JP2003274509A - 電力変換装置 - Google Patents
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- 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
- Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
-
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
-
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 温度管理を行う電力変換装置を提供する。
【解決手段】 エンジン1の出力軸に発電機2が接続さ
れ、エンジン1の駆動によって発電機2で発電された電
力がコンバータ3、インバータ5を介してモータ6に出
力されてモータ駆動を行う。コンバータ3には、コンバ
ータからの電力が不足しているときに、インバータの出
力を維持するバッテリ4が接続されている。コンバータ
3とインバータ5は、共通の冷却装置10で冷却され
る。モータ制御ユニット7は、温度センサ9によって冷
却水温度Twを読み取り、冷却水温が過度に上昇したと
き、その温度に応じてコンバータ3とインバータ5の合
計電力を減少して発熱を抑える。電力の減少はまずコン
バータ3から行う。これによって、インバータ5単独の
発熱に応じて冷却装置10の冷却能力を設定すれば、イ
ンバータとコンバータが過熱になるのを防止することが
できる。
れ、エンジン1の駆動によって発電機2で発電された電
力がコンバータ3、インバータ5を介してモータ6に出
力されてモータ駆動を行う。コンバータ3には、コンバ
ータからの電力が不足しているときに、インバータの出
力を維持するバッテリ4が接続されている。コンバータ
3とインバータ5は、共通の冷却装置10で冷却され
る。モータ制御ユニット7は、温度センサ9によって冷
却水温度Twを読み取り、冷却水温が過度に上昇したと
き、その温度に応じてコンバータ3とインバータ5の合
計電力を減少して発熱を抑える。電力の減少はまずコン
バータ3から行う。これによって、インバータ5単独の
発熱に応じて冷却装置10の冷却能力を設定すれば、イ
ンバータとコンバータが過熱になるのを防止することが
できる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、とくに温度管理を
行うようにした電力変換装置に関する。
行うようにした電力変換装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、電気自動車に搭載する電力変換装
置は大電力化の要望が著しく、出力の向上に伴い発熱も
増大する傾向にある。このため、十分な定格で設計され
た冷却装置を用いたとしても、高出力状態が長時間続い
た場合や故障により冷却能力が低下した場合には、温度
が過度に上昇し、効率の低下や装置の破損などを発生す
る可能性が大きくなる。これらの問題を改善するため、
例えば特開平11−55810号公報では過温度保護を
行うようにしたものが提案されている。
置は大電力化の要望が著しく、出力の向上に伴い発熱も
増大する傾向にある。このため、十分な定格で設計され
た冷却装置を用いたとしても、高出力状態が長時間続い
た場合や故障により冷却能力が低下した場合には、温度
が過度に上昇し、効率の低下や装置の破損などを発生す
る可能性が大きくなる。これらの問題を改善するため、
例えば特開平11−55810号公報では過温度保護を
行うようにしたものが提案されている。
【0003】これは原動機の出力軸に発電機を接続して
必要な電力を発生させ、この電力を用いてモータを駆動
して車両を駆動する装置であって、発電機(または電力
変換に用いられるコンバータ回路)の温度を検出して所
定の温度に到達した場合、その温度に対応して発電機の
出力を低減して、発電機(または電力変換に用いられる
コンバータ回路)の温度を低減させて保護を行うもので
ある。
必要な電力を発生させ、この電力を用いてモータを駆動
して車両を駆動する装置であって、発電機(または電力
変換に用いられるコンバータ回路)の温度を検出して所
定の温度に到達した場合、その温度に対応して発電機の
出力を低減して、発電機(または電力変換に用いられる
コンバータ回路)の温度を低減させて保護を行うもので
ある。
【0004】次に、図5、図6を用いて上記従来例の動
作を説明する。まず、発電機が発電した電力のみでモー
タを駆動する場合を考えてみる。発電機とモータの間に
は、電力変換を行うコンバータとインバータが接続され
ている。図5は、インバータおよびコンバータ内のパワ
ー素子の温度変化状況を示す図である。ここで、簡単の
ために発電機の発電電力量がモータの駆動電力量と等し
いと仮定し、発電機とモータの間に接続されるコンバー
タおよびインバータ内のパワー素子の温度Tjも等しい
ものと考える。冷却水温をTw、温度センサによって検
出されるコンバータ温度をTgとし、最大電力時のパワ
ー素子の温度Tjとコンバータ温度の温度差TwをΔT
とする。パワー素子の動作上限温度をTjmaxとす
る。
作を説明する。まず、発電機が発電した電力のみでモー
タを駆動する場合を考えてみる。発電機とモータの間に
は、電力変換を行うコンバータとインバータが接続され
ている。図5は、インバータおよびコンバータ内のパワ
ー素子の温度変化状況を示す図である。ここで、簡単の
ために発電機の発電電力量がモータの駆動電力量と等し
いと仮定し、発電機とモータの間に接続されるコンバー
タおよびインバータ内のパワー素子の温度Tjも等しい
ものと考える。冷却水温をTw、温度センサによって検
出されるコンバータ温度をTgとし、最大電力時のパワ
ー素子の温度Tjとコンバータ温度の温度差TwをΔT
とする。パワー素子の動作上限温度をTjmaxとす
る。
【0005】モータを制御するモータ制御ユニットが、
温度センサから、コンバータ温度Tgを読み取り、必要
に応じて発電機の発電量を制限して、パワー素子が過温
度になるのを防止する。図7は、発電量の制限値とコン
