JP2020058176A - Motor drive system - Google Patents

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大悟 野辺
Daigo Nobe
大悟 野辺
中村 誠
Makoto Nakamura
誠 中村
嵩大 姫野
Takahiro Himeno
嵩大 姫野
隆士 小俣
Takashi Omata
隆士 小俣
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Toyota Motor Corp
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Abstract

To identify a short-circuit fault of an arm in a system in which an open winding motor is driven by two inverters.SOLUTION: In a system in which a single open-winding type motor 10 is driven by two inverters 12 and 14, when a short-circuit fault occurs in the inverter 12, all upper and lower arms of the faulty inverter 12 are turned off, and with respect to the inverter 14 that has not failed, all three phases of the upper arm are turned on or all three phases of the lower arm are turned on, a motor 10 is set to the neutral point connection state, and a circulating current is measured. Then, the arm having a short circuit fault is specified on the basis of the measured circulating current. Therefore, according to the specified short-circuit faulty arm, a switching element of the faulty inverter 12 is set to the neutral point connection state of the motor 10, and the motor 10 is driven by the non-faulty inverter 14 to perform the evacuation traveling.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、2つのインバータを使用して1つのオープン巻き線モータを駆動するモータ駆動システムに関する。   The present invention relates to a motor drive system that drives one open winding motor using two inverters.

特許文献1には、電気自動車であって、インバータの一相または二相の短絡故障が発生した場合に、短絡故障が発生したインバータの上アームおよび下アームをオフし、各アームに流れる循環電流から短絡故障したアームを特定することが示されている。また、特許文献1には、2つのインバータとそれぞれに接続されるモータを有するシステムにおいても同様に短絡故障したアームを特定することが示されている。   Patent Document 1 discloses an electric vehicle, in which, when a one-phase or two-phase short-circuit fault occurs in an inverter, an upper arm and a lower arm of the inverter in which the short-circuit fault has occurred are turned off and a circulating current flowing through each arm To identify the arm that has failed due to a short circuit. Patent Literature 1 discloses that a short-circuited arm is similarly specified in a system having two inverters and motors connected to the respective inverters.

特開2009−278791号公報JP 2009-278791 A

ここで、特許文献1では、モータの自由回転に基づき流れる循環電流を検出することで短絡したアームを特定する。これは、中性点が短絡された交流モータを用いていることを前提とするものであり、オープン巻き線形式の単一のモータを2つのインバータで駆動するシステムでは特許文献1において想定している循環電流は発生しない。このため、オープン巻き線形式の単一のモータを2つのインバータで駆動するシステムにおいて短絡故障したアームを特定したいという要求がある。   Here, in Patent Document 1, a short-circuited arm is specified by detecting a circulating current flowing based on the free rotation of the motor. This is based on the premise that an AC motor whose neutral point is short-circuited is used. In a system in which a single motor of an open winding type is driven by two inverters, it is assumed in Patent Document 1. No circulating current is generated. For this reason, there is a demand for specifying a short-circuited arm in a system in which a single motor of the open winding type is driven by two inverters.

本発明に係るモータ駆動システムは、各々が、上アームおよび下アームの直列接続を複数相有し、直流電力を複数相の交流電力に変換して出力する、2つのインバータと、前記2つのインバータの両方の出力側に接続されるオープン巻き線形式のモータと、前記2つのインバータの上アームおよび下アームのオンオフを制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記2つのインバータにおける少なくとも1つの上アームまたは下アームの短絡故障を検出すると、短絡故障しているアームを含む前記インバータについて、すべてのアームをオフにし、短絡故障していない前記インバータの全相の上アームまたは全相の下アームのいずれかをオンにし、この状態での前記モータの各相電流値を検出し、検出した各相電流に基づいて短絡故障しているアームを特定する。   A motor drive system according to the present invention includes two inverters each having a plurality of phases of series connection of an upper arm and a lower arm, converting DC power into AC power of a plurality of phases and outputting the AC power, and the two inverters. An open winding type motor connected to both output sides of the two inverters, and a control device for controlling on and off of an upper arm and a lower arm of the two inverters, wherein the control device includes at least one of the two inverters. Upon detecting a short-circuit fault of one upper arm or lower arm, for the inverter including the short-circuited arm, all the arms are turned off, and the upper arm or all phases of all the phases of the inverter not having the short-circuit fault are turned off. Turn on one of the lower arms, detect each phase current value of the motor in this state, and detect a short-circuit fault based on the detected phase current. The and has the arm to identify.

また、本発明に係るモータ駆動システムは、各々が、上アームおよび下アームの直列接続を複数相有し、直流電力を複数相の交流電力に変換して出力する、2つのインバータと、前記2つのインバータの両方の出力側に接続されるオープン巻き線形式のモータと、前記2つのインバータの上アームおよび下アームのオンオフを制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記2つのインバータにおける少なくとも1つの上アームまたは下アームの短絡故障を検出すると、短絡故障しているアームを含む前記インバータについて、すべてのアームをオフにし、短絡故障しているアームを含まない前記インバータについて、全相の上アームがオンの状態と全相の下アームがオンの状態を交互に切り換え、この状態での前記モータの各相電流値を検出し、検出した各相電流に基づいて短絡故障しているアームを特定する。   Further, the motor drive system according to the present invention includes two inverters each having a plurality of phases of an upper arm and a lower arm connected in series, converting DC power into a plurality of phases of AC power, and outputting the converted power. An open-winding type motor connected to both outputs of two inverters; and a control device for controlling on and off of an upper arm and a lower arm of the two inverters, wherein the control device includes the two inverters. Detecting a short-circuit fault in at least one of the upper arm and the lower arm in the above-described method, turns off all the arms for the inverter including the short-circuited arm, and turns off all the phases for the inverter not including the short-circuited arm. The state in which the upper arm is ON and the state in which the lower arms of all phases are ON are alternately switched, and the current value of each phase of the motor in this state is changed. Detecting, identifying the arm has the short fault on the basis of the detected phase currents.

前記全相の上アームがオンの状態と前記全相の下アームがオンの状態とのデューティー比は、50%であるとよい。   The duty ratio between the state where the upper arms of all phases are on and the state where the lower arms of all phases are on may be 50%.

制御装置は、短絡故障しているアームを特定した後、前記一方のインバータの短絡故障しているアーム以外の相の上アームまたは下アームであって、短絡したアームと同じ側のアームをすべてオンにするとともに、前記他方のインバータの上アームおよび下アームをオンオフしてモータを駆動するとよい。   After identifying the short-circuited arm, the control device turns on all of the upper arm or lower arm of the one inverter other than the short-circuited arm and on the same side as the short-circuited arm. It is preferable to drive the motor by turning on and off the upper and lower arms of the other inverter.

また、前記2つのインバータはそれぞれ3相のインバータであり、前記モータは3相のモータであるとよい。   The two inverters may be three-phase inverters, and the motor may be a three-phase motor.

本発明によれば、オープン巻き線形式の1つのモータを2つのインバータによって駆動するシステムにおいて、モータを中性点接続状態として、循環電流を計測することで短絡故障しているアームを特定することができる。   According to the present invention, in a system in which one open-winding type motor is driven by two inverters, the motor is set to a neutral point connection state, and a circulating current is measured to identify a short-circuited arm. Can be.

実施形態に係るモータ駆動システムの全体構成を示す図である。It is a figure showing the whole motor drive system composition concerning an embodiment. 制御部の構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a control unit. 第1実施形態に係る短絡故障しているアームの検出を説明するフローチャートである。5 is a flowchart illustrating detection of a short-circuited arm according to the first embodiment. 循環電流の流れを示す図であり、(a)は下アーム全オン、(b)は上アーム全オンの状態を示す。It is a figure which shows the flow of a circulating current, (a) shows the state of a lower arm all ON, (b) shows the state of an upper arm all ON. 第2実施形態に係る短絡故障しているアームの検出を説明するフローチャートである。It is a flow chart explaining detection of an arm with a short circuit fault concerning a 2nd embodiment.

以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。なお、本発明は、ここに記載される実施形態に限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiment described here.

「システム構成」
図1は、一実施形態に係るモータ駆動システムの構成を示す図である。モータ10は永久磁石ロータを有する3相のオープン巻き線モータであり、3相のコイル10u,10v,10wを有している。ここで、モータ駆動システムは車両に搭載され、モータ10は車両走行の駆動力および減速時の回生電力を発生するモータジェネレータであることを想定している。また、システムを搭載する車両は、例えば電気自動車(EV)、ハイブリッド自動車(HV)であり、ハイブリッド自動車は、エンジンを搭載するとよい。
"System configuration"
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a motor drive system according to one embodiment. The motor 10 is a three-phase open winding motor having a permanent magnet rotor, and has three-phase coils 10u, 10v, and 10w. Here, it is assumed that the motor drive system is mounted on a vehicle, and that the motor 10 is a motor generator that generates a driving force for running the vehicle and a regenerative electric power during deceleration. Vehicles on which the system is mounted are, for example, electric vehicles (EV) and hybrid vehicles (HV), and the hybrid vehicle preferably has an engine.

