(57)【要約】【課題】インバータの入力側に挿入されるコンデンサの耐電圧性能を向上させることなく、昇圧コンバータの故障処理が可能な電圧変換装置を提供する。【解決手段】制御装置３０は、電圧センサー１０からの直流電圧Ｖｂと、電圧センサー１３からの出力電圧Ｖｍと、ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２をスイッチング制御するときのデューティー比とに基づいて昇圧コンバータ１２が故障しているか否かを検出する。そして、制御装置３０は、昇圧コンバータ１２の故障を検出すると、交流モータＭ１の回生発電を禁止するようにインバータ１４および交流モータＭ１を制御する。【選択図】        図１
2004222362.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電機能を有する電気負荷と、
前記電気負荷の入力側に接続されるコンデンサと、
前記コンデンサの電圧を降圧する降圧コンバータと、
前記降圧コンバータの故障時、前記電気負荷における発電を禁止し、または前記電気負荷による発電量を低下させるように前記電気負荷を制御する制御手段とを備える電圧変換装置。
【請求項２】
前記降圧コンバータは、昇圧機能を有する、請求項１に記載の電圧変換装置。
【請求項３】
前記電気負荷は、発電機能を有するモータであり、
前記制御手段は、前記降圧コンバータの故障時、前記モータによる回生発電機能を抑制する、請求項１または請求項２に記載の電圧変換装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記モータによる回生発電を禁止する、請求項３に記載の電圧変換装置。
【請求項５】
前記モータと異なるもう１つの電気負荷をさらに備え、
前記制御手段は、前記もう１つの電気負荷における消費電力よりも小さい値に前記モータによる回生発電量を抑制する、請求項３に記載の電圧変換装置。
【請求項６】
発電機能を有する第１の電気負荷と、
前記第１の電気負荷の入力側に接続されるコンデンサと、
前記コンデンサの電圧を降圧する降圧コンバータと、
前記第１の電気負荷と異なる第２の電気負荷と、
前記降圧コンバータの故障時、前記第２の電気負荷における消費電力量が増大するように前記第２の電気負荷を制御する制御手段とを備える電圧変換装置。
【請求項７】
前記第２の電気負荷は、モータであり、
前記制御手段は、正のトルクを出力するように前記モータを制御する、請求項６に記載の電圧変換装置。
【請求項８】
電圧変換装置における故障処理をコンピュータに実行させるプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体であって、
前記電圧変換装置は、
発電機能を有する電気負荷と、
前記電気負荷の入力側に接続されるコンデンサと、
前記コンデンサの電圧を降圧する降圧コンバータとを備え、
前記プログラムは、
前記降圧コンバータの故障を検出する第１のステップと、
前記第１のステップにおいて前記降圧コンバータの故障が検出されると、前記電気負荷における発電を禁止し、または前記電気負荷による発電量を低下させるように前記電気負荷を制御する第２のステップとをコンピュータに実行させる、プログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体。
【請求項９】
前記電気負荷は発電機能を有するモータであり、
前記第２のステップは、前記モータの回生発電機能を抑制する、請求項８に記載のコンピュータに実行させるプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体。
【請求項１０】
前記第２のステップは、前記モータの回生発電を禁止する、請求項９に記載のコンピュータに実行させるプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体。
【請求項１１】
前記電圧変換装置は、前記電気負荷と異なるもう１つの電気負荷をさらに備え、
前記プログラムの前記第２のステップは、前記もう１つの電気負荷における消費電力よりも小さい値に前記モータによる回生発電量を抑制する、請求項９に記載のコンピュータに実行させるプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体。
【請求項１２】
電圧変換装置における故障処理をコンピュータに実行させるプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体であって、
前記電圧変換装置は、
発電機能を有する第１の電気負荷と、
前記電気負荷の入力側に接続されるコンデンサと、
前記第１の電気負荷と異なる第２の電気負荷と、
前記コンデンサの電圧を降圧する降圧コンバータとを備え、
前記プログラムは、
前記降圧コンバータの故障を検出する第１のステップと、
前記第１のステップにおいて前記降圧コンバータの故障が検出されると、前記第２の電気負荷における消費電力量を増大させる第２のステップとをコンピュータに実行させる、プログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体。
【請求項１３】
前記第２の電気負荷はモータであり、
前記プログラムの前記第２のステップは、前記第１のステップにおいて前記降圧コンバータの故障が検出されると、正のトルクを出力するように前記モータを制御する、請求項１２に記載のコンピュータに実行させるプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体。
【請求項１４】
電圧変換装置における故障処理方法であって、
前記電圧変換装置は、
発電機能を有する電気負荷と、
前記電気負荷の入力側に接続されるコンデンサと、
前記コンデンサの電圧を降圧する降圧コンバータとを備え、
前記故障処理方法は、
前記降圧コンバータの故障を検出する第１のステップと、
前記第１のステップにおいて前記降圧コンバータの故障が検出されると、前記電気負荷における発電を禁止し、または前記電気負荷による発電量を低下させるように前記電気負荷を制御する第２のステップとを含む、故障処理方法。
【請求項１５】
前記電気負荷は発電機能を有するモータであり、
前記第２のステップは、前記モータの回生発電機能を抑制する、請求項１４に記載の故障処理方法。
【請求項１６】
前記第２のステップは、前記モータの回生発電を禁止する、請求項１５に記載の故障処理方法。
【請求項１７】
前記電圧変換装置は、前記電気負荷と異なるもう１つの電気負荷をさらに備え、
前記故障処理方法の前記第２のステップは、前記もう１つの電気負荷における消費電力よりも小さい値に前記モータによる回生発電量を抑制する、請求項１５に記載の故障処理方法。
【請求項１８】
電圧変換装置における故障処理方法であって、
前記電圧変換装置は、
発電機能を有する第１の電気負荷と、
前記電気負荷の入力側に接続されるコンデンサと、
前記第１の電気負荷と異なる第２の電気負荷と、
前記コンデンサの電圧を降圧する降圧コンバータとを備え、
前記故障処理方法は、
前記降圧コンバータの故障を検出する第１のステップと、
前記第１のステップにおいて前記降圧コンバータの故障が検出されると、前記第２の電気負荷における消費電力量を増大させる第２のステップとを含む、故障処理方法。
【請求項１９】
前記第２の電気負荷はモータであり、
前記故障処理方法の前記第２のステップは、前記第１のステップにおいて前記降圧コンバータの故障が検出されると、正のトルクを出力するように前記モータを制御する、請求項１８に記載の故障処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、直流電源からの直流電圧を出力電圧に変換する電圧変換器の故障処理が可能な電圧変換装置、故障処理をコンピュータに実行させるプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体および故障処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近、環境に配慮した自動車としてハイブリッド自動車（Ｈｙｂｒｉｄ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）および電気自動車（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）が大きな注目を集めている。そして、ハイブリッド自動車は、一部、実用化されている。
【０００３】
このハイブリッド自動車は、従来のエンジンに加え、直流電源とインバータとインバータによって駆動されるモータとを動力源とする自動車である。つまり、エンジンを駆動することにより動力源を得るとともに、直流電源からの直流電圧をインバータによって交流に変換し、その変換した交流によりモータを回転することによって動力源を得るものである。また、電気自動車は、直流電源とインバータとインバータによって駆動されるモータとを動力源とする自動車である。
【０００４】
このようなハイブリッド自動車または電気自動車においては、直流電源からの直流電圧を昇圧コンバータによって昇圧し、その昇圧した直流電圧をモータを駆動するインバータに供給することも提案されている。
【０００５】
特開平２−３０８９３５号公報には、図１３に示す電気装置３００が開示されている。この電気装置３００は、ハイブリッド自動車に搭載される。図１３を参照して、電気装置３００は、直流電源３１０と、バイパスライン３１１と、リレー３１２と、昇圧チョッパ３２０と、コンデンサ３２６と、インバータ３３０と、電気装置本体３５０と、界磁コントローラ３６０とを備える。
【０００６】
バイパスライン３１１およびリレー３１２は、電源ラインと直流電源３１０の正極との間に直列に接続される。
【０００７】
昇圧チョッパ３２０は、リアクトル３２１と、ＭＯＳトランジスタ３２２，３２３と、ダイオード３２４，３２５とを含む。リアクトル３２１の一方端は直流電源３１０の電源ラインに接続され、他方端はＭＯＳトランジスタ３２２とＭＯＳトランジスタ３２３との中間点に接続される。ＭＯＳトランジスタ３２２，３２３は、電源ラインとアースラインとの間に直列に接続される。そして、ＭＯＳトランジスタ３２２のドレインは電源ラインに接続され、ＭＯＳトランジスタ３２３のソースはアースラインに接続される。また、各ＭＯＳトランジスタ３２２，３２３のソース−ドレイン間には、ソース側からドレイン側へ電流を流すダイオード３２４，３２５が配置されている。
【０００８】
インバータ３３０は、Ｕ相アーム３４３と、Ｖ相アーム３４４と、Ｗ相アーム３４５とから成る。Ｕ相アーム３４３、Ｖ相アーム３４４、およびＷ相アーム３４５は、電源ラインとアースラインとの間に並列に設けられる。
【０００９】
Ｕ相アーム３４３は、直列接続されたＭＯＳトランジスタ３３１，３３２から成り、Ｖ相アーム３４４は、直列接続されたＭＯＳトランジスタ３３３，３３４から成り、Ｗ相アーム３４５は、直列接続されたＭＯＳトランジスタ３３５，３３６から成る。また、各ＭＯＳトランジスタ３３１〜３３６のソース−ドレイン間には、ソース側からドレイン側へ電流を流すダイオード３３７〜３４２がそれぞれ接続されている。
【００１０】
電気装置本体３５０は、３相のコイルを含み、エンジンに対して発電機およびモータとして機能する。そして、インバータ３３０の各相アームの中間点は、電気装置本体３５０の各相コイルの各相端に接続されている。Ｕ相コイルの他端がＭＯＳトランジスタ３３１，３３２の中間点に、Ｖ相コイルの他端がＭＯＳトランジスタ３３３，３３４の中間点に、Ｗ相コイルの他端がＭＯＳトランジスタ３３５，３３６の中間点にそれぞれ接続されている。
