JP2020102923A - 制御回路、駆動システムおよびインバータの制御方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(駆動システムの構成例)
図1は、実施の形態1にかかる電気自動車(EV)の駆動システム100の構成例を示すブロック図である。駆動システム100は、動力源としてモータ(電動機)101が用いられる。モータ101は、所定の駆動トルクや駆動周波数を得るために、直流−交流変換を行うインバータ(電力変換装置)102によって駆動される。
電気自動車のモータ101は、車両を走行させるために数10〜数100kWの出力が要求される。従って、モータ101への電力供給をスイッチングするインバータ102には、数100A以上の電流が流れる。このような電流条件においては、インバータ102がその内部抵抗に起因する発熱を起こす。インバータ102が過熱した状態で動作を継続させた場合、故障や発火に至る場合がある。このような事態を防ぐため、インバータ102は温度センサ105を備えて温度を計測し、温度計測値TPを電子制御回路110に出力する。電子制御回路110はインバータの過熱に対する保護機能を備えており、インバータの過熱を検知した際に、電子制御回路110はモータの出力を低下もしくは停止するように制御を行う。
図2の駆動システムを発明者が考察した結果、電子制御回路110の内部構造もしくは機能について以下のような検討点を見出した。すなわち、インバータの発熱の原因は、モータ101への電力供給をスイッチングするパワー半導体素子102a〜102fの発熱が支配的であること、インバータに備えられた温度センサ105は、パワー半導体素子102a〜102fの温度を直接測定できるわけではないことである。したがって、温度計測値TPは、実際のパワー半導体素子の温度に対する誤差が大きく、また実際の温度の上昇が温度計測値TPに反映されるまでの時間差が大きい。このため、パワー半導体素子102a〜102fのいずれかが過熱状態にあることを精度良く高速に検出することはできない。過熱状態を電子制御回路110が検知できずインバータ102の動作を継続させると、インバータ102やパワー半導体素子102a〜102f、あるいはモータ101が故障や発火に至る場合がある。
図5は、実施の形態1にかかる電子制御回路110の詳細な構成の一例を示すブロック図である。特記しない場合、図2と同じ符号の物についての説明は、図2に関する説明を準用する。
温度推定回路110_7は、d軸電流指示値Ids、q軸電流指示値Iqs、d軸電圧指示値Vds、q軸電圧指示値Vqsおよびインバータ効率値Effから、インバータ出力電力Poutと入力電力Pinを算出する。インバータ出力電力Poutと入力電力Pinを算出する演算式は、下記式(1)および下記式(2)でそれぞれ示される。
図8に、回転数REV=950[rpm]、モータ駆動電圧VBUS=300[V]の条件におけるトルクマップを示す。トルクマップには、トルク(Torque)に対応するd軸電流Id、q軸電流Iqおよび効率(Efficiency)が記録されている。例としてトルク指示値TQSが54.0[Nm]である場合、対応するd軸電流指示値Ids=−29.62[A]、q軸電流指示値Iqs=81.38[A]、そしてインバータの効率値Eff=93.6[%]である。
図9は、実施の形態1にかかるゲート駆動回路111の構成例である。ゲート駆動回路111は、電子制御回路110と、インバータ102の間に設けられる。ゲート駆動回路111は、インバータ102と制御装置103とを電気的に絶縁しながら、磁気結合により信号の送受信を行うアイソレータ111_1a〜111_1fと、パワー半導体装置102a〜102fのゲートを駆動するプリドライバ111_2a〜111_2fを含む。
図10に、パワー半導体素子102aの構成例を示す。パワー半導体102b〜102fも、図10に示すパワー半導体素子102aと同様の構成である。パワー半導体102aは、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)102a_1とファストリカバリーダイオード(FRD)102a_2を含む。IGBT102a_1に電流が流れている時は、IGBT102a_1が発熱する。また、FRD102a_2に電流が流れている時は、FRD102a_2が発熱する。
図11は、実施の形態1にかかる電子制御回路110の変形例における、温度試算モードの構成例である。これに比較すると、図5の電子制御回路110は通常動作モードの構成例である。すなわち、電子制御回路110の機能はプロセッサを用いるプログラムにより実装されるため、動作モードの変更に応じて、構成要素やその接続関係を変更することができる。
続いて、実施の形態2について説明する。実施の形態2では、実施の形態1にかかる電子制御回路110の別の形態となる電子制御回路110aについて説明する。図12は、実施の形態2にかかる電子制御回路110aの構成の一例を示す図である。実施の形態2において、電子制御回路110a以外の構成は、実施の形態1と同様でよい。また、電子制御回路110aの内部の構成は、実施の形態1と同じ符号が付されているものに関する説明は、実施の形態1の説明を準用する。
