(57)【要約】【課題】絶縁して電圧を検出する電圧検出回路を備える電圧変換装置を提供する。【解決手段】サグリコイルＥＸＣは、リアクトルＬ１の両端に発生するリアクトル電圧をコイル電圧Ｖｃに変換する。電圧検出回路１１は、リアクトル電圧（＝昇圧コンバータ１２の出力電圧Ｖｍ）とコイル電圧との関係を示すマップを保持している。そして、電圧検出回路１１は、コイル電圧Ｖｃを検出し、その検出したコイル電圧Ｖｃに対応する出力電圧Ｖｍをマップを参照して求める。制御装置３０は、昇圧コンバータ１２の出力電圧Ｖｍを電圧検出回路１１から受け、出力電圧Ｖｍを電圧指令に設定するための信号ＰＷＭＵを生成して昇圧コンバータ１２へ出力する。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力電圧が指令電圧になるように直流電源からの直流電圧を前記出力電圧に変換する電圧変換装置であって、
前記直流電圧の電圧レベルを変えて出力電圧を出力する電圧変換器と、
前記電圧変換器に含まれるリアクトルの両端に発生するリアクトル電圧をコイル電圧に変換するコイルと、
前記コイル電圧を検出し、その検出したコイル電圧に基づいて前記電圧変換器から出力される出力電圧を検出する電圧検出回路とを備える、電圧変換装置。
【請求項２】
前記電圧変換器は、
上アーム用の第１のスイッチング素子と、
下アーム用の第２のスイッチング素子と、
一方端が前記第１のスイッチング素子と前記第２のスイッチング素子との間に接続された前記リアクトルとを含む、請求項１に記載の電圧変換装置。
【請求項３】
前記コイル電圧は、前記リアクトル電圧よりも低い、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】
前記コイルは、前記リアクトルのコアに巻回される、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電圧変換装置。
【請求項５】
前記リアクトルは、
コアと、
前記コアに巻回されたもう１つのコイルとを含み、
前記コイルは、前記もう１つのコイルと共に前記コアに巻回される、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電圧変換装置。
【請求項６】
前記電圧検出回路から前記出力電圧を受け、その受けた出力電圧が前記指令電圧になるように前記電圧変換器を制御する制御手段をさらに備える、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の電圧変換装置。
【請求項７】
前記電圧検出回路は、前記検出したコイル電圧に基づいて前記出力電圧を演算して前記制御手段へ出力し、
前記制御手段は、前記演算された出力電圧を前記指令電圧に設定するための制御信号を生成して前記電圧変換器へ出力する、請求項６に記載の電圧変換装置。
【請求項８】
前記電圧検出回路は、前記コイル電圧と前記出力電圧との関係を示すマップを保持しており、前記マップを参照して前記コイル電圧に対応する出力電圧を検出し、その検出した出力電圧を前記制御手段へ出力し、
前記制御手段は、前記電圧検出回路から受けた出力電圧を前記指令電圧に設定するための制御信号を生成して前記電圧変換器へ出力する、請求項６に記載の電圧変換装置。
【請求項９】
前記コイルは、サグリコイルである、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の電圧変換装置。
【請求項１０】
前記電圧変換器から出力された前記出力電圧は、車両に搭載されるモータを駆動する駆動電圧である、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の電圧変換装置。
【請求項１１】
直流電源と、
出力電圧が指令電圧になるように前記直流電源からの直流電圧を前記出力電圧に変換する電圧変換装置と、
前記電圧変換装置から出力された前記出力電圧に基づいて交流モータを駆動するインバータとを備え、
前記電圧変換装置は、
前記直流電圧の電圧レベルを変えて出力電圧を出力する電圧変換器と、
前記電圧変換器に含まれるリアクトルの両端に発生するリアクトル電圧をコイル電圧に変換するコイルと、
前記コイル電圧を検出し、その検出したコイル電圧に基づいて前記電圧変換器から出力される出力電圧を検出する電圧検出回路とを含む、モータ駆動装置。
【請求項１２】
直流電源と、
前記直流電源からの直流電圧に基づいて交流モータを駆動するインバータと、
前記交流モータに含まれる第１のコイルの両端に発生する第１のコイル電圧を第２のコイル電圧に変換する第２のコイルと、
前記第２のコイル電圧を検出し、その検出した第２のコイル電圧に基づいて前記インバータに入力される入力電圧を検出する電圧検出回路と、
前記電圧検出回路により検出された入力電圧に応じて前記インバータを制御する制御手段とを備えるモータ駆動装置。
【請求項１３】
直流電源と、
出力電圧が指令電圧になるように前記直流電源からの直流電圧を前記出力電圧に変換する電圧変換装置と、
前記電圧変換装置から出力された前記出力電圧に基づいて交流モータを駆動するインバータと、
前記交流モータに含まれる第１のコイルの両端に発生する第１のコイル電圧を第２のコイル電圧に変換する第２のコイルと、
前記第２のコイル電圧を検出し、その検出した第２のコイル電圧に基づいて前記インバータに入力される入力電圧を検出する電圧検出回路と、
前記電圧検出回路により検出された入力電圧に応じて前記インバータを制御する制御手段とを備えるモータ駆動装置。
【請求項１４】
前記第２のコイル電圧は、前記第１のコイル電圧よりも低い、請求項１２または請求項１３に記載のモータ駆動装置。
【請求項１５】
前記第２のコイルは、前記第１のコイルの近傍に配置される、請求項１２から請求項１４のいずれか１項に記載のモータ駆動装置。
【請求項１６】
前記第２のコイルは、前記第１のコイルと一体的に巻回される、請求項１２から請求項１４のいずれか１項に記載のモータ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、直流電源からの直流電圧を指令電圧に変換する電圧変換装置およびモータ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電圧に変換し、その変換した交流電圧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は、たとえば、図１０に示すようなモータ駆動装置３００を搭載している（特開平８−２１４５９２号公報参照）。図１０を参照して、モータ駆動装置３００は、直流電源Ｂ１と、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２と、コンデンサＣ２と、電圧センサー３１０と、インバータ３２０とを備える。
【０００５】
直流電源Ｂ１は、直流電圧を出力する。システムリレーＳＲ１，ＳＲ２は、制御装置（図示せず）によってオンされると、直流電源Ｂ１からの直流電圧をコンデンサＣ２に供給する。コンデンサＣ２は、直流電源Ｂ１からシステムリレーＳＲ１，ＳＲ２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インバータ３２０へ供給する。
