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JP2006025493A - Power converter and its current restriction method - Google Patents

Power converter and its current restriction method Download PDF

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JP2006025493A
JP2006025493A JP2004199531A JP2004199531A JP2006025493A JP 2006025493 A JP2006025493 A JP 2006025493A JP 2004199531 A JP2004199531 A JP 2004199531A JP 2004199531 A JP2004199531 A JP 2004199531A JP 2006025493 A JP2006025493 A JP 2006025493A
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JP
Japan
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current
power conversion
output current
temperature
inverter
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Pending
Application number
JP2004199531A
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Japanese (ja)
Inventor
Ryuji Kikuchi
隆二 菊地
Tatsuyuki Uechi
辰之 上地
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power converter which can exhibit the device capacity satisfactorily, while preventing the overheat breakage of a power element due to overload. <P>SOLUTION: A controller 20 decides that a state is one of current concentration state, when the current value I from an inverter 10 exceeds threshold Ith1. Then, the controller 20 sets a current limiting time to be longer the smaller the current value I is, with the time, when the current value I exceeds Ith<SB>-</SB>max as the shortest. Moreover, the controller 20 sets the current limitation time longer the lower the cooling water temperature of the inverter 10 is. For example, when the current value I exceeds Ith<SB>-</SB>max, the controller 20 sets the current limiting time to Δt1(Tw2) to be longer than Δt1(Tw3), if the cooling water temperature is Tw2 which is lower than Tw3. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

この発明は、電力変換装置およびその電流制限方法に関し、特に、過負荷時に出力電流を制限して素子の過熱破壊を防止する電力変換装置およびその電流制限方法に関する。   The present invention relates to a power conversion device and a current limiting method thereof, and more particularly to a power conversion device and a current limiting method thereof that limit an output current during overload to prevent overheating destruction of an element.

インバータなどの電力変換装置において高負荷状態が継続すると、電力変換装置を構成するパワー素子が過熱破壊するため、高負荷状態が所定時間継続した場合には、電力変換装置からの出力電流を制限することが従来より行なわれている(たとえば、特許文献1参照)。   If a high load state continues in a power conversion device such as an inverter, the power elements constituting the power conversion device will be destroyed by overheating. Therefore, if the high load state continues for a predetermined time, the output current from the power conversion device is limited. Has been conventionally performed (for example, see Patent Document 1).

特許文献1は、インバータを過負荷状態から保護するための技術を開示する。この特許文献1に開示された技術によると、インバータの出力電流を検出することによって過負荷電流が流れているか否かが判定され、過負荷電流が流れていると判定されると、その継続時間がカウントされる。そして、その過負荷電流の継続時間が所定時間を超えるとインバータが過負荷状態であると判定され、インバータを停止させる。
特開平5−260761号公報 特開平9−215388号公報 特開平10−14267号公報
Patent Document 1 discloses a technique for protecting an inverter from an overload state. According to the technique disclosed in Patent Document 1, it is determined whether or not an overload current is flowing by detecting the output current of the inverter. Is counted. When the duration of the overload current exceeds a predetermined time, it is determined that the inverter is in an overload state, and the inverter is stopped.
Japanese Patent Laid-Open No. 5-260761 JP-A-9-215388 Japanese Patent Laid-Open No. 10-14267

しかしながら、特許文献1では、電力変換装置(インバータ)を過負荷状態であると判定するための過負荷電流継続時間の設定方法については、何ら開示されていない。電力変換装置を過負荷状態であると判定して出力電流を制限するのは、電力変換装置を構成するパワー素子が過熱破壊するのを防止するためであるが、パワー素子が過熱破壊するに至るまでの時間は、そのときの出力電流値やパワー素子の冷却性に依存する。   However, Patent Document 1 does not disclose any method for setting the overload current duration for determining that the power converter (inverter) is in an overload state. The reason why the power conversion device is determined to be in an overload state and the output current is limited is to prevent the power element constituting the power conversion device from being overheated, but the power element is overheated. The time until this depends on the output current value at that time and the cooling performance of the power element.

そして、電力変換装置を過負荷状態であると判定するための過負荷電流継続時間を一定の所定時間とした場合には、最も厳しい条件でその所定時間を設定することとなるため、実際には過熱破壊を起こすような状態に至っていなくても電力変換装置の出力制限がかかり、電力変換装置の能力を不必要に制限してしまうこととなる。   And if the overload current duration for determining that the power converter is in an overload state is set to a certain predetermined time, the predetermined time will be set under the strictest conditions. Even if it does not reach a state that causes overheat destruction, the output of the power conversion device is restricted, and the ability of the power conversion device is unnecessarily limited.

そこで、この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、過負荷によるパワー素子の過熱破壊を防止しつつ、装置能力を十分に発揮することができる電力変換装置を提供することである。   Accordingly, the present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a power conversion device capable of sufficiently exhibiting the device capability while preventing overheating of the power element due to overload. Is to provide.

また、この発明の別の目的は、過負荷によるパワー素子の過熱破壊を防止しつつ、装置能力を十分に発揮することができる電力変換装置の電流制限方法を提供することである。   Another object of the present invention is to provide a current limiting method for a power conversion device that can sufficiently exhibit the device capability while preventing overheating of the power element due to overload.

この発明によれば、電力変換装置は、電力変換回路と、電力変換回路からの出力電流が所定のしきい値を超え、かつ、その状態が所定時間継続したとき、出力電流を制限するように電力変換回路を制御する制御装置と、電力変換回路を冷却する冷却体の温度を検出する温度検出手段とを備え、制御装置は、温度検出手段によって検出される冷却体温度が低いほど所定時間を長く設定する。   According to this invention, the power conversion device limits the output current when the power conversion circuit and the output current from the power conversion circuit exceed a predetermined threshold and the state continues for a predetermined time. A control device that controls the power conversion circuit; and a temperature detection means that detects a temperature of a cooling body that cools the power conversion circuit. The control device increases the predetermined time as the cooling body temperature detected by the temperature detection means decreases. Set longer.

また、この発明によれば、電力変換装置は、電力変換回路と、電力変換回路からの出力電流を検出する電流検出手段と、電力変換回路を冷却する冷却体の温度を検出する温度検出手段と、電流検出手段によって検出された出力電流が所定のしきい値を超え、かつ、その状態が所定時間継続したとき、出力電流を制限するように電力変換回路を制御する制御装置とを備え、制御装置は、出力電流が所定のしきい値を超えている範囲で出力電流が小さく、かつ、温度検出手段によって検出される冷却体温度が低いほど、所定時間を長く設定する。   According to the invention, the power conversion device includes a power conversion circuit, a current detection unit that detects an output current from the power conversion circuit, and a temperature detection unit that detects a temperature of a cooling body that cools the power conversion circuit. And a control device that controls the power conversion circuit so as to limit the output current when the output current detected by the current detecting means exceeds a predetermined threshold and the state continues for a predetermined time. The device sets the predetermined time longer as the output current is smaller in the range where the output current exceeds the predetermined threshold and the cooling body temperature detected by the temperature detecting means is lower.

