KR101175580B1

KR101175580B1 - 인버터 장치

Info

Publication number: KR101175580B1
Application number: KR1020100022240A
Authority: KR
Inventors: 가즈키 나지마; 후미히로 가가와; 히로시 후카사쿠
Original assignee: 가부시키가이샤 도요다 지도숏키
Priority date: 2009-06-11
Filing date: 2010-03-12
Publication date: 2012-08-21
Also published as: JP2010288369A; US20100315024A1; KR20100133293A; US8618753B2; EP2264884A2; CN101924517A; EP2264884B1; CN101924517B; JP5381361B2; EP2264884A3

Abstract

과제
전압 배터리와의 차단 후, 콘덴서의 방전을 위하여 여분의 회로를 추가할 필요가 없으며, 콘덴서의 용량을 줄임으로써 입력단에 가해지는 전압을 소정 시간 이내에 소정값 이하로 한다.
해결 수단
내부 전원 (12) 으로부터 출력되는 CPU (9) 의 전원 전압이 안정적이지 않을 때, 드라이브 신호의 출력을 금지하고, 고전압 배터리 (13) 와 인버터 장치 (1) 의 차단 후, 인버터 장치 (1) 의 입력단에 가해지는 전압이 소정 시간 이내에 소정값 이하가 되는 콘덴서 (14) 의 용량에 따라 설정되는 주파수의 삼각 기준파와, 3 상 중 1 상에 대응하는 IGBT 를 온, 오프로 하지 않고 나머지 2 상에 각각 대응하는 IGBT 를 온, 오프로 하기 위한 3 개의 지령값에 기초하여, 드라이브 신호를 생성한다.

Description

인버터 장치{INVERTER DEVICE}

본 발명은 3 상 모터의 구동을 제어하는 인버터 장치에 관한 것이다.

하이브리드 자동차나 전기 자동차 등의 차량에서는, 고전압 배터리를 사용하여 주행용 모터나 컴프레서의 모터를 구동하고, 저전압 배터리를 사용하여 오디오 기기나 LIN (Local Interconnect Network) 이나 CAN (Controller Area Network) 등의 통신을 하기 위한 통신 기기를 구동한다. 이러한 구성에 있어서, 예를 들어, 인버터 장치의 동작을 제어하는 모터용 CPU 와 통신 기기의 동작을 제어하는 통신용 CPU 가 서로 신호를 송수신하는 경우, 포토커플러를 통하여 신호가 송수신된다 (예를 들어, 특허문헌 1 참조).

그런데, 모터의 구동을 제어하기 위한 인버터 장치의 입력단에는, 인버터 장치로부터 출력되는 전압의 노이즈 성분을 억제하기 위하여, 코일이나 콘덴서 등으로 구성되는 필터 회로가 형성되어 있다. 이와 같이, 인버터 장치는, 입력단에 콘덴서가 형성되어 있기 때문에, 고전압 배터리와 차단되어도, 입력단의 콘덴서에 모인 전하의 방전에 시간이 걸려 입력단에 가해지는 전압이 급준하게 낮아지지 않는다. 그 때문에, 고전압 배터리와의 차단 후, 인버터 장치의 입력단에 가해지는 전압을 소정 시간 이내에 소정값 이하로 하지 않으면 안된다는 조건이 있어도, 그 조건을 만족시킬 수 없을 우려가 있다.

입력단의 콘덴서에 모인 전하를 소정 시간 이내에 소정값 이하로 하기 위해서는, 콘덴서와 병렬로 저항을 접속하는 것이나, 고압 배터리가 차단된 것을 검지하여 콘덴서에 저항을 접속하는 것을 생각할 수 있다. 그러나, 전자의 경우에는, 항상 저항이 연결되어 있기 때문에, 저항의 소비 전력이 낭비됨과 함께, 온도가 지나치게 상승하지 않도록 체격을 크게 하거나, 또는 방열을 실시할 필요가 있다. 또, 후자의 경우에는, 고압 배터리가 차단된 것을 검지하는 회로를 추가할 필요가 있다.

