CN111464059A - 电力变换装置 - Google Patents

Abstract

在电力变换装置中，减少应安装的温度传感器。电力变换装置具备多个电抗器、和依次配置有该多个电抗器的冷却流路，对来自蓄电装置的电力进行变换。而且，仅对多个电抗器中的包括热阻最大的电抗器的一部分的电抗器安装温度传感器。其原因为，热阻大的电抗器的温度的变化的程度大于热阻小的电抗器的温度的变化的程度，所以通过检测热阻大的电抗器的温度，能够提高控制的灵敏度，更适当地控制。

Description

电力变换装置

技术领域

本发明涉及电力变换装置，详细而言涉及具备依次配置有多个电抗器的冷却流路的电力变换装置。

背景技术

以往，作为该种电力变换装置，提出了按照最高发热温度从高到低的顺序从冷却流路的上游侧向下游侧配置有多个发热电子零件的装置(参照例如专利文献1)。在该装置中，具有：第1升压电路，具有第1电容器和第1电抗器；以及第2升压电路，具有第2电容器和第2电抗器，使从第1电容器、第1电抗器、第2电容器、第2电抗器中选择出的多个零件作为发热电子零件。

现有技术文献

专利文献1：日本特开2017-152612号公报

发明内容

在冷却流路中依次配置有多个电抗器的情况下，为了确认各电抗器的温度是否达到容许最高温度，有时对各电抗器安装温度传感器。在该情况下，零件件数变多，管理也变得繁杂。另一方面，在对一部分的电抗器未安装温度传感器的情况下，无法探测未安装温度传感器的电抗器异常发热的事态。

本发明的电力变换装置的主要目的在于，减少应安装的温度传感器。

本发明的电力变换装置为了达成上述主要目的而采用以下的手段。

本发明的电力变换装置具备：多个电抗器；以及冷却流路，依次配置有所述多个电抗器，对来自蓄电装置的电力进行变换，该电力变换装置的特征在于，

仅对所述多个电抗器中的包括热阻最大的电抗器的一部分的电抗器安装有温度传感器。

在该本发明的电力变换装置中，仅对冷却流路中依次配置的多个电抗器中的包括热阻最大的电抗器的一部分的电抗器安装温度传感器。预先求出在热阻小的电抗器的冷却系统中产生异常而该电抗器连续地成为容许最大温度时的热阻最大的电抗器的温度，如果以使热阻最大的电抗器的温度成为求出的温度以下的方式驱动电力变换装置，则热阻小的电抗器的温度成为容许最大温度以下，任意一个电抗器都不会产生发热异常，而能够驱动电力变换装置。对热阻大的电抗器安装温度传感器的原因在于，热阻大的电抗器的温度的变化的程度大于热阻小的电抗器的温度的变化的程度。即，因为通过使用变化的程度大的参数，相比于使用变化的程度小的参数，能够提高控制的灵敏度而更适当地控制。其结果，能够减少应安装的温度传感器。此外，“多个电抗器”包括使来自蓄电装置的电力升压而输出的并联连接的多个升压电路具有的电抗器。

在这样的本发明的电力变换装置中，也可以仅对所述多个电抗器中的热阻最大的电抗器安装温度传感器。由此，能够减少应安装的温度传感器。

在本发明的电力变换装置中，也可以所述多个电抗器中的热阻最大的电抗器配置于所述冷却流路中的最下游部。在冷却流路的最下游部中，在冷却流路中流过的冷却媒质的温度变高，所以冷却效果变小。在这样的冷却效果变得最小的部位配置热阻最大的电抗器，检测该电抗器的温度来驱动电力变换装置，从而能够使冷却效果更高的部位配置的热阻更小的电抗器的温度成为容许最大温度以下而驱动电力变换装置。

在本发明的电力变换装置中，也可以在由所述温度传感器检测出的温度是阈值温度以上时，限制所述蓄电装置的输出。在此，作为阈值温度，能够使用在多个电抗器中的热阻最小的电抗器的冷却系统中产生异常而该电抗器加热至容许最大温度时的热阻最大的电抗器的温度或者比其稍微低的温度。由此，能够使多个电抗器中的任意一个都成为容许最大温度以下而驱动电力变换装置。

