JP2014017923A - Circuit controller - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回路制御装置に関する。 The present invention relates to a circuit control device.
2輪又は4輪のハイブリッド車両、燃料電池車両、電動車両などには、車両駆動用のモータが搭載されている。このモータは、高圧電源から供給される高電圧で作動する高圧側回路で制御され、補機などは、低圧電源から供給される低電圧で作動する低圧側回路で制御される。これら低圧側回路と高圧側回路とは絶縁する必要がある。 A motor for driving a vehicle is mounted on a two-wheel or four-wheel hybrid vehicle, a fuel cell vehicle, an electric vehicle, and the like. This motor is controlled by a high-voltage side circuit that operates at a high voltage supplied from a high-voltage power source, and the auxiliary machine is controlled by a low-voltage side circuit that operates at a low voltage supplied from a low-voltage power source. These low voltage side circuit and high voltage side circuit need to be insulated.
ところで、低圧電源の出力を高電圧に変換させて、高圧側回路を作動させることがある。例えば、特許文献1には、モータの制御回路及び駆動回路に対して低圧電源の出力を高電圧に変換して供給する絶縁トランス電源を設けることが開示されている。 By the way, the output of the low-voltage power supply may be converted into a high voltage to operate the high-voltage side circuit. For example, Patent Document 1 discloses that an insulation transformer power supply is provided that converts the output of a low-voltage power supply into a high voltage and supplies it to a motor control circuit and a drive circuit.
しかし、低圧側回路の制御部(低圧側マイコン)と高圧側回路の制御部(高圧側マイコン)とは、絶縁素子を介して信号伝達を行うので、低圧電源の出力から変換された高電圧に異常があると、絶縁素子などの誤作動によって誤伝達が発生するおそれがある。そのため、低圧電源の出力から変換された高電圧に異常がないか否かを監視する必要がある。 However, the control unit of the low-voltage side circuit (low-voltage side microcomputer) and the control unit of the high-voltage side circuit (high-voltage side microcomputer) perform signal transmission through the insulating element, so that the high voltage converted from the output of the low-voltage power supply If there is an abnormality, there is a risk of erroneous transmission due to a malfunction of the insulating element or the like. Therefore, it is necessary to monitor whether or not there is an abnormality in the high voltage converted from the output of the low-voltage power supply.
そこで、例えば、特許文献2には、絶縁素子であるアイソレータの電圧異常を検出する技術が開示されている。この技術では、アイソレータの両側に電圧監視回路をそれぞれ設け、これら電圧監視回路の間に絶縁素子であるフォトカプラを設けている。 Thus, for example, Patent Document 2 discloses a technique for detecting voltage abnormality of an isolator that is an insulating element. In this technique, voltage monitoring circuits are provided on both sides of the isolator, and a photocoupler that is an insulating element is provided between the voltage monitoring circuits.
しかしながら、引用文献2に開示された技術では、高圧側の異常を検出する電圧監視回路は、高圧側に設けられ、低圧電源の出力を変換させた高電圧で作動する。よって、この変換された高電圧に異常がある場合には、高圧側の異常を検出することができないおそれがある。 However, in the technique disclosed in the cited document 2, the voltage monitoring circuit for detecting an abnormality on the high voltage side is provided on the high voltage side and operates with a high voltage obtained by converting the output of the low voltage power source. Therefore, when there is an abnormality in the converted high voltage, there is a possibility that the abnormality on the high voltage side cannot be detected.
本発明は、以上の点に鑑み、変換回路から出力された高電圧に異常があっても、変換回路の作動状態を監視することが可能な回路制御装置を提供することを目的とする。 In view of the above, an object of the present invention is to provide a circuit control device capable of monitoring the operating state of a conversion circuit even when there is an abnormality in the high voltage output from the conversion circuit.
本発明の回路制御装置は、互いに絶縁された高圧領域及び低圧領域と、前記高圧領域と前記低圧領域とを接続する絶縁素子とを備えた回路制御装置であって、前記低圧領域に存在する低圧電源から供給される低電圧を変換して、前記高圧領域に存在する回路に供給する高電圧を発生させる変換回路と、前記低圧領域に存在し、前記変換回路の作動状態を監視する監視手段とを備えることを特徴とする。 The circuit control device of the present invention is a circuit control device comprising a high voltage region and a low pressure region that are insulated from each other, and an insulating element that connects the high pressure region and the low pressure region, the low voltage region existing in the low pressure region A conversion circuit that converts a low voltage supplied from a power source to generate a high voltage to be supplied to a circuit that exists in the high-voltage region; and a monitoring unit that exists in the low-voltage region and monitors the operating state of the conversion circuit; It is characterized by providing.