【０００６】
電圧センサー３２０は、コンデンサＣ２の両端の電圧、すなわち、直流電源Ｂ１から出力される直流電圧Ｖｂを検出する。
【０００７】
インバータ３２０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。
【０００８】
また、インバータ３２０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を介して直流電源Ｂ１へ供給する。
【０００９】
図１１を参照して、電圧センサー３１０は、抵抗３１１，３１２，３１４〜３１６と、オペアンプ３１３，３１７とを含む。抵抗３１１は、オペアンプ３１３の反転入力端子と直流電源Ｂ１の正母線Ｌ１との間に接続される。抵抗３１２は、オペアンプ３１３の反転入力端子と出力端子との間に接続される。オペアンプ３１３の非反転入力端子は、接地ノードＧＮＤに接続される。そして、抵抗３１１，３１２およびオペアンプ３１３は、反転増幅器ＡＭＰ１を構成する。
【００１０】
抵抗３１４は、オペアンプ３１３の出力端子とオペアンプ３１７の反転入力端子との間に接続される。抵抗３１５は、オペアンプ３１７の反転入力端子と直流電源Ｂ１の負母線Ｌ２との間に接続される。抵抗３１６は、オペアンプ３１７の反転入力端子と出力端子との間に接続される。オペアンプ３１７の非反転入力端子は、接地ノードＧＮＤに接続される。そして、抵抗３１５，３１６およびオペアンプ３１７は、反転増幅器ＡＭＰ２を構成する。
【００１１】
抵抗３１１の抵抗値Ｒ１と抵抗３１２の抵抗値Ｒ２との比（Ｒ２／Ｒ１）は、たとえば、１／１００に設定されるので、反転増幅器ＡＭＰ１は、正母線Ｌ１上の電圧を１／１００倍に反転増幅して反転増幅器ＡＭＰ２へ出力する。そして、反転増幅器ＡＭＰ２は、反転増幅器ＡＭＰ１の出力を反転入力端子に受け、抵抗３１５の抵抗値Ｒ３と抵抗３１６の抵抗値Ｒ４との比（Ｒ３／Ｒ４）によって決定される増幅率で反転増幅器ＡＭＰ１の出力を反転増幅して検出電圧を出力する。
【００１２】
図１１に示す電圧センサー３１０の等価回路は図１２に示すようになり、直流電源Ｂ１の正母線Ｌ１および負母線Ｌ２は、それぞれ、抵抗３１１，３１５を介して接地ノードＧＮＤに接地される。
【００１３】
モータ駆動装置３００は、ハイブリッド自動車または電気自動車等の車両に搭載されるので、感電防止の観点から正母線Ｌ１および負母線Ｌ２は、高抵抗を介して接地されることを要求される。したがって、直流電源Ｂ１から出力される直流電圧が、たとえば、３００Ｖである場合、抵抗３１１の抵抗値Ｒ１および抵抗３１５の抵抗値Ｒ３は、たとえば、２ＭΩに設定される。
【００１４】
このように、従来のモータ駆動装置３００においては、直流電源Ｂ１の両端に電圧センサー３１０を接続して（すなわち、非絶縁で）インバータ３２０へ入力される入力電圧を検出する。
【００１５】
【特許文献１】
特開平８−２１４５９２号公報の３頁左欄および図１０
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のような直流電圧の検出方法では、モータ駆動装置で使用される直流電圧の電圧レベルが高くなると、直流電圧を正確に検出できないという問題がある。すなわち、モータ駆動装置で使用される直流電圧の電圧レベルが高くなると、正母線および負母線を接地する場合の接地抵抗は、さらに高くなる。そうすると、直流電圧を検出するための電流が微小になり、直流電圧を正確に検出できないという問題が生じる。
【００１７】
そして、この問題は、直流電源からの直流電圧を昇圧せずに、直接、インバータへ供給するモータ駆動装置、また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インバータへ供給するモータ駆動装置において生じる。
【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、絶縁して電圧を検出する電圧検出回路を備える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、絶縁して電圧を検出する電圧検出回路を備えるモータ駆動装置を提供することである。
【００２０】
【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、出力電圧が指令電圧になるように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装置であって、電圧変換器と、コイルと、電圧検出回路とを備える。
【００２１】
電圧変換器は、直流電圧の電圧レベルを変えて出力電圧を出力する。コイルは、電圧変換器に含まれるリアクトルの両端に発生するリアクトル電圧をコイル電圧に変換する。電圧検出回路は、コイル電圧を検出し、その検出したコイル電圧に基づいて電圧変換器から出力される出力電圧を検出する。
【００２２】
好ましくは、電圧変換器は、上アーム用の第１のスイッチング素子と、下アーム用の第２のスイッチング素子と、一方端が第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子との間に接続されたリアクトルとを含む。
【００２３】
好ましくは、コイル電圧は、リアクトル電圧よりも低い。
好ましくは、コイルは、リアクトルのコアに巻回される。
【００２４】
好ましくは、リアクトルは、コアと、コアに巻回されたもう１つのコイルとを含む。そして、コイルは、もう１つのコイルと共に前記コアに巻回される。
【００２５】
好ましくは、電圧変換装置は、制御手段をさらに備える。制御手段は、電圧検出回路から出力電圧を受け、その受けた出力電圧が指令電圧になるように電圧変換器を制御する。
【００２６】
好ましくは、電圧検出回路は、検出したコイル電圧に基づいて出力電圧を演算して制御手段へ出力する。また、制御手段は、電圧検出回路により演算された出力電圧を指令電圧に設定するための制御信号を生成して電圧変換器へ出力する。
【００２７】
好ましくは、電圧検出回路は、コイル電圧と出力電圧との関係を示すマップを保持しており、その保持したマップを参照してコイル電圧に対応する出力電圧を検出し、その検出した出力電圧を制御手段へ出力する。また、制御手段は、電圧検出回路から受けた出力電圧を指令電圧に設定するための制御信号を生成して電圧変換器へ出力する。
【００２８】
好ましくは、コイルは、サグリコイルである。
好ましくは、電圧変換器から出力された出力電圧は、車両に搭載されるモータを駆動する駆動電圧である。
【００２９】
この発明による電圧変換装置においては、電圧変換器に含まれるリアクトルの両端に発生するリアクトル電圧が、リアクトルのコイルの巻数とサグリコイルの巻数との巻数比に応じてコイル電圧に変換される。そして、コイル電圧に対応するリアクトル電圧がマップを参照して求められる。リアクトル両端のリアクトル電圧は、電圧変換器の出力電圧に相当するので、マップを参照して求められたリアクトル電圧は電圧変換器の出力電圧に相当する。また、このようにして求めれた出力電圧は、電圧変換装置におけるフィードバック制御に用いられる。
