CN101511629A - 移动体的控制装置 - Google Patents

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Abstract

HV－ECU执行检测大气压的步骤(S1000)；利用映射图计算与大气压对应的升压电压的最大值的步骤(S1100)；和将该最大值作为系统电压值来设定，控制DC/DC转换器的步骤(S1200)。另外，HV－ECU也可以利用该映射图计算与大气压对应的开关元件的门极电阻的电阻值，控制门极电阻使得成为该设定的电阻值。

Description

移动体的控制装置
技术领域
本发明涉及移动体的控制装置，特别涉及根据大气压控制搭载在移动体上的电动机以及电气设备的控制装置。
背景技术
近年来，作为环境问题的对策之一，通过来自电动机的驱动力行驶的混合动力车，燃料电池车，电动汽车等受到关注。在这样的车辆中，搭载有向电动机供给电力的变换器(inverter)电路等电气设备。电气设备用高电压驱动电动机，需要确保绝缘。作为搭载有这样的电气设备以及电动机的车辆，例如日本特开2004-208409号公报公开了一种车辆，该车辆搭载有能够良好地应对由各种各样的行驶用旋转电机要求的各种各样的工作模式并且能够降低损失的车辆用动力控制装置。
另外，搭载有电动机的车辆有时会在高地行驶。在高地，特别是在大气压低这样的环境下，容易放电。这种特性由帕邢定律提及。帕邢定律表示放电开始电压由气压与电极间距离的积的函数决定。因此，在电气设备以及电动机中，存在对绝缘体内的部分放电量增加的问题。当部分放电量增加时，会发生绝缘体的绝缘性能劣化的问题。进一步会发生耐久寿命劣化的问题。
在上述公报所公开的车辆用动力控制装置中，因为没有考虑到大气压的变化，所以有引起上述问题的可能性。
发明内容
本发明的目的是提供随着大气压的变化确保绝缘性能的移动体的控制装置。
本发明一个方面的移动体的控制装置是搭载有电动机的移动体的控制装置。在移动体上搭载有对电动机供给电力的电气设备。该控制装置包括检测大气压的检测部，和控制电动机的控制单元。控制单元根据检测到的大气压，设定对电动机和电气设备供给的电压值，基于设定的电压值控制电动机。
通过本发明，控制单元根据检测到的大气压，设定对电动机和电气设备供给的电压值。控制单元基于设定的电压值控制电动机。控制单元，以在检测到的大气压下部分放电量在能够抑制促进绝缘体的绝缘性能劣化的容许范围内的方式，设定向电动机和电气设备供给的电压。即，在高地等大气压比较低的环境下，通过设定使部分放电量成为容许范围内的电压值(例如，通过设定比在通常大气压下的电压值低的电压值)，能够抑制部分放电量的增加。因此，能够抑制电动机和电气设备内部的绝缘体的绝缘性能恶化。从而能够提供随着大气压的变化确保绝缘性能的移动体的控制装置。
本发明其他方面的移动体的控制装置是搭载有电动机的移动体的控制装置。该控制装置包括检测大气压的检测部，和控制电动机的控制单元。控制单元根据检测到的大气压设定与电动机控制相关联的控制值，并基于设定的控制值控制电动机。
根据本发明，控制单元根据检测到的大气压，设定与电动机的控制相关联的控制值(例如，设置在变换器中的开关元件与驱动电路之间的门极电阻的电阻值)。控制单元基于设定的控制值控制电动机。控制单元，例如以在检测到的大气压下部分放电量在能够抑制促进绝缘体的绝缘性能劣化的容许范围内的方式，设定与电动机的控制相关联的控制值。即，在高地等大气压比较低的环境下，通过设定使部分放电量成为容许范围内的控制值(例如，通过设定比在通常大气压下的门极电阻的电阻值大的电阻值)，能够抑制部分放电量的增加。因此，能够抑制电动机和电气设备的内部的绝缘体的绝缘性能恶化。从而能够提供随着大气压的变化确保绝缘性能的移动体的控制装置。
优选，在移动体上搭载对电动机供给电力的变换器。变换器包括开关元件和使开关元件开闭的驱动电路。控制值为开关元件与驱动电路之间设置的门极电阻的电阻值。
根据本发明，控制值为开关元件与驱动电路之间设置的门极电阻的电阻值。例如，在高地等大气压比较低的环境下，如果设定比通常大气压下的门极电阻的电阻值大的电阻值，则开关电压的上升减缓。由此，能够降低浪涌电压的峰值。因此，通过降低浪涌电压的峰值，能够抑制部分放电量的增加。从而能够抑制电动机和电气设备的内部的绝缘体的绝缘性能恶化。
更为优选的是，在移动体上搭载有对电动机供给电力的电气设备。控制单元根据电动机的状态，设定对电动机和电气设备供给的电压值与电阻值中的任一方。