附图说明

图1是示出搭载作为本发明的一个实施例的电力变换装置40的电动汽车20的电气的结构的概略的结构图。

图2是示意地示出以电力变换装置40的冷却系统为中心的结构的示意结构图。

图3是示意地示出上段侧流路42b以及下段侧流路42a的平面结构的一个例子的示意俯视图。

图4是示出电抗器L1和电抗器L2的流量灵敏度的一个例子的说明图。

图5是示出由电子控制单元50执行的输出限制解除处理的一个例子的流程图。

图6是示出在电抗器L2的冷却系统中产生异常时的电抗器L1的温度T1和电抗器L2的温度T2的关系的一个例子的说明图。

图7是示出校正系数设定用映射的一个例子的说明图。

具体实施方式

接下来，使用实施例，说明具体实施方式。图1是示出搭载作为本发明的一个实施例的电力变换装置40的电动汽车20的电气的结构的概略的结构图，图2是示意地示出以电力变换装置40的冷却系统为中心的结构的示意结构图。实施例的电动汽车20如图1所示，具备马达22、逆变器24、作为蓄电装置的蓄电池26、具有第1升压转换器CVT1及第2升压转换器CVT2的电力变换装置40、以及电子控制单元50。

马达22构成为例如同步发电电动机，虽然未图示，但转子连接到经由差速齿轮与驱动轮连结的驱动轴。逆变器24与马达22连接并且与高电压侧电力线32连接。通过利用电子控制单元50对逆变器24的未图示的多个开关元件进行开关控制，马达22被旋转驱动。

蓄电池26构成为例如锂离子二次电池、镍氢二次电池，与低电压侧电力线34连接。对低电压侧电力线34的正极侧线和负极侧线，从蓄电池26侧依次安装有进行蓄电池26的连接、切断的系统主继电器28和平滑用的电容器36。

电力变换装置40具备第1升压转换器CVT1、第2升压转换器CVT2、以及冷却系统41，与高电压侧电力线32和低电压侧电力线34连接，使低电压侧电力线34的电力(来自蓄电池26的电力)升压而供给到高电压侧电力线32、或者使高电压侧电力线32的电力(由马达22再生的电力)降压而供给到低电压侧电力线34侧。

第1升压转换器CVT1与高电压侧电力线32和低电压侧电力线34连接，构成为具有2个晶体管T11、T12、2个二极管D11、D12、电抗器L1、以及电容器C1的公知的升降压转换器。晶体管T11与高电压侧电力线32的正极侧线连接。晶体管T12与晶体管T11、和高电压侧电力线32以及低电压侧电力线34的负极侧线连接。电抗器L1与晶体管T11、T12彼此的连接点、和低电压侧电力线34的正极侧线连接。电容器C1与高电压侧电力线32和低电压侧电力线34连接。第1升压转换器CVT1通过利用电子控制单元50调节晶体管T11、T12的导通时间的比值，将低电压侧电力线34的电力伴随电压的升压而供给到高电压侧电力线32、或者将高电压侧电力线32的电力伴随电压的降压而供给到低电压侧电力线34。

第2升压转换器CVT2构成为虽然电抗器L2的材料、安装手法等不同，但与第1升压转换器CVT1实质上相同的性能的升压转换器。即，第2升压转换器CVT2与第1升压转换器CVT1同样地，与高电压侧电力线32和低电压侧电力线34连接，构成为具有2个晶体管T21、T22、2个二极管D21、D22、电抗器L2、以及电容器C2的公知的升降压转换器。该第2升压转换器CVT2通过利用电子控制单元50调节晶体管T21、T22的导通时间的比值，将低电压侧电力线34的电力伴随电压的升压而供给到高电压侧电力线32、或者将高电压侧电力线32的电力伴随电压的降压而供给到低电压侧电力线34。

