JP2015027127A

JP2015027127A - Power converter

Info

Publication number: JP2015027127A
Application number: JP2013153574A
Authority: JP
Inventors: 雅哉加地; Masaya Kachi
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2013-07-24
Filing date: 2013-07-24
Publication date: 2015-02-05

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power converter that is mounted on a vehicle such as an electric car or a hybrid car to convert power between a battery and a running motor, and in particular, a power converter that has a capacitor for smoothing a current supplied to the running motor and a discharge circuit for releasing an electrical charge in the capacitor.SOLUTION: The power converter includes a temperature sensor for detecting a temperature of a power semiconductor element, and current detection means for detecting a current value through the power semiconductor element. A control device is provided for outputting a signal indicating that a discharge switch is at a short circuit fault if the detected temperature value detected by the temperature sensor is higher than an expected temperature value expected from the current value detected by the current detection means or if a temperature rise rate calculated from the detected temperature value detected by the temperature sensor is higher than an expected temperature rise rate expected from the current value detected by the current detection means.

Description

本明細書に開示の技術は、電気自動車やハイブリッドカー等の車両に搭載され、バッテリと走行用モータとの間で電力を変換する電力変換器に関する。特に、走行用モータに供給する電流を平滑化するコンデンサとコンデンサの電荷を放電する放電回路とを有する電力変換器に関する。 The technology disclosed in this specification relates to a power converter that is mounted on a vehicle such as an electric vehicle or a hybrid car and converts power between a battery and a travel motor. In particular, the present invention relates to a power converter having a capacitor that smoothes a current supplied to a traveling motor and a discharge circuit that discharges the charge of the capacitor.

電気自動車やハイブリッドカー等の車両では、バッテリと走行用モータとの間で電力を変換する電力変換器が用いられる。電力変換器は、例えばインバータやコンバータである。これらの電力変換器は、走行用モータに供給する電流を平滑化する為に比較的大容量のコンデンサを有していることがある。例えば車両のアクシデント等で電力変換器の使用が停止される場合には、コンデンサに蓄積された電荷を速やかに放電し消費することが望ましい。電荷を放電することにより、コンデンサに残った電荷が他の部品に影響を与えること等が防止される。コンデンサの電荷を放電する為に放電回路が使用されることがある。放電回路の一例として、放電抵抗と、放電抵抗とコンデンサとの間を接続し、あるいは切断する放電スイッチとを有するものが知られている。 In a vehicle such as an electric car or a hybrid car, a power converter that converts electric power between a battery and a traveling motor is used. The power converter is, for example, an inverter or a converter. These power converters may have a relatively large capacitor to smooth the current supplied to the travel motor. For example, when the use of the power converter is stopped due to a vehicle accident or the like, it is desirable to quickly discharge and consume the charge accumulated in the capacitor. By discharging the charge, it is possible to prevent the charge remaining in the capacitor from affecting other components. A discharge circuit may be used to discharge the charge on the capacitor. As an example of the discharge circuit, one having a discharge resistor and a discharge switch for connecting or disconnecting the discharge resistor and the capacitor is known.

特許文献１、２には、いずれも、放電回路の故障を検出する技術が開示されている。特許文献１には、放電素子（放電抵抗）の短絡動作をするスイッチ素子を有する交流−直流変換装置が開示されている。その交流−直流変換装置は、放電素子の温度を検出する為の温度検出手段を備えている。この交流−直流変換装置では、放電素子の温度が予め設定された閾値を超えた場合に、スイッチ素子が短絡故障したと判断する。また、特許文献２の放電回路は、放電抵抗体の電圧値を検出する為の電圧検出手段を備えている。放電抵抗体の電圧値を検出することによって、放電回路のオープン故障を検出する。 Patent Documents 1 and 2 each disclose a technique for detecting a failure in a discharge circuit. Patent Document 1 discloses an AC-DC converter having a switch element that performs a short-circuit operation of a discharge element (discharge resistor). The AC-DC converter includes a temperature detection means for detecting the temperature of the discharge element. In this AC-DC converter, when the temperature of the discharge element exceeds a preset threshold value, it is determined that the switch element has a short circuit failure. The discharge circuit of Patent Document 2 includes voltage detection means for detecting the voltage value of the discharge resistor. An open failure of the discharge circuit is detected by detecting the voltage value of the discharge resistor.

特開２００４−１１２９２９号公報JP 2004-112929 A 特開２０１３−０３１２５９号公報JP 2013-031259 A

特許文献１、２の技術は、いずれも、放電回路の故障を検出する為の専用の部品（具体的には、専用の温度検出手段や専用の電圧検出手段等）を備えている。このため、これらの電力変換器では、部品点数が増加することにより電力変換器のコストが増加する。 Each of the techniques disclosed in Patent Documents 1 and 2 includes a dedicated component (specifically, a dedicated temperature detection unit, a dedicated voltage detection unit, or the like) for detecting a failure in the discharge circuit. For this reason, in these power converters, the cost of a power converter increases by the number of parts increasing.

本明細書は、上記の課題を解決する技術を提供する。本明細書は、電力変換器のコストの増加を抑制しつつ、コンデンサの放電回路の故障を検出することができる技術を提供する。 The present specification provides a technique for solving the above problems. The present specification provides a technology capable of detecting a failure of a capacitor discharge circuit while suppressing an increase in cost of a power converter.

本明細書が開示する電力変換器は、バッテリと走行用モータとの間で電力を変換する。その電力変換器は、走行用モータに供給する電流の通電と遮断とを切り替えるパワー半導体素子を備えている。その電力変換器は、走行用モータに供給する電流を平滑化するコンデンサを備えている。その電力変換器は、パワー半導体素子に近接して配置されており、コンデンサを放電する放電抵抗を備えている。その電力変換器は、放電抵抗とコンデンサとが接続されている状態と、接続されていない状態とを切り替える放電スイッチを備えている。その電力変換器は、パワー半導体素子の温度を検出する温度センサを備えている。その電力変換器は、パワー半導体素子に流れる電流値を検出する電流検出手段を備えている。その電力変換器は、温度センサで検出された検出温度値が、電流検出手段によって検出された電流値から予想されるパワー半導体素子の予想温度値よりも高い場合、又は、温度センサで検出された検出温度値から算出される温度上昇率が、電流検出手段によって検出された電流値から予想されるパワー半導体素子の予想温度上昇率よりも高い場合に、放電スイッチが短絡故障したことを示す信号を出力する制御装置を備えている。 The power converter disclosed in this specification converts electric power between a battery and a traveling motor. The power converter includes a power semiconductor element that switches between energization and interruption of a current supplied to the traveling motor. The power converter includes a capacitor that smoothes the current supplied to the traveling motor. The power converter is disposed close to the power semiconductor element and includes a discharge resistor for discharging the capacitor. The power converter includes a discharge switch that switches between a state in which the discharge resistor and the capacitor are connected and a state in which the discharge resistor and the capacitor are not connected. The power converter includes a temperature sensor that detects the temperature of the power semiconductor element. The power converter includes current detection means for detecting a current value flowing through the power semiconductor element. The power converter is detected when the detected temperature value detected by the temperature sensor is higher than the expected temperature value of the power semiconductor element expected from the current value detected by the current detecting means, or detected by the temperature sensor. When the temperature increase rate calculated from the detected temperature value is higher than the expected temperature increase rate of the power semiconductor element expected from the current value detected by the current detection means, a signal indicating that the discharge switch has a short circuit failure A control device for outputting is provided.

