[發明專利]電力控制器

在審

• 申請號: 201410453047.3
• 申請日: 2014-09-05
• 公開（公告）號: CN104578874A
• 公開（公告）日: 2015-04-29
• 發明（設計）人: 野邊大悟;佐藤亮次;林和仁
• 申請（專利權）人: 豐田自動車株式會社
• 主分類號: H02M7/537
• 分類號: H02M7/537;H02P27/06
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 魯山;孫志湧

優先權信息

本申請要求在2013年10月17日提交的日本專利申請No.2013-216200的優先權，其整體通過引用被包含在此。

技術領域

本發明涉及電力控制器的結構和該控制器的操作方法，該電力控制器升高蓄電池電壓，并且向馬達供應升高的電壓。

背景技術

諸如由馬達驅動的電動汽車和通過馬達和發動機的輸出驅動的混合動力汽車的電動車輛包括電力控制器，該電力控制器使用升壓轉換器來升高電源蓄電池的電壓，使用逆變器將在通過升壓轉換器的電壓升高后的DC電力轉換為AC電力，并且向車輛驅動馬達供應該AC電力。

在電力控制器中包括的逆變器通過以載波頻率接通和斷開多個開關元件來將DC電力轉換為諸如三相AC電力的AC電力。該開關元件通過通斷操作來產生熱量，并且配備了冷卻設備以冷卻該開關元件。當在開關元件中流動的電流變得更大時，從開關元件產生的熱量增大。因此，取決于車輛的行駛狀態，開關元件的溫度在一些情況下變得過高。開關元件的溫度的過高增大可能縮短開關元件的壽命，并且因此，需要控制開關元件的溫度使得溫度不超過預定溫度。

被認為滿足該需要的一種方法是一種當開關元件的溫度變為預定溫度或更高時調節在開關元件中流動的電流的方法。換句話說，該方法調節馬達的輸出扭矩，并且減少向馬達供應的AC電力，即，減小在開關元件中流動的電流，以減小開關元件的溫度的增大。然而，根據該方法，車輛的駕駛性變差。為了克服該缺點，提出了不是減小馬達的扭矩而是將逆變器的載波頻率減小以降低開關元件的溫度的方法(例如，參見JP?9-121595?A)

現有技術文件

專利文件

發明內容

根據一種典型的電力控制器，升壓控制器包括電抗器，而逆變器包括平流電容器，該平流電容器將從升壓轉換器接收的DC電流平滑，并且向各個開關元件供應平滑的DC電流。因此，在配備了升壓轉換器和逆變器的電力控制器內，通過升壓轉換器的電抗器(L)和逆變器的平流電容器(C)來形成LC電路。LC電路具有產生LC諧振的頻帶。因此，如在JP?9-121595?A中描述地，當作為載波頻率減小的結果，載波頻率進入產生LC諧振的頻帶內時，可以產生LC諧振。通過產生LC諧振，升壓轉換器的輸出電壓振蕩。在該條件下，由電壓的振蕩引起的過壓或過流可能縮短開關元件或馬達的壽命。

存在另一種方法，其關注下述點：產生LC諧振的頻帶根據升壓轉換器的輸出電壓(向平流電容器施加的電壓)可變。這種方法當開關元件的溫度變高時，減小載波頻率，并且提高升壓轉換器的輸出電壓以通過減小產生LC諧振的頻率來防止載波頻率進入產生LC諧振的頻帶內。然而，在升壓轉換器的輸出電壓向最小化包括逆變器和馬達的系統的總電力損耗的電壓的調整條件下，當升壓轉換器的輸出電壓被提高時，系統的總電力損耗增大。

而且，當馬達的溫度像升壓轉換器的溫度那樣上升時，可能引起與這些問題類似的問題。

本發明的目的是提供一種能夠當諸如開關元件和馬達的電氣組件的溫度上升時，在減小電氣組件的溫度的上升的同時防止系統的總電力損耗變差的技術。

用于解決問題的裝置

本發明的一種電力控制器包括：蓄電池；升壓轉換器，該升壓轉換器包含電抗器，并且升高從蓄電池供應的DC電力的電壓以輸出電壓升高的DC電力；逆變器，該逆變器包含平流電容器，并且通過以載波頻率接通和斷開多個開關元件來將從升壓轉換器供應的電壓升高的DC電力轉換為AC電力，以向馬達供應AC電力；溫度傳感器，該溫度傳感器檢測各個開關元件的溫度；以及，控制單元，該控制單元控制升壓轉換器的輸出電壓和逆變器的載波頻率，其中，通過電抗器和平流電容器來形成LC電路，載波頻率被設定為高于與在LC電路中產生LC諧振的最大頻率對應的LC諧振上限頻率的頻率，控制單元包括：載波頻率減小裝置，該載波頻率減小裝置在將載波頻率從設定頻率減小時，將載波頻率的設定值從設定頻率減小為LC諧振上限頻率，同時將升壓轉換器的輸出電壓的設定值保持在基于升壓轉換器、逆變器和馬達的總電力損耗計算的系統損耗最小化電壓；以及，電壓改變裝置，該電壓改變裝置在將載波頻率的設定值從設定頻率減小為LC諧振上限頻率時，將載波頻率的設定值至少改變為基于第一預定溫度和由各個溫度傳感器檢測的各個開關元件的溫度計算的第一改變頻率，并且將升壓轉換器的輸出電壓的設定值改變為LC諧振上限頻率變為第一改變頻率的電壓。