バータ温度Tgとの関係を示す制限マップである。制限
マップによれば、コンバータ温度Tgが所定値Tg1未
満である場合には、発電機は最大電力量Pmaxまで発
電することができる。コンバータ温度Tgが所定値Tg
1以上である場合には、コンバータ温度Tgに応じて発
電機の発電電力量Pgが制限され、ある温度Tg2に達
すると発電量Pgはゼロに制限される。
温度センサから、コンバータ温度Tgを読み取り、必要
に応じて発電機の発電量を制限して、パワー素子が過温
度になるのを防止する。図7は、発電量の制限値とコン
バータ温度Tgとの関係を示す制限マップである。制限
マップによれば、コンバータ温度Tgが所定値Tg1未
満である場合には、発電機は最大電力量Pmaxまで発
電することができる。コンバータ温度Tgが所定値Tg
1以上である場合には、コンバータ温度Tgに応じて発
電機の発電電力量Pgが制限され、ある温度Tg2に達
すると発電量Pgはゼロに制限される。
【0006】ここで、発電機側のコンバータをGとし、
モータ側のインバータをMとして、それぞれのパワー素
子温度Tjg、Tjmの変化について説明する。コンバ
ータG、インバータMは、最大電力量を出力する時に、
パワー素子の温度Tjg、Tjmが最大に達し、コンバ
ータで検出されたコンバータ温度Tgも最大に達する。
このとき、コンバータ温度Tgは、所定値Tg1未満の
場合は、発電機の電力が制限されないから、コンバータ
とインバータは最大電力で動作することができ、このと
きのパワー素子温度Tjm、Tjgの最大温度は、図5
の(a)と(b)で示すようにパワー素子の動作上限温
度Tjmaxに達することはない。
モータ側のインバータをMとして、それぞれのパワー素
子温度Tjg、Tjmの変化について説明する。コンバ
ータG、インバータMは、最大電力量を出力する時に、
パワー素子の温度Tjg、Tjmが最大に達し、コンバ
ータで検出されたコンバータ温度Tgも最大に達する。
このとき、コンバータ温度Tgは、所定値Tg1未満の
場合は、発電機の電力が制限されないから、コンバータ
とインバータは最大電力で動作することができ、このと
きのパワー素子温度Tjm、Tjgの最大温度は、図5
の(a)と(b)で示すようにパワー素子の動作上限温
度Tjmaxに達することはない。
【0007】一方、コンバータ温度Tgは、所定値Tg
1以上になると、(c)で示すように、その温度値に応
じて発電機の電力が制限されるから、コンバータおよび
インバータの電力も制限され、パワー素子温度Tjm、
Tjgの上昇が抑えられる。そして、コンバータ温度T
gがさらに上昇し、所定値Tg2に達すると、発電機の
出力がゼロに制限されるから、(d)のように温度の上
昇を最大限に抑えられる。
1以上になると、(c)で示すように、その温度値に応
じて発電機の電力が制限されるから、コンバータおよび
インバータの電力も制限され、パワー素子温度Tjm、
Tjgの上昇が抑えられる。そして、コンバータ温度T
gがさらに上昇し、所定値Tg2に達すると、発電機の
出力がゼロに制限されるから、(d)のように温度の上
昇を最大限に抑えられる。
【0008】ここで、インバータが最大出力を要求され
続けている場合について考える。まず、冷却水温度が低
い状況では、コンバータ温度Tgは所定値Tg1より低
いため、コンバータとインバータは最大出力で動作する
ことができる。駆動に伴い冷却水温度Twが上昇するた
め、コンバータ温度Tgは所定値Tg1を超えるように
なり、この時、コンバータ温度Tgに応じて発電機の電
力が制限されるため、コンバータのパワー素子温度Tj
gは、このときの温度を最高温度として低下していく。
インバータとコンバータの電力量が等しいので、インバ
ータのパワー素子温度Tjmも同様に、低下していく。
このように、インバータとコンバータを同じ電力とする
ことによって、コンバータの電力が制限された場合、イ
ンバータの電力も制限され、双方の発熱を抑え、冷却水
温が一定値で平衡に達し、装置の破損を防止することが
できる。
続けている場合について考える。まず、冷却水温度が低
い状況では、コンバータ温度Tgは所定値Tg1より低
いため、コンバータとインバータは最大出力で動作する
ことができる。駆動に伴い冷却水温度Twが上昇するた
め、コンバータ温度Tgは所定値Tg1を超えるように
なり、この時、コンバータ温度Tgに応じて発電機の電
力が制限されるため、コンバータのパワー素子温度Tj
gは、このときの温度を最高温度として低下していく。
インバータとコンバータの電力量が等しいので、インバ
ータのパワー素子温度Tjmも同様に、低下していく。
このように、インバータとコンバータを同じ電力とする
ことによって、コンバータの電力が制限された場合、イ
ンバータの電力も制限され、双方の発熱を抑え、冷却水
温が一定値で平衡に達し、装置の破損を防止することが
できる。
【0009】しかし、パワー素子の最高温度Tj=ΔT
+Tg1<Tjmaxの関係があり、上記制御法を特に
モジュールの熱抵抗が大きいインバータ、コンバータに
適用した場合には、ΔTが大きいために、温度の上昇を
制限する所定値Tg1を低く設定しなければならず、容
易に出力制限されてしまうという問題があった。
+Tg1<Tjmaxの関係があり、上記制御法を特に
モジュールの熱抵抗が大きいインバータ、コンバータに
適用した場合には、ΔTが大きいために、温度の上昇を
制限する所定値Tg1を低く設定しなければならず、容
易に出力制限されてしまうという問題があった。
【0010】次に、発電機が発電した電力が不足した場
合、バッテリの電力を追加してモータを駆動する場合を
考える。図6は、この場合のインバータおよびコンバー
タ内のパワー素子の温度変化状況を示す図である。イン
バータが最大電力の出力を続けている場合、冷却水温度
が低い状況では、図5と同じく、(a)、(b)で示す
ようにコンバータ温度Tgは所定値Tg1より低いた
め、コンバータとインバータは最大電力で動作すること
ができる。
合、バッテリの電力を追加してモータを駆動する場合を
考える。図6は、この場合のインバータおよびコンバー
タ内のパワー素子の温度変化状況を示す図である。イン
バータが最大電力の出力を続けている場合、冷却水温度
が低い状況では、図5と同じく、(a)、(b)で示す
ようにコンバータ温度Tgは所定値Tg1より低いた
め、コンバータとインバータは最大電力で動作すること
ができる。
【0011】駆動によって冷却水温度が上昇し、(c)
のようにコンバータ温度TgはTg1を超えるようにな
ると、発電機の出力が制限されるため、コンバータのパ
ワー素子温度が低下するが、インバータはバッテリの残
存容量が許す間は最大出力を続けることができるから、
最高温度を維持する。
のようにコンバータ温度TgはTg1を超えるようにな
ると、発電機の出力が制限されるため、コンバータのパ
ワー素子温度が低下するが、インバータはバッテリの残
存容量が許す間は最大出力を続けることができるから、
最高温度を維持する。
【0012】これによって、コンバータ温度Tgが所定
値Tg2となった時に、コンバータの電力はゼロとなっ
ても、インバータが依然として最大電力を出力し続ける
ことができるから、冷却水温度Twが所定値Tg2を超
えて上昇する可能性がある。これを防止するためにイン
バータ温度を検知してインバータが出力する電力を制限
する手段が別途必要になる。
値Tg2となった時に、コンバータの電力はゼロとなっ
ても、インバータが依然として最大電力を出力し続ける
ことができるから、冷却水温度Twが所定値Tg2を超
えて上昇する可能性がある。これを防止するためにイン
バータ温度を検知してインバータが出力する電力を制限
する手段が別途必要になる。
【0013】また、コンバータの電力が制限された状況
で、一時的にモータの出力が減少した場合には、コンバ
ータを冷却する能力が向上し、発電機が出力する電力を
上げてバッテリに充電を行うことが可能であるが、冷却
水の温度はゆっくりと低下していくため、コンバータ温
度Tgが低下して発電機の電力制限が解除されるまでに
は長い時間が必要となり、十分なバッテリの充電が行わ
れない。
で、一時的にモータの出力が減少した場合には、コンバ
ータを冷却する能力が向上し、発電機が出力する電力を
上げてバッテリに充電を行うことが可能であるが、冷却
水の温度はゆっくりと低下していくため、コンバータ温
度Tgが低下して発電機の電力制限が解除されるまでに
は長い時間が必要となり、十分なバッテリの充電が行わ
れない。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、インバ
ータとコンバータの出力を同じ電力とすることにより、
高出力が長時間続いた場合や冷却装置の冷却能力が低下
した場合でも、インバータおよびコンバータが過温度に
なることはないが、インバータの出力は、パワー素子温
度TjmがTjmaxよりも十分低いにもかかわらず出
力が制限されてしまうから、運転者の意図に反して車両
の出力が低下する可能性があったり、或いはモータ以外
の動力を増大させて動力不足を補うため装置の効率が悪
化するという問題があった。
ータとコンバータの出力を同じ電力とすることにより、
高出力が長時間続いた場合や冷却装置の冷却能力が低下
した場合でも、インバータおよびコンバータが過温度に
なることはないが、インバータの出力は、パワー素子温
度TjmがTjmaxよりも十分低いにもかかわらず出
力が制限されてしまうから、運転者の意図に反して車両
の出力が低下する可能性があったり、或いはモータ以外
の動力を増大させて動力不足を補うため装置の効率が悪
化するという問題があった。
【0015】一方、バッテリを用いて、コンバータの電
力が制限された場合に、バッテリの電力で、制限された
分をインバータを介してモータに供給する場合は、出力
の低下は免れるが、インバータには過温度を防止する装
置が必要になり、コスト高になる問題があった。本発明
は、上記従来の問題点を鑑み、低コストで、インバータ
およびコンバータが過温度になるのを有効に防止し、信
頼性の高い電力変換装置を提供することを目的としてい
る。
力が制限された場合に、バッテリの電力で、制限された
分をインバータを介してモータに供給する場合は、出力
の低下は免れるが、インバータには過温度を防止する装
置が必要になり、コスト高になる問題があった。本発明
は、上記従来の問題点を鑑み、低コストで、インバータ
およびコンバータが過温度になるのを有効に防止し、信
頼性の高い電力変換装置を提供することを目的としてい
る。
【0016】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
発電手段と、該発電手段から発電された電力により駆動
される駆動手段との間に設けられる電力変換装置におい
て、前記発電手段または駆動手段の温度を検出する温度
検出手段と、前記温度検出手段によって検出された温度
が所定の温度以上である時は、前記発電手段と前記駆動
手段の合計発熱量を所定値以下に制限する制限手段とを
有するものとした。
発電手段と、該発電手段から発電された電力により駆動
される駆動手段との間に設けられる電力変換装置におい
て、前記発電手段または駆動手段の温度を検出する温度
検出手段と、前記温度検出手段によって検出された温度
が所定の温度以上である時は、前記発電手段と前記駆動
手段の合計発熱量を所定値以下に制限する制限手段とを
有するものとした。
【0017】請求項2記載の発明は、前記発電手段と前
記駆動手段の合計発熱量が、前記温度検出手段によって
検出された温度に対して、前記発電手段または前記駆動
手段のどちらかが単独で発熱しても、その上限温度に達
しない発熱量に等しく設定されたものとした。
記駆動手段の合計発熱量が、前記温度検出手段によって
検出された温度に対して、前記発電手段または前記駆動
手段のどちらかが単独で発熱しても、その上限温度に達
しない発熱量に等しく設定されたものとした。
【0018】請求項3記載の発明は、前記発電手段は発
電機と該発電機から出力される交流電力を直流電力に変
換するコンバータを有し、当該コンバータにはバッテリ
が接続され、前記駆動手段は前記コンバータおよび前記
バッテリに接続され、直流電力を交流電力に変換するイ
ンバータと、前記インバータによって駆動されるモータ
とを有し、前記発電手段と前記駆動手段の合計発熱量が
所定値以下に制限された場合は、前記発電手段の出力を
