JP7159811B2 - converter - Google Patents

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Description

本明細書では、バッテリに対して第１コンバータ回路と第２コンバータ回路が並列に接続されており、バッテリの出力電力を昇圧した電力を電気機器に供給するコンバータを開示する。 This specification discloses a converter in which a first converter circuit and a second converter circuit are connected in parallel to a battery, and power obtained by boosting the output power of the battery is supplied to an electric device.

コンバータが備えるスイッチング素子を流れる電流を許容範囲内に抑えるために、あるいはスイッチング素子の制御時に発生するリップル電流を低減するために、第１コンバータ回路と第２コンバータ回路を並列に接続してコンバータを構成する場合がある。各コンバータ回路は、動作時に発熱するリアクトルを備えており、リアクトルが過熱することを防止する必要がある。 In order to keep the current flowing through the switching elements of the converter within an allowable range, or to reduce the ripple current generated when the switching elements are controlled, the first converter circuit and the second converter circuit are connected in parallel to operate the converter. may be configured. Each converter circuit has a reactor that generates heat during operation, and it is necessary to prevent the reactor from overheating.

特許文献１に過熱防止技術が開示されており、コンバータは、リアクトルを流れる電流を検出する電流センサと、スイッチング素子を制御する制御部を備える。制御部は、電流センサで検出される電流に基づいてリアクトルの温度を推定し、推定したリアクトルの温度が基準値よりも高くなると、スイッチング素子の導通時間を短くし、リアクトルを流れる電流を抑制して過熱を防止する。 An overheating prevention technique is disclosed in Patent Document 1, and the converter includes a current sensor that detects the current flowing through the reactor and a control section that controls the switching element. The control unit estimates the temperature of the reactor based on the current detected by the current sensor, and when the estimated temperature of the reactor becomes higher than the reference value, shortens the conduction time of the switching element to suppress the current flowing through the reactor. to prevent overheating.

特開２０１６－０４１０１２号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2016-041012

第１コンバータ回路と第２コンバータ回路が並列に接続されているコンバータに、特許文献１の技術を適用する場合、各コンバータ回路に過熱防止技術を適用する必要があり、製造コスト等を押し上げる。本明細書では、より簡単化された構成によって、第１コンバータ回路と第２コンバータ回路が並列に接続されているコンバータの過熱を防止する技術を開示する。 When applying the technique of Patent Document 1 to a converter in which a first converter circuit and a second converter circuit are connected in parallel, it is necessary to apply an overheat prevention technique to each converter circuit, which increases manufacturing costs. This specification discloses a technique for preventing overheating of a converter in which a first converter circuit and a second converter circuit are connected in parallel with a simpler configuration.

本明細書で開示するコンバータでは、第１コンバータ回路と第２コンバータ回路がバッテリに対して並列に接続されており、各コンバータ回路がリアクトルを備えている。即ち、コンバータは、第１リアクトルを備えている第１コンバータ回路と、第２リアクトルを備えているとともに、バッテリに対して第１コンバータと並列に接続されている第２コンバータ回路を備えている。本明細書で開示するコンバータは、上記に加えて、第１リアクトルの温度を検出する温度センサと、制御部を備えている。第１リアクトルと第２リアクトルは、冷却器を挟んで配置されており、第１リアクトルの温度が第２リアクトルの温度よりも高い関係を満たすように調整されている。制御部は、温度センサの検出値と基準値を用いて、第１リアクトルと第２リアクトルに流れる電流の大きさを調整する。 In the converter disclosed in this specification, the first converter circuit and the second converter circuit are connected in parallel to the battery, and each converter circuit has a reactor. That is, the converter includes a first converter circuit having a first reactor, and a second converter circuit having a second reactor and connected in parallel to the first converter with respect to the battery. In addition to the above, the converter disclosed in this specification includes a temperature sensor that detects the temperature of the first reactor, and a controller. The first reactor and the second reactor are arranged with the cooler therebetween, and are adjusted so that the temperature of the first reactor is higher than the temperature of the second reactor. The controller uses the detected value of the temperature sensor and the reference value to adjust the magnitude of the current flowing through the first reactor and the second reactor.

第１リアクトルの温度が第２リアクトルの温度よりも高い関係は、種々の手法で得ることができる。例えば、第１リアクトルの構成と第２リアクトルの構成を変え、同一値の電流で使用する場合の第１リアクトルの発熱量が第２リアクトルの発熱量以上となる関係を利用することができる。あるいは、第１リアクトルの電流変化速度が第２リアクトルの電流変化速度より高速となる制御を実施して第１リアクトルの温度が第２リアクトルの温度よりも高い関係を得るようにしてもよい。 The relationship in which the temperature of the first reactor is higher than the temperature of the second reactor can be obtained by various methods. For example, it is possible to use the relationship that the amount of heat generated by the first reactor is greater than or equal to the amount of heat generated by the second reactor when the configurations of the first reactor and the second reactor are changed and the same current value is used. Alternatively, control may be performed so that the current change speed of the first reactor is faster than the current change speed of the second reactor to obtain a relationship in which the temperature of the first reactor is higher than the temperature of the second reactor.

上記の構成によると、第１リアクトルの温度に基づいて第１リアクトルを流れる電流の大きさが調整され、第１リアクトルの過熱を防止できる。第２リアクトルを流れる電流の大きさは、第１リアクトルと同様に調整される。第２リアクトルの温度は第１リアクトルの温度よりも小さく、第１リアクトルと同様に調整すると、第２リアクトルの過熱も防止できる。この結果、１個の過熱防止技術で、第１リアクトルと第２リアクトルの双方を過熱から保護することができる。 According to the above configuration, the magnitude of the current flowing through the first reactor is adjusted based on the temperature of the first reactor, and overheating of the first reactor can be prevented. The magnitude of the current flowing through the second reactor is adjusted similarly to the first reactor. The temperature of the second reactor is lower than the temperature of the first reactor, and if adjusted in the same manner as the first reactor, overheating of the second reactor can also be prevented. As a result, one overheat prevention technique can protect both the first reactor and the second reactor from overheating.

