(57)【要約】【課題】低コストな電気負荷駆動装置を提供する。【解決手段】電気負荷駆動装置１１は、直流電源Ｂと、システムリレーＳＲと、昇圧コンバータ１２と、コンデンサＣ１，Ｃ２とを含む。直流電源ＢおよびシステムリレーＳＲは、電源ライン１１１と、電気負荷としてのインバータ１４，３１の負母線１１２との間に直列に接続される。コンデンサＣ１は、電源ライン１１１と負母線１１２との間に設けられる。コンデンサＣ２は、電気負荷としてのインバータ１４，３１の正母線１１３と、電源ライン１１１との間に設けられる。【選択図】　　　　図１
2004015895.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上アームと下アームとを含み、電気負荷の正母線と負母線との間に接続されたチョッパ回路と、
前記チョッパ回路に直流電流を供給する直流電源と、
前記正母線と前記負母線との間に前記直流電源と直列に接続されたコンデンサとを備える電気負荷駆動装置。
【請求項２】
前記コンデンサは、前記正母線と前記直流電源の正極との間に接続される、請求項１に記載の電気負荷駆動装置。
【請求項３】
前記コンデンサは、前記負母線と前記直流電源の負極との間に接続される、請求項１に記載の電気負荷駆動装置。
【請求項４】
前記電気負荷は、インバータである、請求項１に記載の電気負荷駆動装置。
【請求項５】
前記電気負荷は、少なくとも１個のモータに対応して設けられ、前記モータを駆動する少なくとも１個のインバータである、請求項１に記載の電気負荷駆動装置。
【請求項６】
前記チョッパ回路は、一方端が前記上アームを構成するスイッチング素子と前記下アームを構成するスイッチング素子との中点に接続され、他方端が前記正極に接続されたリアクトルをさらに含む、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の電気負荷駆動装置。
【請求項７】
前記下アームを構成するスイッチング素子をスイッチング制御する制御手段をさらに備え、
前記制御手段は、当該電気負荷駆動装置の始動時、前記スイッチング制御におけるオンデューティーを第１の値から第２の値に大きくして前記スイッチング素子をスイッチング制御する、請求項６に記載の電気負荷駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電気負荷を駆動する電気負荷駆動装置に関し、特に、低コストな電気負荷駆動装置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がモータを駆動するインバータに供給される。
【０００５】
すなわち、ハイブリッド自動車または電気自動車は、図６に示すモータ駆動装置を搭載している。図６を参照して、モータ駆動装置３００は、直流電源Ｂと、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２と、抵抗Ｒと、コンデンサＣ１，Ｃ２と、双方向コンバータ３１０と、電圧センサー３２０と、インバータ３３０とを備える。
【０００６】
直流電源Ｂは、直流電圧を出力する。システムリレーＳＲ１は、制御装置（図示せず）によってオンされると、直流電源Ｂからの直流電圧をコンデンサＣ１に供給し、システムリレーＳＲ２は、制御装置によってオンされると、直流電源Ｂからの直流電圧を抵抗Ｒを介してコンデンサＣ１に供給する。
【０００７】
コンデンサＣ１は、直流電源ＢからシステムリレーＳＲ１、またはシステムリレーＳＲ２および抵抗Ｒを介して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双方向コンバータ３１０へ供給する。
【０００８】
双方向コンバータ３１０は、リアクトル３１１と、ＮＰＮトランジスタ３１２，３１３と、ダイオード３１４，３１５とを含む。リアクトル３１１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３１２とＮＰＮトランジスタ３１３との中間点、すなわち、ＮＰＮトランジスタ３１２のエミッタとＮＰＮトランジスタ３１３のコレクタとの間に接続される。ＮＰＮトランジスタ３１２，３１３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３１２のコレクタは電源ラインに接続され、ＮＰＮトランジスタ３１３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３１２，３１３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３１４，３１５がそれぞれ配置されている。
【０００９】
双方向コンバータ３１０は、制御装置（図示せず）によってＮＰＮトランジスタ３１２，３１３がオン／オフされ、コンデンサＣ１から供給された直流電圧を昇圧して出力電圧をコンデンサＣ２に供給する。また、双方向コンバータ３１０は、モータ駆動装置３００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コンデンサＣ１へ供給する。
【００１０】
コンデンサＣ２は、双方向コンバータ３１０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。電圧センサー３２０は、コンデンサＣ２の両側の電圧、すなわち、双方向コンバータ３１０の出力電圧Ｖ２を検出する。