3相のコイル10u,10v,10wの一端には、直流電力を交流電力に変換する第1インバータ12が接続され、3相のコイル10u,10v,10wの他端には、第2インバータ14が接続されている。また、第1インバータ12には、第1コンデンサ16および第1電源18が並列接続され、第2インバータ14には、第2コンデンサ20および第2電源22が並列接続されている。第1および第2電源18,22としては、二次電池が採用されるが、キャパシタなどの蓄電装置や、燃料電池などを採用してもよく、異種電源の組み合わせでもよい。   A first inverter 12 for converting DC power into AC power is connected to one end of the three-phase coils 10u, 10v, 10w, and a second inverter 14 is connected to the other end of the three-phase coils 10u, 10v, 10w. It is connected. A first capacitor 16 and a first power supply 18 are connected in parallel to the first inverter 12, and a second capacitor 20 and a second power supply 22 are connected in parallel to the second inverter 14. As the first and second power supplies 18 and 22, secondary batteries are used, but a power storage device such as a capacitor, a fuel cell, or the like may be used, or a combination of different power supplies may be used.

第1インバータ12、第2インバータ14の構成は同一であり、2つのスイッチング素子が直列接続された3つ(3相)の上下アームを有し、各相の上下アームの中点が対応する相のコイル10u,10v,10wにそれぞれ接続されている。従って、力行の際には、第1電源18からの電力が第1インバータ12を介しモータ10に供給され、回生(発電)の際にはモータ10からの電力が第1インバータ12を介し第1電源18に供給される。また、第2インバータ14、第2電源22もモータ10と同様の電力のやり取りを行う。   The first inverter 12 and the second inverter 14 have the same configuration, have three (three-phase) upper and lower arms in which two switching elements are connected in series, and the midpoint of the upper and lower arms of each phase corresponds to the corresponding phase. Are connected to the coils 10u, 10v, and 10w, respectively. Therefore, at the time of power running, electric power from the first power supply 18 is supplied to the motor 10 via the first inverter 12, and at the time of regeneration (power generation), electric power from the motor 10 is supplied to the first inverter 12 via the first inverter 12. The power is supplied to the power supply 18. Further, the second inverter 14 and the second power supply 22 also exchange power similarly to the motor 10.

スイッチング素子は、IGBTなどのトランジスタと、逆流ダイオードが並列接続されたものであり、上側トランジスタをオンにすることで対応するコイルに向けて電流が流れ、下側トランジスタをオンにすることで対応相のコイルから電流が引き抜かれる。   The switching element is a transistor such as an IGBT and a reverse current diode connected in parallel. When the upper transistor is turned on, current flows toward the corresponding coil, and when the lower transistor is turned on, the corresponding phase is turned on. Current is drawn from the coil.

そして、制御部24は、コンピュータで構成され、電源情報、モータ情報、車両情報などに基づき、第1インバータ12、第2インバータ14のスイッチング信号を作成し、これらのスイッチングを制御する。なお、制御部24は、第1インバータ12用と、第2インバータ14用とを独立して別々に設けてもよい。また、モータ10の各相電流は、電流計26によって検出され、制御部24に供給される。   The control unit 24 is configured by a computer, generates switching signals for the first inverter 12 and the second inverter 14 based on power supply information, motor information, vehicle information, and the like, and controls these switchings. Note that the control unit 24 may separately and separately provide the first inverter 12 and the second inverter 14. Each phase current of the motor 10 is detected by the ammeter 26 and supplied to the control unit 24.

「制御部の構成」
図2には、制御部24の構成が示されている。車両制御部30には、アクセルペダル、ブレーキペダルの操作量、車速など車両走行についての車両情報、モータ10の回転角などのモータ情報が供給される。なお、第1電源18および第2電源22の充電状態(SOC1,SOC2)、温度(T1,T2)などの電源情報や、道路状況や、目的地などのナビゲーション情報なども車両制御部30に供給されるとよい。
"Configuration of control unit"
FIG. 2 shows the configuration of the control unit 24. The vehicle control unit 30 is supplied with vehicle information on vehicle travel such as the operation amounts of an accelerator pedal and a brake pedal, the vehicle speed, and motor information such as the rotation angle of the motor 10. Power supply information such as the state of charge (SOC1, SOC2) and temperature (T1, T2) of the first power supply 18 and the second power supply 22 and navigation information such as road conditions and destinations are also supplied to the vehicle control unit 30. Good to be.

車両制御部30は、アクセルペダル、ブレーキペダルの操作量などから、モータ10の出力要求(目標出力トルク)についてのトルク指令を算出する。   The vehicle control unit 30 calculates a torque command for an output request (target output torque) of the motor 10 from an operation amount of an accelerator pedal, a brake pedal, and the like.

