JP7124218B2 - 電力変換装置、および電力変換装置の制御方法 - Google Patents
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Description
本発明は、電力変換装置、および電力変換装置の制御方法に関する。
ハイブリッド自動車や電気自動車には、モータを駆動させるために電力変換装置が搭載されている。電力変換装置は、モータの各相に対応して上アーム回路と下アーム回路を構成するパワー半導体をスイッチングさせることで、バッテリから供給される直流電流を交流電流に変換し、モータを駆動させている。
近年、自動車を対象とした機能安全規格に基づいて、電力変換装置内の異常や故障を検知する必要性が高まっている。そのため、パワー半導体に対しても異常や故障を検知できる診断を実施する必要がある。
特許文献１には、パワー半導体ごとにパワー半導体のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるための駆動回路を有し、電力変換装置内部に故障が発生したと判定した場合、外部の異常通知装置に対して異常通知信号を出力する装置が開示されている。
特許文献１に記載の装置では、上アーム回路と下アーム回路を構成するパワー半導体のどの箇所が故障しているかを特定することができなかった。
本発明による電力変換装置は、複数相のモータの各相に対応して上アーム回路と下アーム回路により構成され、直流電流を複数相の交流電流に変換する電力変換回路と、前記上アーム回路と前記下アーム回路にＰＷＭ信号を出力する制御回路と、前記電力変換回路より出力される前記交流電流と前記ＰＷＭ信号のデューティ比とに基づいて、複数相のうち１つ相が故障した場合の残りの相の交流電流値に基づく第１故障時模擬直流電流を算出する模擬直流電流計算部と、前記電力変換回路へ入力される直流電流、もしくは前記電力変換回路から出力される交流電流値に基づく直流電流と、前記ＰＷＭ信号のデューティ比と、前記第１故障時模擬直流電流とに基づいて、いずれかの相の前記上アーム回路もしくは前記下アーム回路の故障を検出する故障判定部とを備える。
本発明による電力変換装置の制御方法は、複数相のモータの各相に対応して上アーム回路と下アーム回路により電力変換回路を構成し、直流電流を複数相の交流電流に変換し、前記上アーム回路と前記下アーム回路にＰＷＭ信号を出力し、前記電力変換回路より出力される前記交流電流と前記ＰＷＭ信号のデューティ比とに基づいて、複数相のうち１つ相が故障した場合の残りの相の交流電流値に基づく第１故障時模擬直流電流を算出し、前記電力変換回路へ入力される直流電流、もしくは前記電力変換回路から出力される交流電流値に基づく直流電流と、前記ＰＷＭ信号のデューティ比と、前記第１故障時模擬直流電流とに基づいて、いずれかの相の前記上アーム回路もしくは前記下アーム回路の故障を検出する。
本発明による電力変換装置の制御方法は、複数相のモータの各相に対応して上アーム回路と下アーム回路により電力変換回路を構成し、直流電流を複数相の交流電流に変換し、前記上アーム回路と前記下アーム回路にＰＷＭ信号を出力し、前記電力変換回路より出力される前記交流電流と前記ＰＷＭ信号のデューティ比とに基づいて、複数相のうち１つ相が故障した場合の残りの相の交流電流値に基づく第１故障時模擬直流電流を算出し、前記電力変換回路へ入力される直流電流、もしくは前記電力変換回路から出力される交流電流値に基づく直流電流と、前記ＰＷＭ信号のデューティ比と、前記第１故障時模擬直流電流とに基づいて、いずれかの相の前記上アーム回路もしくは前記下アーム回路の故障を検出する。
本発明によれば、上アーム回路と下アーム回路を構成するパワー半導体のどの箇所が故障しているかを特定することができる。
［第１の実施形態]
図１は、第１の実施形態に係る電力変換装置１００の回路構成図である。
電力変換装置１００は、力行時において、直流電源１０から得られる直流電力を交流電力に変換してモータ２０を駆動する。直流電源１０はモータ２０を駆動させるための電源である。また、電力変換装置１００は、回生時において、モータ２０の動力を直流電力に変換して直流電源１０を充電する。
図１は、第１の実施形態に係る電力変換装置１００の回路構成図である。
電力変換装置１００は、力行時において、直流電源１０から得られる直流電力を交流電力に変換してモータ２０を駆動する。直流電源１０はモータ２０を駆動させるための電源である。また、電力変換装置１００は、回生時において、モータ２０の動力を直流電力に変換して直流電源１０を充電する。
モータ２０は内部に３個の巻き線を有した３相電動機である。また、このモータ２０には、モータ２０の回転角度を測定するための角度センサ（図示省略）が搭載されており、この角度センサは測定した回転角度を角度センサ値として電力変換装置１００に出力する。電力変換装置１００は、後述する故障を検知して、故障通知装置３０へ故障を通知する。
電力変換装置１００は、制御回路４０、ドライバ回路５０、電力変換回路６０を備える。制御回路４０は、モータ速度計算部４１、目標電流計算部４２、デューティ計算部４３、PWM信号生成部４４、パワー半導体診断部４５を備える。パワー半導体診断部４５は、模擬直流電流計算部４５１、故障判定部４５２を備える。
電圧センサ７０は、直流電源１０の出力電圧を測定するセンサであり、測定した電圧値を電圧センサ値として制御回路４０内の目標電流計算部４２に出力する。
電圧センサ７０は、直流電源１０の出力電圧を測定するセンサであり、測定した電圧値を電圧センサ値として制御回路４０内の目標電流計算部４２に出力する。
直流電流センサ８０は、直流電源１０と電力変換回路（インバータ回路）６０の間を流れる直流電流を測定し、測定した電流値を直流電流センサ値Idcsとして故障判定部４５２に出力する。なお、本実施形態では、直流電源１０から電力変換回路６０に流れ込む電流を正の電流値として測定するように直流電流センサ８０を設置しているが、逆向きの電流値を正の電流値として測定するように直流電流センサ８０を設置しても良い。
交流電流センサ９０は、モータ２０の各相(U相、V相、W相)に流れる交流電流を測定するためのセンサである。具体的には、U相を流れる交流電流Iuを測定し、デューティ計算部４３および模擬直流電流計算部４５１に対して交流電流センサ値Iusを出力する。同様に、V相を流れる交流電流Ivを測定し、デューティ計算部４３および模擬直流電流計算部４５１に対して交流電流センサ値Ivsを出力する。同様に、W相を流れる交流電流Iwを測定し、デューティ計算部４３および模擬直流電流計算部４５１に対して交流電流センサ値Iwsを出力する。
モータ速度計算部４１は、モータ２０内の角度センサ値の変化からモータ速度値を計算し、計算したモータ速度値を目標電流計算部４２に出力する。
