DE112020002241T5

DE112020002241T5 - Wechselrichtervorrichtung

Info

Publication number: DE112020002241T5
Application number: DE112020002241.2T
Authority: DE
Inventors: Yuki Makimura; Masataka Matsuda; Shogo Fujisaki; Masatoshi Saito
Original assignee: Sanden Automotive Components Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 2019-05-07
Filing date: 2020-04-14
Publication date: 2022-01-27
Also published as: US11750113B2; US20220200482A1; JP2020184819A; CN113711485A; WO2020226029A1; JP7300307B2

Abstract

[Aufgabe] Es wird eine Wechselrichtervorrichtung bereitgestellt, die in der Lage ist, die Innentemperatur eines Elektrolytkondensators innerhalb eines zulässigen Bereichs einer Brummspannung schneller zu erhöhen, um eine Nichtbetriebszeit zu verkürzen. [Lösung] Die Wechselrichtervorrichtung umfasst einen Elektrolytkondensator 1, eine Wechselrichterschaltung 2, einen Temperatursensor 4 und eine Steuervorrichtung 3. Wenn die von dem Temperatursensor 4 erfasste Umgebungstemperatur des Elektrolytkondensators 1 niedriger als eine vorbestimmte Temperatur ist, schaltet die Steuervorrichtung 3 bestimmte Schaltelemente der Wechselrichterschaltung 2 vor dem Beginn eines Normalbetriebs eines Motors 5 ein und führt einen Aufwärmvorgang aus, bei dem ein Strom, der eine Brummspannung einer Gleichspannung innerhalb eines zulässigen Bereichs steuern kann, mit einer vorbestimmten Anstiegsrate durch den Motor 5 fließen kann, während der Motor 5 noch angehalten ist.

Description

Technischer Bereich
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Wechselrichtervorrichtung, die aus einer durch einen Elektrolytkondensator geglätteten Gleichspannung eine Wechselspannung zum Antrieb eines Elektromotors erzeugt.
Stand der Technik
Eine herkömmliche Wechselrichtervorrichtung dieses Typs steuert selektiv drei Schaltelemente auf der oberen Phasenseite einer Wechselrichterschaltung und drei Schaltelemente auf der unteren Phasenseite derselben an, um dadurch dreiphasige Spannungen von U, V und W aus einer Gleichspannung zu erzeugen, um einen Elektromotor anzutreiben. Die Wechselrichtervorrichtung ist mit einem Elektrolytkondensator versehen, der eine Versorgungsspannung der Wechselrichterschaltung glättet.
Außerdem kann eine solche Wechselrichtervorrichtung, insbesondere eine fahrzeuginterne Wechselrichtervorrichtung, in einer Umgebung mit niedrigen Temperaturen verwendet werden.
Wenn ein Elektrolytkondensator in einer solchen Umgebung verwendet wird, besteht die Gefahr, dass ein Innenwiderstandsanteil (äquivalenter Serienwiderstand) des Elektrolytkondensators ansteigt und die Brummspannung erhöht, und dass die an den Elektrolytkondensator angelegte Spannung seine Durchbruchspannung übersteigt oder zu einer Sperrspannung wird, was zu seiner Zerstörung führt.
Als Maßnahme zur Lösung dieses Problems ist es denkbar, die Anzahl der Elektrolytkondensatoren zu erhöhen und den Innenwiderstandsanteil zu verringern, um die Brummspannung zu senken. Problematisch ist jedoch, dass die Kosten steigen und ein Upsizing stattfindet. Daher wurde als Methode zur Verringerung des Innenwiderstandsanteils ein Verfahren zur Durchführung eines Aufwärmvorgangs entwickelt, bei dem die Innentemperatur des Elektrolytkondensators erhöht wird, während der Elektromotor noch angehalten ist (siehe z.B. Patentdokument 1).
Zitierliste
Patentliteratur
Patentdokument 1: Japanische Patentanmeldung Offenlegungs-Nr. 2012-222925
Zusammenfassung der Erfindung
Mit der Erfindung zu lösende Aufgaben
Um den Innenwiderstandsanteil des Elektrolytkondensators zu verringern und die Brummspannung zu senken, ist es ideal, die Innentemperatur des Elektrolytkondensators über einen langen Zeitraum mit einem kleinen Strom zu erhöhen. Eine solche konventionelle Methode ist jedoch mit dem Problem verbunden, dass die Nichtbetriebszeit, d. h. die Zeit, die vom Startbefehl des Elektromotors bis zum Anlaufen des Elektromotors vergeht, sehr lang wurde.
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die oben genannten herkömmlichen technischen Probleme zu lösen, und ein Ziel davon ist es, eine Wechselrichtervorrichtung bereitzustellen, die in der Lage ist, eine Innentemperatur eines Elektrolytkondensators innerhalb eines zulässigen Bereichs einer Brummspannung schneller zu erhöhen und eine Nichtbetriebszeit zu verkürzen.
Mittel zur Lösung der Aufgaben
Eine Wechselrichtervorrichtung der vorliegenden Erfindung umfasst einen Elektrolytkondensator, der eine Eingangsspannung glättet, um eine Gleichspannung zu erzeugen, eine Wechselrichterschaltung, die eine Wechselspannung aus der Gleichspannung erzeugt, um einen Elektromotor anzutreiben, einen Temperatursensor, der eine Temperatur des Elektrolytkondensators oder eine Umgebungstemperatur desselben erfasst, und eine Steuervorrichtung, die die Ansteuerung einer Vielzahl von Schaltelementen steuert, die in der Wechselrichterschaltung enthalten sind. Die Wechselrichtervorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass in dem Fall, in dem die von dem Temperatursensor erfasste Temperatur niedriger als eine vorbestimmte Temperatur ist, die Steuervorrichtung spezifische Schaltelemente ansteuert, die aus den Schaltelementen ausgewählt werden, bevor ein Normalbetrieb des Elektromotors gestartet wird, um dadurch einen Aufwärmvorgang auszuführen, der es einem Strom, der in der Lage ist, eine Brummspannung der Gleichspannung innerhalb eines zulässigen Bereichs zu steuern, ermöglicht, mit einer vorbestimmten Anstiegsrate durch den Elektromotor zu fließen, während der Elektromotor noch angehalten ist.
Die erfindungsgemäße Wechselrichtervorrichtung nach Anspruch 2 ist dadurch gekennzeichnet, dass bei der obigen Erfindung die Steuervorrichtung eine Anstiegsrate des durch den Elektromotor fließenden Stroms auf Basis der Eingangsspannung und der von dem Temperatursensor erfassten Temperatur ändert.
Die erfindungsgemäße Wechselrichtervorrichtung nach Anspruch 3 ist dadurch gekennzeichnet, dass bei der obigen Erfindung die Steuervorrichtung die Anstiegsrate des durch den Elektromotor fließenden Stroms in einer Richtung ändert, um die Anstiegsrate des Stroms zu verringern, wenn die Eingangsspannung höher ist.