実施例のコンバータを備える電動車両の電力系のブロック図である。1 is a block diagram of an electric power system of an electric vehicle equipped with a converter of an embodiment; FIG. 実施例のコンバータのリアクトルと温度センサと冷却器の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the reactor of the converter of an Example, a temperature sensor, and a cooler. 電流の積算値と温度上昇値との関係を示すグラフである。4 is a graph showing the relationship between an integrated value of current and a temperature rise value;

（第１実施例）
図１と図２を参照して、第１実施例のコンバータ３０を説明する。コンバータ３０は、電気自動車、ハイブリット自動車や燃料電池車等の電動車両１０に搭載される。コンバータ３０は、電動車両１０のパワーコントロールユニットを構成する電力変換器２０に搭載される。 (First embodiment)
The converter 30 of the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. Converter 30 is mounted on electric vehicle 10 such as an electric vehicle, a hybrid vehicle, or a fuel cell vehicle. Converter 30 is mounted in power converter 20 that constitutes a power control unit of electric vehicle 10 .

図１を参照して、電動車両１０の電力系のブロック図を説明する。電動車両１０は、バッテリ１２と、電力変換器２０と、モータ９４を備える。電力変換器２０は、コンバータ３０と、インバータ９０と、平滑化コンデンサ９２を備える。コンバータ３０は、バッテリ１２から出力される直流電力を昇圧し、昇圧した直流電力をインバータ９０に出力する。コンバータ３０の回路構成は、後で詳しく説明する。インバータ９０は、図示省略の上位制御部から供給される駆動信号に基づいて、コンバータ３０から出力される直流電力を交流電力に変換し、変換した交流電力をモータ９４に出力する。インバータ９０の回路構成は良く知られているため、詳しい回路図とその説明を省略する。モータ９４は、インバータ９０から出力される交流電力によって回転する。これにより、電動車両１０の車輪にモータ９４の動力が伝わり、電動車両１０が走行する。 A block diagram of the power system of the electric vehicle 10 will be described with reference to FIG. Electric vehicle 10 includes battery 12 , power converter 20 , and motor 94 . Power converter 20 includes converter 30 , inverter 90 , and smoothing capacitor 92 . Converter 30 boosts the DC power output from battery 12 and outputs the boosted DC power to inverter 90 . The circuit configuration of converter 30 will be described later in detail. The inverter 90 converts the DC power output from the converter 30 into AC power based on a drive signal supplied from a higher control unit (not shown), and outputs the converted AC power to the motor 94 . Since the circuit configuration of the inverter 90 is well known, a detailed circuit diagram and description thereof will be omitted. Motor 94 is rotated by the AC power output from inverter 90 . As a result, the power of the motor 94 is transmitted to the wheels of the electric vehicle 10, and the electric vehicle 10 runs.

モータ９４は、発電機として機能する場合がある。例えば、運転者が電動車両１０の走行中にブレーキペダルを踏むと、モータ９４は、電動車両１０の慣性エネルギによって回転させられて発電する。モータ９４で発電された電力は、インバータ９０によって直流電力に変換され、コンバータ３０によって降圧された後、バッテリ１２に充電される。 Motor 94 may function as a generator. For example, when the driver depresses the brake pedal while the electric vehicle 10 is running, the motor 94 is rotated by the inertial energy of the electric vehicle 10 to generate electricity. Electric power generated by motor 94 is converted into DC power by inverter 90 , stepped down by converter 30 , and then charged into battery 12 .

コンバータ３０とインバータ９０の間には、平滑化コンデンサ９２が並列に接続されている。平滑化コンデンサ９２は、コンバータ３０とインバータ９０の間を流れる電流と電圧を平滑化する。 A smoothing capacitor 92 is connected in parallel between the converter 30 and the inverter 90 . Smoothing capacitor 92 smoothes the current and voltage flowing between converter 30 and inverter 90 .

次に、コンバータ３０を説明する。コンバータ３０は、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータである。以下では、バッテリ１２側（低電圧側）の端子を入力端３２と呼び、インバータ９０側（高電圧側）の端子を出力端３４と呼ぶ。また、入力端３２の正極と負極のそれぞれを、入力正極端３２ａと入力負極端３２ｂと呼ぶ。また、出力端３４の正極と負極のそれぞれを、出力正極端３４ａと出力負極端３４ｂと呼ぶ。 Next, converter 30 will be described. Converter 30 is a bi-directional DC-DC converter. Hereinafter, the terminal on the battery 12 side (low voltage side) is referred to as input terminal 32 , and the terminal on the inverter 90 side (high voltage side) is referred to as output terminal 34 . Further, the positive and negative terminals of the input terminal 32 are called an input positive terminal 32a and an input negative terminal 32b, respectively. Also, the positive and negative terminals of the output terminal 34 are referred to as an output positive terminal 34a and an output negative terminal 34b, respectively.