制御回路４０は、電力変換装置１００の外部に設けられた電子制御装置（図示省略）と通信を行い、外部の電子制御装置からモータ２０の目標トルクを受け取り、目標電流計算部４２へ入力する。
制御回路４０は、電力変換装置１００の外部に設けられた電子制御装置（図示省略）と通信を行い、外部の電子制御装置からモータ２０の目標トルクを受け取り、目標電流計算部４２へ入力する。
目標電流計算部４２は、目標トルク、電圧センサ値、モータ速度計算部４１が出力するモータ速度値を用いて、モータ２０に流すべき電流値を計算し、この電流値を目標電流値としてデューティ計算部４３に出力する。この目標電流値は、例えばd軸目標電流値とq軸目標電流値の形で表される。
デューティ計算部４３は、目標電流計算部４２が出力した目標電流値と交流電流センサ値Ius、Ivs、Iwsに基づいてU相デューティ値Du、V相デューティ値Dv、W相デューティ値Dwを計算し、PWM信号生成部４４および模擬直流電流計算部４５１に出力する。
本実施形態では、U相デューティ値Duは、U相上アーム回路パワー半導体のON時間割合を示し、U相下アーム回路パワー半導体のON時間割合は1-Duで示す。同様に、V相デューティ値Dvは、V相上アーム回路パワー半導体のON時間割合を示し、V相下アーム回路パワー半導体のON時間割合は1-Dvで示す。W相デューティ値Dwは、W相上アーム回路パワー半導体のON時間割合を示し、W相下アーム回路パワー半導体のON時間割合は1-Dwで示す。
PWM信号生成部４４は、内部にタイマ(図示省略)を有しており、このタイマ値とU相デューティ値Du、V相デューティ値Dv、W相デューティ値Dwに基づいて、PWM(Pulse Wide Modulation)信号を生成し、ドライバ回路５０に対して出力する。
PWM信号生成部４４は、パワー半導体診断部４５から異常通知信号が出力された場合には、モータ２０が駆動しないようにPWM信号を制御する。モータ２０が駆動しない状態とは、例えば、電力変換回路６０内の６個のパワー半導体をすべてOFFにする状態(本実施形態ではフリーホイール状態と呼ぶ)が挙げられる。その他の例としては、６個のパワー半導体のうち、上アーム回路のパワー半導体３個をONにし、下アーム回路のパワー半導体３個をOFFにする状態(本実施形態では上アームアクティブショート状態と呼ぶ)、逆に上アーム回路のパワー半導体３個をOFFにし、下アーム回路のパワー半導体３個をONにする状態(本実施形態では下アームアクティブショート状態と呼ぶ)が挙げられる。
ドライバ回路５０は、PWM信号生成部４４が出力するPWM信号を受けて、パワー半導体のON/OFFを切り替えるための駆動信号を電力変換回路６０へ出力する。
電力変換回路６０は、内部に平滑コンデンサと６つのパワー半導体を有し、力行時において、直流電源１０から得られる直流電力を交流電力に変換してモータ２０を駆動する。また、回生時において、モータ２０の動力を直流電力に変換して直流電源１０を充電する。
電力変換回路６０は、内部に平滑コンデンサと６つのパワー半導体を有し、力行時において、直流電源１０から得られる直流電力を交流電力に変換してモータ２０を駆動する。また、回生時において、モータ２０の動力を直流電力に変換して直流電源１０を充電する。
パワー半導体診断部４５は、電力変換回路６０内のパワー半導体の故障診断を行う。パワー半導体診断部４５内の模擬直流電流計算部４５１は、各相のデューティ値Du、Dv、Dwと交流電流センサ値Ius、Ivs、Iwsを基に各相の第１故障時模擬直流電流値を計算し、故障判定部４５２に出力する。
故障判定部４５２は、各相の第１故障時模擬直流電流値、直流電流センサ値Idcs、各相のデューティ値Du、Dv、Dw、目標トルクを用いて、電力変換回路６０内のパワー半導体のどの箇所が故障しているかを判定し、故障個所に応じた故障通知信号を故障通知装置３０とPWM信号生成部４４に出力する。なお、故障判定部４５２は、目標トルクを判別して、力行時であるか回生時であるかを識別する。具体的には、目標トルクが正の場合は力行時であることを、目標トルクが負の場合は回生時であることを指す。他の識別方法として、直流電流センサ値Idcsが正の場合は力行時であるとし、直流電流センサ値Idcsが負の場合は回生時であるとして識別してもよい。
図２は、電力変換回路６０の回路構成図である。
電力変換回路６０は、ＵＶＷ相の上下アーム直列回路を有する。Ｕ相上下アーム直列回路６１は、Ｕ相上アームパワー半導体Ｔｕｕ及びＵ相上アームダイオードＤｕｕと、Ｕ相下アームパワー半導体Ｔｕｌ及びＵ相下アームダイオードＤｕｌとよりなる。Ｖ相上下アーム直列回路６２は、Ｖ相上アームパワー半導体Ｔｖｕ及びＶ相上アームダイオードＤｖｕと、Ｖ相下アームパワー半導体Ｔｖｌ及びＶ相下アームダイオードＤｖｌとよりなる。Ｗ相上下アーム直列回路６３は、Ｗ相上アームパワー半導体Ｔｗｕ及びＷ相上アームダイオードＤｗｕと、Ｗ相下アームパワー半導体Ｔｗｌ及びＷ相下アームダイオードＤｗｌとよりなる。
電力変換回路６０は、ＵＶＷ相の上下アーム直列回路を有する。Ｕ相上下アーム直列回路６１は、Ｕ相上アームパワー半導体Ｔｕｕ及びＵ相上アームダイオードＤｕｕと、Ｕ相下アームパワー半導体Ｔｕｌ及びＵ相下アームダイオードＤｕｌとよりなる。Ｖ相上下アーム直列回路６２は、Ｖ相上アームパワー半導体Ｔｖｕ及びＶ相上アームダイオードＤｖｕと、Ｖ相下アームパワー半導体Ｔｖｌ及びＶ相下アームダイオードＤｖｌとよりなる。Ｗ相上下アーム直列回路６３は、Ｗ相上アームパワー半導体Ｔｗｕ及びＷ相上アームダイオードＤｗｕと、Ｗ相下アームパワー半導体Ｔｗｌ及びＷ相下アームダイオードＤｗｌとよりなる。
上アーム回路６４は、Ｕ相上アームパワー半導体Ｔｕｕ及びＵ相上アームダイオードＤｕｕと、Ｖ相上アームパワー半導体Ｔｖｕ及びＶ相上アームダイオードＤｖｕと、Ｗ相上アームパワー半導体Ｔｗｕ及びＷ相上アームダイオードＤｗｕとを有する。下アーム回路６５は、Ｕ相下アームパワー半導体Ｔｕｌ及びＵ相下アームダイオードＤｕｌと、Ｖ相下アームパワー半導体Ｔｖｌ及びＶ相下アームダイオードＤｖｌと、Ｗ相下アームパワー半導体Ｔｗｌ及びＷ相下アームダイオードＤｗｌとを有する。パワー半導体は、例えばパワーMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)やIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)などである。
平滑コンデンサ６６は、パワー半導体のON/OFFによって生じる電流を平滑化し、直流電源１０から電力変換回路６０へ供給される直流電流のリップルを抑制する。この平滑コンデンサ６６は、例えば電解コンデンサやフィルムコンデンサを用いる。
図３は、パワー半導体診断部４５におけるパワー半導体の故障判定処理を示すフローチャートである。
