに応じて変更するようにしている。このために、別例の構成では、トルク指令算出部38が、制限割合変更手段58(図1参照)を含むように構成している。制限割合変更手段58は、トルク指令制限手段54が制限トルクを得る際にトルク指令値の最大値に乗じる所定割合Kを、トルク指令値の予め設定した所定時間での時間積算値の上昇に対するIGBTの上昇温度である、温度上昇度合いに応じて変更する、すなわち減少させる。例えば、図8では、3種類の関係を表す直線(図8の実線C1)及び曲線(図8の一点鎖線C2、二点鎖線C3)を示しているが、例えば、制限割合変更手段58は、このうちの1の関係を表すマップを用いて所定割合Kを設定する。図8で示すように、所定割合Kを表す3種類の関係を表すマップでは、いずれもΔTbi/ΔT1が増大するのにしたがって、所定割合Kが減少している。ここで、ΔT1は、トルク指令値の時間積算値の上昇に対するIGBTの上昇温度である、温度上昇度合いの初期値の算出値である。例えば、回転電機駆動制御装置10や、回転電機駆動制御装置10を搭載する車両の、工場での製造後の検査工程時や、回転電機駆動制御装置10や、回転電機駆動制御装置10を搭載する車両の販売後、初期段階における予め設定した所定時間経過時に、メモリに算出値ΔT1を記憶させる。この状態では、通常、IGBTと基板27とのはんだ接合部28での劣化は発生しないため、トルク指令値の時間積算値の上昇分に対する、IGBTの上昇温度は、比較的小さい値となる。これに対して、算出値ΔT1の記憶時からの経過時間が長くなるほど、はんだ接合部28の劣化が徐々に進行する可能性がある。このため、算出値ΔT1の記憶時からの所定時間経過毎に、トルク指令値の時間積算値の上昇に対するIGBTの上昇温度である、温度上昇度合いの算出値ΔTiを算出し、メモリに記憶させると、この算出値ΔTiは、はんだ接合部28の劣化度合いに応じて徐々に大きくなる。本実施の形態の別例の構成では、この算出値ΔTiと、初期時の算出値ΔT1とを用いて、制限割合変更手段58により図8に示す1の関係を表すマップを用いて、モータ最大トルク制限時の所定割合Kを求める。
In the above embodiment, in the present embodiment, when executing the torque command limiting process when the abnormality signal is output by the determination means 50 using the flowchart as shown in FIG. 6 or FIG. A case has been described in which the torque
判定手段50により異常信号が出力された場合に、トルク指令制限手段54は、この所定割合Kを、モータ16の回転数に応じたトルク指令値の最大値に乗じて得られる制限トルク以下に、トルク指令値を制限する。例えば、制限割合変更手段58により求められた設定割合Kが50%である場合には、モータ16の回転数に応じたトルク指令値の最大値Tmに0.5を乗じて得た0.5Tmを、制限トルクとして求め、出力トルク指令値を0.5Tm以下に制限する。
When the determination unit 50 outputs an abnormal signal, the torque
このような別例の構成によれば、はんだ接合部28の劣化度合いが小さい場合には、トルク指令値の制限度合いを小さくして、モータ16により駆動する車両の動力性能の大幅な低下を有効に防止できる。なお、図8で示す3種類の関係を表すマップのいずれを用いるかを選択する選択手段を、モータ制御部18に設けるようにすることもできる。また、図8では、マップとして3種類の関係を示しているが、選択手段により選択する関係は3つのうちの1に限定するものではなく、2つまたは4つ以上の複数のマップから選択するように構成することもできる。
According to the configuration of such another example, when the degree of deterioration of the solder
また、上記では、判定手段50により異常信号が出力された場合の、トルク指令の制限処理を実行する場合に、トルク指令制限手段54が制限トルクを得る際に乗じる所定割合Kを、基準温度に対するIGBTの上昇温度と、トルク指令値の時間積算値の上昇との比8である、温度上昇度合いに応じて変更するようにしている。ただし、別例の構成では、同じ場合に、電流指令制限手段56が制限電流を得る際に乗じる所定割合を、基準温度に対するIGBTの上昇温度と、電流指令値の時間積算値の上昇との比である、温度上昇度合いに応じて変更するように構成することもできる。この場合には、電流指令算出部40が、電流指令制限割合変更手段60を含むように構成する。電流指令制限割合変更手段60は、電流指令制限手段56が制限電流を得る際に電流指令値の最大値に乗じる所定割合K´を、電流指令値の時間積算値の上昇に対するIGBTの上昇温度である温度上昇度合いに応じて変更する。この場合に、電流指令制限割合変更手段60は、所定割合K´と、電流指令値の上昇に対するIGBTの上昇温度である温度上昇度合いとの関係を表すマップを用いて、所定割合K´を求める。また、このマップでは、電流指令値の時間積算値の上昇に対するIGBTの上昇温度である、温度上昇度合いが大きくなるのにしたがって、所定割合K´を小さくする。このような別例の構成の場合も、はんだ接合部28の劣化度合いが小さい場合には、電流指令値の制限度合いを小さくして、モータ16により駆動する車両の動力性能の大幅な低下を有効に防止できる。なお、このような別例の構成で用いるマップとして、複数種類の関係を表すマップを記憶させ、いずれの関係を表すマップを用いるかを選択する選択手段を、モータ制御部18に設けるようにすることもできる。
Further, in the above, when the torque command limiting process is executed when the abnormality signal is output by the determination unit 50, the predetermined ratio K to be multiplied when the torque
[第2の発明の実施の形態]
図9は、本発明の第2の実施の形態の回転電機駆動制御装置を示すブロック図である。図10は、本実施の形態の回転電機駆動制御装置により、トルク指令または電流指令の制限処理を実行する方法を説明するためのフローチャートである。図11は、図10に示すフローチャートにおける所定期間経過時処理を詳しく示すフローチャートである。図12は、本実施の形態の回転電機駆動制御装置を搭載した電動車両の使用開始からの経過年数と、トルク指令値の時間積算値の上昇に対するIGBTの温度上昇度合いとの関係の1例を示す図である。
