JP5038930B2 - Protection control device for power conversion circuit - Google Patents

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この発明は、電力変換回路の保護制御装置に関し、より特定的には、過電圧発生に対する機器の保護制御に関する。   The present invention relates to a protection control device for a power conversion circuit, and more particularly to protection control of a device against occurrence of overvoltage.

電力用半導体スイッチング素子(以下、単に「スイッチング素子」とも称する)を含んで構成された電力変換回路において、当該電力変換回路内に過電圧が発生した場合には、各スイッチング素子を強制的にターンオフすることによって、過電圧が電力変換回路の内部あるいは外部に伝達されることによる機器破壊が起こらないように保護制御を行なうことが一般的である。   In a power conversion circuit configured to include a power semiconductor switching element (hereinafter also simply referred to as “switching element”), when an overvoltage occurs in the power conversion circuit, each switching element is forcibly turned off. Therefore, it is common to perform protection control so that equipment destruction does not occur due to the overvoltage being transmitted to the inside or outside of the power conversion circuit.

このような保護制御において、特開2007−236013号公報(特許文献1)では、ハイブリッド自動車に搭載された電動機駆動装置において、過電圧の発生時には、電圧測定値に基づき発生される過電圧信号OVLと、電子制御装置(ECU)からの遮断許可信号RGとの論理積に基づいて、インバータの遮断信号DWNを発生する構成が示されている。   In such protection control, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-236013 (Patent Document 1), in an electric motor drive device mounted on a hybrid vehicle, an overvoltage signal OVL generated based on a voltage measurement value when an overvoltage is generated, A configuration is shown in which an inverter cutoff signal DWN is generated based on a logical product with a cutoff permission signal RG from an electronic control unit (ECU).

このように構成すると、通常時には、ECUにより遮断許可信号RGを論理ハイレベル(以下、単にHレベルとも表記)とすることによって、過電圧発生時には過電圧信号OVLに応答して、直ちにインバータの各スイッチング素子を強制的にオフして、ゲート遮断状態とすることができる。さらに、一旦ゲート遮断状態として安全を確保した後、ハイブリッド自動車による退避走行が可能な条件が整っていると判断されると、ECU(CPU:Central Processing Unit)での演算処理により遮断許可信号RGを論理ローレベル(以下、単にLレベルとも表記)に変化させることにより、インバータを再び動作可能として、モータジェネレータの出力による退避走行を行なうことができる。   With such a configuration, the switching permission signal RG is normally set to a logic high level (hereinafter also simply referred to as H level) by the ECU so that each switching element of the inverter is immediately responded to the overvoltage signal OVL when an overvoltage occurs. Can be forcibly turned off so that the gate is cut off. Furthermore, once it is determined that conditions for enabling retreat travel by the hybrid vehicle are established after ensuring safety in the gate cutoff state, a cutoff permission signal RG is generated by arithmetic processing in an ECU (CPU: Central Processing Unit). By changing to a logic low level (hereinafter also simply referred to as L level), the inverter can be operated again, and the retreat travel can be performed by the output of the motor generator.

また、特開2005−261127号公報(特許文献2)には、電動車両の異常判定装置として、電動機械と、指令値を受けて駆動信号を発生させる駆動信号発生処理部と、駆動信号を受けるとともに電流を発生させて電動機械に供給するインバータと、駆動信号発生処理部とインバータとの間を接続する駆動用ラインとを備えて構成において、駆動用ラインから分岐され、電源と接続された判定用ラインの信号に基づいて駆動用ラインに異常が発生したかどうかを判断することが記載されている。このようにすると、駆動信号発生処理部からの駆動信号をインバータに送る必要がないので、電動機械が駆動されて回転が出力されることなく、駆動用ラインに異常が発生したかどうかを判断することができる。
特開2007−236013号公報 特開2005−261127号公報
Japanese Patent Laying-Open No. 2005-261127 (Patent Document 2) receives an electric machine, a drive signal generation processing unit that receives a command value and generates a drive signal, and a drive signal as an abnormality determination device for an electric vehicle. And an inverter that generates current and supplies the electric machine to the electric machine, and a drive line that connects between the drive signal generation processing unit and the inverter, and is determined to be branched from the drive line and connected to the power source. It is described that it is determined whether or not an abnormality has occurred in the driving line based on the signal of the driving line. In this case, it is not necessary to send the drive signal from the drive signal generation processing unit to the inverter, so that it is determined whether an abnormality has occurred in the drive line without driving the electric machine and outputting the rotation. be able to.
JP 2007-236013 A JP 2005-261127 A

特許文献2の駆動ラインのような機器と制御装置との間を接続するラインに断線等の異常が発生すると、特許文献1の構成において、インバータに対してゲート遮断の指令信号(DWN)が入力できなくなるため、機器保護上問題のある状態となる。   When an abnormality such as disconnection occurs in a line that connects a device such as a drive line of Patent Literature 2 and a control device, in the configuration of Patent Literature 1, a gate cutoff command signal (DWN) is input to the inverter. Since it becomes impossible, it will be in a state with a problem on apparatus protection.

すなわち、特許文献1に記載された電動機駆動装置の構成では、単一の遮断許可信号DWNがインバータへ入力される構成とされているため、ゲート遮断後にECUからの出力に応答してインバータを再び動作させることによって退避走行を可能とする柔軟な保護制御が実現される一方で、遮断許可信号DWNの伝達ラインに断線が発生すると、ゲート遮断指令がインバータに入力不能となるため、機器保護に問題を生じる可能性がある。   That is, in the configuration of the electric motor drive device described in Patent Document 1, since a single cutoff permission signal DWN is input to the inverter, the inverter is turned on again in response to the output from the ECU after the gate is cut off. Flexible protection control that enables evacuation travel is realized by operating, but if a disconnection occurs in the transmission line of the cutoff permission signal DWN, the gate cutoff command cannot be input to the inverter, which causes a problem in equipment protection. May occur.

この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、ハードウェアによる過電圧検出およびCPU演算処理の組み合わせによる電力変換回路の保護制御において、過電圧発生時の機器保護を十分に図ることである。   The present invention has been made in order to solve such problems, and an object of the present invention is to detect when an overvoltage occurs in protection control of a power conversion circuit by a combination of hardware overvoltage detection and CPU arithmetic processing. Is to fully protect the equipment.

この発明による電力変換回路の保護制御装置は、電源配線に接続された電力用半導体スイッチング素子を含んで構成された電力変換回路の保護制御装置であって、過電圧検出回路と、演算装置と、論理回路と、第1の信号線と、第2の信号線とを備える。過電圧検出回路は、電源配線の過電圧検出時に過電圧信号を発生する。演算装置は、過電圧検出回路からの過電圧信号に基づく所定の演算処理によって、電力用半導体スイッチング素子の強制的な遮断指令信号を発生する。論理回路は、演算装置からの出力信号と過電圧検出回路からの出力信号とに基づいて、過電圧信号が発生されたときに、電力用半導体スイッチング素子の強制的な遮断指令信号を発生する。第1の信号線は、演算装置により発生された遮断指令信号を電力変換回路へ伝達する。第2の信号線は、第1の信号線とは別個に設けられ、論理回路により発生された遮断指令信号を電力変換回路へ伝達する。   A protection control device for a power conversion circuit according to the present invention is a protection control device for a power conversion circuit including a power semiconductor switching element connected to a power supply wiring, and includes an overvoltage detection circuit, an arithmetic device, a logic device, A circuit, a first signal line, and a second signal line are provided. The overvoltage detection circuit generates an overvoltage signal when an overvoltage of the power supply wiring is detected. The arithmetic device generates a compulsory cutoff command signal for the power semiconductor switching element by a predetermined arithmetic processing based on the overvoltage signal from the overvoltage detection circuit. The logic circuit generates a compulsory shut-off command signal for the power semiconductor switching element when an overvoltage signal is generated based on the output signal from the arithmetic unit and the output signal from the overvoltage detection circuit. The first signal line transmits the cutoff command signal generated by the arithmetic device to the power conversion circuit. The second signal line is provided separately from the first signal line, and transmits the cutoff command signal generated by the logic circuit to the power conversion circuit.

