1.一种负载装置的控制装置,上述负载装置包括具有开关元件的变换器,上述负载装置的控制装置包括:
检测上述变换器的温度的温度检测部;
检测上述变换器的施加电压的电压检测部;以及
控制部,其基于上述电压检测部的电压检测结果,当上述施加电压为预先设定的上限值以下时使上述变换器动作,而当上述施加电压高于上述上限值时使上述变换器停止,上述控制部,考虑上述开关元件的耐压的温度依赖性,基于上述温度检测部的温度检测结果来设定上述上限值,
当由上述温度检测部获得的上述温度检测结果异常时,上述控制部使用基于上述变换器的动作状况的上述变换器的温度推定结果来设定上述上限值。
2.根据权利要求1所述的负载装置的控制装置,其中,
上述负载装置还包括升压电路,该升压电路对来自直流电源的直流电压进行升压,将升压后的上述直流电压作为上述施加电压对上述变换器施加,
上述控制部控制上述升压电路,使得上述施加电压变为上述上限值以下。
3.根据权利要求2所述的负载装置的控制装置,其中,
上述负载装置还包括连接于上述变换器的旋转电机,
当上述变换器的温度高于预定的温度时,上述控制部控制上述变换器使得上述旋转电机的负荷受到限制。
4.根据权利要求1所述的负载装置的控制装置,其中,
当上述温度推定结果被包含于预先确定的温度区域时,上述控制部使用上述温度推定结果来设定上述上限值,而当上述温度推定结果未被包含于上述预先确定的温度区域时,上述控制部固定上述上限值。
5.根据权利要求1所述的负载装置的控制装置,其中,
上述控制部包括:
设定部,其基于由上述温度检测部获得的上述温度检测结果来确定上述上限值;以及判定部,其基于由上述温度检测部获得的上述温度检测结果、以及上述变换器的温度与上述上限值的预定的关系来判定上述设定部设定的上述上限值是否正确,当上述判定部的判定结果表示上述上限值的设定不正确时,上述设定部固定上述上限值。
6.一种车辆,具有:
包括具有开关元件的变换器的负载装置;以及
上述负载装置的控制装置,
上述控制装置包括:
检测上述变换器的温度的温度检测部;
检测上述变换器的施加电压的电压检测部;以及
控制部,其基于上述电压检测部的电压检测结果,当上述施加电压为预先设定的上限值以下时使上述变换器动作,而当上述施加电压高于上述上限值时使上述变换器停止,上述控制部,考虑上述开关元件的耐压的温度依赖性,基于上述温度检测部的温度检测结果来设定上述上限值,
当由上述温度检测部获得的上述温度检测结果异常时,上述控制部使用基于上述变换器的动作状况的上述变换器的温度推定结果来设定上述上限值。
7.根据权利要求6所述的车辆,其中,
上述负载装置还包括升压电路,该升压电路对来自直流电源的直流电压进行升压,将升压后的上述直流电压作为上述施加电压对上述变换器施加,
上述控制部控制上述升压电路,使得上述施加电压变为上述上限值以下。
8.根据权利要求7所述的车辆,其中,
上述负载装置还包括连接于上述变换器的旋转电机,
当上述变换器的温度高于预定的温度时,上述控制部控制上述变换器使得上述旋转电机的负荷受到限制。
9.根据权利要求6所述的车辆,其中,
当上述温度推定结果被包含于预先确定的温度区域时,上述控制部使用上述温度推定结果来设定上述上限值,而当上述温度推定结果未被包含于上述预先确定的温度区域时,上述控制部固定上述上限值。
10.根据权利要求6所述的车辆,其中,
上述控制部包括:
设定部,其基于由上述温度检测部获得的上述温度检测结果来确定上述上限值;以及判定部,其基于由上述温度检测部获得的上述温度检测结果、以及上述变换器的温度与上述上限值的预定的关系来判定上述设定部设定的上述上限值是否正确,当上述判定部的判定结果表示上述上限值的设定不正确时,上述设定部固定上述上限值。
负载装置的控制装置以及车辆\n技术领域\n[0001] 本发明涉及负载装置的控制装置以及车辆,尤其涉及能够在具有变换器的负载装置中对该变换器(inverter,逆变器)进行过电压保护的负载装置的控制装置、以及具有该控制装置的车辆。\n背景技术\n[0002] 最近,作为考虑环境的汽车,混合动力汽车(Hybrid Vehicle)和电动汽车(Electric Vehicle)正受到关注。混合动力汽车是在以往的发动机的基础上将由直流电源经由变换器驱动的电机作为动力源的汽车。即,通过驱动发动机来获得动力源,并且经由变换器将来自直流电源的直流电压变换为交流电压,利用该变换后的交流电压来旋转电机,由此获得动力源。\n[0003] 另外,电动汽车是将由直流电源经由变换器驱动的电机作为动力源的汽车。\n[0004] 在这样的汽车中,多设有用于保护驱动电机驱动的变换器的装置。例如,日本特开平5-15068号公报中公开了一种变换器式电源装置,其包括直流电源电路、将该直流电源电路的输出变换为预定频率的交流输出的变换器、检测直流电源电路的过电压状态的过电压检测单元、检测出直流电源电路的过电压状态的期间使变换器的动作停止的停止单元。\n[0005] 一般,构成变换器的开关元件使用IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor:绝缘栅双极晶体管)、MOSFET(Metal Oxide SemiconductorField Effect Transistor:金属氧化物半导体场效应晶体管)等半导体元件。IGBT、MOSFET的绝缘耐压(以下简称为“耐压”)随着温度(周围温度、接合温度)而变化。温度越低,IGBT、MOSFET的耐压越低,温度越高,IGBT、MOSFET的耐压越高。\n[0006] 但是,日本特开平5-15068号公报中并没有特别公开伴随变换器元件的温度变化的变换器元件的耐压变动。因此,认为在上述变换器式电源装置中,过电压检测单元检测直流电源电路的过电压状态时的直流电压的水平总相同。在进行了这样的过电压保护的情况下,当变换器低温时,对变换器施加超过变换器元件的耐压的电压,而当变换器高温时,即使施加相对于变换器的耐压而足够低的电压,变换器也会停止,因此变换器的动作效率降低。\n发明内容\n[0007] 本发明的目的在于提供一种能够实现变换器的可靠保护、并且能够使变换器的可使用温度范围更宽的负载装置的控制装置、以及具有该控制装置的车辆。\n[0008] 本发明概括为包括具有开关元件的变换器的负载装置的控制装置。控制装置包括:检测变换器的温度的温度检测部;检测变换器的施加电压的电压检测部;以及控制部,其根据电压检测部的电压检测结果,当施加电压为预先设定的上限值以下时,使变换器动作,而当施加电压高于上限值时,停止变换器。控制部考虑开关元件的耐压的温度依赖性而根据温度检测部的温度检测结果来设定上限值。\n[0009] 优选的是,上述负载装置还包括升压电路,该升压电路对来自直流电源的直流电压进行升压,并将升压后的直流电压作为施加电压对变换器施加,控制部控制升压电路,使得施加电压变为上限值以下。\n[0010] 更优选的是,负载装置还包括连接在变换器上的旋转电机。当变换器的温度高于预定温度时,控制部控制变换器使得旋转电机的负荷受到限制。\n[0011] 优选的是,当由温度检测部获得的温度检测结果异常时,控制部使用基于变换器的动作状况的变换器的温度推定结果来设定上限值。\n[0012] 更优选的是,当温度推定结果被包含在预先确定的温度区域中时,控制部使用温度推定结果来设定上限值,而当温度推定结果未被包含在预先确定的温度区域中时,固定上限值。\n[0013] 优选的是,控制部包括:设定部,其根据由温度检测部获得的温度检测结果来确定上限值;以及判定部,其根据由温度检测部获得的温度检测结果、以及变换器的温度与上限值的预定的关系来判定设定部设定的上限值是否正确。当判定部的判定结果表示上限值的设定不正确时,设定部固定上限值。\n[0014] 本发明的其他方式为车辆,包括具有变换器的负载装置和负载装置的控制装置,其中,上述变换器具有开关元件。控制装置包括:检测变换器的温度的温度检测部;检测变换器的施加电压的电压检测部;以及控制部,其根据电压检测部的电压检测结果,当施加电压为预先设定的上限值以下时,使变换器动作,而当施加电压高于上限值时,停止变换器。\n控制部考虑开关元件的耐压的温度依赖性而根据温度检测部的温度检测结果来设定上限值。\n[0015] 优选的是,负载装置还包括升压电路,该升压电路对来自直流电源的直流电压进行升压,并将升压后的直流电压作为施加电压对变换器施加。控制部控制升压电路,使得施加电压变为上限值以下。\n[0016] 更优选的是,负载装置还包括连接在变换器上的旋转电机。当变换器的温度高于预定温度时,控制部控制变换器使得旋转电机的负荷受到限制。\n[0017] 优选的是,当由温度检测部获得的温度检测结果异常时,控制部使用基于变换器的动作状况的变换器的温度推定结果来设定上限值。\n[0018] 更优选的是,当温度推定结果被包含在预先确定的温度区域中时,控制部使用温度推定结果来设定上限值,而当温度推定结果未被包含在预先确定的温度区域中时,固定上限值。\n[0019] 优选的是,控制部包括:设定部,其根据由温度检测部获得的温度检测结果来确定上限值;以及判定部,其根据由温度检测部获得的温度检测结果、以及变换器的温度与上限值的预定关系来判定设定部设定的上限值是否正确。当判定部的判定结果表示上限值的设定不正确时,设定部固定上限值。\n[0020] 根据本发明,按照构成变换器的开关元件的耐压由温度引起的变化来设定施加到变换器上的电压的上限值,因此能够实现变换器的可靠保护、并且使变换器的可使用温度范围更宽。\n附图说明\n[0021] 图1是表示搭载本发明实施方式1的负载装置的控制装置的车辆结构的框图。\n[0022] 图2是对图1所示的车辆1详细示出变换器和升压单元周边的电路图。\n[0023] 图3是表示图1所示的控制装置30的功能块和相关的外围装置的图。\n[0024] 图4是说明图3的混合动力控制部62所包含的电压变换部2的控制系统结构的图。\n[0025] 图5是说明变换器14、14A所包含的IGBT元件的耐压由温度引起的变化的图。\n[0026] 图6是用于说明温度值TW与上限值VLM的关系、以及上限值VLM与电压VH的关系的图。\n[0027] 图7是用于说明图6所示的上限值VLM和电压VH的控制的流程图。\n[0028] 图8是用于说明实施方式2的负载装置的控制装置30进行的控制处理的流程图。\n[0029] 图9是对搭载了实施方式3的负载装置的控制装置的车辆详细示出变换器和升压单元周边的电路图。\n[0030] 图10是用于说明实施方式3中的电压变换部2的控制系统结构的图。\n[0031] 图11是用于说明实施方式3中的上限值VLM的设定和电压VH的控制的流程图。\n[0032] 图12是说明图10的判定部76的结构例的图。\n[0033] 图13是用于说明由温度判定部76A进行的上限值VLM的设定的确认处理的图。\n[0034] 图14是用于说明温度判定部76A进行的上限值VLM的设定的确认处理的流程图。