转换器装置、旋转电机控制装置和驱动装置.pdf

本发明提供转换器装置、旋转电机控制装置和驱动装置，其能够防止使电池电压升压输出的转换器内的电抗器的过热。使能够升压使用的温度范围变宽。防止由过热防止保护动作引起的电动机转矩振荡。在电抗器温度为第一规定值(Th)以上的期间，限制升压开关元件(3)的导通、断开。即，在转换器中包括：转换器电路(1)，其包括：电抗器(2)，其与电池(18)连接；和升压供电单元(3、6)，其通过与该电抗器连接的升压开关元件(3)的导通、断开开关，对电池电力进行升压，并作为次级电压(Vuc)输出；以及控制单元(30v、20v)，其对升压开关元件的导通、断开进行PWM控制，使得次级电压与目标电压(Vuc＊)一致，该转换器还具有电抗器温度传感器(7)，控制单元(30v、20v)，当电抗器温度上升至第一规定值以上时限制升压开关元件的升压导通、断开。

1.  一种转换器装置，包括：
转换器电路，其包括：电抗器，其与初级侧电源连接；和升压供电单元，其包括与该电抗器连接的升压开关元件，通过导通、断开开关，对所述初级侧电源的电力使用所述电抗器进行升压，并作为次级电压输出；以及
转换器控制单元，其对所述升压开关元件的导通、断开开关进行PWM控制，使得所述次级电压与次级目标电压一致，
该转换器装置的特征在于：
转换器装置还具有检测所述电抗器的温度的温度检测单元，所述转换器控制单元，当所述电抗器的温度上升至第一规定值以上时，限制所述升压开关元件的用于升压的依据PWM控制的所述导通、断开开关。

2.  如权利要求1所述的转换器装置，其中，
所述转换器控制单元，在所述电抗器的温度上升至第一规定值以上时，开始使所述次级目标电压以规定的方式依次下降的退火处理，当下降至所述初级侧电源的电压或其附近时，停止所述导通、断开开关。

3.  如权利要求3所述的转换器装置，其中，
所述转换器控制单元，在停止所述导通、断开开关之后，在所述电抗器的温度下降到比第一规定值低的第二规定值以下时，开始所述导通、断开开关而开始使所述次级目标电压以规定的方式依次上升的退火处理，上升至由所述转换器控制单元指示的次级目标电压或其附近。

4.  如权利要求1所述的转换器装置，其中，
所述转换器电路包括：所述电抗器，其一端与所述初级侧电源的正极连接；所述升压开关元件，其在该电抗器的另一端与所述初级侧电源的负极之间进行导通、断开；降压开关元件，其在该电抗器的另一端与负载的正极之间进行导通、断开；以及各二极管，其与各开关元件并联连接，所述转换器控制单元，将包含对所述升压开关元件进行导通、断开的升压用PWM脉冲和对所述降压开关元件进行导通、断开的降压用PWM脉冲的电压控制信号施加于所述转换器电路。

5.  如权利要求4所述的转换器装置，其中，
所述转换器控制单元，当所述电抗器的温度上升至第一规定值以上时，限制所述降压开关元件的依据PWM控制的导通、断开开关。

6.  如权利要求5所述的转换器装置，其中，
所述升压开关元件的导通、断开开关的限制，是升压开关元件的导通的停止且断开的继续，所述降压开关元件的导通、断开开关的限制，是降压开关元件的断开的停止且导通的继续。

7.  一种旋转电机控制装置，其包括：
权利要求6所述的转换器装置；
逆变器，其与该转换器装置连接，接受所述次级电压，控制与旋转电机进行的电力的交换；
次级目标电压决定单元，其导出与所述旋转电机的目标转矩和旋转速度相对应的所述次级目标电压；以及
电动机控制单元，其基于所述旋转电机的目标转矩、旋转速度和所述次级目标电压，控制所述逆变器，使得该旋转电机的输出转矩成为所述目标转矩。

8.  一种驱动装置，其包括：
权利要求7所述的旋转电机控制装置；以及
电动机，其是被该旋转电机控制装置的所述逆变器供电的所述旋转电机，其驱动车轮。

9.  一种驱动装置，其包括：
第一旋转电机；
第二旋转电机；
第一逆变器，其与所述第一旋转电机进行电力的交换；
第二逆变器，其与所述第二旋转电机进行电力的交换；
转换器电路，其包括：电抗器，其一端与初级侧电源的正极连接；升压开关元件，其在该电抗器的另一端与所述初级侧电源的负极之间进行导通、断开；降压开关元件，其在所述第一逆变器和所述第二逆变器与所述另一端之间进行导通、断开；和各二极管，其与各开关元件并联连接，将通过各开关元件的导通、断开而产生的次级电压向所述第一逆变器和所述第二逆变器施加；
第一次级目标电压决定单元，其导出与所述第一旋转电机的目标转矩和旋转速度相对应的第一次级目标电压；
第二次级目标电压决定单元，其导出与所述第二旋转电机的目标转矩和旋转速度相对应的第二次级目标电压；
转换器控制单元，其将所述第一次级目标电压和所述第二次级目标电压中较高的一方设定为所述转换器电路的次级目标电压，对所述升压开关元件和所述降压开关元件的导通、断开开关进行PWM控制，使得所述次级电压与该次级目标电压一致；
第一电动机控制单元，其基于所述第一旋转电机的目标转矩、旋转速度和所述次级电压，控制所述第一逆变器，使得所述第一旋转电机的输出转矩成为该目标转矩；
第二电动机控制单元，其基于所述第二旋转电机的目标转矩、旋转速度和所述次级电压，控制所述第二逆变器，使得所述第二旋转电机的输出转矩成为该目标转矩；
温度检测单元，其检测所述电抗器的温度；以及
转换器控制限制单元，当所述电抗器的温度上升到第一规定值以上时，限制所述升压开关元件的依据PWM控制的所述导通、断开开关。

10.  如权利要求9所述的驱动装置，其中，
所述转换器控制单元，在所述电抗器的温度上升至第一规定值以上时，开始使所述转换器电路的次级目标电压以规定的方式依次下降的退火处理，当下降至所述初级侧电源的电压时，停止所述升压开关元件的用于升压的所述导通、断开开关。

11.  如权利要求10所述的驱动装置，其中，
所述转换器控制单元，在停止所述导通、断开开关之后，在所述电抗器的温度下降到比第一规定值低的第二规定值以下时，开始所述导通、断开开关而开始使所述转换器电路的次级目标电压以规定的方式依次上升的退火处理，上升至该次级目标电压。

12.  如权利要求9所述的转换器装置，其中，
所述转换器控制单元，当所述电抗器的温度上升到第一规定值以上时，限制所述降压开关元件的依据PWM控制的导通、断开开关。

13.  如权利要求12所述的转换器装置，其中，
所述升压开关元件的导通、断开开关的限制，是升压开关元件的导通的停止且断开的继续，所述降压开关元件的导通、断开开关的限制，是降压开关元件的断开的停止且导通的继续。

14.  如权利要求9～13中任一项所述的驱动装置，其中，
所述第一旋转电机是旋转驱动车轮的电动机，所述第二旋转电机是被装备有该车轮的车辆的发动机旋转驱动的发电机。