コンバータ３０は、第１コンバータ回路４０と、第２コンバータ回路６０と、フィルタコンデンサ８０と、制御部８２を備える。第１コンバータ回路４０と第２コンバータ回路６０は、共通の入力端３２ａ、３２ｂと共通の出力端３４ａ、３４ｂの間において、バッテリ１２に対して並列に接続されている。第１コンバータ回路４０と第２コンバータ回路６０は、バッテリ１２から出力される直流電力を昇圧する機能を有する。また、第１コンバータ回路４０と第２コンバータ回路６０は、インバータ９０から出力される直流電力を降圧する機能を有する。フィルタコンデンサ８０は、入力正極端３２ａと入力負極端３２ｂの間に接続されている。フィルタコンデンサ８０は、コンバータ３０とバッテリ１２の間を流れる電流と電圧を平滑化する。 The converter 30 includes a first converter circuit 40 , a second converter circuit 60 , a filter capacitor 80 and a controller 82 . The first converter circuit 40 and the second converter circuit 60 are connected in parallel to the battery 12 between the common inputs 32a, 32b and the common outputs 34a, 34b. The first converter circuit 40 and the second converter circuit 60 have a function of boosting the DC power output from the battery 12 . Also, the first converter circuit 40 and the second converter circuit 60 have a function of stepping down the DC power output from the inverter 90 . A filter capacitor 80 is connected between the input positive terminal 32a and the input negative terminal 32b. Filter capacitor 80 smoothes the current and voltage flowing between converter 30 and battery 12 .

第１コンバータ回路４０は、スイッチング素子４２、４６と、ダイオード４４、４８と、第１リアクトル５０と、電流センサ５２と、温度センサ５４を備える。スイッチング素子４２、４６は、例えば、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（即ちＩＧＢＴ）や金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（即ちＭＯＳＦＥＴ）等である。スイッチング素子４２、４６は、直列に接続されている。スイッチング素子４２の一端は、出力正極端３４ａに接続されている。スイッチング素子４６の他端は、入力負極端３２ｂと出力負極端３４ｂに接続されている。 The first converter circuit 40 includes switching elements 42 and 46 , diodes 44 and 48 , a first reactor 50 , a current sensor 52 and a temperature sensor 54 . The switching elements 42 and 46 are, for example, insulated gate bipolar transistors (ie IGBTs) or metal oxide semiconductor field effect transistors (ie MOSFETs). The switching elements 42, 46 are connected in series. One end of the switching element 42 is connected to the output positive terminal 34a. The other end of the switching element 46 is connected to the input negative terminal 32b and the output negative terminal 34b.

スイッチング素子４２には、ダイオード４４が逆並列に接続されている。スイッチング素子４６には、ダイオード４８が逆並列に接続されている。スイッチング素子４２、４６の間の中点には、第１リアクトル５０が接続されている。第１リアクトル５０に電流が流れると、第１リアクトル５０は発熱する。第１リアクトル５０の他端は、電流センサ５２に接続されている。電流センサ５２の他端は、入力正極端３２ａに接続されている。電流センサ５２は、第１リアクトル５０に流れる電流を検出する。 A diode 44 is connected in antiparallel to the switching element 42 . A diode 48 is connected in anti-parallel to the switching element 46 . A first reactor 50 is connected to the midpoint between the switching elements 42 and 46 . When current flows through the first reactor 50, the first reactor 50 generates heat. The other end of the first reactor 50 is connected to the current sensor 52 . The other end of the current sensor 52 is connected to the input positive terminal 32a. Current sensor 52 detects the current flowing through first reactor 50 .

温度センサ５４は、第１リアクトル５０の温度を検出する。温度センサ５４は、例えば周囲の温度に応じて抵抗値が変化するダイオードである。温度センサ５４の抵抗値を検出することにより、第１リアクトル５０の温度が検出される。 Temperature sensor 54 detects the temperature of first reactor 50 . The temperature sensor 54 is, for example, a diode whose resistance value changes according to the ambient temperature. The temperature of first reactor 50 is detected by detecting the resistance value of temperature sensor 54 .

第２コンバータ回路６０は、スイッチング素子６２、６６と、ダイオード６４、６８と、第２リアクトル７０と、電流センサ７２を備える。スイッチング素子６２、６６と、ダイオード６４、６８と、第２リアクトル７０と、電流センサ７２の回路構成は、第１コンバータ回路４０のスイッチング素子４２、４６と、ダイオード４４、４８と、第１リアクトル５０と、電流センサ５２の回路構成と同様である。 The second converter circuit 60 includes switching elements 62 and 66 , diodes 64 and 68 , a second reactor 70 and a current sensor 72 . The circuit configuration of the switching elements 62 and 66, the diodes 64 and 68, the second reactor 70, and the current sensor 72 is the switching elements 42 and 46, the diodes 44 and 48, and the first reactor 50 of the first converter circuit 40. , and the circuit configuration of the current sensor 52 is the same.

第２リアクトル７０に電流が流れると、第２リアクトル７０は発熱する。第２リアクトル７０の熱特性は、第１リアクトル５０の熱特性と異なる。通電する電流の変化速度が同一である場合、第２リアクトル７０の発熱量は、第１リアクトル５０の発熱量よりも小さい。例えば、第２リアクトル７０の巻線の巻き数は、第１リアクトル５０の巻き線の巻き数よりも少ない。 When current flows through the second reactor 70, the second reactor 70 generates heat. The thermal characteristics of second reactor 70 are different from the thermal characteristics of first reactor 50 . When the rate of change of the supplied current is the same, the amount of heat generated by the second reactor 70 is smaller than the amount of heat generated by the first reactor 50 . For example, the number of turns of the winding of the second reactor 70 is less than the number of turns of the winding of the first reactor 50 .