算出されたトルク指令は、モータ制御ブロック32の電流指令生成部34に供給される。電流指令生成部34は、トルク指令に基づいて、モータ10のベクトル制御における目標となる電流指令であるd軸、q軸電流idcom,iqcomを算出する。3相/2相変換部36には、第1コンデンサ16、第2コンデンサ20のコンデンサ電圧VH1,VH2、モータ10のロータ回転角θ、現在の各相電流iu,iv,iwが供給される。3相/2相変換部36は、検出された各相電流iu,iv,iwをd軸、q軸電流id,iqに変換する。電流指令生成部34からの目標となる電流指令(d軸、q軸電流)idcom,iqcomと、3相/2相変換部36からの現在のd軸、q軸電流id,iqは、PI制御部38に供給され、電圧ベクトル(d軸励磁電圧指令vd、q軸トルク電圧指令vq)が算出される。PI制御部38は、P(比例)制御、I(積分)制御などのフィードバック制御により電圧指令(モータ電圧ベクトルV(vd,vq))を算出する。なお、予測制御などのフィードフォワード制御を組み合わせてもよい。   The calculated torque command is supplied to the current command generator 34 of the motor control block 32. The current command generator 34 calculates d-axis and q-axis currents idcom and iqcom, which are target current commands in the vector control of the motor 10, based on the torque command. The three-phase / two-phase converter 36 is supplied with the capacitor voltages VH1, VH2 of the first capacitor 16, the second capacitor 20, the rotor rotation angle θ of the motor 10, and the current phase currents iu, iv, iw. The three-phase / two-phase converter 36 converts the detected phase currents iu, iv, iw into d-axis and q-axis currents id, iq. The target current commands (d-axis and q-axis currents) idcom and iqcom from the current command generator 34 and the current d-axis and q-axis currents id and iq from the three-phase / two-phase converter 36 are controlled by PI. A voltage vector (d-axis excitation voltage command vd, q-axis torque voltage command vq) is calculated. The PI control unit 38 calculates a voltage command (motor voltage vector V (vd, vq)) by feedback control such as P (proportional) control and I (integral) control. Note that feedforward control such as prediction control may be combined.

算出されたモータ電圧ベクトルV(電圧指令vd,vq)は、分配部40に供給される。分配部40は、モータ電圧ベクトルV(電圧指令vd,vq)を、第1インバータ12用の第1インバータ電圧ベクトルV(INV1)(電圧指令vd1,vq1)と、第2インバータ14用の第2インバータ電圧ベクトルV(INV2)(電圧指令vd2,vq2)に分配する。   The calculated motor voltage vector V (voltage commands vd, vq) is supplied to the distribution unit 40. The distribution unit 40 converts the motor voltage vector V (voltage command vd, vq) into a first inverter voltage vector V (INV1) for the first inverter 12 (voltage command vd1, vq1) and a second It is distributed to the inverter voltage vector V (INV2) (voltage commands vd2, vq2).

分配部40からの電圧指令vd1,vq1は2相/3相変換部42に供給され、ここで第1インバータ用の3相の電圧指令Vu1,Vv1,Vw1に変換されて出力され、電圧指令vd2,vq2は、2相/3相変換部44に供給され、ここで第2インバータ用の3相の電圧指令Vu2,Vv2,Vw2に変換されて出力される。なお、電流指令生成部34、3相/2相変換部36、PI制御部38、分配部40、2相/3相変換部42,44がモータ制御ブロック32に含まれる。   The voltage commands vd1 and vq1 from the distribution unit 40 are supplied to a two-phase / three-phase conversion unit 42, where they are converted into three-phase voltage commands Vu1, Vv1, and Vw1 for the first inverter and output. , Vq2 are supplied to a two-phase / 3-phase converter 44, where they are converted into three-phase voltage commands Vu2, Vv2, Vw2 for the second inverter and output. The motor control block 32 includes a current command generator 34, a three-phase / two-phase converter 36, a PI controller 38, a distributor 40, and two-phase / 3-phase converters 42 and 44.

2相/3相変換部42からの第1インバータ用の3相の電圧指令Vu1,Vv1,Vw1は第1インバータ制御部46に供給され、第2インバータ用の3相の電圧指令Vu2,Vv2,Vw2は、第2インバータ制御部48に供給される。第1インバータ制御部46には、ロータ回転角θ、第1コンデンサ電圧(第1インバータ入力電圧)VH1が供給されており、PWMキャリア(三角波)と電圧指令Vu1,Vv1,Vw1の比較によって第1インバータ12におけるスイッチング素子のオン/オフ用のスイッチング信号を生成し、これを第1インバータ12に供給する。第2インバータ制御部48も同様にして、第2インバータ14におけるスイッチング素子のオン/オフ用のスイッチング信号を生成し、これを第2インバータ14に供給する。   The three-phase voltage commands Vu1, Vv1, Vw1 for the first inverter from the two-phase / three-phase conversion unit 42 are supplied to the first inverter control unit 46, and the three-phase voltage commands Vu2, Vv2, for the second inverter. Vw2 is supplied to the second inverter control unit 48. The first inverter control unit 46 is supplied with a rotor rotation angle θ and a first capacitor voltage (first inverter input voltage) VH1. The first inverter control unit 46 compares the PWM carrier (triangular wave) with the voltage commands Vu1, Vv1, and Vw1 to make the first. A switching signal for turning on / off the switching element in the inverter 12 is generated and supplied to the first inverter 12. Similarly, the second inverter control unit 48 generates a switching signal for turning on / off the switching element in the second inverter 14 and supplies the switching signal to the second inverter 14.

