JPH06233402A - 電気自動車の駆動制御回路 - Google Patents

電気自動車の駆動制御回路

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JPH06233402A
JPH06233402A JP5012457A JP1245793A JPH06233402A JP H06233402 A JPH06233402 A JP H06233402A JP 5012457 A JP5012457 A JP 5012457A JP 1245793 A JP1245793 A JP 1245793A JP H06233402 A JPH06233402 A JP H06233402A
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JP
Japan
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switch
abnormality
circuit
signal
control circuit
Prior art date
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Pending
Application number
JP5012457A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazunori Najima
一記 名嶋
Kenichi Sofue
健一 祖父江
Akira Kato
晃 加藤
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Toyota Industries Corp
Original Assignee
Toyoda Automatic Loom Works Ltd
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0023Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • B60L3/003Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train relating to inverters

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】電力用半導体スイッチング素子の故障を高感度
かつ速やかに検出可能な三相インバータ回路形式の電気
自動車の駆動制御回路を提供する 【構成】三相インバータ回路2はバッテリ3から給電さ
れて三相交流電圧を合成して三相モータ1に給電する。
コントローラ(制御回路)5は三相インバータ回路の6
個の電力用半導体スイッチング素子(スイッチ)21〜
26の制御端子に制御電圧を出力し、断続制御する。コ
ントローラ(異常検出回路)5は6個のスイッチ異状検
出部からなり、各スイッチ異状検出部は、各スイッチ2
1〜26の両主端間の電位差を検出し、検出した各電位
差に基づいて各スイッチの異常を個別に検出する。三相
インバータ回路2の全体電流の過大ではなく、各スイッ
チの過大を個別に検出するので、高精度かつ素早くスイ
ッチ異常を検出できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電気自動車の駆動制御回
路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、バッテリ駆動のフォークリフトな
どの電気自動車の駆動制御回路として、三相交流電圧を
三相モータに給電する三相インバータ回路と、この三相
インバータ回路を制御する制御回路とを備えるものが知
られている。この三相インバータ回路は、バイポーラト
ランジスタ、SCR、パワーSIT、トライアック、I
GBTなどの電力用半導体スイッチング素子からなる高
位側のスイッチ及び低位側のスイッチを直列接続して形
成されるインバータを三相分並列接続してなり、前記各
インバータの出力接点が三相モータに給電している。
【0003】そして、各高位側スイッチの高位側の主端
がバッテリの高位側の端子に接続され、各低位側スイッ
チの低位側の主端が接地されている。制御回路は、各ス
イッチの制御端子に順番にオン電圧を供給する。従来、
この種の電気回路において、回路異常対策としては、バ
ッテリと各高位側スイッチの高位側の主端とを接続する
高位側ラインにフューズやノーフューズブレーカなどを
設け、過大電流によりそれらを溶断乃至遮断させて回路
を開放することが一般的である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た三相インバータ回路形式の電気自動車の駆動制御回路
では、スイッチすなわち電力用半導体スイッチング素子
の故障を確実かつ速やかに検出し、対策することが重要
であるが、上記したフューズやノーフューズブレーカな
どでは、各電力用半導体スイッチング素子を流れる全体
電流が基準値以上であるかどうかで作動するため、三相
モータの起動電流などでそれらが作動するのを防止する
ため、この基準値を大きく設定せざるを得ず、高感度か
つ速やかに電力用半導体スイッチング素子の故障を検出
する上で問題があった。
【0005】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、電力用半導体スイッチング素子の故障を高感度か
つ速やかに検出可能な三相インバータ回路形式の電気自
動車の駆動制御回路を提供することを、その解決すべき
課題としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の電気自動車用制
御装置は、それぞれ電力用半導体スイッチング素子から
なる高位側のスイッチ及び低位側のスイッチを直列接続
して形成されるインバータを三相分並列接続してなり、
前記各インバータの出力接点から三相交流電圧を三相モ
ータに給電する三相インバータ回路と、前記各スイッチ
の制御端子へ制御信号を出力する制御回路と、前記三相
インバータ回路の異状を検出する異常検出回路とを備
え、前記異常検出回路は、前記各スイッチの両主端間の
電位差を検出し、検出した各電位差に基づいて前記各ス
イッチの異常を個別に検出して異常信号を出力する6個
のスイッチ異状検出部を備えることを特徴としている。
【0007】好適な態様において、前記各スイッチ異常
検出部は、異状を検出した前記スイッチの制御端子への
制御信号を遮断するものである。好適な態様において、
前記スイッチ異常検出部は、前記スイッチにオン信号が
入力され、かつ、前記各スイッチの両主端間の電位差が
所定レベルを超過する場合に、前記異状信号を出力する
ものである。
【0008】好適な態様において、前記異常検出回路
は、前記各スイッチ異常検出部から出力される前記各異
状信号の連合信号を外部に出力する連合信号出力部を備
える。
【0009】
【作用及び発明の効果】三相インバータ回路はバッテリ
から給電されて三相交流電圧を合成して三相モータに給
電する。制御回路は三相インバータ回路を構成する6個
の電力用半導体スイッチング素子(スイッチ)の制御端
子に制御電圧を出力し、これらスイッチを断続制御す
る。