上記電力変換回路の保護制御装置によれば、ハードウェアによる過電圧検出およびCPU演算処理の組み合わせによって発生される遮断指令信号を、演算装置および論理回路のそれぞれで発生させ、かつ、別個の信号線によって電力変換回路へ伝達する二重系を構成することができる。この結果、一方の信号線に断線等の異常が発生しても、遮断指令信号を電力変換回路に確実に伝達できるので、過電圧発生時の機器保護を十分に図ることができる。   According to the protection control device for the power conversion circuit, a cutoff command signal generated by a combination of hardware overvoltage detection and CPU arithmetic processing is generated in each of the arithmetic device and the logic circuit, and by a separate signal line. A duplex system can be configured to transmit to the power conversion circuit. As a result, even if an abnormality such as disconnection occurs in one of the signal lines, the interruption command signal can be reliably transmitted to the power conversion circuit, so that it is possible to sufficiently protect the device when an overvoltage occurs.

好ましくは、電力変換回路は、2本の電源配線間に接続されて、両電源配線間での電力変換を実行するように構成され、論理回路は、第1から第3の論理演算器を含む。そして、第1の論理演算器は、演算装置からの出力信号と、過電圧検出回路が2本の電源配線のうちの第1の電源配線の過電圧検出時に発生する過電圧信号とを入力とするように構成される。第2の論理演算器は、演算装置からの出力信号と、過電圧検出回路が2本の電源配線のうちの第2の電源配線の過電圧検出時に発生する過電圧信号とを入力とするように構成される。第3の論理演算器は、第1および第2の論理演算器の出力信号を入力として、遮断指令信号を出力するように構成される。   Preferably, the power conversion circuit is connected between the two power supply wirings and configured to perform power conversion between the two power supply wirings, and the logic circuit includes first to third logical operation units. . The first logic operation unit receives an output signal from the arithmetic unit and an overvoltage signal generated when the overvoltage detection circuit detects an overvoltage of the first power supply wiring of the two power supply wirings. Composed. The second logical operation unit is configured to receive an output signal from the arithmetic unit and an overvoltage signal generated when the overvoltage detection circuit detects an overvoltage of the second power supply line of the two power supply lines. The The third logic unit is configured to receive the output signals of the first and second logic units as inputs and to output a cutoff command signal.

さらに好ましくは、電力変換回路は、交流回転電機によって車両駆動力の少なくとも一部を発生するように構成された電動車両に搭載される。そして、電力変換回路は、第1の電源配線と接続された蓄電装置と、第2の電源配線と接続されたインバータとの間で直流電圧変換を行なうコンバータにより構成され、交流回転電機は、インバータによって変換された交流電力の供給を受けて駆動される。   More preferably, the power conversion circuit is mounted on an electric vehicle configured to generate at least part of the vehicle driving force by an AC rotating electric machine. The power conversion circuit includes a converter that performs DC voltage conversion between the power storage device connected to the first power supply wiring and the inverter connected to the second power supply wiring. It is driven by the supply of AC power converted by.

好ましくは、演算装置は、過電圧信号が発生されていても、過電圧検出回路による誤検出であると判断される場合には、演算装置からの遮断指令信号を非発生とし、かつ、論理回路において遮断指令信号が非発生とされるように出力信号を設定するように構成される。   Preferably, even if an overvoltage signal is generated, the arithmetic unit makes a shut-off command signal from the arithmetic unit non-generated and is shut off in the logic circuit when it is determined that the overvoltage detection circuit is erroneously detected. The output signal is set so that the command signal is not generated.

また好ましくは、演算装置から論理回路への出力信号は、過電圧信号の発生前には、過電圧信号の発生に応答して論理回路が遮断指令信号を発生するように設定される一方で、過電圧信号の発生後には、過電圧検出回路による誤検出であると判断される場合には、過電圧信号にかかわらず論理回路が遮断指令信号を非発生とするように設定される。   Preferably, the output signal from the arithmetic unit to the logic circuit is set so that the logic circuit generates a shut-off command signal in response to the occurrence of the overvoltage signal before the overvoltage signal is generated. After the occurrence of, the logic circuit is set so as not to generate the shut-off command signal regardless of the overvoltage signal when it is determined that the detection error is caused by the overvoltage detection circuit.

このようにすると、過電圧信号発生時には電力変換回路(コンバータ)を速やかにゲート遮断して安全性を確保する一方で、過電圧信号が誤検出により発生されたものと判断できる場合には、制御装置でのCPU演算処理によって遮断指令信号を非発生として、電力変換回路の動作を再開できる。これにより、電動車両では、交流回転電機による車両駆動力を用いた退避走行が可能となる。   In this way, when an overvoltage signal is generated, the power conversion circuit (converter) is quickly gated to ensure safety, while if it can be determined that the overvoltage signal has been generated by a false detection, The operation of the power conversion circuit can be resumed with the interruption command signal not generated by the CPU arithmetic processing. Thereby, in the electric vehicle, the retreat travel using the vehicle driving force by the AC rotating electric machine is possible.

本発明の電力変換回路の保護制御装置によれば、ハードウェアによる過電圧検出およびCPU演算処理の組み合わせによる電力変換回路の保護制御において、過電圧発生時の機器保護を十分に図ることができる。   According to the protection control device for a power conversion circuit of the present invention, in the protection control of the power conversion circuit by a combination of hardware overvoltage detection and CPU arithmetic processing, it is possible to sufficiently protect the device when an overvoltage occurs.

以下において、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下では、図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は原則として繰返さないものとする。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following, the same or corresponding parts in the drawings are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated in principle.

図1は、この発明の実施の形態による電力変換回路の保護制御装置が搭載された電動車両の一例として示されるハイブリッド自動車の概略ブロック図である。   FIG. 1 is a schematic block diagram of a hybrid vehicle shown as an example of an electric vehicle equipped with a protection control device for a power conversion circuit according to an embodiment of the present invention.

図1を参照して、このハイブリッド自動車100は、車輪2と、動力分割機構3と、エンジン4と、モータジェネレータMG1,MG2と、電子制御装置(Electronic Control Unit;以下「ECU」とも称する。)60とを備える。   Referring to FIG. 1, hybrid vehicle 100 includes wheels 2, a power split mechanism 3, an engine 4, motor generators MG1 and MG2, and an electronic control unit (hereinafter also referred to as “ECU”). 60.

ECU60は、CPU61、ROM(Read Only Memory)62およびRAM(Random Access Memory)を含む。CPU61は、各センサから送信された信号や情報、ROM62に記憶されたマップおよびプログラムに基づいて演算処理を行ない、ハイブリッド自動車100が所望の運転状態となるように、機器類を制御する。あるいは、ECU60の少なくとも一部は、電子回路等のハードウェアにより所定の数値・論理演算処理を実行するように構成されてもよい。以下の説明で明らかになるように、ECU60の一部機能として、本発明による電力変換回路の保護制御装置が実現される。   The ECU 60 includes a CPU 61, a ROM (Read Only Memory) 62, and a RAM (Random Access Memory). The CPU 61 performs arithmetic processing based on signals and information transmitted from each sensor, a map and a program stored in the ROM 62, and controls devices so that the hybrid vehicle 100 is in a desired driving state. Alternatively, at least a part of the ECU 60 may be configured to execute predetermined numerical / logical operation processing by hardware such as an electronic circuit. As will be apparent from the following description, a protection control device for a power conversion circuit according to the present invention is realized as a partial function of the ECU 60.

また、ハイブリッド自動車100は、蓄電装置Bと、システムメインリレー(System Main Relay;以下「SMR」とも称する。)5と、コンバータ10と、インバータ20,30と、コンデンサC1,C2と、電源ラインPL1,PL2と、接地ラインSLと、電圧センサ75,77と、電流センサ76,78とをさらに備える。   Hybrid vehicle 100 includes power storage device B, system main relay (hereinafter also referred to as “SMR”) 5, converter 10, inverters 20 and 30, capacitors C1 and C2, and power supply line PL1. , PL2, a ground line SL, voltage sensors 75 and 77, and current sensors 76 and 78.

