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公開番号2022096905
公報種別公開特許公報(A)
公開日2022-06-30
出願番号2020210162
出願日2020-12-18
発明の名称回転電機の制御装置
出願人株式会社SOKEN,株式会社デンソー
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H02M 7/48 20070101AFI20220623BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】第1,第2インバータの駆動を適正に継続できる回転電機の制御装置を提供すること。
【解決手段】制御装置50は、第1インバータ20と第2インバータ30と第1ブートストラップ回路26と第2ブートストラップ回路36とを備える回転電機システム100に適用される。第1インバータと第2インバータとは、一方のインバータの上アームスイッチをオン、下アームスイッチをオフに維持し、他方のインバータにスイッチング駆動を実施する上アームオン固定動作と、一方のインバータにスイッチング駆動を実施し、他方のインバータの上アームスイッチをオフ、下アームスイッチをオンに維持する下アームオン固定動作と、を実施する。制御装置は、上アームオン固定動作中に、一方のインバータに対応するブートストラップ回路のブートストラップコンデンサの電圧を取得し、取得された電圧が電圧閾値よりも低い場合に下アームオン固定動作に切り替える。
【選択図】 図1
特許請求の範囲【請求項1】
多相の巻線(11)を有する回転電機(10)と、
直列接続された上アームスイッチ(22)と下アームスイッチ(23)とを相毎に有し、それら上アームスイッチと下アームスイッチとの接続点が各相の前記巻線の両端のうち第1端に接続される第1インバータ(20)と、
直列接続された上アームスイッチ(32)と下アームスイッチ(33)とを相毎に有し、それら上アームスイッチと下アームスイッチとの接続点が各相の前記巻線の両端のうち第2端に接続される第2インバータ(30)と、
前記第1インバータの高電位側及び前記第2インバータの高電位側を接続する高電位側接続線(LE)と、
前記第1インバータの低電位側及び前記第2インバータの低電位側を接続する低電位側接続線(LG)と、
を備える回転電機システム(100)に適用される回転電機の制御装置(50)であって、
前記回転電機システムは、
前記第1インバータの上アームスイッチをオンするための電圧を生成する第1ブートストラップコンデンサを有する第1ブートストラップ回路(26)と、
前記第2インバータの上アームスイッチをオンするための電圧を生成する第2ブートストラップコンデンサを有する第2ブートストラップ回路(36)と、を備え、
前記第1インバータと前記第2インバータとのうち、一方のインバータにおいて、上アームスイッチをオンに維持して且つ下アームスイッチをオフに維持し、他方のインバータにおいて、上、下アームスイッチのスイッチング駆動を実施する上アームオン固定動作と、
前記一方のインバータにおいて、上、下アームスイッチのスイッチング駆動を実施し、前記他方のインバータにおいて、上アームスイッチをオフに維持して且つ下アームスイッチをオンに維持する下アームオン固定動作と、を切り替えて行う制御部と、
前記第1ブートストラップコンデンサと前記第2ブートストラップコンデンサとのうち、前記一方のインバータに対応するブートストラップコンデンサの電圧を取得する電圧取得部と、を備え、
前記制御部は、前記上アームオン固定動作中に取得された前記ブートストラップコンデンサの電圧が電圧閾値よりも低い場合に、前記上アームオン固定動作を前記下アームオン固定動作に切り替える回転電機の制御装置。
続きを表示(約 2,600 文字)【請求項2】
前記上アームオン固定動作は、
前記第2インバータにおいて、上アームスイッチをオンに維持して且つ下アームスイッチをオフに維持し、前記第1インバータにおいて、上、下アームスイッチのスイッチング駆動を実施する第1動作と、
前記第1インバータにおいて、上アームスイッチをオンに維持して且つ下アームスイッチをオフに維持し、前記第2インバータにおいて、上、下アームスイッチのスイッチング駆動を実施する第2動作と、を含み、
前記下アームオン固定動作は、
前記第1インバータにおいて、上、下アームスイッチのスイッチング駆動を実施し、前記第2インバータにおいて、上アームスイッチをオフに維持して且つ下アームスイッチをオンに維持する第3動作と、
前記第2インバータにおいて、上、下アームスイッチのスイッチング駆動を実施し、前記第1インバータにおいて、上アームスイッチをオフに維持して且つ下アームスイッチをオンに維持する第4動作と、を含み、
前記制御部は、前記第1動作と、前記第2動作と、前記第3動作と、前記第4動作と、を切り替えて行い、
前記電圧取得部は、前記第1ブートストラップ回路が有する前記第1ブートストラップコンデンサの電圧を取得し、
前記制御部は、前記第2動作中に取得された前記第1ブートストラップコンデンサの電圧が前記電圧閾値よりも低い場合に、前記第2動作を前記第3動作に切り替える請求項1に記載の回転電機の制御装置。
【請求項3】
前記制御部は、
前記第2インバータにおける下アームスイッチの温度又は該温度と相関を有するパラメータのいずれかである温度パラメータを取得し、
