JP2018019526A

JP2018019526A - Power conversion device

Info

Publication number: JP2018019526A
Application number: JP2016148767A
Authority: JP
Inventors: 航中山; Wataru Nakayama
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2016-07-28
Filing date: 2016-07-28
Publication date: 2018-02-01
Anticipated expiration: 2036-07-28
Also published as: JP6720754B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power conversion device for detecting a failure of a current sensor while inhibiting a product cost from being increased.SOLUTION: A power conversion device 2 disclosed in the specification includes a controller 50 for performing control so as to make a transistor 6b on the high potential side of a second voltage converter of two voltage converters be in an ON state and make all of the remaining transistors 6a, 7a, 7b be in an OFF state to form a current path shown by a broken line, so that current having a predetermined current value flows through current sensors 10a, 10b. The controller 50, when a difference between respective measured values output by the two current sensors 10a, 10b exceeds a predetermined threshold, determines that at least one of the two current sensors 10a, 10b is out of order. Thereby, no other current sensor other than the two current sensors 10a, 10b, a target of failure determination, is required to provide. Therefore, failure detection of the current sensors is performed while inhibiting a product cost from being increased by providing another current sensor.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本明細書が開示する技術は、双方向に電圧変換可能な２個の電圧コンバータを有する電力変換装置に関する。 The technology disclosed in the present specification relates to a power conversion apparatus having two voltage converters capable of bidirectional voltage conversion.

複数の昇圧回路（電圧コンバータ）を有する電力変換装置として、例えば、下記特許文献１に開示される電動車用電力変換システムがある。このシステムでは、夫々の昇圧回路に故障が生じているか否かを故障検知部により検知するために、各昇圧回路の入力側に電流検出部（電流センサ）を設けている。故障検知部は、夫々の昇圧回路の電流検出部から得られた電流値（各昇圧回路のリアクトルを流れる電流値）に基づいて、各昇圧回路が故障しているか否かを検知する。 As a power conversion device having a plurality of booster circuits (voltage converters), for example, there is a power conversion system for an electric vehicle disclosed in Patent Document 1 below. In this system, a current detection unit (current sensor) is provided on the input side of each booster circuit in order to detect whether or not a failure has occurred in each booster circuit by the failure detection unit. The failure detection unit detects whether or not each booster circuit has failed based on the current value (current value flowing through the reactor of each booster circuit) obtained from the current detection unit of each booster circuit.

特開２０１５−０７３４２３号公報JP, 2015-073423, A

夫々の昇圧回路に設けられる各電流検出部（電流センサ）自体も故障しないとは限らない。各電流検出部の故障を検知するために、さらに別の電流検出部（電流センサ）を設ける構成を採用すると、電流検出部（電流センサ）の数が２倍に増えてしまい製品コストの増加を招く。本明細書は、製品コストの増加を抑制しつつ電流センサの故障を検出する技術を提供する。 Each current detector (current sensor) provided in each booster circuit does not necessarily fail. In order to detect a failure of each current detection unit, if a configuration in which another current detection unit (current sensor) is provided is adopted, the number of current detection units (current sensors) is doubled, resulting in an increase in product cost. Invite. The present specification provides a technique for detecting a failure of a current sensor while suppressing an increase in product cost.

本明細書が開示する電力変換装置では、低電圧側と高電圧側の間で双方向に電圧変換可能な２個の電圧コンバータと、これらの２個の電圧コンバータを制御するコントローラと、を備えている。そして、これらの電圧コンバータは、高電圧側同士が並列に接続されている（２個の電圧コンバータの高電圧側の正極端子同士と負極端子同士が接続されている）。また、２個の電圧コンバータは、夫々、高電圧側の正極端子と負極端子の間に直列接続されている２個のスイッチング素子と、２個のスイッチング素子の夫々に逆並列に接続されているダイオードと、２個のスイッチング素子同士の接続中点と低電圧側の間に接続されているリアクトルと、リアクトルに流れる電流を計測する電流センサと、を備えている。 The power conversion device disclosed in the present specification includes two voltage converters capable of bidirectional voltage conversion between a low voltage side and a high voltage side, and a controller that controls the two voltage converters. ing. In these voltage converters, the high voltage sides are connected in parallel (the high voltage side positive terminals and the negative terminals of the two voltage converters are connected). The two voltage converters are connected in reverse parallel to two switching elements connected in series between the positive terminal and the negative terminal on the high voltage side, respectively. A diode, a reactor connected between the connection middle point of the two switching elements and the low voltage side, and a current sensor for measuring a current flowing through the reactor are provided.

コントローラが、２個の電圧コンバータのうち、一方の電圧コンバータの高電位側のスイッチング素子をオン状態に制御し、残りのスイッチング素子をすべてオフ状態に制御したとき、一方の電圧コンバータの電流センサとリアクトルと高電位側のスイッチング素子、及び、他方の電圧コンバータの高電位側のダイオードとリアクトルと電流センサを経由して電流が流れる電流経路（センサチェック用電流経路）が形成される。このとき、コントローラは、２個の電圧コンバータが夫々備えている２個の電流センサの計測値に所定の閾値を超える差がある場合、２個の電流センサの少なくとも１個が故障していると判定する。 When the controller controls the switching element on the high potential side of one of the two voltage converters to the on state and controls all the remaining switching elements to the off state, the current sensor of one voltage converter A current path (sensor check current path) through which a current flows through the reactor, the high-potential side switching element, the high-potential side diode of the other voltage converter, the reactor, and the current sensor is formed. At this time, the controller determines that at least one of the two current sensors has failed if there is a difference exceeding a predetermined threshold value between the measured values of the two current sensors provided in the two voltage converters. judge.

上記したセンサチェック用電流経路が形成されるとき、２個の電圧コンバータのリアクトルには同じ大きさの電流が流れる。それゆえ、２個の電圧コンバータが夫々備えている２個の電流センサの計測値に所定の閾値を超える差がある場合には、２個の電流センサの少なくとも１個が故障していると判明する。よって、上記構成の電力変換装置は、他の電流センサを設けることによる製品コストの増加を抑制しつつ電流センサの故障を検出することが可能になる。 When the above-described sensor check current path is formed, the same current flows in the reactors of the two voltage converters. Therefore, if the measured values of the two current sensors included in each of the two voltage converters have a difference exceeding a predetermined threshold, it is determined that at least one of the two current sensors has failed. To do. Therefore, the power conversion device having the above configuration can detect a failure of the current sensor while suppressing an increase in product cost due to the provision of another current sensor.

２個の電圧コンバータの低電圧側は、１個のバッテリに並列に接続される場合がある。あるいは、２個の電圧コンバータの低電圧側は、夫々が別個のバッテリに並列に接続される場合がある。前者の場合、他方の電圧コンバータは、リアクトルとバッテリの正極との間の接続を切り離すとともに、リアクトルとバッテリの負極との間を接続するバイパススイッチを備えている。そして、コントローラは、一方の電圧コンバータの高電位側のスイッチング素子をオン状態に制御し、残りのスイッチング素子をすべてオフ状態に制御するとともに、リアクトルをバッテリの正極から切り離し負極に接続するようにバイパススイッチを制御する。そうすることで、上記したセンサチェック用電流経路が形成される。後者の場合は、バイパススイッチを備えずとも、出力電圧が高い方のバッテリの正極から出力電圧の低い方のバッテリの正極へと電流が流れるセンサチェック用電流経路が形成される。前者と後者の夫々の具体例を含む、本明細書が開示する技術の詳細、及び、さらなる改良は、発明の実施の形態で説明する。 The low voltage side of the two voltage converters may be connected in parallel to one battery. Alternatively, the low voltage sides of the two voltage converters may each be connected in parallel to separate batteries. In the former case, the other voltage converter includes a bypass switch that disconnects the connection between the reactor and the positive electrode of the battery and connects the reactor and the negative electrode of the battery. Then, the controller controls the switching element on the high potential side of one voltage converter to the on state, controls all the remaining switching elements to the off state, and bypasses the reactor so that it is disconnected from the positive electrode of the battery and connected to the negative electrode. Control the switch. By doing so, the above-described sensor check current path is formed. In the latter case, a sensor check current path is formed in which a current flows from the positive electrode of the battery having a higher output voltage to the positive electrode of the battery having a lower output voltage without providing a bypass switch. Details of the technology disclosed in this specification, including specific examples of the former and the latter, and further improvements will be described in the embodiments of the invention.