转换器装置、旋转电机控制装置和驱动装置
技术领域
本发明涉及使初级侧电源的电力升压输出的转换器装置，进一步，涉及与具有该转换器装置并兼具有电动功能和发电功能的旋转电机进行电力的交换的旋转电机控制装置，而且，还涉及具有该旋转电机和旋转电机控制装置的驱动装置。本发明的旋转电机控制装置和驱动装置，例如能够使用于由电动机驱动车轮的电力汽车(EV)、以及具有由发动机驱动而对电池充电的电动机的电力汽车(HEV)。
背景技术
专利文献1中记载有一种转换器控制，对双向转换器的温度进行检测，该双向转换器进行用于高效率地对电动机进行动力驱动的升压、和利用电动机的再生电力对电池进行充电的降压，为了防止升压用的开关晶体管的热破损，使依据PWM控制的该晶体管的导通、断开开关的载波频率下降，以达到发热的降低，此时，为了抑制转换器内的电抗器(reactor)所产生的噪声，由于载波频率的变更而产生音色的剧变(噪声、不自然的感觉、异声)，使载波频率逐渐下降。专利方献2记载有一种转换器控制，对双向转换器的电抗器温度进行检测，通过地图匹配，抽出使与温度对应的噪声较少的载波频率，将升压用的开关晶体管的依据PWM控制的导通、断开的载波频率定为该载波频率。专利文献3记载有一种车辆上电动机的转矩控制，对双向转换器的电抗器温度和冷却水温度进行检测，在两温度的差较小(冷却能力低)时，对转矩指令值(目标转矩)施加限制来抑制温度上升。并且记载有为了抑制在对转矩指令值施加限制时的急剧的转矩变动(振荡)，进行将温度检测数据的阶梯变化修正为缓慢倾斜的变化的退火(annealing)处理。
车辆驱动电动机所被要求的旋转速度范围和转矩范围很广，因此在通过PWM控制精确地控制输出转矩和电动机速度时，如果电源电压是定电压，则在整个动作范围中的PWM脉冲的载波频率和导通占空比(on duty)宽度的控制是困难的，而且，随着使导通占空比宽度变小，在电动机施加电压中谐波成分变多，电动机损失(铁损)变大，电力损失上升。为了改善这种情况，使用一种电动机控制装置，其使用升压转换器，对电池(初级侧电源)电压进行升压，将电动机施加电压控制为电池电压的上方的宽广范围。由此，能够使车轮驱动电动机的动作区域，从例如图6所示的“电池电压下的动作区域”扩展至“升压时的动作区域”。此外，在车辆的制动时以再生模式控制车轮驱动电动机，通过使用添加有对电动机的再生电力进行降压而对电池充电的升压功能的双向转换器，能够提高车辆运行的经济性。专利文献1～3中均公开了使用双向转换器的车辆驱动装置。
在升压转换器和双向转换器的任一个中，对于电抗器来说，热性质的最为严峻的条件存在于升压中且电动机输出最大时。该条件下的电抗器发热的主要原因是，由于对升压开关元件进行导通、断开而流过电抗器的脉动电流(ripple current)，和从电池通过电抗器后经由升压开关元件或二极管输出至电动机的直流电流。目前为了防止电抗器的加热，使用限制电动机的目标转矩、或者限制该直流电流的方法。在专利文献3中，限制目标转矩。
专利文献1日本特开2003-324942号公报
专利文献2日本特开2004-135465号公报
专利文献3日本特开2006-324942号公报
当电抗器的温度上升快速的高转矩输出且高速旋转状态下限制目标转矩或者限制上述直流电流时，电动机的动作区域成为高速且低转矩的区域，电池的直流电流被限制，但在高速区域动作，因此，升压电压未被限制，由升压产生的脉动电流未被限制。由此，利用目标转矩限制或者直流电流的限制的电力消耗的减少所带来的过热抑制效果并不充分。即，难以在短时间内充分地抑制电抗器过热。此外，在电抗器的升温中存在时间延迟，因此，对用于电抗器过热防止的目标转矩的限制或者直流电流的限制而言，会预料到过冲而在比耐热极限温度低相当多的保护开始温度开始用于电抗器过热防止的目标转矩的限制或者直流电流的限制。结果，与保护开始温度低相对应地，电动机的动作范围变窄，电抗器的升压使用范围变窄。在以初级侧电源(电池侧)对直流电流进行直接限制的情况下，电池的输出电流控制是必需的，电动机控制系统的失效保护(异常保护)控制变得复杂。
发明内容
本发明，第一目的是防止电抗器的过热，第二目的是使能够将电抗器用于升压的温度范围变宽，第三目的是防止由用于防止电抗器的过热的转换器的保护动作而引起的电动机输出的急剧变动即振荡。
在用于达成上述目的的本发明中，检测电抗器温度，在其为规定值(Th)以上的期间，限制用于升压的依据PWM控制的升压开关元件的导通、断开。实施该内容的本发明的转换器装置，如下述(1)项所示。
(1)一种转换器装置包括：转换器电路(1)，其包括：电抗器(2)，其与初级侧电源(18、22)连接；和升压供电单元(3、6)，其包括与该电抗器连接的升压开关元件(3)，通过导通、断开开关，对上述初级侧电源的电力使用上述电抗器进行升压，并作为次级电压(Vuc)输出；以及转换器控制单元(30v、20v)，其对上述升压开关元件的导通、断开开关进行PWM控制，使得上述次级电压与次级目标电压(Vuc^＊)一致，该转换器装置的特征在于：
转换器装置还具有检测上述电抗器的温度的温度检测单元(7)，上述转换器控制单元，当上述电抗器的温度上升至第一规定值(Th)以上时，限制上述升压开关元件的用于升压的依据PWM控制的上述导通、断开开关。
另外，为了容易理解，在括号内将附图所示的后述的实施例的对应或相当要素或事项的符号，作为例示添加以进行参照。以下也是同样的。
当限制升压开关元件的用于升压的由PWM控制的上述导通、断开开关时，作为电抗器发热的一个主要原因的“脉动”电流变少，由此，电抗器的发热下降，相应地能够抑制电抗器的温度上升，或者使电抗器温度下降。在限制用于升压的上述导通、断开开关的期间，与限制升压相应地，由次级电压供电的旋转电机的“升压时的动作区域”(例如图6)向收敛于“电池电压下的动作区域”的方向缩小，这间接地使旋转电机转矩(通电电流)下降，能够避免旋转电机控制系统的失效保护控制的复杂化，并且与由于“脉动”电流减小而带来的发热下降相应地，使用于升压的上述导通、断开开关的限制开始的上述第一规定值(Th)，即保护开始温度变高，能够使电抗器的升压使用范围扩展。
(2)在上述(1)记载的转换器装置中，上述转换器控制单元(30v)，在上述电抗器(2)的温度(RT)上升至第一规定值(Th)以上时，开始使上述次级目标电压以规定的方式依次下降的退火处理，当下降至上述初级侧电源(18、22)的电压或其附近时，停止上述导通、断开开关(图5(a))。
通过该“退火处理”，用于升压的依据PWM控制的上述导通、断开开关的限制平缓地逐渐变为严格，因此，PWM控制的占空比的变化缓和，旋转电机转矩不会产生急剧的变化即振荡。
(3)在上述(3)所记载的转换器装置中，上述转换器控制单元，在停止上述导通、断开开关之后，在上述电抗器的温度下降到比第一规定值(Th)低的第二规定值(Tn)以下时，开始上述导通、断开开关，开始使上述次级目标电压以规定的方式依次上升的退火处理，上升至由上述转换器控制单元指示的次级目标电压或其附近(图5(b))。
用于升压的依据PWM控制的上述导通、断开开关的限制的解除，在电抗器温度(RT)下降至比第一规定值(Th)低的第二规定值(Tn)时开始，因此，能够预先避免限制和解除在短时间内切换的不稳定状态。此外，通过使次级目标电压以规定的方式依次上升的“退火处理”，用于升压的依据PWM控制的上述导通、断开开关的限制缓慢地逐渐解除，因此，PWM控制的导通占空比的变化缓和，旋转电机转矩不会产生急剧的变化即振荡。
(4)在上述(1)～(5)中任一项所记载的转换器装置中，上述转换器电路(1)包括：上述电抗器(2)，其一端与上述初级侧电源的正极连接；上述升压开关元件(3)，其在该电抗器的另一端与上述初级侧电源的负极之间进行导通、断开；降压开关元件(4)，其在该电抗器的另一端与负载的正极之间进行导通、断开；和各二极管(5、6)，其与各开关元件并联连接，上述转换器控制单元，将包含对上述升压开关元件进行导通、断开的升压用PWM脉冲(Pvf)和对上述降压开关元件进行导通、断开的降压用PWM脉冲(Pvr)的电压控制信号施加于上述转换器电路(1)。由此，能够对旋转电机以升压模式进行动力运行驱动，并且能够以降压模式进行再生控制。
(5)在上述(4)所记载的转换器装置中，上述转换器控制单元，当上述电抗器的温度上升至第一规定值以上时，限制上述降压开关元件的依据PWM控制的导通、断开开关。
(6)在上述(5)所记载的转换器装置中，上述升压开关元件的导通、断开开关的限制，是升压开关元件的导通的停止且断开的继续，上述降压开关元件的导通、断开开关的限制，是降压开关元件的断开的停止且导通的继续。
(7)一种旋转电机控制装置，其包括：
上述(6)所记载的转换器装置(1，30v)；
逆变器(19m)，其与该转换器装置连接，接受上述次级电压(Vuc^＊)，控制与旋转电机(10m)进行的电力的交换；
次级目标电压决定单元(30m)，其导出与上述旋转电机的目标转矩和旋转速度相对应的上述次级目标电压；以及
电动机控制单元(30m)，其基于上述旋转电机的目标转矩、旋转速度和上述次级目标电压，控制上述逆变器，使得该旋转电机的输出转矩成为上述目标转矩。
(8)一种驱动装置，其包括：上述(7)所记载的旋转电机控制装置(1，30v，19m，30m)；和电动机(19m)，其是被该旋转电机控制装置的上述逆变器(19m)供电的上述旋转电机，其驱动车轮。
(9)一种驱动装置，其包括：
第一旋转电机(10m)；
第二旋转电机(10g)；
第一逆变器(19m)，其与上述第一旋转电机进行电力的交换；
第二逆变器(19g)，其与上述第二旋转电机进行电力的交换；
转换器(1)，其包括：电抗器(2)，其一端与初级侧电源的正极连接；升压开关元件(3)，其在该电抗器的另一端与初级侧电源的负极之间进行导通、断开；降压开关元件(4)，其在上述第一逆变器和上述第二逆变器(19m、19g)与上述另一端之间进行导通、断开；和各二极管(5、6)，其与各开关元件并联连接，将通过各开关元件(3、4)的导通、断开而产生的次级电压向上述第一逆变器和上述第二逆变器施加；
第一次级目标电压决定单元(30m)，其导出与上述第一旋转电机(10m)的目标转矩和旋转速度相对应的第一次级目标电压(Vuc^＊m)；
第二次级目标电压决定单元(30g)，其导出与上述第二旋转电机(10g)的目标转矩和旋转速度相对应的第二次级目标电压(Vuc^＊g)；
转换器控制单元(30v，20v)，其将上述第一次级目标电压(Vuc^＊m)和上述第二次级目标电压(Vuc^＊g)中较高的一方设定为上述转换器电路的次级目标电压(Vuc^＊)，对上述升压开关元件和上述降压开关元件的导通、断开开关进行PWM控制，使得上述次级电压(Vuc)与该次级目标电压(Vuc^＊)一致；
第一电动机控制单元(30m)，其基于上述第一旋转电机的目标转矩、旋转速度和上述次级电压，控制上述第一逆变器，使得上述第一旋转电机的输出转矩成为该目标转矩；
第二电动机控制单元(30g)，其基于上述第二旋转电机的目标转矩、旋转速度和上述次级电压，控制上述第二逆变器，使得上述第二旋转电机的输出转矩成为该目标转矩；
温度检测单元(7)，其检测上述电抗器的温度；以及
转换器控制限制单元(30)，当上述电抗器的温度上升到第一规定值(Th)以上时，限制上述升压开关元件(3)的依据PWM控制的上述导通、断开开关。
(10)在上述(9)所记载的驱动装置中，上述转换器控制限制单元，在上述电抗器的温度上升至第一规定值(Th)以上时，开始使上述转换器电路的次级目标电压以规定的方式依次下降的退火处理，当下降至上述初级侧电源(18、22)的电压或其附近时，停止上述升压开关元件(3)的用于升压的上述导通、断开开关(图5(a))。
(11)在上述(10)所记载的驱动装置中，上述转换器控制限制单元，在停止上述导通、断开开关之后，在上述电抗器的温度下降到比第一规定值(Th)低的第二规定值(Tn)以下时，开始上述导通、断开开关，开始使上述转换器电路的次级目标电压以规定的方式依次上升的退火处理，上升至该次级目标电压或其附近(图5(b))。
(12)在上述(9)所记载的转换器装置中，上述转换器控制限制单元，当上述电抗器的温度上升到第一规定值以上时，限制上述降压开关元件的依据PWM控制的导通、断开开关。
(13)在上述(12)所记载的转换器装置中，上述升压开关元件的导通、断开开关的限制，是升压开关元件的导通的停止且断开的继续，上述降压开关元件的导通、断开开关的限制，是降压开关元件的断开的停止且导通的继续。
(14)在上述(9)～(13)中任一项所记载的驱动装置中，第一旋转电机是旋转驱动车轮的电动机，第二旋转电机是被装备有该车轮的车辆的发动机旋转驱动的发电机。
附图说明
图1是表示发明的第一实施例的结构的概要的框图；
图2是表示图1所示的电动机控制装置30m的功能结构的概要的框图；
图3是表示图2所示的微型计算机MPU的电动机控制的概要的流程图；
图4是表示图1所示的转换器控制装置30v内的微型计算机对转换器电路1进行升压控制的概要的流程图；
图5(a)是表示图4所示的“升压比下降的退火处理”(32)的内容的流程图，图5(b)是表示图4所示的“升压比上升的退火处理”(39)的内容的流程图；
图6是表示由转换器控制装置30v的转换器控制CDC和电动机控制装置30m、30g的电动机驱动控制MDC决定的电动机10m、10g的动作区域的图表；
图7是表示图1所示的电抗器2的温度变化的一个例子的图表；以及
图8(a)是表示第二实施例的“升压比下降的退火处理”的内容的流程图，图8(b)是表示第二实施例的“升压比上升的退火处理”的内容的流程图。
附图符号说明
2电抗器；3开关元件(升压用)；4开关元件(降压用)；5、6二极管；7温度传感器；10m、10g电动机；11～13三相定子线圈；14m～16m电流传感器；17m，17g解算器(resolver)；18车辆上的电池；21初级电压传感器；22初级侧电容器；23次级侧电容器；24次级电压传感器；Vdc初级电压(电池电压)；Vuc次级电压(升压电压)；Vuc^＊次级目标电压