\n[0035] 图15是说明由温度判定部76A进行的温度值TW的可靠性判定处理的流程图。\n[0036] 图16是用于说明变换器的实际温度与推定温度的关系的图。\n[0037] 图17是用于说明温度值TA与温度值TA的可靠性的关系的图。\n具体实施方式\n[0038] 以下,参照附图详细说明本发明的实施方式。对图中相同或相当的部分标记相同的符号并省略其说明。\n[0039] [实施方式1]\n[0040] 图1是表示搭载本发明实施方式1的负载装置的控制装置的车辆结构的框图。\n[0041] 参照图1,车辆1是混合动力汽车。车辆1包括前轮20R、20L、后轮22R、22L、发动机200、行星齿轮(planetary gear)PG、差速齿轮(differentialgear)DG、齿轮4、6。\n[0042] 车辆1还包括蓄电池B、电压变换部2。电压变换部2包括对蓄电池B输出的直流电压进行升压的升压单元20、与升压单元20之间进行直流电力的授受的变换器(inverter,逆变器)14、14A、冷却装置40、温度传感器45。\n[0043] 车辆1还包括经由行星齿轮PG接受发动机200的动力来进行发电的电动发电机MG1、旋转轴被连接在行星齿轮PG上的电动发电机MG2。变换器14、14A连接在电动发电机MG1、MG2上,进行交流电力与来自升压电路的直流电力的变换。\n[0044] 行星齿轮PG包括太阳轮(sun gear)、齿圈(ring gear)、与太阳轮和齿圈双方进行啮合的小齿轮(pinion gear)、支撑小齿轮而使其能在太阳轮的周围旋转的行星架(planetary carrier)。行星齿轮PG具有第1~第3旋转轴。第1旋转轴是连接在发动机\n200上的行星架的旋转轴。第2旋转轴是连接在电动发电机MG1上的太阳轮的旋转轴。第\n3旋转轴是连接在电动发电机MG2上的齿圈的旋转轴。\n[0045] 在该第3旋转轴上搭载有齿轮4,该齿轮4通过驱动齿轮6来向差速齿轮DG传递动力。差速齿轮DG将从齿轮6接受到的动力传递给前轮20R、20L,并且经由齿轮6、4而将前轮20R、20L的旋转力传递给行星齿轮PG的第3旋转轴。\n[0046] 行星齿轮PG发挥在发动机200、电动发电机MG1、MG2之间分配动力的作用。即,行星齿轮PG的三个旋转轴中的两个旋转轴的旋转被确定时,剩余的一个旋转轴的旋转自然被确定。因此,使发动机200在最高效的区域动作的同时,控制电动发电机MG1的发电量来使电动发电机MG2驱动,由此进行车速控制,作为整体来实现发动机效率较好的汽车。\n[0047] 作为直流电源的蓄电池B,例如由镍氢或锂离子等二次电池构成,对升压单元20供给直流电力,并且由来自升压单元20的直流电力来充电。\n[0048] 升压单元20对从蓄电池B接受的直流电压(电压VB)进行升压,将其升压后的直流电压(电压VH)提供给变换器14、14A。变换器14、14A将被提供的直流电压变换为交流电压,在发动机起动时驱动控制电动发电机MG1。另外,在发动机起动之后,电动发电机MG1发电产生的交流电力被变换器14、14A变换为直流,并被升压单元20变换为适于蓄电池B充电的电压,对蓄电池B进行充电。\n[0049] 另外,变换器14、14A驱动电动发电机MG2。电动发电机MG2辅助发动机200来驱动前轮20R、20L。制动时,电动发电机MG2进行再生运行,将车轮的旋转能变换为电能。所获得的电能经由变换器14、14A和升压单元20而返回蓄电池B。\n[0050] 蓄电池B是电池组,包括串联连接的多个电池单元B0~Bn。在升压单元20与蓄电池B之间设有系统主继电器SR1、SR2,在车辆非运转时切断高电压。\n[0051] 车辆1还包括控制装置30、加速踏板位置传感器42、车速传感器44。控制装置30按照驾驶者的指示和来自搭载在车辆上的各种传感器(包括加速踏板位置传感器42和车速传感器44)的输出来控制发动机200、变换器14、14A以及升压单元20。\n[0052] 冷却装置40通过使冷却介质循环来在冷却介质和电压变换部2之间进行热交换,从而冷却电压变换部2。例如,冷却装置40是电动水泵。温度传感器45检测该冷却介质的温度,向控制装置30输出作为温度检测结果的温度值TW。温度值TW是关于变换器温度的信息。温度传感器45可以设在变换器14、14A的周围来检测变换器14、14A的周围温度。\n[0053] 控制装置30根据温度值TW来设定电压VH的上限值,控制升压单元20使得电压VH不超过该上限值。当电压VH超过上限值时,控制装置30使变换器14、14A停止。\n[0054] 图2是对图1所示的车辆1详细示出变换器和升压单元周边的电路图。\n[0055] 参照图2,车辆1具有蓄电池B、电压传感器10、电流传感器11、系统主继电器SR1、SR2、电容器C1、升压单元20、变换器14、14A、电流传感器24U、24V、电动发电机MG1、MG2、发动机200、温度传感器45、控制装置30。为了防止附图复杂化,在图2中未示出图1的冷却装置40。\n[0056] 电压传感器10检测从蓄电池B输出的直流电压值,向控制装置30输出检测结果(电压VB)。电流传感器11检测在蓄电池B与升压单元20之间流过的直流电流,向控制装置30输出其检测到的电流来作为直流电流值IB。系统主继电器SR1、SR2根据来自控制装置30的信号SE来接通/断开。电容器C1在系统主继电器SR1、SR2接通时,使蓄电池B的端子间电压平滑化。