続いて、実施の形態3について説明する。実施の形態3では、実施の形態1にかかる電子制御回路110の別の形態となる電子制御回路110bについて説明する。図13は、実施の形態3にかかる電子制御装置110bの構成の一例を示す図である。実施の形態3において、電子制御回路110b以外の構成は、実施の形態1と同様でよい。また、電子制御回路110bの内部の構成は、実施の形態1と同じ符号が付されているものに関する説明は、実施の形態1の説明を準用する。
101 モータ
102、1102、2102 インバータ
102a、102b、102c、102d、102e、102f、1102a、1102b、1102c、1102d、1102e、1102f、2102a、2102b、2102c、2102d、2102e、2102f パワー半導体素子
102a_1 IGBT
102a_2 FRD
103、1103、2103 制御装置
104 電流検出器
104u、104v、104w 電流測定器
105、1105a、1105b、1105c、1105d、1105e、1105f 温度センサ
106 アクセルペダル
107 アクセルセンサ
108 バッテリ
109 電気制御系統
110、110a、110b 電子制御回路
110_1 トルク指示値決定回路
110_2 ベクトル指示回路
110_3 電流演算回路
110_4 制御信号生成回路
110_5 トルクマップ
110_6 半導体メモリ
110_7、110_7b 温度推定回路
110_8、110_8b 保護回路
110_9 仮想トルク指示回路
110_10 トルク管理回路
110_11 信号生成・温度推定回路
110_12 仮想ベクトル指示回路
110_13 温度管理回路
111 ゲート駆動回路
111_1a、111_1b、111_1c、111_1d、111_1e、111_1f アイソレータ
111_2a、111_2b、111_2c、111_2d、111_2e、111_2f プリドライバ
111_3a、111_3b、111_3c、111_3d、111_3e、111_3f 駆動用半導体装置
2201 温度モデル演算回路
2202 熱損失モデル回路
2203 熱回路モデル回路
PS 電源
OUT、u、v、w 負荷駆動端子
VBUS、GND 電源電圧
As アクセル指示値
TQS、TQ1、TQ2、TQ3、TQ4 トルク指示値
TQSV、TQS_vt 仮想トルク値
TQS_limit トルク制限値
ISEN、ISENu、ISENv、ISENw、ISEN2 電流測定値
VSEN2 電圧測定値
PWMH、Hu、Hv、Hw、PLWL、Lu、Lv、LW 電圧信号
DPWMH、DHu、DHv、DHw、DPLWL、DLu、DLv、DLw、DPWM1 ゲート駆動信号
TP、TP1、TP2、TP2a、TP2b、TP2c、TP2d、TP2e、TP2f 温度計測値
Ids d軸電流指示値、 Iqs q軸電流指示値
Ids_vt 仮想d軸電流指示値、 Iqs_vt 仮想q軸電流指示値
Idm d軸電流測定値、 Iqm q軸電流指示値
Vds d軸電圧指示値、 Vqs q軸電圧指示値
PWMH_D、Hu_D、Hv_D、Hw_D、PWML_D、Lu_D、Lv_D、Lw_D Duty比
REV モータ回転数
Eff インバータ効率値
Eff_vt 仮想インバータ効率値
TS、TSa、TSb、TSc、TSd、TSe、TSf、TS_elap、TSa_elap、TSb_elap、TSc_elap、TSd_elap、TSe_elap、TSf_elap パワー半導体素子の温度
TSVa、TSVb、TSVc、TSVd、TSVe、TSVf、TS_vt、TSa_vt、TSb_vt、TSc_vt、TSd_vt、TSe_vt、TSf_vt パワー半導体素子の仮想温度
TS_FRD、TSa_FRD、TSb_FRD、TSc_FRD、TSd、FRD、TSe_FRD、TSf_FRD FRDの温度
Pout インバータ出力電力、 Pin インバータ入力電力
ILOSS インバータの損失
ILOSS_max 許容インバータ損失
OLOSS インバータの損失に占めるパワー半導体の損失以外の損失
SLOSS、SLOSSa、SLOSSb、SLOSSc、SLOSSe、SLOSSf パワー半導体素子の損失
SLOSS_FRD FRDの熱抵抗
Ch インバータのチャネル数
Rth、Rtha、Rthb、Rthc、Rthd、Rthe、Rthf 熱抵抗
Rth_tran、Rtha_tran、Rthb_tran、Rthc_tran、Rthd_tran、Rthe_tran、Rthf_tran 過渡熱抵抗」
Tth 過熱温度閾値
ABN、ABN_vt、ABN_ls、ABN_elap 異常信号
Elap 経過時間
Claims (20)
- 駆動指示値に基づいて、電力用半導体素子に対応する駆動信号を生成する信号生成回路と、