実施例の電力変換装置の回路図である。It is a circuit diagram of the power converter device of an Example. コントローラが実行する電流センサ故障検出処理のフローチャート図である。It is a flowchart figure of the current sensor failure detection process which a controller performs. 実施例の改変例（その１）による電力変換装置の回路図である。It is a circuit diagram of the power converter device by the modification (the 1) of an Example. 実施例の改変例（その２）による電力変換装置の回路図である。It is a circuit diagram of the power converter device by the modification (the 2) of an Example.

図面を参照して実施例の電力変換装置２を説明する。図１に、実施例の電力変換装置２の回路図を示す。電力変換装置２は、例えば、電気自動車に搭載されるものであり、主に、２個の電圧コンバータ１９ａ、１９ｂ、インバータ２０、コントローラ５０などを備えている。電気自動車は走行用のモータ３０（例えば三相交流モータ）を備えている。電力変換装置２は、バッテリ３から供給される直流電力をモータ３０に適した交流電力に変換してモータ３０に供給し得るように構成されている。これにより、運転者がアクセルペダルを踏むと、モータ３０が回転して当該電気自動車が走行する。運転者がブレーキペダルを踏んだときには、モータ３０が発電する。モータ３０がトルクを出力して車両が走行することを「力行」と称し、モータ３０が発電機として発電することを「回生」と称する。回生により生成された電力は「回生電力」と称し、回生電力はバッテリ３を充電するのに使用される。 A power converter 2 according to an embodiment will be described with reference to the drawings. In FIG. 1, the circuit diagram of the power converter device 2 of an Example is shown. The power conversion device 2 is mounted on, for example, an electric vehicle, and mainly includes two voltage converters 19a and 19b, an inverter 20, a controller 50, and the like. The electric vehicle includes a traveling motor 30 (for example, a three-phase AC motor). The power conversion device 2 is configured to convert DC power supplied from the battery 3 into AC power suitable for the motor 30 and supply the AC power to the motor 30. Thus, when the driver steps on the accelerator pedal, the motor 30 rotates and the electric vehicle travels. When the driver steps on the brake pedal, the motor 30 generates power. The fact that the motor 30 outputs torque and the vehicle travels is referred to as “power running”, and that the motor 30 generates power as a generator is referred to as “regeneration”. The electric power generated by the regeneration is referred to as “regenerative electric power”, and the regenerative electric power is used to charge the battery 3.

２個の電圧コンバータを、第１電圧コンバータ１９ａと第２電圧コンバータ１９ｂと称する。第１電圧コンバータ１９ａは、リアクトル５ａ、２個のトランジスタ６ａ、７ａ、２個のダイオード８ａ、９ａ及び電流センサ１０ａを備えている。リアクトル５ａは、その一端が、スイッチ４ａを介して、バッテリ３の正極端子に電気的に接続されており、他端は、電流センサ１０ａに接続されている。また、トランジスタ６ａ及びトランジスタ７ａは、高電圧側の正極端子と負極端子の間に直列に接続されている。なお、高電圧側の負極端子は、低電圧側の負極端子と直接に接続されている。それゆえ、高電圧側の負極端子と低電圧側の負極端子は、以下、「共通負極端子」と称する。トランジスタ６ａ、７ａは、例えば、ＩＧＢＴ（ＩｎｓｕｌａｔｅｄＧａｔｅＢｉｐｏｌａｒＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）である。 The two voltage converters are referred to as a first voltage converter 19a and a second voltage converter 19b. The first voltage converter 19a includes a reactor 5a, two transistors 6a and 7a, two diodes 8a and 9a, and a current sensor 10a. Reactor 5a has one end electrically connected to the positive terminal of battery 3 via switch 4a, and the other end connected to current sensor 10a. Further, the transistor 6a and the transistor 7a are connected in series between the positive terminal and the negative terminal on the high voltage side. The negative terminal on the high voltage side is directly connected to the negative terminal on the low voltage side. Therefore, the negative terminal on the high voltage side and the negative terminal on the low voltage side are hereinafter referred to as “common negative terminals”. The transistors 6a and 7a are, for example, IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors).

本実施例では、トランジスタ６ａのコレクタが高電圧側の正極端子に接続され、トランジスタ７ａのエミッタが共通負極端子に接続されており、トランジスタ６ａのエミッタとトランジスタ７ａのコレクタが互いに接続されている。このトランジスタ６ａとトランジスタ７ａの接続部分を接続中点と称し、この接続中点に電流センサ１０ａを介してリアクトル５ａが接続されている。トランジスタ６ａ、７ａのゲートには、コントローラ５０から配線される制御信号線が夫々接続されており、コントローラ５０から出力されるトランジスタ駆動信号Ａ１、Ａ２によりこれらのスイッチングを制御し得るように構成されている。トランジスタ６ａは接続中点に対して高電位側に位置し、またトランジスタ７ａは接続中点に対して低電位側に位置する。そのため、トランジスタ６ａは上アームトランジスタと称され、またトランジスタ７ａは下アームトランジスタと称されることもある。 In this embodiment, the collector of the transistor 6a is connected to the positive terminal on the high voltage side, the emitter of the transistor 7a is connected to the common negative terminal, and the emitter of the transistor 6a and the collector of the transistor 7a are connected to each other. A connection portion between the transistor 6a and the transistor 7a is referred to as a connection midpoint, and the reactor 5a is connected to the connection midpoint via the current sensor 10a. Control signal lines wired from the controller 50 are connected to the gates of the transistors 6a and 7a, respectively, and are configured to be able to control the switching by transistor drive signals A1 and A2 output from the controller 50. Yes. The transistor 6a is located on the high potential side with respect to the midpoint of connection, and the transistor 7a is located on the low potential side of the midpoint of connection. Therefore, the transistor 6a is sometimes referred to as an upper arm transistor, and the transistor 7a is sometimes referred to as a lower arm transistor.

また、トランジスタ６ａ、７ａには、ダイオード８ａ、９ａが逆並列に接続されている。即ち、トランジスタ６ａには、エミッタからコレクタに向けてダイオード８ａが順方向に並列に接続されており、またトランジスタ７ａにも、エミッタからコレクタに向けてダイオード９ａが順方向に並列に接続されている。ダイオード８ａ、９ａは、トランジスタ６ａやトランジスタ７ａがオン状態からオフ状態に移行する際にリアクトル５ａから、トランジスタ６ａ、７ａに対して逆方向に流れ込む電流を逃がすバイパス経路を構成するものであり、環流ダイオードやフライホイールダイオードと称されることもある。 Further, diodes 8a and 9a are connected in antiparallel to the transistors 6a and 7a. That is, a diode 8a is connected in parallel in the forward direction from the emitter to the collector of the transistor 6a, and a diode 9a is connected in parallel in the forward direction from the emitter to the collector of the transistor 7a. . The diodes 8a and 9a constitute a bypass path for releasing a current flowing in the reverse direction from the reactor 5a to the transistors 6a and 7a when the transistor 6a and the transistor 7a shift from the on state to the off state. Sometimes referred to as a diode or flywheel diode.

第２電圧コンバータ１９ｂも、基本的な構成については、第１電圧コンバータ１９ａと同じである。即ち、第２電圧コンバータ１９ｂは、リアクトル５ｂ、２個のトランジスタ６ｂ、７ｂ、２個のダイオード８ｂ、９ｂ及び電流センサ１０ｂを備えており、これらは、第１電圧コンバータ１９ａを構成する、リアクトル５ａ、トランジスタ６ａ、７ａ、ダイオード８ａ、９ａ、電流センサ１０ａに夫々対応する。そのため、ここでは、第２電圧コンバータ１９ｂの基本的な構成については説明を省略し、第１電圧コンバータ１９ａと異なる構成について説明する。 The basic configuration of the second voltage converter 19b is the same as that of the first voltage converter 19a. That is, the second voltage converter 19b includes a reactor 5b, two transistors 6b and 7b, two diodes 8b and 9b, and a current sensor 10b, which are included in the first voltage converter 19a. , Transistors 6a and 7a, diodes 8a and 9a, and current sensor 10a, respectively. Therefore, description of the basic configuration of the second voltage converter 19b is omitted here, and a configuration different from the first voltage converter 19a will be described.