[Second Embodiment]
FIG. 9 is a block diagram showing a rotary electric machine drive control device according to the second embodiment of the present invention. FIG. 10 is a flowchart for explaining a method of executing a torque command or current command limit process by the rotating electrical machine drive control device of the present embodiment. FIG. 11 is a flowchart showing in detail the processing when a predetermined period has elapsed in the flowchart shown in FIG. FIG. 12 shows an example of the relationship between the number of years elapsed from the start of use of the electric vehicle equipped with the rotating electrical machine drive control device of the present embodiment and the degree of temperature increase of the IGBT with respect to the increase in the time integrated value of the torque command value. FIG.
本実施の形態の場合には、上記の第1の実施の形態の場合と異なり、異常判定部36aでは、マップを使用しない。その代わりに、異常判定部36aは、時間積算値算出手段49と、温度上昇度合い算出手段62と、第2判定手段64とを含む。時間積算値算出手段49の機能は、上記の第1の実施の形態の場合と同様である。また、温度上昇度合い算出手段62は、温度検出手段であるIGBT温度センサ20により検出されたIGBTの、基準温度である冷却水温に対する上昇温度の検出値と、トルク指令値の時間積算値または電流指令値の時間積算値の上昇との比である、温度上昇度合いを算出する。また、第2判定手段64は、算出された温度上昇度合いΔTbiが、初期状態の温度上昇度合いΔT1に予め設定される所定値αを乗じて得られる許容温度上昇度合いα・ΔT1よりも大きい(ΔTbi>α・ΔT1)と判定された場合に、IGBTと基板27とのはんだ接合部28の異常劣化が発生したと判定して、異常信号を出力する。
In the case of the present embodiment, unlike the case of the first embodiment described above, the
次に、図10から図12を用いて、回転電機駆動制御装置10(図9)により、トルク指令または電流指令の制限処理を実行する方法を説明する。以下の説明では、図9に示した要素と同一の要素には同一の符号を付して説明する。まず、図10のステップS50において、温度上昇度合い算出手段62により、新車時に相当する初期条件が成立したか否かを判定する。初期条件とは、回転電機駆動制御装置10や、回転電機駆動制御装置10を搭載する車両の、工場での製造後の検査工程時や、回転電機駆動制御装置10や、回転電機駆動制御装置10を搭載する車両の販売後、初期段階における予め設定した所定時間経過時であることをいう。初期条件が成立したと判定されたならば、ステップS52で、温度上昇度合い算出手段62により、トルク指令値の予め設定した所定時間における時間積算値Treq、または電流指令値の予め設定した所定時間における時間積算値Ireqを算出する時間積算値算出工程を行う。また、ステップS54で、温度上昇度合い算出手段62により、IGBT温度センサ20と冷却水温センサ22との検出値を用いて、トルク指令値の時間積算値Treqまたは電流指令値の時間積算値Ireqの上昇に対する、IGBTの基準温度である冷却水温Twに対する上昇温度、例えば、トルク要求発生時の温度の最大値Tpeakの度合いである、初期温度上昇度合いΔT1(例えば、ΔT1=(Tpeak−Tw)/Treq、または、(Tpeak−Tw)/Ireq)を算出する初期時の温度上昇度合い算出工程を行う。基準温度として冷却水温Twを使用せず、所定値、例えば0℃を用いることもできる。そして、ステップS56で、温度上昇度合い算出手段62は、算出した初期温度上昇度合いΔT1をメモリする。次いで、ステップS58で、上記の第1の実施の形態の場合と同様の通常制御処理を実行する。通常制御処理が実行されたならば、ステップS50に戻る。
Next, a method for executing a torque command or current command limiting process by the rotating electrical machine drive control device 10 (FIG. 9) will be described with reference to FIGS. In the following description, the same elements as those shown in FIG. First, in step S50 of FIG. 10, the temperature rise degree calculation means 62 determines whether or not an initial condition corresponding to a new vehicle is satisfied. The initial conditions include the rotating electrical machine
また、ステップS50で初期条件が成立していないと判定された場合には、ステップS60で、温度上昇度合い算出手段62により、初期条件成立時、または、前回の後述する所定期間経過時処理実行時から予め設定した所定期間が経過したか否かを判定する。ここで、ステップS60の判定結果が否定であれば、ステップS64に移行し、上記の通常制御処理を実行し、ステップS50に戻る。 If it is determined in step S50 that the initial condition is not satisfied, in step S60, when the initial condition is satisfied, or when processing is performed when a predetermined period of time elapses, which will be described later, is executed, by the temperature increase degree calculation means 62. It is determined whether a predetermined period set in advance has elapsed. Here, if the determination result of step S60 is negative, the process proceeds to step S64, the above-described normal control process is executed, and the process returns to step S50.
これに対して、ステップS60の判定結果が肯定であれば、ステップS62の所定期間経過時処理に移行する。図11は、所定期間経過時処理を詳しく示すフローチャートである。すなわち、所定期間経過時処理に移行したならば、ステップS62で、上記のステップS52の場合と同様に、温度上昇度合い算出手段62により、トルク指令値の予め設定した所定時間における時間積算値Treq、または電流指令値の予め設定した所定時間における時間積算値Ireqを算出する所定期間経過時の温度上昇度合い算出工程を行う。また、ステップS64で、上記のステップS54の場合と同様に、温度上昇度合い算出手段62により、IGBT温度センサ20と冷却水温センサ22との検出値を用いて、トルク指令値の時間積算値Treqまたは電流指令値の時間積算値Ireqの上昇に対する、IGBTの基準温度である冷却水温Twに対する上昇温度、例えば、トルク要求発生時の温度の最大値Tpeakの度合いである、所定期間経過時温度上昇度合いΔTbi(=ΔTb1、ΔTb2・・・)(例えば、ΔTbi=(Tpeak−Tw)/Treq、または、(Tpeak−Tw)/Ireq)を算出する。ここでも、基準温度として冷却水温Twを使用せず、所定値、例えば0℃を用いることもできる。そして、ステップS66で、第2判定手段64により、算出された所定期間経過時温度上昇度合いΔTbiが、初期温度上昇度合いΔT1に予め設定される所定値αを乗じて得られる許容温度上昇度合いα・ΔT1よりも大きい(ΔTbi>α・ΔT1)か否かを判定する判定工程を行う。判定工程では、この判定結果が否定である、すなわちΔTbi≦αΔT1と判定された場合には、IGBTのはんだ接合部28に異常劣化が生じていないと判定して、ステップS68で上記の通常制御処理を実行し、図10のステップS50に戻り、ステップS60で前回の所定期間経過時処理実行から所定期間が経過した場合に、再度、ステップS62からS68の処理を、ステップS66での判定結果が肯定となるまで繰り返す。
On the other hand, if the determination result of step S60 is affirmative, the process proceeds to the process at the elapse of a predetermined period of step S62. FIG. 11 is a flowchart showing in detail the processing when a predetermined period has elapsed. That is, if the process proceeds to the process when the predetermined period has elapsed, in step S62, as in the case of step S52 described above, the temperature increase degree calculation means 62 performs the time integration value Treq at a predetermined time set in advance, Alternatively, a temperature increase degree calculation step when a predetermined period of time is calculated to calculate the time integrated value Ireq at a predetermined time set in advance for the current command value. In step S64, as in the case of step S54 described above, the temperature rise degree calculation means 62 uses the detected values of the
これに対して、判定工程で、ステップS66の判定結果が肯定である、すなわちΔTbi>α・ΔT1と判定された場合には、IGBTと基板27とのはんだ接合部28の異常劣化が発生したことにより、IGBTの温度が異常に上昇したと判定して、ステップS70で第2判定手段64が異常信号を出力する。
On the other hand, in the determination step, when the determination result in step S66 is affirmative, that is, when it is determined that ΔTbi> α · ΔT1, abnormal deterioration of the solder
第2判定手段64により異常信号が出力された場合には、ステップS72で上記の第1の実施の形態の場合と同様に、トルク指令または電流指令の制限処理を実行し、ステップS50に戻る。 If an abnormal signal is output by the second determination means 64, a torque command or current command limiting process is executed in step S72 as in the case of the first embodiment, and the process returns to step S50.