根据本发明，例如在电动机中所要求的负荷为低负荷的情况下，通过将对电动机和电气设备供给的系统电压的电压值设定为较低，能够在抑制变换器的效率恶化的同时，确保绝缘性能。另一方面，在电动机中所要求的负荷为高负荷的情况下，通过将变换器的门极电阻的电阻值设定为较大，能够在抑制马达性能和效率恶化的同时，确保绝缘性能。因此，通过设定电压值和电阻值中的任一方，能够在抑制绝缘性能恶化的同时，根据所要求的负荷控制电动机。
附图说明
图1是表示搭载有第一实施例涉及的车辆的控制装置的车辆的构成的图。
图2是表示大气压和部分放电量的关系的图。
图3是表示大气压与容许的升压电压的最大值的关系的图。
图4是表示由作为第一实施例涉及的车辆的控制装置的HV-ECU执行的程序的控制构造的流程图。
图5是表示第二实施例中的变换器的构成的一部分的图。
图6是表示大气压与容许的门极电阻的电阻值的关系的图。
图7是表示由作为第二实施例涉及的车辆的控制装置的HV-ECU执行的程序的控制构造的流程图。
图8A和图8B是表示开关元件的发射极-集电极间的开关电压的变化的时间图。
图9是表示电压值和电阻值的变化与马达效率、变换器效率以及成本的关系的图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施例涉及的移动体的控制装置进行说明。在以下的说明中，对同一部件标注同一符号。它们的名称和功能也相同。因此，不重复对它们进行详细说明。此外，本发明的移动体，只要是搭载有电动机的移动体即可，没有特别进行限定，例如，可以是混合动力车、电动汽车或者燃料电池汽车。在本实施例中，移动体作为混合动力车进行说明。
<第一实施例>
如图1所示，在搭载有本实施例涉及的移动体的控制装置的车辆中，搭载有HV-ECU(Hybrid Vehicle-Electronic Control Unit：混合动力车电子控制单元)100、发动机ECU 200、DC/DC转换器(converter)400、电池500、变换器(inverter)600、和马达700。此外，本实施例涉及的车辆的控制装置，通过由HV-ECU100执行的程序实现。
电池500，只要是可充电的二次电池即可，没有特别进行限定，例如，也可以是镍氢电池，也可以是锂离子电池。
DC/DC转换器400将电池500的直流电压进行升压。DC/DC转换器400根据从HV-ECU100接收的控制信号，控制升压电压。
变换器600将在DC/DC转换器400中被升压的直流电压变换为交流电压。变换器600根据从HV-ECU100接收的控制信号，控制对马达700供给的交流电压。
马达700为电动机，基于从变换器600供给的交流电压而驱动。马达700例如为三相交流同步电动机。马达700与车辆的驱动轮(未图示)连接，使驱动轮产生与所供给的交流电压对应的驱动力。
发动机ECU200基于由各种传感器检测的各种信息(例如，加速踏板开度、吸入空气量等)，控制发动机(未图示)的输出。发动机ECU200以能够通信的方式与HV-ECU100连接。另外，在发动机ECU200上连接有大气压传感300。大气压传感器300是检测车辆的周围的大气压的传感器。大气压传感器300将与所检测到的大气压对应的检测信号发送到发动机ECU200。此外，由于大气压传感器300使用公知的技术即可，所以不进行详细的说明。
在此，当车辆行驶时，随着DC/DC转换器400、变换器600和马达700的工作，内部的绝缘体发生部分放电。该部分放电量与大气压的变化相对应地增减。即，如图2所示，大气压和部分放电量的关系具有若大气压降低则部分放电量增加的趋势。而且具有若向变换器600供给的直流电压上升则部分放电量增加的趋势。尤其是，部分放电量为C(1)以上的区域是促进内部的绝缘体的绝缘性能劣化的区域。即，在高地等大气压低的环境下，当车辆行驶时，由于这样的部分放电量的增加，DC/DC转换器400、变换器600和马达700的内部的绝缘体的绝缘性能可能劣化。
于是，在本实施例中，在以下方面具有特征：HV-ECU100根据由大气压传感器300检测出的大气压，设定向变换器600和马达700供给的电压值，基于所设定的电压值控制马达700。