初めに制限するものとした。
電機と該発電機から出力される交流電力を直流電力に変
換するコンバータを有し、当該コンバータにはバッテリ
が接続され、前記駆動手段は前記コンバータおよび前記
バッテリに接続され、直流電力を交流電力に変換するイ
ンバータと、前記インバータによって駆動されるモータ
とを有し、前記発電手段と前記駆動手段の合計発熱量が
所定値以下に制限された場合は、前記発電手段の出力を
初めに制限するものとした。
【0019】請求項4記載の発明は、前記バッテリの充
電量から充電に必要な電力量を演算し、演算された充電
電力量を前記発電手段の指令値に重畳するようにしたも
のとした。
電量から充電に必要な電力量を演算し、演算された充電
電力量を前記発電手段の指令値に重畳するようにしたも
のとした。
【0020】請求項5記載の発明は、少なくとも前記コ
ンバータと前記インバータが、共通の冷却手段で冷却さ
れるとともに、前記インバータ、コンバータの順番で冷
却するようにしたものとした。
ンバータと前記インバータが、共通の冷却手段で冷却さ
れるとともに、前記インバータ、コンバータの順番で冷
却するようにしたものとした。
【0021】
【発明の効果】請求項1記載の発明によれば、発電手段
または駆動手段の温度を検出し、所定の温度を超えた場
合には発電手段および駆動手段の発熱量の合計値を制限
することとしたため、過度の温度上昇により発電手段お
よび駆動手段を破損することがない。
または駆動手段の温度を検出し、所定の温度を超えた場
合には発電手段および駆動手段の発熱量の合計値を制限
することとしたため、過度の温度上昇により発電手段お
よび駆動手段を破損することがない。
【0022】請求項2記載の発明によれば、発電手段ま
たは駆動手段の発熱量に合わせて、冷却手段の冷却能力
を設定すればよい。発電手段と駆動手段の合計最大損失
を冷却するより、冷却手段を小型にすることができ、か
つ、駆動手段の出力を低減することはない。また、冷却
手段の発熱量の平均化を図ることができるため、冷却水
温度の変動が小さくなり、装置の信頼性の向上につなが
る。
たは駆動手段の発熱量に合わせて、冷却手段の冷却能力
を設定すればよい。発電手段と駆動手段の合計最大損失
を冷却するより、冷却手段を小型にすることができ、か
つ、駆動手段の出力を低減することはない。また、冷却
手段の発熱量の平均化を図ることができるため、冷却水
温度の変動が小さくなり、装置の信頼性の向上につなが
る。
【0023】請求項3記載の発明によれば、インバータ
またはコンバータの温度を検出し、所定の温度を超えた
場合にはインバータとコンバータの発熱量の合計値を所
定の大きさに制限し、最初にコンバータの発熱量から制
限することとしたため、コンバータおよびインバータを
破損することなく、かつインバータの出力を連続させる
ことができる。例えば電気自動車で用いられた場合は、
運転者の意図に反して駆動力が低下してしまうという運
転性能の低下が起こりがたい。
またはコンバータの温度を検出し、所定の温度を超えた
場合にはインバータとコンバータの発熱量の合計値を所
定の大きさに制限し、最初にコンバータの発熱量から制
限することとしたため、コンバータおよびインバータを
破損することなく、かつインバータの出力を連続させる
ことができる。例えば電気自動車で用いられた場合は、
運転者の意図に反して駆動力が低下してしまうという運
転性能の低下が起こりがたい。
【0024】請求項4記載の発明によれば、バッテリの
充電量分を予め発電手段が出力するようにしたので、駆
動手段の出力が減少した時点で速やかに発電手段の出力
を高めてバッテリを充電することができるため、バッテ
リの充電量がなくなってしまうことを効果的に防止す
る。なお、合計発熱量を制限しているため、バッテリの
充電のために発電手段の出力を高くしても、装置が過温
度になることは無い。
充電量分を予め発電手段が出力するようにしたので、駆
動手段の出力が減少した時点で速やかに発電手段の出力
を高めてバッテリを充電することができるため、バッテ
リの充電量がなくなってしまうことを効果的に防止す
る。なお、合計発熱量を制限しているため、バッテリの
充電のために発電手段の出力を高くしても、装置が過温
度になることは無い。
【0025】請求項5記載の発明よれば、冷却手段が、
インバータ、コンバータの順に冷却する構成としたた
め、冷却水温度の上昇を効果的に抑止でき、また、冷却
水温が高くなる下流側のコンバータの加熱を防止でき
る。
インバータ、コンバータの順に冷却する構成としたた
め、冷却水温度の上昇を効果的に抑止でき、また、冷却
水温が高くなる下流側のコンバータの加熱を防止でき
る。
【0026】
【発明の実施の形態】次に、発明の実施の形態を電気自
動車の駆動に用いられた実施例により説明する。図1
は、実施例の構成を示す図である。エンジン1の出力軸
に発電機2が接続されている。発電機2はコンバータ3
と電気的に接続され、またコンバータ3とバッテリ4と
が電気的に接続される。コンバータ3およびバッテリ4
はさらにインバータ5と電気的に接続されている。イン
バータ5はモータ6と電気的に接続されている。エンジ
ン1の駆動により発電機2が発電し、発電された電力
は、コンバータ3、インバータ5を介してモータ6を駆
動するとともに、バッテリ4に対して充電可能になって
いる。
動車の駆動に用いられた実施例により説明する。図1
は、実施例の構成を示す図である。エンジン1の出力軸
に発電機2が接続されている。発電機2はコンバータ3
と電気的に接続され、またコンバータ3とバッテリ4と
が電気的に接続される。コンバータ3およびバッテリ4
はさらにインバータ5と電気的に接続されている。イン
バータ5はモータ6と電気的に接続されている。エンジ
ン1の駆動により発電機2が発電し、発電された電力
は、コンバータ3、インバータ5を介してモータ6を駆
動するとともに、バッテリ4に対して充電可能になって
いる。
【0027】モータ制御ユニット(MCU)7が、発電
機2が出力する交流電流値およびバッテリ電圧、モータ
回転数などセンサが検出した情報を入力し、コンバータ
3およびインバータ5を制御することによりモータ6を
制御する。制御を行うためにはコンバータ3、インバー