\n[0057] 升压单元20包括电压传感器21、电抗器L1、转换器12、电容器C2。电抗器L1的一端经由系统主继电器SR1而与蓄电池B的正极连接。\n[0058] 转换器12包括串联连接在输出电压VH的转换器12的输出端子间的IGBT元件Q1、Q2、分别与Q1和Q2并联连接的二极管D1、D2。\n[0059] 电抗器L1的另一端连接在IGBT元件Q1的发射极和IGBT元件Q2的集电极上。二极管D1的阴极与IGBT元件Q1的集电极连接,二极管D1的阳极与IGBT元件Q1的发射极连接。二极管D2的阴极与IGBT元件Q1的集电极连接,二极管D2的阳极与IGBT元件Q2的发射极连接。\n[0060] 电压传感器21检测转换器12的输入侧的电压来作为电压值VL。电流传感器11检测流向电抗器L1的电流来作为电流值IB。电容器C2连接在转换器12的输出侧,积蓄从转换器12送来的能量,并且进行电压的平滑化。电压传感器13检测转换器12的输出侧的电压、即电容器C2的电极间的电压来作为电压值VH。\n[0061] 在混合动力汽车中,发动机200和电动发电机MG1交换机械动力,有时电动发电机MG1进行发动机的起动,另外有时电动发电机MG1作为接受发动机的动力而进行发电的发电机来动作。电动发电机MG1由变换器14来驱动。\n[0062] 变换器14从转换器12接受升压电位来驱动电动发电机MG1。另外,变换器14将伴随再生制动而在电动发电机MG1中发电产生的电力返回转换器12。此时,转换器12由控制装置30控制而使得其作为降压电路来动作。\n[0063] 变换器14包括U相臂15、V相臂16、W相臂17。U相臂15、V相臂16以及W相臂\n17并联连接在转换器12的输出线间。\n[0064] U相臂15包括串联连接的IGBT元件Q3、Q4、分别与IGBT元件Q3、Q4并联连接的二极管D3、D4。二极管D3的阴极与IGBT元件Q3的集电极连接,二极管D3的阳极与IGBT元件Q3的发射极连接。二极管D4的阴极与IGBT元件Q4的集电极连接,二极管D4的阳极与IGBT元件Q4的发射极连接。\n[0065] V相臂16包括串联连接的IGBT元件Q5、Q6、分别与IGBT元件Q5、Q6并联连接的二极管D5、D6。二极管D5的阴极与IGBT元件Q5的集电极连接,二极管D5的阳极与IGBT元件Q5的发射极连接。二极管D6的阴极与IGBT元件Q6的集电极连接,二极管D6的阳极与IGBT元件Q6的发射极连接。\n[0066] W相臂17包括串联连接的IGBT元件Q7、Q8、分别与IGBT元件Q7、Q8并联连接的二极管D7、D8。二极管D7的阴极与IGBT元件Q7的集电极连接,二极管D7的阳极与IGBT元件Q7的发射极连接。二极管D8的阴极与IGBT元件Q8的集电极连接,二极管D8的阳极与IGBT元件Q8的发射极连接。\n[0067] 各相臂的中间点连接在电动发电机MG1的各相线圈的各相端。即,电动发电机MG1是三相永磁体电机,U、V、W相的三个线圈各自的一端共同连接在中点上。并且,U相线圈的另一端连接在IGBT元件Q3、Q4的连接节点上。另外,V相线圈的另一端连接在IGBT元件Q5、Q6的连接节点上。另外,W相线圈的另一端连接在IGBT元件Q7、Q8的连接节点上。\n[0068] 电流传感器24U、24V检测流向电动发电机MG1的U、V相的定子线圈的电流的电流值IU1、IV1来作为电机电流值MCRT1,并将电机电流值MCRT1输出给控制装置30。电动发电机MG1的转速Ng由转速传感器27来检测。\n[0069] 变换器14A从转换器12接受升压电位并驱动电动发电机MG2。另外,变换器14A将伴随再生制动而在电动发电机MG2中发电产生的电力返回转换器12。此时,转换器12由控制装置30控制而使得其作为降压电路来动作。电动发电机MG2的转速Nm由转速传感器\n7来检测。\n[0070] 变换器14A包括U相臂15A、V相臂16A、W相臂17A。U相臂15A、V相臂16A以及W相臂17A并联连接在转换器12的输出线间。U相臂15A、V相臂16A以及W相臂17A的结构分别与U相臂15、V相臂16以及W相臂17的结构相同,因此不重复说明。\n[0071] 变换器14A的U、V、W相臂的中间点分别连接在电动发电机MG2的U、V、W相线圈的各自的一端。即,电动发电机MG2为三相永磁体电机,U、V、W相的三个线圈的另一端共同连接在中点上。\n[0072] 电流传感器28U、28V检测流向电动发电机MG2的U、V相的定子线圈的电流的电流值IU2、IV2来作为电机电流值MCRT2,并将电机电流值MCRT2输出给控制装置30。\n[0073] 控制装置30接受加速踏板位置传感器42的输出信号Acc和由车速传感器44检测到的车速V。控制装置30除了电机转速Ng、电压值VB、VL、VH、电流值IB以及电机电流值MCRT1,还接受与电动发电机MG2对应的电机转速Nm和电机电流值MCRT2。控制装置30按照这些输入来对升压单元20输出升压指示PWU、降压指示PWD以及停止指示STP。\n[0074] 控制装置30对变换器14输出将作为转换器12的输出的直流电压转换为用于驱动电动发电机MG1的交流电压的驱动指示PWMI1、和将由电动发电机MG1发电产生的交流电压变换为直流电压并将其返回转换器12侧的再生指示PWMC1。控制装置30对变换器14A输出将作为转换器12的输出的直流电压转换为用于驱动电动发电机MG2的交流电压的驱动指示PWMI2、和将由电动发电机MG2发电产生的交流电压变换为直流电压并将其返回转换器12侧的再生指示PWMC2。