第２電圧コンバータは、その低電圧側の正極端子（リアクトル５ｂの一端側）が、スイッチ１３を介して、第１電圧コンバータ１９ａの低電圧側の正極端子（リアクトル５ａの一端側）に接続されている。このスイッチ１３は、コントローラ５０から配線される制御信号線が接続されており、コントローラ５０から出力されるスイッチ制御信号Ｓｃによりオンオフを制御され得るように構成されている。また第２電圧コンバータ１９ｂの低電圧側の正極端子（リアクトル５ｂの一端側）と共通負極端子の間に、直列に接続されたスイッチ１４と抵抗１５が接続されている。このスイッチ１４も、コントローラ５０から配線される制御信号線が接続されており、コントローラ５０から出力されるスイッチ制御信号Ｓｄによりオンオフを制御され得るように構成されている。抵抗１５は、後述するように、電流センサ１０ａ、１０ｂの故障判定をする際に、所定の電流経路に流れる電流値を予め決められた値に設定するためのものである。コントローラ５０は、スイッチ１３をオンン状態（接続状態）に制御するとともに、スイッチ１４をオフ状態（解放状態）に制御する場合と、その逆に、スイッチ１３をオフ状態に制御するとともにスイッチ１４をオン状態に制御する場合がある。コントローラ５０は、通常は前者の状態を保持する。前者の状態は、第２電圧コンバータ１９ｂが第１電圧コンバータ１９ａと同一の構成となるとともに、第１電圧コンバータ１９ａと第２電圧コンバータ１９ｂが、バッテリ３とインバータ２０の間に並列に接続されることになる。後者の状態は、後述するように、電流センサ１０ａ、１０ｂの故障診断時に選択される状態である。スイッチ１３とスイッチ１４は、常に、一方がオン状態の場合は他方がオフ状態に制御される。即ち、スイッチ１３、１４は、ペアで制御されるので、これら２個のスイッチをバイパススイッチと総称する場合がある。 In the second voltage converter, the positive terminal on the low voltage side (one end side of the reactor 5b) is connected to the positive terminal on the low voltage side (one end side of the reactor 5a) of the first voltage converter 19a via the switch 13. ing. The switch 13 is connected to a control signal line wired from the controller 50, and is configured so that on / off can be controlled by a switch control signal Sc output from the controller 50. Further, a switch 14 and a resistor 15 connected in series are connected between the positive terminal on the low voltage side of the second voltage converter 19b (one end side of the reactor 5b) and the common negative terminal. The switch 14 is also connected to a control signal line wired from the controller 50, and is configured to be able to be controlled on / off by a switch control signal Sd output from the controller 50. As will be described later, the resistor 15 is used to set a current value flowing in a predetermined current path to a predetermined value when determining the failure of the current sensors 10a and 10b. The controller 50 controls the switch 13 to an on state (connected state) and controls the switch 14 to an off state (released state). Conversely, the controller 50 controls the switch 13 to an off state and turns on the switch 14. There is a case to control to the state. The controller 50 normally maintains the former state. In the former state, the second voltage converter 19b has the same configuration as the first voltage converter 19a, and the first voltage converter 19a and the second voltage converter 19b are connected in parallel between the battery 3 and the inverter 20. It will be. The latter state is a state selected at the time of failure diagnosis of the current sensors 10a and 10b, as will be described later. When one of the switch 13 and the switch 14 is on, the other is controlled to be off. That is, since the switches 13 and 14 are controlled as a pair, these two switches may be collectively referred to as a bypass switch.

これらの２個の電圧コンバータ１９ａ、１９ｂは、低電圧側と高電圧側の間で双方向に電圧変換が可能な電圧コンバータであり、本実施例では、低電圧側及び高電圧側が互いに並列に接続されている（この場合、スイッチ１３はオン状態に制御され、スイッチ１４はオフ状態に制御されている）。即ち、先に述べたように、低電圧側の正極端子がスイッチ４ａを介してバッテリ３の正極端子に接続されており、共通負極端子がスイッチ４ｂを介してバッテリ３の負極端子に接続されている。また２個の電圧コンバータ１９ａ、１９ｂの高電圧側は、インバータ２０に接続されている。そして、夫々の電圧コンバータでバッテリ３の直流電圧を昇圧してインバータ２０に供給する（昇圧動作）。また、インバータ２０から回生電力が入力された場合には、夫々の電圧コンバータで降圧してバッテリ３を充電する（降圧動作）。電圧コンバータ１９ａ、１９ｂは、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータとも称される。バッテリ３は、例えばリチウムイオン電池やニッケル水素電池などの再充電可能バッテリである。 These two voltage converters 19a and 19b are voltage converters capable of bidirectional voltage conversion between the low voltage side and the high voltage side. In this embodiment, the low voltage side and the high voltage side are parallel to each other. Are connected (in this case, the switch 13 is controlled to be on and the switch 14 is controlled to be off). That is, as described above, the positive terminal on the low voltage side is connected to the positive terminal of the battery 3 via the switch 4a, and the common negative terminal is connected to the negative terminal of the battery 3 via the switch 4b. Yes. The high voltage side of the two voltage converters 19 a and 19 b is connected to the inverter 20. Then, each voltage converter boosts the DC voltage of the battery 3 and supplies it to the inverter 20 (boosting operation). When regenerative power is input from the inverter 20, the voltage is stepped down by each voltage converter to charge the battery 3 (step-down operation). The voltage converters 19a and 19b are also referred to as bidirectional DC-DC converters. The battery 3 is a rechargeable battery such as a lithium ion battery or a nickel metal hydride battery.

スイッチ４ａ、４ｂは、例えばシステムメインリレーである。システムメインリレーは、当該電気自動車のメインスイッチ（不図示）と連動しているが、コントローラ５０によるオンオフ制御も可能に構成されている。本実施例では、スイッチ４ａとスイッチ４ｂは、独立してオンオフ制御し得るように構成されている。スイッチ４ａには、コントローラ５０から配線される制御信号線が接続されており、コントローラ５０から出力されるスイッチ制御信号Ｓａによりオンオフを制御され得るように構成されている。スイッチ４ｂも同様に、コントローラ５０から出力されるスイッチ制御信号Ｓｂによりオンオフを制御され得るように構成されている。なお、低電圧側の正極端子と共通負極端子の間や、高電圧側の正極端子と共通負極端子の間には、フィルタ用又は平滑用のコンデンサ１１、１２が夫々接続されている。 The switches 4a and 4b are, for example, system main relays. The system main relay is interlocked with a main switch (not shown) of the electric vehicle, but is configured to be capable of on / off control by the controller 50. In the present embodiment, the switch 4a and the switch 4b are configured to be able to be controlled on and off independently. A control signal line wired from the controller 50 is connected to the switch 4a, and the switch 4a can be controlled to be turned on and off by a switch control signal Sa output from the controller 50. Similarly, the switch 4b can be controlled to be turned on / off by a switch control signal Sb output from the controller 50. Filter or smoothing capacitors 11 and 12 are connected between the low voltage positive terminal and the common negative terminal, and between the high voltage positive terminal and the common negative terminal, respectively.

電流センサ１０ａ、１０ｂは、リアクトル５ａ、５ｂに流れる直流電流値を計測可能に構成される直流電流検出素子である。本実施例では、電流センサ１０ａ、１０ｂは、夫々コントローラ５０に電気的に接続されており、電流センサ１０ａから出力される電流センサ信号Ｉａや、電流センサ１０ｂから出力される電流センサ信号Ｉｂが、コントローラ５０に入力され得るように構成されている。これにより、コントローラ５０は、電流センサ１０ａ、１０ｂが計測した電流値を電流センサ信号Ｉａ、Ｉｂに基づいて取得することが可能になる。電流センサ１０ａ、１０ｂの計測値（リアクトル５ａ、５ｂに流れる電流値）は、夫々の電圧コンバータが昇圧動作や降圧動作を行う際の電流監視などに用いられる。 The current sensors 10a and 10b are DC current detection elements configured to be able to measure a DC current value flowing through the reactors 5a and 5b. In this embodiment, the current sensors 10a and 10b are electrically connected to the controller 50, and the current sensor signal Ia output from the current sensor 10a and the current sensor signal Ib output from the current sensor 10b are It is configured to be input to the controller 50. As a result, the controller 50 can acquire the current values measured by the current sensors 10a and 10b based on the current sensor signals Ia and Ib. The measured values of the current sensors 10a and 10b (current values flowing through the reactors 5a and 5b) are used for current monitoring when each voltage converter performs a step-up operation or a step-down operation.