タ5からフィードバック情報Tがモータ制御ユニット7
に、モータ制御ユニット7からはスイッチング信号SW
が出力されている。
機2が出力する交流電流値およびバッテリ電圧、モータ
回転数などセンサが検出した情報を入力し、コンバータ
3およびインバータ5を制御することによりモータ6を
制御する。制御を行うためにはコンバータ3、インバー
タ5からフィードバック情報Tがモータ制御ユニット7
に、モータ制御ユニット7からはスイッチング信号SW
が出力されている。
【0028】エンジン制御ユニット(ECU)8がモー
タ制御ユニット7と信号のやり取りを行うように電気的
に接続され、エンジン1の制御を行うようになってい
る。バッテリ4は充電量SOCを検出する機能をもち、
その情報がモータ制御ユニット7に出力され、モータ制
御ユニット7では、充電が必要と判断した場合は、充電
量を算出し、コンバータ3の出力電力量に充電量分を加
算するように指令信号をエンジン制御ユニット8に出力
する。コンバータ3とインバータ5を、共通の冷却装置
10で冷却し、インバータを上流側に、コンバータを下
流側に冷却水が循環するようにし、冷却水の上流側に
は、温度センサ9を設けて、冷却する直前の冷却水温T
wを検出するようになっている。
タ制御ユニット7と信号のやり取りを行うように電気的
に接続され、エンジン1の制御を行うようになってい
る。バッテリ4は充電量SOCを検出する機能をもち、
その情報がモータ制御ユニット7に出力され、モータ制
御ユニット7では、充電が必要と判断した場合は、充電
量を算出し、コンバータ3の出力電力量に充電量分を加
算するように指令信号をエンジン制御ユニット8に出力
する。コンバータ3とインバータ5を、共通の冷却装置
10で冷却し、インバータを上流側に、コンバータを下
流側に冷却水が循環するようにし、冷却水の上流側に
は、温度センサ9を設けて、冷却する直前の冷却水温T
wを検出するようになっている。
【0029】次に、実施例の動作について説明する。モ
ータ制御ユニット7は、温度センサ9により冷却水温度
Twを読み取り、これが所定の温度Tw1を超えた場
合、コンバータ3とインバータ5の合計電力量Pm+P
gを制限する。
ータ制御ユニット7は、温度センサ9により冷却水温度
Twを読み取り、これが所定の温度Tw1を超えた場
合、コンバータ3とインバータ5の合計電力量Pm+P
gを制限する。
【0030】図2は、電力量の制限値と冷却水温度Tw
との関係を示す制限マップである。冷却水温度Twが所
定値Tw1より低い場合には、コンバータ3とインバー
タ5は合計で最大電力量Pmaxで動作することができ
る。冷却水温度Twが所定値Tw1を超えるが、所定値
Tw2未満の場合には、冷却水温度Twに応じてコンバ
ータ3とインバータ5の合計電力が制限されるようにな
っている。冷却水温度Twが所定値Tw2に達したとき
には、コンバータ3とインバータ5の合計出力がゼロに
なる。
との関係を示す制限マップである。冷却水温度Twが所
定値Tw1より低い場合には、コンバータ3とインバー
タ5は合計で最大電力量Pmaxで動作することができ
る。冷却水温度Twが所定値Tw1を超えるが、所定値
Tw2未満の場合には、冷却水温度Twに応じてコンバ
ータ3とインバータ5の合計電力が制限されるようにな
っている。冷却水温度Twが所定値Tw2に達したとき
には、コンバータ3とインバータ5の合計出力がゼロに
なる。
【0031】モータ制御ユニット7では、温度センサ9
から冷却水温度Twを読み取り、冷却水温度Twが所定
値Tw1以下と判断した場合には、コンバータ3とイン
バータ5が最大電力で動作することを可能とし、車両側
からの運転指令でモータ6に所定のトルクを発生するよ
うにコンバータ3とインバータ5を制御する。
から冷却水温度Twを読み取り、冷却水温度Twが所定
値Tw1以下と判断した場合には、コンバータ3とイン
バータ5が最大電力で動作することを可能とし、車両側
からの運転指令でモータ6に所定のトルクを発生するよ
うにコンバータ3とインバータ5を制御する。
【0032】冷却水温度Twが、所定値Tw1を超える
が、所定値Tw2未満と判断すると、図2の制限マップ
にしたがって、コンバータ3とインバータ5の合計電力
を制限するように制御する。この際、まず、コンバータ
3から電力制限を行い、コンバータ3の出力がゼロにな
っても、制限値を超えている場合には、インバータ5の
電力を制限する。
が、所定値Tw2未満と判断すると、図2の制限マップ
にしたがって、コンバータ3とインバータ5の合計電力
を制限するように制御する。この際、まず、コンバータ
3から電力制限を行い、コンバータ3の出力がゼロにな
っても、制限値を超えている場合には、インバータ5の
電力を制限する。
【0033】冷却装置10は、インバータ5の最大発熱
を冷却可能になるように設計される。これにより、コン
バータ3の電力がゼロの時点で本来これ以上の水温上昇
は起こらない。しかしながら、冷却装置10の性能低下
や故障が生じたような場合には、冷却水の温度が更に上
昇する可能性があるので、モータ制御ユニット7は、冷
却水温度Twが所定値Tw2に達したと判断すれば、コ
ンバータ3とインバータ5の電力をともにゼロにするこ
とによって、コンバータ3とインバータ5の温度上昇を
抑える。
を冷却可能になるように設計される。これにより、コン
バータ3の電力がゼロの時点で本来これ以上の水温上昇
は起こらない。しかしながら、冷却装置10の性能低下
や故障が生じたような場合には、冷却水の温度が更に上
昇する可能性があるので、モータ制御ユニット7は、冷
却水温度Twが所定値Tw2に達したと判断すれば、コ
ンバータ3とインバータ5の電力をともにゼロにするこ
とによって、コンバータ3とインバータ5の温度上昇を
抑える。
【0034】図3は、冷却水温度Twとコンバータおよ
びインバータの温度上昇の関係を示す図である。(a)
では、冷却水温度Twが所定値Tw1以下のため、コン
バータ3とインバータ5は、最大電力を出力することが
でき、電力が最大に達したとき、インバータ5のパワー
素子温度Tjm、コンバータ3のパワー素子温度Tjg
が最大になる。この場合は、動作制限温度Tjmaxに
