CN114977968A - 电力转换*** - Google Patents

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Abstract

本公开涉及电力转换***。电力转换***具备转换器、电流传感器以及马达ECU。转换器被构成为通过以设定的载波频率工作而使电压升压。电流传感器检测在转换器流动的电流。马达ECU执行用于保护转换器的控制。另外，马达ECU根据转换器升压前后的电压比和载波频率中的至少一者以及电流传感器的检测值，推定转换器的温度上升量，在温度上升量的积分值达到阈值的情况下，执行用于抑制在转换器流动的电流的控制。

Description

电力转换***
技术领域
本公开涉及电力转换***，特别是涉及具备转换器的电力转换***。
背景技术
日本特开2011-049032公开一种能够保护转换器的控制***。该控制***具备电池、升降压转换器电路、电流传感器以及控制部。电流传感器检测在升降压转换器电路流动的电流。控制部将电流传感器的检测值的平方积分值与用于保护升降压转换器电路的阈值进行比较。在上述积分值为阈值以下时，控制部继续电池升温控制。另一方面，在上述积分值比阈值大时，控制部停止电池升温控制，保护升降压转换器电路免于过热。
发明内容
在转换器流动的电流除了直流成分之外还包括纹波成分。另外，即使直流成分的大小相同，随着纹波成分变大，转换器的温度上升量也变得更大。在此，电流传感器根据其检测精度，大多不能准确地检测纹波成分。因此，在以转换器的过热保护为目的根据该电流传感器的检测值推定转换器的温度上升量的情况下，也考虑在假设为相对于电流传感器的检测值而纹波成分始终最大的条件下推定转换器的温度上升量。然而，若基于这样推定出的温度上升量执行转换器的过热保护，则转换器的保护变得过度。在日本特开2011-049032中，没有对这样的问题特别地进行研究。
本公开在具备转换器的电力转换***中，根据检测在转换器流动的电流的电流传感器的检测值，恰当地保护转换器免于过热。
本公开的一方式的电力转换***具备转换器、电流传感器以及控制装置。转换器构成为通过以设定的载波频率工作而使电压升压。电流传感器检测在转换器流动的电流。控制装置执行用于保护转换器的控制。控制装置根据转换器升压前后的电压比和载波频率中的至少一者及电流传感器的检测值，推定转换器的温度上升量，在温度上升量的积分值达到阈值的情况下，控制装置执行用于抑制在转换器流动的电流的控制。
在上述结构中，不仅基于电流传感器的检测值，还基于影响纹波成分的转换器的电压比和载波频率中的至少一者来推定转换器的温度上升量。像这样，由于考虑转换器的电压比和载波频率中的至少一者，因此在假设为纹波成分最大的条件下也可以不执行转换器的过热保护。其结果，能够恰当地保护转换器免于过热。
在上述方式中，电力转换***也可以还包括存储部，该存储部存储电流传感器的检测值、电压比和载波频率中的至少一者以及温度上升量的预先确定的关系。控制装置可以使用电压比和载波频率中的至少一者及预先确定的关系，根据电流传感器的检测值，推定温度上升量。
在上述结构中，基于预先准备的上述关系推定转换器的温度上升量。其结果，能够简化电力转换***的结构，同时恰当地保护转换器免于过热。
在上述方式中，也可以在积分值达到阈值的情况下，与积分值即将达到阈值之前相比，控制装置提高载波频率。
在上述结构中，由于转换器的载波频率变得更高，因此在转换器流动的电流的纹波振幅降低。其结果，转换器的温度上升量降低，因此能够保护转换器免于过热。
在上述方式中，转换器也可以电连接在蓄电装置与负载装置之间。控制装置也可以控制负载装置，以将向蓄电装置输入、输出的电力分别限制为蓄电装置的充电电力上限值和放电电力上限值。另外，也可以在积分值达到阈值的情况下，与积分值即将达到阈值之前相比，控制装置减小充电电力上限值和放电电力上限值。
由此，抑制在转换器流动的电流，因此转换器的温度上升量被降低。其结果，能够保护转换器免于过热。
根据本公开的一技术方案，在具备转换器的电力转换***中，能够根据检测在转换器流动的电流的电流传感器的检测值，恰当地保护转换器免于过热。
附图说明
下面将参考附图描述本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义，在附图中，相同的附图标记显示相同的元件，并且其中：
图1是表示应用了本实施方式的电力转换***的车辆的整体结构的图。
图2是表示在电抗器流动的电流的纹波振幅与升压比的关系的图。
图3是表示在电抗器流动的电流的纹波振幅与转换器的载波频率的关系的图。
图4是表示与升压比和载波频率相应的转换器的温度TC的时间上的推移的图。
图5是示出表示在电抗器流动的电流的检测值与阈值达到时间的关系的映射的图。
图6是示出表示在电抗器流动的电流的检测值与转换器的温度上升量的关系的表的图。
图7是马达ECU的功能框图。
图8是表示由马达ECU执行的处理的一例的图。
图9是用于说明在本实施方式中执行转换器电流抑制控制的时刻的图。