冷却系统41如图2所示，具备：冷却流路42，使冷却媒质(例如水等)循环；泵44，被安装来压送冷却媒质；以及散热器46，通过外部气体使冷却媒质冷却。冷却流路42具有：下段侧流路42a，配置于下段且被供给来自泵44的冷却媒质；以及上段侧流路42b，成为下段侧流路42a的下游侧。图3示出示意地示出上段侧流路42b以及下段侧流路42a的平面结构的一个例子的示意俯视图。在图2以及图3中，L1、L2表示电抗器L1、L2，C1、C2表示电容器C1、C2。上段侧流路42b以及下段侧流路42a例如构成为如图所示，冷却媒质从供给用池分流到多个流路，之后，从多个流路在排出用池中合流。在下段侧流路42a中，配置有电抗器L2、电容器C2，以使第2升压转换器CVT2的电抗器L2、电容器C2依次冷却。另外，在上段侧流路42b中，配置有电抗器L1、电容器C1，以使第1升压转换器CVT1的电抗器L1、电容器C1依次冷却。

第1升压转换器CVT1的电抗器L1和第2升压转换器CVT2的电抗器L2由于如上所述材料、安装手法等不同，所以其热阻不同。在实施例中，构成为电抗器L1相比于电抗器L2，热阻更大。在此，热阻是表示温度的传递难易度的值，是每单位时间的每发热量的温度上升量(单位是[K/W])。因此，电抗器L1比电抗器L2难以冷却。图4示出电抗器L1和电抗器L2的流量灵敏度的一个例子。图4的横轴表示在下段侧流路42a、上段侧流路42b中流过的冷却媒质的流量[L/min]，纵轴表示电抗器L1以及电抗器L2的发热比。如图所示，可知电抗器L1相比于电抗器L2，向冷却媒质的热传导性更低(热阻更大)。

虽然未图示，电子控制单元50构成为以CPU为中心的微型处理器，除了CPU以外，还具备存储处理程序的ROM、临时地存储数据的RAM、非易失性的闪存存储器、输入输出端口。

如图1所示，经由输入端口，向电子控制单元50输入来自各种传感器的信号。作为输入到电子控制单元50的信号，例如，可以举出来自检测马达22的转子的旋转位置的未图示的旋转位置检测传感器的旋转位置θm、来自检测在马达22的各相中流过的电流的未图示的电流传感器的相电流Iu、Iv。另外，还可以举出蓄电池26的端子间的电压、在蓄电池26中流过的电流Ib、蓄电池26的温度Tb、高电压侧电力线32的电压VH、低电压侧电力线34的电压VL等。进而，还可以举出在第1升压转换器CVT1的电抗器L1中流过的电流IL1、在第2升压转换器CVT2的电抗器L2中流过的电流IL2、来自安装于电抗器L1的温度传感器48(参照图2)的电抗器温度T1等。进而，虽然未图示，还可以举出来自点火开关的点火信号、来自检测变速杆的操作位置的换档位置传感器的换档位置、来自检测油门踏板的踏入量的油门踏板位置传感器的油门踏板开度Acc、来自检测刹车踏板的踏入量的刹车踏板位置传感器的刹车踏板位置、来自车速传感器的车速V。

从电子控制单元50，如图1所示，经由输出端口输出各种控制信号。作为从电子控制单元50输出的信号，例如，可以举出向逆变器24的多个开关元件的开关控制信号、向第1升压转换器CVT1的晶体管T11、T12的开关控制信号、向第2升压转换器CVT2的晶体管T21、T22的开关控制信号、向系统主继电器28的驱动控制信号。

电子控制单元50根据马达22的转子的旋转位置θm，运算马达22的电气角θe、转速Nm。另外，电子控制单元50根据在蓄电池26中流过的电流Ib的累积值，运算蓄电池26的蓄电比值SOC，或者，根据运算出的蓄电比值SOC和蓄电池26的温度Tb，运算作为可以对蓄电池26进行充放电的最大容许电力的输入输出限制Win、Wout。在此，蓄电比值SOC是能够从蓄电池26放电的电力的容量相对蓄电池26的全部容量的比值。