【００１１】
界磁コントローラ３６０は、ダイオード３６１と、ＮＰＮトランジスタ３６２と、ベースアンプ３６３とを含む。ダイオード３６１は、電気装置本体３５０のフィールドコイルのプラス端子Ｆ＋と、ＮＰＮトランジスタ３６２のコレクタとの間に接続される。ＮＰＮトランジスタ３６２は、フィールドコイルのマイナス端子Ｆ−と、アースラインとの間に接続され、ベースアンプ３６３からの電圧をベースに受ける。ベースアンプ３６３は、制御装置（図示せず）からの制御信号に応じて所定の電圧をＮＰＮトランジスタ３６２のベースへ出力し、ＮＰＮトランジスタ３６２をオン／オフする。
【００１２】
直流電源３１０は、直流電圧を出力する。リレー３１２が制御装置（図示せず）からの制御信号によってオンされると、バイパスライン３１１は、コンデンサ３２６の両端の電圧を直流電源３１０に供給する。昇圧チョッパ３２０は、制御装置（図示せず）によってＭＯＳトランジスタ３２２，３２３がオン／オフされ、直流電源３１０から供給された直流電圧を昇圧して出力電圧をインバータ３３０に供給する。また、昇圧チョッパ３２０は、電気装置３００が搭載されたハイブリッド自動車の回生制動時、電気装置本体３５０によって発電され、インバータ３３０によって変換された直流電圧を降圧して直流電源３１０を充電する。
【００１３】
コンデンサ３２６は、昇圧チョッパ３２０から供給された直流電圧を平滑化し、その平滑化した直流電圧をインバータ３３０へ供給する。
【００１４】
インバータ３３０は、コンデンサ３２６から直流電圧が供給されると制御装置（図示せず）からの制御に基づいて直流電圧を交流電圧に変換して電気装置本体３５０を駆動モータとして駆動する。また、界磁コントローラ３６０は、ＮＰＮトランジスタ３６２がオンされた期間に応じてフィールドコイルに電流を流す。これにより、電気装置本体３５０は、トルク指令値によって指定されたトルクを発生するように駆動モータとして駆動される。また、インバータ３３０は、電気装置３００が搭載されたハイブリッド自動車の回生制動時、電気装置本体３５０が発電した交流電圧を制御装置からの制御に基づいて直流電圧に変換し、その変換した直流電圧をコンデンサ３２６を介して昇圧チョッパ３２０へ供給する。
【００１５】
電気装置３００においては、昇圧チョッパ３２０の出力電圧が基準値よりも低くなることを検出することによって、昇圧チョッパ３２０の故障を検出する。そして、昇圧チョッパ３２０の故障が検出されると、リレー３１２は、制御装置からの制御信号によってオンされ、バイパスライン３１１は、コンデンサ３２６の両端の電圧を直流電源３１０に直接供給する。
【００１６】
【特許文献１】
特開平２−３０８９３５号公報
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特開平２−３０８９３５号公報に開示された電気装置３００においては、昇圧チョッパ３２０が故障した場合、コンデンサ３２６の両端の電圧が降圧されずに直流電源３１０に供給されるため、電気装置本体３５０による発電量が多い場合には、コンデンサ３２６の両端に印加される電圧は高電圧になり、コンデンサ３２６の耐電圧性能を向上させる必要があり、高コスト化するという問題があった。
【００１８】
そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、インバータの入力側に挿入されるコンデンサの耐電圧性能を向上させることなく、昇圧コンバータの故障処理が可能な電圧変換装置を提供することである。
【００１９】
また、この発明の別の目的は、インバータの入力側に挿入されるコンデンサの耐電圧性能を向上させることなく、昇圧コンバータの故障処理が可能な故障処理方法を提供することである。
【００２０】
さらに、この発明の別の目的は、インバータの入力側に挿入されるコンデンサの耐電圧性能を向上させることなく、昇圧コンバータの故障処理をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体を提供することである。
【００２１】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
この発明によれば、電圧変換装置は、電気負荷と、コンデンサと、降圧コンバータと、制御手段とを備える。電気負荷は、発電機能を有する。コンデンサは、電気負荷の入力側に接続される。降圧コンバータは、コンデンサの電圧を降圧する。制御手段は、降圧コンバータの故障時、電気負荷における発電を禁止し、または電気負荷による発電量を低下させるように電気負荷を制御する。
【００２２】
好ましくは、降圧コンバータは、昇圧機能を有する。
好ましくは、電気負荷は、発電機能を有するモータである。そして、制御手段は、降圧コンバータの故障時、モータによる回生発電機能を抑制する。
【００２３】
好ましくは、制御手段は、モータによる回生発電を禁止する。
好ましくは、電圧変換装置は、もう１つの電気負荷をさらに備える。もう１つの電気負荷は、モータと異なる。そして、制御手段は、もう１つの電気負荷における消費電力よりも小さい値にモータによる回生発電量を抑制する。
【００２４】
また、この発明によれば、電圧変換装置は、第１および第２の電気負荷と、コンデンサと、降圧コンバータと、制御手段とを備える。第１の電気負荷は、発電機能を有する。コンデンサは、第１の電気負荷の入力側に接続される。降圧コンバータは、コンデンサの電圧を降圧する。第２の電気負荷は、第１の電気負荷と異なる。制御手段は、降圧コンバータの故障時、第２の電気負荷における消費電力量が増大するように第２の電気負荷を制御する。
【００２５】
好ましくは、第２の電気負荷は、モータである。そして、制御手段は、正のトルクを出力するようにモータを制御する。
【００２６】
さらに、この発明によれば、電圧変換装置における故障処理をコンピュータに実行させるプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体は、発電機能を有する電気負荷と、電気負荷の入力側に接続されるコンデンサと、コンデンサの電圧を降圧する降圧コンバータとを備える電圧変換装置における故障処理をコンピュータに実行させるプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体であって、降圧コンバータの故障を検出する第１のステップと、第１のステップにおいて降圧コンバータの故障が検出されると、電気負荷における発電を禁止し、または電気負荷による発電量を低下させるように電気負荷を制御する第２のステップとをコンピュータに実行させるプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体である。
【００２７】
好ましくは、電気負荷は発電機能を有するモータである。そして、プログラムの第２のステップは、モータの回生発電機能を抑制する。
【００２８】
好ましくは、プログラムの第２のステップは、モータの回生発電を禁止する。好ましくは、電圧変換装置は、電気負荷と異なるもう１つの電気負荷をさらに備える。そして、プログラムの第２のステップは、もう１つの電気負荷における消費電力よりも小さい値にモータによる回生発電量を抑制する。
【００２９】
さらに、この発明によれば、電圧変換装置における故障処理をコンピュータに実行させるプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体は、発電機能を有する第１の電気負荷と、電気負荷の入力側に接続されるコンデンサと、第１の電気負荷と異なる第２の電気負荷と、コンデンサの電圧を降圧する降圧コンバータとを備える電圧変換装置における故障処理をコンピュータに実行させるプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体であって、降圧コンバータの故障を検出する第１のステップと、第１のステップにおいて降圧コンバータの故障が検出されると、第２の電気負荷における消費電力量を増大させる第２のステップとをコンピュータに実行させるプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体である。
【００３０】
好ましくは、第２の電気負荷はモータである。プログラムの第２のステップは、第１のステップにおいて降圧コンバータの故障が検出されると、正のトルクを出力するようにモータを制御する。
【００３１】
さらに、この発明によれば、故障処理方法は、発電機能を有する電気負荷と、電気負荷の入力側に接続されるコンデンサと、コンデンサの電圧を降圧する降圧コンバータとを備える電圧変換装置における故障処理方法であって、降圧コンバータの故障を検出する第１のステップと、第１のステップにおいて降圧コンバータの故障が検出されると、電気負荷における発電を禁止し、または電気負荷による発電量を低下させるように電気負荷を制御する第２のステップとを含む。
【００３２】
好ましくは、電気負荷は発電機能を有するモータである。そして、第２のステップは、モータの回生発電機能を抑制する。
【００３３】
好ましくは、第２のステップは、モータの回生発電を禁止する。
好ましくは、電圧変換装置は、電気負荷と異なるもう１つの電気負荷をさらに備える。そして、故障処理方法の第２のステップは、もう１つの電気負荷における消費電力よりも小さい値にモータによる回生発電量を抑制する。
【００３４】
さらに、この発明によれば、故障処理方法は、発電機能を有する第１の電気負荷と、電気負荷の入力側に接続されるコンデンサと、第１の電気負荷と異なる第２の電気負荷と、コンデンサの電圧を降圧する降圧コンバータとを備える電圧変換装置における故障処理方法であって、降圧コンバータの故障を検出する第１のステップと、第１のステップにおいて降圧コンバータの故障が検出されると、第２の電気負荷における消費電力量を増大させる第２のステップとを含む。
【００３５】
好ましくは、第２の電気負荷はモータである。故障処理方法の第２のステップは、第１のステップにおいて降圧コンバータの故障が検出されると、正のトルクを出力するようにモータを制御する。
【００３６】
この発明においては、昇圧コンバータが故障すると、昇圧コンバータの出力側に接続された電気負荷における発電が禁止され、または電気負荷における発電量が抑制される。また、昇圧コンバータが故障すると、２つの電気負荷のうち、一方の電気負荷における発電量が他方の電気負荷における消費エネルギー以下になるように制御される。
【００３７】
したがって、この発明によれば、昇圧コンバータが故障しても、電気負荷（第１および第２の電気負荷を含む）の入力側に接続されたコンデンサに耐電圧以上の電圧が印加されるのを防止できる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００３９】
［実施の形態１］
図１を参照して、この発明の実施の形態１による電圧変換装置１００は、直流電源Ｂと、電圧センサー１０，１３と、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２と、コンデンサＣ１，Ｃ２と、昇圧コンバータ１２と、インバータ１４と、電流センサー２４と、制御装置３０と、交流モータＭ１とを備える。交流モータＭ１は、ハイブリッド自動車または電気自動車の駆動輪を駆動するためのトルクを発生するための駆動モータである。あるいは、このモータはエンジンにて駆動される発電機の機能を持つように、そして、エンジンに対して電動機として動作し、たとえば、エンジン始動を行ない得るようなものとしてハイブリッド自動車に組み込まれるようにしてもよい。