Die erfindungsgemäße Wechselrichtervorrichtung nach Anspruch 4 ist dadurch gekennzeichnet, dass bei der obigen Erfindung die Steuervorrichtung den Wert des durch den Elektromotor fließenden Stroms in einer Richtung ändert, um den Wert des Stroms zu Beginn des Aufwärmvorgangs zu senken, wenn die Eingangsspannung höher ist.
Die erfindungsgemäße Wechselrichtervorrichtung nach Anspruch 5 ist dadurch gekennzeichnet, dass bei den Erfindungen nach den Ansprüchen 2 bis 4 die Steuervorrichtung die Anstiegsrate des durch den Elektromotor fließenden Stroms in einer Richtung ändert, um die Anstiegsrate des Stroms zu verringern, wenn die von dem Temperatursensor erfasste Temperatur niedriger ist.
Die erfindungsgemäße Wechselrichtervorrichtung nach Anspruch 6 ist dadurch gekennzeichnet, dass bei der obigen Erfindung die Steuervorrichtung den Wert des durch den Elektromotor fließenden Stroms in einer Richtung ändert, um den Wert des Stroms zu Beginn des Aufwärmvorgangs zu senken, wenn die von dem Temperatursensor erfasste Temperatur niedriger ist.
Die erfindungsgemäße Wechselrichtervorrichtung nach Anspruch 7 ist dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung beim Aufwärmvorgang die Anstiegsrate des durch den Elektromotor fließenden Stroms in mehreren Stufen entsprechend dem Zeitablauf ändert.
Die erfindungsgemäße Wechselrichtervorrichtung nach Anspruch 8 ist dadurch gekennzeichnet, dass bei der obigen Erfindung die Steuervorrichtung die Anstiegsrate des durch den Elektromotor fließenden Stroms in einer Richtung ändert, um die Anstiegsrate des Stroms mit verstreichender Zeit ab dem Beginn des Aufwärmvorgangs zu erhöhen.
Die erfindungsgemäße Wechselrichtervorrichtung nach Anspruch 9 ist dadurch gekennzeichnet, dass bei den jeweiligen obigen Erfindungen die Steuervorrichtung den Wert des durch den Elektromotor fließenden Stroms im Normalbetrieb nach Abschluss des Aufwärmvorgangs begrenzt.
Vorteilhafte Wirkung der Erfindung
Eine Wechselrichtervorrichtung der vorliegenden Erfindung umfasst einen Elektrolytkondensator, der eine Eingangsspannung glättet, um eine Gleichspannung zu erzeugen, eine Wechselrichterschaltung, die eine Wechselspannung aus der Gleichspannung erzeugt, um einen Elektromotor anzutreiben, einen Temperatursensor, der eine Temperatur des Elektrolytkondensators oder eine Umgebungstemperatur desselben erfasst, und eine Steuervorrichtung, die den Antrieb einer Vielzahl von Schaltelementen steuert, die in der Wechselrichterschaltung enthalten sind. In dem Fall, in dem die von dem Temperatursensor erfasste Temperatur niedriger als eine vorbestimmte Temperatur ist, schaltet die Steuervorrichtung spezifische, aus den Schaltelementen ausgewählte Schaltelemente ein, bevor ein Normalbetrieb des Elektromotors gestartet wird, um dadurch einen Aufwärmvorgang durchzuführen, der es einem Strom, der in der Lage ist, eine Brummspannung der Gleichspannung innerhalb eines zulässigen Bereichs zu steuern, erlaubt, mit einer vorbestimmten Anstiegsrate durch den Elektromotor zu fließen, während der Elektromotor noch angehalten ist. Es ist daher möglich, eine Innentemperatur des Elektrolytkondensators schneller zu erhöhen, während die Brummspannung der Gleichspannung innerhalb des zulässigen Bereichs unterdrückt wird.
Auf diese Weise ist es möglich, die vom Startbefehl bis zum Anlaufen des Elektromotors benötigte Warmlaufzeit (Nichtbetriebszeit) zu verkürzen und gleichzeitig die Zerstörung des Elektrolytkondensators in einer Umgebung mit niedrigen Temperaturen zu vermeiden.
In diesem Fall wird der Spitzenwert der Brummspannung größer, wenn die Eingangsspannung höher und die Temperatur des Elektrolytkondensators niedriger ist. Daher ändert die Steuervorrichtung gemäß der Erfindung nach Anspruch 2 die Anstiegsrate des durch den Elektromotor fließenden Stroms in Abhängigkeit von der Eingangsspannung und der vom Temperatursensor erfassten Temperatur. Auf diese Weise ist es möglich, die Innentemperatur des Elektrolytkondensators durch den Aufwärmvorgang sicher und effektiv zu erhöhen.
Zum Beispiel, wie in der Erfindung nach Anspruch 3, ändert die Steuervorrichtung die Anstiegsrate des durch den Elektromotor fließenden Stroms in eine Richtung, um die Anstiegsrate des Stroms zu verringern, wenn die Eingangsspannung höher ist. So ist es möglich, die Innentemperatur des Elektrolytkondensators durch den Aufwärmvorgang sicher und schnell zu erhöhen.
In diesem Fall ändert die Steuervorrichtung, wie bei der Erfindung nach Anspruch 4, den Wert des durch den Elektromotor fließenden Stroms in einer Richtung, um den Wert des Stroms zu Beginn des Aufwärmvorgangs zu verringern, wenn die Eingangsspannung höher ist. Auf diese Weise lässt sich die Zerstörung des Elektrolytkondensators durch die Brummspannung der Gleichspannung wirksamer vermeiden.
Ferner ändert die Steuervorrichtung, wie beispielsweise bei der Erfindung nach Anspruch 5, die Anstiegsrate des durch den Elektromotor fließenden Stroms in eine Richtung, um die Anstiegsrate des Stroms zu verringern, wenn die von dem Temperatursensor erfasste Temperatur niedriger ist. Selbst in diesem Fall ist es möglich, die Innentemperatur des Elektrolytkondensators durch den Aufwärmvorgang sicher und schnell zu erhöhen.
Auch in diesem Fall, wie bei der Erfindung nach Anspruch 6, ändert die Steuervorrichtung den Wert des durch den Elektromotor fließenden Stroms in eine Richtung, um den Wert des Stroms zu Beginn des Aufwärmvorgangs zu verringern, wenn die vom Temperatursensor erfasste Temperatur niedriger ist. Auf diese Weise lässt sich die Zerstörung des Elektrolytkondensators durch die Brummspannung der Gleichspannung wirksam vermeiden.