图10是实施方式的变形例中的马达ECU的功能框图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本实施方式。需要说明的是，对图中的相同或者相当部分标注相同的附图标记，不重复进行其说明。在以下的实施方式中，对作为电力转换***的应用例而示出的车辆的结构进行说明，但本公开的电力转换***并不限定于车辆用。
图1是表示应用了本实施方式的电力转换***的车辆的整体结构的图。在本实施方式中，以车辆10是电动汽车的情况为例进行说明，但车辆10也可以是还搭载有内燃机的混合动力车辆或者还搭载有燃料电池的燃料电池车。
车辆10具备电池组1、PCU(Power Control Unit：功率控制单元)2、MG(MotorGenerator：电动发电机)3以及车辆ECU(Electronic Control Unit：电子控制单元)50。
电池组1包括电池11、电压传感器12、电流传感器13、温度传感器14、SMR(SystemMain Relay:***主继电器)15以及电池ECU16。
电池11是构成为能够充放电的蓄电装置。电池11例如是锂离子电池、镍氢电池或者铅蓄电池等二次电池。也可以代替电池11，而使用由双电层电容器等蓄电元件构成的蓄电装置。电池11将用于产生车辆10的车轮(未图示)的驱动力的电力向PCU2供给。另外，电池11构成为能够蓄积由MG3(后述)发电的电力。
电压传感器12检测电池11的电压Vb。电流传感器13检测向电池11输入、输出的电流Ib。温度传感器14检测电池11的温度Tb。各传感器将其检测值向电池ECU16输出。
SMR15设于电池11与转换器21(后述)之间。SMR15按照来自电池ECU16的指令开闭。
电池ECU16包括CPU(Central Processing Unit:中央处理单元)等处理器和ROM(Read Only Memory：只读存储器)及RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)等存储器(均未图示)。
电池ECU16基于从各传感器接收的信号以及存储于存储器的程序和映射等来监视电池11的状态、或控制SMR15。作为一例，电池ECU16基于电池11的电流Ib、电压Vb及温度Tb以及存储于该存储器的程序和映射等，计算电池11的SOC(State of Charge：充电状态)。电池ECU16向车辆ECU50(后述)传递计算出的SOC。
PCU2包括正极线PL1、负极线NL、电容器C1、转换器21、正极线PL2、电容器C0、电压传感器22、24、逆变器23以及马达ECU4。
正极线PL1将电池11的正极与转换器21(后述)的高电位端电连接。负极线NL将电池11的负极与转换器21的低电位端电连接。电压VL是正极线PL1与负极线NL之间的电压。
电容器C1连接在正极线PL1与负极线NL之间。电容器C1使正极线PL1与负极线NL之间的电压平滑化。
电压传感器24检测作为电容器C1的两端的电压的电压VL，将其检测值向马达ECU4输出。
转换器21是升压斩波电路，包括电抗器L1、电流传感器210、开关元件Q1、Q2以及二极管D1、D2。
电抗器L1电连接在电池11的正极与开关元件Q1和开关元件Q2的中间点(连接节点)之间。
电流传感器210检测在电抗器L1流动的电流IL，将其检测值向马达ECU4输出。电流传感器210无法准确地检测电流IL的纹波成分。在本实施方式中，电流传感器210将与电流IL的纹波成分的最大的峰值和最小的峰值的平均相当的值作为检测值输出。
开关元件Q1、Q2串联连接在正极线PL2与负极线NL之间。开关元件Q1、Q2分别按照来自马达ECU4的驱动信号S1、S2进行切换动作(接通/断开动作)。开关元件Q1、Q2例如是IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor：绝缘栅双极型晶体管)或者MOSFET(MetalOxide Semiconductor Field Effect Transistor：金属氧化物半导体场效应晶体管)等。
二极管D1、D2分别与开关元件Q1、Q2反向并联连接。
转换器21由马达ECU4(后述)控制，以使开关元件Q1、Q2进行切换动作。转换器21构成为通过以所设定的载波频率工作，对电压VL进行升压，并输出升压后的电压VH。
在转换器21中，电压VH与电压VL的电压比(VL/VH)(即，升压前后的电压比)由开关元件Q1、Q2相对于转换器21的切换周期(载波周期)的导通期间比(占空比)控制。以下，将电压比(VL/VH)称为“升压比”。关于转换器21的控制的详细情况，将在之后说明。
正极线PL2将转换器21的高电位端与逆变器23(后述)的高电位端电连接。负极线NL将转换器21的低电位端与逆变器23的低电位端电连接。
电容器C0连接于正极线PL2与负极线NL之间，使它们之间的电压平滑化。
电压传感器22检测作为电容器C0的两端的电压的电压VH，将其检测值向马达ECU4输出。