図３のステップＳ１０に示すように、パワー半導体診断部４５は、交流電流センサ値Ius、Ivs、Iwsと直流電流センサ値Idcsを取得する。
図３のステップＳ１０に示すように、パワー半導体診断部４５は、交流電流センサ値Ius、Ivs、Iwsと直流電流センサ値Idcsを取得する。
ステップＳ１１で、模擬直流電流計算部４５１は、各相のデューティ値Du、Dv、Dwと交流電流センサ値Ius、Ivs、Iwsから、次式（１）～（３）に基づいて、U相第１故障時模擬直流電流値Idcu、V相第１故障時模擬直流電流値Idcv、W相第１故障時模擬直流電流値Idcwを計算し、故障判定部４５２に出力する。
U相第１故障時模擬直流電流Idcu=Dv×Ivs+Dw×Iws （１）
V相第１故障時模擬直流電流Idcv=Du×Ius+Dw×Iws （２）
W相第１故障時模擬直流電流Idcw=Du×Ius+Dv×Ivs （３）
U相第１故障時模擬直流電流Idcu=Dv×Ivs+Dw×Iws （１）
V相第１故障時模擬直流電流Idcv=Du×Ius+Dw×Iws （２）
W相第１故障時模擬直流電流Idcw=Du×Ius+Dv×Ivs （３）
ステップＳ１２で、故障判定部４５２は、直流電流センサ値IdcsとU相第１故障時模擬直流電流値Idcuの差が閾値1未満のとき、U相のパワー半導体に故障が発生していると判定する。パワー半導体のOFF固着故障が発生すると、故障したパワー半導体に電流を流そうとする時間帯には、当該相の第１故障時模擬直流電流は、実際の直流電流値と略等しくなる。閾値1は、この関係が成り立つ値に設定される。これにより、どの相で故障が発生したか判別できる。
ステップＳ１３で、故障判定部４５２は、入力される目標トルク等に基づいてモータ２０が力行状態か回生状態かを判定する。
ステップＳ１３で、故障判定部４５２は、入力される目標トルク等に基づいてモータ２０が力行状態か回生状態かを判定する。
力行状態であると判定された場合、ステップＳ１４に進み、ステップＳ１４で故障判定部４５２は、U相デューティ値Duが閾値2より大きいかを判定する。U相デューティ値Duが閾値2より大きい場合は、ステップＳ１６で、U相上アーム回路パワー半導体のOFF固着故障と判定する。U相デューティ値Duが閾値2より大きくない場合は、ステップＳ１７で、U相下アーム回路パワー半導体のOFF固着故障と判定する。U相デューティ値Duが０～１の範囲であれば、閾値2は例えば、０．５に設定する。これにより、上アーム回路と下アーム回路のどちらに電流を流そうとしているかを判別する。
ステップＳ１３で回生状態であると判定された場合、ステップＳ１５に進み、ステップＳ１５で、故障判定部４５２は、U相デューティ値Duが閾値2以下であるかであるかを判定する。U相デューティ値Duが閾値2以下であれば、ステップＳ１６で、U相上アーム回路パワー半導体のOFF固着故障と判定する。U相デューティ値Duが閾値2以下でなければ、ステップＳ１７で、U相下アーム回路パワー半導体のOFF固着故障と判定する。
ステップＳ１８で、故障判定部４５２は、故障個所に応じた故障通知信号をPWM信号生成部４４と故障通知装置３０に出力する。
ステップＳ１８で、故障判定部４５２は、故障個所に応じた故障通知信号をPWM信号生成部４４と故障通知装置３０に出力する。
このように、故障しているパワー半導体には電流が流れないため、故障箇所に電流を流そうとしたときに、直流電流が故障相の第１故障時模擬直流電流と略等しくなる。このとき、故障相のデューティ値によって、上下アームのどちらが主体的にONしているか分かるため、デューティによって上下アームの故障箇所が判別できる。なお、力行時は電圧(つまりデューティ)と電流の位相が同じであるため、デューティが閾値0.5より大きい時間帯と上アームに電流を流そうとする時間帯が一致する。一方、回生時は電圧(つまりデューティ)と電流の位相が180°ずれるため、デューティが閾値0.5より小さい時間帯と上アームに電流を流そうとする時間帯が一致することになる。
ステップＳ２２～Ｓ２７はV相の故障判定処理を、ステップＳ３２～Ｓ３７はW相の故障判定処理を示す。
ステップＳ２２～Ｓ２７はV相の故障判定処理を、ステップＳ３２～Ｓ３７はW相の故障判定処理を示す。
ステップＳ１２で、直流電流センサ値IdcsとU相第１故障時模擬直流電流値Idcuの差が閾値1未満でなければ、ステップＳ２２の処理に進む。ステップＳ２２で、故障判定部４５２は、直流電流センサ値IdcsとV相第１故障時模擬直流電流値Idcvの差が閾値1未満のとき、V相のパワー半導体に故障が発生していると判定する。以下、ステップＳ２２～Ｓ２７はU相の故障判定処理であるステップＳ１２～Ｓ１７と同様であるのでその説明を省略する。
ステップＳ２２で、直流電流センサ値IdcsとV相第１故障時模擬直流電流値Idcvの差が閾値1未満でなければ、ステップＳ３２の処理に進む。ステップＳ３２で、故障判定部４５２は、直流電流センサ値IdcsとW相第１故障時模擬直流電流値Idcwの差が閾値1未満のとき、W相のパワー半導体に故障が発生していると判定する。以下、ステップＳ３２～Ｓ３７はU相の故障判定処理であるステップＳ１２～Ｓ１７と同様であるのでその説明を省略する。
ステップＳ３２で、故障判定部４５２は、直流電流センサ値IdcsとW相第１故障時模擬直流電流値Idcwの差が閾値1未満でなければ、ステップＳ３９へ進む。ステップＳ３９では、パワー半導体にOFF固着故障なしと判定する。
図４は、PWM信号生成部４４の故障対応処理を示すフローチャートである。
PWM信号生成部４４は、故障判定部４５２からの故障通知信号を受けて、故障対応処理を開始する。図３のステップＳ１８により故障通知信号を受けて、図４のステップＳ４０では、U相、V相、W相いずれかの上アームOFF固着故障が発生していると判定された場合には、ステップＳ４１に進む。
ステップＳ４１では、フリーホイール状態、もしくは下アームアクティブショート状態となるようなPWM信号を生成する。上アーム回路のパワー半導体は故障によりONできないため、上アーム回路アクティブショート状態にはしない。
PWM信号生成部４４は、故障判定部４５２からの故障通知信号を受けて、故障対応処理を開始する。図３のステップＳ１８により故障通知信号を受けて、図４のステップＳ４０では、U相、V相、W相いずれかの上アームOFF固着故障が発生していると判定された場合には、ステップＳ４１に進む。
ステップＳ４１では、フリーホイール状態、もしくは下アームアクティブショート状態となるようなPWM信号を生成する。上アーム回路のパワー半導体は故障によりONできないため、上アーム回路アクティブショート状態にはしない。
ステップＳ４２で、U相、V相、W相いずれかの下アームOFF固着故障が発生していると判定された場合には、ステップＳ４３に進む。
