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JP7119932B2 - Power converter for electric vehicles - Google Patents

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JP7119932B2 JP2018214118A JP2018214118A JP7119932B2 JP 7119932 B2 JP7119932 B2 JP 7119932B2 JP 2018214118 A JP2018214118 A JP 2018214118A JP 2018214118 A JP2018214118 A JP 2018214118A JP 7119932 B2 JP7119932 B2 JP 7119932B2
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Description

本明細書が開示する技術は、電気自動車用の電力変換装置に関する。 The technology disclosed in this specification relates to a power converter for an electric vehicle.

電気自動車は、車載電源の電力を走行用のモータの駆動電力に変換する電力変換装置を搭載している。走行用のモータを駆動する電力は数十キロワットと大きいため、電力変換装置の主要部品である電力変換用のスイッチング素子の発熱量が大きい。それゆえ、電力変換装置は、電力変換用のスイッチング素子を冷却する冷却器も備えている。冷却器の冷媒温度を適切な温度範囲に保持するため、冷却器には、冷媒温度を計測する温度センサが備えられている。なお、本明細書における電気自動車は、走行用のモータを備えていればよく、モータとエンジンを備えたハイブリッド車も含まれる。また、燃料電池とバッテリを搭載している燃料電池車も、本明細書における電気自動車に含まれる。 An electric vehicle is equipped with a power conversion device that converts electric power from an on-board power source into electric power for driving a motor for running. Since the electric power for driving the driving motor is as large as several tens of kilowatts, the amount of heat generated by the switching elements for power conversion, which are the main components of the power converter, is large. Therefore, the power conversion device also includes a cooler that cools the switching elements for power conversion. In order to keep the coolant temperature of the cooler within an appropriate temperature range, the cooler is equipped with a temperature sensor that measures the coolant temperature. It should be noted that the electric vehicle in this specification only needs to have a motor for running, and includes a hybrid vehicle that has a motor and an engine. In addition, a fuel cell vehicle equipped with a fuel cell and a battery is also included in the electric vehicle in this specification.

特許文献1に、電力変換装置の冷却器の温度センサの異常を検知する技術が開示されている。特許文献1の技術は、スイッチング素子の温度を計測する温度センサの計測値から冷媒の推定温度を算出する。冷却器の温度センサが計測した計測温度と推定温度との差の絶対値が所定値を超えているときにはウォータポンプをHi駆動モードで駆動する。ウォータポンプをHi駆動しても計測温度と推定温度との差の絶対値が所定値を超えているときに、冷却器の温度センサに異常が生じていると判断する。 Patent Literature 1 discloses a technique for detecting an abnormality in a temperature sensor of a cooler of a power converter. The technique of Patent Document 1 calculates the estimated temperature of the coolant from the measured value of the temperature sensor that measures the temperature of the switching element. When the absolute value of the difference between the measured temperature measured by the temperature sensor of the cooler and the estimated temperature exceeds a predetermined value, the water pump is driven in Hi drive mode. When the absolute value of the difference between the measured temperature and the estimated temperature exceeds a predetermined value even when the water pump is Hi-driven, it is determined that the temperature sensor of the cooler is abnormal.

特開2014-193001号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-193001

特許文献1の技術では、冷却器の温度センサと、スイッチング素子の温度を計測する温度センサのいずれで異常が生じているのか判別できない。本明細書は、異常が生じている温度センサを特定する技術を提供する。 With the technique of Patent Document 1, it is not possible to determine which of the temperature sensor of the cooler and the temperature sensor that measures the temperature of the switching element has an abnormality. This specification provides a technique for identifying a temperature sensor in which an abnormality has occurred.

本明細書が開示する電力変換装置は、インバータと、充電器と、冷却器と、第1-第3温度センサと、コントローラを備えている。インバータは、電力変換用の第1スイッチング素子を含んでおり、車載電源の直流電力を走行用のモータの駆動電力(交流電力)に変換する。充電器は、電力変換用の第2スイッチング素子を含んでおり、外部電源の電力を車載電源の充電電力に変換する。冷却器は、第1スイッチング素子と第2スイッチング素子を冷却する。第1温度センサは、第1スイッチング素子の温度を計測する。第2温度センサは、第2スイッチング素子の温度を計測する。第3温度センサは、冷却器の冷媒の温度を計測する。 A power converter disclosed in this specification includes an inverter, a charger, a cooler, first to third temperature sensors, and a controller. The inverter includes a first switching element for power conversion, and converts the DC power of the vehicle-mounted power source into the driving power (AC power) of the motor for running. The charger includes a second switching element for power conversion, and converts the power of the external power source into charging power of the onboard power source. A cooler cools the first switching element and the second switching element. A first temperature sensor measures the temperature of the first switching element. A second temperature sensor measures the temperature of the second switching element. A third temperature sensor measures the temperature of the coolant in the cooler.