【0010】本発明の特徴をなす異常検出回路は6個の
スイッチ異状検出部からなり、各スイッチ異状検出部
は、各スイッチの両主端間の電位差を検出し、検出した
各電位差に基づいて各スイッチの異常を個別に検出す
る。以上説明したように本発明の電気自動車の駆動制御
回路は、三相インバータ回路を構成する各電力用半導体
スイッチング素子個々の異常を個別に検出する6個のス
イッチ異状検出部を備えているので、三相インバータ回
路の全体電流の過大ではなく、各電力用半導体スイッチ
ング素子の通電電流過大を検出することができ、過大か
どうかを決定する基準値をより厳密に設定することがで
き、高精度かつ素早く電力用半導体スイッチング素子の
異常を検出し、その対策を取ることができる。
【0011】
【実施例】本発明の電気自動車用制御装置の一実施例を
図1に示す。図1において、1は電気自動車の走行用三
相モータであって、ステータコア(図示せず)に巻装さ
れたY形の三相コイル11を有している。2は三相イン
バータ回路であって、それぞれ電力用半導体スイッチン
グ素子(ここではIGBT)からなる高位側スイッチ2
1〜23と低位側スイッチ24〜26とからなり、高位
側スイッチ21と低位側スイッチ24とがU相のインバ
ータを構成し、高位側スイッチ22と低位側スイッチ2
5とがV相のインバータを構成し、高位側スイッチ23
と低位側スイッチ26とがW相のインバータを構成して
いる。
【0012】高位側スイッチ21〜23の高位側の主端
はバッテリ3の高位側の端子に接続され、低位側スイッ
チ24〜26の低位側の主端は接地され、各インバータ
の出力接点は、それぞれY形の三相コイル11の各端子
U、V、Wに接続されている。4は走行制御用のマイク
ロコンピュータであり、そのI/Oインターフェイス
は、本実施例の特徴をなすコントローラ(本発明でいう
制御回路及び異常検出回路を構成する)5を介して三相
インバータ回路2と接続されている。更に説明すると、
コントローラ5は、全スイッチ21〜26のエミッタ及
びコレクタ(本発明でいう両主端)の電位を検出し、各
スイッチ21〜26のエミッタ/コレクタ間の電位の異
常を検出して異常信号Sをマイクロコンピュータ4に出
力する。また、コントローラ5は、マイクロコンピュー
タ4から6個のパルス信号G1〜G6を受取り、このパ
ルス信号を各スイッチ21〜26のゲート(制御端子)
に制御電圧G1’〜G6’として出力する。
【0013】コントローラ5のブロック回路図を図2に
示す。コントローラ5は、全く同一構成の6個のサブコ
ントローラ51〜56とナンド回路57とからなる。サ
ブコントローラ51は、コンパレータa、b、ナンド回
路c,アンド回路dからなる。以下、このサブコントロ
ーラ51の動作を説明する。
【0014】コンパレータaは、マイコン4から入力さ
れるスイッチ21用の制御電圧G1と所定の基準電圧V
ref1(ここでは+5Vに設定されている)とを比較
し、G1が基準電圧Vref1を超えれば制御電圧G1
がオン電圧となったものとしてハイレベルHを出力す
る。コンパレータbは、スイッチ21のコレクタ電圧V
1と所定の基準電圧Vref2とを比較し、V1が基準
電圧Vref2を超えればコレクタ電圧V1が大となっ
たとしてハイレベルHを出力する。なおここで、基準電
圧Vref2は、スイッチ21のエミッタ電圧V7を内
部接地電位とするサブコントローラ51の内部で発生さ
れる基準電圧であって、エミッタ電圧V7を0Vとした
場合に+5Vに設定されている。
【0015】ナンド回路cは、コンパレータa、bの論
理積信号からなる異常信号S1を出力する。したがっ
て、異常信号S1は、制御電圧G1がオン電圧となり、
かつ、スイッチ21のエミッタ/コレクタ間の電圧降下
が+5V以上の場合にのみローレベル(異常状態)とな
る。アンド回路dは、コンパレータaの出力信号とナン
ド回路cの出力との論理積信号からなる制御電圧G1’
をスイッチ21のゲートに出力する。したがって、制御
電圧G1’は、ナンド回路cの出力がハイレベル(正常
状態)すなわちスイッチ21のエミッタ/コレクタ間の
電圧降下が+5V以下の場合にのみ、コンパレータaの
出力信号を制御電圧G1’としてスイッチ21のゲート
に出力し、スイッチ21を断続可能とする。すなわち、
アンド回路dは、インタロック機能を果たす。
【0016】今、スイッチ24のエミッタ/コレクタ間
が短絡状態となると、スイッチ21をオンすると、スイ
ッチ21のエミッタ/コレクタ間に大電流が流れ、スイ
ッチ21も破壊され、その結果、バッテリ3は短絡した
スイッチ21、24により完全に短絡状態となってしま
う。本実施例では、スイッチ21のエミッタ/コレクタ
間の上記電流増大をエミッタ/コレクタ間の電圧降下が
基準値以上となるかどうかにより判別し、基準値以上と
なれば異常状態発生として異常信号S1を出力するとと
もに、スイッチ21のゲートへのオン電圧(ハイレベル
電圧)の出力を遮断し、上記短絡電流を遮断してしま
う。
【0017】したがって、バッテリ3から流出する電流
全体の大小を検出する場合には、各インバータ電流のオ
ーバーラップ(しばしば発生する)などにより正常な電
流値がスイッチ21〜26のどれか一個の正常な電流値
より大きいために基準電流値すなわち異常/正常判別用
のしきい値を大きく設定せねばならないが、本実施例の
ように、各スイッチ21〜26個々の過大電流を個別に
検出すれば、電流値が小さい段階で異常を判別でき、高
精度かつ速やかに異常を検出することができる。
【0018】更に本実施例によれば、スイッチ24の短
絡以外の故障、すなわち、スイッチ21がオン電圧印加
にもかかわらず導通しない場合にも同様の原理で検出す
ることができ、異常信号を発することができ、三相モー
タ1のコイルが短絡した場合、スイッチ21や24のゲ
ートとコレクタやエミッタとの間の絶縁不良の場合など
も検出することができ、簡単な回路構成で、異常検出、
スイッチ遮断を行うことができる。
【0019】サブコントローラ52〜56は、サブコン
トローラ51と同一構成であり、ただ、入出力信号だけ
が異なるので、その説明は省略する。各サブコントロー
ラ51〜56から出力される異常信号S1〜S6(ロー
レベル時異常)は、ナンド回路57にてまとめられて三
相インバータ回路2の異常信号Sとしてマイコン4に出
力される。すなわち、ナンド回路57は、異常信号S1
〜S6のどれか一つがローレベル(異常)の場合にハイ
レベル(異常)となる。すなわち本実施例によれば、各
スイッチ21〜26の故障は同種の故障であり、かつ、
どれか一つのスイッチが故障の場合には同じ対応策を取
る必要があるので、異常信号S1〜S6をまとめてマイ
コン4に出力し、マイコン4のI/0インターフェイス
の簡単、小型化を図っている。もちろん、回路構成を変
更すれば、ナンド回路(本発明でいう連合信号出力部)
57をオア回路に変更することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の電気自動車の駆動制御回路の一例を示
す回路図
【図2】図1のコントローラ5のブロック回路図
【符号の説明】
1 三相モータ 2 三相インバータ回路 5 コントローラ(制御回路、異常検出回路) 21〜23 高位側のスイッチ 24〜26 低位側のスイッチ 51〜56 サブコントローラ(スイッチ異状検出部) 57 ナンド回路(連合信号出力部)