制御部８２は、スイッチング素子４２、４６、６２、６６と温度センサ５４と電流センサ５２、７２に通信可能に接続されている。図１では、制御部８２とスイッチング素子４２、４６、６２、６６の接続線と、制御部８２と温度センサ５４の接続線と、制御部８２と電流センサ５２、７２の接続線が、短ピッチの破線によって図示されている。制御部８２は、温度センサ５４から第１リアクトル５０の温度を取得する。また、制御部８２は、電流センサ５２から、第１リアクトル５０に流れる電流を検出する。また、制御部８２は、電流センサ７２から、第２リアクトル７０に流れる電流を検出する。また、制御部８２は、スイッチング素子４２、４６、６２、６６を制御する。即ち、制御部８２は、スイッチング素子４２、４６、６２、６６のオン状態とオフ状態を切り替える。また、制御部８２は、スイッチング素子４２、６２を同時に制御し、スイッチング素子４６、６６を同時に制御する。 The controller 82 is communicatively connected to the switching elements 42 , 46 , 62 , 66 , the temperature sensor 54 and the current sensors 52 , 72 . In FIG. 1, the connection lines between the control unit 82 and the switching elements 42, 46, 62, 66, the connection lines between the control unit 82 and the temperature sensor 54, and the connection lines between the control unit 82 and the current sensors 52, 72 are arranged at short pitches. is illustrated by the dashed line of Control unit 82 acquires the temperature of first reactor 50 from temperature sensor 54 . Also, the control unit 82 detects the current flowing through the first reactor 50 from the current sensor 52 . Also, the control unit 82 detects the current flowing through the second reactor 70 from the current sensor 72 . Also, the control unit 82 controls the switching elements 42 , 46 , 62 , 66 . That is, the control unit 82 switches the switching elements 42, 46, 62, 66 between the ON state and the OFF state. Also, the control unit 82 controls the switching elements 42 and 62 at the same time, and controls the switching elements 46 and 66 at the same time.

次に、コンバータ３０による昇圧動作と降圧動作を説明する。昇圧動作では、スイッチング素子４６、６６が関与する。制御部８２からスイッチング素子４６、６６に、所定のデューティ比の駆動信号が供給されると、スイッチング素子４６、６６は、所定のデューティ比でオン状態とオフ状態に切り替わる。これにより、バッテリ１２から出力される直流電圧が昇圧される。 Next, the step-up operation and step-down operation of converter 30 will be described. The switching elements 46, 66 are involved in the boost operation. When a driving signal having a predetermined duty ratio is supplied from the control unit 82 to the switching elements 46 and 66, the switching elements 46 and 66 are switched between an ON state and an OFF state at the predetermined duty ratio. As a result, the DC voltage output from the battery 12 is boosted.

降圧動作では、スイッチング素子４２、６２が関与する。制御部８２からスイッチング素子４２、６２に所定のデューティ比の駆動信号が供給されると、スイッチング素子４２、６２は、所定のデューティ比でオン状態とオフ状態に切り替わる。これにより、インバータ９０から出力される直流電圧が降圧される。 In step-down operation, switching elements 42, 62 are involved. When a driving signal having a predetermined duty ratio is supplied from the control unit 82 to the switching elements 42 and 62, the switching elements 42 and 62 are switched between an ON state and an OFF state at the predetermined duty ratio. As a result, the DC voltage output from inverter 90 is stepped down.

次に、図２を参照して、電力変換器２０のハードウェアの構成を説明する。電力変換器２０は、冷却器１００をさらに備える。冷却器１００は、例えば、電力変換器２０を収容するケース等である。冷却器１００は、金属材料から作製されている。図２に示すように、冷却器１００は、内部に流路１０２を有する。図２では、冷却器１００の断面を示すハッチのみが図示されている。流路１０２には、図示省略の冷媒供給装置から供給される液体冷媒が通過する。なお、変形例では、流路１０２には、冷却空気が通過してもよい。 Next, the hardware configuration of power converter 20 will be described with reference to FIG. Power converter 20 further includes cooler 100 . Cooler 100 is, for example, a case or the like that accommodates power converter 20 . Cooler 100 is made from a metallic material. As shown in FIG. 2, the cooler 100 has a channel 102 inside. In FIG. 2, only hatches showing the cross section of the cooler 100 are shown. A liquid coolant supplied from a coolant supply device (not shown) passes through the flow path 102 . Note that, in a modified example, cooling air may pass through the flow path 102 .

第１リアクトル５０は、図示省略の放熱シートを介して、冷却器１００に載置されている。第１リアクトル５０の熱は、冷却器１００を介して、流路１０２を通過する液体冷媒に伝熱される。これにより、第１リアクトル５０は冷却される。第２リアクトル７０は、冷却器１００上にあって、第１リアクトル５０が載置されている面と反対側の面に、図示省略の放熱シートを介して載置されている。第１リアクトル５０と第２リアクトル７０は、冷却器１００を挟んで配置されている。第２リアクトル７０の熱は、冷却器１００を介して、流路１０２を通過する液体冷媒に伝熱される。これにより、第２リアクトル７０は冷却される。また、冷却器１００による第２リアクトル７０の冷却効率は、冷却器１００による第１リアクトル５０の冷却効率と同等である。 The first reactor 50 is mounted on the cooler 100 via a heat radiation sheet (not shown). The heat of the first reactor 50 is transferred to the liquid refrigerant passing through the flow path 102 via the cooler 100 . Thereby, the first reactor 50 is cooled. The second reactor 70 is mounted on the cooler 100 via a heat radiation sheet (not shown) on the surface opposite to the surface on which the first reactor 50 is mounted. First reactor 50 and second reactor 70 are arranged with cooler 100 interposed therebetween. The heat of the second reactor 70 is transferred to the liquid refrigerant passing through the flow path 102 via the cooler 100 . Thereby, the second reactor 70 is cooled. Also, the cooling efficiency of the second reactor 70 by the cooler 100 is equivalent to the cooling efficiency of the first reactor 50 by the cooler 100 .