好ましくは、制御装置は、出力電流の電流値および冷却体温度ごとに予め決定された所定時間を含むマップを有し、出力電流が所定のしきい値を超えているとき、マップに基づいて所定時間を設定する。   Preferably, the control device has a map including a predetermined time determined in advance for each of the current value of the output current and the cooling body temperature, and when the output current exceeds a predetermined threshold, the control device determines a predetermined value based on the map. Set the time.

好ましくは、電力変換装置は、電力変換回路を冷却水によって冷却する冷却装置をさらに備え、温度検出手段は、冷却水の温度を検出し、制御装置は、温度検出手段によって検出される冷却水温度を用いて所定時間を設定する。   Preferably, the power conversion device further includes a cooling device that cools the power conversion circuit with cooling water, the temperature detection unit detects the temperature of the cooling water, and the control device detects the cooling water temperature detected by the temperature detection unit. Is used to set a predetermined time.

好ましくは、電力変換回路は、インバータを含む。   Preferably, the power conversion circuit includes an inverter.

また、この発明によれば、電力変換装置の電流制限方法は、電力変換回路からの出力電流が所定のしきい値を超えているか否かを判定する第1のステップと、出力電流が所定のしきい値を超えていると判定されたとき、その状態の継続時間が所定時間を超えたか否かを判定する第2のステップと、継続時間が所定時間を超えたと判定されたとき、出力電流を制限する第3のステップとを備え、第2のステップにおいて、所定時間は、電力変換回路を冷却する冷却体の温度が低いほど長く設定される。   According to the present invention, the current limiting method for the power converter includes a first step of determining whether or not the output current from the power converter circuit exceeds a predetermined threshold value, and the output current is a predetermined value. A second step for determining whether or not the duration of the state exceeds a predetermined time when it is determined that the threshold is exceeded, and an output current when it is determined that the duration exceeds a predetermined time In the second step, the predetermined time is set longer as the temperature of the cooling body that cools the power conversion circuit is lower.

また、この発明によれば、電力変換装置の電流制限方法は、電力変換回路からの出力電流が所定のしきい値を超えているか否かを判定する第1のステップと、出力電流が所定のしきい値を超えていると判定されたとき、その状態の継続時間が所定時間を超えたか否かを判定する第2のステップと、継続時間が所定時間を超えたと判定されたとき、出力電流を制限する第3のステップとを備え、第2のステップにおいて、出力電流が所定のしきい値を超えている範囲で出力電流が小さく、かつ、電力変換回路を冷却する冷却体の温度が低いほど、所定時間は、長く設定される。   According to the present invention, the current limiting method for the power converter includes a first step of determining whether or not the output current from the power converter circuit exceeds a predetermined threshold value, and the output current is a predetermined value. A second step for determining whether or not the duration of the state exceeds a predetermined time when it is determined that the threshold is exceeded, and an output current when it is determined that the duration exceeds a predetermined time In the second step, the output current is small in the range where the output current exceeds a predetermined threshold value, and the temperature of the cooling body that cools the power conversion circuit is low. The predetermined time is set longer.

好ましくは、冷却体温度は、電力変換回路を冷却する冷却水の温度である。   Preferably, the cooling body temperature is a temperature of cooling water for cooling the power conversion circuit.

この発明による電力変換装置においては、制御装置は、温度検出手段によって検出される冷却体温度が低いほど出力電流を制限するまでの所定時間を長く設定するようにしたので、高い冷却性を有しているにも拘わらずパワー素子が過熱破壊し得ると判断されて電力変換回路からの出力電流が制限されるという事態が回避される。   In the power conversion device according to the present invention, the control device sets the predetermined time until the output current is limited as the cooling body temperature detected by the temperature detecting means is lower, so that the control device has high cooling performance. In spite of this, it is judged that the power element can be overheated and the output current from the power conversion circuit is limited.

したがって、この発明によれば、パワー素子の過熱破壊を防止しつつ、電力変換装置の有する能力を十分に発揮させることができる。   Therefore, according to this invention, the capability which a power converter device has can fully be exhibited, preventing the overheating destruction of a power element.

また、この発明による電力変換装置においては、制御装置は、出力電流が所定のしきい値を超えている範囲で出力電流が小さく、かつ、温度検出手段によって検出される冷却体温度が低いほど、出力電流を制限するまでの所定時間を長く設定するようにしたので、出力電流の大きさおよび電力変換装置の冷却性からみて上記の所定時間を長く設定できるにも拘わらずパワー素子が過熱破壊し得ると判断されて電力変換回路からの出力電流が制限されるという事態が回避される。   In the power conversion device according to the present invention, the control device has a smaller output current in a range where the output current exceeds a predetermined threshold value, and the lower the cooling body temperature detected by the temperature detection means, Since the predetermined time until the output current is limited is set to be long, the power element is overheated even though the predetermined time can be set long in view of the magnitude of the output current and the cooling performance of the power converter. A situation in which the output current from the power conversion circuit is determined to be obtained is limited is avoided.

したがって、この発明によれば、パワー素子の過熱破壊を防止しつつ、電力変換装置の有する能力を最大限に発揮させることができる。   Therefore, according to this invention, the capability which a power converter device has can be exhibited to the maximum, preventing overheating destruction of a power element.

また、この発明による電力変換装置においては、制御装置は、温度検出手段によって検出される冷却水温度を用いるようにしたので、既設の冷却水温度センサを利用できる。   Further, in the power conversion device according to the present invention, the control device uses the cooling water temperature detected by the temperature detection means, so that the existing cooling water temperature sensor can be used.

したがって、この発明によれば、電力変換装置の電流制限制御を低コストで実現できる。   Therefore, according to the present invention, the current limiting control of the power converter can be realized at low cost.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.

図1は、この発明の実施の形態による電力変換装置の構成を示す電気回路図である。   FIG. 1 is an electric circuit diagram showing a configuration of a power converter according to an embodiment of the present invention.

図1を参照して、この実施の形態による電力変換装置は、インバータ10と、制御装置20と、電流センサ32〜36と、温度センサ38と、コンデンサCと、電源ラインPLと、接地ラインSLと、U,V,W各相ラインUL,VL,WLとを備える。インバータ10は、電源ラインPLおよび接地ラインSLを介して直流電源Bと接続される。また、インバータ10は、U,V,W各相ラインUL,VL,WLを介してモータジェネレータMGと接続される。そして、コンデンサCは、電源ラインPLと接地ラインSLとの間に接続される。   Referring to FIG. 1, the power conversion device according to this embodiment includes an inverter 10, a control device 20, current sensors 32-36, a temperature sensor 38, a capacitor C, a power supply line PL, and a ground line SL. And U, V, W phase lines UL, VL, WL. Inverter 10 is connected to DC power supply B through power supply line PL and ground line SL. Inverter 10 is connected to motor generator MG via U, V, and W phase lines UL, VL, and WL. Capacitor C is connected between power supply line PL and ground line SL.

直流電源Bは、たとえば、ニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池からなる。直流電源Bは、発生した直流電力を電源ラインPLおよび接地ラインSLを介してインバータ10に供給する。また、直流電源Bは、電源ラインPLおよび接地ラインSLを介してインバータ10により充電される。   The DC power source B is made of a secondary battery such as nickel hydride or lithium ion. DC power supply B supplies the generated DC power to inverter 10 via power supply line PL and ground line SL. DC power supply B is charged by inverter 10 through power supply line PL and ground line SL.