또, 입력단의 콘덴서에 모인 전하를 소정 시간 이내에 소정값 이하로 하기 위해서는 콘덴서의 용량을 줄일 필요가 있는데, 단순하게 콘덴서의 용량을 줄이면 인버터 장치를 적절히 구동할 수 없다.

일본 공개특허공보 2004-336907호

본 발명은 고전압 배터리와의 차단 후, 콘덴서에 모인 전하를 방전하기 위하여 여분의 회로를 추가할 필요가 없으며, 콘덴서의 용량을 줄임으로써 입력단에 가해지는 전압을 소정 시간 이내에 소정값 이하로 할 수 있는 인버터 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 인버터 장치는, 코일과 콘덴서에 의해 구성된 필터 회로와, 복수의 스위칭 소자를 구비하고, 그들 스위칭 소자가 각각 온, 오프가 됨으로써 상기 필터 회로를 통하여 상기 고전압 배터리로부터 출력되는 전압을 3 상 (相) 의 교류로 변환하여 모터에 출력하는 인버터 회로와, 상기 모터에 흐르는 전류를 검출하는 전류 검출 회로와, 상기 인버터 회로에 가해지는 전압을 검출하는 전압 검출 회로와, 상기 전류 검출 회로에 의해 검출되는 전류에 기초하여, 상기 복수의 스위칭 소자를 온, 오프로 하기 위한 드라이브 신호를 출력하는 제어 회로와, 상기 전류 검출 회로에 의해 검출되는 전류가 과전류로 판정되거나, 또는 상기 전압 검출 회로에 의해 검출되는 전압이 과전압으로 판정되면, 상기 제어 회로로부터 상기 복수의 스위칭 소자에 대한 드라이브 신호의 출력을 금지하는 셧다운 회로를 구비한 인버터 장치로서, 상기 고전압 배터리와 상기 인버터 장치의 접속시, 상기 필터 회로를 통하여 상기 고전압 배터리로부터 출력되는 전압에 기초하여 상기 제어 회로에 전원 전압을 출력하고, 상기 고전압 배터리와 상기 인버터 장치의 차단 후, 상기 콘덴서에 모여 있는 전하를 사용하여 상기 제어 회로에 전원 전압을 출력하는 내부 전원과, 상기 내부 전원으로부터 출력되는 전압에 기초하여, 상기 내부 전원으로부터 출력되는 전압이 안정되어 있는지 여부를 판정하는 판정 회로를 구비하며, 상기 셧다운 회로는, 상기 판정 회로에 의해 상기 내부 전원으로부터 출력되는 전압이 안정되어 있지 않은 것으로 판정되었을 때, 상기 제어 회로로부터 상기 복수의 스위칭 소자에 대한 드라이브 신호의 출력을 금지하고, 상기 제어 회로는, 상기 고전압 배터리와 상기 인버터 장치의 차단 후, 상기 콘덴서에 모여 있는 전하가 사용될 때, 상기 인버터 회로에 가해지는 전압이 소정 시간 이내에 소정값 이하가 되는 상기 콘덴서의 용량에 따라 설정되는 주파수의 삼각 기준파와, 상기 3 상 중 1 상에 대응하는 스위칭 소자를 온, 오프로 하지 않고 나머지 2 상에 각각 대응하는 스위칭 소자를 온, 오프로 하기 위한 3 개의 지령값에 기초하여, 상기 드라이브 신호를 생성한다.

이에 따라, 고전압 배터리와 인버터 장치의 차단 후, 콘덴서에 모여 있는 전하를 사용하여 제어 회로에 전원 전압을 출력하기 때문에, 콘덴서에 모여 있는 전하가 소정값 이하가 될 때까지 제어 회로가 계속 동작하여 콘덴서에 모여 있는 전하를 확실하게 방전할 수 있다. 또, 3 상 중 1 상에 대응하는 스위칭 소자를 온, 오프로 하지 않고 나머지 2 상에 각각 대응하는 스위칭 소자를 온, 오프로 하기 위한 3 개의 지령값에 기초하여 드라이브 신호를 생성하고 있기 때문에, 고전압 배터리와 인버터 장치의 차단 후, 인버터 회로에 가해지는 전압이 상기 소정 시간 이내에 상기 소정값 이하가 되도록, 필터 회로의 콘덴서의 용량을 줄이고, 그에 따라 삼각 기준파의 주파수를 높이는 경우에도, 스위칭 손실을 저감시킬 수 있다.