本発明によれば、変換回路の作動状態を監視する監視手段は低圧領域に存在し、低圧電源から供給される低電圧で作動する。そのため、変換回路から出力された高電圧に異常があっても、監視手段は変換回路の作動状態を監視することが可能となる。 According to the present invention, the monitoring means for monitoring the operating state of the conversion circuit exists in the low voltage region and operates at a low voltage supplied from the low voltage power source. Therefore, even if there is an abnormality in the high voltage output from the conversion circuit, the monitoring unit can monitor the operating state of the conversion circuit.
本発明の第1の実施形態に係る回路制御装置を含むインバータシステム100について図面を参照して説明する。インバータシステム100は、例えば、2輪又は4輪のハイブリッド車両、燃料電池車両、電動車両などに搭載される。
An
図1に示すように、インバータシステム100は、モータ10、高圧電源(高圧バッテリ)20、PDU(パワードライブユニット)30、高圧側マイコン(下位マイコン)40、トランス50、コントロールIC60、低圧電源(低圧バッテリ)70、低圧側マイコン(上位マイコン)80などを備えている。PDU30、高圧側マイコン40、トランス50、及びコントロールIC60は、基板90に搭載されている。
As shown in FIG. 1, an
PDU30及び高圧側マイコン40は、一点鎖線で示す絶縁境界よりも高圧側の領域(以下、高圧領域という)Hに配置され、高圧電源20により駆動される。コントロールIC60及び低圧側マイコン80は、絶縁境界よりも低圧側の領域(以下、低圧領域という)Lに配置され、低圧電源70により駆動される。
The
高圧領域Hと低圧領域Lとは互いに絶縁されているが、高圧領域Hに存在する高圧側マイコン40は、トランス50を介して、低圧領域Lに存在するコントロールIC60に接続されている。このように、トランス50は、高圧領域Hと低圧領域Lとを接続しており、本発明の絶縁素子に相当する。
Although the high voltage region H and the low voltage region L are insulated from each other, the high
高圧電源20は、車両電動走行時の動力源として用いられる高圧の直流電源であり、平滑回路31を介してPDU30に接続されている。低圧電源70は、車両補機の動力源として用いられる低圧の直流電源であり、トランス50、コントロールIC60、及び低圧側マイコン80に接続されている。
The high-
モータ10は、詳細は図示しないが、例えば3相のブラシレスDCモータであって、複数の永久磁石を有するロータと、このロータを回転させる回転磁界を発生する複数相(例えば、U相,V相,W相の3相)のステータとを備えている。
Although not shown in detail, the
PDU30は、詳細は図示しないが、IGBTなどの半導体デバイスとダイオードとからなる複数のスイッチング素子をブリッジ接続してなるブリッジ回路と、平滑コンデンサとから構成され、パルス幅変調(Pulse Width Modulation:PWM)を行うPWMインバータを備えている。
Although not shown in detail, the
PDU30は、PMW信号生成回路32から出力される制御信号(ゲート信号)を受けてモータ10の駆動、回生作動を行う。
The
PDU30は、例えばモータ10の駆動時に、制御信号に基づき、PWMインバータの各トランジスタのオン・オフ状態を切り替えることによって、高圧電源20から供給される直流電力を3相交流電力に変換する正弦波変調のPWM通電により、交流の電流をモータ10に通電する。
For example, when the
また、PDU30は、例えばモータ10の回生作動時などにおいて高圧電源20を充電する際には、モータ10の回転角度の出力波形に同期させた制御信号に応じてPWMインバータの各トランジスタをオン・オフ駆動させ、モータ10から出力される3相交流電力を直流電力に変換し、高圧電源20に出力する。
Further, the
PMW信号生成回路32は、3相電圧から、PDU30を構成するスイッチング素子(例えば、MOSFET、IGBT)をPWM制御によりオン・オフするための制御信号(PMW信号)を生成する。
The PMW
高圧側マイコン40は、回転直交座標をなすdq座標上で電流制御を行う。高圧側マイコン40は、Id指令及びIq指令に基づいて各相交流電圧指令値を算出してPMW信号生成回路32に出力する。高圧側マイコン40は、具体的には、実際にPDU30からモータ10に供給される各相電流をdq座標上に変換して得たd軸電流Id及びq軸電流Iqと、Id指令及びIq指令との各偏差がゼロとなるように制御を行う。なお、モータ10の制御は、電圧制御であってもよい。
The high
トランス50は、例えば他励式(フライバック式)トランスであり、トランス50の1次側(低圧側)に入力された入力電圧を所定の高い電圧レベルの出力電圧に変換して、2次側(高圧側)に整流回路41を介して接続された高圧側マイコン40に供給する。なお、トランス50は、自励式であってもよい。
The
このように、トランス50は、高圧領域に存在する高圧側マイコン40などを作動させるために、低圧電源70から供給される低電圧を高電圧に変換するものであり、本発明の変換回路に相当する。
Thus, the
トランス50の1次側には、電流をオン・オフするスイッチング回路61が接続されている。スイッチング回路61は、パワーMOSFETなどのスイッチング素子などから構成されている。
A
コントロールIC60は、スイッチング回路61に駆動信号(ゲート信号)を供給して、スイッチング回路61のスイッチング動作を制御する。コントロールIC60は、例えば、入力電圧に応じたデューティ比でスイッチング回路61をオン・オフするPWM制御によってスイッチング動作を制御し、トランス50の2次側に所定の出力電圧を生成する。
The
スイッチング回路61のスイッチング動作に伴いトランス50の1次側に電流変化が生じ、この電流変化に伴って2次側に起電力が誘起され、整流回路41を介して高圧側マイコン40に出力電圧が供給される。
With the switching operation of the
また、インバータシステム100は、高圧側マイコン40に供給される出力電圧をフィードバック制御するための構成を低圧領域Lに備えている。具体的には、、出力電圧に応じた電圧レベルのフィードバック信号を出力するフィードバック電圧回路91が低圧領域Lに設けられている。
Further, the
フィードバック電圧回路91は、出力電圧の電圧レベルに相当した電圧(フィードバック電圧)のフィードバック信号を出力する。トランス50の2次側の電流変化によって誘起された起電力が整流回路92で平滑化、直流化されて、フィードバック電圧回路91に入力される。
The
さらに、低圧領域Lには、フィードバック調整回路93、エラー電圧調整回路94、周波数調整回路95、ソフトスタート回路96、及び起動電圧調整回路97が設けられている。フィードバック調整回路93及びエラー電圧調整回路94には、フィードバック電圧回路91からのフィードバック信号が入力される。
Further, in the low voltage region L, a
フィードバック調整回路93は、出力電圧が一定の電圧レベルに保たれるように、フィードバック信号に基づいてPWM制御のデューティ比の調整値を算出し、コントロールIC60に出力する。コントロールIC60が、フィードバック調整回路93の調整値に基づいてPWM制御のデューティ比を動的に可変することによって、1次側での入力電圧の変動や2次側での負荷変動が生じても、出力電圧を一定に保持することができる。
The
エラー電圧調整回路94は、出力電圧の電圧レベルが所定の範囲内であるか否かを検出して、検出信号をコントロールIC60に出力する。出力電圧の電圧レベルが所定の範囲内を超えた場合、コントロールIC60は、スイッチング回路61のスイッチング動作を停止させる。
The error
周波数調整回路95は、PWM制御に用いる駆動信号のクロック信号を生成すると共に、当該クロック信号のパルス周波数を調整してコントロールIC60に出力する。
The
ソフトスタート回路96は、始動時の突入電流を防止するために、コントロールIC60によるフィードバック制御により出力電圧が安定化するまでの間、スイッチング回路61への駆動信号のパルス幅を少しずつ拡げるように、出力電圧を略直線的に傾斜上昇させて、ソフトスタートさせるように、コントロールIC60を制御する。
The
起動電圧調整回路97は、入力電圧の入力時にコントロールIC60が動作を開始する起動電圧を調整する。すなわち、スイッチング回路61の駆動信号の電圧範囲には、スイッチング回路61が動作可能であるがオン抵抗が高く損失が増大する領域が存在する。起動電圧調整回路97は、入力電圧が、このような領域にある場合は、コントロールIC60が動作しないように起動電圧を調整し、この電圧範囲でのスイッチング回路61の駆動を抑制する。
The starting
以上のように構成されたインバータシステム100において、低圧側マイコン80がトランス50の作動状態を監視する。具体的には、低圧側マイコン80は、トランス50への駆動信号、すなわち、コントロールIC60からスイッチング回路61に供給される駆動信号を監視することによって、トランス50の作動状態を監視する。低圧側マイコン80は、本発明の監視手段に相当する。
In the
トランス50に異常な駆動信号が入力されていれば、トランス50は異常作動しているとみなすことができる。一方、トランス50に正常な駆動信号が入力されていれば、トランス50は正常に作動していると考えることが可能である。よって、低圧側マイコン80がトランス50への駆動信号を監視することによって、トランス50が正常に作動しているか否かを検知することができる。
If an abnormal drive signal is input to the
インバータシステム100において、低圧側マイコン80は、低圧電源70から供給される低電圧で作動するので、トランス50から出力された高電圧に異常があっても、トランス50の作動状態を正常に監視することができる。
In the
また、上記引用文献2に開示されたように絶縁素子などの追加部品を設けることなく、トランス50で出力される高電圧に異常がないか否かを監視することが可能となる。よって、コストや部品点数の増加を抑制することができる。なお、絶縁増幅器(アイソレーションアンプ)などを用いれば、トランス50から出力された高電圧を検出して低電圧側で監視することも可能であるが、このような絶縁増幅器は高価であるため大幅なコストアップとなり、部品点数も増加する。
Further, as disclosed in the above cited document 2, it is possible to monitor whether or not there is an abnormality in the high voltage output from the
さらに、トランス50への駆動信号を監視しているので、トランス50で実際に異常な高電圧を出力する前に、予め異常を検知することができる。よって、異常発生前にトランス50を作動停止することが可能となる。
Furthermore, since the drive signal to the
次に、本発明の第2の実施形態に係る回路制御装置を含むインバータシステム200について図面を参照して説明する。図2に示すように、このインバータシステム200は、増幅器101が追加されていることを除いては、上述したインバータシステム100と同様であるので、相違点に関してのみ説明する。
Next, an
増幅器101は、低圧領域Lに設けられ、フィードバック電圧回路91から出力されたフィードバック信号の電圧値が低圧側マイコン80に許容される所定の電圧範囲に納まるように調整する。なお、増幅器101は、絶縁型ではない。
The
