JP6838245B2 - 電力変換装置及びそのデバッグ方法 - Google Patents

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Description

本発明は、電力変換装置及びそのデバッグ方法に関する。
ハイブリッド自動車や電気自動車の普及に伴い、車両の部品の電動化及び電子化が急速に進められている。この車両部品の電子化の主な例としては、モータを駆動するための電力変換装置がある。例えば、特許文献１に示されるような電動パワーステアリング装置に係る電力変換装置は、モータの回転状態を検出するためのレゾルバの検出信号の補正処理を実行している。
ところで、電力変換装置のパラメータ補正、ソフトリプログラミング、内部状態解析など、特殊動作を行うためのデバックモードで起動させて使用する場合、ユーザにとって安易な環境で操作できる容易性が求められる。しかしながら、通常使用時には想定し得ない起動環境で構成するセキュリティ性も必要である。
特開２０１１−０９７６７９号公報
本発明の課題は、パラメータ補正等のデバックモードで起動させて使用する場合、ユーザにとって安易な環境で操作できる容易性とセキュリティ性を両立することである。
本発明に係る電力変換装置は、インバータ回路部を制御するとともに情報制御通信線と繋がる制御部と、モータのロータの回転を検出するレゾルバと前記制御部と繋ぐ配線と、を備え、前記制御部は、前記情報制御通信線及び前記配線を介して取得されるデバッグ開始信号に基づき、当該制御部のプログラムを変更するデバッグモードを起動する。
また本発明に係る電力変換装置のデバッグ方法は、インバータ回路部を制御する制御部と繋がる情報制御通信線と、モータのロータの回転を検出するレゾルバと当該制御部と繋ぐための配線と、を中継接続部により接続する第１工程と、前記情報制御通信線と前記配線を介してデバッグ開始信号を当該制御部に送信する第２工程と、デバッグ完了信号を受信する第３工程と、前記中継接続部を前記情報制御通信線又は前記配線から電気的に遮断させる第４工程と、前記情報制御通信線を介して前記モータの駆動に関するデバッグ信号を前記制御部に送信する第５工程（Ｓ３０６）と、を備える。
本発明により、パラメータ補正等のデバックモードで起動させて使用する際の容易性とセキュリティ性を両立することができる。
自動車の構成を示すシステム図である。 電力変換装置１００とその周辺の回路ブロック図である。 本実施形態に係る電力変換装置１００とその周辺の詳細回路ブロック図である。 デバックモード時の通信タイミング図である。 デバックモードを利用するユーザのための手順マニュアルに対応するフローチャートである。 中継接続部１１３の接続に関する実施形態である。 中継接続部１１３の接続に関する他の実施形態である。 図５で前述したデバック作業時の設備環境を示したブロック図である。
以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。
図１は、ＨＥＶ２００のシステムを説示するシステム構成図である。
ＨＥＶ２００は、エンジン２３０や電力変換装置１００を動力としてモータ２１０を回転させることで走行する自動車である。
電力変換装置１００は、バッテリ２８０から供給される電力を変換してモータ２１０に供給し、制御コントローラ２７０から受けるトルク指令に従ってモータ２１０を制御する。モータ２１０は、エンジン２３０または電力変換装置１００を動力として回転し、ＨＥＶ２００を走行させる。
動力分割機構２２０は、モータ２１０を回転させる際、エンジン２３０を動力として使用する場合にはエンジン２３０とモータ２１０を接続し、エンジン２３０を動力として使用しない場合はエンジン２３０とモータ２１０を切り離す機構である。
エンジン２３０は、エンジンＥＣＵ２４０から制御されて、モータ２１０を回転させる。エンジンＥＣＵ２４０は、制御コントローラ２７０から指令を受け、エンジン２３０を制御する。
ＥＰＳ用ＥＣＵ２５０は、制御コントローラ２７０から指令を受け、電動ステアリングを制御する。ブレーキＥＣＵ２６０は、制御コントローラ２７０から指令を受け、ブレーキを制御する。
制御コントローラ２７０は、電力変換装置１００、モータ２１０、エンジンＥＣＵ２４０、ＥＰＳ用ＥＣＵ２５０、ブレーキＥＣＵ２６０、バッテリ２８０と情報通信ライン２９０で双方に情報を伝達するＨＥＶ２００の主となる制御コントローラである。
バッテリ２８０は、モータ２１０の動力となる電力を電力変換装置１００を経て供給する電源である。
図２は、電力変換装置１００とその周辺の回路ブロック図である。
高電圧電源回路部１０１（ＨＶ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ）は、バッテリ２８０から電力変換装置１００に供給される電力を変換し、ゲート駆動回路部１０６（Ｇａｔｅ Ｄｒｉｖｅｒ）に電力供給する電源部である。
低電圧電源回路部１０２（ＬＶ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ）、ＨＥＶ２００の低電圧電源（Ｌｏｗ Ｖｏｌｔ Ｂａｔｔｅｒｙ）から電力変換装置１００に供給される電力を変換し、制御部１０３、ＣＡＮトランシーバー１０４（ＣＡＮ Ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒ）、ＲＤコンバータ１０５（Ｒ／Ｄ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）に電力供給する電源部である。
制御部１０３は、ＲＤコンバータ１０５から伝達されるモータ角度情報と、制御コントローラ２７０からＣＡＮトランシーバー１０４を経由して指令されるトルク指令とを元にゲート駆動回路部１０６に対してＰＷＭ制御を行い電流制御を行う制御部である。
ＣＡＮトランシーバー１０４は、情報通信ライン２９０のバスに繋がる制御機器と制御部１０３と双方に情報を伝達するためのトランス部である。
ＲＤコンバータ１０５はモータ２１０に励磁信号を送り、モータ２１０内で励磁されたＳＩＮ信号やＣＯＳ信号を受信して角度情報に変換し、デジタル化されたＲＤＣ信号を制御部１０３に伝達する。
ゲート駆動回路部１０６は、制御部１０３からのＰＷＭ制御信号により、モータ２１０に電流を流すドライバ部である。
図３は、本実施形態に係る電力変換装置１００とその周辺の詳細回路ブロック図である。
励磁信号＿Ｐ１０８と励磁信号＿Ｎ１０９、ＳＩＮ＿Ｐ１１８とＳＩＮ＿Ｎ１１９、ＣＯＳ＿Ｐ１２０とＣＯＳ＿Ｎ１２１、Ｈｉ１１４、Ｌｏ１１５はそれぞれ対になって成り立つ差動信号配線である。
レゾルバ２１１は、モータ２１０内で励磁信号＿Ｐ１０８と励磁信号＿Ｎ１０９からＳＩＮ＿Ｐ１１８とＳＩＮ＿Ｎ１１９、ＣＯＳ＿Ｐ１２０とＣＯＳ＿Ｎ１２１を励磁してＲＤコンバータ１０５に角度情報を返す角度検知部である。
ＳＩＮ＿Ｐ１１８とＳＩＮ＿Ｎ１１９、ＣＯＳ＿Ｐ１２０とＣＯＳ＿Ｎ１２１はＲＤコンバータ１０５だけでなく、制御部１０３にも直接入力され、ＲＤコンバータ１０５が不良となった場合の冗長検知手段として使われる。
中継接続部１１０ないし１１３は、モータ２１０が回転する通常動作時には接続されないが、電力変換装置１００のソフトリプログラミング、内部状態解析、内部電圧パラメータ変更などのデバックモード時にのみ接続される。
図４は、デバックモード時の通信タイミング図である。
図３に示されるデバックモードは、情報制御通信１０７からＴ２期間で発信されるデバック開始信号が、Ｈｉ１１４とＬｏ１１５を経て制御部１０３に入力される経路と、ＳＩＮ＿Ｐ１１８とＳＩＮ＿Ｎ１１９を経て制御部１０３に入力される経路とで同時に入力される場合にのみ起動するモードである。
なお、ここではＳＩＮ＿１１８とＳＩＮ＿Ｎ１１９を例に挙げたが、Ｈｉ１１４とＬｏ１１５がＣＯＳ＿Ｐ１２０とＣＯＳ＿Ｎ１２１と接続されて用いられても同様にデバックモードで起動することができるし、或いは、ＳＩＮ＿Ｐ１１８、ＳＩＮ＿Ｎ１１９とＣＯＳ＿Ｐ１２０、ＣＯＳ＿Ｎ１２１とがＨｉ１１４、Ｌｏ１１５と同時に接続されても同様にデバックモードで起動することができる。