動力分割機構3は、エンジン4とモータジェネレータMG1,MG2とに結合されてこれらの間で動力を分配する。たとえば、動力分割機構3としては、サンギヤ、プラネタリキャリヤおよびリングギヤの3つの回転軸を有する遊星歯車機構を用いることができる。この3つの回転軸がエンジン4およびモータジェネレータMG1,MG2の各回転軸にそれぞれ接続される。たとえば、モータジェネレータMG1のロータを中空としてその中心にエンジン4のクランク軸を通すことで動力分割機構3にエンジン4とモータジェネレータMG1,MG2とを機械的に接続することができる。   Power split device 3 is coupled to engine 4 and motor generators MG1 and MG2 to distribute power between them. For example, as power split mechanism 3, a planetary gear mechanism having three rotation shafts of a sun gear, a planetary carrier, and a ring gear can be used. These three rotating shafts are connected to the rotating shafts of engine 4 and motor generators MG1, MG2, respectively. For example, engine 4 and motor generators MG1 and MG2 can be mechanically connected to power split mechanism 3 by making the rotor of motor generator MG1 hollow and passing the crankshaft of engine 4 through its center.

なお、モータジェネレータMG2の回転軸は、図示されない減速ギヤや作動ギヤによって車輪2に結合されている。また、動力分割機構3の内部にモータジェネレータMG2の回転軸に対する減速機をさらに組込んでもよい。   The rotating shaft of motor generator MG2 is coupled to wheel 2 by a reduction gear and an operating gear (not shown). Further, a reduction gear for the rotation shaft of motor generator MG2 may be further incorporated in power split device 3.

そして、モータジェネレータMG1は、エンジン4によって駆動される発電機として動作し、かつ、エンジン4の始動を行ない得る電動機として動作するものとしてハイブリッド自動車100に組込まれ、モータジェネレータMG2は、駆動輪である車輪2を駆動する電動機としてハイブリッド自動車100に組込まれる。   Motor generator MG1 operates as a generator driven by engine 4 and is incorporated into hybrid vehicle 100 as an electric motor that can start engine 4, and motor generator MG2 is a drive wheel. It is incorporated in hybrid vehicle 100 as an electric motor that drives wheels 2.

蓄電装置Bは、充放電可能な直流電源であり、たとえば、ニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池からなる。蓄電装置Bは、SMR5を介して電源ラインPL1へ直流電力を供給する。また、蓄電装置Bは、コンバータ10から電源ラインPL1へ出力される直流電力を受けて充電される。なお、蓄電装置Bとして、大容量のキャパシタを用いてもよい。   The power storage device B is a chargeable / dischargeable DC power source, and is composed of, for example, a secondary battery such as nickel metal hydride or lithium ion. Power storage device B supplies DC power to power supply line PL1 via SMR5. Power storage device B is charged by receiving DC power output from converter 10 to power supply line PL1. Note that a large-capacity capacitor may be used as the power storage device B.

SMR5は、リレーRY1,RY2を含む。リレーRY1は、蓄電装置Bの正極と電源ラインPL1との間に接続される。リレーRY2は、蓄電装置Bの負極と接地ラインSLとの間に接続される。リレーRY1,RY2は、ECU60からの信号SEが活性化されると、蓄電装置Bを電源ラインPL1および接地ラインSLと接続する。   SMR 5 includes relays RY1 and RY2. Relay RY1 is connected between the positive electrode of power storage device B and power supply line PL1. Relay RY2 is connected between the negative electrode of power storage device B and ground line SL. Relays RY1 and RY2 connect power storage device B to power supply line PL1 and ground line SL when signal SE from ECU 60 is activated.

コンデンサC1は、電源ラインPL1と接地ラインSLとの間の電圧変動を平滑化する。電圧センサ75は、コンデンサC1の両端の電圧VLを検出し、その検出した電圧VLをECU60へ出力する。   Capacitor C1 smoothes voltage fluctuation between power supply line PL1 and ground line SL. Voltage sensor 75 detects voltage VL across capacitor C1, and outputs the detected voltage VL to ECU 60.

電源ラインPL1および接地ラインSLの間には、電源ラインPL1の電圧を、補機8の駆動用電源電圧に電圧変換するためのDCDCコンバータ6が接続される。   Connected between power supply line PL1 and ground line SL is DCDC converter 6 for converting the voltage of power supply line PL1 into a power supply voltage for driving auxiliary device 8.

コンバータ10は、電力用半導体スイッチング素子(スイッチング素子)Q1,Q2と、ダイオードD1,D2と、リアクトルLとを含む。スイッチング素子Q1,Q2は、電源ラインPL2と接地ラインSLとの間に直列に接続される。ダイオードD1,D2は、それぞれスイッチング素子Q1,Q2に逆並列に接続される。リアクトルLは、電源ラインPL1とスイッチング素子Q1,Q2の接続点との間に接続される。   Converter 10 includes power semiconductor switching elements (switching elements) Q1, Q2, diodes D1, D2, and a reactor L. Switching elements Q1, Q2 are connected in series between power supply line PL2 and ground line SL. Diodes D1 and D2 are connected in antiparallel to switching elements Q1 and Q2, respectively. Reactor L is connected between power supply line PL1 and the connection point of switching elements Q1, Q2.

コンバータ10は、ECU60からの信号PWCに基づいて、電源ラインPL1の電圧を昇圧して電源ラインPL2へ出力する。具体的には、コンバータ10は、スイッチング素子Q2のオン時に流れる電流をリアクトルLに磁場エネルギーとして蓄積し、スイッチング素子Q2のオフ時にダイオードD1を介して蓄積エネルギーを電源ラインPL2へ放出することによって電源ラインPL1の電圧を昇圧する。   Converter 10 boosts the voltage of power supply line PL1 based on signal PWC from ECU 60 and outputs the boosted voltage to power supply line PL2. Specifically, converter 10 stores a current flowing when switching element Q2 is turned on as magnetic field energy in reactor L, and discharges the stored energy to power supply line PL2 via diode D1 when switching element Q2 is turned off. The voltage of line PL1 is boosted.

なお、スイッチング素子Q2のオンデューティーを大きくすることによりリアクトルLにおける電力蓄積が大きくなるため、より高電圧の出力を得ることができる。一方、スイッチング素子Q1のオンデューティーを大きくすることにより電源ラインPL2の電圧が下がる。そこで、スイッチング素子Q1,Q2のデューティー比を制御することで、電源ラインPL2の電圧を電源ラインPL1の電圧以上の任意の電圧に制御することができる。   Note that increasing the on-duty of the switching element Q2 increases the power storage in the reactor L, so that a higher voltage output can be obtained. On the other hand, increasing the on-duty of the switching element Q1 reduces the voltage of the power supply line PL2. Therefore, by controlling the duty ratio of switching elements Q1, Q2, the voltage of power supply line PL2 can be controlled to an arbitrary voltage equal to or higher than the voltage of power supply line PL1.

この発明の実施の形態において、電力用半導体スイッチング素子(スイッチング素子)としては、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)、電力用MOS(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタあるいは、電力用バイポーラトランジスタ等を用いることができる。スイッチング素子Q1,Q2に対しては、逆並列ダイオードD1,D2が配置されている。また、コンバータ10により、本実施の形態において保護制御の対象となる「電力変換回路」が構成される。   In the embodiment of the present invention, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), a power MOS (Metal Oxide Semiconductor) transistor, a power bipolar transistor, or the like can be used as the power semiconductor switching element (switching element). Anti-parallel diodes D1, D2 are arranged for switching elements Q1, Q2. In addition, converter 10 constitutes a “power conversion circuit” that is subject to protection control in the present embodiment.

コンデンサC2は、電源ラインPL2と接地ラインSLとの間の電圧変動を平滑化する。電圧センサ77は、コンデンサC2の両端の電圧VHを検出し、その検出した電圧VHをECU60へ出力する。   Capacitor C2 smoothes voltage fluctuation between power supply line PL2 and ground line SL. Voltage sensor 77 detects voltage VH across capacitor C2, and outputs the detected voltage VH to ECU 60.

