CN101953064A - 电动机驱动装置及其控制方法 - Google Patents

电动机驱动装置及其控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101953064A
CN101953064A CN2009801053624A CN200980105362A CN101953064A CN 101953064 A CN101953064 A CN 101953064A CN 2009801053624 A CN2009801053624 A CN 2009801053624A CN 200980105362 A CN200980105362 A CN 200980105362A CN 101953064 A CN101953064 A CN 101953064A
Authority
CN
China
Prior art keywords
mentioned
voltage
inverter
switch motion
alternating voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2009801053624A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101953064B (zh
Inventor
竹内誉人
平良友嗣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Publication of CN101953064A publication Critical patent/CN101953064A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101953064B publication Critical patent/CN101953064B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0023—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/02—Providing protection against overload without automatic interruption of supply
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/02—Providing protection against overload without automatic interruption of supply
    • H02P29/024—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load
    • H02P29/0241—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load the fault being an overvoltage
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2210/00—Converter types
    • B60L2210/20—AC to AC converters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Abstract

本发明提供一种电动机驱动装置及其控制方法。控制装置(30)对开关元件(Q3～Q8)的开关动作进行控制，以使对各相线圈绕组(20U、20V、20W)施加交流马达(M1)能够输出按照转矩指令值的交流电压。控制装置(30)响应于开关控制信号(S3～S8)，在分别导通/断开开关元件(Q3～Q8)的驱动电路中，将门极电阻设定为在交流电压的极性反转时的第一脉冲电压与剩余的脉冲电压之间可变。通过延长极性反转时第一脉冲电压的上升时间，能够抑制各相线圈绕组的间隙之间的局部放电的发生。

