(57)【要約】【課題】  インバータのスイッチング素子のショート・オープン故障診断を、正常な素子に影響を与えることなく、確実に実行する。【解決手段】  インバータの直流端子間に分圧抵抗１４，１５を設置し、その接続点を任意の交流端子と接続して診断点１６を形成する。この診断点電位１７を、平滑コンデンサ５の電圧から作った基準値と比較し、ショート故障及びオープン故障診断を実行する。【選択図】  図１
2006320176.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源と、２つの半導体スイッチング素子を直列接続して各相の上下アームを形成し、前記直流電源の電力を可変電圧・可変周波数の交流に変換するインバータと、このインバータの直流端子間に接続された平滑コンデンサと、前記インバータの出力交流を供給される交流電動機と、前記インバータを制御する制御手段とを備えたインバータの診断方法において、前記インバータの直流端子間に直列接続した２つの抵抗の直列接続点を、前記インバータのいずれかの相の上下アームの接続点と接続して診断点とするステップと、前記平滑コンデンサを充電するステップと、全ての前記半導体スイッチング素子をオフした状態及び全ての前記半導体スイッチング素子を１つづつ選択的にオンした状態で、前記診断点の電位を予定の基準値と比較するステップとを備えたことを特徴とするインバータの診断方法。
【請求項２】
請求項１において、前記充電ステップにより前記平滑コンデンサを所定の充電電圧まで充電した後、全ての前記スイッチング素子がオフの状態で、前記診断点の電位を基準値と比較するステップにより、前記インバータの前記スイッチング素子のショート故障を診断することを特徴とするインバータの診断方法。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記充電ステップにより前記平滑コンデンサを所定の充電電圧まで充電した後、前記スイッチング素子を個別に駆動しながら、前記診断点の電位を基準値と比較するステップにより、前記インバータの前記スイッチング素子のオープン故障を診断することを特徴とするインバータの診断方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかにおいて、前記基準値を、前記平滑コンデンサの電圧に基づいて設定することを特徴とするインバータの診断方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかにおいて、前記充電ステップにより前記平滑コンデンサを所定の充電電圧まで充電した後、ショート及び／又はオープン故障を診断するステップと、この診断の後に、前記直流電源と前記平滑コンデンサとの間に接続された開閉器を投入するステップを備えたことを特徴とするインバータの診断方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかにおいて、前記スイッチング素子のショート故障を診断するステップにおいてショート故障が診断されなかったとき、前記スイッチング素子のオープン故障を診断することを特徴とするインバータの診断方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかにおいて、前記充電ステップによる前記平滑コンデンサの充電が所定時間経過した後、前記平滑コンデンサの電圧と前記診断点の電圧が所定値より低いとき、前記インバータの上下アームがショート故障であると診断するステップを備えたことを特徴とするインバータの診断方法。
【請求項８】
直流電源と、２つの半導体スイッチング素子を直列接続して各相の上下アームを形成し、前記直流電源の電力を可変電圧・可変周波数の交流に変換するインバータと、このインバータの直流端子間に接続された平滑コンデンサと、前記インバータの出力交流を供給され車両駆動力を発生する交流電動機と、前記インバータを制御する制御手段とを備えた電気車制御装置の診断装置において、前記インバータの直流端子間に接続した２つの抵抗の直列接続体と、この直列接続点を前記インバータのいずれかの相の上下アームの接続点と接続して形成された診断点と、この診断点の電位を予定の基準値と比較する比較手段とを備えたことを特徴とするインバータの診断装置。
【請求項９】
請求項８において、前記診断点の電位が所定値以上にあるとき、前記インバータの上アームのショート故障と判断し、前記診断点の電位が接地電位に近いとき、前記インバータの下アームのショート故障と判断し、前記診断点の電位が予定の中間電位にあるとき正常と判断するショート故障診断部を備えたことを特徴とするインバータの診断装置。
【請求項１０】
請求項８又は９において、上アームの任意相のスイッチング素子をオンしたタイミングで前記診断点の電位が所定値以上にあり、下アームの任意相のスイッチング素子をオンしたタイミングで前記診断点の電位が接地電位に近いとき正常と判断し、上アームの任意相のスイッチング素子をオンしたタイミング及び下アームの任意相のスイッチング素子をオンしたタイミングで、前記診断点の電位が予定の中間電位にあるときオープン故障と判断するオープン故障診断部を備えたことを特徴とするインバータの診断装置。
【請求項１１】
請求項８〜１０のいずれかにおいて、前記直流電源と前記平滑コンデンサとの間に接続された開閉器と、この開閉器を跨ぐように接続された充電装置と、この充電装置を通して前記平滑コンデンサの充電が所定時間経過した後、前記平滑コンデンサの電圧と、前記診断点の電位が共に接地電位に近いとき、前記インバータの上下アームのショート故障と判断する上下アームショート故障診断部を備えたことを特徴とするインバータの診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はインバータの診断方法及び装置に係り、特に、車両駆動用交流電動機に給電するインバータに好適な診断方法及び装置に係る。
【背景技術】
【０００２】
電動機を用いた車両の駆動システムは、電気自動車、ハイブリッド車、あるいはバッテリ式電動フォークリフト（バッテリフォークリフト）などの産業車両についても数多く適用されてきている。特に、近年は、小型高出力、メンテナンスフリーなどの利点から駆動システムには交流電動機が適用されることが多くなってきている。
【０００３】
交流電動機を可変速駆動するには、ブリッジ構成の半導体スイッチング素子を使用するインバータによる駆動が一般的である。このインバータは、３相インバータの場合、上アーム３個、下アーム３個の計６個の半導体スイッチング素子を用いるため、故障率の観点から、インバータの信頼性確保及び保守性向上のために、インバータ自体の異常診断が不可欠である。
【０００４】
このようなニーズに対応すべく、例えば、特許文献１では、インバータの駆動素子の下アーム側出力段に分圧抵抗を設け、素子駆動のゲート信号と分圧抵抗の電圧とを比較してインバータの素子のショート（短絡）故障を診断するという技術を開示している。
【０００５】
また、特許文献２では、インバータの直流端子間及び下アーム両端間に分圧抵抗を設け、これら間の差電圧を、スイッチング素子のゲート制御信号のタイミングと比較することでスイッチング素子のショート故障を診断する技術を開示している。
【０００６】
さらに、特許文献３では、インバータのスイッチング素子各々にゲート駆動回路と状態検出回路を設け、ゲート駆動回路により故障診断用の信号を出力し、状態検出回路により素子の駆動状態から、故障診断を行うという技術を開示している。
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−２５７７７９号公報（全体）
【特許文献２】特開平１０−３４１５７８号公報（全体）
【特許文献３】特開２００３−１１１４３２号公報（全体）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記従来技術において、特許文献１及び２では、診断できる異常は、スイッチング素子のショート故障のみであり、インバータ素子がオープンとなっている場合について考慮されていない。構成上も、スイッチング素子の１アーム毎に診断回路が必要であり、構成が煩雑である。また、スイッチング素子を駆動しないとショート故障を診断できない構成であり、いずれかのスイッチング素子がショート故障していた場合、診断中に、健全な素子に過電流ストレスを与えてしまう欠点がある。
【０００９】
一方、特許文献３においては、インバータを構成するスイッチング素子６個全てにゲート駆動と状態検出のためのインターフェースが必要であり、構成が煩雑である。
【００１０】
本発明の目的は、インバータを構成するスイッチング素子のショート及びオープン故障を、簡単な構成と、高い信頼性及び保守性をもって診断するインバータの診断方法又は装置を提供することである。
【００１１】
本発明の他の目的は、インバータを構成するスイッチング素子のショート及びオープン故障を、正常なスイッチング素子に過電流ストレスを与えることなく診断できるインバータの診断方法又は装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の主特徴とするところは、インバータの直流端子間に直列接続した２つの抵抗の直列接続点を、インバータのいずれかの相の上下アームの接続点と接続して診断点とし、インバータの各相アームを形成する全ての半導体スイッチング素子をオフした状態及び全ての半導体スイッチング素子を１つづつ選択的にオンした状態で、前記診断点の電位を予定の基準値と比較することである。
【００１３】
本発明の望ましい実施態様においては、インバータの各相アームを形成する全てのスイッチング素子がオフの状態で、診断点電圧を基準値と比較することにより、インバータのスイッチング素子のショート故障を診断することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の望ましい実施態様においては、前記スイッチング素子を個別に駆動しながら、前記診断点電圧を基準値と比較することにより、インバータのスイッチング素子のオープン故障を診断することを特徴とする。
【００１５】
さらに、本発明の望ましい実施態様においては、平滑コンデンサの電圧と前記診断点の電圧が所定値より低いとき、インバータの上下アームがショート故障であると診断することを特徴とする。
【００１６】
さらにまた、本発明の望ましい実施態様においては、前記基準値を、平滑コンデンサ電圧に基づいて設定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の望ましい実施態様によれば、簡単な構成で、インバータの各相アームを形成するスイッチング素子のショート及びオープン故障を検出でき、信頼性及び保守性を向上させたインバータの診断方法又は装置を提供することができる。
【００１８】
また、本発明の望ましい実施態様によれば、インバータの各相アームを構成するスイッチング素子のショート故障を診断するに際し、正常なスイッチング素子に過電流ストレスを与えることのないインバータの診断方法又は装置を提供することができる。
【００１９】
本発明のその他の目的と特徴は、以下に述べる実施形態の説明で明らかにする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の一実施形態によるインバータの診断装置を電気車制御装置に適用して詳細に説明する。
【００２１】
図１は、本発明の一実施形態によるインバータの診断装置の基本構成図である。
【００２２】
直流電源１の電力を、インバータ２によって、可変電圧・可変周波数の交流電力に変換し、交流電動機３に給電し、この交流電動機３を可変速駆動するものである。この交流電動機３は、例えば、前述した電気自動車等の駆動源となる。
【００２３】
インバータ２の主回路は、３相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）上下アームＵｐ，Ｕｎ、Ｖｐ，Ｖｎ、及びＷｐ，Ｗｎを形成するスイッチング素子４と、その直流端子間に接続された平滑コンデンサ５を主な構成要素としている。このインバータ２は、制御手段６によってスイッチング素子４群を駆動することにより、所望の可変電圧・可変周波数の交流電力を出力する。
【００２４】
電気車の場合で説明すれば、運転手が、キースイッチ７を操作することによって、制御手段６に起動指令として直流電源１の電圧が印加される。すると、制御手段６は、充電手段８に充電指令９を発し、インバータ２内の平滑コンデンサ５の充電を開始する。予定の充電時間が経過した後に、制御手段６は、開閉器１０の投入コイル１１を励磁し、開閉器１０を投入する。すなわち、充電手段８は、開閉器１０の投入時の突入電流を抑制するために設けられた限流抵抗やトランジスタ等である。