【００４０】
昇圧コンバータ１２は、リアクトルＬ１と、ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２とを含む。リアクトルＬ１の一方端は直流電源Ｂの電源ラインに接続され、他方端はＮＰＮトランジスタＱ１とＮＰＮトランジスタＱ２との中間点、すなわち、ＮＰＮトランジスタＱ１のエミッタとＮＰＮトランジスタＱ２のコレクタとの間に接続される。ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２は、電源ラインとアースラインとの間に直列に接続される。そして、ＮＰＮトランジスタＱ１のコレクタは電源ラインに接続され、ＮＰＮトランジスタＱ２のエミッタはアースラインに接続される。また、各ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードＤ１，Ｄ２が配置されている。
【００４１】
インバータ１４は、Ｕ相アーム１５と、Ｖ相アーム１６と、Ｗ相アーム１７とから成る。Ｕ相アーム１５、Ｖ相アーム１６、およびＷ相アーム１７は、電源ラインとアースラインとの間に並列に設けられる。
【００４２】
Ｕ相アーム１５は、直列接続されたＮＰＮトランジスタＱ３，Ｑ４から成り、Ｖ相アーム１６は、直列接続されたＮＰＮトランジスタＱ５，Ｑ６から成り、Ｗ相アーム１７は、直列接続されたＮＰＮトランジスタＱ７，Ｑ８から成る。また、各ＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードＤ３〜Ｄ８がそれぞれ接続されている。
【００４３】
各相アームの中間点は、交流モータＭ１の各相コイルの各相端に接続されている。すなわち、交流モータＭ１は、３相の永久磁石モータであり、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３つのコイルの一端が中点に共通接続されて構成され、Ｕ相コイルの他端がＮＰＮトランジスタＱ３，Ｑ４の中間点に、Ｖ相コイルの他端がＮＰＮトランジスタＱ５，Ｑ６の中間点に、Ｗ相コイルの他端がＮＰＮトランジスタＱ７，Ｑ８の中間点にそれぞれ接続されている。
【００４４】
直流電源Ｂは、ニッケル水素またはリチウムイオン等の二次電池から成る。電圧センサー１０は、直流電源Ｂから出力される直流電圧Ｖｂを検出し、その検出した直流電圧Ｖｂを制御装置３０へ出力する。システムリレーＳＲ１，ＳＲ２は、制御装置３０からの信号ＳＥによりオン／オフされる。より具体的には、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２は、制御装置３０からのＨ（論理ハイ）レベルの信号ＳＥによりオンされ、制御装置３０からのＬ（論理ロー）レベルの信号ＳＥによりオフされる。
【００４５】
コンデンサＣ１は、直流電源Ｂから供給された直流電圧Ｖｂを平滑化し、その平滑化した直流電圧を昇圧コンバータ１２へ供給する。
【００４６】
昇圧コンバータ１２は、コンデンサＣ１から供給された直流電圧を昇圧してインバータ１４へ供給する。より具体的には、昇圧コンバータ１２は、制御装置３０から信号ＰＷＭＵを受けると、信号ＰＷＭＵによってＮＰＮトランジスタＱ２がオンされた期間に応じて直流電圧を昇圧してインバータ１４に供給する。この場合、ＮＰＮトランジスタＱ１は、信号ＰＷＭＵによってオフされている。また、昇圧コンバータ１２は、制御装置３０から信号ＰＷＭＤを受けると、コンデンサＣ２を介してインバータ１４から供給された直流電圧を降圧して直流電源Ｂを充電する。
【００４７】
コンデンサＣ２は、昇圧コンバータ１２からの直流電圧を平滑化し、その平滑化した直流電圧をインバータ１４へ供給する。電圧センサー１３は、コンデンサＣ２の両端の電圧、すなわち、昇圧コンバータ１２の出力電圧Ｖｍ（インバータ１４への入力電圧に相当する。以下同じ。）を検出し、その検出した出力電圧Ｖｍを制御装置３０へ出力する。
【００４８】
インバータ１４は、コンデンサＣ２から直流電圧が供給されると制御装置３０からの信号ＰＷＭＩ１に基づいて直流電圧を交流電圧に変換して正のトルクを出力するように交流モータＭ１を駆動する。また、インバータ１４は、制御装置３０からの信号ＰＷＭＩ２に基づいて直流電圧を交流電圧に変換してトルクが零になるように交流モータＭ１を駆動する。これにより、交流モータＭ１は、トルク指令値ＴＲによって指定された零または正のトルクを発生するように駆動される。
【００４９】
さらに、インバータ１４は、電圧変換装置１００が搭載されたハイブリッド自動車または電気自動車の回生制動時、交流モータＭ１が発電した交流電圧を制御装置３０からの信号ＰＷＭＩ３に基づいて直流電圧に変換し、その変換した直流電圧をコンデンサＣ２を介して昇圧コンバータ１２へ供給する。なお、ここで言う回生制動とは、ハイブリッド自動車または電気自動車を運転するドライバーによるフットブレーキ操作があった場合の回生発電を伴う制動や、フットブレーキを操作しないものの、走行中にアクセルペダルをオフすることで回生発電をさせながら車両を減速（または加速の中止）させることを含む。
【００５０】
電流センサー２４は、交流モータＭ１に流れるモータ電流ＭＣＲＴを検出し、その検出したモータ電流ＭＣＲＴを制御装置３０へ出力する。
【００５１】
制御装置３０は、外部に設けられたＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）から入力されたトルク指令値ＴＲおよびモータ回転数ＭＲＮ、電圧センサー１０からの直流電圧Ｖｂ、電圧センサー１３からの出力電圧Ｖｍおよび電流センサー２４からのモータ電流ＭＣＲＴに基づいて、後述する方法により昇圧コンバータ１２を駆動するための信号ＰＷＭＵとインバータ１４を駆動するための信号ＰＷＭＩ１，２とを生成し、その生成した信号ＰＷＭＵおよび信号ＰＷＭＩ１，２をそれぞれ昇圧コンバータ１２およびインバータ１４へ出力する。
【００５２】
信号ＰＷＭＵは、昇圧コンバータ１２がコンデンサＣ１からの直流電圧を出力電圧Ｖｍに変換する場合に昇圧コンバータ１２を駆動するための信号である。そして、制御装置３０は、昇圧コンバータ１２が直流電圧を出力電圧Ｖｍに変換する場合に、出力電圧Ｖｍをフィードバック制御し、出力電圧Ｖｍが指令された電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍになるように昇圧コンバータ１２を駆動するための信号ＰＷＭＵを生成する。信号ＰＷＭＵの生成方法については後述する。
【００５３】
また、制御装置３０は、ハイブリッド自動車または電気自動車が回生制動モードに入ったことを示す信号ＲＧＥを外部ＥＣＵから受けると、交流モータＭ１で発電された交流電圧を直流電圧に変換するための信号ＰＷＭＩ３を生成してインバータ１４へ出力する。この場合、インバータ１４のＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８は信号ＰＷＭＩ３によってスイッチング制御される。これにより、インバータ１４は、交流モータＭ１で発電された交流電圧を直流電圧に変換して昇圧コンバータ１２へ供給する。
【００５４】
さらに、制御装置３０は、ハイブリッド自動車または電気自動車が回生制動モードに入ったことを示す信号ＲＧＥを外部ＥＣＵから受けると、インバータ１４から供給された直流電圧を降圧するための信号ＰＷＭＤを生成し、その生成した信号ＰＷＭＤを昇圧コンバータ１２へ出力する。これにより、交流モータＭ１が発電した交流電圧は、直流電圧に変換され、降圧されて直流電源Ｂに供給される。
【００５５】
さらに、制御装置３０は、ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２をスイッチング制御するときのデューティー比、電圧センサー１０からの直流電圧Ｖｂおよび電圧センサー１３からの電圧Ｖｍに基づいて昇圧コンバータ１２が故障したか否かを判定する。そして、制御装置３０は、昇圧コンバータ１２が故障していると判定したとき、外部ＥＣＵから信号ＲＧＥを受けると交流モータＭ１における回生発電を禁止するようにインバータ１４を制御する。より具体的には、制御装置３０は、昇圧コンバータ１２が故障しているとき、回生制動モードにおいて正のトルクを出力するように交流モータＭ１を駆動するための信号ＰＷＭＩ１またはトルクが零になるように交流モータＭ１を駆動するための信号ＰＷＭＩ２を生成してインバータ１４へ出力する。
【００５６】
さらに、制御装置３０は、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２をオン／オフするための信号ＳＥを生成してシステムリレーＳＲ１，ＳＲ２へ出力する。
【００５７】
図２は、制御装置３０の機能ブロック図である。図２を参照して、制御装置３０は、モータトルク制御手段３０１と、電圧変換制御手段３０２とを含む。モータトルク制御手段３０１は、トルク指令値ＴＲ、直流電源Ｂの出力電圧Ｖｂ、モータ電流ＭＣＲＴ、モータ回転数ＭＲＮおよび昇圧コンバータ１２の出力電圧Ｖｍに基づいて、正のトルクを出力するように交流モータＭ１を駆動する時、後述する方法により昇圧コンバータ１２のＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２をオン／オフするための信号ＰＷＭＵと、インバータ１４のＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８をオン／オフするための信号ＰＷＭＩ１とを生成し、その生成した信号ＰＷＭＵおよび信号ＰＷＭＩ１をそれぞれ昇圧コンバータ１２およびインバータ１４へ出力する。
【００５８】
また、モータトルク制御手段３０１は、ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２をスイッチング制御するときのデューティー比および電圧Ｖｂ，Ｖｍに基づいて昇圧コンバータ１２が故障したか否かを判定する。そして、モータトルク制御手段３０１は、昇圧コンバータ１２が故障していると判定したとき、外部ＥＣＵからの信号ＲＧＥに応じて信号ＥＭＧを生成して電圧変換制御手段３０２へ出力するとともに、正のトルクを出力するように交流モータＭ１を駆動するための信号ＰＷＭＩ１またはトルクが零になるように交流モータを駆動するための信号ＰＷＭＩ２を生成してインバータ１４へ出力する。
【００５９】
電圧変換制御手段３０２は、回生制動時、ハイブリッド自動車または電気自動車が回生制動モードに入ったことを示す信号ＲＧＥを外部ＥＣＵから受けると、交流モータＭ１が発電した交流電圧を直流電圧に変換するための信号ＰＷＭＩ３を生成してインバータ１４へ出力する。
【００６０】
また、電圧変換制御手段３０２は、回生制動時、信号ＲＧＥを外部ＥＣＵから受けると、インバータ１４から供給された直流電圧を降圧するための信号ＰＷＭＤを生成して昇圧コンバータ１２へ出力する。このように、昇圧コンバータ１２は、直流電圧を降圧するための信号ＰＷＭＤにより電圧を降下させることもできるので、双方向コンバータの機能を有するものである。
【００６１】
さらに、電圧変換制御手段３０２は、モータトルク制御手段３０１から信号ＥＭＧを受けると、信号ＰＷＭＩ３および信号ＰＷＭＤの生成を停止する。
【００６２】
図３は、モータトルク制御手段３０１の機能ブロック図である。図３を参照して、モータトルク制御手段３０１は、モータ制御用相電圧演算部４０と、インバータ用ＰＷＭ信号変換部４２と、インバータ入力電圧指令演算部５０と、コンバータ用デューティー比演算部５２と、コンバータ用ＰＷＭ信号変換部５４と、判定部５６とを含む。