Description

电动机驱动装置及其控制方法
技术领域
本发明涉及电动机驱动装置及其控制方法，尤为特定的是涉及由逆变器驱动电动机的构成的电动机驱动装置中的相间绝缘防破坏技术。
背景技术
作为用于对车辆驱动用的电动机(马达)进行驱动控制的电力变换装置，例如日本特开平10-127064号公报(专利文献1)中公开了将直流电源电压变换成具有正(高电位)、中(零电位)及负(低电位)三个电平的交流相电压的电力变换装置。
据此，电力变换装置，作为PWM控制而具有双极调制模式和单极调制模式，并且具备与动力运行或再生运行模式相应地适当使用双极调制模式的设备，该双极调制模式在输出电压的一周期正负交互地输出脉冲，该单极调制模式在输出电压的半周期中输出同一极性的脉冲。据此，通过根据装置的运行模式来选择性地设定为不能使用双极调制模式，而能够平均地降低开关损耗。专利文献1如上所述，控制开关元件的发热，实现装置整体的小型轻质化和装置的高效化。
专利文献1：日本特开平10-127064号公报
然而，上述专利文献1中记载的电力变换装置中，在执行单极调制模式的过程中，容易在电动机的线圈绕组的空隙(间隙)发生局部放电。
即，在电动机的线圈绕组方面，不仅绕组/铁芯间的对地绝缘，相间绝缘也成为问题。尤其是，以在线圈绕组的间隙发生局部放电为起因，绝缘材料逐渐劣化，由此最终相间绝缘短路，甚至可能导致设备故障。
对于该局部放电而言，根据电动机的工作环境的不同其易发生性不同。尤其是，如单极调制模式那样，在施加于线圈绕组上的交流电压的极性反转的情况下，在线圈绕组表面(严格来讲是绝缘膜表面)上所感应的表面电荷，使在线圈绕组间的空隙部(间隙)产生的电场增强，因而容易在该间隙发生局部放电。但是，在上述专利文献1中，对于为防止有可能导致相间绝缘破坏的局部放电的电动机的驱动控制，没有任何记载。
发明内容
因此，本发明为解决所述课题而做出，其目的在于提供一种电动机驱动装置及控制方法，其在由逆变器来驱动电动机的构成的电动机驱动装置中，能够控制逆变器以防止发生导致线圈绕组间的相间绝缘破坏的局部放电。
根据本发明，电动机驱动装置具备：通过电力用半导体元件的开关动作来产生交流电压的电力变换装置、具有被施加来自电力变换装置的交流电压的线圈绕组的电动机、对电力变换装置的开关动作进行控制的控制装置。控制装置在交流电压超过规定值时，对电力变换装置的开关动作进行控制，以使交流电压的极性反转时的电压变化率相对较小。
优选为，电力变换装置包括逆变器，该逆变器通过电力用半导体元件的开关动作，产生具有规定的电压振幅及规定的脉冲宽度的双极性脉冲电压来作为交流电压。控制装置在规定的电压振幅超过规定值时，对逆变器的开关动作进行控制，以使双极性脉冲电压的极性反转时的上升时间相对较长。
优选为，逆变器包括向各电力用半导体元件的控制电极传递驱动控制信号的路径。控制装置在规定的电压振幅超过规定值时，在双极性脉冲的极性反转时将路径的延迟阻抗设定为相对较高。
优选为，电力变换装置包括逆变器，该逆变器通过电力用半导体元件的开关动作，产生具有规定的电压振幅及规定的脉冲宽度的双极性脉冲电压来作为交流电压。控制装置在规定的电压振幅超过规定值时，对逆变器的开关动作进行控制，以使双极性脉冲的上升时间相对较长。
优选为，逆变器包括向各电力用半导体元件的控制电极传递驱动控制信号的路径。控制装置在规定的电压振幅超过规定值时，将路径的延迟阻抗设定为相对较高。
优选为，电力变换装置包括：逆变器，该逆变器通过电力用半导体元件的开关动作，产生具有规定的电压振幅及规定的脉冲宽度的双极性脉冲电压来作为交流电压；直流电源，该直流电源构成为通过电力用半导体元件的开关动作而能够可变地控制对逆变器的输入电压。控制装置在交流电压超过规定值时，对直流电源的开关动作进行控制，以使交流电压的极性反转时的输入电压相对较低。
优选为，直流电源包括：转换器，该转换器通过电力用半导体元件的开关动作对来自蓄电机构的直流电压进行电压变换；旁路用开关元件，该旁路用开关元件用于在蓄电机构与逆变器之间形成电流路径，以对转换器进行旁路。控制装置在交流电压超过规定值时，在交流电压的极性反转时使旁路用开关元件导通。
优选为，电力变换装置具备：逆变器，该逆变器通过电力用半导体元件的开关动作，产生具有规定的电压振幅及规定的脉冲宽度的双极性脉冲电压来作为交流电压；脉冲发生装置，该脉冲发生装置构成为，与逆变器并联地连接到线圈绕组，并且通过电力用半导体元件的开关动作而能够向线圈绕组施加脉冲。控制装置在交流电压超过规定值时，对脉冲发生装置进行控制，以使在交流电压的极性反转时，在交流电压为零电位时，向线圈绕组施加具有与交流电压相比相对较小的电压振幅的脉冲。
根据本发明另一方面，一种电动机驱动装置的控制方法，该电动机驱动装置具备通过电力用半导体元件的开关动作而产生交流电压的电力变换装置、具有被施加来自电力变换装置的交流电压的线圈绕组的电动机，该方法包括：取得交流电压的步骤；在交流电压超过规定值时，对电力变换装置的开关动作进行控制，以使交流电压的极性反转时的电压变化率相对较小的步骤。
优选为，电力变换装置包括逆变器，该逆变器通过电力用半导体元件的开关动作，产生具有规定的电压振幅及规定的脉冲宽度的双极性脉冲电压来作为交流电压。对电力变换装置的开关动作进行控制的步骤中，在规定的电压振幅超过规定值时，对逆变器的开关动作进行控制，以使双极性脉冲电压的极性反转时的上升时间相对较长。
优选为，逆变器包括向各电力用半导体元件的控制电极传递驱动控制信号的路径。对逆变器的开关动作进行控制步骤中，在规定的电压振幅超过规定值时，在双极性脉冲的极性反转时将路径的延迟阻抗设定为相对较高。
优选为，电力变换装置包括逆变器，该逆变器通过电力用半导体元件的开关动作，产生具有规定的电压振幅及规定的脉冲宽度的双极性脉冲电压来作为交流电压。对电力变换装置的开关动作进行控制的步骤中，在规定的电压振幅超过规定值时，对逆变器的开关动作进行控制，以使双极性脉冲电压的上升时间相对较长。
优选为，逆变器包括向各电力用半导体元件的控制电极传递驱动控制信号的路径。对逆变器的开关动作进行控制的步骤中，在规定的电压振幅超过规定值时，将路径的延迟阻抗设定为相对较高。
优选为，电力变换装置包括：逆变器，该逆变器通过电力用半导体元件的开关动作，产生具有规定的电压振幅及规定的脉冲宽度的双极性脉冲电压来作为交流电压；直流电源，该直流电源构成为，通过电力用半导体元件的开关动作而能够可变地控制对逆变器的输入电压。对电力变换装置的开关动作进行控制的步骤中，在交流电压超过规定值时，对直流电源的开关动作进行控制，以使交流电压的极性反转时的输入电压相对较低。
优选为，直流电源包括：转换器，该转换器通过电力用半导体元件的开关动作对来自蓄电机构的直流电压进行电压变换；旁路用开关元件，该旁路用开关元件用于在蓄电机构与逆变器之间形成电流路径，以对转换器进行旁路。对直流电源的开关动作进行控制的步骤中，在交流电压超过规定值时，在交流电压的极性反转时使旁路用开关元件导通。
优选为，电力变换装置具备：逆变器，该逆变器通过电力用半导体元件的开关动作，产生具有规定的电压振幅及规定的脉冲宽度的双极性脉冲电压来作为交流电压；脉冲发生装置，该脉冲发生装置构成为，与逆变器并联地连接到线圈绕组，并且通过电力用半导体元件的开关动作能对线圈绕组施加脉冲。对电力变换装置的开关动作进行控制的步骤中，在交流电压超过规定值时，对脉冲发生装置进行控制，以使在交流电压的极性反转时，在交流电压为零电位时，向线圈绕组施加具有与交流电压相比相对较小的电压振幅的脉冲。
根据本发明，在由逆变器来驱动电动机的构成的电动机驱动装置中，能够对逆变器进行控制以防止发生导致线圈绕组间的相间绝缘破坏的局部放电。
附图说明
图1是用于说明根据本发明实施方式1的电动机驱动装置的构成的简要框图。
图2是图1中的控制装置的框图。
图3是通过开关元件Q3～Q8的开关动作而发生的交流电压(马达驱动电压)Vm的输出波形图。
图4是表示图3的马达驱动电压Vm施加于各相线圈绕组时的局部放电的测定波形的图。
图5是表示马达驱动电压Vm与交流马达M1的各相线圈绕组的绝缘寿命之间的关系的图。
图6是在马达驱动电压Vm的极性反转时的第一脉冲电压、及该脉冲电压施加于各相线圈绕组时的局部放电的测定波形。
图7是表示使脉冲电压的上升时间可变的驱动电路的一例的电路图。
图8是用于说明按照本发明实施方式1的电动机驱动装置中的逆变器的开关控制处理的流程图。
图9是用于说明按照本发明实施方式1的变更例的电动机驱动装置中的逆变器14的开关控制处理的流程图。
图10是用于说明按照本发明实施方式2的电动机驱动装置的构成的简要框图。
图11是图10中的控制装置的框图。
图12是通过按照实施方式2的开关元件Q3～Q8的开关动作而产生的交流电压Vm的输出波形图。
图13是用于说明按照本发明实施方式2的电动机驱动装置中的逆变器的开关控制处理的流程图。
图14是用于说明按照本发明实施方式3的电动机驱动装置的构成的简要框图。
图15是通过按照实施方式3的逆变器的开关动作施加于交流马达的各相线圈绕组的电压的输出波形图。
图16是用于说明按照本发明实施方式3的电动机驱动装置中的逆变器14及31的开关控制处理的流程图。
其中附图标记说明如下：
5...接地线；6、7...电源线；10、13...电压传感器；12、12A...升降压转换器；14、31...逆变器；15...U相臂；16...V相臂；17...W相臂；20U...U相线圈绕组；20V...V相线圈绕组；20W...W相线圈绕组；24...电流传感器；30、30A、30B...控制装置；40...马达控制用相电压运算部；42...逆变器用PWM信号变换部；50...逆变器输入电压指令运算部；52...转换器用占空比运算部；54、54A...转换器用PWM信号变换部；100、100A、100B...电动机驱动装置；B...蓄电机构；BL...电流供给线；C2...平滑电容器；D1～D8...反向并联二极管；L1...电抗线圈；M1...交流马达；Q1～Q8、Q11、Q12、Qb...开关元件；R1...放电电阻；RG1、RG2...电阻；SR1、SR2...***继电器。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。另外，图中同一附图标记表示同一或相当部分。
