电动机控制装置制造方法及图纸

一种电动机控制装置，在电动机(4)为规定旋转速度以下时，根据驱动方法的设定和元件损耗算出单元(16)的运算，利用两相调制驱动来驱动功率转换装置(30)，在开关损耗较大的第一开关元件和第二开关元件的损耗累计值超过规定值时，切换开关信号生成单元(14)输出的开关信号，来切换开关元件的开关动作。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种电动机控制装置，特别涉及一种根据电动机的动作状态来改变功率转换装置的驱动方法的电动机控制装置。
技术介绍
近年来，以减少二氧化碳排放量和降低油耗为目的，搭载电动机和内燃机的车辆即混合动力汽车、以及仅搭载电动机利用电动机的驱动力来行驶的电动汽车得到普及。搭载这些电动机的车辆中，除电动机以外，还搭载有输出直流电的蓄电装置、以及将蓄电装置输出的直流电转换成交流电而向电动机供电的功率转换装置(逆变器)等。向电动机供电的功率转换装置通过例如采用IGBT等开关元件的PWM控制所产生的开关动作将直流电转换成交流电。此处，对用于这种电动机控制装置的功率转换装置的三相调制驱动和两相调制驱动进行说明。图13是表示三相调制驱动和两相调制驱动时的相电压指令与开关信号的关系的图。生成如图13所示的线间电压(A)、马达电流(B)时，采用三相调制的驱动方法中，相电压如(C)所示，上侧开关信号如(D)所示，采用两相调制的驱动方法中，相电压如(E)所示，上侧开关信号如(F)所示。另外，三角波的周期(载波频率)设为相同周期。由图13可知，相对于三相调制驱动中始终进行开关动作，两相调制驱动中存在变成常开(或常闭)的开关信号且开关动作较少。开关元件在开关动作中，存在启动时损耗、接通损耗和启动停止时损耗，因此开关动作较少意味着由直流电到交流电的功率转换所产生的损耗较少。但是，这种由直流电到交流电的功率转换是高频且大功率的开关动作，因此由开关动作产生的损耗(开关损耗)导致开关元件发热，开关元件的温度上升。然后，若达到开关元件的上限温度，则为了避免开关元件的损坏而降低对电动机的供电功率，即减少开关次数，从而难以将用于产生与驾驶员的动作相应的驱动力的所期望功率供应给电动机。防止这种因开关元件的温度上升而导致的供电功率降低的方法，即防止电动机输出降低的方法有专利文献1所记载的技术。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利特开2011-109803号公报
技术实现思路
专利技术要解决的技术问题该专利文献1所示内容已公示一种技术，其检测逆变器温度，根据该检测温度将作为逆变器驱动方法的PWM控制由三相调制切换成两相调制，进而改变载波信号的频率。然而，专利文献1所示现有装置中，需要用于检测逆变器温度的温度传感器，导致成本上升。此外，存在改变载波信号，从而开关动作产生的电磁声音变大，可能变成噪音等问题。本专利技术为解决上述问题开发而成，其目的在于提供一种电动机控制装置，其抑制成本上升和噪音的产生，并且在电动机处于规定转速以下的状态时，仍然能够降低因开关元件的开关动作而产生的损耗，并抑制开关元件的温度上升，产生与驾驶员操作相应的驱动力。解决技术问题所采用的技术方案本专利技术所述的电动机控制装置具备：直流电源，该直流电源供应直流电；功率转换装置，该功率转换装置开关元件构成，通过PWM控制所产生的开关元件的开关动作，将所述直流电源输出的直流电转换成交流电并向电动机供电；以及控制单元，该控制单元对所述功率转换装置的驱动进行控制，其中，所述控制单元具备：旋转角度处理单元，该旋转角度处理单元运算并输出电动机的电角度θ和旋转速度Nm；驱动方法设定及元件损耗算出单元，该驱动方法设定及元件损耗算出单元使用所述旋转角度处理单元输出的电角度θ和旋转速度Nm来设定所述功率转换装置的驱动方法，并且运算所述功率转换装置的各开关元件的损耗和开关损耗累计值；载波频率选择单元，该载波频率选择单元选择根据由所述驱动方法设定及元件损耗算出单元运算得到的驱动方法和元件损耗而设定的载波信号的载波频率；以及开关信号生成单元，该开关信号生成单元根据所述驱动方法设定及元件损耗算出单元、所述载波频率选择单元、所述旋转角度处理单元、以及指令电压提供的信息，生成使所述开关元件动作的开关信号，向所述功率转换装置输出所述开关信号，所述电动机为规定旋转速度以下时，根据所述控制单元的运算结果，利用两相调制驱动来驱动所述功率转换装置，并且算出开关损耗较大的第一开关元件和第二开关元件的损耗，所述第一开关元件或所述第二开关元件的损耗累计值超过规定值时，依据事先设定的映射切换所述开关信号生成单元输出的开关信号，来切换所述开关元件的所述开关动作。专利技术效果根据本专利技术的电动机控制装置，能够获得一种电动机控制装置，其抑制成本上升和噪音的产生，并且在电动机为规定转速以下(例如不可旋转或极低速旋转状态)时，仍然能够降低因开关元件的开关动作引起的功率损耗并抑制开关元件的温度上升，产生与驾驶员的操作相应的驱动力。上述或其他的本专利技术的目的、特征和效果通过以下实施方式的详细说明和附图记载将变得更加明确。附图说明图1是表示本专利技术实施方式1的包含功率转换装置的电动机控制装置的整体结构的图。图2是用于对本专利技术实施方式1的控制单元的结构和功能进行说明的功能框图。图3是表示本专利技术实施方式1的整个装置的控制和运算流程的流程图。图4是表示本专利技术实施方式1的旋转角度处理单元15所执行处理的运算流程的流程图。图5是表示本专利技术实施方式1的驱动方法设定及元件损耗算出单元所执行处理的运算流程的流程图。图6是表示开关元件的损耗与电动机的马达相电流的关系的图。图7是表示图5的步骤S205的损耗算出元件检索所执行处理的运算流程的流程图。图8是表示本专利技术实施方式1的载波频率选择单元所执行处理的运算流程的流程图。图9是表示本专利技术实施方式1的元件损耗与载波频率的关系的一例的图。图10是表示本专利技术实施方式1的开关信号生成单元所执行处理的运算流程的流程图。图11是表示本专利技术实施方式1的电角度θ与两相调制驱动时的开关信号切换的关系的映射。图12是表示本专利技术实施方式1的电动机控制装置的各部的动作波形的时序图。图13是表示普通三相调制驱动和两相调制驱动的相电压指令与开关信号的关系的图。具体实施方式以下参照附图对本专利技术的电动机控制装置的实施方式进行说明。实施方式1.图1是表示本专利技术实施方式1的包含功率转换装置的电动机控制装置的整体结构的图。图1中，1是对本专利技术所述的功率转换装置的驱动方法等进行控制的控制单元即马达控制单元(以下称为MCU)，2是供应直流电的电池，30是与电池2并联设置且将电池2输出的直流电转换成交流电的功率转换装置(以下称为逆变器)，4是利用逆变器30输出的交流电产生驱动力且进行旋转驱动的电动机，电动机4经由未图示的动力传递机构与未图示的车辆的车轮连接。此外，5是根据电动机的旋转输出信号的旋转角度传感器。逆变器30具备：平滑电容器31，所述平滑电容器31使电池2输出的直流电压平滑化；以及电压传感器32，所述电压传感器32检测输入到逆变器30的电压。此外，作为根据MCU1输出的开关信号而动作且将电池2输出的直流电转换成供应给电动机4的交流电的开关元件，设有U相上侧开关元件3Q1、U相下侧开关元件3Q2、V相上侧开关元件3Q3、V相下侧开关元件3Q4、W相上侧开关元件3Q5、以及W相下侧开关元件3Q6。各开关元件3Q1～3Q6反并联有U相上侧二极管元件3D1、U相下侧二极管元件3D2、V相上侧二极管元件3D3、V相下侧二极管元件3D4、W相上侧二极管元件3D5、以及W相下侧二极管元件3D6。此外，电动机4的U相、V相、W相的3个线圈的一端与中性点连接，另一端与各相的开关本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电动机控制装置，该电动机控制装置具备：直流电源，该直流电源供应直流电；功率转换装置，该功率转换装置由开关元件构成，通过PWM控制所产生的开关元件的开关动作，将所述直流电源输出的直流电转换成交流电并向电动机供电；以及控制单元，该控制单元对所述功率转换装置的驱动进行控制，其特征在于，所述控制单元具备：旋转角度处理单元，该旋转角度处理单元运算并输出电动机的电角度θ和旋转速度Nm；驱动方法设定及元件损耗算出单元，该驱动方法设定及元件损耗算出单元使用所述旋转角度处理单元输出的电角度θ和旋转速度Nm来设定所述功率转换装置的驱动方法，并且运算所述功率转换装置的各开关元件的损耗和开关损耗累计值；载波频率选择单元，该载波频率选择单元选择根据由所述驱动方法设定及元件损耗算出单元运算得到的驱动方法和元件损耗而设定的载波信号的载波频率；以及开关信号生成单元，该开关信号生成单元根据所述驱动方法设定及元件损耗算出单元、所述载波频率选择单元、所述旋转角度处理单元、以及指令电压提供的信息，生成使所述开关元件动作的开关信号，向所述功率转换装置输出所述开关信号，所述电动机为规定旋转速度以下时，根据所述控制单元的运算结果，利用两相调制驱动来驱动所述功率转换装置，并且算出开关损耗较大的第一开关元件和第二开关元件的损耗，所述第一开关元件或所述第二开关元件的损耗累计值超过规定值时，依据事先设定的映射切换所述开关信号生成单元输出的开关信号，来切换所述开关元件的所述开关动作。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电动机控制装置，该电动机控制装置具备：直流电源，该直流电源供应直流电；功率转换装置，该功率转换装置由开关元件构成，通过PWM控制所产生的开关元件的开关动作，将所述直流电源输出的直流电转换成交流电并向电动机供电；以及控制单元，该控制单元对所述功率转换装置的驱动进行控制，其特征在于，所述控制单元具备：旋转角度处理单元，该旋转角度处理单元运算并输出电动机的电角度θ和旋转速度Nm；驱动方法设定及元件损耗算出单元，该驱动方法设定及元件损耗算出单元使用所述旋转角度处理单元输出的电角度θ和旋转速度Nm来设定所述功率转换装置的驱动方法，并且运算所述功率转换装置的各开关元件的损耗和开关损耗累计值；载波频率选择单元，该载波频率选择单元选择根据由所述驱动方法设定及元件损耗算出单元运算得到的驱动方法和元件损耗而设定的载波信号的载波频率；以及...

【专利技术属性】
技术研发人员：正田智久，小川泰文，西岛良雅，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP