[發明專利]電磁設備驅動系統以及電動機驅動車輛

在審

• 申請號: 201310403663.3
• 申請日: 2013-09-06
• 公開（公告）號: CN103684124A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 筱原尚人;永井一信;松毛和久
• 申請（專利權）人: 株式會社東芝
• 主分類號: H02P6/08
• 分類號: H02P6/08;H02M7/48
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 楊謙;房永峰

技術領域

本發明的實施方式涉及電磁設備驅動系統以及使用該電磁設備驅動系統的電動機驅動車輛。

背景技術

例如，用于驅動3相電動機的電力變換裝置的構成是3相的半橋電路并聯于正負的直流電源線間。半橋電路由串聯于直流電源線間的一對半導體開關元件和分別反向并聯于這些半導體開關元件的續流（日文原文：還流）二極管構成。在上述構成的電力變換裝置中，對各半導體開關元件的驅動進行PWM（Pulse?Width?Modulation，脈寬調制）控制。由此，直流電源線所賦予的直流電力被變換為3相交流電力，正弦波狀的電流流過電動機的繞組。在這樣的構成中，通過提高PWM頻率，謀求控制性的提高、通過PWM調制所產生的通電音（可聽區域的音）的減少、周邊部件的小型化等備受期待。

在PWM控制中設置使一對半導體開關元件雙方均成為斷開（OFF）狀態的期間（所謂死區時間（dead?time）），并通過半橋電路來防止直流電源線間短路。若提高PWM頻率，則與此相伴，在PWM的一個周期內，同時斷開期間所占有的時間增加。因此，需要縮短半導體開關元件的開啟時間（turn-on?time，上升時間）來進行高速化，并確保足夠的接通（ON）時間。

起因于這樣的情況，在使用了上述電力變換裝置的電動機驅動系統中，例如繞組中性點的電壓的急劇變化成為噪聲源，并產生流向接地的共模電流增大的問題。在電動機中，作為寄生電容成分的浮動電容存在于繞組、定子、轉子、箱體、旋轉軸等所有位置。在電動機被用于電動汽車等的車載系統的情況下，上述浮動電容與金屬制的底盤（chassis）電容耦合。因此，共模電流介由被耦合的電容成分流向整個底盤，共模噪聲增大。

作為抑制共模噪聲的產生的典型手法，包括設置作為大型零部件的共模變壓器或共模電流防止電路等的專用附加電路。但是，在上述手法中，電路構成變得復雜，而且會導致整個裝置的大型化以及裝置的高制造成本。此外，除了上述典型的手法以外，還提出了各種用于減少共模噪聲的手法。但是，在死區時間結束時，使用任何手法，都很難應對起因于由在直流電源線間流動的短路電流所產生的沖擊電壓的高頻變動的共模噪聲。再者，上述短路電流是由于在死區時間內流過了續流電流的續流二極管反向恢復時，伴隨著殘余載流子的移動而流過反向電流（還原電流）所產生的（現有技術文獻：日本特開2000－324892號公報）。

發明內容

因此，提供一種能夠進一步抑制共模噪聲的發生的電磁設備驅動系統以及使用該電磁設備驅動系統的電動機驅動車輛。

實施方式的電磁設備驅動系統具備：電磁設備、主驅動裝置以及輔助驅動裝置。電磁設備具有n相的繞組，該n相的繞組是成對的，并被卷繞成流過彼此相位相反的電流而在同一方向上勵磁。主驅動裝置使成對的各繞組流過彼此相位相反的電流。輔助驅動裝置與各主驅動裝置并列設置，并抑制向繞組的通電切換時在各主驅動裝置所產生的短路電流。

附圖說明

圖1表示第1實施方式，其為電動機驅動系統的示意構成圖。

圖2為示意地表示電動機的構成的部分剖視圖。

圖3為示意地表示定子繞組的接線（日文原文：結線）的圖。

圖4為表示定子繞組的端子電壓以及中性點電壓的圖。

圖5為表示將電動機驅動系統適用于電動汽車的情況的一個構成例。

圖6為將電動機驅動系統適用于混合動力汽車的情況的與圖5相當的圖。

圖7為表示電流從驅動裝置側流向電動機側的情況下的驅動信號以及各部分的電流波形的時間圖。

圖8為電流從驅動裝置側流向U相的第1繞組的情況的說明圖。

圖9為電流從電動機側流向驅動裝置側的情況的與圖7相當的圖。

圖10為電流從U相的第1繞組流向驅動裝置側的情況的與圖8相當的圖。

圖11為表示不抑制短路電流的發生的情況下的中性點電壓以及共模電流的圖。

圖12為抑制了短路電流的發生的情況下的與圖11相當的圖。

圖13為表示變形例的與圖3相當的圖。

圖14為表示第2實施方式的與圖1相當的圖。

圖15為表示基于控制信號Xp、Xn生成各驅動信號Gmxp、Gmxn、Gsxp、Gsxn的邏輯電路的一例的圖。

圖16為第2實施方式的與圖7相當的圖。

圖17為測量了中性點N1、N2間的電壓的波形圖。

具體實施方式

（第1實施方式）