電力轉(zhuǎn)換裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力轉(zhuǎn)換裝置，尤其涉及能夠?qū)崿F(xiàn)逆變器和升壓轉(zhuǎn)換器所具備的平滑 電容器的放電動(dòng)作的車載用電力轉(zhuǎn)換裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 作為環(huán)境友好的汽車，混合動(dòng)力汽車和電動(dòng)汽車是除了以現(xiàn)有的發(fā)動(dòng)機(jī)為動(dòng)力源 以外，還以直流電源、逆變器和由逆變器驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力源的汽車。即，通過(guò)驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng) 機(jī)來(lái)獲得動(dòng)力源，并且由逆變器將來(lái)自直流電源的直流電壓轉(zhuǎn)換為交流電壓，然后利用該 轉(zhuǎn)換后的交流電壓使電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)來(lái)獲得動(dòng)力源。另外，電動(dòng)汽車是以直流電源、逆變器和由 逆變器驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力源的汽車。
[0003] 該逆變器中設(shè)有用于使來(lái)自直流電源的直流電力平滑化的電容器。并且，逆變器 需要設(shè)有用于在該逆變器停止以后使殘留于電容器中的電荷放電的放電電路功能。此外， 逆變器中還設(shè)有用于使來(lái)自直流電源的直流電壓升壓的升壓轉(zhuǎn)換器。
[0004] 專利文獻(xiàn)1公開了這樣一種技術(shù)，即，控制裝置30利用升壓轉(zhuǎn)換器的升壓動(dòng)作來(lái)消 耗連接在升壓轉(zhuǎn)換器和直流電源之間的電容器C1的殘留電荷，并且利用升壓轉(zhuǎn)換器的降壓 動(dòng)作來(lái)消耗連接在升壓轉(zhuǎn)換器和逆變器電路之間的電容器C2的殘留電荷。
[0005] 不過(guò)，還在尋求一種進(jìn)一步縮短使電容器的殘留電荷放電時(shí)的放電時(shí)間的技術(shù)。
[0006] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0007] 專利文獻(xiàn)
[0008] 專利文獻(xiàn)1:特開2004-201439號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]發(fā)明所要解決的問(wèn)題
[0010] 本發(fā)明的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種可縮短使電容器的殘留電荷放電時(shí)的放電時(shí)間的 電力轉(zhuǎn)換裝置。
[0011] 另外，本發(fā)明的另一技術(shù)問(wèn)題是，提供一種利用升壓轉(zhuǎn)換器的電抗器來(lái)進(jìn)一步提 高使電容器的殘留電荷放電時(shí)的可靠性的電力轉(zhuǎn)換裝置。
[0012] 解決問(wèn)題的技術(shù)手段
[0013] 為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的電力轉(zhuǎn)換裝置包括:將直流電流轉(zhuǎn)換為交流電流的逆 變器電路部;使施加于所述逆變器電路部的電壓升壓的升壓電路部;與所述逆變器電路部 和所述升壓電路部電并聯(lián)連接的平滑用電容器;和控制所述升壓電路部的升壓電路控制 部，所述升壓電路部包括第一開關(guān)元件、第二開關(guān)元件和電抗器，其中所述第二開關(guān)元件與 所述第一開關(guān)元件電串聯(lián)連接，所述電抗器的通電電流由所述第一開關(guān)元件和所述第二開 關(guān)元件的開關(guān)動(dòng)作控制，所述升壓電路控制部具有第一控制模式和放電控制模式，在所述 第一控制模式中，以使占空比指令值變化的方式控制所述第一開關(guān)元件和所述第二開關(guān)元 件的開關(guān)動(dòng)作，從所述升壓電路部輸出升壓后的電壓，在所述放電控制模式中，將所述占空 比指令值固定為規(guī)定值，使所述平滑用電容器中積蓄的電荷釋放到所述電抗器。
[0014] 發(fā)明效果
[0015] 根據(jù)本發(fā)明，能夠縮短使電容器的殘留電荷放電時(shí)的放電時(shí)間。
【附圖說(shuō)明】
