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公開番号2024176056
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-19
出願番号2023094265
出願日2023-06-07
発明の名称電力変換装置の異常判定方法、及び電力変換装置の異常判定システム
出願人日産自動車株式会社
代理人弁理士法人後藤特許事務所
主分類H02M 7/48 20070101AFI20241212BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】モータを回転させることなく電力変換装置の異常判定が可能な電力変換装置の異常判定方法、及び電力変換装置の異常判定システムを提供する。
【解決手段】2つのスイッチング素子が直列に接続された直列回路がバッテリ1に対して複数並列に接続され、直列回路において2つのスイッチング素子のうちの一方と他方との接続中点がモータ4に接続され、2つのスイッチング素子の動作を制御することでバッテリ1とモータ4との間で電力の授受を行う電力変換装置の異常判定方法であって、複数の直列回路において選択した1つのスイッチング素子以外の残余のスイッチング素子をオフ状態とし、選択した1つのスイッチング素子をオフ状態からオン状態に切り替えたときに複数の直列回路又はモータ4に流れる電流値を測定し、電流値に基づいて選択したスイッチング素子の異常の有無を判定する。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
２つのスイッチング素子が直列に接続された直列回路がバッテリに対して複数並列に接続され、前記直列回路において前記２つのスイッチング素子のうちの一方と他方との接続中点がモータに接続され、前記２つのスイッチング素子の動作を制御することで前記バッテリと前記モータとの間で電力の授受を行う電力変換装置の異常判定方法であって、
複数の前記直列回路から１つのスイッチング素子を選択し、
複数の前記直列回路において選択したスイッチング素子以外の残余のスイッチング素子をオフ状態とし、
選択したスイッチング素子をオフ状態からオン状態に切り替えたときに複数の前記直列回路又は前記モータに流れる電流値を測定し、
前記電流値に基づいて選択したスイッチング素子の異常の有無を判定する電力変換装置の異常判定方法。
続きを表示（約 1,900 文字）【請求項２】
複数の前記直列回路から選択するスイッチング素子を順次切り替えて前記電流値を測定することで複数の前記直列回路を構成する全てのスイッチング素子の異常の有無を判定する請求項１に記載の電力変換装置の異常判定方法。
【請求項３】
選択したスイッチング素子に関してオン状態とオフ状態の間で相互に切り替える動作を所定回数繰り返すことで前記電流値の総和を算出し、
当該総和に基づいて選択したスイッチング素子の異常の有無を判定する請求項１又は請求項２に記載の電力変換装置の異常判定方法。
【請求項４】
複数の前記直列回路が平滑コンデンサに並列に接続され且つ前記バッテリから遮断されている場合において、
選択したスイッチング素子をオフ状態からオン状態に切り替えたときの前記平滑コンデンサに印加された電圧の変化量に基づいて前記電流値を算出する請求項１に記載の電力変換装置の異常判定方法。
【請求項５】
前記直列回路の前記２つのスイッチング素子のうち前記バッテリの一方の端子に接続された方を第１のスイッチング素子とし前記バッテリの他方の端子に接続された方を第２のスイッチング素子としたとき、
複数の前記直列回路から一つの前記第１のスイッチング素子と一つの前記第２のスイッチング素子を選択し、
選択した前記第１のスイッチング素子と前記第２のスイッチング素子のオン・オフ状態が互いに異なるタイミングで前記第１のスイッチング素子及び前記第２のスイッチング素子をオン状態とオフ状態の間で相互に切り替える動作を所定回数繰り返すことで、選択した前記第１のスイッチング素子に係る前記電流値の第１の総和と、選択した前記第２のスイッチング素子に係る前記電流値の第２の総和と、を算出し、
前記第１の総和に基づいて選択した前記第１のスイッチング素子の異常の有無を判定し、
前記第２の総和に基づいて選択した前記第２のスイッチング素子の異常の有無を判定する請求項１に記載の電力変換装置の異常判定方法。
【請求項６】
複数の前記直列回路のうちの一つが、電流センサと前記２つのスイッチング素子の一方となる特定のスイッチング素子を直列に接続した第２の直列回路と前記２つのスイッチング素子の他方とが直列に接続して形成され、前記第２の直列回路と前記２つのスイッチング素子の他方との接続中点が前記モータに接続されている場合において、
複数の前記直列回路のうち前記特定のスイッチング素子を選択した場合において、
前記特定のスイッチング素子以外の残余のスイッチング素子をオフ状態とし、前記特定のスイッチング素子をオフ状態からオン状態に切り替えたときに、前記電流センサにより第１の電流値を測定し、
前記第１の電流値に基づいて前記特定のスイッチング素子の異常の有無を判定し、
複数の前記直列回路のうち、前記特定のスイッチング素子以外のスイッチング素子のいずれかを選択した場合において、
複数の前記直列回路において選択したスイッチング素子以外の残余のスイッチング素子をオフ状態とし、選択したスイッチング素子をオフ状態からオン状態に切り替えたときに、前記電流センサにより第２の電流値を測定し、
前記第２の電流値に基づいて選択したスイッチング素子の異常の有無を判定し、
前記特定のスイッチング素子の異常の有無を判定するための前記第１の電流値の判定閾値と、前記特定のスイッチング素子以外に選択したスイッチング素子の異常の有無を判定するための前記第２の電流値の判定閾値と、が互いに異なるように設定する請求項１に記載の電力変換装置の異常判定方法。
【請求項７】
２つのスイッチング素子が直列に接続された直列回路がバッテリに対して複数並列に接続され、前記直列回路において前記２つのスイッチング素子のうちの一方と他方との接続中点がモータに接続された電力変換装置と、
前記２つのスイッチング素子の動作を制御することで前記バッテリと前記モータとの間で電力の授受を行う制御部と、を備える電力変換装置の異常判定システムであって、
