[发明专利]逆变器装置及其控制电路以及马达驱动系统

说明书

具有：桥电路4的上下臂用门极驱动电路12a、12b、12c、14d、14e、14f；向各驱动电路供给电源电压的电源6；参考电位与该电源6不同的第2电源3；具有与电源6共同的参考电位以生成相对于上下臂的驱动指令的失效安全电路8；及具有与电源3共同的参考电位以生成相对于下臂的驱动指令的失效安全电路16B，其中，下臂用门极驱动电路具备参考电位不同的两个驱动指令输入功能，一个用于输入来自失效安全电路8的驱动指令，另一个用于输入来自失效安全电路16B的驱动指令。据此，能够提供一种不对电源进行过度冗余化即可降低电源生成电路的容量并可实现装置的小型化和低成本化的逆变器装置及其控制电路、马达驱动系统。

技术领域

本发明涉及具有失效安全功能(fail safe function)的逆变器装置及其控制电路以及具备该逆变器装置的马达驱动系统。

背景技术

藉由逆变器装置对混合动力汽车等的马达进行驱动的马达驱动系统中，在系统构成部件发生了某种故障的情况或车辆发生了冲撞等的紧急情况下使失效安全电路进行工作是众所周知的。

该失效安全电路例如是藉由对逆变器主电路的半导体开关元件进行操作而使马达绕线(motor winding)短路的电路或者是使连接于正负直流母线间的电容器放电的电路，为了保护系统不再继续受损和确保乘员的安全，需要具有很高的信赖性。

这种马达驱动系统中，就包含失效安全电路的逆变器控制电路而言，一般来说，作为辅机电源而被供给例如12[V]的低压电源(以下也称第1电源)。需要说明的是，逆变器控制电路具备用于控制马达的CPU、马达的电流传感器等。

上述第1电源因故障等丧失后，至失效安全电路的电源供给被切断，导致无法进行工作，为此，作为一种对策，例如专利文献1中公开了对供给至包含失效安全电路的逆变器控制电路的电源进行冗余化(redundancy)的技术。

图11是专利文献1中记载的马达驱动系统的电路图。图11中，51是例如400[V]的主电池(以下也称第2电源)，52是绝缘型DC/DC转换器，53是工作状态检测装置，54是第1电源，60是包含失效安全电路的逆变器控制电路，61是使与直流母线连接的电容器63放电的开关元件，62是由半导体开关元件62a～62f构成的桥电路，M为三相马达。

该现有技术中，第1电源54的电压和藉由DC/DC转换器52对第2电源51的电压进行绝缘和降压而得的电压(都为12[V])在OR的条件下被供给至逆变器控制电路60。这样，通过对至逆变器控制电路60内的失效安全电路的供给电源进行冗余化，可提高紧急情况下的失效安全动作(基于上臂的开关元件62a～62c或下臂的开关元件62d～62f的ON(导通)的马达M的绕线短路、基于开关元件61的ON的电容器63的放电等)的信赖性。

对如图11那样电源被进行了冗余化的马达驱动系统中藉由使马达M的绕线短路而执行失效安全动作的情况进行进一步的说明。作为一例，第1电源54丧失了的情况下的绕线短路处理如下所述。

首先，通过逆变器控制电路60内的失效安全电路对第1电源54的丧失进行检测，并生成使上臂或下臂的全相的开关元件为ON的门极信号。这里，由于第1电源54和逆变器控制电路60(失效安全电路)的参考(reference(也称“基准”))电位为车辆的车体电位，桥电路62的开关元件的参考电位为第2电源51的电位，所以需要对横跨这些电位的信号和电源进行绝缘。

即，在参考电位为车体电位的失效安全电路中，藉由具有绝缘功能的门极驱动电路根据DC/DC转换器52的输出电压而生成的门极信号被发送到了参考电位为高压电位的开关元件62a～62c或62d～62f。

此外，图12是基于与图11同样的原理而对失效安全电路的电源进行了冗余化的逆变器装置和马达驱动系统的电路图，其中电源供给路径由粗线表示。