逆变器23包括U相臂231、V相臂232以及W相臂233。U相臂231包括开关元件Q3、Q4和分别与开关元件Q3、Q4反向并联连接的二极管D3、D4。V相臂232包括开关元件Q5、Q6和分别与开关元件Q5、Q6反向并联连接的二极管D5、D6。W相臂233包括开关元件Q7、Q8和分别与开关元件Q7、Q8反向并联连接的二极管D7、D8。
开关元件Q3～Q8分别按照来自马达ECU4的驱动信号S3～S8进行切换动作。
逆变器23通过开关元件Q3～Q8进行切换动作，而将从转换器21输出的直流电力转换为交流电力，将转换后的交流电力向MG3输出。另一方面，在车辆10的再生制动时，逆变器23将由MG3发电的交流电力转换为直流电力，将该直流电力向转换器21输出。输出到转换器21的直流电力在按照转换器21的升压比(VL/VH)降压之后，蓄积于电池11。
MG3作为负载装置的一例而示出，是3相的永磁体型同步电动机。在MG3中，U相、V相以及W相这3个线圈的一端与中性点连接。U相、V相以及W相的线圈的另一端分别与U相臂231、V相臂232、W相臂233的中间点连接。MG3的输出转矩经由动力传递齿轮向驱动轮(均未图示)传递，从而车辆10行驶。另外，MG3在车辆10的再生制动时通过驱动轮的转动力发电。
马达ECU4与电池ECU16同样，包括CPU等处理器(未图示)和由ROM和RAM等构成的存储器5。马达ECU4构成为能够与车辆ECU50(后述)进行通信，相互交换各种各样的数据和信号。
马达ECU4基于从各传感器接收的信号以及存储于存储器5的程序和映射等，对转换器21和逆变器23进行脉冲宽度调制(PWM：Pulse Width Modulation)控制。马达ECU4例如设定转换器21的PWM控制的载波频率、或者控制由转换器21升压后的电压VH。
车辆ECU50是基于从车辆10的各种传感器输出的信号等来控制车辆10整体的上位ECU。车辆ECU50例如基于从电池ECU16传递的电池11的SOC，控制电池11的充电电力上限值Win和放电电力上限值Wout。车辆ECU50控制MG3的转矩，以使电池11的输入输出电力(充电电力和放电电力)分别被限制为充电电力上限值Win和放电电力上限值Wout。
在转换器21流动的电流除了直流成分之外，还包含纹波成分。纹波成分起因于开关元件Q1、Q2的切换动作而产生。即使在转换器21流动的电流的直流成分的大小相同，随着纹波成分变大，转换器21的温度上升量也变得更大。在此，电流传感器210无法准确地检测纹波成分。因此，在以转换器21的过热保护为目的而根据电流传感器210的检测值推定转换器21的温度上升量的情况下，也考虑在假设相对于电流传感器210的检测值而纹波成分始终最大的条件下推定转换器21的温度上升量。然而，若基于这样推定的温度上升量执行转换器21的过热保护控制，则转换器21的保护变得过度。
关于上述这样的问题，发明人等着眼于在转换器21流动的电流的纹波成分的振幅(以下，也称为“纹波振幅”)根据转换器21的升压比(VL/VH)和转换器21的PWM控制的载波频率而变化。
因此，本实施方式的马达ECU4根据转换器21的升压比(VL/VH)和转换器21的载波频率以及在转换器21流动的电流的检测值来推定转换器21的温度上升量。由此，在假设为相对于电流传感器210的检测值而纹波成分始终最大的条件下不需要过度估算温度上升量。然后，当如上所述推定出的温度上升量的积分值达到阈值时，执行用于抑制在转换器21流动的电流的控制。以下，也将该控制称为“转换器电流抑制控制”。关于转换器电流抑制控制的具体例将在以后叙述。
以下，进一步详细地说明本实施方式的马达ECU4的控制。另外，在以下的说明中，使用电流IL作为在转换器21流动的电流的一例。
已知电流IL的纹波振幅ILpp(峰-峰值)如下述的式(1)所示，是转换器21的电压VL和电压VH与转换器21的载波频率fc的函数。
ILpp＝(VL/L)×(1/fc)×(VH-VL)/VH…(1)
上述式(1)对升压比(VL/VH＝k)如以下这样进行变形。
ILpp＝-(1/L)×(1/fc)×{(k-1/2)2-1/4}×VH (2)
因而，如图2的线300所示，在升压比(VL/VH＝k)为0.5的情况下，纹波振幅ILpp关于升压比(VL/VH)成为极大。另外，在转换器21中，升压后的电压VH为升压前的电压VL以上(VL≤VH)，因此关于升压比VL/VH(＝k)，0<k≤1成立。在该升压比为1的情况下，纹波振幅ILpp为极小(值0)。
另外，根据式(1)、(2)可知，纹波振幅ILpp随着载波频率fc变大而变小。在此，在载波频率fc被设定在下限fcmin到上限fcmax之间的情况下，如图3的线305所示，在载波频率fc为下限fcmin时，纹波振幅ILpp关于载波频率fc成为极大。另一方面，在载波频率fc为上限fcmax时，纹波振幅ILpp关于载波频率fc成为极小。
像这样，在关于升压比(VL/VH)和载波频率fc，升压比(VL/VH)为0.5并且载波频率fc为fcmin的条件下纹波振幅ILpp成为极大。以下，也将该条件记载为“纹波振幅极大条件”。