インバータ２０は、バッテリ３から供給される直流電力をモータ３０（三相交流モータ）に適した、例えば三相交流電力に変換してモータ３０に供給する装置である。本実施例では、このインバータ２０は、直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路を主に備えており、モータ３０のＵ、Ｖ、Ｗの各相に対応してスイッチング制御されるＩＧＢＴなどのスイッチング素子を備えている。本実施例では、インバータ２０は、コントローラ５０から出力される制御信号によりスイッチング素子が制御されて、Ｕ、Ｖ、Ｗの各相に対応した三相交流電力を生成可能に構成されている。 The inverter 20 is a device that converts DC power supplied from the battery 3 into, for example, three-phase AC power suitable for the motor 30 (three-phase AC motor) and supplies it to the motor 30. In the present embodiment, the inverter 20 mainly includes an inverter circuit that converts a DC voltage into an AC voltage, and switching such as an IGBT that is switching-controlled corresponding to each phase of the U, V, and W of the motor 30. It has an element. In this embodiment, the inverter 20 is configured such that the switching element is controlled by a control signal output from the controller 50, and three-phase AC power corresponding to each of U, V, and W phases can be generated.

コントローラ５０は、マイクロコンピュータを中心にＲＡＭ、ＲＯＭあるいはＥＥＰＲＯＭなどの半導体メモリや、入出力インタフェースなどを備えた制御装置である。コントローラ５０は、２個の電圧コンバータ１９ａ、１９ｂの昇圧動作や降圧動作を制御したり、インバータ２０に対してはモータ３０の出力トルクを制御したりする。また、後述するようにスイッチ４ａ、４ｂ、１３、１４を制御して電流センサ１０ａ、１０ｂの故障を検出したりする。そのため、入出力インタフェースには、夫々の電圧コンバータ１９ａ、１９ｂのトランジスタ６ａ、７ａ、６ｂ、７ｂ、スイッチ４ａ、４ｂ、１３、１４、電流センサ１０ａ、１０ｂ、インバータ２０や、モータ３０の回転センサ（不図示）が接続されている。 The controller 50 is a control device including a semiconductor memory such as a RAM, a ROM, or an EEPROM, an input / output interface, and the like centering on a microcomputer. The controller 50 controls the step-up operation and step-down operation of the two voltage converters 19 a and 19 b, and controls the output torque of the motor 30 for the inverter 20. Further, as will be described later, the switches 4a, 4b, 13, and 14 are controlled to detect a failure of the current sensors 10a and 10b. Therefore, the input / output interface includes transistors 6a, 7a, 6b, 7b of the respective voltage converters 19a, 19b, switches 4a, 4b, 13, 14, current sensors 10a, 10b, an inverter 20 and a rotation sensor of the motor 30 ( (Not shown) is connected.

コントローラ５０は、ＲＯＭやＥＥＰＲＯＭに記憶された制御プログラムなどをＲＡＭに展開して処理を実行する。また、後述の電流センサ故障検出処理のプログラムもコントローラ５０のＲＯＭやＥＥＰＲＯＭなどに記憶されている。なお、コントローラ５０は、ＣＡＮやＬＩＮなどの車内ネットワークにも接続されており、運転者によるアクセルペダルの踏み込み量に基づくアクセル開度情報やブレーキペダルの踏み込み量に基づくブレーキ踏量情報などを車内ネットワークを介してリアルタイムに取得可能に構成されている。の、図１では、コントローラ５０を一つの矩形で表しているが、その機能は、複数のマイクロコンピュータが協働して実現される。 The controller 50 executes a process by expanding a control program or the like stored in the ROM or EEPROM into the RAM. In addition, a program for current sensor failure detection processing described later is also stored in the ROM or EEPROM of the controller 50. The controller 50 is also connected to an in-vehicle network such as CAN or LIN, and the accelerator opening information based on the depression amount of the accelerator pedal by the driver, the brake depression amount information based on the depression amount of the brake pedal, etc. It can be obtained in real time via In FIG. 1, the controller 50 is represented by one rectangle, but the function is realized in cooperation with a plurality of microcomputers.

電流センサ１０ａ、１０ｂは、夫々の電圧コンバータ１９ａ、１９ｂが昇圧動作や降圧動作を行う際に必要な情報として、リアクトル５ａ、５ｂに流れる電流値を計測して電流センサ信号Ｉａ、Ｉｂを出力する。そのため、故障などが発生して正常な電流センサ信号Ｉａ、Ｉｂを出力することができない場合には、その異常を検知する必要がある。そこで、本実施例では、コントローラ５０が図２に示す電流センサ故障検出処理を行うことにより、電流センサ１０ａ、１０ｂの異常を検知可能にしている。なお、この処理は、例えば、当該電気自動車のメインスイッチ（不図示）がオン状態にされた直後に実施される所定の故障診断プログラムに組み込まれて実行される。 The current sensors 10a and 10b measure current values flowing through the reactors 5a and 5b and output current sensor signals Ia and Ib as information necessary for the voltage converters 19a and 19b to perform step-up and step-down operations. . Therefore, when a failure or the like occurs and normal current sensor signals Ia and Ib cannot be output, it is necessary to detect the abnormality. Therefore, in this embodiment, the controller 50 detects the abnormality of the current sensors 10a and 10b by performing the current sensor failure detection process shown in FIG. This process is executed by being incorporated into a predetermined failure diagnosis program that is executed immediately after a main switch (not shown) of the electric vehicle is turned on, for example.

図２に示すように、電流センサ故障検出処理では、まずステップＳ２により各スイッチを所定状態に制御する処理が行われる。各スイッチとは、前述したスイッチ４ａ、４ｂ、１３、１４である。本実施例では、コントローラ５０は、スイッチ４ａ、４ｂ、１４をオン状態に制御し、スイッチ１３をオフ状態に制御する。続いてステップＳ３により各トランジスタ６ａ、７ａ、６ｂ、７ｂを所定状態に制御する処理が行われる。本実施例では、コントローラ５０は、トランジスタ６ｂをオン状態に制御し、トランジスタ６ａ、７ａ、７ｂをオフ状態に制御する。 As shown in FIG. 2, in the current sensor failure detection process, first, a process of controlling each switch to a predetermined state is performed in step S2. The switches are the switches 4a, 4b, 13, and 14 described above. In the present embodiment, the controller 50 controls the switches 4a, 4b, and 14 to be on and controls the switch 13 to be off. Subsequently, in step S3, a process for controlling the transistors 6a, 7a, 6b, and 7b to a predetermined state is performed. In the present embodiment, the controller 50 controls the transistor 6b to be on and controls the transistors 6a, 7a, and 7b to be off.

これにより、図１の破線で示すように、バッテリ３の正極端子から、スイッチ４ａ→第１電圧コンバータ１９ａの低電圧側の正極端子→リアクトル５ａ→電流センサ１０ａ→ダイオード８ａ→高電圧側の正極端子→トランジスタ６ｂ→電流センサ１０ｂ→リアクトル５ｂ→第２電圧コンバータ１９ｂの低電圧側の正極端子→スイッチ１４→抵抗１５→共通負極端子→スイッチ４ｂを経由してバッテリ３の負極端子に戻る電流経路（センサチェック用電流経路）が形成される。このとき、リアクトル５ａと５ｂには同じ大きさの電流が流れる。このときの電流値は、例えば、抵抗１５の抵抗値により予め設定されている。電流センサ１０ａ、１０ｂが正常であれば、それら電流センサの計測値は同じ値となる。 As a result, as shown by the broken line in FIG. 1, from the positive terminal of the battery 3, the switch 4a → the positive terminal on the low voltage side of the first voltage converter 19a → the reactor 5a → the current sensor 10a → the diode 8a → the positive terminal on the high voltage side. Terminal → transistor 6b → current sensor 10b → reactor 5b → positive terminal on the low voltage side of the second voltage converter 19b → switch 14 → resistor 15 → common negative terminal → current path returning to the negative terminal of the battery 3 via the switch 4b (Sensor check current path) is formed. At this time, the same current flows through reactors 5a and 5b. The current value at this time is preset by, for example, the resistance value of the resistor 15. If the current sensors 10a and 10b are normal, the measured values of the current sensors are the same value.

