JP2013237340A - Inverter device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、直流電力から空調用の電動コンプレッサーを駆動するインバータ装置に関するものであり、特にインバータ回路異常処理に関するものである。 The present invention relates to an inverter device that drives an electric compressor for air conditioning from DC power, and more particularly to inverter circuit abnormality processing.
従来、直流電力で空調用の電動コンプレッサーを駆動するインバータ装置においては、空調用の電動コンプレッサーを駆動するインバータ装置は電動コンプレッサーに大電流を供給するため、電気ノイズが大きく車載ラジオなどに妨害を与え、また電流変動が大きいため電圧サージが発生することが知られている(例えば、特許文献1参照)。そのため、図6の電動コンプレッサー駆動装置の電流波形図に示すごとく、バッテリーから供給される電流をコンデンサで平滑して電気ノイズ、電流変動を抑える必要がある。 Conventionally, in an inverter device that drives an electric compressor for air conditioning with DC power, the inverter device that drives the electric compressor for air conditioning supplies a large current to the electric compressor. Moreover, it is known that a voltage surge occurs due to a large current fluctuation (see, for example, Patent Document 1). Therefore, as shown in the current waveform diagram of the electric compressor driving device in FIG. 6, it is necessary to smooth the current supplied from the battery with a capacitor to suppress electrical noise and current fluctuation.
このために、図5の従来のインバータ装置の回路図に示すごとく、直流電源である高電圧バッテリー1とインバータ装置20のIGBT等の駆動素子で構成されるインバータ回路4との中間に、電流を平滑するために静電容量の大きいコンデンサ3を設けている。ここで通常IGBT等の駆動素子は、直流電源のプラス側に接続された上アーム用駆動素子とマイナス側に接続された下アーム用駆動素子とが直列に接続されている。コンデンサ3とインバータ回路4との間には電流検出手段17を設けており、インバータ制御回路13は電流検出手段17の電流信号をもとにインバータ回路にPWM出力を行い、インバータ回路4に接続されたモータ5を駆動する。 Therefore, as shown in the circuit diagram of the conventional inverter device in FIG. 5, a current is passed between the high-voltage battery 1 that is a DC power source and the inverter circuit 4 that is configured by a drive element such as an IGBT of the inverter device 20. A capacitor 3 having a large capacitance is provided for smoothing. Here, in a drive element such as a normal IGBT, an upper arm drive element connected to the plus side of a DC power source and a lower arm drive element connected to the minus side are connected in series. Current detection means 17 is provided between the capacitor 3 and the inverter circuit 4, and the inverter control circuit 13 performs PWM output to the inverter circuit based on the current signal of the current detection means 17 and is connected to the inverter circuit 4. The motor 5 is driven.
過電流保護回路14はインバータ回路4を構成する駆動素子を過電流から守るため、インバータ回路4の駆動素子の絶対定格電流値よりも低い値に設定された判定値を超えるとインバータ回路4の出力を遮断する信号を出力する。高電圧バッテリー1とインバータ回路4との接続中間部には、回路保護のためのヒューズ6が直列接続されている。ヒューズ6とインバータ装置20の中間には通電手段21を設けており、主電源リレー16とコンデンサ3を充電するための充電抵抗9、コンデンサ3の充電電圧を検出する電圧検出回路15、高電圧バッテリー1からインバータ回路4へ電力を供給するためのリレー8、主電源リレー16およびリレー8をコントロールする充電制御回路10が設けられている。またダイオード12は、直流電源である高電圧バッテリー1が逆極性に接続されるとコンデンサ3は充電されず、回路が破損しないように設けてある。リレー8は、電圧検出回路15にて、コンデンサ3の充電完了確認後に、充電制御回路10により閉とされる。図7にてコンデンサ3への充電の様子を説明する。 Since the overcurrent protection circuit 14 protects the drive elements constituting the inverter circuit 4 from overcurrent, if the determination value set to a value lower than the absolute rated current value of the drive elements of the inverter circuit 4 is exceeded, the output of the inverter circuit 4 A signal that shuts off is output. A fuse 6 for circuit protection is connected in series at a connection intermediate portion between the high voltage battery 1 and the inverter circuit 4. An energizing means 21 is provided between the fuse 6 and the inverter device 20, a charging resistor 9 for charging the main power relay 16 and the capacitor 3, a voltage detection circuit 15 for detecting the charging voltage of the capacitor 3, and a high voltage battery. A charge control circuit 10 for controlling the relay 8, the main power supply relay 16, and the relay 8 for supplying power from 1 to the inverter circuit 4 is provided. The diode 12 is provided so that the capacitor 3 is not charged and the circuit is not damaged when the high voltage battery 1 that is a DC power supply is connected in reverse polarity. The relay 8 is closed by the charge control circuit 10 after the voltage detection circuit 15 confirms the completion of charging of the capacitor 3. A state of charging the capacitor 3 will be described with reference to FIG.
コンデンサの充電電圧は充電抵抗9を通じて充電され、時間t1のとき、電圧検出回路15によって電圧がAを超えると充電制御回路10がリレー8の接点を閉とするので、コンデンサ3の充電電圧は高電圧バッテリー1の電圧Vbatとなる。 The charging voltage of the capacitor is charged through the charging resistor 9, and when the voltage exceeds A by the voltage detection circuit 15 at time t1, the charging control circuit 10 closes the contact of the relay 8, so the charging voltage of the capacitor 3 is high. It becomes the voltage Vbat of the voltage battery 1.
しかしながら、従来の構成では、インバータ回路4の上アーム用駆動素子と下アーム用の駆動素子が共に、ある程度の抵抗値を有する短絡状態の場合、過電流保護回路14はインバータ回路4の駆動素子の絶対定格電流よりも低い値に設定された判定値よりも低い電
流値の電流が流れると、過電流保護回路14では判定出来ず、異常の判断が出来ない。また、図8に示す様に駆動素子に抵抗を有しているので充電抵抗と駆動素子の抵抗で分圧され充電電圧がAを超えない場合、充電抵抗に充電電流が流れつづけ、充電抵抗が破損することがあった。
However, in the conventional configuration, when both the upper arm driving element and the lower arm driving element of the inverter circuit 4 are in a short-circuit state having a certain resistance value, the overcurrent protection circuit 14 is used as the driving element of the inverter circuit 4. If a current having a current value lower than the judgment value set to a value lower than the absolute rated current flows, the overcurrent protection circuit 14 cannot judge and an abnormality cannot be judged. Further, as shown in FIG. 8, since the driving element has a resistance, when the charging voltage is divided by the charging resistance and the resistance of the driving element and the charging voltage does not exceed A, the charging current continues to flow through the charging resistance, It was sometimes damaged.
上記課題を解決するために、本発明のインバータ装置は、直流電源と、直流電圧発生手段に直列に接続される通電手段と、前記直流電源からPWM変調の通電によりモータへ出力する駆動素子で構成されたインバータ回路と、前記直流電源と前記インバータ回路間の電流を検出する電流検出手段とを備えたインバータ装置において、前記インバータ回路の出力が停止状態であり、且つ、前記電流検出手段の出力が前記モータへの出力停止時の電流値よりも大きく、前記インバータ回路の駆動素子を保護する所定値以下の範囲に設定された第二の所定値以上の場合、前記インバータ装置の回路異常であることを外部に通信にて発信する回路異常判定手段を設けたこととしている。 In order to solve the above-described problems, an inverter device according to the present invention includes a DC power supply, energization means connected in series with DC voltage generation means, and a drive element that outputs the DC power from the DC power supply to the motor by energization of PWM modulation. And an inverter device comprising a current detection means for detecting a current between the DC power source and the inverter circuit, the output of the inverter circuit is in a stopped state, and the output of the current detection means is If the current value is larger than the current value when the output to the motor is stopped and is equal to or greater than a second predetermined value set in a range equal to or smaller than a predetermined value that protects the drive element of the inverter circuit, the inverter device circuit is abnormal. Is provided with a circuit abnormality determination means for transmitting to the outside by communication.
これによって、インバータ回路の上アーム用の駆動素子と下アーム用の駆動素子が共に、ある程度の抵抗値を有する故障が発生した場合でも、回路異常判定手段によって、インバータ回路の異常を判定出来る。その結果、インバータ装置の外部に異常を発信することができ、インバータ装置の外部のシステムで異常を察することができるのでリレーを開とし、充電抵抗の破損を未然に防止することができる。 As a result, even when a failure having a certain resistance value occurs in both the upper arm driving element and the lower arm driving element of the inverter circuit, the abnormality of the inverter circuit can be determined by the circuit abnormality determining means. As a result, an abnormality can be transmitted to the outside of the inverter device, and the abnormality can be detected by a system outside the inverter device, so that the relay can be opened to prevent damage to the charging resistor.
本発明のインバータ装置は、インバータ回路の上アーム用の駆動素子と下アーム用の駆動素子が共に、ある程度の抵抗値を有する故障が発生した場合でも、インバータ回路の異常を判定出来るので、インバータ装置の外部に異常を発信することが出来、インバータ装置の外部のシステムで異常を察することができ、対処できるので、充電抵抗の破損を未然に防止出来る。 The inverter device according to the present invention can determine an abnormality in the inverter circuit even when a failure having a certain resistance value occurs in both the upper arm drive element and the lower arm drive element of the inverter circuit. The abnormality can be transmitted to the outside of the inverter, and the abnormality can be detected and dealt with by the system outside the inverter device, so that the charging resistance can be prevented from being damaged.
第1の発明は、直流電源と、直流電圧発生手段に直列に接続される通電手段と、前記直流電源からPWM変調の通電によりモータへ出力する駆動素子で構成されたインバータ回路と、前記直流電源と前記インバータ回路間の電流を検出する電流検出手段とを備えたインバータ装置において、前記インバータ回路の出力が停止状態であり、且つ、前記電流検出手段の出力が前記モータへの出力停止時の電流値よりも大きく、前記インバータ回路の駆動素子を保護する所定値以下の範囲に設定された第二の所定値以上の場合、前記インバータ装置の回路異常であることを外部に通信にて発信する回路異常判定手段を設けたものである。これにより、インバータ回路の上アーム用の駆動素子と下アーム用の駆動素子が共に、ある程度の抵抗値を有する故障が発生した場合でも、インバータ回路の異常を判定
出来るので、インバータ装置の外部に異常を発信することができ、インバータ装置の外部のシステムで異常を察することができ、対処できるので、充電抵抗の破損を未然に防止出来る。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a DC power source, an energizing unit connected in series to a DC voltage generating unit, an inverter circuit configured to output from the DC power source to a motor by energization of PWM modulation, and the DC power source And a current detection means for detecting a current between the inverter circuits, the output of the inverter circuit is in a stopped state, and the output of the current detection means is a current when output to the motor is stopped. A circuit that communicates to the outside that the circuit of the inverter device is abnormal when greater than a second predetermined value that is greater than the value and set to a range equal to or less than a predetermined value that protects the drive element of the inverter circuit An abnormality determining means is provided. As a result, even if a failure having a certain resistance value occurs in both the upper arm drive element and the lower arm drive element of the inverter circuit, the abnormality of the inverter circuit can be determined. Since the abnormality can be detected and dealt with by the system outside the inverter device, the charging resistance can be prevented from being damaged.
第2の発明は、第1の発明のインバータ装置において、通電手段は回路異常判定手段からの信号を受けて、インバータ装置への通電を遮断する。これにより、通電手段にインバータ装置への通電を遮断させる機能を持たしたので、安価に実現できることが期待できる。 According to a second aspect, in the inverter device according to the first aspect, the energization means receives a signal from the circuit abnormality determination means, and interrupts the energization to the inverter apparatus. Thereby, since it has the function which interrupted | blocks the electricity supply to an inverter apparatus to an electricity supply means, it can anticipate that it can implement | achieve cheaply.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。尚、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention is not limited to the embodiment.
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に係るインバータ装置20とその周辺の電気回路図である。背景技術における図5との相違点は、インバータ装置20に回路異常判定手段18が追加となっている点と回路異常判定手段18からの信号を受けて主電源リレー16を遮断する外部制御回路22を追加している点である。他の回路は図5と同一であり、記号等はそのまま適用する。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is an electric circuit diagram of the inverter device 20 according to the first embodiment of the present invention and its periphery. 5 differs from FIG. 5 in the background art in that a circuit abnormality determination unit 18 is added to the inverter device 20 and an external control circuit 22 that cuts off the main power relay 16 in response to a signal from the circuit abnormality determination unit 18. It is a point that is added. The other circuits are the same as those in FIG. 5, and the symbols and the like are applied as they are.
図2は回路異常判定手段18の動作フローチャートである。インバータ回路の動作状態が動作中か停止中かを判定する(ステップ1)。次に電流検出手段17からの信号が第2の所定値以上か否かを判定する(ステップ2)。ステップ2での判定結果がYであれば、回路異常を外部(本実施の形態では、外部制御回路22)へ通信で発信する。ステップ2での判定結果がNであれば、何も処理せずに処理を終了する。ここで、停止時について図3を用いて説明する。インバータ回路4はIGBT等の駆動素子を複数用いており、停止時は全ての駆動素子はOFF状態となっている状態のことを言う。このとき、電流検出手段17に流れる電流は駆動素子の漏れ電流が概ね最大、数10mA程度流れている。 FIG. 2 is an operation flowchart of the circuit abnormality determination means 18. It is determined whether the operating state of the inverter circuit is operating or stopped (step 1). Next, it is determined whether or not the signal from the current detection means 17 is equal to or greater than a second predetermined value (step 2). If the determination result in step 2 is Y, a circuit abnormality is transmitted to the outside (in this embodiment, the external control circuit 22) by communication. If the determination result in step 2 is N, the processing is terminated without performing any processing. Here, the stop time will be described with reference to FIG. The inverter circuit 4 uses a plurality of drive elements such as IGBTs, and means that all the drive elements are in an OFF state when stopped. At this time, the current flowing through the current detecting means 17 has a maximum leakage current of several tens of mA in the drive element.
次に、第2の所定値について説明する。前述したようにインバータ回路4は停止時、インバータ回路4を構成する駆動素子は概ね最大、数10mA程度、漏れ電流として流れるので、電流検出手段17には概ね最大、数10mA程度の検出値が出力されている。従って、回路異常判定手段18は前述の数10mA以上より大きく、且つインバータ回路4の駆動素子の絶対最大定格電流値よりも低い値を判定値(=第2の所定値)として設定している。 Next, the second predetermined value will be described. As described above, when the inverter circuit 4 is stopped, the drive elements constituting the inverter circuit 4 flow as leakage currents at a maximum of about several tens of mA, so that the current detection means 17 outputs a detection value of about a maximum of several tens of mA. Has been. Therefore, the circuit abnormality determination means 18 sets a value larger than the above-mentioned several tens mA and lower than the absolute maximum rated current value of the drive element of the inverter circuit 4 as a determination value (= second predetermined value).
従って、インバータ回路が停止時、電流検出手段17で検出された電流が第2の所定値より大きい電流の場合、インバータ回路4に異常が発生したと判定し、外部制御回路22に異常信号を通信で出力する。外部制御回路22は回路異常判定手段18から通信で異常信号を受け取ると主電源リレー16を開とさせ、通電手段21およびインバータ装置20への給電を遮断するので、充電抵抗9の破損を未然に防止できる。 Therefore, when the inverter circuit is stopped, if the current detected by the current detection means 17 is larger than the second predetermined value, it is determined that an abnormality has occurred in the inverter circuit 4, and an abnormality signal is communicated to the external control circuit 22. To output. When the external control circuit 22 receives an abnormality signal from the circuit abnormality determining means 18 by communication, it opens the main power supply relay 16 and cuts off the power supply to the energizing means 21 and the inverter device 20. Can be prevented.
(実施の形態2)
図4は、本発明の第二の実施の形態におけるインバータ装置20とその周辺の電気回路図である。第1の実施の形態における図1との相違点は、回路異常判定手段18からの出力信号が通電手段21の充電制御回路10へ出力されている点である。充電制御回路10は回路異常判定手段18から異常信号を受け取ると主電源リレー16を開とするので、通電手段21およびインバータ装置20への通電を遮断するので、実施の形態1と同様に充電抵抗9の破損を未然に防止出来ると共に、安価に保護のシステムを実現出来る。
(Embodiment 2)
FIG. 4 is an electric circuit diagram of the inverter device 20 and its surroundings in the second embodiment of the present invention. The difference from FIG. 1 in the first embodiment is that an output signal from the circuit abnormality determination unit 18 is output to the charging control circuit 10 of the energization unit 21. When the charging control circuit 10 receives the abnormality signal from the circuit abnormality determining means 18, the main power supply relay 16 is opened. Therefore, the energization to the energizing means 21 and the inverter device 20 is cut off, so that the charging resistance is the same as in the first embodiment. 9 can be prevented, and a protection system can be realized at low cost.
以上のように、本発明にかかるインバータ装置は、インバータ回路の出力が停止状態であり、且つ、前記電流検出手段の出力が前記モータへの出力停止時の電流値よりも大きく、前記インバータ回路の駆動素子を保護する所定値以下の範囲に設定された第二の所定値以上の場合、前記インバータ装置の回路異常であることを外部に通信にて発信する回路異常判定手段を設けているので、各種民生製品、自動車用機器に適用出来る。 As described above, in the inverter device according to the present invention, the output of the inverter circuit is in a stopped state, and the output of the current detection means is larger than the current value when the output to the motor is stopped. In the case of the second predetermined value or more set in the range of the predetermined value or less that protects the drive element, circuit abnormality determination means for transmitting to the outside that it is a circuit abnormality of the inverter device is provided. Applicable to various consumer products and automotive equipment.
1 高電圧バッテリー
4 インバータ回路
5 モータ
18 回路異常判定手段
17 電流検出手段
20 インバータ装置
21 通電手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 High voltage battery 4 Inverter circuit 5 Motor 18 Circuit abnormality determination means 17 Current detection means 20 Inverter device 21 Energization means
Claims (2)
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JP2012111232A Pending JP2013237340A (en) | 2012-05-15 | 2012-05-15 | Inverter device |
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2012
- 2012-05-15 JP JP2012111232A patent/JP2013237340A/en active Pending
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