JP2019050087A - Leakage current detection device and heating apparatus - Google Patents

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Abstract

To provide a leakage current detection device capable of detecting the leakage current of a switching element.SOLUTION: A leakage current detection device connected in series with a power source 1, and detecting the leakage current of multiple switching elements 10, 20 performing PWM control for outputting the power with a predetermined duty ratio by being switched ON and OFF, includes a voltage detection circuit 13 for detecting the voltages between the multiple switching elements 10, 20, respectively, a leakage current detector (controller) 3 for detecting increase of leakage current of at least one of the multiple switching elements, and a limit section (controller) 3 for limiting operation of the multiple switching elements, when the leakage current detector detects increase of leakage current.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、スイッチング素子の漏れ電流を検出する漏れ電流検出装置及び加熱装置に関する。   The present invention relates to a leakage current detection device and a heating device that detect a leakage current of a switching element.

特許文献1には、電力が供給されると発熱するヒータと、ヒータに直列に接続され、オンとオフとが切り換えられることでヒータへの電力の供給と遮断とを切り換える第1のIGBTと、ヒータに直列に接続され、第1のIGBTとは異なる切換タイミングでオンとオフとが切り換えられることでヒータへの電力の供給と遮断とを切り換える第2のIGBTとを備える加熱装置が開示されている。   In Patent Document 1, a heater that generates heat when power is supplied, and a first IGBT that is connected in series to the heater and switches between ON and OFF to switch between supply and cutoff of power to the heater, Disclosed is a heating device including a second IGBT connected in series to the heater and switching between supply and shutoff of power to the heater by switching on and off at a switching timing different from the first IGBT. There is.

特開2017−050161号公報Unexamined-Japanese-Patent No. 2017-050161

従来技術に記載のように、ヒータのオンオフ制御に用いられるIGBT等の半導体スイッチは、オフに制御されている状態でも微弱な電流(漏れ電流)が流れる特性を有していることが知られている。漏れ電流は半導体スイッチの定格で最大値が規定されているので、通常は最大値を考慮した回路設計を行ない、漏れ電流が影響しないように構成されている。   As described in the prior art, a semiconductor switch such as an IGBT used for on / off control of a heater is known to have a characteristic that a weak current (leakage current) flows even in a state controlled off. There is. Since the maximum value of the leakage current is specified by the rating of the semiconductor switch, the circuit is usually designed in consideration of the maximum value so that the leakage current is not affected.

一方で、半導体スイッチの経年変化や故障等により漏れ電流が大きくなった場合は、意図しない電流がヒータに印加される可能性がある。従来技術では漏れ電流をコストを増加させることなく検出することや、漏れ電流の増大による影響は考慮されていなかった。   On the other hand, when leakage current becomes large due to aging or failure of the semiconductor switch, an unintended current may be applied to the heater. In the prior art, detecting the leakage current without increasing the cost and the influence of the increase in the leakage current have not been considered.

本発明は、スイッチング素子の漏れ電流を検出できる漏れ電流検出装置を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a leakage current detection device capable of detecting a leakage current of a switching element.

本発明のある態様によれば、電力源に直列に接続され、オンとオフとが切り換えられることで電力を所定のデューティ比で出力するPWM制御を行なう複数のスイッチング素子の漏れ電流を検出する漏れ電流検出装置であって、複数のスイッチング素子それぞれの間の電圧を検出する電圧検出回路と、複数のスイッチング素子の少なくとも一つの漏れ電流が増大していることを検出する漏れ電流検出部と、漏れ電流検出部が漏れ電流の増大を検出した場合に、複数のスイッチング素子の動作を制限する制限部と、を備えることを特徴とする。   According to an aspect of the present invention, there is provided a leak that detects a leakage current of a plurality of switching elements connected in series to a power source and outputting power at a predetermined duty ratio by being switched on and off. A current detection device, comprising: a voltage detection circuit that detects a voltage between each of a plurality of switching elements; a leakage current detection unit that detects that the leakage current of at least one of the plurality of switching elements is increased; And a limiting unit that limits the operation of the plurality of switching elements when the current detection unit detects an increase in the leakage current.

前述の態様によると、複数のスイッチング素子のそれぞれの間の電圧に基づいてスイッチング素子の漏れ電流を検出するので、簡易な構成により漏れ電流を検出でき、検出装置のコストを抑えることができる。さらに、漏れ電流を検出していないスイッチング素子の動作を制限することにより、漏れ電流による影響を防止することができる。   According to the above aspect, since the leakage current of the switching element is detected based on the voltage between each of the plurality of switching elements, the leakage current can be detected with a simple configuration, and the cost of the detection device can be suppressed. Furthermore, the influence of the leakage current can be prevented by limiting the operation of the switching element not detecting the leakage current.

図1は、本発明の実施形態の加熱装置の構成図である。FIG. 1 is a block diagram of a heating device according to an embodiment of the present invention. 図2は、本発明の実施形態の電圧検出回路の構成図である。FIG. 2 is a block diagram of a voltage detection circuit according to an embodiment of the present invention. 図3は、本発明の実施形態のコントローラの処理のフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart of processing of the controller according to the embodiment of this invention.