또, 상기 판정 회로는, 상기 내부 전원으로부터 출력되는 전압을 약해지게 하는 안정 판정용 전압 생성 회로와, 상기 내부 전원으로부터 출력되는 전압이 상승한 후에 안정될 때, 상기 안정 판정용 전압 생성 회로에 의해 약해진 전압과 일치하는 값으로, 상기 내부 전원으로부터 출력되는 전압을 분압하는 분압 회로와, 상기 안정 판정용 전압 생성 회로에 의해 약해진 전압이, 상기 분압 회로에 의해 분압된 전압보다 작을 때, 상기 내부 전원으로부터 출력되는 전압이 안정되어 있지 않은 것으로 판정하는 비교 회로를 구비하도록 구성해도 된다.

또, 상기 제어 회로는, 상기 고전압 배터리보다 낮은 전압을 출력하는 저전압 배터리에 의해 구동되는 회로와 포토커플러를 통하여 신호를 송수신하도록 구성해도 된다.

본 발명에 의하면, 고전압 배터리와의 차단 후, 콘덴서의 방전을 위하여 여분의 회로를 추가할 필요가 없음과 함께, 콘덴서의 용량을 줄임으로써 인버터 장치의 입력단에 가해지는 전압을 소정 시간 이내에 소정값 이하로 할 수 있다.

도 1 은 본 발명의 실시형태의 인버터 장치를 나타내는 도면이다.
도 2 는 내부 전원을 나타내는 도면이다.
도 3 은 저항의 저항값과 MOSFET 의 손실의 관계를 나타내는 도면이다.
도 4 는 셧다운 회로 및 판정 회로를 나타내는 도면이다.
도 5 는 2 상 변조 방식의 지령값 및 드라이브 신호의 일례를 나타내는 도면이다.

도 1 은 본 발명의 실시형태의 인버터 장치를 나타내는 도면이다.

도 1 에 나타내는 인버터 장치 (1) 는, 예를 들어 하이브리드 자동차나 전기 자동차 등의 차량에 탑재되는 컴프레서 모터의 구동을 제어하는 것으로서, 필터 회로 (2) 와, 인버터 회로 (3) 와, 션트 저항 (4 ～ 6) 과, 전압 검출 회로 (7) 와, 온도 검출 회로 (8) 와, CPU (9) 와, 셧다운 회로 (10) 와, 드라이브 회로 (11) 와, 내부 전원 (12) 을 구비하여 구성되어 있다. 또한, 특허 청구의 범위에 기재되는 제어 회로는 CPU (9), 셧다운 회로 (10), 및 드라이브 회로 (11) 등에 의해 구성되는 것으로 한다.

필터 회로 (2) 는 고전압 배터리 (13) 에 병렬로 접속되는 콘덴서 (14) 와, 고전압 배터리 (13) 와 콘덴서 (14) 사이에 형성되는 코일 (15) 을 구비하며, 인버터 회로 (3) 로부터 출력되는 전압과 전류의 노이즈 성분을 억제한다.

인버터 회로 (3) 는, 서로 직렬 접속되는 n 채널의 IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor : 16, 17) 와, 서로 직렬 접속되는 n 채널의 IGBT (18, 19) 와, 서로 직렬 접속되는 n 채널의 IGBT (20, 21) 가 각각 필터 회로 (2) 를 통하여 고전압 배터리 (13) 에 병렬 접속되어 구성되어 있다. IGBT (16, 17) 의 접속점과 모터 (22) 의 U 상이 접속되고, IGBT (18, 19) 의 접속점과 모터 (22) 의 V 상이 접속되며, IGBT (20, 21) 의 접속점과 모터 (22) 의 W 상이 접속되어 있다. IGBT (16 ～ 21) 가 순차 온, 오프가 됨으로써 모터 (22) 에 복수의 교류 전류가 흘러 모터 (22) 의 로터가 회전한다. 또한, 인버터 회로 (3) 를 구성하는 각 스위칭 소자는, 다이오드가 병렬 접속되는 MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) 등 IGBT 에 한정되지 않는다.