【００３０】
したがって、この発明によれば、電圧変換器の出力電圧を絶縁状態で検出できる。その結果、電気的に接続した状態で出力電圧を検出する場合に比べ、コストを低減できる。
【００３１】
また、この発明によれば、モータ駆動装置は、直流電源と、電圧変換装置と、インバータとを備える。電圧変換装置は、出力電圧が指令電圧になるように直流電源からの直流電圧を出力電圧に変換する。インバータは、電圧変換装置から出力された出力電圧に基づいて交流モータを駆動する。
【００３２】
そして、電圧変換装置は、電圧変換器と、コイルと、電圧検出回路とを含む。電圧変換器は、直流電源から出力された直流電圧の電圧レベルを変えて出力電圧を出力する。コイルは、電圧変換器に含まれるリアクトルの両端に発生するリアクトル電圧をコイル電圧に変換する。電圧検出回路は、コイル電圧を検出し、その検出したコイル電圧に基づいて電圧変換器から出力される出力電圧を検出する。
【００３３】
さらに、この発明によれば、モータ駆動装置は、直流電源と、インバータと、第２のコイルと、電圧検出回路と、制御手段とを備える。インバータは、直流電源からの直流電圧に基づいて交流モータを駆動する。第２のコイルは、交流モータに含まれる第１のコイルの両端に発生する第１のコイル電圧を第２のコイル電圧に変換する。電圧検出回路は、第２のコイルにより変換された第２のコイル電圧を検出し、その検出した第２のコイル電圧に基づいてインバータに入力される入力電圧を検出する。制御手段は、電圧検出回路により検出された入力電圧に応じてインバータを制御する。
【００３４】
さらに、この発明によれば、モータ駆動装置は、直流電源と、電圧変換装置と、インバータと、第２のコイルと、電圧検出回路と、制御手段とを備える。電圧変換装置は、出力電圧が指令電圧になるように直流電源からの直流電圧を出力電圧に変換する。インバータは、電圧変換装置から出力された出力電圧に基づいて交流モータを駆動する。第２のコイルは、交流モータに含まれる第１のコイルの両端に発生する第１のコイル電圧を第２のコイル電圧に変換する。電圧検出回路は、第２のコイル電圧を検出し、その検出した第２のコイル電圧に基づいてインバータに入力される入力電圧を検出する。制御手段は、電圧検出回路により検出された入力電圧に応じてインバータを制御する。
【００３５】
好ましくは、第２のコイル電圧は、第１のコイル電圧よりも低い。
好ましくは、第２のコイルは、第１のコイルの近傍に配置される。
【００３６】
好ましくは、第２のコイルは、第１のコイルと一体的に巻回される。
この発明によるモータ駆動装置においては、サグリコイルにより絶縁状態で交流モータの各相に発生する電圧が検出され、その検出された電圧に基づいて、交流モータを駆動するインバータの入力電圧が求められる。また、サグリコイルにより絶縁状態で電圧変換器に含まれるリアクトルの両端に発生するリアクトル電圧が検出され、その検出されたリアクトル電圧に基づいて、交流モータを駆動するインバータの入力電圧が求められる。そして、その求めた入力電圧に応じた電流が各アームに流れ、交流モータは指定されたトルクを出力する。
【００３７】
したがって、この発明によれば、絶縁状態で検出されたコイル電圧に基づいてインバータの入力電圧を検出し、その検出した入力電圧に応じてインバータに流す電流を制御できる。その結果、モータ駆動装置のコストを低減できる。
【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によるモータ駆動装置１００は、直流電源Ｂと、電圧センサー１０と、電圧検出回路１１と、サグリコイルＥＸＣ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とを備える。
【００４０】
なお、サグリコイルＥＸＣは、「探りコイル」または「サーチコイル」とも言う。そして、サグリコイルＥＸＣは、磁束を測るための有効面積および巻数がわかっているコイルである。
【００４１】
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。
【００４２】
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が接続されている。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
コンデンサＣ１は、直流電源Ｂ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昇圧コンバータ１２へ供給する。サグリコイルＥＸＣは、リアクトルＬ１の両端に発生するリアクトル電圧ＶＬをコイル電圧Ｖｃに変換する。電圧検出回路１１は、サグリコイルＥＸＣにより変換されたコイル電圧Ｖｃを検出し、その検出したコイル電圧Ｖｃに基づいてリアクトル電圧ＶＬ（昇圧コンバータ１２の出力電圧Ｖｍに相当する。）を検出する。そして、電圧検出回路１１は、検出した出力電圧Ｖｍを制御装置３０へ出力する。
【００４８】
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コンデンサＣ２に供給する。
【００４９】
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。ただし、昇圧機能のみを行なうような回路構成に昇圧コンバータ１２を適用してもよいことは言うまでもない。
【００５０】
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。
【００５１】
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ＰＷＭＩ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ＴＲ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ＰＷＭＣ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。
【００５２】
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。
【００５３】
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、電圧検出回路１１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ＰＷＭＩとを生成し、その生成した信号ＰＷＭＵおよび信号ＰＷＭＩ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。
【００５４】
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Ｖｂ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Ｖｄｃｃｏｍ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。
【００５５】