具体而言，HV-ECU100将基于图2所示的大气压和部分放电量的关系而制成的、图3所示的表示大气压与容许的最大电压值的关系的映射图(map)预先存储在存储器等中。HV-ECU100，例如将表示大气压与在该大气压下部分放电量不超过C(1)的范围内的电压值的关系的映射图预先存储在存储器等中。HV-ECU100将与由大气压传感器300检测到的大气压对应的最大电压值作为在DC/DC转换器400中输出的升压电压的最大值、即系统电压值来设定。然后，HV-ECU100以使得成为所设定的系统电压值的方式对DC/DC转换器400发送控制信号。
以下，参照图4对由作为本实施例涉及的车辆的控制装置的HV-ECU100执行的程序的控制构造进行说明。
在步骤(以下将步骤记作S。)1000中，HV-ECU100检测大气压。HV-ECU100基于从大气压传感器300接收的检测信号，检测大气压。
在S1100中，HV-ECU100根据所检测出的大气压和映射图计算最大电压值。在S1200中，HV-ECU100将计算出的最大电压值作为升压电压的最大值，控制DC/DC转换器400。
对基于如上所述的构造和流程图的、作为本实施例涉及的车辆的控制装置的HV-ECU100的动作进行说明。
在车辆行驶在山间等高地的情况下，检测大气压(S1000)，基于如图3所示的映射图，计算与所检测的大气压P(1)相对应的升压电压的最大值V(1)(S1100)。在高地处，由于检测的大气压低，所以升压电压的最大值V(1)被设定为比在通常大气压下的升压电压的最大值低的值。
设定计算出的升压电压的最大值V(1)，控制从DC/DC转换器400向变换器600供给的电压(S1200)。此时，DC/DC转换器400以不超过所设定的升压电压的最大值V(1)的方式被控制。
如上所述，根据本实施例涉及的移动体的控制装置，HV-ECU根据所检测出的大气压，设定向马达和变换器供给的电压值。HV-ECU基于所设定的电压值控制马达。例如，以在检测出的大气压下部分放电量在能够抑制促进绝缘体的绝缘性能的劣化的容许范围内的方式，设定向马达和变换器供给的电压值。在高地等大气压比较低的环境下，通过设定使部分放电量成为容许范围内的电压值、即比通常大气压下的电压值低的电压值，能够抑制部分放电量的增加。因此，能够抑制马达和变换器的内部的绝缘体的绝缘性能的恶化。因而，能够提供随着大气压的变化确保绝缘性能的移动体的控制装置。
<第二实施例>
以下，对第二实施例涉及的移动体的控制装置进行说明。搭载有本实施例涉及的移动体的控制装置的车辆，与搭载有上述的第一实施例涉及的移动体的控制装置的车辆的构成相比，变换器600的构成不同。除此以外的构成为与搭载上述的第一实施例涉及的移动体的控制装置的车辆的构成相同的构成。对它们标注相同的参照符号。它们的功能也相同。因此，在此不重复对它们进行详细说明。
在本实施例中，在以下方面具有特征：HV-ECU100根据由大气压传感器300检测出的大气压，设定与马达700的控制相关联的控制值，基于所设定的控制值，控制马达700。
具体而言，在本实施例中，变换器600包括：分别与马达700的各相对应的开关元件1100和门极驱动电路900。在变换器600中，根据来自HV-ECU100的控制信号，由与各相对应的门极驱动电路900控制开关元件1100的开关，将直流电压变换为交流电压。开关元件1100例如是IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor：绝缘门极双极晶体管)。
如图5所示，开关元件1100连接有反并联二极管1000，使得电流从发射极侧流向集电极侧。在开关元件1100的门极(gate，栅极)侧和门极驱动电路900之间，设置有门极电阻800。根据来自HV-ECU100的控制信号，从门极驱动电路900对开关元件1000输出驱动信号，开关元件1100根据驱动信号进行开闭。通过控制与各相对应的开关元件1100的开闭，将DC/DC转换器600的直流电压变换为交流电压，将被变换的交流电压向马达700供给。
在本实施例中，门极电阻800为可变电阻器，根据HV-ECU100的控制信号，改变电阻值。在本实施例中，控制值为门极电阻800的电阻值，HV-ECU100根据由大气压传感器300检测出的大气压，设定门极电阻800的电阻值，以使得成为所设定的电阻值的方式控制门极电阻800。即HV-ECU100，将基于如图2所示的大气压和部分放电量的关系而制作的、如图6所示的表示大气压和容许的电阻值的关系的映射图预先存储在存储器等中。HV-ECU100设定与由大气压传感器300检测出的大气压P(1)对应的电阻值R(1)。并且，HV-ECU100对门极电阻800发送控制信号，使得成为所设定的电阻值R(1)。
