[发明专利]变换器装置、搭载了变换器装置的电动汽车、及混合动力汽车

说明书

技术领域

本发明涉及变换器装置以及搭载了该变换器装置的电动汽车及搭载了该变换器装置的混合动力汽车，该变换器装置具有通过开关元件的导通截止将直流变换为交流并对电动机进行驱动控制的变换器。

背景技术

在将电动机与发动机组合的混合动力汽车、或者仅通过电动机进行驱动的电动汽车中使用的电动机，由变换器装置驱动。该变换器装置将直流变换为交流而以规定的转矩以及频率来驱动电动机。变换器装置组装在汽车内，为了确保搭乘空间而希望其小型化。

由于汽车的行驶环境，构成变换器装置的变换器的开关元件的温度较大地变动，尤其在混合动力汽车中，由于发动机的发热的影响而变换器的开关元件成为高温。变换器内的开关元件，在这样的周围温度的基础上，在开关元件自身中流动电流导致的稳定损失、导通截止导致的开关损失的影响下，当超过一定温度时，可能导致损坏。

为了避免开关元件的损坏，对变换器进行冷却，或者对开关元件或变换器的温度进行测定而对转矩或开关频率进行限制。为了提高变换器的冷却需要增大散热风扇，但是当增大散热风扇时，重量和体积一起变大。另一方面，当降低开关频率时，有时脉动电流增加、电容器发热，或者对控制性产生不良影响。

根据这样的情况，最终对电动机的转矩进行限制，降低开关元件自身中流动的电流而抑制开关元件的发热。因此存在如下发明：在变换器的开关元件超过规定温度时开始转矩限制，施加与上升温度和温度变化率成比例的转矩限制，抑制开关元件的发热，避免开关元件的损坏；例如存在日本公开特许公报、特开平10-210790号公报(以下称为专利文献1)。

并且，存在如下发明：检测功率晶体管模块的温度上升率，在温度上升率为规定值以上的情况下进行功率晶体管模块的保护动作；例如存在日本公开特许公报、特开平9-140155号公报(以下称为专利文献2)。

但是，在专利文献1、2的发明中，在开关元件超过了规定温度时施加转矩限制，但是没有考虑根据状况的适当的转矩限制量。

例如，在使转矩限制量与开关元件的温度成比例的情况下，作为其比例常数会使用假定了最大周围温度的比例常数。其原因为，为了可靠地防止开关元件的损坏，需要假定周围温度最高的状态而决定转矩限制量。由此，在周围温度较低的状态下可能施加需要以上的转矩限制，损害驾驶者的操作舒适性。

为了使转矩限制量为最小，需要设定对应于周围温度的比例常数，为此，需要导入计测周围温度的系统以及用于设定比例常数的验证。于是，产生控制复杂化、可靠性降低以及变换器的体积和成本增大的弊端。

发明内容

本发明的目的为提供变换器装置以及搭载了该变换器装置的电动汽车及搭载了该变换器装置的混合动力汽车，能够将用于防止开关元件的温度上升的转矩限制量设为最小，提高通电能力而实现变换器的高功率密度化，并提高驾驶者的操作舒适性，实现控制的简化。

为了实现上述目的，本发明的变换器装置具有以下的构成。即具备：

变换器，通过开关元件的导通截止将直流变换为交流，并对电动机进行驱动控制；

温度检测部，设置在上述变换器的开关元件附近，对开关元件的温度进行检测；

门生成部，以上述电动机的转矩成为转矩指令值的方式，对上述变换器的开关元件进行导通截止控制；以及

转矩限制部，对上述电动机的转矩指令值施加限制，以便从上述温度检测部得到的开关元件温度被抑制为元件上限温度以下；

上述转矩限制部具备：

转矩抑制单元，根据上述开关元件温度求得用于抑制上述电动机转矩的转矩抑制值；

转矩抑制缓和单元，根据上述元件上限温度与上述开关元件温度的偏差的积分值，求得用于缓和上述转矩抑制值的转矩抑制缓和值；

第一减法器，从由上述转矩抑制单元求得的转矩抑制值中减去由上述转矩抑制缓和单元求得的转矩抑制缓和值，而求得转矩限制值；以及

第二减法器，从上述转矩指令值中减去由上述第一减法器求得的转矩限制值，而求得限制转矩指令值，并输出到上述门生成部。

根据本发明，能够将用于防止开关元件的温度上升的转矩限制量设为最小，提高通电能力而实现变换器的高功率密度化，并提高驾驶者的操作舒适性，实现控制的简化。

附图说明

图1是本发明实施例的变换器装置的构成图。

图2是本发明实施例的转矩限制部的框构成图。

图3是本发明实施例的变换器的开关元件温度Tj超过元件上限温度TL1时的动作特性图。

图4是本发明实施例的变换器的开关元件温度Tj保持在转矩限制开始温度TL0与元件上限温度TL1之间时的动作特性图。