在这样构成的实施例的电动汽车20中，作为行驶用的控制，电子控制单元50根据油门踏板开度Acc和车速V，设定行驶所要求(驱动轴26所要求)的要求转矩Tp*，将设定的要求转矩Tp*设定为马达22的转矩指令Tm*，以使马达22由转矩指令Tm*驱动的方式，进行逆变器24的多个开关元件的开关控制。

接下来，说明根据电抗器L1的温度T1限制蓄电池26的输出或者解除该限制时的动作。图5是示出由电子控制单元50执行的输出限制解除处理的一个例子的流程图。该例程针对每预定时间(例如每1秒、几秒)反复执行。

在执行输出限制解除处理后，电子控制单元50首先执行从温度传感器48输入电抗器L1的温度T1的处理(步骤S100)。接下来，判定输入的温度T1是否小于阈值温度Tref(步骤S110)。作为阈值温度Tref，能够使用在电抗器L2的冷却系统中产生异常而电抗器L2连续地成为容许最大温度Tmax时的电抗器L1的温度或者比其稍微低的温度。例如，在图3中，考虑下段侧流路42a的多个流路中的与电抗器L2相接的流路的全部由于灰尘等异物闭塞的情况。图6示出该情况的电抗器L1的温度T1和电抗器L2的温度T2的关系。在该情况下，如果电抗器L1的温度T1小于阈值温度Tref，则电抗器L2的温度T2成为容许最大温度Tmax以下。

在步骤S110中判定为电抗器L1的温度T1是阈值温度Tref以上时，为了使电抗器L2的温度不超过容许最大温度Tmax，限制蓄电池26的输出(步骤S130)，结束本处理。作为蓄电池26的输出的限制，能够通过限制由电子控制单元50运算的蓄电池26的输出限制Wout、例如将对该输出限制Wout乘以小于值1的校正系数k而得到的结果(k×Wout)设定为执行用的输出限制Wout等来进行。关于这样的蓄电池26的输出的限制，也可以电抗器L1的温度T1和阈值温度Tref的差(T1-Tref)越大，越大地限制(乘以越小的校正系数k)。在该情况下，也可以预先决定温度T1和阈值温度Tref的差(T1-Tref)与校正系数k的关系并存储为校正系数设定用映射，在提供差(T1-Tref)时，从映射导出对应的校正系数k来使用。图7示出校正系数设定用映射的一个例子。

另一方面，在步骤S110中判定为电抗器L1的温度T1小于阈值温度Tref时，在限制蓄电池26的输出时解除该限制(步骤S120)，结束本处理。

这样，根据热阻大的电抗器L1的温度T1来控制的原因在于，由于热阻大于电抗器L2，所以电抗器L1的温度T1的变化的程度大于电抗器L2的温度T2的变化的程度。即，通过使用变化的程度大的参数来控制，相比于使用变化的程度小的参数来控制的情况，能够增大控制的灵敏度，更适当地控制。另外，在冷却流路42中，将热阻大的电抗器L1配置于下游侧的原因在于，在冷却效果小的下游部使用温度的变化的程度大的参数来推测冷却效果大的上游侧的电抗器的温度时，相比于在冷却效果大的上游侧使用温度的变化的程度大的参数来推测冷却效果小的下游侧的电抗器的温度的情况，控制的精度更高。

在以上说明的实施例的搭载于电动汽车20的电力变换装置40中，仅对2个电抗器L1、L2中的热阻大的电抗器L1安装有温度传感器48。由此，相比于对2个电抗器L1、L2这双方安装温度传感器的情况，能够减少应安装的温度传感器。仅对热阻大的电抗器L1安装温度传感器48的原因在于，由于电抗器L1的热阻比电抗器L2大，所以电抗器L1的温度T1的变化的程度大于电抗器L2的温度T2的变化的程度，所以能够仅通过来自温度传感器48的电抗器L1的温度T1使电抗器L2的温度T2成为容许最大温度Tmax以下。

另外，在实施例的搭载于电动汽车20的电力变换装置40中，在冷却流路42中，配置成通过上游侧的下段侧流路42a对热阻小的电抗器L2进行冷却，并且配置成通过下游侧的上段侧流路42b对热阻大的电抗器L1进行冷却。由此，能够提高控制的精度，能够更适当地使电抗器L2的温度T2成为容许最大温度Tmax以下。