具体实施方式
本发明的其它目的和特征能够通过参照附图的以下的实施例的说明变得明确。
实施例1
-第一实施例-
图1表示本发明的第一实施例的概要。作为控制对象旋转电机的电动机10m，在该实施例中，是搭载在车辆上用于使车轮旋转驱动的永磁形同步电动机，在转子中内置有永磁体，在定子中存在U相、V相和W相这三相线圈11～13。电压型逆变器19m向电动机10m供给车辆上的电池18的电力。在电动机10m的转子连接有用于检测转子的磁极位置的解算器17m的转子。解算器17m产生表示该电动机的旋转角的模拟电压(旋转角信号)SGθm，并施加于电机控制装置30m。
在作为车辆上的蓄电池的电池18上，在车辆上的电装部的电源导通时，连接有初级侧电容器22，其与电池18一同构成初级侧电源。电压传感器21将表示初级侧电容器22的电压(车辆上电池18的电压)的电压检测信号Vdc施加于转换器控制装置30v。在该实施例中，作为电压传感器21使用分压电阻。在初级侧电源的正极(+线)连接有双向转换器电路1的电抗器2的一端。
在转换器电路1中，还具有：使该电抗器2的另一端与初级侧电源的负极(-线)之间导通、断开的升压开关元件3；使次级侧电容器23的正极与上述另一端之间导通、断开的降压开关元件4；以及与各开关元件3、4并联连接的各二极管5、6。二极管5的阳极与电抗器2的另一端连接，阴极与初级侧电源的负极(-线)连接，二极管6的阳极与次级侧电容器23的正极连接，阴极与电抗器2的另一端连接。开关元件3、4中的任一个，在本实施例中，均使用IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor，绝缘栅型双极晶体管)。
当使升压开关元件3导通(ON)时，从初级侧电源(18、22)经由电抗器2在升压开关元件3中流过电流，由此电抗器2蓄电，当升压开关元件3切换为断开(OFF，非导通)时，电抗器2通过二极管6向次级侧电容器23进行高压放电。即，感应比初级侧电源的电压高的电压，并对次级侧电容器23充电。通过重复进行升压开关元件3的导通、断开，持续进行次级侧电容器23的高压充电。即，以高电压对次级侧电容器23充电。当以一定周期重复该导通、断开时，与导通期间的长度相对应地电抗器2所积蓄的电力上升，因此，通过调整该一定周期的期间的导通时间(导通占空比：在该一定周期中的导通时间比)，即通过PWM控制，能够调整从初级侧电源18、22通过转换器电路1向次级侧电容器23供电的速度(动力运行用的供电速度)。
当使降压开关元件4为导通(ON)时，次级侧电容器23的积蓄电力通过降压开关元件4和电抗器2，施加于初级侧电源18、22(逆供电：再生)。在该情况下，通过调整一定周期的期间的降压开关元件4的导通时间，即通过PWM控制，也能够调整从次级侧电容器23经由转换器电路1向初级侧电源18、22逆供电的速度(再生用的供电速度)。
电压型逆变器19m具有6个开关晶体管Tr1～Tr6，驱动电路20m利用并行产生的6串驱动信号的各串对晶体管Tr1～Tr6进行导通(ON)驱动，将次级侧电容器23的直流电压(转换器电路1的输出电压即次级电压)变换为3联的相位差为2π/3的交流电压，即三相交流电压，之后分别施加于电动机10m的三相(U相、V相、W相)的定子线圈11～13。由此，在电动机10m的定子线圈11～13的各个中流过各相电流iUm、iVm、iWm，电动机10m的转子旋转。6个开关晶体管Tr1～Tr6均为IGBT。
为了使相对于利用PWM脉冲的晶体管Tr1～Tr6的导通/断开驱动(开关)的电力供给能力提高并且抑制电压浪涌，在作为逆变器19m的输出线的转换器电路1的次级侧输出线上，连接有大容量的次级侧电容器23。与此相对，构成初级侧电源的初级侧电容器22是小型且低成本的小容量的电容器，初级侧电容器22的容量与次级侧电容器23的容量相比小很多。电源传感器24检测转换器电路1的次级电压Vuc，并施加于转换器控制装置30v。在与电动机10m的定子线圈11～13连接的供电线上，安装有使用霍耳IC的电流传感器14m～16m，分别检测各相电流iUm、iVm、iWm，并产生电流检测信号(模拟电压)，施加于电动机控制装置30m。
图2表示电动机控制装置30m的功能结构。电动机控制装置30m，在本实施例中，是以微型计算机(以下称为微机)MPU为主体的电子控制装置，并包括微机MPU和驱动电路20m、电流传感器14、16、解算器17、初级电压传感器21、次级电压传感器24之间的未图示的接口(信号处理电路)，而且，还包括在微机MPU与上述车辆上的未图示的车辆行驶控制系统的主控制器之间的未图示的接口(通信电路)。
参照图2，基于解算器17施加的旋转角信号SGθ，作为电动机控制装置30m的微机MPU计算电动机10m的转子的旋转角度(磁极位置)θ和旋转速度(角速度)ω。
另外，准确地说，电动机10m的转子的旋转角度和磁极位置并不相同，但两者存在比例关系，比例系数由电动机10m的磁极数p决定。此外，虽然旋转速度与角速度并不相同，但两者也存在比例关系，比例系数由电动机10m的磁极数p决定。在本说明书中，旋转角度θ意味着磁极位置。旋转速度ω意味着角速度，但有时也意味旋转速度。
未图示的车辆行驶控制系统的主控制器，将电动机目标转换TM^＊施加于电动机控制装置30m即微机MPU。另外，该主控制器基于上述车辆的车速和加速器开度计算车辆要求转矩TO^＊，与该车辆要求转矩TO^＊对应地产生电动机目标转矩TM^＊，施加于微机MPU。微机MPU将电动机10m的旋转速度ωrpm输出至主控制器。
微机MPU根据转矩指令限制34，将与次级目标电压Vuc^＊和旋转速度ω对应的限制转矩TM^＊max从限制转矩表(查找表)中读出，当目标转矩TM^＊超过TM^＊max时，将TM^＊max定为目标转矩T^＊。为TM^＊max以下时，将电动机目标转矩TM^＊定为目标转矩T^＊。添加这样的限制而生成的电动机目标转矩T^＊被施加于次级目标电压计算43和输出运算35。
另外，限制转矩表是存储器区域，其以次级目标电压Vuc^＊和旋转速度范围内的电压的各值为地址，将在该各值上能够在电动机10m中生成的最大转矩作为限制转矩TM^＊max写入，在本实施例中，意味着微机MPU内的未图示的RAM的一存储器区域。次级目标电压Vuc^＊越高，限制转矩TM^＊max越大，次级目标电压Vuc^＊越低，限制转矩TM^＊max越小。此外，旋转速度ω越低，限制转矩TM^＊max越大，旋转速度ω越高，限制转矩TM^＊max越小。
在上述微机内，存在写入有该限制转矩表的数据TM^＊max的非易失性存储器，当动作电压被施加于微机，微机对自身和图1所示的电动机驱动系统初始化的过程中，微机从非易失性存储器读出该数据并写入RAM。在微机中还存在其它同样的多个查找表，这在后面叙述，它们也与限制转矩表同样，意味着写入有位于非易失性存储器的参照数据的RAM上的存储区域。
