阅读说明：本技术 逆变器装置 (Inverter device ) 是由 中田雄飞 立花亮 向山浩司 于 2020-02-05 设计创作，主要内容包括：本发明提供逆变器装置,在马达的再生动作中,能够实现在切换使在马达中产生的再生电流再次返回到马达的第1状态和将再生电流提供给电力供给部的第2状态时的冗余化。逆变器装置具有：马达；电力供给部,其向马达提供使马达进行动作的电流；逆变器部,其在马达的再生动作中,切换第1状态和第2状态,在该第1状态下,使在马达中产生的再生电流再次返回到马达,在该第2状态下,将再生电流提供给电力供给部；第1检测部,其检测作用于逆变器部的电的第1条件；第2检测部,其检测作用于电力供给部的电的第2条件；以及判断部,其根据第1检测部或第2检测部的检测结果而进行切换第1状态和第2状态的第1判断。(The invention provides an inverter device, which can realize redundancy when switching between a 1 st state of returning regenerative current generated in a motor to the motor again and a 2 nd state of supplying the regenerative current to a power supply unit during regenerative operation of the motor. The inverter device comprises: a motor; a power supply unit that supplies a current for operating the motor to the motor; an inverter unit that switches between a 1 st state and a 2 nd state during a regenerative operation of the motor, returns a regenerative current generated in the motor to the motor again in the 1 st state, and supplies the regenerative current to the power supply unit in the 2 nd state; a 1 st detection unit that detects a 1 st condition of electricity acting on the inverter unit; a 2 nd detection unit that detects a 2 nd condition of electricity acting on the power supply unit; and a determination unit that performs a 1 st determination of switching between the 1 st state and the 2 nd state based on a detection result of the 1 st detection unit or the 2 nd detection unit.)

逆变器装置

技术领域

本发明涉及逆变器装置。

背景技术

公知有混合动力汽车、电动汽车等能够通过马达驱动而行驶的车辆(例如，参照专利文献1)。专利文献1所记载的车辆具有马达、电池以及逆变器，该逆变器将从电池提供的直流电流转换为交流电流并将该交流电流提供给马达。另外，专利文献1所记载的车辆使用由旋转变压器等构成的旋转传感器来检测马达的转速，根据该检测结果，选择两个控制来执行。这两个控制中的一个控制是关闭控制(SD控制)，另一个控制是主动短路控制(ASC控制)。关闭控制是使逆变器的全部开关元件为关闭状态的控制。主动短路控制是使多个相全部的臂的上侧开关元件或多个相全部的臂的下侧开关元件中的任意一侧为打开状态、使另一侧为关闭状态的控制。

专利文献1：日本特许第6296169号公报

但是，在专利文献1所记载的车辆中，针对由旋转传感器检测到的马达的转速设定有阈值，根据该阈值与实际转速的大小关系而选择控制，但例如在旋转传感器发生了故障的情况下，控制选择的冗余化变得困难。

发明内容

本发明的目的在于如下的提供逆变器装置：在马达的再生动作中，能够实现在切换使在马达产生中的再生电流再次返回到马达的第1状态和将再生电流提供给电力供给部的第2状态时的冗余化。

本申请的例示的发明是逆变器装置，其特征在于，所述逆变器装置具有：马达；电力供给部，其向所述马达提供使所述马达进行动作的电流；逆变器部，其在所述马达的再生动作中，切换第1状态和第2状态，在该第1状态下，使在所述马达中产生的再生电流再次返回到所述马达，在该第2状态下，将所述再生电流提供给所述电力供给部；第1检测部，其检测作用于所述逆变器部的电的第1条件；第2检测部，其检测作用于所述电力供给部的电的第2条件；以及判断部，其根据所述第1检测部或所述第2检测部的检测结果而进行切换所述第1状态和所述第2状态的第1判断。