インバータ20,30は、それぞれモータジェネレータMG1,MG2に対応して設けられる。インバータ20は、ECU60からの信号PWM1に基づいてモータジェネレータMG1を力行モードまたは回生モードで駆動する。同様に、インバータ30は、ECU60からの信号PWM2に基づいてモータジェネレータMG2を力行モードまたは回生モードで駆動する。   Inverters 20 and 30 are provided corresponding to motor generators MG1 and MG2, respectively. Inverter 20 drives motor generator MG1 in the power running mode or the regeneration mode based on signal PWM1 from ECU 60. Similarly, inverter 30 drives motor generator MG2 in the power running mode or the regenerative mode based on signal PWM2 from ECU 60.

電流センサ76は、モータジェネレータMG1に流れるモータ電流MCRT1を検出し、その検出したモータ電流MCRT1をECU60へ出力する。電流センサ78は、モータジェネレータMG2に流れるモータ電流MCRT2を検出し、その検出したモータ電流MCRT2をECU60へ出力する。   Current sensor 76 detects motor current MCRT1 flowing through motor generator MG1, and outputs the detected motor current MCRT1 to ECU 60. Current sensor 78 detects motor current MCRT2 flowing through motor generator MG2, and outputs the detected motor current MCRT2 to ECU 60.

ECU60は、電圧センサ75,77からそれぞれ電圧VL,VHを受け、電流センサ76,78からそれぞれモータ電流MCRT1,MCRT2を受ける。また、ECU60は、図示されない外部ECUからトルク指令値TR1,TR2およびモータ回転数MRN1,MRN2を受ける。   ECU 60 receives voltages VL and VH from voltage sensors 75 and 77, respectively, and receives motor currents MCRT1 and MCRT2 from current sensors 76 and 78, respectively. ECU 60 also receives torque command values TR1, TR2 and motor rotational speeds MRN1, MRN2 from an external ECU (not shown).

そして、ECU60は、これらの信号に基づいて、コンバータ10およびモータジェネレータMG1,MG2をそれぞれ駆動するための信号PWC,PWM1,PWM2を生成し、その生成した信号PWC,PWM1,PWM2をそれぞれコンバータ10およびインバータ20,30へ出力する。また、ECU60は、車両システムが起動されると、SMR5をオンするように信号SEを発生させる一方で、車両システムが遮断されると、信号SEを非発生とする。   Based on these signals, ECU 60 generates signals PWC, PWM1, and PWM2 for driving converter 10 and motor generators MG1 and MG2, respectively, and generates the generated signals PWC, PWM1, and PWM2 respectively. Output to inverters 20 and 30. ECU 60 generates signal SE to turn on SMR 5 when the vehicle system is activated, and does not generate signal SE when the vehicle system is shut off.

図1から理解されるように、電源ラインPL2(VH)に過電圧が発生した場合には、スイッチング素子Q1を確実にオフしなければ、電源ラインPL1に電源ラインPL2の過電圧が伝達されて、DCDCコンバータ6等に機器故障が発生してしまう可能性がある。また、電源ラインPL1(VL)に過電圧が発生した場合にも、過電流の発生を防止するためにスイッチング素子Q2を確実にオフする必要がある。また、過電圧が電源ラインPL1に伝達されないようにするために、スイッチング素子Q1についてもオフする必要がある。   As understood from FIG. 1, when an overvoltage occurs in the power supply line PL2 (VH), the overvoltage of the power supply line PL2 is transmitted to the power supply line PL1 unless the switching element Q1 is securely turned off. A device failure may occur in the converter 6 or the like. Further, even when an overvoltage occurs in the power supply line PL1 (VL), it is necessary to reliably turn off the switching element Q2 in order to prevent the occurrence of an overcurrent. Further, in order to prevent the overvoltage from being transmitted to the power supply line PL1, it is necessary to turn off the switching element Q1.

このように、電源ラインPL1(VL)および/または電源ラインPL2(VH)に過電圧が発生した場合には、コンバータ10に強制的な遮断指令を与えて、各スイッチング素子Q1,Q2を速やかに強制的にターンオフするゲート遮断状態とする必要がある。   Thus, when an overvoltage occurs in power supply line PL1 (VL) and / or power supply line PL2 (VH), a forcible shut-off command is given to converter 10 to promptly force each switching element Q1, Q2. It is necessary to make the gate cut-off state that turns off automatically.

過電圧発生時には、インバータ20,30についてもゲート遮断状態とされる。そして、ゲート遮断状態中は、コンデンサC2と並列に接続された放電抵抗(図示せず)による電力消費や、補機8による電力消費によって、電源ラインPL2およびPL1の電圧が低下する。   When an overvoltage occurs, the inverters 20 and 30 are also turned off. During the gate cut-off state, the power lines PL2 and PL1 are lowered due to power consumption by a discharge resistor (not shown) connected in parallel with the capacitor C2 and power consumption by the auxiliary machine 8.

そして、過電圧が発生した電源ラインの電圧が低下した後には、退避走行可能な状況であることが確認されれば、コンバータ10においてスイッチング素子Q1のみを常時オンすることにより、蓄電装置Bからの直流電圧をインバータ20および/または30により交流電圧に変換することによってモータジェネレータMG1および/またはMG2を駆動制御して、退避走行のための車両駆動力を発生することが可能となる。   Then, after the voltage of the power supply line in which the overvoltage has occurred is reduced, if it is confirmed that the vehicle can be evacuated, only the switching element Q1 is always turned on in the converter 10, thereby By converting the voltage to an AC voltage by inverter 20 and / or 30, motor generator MG1 and / or MG2 can be driven and controlled to generate vehicle driving force for evacuation travel.

このため、機器保護の観点からは過電圧発生に応答して速やかにゲート遮断指令を発生する一方で、過電圧検出回路の故障等による過電圧の誤検出であることが判明した場合には、一旦設定したゲート遮断状態を解除できるような柔軟な制御構成とすることが好ましい。   For this reason, from the viewpoint of equipment protection, while promptly issuing a gate cutoff command in response to the occurrence of an overvoltage, it was once set when it was found that the overvoltage was erroneously detected due to a failure in the overvoltage detection circuit, etc. It is preferable to adopt a flexible control configuration that can release the gate cutoff state.

図2は、図1に示したECU60の機能ブロック図である。図2を参照して、ECU60は、コンバータ制御部71と、第1および第2のインバータ制御部72,73と、ゲート遮断制御部74とを含む。   FIG. 2 is a functional block diagram of ECU 60 shown in FIG. Referring to FIG. 2, ECU 60 includes a converter control unit 71, first and second inverter control units 72 and 73, and a gate cutoff control unit 74.

コンバータ制御部71は、トルク指令値TR1,TR2およびモータ回転数MRN1,MRN2に基づいて電源ラインPL2の電圧指令を演算し、電圧VL,VHに基づいてフィードバック電圧指令を演算する。そして、コンバータ制御部71は、フィードバック電圧指令に基づいてスイッチング素子Q1,Q2のデューティー比を演算し、スイッチング素子Q1,Q2をオン/オフするためのPWM(Pulse Width Modulation)信号を生成して信号PWCとしてコンバータ10へ出力する。   Converter control unit 71 calculates a voltage command for power supply line PL2 based on torque command values TR1, TR2 and motor rotational speeds MRN1, MRN2, and calculates a feedback voltage command based on voltages VL, VH. Then, converter control unit 71 calculates the duty ratio of switching elements Q1, Q2 based on the feedback voltage command, and generates a PWM (Pulse Width Modulation) signal for turning on / off switching elements Q1, Q2. Output to the converter 10 as PWC.

第1のインバータ制御部72は、トルク指令値TR1、電圧VHおよびモータ電流MCRT1に基づいて、インバータ20を駆動するためのPWM信号を生成し、その生成したPWM信号を信号PWM1としてインバータ20へ出力する。同様に、第2のインバータ制御部73は、トルク指令値TR2、電圧VHおよびモータ電流MCRT2に基づいて、インバータ30を駆動するためのPWM信号を生成し、その生成したPWM信号を信号PWM2としてインバータ30へ出力する。   First inverter control unit 72 generates a PWM signal for driving inverter 20 based on torque command value TR1, voltage VH, and motor current MCRT1, and outputs the generated PWM signal to inverter 20 as signal PWM1. To do. Similarly, second inverter control unit 73 generates a PWM signal for driving inverter 30 based on torque command value TR2, voltage VH, and motor current MCRT2, and uses the generated PWM signal as signal PWM2 to generate an inverter. Output to 30.

