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公開番号2024068337
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-20
出願番号2022178696
出願日2022-11-08
発明の名称故障検出回路
出願人トヨタ自動車株式会社
代理人個人
主分類H02M 7/48 20070101AFI20240513BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】従来の故障検出回路では、少ない演算処理でインバータの故障を検出することが出来ない問題があった。
【解決手段】本発明の故障検出回路は、隣接する位相の2つのパルス幅変調信号のパルス幅の差成分を示す検出信号UV、VW、WVを、パルス幅変調信号の組み合わせ毎に生成する矩形パルス比較回路15と、矩形パルス比較回路15が出力する複数の検出信号UV、VW、WVの論理レベルの組み合わせが予め設定した判定値DVとズレたことに基づきインバータ11が故障したことを検出する故障診断部23と、を有し、故障診断部23は、三相交流信号のうち隣接する位相の2つの交流信号が同一電圧となると予め想定したモータ回転角毎に異なる判定値DVを用いる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
モータを駆動する三相交流信号となる三相のパルス幅変調信号を出力するインバータの故障を検出する故障検出回路であって、
隣接する位相の２つの前記パルス幅変調信号のパルス幅の差成分を示す検出信号を、前記パルス幅変調信号の組み合わせ毎に生成する矩形パルス比較回路と、
前記矩形パルス比較回路が出力する複数の前記検出信号の論理レベルの組み合わせが予め設定した判定値とズレたことに基づき前記インバータが故障したことを検出する故障診断部と、を有し、
前記故障診断部は、前記三相交流信号のうち隣接する位相の２つの交流信号が同一電圧となると予め想定したモータ回転角毎に異なる前記判定値を用いる故障検出回路。
続きを表示（約 470 文字）【請求項２】
前記矩形パルス比較回路と故障診断部との間に、複数の前記検出信号をそれぞれ平滑化するフィルタ回路をさらに有し、
前記故障診断部は平滑化後の前記検出信号の論理レベルに基づき前記インバータの故障を検出する請求項１に記載の故障検出回路。
【請求項３】
前記モータの回転角を検出する角度センサから前記モータ回転角を取得し、取得した前記モータ回転角を前記故障診断部に伝達する回転角取得部をさらに有する請求項１に記載の故障検出回路。
【請求項４】
前記矩形パルス比較回路は、比較対象となる前記パルス幅変調信号の組み合わせ毎に排他的論理和回路を有し、複数の前記排他的論理和回路は、それぞれ、２つの前記パルス幅変調信号の排他的論理和結果を前記検出信号として出力する請求項１に記載の故障検出回路。
【請求項５】
複数の前記パルス幅変調信号は、互いに同一の周波数及び位相を有し、かつ、対応する交流信号の位相に合わせてパルス幅変化パターンを有する請求項１に記載の故障検出回路。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、故障検出回路に関し、モータを駆動する三相交流信号を出力するインバータの故障を検出する故障検出回路に関する。
続きを表示（約 2,600 文字）【背景技術】
【０００２】
モータの駆動方式の１つに三相交流信号によりモータを制御する三相駆動方式がある。この三相駆動方式では、インバータによりＰＷＭ信号を出力し、このＰＷＭ信号の平均電圧を交流信号とすることが行われる。また、三相駆動方式では、駆動信号の間の位相差及び駆動信号の振幅が予め設定した値で維持されることが重要になる。そこで、三相駆動方式においてインバータが出力する信号を検査する方法が特許文献１に開示されている。
【０００３】
特許文献１に記載されたモータ駆動装置は、３相ブラシレスモータに交流電力を供給するインバータと、前記インバータの各相の下アームとグランドとの間に直列に接続したシャント抵抗と、前記シャント抵抗の両端の電位差を検出する第１検出回路と、前記シャント抵抗の両端の電位差を検出する第２検出回路と、前記シャント抵抗の両端の電位差を検出する第３検出回路と、前記第１検出回路の出力、前記第２検出回路の出力、及び前記第３検出回路の出力を入力し、前記インバータを制御する制御部と、を備えた、モータ駆動装置であって、前記制御部は、前記第１検出回路の出力、前記第２検出回路の出力、及び前記第３検出回路の出力を比較して、前記第１検出回路、前記第２検出回路、前記第３検出回路のうちの故障している検出回路を判別し、前記第１検出回路、前記第２検出回路、前記第３検出回路のうち、故障していると判別した検出回路以外の検出回路の出力に基づき、前記インバータを制御する。