【００２５】
以上により、数十〜数百［ｍｓ］の短時間内に電気車の起動準備が完了し、アクセルの踏込みに応じて制御手段６はインバータ２を制御する。この準備期間の一部、すなわち充電時間経過後、開閉器１０を投入するまでの短時間において、以下に述べるように、本発明の一実施形態によるインバータの診断装置が働くことになる。
【００２６】
インバータ２の直流端子１２，１３間には、分圧抵抗１４と１５の直列体が接続されている。この直列接続点は、インバータの任意相の交流端子つまり上下アームの接続点と接続され、診断点１６を形成する。図示の例においてはＵ相上下アームの接続点と接続しているが、これがＶ相でもＷ相であっても差し支えない。この診断点１６の電位は、診断点電位１７として制御手段６に導入される。一方、基準電圧源として、平滑コンデンサ５の電圧１８も制御手段６に導入される。制御手段６は、前に述べた平滑コンデンサ５の充電が完了した時点で、前記診断点電位１７を基準電圧と比較して、インバータ２を診断し、正常と診断したときだけ、開閉器１０を投入する。
【００２７】
前記分圧抵抗１４と１５の値は、等しいことが基本であるが、任意の異なる値であっても差し支えない。また、２つの抵抗値の和は、インバータ２そのものの動作に影響を与えないように数十〜数百［ｋΩ］以上の値で構成することが望ましい。
【００２８】
以下、図２〜図５を参照して、本発明の一実施形態によるインバータの診断動作を説明する。図２は、インバータのショート故障診断動作を示す波形図である。
【００２９】
キースイッチ７が投入され、制御手段６に直流電源1の電圧が供給されると、制御手段６は立上り、所定時間ｔ１ｉｎｉの間に初期化処理を行う。初期化処理の後、充電手段８へ充電指令９を発して、平滑コンデンサ５の充電を開始する。充電時間ｔｃｈｇが経過しコンデンサ５が予定の充電電圧Ｖｃｈｇまで充電されると、制御手段６はこれを検知して充電指令９を停止して充電を終了し、診断開始となる。図２に示す時間ｔｓｃｋが、ショート故障の診断時間である。
【００３０】
今、分圧抵抗１４と１５を同一値とする。コンデンサ５が予定の充電電圧Ｖｃｈｇまで充電されたとき、診断点電位１７は、例えば、インバータ２の内部にショート故障がなければ、図２（ｄ１）に示すように、診断点電位１７≒１／２コンデンサ電圧１８（＝１／２充電電圧Ｖｃｈｇ）の値を示す。もし、インバータ２の内のスイッチング素子４の上アーム側のいずれかがショートしている場合、図２（ｄ２）のように、診断点電位１７は直流正極１２と同じレベル、すなわち診断点電位１７≒コンデンサ電圧１８（＝充電電圧Ｖｃｈｇ）となる。他方、下アーム側がショートしている場合には、図２（ｄ３）に示すように、診断点電位１７は負極１３の電位、すなわち診断点電位１７≒０［Ｖ］（接地ＧＮＤレベル）になる。この動作を用いて、コンデンサ５を所定の充電電圧Ｖｃｈｇまで充電した後、診断点電位１７を、基準値としてのコンデンサ電圧１８と比較することにより、スイッチング素子４を駆動することなくショート故障を診断できる。しかも、上アームか下アームどちらにショート故障が発生しているか区別して診断できる。このとき、正常時の電圧関係は、先に示したように、診断点電位１７≒１／２コンデンサ電圧１８（＝１／２充電電圧Ｖｃｈｇ）の関係である。したがって、診断点電位１７＞３／４コンデンサ電圧１８（＝３／４充電電圧Ｖｃｈｇ）が成立したとき上アームショートである。また、診断点電位１７＜１／４コンデンサ電圧１８（＝１／４充電電圧Ｖｃｈｇ）が成立したとき下アームショートであり、上記のように、診断しきい値を設定すれば良い。なお、分圧抵抗１４と１５の抵抗値が異なる定数設定である場合には、その分圧設定によって診断点電位１７の正常時のレベルが変化するので、その分圧設定に合わせて診断しきい値を設定すれば良い。また、この診断は、コンデンサ５の充電終了後、所定時間ｔｓｃｋの間に複数回診断するようにすれば、より確度の高い診断を実現することができる。
【００３１】