コントローラは、第1温度センサの計測値から冷媒の第1推定温度を算出し、第2温度センサの計測値から冷媒の第2推定温度を算出する。コントローラは、第3温度センサが計測した計測温度と第1推定温度と第2推定温度を比較する。コントローラは、いずれか1つの温度と他の2つのそれぞれの温度との温度差の絶対値が所定の許容温度差を超えていた場合、当該1つの温度に対応した温度センサで異常が生じていることを示す信号を出力する。 The controller calculates a first estimated temperature of the refrigerant from the measured value of the first temperature sensor and calculates a second estimated temperature of the refrigerant from the measured value of the second temperature sensor. The controller compares the measured temperature measured by the third temperature sensor with the first estimated temperature and the second estimated temperature. When the absolute value of the temperature difference between any one temperature and each of the other two temperatures exceeds a predetermined allowable temperature difference, the controller determines that the temperature sensor corresponding to the one temperature is abnormal. Outputs a signal indicating that

本明細書が開示する電力変換装置では、3つの温度(第1、第2推定温度と計測温度)を比較することで、異常が生じている温度センサを特定することができる。本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。 In the power conversion device disclosed in this specification, by comparing the three temperatures (the first and second estimated temperatures and the measured temperature), it is possible to identify the temperature sensor in which an abnormality has occurred. Details and further improvements of the technique disclosed in this specification are described in the following "Mode for Carrying Out the Invention".

実施例の電力変換装置を含む電気自動車のブロック図である。1 is a block diagram of an electric vehicle including a power conversion device of an embodiment; FIG. 温度センサ監視処理のフローチャートである。8 is a flowchart of temperature sensor monitoring processing;

図面を参照して実施例の電力変換装置を説明する。実施例の電力変換装置10は、電気自動車100に搭載されている。図1に、電力変換装置10を含む電気自動車100のブロック図を示す。電力変換装置10は、バッテリ2の直流電力を、走行用のモータ3の駆動電力(交流電力)に変換するデバイスである。電力変換装置10は、車両外部の電源の電力を使ってバッテリ2を充電する充電器も含んでいる。 A power converter according to an embodiment will be described with reference to the drawings. A power conversion device 10 of the embodiment is mounted on an electric vehicle 100 . FIG. 1 shows a block diagram of an electric vehicle 100 including a power converter 10. As shown in FIG. The power converter 10 is a device that converts the DC power of the battery 2 into drive power (AC power) for the motor 3 for running. The power conversion device 10 also includes a charger that charges the battery 2 using power from a power source external to the vehicle.

電力変換装置10は、電圧コンバータ60、インバータ20、充電器30、冷却器40、コントローラ50を備えている。電圧コンバータ60は、バッテリ2の電圧を昇圧してインバータ20へ供給する昇圧機能と、インバータ20から送られる回生電力(車両の慣性エネルギによってモータ3が発生した電力)を降圧してバッテリ2へ供給する降圧機能を有している。電圧コンバータ60は、双方向DC-DCコンバータである。電圧コンバータ60の詳しい回路構成の説明は省略する。 The power converter 10 includes a voltage converter 60 , an inverter 20 , a charger 30 , a cooler 40 and a controller 50 . Voltage converter 60 has a step-up function of stepping up the voltage of battery 2 and supplying it to inverter 20 , and stepping down regenerative power sent from inverter 20 (power generated by motor 3 due to inertial energy of the vehicle) and supplying it to battery 2 . It has a voltage step-down function. Voltage converter 60 is a bi-directional DC-DC converter. A detailed description of the circuit configuration of the voltage converter 60 is omitted.

インバータ20は、電圧コンバータによって昇圧された直流電力を交流電力に変換するデバイスである。また、インバータ20は、モータ3が発生した交流の回生電力を直流電力に変換することもできる。 Inverter 20 is a device that converts DC power boosted by a voltage converter into AC power. The inverter 20 can also convert AC regenerated power generated by the motor 3 into DC power.

インバータ20は、上アームスイッチング素子21aと下アームスイッチング素子21bの直列接続の組が3組並列に接続された回路構成を有している。上アームスイッチング素子21aには上ダイオード22aが逆並列に接続されている。下アームスイッチング素子21bには下ダイオード22bが逆並列に接続されている。3組の直列接続のそれぞれの中点から交流が出力される。以下では、上アームスイッチング素子21a、下アームスイッチング素子21bをまとめてスイッチング素子21a、21bと称する場合がある。 The inverter 20 has a circuit configuration in which three series-connected sets of an upper arm switching element 21a and a lower arm switching element 21b are connected in parallel. An upper diode 22a is connected in antiparallel to the upper arm switching element 21a. A lower diode 22b is connected in antiparallel to the lower arm switching element 21b. Alternating current is output from the midpoint of each of the three sets of series connections. Hereinafter, the upper arm switching element 21a and the lower arm switching element 21b may be collectively referred to as switching elements 21a and 21b.