\n[0075] 变换器14A与变换器14并联连接在节点N1与节点N2之间,另外,共同连接在升压单元20上。\n[0076] 控制装置30从温度传感器45接受温度值TW,设定电压VH的上限值,控制升压单元20使得电压VH不超过该上限值。例如,在变换器14、14A的动作刚刚开始时,IGBT元件的温度较低,因此IGBT元件的耐压变低。此时,控制装置30将上限值设定为较低的值。另一方面,当变换器14、14A动作而它们的温度上升时,控制装置30将电压VH的上限值设定得较高。\n[0077] 说明电压VH的控制的概略。转换器12在使IGBT元件Q1截止的状态下进行IGBT元件Q2的导通和截止,由此作为升压电路来动作。即,在IGBT元件Q2为导通的状态下,形成电流从蓄电池B的正极开始经由电抗器L1、IGBT元件Q2而流向蓄电池B的负极的路径。\n在流过该电流期间,在电抗器L1上积蓄能量。\n[0078] 并且,当使IGBT元件Q2为截止状态时,积蓄在电抗器L1中的能量经由二极管D1而流向变换器14侧。由此,电容器C2的电极间的电压增大。因此,提供给变换器14的转换器12的输出电压升压。通过适当规定IGBT元件Q2的导通期间与截止期间,能够将电压VH设定为所希望的大小。\n[0079] 图3是表示图1所示的控制装置30的功能块和相关的外围装置的图。该控制装置30可以由软件、硬件来实现。\n[0080] 参照图3,控制装置30包括混合动力控制部62、电池控制部66、发动机控制部68。\n[0081] 电池控制部66通过蓄电池B的充放电电流的累计等来求出蓄电池B的充电状态SOC,并将其发送给混合动力控制部62。\n[0082] 发动机控制部68进行发动机200的节气门控制,并且检测发动机200的发动机转速Ne并发送给混合动力控制部62。\n[0083] 混合动力控制部62根据加速踏板位置传感器42的输出信号Acc和由车速传感器\n44检测出的车速V,计算驾驶者要求的输出(要求功率)。混合动力控制部62在该驾驶者的要求功率的基础上,考虑蓄电池B的充电状态SOC来计算所需的驱动力(总功率),进而计算对发动机要求的转速和对发动机要求的功率。\n[0084] 混合动力控制部62向发动机控制部68发送要求转速和要求功率,使发动机控制部68进行发动机200的节气门控制。\n[0085] 混合动力控制部62计算与行驶状态对应的驾驶者要求转矩,使变换器14A驱动电动发电机MG2,并且根据需要使电动发电机MG1进行发电。此时,混合动力控制部62按照来自温度传感器45的温度值TW来控制变换器14、14A。\n[0086] 发动机200的驱动力被分配为直接驱动车轮的部分和驱动电动发电机MG1的部分。电动发电机MG2的驱动力与发动机的直接驱动部分的合计为车辆的驱动力。\n[0087] 图4是说明图3的混合动力控制部62所包含的电压变换部2的控制系统结构的图。\n[0088] 参照图4,电压控制部70包括上限值设定部72、转换器控制部73、MG1用变换器控制部74、MG2用变换器控制部75。\n[0089] 上限值设定部72按照温度值TW来设定电压VH(参照图2)的上限值VLM。转换器控制部73接受上限值VLM和电压VH并输出升压指示PWU和降压指示PWD,控制电压VH使得电压VH不超过上限值VLM。另外,转换器控制部73输出停止指示STP。\n[0090] MG1用变换器控制部74接受转矩指令值TR1和电动发电机MG1的转速Ng,输出驱动指示PWMI1或再生指示PWMC1。MG2用变换器控制部75接受转矩指令值TR2和电动发电机MG2的转速Nm,输出驱动指示PWMI2或再生指示PWMC2。转矩指令值TR1、TR2在图2的控制装置30的内部生成。\n[0091] 图5是说明变换器14、14A所包含的IGBT元件的耐压由温度引起的变化的图。参照图5,IGBT元件的温度越高,IGBT元件的耐压越高,温度越低,耐压越低。图5所示的耐压由温度引起的变化作为算式或映射图(map)被存储在上限值设定部72的内部。\n[0092] 图6是用于说明温度值TW与上限值VLM的关系、以及上限值VLM与电压VH的关系的图。\n[0093] 参照图6,当温度值TW低于预定的温度值T时(例如TW=α),上限值VLM是电压值VC。此时,电压VH为低于电压值VC的电压值VA。而当温度TW高于预定的温度值T时(例如TW=β),上限值VLM为电压值VD。电压值VD高于电压值VC。电压VH为低于电压值VD的电压值VB。由于VD>VC,所以能够使电压值VB也高于电压值VA。在图6中,上限值VLM相对于温度值TW以2阶段来变化,但上限值VLM也可以以多于2的阶段来变化。\n[0094] 图7是用于说明图6所示的上限值VLM和电压VH的控制的流程图。\n[0095] 参照图7和图4,首先,上限值设定部72判定温度值TW是否为预定的温度值T(参照图6)以下(步骤S1)。当温度值TW为预定的温度值T以下时(在步骤S1中为是),上限值设定部72将上限值VLM设定为电压值VC(步骤S2)。而当温度值TW高于预定的温度值T时(在步骤S1中为否),上限值设定部72将上限值VLM设定为电压值VD(步骤S3)。\n当在步骤S2或步骤S3中确定了上限值VLM时,转换器控制部73根据该上限值VLM来控制转换器12,控制电压VH使得电压VH的值为上限值VLM以下(步骤S4)。