以下、図面を参照して、本発明の実施形態の漏れ電流検出装置について説明する。   Hereinafter, a leakage current detection device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る加熱装置100について説明する。   Hereinafter, with reference to the drawings, a heating device 100 according to an embodiment of the present invention will be described.

図1は、本実施形態の加熱装置100の全体構成を説明する構成図である。   FIG. 1 is a configuration diagram for explaining the overall configuration of a heating device 100 of the present embodiment.

加熱装置100は、直流電源1から供給される電力によって駆動されるヒータ30と、ヒータ30と直列に接続される一対のスイッチング素子としてのIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor:絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)10、20と、を備える。   Heating apparatus 100 includes a heater 30 driven by power supplied from DC power supply 1 and IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors) 10 and 20 as a pair of switching elements connected in series with heater 30. And.

加熱装置100は、EV(Electric Vehicle:電動車両)やHEV(Hybrid Electric Vehicle:ハイブリッド車両)などの車両に搭載される車両用空調装置(図示省略)に適用される。車両用空調装置は、暖房運転を実行するために、冷媒をヒータ30によって加熱する温水タンク31を有する。   Heating device 100 is applied to a vehicle air conditioner (not shown) mounted on a vehicle such as EV (Electric Vehicle) or HEV (Hybrid Electric Vehicle). The vehicle air conditioner has a hot water tank 31 which heats the refrigerant by the heater 30 to execute the heating operation.

直流電源1は、EVやHEVに搭載される強電バッテリである。直流電源1の出力電圧は、30[V]以上の強電であり、ここでは例えば350[V]である。直流電源1は、供給ライン5を通じてヒータ30に電力を供給する。ヒータ30の負極側はグラウンド9に接続される。   The direct current power source 1 is a high power battery mounted on an EV or HEV. The output voltage of the DC power source 1 is a high voltage of 30 [V] or more, and here, for example, 350 [V]. The DC power supply 1 supplies power to the heater 30 through the supply line 5. The negative side of the heater 30 is connected to the ground 9.

ヒータ30は、鞘(シース)の内部に電熱線を備え、電力が供給されると発熱するシースヒータである。ヒータ30は、温水タンク31内に収装され、温水タンク31を流通する冷媒を加熱する。   The heater 30 is a sheath heater which includes a heating wire inside a sheath and generates heat when power is supplied. The heater 30 is housed in the warm water tank 31 and heats the refrigerant flowing through the warm water tank 31.

IGBT10及びIGBT20は、上位のコントローラ3からの指令に応じてオンとオフとが切り換えられることで、直流電源1からヒータ30への電力の供給と遮断とを切り換える。IGBT10及びIGBT20は、PWM(Pulse Width Modulation:パルス幅変調)制御によってオンとオフとが切り換えられる。   The IGBT 10 and the IGBT 20 are switched on and off in accordance with a command from the upper controller 3 to switch between supply and shutoff of power from the DC power supply 1 to the heater 30. The IGBT 10 and the IGBT 20 are switched on and off by PWM (Pulse Width Modulation) control.

IGBT10及びIGBT20は、互いに異なる周期でオンとオフとが周期的に切り換えられる。なお、IGBT10又はIGBT20を周期的に切り換えずに、オンに切り換えられた後に、オンの状態を維持するようにしてもよい。   The IGBT 10 and the IGBT 20 are periodically switched on and off in cycles different from each other. The on state may be maintained after the IGBT 10 or the IGBT 20 is switched on without being switched periodically.

IGBT10及びIGBT20は、ヒータ30の下流側、すなわち、ヒータ30の負極側とグラウンド9との間に、IGBT10、IGBT20の順でそれぞれ設けられる。IGBT10とIGBT20とは直列に設けられるので、IGBT10とIGBT20とが共にオンに切り換えられた場合にのみ直流電源1からヒータ30に電力が供給される。IGBT10とIGBT20との少なくとも一方がオフに切り換えられた場合は、ヒータ30への電力の供給は遮断される。   The IGBT 10 and the IGBT 20 are provided on the downstream side of the heater 30, that is, between the negative electrode side of the heater 30 and the ground 9, in the order of the IGBT 10 and the IGBT 20. Since the IGBT 10 and the IGBT 20 are provided in series, power is supplied from the DC power supply 1 to the heater 30 only when both the IGBT 10 and the IGBT 20 are switched on. When at least one of the IGBT 10 and the IGBT 20 is switched off, the supply of power to the heater 30 is cut off.

IGBT10には、コントローラ3からのPWM制御による指令に基づいて、制御ライン12を通じてオンとオフとを切り換えるゲート信号を送信するドライバ回路11が設けられる。IGBT20には、制御ライン22を通じてオンとオフとを切り換えるゲート信号を送信するドライバ回路21が設けられる。   The IGBT 10 is provided with a driver circuit 11 that transmits a gate signal that switches on and off through the control line 12 based on an instruction by PWM control from the controller 3. The IGBT 20 is provided with a driver circuit 21 that transmits a gate signal that switches on and off through the control line 22.