션트 저항 (4) 은, U 상 하측의 IGBT (17) 와 고전압 배터리 (13) 의 마이너스 단자 사이에 형성되고, 션트 저항 (5) 은, V 상 하측의 IGBT (19) 와 고전압 배터리 (13) 의 마이너스 단자 사이에 형성되며, 션트 저항 (6) 은, W 상 하측의 IGBT (21) 와 고전압 배터리 (13) 의 마이너스 단자 사이에 형성된다. CPU (9) 는, 션트 저항 (4 ～ 6) 에 가해지는 각 전압에 의해 U 상, V 상, 및 W 상에 각각 흐르는 전류 (Iu, Iv, Iw) 를 구한다. 또한, 션트 저항 (4 ～ 6) 을 대신하여 IGBT (17, 19, 21) 의 각각의 이미터의 접속점과 고전압 배터리 (13) 의 마이너스 단자 사이에 션트 저항을 1 개 형성해도 된다. 이 때, CPU (9) 는, 그 션트 저항에 가해지는 전압을 소정의 복수의 타이밍으로 검출하고, 그들 타이밍으로 검출되는 각 전압에 기초하여 U 상, V 상, 및 W 상에 각각 흐르는 전류 (Iu, Iv, Iw) 를 구한다.

전압 검출 회로 (7) 는, 인버터 회로 (3) 에 가해지는 전압 (Vin) 을 검출한다.

온도 검출 회로 (8) 는, 인버터 회로 (3) 내의 온도를 검출한다.

CPU (9) 는, 전류 (Iu, Iv, Iw) 에 기초하여 모터 (22) 의 로터의 현재 위치를 구하고, 그 로터의 현재 위치와 외부로부터 입력되는 지령 토크에 기초하여 U 상, V 상, W 상의 각각의 지령 전압을 구하고, 그들 3 개의 지령 전압과 삼각 기준파를 사용하여 PWM 에 의해 IGBT (16 ～ 21) 의 각각의 온, 오프를 제어하기 위한 각 드라이브 신호를 생성한다. 또, CPU (9) 는, 온도 검출 회로 (8) 에 의해 검출되는 온도가 소정 온도를 초과하면, 각 드라이브 신호의 출력을 정지한다. 또, CPU (9) 는, 포토커플러 (23) 를 통하여, LIN 이나 CAN 등의 통신을 하는 통신 기기 (24) 의 동작 제어를 실시하는 CPU (25) 와 신호를 송수신한다. 또한, 포토커플러 (23), 통신 기기 (24), 및 CPU (25) 는, 각각 저전압 배터리 (26) 로부터 출력되는 전압에 의해 구동하는 것으로 한다.

셧다운 회로 (10) 는 정상시, CPU (9) 로부터 출력되는 각 드라이브 신호를 드라이브 회로 (11) 에 출력하고, 이상시 (예를 들어, 션트 저항 (4 ～ 6) 에 각각 인가되는 전압 중 어느 것이 과전류 판정용 전압을 초과하였을 때, 또는 전압 검출 회로 (7) 에 의해 검출되는 전압이 과전압 판정용 전압을 초과하였을 때), CPU (9) 로부터 출력되는 각 드라이브 신호를 드라이브 회로 (11) 에 출력되지 않도록 한다.

드라이브 회로 (11) 는, 셧다운 회로 (10) 로부터 출력되는 각 드라이브 신호를 IGBT (16 ～ 21) 의 각각의 게이트에 출력하고, IGBT (16 ～ 21) 를 각각 온, 오프로 한다.

내부 전원 (12) 은, 필터 회로 (2) 를 통하여 고전압 배터리 (13) 로부터 출력되는 전압에 기초하여 CPU (9) 의 전원 전압 (V1), 셧다운 회로 (10) 의 전원 전압 (V2), 및 드라이브 회로 (11) 의 전원 전압 (V3) 을 출력한다.