以下，参照图7，对由作为本实施例涉及的移动体的控制装置的HV-ECU100执行的程序的控制构造进行说明。
在S2000中，HV-ECU100检测大气压。HV-ECU100基于从大气压传感器300接收的检测信号，检测大气压。
在S2100中，HV-ECU100根据检测出的大气压和映射图计算电阻值。在S2200中，HV-ECU100控制门极电阻800使得成为计算出的电阻值。
对基于如上所述的构造和流程图的、作为本实施例涉及的车辆的控制装置的HV-ECU100的动作进行说明。
当车辆在山间等高地行驶时，检测大气压(S2000)，基于如图6所示的映射图，计算与检测出的大气压P(1)对应的电阻值R(1)(S2100)。在高地，由于检测出的大气压P(1)较低，所以电阻值R(1)被设定为比通常大气压下的电阻值大的值。
控制门极电阻800的电阻值，使得成为计算出的电阻值R(1)。这时，如图8A所示，当以使其变小的方式设定门极电阻800时，浪涌电压变大，发射极-集电极间的开关电压的最大值变高。另一方面，如图8B所示，当以使其变大的方式设定门极电阻800时，发射极-集电极间的开关电压的上升变缓，所以浪涌电压变小。当浪涌电压变小时，由于开关电压的最大值降低，所以变换器600和马达700中发生的部分放电量被抑制。
如上所述，根据本实施例涉及的移动体的控制装置，HV-ECU100设定在变换器中的开关元件和驱动电路之间设置的门极电阻的电阻值，使其在检测出的大气压下处于容许的范围内。HV-ECU100基于所设定的电阻值，控制马达。以使得在检测出的大气压下部分放电量处于能够抑制促进绝缘体的绝缘性能劣化的容许范围内的方式，设定电阻值。即，通过以使得在高地等大气压比较低的环境下部分放电量在容许范围内的方式设定比通常大气压下的门极电阻的电阻值大的电阻值，能够抑制部分放电量的增加。因此，能够抑制马达和变换器内部的绝缘体的绝缘性能的恶化。因而，能够提供随着大气压的变化确保绝缘性能的移动体的控制装置。
此外，优选，HV-ECU100根据马达的状态，进行在上述的第一实施例中已说明的与大气压对应的升压电压的最大值的控制和在本实施例中已说明的与大气压对应的门极电阻的电阻值的控制中的任一方。
如图9所示，在上述的第一实施例中已说明的与大气压对应的升压电压的最大值的控制，由于降低升压电压的最大值，所以会出现马达性能和效率恶化的情况，但能够抑制变换器的效率的恶化。另外，由于控制升压电压，所以需要DC/DC转换器。
另一方面，在本实施例中已说明的与大气压对应的门极电阻的电阻值的控制，由于升高门极电阻的电阻值，所以会出现变换器的效率恶化的情况，但能够抑制马达性能和效率的恶化。另外，由于控制门极电阻的电阻值，所以不需要DC/DC转换器等升压系统。
因此，在大气压低的环境下，当马达所要求的负荷为低负荷时，通过将升压电压的最大值设定为较低，能够抑制变换器的效率的恶化的同时，确保绝缘性能。另一方面，在马达所要求的负荷为高负荷的情况下，通过将变换器的门极电阻的电阻值设定为较大，能够抑制马达性能和效率的恶化的同时，确保绝缘性能。因此，通过根据马达所要求的负荷，设定电压值和电阻值中的任一方，能够抑制绝缘性能的恶化的同时，进行与所要求的负荷对应的马达的控制。
应该认为，本次公开的实施例，在所有方面都为例示而不是限制性的。本发明的范围并不是由上述的说明而是由权利要求表示，包括与权利要求相同的意思和范围内的所有变更。

Claims (14)

1.一种移动体的控制装置，所述移动体搭载有电动机(700)，在所述移动体上搭载有对所述电动机(700)供给电力的电气设备(600)，
包括：检测大气压的检测部(300)；和
控制所述电动机(700)的控制单元(100)，
所述控制单元(100)，
根据所述被检测的大气压，设定对所述电动机(700)和所述电气设备(600)供给的电压值，
基于所述被设定的电压值，控制所述电动机(700)。
2.一种移动体的控制装置，所述移动体搭载有电动机(700)，
包括：检测大气压的检测部(300)；和
控制所述电动机(700)的控制单元(100)，
所述控制单元(100)，
根据所述被检测的大气压，设定与所述电动机(700)的控制相关联的控制值，
基于所述被设定的控制值，控制所述电动机(700)。
3.根据权利要求2所述的移动体的控制装置，
在所述移动体上搭载有对所述电动机(700)供给电力的变换器(600)，所述变换器(600)包括开关元件(1100)和使所述开关元件(1100)开闭的驱动电路(900)，