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ＰＷＭＣ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ＰＷＭＣ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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
図２を参照して、リアクトルＬ１は、コア８０と、コイル９０とを含む。コア８０は、湾曲部８１，８３と、直線部８２，８４とから成る。湾曲部８１は、直線部８２，８４との間で、それぞれ、ギャップＧＰ１，ＧＰ２が形成されるように配置される。また、湾曲部８３は、直線部８２，８４との間で、それぞれ、ギャップＧＰ３，ＧＰ４が形成されるように配置される。そして、湾曲部８１，８３および直線部８２，８４は、コア８０が略楕円の環状形状になるように配置される。
【００５９】
コイル９０は、コア８０の直線部８２，８４に巻回される。また、サグリコイルＥＸＣは、コア８０の直線部８２に巻回される。この場合、コイル９０およびサグリコイルＥＸＣは、各々、絶縁物によって被覆されているので、コイル９０とサグリコイルＥＸＣとの間で短絡することはない。また、サグリコイルＥＸＣの巻数は、リアクトルＬ１の両端に発生するリアクトル電圧ＶＬをコイル電圧Ｖｃに変換する変換率に応じて決定される。サグリコイルＥＸＣの巻数は、たとえば、コイル９０の巻数を５００とした場合、５に設定される。そうすると、サグリコイルＥＸＣは、リアクトル電圧ＶＬを１／１００倍したコイル電圧Ｖｃにリアクトル電圧ＶＬを変換する。
【００６０】
直流電源Ｂからの直流電流が矢印８５〜８７で示す方向に流れると、磁束が発生し、その発生した磁束は、ギャップＧＰ１を直線部８２から湾曲部８１の方向へ通過し、ギャップＧＰ２を湾曲部８１から直線部８４の方向へ通過し、ギャップＧＰ４を直線部８４から湾曲部８３の方向へ通過し、ギャップＧＰ３を湾曲部８３から直線部８２の方向へ通過する。その結果、発生した磁束は、コア８０中を周方向に伝搬する。
【００６１】
なお、サグリコイルＥＸＣは、コア８０の直線部８２に限らず、湾曲部８１，８３および直線部８４のいずれに巻回されてもよい。
【００６２】
図３を参照して、昇圧コンバータ１２のＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２が信号ＰＷＭＵによってオン／オフ制御されているとき、リアクトルＬ１は、その両端に信号ＰＷＭＵの周期に同期して振幅が変化する電圧Ｖ１を発生する。そして、電圧Ｖ１のボトムとピークとの間の値がリアクトル電圧ＶＬに相当し、リアクトル電圧ＶＬは、昇圧コンバータ１２の出力電圧Ｖｍに等しい。この場合、リアクトル電圧ＶＬは、直流電源Ｂからの直流電圧Ｖｂよりも昇圧されている。
【００６３】
サグリコイルＥＸＣは、電圧Ｖ１を１００分の１に降圧し、電圧Ｖ２がサグリコイルＥＸＣの両端に発生する。そうすると、電圧検出回路１１は、信号ＰＷＭＵの周期に同期して振幅が変化する電圧Ｖ２のピークをホールドし、そのホールドした値をコイル電圧Ｖｃとして検出する。そして、電圧検出回路１１は、検出したコイル電圧Ｖｃに基づいて昇圧コンバータ１２の出力電圧Ｖｍを求め、その求めた出力電圧Ｖｍを制御装置３０へ出力する。
【００６４】
リアクトルＬ１のコイル９０とサグリコイルＥＸＣとは、その巻数比が５００対５に設定されているため、リアクトル電圧ＶＬおよびコイル電圧Ｖｃは、図４に示す直線ｋ１によって示される関係を有する。図４を参照して、たとえば、リアクトル電圧ＶＬが５００Ｖであるとき、コイル電圧Ｖｃは５Ｖになる。したがって、コイル電圧Ｖｃが検出されれば、その検出されたコイル電圧Ｖｃに対応するリアクトル電圧ＶＬを直線ｋ１から求めることができる。
【００６５】
したがって、電圧検出回路１１は、図４に示すコイル電圧Ｖｃとリアクトル電圧ＶＬとの関係をマップとして保持しており、コイル電圧Ｖｃを検出すると、その検出したコイル電圧Ｖｃに対応するリアクトル電圧ＶＬ（＝出力電圧Ｖｍ）をマップを参照して求める。
【００６６】
これにより、リアクトルＬ１の両端に発生するリアクトル電圧（＝出力電圧Ｖｍ）が、絶縁した状態で検出される。
【００６７】
図５は、制御装置３０の機能ブロック図である。図５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。
【００６８】
モータトルク制御手段３０１は、トルク指令値ＴＲ（車両におけるアクセルペダルの踏み込み度合い、ハイブリッド車両においてはエンジンの動作状態をも考慮しながらモータに与えるべきトルク指令を演算して得られている）、直流電源Ｂから出力された直流電圧Ｖｂ、モータ電流ＭＣＲＴ、モータ回転数ＭＲＮおよび出力電圧Ｖｍに基づいて、交流モータＭ１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ＰＷＭＩとを生成し、その生成した信号ＰＷＭＵおよび信号ＰＷＭＩ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。
【００６９】
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が発電した交流電圧を直流電圧に変換するための信号ＰＷＭＣを生成してインバータ１４へ出力する。
【００７０】
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により直流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。
【００７１】
図６は、モータトルク制御手段３０１の機能ブロック図である。図６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。
【００７２】
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検出回路１１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。
【００７３】
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ＰＷＭＩを生成し、その生成した信号ＰＷＭＩをインバータ１４の各ＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８へ出力する。
【００７４】
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が指令された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。
【００７５】
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Ｖｄｃｃｏｍを演算し、その演算した電圧指令Ｖｄｃｃｏｍをフィードバック電圧指令演算部５２へ出力する。
【００７６】