进而，在实施例的搭载于电动汽车20的电力变换装置40中，在来自安装于热阻大的电抗器L1的温度传感器48的温度T1是阈值温度Tref以上时，限制蓄电池26的输出。由此，能够抑制在电力变换装置40的电抗器L1、L2中流过的电流，抑制电抗器L1、L2的温度上升。

在实施例的电力变换装置40中，在冷却流路42中，将热阻小的电抗器L2配置于上游侧，并且将热阻大的电抗器L1配置于下游侧。但是，也可以将热阻大的电抗器L1配置于上游侧，并且将热阻小的电抗器L2配置于下游侧。即，也可以使图2所示的冷却媒质的流动反过来。在该情况下，也能够仅通过来自温度传感器48的电抗器L1的温度T1使电抗器L2的温度T2成为容许最大温度Tmax以下。

在实施例的电力变换装置40中，在冷却流路42中，依次配置有2个电抗器L1、L2，但也可以依次配置3个以上的电抗器。在该情况下，也可以仅对3个以上的电抗器中的热阻最大的电抗器安装温度传感器，还可以对3个以上中的包括热阻最大的电抗器的一部分的电抗器安装温度传感器。例如，在冷却流路中依次配置3个电抗器的情况下，也可以仅对热阻最大的电抗器安装温度传感器、或者从热阻大的一方起依次仅对2个电抗器安装温度传感器。另外，在该情况下，优选在冷却流路中，从热阻大的一方起依次从下游侧配置3个电抗器。

说明实施例的主要的要素和在发明内容的栏中记载的发明的主要的要素的对应关系。在实施例中，电抗器L1和电抗器L2与“多个电抗器”相当，冷却流路42与“冷却流路”相当，电力变换装置40与“电力变换装置”相当。

此外，关于实施例的主要的要素和在发明内容的栏中记载的发明的主要的要素的对应关系，实施例是用于具体地说明用于实施在发明内容的栏中记载的发明的方式的一个例子，所以并未限定在发明内容的栏中记载的发明的要素。即，关于在发明内容的栏中记载的发明的解释应根据该栏的记载进行，实施例仅为在发明内容的栏中记载的发明的具体的一个例子。

以上，使用实施例说明了具体实施方式，但本发明不限定于这样的实施例，当然能够在不脱离本发明的要旨的范围内，以各种方式实施。

产业上的可利用性

本发明能够利用于电力变换装置的制造产业等。

Claims (8)

1.一种电力变换装置，具备：多个电抗器；以及冷却流路，依次配置有所述多个电抗器，所述电力变换装置对来自蓄电装置的电力进行变换，所述电力变换装置的特征在于，

仅对所述多个电抗器中的包括热阻最大的电抗器的一部分的电抗器安装有温度传感器。

2.根据权利要求1所述的电力变换装置，其中，

仅对所述多个电抗器中的热阻最大的电抗器安装有温度传感器。

3.根据权利要求1或者2所述的电力变换装置，其中，

所述多个电抗器中的热阻最大的电抗器配置于所述冷却流路中的最下游部。

4.根据权利要求1或者2所述的电力变换装置，其中，

在由所述温度传感器检测出的温度在阈值温度以上时，限制所述蓄电装置的输出。

5.根据权利要求3所述的电力变换装置，其中，

在由所述温度传感器检测出的温度在阈值温度以上时，限制所述蓄电装置的输出。

6.根据权利要求1或者2所述的电力变换装置，其中，

所述多个电抗器是使来自所述蓄电装置的电力升压而输出的并联连接的多个升压电路具有的电抗器。

7.根据权利要求3所述的电力变换装置，其中，

所述多个电抗器是使来自所述蓄电装置的电力升压而输出的并联连接的多个升压电路具有的电抗器。

8.根据权利要求4所述的电力变换装置，其中，

所述多个电抗器是使来自所述蓄电装置的电力升压而输出的并联连接的多个升压电路具有的电抗器。

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