另一方面，在关于升压比(VL/VH)，升压比(VL/VH)为1的条件下纹波振幅ILpp成为极小(即，0)。以下，也将该条件记载为“纹波振幅极小条件”。
转换器21中的温度上升量与电抗器L1中的发热量有关，该发热量与电流IL的平方有关。另外，电流IL由其直流成分和纹波成分构成。因此，即使在电流IL的直流成分相同的情况下，随着表示电流IL的纹波成分的纹波振幅ILpp变大，该发热量变得更多，因此该温度上升量变得更大。像这样，该温度上升量依赖于纹波振幅ILpp。
纹波振幅ILpp如上式(2)所示，是转换器21的升压比(VL/VH)与转换器21的载波频率fc的函数。因此，转换器21中的温度上升量依赖于转换器21的升压比(VL/VH)和转换器21的载波频率fc。
参照图4，对根据转换器21的升压比和转换器21的载波频率，转换器21的温度上升的方式如何变化进行说明。
图4是表示与升压比(VL/VH)和载波频率fc相应的转换器21的温度TC的时间上的推移的图。在图4中，横轴表示从温度TC为初始温度T0的时刻起经过的时间t，纵轴表示转换器21的温度TC。
参照图4，由单点划线表示的线402、410以及420分别表示在假设电流IL为Ia、Ib以及Ic的状态持续的情况下纹波振幅极大条件下的温度TC的时间上的推移。随着纹波振幅ILpp变大，转换器21的温度上升量变得更大，因此在纹波振幅极大条件下，纹波振幅ILpp对转换器21的温度上升量的贡献量变得极大。
另一方面，由实线表示的线405、415以及425分别表示在假设电流IL为Ia、Ib以及Ic的状态持续的情况下纹波振幅极小条件下的温度TC的时间上的推移。随着纹波振幅ILpp变小，转换器21的温度上升量变得更小，因此在纹波振幅极小条件下，纹波振幅ILpp对转换器21的温度上升量的贡献量变得极小。
阈值温度TTH为了保护转换器21免于过热而通过实验等适当预先确定。阈值温度TTH例如基于电抗器L1中的发热量以及构成转换器21的部件的比热和可使用温度来决定。
时间tTH1、tTH2以及tTH3分别是假设电流IL为Ia、Ib以及Ic的状态持续的情况下的纹波振幅极大条件下的、温度TC从预定的初始温度T0达到阈值温度TH为止的时间。以下，也将温度TC从预定的初始温度T0达到阈值温度TH为止的时间称为“阈值达到时间”。阈值达到时间也是从转换器21的初始温度T0起的温度上升量达到ΔTTH的时间。另外，初始温度T0例如被预先确定。
另外，时间tTH1’、tTH2’以及tTH3’分别是假设电流IL为Ia、Ib以及Ic的状态持续的情况下的纹波振幅极小条件下的阈值达到时间。
在转换器21的温度TC达到阈值温度TH时，为了防止因电抗器L1的发热而使转换器21过热，执行转换器电流抑制控制。
作为转换器电流抑制控制的一例，可列举出用于使电池11的充电电力上限值Win和放电电力上限值Wout比即将经过阈值达到时间之前小的控制。例如，在放电电力上限值Wout变得更小的情况下，在为了得到按照转矩指令值的MG3的转矩而从电池11放电的电力为该变得更小的放电电力上限值以上的情况下，马达ECU4控制逆变器23，以使得为了限制来自电池11的放电电力而限制MG3的转矩。由此，向转换器21供给的电力与经过阈值达到时间之前的该电力相比被限制，因此在转换器21流动的电流IL被抑制。其结果，防止转换器21的过热。
在此，如图所示，即使在电流IL的检测值相同的情况下，阈值达到时间也根据升压比(VL/VH)和载波频率fc而不同。例如，关于线402和线405，即使电流IL的检测值是相同的Ia，线405的情况下的升压比(VL/VH)也是纹波振幅ILpp成为极小的1(图2)，线402的情况下的升压比(VL/VH)是纹波振幅ILpp成为极大的0.5(图2)。然后，线405的情况下的载波频率fc比线402的情况下的载波频率fc大(图3)。
因此，线405的情况下的纹波振幅ILpp比线402的情况下的纹波振幅ILpp小。纹波成分越小则转换器21的温度上升量越小，因此线405的情况下的每单位时间的转换器21的温度上升量比线402的情况下的该温度上升量小。因而，线405的情况下的作为阈值达到时间的tTH1’比线402的情况下的作为阈值达到时间的tTH1长。
像这样，阈值达到时间依赖于纹波振幅ILpp(具体而言，升压比和载波频率fc)而不同。另一方面，电流传感器210无法准确地检测电流IL的纹波成分。
在此，在不能准确地检测电流IL的纹波成分的前提下，在始终满足纹波振幅极大条件的假设下估算转换器21的温度上升量，将导致转换器21的过度保护。
例如，在上述条件没有准确地反映实际的纹波振幅ILpp的情况下，转换器电流抑制控制有可能在不必要地早的时刻被执行。具体而言，不必要地早的时刻是指，在实际上转换器21的温度TC没有上升到阈值温度TH因此还不需要执行该控制的情况下该控制被执行的时刻。
作为转换器电流抑制控制，例如在电池11的充电电力上限值Win和放电电力上限值Wout比即将经过阈值达到时间之前小时，在经过阈值达到时间之后，MG3的转矩被限制的情况较多。在该情况下，车辆10的行驶性能降低。因此，执行该控制的时刻优选在保护转换器21免于过热的范围内尽可能晚。