フィードバック電圧指令演算部５２は、電圧検出回路１１からの昇圧コンバータ１２の出力電圧Ｖｍと、インバータ入力電圧指令演算部５０からの電圧指令Ｖｄｃｃｏｍとに基づいて、フィードバック電圧指令Ｖｄｃｃｏｍ＿ｆｂを演算し、その演算したフィードバック電圧指令Ｖｄｃｃｏｍ＿ｆｂをデューティー比変換部５４へ出力する。
【００７７】
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Ｖｂと、電圧検出回路１１からの出力電圧Ｖｍ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Ｖｄｃｃｏｍ＿ｆｂとに基づいて、電圧検出回路１１からの出力電圧Ｖｍ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Ｖｄｃｃｏｍ＿ｆｂ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ＰＷＭＵ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ＰＷＭＵを昇圧コンバータ１２のＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２へ出力する。
【００７８】
このように、モータトルク制御手段３０１は、絶縁した状態で電圧検出回路１１により検出された出力電圧Ｖｍを受け、その受けた出力電圧Ｖｍが電圧指令Ｖｄｃｃｏｍになるように昇圧コンバータ１２をフィードバック制御する。したがって、昇圧コンバータ１２の出力側に電圧センサーを接続しなくても、出力電圧Ｖｍが電圧指令Ｖｄｃｃｏｍになるようにフィードバック制御できる。
【００７９】
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。
【００８０】
再び、図１を参照して、モータ駆動装置１００における動作について説明する。制御装置３０は、外部のＥＣＵからトルク指令値ＴＲが入力されると、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によって指定されたトルク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ＰＷＭＩ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。
【００８１】
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Ｖｂを昇圧コンバータ１２へ供給する。
【００８２】
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、ＮＰＮトランジスタＱ２のオンデューティーに応じた直流電流がリアクトルＬ１のコイル９０に流れる。そして、リアクトルＬ１の両端にリアクトル電圧ＶＬが発生し、サグリコイルＥＸＣは、リアクトル電圧ＶＬをコイル電圧Ｖｃに変換する。電圧検出回路１１は、コイル電圧Ｖｃを検出し、その検出したコイル電圧Ｖｃに基づいて上述した方法により出力電圧Ｖｍを求めて制御装置３０へ出力する。
【００８３】
制御装置３０は、電圧検出回路１１から受けた出力電圧Ｖｍを電圧指令Ｖｄｃｃｏｍに設定するための信号ＰＷＭＵを生成して昇圧コンバータ１２へ出力する。そして、昇圧コンバータ１２は、出力電圧Ｖｍが電圧指令Ｖｄｃｃｏｍになるように直流電圧Ｖｂを出力電圧Ｖｍに変換してコンデンサＣ２に供給する。
【００８４】
コンデンサＣ２は、昇圧コンバータ１２から供給された直流電圧を平滑化してインバータ１４へ供給する。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ＰＷＭＩ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。
【００８５】
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を外部のＥＣＵから受け、信号ＰＷＭＣ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。
【００８６】
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ＰＷＭＣ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。
【００８７】
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。
【００８８】
このように、モータ駆動装置１００においては、サグリコイルＥＸＣおよび電圧検出回路１１により、リアクトルＬ１の両端に発生するリアクトル電圧ＶＬを降圧したコイル電圧Ｖｃが検出され、その検出されたコイル電圧Ｖｃに基づいて昇圧コンバータ１２の出力電圧Ｖｍが求められる。そして、その求めた出力電圧Ｖｍが電圧指令Ｖｄｃｃｏｍになるようにフィードバック制御が行なわれる。電圧指令Ｖｄｃｃｏｍに設定された出力電圧Ｖｍは、コンデンサＣ２を介してインバータ１４に供給され、インバータ１４は、制御装置３０からの信号ＰＷＭＩに基づいて出力電圧Ｖｍ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ＴＲによって指定されたトルクを出力する。
【００８９】
また、回生制動モードにおいては、交流モータＭ１が発電した電力によって直流電源Ｂが充電されるようにモータ駆動装置１００が駆動する。
【００９０】
実施の形態１によるモータ駆動装置は、図７に示すモータ駆動装置１００Ａであってもよい。図７を参照して、モータ駆動装置１００Ａは、電流センサー２８およびインバータ３１をモータ駆動装置１００に追加し、モータ駆動装置１００の制御装置３０を制御装置３０Ａ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。
【００９１】
なお、コンデンサＣ２は、昇圧コンバータ１２からの出力電圧ＶｍをノードＮ１，Ｎ２を介して受け、その受けた出力電圧Ｖｍ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。また、電流センサー２４は、モータ電流ＭＣＲＴ１を検出して制御装置３０Ａへ出力する。さらに、インバータ１４は、制御装置３０Ａからの信号ＰＷＭＩ１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ＰＷＭＣ１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。
【００９２】
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３０Ａからの信号ＰＷＭＩ２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ＰＷＭＣ２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。
【００９３】
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を検出して制御装置３０Ａへ出力する。
【００９４】