モータジェネレータMGは、たとえば、3相交流同期電動発電機からなる。モータジェネレータMGは、インバータ10からU,V,W各相ラインUL,VL,WLを介して3相交流電力を受け、その受けた3相交流電力によって回転トルクを発生する。また、モータジェネレータMGは、制動時に発電する回生電力をU,V,W各相ラインUL,VL,WLを介してインバータ10に供給する。   Motor generator MG is formed of, for example, a three-phase AC synchronous motor generator. Motor generator MG receives three-phase AC power from inverter 10 via U, V, and W phase lines UL, VL, and WL, and generates rotational torque by the received three-phase AC power. Motor generator MG supplies regenerative power generated during braking to inverter 10 via U, V, W phase lines UL, VL, WL.

インバータ10は、U相アーム42、V相アーム44およびW相アーム46からなる。U相アーム42、V相アーム44およびW相アーム46は、電源ラインPLと接地ラインSLとの間に並列に接続される。U相アーム42は、直列に接続されたパワートランジスタQ1,Q2からなり、V相アーム44は、直列に接続されたパワートランジスタQ3,Q4からなり、W相アーム46は、直列に接続されたパワートランジスタQ5,Q6からなる。   Inverter 10 includes U-phase arm 42, V-phase arm 44, and W-phase arm 46. U-phase arm 42, V-phase arm 44 and W-phase arm 46 are connected in parallel between power supply line PL and ground line SL. The U-phase arm 42 includes power transistors Q1 and Q2 connected in series, the V-phase arm 44 includes power transistors Q3 and Q4 connected in series, and the W-phase arm 46 includes power connected in series. It consists of transistors Q5 and Q6.

パワートランジスタQ1〜Q6の各々は、たとえば、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)からなる。各パワートランジスタQ1〜Q6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D1〜D6がそれぞれ接続されている。そして、各相アームにおける各パワートランジスタの接続点は、U,V,W各相ラインUL,VL,WLを介してモータジェネレータMGの各相コイルの反中性点側にそれぞれ接続されている。   Each of power transistors Q1-Q6 is made of, for example, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor). Diodes D1 to D6 that flow current from the emitter side to the collector side are connected between the collectors and emitters of the power transistors Q1 to Q6, respectively. The connection point of each power transistor in each phase arm is connected to the anti-neutral point side of each phase coil of motor generator MG via U, V, W phase lines UL, VL, WL.

このインバータ10は、制御装置20からの制御信号に基づいて、電源ラインPLおよび接地ラインSLから受ける直流電力を3相交流電力に変換し、その変換した3相交流電力をU,V,W各相ラインUL,VL,WLを介してモータジェネレータMGへ出力する。また、インバータ10は、モータジェネレータMGからU,V,W各相ラインUL,VL,WLを介して受ける3相交流電力を直流電力に整流して電源ラインPLに供給する。   Inverter 10 converts DC power received from power supply line PL and ground line SL into three-phase AC power based on a control signal from control device 20, and converts the converted three-phase AC power into each of U, V, and W. Output to motor generator MG via phase lines UL, VL, WL. Inverter 10 also rectifies three-phase AC power received from motor generator MG via U, V, and W phase lines UL, VL, and WL into DC power and supplies it to power supply line PL.

電流センサ32〜36は、それぞれU,V,W各相ラインに設けられる。電流センサ32〜36は、U,V,W各相ラインに流れる電流値Iu,Iv,Iwをそれぞれ検出し、その検出した電流値Iu,Iv,Iwを制御装置20へ出力する。   Current sensors 32 to 36 are provided on the U, V, and W phase lines, respectively. Current sensors 32 to 36 detect current values Iu, Iv, and Iw flowing through the U, V, and W phase lines, respectively, and output the detected current values Iu, Iv, and Iw to control device 20.

温度センサ38は、後述するこのインバータ10の冷却システムにおける冷却水路に設けられる。温度センサ38は、インバータ10の冷却水温度Twを検出し、その検出した冷却水温度Twを制御装置20へ出力する。   The temperature sensor 38 is provided in a cooling water channel in the cooling system of the inverter 10 described later. The temperature sensor 38 detects the cooling water temperature Tw of the inverter 10 and outputs the detected cooling water temperature Tw to the control device 20.

コンデンサCは、直流電源Bが接続される電源ラインPLの電圧平滑化のために設けられ、これによって、インバータ10におけるスイッチング動作による直流電源Bへのリップルの影響が低減される。   Capacitor C is provided for smoothing the voltage of power supply line PL to which DC power supply B is connected, whereby the influence of ripple on DC power supply B due to the switching operation in inverter 10 is reduced.

制御装置20は、モータジェネレータMGのトルク指令値および各相電流値、ならびに直流電源Bの出力電圧に基づいてモータジェネレータMGの各相コイル電圧を演算し、その演算結果に基づいてパワートランジスタQ1〜Q6をオン/オフするPWM(Pulse Width Modulation)信号を生成してインバータ10へ出力する。   Control device 20 calculates each phase coil voltage of motor generator MG based on the torque command value and each phase current value of motor generator MG and the output voltage of DC power supply B, and power transistors Q1 to Q1 based on the calculation result. A PWM (Pulse Width Modulation) signal for turning on / off Q6 is generated and output to inverter 10.

また、制御装置20は、モータジェネレータMGによって発電される回生電力をインバータ10により整流して直流電源Bを充電するため、パワートランジスタQ1〜Q6のスイッチング動作を制御する。   In addition, control device 20 controls the switching operation of power transistors Q1 to Q6 in order to rectify the regenerative power generated by motor generator MG by inverter 10 and charge DC power supply B.

さらに、制御装置20は、電流センサ32〜36から受ける電流値Iu,Iv,Iwに基づいて、インバータ10が電流集中状態にあるか否かを監視する。ここで、電流集中状態とは、たとえば、モータジェネレータMGがロックしたり高トルクかつ低速回転状態のとき、モータジェネレータMGに回転トルクを発生すべく、インバータ10がモータジェネレータMGに直流に近い電流を継続して流している状態をいう。   Further, control device 20 monitors whether inverter 10 is in a current concentration state based on current values Iu, Iv, and Iw received from current sensors 32 to 36. Here, the current concentration state means that, for example, when the motor generator MG is locked or in a high torque and low speed rotation state, the inverter 10 generates a current close to direct current to the motor generator MG so as to generate a rotation torque in the motor generator MG. It means the state that is flowing continuously.

そして、制御装置20は、インバータ10が電流集中状態であると判断すると、電流センサ32〜36から受ける電流値Iu,Iv,Iwおよび温度センサ38から受ける冷却水温度Twに基づいて電流制限時間Δtを決定し、その電流制限時間Δtを超えて電流集中状態が継続した場合には、インバータ10からの出力電流が制限されるようにパワートランジスタQ1〜Q6のスイッチング動作を制御する。ここで、電流制限時間Δtは、インバータ10を構成するパワー素子を過熱破壊させることなくインバータ10が継続して電流を出力可能な時間である。   When control device 20 determines that inverter 10 is in the current concentration state, current limiting time Δt is based on current values Iu, Iv, Iw received from current sensors 32 to 36 and cooling water temperature Tw received from temperature sensor 38. When the current concentration state continues beyond the current limit time Δt, the switching operation of the power transistors Q1 to Q6 is controlled so that the output current from the inverter 10 is limited. Here, the current limit time Δt is a time during which the inverter 10 can continuously output a current without causing the power elements constituting the inverter 10 to be overheated.