例えば、図12では、本実施の形態の回転電機駆動制御装置を搭載した電動車両の使用開始からの経過年数と、トルク指令値の時間積算値の上昇に対するIGBTの上昇温度である、温度上昇度合いとの関係の1例を示している。図12では、白菱形部が初期温度上昇度合いΔT1を表している。また、黒菱形部が複数の所定期間経過時温度上昇度合いΔTbi(=ΔTb1、ΔTb2・・・)を表している。図12に示す例では、5回目の所定期間経過時温度上昇度合いΔTbiの算出時以降で、ΔTbi>αΔT1が成立しているので、この算出時移行で、トルク指令または電流指令の制限処理が実行される。 For example, in FIG. 12, the temperature rise degree, which is the number of years elapsed from the start of use of the electric vehicle equipped with the rotating electrical machine drive control device of the present embodiment and the temperature rise of the IGBT with respect to the rise of the time integrated value of the torque command value. An example of the relationship is shown. In FIG. 12, the white rhombus indicates the initial temperature rise degree ΔT1. In addition, the black rhombus portions represent the degree of temperature increase ΔTbi (= ΔTb1, ΔTb2,...) When a plurality of predetermined periods have elapsed. In the example shown in FIG. 12, since ΔTbi> αΔT1 is established after the fifth calculation of the temperature increase degree ΔTbi at the predetermined period, the torque command or current command limiting process is executed at the time of calculation. Is done.
このような本実施の形態の場合も、IGBTと基板27とのはんだ接合部28の異常劣化の発生の有無を精度よく判定できる。すなわち、トルク指令値の時間積算値または電流指令値の時間積算値の上昇に対するIGBTの上昇温度である、温度上昇度合いΔTbiが、初期温度上昇度合いΔT1に予め設定される所定値αを乗じて得られる許容温度上昇度合いα・ΔT1よりも大きい(ΔTbi>α・ΔT1)と判定された場合に、はんだ接合部28に異常劣化が発生したと判定するので、その発生の判定精度を高くできる。しかも、初期温度上昇度合いΔT1は、回転電機駆動制御装置10の製品に応じて大きくばらつく可能性があるのに対し、そのばらつきがあった場合でも、それに応じて許容温度上昇度合いα・ΔT1が変化するので、ばらつきの存在にかかわらず異常劣化の発生の判定精度を高くできる。
Also in the case of this embodiment, it is possible to accurately determine whether or not the abnormal deterioration of the solder
また、本実施の形態の場合も、モータ制御部18は、異常信号が出力された場合に、モータ16の回転数に応じたトルク指令値または電流指令値を、当該トルク指令値の最大値またはトルク指令値の最大値に対応する電流指令値の最大値に予め設定される所定割合を乗じて得られる制限値以下に制限するトルク指令制限手段54または電流指令制限手段56を含む。このため、インバータ14の故障を未然に防止することができる。
Also in the case of the present embodiment, when an abnormal signal is output, the
また、本実施の形態においても、上記の第1の実施の形態と同様に、モータ制御部18は、トルク指令値の時間積算値または電流指令値の時間積算値の上昇に対するIGBTの上昇温度である、温度上昇度合いに応じて、トルク指令制限手段または電流指令制限手段が制限トルクまたは制限電流を得る際に乗じる所定割合K、K´を変更する制限割合変更手段58(または60)を含むように構成することもできる。その他の構成及び作用は、上記の第1の実施の形態と同様であるため、同等部分には同一符号を付して重複する説明を省略する。
Also in the present embodiment, similarly to the first embodiment described above, the
10 回転電機駆動制御装置、12 バッテリ、14 インバータ、16 モータ、18 モータ制御部、20 IGBT温度センサ、22 冷却水温センサ、24 回転角センサ、25 チップ、26 アクセル開度センサ、27 基板、28 はんだ接合部、30 冷却器、32 はんだ接合部、34 フィン、36,36a 異常判定部、38 トルク指令算出部、40 電流指令算出部、42 電流指令/制御信号変換部、44 帰還変換部、48 マップ記憶手段、49 時間積算値算出手段、50 判定手段、52 クラック、54 トルク指令制限手段、56 電流指令制限手段、58 制限割合変更手段、60 電流指令制限割合変更手段、62 温度上昇度合い判定手段、64 第2判定手段。
DESCRIPTION OF
Claims (8)
半導体素子の温度を検出する温度検出手段と、
回転電機用駆動装置を制御する回転電機制御部と、を備え、
回転電機制御部は、
基準温度に対する半導体素子の許容上昇温度と、回転電機のトルク指令値の時間積算値または電流指令値の時間積算値との関係を表すマップを記憶する記憶手段と、
トルク指令算出部から入力されるトルク指令値の時間積算値またはトルク指令値に基づく電流指令値の時間積算値を算出する時間積算値算出手段と、
トルク指令値の時間積算値または電流指令値の時間積算値と、記憶手段に記憶されたマップとから、半導体素子の基準温度に対する上昇温度の検出値がマップから得られる許容上昇温度よりも大きいと判定された場合に、半導体素子のはんだ接合部の異常劣化が発生したと判定して、異常信号を出力する判定手段とを含むことを特徴とする回転電機駆動制御装置。 A drive device for a rotating electrical machine including a semiconductor element solder-bonded to a substrate;