前記制御部は、
複数の前記直列回路から１つのスイッチング素子を選択し、
複数の前記直列回路において選択したスイッチング素子以外の残余のスイッチング素子をオフ状態とし、
選択したスイッチング素子をオフ状態からオン状態としたときに、複数の前記直列回路又は前記モータに流れる電流値を測定し、
前記電流値に基づいて選択したスイッチング素子の異常の有無を判定する電力変換装置の異常判定システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換装置の異常判定方法、及び電力変換装置の異常判定システムに関する。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、モータのコイルに流れる相電流を検出し、検出した相電流からインバータ（電力変換装置）の異常判定を行う技術を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００４－２１５３２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１では、モータを駆動するためコイルに供給している電流値を検出する構成であるため、モータを駆動（回転）していない場合には電力変換装置の異常判定を実行できない。
【０００５】
本発明は、モータを回転させることなく電力変換装置の異常判定が可能な電力変換装置の異常判定方法、及び電力変換装置の異常判定システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による電力変換装置の異常判定方法は、２つのスイッチング素子が直列に接続された直列回路がバッテリに対して複数並列に接続され、直列回路において２つのスイッチング素子のうちの一方と他方との接続中点がモータに接続され、２つのスイッチング素子の動作を制御することでバッテリとモータとの間で電力の授受を行う電力変換装置の異常判定方法である。この異常判定方法では、複数の前記直列回路から１つのスイッチング素子を選択する。そして、複数の直列回路において選択したスイッチング素子以外の残余のスイッチング素子をオフ状態とし、選択したスイッチング素子をオフ状態からオン状態に切り替えたときに複数の直列回路又はモータに流れる電流値を測定し、電流値に基づいて選択したスイッチング素子の異常の有無を判定する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、選択したスイッチング素子に異常がなければスイッチング素子等に含まれる寄生容量を介して電流が流れ、異常があれば電流は流れないので、その差を利用して異常の有無を検知できる。また、寄生容量を介して流れる電流は非常に小さいのでモータを回転させることはない。よって、モータを回転させることなくスイッチング素子の異常の有無を判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図１は、第１実施形態の電力変換装置の異常判定システムの概略図である。
図２は、第１実施形態の電力変換装置の異常判定システムの全体制御フローである。
図３は、スイッチング素子（Ｔｒ１）をオン状態に設定し、スイッチング素子（Ｔｒ２－Ｔｒ６）をオフ状態に設定したときに寄生状態を介して流れる電流を示す図である。
図４は、図３の状態でスイッチング素子（Ｔｒ１）をオフ状態に設定したときの状態を示す図である。
図５は、第１実施形態の電力変換装置の異常判定システムのオープン異常判定の制御フローである。
図６は、第１実施形態の電力変換装置の異常判定システムのオープン異常判定の制御フローの変形例である。
図７は、第１実施形態の電力変換装置の異常判定システムのタイムチャートであってスイッチング素子に異常がない場合を示す図である。
図８は、第１実施形態の電力変換装置の異常判定システムのタイムチャートであってスイッチング素子に異常がある場合を示す図である。
図９は、第２実施形態の電力変換装置の異常判定システムにおいて、図５の状態でスイッチング素子（Ｔｒ１）をオフ状態に設定し、その直後にスイッチング素子（Ｔｒ２）をオン状態に設定したときに寄生容量を介して流れる電流を示す図である。
図１０は、第２実施形態の電力変換装置の異常判定システムの異常判定制御フロー（前段）である。
図１１は、第２実施形態の電力変換装置の異常判定システムの異常判定制御フロー（後段）である。
図１２は、第２実施形態の電力変換装置の異常判定システムのタイムチャートであってスイッチング素子（Ｔｒ１、Ｔｒ２）に異常がない場合を示す図である。
図１３は、第２実施形態の電力変換装置の異常判定システムのタイムチャートであってスイッチング素子（Ｔｒ１）に異常がありスイッチング素子（Ｔｒ２）に異常がない場合を示す図である。
図１４は、第２実施形態の電力変換装置の異常判定システムのタイムチャートであってスイッチング素子（Ｔｒ１、Ｔｒ２）に異常がある場合を示す図である。
図１５は、第３実施形態の電力変換装置の異常判定システムの概略図である。
図１６は、スイッチング素子（Ｔｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３、Ｔｒ４、Ｔｒ５、Ｔｒ６）をそれぞれ選択してオン状態に設定したときに電流センサ（Ａ１）が検出する電流を示す。
図１７は、第３実施形態の電力変換装置の異常判定システムの異常判定制御フローである。
図１８は、第３実施形態の電力変換装置の異常判定システムの変形例の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【００１０】
［第１実施形態］
図１は、第１実施形態の電力変換装置（インバータ３）の異常判定システムの概略図である。第１実施形態の電力変換装置の異常判定システムは、バッテリ１、リレー２、インバータ３（電力変換装置）、モータ４、平滑コンデンサ５、電流センサ６、磁極位置検出センサ７、電圧センサ８、ゲート駆動回路９、モータコントローラ１０、車両コントローラ１１により構成され、電動車両（又はハイブリッド車両）に搭載される。
（【００１１】以降は省略されています）

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