すなわち、電流集中時にインバータ10からの出力電流を制限するのは、インバータ10を構成するパワー素子の過熱破壊を防止するためであるが、制御装置20は、電流集中時、インバータ10からの出力電流値だけでなく、そのときのインバータ10の冷却性(冷却水温度Tw)も考慮して電流制限時間Δtを決定するので、冷却水温度Twが十分に低くインバータ10の冷却性が高い状態にあるときにパワー素子が過熱破壊し得ると誤判断されてインバータ10からの出力が不必要に制限されるという事態が回避される。   That is, the reason why the output current from the inverter 10 is limited when the current is concentrated is to prevent overheating destruction of the power elements constituting the inverter 10. Since the current limit time Δt is determined in consideration of not only the value but also the cooling performance (cooling water temperature Tw) of the inverter 10 at that time, the cooling water temperature Tw is sufficiently low and the cooling performance of the inverter 10 is high. A situation is sometimes avoided in which the output from the inverter 10 is unnecessarily limited due to the erroneous determination that the power element can be destroyed by overheating.

この実施の形態による電力変換装置においては、インバータ10は、直流電源Bから出力される直流電力を交流電力に変換してモータジェネレータMGを駆動する。また、インバータ10は、モータジェネレータMGによって発電された回生電力を整流して直流電源Bを充電する。   In the power conversion device according to this embodiment, inverter 10 converts DC power output from DC power supply B into AC power to drive motor generator MG. Further, inverter 10 rectifies the regenerative power generated by motor generator MG and charges DC power supply B.

また、この電力変換装置においては、制御装置20によって電力集中状態であると判断され、その電力集中状態がインバータ10からの出力電流値およびインバータ10の冷却水温度Twに基づいて決定される電流制限時間Δtを経過すると、制御装置20は、インバータ10からの出力電流を制限するようにインバータ10を制御し、インバータ10は、制御装置20からの制御信号に応じて出力電流を制限する。   In this power converter, the control device 20 determines that the power is concentrated, and the power concentration is determined based on the output current value from the inverter 10 and the coolant temperature Tw of the inverter 10. When the time Δt has elapsed, the control device 20 controls the inverter 10 to limit the output current from the inverter 10, and the inverter 10 limits the output current according to the control signal from the control device 20.

なお、上記において、インバータ10は、「電力変換回路」を構成する。   In the above, inverter 10 constitutes a “power conversion circuit”.

図2は、図1に示したインバータ10の冷却システムの構成を示すブロック図である。   FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a cooling system of inverter 10 shown in FIG.

図2を参照して、この冷却システムは、インバータ10と、モータジェネレータMGと、ラジエータ50と、ウォーターポンプ60と、冷却水路72〜78と、温度センサ38とを備える。ラジエータ50とインバータ10との間に冷却水路72が設けられ、インバータ10とモータジェネレータMGとの間に冷却水路74が設けられる。また、モータジェネレータMGとウォーターポンプ60との間に冷却水路76が設けられ、ウォーターポンプ60とラジエータ50との間に冷却水路78が設けられる。   Referring to FIG. 2, the cooling system includes an inverter 10, a motor generator MG, a radiator 50, a water pump 60, cooling water channels 72 to 78, and a temperature sensor 38. A cooling water passage 72 is provided between radiator 50 and inverter 10, and a cooling water passage 74 is provided between inverter 10 and motor generator MG. A cooling water passage 76 is provided between the motor generator MG and the water pump 60, and a cooling water passage 78 is provided between the water pump 60 and the radiator 50.

ラジエータ50は、インバータ10およびモータジェネレータMGから受熱した冷却水を冷却する。ウォーターポンプ60は、図に示される矢印の方向に冷却水を循環させる。温度センサ38は、冷却水路72に配設され、インバータ10の冷却直前の冷却水温度Twを検出し、その冷却水温度Twの検出値を制御装置20(図示せず)へ出力する。   Radiator 50 cools the cooling water received from inverter 10 and motor generator MG. The water pump 60 circulates cooling water in the direction of the arrow shown in the figure. The temperature sensor 38 is disposed in the cooling water passage 72, detects the cooling water temperature Tw immediately before the inverter 10 is cooled, and outputs the detected value of the cooling water temperature Tw to the control device 20 (not shown).

この冷却システムにおいては、インバータ10とモータジェネレータMGとの冷却系が共通化され、インバータ10は、ラジエータ50からみてモータジェネレータMGの上流に配設される。そして、温度センサ38は、インバータ10の冷却水温度Twを検出して制御装置20へ出力する。   In this cooling system, the cooling system of inverter 10 and motor generator MG is shared, and inverter 10 is arranged upstream of motor generator MG as seen from radiator 50. Then, the temperature sensor 38 detects the cooling water temperature Tw of the inverter 10 and outputs it to the control device 20.

図3は、図1に示したインバータ10において電流集中が発生したときの電流の変動を示す図である。   FIG. 3 is a diagram showing fluctuations in current when current concentration occurs in the inverter 10 shown in FIG.

図3を参照して、縦軸は、電流集中が発生した相に対応するインバータ10からの出力電流値Iを示し、横軸は、時間を示す。電流集中判定フラグは、電流集中状態の継続時間がΔt1(Tw)またはΔt2(Tw)で示される電流制限時間を経過するとオンされ、電流集中状態が回避されるとオフされるフラグである。   Referring to FIG. 3, the vertical axis represents the output current value I from the inverter 10 corresponding to the phase where current concentration has occurred, and the horizontal axis represents time. The current concentration determination flag is a flag that is turned on when the current concentration time indicated by Δt1 (Tw) or Δt2 (Tw) elapses, and is turned off when the current concentration state is avoided.

この実施の形態による電力変換装置においては、電流値Iがしきい値Ith1を超えると電流集中状態であると判定される。そして、電流集中状態の範囲内で電流値Iが小さいほど電流制限時間が長く設定される。なお、この図3では、電流集中時の電流値Iがしきい値Ith1〜Ith3,Ith_maxによって4段階に区分される場合が示されている。すなわち、電流集中時の電流値Iは、Ith1<I≦Ith2、Ith2<I≦Ith3、Ith3<I≦Ith_max、Ith_max<Iに区分される。   In the power conversion device according to this embodiment, when current value I exceeds threshold value Ith1, it is determined that the current is concentrated. The current limit time is set longer as the current value I is smaller within the current concentration state range. FIG. 3 shows a case where the current value I at the time of current concentration is divided into four stages by threshold values Ith1 to Ith3 and Ith_max. That is, the current value I at the time of current concentration is divided into Ith1 <I ≦ Ith2, Ith2 <I ≦ Ith3, Ith3 <I ≦ Ith_max, and Ith_max <I.

