JP2010119216A - 電力変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】インバータの過熱時にドライバに違和感を与えることなく過熱を回避すること。
【解決手段】バッテリー１１の直流電力を昇降圧コンバータ１２で昇圧し、この昇圧電力を複数のスイッチング素子３４〜３９，４４〜４９を有するインバータ１３，１４で交流電力に変換し、この交流電力でモータジェネレータＧＭ２を駆動する。この際に駆動制御部１６により、インバータ１３，１４の温度を検出し、この検出温度が、インバータ１３，１４がその温度が所定時間継続した際に破損する過熱温度以上の場合に、インバータ１３，１４によるモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の制御モードが正弦波モードの場合に過変調モードとなるようにインバータ入力電圧ＶＨを下げ、制御モードが過変調モードの場合に矩形波モードとなるようにインバータ入力電圧ＶＨを下げる制御を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などの電力変換用のスイッチング素子を用いてモータジェネレータを駆動する電力変換装置に関し、特にスイッチング素子の過熱時にモータジェネレータのトルクを下げることなく過熱を回避する電力変換装置に関する。

従来、車両に搭載された電力変換装置におけるハイブリッド用のモータジェネレータの制御には、複数のＩＧＢＴから成るインバータに対する正弦波モードや過変調モードなどの複数の制御モードを切り換えて、モータジェネレータに最適な電圧を印加する方法が用いられている（例えば特許文献１）。また、インバータの過熱時には、過熱したインバータが駆動するモータジェネレータへのトルク指令を下げることで、電流振幅を下げ、過熱を回避するようになっている。
特開２００２−１２５３７８号公報

しかし、上記のように、過熱したインバータが駆動するモータジェネレータへのトルク指令を下げた場合、トルクの減少によりモータジェネレータの駆動力が減少するため、ドライバに違和感を与えるという問題がある。 本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、インバータの過熱時にドライバに違和感を与えることなく過熱を回避することができる電力変換装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明による電力変換装置は、バッテリーの直流電力を昇降圧コンバータで昇圧し、この昇圧電力を複数のスイッチング素子を有するインバータで交流電力に変換し、この交流電力でモータジェネレータを駆動し、また、当該モータジェネレータを発電機とする際に当該モータジェネレータから出力される交流電力をインバータで直流電力に変換し、この変換した直流電力を昇降圧コンバータで降圧してバッテリーに回生する電力変換装置において、前記インバータの温度を検出し、この検出温度が、前記インバータがその温度が所定時間継続した際に破損する過熱温度となる前に設定された所定温度以上となった場合に、前記昇降圧コンバータから前記インバータへ入力されるインバータ入力電圧を下げる制御を行う駆動制御手段を備えることを特徴とする。

この構成によれば、インバータのスイッチング素子のスイッチング損失が下がり、インバータが過熱温度となることを回避することができる。

本発明による電力変換装置は、バッテリーの直流電力を昇降圧コンバータで昇圧し、この昇圧電力を複数のスイッチング素子を有するインバータで交流電力に変換し、この交流電力でモータジェネレータを駆動し、また、当該モータジェネレータを発電機とする際に当該モータジェネレータから出力される交流電力をインバータで直流電力に変換し、この変換した直流電力を昇降圧コンバータで降圧してバッテリーに回生する電力変換装置において、前記インバータの温度を検出し、この検出温度が、前記インバータがその温度が所定時間継続した際に破損する過熱温度以上の場合に、前記インバータによる前記モータジェネレータの制御モードが正弦波モードの場合に過変調モードとなるように、前記昇降圧コンバータから前記インバータへ入力されるインバータ入力電圧を下げ、前記制御モードが過変調モードの場合に矩形波モードとなるように前記インバータ入力電圧を下げる制御を行う駆動制御手段を備えることを特徴とする。