ステップＳ４では、各電流センサ１０ａ、１０ｂから電流データを取得する処理が行われる。コントローラ５０は、電流センサ１０ａから出力される電流センサ信号Ｉａと電流センサ１０ｂから出力される電流センサ信号Ｉｂに基づいて、両電流センサ１０ａ、１０ｂの計測値（電流値）を得る。そして、ステップＳ５により各電流値が所定範囲内であるか否かを判定する。 In step S4, processing for acquiring current data from each of the current sensors 10a and 10b is performed. The controller 50 obtains measured values (current values) of both the current sensors 10a and 10b based on the current sensor signal Ia output from the current sensor 10a and the current sensor signal Ib output from the current sensor 10b. In step S5, it is determined whether each current value is within a predetermined range.

例えば、コントローラ５０は、予め設定された所定の上限基準値（所定の閾値）に対して電流センサ１０ａ、１０ｂの計測値（電流値）が夫々超えているか否かや、予め設定された所定の下限基準値（所定の閾値）に対して電流センサ１０ａ、１０ｂの計測値（電流値）が夫々下回っているか否かなどに基づいて判定する。そして、電流センサ１０ａ、１０ｂのうち、少なくとも１個の電流センサの計測値が、所定の上限基準値を超えていたり、所定の下限基準値を下回っていたりする場合には、各計測値は所定範囲内ではないと判定する（Ｓ５：ＮＯ）。また、両方の電流センサ１０ａ、１０ｂの計測値が所定の上限基準値と所定の下限基準値の間に夫々の電流値が入っている場合には、各計測値は所定範囲内であると判定する（Ｓ５：ＹＥＳ）。 For example, the controller 50 determines whether or not the measured values (current values) of the current sensors 10a and 10b exceed a predetermined upper limit reference value (predetermined threshold value) set in advance, or a predetermined predetermined value. The determination is made based on whether or not the measured values (current values) of the current sensors 10a and 10b are lower than the lower limit reference value (predetermined threshold value). When the measured value of at least one of the current sensors 10a and 10b exceeds a predetermined upper limit reference value or falls below a predetermined lower limit reference value, each measured value is predetermined. It is determined that it is not within the range (S5: NO). Further, when the measured values of both current sensors 10a and 10b are between the predetermined upper limit reference value and the predetermined lower limit reference value, it is determined that each measured value is within the predetermined range. (S5: YES).

また、例えば、両電流センサ１０ａ、１０ｂの計測値の差を算出しその差が所定の閾値を超えているか否かに基づいて判定してもよい。この場合は、当該計測値の差が所定の閾値を超えているときには各計測値は所定範囲内ではないと判定し（Ｓ５：ＮＯ）、計測値の差が所定の閾値以下であるときには各計測値は所定範囲内であると判定する（Ｓ５：ＹＥＳ）。この判定方法は、電流センサ１０ａ、１０ｂの夫々の計測値を所定の上限基準値や所定の下限基準値と比較する場合に比べて、簡素なアルゴリズムで構成することができる点に特徴があるが、各計測値が所定範囲内ではないと判定したとき（Ｓ５：ＮＯ）に、故障が疑われる電流センサ１０ａ、１０ｂを特定することが難しい。 Further, for example, the difference between the measured values of the two current sensors 10a and 10b may be calculated and the determination may be made based on whether or not the difference exceeds a predetermined threshold value. In this case, it is determined that each measured value is not within the predetermined range when the difference between the measured values exceeds a predetermined threshold (S5: NO), and each measurement is performed when the measured value difference is equal to or smaller than the predetermined threshold. It is determined that the value is within a predetermined range (S5: YES). This determination method is characterized in that it can be configured with a simple algorithm as compared with the case where each measured value of the current sensors 10a and 10b is compared with a predetermined upper limit reference value and a predetermined lower limit reference value. When it is determined that each measured value is not within the predetermined range (S5: NO), it is difficult to specify the current sensors 10a and 10b suspected of malfunctioning.

ステップＳ５による判定処理により、各計測値が所定範囲内であると判定した場合には（Ｓ５：ＹＥＳ）、電流センサ１０ａ、１０ｂはいずれも正常である蓋然性が高いため、本電流センサ故障検出処理を終える。これに対して、ステップＳ５による判定処理により、各計測値が所定範囲内でないと判定した場合には（Ｓ５：ＮＯ）、電流センサ１０ａ、１０ｂのいずれかに故障が発生している可能性がある。この場合には、ステップＳ６により電流センサの故障情報を出力する処理が行われる。 When it is determined by the determination process in step S5 that each measurement value is within the predetermined range (S5: YES), the current sensor failure detection process is highly likely because the current sensors 10a and 10b are all normal. Finish. On the other hand, when it is determined by the determination process in step S5 that each measurement value is not within the predetermined range (S5: NO), there is a possibility that a failure has occurred in any of the current sensors 10a and 10b. is there. In this case, a process of outputting failure information of the current sensor is performed in step S6.

具体的には、例えば、コントローラ５０は、車内ネットワークで接続されている他のコントローラや上位のコントローラに対して、故障が疑われる電流センサ１０ａ又は電流センサ１０ｂを特定するセンサＩＤと故障内容を表すコードを併せて送信する。これにより、例えば、電流センサ１０ａ、１０ｂを含む電力変換装置２の故障が当該電気自動車のインストルメントパネルに表示される。 Specifically, for example, the controller 50 represents a sensor ID and a failure content for specifying the current sensor 10a or the current sensor 10b suspected of failure with respect to another controller or a higher-level controller connected via the in-vehicle network. Send the code together. Thereby, for example, the failure of the power conversion device 2 including the current sensors 10a and 10b is displayed on the instrument panel of the electric vehicle.

図１の電力変換装置２では、第２電圧コンバータ１９ｂは、リアクトル５ｂとバッテリ３の正極端子との間の接続を切り離すとともに、リアクトル５ｂとバッテリ３の負極との間を接続するバイパススイッチ（スイッチ１３、１４）を備えている。そして、図２のステップＳ２、Ｓ３では、コントローラ５０は、第１電圧コンバータ１９ａの高電位側のトランジスタ６ａをオン状態に制御し、残りのトランジスタ７ａ、６ｂ、７ｂをすべてオフ状態に制御するとともに、第２電圧コンバータ１９ｂのリアクトル５ｂをバッテリ３の正極端子から切り離し負極端子に接続するようにバイパススイッチ（スイッチ１３、１４）を制御する。そうすることで、２個の電圧コンバータ１９ａ、１９ｂの電流センサ１０ａ、１０ｂに同じ大きさの電流が流れるセンサチェック用電流経路が形成される。 In the power conversion device 2 of FIG. 1, the second voltage converter 19 b disconnects the connection between the reactor 5 b and the positive terminal of the battery 3 and also connects a bypass switch (switch) between the reactor 5 b and the negative electrode of the battery 3. 13 and 14). In Steps S2 and S3 of FIG. 2, the controller 50 controls the high-potential side transistor 6a of the first voltage converter 19a to be in an on state and controls all the remaining transistors 7a, 6b, and 7b to be in an off state. The bypass switch (switches 13 and 14) is controlled so that the reactor 5b of the second voltage converter 19b is disconnected from the positive terminal of the battery 3 and connected to the negative terminal. By doing so, a sensor check current path through which the same current flows in the current sensors 10a and 10b of the two voltage converters 19a and 19b is formed.

なお、２個の電圧コンバータが、夫々電圧の異なるバッテリ３、１６に接続されている場合には、図３に示すような回路構成を採ることが可能である。図３に、実施例の改変例（その１）による電力変換装置２ａの回路図を示す。この電力変換装置２ａの場合には、前述したスイッチ１３やスイッチ１４は必要としない代わりに、第２電圧コンバータ１９ｃとバッテリ１６との電気的な接続をオンオフするスイッチ１８ａ、１８ｂが必要になる。このスイッチ１８ａ、１８ｂは、スイッチ４ａ、４ｂと同様に、当該電気自動車のメインスイッチ（不図示）と連動しているシステムメインリレーである。スイッチ１８ａ、１８ｂは、コントローラ５０によるスイッチ制御信号Ｓｅ、Ｓｆによりオンオフ制御可能に構成されている。バッテリ１６は、バッテリ３と同様に、例えばリチウムイオン電池やニッケル水素バッテリなどの再充電可能バッテリである。バッテリ１６の出力電圧ＶＢ２は、バッテリ３の出力電圧ＶＢ１に比べて低い（ＶＢ１＞ＶＢ２）。図３の第１電圧コンバータ１９ａは、図１の第１電圧コンバータ１９ａと同じ構成を有している。 When two voltage converters are connected to the batteries 3 and 16 having different voltages, a circuit configuration as shown in FIG. 3 can be adopted. In FIG. 3, the circuit diagram of the power converter device 2a by the modification (the 1) of an Example is shown. In the case of this power conversion device 2a, the switches 13a and 18b that turn on and off the electrical connection between the second voltage converter 19c and the battery 16 are required instead of the switches 13 and 14 described above. The switches 18a and 18b are system main relays that are linked to a main switch (not shown) of the electric vehicle, similarly to the switches 4a and 4b. The switches 18a and 18b are configured to be able to be turned on / off by switch control signals Se and Sf from the controller 50. Similarly to the battery 3, the battery 16 is a rechargeable battery such as a lithium ion battery or a nickel metal hydride battery. The output voltage VB2 of the battery 16 is lower than the output voltage VB1 of the battery 3 (VB1> VB2). The first voltage converter 19a in FIG. 3 has the same configuration as the first voltage converter 19a in FIG.