当步骤S4的处理结束时,整体的处理结束。\n[0096] 参照图2总括性说明实施方式1。在实施方式1中,负载装置的控制装置包括:检测变换器14、14A的温度的温度传感器45;检测变换器14、14A的施加电压(电压VH)的电压传感器13;以及控制装置30,接受电压传感器13的电压检测结果,当施加电压为预先设定的上限值VLM以下时,使变换器14、14A动作,当施加电压高于上限值VLM时,停止变换器\n14、14A。控制装置30根据IGBT元件的耐压由温度引起的变化、和温度传感器45的温度检测结果(温度值TW)来设定上限值VLM。优选的是,负载装置还包括升压单元20,其对来自蓄电池B的直流电压进行升压,并对变换器14、14A施加施加电压。控制装置30控制升压单元20,使得施加电压的值为上限值VLM以下。\n[0097] 这样,控制装置30设定电压VH的上限值VLM,由此能够在变换器14、14A低温时防止变换器损坏。另外,在变换器14、14A高温时提高电压VH的上限值,由此与输入相对于IGBT元件的耐压而足够低的电压无关地,难以发生使变换器停止(进行过电压保护)的状况。由此,能够拓宽变换器可动作的温度范围。\n[0098] [实施方式2]\n[0099] 搭载实施方式2的负载装置的控制装置的车辆结构与图1所示的车辆1的结构相同。另外,实施方式2的电压变换部2的控制系统结构与图4所示的结构相同。在实施方式2中,当变换器的温度变高时,控制装置30限制电动发电机MG1、MG2的负荷。\n[0100] 图8是用于说明实施方式2的负载装置的控制装置30进行的控制处理的流程图。\n[0101] 参照图8和图7,图8所示的步骤S1~S4的处理与图7的流程图中对应步骤的处理相同。在图8的流程图中,在步骤S3的处理之后,执行步骤S4A的处理。这一点与图\n7的流程图不同。\n[0102] 在步骤S4A中,控制装置30为了限制电动发电机MG1、MG2的转矩而使转矩指令值TR1、TR2不超过某值。参照图8和图4,MG1用变换器控制部74按照转矩指令值TR1使驱动指示PWMI1(或再生指示PWMC1)变化,使变换器14中流过的电流值变化,使电动发电机MG1的功率因数变化。另外,MG2用变换器控制部75进行与MG1用变换器控制部74相同的控制。当步骤S4A的处理结束时,整体的处理结束。\n[0103] 这样,根据实施方式2,当变换器的温度较高时,控制装置限制电动发电机MG1、MG2的转矩(负荷)。当变换器的温度较高时,上限值VLM被设定得较高,因此电压VH也变大。在不对电动发电机MG1、MG2的动作加以限制的情况下会发生如下情况:当变换器14、\n14A动作时,变换器14、14A上产生的热量也变多,变换器的温度进一步上升。根据实施方式\n2,当变换器的温度较高时,限制电动发电机MG1、MG2的动作,因此能够抑制变换器14、14A的大幅度温度上升。\n[0104] [实施方式3]\n[0105] 在实施方式3中,当发生了温度传感器的异常时,推定变换器的温度,根据推定结果设定上限值VLM。由此,在发生了温度传感器的异常的情况下,也能够使变换器的动作继续。\n[0106] 搭载实施方式3的负载装置的控制装置的车辆整体结构与图1所示的车辆1的结构相同。其中,如图9所示,在实施方式3中,车辆1还具有按照来自控制装置30的信号EMG来进行点亮的警告灯80,这一点与实施方式1、2不同。\n[0107] 接着,参照图10和图4说明实施方式3中的电压变换部2(参照图1)的控制系统结构。\n[0108] 图10所示的电压控制部70A还包括判定部76和温度推定部77,这一点与图4所示的电压控制部70不同。电压控制部70A的其他部分与电压控制部70的对应部分的结构相同。\n[0109] 判定部76接受温度值TW和上限值VLM,判定上限值设定72设定的上限值VLM是否正确,将判定结果R1输出给上限值设定部72。当上限值VLM的设定不正确时,判定部76输出信号EMG。\n[0110] 判定部76进一步根据由温度推定部77获得的变换器温度的推定结果来判定温度值TW有无可靠性,并将判定结果R1输出给上限值设定部72。\n[0111] 温度推定部77接受驱动指示PWMI1、PWMI2以及再生指示PWMC1、PWMC2来作为关于变换器的动作状况的信息,例如根据开关频率、变换器的效率、变换器的散热特性等来推定变换器的周围温度。温度推定部77将表示推定结果的温度值TA输出给判定部76。变换器的温度推定方法不限于上述方法,例如当在电动发电机上设有温度传感器时,温度推定部77可以根据该传感器的输出来推定变换器的温度。\n[0112] 图11是用于说明实施方式3的上限值VLM的设定和电压VH的控制的流程图。\n[0113] 参照图11和图10,判定部76取得温度值TW和上限值VLM,判定上限值VLM的设定是否正常(步骤S11)。当上限值VLM的设定异常时(在步骤S11中为否),判定部76输出信号EMG,使警告灯80(参照图9)点亮(步骤S12)。当步骤S12的处理结束时,判定部\n76对上限值设定部72输出表示产生了异常的判定结果R1,整体的处理进入步骤S14。\n[0114] 而当上限值VLM的设定正常时(在步骤S11中为是),判定部76根据温度值TW、TA来判定温度值TW、TA的至少一方有无可靠性(步骤S13)。当温度值TW、TA都没有可靠性时(在步骤S13中为否),判定部76对上限值设定部72输出表示产生了异常的判定结果R1,整体的处理进入步骤S14。