第１リアクトル５０には、温度センサ５４が載置されている。なお、変形例では、温度センサ５４は、第１リアクトル５０の内部に配置されていてもよい。 A temperature sensor 54 is mounted on the first reactor 50 . Note that, in a modified example, the temperature sensor 54 may be arranged inside the first reactor 50 .

次に、温度センサ５４で検出される温度を用いて、第１リアクトル５０と第２リアクトル７０に流れる電流を調整する方法を説明する。制御部８２は、スイッチング素子４２、４６、６２、６６に駆動信号を供給する。制御部８２は、スイッチング素子４２、６２を同時にオン状態に切り替え、同時にオフ状態に切り替える。また、制御部８２は、スイッチング素子４６、６６を同時にオン状態に切り替え、同時にオフ状態に切り替える。この場合、第１リアクトル５０と第２リアクトル７０の熱特性の違いによって、第１リアクトル５０の発熱量は、第２リアクトル７０の発熱量よりも大きい。このため、第１リアクトル５０の温度は、第２リアクトル７０の温度よりも高くなる。 Next, a method of adjusting currents flowing through the first reactor 50 and the second reactor 70 using the temperature detected by the temperature sensor 54 will be described. The control unit 82 supplies drive signals to the switching elements 42 , 46 , 62 , 66 . The control unit 82 simultaneously switches the switching elements 42 and 62 to the ON state and simultaneously switches them to the OFF state. In addition, the control unit 82 simultaneously switches the switching elements 46 and 66 to the ON state and simultaneously switches them to the OFF state. In this case, the amount of heat generated by the first reactor 50 is greater than that of the second reactor 70 due to the difference in thermal characteristics between the first reactor 50 and the second reactor 70 . Therefore, the temperature of first reactor 50 becomes higher than the temperature of second reactor 70 .

制御部８２は、温度センサ５４によって検出される第１リアクトル５０の温度を取得し続けている。制御部８２は、取得した第１リアクトル５０の温度を基準値と比較し続けている。基準値は、第１リアクトル５０の過熱を防止できる温度であり、予め実験によって特定されている。基準値は、制御部８２に予め格納されている。 The control unit 82 continues to acquire the temperature of the first reactor 50 detected by the temperature sensor 54 . The control unit 82 continues to compare the obtained temperature of the first reactor 50 with the reference value. The reference value is a temperature at which overheating of the first reactor 50 can be prevented, and is specified in advance by experiments. The reference value is stored in the control section 82 in advance.

取得した第１リアクトル５０の温度が基準値よりも低い場合、制御部８２は、スイッチング素子４２、４６、６２、６６に通常の駆動信号を供給し続ける。一方、取得した第１リアクトル５０の温度が基準値よりも高い場合、制御部８２は、第１リアクトル５０と第２リアクトル７０に流れる電流を小さくするように、スイッチング素子４２、４６、６２、６６に供給される駆動信号のデューティ比を調整する。この場合、上位制御部によって、インバータ９０に供給される駆動信号やモータ９４のトルクが調整されている。 When the acquired temperature of the first reactor 50 is lower than the reference value, the control unit 82 continues to supply normal drive signals to the switching elements 42 , 46 , 62 , 66 . On the other hand, when the obtained temperature of the first reactor 50 is higher than the reference value, the control unit 82 controls the switching elements 42, 46, 62, 66 to reduce the currents flowing through the first reactor 50 and the second reactor 70. adjusts the duty ratio of the drive signal supplied to the In this case, the drive signal supplied to the inverter 90 and the torque of the motor 94 are adjusted by the host controller.

（効果）
これにより、第１リアクトル５０が過熱することがない。第２リアクトル７０の温度は第１リアクトル５０の温度よりも低い。このため、第１リアクトル５０が過熱しなければ、第２リアクトル７０も過熱しない。この結果、１個の温度センサ５４によって検出される第１リアクトル５０の温度を用いて、第１リアクトル５０と第２リアクトル７０を共通に制御することにより、第１リアクトル５０と第２リアクトル７０の双方を過熱から保護する。これにより、過熱防止技術が簡単化される。 (effect)
This prevents the first reactor 50 from overheating. The temperature of second reactor 70 is lower than the temperature of first reactor 50 . Therefore, if the first reactor 50 does not overheat, the second reactor 70 will not overheat either. As a result, by commonly controlling the first reactor 50 and the second reactor 70 using the temperature of the first reactor 50 detected by one temperature sensor 54, the temperature of the first reactor 50 and the second reactor 70 Protect both from overheating. This simplifies overheat protection techniques.