[实施方式1]
图1是用于说明根据本发明实施方式1的电动机驱动装置100的构成的简要框图。
参照图1，根据本发明实施方式1的电动机驱动装置100具备蓄电机构B、电压传感器10、13、***继电器SR1、SR2、升降压转换器12、放电电阻R1、平滑电容器C2、逆变器14、电流传感器24、交流马达M1和控制装置30。
交流马达M1是用于产生例如驱动混合动力汽车或电动汽车的驱动轮用转矩的驱动马达。或者，该马达也可以作为如下装置组装于混合动力汽车中，即具有被发动机驱动的发电机的功能，而且对于发动机作为电动机起作用，例如能够使发动机起动。
蓄电机构B构成为包括例如镍氢或锂离子等二次电池，并向电源线6和接地线5之间输出直流电压。电压传感器10对从蓄电机构B输出的直流电压(蓄电池电压)Vb进行检测，并将所检测到的直流电压Vb输出给控制装置30。
***继电器SR1连接于蓄电机构B的正极端子和电源线6之间，***继电器SR2连接于蓄电机构B的负极端子和接地线5之间。***继电器SR1、SR2通过来自控制装置30的信号SE被导通/断开。
作为一个例子，升降压转换器12由升降压斩波电路构成，并包括电抗线圈L1、电力用半导体开关元件(以下简称为开关元件)Q1、Q2和二极管D1、D2。
开关元件Q1及Q2串联连接于电源线7与接地线5之间。电抗线圈L1连接于电源线6与开关元件Q1及Q2的连接节点之间。在各开关元件Q1、Q2的发射极/集电极之间分别连接有反向并联二极管D1、D2，以使电流从发射极侧流向集电极侧。
开关元件Q1及Q2的导通/断开，被来自控制装置30的开关控制信号S1、S2控制。作为本实施方式中的开关元件，例如适用IGBT(绝缘栅双极型功率管：Insulated Gate Bipolar Transistor)。
平滑电容器C2连接于电源线7和接地线5之间。此外，在电源线7和接地线5之间，与平滑电容器C2并联地连接有放电电阻R1，该放电电阻R1用于在电动机驱动装置100停止时等释放平滑电容器C2的残留电荷。
逆变器14由在电源线7和接地线5之间并联连接的U相臂15、V相臂16及W相臂17构成。各相臂由在电源线7和接地线5之间串联连接的开关元件构成。例如，U相臂15由开关元件Q3、Q4构成，V相臂16由开关元件Q5、Q6构成，W相臂17由开关元件Q7、Q8构成。此外，开关元件Q3～Q8的集电极/发射极之间分别连接有反向并联二极管D3～D8。
开关元件Q3～Q8的导通/断开被来自控制装置30的开关控制信号S3～S8控制。更具体而言，开关元件Q3～Q8根据对其控制电极的电输入而被导通或断开。例如，IGBT根据门极(控制电极)的电压而被导通或断开。开关控制信号S3～S8经过未图示的驱动电路输入到开关元件Q3～Q8的控制电极(门极)。
各相臂15～17的中间点分别与交流马达M1的U相线圈绕组20U、V相线圈绕组20V及W相线圈绕组20W的一端侧电连接。例如，交流马达M1是U相线圈绕组20U、V相线圈绕组20V及W相线圈绕组20W在中性点共通连接而构成的3相永久磁铁马达。U相线圈绕组20U、V相线圈绕组20V及W相线圈绕组20W对应于本发明中的“线圈绕组”。此外，交流马达M1对应于本发明中的“电动机”。
在交流马达M1中设有电流传感器24。电流传感器24对3相的马达电流MCRT(U相电流、V相电流及W相电流)进行检测，并将所检测到的马达电流MCRT向控制装置30送出。另外，三相电流的瞬时值之和为零，因此电流传感器24被配设为对2相的马达电流进行检测即可。
升降压转换器12在升压动作时对从蓄电机构B供给的直流电压进行升压并供给至逆变器14。更具体而言，响应于来自控制装置30的开关控制信号S1、S2，交互地设置开关元件Q1的导通期间及Q2的导通期间，从而升压比与上述的导通期间的比相对应。
此外，升降压转换器12在降压动作时借助平滑电容器C2对从逆变器14供给的直流电压进行降压，并蓄电机构B进行充电。更具体而言，响应于来自控制装置30的开关控制信号S1、S2，交互地设置仅开关元件Q1导通的期间和开关元件Q1、Q2双方均断开的期间，降压比与上述导通期间的占空比相对应。
平滑电容器C2将来自升降压逆变器12的直流电压平滑化，并将所平滑化后的直流电压供给到逆变器14。电压传感器13对平滑电容器C2的两端的电压VH、即升降压转换器12的输出电压(相当于逆变器14的输入电压。以下相同。)进行检测，并将所检测到的电压VH输出给控制装置30。
逆变器14当从平滑电容器C2供给直流电压时，响应于来自控制装置30的开关控制信号S3～S8，通过开关元件Q3～Q8的开关动作，将直流电压变换成交流电压来驱动交流马达M1。
此外，逆变器14在搭载有电动机驱动装置100的混合动力汽车或电动汽车的再生制动时，通过响应于开关控制信号S3～S8的开关动作，将交流马达M1发电的交流电压变换成直流电压，并将该变换后的直流电压借助平滑电容器C2供给到升降压转换器12。
另外，这里所说的再生制动包括，随着由驾驶混合动力汽车或电动汽车的驾驶员进行脚踏式制动器操作时的再生发电而进行的制动、不操作脚踏式制动器而通过在行驶中断开加速踏板一边进行再生发电一边减小车速(或中止加速)的过程。
控制装置30从设于外部的ECU(电子控制单元：Electrical Control Unit)接收转矩指令值TR及马达转速MRN，从电压传感器10接收直流电压Vb，从电压传感器13接收电压VH，从电流传感器24接收马达电流MCRT。控制装置30基于上述的输入信号通过后述的方法控制升降压转换器12及逆变器14的动作，以使交流马达M1输出依据转矩指令值TR的转矩。即，生成用于对升降压转换器12及逆变器14进行如上述的控制的开关控制信号S1～S8，并输出给升降压转换器12及逆变器14。
此时，控制装置30对开关元件Q3～Q8的开关动作进行控制，以向各相线圈绕组20U、20V及20W施加交流马达M1能够输出依据转矩指令值TR的转矩的交流电压。即，控制装置30生成与如上述的开关动作对应的开关控制信号S3～S8。以下，将施加于各相线圈绕组20U、20V、20W的交流电压也称为“马达驱动电压”。
另外，由控制装置30生成的开关控制信号S3～S8被赋予给未图示的驱动电路。驱动电路响应于开关控制信号S3～S8，产生用于使开关元件Q3～Q8分别导通或断开的门极电压。
图2是图1中的控制装置30的框图。
参照图2，控制装置30包括马达控制用相电压运算部40、逆变器用PWM信号变换部42、逆变器输入电压指令运算部50、转换器用占空比运算部52、转换器用PWM信号变换部54。
马达控制用相电压运算部40从外部ECU接收转矩指令值TR，从电压传感器13接收升降压转换器12的输出电压VH、即逆变器14的输入电压，从电流传感器24接收马达电流MCRT。而且，马达控制用相电压运算部40基于上述的输入信号计算施加于交流马达M1的各相线圈绕组上的电压(马达驱动电压)的操作量(以下也称为电压指令)Vu*、Vv*、Vw*，并将所计算的结果输出给逆变器用PWM信号变换部42。
逆变器用PWM信号变换部42基于从马达控制用相电压运算部40接收的各相线圈绕组的电压指令Vu*、Vv*、Vw*，生成用于实际地导通/断开逆变器14的各开关元件Q3～Q8的开关控制信号S3～S8并输出给逆变器14。
由此，各开关元件Q3～Q8被开关控制，并对流入到交流马达M1的各相线圈绕组的电流进行控制，以使交流马达M1输出所指令的转矩。这样，控制马达驱动电流，输出与转矩指令值TR相对应的马达转矩。
逆变器输入电压指令运算部50基于来自外部ECU的转矩指令值TR及马达转速MRN来运算逆变器输入电压的最佳值(目标值)、即电压指令Vdc_com，并将所运算出的电压指令Vdc_com输出给转换器用占空比运算部52。
转换器用占空比运算部52当从逆变器输入电压指令运算部50接收电压指令Vdc_com，从电压传感器10接收直流电压Vb(以下，也称为蓄电池电压Vb)时，运算用于将来自电压传感器13的输出电压VH设定为电压指令Vdc_com的占空比。然后，转换器用占空比运算部52将所计算出的占空比输出给转换器用PWM信号变换部54。
转换器用PWM信号变换部54基于来自转换器用占空比运算部52的占空比，生成用于导通/断开升降压转换器12的开关元件Q1、Q2的开关控制信号S1、S2，并输出给升降压转换器12。
另外，通过增大升降压转换器12的下侧的开关元件Q2的导通占空，电抗线圈L1的电力储存增大，因此能够获得更高电压的输出。另一方面，通过增大上侧的开关元件Q1的导通占空，电源线的电压下降。因此，通过控制开关元件Q1、Q2的占空比，能够将逆变器14的输入电压VH控制成，以蓄电机构B的输出电压为下限，到以开关元件的元件耐压等为基础而设定的上限值为止的任意的电压。
于是，通过进行如上述的升降压转换器12的控制来与交流马达M1的动作状态相对应地改变逆变器14的输入电压VH，由此能够将电动机驱动装置100中发生的损耗(包括马达损耗、逆变器损耗及升压转换器损耗)抑制到最小限度，能够提高马达驱动效率。
而且，逆变器14将变换成蓄电机构B的输出电压以上的高电压的输入电压VH通过开关元件Q3～Q8的开关动作变换成交流电压(马达驱动电压)，来驱动交流马达M1。
图3是通过开关元件Q3～Q8的开关动作而产生的交流电压(马达驱动电压)Vm的输出波形图。
参照图3，马达驱动电压Vm是每半周期极性发生反转的双极性脉冲电压。半周期中的同一极性的脉冲电压具有规定的电压振幅和规定的脉冲宽度。此时的规定的电压振幅为与上述的交流马达M1的各相线圈绕组的电压指令Vu*、Vv*、Vw*相对应的大小。此外，规定的脉冲宽度与用于生成逆变器14的开关控制信号S3～S8的载波信号的载波频率相对应。