ゲート遮断制御部74は、電源ラインPL1での過電圧発生時に生成される過電圧信号OVLと、電源ラインPL2での過電圧発生時に生成される過電圧信号OVHと、電圧センサ75,77の検出電圧VL,VHに基づいて、電源ラインPL1,PL2の過電圧発生時にコンバータ10をゲート遮断状態とするため保護制御に関連する信号SDWN,OVL−RG,OVL−HGを生成する。   The gate shut-off control unit 74 generates an overvoltage signal OVL generated when an overvoltage occurs in the power supply line PL1, an overvoltage signal OVH generated when an overvoltage occurs in the power supply line PL2, and detection voltages VL and VH detected by the voltage sensors 75 and 77. Based on the above, the signals SDWN, OVL-RG, and OVL-HG related to protection control are generated in order to place the converter 10 in the gate cutoff state when an overvoltage occurs in the power supply lines PL1 and PL2.

なお、ハイブリッド自動車100全体では、上記過電圧発生以外の異常発生時にも、コンバータ10をゲート遮断状態する保護制御が実行されるが、本実施の形態では、過電圧発生に係る保護制御について説明する。   In the hybrid vehicle 100 as a whole, protection control for shutting down the gate of the converter 10 is executed even when an abnormality other than the occurrence of the overvoltage occurs. In the present embodiment, protection control related to overvoltage generation will be described.

次に、図3〜図5を用いて、本発明の実施の形態による電力変換回路の保護装置による過電圧検出および、過電圧検出に応答したゲート遮断指令の発生および伝達に関する制御構成について説明する。   Next, with reference to FIG. 3 to FIG. 5, a description will be given of a control configuration relating to overvoltage detection and generation and transmission of a gate cutoff command in response to the overvoltage detection by the power conversion circuit protection device according to the embodiment of the present invention.

図3は、本発明の実施の形態の比較例として示される電力変換回路の保制御構成を説明するブロック図である。   FIG. 3 is a block diagram illustrating a maintenance control configuration of a power conversion circuit shown as a comparative example of the embodiment of the present invention.

図3を参照して、IPM(Intelligent Power Module)には、コンバータ10およびインバータ20,30を構成するスイッチング素子および、ECU60からの制御信号に従ってこれらスイッチング素子のオン/オフを制御するためのゲート駆動回路が搭載される。特に、コンバータ10を構成するスイッチング素子Q1,Q2のオン/オフは、コンバータゲート駆動回路11により制御される。   Referring to FIG. 3, the IPM (Intelligent Power Module) includes switching elements constituting converter 10 and inverters 20 and 30, and gate drive for controlling on / off of these switching elements according to a control signal from ECU 60. A circuit is installed. In particular, on / off of switching elements Q 1 and Q 2 constituting converter 10 is controlled by converter gate drive circuit 11.

OVL検出回路90は、IPM上にハードウェアで構成され、電圧センサ75により検出される電圧VLが所定の上限電圧を超えたときに、過電圧信号OVLをHレベルに設定する。同様に、OVH検出回路95は、電圧センサ77により検出される電圧VHが所定の上限電圧を超えたときに、過電圧信号OVLをHレベルに設定する。なお、以下では、各信号について、Hレベルに設定することを「当該信号を発生する」とも表現し、Lレベルに設定することを「当該信号を非発生とする」とも表現する。   The OVL detection circuit 90 is configured by hardware on the IPM, and sets the overvoltage signal OVL to H level when the voltage VL detected by the voltage sensor 75 exceeds a predetermined upper limit voltage. Similarly, OVH detection circuit 95 sets overvoltage signal OVL to the H level when voltage VH detected by voltage sensor 77 exceeds a predetermined upper limit voltage. In the following, setting each signal to H level is also expressed as “generating that signal”, and setting it to L level is also expressed as “not generating the signal”.

OVL検出回路90およびOVH検出回路95は、たとえば、電圧センサ75,77からの出力電圧と、所定の上限電圧との電圧差を増幅出力する差動増幅回路等により構成することができる。   The OVL detection circuit 90 and the OVH detection circuit 95 can be configured by, for example, a differential amplifier circuit that amplifies and outputs a voltage difference between the output voltage from the voltage sensors 75 and 77 and a predetermined upper limit voltage.

ハードウェアで構成した過電圧検出回路(OVL検出回路90およびOVH検出回路95を総称するもの、以下同じ)を用いることにより、CPU61が電圧センサ75,77による検出電圧のデジタル変換値に基づいた演算処理によって過電圧信号OVL,OVHを発生する構成と比較して、過電圧信号OVL,OVHをより高速に生成することができる。   By using an overvoltage detection circuit (generically referring to the OVL detection circuit 90 and the OVH detection circuit 95, hereinafter the same) configured by hardware, the CPU 61 performs arithmetic processing based on the digital conversion value of the detection voltage by the voltage sensors 75 and 77. Therefore, the overvoltage signals OVL and OVH can be generated at a higher speed than the configuration that generates the overvoltage signals OVL and OVH.

過電圧信号OVLおよびOVHは、ECU60内のCPU61に入力される。CPU61は、本発明での「演算装置」に対応し、図4に示すフローチャートに従う演算処理(CPU処理)を所定周期毎に実行することにより、遮断指令信号SDWNの発生/非発生を制御する。   Overvoltage signals OVL and OVH are input to CPU 61 in ECU 60. The CPU 61 corresponds to the “arithmetic apparatus” in the present invention, and controls generation / non-generation of the shut-off command signal SDWN by executing arithmetic processing (CPU processing) according to the flowchart shown in FIG. 4 at predetermined intervals.

図4を参照して、CPU61は、ステップS100により、過電圧検出回路によって過電圧信号OVHおよびOVL信号の少なくとも一方が発生されたかどうかを判定する。そして、過電圧信号の発生時(S100のYES判定時)には、CPU61は、処理をステップS110に進めて、過電圧信号OVL,OVHの発生が、過電圧検出回路の故障等による誤検出であるか否かを判定する。たとえば、電圧センサ75,77による検出電圧と、過電圧信号OVL,OVHとの比較に基づき、具体的には、一定期間を超えて、検出電圧が正常範囲であるのに過電圧信号が発生されているようなケースに、過電圧信号の誤検出が発生していると判断できる。   Referring to FIG. 4, CPU 61 determines in step S100 whether at least one of overvoltage signal OVH and OVL signal is generated by the overvoltage detection circuit. When an overvoltage signal is generated (YES in S100), the CPU 61 advances the process to step S110 to determine whether the generation of the overvoltage signals OVL and OVH is a false detection due to a failure of the overvoltage detection circuit or the like. Determine whether. For example, based on the comparison between the detected voltages of the voltage sensors 75 and 77 and the overvoltage signals OVL and OVH, specifically, the overvoltage signal is generated while the detected voltage is in the normal range over a certain period. In such a case, it can be determined that an erroneous detection of the overvoltage signal has occurred.

そして、CPU61は、過電圧信号が正常と判断されるとき(S110のNO判定時)には、CPU61は、処理をステップS120に進めて、遮断指令信号SDWNをHレベルに設定する。すなわち、遮断指令信号SDWNが発生される。   When CPU 61 determines that the overvoltage signal is normal (NO in S110), CPU 61 advances the process to step S120, and sets cutoff command signal SDWN to the H level. That is, a cutoff command signal SDWN is generated.

一方、CPU61は、過電圧信号OVH,OVL信号のいずれも発生してないとき(S100のNO判定時)または、過電圧信号OVH,OVL信号の少なくとも一方が発生されても、それが誤検出によるものと判断されるとき(S110のYES判定時)には、処理をステップS130に進めて、遮断指令信号SDWNをLレベルに設定する。すなわち、遮断指令信号SDWNは発生されない。   On the other hand, the CPU 61 assumes that neither the overvoltage signal OVH nor the OVL signal is generated (when NO is determined in S100) or at least one of the overvoltage signal OVH or OVL signal is generated due to a false detection. When it is determined (YES in S110), the process proceeds to step S130, and the cutoff command signal SDWN is set to L level. That is, the cutoff command signal SDWN is not generated.