制御装置３０Ａは、直流電源Ｂから出力された直流電圧Ｖｂを電圧センサー１０から受け、出力電圧Ｖｍを電圧検出回路１１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、トルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２およびモータ回転数ＭＲＮ１，ＭＲＮ２を外部ＥＣＵから受ける。
【００９５】
そして、制御装置３０Ａ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。
【００９６】
また、制御装置３０Ａ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。
【００９７】
さらに、制御装置３０Ａ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。
【００９８】
さらに、制御装置３０Ａ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ＰＷＭＣ１、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ＰＷＭＣ２を生成し、その生成した信号ＰＷＭＣ１または信号ＰＷＭＣ２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３０Ａ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。
【００９９】
さらに、制御装置３０Ａ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。
【０１００】
モータ駆動装置１００Ａ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、外部のＥＣＵからトルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２が入力されると、制御装置３０Ａは、Ｈレベルの信号ＳＥを生成してシステムリレーＳＲ１，ＳＲ２へ出力する。
【０１０１】
そして、制御装置３０Ａは、交流モータＭ１がトルク指令値ＴＲ１によって指定されたトルクを発生し、交流モータＭ２がトルク指令値ＴＲ２によって指定されたトルクを発生するように昇圧コンバータ１２およびインバータ１４，３１を制御するための信号ＰＷＭＵおよび信号ＰＷＭＩ１，ＰＷＭＩ２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１４，３１へ出力する。
【０１０２】
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Ｖｂを昇圧コンバータ１２へ供給する。
【０１０３】
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３０Ａからの信号ＰＷＭＵに応じてオン／オフされ、ＮＰＮトランジスタＱ２のオンデューティーに応じた直流電流がリアクトルＬ１のコイル９０に流れる。そして、リアクトルＬ１の両端にリアクトル電圧ＶＬが発生し、サグリコイルＥＸＣは、リアクトル電圧ＶＬをコイル電圧Ｖｃに変換する。電圧検出回路１１は、コイル電圧Ｖｃを検出し、その検出したコイル電圧Ｖｃに基づいて出力電圧Ｖｍを求めて制御装置３０Ａへ出力する。
【０１０４】
制御装置３０Ａは、出力電圧Ｖｍを電圧指令Ｖｄｃｃｏｍに設定するための信号ＰＷＭＵを生成して昇圧コンバータ１２へ出力する。そして、昇圧コンバータ１２は、出力電圧Ｖｍが電圧指令Ｖｄｃｃｏｍになるように直流電圧Ｖｂを出力電圧Ｖｍに変換してコンデンサＣ２に供給する。
【０１０５】
コンデンサＣ２は、昇圧コンバータ１２から供給された直流電圧を平滑化してインバータ１４，３１へ供給する。インバータ１４のＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８は、制御装置３０Ａ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ＴＲ１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ＴＲ１によって指定されたトルクを発生する。
【０１０６】
また、インバータ３１のＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８は、制御装置３０Ａからの信号ＰＷＭＩ２に従ってオン／オフされ、インバータ３１は、直流電圧を交流電圧に変換し、トルク指令値ＴＲ２によって指定されたトルクを交流モータＭ２が発生するように交流モータＭ２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。
【０１０７】
モータ駆動装置１００Ａ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３０Ａ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ＰＷＭＤを生成して昇圧コンバータ１２へ出力する。
【０１０８】
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、直流電源Ｂは、交流モータＭ１またはＭ２によって発電された電力により充電される。
【０１０９】
このように、２つの交流モータＭ１，Ｍ２を駆動するモータ駆動装置１００Ａにおいても、サグリコイルＥＸＣおよび電圧検出回路１１により、リアクトルＬ１の両端に発生するリアクトル電圧ＶＬを降圧したコイル電圧Ｖｃが検出され、その検出されたコイル電圧Ｖｃに基づいて昇圧コンバータ１２の出力電圧Ｖｍが求められる。そして、その求めた出力電圧Ｖｍが電圧指令Ｖｄｃｃｏｍになるようにフィードバック制御が行なわれる。電圧指令Ｖｄｃｃｏｍに設定された出力電圧Ｖｍは、コンデンサＣ２を介してインバータ１４，３１に供給され、インバータ１４は、制御装置３０Ａからの信号ＰＷＭＩ１に基づいて出力電圧Ｖｍを交流電圧に変換して交流モータＭ１を駆動し、インバータ３１は、制御装置３０Ａからの信号ＰＷＭＩ２に基づいて出力電圧Ｖｍ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Ｍ１，Ｍ２は、それぞれ、トルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２によって指定されたトルクを出力する。
【０１１０】
なお、上記においては、電圧検出回路１１は、図４に示すリアクトル電圧ＶＬとコイル電圧Ｖｃとの関係をマップとして保持し、検出したコイル電圧Ｖｃに対応するリアクトルＶＬ（＝出力電圧Ｖｍ）をマップを参照して求めると説明したが、この発明においては、電圧検出回路１１は、検出したコイル電圧Ｖｃに基づいてリアクトル電圧ＶＬ（＝出力電圧Ｖｍ）を演算により求めてもよい。
【０１１１】
この場合、電圧検出回路１１は、リアクトルＬ１のコイル９０の巻数ｎ１と、サグリコイルＥＸＣの巻数ｎ２との比ｎ１／ｎ２を保持しており、コイル電圧Ｖｃに巻数比ｎ１／ｎ２を乗算することによりリアクトル電圧ＶＬ（＝出力電圧Ｖｍ）を求める。