さらに、IGBT10とIGBT20とには、これらIGBT10及びIGBT20の漏れ電流の大きさを検出する目的で、電圧検出回路13が設けられる。   Furthermore, the voltage detection circuit 13 is provided in the IGBT 10 and the IGBT 20 for the purpose of detecting the magnitude of the leakage current of the IGBT 10 and the IGBT 20.

コントローラ3は、例えば車両用空調装置を制御するECU(Electronic Control Unit:電子制御装置)である。コントローラ3は、車両用空調装置の制御を実行するCPU(中央演算処理装置)と、CPUの処理動作に必要な制御プログラムや設定値等が記憶されたROM(Read Only Memory)と、各種センサが検出した情報を一時的に記憶するRAM(Random Access Memory)と、を備える。コントローラ3には、オンに切り換えられるとヒータ30への通電が開始されるヒータスイッチ4が接続される。   The controller 3 is, for example, an electronic control unit (ECU) that controls a vehicle air conditioner. The controller 3 includes a CPU (central processing unit) that executes control of a vehicle air conditioner, a ROM (Read Only Memory) in which control programs and setting values required for processing operations of the CPU are stored, and various sensors. And RAM (Random Access Memory) for temporarily storing detected information. Connected to the controller 3 is a heater switch 4 which starts to be energized when the heater 30 is switched on.

また、コントローラ3は、電圧検出回路13から出力される信号に基づいて、IGBT10及びIGBT20の漏れ電流の増大を検出し、検出結果に基づいて、IGBT10及びIGBT20の動作を制限する処理を実行する。   Further, the controller 3 detects an increase in the leakage current of the IGBT 10 and the IGBT 20 based on the signal output from the voltage detection circuit 13, and executes a process of limiting the operation of the IGBT 10 and the IGBT 20 based on the detection result.

ヒータスイッチ4は、車両用空調装置がマニュアル式である場合には、運転者の操作に基づいてオンとオフとが切り換えられる。ヒータスイッチ4は、車両用空調装置がオート式である場合には、車両用空調装置の暖房要求に基づいてオンとオフとが切り換えられる。   The heater switch 4 is switched on and off based on the driver's operation when the vehicle air conditioner is manual. The heater switch 4 is switched on and off based on a heating request of the vehicle air conditioner, when the vehicle air conditioner is an automatic type.

次に、以上のように構成された加熱装置100において、IGBT10、20の漏れ電流の検出について説明する。   Next, in the heating device 100 configured as described above, detection of the leakage current of the IGBTs 10 and 20 will be described.

IGBT10及びIGBT20は、オフに制御されている状態でも微弱な電流(以降、「漏れ電流」と呼ぶ)が流れるという特性を有する。IGBT10及びIGBT20の漏れ電流は、定格によりその最大値が規定されているため、漏れ電流が最大値となった場合にも回路に影響を及ぼさないように、すなわちヒータ30に対して意図しない電流が印加されないように構成されている。   The IGBT 10 and the IGBT 20 have a characteristic that a weak current (hereinafter referred to as “leakage current”) flows even in a state of being controlled to be off. The leakage current of IGBT 10 and IGBT 20 has its maximum value defined by the rating, so that it does not affect the circuit even when the leakage current reaches the maximum value, that is, an unintended current for heater 30 It is configured not to be applied.

ここで、IGBT10及びIGBT20は、その経年変化や故障等により漏れ電流が定格よりも大きくなる可能性がある。漏れ電流が定格よりも大きくなった場合は、IGBT10又はIGBT20がオフに制御されているにもかかわらずヒータ30に意図しない電流が印加される可能性がある。   Here, in the IGBT 10 and the IGBT 20, the leakage current may become larger than the rating due to the secular change, failure or the like. If the leakage current becomes larger than the rating, an unintended current may be applied to the heater 30 even though the IGBT 10 or the IGBT 20 is controlled to be off.

これに対して、IGBT10及びIGBT20の各々に、漏れ電流を検出するための電流計や検出装置等を備えることにより各々の漏れ電流の大きさを監視するように構成することもできるが、これら電流計や検出装置を新たに備えることにより漏れ電流の検出のためのコストが上昇するという問題がある。   On the other hand, each of the IGBT 10 and the IGBT 20 can be configured to monitor the magnitude of each leakage current by providing an ammeter or a detection device or the like for detecting the leakage current. There is a problem that the cost for detecting the leakage current is increased by newly providing a meter and a detector.

本発明の実施形態では、このように、ヒータ30に意図しない電流が印加される可能性があるという問題に対して、次のような構成によって、コストを上昇させることなく、IGBT20、30の漏れ電流を検出することができるように構成した。   In the embodiment of the present invention, the leakage of the IGBTs 20 and 30 is prevented without increasing the cost by the following configuration, against the problem that an unintended current may be applied to the heater 30 as described above. It was configured to be able to detect the current.

図2は、本実施形態の電圧検出回路13の構成図である。   FIG. 2 is a block diagram of the voltage detection circuit 13 of the present embodiment.

電圧検出回路13は、抵抗器R1、抵抗器R2及び出力端子150を備えて構成される。   The voltage detection circuit 13 is configured to include a resistor R1, a resistor R2 and an output terminal 150.