再び図3を参照して、CPU61は、信号OVL−RGを、通常時にはHレベルに設定する一方で、過電圧信号OVLが発生され、かつ、その発生が誤検出によるものと判断されるときに、Lレベルに設定する。同様に、CPU61は、信号OVH−RGを、通常時にはHレベルに設定する一方で、過電圧信号OVHの発生によりコンバータ10が一旦ゲート遮断状態とされた後に、過電圧信号OVHが発生され、かつ、その発生が誤検出によるものと判断されるときに、Lレベルに設定する。   Referring to FIG. 3 again, the CPU 61 sets the signal OVL-RG to the H level at the normal time, while the overvoltage signal OVL is generated and it is determined that the generation is due to a false detection. Set to L level. Similarly, CPU 61 sets signal OVH-RG to the H level in the normal state, while overvoltage signal OVH is generated after converter 10 is once turned off by generation of overvoltage signal OVH, and When it is determined that the occurrence is due to erroneous detection, the L level is set.

論理回路101は、CPU61からの出力信号OVL−RG,OVH−RGおよびIPMにより生成された過電圧信号OVL,OVHに応答して、最終的なゲート遮断指令信号CSDNを発生する。   The logic circuit 101 generates a final gate cutoff command signal CSDN in response to the output signals OVL-RG, OVH-RG from the CPU 61 and the overvoltage signals OVL, OVH generated by the IPM.

論理回路101は、CPU61からの信号OVH−RGおよび過電圧信号OVHの論理積演算結果を出力する論理ゲート102と、CPU61からの信号OVL−RGおよび過電圧信号OVLの論理積演算結果を出力する論理ゲート104と、論理ゲート102および104の出力信号ならびにCPU61からの遮断指令信号SDWNの論理和演算結果を、ゲート遮断指令信号CSDNとして出力する論理ゲート106とを有する。   The logic circuit 101 outputs a logical product operation result of the signal OVH-RG and the overvoltage signal OVH from the CPU 61, and a logical gate output of a logical product operation result of the signal OVL-RG and the overvoltage signal OVL from the CPU 61. 104, and a logic gate 106 that outputs a logical sum operation result of the output signals of the logic gates 102 and 104 and the cutoff command signal SDWN from the CPU 61 as the gate cutoff command signal CSDN.

論理ゲート106から出力されたゲート遮断指令信号CSDNは、信号線110によって、ECU60からIPM上のコンバータゲート駆動回路11へ伝達される。さらに、CPU61は、図2のコンバータ制御部71の機能部分により、通常時にコンバータ10を制御するための信号PWC(図1)を発生し、信号線115によってコンバータゲート駆動回路11へ伝達する。   The gate cutoff command signal CSDN output from the logic gate 106 is transmitted from the ECU 60 to the converter gate drive circuit 11 on the IPM via the signal line 110. Further, the CPU 61 generates a signal PWC (FIG. 1) for controlling the converter 10 at a normal time by the functional part of the converter control unit 71 in FIG. 2, and transmits the signal PWC to the converter gate drive circuit 11 through the signal line 115.

コンバータゲート駆動回路11は、通常動作時には、信号線115によって伝達された信号PWCに応答して、スイッチング素子Q1およびQ2のオン/オフを制御する。一方、コンバータゲート駆動回路11は、信号線110を介してゲート遮断指令信号CSDNを受けた場合には、スイッチング素子Q1およびQ2を強制的にターンオフして、ゲート遮断状態とする。   Converter gate drive circuit 11 controls on / off of switching elements Q1 and Q2 in response to a signal PWC transmitted through signal line 115 during normal operation. On the other hand, when receiving the gate cutoff command signal CSDN via the signal line 110, the converter gate drive circuit 11 forcibly turns off the switching elements Q1 and Q2 to enter the gate cutoff state.

図3の構成によれば、過電圧の発生時には、ハードウェアで構成した過電圧検出回路により高速に発生される過電圧信号OVLおよび/またはOVHに基づき、論理ゲート102および/または104の出力により、ゲート遮断指令信号CSDNを発生できる。また、一旦、ゲート遮断状態とした後では、電圧VH,VLが電力消費により低下して過電圧状態が解消されると、過電圧信号OVLおよび/またはOVHが非発生となることに応答して、ゲート遮断指令信号CSDNを非発生とすることによりゲート遮断状態を解除できる。   According to the configuration of FIG. 3, when an overvoltage occurs, the gate is cut off by the output of the logic gates 102 and / or 104 based on the overvoltage signals OVL and / or OVH generated at high speed by the overvoltage detection circuit configured by hardware. Command signal CSDN can be generated. Once the gate is cut off, when the voltages VH and VL are reduced due to power consumption and the overvoltage state is eliminated, the gate is turned on in response to the overvoltage signals OVL and / or OVH not being generated. The gate cutoff state can be canceled by not generating the cutoff command signal CSDN.

さらに、過電圧検出回路の故障等により、過電圧信号OVL,OVHの発生が誤検出に基づくものである場合には、電圧センサ75,77による検出値が正常範囲であれば、CPU61からの信号SDWN,OVL−RG,OVL−HGによって、ゲート遮断状態を解除できる。   Further, when the overvoltage signals OVL and OVH are generated due to erroneous detection due to a failure of the overvoltage detection circuit or the like, if the detection values by the voltage sensors 75 and 77 are within the normal range, the signal SDWN, The gate cutoff state can be canceled by OVL-RG and OVL-HG.

なお、ゲート遮断状態の解除後には、コンバータ10を動作させてコンバータ10のスイッチング素子Q1をオンすることにより、蓄電装置B(図1)からインバータ20,30に対して電力を供給するための経路を形成することが可能となる。これにより、たとえば、故障状況情報に基づいて、蓄電装置Bからの電力を用いてモータジェネレータMG2を駆動して走行するための機器群が使用可能と判断される場合、あるいは、退避走行を指示するスイッチ等が運転者により操作された場合には、コンバータ10の動作を伴う退避走行が実行できる。   Note that after the gate cutoff state is released, a path for supplying power from power storage device B (FIG. 1) to inverters 20 and 30 by operating converter 10 and turning on switching element Q1 of converter 10 Can be formed. Thereby, for example, when it is determined that a device group for driving by driving motor generator MG2 using electric power from power storage device B is usable based on the failure status information, or instructing retreat driving When the switch or the like is operated by the driver, the retreat traveling with the operation of the converter 10 can be executed.

しかしながら、図3に示した構成では、ECU60からIPMに対するゲート遮断指令信号の伝達経路が一重系であるため、信号線110が断線した場合には、過電圧が発生しても、コンバータ10をゲート遮断状態にすることができなくなる。   However, in the configuration shown in FIG. 3, since the transmission path of the gate cutoff command signal from the ECU 60 to the IPM is a single system, even if an overvoltage occurs when the signal line 110 is disconnected, the converter 10 is shut off. It becomes impossible to be in a state.

このような状態が発生すると、図1からも理解されるように、たとえばスイッチング素子Q1および/またはQ2がオンすることによって、電源ラインPL1またはPL2に発生した過電圧により、DCDCコンバータ6、コンデンサC1,C2を始めとした、電力変換回路の内部および/または外部の部品に、過電圧による機器損傷が発生する可能性がある。   When such a state occurs, as understood from FIG. 1, for example, when switching element Q1 and / or Q2 is turned on, an overvoltage generated in power supply line PL1 or PL2 causes DCDC converter 6, capacitor C1, There is a possibility that equipment damage due to overvoltage occurs in components inside and / or outside of the power conversion circuit such as C2.

図5は、この点を解決するために提案された、本発明の実施の形態による電力変換回路の保護制御装置による制御構成を示すブロック図である。   FIG. 5 is a block diagram showing a control configuration by the protection control device of the power conversion circuit according to the embodiment of the present invention, which has been proposed to solve this point.