Temperature detecting means for detecting the temperature of the semiconductor element;
A rotating electrical machine control unit that controls the drive device for the rotating electrical machine,
The rotating electrical machine control unit
Storage means for storing a map representing the relationship between the allowable temperature rise of the semiconductor element relative to the reference temperature and the time integrated value of the torque command value of the rotating electrical machine or the time integrated value of the current command value;
A time integrated value calculating means for calculating a time integrated value of a torque command value input from a torque command calculating unit or a time integrated value of a current command value based on the torque command value;
When the detected value of the rising temperature with respect to the reference temperature of the semiconductor element is larger than the allowable rising temperature obtained from the map from the time integrated value of the torque command value or the time integrated value of the current command value and the map stored in the storage means A rotating electrical machine drive control device comprising: a determination unit that determines that an abnormal deterioration of a solder joint portion of a semiconductor element has occurred when determined, and outputs an abnormal signal.
回転電機制御部は、
異常信号が出力された場合に、回転電機の回転数に応じたトルク指令値または電流指令値を、当該トルク指令値の最大値またはトルク指令値の最大値に対応する電流指令値の最大値に予め設定される所定割合を乗じて得られる制限値以下に制限する制限手段を含むことを特徴とする回転電機駆動制御装置。 In the rotating electrical machine drive control device according to claim 1,
The rotating electrical machine control unit
When an abnormal signal is output, the torque command value or current command value corresponding to the rotational speed of the rotating electrical machine is changed to the maximum value of the torque command value or the maximum value of the current command value corresponding to the maximum value of the torque command value. A rotating electrical machine drive control device comprising limiting means for limiting to a limit value obtained by multiplying a predetermined ratio set in advance.
回転電機制御部は、
基準温度に対する半導体素子の上昇温度と、トルク指令値の時間積算値または電流指令値の時間積算値の上昇との比である、温度上昇度合いに応じて、制限手段が制限値を得る際に乗じる所定割合を変更する制限割合変更手段を含むことを特徴とする回転電機駆動制御装置。 In the rotating electrical machine drive control device according to claim 2,
The rotating electrical machine control unit
Multiplied when the limiting means obtains the limit value according to the temperature increase degree, which is the ratio of the temperature rise of the semiconductor element with respect to the reference temperature and the time integrated value of the torque command value or the time integrated value of the current command value. A rotating electrical machine drive control device comprising a limiting rate changing means for changing a predetermined rate.