ステップＳ４３では、フリーホイール状態、もしくは上アームアクティブショート状態となるようなPWM信号を生成する。下アーム回路のパワー半導体は故障によりONできないため、下アーム回路アクティブショート状態にはしない。
ステップＳ４３では、フリーホイール状態、もしくは上アームアクティブショート状態となるようなPWM信号を生成する。下アーム回路のパワー半導体は故障によりONできないため、下アーム回路アクティブショート状態にはしない。
ステップＳ４０、ステップＳ４２でいずれの故障にも該当しない場合は、ステップＳ４４へ進む。ステップＳ４４では、故障が発生していないのでPWM信号生成部４４は、PWM動作を継続し、各相のデューティ値Du、Dv、Dwに応じたPWM信号を生成し、ドライバ回路５０に出力する。
図５（Ａ）、図５（Ｂ）、図５（Ｃ）は、力行時であってU相上アーム回路にOFF固着の故障が発生した場合の交流電流、デューティ、直流電流のグラフである。
図５（Ａ）は、交流電流を、図５（Ｂ）はデューティを、図５（Ｃ）は、直流電流を示し、各グラフの横軸は時間である。時刻ｔにおいて、力行時であってU相上アーム回路にOFF固着の故障が発生した場合を示す。
図５（Ａ）は、交流電流を、図５（Ｂ）はデューティを、図５（Ｃ）は、直流電流を示し、各グラフの横軸は時間である。時刻ｔにおいて、力行時であってU相上アーム回路にOFF固着の故障が発生した場合を示す。
図５（Ａ）に示すように、時刻ｔにおいてU相上アーム回路にOFF固着の故障が発生しているので、U相を流れる交流電流センサ値Iusはゼロになる。図５（Ｃ）に示すように、U相第１故障時模擬直流電流値Idcuが直流電流センサ値Idcsに近い時間帯が生じ、この時間帯で、図３のステップＳ１３で示したように、直流電流センサ値IdcsとU相第１故障時模擬直流電流値Idcuの差が閾値1未満と判定される。そして、この時間帯では、図５（Ｂ）に示すように、U相のデューティ値Duは０．５を超過している。したがって、図３のステップＳ１４で示したように、U相デューティ値Duが閾値2より大きいと判定される。この結果、図３のステップＳ１６で、U相上アーム回路パワー半導体のOFF固着故障が判定される。
［第２の実施形態]
図６は、第２の実施形態に係る電力変換装置２００の回路構成図である。
第２の実施形態に係る電力変換装置２００は、図１に示す第１の実施形態に係る電力変換装置１００と比較して、直流電流センサ８０を備えておらず、またパワー半導体診断部４６が相違する。第１の実施形態に係る電力変換装置１００と同一の個所には同一の符号を付してその説明を省略し、異なる部分について以下に説明する。
図６は、第２の実施形態に係る電力変換装置２００の回路構成図である。
第２の実施形態に係る電力変換装置２００は、図１に示す第１の実施形態に係る電力変換装置１００と比較して、直流電流センサ８０を備えておらず、またパワー半導体診断部４６が相違する。第１の実施形態に係る電力変換装置１００と同一の個所には同一の符号を付してその説明を省略し、異なる部分について以下に説明する。
パワー半導体診断部４６の模擬直流電流計算部４６１は、各相の第１故障時模擬直流電流を第１の実施形態で示した式（１）～（３）に基づいて計算する。更に、各相デューティDu、Dv、Dwと各相の交流電流センサ値Ius、Ivs、Iwsを用いて、正常時模擬直流電流値を計算する。すなわち、正常時の直流電流は次式（４）で計算できるため、直流電流センサの代わりに、この式（４）で計算した値を用いる。
直流電流=(Du×Ius)+(Dv×Ivs)+(Dv×Iws) （４）
ここで、Du:U相デューティ比、Dv:V相デューティ比、Dw:W相デューティ比、Ius:U相交流電流センサ値、Ivs:V相交流電流センサ値、Iws:W相交流電流センサ値である。
直流電流=(Du×Ius)+(Dv×Ivs)+(Dv×Iws) （４）
ここで、Du:U相デューティ比、Dv:V相デューティ比、Dw:W相デューティ比、Ius:U相交流電流センサ値、Ivs:V相交流電流センサ値、Iws:W相交流電流センサ値である。
模擬直流電流計算部４６１は、算出した直流電流を故障判定部４６２に出力する。故障判定部４６２は、各相の第１故障時模擬直流電流値、正常時模擬直流電流値、各相のデューティ値Du、Dv、Dw、目標トルクを用いて、電力変換回路６０内のパワー半導体のどの箇所が故障しているかを判定し、故障個所に応じた故障通知信号を故障通知装置３０とPWM信号生成部４４に出力する。なお、故障判定部４６２は、目標トルクを判別して、力行時であるか回生時であるかを識別する。具体的には、目標トルクが正の場合は力行時であることを、目標トルクが負の場合は回生時であることを指す。他の識別方法として、模擬直流電流計算部４６１で算出した正常時模擬直流電流が正の場合は力行時であるとし、模擬直流電流計算部４６１で算出した正常時模擬直流電流が負の場合は回生時であるとして識別してもよい。
図７は、パワー半導体診断部４６におけるパワー半導体の故障判定処理を示すフローチャートである。
第２の実施形態に係るパワー半導体診断部４６における故障判定処理は、図３に示す第１の実施形態に係る故障判定処理を示すフローチャートと同一の個所には同一の符号を付してその説明を省略し、異なる部分について以下に説明する。
図７のステップＳ１０’に示すように、パワー半導体診断部４６は、交流電流センサ値Ius、Ivs、Iwsを取得する。
第２の実施形態に係るパワー半導体診断部４６における故障判定処理は、図３に示す第１の実施形態に係る故障判定処理を示すフローチャートと同一の個所には同一の符号を付してその説明を省略し、異なる部分について以下に説明する。
図７のステップＳ１０’に示すように、パワー半導体診断部４６は、交流電流センサ値Ius、Ivs、Iwsを取得する。
ステップＳ１１’で、模擬直流電流計算部４６１は、各相のデューティ値Du、Dv、Dwと交流電流センサ値Ius、Ivs、Iwsから、式（１）～（３）に基づいて、U相第１故障時模擬直流電流値Idcu、V相第１故障時模擬直流電流値Idcv、W相第１故障時模擬直流電流値Idcwを計算し、故障判定部４６２に出力する。更に、正常時の直流電流である正常時模擬直流電流Idceを式（４）に基づいて計算し、故障判定部４６２に出力する。
ステップＳ１２’で、故障判定部４６２は、正常時模擬直流電流IdceとU相第１故障時模擬直流電流値Idcuの差が閾値1未満のとき、U相のパワー半導体に故障が発生していると判定する。パワー半導体のOFF固着故障が発生すると、故障したパワー半導体に電流を流そうとする時間帯には、当該相の第１故障時模擬直流電流は、実際の直流電流値と略等しくなる。閾値1は、この関係が成り立つ値に設定される。これにより、どの相で故障が発生したか判別できる。