\n[0115] 在步骤S14中,上限值设定部72按照判定结果R1将上限值VLM固定为电压值VC(参照图6)。电压值VC为上限值VLM的设定范围内的最低值。转换器控制部73从上限值设定部72接受上限值VLM,控制电压VH使得电压VH的值为上限值VLM以下(步骤S16)。\n[0116] 当在步骤S13中判定为温度值TW或温度值TA具有可靠性时(在步骤S13中为是),电压控制部70A执行图7所示的流程图的步骤S1~S4的处理(步骤S15)。其中,在步骤S15中,也可以执行图8所示的流程图的步骤S1~S4A的处理。在步骤S16中,根据温度值TW或温度值TA来控制电压VH,使得电压VH的值为上限值VLM以下。当步骤S15或步骤S16的处理结束时,整体的处理结束。\n[0117] 接着,更详细地说明步骤S11、S13中的处理。\n[0118] 图12是说明图10的判定部76的结构例的图。\n[0119] 参照图12,判定部76包括温度判定部76A和计数器76B。温度判定部76A接受温度值TW和上限值VLM后对计数器76B输出用于使计数值CNT增加的指示UP、或用于将计数值设定为0的指示CLR。温度判定部76A从计数器76B接受计数值CNT。\n[0120] 当计数值CNT达到预定值时,温度判定部76A根据输入的温度值TW和上限值VLM判定上限值VLM的设定是否正确,并输出判定结果R1。如果上限值VLM的设定不正确,则温度判定部76A输出信号EMG。\n[0121] 温度判定部76A还根据温度值TA(推定值)和温度值TW判定温度值TW的可靠性。\n[0122] 图13是用于说明由温度判定部76A进行的上限值VLM的设定的确认处理的图。\n[0123] 参照图12和图13,温度判定部76A确定温度值TW被包含在区域A1、A2的哪个温度区域内。温度判定部76A判定与所确定的温度区域对应的上限值VLM与实际设定的上限值是否一致,判定上限值的设定是否正确。\n[0124] 当温度值TW低于(T-ΔT)时,温度值TW被包含在区域A1中。当温度值TW高于(T+ΔT)时,温度值TW被包含在区域A2中。T是预定的温度值,ΔT是根据温度传感器45的测量误差所确定的值。考虑温度值TW包含误差,在温度值TW处于(T±ΔT)的范围内的情况下,不判定上限值VLM的设定是否正确。\n[0125] 图14是用于说明温度判定部76A进行的上限值VLM的设定的确认处理的流程图。\n[0126] 参照图14和图12,温度判定部76A判定温度值TW是否为(T+ΔT)以上、即温度值TW是否被包含在区域A2中(步骤S21)。当温度值TW为(T+ΔT)以上时(在步骤S21中为是),温度判定部76A向计数器76B发送指示UP,计数器76B使计数值CNT增加+1(步骤S23)。当温度值TW小于(T+ΔT)时(在步骤S21中为否),温度判定部76A判定温度值TW是否为(T-ΔT)以下、即温度值TW是否被包含在区域A1中(步骤S22)。\n[0127] 当温度值TW为(T-ΔT)以下时(在步骤S22中为是),温度判定部76A使计数值CNT增加+1(步骤S23)。当温度值TW高于(T-ΔT)时(在步骤S22中为否),温度判定部\n76A向计数器76B发送指示CLR,计数器76B将计数值CNT设定为0(步骤S24)。\n[0128] 接着,温度判定部76A判定计数值CNT是否为预定值CNTA以上(步骤S25)。当计数值CNT为预定值CNTA以上时(在步骤25中为是),温度判定部76A确定包含温度值TW的区域(步骤S26)。当计数值CNT小于预定值CNTA时(在步骤S25中为否),整体的处理返回步骤S21。\n[0129] 当温度值TW稳定时,温度值TW被包含在区域A1、A2的任意一个中的状态持续一定时间以上,因此计数值CNT变为预定值CNTA以上。而当温度值TW变动时,计数值CNT返回0,变得小于预定值CNTA,因此重复步骤S21~S25的处理。\n[0130] 在步骤S26中确定包含温度值TW的区域。温度判定部76A比较与该区域对应的上限值VLM(电压值VC或电压值VD)、和上限值设定部72输出的上限值VLM,判定上限值VLM是否正确(步骤S27)。当这两个值一致时、即上限值VLM正确时(在步骤S27中为是),温度判定部76A判定为上限值VLM的设定正常(步骤S28)。当上述两个值不一致时、即上限值VLM不正确时(在步骤S27中为否),温度判定部76A判定为上限值VLM的设定异常(步骤S29)。当步骤S28或步骤S29的处理结束时,整体的处理结束。\n[0131] 图15是说明由温度判定部76A进行的温度值TW的可靠性判定处理的流程图。\n[0132] 参照图15和图12,温度判定部76A判定温度传感器是否异常(步骤S31)。当温度传感器正常时(在步骤S31中为否),温度判定部76A判定为温度值TW具有可靠性(步骤S39)。\n[0133] 另一方面,例如当连接温度传感器和温度判定部76A的信号线断线而导致温度值TW未被输入到温度判定部76A时、或温度值TW极大时(或极小时),温度判定部76A判定为温度传感器异常。这种情况下(在步骤31中为是),温度判定部76A判定是否可推定温度值TW(步骤S32)。\n[0134] 当变换器正在动作时,判定为温度推定部77能够根据驱动指示PWMI1、PWMI2等来推定温度值TW。当温度传感器异常时(在步骤S31中为是),并且温度值TW可推定时(在步骤S32中为是),温度推定部77求出温度值TA(推定温度)(步骤S33)。