達することはないから、安定してモータ6を駆動し車両
を駆動することができる。
びインバータの温度上昇の関係を示す図である。(a)
では、冷却水温度Twが所定値Tw1以下のため、コン
バータ3とインバータ5は、最大電力を出力することが
でき、電力が最大に達したとき、インバータ5のパワー
素子温度Tjm、コンバータ3のパワー素子温度Tjg
が最大になる。この場合は、動作制限温度Tjmaxに
達することはないから、安定してモータ6を駆動し車両
を駆動することができる。
【0035】冷却水温度Twが所定値Tw1を超えた
(b)では、コンバータ3の電力が制限されるから、冷
却水温度の上昇を抑えることができる。コンバータ3の
出力が制限された分、バッテリ4から電力が出力され、
インバータ5は、最大電力を維持することができる。
(b)では、コンバータ3の電力が制限されるから、冷
却水温度の上昇を抑えることができる。コンバータ3の
出力が制限された分、バッテリ4から電力が出力され、
インバータ5は、最大電力を維持することができる。
【0036】(c)のように、コンバータ3の電力がゼ
ロに制限されても、温度が上昇した場合には、高出力が
長時間持続し、または冷却能力が低下することになるか
ら、インバータ5の電力が制限される。これによって、
インバータ5の発熱による冷却水温の上昇が抑えられ
る。コンバータ3とインバータ5の電力の合計が制限さ
れた状況で、モータ6の駆動電力の要求が減少してイン
バータ5の出力が低下した場合、図4に示すように、イ
ンバータ5の電力が減少した分、コンバータ3に電力を
発生する余裕が生じるため、(d)のように、モータ制
御ユニット7は速やかにコンバータ3の出力を増加する
指令をエンジン制御ユニット8に出力し、コンバータ3
の電力を増加することができる。
ロに制限されても、温度が上昇した場合には、高出力が
長時間持続し、または冷却能力が低下することになるか
ら、インバータ5の電力が制限される。これによって、
インバータ5の発熱による冷却水温の上昇が抑えられ
る。コンバータ3とインバータ5の電力の合計が制限さ
れた状況で、モータ6の駆動電力の要求が減少してイン
バータ5の出力が低下した場合、図4に示すように、イ
ンバータ5の電力が減少した分、コンバータ3に電力を
発生する余裕が生じるため、(d)のように、モータ制
御ユニット7は速やかにコンバータ3の出力を増加する
指令をエンジン制御ユニット8に出力し、コンバータ3
の電力を増加することができる。
【0037】例えば、バッテリ4の充電量が減少してき
た場合は、SOC情報から充電に必要な電力量を算出
し、モータ制御ユニット7に指令して発電機2に要求さ
れる電力量に加算して発電させる。このようにすると、
モータ6側の電力量が低減した際に発電機2側の電力量
をその分増加して発電することが可能で、そのときの発
熱量は冷却装置10の冷却能力を超えないように制限さ
れるから、装置が過熱することはない。
た場合は、SOC情報から充電に必要な電力量を算出
し、モータ制御ユニット7に指令して発電機2に要求さ
れる電力量に加算して発電させる。このようにすると、
モータ6側の電力量が低減した際に発電機2側の電力量
をその分増加して発電することが可能で、そのときの発
熱量は冷却装置10の冷却能力を超えないように制限さ
れるから、装置が過熱することはない。
【0038】そして、冷却装置10の故障などにより、
冷却水温度Twが所定値Tw2になったときには、図3
の(e)のようにコンバータ3およびインバータ5の出
力がゼロに制限される。
冷却水温度Twが所定値Tw2になったときには、図3
の(e)のようにコンバータ3およびインバータ5の出
力がゼロに制限される。
【0039】本実施例は以上のように構成され、冷却装
置10はインバータ5またはコンバータ3が単独で最大
発熱を行ってもパワー素子が動作温度上限に達しない冷
却能力で設計すれば十分である。このため、インバータ
5とコンバータ3の両方の発熱量の合計の最大値を冷却
するものに比べて冷却装置10の冷却能力を小さく設定
でき、大幅にその放熱器などを小型化することが可能で
ある。
置10はインバータ5またはコンバータ3が単独で最大
発熱を行ってもパワー素子が動作温度上限に達しない冷
却能力で設計すれば十分である。このため、インバータ
5とコンバータ3の両方の発熱量の合計の最大値を冷却
するものに比べて冷却装置10の冷却能力を小さく設定
でき、大幅にその放熱器などを小型化することが可能で
ある。
【0040】また、冷却水温度がTw1に到達した以降
はコンバータ3とインバータ5の給電力量が制限される
ため、冷却水温度の上昇が抑制され、また、インバータ
5の駆動電力が低減できる時は、変わりにコンバータ3
の電力をその分増加させるため、冷却水温度の変動が小
さくなり、冷却装置10の信頼性の向上につながる。
はコンバータ3とインバータ5の給電力量が制限される
ため、冷却水温度の上昇が抑制され、また、インバータ
5の駆動電力が低減できる時は、変わりにコンバータ3
の電力をその分増加させるため、冷却水温度の変動が小
さくなり、冷却装置10の信頼性の向上につながる。
【0041】さらに、インバータ5を先に冷却してコン
バータ3を後で冷却する順番としたため、電力が制限さ
れる期間にインバータ5の出力が増加した時はこれに連
動してコンバータ3の出力を低減するため、インバータ
5によって温度の上がった冷却水がたどり着く前にコン
バータ3の発熱を減らすことができるため、水温の上昇
を効果的に抑制できる。また、下流ほど冷却水温度が高
くなるが、下流側のコンバータ3の出力制限をするた
め、素子温度の上昇を抑止できて破損の危険性を低減で
きる。
バータ3を後で冷却する順番としたため、電力が制限さ
れる期間にインバータ5の出力が増加した時はこれに連
動してコンバータ3の出力を低減するため、インバータ
5によって温度の上がった冷却水がたどり着く前にコン
バータ3の発熱を減らすことができるため、水温の上昇
を効果的に抑制できる。また、下流ほど冷却水温度が高
くなるが、下流側のコンバータ3の出力制限をするた
め、素子温度の上昇を抑止できて破損の危険性を低減で
きる。
【0042】インバータ5単独で最大発熱した時に冷却