【００６３】
モータ制御用相電圧演算部４０は、昇圧コンバータ１２の出力電圧Ｖｍ、すなわち、インバータ１４への入力電圧を電圧センサー１３から受け、交流モータＭ１の各相に流れるモータ電流ＭＣＲＴを電流センサー２４から受け、トルク指令値ＴＲを外部ＥＣＵから受け、信号ＤＴＥ１，２を判定部５６から受ける。そして、モータ制御用相電圧演算部４０は、判定部５６から信号ＤＴＥ１を受けたとき、トルク指令値ＴＲ、出力電圧Ｖｍおよびモータ電流ＭＣＲＴに基づいて、交流モータＭ１の各相のコイルに印加する電圧を計算し、その計算した結果をインバータ用ＰＷＭ信号変換部４２へ供給する。
【００６４】
また、モータ制御用相電圧演算部４０は、判定部５６から信号ＤＴＥ２を受けると、交流モータＭ１が零または正のトルクを出力するように、交流モータＭ１の各相のコイルに印加する電圧を計算し、その計算した結果をインバータ用ＰＷＭ信号変換部４２へ供給する。
【００６５】
インバータ用ＰＷＭ信号変換部４２は、モータ制御用相電圧演算部４０から受けた計算結果に基づいて、実際にインバータ１４の各ＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８をオン／オフする信号ＰＷＭＩ１，２を生成し、その生成した信号ＰＷＭＩ１，２をインバータ１４の各ＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８へ出力する。
【００６６】
これにより、各ＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８は、スイッチング制御され、交流モータＭ１が零または正のトルクを出すように交流モータＭ１の各相に流す電流を制御する。このようにして、モータ駆動電流が制御され、トルク指令値ＴＲに応じたモータトルクが出力される。
【００６７】
一方、インバータ入力電圧指令演算部５０は、トルク指令値ＴＲおよびモータ回転数ＭＲＮに基づいてインバータ入力電圧の最適値（目標値）、すなわち、電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍを演算し、その演算した電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍをコンバータ用デューティー比演算部５２へ出力する。
【００６８】
コンバータ用デューティー比演算部５２は、電圧センサー１０から出力された直流電圧Ｖｂ（「バッテリ電圧Ｖｂ」とも言う。）に基づいて、電圧センサー１３からの電圧Ｖｍを、インバータ入力電圧指令演算部５０から出力される最適値に設定するためのデューティー比を演算する。そして、コンバータ用デューティー比演算部５２は、演算したデューティー比をコンバータ用ＰＷＭ信号変換部５４および判定部５６へ出力する。
【００６９】
コンバータ用ＰＷＭ信号変換部５４は、コンバータ用デューティー比演算部５２からのデューティー比に基づいて昇圧コンバータ１２のＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２をオン／オフするための信号ＰＷＭＵを生成し、その生成した信号ＰＷＭＵを昇圧コンバータ１２へ出力する。
【００７０】
なお、昇圧コンバータ１２の下側のＮＰＮトランジスタＱ２のオンデューティーを大きくすることによりリアクトルＬ１における電力蓄積が大きくなるため、より高電圧の出力を得ることができる。一方、上側のＮＰＮトランジスタＱ１のオンデューティーを大きくすることにより電源ラインの電圧が下がる。そこで、ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２のデューティー比を制御することで、電源ラインの電圧を直流電源Ｂの出力電圧以上の任意の電圧に制御可能である。
【００７１】
判定部５６は、電圧センサー１０からのバッテリ電圧Ｖｂと、電圧センサー１３からの電圧Ｖｍと、コンバータ用デューティー比演算部５２からのデューティー比ＤＲと、外部ＥＣＵからの信号ＲＧＥとを受ける。そして、判定部５６は、バッテリ電圧Ｖｂにデューティー比ＤＲを乗算し、その乗算した乗算値ＡＰが電圧センサー１３からの電圧Ｖｍに一致するか否かを判定する。乗算値ＡＰが電圧Ｖｍに一致するとき、判定部５６は、昇圧コンバータ１２は正常であると判定し、信号ＤＴＥ１を生成してモータ制御用相電圧演算部４０へ出力する。また、乗算値ＡＰが電圧Ｖｍに不一致であるとき、判定部５６は、昇圧コンバータ１２は故障していると判定し、外部ＥＣＵから信号ＲＧＥを受けると信号ＥＭＧおよび信号ＤＴＥ２を生成してそれぞれ電圧変換制御手段３０２およびモータ制御用相電圧演算部４０へ出力する。
【００７２】
図４は、実施の形態１における昇圧コンバータ１２の故障処理の動作を説明するためのフローチャートである。図４を参照して、一連の動作が開始されると、判定部５６は、電圧センサー１０からのバッテリ電圧Ｖｂ、電圧センサー１３からの電圧Ｖｍおよびコンバータ用デューティー比演算部５２からのデューティー比ＤＲに基づいて、上述した方法により昇圧コンバータ１２の故障を検出する（ステップＳ１０）。そして、判定部５６は、昇圧コンバータ１２が故障したことを検出し、かつ、外部ＥＣＵから信号ＲＧＥを受けると、信号ＥＭＧおよび信号ＤＴＥ２を生成してそれぞれ電圧変換制御手段３０２およびモータトルク制御手段３０１へ出力する。
【００７３】
そうすると、電圧変換制御手段３０２は、信号ＰＷＭＩ３および信号ＰＷＭＤの生成を停止する。また、モータ制御用相電圧演算部４０は、判定部５６からの信号ＤＴＥ２に応じて、正のトルクを出力するように交流モータＭ１を駆動するための信号ＰＷＭＩ１またはトルクが零になるように交流モータＭ１を駆動するための信号ＰＷＭＩ２を生成するときの各相コイルに印加する電圧を演算し、その演算結果をインバータ用ＰＷＭ信号変換部４２へ出力する。
【００７４】
インバータ用ＰＷＭ信号変換部４２は、モータ制御用相電圧演算部４０からの演算結果に基づいて信号ＰＷＭＩ１または信号ＰＷＭＩ２を生成してインバータ１４へ出力する。インバータ１４は、インバータ用ＰＷＭ信号変換部４２からの信号ＰＷＭＩ１または信号ＰＷＭＩ２に応じて、零または正のトルクを出力するように交流モータＭ１を駆動し、回生発電が禁止される（ステップＳ２０）。そして、一連の動作が終了する。
【００７５】
これにより、昇圧コンバータ１２が故障したとき、外部ＥＣＵから回生発電を指示する信号ＲＧＥが制御装置３０へ入力されても、交流モータＭ１における回生発電が禁止され、コンデンサＣ２に耐圧以上の直流電圧が印加されるのを防止できる。
【００７６】
なお、昇圧コンバータ１２が故障したとき、交流モータＭ１における回生発電を禁止するためにインバータ１４を停止することも想定されるが、外部ＥＣＵから正のトルクを出力するためのトルク指令値ＴＲが入力されたとき、指令されたトルクを直ちに出力できるようにするために交流モータＭ１の駆動を継続しながら回生発電を禁止することにしたものである。
【００７７】
再び、図１を参照して、電圧変換装置１００における動作について説明する。制御装置３０は、外部ＥＣＵからトルク指令値ＴＲが入力されると、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２をオンするためのＨレベルの信号ＳＥを生成してシステムリレーＳＲ１，ＳＲ２へ出力するとともに、交流モータＭ１がトルク指令値ＴＲを発生するように昇圧コンバータ１２およびインバータ１４を制御するための信号ＰＷＭＵおよび信号ＰＷＭＩ１を生成してそれぞれ昇圧コンバータ１２およびインバータ１４へ出力する。
【００７８】
そして、直流電源Ｂは直流電圧Ｖｂを出力し、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２は直流電圧ＶｂをコンデンサＣ１へ供給する。コンデンサＣ１は、供給された直流電圧Ｖｂを平滑化し、その平滑化した直流電圧を昇圧コンバータ１２へ供給する。
【００７９】
そうすると、昇圧コンバータ１２のＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２は、制御装置３０からの信号ＰＷＭＵに応じてオン／オフされ、直流電圧Ｖｂを出力電圧Ｖｍに変換してインバータ１４に供給する。電圧センサー１３は、コンデンサＣ２の両端の電圧である出力電圧Ｖｍを検出し、その検出した出力電圧Ｖｍを制御装置３０へ出力する。コンデンサＣ２は、昇圧コンバータ１２の出力電圧Ｖｍを平滑化してインバータ１４へ供給する。
【００８０】
インバータ１４のＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８は、制御装置３０からの信号ＰＷＭＩ１に従ってオン／オフされ、インバータ１４は、直流電圧を交流電圧に変換し、トルク指令値ＴＲによって指定されたトルクを交流モータＭ１が発生するように交流モータＭ１のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各相に所定の交流電流を流す。これにより、交流モータＭ１は、トルク指令値ＴＲによって指定されたトルクを発生する。
【００８１】
電圧変換装置１００が搭載されたハイブリッド自動車または電気自動車が回生制動モードになった場合、制御装置３０は、回生制動モードになったことを示す信号ＲＧＥを外部ＥＣＵから受け、信号ＰＷＭＩ３および信号ＰＷＭＤを生成してそれぞれインバータ１４および昇圧コンバータ１２へ出力する。
【００８２】
交流モータＭ１は、交流電圧を発電し、その発電した交流電圧をインバータ１４へ供給する。そして、インバータ１４は、制御装置３０からの信号ＰＷＭＩ３に従って、交流電圧を直流電圧に変換し、その変換した直流電圧をコンデンサＣ２を介して昇圧コンバータ１２へ供給する。
【００８３】
昇圧コンバータ１２は、制御装置３０からの信号ＰＷＭＤに従って直流電圧を降圧して直流電源Ｂに供給し、直流電源Ｂを充電する。
【００８４】
そして、制御装置３０は、上述した方法によって、直流電圧Ｖｂ、電圧ＶｍおよびＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２をスイッチング制御するときのデューティー比ＤＲに基づいて昇圧コンバータ１２が故障しているか否かを判定し、昇圧コンバータ１２が故障しているとき回生制動モードにおいて交流モータＭ１の回生発電を禁止するようにインバータ１４を制御する。
【００８５】
このように、電圧変換装置１００においては、昇圧コンバータ１２が故障した場合、回生制動モードにおける交流モータＭ１の回生発電が禁止される。これにより、コンデンサＣ２に耐圧以上の電圧が印加されるのを防止できる。
【００８６】
この発明による故障処理方法は、図４に示すフローチャートに従って昇圧コンバータ１２の故障を検出し、回生発電を禁止する故障処理方法である。
【００８７】
また、モータトルク制御手段３０１における故障処理の制御は、実際にはＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）によって行なわれ、ＣＰＵは、図４に示すフローチャートの各ステップを備えるプログラムをＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）から読出し、その読出したプログラムを実行して図４に示すフローチャートに従って昇圧コンバータ１２の故障処理を制御する。したがって、ＲＯＭは、図４に示すフローチャートの各ステップを備えるプログラムを記録したコンピュータ（ＣＰＵ）読取り可能な記録媒体に相当する。