この構成によれば、モータジェネレータのトルクはそのままで、正弦波モードから過変調モード、又は過変調モードから矩形波モードへ移行することによって、インバータのスイッチング回数が減少して、インバータのスイッチング素子の過熱が回避される。従って、トルクが減少しないので、ドライバに違和感を与えることなくインバータの過熱を回避することができる。

本発明による電力変換装置は、バッテリーの直流電力を昇降圧コンバータで昇圧し、この昇圧電力を複数のスイッチング素子を有するインバータで交流電力に変換し、この交流電力でモータジェネレータを駆動し、また、当該モータジェネレータを発電機とする際に当該モータジェネレータから出力される交流電力をインバータで直流電力に変換し、この変換した直流電力を昇降圧コンバータで降圧してバッテリーに回生する電力変換装置において、前記インバータの温度を検出し、この検出温度が、前記インバータがその温度が所定時間継続した際に破損する過熱温度となる前に設定された所定温度以上となった場合に、前記昇降圧コンバータから前記インバータへ入力されるインバータ入力電圧を下げる制御を行い、また、前記過熱温度以上の場合に、前記インバータによる前記モータジェネレータの制御モードが正弦波モードの場合に過変調モードとなるように、前記昇降圧コンバータから前記インバータへ入力されるインバータ入力電圧を下げ、前記制御モードが過変調モードの場合に矩形波モードとなるように前記インバータ入力電圧を下げる制御を行う駆動制御手段を備えることを特徴とする。

この構成によれば、インバータのスイッチング素子のスイッチング損失が下がり、インバータが過熱温度となることを回避することができ、例え、過熱温度となった場合でも、モータジェネレータのトルクはそのままで、インバータのスイッチング回数を減少させ、インバータのスイッチング素子の過熱を回避することができる。従って、トルクが減少しないので、ドライバに違和感を与えることなくインバータの過熱を回避することができる。

以上説明したように本発明によれば、インバータの過熱時にドライバに違和感を与えることなく過熱を回避することができるという効果がある。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。但し、本明細書中の全図において相互に対応する部分には同一符号を付し、重複部分においては後述での説明を適時省略する。

図１は、本発明の実施形態に係る電力変換装置の回路構成を示すブロック図である。

図１に示す電力変換装置１０は、バッテリー１１と、昇降圧コンバータ１２と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、ＭＧ１用のインバータ１３と、ＭＧ２用のインバータ１４と、蓄電の役割も有するサージ電圧吸収用コンデンサ１５と、駆動制御部（駆動制御手段）１６とを備えて構成されている。

本発明の特徴は、駆動制御部１６にあり、これは、温度検出部５１−１，５１−２と、過熱防止制御部５２と、モータ制御部５３と、回転数検出部５４−１，５４−２と、ＭＧパワー演算部５５と、昇降圧電圧演算部５６と、昇降圧制御部５７とを備えて構成されている。

バッテリー１１は、昇降圧コンバータ１２に接続されており、昇降圧コンバータ１２に直流電力を供給し、また昇降圧コンバータ１２から回生される直流電力を蓄電する。

昇降圧コンバータ１２は、バッテリー１１から供給された直流電力を昇圧してインバータ１３及び１４へ出力し、またインバータ１３及び１４から出力された直流電力を降圧してバッテリー１１へ出力する。また、昇降圧コンバータ１２は、コンデンサ２３と、リアクトル２４と、高圧側の半導体素子である上アーム用スイッチング素子（電力変換用スイッチング素子）２１と、高圧ＧＮＤ（グランド）側の半導体素子である下アーム用スイッチング素子（電力変換用スイッチング素子）２２と、ダイオードＤ１，Ｄ２を含んで構成されている。

これら構成要素は、バッテリー１１の正極側にコンデンサ２３及びリアクトル２４の一端が接続され、負極側にコンデンサ２３の他端と下アーム用スイッチング素子２２のエミッタ端子が接続されている。上アーム用スイッチング素子２１と下アーム用スイッチング素子２２とは直列に接続されており、リアクトル２４の他端は、その間、つまり上アーム用スイッチング素子２１のエミッタ端子及び下アーム用スイッチング素子２２のコレクタ端子に接続されている。