このようにして、制御部24からの信号によって、第1インバータ12、第2インバータ14のスイッチングが制御され、これらの出力が合計された電流でモータ10が駆動される。   In this way, the switching of the first inverter 12 and the second inverter 14 is controlled by the signal from the control unit 24, and the motor 10 is driven by the current obtained by summing the outputs of these.

「短絡故障しているアームの特定」
<第1実施形態>
ここで、第1および第2インバータ12,14の中の一方のインバータにおいて、アームを構成するスイッチング素子の短絡故障が発生した場合の短絡故障しているアームの検出について、図3に基づいて説明する。
"Identification of arm with short-circuit failure"
<First embodiment>
Here, in one of the first and second inverters 12 and 14, detection of a short-circuited arm when a short-circuit failure of a switching element forming the arm occurs will be described with reference to FIG. I do.

まず、スイッチング素子に短絡故障が発生したことを検出する(S11)。第1インバータ12,14の各アームのスイッチング素子へのスイッチング信号と、各電流計で検出した電流値と、に基づいて無通電状態を判定する。一般的に、インバータは、直列接続している上下アームのスイッチング素子が同時にオンとならないように、オン時の立ち上がり特性に遅れを持たせている。このため、低回転時、かつ、正常にスイッチング素子が作動する場合においては、無通電状態を検出することができる。一方、短絡故障が発生すると、無通電状態が発生しなくなり、これによって短絡故障を検出することができる。   First, it is detected that a short circuit fault has occurred in the switching element (S11). The non-energized state is determined based on a switching signal to a switching element of each arm of the first inverters 12 and 14 and a current value detected by each ammeter. In general, the inverter has a delay in the on-rise characteristic so that the switching elements of the upper and lower arms connected in series are not turned on at the same time. For this reason, at the time of low rotation and when the switching element operates normally, the non-energized state can be detected. On the other hand, when a short-circuit fault occurs, the non-energized state does not occur, and thus the short-circuit fault can be detected.

第1インバータ12の短絡故障を検出した場合には、第1インバータ12における上下アームのスイッチング素子をすべてオフにする(S12)。なお、制御部24は、第1インバータ12におけるすべてのアームをオフにする(オフにする指令を発する)が、短絡アームについてはオフにはならない。そして、第2インバータ14における上アームまたは下アームのいずれか一方のすべてのスイッチング素子をオンにする(S13)。なお、上アームまたは下アームの他方のスイッチング素子はすべてオフにする。   When the short-circuit failure of the first inverter 12 is detected, all the switching elements of the upper and lower arms in the first inverter 12 are turned off (S12). The control unit 24 turns off all the arms in the first inverter 12 (issues a command to turn off), but does not turn off the short-circuit arm. Then, all the switching elements of either the upper arm or the lower arm in the second inverter 14 are turned on (S13). Note that all the other switching elements of the upper arm or the lower arm are turned off.

これによって、第2インバータ14の3つの上アームまたは3つの下アームのスイッチング素子がオンになり、モータの3相コイルの端部が第2インバータ14によって短絡され、中性点が接続された構成になる。   As a result, the switching elements of the three upper arms or the three lower arms of the second inverter 14 are turned on, the ends of the three-phase coils of the motor are short-circuited by the second inverter 14, and the neutral point is connected. become.

この状態で、モータ10の自由回転に伴う各相電流を検出することで、短絡故障しているアーム(短絡アーム)を特定する(S14)。すなわち、モータ10の中性点を短絡することで、短絡アームを介し循環電流が流れることになり、特許文献1と同様にして、短絡故障しているアームを特定することができる。例えば、図4(a)に示すように、第1インバータ12のu相の下アームのスイッチング素子が短絡故障し、第2インバータの下アームのすべてをオンした場合には、ロータの自由回転に応じて第1インバータ12のu相から流れ出る電流が第1インバータ12および第2インバータ14のu,w相を流れ最後に第2インバータ14のu相の下側アームを通ってモータ10のu相に戻る循環電流が流れる。また、第2インバータ14の上アームをすべてオンにした場合には、図4(b)に示すように、第2インバータ14の上アームを介し、循環電流が流れる。従って、短絡故障したアームに応じて循環電流の流れが決定されるため、循環電流を計測することで短絡故障したアームを特定することができる。   In this state, an arm having a short-circuit failure (short-circuit arm) is identified by detecting each phase current accompanying free rotation of the motor 10 (S14). That is, by short-circuiting the neutral point of the motor 10, a circulating current flows through the short-circuit arm, and the short-circuited arm can be specified in the same manner as in Patent Document 1. For example, as shown in FIG. 4A, when the switching element of the lower arm of the u-phase of the first inverter 12 is short-circuited and all the lower arms of the second inverter 12 are turned on, the free rotation of the rotor is stopped. Accordingly, the current flowing out of the u phase of the first inverter 12 flows through the u and w phases of the first inverter 12 and the second inverter 14, and finally passes through the lower arm of the u phase of the second inverter 14, and the u phase of the motor 10. A circulating current flows back to. When all the upper arms of the second inverter 14 are turned on, a circulating current flows through the upper arm of the second inverter 14 as shown in FIG. Therefore, since the flow of the circulating current is determined according to the arm having the short-circuit failure, the arm having the short-circuit failure can be specified by measuring the circulating current.

