旋转电机驱动装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及对交流的旋转电机进行驱动控制的旋转电机驱动装置。
【背景技术】
[0002] 近年来，根据节能、环境负荷降低等观点，具备旋转电机作为驱动力源的混合动力 车辆、电动车辆备受瞩目。在这样的车辆中，具备在旋转电机作为驱动力源（马达）发挥作 用时供给电力，并且在该旋转电机作为电力源（发电机）发挥作用时对发电的电力进行蓄 电的蓄电池等直流电源。在旋转电机作为驱动力源（马达）发挥作用时，从直流电源供给 的直流电力通过转换器被转换为交流电力并驱动旋转电机。在旋转电机作为发电机发挥作 用时，由旋转电机发电的交流电力通过转换器被转换为直流电力并向直流电源再生。
[0003] 在直流电源与转换器之间具备使直流电力平滑的平滑电容器。一般来说，转换器 使用开关元件构成，这些开关元件以规定的开关频率被开关控制。其结果，与开关频率对应 的波动与直流电力重叠。平滑电容器抑制该波动等直流电力的变动，抑制施加给开关元件 的电压超过开关元件的耐压，或者由于电流的变动而直流电源劣化。
[0004] -般来说，用于驱动成为混合动力车辆、电动车辆的驱动力源的旋转电机的转换 器的直流侧的电压为200~400[V]左右的高电压。因此，对平滑电容器要求考虑波动所带 来的变动量，并对于这样的高电压的高耐压性能。另外，若考虑构成转换器的开关元件的耐 压，则为了抑制波动成分而对平滑电容器要求确保足够的静电容量。因此，一般来说平滑电 容器高价，其体积也增大，也需要较大的设置空间。另外，转换器和平滑电容器与旋转电机 驱动装置一体地设置，或者彼此设置在附近的情况较多。特别是，车载用途的旋转电机驱动 装置从重量、设置空间等观点来看要求轻型化、小型化，而希望转换器、平滑电容器的轻型 化、小型化。
[0005] 例如，日本特开2009 - 106046号公报（专利文献1)公开了也包括冷却机构，实 现了省空间化的旋转电机驱动装置（电力转换装置）。在该旋转电机驱动装置中，由开关元 件构成的功率模块配置在具有散热部的壳体的内侧的平面上。而且，与功率模块电连接的 平滑电容器在与配置有功率模块的平面相比低一阶的平面上与功率模块邻接地配置（第 7~8段落、图1等）。要求高耐压、大容量的平滑电容器有其体积增大的趋势。在专利文 献1中，通过以与平滑电容器的高度对应的方式，配置散热部和功率模块，抑制旋转电机驱 动装置的整体的高度，实现省空间化。
[0006] 这样，通过对转换器的电路部（功率模块）、冷却机构、平滑电容器等的布局进行 钻研，能够实现某种程度的省空间化。但是，并未达到使由耐压、静电容量规定的平滑电容 器的体积进一步小型化，实现装置整体的轻型化、小型化。若减少平滑电容器的容量，则虽 然能够实现小型化，但产生直流电源、开关元件的劣化抑制效果降低的可能性。即，若为了 使平滑电容器小型化而减少容量，则使直流电力平滑化的能力降低，所以转换器的直流侧 的电压亦即系统电压、在直流电源流动的电流亦即电源电流的波动增大。其结果，产生直流 电源、开关元件的劣化的抑制效果降低的可能性。
[0007] 专利文献I:日本特开2009 - 106046号公报
【发明内容】
[0008] 鉴于上述背景，期望能够抑制转换器的直流侧的电压以及电流的波动等变动，并 使该直流侧的平滑电容器低容量化的技术。
[0009] 鉴于上述课题的本发明所涉及的、对交流的旋转电机进行驱动控制的旋转电机驱 动装置的特征构成在于，具备：
[0010] 转换器，其电夹设在直流电源与上述旋转电机之间，并在直流与交流之间转换电 力；
[0011] 平滑电容器，其电夹设在上述直流电源与上述转换器之间，并连接在上述转换器 的直流侧的正极与负极之间；以及
[0012] 转换器控制部，其按照预先规定的开关频率对上述转换器的开关元件进行开关控 制，
[0013] 上述转换器控制部根据上述转换器的直流侧的电压亦即系统电压的波动幅度和 在上述直流电源流动的电流亦即电源电流的波动幅度，将上述开关频率与上述旋转电机的 转矩以及转速双方对应地设定为不同的值。
[0014] 如本特征构成那样通过以可变的方式设定开关频率，能够与旋转电机的转矩以及 转速对应地，以较小地抑制系统电压以及电源电流的波动的方式适当地设定开关频率。由 此，将系统电压以及电源电流的波动幅度分别收敛在规定的允许幅度的范围内变得容易。 因此，能够抑制转换器的直流侧的电压以及电流的变动，并使平滑电容器低容量化。
[0015] 这里，为了抑制转换器的直流侧的电压以及电流的变动，期望根据旋转电机的转 矩以及转速，而系统电压以及电源电流的波动幅度在作为针对各自允许的范围预先规定的 允许幅度的范围内。因此，作为一个方式，优选上述转换器控制部以上述转换器的直流侧的 电压亦即系统电压的波动幅度和在上述直流电源流动的电流亦即电源电流的波动幅度分 别收敛于预先规定的允许幅度的范围内的方式，将上述开关频率与上述旋转电机的转矩以 及转速双方对应地设定为不同的值。