本明細書が開示する電流変換器では、パワー半導体素子と放電抵抗とが、互いに近接して配置されている。このため、放電スイッチが短絡故障することにより放電抵抗が発熱すると、パワー半導体素子が放電抵抗で発生した熱の影響を受けることによりパワー半導体素子の温度が上昇する。つまり、温度センサで検出される温度がパワー半導体素子の通常の温度と比較して高い温度になる。パワー半導体素子の温度上昇率がパワー半導体素子の通常の温度上昇率と比較して高くなる。 In the current converter disclosed in this specification, the power semiconductor element and the discharge resistor are arranged close to each other. For this reason, when the discharge resistor generates heat due to a short circuit failure of the discharge switch, the temperature of the power semiconductor element rises due to the influence of the heat generated by the discharge resistor on the power semiconductor element. That is, the temperature detected by the temperature sensor is higher than the normal temperature of the power semiconductor element. The temperature rise rate of the power semiconductor element is higher than the normal temperature rise rate of the power semiconductor element.

制御装置は、温度センサで検出された検出温度値が、電流検出手段によって検出された電流値から予想されるパワー半導体素子の予想温度値よりも高い場合には、放電スイッチが短絡故障したことを示す信号を出力する。あるいは、制御装置は、温度センサで検出された検出温度値から算出される温度上昇率が、電流検出手段によって検出された電流値から予想されるパワー半導体素子の予想温度上昇率よりも高い場合に、放電スイッチが短絡故障したことを示す信号を出力する。放電スイッチが短絡故障したことを示す信号は、放電スイッチ短絡時のフェールセーフ処理のトリガとして用いられる。フェールセーフ処理の一例は、バッテリから電力変換装置への電力供給経路の遮断、バッテリの出力電力の低減、短絡故障発生のメッセージのインパネへの表示、短絡故障発生を示すフラグのダイアグメモリへの記憶、などである。 When the detected temperature value detected by the temperature sensor is higher than the expected temperature value of the power semiconductor element expected from the current value detected by the current detection means, the control device indicates that the discharge switch has a short circuit failure. The signal shown is output. Alternatively, when the temperature increase rate calculated from the detected temperature value detected by the temperature sensor is higher than the expected temperature increase rate of the power semiconductor element predicted from the current value detected by the current detection means, A signal indicating that the discharge switch has a short circuit failure is output. A signal indicating that the discharge switch is short-circuited is used as a trigger for fail-safe processing when the discharge switch is short-circuited. Examples of fail-safe processing include shutting off the power supply path from the battery to the power converter, reducing the output power of the battery, displaying a short-circuit fault occurrence message on the instrument panel, and storing a flag indicating the occurrence of the short-circuit fault in the diagnostic memory , Etc.

上記の電流変換器では、パワー半導体素子に流れる電流を検出する為の電流検出手段と、パワー半導体素子の温度を検出する為の温度センサとを利用して、放電抵抗の短絡故障を検出することができる。つまり、上記の電力変換器は、放電スイッチの短絡故障を検出する為に、専用の電流検出手段や温度検出手段を備える必要が無い。このため、電力変換器のコストの増加を抑制しつつ、コンデンサの放電スイッチの短絡故障を検出することができる。 In the above current converter, a short-circuit fault in the discharge resistor is detected by using current detection means for detecting the current flowing in the power semiconductor element and a temperature sensor for detecting the temperature of the power semiconductor element. Can do. That is, the above power converter does not need to be provided with a dedicated current detection means or temperature detection means in order to detect a short circuit failure of the discharge switch. For this reason, it is possible to detect a short circuit failure of the discharge switch of the capacitor while suppressing an increase in the cost of the power converter.

なお、パワー半導体素子と放電抵抗とが、互いに近接して配置されているとは、放電抵抗が加熱した場合に、パワー半導体素子の温度を検出する温度センサが検出する温度値が上昇するように配置されていることを言う。一例として、パワー半導体素子が、冷却プレートの片側に接して配置されており、放電抵抗が、パワー半導体素子とは反対側の面に接して配置されている場合がある。また、パワー半導体素子と放電抵抗とが、冷却プレートの片側において、互いに隣接して配置されている場合がある。冷却プレートとは無関係にパワー半導体素子と放電抵抗とが単に隣接して配置されていてもよい。 Note that the power semiconductor element and the discharge resistor are arranged close to each other so that when the discharge resistor is heated, the temperature value detected by the temperature sensor that detects the temperature of the power semiconductor element increases. Say that it is arranged. As an example, the power semiconductor element may be disposed in contact with one side of the cooling plate, and the discharge resistance may be disposed in contact with the surface opposite to the power semiconductor element. In some cases, the power semiconductor element and the discharge resistor are disposed adjacent to each other on one side of the cooling plate. Regardless of the cooling plate, the power semiconductor element and the discharge resistor may simply be disposed adjacent to each other.

実施例１の電力変換器１９を搭載するハイブリッド車両の駆動系システムの回路図である。1 is a circuit diagram of a drive system of a hybrid vehicle equipped with a power converter 19 of Example 1. FIG. 実施例１の電力変換器１９の冷却ユニットを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the cooling unit of the power converter 19 of Example 1. FIG. 実施例１の電流−温度上昇率予想値マップである。4 is a current-temperature rise rate expected value map of Example 1. FIG. 実施例１のパワー半導体素子１１の通電状態及び放電スイッチ１０の短絡故障の状態とパワー半導体素子１１の温度との関係を示す表である。3 is a table showing the relationship between the energized state of the power semiconductor element 11 and the state of short circuit failure of the discharge switch 10 and the temperature of the power semiconductor element 11 of Example 1. 実施例１の短絡故障検出処理５０のフロー図である。It is a flowchart of the short circuit fault detection process 50 of Example 1. 実施例２の短絡故障検出処理５２のフロー図である。It is a flowchart of the short circuit fault detection process 52 of Example 2. 実施例３の短絡故障検出処理５４のフロー図である。It is a flowchart of the short circuit fault detection process 54 of Example 3.

図１にハイブリッド車２の駆動系システムの回路図を示す。なお、図１は、本明細書の説明に要する部品だけを描いてあり、説明に関係のない一部の部品は図示を省略していることに留意されたい。例えば、図１は、モータとエンジンを有するハイブリッド車の駆動系システムの図であるが、エンジンの図示は省略している。 FIG. 1 shows a circuit diagram of a drive system of the hybrid vehicle 2. It should be noted that FIG. 1 shows only parts necessary for the description of the present specification, and some parts not related to the description are not shown. For example, FIG. 1 is a diagram of a drive system of a hybrid vehicle having a motor and an engine, but the illustration of the engine is omitted.

モータ７を駆動するための電力はバッテリ３から供給される。図１において、符号Ｐは、インバータ回路６のスイッチング素子群の高電位側の電力線を示しており、符号Ｎは、グランド電位側の電力線を示している。バッテリ３とモータ７の間に、電力変換器１９が接続されている。システムメインリレー４は、バッテリ３と電力変換器１９との間を接続したり切断したりする。システムメインリレー４は、上位コントローラ２０によって切り換えられる。 Electric power for driving the motor 7 is supplied from the battery 3. In FIG. 1, the symbol P indicates a power line on the high potential side of the switching element group of the inverter circuit 6, and the symbol N indicates a power line on the ground potential side. A power converter 19 is connected between the battery 3 and the motor 7. The system main relay 4 connects or disconnects the battery 3 and the power converter 19. The system main relay 4 is switched by the host controller 20.