なお、下アームのスイッチング素子が短絡故障した場合には、モータ10から引き抜く側の電流が流れ、上アームのスイッチング素子が短絡故障した場合には、モータ10へ向いて電流が流れる。このため、電流の方向から上下アームのいずれが短絡しているかを判定できる。また、他相のアームが短絡した場合にも同様の循環電流が流れるため、同様に短絡故障したアームを特定することができる。なお、この循環電流による短絡故障しているアームの特定は、特許文献1に記載の手法をそのまま利用することができ、例えば2相、3相短絡についても、全3相の電流値が一定値を超えているか、2相の電流値が一定値を超えているか、などの判定によって短絡故障しているアームを特定することができる。   In addition, when the switching element of the lower arm has a short-circuit failure, a current drawn from the motor 10 flows, and when the switching element of the upper arm has a short-circuit failure, a current flows toward the motor 10. Therefore, it is possible to determine which of the upper and lower arms is short-circuited from the direction of the current. Further, even when the arm of the other phase is short-circuited, the same circulating current flows, so that the short-circuited arm can be similarly specified. The method described in Patent Document 1 can be used as it is to identify the arm having a short-circuit failure due to the circulating current. For example, for a two-phase or three-phase short circuit, the current values of all three phases are constant. , Or the two-phase current value exceeds a certain value, it is possible to identify a short-circuited arm.

このようにして、短絡故障したアームが特定できた場合には、第1インバータ12の短絡故障しているアームと同じ側、すなわち短絡故障したアームが上アームであれば他の上アーム、短絡故障したアームが下アームであれば他の下アームをすべてオンにする(S15)。この例では、第1インバータ12のu相の下アームが短絡故障しているため、第1インバータ12のv,w相の下アームを両方ともオンにする。これによって、第1インバータ12の下側アームがすべてオンとなり、モータ10が中性点接続された状態になり、第2インバータ14のスイッチングによってモータ10を駆動することができる。   In this way, when the short-circuited arm can be identified, if the short-circuited arm of the first inverter 12 is on the same side, that is, if the short-circuited arm is the upper arm, the other upper arm, the short-circuited arm If the performed arm is the lower arm, all other lower arms are turned on (S15). In this example, since the lower arm of the u-phase of the first inverter 12 is short-circuited, both the lower arms of the v and w phases of the first inverter 12 are turned on. As a result, all the lower arms of the first inverter 12 are turned on, the motor 10 is connected to the neutral point, and the motor 10 can be driven by the switching of the second inverter 14.

そこで、第2インバータ14を用いて、退避走行を実施する(S16)。退避走行によって、サービス工場まで移動し、ここにおいて修理を受ける。この際、短絡故障しているアームがわかっているので、修理も容易になる。   Then, the evacuation traveling is performed using the second inverter 14 (S16). By evacuation, the vehicle moves to the service factory where it is repaired. At this time, since the arm having the short-circuit failure is known, the repair becomes easy.

なお、上述の説明では、第1インバータ12において短絡故障が生じた場合について説明したが、第2インバータ14において短絡故障が生じた場合にも同様の処理が行える。   In the above description, the case where the short-circuit fault occurs in the first inverter 12 has been described. However, the same processing can be performed when the short-circuit fault occurs in the second inverter 14.

<第2実施形態>
図5には、第2実施形態におけるフローチャートを示してある。この第2実施形態において、S21〜S22,S24〜S26は、第1実施形態のS11〜S12,S14〜S16と同一である。そして、S23がS13とは異なっている。S23においては、第2インバータ14において上アームの3相オンと下アームの3相オンを交互に切り換える。
<Second embodiment>
FIG. 5 shows a flowchart in the second embodiment. In the second embodiment, S21 to S22 and S24 to S26 are the same as S11 to S12 and S14 to S16 in the first embodiment. And S23 is different from S13. In S23, the second inverter 14 alternately switches between the upper arm three-phase ON and the lower arm three-phase ON.

