[發明專利]電力轉換系統及電力轉換系統的控制方法

有效

• 申請號: 201910193353.0
• 申請日: 2019-03-14
• 公開（公告）號: CN110336482B
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發明（設計）人: 棚橋文紀
• 申請（專利權）人: 豐田自動車株式會社
• 主分類號: H02M7/5387
• 分類號: H02M7/5387;H02M3/158;H02M1/14;H02M1/32;H02M7/00;H01L23/46;B60L50/51
• 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

本申請涉及電力轉換系統及電力轉換系統的控制方法。一種電力轉換系統，包括：逆變器；電壓轉換器，包括連接到直流電源的高電壓端和連接到逆變器的低電壓端；和控制器。控制器被配置為控制開關元件，使得在第一狀態下低電壓端的電壓變成比高電壓端的電壓低。控制器被配置為控制開關元件，使得在第二狀態下低電壓端的電壓變成與高電壓端的電壓相等。

技術領域

本說明書公開了一種涉及將直流電源的電力轉換為行駛電動機的驅動電力的電力轉換系統和電力轉換系統的控制方法的技術。

背景技術

在WO2003/015254和日本專利申請公開No.2017-093055(JP2017-093055A)中公開了將直流電源的電力轉換為行駛電動機的驅動電力的電力轉換系統。WO2003/015254的電力轉換系統包括：升壓轉換器，其提升直流電源的電力；以及逆變器，其將提升的直流電力轉換為交流電力。JP2017-093055A的電力轉換系統包括：第一電壓轉換器，其對第一直流電源的電壓進行升壓；第二電壓轉換器，其對第二直流電源的電壓進行降壓；以及逆變器，其將從第一和第二電壓轉換器輸出的電力轉換為交流電力。WO2003/015254的升壓轉換器和JP 2017-093055A的第一和第二電壓轉換器都是斬波轉換器，其包括用于電力轉換的開關元件和電抗器。

發明內容

由于大電流在用于電動車輛的電力轉換系統中流動，因此電力轉換系統中的發熱量很大。當提供給行駛電動機的電流或電力特別大時，流入電力轉換系統的電流也變大。因此，發熱量增加。斬波電壓轉換器通過開關元件的開關產生脈動電流，并且開關元件本身和電抗器產生熱。本發明涉及一種電力轉換系統，其將直流電源的電力轉換為行駛電動機的驅動電力，該電力轉換系統抑制當提供給行駛電動機的電流或電力很大時的發熱量。

本發明的第一方面是一種電力轉換系統，其將直流電源的電力轉換為行駛電動機的驅動電力。電力轉換系統包括：逆變器；電壓轉換器；和控制器。逆變器被配置為向行駛電動機提供交流電力。電壓轉換器包括連接到直流電源的高電壓端和連接到逆變器的低電壓端。電壓轉換器包括開關元件和電抗器，并且被配置為對直流電源的電壓進行降壓并將直流電源的電壓提供給逆變器。控制器被配置為控制電壓轉換器。控制器被配置為控制開關元件，使得在第一狀態下低電壓端的電壓變成比高電壓端的電壓低。第一狀態是其中流到逆變器的電流少于規定的電流閾值的狀態和在行駛電動機中消耗的電力少于規定的電力閾值的狀態中的至少一個狀態。控制器被配置為控制開關元件，使得在第二狀態下低電壓端的電壓變成與高電壓端的電壓相等。第二狀態是其中流到逆變器的電流多于規定的電流閾值的狀態和在行駛電動機中消耗的電力多于規定的電力閾值的狀態之中的至少一個狀態。短語“少于閾值”可以是“等于或少于閾值”。短語“多于閾值”可以是“等于或多于閾值”。

利用該配置，電力轉換系統的控制器控制電壓轉換器，使得當流到逆變器的電流或在行駛電動機中消耗的電力大于閾值時，低電壓端的電壓變成與高電壓端的電壓相等。在斬波電壓轉換器的情況下，通過將涉及降壓的開關元件保持在ON狀態，可以將高電壓端的電壓調節為等于低電壓端的電壓(在雙向DC-DC轉換器的情況下，將涉及降壓的開關元件保持在ON狀態，同時將涉及升壓的開關元件保持在OFF狀態)。這使得可以防止產生脈動電流并抑制開關元件和電抗器中的熱的產生。

在電力轉換系統中，可以基于行駛電動機的轉速和輸出轉矩來確定規定的電流閾值和規定的電力閾值。通常，電動機的特性由稱為TN圖的曲線圖表示。TN圖是橫軸指示電動機轉速、縱軸指示電動機的輸出轉矩的曲線圖。在TN圖上，可以繪制電動機恒定輸出電力的曲線。當以電力單位表示上述閾值時，閾值可以表示為TN圖上的曲線。利用該配置，基于行駛電動機的轉速和輸出轉矩確定閾值，可以從目標轉速和目標轉矩計算電力閾值。