線Aは、電流集中時の電流値Iがしきい値Ith_maxを超えたときの電流波形を示す。時刻t1において、インバータ10からの電流値Iがしきい値Ith1を超えると、制御装置20は、電流集中状態であると判定する。その後、電流量が上昇し続け、電流値Iがしきい値Ith_maxを超えると、制御装置20は、電流制限時間をΔt1(Tw)に設定する。ここで、Δt1(Tw)は、後述するように、電流値Iがしきい値Ith_maxを超えたときの電流制限時間Δt1がインバータ10の冷却水温度Twに依存することを意味する。   Line A shows a current waveform when the current value I at the time of current concentration exceeds the threshold value Ith_max. When current value I from inverter 10 exceeds threshold value Ith1 at time t1, control device 20 determines that the current is concentrated. Thereafter, when the amount of current continues to increase and the current value I exceeds the threshold value Ith_max, the control device 20 sets the current limit time to Δt1 (Tw). Here, Δt1 (Tw) means that the current limit time Δt1 when the current value I exceeds the threshold value Ith_max depends on the coolant temperature Tw of the inverter 10, as will be described later.

そして、時刻t2において、制御装置20により電流集中状態であると判定されてからの継続時間がΔt1(Tw)を超えると、制御装置20は、電流集中判定フラグをオンし、電流集中判定フラグがオンしている間、制御装置20からの指令に応じてインバータ10からの出力電流が制限される。   At time t2, when the duration after the determination by the control device 20 as being in the current concentration state exceeds Δt1 (Tw), the control device 20 turns on the current concentration determination flag, and the current concentration determination flag is set. While it is on, the output current from the inverter 10 is limited in accordance with a command from the control device 20.

その後、時刻t3において、電流値Iがしきい値Ith1を下回ると、制御装置20は、電流集中判定フラグをオフし、インバータ10からの出力電流の制限が解除される。   Thereafter, when current value I falls below threshold value Ith1 at time t3, control device 20 turns off the current concentration determination flag, and the restriction on the output current from inverter 10 is released.

一方、線Bは、電流集中時の電流値IがIth1<I≦Ith2であるときの電流波形を示す。時刻t1において、インバータ10からの出力電流Iがしきい値Ith1を超えると、制御装置20は、電流集中状態であると判定する。その後、電流値Iは、しきい値Ith1としきい値Ith2との間を推移し、制御装置20は、電流制限時間をΔt1(Tw)よりも長いΔt2(Tw)に設定する。ここで、Δt2(Tw)は、後述するように、電流集中時の電流値IがIth1<I≦Ith2の範囲にあるときの電流制限時間Δt2がインバータ10の冷却水温度Twに依存することを意味する。   On the other hand, the line B shows a current waveform when the current value I during current concentration is Ith1 <I ≦ Ith2. When output current I from inverter 10 exceeds threshold value Ith1 at time t1, control device 20 determines that the current is concentrated. Thereafter, the current value I changes between the threshold value Ith1 and the threshold value Ith2, and the control device 20 sets the current limit time to Δt2 (Tw) longer than Δt1 (Tw). Here, Δt2 (Tw) indicates that the current limit time Δt2 when the current value I during current concentration is in the range of Ith1 <I ≦ Ith2 depends on the cooling water temperature Tw of the inverter 10, as will be described later. means.

そして、時刻t4において、制御装置20により電流集中状態であると判定されてからの継続時間がΔt2(Tw)を超えると、制御装置20は、電流集中判定フラグをオンし、電流集中判定フラグがオンしている間、制御装置20からの指令に応じてインバータ10からの出力電流が制限される。   Then, at time t4, when the duration after the determination by the control device 20 as being in the current concentration state exceeds Δt2 (Tw), the control device 20 turns on the current concentration determination flag, and the current concentration determination flag is set. While it is on, the output current from the inverter 10 is limited in accordance with a command from the control device 20.

その後、時刻t5において、電流値Iがしきい値Ith1を下回ると、制御装置20は、電流集中判定フラグをオフし、インバータ10からの出力電流の制限が解除される。   Thereafter, when current value I falls below threshold value Ith1 at time t5, control device 20 turns off the current concentration determination flag, and the restriction on the output current from inverter 10 is released.

すなわち、上記の考え方は、インバータ10の発熱量が電流値に依存するため、電流値に応じて電流制限時間を設定するというものである。   That is, the above concept is that the current limit time is set according to the current value because the amount of heat generated by the inverter 10 depends on the current value.

なお、図において、電流値Iが定常状態であるときの小刻みな変動は、電流の脈動を示すものである。   In the figure, the slight fluctuation when the current value I is in a steady state indicates current pulsation.

図4は、図1に示したインバータ10に含まれるパワートランジスタの電流集中時における単体熱特性を示す図である。なお、この単体熱特性は、オフライン測定などによって事前に取得される。   FIG. 4 is a diagram showing a single thermal characteristic at the time of current concentration of the power transistor included in the inverter 10 shown in FIG. In addition, this single-piece | unit thermal characteristic is acquired in advance by offline measurement etc.

図4を参照して、縦軸は、パワートランジスタの素子温度を示し、横軸は、時間を示す。また、温度T1は、パワートランジスタの耐熱温度であり、温度T2は、パワートランジスタの耐熱温度T1からマージンΔTだけ低い温度である。   Referring to FIG. 4, the vertical axis indicates the element temperature of the power transistor, and the horizontal axis indicates time. The temperature T1 is a heat resistant temperature of the power transistor, and the temperature T2 is a temperature lower than the heat resistant temperature T1 of the power transistor by a margin ΔT.

曲線Cは、しきい値Ith_maxを超えた電流値Iがパワートランジスタに流れているときの熱特性を示し、曲線Dは、Ith1<I≦Ith2の範囲内にある電流値Iがパワートランジスタに流れているときの熱特性を示す。   Curve C shows the thermal characteristics when the current value I exceeding the threshold value Ith_max flows through the power transistor. Curve D shows the current value I within the range of Ith1 <I ≦ Ith2 flowing through the power transistor. The thermal characteristics are shown.

この単体熱特性から電流値Iに対応する電流制限時間Δtが仮決定される。すなわち、パワートランジスタの耐熱温度T1からΔTだけマージンをみた温度T2を超えるまでの時間から電流制限時間Δtが仮決定される。   The current limit time Δt corresponding to the current value I is provisionally determined from the single unit thermal characteristics. That is, the current limit time Δt is provisionally determined from the time from the heat-resistant temperature T1 of the power transistor to the temperature T2 that exceeds the margin by ΔT.

したがって、曲線Cの場合、すなわちIth_max<Iからなる電流値Iについては、電流制限時間はΔt1となり、、曲線Dの場合、すなわちIth1<I≦Ith2の範囲内にある電流値Iについては、電流制限時間はΔt2となる。   Therefore, in the case of the curve C, that is, the current value I having Ith_max <I, the current limit time is Δt1, and in the case of the curve D, that is, the current value I in the range of Ith1 <I ≦ Ith2, The time limit is Δt2.