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 それぞれ電力用半導体スイッチング素子
    からなる高位側のスイッチ及び低位側のスイッチを直列
    接続して形成されるインバータを三相分並列接続してな
    り、前記各インバータの出力接点から三相交流電圧を三
    相モータに給電する三相インバータ回路と、 前記各スイッチの制御端子へ制御信号を出力する制御回
    路と、 前記三相インバータ回路の異状を検出する異常検出回路
    とを備え、 前記異常検出回路は、前記各スイッチの両主端間の電位
    差を検出し、検出した各電位差に基づいて前記各スイッ
    チの異常を個別に検出して異常信号を出力する6個のス
    イッチ異状検出部を備えることを特徴とする電気自動車
    の駆動制御回路。
  2. 【請求項2】 前記各スイッチ異常検出部は、異状を検
    出した前記スイッチの制御端子への制御信号を遮断する
    ものである請求項1記載の電気自動車の駆動制御回路。
  3. 【請求項3】 前記スイッチ異常検出部は、前記スイッ
    チにオン信号が入力され、かつ、前記各スイッチの両主
    端間の電位差が所定レベルを超過する場合に、前記異状
    信号を出力するものである請求項1記載の電気自動車の
    駆動制御回路。
  4. 【請求項4】 前記異常検出回路は、前記各スイッチ異
    常検出部から出力される前記各異状信号の連合信号を外
    部に出力する連合信号出力部を備える請求項1記載の電
    気自動車の駆動制御回路。
JP5012457A 1993-01-28 1993-01-28 電気自動車の駆動制御回路 Pending JPH06233402A (ja)

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