根据本发明，在马达的再生动作中，能够实现在切换使在马达中产生的再生电流再次返回到马达的第1状态和将再生电流提供给电力供给部的第2状态时的冗余化。

附图说明

图1是示出本发明的逆变器装置的主要部分的框图。

图2是示出本发明的逆变器装置的主要部分的电路图(第1状态)。

图3是示出本发明的逆变器装置的主要部分的电路图(第2状态)。

图4是示出在第1检测部(或第2检测部)处于正常状态时由判断部检测到的电压的经时变化的一例的曲线图。

图5是示出在第1检测部(或第2检测部)处于故障状态时由判断部检测到的电压的经时变化的一例的曲线图。

图6是示出本发明的逆变器装置的控制程序的流程图。

标号说明

1：逆变器装置；2：马达；3：电力供给部；31：二次电池(电池)；4：逆变器部；41：开关元件；41A、41C、41E：上侧开关元件；41B、41D、41F：下侧开关元件；5：第1检测部；51：第1转换部；6：第2检测部；61：第2转换部；7：判断部；14：开关；15：电容器；16：电池管理系统；G1、G2、G3：曲线图；S101～S112：步骤；α：阈值。

具体实施方式

以下，根据附图所示的优选实施方式对本发明的逆变器装置进行详细说明。

图1是示出本发明的逆变器装置的主要部分的框图。图2是示出本发明的逆变器装置的主要部分的电路图(第1状态)。图3是示出本发明的逆变器装置的主要部分的电路图(第2状态)。图4是示出在第1检测部(或第2检测部)处于正常状态时由判断部检测到的电压的经时变化的一例的曲线图。图5是示出在第1检测部(或第2检测部)处于故障状态时由判断部检测到的电压的经时变化的一例的曲线图。图6是示出本发明的逆变器装置的控制程序的流程图。

图1所示的逆变器装置1例如搭载于混合动力汽车(HEV)、插电式混合动力汽车(PHV)、电动汽车(EV)等车辆，用作它们的动力源。

逆变器装置1具有：马达2；电力供给部3，其向马达2提供使马达2进行动作的电流(电力)；逆变器部4，其将从电力供给部3提供的直流电流转换为交流电流；第1检测部5，其检测作用于逆变器部4的电的第1条件(例如电压值)；第2检测部6，其检测作用于电力供给部3的电的第2条件(例如电压值)；以及判断部7，其根据第1检测部5或第2检测部6的检测结果而进行规定的判断。另外，在本实施方式中，第2检测部6搭载于对电力供给部3的二次电池(电池)31进行控制的电池管理系统16之中。

并且，逆变器装置1所具备的各部分经由作为车载网络的CAN(Controller AreaNetwork：控制器局域网)通信而相互电连接。

电力供给部3具有二次电池31，能够经由逆变器部4向马达2提供电流。由此，马达2进行动作。另外，在逆变器部4中，将从电力供给部3提供的直流电流转换为交流电流。另外，马达2是具有U相、V相、W相这三个相的DC马达(三相马达)，被提供由逆变器部4转换而得到的交流电流。如图1所示，电力供给部3经由第2检测部6连接于CAN通信。

如上所述，逆变器装置1例如搭载于混合动力汽车等而进行使用。在这样的使用状态下，存在马达2进行再生的情况。作为马达2进行再生的情况，例如存在以下情况等：空挡状态的车辆被牵引，强制地使马达2旋转；车辆具有马达2以外的发动机，通过该发动机而强制地使马达2旋转。

在马达2的再生动作中，例如，出于保护二次电池31、后述的开关元件41等的目的，切换为图2所示的第1状态和图3所示的第2状态。

第1状态是在马达2的再生动作中使在马达2中产生的再生电流再次返回到马达2的状态。并且，通常将设为第1状态的控制称为“主动短路控制(ASC控制)”。

第2状态是在马达2的再生动作中将在马达2中产生的再生电流提供给电力供给部3的状态。并且，通常将设为第2状态的控制称为“关闭控制(SD控制)”。

第1状态与第2状态的切换是由逆变器部4进行的。如图2、图3所示，逆变器部4具有多个(在本实施方式中为6个)开关元件41。在本实施方式中，在电力供给部3的电位与接地电位之间并联设置有三组串联连接的两个开关元件41。以下，将这些开关元件41从马达2侧的开关元件41起依次称为“上侧开关元件41A”、“下侧开关元件41B”、“上侧开关元件41C”、“下侧开关元件41D”、“上侧开关元件41E”、“下侧开关元件41F”。上侧开关元件41A、上侧开关元件41C、上侧开关元件41E分别配置(连接)于电力供给部3(电池31)的+侧，下侧开关元件41B、下侧开关元件41D、下侧开关元件41F分别配置(连接)于电力供给部3(电池31)的-侧。