なお、この電流制限時間Δt1,Δt2は、電流値Iにのみ基づいて決定された値であり、次に述べるように、この電流制限時間Δt1,Δt2は、インバータ10の冷却水温度Twによって補正される。   The current limit times Δt1 and Δt2 are values determined based only on the current value I. As will be described below, the current limit times Δt1 and Δt2 are corrected by the coolant temperature Tw of the inverter 10. The

図5は、電流制限時間Δtの温度依存を説明するための図である。   FIG. 5 is a diagram for explaining the temperature dependence of the current limit time Δt.

図5を参照して、縦軸は、電流集中時にインバータ10のパワートランジスタに流れる電流値Iを示し、横軸は、電流制限時間Δtを示す。   Referring to FIG. 5, the vertical axis indicates the current value I flowing through the power transistor of the inverter 10 during current concentration, and the horizontal axis indicates the current limit time Δt.

上述したように、この実施の形態による電力変換装置においては、電流集中時、電流値Iが小さいほど電流制限時間が長く設定されるが、さらに、そのときのインバータ10の冷却水温度Twが低いほど電流制限時間がさらに長く設定される。   As described above, in the power conversion device according to this embodiment, when the current is concentrated, the current limit time is set longer as the current value I is smaller. Further, the cooling water temperature Tw of the inverter 10 at that time is lower. The longer the current limit time is set.

線E,F,Gは、冷却水温度がそれぞれTw3,Tw2,Tw1(Tw3>Tw2>Tw1)のときの電流制限時間を示す。たとえば、電流集中時における電流値IがIth_max<Iのとき、冷却水温度がTw3であれば、電流制限時間は、Δt1(Tw3)に設定される。そして、冷却水温度がTw3よりも低いTw2であれば、電流制限時間は、Δt1(Tw3)よりも長いΔt1(Tw2)に設定され、冷却水温度がTw2よりもさらに低いTw1であれば、電流制限時間は、Δt1(Tw2)よりもさらに長いΔt1(Tw1)に設定される。   Lines E, F, and G indicate current limit times when the cooling water temperatures are Tw3, Tw2, and Tw1 (Tw3> Tw2> Tw1), respectively. For example, when the current value I at the time of current concentration is Ith_max <I and the coolant temperature is Tw3, the current limit time is set to Δt1 (Tw3). If the cooling water temperature is Tw2 lower than Tw3, the current limit time is set to Δt1 (Tw2) longer than Δt1 (Tw3), and if the cooling water temperature is Tw1 lower than Tw2, The time limit is set to Δt1 (Tw1) which is longer than Δt1 (Tw2).

また、たとえば、電流集中時における電流値IがIth1<I≦Ith2のときは、冷却水温度がTw3であれば、電流制限時間は、Δt2(Tw3)に設定される。そして、冷却水温度がTw3よりも低いTw2であれば、電流制限時間は、Δt2(Tw3)よりも長いΔt2(Tw2)に設定され、冷却水温度がTw2よりもさらに低いTw1であれば、電流制限時間は、Δt2(Tw2)よりもさらに長いΔt2(Tw1)に設定される。   For example, when the current value I at the time of current concentration is Ith1 <I ≦ Ith2, if the coolant temperature is Tw3, the current limit time is set to Δt2 (Tw3). If the cooling water temperature is Tw2 lower than Tw3, the current limit time is set to Δt2 (Tw2) longer than Δt2 (Tw3), and if the cooling water temperature is Tw1 lower than Tw2, The time limit is set to Δt2 (Tw1) which is longer than Δt2 (Tw2).

すなわち、上記の考え方は、冷却水温度Twが低く冷却システムによる冷却性が高い状態にあるときほど、電流集中時におけるパワートランジスタの温度上昇速度を抑えることができるから、冷却水温度Twが低いほど電流制限時間Δtを長く設定するというものである。   That is, the above idea is that the temperature rise rate of the power transistor at the time of current concentration can be suppressed as the cooling water temperature Tw is low and the cooling performance by the cooling system is high, so the cooling water temperature Tw is low. The current limit time Δt is set longer.

図6は、電流制限時間Δtを決定するマップの構成を示す図である。   FIG. 6 is a diagram showing a map structure for determining the current limit time Δt.

図6を参照して、電流制限時間Δtは、冷却水温度Twおよび電流値Iの大きさに応じて予めマップ化される。冷却水温度Twは、Tw(1)〜Tw(m)(mは2以上の自然数であり、Tw(i)≦Tw(j),i<jである。)に区分化され、電流値Iは、Ith(1)〜Ith(n)(nは2以上の自然数であり、Ith(i)≦Ith(j),i<jである。)に区分化される。   Referring to FIG. 6, current limiting time Δt is mapped in advance according to cooling water temperature Tw and current value I. The coolant temperature Tw is divided into Tw (1) to Tw (m) (m is a natural number of 2 or more, and Tw (i) ≦ Tw (j), i <j), and the current value I Is divided into Ith (1) to Ith (n) (n is a natural number of 2 or more, and Ith (i) ≦ Ith (j), i <j).

図7は、図1に示した制御装置20によって電流集中時に実行される電流制限制御のフローチャートである。   FIG. 7 is a flowchart of the current limiting control executed when the current is concentrated by the control device 20 shown in FIG.

図7を参照して、インバータ10から出力される各相電流値が電流センサ32〜36によって検出され(ステップS2)、制御装置20は、U,V,W各相のいずれかの電流値がしきい値Ith1を超えているか否かを判定する(ステップS4)。制御装置20は、インバータ10からの電流値がしきい値Ith1以下であると判定すると(ステップS4でNO)、処理を終了する。   Referring to FIG. 7, each phase current value output from inverter 10 is detected by current sensors 32 to 36 (step S <b> 2), and control device 20 determines whether any current value of each phase of U, V, or W is present. It is determined whether or not the threshold value Ith1 is exceeded (step S4). When control device 20 determines that the current value from inverter 10 is equal to or less than threshold value Ith1 (NO in step S4), the process is terminated.

一方、制御装置20は、インバータ10からの電流値がしきい値Ith1を超えていると判定すると(ステップS4でYES)、電流集中状態が発生していると判断する。そして、制御装置20は、温度センサ38によって検出されたインバータ10の冷却水温度Twを取得し(ステップS6)、ROM(Read Only Memory)などに格納された電流制限時間マップに基づいて、しきい値Ith1を超えた相の電流値Iおよび温度センサ38によって検出された冷却水温度Twに応じた電流制限時間Δtを設定する(ステップS8)。   On the other hand, when control device 20 determines that the current value from inverter 10 exceeds threshold value Ith1 (YES in step S4), it determines that a current concentration state has occurred. Then, the control device 20 acquires the cooling water temperature Tw of the inverter 10 detected by the temperature sensor 38 (step S6), and based on a current limit time map stored in a ROM (Read Only Memory) or the like, the threshold is set. A current limit time Δt is set according to the current value I of the phase exceeding the value Ith1 and the coolant temperature Tw detected by the temperature sensor 38 (step S8).