[0016] 圖1是說(shuō)明本發(fā)明第一實(shí)施方式的電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的圖。
[0017] 圖2是說(shuō)明本發(fā)明第一實(shí)施方式的控制裝置530的結(jié)構(gòu)的圖。
[0018] 圖3是說(shuō)明本發(fā)明第一實(shí)施方式的控制裝置530從啟動(dòng)到停止的流程的流程圖。
[0019] 圖4表示執(zhí)行了本發(fā)明第一實(shí)施方式的控制裝置530的從啟動(dòng)到停止的處理的波 形隨時(shí)間的變化。
[0020] 圖5是說(shuō)明本發(fā)明第一實(shí)施方式的載波生成部520的結(jié)構(gòu)的圖。
[0021] 圖6是說(shuō)明本發(fā)明第一實(shí)施方式的升壓轉(zhuǎn)換器100的載波頻率設(shè)定部590的處理步 驟的圖。
[0022]圖7是說(shuō)明本發(fā)明第一實(shí)施方式的升壓轉(zhuǎn)換器100的Duty指令生成部450的處理步 驟的圖。
[0023]圖8是表示升壓轉(zhuǎn)換器驅(qū)動(dòng)時(shí)的電抗器的線圈和鐵芯的溫度特性的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面，利用附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。
[0025] 實(shí)施例1
[0026]圖1是說(shuō)明本實(shí)施例第一實(shí)施方式的電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的圖。
[0027] 電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)0包括蓄電池1，系統(tǒng)繼電器2,升壓轉(zhuǎn)換器100,逆變器190,逆變器 260,平滑電容器110,放電電阻115,電壓傳感器120,電流傳感器270與電流傳感器280,對(duì)升 壓轉(zhuǎn)換器100的開關(guān)元件80與開關(guān)元件90、逆變器190的開關(guān)元件130、140、150、160、170、 180和逆變器260的開關(guān)元件200、210、220、230、240、250的開關(guān)進(jìn)行控制的控制裝置530，生 成升壓轉(zhuǎn)換器100的開關(guān)元件80、90、逆變器190的開關(guān)元件130、140、150、160、170、180和逆 變器260的開關(guān)元件200、210、220、230、240、250的柵極電壓的柵極驅(qū)動(dòng)電路540。
[0028] 蓄電池1使用鎳氫蓄電池或鋰離子蓄電池等。系統(tǒng)繼電器2配置在蓄電池1與升壓 轉(zhuǎn)換器100之間，在系統(tǒng)繼電器2為OFF(關(guān)斷狀態(tài))時(shí)，蓄電池1與升壓轉(zhuǎn)換器100被電切斷， 在系統(tǒng)繼電器2為0N (導(dǎo)通狀態(tài))時(shí)，蓄電池1與升壓轉(zhuǎn)換器100被電連接，蓄電池2的電力被 供給到升壓轉(zhuǎn)換器100。
[0029] 升壓轉(zhuǎn)換器100的一次側(cè)與蓄電池 1連接，二次側(cè)與平滑電容器110連接。并且，升 壓轉(zhuǎn)換器100根據(jù)從車輛控制裝置(未圖示)接收到的升壓轉(zhuǎn)換器100的輸出電壓指令 vcs*， 使升壓轉(zhuǎn)換器100的上橋臂的開關(guān)元件80和下橋臂的開關(guān)元件90的導(dǎo)通和關(guān)斷的比例發(fā)生 變化，將平滑電容器110兩端的電壓值控制為蓄電池1的電壓值以上。
[0030] 這樣，通過(guò)使用升壓轉(zhuǎn)換器100來(lái)將逆變器190和逆變器260的輸入電壓高電壓化， 能夠提高電動(dòng)發(fā)電機(jī)320和電動(dòng)發(fā)電機(jī)360的輸出。
[0031] 平滑電容器110使升壓轉(zhuǎn)換器100的輸出、逆變器190的輸入和逆變器260輸入變得 平滑。放電電阻115連接在電壓傳感器120與逆變器190和逆變器260之間。