【００８８】
なお、交流モータＭ１は、「電気負荷」を構成する。
また、「回生（発電）を禁止すること」は、零または正のトルクを出力するように交流モータＭ１を駆動することを意味する。
【００８９】
実施の形態１によれば、電圧変換装置は、昇圧コンバータが故障したとき交流モータの回生発電を禁止するように、インバータを制御する制御装置を備えるので、インバータの入力側に設けられたコンデンサに耐圧以上の電圧が印加されるのを防止できる。
【００９０】
［実施の形態２］
図５を参照して、実施の形態２による電圧変換装置１００Ａは、電圧変換装置１００の制御装置３０を制御装置３０Ａに代え、整流器１８、発電機Ｇ１および電流センサー２５を追加したものであり、その他は電圧変換装置１００と同じである。
【００９１】
インバータ１４および整流器１８は、コンデンサＣ２の両端のノードＮ１，Ｎ２間に並列に接続される。また、発電機Ｇ１は、エンジン５５に接続される。
【００９２】
整流器１８は、Ｕ相アーム１９、Ｖ相アーム２０およびＷ相アーム２１から成る。Ｕ相アーム１９、Ｖ相アーム２０およびＷ相アーム２１は、電源ラインとアースラインとの間に並列に接続される。Ｕ相アーム１９は、直列接続されたダイオードＤ９，Ｄ１０から成り、Ｖ相アーム２０は、直列接続されたダイオードＤ１１，Ｄ１２から成り、Ｗ相アーム２１は、直列接続されたダイオードＤ１３，Ｄ１４から成る。ダイオードＤ９とダイオードＤ１０との中間点は発電機Ｇ１のＵ相コイルの端に接続され、ダイオードＤ１１とダイオードＤ１２との中間点は発電機Ｇ１のＶ相コイルの端に接続され、ダイオードＤ１３とダイオードＤ１４との中間点は発電機Ｇ１のＷ相コイルの端に接続される。
【００９３】
整流器１８は、発電機Ｇ１が発電した交流電圧を整流し、その整流した直流電圧をコンデンサＣ２を介して昇圧コンバータ１２へ供給する。発電機Ｇ１は、ロータがエンジン５５の回転動力により回転することにより交流電圧を発電し、その発電した交流電圧を整流器１８へ供給する。
【００９４】
電流センサー２５は、発電機Ｇ１の各相に流れる発電機電流ＧＣＲＴを検出し、その検出した発電機電流ＧＣＲＴを制御装置３０Ａへ出力する。
【００９５】
制御装置３０Ａは、インバータ１４を駆動するための信号である信号ＰＷＭＩ１〜３のうち、信号ＰＷＭＩ１および信号ＰＷＭＩ３を生成してインバータ１４へ出力する。信号ＰＷＭＩ１，３の生成方法は、実施の形態１において説明したとおりである。
【００９６】
また、制御装置３０Ａは、上述した方法により昇圧コンバータ１２が故障していると判定したとき、外部ＥＣＵからのアクセル開度ＡＣＣおよびモータ回転数ＭＲＮに基づいて交流モータＭ１における消費エネルギーＰｍを演算し、電圧センサー１３からの電圧Ｖｍおよび電流センサー２５からの発電機電流ＧＣＲＴに基づいて発電機Ｇ１における発電量Ｐｇを演算する。そして、制御装置３０Ａは、発電機Ｇ１における発電量Ｐｇが交流モータＭ１における消費エネルギーＰｍ以下になるようにエンジン５５の回転数を設定するための信号ＲＤＮを生成してエンジンＥＣＵ６５へ出力する。
【００９７】
制御装置３０Ａは、その他、制御装置３０と同じ機能を有する。
エンジン５５は、エンジンＥＣＵ６５により制御され、駆動輪を駆動するための所定のトルクを出力するとともに、回転動力を発電機Ｇ１に伝達する。エンジンＥＣＵ６５は、エンジン５５を制御する。そして、エンジンＥＣＵ６５は、制御装置３０Ａから信号ＲＤＮを受けるとエンジン５５の回転数を保持または低下させる。
【００９８】
図６を参照して、制御装置３０Ａは、制御装置３０のモータトルク制御手段３０１をモータトルク制御手段３０１Ａに代えたものであり、その他は、制御装置３０と同じである。
【００９９】
モータトルク制御手段３０１Ａは、モータトルク制御手段３０１と同じ方法により信号ＰＷＭＵおよび信号ＰＷＭＩ１を生成してそれぞれ昇圧コンバータ１２およびインバータ１４へ出力する。
【０１００】
また、モータトルク制御手段３０１Ａは、モータトルク制御手段３０１と同じ方法により昇圧コンバータ１２が故障したか否かを判定する。そして、モータトルク制御手段３０１Ａは、昇圧コンバータ１２が故障していると判定したとき、アクセル開度ＡＣＣおよびモータ回転数ＭＲＮに基づいて交流モータＭ１の消費エネルギーＰｍを演算し、発電機電流ＧＣＲＴおよび電圧Ｖｍに基づいて発電機Ｇ１における発電量Ｐｇを演算する。さらに、モータトルク制御手段３０１Ａは、発電量Ｐｇが消費エネルギーＰｍ以下になるようにエンジン５５の回転数を設定するための信号ＲＤＮを生成してエンジンＥＣＵ６５へ出力する。
【０１０１】
図７を参照して、モータトルク制御手段３０１Ａは、モータトルク制御手段３０１の判定部５６を判定部５６Ａに代え、演算部５８および制御部６０を追加したものであり、その他はモータトルク制御手段３０１と同じである。
【０１０２】
判定部５６Ａは、判定部５６と同じ方法により昇圧コンバータ１２が故障したか否かを判定し、昇圧コンバータ１２が正常であると判定したとき信号ＤＴＥ１を生成して制御部６０へ出力する。また、判定部５６Ａは、昇圧コンバータ１２が故障していると判定したとき信号ＤＴＥ２を生成して制御部６０へ出力する。
【０１０３】
演算部５８は、外部ＥＣＵからのアクセル開度ＡＣＣおよびモータ回転数ＭＲＮに基づいて交流モータＭ１の消費エネルギーＰｍを演算する。また、演算部５８は、電圧センサー１３からの電圧Ｖｍと、電流センサー２５からの発電機電流ＧＣＲＴとに基づいて発電機Ｇ１における発電量Ｐｇを演算する。そして、演算部５８は、演算した消費エネルギーＰｍおよび発電量Ｐｇを制御部６０へ出力する。
【０１０４】
制御部６０は、判定部５６Ａから信号ＤＴＥ１を受けたとき、制御信号を生成しない。制御部６０は、判定部５６Ａから信号ＤＴＥ２を受けると、発電量Ｐｇが消費エネルギーＰｍ以下になるようにエンジン５５の回転数を設定するための信号ＲＤＮを生成してエンジンＥＣＵ６５へ出力する。
【０１０５】
図８は、実施の形態２における昇圧コンバータ１２の故障処理の動作を説明するためのフローチャートである。図８を参照して、一連の動作が開始されると、制御装置３０Ａの判定部５６Ａは、電圧センサー１０からのバッテリ電圧Ｖｂ、電圧センサー１３からの電圧Ｖｍおよびコンバータ用デューティー比演算部５２からのデューティー比ＤＲに基づいて昇圧コンバータ１２の故障を検出し、信号ＤＴＥ２を生成して制御部６０へ出力する（ステップＳ１０）。そして、演算部５８は、外部ＥＣＵからアクセル開度ＡＣＣを受け（ステップＳ１１）、外部ＥＣＵから車速、すなわち、モータ回転数ＭＲＮを受ける（ステップＳ１２）。
【０１０６】
そうすると、演算部５８は、交流モータＭ１が出力しているトルクＴがアクセル開度ＡＣＣに比例することを利用して、アクセル開度ＡＣＣに基づいてトルクＴを演算する。そして、演算部５８は、演算したトルクＴと、外部ＥＣＵからのモータ回転数ＭＲＮとに基づいて交流モータＭ１における消費エネルギーＰｍを演算する（ステップＳ１３）。
【０１０７】
また、演算部５８は、電圧センサー１３からの電圧Ｖｍと、電流センサー２５からの発電機電流ＧＣＲＴとに基づいて発電機Ｇ１における発電量Ｐｇを演算する（ステップＳ１４）。そして、演算部５８は、演算した消費エネルギーＰｍおよび発電量Ｐｇを制御部６０へ出力する。
【０１０８】
そうすると、制御部６０は、判定部５６Ａからの信号ＤＴＥ２に応じて、発電量Ｐｇが消費エネルギーＰｍ以下になるようにエンジン５５の回転数を設定するための信号ＲＤＮを生成してエンジンＥＣＵ６５へ出力する。すなわち、制御部６０は、交流モータＭ１における消費エネルギーＰｍを超えないように発電機Ｇ１における発電量Ｐｇに上限を設定して発電機Ｇ１を制御する。
【０１０９】
より詳細には、制御部６０は、判定部５６Ａから信号ＤＴＥ２を受けると、演算部５８からの発電量Ｐｇを消費エネルギーＰｍと比較する。そして、制御部６０は、発電量Ｐｇが消費エネルギーＰｍ以下であるとき、エンジン５５の現在の回転数を保持するための信号ＲＤＮ１を生成してエンジンＥＣＵ６５へ出力し、発電量Ｐｇが消費エネルギーＰｍよりも大きいとき、エンジン５５の現在の回転数を低下させるための信号ＲＤＮ２を生成してエンジンＥＣＵ６５へ出力する。したがって、信号ＲＤＮは、信号ＲＤＮ１，２から成る。
【０１１０】
エンジンＥＣＵ６５は、制御部６０からの信号ＲＤＮ１に応じて回転数を保持し、または制御部６０からの信号ＲＤＮ２に応じて回転数が低下するようにエンジン５５を制御する。そして、エンジン５５の回転数は、一定値に保持され、または低下する。これにより、発電機Ｇ１における発電量Ｐｇは、消費エネルギーＰｍ以下に低下する（ステップＳ１５）。
【０１１１】
そして、発電機Ｇ１が発電した電力は、全て交流モータＭ１で消費され、コンデンサＣ２の両端に耐電圧以上の電圧が印加されるのを防止できる。
【０１１２】
再び、図５を参照して、電圧変換装置１００Ａにおける動作について説明する。制御装置３０Ａが昇圧コンバータ１２およびインバータ１４を駆動するための信号ＰＷＭＵおよび信号ＰＷＭＩ１を生成してそれぞれ昇圧コンバータ１２およびインバータ１４へ出力し、昇圧コンバータ１２が直流電圧Ｖｂを出力電圧Ｖｍに昇圧し、インバータ１４が交流モータＭ１を駆動するまでの動作は、実施の形態１において説明したとおりである。
【０１１３】
そして、発電機Ｇ１は、エンジン５５の回転動力により発電し、その発電した交流電圧を整流器１８へ供給する。整流器１８は、交流電圧を整流して直流電圧をコンデンサＣ２に供給する。また、電流センサー２５は、発電機電流ＧＣＲＴを検出して制御装置３０Ａへ出力する。
【０１１４】
制御装置３０Ａは、上述した方法により昇圧コンバータ１２が故障しているか否かを判定し、昇圧コンバータ１２が故障しているとき、さらに、交流モータＭ１の消費エネルギーＰｍおよび発電機Ｇ１の発電量Ｐｇを演算する。そして、制御装置３０Ａは、発電量Ｐｇが消費エネルギーＰｍ以下になるようにエンジン５５の回転数を設定するための信号ＲＤＮを生成してエンジンＥＣＵ６５へ出力する。エンジンＥＣＵ６５は、制御装置３０Ａからの信号ＲＤＮに応じて、回転数を保持し、または低下させてエンジン５５を回転させる。これにより、発電機Ｇ１の発電量Ｐｇが交流モータＭ１の消費エネルギーＰｍ以下になるように制御される。
【０１１５】
交流モータＭ１が回生制動モードになった場合、制御装置３０Ａは、信号ＲＧＥを外部ＥＣＵから受け、信号ＰＷＭＩ３および信号ＰＷＭＤを生成してそれぞれインバータ１４および昇圧コンバータ１２へ出力する。
【０１１６】
交流モータＭ１は、交流電圧を発電し、その発電した交流電圧をインバータ１４へ供給する。そして、インバータ１４は、制御装置３０Ａからの信号ＰＷＭＩ３に従って、交流電圧を直流電圧に変換し、その変換した直流電圧をコンデンサＣ２を介して昇圧コンバータ１２へ供給する。
【０１１７】
昇圧コンバータ１２は、制御装置３０Ａからの信号ＰＷＭＤに従って直流電圧を降圧して直流電源Ｂに供給し、直流電源Ｂを充電する。
【０１１８】
上述したように、電圧変換装置１００Ａにおいては、昇圧コンバータ１２が故障した場合、発電機Ｇ１における発電量Ｐｇが交流モータＭ１における消費エネルギーＰｍ以下になるように制御される。これにより、コンデンサＣ２に耐圧以上の電圧が印加されるのを防止できる。
【０１１９】
この発明による故障処理方法は、図８に示すフローチャートに従って昇圧コンバータ１２の故障を検出し、発電機Ｇ１における発電量Ｐｇを交流モータＭ１における消費エネルギーＰｍ以下に制御する故障処理方法である。