스위치 (27) 는, 예를 들어 차량의 점화 스위치와 연동하고 있으며, 점화 스위치가 온이 되면, 온이 되어 고전압 배터리 (13) 와 인버터 장치 (1) 를 접속시키고, 점화 스위치가 오프가 되면, 오프가 되어 고전압 배터리 (13) 와 인버터 장치 (1) 를 차단한다.

도 2 는, 내부 전원 (12) 을 나타내는 도면이다.

도 2 에 나타내는 내부 전원 (12) 은 콘덴서 (28, 29) 와, 트랜스 (30) 와, n 채널의 MOSFET (31) 와, 저항 (32 ～ 34) 과, 내부 전원 제어 회로 (35) 와, 정류 회로 (36 ～ 38) 와, 평활 회로 (39 ～ 41) 를 구비하여 구성되어 있다. 또한, 내부 전원 제어 회로 (35) 는, 내부 전원 (12) 에 입력되는 전압에 기초하여 구동하는 것으로 한다. 또, 콘덴서 (14), 트랜스 (30) 의 1 차측 코일, MOSFET (31), 및 저항 (34) 은, 그들 소자로 이루어지는 배선로의 루프 면적이 가능한 한 작아지도록 배치되어 있는 것으로 한다. 이로써, 그 배선로에 의해 방사되는 노이즈를 저감시킬 수 있다.

콘덴서 (28, 29) 는 서로 직렬 접속됨과 함께 그 접속점이 접지되는, 이른바 Y 콘으로서, 내부 전원 (12) 에 입력되는 서지 전압을 억제하는 것이다. 또한, 콘덴서 (28, 29) 는, 콘덴서 (28, 29) 에 연결되는 배선 (42) 이 가능한 한 짧아지도록 배치되어 있는 것으로 한다. 이로써, 배선 (42) 이 갖는 인덕턴스 성분을 줄일 수 있고, 그 인덕턴스 성분에 의해 발생하는 노이즈를 줄일 수 있다.

MOSFET (31) 는, 콘덴서 (14) 의 고전위측에 접속되는 트랜스 (30) 의 1 차측 코일과 콘덴서 (14) 의 저전위측 사이에 형성되고, 내부 전원 제어 회로 (35) 에 의해 온, 오프가 제어됨으로써, 콘덴서 (14) 에 모이는 에너지를 트랜스 (30) 를 통하여 정류 회로 (36 ～ 38) 에 전한다. 또한, MOSFET (31) 의 게이트에 접속되는 저항 (32) 의 저항값은, MOSFET (31) 의 채터링에 의한 외부에 대한 노이즈의 영향이나 도 3 에 나타내는 바와 같은 MOSFET (31) 의 손실을 고려하여 최적값으로 설정되어 있는 것으로 한다.

트랜스 (30) 의 복수의 2 차측 코일로부터의 각 교류 출력은, 정류 회로 (36 ～ 38) 에 의해 정류됨과 함께, 평활 회로 (39 ～ 41) 에 의해 평활된 후, CPU (9), 셧다운 회로 (10), 및 드라이브 회로 (11) 에 각각 출력된다. 즉, 평활 회로 (41) 로부터 전원 전압 (V1) 이 출력되고, 평활 회로 (40) 로부터 전원 전압 (V2) 이 출력되며, 평활 회로 (39) 로부터 전원 전압 (V3) 이 출력된다.

도 4(a) 는, 셧다운 회로 (10) 를 나타내는 도면이다.

도 4(a) 에 나타내는 셧다운 회로 (10) 는 과전류 판정 회로 (43) 와, 과전압 판정 회로 (44) 와, 판정 회로 (45) 와, 드라이브 신호 출력 회로 (46) 를 구비하여 구성되어 있다.

판정 회로 (45) 는 분압 회로 (47) 와, 안정 판정용 전압 생성 회로 (48) 와, 비교 회로 (49) 를 구비하여 구성되어 있다. 또한, 판정 회로 (45) 는, 셧다운 회로 (10) 내에 형성되어 있지 않아도 된다.

과전류 판정 회로 (43) 는, 션트 저항 (4 ～ 6) 에 각각 인가되는 전압 중 어느 것이 과전류 판정용 전압을 초과하면, 모터 (22) 의 각 상에 흐르는 전류 (Iu, Iv, Iw) 가 과전류임을 나타내는 신호 (S1) 를 출력한다.