而且，当图3所示的马达驱动电压Vm施加于交流马达M1的各相线圈绕组上时，在各相线圈绕组中，在马达驱动电压Vm的极性反转时有可能会在线圈绕组间的空隙(间隙)发生局部放电。其结果，包覆线圈绕组的导线的绝缘材料逐渐劣化，从而最终相间绝缘短路甚至会发生导致机器故障的情况。
图4是表示图3的马达驱动电压Vm施加于各相线圈绕组时的局部放电的测定波形的图。另外，图4中抽出表示马达驱动电压Vm示出图3的区域RGN1内的特性时所测定的局部放电的波形。
参照图4，如上所述，马达驱动电压Vm由在半周期中具有规定的电压振幅及脉冲宽度的同一极性的脉冲电压构成。另外，马达驱动电压Vm在时刻t1以前被设定为负电位，经过了零电位之后，在时刻t1被设定为正电位。
而且，在该马达驱动电压Vm极性反转时的第一脉冲电压上升的时机即时刻t1，在线圈绕组间的间隙发生局部放电。此时的局部放电相比于在时刻t1之后即第二以后的脉冲电压上升的时机即时刻t2、t3等发生的微小放电显著增大。
如上所述，马达驱动电压极性反转时，与极性反转前和极性反转后相比，相对容易发生局部放电。其原因在于，在马达驱动电压的极性反转时，容易产生线圈绕组表面上所感应的电荷(表面电荷)，在线圈绕组的间隙中由表面电荷产生的电场相对增强。
尤其是，如图4所示，在马达驱动电压Vm为脉冲电压的情况下，马达驱动电压Vm的极性反转在短时间内进行，因此在极性反转前相对被设定为正电位的一方的线圈绕组的导线的绝缘膜表面上所感应的表面电荷处于无法扩散而残留的状态，在反转时开始重新从负电位被设定为正电位的另一方的线圈绕组的导线的绝缘膜表面上开始产生表面电荷。由此，通过在线圈绕组间的间隙中由表面电荷产生的电场，使线圈绕组间的间隙电压升高。其结果，在构成绝缘的间隔较短的该间隙部分容易发生放电(局部放电)。即，在间隙中由表面电荷产生的电场增强，从而局部放电开始电压降低。由此，绝缘膜逐渐劣化，从而最终有可能导致相间绝缘短路，绝缘寿命变短。
图5是表示马达驱动电压Vm和交流马达M1的各相线圈绕组的绝缘寿命之间的关系的图。
参照图5，表示交流马达M1的各相线圈绕组的绝缘寿命具有随着马达驱动电压Vm降低而变长的倾向。其原因在于，根据马达驱动电压Vm的大小，在各相线圈绕组间的间隙中发生的局部放电大致分为三个发生模式。
具体而言，在马达驱动电压Vm相对较高的情况下，在各相线圈绕组间的间隙中，不仅在马达驱动电压Vm极性反转时，而且在同一极性的所有脉冲电压上升时，都会发生局部放电。其结果，各相线圈绕组的绝缘寿命相对变短。
与此相对，在马达驱动电压Vm相对较低的情况下，停留于在各相线圈绕组间的间隙中发生微小放电，其结果，各相线圈绕组的绝缘寿命相对变长。
然后，在马达驱动电压Vm处于上述两个电平之间的情况下，如由图4所示，在马达驱动电压Vm极性反转时，在各相线圈绕组间的间隙中发生局部放电。另外，在交流马达M1正常运转时，如上述的极性反转时的局部放电发生较多。
这里，为了使马达驱动电压Vm极性反转时使间隙中的局部放电难以发生，而需要确保马达驱动电压Vm极性反转时在线圈绕组的绝缘膜表面上所感应的表面电荷扩散的时间。为此，有效的方法是使马达驱动电压Vm的极性反转缓慢。即，通过减小极性反转时的马达驱动电压Vm的电压变化率，能够减弱由表面电荷而在间隙中产生的电场。其结果，能够防止局部放电开始电压的降低。
因此，在实施方式1中，作为用于减小如上述的马达驱动电压Vm的极性反转时的电压变化率的方法，有如下构成，即对逆变器14的开关动作进行控制，以使极性反转时的第一脉冲电压(参照图4的区域RGN2)的上升时间与后续的剩余的脉冲电压相比相对较长。
图6是马达驱动电压Vm极性反转时第一脉冲电压及该脉冲电压被施加于交流马达M1的各相线圈绕组上时所发生的局部放电的测定波形。
在图6中，线LN1及LN3分别表示通过通常的开关控制而发生的马达驱动电压Vm的极性反转时的第一脉冲电压及局部放电的测定波形。另一方面，图中的线LN2及LN4分别表示通过进行使极性反转时的马达驱动电压Vm的电压变化率减小的控制而发生的极性反转时的第一脉冲电压及局部放电的测定波形。
根据图6可知，通过增长极性反转时的第一脉冲电压的上升时间，能够抑制在各相线圈绕组的间隙之间发生局部放电。即，避免了残存于线圈绕组的间隙中的表面电荷所产生的电场使间隙电压增强而容易发生局部放电的状况。由此，抑制局部放电的发生，能够防止线圈绕组间的相间绝缘破坏的发生。
另外，如上述的增长极性反转时的第一脉冲电压的上升时间的构成，实际上通过以下方式能够实现，即：使产生用于响应于开关控制信号S8～S8而分别导通或断开开关元件Q3～Q8的门极电压的驱动电路构成为，在第一脉冲电压和剩余的脉冲电压之间能够可变地设定门极电阻。
图7是表示使脉冲电压的上升时间可变的驱动电路的一例的电路图。
参照图7，驱动电路包括电阻RG1、RG2、开关元件Q11、Q12、电流供给线BL。电阻RG1、RG2的一端与逆变器14的开关元件(例如Q3)的基极连接，另一端与开关元件Q11、Q12的发射极分别连接。开关元件Q11、Q12的集电极与电流供给线BL连接，发射极与电阻RG1、RG2分别连接，并且分别在基极接收来自控制装置30的开关控制信号。
关于电阻RG1、RG2，电阻RG1的电阻值大于电阻RG2的电阻值。因此，在马达驱动电压Vm的极性反转时，通过选择电阻值相对大的电阻RG1，而在各开关元件Q3～Q8，导通及断开时的集电极-发射极之间电压成为相对平缓的波形。其结果，能够使马达驱动电压Vm的极性反转时的上升时间相对较长。
然后，通过针对马达驱动电压Vm的极性反转之后的第二以后的脉冲电压，选择电阻值相对较小的电阻RG2，而在各开关元件Q3～Q8，导通及断开时的集电极-发射极间电压成为相对陡峭的波形。另外，通过使电阻RG2设为对于在各开关元件Q3～Q8降低导通及断开时所发生的损耗而言最佳的电阻值，而生成图4所示的上升波形较陡峭的脉冲电压。其结果，对于各开关元件Q3～Q8，能够确保降低在导通及断开时所发生的损耗。
图8是用于说明根据本发明实施方式1的电动机驱动装置100中的逆变器14的开关控制处理的流程图。按照图8所示的流程图进行的控制处理，是按每个规定周期执行控制装置30中预先存储的程序来实现。
参照图8，作为逆变器用PWM信号变换部42发挥作用的控制装置30，当从作为马达控制用相电压运算部40发挥作用的控制装置30取得各相线圈绕组的电压指令Vu*、Vv*、Vw*时(步骤S01)，判断上述的电压指令Vu*、Vv*、Vw*是否在预先设定的规定阈值Vth1以上(步骤S02)。另外，基于图5所示马达驱动电压Vm和交流马达M1的各相线圈绕组的绝缘寿命之间的关系，规定的阈值Vth1被设定为大于在各相线圈绕组间的间隙中发生微小放电时的马达驱动电压Vm。
在电压指令Vu*、Vv*、Vw*小于规定的阈值Vth1的情况下(步骤S02中为否的情况)，作为逆变器用PWM信号变换部42发挥作用的控制装置30，针对构成逆变器14的开关元件Q3～Q8执行通常的开关控制，从而生成实际上用于导通/断开逆变器14的各开关元件Q3～Q8的开关控制信号S3～S8(步骤S04)。该情况下，在图7所示的驱动电路中选择了电阻RG2。
与此相对，在电压指令Vu*、Vv*、Vw*为规定的阈值Vth1以上的情况下(步骤S02中为是的情况)，作为逆变器用PWM信号变换部42发挥作用的控制装置30生成开关控制信号S3～S8，以使马达驱动电压Vm的极性反转时的第一脉冲电压的上升时间相对较长(步骤S03)。具体而言，控制装置30使用图7所示的驱动电路，将门极电阻设定为在马达驱动电压Vm的极性反转时的第一脉冲电压和剩余的脉冲电压之间可变。其结果，通过防止发生局部放电，能够防止线圈绕组间的相间绝缘破坏的发生。
另外，在实施方式1中构成为，将逆变器14开关动作中的门极电阻设定为在极性反转时第一脉冲电压和剩余的脉冲电压之间可变，但是不局限于门极电阻，当然也可以将来自控制装置30的开关控制信号S3～S8向各开关元件Q3～Q8的门极(控制电极)传递的路径上的延迟阻抗，设定为在极性反转时第一脉冲电压和剩余的脉冲电压之间可变。即，代替该传递路径上的电阻成分(门极电阻)，将所付加的容量值或电感值设定为可变的构成，也能够获得同样的效果。
而且，在实施方式1中，将代表门极电阻的延迟阻抗的可变设定，与极性反转时第一脉冲电压和剩余的脉冲电压相对应地设为两个阶段，但是针对极性反转时第一脉冲电压，进一步细分为以3以上的多个阶段地将延迟阻抗设定为可变。或者也可以构成为，以延迟阻抗随着马达驱动电压Vm的上升而渐渐延长的方式连续可变地设定延迟阻抗。据此，能够抑制在各开关元件Q3～Q8中发生的损耗，并且有效地防止局部放电的发生。
[变更例]
图9是用于说明根据本发明实施方式1的变更例的电动机驱动装置中的逆变器14的开关控制处理的流程图。按照图9所示的流程图进行的控制处理，是通过按每个规定周期执行控制装置30中预先存储的程序来实现。
参照图9，作为逆变器用PWM信号变换部42发挥作用的控制装置30，当从作为马达控制用相电压运算部40发挥作用的控制装置30取得各相线圈绕组的电压指令Vu*、Vv*、Vw*时(步骤S01)，判断上述的电压指令Vu*、Vv*、Vw*是否在预先设定的规定的阈值Vth2以上(步骤S021)。另外，基于图5所示的马达驱动电压Vm和交流马达M1的各相线圈绕组的绝缘寿命之间的关系，将规定的阈值Vth2设定为包含在同一极性的所有脉冲电压上升时发生局部放电时的马达驱动电压Vm的下限值。
在电压指令Vu*、Vv*、Vw*小于规定的阈值Vth2的情况下(步骤S021中为否的情况)，作为逆变器用PWM信号变换部42发挥作用的控制装置30对构成逆变器14的开关元件Q3～Q8执行通常的开关控制，从而生成实际上用于导通/断开逆变器14的各开关元件Q3～Q8的开关控制信号S3～S8(步骤S04)。在该情况下，图7所示的驱动电路中选择了电阻RG2。
与此相对，在电压指令Vu*、Vv*、Vw*为规定的阈值Vth2以上的情况下(步骤S021中为是的情况)，作为逆变器用PWM信号变换部42发挥作用的控制装置30生成开关控制信号S3～S8，以使构成马达驱动电压Vm的同一极性的所有脉冲电压的上升时间相对较长(步骤S031)。具体而言，控制装置30使用图7所示的驱动电路，对同一极性的所有脉冲电压，将门极电阻设定为相对高的电阻值。其结果，马达驱动电压Vm相对较高，即便在容易发生局部放电的状况下，也能够可靠地防止局部放电的发生，因此能够防止线圈绕组间的相间绝缘破坏的发生。
