CN111937294B - 交流旋转电机装置 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于防止因充电电池充电时的温度而引起的劣化，控制为使电流平均地流过构成交流旋转电机主体的二组三相的线圈的各相，由此，即使交流旋转电机主体处于停止状态，也能在短时间内使较大的电流流过来使充电电池升温。

Description

交流旋转电机装置

技术领域

本申请涉及具备充电电池的交流旋转电机装置。

背景技术

近年来，作为混合动力汽车或电动汽车等电动装置的电源，广泛使用了充电电池，例如，在混合动力汽车中，构成为在利用电动机来使车辆行驶的情况下，通过来自充电电池的电流来驱动电动机，另一方面，在来自发动机的输出较大的情况下，利用发动机驱动发电机来对充电电池进行充电。已知该充电电池的劣化程度根据充电时的温度而不同，因此，已知有如下技术：使充电电池充放电来自行发热，从而使充电电池的温度上升来抑制劣化。

作为用于使上述充电电池的温度上升的升温控制装置，提出了具备发热控制部的装置，该发热控制部在电动机不旋转的形态下使充电电池放电并从充电电池向电动机供电，由此来使充电电池自行发热。(例如，参照专利文献1)

现有技术文献

专利文献

专利文献1:国际公开专利WO2014/024490号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

在上述升温控制装置中，根据电动机的旋转位置求出旋转转矩为0的U相、V相、W相的电流指令值Iu、Iv、Iw，基于该电流指令值驱动电动机来使充电电池放电，并使其自行发热。

然而，在该升温控制装置中，考虑通过使电动机不旋转来使偏向特定相的电流持续流过，在各相的开关元件、线圈的发热中产生偏差，因此存在如下问题：大电流无法在短时间内流过。此外，仅着眼于充电电池的自行发热，并未考虑利用电动机的升温来提高旋转的效率。

本申请公开用于解决上述问题的技术，并提供一种交流旋转电机装置，能在短时间内使较大的电流流过。

解决技术问题所采用的技术方案

本申请所公开的交流旋转电机装置包括：交流旋转电机主体，该交流旋转电机主体具有磁体式的转子、以及用于使该转子产生旋转磁场的第1三相线圈和第2三相线圈；充电电池，该充电电池向所述第1三相线圈、第2三相线圈供电；以及功率转换装置，该功率转换装置将所述充电电池产生的直流转换成交流，通过控制所述功率转换装置生成的交流电流来控制所述交流旋转电机主体的旋转转矩，所述交流旋转电机装置的特征在于，具备设置于所述交流旋转电机装置的温度传感器，所述功率转换装置在基于所述温度传感器的温度信息判定为需要升温的情况下，向所述交流旋转电机主体中的所述第2三相线圈的X相Y相Z相分别提供与所述第1三相线圈的U相V相W相大小相同且相位相差180度的三相交流电流。

发明效果

根据本申请所公开的交流旋转电机装置，使电流平均地流过构成交流旋转电机主体的三相线圈的各相，由此，虽然交流旋转电机主体处于停止中但能在短时间内使较大的电流流过，因此，能灵活应用于充电电池和交流旋转电机主体的升温。此外，能通过沿用使交流旋转电机主体驱动的情况下的电流控制来实现，因此，无需在外部设置升温控制电路，能提供廉价的交流旋转电机装置。

附图说明

图1是示意性示出实施方式1所涉及的交流旋转电机装置的结构的框图。

图2是示出图1中的逆变器与电动机的连接关系的详细情况的电路图。

图3是示出用于说明逆变器的主要部分结构的硬件的框图。

图4是示出图2所示的交流旋转电机主体的结构的示意图。

图5是用于说明实施方式1中的电动机驱动控制时的逆变器处理的流程图。

图6是示出实施方式1中的升温控制中的三相交流电流的波形的特性图。

图7是用于说明实施方式1中的升温控制时的逆变器的处理的流程图。

具体实施方式

实施方式1.

以下，基于附图对实施方式1进行说明。

图1是示意性示出实施方式1所涉及的交流旋转电机装置的结构的框图。

在图1中，交流旋转电机装置1构成为包括：充电电池2，该充电电池2输出48V左右的电压；温度传感器2A，该温度传感器2A检测该充电电池2的温度；逆变器3，该逆变器3由充电电池2提供电流，成为将直流转换为交流的功率转换装置；温度传感器4，该温度传感器4检测该逆变器3的温度；电动机5，该电动机5由逆变器3驱动，是产生动力的交流旋转电机主体；以及温度传感器6，该温度传感器6检测该电动机5的温度。此外，电动机5设有检测旋转位置信息的传感器，该旋转位置信息与温度传感器6的温度信息一起被提供给逆变器3。