上アーム用スイッチング素子２１のコレクタ端子は、後述するＭＧ１用インバータ１３及びＭＧ２用インバータ１４の一端側に接続されている。下アーム用スイッチング素子２２のエミッタ端子は、ＭＧ１用インバータ１３及びＭＧ２用インバータ１４の他端側に接続されている。スイッチング素子２１，２２のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側に電流を流すダイオードＤ１，Ｄ２が接続されている。また、スイッチング素子２１，２２のゲート端子は、昇降圧制御部５７に接続されている。

モータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２は、それぞれＭＧ１用インバータ１３、ＭＧ２用インバータ１４に接続されており、バッテリー１１から供給される電力により駆動する。発電機として働く場合は、交流電力をそれぞれに接続されるインバータ１３及び１４に出力する。

ＭＧ１用インバータ１３及びＭＧ２用インバータ１４は、互いに並列に接続されており、昇降圧コンバータ１２によって昇圧された直流電力を三相交流に変換して、モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２に出力する。また、モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２が発電機として働く場合は、モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２から出力される交流電力を直流に変換して昇降圧コンバータ１２に出力する。

ＭＧ１用インバータ１３は、Ｕ相３１、Ｖ相３２及びＷ相３３からなり、Ｕ相３１、Ｖ相３２及びＷ相３３は、昇降圧コンバータ１２に並列に接続されている。Ｕ相３１は、高圧側の半導体素子の上アーム用スイッチング素子３４と高圧ＧＮＤ側の半導体素子の下アーム用スイッチング素子３５とが直列に接続されてなる。同様に、Ｖ相は上アーム用スイッチング素子３６と下アーム用スイッチング素子３７、Ｗ相は上アーム用スイッチング素子３８と下アーム用スイッチング素子３９が直列に接続されてなる。

各スイッチング素子３４〜３９のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードＤ３〜Ｄ８がそれぞれ接続されている。各スイッチング素子３４〜３９のゲート端子には、モータ制御部５３からのＰＷＭ（パルス幅変調）指令信号が入力され、当該スイッチング素子３４〜３９の駆動が制御されるようになっている。ＵＶＷ各相の中間点は、モータジェネレータＭＧ１の各相コイル（図示略）の各相端に接続されている。

ＭＧ２用インバータ１４は、Ｕ相４１、Ｖ相４２及びＷ相４３からなり、Ｕ相４１、Ｖ相４２及びＷ相４３は、昇降圧コンバータ１２及びＭＧ１用インバータ１３に並列に接続されている。Ｕ相４１は、高圧側の半導体素子の上アーム用スイッチング素子４４と高圧ＧＮＤ側の半導体素子の下アーム用スイッチング素子４５とが直列に接続されてなる。同様に、Ｖ相は上アーム用スイッチング素子４６と下アーム用スイッチング素子４７、Ｗ相は上アーム用スイッチング素子４８と下アーム用スイッチング素子４９が直列に接続されてなる。

各スイッチング素子４４〜４９のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードＤ９〜Ｄ１４がそれぞれ接続されている。各スイッチング素子４４〜４９のゲート端子には、モータ制御部５３からのＰＷＭ指令信号が入力され、当該スイッチング素子４４〜４９の駆動が制御されるようになっている。ＵＶＷ各相の中間点は、モータジェネレータＭＧ２の各相コイル（図示略）の各相端に接続されている。ここで、昇降圧コンバータ１２及びインバータ１３，１４にそれぞれ含まれるスイッチング素子は、ＩＧＢＴ等のパワーデバイスが用いられているとする。