図5を参照して、本発明の実施の形態による制御構成によれば、ECU60は、図3に示した論理回路101に代えて、論理回路101♯を有する。論理回路101♯は、図3と同様の論理ゲート102,104に加えて、論理ゲート106に代えて論理ゲート108を有する。論理ゲート108は、論理ゲート102および104からの出力信号の論理和演算結果を出力する。図5のその他の部分の構成は、図3と同様であるので、その説明は繰り返さない。   Referring to FIG. 5, according to the control configuration according to the embodiment of the present invention, ECU 60 has a logic circuit 101 # in place of logic circuit 101 shown in FIG. Logic circuit 101 # has logic gate 108 in place of logic gate 106 in addition to logic gates 102 and 104 similar to those in FIG. Logic gate 108 outputs a logical sum operation result of the output signals from logic gates 102 and 104. Since the structure of the other part of FIG. 5 is the same as that of FIG. 3, the description is not repeated.

ECU60は、CPU61からの遮断指令信号SDWNと、論理ゲート108によって生成された遮断指令信号とのそれぞれを、別個のゲート遮断指令信号CSDN1,CSDN2として出力する。そして、ゲート遮断指令信号CSDN1,CSDN2は、別個の信号線110および111によって、IPM上のコンバータゲート駆動回路11へ伝達する。   The ECU 60 outputs the cutoff command signal SDWN from the CPU 61 and the cutoff command signal generated by the logic gate 108 as separate gate cutoff command signals CSDN1 and CSDN2. Gate cutoff command signals CSDN1 and CSDN2 are transmitted to converter gate drive circuit 11 on the IPM via separate signal lines 110 and 111.

すなわち、ゲート遮断指令信号の発生および、ECU60からIPM(コンバータゲート駆動回路11)への伝達が、信号線110および111により二重系を構成する。そして、コンバータゲート駆動回路11は、ゲート遮断指令信号CSDN1およびCSDN2の少なくとも一方が発生されているときに、スイッチング素子Q1,Q2を強制的にオフとして、コンバータ10をゲート遮断状態とする。   That is, the generation of the gate cutoff command signal and the transmission from the ECU 60 to the IPM (converter gate drive circuit 11) form a dual system by the signal lines 110 and 111. Converter gate drive circuit 11 forcibly turns off switching elements Q1 and Q2 to place converter 10 in a gate cutoff state when at least one of gate cutoff command signals CSDN1 and CSDN2 is generated.

なお、上記のように、CPU61からの遮断指令信号SDWNは、過電圧信号OVH,OVLに基づき、図4に示したフローチャートに従って発生されるので、ハードウェアによる過電圧検出およびCPU演算処理の組み合わせによって発生されている。同様に、論理回路101♯についても、過電圧信号OVH,OVLと、CPU61からの信号OVL−RG,OVH−RGに基づいて発生されるので、ハードウェアによる過電圧検出およびCPU演算処理の組み合わせによって発生されている。   As described above, the cutoff command signal SDWN from the CPU 61 is generated according to the flowchart shown in FIG. 4 based on the overvoltage signals OVH and OVL, and is thus generated by a combination of hardware overvoltage detection and CPU arithmetic processing. ing. Similarly, logic circuit 101 # is also generated based on overvoltage signals OVH and OVL and signals OVL-RG and OVH-RG from CPU 61, and is therefore generated by a combination of hardware overvoltage detection and CPU arithmetic processing. ing.

このように、本実施の形態による電力変換回路の保護制御装置によれば、信号線110,111の一方に断線が発生しても、ゲート遮断指令をECU60からコンバータ10へ確実に伝達できるので、ECU60によってコンバータ10を確実にゲート遮断状態とすることにより、過電圧発生時の機器保護性能を向上させることができる。   As described above, according to the protection control device for a power conversion circuit according to the present embodiment, even if a disconnection occurs in one of the signal lines 110 and 111, a gate cutoff command can be reliably transmitted from the ECU 60 to the converter 10. By reliably setting the converter 10 to the gate cutoff state by the ECU 60, it is possible to improve the device protection performance when an overvoltage occurs.

さらに、CPU61が発生する信号SDWN,OVH−RG,OVL−RGによって、過電圧が誤検出と判断できる場合には、ゲート遮断指令信号CSDN1,2の各々を非発生(Lレベル)とできる点についても図3と同様である。すなわち、ハードウェアによる過電圧検出およびCPU演算処理の組み合わせによってゲート遮断指令を発生することにより、過電圧検出回路の故障等による過電圧の誤検出であることが判明した場合には、一旦設定したゲート遮断状態を解除できるような柔軟な制御構成は維持されている。   Further, when the overvoltage can be determined to be erroneously detected by the signals SDWN, OVH-RG, and OVL-RG generated by the CPU 61, each of the gate cutoff command signals CSDN1 and CSDN1 and 2 can be made non-generated (L level). This is the same as FIG. That is, if a gate cutoff command is generated by a combination of hardware overvoltage detection and CPU calculation processing, and it turns out that it is a false detection of an overvoltage due to a failure in the overvoltage detection circuit, etc., the gate cutoff state once set A flexible control configuration that can be released is maintained.

なお、本実施の形態では、過電圧発生に対する保護制御のみを取り上げて説明したが、上述のように、実際には、過電圧発生を含む予め定められた複数の異常状態のうちのいずれかが検出された場合にゲート遮断指令が生成される点について、確認的に記載する。また、インバータ20,30へのゲート遮断指令についても、コンバータ10と同様に構成できる点についても確認的に記載する。   In the present embodiment, only the protection control against overvoltage generation has been described. However, as described above, actually, any one of a plurality of predetermined abnormal states including overvoltage generation is detected. The point that the gate cutoff command is generated in the event of failure will be described in a confirming manner. Further, the gate cutoff command to the inverters 20 and 30 will also be described in terms of confirmation that it can be configured similarly to the converter 10.

また、上記の実施の形態では、エンジンおよびモータジェネレータ(MG2)の双方が車輪駆動力を発生できるパラレルハイブリッド構成のハイブリッド自動車を例示したが、エンジンがモータへの電力供給源としてのみ動作し直接の車輪駆動はモータによって行なわれるシリーズハイブリッド構成のハイブリッド自動車においても、電力変換回路の過電圧からの保護制御について本発明を適用することが可能である。   In the above-described embodiment, the hybrid vehicle having the parallel hybrid configuration in which both the engine and the motor generator (MG2) can generate the wheel driving force is illustrated. However, the engine operates only as a power supply source to the motor and is directly connected. The present invention can also be applied to protection control from overvoltage of a power conversion circuit even in a hybrid vehicle having a series hybrid configuration in which wheel driving is performed by a motor.

同様に、上記の実施の形態では、エンジン4およびモータジェネレータMG1,MG2が遊星歯車機構を介して接続されて、この遊星歯車機構によりエネルギー分配を行なう機械分配式のハイブリッド自動車を例示したが、いわゆる電気分配式のハイブリッド自動車にも本発明を適用することが可能である。また、エンジンを搭載しない電気自動車を含め、車輪駆動力発生用の電動機を搭載する電動車両全般について、この電動機制御のための電力変換回路での機器保護について、本発明を適用することができる点について確認的に記載する。   Similarly, in the above-described embodiment, the engine 4 and the motor generators MG1, MG2 are connected via the planetary gear mechanism, and the mechanical distribution type hybrid vehicle that performs energy distribution by the planetary gear mechanism is exemplified. The present invention can also be applied to an electric distribution type hybrid vehicle. In addition, the present invention can be applied to the protection of equipment in the power conversion circuit for controlling the electric motor for all electric vehicles including the electric motor for generating the wheel driving force including the electric vehicle not equipped with the engine. Is described in a confirming manner.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

この発明の実施の形態による電力変換回路の保護制御装置が搭載された電動車両の一例として示されるハイブリッド自動車の概略ブロック図である。1 is a schematic block diagram of a hybrid vehicle shown as an example of an electric vehicle equipped with a protection control device for a power conversion circuit according to an embodiment of the present invention. 図1に示したECUの機能ブロック図である。It is a functional block diagram of ECU shown in FIG. この発明の実施の形態の比較例として示される電力変換回路の保護制御構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the protection control structure of the power converter circuit shown as a comparative example of embodiment of this invention. CPUによる演算処理を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the arithmetic processing by CPU. この発明の実施の形態による電力変換回路の保護制御装置による制御構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the control structure by the protection control apparatus of the power converter circuit by embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