スイッチング素子21a、21bは、コントローラ50によって制御される。インバータ20は、スイッチング素子21a、21bの温度を計測する第1温度センサ23も備えている。コントローラ50は、第1温度センサ23で計測された温度(すなわちスイッチング素子21a、21bの温度)が所定の第1閾値温度を超えないように、スイッチング素子21a、21bを制御する。 The switching elements 21 a and 21 b are controlled by a controller 50 . The inverter 20 also includes a first temperature sensor 23 that measures the temperatures of the switching elements 21a and 21b. The controller 50 controls the switching elements 21a and 21b so that the temperature measured by the first temperature sensor 23 (that is, the temperature of the switching elements 21a and 21b) does not exceed a predetermined first threshold temperature.

充電器30は、バッテリ2に接続されているとともに、コネクタ12に接続されている。図示は省略しているが、コネクタ12は、車両のボディに設けられている。コネクタ12は、通常はカバーにより外部からは見えないようになっている。充電器30は、コネクタ12に接続される車両外部の交流電源の電力を直流電力に変換し、さらにバッテリ2の電圧まで昇圧した後にバッテリ2へ供給する。充電器30は、昇圧コンバータ31と、整流器39を備えている。整流器39は、コネクタ12を介して車両外部から供給される交流電力を直流電力に変換する。整流器39の具体的な回路構成は図示を省略してある。 Charger 30 is connected to battery 2 and to connector 12 . Although not shown, the connector 12 is provided on the body of the vehicle. The connector 12 is normally hidden from the outside by a cover. Charger 30 converts the power of an AC power source external to the vehicle connected to connector 12 into DC power, boosts it to the voltage of battery 2 , and supplies the DC power to battery 2 . The charger 30 has a boost converter 31 and a rectifier 39 . The rectifier 39 converts AC power supplied from outside the vehicle via the connector 12 into DC power. A specific circuit configuration of the rectifier 39 is omitted from the drawing.

昇圧コンバータ31は、昇圧スイッチング素子32、ダイオード33、34、リアクトル35、フィルタコンデンサ36、第2温度センサ37を備えている。昇圧スイッチング素子32は、正極線と負極線31cの間に接続されている。昇圧スイッチング素子32にはダイオード33が逆並列に接続されている。リアクトル35は、昇圧スイッチング素子32の正極(コレクタ)と整流器39の側の正極端31bの間に接続されている。正極端31bと負極線31cの間にフィルタコンデンサ36が接続されている。ダイオード34は、リアクトル35と昇圧スイッチング素子32の中点と、昇圧コンバータ31のバッテリ2の側の正極端31aとの間に接続されている。昇圧スイッチング素子32をオンするとスイッチング素子32とリアクトル35の中点が負極電位となり、リアクトル35に電流が流れ、リアクトル35とフィルタコンデンサ36に電気エネルギが蓄えられる。昇圧スイッチング素子32がオフすると、リアクトル35の誘導起電力によって正極端31aの電位が押し上げられる。その結果、バッテリ2の側の正極端31aの電位が整流器39の側の正極端31bの電位よりも高くなる。すなわち、整流器39から供給される直流の電圧が高くなる。 The boost converter 31 includes a boost switching element 32 , diodes 33 and 34 , a reactor 35 , a filter capacitor 36 and a second temperature sensor 37 . The boost switching element 32 is connected between the positive line and the negative line 31c. A diode 33 is connected in anti-parallel to the boost switching element 32 . The reactor 35 is connected between the positive electrode (collector) of the boost switching element 32 and the positive terminal 31b on the rectifier 39 side. A filter capacitor 36 is connected between the positive terminal 31b and the negative terminal 31c. Diode 34 is connected between the middle point of reactor 35 and boost switching element 32 and positive terminal 31 a of boost converter 31 on the battery 2 side. When the boost switching element 32 is turned on, the midpoint between the switching element 32 and the reactor 35 becomes the negative potential, current flows through the reactor 35 , and electrical energy is stored in the reactor 35 and the filter capacitor 36 . When the boost switching element 32 is turned off, the induced electromotive force of the reactor 35 pushes up the potential of the positive terminal 31a. As a result, the potential of the positive terminal 31a on the battery 2 side becomes higher than the potential of the positive terminal 31b on the rectifier 39 side. That is, the DC voltage supplied from the rectifier 39 increases.

第2温度センサ37は、昇圧スイッチング素子32の温度を計測する。昇圧スイッチング素子32もコントローラ50によって制御される。コントローラ50は、第2温度センサ37の計測値(すなわち昇圧スイッチング素子32の温度)が所定の第2閾値温度を超えないように、昇圧スイッチング素子32を制御する。 A second temperature sensor 37 measures the temperature of the boost switching element 32 . Boost switching element 32 is also controlled by controller 50 . The controller 50 controls the boost switching element 32 so that the measured value of the second temperature sensor 37 (that is, the temperature of the boost switching element 32) does not exceed a predetermined second threshold temperature.