【０１１２】
また、巻数比ｎ１／ｎ２を用いてリアクトル電圧ＶＬ（＝出力電圧Ｖｍ）を演算する場合、リアクトルＬ１のコイル９０の巻数ｎ１およびサグリコイルＥＸＣの巻数ｎ２は、電圧検出回路１１が電圧Ｖ２（図６参照）のピークをホールド可能な値に設定される。つまり、コイル電圧Ｖｃは、リアクトル電圧ＶＬに巻数比ｎ２／ｎ１を乗算した電圧に相当するため、コイル電圧Ｖｃのピークは、電圧検出回路１１がホールド可能なピークに巻数比ｎ２／ｎ１によって調整される。
【０１１３】
さらに、サグリコイルＥＸＣの巻数ｎ２は、少なくとも「１」であればよい。さらに、サグリコイルＥＸＣは、リアクトルＬ１のコア８０に巻回されると説明したが、この発明においては、これに限らず、リアクトルＬ１の近傍に配置されてもよい。つまり、直流電流がコイル９０に流れることにより発生した磁束と交差する位置であればどこでもよい。
【０１１４】
さらに、昇圧コンバータ１２、サグリコイルＥＸＣ、電圧検出回路１１、および制御装置３０（または３０Ａ）は、この発明による「電圧変換装置」を構成する。
【０１１５】
実施の形態１によれば、電圧変換装置は、出力電圧が電圧指令になるように直流電源からの直流電圧を出力電圧に変換する昇圧コンバータと、昇圧コンバータのリアクトルの両端に発生するリアクトル電圧をコイル電圧に変換（降圧）するサグリコイルと、サグリコイルによって変換されたコイル電圧を検出し、その検出したコイル電圧に基づいて昇圧コンバータの出力電圧を求める電圧検出回路とを備えるので、モータ駆動装置の配線に接続せずに、つまり、絶縁した状態で昇圧コンバータの出力電圧を検出できる。そして、絶縁した状態で検出された出力電圧が電圧指令になるように電圧変換を行なうことができる。
【０１１６】
また、サグリコイルは、リアクトルＬ１のコイル９０と一体的に配置され、少なくとも「１」巻回されればよいので、モータ駆動装置の配線に電圧センサーを接続する場合に比べ、コストを低減できる。
【０１１７】
さらに、実施の形態１によれば、モータ駆動装置は、絶縁した状態で昇圧コンバータの出力電圧を検出し、その検出した出力電圧が電圧指令になるようにフィードバック制御する電圧変換装置を備えるので、昇圧コンバータの出力側に電圧センサーを接続しなくても、出力電圧を電圧指令に設定して交流モータを駆動できる。
【０１１８】
［実施の形態２］
図８を参照して、実施の形態２によるモータ駆動装置１００Ｂは、直流電源Ｂ１と、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２と、コンデンサＣ２と、サグリコイルＥＸＣと、電圧検出回路１１Ａと、インバータ１４と、電流センサー２４と、制御装置３０Ｂとを備える。
【０１１９】
システムリレーＳＲ１，ＳＲ２、コンデンサＣ２、インバータ１４および電流センサー２４については、上述したとおりである。
【０１２０】
直流電源Ｂ１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。そして、直流電源Ｂ１は、たとえば、３００Ｖの直流電圧を出力する。
【０１２１】
サグリコイルＥＸＣは、たとえば、交流モータＭ１のＷ相のコイルと一体的に設けられ、Ｗ相のコイルの両端に発生する電圧ＶＭＣをコイル電圧Ｖｍｃに変換する。
【０１２２】
電圧検出回路１１Ａは、サグリコイルＥＸＣによって変換されたコイル電圧Ｖｍｃを検出し、その検出したコイル電圧Ｖｍｃに基づいて直流電源Ｂ１が出力する直流電圧、すなわち、インバータ１４へ入力される入力電圧Ｖｉｎを検出する。
【０１２３】
コイル電圧Ｖｍｃは、Ｗ相のコイルの両端に発生する電圧ＶＭＣを、Ｗ相のコイルの巻数ｎ３とサグリコイルＥＸＣの巻数ｎ２との巻数比ｎ２／ｎ３に応じて変換した電圧であるので、コイル電圧Ｖｍｃにｎ３／ｎ２を乗算することによりＷ相のコイルの両端に発生する電圧ＶＭＣを求めることができる。
【０１２４】
また、交流モータＭ１の各相に印加される電圧は、入力電圧Ｖｉｎに基づいて演算されるので、Ｗ相のコイルの両端に発生する電圧ＶＭＣと入力電圧Ｖｉｎとの間には、一定の関係が成立する。したがって、電圧検出回路１１Ａは、コイル電圧Ｖｍｃにｎ３／ｎ２を乗算することにより電圧ＶＭＣを演算する。そして、電圧検出回路１１Ａは、電圧ＶＭＣと入力電圧Ｖｉｎとの間に成立する一定の関係をマップとして保持しており、演算した電圧ＶＭＣに対応する入力電圧Ｖｉｎをマップを参照して求める。そして、電圧検出回路１１Ａは、求めた入力電圧Ｖｉｎを制御装置３０Ｂへ出力する。
【０１２５】
制御装置３０Ｂは、外部ＥＣＵからのトルク指令値ＴＲ、電流センサー２４からのモータ電流ＭＣＲＴおよび電圧検出回路１１Ａからの入力電圧Ｖｉｎを受ける。
【０１２６】
そして、制御装置３０Ｂは、入力電圧Ｖｉｎ、モータ電流ＭＣＲＴ、およびトルク指令値ＴＲ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ＰＷＭＩを生成し、その生成した信号ＰＷＭＩをインバータ１４へ出力する。
【０１２７】
また、制御装置３０Ｂは、モータ駆動装置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、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ＰＷＭＣを生成し、その生成した信号ＰＷＭＣをインバータ１４へ出力する。
【０１２８】
図９は、制御装置３０Ｂのうち、交流モータＭ１が出力するトルクを制御するモータトルク制御手段３０３の機能ブロックを示す。図９を参照して、モータトルク制御手段３０３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とを含む。
【０１２９】
モータ制御用相電圧演算部４０およびインバータ用ＰＷＭ信号変換部４２については、上述したとおりである。なお、モータ制御用相電圧演算部４０は、電圧検出回路１１Ａから入力電圧Ｖｉｎを受け、その受けた入力電圧Ｖｉｎを用いて、上述した方法により、交流モータＭ１の各相に印加する電圧を演算する。
【０１３０】
したがって、モータ制御用相電圧演算部４０は、絶縁状態で検出されたＷ相のコイルの両端に発生する電圧ＶＭＣに対応する入力電圧Ｖｉｎを用いて交流モータＭ１の各相に印加する電圧を演算する。
【０１３１】
再び、図８を参照して、モータ駆動装置１００Ｂの全体動作について説明する。全体の動作が開始され、外部ＥＣＵからトルク指令値ＴＲが入力されると、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を発生するようにインバータ１４を制御するための信号ＰＷＭＩを生成してインバータ１４へ出力する。
【０１３２】
そして、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２は直流電圧ＶｂをコンデンサＣ２へ供給する。コンデンサＣ２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Ｖｂをインバータ１４へ供給する。
【０１３３】