前記駆動指示値に対応する効率値を出力する演算回路と、
前記効率値に基づいて、前記電力用半導体素子の温度を推定する温度推定回路と、
を含む制御回路。 - 前記効率値は、前記電力用半導体素子の出力電力と入力電力の比である、請求項1に記載の制御回路。
- 前記駆動指示値に対応する前記効率値を記憶する記憶回路をさらに含む、請求項1に記載の制御回路。
- 前記温度推定回路によって推定された温度が温度閾値を上回る場合に、前記駆動指示値を減少させる保護回路をさらに含む、請求項1に記載の制御回路。
- 前記駆動信号は、第1のデューティ比を有するPWM信号からなり、
前記温度推定回路は、前記効率値と前記第1のデューティ比に基づいて前記推定を行う、
請求項4に記載の制御回路。 - 前記演算回路は、前記駆動指示値に対応する第1の電流ベクトルを決定し、前記第1の電流ベクトルに基づいて、前記電力用半導体素子を駆動する前記第1のデューティ比を決定する、請求項5に記載の制御回路。
- 前記演算回路は、前記電力用半導体素子に出力しない仮想の駆動指示値に対応する仮想ベクトル電流値と仮想効率値を決定し、
前記温度推定回路は、前記仮想ベクトル電流値と前記仮想効率値に基づいて、前記電力用半導体素子の仮想温度をさらに推定する、
請求項1に記載の制御回路。 - 前記仮想温度に基づいて前記駆動指示値を制限する制限回路をさらに含む、請求項7に記載の制御回路。
- モータと、
複数の電力用半導体素子を有し、前記モータを駆動するインバータと、
前記インバータに駆動信号を供給する制御装置と、を有し、
前記制御装置は、
前記モータを駆動するトルクに対応するインバータ駆動値に基づいて前記駆動信号を生成する信号生成回路と、
前記インバータ駆動値に基づいてインバータ効率値を出力する演算回路と、
前記インバータ効率値に基づいて前記複数の電力用半導体素子の温度を推定する温度推定回路と、
を有する駆動システム。 - 前記インバータ効率値は、前記インバータの出力電力と入力電力の比である、請求項9に記載の駆動システム。
- 前記インバータ駆動値と、前記インバータ効率値とを保持する保持回路をさらに含む、
請求項9に記載の駆動システム。 - 前記制御装置は、前記推定した温度が温度閾値を上回る場合はトルク指示値を減少させる、請求項9に記載の駆動システム。
- 前記インバータは、温度測定値を出力する温度センサを含み、
前記温度推定回路は、前記温度測定値に基づいて前記複数の電力用半導体素子の温度を推定する、請求項9に記載の駆動システム。 - 前記温度推定回路は、前記モータを駆動しない仮想トルク指示値に対応する仮想インバータ駆動値および仮想インバータ効率値に基づいて、前記複数の電力用半導体素子の仮想温度をさらに推定する、請求項9に記載の駆動システム。
- 前記温度推定回路は、複数の電力用半導体素子の各々の熱抵抗値に基づいて、前記複数の電力用半導体素子の各々の温度を推定する、請求項9に記載の駆動システム。
- 前記熱抵抗値は過渡熱抵抗値からなり、
前記温度推定回路は、複数の電力用半導体素子の各々の過渡熱抵抗値に基づいて、前記インバータ駆動値で前記モータを所定の時間駆動した場合の前記複数の電力用半導体素子の各々の温度を推定する、請求項15に記載の駆動システム。 - トルク指示値に対応するインバータ駆動値とインバータ効率値を取得し、
前記インバータ駆動値に基づいて、インバータを構成する複数の電力用半導体素子を駆動し、
前記インバータ効率値に基づいて、前記複数の電力用半導体素子の温度を推定する、
インバータの制御方法。 - 前記インバータ効率値は、前記インバータの出力電力と入力電力の比である、請求項17に記載のインバータの制御方法。
- 前記駆動は、前記複数の電力用半導体素子の各々に対して、個別の駆動条件を有する複数の駆動信号を供給することで行われ、
前記推定は、前記インバータの効率と、前記個別の駆動条件に基づいて、前記複数の電力用半導体素子の温度を演算によって算出することで行われる、
請求項17に記載のインバータの制御方法。 - 前記複数の駆動信号はPWM信号であり、
前記個別の駆動条件は、前記PWM信号のデューティ比を含む、
請求項19に記載のインバータの制御方法。
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US11716014B2 (en) * | 2021-12-27 | 2023-08-01 | GM Global Technology Operations LLC | Method for detecting early degradation within the inverter module |
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5712802A (en) * | 1996-04-16 | 1998-01-27 | General Electric Company | Thermal protection of traction inverters |