【０１２０】
また、モータトルク制御手段３０１Ａにおける故障処理の制御は、実際にはＣＰＵによって行なわれ、ＣＰＵは、図８に示すフローチャートの各ステップを備えるプログラムをＲＯＭから読出し、その読出したプログラムを実行して図８に示すフローチャートに従って昇圧コンバータ１２の故障処理を制御する。したがって、ＲＯＭは、図８に示すフローチャートの各ステップを備えるプログラムを記録したコンピュータ（ＣＰＵ）読取り可能な記録媒体に相当する。
【０１２１】
その他は、実施の形態１と同じである。
実施の形態２によれば、電圧変換装置は、昇圧コンバータが故障したとき発電機の発電量が交流モータの消費エネルギー以下になるように制御する制御装置を備えるので、インバータの入力側に設けられたコンデンサに耐圧以上の電圧が印加されるのを防止できる。
【０１２２】
［実施の形態３］
図９を参照して、実施の形態３による電圧変換装置１００Ｂは、電圧変換装置１００Ａの制御装置３０Ａを制御装置３０Ｂに代え、整流器１８をインバータ３１に代え、発電機Ｇ１を交流モータＭ２に代え、電流センサー２５を電流センサー２８に代えたものであり、その他は電圧変換装置１００Ａと同じである。
【０１２３】
なお、電圧変換装置１００Ｂにおいては、電流センサー２４は、モータ電流ＭＣＲＴ１を検出して制御装置３０Ｂへ出力する。また、交流モータＭ２は、エンジン５５に接続される。さらに、コンデンサＣ２は、昇圧コンバータ１２からの直流電圧をノードＮ１，Ｎ２を介して受け、その受けた直流電圧を平滑化してインバータ１４のみならずインバータ３１にも供給する。さらに、インバータ１４は、制御装置３０Ｂからの信号ＰＷＭＩ１１に基づいてコンデンサＣ２からの直流電圧を交流電圧に変換して交流モータＭ１を駆動し、信号ＰＷＭ１３に基づいて交流モータＭ１が発電した交流電圧を直流電圧に変換する。
【０１２４】
インバータ３１は、インバータ１４と同じ構成から成る。そして、インバータ３１は、制御装置３０Ｂからの信号ＰＷＭＩ２１に基づいて、コンデンサＣ２からの直流電圧を交流電圧に変換して交流モータＭ２を駆動し、信号ＰＷＭＩ２３に基づいて交流モータＭ２が発電した交流電圧を直流電圧に変換する。電流センサー２８は、交流モータＭ２の各相に流れるモータ電流ＭＣＲＴ２を検出し、その検出したモータ電流ＭＣＲＴ２を制御装置３０Ｂへ出力する。
【０１２５】
制御装置３０Ｂは、直流電源Ｂから出力される直流電圧Ｖｂを電圧センサー１０から受け、モータ電流ＭＣＲＴ１，ＭＣＲＴ２をそれぞれ電流センサー２４，２８から受け、昇圧コンバータ１２の出力電圧Ｖｍ（すなわち、インバータ１４，３１への入力電圧）を電圧センサー１３から受け、トルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２、モータ回転数ＭＲＮ１，ＭＲＮ２およびアクセル開度ＡＣＣを外部ＥＣＵから受ける。そして、制御装置３０Ｂは、直流電圧Ｖｂ、出力電圧Ｖｍ、モータ電流ＭＣＲＴ１、トルク指令値ＴＲ１およびモータ回転数ＭＲＮ１に基づいて、上述した方法によりインバータ１４が交流モータＭ１を駆動するときにインバータ１４のＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８をスイッチング制御するための信号ＰＷＭＩ１１を生成し、その生成した信号ＰＷＭＩ１１をインバータ１４へ出力する。
【０１２６】
また、制御装置３０Ｂは、直流電圧Ｖｂ、出力電圧Ｖｍ、モータ電流ＭＣＲＴ２、トルク指令値ＴＲ２およびモータ回転数ＭＲＮ２に基づいて、上述した方法によりインバータ３１が交流モータＭ２を駆動するときにインバータ３１のＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８をスイッチング制御するための信号ＰＷＭＩ２１を生成し、その生成した信号ＰＷＭＩ２１をインバータ３１へ出力する。
【０１２７】
さらに、制御装置３０Ｂは、インバータ１４または３１が交流モータＭ１またはＭ２を駆動するとき、直流電圧Ｖｂ、出力電圧Ｖｍ、モータ電流ＭＣＲＴ１（またはＭＣＲＴ２）、トルク指令値ＴＲ１（またはＴＲ２）およびモータ回転数ＭＲＮ１（またはＭＲＮ２）に基づいて、上述した方法により昇圧コンバータ１２のＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２をスイッチング制御するための信号ＰＷＭＵを生成して昇圧コンバータ１２へ出力する。
【０１２８】
さらに、制御装置３０Ｂは、回生制動時に交流モータＭ１が発電した交流電圧を直流電圧に変換するための信号ＰＷＭ１３、または交流モータＭ２が発電した交流電圧を直流電圧に変換するための信号ＰＷＭ２３を生成し、その生成した信号ＰＷＭ１３または信号ＰＷＭ２３をそれぞれインバータ１４またはインバータ３１へ出力する。この場合、制御装置３０Ｂは、インバータ１４または３１からの直流電圧を降圧して直流電源Ｂを充電するように昇圧コンバータ１２を制御する信号ＰＷＭＤを生成して昇圧コンバータ１２へ出力する。
【０１２９】
さらに、制御装置３０Ｂは、上述した方法によって昇圧コンバータ１２が故障しているか否かを判定し、昇圧コンバータ１２が故障しているとき、アクセル開度ＡＣＣおよびモータ回転数ＭＲＮ１に基づいて交流モータＭ１におけるエネルギーＰｍを演算する。そして、制御装置３０Ｂは、演算したエネルギーＰｍに基づいて、交流モータＭ１が力行モードにあるか回生モードにあるかを判定し、交流モータＭ１が力行モードにあるとき、演算したエネルギーＰｍを消費エネルギーＰｍ１であると見做す。交流モータＭ１が力行モードにあるとき交流モータＭ２は回生モードにあるので、制御装置３０Ｂは、交流モータＭ２の発電量Ｐｇ２を演算し、実施の形態２で説明した方法により交流モータＭ２の発電量Ｐｇ２が交流モータＭ１の消費エネルギーＰｍ１以下になるように制御する。
【０１３０】
また、交流モータＭ１が回生モードにあるとき、制御装置３０Ｂは、演算したエネルギーＰｍを発電量Ｐｇ１と見做し、信号ＣＵＴを生成してエンジンＥＣＵ６５へ出力し、エンジン５５の燃料をカットするように制御するとともに、正のトルクを出力するように交流モータＭ２を制御する。そして、制御装置３０Ｂは、交流モータＭ２の消費エネルギーＰｍ２を演算し、発電量Ｐｇ１と消費エネルギーＰｍ２との和Ｐｇ１＋Ｐｍ２が負であるとき、交流モータＭ１における発電量Ｐｇ１が消費エネルギーＰｍ２以下になるように交流モータＭ１を制御する。
【０１３１】
さらに、制御装置３０Ｂは、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２をオン／オフするための信号ＳＥを生成してシステムリレーＳＲ１，ＳＲ２へ出力する。
【０１３２】
図１０を参照して、制御装置３０Ｂは、モータトルク制御手段３０１Ｂおよび電圧変換制御手段３０２Ａを含む。モータトルク制御手段３０１Ｂは、モータ電流ＭＣＲＴ１、トルク指令値ＴＲ１、モータ回転数ＭＲＮ１、直流電圧Ｖｂおよび電圧Ｖｍに基づいて信号ＰＷＭＩ１１を生成し、その生成した信号ＰＷＭＩ１１をインバータ１４へ出力する。また、モータトルク制御手段３０１Ｂは、モータ電流ＭＣＲＴ２、トルク指令値ＴＲ２、モータ回転数ＭＲＮ２、直流電圧Ｖｂおよび電圧Ｖｍに基づいて信号ＰＷＭＩ２１を生成し、その生成した信号ＰＷＭＩ２１をインバータ３１へ出力する。
【０１３３】
さらに、モータトルク制御手段３０１Ｂは、直流電圧Ｖｂ、電圧Ｖｍ、モータ電流ＭＣＲＴ１（またはＭＣＲＴ２）、トルク指令値ＴＲ１（またはＴＲ２）およびモータ回転数ＭＲＮ１（またはＭＲＮ２）に基づいて、信号ＰＷＭＵを生成し、その生成した信号ＰＷＭＵを昇圧コンバータ１２へ出力する。
【０１３４】
さらに、モータトルク制御手段３０１Ｂは、上述した方法によって昇圧コンバータ１２が故障しているか否かを判定する。そして、モータトルク制御手段３０１Ｂは、昇圧コンバータ１２が故障していると判定すると、アクセル開度ＡＣＣおよびモータ回転数ＭＲＮ１に基づいて交流モータＭ１におけるエネルギーＰｍを演算し、その演算したエネルギーＰｍに基づいて交流モータＭ１が力行モードにあるか回生モードにあるかをさらに判定する。より具体的には、制御装置３０Ｂは、演算したエネルギーＰｍが正のとき交流モータＭ１は力行モードにあると判定し、エネルギーＰｍが負であるとき交流モータＭ１は回生モードにあると判定する。
【０１３５】
そして、交流モータＭ１が力行モードにあるとき、モータトルク制御手段３０１Ｂは、電圧センサー１３からの電圧Ｖｍと電流センサー２８からのモータ電流ＭＣＲＴ２とに基づいて交流モータＭ２における発電量Ｐｇ２を演算し、交流モータＭ２における発電量Ｐｇ２が交流モータＭ１における消費エネルギーＰｍ１以下になるようにエンジン５５の回転数を設定するための信号ＲＤＮを生成してエンジンＥＣＵ６５へ出力するとともに、信号ＲＧＥ２を生成して電圧変換制御手段３０２Ａへ出力する。
【０１３６】
一方、交流モータＭ１が回生モードにあるとき、モータトルク制御手段３０１Ｂは、エンジン５５の燃料をカットするための信号ＣＵＴを生成してエンジンＥＣＵ６５へ出力し、信号ＲＧＥ１を生成して電圧変換制御手段３０２Ａへ出力し、交流モータＭ２が正のトルクを出力するための信号ＰＷＭＩ２１を生成してインバータ３１へ出力する。そして、モータトルク制御手段３０１Ｂは、交流モータＭ２における消費エネルギーＰｍ２を演算し、交流モータＭ１における発電量Ｐｇ１と交流モータＭ２における消費エネルギーＰｍ２との和が負であるとき交流モータＭ１における発電量Ｐｇ１が交流モータＭ２における消費エネルギーＰｍ２以下になるように交流モータＭ１を制御する。また、モータトルク制御手段３０１Ｂは、発電量Ｐｇ１と消費エネルギーＰｍ２との和が正であるとき交流モータＭ１，Ｍ２の現在の状態を保持する。
【０１３７】
電圧変換制御手段３０２Ａは、電圧変換装置１００Ｂが搭載されたハイブリッド自動車または電気自動車が回生制動モードに入ったことを示す信号ＲＧＥを外部ＥＣＵから受けると、信号ＰＷＭ１３，２３および信号ＰＷＭＤを生成し、その生成した信号ＰＷＭ１３，２３をそれぞれインバータ１４，３１へ出力し、信号ＰＷＭＤを昇圧コンバータ１２へ出力する。
【０１３８】
また、電圧変換制御手段３０２Ａは、モータトルク制御手段３０１Ｂから信号ＲＧＥ１を受けると、交流モータＭ１の発電量Ｐｇ１が交流モータＭ２の消費エネルギーＰｍ２以下になるように制御するための信号ＰＷＭＩ１３を生成してインバータ１４へ出力する。
【０１３９】
さらに、電圧変換制御手段３０２Ａは、モータトルク制御手段３０１Ｂから信号ＲＧＥ２を受けると、交流モータＭ２の発電量Ｐｇ２が交流モータＭ１の消費エネルギーＰｍ１以下になるように制御するための信号ＰＷＭＩ２３を生成してインバータ３１へ出力する。
【０１４０】
図１１を参照して、モータトルク制御手段３０１Ｂは、モータトルク制御手段３０１Ａのモータ制御用相電圧演算部４０をモータ制御用相電圧演算部４０Ａに代え、判定部５６Ａを判定部５６Ｂに代え、演算部５８を演算部５８Ａに代え、制御部６０を制御部６０Ａに代えたものであり、その他は、モータトルク制御手段３０１Ａと同じである。
【０１４１】
モータ制御用相電圧演算部４０Ａは、昇圧コンバータ１２の出力電圧Ｖｍ、モータ電流ＭＣＲＴ１、およびトルク指令値ＴＲ１に基づいて交流モータＭ１の各相に印加する電圧を演算し、出力電圧Ｖｍ、モータ電流ＭＣＲＴ２、およびトルク指令値ＴＲ２に基づいて交流モータＭ２の各相に印加する電圧を演算する。そして、モータ制御用相電圧演算部４０Ａは、演算した交流モータＭ１またはＭ２用の電圧をインバータ用ＰＷＭ信号変換部４２へ出力する。