半導体素子の温度を検出する温度検出手段と、
回転電機用駆動装置を制御する回転電機制御部と、を備え、
回転電機制御部は、
基準温度に対する半導体素子の許容上昇温度と、回転電機のトルク指令値の時間積算値または電流指令値の時間積算値との関係を表すマップを記憶する記憶手段を含む回転電機駆動制御装置の制御方法であって、
トルク指令算出部から入力されるトルク指令値の時間積算値またはトルク指令値に基づく電流指令値の時間積算値を算出する時間積算値算出工程と、
トルク指令値の時間積算値または電流指令値の時間積算値と、記憶手段に記憶されたマップとから、半導体素子の基準温度に対する上昇温度の検出値がマップから得られる許容上昇温度よりも大きいと判定された場合に、半導体素子のはんだ接合部の異常劣化が発生したと判定して、異常信号を出力する判定工程とを含むことを特徴とする回転電機駆動制御装置の制御方法。 A drive device for a rotating electrical machine including a semiconductor element solder-bonded to a substrate;
Temperature detecting means for detecting the temperature of the semiconductor element;
A rotating electrical machine control unit that controls the drive device for the rotating electrical machine,
The rotating electrical machine control unit
Control method for rotating electrical machine drive control device including storage means for storing map representing relationship between allowable temperature rise of semiconductor element relative to reference temperature and time integrated value of torque command value or current command value of rotating electrical machine Because
A time integrated value calculating step of calculating a time integrated value of a torque command value input from a torque command calculating unit or a time integrated value of a current command value based on the torque command value;
When the detected value of the rising temperature with respect to the reference temperature of the semiconductor element is larger than the allowable rising temperature obtained from the map from the time integrated value of the torque command value or the time integrated value of the current command value and the map stored in the storage means And a determination step of determining that abnormal deterioration of the solder joint portion of the semiconductor element has occurred and outputting an abnormal signal when the determination is made.
半導体素子の温度を検出する温度検出手段と、
回転電機用駆動装置を制御する回転電機制御部と、を備え、
回転電機制御部は、
トルク指令算出部から入力される回転電機のトルク指令値の時間積算値またはトルク指令値に基づく電流指令値の時間積算値を算出する時間積算値算出手段と、
基準温度に対する半導体素子の上昇温度の検出値と、トルク指令値の時間積算値または電流指令値の時間積算値の上昇との比である、温度上昇度合いを算出する温度上昇度合い算出手段と、
算出された温度上昇度合いが、初期状態の温度上昇度合いに予め設定される所定値を乗じて得られる許容温度上昇度合いよりも大きいと判定された場合に、半導体素子のはんだ接合部の異常劣化が発生したと判定して、異常信号を出力する判定手段とを含むことを特徴とする回転電機駆動制御装置。 A drive device for a rotating electrical machine including a semiconductor element solder-bonded to a substrate;
Temperature detecting means for detecting the temperature of the semiconductor element;
A rotating electrical machine control unit that controls the drive device for the rotating electrical machine,
The rotating electrical machine control unit
A time integrated value calculating means for calculating a time integrated value of a torque command value of a rotating electrical machine input from a torque command calculating unit or a time integrated value of a current command value based on the torque command value;
A temperature rise degree calculating means for calculating a temperature rise degree, which is a ratio between a detected value of the rise temperature of the semiconductor element with respect to the reference temperature and a rise of the time integrated value of the torque command value or the time integrated value of the current command value;
When it is determined that the calculated temperature rise degree is larger than the allowable temperature rise degree obtained by multiplying the initial temperature rise degree by a predetermined value set in advance, abnormal deterioration of the solder joint portion of the semiconductor element may occur. A rotating electrical machine drive control device comprising: a determination unit that determines that the error has occurred and outputs an abnormal signal.
回転電機制御部は、
異常信号が出力された場合に、回転電機の回転数に応じたトルク指令値または電流指令値を、当該トルク指令値の最大値またはトルク指令値の最大値に対応する電流指令値の最大値に予め設定される所定割合を乗じて得られる制限値以下に制限する制限手段を含むことを特徴とする回転電機駆動制御装置。 In the rotating electrical machine drive control device according to claim 5,
The rotating electrical machine control unit
When an abnormal signal is output, the torque command value or current command value corresponding to the rotational speed of the rotating electrical machine is changed to the maximum value of the torque command value or the maximum value of the current command value corresponding to the maximum value of the torque command value. A rotating electrical machine drive control device comprising limiting means for limiting to a limit value obtained by multiplying a predetermined ratio set in advance.