电动机控制装置30m即微机MPU，在次级目标电压计算43中，基于目标转矩T^＊和旋转速度ω，判定是“动力运行”还是“再生”，如果是“动力运行”则从“动力运行”组内的分配给目标转矩T^＊的次级目标电压表中读出分配给电动机10m的旋转速度ω的次级目标电压Vuc^＊m，如果是“再生”，则从“再生”组内的分配给目标转矩T^＊的次级目标电压表中读出分配给电动机10m的旋转速度ω的次级目标电压Vuc^＊m。
“动力运行”组的各次级目标电压表是存储有与旋转速度对应的次级目标电压值的查找表。“再生”组的各次级目标电压表也是存储有与旋转速度对应的次级目标电压值的查找表。
在本实施例中，基于高转矩曲线，计算出d-q坐标上的与目标转矩对应的d轴电流id^＊和q轴电流iq，基于此计算各轴目标电压Vd^＊、Vq^＊，然后将它们变换为三相的各相控制电压，但“动力运行”和“再生”的高转矩曲线是非对称的(相对于绝对值相同的目标转矩，id^＊和iq^＊的值不同)，因此，假设对于各目标转矩的一个次级目标电压特性在“动力运行”用和“再生”用中共用，则转矩控制精度下降。于是，在本实施例中，使对于绝对值相同的目标转矩的次级目标电压特性为“动力运行”用和“再生”用这两种。
电动机控制装置30m的微机MPU，在“输出运算35”中，进行利用公知的d-q轴模型上的矢量控制运算的反馈控制，该d-q轴模型中，以电动机10m的转子中的磁极对的方向作为d轴，以与该d轴呈直角的方向作为q轴。于是，该微机对电流传感器14～16的电流检测信号iUm、iVm、iWm进行数字变换并读入，通过电流反馈运算，使用作为公知的固定/旋转坐标变换的三相/二相变换，将固定坐标上的三相电流值iUm、iVm、iWm变换为旋转坐标上的d轴和q轴的二相电流值id、iq。
作为一个查找表的第一高效率转矩曲线表A位于输出运算35，在该第一高效率转矩曲线表A中写入有与电动机速度ω和电动机目标转矩T^＊相对应的、用于在各电动机速度下产生各目标转矩T^＊的各d轴电流值id。
电动机的输出转矩与d轴电流id和q轴电流iq的各值相对应地被决定，但相对于一个旋转速度值，即在同一电动机旋转速度下，用于输出相同转矩的id、iq的组合是无数的，这些组合位于定转矩曲线上。在定转矩曲线上，有电力使用效率最高(最低电力消耗)的id、iq组合，这是高效率转矩点。连接多个转矩曲线上的高效率转矩点的曲线是高效率转矩曲线，相对于各旋转速度存在。通过将相对于电动机的旋转速度的高效率转矩曲线上的、被赋予的电动机目标转矩T^＊的位置的d轴电流id和q轴电流iq作为目标电流值，进行电动机10m的作用，电动机10m输出目标转矩T^＊，而且电动机作用的电力使用效率很高。
在本实施例中，将高效率转矩曲线分为表示d轴的值的第一高效率转矩曲线A和表示q轴的值的第二高效率转矩曲线B这两个系统，而且，第一高效率转矩曲线A是适用于动力运行区域的曲线和适用于再生区域的曲线成对的曲线，均能够实现相对于电动机旋转速度和目标转矩的d轴目标电流。
第一高效率转矩曲线表A是写入有相对于目标转矩T^＊的、用于以最低电力消耗产生目标转矩的d轴目标电流的存储区域，与动力运行用的动力运行表A1和再生用的再生表A2合在一起构成一对。基于电动机的旋转速度ω和被赋予的目标转矩T^＊，判定是动力运行还是再生，依据判定结果使用动力运行用和再生用中的哪一个表。
但是，随着电动机10m的旋转速度ω的上升，定子线圈11～13中产生的逆电动势上升，线圈11～13的端子电压上升。随之，从逆变器19向线圈11～13的目标电流的供给变得困难，不能够得到作为目标的转矩输出。在该情况下，在赋予的电动机目标转矩T^＊的定转矩曲线上，沿着曲线使d轴电流id和q轴电流iq下降Δid、Δiq的量，由此，电力使用效率下降，但能够输出目标转矩T^＊。这被称为弱磁控制。d轴弱磁电流Δid通过磁场调整容许度运算而生成，计算d轴电流指令，计算q轴电流指令。d轴弱磁电流Δid在弱磁电流运算41中计算出。其内容在后面说明。
微机MPU，在“输出运算”35中的d轴电流指令的计算中，从d轴电流值id减去d轴弱磁电流Δid，该d轴电流值id是与根据转矩指令限制决定的目标转矩T^＊对应，从第一高效率转矩曲线表A读出的，id^＊＝-id-Δid而计算出d轴目标电流id^＊。
在q轴电流指令的计算中，使用位于输出运算35的第二高效率转矩曲线表B。第二高效率转矩曲线表B是，将表示q轴的值的第二高效率转矩曲线B，进一步修正成表示减去与d轴弱磁电流Δid成对的q轴弱磁电流Δiq而得的q轴目标电流的曲线，存储修正后的第二高效率转矩区域B的数据的表。第二高效率转矩曲线表B是写入有下述内容的存储器区域：对应于目标转矩T^＊和d轴弱磁电流Δid的、用于在最低电力消耗下产生目标转矩的d轴目标电流，即修正后的第二高效率转矩曲线B的目标电流值，其也由组合有动力运行用的动力运行表B1和再生用的再生表B2的一对构成。基于电动机的旋转速度ω和目标转矩T^＊，判定是动力运行还是再生，根据判定结果决定使用动力运行用和再生用的中哪一个。
在q轴电流指令的计算中，将对应于目标转矩T^＊和d轴弱磁电流Δid的q轴目标电流iq^＊，从第二高效率转矩曲线表B读出，作为q轴电流指令。
电动机控制装置30m的微机MPU，通过输出运算35，计算出d轴目标电流id^＊与d轴电流id的电流偏差δid，和q轴目标电流iq^＊与q轴电流iq的电流偏差δiq，基于各电流偏差δid、δiq，进行比例控制和积分控制(反馈控制的PI运算)，计算出作为输出电压的d轴电压指令值vd^＊和q轴电压指令值vq^＊。
接着，通过作为旋转/固定坐标变换的二相/三相变换36，将旋转坐标上的目标电压vd^＊和vq^＊依据二相/三相变换，变换为固定坐标上的各相目标电压VU^＊、VV^＊、VW^＊。它们在电压控制模式为二相调制时，通过调制37发送至PWM脉冲产生50。在电压控制模式为三相调制时，由调制37的二相调制将三相调制模式的各相目标电压VU^＊、VV^＊、VW^＊变换为二相调制的电压，并发送至PWM脉冲产生50。在电压模式为对全相通以矩形波的1pulse模式时，由调制37的1pulse变换，将三相调制模式的各相目标电压VU^＊、VV^＊、VW^＊变换为各相矩形波通电的目标电压，并施加于PWM脉冲产生50。
PWM脉冲产生50，当被赋予三相目标电压VU^＊、VV^＊、VW^＊时，将其变换成用于输出它们各值的电压的PWM脉冲MU、MU、MW，输出至图1所示的驱动电路20m。驱动电路20m基于PWM脉冲MU、MV、MW并行产生6串驱动信号，以各串的驱动信号对电压型电动机10m的定子线圈11～13的各个进行导通/断开。由此，对电动机10m的定子线圈11～13的各个施加VU^＊、VV^＊、和VW^＊，流过相电流iU、iV、iW。当被赋予二相调制模式的各相目标电压时，PWM脉冲产生器中的二相产生PWM脉冲，剩余的一相为导通或断开(定电压输出)信号。当赋予1pulse调制模式的各相目标电压时，输出使各相矩形波通电的通电区间信号。