抵抗器R1(第1の抵抗器)はIGBT10(第1のスイッチング素子)と並列に、抵抗器R2(第2の抵抗器)はIGBT20(第2のスイッチング素子)と並列に、それぞれ接続されている。抵抗器R1と抵抗器R2とは同一の抵抗値及び同一の特性を有する互いにコンプリメンタルな素子である。   Resistor R1 (first resistor) is connected in parallel with IGBT 10 (first switching element), and resistor R2 (second resistor) is connected in parallel with IGBT 20 (second switching element). There is. The resistor R1 and the resistor R2 are mutually complementary elements having the same resistance value and the same characteristic.

抵抗器R1は、正極側端子110を介してIGBT10の正極側に接続され、中点端子120を介してIGBT10の負極側に接続される。抵抗器R2は、中点端子120を介してIGBT20の正極側に接続され、負極側端子130を介してIGBT20の負極側に接続される。   The resistor R1 is connected to the positive electrode side of the IGBT 10 via the positive electrode side terminal 110, and connected to the negative electrode side of the IGBT 10 via the middle point terminal 120. The resistor R2 is connected to the positive electrode side of the IGBT 20 via the middle point terminal 120, and connected to the negative electrode side of the IGBT 20 via the negative electrode side terminal 130.

これら抵抗器R1及び抵抗器R2は、IGBT10及びIGBT20に対する分圧抵抗として機能し、IGBT10及びIGBT20各々に流れる電流値に応じた電圧の差を出力する。   The resistor R1 and the resistor R2 function as voltage dividing resistors for the IGBT 10 and the IGBT 20, and output a voltage difference according to the current value flowing to each of the IGBT 10 and the IGBT 20.

出力端子150は、抵抗器R1と抵抗器R2との中点に接続され、出力端子150の出力が、出力電圧Vintとしてコントローラ3に出力される。出力電圧Vintは、IGBT10及びIGBT20の各々に流れる電流値に応じた電圧の差が出力される。すなわち、IGBT10及びIGBT20が共にオフに制御されている場合は、それぞれに流れる電流値は0であるため、出力電圧Vintは電圧検出回路13の正極側端子110と負極側端子130との間の電圧(電圧Vin)の1/2の電圧となる。   The output terminal 150 is connected to a midpoint between the resistor R1 and the resistor R2, and the output of the output terminal 150 is output to the controller 3 as the output voltage Vint. As the output voltage Vint, a voltage difference corresponding to the current value flowing to each of the IGBT 10 and the IGBT 20 is output. That is, when both of the IGBT 10 and the IGBT 20 are controlled to be off, the current value flowing in each is 0, so the output voltage Vint is the voltage between the positive electrode side terminal 110 and the negative electrode side terminal 130 of the voltage detection circuit 13 The voltage is 1/2 of (voltage Vin).

すなわち、Vint=Vin/2という式が成立する。   That is, the equation Vint = Vin / 2 holds.

コントローラ3は、次に説明するように、電圧検出回路13の出力端子150からの出力電圧Vintに基づいて、IGBT10及びIGBT20の漏れ電流の増大を検出する。   The controller 3 detects an increase in the leakage current of the IGBT 10 and the IGBT 20 based on the output voltage Vint from the output terminal 150 of the voltage detection circuit 13 as described below.

次に、本実施形態の漏れ電流の検出について説明する。   Next, detection of the leak current according to the present embodiment will be described.

コントローラ3は、ヒータ30を加熱するためにヒータ30に通電を行なうときは、ドライバ回路21に対してIGBT20を常にオン状態とする指令を送り、ドライバ回路21がIGBT20にゲート信号を送信してIGBT20を通電状態とする。その上で、コントローラ3は、ドライバ回路11に対して、IGBT10のオンオフを制御して、ヒータ30に対して所望の電力を供給するようにPWM制御を実行する。   When the controller 3 energizes the heater 30 to heat the heater 30, the controller 3 sends a command to always turn the IGBT 20 on to the driver circuit 21, and the driver circuit 21 transmits a gate signal to the IGBT 20 to Power on. Then, the controller 3 controls the driver circuit 11 to turn on and off the IGBT 10 and performs PWM control so as to supply desired power to the heater 30.

一方で、ヒータ30の通電を遮断するときは、ドライバ回路11に対してIGBT10をオフ状態とする指令を送ると共に、ドライバ回路21に対してIGBT20をオフ状態にする信号を送る。   On the other hand, when the energization of the heater 30 is cut off, a command to turn off the IGBT 10 is sent to the driver circuit 11 and a signal to turn off the IGBT 20 is sent to the driver circuit 21.

図3は、本実施形態のコントローラ3で実行される漏れ電流の検出のフローチャートである。   FIG. 3 is a flowchart of the detection of the leakage current performed by the controller 3 of the present embodiment.