コントローラ50は、上位コントローラ80と通信可能に接続されている。上位コントローラ80は、車両のシステム全体を統括するコントローラである。上位コントローラ80は、車速とアクセル開度から、モータ3の目標出力を決定し、コントローラ50に指令する。コントローラ50は、受信した目標出力が実現されるように、電圧コンバータ60とインバータ20を制御する。あるいは、上位コントローラ80は、コネクタ12に外部電源のプラグが接続されたことを検知すると、充電器30の起動をコントローラ50へ指令する。一方、コントローラ50は、電力変換装置10でなんらかの異常が検知された場合、異常発生を示す信号を上位コントローラ80へ送信する。 The controller 50 is communicably connected to the upper controller 80 . The host controller 80 is a controller that controls the entire system of the vehicle. The host controller 80 determines the target output of the motor 3 from the vehicle speed and the accelerator opening, and issues a command to the controller 50 . Controller 50 controls voltage converter 60 and inverter 20 such that the received target output is achieved. Alternatively, when the host controller 80 detects that the plug of the external power source is connected to the connector 12 , it commands the controller 50 to start the charger 30 . On the other hand, when an abnormality is detected in the power conversion device 10, the controller 50 transmits a signal indicating the occurrence of abnormality to the host controller 80. FIG.

冷却器40は、循環路41と、ポンプ43と、第3温度センサ44を備えている。循環路41は、インバータ20と充電器30を通過しているとともに、両端が外部のラジエータ70に接続されている。なお、循環路41は、電圧コンバータ60も通過しているが、その図示は省略した。以下では、電圧コンバータ60と冷却器40の関係の説明は省略する。 The cooler 40 has a circulation path 41 , a pump 43 and a third temperature sensor 44 . The circulation path 41 passes through the inverter 20 and the charger 30 and has both ends connected to the external radiator 70 . Although the circulation path 41 also passes through the voltage converter 60, its illustration is omitted. Below, description of the relationship between the voltage converter 60 and the cooler 40 is omitted.

スイッチング素子21a、21b、昇圧スイッチング素子32には、大電力が流れ得る。スイッチング素子21a、21bの温度、及び、昇圧スイッチング素子32の温度を適切な温度範囲に保持するために冷却器40が備えられている。 A large amount of power can flow through the switching elements 21 a and 21 b and the boost switching element 32 . A cooler 40 is provided to keep the temperatures of the switching elements 21a and 21b and the temperature of the boost switching element 32 within appropriate temperature ranges.

循環路41の中の冷媒は、ポンプ43で圧送され、充電器30とインバータ20を通る。冷媒は充電器30を通過する間に昇圧スイッチング素子32を冷却する。冷媒は、インバータ20を通過する間にスイッチング素子21a、21bを冷却する。スイッチング素子から熱を吸収した冷却は、ラジエータ70に戻され、温度が下げられる。冷媒は水あるいは不凍液である。第3温度センサ44は、循環路41を流れる冷媒の温度を計測する。ポンプ43もコントローラ50によって制御される。コントローラ50は、第3温度センサ44の計測値(すなわち冷媒の温度)が所定の温度範囲に保持されるようにポンプ43を制御する。 Refrigerant in circuit 41 is pumped by pump 43 and passes through charger 30 and inverter 20 . The refrigerant cools the boost switching element 32 while passing through the charger 30 . The coolant cools the switching elements 21 a and 21 b while passing through the inverter 20 . Cooling that has absorbed heat from the switching elements is returned to the radiator 70 to lower its temperature. The coolant is water or antifreeze. A third temperature sensor 44 measures the temperature of the coolant flowing through the circulation path 41 . Pump 43 is also controlled by controller 50 . The controller 50 controls the pump 43 so that the measured value of the third temperature sensor 44 (that is, the temperature of the coolant) is kept within a predetermined temperature range.

第3温度センサ44で異常が生じると、冷媒の温度を知ることができなくなり、コントローラ50が冷却器40を適切に制御できなくなる。冷却器40が適切に制御できなくなると、インバータ20のスイッチング素子21a、21bの温度を適正範囲に保持できなくなるおそれが生じる。また、第1温度センサ23で異常が生じても、スイッチング素子21a、21bの正確な温度を知ることができなくなり、スイッチング素子21a、21bの温度を適正範囲に保持できなくなるおそれが生じる。同様に、第2温度センサ37で異常が生じると、昇圧スイッチング素子32の温度を適正な温度範囲に保持できなくなるおそれが生じる。そこで、コントローラ50は、第1-第3温度センサ23、37、44の計測値を使って、いずれかの温度センサで異常が生じていないか監視する。 If the third temperature sensor 44 becomes abnormal, the temperature of the refrigerant cannot be known, and the controller 50 cannot properly control the cooler 40 . If the cooler 40 cannot be properly controlled, there is a possibility that the temperatures of the switching elements 21a and 21b of the inverter 20 cannot be maintained within an appropriate range. In addition, even if the first temperature sensor 23 becomes abnormal, it becomes impossible to know the correct temperature of the switching elements 21a and 21b, and there is a possibility that the temperatures of the switching elements 21a and 21b cannot be maintained within an appropriate range. Similarly, when an abnormality occurs in the second temperature sensor 37, there is a possibility that the temperature of the boost switching element 32 cannot be maintained within an appropriate temperature range. Therefore, the controller 50 uses the measured values of the first to third temperature sensors 23, 37, and 44 to monitor whether any temperature sensor is abnormal.