前記第2動作中において、取得された前記第1ブートストラップコンデンサの電圧が前記電圧閾値よりも低く、且つ取得された温度パラメータが示す温度が温度閾値よりも低いことを条件に、前記第2動作を前記第3動作に切り替える請求項2に記載の回転電機の制御装置。
【請求項4】
前記電圧閾値は、第1電圧閾値であり、
前記制御部は、前記第2動作を前記第3動作に切り替えた後、前記第3動作中に取得された前記第1ブートストラップコンデンサの電圧が、前記第1電圧閾値よりも高く設定された第2電圧閾値よりも高い場合に、前記第3動作を前記第2動作に切り替える請求項2または3に記載の回転電機の制御装置。
【請求項5】
前記第3動作に切り替えられてからの経過時間を取得する経過時間取得部を備え、
前記制御部は、取得された経過時間が充電基準期間よりも長い場合に、前記第3動作を前記第2動作に切り替える請求項2または3に記載の回転電機の制御装置。
【請求項6】
前記第2インバータにおける下アームスイッチの温度又は該温度と相関を有するパラメータのいずれかである温度パラメータと前記充電基準期間とが対応付けられた相関情報が記憶された記憶部(70)を備え、
前記制御部は、
前記第2インバータにおける下アームスイッチの温度パラメータを取得し、
前記第2動作中において取得された温度パラメータ及び前記相関情報に基づいて前記充電基準期間を設定し、
前記相関情報は、温度パラメータが示す温度が高い場合、温度パラメータが示す温度が低い場合よりも前記充電基準期間が短く設定されている情報である請求項5に記載の回転電機の制御装置。
【請求項7】
前記上アームオン固定動作は、
前記第2インバータにおいて、上アームスイッチをオンに維持して且つ下アームスイッチをオフに維持し、前記第1インバータにおいて、上、下アームスイッチのスイッチング駆動を実施する第1動作と、
前記第1インバータにおいて、上アームスイッチをオンに維持して且つ下アームスイッチをオフに維持し、前記第2インバータにおいて、上、下アームスイッチのスイッチング駆動を実施する第2動作と、を含み、
前記下アームオン固定動作は、
前記第1インバータにおいて、上、下アームスイッチのスイッチング駆動を実施し、前記第2インバータにおいて、上アームスイッチをオフに維持して且つ下アームスイッチをオンに維持する第3動作と、
前記第2インバータにおいて、上、下アームスイッチのスイッチング駆動を実施し、前記第1インバータにおいて、上アームスイッチをオフに維持して且つ下アームスイッチをオンに維持する第4動作と、を含み、
前記制御部は、前記第1動作と、前記第2動作と、前記第3動作と、前記第4動作と、を切り替えて行い、
前記電圧取得部は、前記第2ブートストラップ回路が有する前記第2ブートストラップコンデンサの電圧を取得し、
前記制御部は、前記第1動作中に取得された前記第2ブートストラップコンデンサの電圧が前記電圧閾値よりも低い場合に、前記第1動作を前記第4動作に切り替える請求項1に記載の回転電機の制御装置。
【請求項8】
前記制御部は、
前記第1インバータにおける下アームスイッチの温度又は該温度と相関を有するパラメータのいずれかである温度パラメータを取得し、
前記第1動作中において、取得された前記第2ブートストラップコンデンサの電圧が前記電圧閾値よりも低く、且つ取得された温度パラメータが示す温度が温度閾値よりも低いことを条件に、前記第1動作を前記第4動作に切り替える請求項7に記載の回転電機の制御装置。
【請求項9】
前記電圧閾値は、第1電圧閾値であり、
前記制御部は、前記第1動作を前記第4動作に切り替え後、前記第4動作中に取得された前記第2ブートストラップコンデンサの電圧が、前記第1電圧閾値よりも高く設定された第2電圧閾値よりも高い場合に、前記第4動作を前記第2動作に切り替える請求項7または8に記載の回転電機の制御装置。
【請求項10】
前記第4動作に切り替えられてからの経過時間を取得する経過時間取得部を備え、
前記制御部は、取得された経過時間が充電基準期間よりも長い場合に、前記第4動作を前記第1動作に切り替える請求項7または8に記載の回転電機の制御装置。
(【請求項11】以降は省略されています)

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、回転電機の制御装置に関する。
続きを表示(約 2,900 文字)【背景技術】
【0002】
従来、オープン巻線を有する回転電機を備える回転電機システムが知られている(例えば、特許文献1)。この回転電機システムでは、回転電機を構成する各相の巻線の両端のうち第1端には、第1インバータが接続され、第2端には、第2インバータが接続されている。また、第1インバータの高電位側と第2インバータの高電位側とが、高電位側接続線により接続され、第1インバータの低電位側と第2インバータの低電位側とが、低電位側接続線により接続されている。上述した回転電機システムでは、回転電機を駆動する際に、各インバータの上、下アームスイッチにスイッチング駆動を実施するHブリッジ駆動を実施できる。
【0003】
Hブリッジ駆動では、第1インバータと第2インバータのうち、一方のインバータにおいてスイッチング駆動が実施され、他方のインバータにおいて、上、下アームスイッチのうち、一方のアームスイッチがオフされ、他方のアームスイッチがオンされる。そして、スイッチング駆動を実施するインバータが所定期間毎に切り替えられる。そのため、例えば第1インバータがスイッチング駆動を実施する期間が、第2インバータがスイッチング駆動を実施する期間よりも長いと、第1インバータにおける上、下アームスイッチにスイッチング損失が集中し、これらのスイッチの温度が過度に上昇する。特許文献1に記載の技術では、第1インバータと第2インバータとを、同じ振幅で極性を反転させた駆動信号で駆動する。これにより、第1インバータと第2インバータとのうち、一方のインバータにスイッチング損失が集中することが抑制される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
