旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及對交流的旋轉(zhuǎn)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制的旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，根據(jù)節(jié)能、環(huán)境負(fù)荷降低等觀點(diǎn)，具備旋轉(zhuǎn)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)力源的混合動(dòng)力 車輛、電動(dòng)車輛備受矚目。在這樣的車輛中，具備在旋轉(zhuǎn)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)力源（馬達(dá)）發(fā)揮作 用時(shí)供給電力，并且在該旋轉(zhuǎn)電機(jī)作為電力源（發(fā)電機(jī)）發(fā)揮作用時(shí)對發(fā)電的電力進(jìn)行蓄 電的蓄電池等直流電源。在旋轉(zhuǎn)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)力源（馬達(dá)）發(fā)揮作用時(shí)，從直流電源供給 的直流電力通過轉(zhuǎn)換器被轉(zhuǎn)換為交流電力并驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)。在旋轉(zhuǎn)電機(jī)作為發(fā)電機(jī)發(fā)揮作 用時(shí)，由旋轉(zhuǎn)電機(jī)發(fā)電的交流電力通過轉(zhuǎn)換器被轉(zhuǎn)換為直流電力并向直流電源再生。
[0003] 在直流電源與轉(zhuǎn)換器之間具備使直流電力平滑的平滑電容器。一般來說，轉(zhuǎn)換器 使用開關(guān)元件構(gòu)成，這些開關(guān)元件以規(guī)定的開關(guān)頻率被開關(guān)控制。其結(jié)果，與開關(guān)頻率對應(yīng) 的波動(dòng)與直流電力重疊。平滑電容器抑制該波動(dòng)等直流電力的變動(dòng)，抑制施加給開關(guān)元件 的電壓超過開關(guān)元件的耐壓，或者由于電流的變動(dòng)而直流電源劣化。
[0004] -般來說，用于驅(qū)動(dòng)成為混合動(dòng)力車輛、電動(dòng)車輛的驅(qū)動(dòng)力源的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)換 器的直流側(cè)的電壓為200~400[V]左右的高電壓。因此，對平滑電容器要求考慮波動(dòng)所帶 來的變動(dòng)量，并對于這樣的高電壓的高耐壓性能。另外，若考慮構(gòu)成轉(zhuǎn)換器的開關(guān)元件的耐 壓，則為了抑制波動(dòng)成分而對平滑電容器要求確保足夠的靜電容量。因此，一般來說平滑電 容器高價(jià)，其體積也增大，也需要較大的設(shè)置空間。另外，轉(zhuǎn)換器和平滑電容器與旋轉(zhuǎn)電機(jī) 驅(qū)動(dòng)裝置一體地設(shè)置，或者彼此設(shè)置在附近的情況較多。特別是，車載用途的旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng) 裝置從重量、設(shè)置空間等觀點(diǎn)來看要求輕型化、小型化，而希望轉(zhuǎn)換器、平滑電容器的輕型 化、小型化。
[0005] 例如，日本特開2009 - 106046號(hào)公報(bào)（專利文獻(xiàn)1)公開了也包括冷卻機(jī)構(gòu)，實(shí) 現(xiàn)了省空間化的旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置（電力轉(zhuǎn)換裝置）。在該旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置中，由開關(guān)元 件構(gòu)成的功率模塊配置在具有散熱部的殼體的內(nèi)側(cè)的平面上。而且，與功率模塊電連接的 平滑電容器在與配置有功率模塊的平面相比低一階的平面上與功率模塊鄰接地配置（第 7~8段落、圖1等）。要求高耐壓、大容量的平滑電容器有其體積增大的趨勢。在專利文 獻(xiàn)1中，通過以與平滑電容器的高度對應(yīng)的方式，配置散熱部和功率模塊，抑制旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū) 動(dòng)裝置的整體的高度，實(shí)現(xiàn)省空間化。