과전압 판정 회로 (44) 는, 전압 검출 회로 (7) 에 의해 검출되는 전압 (Vin) 이 과전압 판정용 전압을 초과하면, 인버터 회로 (3) 에 가해지는 전압이 과전압임을 나타내는 신호 (S2) 를 출력한다.

분압 회로 (47) 는 복수의 저항 등에 의해 구성되며, 내부 전원 (12) 으로부터 출력되는 전압 (예를 들어, 전압 (V2)) 을 분압하여 전압 (V4) 을 출력한다.

안정 판정용 전압 생성 회로 (48) 는, 저항 및 콘덴서로 구성되는 로우 패스 필터 등으로서, 내부 전원 (12) 으로부터 출력되는 전압 (예를 들어, 전압 (V2)) 을 약해지게 하여 안정 판정용 전압을 출력한다. 또한, 분압 회로 (47) 는, 내부 전원 (12) 으로부터 출력되는 전압이 상승한 후에 안정될 때, 안정 판정용 전압 생성 회로 (48) 로부터 출력되는 안정 판정용 전압과 일치하도록, 내부 전원 (12)으로부터 출력되는 전압을 분압하는 것으로 한다.

비교 회로 (49) 는, 컴퍼레이터 등에 의해 구성되며, 도 4(b) 에 나타내는 바와 같이, 안정 판정용 전압이 전압 (V4) 보다 작을 때, 내부 전원 (12) 으로부터 출력되는 전압이 상승 후 아직 안정되어 있지 않은 것을 나타내는 신호 (S3) 를 출력한다.

드라이브 신호 출력 회로 (46) 는 정상시, CPU (9) 로부터 출력되는 각 드라이브 신호를 드라이브 회로 (11) 에 출력하고, 이상시, 즉 모터 (22) 의 각 상에 흐르는 전류 (Iu, Iv, Iw) 가 과전류인 것을 나타내는 신호 (S1) 가 입력되거나, 인버터 회로 (3) 에 가해지는 전압이 과전압인 것을 나타내는 신호 (S2) 가 입력되거나, 또는 내부 전원 (12) 으로부터 출력되는 전압이 상승 후 아직 안정되어 있지 않은 것을 나타내는 신호 (S3) 가 입력되어 있을 때, CPU (9) 로부터 드라이브 회로 (11) 에 대한 드라이브 신호의 출력을 금지한다.

이로써, 도 4(b) 에 나타내는 바와 같이, 내부 전원 (12) 으로부터 출력되는 전압이 안정적이지 않은 기간 (t), 인버터 회로 (3) 를 정지시켜, 내부 전원 (12) 으로부터 출력되는 전압이 안정된 후, 인버터 회로 (3) 의 구동을 개시시킬 수 있으므로, IGBT (16 ～ 21) 의 오작동에 의해 IGBT (16 ～ 21) 가 파괴되는 것을 방지할 수 있다.

즉, 도 4(c) 에 나타내는 바와 같이, 인버터 회로 (3) 에는 내부 전원 (12) 의 출력 전압이 안정되기 전부터 고전압 배터리 (13) 로부터 출력되는 전압이 가해지기 때문에, 그 때에 IGBT (16 ～ 21) 를 오작동시키는 드라이브 신호가 CPU (9) 로부터 IGBT (16 ～ 21) 에 출력되면, IGBT (16 ～ 21) 를 파괴시킬 우려가 있다. 본 실시형태의 인버터 장치 (1) 에서는, 내부 전원 (12) 으로부터 출력되는 전압이 상승 후 아직 안정되어 있지 않을 때, CPU (9) 로부터 드라이브 회로 (11) 에 대한 드라이브 신호의 출력을 금지시키는 구성이기 때문에, 내부 전원 (12) 의 작동 개시 후에 IGBT (16 ～ 21) 를 오작동시키는 드라이브 신호가 CPU (9) 로부터 출력되었다고 해도, 그 드라이브 신호가 IGBT (16 ～ 21) 에 출력되지 않아, IGBT (16 ～ 21) 가 오작동하는 것을 방지할 수 있다.