電力変換器１９は、直流電力を交流に変換するインバータ回路６を含む。インバータ回路６の出力電流が、モータ７への供給電力に相当する。インバータ回路６はＩＧＢＴなどのパワー半導体素子１１、１２、１３、１４、１５、１６（以降の説明では、１１〜１６と標記する）を主とする回路である。なお、標記を簡単にするため、以下では「パワー半導体素子」を単に「パワー半導体」と称する。パワー半導体１１〜１６には、ダイオードが逆並列に接続されている。電力変換器１９は、温度センサ１７を有する。温度センサ１７は、パワー半導体１１の温度を検出する。ただし、温度センサ１７は、パワー半導体１１〜１６のいずれのパワー半導体の温度を検出してもよい。電力変換器１９は、電流センサ１８を有する。電流センサ１８は、電力変換器１９とモータ７とを接続する電力供給線に取り付けられている。 The power converter 19 includes an inverter circuit 6 that converts DC power into AC. The output current of the inverter circuit 6 corresponds to the power supplied to the motor 7. The inverter circuit 6 is a circuit mainly including power semiconductor elements 11, 12, 13, 14, 15, 16 (referred to as 11 to 16 in the following description) such as an IGBT. In order to simplify the notation, the “power semiconductor element” is hereinafter simply referred to as “power semiconductor”. A diode is connected in antiparallel to the power semiconductors 11-16. The power converter 19 has a temperature sensor 17. The temperature sensor 17 detects the temperature of the power semiconductor 11. However, the temperature sensor 17 may detect the temperature of any of the power semiconductors 11 to 16. The power converter 19 has a current sensor 18. The current sensor 18 is attached to a power supply line that connects the power converter 19 and the motor 7.

コントローラ８は、マイクロコンピュータ、メモリや入出力インタフェースなどの電子部品で構成される情報処理装置である。コントローラ８は、インバータ回路６に対して、パワー半導体１１〜１６への制御信号（ＰＷＭ信号）を出力する。上位コントローラ２０は、コントローラ８に対して、モータ７が出力すべき目標トルク（トルク指令値）を出力する。 The controller 8 is an information processing apparatus including electronic components such as a microcomputer, a memory, and an input / output interface. The controller 8 outputs a control signal (PWM signal) to the power semiconductors 11 to 16 to the inverter circuit 6. The host controller 20 outputs a target torque (torque command value) to be output by the motor 7 to the controller 8.

コントローラ８は、モータ７がトルク指令値に相当するトルクを出力するようにインバータ回路６を制御する。ここで、トルクとモータ電流は比例の関係にあり、その比例定数はトルク定数と呼ばれる。トルク指令値にトルク定数を乗じた値が電流指令値である。このため、以下の説明では、上位コントローラ２０が、コントローラ８に対して、電流指令値を出力すると表現することがある。コンデンサＣ１は、インバータ回路６に入力される電流を平滑化する。また、コンデンサＣ１は、走行用のモータ７に供給するためにバッテリ３が出力する電流を一時的に蓄える。コンデンサＣ１は、モータを駆動するための大電流が流れるため比較的大容量である。 The controller 8 controls the inverter circuit 6 so that the motor 7 outputs a torque corresponding to the torque command value. Here, the torque and the motor current are in a proportional relationship, and the proportional constant is called a torque constant. A value obtained by multiplying the torque command value by a torque constant is the current command value. For this reason, in the following description, it may be expressed that the host controller 20 outputs a current command value to the controller 8. The capacitor C1 smoothes the current input to the inverter circuit 6. Further, the capacitor C1 temporarily stores a current output from the battery 3 to be supplied to the traveling motor 7. The capacitor C1 has a relatively large capacity because a large current for driving the motor flows.

放電回路５は、インバータ回路６に対して並列に接続されている。別言すれば、Ｐ線とＮ線の間に放電回路５が接続されている。放電回路５は、高耐熱性の放電抵抗９と放電スイッチ１０の直列接続で構成される。放電スイッチ１０は、例えばＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴ等のスイッチングトランジスタである。放電スイッチ１０の制御端子は、コントローラ８に接続されており、放電スイッチ１０のオンオフ（開閉）は、コントローラ８が制御する。 The discharge circuit 5 is connected in parallel to the inverter circuit 6. In other words, the discharge circuit 5 is connected between the P line and the N line. The discharge circuit 5 includes a series connection of a high heat resistance discharge resistor 9 and a discharge switch 10. The discharge switch 10 is a switching transistor such as a MOSFET or IGBT. The control terminal of the discharge switch 10 is connected to the controller 8, and the controller 8 controls on / off (opening / closing) of the discharge switch 10.

図２は、電力変換器１９の物理的な構成の一部（この部分を冷却部３０と称する）の断面図である。冷却部３０は、冷却プレート３６と、放電抵抗９と、半導体モジュール３１とを備える。半導体モジュール３１は、冷却プレート３６の図２右側の面に接して配置されており、放電抵抗９は、冷却プレート３６の図２左側の面に接して配置されている。半導体モジュール３１は、パワー半導体１１（図１参照）と、温度センサ１７（図１参照）と、放熱板３４と、を有する。放熱板３４と、パワー半導体１１と、温度センサ１７の周囲は樹脂３５でモールドされている。パワー半導体１１と、温度センサ１７は、それぞれ放熱板３４に接している。放熱板３４は、パワー半導体１１から発生する熱を冷却プレート３６へと放出する。放熱板３４の温度は、パワー半導体１１の温度の影響を顕著に受ける。温度センサ１７は、放熱板３４に接しているため、パワー半導体１１の温度を検出することができる。 FIG. 2 is a cross-sectional view of a part of the physical configuration of the power converter 19 (this part is referred to as a cooling unit 30). The cooling unit 30 includes a cooling plate 36, a discharge resistor 9, and a semiconductor module 31. The semiconductor module 31 is disposed in contact with the right side surface of the cooling plate 36 in FIG. 2, and the discharge resistor 9 is disposed in contact with the left surface of the cooling plate 36 in FIG. 2. The semiconductor module 31 includes a power semiconductor 11 (see FIG. 1), a temperature sensor 17 (see FIG. 1), and a heat sink 34. The periphery of the heat sink 34, the power semiconductor 11, and the temperature sensor 17 is molded with a resin 35. The power semiconductor 11 and the temperature sensor 17 are in contact with the heat radiating plate 34. The heat radiating plate 34 releases the heat generated from the power semiconductor 11 to the cooling plate 36. The temperature of the heat sink 34 is significantly affected by the temperature of the power semiconductor 11. Since the temperature sensor 17 is in contact with the heat sink 34, the temperature of the power semiconductor 11 can be detected.