[0006] 這樣，通過對轉(zhuǎn)換器的電路部（功率模塊）、冷卻機(jī)構(gòu)、平滑電容器等的布局進(jìn)行 鉆研，能夠?qū)崿F(xiàn)某種程度的省空間化。但是，并未達(dá)到使由耐壓、靜電容量規(guī)定的平滑電容 器的體積進(jìn)一步小型化，實(shí)現(xiàn)裝置整體的輕型化、小型化。若減少平滑電容器的容量，則雖 然能夠?qū)崿F(xiàn)小型化，但產(chǎn)生直流電源、開關(guān)元件的劣化抑制效果降低的可能性。即，若為了 使平滑電容器小型化而減少容量，則使直流電力平滑化的能力降低，所以轉(zhuǎn)換器的直流側(cè) 的電壓亦即系統(tǒng)電壓、在直流電源流動(dòng)的電流亦即電源電流的波動(dòng)增大。其結(jié)果，產(chǎn)生直流 電源、開關(guān)元件的劣化的抑制效果降低的可能性。
[0007] 專利文獻(xiàn)I:日本特開2009 - 106046號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 鑒于上述背景，期望能夠抑制轉(zhuǎn)換器的直流側(cè)的電壓以及電流的波動(dòng)等變動(dòng)，并 使該直流側(cè)的平滑電容器低容量化的技術(shù)。
[0009] 鑒于上述課題的本發(fā)明所涉及的、對交流的旋轉(zhuǎn)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制的旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū) 動(dòng)裝置的特征構(gòu)成在于，具備：
[0010] 轉(zhuǎn)換器，其電夾設(shè)在直流電源與上述旋轉(zhuǎn)電機(jī)之間，并在直流與交流之間轉(zhuǎn)換電 力；
[0011] 平滑電容器，其電夾設(shè)在上述直流電源與上述轉(zhuǎn)換器之間，并連接在上述轉(zhuǎn)換器 的直流側(cè)的正極與負(fù)極之間；以及
[0012] 轉(zhuǎn)換器控制部，其按照預(yù)先規(guī)定的開關(guān)頻率對上述轉(zhuǎn)換器的開關(guān)元件進(jìn)行開關(guān)控 制，
[0013] 上述轉(zhuǎn)換器控制部根據(jù)上述轉(zhuǎn)換器的直流側(cè)的電壓亦即系統(tǒng)電壓的波動(dòng)幅度和 在上述直流電源流動(dòng)的電流亦即電源電流的波動(dòng)幅度，將上述開關(guān)頻率與上述旋轉(zhuǎn)電機(jī)的 轉(zhuǎn)矩以及轉(zhuǎn)速雙方對應(yīng)地設(shè)定為不同的值。
[0014] 如本特征構(gòu)成那樣通過以可變的方式設(shè)定開關(guān)頻率，能夠與旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩以及 轉(zhuǎn)速對應(yīng)地，以較小地抑制系統(tǒng)電壓以及電源電流的波動(dòng)的方式適當(dāng)?shù)卦O(shè)定開關(guān)頻率。由 此，將系統(tǒng)電壓以及電源電流的波動(dòng)幅度分別收斂在規(guī)定的允許幅度的范圍內(nèi)變得容易。 因此，能夠抑制轉(zhuǎn)換器的直流側(cè)的電壓以及電流的變動(dòng)，并使平滑電容器低容量化。
[0015] 這里，為了抑制轉(zhuǎn)換器的直流側(cè)的電壓以及電流的變動(dòng)，期望根據(jù)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn) 矩以及轉(zhuǎn)速，而系統(tǒng)電壓以及電源電流的波動(dòng)幅度在作為針對各自允許的范圍預(yù)先規(guī)定的 允許幅度的范圍內(nèi)。因此，作為一個(gè)方式，優(yōu)選上述轉(zhuǎn)換器控制部以上述轉(zhuǎn)換器的直流側(cè)的 電壓亦即系統(tǒng)電壓的波動(dòng)幅度和在上述直流電源流動(dòng)的電流亦即電源電流的波動(dòng)幅度分 別收斂于預(yù)先規(guī)定的允許幅度的范圍內(nèi)的方式，將上述開關(guān)頻率與上述旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩以 及轉(zhuǎn)速雙方對應(yīng)地設(shè)定為不同的值。