이와 같이, 본 실시형태의 인버터 장치 (1) 에서는, 고전압 배터리 (13) 로부터 필터 회로 (2) 를 통하여 출력되는 전압에 기초하여 CPU (9) 등을 구동시키는 구성이라도, IGBT (16 ～ 21) 를 오작동시키는 경우가 없어진다. 그 때문에, 고전압 배터리 (13) 와 인버터 장치 (1) 의 차단 후에도, 필터 회로 (2) 의 콘덴서 (14) 에 모인 전하를 사용하여, 내부 전원 (12) 으로부터 CPU (9) 등에 전원 전압을 출력할 수 있기 때문에, 콘덴서 (14) 에 모인 전하에 의해 소정값 이하가 될 때까지 제어 회로 (CPU (9), 셧다운 회로 (10), 및 드라이브 회로 (11)) 가 계속 동작하여 콘덴서 (14) 에 모인 전하를 확실하게 방전할 수 있다.

또, 본 실시형태의 인버터 장치 (1) 에서는, 고전압 배터리 (13) 와 인버터 장치 (1) 의 차단 후, 콘덴서 (14) 에 모인 전하가 사용되어 내부 전원 (12) 으로부터 CPU (9) 등에 전원 전압이 출력될 때, 인버터 회로 (3) 에 가해지는 전압이 소정 시간 이내에 소정값 이하가 되는 콘덴서 (14) 의 용량에 따라, 드라이브 신호를 생성하기 위하여 사용되는 삼각 기준파의 주파수가 설정되어 있다. 예를 들어, 고전압 배터리 (13) 와 인버터 장치 (1) 의 차단 후, 인버터 회로 (3) 에 가해지는 전압이 소정 시간 이내에 소정값 이하가 되도록, 콘덴서 (14) 의 용량을 더욱 줄이는 경우, 콘덴서 (14) 의 용량을 줄이는 만큼 삼각 기준파의 주파수를 높인다.

이로써, 고전압 배터리 (13) 와 인버터 장치 (1) 의 차단 후, 인버터 장치 (1) 의 입력단에 가해지는 전압을 상기 소정 시간 이내에 상기 소정값 이하로 할 수 있다.

또, 본 실시형태의 인버터 장치 (1) 에서는, PWM 에 의해 드라이브 신호를 생성할 때, U 상, V 상, W 상의 3 상 중 1 상에 대응하는 1 세트의 IGBT 를 온, 오프로 하지 않고 나머지 2 상에 각각 대응하는 2 세트의 IGBT 를 온, 오프로 하기 위한 3 개의 지령값 (이른바, 2 상 변조 방식에서 사용되는 지령값) 을 사용하여 드라이브 신호를 생성하고 있다. 예를 들어, 도 5 에 나타내는 바와 같은 U 상, V 상, W 상의 각 지령값을 사용하여 드라이브 신호를 생성하는 경우, 모터 (22) 의 로터의 회전 각도가 0 ～ 60 도일 때, U 상 및 W 상에 대응하는 각 IGBT 가 각각 온, 오프가 되고, V 상에 대응하는 IGBT (18, 19) 가 계속하여 온 또는 오프가 된다. 또, 모터 (22) 의 로터의 회전 각도가 60 ～ 120 도일 때, V 상 및 W 상에 대응하는 각 IGBT 가 각각 온, 오프가 되고, U 상에 대응하는 IGBT (16, 17) 가 계속하여 온 또는 오프가 된다. 또, 모터 (22) 의 로터의 회전 각도가 120 ～ 180 도일 때, U 상 및 V 상에 대응하는 각 IGBT 가 각각 온, 오프가 되고, W 상에 대응하는 IGBT (20, 21) 가 계속하여 온 또는 오프가 된다.

이로써, 고전압 배터리 (13) 와 인버터 장치 (1) 의 차단 후, 인버터 회로 (3) 에 가해지는 전압이 소정 시간 이내에 소정값 이하가 되도록, 콘덴서 (14) 의 용량을 줄이고, 그에 수반하여 삼각 기준파의 주파수를 높이는 경우에도, 스위칭 손실을 저감시킬 수 있다.