因此，在本实施方式中，与在假设为始终满足纹波振幅极大条件的状况下转换器21被保护的情况不同，在考虑了升压比(VL/VH)和载波频率fc的状况下，执行转换器21的过热保护控制(转换器电流抑制控制)。
参照图5，进一步详细地说明在纹波振幅ILpp极大的情况和纹波振幅ILpp极小的情况下，阈值达到时间如何不同。
图5是示出表示电流IL的检测值与阈值达到时间的关系的映射500、505的图。在图5的上段和下段中，纵轴表示电流IL的检测值，横轴表示图4中的阈值达到时间。映射500、505通过实验等预先确定，预先存储于马达ECU4的存储器5(图1)。
参照图5的上段，映射500表示假设在纹波振幅极大条件下持续得到电流IL的检测值的情况下的阈值达到时间。映射500还表示分别与线402、410以及420(图4)相关联地示出的阈值达到时间tTH1、tTH2以及tTH3。
另一方面，参照图5的下段，映射505表示假设在纹波振幅极小条件下持续得到电流IL的检测值的情况下的阈值达到时间。映射505还表示分别与线405、415以及425(图4)相关联地示出的阈值达到时间tTH1’、tTH2’以及tTH3’。
像这样，映射500、505根据转换器21的升压比(VL/VH)和载波频率fc预先规定电流IL的检测值与阈值达到时间的关系。另外，存储器5还存储有根据升压比(VL/VH)和载波频率fc的其他组合而预先规定了上述关系的其他多个映射(未图示)。
像这样，通过使用基于实验等预先准备的映射，能够简化用于转换器过热保护控制的结构。
马达ECU4选择存储于存储器5的映射500、505以及该其他多个映射中的与转换器21的升压比(VL/VH)和载波频率fc相对应的映射。马达ECU4例如在该升压比(VL/VH)为0.5并且载波频率fc为fcmin的情况下，选择映射500。另外，马达ECU4例如在该升压比(VL/VH)为1并且载波频率fc为fcmax的情况下，选择映射505。
接下来，马达ECU4基于电流IL的检测值和所选择的映射，获取与该检测值相对应的阈值达到时间tTH。例如，在该检测值为IL1并且选择了映射505的情况下，假设持续得到该检测值的情况下的阈值达到时间tTH为tTH1’。根据像这样选择的映射而获取的阈值达到时间tTH如以下说明的那样，用于推定转换器21的温度上升量。
参照图6，说明用于根据所获取的阈值达到时间tTH推定转换器21的温度上升量的方法。
图6是示出表示电流IL的检测值与转换器21的温度上升量ΔTC的关系的表600的图。具体而言，表600存储升压比(VL/VH)是VLa/VHa并且载波频率fc是fca的情况下的该关系。表600预先存储于马达ECU4的存储器5。表600包括列605、列610以及列615。列605表示电流IL的检测值。
列610表示与该检测值相对应的阈值达到时间tTH。该阈值达到时间是假设持续得到该检测值的情况下的阈值达到时间。如参照图5说明的那样，阈值达到时间tTH根据升压比(VL/VH)和载波频率fc而变化，因此是它们的函数。
列610表示升压比(VL/VH)为VLa/VHa并且载波频率fc为fca时的上述情况下的阈值达到时间tTH。例如，在电流IL的检测值为IL1的情况下，假设持续得到该检测值的情况下的阈值达到时间tTH为tTH11。在假设(VLa/VHa)为0.5并且fca为fcmin的情况(纹波振幅极大条件)下，tTH11为tTH1(图4)。另外，在假设(VLa/VHa)为1的情况(纹波振幅极小条件)下，tTH11为tTH1’(图4)。
列615表示按照与电流IL相对应的阈值达到时间tTH的转换器21的温度上升量ΔTC。该温度上升量是从电流传感器210的检测值的某个采样时刻到下一个采样时刻为止的采样周期中的转换器21的温度上升量。温度上升量ΔTC由于如以下说明的那样基于阈值达到时间tTH计算，因此与阈值达到时间tTH同样地是升压比(VL/VH)和载波频率fc的函数。列615表示在升压比(VL/VH)为VLa/VHa并且载波频率fc为fca的情况下推定的温度上升量ΔTC。
电流传感器210的检测值以采样周期TS由马达ECU4获取。转换器21的温度TC在从该采样时刻起到下一个采样时刻的采样周期TS内，由于来自电抗器L1的发热而上升。在此，认为采样周期TS与采样周期TS内的转换器21的温度上升量ΔTC的关系与假设持续得到电流IL的某个检测值的情况下的阈值达到时间tTH与经过该阈值达到时间的时刻的转换器21的作为总温度上升量的ΔTTH(图4)的关系是同样的。
在图6的例子中，在电流IL的检测值为IL1的情况下，假设持续得到IL1作为该检测值时，阈值达到时间tTH为tTH11。在此，表示温度TC从其初始温度T0相对于阈值温度TTH(均为图4)上升了多少的温度上升率使用百分比表示。
例如，在温度TC还未从初始温度T0上升的时刻，转换器21的温度上升为0％。另外，在温度TC上升到初始温度T0与阈值温度TTH的平均温度的时刻，温度上升为50％。另外，在温度TC上升到阈值温度TTH的时刻，温度上升为100％。
因此，在每个采样周期TS温度TC上升多少也使用百分比表示。例如，在假设持续得到IL1作为电流IL的检测值的情况下，tTH11的时间间隔内的温度上升率为100％。因此，在电流IL的检测值为IL1的情况下，推定为从该检测值的采样时刻到下一个采样时刻的采样周期TS中的温度上升率为(TS/tTH11)×100(％)。
由此，基于从温度TC为初始温度T0的时刻到经过阈值达到时间tTH的时刻为止的总的转换器21的温度上升量(ΔTTH)(图4)和上述温度上升率，推定采样周期TS内的温度上升量为(TS/tTH11)×100×ΔTTH。在电流IL的检测值为其他值(例如，IL2或者IL3)的情况下，也同样地推定采样周期TS内的温度上升量ΔTC(列615)。
需要说明的是，存储器5除了表600之外，还存储有升压比(VL/VH)和载波频率fc取其他组合的值的情况下的温度上升量ΔTC的计算用的表620、630等表。
例如，表620是升压比(VL/VH)为VLb/VHb并且载波频率fc为fcb的情况下的采样周期TS内的温度上升量ΔTC的计算用的表。另外，表630是升压比(VL/VH)为VLc/VHc并且载波频率fc为fcc的情况下的采样周期TS内的温度上升量ΔTC的计算用的表。
像这样，马达ECU4根据采样时刻的电流传感器210的检测值，推定从该采样时刻起到下一个采样时刻为止的采样周期TS内的温度上升量ΔTC。在此，温度上升量ΔTC与始终满足纹波振幅极大条件的假设下估算的温度上升量不同，反映出采样时刻的转换器21的实际的升压比(VL/VH)和载波频率fc。
然后，在转换器21的温度上升量ΔTC的积分值达到作为阈值的ΔTTH(图4)的时刻，推定为转换器21的温度TC达到阈值温度TH，因此执行转换器电流抑制控制。需要说明的是，该积分值是从温度TC为初始温度T0的时刻起的温度上升量ΔTC的积分值。
像这样执行转换器电流抑制控制，因此抑制在转换器21流动的电流(电流IL)的时刻不会向在纹波振幅极大条件下计算的时刻那样被不必要地被提前。即，在保护转换器21免于过热的范围内，能够使执行转换器电流抑制控制的时刻(车辆10的行驶性能降低的时刻)与在该条件下计算的时刻相比延迟。
图7是马达ECU4的功能框图。马达ECU4包括数据选择部702、温度上升量推定部705、阈值判定部710、转换器电流抑制部715、载波频率决定部717、载波生成部720以及驱动信号生成部725。
数据选择部702接收分别从电压传感器22和电压传感器24输出的电压VH和电压VL。另外，数据选择部702接收从载波频率决定部717输出的载波频率fc。数据选择部702按照根据电压VL和电压VH计算的升压比(VL/VH)以及载波频率fc，从储存于存储器5的温度上升量推定用数据701中，选择与该升压比和该载波频率相对应的数据。
需要说明的是，温度上升量推定用数据701是规定电流IL的检测值、升压比(VL/VH)和载波频率fc、转换器21的温度上升量ΔTC之间的预先确定的关系的数据。具体而言，温度上升量推定用数据701由多个映射(例如，包含图5的映射500、505)和多个表(例如，包含图6的表600、620、630)构成。
数据选择部702例如在升压比为0.5并且载波频率fc为fcmin的情况下，选择与该升压比和该载波频率的组合相对应的映射500(图5)。另外，在该情况下，数据选择部702选择与该升压比和该载波频率的组合相对应的表(图6)。利用数据选择部702选择的映射和表向温度上升量推定部705输出。
温度上升量推定部705使用由数据选择部702选择出的数据(映射和表)，根据电流IL的检测值，推定从该检测值的采样时刻到下一个采样时刻的采样周期TS(图6)内的转换器21的温度上升量ΔTC。推定出的温度上升量ΔTC向阈值判定部710输出。
阈值判定部710判断温度上升量ΔTC的积分值ΔTCS是否为作为阈值的ΔTTH(图4)以上。在积分值ΔTCS为ΔTTH以上的情况下，阈值判定部710向转换器电流抑制部715输出请求，以执行转换器电流抑制控制。
转换器电流抑制部715在接收到该请求时，为了保护转换器21免于过热而执行用于抑制电流IL的控制。电流IL的抑制如以下说明的那样，基于从车辆ECU50传递的充电电力上限值Win和放电电力上限值Wout来实施。
转换器电流抑制部715在从阈值判定部710接收到上述请求时，向车辆ECU50输出请求，以使充电电力上限值Win和放电电力上限值Wout比即将经过阈值达到时间之前小。
车辆ECU50基于接收到该请求，决定经过阈值达到时间之后的更小的充电电力上限值Win和放电电力上限值Wout。这些上限值基于从电池ECU16传递的电池11的SOC和温度Tb等表示电池11的状态的信息来决定。车辆ECU50将经过阈值达到时间之后的充电电力上限值Win和放电电力上限值Wout向转换器电流抑制部715传递。
转换器电流抑制部715在从车辆ECU50接收到经过阈值达到时间之后的更小的充电电力上限值Win和放电电力上限值Wout时，按照这些上限值，生成针对逆变器23的电压指令值，向驱动信号生成部725输出该生成的电压指令值。
