車輛用逆變器的保護(hù)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及車輛用逆變器的保護(hù)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，作為保護(hù)逆變器的元件不受過熱影響的裝置，提出了一種電動(dòng)汽車的控制裝置，包括:單獨(dú)對(duì)功率器件溫度進(jìn)行檢測(cè)并分別輸出溫度值的溫度檢測(cè)單元；以及具有基于來自該溫度檢測(cè)單元的輸出中溫度最高的器件溫度來限制逆變器電流的保護(hù)功能的柵極控制電路(例如參照專利文獻(xiàn)I)。
[0003]此外，還提出了一種加熱保護(hù)方法，在控制部的存儲(chǔ)裝置中預(yù)先儲(chǔ)存逆變器的開關(guān)元件的正常導(dǎo)通損耗、開關(guān)損耗、瞬態(tài)熱阻抗等開關(guān)特性以及開關(guān)元件損耗計(jì)算式作為存儲(chǔ)內(nèi)容，在控制部的CPU中，將檢測(cè)后近似為矩形波的逆變器的輸出電流和控制率以及輸出頻率作為變量，并利用代入了所儲(chǔ)存的正常導(dǎo)通損耗、開關(guān)損耗等的計(jì)算式來導(dǎo)出開關(guān)元件的損耗，利用該損耗和存儲(chǔ)內(nèi)容中的瞬態(tài)熱阻抗來計(jì)算元件的結(jié)溫，并進(jìn)行逆變器的輸出電流控制，使得該溫度不超過設(shè)定溫度(例如參照專利文獻(xiàn)2)。
現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)
[0004]專利文獻(xiàn)1:日本專利特開2001 —169401號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2:日本專利特開平9一233832號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

發(fā)明所要解決的技術(shù)問題
[0005]然而，現(xiàn)有技術(shù)存在如下問題。
在電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速極低且轉(zhuǎn)矩較大的情況下，流過特定元件的電流較多的時(shí)間較長(zhǎng)，且元件與電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)同步地開關(guān)，因此元件溫度變得具有振蕩性，且變動(dòng)變大。因此，若根據(jù)元件溫度來施加轉(zhuǎn)矩限制，則轉(zhuǎn)矩變動(dòng)會(huì)變大，駕駛性能可能會(huì)變差。
[0006]這里，專利文獻(xiàn)I以及專利文獻(xiàn)2所記載的技術(shù)都是根據(jù)元件溫度來施加轉(zhuǎn)矩限制，因此在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速極低且轉(zhuǎn)矩較大的情況下，存在駕駛性能變差的問題。
[0007]本發(fā)明為了解決上述問題而完成，其目的在于獲得一種能保護(hù)逆變器的元件不受過熱影響并能防止駕駛性能變差的車輛用逆變器的保護(hù)裝置。
解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案
[0008]本發(fā)明的車輛用逆變器的保護(hù)裝置具備電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源，保護(hù)用于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的逆變器不受過熱影響，其特征在于，包括:最大元件溫度運(yùn)算部，該最大元件溫度運(yùn)算部根據(jù)逆變器的各元件溫度運(yùn)算最大元件溫度;元件溫度輸出限制系數(shù)運(yùn)算部，該元件溫度輸出限制系數(shù)運(yùn)算部計(jì)算與最大元件溫度相對(duì)應(yīng)的輸出限制值，若本次的輸出限制值比前次的輸出限制系數(shù)小，則設(shè)定本次的輸出限制值作為本次的輸出限制系數(shù)，若本次的輸出限制值在前次的輸出限制系數(shù)以上，則將前次的輸出限制系數(shù)與預(yù)先設(shè)定的規(guī)定值相加并設(shè)定為本次的輸出限制系數(shù);基本轉(zhuǎn)矩限制值運(yùn)算部，該基本轉(zhuǎn)矩限制值運(yùn)算部基于電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速對(duì)基本轉(zhuǎn)矩限制值進(jìn)行映射運(yùn)算；以及轉(zhuǎn)矩限制值決定部，該轉(zhuǎn)矩限制值決定部將基本轉(zhuǎn)矩限制值與元件溫度輸出限制系數(shù)相乘來決定轉(zhuǎn)矩限制值。
發(fā)明效果
[0009]根據(jù)本發(fā)明的車輛用逆變器的保護(hù)裝置，在最大元件溫度上升的情況下，根據(jù)最大元件溫度來迅速施加轉(zhuǎn)矩限制以保護(hù)逆變器元件不受過熱影響，另一方面，即使最大元件溫度產(chǎn)生振蕩性變動(dòng)而暫時(shí)降低，也能通過逐漸解除轉(zhuǎn)矩限制來抑制轉(zhuǎn)矩限制的變動(dòng)，能防止駕駛性能變差。