図３は、本発明の一実施形態によるインバータのオープン故障診断動作を示す波形図である。
【００３２】
先に示したショート故障診断を所定時間ｔｓｃｋの間行い、ショート故障が無かったとき、オープン故障診断を行う。オープン故障診断は、制御手段６よりスイッチング素子４（図示のＵｐ、Ｖｐ、Ｗｐ、Ｕｎ、Ｖｎ、Ｗｎ）をそれぞれ個別にオン駆動しながら実行する。制御手段６よりスイッチング素子４を順次駆動する信号のドライブ信号Ｕｐｇ、Ｖｐｇ、Ｗｐｇ、Ｕｎｇ、Ｖｎｇ、Ｗｎｇを順次所定時間ｔｏｃｋずつオン駆動し、オン駆動している最中に診断点電位１７とコンデンサ電圧１８の比較を行う。上アームの素子であるＵｐ、Ｖｐ、Ｗｐを駆動した場合、各々のスイッチング素子４が正常であれば、オン駆動したときの診断点電位１７は正極１２の電位、すなわち診断点電位１７≒コンデンサ電圧１８（＝充電電圧Ｖｃｈｇ）の値を示す。同様に、下アームの素子であるＵｎ、Ｖｎ、Ｗｎを駆動した場合には、診断点電位１７は負極１３の電位、すなわち診断点電位１７≒０Ｖ（接地ＧＮＤレベル）の値を示す。つまり、上アームのスイッチング素子４を順次オン駆動したとき、診断点電位１７≒コンデンサ電圧１８（＝充電電圧Ｖｃｈｇ）、下アームのスイッチング素子４を順次オン駆動したとき、診断点電位１７≒０Ｖ（ＧＮＤレベル）という関係を制御手段６で逐次判定する。これによって、前記の関係が成立しないとき、当該オン駆動中のスイッチング素子にオープン故障が生じていると診断できる。この診断を行う場合には、所定のオン時間ｔｏｃｋの間で複数回診断すると共に、各素子のオン駆動の間に待ち時間ｔｄｌｙを設けておくことによって、各々のスイッチング素子４の駆動遅れ等の影響を受けずに確度の高い診断を行うことができる。
【００３３】
なお、オープン故障診断はスイッチング素子４を個別にオン駆動するため、例えば、素子Ｕｐをオン駆動したとき、対アームの素子Ｕｎがショート故障していた場合には、アーム短絡を生じてしまう。このようなことが無いように、コンデンサ５の充電終了後、まず、最初に、時間ｔｓｃｋの間にショート故障診断を実行し、上アームと下アーム両方にショート故障が検出されなかった場合にのみ、オープン故障診断を実行するように構成している。
【００３４】
図４は、本発明の一実施形態によるインバータのオープン故障診断におけるオープン故障発生時の動作波形図である。
【００３５】
先に説明したように、オープン故障診断は、制御手段６よりスイッチング素子４（図示のＵｐ、Ｖｐ、Ｗｐ、Ｕｎ、Ｖｎ、Ｗｎ）をそれぞれ個別にオン駆動しながら実行する。制御手段６から、ドライブ信号Ｕｐｇ、Ｖｐｇ、Ｗｐｇ、Ｕｎｇ、Ｖｎｇ、Ｗｎｇによりスイッチング素子４を順次所定時間ｔｏｃｋずつオン駆動し、オン駆動している最中に診断点電位１７とコンデンサ電圧１８の比較を行う。まず、上アームの素子Ｖｐにオープン故障が生じていた場合、ドライブ信号Ｖｐｇを発生して素子Ｖｐをオン駆動しても、素子Ｖｐはオープン故障により導通しない。したがって、診断点電位１７≒コンデンサ電圧１８（＝充電電圧Ｖｃｈｇ）とはならず、診断点電位１７≒１／２コンデンサ電圧１８（＝１／２充電電圧Ｖｃｈｇ）のままとなる。所定時間ｔｏｃｋのオン駆動時間の間に、この診断点電位１７とコンデンサ電圧１８の比較を行うことで、素子Ｖｐがオープン故障していると判断できる。同様に、下アームの素子Ｗｎにオープン故障が生じていた場合、ドライブ信号Ｗｎｇを発生して素子Ｗｎをオン駆動しても、素子Ｗｎはオープン故障により導通しない。したがって、診断点電位１７≒０Ｖ（ＧＮＤレベル）とはならず、診断点電位１７≒１／２コンデンサ電圧１８（＝１／２充電電圧Ｖｃｈｇ）のままとなる。所定時間ｔｏｃｋのオン駆動時間の間に、この診断点電位１７とコンデンサ電圧１８の比較を行うことで、素子Ｗｐがオープン故障していると判断できる。
【００３６】
このように、インバータ２のアームを形成するスイッチング素子４のオープン故障を１個（上下アーム）単位で個別に診断することができ、インバータひいては電気車制御装置の保守性を向上させることが可能となる。また、スイッチング素子４を個別にオン駆動するので、インバータ２自体は大電力を通電せずに診断を行え、もし、オープン故障している素子があったとしても、健全な素子にストレスを与えることなく診断でき、インバータ及び電気車制御装置の信頼性を向上できる。