冷却プレート３６は、本体部３７とフィン３８とを有する。本体部３７の内側には図示しない冷媒が流れている。半導体モジュール３１と放電抵抗９とは、互いに近接して配置されている。具体的には、半導体モジュール３１が冷却プレート３６の片側の面に接して配置されており、放電抵抗９が半導体モジュール３１とは反対側の面に接して配置されている。このため、放電スイッチ１０（図１参照）の短絡（後述する）によって放電抵抗９が発熱すると、放電抵抗９から発生する熱がパワー半導体１１に影響を与える。具体的には、放電抵抗９が発熱すると、放電抵抗９から発生する熱によってパワー半導体１１の温度が上昇する。このため、温度センサ１７が検出する温度値が上昇する。半導体モジュール３１と放電抵抗９とが互いに近接して配置されている他の例として、半導体モジュール３１と放電抵抗９とが、冷却プレート３６の片側において、互いに隣接して配置されている場合がある。半導体モジュール３１と放電抵抗９とは、冷却プレート３６と無関係に、単に隣接して配置されていてもよい。 The cooling plate 36 includes a main body portion 37 and fins 38. A refrigerant (not shown) flows inside the main body 37. The semiconductor module 31 and the discharge resistor 9 are arranged close to each other. Specifically, the semiconductor module 31 is disposed in contact with one surface of the cooling plate 36, and the discharge resistor 9 is disposed in contact with the surface opposite to the semiconductor module 31. For this reason, when the discharge resistor 9 generates heat due to a short circuit (described later) of the discharge switch 10 (see FIG. 1), the heat generated from the discharge resistor 9 affects the power semiconductor 11. Specifically, when the discharge resistor 9 generates heat, the temperature of the power semiconductor 11 rises due to the heat generated from the discharge resistor 9. For this reason, the temperature value detected by the temperature sensor 17 increases. As another example in which the semiconductor module 31 and the discharge resistor 9 are disposed close to each other, the semiconductor module 31 and the discharge resistor 9 may be disposed adjacent to each other on one side of the cooling plate 36. . The semiconductor module 31 and the discharge resistor 9 may be simply arranged adjacent to each other regardless of the cooling plate 36.

図１に戻り、放電回路５の機能について説明する。コントローラ８は、車両のメインスイッチ（イグニッションスイッチとも呼ばれる）がオフされると、コンデンサＣ１を放電する。また、コントローラ８は、予め定められた故障を検知した場合等に、コンデンサＣ１を放電してもよい。 Returning to FIG. 1, the function of the discharge circuit 5 will be described. The controller 8 discharges the capacitor C1 when the vehicle main switch (also called an ignition switch) is turned off. The controller 8 may discharge the capacitor C1 when a predetermined failure is detected.

放電スイッチ１０をオンにすると、放電抵抗９がＰ線とＮ線の間に接続されて、コンデンサＣ１、放電抵抗９及び放電スイッチ１０による閉回路が構成される。このため、コンデンサＣ１に蓄えられた電荷が放電抵抗９に流れる。放電抵抗９に流れた電力は、熱エネルギとなって散逸する。即ち、放電抵抗９は自身が発熱することによりコンデンサＣ１を放電する。コンデンサを放電した後、コントローラ８は、放電スイッチ１０を開放し、放電抵抗９をコンデンサＣ１から切り離す。この場合、車両が再び走行を開始しても、放電抵抗９は切り離されたままであり、発熱することはない。 When the discharge switch 10 is turned on, the discharge resistor 9 is connected between the P line and the N line, and a closed circuit including the capacitor C1, the discharge resistor 9, and the discharge switch 10 is formed. For this reason, the electric charge stored in the capacitor C <b> 1 flows to the discharge resistor 9. The power flowing through the discharge resistor 9 is dissipated as thermal energy. That is, the discharge resistor 9 discharges the capacitor C1 by generating heat. After discharging the capacitor, the controller 8 opens the discharge switch 10 and disconnects the discharge resistor 9 from the capacitor C1. In this case, even when the vehicle starts running again, the discharge resistor 9 remains disconnected and does not generate heat.

ところが、放電スイッチ１０は、オン状態（回路を閉じた状態）を維持したままオフ状態（回路を開いた状態）に戻らない短絡故障を生ずる場合がある。短絡故障が生じた状態で走行すると、放電抵抗９には、常に電流が流れることから、放電抵抗９は発熱する。 However, the discharge switch 10 may cause a short-circuit failure that does not return to the off state (circuit open state) while maintaining the on state (circuit closed state). When the vehicle travels in a state where a short-circuit failure has occurred, a current always flows through the discharge resistor 9, so that the discharge resistor 9 generates heat.

そこで、コントローラ８は、定期的（例えば１０ミリ秒ごと）に、後述する短絡故障検出処理５０を行う（図５参照）。コントローラ８は、短絡故障検出処理５０において、短絡故障を検出した場合には、所定のフェールセーフ処理を行う。これにより、電子部品が加熱されて機能的に影響を受けることが防止される。 Therefore, the controller 8 performs a short-circuit fault detection process 50 to be described later (see FIG. 5) periodically (for example, every 10 milliseconds). When the controller 8 detects a short-circuit fault in the short-circuit fault detection process 50, the controller 8 performs a predetermined fail-safe process. This prevents the electronic component from being heated and functionally affected.

電力変換器１９の短絡故障検出処理を説明する前に、短絡故障検知処理にて用いる幾つかのパラメータについて説明する。図３に、パワー半導体１１の通電状態及び放電スイッチ１０の短絡故障の状態と、パワー半導体１１の温度との関係を示す。パワー半導体１１に電流が流れている状態とは、つまり、モータ７に電流が流れている状態である。典型的には、ハイブリッド車両がモータ７を利用して加速している状態である。パワー半導体１１に電流が流れていない状態とは、つまり、モータ７に電流が流れていない状態である。具体的には、例えば、ハイブリッド車両の停車中や、エンジンのみで走行している状態等である。 Before describing the short-circuit fault detection process of the power converter 19, some parameters used in the short-circuit fault detection process will be described. FIG. 3 shows the relationship between the energized state of the power semiconductor 11 and the short-circuit failure state of the discharge switch 10 and the temperature of the power semiconductor 11. The state in which a current flows through the power semiconductor 11 is a state in which a current flows through the motor 7. Typically, the hybrid vehicle is accelerating using the motor 7. The state where no current flows through the power semiconductor 11, that is, the state where no current flows through the motor 7. Specifically, for example, the vehicle is in a state where the hybrid vehicle is stopped or the vehicle is running only with the engine.

パワー半導体１１に電流が流れている状態（図３中の状態１、状態２）では、パワー半導体１１は、パワー半導体１１を流れる電流によって発熱する。また、上位コントローラ２０からコントローラ８に対して、車両の走行状態に対応する電流指示値が出力される。コントローラ８は、電流指示値に応じてモータ７を駆動する。電力供給線には、電流指示値に応じた大きさの電流が流れる。 In a state where a current flows through the power semiconductor 11 (state 1 and state 2 in FIG. 3), the power semiconductor 11 generates heat due to the current flowing through the power semiconductor 11. In addition, a current instruction value corresponding to the traveling state of the vehicle is output from the host controller 20 to the controller 8. The controller 8 drives the motor 7 according to the current instruction value. A current of a magnitude corresponding to the current instruction value flows through the power supply line.