对各开关元件41提供作为脉冲波的PWM信号。提供给各开关元件41的PWM信号具有规定的占空比。另外，作为开关元件41，例如可以使用绝缘栅双极型晶体管(InsulatedGate Bipolar Transistor：IGBT)或场效应晶体管(Field Effect Transistor：FET)。

另外，逆变器部4经由开关14和电容器15而与电力供给部3电连接。开关14能够切换为能够从电力供给部3向马达2提供电力的状态和使该电力供给停止的状态。电容器15与上述的串联连接的两个开关元件41并联设置。

如图2所示，通过使下侧开关元件41B、下侧开关元件41D、下侧开关元件41F分别为接通(ON)状态、使上侧开关元件41A、上侧开关元件41C、上侧开关元件41E分别为断开(OFF)状态而设为第1状态。即，能够进行主动短路控制。另外，主动短路控制不限于能够通过图2所示的状态而进行，例如，也能够通过使上侧开关元件41A、上侧开关元件41C、上侧开关元件41E分别为接通状态、使下侧开关元件41B、下侧开关元件41D、下侧开关元件41F分别为断开状态而进行。

另一方面，如图3所示，通过使上侧开关元件41A～下侧开关元件41F分别为断开状态而设为第2状态。即，能够进行关闭控制。

第1检测部5内置于逆变器部4中，检测作用于逆变器部4的电的第1条件。作为第1条件，没有特别限定，例如，能够举出从电力供给部3对逆变器部4施加的电压、在逆变器部4中流动的电流、或在逆变器部4中产生的电力等。并且，在本实施方式中，作为一例，对第1检测部5检测从电力供给部3对逆变器部4施加的电压作为第1条件的情况进行说明。在该情况下，第1检测部5是电压计。电压计通常是结构简单的测量器，不容易产生故障等，搭载于车辆进行使用时的耐久性优异。

第2检测部6检测作用于电力供给部3的电的第2条件。作为第2条件，没有特别限定，例如，能够举出对电力供给部3施加的电压、在电力供给部3中流动的电流、或在电力供给部3中产生的电力等。并且，在本实施方式中，作为一例，对第2检测部6检测对电力供给部3施加的电压作为第2条件的情况进行说明。在该情况下，在第1条件和第2条件中能够使用相同的电物理量、即电压。由此，后述的第1状态与第2状态的切换控制的程序为简单的结构，由此能够顺畅地进行该切换。另外，在第2检测部6检测电压的情况下，第2检测部6与第1检测部5同样地是电压计。

另外，如图1所示，第1检测部5具有对电压(第1条件)的大小进行转换的第1转换部51。作为第1转换部51，没有特别限定，例如，能够使用对实际检测到的电压值(实测值)进行放大的放大器。由此，能够扩大第1检测部5的测量范围，与此相伴，也能够扩大对电压的测量(检测)有效的范围，由此，能够抑制第1检测部5的检测误差。

另一方面，第2检测部6也具有对电压(第2条件)的大小进行转换的第2转换部61。作为第2转换部6，没有特别限定，例如，能够使用对实际检测到的电压值(实测值)进行放大的放大器。由此，能够扩大第2检测部6的测量范围，与此相伴，也能够扩大对电压的测量(检测)有效的范围，由此能够抑制第2检测部6的检测误差。

判断部7根据第1检测部5或第2检测部6的检测结果而进行第1状态与第2状态的切换。以下，将该判断称为“第1判断”。具体而言，判断部7以后述的阈值α作为基准，根据检测值是高于该阈值α、还是低于该阈值α而进行第1判断。另外，在本实施方式中，判断部7像图1所示那样内置于逆变器部4中，例如由CPU(Central Processing Unit：中央处理器)、各种存储器等构成。