ステップＳ１３で、故障判定部４６２は、入力される目標トルク等に基づいてモータ２０が力行状態か回生状態かを判定する。以下、図３に示す第１の実施形態に係る故障判定処理を示すフローチャートと同様である。
ステップＳ１２’で、正常時模擬直流電流IdceとU相第１故障時模擬直流電流値Idcuの差が閾値1未満でなければ、ステップＳ２２’の処理に進む。ステップＳ２２’で、故障判定部４６２は、正常時模擬直流電流IdceとV相第１故障時模擬直流電流値Idcvの差が閾値1未満のとき、V相のパワー半導体に故障が発生していると判定する。以下、ステップＳ２３～Ｓ２７はU相の故障判定処理ステップＳ１３～Ｓ１７と同様であるのでその説明を省略する。
ステップＳ２２’で、正常時模擬直流電流IdceとV相第１故障時模擬直流電流値Idcvの差が閾値1未満でなければ、ステップＳ３２’の処理に進む。ステップＳ３２’で、故障判定部４６２は、正常時模擬直流電流IdceとW相第１故障時模擬直流電流値Idcwの差が閾値1未満のとき、W相のパワー半導体に故障が発生していると判定する。以下、ステップＳ３３～Ｓ３７はU相の故障判定処理ステップＳ１３～Ｓ１７と同様であるのでその説明を省略する。
ステップＳ３２’で、故障判定部４６２は、正常時模擬直流電流IdceとW相第１故障時模擬直流電流値Idcwの差が閾値1未満でなければ、ステップＳ３９へ進む。ステップＳ３９では、パワー半導体にOFF固着故障なしと判定する。
［第３の実施形態]
図８は、第３の実施形態に係る電力変換装置３００の回路構成図である。
第３の実施形態に係る電力変換装置３００は、図１に示す第１の実施形態に係る電力変換装置１００におけるパワー半導体診断部４７が相違する。第１の実施形態に係る電力変換装置１００と同一の個所には同一の符号を付してその説明を省略し、異なる部分について以下に説明する。
図８は、第３の実施形態に係る電力変換装置３００の回路構成図である。
第３の実施形態に係る電力変換装置３００は、図１に示す第１の実施形態に係る電力変換装置１００におけるパワー半導体診断部４７が相違する。第１の実施形態に係る電力変換装置１００と同一の個所には同一の符号を付してその説明を省略し、異なる部分について以下に説明する。
パワー半導体診断部４７の模擬直流電流計算部４７１は、各相の第１故障時模擬直流電流を第１の実施形態で示した式（１）～（３）に基づいて計算する。更に、各相の第２故障時模擬直流電流を次式（５）～（７）に基づいて計算する。
U相第２故障時模擬直流電流Idcu2=K×Ius+Dv×Ivs+Dw×Iws （５）
V相第２故障時模擬直流電流Idcv2=Du×Ius+K×Ivs+Dw×Iws （６）
W相第２故障時模擬直流電流Idcw2=Du×Ius+Dv×Ivs+K×Iws （７）
ここで、Du:U相デューティ比、Dv:V相デューティ比、Dw:W相デューティ比、Ius:U相交流電流センサ値、Ivs:V相交流電流センサ値、Iws:W相交流電流センサ値、Kは係数である。係数Kは、0<K≦1の範囲で設定される。第１の実施形態で示した式（１）～（３）の第１故障時模擬直流電流は、K=0で式（５）～（７）を計算した場合に相当する。正常時の誤検知回避のためには、Kは0から大きく異なる値(例えばK=1)に設定することが望ましい。
U相第２故障時模擬直流電流Idcu2=K×Ius+Dv×Ivs+Dw×Iws （５）
V相第２故障時模擬直流電流Idcv2=Du×Ius+K×Ivs+Dw×Iws （６）
W相第２故障時模擬直流電流Idcw2=Du×Ius+Dv×Ivs+K×Iws （７）
ここで、Du:U相デューティ比、Dv:V相デューティ比、Dw:W相デューティ比、Ius:U相交流電流センサ値、Ivs:V相交流電流センサ値、Iws:W相交流電流センサ値、Kは係数である。係数Kは、0<K≦1の範囲で設定される。第１の実施形態で示した式（１）～（３）の第１故障時模擬直流電流は、K=0で式（５）～（７）を計算した場合に相当する。正常時の誤検知回避のためには、Kは0から大きく異なる値(例えばK=1)に設定することが望ましい。
模擬直流電流計算部４７１で算出された各相の第１故障時模擬直流電流および第２故障時模擬直流電流は、故障判定部４７２に出力する。
故障判定部４７２は、各相の第１故障時模擬直流電流値、各相の第２故障時模擬直流電流値、直流電流センサ値Idcs、各相のデューティ値Du、Dv、Dw、目標トルクを用いて、電力変換回路６０内のパワー半導体のどの箇所が故障しているかを判定し、故障個所に応じた故障通知信号を故障通知装置３０とPWM信号生成部４４に出力する。
本実施形態では故障判定部４７２は、直流電流センサ値Idcsと第１故障時模擬直流電流値との差が閾値１未満で、かつ、直流電流センサ値Idcsと第２故障時模擬直流電流値がとの差が閾値１未満であるかを判定する。
故障しているパワー半導体には電流が流れないため、３相全ての交流電流を用いた第２故障時模擬直流電流と直流電流も等しくなる。そのため、第２故障時模擬直流電流を追加で用いても故障個所の特定は可能である。直流電流センサ値Idcsと第１故障時模擬直流電流値との差のみを判定した場合には、デューティが小さい(デューティ≒0)タイミングでは故障相以外の第１故障時模擬直流電流値と直流電流が近似するため、故障の誤検知を誘発する虞がある。これに対して、本実施形態では、直流電流センサ値Idcsと第１故障時模擬直流電流値との差が閾値１未満で、かつ、直流電流センサ値Idcsと第２故障時模擬直流電流値がとの差が閾値１未満であるかを判定することにより、故障の誤検知を無くすことができる。
図９は、パワー半導体診断部４７におけるパワー半導体の故障判定処理を示すフローチャートである。
第３の実施形態に係るパワー半導体診断部４７における故障判定処理は、図３に示す第１の実施形態に係る故障判定処理を示すフローチャートと同一の個所には同一の符号を付してその説明を省略し、異なる部分について以下に説明する。
図９のステップＳ１０で、パワー半導体診断部４５は、交流電流センサ値Ius、Ivs、Iwsと直流電流センサ値Idcsを取得し、ステップＳ１１’’で、模擬直流電流計算部４７１は、デューティ値Du、Dv、Dwと交流電流センサ値Ius、Ivs、Iwsから、第１の実施形態で述べた式（１）～（３）に基づいて、U相第１故障時模擬直流電流値Idcu、V相第１故障時模擬直流電流値Idcv、W相第１故障時模擬直流電流値Idcwを計算し、故障判定部４７２に出力する。さらに、模擬直流電流計算部４７１は、式（５）～（７）に基づいて、U相第２故障時模擬直流電流値Idcu2、V相第２故障時模擬直流電流値Idcv2、W相第２故障時模擬直流電流値Idcw2を計算し、故障判定部４７２に出力する。