[0016] 本發(fā)明所涉及的、對交流的旋轉(zhuǎn)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制的旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的另一個(gè) 特征構(gòu)成在于，具備：
[0017] 轉(zhuǎn)換器，其電夾設(shè)在直流電源與上述旋轉(zhuǎn)電機(jī)之間，并在直流與交流之間轉(zhuǎn)換電 力；
[0018] 平滑電容器，其電夾設(shè)在上述直流電源與上述轉(zhuǎn)換器之間，并連接在上述轉(zhuǎn)換器 的直流側(cè)的正極與負(fù)極之間；以及
[0019] 轉(zhuǎn)換器控制部，其按照預(yù)先規(guī)定的開關(guān)頻率對上述轉(zhuǎn)換器的開關(guān)元件進(jìn)行開關(guān)控 制，
[0020] 上述轉(zhuǎn)換器控制部以上述轉(zhuǎn)換器的直流側(cè)的電壓亦即系統(tǒng)電壓的波動(dòng)幅度收斂 于預(yù)先規(guī)定的允許幅度的范圍內(nèi)的方式，將上述開關(guān)頻率與上述旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩以及轉(zhuǎn)速 雙方對應(yīng)地設(shè)定為不同的值。
[0021] 如本特征構(gòu)成那樣通過以可變的方式設(shè)定開關(guān)頻率，能夠與旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩以及 轉(zhuǎn)速對應(yīng)地，以較小地抑制系統(tǒng)電壓的波動(dòng)的方式適當(dāng)?shù)卦O(shè)定開關(guān)頻率。由此，將系統(tǒng)電壓 的波動(dòng)幅度收斂在規(guī)定的允許幅度的范圍內(nèi)變得容易。因此，能夠抑制轉(zhuǎn)換器的直流側(cè)的 電壓的變動(dòng)，并使平滑電容器低容量化。
[0022] 這里，為了抑制轉(zhuǎn)換器的直流側(cè)的電壓的變動(dòng)，期望根據(jù)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩以及轉(zhuǎn) 速，而系統(tǒng)電壓的波動(dòng)幅度在作為針對該波動(dòng)幅度允許的范圍預(yù)先規(guī)定的允許幅度的范圍 內(nèi)。因此，作為一個(gè)方式，優(yōu)選上述轉(zhuǎn)換器控制部以上述轉(zhuǎn)換器的直流側(cè)的電壓亦即系統(tǒng)電 壓的波動(dòng)幅度收斂在預(yù)先規(guī)定的允許幅度的范圍內(nèi)的方式，將上述開關(guān)頻率與上述旋轉(zhuǎn)電 機(jī)的轉(zhuǎn)矩以及轉(zhuǎn)速雙方對應(yīng)地設(shè)定為不同的值。
[0023] 本發(fā)明所涉及的、對交流的旋轉(zhuǎn)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制的旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的另一個(gè) 特征構(gòu)成在于，具備：
[0024] 轉(zhuǎn)換器，其電夾設(shè)在直流電源與上述旋轉(zhuǎn)電機(jī)之間，并在直流與交流之間轉(zhuǎn)換電 力；
[0025] 平滑電容器，其電夾設(shè)在上述直流電源與上述轉(zhuǎn)換器之間，并連接在上述轉(zhuǎn)換器 的直流側(cè)的正極與負(fù)極之間；以及
[0026] 轉(zhuǎn)換器控制部，其按照預(yù)先規(guī)定的開關(guān)頻率對上述轉(zhuǎn)換器的開關(guān)元件進(jìn)行開關(guān)控 制，
[0027] 上述轉(zhuǎn)換器控制部以在上述直流電源流動(dòng)的電流亦即電源電流的波動(dòng)幅度收斂 于預(yù)先規(guī)定的允許幅度的范圍內(nèi)的方式，將上述開關(guān)頻率與上述旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩以及轉(zhuǎn)速 雙方對應(yīng)地設(shè)定為不同的值。
