电动机控制器、电动车辆和开关元件的热应力估算方法技术

本发明专利技术涉及电动机控制器、电动车辆和开关元件的热应力估算方法。提供了一种电动机控制器、包括所述电动机控制器的车辆，以及开关元件的热应力估算方法。所述电动机控制器包括开关元件、温度传感器和计算机。所述开关元件被配置为将电源的输出电力转换成驱动电动机的电力。所述温度传感器被配置为测量所述开关元件的温度。所述计算机被配置为提取所述开关元件的温度的时间相关变化中的极大点和极小点，所述计算机被配置为计算彼此相邻的所述极大点与所述极小点之间的温度差，并且被配置为基于每个计算出的温度差来计算所述开关元件所经受的热应力的估算值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电动机控制器、配备电动机控制器的电动车辆，以及用于估算将电源的输出电力转换成驱动电动机的电力的开关元件所经受的热应力的方法。
技术介绍
电动机配备开关元件，该开关元件将电源的输出电力转换成驱动电动机的电力。在下文中，将源电力转换成驱动电动机的电力的开关元件将被简称为“开关元件”。开关元件是将电源的直流电力转换成交流电力的逆变器的主部件，或者是升高电源电压的升压转换器的主部件。有些电动机具有至少10千瓦的驱动电力，并且大电流流过具有这种大输出的电动机的开关元件。因此，开关元件易于具有高热值以及高温度。同时，电动车辆频繁地重复启动和停止，以及频繁地重复加速和减速，这样使得开关元件的温度频繁地变化。除了电动车辆之外，用于驱动机器人关节的电动机也频繁地重复启动和停止，并且频繁地重复加速和减速，从而使得开关元件的温度频繁地变化。由于开关元件的温度变化，开关元件(或开关元件周围的部件)重复膨胀和收缩。开关元件(或开关元件周围的部件)在每次膨胀或收缩期间都要经受损害。在本说明书中，将归因于温度变化的开关元件损害称为“热应力”。当开关元件所经受的热应力超过预定量时，开关元件的性能会降低。公开号为2012-19587的日本专利申请(JP2012-19587A)公开了一种用于抑制过度热应力的技术。JP2012-19587A中公开的电动机控制器是被安装在电动汽车中，并且将电力供应给行驶用电动机的装置。JP2012-19587A中公开的技术在下面进行描述。JP2012-19587A中公开的电动机控制器将开关元件的温度中的一组升降计数为一次热应力，并且获取其间开关元件温度的极小值与极大值之差(温度变化量)。此外，电动机控制器获取分布(实际结果分布)，其中温度变化量位于水平轴上，每个温度转换量的出现频率(出现次数)位于垂直轴上。电动机控制器提前存储温度变化量和出现频率(出现次数)的理想基准分布，并且强化开关元件的冷却，以便当实际结果分布相对于基准分布朝着较大的温度变化量侧转移时，实际结果分布变得接近基准分布。在根据JP2012-19587A的技术中，将一组开关元件温度的上升和开关元件温度的下降计数为一次热应力。多个极大点和多个极小点出现在开关元件的温度的时间相关变化中。因此，时间轴上彼此相邻的极小点处的温度不必彼此相等。在从比温度上升开始时的温度高的温度转向另一温度上升的情况下，开关元件的温度可能下降到比温度上升开始时的温度低的温度。这样，开关元件所经受的损害(即，热应力)在温度上升阶段和温度下降阶段中可能不同。JP2012-19587A中公开的技术未考虑此差别。
技术实现思路
本说明书提供一种精确地估算具有电动机控制器的开关元件所经受的热应力的技术。本说明书涉及一种电动机控制器。所述电动机控制器包括开关元件、温度传感器和计算机。所述开关元件被配置为将电源的输出电力转换成驱动电动机的电力。所述温度传感器被配置为测量所述开关元件的温度。所述计算机被配置为提取所述开关元件的温度的时间相关变化中的极大点和极小点，所述计算机被配置为计算彼此相邻的所述极大点与所述极小点之间的温度差，并且被配置为基于每个计算出的温度差来计算所述开关元件所经受的热应力的估算值。在上述电动机控制器中，在所述开关元件的温度的时间相关变化中的上升阶段(从所述极小点到后续极大点)和下降阶段(从所述极大点到后续极小点)中的每一者中计算所述温度差，并且在所述热应力的估算值中反映所述温度差。因此，所获取的所述热应力的估算值是精确的。所获取的估算值例如用于控制所述开关元件的冷却器。通过上述计算机执行的处理可实时地执行，也可在累积开关元件温度数据之后离线执行。例如，所述电动机控制器可将有关所述开关元件的温度的时间序列数据存储在存储器中。在所述电动机控制器的维护期间，维护人员可通过使用所述时间序列数据和上述处理来获取所述开关元件的热应力的估算值。所述估算值可在维护所述电动机控制器期间使用。本说明书还提供一种用于估算所述电动机控制器的所述开关元件所经受的热应力的方法。所述开关元件被配置为将电源的输出电力转换成驱动电动机的电力。所述电动机控制器包括计算机。所述估算方法包括：由所述计算机提取所述开关元件的温度的时间相关变化中的极大点和极小点；由所述计算机计算从所述极大点到后续极小点的温度差以及从所述极小点到后续极大点的温度差；以及由所述计算机基于每个计算出的温度差来计算所述开关元件所经受的热应力的估算值。这些处理允许高度精确地获取所述开关元件所经受的热应力。具体地说，本说明书中公开的电动机控制器可应用于配备行驶用电动机的电动车辆。一种车辆包括：行驶用电动机；制冷剂循环路径，其被配置为冷却开关元件；泵，其被配置为使制冷剂循环；以及电动机控制器。所述电动机控制器包括开关元件、温度传感器和计算机。所述开关元件被配置为将电源的输出电力转换成驱动电动机的电力。所述温度传感器被配置为测量所述开关元件的温度。所述计算机可被配置为提取所述开关元件的温度的时间相关变化中的极大点和极小点。所述计算机可被配置为计算彼此相邻的所述极大点与所述极小点之间的温度差，并且被配置为基于每个计算出的温度差来计算所述开关元件所经受的热应力的估算值。所述计算机可被配置为，在所述估算值超过预定判定值的情况下，将所述泵针对预定制冷剂温度的输出增大到比所述估算值超过所述判定值之前更高的水平，或者，所述计算机可被配置为，使所述泵针对预定制冷剂温度的输出随着所述估算值的每单位时间增加率或所述估算值的每单位行驶距离增加率的增大而增大。附图说明下面将参考附图描述本专利技术的示例性实施例的特征、优点和技术及工业意义，在这些附图中，相同的参考标号表示相同的部件，其中：图1是示出包括根据第一实施例的电动机控制器的混合动力汽车的驱动系统的配置的框图；图2是示出混合动力汽车的冷却系统的配置的框图；图3是示出制冷剂温度与电动泵输出之间的关系的一个实例的图；图4是示出开关元件温度变化的一个实例的图；图5是示出直方图的一个实例的表；图6是与图5中的表对应的图；图7是示出温度变化的另一实例的图；图8是根据图7的温度变化的直方图；图9是示出温度变化的又一实例的图(考虑温度差符号)；图10是图9左右反转后的图；图11是与图9和10的图对应的直方图；图12是用于估算总应力比的处理本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电动机控制器，其特征在于包括：开关元件，其被配置为将电源的输出电力转换成驱动电动机的电力；温度传感器，其被配置为测量所述开关元件的温度；以及计算机，其被配置为提取所述开关元件的温度的时间相关变化中的极大点和极小点，所述计算机被配置为计算彼此相邻的所述极大点与所述极小点之间的温度差，并且被配置为基于每个计算出的温度差来计算所述开关元件所经受的热应力的估算值。

【技术特征摘要】
2014.12.02 JP 2014-2441931.一种电动机控制器，其特征在于包括：
开关元件，其被配置为将电源的输出电力转换成驱动电动机的电力；
温度传感器，其被配置为测量所述开关元件的温度；以及
计算机，其被配置为提取所述开关元件的温度的时间相关变化中的极
大点和极小点，所述计算机被配置为计算彼此相邻的所述极大点与所述极
小点之间的温度差，并且被配置为基于每个计算出的温度差来计算所述开
关元件所经受的热应力的估算值。
2.根据权利要求1所述的电动机控制器，其特征在于
所述计算机被配置为使得所述温度差对所述估算值的贡献随着所述温
度差的增大而增大。
3.根据权利要求1或2所述的电动机控制器，其特征在于
所述计算机包括计数存储器，其存储直方图中每个竖条的出现次数，
其中由所述温度差的大小来定义所述竖条的宽度，
其中所述计算机被配置为，针对每个计算出的温度差，将所述计数存
储器中存储的与每个所述温度差对应的竖条的出现次数增加1，并且
其中所述计算机被配置为，基于所述计数存储器中存储的所述竖条的
出现次数来计算所述估算值。
4.根据权利要求3所述的电动机控制器，其特征在于
所述计算机被配置为，存储针对所述直方图中的每个所述竖条的出现
次数的基准值；以及
其中所述计算机被配置为，获取每个所述竖条的所存储的出现次数与
所述基准值的比率，将全部所述竖条的所述比率彼此相加，以及输出通过
将所述比率相加而获取的值作为所述估算值。
5.根据权利要求4所述的电动机控制器，其特征在于
所述计算机被配置为，将时间轴上从所述极小点朝向所述极大点的上
升阶段中的温度差以及所述时间轴上从所述极大点朝向所述极小点的下降

\t阶段中的温度差分配给不同的竖条，这两个温度差是具有相同绝对值的温
度差，并且
其中将不同值设定为各个不同竖条的所述基准值。
6.一种车辆，其特征在于包括：
行驶用电动机；
根据权利要求1至5中任一项所述的电动机控制器，其被配置为向所
述电动机供应电力；
制冷剂循环路径，其被配置为冷却所述开关元件；以及
泵，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：野泽奈津树，田口悦司，田栗贤人，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP