CN113783500B - 逆变器装置 - Google Patents

Abstract

在安装了为了保护电动机不受过热的影响而实施的转矩抑制控制的逆变器装置中，在电动机在没有被冷却的状态下启动的情况下，由于不能保护电动机不受过热的影响因此存储结束时的转矩抑制值，但在结束时所存储的上一次转矩抑制值较低的情况下，电动机的转矩受到限制。使用与逆变器或电动机的休眠时间相关的信息，基于逆变器动作结束时的上一次转矩抑制值、温度检测值、以及逆变器或电动机的休眠时间来运算转矩抑制值，进行与休眠时间相应的控制。

Description

逆变器装置

技术领域

本申请涉及逆变器装置。

背景技术

车载用电动机被用作车辆驱动源或转向装置的驱动源，由逆变器装置驱动。该逆变器装置将直流转换为交流，以规定的转矩及频率驱动电动机。构成逆变器装置的逆变器的开关元件的温度根据车辆的使用状态会发生较大的变动，因此进行如下控制，即：为了不超过预先设定的温度而对逆变器进行冷却；或者通过温度传感器来检测逆变器的温度或电动机的温度，使存储装置存储检测出的温度信息，根据温度信息限制转矩或开关频率。

特别地，在专利文献1中，示出了用于电动助力转向装置的电动机的控制，并且提出了如下方案：为了使所存储的温度信息不会因发动机熄火而复位，使用即使没有供电也能够存储的非易失性存储单元，在发动机启动后，在点火开关接通的状态下，在成为发动机熄火状态之前，将检测到的温度信息存储在存储单元中，在重新开始电动机驱动的情况下，将由温度传感器检测到的温度信息与存储单元中存储的温度信息进行比较，使用高温度信息进行控制。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第4513367号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

在专利文献1所示的控制装置中，起动时使用的值将存储值和由温度传感器所得到的检测值中的、高温度下的信息作为初始值来使用，因此有时在起动时根据所存储的高推定温度值来限制电动机输出。特别是，在熄火状态持续且电动机的温度变高的状态下结束的情况下，由于将该结束时存储的值直接在起动时使用，因此在休眠时间足够长的情况下，即点火开关关断的状态足够长的情况下，尽管实际的温度检测值下降，但是由于使用存储值和由温度传感器所得到的检测值中较高的温度来设定初始值，所以存在电动机输出受到限制的问题。

另外，在对车辆驱动用电动机应用了该提案的技术的情况下，存在如下问题：由于电动机输出(转矩)被抑制，车辆有可能无法启动。

本申请公开了一种用于解决上述问题的技术，其目的在于提供一种逆变器装置，该逆变器装置根据温度变化的实际情况进行控制。

用于解决技术问题的技术手段

本申请所公开的逆变器装置的特征在于，包括：逆变器，该逆变器连接在电源与电动机之间，转换所述电源的电压并输出至所述电动机；温度检测部，该温度检测部检测所述电动机的温度；休眠时间信息提供装置，该休眠时间信息提供装置提供所述逆变器或电动机的休眠时间的信息；以及控制装置，该控制装置具有存储装置、指令值运算部、抑制值运算部以及最小选择处理部，对所述逆变器的开关动作进行控制，所述存储装置存储所述逆变器动作结束时的上一次转矩抑制值，所述指令值运算部输出转矩指令值，所述抑制值运算部根据所述温度检测值、所述休眠时间和所述上一次转矩抑制值来运算转矩抑制值，所述最小选择处理部基于所述转矩指令值和所述转矩抑制值来设定转矩指令最终值。

发明效果

在休眠时间较长且线圈温度下降的情况下，通过使用休眠时间信息进行运算，能够提高起动时的转矩。

附图说明

图1是表示实施方式1的电动机驱动装置的结构的框图。

图2是表示实施方式1的控制装置的结构的框图。

图3是表示实施方式1的控制装置的结构的框图。

图4是表示实施方式1的抑制值运算部的结构的框图。

图5是表示实施方式1的转矩最终指令值的时序图。

图6是表示比较例1的转矩最终指令值的时序图。

图7是实施方式1的起动处理部中的处理的流程图。

图8是表示实施方式1的转矩最终指令值的时序图。

图9是表示比较例2的转矩最终指令值的时序图。

图10是表示实施方式2的抑制值运算部的结构的框图。

图11是实施方式2的起动处理部中的处理流程图。

图12是表示起动值、线圈温度检测值和起动值的关系的说明图。

具体实施方式

实施方式1

图1是实施方式1的电动机驱动装置的结构图。此外，在图中，同一标号表示各相同或相当部分。

如图1所示，逆变器装置1由将来自电源2的直流转换为交流并输入到电动机3的逆变器4、和控制逆变器4的控制装置5构成。在图1中，电源2具备高压电源系统21和低压电源系统22。高压电源系统21通过逆变器4向电动机3供电。低压电源系统22构成为向逆变器装置1的控制装置5供电。在低压电源系统22和控制装置5之间设有接触器220，以进行电的接通/关断。

逆变器4包括向电动机3转换功率的第一电压转换电路41、第二电压转换电路42、第三电压转换电路43，在第一电压转换电路41的前级设有电容器44以及检测电容器44的电压的电压检测部45。

第一电压转换电路41由串联连接的第一开关元件41a、第二开关元件41b、以及第一开关元件41a与第二开关元件41b之间的第一连接部41c构成。

第二电压转换电路42由串联连接的第三开关元件42a、第四开关元件42b、以及第三开关元件42a与第四开关元件42b之间的第二连接部42c构成。

第三电压转换电路43由串联连接的第五开关元件43a、第六开关元件43b、以及第五开关元件43a与第六开关元件43b之间的第三连接部43c构成。

二极管并联地连接到第一电压转换电路41、第二电压转换电路42和第三电压转换电路43的第一开关元件41a到第六开关元件43b中的每一个。

逆变器4的第一电压转换电路41、第二电压转换电路42及第三电压转换电路43的开关由来自控制装置5的栅极信号Gate41a、Gate41b、Gate42a、Gate42b、Gate43a、Gate43b来控制。

逆变器4的输出由电流检测部6检测。电流检测部6配置在逆变器4的第一电压转换电路41的第一连接部41c、第二电压转换电路42的第二连接部42c以及第三电压转换电路43的第三连接部43c与电动机3之间，检测流过第一电压转换电路41的电流值IU、流过第二电压转换电路42的电流值IV以及流过第三电压转换电路43的电流值IW。

由电压检测部45检测出的电压值Vin和由电流检测部6检测出的电流值IU、IV、IW分别输入到控制装置5。

另外，电动机3设有检测电动机3的旋转位置θ的旋转位置检测部7、以及对电动机3的线圈温度和用于冷却电动机3的油的温度进行检测的温度检测部8，构成为将旋转位置θ、线圈温度和油温度的信息提供给控制装置5。

此外，逆变器装置1包括休眠时间信息提供装置9，该休眠时间信息提供装置9检测逆变器装置1休眠的时间，并向控制装置5提供休眠时间信息。

另外，控制装置5具有接收部50，该接收部50接收从休眠时间信息提供装置9提供的休眠时间信息，在逆变器装置1的起动时使用从休眠时间信息提供装置9提供的休眠时间信息。另外，在以下说明中，作为休眠时间信息设为逆变器装置1的休眠时间来进行了说明，但即使提供电动机3的休眠时间作为休眠时间信息，也能够进行同样的控制。

控制装置5是逆变器装置1的一部分，控制装置5为了控制电动机3，基于在电压检测部45中检测出的电压值Vin、由电流检测部6检测出的电流值IU、IV、IW、以及根据电动机3的旋转位置θ运算出的转速ω，生成进行接通/关断控制(开关操作)的栅极信号Gate41a、Gate41b、Gate42a、Gate42b、Gate43a、Gate43b以通过PWM(Pulse Width Modulation：脉宽调制)控制来控制第一电压转换电路41、第二电压转换电路42、第三电压转换电路43的开关元件41a、41b、42a、42b、43a、43b，从而控制电机3的输出。

此外，控制装置5包括处理器51，用于进行第一开关元件41a到第六开关元件43b的接通/关断控制。控制装置5的处理器51可以由比较器、运算放大器、差动放大电路等模拟电子电路构成，也可以由运算处理装置等数字电子电路构成，还可以由数字电子电路和模拟电子电路两者构成。

即，如图2所示的硬件的一个示例那样，由处理器51和储存装置52构成。虽然存储装置未图示，但具备随机存取储存器等易失性存储装置、和闪存等非易失性的辅助存储装置。此外，也可以具备硬盘这样的辅助存储装置以代替闪存。处理器51执行从存储装置52输入的程序。

该情况下，程序从辅助存储装置经由易失性存储装置输入到处理器51。另外，处理器51可以将运算结果等数据输出至存储装置52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。

这里，存储装置52作为即使没有电也能存储数据或值的装置，在逆变器装置1动作结束的情况下，存储结束前的状态的值，即使在休眠时间没有电源的情况下，也存储信息。

图3是表示设在本实施方式1所示的控制装置5中的控制部500的结构的框图。

控制部500是控制装置5的一部分。控制部500由使用从温度检测部8检测到的油温度检测值Toil、根据旋转位置θ运算出的转速ω、休眠时间信息、使用转矩指令最终值Tf运算转矩抑制值Tsave并输出的抑制值运算部501、运算转矩指令值Tref并输出的指令值运算部502、选择转矩指令值Tref、转矩抑制值Tsave中最小的值作为转矩指令最终值Tf的最小选择处理部503、以及电动机控制部504来构成，其中，电动机控制部504为了控制电动机，使用转矩指令最终值Tf、电压检测值Vin、电流检测值IU、IV、IW、转速ω，来生成控制第一电压转换电路41、第二电压转换电路42、第三电压转换电路43的PWM信号Gate41a、Gate41b、Gate42a、Gate42b、Gate43a、Gate43b。

图4是表示抑制值运算部501的结构的框图。

抑制值运算部501的目的在于扩大电动机输出范围，由使用油温度检测值Toil和转速ω来选择转矩抑制率的系数Tr的选择部501a、使用转矩抑制率的系数Tr和转矩指令最终值Tf来运算转矩变化率Te的运算部501b、对转矩变化率Te和由启动处理部501g运算出的启动值Tk进行四则运算Tt的四则运算部501c、限制四则运算值Tt并输出转矩抑制值Tsave以提高控制稳定性的限制部501d、运算转矩指令值Tref的上一次值Td的上一次值运算部501e、将转矩抑制值Tsave存储在存储装置52中并对存储装置52中所存储的上一次处理时的转矩抑制值(称为上一次转矩抑制值)Tsave01进行读取处理的存储/读取部501f、以及使用由接收部50接收到的休眠时间信息、存储装置52中所存储的上一次转矩抑制值Tsave01及转矩指令值Tref的上一次值Td来运算启动值Tk的启动处理部501g构成。

此处，图5的时序图示出了通过设启动处理部501g和存储/读取部501f来保护线圈不受过热的影响的情况。这里，通过在存储装置52中存储结束时的转矩抑制值，从存储/读取部501f读取启动时在存储装置52中所存储的上一次转矩抑制值Tsave01，以进行休眠时间后的启动，从而能够保护线圈不受过热的影响。另外，在图5的时序图中，期间Tq表示根据转矩抑制值限制转矩的期间。

与此相对，将不具备存储装置52、启动处理部501g、存储/读取部501f的情况作为比较例1，在图6中示出时序图。在该比较例1的情况下，在熄火状态持续的情况下不具有存储装置52，因此不存储结束时的值，由此在休眠时间后启动时，转矩抑制值被初始化或复位，因而，在较短的休眠时间的情况下，有时不能保护线圈不受过热的影响。

接着，参照图7的流程图说明实施方式1的启动处理部501g中的处理。

在步骤S11中，进行逆变器装置1的状态是否是启动时的判断。在逆变器装置1的状态为动作中的情况下，在步骤S12中，将转矩指令值Tref的上一次值Td直接作为启动值Tk使用。在为启动时的情况下，在步骤S13中，将在结束时在存储装置52中存储的上一次转矩抑制值Tsave01与对由接收部50接收到的休眠时间乘以系数α而得到的值(＝休眠时间×α)相加，输出相加而获得的值(＝Tsave01+休眠时间×α)，从而提高启动时的转矩抑制值。

此处，图8的时序图示出了即使在休眠时间较长的情况下的处理状态下也能保护线圈不受过热的影响。

在逆变器装置1的动作中，将转矩抑制值Tsave的上一次值Td作为启动值Tk输出，选择转矩抑制值Tsave或转矩指令值Tref中最小值来输出转矩指令最终值Tf，由此能够保护电动机3不受过热的影响。即，在逆变器装置1结束时，由存储装置52存储结束时的转矩抑制值Tsave。在逆变器装置1的休眠时间中，即使没有电，在存储装置52中也作为上一次转矩抑制值Tsave01而被保存。

在逆变器装置1启动时，读取存储装置52中存储的上一次转矩抑制值Tsave01，对该上一次转矩抑制值Tsave01加上将休眠时间与系数相乘而得到的值(休眠时间×α)，根据相加而获得的值来输出转矩抑制值Tsave，并根据转矩抑制值Tsave进行电动机控制，因此，转矩抑制值Tsave在启动时不被复位，由于加上了对休止时间乘以系数后的值(休眠时间×α)，因此，即使熄火状态持续，也能够不受电动机3的转矩的限制地进行控制。

与之相对，将即使具备存储装置52、存储/读取部501f的处理也由于没有启动处理部501g而使得输出被限制的情况作为比较例2，图9示出时序图。图9示出了如下情况：在因安装存储装置52而休眠时间短的情况下，由于能够存储结束时的值并且在启动时读取，因此能够保护线圈不受过热的影响，但是在休眠时间长温度检测值充分下降的情况下，也读取结束时的存储值并直接使用，因此转矩被限制。

实施方式2

在该实施方式2中，改变实施方式1的抑制值运算部501的一部分，如图10所示，构成为向启动处理部501g输入电动机3的线圈温度检测值Tcoil并进行运算。即，图10是表示抑制值运算部501的结构的框图。这里，在线圈温度检测值被输入到启动处理部501g的方面与图4不同。

接着，参照图11的流程图说明实施方式2的启动处理部501g中的处理。

在步骤S21中，进行逆变器装置1的状态是否是启动时的判断。在逆变器装置1的状态为动作中的情况下，在步骤S22中，将转矩指令值Tref的上一次值Td直接作为启动值Tk使用。当逆变器装置1的状态为启动时的情况下，在步骤S23中，进行休眠时间是否比预定的规定时间长的判断。

在休眠时间比规定时间长的情况下，在步骤S24中，将从温度检测部8接收到的线圈温度检测值Tcoil的函数的值(＝f(Tcoil)作为启动值Tk输出。另外，“规定时间”是逆变器4或电动机3从过热状态到外部气温或使电动机3冷却的油的温度发生饱和为止的时间，是基于实测结果预先设定的时间。

图12示出了线圈温度检测值Tcoil与启动值Tk之间的关系。在休眠时间足够长的情况下，由电动机3的温度检测部8检测到的线圈温度检测值Tcoil被预测为电动机3内的最高温度部的温度，因此，线圈温度越高，则越使用如抑制转矩那样的函数或映射。

在逆变器装置1的状态为启动时且休眠时间比规定的时间短的情况下，在步骤S24中，将在结束时在存储装置52中存储的上一次转矩抑制值Tsave01与对由接收部50接收的休眠时间乘以系数α而得到的值(＝休眠时间×α)相加，输出相加而获得的值(＝Tsave01+休眠时间×α)，从而即使熄火状态持续，也能够不受电动机3的转矩限制地进行控制。

另外，实施方式的电动机驱动装置搭载在电动车或混合动力汽车上，也可以适用于使用设在逆变器中的温度检测部所检测出的值的结构，上述逆变器用于驱动车辆驱动用电动机或发动机驱动用电动机生成器。

实施方式的温度检测部8可以是电动机3、线圈、逆变器装置1或电动机驱动装置的任意部分的温度，也可以使用两个以上的温度并根据温度分布状态来进行控制。

实施方式的限制部501d由于转矩抑制值Tsave的范围扩大而能够省略。

即使具备两个以上实施方式的逆变器装置1或电动机3的装置，也能够应用同样的控制。

在实施方式的逆变器装置1与电源2之间，能够设置具备升压转换器的系统。

实施方式的控制装置5的电力可以从高压电源系统21降压以使用电源。

能够根据连接器的状态或连接器与控制装置之间的电压值等因逆变器装置的休眠而发生变化的状态来检测实施方式的休眠时间信息。

虽然本申请记载了各种示例性实施方式和实施例，但是在一个或多个实施方式中记载的各种特征、方式和功能不限于特定实施方式的应用，可以单独地或以各种组合来应用于实施方式。

因此，可以认为未例示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，设为包括对至少一个构成要素进行变形、追加或省略的情况，以及提取至少一个构成要素并与其他实施方式的构成要素进行组合的情况。

标号说明

1 逆变器装置

2 电源，

3 电动机

4 逆变器

5 控制装置

6 电流检测部

7 旋转位置检测部

8 温度检测部

9 休眠时间信息提供装置

21 高压电源系统

22 低压电源系统

41 第一电压转换电路

42 第二电压转换电路

43 第三电压转换电路

50 接收部

51 处理器

52 存储装置

220 接触器

501 抑制值运算部

502 指令值运算部

503 最小选择处理部

504 电动机控制部

Claims (7)

1.一种逆变器装置，其特征在于，包括：

逆变器，该逆变器连接在电源与电动机之间，转换所述电源的电压并输出至所述电动机；

温度检测部，该温度检测部检测所述电动机的温度；

休眠时间信息提供装置，该休眠时间信息提供装置提供所述逆变器或所述电动机的休眠时间的信息；以及

控制装置，该控制装置具有存储装置、指令值运算部、抑制值运算部以及最小选择处理部，对所述逆变器的开关动作进行控制，所述存储装置存储所述逆变器动作结束时的上一次转矩抑制值，所述指令值运算部输出转矩指令值，所述抑制值运算部将所述休眠时间和所述上一次转矩抑制值相加来运算转矩抑制值，所述最小选择处理部基于所述转矩指令值和所述转矩抑制值来设定转矩指令最终值。

2.如权利要求1所述的逆变器装置，其特征在于，

所述控制装置对从所述存储装置读取出的所述上一次转矩抑制值加上将所述休眠时间与预先设定的系数相乘而获得的值，进行所述抑制值运算部的运算。

3.如权利要求2所述的逆变器装置，其特征在于，

在所述休眠时间比预先设定的规定时间要长的情况下，根据由所述温度检测部检测出的温度来进行所述抑制值运算部的运算。

4.如权利要求1所述的逆变器装置，其特征在于，

在所述休眠时间比预先设定的规定时间要长的情况下，根据由所述温度检测部检测出的温度来进行所述抑制值运算部的运算。

5.如权利要求1至4中任一项所述的逆变器装置，其特征在于，

所述抑制值运算部包括选择部，该选择部使用所述温度检测部的温度检测值和所述电动机的转速来选择转矩抑制率的系数。

6.如权利要求5所述的逆变器装置，其特征在于，

所述控制装置包括最小选择处理部，该最小选择处理部选择所述指令值运算部输出的转矩指令值和所述抑制值运算部输出的转矩抑制值中的最小值。

7.如权利要求1至4中任一项所述的逆变器装置，其特征在于，

所述控制装置包括最小选择处理部，该最小选择处理部选择所述指令值运算部输出的转矩指令值和所述抑制值运算部输出的转矩抑制值中的最小值。