电力控制器的制造方法
【专利说明】电力控制器
[0001]优先权信息
[0002]本申请要求在2013年10月17日提交的日本专利申请N0.2013-216200的优先权，其整体通过引用被包含在此。
技术领域
[0003]本发明涉及电力控制器的结构和该控制器的操作方法，该电力控制器升高蓄电池电压，并且向马达供应升高的电压。
【背景技术】
[0004]诸如由马达驱动的电动汽车和通过马达和发动机的输出驱动的混合动力汽车的电动车辆包括电力控制器，该电力控制器使用升压转换器来升高电源蓄电池的电压，使用逆变器将在通过升压转换器的电压升高后的DC电力转换为AC电力，并且向车辆驱动马达供应该AC电力。
[0005]在电力控制器中包括的逆变器通过以载波频率接通和断开多个开关元件来将DC电力转换为诸如三相AC电力的AC电力。该开关元件通过通断操作来产生热量，并且配备了冷却设备以冷却该开关元件。当在开关元件中流动的电流变得更大时，从开关元件产生的热量增大。因此，取决于车辆的行驶状态，开关元件的温度在一些情况下变得过高。开关元件的温度的过高增大可能缩短开关元件的寿命，并且因此，需要控制开关元件的温度使得温度不超过预定温度。
[0006]被认为满足该需要的一种方法是一种当开关元件的温度变为预定温度或更高时调节在开关元件中流动的电流的方法。换句话说，该方法调节马达的输出扭矩，并且减少向马达供应的AC电力，即，减小在开关元件中流动的电流，以减小开关元件的温度的增大。然而，根据该方法，车辆的驾驶性变差。为了克服该缺点，提出了不是减小马达的扭矩而是将逆变器的载波频率减小以降低开关元件的温度的方法(例如，参见JP 9-121595 A)
[0007]现有技术文件
[0008]专利文件
【发明内容】
[0009]根据一种典型的电力控制器，升压控制器包括电抗器，而逆变器包括平流电容器，该平流电容器将从升压转换器接收的DC电流平滑，并且向各个开关元件供应平滑的DC电流。因此，在配备了升压转换器和逆变器的电力控制器内，通过升压转换器的电抗器(L)和逆变器的平流电容器(C)来形成LC电路。LC电路具有产生LC谐振的频带。因此，如在JP9-121595 A中描述地，当作为载波频率减小的结果，载波频率进入产生LC谐振的频带内时，可以产生LC谐振。通过产生LC谐振，升压转换器的输出电压振荡。在该条件下，由电压的振荡引起的过压或过流可能缩短开关元件或马达的寿命。
[0010]存在另一种方法，其关注下述点:产生LC谐振的频带根据升压转换器的输出电压(向平流电容器施加的电压)可变。这种方法当开关元件的温度变高时，减小载波频率，并且提高升压转换器的输出电压以通过减小产生LC谐振的频率来防止载波频率进入产生LC谐振的频带内。然而，在升压转换器的输出电压向最小化包括逆变器和马达的系统的总电力损耗的电压的调整条件下，当升压转换器的输出电压被提高时，系统的总电力损耗增大。
[0011]而且，当马达的温度像升压转换器的温度那样上升时，可能引起与这些问题类似的问题。
[0012]本发明的目的是提供一种能够当诸如开关元件和马达的电气组件的温度上升时，在减小电气组件的温度的上升的同时防止系统的总电力损耗变差的技术。
[0013]用于解决问题的装置
[0014]本发明的一种电力控制器包括:蓄电池；升压转换器，该升压转换器包含电抗器，并且升高从蓄电池供应的DC电力的电压以输出电压升高的DC电力；逆变器，该逆变器包含平流电容器，并且通过以载波频率接通和断开多个开关元件来将从升压转换器供应的电压升高的DC电力转换为AC电力，以向马达供应AC电力；温度传感器，该温度传感器检测各个开关元件的温度；以及，控制单元，该控制单元控制升压转换器的输出电压和逆变器的载波频率，其中，通过电抗器和平流电容器来形成LC电路，载波频率被设定为高于与在LC电路中产生LC谐振的最大频率对应的LC谐振上限频率的频率，控制单元包括:载波频率减小装置，该载波频率减小装置在将载波频率从设定频率减小时，将载波频率的设定值从设定频率减小为LC谐振上限频率，同时将升压转换器的输出电压的设定值保持在基于升压转换器、逆变器和马达的总电力损耗计算的系统损耗最小化电压；以及，电压改变装置，该电压改变装置在将载波频率的设定值从设定频率减小为LC谐振上限频率时，将载波频率的设定值至少改变为基于第一预定温度和由各个温度传感器检测的各个开关元件的温度计算的第一改变频率，并且将升压转换器的输出电压的设定值改变为LC谐振上限频率变为第一改变频率的电压。
[0015]在本发明的电力控制器中，优选的是，载波频率减小装置将载波频率的设定值从设定频率减小为LC谐振上限频率，同时将由各个温度传感器检测的各个开关元件的温度至少保持在第一预定温度。
[0016]在本发明的电力控制器中，优选的是，载波频率减小装置在开始减小载波频率的设定值之前，根据由温度传感器检测的各个开关元件的温度随着时间的增大率来确定载波频率随着时间的减小率。
[0017]优选的是，本发明的电力控制器进一步包括马达温度传感器，其检测马达的温度，其中，电压改变装置在将载波频率的设定值从设定频率减小为LC谐振上限频率时，将载波频率的设定值改变为基于第二预定温度和由马达温度传感器检测的马达的温度计算的第二改变频率，并且将升压转换器的输出电压的设定值改变为LC谐振上限频率变为第二改变频率的电压。
[0018]在本发明的电力控制器中，优选的是，载波频率减小装置将载波频率的设定值从设定频率改变为LC谐振上限频率，同时将由马达温度传感器检测的马达的温度保持在第二预定温度。
[0019]在本发明的电力控制器中，优选的是，载波频率减小装置在开始减小载波频率的设定值之前，根据由马达温度传感器检测的马达的温度随着时间的增大率来确定载波频率随着时间的减小率。
[0020]本发明的一种电力控制器包括:蓄电池；升压转换器，该升压转换器包含电抗器，并且升高从蓄电池供应的DC电力的电压以输出电压升高的DC电力；逆变器，该逆变器包含平流电容器，并且通过以载波频率接通和断开多个开关元件将从升压转换器供应的电压升高的DC电力转换为AC电力，以向马达供应AC电力；温度传感器，该温度传感器检测各个开关元件的温度；以及，控制单元，该控制单元包含CPU，并且控制升压转换器的输出电压和逆变器的载波频率，其中，通过电抗器和平流电容器来形成LC电路，载波频率被设定为高于与在LC电路中产生LC谐振的最大频率对应的LC谐振上限频率的频率，控制单元通过使用CPU来执行:载波频率减小程序，该载波频率减小程序在将载波频率从设定频率减小时，将载波频率的设定值从设定频率减小为LC谐振上限频率，同时将升压转换器的输出电压的设定值保持在基于升压转换器、逆变器和马达的总电力损耗计算的系统损耗最小化电压；以及，电压改变程序，该电压改变程序在将载波频率的设定值从设定频率减小为LC谐振上限频率时，将载波频率的设定值至少改变为基于第一预定温度和由各个温度传感器检测的各个开关元件的温度计算的第一改变频率，并且将升压转换器的输出电压的设定值改变为LC谐振上限频率变为第一改变频率的电压。
[0021]在一种电力控制器的操作方法中，该电力控制器包括:蓄电池；升压转换器，该升压转换器包含电抗器，并且升高从蓄电池供应的DC电力的电压以输出电压升高的DC电力；逆变器，该逆变器包含平流电容器，并且通过以载波频率接通和断开多个开关元件将从升压转换器供应的电压升高的DC电力转换为AC电力，以向马达供应AC电力；以及，温度传感器，该温度传感器检测各个开关元件的温度，其中，由电力控制器的电抗器和平流电容器来形成LC电路，并且，电力控制器的载波频率被设定为高于与在LC电路中产生LC谐振的最大频率对应的LC谐振上限频率的频率，该方法包括:载波频率减小步骤，该载波频率减小步骤在将载波频率从设定频率减小时，将载波频率的设定值从设定频率减小为LC谐振上限频率，同时将升压转换器的输出电压的设定值保持在基于升压转换器、逆变器和马达的总电力损耗计算的系统损耗最小化电压；以及，电压改变步骤，该电压改变步骤在将载波频率的设定值从设定频率减小为LC谐振上限频率时，将载波频率的设定值至少改变为基于第一预定温度和由各个温度传感器检测的各个开关元件的温度计算的第一改变频率，并且将升压转换器的输出电压的设定值改变为LC谐振上限频率变为第一改变频率的电压。
[0022]本发明的优点
[0023]根据本发明提供的优点是当诸如开关元件和马达的电气组件的温度上升时，在减小所述电气组件的温度的上升的同时防止系统的总电力损耗变差。
【附图说明】
[0024]图1是图示其上安装了根据本发明的实施例的电力控制器的电动车辆的控制系统的系统图；
[0025]图2是示出根据本发明的实施例的电力控制器的操作的流程图；
[0026]图3是示出用于计算在图2的流程图中示出的系统损耗最小化电压VHtgttl的步骤的流程图；
[0027]图4A至4C是示出当通过根据本发明的实施例的电力控制器来减小载波频率时的载波频率的改变和高压VH(升压转换器的输出电压的设定值)的改变和系统损耗的改变的图形；
[0028]图5是在图2中所示的载波频率的减小量Λ fmg和Λ fmgl的选择映射；
[0029]图6是示出根据本发明的实施例的电力控制器的另一个操作的流程图；
[0030]图7A和7B是根据本发明的实施例的电力控制器的载波频率和电压的选择映射；
[0031]图8是示出根据本发明的实施例的电力控制器的再一个操作的流程图；并且
[0032]图9是示出根据本发明的实施例的电力控制器的又一个操作的流程图。
【具体实施方式】
[0033]以下参考附图来描述根据本发明的实施例。如图1中所示，根据本发明的电力控制器100包括:蓄电池10 ;升压转换器20，其升高从蓄电池10供应的DC电力的电压，并且输出电压升高的DC电力；逆变器30，其通过以载波频率fmg接通和断开多个开关元件33a至35a和33b至35b，将从升压转换器20接收的电压升高的DC电力转换为AC电力，并且向用于车辆驱动的马达50供应该AC电力；以及，控制单元60，其控制升压转换器20的输出电压和逆变器30的载波频率fmg。
[0034]升压转换器20和逆变器30包括:负侧电路11，其与蓄电池10的负侧连接，并且