弱磁电流运算41，计算作为用于弱磁控制的参数的电压饱和指标m。即，基于d轴电压指令值vd^＊和q轴电压指令值vq^＊，计算出电压饱和计算值ΔV，作为表示电压饱和的程度的值，并计算出磁场调整容许度。
在磁场调整容许度的计算中，对ΔV进行累加，在累加值∑ΔV采用正值的情况下，在累加值∑ΔV上乘以比例常数，计算出用于进行弱磁控制的d轴弱磁电流Δid，设定为正值，在电压饱和计算值ΔV或累加值∑ΔV采用零以下的值的情况下，使上述调整值Δid和累加值∑ΔV为零。调整值Δid在d轴电流指令的计算和q轴电流指令的计算中使用。
“二相/三相变换”36，在二相/三相变换的过程中计算电动机目标电压Vm^＊。。根据该电动机目标电压Vm^＊和次级侧电容器23的电压Vuc(电压传感器24的电压检测值)，调制控制42计算调制比Mi＝Vm^＊/Vuc^＊。调制控制42，进一步基于电动机10m的目标转矩T^＊、旋转速度ω和调制比Mi，决定调制模式。根据决定的调制模式，向调制37指示该调制模式的各相目标电压的输出。
在图2所示的微机MPU中，除了CPU之外，还具有用于记录数据、记录各种程序的RAM、ROM和闪存，将存储在ROM或闪存中的程序、参照数据和查找表写入RAM，基于该程序，进行图2中以双点划线框包围表示的输入处理、运算和输出处理。
图3中表示基于该程序，微机MPU(的CPU)执行的电动机驱动控制MDC的概要。当动作电压被施加时，微机MPU进行自身、PWM脉冲产生50和驱动电路20m的初始化。将驱动电动机10m的逆变器19m设定为停止待机状态。然后，等待来自未图示的车辆行驶控制系统的主控制器的电动机驱动开始指示。当施加电动机驱动开始指示时，微机MPU通过“开始处理”(步骤1)，将电动机控制的初始值设定于内部寄存器，在“读入输入”(步骤2)中，读入输入信号或数据。即，通过数字变换读出主控制器赋予的第一目标转矩TM^＊、电流传感器14m～16m检测出的各相电流值iU、iV、iW、和解算器17的旋转角信号SGθ，此外，读入后述的转换器控制装置30v赋予的次级电压目标值Vuc^＊和电动机驱动系统关闭请求信号Ssd(高电平H是有效的)。
另外，在以下的内容，在括号内，省略步骤的用语，仅记载步骤编号。
接着，微机MPU，在关闭请求信号Ssd为意味着关闭请求的高电平H时，生成用于停止电动机10m的驱动的输出信号，以及，向未图示的车辆行驶控制系统的主控制器报告电动机驱动的驱动电路过热导致的保护停止的警报信号Ssdm(高电平H是有效的)(3、16)，输出至逆变器19m和主控制器(12)。
但是，在关闭请求信号Ssd为意味着不是关闭请求的低电平L时，基于由“读入输入”(2)读入的旋转角信号SGθ(旋转角数据SGθ)，计算旋转角度θ和旋转速度ω(4)。将该功能，在图2上表示为角度、速度运算32。接着，微机MPU从限制转矩表读出读入的电动机目标转矩TM^＊、次级电压上限值Vuc^＊max和与计算出的旋转速度ω对应的限制转矩TM^＊max，当读入的电动机目标转矩TM^＊超过TM^＊max时，将TM^＊max设定为目标转矩T^＊。在读入的电动机目标转矩TM^＊为TM^＊max以下时，将读入的电动机目标转矩TM^＊设定为目标转矩T^＊(5)。该功能，在图2上表示为转矩指示限制34。接着，微机MPU，在“次级目标电压计算”(6)中，判定电动机10是“动力运行”式运转还是“再生”式运转，根据判定结果选择组，根据与其中的目标转矩T^＊对应的次级目标电压表，读出分配给目前的旋转速度ω的次级目标电压Vuc^＊。“次级目标电压计算”(6)的内容，与上述图2所示的次级目标电压计算43的内容是同样的。
接着，微机MPU通过三相/二相变换，将读入的三相电流检测信号iU、iV、iW变换为2相的d轴电流值id和q轴电流值(7)。将该功能，在图2上表示为电流反馈31。接着，微机MPU计算用于进行d轴弱磁控制的d轴弱磁电流Δid(8)。将该功能，在图2上表示为弱磁电流运算41。
“输出运算”(9)的内容，与上述图2所示的输出运算35的内容相同。将在该“输出运算”(9)计算出的d-q轴的电压目标值Vd^＊、Vq^＊变换为三相调制模式的各相目标电压VU^＊、VV^＊、VW^＊(10)。也计算出此时的电动机目标电压Vm^＊。在接着的“调制控制”(11)中，计算调制比Mi，基于调制比Mi、目标转矩T^＊和旋转速度ω，决定调制模式。
作为为了决定调制模式而进行参照的参数，有目标转矩T^＊、旋转速度ω和调制比Mi。在微机MPU，有与调制模式(三相调制、二相调制、1pulse)和调制比相对应的调制阈值表(查找表)，在各调制阈值表中存储有调制模式边界的阈值(目标转矩值和旋转速度值)。微机MPU选择与目前的调制模式(三相调制、二相调制或1pulse)和调制比对应的调制阈值表，由此读出阈值，将目标转矩T^＊和旋转速度与阈值相对比，决定接着应该采用的调制模式。
在接着的“输出更新”(12)中，将由调制控制(11)决定的调制模式的各相目标电压输出至PWM脉冲产生50。接着，等待下一次的重复处理定时(13)，之后再次进行“读入输入”(2)。然后，进行上述的“输入读入”(2)以下的处理。在等待下一次的重复处理定时的过程中，当存在来自未图示的车辆行驶控制系统的主控制器的停止指示时，微机MPU在此停止用于电动机旋转施力的输出(14、15)。
以上，说明了控制对车轮进行旋转驱动的电动机10m的动作的电动机控制装置30m的控制功能。
另一方面，被车辆上的发动机旋转驱动的电动机10g也被称为发电机或发电动机，但在本实施例中，电动机10g，在使发动机起动时为对发动机进行起动驱动的电动机(动力运行)，在发动机起动后为被发动机旋转驱动而发电的发电机(再生)。控制该电动机10g的动力运行和再生的电动机控制装置30g的功能和动作与电动机控制装置30m的相同，此外，向电动机10g供电的逆变器19g的结构和动作与逆变器19m相同。
在使发动机起动时，从未图示的主控制器被赋予正值的目标转矩TM^＊g，电动机控制装置30g进行与电动机控制装置30m的上述控制动作相同的控制动作。当发动机起动，其输出转矩上升时，主控制器将目标转矩TM^＊g切换为发电(再生)用的负值。由此，电动机控制装置30g控制逆变器19g，使得电动机10g的输出转矩成为负值的目标转矩(发动机的目标负载)。该内容(输出控制运算)也与电动机控制装置30m的上述输出控制运算相同。
如上所述，作为转换器40的输出电压的次级电压Vuc(次级侧电容器23的电压)，也用于弱磁电流Δid、Δiq的计算41和二相/三相变换36。优选调整该次级电压Vuc，使得，该次级电压Vuc在以初级侧电源18、22的电力容量能够达到的次级电压最高值以下，且与目标转矩TM^＊m、TM^＊g和旋转速度相对应，当目标转矩大时该次级电压Vuc高、在旋转速度高时该次级电压Vuc高。转换器控制装置30v执行该次级电压Vuc的调整。