このような電力変換装置１０においては、バッテリー１１の直流電力が昇降圧コンバータ１２で昇圧されてインバータ１３及び１４で三相交流に変換され、この三相交流でモータジェネレータＭＧ２が駆動される。一方、モータジェネレータＭＧ１が発電機として働く場合は、モータジェネレータＭＧ１から出力される交流電力がインバータ１３で直流電力に変換され、更に昇降圧コンバータ１２で降圧されてバッテリー１１に回生されるようになっている。

次に、駆動制御部１６において、モータ制御部５３は、インバータ１３，１４のスイッチング素子３４〜３９及び４４〜４９の駆動を制御するＰＷＭ指令信号を該当のスイッチング素子３４〜３９及び４４〜４９へ出力し、また、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令信号をＭＧパワー演算部５５へ出力し、更に、各インバータ１３，１４によるモータジェネレータＧＭ１，ＧＭ２の現在の制御モードを過熱防止制御部５２へ出力する。

制御モードには、図２（ａ）に示す正弦波モード、（ｂ）に示す過変調モード、（ｃ）に示す矩形波モードがある。正弦波モードとは、インバータ１３，１４で直流電圧を交流電圧に変換する際に、変調信号である連続パルス信号のパルス幅を連続パルス幅信号と同振幅以下の正弦波信号で変化させ、図２（ａ）に波形を示す交流信号とするものである。過変調モードとは、図２（ｂ）に波形を示すように、その連続パルス信号のパルス幅を連続パルス幅信号よりも大きい振幅の正弦波信号で変化させるものである。矩形波モードとは、図２（ｃ）に波形を示すように、連続パルス信号のパルス幅を過変調モードよりも更に大きい振幅の正弦波信号で変化させて矩形波とするものである。

これら制御モードにおける変調率は、インバータ１３，１４への入力電圧に対して何割をモータジェネレータＧＭ１，ＧＭ２へ出力するかを決めるものであり、次式（１）で表される。
変調率＝インバータ出力線間電圧／インバータ入力電圧 …（１）

インバータ入力電圧は、図１に示すように、昇降圧コンバータ１２からインバータ１３へ入力される電圧ＶＨである。インバータ出力線間電圧は、モータジェネレータＧＭ１又はＧＭ２へ出力される相電圧である。このインバータ出力線間電圧は、本発明では一定に制御され、次式（２）で表される。
インバータ出力線間電圧（モータジェネレータへの出力電圧）＝インバータ入力電圧ＶＨ×変調率 …（２）

変調率は、図２に示すように、正弦波モードにおいては０〜７１％であって、この際のモータジェネレータＧＭ１，ＧＭ２へ出力される相電圧（インバータ出力線間電圧）の波形（スイッチング波形）は、図示の通りである。なお、スイッチング波形とは、スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ（オン／オフ）に応じた電圧波形である。

また、過変調モードにおいては７１％〜７８％であって、この際の相電圧の波形は、ｂ１，ｂ２で示すように、正弦波モードにおける複数パルス分がオン又はオフとなる。更に、矩形波モードにおいては７８％〜（以上）であって、この際の相電圧の波形は、ｃ１，ｃ２で示すように、過変調モードよりも更に複数パルス分がオン又はオフとなる。

回転数検出部５４−１は、モータジェネレータＧＭ１の回転数を検出してＭＧパワー演算部５５へ出力し、回転数検出部５４−２は、モータジェネレータＧＭ２の回転数を検出してＭＧパワー演算部５５へ出力する。

ＭＧパワー演算部５５は、モータ制御部５３からのモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２へのトルク指令信号及び回転数検出部５４−１，５４−２からのモータジェネレータＧＭ１，ＧＭ２の回転数に応じて、モータジェネレータＧＭ１，ＧＭ２のパワーを演算し、このパワー又は回転数を昇降圧電圧演算部５６へ出力する。