1 인버터 장치
2 필터 회로
3 인버터 회로
4 ～ 6 션트 저항
7 전압 검출 회로
8 온도 검출 회로
9 CPU
10 셧다운 회로
11 드라이브 회로
12 내부 전원
13 고전압 배터리
14 콘덴서
15 코일
16 ～ 21 IGBT
22 모터
23 포토커플러
24 통신 기기
25 CPU
26 저전압 배터리
27 스위치

Claims

코일과 콘덴서에 의해 구성된 필터 회로와,
복수의 스위칭 소자를 구비하고, 그들 스위칭 소자가 각각 온, 오프가 됨으로써 상기 필터 회로를 통하여 고전압 배터리로부터 출력되는 전압을 3 상 (相) 의 교류로 변환하여 모터에 출력하는 인버터 회로와,
상기 모터에 흐르는 전류를 검출하는 전류 검출 회로와,
상기 인버터 회로에 가해지는 전압을 검출하는 전압 검출 회로와,
상기 전류 검출 회로에 의해 검출되는 전류에 기초하여, 상기 복수의 스위칭 소자를 온, 오프로 하기 위한 드라이브 신호를 출력하는 제어 회로와,
상기 전류 검출 회로에 의해 검출되는 전류가 과전류로 판정되거나, 또는 상기 전압 검출 회로에 의해 검출되는 전압이 과전압으로 판정되면, 상기 제어 회로로부터 상기 복수의 스위칭 소자에 대한 드라이브 신호의 출력을 금지하는 셧다운 회로를 구비한 인버터 장치로서,
상기 고전압 배터리와 상기 인버터 장치의 접속시, 상기 필터 회로를 통하여 상기 고전압 배터리로부터 출력되는 전압에 기초하여 상기 제어 회로에 전원 전압을 출력하고, 상기 고전압 배터리와 상기 인버터 장치의 차단 후, 상기 콘덴서에 모여 있는 전하를 사용하여 상기 제어 회로에 전원 전압을 출력하는 내부 전원과,
상기 내부 전원으로부터 출력되는 전압에 기초하여, 상기 내부 전원으로부터 출력되는 전압이 안정되어 있는지 여부를 판정하는 판정 회로를 구비하며,
상기 셧다운 회로는, 상기 판정 회로에 의해 상기 내부 전원으로부터 출력되는 전압이 안정되어 있지 않은 것으로 판정되었을 때, 상기 제어 회로로부터 상기 복수의 스위칭 소자에 대한 드라이브 신호의 출력을 금지하고,
상기 제어 회로는, 상기 고전압 배터리와 상기 인버터 장치의 차단 후, 상기 콘덴서에 모여 있는 전하가 사용될 때, 상기 인버터 회로에 가해지는 전압이 소정 시간 이내에 소정값 이하가 되는 상기 콘덴서의 용량에 따라 설정되는 주파수의 삼각 기준파와, 상기 3 상 중 1 상에 대응하는 스위칭 소자를 온, 오프로 하지 않고 나머지 2 상에 각각 대응하는 스위칭 소자를 온, 오프로 하기 위한 3 개의 지령값에 기초하여, 상기 드라이브 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 인버터 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 판정 회로는,
상기 내부 전원으로부터 출력되는 전압을 약해지게 하는 안정 판정용 전압 생성 회로와,
상기 내부 전원으로부터 출력되는 전압이 상승한 후에 안정될 때, 상기 안정 판정용 전압 생성 회로에 의해 약해진 전압과 일치하는 값으로, 상기 내부 전원으로부터 출력되는 전압을 분압하는 분압 회로와,
상기 안정 판정용 전압 생성 회로에 의해 약해진 전압이, 상기 분압 회로에 의해 분압된 전압보다 작을 때, 상기 내부 전원으로부터 출력되는 전압이 안정되어 있지 않은 것으로 판정하는 비교 회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 인버터 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제어 회로는, 상기 고전압 배터리보다 낮은 전압을 출력하는 저전압 배터리에 의해 구동되는 회로와 포토커플러를 통하여 신호를 송수신하는 것을 특징으로 하는 인버터 장치.