図3のステップS10において、コントローラ3は、IGBT10及びIGBT20が、共にオフ状態に制御されているかを判定する。IGBT10及びIGBT20の少なくとも一方が通電状態であると判定した場合は、ステップS10の処理を繰り返し、待機する。   In step S10 of FIG. 3, the controller 3 determines whether both the IGBT 10 and the IGBT 20 are controlled to the off state. If it is determined that at least one of the IGBT 10 and the IGBT 20 is in the energized state, the process of step S10 is repeated and the process waits.

ステップ10において、IGBT10及びIGBT20が、共にオフ状態に制御されていると判定した場合は、コントローラ3は、ステップS20において、電圧検出回路13の出力端子150からの出力電圧Vintを取得し、取得した出力電圧Vintが、電圧検出回路13の正極側端子110と負極側端子130との間の電圧Vinの1/2の電圧と比較して、所定値以上高いか否かを判定する。   When it is determined in step 10 that the IGBT 10 and the IGBT 20 are both controlled to be in the off state, the controller 3 acquires and acquires the output voltage Vint from the output terminal 150 of the voltage detection circuit 13 in step S20. It is determined whether or not the output voltage Vint is higher than a predetermined value or more in comparison with the voltage 1/2 of the voltage Vin between the positive electrode side terminal 110 and the negative electrode side terminal 130 of the voltage detection circuit 13.

ステップS20において、出力電圧Vintが電圧Vinの1/2の電圧と比較して所定値以上高くないと判定された場合は、コントローラ3は、ステップS50において、取得した出力電圧Vintが、電圧検出回路13の正極側端子110と負極側端子130との間の電圧Vinの1/2の電圧と比較して、所定値以上低いか否かを判定する。   When it is determined in step S20 that the output voltage Vint is not higher than a predetermined voltage or more in comparison with the voltage 1/2 of the voltage Vin, the controller 3 determines that the acquired output voltage Vint is a voltage detection circuit in step S50. It is determined whether or not the voltage is lower than a predetermined value by a half of the voltage Vin between the positive electrode side terminal 110 and the negative electrode side terminal 130 of FIG.

ここで、コントローラ3におけるこれらステップS20及びステップS50の処理について説明する。   Here, the process of step S20 and step S50 in the controller 3 will be described.

前述のように、IGBT10及びIGBT20が共にオフ状態に制御されている場合は、出力電圧Vintは、正極側端子110と負極側端子130との間の電圧Vinの1/2となる。なお、電圧Vinの値は、コントローラ3が、ヒータ30の抵抗値と現在の直流電源1の電圧等により、予め算出しておく。   As described above, when the IGBT 10 and the IGBT 20 are both controlled to be in the OFF state, the output voltage Vint is 1/2 of the voltage Vin between the positive electrode side terminal 110 and the negative electrode side terminal 130. The value of the voltage Vin is calculated in advance by the controller 3 based on the resistance value of the heater 30, the current voltage of the DC power supply 1, and the like.

ここで、IGBT10又はIGBT20のいずれか一方の漏れ電流が定格よりも大きくなった場合は、抵抗器R1又は抵抗器R2の端子間電圧のバランスが崩れ、Vint=Vin/2という式が成立しなくなる。   Here, when the leakage current of either IGBT10 or IGBT20 becomes larger than the rating, the balance of the voltage between the terminals of the resistor R1 or the resistor R2 is lost, and the equation Vint = Vin / 2 can not be established. .

例えば、IGBT10の漏れ電流が定格よりも増大した場合は、IGBT10側にも電流が流れることにより、抵抗器R1の端子間電圧が小さくなる。この場合は、抵抗器R1と抵抗器R2との中点に存在する出力端子150の出力電圧Vintは、IGBT10の漏れ電流が定格範囲内にある場合と比較して高くなる。すなわち、ステップS20の判定が「Y」となる。   For example, when the leakage current of the IGBT 10 increases more than the rating, the current also flows to the IGBT 10 side, and the voltage across the terminals of the resistor R1 decreases. In this case, the output voltage Vint of the output terminal 150 present at the midpoint between the resistor R1 and the resistor R2 is higher than when the leakage current of the IGBT 10 is within the rated range. That is, the determination in step S20 is "Y".

これとは逆に、IGBT20の漏れ電流が定格よりも増大した場合は、IGBT20側にも電流が流れることにより、抵抗器R2の端子間電圧が小さくなる。この場合は、抵抗器R1と抵抗器R2との中点に存在する出力端子150の出力電圧Vintは、IGBT20の漏れ電流が定格範囲内にある場合と比較して低くなる。すなわち、ステップS50の判定が「Y」となる。   Conversely, when the leak current of the IGBT 20 increases more than the rating, the current also flows to the IGBT 20 side, and the voltage across the terminals of the resistor R2 decreases. In this case, the output voltage Vint of the output terminal 150 present at the midpoint between the resistor R1 and the resistor R2 is lower than in the case where the leakage current of the IGBT 20 is within the rated range. That is, the determination in step S50 is "Y".