【附圖說明】
[0010]圖1是表示包含本發(fā)明實(shí)施方式I的車輛用逆變器的保護(hù)裝置的系統(tǒng)整體的結(jié)構(gòu)圖。
圖2是舉例示出圖1所示的IGBT芯片的安裝結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。
圖3是表示本發(fā)明的實(shí)施方式I所涉及的車輛用逆變器的保護(hù)裝置的電動(dòng)機(jī)控制部的框結(jié)構(gòu)圖。
圖4是詳細(xì)表示圖3所示的轉(zhuǎn)矩限制運(yùn)算部的框結(jié)構(gòu)圖。
圖5是表示圖4所示的低通濾波運(yùn)算部以及第一輸出限制系數(shù)運(yùn)算部的處理的流程圖。圖6是表示圖4所示的最大元件溫度運(yùn)算部以及第二輸出限制系數(shù)運(yùn)算部的處理的流程圖。
圖7是表示本發(fā)明的實(shí)施方式I所涉及的車輛用逆變器的保護(hù)裝置的輸出限制值^的說明圖。
圖8是表示圖4所示的最小值選擇部、轉(zhuǎn)矩限制映射、以及乘法部的處理的流程圖。
圖9是表示本發(fā)明的實(shí)施方式I的車輛用逆變器的保護(hù)裝置中，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速極低時(shí)的轉(zhuǎn)矩限制控制的說明圖。
圖10是表示本發(fā)明的實(shí)施方式I的車輛用逆變器的保護(hù)裝置中，、未驅(qū)動(dòng)逆變器時(shí)的轉(zhuǎn)矩限制控制的說明圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]以下，利用附圖來說明本發(fā)明所涉及的車輛用逆變器的保護(hù)裝置的優(yōu)選實(shí)施方式，對(duì)于各圖中的相同或相當(dāng)?shù)牟糠謽?biāo)注相同的標(biāo)號(hào)來說明。
[0012]實(shí)施方式1.圖1是表示包含本發(fā)明實(shí)施方式I的車輛用逆變器的保護(hù)裝置的系統(tǒng)整體的結(jié)構(gòu)圖。圖1中，逆變器101構(gòu)成為通過對(duì)作為開關(guān)元件的IGBT(絕緣柵雙極晶體管)102?107的導(dǎo)通截止進(jìn)行控制，從而將來自電池128的直流電轉(zhuǎn)換為三相交流電，并對(duì)三相交流電動(dòng)機(jī)129進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。
[0013]IGBT102?107的芯片上搭載有二極管108?113作為元件溫度傳感器，利用二極管的正向電壓具有負(fù)溫度特性這一點(diǎn)，通過元件溫度檢測(cè)電路121來檢測(cè)芯片的溫度。此外，IGBT102?107還與電力再生用的再生二極管114?119相連。
[0014]另外，為便于圖示，僅二極管109與元件溫度檢測(cè)電路121連接，省略了與其它二極管的連接，但其它二極管也都與元件溫度檢測(cè)電路121相連。
[0015]此外，IGBT102?107由控制裝置122通過驅(qū)動(dòng)電路120進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。控制裝置122中設(shè)有進(jìn)行與電動(dòng)機(jī)的控制有關(guān)的運(yùn)算并指示IGBT102?107的導(dǎo)通或截止的微機(jī)123、以及利用熱敏電阻126對(duì)逆變器101的冷卻水溫度進(jìn)行檢測(cè)的水溫檢測(cè)電路125。另外，圖1中省略了用于IGBT103以外的構(gòu)件的驅(qū)動(dòng)電路。
[0016]圖2是舉例示出圖1所示的IGBT芯片的安裝結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。圖2中，從上到下依次層疊有IGBT芯片201、焊料202、銅箔203、絕緣基板204、散熱板205、油脂206、水冷卻套207。
[0017]采用通過使作為制冷劑的冷卻水208流過設(shè)置在水冷卻套207中的水路，從而利用冷卻水208對(duì)IGBT芯片201中產(chǎn)生的熱量進(jìn)行散熱的結(jié)構(gòu)。此外，作為水溫傳感器的熱敏電阻209埋設(shè)在水冷卻套207中。
[0018]圖3是表示本發(fā)明的實(shí)施方式I所涉及的車輛用逆變器的保護(hù)裝置的電動(dòng)機(jī)控制部的框結(jié)構(gòu)圖。該電動(dòng)機(jī)控制部設(shè)置在圖1的微機(jī)123內(nèi)。