上記では、第１リアクトル５０と第２リアクトル７０の構成を変えることによって、第１リアクトル５０の温度が第２リアクトル７０の温度よりも高くなる関係を得ている。しかしながら、第１リアクトル５０と第２リアクトル７０の構成を等しくしながら、第１リアクトル５０の温度が第２リアクトル７０の温度よりも高くなる関係を得ることもできる。この場合、（第２リアクトル７０のデューティ比）＝α×（第１リアクトル５０のデューティ比）とする。ここで、αは１未満の定数とする。この関係を用いても、第１リアクトル５０の温度が第２リアクトル７０の温度よりも高くなる関係を得ることができる。この場合、第１リアクトル５０のデューティ比を下げれば、それに連動して第２リアクトル７０のデューティ比も下がる。この結果、１個の温度センサ５４を用いて、第１リアクトル５０と第２リアクトル７０の双方を共通に制御することによって、第１リアクトル５０と第２リアクトル７０の双方を過熱から保護することができる。 In the above description, the temperature of the first reactor 50 is higher than the temperature of the second reactor 70 by changing the configurations of the first reactor 50 and the second reactor 70 . However, it is also possible to obtain a relationship in which the temperature of the first reactor 50 is higher than the temperature of the second reactor 70 while the configurations of the first reactor 50 and the second reactor 70 are the same. In this case, (duty ratio of the second reactor 70)=α×(duty ratio of the first reactor 50). Here, α is a constant less than one. Using this relationship, it is also possible to obtain the relationship that the temperature of the first reactor 50 is higher than the temperature of the second reactor 70 . In this case, if the duty ratio of the first reactor 50 is lowered, the duty ratio of the second reactor 70 is also lowered accordingly. As a result, by commonly controlling both the first reactor 50 and the second reactor 70 using one temperature sensor 54, both the first reactor 50 and the second reactor 70 can be protected from overheating. can.

また、スイッチング素子４２、４６のゲート抵抗がスイッチング素子６２、６６のゲート抵抗よりも高い関係を利用して、第１リアクトル５０の温度が第２リアクトル７０の温度よりも高くなる関係を得てもよい。ゲート抵抗によってスイッチング速度が変わるため、第１リアクトル５０の温度が第２リアクトル７０の温度より高くなる関係を得ることができる。この場合も、１個の温度センサ５４を用いて、第１リアクトル５０と第２リアクトル７０の双方を共通に制御することによって、第１リアクトル５０と第２リアクトル７０の双方を過熱から保護することができる。 Also, by using the relationship that the gate resistance of the switching elements 42 and 46 is higher than the gate resistance of the switching elements 62 and 66, the relationship that the temperature of the first reactor 50 is higher than the temperature of the second reactor 70 can be obtained. good. Since the switching speed changes depending on the gate resistance, a relationship in which the temperature of the first reactor 50 is higher than the temperature of the second reactor 70 can be obtained. In this case also, one temperature sensor 54 is used to commonly control both the first reactor 50 and the second reactor 70, thereby protecting both the first reactor 50 and the second reactor 70 from overheating. can be done.

（第２実施例）
第１実施例では、第１リアクトル５０の温度が第２リアクトル７０の温度よりも高くなる関係に調整しておく必要がある。第２実施例は、この関係が保証されていない場合に有効である。図１の構成は、第２実施例にも共通である。即ち、第１コンバータ回路４０のみ、温度センサ５４を備えている。温度センサ５４は、第１リアクトル５０の温度を検出する。第２リアクトル７０の温度は検出されない。 (Second embodiment)
In the first embodiment, it is necessary to adjust the relationship such that the temperature of the first reactor 50 is higher than the temperature of the second reactor 70 . The second embodiment is effective when this relationship is not guaranteed. The configuration of FIG. 1 is also common to the second embodiment. That is, only the first converter circuit 40 has the temperature sensor 54 . Temperature sensor 54 detects the temperature of first reactor 50 . The temperature of second reactor 70 is not detected.

制御部８２は、温度センサ５４で検出される第１リアクトル５０の温度を用いて、スイッチング素子４２、４６に供給する駆動信号のデューティ比を調整する。この場合、上位制御部によって、インバータ９０に供給される駆動信号やモータ９４のトルクが調整されている。 The controller 82 uses the temperature of the first reactor 50 detected by the temperature sensor 54 to adjust the duty ratio of the drive signal supplied to the switching elements 42 and 46 . In this case, the drive signal supplied to the inverter 90 and the torque of the motor 94 are adjusted by the host controller.

また、制御部８２は、温度センサ５４によって検出される第１リアクトル５０の温度を用いて、第２リアクトル７０の温度を算出し、その後、スイッチング素子６２、６６に供給する駆動信号のデューティ比を調整する。まず、図３を参照して、第２リアクトル７０の温度を算出する方法を説明する。制御部８２は、電流の積算値と温度上昇値との関係を示すデータマップと、第１補正係数ｋ１と、第２補正係数ｋ２を用いて、第２リアクトル７０の温度を算出する。電流の積算値と温度上昇値との関係を示すデータマップは、図３において、関係Ｘ１として図示されている。以下では、電流の積算値と温度上昇値との関係を示すデータマップのことを、関係Ｘ１と呼ぶことがある。関係Ｘ１は、予め実験によって特定されている。関係Ｘ１において、電流の積算値と温度上昇値は、直線の関係にある。関係Ｘ１において、電流の積算値が大きいほど、温度上昇値は大きい。関係Ｘ１は、制御部８２に予め格納されている。 Further, the control unit 82 uses the temperature of the first reactor 50 detected by the temperature sensor 54 to calculate the temperature of the second reactor 70, and then adjusts the duty ratio of the drive signal supplied to the switching elements 62 and 66. adjust. First, a method for calculating the temperature of the second reactor 70 will be described with reference to FIG. The control unit 82 calculates the temperature of the second reactor 70 using a data map showing the relationship between the current integrated value and the temperature rise value, the first correction coefficient k1, and the second correction coefficient k2. A data map showing the relationship between the current integrated value and the temperature rise value is illustrated as relationship X1 in FIG. Hereinafter, the data map showing the relationship between the current integrated value and the temperature rise value may be referred to as relationship X1. The relationship X1 is specified in advance by experiments. In the relationship X1, the current integrated value and the temperature rise value are in a linear relationship. In the relationship X1, the larger the integrated value of the current, the larger the temperature rise value. Relationship X1 is stored in advance in control unit 82 .

第１補正係数ｋ１は、熱抵抗劣化率に対応する補正係数である。熱抵抗劣化率とは、リアクトルの放熱性が初期状態から変化した度合を表す。第１補正係数ｋ１は、次式によって算出される。
第１補正係数ｋ１＝αβＤＬ１
ここで、αは、第１リアクトル５０を流れる電流と第２リアクトル７０を流れる電流の比である。βは、第１リアクトル５０の熱抵抗の劣化速度に対する第２リアクトル７０の熱抵抗の劣化速度の比である。βは、予め実験によって特定されている。βは、制御部８２に予め格納されている。 The first correction coefficient k1 is a correction coefficient corresponding to the thermal resistance deterioration rate. The thermal resistance deterioration rate represents the degree to which the heat dissipation of the reactor has changed from the initial state. The first correction coefficient k1 is calculated by the following equation.
First correction coefficient k1=αβD L1
Here, α is the ratio of the current flowing through the first reactor 50 and the current flowing through the second reactor 70 . β is the ratio of the rate of deterioration of the thermal resistance of the second reactor 70 to the rate of deterioration of the thermal resistance of the first reactor 50 . β is previously specified by experiments. β is stored in the control unit 82 in advance.

ＤＬ１は、第１リアクトル５０の熱抵抗劣化率である。ＤＬ１は、電流の積算値と第１リアクトル５０の熱抵抗劣化率との関係を示すデータマップと、第１リアクトル５０に流れた電流の積算値によって算出される。電流の積算値と第１リアクトル５０の熱抵抗劣化率との関係を示すデータマップは、予め実験によって特定されている。電流の積算値と第１リアクトル５０の熱抵抗劣化率との関係を示すデータマップは、制御部８２に予め格納されている。 DL1 is the thermal resistance deterioration rate of the first reactor 50; DL1 is calculated from a data map showing the relationship between the integrated value of current and the thermal resistance deterioration rate of first reactor 50 and the integrated value of current flowing through first reactor 50 . A data map indicating the relationship between the current integrated value and the thermal resistance deterioration rate of the first reactor 50 is specified in advance by experiments. A data map showing the relationship between the current integrated value and the thermal resistance deterioration rate of the first reactor 50 is stored in advance in the controller 82 .

第２補正係数ｋ２は、第２リアクトル７０の初期温度に対応する補正係数であり、次式によって算出される。
第２補正係数ｋ２＝ＴＬ１ａ＋（ＴＬ１ｂ－ＴＬ１ａ）γ
ここで、ＴＬ１ａは、電動車両１０のイグニッションスイッチをオン状態に切り替えた直後の第１リアクトル５０の温度である。ＴＬ１ｂは、電動車両１０のイグニッションスイッチをオフ状態に切り替える直前の第１リアクトル５０の温度である。ＴＬ１ａとＴＬ１ｂは、温度センサ５４によって検出される。 The second correction coefficient k2 is a correction coefficient corresponding to the initial temperature of the second reactor 70 and is calculated by the following equation.
Second correction coefficient k2=T L1a +(T L1b -T L1a )γ
Here, TL1a is the temperature of the first reactor 50 immediately after the ignition switch of the electric vehicle 10 is turned on. TL1b is the temperature of the first reactor 50 immediately before the ignition switch of the electric vehicle 10 is turned off. T L1a and T L1b are detected by temperature sensor 54 .

γは、第１リアクトル５０の時定数に対する第２リアクトル７０の時定数の比から算出される補正係数である。第１リアクトル５０と第２リアクトル７０の時定数は、予め実験によって特定されている。γは、制御部８２に予め格納されている。 γ is a correction coefficient calculated from the ratio of the time constant of the second reactor 70 to the time constant of the first reactor 50 . The time constants of the first reactor 50 and the second reactor 70 are specified in advance by experiments. γ is stored in advance in the control unit 82 .

次に、電流値の積算値と温度上位値との関係を示すデータマップと、第１補正係数ｋ１と、第２補正係数ｋ２を用いて、第２リアクトル７０の温度を算出する方法を説明する。まず、制御部８２は、関係Ｘ１を示す直線の傾きに第１補正係数ｋ１を乗算し、関係Ｘ１を関係Ｘ２に変換する。図３では、関係Ｘ２が破線によって図示されている。次に、関係Ｘ２を示す直線の初期値に第２補正係数ｋ２を加算し、関係Ｘ２を関係Ｘ３に変換する。図３では、関係Ｘ３が破線によって図示されている。次いで、制御部８２は、第２リアクトル７０を流れる電流の積算値と関係Ｘ３を用いて、第２リアクトル７０の温度上昇値を算出する。次いで、温度センサ５４によって検出される第１リアクトル５０の温度に、第２リアクトル７０の温度上昇値を加算して、第２リアクトル７０の温度を算出する。上記では、電流センサ５２、７２によって検出される電流の大きさを用いて、第２リアクトル７０の温度を算出するのではなく、電流センサ５２、７２によって検出される電流の大きさと、温度センサ５４によって検出される第１リアクトル５０の温度を用いて、第２リアクトル７０の温度を算出する。このため、第２リアクトル７０の温度の算出精度が高い。 Next, a method of calculating the temperature of the second reactor 70 using a data map showing the relationship between the integrated current value and the upper temperature value, the first correction coefficient k1, and the second correction coefficient k2 will be described. . First, the control unit 82 multiplies the slope of the straight line representing the relationship X1 by the first correction coefficient k1 to convert the relationship X1 into the relationship X2. In FIG. 3 the relationship X2 is illustrated by a dashed line. Next, a second correction coefficient k2 is added to the initial value of the straight line representing the relationship X2 to convert the relationship X2 into the relationship X3. In FIG. 3 the relationship X3 is illustrated by a dashed line. Next, the control unit 82 calculates the temperature rise value of the second reactor 70 using the integrated value of the current flowing through the second reactor 70 and the relationship X3. Next, the temperature of the second reactor 70 is calculated by adding the temperature rise value of the second reactor 70 to the temperature of the first reactor 50 detected by the temperature sensor 54 . In the above, instead of calculating the temperature of the second reactor 70 using the magnitude of the current detected by the current sensors 52 and 72, the magnitude of the current detected by the current sensors 52 and 72 and the temperature sensor 54 The temperature of the second reactor 70 is calculated using the temperature of the first reactor 50 detected by . Therefore, the calculation accuracy of the temperature of the second reactor 70 is high.