【００１１】
インバータ３３０は、コンデンサＣ２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、トルク指令値によって指定されたトルクを発生するように駆動される。また、インバータ３３０は、モータ駆動装置３００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Ｃ２を介して双方向コンバータ３１０へ供給する。
【００１２】
モータ駆動装置３００においては、始動時、システムリレーＳＲ１がオフされ、システムリレーＳＲ２がオンされて、直流電源Ｂから出力された直流電圧は、抵抗Ｒを介してコンデンサＣ１に供給される。そして、コンデンサＣ１の両端の電圧が所定値よりも高くなったタイミングでシステムリレーＳＲ２がオフされ、システムリレーＳＲ１がオンされて、直流電源Ｂから出力された直流電圧は抵抗Ｒを介さずにコンデンサＣ１に供給される。
【００１３】
このように、モータ駆動装置３００においては、始動時、コンデンサＣ１への突入電流を防止するために、直流電源Ｂは、最初に抵抗Ｒを介して直流電圧をコンデンサＣ１に供給し、コンデンサＣ１の両端の電圧が所定値よりも高くなったタイミングで抵抗Ｒを介さずに直流電圧をコンデンサＣ１に直接供給する。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のモータ駆動装置３００においては、インバータ３３０の入力側にコンデンサＣ２が設けられており、このコンデンサＣ２は、双方向コンバータ３１０によって高電圧に昇圧された直流電圧を平滑化してインバータ３３０に供給する役割を果たすため、高耐圧のキャパシタにより構成する必要がある。その結果、高コストなコンデンサＣ２を使用しなければならず、電気負荷としてのインバータ３３０を駆動する電気負荷駆動装置（直流電源Ｂ、双方向コンバータ３１０およびコンデンサＣ１，Ｃ２により構成される）のコストが高くなるという問題がある。
【００１５】
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、低コストな電気負荷駆動装置を提供することである。
【００１６】
【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、電気負荷駆動装置は、上アームと下アームとを含み、電気負荷の正母線と負母線との間に接続されたチョッパ回路と、チョッパ回路に直流電流を供給する直流電源と、正母線と負母線との間に直流電源と直列に接続されたコンデンサとを備える。
【００１７】
好ましくは、コンデンサは、正母線と直流電源の正極との間に接続される。
好ましくは、コンデンサは、負母線と直流電源の負極との間に接続される。
【００１８】
好ましくは、電気負荷は、インバータである。
好ましくは、電気負荷は、少なくとも１個のモータに対応して設けられ、モータを駆動する少なくとも１個のインバータである。
【００１９】
より好ましくは、チョッパ回路は、一方端が上アームを構成するスイッチング素子と下アームを構成するスイッチング素子との中点に接続され、他方端が正極に接続されたリアクトルをさらに含む。
【００２０】
さらに好ましくは、電気負荷駆動装置は、下アームを構成するスイッチング素子をスイッチング制御する制御手段をさらに備え、制御手段は、当該電気負荷駆動装置の始動時、スイッチング制御におけるオンデューティーを第１の値から第２の値に大きくしてスイッチング素子をスイッチング制御する。
【００２１】
この発明による電気負荷駆動装置においては、直流電源からの直流電圧はチョッパ回路により昇圧され、電気負荷の正母線に出力される。そして、コンデンサは、チョッパ回路から出力された直流電圧を直流電源との間で分担する。
【００２２】
したがって、この発明によれば、正母線と負母線との間に直流電源と直列に接続されたコンデンサは、正母線と負母線との間に単独で接続される場合よりも小さい容量を有し、低コストなキャパシタにより構成され得る。その結果、電気負荷駆動装置のコストを低減できる。
【００２３】
【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。
【００２４】
図１を参照して、この発明の実施の形態による電気負荷駆動装置を備えたモータ駆動装置１００は、電圧センサー１０，１３と、電気負荷駆動装置１１と、コンデンサＣ３と、インバータ１４，３１と、電流センサー２４，２８と、制御装置３０とを備える。
【００２５】
交流モータＭ１，Ｍ２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。
【００２６】
電気負荷駆動装置１１は、直流電源Ｂと、システムリレーＳＲと、昇圧コンバータ１２と、コンデンサＣ１，Ｃ２とを含む。直流電源ＢおよびシステムリレーＳＲは、電源ライン１１１と、電気負荷としてのインバータ１４，３１の負母線１１２との間に直列に接続される。コンデンサＣ１は、電源ライン１１１と負母線１１２との間に設けられる。コンデンサＣ２は、電気負荷としてのインバータ１４，３１の正母線１１３と、電源ライン１１１との間に設けられる。すなわち、コンデンサＣ２は、正母線１１３と直流電源Ｂの正極との間に設けられる。