但是，存在第1检测部5、第2检测部6例如由于经时的劣化等原因而发生故障的情况。在该情况下，无法准确地检测电压，难以准确地进行第1判断。

因此，在逆变器装置1中，构成为消除了这样的不良情况。以下，对该结构和作用进行说明。

判断部7能够进行判断第1检测部5有无故障以及第2检测部6有无故障的第2判断。并且，判断部7能够根据该第2判断的结果而进行第1判断。另外，判断第1检测部5有无故障的方法和判断第2检测部6有无故障的方法是相同的方法，因此以判断第1检测部5有无故障的方法为代表而进行说明。另外，该判断方法是一例，不限于此。

在第1检测部5没有发生故障、即第1检测部5处于能够检测准确的电压的状态的情况下，在再生动作时，会像图4的曲线图G1所示检测为由第1检测部5检测到的电压值经时地增加。另外，作为“准确的电压”，优选为，例如，根据硬件(开关元件41的电磁噪声等)的偏差而决定。

与此相对，在第1检测部5发生故障的情况下、即在第1检测部5处于无法检测准确的电压的状态的情况下，来自第1检测部5的通信状态变得不稳定(崩溃)，因此，像图5的曲线图G2所示那样由第1检测部5检测到的电压值在检测范围的上限值附近维持恒定、几乎不会经时地变化、或者像曲线图G3所示那样由第1检测部5检测到的电压值在检测范围的下限值附近维持恒定、几乎不会经时地变化。

并且，判断部7求取表示由第1检测部5检测到的电压值与时间的关系的曲线图，能够根据该曲线图是与图4的曲线图近似、还是与图5的曲线图近似而判断第1检测部5有无故障。在与图4的曲线图近似的情况下，判断为第1检测部5没有发生故障，在与图5的曲线图近似的情况下，判断为第1检测部5发生了故障。

如上所述，判断部7根据由第1检测部5检测到的电压值(第1条件)的经时变化来判断第1检测部5有无故障。另外，与该故障判断同样地，判断部7也能够根据由第2检测部6检测的第2条件的经时变化来判断第2检测部6有无故障。由此，能够稳定并且准确地判断第1检测部5和第2检测部6有无故障。

接下来，根据图6所示的流程图对基于第1判断和第2判断的第1状态与第2状态的切换控制的程序进行说明。

首先，判断马达2是否处于再生动作(步骤S101)，在判断为马达2处于再生动作的情况下，通过上述的判断方法来判断第1检测部5有无故障(步骤S102)。在步骤S102的判断的结果判断为第1检测部5没有故障的情况下，由第1检测部5来检测对逆变器部4施加的电压值(第1条件)(步骤S103)。

接着，判断由第1检测部5检测到的电压值是否超过了阈值α(步骤S104)。在步骤S104的判断结果判断为电压值超过了阈值α的情况下，将逆变器装置1设为第1状态(步骤S105)。另一方面，在步骤S104的判断结果判断为电压值没有超过阈值α的情况下，将逆变器装置1设为第2状态(步骤S106)。另外，能够任意设定阈值α，但在使用电压值作为第1条件(或第2条件)的情况下，作为阈值α，例如根据各开关元件41的耐压来决定。另外，阈值α存储于判断部7，能够适当变更(改写)。

另外，在步骤S102的判断结果判断为第1检测部5存在故障的情况下，通过上述的判断方法来判断第2检测部6有无故障(步骤S107)。在步骤S107的判断结果判断为第2检测部6没有故障的情况下，由第2检测部6来检测对电力供给部3施加的电压值(第2条件)(步骤S108)。

接着，判断由第2检测部6检测到的电压值是否超过了阈值α(步骤S109)。在步骤S109的判断结果判断为电压值超过了阈值α的情况下，将逆变器装置1设为第1状态(步骤S110)。另一方面，在步骤S109的判断结果判断为电压值没有超过阈值α的情况下，将逆变器装置1设为第2状态(步骤S111)。