[0028] 如本特征構(gòu)成那樣通過以可變的方式設(shè)定開關(guān)頻率，能夠與旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩以及 轉(zhuǎn)速對應(yīng)地，以較小地抑制電源電流的波動(dòng)的方式適當(dāng)?shù)卦O(shè)定開關(guān)頻率。由此，將電源電流 的波動(dòng)幅度收斂在規(guī)定的允許幅度的范圍內(nèi)變得容易。因此，能夠抑制轉(zhuǎn)換器的直流側(cè)的 電流的變動(dòng)，并使平滑電容器低容量化。
[0029] 這里，為了抑制轉(zhuǎn)換器的直流側(cè)的電流的變動(dòng)，期望根據(jù)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩以及轉(zhuǎn) 速，而電源電流的波動(dòng)幅度在作為針對該波動(dòng)幅度允許的范圍預(yù)先規(guī)定的允許幅度的范圍 內(nèi)。因此，作為一個(gè)方式，優(yōu)選上述轉(zhuǎn)換器控制部以在上述直流電源流動(dòng)的電流亦即電源電 流的波動(dòng)幅度收斂在預(yù)先規(guī)定的允許幅度的范圍內(nèi)的方式，將上述開關(guān)頻率與上述旋轉(zhuǎn)電 機(jī)的轉(zhuǎn)矩以及轉(zhuǎn)速雙方對應(yīng)地設(shè)定為不同的值。
[0030] -般來說，隨著旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩以及轉(zhuǎn)速增大，系統(tǒng)電壓、電源電流的波動(dòng)幅度也 增大。該相對地增大的波動(dòng)幅度能夠通過縮短開關(guān)周期（換句話說，提高開關(guān)頻率）來進(jìn) 行補(bǔ)償。作為一個(gè)方式，優(yōu)選上述轉(zhuǎn)換器控制部隨著使上述旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速相乘計(jì) 算出的旋轉(zhuǎn)電機(jī)功率或者表示交流電壓指令值的有效值相對于上述系統(tǒng)電壓的比率的調(diào) 制系數(shù)增大，而較高地設(shè)定上述開關(guān)頻率。
[0031] 一般來說直流電源具有電阻成分（R成分）、感應(yīng)成分（L成分）。因此，與平滑電 容器的電容成分（C成分）一起構(gòu)成RLC電路，使系統(tǒng)電壓除以系統(tǒng)電流（轉(zhuǎn)換器的直流側(cè) 的電流）的直流側(cè)電壓增益的頻率特性具有共振點(diǎn)。直流側(cè)電壓增益的值隨著頻率從零開 始增高而增加，在共振頻率上成為最大值（共振點(diǎn)），并以該共振點(diǎn)為拐點(diǎn)隨著頻率增高而 減少。另外，已知在系統(tǒng)電壓出現(xiàn)的波動(dòng)成分中，影響較大的頻率之一是開關(guān)頻率的2倍的 頻率成分。在上述的共振頻率接近開關(guān)頻率的2倍的頻率的情況下，直流側(cè)電壓增益的值 較大，所以波動(dòng)的振幅也較大。因此，優(yōu)選使開關(guān)頻率的2倍的頻率遠(yuǎn)離共振頻率。另一方 面，作為起因于開關(guān)頻率的現(xiàn)象，也已知有可聽頻段上的噪聲。因此，與波動(dòng)的抑制一起，也 期望噪聲的抑制。
[0032] 鑒于上述，例如若以成為比直流側(cè)電壓增益的值最大的頻率高的頻率的方式設(shè)定 開關(guān)頻率，則開關(guān)頻率的2倍的頻率成為更高的頻率，而遠(yuǎn)離共振頻率。另外，在像那樣計(jì) 算出的開關(guān)頻率包含在可聽頻段的情況下，若以成為預(yù)先規(guī)定的限制頻率以上的頻率的方 式設(shè)定開關(guān)頻率，則也能夠抑制可聽頻段上的噪聲。其結(jié)果，能夠抑制轉(zhuǎn)換器的直流側(cè)的電 壓以及電流的變動(dòng)，并抑制可聽頻段上的噪聲所以優(yōu)選。作為一個(gè)方式，優(yōu)選上述轉(zhuǎn)換器控 制部以成為預(yù)先規(guī)定為可聽頻段以上的值的限制頻率以上的頻率，并且，成為與使上述系 統(tǒng)電壓除以上述轉(zhuǎn)換器的直流側(cè)的電流亦即系統(tǒng)電流的直流側(cè)電壓增益的頻