另外，如本变更例所述，为了使同一极性的所有脉冲电压的上升时间相对较长，除了增大门极电阻的构成以外，还能够通过调整设于逆变器14的输入侧的平滑电容器C2的容量及放电电阻R1的电阻值来进行。
[实施方式2]
图10是对按照本发明实施方式2的电动机驱动装置100A的构成进行说明的简要框图。
参照图10，按照实施方式2的电动机驱动装置100A，与图1所示的电动机驱动装置100相比，不同点在于，代替升降压转换器12而具备升降压转换器12A。电动机驱动装置100A的其他部分的构成与图1所示的电动机驱动装置100相同，因此不重复进行详细的说明。
相对于由升降压斩波电路构成的升降压转换器12而言，升降压转换器12A还包括用于将电源线6及电源线7之间未经由电抗线圈L1及开关元件Q1而直接地连接的开关元件Qb。
开关元件Qb通过来自控制装置30A的开关控制信号Sb而导通或断开。在开关元件Qb导通了的情况下，来自蓄电机构B的直流电流经由开关元件Qb流到电源线7。因此，由于未向电抗线圈L1供给电流而不进行升压动作，逆变器14的输入电压VH成为与蓄电机构B的输出电压大致相同的电平。
与此相对，在开关元件Qb断开了的情况下，通过控制开关元件Q1、Q2的占空比，将逆变器14的输入电压VH控制成以蓄电机构B的输出电压为下限的任意电压。
另外，在图10的构成中，开关元件Qb对应于本发明中的“旁路用开关元件”对应。
图11是图10中的控制装置30A的框图。
参照图11，控制装置30A与图2所示的控制装置30相比，不同点在于，代替转换器用PWM信号变换部54而具备转换器用PWM信号变换部54A。控制装置30A的其他部分的构成与图2所示的控制装置30相同，因此不重复进行详细的说明。
转换器用PWM信号变换部54A从转换器用占空比运算部52接收占空比，从电压传感器13接收逆变器14的输入电压VH，从逆变器用PWM信号变换部42接收各相线圈绕组的电压指令Vu*、Vv*、Vw*。而且，转换器用PWM信号变换部54A基于占空比生成用于导通/断开升降压转换器12A的开关元件Q1、Q2的开关控制信号S1、S2，并输出给升降压转换器12A。
进而，转换器用PWM信号变换部54A判断电压指令Vu*、Vv*、Vw*是否在规定的阈值Vth1以上。在电压指令Vu*、Vv*、Vw*为规定的阈值Vth1以上的情况下，转换器用PWM信号变换部54A生成用于将构成旁路用开关元件的开关元件Qb导通的开关控制信号Sb，并输出给开关元件Qb。由此，开关元件Qb导通，逆变器14的输入电压VH与蓄电机构B的输出电压大致相等。
此时，转换器用PWM信号变换部54A基于电压指令Vu*、Vv*、Vw*对马达驱动电压Vm的极性反转的时机进行检测，在所检测到的时机临时生成开关控制信号Sb并输出给开关元件Qb。由此，在马达驱动电压Vm的极性反转时，向逆变器14临时输入与蓄电机构B的输出电压大致相等的电压。
图12是通过按照实施方式2的开关元件Q3～Q8的开关动作而产生的交流电压(马达驱动电压)Vm的输出波形图。
参照图12，马达驱动电压Vm与前面的实施方式1同样，是每半周期极性发生反转的双极性脉冲电压。在本实施方式2中，通过上述的开关元件Qb的开关控制，马达驱动电压Vm的极性反转时的第一脉冲电压的电压振幅(参照图中的符号60)，与后续的剩余的脉冲电压的电压振幅相比相对较小。这实际上等同于马达驱动电压Vm的极性反转时的电压变化率较小。因此，在实施方式2中，也能够抑制在各相线圈绕组的间隙间发生局部放电，能够防止线圈绕组间的相间绝缘破坏的发生。
图13是用于说明基于本发明实施方式2的电动机驱动装置100A中的逆变器14的开关控制处理的流程图。按照图13所示的流程图进行的控制处理，通过以每规定周期执行控制装置30A预先存储的程序来实现。
参照图13，作为转换器用PWM信号变换部54A发挥作用的控制装置30A，当从作为逆变器用PWM信号变换部42发挥作用的控制装置30A取得各相线圈绕组的电压指令Vu*、Vv*、Vw*时(步骤S01)，判断上述的电压指令Vu*、Vv*、Vw*是否为预先设定的规定的阈值Vth1以上(步骤S02)。另外，与实施方式1相同，基于图5所示的马达驱动电压Vm和交流马达M1的各相线圈绕组的绝缘寿命之间的关系，将规定的阈值Vth1设定为大于在各相线圈绕组间的间隙中发生微小放电时的马达驱动电压Vm。
在电压指令Vu*、Vv*、Vw*小于规定的阈值Vth1的情况下(步骤S02中为否的情况)，作为转换器用PWM信号变换部54A发挥作用的控制装置30A，对构成升降压转换器12的开关元件Q1、Q2执行通常的电压变换控制，从而生成用于导通/断开开关元件Q1、Q2的开关控制信号S1、S2(步骤S042)。在该情况下，在图10所示的电动机驱动装置100A中，开关元件Qb维持断开状态。
与此相对，在电压指令Vu*、Vv*、Vw*为规定的阈值Vth1以上的情况下(在步骤S02中为是的情况)，作为转换器用PWM信号变换部54A发挥作用的控制装置30A生成开关控制信号S1、S2、Sb，以使马达驱动电压Vm的极性反转时的第一脉冲电压的电压振幅相对较小(步骤S032)。具体而言，控制装置30A通过导通/断开开关元件Qb，从而将电压振幅设定为在马达驱动电压Vm的极性反转时的第一脉冲电压和剩余的脉冲电压之间可变。其结果，通过防止发生局部放电，能够防止线圈绕组间的相间绝缘破坏的发生。
[实施方式3]
图14是对按照本发明实施方式3的电动机驱动装置100B的构成进行说明的简要框图。
参照图14，按照实施方式3的电动机驱动装置100B，与图1所示的电动机驱动装置100相比，不同点在于，还具有与逆变器14并联地连接到交流马达M1的逆变器31。电动机驱动装置100B的其他部分的构成与图1所示的电动机驱动装置100相同，因此不重复进行详细的说明。
关于逆变器31，虽然省略了图示，但是具有与逆变器14同样的构成。即，逆变器31由在电源线7和接地线5之间并联设置的U相臂、V相臂及W相臂构成。各相臂由串联连接的开关元件构成。而且，各相臂的中间点与交流马达M1的各相线圈绕组20U、20V、20W的各相端连接。
逆变器31当从平滑电容器C2收到直流电压VH时，通过响应于来自控制装置30B的开关控制信号S13～S18的、开关元件Q3～Q8(未图示)的开关动作，从直流电压VH生成脉冲电压。然后，将所生成的脉冲电压施加于交流马达M1的各相线圈绕组。
由此，在交流马达M1的各相线圈绕组分别施加从逆变器14供给的马达驱动电压Vm以及来自逆变器31的脉冲电压。
图15是通过按照实施方式3的逆变器14、31的开关动作施加于交流马达M1的各相线圈绕组的电压的输出波形图。
参照图15，在各相线圈绕组施加来自逆变器14的马达驱动电压Vm。与前面的实施方式1相同，马达驱动电压Vm是每半周期极性发生反转的双极性脉冲电压。在本实施方式3中，在该马达驱动电压Vm的极性反转时经过零电位的期间，还从逆变器31施加脉冲电压(参照图中的符号62)。
即，逆变器31控制开关动作，以使在马达驱动电压Vm的每半周期产生脉冲电压。该脉冲电压的电压振幅被设定为小于构成马达驱动电压Vm的脉冲电压的电压振幅的值。
于是，通过使马达驱动电压Vm和脉冲电压重合，施加于各相线圈绕组的交流电压综合成为极性反转时的电压上升缓慢的波形。其结果，能够减小马达驱动电压Vm的极性反转时的电压变化率，因此在实施方式3中，能够抑制在各相线圈绕组的间隙之间发生局部放电，能够防止线圈绕组间的相间绝缘破坏的发生。
图16是用于说明基于本发明实施方式3的电动机驱动装置100B中的逆变器31的开关控制处理的流程图。按照图16所示的流程图进行的控制处理，通过以每规定周期执行控制装置30B预先存储的程序来实现。
参照图16，作为逆变器用PWM信号变换部42发挥作用的控制装置30B，当从作为马达控制用相电压运算部40发挥作用的控制装置30B取得各相线圈绕组的电压指令Vu*、Vv*、Vw*时(步骤S01)，判断上述的电压指令Vu*、Vv*、Vw*是否为预先设定的规定的阈值Vth1以上(步骤S02)。另外，与实施方式1相同，基于图5所示的马达驱动电压Vm和交流马达M1的各相线圈绕组的绝缘寿命之间的关系，将规定的阈值Vth1设定为大于在各相线圈绕组间的间隙中发生微小放电时的马达驱动电压Vm。
在电压指令Vu*、Vv*、Vw*小于规定的阈值Vth1的情况下(在步骤S02中为否的情况)，作为逆变器用PWM信号变换部42发挥作用的控制装置30B停止逆变器31的运转(步骤S043)。具体而言，逆变器用PWM信号变换部42生成开关控制信号S13～S18，以使构成逆变器31的开关元件Q3～Q8的每一个停止开关动作(全部断开)。
与此相对，在电压指令Vu*、Vv*、Vw*为规定的阈值Vth1以上的情况下(在步骤S02中为是的情况)，作为逆变器用PWM信号变换部42发挥作用的控制装置30B生成开关控制信号S13～S18并输出给逆变器31，以使在马达驱动电压Vm的极性反转时经过零电位的期间，从逆变器31产生脉冲电压(步骤S033)。
另外，与步骤S033、S043的处理并列地进行如下处理，即作为逆变器用PWM信号变换部42发挥作用的控制装置30B基于电压指令Vu*、Vv*、Vw*，生成实际上用于导通/断开逆变器14的各开关元件Q3～Q8的开关控制信号S3～S8。
由此，在交流马达M1的各相线圈绕组施加将马达驱动电压Vm和脉冲电压合成后的交流电压。该交流电压与马达驱动电压Vm相比，极性反转时的电压变化率小，因此能够抑制在线圈绕组的间隙之间发生局部放电。结果，通过防止发生局部放电，能够防止线圈绕组间的相间绝缘破坏的发生。
此次公开的实施方式，在所有方面均为例示，不应认为是限制性说明。本发明的范围不是上述所说明的范围，而如权利要求书所示，包括与权利要求书同等的意义及范围内的所有变更。
产业上的可利用性
本发明能够适用于搭载于混合动力车辆的电源装置。