【００２７】
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１１１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、正母線１１３と負母線１１２との間に直列に接続される。そして、ＮＰＮトランジスタＱ１のコレクタは正母線１１３に接続され、ＮＰＮトランジスタＱ２のエミッタは負母線１１２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がそれぞれ配置されている。
【００２８】
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。システムリレーＳＲは、制御装置３０からの信号ＳＥによりオンされる。コンデンサＣ１は、直流電源Ｂから出力された直流電圧を平滑化し、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。
【００２９】
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コンデンサＣ２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ＰＷＵを受けると、信号ＰＷＵ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コンデンサＣ２に供給する。この場合、ＮＰＮトランジスタＱ１は、信号ＰＷＵによってオフされている。なお、昇圧コンバータ１２は、コンデンサＣ１からの直流電圧を、高電圧に昇圧する。
【００３０】
また、昇圧コンバータ１２は、制御装置３０から信号ＰＷＤを受けると、コンデンサＣ２を介してインバータ１４（または３１）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。
【００３１】
コンデンサＣ２は、昇圧コンバータ１２によって昇圧された直流電圧を平滑化し、その平滑化した直流電圧をノードＮ１，Ｎ２を介してインバータ１４，３１に供給する。このように、コンデンサＣ２は、昇圧コンバータ１２によって約６５０Ｖに昇圧された直流電圧を受け、その受けた直流電圧を平滑化してインバータ１４，３１に供給する。
【００３２】
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、正母線１１３と負母線１１２との間に並列に設けられる。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
インバータ３１は、インバータ１４と同じ構成からなる。そして、インバータ３１の各相アームの中間点は、交流モータＭ２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Ｍ２も、交流モータＭ１と同じように、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相コイルの他端がインバータ３１のＮＰＮトランジスタＱ３，Ｑ４の中間点に、Ｖ相コイルの他端がインバータ３１のＮＰＮトランジスタＱ５，Ｑ６の中間点に、Ｗ相コイルの他端がインバータ３１の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。
【００３６】
電圧センサー１０は、直流電源Ｂから出力される電圧Ｖ１を検出し、その検出した電圧Ｖ１を制御装置３０へ出力する。
【００３７】
コンデンサＣ３は、ノードＮ１，Ｎ２を介して供給された直流電圧のサージを吸収し、サージを吸収した直流電圧をインバータ１４，３１に供給する。
【００３８】
電圧センサー１３は、コンデンサＣ３の両端の電圧Ｖ２（すなわち、インバータ１４，３１への入力電圧に相当する。以下同じ。）を検出し、その検出した電圧Ｖ２を制御装置３０へ出力する。
【００３９】
インバータ１４は、ノードＮ１，Ｎ２およびコンデンサＣ３を介してコンデンサ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ＴＲ１によって指定されたトルクを発生するように駆動される。また、インバータ１４は、モータ駆動装置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ＰＷＭＣ１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Ｃ３およびノードＮ１，Ｎ２を介してコンデンサＣ２に供給する。
【００４０】
インバータ３１は、ノードＮ１，Ｎ２およびコンデンサＣ３を介してコンデンサＣ２から直流電圧が供給されると制御装置３０からの信号ＰＷＭＩ２に基づいて直流電圧を交流電圧に変換して交流モータＭ２を駆動する。これにより、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ように駆動される。また、インバータ３１は、モータ駆動装置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Ｍ２が発電した交流電圧を制御装置３０からの信号ＰＷＭＣ２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Ｃ３およびノードＮ１，Ｎ２を介してコンデンサＣ２に供給する。