図５は、デバックモードを利用するユーザのための手順マニュアルに対応するフローチャートである。なお、デバックモードを利用する際の操作環境例については図８で示す。
ユーザは、まず電源投入前に中継接続部を接続し（Ｓ３００）、デバック開始信号を送信して（Ｓ３０２）、送信が完了したことを確認したら（Ｓ３０３）、ユーザはモータ駆動が必要なデバック作業を行うか否かを判断し（Ｓ３０４）、ＹＥＳであれば、中継接続部を外してデバックを開始する必要があり（Ｓ３０５、Ｓ３０６）、Ｎｏであれば、ユーザはそのままデバックを開始することができる（Ｓ３０７）。
図６は、中継接続部１１３の接続に関する実施形態である。
コネクタ端子部４０２は電力変換装置１００の外面に設けられ、外部と接続する線を備えるハーネスコネクタ４０１が挿入される接続部である。
中継接続部１１３Ａと中継接続部１１３Ｂは、ＳＩＮ＿Ｐ１１８とＨｉ１１４を中継接続するために設けられた端子であり、中継線１１３Ｃと接続されることで、ＳＩＮ＿Ｐ１１８とＨｉ１１４の接続を確立させる。
これにより、電力変換装置１００の外側で、ユーザはハーネスコネクタ４０１の複数の信号線の一端と他端を接続することができ、電力変換装置１００を分解して使う必要なくデバックモードを使用することができる。
なお図６中では、中継接続部１１３を例にあげているが、中継接続部１１０ないし１１２も同様の構成を適用できる。
図７は、中継接続部１１３の接続に関する他の実施形態である。中継コネクタ１１３Ｄは、中継接続部１１３の接続の一例である。
コネクタピン１１３Ｇ及びコネクタピン１１３Ｈは、ハーネスコネクタ４０１が挿入されることでハーネスコネクタ４０１とコネクタ端子部４０２と接続させるための部材である。
スイッチ１１３Ｆは、オンされると配線１１３Ｋと配線１１３Ｊを接続し、オフされると配線１１３Ｋと配線１１３Ｊを切り離すことができる。スイッチ１１３Ｆがオンされると、配線１１３Ｋと配線１１３Ｊを経由してＳＩＮ＿Ｐ１１８とＨｉ１１４を中継接続することができる。図５で前述したＳ３００の工程では、スイッチ１１３Ｆをオンして使用し、Ｓ３０５の工程では、スイッチ１１３Ｆをオフして使用することで、デバック作業を可能にする。
中継接続する手段として、図７のような中継コネクタ１１３Ｄを間に入れて使うことで、普段ユーザが使うコネクタ端子部４０２とハーネスコネクタ４０１およびその配線に特別な工夫を施すことなく手軽にデバックモードを起動することができる。
また、スイッチ１１３Ｆがオンされているときは、デバックモード起動で動作させることができ、その後のデバック中にスイッチ１１３Ｆをオフして使用すれば、レゾルバ２１１（モータ２１０）を駆動しながら行うデバックに悪影響を及ぼすことなく使用することができる。
なお図７中では、中継接続部１１３を例にあげているが、中継接続部１１０ないし１１２も同様の構成を適用できる。
図８は、図５で前述したデバック作業時の設備環境を示したブロック図である。
デバック用ＰＣ５００は、Ｈｉ１１４とＬｏｗ１１５と接続されており、デバック開始信号を電力変換装置１００に送信し、送信結果をモニタすることができる。ユーザは中継接続部１１２や中継接続部１１３を接続してデバックモードを使用することができる。
なお、デバック用ＰＣ５００は、制御コントローラ２７０などバスで繋がっている他機器を代用して使用することも可能である。
電力変換装置１００のパラメータ補正、ソフトリプロ、内部状態解析など、特殊動作を行うためのデバックモードで起動させて使用する場合、ユーザにとって安易な環境で操作できる容易性が求められるが、通常使用時には想定し得ない起動環境で構成するセキュリティ性も必要である。
図３に示されたように、情報制御通信線に対応するＨｉ１１４及びＬｏ１１５とレゾルバ２１１と制御部１０３を繋ぐ配線に対応するＳＩＮ＿Ｐ１１８、ＳＩＮ＿Ｎ１１９、ＣＯＳ＿Ｐ１２０、ＣＯＳ＿Ｎ１２１を中継接続するという環境で使用すると、情報通信線に対応するＨｉ１１４及びＬｏ１１５に流れるデバック開始信号がレゾルバ２１１と制御部１０３を繋ぐＳＩＮ＿Ｐ１１８、ＳＩＮ＿Ｎ１１９、ＣＯＳ＿Ｐ１２０、ＣＯＳ＿Ｎ１２１をも経由することになり、これらのデバック開始信号が同時に制御部１０３に入力されたときのみデバックモードが起動する。