ここで、第2インバータ14の上アームの3相オンと下アームの3相オンを切り換えた場合には、図4(a),(b)に示す状態が交互に生起されることになる。従って、モータ10の各相に流れる循環電流についてみれば、第2インバータ14の上アームの3相オンと下アームの3相オンとで変わりはない。そこで、この切り換えを行った状態においても、第1実施形態と同様にモータ10の各相の電流値によって短絡故障しているアームを特定することができる。   Here, when the three-phase ON of the upper arm and the three-phase ON of the lower arm of the second inverter 14 are switched, the states shown in FIGS. 4A and 4B occur alternately. Accordingly, regarding the circulating current flowing through each phase of the motor 10, there is no difference between the three-phase ON of the upper arm of the second inverter 14 and the three-phase ON of the lower arm. Therefore, even in the state where the switching has been performed, the arm having the short-circuit failure can be identified by the current value of each phase of the motor 10 as in the first embodiment.

故障発生前の状態において、3相オンにするスイッチング素子の温度が高い場合、そのスイッチング素子をオンに固定し循環電流を流すと、温度がさらに上昇しスイッチング素子が過熱状態となり、電流を流す状態を継続できなくなる可能性がある。第2実施形態においては、電流量を低減することができ、スイッチング素子の過熱を抑制することが可能となる。   If the temperature of the switching element that turns on the three phases is high in the state before the occurrence of the fault and the switching element is fixed to ON and a circulating current flows, the temperature further rises and the switching element becomes overheated, causing a current to flow. May not be able to continue. In the second embodiment, the amount of current can be reduced, and overheating of the switching element can be suppressed.

また、スイッチング素子が高温であると、退避走行時において制限が掛かり、退避走行におけるドライバビリティが悪化する。本実施形態によって、スイッチング素子の過熱を防止することで、退避走行時におけるドライバビリティを改善することが可能になる。   Further, when the switching element is at a high temperature, restrictions are imposed during evacuation traveling, and drivability during evacuation traveling deteriorates. According to the present embodiment, it is possible to improve drivability during limp-home running by preventing overheating of the switching element.

ここで、第2インバータ14の上アームの3相オンと下アームの3相オンのデューティー比は50%とするとよい。デューティー比を50%にすることによって、上アームと下アームに流れる循環電流を均等に分配でき、スイッチング素子の過熱を効果的に防止できる。すなわち、第2インバータ14の各アームに流れる電流量は半分になり、スイッチング素子の過熱を防止することができる。   Here, the duty ratio of the three-phase ON of the upper arm of the second inverter 14 and the three-phase ON of the lower arm may be set to 50%. By setting the duty ratio to 50%, the circulating current flowing through the upper arm and the lower arm can be evenly distributed, and overheating of the switching element can be effectively prevented. That is, the amount of current flowing through each arm of the second inverter 14 is halved, and overheating of the switching element can be prevented.

「実施形態の効果」
本実施形態によれば、オープン巻き線形式の1つのモータを2つのインバータによって駆動するシステムにおいて、インバータに短絡故障が発生した場合に、故障したインバータの上下アームのすべてをオフし、故障していないインバータについて上アーム全3相オン、または下アーム全3相オンとして、モータを中性点接続状態として、循環電流を計測する。そして、計測した循環電流に基づいて短絡故障しているアームを特定する。このため、特定された短絡故障しているアームに応じて、故障したインバータのスイッチング素子をモータの中性点接続状態として、故障していないインバータによりモータを駆動して退避走行を実施することができる。
"Effects of the embodiment"
According to the present embodiment, in a system in which one motor of the open winding type is driven by two inverters, when a short-circuit fault occurs in the inverter, all of the upper and lower arms of the faulty inverter are turned off, and the fault occurs. The circulating current is measured by setting the upper arm all three phases ON or the lower arm all three phases ON for the inverter without the motor and setting the motor to the neutral point connection state. Then, the short-circuited arm is specified based on the measured circulating current. For this reason, according to the specified short-circuit faulty arm, the switching element of the faulty inverter is set to the neutral point connection state of the motor, and the non-faulty inverter drives the motor to perform limp-home travel. it can.

また、故障インバータの短絡故障しているアームの特定に際し、故障していないインバータの循環電流が流れるスイッチング素子を切り換えることで、循環電流を流して短絡故障しているアームを検出するときのスイッチング素子の過熱を防止することが可能となる。   Further, when the short-circuited arm of the faulty inverter is specified, the switching element through which the circulating current of the non-failure inverter flows is switched, so that the circulating current flows to detect the short-circuited arm. Can be prevented from overheating.