【００４１】
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。
【００４２】
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、その検出したモータ電流ＭＣＲＴ１を制御装置３０へ出力する。また、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、その検出したモータ電流ＭＣＲＴ２を制御装置３０へ出力する。
【００４３】
制御装置３０は、外部に設けられたＥＣＵからトルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２およびモータ回転数ＭＲＮ１，ＭＲＮ２を受け、電圧センサー１０から電圧Ｖ１を受け、電圧センサー１３から出力電圧Ｖ２を受け、電流センサー２４からモータ電流ＭＣＲＴ１を受け、電流センサー２８からモータ電流ＭＣＴ２を受ける。そして、制御装置３０は、電圧Ｖ１、出力電圧Ｖ２、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、後述する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ＰＷＭＩ１を生成し、その生成した信号ＰＷＭＩ１をインバータ１４へ出力する。
【００４４】
また、制御装置３０は、電圧Ｖ１、出力電圧Ｖ２、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、後述する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ＰＷＭＩ２を生成し、その生成した信号ＰＷＭＩ２をインバータ３１へ出力する。
【００４５】
さらに、制御装置３０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、電圧Ｖ１、出力電圧Ｖ２、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、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をスイッチング制御するための信号ＰＷＵを生成し、その生成した信号ＰＷＵを昇圧コンバータ１２へ出力する。
【００４６】
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を外部のＥＣＵから受けると、交流モータＭ１またはＭ２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ＰＷＭＣ１，２を生成し、その生成した信号ＰＷＭＣ１をインバータ１４へ出力し、生成した信号ＰＷＭＣ２をインバータ３１へ出力する。この場合、インバータ１４，３１のＮＰＮトランジスタＱ４，Ｑ６，Ｑ８は信号ＰＷＭＣ１，２によってスイッチング制御される。すなわち、交流モータＭ１，Ｍ２のＵ相で発電されるときＮＰＮトランジスタＱ６，Ｑ８がオンされ、Ｖ相で発電されるときＮＰＮトランジスタＱ４，Ｑ８がオンされ、Ｗ相で発電されるときＮＰＮトランジスタＱ４，Ｑ６がオンされる。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へ供給し、インバータ３１は、交流モータＭ２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。
【００４７】
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を外部の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ＰＷＤを生成し、その生成した信号ＰＷＤ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またはＭ２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。
【００４８】
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ＴＲ１，２、直流電源Ｂの出力電圧Ｖ１、モータ電流ＭＣＲＴ１，２、モータ回転数ＭＲＮ１，２および昇圧コンバータ１２の出力電圧Ｖ２に基づいて、交流モータＭ１またはＭ２の駆動時、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ＰＷＵ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、インバータ３１のＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８をオン／オフするための信号ＰＷＭＩ２とを生成し、その生成した信号ＰＷＵを昇圧コンバータ１２へ出力し、信号ＰＷＭＩ１をインバータ１４へ出力し、信号ＰＷＭＩ２をインバータ３１へ出力する。
【００４９】
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を外部のＥＣＵから受けると、交流モータＭ１，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ＰＷＭＣ１，２を生成してそれぞれインバータ１４，３１へ出力する。