Claims (16)

1.一种电动机驱动装置，具备：
通过电力用半导体元件的开关动作来产生交流电压的电力变换装置；
具有来自被施加上述电力变换装置的交流电压的线圈绕组(20U、20V、20W)的电动机(M1)；
对上述电力变换装置的开关动作进行控制的控制装置(30)，
上述控制装置(30、30A、30B)对上述电力变换装置的开关动作进行控制，以使在上述交流电压超过规定值时，上述交流电压的极性反转时的电压变化率相对较小。
2.根据权利要求1所述的电动机驱动装置，其中，
上述电力变换装置包括逆变器(14)，该逆变器(14)通过上述电力用半导体元件的开关动作，产生具有规定的电压振幅及规定的脉冲宽度的双极性脉冲电压来作为上述交流电压，
上述控制装置(30)对上述逆变器(14)的开关动作进行控制，以使在上述规定的电压振幅超过上述规定值时，上述双极性脉冲电压的极性反转时的上升时间相对较长。
3.根据权利要求2所述的电动机驱动装置，其中，
上述逆变器(14)包括向各上述电力用半导体元件的控制电极传递驱动控制信号的路径，
上述控制装置(30)在上述规定的电压振幅超过上述规定值时，在上述双极性脉冲的极性反转时将上述路径的延迟阻抗设定为相对较高。
4.根据权利要求1所述的电动机驱动装置，其中，
上述电力变换装置包括逆变器(14)，该逆变器(14)通过上述电力用半导体元件的开关动作，产生具有规定的电压振幅及规定的脉冲宽度的双极性脉冲电压来作为上述交流电压，
上述控制装置(30)对上述逆变器(14)的开关动作进行控制，以使在上述规定的电压振幅超过上述规定值时，上述双极性脉冲的上升时间相对较长。
5.根据权利要求4所述的电动机驱动装置，其中，
上述逆变器(14)包括向各上述电力用半导体元件的控制电极传递驱动控制信号的路径，
上述控制装置(30)在上述规定的电压振幅超过上述规定值时，将上述路径的延迟阻抗设定为相对较高。
6.根据权利要求1所述的电动机驱动装置，其中，
上述电力变换装置包括逆变器(14)和直流电源，
该逆变器(14)通过上述电力用半导体元件的开关动作，产生具有规定的电压振幅及规定的脉冲宽度的双极性脉冲电压来作为上述交流电压，
该直流电源构成为通过上述电力用半导体元件的开关动作而能够可变地控制对上述逆变器(14)的输入电压，并且，
上述控制装置(30A)对上述直流电源的开关动作进行控制，以使在上述交流电压超过上述规定值时，上述交流电压极性反转时的上述输入电压相对较低。
7.根据权利要求6所述的电动机驱动装置，其中，
上述直流电源包括转换器(12)和旁路用开关元件(Qb)，
该转换器(12)通过上述电力用半导体元件的开关动作对来自蓄电机构(B)的直流电压进行电压变换，
该旁路用开关元件(Qb)用于在上述蓄电机构(B)与上述逆变器(14)之间形成电流路径，以对上述转换器进行旁路，并且，
上述控制装置(30A)在上述交流电压超过上述规定值时，在上述交流电压的极性反转时使上述旁路用开关元件(Qb)导通。
8.根据权利要求1所述的电动机驱动装置，其中，
上述电力变换装置还具备逆变器(14)和脉冲发生装置(31)，
该逆变器(14)通过上述电力用半导体元件的开关动作，产生具有规定的电压振幅及规定的脉冲宽度的双极性脉冲电压来作为上述交流电压，
该脉冲发生装置(31)构成为，与上述逆变器(14)并联地连接到上述线圈绕组，并且通过上述电力用半导体元件的开关动作而能够向上述线圈绕组施加脉冲，并且
上述控制装置(30B)在上述交流电压超过上述规定值时，对上述脉冲发生装置(31)进行控制，以使在上述交流电压的极性反转时，在上述交流电压为零电位时，向上述线圈绕组施加具有与上述交流电压相比相对较小的电压振幅的脉冲。
9.一种电动机驱动装置的控制方法，该电动机驱动装置具备通过电力用半导体元件的开关动作而产生交流电压的电力变换装置、和具有被施加来自电力变换装置的交流电压的线圈绕组的电动机(M1)，该控制方法包括，
取得上述交流电压的步骤，
在上述交流电压超过规定值时，对上述电力变换装置的开关动作进行控制，以使上述交流电压的极性反转时的电压变化率相对较小的步骤。
10.根据权利要求9所述的电动机驱动装置的控制方法，其中，
上述电力变换装置包括逆变器(14)，该逆变器(14)通过上述电力用半导体元件的开关动作，产生具有规定的电压振幅及规定的脉冲宽度的双极性脉冲电压来作为上述交流电压，
对上述电力变换装置的开关动作进行控制的步骤中，在上述规定的电压振幅超过上述规定值时，对上述逆变器(14)的开关动作进行控制，以使上述双极性脉冲电压的极性反转时的上升时间相对较长。
11.根据权利要求10所述的电动机驱动装置的控制方法，其中，
上述逆变器(14)包括向各上述电力用半导体元件的控制电极传递驱动控制信号的路径，
对上述逆变器(14)的开关动作进行控制的步骤中，在上述规定的电压振幅超过上述规定值时，在上述双极性脉冲的极性反转时将上述路径的延迟阻抗设定为相对较高。
12.根据权利要求9所述的电动机驱动装置的控制方法，其中，
上述电力变换装置包括逆变器(14)，该逆变器(14)通过上述电力用半导体元件的开关动作，产生具有规定的电压振幅及规定的脉冲宽度的双极性脉冲电压来作为上述交流电压，并且，
对上述电力变换装置的开关动作进行控制的步骤中，在上述规定的电压振幅超过上述规定值时，对上述逆变器(14)的开关动作进行控制，以使上述双极性脉冲电压的上升时间相对较长。
13.根据权利要求12所述的电动机驱动装置的控制方法，其中，
上述逆变器(14)包括向各上述电力用半导体元件的控制电极传递驱动控制信号的路径，
对上述逆变器(14)的开关动作进行控制的步骤中，在上述规定的电压振幅超过上述规定值时，将上述路径的延迟阻抗设定为相对较高。
14.根据权利要求9所述的电动机驱动装置的控制方法，其中，
上述电力变换装置包括逆变器(14)和直流电源，
该逆变器(14)通过上述电力用半导体元件的开关动作，产生具有规定的电压振幅及规定的脉冲宽度的双极性脉冲电压来作为上述交流电压，
该直流电源构成为通过上述电力用半导体元件的开关动作能够可变地控制对上述逆变器(14)的输入电压，
对上述电力变换装置的开关动作进行控制的步骤中，在上述交流电压超过上述规定值时，对上述直流电源的开关动作进行控制，以使上述交流电压的极性反转时的输入电压相对较低。
15.根据权利要求14所述的电动机驱动装置的控制方法，其中，
上述直流电源包括转换器(12)和旁路用开关元件(Qb)，
该转换器(12)通过上述电力用半导体元件的开关动作对来自上述蓄电机构(B)的直流电压进行电压变换，
该旁路用开关元件(Qb)用于在上述蓄电机构(B)与上述逆变器(14)之间形成电流路径，以对上述转换器(12)进行旁路，并且
对上述直流电源的开关动作进行控制的步骤中，在上述交流电压超过上述规定值时，在上述交流电压的极性反转时使上述旁路用开关元件(Qb)导通。
16.根据权利要求9所述的电动机驱动装置的控制方法，其中，
上述电力变换装置还具备逆变器(14)和脉冲发生装置(31)，
该逆变器(14)通过上述电力用半导体元件的开关动作，产生具有规定的电压振幅及规定的脉冲宽度的双极性脉冲电压来作为上述交流电压，
该脉冲发生装置(31)构成为，与上述逆变器(14)并联地连接到上述线圈绕组，并且通过上述电力用半导体元件的开关动作能够对上述线圈绕组施加脉冲，并且
对上述电力变换装置的开关动作进行控制的步骤中，在上述交流电压超过上述规定值时，对上述脉冲发生装置(31)进行控制，以使在上述交流电压的极性反转时，在上述交流电压为零电位时，向上述线圈绕组施加具有与上述交流电压相比相对较小的电压振幅的脉冲。
CN2009801053624A 2008-03-10 2009-03-06 电动机驱动装置及其控制方法 Active CN101953064B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008-060071 2008-03-10
JP2008060071A JP4450082B2 (ja) 2008-03-10 2008-03-10 電動機駆動装置およびその制御方法
PCT/JP2009/054268 WO2009113452A1 (ja) 2008-03-10 2009-03-06 電動機駆動装置およびその制御方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101953064A true CN101953064A (zh) 2011-01-19
CN101953064B CN101953064B (zh) 2013-04-24