另外，在步骤S107的判断结果判断为第2检测部6存在故障的情况下，使逆变器装置1整体的动作停止(步骤S112)。

如上所述，判断部7在通过第2判断而判断为第1检测部5没有故障的情况下，根据第1检测部5的检测结果而进行第1判断(步骤S102、步骤S103、步骤S104、步骤S105或步骤S106的执行顺序)。并且，在该步骤上，判断部7在第1条件超过了阈值α时进行切换为第1状态的第1判断(步骤S104、步骤S105的顺序)。另外，判断部7在第1条件低于阈值α时、即第1条件没有超过阈值α时进行切换为第2状态的第1判断(步骤S104、步骤S106的顺序)。

另外，判断部7在通过第2判断而判断为第2检测部5没有故障的情况下，根据第2检测部6的检测结果而进行第1判断(步骤S107、步骤S108、步骤S109、步骤S110或步骤S111的执行顺序)。并且，在该步骤上，判断部7在第2条件超过了阈值α时进行切换为第1状态的第1判断(步骤S109、步骤S110)。另外，判断部7在第2条件低于阈值α时、即第2条件没有超过阈值α时进行切换为第2状态的第1判断(步骤S109、步骤S111的执行顺序)。

通过这样的控制，即使在第1检测部5和第2检测部6中的一个检测部发生了故障的情况下，也能使用另一个检测部的检测结果而准确地进行第1判断。即，能够准确地进行第1状态与第2状态的切换。因此，在逆变器装置1中，能够实现切换为第1状态和第2状态时的冗余化，即使第1检测部5或第2检测部6损坏，也能够准确地使马达2进行动作。另外，也能够减轻电力供给部3或各开关元件41的负担。

另外，判断部7在通过第2判断而判断为第1检测部5存在故障并且判断为第2检测部没有故障的情况下，根据第2检测部6的检测结果而进行第1判断(步骤S102、步骤S107、步骤S108、步骤S109、步骤S110或步骤S111的执行顺序)。另外，在图6所示的流程图中，也可以调换步骤S102和步骤S107的执行顺序。在该情况下，判断部7在通过第2判断而判断为第2检测部5存在故障并且第1检测部没有故障的情况下，根据第1检测部5的检测结果而进行第1判断。这样，无论第1检测部5的故障判断和第2检测部6的故障判断的执行顺序如何，判断部7都能够准确地进行第1判断。

另外，判断部7在通过第2判断而判断为第1检测部5存在故障并且判断为第2检测部6存在故障的情况下，使逆变器装置1整体的控制停止(步骤S102、步骤S107、步骤S112的执行顺序)。由此，也能够在第1检测部5和第2检测部6均发生了故障时保护逆变器装置1整体。

如上所述，第1检测部5检测作用于逆变器部4的电的第1条件，第2检测部6检测作用于电力供给部3的电的第2条件。并且，作为第1条件，使用对逆变器部4施加的电压、在逆变器部4中流动的电流、或者在逆变器部4中产生的电力，作为第2条件，使用对电力供给部3施加的电压、在电力供给部3中流动的电流、或者在电力供给部3中产生的电力。由此，第1条件和第2条件能够使用相同的物理量(在本实施方式中为电压)。另外，对于各条件，能够使用共通的阈值α而对各条件和阈值α的大小关系进行比较。并且，根据该大小关系而进行第1判断。

与此相对，例如在根据马达2的转速而进行第1判断的情况下，成为在马达2的转速这一条件下的判断，无法实现进行第1判断时、即切换为第1状态和第2状态时的冗余化。另外，在配置有两个检测马达2的旋转角度的旋转角传感器的情况下，需要配置各旋转角传感器的空间，例如，逆变器装置1有可能大型化。如上所述，逆变器装置1用于车载，因此优选小型化。另外，在配置有多个旋转角传感器的情况下，也产生在组装上各旋转角传感器与马达2的转子的对位很困难等的问题。

以上，根据图示的实施方式对本发明的逆变器装置进行了说明，但本发明不限于此，构成逆变器装置的各部分可以置换为能够发挥相同功能的任意结构。另外，也可以附加任意的结构物。