このような改変例（その１）においても、図２に示す電流センサ故障検出処理により電流センサ１０ａ、１０ｂの故障判定が可能である。例えば、図２に示すステップＳ２により、コントローラ５０がスイッチ４ａ、４ｂ、１６ａ、１６ｂを夫々オン状態に制御し、また続くステップＳ３により、トランジスタ６ｂをオン状態に制御し、トランジスタ６ａ、７ａ、７ｂをオフ状態に制御する。 Even in this modified example (part 1), it is possible to determine the failure of the current sensors 10a and 10b by the current sensor failure detection process shown in FIG. For example, in step S2 shown in FIG. 2, the controller 50 controls the switches 4a, 4b, 16a, and 16b to be in an on state, and in subsequent step S3, the transistor 6b is controlled to be in an on state, so that the transistors 6a, 7a, and 7b To turn off.

これにより、図３の破線で示すように、バッテリ３の正極端子から、スイッチ４ａ→第１電圧コンバータ１９ａの低電圧側の正極端子→リアクトル５ａ→電流センサ１０ａ→ダイオード８ａ→高電圧側の正極端子→トランジスタ６ｂ→電流センサ１０ｂ→リアクトル５ｂ→第２電圧コンバータ１９ｃの低電圧側の正極端子→スイッチ１８ａを経由してバッテリ１６の正極端子に戻る電流経路（センサチェック用電流経路）が形成される。そのため、ステップＳ４及びステップＳ５により電流センサ１０ａ、１０ｂの故障判定を行うことができ、またその結果をステップＳ６により出力することができる。 Thus, as shown by the broken line in FIG. 3, from the positive terminal of the battery 3, the switch 4a → the positive terminal on the low voltage side of the first voltage converter 19a → the reactor 5a → the current sensor 10a → the diode 8a → the positive terminal on the high voltage side. Terminal → transistor 6b → current sensor 10b → reactor 5b → positive terminal on the low voltage side of the second voltage converter 19c → current path (sensor check current path) returning to the positive terminal of the battery 16 via the switch 18a is formed. The Therefore, the failure determination of the current sensors 10a and 10b can be performed by step S4 and step S5, and the result can be output by step S6.

なお、図１に示すように直列に接続されたスイッチ１４及び抵抗１５を、第２電圧コンバータ１９ａの低電圧側の正極端子（リアクトル５ｂの一端側）と共通負極端子の間に接続してもよい。この場合には、バッテリ３の正極端子から、スイッチ４ａ→第１電圧コンバータ１９ａの低電圧側の正極端子→リアクトル５ａ→電流センサ１０ａ→ダイオード８ａ→高電圧側の正極端子→トランジスタ６ｂ→電流センサ１０ｂ→リアクトル５ｂ→第２電圧コンバータ１９ｂの低電圧側の正極端子→スイッチ１４→抵抗１５→共通負極端子→スイッチ１８ｂ（又はスイッチ４ｂ）を経由してバッテリ１６の負極端子に戻る電流経路（センサチェック用電流経路）が形成される。 As shown in FIG. 1, the switch 14 and the resistor 15 connected in series may be connected between the low voltage side positive terminal (one end side of the reactor 5b) and the common negative terminal of the second voltage converter 19a. Good. In this case, from the positive terminal of the battery 3, the switch 4a → the low voltage side positive terminal of the first voltage converter 19a → the reactor 5a → the current sensor 10a → the diode 8a → the high voltage side positive terminal → the transistor 6b → the current sensor. 10b → Reactor 5b → Low voltage side positive terminal of second voltage converter 19b → Switch 14 → Resistance 15 → Common negative terminal → Current path returning to the negative terminal of battery 16 via switch 18b (or switch 4b) (sensor A current path for checking) is formed.

また、３個の電圧コンバータ１９ａ、１９ｄ、１９ｅがバッテリ３に接続されている場合には、図４に示すような回路構成を採ることが可能である。図４に、実施例の改変例（その２）による電力変換装置２ｂの回路図を示す。この電力変換装置２ｂの場合には、前述したスイッチ１４は必要としない。この改変例（その２）の場合には、３個目の電圧コンバータを「第３電圧コンバータ１９ｅ」と称する。なお、図４では、第２電圧コンバータには符号「１９ｄ」を付している。第３電圧コンバータ１９ｅは、第１電圧コンバータ１９ａと同様に構成されている。即ち、第３電圧コンバータ１９ｅは、リアクトル５ｃ、２個のトランジスタ６ｃ、７ｃ、２個のダイオード８ｃ、９ｃ及び電流センサ１０ｃを備えており、これらは、第１電圧コンバータ１９ａを構成する、リアクトル５ａ、トランジスタ６ａ、７ａ、ダイオード８ａ、９ａ、電流センサ１０ａに夫々対応する。そのため、ここでは、第３電圧コンバータ１９ｅの構成については説明を省略する。 Further, when the three voltage converters 19a, 19d, and 19e are connected to the battery 3, a circuit configuration as shown in FIG. 4 can be adopted. In FIG. 4, the circuit diagram of the power converter device 2b by the modification (the 2) of an Example is shown. In the case of this power converter 2b, the above-described switch 14 is not necessary. In this modified example (No. 2), the third voltage converter is referred to as a “third voltage converter 19e”. In FIG. 4, the reference numeral “19d” is attached to the second voltage converter. The third voltage converter 19e is configured similarly to the first voltage converter 19a. That is, the third voltage converter 19e includes a reactor 5c, two transistors 6c and 7c, two diodes 8c and 9c, and a current sensor 10c, which are included in the first voltage converter 19a. , Transistors 6a and 7a, diodes 8a and 9a, and current sensor 10a, respectively. Therefore, description of the configuration of the third voltage converter 19e is omitted here.

なお、トランジスタ６ｃ、７ｃのゲートには、コントローラ５０から配線される制御信号線が夫々接続されており、コントローラ５０から出力されるトランジスタ駆動信号Ｃ１、Ｃ２によりこれらのスイッチングを制御し得るように構成されている。また、電流センサ１０ｃから出力される電流センサ信号Ｉｃは、コントローラ５０に入力され得るように構成されている。これにより、コントローラ５０は、電流センサ１０ｃの計測値（電流値）を電流センサ信号Ｉｃに基づいて取得することが可能になる。電流センサ１０ｃの計測値は、第３電圧コンバータ１９ｅが昇圧動作や降圧動作を行う際の電流監視などに用いられる。 Note that control signal lines wired from the controller 50 are connected to the gates of the transistors 6c and 7c, respectively, and the switching can be controlled by the transistor drive signals C1 and C2 output from the controller 50. Has been. Further, the current sensor signal Ic output from the current sensor 10 c can be input to the controller 50. Thereby, the controller 50 can acquire the measured value (current value) of the current sensor 10c based on the current sensor signal Ic. The measured value of the current sensor 10c is used for current monitoring when the third voltage converter 19e performs a step-up operation or a step-down operation.

このような改変例（その２）においても、図２に示す電流センサ故障検出処理により電流センサ１０ａ、１０ｂの故障判定が可能である。例えば、図２に示すステップＳ２により、コントローラ５０がスイッチ４ａ、４ｂを夫々オン状態に制御し、また続くステップＳ３により、トランジスタ６ｂ、７ｃをオン状態に制御し、トランジスタ６ａ、７ａ、７ｂ、６ｃをオフ状態に制御する。 Even in this modified example (part 2), it is possible to determine the failure of the current sensors 10a and 10b by the current sensor failure detection process shown in FIG. For example, in step S2 shown in FIG. 2, the controller 50 controls the switches 4a and 4b to be in an on state, and in subsequent step S3, the transistors 6b and 7c are controlled to be in an on state, so that the transistors 6a, 7a, 7b and 6c are controlled. To turn off.