驱动信号生成部725对由载波生成部720生成的载波CWI和该电压指令值进行比较。在此，载波CWI用于逆变器23的PWM控制，基于逆变器23用的载波频率(未图示)而生成。
另外，驱动信号生成部725生成逻辑状态根据这些比较结果而发生变化的PWM信号作为驱动信号S3～S8。驱动信号生成部725将所生成的驱动信号S3～S8分别向逆变器23的开关元件Q3～Q8(图1)输出。
需要说明的是，驱动信号生成部725也比较由载波生成部720基于转换器21用的载波频率fc生成的载波CWC和电压VH的指令值。然后，逻辑状态基于比较的结果而变化的PWM信号作为驱动信号S1、S2而生成。转换器21的开关元件Q1、Q2(图1)按照驱动信号S1、S2被驱动。
如上所述，根据充电电力上限值Win和放电电力上限值Wout控制逆变器23。由此，在车辆10的制动时限制MG3的再生转矩、或者在车辆10行驶时限制MG3的动力运行转矩。因此，向正极线PL1、PL2和负极线NL(图1)供给的电力被限制，因此电流IL被抑制。作为结果，保护转换器21免于过热。
图8是表示由马达ECU4执行的处理的一例的图。该流程图在每个预定的周期执行。各传感器值按该周期采样。
马达ECU4从电压传感器24获取电压VL的检测值(S105)，从电压传感器22获取电压VH的检测值(S110)。然后，马达ECU4选择与载波频率fc以及升压比(VH/VL)相应的温度上升量推定用数据701(图7)(S115)。
接下来，马达ECU4从电流传感器210获取电流IL的检测值(S120)。然后，马达ECU4使用载波频率fc和升压比(VH/VL)以及所选择的温度上升量推定用数据701，根据电流IL的检测值，推定从该检测值的采样时刻起到下一个采样时刻的采样周期TS(图6)内的转换器21的温度上升量ΔTC(S125)。
接下来，马达ECU4判定温度上升量ΔTC的积分值ΔTCS(图7)是否为作为阈值的ΔTTH(图4)以上(S130)。在温度上升量ΔTC的积分值ΔTCS为ΔTTH以上的情况下(在S130中为YES)，马达ECU4使处理进入步骤S135。在不是这样的情况下(在S130中为NO)，马达ECU4使处理返回到步骤S105。
在步骤S135中，马达ECU4作为用于保护转换器21的控制，执行用于抑制在转换器21流动的电流的控制。具体而言，马达ECU4向车辆ECU50输出请求，以使电池11的充电电力上限值Win和放电电力上限值Wout比即将经过阈值达到时间之前小。由此，充电电力上限值Win和放电电力上限值Wout变得更小，其结果，抑制电流IL。然后，马达ECU4之后使处理向返回转移。
图9是用于说明在本实施方式中执行转换器电流抑制控制的时刻的图。在图9中，与图5的情况同样地，纵轴表示电流IL的检测值，横轴表示阈值达到时间tTH，一并表示图5的映射500、505。
比较例的马达ECU使用假设为始终满足纹波振幅极大条件的映射500，估算各采样周期内的转换器的温度上升量。相对于此，本实施方式的马达ECU4使用考虑了与纹波振幅ILpp相关联的升压比(VL/VH)和载波频率fc的映射505，推定各采样周期内的转换器21的温度上升量ΔTC。
在比较例(映射500)中，电流IL的检测值为Ila的状态持续的情况下的阈值达到时间tTH为tTHamin。tTHamin是在假设了纹波振幅极大条件的状况下的阈值达到时间。在该状况下，假设纹波振幅ILpp对转换器21的温度上升量的贡献量极大。因此，tTHamin在升压比(VL/VH)和载波频率fc可变化的范围内阈值达到时间tTH能够取的值中是最短的。其结果，转换器电流抑制控制有可能在不必要地早的时刻被执行，车辆10的行驶性能也有可能在不必要地早的时刻降低。
相对于此，在本实施方式中，即使在电流IL的检测值为Ila的状态持续的情况下，阈值达到时间tTHa也会根据检测电压VL和电压VH的采样时刻的升压比(VL/VH)以及载波频率fc而变化。
具体而言，在本实施方式中，在转换器21的温度上升量ΔTC的积分值ΔTCS达到阈值(图4的ΔTTH)之前，升压比(VL/VH)为0.5(图2)以外，或者载波频率fc为fcmin(图3)以外。另外，升压比(VL/VH)和载波频率fc有时也按每个采样时刻而变化。因此，在本实施方式中，阈值达到时间tTHa根据电流IL的采样时刻的升压比(VL/VH)和载波频率fc，取tTHamin<tTHa<tTHamax(后述)的范围内(图中的白箭头的范围内)的某个值。
所以，在本实施方式中，与阈值达到时间tTH为tTHamin的比较例不同，转换器电流抑制控制不会在不必要地早的时刻被执行。因此，车辆10的行驶性能也不会在不必要地早的时刻降低。由此，在本实施方式中，能够在保护转换器21免于过热的范围内抑制驾驶性能的降低。
需要说明的是，tTHamax是纹波振幅极小条件下的阈值达到时间。在该条件下，纹波振幅ILpp为0，因此纹波振幅ILpp对转换器21的温度上升量的贡献量极小(0)。所以，tTHamax在升压比(VL/VH)和载波频率fc可变化的范围内阈值达到时间tTH能够取的值中是最长的。
[变形例]