電流制限時間Δtが設定されると、制御装置20は、電流集中判定フラグカウンタのカウントを開始する(ステップS10)。この電流集中判定フラグカウンタは、電流集中状態の継続時間を計時するためのものである。そして、制御装置20は、このカウント値が設定された電流制限時間Δtを超えたか否かを判定し(ステップS12)、カウント値が電流制限時間Δtを超えたと判定すると(ステップS12でYES)、出力電流を制限するようにインバータ10のスイッチング動作を制御する(ステップS14)。   When the current limit time Δt is set, the control device 20 starts counting the current concentration determination flag counter (step S10). This current concentration determination flag counter is for measuring the duration of the current concentration state. Then, the control device 20 determines whether or not the count value exceeds the set current limit time Δt (step S12), and determines that the count value exceeds the current limit time Δt (YES in step S12). The switching operation of the inverter 10 is controlled so as to limit the output current (step S14).

一方、カウント値が電流制限時間Δtを超えていないとき、または、カウント値が電流制限時間Δtを超える前に電流値Iがしきい値Ith1を下回ることによってカウント値がリセットされたときは(ステップS12でNO)、制御装置20は、処理を終了する。   On the other hand, when the count value does not exceed the current limit time Δt or when the count value is reset by the current value I falling below the threshold value Ith1 before the count value exceeds the current limit time Δt (step The control device 20 ends the process (NO in S12).

以上のように、この実施の形態によれば、インバータ10からの電流値Iが所定のしきい値Ith1を超えているとき、その電流値Iが小さく、かつ、インバータ10の冷却水温度Twが低いほど電流制限時間Δtを長く設定するので、インバータ10からの出力電流が不必要に制限される事態が回避される。したがって、この実施の形態によれば、パワートランジスタの過熱破壊を防止しつつ、インバータ10の有する能力を十分に引出すことができる。   As described above, according to this embodiment, when the current value I from the inverter 10 exceeds the predetermined threshold value Ith1, the current value I is small and the coolant temperature Tw of the inverter 10 is Since the current limit time Δt is set longer as the value is lower, a situation in which the output current from the inverter 10 is unnecessarily limited is avoided. Therefore, according to this embodiment, it is possible to sufficiently bring out the capability of inverter 10 while preventing overheating destruction of the power transistor.

また、この実施の形態によれば、インバータ10の冷却水温度を用いるようにしたので、既設の冷却水温度センサを利用でき、その結果、インバータ10の電流制限制御を低コストで実現できる。   Further, according to this embodiment, since the cooling water temperature of the inverter 10 is used, the existing cooling water temperature sensor can be used, and as a result, the current limiting control of the inverter 10 can be realized at low cost.

なお、上記においては、電流制限時間Δtにインバータ10の冷却性を反映させるため、インバータ10の冷却水温度Twを電流制限時間Δtのパラメータに用いたが、インバータ10の冷却性を反映させるパラメータとしては、インバータ10の冷却水温度Twに限られない。たとえば、インバータ10が空冷される場合には、インバータ10の冷却フィンの温度などを用い、冷却フィンの温度が低いほど電流制限時間Δtを長く設定するようにしてもよい。   In the above, the cooling water temperature Tw of the inverter 10 is used as a parameter of the current limiting time Δt in order to reflect the cooling performance of the inverter 10 in the current limiting time Δt, but as a parameter reflecting the cooling performance of the inverter 10. Is not limited to the cooling water temperature Tw of the inverter 10. For example, when the inverter 10 is air-cooled, the temperature of the cooling fin of the inverter 10 may be used, and the current limit time Δt may be set longer as the temperature of the cooling fin is lower.

また、上記においては、インバータ10の冷却システムは、モータジェネレータMGと共通化されているが、インバータ10の冷却システムとモータジェネレータMGの冷却システムとを個別に構成してもよい。   In the above description, the cooling system for inverter 10 is shared with motor generator MG. However, the cooling system for inverter 10 and the cooling system for motor generator MG may be configured separately.

また、上記においては、電流制限時間Δtは、インバータ10の冷却水温度Twおよび電流値Iにより区分化されたマップを用いて設定されるものとしたが、マップを用いることなく、冷却水温度Twおよび電流値Iをパラメータとして電流制限時間Δtの関数を生成し、その生成した関数を用いて電流制限時間Δtを算出するようにしてもよい。   In the above description, the current limit time Δt is set using the map divided by the cooling water temperature Tw and the current value I of the inverter 10, but the cooling water temperature Tw is used without using the map. Alternatively, a function of the current limit time Δt may be generated using the current value I as a parameter, and the current limit time Δt may be calculated using the generated function.

また、上記の実施の形態においては、電力変換装置としてインバータ10の場合を代表的に説明したが、この発明の適用範囲は、インバータに限られるものではなく、コンバータなどの電力変換装置にもこの発明を適用することができる。   Further, in the above embodiment, the case of the inverter 10 as a power conversion device has been representatively described. However, the scope of application of the present invention is not limited to the inverter, and the power conversion device such as a converter is also applicable to this. The invention can be applied.

また、この発明による電力変換装置は、近年の省エネおよび環境問題を背景に注目を集めているハイブリッド自動車(Hybrid Vehicle)や電気自動車(Electric Vehicle)に好適である。ハイブリッド自動車は、従来のエンジンに加え、直流電源とインバータとインバータによって駆動されるモータとを動力源とする自動車である。すなわち、エンジンを駆動することにより動力源を得るとともに、直流電源からの直流電圧をインバータによって交流電圧に変換し、その変換された交流電圧によりモータを回転させることによって動力源を得るものである。また、電気自動車は、直流電源とインバータとインバータによって駆動されるモータとを動力源とする自動車である。   The power conversion device according to the present invention is suitable for a hybrid vehicle and an electric vehicle that are attracting attention against the background of recent energy saving and environmental problems. A hybrid vehicle is a vehicle that uses a DC power source, an inverter, and a motor driven by the inverter as a power source in addition to a conventional engine. That is, a power source is obtained by driving the engine, a DC voltage from a DC power source is converted into an AC voltage by an inverter, and a motor is rotated by the converted AC voltage to obtain a power source. An electric vehicle is a vehicle that uses a DC power source, an inverter, and a motor driven by the inverter as a power source.

このようなハイブリッド自動車や電気自動車において、上り坂における発進時などの高トルクかつ低速運転時や、何らかの理由でモータがロックしたときなどに電流集中が発生する。この場合、この発明による電力変換装置によれば、電流集中時の電流値および冷却水温度に基づいて電流制限時間が適切に設定されるので、インバータの出力制限が不必要になされることがなくなり、ハイブリッド自動車や電気自動車の駆動能力を最大限に引出すことができる。   In such hybrid vehicles and electric vehicles, current concentration occurs when driving at a high torque and low speed such as when starting uphill, or when the motor is locked for some reason. In this case, according to the power conversion device of the present invention, the current limit time is appropriately set based on the current value at the time of current concentration and the cooling water temperature, so that the inverter output limit is not made unnecessary. The driving capacity of hybrid vehicles and electric vehicles can be maximized.

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the scope of claims for patent, and is intended to include meanings equivalent to the scope of claims for patent and all modifications within the scope.