[0032]電壓傳感器120與平滑電容器110并聯(lián)連接，檢測(cè)平滑電容器110兩端的電壓值。其 中，電壓傳感器120由分壓電阻和使用了運(yùn)算放大器的非反相放大電路等組合而構(gòu)成。 [0033]逆變器190的直流側(cè)與平滑電容器110連接，三相交流側(cè)與卷繞在電動(dòng)發(fā)電機(jī)320 的定子上的三相繞組290連接。而且，逆變器190根據(jù)從車輛控制裝置(未圖示)接收到的電 動(dòng)發(fā)電機(jī)320的轉(zhuǎn)矩指令Trql*，將平滑電容器110的直流電壓轉(zhuǎn)換為可變電壓、可變頻率的 三相交流電壓。進(jìn)而，逆變器190將轉(zhuǎn)換后的三相交流電壓施加在電動(dòng)發(fā)電機(jī)320的三相繞 組290上，控制電動(dòng)發(fā)電機(jī)320的三相繞組290中流動(dòng)的三相交流電流。
[0034] 逆變器260的直流側(cè)與平滑電容器110連接，三相交流側(cè)與卷繞在電動(dòng)發(fā)電機(jī)360 的定子上的三相繞組330連接。而且，逆變器260與逆變器190同樣，根據(jù)從車輛控制裝置(未 圖示)接收到的電動(dòng)發(fā)電機(jī)360的轉(zhuǎn)矩指令Trq2*，將平滑電容器110的直流電壓轉(zhuǎn)換為可變 電壓、可變頻率的三相交流電壓。進(jìn)而，逆變器260將轉(zhuǎn)換后的三相交流電壓施加在電動(dòng)發(fā) 電機(jī)360的三相繞組330上，控制電動(dòng)發(fā)電機(jī)360的三相繞組330中流動(dòng)的三相交流電流。 [0035]電動(dòng)發(fā)電機(jī)320通過(guò)卷繞在定子上的三相繞組290中流動(dòng)的三相交流電流生成旋 轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，利用生成的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)使轉(zhuǎn)子300加速或減速，生成電動(dòng)發(fā)電機(jī)320的轉(zhuǎn)矩。所生成的 電動(dòng)發(fā)電機(jī)320的轉(zhuǎn)矩經(jīng)由電動(dòng)發(fā)電機(jī)軸370傳遞到變速器380。
[0036]電動(dòng)發(fā)電機(jī)360與電動(dòng)發(fā)電機(jī)320同樣，通過(guò)卷繞在定子上的三相繞組330中流動(dòng) 的三相交流電流生成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，利用生成的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)使轉(zhuǎn)子340加速或減速，生成電動(dòng)發(fā)電 機(jī)360的轉(zhuǎn)矩。所生成的電動(dòng)發(fā)電機(jī)360的轉(zhuǎn)矩經(jīng)由電動(dòng)發(fā)電機(jī)軸375傳遞到變速器380。 [0037]電動(dòng)發(fā)電機(jī)320和電動(dòng)發(fā)電機(jī)360優(yōu)選使用小型、高效率、高輸出的永磁電動(dòng)機(jī)，但 使用感應(yīng)電動(dòng)機(jī)也沒有問(wèn)題。
[0038]發(fā)動(dòng)機(jī)385根據(jù)從車輛控制裝置(未圖示)接收到的發(fā)動(dòng)機(jī)385的轉(zhuǎn)矩指令，控制燃 料的吸氣、壓縮、燃燒、排氣，生成發(fā)動(dòng)機(jī)385的轉(zhuǎn)矩。所生成的發(fā)動(dòng)機(jī)385的轉(zhuǎn)矩經(jīng)由曲軸 390傳遞到變速器380。
[0039]變速器380將由傳遞來(lái)的電動(dòng)發(fā)電機(jī)320、360的轉(zhuǎn)矩和發(fā)動(dòng)機(jī)385的轉(zhuǎn)矩相加得到 的轉(zhuǎn)矩經(jīng)由傳動(dòng)軸400傳遞到差速齒輪410。差速齒輪410將從變速器380傳遞來(lái)的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換 為驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)矩，傳遞到驅(qū)動(dòng)軸420。