コントローラ50は、第1温度センサ23と第2温度センサ37それぞれの計測値から冷却器40の冷媒の温度を推定する。以下では、第1温度センサ23の計測値から推定される冷媒温度を第1推定温度と称し、第2温度センサ37の計測値から推定される冷媒温度を第2推定温度と称する。また、第3温度センサ44が計測する冷媒温度を計測温度と称する。 The controller 50 estimates the temperature of the coolant in the cooler 40 from the measured values of the first temperature sensor 23 and the second temperature sensor 37, respectively. Below, the coolant temperature estimated from the measured value of the first temperature sensor 23 is called a first estimated temperature, and the coolant temperature estimated from the measured value of the second temperature sensor 37 is called a second estimated temperature. Also, the coolant temperature measured by the third temperature sensor 44 is referred to as the measured temperature.

第1温度センサ23はスイッチング素子21a、21bの近くに配置されており、第1温度センサ23の計測値は、本来はスイッチング素子21a、21bの温度を示す。一方、スイッチング素子21a、21bの近傍を循環路41が通っており、その内部を冷媒が流れている。スイッチング素子21a、21bの温度が上昇すれば、冷媒温度も上昇する。すなわち、スイッチング素子21a、21bの温度(第1温度センサ23の計測値)と冷媒温度には、スイッチング素子21a、21bと循環路41の構造的な関係に基づく相関関係がある。その相関関係は、試験やシミュレーションによって予め求められており、コントローラ50(コントローラ50のソフトウエア)に組み込まれている。コントローラ50は、その相関関係を使って、第1温度センサ23の計測値から冷媒温度(第1推定温度)を推定する。 The first temperature sensor 23 is arranged near the switching elements 21a, 21b, and the measured value of the first temperature sensor 23 originally indicates the temperature of the switching elements 21a, 21b. On the other hand, a circulation path 41 passes through the vicinity of the switching elements 21a and 21b, and a coolant flows through the inside thereof. If the temperature of the switching elements 21a and 21b rises, the refrigerant temperature also rises. That is, there is a correlation between the temperatures of the switching elements 21 a and 21 b (measured values of the first temperature sensor 23 ) and the refrigerant temperature based on the structural relationship between the switching elements 21 a and 21 b and the circulation path 41 . The correlation is obtained in advance by tests and simulations, and is incorporated in the controller 50 (software of the controller 50). The controller 50 uses the correlation to estimate the coolant temperature (first estimated temperature) from the measured value of the first temperature sensor 23 .

同様に、昇圧スイッチング素子32の温度(第2温度センサ37の計測値)と冷媒温度の間にも別の相関関係があり、その別の相関関係も予め求められている。別の相関関係もコントローラ50(コントローラ50のソフトウエア)に組み込まれている。コントローラ50は、別の相関関係を使って、第2温度センサ37の計測値から冷媒温度(第2推定温度)を推定する。相関関係は、温度センサの計測値と推定温度を関係付ける数式、あるいはマップの形式でコントローラ50に組み込まれている。 Similarly, there is another correlation between the temperature of the boost switching element 32 (the measured value of the second temperature sensor 37) and the coolant temperature, and this other correlation is also obtained in advance. Another correlation is also built into controller 50 (software of controller 50). The controller 50 estimates the coolant temperature (second estimated temperature) from the measured value of the second temperature sensor 37 using another correlation. The correlation is built into the controller 50 in the form of a mathematical formula or map that relates the temperature sensor measurements and the estimated temperature.

図2に、コントローラ50が実行する温度センサ監視処理のフローチャートを示す。図2を参照しつつ、温度センサ監視処理を説明する。図2の処理は、一定の周期で(例えば1秒毎に)実行される。 FIG. 2 shows a flowchart of temperature sensor monitoring processing executed by the controller 50 . The temperature sensor monitoring process will be described with reference to FIG. The processing in FIG. 2 is executed at regular intervals (for example, every second).

コントローラ50は、第1-第3温度センサ23、37、44の計測値を取得する(ステップS2)。図2では、第3温度センサ44の計測値(すなわち計測温度)を記号Tsで表している。 The controller 50 acquires the measured values of the first to third temperature sensors 23, 37, 44 (step S2). In FIG. 2, the measurement value (that is, the measured temperature) of the third temperature sensor 44 is represented by the symbol Ts.