漏れ電流が定格よりも増大した場合は、その漏れ電流分が増大していない側の抵抗器に流れる。すなわち、出力電圧VintがVin/2に対して抵抗器の抵抗値と漏れ電流値を乗じた値を超えて乖離した場合に、漏れ電流の増大を検出するように所定値を予め決定する。   If the leakage current increases beyond the rating, the leakage current flows to the non-increasing resistor. That is, when the output voltage Vint deviates beyond a value obtained by multiplying Vin / 2 by the resistance value of the resistor and the leakage current value, a predetermined value is determined in advance so as to detect an increase in the leakage current.

なお、定格の他に、電圧の測定誤差、抵抗器R1、抵抗器R2の抵抗値の精度誤差等を考慮して、漏れ電流が増大した場合に加熱装置100の動作に影響を及ぼさない範囲の上限値に基づいて、所定値を決定してもよい。   In addition to the ratings, in consideration of voltage measurement error, accuracy error of resistance value of resistor R1 and resistor R2, etc., the range of the range that does not affect the operation of heating device 100 when leakage current increases. The predetermined value may be determined based on the upper limit value.

図3のフローチャートに戻り、ステップS20において、出力電圧Vintが電圧Vinの1/2の電圧と比較して所定値以上高いと判定された場合は、コントローラ3は、ステップS30において、IGBT10の漏れ電流が定格よりも増大していると判断する。   Returning to the flowchart of FIG. 3, when it is determined in step S20 that the output voltage Vint is higher than a half of the voltage Vin by a predetermined value or more, the controller 3 determines the leakage current of the IGBT 10 in step S30. Is considered to have increased beyond the rating.

次に、ステップS40において、コントローラ3は、IBT10の漏れ電流が増大したとの判断に基づき、漏れ電流に問題がないIGBT20をオフ状態に制御して通電を遮断する。これにより、IGBT10の漏れ電流の増大が、IGBT20によって遮断される。   Next, in step S40, based on the determination that the leakage current of the IBT 10 has increased, the controller 3 controls the IGBT 20 having no problem in the leakage current to the off state to cut off the energization. Thereby, the increase in the leakage current of the IGBT 10 is shut off by the IGBT 20.

一方、ステップS50において、出力電圧Vintが電圧Vinの1/2の電圧と比較して所定値以上低いと判定された場合は、コントローラ3は、ステップS60において、IGBT20の漏れ電流が定格よりも増大したと判断する。   On the other hand, when it is determined in step S50 that the output voltage Vint is lower than the voltage of 1/2 of the voltage Vin by a predetermined value or more, the controller 3 increases the leakage current of the IGBT 20 over the rating in step S60. I judge.

次に、ステップS70において、コントローラ3は、IBT20の漏れ電流が増大したとの判断に基づき、漏れ電流に問題がないIGBT10オフ状態に制御して通電を遮断する。これにより、IGBT20の漏れ電流の増大が、IGBT10によって遮断される。   Next, in step S70, based on the determination that the leakage current of the IBT 20 has increased, the controller 3 controls the IGBT 10 in the off state where there is no problem with the leakage current to cut off the energization. Thereby, the increase in the leakage current of the IGBT 20 is interrupted by the IGBT 10.

このように、電圧検出回路13からの出力電圧Vintに基づいて、コントローラ3がIGBT10及びIGBT20の少なくとも一方の漏れ電流が増大したか否かを判定することによって、漏れ電流検出装置が構成される。   Thus, based on the output voltage Vint from the voltage detection circuit 13, the controller 3 determines whether the leakage current of at least one of the IGBT 10 and the IGBT 20 has increased, thereby forming a leakage current detection device.

また、IGBT10及びIGBT20の少なくとも一方の漏れ電流が増大したことを検出を判定した場合に、コントローラ3が、漏れ電流を検出していないIGBT10又はIGBT20をオフ状態としてその動作を制限するように制御することによって、制限部が構成される。   When it is determined that the leak current of at least one of the IGBT 10 and the IGBT 20 has increased, the controller 3 controls the IGBT 10 or the IGBT 20 not detecting the leak current to be in the OFF state to limit its operation. Thus, the restriction unit is configured.

なお、ステップS50において、出力電圧Vintが電圧Vinの1/2の電圧と比較して所定値以上低くないと判定された場合は、コントローラ3は、ステップS80において、IGBT10及びIGBT20の漏れ電流には異常がないと判断する。この場合は、コントローラ3は、通常通りIGBT10及びIGBT20を制御する。すなわち、コントローラ3は、IGBT20をオン状態とした上で、ドライバ回路11に対して、IGBT10のオンオフを制御して、ヒータ30に対して所望の電力を供給するようにPWM制御を実行する。   When it is determined in step S50 that the output voltage Vint is not lower than a predetermined voltage by half of the voltage Vin, the controller 3 determines the leakage current of the IGBT 10 and the IGBT 20 in step S80. Judge that there is no abnormality. In this case, the controller 3 controls the IGBT 10 and the IGBT 20 as usual. That is, after the IGBT 3 is turned on, the controller 3 controls the driver circuit 11 to turn on and off the IGBT 10 and performs PWM control so as to supply desired power to the heater 30.