【００５０】
また、電圧変換制御手段３０２は、回生制動時、信号ＲＧＥを外部のＥＣＵから受けると、インバータ１４，３１から供給された直流電圧を降圧するための信号ＰＷＤ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ＰＷＤ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。
【００５１】
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、フィードバック電圧指令演算部５２と、デューティー比変換部５４とを含む。
【００５２】
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Ｖ２、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、交流モータＭ１，Ｍ２の各相に流れるモータ電流ＭＣＲＴ１，２を電流センサー２４，２８から受け、トルク指令値ＴＲ１，２を外部ＥＣＵから受ける。そして、モータ制御用相電圧演算部４０は、これらの入力される信号に基づいて、交流モータＭ１，Ｍ２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。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１４，３１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をそれぞれインバータ１４，３１の各ＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８へ出力する。
【００５３】
これにより、インバータ１４，３１の各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，Ｍ２が指令されたトルクを出すように交流モータＭ１，Ｍ２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ＴＲ１，２に応じたモータトルクが出力される。
【００５４】
一方、インバータ入力電圧指令演算部５０は、トルク指令値ＴＲ１，２およびモータ回転数ＭＲＮ１，２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、電圧指令を演算し、その演算した電圧指令をフィードバック電圧指令演算部５２へ出力する。
【００５５】
フィードバック電圧指令演算部５２は、電圧センサー１３からの電圧Ｖ２と、インバータ入力電圧指令演算部５０からの電圧指令とに基づいて、フィードバック電圧指令を演算し、その演算したフィードバック電圧指令をデューティー比変換部５４へ出力する。
【００５６】
デューティー比変換部５４は、電圧センサー１０からのバッテリ電圧Ｖ１と、フィードバック電圧指令演算部５２からのフィードバック電圧指令とに基づいて、電圧センサー１３からの出力電圧Ｖ２を、フィードバック電圧指令演算部５２からのフィードバック電圧指令に設定するためのデューティー比を演算し、その演算した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ＰＷＵを生成する。そして、デューティー比変換部５４は、生成した信号ＰＷＵを昇圧コンバータ１２のＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２へ出力する。
【００５７】
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正母線１１３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、正母線１１３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。
【００５８】
再び、図１を参照して、電気負荷駆動装置１１における動作について説明する。制御装置３０からの信号ＳＥによってシステムリレーＳＲがオンされると、直流電源Ｂは、直流電圧をコンデンサＣ１に供給し、コンデンサＣ１は、直流電源Ｂからの直流電圧を平滑化して昇圧コンバータ１２に供給する。昇圧コンバータ１２は、制御装置３０からの信号ＰＷＵによってコンデンサＣ１から供給された直流電圧を所定の高電圧に昇圧してコンデンサＣ２に供給する。そして、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ノードＮ１，Ｎ２およびコンデンサＣ３を介して電気負荷としてのインバータ１４，３１に供給する。
【００５９】
このように、コンデンサＣ２は、昇圧コンバータ１２によって昇圧された直流電圧を受けるが、この昇圧された直流電圧は、正母線１１３と負母線１１２との間の電圧であり、コンデンサＣ２は、この昇圧後の直流電圧を直流電源Ｂと分担する。したがって、コンデンサＣ２の両端に印加される電圧は、昇圧後の直流電圧よりも直流電源Ｂの出力電圧Ｖ１分だけ低い直流電圧である。その結果、コンデンサＣ２は、正母線１１３と負母線１１２との間に接続される場合よりも小さい容量を有し、低コストなキャパシタにより構成され得る。