また、特許文献１に記載の制御部は、前記第１検出回路の出力及び前記第２検出回路の出力をアナログ－デジタル変換する第１のアナログ－デジタル変換回路と、前記第２検出回路の出力及び前記第３検出回路の出力をアナログ－デジタル変換する第２のアナログ－デジタル変換回路と、を備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２１－１８４６６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、三相駆動方式で用いられるインバータでは、電流リプルを抑制するために、一般的にキャリア信号（例えば、ＰＷＭ信号）の周波数は三相交流信号の周波数よりも高く設定される（例えば、２０ｋＨｚ程度）。このキャリア信号をサンプリングする場合、キャリア信号の周波数よりも十分に高い周波数（例えば、２ＭＨｚ）で信号をサンプリングし信号処理を行う必要がある。特許文献１では、三相交流信号に対してアナログデジタル変換を施し、アナログデジタル変換によって得られた値に基づきインバータの故障検出を行う。そのため、特許文献１に記載のモータ駆動装置では、故障を検出するために高い周波数で動作可能なＭＣＵ（Micro Controller Unit）を用いる必要があり、消費電流が増大する問題がある。
【０００６】
本開示は、上記に示す課題を鑑みてなされたものであり、少ない演算処理でインバータの故障を検出することが可能な故障検出回路を提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示にかかる故障検出回路は、モータを駆動する三相交流信号となる三相のパルス幅変調信号を出力するインバータの故障を検出する故障検出回路であって、隣接する位相の２つの前記パルス幅変調信号のパルス幅の差成分を示す検出信号を、前記パルス幅変調信号の組み合わせ毎に生成する矩形パルス比較回路と、前記矩形パルス比較回路が出力する複数の前記検出信号の論理レベルの組み合わせが予め設定した判定値とズレたことに基づき前記インバータが故障したことを検出する故障診断部と、を有し、前記故障診断部は、前記三相交流信号のうち隣接する位相の２つの交流信号が同一電圧となると予め想定したモータ回転角毎に異なる判定値を用いる。
【０００８】
本開示にかかる故障検出回路は、パルス幅変調信号のパルス幅の差異の有無の組み合わせをモータ回転角毎に設定された判定値と比較する。
【発明の効果】
【０００９】
本開示によれば処理能力の低い演算装置によってインバータの異常を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
実施の形態１にかかるモータ駆動装置のブロック図である。
実施の形態１にかかる矩形パルス比較回路の回路図である。
実施の形態１にかかるフィルタ回路の回路図である。
三相交流信号が正常である場合にインバータが出力する変調波のタイミングチャートである。
三相交流信号が正常である場合の矩形パルス比較回路の動作を説明するタイミングチャートである。
実施の形態１にかかる故障診断部に適用される判定値を説明する表である。
実施の形態１にかかる故障診断部の動作を説明するタイミングチャートである。
三相交流信号のＶ相に位相ずれ故障が発生した場合にインバータが出力する変調波のタイミングチャートである。
三相交流信号のＶ相に位相ずれ故障が発生した場合の矩形パルス比較回路の動作を説明するタイミングチャートである。
三相交流信号のＶ相の周波数が高くなる故障が発生した場合にインバータが出力する変調波のタイミングチャートである。
三相交流信号のＶ相の周波数が高くなる故障が発生した場合の矩形パルス比較回路の動作を説明するタイミングチャートである。
三相交流信号のＶ相の周波数が低くなる故障が発生した場合にインバータが出力する変調波のタイミングチャートである。
三相交流信号のＶ相の周波数が低くなる故障が発生した場合の矩形パルス比較回路の動作を説明するタイミングチャートである。
三相交流信号のＶ相がロウ側に張り付く故障が発生した場合にインバータが出力する変調波のタイミングチャートである。
三相交流信号のＶ相がロウ側に張り付く故障が発生した場合の矩形パルス比較回路の動作を説明するタイミングチャートである。
実施の形態２にかかる矩形パルス比較回路の回路図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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