US6111767A (en) * | 1998-06-22 | 2000-08-29 | Heliotronics, Inc. | Inverter integrated instrumentation having a current-voltage curve tracer |
JP2005269832A (ja) * | 2004-03-19 | 2005-09-29 | Nissan Motor Co Ltd | 温度検出装置および温度検出用プログラム |
US20070210071A1 (en) * | 2006-02-27 | 2007-09-13 | Honeywell International, Inc. | Adaptive startup control method for electric drives |
JP2007300782A (ja) * | 2006-04-28 | 2007-11-15 | Hyundai Motor Co Ltd | モーター拘束時のインバーター内の電力素子保護方法 |
JP2008131722A (ja) * | 2006-11-20 | 2008-06-05 | Nippon Reliance Kk | パワー素子過熱保護装置 |
JP2011097812A (ja) * | 2009-11-02 | 2011-05-12 | Toshiba Corp | インバータ装置 |
US20150008858A1 (en) * | 2013-07-02 | 2015-01-08 | Samsung Techwin Co., Ltd. | System and method for controlling motor |
JP2017003342A (ja) * | 2015-06-08 | 2017-01-05 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体集積回路装置および電子装置 |
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---|---|---|---|---|
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Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5712802A (en) * | 1996-04-16 | 1998-01-27 | General Electric Company | Thermal protection of traction inverters |
US6111767A (en) * | 1998-06-22 | 2000-08-29 | Heliotronics, Inc. | Inverter integrated instrumentation having a current-voltage curve tracer |
JP2005269832A (ja) * | 2004-03-19 | 2005-09-29 | Nissan Motor Co Ltd | 温度検出装置および温度検出用プログラム |
US20070210071A1 (en) * | 2006-02-27 | 2007-09-13 | Honeywell International, Inc. | Adaptive startup control method for electric drives |
JP2007300782A (ja) * | 2006-04-28 | 2007-11-15 | Hyundai Motor Co Ltd | モーター拘束時のインバーター内の電力素子保護方法 |
JP2008131722A (ja) * | 2006-11-20 | 2008-06-05 | Nippon Reliance Kk | パワー素子過熱保護装置 |
JP2011097812A (ja) * | 2009-11-02 | 2011-05-12 | Toshiba Corp | インバータ装置 |
US20150008858A1 (en) * | 2013-07-02 | 2015-01-08 | Samsung Techwin Co., Ltd. | System and method for controlling motor |
JP2017003342A (ja) * | 2015-06-08 | 2017-01-05 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体集積回路装置および電子装置 |
JP2017017822A (ja) * | 2015-06-30 | 2017-01-19 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置および故障検出方法 |
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