图1所示的转换器控制装置30v，在本实施例中，是以微机为主体的电子控制装置，包括微机、未图示的接口(信号处理电路)和PWM脉冲产生，而且，也包括在微机与电动机控制装置30m、30g之间的未图示的接口(通信电路)。转换器控制装置30v，以电动机控制装置30m赋予的次级目标电压Vuc^＊m和电动机控制装置30g赋予的次级目标电压Vuc^＊g中较高的一方作为次级目标电压Vuc^＊，基于该目标电压Vuc^＊和转换器电路1的目前的输出电压即次级电压Vuc，通过反馈控制运算，生成用于使次级电压Vuc为目标电压Vuc^＊的控制输出Pvc，使控制信号Pvc变换为对转换器电路1的升压开关元件3进行导通、断开驱动的升压用PWM脉冲Pvf、和对降压开关元件4进行导通、断开驱动的降压用PWM脉冲Pvr，并输出至驱动电路20v。驱动电路20v基于PWM脉冲Pvf、Pvr对升压开关元件3、降压开关元件4进行导通、断开。另外，以降压开关元件4在升压开关元件3的导通期间断开、升压开关元件3在降压开关元件4的导通期间断开的方式，在PWM脉冲Pvf、Pvr分别设定有断开期间(停滞时间)。利用这样的PWM脉冲Pvf和Pvr对升压开关元件3和降压开关元件4进行导通、断开驱动，由此，转换器电路1输出的次级电压Vuc被控制为目标电压Vuc^＊。
在图4中表示利用转换器控制装置30v的转换器电路1的输出电压的控制即次级电压控制的概要。当施加动作电压时，转换器控制装置30v的微机(以下简称为微机)，进行自身和其内部的PWM脉冲产生以及驱动电路20v的初始化，使转换器电路1的升压、降压开关元件3、4一同断开。然后等待来自电动机控制装置30m或30g的电动机驱动开始信号。当电动机驱动开始信号到来时，微机通过“开始处理”(21)，在内部寄存器中设定转换器电路控制的初始值。作为此时向电动机控制装置30m和30g的输出的次级目标电压数据Vuc^＊是初始值0，电动机驱动系统关闭请求信号Ssd是表示没有关闭请求的低电平L。此外，将在后述的“电抗器2的过热保护”PAT中进行参照的标记寄存器Fui的数据初始化为表示能够升压的L。另外，Fui的数据H意味着升压禁止。
接着，在“读入输入”(22)中，读入检测值和数据。即，对电压传感器21、24的电压检测信号Vdc、Vuc和检测电抗器2的温度的温度传感器7的温度检测信号RT进行A/D变换并读入，然后，读入电动机控制装置30m和30g赋予的次级目标电压Vuc^＊m和Vuc^＊g。在接着的“决定次级目标电压Vuc^＊”(23)中，将电动机控制装置30m和30g赋予的第一和第二次级目标电压Vuc^＊m和Vuc^＊g中的较高的一方设定为转换器电路1的次级目标电压Vuc^＊。
接着进行“电抗器2的过热保护”PAT，参照标记寄存器Fui的数据Fui和电抗器温度RT(24、25)，当能够升压(Fui为L)且电抗器温度RT低于第一规定值Th时，在“反馈控制运算”(26)中，基于在步骤23决定的次级目标电压Vuc^＊和次级电压Vuc，通过PI(比例/积分)反馈控制运算，生成用于使次级电压Vuc为次级目标电压Vuc^＊的控制输出Pvc，在接着的“变换为上下臂控制信号”(27)中，使控制信号Pvc变换为对转换器电路1的升压开关元件3(下臂)进行导通、断开驱动的升压用PWM脉冲Pvf、和对降压开关元件4(上臂)进行导通、断开驱动的降压用PWM脉冲Pvr的各占空比Pvf、Pvr，产生各占空比的PWM脉冲Pvf、Pvr，并输出至驱动电路20v。此时，将转换器电路1的次级目标电压Vuc^＊和关闭请求信号Ssd(L：没有关闭请求)输出至电动机控制装置30m、30g。驱动电路20v基于该PWM脉冲Pvf、Pvr对升压开关元件3、降压开关元件4进行导通、断开。由此，转换器电路1输出的次级电压Vuc成为目标电压Vuc^＊或大致次级目标电压Vuc^＊。
如果施加极为严酷的负载，例如长时间持续电动机的高转矩运转、或者交替地以短周期反复进行向高速值的快速加速和向低速值的快速减速等，则电抗器2的发热变大，电抗器2的温度迅速上升。当电抗器2的温度RT为第一规定值Th以上时，微机进行“升压比下降的退火处理”(32)，当通过该处理使次级电压Vuc依次下降到电池电压Vdc时，将标记寄存器Fui的数据Fui切换为表示升压禁止的H，将PWM脉冲信号Pvf和Pvr设定为将升压开关元件3(下臂)维持为断开、将降压开关元件4(上臂)维持为导通的信号L和H(33)，然后，将次级目标电压Vuc^＊的值变更为电池电压即初级侧电源电压Vdc(34)，将PWM脉冲信号Pvf和Pvr输出至驱动电路20v，将次级电压Vuc、次级目标电压Vuc^＊和关闭请求信号(L：没有请求)输出至电动机控制装置30m、30g(28)。由此，转换器电路1停止升压。
在图5(a)中表示“升压比下降的退火处理”(32)的内容。此处，首先将该时刻的次级电压Vuc作为退火目标电压Vuc^＊sm的初始值(41D)，使退火目标电压Vuc^＊sm以dT周期每dv地依次下降(43D、47D)，生成用于将退火目标电压Vuc^＊sm作为次级电压输出的升压用的PWM脉冲Pvf和降压用的PWM脉冲Pvr，向驱动电路20v更新输出(44D～46D)。持续进行上述内容，直至退火目标电压Vuc^＊sm成为电池电压Vdc(初级侧电源的电压)。当退火目标电压Vuc^＊sm为Vdc以下时，结束“升压比下降的退火处理”(从42D返回)。即，进入图4的步骤33。通过该退火处理，PWM脉冲Pvf、Pvr的变化缓和、升压比的下降即次级电压Vuc的下降缓和、电动机转矩的变化缓和。由此，不会产生转矩振荡(电动机输出转矩的急剧减少)。
通过上述的退火处理(32)和升压禁止(33)，转换器电路1的输出电压成为电池电压Vdc，因此，依据电动机控制装置30m、30g的逆变器控制的电动机10m、10g的动作区域，从图6所示的“升压时的动作区域”变成“电池电压下的动作区域”，此处通过电抗器2的直流电流(电池电流)变少，因此，电抗器2的电力损失变少。除此之外，因为没有升、降压开关元件3、4的导通、断开开关，所以实质上不存在流过电抗器2的脉动电流，由此实质上没有谐波电流，没有电抗器2的谐波电力损失。由此，能够大幅减少电抗器2的发热量，使电抗器2的温度下降，或者抑制温度上升。
再次参照图4。在执行升压禁止(33)之后，在每次进行“电抗器2的过热保护”PAT时，参照电抗器温度RT(24、35、38)。当电抗器温度RT为比第一规定值Th高的第三规定值Ta以上时，升压用PWM脉冲信号Pvf的L(开关元件3断开指示)和降压用PWM脉冲信号Pvr的H(开关元件4导通指示)继续，将关闭请求信号Ssd设定为表示关闭请求的H(35、36)。然后，将关闭请求信号Ssd(H：关闭请求)输出至电动机控制装置30m、30g(28)。接收到关闭请求信号Ssd(H)的电动机控制装置30m、30g，将逆变器19m、19g的控制切换为再生控制，进行使通过电动机10m和10g的逆变器19m、19g流动的电动机电流(再生)依次下降的退火，之后切断电动机电流。即，使逆变器19m、19g的全部开关元件断开。然后，生成向未图示的车辆行驶控制系统的主控制器报告(进行了)由电动机驱动电路过热引起的保护停止的警报信号Ssdm、Ssdg(高电平H是有效的)，并向主控制器输出。
在电抗器温度RT未达到第三规定值Ta、并超过第二规定值Tn的期间，继续上述升压禁止，将次级目标电压Vuc^＊的值变换为初级侧电源电压Vdc(37)，并输出至电动机控制装置30m、30g(28)。
在继续升压禁止的期间电抗温度RT下降而成为第二规定值Tn以下时(38)，执行“升压比上升的退火处理”(39)，当通过该处理，使次级电压Vuc依次上升至次级目标电压Vuc^＊(Vuc^＊m和Vuc^＊g中较高的一方)时，使标记寄存器Fui的数据Fui切换为表示没有升压禁止的L(40)，将PWM脉冲信号Pvf和Pvr作为输出该第二目标电压Vuc^＊的占空比的脉冲(26、27)，输出至驱动电路20v(28)，由此，转换器电路1恢复升压动作，通过依据PWM脉冲信号Pvf和Pvr的升、降压，输出作为电动机控制装置30m、30g赋予的Vuc^＊m和Vuc^＊g的较高的一方的次级目标电压Vuc^＊或大致次级目标电压Vuc^＊。
在图5(b)中表示“升压比上升的退火处理”(39)的内容。此处，首先将该时刻的次级电压Vuc(＝Vdc)作为初始值(41U)，使退火目标电压Vuc^＊sm以dT周期每dv地依次上升(43U、47U)，生成用于将退火目标电压Vuc^＊sm作为次级电压输出的升压用的PWM脉冲Pvf和降压用的PWM脉冲Pvr，向驱动电路20v更新输出(44U～46U)。持续进行上述内容，直至退火目标电压Vuc^＊sm成为次级目标电压Vuc^＊。当退火目标电压Vuc^＊sm为次级目标电压Vuc^＊以上时，结束“升压比上升的退火处理”(从42U返回)。即，进入图4的步骤38。通过该退火处理，PWM脉冲Pvf、Pvr的变化缓和、升压比的上升即次级电压Vuc的上升缓和、电动机转矩的变化缓和。由此，不会产生转矩振荡(电动机输出转矩的急剧增大)。
通过上述退火处理(39)和升压禁止的解除(40)，转换器电路1的输出电压实质上成为次级目标电压Vuc^＊(Vuc^＊m和Vuc^＊g中较高的一方)，因此，依据电动机控制装置30m、30g的逆变器控制的电动机10m、10g的动作区域，从图6所示的“电池电压下的动作区域”回到“升压时的动作区域”，此时供给充分的电动机电流，因此电动机转矩恢复到期望值。
图7中，表示在以短周期反复进行向高速值的快速加速(高负载动力运行)和向低速值的快速减速(高负载再生)时的，电抗器温度RT和转换器电路1的动作模式的变化。通过电抗器温度RT上升到Th以上时的升压禁止，电抗器温度RT下降，通过下降至Tn以上时的升压的开始，电抗器温度RT维持在Th程度以下，直至从迅速加速/迅速减速开始经过数十分钟。但是，在经过了数十分钟的时刻，电抗器温度RT急速上升至Ta，执行系统关闭，电抗器温度RT在比之后变得不能够使用的热破坏温度低的温度时开始下降，在关闭后的数十秒钟之后，下降至升压允许区域(Tn以下)。如图7所示，Tn＜Th＜Ta。
根据该实验，在从系统关闭经过数分钟之后，当未图示的车辆行驶控制系统的主控制器向电动机控制装置30m、30g施加电动机驱动开始指示时，开始上述电动机驱动控制MDC和转换器控制CDC。另外，在图7上，将“升压比下降的退火”和“升压比上升的退火”的各期间表示得很宽广，但在本实施例中，均为数百msec的较短期间。
实施例2
-第二实施例-
第二实施例的硬件与上述第一实施例相同，此外，电动机控制装置30m、30g的电动机驱动控制的内容也与第一实施例相同。第二实施例的转换器控制装置30v的转换器控制CDC的内容也与第一实施例(图4)的大致相同，但第二实施例的转换器控制CDC中的“升压比下降的退火处理”(32)和“升压比上升的退火处理”(39)的内容与第一实施例的不同。
在图8(a)、(b)中，表示第二实施例的“升压比下降的退火处理”(32)和“升压比上升的退火处理”(39)的内容。在图8(a)所示的第二实施例的“升压比下降的退火处理”(32)中，首先，根据退火处理开始时刻的次级电压Vuc和次级目标电压Vuc^＊，计算用于使次级电压Vuc为次级目标电压Vuc^＊的升压用PWM脉冲Pvf和降压用PWM脉冲Pvr的占空比Pvf、Pvr(51D、52D)，使升压用PWM脉冲Pvf的升压占空比Pvf为退火目标占空比Pvfs的初始值，使降压用PWM脉冲Pvr的降压占空比Pvr为退火目标占空比Pvfr的初始值(53D)。然后，使退火目标占空比Pvfs以dT周期每dPdf地依次下降，并且，同时使退火目标占空比Pvfr以dT周期每dPdr地依次上升(54D、57D)，生成退火目标占空比Pvfs的升压用PWM脉冲Pvf和退火目标占空比Pvrs的降压用PWM脉冲Pvr，向驱动器20v更新输出(56D)。持续进行上述内容，直至退火目标占空比Pvfs成为没有升压的值Pvfo(Vuc＝电池电压Vdc的值)。当退火目标占空比Pvfs为没有升压的值Pvfo以下时，使升压用PWM脉冲Pvf和降压用PWM脉冲Pvr的占空比为没有升压的值Pvfo和Pvro(58D、59D)，结束“升压比下降的退火处理”(从59D返回)。即，进行图4的步骤33。通过该退火处理，PWM脉冲Pvf、Pvr的变化缓和、升压比的下降即次级电压Vuc的下降缓和、电动机转矩的变化缓和。由此不会产生转矩振荡(电动机输出转矩的迅速减少)。
在图8(b)所示的第二实施例的“升压比上升的退火处理”(39)中，根据退火处理开始时刻的次级电压Vuc和次级目标电压Vuc^＊，计算用于使次级电压Vuc为次级目标电压Vuc^＊的升压用PWM脉冲Pvf和降压用PWM脉冲Pvr的占空比Pvf、Pvr(51U、52U)。使计算出的升压占空比Pvf和降压占空比为结束目标值Pvfe和Pvre。然后，使没有升压的占空比Pvfo和Pvro为退火目标占空比Pvfs和Pvrs的初始值(53U)，使退火目标占空比Pvfs以dT周期每dPdf地依次上升，并且，同时使退火目标占空比Pvfr以dT周期每dPdr地依次下降(54U、57U)，生成退火目标占空比Pvfs的升压用PWM脉冲Pvf和退火目标占空比Pvrs的降压用PWM脉冲Pvr，向驱动器20v更新输出(56U)。持续进行上述内容，直至退火目标占空比Pvfs成为结束目标值Pvfe(Vuc＝Vuc^＊的值)。当退火目标占空比Pvfs为次级目标电压Vuc^＊相当值Pvfe以上时，使升压用PWM脉冲Pvf和降压用PWM脉冲Pvr的占空比为次级目标电压Vuc^＊相当值Pvfe和Pvre(58U、59U)，结束“升压比上升的退火处理”(从59U返回)。即，进行图4的步骤40。通过该退火处理，PWM脉冲Pvf、Pvr的变化缓和、升压比的上升即次级电压Vuc的上升缓和、电动机转矩的变化缓和。由此不会产生转矩振荡(电动机输出转矩的迅速减少)。第二实施例的其它功能和动作与第一实施例相同。