参照图10，说明实施方式的变形例。图10是实施方式的变形例中的马达ECU4的功能框图。
在上述实施方式中，在温度上升量ΔTC的积分值ΔTCS达到阈值的情况下，转换器电流抑制部715向车辆ECU50输出请求，以限制充电电力上限值Win和放电电力上限值Wout。
相对于此，在实施方式的变形例中，转换器电流抑制部715在上述情况下，向载波频率决定部717输出指令，以使转换器21的载波频率fc比积分值ΔTCS即将达到阈值之前高。由此，纹波振幅ILpp变得更小(图2)，因此电流IL的纹波成分减少。其结果，电流IL被抑制了与纹波成分的减少量相应的量。
在提高载波频率fc的情况下，载波频率决定部717在接收到上述指令时，决定提高后的载波频率fc。载波频率决定部717向数据选择部702和载波生成部720输出提高后的载波频率fc。
载波生成部720基于提高后的载波频率fc生成转换器21的PWM控制的载波CWC。驱动信号生成部725生成用于按照提高后的载波CWC执行转换器21的PWM控制的驱动信号S1、S2(图1)。转换器21根据基于该驱动信号的占空比而被驱动。
由此，在转换器21流动的电流IL的纹波振幅ILpp变得比载波频率fc被提高之前的该振幅小。因此，电流IL被抑制了与纹波振幅ILpp的减少量相应的量。由此，电抗器L1中的发热量减少，因此转换器21的温度上升量降低。其结果，保护转换器21免于过热。像这样，在温度上升量ΔTC的积分值ΔTCS达到阈值的情况下，转换器电流抑制部715也可以使转换器21的载波频率fc比积分值ΔTCS即将达到阈值之前高。
[其他变形例]
在上述实施方式中，设为马达ECU4根据转换器21的升压比(VL/VH)和载波频率fc推定转换器21的温度上升量ΔTC。相对于此，马达ECU4也可以根据转换器21的升压比(VL/VH)和载波频率fc中的任一者推定转换器21的温度上升量ΔTC。
在该情况下，温度上升量推定用数据701根据转换器21的升压比(VL/VH)和载波频率fc中的任一者，规定电流IL的检测值与转换器21的温度上升量ΔTC的预先确定的关系。例如，温度上升量推定用数据701规定了转换器21的升压比(VL/VH)和载波频率fc中的任意每一个的上述关系。
然后，马达ECU4根据升压比(VL/VH)和载波频率fc中的任一者，从温度上升量推定用数据701选择与该任一者相对应的数据。马达ECU4使用该任一者和所选择的数据，根据电流IL的检测值，推定从该检测值的采样时刻到下一个采样时刻的采样周期TS内的转换器21的温度上升量ΔTC。
另外，在上述实施方式中，作为在转换器21流动的电流，使用了电流IL，但并不限定于此。例如，也可以代替电流IL而使用流过电池11的电流Ib。在该情况下，也可以不设置电流传感器210，马达ECU4根据经由电池ECU16和车辆ECU50传递的电流传感器13的检测值推定转换器21的温度上升量ΔTC。
另外，在上述实施方式中，马达ECU4包括存储器5，但存储器5也可以设置为与马达ECU4不同的构成要素。
需要说明的是，在前述的实施方式及其变形例中，马达ECU4和车辆ECU50相当于本公开中的“控制装置”的一例。另外，PCU2和车辆ECU50相当于本公开中的“电力转换***”的一例。
应当认为本次公开的实施方式在所有方面都是例示而不是限制性的。本发明的范围不是由上述说明而是由权利要求书表示，意在包括与权利要求书等同的意思以及范围内的所有变更。

Claims (4)

1.一种电力转换***，该电力转换***具备：
转换器，被构成为通过以设定的载波频率工作而使电压升压；
电流传感器，检测在所述转换器流动的电流；以及
控制装置，执行用于保护所述转换器的控制，
所述控制装置根据所述转换器升压前后的电压比和所述载波频率中的至少一者及所述电流传感器的检测值，推定所述转换器的温度上升量，
在所述温度上升量的积分值达到阈值的情况下，所述控制装置执行用于抑制在所述转换器流动的电流的控制。
2.根据权利要求1所述的电力转换***，其中，
该电力转换***还包括存储部，该存储部存储所述电流传感器的检测值、所述电压比和所述载波频率中的至少一者以及所述温度上升量的预先确定的关系，
所述控制装置使用所述电压比和所述载波频率中的至少一者及所述预先确定的关系，根据所述电流传感器的检测值，推定所述温度上升量。
3.根据权利要求1或2所述的电力转换***，其中，
在所述积分值达到所述阈值的情况下，与所述积分值即将达到所述阈值之前相比，所述控制装置提高所述载波频率。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的电力转换***，其中，
所述转换器电连接在蓄电装置与负载装置之间，
所述控制装置控制所述负载装置，以将向所述蓄电装置输入、输出的电力分别限制为所述蓄电装置的充电电力上限值和放电电力上限值，
在所述积分值达到所述阈值的情况下，与所述积分值即将达到所述阈值之前相比，所述控制装置减小所述充电电力上限值和所述放电电力上限值。
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