昇降圧電圧演算部５６は、ＭＧパワー演算部５５からのモータジェネレータＧＭ１，ＧＭ２のパワー又は回転数に応じて、昇降圧コンバータ１２からインバータ１３へ入力されるインバータ入力電圧ＶＨの目標値ＶＨ＊を演算して昇降圧制御部５７へ出力する。目標値ＶＨ＊は、後述する過熱防止制御部５２からの電圧低減値ΔＶＨに応じても可変されるようになっている。

昇降圧制御部５７は、インバータ入力電圧ＶＨが目標値ＶＨ＊となるようにスイッチング素子２１，２２を制御する。

温度検出部５１−１は、インバータ１３のスイッチング素子３４〜３９の温度を検出して過熱防止制御部５２へ出力し、また、温度検出部５１−２は、インバータ１４のスイッチング素子４４〜４９の温度を検出して過熱防止制御部５２へ出力する。

過熱防止制御部５２は、温度検出部５１−１，５１−２で検出された温度に応じて次に説明する第１の制御及び第２の制御を行う。

第１の制御は、温度検出部５１−１，５１−２での検出温度が、後述する第１の閾値以上となった際に、インバータ入力電圧ＶＨを僅かに下げるための電圧低減値ΔＶＨを設定して昇降圧制御部５７へ出力する制御を行う。この場合、昇降圧制御部５７において、インバータ入力電圧ＶＨの目標値ＶＨ＊が、その電圧低減値ΔＶＨだけ下げられることになる。

第１の閾値とは、インバータ１３，１４のスイッチング素子３４〜３９，４４〜４９が、その温度が所定時間継続した際に破損する過熱温度となる前に設定された所定温度である。この第１の閾値を検出してインバータ入力電圧ＶＨを下げることにより、スイッチング損失を下げることができ、これによってスイッチング素子３４〜３９，４４〜４９が過熱温度となることを回避することができる。そもそも、ＩＧＢＴ等のスイッチング素子の損失には、スイッチング素子がオン時に流れる電流が抵抗で損失するオン損失と、オン／オフ時のスイッチング損失とがある。

第２の制御は、温度検出部５１−１，５１−２での検出温度が、上記の過熱温度の値である第２の閾値以上となった際に、モータ制御部５３からの制御モードが正弦波モードであるか、過変調モードであるか、正弦波モード及び過変調モードの何れでもないかの何れかを判定し、正弦波モードである場合、モータジェネレータＧＭ１，ＧＭ２が過変調モードで制御されるようにするための電圧低減値ΔＶＨを設定して昇降圧電圧演算部５６へ出力する制御を行う。この場合、昇降圧電圧演算部５６において、インバータ入力電圧ＶＨの目標値ＶＨ＊が、その電圧低減値ΔＶＨだけ下げられることによって、モータジェネレータＧＭ１，ＧＭ２への出力電圧が過変調モードの波形となる。

また、上述の第２の閾値以上となった際に過変調モードである場合、モータジェネレータＧＭ１，ＧＭ２が矩形波モードで制御されるようにするための電圧低減値ΔＶＨを設定して昇降圧電圧演算部５６へ出力する制御を行う。この場合、昇降圧電圧演算部５６において、インバータ入力電圧ＶＨの目標値ＶＨ＊が、その電圧低減値ΔＶＨだけ下げられることによって、モータジェネレータＧＭ１，ＧＭ２への出力電圧が矩形波モードの波形となる。

更には、上述の第２の閾値以上となった際に正弦波モード及び過変調モードの何れでもない場合は、矩形波モードで制御されているので、電圧低減値ΔＶＨを０に設定して昇降圧電圧演算部５６へ出力する制御を行う。この場合、昇降圧電圧演算部５６におけるインバータ入力電圧ＶＨの目標値ＶＨ＊は変化しない。

ここで、上述したスイッチング素子３４〜３９，４４〜４９のオン損失と、スイッチング損失との各々の割合は、約５０／５０である。本実施形態では、スイッチング損失を減少させることで過熱を回避している。即ち、モータジェネレータＧＭ１，ＧＭ２への出力電圧（正弦波の振幅に相当）は一定であるので、正弦波モードから過変調モード又は矩形波モードとしてスイッチング回数を減少させ、スイッチング素子３４〜３９，４４〜４９の過熱を回避している。