回転電機制御部は、
温度上昇度合いに応じて、制限手段が制限値を得る際に乗じる所定割合を変更する制限割合変更手段を含むことを特徴とする回転電機駆動制御装置。 In the rotating electrical machine drive control device according to claim 6,
The rotating electrical machine control unit
A rotating electrical machine drive control device comprising: a limit ratio changing means for changing a predetermined ratio to be multiplied when the limit means obtains a limit value in accordance with a temperature rise degree.
半導体素子の温度を検出する温度検出手段と、
回転電機用駆動装置を制御する回転電機制御部と、を備える回転電機駆動制御装置の制御方法であって、
トルク指令算出部から入力される回転電機のトルク指令値の時間積算値またはトルク指令値に基づく電流指令値の時間積算値を算出する時間積算値算出工程と、
基準温度に対する半導体素子の上昇温度の検出値と、トルク指令値の時間積算値または電流指令値の時間積算値の上昇との比である、温度上昇度合いを算出する温度上昇度合い算出工程と、
算出された温度上昇度合いが、初期状態の温度上昇度合いに予め設定される所定値を乗じて得られる許容温度上昇度合いよりも大きいと判定された場合に、半導体素子のはんだ接合部の異常劣化が発生したと判定して、異常信号を出力する判定工程とを含むことを特徴とする回転電機駆動制御装置の制御方法。 A drive device for a rotating electrical machine including a semiconductor element solder-bonded to a substrate;
Temperature detecting means for detecting the temperature of the semiconductor element;
A rotating electrical machine control unit that controls the rotating electrical machine drive device, and a control method of the rotating electrical machine drive control device,
A time integrated value calculating step of calculating a time integrated value of a torque command value of a rotating electrical machine input from a torque command calculating unit or a time integrated value of a current command value based on the torque command value;
A temperature rise degree calculating step for calculating a temperature rise degree, which is a ratio between a detected value of the rise temperature of the semiconductor element with respect to the reference temperature and a rise in the time integrated value of the torque command value or the time integrated value of the current command value;
When it is determined that the calculated temperature rise degree is larger than the allowable temperature rise degree obtained by multiplying the initial temperature rise degree by a predetermined value set in advance, abnormal deterioration of the solder joint portion of the semiconductor element may occur. A control method for a rotating electrical machine drive control device, comprising: a determination step of determining that the error has occurred and outputting an abnormal signal.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008307363A JP2010136472A (en) | 2008-12-02 | 2008-12-02 | Rotating electrical machine drive controller and method of controlling the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008307363A JP2010136472A (en) | 2008-12-02 | 2008-12-02 | Rotating electrical machine drive controller and method of controlling the same |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010136472A true JP2010136472A (en) | 2010-06-17 |
Family
ID=42347158
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008307363A Pending JP2010136472A (en) | 2008-12-02 | 2008-12-02 | Rotating electrical machine drive controller and method of controlling the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2010136472A (en) |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013074651A (en) * | 2011-09-27 | 2013-04-22 | Mitsubishi Electric Corp | Rotary electric machine control device and control method |
JP2013192414A (en) * | 2012-03-15 | 2013-09-26 | Omron Corp | Drive control device |
JP2016039670A (en) * | 2014-08-06 | 2016-03-22 | 株式会社デンソー | Control device |
JP2016072992A (en) * | 2014-09-26 | 2016-05-09 | 株式会社デンソー | Control device |
JP2016101009A (en) * | 2014-11-21 | 2016-05-30 | トヨタ自動車株式会社 | Solder deterioration information generation device |
JP2017055655A (en) * | 2016-11-09 | 2017-03-16 | オムロン株式会社 | Servo system and safety unit |
US9823292B2 (en) | 2014-07-14 | 2017-11-21 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Information output apparatus |
CN108054930A (en) * | 2017-12-19 | 2018-05-18 | 深圳市英威腾电气股份有限公司 | A kind of inverter |
CN109275350A (en) * | 2016-05-27 | 2019-01-25 | 日产自动车株式会社 | The temperature abnormality detection method of power-converting device and the temperature anomaly detection device of power-converting device |
US10260967B2 (en) | 2016-06-30 | 2019-04-16 | Hyundai Motor Company | Insulated gate bipolar transistor (IGBT) temperature sense circuit for automatically calibrating temperature sense of diode |
CN111537856A (en) * | 2019-02-05 | 2020-08-14 | 三菱电机株式会社 | Semiconductor module and life prediction system for semiconductor module |
-
2008