この発明の実施の形態による電力変換装置の構成を示す電気回路図である。1 is an electric circuit diagram showing a configuration of a power conversion device according to an embodiment of the present invention. 図1に示すインバータの冷却システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the cooling system of the inverter shown in FIG. 図1に示すインバータにおいて電流集中が発生したときの電流の変動を示す図である。It is a figure which shows the fluctuation | variation of an electric current when electric current concentration generate | occur | produces in the inverter shown in FIG. 図1に示すインバータに含まれるパワートランジスタの電流集中時における単体熱特性を示す図である。It is a figure which shows the single-piece | unit thermal characteristic at the time of the current concentration of the power transistor contained in the inverter shown in FIG. 電流制限時間の温度依存を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the temperature dependence of electric current limitation time. 電流制限時間を決定するマップの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the map which determines current limiting time. 図1に示す制御装置によって電流集中時に実行される電流制限制御のフローチャートである。It is a flowchart of the current limiting control performed at the time of current concentration by the control apparatus shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

10 インバータ、20 制御装置、32〜36 電流センサ、38 温度センサ、42 U相アーム、44 V相アーム、46 W相アーム、50 ラジエータ、60 ウォーターポンプ、72〜78 冷却水路、B 直流電源、C コンデンサ、MG モータジェネレータ、PL 電源ライン、SL 接地ライン、UL U相ライン、VL V相ライン、WL W相ライン、Q1〜Q6 パワートランジスタ、D1〜D6 ダイオード。   10 inverter, 20 control device, 32-36 current sensor, 38 temperature sensor, 42 U-phase arm, 44 V-phase arm, 46 W-phase arm, 50 radiator, 60 water pump, 72-78 cooling water channel, B DC power supply, C Capacitor, MG motor generator, PL power supply line, SL ground line, UL U phase line, VL V phase line, WL W phase line, Q1-Q6 power transistor, D1-D6 diode.

Claims (8)

電力変換回路と、
前記電力変換回路からの出力電流が所定のしきい値を超え、かつ、その状態が所定時間継続したとき、前記出力電流を制限するように前記電力変換回路を制御する制御装置と、
前記電力変換回路を冷却する冷却体の温度を検出する温度検出手段とを備え、
前記制御装置は、前記温度検出手段によって検出される前記冷却体温度が低いほど前記所定時間を長く設定する、電力変換装置。
A power conversion circuit;
A control device for controlling the power conversion circuit so as to limit the output current when the output current from the power conversion circuit exceeds a predetermined threshold and the state continues for a predetermined time;
Temperature detecting means for detecting the temperature of a cooling body for cooling the power conversion circuit,
The said control apparatus is a power converter device which sets the said predetermined time long, so that the said cooling body temperature detected by the said temperature detection means is low.
電力変換回路と、
前記電力変換回路からの出力電流を検出する電流検出手段と、
前記電力変換回路を冷却する冷却体の温度を検出する温度検出手段と、
前記電流検出手段によって検出された前記出力電流が所定のしきい値を超え、かつ、その状態が所定時間継続したとき、前記出力電流を制限するように前記電力変換回路を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記出力電流が前記所定のしきい値を超えている範囲で前記出力電流が小さく、かつ、前記温度検出手段によって検出される前記冷却体温度が低いほど、前記所定時間を長く設定する、電力変換装置。
A power conversion circuit;
Current detection means for detecting an output current from the power conversion circuit;
Temperature detecting means for detecting the temperature of a cooling body for cooling the power conversion circuit;
A control device for controlling the power conversion circuit so as to limit the output current when the output current detected by the current detection means exceeds a predetermined threshold and the state continues for a predetermined time; Prepared,
The control device increases the predetermined time as the output current is small in a range where the output current exceeds the predetermined threshold and the cooling body temperature detected by the temperature detecting unit is low. The power conversion device to be set.
前記制御装置は、前記出力電流の電流値および前記冷却体温度ごとに予め決定された前記所定時間を含むマップを有し、前記出力電流が前記所定のしきい値を超えているとき、前記マップに基づいて前記所定時間を設定する、請求項2に記載の電力変換装置。   The control device includes a map including the current value of the output current and the predetermined time determined in advance for each cooling body temperature, and when the output current exceeds the predetermined threshold, the map The power conversion device according to claim 2, wherein the predetermined time is set based on the parameter. 前記電力変換回路を冷却水によって冷却する冷却装置をさらに備え、
前記温度検出手段は、前記冷却水の温度を検出し、
前記制御装置は、前記温度検出手段によって検出される前記冷却水温度を用いて前記所定時間を設定する、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の電力変換装置。
A cooling device for cooling the power conversion circuit with cooling water;
The temperature detection means detects the temperature of the cooling water,
4. The power conversion device according to claim 1, wherein the control device sets the predetermined time using the cooling water temperature detected by the temperature detection unit. 5.
前記電力変換回路は、インバータを含む、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の電力変換装置。   The power conversion device according to claim 1, wherein the power conversion circuit includes an inverter. 電力変換回路からの出力電流が所定のしきい値を超えているか否かを判定する第1のステップと、
前記出力電流が前記所定のしきい値を超えていると判定されたとき、その状態の継続時間が所定時間を超えたか否かを判定する第2のステップと、
前記継続時間が前記所定時間を超えたと判定されたとき、前記出力電流を制限する第3のステップとを備え、
前記第2のステップにおいて、前記所定時間は、前記電力変換回路を冷却する冷却体の温度が低いほど長く設定される、電力変換装置の電流制限方法。
A first step of determining whether an output current from the power conversion circuit exceeds a predetermined threshold;
When it is determined that the output current exceeds the predetermined threshold, a second step of determining whether or not the duration of the state exceeds a predetermined time;
A third step of limiting the output current when it is determined that the duration exceeds the predetermined time;
In the second step, the predetermined time is set longer as the temperature of the cooling body that cools the power conversion circuit is lower.
電力変換回路からの出力電流が所定のしきい値を超えているか否かを判定する第1のステップと、
前記出力電流が前記所定のしきい値を超えていると判定されたとき、その状態の継続時間が所定時間を超えたか否かを判定する第2のステップと、
前記継続時間が前記所定時間を超えたと判定されたとき、前記出力電流を制限する第3のステップとを備え、
前記第2のステップにおいて、前記出力電流が前記所定のしきい値を超えている範囲で前記出力電流が小さく、かつ、前記電力変換回路を冷却する冷却体の温度が低いほど、前記所定時間は、長く設定される、電力変換装置の電流制限方法。
A first step of determining whether an output current from the power conversion circuit exceeds a predetermined threshold;
When it is determined that the output current exceeds the predetermined threshold, a second step of determining whether or not the duration of the state exceeds a predetermined time;
A third step of limiting the output current when it is determined that the duration exceeds the predetermined time;
In the second step, as the output current is smaller in a range where the output current exceeds the predetermined threshold and the temperature of the cooling body that cools the power conversion circuit is lower, the predetermined time is A method for limiting the current of the power conversion device, which is set long.
前記冷却体温度は、前記電力変換回路を冷却する冷却水の温度である、請求項6または請求項7に記載の電力変換装置の電流制限方法。   The current limiting method for a power conversion device according to claim 6 or 7, wherein the cooling body temperature is a temperature of cooling water for cooling the power conversion circuit.
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