ステップＳ１２’’で、故障判定部４７２は、直流電流センサ値IdcsとU相第１故障時模擬直流電流値Idcuの差が閾値1未満、かつ直流電流センサ値IdcsとU相第２故障時模擬直流電流値Idcu2の差が閾値1未満のとき、U相のパワー半導体に故障が発生していると判定する。
ステップＳ１３で、故障判定部４６２は、入力される目標トルク等に基づいてモータ２０が力行状態か回生状態かを判定する。以下、ステップＳ１３～ステップＳ１８は、図３に示す第１の実施形態に係る故障判定処理を示すフローチャートと同様である。
ステップＳ１２’’で、故障判定部４７２は、直流電流センサ値IdcsとU相第１故障時模擬直流電流値Idcuの差が閾値1未満、かつ直流電流センサ値IdcsとU相第２故障時模擬直流電流値Idcu2の差が閾値1未満の条件を満たさなければ、ステップＳ２２’’の処理に進む。ステップＳ２２’’で、故障判定部４７２は、直流電流センサ値IdcsとV相第１故障時模擬直流電流値Idcvの差が閾値1未満、かつ直流電流センサ値IdcsとV相第２故障時模擬直流電流値Idcv2の差が閾値1未満のとき、V相のパワー半導体に故障が発生していると判定する。以下、ステップＳ２３～Ｓ２７はU相の故障判定処理ステップＳ１３～Ｓ１７と同様であるのでその説明を省略する。
ステップＳ２２’’で、直流電流センサ値IdcsとV相第１故障時模擬直流電流値Idcvの差が閾値1未満、かつ直流電流センサ値IdcsとV相第２故障時模擬直流電流値Idcv2の差が閾値1未満の条件を満たさなければ、ステップＳ３２’’の処理に進む。ステップＳ３２’’で、故障判定部４７２は、直流電流センサ値IdcsとW相第１故障時模擬直流電流値Idcwの差が閾値1未満、かつ直流電流センサ値IdcsとW相第２故障時模擬直流電流値Idcw2の差が閾値1未満のとき、W相のパワー半導体に故障が発生していると判定する。以下、ステップＳ３３～Ｓ３７はU相の故障判定処理ステップＳ１３～Ｓ１７と同様であるのでその説明を省略する。
ステップＳ３２’’で、故障判定部４６２は、直流電流センサ値IdcsとW相第１故障時模擬直流電流値Idcwの差が閾値1未満、かつ直流電流センサ値IdcsとW相第２故障時模擬直流電流値Idcw2の差が閾値1未満の条件を満たさなければ、ステップＳ３９へ進む。ステップＳ３９では、パワー半導体にOFF固着故障なしと判定する。
［第４の実施形態]
第４の実施形態に係る電力変換装置１００は、図１に示す第１の実施形態に係る電力変換装置１００と同様であるので同一の個所には同一の符号を付してその説明を省略する。
第４の実施形態に係る電力変換装置１００は、図１に示す第１の実施形態に係る電力変換装置１００と同様であるので同一の個所には同一の符号を付してその説明を省略する。
図１０は、本実施形態におけるパワー半導体の故障判定処理を示すフローチャートである。本実施形態では、図３に示す第１の実施形態に係る故障判定処理を示すフローチャートと故障判定処理が異なる部分がある。図３に示す第１の実施形態に係る故障判定処理を示すフローチャートと同一の個所には同一の符号を付してその説明を省略し、異なる部分について以下に説明する。
第１の実施形態では、図３のステップＳ１２で、直流電流センサ値IdcsとU相第１故障時模擬直流電流値Idcuの差が閾値1未満であるかを判定していた。本実施形態では、図１０のステップＳ１２’’’で、直流電流センサ値IdcsとU相第１故障時模擬直流電流値Idcuの差が閾値1未満の状態が一定時間以上継続したかを判定する。パワー半導体が故障していなくても、ある相の交流電流が０のときには、直流電流センサ値と該当相の第１故障時模擬直流電流値が一致するため、故障を誤検知が発生する虞がある。そのため、本実施形態では、直流電流センサ値IdcsとU相第１故障時模擬直流電流値Idcuの差が閾値1未満の状態が一定時間以上継続している場合に故障を検知することで、故障の誤検知を回避する。
図１０のステップＳ２２’’’では、直流電流センサ値IdcsとV相第１故障時模擬直流電流値Idcvの差が閾値1未満の状態が一定時間以上継続したかを判定する。
図１０のステップＳ３２’’’では、直流電流センサ値IdcsとW相第１故障時模擬直流電流値Idcwの差が閾値1未満の状態が一定時間以上継続したかを判定する。
図１０のステップＳ３２’’’では、直流電流センサ値IdcsとW相第１故障時模擬直流電流値Idcwの差が閾値1未満の状態が一定時間以上継続したかを判定する。
［第５の実施形態]
第５の実施形態に係る電力変換装置３００は、図８に示す第３の実施形態に係る電力変換装置３００と同様であるので同一の個所には同一の符号を付してその説明を省略する。
第５の実施形態に係る電力変換装置３００は、図８に示す第３の実施形態に係る電力変換装置３００と同様であるので同一の個所には同一の符号を付してその説明を省略する。
図１１は、本実施形態におけるパワー半導体の故障判定処理を示すフローチャートである。本実施形態では、図９に示す第３の実施形態に係る故障判定処理を示すフローチャートと故障判定処理が異なる部分がある。図９に示す第３の実施形態に係る故障判定処理を示すフローチャートと同一の個所には同一の符号を付してその説明を省略し、異なる部分について以下に説明する。
第３の実施形態では、図９のステップＳ１２’’で、直流電流センサ値IdcsとU相第１故障時模擬直流電流値Idcuの差が閾値1未満、かつ直流電流センサ値IdcsとU相第２故障時模擬直流電流値Idcu2の差が閾値1未満であるかを判定していた。本実施形態では、図１１のステップＳ１２’’’’で、U相第１故障時模擬直流電流値IdcuとU相第２故障時模擬直流電流値Idcu2の差が閾値1未満であるかを判定する。第３の実施形態において、直流電流センサ値IdcsとU相第１故障時模擬直流電流値Idcuの差が閾値1未満、かつ直流電流センサ値IdcsとU相第２故障時模擬直流電流値Idcu2の差が閾値1未満の条件が成り立つ場合には、U相第１故障時模擬直流電流値IdcuとU相第２故障時模擬直流電流値Idcu2の差も一定範囲内に収まる。そのため、本実施形態の判定条件にすることで、第３の実施形態よりも判定条件を簡略化しつつ、第３の実施形態の判定条件と同等の判定を行うことができる。
図１１のステップＳ２２’’’’では、V相第１故障時模擬直流電流値IdcvとV相第２故障時模擬直流電流値Idcv2の差が閾値1未満であるかを判定する。
図１１のステップＳ３２’’’’では、W相第１故障時模擬直流電流値IdcwとW相第２故障時模擬直流電流値Idcw2の差が閾値1未満であるかを判定する。
図１１のステップＳ３２’’’’では、W相第１故障時模擬直流電流値IdcwとW相第２故障時模擬直流電流値Idcw2の差が閾値1未満であるかを判定する。