これにより、図４の破線で示すように、バッテリ３の正極端子から、スイッチ４ａ→第１電圧コンバータ１９ａの低電圧側の正極端子→リアクトル５ａ→電流センサ１０ａ→ダイオード８ａ→高電圧側の正極端子→トランジスタ６ｂ→電流センサ１０ｂ→リアクトル５ｂ→第２電圧コンバータ１９ｄの低電圧側の正極端子→第３電圧コンバータ１９ｅの低電圧側の正極端子→リアクトル５ｃ→電流センサ１０ｃ→トランジスタ７ｃ→共通負極端子→スイッチ４ｂを経由してバッテリ３の正極端子に戻る電流経路（センサチェック用電流経路）が形成される。 As a result, as shown by a broken line in FIG. 4, from the positive terminal of the battery 3, the switch 4a → the positive terminal on the low voltage side of the first voltage converter 19a → the reactor 5a → the current sensor 10a → the diode 8a → the positive terminal on the high voltage side. Terminal → transistor 6b → current sensor 10b → reactor 5b → positive terminal on the low voltage side of the second voltage converter 19d → positive terminal on the low voltage side of the third voltage converter 19e → reactor 5c → current sensor 10c → transistor 7c → common negative electrode A current path (sensor check current path) is formed that returns from the terminal to the positive terminal of the battery 3 via the switch 4b.

このため、図２に示すステップＳ５により、例えば、コントローラ５０は、予め設定された所定の上限基準値（所定の閾値）に対して電流センサ１０ａ、１０ｂ、１０ｃの計測値（電流値）が夫々超えているか否かや、予め設定された所定の下限基準値（所定の閾値）に対して電流センサ１０ａ、１０ｂ、１０ｃの計測値が夫々下回っているか否かなどに基づいて判定する。そして、電流センサ１０ａ、１０ｂ、１０ｃのうち、少なくとも１個の電流センサの計測値が、所定の上限基準値を超えていたり、所定の下限基準値を下回っていたりする場合には、各計測値は所定範囲内ではないと判定する（Ｓ５：ＮＯ）。また、これらの電流センサ１０ａ、１０ｂ、１０ｃの計測値が所定の上限基準値と所定の下限基準値の間に夫々の電流値が入っている場合には、各計測値は所定範囲内であると判定する（Ｓ５：ＹＥＳ）。 Therefore, at step S5 shown in FIG. 2, for example, the controller 50 sets the measured values (current values) of the current sensors 10a, 10b, and 10c with respect to a predetermined upper limit reference value (predetermined threshold value). The determination is made based on whether or not the measured value exceeds the predetermined lower limit reference value (predetermined threshold value), and whether or not the measured values of the current sensors 10a, 10b, and 10c are lower than each other. When the measurement value of at least one of the current sensors 10a, 10b, and 10c exceeds a predetermined upper limit reference value or falls below a predetermined lower limit reference value, each measurement value Is determined not to be within the predetermined range (S5: NO). In addition, when the measured values of these current sensors 10a, 10b, and 10c have respective current values between a predetermined upper limit reference value and a predetermined lower limit reference value, each measured value is within a predetermined range. (S5: YES).

また、例えば、これらの電流センサ１０ａ、１０ｂ、１０ｃのうち、予め決められた２個の電流センサの計測値の差を算出しその差が所定の閾値を超えているか否かに基づいて判定してもよい。例えば、電流センサ１０ａの計測値と電流センサ１０ｂの計測値との差、電流センサ１０ａの計測値と電流センサ１０ｃの計測値との差、及び、電流センサ１０ｂの計測値と電流センサ１０ｃの計測値との差、である。この場合は、当該計測値の差が所定の閾値を超えているときには各計測値は所定範囲内ではないと判定し（Ｓ５：ＮＯ）、計測値の差が所定の閾値以下であるときには各計測値は所定範囲内であると判定する（Ｓ５：ＹＥＳ）。 Further, for example, a difference between measured values of two current sensors determined in advance among these current sensors 10a, 10b, and 10c is calculated, and the determination is made based on whether or not the difference exceeds a predetermined threshold value. May be. For example, the difference between the measured value of the current sensor 10a and the measured value of the current sensor 10b, the difference between the measured value of the current sensor 10a and the measured value of the current sensor 10c, and the measured value of the current sensor 10b and the measured value of the current sensor 10c. The difference from the value. In this case, it is determined that each measured value is not within the predetermined range when the difference between the measured values exceeds a predetermined threshold (S5: NO), and each measurement is performed when the measured value difference is equal to or smaller than the predetermined threshold. It is determined that the value is within a predetermined range (S5: YES).

ステップＳ５による判定処理により、各計測値が所定範囲内であると判定した場合には（Ｓ５：ＹＥＳ）、電流センサ１０ａ、１０ｂ、１０ｃはいずれも正常である蓋然性が高いため、本電流センサ故障検出処理を終える。これに対して、ステップＳ５による判定処理により、各計測値が所定範囲内でないと判定した場合には（Ｓ５：ＮＯ）、電流センサ１０ａ、１０ｂ、１０ｃのいずれかに故障が発生している可能性がある。この場合には、ステップＳ６により電流センサの故障情報を出力する処理が行われる。ステップＳ６による処理では、故障が疑われる電流センサ１０ａ、電流センサ１０ｂ又は電流センサ１０ｃを特定するセンサＩＤと故障内容を表すコードが車内ネットワークで接続されている他のコントローラなどに送信される。 When it is determined by the determination process in step S5 that each measured value is within the predetermined range (S5: YES), the current sensors 10a, 10b, and 10c are all likely to be normal. Finish the detection process. On the other hand, if it is determined by the determination process in step S5 that each measurement value is not within the predetermined range (S5: NO), a failure may have occurred in any of the current sensors 10a, 10b, and 10c. There is sex. In this case, a process of outputting failure information of the current sensor is performed in step S6. In the process of step S6, a sensor ID that identifies the current sensor 10a, current sensor 10b, or current sensor 10c suspected of failure and a code representing the failure content are transmitted to another controller connected via the in-vehicle network.

なお、電流制限用の抵抗（例えば抵抗１５）とスイッチとを並列接続したものを、第２電圧コンバータ１９ｄの低電圧側の正極端子（リアクトル５ｂの一端側）と第３電圧コンバータ１９ｅの低電圧側の正極端子（リアクトル５ｃの一端側）との間に接続してもよい。電流センサ１０ａ、１０ｂ、１０ｃの故障判定時には、このスイッチをコントローラ５０によりオフ状態に制御し、昇圧動作時や降圧動作時には、このスイッチをコントローラ５０によりオン状態に制御する。これにより、故障判定時に形成される電流経路に所定電流以上の電流が流れないようにすることが可能になる。この場合には、バッテリ３の正極端子から、スイッチ４ａ→第１電圧コンバータ１９ａの低電圧側の正極端子→リアクトル５ａ→電流センサ１０ａ→ダイオード８ａ→高電圧側の正極端子→トランジスタ６ｂ→電流センサ１０ｂ→リアクトル５ｂ→第２電圧コンバータ１９ｄの低電圧側の正極端子→電流制限用の抵抗→第３電圧コンバータ１９ｅの低電圧側の正極端子→リアクトル５ｃ→電流センサ１０ｃ→トランジスタ７ｃ→共通負極端子→スイッチ４ｂを経由してバッテリ３の正極端子に戻る電流経路（センサチェック用電流経路）が形成される。 Note that a current limiting resistor (for example, resistor 15) and a switch connected in parallel are a positive terminal on the low voltage side (one end side of the reactor 5b) of the second voltage converter 19d and a low voltage of the third voltage converter 19e. You may connect between the side positive terminal (one end side of the reactor 5c). When the failure of the current sensors 10a, 10b, and 10c is determined, this switch is controlled to be turned off by the controller 50, and at the time of step-up operation or step-down operation, this switch is controlled to be turned on by the controller 50. Thereby, it becomes possible to prevent a current exceeding a predetermined current from flowing in the current path formed at the time of failure determination. In this case, from the positive terminal of the battery 3, the switch 4a → the low voltage side positive terminal of the first voltage converter 19a → the reactor 5a → the current sensor 10a → the diode 8a → the high voltage side positive terminal → the transistor 6b → the current sensor. 10b → Reactor 5b → Positive terminal on the low voltage side of the second voltage converter 19d → Resistance for current limitation → Positive terminal on the low voltage side of the third voltage converter 19e → Reactor 5c → Current sensor 10c → Transistor 7c → Common negative terminal → A current path (sensor check current path) that returns to the positive terminal of the battery 3 via the switch 4b is formed.

以上のとおり、本実施例の電力変換装置２、２ａでは、コントローラ５０は、２個の電圧コンバータ（第１電圧コンバータ１９ａ及び第２電圧コンバータ１９ｂ（１９ｃ））のうち、第２電圧コンバータ１９ａ（１９ｃ）の高電位側のトランジスタ６ｂをオン状態に制御し、残りのトランジスタ６ａ、７ａ、７ｂをすべてオフ状態に制御したときに、図１の破線で示す電流経路が形成されて電流センサ１０ａ、１０ｂに所定の計測値の電流が流れる。コントローラ５０は、２個の電圧コンバータ１９ａ、１９ｂが夫々備えている２個の電流センサ１０ａ、１０ｂの夫々の計測値に所定の閾値を超える差がある場合、２個の電流センサ１０ａ、１０ｂの少なくとも１個が故障していると判定する（Ｓ５：ＮＯ）。これにより、故障判定の対象になる２個の電流センサ１０ａ、１０ｂ以外に、他の電流センサを設ける必要がない。そのため、他の電流センサを設けることによる製品コストの増加を抑制しつつ電流センサの故障を検出することが可能になる。 As described above, in the power converters 2 and 2a of the present embodiment, the controller 50 includes the second voltage converter 19a (of the two voltage converters (first voltage converter 19a and second voltage converter 19b (19c)). 19c), when the high potential side transistor 6b is controlled to be on and all the remaining transistors 6a, 7a and 7b are controlled to be off, a current path indicated by a broken line in FIG. A current of a predetermined measurement value flows through 10b. When the measured values of the two current sensors 10a and 10b respectively provided in the two voltage converters 19a and 19b have a difference exceeding a predetermined threshold, the controller 50 determines whether the two current sensors 10a and 10b have the difference. It is determined that at least one has failed (S5: NO). Thereby, it is not necessary to provide another current sensor other than the two current sensors 10a and 10b to be subjected to the failure determination. Therefore, it is possible to detect a failure of the current sensor while suppressing an increase in product cost due to provision of another current sensor.

また、本実施例の電力変換装置２ｂでは、コントローラ５０は、３個の電圧コンバータ（第１電圧コンバータ１９ａ、第２電圧コンバータ１９ｄ、及び、第３電圧コンバータ１９ｅ）のうち、第２電圧コンバータ１９ｄの高電位側のトランジスタ６ｂと第３電圧コンバータ１９ｅの低電位側のトランジスタ７ｃをオン状態に制御し、残りのトランジスタ６ａ、７ａ、７ｂ、６ｃをすべてオフ状態に制御したときに、図４の破線で示す電流経路が形成されて電流センサ１０ａ、１０ｂ、１０ｃに所定計測値の電流が流れる。コントローラ５０は、３個の電圧コンバータ１９ａ、１９ｄ、１９ｅが夫々備えている３個の電流センサ１０ａ、１０ｂ、１０ｃが出力する３個の計測値のうちの２個の計測値に所定の閾値を超える差がある場合、３個の電流センサ１０ａ、１０ｂ、１０ｃの少なくとも１個が故障していると判定する（Ｓ５：ＮＯ）。これにより、故障判定の対象になる２個の電流センサ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ以外に、他の電流センサを設ける必要がない。そのため、他の電流センサを設けることによる製品コストの増加を抑制しつつ電流センサの故障を検出することが可能になる。 In the power converter 2b of the present embodiment, the controller 50 includes the second voltage converter 19d among the three voltage converters (first voltage converter 19a, second voltage converter 19d, and third voltage converter 19e). When the high-potential side transistor 6b and the low-potential side transistor 7c of the third voltage converter 19e are controlled to be in an on state and all the remaining transistors 6a, 7a, 7b, and 6c are controlled to be in an off state, FIG. A current path indicated by a broken line is formed, and a current of a predetermined measurement value flows through the current sensors 10a, 10b, and 10c. The controller 50 sets a predetermined threshold value for two measurement values out of the three measurement values output from the three current sensors 10a, 10b, and 10c provided in the three voltage converters 19a, 19d, and 19e, respectively. When there is a difference exceeding, it is determined that at least one of the three current sensors 10a, 10b, and 10c has failed (S5: NO). Thereby, it is not necessary to provide another current sensor other than the two current sensors 10a, 10b, and 10c to be subjected to failure determination. Therefore, it is possible to detect a failure of the current sensor while suppressing an increase in product cost due to provision of another current sensor.

実施例技術に関する留意点を述べる。第２電圧コンバータ１９ｂ（１９ｃ、１９ｄ）を構成する、リアクトル５ｂ、トランジスタ６ｂ、７ｂ及びダイオード８ｂ、９ｂが、一方の電圧コンバータの一例に相当する。第１電圧コンバータ１９ａを構成する、リアクトル５ａ、トランジスタ６ａ、７ａ及びダイオード８ａ、９ａが、他方の電圧コンバータの一例に相当する。トランジスタ６ａ、６ｂ、７ａ、７ｂがスイッチング素子の一例に相当する。 Points to be noted regarding the example technology will be described. The reactor 5b, the transistors 6b and 7b, and the diodes 8b and 9b constituting the second voltage converter 19b (19c and 19d) correspond to an example of one voltage converter. The reactor 5a, the transistors 6a and 7a, and the diodes 8a and 9a constituting the first voltage converter 19a correspond to an example of the other voltage converter. The transistors 6a, 6b, 7a, and 7b correspond to an example of a switching element.

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書又は図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書又は図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。 Specific examples of the present invention have been described in detail above, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above. Further, the technical elements described in the present specification or drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. Moreover, the technique illustrated in this specification or the drawings achieves a plurality of objects at the same time, and has technical usefulness by achieving one of the objects.

２、２ａ、２ｂ：電力変換装置
３、１６：バッテリ
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、１３、１４、１８ａ、１８ｂ：スイッチ
５ａ、５ｂ、５ｃ：リアクトル
６ａ、６ｂ、６ｃ、７ａ、７ｂ、７ｃ：トランジスタ
８ａ、８ｂ、８ｃ、９ａ、９ｂ、９ｃ：ダイオード
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ：電流センサ
１１、１２、１７：コンデンサ
１５：抵抗
１９ａ−１９ｅ：電圧コンバータ
２０：インバータ
３０：モータ
５０：コントローラ 2, 2a, 2b: Power conversion device 3, 16: Battery 4a, 4b, 4c, 4d, 13, 14, 18a, 18b: Switch 5a, 5b, 5c: Reactor 6a, 6b, 6c, 7a, 7b, 7c: Transistors 8a, 8b, 8c, 9a, 9b, 9c: Diodes 10a, 10b, 10c: Current sensors 11, 12, 17: Capacitor 15: Resistors 19a-19e: Voltage converter 20: Inverter 30: Motor 50: Controller

Claims

A power conversion device comprising two voltage converters capable of bidirectional voltage conversion and a controller for controlling these two voltage converters,
The two voltage converters are respectively
Two switching elements connected in series between the positive terminal and the negative terminal on the high voltage side;
A diode connected in antiparallel to each of the two switching elements;
A reactor connected between the midpoint of connection between the two switching elements and the low voltage side;
A current sensor for measuring a current flowing through the reactor;
And
The two voltage converters are connected in parallel on the high voltage side,
When the controller controls the switching elements on the high potential side of one of the two voltage converters to an on state and controls all the remaining switching elements to an off state, the one voltage The current sensor and the reactor of the converter and the switching element on the high potential side, and the current path through which the current flows through the diode, the reactor and the current sensor on the high potential side of the other voltage converter are formed. In the controller, when there is a difference exceeding a predetermined threshold value between the measured values of the two current sensors included in the two voltage converters, at least one of the two current sensors has failed. The power converter characterized by determining that it exists.