次にコントローラ50は、第1温度センサ23の計測値から第1推定温度Te1を算出し(ステップS3)、第2温度センサ37の計測値から第2推定温度Te2を算出する(ステップS4)。温度センサの計測値から冷媒温度を推定する方法は前述したとおりである。 Next, the controller 50 calculates the first estimated temperature Te1 from the measured value of the first temperature sensor 23 (step S3), and calculates the second estimated temperature Te2 from the measured value of the second temperature sensor 37 (step S4). The method of estimating the coolant temperature from the measured value of the temperature sensor is as described above.

次にコントローラ50は、第1推定温度Te1と計測温度Tsの温度差の絶対値を所定の許容温度差Tthと比較する(ステップS5)。温度差(Te1-Ts)の絶対値が許容温度差Tthを超えていない場合(ステップS5:YES)、第1温度センサ23と第3温度センサ44は正常であると判断できる。その場合、コントローラ50は、第2推定温度Te2と計測温度Tsの温度差の絶対値を所定の許容温度差Tthと比較する(ステップS6)。ステップS6においても温度差(Te2-Ts)の絶対値が許容温度差Tthを超えていない場合(ステップS6:YES)、第2温度センサ37も正常であると判断できる。ステップS6の判断がYESの場合、3個の温度センサ23、37、44はいずれも正常であると判断することができる。この場合、コントローラ50は、そのまま監視処理を終了する。この場合、コントローラ50は、第3温度センサ44の計測値(計測温度Ts)を用いて冷却器40のポンプ43を制御する。 Next, the controller 50 compares the absolute value of the temperature difference between the first estimated temperature Te1 and the measured temperature Ts with a predetermined allowable temperature difference Tth (step S5). If the absolute value of the temperature difference (Te1-Ts) does not exceed the allowable temperature difference Tth (step S5: YES), it can be determined that the first temperature sensor 23 and the third temperature sensor 44 are normal. In that case, the controller 50 compares the absolute value of the temperature difference between the second estimated temperature Te2 and the measured temperature Ts with a predetermined allowable temperature difference Tth (step S6). If the absolute value of the temperature difference (Te2-Ts) does not exceed the allowable temperature difference Tth in step S6 (step S6: YES), it can be determined that the second temperature sensor 37 is also normal. If the determination in step S6 is YES, it can be determined that all three temperature sensors 23, 37 and 44 are normal. In this case, the controller 50 ends the monitoring process as it is. In this case, the controller 50 controls the pump 43 of the cooler 40 using the measured value (measured temperature Ts) of the third temperature sensor 44 .

ステップS5の判断がYESの場合、第1温度センサ23と第3温度センサ44はともに正常であると判断できる。このとき、ステップS6の判断がNOの場合(すなわち、第2推定温度Te2と計測温度Tsの温度差の絶対値が許容温度差Tthを超えている場合)、第2温度センサ37の計測値が異常であると判明する。このとき、コントローラ50は、第2温度センサ37で異常が生じていると判断する(ステップS7)。 If the determination in step S5 is YES, it can be determined that both the first temperature sensor 23 and the third temperature sensor 44 are normal. At this time, when the determination in step S6 is NO (that is, when the absolute value of the temperature difference between the second estimated temperature Te2 and the measured temperature Ts exceeds the allowable temperature difference Tth), the measured value of the second temperature sensor 37 is It turns out to be abnormal. At this time, the controller 50 determines that an abnormality has occurred in the second temperature sensor 37 (step S7).

一方、ステップS5の判断がNOの場合、第1温度センサ23あるいは第3温度センサ44のいずれかで異常が生じていると判明する。この場合、コントローラ50は、ステップS8にて、第2推定温度Te2と計測温度Tsの温度差の絶対値を所定の許容温度差Tthと比較する。ステップS8において温度差(Te2-Ts)の絶対値が許容温度差Tthを超えていない場合(ステップS8:YES)、第2温度センサ37と第3温度センサ44はともに正常であると判断できるから、結局、第1温度センサ23で異常が生じていることが判明する(ステップS8:YES,S9)。他方、ステップS8において温度差(Te2-Ts)の絶対値が許容温度差Tthを超えている場合(ステップS8:NO)、第3温度センサ44で異常が生じていると判断できる(ステップS8:NO、S10)。 On the other hand, if the determination in step S5 is NO, it is determined that either the first temperature sensor 23 or the third temperature sensor 44 is abnormal. In this case, in step S8, the controller 50 compares the absolute value of the temperature difference between the second estimated temperature Te2 and the measured temperature Ts with a predetermined allowable temperature difference Tth. If the absolute value of the temperature difference (Te2-Ts) does not exceed the allowable temperature difference Tth in step S8 (step S8: YES), it can be determined that both the second temperature sensor 37 and the third temperature sensor 44 are normal. Ultimately, it is found that the first temperature sensor 23 is abnormal (steps S8: YES, S9). On the other hand, if the absolute value of the temperature difference (Te2-Ts) exceeds the allowable temperature difference Tth in step S8 (step S8: NO), it can be determined that an abnormality has occurred in the third temperature sensor 44 (step S8: NO, S10).