[0019]首先，在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩較大且電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速極低的情況下，元件溫度的上升不會(huì)體現(xiàn)在水溫中，因此需要直接檢測(cè)元件溫度來抑制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩，保護(hù)逆變器元件不受過熱影響。此外，近年來，在混合動(dòng)力汽車中，存在共用逆變器冷卻水和引擎冷卻水的趨勢(shì)，有時(shí)即使沒有驅(qū)動(dòng)逆變器，冷卻水也會(huì)處于高溫狀態(tài)，因此需要檢測(cè)冷卻水溫度來抑制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩，保護(hù)逆變器不受過熱影響。
[0020]然而，在重復(fù)進(jìn)行基于冷卻水水溫的轉(zhuǎn)矩限制和基于元件溫度的轉(zhuǎn)矩限制的情況下，輸出會(huì)受到過度限制，駕駛性能可能會(huì)變差。為此，在本發(fā)明的實(shí)施方式I中，基于根據(jù)水溫算出的系數(shù)和根據(jù)元件溫度算出的系數(shù)中較小的系數(shù)來進(jìn)行施加轉(zhuǎn)矩限制的處理，從而進(jìn)行恰當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)矩限制。
[0021]圖3中，該電動(dòng)機(jī)控制部具有轉(zhuǎn)矩修正運(yùn)算部301、轉(zhuǎn)矩限制運(yùn)算部302、最小值選擇部303、電流控制運(yùn)算部304、以及IGBT驅(qū)動(dòng)運(yùn)算部305。
[0022]轉(zhuǎn)矩修正運(yùn)算部301通過例如未圖示的CAN(Controller Area Network:控制器局域網(wǎng))從外部的車輛控制器(未圖示)接收指令轉(zhuǎn)矩，并對(duì)指令轉(zhuǎn)矩運(yùn)算各種轉(zhuǎn)矩修正，并作為修正后轉(zhuǎn)矩進(jìn)行輸出。
[0023]轉(zhuǎn)矩限制運(yùn)算部302基于由水溫檢測(cè)電路125檢測(cè)到的冷卻水的水溫、由元件溫度檢測(cè)電路121檢測(cè)到的元件溫度、以及例如根據(jù)設(shè)置在電動(dòng)機(jī)129中的旋轉(zhuǎn)變壓器(未圖示)的信號(hào)算出的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速來計(jì)算轉(zhuǎn)矩限制值。
[0024]最小值選擇部303對(duì)來自轉(zhuǎn)矩修正運(yùn)算部301的修正后轉(zhuǎn)矩與來自轉(zhuǎn)矩限制運(yùn)算部302的轉(zhuǎn)矩限制值進(jìn)行比較，將其中較小的值選擇為目標(biāo)轉(zhuǎn)矩，并施加轉(zhuǎn)矩限制。
[0025]電流控制運(yùn)算部304以達(dá)到最小值選擇部303輸出的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩的方式對(duì)電動(dòng)機(jī)電流進(jìn)行反饋控制，并輸出目標(biāo)電壓。IGBT驅(qū)動(dòng)運(yùn)算部305對(duì)IGBT進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，以達(dá)到電流控制運(yùn)算部304輸出的目標(biāo)電壓。
[0026]另外，在未設(shè)置轉(zhuǎn)矩限制運(yùn)算部302的情況下，由轉(zhuǎn)矩修正運(yùn)算部301算出的修正后轉(zhuǎn)矩直接作為目標(biāo)轉(zhuǎn)矩輸出到電流控制運(yùn)算部304，基于目標(biāo)轉(zhuǎn)矩設(shè)定目標(biāo)電壓。
[0027]圖4是詳細(xì)表示圖3所示的轉(zhuǎn)矩限制運(yùn)算部302的框結(jié)構(gòu)圖。圖4中，轉(zhuǎn)矩限制運(yùn)算部302具有低通濾波運(yùn)算部401、第一輸出限制系數(shù)運(yùn)算部(水溫輸出限制系數(shù)運(yùn)算部)402、最大元件溫度運(yùn)算部403、第二輸出限制系數(shù)運(yùn)算部(元件溫度輸出限制系數(shù)運(yùn)算部)404、最小值選擇部(限制系數(shù)選擇部)405、轉(zhuǎn)矩限制映射(基本轉(zhuǎn)矩限制值運(yùn)算部)406、以及乘法部(轉(zhuǎn)矩限制值決定部)407。
[0028]低通濾波運(yùn)算部401對(duì)由水溫檢測(cè)電路125檢測(cè)到的冷卻水的水溫Tw進(jìn)行濾波處理，并輸出濾波后水溫Twf。第一輸出限制系數(shù)運(yùn)算部402基于將預(yù)先存儲(chǔ)的上限元件溫度T*JLMT與經(jīng)低通濾波運(yùn)算部401進(jìn)行濾波后的水溫Twf相減后得到的值，計(jì)算第一輸出限制系數(shù)ki。
[0029]最大元件溫度運(yùn)算部403根據(jù)各元件溫度Tjl...6計(jì)算并輸出最大元件溫度T,ax。第二輸出限制系數(shù)運(yùn)算部404基于來自最大元件溫度運(yùn)算部403的最大元件溫度Tjmax計(jì)算第二輸出限制系數(shù)k2。
[0030]最小值選擇部405對(duì)來