【０１４２】
また、モータ制御用相電圧演算部４０Ａは、制御部６０Ａからトルク指令値ＴＲＥを受けると、トルク指令値ＴＲＥ、出力電圧Ｖｍおよびモータ電流ＭＣＲＴ２に基づいて交流モータＭ２の各相に印加する電圧を計算してインバータ用ＰＷＭ信号変換部４２へ出力する。
【０１４３】
インバータ用ＰＷＭ信号変換部４２は、モータ制御用相電圧演算部４０Ａから交流モータＭ１用の電圧を受けると、その受けた電圧に基づいて信号ＰＷＭＩ１１を生成してインバータ１４へ出力する。また、インバータ用ＰＷＭ信号変換部４２は、モータ制御用相電圧演算部４０Ａから交流モータＭ２用の電圧を受けると、その受けた電圧に基づいて信号ＰＷＭＩ２１を生成してインバータ３１へ出力する。
【０１４４】
インバータ入力電圧指令演算部５０は、トルク指令値ＴＲ１およびモータ回転数ＭＲＮ１（またはトルク指令値ＴＲ２およびモータ回転数ＭＲＮ２）に基づいて電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍを演算し、その演算した電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍをコンバータ用デューティー比演算部５２へ出力する。
【０１４５】
判定部５６Ｂは、電圧センサー１０からのバッテリ電圧Ｖｂ、電圧センサー１３からの出力電圧Ｖｍおよびコンバータ用デューティー比演算部５２からのデューティー比ＤＲに基づいて、上述した方法により昇圧コンバータ１２が故障しているか否かを判定する。そして、判定部５６Ｂは、昇圧コンバータ１２が故障していると判定したとき、演算部５８ＡからのエネルギーＰｍが正か負かを判定する。判定部５６Ｂは、エネルギーＰｍが正であるとき交流モータＭ１が力行モードにあると判定し、エネルギーＰｍを消費エネルギーＰｍ１と見做す。一方、エネルギーＰｍが負であるとき、判定部５６Ｂは、交流モータＭ１が回生モードにあると判定し、エネルギーＰｍを発電量Ｐｇ１と見做す。
【０１４６】
また、判定部５６Ｂは、交流モータＭ１が力行モードにあるとき、交流モータＭ２の発電量Ｐｇ２を交流モータＭ１の消費エネルギーＰｍ１以下に制御すべきとの判定結果を示す信号ＤＴＥ３を生成して制御部６０Ａへ出力する。
【０１４７】
さらに、判定部５６Ｂは、交流モータＭ１が回生モードにあるとき、エンジン５５の燃料をカットすべきとの判定結果を示す信号ＤＴＥ４を生成して制御部６０Ａへ出力する。
【０１４８】
さらに、判定部５６Ｂは、信号ＤＴＥ４を制御部６０Ａへ出力した後、交流モータＭ１における発電量Ｐｇ１と交流モータＭ２における消費エネルギーＰｍ２との和Ｐｇ１＋Ｐｍ２を演算部５８Ａから受け、その受けた和Ｐｇ１＋Ｐｍ２が正か負かを判定する。そして、判定部５６Ｂは、和Ｐｇ１＋Ｐｍ２が負であるとき、交流モータＭ１の発電量Ｐｇ１を交流モータＭ２の消費エネルギーＰｍ２以下に制御すべきとの判定結果を示す信号ＤＴＥ５を生成して制御部６０Ａへ出力する。
【０１４９】
さらに、判定部５６Ｂは、和Ｐｇ１＋Ｐｍ２が正であるとき、交流モータＭ１，Ｍ２の現在の状態を保持すべきとの判定結果を示す信号ＤＴＥ６を生成して制御部６０Ａへ出力する。
【０１５０】
演算部５８Ａは、外部ＥＣＵからのアクセル開度ＡＣＣに基づいて交流モータＭ１が出力しているトルクＴを演算し、その演算したトルクＴと外部ＥＣＵからのモータ回転数ＭＲＮ１とに基づいて交流モータＭ１におけるエネルギーＰｍを演算して判定部５６Ｂおよび制御部６０Ａへ出力する。
【０１５１】
また、演算部５８Ａは、電圧センサー１３からの出力電圧Ｖｍと電流センサー２８からのモータ電流ＭＣＲＴ２とに基づいて交流モータＭ２における発電量Ｐｇ２を演算し、その演算した発電量Ｐｇ２を制御部６０Ａへ出力する。
【０１５２】
さらに、演算部５６Ｂは、制御部６０Ａからトルク指令値ＴＲＥを受けると、トルク指令値ＴＲＥと外部ＥＣＵからのモータ回転数ＭＲＮ２とに基づいて交流モータＭ２の消費エネルギーＰｍ２を演算し、その演算した消費エネルギーＰｍ２を制御部６０Ａへ出力する。そして、演算部５８Ａは、交流モータＭ１におけるエネルギーＰｍと消費エネルギーＰｍ２との和を交流モータＭ１における発電量Ｐｇ１と消費エネルギーＰｍ２との和として演算し、その演算した和Ｐｇ１＋Ｐｍ２を判定部５８Ａへ出力する。
【０１５３】
制御部６０Ａは、判定部５６Ｂからの信号ＤＴＥ３に応じて、演算部５８ＡからのエネルギーＰｍを交流モータＭ１の消費エネルギーＰｍ１と見做し、演算部５８Ａからの発電量Ｐｇ２を消費エネルギーＰｍ１と比較する。そして、制御部６０Ａは、発電量Ｐｇ２が消費エネルギーＰｍ１以下になるようにエンジン５５の回転数を設定するための信号ＲＤＮ（ＲＤＮ１，２から成る。）を生成してエンジンＥＣＵ６５へ出力する。より具体的には、制御部６０Ａは、発電量Ｐｇ２が消費エネルギーＰｍ１以下であるとき、エンジン５５の現在の回転数を保持するための信号ＲＤＮ１を生成してエンジンＥＣＵ６５へ出力し、発電量Ｐｇ２が消費エネルギーＰｍ１よりも大きいとき、発電量Ｐｇ２が消費エネルギーＰｍ１以下になるようにエンジン５５の現在の回転数を低下させるための信号ＲＤＮ２を生成してエンジンＥＣＵ６５へ出力する。そして、制御部６０Ａは、さらに、信号ＲＧＥ２を生成して電圧変換制御手段３０２Ａへ出力する。
【０１５４】
また、制御部６０Ａは、判定部５６Ｂからの信号ＤＴＥ４に応じて信号ＣＵＴとトルク指令値ＴＲＥとを生成し、信号ＣＵＴをエンジンＥＣＵ６５へ出力し、トルク指令値ＴＲＥをモータ制御用相電圧演算部４０Ａへ出力する。トルク指令値ＴＲＥは、エンジン５５の回転数を維持または上昇させるように交流モータＭ２が出力すべき正のトルクを指定するための指令値である。
【０１５５】
さらに、制御部６０Ａは、判定部５６Ｂからの信号ＤＴＥ５に応じて、演算部５８ＡからのエネルギーＰｍを交流モータＭ１における発電量Ｐｇ１と見做し、発電量Ｐｇ１を演算部５８Ａからの消費エネルギーＰｍ２と比較する。そして、制御部６０Ａは、発電量Ｐｇ１が消費エネルギーＰｍ２以下になるように交流モータＭ１からの回生量を制限するための信号ＲＧＥ１を生成して電圧変換制御手段３０２Ａへ出力する。
【０１５６】
さらに、制御部６０Ａは、判定部５６Ｂから信号ＤＴＥ６を受けると制御信号を何も生成しない。これにより、交流モータＭ１，Ｍ２は、現在の状態が保持される。
【０１５７】
図１２は、実施の形態３における昇圧コンバータ１２の故障処理の動作を説明するためのフローチャートである。図１２に示すフローチャートは、図８に示すフローチャートにステップＳ１６〜Ｓ１９，Ｓ２１，Ｓ２２を追加したものであり、その他は、図８に示すフローチャートと同じである。図１２に示すフローチャートにおいては、ステップＳ１６は、ステップＳ１３とステップＳ１４との間に挿入され、ステップＳ１４，Ｓ１５は、ステップＳ１６において「Ｎｏ」と判定されたときに実行される。
【０１５８】
図１２を参照して、一連の動作が開始されると、上述したようにステップＳ１０〜Ｓ１３が実行される。ステップＳ１３の後、判定部５６Ｂは、演算部５８Ａから受けたエネルギーＰｍが正か負かを判定する（ステップＳ１６）。そして、判定部５６Ｂは、エネルギーＰｍが正であると判定したとき、交流モータＭ１は力行モードにあると判定する。そして、上述したステップＳ１４，Ｓ１５が実行され、交流モータＭ２における発電量Ｐｇ２が交流モータＭ１における消費エネルギーＰｍ１以下になるように制御される。
【０１５９】
より具体的には、判定部５６Ｂは、信号ＤＴＥ３を生成して制御部６０Ａへ出力する。制御部６０Ａは、判定部５６Ｂからの信号ＤＴＥ３に応じて演算部５８ＡからのエネルギーＰｍを交流モータＭ１における消費エネルギーＰｍ１と見做す。また、演算部５８Ａは、電圧センサー１３からの電圧Ｖｍと電流センサー２８からのモータ電流ＭＣＲＴ２とに基づいて交流モータＭ２における発電量Ｐｇ２を演算し（ステップＳ１４）、その演算した発電量Ｐｇ２を制御部６０Ａへ出力する。制御部６０Ａは、演算部５８Ａからの発電量Ｐｇ２を消費エネルギーＰｍ１と比較し、発電量Ｐｇ２が消費エネルギーＰｍ１以下になるようにエンジン５５の回転数を設定するための信号ＲＤＮを生成してエンジンＥＣＵ６５へ出力し、信号ＲＧＥ２を生成して電圧変換制御手段３０２Ａへ出力する。そして、エンジンＥＣＵ６５は、制御部６０Ａからの信号ＲＤＮに応じてエンジン５５の回転数を発電量Ｐｇ２が消費エネルギーＰｍ１以下になる回転数に設定する。これにより、交流モータＭ２は、消費エネルギーＰｍ１以下の電力を発電する。また、電圧変換制御手段３０２Ａは、制御部６０Ａからの信号ＲＧＥ２に応じて信号ＰＷＭＩ２３を生成してインバータ３１へ出力する。インバータ３１のＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８は、信号ＰＷＭＩ２３に応じてオン／オフされ、交流モータＭ２により発電された交流電圧を直流電圧に変換する（ステップＳ１５）。
【０１６０】
一方、ステップＳ１６においてエネルギーＰｍが負であると判定されたとき、判定部５６Ｂは、交流モータＭ１は回生モードにあると判定し、信号ＤＴＥ４を生成して制御部６０Ａへ出力する。そして、制御部６０Ａは、判定部５６Ｂからの信号ＤＴＥ４に応じて、信号ＣＵＴを生成してエンジンＥＣＵ６５へ出力し、トルク指令値ＴＲＥを生成してモータ制御用相電圧演算部４０Ａおよび演算部５８Ａへ出力する。
【０１６１】
そうすると、エンジンＥＣＵ６５は、信号ＣＵＴに応じてエンジン５５の燃料をカットする（ステップＳ１７）。また、モータ制御用相電圧演算部４０Ａは、制御部６０Ａからのトルク指令値ＴＲＥと、電圧センサー１３からの出力電圧Ｖｍと、電流センサー２８からのモータ電流ＭＣＲＴ２とに基づいて交流モータＭ２の各相に印加される電圧を演算し、その演算した電圧をインバータ用ＰＷＭ信号変換部４２へ出力する。そして、インバータ用ＰＷＭ信号変換部４２は、モータ制御用相電圧演算部４０Ａからの計算結果に基づいて、実際にインバータ３１の各ＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８をオン／オフする信号ＰＷＭＩ２１を生成し、その生成した信号ＰＷＭＩ２１をインバータ３１の各ＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８へ出力する。インバータ３１のＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８は、信号ＰＷＭＩ２１に応じてオン／オフされ、インバータ３１は、正のトルクを出力するように交流モータＭ２を駆動する。これにより、交流モータＭ２は、正のトルクを出力し、エンジン５５を所定回転数以上で回転する（ステップＳ１８）。
【０１６２】
一方、演算部５８Ａは、制御部６０Ａからトルク指令値ＴＲＥを受けると、トルク指令値ＴＲＥと外部ＥＣＵからのモータ回転数ＭＲＮ２とに基づいて交流モータＭ２における消費エネルギーＰｍ２を演算し（ステップＳ１９）、さらに、ステップＳ１３において演算したエネルギーＰｍと消費エネルギーＰｍ２との和を交流モータＭ１における発電量Ｐｇ１と消費エネルギーＰｍ２との和Ｐｇ１＋Ｐｍ２として演算して判定部５６Ｂへ出力する。
【０１６３】
そうすると、判定部５６Ｂは、和Ｐｇ１＋Ｐｍ２が正か負かを判定し（ステップＳ２１）、和Ｐｇ１＋Ｐｍ２が負であると判定したとき、信号ＤＴＥ５を生成して制御部６０Ａへ出力する。制御部６０Ａは、判定部５６Ｂからの信号ＤＴＥ５に応じて、演算部５８ＡからのエネルギーＰｍを交流モータＭ１における発電量Ｐｇ１と見做し、発電量Ｐｇ１を演算部５８Ａからの消費エネルギーＰｍ２と比較する。そして、制御部６０Ａは、発電量Ｐｇ１が消費エネルギーＰｍ２以下になるように交流モータＭ１からの回生量を制限するための信号ＲＧＥ１を生成して電圧変換制御手段３０２Ａへ出力する。
【０１６４】
電圧変換制御手段３０２Ａは、制御部６０Ａからの信号ＲＧＥ１に応じて、発電量Ｐｇ１を消費エネルギーＰｍ２以下に制限するための信号ＰＷＭＩ１３を生成してインバータ１４へ出力する。インバータ１４のＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８は、信号ＰＷＭＩ１３に応じてオン／オフされ、交流モータＭ１における発電量Ｐｇ１が交流モータＭ２における消費エネルギーＰｍ２以下に制限される（ステップＳ２２）。
【０１６５】
一方、ステップＳ２１において、和Ｐｇ１＋Ｐｍ２が正であると判定されると、判定部５６Ｂは、信号ＤＴＥ６を制御部６０Ａへ出力する。そして、制御部６０Ａは、判定部５６Ｂから信号ＤＴＥ６を受けると、制御信号を何も生成しない。これにより、交流モータＭ１は、ステップＳ１３で演算されたエネルギーＰｍに等しい発電量Ｐｇ１を発電し、交流モータＭ２は、ステップＳ１９で演算された消費エネルギーＰｍ２を消費する。つまり、交流モータＭ１，Ｍ２は、現在の状態に保持される。そして、一連の動作が終了する。
【０１６６】
図９に示すステップＳ１８においては、交流モータＭ１が回生モードにある場合、正のトルクを出力するように交流モータＭ２を制御した。このように、実施の形態３においては、エンジン５５に接続されない交流モータＭ１が回生モードにある場合、エンジン５５に接続された交流モータＭ２を正のトルクを出力するように制御、すなわち、交流モータＭ２における消費エネルギーを増加させてコンデンサＣ２に耐電圧以上の電圧が印加されるのを防止することを特徴とする。
【０１６７】
再び、図９を参照して、電圧変換装置１００Ｂにおける全体動作について説明する。全体動作が開始されると、制御装置３０Ｂは、Ｈレベルの信号ＳＥを生成してシステムリレーＳＲ１，ＳＲ２へ出力し、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２がオンされる。直流電源Ｂは直流電圧をシステムリレーＳＲ１，ＳＲ２を介して昇圧コンバータ１２へ出力する。
【０１６８】
電圧センサー１０は、直流電源Ｂから出力される直流電圧Ｖｂを検出し、その検出した直流電圧Ｖｂを制御装置３０Ｂへ出力する。また、電圧センサー１３は、コンデンサＣ２の両端の電圧Ｖｍを検出し、その検出した電圧Ｖｍを制御装置３０Ｂへ出力する。さらに、電流センサー２４は、交流モータＭ１に流れるモータ電流ＭＣＲＴ１を検出して制御装置３０Ｂへ出力し、電流センサー２８は、交流モータＭ２に流れるモータ電流ＭＣＲＴ２を検出して制御装置３０Ｂへ出力する。そして、制御装置３０Ｂは、外部ＥＣＵからトルク指令値ＴＲ１，２、およびモータ回転数ＭＲＮ１，２を受ける。
【０１６９】
そうすると、制御装置３０Ｂは、直流電圧Ｖｂ、出力電圧Ｖｍ、モータ電流ＭＣＲＴ１、トルク指令値ＴＲ１およびモータ回転数ＭＲＮ１に基づいて、上述した方法により信号ＰＷＭＩ１１を生成し、その生成した信号ＰＷＭＩ１１をインバータ１４へ出力する。また、制御装置３０Ｂは、直流電圧Ｖｂ、出力電圧Ｖｍ、モータ電流ＭＣＲＴ２、トルク指令値ＴＲ２およびモータ回転数ＭＲＮ２に基づいて、上述した方法により信号ＰＷＭＩ２１を生成し、その生成した信号ＰＷＭＩ２１をインバータ３１へ出力する。
【０１７０】
さらに、制御装置３０Ｂは、インバータ１４（または３１）が交流モータＭ１（またはＭ２）を駆動するとき、直流電圧Ｖｂ、出力電圧Ｖｍ、モータ電流ＭＣＲＴ１（またはＭＣＲＴ２）、トルク指令値ＴＲ１（またはＴＲ２）、およびモータ回転数ＭＲＮ１（またはＭＲＮ２）に基づいて、昇圧コンバータ１２のＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２をスイッチング制御するための信号ＰＷＭＵを生成し、その生成した信号ＰＷＭＵを昇圧コンバータ１２へ出力する。
【０１７１】
そうすると、昇圧コンバータ１２は、信号ＰＷＭＵに応じて、直流電源Ｂからの直流電圧Ｖｂを昇圧し、その昇圧した直流電圧をノードＮ１，Ｎ２を介してコンデンサＣ２に供給する。そして、インバータ１４は、コンデンサＣ２によって平滑化された直流電圧を制御装置３０Ｂからの信号ＰＷＭＩ１１によって交流電圧に変換して交流モータＭ１を駆動する。また、インバータ３１は、コンデンサＣ２によって平滑化された直流電圧を制御装置３０Ｂからの信号ＰＷＭＩ２１によって交流電圧に変換して交流モータＭ２を駆動する。これによって、交流モータＭ１は、トルク指令値ＴＲ１によって指定されたトルクを発生し、交流モータＭ２は、トルク指令値ＴＲ２によって指定されたトルクを発生する。
【０１７２】
また、電圧変換装置１００Ｂが搭載されたハイブリッド自動車または電気自動車の回生制動時、制御装置３０Ｂは、外部ＥＣＵから信号ＲＧＥを受け、その受けた信号ＲＧＥに応じて、信号ＰＷＭ１３，２３を生成してそれぞれインバータ１４，３１へ出力し、信号ＰＷＭＤを生成して昇圧コンバータ１２へ出力する。
【０１７３】
そうすると、インバータ１４は、交流モータＭ１が発電した交流電圧を信号ＰＷＭ１３に応じて直流電圧に変換し、その変換した直流電圧をコンデンサＣ２を介して昇圧コンバータ１２へ供給する。また、インバータ３１は、交流モータＭ２が発電した交流電圧を信号ＰＷＭ２３に応じて直流電圧に変換し、その変換した直流電圧をコンデンサＣ２を介して昇圧コンバータ１２へ供給する。そして、昇圧コンバータ１２は、コンデンサＣ２からの直流電圧をノードＮ１，Ｎ２を介して受け、その受けた直流電圧を信号ＰＷＭＤによって降圧し、その降圧した直流電圧を直流電源Ｂに供給する。これにより、交流モータＭ１またはＭ２によって発電された電力が直流電源Ｂに充電される。
【０１７４】
さらに、制御装置３０Ｂは、上述した方法により昇圧コンバータ１２の故障を検出し、交流モータＭ１におけるエネルギーＰｍに基づいて交流モータＭ１が力行モードにあるか回生モードにあるかを判定する。そして、制御装置３０Ｂは、交流モータＭ１が力行モードにあるとき、交流モータＭ２の発電量Ｐｇ２が交流モータＭ１の消費エネルギーＰｍ１以下になるように交流モータＭ２を制御し、交流モータＭ１が回生モードにあるとき、交流モータＭ１の発電量Ｐｇ１が交流モータＭ２の消費エネルギーＰｍ２以下になるように交流モータＭ１を制御する。
【０１７５】
これによって、昇圧コンバータ１２が故障してもコンデンサＣ２に耐電圧以上の電圧が印加されるのを防止できる。
【０１７６】
なお、この発明による故障処理方法は、図１２に示すフローチャートに従って昇圧コンバータ１２の故障を検出し、交流モータＭ１における発電量Ｐｇ１を交流モータＭ２における消費エネルギーＰｍ２以下に制御し、または交流モータＭ２における発電量Ｐｇ２を交流モータＭ１における消費エネルギーＰｍ１以下に制御する故障処理方法である。
【０１７７】
また、モータトルク制御手段３０１Ｂにおける故障処理の制御は、実際にはＣＰＵによって行なわれ、ＣＰＵは、図１２に示すフローチャートの各ステップを備えるプログラムをＲＯＭから読出し、その読出したプログラムを実行して図１２に示すフローチャートに従って昇圧コンバータ１２の故障処理を制御する。したがって、ＲＯＭは、図１２に示すフローチャートの各ステップを備えるプログラムを記録したコンピュータ（ＣＰＵ）読取り可能な記録媒体に相当する。
【０１７８】
さらに、交流モータＭ１，Ｍ２は、「電気負荷（第１および第２の電気負荷を含む）」を構成する。
【０１７９】
その他は、実施の形態１と同じである。
実施の形態３によれば、電圧変換装置は、昇圧コンバータが故障したとき、２つの交流モータのうち、一方の交流モータの発電量が他方の交流モータの消費エネルギー以下になるように制御する制御装置を備えるので、インバータの入力側に設けられたコンデンサに耐圧以上の電圧が印加されるのを防止できる。
【０１８０】
なお、上述の実施の形態に記載した内容以外にも、この発明は、種々のハイブリッド自動車または電気自動車に適用できることは言うまでもない。たとえば、コンデンサＣ２に対して複数のインバータおよびモータを並列に接続し、それぞれのモータ（あるいはモータジェネレータ）を独立に駆動するようにしてもよい。この場合、１つのモータを後輪駆動用に用い、他のモータを前輪駆動用に用いてもよい。また、遊星ギア機構を用いたハイブリッド自動車としては、１つのモータジェネレータを遊星ギア機構のサンギアに接続し、エンジンを遊星ギア機構のキャリアに接続し、もう１つのモータジェネレータをリングギアに接続するものも公知であるが、この発明は、このようなハイブリッド自動車にも適用できる。
【０１８１】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１による電圧変換装置の概略ブロック図である。
【図２】図１に示す制御装置の機能ブロック図である。
【図３】図２に示すモータトルク制御手段の機能を説明するための機能ブロック図である。
【図４】実施の形態１における昇圧コンバータの故障処理の動作を説明するためのフローチャートである。
【図５】実施の形態２による電圧変換装置の概略ブロック図である。
【図６】図５に示す制御装置の機能ブロック図である。
【図７】図６に示すモータトルク制御手段の機能を説明するための機能ブロック図である。
【図８】実施の形態２における昇圧コンバータの故障処理の動作を説明するためのフローチャートである。
【図９】実施の形態３による電圧変換装置の概略ブロック図である。
【図１０】図９に示す制御装置の機能ブロック図である。
【図１１】図１０に示すモータトルク制御手段の機能を説明するための機能ブロック図である。
【図１２】実施の形態３における昇圧コンバータの故障処理の動作を説明するためのフローチャートである。
【図１３】従来の電気装置の概略ブロック図である。
【符号の説明】
１０，１３  電圧センサー、１２  昇圧コンバータ、１４，３１，３３０  インバータ、１５，３４３  Ｕ相アーム、１６，３４４  Ｖ相アーム、１７，３４５  Ｗ相アーム、２４，２５，２８  電流センサー、３０，３０Ａ，３０Ｂ  制御装置、４０，４０Ａ  モータ制御用相電圧演算部、４２  インバータ用ＰＷＭ信号変換部、５０  インバータ入力電圧指令演算部、５２  コンバータ用デューティー比演算部、５４  コンバータ用ＰＷＭ信号変換部、５５  エンジン、５６，５６Ｂ  判定部、５８，５８Ａ  演算部、６０，６０Ａ  制御部、６５  エンジンＥＣＵ、１００，１００Ａ，１００Ｂ  電圧変換装置、３００  電気装置、３０１，３０１Ａ，３０１Ｂ  モータトルク制御手段、３０２，３０２Ａ  電圧変換制御手段、３１１  バイパスライン、３１２  リレー、３２０  昇圧チョッパ、３５０  電気装置本体、３６０  界磁コントローラ、３６３  ベースアンプ、Ｂ，３１０  直流電源、ＳＲ１，ＳＲ２  システムリレー、Ｃ１，Ｃ２，３２６  コンデンサ、Ｌ１，３２１  リアクトル、３２２，３２３，３３１〜３３６ＭＯＳトランジスタ、Ｑ１〜Ｑ８，３６２  ＮＰＮトランジスタ、Ｄ１〜Ｄ１４，３２４，３２５，３３７〜３４２，３６１  ダイオード、Ｍ１，Ｍ２  交流モータ、Ｇ１  発電機。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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