以上説明した実施形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）電力変換装置１００は、複数相のモータ２０の各相に対応して上アーム回路と下アーム回路により構成され、直流電流を複数相の交流電流に変換する電力変換回路６０と、上アーム回路と下アーム回路にＰＷＭ信号を出力する制御回路４０と、電力変換回路６０より出力される交流電流とＰＷＭ信号のデューティ比とに基づいて、複数相のうち１つ相が故障した場合の残りの相の交流電流値に基づく第１故障時模擬直流電流を算出する模擬直流電流計算部４５１と、電力変換回路６０へ入力される直流電流、もしくは電力変換回路６０から出力される交流電流値に基づく直流電流と、ＰＷＭ信号のデューティ比と、第１故障時模擬直流電流とに基づいて、いずれかの相の上アーム回路もしくは下アーム回路の故障を検出する故障判定部４５２とを備える。これにより、上アーム回路と下アーム回路を構成するパワー半導体のどの箇所が故障しているかを特定することができる。
（１）電力変換装置１００は、複数相のモータ２０の各相に対応して上アーム回路と下アーム回路により構成され、直流電流を複数相の交流電流に変換する電力変換回路６０と、上アーム回路と下アーム回路にＰＷＭ信号を出力する制御回路４０と、電力変換回路６０より出力される交流電流とＰＷＭ信号のデューティ比とに基づいて、複数相のうち１つ相が故障した場合の残りの相の交流電流値に基づく第１故障時模擬直流電流を算出する模擬直流電流計算部４５１と、電力変換回路６０へ入力される直流電流、もしくは電力変換回路６０から出力される交流電流値に基づく直流電流と、ＰＷＭ信号のデューティ比と、第１故障時模擬直流電流とに基づいて、いずれかの相の上アーム回路もしくは下アーム回路の故障を検出する故障判定部４５２とを備える。これにより、上アーム回路と下アーム回路を構成するパワー半導体のどの箇所が故障しているかを特定することができる。
（２）電力変換装置１００の制御方法は、複数相のモータ２０の各相に対応して上アーム回路と下アーム回路により電力変換回路６０を構成し、直流電流を複数相の交流電流に変換し、上アーム回路と下アーム回路にＰＷＭ信号を出力し、電力変換回路６０より出力される交流電流とＰＷＭ信号のデューティ比とに基づいて、複数相のうち１つ相が故障した場合の残りの相の交流電流値に基づく第１故障時模擬直流電流を算出し、電力変換回路６０へ入力される直流電流、もしくは電力変換回路６０から出力される交流電流値に基づく直流電流と、ＰＷＭ信号のデューティ比と、第１故障時模擬直流電流とに基づいて、いずれかの相の上アーム回路もしくは下アーム回路の故障を検出する。これにより、上アーム回路と下アーム回路を構成するパワー半導体のどの箇所が故障しているかを特定することができる。
（変形例）
本発明は、以上説明した第１乃至第５の実施形態を次のように変形して実施することができる。
（１）モータ２０は内部に３個の巻き線を有した３相の例で説明したが、３相に限らず、複数相のモータであってもよい。この場合も、いずれかの相の上アーム回路もしくは下アーム回路の故障を検出することができる。
本発明は、以上説明した第１乃至第５の実施形態を次のように変形して実施することができる。
（１）モータ２０は内部に３個の巻き線を有した３相の例で説明したが、３相に限らず、複数相のモータであってもよい。この場合も、いずれかの相の上アーム回路もしくは下アーム回路の故障を検出することができる。
（２）電力変換装置１００は内部に３相分の交流電流センサ９０を有しているが、２相分のみ有してもよい。この場合、残りの１相の交流電流については、３相の交流電流の総和が０になることを利用して計算することができ、３相分の交流電流センサ９０を有する場合と同様に、いずれかの相の上アーム回路もしくは下アーム回路の故障を検出することができる。
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の特徴を損なわない限り、本発明の技術思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。また、上述の実施形態を組み合わせた構成としてもよい。
１０ 直流電源
２０ モータ
４０ 制御回路
４１ モータ速度計算部
４２ 目標電流計算部
４３ デューティ計算部
４４ PWM信号生成部
４５ パワー半導体診断部
５０ ドライバ回路
６０ 電力変換回路
１００ 電力変換装置
４５１ 模擬直流電流計算部
４５２ 故障判定部
２０ モータ
４０ 制御回路
４１ モータ速度計算部
４２ 目標電流計算部
４３ デューティ計算部
４４ PWM信号生成部
４５ パワー半導体診断部
５０ ドライバ回路
６０ 電力変換回路
１００ 電力変換装置
４５１ 模擬直流電流計算部
４５２ 故障判定部
Claims (20)
- 複数相のモータの各相に対応して上アーム回路と下アーム回路により構成され、直流電流を複数相の交流電流に変換する電力変換回路と、
前記上アーム回路と前記下アーム回路にＰＷＭ信号を出力する制御回路と、
前記電力変換回路より出力される前記交流電流と前記ＰＷＭ信号のデューティ比とに基づいて、複数相のうち１つ相が故障した場合の残りの相の交流電流値に基づく第１故障時模擬直流電流を算出する模擬直流電流計算部と、
前記電力変換回路へ入力される直流電流、もしくは前記電力変換回路から出力される交流電流値に基づく直流電流と、前記ＰＷＭ信号のデューティ比と、前記第１故障時模擬直流電流とに基づいて、いずれかの相の前記上アーム回路もしくは前記下アーム回路の故障を検出する故障判定部とを備える電力変換装置。 - 請求項１に記載の電力変換装置において、
前記電力変換回路へ入力される直流電流を測定する直流電流センサを備え、
前記故障判定部は、前記直流電流センサで測定された直流電流に基づいて、いずれかの相の前記上アーム回路もしくは前記下アーム回路の故障を検出する電力変換装置。 - 請求項１に記載の電力変換装置において、
前記模擬直流電流計算部は、前記電力変換回路から出力される交流電流値と前記ＰＷＭ信号のデューティ比とに基づいて、前記電力変換回路から出力される交流電流値に基づく前記直流電流を算出し、
前記故障判定部は、前記算出された前記直流電流に基づいて、いずれかの相の前記上アーム回路もしくは前記下アーム回路の故障を検出する電力変換装置。 - 請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の電力変換装置において、
前記模擬直流電流計算部は、前記複数相の全ての交流電流値に基づく第２故障時模擬直流電流を算出し、前記第１故障時模擬直流電流および前記第２故障時模擬直流電流に基づいて、いずれかの相の前記上アーム回路と前記下アーム回路の故障を検出する電力変換装置。 - 請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の電力変換装置において、