4 エンジン、6 DCDCコンバータ(補機用)、8 補機、10 コンバータ(電力変換回路)、11 コンバータゲート駆動回路、20,30 インバータ、71 コンバータ制御部、72,73 インバータ制御部、74 ゲート遮断制御部(過電圧)、75,77 電圧センサ、76,78 電流センサ、90 OVL検出回路(過電圧検出回路)、95 OVH検出回路(過電圧検出回路)、100 ハイブリッド自動車、101,101♯ 論理回路、102,104,106,108 論理ゲート、110,111 信号線(ゲート遮断指令信号)、115 信号線(スイッチング制御信号)、B 蓄電装置、C1,C2 コンデンサ、CSDN,CSDN1,CSDN2 ゲート遮断指令信号、D1,D2 ダイオード、L リアクトル、MCRT1,MCRT2 モータ電流、MG1,MG2 モータジェネレータ、MRN1,MRN2 モータ回転数、OVH,OVL 過電圧信号、OVL−RG,OVH−RG 出力信号(CPU)、PL1,PL2 電源ライン、PWC,PWM1,PWM2 信号(スイッチング制御)、Q1,Q2 電力用半導体スイッチング素子、RY1,RY2 リレー、SDWN 遮断指令信号(CPU)、SL 接地ライン、TR1,TR2 トルク指令値、VL センサ検出電圧(電源ラインPL1)、VH センサ検出電圧(電源ラインPL2)。   4 engine, 6 DCDC converter (for auxiliary machine), 8 auxiliary machine, 10 converter (power conversion circuit), 11 converter gate drive circuit, 20, 30 inverter, 71 converter control unit, 72, 73 inverter control unit, 74 gate shut off Control unit (overvoltage), 75, 77 voltage sensor, 76, 78 current sensor, 90 OVL detection circuit (overvoltage detection circuit), 95 OVH detection circuit (overvoltage detection circuit), 100 hybrid vehicle, 101, 101 # logic circuit, 102 , 104, 106, 108 logic gate, 110, 111 signal line (gate cutoff command signal), 115 signal line (switching control signal), B power storage device, C1, C2 capacitor, CSDN, CSDN1, CSDN2 gate cutoff command signal, D1 , D2 diode, L reactor, MCRT1, MCRT2 Motor current, MG1, MG2 Motor generator, MRN1, MRN2 Motor speed, OVH, OVL Overvoltage signal, OVL-RG, OVH-RG Output signal (CPU), PL1, PL2 Power line, PWC, PWM1, PWM2 signal (Switching control), Q1, Q2 power semiconductor switching element, RY1, RY2 relay, SDWN cutoff command signal (CPU), SL ground line, TR1, TR2 torque command value, VL sensor detection voltage (power supply line PL1), VH sensor Detection voltage (power supply line PL2).

Claims (5)

電源配線に接続された電力用半導体スイッチング素子を含んで構成された電力変換回路の保護制御装置であって、
前記電源配線の過電圧検出時に過電圧信号を発生する過電圧検出回路と、
前記過電圧検出回路からの前記過電圧信号に基づく所定の演算処理によって、前記電力用半導体スイッチング素子の強制的な遮断指令信号を発生する演算装置と、
前記演算装置からの出力信号と前記過電圧検出回路からの出力信号とに基づいて、前記過電圧信号が発生されたときに、前記電力用半導体スイッチング素子の強制的な遮断指令信号を発生するための論理回路と、
前記演算装置により発生された前記遮断指令信号を前記電力変換回路へ伝達するための第1の信号線と、
前記論理回路により発生された前記遮断指令信号を前記電力変換回路へ伝達するための、前記第1の信号線とは別個に設けられた第2の信号線とを備える、電力変換回路の保護制御装置。
A protection control device for a power conversion circuit configured to include a power semiconductor switching element connected to a power supply wiring,
An overvoltage detection circuit for generating an overvoltage signal at the time of overvoltage detection of the power supply wiring;
An arithmetic device that generates a forced cutoff command signal for the power semiconductor switching element by a predetermined arithmetic processing based on the overvoltage signal from the overvoltage detection circuit;
Logic for generating a compulsory shut-off command signal for the power semiconductor switching element when the overvoltage signal is generated based on the output signal from the arithmetic unit and the output signal from the overvoltage detection circuit Circuit,
A first signal line for transmitting the cutoff command signal generated by the arithmetic unit to the power conversion circuit;
Protection control of a power conversion circuit, comprising: a second signal line provided separately from the first signal line for transmitting the cutoff command signal generated by the logic circuit to the power conversion circuit apparatus.
前記電力変換回路は、2本の前記電源配線間に接続されて、両電源配線間での電力変換を実行するように構成され、
前記論理回路は、
前記演算装置からの出力信号と、前記過電圧検出回路が前記2本の電源配線のうちの第1の電源配線の過電圧検出時に発生する過電圧信号とを入力とする第1の論理演算器と、
前記演算装置からの出力信号と、前記過電圧検出回路が前記2本の電源配線のうちの第2の電源配線の過電圧検出時に発生する過電圧信号とを入力とする第2の論理演算器と
前記第1および前記第2の論理演算器の出力信号を入力として、前記遮断指令信号を出力する第3の論理演算器とを含む、請求項1記載の電力変換回路の保護制御装置。
The power conversion circuit is connected between the two power supply lines, and is configured to perform power conversion between the two power supply lines.
The logic circuit is:
A first logical operation unit that receives an output signal from the arithmetic unit and an overvoltage signal generated when the overvoltage detection circuit detects an overvoltage of a first power supply line of the two power supply lines;
A second logic operation unit that receives an output signal from the arithmetic unit and an overvoltage signal generated when the overvoltage detection circuit detects an overvoltage of a second power supply line of the two power supply lines; 2. A protection control device for a power conversion circuit according to claim 1, further comprising: a third logic operator that receives the output signals of 1 and the second logic operator and outputs the shut-off command signal.
前記電力変換回路は、交流回転電機によって車両駆動力の少なくとも一部を発生するように構成された電動車両に搭載され、
前記電力変換回路は、前記第1の電源配線と接続された蓄電装置と、前記第2の電源配線と接続されたインバータとの間で直流電圧変換を行なうコンバータにより構成され、
前記交流回転電機は、前記インバータによって変換された交流電力の供給を受けて駆動される、請求項2記載の電力変換回路の保護制御装置。
The power conversion circuit is mounted on an electric vehicle configured to generate at least a part of a vehicle driving force by an AC rotating electric machine,
The power conversion circuit is configured by a converter that performs DC voltage conversion between the power storage device connected to the first power supply wiring and the inverter connected to the second power supply wiring,
The protection control device for a power conversion circuit according to claim 2, wherein the AC rotating electric machine is driven by being supplied with AC power converted by the inverter.
前記演算装置は、前記過電圧信号が発生されていても、前記過電圧検出回路による誤検出であると判断される場合には、前記演算装置からの前記遮断指令信号を非発生とし、かつ、前記論理回路において前記遮断指令信号が非発生とされるように前記出力信号を設定するように構成される、請求項1〜3のいずれか1項に記載の電力変換回路の保護制御装置。   When the overvoltage signal is generated, the arithmetic device makes the shut-off command signal from the arithmetic device non-generated and determines that the logic The protection control device for a power conversion circuit according to any one of claims 1 to 3, wherein the output signal is set so that the cutoff command signal is not generated in the circuit. 前記演算装置から前記論理回路への前記出力信号は、前記過電圧信号の発生前には、前記過電圧信号の発生に応答して前記論理回路が前記遮断指令信号を発生するように設定される一方で、前記過電圧信号の発生後には、前記過電圧検出回路による誤検出であると判断される場合には、前記過電圧信号にかかわらず前記論理回路が前記遮断指令信号を非発生とするように設定される、請求項1〜3のいずれか1項に記載の電力変換回路の保護制御装置。   The output signal from the arithmetic unit to the logic circuit is set so that the logic circuit generates the cutoff command signal in response to the generation of the overvoltage signal before the generation of the overvoltage signal. After the occurrence of the overvoltage signal, the logic circuit is set so that the shut-off command signal is not generated regardless of the overvoltage signal when it is determined that the detection error is caused by the overvoltage detection circuit. The protection control device for a power conversion circuit according to any one of claims 1 to 3.
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