变换器装置、搭载了变换器装置的电动汽车、及混合动力汽车制造方法及图纸

一种变换器装置。对电动机的转矩指令值施加限制以便将开关元件温度抑制为元件上限温度以下的转矩限制部具备：转矩抑制单元，根据开关元件温度求得用于抑制电动机转矩的转矩抑制值；转矩抑制缓和单元，根据元件上限温度与开关元件温度的偏差的积分值，求得用于缓和转矩抑制值的转矩抑制缓和值；第一减法器（１８），从转矩抑制值中减去转矩抑制缓和值而求得转矩限制值；以及第二减法器（２０），从转矩指令值中减去转矩限制值而求得限制转矩指令值，并输出到门生成部。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及变换器装置以及搭载了该变换器装置的电动汽车及搭载了该变换器 装置的混合动力汽车，该变换器装置具有通过开关元件的导通截止将直流变换为交流并对 电动机进行驱动控制的变换器。
技术介绍
在将电动机与发动机组合的混合动力汽车、或者仅通过电动机进行驱动的电动汽 车中使用的电动机，由变换器装置驱动。该变换器装置将直流变换为交流而以规定的转矩 以及频率来驱动电动机。变换器装置组装在汽车内，为了确保搭乘空间而希望其小型化。由于汽车的行驶环境，构成变换器装置的变换器的开关元件的温度较大地变动， 尤其在混合动力汽车中，由于发动机的发热的影响而变换器的开关元件成为高温。变换器 内的开关元件，在这样的周围温度的基础上，在开关元件自身中流动电流导致的稳定损失、 导通截止导致的开关损失的影响下，当超过一定温度时，可能导致损坏。为了避免开关元件的损坏，对变换器进行冷却，或者对开关元件或变换器的温度 进行测定而对转矩或开关频率进行限制。为了提高变换器的冷却需要增大散热风扇，但是 当增大散热风扇时，重量和体积一起变大。另一方面，当降低开关频率时，有时脉动电流增 加、电容器发热，或者对控制性产生不良影响。根据这样的情况，最终对电动机的转矩进行限制，降低开关元件自身中流动的电 流而抑制开关元件的发热。因此存在如下专利技术在变换器的开关元件超过规定温度时开始 转矩限制，施加与上升温度和温度变化率成比例的转矩限制，抑制开关元件的发热，避免开 关元件的损坏；例如存在日本公开特许公报、特开平10-210790号公报(以下称为专利文献 1)。并且，存在如下专利技术检测功率晶体管模块的温度上升率，在温度上升率为规定 值以上的情况下进行功率晶体管模块的保护动作；例如存在日本公开特许公报、特开平 9-140155号公报(以下称为专利文献2)。但是，在专利文献1、2的专利技术中，在开关元件超过了规定温度时施加转矩限制，但 是没有考虑根据状况的适当的转矩限制量。例如，在使转矩限制量与开关元件的温度成比例的情况下，作为其比例常数会使 用假定了最大周围温度的比例常数。其原因为，为了可靠地防止开关元件的损坏，需要假定 周围温度最高的状态而决定转矩限制量。由此，在周围温度较低的状态下可能施加需要以 上的转矩限制，损害驾驶者的操作舒适性。为了使转矩限制量为最小，需要设定对应于周围温度的比例常数，为此，需要导入 计测周围温度的系统以及用于设定比例常数的验证。于是，产生控制复杂化、可靠性降低以 及变换器的体积和成本增大的弊端。
技术实现思路
本专利技术的目的为提供变换器装置以及搭载了该变换器装置的电动汽车及搭载了 该变换器装置的混合动力汽车，能够将用于防止开关元件的温度上升的转矩限制量设为最 小，提高通电能力而实现变换器的高功率密度化，并提高驾驶者的操作舒适性，实现控制的简化。为了实现上述目的，本专利技术的变换器装置具有以下的构成。即具备变换器，通过开关元件的导通截止将直流变换为交流，并对电动机进行驱动控 制；温度检测部，设置在上述变换器的开关元件附近，对开关元件的温度进行检测；门生成部，以上述电动机的转矩成为转矩指令值的方式，对上述变换器的开关元 件进行导通截止控制；以及转矩限制部，对上述电动机的转矩指令值施加限制，以便从上述温度检测部得到 的开关元件温度被抑制为元件上限温度以下；上述转矩限制部具备转矩抑制单元，根据上述开关元件温度求得用于抑制上述电动机转矩的转矩抑制 值；转矩抑制缓和单元，根据上述元件上限温度与上述开关元件温度的偏差的积分 值，求得用于缓和上述转矩抑制值的转矩抑制缓和值；第一减法器，从由上述转矩抑制单元求得的转矩抑制值中减去由上述转矩抑制缓 和单元求得的转矩抑制缓和值，而求得转矩限制值；以及第二减法器，从上述转矩指令值中减去由上述第一减法器求得的转矩限制值，而 求得限制转矩指令值，并输出到上述门生成部。根据本专利技术，能够将用于防止开关元件的温度上升的转矩限制量设为最小，提高 通电能力而实现变换器的高功率密度化，并提高驾驶者的操作舒适性，实现控制的简化。附图说明图1是本专利技术实施例的变换器装置的构成图。图2是本专利技术实施例的转矩限制部的框构成图。图3是本专利技术实施例的变换器的开关元件温度Tj超过元件上限温度TLl时的动 作特性图。图4是本专利技术实施例的变换器的开关元件温度Tj保持在转矩限制开始温度TLO 与元件上限温度TLl之间时的动作特性图。图5是将本专利技术的变换器装置组装到电动汽车中时的简易透视立体图。图6是将本专利技术的变换器装置组装到混合动力汽车中时的简易透视立体图。具体实施例方式以下，参照附图对本专利技术的变换器装置的一个实施例进行说明。图1是本专利技术实施例的变换器装置的构成图。在图1中表示将变换器装置3适用 于电动汽车的电动机5的情况，但是本专利技术实施例的变换器装置3不仅能够适用于电动汽车也能够适用于电动推进船等的电动机5。如图1所示，变换器装置3构成为，包括变换器2，将来自直流电源4的直流变换 为交流并输入到电动机5 ；温度检测器9，对构成变换器2的开关元件S的温度进行检测；门 电路15，对构成变换器2的开关元件S输出们信号g ；以及控制运算装置10，具有转矩限制 部11以及门生成部12。电动机5的转矩指令值Tqa从油门装置1输入到变换器装置3中。S卩，来自油门 装置1的转矩指令值Tqa被输入到控制运算装置10的转矩限制部11中，在转矩限制部11 中根据由温度检测器9检测的变换器2的开关元件S的温度，根据需要对转矩指令值Tqa 施加限制。转矩限制部11的输出、即限制转矩指令值Tqb，存在如下情况不施加限制而直接 输出转矩指令值Tqa的情况；以及对转矩指令值Tqa施加限制而输出与转矩指令值Tqa不 同的值的情况。在以下的说明中，将包含以上双方的转矩指令值作为限制转矩指令值Tqb。转矩限制部11的输出、即限制转矩指令值Tqb，被输出到门生成部12。在门生成 部12中，以电动机5得到满足限制转矩指令值Tqb的转矩的方式，运算电流指令值d并输 出到门电路15。门电路15将得到电流指令值d那样的门信号g输出到变换器2的开关元 件S。变换器2根据限制转矩指令值Tqb将直流电源4的直流变换为交流，驱动电动机5而 控制车轮6。接着，变换器2为，将直流电压平滑化的电容器7与输入级连接，通过开关元件S 构成u相、V相、W相的桥式电路。U相的桥式电路为，开关元件Sup与开关元件Sim的连接 点与电动机5连接。开关元件Sup与开关元件Sim上分别反并联地连接有回流二极管Dup、 Dim。关于V相也同样，V相的桥式电路由开关元件Svp、Svn、回流二极管Dvp、Dvn构成。并 且，W相的桥式电路由关元件Swp、Swn、回流二极管Dwp、Dwn构成。在开关元件Sup、Sun、Svp、Svn、Swp、Swn中的某一个或者多个的附近设置有温度 传感器8。在本实施例中表示温度传感器8为二极管的情况。二极管在定电流的条件下，当 温度上升时具有顺向电压变小的倾向。通过对二极管供给一定的电流并测定顺向电压，能 够得到开关元件S的温度。温度传感器8也可以是二极管以外的部件，但是优选响应性较 高、高精度的部件。温度传感器8输出的电压通过温度检测电路9输入到控制运算装置10 中。接着，控制运算装置10由转矩本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变换器装置，其特征在于，具备：变换器，通过开关元件的导通截止将直流变换为交流，并对电动机进行驱动控制；温度检测部，设置在上述变换器的开关元件附近，对开关元件的温度进行检测；门生成部，对上述变换器的开关元件进行导通截止控制，以使上述电动机的转矩成为转矩指令值；以及转矩限制部，对上述电动机的转矩指令值施加限制，以便从上述温度检测部得到的开关元件温度被抑制为元件上限温度以下；上述转矩限制部具备：转矩抑制单元，根据上述开关元件温度求得用于抑制上述电动机转矩的转矩抑制值；转矩抑制缓和单元，根据上述元件上限温度与上述开关元件温度的偏差的积分值，求得用于缓和上述转矩抑制值的转矩抑制缓和值；第一减法器，从由上述转矩抑制单元求得的转矩抑制值中减去由上述转矩抑制缓和单元求得的转矩抑制缓和值，而求得转矩限制值；以及第二减法器，从上述转矩指令值中减去由上述第一减法器求得的转矩限制值，而求得限制转矩指令值，并输出到上述门生成部。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：长谷川隆太，森川龙一，大部利春，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：JP[日本]