図４に、電流−温度上昇率予想値マップを示す。このマップは、は、パワー半導体１１に流れる電流の大きさから予想されるパワー半導体１１の温度上昇率を予め記録したものである。横軸はパワー半導体１１に流れる電流の大きさである。縦軸はその電流が流れるときのパワー半導体１１の温度上昇率の予想値である。電流の大きさと温度上昇率の予想値は比例関係となっている。なお、上記の温度上昇率の予想値は、放電スイッチ１０が短絡故障していない状態（すなわち、放電スイッチ１０が開放されている状態であって放電抵抗９が発熱していない状態）における値である。 FIG. 4 shows a current-temperature rise rate expected value map. In this map, the temperature increase rate of the power semiconductor 11 predicted from the magnitude of the current flowing through the power semiconductor 11 is recorded in advance. The horizontal axis represents the magnitude of the current flowing through the power semiconductor 11. The vertical axis represents an expected value of the rate of temperature increase of the power semiconductor 11 when the current flows. There is a proportional relationship between the magnitude of the current and the expected value of the temperature rise rate. Note that the expected value of the temperature rise rate is a value in a state where the discharge switch 10 is not short-circuited (that is, a state where the discharge switch 10 is open and the discharge resistor 9 is not generating heat). is there.

パワー半導体１１に電流が流れており、かつ、放電スイッチが正常である場合について説明する（図３中の状態１）。状態１では、放電スイッチ１０がオフのため、放電抵抗９に電流が流れていない。従って、放電抵抗９は発熱していない。パワー半導体１１の温度は、放電抵抗９で発生する熱の影響を受けていない。このため、パワー半導体１１の実際の温度上昇率は、電流−温度上昇率予想値マッップに示されている値と一致する。 A case where a current flows through the power semiconductor 11 and the discharge switch is normal will be described (state 1 in FIG. 3). In state 1, since the discharge switch 10 is off, no current flows through the discharge resistor 9. Therefore, the discharge resistor 9 does not generate heat. The temperature of the power semiconductor 11 is not affected by the heat generated by the discharge resistor 9. For this reason, the actual temperature increase rate of the power semiconductor 11 coincides with the value shown in the current-temperature increase rate expected value map.

次に、パワー半導体１１に電流が流れており、かつ、放電スイッチ１０が短絡故障している場合について説明する（図３中の状態２）。状態２では、放電スイッチ１０がオン（短絡故障している）のため、放電抵抗９に電流が流れている。従って、放電抵抗９は発熱している。パワー半導体１１の温度は、放電抵抗９で発生する熱の影響を受けている。このため、パワー半導体１１の温度上昇率は、電流−温度上昇率予想値マップに示されている値よりも高い値となる。 Next, a case where a current is flowing through the power semiconductor 11 and the discharge switch 10 is short-circuited will be described (state 2 in FIG. 3). In state 2, since the discharge switch 10 is on (short circuit failure), a current flows through the discharge resistor 9. Accordingly, the discharge resistor 9 generates heat. The temperature of the power semiconductor 11 is affected by heat generated by the discharge resistor 9. For this reason, the temperature rise rate of the power semiconductor 11 is higher than the value shown in the current-temperature rise rate expected value map.

次に、パワー半導体１１に電流が流れおらず、かつ、放電スイッチ１０が正常な場合について説明する（図３中の状態３）。状態３では、放電スイッチ１０がオフのため、放電抵抗９に電流が流れていない。このため、状態３では、放電抵抗９は発熱していない。パワー半導体１１の温度は、放電抵抗９で発生する熱の影響を受けていない。パワー半導体１１の温度上昇率は、電流−温度上昇率予想値マッップに示されている値と一致する。パワー半導体１１に電流が流れていないので、パワー半導体１１の温度上昇率は、具体的にはゼロである。ここで、本明細書では、パワー半導体１１に電流が流れていない状態であり、かつ、放電スイッチ１０が短絡故障していない場合（図３中の状態３）における、パワー半導体１１の温度を、パワー半導体１１の「通常の温度」と呼ぶことにする。パワー半導体素子１１の「通常の温度」は、概ね、電力変換器の周囲の雰囲気温度に等しい。 Next, a case where no current flows through the power semiconductor 11 and the discharge switch 10 is normal will be described (state 3 in FIG. 3). In state 3, since the discharge switch 10 is off, no current flows through the discharge resistor 9. For this reason, in the state 3, the discharge resistor 9 does not generate heat. The temperature of the power semiconductor 11 is not affected by the heat generated by the discharge resistor 9. The temperature rise rate of the power semiconductor 11 matches the value shown in the current-temperature rise rate expected value map. Since no current flows through the power semiconductor 11, the temperature increase rate of the power semiconductor 11 is specifically zero. Here, in the present specification, the temperature of the power semiconductor 11 in a state where no current flows in the power semiconductor 11 and the discharge switch 10 is not short-circuited (state 3 in FIG. 3), This is referred to as “normal temperature” of the power semiconductor 11. The “normal temperature” of the power semiconductor element 11 is approximately equal to the ambient temperature around the power converter.

次に、パワー半導体１１に電流が流れていない状態であり、かつ、放電スイッチが短絡故障している場合について説明する（図３中の状態４）。状態４では、放電抵抗９に電流が流れている。放電抵抗９は発熱している。パワー半導体１１の温度は、放電抵抗９で発生する熱の影響を受けている。このため、パワー半導体１１の温度上昇率は、電流−温度上昇率予想値マッップに示されている値（具体的にはゼロ）よりも、高い値となる。また、パワー半導体１１の温度が放電抵抗９で発生する熱の影響を受けているため、パワー半導体１１の温度は、通常の温度よりも高くなる。 Next, a case where no current flows through the power semiconductor 11 and the discharge switch is short-circuited will be described (state 4 in FIG. 3). In state 4, a current flows through the discharge resistor 9. The discharge resistor 9 is generating heat. The temperature of the power semiconductor 11 is affected by heat generated by the discharge resistor 9. For this reason, the temperature increase rate of the power semiconductor 11 is higher than the value (specifically, zero) indicated in the current-temperature increase rate expected value map. Further, since the temperature of the power semiconductor 11 is affected by the heat generated by the discharge resistor 9, the temperature of the power semiconductor 11 becomes higher than the normal temperature.

図５のフローを用いて電力変換器１９の短絡故障検出処理５０を説明する。上述したように、短絡故障検知処理５０は、予め定められている次の関係、即ち、パワー半導体１１の通電状態及び放電スイッチ１０の短絡故障の状態とパワー半導体１１の温度との関係（図３）を利用する。図３の関係は、コントローラ８に予め記憶されている。短絡故障検出処理５０は、パワー半導体１１の通電状態、及び、パワー半導体１１の温度上昇率及び温度の状態に基づいて、放電スイッチ１０が短絡故障しているか否かを判定する。図５の処理は、コントローラ８が放電スイッチ１０に対して閉じる指令（放電抵抗９を回路に接続する指令）を出していない状態（別言すれば放電スイッチ１０に対してこれを開放する指令を出している状態）において実行される。 The short circuit failure detection process 50 of the power converter 19 will be described using the flow of FIG. As described above, the short-circuit fault detection processing 50 has the following predetermined relationship, that is, the relationship between the energized state of the power semiconductor 11 and the short-circuit fault state of the discharge switch 10 and the temperature of the power semiconductor 11 (FIG. 3). ). The relationship shown in FIG. 3 is stored in the controller 8 in advance. The short-circuit fault detection processing 50 determines whether or not the discharge switch 10 has a short-circuit fault based on the energization state of the power semiconductor 11 and the temperature increase rate and temperature state of the power semiconductor 11. 5 is a state in which the controller 8 has not issued a command to close the discharge switch 10 (command to connect the discharge resistor 9 to the circuit) (in other words, a command to open the discharge switch 10 to open it). Is executed).

まず、コントローラ８は、パワー半導体１１に流れている電流の大きさを検出する（Ｓ１２）。具体的には、コントローラ８は、電流センサ１８から入力される電流センサ値を検出する。次に、コントローラ８は、電流−温度上昇率予想値マップを参照する（Ｓ１３）。コントローラ８は、電流センサ値を電流−温度上昇率予想値マップに対応させることによって、その電流センサ値に対応するパワー半導体１１の温度上昇率の予想値を取得する。 First, the controller 8 detects the magnitude of the current flowing through the power semiconductor 11 (S12). Specifically, the controller 8 detects a current sensor value input from the current sensor 18. Next, the controller 8 refers to the current-temperature increase rate expected value map (S13). The controller 8 obtains the predicted value of the temperature increase rate of the power semiconductor 11 corresponding to the current sensor value by making the current sensor value correspond to the current-temperature increase rate predicted value map.

次に、コントローラ８は、パワー半導体１１の温度を検出する（Ｓ１４）。具体的には、コントローラ８は、温度センサ１７で検出された温度センサ値を検出する（Ｓ１４）。温度センサ１７による温度検出は、例えば、所定時間間隔で複数回行われる。コントローラ８は、所定時間間隔で変動した温度差から温度上昇率を算出する（Ｓ１５）。コントローラ８は、Ｓ１３において取得した温度上昇率の予想値と、Ｓ１５において算出した温度上昇率とを比較する（Ｓ１６）。 Next, the controller 8 detects the temperature of the power semiconductor 11 (S14). Specifically, the controller 8 detects the temperature sensor value detected by the temperature sensor 17 (S14). The temperature detection by the temperature sensor 17 is performed a plurality of times at predetermined time intervals, for example. The controller 8 calculates the temperature increase rate from the temperature difference that fluctuates at a predetermined time interval (S15). The controller 8 compares the predicted temperature rise rate acquired in S13 with the temperature rise rate calculated in S15 (S16).

ここで、上述のように、電流−温度上昇率予想値マップは、放電スイッチ１０が短絡していない状態での、パワー半導体１１の温度上昇率の予想値である。従って、温度上昇率が電流−温度上昇率予想値マップから得られた温度上昇率の予想値よりも高い場合（図３中の状態２、又は、状態４）には、放電スイッチ１０は短絡故障している。従って、コントローラ８は、温度上昇率が温度上昇率予想値よりも高い場合（Ｓ１６：ＹＥＳ）には、フェールセーフ処理（Ｓ１７）を行う。 Here, as described above, the current-temperature increase rate expected value map is an expected value of the temperature increase rate of the power semiconductor 11 when the discharge switch 10 is not short-circuited. Therefore, when the temperature increase rate is higher than the predicted value of the temperature increase rate obtained from the current-temperature increase rate expected value map (state 2 or state 4 in FIG. 3), the discharge switch 10 is short-circuited. doing. Therefore, when the temperature increase rate is higher than the temperature increase rate expected value (S16: YES), the controller 8 performs fail-safe processing (S17).

一方、温度上昇率が温度上昇率の予想値よりも高くない場合（図３中の状態１、又は、状態３）には、放電スイッチ１０は開放状態であり、即ち、短絡故障していない。従って、コントローラは、Ｓ１５において算出した温度上昇率が、Ｓ１３において取得した温度上昇率予想値よりも高くない場合（Ｓ１６：ＮＯ）には、フェールセーフ処理（Ｓ１７）を行わない。 On the other hand, when the temperature increase rate is not higher than the expected value of the temperature increase rate (state 1 or state 3 in FIG. 3), the discharge switch 10 is in an open state, that is, there is no short circuit failure. Therefore, the controller does not perform the fail-safe process (S17) when the temperature increase rate calculated in S15 is not higher than the predicted temperature increase rate acquired in S13 (S16: NO).

フェールセーフ処理（Ｓ１７）は、放電抵抗９の温度上昇を低減する為の処理である。フェールセーフ処理（Ｓ１７）として、種々の処理を行うことができる。フェールセーフ処理（Ｓ１７）の一例は、電力変換器１９（放電抵抗９）へ供給される電力を遮断する処理である。具体的には、コントローラ８は、短絡故障が発生したことを示す信号を上位のコントローラ２０に出力する。上位のコントローラ２０は、短絡故障発生の信号を受信すると、システムメインリレー４を開放する。システムメインリレー４の開放により、電力変換器１９への電力供給が遮断される。なお、上位コントローラ２０は、システムメインリレー４の開放とともに、放電回路５で短絡故障が発生したことを示すインパネのランプを点灯させ、さらに、短絡故障発生を示すメッセージをダイアグ用の不揮発性メモリに記憶させる。 The fail safe process (S17) is a process for reducing the temperature rise of the discharge resistor 9. Various processes can be performed as the fail-safe process (S17). An example of the fail-safe process (S17) is a process of cutting off the power supplied to the power converter 19 (discharge resistor 9). Specifically, the controller 8 outputs a signal indicating that a short circuit failure has occurred to the host controller 20. The host controller 20 opens the system main relay 4 when it receives a short-circuit failure occurrence signal. The power supply to the power converter 19 is cut off by opening the system main relay 4. The host controller 20 opens the system main relay 4 and lights an instrument panel lamp indicating that a short-circuit fault has occurred in the discharge circuit 5, and further displays a message indicating the occurrence of the short-circuit fault in a diagnostic non-volatile memory. Remember.

上記の電流変換器１９では、パワー半導体１１に流れる電流を検出する電流センサ１８と、パワー半導体１１の温度を検出する温度センサ１７とを利用して、放電スイッチ１０の短絡故障を検出する。つまり、上記の電力変換器１９は、放電スイッチ１０の短絡故障を検出する為に、専用の電流検出手段や電流検出手段を備える必要が無い。このため、上記の電力変換器１９は、電力変換器１９のコストの増加を抑制しつつ、コンデンサＣ１の放電スイッチ１０の短絡故障を検出することができる。 In the current converter 19, a short circuit failure of the discharge switch 10 is detected by using the current sensor 18 that detects the current flowing through the power semiconductor 11 and the temperature sensor 17 that detects the temperature of the power semiconductor 11. That is, the power converter 19 does not need to include a dedicated current detection unit or a current detection unit in order to detect a short circuit failure of the discharge switch 10. For this reason, said power converter 19 can detect the short circuit failure of the discharge switch 10 of the capacitor | condenser C1, suppressing the increase in the cost of the power converter 19. FIG.