特開2017-93077号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
第1,第2インバータの上アームスイッチを駆動するための回路として、ブートストラップ回路が知られている。ブートストラップ回路では、下アームスイッチがオンされている場合に、上アームスイッチに対応して設けられたブートストラップ回路のブートストラップコンデンサが充電される。そして、ブートストラップコンデンサに充電された電荷により上アームスイッチがオンされる。
【0006】
Hブリッジ駆動では、スイッチング駆動を実施しないインバータにおいて、上アームスイッチがオンに維持されることがある。この場合に、上アームスイッチがオンに維持される期間が長期化した場合には、ブートストラップコンデンサの放電によりブートストラップコンデンサの電圧が低下し、上アームスイッチをオンに維持することができなくなり得る。その結果、第1,第2インバータの駆動を継続できないことが懸念される。
【0007】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、第1,第2インバータの駆動を適正に継続できる回転電機の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記課題を解決するための手段は、多相の巻線を有する回転電機と、直列接続された上アームスイッチと下アームスイッチとを相毎に有し、それら上アームスイッチと下アームスイッチとの接続点が各相の前記巻線の両端のうち第1端に接続される第1インバータと、直列接続された上アームスイッチと下アームスイッチとを相毎に有し、それら上アームスイッチと下アームスイッチとの接続点が各相の前記巻線の両端のうち第2端に接続される第2インバータと、前記第1インバータの高電位側及び前記第2インバータの高電位側を接続する高電位側接続線と、前記第1インバータの低電位側及び前記第2インバータの低電位側を接続する低電位側接続線と、を備える回転電機システムに適用される回転電機の制御装置であって、前記回転電機システムは、前記第1インバータの上アームスイッチをオンするための電圧を生成する第1ブートストラップコンデンサを有する第1ブートストラップ回路と、前記第2インバータの上アームスイッチをオンするための電圧を生成する第2ブートストラップコンデンサを有する第2ブートストラップ回路と、を備え、前記第1インバータと前記第2インバータとのうち、一方のインバータにおいて、上アームスイッチをオンに維持して且つ下アームスイッチをオフに維持し、他方のインバータにおいて、上、下アームスイッチのスイッチング駆動を実施する上アームオン固定動作と、前記一方のインバータにおいて、上、下アームスイッチのスイッチング駆動を実施し、前記他方のインバータにおいて、上アームスイッチをオフに維持して且つ下アームスイッチをオンに維持する下アームオン固定動作と、を切り替えて行う制御部と、前記第1ブートストラップコンデンサと前記第2ブートストラップコンデンサとのうち、前記一方のインバータに対応するブートストラップコンデンサの電圧を取得する電圧取得部と、を備え、前記制御部は、前記上アームオン固定動作中に取得された前記ブートストラップコンデンサの電圧が電圧閾値よりも低い場合に、前記上アームオン固定動作を前記下アームオン固定動作に切り替える。
【0009】
オープン巻線を有する回転電機を備える回転電機システムでは、第1インバータと第2インバータとを用いて回転電機を駆動する場合に、上アームオン固定動作が実施される。上アームオン固定動作では、第1インバータと第2インバータとのうち、一方のインバータ(以下、対象インバータ)における上アームスイッチがオンに維持されるため、上アームオン固定動作の動作期間が長期化すると、対象インバータに対応するブートストラップ回路が有するブートストラップコンデンサの放電により、対象インバータの上アームスイッチをオンに維持することができないことが懸念される。
【0010】
この点、上記構成では、上アームオン固定動作と下アームオン固定動作とが切り替えて行われる。下アームオン固定動作では、対象インバータにおける上、下アームスイッチがスイッチング駆動されることで、対象インバータに対応するブートストラップコンデンサが充電される。そのため、上アームオン固定動作中に取得された対応コンデンサの電圧が電圧閾値よりも低い場合に、上アームオン固定動作を下アームオン固定動作に切り替えることで、対応コンデンサの過剰な放電を抑制できる。また、上アームオン固定動作と下アームオン固定動作とでは、回転電機の各相の巻線に印加される相電圧の極性が等しい。そのため、上アームオン固定動作を下アームオン固定動作に切り替えることで、切り替えに伴う回転電機の制御性低下を抑制して第1,第2インバータの駆動を適正に継続できる。
【図面の簡単な説明】
(【0011】以降は省略されています)

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