[发明专利]电机用电压转换控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种电机用电压转换控制装置，其实施对电压转换电路的电压转换控制，所述电压转换电路在对多个电机进行控制的电机控制电路和电源之间，将电源的直流电压转换成电机的驱动所需要的输入直流电压。

背景技术

近年来，作为考虑到环境因素的车辆而开发出混合动力车辆及电动汽车等，这些车辆中作为驱动源而具备电机。在这种车辆中，存在具备多个电机(也有时为电动发电机或发电机)的车辆。作为该电机而使用交流电机，并通过逆变器将直流电力转换成三相交流电力，从而通过三相交流电力而对电机进行驱动。而且，由于为了通过电机输出高旋转或高转矩而需要高电压，因而通过升压转换器而将蓄电池的直流电压升压为直流高电压，并将该直流高电压供给至逆变器。因此，在车辆中，为了对电机进行控制，从而实施用于对逆变器的开关元件进行开关控制的逆变器控制、和用于对升压转换器的开关元件进行开关控制的升压控制。在升压转换器和逆变器之间设置有平滑电容器，该平滑电容器的两端间的电压(通过升压转换器而进行升压后的直流高电压)通过电压传感器而被检测。在升压控制中，利用由该电压传感器检测出的直流高电压而实施控制，以形成电机的驱动所需要的目标电压。尤其是，在具备多个电机的系统的情况下，对每个电机分别设定驱动所需要的目标电压，并从该多个目标电压中选择系统的目标电压。

在专利文献1中记载了下述内容，即，在具备两个电动发电机的车辆的控制装置中，根据直流电源的电压的检测值、平滑电容器的两端电压的检测值、各个电动发电机的电机转矩指令值及电机转数，而生成用于对升压转换器的开关元件实施控制的门信号，且对于每个电动发电机，根据平滑电容器的两端电压的检测值、电机转矩指令值及电机电流的检测值，而分别生成用于对逆变器的开关元件实施控制的门信号。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009-201195号公报

发明内容

发明所要解决的课题

由于在车辆的开发中要求低成本化和小型化，因而要求升压转换器和逆变器之间的平滑电容器的容量的降低。由于越减小平滑电容器的容量，与逆变器的开关元件的开关相对应的、电荷向平滑电容器的进出的比率越增大，因而当超过平滑电容器的平滑能力时，平滑电容器的两端电压将大幅变动，从而在升压后的直流高电压中将产生脉动。

具体而言，当由于行驶状态的限制(例如，逆变器的开关元件的温度较高的情况)等而临时降低逆变器控制的载波频率(用于使逆变器的开关元件导通或断开的开关频率)时，使开关元件导通或断开的周期将变长，从而逆变器控制的开关噪声将作为较大的变动量(脉动成分)而被叠加在平滑电容器的两端电压(升压后的直流高电压)上。图10中图示了载波频率为2.5kHz的情况下的直流高电压的时间变化VH_2.5、和载波频率为1.25kHz的情况下的直流高电压的时间变化VH_1.25。另外，通过符号VH_F表示的曲线为，以预定的时间常数对直流高电压的时间变化VH_2.5、VH_1.25进行了滤波后的滤波值的时间变化。由该图10还可以看出，在升压后的直流高电压中，与载波频率较高的情况相比，在较低的情况下叠加有较大的脉动成分，从而升压后的直流高电压发生较大变动。另外，虽然载波频率越高，电机的电流脉动成分越少，但是由于开关元件的散热增大等而使系统损耗变大。

另外，电机的驱动所需要的目标电压根据电机的转数或转矩而发生变化。当该目标电压较高，从而升压后的直流高电压相对于电机感应电压而变高时，将由于该电压差而在直流高电压上叠加有脉动成分。

图11(a)中图示了直流高电压较高的情况下的电压VH_H及较低的情况下的电压VH_L、与电机感应电压Vemf之间的关系。当对较高的情况下的直流高电压VH_H和电机感应电压Vemf之间的电压差Vdef_H1、Vdef_H2，与较低的情况下的直流高电压VH_L和电机感应电压Vemf之间的电压差Vdef_L1、Vdef_L2进行比较时，电压差Vdef在较高的情况下的直流高电压VH_H时变大。该电压差Vdef越大，被叠加在电机电流上的变动量越大。