このよう構成の電力変換装置１０におけるインバータ１３，１４のスイッチング素子３４〜３９，４４〜４９の過熱時の動作について、図３に示すフローチャートを参照して説明する。

ステップＳ１において、昇降圧電圧演算部５６でインバータ入力電圧ＶＨの目標値ＶＨ＊が設定され、昇降圧制御部５７がその設定された目標値ＶＨ＊にインバータ入力電圧ＶＨを制御して、モータジェネレータＧＭ１，ＧＭ２が駆動されているとする。

ステップＳ２において、過熱防止制御部５２で、温度検出部５１−１で検出されたＭＧ１用インバータ１３の温度が第１の閾値以上か否かが判断される。この判断結果がＮｏであればステップＳ３において、過熱防止制御部５２で、温度検出部５１−１で検出されたＭＧ１用インバータ１３の温度が第２の閾値以上か否かが判断される。この判断結果がＮｏであればステップＳ４において、電圧低減値ΔＶＨ１＝０とされ、更にステップＳ５において、今まで設定されている電圧低減値ΔＶＨ１と比較され、大きい方がΔＶＨ１とされる。ここでは、今までも電圧低減値ΔＶＨ１＝０であるため、ΔＶＨ１＝０がΔＶＨとして昇降圧電圧演算部５６へ出力される。

この結果、ステップＳ６において、昇降圧電圧演算部５６では、インバータ入力電圧ＶＨの目標値ＶＨ＊は変えられず、現在のままの設定値とされる。

一方、ステップＳ２において、過熱防止制御部５２で、ＭＧ１用インバータ１３の温度が第１の閾値以上であると判断されたとする。この場合、ステップＳ７において、過熱防止制御部５２で、インバータ入力電圧ＶＨを僅かに下げるための電圧低減値ΔＶＨが設定され、これがステップＳ５でΔＶＨとして選択され、昇降圧電圧演算部５６へ出力される。

従って、ステップＳ６において、昇降圧電圧演算部５６では、そのΔＶＨだけ目標値ＶＨ＊が下げられるので、昇降圧制御部５７は、その下げられた目標値ＶＨ＊となるようにスイッチング素子２１，２２を制御してインバータ入力電圧ＶＨを下げる。これによって、スイッチング損失が下がってスイッチング素子３４〜３９が過熱温度となることが回避される。

また、ステップＳ３において、過熱防止制御部５２で、温度検出部５１−１で検出されたＭＧ１用インバータ１３の温度が第２の閾値以上であると判断されたとする。この場合、ステップＳ８において、過熱防止制御部５２で、制御モードが正弦波モードであるか否かが判断される。この結果、正弦波モードと判断された場合、ステップＳ７において、過熱防止制御部５２で、モータジェネレータＧＭ１が過変調モードで制御されるようにするための電圧低減値ΔＶＨが設定され、これがステップＳ５でΔＶＨとして選択され、昇降圧電圧演算部５６へ出力される。

この場合、ステップＳ６において、昇降圧電圧演算部５６では、そのΔＶＨだけ目標値ＶＨ＊が下げられるので、昇降圧制御部５７は、その下げられた目標値ＶＨ＊となるようにスイッチング素子２１，２２を制御してインバータ入力電圧ＶＨを下げる。これによって、インバータ入力電圧ＶＨが、その電圧低減値ΔＶＨだけ下げられることによって、モータジェネレータＧＭ１への出力電圧が過変調モードの波形となる。このため、スイッチング回数が減少し、ＭＧ１用インバータ１３のスイッチング素子３４〜３９の過熱が回避される動作状態となる。