当温度值TW无法推定时(在步骤S32中为否),判定温度值TW的可靠性的基准不存在,因此温度判定部\n76A判定为温度值TW没有可靠性(步骤S38)。\n[0135] 接着,温度判定部76A判定温度值TA是否为图16所示的温度值T1以下(步骤S34)。\n[0136] 在此参照图16,直线k1是变换器的实际温度与推定温度(温度值TA)相等时的直线。宽度W1表示相对于某实际温度能确保预定的推定精度的范围。直线k2是表示该范围的下限的直线,直线k3是表示该范围的上限的直线。即,所谓温度值T1是相对于实际温度T1A而能确保预定的推定精度的温度范围(宽度W1)的下限值。温度值T2是相对于实际温度T2A而能确保预定的推定精度的温度范围(宽度W1)的上限值。温度值T1~T2的范围表示能够推定变换器的温度的范围。\n[0137] 参照图15和图16,当温度值TA低于温度值T1时(在步骤S34中为是),不能确保温度值TA的推定精度,因此判定温度值TW的可靠性的基准不存在。因此,温度判定部76A判定为温度值TW、TA都没有可靠性(步骤S38)。当温度值TA为温度值T1以上时(在步骤S34中为否),判定温度值TA是否为T2以下(步骤S35)。\n[0138] 当温度值TA大于T2时(在步骤S35中为否),与温度值TA低于温度值T1的情况同样地,判定温度值TW的可靠性的基准不存在,因此温度判定部76A判定为温度值TW、TA都没有可靠性(步骤S38)。当温度值TA为温度值T2以下时(在步骤S35中为是),温度判定部76A判定温度值TA是否上升(步骤S36)。\n[0139] 如图17所示那样,当温度值TA上升而达到温度值T2时,温度判定部76A中的温度值TA的可靠性从“无”变化为“有”。另一方面,当温度值TA下降而达到温度值T1时,温度值TA的可靠性从“有”变化为“无”。当温度值TA的可靠性为“无”时,上限值VLM的值被固定为电压值VC。当温度值TA的可靠性为“有”,且温度值TW较高时,上限值VLM的值被设定为电压值VD。\n[0140] 这样,通过温度值TA的可靠性判定进行切换,当温度值TA处于温度值T1和温度值T2之间时,在温度值TA不稳定的情况下也能将可靠性确定为“无”和“有”的任意一方,因此能够使变换器的动作稳定。\n[0141] 参照图15和图17,当在步骤S36中温度值TA上升时(在步骤S36中为是),温度值TA上升,且为温度值T2以下,因此温度判定部76A判定为温度值TA没有可靠性(步骤S38)。而当在步骤S36中温度值TA下降时(在步骤S36中为否),温度值TA下降,且为温度值T1与温度值T2之间的值。此时,温度判定部76A判定为温度值TA具有可靠性(步骤S37)。当步骤S37、S38、S39的任意一个处理结束时,整体的处理结束。\n[0142] 这样根据实施方式3,当温度传感器的检测结果(温度值TW)异常时,控制装置30根据变换器的动作状态推定变换器的温度,并使用推定结果来设定上限值VLM。由此,当温度传感器异常时也能够在变换器的动作温度范围内继续变换器的动作。\n[0143] 另外,当推定结果被包含在预先确定的温度区域(由宽度W1定义的温度范围内)内时,控制装置30使用推定结果来设定上限值VLM,当推定结果未被包含在预先确定的温度范围内时,固定上限值VLM。由此,能够防止向变换器施加超过变换器元件的耐压的电压。\n[0144] 另外,控制装置30包括:根据温度值TW来确定上限值VLM的上限值设定部72;以及判定部76,其根据图13所示的温度值TW和上限值VLM的关系,判定上限值设定部72设定的上限值VLM是否正确。当判定部76的判定结果R1表示上限值VLM的设定不正确时,上限值设定部72固定上限值VLM。此时的上限值VLM被设定为设定范围内的最低值,因此能够防止向变换器施加超过变换器元件的耐压的电压。\n[0145] 在本实施方式中,示出了适用于可通过动力分配机构将发动机的动力分配并传递给车轴和发电机的串联/并联型混合动力系统的例子。但本发明也可以适用于仅为了驱动发电机而使用发动机、并仅以使用由发电机发电产生的电力的电机来产生车轴的驱动力的串联型混合动力汽车、以及仅以电机来行驶的电动汽车。\n[0146] 应该认为,本次公开的实施方式,在所有方面都只是例示而并非限制性的内容。本发明的范围并不是由上述的说明而是由权利要求所表示,包括与权利要求同等的含义和范围内的所有变更。
法律信息
- 2020-05-05
专利权的转移
登记生效日: 2020.04.15
专利权人由丰田自动车株式会社变更为株式会社电装
地址由日本爱知县变更为日本爱知县
- 2012-07-18
- 2010-01-06
- 2009-11-11
引用专利(该专利引用了哪些专利)
序号 | 公开(公告)号 | 公开(公告)日 | 申请日 | 专利名称 | 申请人 |
1
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2004-11-03
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2004-03-19
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被引用专利(该专利被哪些专利引用)
序号 | 公开(公告)号 | 公开(公告)日 | 申请日 | 专利名称 | 申请人 | 该专利没有被任何外部专利所引用! |