次に、スイッチング素子６２、６６に供給する駆動信号のデューティ比を調整する方法を説明する。制御部８２は、算出された第２リアクトル７０の温度と基準値に基づいてスイッチング素子６２、６６に供給する駆動信号のデューティ比を調整する。具体的には、制御部８２は、第２リアクトル７０の推定温度が基準温度よりも高い場合、スイッチング素子６２、６６に供給する駆動信号のデューティ比を調整して、第２リアクトル７０に流れる電流を小さくする。この場合、上位制御部によって、インバータ９０に供給される駆動信号やモータ９４のトルクが調整されている。 Next, a method of adjusting the duty ratio of the drive signal supplied to the switching elements 62 and 66 will be described. The controller 82 adjusts the duty ratio of the drive signal supplied to the switching elements 62 and 66 based on the calculated temperature of the second reactor 70 and the reference value. Specifically, when the estimated temperature of the second reactor 70 is higher than the reference temperature, the control unit 82 adjusts the duty ratio of the drive signal supplied to the switching elements 62 and 66 so that the current flowing through the second reactor 70 is to be smaller. In this case, the drive signal supplied to the inverter 90 and the torque of the motor 94 are adjusted by the host controller.

（効果）
第２コンバータ回路６０が温度センサを備えていない場合に、第１コンバータ回路４０の備える１個の温度センサ５４によって、第２リアクトル７０の温度を正確に算出することができる。この結果、１個の温度センサ５４によって、第１リアクトル５０と第２リアクトル７０の双方が過熱から保護される。これにより、過熱防止技術が簡素化される。 (effect)
If the second converter circuit 60 does not have a temperature sensor, the temperature of the second reactor 70 can be accurately calculated using the single temperature sensor 54 of the first converter circuit 40 . As a result, one temperature sensor 54 protects both the first reactor 50 and the second reactor 70 from overheating. This simplifies the overheat protection technique.

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例をさまざまに変形、変更したものが含まれる。本明細書又は図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書又は図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。 Although specific examples of the present invention have been described in detail above, these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above. The technical elements described in this specification or in the drawings exhibit technical utility either singly or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technique illustrated in this specification or drawings can simultaneously achieve a plurality of purposes, and achieving one of them has technical utility in itself.

１０ ：電動車両
１２ ：バッテリ
２０ ：電力変換器
３０ ：コンバータ
３２ ：入力端
３４ ：出力端
４０ ：第１コンバータ回路
４２、４６、６２、６６：スイッチング素子
４４、４８、６４、６８：ダイオード
５０ ：第１リアクトル
５２、７２：電流センサ
５４ ：温度センサ
６０ ：第２コンバータ回路
７０ ：第２リアクトル
８０ ：フィルタコンデンサ
８２ ：制御部
９０ ：インバータ
９２ ：平滑化コンデンサ
９４ ：モータ
１００ ：冷却器
１０２ ：流路
Reference Signs List 10: Electric vehicle 12: Battery 20: Power converter 30: Converter 32: Input end 34: Output end 40: First converter circuits 42, 46, 62, 66: Switching elements 44, 48, 64, 68: Diode 50: First reactors 52, 72: Current sensor 54: Temperature sensor 60: Second converter circuit 70: Second reactor 80: Filter capacitor 82: Control unit 90: Inverter 92: Smoothing capacitor 94: Motor 100: Cooler 102: Current road

Claims (1)

第１リアクトルを備えている第１コンバータ回路と、
第２リアクトルを備えているとともに、バッテリに対して前記第１コンバータ回路と並列に接続されている第２コンバータ回路と、
前記第１リアクトルの温度を検出する温度センサと、
制御部を備え、
前記第１リアクトルと前記第２リアクトルは、冷却器を挟んで配置されており、
前記第１リアクトルの温度が前記第２リアクトルの温度より高い関係にあり、
前記制御部は、前記温度センサの検出値と基準値を用いて、前記第１リアクトルと前記第２リアクトルに流れる電流の大きさを調整し、前記温度センサの前記検出値が前記基準値よりも高い場合に、前記第１リアクトルと前記第２リアクトルに流れる前記電流を小さくする、コンバータ。 a first converter circuit including a first reactor;
a second converter circuit including a second reactor and connected in parallel to the first converter circuit with respect to the battery;
a temperature sensor that detects the temperature of the first reactor;
Equipped with a control unit,
The first reactor and the second reactor are arranged with a cooler interposed therebetween,
The temperature of the first reactor is higher than the temperature of the second reactor,
The control unit adjusts the magnitude of the current flowing through the first reactor and the second reactor using the detection value and the reference value of the temperature sensor, and the detection value of the temperature sensor is higher than the reference value. A converter that reduces the current flowing through the first reactor and the second reactor when the current is high .
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