一方、ステップＳ８において、過熱防止制御部５２で、制御モードが正弦波モードでないと判断された場合、更に、ステップＳ９において、過変調モードであるか否かが判断される。この結果、過変調モードと判断された場合、ステップＳ７において、過熱防止制御部５２で、モータジェネレータＧＭ１が矩形波モードで制御されるようにするための電圧低減値ΔＶＨが設定され、これがステップＳ５でΔＶＨとして選択され、昇降圧電圧演算部５６へ出力される。

この場合、ステップＳ６において、昇降圧電圧演算部５６では、そのΔＶＨだけ目標値ＶＨ＊が下げられるので、昇降圧制御部５７は、その下げられた目標値ＶＨ＊となるようにスイッチング素子２１，２２を制御してインバータ入力電圧ＶＨを下げる。これによって、インバータ入力電圧ＶＨが、その電圧低減値ΔＶＨだけ下げられることによって、モータジェネレータＧＭ１への出力電圧が矩形波モードの波形となる。このため、スイッチング回数が減少し、ＭＧ１用インバータ１３のスイッチング素子３４〜３９の過熱が回避される動作状態となる。

なお、ステップＳ９において、過変調モードでないと判断された場合、言い換えれば、正弦波モード及び過変調モードの何れでもないと判断された場合、矩形波モードで制御されていることになる。この場合、ステップＳ１０において、過熱防止制御部５２で、電圧低減値ΔＶＨが０に設定され、これがステップＳ５でΔＶＨとして選択され、昇降圧電圧演算部５６へ出力される。この場合、昇降圧電圧演算部５６におけるインバータ入力電圧ＶＨの目標値ＶＨ＊は変化しない。

次に、ステップＳ１１，Ｓ１２，Ｓ１３では、ＭＧ２用インバータ１４側の温度検出に応じたモータジェネレータＧＭ２の駆動制御が行われるが、これは、ステップＳ２，Ｓ３，Ｓ４で説明したＭＧ１用インバータ１３側での制御と同様である。また、ステップＳ１１，Ｓ１２，Ｓ１３に付随する一点鎖線枠１０２内のＭＧ２用インバータ１４の制御も、一点鎖線枠１０１内のＭＧ１用インバータ１３の制御と同様であるため、その説明を省略する。

このように本実施形態の電力変換装置１０によれば、次のような効果を得ることができる。従来はインバータの過熱時に、過熱したインバータが駆動するモータジェネレータへのトルクを、図４（ａ）に示すように、符号１１０から１１１へ下げることで、電流振幅を下げ、過熱を回避していた。このため、トルクの減少によりモータジェネレータの駆動力が減少するため、ドライバに違和感を与えていた。 本実施形態では、過熱防止制御部５２が行う第２の制御によって、図４（ｂ）に符号１１０で示すようにトルクはそのままで、正弦波モード１２０から過変調モード１２１又は矩形波モード１２２へ移行することによって、スイッチング回数を減少させ、インバータ１３，１４のスイッチング素子３４〜３９，４４〜４９の過熱を回避するようにした。従って、トルクが減少しないので、ドライバへの違和感が無くなる。言い換えれば、インバータ１３，１４の過熱時にドライバに違和感を与えることなく過熱を回避することができる。

また、過熱防止制御部５２が行う第１の制御によって、インバータ１３，１４が過熱温度となる前に、インバータ１３，１４が第１の閾値以上となった場合、インバータ入力電圧ＶＨをやや下げる制御を行うようにしたので、インバータ１３，１４のスイッチング素子３４〜３９，４４〜４９のスイッチング損失が下がり、スイッチング素子３４〜３９，４４〜４９が過熱温度となることを回避することができる。

この他、上記の電力変換装置１０は、第１の制御及び第２の制御の双方を備える構成となっていたが、何れか一方の制御のみを行う構成としても良い。

本発明の実施形態に係る電力変換装置の回路構成を示すブロック図である。 実施形態の電力変換装置のインバータによるモータジェネレータの制御モード、変調率、相電圧を示す図である。 実施形態の電力変換装置のインバータ過熱回避の動作を説明するためのフローチャートである。 実施形態の電力変換装置の効果を説明するための図である。