実施例１では、パワー半導体１１に流れる電流を検出する手段として、電流供給線に設けられた電流センサ１８を用いた。しかし、パワー半導体１１に流れる電流を検出する手段として、他の手段を用いてもよい。例えば、パワー半導体１１に備えられたオンチップ電流センサを使用することができる。あるいは、コントローラ８は、コントローラ８に入力される電流指示値を、パワー半導体１１に流れる電流の推定値として用いてもよい。コントローラ８は、入力される電流指令値の通りに電流が流れるようにパワー半導体１１を制御するのであるから、コントローラ８に入力される電流指示値を、センサによる電流の計測値の代わりに用いることができる。本明細書では、コントローラ８に入力される電流指令値をパワー半導体素子１１に流れる電流の代わりに用いることも、「パワー半導体１１の電流を検出する」と表現することとする。 In the first embodiment, the current sensor 18 provided on the current supply line is used as means for detecting the current flowing through the power semiconductor 11. However, other means may be used as means for detecting the current flowing through the power semiconductor 11. For example, an on-chip current sensor provided in the power semiconductor 11 can be used. Alternatively, the controller 8 may use the current instruction value input to the controller 8 as an estimated value of the current flowing through the power semiconductor 11. Since the controller 8 controls the power semiconductor 11 so that the current flows according to the input current command value, the current instruction value input to the controller 8 is used instead of the current measurement value by the sensor. Can do. In this specification, using the current command value input to the controller 8 instead of the current flowing through the power semiconductor element 11 is also expressed as “detecting the current of the power semiconductor 11”.

次に、実施例２の電力変換器１９を説明する。実施例２の電力変換器１９は、ハードウエア構成は実施例１の電力変換器１９と同じであるが、コントローラ８が実行する短絡故障検知処理が異なる。図６を参照して、電力変換器１９の短絡故障検出処理５２を説明する。下記に示すように、短絡故障検出処理５２は、パワー半導体１１に電流が流れていない状態における、パワー半導体１１の温度を検出することによって、放電スイッチ１０の短絡故障を検出する。 Next, the power converter 19 of Example 2 is demonstrated. The power converter 19 of the second embodiment has the same hardware configuration as that of the power converter 19 of the first embodiment, but the short-circuit fault detection process executed by the controller 8 is different. With reference to FIG. 6, the short circuit fault detection process 52 of the power converter 19 is demonstrated. As shown below, the short circuit failure detection process 52 detects a short circuit failure of the discharge switch 10 by detecting the temperature of the power semiconductor 11 in a state where no current flows through the power semiconductor 11.

まず、実施例１の短絡故障検出処理５０と同様に、コントローラ８は、電流センサ値を検出する（Ｓ２２）。次に、コントローラ８は、パワー半導体１１に電流が流れているか否かを判断する（Ｓ２３）。すなわち、コントローラ８は、電流センサ値がゼロであるか否かを判断する。ただし、現実には、コントローラ８は、測定誤差による誤判定を回避するため、電流センサ値を所定の電流閾値と比較することに留意されたい。ここで、所定の電流閾値には、電流センサの誤差の大きさに適当な余裕量を足した値が選定される。上述のように、短絡故障検出処理５２は、パワー半導体１１に電流が流れていない状態（図３中の状態３、４）において、放電スイッチ１０の短絡故障を検出するものである。従って、コントローラ８は、電流センサ値がゼロの場合（Ｓ２３：ＹＥＳ）には、パワー半導体１１の温度を検出する（Ｓ２４）。一方、パワー半導体１１に電流が流れている場合（Ｓ２３：ＮＯ）には、コントローラは、次のステップに進むことなく、処理を終了する。 First, similarly to the short circuit failure detection process 50 of the first embodiment, the controller 8 detects a current sensor value (S22). Next, the controller 8 determines whether or not a current is flowing through the power semiconductor 11 (S23). That is, the controller 8 determines whether or not the current sensor value is zero. However, in reality, it should be noted that the controller 8 compares the current sensor value with a predetermined current threshold value in order to avoid erroneous determination due to a measurement error. Here, a value obtained by adding an appropriate margin to the magnitude of the current sensor error is selected as the predetermined current threshold. As described above, the short circuit failure detection process 52 detects a short circuit failure of the discharge switch 10 in a state where no current flows through the power semiconductor 11 (states 3 and 4 in FIG. 3). Accordingly, when the current sensor value is zero (S23: YES), the controller 8 detects the temperature of the power semiconductor 11 (S24). On the other hand, when a current flows through the power semiconductor 11 (S23: NO), the controller ends the process without proceeding to the next step.

電流センサ値がゼロの場合（Ｓ２３：ＹＥＳ）には、コントローラ８は、パワー半導体１１の温度が通常の温度より高いか否かを判断する（Ｓ２５）。ここで、「通常の温度」とは、前述したように、パワー半導体１１に電流が流れていない状態であり、かつ、放電スイッチ１０が開放されている場合に予想されるパワー半導体１１の温度である。なお、現実には、コントローラ８は、誤判定を回避するため、「通常の温度」に一定の余裕量を足した値とパワー半導体１１の温度を比較することに留意されたい。パワー半導体１１に電流が流れていない（Ｓ２３：ＹＥＳ）にも関わらず、パワー半導体の温度が通常の温度より高い（Ｓ２５：ＹＥＳ）場合（図３中の状態４）には、放電スイッチ１０は短絡故障している。この場合、コントローラ８は、フェールセーフ処理（Ｓ２６）を行う。フェールセーフ処理（Ｓ２６）の内容は実施例１の場合と同じでよい。 When the current sensor value is zero (S23: YES), the controller 8 determines whether or not the temperature of the power semiconductor 11 is higher than the normal temperature (S25). Here, the “normal temperature” is a state where no current flows through the power semiconductor 11 and the temperature of the power semiconductor 11 expected when the discharge switch 10 is opened as described above. is there. Note that in reality, the controller 8 compares the temperature of the power semiconductor 11 with a value obtained by adding a certain margin to the “normal temperature” in order to avoid erroneous determination. In the case where the temperature of the power semiconductor is higher than the normal temperature (S25: YES) even though no current flows through the power semiconductor 11 (S23: YES), the discharge switch 10 is There is a short circuit failure. In this case, the controller 8 performs a fail safe process (S26). The content of the fail-safe process (S26) may be the same as that in the first embodiment.

電力変換器１９の短絡故障検出処理５２では、実施例１の短絡故障検出処理５０と異なり、電流−温度上昇率予想値マップを使用する必要が無い。このため、コントローラ８が行う処理を軽減することができる。 In the short-circuit fault detection process 52 of the power converter 19, unlike the short-circuit fault detection process 50 of the first embodiment, it is not necessary to use the current-temperature increase rate expected value map. For this reason, the process which the controller 8 performs can be reduced.

上述の実施例１、実施例２の各ステップは、放電スイッチ１０の短絡故障を検出できる範囲で順番を入れ替えてもよい。一例として、実施例３の短絡故障検出処理５４を説明する（図７）。実施例３の短絡故障検出処理５４は、実施例２の短絡故障検出処理５２に含まれるステップの順番を、下記に示すように入れ替えたものである。 The steps of the first embodiment and the second embodiment described above may be switched in order as long as a short circuit failure of the discharge switch 10 can be detected. As an example, the short circuit fault detection process 54 of Example 3 is demonstrated (FIG. 7). The short-circuit fault detection processing 54 of the third embodiment is obtained by replacing the order of steps included in the short-circuit fault detection processing 52 of the second embodiment as shown below.

