特許ウォッチ

公開番号2025068984
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-30
出願番号2023179134
出願日2023-10-17
発明の名称インバータの制御方法及び制御装置
出願人日産自動車株式会社
代理人弁理士法人後藤特許事務所
主分類H02M 7/48 20070101AFI20250422BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】パワーモジュールを保護しつつ、電力変換効率が向上したインバータの制御方法及び制御装置を提供する。
【解決手段】パワーモジュールを備えるモータ駆動用のインバータの制御方法が提供される。この制御方法は、パワーモジュールの温度を予測し、モータに電力を供給するバッテリの電圧を検出し、インバータに供給される電流の指令値を算出、またはパワーモジュールの出力電流を検出する。そして、パワーモジュールの温度と、バッテリの電圧と、電流の指令値またはパワーモジュールの出力電流とに基づき、パワーモジュールのゲート抵抗を第1の値、または第1の値よりも抵抗値が低い第2の値のいずれかに設定する。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
パワーモジュールを備えるモータ駆動用のインバータの制御方法であって、
前記パワーモジュールの温度を予測し、
前記モータに電力を供給するバッテリの電圧を検出し、
前記インバータに供給される電流の指令値を算出、または前記パワーモジュールの出力電流を検出し、
前記パワーモジュールの温度と、前記バッテリの電圧と、前記電流の指令値または前記パワーモジュールの出力電流とに基づき、前記パワーモジュールのゲート抵抗を第１の値、または第１の値よりも抵抗値が低い第２の値のいずれかに設定する、
インバータの制御方法。
続きを表示（約 1,600 文字）【請求項２】
請求項１に記載のインバータの制御方法であって、
前記パワーモジュールを冷却する冷却水温度を前記パワーモジュールの温度として予測する、
インバータの制御方法。
【請求項３】
請求項２に記載のインバータの制御方法であって、
前記冷却水温度が所定の値未満、且つ、前記バッテリの電圧が所定の電圧値未満の場合、前記ゲート抵抗を前記第２の値に設定する、
インバータの制御方法。
【請求項４】
請求項３に記載のインバータの制御方法であって、
前記冷却水温度が所定の値未満、且つ、前記バッテリの電圧が前記所定の電圧値以上、且つ、前記電流の指令値が所定の値未満または前記パワーモジュールの出力電流が所定の電流値未満の場合、前記ゲート抵抗を前記第２の値に設定する、
インバータの制御方法。
【請求項５】
請求項３に記載のインバータの制御方法であって、
前記電流の指令値は、所定の演算周期で算出され、
前記冷却水温度が所定の値未満、且つ、前記バッテリの電圧が前記所定の電圧値以上、且つ、前記電流の指令値に、前記所定の演算周期内のモータ回転数の変化により増加し得る電流の最大値である電流増加最大値を加算した値が前記所定の値未満、または前記パワーモジュールの出力電流に、前記電流増加最大値を加算した値が前記所定の電流値未満の場合、前記ゲート抵抗を前記第２の値に設定する、
インバータの制御方法。
【請求項６】
請求項５に記載のインバータの制御方法であって、
前記インバータは車両に搭載され、
前記所定の演算周期内のモータ回転数の最大変化量を前記車両の加速抵抗に基づき予測し、
予測した前記モータ回転数の最大変化量により増加する電流の値を前記電流増加最大値とする、
インバータの制御方法。
【請求項７】
請求項４に記載のインバータの制御方法であって、
前記冷却水温度が所定の値未満か否か、前記バッテリの電圧が前記所定の電圧値以上か否か、前記電流の指令値が所定の値未満か否か、または前記パワーモジュールの出力電流が所定の電流値未満か否か、を判定する際に、前記冷却水温度、前記バッテリの電圧及び前記電流の指令値または前記パワーモジュールの出力電流にヒステリシスを設定し、
前記バッテリの電圧のヒステリシスの閾値は、前記バッテリが入出力する最大電力において生じ得る電圧変動の最大値以上に設定するか、前記バッテリの電圧が前記所定の電圧値以上か否かを判定する前に、前記所定の電圧値において生じ得る電圧変動の最大値に設定する、
インバータの制御方法。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一つに記載のインバータの制御方法であって、
前記インバータの起動時は、前記ゲート抵抗を常に前記第１の値に設定する、
インバータの制御方法。
【請求項９】
パワーモジュールを備えるモータ駆動用のインバータの制御装置であって、
前記パワーモジュールの温度を検出する手段と、
前記モータに電力を供給するバッテリの電圧を検出する手段と、
前記インバータに供給される電流の指令値を算出する手段、または前記パワーモジュールの出力電流を検出する手段と、
前記パワーモジュールのゲート抵抗を第１の値、または第１の値よりも抵抗値が低い第２の値のいずれかに設定するコントローラと、を備え、
前記コントローラは、前記パワーモジュールの温度と、前記バッテリの電圧と、前記電流の指令値または前記パワーモジュールの出力電流とに基づき、前記パワーモジュールのゲート抵抗を設定する、
インバータの制御装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、インバータの制御方法及び制御装置に関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
電動車両のインバータにおけるパワーモジュール（駆動半導体素子）は、一般的に温度が低いほど、耐電圧が下がる。従来、パワーモジュールの耐電圧を超えないように、低温時に、パワーモジュールのゲート抵抗を高い値に切り替え、サージ電圧を抑えることで、パワーモジュールを保護する技術が知られている。
【０００３】
特許文献１には、パワー半導体の温度に基づき、パワー半導体のスイッチング素子のゲート抵抗を設定する電力変換器（インバータ）が開示されている。この電力変換器（インバータ）においても、スイッチング素子の低温時に、ゲート抵抗を高い値に設定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
ＷＯ２０２２／０４４２９８Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の電力変換器（インバータ）では、低温時にゲート抵抗を高くするため、その分、損失が増加する。このため、インバータの電力変換効率が低減する虞がある。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑みたものであり、パワーモジュールを保護しつつ、電力変換効率が向上したインバータの制御方法及び制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様によれば、パワーモジュールを備えるモータ駆動用のインバータの制御方法が提供される。この制御方法は、パワーモジュールの温度を予測し、モータに電力を供給するバッテリの電圧を検出し、インバータに供給される電流の指令値を算出、またはパワーモジュールの出力電流を検出する。そして、パワーモジュールの温度と、バッテリの電圧と、電流の指令値またはパワーモジュールの出力電流とに基づき、パワーモジュールのゲート抵抗を第１の値、または第１の値よりも抵抗値が低い第２の値のいずれかに設定する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、パワーモジュールの温度だけではなく、バッテリの電圧、及び電流の指令値またはパワーモジュールの出力電流にも基づいて、ゲート抵抗を設定する。このため、パワーモジュールの耐電圧を超えない範囲で、低抵抗のゲート抵抗に設定することができる。従って、パワーモジュールを保護しつつ、損失を抑制することができる。即ち、パワーモジュールを保護しつつ、インバータの電力変換効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
図１は、本発明の実施形態によるインバータの制御方法を適用したモータ制御システムの概略構成図である。
図２は、駆動回路の詳細構成を示す図である。
図３は、ゲート抵抗の選択方法を示す図である。
図４は、演算周期内のモータ回転数の変化の範囲を示す図である。
図５は、モータトルクと電流増加最大値の関係を示す図である。
図６は、演算周期内に上昇し得るモータ回転数の範囲を示す図である。
図７は、ゲート抵抗設定処理のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面等を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許