【００６０】
次に、モータ駆動装置１００における全体動作について説明する。全体の動作が開始されると、制御装置３０は、信号ＳＥを生成してシステムリレーＳＲへ出力し、システムリレーＳＲがオンされる。直流電源Ｂは直流電圧をシステムリレーＳＲを介して昇圧コンバータ１２へ出力する。
【００６１】
電圧センサー１０は、直流電源Ｂからの出力電圧Ｖ１を検出し、その検出した電圧Ｖ１を制御装置３０へ出力する。また、電圧センサー１３は、コンデンサＣ３の両端の電圧Ｖ２を検出し、その検出した電圧Ｖ２を制御装置３０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３０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３０へ出力する。そして、制御装置３０は、外部ＥＣＵからトルク指令値ＴＲ１，２、モータ回転数ＭＲＮ１，２を受ける。
【００６２】
そうすると、制御装置３０は、電圧Ｖ１、出力電圧Ｖ２、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ＰＷＭＩ１を生成し、その生成した信号ＰＷＭＩ１をインバータ１４へ出力する。また、制御装置３０は、電圧Ｖ１、出力電圧Ｖ２、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ＰＷＭＩ２を生成し、その生成した信号ＰＷＭＩ２をインバータ３１へ出力する。さらに、制御装置３０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、電圧Ｖ１、出力電圧Ｖ２、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ＰＷＵを生成し、その生成した信号ＰＷＵを昇圧コンバータ１２へ出力する。
【００６３】
そうすると、昇圧コンバータ１２は、信号ＰＷＵに応じて、直流電源Ｂからの直流電圧を昇圧し、その昇圧した直流電圧をコンデンサＣ２に供給する。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ノードＮ１，Ｎ２およびコンデンサＣ３を介してインバータ１４，３１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３０からの信号ＰＷＭＩ１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３０からの信号ＰＷＭＩ２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。
【００６４】
また、モータ駆動装置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、制御装置３０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ＰＷＭＣ１，２を生成してそれぞれインバータ１４，３１へ出力し、信号ＰＷＤを生成して昇圧コンバータ１２へ出力する。
【００６５】
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ＰＷＭＣ１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Ｃ３およびノードＮ１，Ｎ２を介してコンデンサＣ２に供給する。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ＰＷＭＣ２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Ｃ３およびノードＮ１，Ｎ２を介してコンデンサＣ２に供給する。そして、コンデンサＣ２は、インバータ１４，３１からの直流電圧を平滑化して昇圧コンバータ１２に供給し、昇圧コンバータ１２は、コンデンサＣ２からの直流電圧を信号ＰＷＤ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、直流電源Ｂは、交流モータＭ１またはＭ２が発電した電力によって充電される。
【００６６】
この発明においては、電気負荷駆動装置１１は、好ましくは、その始動時、ＮＰＮトランジスタＱ２のスイッチング制御におけるオンデューティーを徐々に長くして直流電源Ｂからの直流電圧を昇圧し、その昇圧した直流電圧を電気負荷としてのインバータ１４，３１に供給する。
【００６７】
すなわち、電気負荷駆動装置１１の昇圧コンバータ１２は、図４に示す信号ＰＷＵ１〜ＰＷＵ３を制御装置３０から受け、ＮＰＮトランジスタＱ２は、信号ＰＷＵ１〜ＰＷＵ３によって徐々にオンデューティーを長くされて直流電源Ｂからの直流電流をスイッチングする。このように、電気負荷駆動装置１１においては、ＮＰＮトランジスタＱ２のスイッチング制御におけるオンデューティーを徐々に長くすることにより、コンデンサＣ１への突入電流を防止することができ、図６に示す従来のモータ駆動装置３００に設けられた抵抗ＲおよびシステムリレーＳＲ２から成る突入防止回路を設ける必要がない。
【００６８】