[0016] 本发明所涉及的、对交流的旋转电机进行驱动控制的旋转电机驱动装置的另一个 特征构成在于，具备：
[0017] 转换器，其电夹设在直流电源与上述旋转电机之间，并在直流与交流之间转换电 力；
[0018] 平滑电容器，其电夹设在上述直流电源与上述转换器之间，并连接在上述转换器 的直流侧的正极与负极之间；以及
[0019] 转换器控制部，其按照预先规定的开关频率对上述转换器的开关元件进行开关控 制，
[0020] 上述转换器控制部以上述转换器的直流侧的电压亦即系统电压的波动幅度收敛 于预先规定的允许幅度的范围内的方式，将上述开关频率与上述旋转电机的转矩以及转速 双方对应地设定为不同的值。
[0021] 如本特征构成那样通过以可变的方式设定开关频率，能够与旋转电机的转矩以及 转速对应地，以较小地抑制系统电压的波动的方式适当地设定开关频率。由此，将系统电压 的波动幅度收敛在规定的允许幅度的范围内变得容易。因此，能够抑制转换器的直流侧的 电压的变动，并使平滑电容器低容量化。
[0022] 这里，为了抑制转换器的直流侧的电压的变动，期望根据旋转电机的转矩以及转 速，而系统电压的波动幅度在作为针对该波动幅度允许的范围预先规定的允许幅度的范围 内。因此，作为一个方式，优选上述转换器控制部以上述转换器的直流侧的电压亦即系统电 压的波动幅度收敛在预先规定的允许幅度的范围内的方式，将上述开关频率与上述旋转电 机的转矩以及转速双方对应地设定为不同的值。
[0023] 本发明所涉及的、对交流的旋转电机进行驱动控制的旋转电机驱动装置的另一个 特征构成在于，具备：
[0024] 转换器，其电夹设在直流电源与上述旋转电机之间，并在直流与交流之间转换电 力；
[0025] 平滑电容器，其电夹设在上述直流电源与上述转换器之间，并连接在上述转换器 的直流侧的正极与负极之间；以及
[0026] 转换器控制部，其按照预先规定的开关频率对上述转换器的开关元件进行开关控 制，
[0027] 上述转换器控制部以在上述直流电源流动的电流亦即电源电流的波动幅度收敛 于预先规定的允许幅度的范围内的方式，将上述开关频率与上述旋转电机的转矩以及转速 双方对应地设定为不同的值。
[0028] 如本特征构成那样通过以可变的方式设定开关频率，能够与旋转电机的转矩以及 转速对应地，以较小地抑制电源电流的波动的方式适当地设定开关频率。由此，将电源电流 的波动幅度收敛在规定的允许幅度的范围内变得容易。因此，能够抑制转换器的直流侧的 电流的变动，并使平滑电容器低容量化。
[0029] 这里，为了抑制转换器的直流侧的电流的变动，期望根据旋转电机的转矩以及转 速，而电源电流的波动幅度在作为针对该波动幅度允许的范围预先规定的允许幅度的范围 内。因此，作为一个方式，优选上述转换器控制部以在上述直流电源流动的电流亦即电源电 流的波动幅度收敛在预先规定的允许幅度的范围内的方式，将上述开关频率与上述旋转电 机的转矩以及转速双方对应地设定为不同的值。
[0030] -般来说，随着旋转电机的转矩以及转速增大，系统电压、电源电流的波动幅度也 增大。该相对地增大的波动幅度能够通过缩短开关周期（换句话说，提高开关频率）来进 行补偿。作为一个方式，优选上述转换器控制部随着使上述旋转电机的转矩与转速相乘计 算出的旋转电机功率或者表示交流电压指令值的有效值相对于上述系统电压的比率的调 制系数增大，而较高地设定上述开关频率。
[0031] 一般来说直流电源具有电阻成分（R成分）、感应成分（L成分）。因此，与平滑电 容器的电容成分（C成分）一起构成RLC电路，使系统电压除以系统电流（转换器的直流侧 的电流）的直流侧电压增益的频率特性具有共振点。直流侧电压增益的值随着频率从零开 始增高而增加，在共振频率上成为最大值（共振点），并以该共振点为拐点随着频率增高而 减少。另外，已知在系统电压出现的波动成分中，影响较大的频率之一是开关频率的2倍的 频率成分。在上述的共振频率接近开关频率的2倍的频率的情况下，直流侧电压增益的值 较大，所以波动的振幅也较大。因此，优选使开关频率的2倍的频率远离共振频率。另一方 面，作为起因于开关频率的现象，也已知有可听频段上的噪声。因此，与波动的抑制一起，也 期望噪声的抑制。
[0032] 鉴于上述，例如若以成为比直流侧电压增益的值最大的频率高的频率的方式设定 开关频率，则开关频率的2倍的频率成为更高的频率，而远离共振频率。另外，在像那样计 算出的开关频率包含在可听频段的情况下，若以成为预先规定的限制频率以上的频率的方 式设定开关频率，则也能够抑制可听频段上的噪声。其结果，能够抑制转换器的直流侧的电 压以及电流的变动，并抑制可听频段上的噪声所以优选。作为一个方式，优选上述转换器控 制部以成为预先规定为可听频段以上的值的限制频率以上的频率，并且，成为与使上述系 统电压除以上述转换器的直流侧的电流亦即系统电流的直流侧电压增益的频