なお、ステップS40においてIGBT20をオフ状態とし、又は、ステップS70においてIGBT10をオフ状態とした場合は、加熱装置100において、ヒータ30の加熱が行なうことができない状態である。この場合は、コントローラ3は、車両を運転する操作者に対して、加熱装置100に異常がある旨の通知を行なうように制御してもよい。例えば、車両のインパネ等の表示装置に、加熱装置100の故障が発生し暖房運転ができない旨、サービス工場への入庫を促す旨、の表示を行なうように構成してもよい。   When the IGBT 20 is turned off in step S40 or the IGBT 10 is turned off in step S70, heating of the heater 30 can not be performed in the heating device 100. In this case, the controller 3 may control to notify the operator operating the vehicle that the heating device 100 has an abnormality. For example, it may be configured to display on the display device such as an instrument panel of a vehicle that the heating device 100 is broken and heating operation can not be performed, and that the warehousing to the service plant is prompted.

以上のように、本発明の実施形態では、電力源としての直流電源1に直列に接続され、オンとオフとが切り換えられることで電力を所定のデューティ比で出力するPWM制御を行なう複数のスイッチング素子としてのIGBT10、IGBT20の漏れ電流を検出する漏れ電流検出装置に適用される。IGBT10、IGBT20の間それぞれの電圧を検出する電圧検出回路13と、IGBT10、IGBT20の少なくとも一つの漏れ電流が増大しているか否か判定する漏れ電流検出部としてのコントローラ3と、コントローラ3が漏れ電流の検出を判定した場合に、IGBT10、IGBT20の動作を制限する制限部としてのコントローラ3と、を備えるように構成した。   As described above, in the embodiment of the present invention, a plurality of switchings connected in series to the DC power supply 1 as a power source and performing PWM control to output power at a predetermined duty ratio by being switched on and off The present invention is applied to a leakage current detection device that detects the leakage current of the IGBTs 10 and 20 as elements. The voltage detection circuit 13 for detecting the voltage between each of the IGBT 10 and the IGBT 20, the controller 3 as a leakage current detection unit for determining whether or not the leakage current of at least one of the IGBT 10 and the IGBT 20 increases, and the controller 3 And the controller 3 as a limiting unit that limits the operation of the IGBT 10 and the IGBT 20.

本発明の実施形態は、このような構成により、IGBT10及びIGBT20の間の電圧に基づいてIGBT10及びIGBT20の漏れ電流を検出するので、簡易な構成により漏れ電流を検出でき、電圧検出回路13及びコントローラ3を構成するコストを抑えることができる。さらに、漏れ電流を検出していないIGBT10又はIGBT20の動作を制限する(正常なIGBT10又はIGBT20をオフ状態にする)ことにより、漏れ電流による影響を防止することができる。   The embodiment of the present invention detects the leakage current of the IGBT 10 and the IGBT 20 based on the voltage between the IGBT 10 and the IGBT 20 with such a configuration, so that the leakage current can be detected with a simple configuration, and the voltage detection circuit 13 and the controller The cost of configuring 3 can be reduced. Furthermore, the influence of the leakage current can be prevented by limiting the operation of the IGBT 10 or the IGBT 20 not detecting the leakage current (turning the normal IGBT 10 or the IGBT 20 into the OFF state).

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。   As mentioned above, although the embodiment of the present invention was described, the above-mentioned embodiment showed only a part of application example of the present invention, and in the meaning of limiting the technical scope of the present invention to the concrete composition of the above-mentioned embodiment. Absent.

本発明の実施形態では、一対のスイッチング素子であるIGBT10及びIGBT20により、ヒータ30をPWM制御を行なう構成を示したが、これに限られない。3つ以上のスイッチング素子を直列に接続して、各々のスイッチング素子に対して分圧抵抗を備え、各分圧抵抗間の中点の電圧と、複数のスイッチング素子の入力電圧スイッチング素子の個数で等分した電圧値とを比較するように構成してもよい。   In the embodiment of the present invention, the heater 30 is PWM-controlled by the IGBT 10 and the IGBT 20 which are a pair of switching elements, but the present invention is not limited to this. Three or more switching elements are connected in series, and a voltage dividing resistor is provided for each switching element, and the voltage at the midpoint between each voltage dividing resistor and the number of input voltage switching elements of a plurality of switching elements You may comprise so that the voltage value divided equally may be compared.

このような構成においても、図3で説明したのと同様に、コントローラ3が、各々の中点の電圧が電圧値に対して所定値以上乖離してるかにより判定し、当該スイッチング素子の漏れ電流が増大していると判定するように構成してもよい。   Even in such a configuration, the controller 3 determines whether the voltage at each midpoint deviates from the voltage value by a predetermined value or more, as described in FIG. May be determined to be increasing.