ＮＰＮトランジスタＱ２のオンデューティーは、信号ＰＷＵ１〜ＰＷＵ３によって階段的に切換えられると説明したが、この発明においては、これに限らず、ＮＰＮトランジスタＱ２のオンデューティーは、連続的に切換えられてもよく、一般的には、オンデューティーが第１の値から第２の値まで切換えられる方法であればどのような方法であってもよい。
【００６９】
また、この発明においては、モータ駆動装置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クリープ走行時、制御装置３０は、昇圧コンバータ１２のＮＰＮトランジスタＱ２をオフし、ＮＰＮトランジスタＱ１をスイッチング制御するための信号を生成して昇圧コンバータ１２へ出力する。つまり、クリープ走行時、昇圧コンバータ１２は、直流電源Ｂから出力される直流電圧と殆ど同じ電圧レベルを有する直流電圧を出力する。これによって、電気負荷駆動装置１１は、直流電源Ｂの出力電圧と殆ど同じ電圧レベルを有する直流電圧によって電気負荷としてのインバータ１４，３１を駆動でき、クリープ走行をスムーズに行なうことができる。なお、ＮＰＮトランジスタＱ１もオフした状態でクリープ走行を行なうようにしてもよい。
【００７０】
このように、この発明による電気負荷駆動装置１１をモータ駆動装置１００に適用しても、ハイブリッド自動車または電気自動車の走行モードに応じてインバータ１４，３１を駆動可能である。
【００７１】
また、この発明による電気負荷駆動装置を備えたモータ駆動装置は、図５に示すモータ駆動装置１００Ａであってもよい。
【００７２】
図５を参照して、モータ駆動装置１００Ａは、モータ駆動装置１００の電気負荷駆動装置１１を電気負荷駆動装置１１Ａに代えたものであり、その他は、モータ駆動装置１００と同じである。
【００７３】
電気負荷駆動装置１１Ａは、電気負荷駆動装置１１の直流電源Ｂ、システムリレーＳＲおよびコンデンサＣ１と、コンデンサＣ２との接続位置を逆にしたものである。
【００７４】
すなわち、直流電源ＢおよびシステムリレーＳＲは、正母線１１３と電源ライン１１１との間に直列に接続される。コンデンサＣ１は、正母線１１３と電源ライン１１１との間に設けられる。コンデンサＣ２は、電源ライン１１１と負母線１１２との間に設けられる。すなわち、コンデンサＣ２は、直流電源Ｂの負極と負母線１１２との間に設けられる。
【００７５】
電気負荷駆動装置１１Ａにおいて、昇圧コンバータ１２が直流電源Ｂからの直流電圧を昇圧するとき、ＮＰＮトランジスタＱ２はオフされ、ＮＰＮトランジスタＱ１は所定のデューティー比でオン／オフされる。これにより、直流電力がリアクトルＬ１に蓄積される。そして、リアクトルＬ１に蓄積され、昇圧された直流電圧は、ＮＰＮトランジスタＱ２がオンされたタイミングでノードＮ１，Ｎ２を介してインバータ１４，３１へ供給される。したがって、制御装置３０は、ＮＰＮトランジスタＱ１をオン／オフして直流電源Ｂからの直流電圧を昇圧した後、ＮＰＮトランジスタＱ２をオンするように昇圧コンバータ１２を制御する。
【００７６】
その他については、上述したとおりである。
なお、上記においては、交流モータが２個の場合について説明したが、この発明においては、これに限らず、交流モータは１個であってもよい。
【００７７】
また、上記においては、昇圧コンバータ１２に接続される電気負荷として車両の交流モータを例にして説明したが、この発明は、車両の交流モータに限らず、他の直流電圧を利用し得る電気負荷（直流モータ他）の全てを対象としてもよい。
【００７８】
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】この発明の実施の形態による電気負荷駆動装置を備えたモータ駆動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】図１に示す昇圧コンバータを駆動するための信号のタイミングチャートである。
【図５】この発明の実施の形態による電気負荷駆動装置を備えたモータ駆動装置の他の概略ブロック図である。
【図６】従来のモータ駆動装置の概略ブロック図である。
【符号の説明】
１０，１３，３２０　電圧センサー、１１，１１Ａ　電気負荷駆動装置、１２昇圧コンバータ、１４，３１，３３０　インバータ、１５　Ｕ相アーム、１６Ｖ相アーム、１７　Ｗ相アーム、２４，２８　電流センサー、３０　制御装置、４０　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　フィードバック電圧指令演算部、５４　デューティー比変換部、１００，１００Ａ，３００　モータ駆動装置、１１１　電源ライン、１１２　負母線、１１３　正母線、３０１　モータトルク制御手段、３０２　電圧変換制御手段、３１０　双方向コンバータ、Ｂ　直流電源、ＳＲ，ＳＲ１，ＳＲ２　システムリレー、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３　コンデンサ、Ｌ１，３１１　リアクトル、Ｑ１〜Ｑ８，３１２，３１３　ＮＰＮトランジスタ、Ｄ１〜Ｄ８，３１４，３１５　ダイオード、Ｍ１，Ｍ２　交流モータ。
【図１】
2004015895.tif 000003
【図２】
2004015895.tif 000004
【図３】
2004015895.tif 000005
【図４】
2004015895.tif 000006
【図５】
2004015895.tif 000007
【図６】
2004015895.tif 000008