Dabei hat der Innenwiderstandsanteil des Elektrolytkondensators die Tendenz, bei niedriger Temperatur extrem groß zu sein und mit steigender Innentemperatur stark abzunehmen. Daher ändert die Steuervorrichtung gemäß dem erfindungsgemäßen Anspruch 7 die Anstiegsrate des durch den Elektromotor fließenden Stroms in mehreren Stufen entsprechend dem Zeitablauf des Aufwärmvorgangs. Beispielsweise ändert die Steuervorrichtung gemäß dem erfindungsgemäßen Anspruch 8 die Anstiegsrate des durch den Elektromotor fließenden Stroms in einer Richtung, um die Anstiegsrate des Stroms mit verstreichender Zeit ab dem Beginn des Aufwärmvorgangs zu erhöhen. Dadurch ist es möglich, die Innentemperatur des Elektrolytkondensators sicherer und schneller zu erhöhen.
Wenn ferner die Steuervorrichtung den Wert des durch den Elektromotor fließenden Stroms im Normalbetrieb nach Abschluss des Aufwärmvorgangs wie bei der Erfindung nach Anspruch 9 begrenzt, kann die Zerstörung des Elektrolytkondensators in der Niedrigtemperaturumgebung wirksamer vermieden werden.
Figurenliste

1 ist ein schematischer elektrischer Schaltplan einer Wechselrichtervorrichtung einer Ausführungsform, auf die die vorliegende Erfindung angewendet wird;
2 ist ein Flussdiagramm, das einen Aufwärmvorgang einer Steuervorrichtung der Wechselrichtervorrichtung aus 1 beschreibt;
3 ist ein Diagramm, das einen Anregungszustand einer Wechselrichterschaltung während des Aufwärmvorgangs aus 2 beschreibt;
4 ist ein Diagramm, das die Bedingungen für den Aufwärmvorgang beschreibt, die in dem Flussdiagramm aus 2 verwendet werden;
5 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für den Aufwärmvorgang beschreibt, der im Flussdiagramm aus 2 ausgeführt wird; und
6 ist ein Diagramm, das ein weiteres Beispiel für den Aufwärmvorgang beschreibt, der im Flussdiagramm aus 2 ausgeführt wird.

Ausführungsformen der Erfindung
Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Detail beschrieben. 1 ist ein elektrischer Schaltplan, der eine schematische Konfiguration einer Wechselrichtervorrichtung IV einer Ausführungsform zeigt, auf die die vorliegende Erfindung angewendet wird. Bei der Wechselrichtervorrichtung IV der Ausführungsform handelt es sich um eine fahrzeuginterne Wechselrichtervorrichtung, die integral mit einem nicht dargestellten Kompressor, der eine Klimaanlage für ein Fahrzeug bildet, versehen und in das Fahrzeug eingebaut ist. Die Wechselrichtervorrichtung IV der Ausführungsform besteht darin, dass eine Eingangsspannung HV von einer am Fahrzeug angebrachten Batterie (Gleichstromversorgung) BAT durch einen Elektrolytkondensator 1 geglättet wird und eine Wechselspannung aus der geglätteten Gleichspannung erzeugt wird, um einen Motor 5 als Elektromotor anzutreiben. Die Wechselrichtervorrichtung IV ist so aufgebaut, dass sie den Elektrolytkondensator 1, eine Wechselrichterschaltung 2, eine Steuervorrichtung 3 und einen Temperatursensor 4 aufweist.
Der Elektrolytkondensator 1 glättet die Eingangsspannung HV in eine Gleichspannung und besteht aus einem Aluminium-Elektrolytkondensator mit großer Kapazität. Ein solcher Aluminium-Elektrolytkondensator ist klein und preiswert, hat aber im Allgemeinen einen großen Innenwiderstandsanteil (äquivalenter Serienwiderstand) ESR, da der Widerstand der Elektrolytlösung, der Widerstand des Elektrolytpapiers und dergleichen vorhanden ist. Darüber hinaus hat der Elektrolytkondensator die Eigenschaft, dass der Innenwiderstandsanteil ESR umso größer ist, je niedriger die Innentemperatur des Elektrolytkondensators 1 ist, und dass insbesondere der Innenwiderstandsanteil ESR umso stärker ansteigt, je niedriger die Innentemperatur ist.
Die Wechselrichterschaltung 2 ist so beschaffen, dass die vom Elektrolytkondensator 1 wie oben beschrieben geglättete Gleichspannung als Versorgungsspannung zugeführt wird. Die Wechselrichterschaltung 2 erzeugt aus der Gleichspannung dreiphasige Spannungen Vu, Vv und Vw und speist diese in den Motor (dreiphasiger bürstenloser Motor) 5 als Elektromotor ein. Die Wechselrichterschaltung 2 ist so aufgebaut, dass sie z.B. auf der oberen Phasenseite drei Schaltelemente (IGBT) 6u, 6v und 6w und auf der unteren Phasenseite drei Schaltelemente (IGBT) 7u, 7v und 7w enthält.
Dann wird die Steuervorrichtung 3 durch Anschluss an die Wechselrichterschaltung 2 bereitgestellt. Die Steuervorrichtung 3 besteht aus einem Mikrocomputer mit einem Prozessor und steuert die An- und Abschaltung der sechs Schaltelemente 6u bis 6w und 7u bis 7w der Wechselrichterschaltung 2, um den Motor 5 entsprechend zu betreiben. Die Steuervorrichtung 3 ist so konfiguriert, dass, wenn die Temperatur des Elektrolytkondensators 1 niedriger als eine im Voraus festgelegte vorbestimmte Temperatur T1 ist, das Tastverhältnis eines pulsweitenmodulierten (im Folgenden „PWM“-) Signals zum Ein-/Ausschalten der jeweiligen Schaltelemente 6u bis 6w und 7u bis 7w der Wechselrichterschaltung 2 gesteuert wird, bevor der Normalbetrieb des Motors 5 gestartet wird, um dadurch dem Motor 5 einen Strom (Phasenstrom) zuzuführen, der so begrenzt ist, dass eine Brummspannung der an den Elektrolytkondensator 1 angelegten Gleichspannung innerhalb eines zulässigen Bereichs liegt, und die Durchführung eines Aufwärmvorgangs zu ermöglichen, bei dem die Temperatur des Elektrolytkondensators 1 durch die im Innenwiderstandsanteil (äquivalenter Serienwiderstand) ESR des Elektrolytkondensators 1 erzeugte Joule-Wärme erhöht wird, während der Motor 5 noch angehalten ist.
In diesem Fall bewirkt die Steuervorrichtung 3 im Aufwärmvorgang, dass der Strom mit einer vorgegebenen Anstiegsrate durch den Motor 5 fließt und in der Ausführungsform seine Anstiegsrate in Abhängigkeit von der Eingangsspannung HV von der Batterie BAT und der Umgebungstemperatur des Elektrolytkondensators 1 ändert. In der Ausführungsform ist der Temperatursensor 4 in der Nähe des Elektrolytkondensators 1 angeordnet. Der Temperatursensor 4 erfasst die Umgebungstemperatur Tc (Temperatur um den Elektrolytkondensator 1) des Elektrolytkondensators 1 und gibt diese an die Steuervorrichtung 3 aus. Der Temperatursensor 4 besteht z.B. aus einem Thermoelement oder einem Thermistor mit positiver Kennlinie oder ähnlichem.
Im Übrigen ist der Elektrolytkondensator 1 in dieser Ausführungsform auf demselben Substrat wie die Wechselrichterschaltung 2 montiert und im selben Raum wie die Wechselrichterschaltung 2 untergebracht. Der Temperatursensor 4 ist ebenfalls auf dem Substrat in der Nähe des Elektrolytkondensators 1 angeordnet, aber nicht darauf beschränkt. Die Temperatur des Elektrolytkondensators 1 selbst kann durch den Temperatursensor 4 erfasst werden. In der vorliegenden Ausführungsform wird davon ausgegangen, dass die Umgebungstemperatur Tc des Elektrolytkondensators 1 als Temperatur des Elektrolytkondensators 1 behandelt wird.
Ferner sind die in 4 dargestellten Bedingungen für den Aufwärmvorgang in der Steuervorrichtung 3 voreingestellt. Bei den Bedingungen für den Aufwärmvorgang handelt es sich um eine Datentabelle, die auf der vom Temperatursensor 4 erfassten Umgebungstemperatur Tc des Elektrolytkondensators 1 und der Eingangsspannung HV von der Batterie BAT basiert. In diesem Fall, unter den Bedingungen für den Aufwärmvorgang aus 4, bedeuten die nur in 10/10 und 5/10 dargestellten Teile, dass der Aufwärmvorgang nicht ausgeführt wird. Im Übrigen bedeutet dies, dass 10/10 der Wert eines normalen Anlaufstroms ist und 5/10 die Hälfte dieses Wertes ist.
Ferner geben in der Abbildung t1 bis t7 jeweils die Anregungszeit des Motors 5 an, und die Teile, die durch die mit jedem Pfeil verbundenen Bruchteile angegeben sind, geben im Wesentlichen einen Stromwert zu Beginn des Aufwärmvorgangs des Motors 5 bzw. einen Stromwert bei dessen Abschluss an. Das bedeutet, dass der Aufwärmvorgang an der Stelle durchgeführt wird, an der sie dargestellt sind. Der Bruchteil ist ebenfalls die Größe des Stromwerts in Bezug auf den normalen Anlaufstrom (10/10), z. B. bedeutet 2/10, dass er ein Fünftel des normalen Anlaufstroms (10/10) beträgt.
Außerdem stehen die Anregungszeiten t1 bis t5 in 4 in einem Verhältnis von t1<t2<t3<t4<t5. Die Anregungszeiten t6 und t7 stehen in dieser Ausführungsform übrigens in einem Verhältnis von t7<t6. Je länger die Anregungszeit und je kleiner die Differenz zwischen dem Stromwert zu Beginn des Aufwärmvorgangs und dem Stromwert bei dessen Abschluss ist, desto geringer ist die Anstiegsrate des Stroms. Je kürzer die Anregungszeit und je größer die Differenz zwischen dem Stromwert zu Beginn des Aufwärmvorgangs und dem Stromwert nach dessen Abschluss ist, desto höher ist die Anstiegsrate des Stroms.
Jede der Anregungszeiten t1 bis t7, der Stromwert zu Beginn des Aufwärmvorgangs und der Stromwert beim Abschluss desselben (1/10, 2/10, 3/10, 5/10, 6/10, 7/10) und die daraus bestimmte Anstiegsrate des Stroms, d.h. die Anregungszeit, der Stromwert und die Anstiegsrate, sind in der Lage, die Brummspannung der Gleichspannung im Elektrolytkondensator 1 innerhalb des zulässigen Bereichs für jede Bedingung einer Kombination von Umgebungstemperatur Tc und Eingangsspannung HV zu unterdrücken. Es wird davon ausgegangen, dass sie im Voraus experimentell bestimmt werden. Dann wählt die Steuervorrichtung 3 bei der Durchführung des Aufwärmvorgangs eine der Bedingungen aus der Umgebungstemperatur Tc und der Eingangsspannung HV aus, wenn der Startbefehl des Motors 5 gegeben wird, und führt den Aufwärmvorgang des Elektrolytkondensators 1 durch.
Nachfolgend wird der von der Steuervorrichtung 3 ausgeführte Aufwärmvorgang unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm von 2 näher beschrieben. Wenn ein Befehl zum Starten des Motors 5 vorliegt, bestimmt die Steuervorrichtung 3 zunächst in Schritt S1 des Flussdiagramms von 2, ob die vom Temperatursensor 4 erfasste Umgebungstemperatur Tc des Elektrolytkondensators 1 niedriger als die vorbestimmte Temperatur T1 ist oder nicht. In dieser Ausführungsform ist die vorbestimmte Temperatur T1 jedoch abhängig von der Eingangsspannung HV. Das heißt, der Spitzenwert der Brummspannung der an den Elektrolytkondensator 1 angelegten Gleichspannung wird größer, wenn die Eingangsspannung HV höher und die Temperatur des Elektrolytkondensators 1 (in der Ausführungsform wird die Umgebungstemperatur Tc angenommen) niedriger ist.
Daher wird in dieser Ausführungsform, wenn die Eingangsspannung HV niedriger als 200V ist, die vorbestimmte Temperatur T1 auf -24°C gesetzt. Wenn die Eingangsspannung HV 200V oder höher, aber niedriger als 250V ist, wird die vorbestimmte Temperatur T1 auf -19°C eingestellt. Wenn die Eingangsspannung HV 250V oder höher, aber niedriger als 300V ist, wird die vorbestimmte Temperatur T1 auf -14°C eingestellt. In ähnlicher Weise wird, wenn die Eingangsspannung HV 300V oder höher, aber niedriger als 350V ist, die vorbestimmte Temperatur T1 auf -9°C eingestellt. Wenn die Eingangsspannung HV 350 V oder höher, aber niedriger als 400 V ist, wird die vorbestimmte Temperatur T1 auf -4°C eingestellt. Wenn die Eingangsspannung HV 400V oder höher, aber niedriger als 450V ist, wird ferner die vorbestimmte Temperatur T1 auf +1°C eingestellt. Wenn die Eingangsspannung HV 450V oder höher, aber niedriger als 500V ist, wird die vorbestimmte Temperatur T1 auf +6°C eingestellt.
Wenn die von dem Temperatursensor 4 in Schritt S1 erfasste Umgebungstemperatur Tc des Elektrolytkondensators 1 gleich oder höher als die vorbestimmte Temperatur T1 ist, geht die Steuervorrichtung 3 zu Schritt S7 über, um den Motor 5 mit dem oben erwähnten normalen Anlaufstrom (10/10) zu starten und so den Normalbetrieb zu beginnen. Das heißt, der Aufwärmvorgang des Elektrolytkondensators 1 vor dem Normalbetrieb des Motors 5 wird nicht durchgeführt.
Ist hingegen die Umgebungstemperatur Tc niedriger als die in Schritt S1 vorbestimmte Temperatur T1, geht die Steuervorrichtung zu Schritt S2 über, um festzustellen, ob die nach Abschluss des vorangegangenen Aufwärmvorgangs verstrichene Zeit tpass kürzer als eine vorbestimmte Zeit tpass1 ist oder nicht. Wenn die vorbestimmte Zeit tpass1 oder mehr nach Abschluss des vorherigen Aufwärmvorgangs verstrichen ist, fährt die Steuervorrichtung 3 mit Schritt S6 fort.
Wenn die verstrichene Zeit tpass nach Abschluss des vorherigen Aufwärmvorgangs kürzer ist als die vorbestimmte Zeit tpass1, geht die Steuervorrichtung 3 zu Schritt S3 über, um die Eingangsspannung HV von der Batterie BAT zu prüfen. Als nächstes geht die Steuervorrichtung zu Schritt S4 über, um die Bedingungen des Aufwärmvorgang in 4 anhand der Umgebungstemperatur Tc und der Eingangsspannung HV zu prüfen, wodurch eine der Bedingungen des Aufwärmvorgangs ausgewählt und bestimmt wird, um den Aufwärmvorgang des Elektrolytkondensators 1 zu starten.
Im Aufwärmvorgang berechnet die Steuervorrichtung 3 das Tastverhältnis des PWM-Signals, basierend auf den ermittelten Bedingungen des Aufwärmvorgangs. Dann wird entsprechend dem PWM-Signal mit dem berechneten Tastverhältnis beispielsweise das Schaltelement 6u auf der oberen Phasenseite der Wechselrichterschaltung 2 eingeschaltet und beispielsweise die Schaltelemente 7v und 7w auf der unteren Phasenseite eingeschaltet. Folglich fließt, wie durch eine dicke durchgezogene Linie in 3 dargestellt, ein Strom unter der Bedingung des Aufwärmvorgangs, die so bestimmt wurde, dass die Brummspannung der Gleichspannung in den zulässigen Bereich fällt, durch die Wechselrichterschaltung 2 und den Motor 5, um den Aufwärmvorgang durchzuführen.
Da in diesem Fall die eingeschalteten Schaltelemente der Wechselrichterschaltung 2 z.B. an dem Schaltelement 6u auf der oberen Phasenseite und z.B. an den Schaltelementen 7v und 7w auf der unteren Phasenseite fixiert sind, bleibt der Motor 5 stehen. Während der Motor 5 auf diese Weise bestromt wird, erwärmt sich der Elektrolytkondensator 1 durch die in seinem Innenwiderstandsanteil ESR erzeugte Joule-Wärme und erhöht so die Temperatur.
(1) Aufwärmvorgang (Teil 1)
Als nächstes wird ein Beispiel für den tatsächlichen Aufwärmvorgang unter jeder der Bedingungen des Aufwärmvorgangs in 4 beschrieben. Wie oben beschrieben, wird der Spitzenwert der Brummspannung der an den Elektrolytkondensator 1 angelegten Gleichspannung größer, wenn die Eingangsspannung HV höher und die Temperatur des Elektrolytkondensators 1 (in dieser Ausführungsform wird die Umgebungstemperatur Tc angenommen) niedriger ist. Wenn also die Eingangsspannung HV 200V oder mehr, aber weniger als 300V beträgt und die Umgebungstemperatur Tc des Elektrolytkondensators 1 -24°C oder höher, aber -20°C oder niedriger als ist, setzt die Steuervorrichtung 3 den durch den Motor 5 fließenden Stromwert auf 5/10 (konstanter Wert). Dies ist ein Stromwert, der der Hälfte des normalen Anlaufstroms (10/10) entspricht.
Auch wenn die Eingangsspannung HV 250V oder mehr, aber weniger als 350V beträgt und die Umgebungstemperatur Tc -19°C oder höher, aber -15°C oder niedriger ist, wird der Stromwert, der durch den Motor 5 fließen soll, ebenfalls auf 5/10 eingestellt. Auch wenn die Eingangsspannung HV 300V oder mehr, aber weniger als 400V beträgt und die Umgebungstemperatur Tc -14°C oder höher, aber -10°C oder niedriger ist, wird der Stromwert, der durch den Motor 5 fließt, ebenfalls auf 5/10 eingestellt. Darüber hinaus wird der durch den Motor 5 fließende Stromwert auch dann auf 5/10 eingestellt, wenn die Eingangsspannung HV 350V oder mehr, aber weniger als 450V beträgt, und zwar in einer Situation, in der die Umgebungstemperatur Tc -9°C oder höher, aber -5°C oder niedriger ist. Darüber hinaus wird der Stromwert, der durch den Motor 5 fließen soll, auch dann auf 5/10 eingestellt, wenn die Eingangsspannung HV 400V oder mehr, aber weniger als 500V beträgt, und zwar in einer Situation, in der die Umgebungstemperatur Tc -4°C oder höher, aber 0°C oder niedriger ist. Weiterhin ist, selbst wenn die Eingangsspannung HV 450V oder mehr, aber weniger als 500V in einer Situation beträgt, in der die Umgebungstemperatur Tc +1°C oder höher, aber +5°C oder niedriger ist, der Stromwert, der durch den Motor 5 fließt, ebenfalls auf 5/10 eingestellt.
So wird in einer Situation, in der die Umgebungstemperatur Tc relativ hoch ist, der konstante Strom (5/10), der die Hälfte des Wertes des normalen Anlaufstroms (10/10) beträgt, dazu gebracht, durch den Motor 5 bei der niedrigen Umgebungstemperatur Tc zu fließen, wenn die Eingangsspannung HV niedriger ist, und bei der hohen Umgebungstemperatur Tc, wenn die Eingangsspannung HV höher ist, wodurch der Aufwärmvorgang des Elektrolytkondensators 1 ausgeführt wird, während die Brummspannung der an den Elektrolytkondensator 1 angelegten Gleichspannung innerhalb des zulässigen Bereichs gesteuert wird.
(2) Aufwärmvorgang (Teil 2)
Als nächstes, wie in 4, führt die Steuervorrichtung 3, wenn die Eingangsspannung HV niedriger als 300V in einer Situation ist, in der die Umgebungstemperatur Tc -25°C oder niedriger ist, wenn die Eingangsspannung HV 300V oder mehr, aber weniger als 350V in einer Situation beträgt, in der die Umgebungstemperatur Tc -24°C oder höher, aber -20°C oder niedriger ist, wenn die Eingangsspannung HV 350V oder mehr, aber weniger als 400V in einer Situation beträgt, in der die Umgebungstemperatur Tc -19°C oder höher, aber -15°C oder niedriger ist, wenn die Eingangsspannung HV 400V oder mehr, aber weniger als 450V in einer Situation beträgt, in der die Umgebungstemperatur Tc -14°C oder höher, aber -10°C oder niedriger ist, und wenn die Eingangsspannung HV 450V oder mehr, aber weniger als 500V in einer Situation beträgt, in der die Umgebungstemperatur Tc - 9°C oder höher, aber -5°C oder niedriger ist, einen Aufwärmvorgang durch, bei dem der durch den Motor 5 zu fließende Strom mit einer vorbestimmten Anstiegsrate erhöht wird.
Wenn beispielsweise die Eingangsspannung HV weniger als 200V beträgt und die Umgebungstemperatur Tc -29°C oder höher, aber -25°C oder niedriger ist, wird der Stromwert zu Beginn des Aufwärmvorgangs auf 3/10 (drei Zehntel des normalen Anlaufstroms), der Stromwert zum Zeitpunkt seines Abschlusses auf 7/10 (sieben Zehntel des normalen Anlaufstroms) und die Anregungszeit auf t1 eingestellt. Wie in 5 dargestellt, fließt also ein Strom durch den Motor 5 mit einer Anstiegsrate, die während der Zeit t1 von 3/10 auf 7/10 ansteigt. In diesem Fall steigt die Brummspannung der Gleichspannung im Elektrolytkondensator 1 von Beginn des Aufwärmvorgangs an an, aber der Innenwiderstandsanteil ESR nimmt mit steigender Innentemperatur des Elektrolytkondensators 1 ab, so dass an einem bestimmten Punkt MAX (Maximalwert) erreicht wird und danach allmählich abnimmt, auch wenn der Strom ansteigt. Ferner kann durch Erhöhung des durch den Motor 5 fließenden Stroms mit der in 5 gezeigten Anstiegsrate die Innentemperatur des Elektrolytkondensators 1 früher erhöht werden, als wenn man einen konstanten Strom fließen lässt.
Andererseits wird in ähnlicher Weise, auch wenn die Eingangsspannung HV weniger als 200V beträgt, in einer Situation, in der die Umgebungstemperatur Tc -39°C oder höher, aber -35°C oder niedriger ist, der Stromwert zu Beginn des Aufwärmvorgangs auf 2/10 (zwei Zehntel des normalen Anlaufstroms), der Stromwert bei dessen Abschluss auf 6/10 (sechs Zehntel des normalen Anlaufstroms) und die Anregungszeit auf t2 gesetzt. Die Differenz zwischen dem Stromwert 2/10 zu Beginn des Aufwärmvorgangs und dem Stromwert 6/10 beim Abschluss des Aufwärmvorgangs ist in diesem Fall die gleiche wie die Differenz (Differenz zwischen 3/10 und 7/10), wenn die Umgebungstemperatur Tc -29°C oder höher, aber -25°C oder niedriger ist. Da jedoch die Anregungszeit t2 wie oben beschrieben länger ist als t1, ist die Anstiegsrate des Stroms vom Beginn bis zum Abschluss des Aufwärmvorgangs geringer als bei einer Umgebungstemperatur Tc von -29°C oder höher, aber -25°C oder niedriger. Das heißt, selbst bei gleicher Eingangsspannung HV ändert die Steuervorrichtung 3 die Anstiegsrate des Stroms im Aufwärmvorgang in die Richtung, die die Anstiegsrate des Stroms sinken lässt, wenn die Umgebungstemperatur Tc niedriger wird.
Auch der Stromwert, der zu Beginn des Aufwärmvorgangs durch den Motor 5 fließt, wird auf 2/10 gesenkt, wenn die Umgebungstemperatur Tc -39°C oder höher, aber -35°C oder niedriger ist, verglichen mit 3/10, wenn die Umgebungstemperatur Tc -29°C oder höher, aber -25°C oder niedriger ist. Das heißt, selbst bei gleicher Eingangsspannung HV ändert die Steuervorrichtung 3 den Stromwert zu Beginn des Aufwärmvorgangs in Richtung niedrigerer Temperaturen, wenn die Umgebungstemperatur Tc niedriger wird.
In ähnlicher Weise wird auch in einer Situation, in der die Umgebungstemperatur Tc -29°C oder höher, aber -25°C oder niedriger ist, z.B. wenn die Eingangsspannung HV 450V mehr, aber weniger als 500V beträgt, der Stromwert zu Beginn des Aufwärmvorgangs auf 1/10 (ein Zehntel des normalen Anlaufstroms), der Stromwert zum Zeitpunkt seines Abschlusses auf 5/10 (fünf Zehntel des normalen Anlaufstroms) und die Anregungszeit auf t5 gesetzt. Die Differenz zwischen dem Stromwert 1/10 zu Beginn des Aufwärmvorgangs und dem Stromwert 5/10 beim Abschluss des Aufwärmvorgangs entspricht in diesem Fall der Differenz (Differenz zwischen 3/10 und 7/10), wenn die Eingangsspannung HV weniger als 200V beträgt. Da jedoch die Anregungszeit t5 wie oben beschrieben länger ist als t1, ist die Anstiegsrate des Stroms vom Beginn bis zum Abschluss des Aufwärmvorgangs geringer als bei einer Eingangsspannung HV von weniger als 200V. Das heißt, selbst bei gleicher Umgebungstemperatur Tc ändert die Steuervorrichtung 3 die Anstiegsrate des Stroms während des Aufwärmvorgangs in eine Richtung, die die Anstiegsrate des Stroms verringert, wenn die Eingangsspannung HV höher wird.
Auch der Stromwert, der zu Beginn des Aufwärmvorgangs durch den Motor 5 fließt, wird auf 1/10 gesenkt, wenn die Eingangsspannung HV 450V oder mehr, aber weniger als 500V beträgt, im Vergleich zu 3/10, wenn die Eingangsspannung HV weniger als 200V beträgt. Das heißt, selbst bei gleicher Umgebungstemperatur Tc ändert die Steuervorrichtung 3 den Stromwert zu Beginn des Aufwärmvorgangs in die Richtung, dass er sinkt, wenn die Eingangsspannung HV höher wird.
Eine ähnliche Tendenz zeigt sich auch unter den Bedingungen des Aufwärmvorgangs bei den anderen Umgebungstemperaturen Tc und den Eingangsspannungen HV in 4. Selbst bei gleicher Eingangsspannung HV ändert die Steuervorrichtung 3 den Stromwert zu Beginn des Aufwärmvorgangs in die Richtung, ihn zu senken, wenn die Umgebungstemperatur Tc niedriger wird. Selbst bei gleicher Umgebungstemperatur Tc ändert die Steuervorrichtung 3 den Stromwert zu Beginn des Aufwärmvorgangs in Richtung niedrigerer Temperatur, wenn die Eingangsspannung HV höher wird.
Wenn der Aufwärmvorgang in Schritt S5 von 2 abgeschlossen ist, geht die Steuervorrichtung 3 zu Schritt S6 über und startet den Motor 5 mit einem Anlaufstrom von 5/10, der die Hälfte des oben beschriebenen normalen Anlaufstroms (10/10) beträgt, wodurch der Normalbetrieb beginnt. Das heißt, nach Abschluss des Aufwärmvorgangs begrenzt die Steuervorrichtung 3 den Wert des durch den Motor 5 fließenden Stroms von dem normalen Wert (10/10) auf (5/10).
Wenn also die vom Temperatursensor 4 erfasste Umgebungstemperatur Tc niedriger ist als die vorgegebene Temperatur T1, schaltet die Steuervorrichtung 3 die spezifischen Schaltelemente 6u, 7v und 7w ein, die aus der Vielzahl der Schaltelemente 6u bis 6w und 7u bis 7w ausgewählt wurden, bevor der Normalbetrieb des Motors 5 beginnt, um dadurch den Aufwärmvorgang durchzuführen, bei dem der Strom, der die Brummspannung der Gleichspannung innerhalb des zulässigen Bereichs steuern kann, mit einer vorbestimmten Anstiegsrate an den Motor 5 angelegt wird, während der Motor 5 noch angehalten ist. Es ist daher möglich, die Innentemperatur des Elektrolytkondensators 1 schneller zu erhöhen, während die Brummspannung der Gleichspannung innerhalb des zulässigen Bereichs unterdrückt wird.
Dadurch wird es möglich, die Zeit für den Aufwärmvorgang (Nichtbetriebszeit), die vom Startbefehl bis zum Anlauf des Motors 5 erforderlich ist, zu verkürzen und gleichzeitig die Zerstörung des Elektrolytkondensators 1 in einer Umgebung mit niedrigen Temperaturen zu vermeiden.
Da die Steuervorrichtung 3 die Anstiegsrate des durch den Motor 5 fließenden Stroms in Abhängigkeit von der Eingangsspannung HV und der vom Temperatursensor 4 erfassten Umgebungstemperatur Tc ändert, ist es ferner in der Ausführungsform möglich, die Innentemperatur des Elektrolytkondensators 1 beim Aufwärmvorgang sicherer und effektiver zu erhöhen.
Da die Steuervorrichtung 3 in diesem Fall die Anstiegsrate des durch den Motor 5 fließenden Stroms mit zunehmender Eingangsspannung HV in Richtung niedrigerer Stromstärke ändert, ist es möglich, die Innentemperatur des Elektrolytkondensators 1 durch den Aufwärmvorgang sicher und schnell zu erhöhen.
Da die Steuervorrichtung 3 den Wert des durch den Motor 5 fließenden Stroms zu Beginn des Aufwärmvorgangs in Richtung eines niedrigeren Wertes ändert, wenn die Eingangsspannung HV höher ist, kann die Zerstörung des Elektrolytkondensators 1 durch die Brummspannung der Gleichspannung effektiver vermieden werden.
Da die Steuervorrichtung 3 die Anstiegsrate des durch den Motor 5 fließenden Stroms in dem Maße absenkt, wie die von dem Temperatursensor 4 erfasste Umgebungstemperatur Tc sinkt, ist es möglich, die Innentemperatur des Elektrolytkondensators 1 durch den Aufwärmvorgang sicher und schnell zu erhöhen.
Da die Steuervorrichtung 3 auch in diesem Fall in der Ausführungsform den Wert des durch den Motor 5 fließenden Stroms zu Beginn des Aufwärmvorgangs in der Richtung ändert, dass er niedriger wird, wenn die vom Temperatursensor 4 erfasste Umgebungstemperatur Tc niedriger ist, lässt sich die Zerstörung des Elektrolytkondensators 1 durch die Brummspannung der Gleichspannung wirksam vermeiden.
Da die Steuervorrichtung 3 den Wert des durch den Motor 5 fließenden Stroms im Normalbetrieb nach Abschluss des Aufwärmvorgangs begrenzt, kann dann in der Ausführungsform die Zerstörung des Elektrolytkondensators 1 bei niedrigen Temperaturen wirksamer vermieden werden.
(3) Aufwärmvorgang (Teil 3)
In einer extrem rauen Umgebung, d. h. in einer Situation, in der die Umgebungstemperatur Tc extrem niedrig und die Eingangsspannung HV gleichzeitig extrem hoch ist, ändert die Steuervorrichtung 3 die Anstiegsrate des Stroms während des Aufwärmvorgangs schrittweise entsprechend dem Zeitablauf. Dieses Beispiel ist als Bedingung für den Aufwärmvorgang in der unteren rechten Ecke von 4 dargestellt. Das heißt, wenn die Umgebungstemperatur Tc des Elektrolytkondensators 1, die von dem Temperatursensor 4 erfasst wird, -30°C oder niedriger ist und die Eingangsspannung HV von der Batterie BAT 450V oder mehr, aber weniger als 500V beträgt, stellt die Steuervorrichtung 3 zunächst den Stromwert zu Beginn des Aufwärmvorgangs auf 1/10 (ein Zehntel des normalen Anlaufstroms) ein, und stellt den Stromwert, wenn die Zeit t6 seit dem Beginn verstrichen ist, auf 2/10 (zwei Zehntel des normalen Anlaufstroms) ein, und beginnt mit der Anregung des Motors 5. Danach stellt die Steuervorrichtung den Stromwert bei Abschluss des Aufwärmvorgangs, bei dem die Zeit t7 seit dem Ablauf der Zeit t6 verstrichen ist, auf 5/10 (fünf Zehntel des normalen Anlaufstroms) ein, um den Strom in den Anregungszustand zu schalten.
So fließt, wie in 6 dargestellt, ein Strom durch den Motor 5 mit einer von 1/10 auf 2/10 ansteigenden Anstiegsrate während der Anregungszeit t6 vom Beginn des Aufwärmvorgangs bis zum Ablauf der Zeit t6. Ab dem Ablauf der Zeit t6 bis zum weiteren Ablauf der Zeit t7 fließt der Strom während der Anregungszeit t7 mit einer von 2/10 auf 5/10 ansteigenden Anstiegsrate. In der oben beschriebenen Ausführungsform ist die Anregungszeit t6 länger als t7, und die Stromdifferenz vom Ablauf der Zeit t6 bis zum Ablauf der Zeit t7 ist größer als die Stromdifferenz vom Beginn bis zum Ablauf der Zeit t6. Daher ist die Anstiegsrate des Stroms vom Beginn bis zum Ablauf der Zeit t6 niedrig, und dann wird die Anstiegsrate des Stroms bis zum Ablauf der Zeit t7 hoch. Wenn die Anstiegsrate allmählich geändert wird, ist das Größenverhältnis zwischen den Anregungszeiten t6 und t7 übrigens nicht auf diese Ausführungsform beschränkt.
Hier ist der Innenwiderstandsanteil ESR des Elektrolytkondensators 1 bei einer niedrigen Temperatur extrem groß und hat die Tendenz, mit steigender Innentemperatur stark abzunehmen. Daher ist, obwohl die Brummspannung der Gleichspannung im Elektrolytkondensator 1 vom Beginn des Aufwärmvorgangs von 6 an ansteigt, die Anstiegsrate des Stroms bis zum Ablauf der Zeit t6 gering, und der Innenwiderstandsanteil ESR fällt ebenfalls stark ab, wenn die Innentemperatur des Elektrolytkondensators 1 ansteigt, so dass MAX1 (Maximalwert 1) der Brummspannung innerhalb des zulässigen Bereichs relativ niedrig wird.
Nach Ablauf der Zeit t6 nimmt ferner die Anstiegsrate des Stroms bis zum Ablauf der Zeit t7 und dem Abschluss des Aufwärmvorgangs weiter zu, aber zu diesem Zeitpunkt ist der Innenwiderstandsanteil ESR des Elektrolytkondensators 1 merklich gesunken. Daher überschreitet die Brummspannung einen weiteren MAX2 (Maximalwert 2) innerhalb des zulässigen Bereichs nicht. Danach nimmt die Brummspannung allmählich ab, auch wenn der Strom ansteigt. So ändert die Steuervorrichtung 3 in einer Umgebung, in der die Umgebungstemperatur Tc und die Eingangsspannung HV extrem hoch sind, die Anstiegsrate des durch den Motor 5 fließenden Stroms in mehreren Stufen (in der Ausführungsform zwei Stufen) entsprechend dem Zeitablauf beim Aufwärmvorgang. Darüber hinaus ändert die Steuervorrichtung 3 die Anstiegsrate des durch den Motor 5 fließenden Stroms mit verstreichender Zeit ab dem Beginn des Aufwärmvorgangs in ansteigender Richtung. Dadurch ist es möglich, die Innentemperatur des Elektrolytkondensators 1 sicherer und schneller zu erhöhen.
Die in 6 gezeigte Zeitachse ist übrigens nicht konstant, und um das Bild zu vergrößern, ist das Bild im Bereich der Anregungszeit t6 verkleinert und im Bereich der Anregungszeit t7 vergrößert. Außerdem ist die Stromachse gegenüber der tatsächlichen Achse vergrößert dargestellt, da sie höher wird.
Ferner werden in der Ausführungsform von 4 die Bedingungen für den Aufwärmvorgang auf Basis der Eingangsspannung HV und der Umgebungstemperatur Tc (Temperatur des Elektrolytkondensators 1) festgelegt, sind aber nicht darauf beschränkt. Sie können auch nur auf Basis der Eingangsspannung HV eingestellt werden. Sie kann aber auch nur auf Basis der Umgebungstemperatur Tc eingestellt werden. Indem der Aufwärmvorgang jedoch sowohl auf Basis der Eingangsspannung HV als auch auf Basis der Umgebungstemperatur Tc durchgeführt wird, kann die Steuerung genauer ausgeführt werden.
Außerdem wird beim Aufwärmvorgang nach obigem (3) die Anstiegsrate des Stroms in zwei Stufen verändert, kann aber auch in mehreren Stufen von drei oder mehr Stufen feiner verändert werden.
Auch wenn die dreiphasige Wechselrichterschaltung 2 in der Ausführungsform beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Die Wechselrichterschaltung 2 kann eine beliebige Anzahl von Phasen haben, z. B. vier Phasen, und kann entsprechend der Anzahl der Phasen des anzuwendenden Motors 5 (Elektromotor) eingestellt werden.
Es erübrigt sich zu erwähnen, dass die Wechselrichtervorrichtung IV nicht auf die fahrzeuginterne Wechselrichtervorrichtung der vorliegenden Ausführungsform beschränkt ist, sondern auf verschiedene elektrische Geräte, wie z. B. gewöhnliche Klimaanlagen, angewendet werden kann.
Bezugszeichenliste

1: Elektrolytkondensator
2: Wechselrichterschaltung
3: Steuervorrichtung
4: Temperatursensor
5: Motor (Elektromotor)
6u bis 6w, 7u bis 7w: Schaltelemente
BAT: Batterie
ESR: Innenwiderstandsanteil
IV: Wechselrichtervorrichtung.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2012222925 [0006]

Claims

Eine Wechselrichtervorrichtung mit: einem Elektrolytkondensator, der eine Eingangsspannung glättet, um eine Gleichspannung zu erzeugen; einer Wechselrichterschaltung, die aus der Gleichspannung eine Wechselspannung erzeugt, um einen Elektromotor anzutreiben; einem Temperatursensor, der eine Temperatur des Elektrolytkondensators oder eine Umgebungstemperatur des Elektrolytkondensators erfasst; und eine Steuervorrichtung, die den Antrieb einer Vielzahl von Schaltelementen steuert, die in der Wechselrichterschaltung enthalten sind, wobei in dem Fall, in dem die von dem Temperatursensor erfasste Temperatur niedriger als eine vorbestimmte Temperatur ist, die Steuervorrichtung spezifische Schaltelemente ansteuert, die aus den Schaltelementen ausgewählt werden, bevor ein Normalbetrieb des Elektromotors gestartet wird, um dadurch einen Aufwärmvorgang auszuführen, der es einem Strom, der in der Lage ist, eine Brummspannung der Gleichspannung innerhalb eines zulässigen Bereichs zu steuern, ermöglicht, mit einer vorbestimmten Anstiegsrate durch den Elektromotor zu fließen, während der Elektromotor noch angehalten ist.
Die Wechselrichtervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuervorrichtung eine Anstiegsrate des durch den Elektromotor fließenden Stroms auf Basis der Eingangsspannung und der von dem Temperatursensor erfassten Temperatur ändert.
Die Wechselrichtervorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Steuervorrichtung die Anstiegsrate des durch den Elektromotor fließenden Stroms in einer Richtung ändert, um die Anstiegsrate des Stroms zu verringern, wenn die Eingangsspannung höher ist.
Die Wechselrichtervorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Steuervorrichtung den Wert des durch den Elektromotor fließenden Stroms in einer Richtung ändert, um den Wert des Stroms zu Beginn des Aufwärmvorgangs zu senken, wenn die Eingangsspannung höher ist.
Die Wechselrichtervorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Steuervorrichtung die Anstiegsrate des durch den Elektromotor fließenden Stroms in einer Richtung ändert, um die Anstiegsrate des Stroms zu verringern, wenn die von dem Temperatursensor erfasste Temperatur niedriger ist.
Die Wechselrichtervorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Steuervorrichtung den Wert des durch den Elektromotor fließenden Stroms in einer Richtung ändert, um den Wert des Stroms zu Beginn des Aufwärmvorgangs zu senken, wenn die von dem Temperatursensor erfasste Temperatur niedriger ist.
Die Wechselrichtervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Steuervorrichtung beim Aufwärmvorgang die Anstiegsrate des durch den Elektromotor fließenden Stroms in mehreren Stufen entsprechend dem Zeitablauf ändert.
Die Wechselrichtervorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Steuervorrichtung die Anstiegsrate des durch den Elektromotor fließenden Stroms in einer Richtung ändert, um die Anstiegsrate des Stroms mit verstreichender Zeit ab dem Beginn des Aufwärmvorgangs zu erhöhen.
Die Wechselrichtervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Steuervorrichtung den Wert des durch den Elektromotor fließenden Stroms im Normalbetrieb nach Abschluss des Aufwärmvorgangs begrenzt.