ステップS7、S9、S10のいずれかの処理を実行したコントローラ50は、温度センサの異常を示す信号を上位コントローラ80へ出力する(ステップS12)。温度センサの異常を示す信号には、異常を生じていると判断された温度センサの識別子も含まれる。従って、上位コントローラ80は、どの温度センサで異常が生じているかを知ることができる。 The controller 50 that has executed any of steps S7, S9, and S10 outputs a signal indicating an abnormality of the temperature sensor to the host controller 80 (step S12). The signal indicating the abnormality of the temperature sensor also includes the identifier of the temperature sensor determined to be abnormal. Therefore, the host controller 80 can know which temperature sensor has an abnormality.

温度センサの異常を示す信号を受信した上位コントローラ80は、インストルメントパネルの警告灯を点灯させるとともに、温度センサの異常を示すメッセージ(異常が発生した温度センサの識別子を含む)をダイアグメモリに格納する。ダイアグメモリは、車両のメンテナンススタッフが参照するメモリである。メンテナンススタッフは、ダイアグメモリに格納された情報から、車両の状態を知ることができる。 Upon receiving the signal indicating the temperature sensor abnormality, the host controller 80 lights the warning light on the instrument panel and stores a message indicating the temperature sensor abnormality (including the identifier of the temperature sensor in which the abnormality has occurred) in the diagnostic memory. do. The diagnostic memory is a memory referenced by vehicle maintenance staff. Maintenance staff can know the state of the vehicle from the information stored in the diagnostic memory.

図2の処理により、コントローラ50は、異常が生じている温度センサを特定することができる。図2のステップS5からS12までの処理は、次のように表現することができる。コントローラ50は、計測温度Tsと第1推定温度Te1と第2推定温度Te2を比較する。比較の結果、いずれか1つの温度と他の2つのそれぞれの温度との温度差の絶対値が所定の許容温度差Tthを超えていた場合、コントローラ50は、当該1つの温度に対応した温度センサで異常が生じていることを示す信号を出力する。第1推定温度Te1に対応した温度センサは第1温度センサ23であり、第2推定温度Te2に対応した温度センサは第2温度センサ37である。計測温度Tsに対応した温度センサは第3温度センサ44である。以上の処理により、コントローラ50は、異常が発生している温度センサを特定することができる。 By the processing of FIG. 2, the controller 50 can identify the temperature sensor in which an abnormality has occurred. The processing from steps S5 to S12 in FIG. 2 can be expressed as follows. The controller 50 compares the measured temperature Ts with the first estimated temperature Te1 and the second estimated temperature Te2. As a result of the comparison, if the absolute value of the temperature difference between any one temperature and each of the other two temperatures exceeds a predetermined allowable temperature difference Tth, the controller 50 detects the temperature sensor corresponding to the one temperature. outputs a signal indicating that an abnormality has occurred. The temperature sensor corresponding to the first estimated temperature Te1 is the first temperature sensor 23, and the temperature sensor corresponding to the second estimated temperature Te2 is the second temperature sensor 37. A temperature sensor corresponding to the measured temperature Ts is the third temperature sensor 44 . Through the above processing, the controller 50 can identify the temperature sensor in which an abnormality has occurred.

第3温度センサ44で異常が生じていた場合、コントローラ50は、第1推定温度Te1あるいは第2推定温度Te2を使って冷却器40の制御を継続する。それゆえ、いずれかの温度センサに異常が生じても、しばらくは走行を続けることができる。なお、いずれかの温度センサで異常が生じた場合、上位コントローラ80は、車両の一部の性能を制限して走行を継続する。例えば、上位コントローラ80は、モータ3の上限出力を通常時よりも低く設定して走行を継続する。 If the third temperature sensor 44 is abnormal, the controller 50 continues to control the cooler 40 using the first estimated temperature Te1 or the second estimated temperature Te2. Therefore, even if any temperature sensor malfunctions, the vehicle can continue running for a while. It should be noted that if an abnormality occurs in any of the temperature sensors, the host controller 80 limits the performance of a part of the vehicle and continues running. For example, the host controller 80 sets the upper limit output of the motor 3 lower than normal to continue running.

また、第1温度センサ23で異常が生じていた場合、コントローラ50は、第3温度センサ44の計測値を使ってスイッチング素子21a、21bの温度を推定する。スイッチング素子21a、21bの推定温度は、第1温度センサ23の計測値から第1推定温度を算出するときに用いる相関関係を使って算出できる。コントローラ50は、推定温度を使って、スイッチング素子21a、21bの温度を適切な温度範囲に保持する。 Also, if the first temperature sensor 23 is abnormal, the controller 50 uses the measured values of the third temperature sensor 44 to estimate the temperatures of the switching elements 21a and 21b. The estimated temperature of the switching elements 21 a and 21 b can be calculated using the correlation used when calculating the first estimated temperature from the measured value of the first temperature sensor 23 . The controller 50 uses the estimated temperature to keep the temperature of the switching elements 21a, 21b within an appropriate temperature range.