- 2008-12-02 JP JP2008307363A patent/JP2010136472A/en active Pending
Cited By (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013074651A (en) * | 2011-09-27 | 2013-04-22 | Mitsubishi Electric Corp | Rotary electric machine control device and control method |
JP2013192414A (en) * | 2012-03-15 | 2013-09-26 | Omron Corp | Drive control device |
US9823292B2 (en) | 2014-07-14 | 2017-11-21 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Information output apparatus |
JP2016039670A (en) * | 2014-08-06 | 2016-03-22 | 株式会社デンソー | Control device |
JP2016072992A (en) * | 2014-09-26 | 2016-05-09 | 株式会社デンソー | Control device |
US10132693B2 (en) | 2014-11-21 | 2018-11-20 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Solder degradation information generation apparatus |
JP2016101009A (en) * | 2014-11-21 | 2016-05-30 | トヨタ自動車株式会社 | Solder deterioration information generation device |
CN109275350A (en) * | 2016-05-27 | 2019-01-25 | 日产自动车株式会社 | The temperature abnormality detection method of power-converting device and the temperature anomaly detection device of power-converting device |
EP3468018A4 (en) * | 2016-05-27 | 2019-04-10 | Nissan Motor Co., Ltd. | Method for detecting temperature abnormality in power conversion apparatus, and device for detecting temperature abnormality in power conversion apparatus |
RU2697050C1 (en) * | 2016-05-27 | 2019-08-09 | Ниссан Мотор Ко., Лтд. | Method of detecting temperature deviation for an energy conversion device and a temperature deviation detection device for an energy conversion device |
US10739207B2 (en) | 2016-05-27 | 2020-08-11 | Nissan Motor Co., Ltd. | Temperature abnormality detection method for power conversion apparatus, and temperature abnormality detection device for power conversion apparatus |
CN109275350B (en) * | 2016-05-27 | 2020-12-15 | 日产自动车株式会社 | Method for detecting temperature abnormality of power conversion device and device for detecting temperature abnormality of power conversion device |
US10260967B2 (en) | 2016-06-30 | 2019-04-16 | Hyundai Motor Company | Insulated gate bipolar transistor (IGBT) temperature sense circuit for automatically calibrating temperature sense of diode |
JP2017055655A (en) * | 2016-11-09 | 2017-03-16 | オムロン株式会社 | Servo system and safety unit |
CN108054930A (en) * | 2017-12-19 | 2018-05-18 | 深圳市英威腾电气股份有限公司 | A kind of inverter |
CN111537856A (en) * | 2019-02-05 | 2020-08-14 | 三菱电机株式会社 | Semiconductor module and life prediction system for semiconductor module |
CN111537856B (en) * | 2019-02-05 | 2024-03-08 | 三菱电机株式会社 | Semiconductor module and life prediction system for semiconductor module |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2010136472A (en) | Rotating electrical machine drive controller and method of controlling the same | |
JP6274077B2 (en) | Motor control device | |
US9225280B2 (en) | Control device for electric-powered vehicle, and electric-powered vehicle with control device as well as control method for electric-powered vehicle, and computer-readable recording medium bearing program for causing computer to execute control method | |
JP5217579B2 (en) | Electric motor control method and control apparatus | |
JP4333802B1 (en) | Inverter drive | |
JP3963175B2 (en) | Temperature detection apparatus and temperature detection program | |
JP6361541B2 (en) | Control device for rotating electrical machine | |
JP6217554B2 (en) | Inverter device | |
WO2015068240A1 (en) | Protection device for vehicle inverter | |
US20210044247A1 (en) | Machine protection device and machine protection method | |
JP6852539B2 (en) | Rotating machine control device | |
JP2011135713A (en) | Motor drive control apparatus | |
CN117156793A (en) | Power conversion device | |
JP2012244740A (en) | Drive unit | |
JP2019122188A (en) | Motor control device and demagnetization determination circuit | |
JP3430907B2 (en) | Inverter thermal protection device and thermal protection method for conductive heating element | |
JP7283402B2 (en) | motor controller | |
JP2005354785A (en) | Control device of motor and control method for motor | |
JP5516272B2 (en) | Rotating electrical machine control system | |
JP2009268183A (en) | Drive apparatus for three-phase ac motor | |
JP2010252528A (en) | Electric vehicle | |
JP2011155787A (en) | Rotating electric control system | |
JP2011125161A (en) | Electric motor drive controller | |
JP7180793B1 (en) | Motor control method and motor control device | |
JP7203899B2 (en) | motor generator controller |