前記故障判定部は、前記直流電流とある相の前記第１故障時模擬直流電流との差分が一定値以下のとき、前記モータの力行時に当該相の前記デューティ比が閾値以上、もしくは前記モータの回生時に当該相の前記デューティ比が閾値以下であれば、当該相の前記上アーム回路が故障していると判定する電力変換装置。 - 請求項５に記載の電力変換装置において、
前記故障判定部は、前記直流電流とある相の前記第１故障時模擬直流電流との差分が一定値以下である状態が一定時間以上継続したとき、前記モータの力行時に当該相の前記デューティ比が閾値以上、もしくは前記モータの回生時に当該相の前記デューティ比が閾値以下であれば、当該相の前記上アーム回路が故障していると判定する電力変換装置。 - 請求項５に記載の電力変換装置において、
前記制御回路は、前記故障判定部で前記上アーム回路が故障していると判定された場合に、前記電力変換回路の前記上アーム回路および前記下アーム回路を構成する全てのパワー半導体をオフにする、もしくは前記電力変換回路の前記下アーム回路を構成する全てのパワー半導体をオンにする前記ＰＷＭ信号を出力する電力変換装置。 - 請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の電力変換装置において、
前記故障判定部は、前記直流電流とある相の前記第１故障時模擬直流電流との差分が一定値以下のとき、前記モータの力行時に当該相の前記デューティ比が閾値以下、もしくは前記モータの回生時に当該相の前記デューティ比が閾値以上であれば、当該相の前記下アーム回路が故障していると判定する電力変換装置。 - 請求項８に記載の電力変換装置において、
前記故障判定部は、前記直流電流とある相の前記第１故障時模擬直流電流との差分が一定値以下である状態が一定時間以上継続したとき、前記モータの力行時に当該相の前記デューティ比が閾値以下、もしくは前記モータの回生時に当該相の前記デューティ比が閾値以上であれば、当該相の前記下アーム回路が故障していると判定する電力変換装置。 - 請求項８に記載の電力変換装置において、
前記制御回路は、前記故障判定部で前記下アーム回路が故障していると判定された場合に、前記電力変換回路の前記上アーム回路および前記下アーム回路を構成する全てのパワー半導体をオフにする前記ＰＷＭ信号を、もしくは前記電力変換回路の前記上アーム回路を構成する全てのパワー半導体をオンにする前記ＰＷＭ信号を出力する電力変換装置。 - 複数相のモータの各相に対応して上アーム回路と下アーム回路により電力変換回路を構成し、直流電流を複数相の交流電流に変換し、
前記上アーム回路と前記下アーム回路にＰＷＭ信号を出力し、
前記電力変換回路より出力される前記交流電流と前記ＰＷＭ信号のデューティ比とに基づいて、複数相のうち１つ相が故障した場合の残りの相の交流電流値に基づく第１故障時模擬直流電流を算出し、
前記電力変換回路へ入力される直流電流、もしくは前記電力変換回路から出力される交流電流値に基づく直流電流と、前記ＰＷＭ信号のデューティ比と、前記第１故障時模擬直流電流とに基づいて、いずれかの相の前記上アーム回路もしくは前記下アーム回路の故障を検出する電力変換装置の制御方法。 - 請求項１１に記載の電力変換装置の制御方法において、
前記電力変換回路へ入力される直流電流を測定する直流電流センサを備え、
前記直流電流センサで測定された直流電流に基づいて、いずれかの相の前記上アーム回路もしくは前記下アーム回路の故障を検出する電力変換装置の制御方法。 - 請求項１１に記載の電力変換装置の制御方法において、
前記電力変換回路から出力される交流電流値と前記ＰＷＭ信号のデューティ比とに基づいて、前記電力変換回路から出力される交流電流値に基づく前記直流電流を算出し、
前記算出された前記直流電流に基づいて、いずれかの相の前記上アーム回路もしくは前記下アーム回路の故障を検出する電力変換装置の制御方法。 - 請求項１１から請求項１３までのいずれか一項に記載の電力変換装置の制御方法において、
前記複数相の全ての交流電流値に基づく第２故障時模擬直流電流を算出し、前記第１故障時模擬直流電流および前記第２故障時模擬直流電流に基づいて、いずれかの相の前記上アーム回路と前記下アーム回路の故障を検出する電力変換装置の制御方法。 - 請求項１１から請求項１３までのいずれか一項に記載の電力変換装置の制御方法において、
前記直流電流とある相の前記第１故障時模擬直流電流との差分が一定値以下のとき、前記モータの力行時に当該相の前記デューティ比が閾値以上、もしくは前記モータの回生時に当該相の前記デューティ比が閾値以下であれば、当該相の前記上アーム回路が故障していると判定する電力変換装置の制御方法。 - 請求項１５に記載の電力変換装置の制御方法において、
前記直流電流とある相の前記第１故障時模擬直流電流との差分が一定値以下である状態が一定時間以上継続したとき、前記モータの力行時に当該相の前記デューティ比が閾値以上、もしくは前記モータの回生時に当該相の前記デューティ比が閾値以下であれば、当該相の前記上アーム回路が故障していると判定する電力変換装置の制御方法。 - 請求項１５に記載の電力変換装置の制御方法において、
前記上アーム回路が故障していると判定された場合に、前記電力変換回路の前記上アーム回路および前記下アーム回路を構成する全てのパワー半導体をオフにする、もしくは前記電力変換回路の前記下アーム回路を構成する全てのパワー半導体をオンにする前記ＰＷＭ信号を出力する電力変換装置の制御方法。 - 請求項１１から請求項１３までのいずれか一項に記載の電力変換装置の制御方法において、
前記直流電流とある相の前記第１故障時模擬直流電流との差分が一定値以下のとき、前記モータの力行時に当該相の前記デューティ比が閾値以下、もしくは前記モータの回生時に当該相の前記デューティ比が閾値以上であれば、当該相の前記下アーム回路が故障していると判定する電力変換装置の制御方法。 - 請求項１８に記載の電力変換装置の制御方法において、
前記直流電流とある相の前記第１故障時模擬直流電流との差分が一定値以下である状態が一定時間以上継続したとき、前記モータの力行時に当該相の前記デューティ比が閾値以下、もしくは前記モータの回生時に当該相の前記デューティ比が閾値以上であれば、当該相の前記下アーム回路が故障していると判定する電力変換装置の制御方法。 - 請求項１８に記載の電力変換装置の制御方法において、
前記下アーム回路が故障していると判定された場合に、前記電力変換回路の前記上アーム回路および前記下アーム回路を構成する全てのパワー半導体をオフにする前記ＰＷＭ信号を、もしくは前記電力変換回路の前記上アーム回路を構成する全てのパワー半導体をオンにする前記ＰＷＭ信号を出力する電力変換装置の制御方法。
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