可能な性能の冷却装置を設けているため、コンバータ3
出力がゼロになった状況ではインバータ5が最大発熱を
しても破損することはないのであるが、冷却装置に異常
が発生し、冷却性能が著しく低下した場合などでも、コ
ンバータ3とインバータ5の出力が自動的に制限される
ため、装置の破損という致命的な状況を回避できる。
可能な性能の冷却装置を設けているため、コンバータ3
出力がゼロになった状況ではインバータ5が最大発熱を
しても破損することはないのであるが、冷却装置に異常
が発生し、冷却性能が著しく低下した場合などでも、コ
ンバータ3とインバータ5の出力が自動的に制限される
ため、装置の破損という致命的な状況を回避できる。
【0043】また、インバータ5の出力まで制限する指
令値をモータ制御ユニット7が出力する場合は、冷却装
置10に異常が発生している可能性があり、または、過
度の高負荷運転がなされている可能性があるため、コン
バータ3出力のゼロ指令を出す時点で、運転者に注意表
示などをすれば、インバータ5の電力を低減する前に運
転者の注意を喚起することもできる。
令値をモータ制御ユニット7が出力する場合は、冷却装
置10に異常が発生している可能性があり、または、過
度の高負荷運転がなされている可能性があるため、コン
バータ3出力のゼロ指令を出す時点で、運転者に注意表
示などをすれば、インバータ5の電力を低減する前に運
転者の注意を喚起することもできる。
【0044】なお、上記説明以外にもインバータ5とコ
ンバータ3とモータ6と発電機2を同一の冷却装置で冷
却しても良いし、温度センサ9の検出部位はコンバータ
3の直後の水温でも良いし、インバータ5とコンバータ
3の間の水温でも良いし、インバータ5のパワー素子の
温度でも良いし、コンバータ3のパワー素子の温度でも
良いし、モータ6の発熱部の温度でも良い。
ンバータ3とモータ6と発電機2を同一の冷却装置で冷
却しても良いし、温度センサ9の検出部位はコンバータ
3の直後の水温でも良いし、インバータ5とコンバータ
3の間の水温でも良いし、インバータ5のパワー素子の
温度でも良いし、コンバータ3のパワー素子の温度でも
良いし、モータ6の発熱部の温度でも良い。
【0045】また、簡単のために、電力の制限マップを
用いて合計電力が制御される説明をしたが、効率マップ
などによりコンバータ3とインバータ5の電力と損失の
関係が予めわかっている場合には、検出温度対損失マッ
プを用いて合計電力の制御を行うこともできる。また、
電力の制限マップの所定値Tw1以上での変化は図2に
示した直線に限定されるものではなく、折れ線であった
り曲線であっても良いことはいうまでもない。
用いて合計電力が制御される説明をしたが、効率マップ
などによりコンバータ3とインバータ5の電力と損失の
関係が予めわかっている場合には、検出温度対損失マッ
プを用いて合計電力の制御を行うこともできる。また、
電力の制限マップの所定値Tw1以上での変化は図2に
示した直線に限定されるものではなく、折れ線であった
り曲線であっても良いことはいうまでもない。
【図1】実施例の構成を示す図である。
【図2】電力の制限値と冷却水温度との関係を示す制限
マップである。
マップである。
【図3】冷却水温度とコンバータ3およびインバータの
温度上昇の関係を示す図である。
温度上昇の関係を示す図である。
【図4】コンバータに電力量の余裕が増加したときの説
明図である。
明図である。
【図5】従来例の動作を示す図
【図6】従来例の動作を示す図
【図7】従来例のマップを示す図
1 エンジン
2 発電機
3 コンバータ
4 バッテリ
5 インバータ
6 モータ
7 モータ制御ユニット
8 エンジン制御ユニット
9 温度センサ
10 冷却装置
Claims (5)
- 【請求項1】 発電手段と、該発電手段から発電された
電力により駆動される駆動手段との間に設けられる電力
変換装置において、前記発電手段または駆動手段の温度
を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段によって
検出された温度が所定の温度以上である時は、前記発電
手段と前記駆動手段の合計発熱量を所定値以下に制限す
る制限手段とを有することを特徴とする電力変換装置。 - 【請求項2】 前記発電手段と前記駆動手段の合計発熱
量は、前記温度検出手段によって検出された温度に対し
て、前記発電手段または前記駆動手段のどちらかが単独
で発熱しても、その上限温度に達しない発熱量に等しく
設定されることを特徴とする請求項1記載の電力変換装
置。 - 【請求項3】 前記発電手段は発電機と該発電機から出
力される交流電力を直流電力に変換するコンバータを有
し、当該コンバータにはバッテリが接続され、前記駆動
手段は前記コンバータおよび前記バッテリに接続され、
直流電力を交流電力に変換するインバータと、前記イン
バータによって駆動されるモータとを有し、前記発電手
段と前記駆動手段の合計発熱量が所定値以下に制限され
た場合は、前記発電手段の出力を初めに制限することを
特徴とする請求項1または2記載の電力変換装置。 - 【請求項4】 前記バッテリの充電量から充電に必要な
電力量を演算し、演算された充電電力量を前記発電手段
の指令値に重畳するようにしたことを特徴とする請求項
3記載の電力変換装置。 - 【請求項5】 少なくとも前記コンバータと前記インバ
ータは、共通の冷却手段で冷却されるとともに、前記イ
ンバータ、コンバータの順番で冷却するようにしたこと
を特徴とする請求項3または4記載の電力変換装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002072403A JP2003274509A (ja) | 2002-03-15 | 2002-03-15 | 電力変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002072403A JP2003274509A (ja) | 2002-03-15 | 2002-03-15 | 電力変換装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003274509A true JP2003274509A (ja) | 2003-09-26 |