そうすると、インバータ１４のＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８は、制御装置３０Ｂからの信号ＰＷＭＩ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。
【０１３４】
サグリコイルＥＸＣは、交流モータＭ１のＷ相の両端に発生する電圧ＶＭＣをコイル電圧Ｖｍｃに変換する。電圧検出回路１１Ａは、コイル電圧Ｖｍｃを検出し、その検出したコイル電圧Ｖｍｃに巻数比ｎ３／ｎ２を乗算して電圧ＶＭＣを求める。そして、電圧検出回路１１Ａは、電圧ＶＭＣとコイル電圧Ｖｍｃとの間に成立する関係を示すマップを参照して電圧ＶＭＣに対応する入力電圧Ｖｉｎを求めて制御装置３０Ｂへ出力する。
【０１３５】
制御装置３０Ｂは、電圧検出回路１１Ａから受けた入力電圧Ｖｉｎに応じて交流モータＭ１の各相に印加する電圧を演算し、その演算した電圧を交流モータＭ１の各相に印加するための信号ＰＷＭＩをさらに演算してインバータ１４へ出力する。
【０１３６】
そうすると、インバータ１４のＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８は、信号ＰＷＭＩによってオン／オフされ、インバータ１４のアーム１５〜１７の各々には、電圧検出回路１１Ａにより検出された入力電圧Ｖｉｎに応じた電流が流れる。そして、交流モータＭ１がトルク指令値ＴＲによって指定されたトルクを発生するようにフィードバック制御される。
【０１３７】
モータ駆動装置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なった場合、制御装置３０Ｂは、回生制動モードになったことを示す信号を外部のＥＣＵから受け、信号ＰＷＭＣを生成してインバータ１４へ出力する。
【０１３８】
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３０Ｂからの信号ＰＷＭＣ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を介して直流電源Ｂ１へ供給する。
【０１３９】
このように、モータ駆動装置１００Ｂにおいては、サグリコイルＥＸＣおよび電圧検出回路１１Ａにより、Ｗ相の両端に発生する電圧ＶＭＣを降圧したコイル電圧Ｖｍｃが検出され、その検出されたコイル電圧Ｖｍｃに基づいてインバータ１４の入力電圧Ｖｉｎが求められる。そして、その求めた入力電圧Ｖｉｎに応じた電流がインバータ１４の各アームに流れるように制御され、交流モータＭ１がトルク指令値ＴＲによって指定されたトルクを出力する。
【０１４０】
また、回生制動モードにおいては、交流モータＭ１が発電した電力によって直流電源Ｂ１が充電されるようにモータ駆動装置１００Ｂが駆動する。
【０１４１】
なお、上記においては、サグリコイルＥＸＣは、交流モータＭ１のＷ相に設けられると説明したが、この発明においては、Ｕ相、Ｖ相、およびＷ相のいずれかに設けられればよい。また、複数のサグリコイルを交流モータＭ１に設けるようにしてもよい。
【０１４２】
また、交流モータＭ１の各相のコイル両端に発生する電圧ＶＭＣと入力電圧Ｖｉｎとの間に直線関係が成立する場合、電圧ＶＭＣと入力電圧Ｖｉｎとの比を予め保持しており、演算した電圧ＶＭＣに電圧ＶＭＣと入力電圧Ｖｉｎとの比を乗算して入力電圧Ｖｉｎを求めるようにしてもよい。
【０１４３】
さらに、実施の形態２によるモータ駆動装置は、１つの交流モータＭ１を駆動するものに限らず、図７に示すようにコンデンサＣ２の両端に並列に接続された２つの交流モータＭ１，Ｍ２を駆動するモータ駆動装置であってもよい。この場合、サグリコイルＥＸＣは、２つの交流モータＭ１，Ｍ２の各々において、少なくとも１つの相に設けられる。
【０１４４】
さらに、実施の形態２によるモータ駆動装置は、実施の形態１によるモータ駆動装置１００のサグリコイルＥＸＣを交流モータＭ１の少なくとも１つの相に設置し、電圧検出回路１１を電圧検出回路１１Ａに代えたものであってもよい。また、実施の形態２によるモータ駆動装置は、実施の形態１によるモータ駆動装置１００ＡのサグリコイルＥＸＣを交流モータＭ１，Ｍ２の各々において少なくとも１つの相に設置し、電圧検出回路１１を電圧検出回路１１Ａに代えたものであってもよい。
【０１４５】
つまり、実施の形態２によるモータ駆動装置は、直流電源からの直流電圧を昇圧した昇圧電圧によって交流モータを駆動するモータ駆動装置において、交流モータの１つの相の両端に発生する電圧をサグリコイルを用いて検出し、その検出した電圧に基づいて交流モータを駆動するインバータの入力電圧を求め、その求めた入力電圧に応じてインバータを制御するモータ駆動装置であってもよい。
【０１４６】
実施の形態２によれば、交流モータを駆動するインバータへ直流電源からの直流電圧を昇圧せずに入力するモータ駆動装置においても、絶縁した状態でインバータへの入力電圧を検出し、その検出した入力電圧に応じた電流をインバータへ流して、トルク指定値によって指定されたトルクを出力するように交流モータを駆動できる。
【０１４７】
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に示すリアクトルおよびサグリコイルの斜視図である。
【図３】制御信号および電圧のタイミングチャートである。
【図４】リアクトル電圧とコイル電圧との関係図である。
【図５】図１に示す制御装置の機能ブロック図である。
【図６】図５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７】実施の形態１によるモータ駆動装置の他の概略ブロック図である。
【図８】実施の形態２によるモータ駆動装置の概略ブロック図である。
【図９】図８に示す制御装置に含まれるモータトルク制御手段の機能ブロック図である。
【図１０】従来のモータ駆動装置の概略ブロック図である。
【図１１】図１０に示す電圧センサーの回路図である。
【図１２】図１１に示す回路図の等価回路図である。
【符号の説明】
１０，３１０　電圧センサー、１１，１１Ａ　電圧検出回路、１２　昇圧コンバータ、１４，３１，３２０　インバータ、１５　Ｕ相アーム、１６　Ｖ相アーム、１７　Ｗ相アーム、２４，２８　電流センサー、３０，３０Ａ，３０Ｂ　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、８０　コア、８１，８３　湾曲部、８２，８４　直線部、８５〜８７　矢印、９０　コイル、１００，１００Ａ，１００Ｂ，３００　モータ駆動装置、３０１，３０３　モータトルク制御手段、３０２　電圧変換制御手段、３１１，３１２，３１４〜３１６　抵抗、３１３，３１７　オペアンプ、Ｂ，Ｂ１　直流電源、ＳＲ１，ＳＲ２　システムリレー、Ｃ１，Ｃ２コンデンサ、Ｌ１　リアクトル、ＥＸＣ　サグリコイル、Ｑ１〜Ｑ８　ＮＰＮトランジスタ、Ｄ１〜Ｄ８　ダイオード、ＧＰ１〜ＧＰ４　ギャップ、Ｍ１，Ｍ２　交流モータ、ＡＭＰ１，ＡＭＰ２　反転増幅器。
【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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