以上のように構成されたインバータシステム200においても、低圧側マイコン80は、トランス50の作動状態を監視する。具体的には、低圧側マイコン80は、トランス50への駆動信号、すなわち、コントロールIC60からスイッチング回路61に供給される駆動信号を監視すると共に、フィードバック信号を監視することによって、トランス50の作動状態を監視する。
Also in the
上述したインバータシステム100においては、トランス50又はスイッチング回路61が短絡などで故障していた場合には、トランス50で出力される高電圧に異常があっても、検出することができない場合がある。
In the
ところで、コントロールIC60は、上述したように、トランス50からの出力電圧の電圧レベルに応じてフィードバック電圧回路91が出力するフィードバック信号を用いて、出力側の負荷が変動しても出力電圧を一定に保持するように制御している。しかし、トランス50又はスイッチング回路61の故障などによって過負荷になると、スイッチング回路61のデューティ比を最大にしても、トランス50から所定の出力電圧を出力させることができず、フィードバック信号の電圧値が低下する。
By the way, as described above, the
そこで、インバータシステム200においては、フィードバック信号も監視することによって、トランス50が発生させた電圧に異常があったか否かを検知している。異常な電圧値のフィードバック信号が検知されれば、トランス50で出力される高電圧に異常があったとみなすことができる。
Therefore, the
インバータシステム200においても、上述したインバータシステム100と同様に、低圧側マイコン80は、低圧電源70から供給される低電圧で作動するので、トランス50から出力された高電圧に異常があっても、トランス50の作動状態を正常に監視することができる。
In the
また、上記引用文献2に開示されたように絶縁素子などの高価な追加部品を設けることなく、絶縁型でない安価な増幅器101を追加しただけであるため、少ないコストアップで、トランス50で出力される高電圧に異常がないか否かを監視することが可能となる。
Further, as disclosed in the above cited document 2, since an inexpensive
10…モータ、 20…高圧電源、 30…PDU、 32…PMW信号生成回路、 40…高圧側マイコン(回路)、 50…トランス(絶縁素子、変換回路)、 60…コントロールIC、 61…スイッチング回路、 70…低圧電源、 80…低圧側マイコン(監視手段)、 90…基板、 91…フィードバック電圧回路、 93…フィードバック調整回路、 94…エラー電圧調整回路、 95…周波数調整回路、 96…ソフトスタート回路、 97…起動電圧調整回路、 100,200…インバータシステム(回路制御装置)、 101…増幅器、 H…高圧領域、 L…低圧領域。
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記低圧領域に存在する低圧電源から供給される低電圧を変換して、前記高圧領域に存在する回路に供給する高電圧を発生させる変換回路と、
前記低圧領域に存在し、前記変換回路の作動状態を監視する監視手段とを備えることを特徴とする回路制御装置。 A circuit control device comprising a high pressure region and a low pressure region that are insulated from each other, and an insulating element that connects the high pressure region and the low pressure region,
A conversion circuit that converts a low voltage supplied from a low-voltage power source existing in the low-voltage region and generates a high voltage supplied to a circuit existing in the high-voltage region;
A circuit control apparatus, comprising: a monitoring unit that exists in the low-pressure region and that monitors an operating state of the conversion circuit.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012152313A JP2014017923A (en) | 2012-07-06 | 2012-07-06 | Circuit controller |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012152313A JP2014017923A (en) | 2012-07-06 | 2012-07-06 | Circuit controller |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2014017923A true JP2014017923A (en) | 2014-01-30 |
Family
ID=50112143
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012152313A Pending JP2014017923A (en) | 2012-07-06 | 2012-07-06 | Circuit controller |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2014017923A (en) |
-
2012
- 2012-07-06 JP JP2012152313A patent/JP2014017923A/en active Pending
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