10 モータ、10u,10v,10w コイル、12 第1インバータ、14 第2インバータ、16 第1コンデンサ、18 第1電源、20 第2コンデンサ、22 第2電源、24 制御部、26 電流計、30 車両制御部、32 モータ制御ブロック、34 電流指令生成部、36 3相/2相変換部、38 PI制御部、40 分配部、42,44 2相/3相変換部、46 第1インバータ制御部、48 第2インバータ制御部。
Reference Signs List 10 motor, 10u, 10v, 10w coil, 12 first inverter, 14 second inverter, 16 first capacitor, 18 first power source, 20 second capacitor, 22 second power source, 24 control unit, 26 ammeter, 30 vehicle Control unit, 32 motor control block, 34 current command generation unit, 36 3-phase / 2-phase conversion unit, 38 PI control unit, 40 distribution unit, 42,44 2-phase / 3-phase conversion unit, 46 first inverter control unit, 48 Second inverter control unit.

Claims (5)

各々が、上アームおよび下アームの直列接続を複数相有し、直流電力を複数相の交流電力に変換して出力する、2つのインバータと、
前記2つのインバータの両方の出力側に接続されるオープン巻き線形式のモータと、
前記2つのインバータの上アームおよび下アームのオンオフを制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
前記2つのインバータにおける少なくとも1つの上アームまたは下アームの短絡故障を検出すると、短絡故障しているアームを含む一方の前記インバータについて、すべてのアームをオフにし、
短絡故障していない他方の前記インバータの全相の上アームまたは全相の下アームのいずれかをオンにし、
この状態での前記モータの各相電流値を検出し、検出した各相電流に基づいて短絡故障しているアームを特定する、
モータ駆動システム。
Two inverters each having a plurality of phases of series connection of an upper arm and a lower arm, converting DC power into AC power of a plurality of phases and outputting the AC power,
An open winding type motor connected to both outputs of the two inverters,
A control device for controlling on and off of an upper arm and a lower arm of the two inverters;
With
The control device includes:
Upon detecting a short-circuit failure of at least one upper arm or lower arm in the two inverters, turning off all arms for one of the inverters including the short-circuited arm;
Turning on either the upper arm or the lower arm of all phases of the other inverter that is not short-circuited,
Detecting each phase current value of the motor in this state, and identifying a short-circuited arm based on the detected phase currents,
Motor drive system.
各々が、上アームおよび下アームの直列接続を複数相有し、直流電力を複数相の交流電力に変換して出力する、2つのインバータと、
前記2つのインバータの両方の出力側に接続されるオープン巻き線形式のモータと、
前記2つのインバータの上アームおよび下アームのオンオフを制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
前記2つのインバータにおける少なくとも1つの上アームまたは下アームの短絡故障を検出すると、短絡故障しているアームを含む一方の前記インバータについて、すべてのアームをオフにし、
短絡故障しているアームを含まない他方の前記インバータについて、全相の上アームがオンの状態と全相の下アームがオンの状態を交互に切り換え、
この状態での前記モータの各相電流値を検出し、検出した各相電流に基づいて短絡故障しているアームを特定する、
モータ駆動システム。
Two inverters each having a plurality of phases of series connection of an upper arm and a lower arm, converting DC power into AC power of a plurality of phases and outputting the AC power,
An open winding type motor connected to both outputs of the two inverters,
A control device for controlling on and off of an upper arm and a lower arm of the two inverters;
With
The control device includes:
Upon detecting a short-circuit failure of at least one upper arm or lower arm in the two inverters, turning off all arms for one of the inverters including the short-circuited arm;
Regarding the other inverter that does not include the short-circuited arm, the upper arm of all phases is alternately switched on and the lower arm of all phases is alternately switched on,
Detecting each phase current value of the motor in this state, and identifying a short-circuited arm based on the detected phase currents,
Motor drive system.
請求項2に記載のモータ駆動システムであって、
前記全相の上アームがオンの状態と前記全相の下アームがオンの状態とのデューティー比は、50%である、
モータ駆動システム。
The motor drive system according to claim 2, wherein
The duty ratio between the state where the upper arm of all phases is on and the state where the lower arm of all phases is on is 50%.
Motor drive system.
請求項1〜3のいずれか1つに記載のモータ駆動システムであって、
前記制御装置は、
短絡故障しているアームを特定した後、
前記一方のインバータの短絡故障しているアーム以外の相の上アームまたは下アームであって、短絡したアームと同じ側のアームをすべてオンにするとともに、
前記他方のインバータの上アームおよび下アームをオンオフして前記モータを駆動する、
モータ駆動システム。
It is a motor drive system according to any one of claims 1 to 3,
The control device includes:
After identifying the short-circuited arm,
The upper arm or lower arm of the phase other than the short-circuited arm of the one inverter, and all the arms on the same side as the short-circuited arm are turned on,
Driving the motor by turning on and off an upper arm and a lower arm of the other inverter;
Motor drive system.
請求項1〜4のいずれか1つに記載のモータ駆動システムであって、
前記2つのインバータはそれぞれ3相のインバータであり、
前記モータは3相のモータである、
モータ駆動システム。
The motor drive system according to claim 1, wherein:
The two inverters are three-phase inverters, respectively.
The motor is a three-phase motor;
Motor drive system.
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