【００３７】
図５は、本発明の一実施形態によるインバータの上下アームショート故障診断の動作波形図である。
【００３８】
インバータ２内のスイッチング素子４が上下アーム共ショートしている場合には、充電手段８によってコンデンサ５を充電することができない。このため、コンデンサ電圧１８が上昇せず、診断点電位１７も上昇しない。つまり、コンデンサ電圧１８≒０Ｖ（接地ＧＮＤレベル）、診断点電位１７≒０Ｖ（ＧＮＤレベル）となる。本実施形態においては、コンデンサ５の充電時間ｔｃｈｇの後、コンデンサ電圧１８の値が充電電圧Ｖｃｈｇに達しない場合でも、充電を打ち切る。そして、ショート故障診断時間ｔｓｃｋの間にキースイッチ７を通しての電源電圧と、診断点電位１７及びコンデンサ電圧１８との比較を行う。もし、上下アームショートが生じていない場合には、キースイッチ７電圧、コンデンサ電圧１８、及び診断点電位１７との間には、（１）、（２）式の関係が成立する。
【００３９】
キースイッチ７電圧×充電率ｋｃｈｇ（％）＝コンデンサ電圧１８・・・・・（１）
１／２コンデンサ電圧１８＝診断点電位１７・・・・・・・・・・・・・・・（２）
但し、分圧抵抗１４と１５の抵抗値は同じものとする。
【００４０】
ここで、充電率ｋｃｈｇとは、キースイッチ７電圧に対しコンデンサ電圧１８をどこまで充電するかの割合であり、一般的には６０〜１００％の間で任意に選択できる。（１）、（２）式に基づけば、キースイッチ７電圧と診断点電位１７には、次の（３）式の関係を見い出すことができる。
【００４１】
キースイッチ７電圧×充電率ｋｃｈｇ（％）＝診断点電位１７×２・・・・・（３）
この関係を利用して、所定の充電時間ｔｃｈｇ経過後のショート診断時間ｔｓｃｋの間に、（４）及び（５）式が成立すれば、上下アームショートであると判定できる。
【００４２】
キースイッチ７電圧×充電率ｋｃｈｇ（％）×ｋｌｖ＞診断点電位１７×２…（４）
キースイッチ７電圧×充電率ｋｃｈｇ（％）×ｋｌｖ＞コンデンサ電圧１８…（５）
但し、ｋｌｖは上下アーム診断しきい値割合（％）である。
【００４３】
すなわち、高くなるはずのコンデンサ電圧１８と診断点電位１７が、いずれも低い値を維持する場合は、上下アームショートが生じているためコンデンサ５が充電されず、診断点電位も上昇しないものと判断できる。
【００４４】
このように、上又は下アームのみならず、上下アームのショートについても、特段のインバータ２の駆動なく検出可能である。また、上下アームがショートしている相以外の正常な相には何らのストレスを与えることなく良好な診断を実現でき、インバータひいては電気車制御装置の信頼性及び保守性を向上させることができる。
【００４５】
図６は、本発明の一実施形態によるインバータの診断処理フロー図である。
【００４６】
診断手続きは、ステップ６０１で開始し、処理６０２でコンデンサ５の充電を開始する。充電指令９を発生し、充電手段８を駆動してコンデンサ５の充電を行う。次に、ステップ６０３において、コンデンサ電圧１８が所定の充電電圧Ｖｃｈｇに達したかもしくは所定充電時間ｔｃｈｇを超過したかどうかの判定を行う。いずれも成立していない場合はステップ６１２に抜ける。
【００４７】
コンデンサ電圧１８が所定の充電電圧Ｖｃｈｇに達したか、もしくは所定充電時間ｔｃｈｇを経過した場合、ステップ６０４に進み、充電指令９を停止する。次に、ステップ６０５で、上アームショート故障診断を行う。上アームショート故障診断で、診断点電位１７＞コンデンサ電圧１８×ｋｓｐｕの判定を行い、上アームショート故障診断を行う。ここで、係数ｋｓｐｕは、先に説明したように分圧抵抗１４と１５が同一値の定数設定である場合、正常時の電圧の関係は先に示したように診断点電位１７≒１／２コンデンサ電圧１８（＝１／２充電電圧Ｖｃｈｇ）の関係である。したがって、例えば、３／４の７５％程度の値に設定すれば良い。また、診断点電位１７≒１／２コンデンサ電圧１８（＝１／２充電電圧Ｖｃｈｇ）の関係に対し、診断しきい値が余裕を持った設定になるようにｋｓｐｕの値を選べば良い。
【００４８】
次に、ステップ６０６に進み、下アームショート故障診断を行う。下アームショート故障診断では、診断点電位１７＜コンデンサ電圧１８×ｋｓｐｌの判定を行い、下アームショート故障診断を行う。ここで、正常時の電圧の関係は、先に示したように診断点電位１７≒１／２コンデンサ電圧１８（＝１／２充電電圧Ｖｃｈｇ）であるので、例えば、１／４の２５％程度の値に設定すれば良い。
【００４９】
次に、ステップ６０７に進み、上下アームショートの診断を行う。このときにはキースイッチ７電圧×充電率ｋｃｈｇ（％）×上下アーム診断しきい値ｋｌｖ（％）＞診断点電位１７×２の判定を行い、上下アームショートの診断を実行することができる。次に、ステップ６０８に進み、上アーム、下アーム、上下アームそれぞれのショート故障診断が検出されたかどうかの判定を行う。いずれか１つでもショート事象が検出された場合、次段のオープン故障診断ステップ６０９，６１０をパスさせ、診断を終了する。全てのショート故障診断がいずれも検出されなかった場合には、ステップ６０９に進み、上アームオープン故障診断を実行する。ステップ６０９における上アームオープン故障診断は、素子Ｕｐ、Ｖｐ、Ｗｐを順次オン駆動しながら診断点電位１７＞コンデンサ電圧１８×ｋｓｐｕの判定を行い、判定が成立した素子についてオープン故障であると診断する。診断しきい値の係数ｋｓｐｕはショート故障診断のときと共通で差し支えなく、また別の値を設定しても良い。次に、ステップ６１０に進んで、下アームオープン故障診断を実行する。ステップ６１０における下アームオープン故障診断は、素子Ｕｎ、Ｖｎ、Ｗｎを順次オン駆動しオン駆動最中に診断点電位１７＜コンデンサ電圧１８×ｋｓｐｌの判定を行い、判定が成立した素子についてオープン故障であると診断する。診断しきい値の係数ｋｓｐｌは、ショート故障診断のときと共通で差し支えなく、また別の値を設定しても良い。その後、ステップ６１１に進み、ショート故障診断及びオープン故障診断の結果に基づき電気車制御装置のシステム起動可否を判定して電気車制御装置の起動停止を司る処理を行い、ステップ６１２で処理を終了する。
【００５０】
このような手続きとすることで、コンデンサ５の充電からショート故障診断、オープン故障診断全ての診断を、インバータ２のスイッチング素子４に過電流ストレスを与えることなく実行することができる。また、ショート故障診断の場合は、上アーム、下アーム、又は上下アームの故障区別まで診断でき、オープン故障の場合は、個別のスイッチング素子のうちどの素子がオープン故障しているか診断できる。したがって、インバータやインバータを適用した電気車制御装置等の信頼性と保守性の向上を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は、交流電動機を半導体スイッチング素子により構成するインバータで駆動する装置等、インバータの診断全般に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の一実施形態によるインバータの診断装置の基本構成図。
【図２】本発明の一実施形態によるインバータのショート故障診断時の動作波形図。
【図３】本発明の一実施形態によるインバータオープン故障診断の正常動作波形図。
【図４】本発明の一実施形態によるインバータオープン故障診断の異常動作波形図。
【図５】本発明の一実施形態によるインバータ上下アームショート故障診断動作図。
【図６】本発明の一実施形態によるインバータの診断方法の診断処理フロー図。
【符号の説明】
【００５３】
１…直流電源、２…インバータ、３…交流電動機、４…半導体スイッチング素子、５…平滑コンデンサ、６…制御手段、７…キースイッチ、８…充電手段、９…充電指令、１０…開閉器、１１…開閉器操作コイル、１２…直流正端子、１３…直流負端子、１４，１５…分圧抵抗、１６…診断点、１７…診断点電位、１８…平滑コンデンサ電圧。
【図１】
2006320176.tif 000003
【図２】
2006320176.tif 000004
【図３】
2006320176.tif 000005
【図４】
2006320176.tif 000006
【図５】
2006320176.tif 000007
【図６】
2006320176.tif 000008