Family

ID=41065121

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2009801053624A Active CN101953064B (zh) 2008-03-10 2009-03-06 电动机驱动装置及其控制方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US8350516B2 (zh)
JP (1) JP4450082B2 (zh)
KR (1) KR20100108460A (zh)
CN (1) CN101953064B (zh)
DE (1) DE112009000549T5 (zh)
WO (1) WO2009113452A1 (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102723854A (zh) * 2011-03-28 2012-10-10 株式会社电装 用于开关元件的驱动电路
CN104641244A (zh) * 2012-08-30 2015-05-20 雷诺股份公司 用于检测和测量绝缘故障的装置
CN107222099A (zh) * 2016-03-22 2017-09-29 福特全球技术公司 具有降低的旁路二极管导通的可变电压转换***
CN107223307A (zh) * 2015-02-05 2017-09-29 奥的斯电梯公司 具有可忽略的共模电压的六相电动机器的驱动和控制
CN109104083A (zh) * 2017-06-21 2018-12-28 通用汽车环球科技运作有限责任公司 使用dc-dc转换器的电动驱动***增强
CN109164384A (zh) * 2018-06-28 2019-01-08 联合汽车电子有限公司 电机定子绝缘老化试验装置及试验方法
TWI668954B (zh) * 2018-08-20 2019-08-11 聯華聚能科技股份有限公司 Motor controller
CN112838794A (zh) * 2021-01-29 2021-05-25 中颖电子股份有限公司 一种无位置传感器的直流无刷电动机的驱动方法