Family
ID=29202409
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002072403A Withdrawn JP2003274509A (ja) | 2002-03-15 | 2002-03-15 | 電力変換装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2003274509A (ja) |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007106326A (ja) * | 2005-10-14 | 2007-04-26 | Toyota Motor Corp | ハイブリッド駆動装置の制御装置 |
JP2008230281A (ja) * | 2007-03-16 | 2008-10-02 | Honda Motor Co Ltd | ハイブリッド車両 |
WO2008116682A1 (de) * | 2007-03-26 | 2008-10-02 | Robert Bosch Gmbh | Gerät mit elektromotorischem antrieb und verfahren zu seinem betrieb |
JP2009012679A (ja) * | 2007-07-06 | 2009-01-22 | Toyota Motor Corp | 車両の制御装置および制御方法 |
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JP2013006509A (ja) * | 2011-06-24 | 2013-01-10 | Honda Motor Co Ltd | 車両用回転電機制御装置 |
JP2014201103A (ja) * | 2013-04-02 | 2014-10-27 | トヨタ自動車株式会社 | 車両 |
WO2018016275A1 (ja) * | 2016-07-19 | 2018-01-25 | 株式会社日立製作所 | 車両用電力変換装置および鉄道車両 |
JP2022155704A (ja) * | 2021-03-31 | 2022-10-14 | 本田技研工業株式会社 | 電力システム及び電力制御装置 |
-
2002
- 2002-03-15 JP JP2002072403A patent/JP2003274509A/ja not_active Withdrawn
Cited By (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US8380377B2 (en) | 2009-11-17 | 2013-02-19 | Hyundai Motor Company | Method for controlling cooling of power converter for hybrid electric vehicle |
US20110118917A1 (en) * | 2009-11-17 | 2011-05-19 | Hyundai Motor Company | Method for controlling cooling of power converter for hybrid electric vehicle |
CN102470856B (zh) * | 2010-03-30 | 2014-03-12 | 丰田自动车株式会社 | 车辆用控制装置及车辆用控制方法 |
CN102470856A (zh) * | 2010-03-30 | 2012-05-23 | 丰田自动车株式会社 | 车辆用控制装置及车辆用控制方法 |
JP5177324B2 (ja) * | 2010-03-30 | 2013-04-03 | トヨタ自動車株式会社 | 車両用制御装置および車両用制御方法 |
WO2011121717A1 (ja) * | 2010-03-30 | 2011-10-06 | トヨタ自動車株式会社 | 車両用制御装置および車両用制御方法 |
JP2013006509A (ja) * | 2011-06-24 | 2013-01-10 | Honda Motor Co Ltd | 車両用回転電機制御装置 |
JP2014201103A (ja) * | 2013-04-02 | 2014-10-27 | トヨタ自動車株式会社 | 車両 |
US9174629B2 (en) | 2013-04-02 | 2015-11-03 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Vehicle |
WO2018016275A1 (ja) * | 2016-07-19 | 2018-01-25 | 株式会社日立製作所 | 車両用電力変換装置および鉄道車両 |
CN109476234A (zh) * | 2016-07-19 | 2019-03-15 | 株式会社日立制作所 | 车辆用电力变换装置以及铁道车辆 |
JPWO2018016275A1 (ja) * | 2016-07-19 | 2019-06-20 | 株式会社日立製作所 | 車両用電力変換装置および鉄道車両 |
EP3489068A4 (en) * | 2016-07-19 | 2020-03-25 | Hitachi, Ltd. | VEHICLE POWER CONVERSION DEVICE AND RAIL VEHICLE |
CN109476234B (zh) * | 2016-07-19 | 2022-03-15 | 株式会社日立制作所 | 车辆用电力变换装置以及铁道车辆 |
JP2022155704A (ja) * | 2021-03-31 | 2022-10-14 | 本田技研工業株式会社 | 電力システム及び電力制御装置 |
JP7374145B2 (ja) | 2021-03-31 | 2023-11-06 | 本田技研工業株式会社 | 電力システム及び電力制御装置 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050607 |