接着，基于图2来说明上述交流旋转电机装置1中的逆变器3与电动机5的连接关系的详细内容。

在图2中，逆变器3包括6个上臂开关元件7、8、9、13、14、15、下臂开关元件10、11、12、16、17、18、以及对这些开关元件7～18控制开关动作的微机19，基于开关元件7～18的动作将电流提供给电动机5的线圈。

即，若通过充电电池2的放电来提供直流电流，则开关元件7～18按照微机19的指示进行动作，将直流电流转换为二组三相的交流电流Iu、Iv、Iw、Ix、Iy、Iz并提供给电动机5的线圈。

另外，微机19如图3所示的硬件的一个示例那样，由处理器191和存储装置192构成。虽然未图示出详细结构，但该存储装置19具备随机存取存储器等易失性存储装置、以及闪存等非易失性的辅助存储装置，并执行从存储装置192输入的程序。该情况下，从辅助存储装置经由易失性存储装置向处理器191输入程序。另外，处理器191可以将运算结果等数据输出至存储装置192的易失性存储装置，也可以经由易失性存储装置将数据保存至辅助存储装置。另外，也可以具备硬盘这样的辅助存储装置以取代闪存。

另一方面，电动机5如图4所示，构成为包括：定子51，该定子51配置有用于产生磁场的6个线圈51u、51v、51w、51x、51y、51z；以及磁体式的转子52，该转子52与该定子51相对地配置在中央。这里，线圈51u和线圈51x、线圈51v和线圈51y、线圈51w和线圈51z分别被组合为对，并以转子52为中心隔开120度的间隔配置在转子52的周围。

因此，逆变器3构成为在所输出的二组三相的交流电流中，将第1组的三相交流电流(U相电流Iu、V相电流Iv、W相电流Iw)的相位差设为彼此120度，第2组的三相交流电流(X相电流Ix、Y相电流Iy、Z相电流Iz)也将相位差设为彼此120度，并且控制电流Iu和电流Ix、电流Iv和电流Iy、电流Iw和电流Iz，以使得将相位差均设为0度来输出，从而使二组三相的交流电流Iu、Iv、Iw、Ix、Iy、Iz分别流过电动机5中的6个线圈51u、51v、51w、51x、51y、51z。由此，在UVW相和XYZ相中产生同等的磁场，形成使转子52旋转的转矩。

图5是示出电动机驱动控制时的逆变器3的处理的流程图。

图中，首先，逆变器3基于微机19的存储装置192中所记录的程序，从电动机5接受转子52的转速信息和旋转位置信息(步骤S1)。此外，从其它单元接受使成为目标的电动机5旋转的转矩值(步骤S2)。

接着，判定当前的转矩值是否达到目标转矩值(步骤S3)，在达到了的情况下(Y)，直接结束处理流程。

另一方面，在步骤S3中判定为当前的转矩值未达到目标转矩值的情况下(N)，前进至步骤S4，并根据转子52的转速信息和旋转位置信息、以及当前提供给电动机5的三相交流电流的值来运算电压指令值(步骤S4)。之后，将运算出的电压指令值提供给开关元件7～18来控制电流(步骤S5)，使电动机5产生旋转转矩并进行电动机5的通常的驱动控制。

接着，使用图6、图7，对在不使旋转转矩产生的情况下驱动电动机5、来使充电电池2和电动机5升温的情况下的动作进行说明。

图6是表示流过电动机5中的二组三相的线圈51u、51v、51w、51x、51y、51z的交流电流的波形。

图中，第1组的三相交流电流(U相V相W相)由U相电流Iu、V相电流Iv、W相电流Iw构成，第2组的三相交流电流(X相Y相Z相)由X相电流Ix、Y相电流Iy、Z相电流Iz构成。这里，使V相电流Iv相对于U相电流Iu、W相电流Iw相对于V相电流Iv、Y相电流Iy相对于X相电流Ix、Z相电流Iz相对于Y相电流Iy形成为相位均延迟120度。此外，使X相电流Ix相对于U相电流Iu、Y相电流Iy相对于V相电流Iv、Z相电流Iz相对于W相电流Iw延迟，以使得相位差均为180度。此外，电流的振幅均设为I[A]。

例如，时刻T的U相电流20、V相电流21、W相电流22分别成为与X相电流23、Y相电流24、Z相电流25振幅相同且符号相反的电流值，这在所有的时刻下均为相同状态。

图7是用于说明上述实施方式1中的升温控制时的逆变器处理的流程图，图中，首先，利用电动机5的温度传感器6判定当前的电动机温度是否达到了目标温度(步骤S6)，在到达了的情况下(Y)，设为无需升温控制并结束流程。另外，充电电池2的温度能利用温度传感器2A来检测，但由于与电动机5的温度大致相等，因此，能用电动机5的温度传感器6来代替。此外，目标温度预先设定为不产生因充电电池2的充电而导致的劣化的值，例如锂离子电池的一般下限动作温度即0[℃]。

接着，在当前的电动机温度未达到目标温度的情况下(N)，转移至步骤S7，并判定第1组(U相V相W相)与第2组(X相Y相Z相)的电流相位差是否为180度。这里，在电流相位差不为180度的情况下(N)，转移至步骤S8并使第2组(X相Y相Z相)的电流延迟，重复逆变器3的动作直到相位差成为180度为止。

接着，若第1组(X相V相W相)与第2组(X相Y相Z相)的电流相位差为180度，则转移至步骤S9并运算对该电流相位差进行保持的电流指令值，将该运算出的电流指令值分别提供给开关元件7～18来使电动机5动作。(步骤S10)

此时，若将图6中的U相电流20、V相电流21、W相电流22产生的旋转转矩设为图4中的T1，则X相电流23、Y相电流24、Z相电流25产生的旋转转矩为图4中T2所示那样，T1和T2是相同大小、且向相反方向的旋转转矩。

因此，线圈51u、51v、51w、51x、51y、51z产生的电动机5的旋转转矩实质上能视为0。

其结果是，电动机5虽不旋转，但放电电流从充电电池2流过逆变器3，因此，充电电池2通过自行发热而升温。

另外，此时，虽然从逆变器3向各相的6个线圈51u、51v、51w、51x、51y、51z提供电流，但电动机5不旋转，因此产生转矩的损耗，电动机5的线圈51u、51v、51w、51x、51y、51z发热。

若以上动作结束，则在规定的定时从步骤S10返回步骤S6，接着重复执行流程，直到当前温度达到目标温度为止。

这里，流过各相的线圈51u、51v、51w、51x、51y、51z的电流均为振幅I[A]内的电流值，因此，电流不会偏向特定的相流动。因此，能增大振幅I来使大电流在短时间内均等地流过，由此，能高效地使充电电池2和电动机5升温。

此外，用于使相位不同的电流流过各相的线圈51u、51v、51w、51x、51y、51z的控制能沿用驱动电动机5的情况下的控制，因此无需在外部设置用于升温控制的电路，具有能提供廉价的交流旋转电机装置的优点。

此外，能在不对电动机5进行旋转驱动的情况下使其升温，因此，对于寒冷地区的交流旋转电机装置的启动较为有用。

并且，能利用设置于逆变器3的温度传感器4来测量温度，并使电流流过交流旋转电机主体5直到达到目标温度为止。

另外，不将温度传感器2A、温度传感器4和温度传感器6设置于充电电池2、逆变器3或电动机5，而是设置于交流旋转电机装置1的其它部分，从而也能构成为对充电电池2的温度进行推定。

本公开记载了例示的实施方式，但实施方式中记载的各种特征、形态及功能并不限于特定实施方式的应用，可单独或以各种组合来应用于实施方式。

因此，可以认为未例示出的无数变形例也包含在本申请说明书所公开的技术范围内。例如，设包括对至少一个构成要素产生变形、增加或省略的情况。

标号说明

1 交流旋转电机装置，

2 充电电池，

2A 温度传感器，

3 逆变器(功率转换装置)，

4 温度传感器，

5 电动机(交流旋转电机主体)，

51 定子，

51u·51v·51w U相V相W相线圈，

51x·51y·51z X相W相Z相线圈，

52 转子，

6 温度传感器，

7·8·9·10·11·12 U相V相W相开关元件，

13·14·15·16·17·18 X相W相Z相开关元件，

19 微机。

Claims (3)

1.一种交流旋转电机装置，包括：

交流旋转电机主体，该交流旋转电机主体具有磁体式的转子、以及用于使该转子产生旋转磁场的第1三相线圈和第2三相线圈；充电电池，该充电电池向所述第1三相线圈、第2三相线圈供电；以及功率转换装置，该功率转换装置将所述充电电池产生的直流转换成交流，所述交流旋转电机装置通过控制所述功率转换装置生成的交流电流来控制所述交流旋转电机主体的旋转转矩，其特征在于，

具备设置于所述交流旋转电机装置的温度传感器，

所述功率转换装置在基于所述温度传感器的温度信息判定为所述交流旋转电机主体需要升温的情况下，使驱动所述交流旋转电机主体旋转时施加在所述第1三相线圈上的三相交流电流中的U相、V相、W相与驱动所述交流旋转电机主体旋转时施加在所述第2三相线圈上的三相交流电流中的X相、Y相、Z相分别相差180度的相位差且大小相同，从而对所述交流旋转电机主体进行升温。

2.如权利要求1所述的交流旋转电机装置，其特征在于，

使所述交流旋转电机主体中的所述第1三相线圈的U相V相W相与所述第2三相线圈的X相Y相Z相分别相对于所述转子具有120度的相位差来配置，将所述U相与所述X相、所述V相与所述Y相、所述W相与所述Z相的相位差分别设为0度。

3.如权利要求1或2所述的交流旋转电机装置，其特征在于，

所述温度传感器安装于所述交流旋转电机主体、所述充电电池或所述功率转换装置。