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110045426A (ko) * 2009-10-27 2011-05-04 현대자동차주식회사 Ｄｃ/ｄｃ 컨버터 고장시 차량 운전 유지를 위한 비상 동작 장치 및 방법
EP2597771B1 (en) * 2010-07-23 2018-06-27 Mitsubishi Electric Corporation Control apparatus and control method for an ac rotary machine
CA2806317C (en) * 2010-07-27 2015-08-11 Mitsubishi Electric Corporation Control apparatus for ac rotating machine
US9178449B2 (en) 2011-01-11 2015-11-03 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Motor drive system control apparatus
JP5552443B2 (ja) * 2011-01-12 2014-07-16 トヨタ自動車株式会社 駆動装置
JP6107239B2 (ja) * 2013-03-06 2017-04-05 アイシン精機株式会社 同期整流器制御装置
JP6052028B2 (ja) * 2013-04-03 2016-12-27 株式会社デンソー モータ制御装置
WO2015068533A1 (ja) * 2013-11-07 2015-05-14 日立オートモティブシステムズ株式会社 電力変換装置
TWI549418B (zh) * 2015-03-31 2016-09-11 寧茂企業股份有限公司 交流馬達驅動系統及驅動方法
KR101875996B1 (ko) * 2015-06-17 2018-07-06 현대자동차주식회사 친환경 차량용 양방향 컨버터 제어 장치 및 방법
JP6439725B2 (ja) * 2016-03-17 2018-12-19 株式会社デンソー 磁気回路部品の温度調整装置
EP3470858B1 (en) 2017-10-16 2022-10-05 Hamilton Sundstrand Corporation Motor drive assembly
CN114097172A (zh) 2019-06-10 2022-02-25 米沃奇电动工具公司 使用可选择性连接的电阻的马达制动
US11196379B2 (en) 2020-03-09 2021-12-07 Infineon Technologies Austria Ag System for detection and algorithmic avoidance of isolation failures in electric motors
WO2023202848A1 (en) * 2022-04-21 2023-10-26 Ams-Osram International Gmbh Spinning electromotive assembly and method of operating a spinning electromotive assembly

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10127064A (ja) 1996-10-16 1998-05-15 Hitachi Ltd 電力変換装置
US6035265A (en) * 1997-10-08 2000-03-07 Reliance Electric Industrial Company System to provide low cost excitation to stator winding to generate impedance spectrum for use in stator diagnostics
US6196208B1 (en) * 1998-10-30 2001-03-06 Autotronic Controls Corporation Digital ignition
KR100433799B1 (ko) * 1998-12-03 2004-06-04 가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼 전압구동형 스위칭 소자의 게이트 구동회로
JP3768024B2 (ja) * 1999-03-09 2006-04-19 株式会社日立産機システム 電力変換装置
EP1214519B1 (en) * 1999-09-15 2006-03-22 Knite, Inc. Long-life traveling spark ignitor and associated firing circuitry
JP4557616B2 (ja) * 2004-07-02 2010-10-06 株式会社日立産機システム 電力変換装置
JP4044861B2 (ja) * 2003-04-03 2008-02-06 三菱電機株式会社 電力変換装置およびその電力変換装置を備える電力変換システム装置
JP4053501B2 (ja) * 2004-01-13 2008-02-27 ファナック株式会社 モータ駆動装置
CN101228447A (zh) * 2005-08-29 2008-07-23 丰田自动车株式会社 绝缘电阻降低检测器和绝缘电阻降低检测器的故障自我诊断方法
JP4668813B2 (ja) * 2006-03-06 2011-04-13 三菱電機株式会社 部分放電計測装置
JP4747933B2 (ja) 2006-04-26 2011-08-17 トヨタ自動車株式会社 電源装置およびこれを備える車両
JP4462243B2 (ja) * 2006-07-10 2010-05-12 トヨタ自動車株式会社 負荷駆動装置およびそれを備える車両
JP4628321B2 (ja) * 2006-07-12 2011-02-09 トヨタ自動車株式会社 電動機駆動システムの制御装置および制御方法
JP4762929B2 (ja) * 2007-02-14 2011-08-31 トヨタ自動車株式会社 半導体電力変換装置
US7639021B2 (en) * 2007-05-11 2009-12-29 Temic Automotive Of North America, Inc. Circuit and method for detecting a dielectric breakdown fault
JP5106924B2 (ja) * 2007-06-04 2012-12-26 株式会社日本自動車部品総合研究所 電力変換回路の駆動装置及び電力変換システム
JP4380771B2 (ja) * 2008-01-31 2009-12-09 トヨタ自動車株式会社 駆動システムおよびその制御方法並びに車両

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102723854B (zh) * 2011-03-28 2016-10-19 株式会社电装 用于开关元件的驱动电路
CN102723854A (zh) * 2011-03-28 2012-10-10 株式会社电装 用于开关元件的驱动电路
CN104641244A (zh) * 2012-08-30 2015-05-20 雷诺股份公司 用于检测和测量绝缘故障的装置
US10773922B2 (en) 2015-02-05 2020-09-15 Otis Elevator Company Drive and control for six-phase electrical machines with negligible common-mode voltage
CN107223307A (zh) * 2015-02-05 2017-09-29 奥的斯电梯公司 具有可忽略的共模电压的六相电动机器的驱动和控制
CN107223307B (zh) * 2015-02-05 2020-12-08 奥的斯电梯公司 具有可忽略的共模电压的六相电动机器的驱动和控制
CN107222099A (zh) * 2016-03-22 2017-09-29 福特全球技术公司 具有降低的旁路二极管导通的可变电压转换***
CN107222099B (zh) * 2016-03-22 2021-07-16 福特全球技术公司 具有降低的旁路二极管导通的可变电压转换***
CN109104083B (zh) * 2017-06-21 2020-08-11 通用汽车环球科技运作有限责任公司 使用dc-dc转换器的电动驱动***增强
CN109104083A (zh) * 2017-06-21 2018-12-28 通用汽车环球科技运作有限责任公司 使用dc-dc转换器的电动驱动***增强
CN109164384A (zh) * 2018-06-28 2019-01-08 联合汽车电子有限公司 电机定子绝缘老化试验装置及试验方法
CN109164384B (zh) * 2018-06-28 2021-04-09 联合汽车电子有限公司 电机定子绝缘老化试验装置及试验方法
TWI668954B (zh) * 2018-08-20 2019-08-11 聯華聚能科技股份有限公司 Motor controller
CN112838794A (zh) * 2021-01-29 2021-05-25 中颖电子股份有限公司 一种无位置传感器的直流无刷电动机的驱动方法
CN112838794B (zh) * 2021-01-29 2023-02-03 中颖电子股份有限公司 一种无位置传感器的直流无刷电动机的驱动方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2009219241A (ja) 2009-09-24
WO2009113452A1 (ja) 2009-09-17
DE112009000549T5 (de) 2011-01-27
US20100295494A1 (en) 2010-11-25
JP4450082B2 (ja) 2010-04-14
KR20100108460A (ko) 2010-10-06
US8350516B2 (en) 2013-01-08
CN101953064B (zh) 2013-04-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101953064B (zh) 电动机驱动装置及其控制方法
US8536818B2 (en) Control of a traction power inverter module in a vehicle having an electric traction motor
EP1649590B1 (en) Load driver capable of suppressing overcurrent
CN108482142B (zh) 用于降低具有多个三相电驱动装置的电气化车辆动力传动***中的噪声的***和方法
JP6777287B2 (ja) 電気車両の駆動システム及び電気車両の駆動方法
CN108306488B (zh) 获得较低的最小升压比的可变电压转换器
CN106104998A (zh) 逆变器控制装置
CN102602299A (zh) 电动车辆用电源装置
CN105610379A (zh) 用于车辆的电动机***及调整电动机的线圈绕组数的方法
EP1653602A2 (en) Motor drive system and process
US20220324340A1 (en) Vehicle electrical system
US11942875B2 (en) Drive system
CN108482102B (zh) 混合动力驱动***
CN104885350A (zh) 转换器装置
CN103563233A (zh) 用于控制多相电机的方法
CN108306487B (zh) 车辆中的可变电压转换器控制
CN110626183A (zh) 隔离双总线混合动力车辆动力传动***
EP4331894A1 (en) Powertrain, control method, and hybrid electric vehicle
KR102246884B1 (ko) 전력 변환 회로
US11303146B2 (en) Charging device
Nugroho et al. Regenerative Braking with Duty Cycle Settings for Brushless DC Motor
US11632070B2 (en) Drive system
WO2019244212A1 (ja) 可変速モータ装置
CN114407693B (zh) 一种转换器的控制方法、控制器和存储介质
JP2023168305A (ja) 複数のエネルギー貯蔵手段を有する電気駆動システムを動作させるための方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20220909

Address after: Aichi Prefecture, Japan

Patentee after: DENSO Corp.

Address before: Aichi Prefecture, Japan

Patentee before: Toyota Motor Corp.

TR01 Transfer of patent right