さらに、また、第2温度センサ37で異常が生じていた場合、コントローラ50は、第3温度センサ44の計測値を使って昇圧スイッチング素子32の温度を推定する。昇圧スイッチング素子32の推定温度は、第2温度センサ37の計測値から第2推定温度を算出するときに用いる相関関係を使って算出できる。コントローラ50は、推定温度を使って、昇圧スイッチング素子32の温度を適切な温度範囲に保持する。 Furthermore, if the second temperature sensor 37 is abnormal, the controller 50 estimates the temperature of the boost switching element 32 using the measured value of the third temperature sensor 44 . The estimated temperature of the boost switching element 32 can be calculated using the correlation used when calculating the second estimated temperature from the measured value of the second temperature sensor 37 . Controller 50 uses the estimated temperature to keep the temperature of boost switching element 32 within the proper temperature range.

本明細書が開示する技術に関する留意点を述べる。インバータ20のスイッチング素子21a、21bが第1スイッチング素子の一例である。昇圧スイッチング素子32が第2スイッチング素子の一例である。インバータ20や充電器30の回路構成は、図1の回路構成に限られない。 Points to note regarding the technology disclosed in the present specification are described. The switching elements 21a and 21b of the inverter 20 are an example of a first switching element. The boost switching element 32 is an example of a second switching element. The circuit configurations of inverter 20 and charger 30 are not limited to the circuit configuration of FIG.

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、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。本明細書また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、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、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。 Although specific examples of the present invention have been described in detail above, 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. The technical elements described in this specification or in the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims as of the filing. In addition, the techniques exemplified in this specification or drawings can simultaneously achieve a plurality of purposes, and achieving one of them has technical utility in itself.

2:バッテリ
3:モータ
10:電力変換装置
12:コネクタ
20:インバータ
21a、21b、32:スイッチング素子
22a、22b、33、34:ダイオード
23:第1温度センサ
30:充電器
31:昇圧コンバータ
35:リアクトル
36:フィルタコンデンサ
37:第2温度センサ
39:整流器
40:冷却器
41:循環路
43:ポンプ
44:第3温度センサ
50:コントローラ
60:電圧コンバータ
70:ラジエータ
80:上位コントローラ
100:電気自動車
2: Battery 3: Motor 10: Power converter 12: Connector 20: Inverters 21a, 21b, 32: Switching elements 22a, 22b, 33, 34: Diode 23: First temperature sensor 30: Charger 31: Boost converter 35: Reactor 36: Filter capacitor 37: Second temperature sensor 39: Rectifier 40: Cooler 41: Circulation path 43: Pump 44: Third temperature sensor 50: Controller 60: Voltage converter 70: Radiator 80: Host controller 100: Electric vehicle

Claims (1)

電力変換用の第1スイッチング素子を含んでおり、車載電源の直流電力を走行用のモータの駆動電力に変換するインバータと、
電力変換用の第2スイッチング素子を含んでおり、外部電源の電力を前記車載電源の充電電力に変換する充電器と、
前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子を冷却する冷却器と、
前記第1スイッチング素子の温度を計測する第1温度センサと、
前記第2スイッチング素子の温度を計測する第2温度センサと、
前記冷却器の冷媒の温度を計測する第3温度センサと、
コントローラと、
を備えており、
前記コントローラは、
前記第1温度センサの計測値から前記冷媒の第1推定温度を算出し、
前記第2温度センサの計測値から前記冷媒の第2推定温度を算出し、
前記第3温度センサが計測した計測温度と前記第1推定温度と前記第2推定温度を比較し、いずれか1つの温度と他の2つのそれぞれの温度との温度差の絶対値が所定の許容温度差を越えていた場合に、当該1つの温度に対応した温度センサで異常が生じていることを示す信号を出力する、
電気自動車用の電力変換装置。
an inverter that includes a first switching element for power conversion and converts the DC power of the on-vehicle power source into drive power for the motor for running;
a charger that includes a second switching element for power conversion and converts power from an external power source into charging power for the onboard power source;
a cooler that cools the first switching element and the second switching element;
a first temperature sensor that measures the temperature of the first switching element;
a second temperature sensor that measures the temperature of the second switching element;
a third temperature sensor that measures the temperature of the coolant in the cooler;
a controller;
and
The controller is
calculating a first estimated temperature of the refrigerant from the measured value of the first temperature sensor;
calculating a second estimated temperature of the refrigerant from the measured value of the second temperature sensor;
The measured temperature measured by the third temperature sensor, the first estimated temperature, and the second estimated temperature are compared, and the absolute value of the temperature difference between any one temperature and each of the other two temperatures is a predetermined allowable outputting a signal indicating that an abnormality has occurred in the temperature sensor corresponding to the one temperature when the temperature difference is exceeded;
Power converter for electric vehicles.
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