そしてこのような構成においては、スイッチング素子の漏れ電流が増大していると判定された場合は、コントローラ3は、漏れ電流の増大が判定されていないスイッチング素子をオフ状態とすることで、漏れ電流による影響を防止することができる。   In such a configuration, when it is determined that the leakage current of the switching element is increasing, the controller 3 turns off the switching element for which the increase of the leakage current is not determined, thereby a leakage current. It is possible to prevent the influence of

1 直流電源
3 コントローラ
4 ヒータスイッチ
10 IGBT(第1のスイッチング素子)
20 IGBT(第2のスイッチング素子)
30 ヒータ
100 加熱装置
110 正極側端子
120 中点端子
130 負極側端子
150 出力端子
R1 抵抗器(第1の抵抗器)
R2 抵抗器(第2の抵抗器)
1 DC power supply 3 controller 4 heater switch 10 IGBT (first switching element)
20 IGBT (second switching element)
Reference Signs List 30 heater 100 heating device 110 positive terminal 120 middle point terminal 130 negative terminal 150 output terminal R1 resistor (first resistor)
R2 resistor (second resistor)

Claims (5)

電力源に直列に接続され、オンとオフとが切り換えられることで電力を所定のデューティ比で出力するPWM制御を行なう複数のスイッチング素子の漏れ電流を検出する漏れ電流検出装置であって、
前記複数のスイッチング素子それぞれの間の電圧を検出する電圧検出回路と、
前記複数のスイッチング素子の少なくとも一つの漏れ電流が増大していることを検出する漏れ電流検出部と、
前記漏れ電流検出部が漏れ電流の増大を検出した場合に、前記複数のスイッチング素子の動作を制限する制限部と、
を備えることを特徴とする漏れ電流検出装置。
A leak current detection device for detecting a leak current of a plurality of switching elements connected in series to a power source and switched on and off to output power at a predetermined duty ratio and performing PWM control,
A voltage detection circuit that detects a voltage between each of the plurality of switching elements;
A leakage current detection unit that detects an increase in leakage current of at least one of the plurality of switching elements;
A limiting unit that limits the operation of the plurality of switching elements when the leakage current detection unit detects an increase in leakage current;
A leakage current detection device comprising:
請求項1に記載の漏れ電流検出装置であって、
前記漏れ電流検出部は、前記複数のスイッチング素子の入力電圧を、前記複数のスイッチング素子の個数で等分した電圧値から所定値以上乖離している場合に、漏れ電流の増大を検出することを特徴とする漏れ電流検出装置。
The leakage current detection device according to claim 1,
The leakage current detection unit detects an increase in leakage current when the input voltage of the plurality of switching elements deviates from a voltage value obtained by equally dividing the number of the plurality of switching elements by a predetermined value or more. Leakage current detection device characterized by
請求項1又は2に記載の漏れ電流検出装置であって、
前記制限部は、前記漏れ電流検出部が漏れ電流の増大を検出した場合に、漏れ電流の増大を検出していないスイッチング素子の通電を遮断することを特徴とする漏れ電流検出装置。
The leakage current detection device according to claim 1 or 2, wherein
The leakage current detection device according to claim 1, wherein the limiting unit cuts off the energization of the switching element not detecting the increase of the leakage current when the leakage current detection unit detects an increase of the leakage current.
請求項1から3のいずれか一つに記載の漏れ電流検出装置であって、
前記複数のスイッチング素子は、第1のスイッチング素子と第2のスイッチング素子とが直列に接続されて構成され、
前記電圧検出回路は、前記第1のスイッチング素子に並列に接続される第1の抵抗器と、前記第2のスイッチング素子に並列に接続される第2の抵抗器とを備え、前記第1の抵抗器と前記第2の抵抗器との中点の電圧を検出することを特徴とする漏れ電流検出装置。
The leakage current detection device according to any one of claims 1 to 3, wherein
The plurality of switching elements are configured by connecting in series a first switching element and a second switching element,
The voltage detection circuit includes a first resistor connected in parallel to the first switching element, and a second resistor connected in parallel to the second switching element, A leak current detection device detecting a voltage at a midpoint between a resistor and the second resistor.
電力源からの電力が供給されると発熱するヒータと、
前記ヒータに直列に接続され、オンとオフとが切り換えられることで前記ヒータへの電力を所定のデューティ比で出力するPWM制御を行なう一対のスイッチング素子と、
前記一対のスイッチング素子のオンとオフを制御する制御装置と、
前記一対のスイッチング素子の漏れ電流の増大を検出する漏れ電流検出装置と、
を備え、
前記漏れ電流検出装置は、
前記一対のスイッチング素子間の電圧を検出する電圧検出回路と、
前記一対のスイッチング素子の少なくとも一つの漏れ電流の増大を検出する漏れ電流検出部と、
前記漏れ電流検出部が漏れ電流の増大を検出した場合に、漏れ電流の増大を検出していないスイッチング素子の通電を遮断する制限部と、
を備えることを特徴とする加熱装置。
A heater that generates heat when power is supplied from a power source;
A pair of switching elements connected in series to the heater and performing PWM control to output electric power to the heater at a predetermined duty ratio by switching on and off;
A control device that controls on and off of the pair of switching elements;
A leakage current detection device that detects an increase in leakage current of the pair of switching elements;
Equipped with
The leakage current detection device
A voltage detection circuit that detects a voltage between the pair of switching elements;
A leakage current detection unit that detects an increase in leakage current of at least one of the pair of switching elements;
A restriction unit which cuts off the energization of the switching element not detecting the increase of the leakage current when the leakage current detection unit detects the increase of the leakage current;
A heating device comprising:
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