所述控制值为在所述开关元件(1100)和所述驱动电路(900)之间设置的门极电阻(800)的电阻值。
4.根据权利要求3所述的移动体的控制装置，
在所述移动体上搭载有对所述电动机(700)供给电力的电气设备(600)，
所述控制单元，根据所述电动机(700)的状态，设定对所述电动机(700)和所述电气设备(600)供给的电压值和所述电阻值中的任一方。
5.一种移动体的控制装置，所述移动体搭载有电动机(700)，在所述移动体上搭载有对所述电动机(700)供给电力的电气设备(600)，
包括：用于检测大气压的机构；和
用于控制所述电动机(700)的控制机构(100)，
所述控制机构(100)包括：
用于根据所述被检测的大气压，设定对所述电动机(700)和所述电气设备(600)供给的电压值的机构，和
用于基于所述被设定的电压值，控制所述电动机(700)的机构。
6.一种移动体的控制装置，所述移动体搭载有电动机(700)，
包括：用于检测大气压的机构；和
用于控制所述电动机(700)的控制机构(100)，
所述控制机构(100)包括：
用于根据所述被检测的大气压，设定与所述电动机(700)的控制相关联的控制值的设定机构，和
用于基于所述被设定的控制值，控制所述电动机(700)的机构。
7.根据权利要求6所述的移动体的控制装置，
在所述移动体上搭载有对所述电动机(700)供给电力的变换器(600)，所述变换器(600)包括开关元件(1100)和使所述开关元件(1100)开闭的驱动电路(900)，
所述控制值为在所述开关元件(1100)和所述驱动电路(900)之间设置的门极电阻(800)的电阻值。
8.根据权利要求7所述的移动体的控制装置，
在所述移动体上搭载有对所述电动机(700)供给电力的电气设备(600)，
所述设定机构，包括用于根据所述电动机(700)的状态，设定对所述电动机(700)和所述电气设备(600)供给的电压值和所述电阻值中的任一方的机构。
9.一种移动体的控制方法，所述移动体搭载有电动机(700)，在所述移动体上搭载有对所述电动机(700)供给电力的电气设备(600)，
包括：检测大气压的步骤；和
控制所述电动机(700)的控制步骤，
所述控制步骤包括：
根据所述被检测的大气压，设定对所述电动机(700)和所述电气设备(600)供给的电压值的步骤，和
基于所述被设定的电压值，控制所述电动机(700)的步骤。
10.一种移动体的控制方法，所述移动体搭载有电动机(700)，
包括：检测大气压的步骤；和
控制所述电动机(700)的控制步骤，
所述控制步骤包括：
根据所述被检测的大气压，设定与所述电动机(700)的控制相关联的控制值的设定步骤；和
基于所述被设定的控制值，控制所述电动机(700)的步骤。
11.根据权利要求10所述的移动体的控制方法，
在所述移动体上搭载有对所述电动机(700)供给电力的变换器(600)，所述变换器(600)包括开关元件(1100)和使所述开关元件(1100)开闭的驱动电路(900)，
所述控制值为在所述开关元件(1100)和所述驱动电路(900)之间设置的门极电阻(800)的电阻值。
12.根据权利要求11所述的移动体的控制方法，
在所述移动体上搭载有对所述电动机(700)供给电力的电气设备(600)，
所述设定步骤，包括根据所述电动机(700)的状态，设定对所述电动机(700)和所述电气设备(600)供给的电压值和所述电阻值中的任一方的步骤。
13.一种移动体的控制装置，所述移动体搭载有马达(700)，在所述移动体上搭载有对所述马达(700)供给电力的变换器(600)，
包括：检测大气压的大气压传感器(300)；和
控制所述马达(700)的电子控制单元(100)，
所述电子控制单元(100)，
根据所述被检测的大气压，设定对所述马达(700)和所述变换器(600)供给的电压值，
基于所述被设定的电压值，控制所述马达(700)。
14.一种移动体的控制装置，所述移动体搭载有马达(700)，
包括：检测大气压的大气压传感器(300)；和
控制所述马达(700)的电子控制单元(100)，
所述电子控制单元(100)，
根据所述被检测的大气压，设定与所述马达(700)的控制相关联的控制值，
基于所述被设定的控制值，控制所述马达(700)。
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