情報通信線１１４、１１５に流れるデバック開始信号だけでデバックモードが起動するとセキュリティ性が損なわれるが、中継接続部１１０ないし１１３を入れるだけで容易にかつ高いセキュリティ性でユーザはデバックモード起動することができる。
１００…電力変換装置、１０１…高電圧電源回路部、１０２…低電圧電源回路部、１０３…制御部、１０４…ＣＡＮトランシーバー、１０５…ＲＤコンバータ、１０６…ゲート駆動回路部、１０７…情報制御通信、１０８…励磁信号＿Ｐ、１０９…励磁信号＿Ｎ、１１０…中継接続部、１１１…中継接続部、１１２…中継接続部、１１３…中継接続部、１１３Ａ…中継接続部、１１３Ｂ…中継接続部、１１３Ｃ…中継線、１１３Ｄ…中継コネクタ、１１３Ｆ…スイッチ、１１３Ｇ…コネクタピン、１１３Ｈ…コネクタピン、１１３Ｊ…配線、１１３Ｋ…配線、１１４…Ｈｉ、１１５…Ｌｏ、１１６…シリアル通信、１１７…ＲＤＣ信号、１１８…ＳＩＮ＿Ｐ、１１９…ＳＩＮ＿Ｎ、１２０…ＣＯＳ＿Ｐ、１２１…ＣＯＳ＿Ｎ、２００…ＨＥＶ、２１０…モータ、２１１…レゾルバ、２２０…動力分割機構、２３０…エンジン、２４０…エンジンＥＣＵ、２５０…ＥＰＳ用ＥＣＵ、２６０…ブレーキＥＣＵ、２７０…制御コントローラ、２８０…バッテリ、２９０…情報通信ライン、４０１…ハーネスコネクタ、４０２…コネクタ端子部、５００…デバック用ＰＣ

Claims (5)

  1. インバータ回路部を制御するとともに情報制御通信線と繋がる制御部と、
    モータのロータの回転を検出するレゾルバと前記制御部と繋ぐ配線と、を備え、
    前記制御部は、前記情報制御通信線及び前記配線を介して取得されるデバッグ開始信号に基づき、
    当該制御部のプログラムを変更するデバッグモードを起動する電力変換装置。
  2. 請求項１に記載の電力変換装置であって、
    前記制御部を収納するハウジングと、
    前記ハウジングの一部に設けられかつ前記情報制御通信線を介して前記制御部と接続される第１コネクタと、
    前記ハウジングの収納空間の外側に配置される複数の信号線と繋がるとともに前記第１コネクタと接続される第２コネクタと、備え、
    前記配線は、一端と他端が前記複数の信号線のいずれか２つとそれぞれ接続される電力変換装置。
  3. 請求項１に記載の電力変換装置であって、
    前記制御部を収納するハウジングと、
    前記ハウジングの一部に設けられかつ前記情報制御通信線を介して前記制御部と接続される第１コネクタと、
    前記ハウジングの収納空間の外側に配置される複数の信号線と繋がる第２コネクタと前記第１コネクタとの間に接続される中継コネクタと、を備え、
    前記中継コネクタは、前記複数の信号線に接続されるとともに前記第１コネクタに接続される複数の端子を有し、
    前記配線は、一端と他端が前記複数の端子のいずれか２つとそれぞれ接続される電力変換装置。
  4. 請求項３に記載の電力変換装置であって、
    前記配線に接続されかつ信号を遮断及び導通させるスイッチ部を有する電力変換装置。
  5. インバータ回路部を制御する制御部と繋がる情報制御通信線と、モータのロータの回転を検出するレゾルバと当該制御部と繋ぐための配線と、を中継接続部により接続する第１工程と、
    前記情報制御通信線と前記配線を介してデバッグ開始信号を当該制御部に送信する第２工程と、
    デバッグ完了信号を受信する第３工程と、
    前記中継接続部を前記情報制御通信線又は前記配線から電気的に遮断させる第４工程と、
    前記情報制御通信線を介して前記モータの駆動に関するデバッグ信号を前記制御部に送信する第５工程と、を備える電力変換装置のデバッグ方法。
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