符号の説明

１０ 電力変換装置
１１ バッテリー
１２ 昇降圧コンバータ
１３ ＭＧ１用インバータ
１４ ＭＧ２用インバータ
１５ サージ電圧吸収用コンデンサ
１６ 駆動制御部
２１，２２，３４〜３９，４４〜４９ スイッチング素子
２３ コンデンサ
２４ リアクトル
１６ 駆動制御部
５１−１，５１−２ 温度検出部
５２ 過熱防止制御部
５３ モータ制御部
５４−１，５４−２ 回転数検出部
５５ ＭＧパワー演算部
５６ 昇降圧電圧演算部
５７ 昇降圧制御部
Ｄ１〜Ｄ１４ ダイオード
ＶＨ インバータ入力電圧
ＶＨ＊ インバータ入力電圧の目標値
ΔＶＨ 電圧低減値

Claims (3)

1. バッテリーの直流電力を昇降圧コンバータで昇圧し、この昇圧電力を複数のスイッチング素子を有するインバータで交流電力に変換し、この交流電力でモータジェネレータを駆動し、また、当該モータジェネレータを発電機とする際に当該モータジェネレータから出力される交流電力をインバータで直流電力に変換し、この変換した直流電力を昇降圧コンバータで降圧してバッテリーに回生する電力変換装置において、
   前記インバータの温度を検出し、この検出温度が、前記インバータがその温度が所定時間継続した際に破損する過熱温度となる前に設定された所定温度以上となった場合に、前記昇降圧コンバータから前記インバータへ入力されるインバータ入力電圧を下げる制御を行う駆動制御手段を備えることを特徴とする電力変換装置。
2. バッテリーの直流電力を昇降圧コンバータで昇圧し、この昇圧電力を複数のスイッチング素子を有するインバータで交流電力に変換し、この交流電力でモータジェネレータを駆動し、また、当該モータジェネレータを発電機とする際に当該モータジェネレータから出力される交流電力をインバータで直流電力に変換し、この変換した直流電力を昇降圧コンバータで降圧してバッテリーに回生する電力変換装置において、
   前記インバータの温度を検出し、この検出温度が、前記インバータがその温度が所定時間継続した際に破損する過熱温度以上の場合に、前記インバータによる前記モータジェネレータの制御モードが正弦波モードの場合に過変調モードとなるように、前記昇降圧コンバータから前記インバータへ入力されるインバータ入力電圧を下げ、前記制御モードが過変調モードの場合に矩形波モードとなるように前記インバータ入力電圧を下げる制御を行う駆動制御手段を備えることを特徴とする電力変換装置。
3. バッテリーの直流電力を昇降圧コンバータで昇圧し、この昇圧電力を複数のスイッチング素子を有するインバータで交流電力に変換し、この交流電力でモータジェネレータを駆動し、また、当該モータジェネレータを発電機とする際に当該モータジェネレータから出力される交流電力をインバータで直流電力に変換し、この変換した直流電力を昇降圧コンバータで降圧してバッテリーに回生する電力変換装置において、
   前記インバータの温度を検出し、この検出温度が、前記インバータがその温度が所定時間継続した際に破損する過熱温度となる前に設定された所定温度以上となった場合に、前記昇降圧コンバータから前記インバータへ入力されるインバータ入力電圧を下げる制御を行い、また、前記過熱温度以上の場合に、前記インバータによる前記モータジェネレータの制御モードが正弦波モードの場合に過変調モードとなるように、前記昇降圧コンバータから前記インバータへ入力されるインバータ入力電圧を下げ、前記制御モードが過変調モードの場合に矩形波モードとなるように前記インバータ入力電圧を下げる制御を行う駆動制御手段を備えることを特徴とする電力変換装置。

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