[0040] 驅(qū)動(dòng)軸420通過(guò)傳遞來(lái)的驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)矩使車輛的驅(qū)動(dòng)輪430的旋轉(zhuǎn)加速或減速，來(lái)使 車輛(未圖示)加速或減速。電動(dòng)發(fā)電機(jī)320能夠?qū)⒔?jīng)由變速器380傳遞到電動(dòng)發(fā)電機(jī)軸370 上的發(fā)動(dòng)機(jī)385的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換為電力，并將轉(zhuǎn)換后的電力經(jīng)由逆變器190和升壓轉(zhuǎn)換器100充 電到蓄電池1中，或者經(jīng)由逆變器190和逆變器260供給到電動(dòng)發(fā)電機(jī)360。另外，電動(dòng)發(fā)電機(jī) 320也能夠?qū)⒁来谓?jīng)由驅(qū)動(dòng)軸420、差速齒輪410、傳動(dòng)軸400和變速器380傳遞到電動(dòng)發(fā)電機(jī) 軸370上的驅(qū)動(dòng)輪430的旋轉(zhuǎn)能量轉(zhuǎn)換為電力，并將轉(zhuǎn)換后的電力經(jīng)由逆變器190和升壓轉(zhuǎn) 換器100充電到蓄電池1中。
[0041] 電動(dòng)發(fā)電機(jī)360與電動(dòng)發(fā)電機(jī)320同樣，能夠?qū)⒔?jīng)由變速器380傳遞到電動(dòng)發(fā)電機(jī) 軸375上的發(fā)動(dòng)機(jī)385的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換為電力，并將轉(zhuǎn)換后的電力經(jīng)由逆變器260和升壓轉(zhuǎn)換器 100充電到蓄電池1中，或者經(jīng)由逆變器260和逆變器190供給到電動(dòng)發(fā)電機(jī)320。
[0042] 此外，電動(dòng)發(fā)電機(jī)360也能夠?qū)⒁来谓?jīng)由驅(qū)動(dòng)軸420、差速齒輪410、傳動(dòng)軸400和變 速器380傳遞到電動(dòng)發(fā)電機(jī)軸375上的驅(qū)動(dòng)輪430的旋轉(zhuǎn)能量轉(zhuǎn)換為電力，并將轉(zhuǎn)換后的電 力經(jīng)由逆變器260和升壓轉(zhuǎn)換器100充電到蓄電池1中。
[0043] 在此，將經(jīng)由升壓轉(zhuǎn)換器100和逆變器190、260從蓄電池1向電動(dòng)發(fā)電機(jī)320、360供 給電力的模式定義為動(dòng)力運(yùn)行模式，將經(jīng)由逆變器190、260和升壓轉(zhuǎn)換器100將由電動(dòng)發(fā)電 機(jī)320、360發(fā)出的電力充電到蓄電池1中的模式定義為再生模式?；旌蟿?dòng)力汽車為了實(shí)現(xiàn)低 油耗化，在車輛的起步時(shí)和加速時(shí)最大限度地利用動(dòng)力運(yùn)行模式，在車輛的減速時(shí)最大限 度地利用再生模式。
[0044] 升壓轉(zhuǎn)換器100包括Y電容器20和Y電容器2030、底盤接地線10、濾波電容器40、電 壓傳感器50、電流傳感器60、電抗器70、由IGBT和二極管構(gòu)成的上橋臂的開關(guān)元件80、由 IGBT和二極管構(gòu)成的下橋臂的開關(guān)元件90 J電容器20的高電位側(cè)與蓄電池1的高電位側(cè)、 濾波電容器40的高電位側(cè)、電壓傳感器50的一端連接，并經(jīng)電流傳感器60與電抗器70的一 端連接，低電位側(cè)與底盤接地線10、Y電容器30的高電位側(cè)連接。
[0045] Y電容器30的低電位側(cè)與蓄電池1的低電位側(cè)、濾波電容器40的低電位側(cè)、電壓傳 感器50的另一端、升壓轉(zhuǎn)換器100的下橋臂的開關(guān)元件90所包括的IGBT的發(fā)射極側(cè)和二極 管的陽(yáng)極側(cè)連接。
[0046] 濾波電容器40將蓄電池1的輸出平滑化，在系統(tǒng)繼電器2為閉合狀態(tài)時(shí)，成為與蓄 電池1相同的電壓。電抗器70具有用于測(cè)量電抗器70的線圈溫度的熱敏電阻71。即，熱敏電 阻71作為溫度檢測(cè)電路部發(fā)揮功能。
[0047] 升壓轉(zhuǎn)換器100的下橋臂的開關(guān)元件90所包括的IGBT的集電極側(cè)和二極管的陰極 偵I與升壓轉(zhuǎn)換器100的上橋臂的開關(guān)元件80所包括的IGBT的發(fā)射極側(cè)和二極管的陽(yáng)極側(cè) 連接，它們連接后的中點(diǎn)與電抗器70的另一端連接。
[0048]升壓轉(zhuǎn)換器100的上橋臂的開關(guān)元件80所包括的IGBT的集電極側(cè)和二極管的陰極 側(cè)與平滑電容器110的高電位側(cè)連接。
[0049] 升壓轉(zhuǎn)換器100的下橋臂的開關(guān)元件90所包括的IGBT的發(fā)射極側(cè)和二極管的陽(yáng)極 側(cè)與平滑電容器11 〇的低電位側(cè)連接。
[0050] 逆變器190包括U相的上橋臂的開關(guān)元件130和下橋臂的開關(guān)元件140、V相的