まず、コントローラ８は、パワー半導体１１の温度が、通常の温度よりも高いか否かを判定する（Ｓ３２、Ｓ３３）。温度が通常の温度よりも高くない場合は、パワー半導体１１の電流による発熱はなく、かつ、放電抵抗の発熱もない場合である（図３中の状態３）。すなわち、温度が通常の温度よりも高くない場合（Ｓ３３：ＮＯ）は、短絡故障は発生していない。この場合、コントローラ８は、処理を終了する。 First, the controller 8 determines whether or not the temperature of the power semiconductor 11 is higher than a normal temperature (S32, S33). When the temperature is not higher than the normal temperature, there is no heat generated by the current of the power semiconductor 11 and no heat is generated by the discharge resistance (state 3 in FIG. 3). That is, when the temperature is not higher than the normal temperature (S33: NO), no short circuit failure has occurred. In this case, the controller 8 ends the process.

温度が通常の温度より高い場合（Ｓ３３：ＹＥＳ）には、コントローラ８はパワー半導体１１に電流が流れているか否かを判断する（Ｓ３４、Ｓ３５）。パワー半導体１１の温度が通常の温度よりも高く、かつ、パワー半導体１１に電流が流れていない場合は、放電スイッチが短絡故障している（図３中の状態４）。このため、コントローラ８は、パワー半導体１１に電流が流れていない場合（Ｓ３５：ＹＥＳ）には、フェールセーフ処理（Ｓ３６）を行う。一方、パワー半導体に電流が流れている場合（Ｓ３５：ＮＯ）には、フェールセーフ処理を行わない。ステップＳ３６のフェールセーフ処理（Ｓ３６）の内容は、実施例１の場合と同じでよい。 When the temperature is higher than the normal temperature (S33: YES), the controller 8 determines whether or not a current is flowing through the power semiconductor 11 (S34, S35). When the temperature of the power semiconductor 11 is higher than the normal temperature and no current flows through the power semiconductor 11, the discharge switch has a short circuit failure (state 4 in FIG. 3). For this reason, the controller 8 performs a fail safe process (S36), when the electric current is not flowing into the power semiconductor 11 (S35: YES). On the other hand, when a current is flowing through the power semiconductor (S35: NO), fail-safe processing is not performed. The contents of the fail-safe process (S36) in step S36 may be the same as in the case of the first embodiment.

上記の実施例では、図１におけるパワー半導体１１の温度を計測する温度センサ１７を例とした。電力変換器１９は複数のパワー半導体１１〜１６を備えている。本明細書が開示する技術は、パワー半導体１１以外のパワー半導体素子に付随する温度センサを用いてもよい。また、電力変換器は、インバータ回路のほかに、電圧コンバータ回路を備えることがある。電圧コンバータ回路もパワー半導体素子を備え、さらにそのパワー半導体素子の温度を計測する温度センサを備える。本明細書が開示する技術は、電圧コンバータが備えるパワー半導体素子とその素子の温度を計測する温度センサを利用してもよい。 In the above embodiment, the temperature sensor 17 that measures the temperature of the power semiconductor 11 in FIG. 1 is taken as an example. The power converter 19 includes a plurality of power semiconductors 11 to 16. The technology disclosed in this specification may use a temperature sensor associated with a power semiconductor element other than the power semiconductor 11. The power converter may include a voltage converter circuit in addition to the inverter circuit. The voltage converter circuit also includes a power semiconductor element, and further includes a temperature sensor that measures the temperature of the power semiconductor element. The technology disclosed in this specification may use a power semiconductor element included in the voltage converter and a temperature sensor that measures the temperature of the element.

実施例におけるフェールセーフ処理は、システムメインリレー４を開放し、バッテリから電力変換器への電力供給を遮断するものであった。フェールセーフ処理は、バッテリの出力電力を低減する処理であってもよい。バッテリの出力電力を低減することで、放電抵抗に流れ込む電力を抑制して放電抵抗の発熱を抑えることができる。 In the fail-safe process in the embodiment, the system main relay 4 is opened and the power supply from the battery to the power converter is cut off. The fail-safe process may be a process for reducing the output power of the battery. By reducing the output power of the battery, it is possible to suppress the power flowing into the discharge resistor and suppress the heat generation of the discharge resistor.

実施例１では、温度に関する判定ステップ（図１５のＳ１６）における温度に関する指標としてパワー半導体素子１１の温度上昇率を使用する例について説明した。しかしながら、実施例１では、温度に関する指標としてパワー半導体素子１１の温度そのもの（具体的には温度センサ値）を使用してもよい。また、実施例２、実施例３では、温度に関する判定ステップ（図６のＳ２５、図７のＳ３３）における温度に関する指標としてパワー半導体素子１１の温度そのもの（具体的には温度センサ値）を使用する例について説明した。しかしながら、実施例２、実施例３では、温度に関する指標としてパワー半導体素子１１の温度上昇率を使用してもよい。 In the first embodiment, the example in which the temperature increase rate of the power semiconductor element 11 is used as the temperature index in the temperature determination step (S16 in FIG. 15) has been described. However, in the first embodiment, the temperature of the power semiconductor element 11 itself (specifically, the temperature sensor value) may be used as an index related to temperature. In the second and third embodiments, the temperature itself of the power semiconductor element 11 (specifically, the temperature sensor value) is used as an index related to the temperature in the temperature determination step (S25 in FIG. 6 and S33 in FIG. 7). An example was described. However, in Example 2 and Example 3, the temperature increase rate of the power semiconductor element 11 may be used as an index related to temperature.

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数の目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。 Specific examples of the present invention have been described in detail above, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above. In addition, the technical elements described in the present specification or drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology exemplified in the present specification or the drawings can achieve a plurality of objects at the same time, and has technical utility by achieving one of the objects.

Ｃ１コンデンサ
１１〜１６パワー半導体
３バッテリ
４システムメインリレー
５放電回路
６インバータ回路
７モータ
８コントローラ
９放電抵抗
１０放電スイッチ
１７温度センサ
１８電流センサ
１９電力変換器
２０上位コントローラ
３０冷却部
３１半導体モジュール
３６冷却プレート
C1 Capacitors 11 to 16 Power semiconductor 3 Battery 4 System main relay 5 Discharge circuit 6 Inverter circuit 7 Motor 8 Controller 9 Discharge resistor 10 Discharge switch 17 Temperature sensor 18 Current sensor 19 Power converter 20 Host controller 30 Cooling unit 31 Semiconductor module 36 Cooling plate

Claims

A power converter that converts power between the battery and the motor for running,
A power semiconductor element that switches between energization and interruption of the current supplied to the traveling motor;
A capacitor for smoothing the current supplied to the traveling motor;
A discharge resistor disposed adjacent to the power semiconductor element and discharging the capacitor;
A discharge switch for switching between a state in which the discharge resistor and the capacitor are connected and a state in which the capacitor is not connected;
A temperature sensor for detecting a temperature of the power semiconductor element;
Current detection means for detecting a current value flowing in the power semiconductor element;
When the detected temperature value detected by the temperature sensor is higher than the expected temperature value expected from the current value detected by the current detection means, or is calculated from the detected temperature value detected by the temperature sensor A control device that outputs a signal indicating that the discharge switch is short-circuited when a temperature increase rate is higher than an expected temperature increase rate expected from a current value detected by the current detection unit;
A power converter comprising: