JP2016092946A - Electric power conversion system - Google Patents

Electric power conversion system Download PDF

Info

Publication number
JP2016092946A
JP2016092946A JP2014224084A JP2014224084A JP2016092946A JP 2016092946 A JP2016092946 A JP 2016092946A JP 2014224084 A JP2014224084 A JP 2014224084A JP 2014224084 A JP2014224084 A JP 2014224084A JP 2016092946 A JP2016092946 A JP 2016092946A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
inverter
switching element
arm element
voltage source
power supply
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2014224084A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP6394288B2 (en
Inventor
野村 由利夫
Yurio Nomura
由利夫 野村
浩史 清水
Hiroshi Shimizu
浩史 清水
豪俊 加藤
Taketoshi Kato
豪俊 加藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Priority to JP2014224084A priority Critical patent/JP6394288B2/en
Publication of JP2016092946A publication Critical patent/JP2016092946A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6394288B2 publication Critical patent/JP6394288B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Inverter Devices (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electric power conversion system capable of reducing loss.SOLUTION: A first inverter 20 of an electric power conversion system has first switching elements 21-26, and is connected to one-end sides 111, 121, and 131 of coils 11, 12, and 13 and a first power source 41. A second inverter 30 has second switching elements 31-36, and is connected to the other-end sides 112, 122, and 132 of the coils 11, 12, and 13 and a second power source 42. A control part 60 controls ON/OFF operations of the switching elements 21-26 and 31-36. The first switching elements 21-26 have small ON resistance in a small-current region than the second switching elements 31-36. Loss can be reduced by controlling the first inverters 20 and second inverter 30 according to a driving region of a motor generator 10.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、電力変換装置に関する。   The present invention relates to a power conversion device.

従来、1つの電動機に対し、2つのインバータを備える構成が知れられている。例えば特許文献1では、2つのインバータの全ての制御スイッチは、同種の素子である。   Conventionally, the structure provided with two inverters with respect to one electric motor is known. For example, in Patent Document 1, all control switches of two inverters are the same type of element.

特許第4933632号Japanese Patent No. 4933632

特許文献1のように、2つのインバータの全てのスイッチング素子を、例えば絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(以下、「IGBT」という。)とした場合、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ(以下、「MOSFET」という。)とした場合と比較し、小電流域での損失が大きい。
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、損失を低減可能な電力変換装置を提供することにある。
When all the switching elements of the two inverters are, for example, insulated gate bipolar transistors (hereinafter referred to as “IGBT”) as in Patent Document 1, they are referred to as metal oxide semiconductor field effect transistors (hereinafter referred to as “MOSFETs”). ), The loss in the small current region is large.
This invention is made | formed in view of the above-mentioned subject, The objective is to provide the power converter device which can reduce a loss.

本発明は、巻線を有する回転電機の電力を変換する電力変換装置であって、第1インバータと、第2インバータと、制御部と、を備える。
第1インバータは、第1スイッチング素子を有し、巻線の一端および第1電圧源と接続される。
第2インバータは、第2スイッチング素子を有し、巻線の他端および第2電圧源と接続される。
The present invention is a power conversion device that converts electric power of a rotating electrical machine having a winding, and includes a first inverter, a second inverter, and a control unit.
The first inverter has a first switching element and is connected to one end of the winding and the first voltage source.
The second inverter has a second switching element and is connected to the other end of the winding and the second voltage source.

制御部は、第1スイッチング素子および第2スイッチング素子のオンオフ作動を制御する。
第1スイッチング素子は、小電流域において、第2スイッチング素子よりもオン抵抗が小さい。具体的には、例えば、第1スイッチング素子がMOSFETであり、第2スイッチング素子がIGBTである。
The control unit controls the on / off operation of the first switching element and the second switching element.
The first switching element has a smaller on-resistance than the second switching element in a small current region. Specifically, for example, the first switching element is a MOSFET and the second switching element is an IGBT.

本発明では、1つの回転電機に対して2つのインバータが設けられる構成において、第1スイッチング素子と第2スイッチング素子とで異なる特性の素子を用いている。回転電機の駆動領域に応じ、小電流域では第1スイッチング素子がスイッチングされるように第1インバータおよび第2インバータを制御することにより、損失を低減することができる。   In the present invention, in a configuration in which two inverters are provided for one rotating electrical machine, elements having different characteristics are used for the first switching element and the second switching element. The loss can be reduced by controlling the first inverter and the second inverter so that the first switching element is switched in the small current region in accordance with the driving region of the rotating electrical machine.

本発明の一実施形態による電力変換装置を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the power converter device by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態によるMOSFETとIGBTの両端電圧と素子電流との関係を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the relationship between the both-ends voltage of MOSFET and IGBT by 1 embodiment of this invention, and element current. 本発明の一実施形態による冷却器を説明する概略構成図である。It is a schematic block diagram explaining the cooler by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態による冷却水温を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the cooling water temperature by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態によるモータジェネレータの駆動領域を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the drive area | region of the motor generator by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態による片側駆動動作を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the one-side drive operation | movement by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態による反転駆動動作を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the inversion drive operation | movement by one Embodiment of this invention.

以下、本発明による電力変換装置を図面に基づいて説明する。
(一実施形態)
本発明の一実施形態による電力変換装置を図1〜図7に基づいて説明する。
図1に示すように、本実施形態の電力変換装置1は、モータジェネレータ10の電力を変換するものである。
モータジェネレータ10は、例えば電気自動車やハイブリッド車両等の電動自動車に適用され、図示しない駆動輪を駆動するためのトルクを発生する、所謂「主機モータ」である。モータジェネレータ10は、駆動輪を駆動するための電動機としての機能、および、図示しないエンジンや駆動輪から伝わる運動エネルギによって駆動されて発電する発電機としての機能を有する。本実施形態では、モータジェネレータ10が電動機として機能する場合を中心に説明する。
Hereinafter, a power converter according to the present invention will be described with reference to the drawings.
(One embodiment)
A power converter according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, the power conversion device 1 of the present embodiment converts the power of the motor generator 10.
The motor generator 10 is a so-called “main motor” that is applied to an electric vehicle such as an electric vehicle or a hybrid vehicle and generates torque for driving drive wheels (not shown). The motor generator 10 has a function as an electric motor for driving the drive wheels, and a function as a generator that generates electric power by being driven by kinetic energy transmitted from an engine or drive wheels (not shown). In this embodiment, the case where the motor generator 10 functions as an electric motor will be mainly described.

モータジェネレータ10は、3相交流の回転機であって、U相コイル11、V相コイル12、および、W相コイル13を有する。U相コイル11、V相コイル12およびW相コイル13が「巻線」に対応し、以下適宜、U相コイル11、V相コイル12およびW相コイル13を「コイル11〜13」という。   Motor generator 10 is a three-phase AC rotating machine, and includes U-phase coil 11, V-phase coil 12, and W-phase coil 13. The U-phase coil 11, the V-phase coil 12, and the W-phase coil 13 correspond to “windings”, and the U-phase coil 11, the V-phase coil 12, and the W-phase coil 13 are hereinafter appropriately referred to as “coils 11 to 13”.

電力変換装置1は、第1インバータ20、第2インバータ30、冷却器50、および、制御部60等を備える。
第1インバータ20は、コイル11〜13への通電を切り替える3相インバータであり、6つのスイッチング素子であるU1上アーム素子21、V1上アーム素子22、W1上アーム素子23、U1下アーム素子24、V1下アーム素子25、および、W1下アーム素子26を有する。以下適宜、U1上アーム素子21、V1上アーム素子22、W1上アーム素子23、U1下アーム素子24、V1下アーム素子25、および、W1下アーム素子26を「(第1)スイッチング素子21〜26」という。
The power converter 1 includes a first inverter 20, a second inverter 30, a cooler 50, a control unit 60, and the like.
The first inverter 20 is a three-phase inverter that switches energization to the coils 11 to 13, and includes U1 upper arm element 21, V1 upper arm element 22, W1 upper arm element 23, and U1 lower arm element 24 that are six switching elements. , V1 lower arm element 25, and W1 lower arm element 26. Hereinafter, the U1 upper arm element 21, the V1 upper arm element 22, the W1 upper arm element 23, the U1 lower arm element 24, the V1 lower arm element 25, and the W1 lower arm element 26 are appropriately referred to as “(first) switching elements 21 to 21”. 26 ".

U1上アーム素子21はU1下アーム素子24の高電位側に接続され、V1上アーム素子はV1下アーム素子25の高電位側に接続され、W1上アーム素子23は、W1下アーム素子26の高電位側に接続される。以下適宜、高電位側に接続されるU1上アーム素子21、V1上アーム素子22、および、W1上アーム素子23を「第1上アーム素子21〜23」、低電位側に接続されるU1下アーム素子24、V1下アーム素子25、および、W1下アーム素子26を「第1下アーム素子24〜26」という。   The U1 upper arm element 21 is connected to the high potential side of the U1 lower arm element 24, the V1 upper arm element is connected to the high potential side of the V1 lower arm element 25, and the W1 upper arm element 23 is connected to the W1 lower arm element 26. Connected to the high potential side. The U1 upper arm element 21, the V1 upper arm element 22, and the W1 upper arm element 23 connected to the high potential side are hereinafter referred to as “first upper arm elements 21 to 23”, and the lower U1 connected to the low potential side. The arm element 24, the V1 lower arm element 25, and the W1 lower arm element 26 are referred to as “first lower arm elements 24-26”.

第1インバータ20は、コイル11、12、13の一端111、121、131と第1電圧源としての第1電源41との間に接続される。具体的には、U1上アーム素子21とU1下アーム素子24との接続点27がU相コイル11の一端111に接続され、V1上アーム素子22とV1下アーム素子25の接続点28がV相コイル12の一端121に接続され、W1上アーム素子23とW1下アーム素子26との接続点29がW相コイル13の一端131に接続される。また、第1上アーム素子21〜23の高電位側を接続する高電位側配線が第1電源41の正極と接続され、第1下アーム素子24〜26の低電位側を接続する低電位側配線が第1電源41の負極と接続される。   The first inverter 20 is connected between one end 111, 121, 131 of the coils 11, 12, 13 and a first power supply 41 as a first voltage source. Specifically, a connection point 27 between the U1 upper arm element 21 and the U1 lower arm element 24 is connected to one end 111 of the U-phase coil 11, and a connection point 28 between the V1 upper arm element 22 and the V1 lower arm element 25 is V. The connection point 29 between the W1 upper arm element 23 and the W1 lower arm element 26 is connected to one end 131 of the W phase coil 13. Further, the high potential side wiring that connects the high potential side of the first upper arm elements 21 to 23 is connected to the positive electrode of the first power supply 41, and the low potential side that connects the low potential side of the first lower arm elements 24 to 26. The wiring is connected to the negative electrode of the first power supply 41.

第2インバータ30は、コイル11〜13への通電を切り替える3相インバータであり、6つのスイッチング素子であるU2上アーム素子31、V2上アーム素子32、W2上アーム素子33、U2下アーム素子34、V2下アーム素子35、および、W2下アーム素子36を有する。以下適宜、U2上アーム素子31、V2上アーム素子32、W2上アーム素子33、U2下アーム素子34、V2下アーム素子35、および、W2下アーム素子36を「(第2)スイッチング素子31〜36」という。   The second inverter 30 is a three-phase inverter that switches energization to the coils 11 to 13, and is a U2 upper arm element 31, a V2 upper arm element 32, a W2 upper arm element 33, and a U2 lower arm element 34 that are six switching elements. , V2 lower arm element 35, and W2 lower arm element 36. Hereinafter, the U2 upper arm element 31, the V2 upper arm element 32, the W2 upper arm element 33, the U2 lower arm element 34, the V2 lower arm element 35, and the W2 lower arm element 36 are appropriately referred to as “(second) switching elements 31 to 31”. 36 ".

U2上アーム素子31はU2下アーム素子34の高電位側に接続され、V2上アーム素子32はV2下アーム素子35の高電位側に接続され、W2上アーム素子33はW2下アーム素子36の高電位側に接続される。以下適宜、高電位側に接続されるU2上アーム素子31、V2上アーム素子32およびW2上アーム素子を「第2上アーム素子31〜33」、低電位側に接続されるU2下アーム素子34、V2下アーム素子35およびW2下アーム素子36を「第2下アーム素子34〜36」という。   The U2 upper arm element 31 is connected to the high potential side of the U2 lower arm element 34, the V2 upper arm element 32 is connected to the high potential side of the V2 lower arm element 35, and the W2 upper arm element 33 is connected to the W2 lower arm element 36. Connected to the high potential side. The U2 upper arm element 31, the V2 upper arm element 32, and the W2 upper arm element connected to the high potential side are hereinafter referred to as “second upper arm elements 31 to 33”, and the U2 lower arm element 34 connected to the low potential side as appropriate. , V2 lower arm element 35 and W2 lower arm element 36 are referred to as “second lower arm elements 34 to 36”.

第2インバータ30は、コイル11、12、13の他端112、122、132と第2電圧源としての第2電源42との間に接続される。具体的には、U2上アーム素子31とU2下アーム素子34との接続点37がU相コイル11の他端112に接続され、V2上アーム素子32とV2下アーム素子35との接続点38がV相コイル12の他端122に接続され、W2上アーム素子33とW2下アーム素子36との接続点39がW相コイル13の他端132に接続される。また、第2上アーム素子31〜33の高電位側を接続する高電位側配線が第2電源42の正極と接続され、第2下アーム素子34〜36の低電位側を接続する低電位側配線が第2電源42の負極と接続される。
このように、本実施形態では、第1インバータ20および第2インバータ30がコイル11〜13の両側に接続される。
The second inverter 30 is connected between the other ends 112, 122, 132 of the coils 11, 12, 13, and the second power source 42 as a second voltage source. Specifically, a connection point 37 between the U2 upper arm element 31 and the U2 lower arm element 34 is connected to the other end 112 of the U-phase coil 11, and a connection point 38 between the V2 upper arm element 32 and the V2 lower arm element 35. Is connected to the other end 122 of the V-phase coil 12, and a connection point 39 between the W2 upper arm element 33 and the W2 lower arm element 36 is connected to the other end 132 of the W-phase coil 13. Further, the high potential side wiring that connects the high potential side of the second upper arm elements 31 to 33 is connected to the positive electrode of the second power source 42, and the low potential side that connects the low potential side of the second lower arm elements 34 to 36. The wiring is connected to the negative electrode of the second power supply 42.
Thus, in this embodiment, the 1st inverter 20 and the 2nd inverter 30 are connected to the both sides of the coils 11-13.

第1スイッチング素子21〜26は、ユニポーラ型の半導体素子のMOSFETであり、第2スイッチング素子31〜36は、バイポーラ型の半導体素子のIGBTである。
MOSFETおよびIGBTの特性について言及しておくと、MOSFETは、IGBTよりもスイッチング損失が小さい。また、MOSFETは、IGBTと比較し、電流が比較的大きい大電流域において、素子温度が上がりやすい。そのため、素子温度の上昇を抑えるべく、素子面積を大きくすると、装置の体格が大型化する。
The first switching elements 21 to 26 are MOSFETs of unipolar semiconductor elements, and the second switching elements 31 to 36 are IGBTs of bipolar semiconductor elements.
When mentioning the characteristics of the MOSFET and the IGBT, the MOSFET has a smaller switching loss than the IGBT. In addition, MOSFETs tend to increase the element temperature in a large current region where the current is relatively large as compared to IGBTs. Therefore, if the element area is increased in order to suppress an increase in element temperature, the size of the device increases.

図2は、MOSFETおよびIGBTの各素子の両端電圧と素子電流との関係を示しており、実線D1がMOSFETの特性を示し、実線D2がIGBTの特性を示す。図2に示すように、素子の両端電圧がVcのときに通電される電流である電流値Icよりも素子電流が小さい場合、IGBTと比較し、MOSFETのオン抵抗が小さく、導通損失が小さい。一方、電流値Icよりも素子電流が大きい場合、MSOFETと比較し、IGBTのオン抵抗が小さく、導通損失が小さい。
そのため、電流が比較的小さい小電流域での駆動においてDC特性およびAC特性が優れたMOSFETが有利であり、電流が比較的大きい大電流域での駆動においてはIGBTが有利であるといえる。
FIG. 2 shows the relationship between the both-end voltage of each element of the MOSFET and the IGBT and the element current, the solid line D1 shows the characteristics of the MOSFET, and the solid line D2 shows the characteristics of the IGBT. As shown in FIG. 2, when the device current is smaller than the current value Ic that is a current that is passed when the voltage across the device is Vc, the on-resistance of the MOSFET is small and the conduction loss is small compared to the IGBT. On the other hand, when the device current is larger than the current value Ic, the on-resistance of the IGBT is small and the conduction loss is small compared to the MSOFET.
Therefore, a MOSFET having excellent DC characteristics and AC characteristics is advantageous in driving in a small current region where the current is relatively small, and IGBT is advantageous in driving in a large current region where the current is relatively large.

図1に示すように、第1電源41は、リチウムイオン電池等の充放電可能な直流電源であり、第1インバータ20と接続され、第1インバータ20を経由してモータジェネレータ10と電力を授受可能に設けられる。
第2電源42は、リチウムイオン電池等の充放電可能な直流電源であり、第2インバータ30と接続され、第2インバータ30を経由してモータジェネレータ10と電力を授受可能に設けられる。
As shown in FIG. 1, the first power supply 41 is a DC power supply that can be charged / discharged, such as a lithium ion battery, and is connected to the first inverter 20 and exchanges power with the motor generator 10 via the first inverter 20. Provided possible.
The second power supply 42 is a chargeable / dischargeable DC power supply such as a lithium ion battery, and is connected to the second inverter 30 so as to be able to exchange power with the motor generator 10 via the second inverter 30.

本実施形態の第1電源41は、第2電源42よりも内部抵抗が小さく、出力が大きい「出力型」であり、第2電源42と比較し、充放電の繰り返しによる劣化が小さい。第2電源42は、第1電源41よりも容量が大きい「容量型」であり、長期間の出力が可能である。また、本実施形態では、第1電源41の電圧である第1電源電圧Vb1と、第2電源42の電圧である第2電源電圧Vb2とが等しく、例えば300[V]とする。   The first power supply 41 of the present embodiment is an “output type” having a smaller internal resistance and a larger output than the second power supply 42, and is less deteriorated due to repeated charge / discharge than the second power supply 42. The second power source 42 is a “capacitance type” having a larger capacity than the first power source 41 and can output for a long time. In the present embodiment, the first power supply voltage Vb1 that is the voltage of the first power supply 41 and the second power supply voltage Vb2 that is the voltage of the second power supply 42 are equal, for example, 300 [V].

第1コンデンサ43は、第1電源41から第1インバータ20側への電流、または、第1インバータ20から第1電源41側への電流を平滑化する平滑コンデンサである。
第2コンデンサ44は、第2電源42から第2インバータ30側への電流、または、第2インバータ30側から第2電源42側への電流を平滑化する平滑コンデンサである。
The first capacitor 43 is a smoothing capacitor that smoothes the current from the first power supply 41 to the first inverter 20 side or the current from the first inverter 20 to the first power supply 41 side.
The second capacitor 44 is a smoothing capacitor that smoothes the current from the second power source 42 to the second inverter 30 side or the current from the second inverter 30 side to the second power source 42 side.

図1および図3に示すように、冷却器50は、第1インバータ20および第2インバータ30を冷却するものであって、本体部51、流入配管55、および、流出配管57を有する。図3では、モータジェネレータ10および制御部60の記載を省略した。本体部51には、冷却水が流通する冷却通路52が形成される。また、冷却通路52には、複数のフィン53が設けられる。これにより、放熱効率が向上する。
冷却通路52は、流入配管55に形成される流入通路56、および、流出配管57に形成される流出通路58と連通する。ブロック矢印Wで示すように、冷却水は、流入通路56から冷却通路52に流入し、流出通路58から排出される。
As shown in FIGS. 1 and 3, the cooler 50 cools the first inverter 20 and the second inverter 30 and includes a main body 51, an inflow pipe 55, and an outflow pipe 57. In FIG. 3, the description of the motor generator 10 and the control unit 60 is omitted. The main body 51 is formed with a cooling passage 52 through which cooling water flows. The cooling passage 52 is provided with a plurality of fins 53. Thereby, heat dissipation efficiency improves.
The cooling passage 52 communicates with an inflow passage 56 formed in the inflow piping 55 and an outflow passage 58 formed in the outflow piping 57. As indicated by the block arrow W, the cooling water flows from the inflow passage 56 into the cooling passage 52 and is discharged from the outflow passage 58.

本実施形態では、大電流を通電したときの温度上昇が大きいMOSFETを第1スイッチング素子21〜26に用いているので、第2インバータ30側よりも第1インバータ20側の冷却性能が高くなるように、流入配管55側が第1インバータ20側、流出配管57が第2インバータ30側となるように配置される。   In the present embodiment, MOSFETs having a large temperature rise when energizing a large current are used for the first switching elements 21 to 26, so that the cooling performance on the first inverter 20 side is higher than that on the second inverter 30 side. In addition, the inflow pipe 55 side is disposed on the first inverter 20 side, and the outflow pipe 57 is disposed on the second inverter 30 side.

冷却器50において、主に第1インバータ20の冷却に係る領域を第1冷却領域C1、主に第2インバータ30の冷却に係る領域を第2冷却領域C2、第1冷却領域C1と第2冷却領域C2との間を中間領域C3とする。
図4では、冷却器50の本体部51の流入配管55側の端部をゼロとし、流入配管55側の端部からの距離である冷却位置を横軸とし、冷却水温を縦軸とする。図4に示すように、冷却水温は、第1冷却領域C1を流通することで昇温し、中間領域C3では略横ばいとなり、第2冷却領域C2を流通することでさらに昇温する。すなわち、第1冷却領域C1における冷却水の温度は、第2冷却領域C2における冷却水の温度より低く、冷却器50において、第2インバータ30側より、第1インバータ20側の冷却性能が高い、といえる。
In the cooler 50, an area mainly related to the cooling of the first inverter 20 is the first cooling area C1, and an area mainly related to the cooling of the second inverter 30 is the second cooling area C2, the first cooling area C1, and the second cooling. An intermediate area C3 is defined between the area C2.
In FIG. 4, the end portion on the inflow pipe 55 side of the main body 51 of the cooler 50 is set to zero, the cooling position that is the distance from the end portion on the inflow pipe 55 side is taken as the horizontal axis, and the cooling water temperature is taken as the vertical axis. As shown in FIG. 4, the cooling water temperature rises by flowing through the first cooling region C1, becomes substantially level in the intermediate region C3, and further rises by flowing through the second cooling region C2. That is, the temperature of the cooling water in the first cooling region C1 is lower than the temperature of the cooling water in the second cooling region C2, and in the cooler 50, the cooling performance on the first inverter 20 side is higher than the second inverter 30 side. It can be said.

図1に示すように、制御部60は、通常のコンピュータとして構成されており、内部にはCPU、ROM、RAM、I/O、および、これらの構成を接続するバスライン等を備える。制御部60における各処理は、予め記憶されたプログラムをCPUで実行することによるソフトウェア処理であってもよいし、専用の電子回路によるハードウェア処理であってもよい。
制御部60は、スイッチング素子21〜26、31〜36のオンオフ作動を制御する制御信号を生成し、生成された制御信号をスイッチング素子21〜26、31〜36のゲートへ出力する。
As shown in FIG. 1, the control unit 60 is configured as a normal computer, and includes a CPU, a ROM, a RAM, an I / O, a bus line connecting these configurations, and the like. Each processing in the control unit 60 may be software processing by executing a program stored in advance by the CPU, or may be hardware processing by a dedicated electronic circuit.
The control unit 60 generates a control signal for controlling the on / off operation of the switching elements 21 to 26, 31 to 36, and outputs the generated control signal to the gates of the switching elements 21 to 26, 31 to 36.

本実施形態では、モータジェネレータ10の回転数およびトルクに応じ、駆動動作を切り替える。図5に示すように、モータジェネレータ10の回転数およびトルクが第1閾値L1未満の領域を低負荷領域R11、回転数およびトルクが第1閾値L1以上、第2閾値L2未満の領域を中負荷領域R12、回転数およびトルクが第2閾値L2以上、出力上限である第3閾値L3未満の領域を高負荷領域R13とする。第1閾値L1は、スイッチング素子21〜26、31〜36のオン抵抗、スイッチング損失、および、素子温度等と考慮し、第1インバータ20に通電される電流が所定値以下となるように設定される。また、第2閾値L2は、第2電源42の電力で出力可能な最大値とする。   In the present embodiment, the driving operation is switched according to the rotation speed and torque of the motor generator 10. As shown in FIG. 5, the region where the rotation speed and torque of the motor generator 10 are less than the first threshold value L1 is a low load region R11, and the region where the rotation number and torque is greater than or equal to the first threshold value L1, and less than the second threshold value L2 Region R12, a region where the rotation speed and torque are equal to or higher than the second threshold L2 and less than the third threshold L3, which is the output upper limit, is defined as a high load region R13. The first threshold L1 is set so that the current supplied to the first inverter 20 is less than or equal to a predetermined value in consideration of the on-resistance, switching loss, element temperature, and the like of the switching elements 21-26, 31-36. The The second threshold L2 is the maximum value that can be output with the power of the second power source 42.

低負荷領域R11では、第1電源41の電力によりモータジェネレータ10を駆動する第1片側駆動動作とする。第1片側駆動動作、および、後述の第2片側駆動動作は、1電源駆動動作と捉えることもできる。
第1片側駆動動作では、第2上アーム素子31〜33の全相、または、第2下アーム素子34〜36の全相の一方がオン、他方がオフされることにより、第2インバータ30が中性点化される。また、モータジェネレータ10の駆動要求に応じ、第1インバータ20をPWM制御等により制御する。
In the low load region R11, a first one-side drive operation for driving the motor generator 10 by the electric power of the first power supply 41 is used. The first one-side driving operation and the second one-side driving operation, which will be described later, can also be regarded as one power source driving operation.
In the first one-side drive operation, either one of all phases of the second upper arm elements 31 to 33 or all phases of the second lower arm elements 34 to 36 is turned on, and the other is turned off. Neutralized. Further, the first inverter 20 is controlled by PWM control or the like according to the drive request of the motor generator 10.

図6(a)に示す例では、第2上アーム素子31〜33の全相がオン、第2下アーム素子34〜36の全相がオフされることにより、第2インバータ30が中性点化される。また、第1インバータ20において、U1上アーム素子21、V1下アーム素子25、および、W1下アーム素子26がオンされると、図6(a)中の矢印Y1で示す経路の電流が流れる。また、第2スイッチング素子31〜36の熱損失の偏りを低減すべく、第2インバータ30において、第2上アーム素子31〜33がオンされる状態と、第2下アーム素子34〜36がオンされる状態とを適宜切り替えるようにしてもよい。後述の第2片側駆動動作においても同様である。   In the example shown in FIG. 6A, all the phases of the second upper arm elements 31 to 33 are turned on, and all the phases of the second lower arm elements 34 to 36 are turned off, so that the second inverter 30 is neutral. It becomes. In the first inverter 20, when the U1 upper arm element 21, the V1 lower arm element 25, and the W1 lower arm element 26 are turned on, a current in a path indicated by an arrow Y1 in FIG. 6A flows. In addition, in the second inverter 30, the second upper arm elements 31 to 33 are turned on and the second lower arm elements 34 to 36 are turned on to reduce the bias of heat loss of the second switching elements 31 to 36. The state to be performed may be switched as appropriate. The same applies to the second one-side drive operation described later.

中負荷領域R12では、第2電源42の電力によりモータジェネレータ10を駆動する第2片側駆動動作とする。第2片側駆動動作では、第1上アーム素子21〜23の全相、または、第1下アーム素子24〜26の全相の一方がオン、他方がオフされることにより、第1インバータ20が中性点化される。また、モータジェネレータ10の駆動要求に応じ、第2インバータ30をPWM制御等により制御する。
図6(b)に示す例では、第1上アーム素子21〜23の全相がオン、第1下アーム素子24〜26の全相がオフされることにより、第1インバータ20が中性点化される。また、第2インバータ30において、U2上アーム素子31、V2下アーム素子35、および、W2下アーム素子36がオンされると、図6(b)中の矢印Y2で示す経路の電流が流れる。
In the middle load region R12, the second one-side drive operation is performed in which the motor generator 10 is driven by the electric power of the second power source 42. In the second one-side driving operation, one of the all phases of the first upper arm elements 21 to 23 or the all phases of the first lower arm elements 24 to 26 is turned on, and the other is turned off. Neutralized. Further, the second inverter 30 is controlled by PWM control or the like in response to the drive request of the motor generator 10.
In the example shown in FIG. 6B, all phases of the first upper arm elements 21 to 23 are turned on and all phases of the first lower arm elements 24 to 26 are turned off, so that the first inverter 20 is neutral. It becomes. In the second inverter 30, when the U2 upper arm element 31, the V2 lower arm element 35, and the W2 lower arm element 36 are turned on, a current in a path indicated by an arrow Y2 in FIG. 6B flows.

本実施形態では、第1電源電圧Vb1と第2電源電圧Vb2とが等しいので、第2閾値L2未満の領域(すなわち低負荷領域R1および中負荷領域R2)において、モータジェネレータ10に印加される電圧は略一定であり、回転数及びトルクが小さいほど電流が小さく、第2閾値L2に近づくほど電流が大きい。すなわち、低負荷領域R1および中負荷領域R2において、相対的に、低負荷領域R1が「小電流域」であり、中負荷領域R2が「大電流域」であると捉えられる。   In the present embodiment, since the first power supply voltage Vb1 and the second power supply voltage Vb2 are equal, the voltage applied to the motor generator 10 in the region below the second threshold L2 (that is, the low load region R1 and the medium load region R2). Is substantially constant, the smaller the rotation speed and torque, the smaller the current, and the closer to the second threshold L2, the larger the current. That is, in the low load region R1 and the medium load region R2, it is relatively understood that the low load region R1 is a “small current region” and the medium load region R2 is a “large current region”.

本実施形態では、低負荷領域R1にて第1片側駆動動作とし、スイッチング動作を行う第1スイッチング素子21〜26がMOSFETであるので、IGBTである場合と比較し、損失を低減することができる。
また、第1片側駆動動作では、第1電源41が充放電される。モータジェネレータ10が主機モータであって、頻繁な減速エネルギが生じる走行状態のとき、モータジェネレータ10の駆動領域は低負荷領域R1となる。本実施形態では、内部抵抗、および、充放電の繰り返しによる劣化が比較的小さい高出力型の電源を第1電源41として採用し、低負荷領域R1において、第1電源41側が充放電される第1片側駆動動作としているので、容量型の電源を用いる場合と比較し、第1電源41の劣化を抑制することができる。
In the present embodiment, since the first switching elements 21 to 26 that perform the first one-side driving operation and perform the switching operation in the low load region R1 are MOSFETs, it is possible to reduce the loss compared to the case of the IGBT. .
In the first one-side drive operation, the first power supply 41 is charged / discharged. When the motor generator 10 is a main motor and is in a traveling state in which frequent deceleration energy is generated, the drive region of the motor generator 10 is a low load region R1. In the present embodiment, a high-output power source that is relatively small in internal resistance and deterioration due to repeated charge / discharge is adopted as the first power source 41, and the first power source 41 side is charged / discharged in the low load region R1. Since the one-side drive operation is used, the deterioration of the first power supply 41 can be suppressed as compared with the case where a capacitive power supply is used.

IGBTは、大電流域において、オン抵抗が比較的小さく、素子温度の上昇程度がMOSと比較して小さいので、比較的大電流での片側駆動時には、第2インバータ30をスイッチングする。これにより、中負荷領域R12で駆動する際の発熱を抑制することができる。また、第2電源42を容量型とすることにより、長期間の出力が可能となり、第1電源41および第2電源42による航続距離を延ばすことができる。   The IGBT has a relatively small on-resistance in a large current region, and an increase in element temperature is small compared to the MOS, so that the second inverter 30 is switched during one-side driving with a relatively large current. Thereby, the heat generation at the time of driving in the middle load region R12 can be suppressed. Further, since the second power source 42 is of a capacitive type, long-term output is possible, and the cruising distance by the first power source 41 and the second power source 42 can be extended.

すなわち、MOSFET(第1スイッチング素子21〜26)と出力型電源(第1電源41)との組み合わせを力行と回生とが頻繁に切り替わる低負荷領域R1にて用い、IGBT(第2スイッチング素子31〜36)と容量型電源(第2電源42)とを組み合わせを中負荷領域R2にて用いることが、スイッチング損失、素子発熱、および、電池劣化等の面から望ましい。   That is, a combination of a MOSFET (first switching elements 21 to 26) and an output type power supply (first power supply 41) is used in a low load region R1 where powering and regeneration are frequently switched, and an IGBT (second switching elements 31 to 31) is used. 36) and a capacitive power source (second power source 42) are preferably used in the medium load region R2 in terms of switching loss, element heat generation, battery deterioration, and the like.

高負荷領域R13では、第1電源41および第2電源42の電力によりモータジェネレータ10を駆動する反転駆動動作とする。反転駆動動作は、2電源駆動動作と捉えることもできる。
反転駆動動作では、モータジェネレータ10の駆動要求に応じた第1基本波F1に基づいて第1インバータ20を制御し、駆動要求に応じた第2基本波F2に基づいて第2インバータ30を制御する。
In the high load region R13, an inversion driving operation is performed in which the motor generator 10 is driven by the electric power of the first power supply 41 and the second power supply 42. The inversion driving operation can also be regarded as a two-power supply driving operation.
In the reverse drive operation, the first inverter 20 is controlled based on the first fundamental wave F1 corresponding to the drive request of the motor generator 10, and the second inverter 30 is controlled based on the second fundamental wave F2 corresponding to the drive request. .

例えば、制御部60は、第1基本波F1とキャリア波との比較によるPWM制御により第1制御信号を生成し、第2基本波F2とキャリア波との比較によるPWM制御により第2制御信号を生成する。PWM制御には、基本波F1、F2の振幅がキャリア波の振幅より小さい「正弦波PWM制御」、および、基本波F1、F2の振幅がキャリア波より大きい「過変調PWM制御」を含むものとする。また、PWM制御に替えて、基本波F1、F2の半周期ごとにスイッチング素子21〜26、31〜36のオンオフを切り替える矩形波制御としてもよい。   For example, the control unit 60 generates a first control signal by PWM control by comparing the first fundamental wave F1 and the carrier wave, and generates a second control signal by PWM control by comparing the second fundamental wave F2 and the carrier wave. Generate. The PWM control includes “sine wave PWM control” in which the amplitudes of the fundamental waves F1 and F2 are smaller than the amplitude of the carrier wave, and “overmodulation PWM control” in which the amplitudes of the fundamental waves F1 and F2 are larger than the carrier wave. Further, instead of the PWM control, rectangular wave control may be performed in which the switching elements 21 to 26 and 31 to 36 are switched on and off for each half cycle of the fundamental waves F1 and F2.

反転駆動動作において、第1基本波F1と第2基本波F2とは、位相が反転されている。換言すると、第1基本波F1と第2基本波F2とは、位相が略180[°]ずれている。なお、第1基本波F1と第2基本波F2との位相差は、180[°]とするが、第1電源41の電圧および第2電源42の電圧の和に相当する電圧をモータジェネレータ10に印加可能な程度のずれは許容される。   In the inversion driving operation, the phases of the first fundamental wave F1 and the second fundamental wave F2 are inverted. In other words, the first fundamental wave F1 and the second fundamental wave F2 are out of phase by approximately 180 [°]. The phase difference between the first fundamental wave F1 and the second fundamental wave F2 is 180 [°], but a voltage corresponding to the sum of the voltage of the first power supply 41 and the voltage of the second power supply 42 is set to the motor generator 10. Deviations that can be applied to are allowed.

また、第1基本波F1と第2基本波F2とは、ともに正弦波である場合のように同様の波形であってもよいし、例えば第1インバータ20または第2インバータ30の一方を正弦波PWM制御し、他方を過変調PWM制御するといった場合のように、異なる波形であってもよい。また、振幅を無限大とみなし、基本波の半周期ごとにオンオフが切り替えられる矩形波制御としてもよい。   Further, the first fundamental wave F1 and the second fundamental wave F2 may have the same waveform as in the case where both are sine waves. For example, one of the first inverter 20 and the second inverter 30 may be a sine wave. Different waveforms may be used, as in the case of PWM control and the other overmodulation PWM control. Alternatively, rectangular wave control may be performed in which the amplitude is infinite and the on / off state is switched every half cycle of the fundamental wave.

反転駆動動作では、第1基本波F1および第2基本波F2の振幅および波形が等しい場合、各相にてオンされる素子は、第1インバータ20と第2インバータ30とで上下反対となる。図7に示す例では、U1上アーム素子21、V1下アーム素子25、W1下アーム素子26、V2上アーム素子32、W2上アーム素子33、および、U2下アーム素子34がオンされ、このとき、矢印Y3で示す経路の電流が流れる。なお、第1基本波F1および第2基本波F2の振幅または波形が異なる場合、各相にてオンされる素子は、第1インバータ20と第2インバータ30とで、必ずしも上下反対にならない。   In the inversion driving operation, when the amplitude and waveform of the first fundamental wave F1 and the second fundamental wave F2 are equal, the elements that are turned on in each phase are upside down in the first inverter 20 and the second inverter 30. In the example shown in FIG. 7, the U1 upper arm element 21, the V1 lower arm element 25, the W1 lower arm element 26, the V2 upper arm element 32, the W2 upper arm element 33, and the U2 lower arm element 34 are turned on. , A current in a path indicated by an arrow Y3 flows. Note that, when the amplitudes or waveforms of the first fundamental wave F1 and the second fundamental wave F2 are different, the elements that are turned on in each phase are not necessarily upside down in the first inverter 20 and the second inverter 30.

反転駆動動作とすることにより、第1電源41と第2電源42とを直列接続した状態とみなすことができ、第1電源電圧Vb1と第2電源電圧Vb2との和に相当する電圧をモータジェネレータ10に印加することができるので、モータジェネレータ10の出力を高めることができる。
なお、図6および図7では、制御部60の記載を省略し、オンである素子を実線、オフである素子を破線で示した。
By performing the inversion driving operation, it can be considered that the first power supply 41 and the second power supply 42 are connected in series, and a voltage corresponding to the sum of the first power supply voltage Vb1 and the second power supply voltage Vb2 is obtained as a motor generator. 10, the output of the motor generator 10 can be increased.
6 and 7, the description of the control unit 60 is omitted, and elements that are on are indicated by solid lines and elements that are off are indicated by broken lines.

以上詳述したように、電力変換装置1は、コイル11〜13を有するモータジェネレータ10の電力を変換するものであって、第1インバータ20と、第2インバータ30と、制御部60と、を備える。
第1インバータ20は、第1スイッチング素子21〜26を有し、コイル11、12、13の一端111、121、131および第1電源41と接続される。
第2インバータ30は、第2スイッチング素子31〜36を有し、コイル11、12、13の他端112、122、132および第2電源42と接続される。
制御部60は、第1スイッチング素子21〜26および第2スイッチング素子31〜36のオンオフ作動を制御する。
As described in detail above, the power conversion device 1 converts the power of the motor generator 10 having the coils 11 to 13, and includes the first inverter 20, the second inverter 30, and the control unit 60. Prepare.
The first inverter 20 includes first switching elements 21 to 26 and is connected to one ends 111, 121, 131 of the coils 11, 12, 13 and the first power supply 41.
The second inverter 30 includes second switching elements 31 to 36 and is connected to the other ends 112, 122, 132 of the coils 11, 12, 13 and the second power supply 42.
The controller 60 controls the on / off operation of the first switching elements 21 to 26 and the second switching elements 31 to 36.

第1スイッチング素子21〜26は、小電流域において、第2スイッチング素子31〜36よりもオン抵抗が小さい。第2スイッチング素子31〜36は、大電流域において、第1スイッチング素子21〜26よりもオン抵抗が小さい。
本実施形態では、1つのモータジェネレータ10に対して2つのインバータ20、30が設けられる構成において、第1スイッチング素子21〜26と、第2スイッチング素子31〜36とで、異なる特性の素子を用いている。モータジェネレータ10の駆動領域に応じ、小電流域では第1スイッチング素子21〜26がスイッチングされるように第1インバータ20および第2インバータ30を制御することにより、損失を低減することができる。
The first switching elements 21 to 26 have lower on-resistance than the second switching elements 31 to 36 in the small current region. The second switching elements 31 to 36 have lower on-resistance than the first switching elements 21 to 26 in the large current region.
In the present embodiment, in a configuration in which two inverters 20 and 30 are provided for one motor generator 10, elements having different characteristics are used in the first switching elements 21 to 26 and the second switching elements 31 to 36. ing. By controlling the first inverter 20 and the second inverter 30 so that the first switching elements 21 to 26 are switched in the small current region in accordance with the drive region of the motor generator 10, the loss can be reduced.

具体的には、第1スイッチング素子21〜26が金属酸化物半導体電界効果トランジスタ(MOSFET)であり、第2スイッチング素子31〜36が絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)である。MOSFETは、小電流域でのDC特性およびAC特性が優れているので、小電流時の損失を低減することができる。また、IGBTは、電流が比較的大きいときの発熱量がMOSFETよりも小さいので、全てのスイッチング素子をMOSFETとする場合と比較し、大電流時の発熱を抑制可能であり、装置の小型化に寄与する。   Specifically, the first switching elements 21 to 26 are metal oxide semiconductor field effect transistors (MOSFETs), and the second switching elements 31 to 36 are insulated gate bipolar transistors (IGBT). Since the MOSFET has excellent DC characteristics and AC characteristics in a small current region, loss at a small current can be reduced. Also, since the amount of heat generated when the current is relatively large is smaller than that of the MOSFET, the IGBT can suppress heat generation at a large current compared to the case where all the switching elements are MOSFETs. Contribute.

制御部60は、モータジェネレータ10の回転数およびトルクが第1閾値L1より小さい低負荷領域R1である場合、第2インバータ30を中性点化し、モータジェネレータ10の駆動要求に応じて第1インバータ20を制御する。
制御部60は、モータジェネレータ10の回転数およびトルクが第1閾値L1以上、かつ、第2閾値L2より小さい中負荷領域R2である場合、第1インバータ20を中性点化し、駆動要求に応じて第2インバータ30を制御する。
制御部60は、モータジェネレータ10の回転数およびトルクが第2閾値L2以上の高負荷領域R3である場合、駆動要求に応じて第1インバータ20および第2インバータ30を制御する。
When the rotational speed and torque of motor generator 10 are in low load region R1 that is smaller than first threshold value L1, control unit 60 neutralizes second inverter 30 and responds to the drive request of motor generator 10 with the first inverter. 20 is controlled.
When the rotational speed and torque of motor generator 10 are equal to or higher than first threshold value L1 and smaller than second threshold value L2, medium control region 60 neutralizes first inverter 20 and responds to the drive request. To control the second inverter 30.
Control unit 60 controls first inverter 20 and second inverter 30 according to the drive request when the rotational speed and torque of motor generator 10 are in high load region R3 that is equal to or greater than second threshold value L2.

これにより、電流が比較的小さい低負荷領域R1にてスイッチングされる素子がIGBTである場合と比較し、損失を低減することができる。また、電流が比較的大きい中負荷領域R12にてスイッチングされる素子がMOSFETである場合と比較し、当該領域における発熱を抑制することができる。さらにまた、高負荷領域R3では、第1インバータ20および第2インバータ30をスイッチングし、第1電源41および第2電源42の電力によりモータジェネレータ10を駆動することにより、高出力を実現可能である。   Thereby, compared with the case where the element switched in low load area | region R1 with a comparatively small electric current is IGBT, a loss can be reduced. Moreover, compared with the case where the element switched in the medium load region R12 where the current is relatively large is a MOSFET, heat generation in the region can be suppressed. Furthermore, in the high load region R3, high output can be realized by switching the first inverter 20 and the second inverter 30 and driving the motor generator 10 with the power of the first power supply 41 and the second power supply 42. .

第1電源41の内部抵抗は、第2電源42の内部抵抗より小さい。低負荷領域R1では、走行状態に応じて回生と力行とが頻繁に切り替えられる。本実施形態では、低負荷領域R1にてスイッチングされる第1インバータ20側に接続される第1電源41として、内部抵抗が小さく、充放電による劣化が小さい出力型の電源を用いる。これにより、容量型の電源を用いる場合と比較し、電源の劣化を抑制することができる。
また、第2電源42の容量は、第1電源41の容量より大きい。これにより、長期間の出力が可能となる。
The internal resistance of the first power supply 41 is smaller than the internal resistance of the second power supply 42. In the low load region R1, regeneration and power running are frequently switched according to the traveling state. In the present embodiment, as the first power source 41 connected to the first inverter 20 side switched in the low load region R1, an output type power source having a small internal resistance and a small deterioration due to charging / discharging is used. Thereby, compared with the case where a capacitive type power supply is used, deterioration of a power supply can be suppressed.
Further, the capacity of the second power supply 42 is larger than the capacity of the first power supply 41. Thereby, long-term output is possible.

電力変換装置1は、第1インバータ20および第2インバータ30を冷却する冷却器50を備える。冷却器50の第1インバータ20側を冷却する冷却性能は、第2インバータ30側を冷却する冷却性のよりも高い。これにより、IGBTよりも大電流域での発熱量が大きいMOSFETである第1スイッチング素子21〜26を高効率に冷却することができる。   The power conversion device 1 includes a cooler 50 that cools the first inverter 20 and the second inverter 30. The cooling performance for cooling the first inverter 20 side of the cooler 50 is higher than the cooling performance for cooling the second inverter 30 side. Thereby, the 1st switching elements 21-26 which are MOSFETs with the larger calorific value in a large current region than IGBT can be cooled with high efficiency.

(他の実施形態)
(ア)インバータ
上記実施形態では、第1スイッチング素子がMOSFETであり、第2スイッチング素子がIGBTである。他の実施形態では、第1スイッチング素子は、小電流域にて第2スイッチング素子よりもオン抵抗が小さいMOSFET以外の半導体素子等としてもよい。また、第2スイッチング素子は、第1スイッチング素子とは異なるIGBT以外の半導体素子等としてもよい。
上記実施形態では、第1インバータおよび第2インバータがPWM制御される例を中心に説明した。他の実施形態では、第1インバータおよび第2インバータの少なくとも一方をPWM制御以外の制御方法にて制御してもよい。
(Other embodiments)
(A) Inverter In the above embodiment, the first switching element is a MOSFET and the second switching element is an IGBT. In other embodiments, the first switching element may be a semiconductor element other than a MOSFET having a smaller on-resistance than the second switching element in a small current region. Further, the second switching element may be a semiconductor element other than the IGBT different from the first switching element.
In the above-described embodiment, the example in which the first inverter and the second inverter are PWM controlled has been mainly described. In other embodiments, at least one of the first inverter and the second inverter may be controlled by a control method other than PWM control.

(イ)電源
上記実施形態では、第1電圧源を出力型のリチウムイオンバッテリとし、第2電圧源を容量型のリチウムイオンバッテリとする。他の実施形態では、第1電圧源をキャパシタ等のリチウムイオンバッテリ以外としてもよいし、第2電圧源を鉛蓄電池、燃料電池、または、エンジン等の駆動源により駆動されて発電する発電機等のリチウムイオンバッテリ以外としてもよい。
第1電圧源として、充放電による劣化が小さい「出力型」のものを用い、第2電圧源として、長期間の出力を可能とすべく「容量型」のものを用いることが好ましいが、これに限らない。すなわち、他の実施形態では、第1電圧源の内部抵抗が第2電圧源の内部抵抗以上であってもよいし、第2電圧源の容量が第1電圧源の容量以下であってもよい。また、第1電圧源および第2電圧源は、同等の特性のものを用いてもよい。また、第1電源電圧と第2電源電圧とが異なっていてもよい。
(B) Power supply In the above embodiment, the first voltage source is an output type lithium ion battery, and the second voltage source is a capacity type lithium ion battery. In other embodiments, the first voltage source may be other than a lithium ion battery such as a capacitor, the second voltage source is driven by a lead storage battery, a fuel cell, or a drive source such as an engine, and the like. It is good also as other than a lithium ion battery.
As the first voltage source, it is preferable to use an “output type” that is small in deterioration due to charge and discharge, and as the second voltage source, it is preferable to use a “capacitance type” to enable long-term output. Not limited to. That is, in other embodiments, the internal resistance of the first voltage source may be greater than or equal to the internal resistance of the second voltage source, and the capacity of the second voltage source may be less than or equal to the capacity of the first voltage source. . The first voltage source and the second voltage source may have equivalent characteristics. Further, the first power supply voltage and the second power supply voltage may be different.

(ウ)冷却器
上記実施形態では、第1インバータおよび第2インバータを同一の冷却器により冷却する。他の実施形態では、冷却器の構成は、上記実施形態の構成に限らず、どのようなものとしてもよく、冷却器をインバータ毎に設けてもよいし、冷却器を省略してもよい。また、第1インバータ側の冷却性能が第2インバータ側の冷却性能以下であってもよい。
(C) Cooler In the above embodiment, the first inverter and the second inverter are cooled by the same cooler. In another embodiment, the configuration of the cooler is not limited to the configuration of the above-described embodiment, and any configuration may be used, and a cooler may be provided for each inverter, or the cooler may be omitted. Further, the cooling performance on the first inverter side may be equal to or lower than the cooling performance on the second inverter side.

(エ)モータジェネレータ
上記実施形態では、上記実施形態では、モータジェネレータは3相の回転電機であるが、他の実施形態では、3相回転電機に限らず、どのようなものであってもよい。
モータジェネレータが電動車両の主機モータである。他の実施形態では、モータジェネレータは、主機モータに限らず、例えば、スタータ機能とオルタネータ機能とを併せ持つ、所謂ISG(Integrated Starter Generator)や、補機モータであってもよい。また、電力変換装置を車両以外の装置に適用してもよい。
以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。
(D) Motor generator In the above embodiment, in the above embodiment, the motor generator is a three-phase rotating electric machine, but in other embodiments, it is not limited to a three-phase rotating electric machine and may be any type. .
The motor generator is the main motor of the electric vehicle. In another embodiment, the motor generator is not limited to the main motor, and may be, for example, a so-called ISG (Integrated Starter Generator) having both a starter function and an alternator function or an auxiliary motor. Moreover, you may apply a power converter device to apparatuses other than a vehicle.
As mentioned above, this invention is not limited to the said embodiment at all, In the range which does not deviate from the meaning of invention, it can implement with a various form.

1・・・電力変換装置
10・・・モータジェネレータ(回転電機)
11〜13・・・コイル(巻線)
20・・・第1インバータ
21〜26・・・第1スイッチング素子
30・・・第2インバータ
31〜36・・・第2スイッチング素子
41・・・第1電源(第1電圧源) 42・・・第2電源(第2電圧源)
50・・・冷却器
60・・・制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Power converter 10 ... Motor generator (rotary electric machine)
11-13 ... Coil (winding)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 20 ... 1st inverter 21-26 ... 1st switching element 30 ... 2nd inverter 31-36 ... 2nd switching element 41 ... 1st power supply (1st voltage source) 42 ...・ Second power supply (second voltage source)
50 ... Cooler 60 ... Control unit

Claims (6)

巻線(11、12、13)を有する回転電機(10)の電力を変換する電力変換装置(1)であって、
第1スイッチング素子(21〜26)を有し、前記巻線の一端(111、121、131)および第1電圧源(41)と接続される第1インバータ(20)と、
第2スイッチング素子(31〜36)を有し、前記巻線の他端(112、122、132)および第2電圧源(42)と接続される第2インバータ(30)と、
前記第1スイッチング素子および前記第2スイッチング素子のオンオフ作動を制御する制御部(60)と、
を備え、
前記第1スイッチング素子は、小電流域において、前記第2スイッチング素子よりもオン抵抗が小さいことを特徴とする電力変換装置。
A power converter (1) for converting the power of a rotating electrical machine (10) having windings (11, 12, 13),
A first inverter (20) having a first switching element (21-26) and connected to one end (111, 121, 131) of the winding and a first voltage source (41);
A second inverter (30) having a second switching element (31-36) and connected to the other end (112, 122, 132) of the winding and the second voltage source (42);
A controller (60) for controlling on / off operation of the first switching element and the second switching element;
With
The first switching element has a smaller on-resistance than the second switching element in a small current region.
前記第1スイッチング素子は、金属酸化物半導体電界効果トランジスタであり、
前記第2スイッチング素子は、絶縁ゲートバイポーラトランジスタであることを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。
The first switching element is a metal oxide semiconductor field effect transistor;
The power converter according to claim 1, wherein the second switching element is an insulated gate bipolar transistor.
前記制御部は、
前記回転電機の回転数およびトルクが第1閾値より小さい低負荷領域である場合、前記第2インバータを中性点化し、前記回転電機の駆動要求に応じて前記第1インバータを制御し、
前記回転電機の回転数およびトルクが前記第1閾値以上、かつ、第2閾値より小さい中負荷領域である場合、前記第1インバータを中性点化し、前記駆動要求に応じて前記第2インバータを制御し、
前記回転電機の回転数およびトルクが前記第2閾値以上の高負荷領域である場合、前記駆動要求に応じて前記第1インバータおよび前記第2インバータを制御することを特徴とする請求項1または2に記載の電力変換装置。
The controller is
When the rotational speed and torque of the rotating electrical machine are in a low load region smaller than a first threshold value, the second inverter is neutralized, and the first inverter is controlled according to the driving request of the rotating electrical machine,
When the rotational speed and torque of the rotating electrical machine are in the middle load region that is equal to or larger than the first threshold and smaller than the second threshold, the first inverter is neutralized, and the second inverter is turned on in response to the drive request. Control
3. The first inverter and the second inverter are controlled according to the drive request when the rotational speed and torque of the rotating electrical machine are in a high load region that is equal to or greater than the second threshold value. The power converter device described in 1.
前記第1電圧源の内部抵抗は、前記第2電圧源の内部抵抗より小さいことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の電力変換装置。   The power converter according to claim 1, wherein an internal resistance of the first voltage source is smaller than an internal resistance of the second voltage source. 前記第2電圧源の容量は、前記第1電圧源の容量より大きいことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の電力変換装置。   The capacity | capacitance of a said 2nd voltage source is larger than the capacity | capacitance of a said 1st voltage source, The power converter device as described in any one of Claims 1-4 characterized by the above-mentioned. 前記第1インバータおよび前記第2インバータを冷却する冷却器(50)を備え、
前記冷却器の前記第1インバータ側を冷却する冷却性能は、前記第2インバータ側を冷却する冷却性能よりも高いことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の電力変換装置。
A cooler (50) for cooling the first inverter and the second inverter;
The power conversion device according to any one of claims 1 to 5, wherein a cooling performance for cooling the first inverter side of the cooler is higher than a cooling performance for cooling the second inverter side. .
JP2014224084A 2014-11-04 2014-11-04 Power converter Active JP6394288B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014224084A JP6394288B2 (en) 2014-11-04 2014-11-04 Power converter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014224084A JP6394288B2 (en) 2014-11-04 2014-11-04 Power converter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2016092946A true JP2016092946A (en) 2016-05-23
JP6394288B2 JP6394288B2 (en) 2018-09-26

Family

ID=56017874

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014224084A Active JP6394288B2 (en) 2014-11-04 2014-11-04 Power converter

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6394288B2 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018011492A (en) * 2016-07-15 2018-01-18 株式会社デンソー Rotary electric machine device
JP2018026891A (en) * 2016-08-08 2018-02-15 株式会社デンソー Rotary electric machine controller and electric power steering device using the same
WO2019142877A1 (en) * 2018-01-18 2019-07-25 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 Rotary electric machine control device
JP2020036516A (en) * 2018-08-31 2020-03-05 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 Dynamo-electric motor controller
JP2020120515A (en) * 2019-01-24 2020-08-06 株式会社デンソー Motor drive device
US11489474B2 (en) 2018-11-01 2022-11-01 Denso Corporation Driving device for rotating electric machine

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10752412B1 (en) 2019-11-06 2020-08-25 Berlin Packaging, Llc Child resistant container with pump actuator

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009116273A1 (en) * 2008-03-19 2009-09-24 三菱電機株式会社 Power conversion device
CN102377380A (en) * 2010-08-10 2012-03-14 程基江 Alternating current permanent magnet synchronous machine control system for electric vehicle
JP2013135553A (en) * 2011-12-27 2013-07-08 Panasonic Corp Inverter device
JP2014171362A (en) * 2013-03-05 2014-09-18 Nippon Soken Inc Power conversion apparatus

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009116273A1 (en) * 2008-03-19 2009-09-24 三菱電機株式会社 Power conversion device
CN102377380A (en) * 2010-08-10 2012-03-14 程基江 Alternating current permanent magnet synchronous machine control system for electric vehicle
JP2013135553A (en) * 2011-12-27 2013-07-08 Panasonic Corp Inverter device
JP2014171362A (en) * 2013-03-05 2014-09-18 Nippon Soken Inc Power conversion apparatus

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018011492A (en) * 2016-07-15 2018-01-18 株式会社デンソー Rotary electric machine device
JP2018026891A (en) * 2016-08-08 2018-02-15 株式会社デンソー Rotary electric machine controller and electric power steering device using the same
US11258391B2 (en) 2018-01-18 2022-02-22 Aisin Aw Co., Ltd. Rotating electrical machine control device
CN111434028A (en) * 2018-01-18 2020-07-17 爱信艾达株式会社 Rotating electric machine control device
JPWO2019142877A1 (en) * 2018-01-18 2020-11-26 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 Rotating electric machine control device
EP3706309A4 (en) * 2018-01-18 2021-01-06 Aisin Aw Co., Ltd. Rotary electric machine control device
WO2019142877A1 (en) * 2018-01-18 2019-07-25 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 Rotary electric machine control device
CN111434028B (en) * 2018-01-18 2023-09-12 株式会社爱信 Rotary electric machine control device
JP2020036516A (en) * 2018-08-31 2020-03-05 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 Dynamo-electric motor controller
CN112534709A (en) * 2018-08-31 2021-03-19 爱信艾达株式会社 Rotating electric machine control device
US11456686B2 (en) 2018-08-31 2022-09-27 Aisin Corporation Rotating electrical machine control device
US11489474B2 (en) 2018-11-01 2022-11-01 Denso Corporation Driving device for rotating electric machine
JP2020120515A (en) * 2019-01-24 2020-08-06 株式会社デンソー Motor drive device
JP7238424B2 (en) 2019-01-24 2023-03-14 株式会社デンソー electric motor drive

Also Published As

Publication number Publication date
JP6394288B2 (en) 2018-09-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6394288B2 (en) Power converter
JP6401090B2 (en) Power converter
US20210351684A1 (en) Power conversion apparatus
JP6426426B2 (en) Motor drive
JP6174498B2 (en) Power converter
JP6026952B2 (en) Power converter
JP2016181949A (en) Power converter
US20170093324A1 (en) Inverter control device
JP6477915B2 (en) Power converter
JP6329052B2 (en) Drive device
JP6367744B2 (en) Power converter
JP6218906B1 (en) Power converter
JP7032249B2 (en) Power system
JP6773365B2 (en) Power converter
JP2017175747A (en) Power conversion device
JP6348424B2 (en) Power converter
JP6426465B2 (en) Power converter
JP2010051092A (en) Charge system and vehicle including the same
JP2017163733A (en) Power converter
JP6423323B2 (en) Power converter
JP2018102070A (en) Power conversion device
US11757373B2 (en) Power converter
JP6389103B2 (en) Power converter
JP2008206329A (en) Power supply controller of electric rotary machine
JP6426427B2 (en) Motor drive

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20170417

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20180214

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180220

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180409

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20180731

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20180813

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6394288

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250