(57)【要約】【課題】高速応答および安定応答の両方に対応可能な電圧変換装置を提供する。【解決手段】リアクトルＬ１はインダクタンスＬｉｎ１を有し、リアクトルＬ２はインダクタンスＬｉｎ２（＞Ｌｉｎ１）を有する。制御装置３０は、トルク指令値ＴＲの変化割合が基準値以上であるとき、信号ＰＷＭＵ１を生成してコンバータ１２へ出力し、トルク指令値ＴＲがほぼ一定であるとき、信号ＰＷＭＵ２を生成してコンバータ１２へ出力する。コンバータ１２は、信号ＰＷＭＵ１に応じてＮＰＮトランジスタＱ５〜Ｑ８をオフし、ＮＰＮトランジスタＱ１〜Ｑ４をオン／オフして直流電圧Ｖｂを出力電圧Ｖｍに変換し、信号ＰＷＭＵ２に応じてＮＰＮトランジスタＱ１〜Ｑ４をオフし、ＮＰＮトランジスタＱ５〜Ｑ８をオン／オフして直流電圧Ｖｂを出力電圧Ｖｍに変換する。【選択図】        図１
2004166443.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インダクタンスが変更可能なリアクトル装置と、
前記リアクトル装置に流れる直流電流をオン／オフし、前記リアクトル装置に蓄積された電力に応じた出力電圧を出力するスイッチング回路と、
前記出力電圧の要求される変化割合に応じて、前記インダクタンスを変更する変更手段とを備える電圧変換装置。
【請求項２】
前記リアクトル装置は、
コアと、
前記コアに巻回され、巻数が変更可能なコイルとを含み、
前記変更手段は、前記出力電圧の要求される変化割合に応じて前記巻数を変更する、請求項１に記載の電圧変換装置。
【請求項３】
前記スイッチング回路は、電源ラインとアースラインとの間に直列に接続された第１および第２のスイッチング素子を含み、
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接続点は、前記リアクトル装置の一方端に接続され、
前記第１および第２のスイッチング素子をオン／オフする周波数は、前記巻数の増加に伴い減少する、請求項２に記載の電圧変換装置。
【請求項４】
前記リアクトル装置は、各々が異なるインダクタンスを有するｎ（ｎは自然数）個のリアクトルを含み、
前記スイッチング回路は、
前記ｎ個のリアクトルに対応して設けられたｎ個の入力側アームと、
前記ｎ個のリアクトルに対応して設けられたｎ個の出力側アームとを含み、
前記ｎ個の入力側アームの各々は、対応するリアクトルの一方端に接続され、
前記ｎ個の出力側アームの各々は、対応するリアクトルの他方端に接続される、請求項１に記載の電圧変換装置。
【請求項５】
前記ｎ個の入力側アームの各々は、入力側の電源ラインと入力側のアースラインとの間に直列に接続された第１および第２のスイッチング素子を含み、
前記ｎ個の出力側アームの各々は、出力側の電源ラインと出力側のアースラインとの間に直列に接続された第３および第４のスイッチング素子を含み、
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接続点は、前記対応するリアクトルの一方端に接続され、
前記第３のスイッチング素子と前記第４のスイッチング素子との接続点は、前記対応するリアクトルの他方端に接続され、
前記第１および第４のスイッチング素子は同時にオン／オフされ、
前記第２および第３のスイッチング素子は同時にオン／オフされる、請求項４に記載の電圧変換装置。
【請求項６】
前記第１〜第４のスイッチング素子は、対応するリアクトルのインダクタンスが大きくなるに従って低い周波数でオン／オフされる、請求項５に記載の電圧変換装置。
【請求項７】
インダクタンスを変更して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と、
前記出力電圧を交流電圧に変換して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、
第１のインダクタンス、または前記第１のインダクタンスよりも大きい第２のインダクタンスを有し、前記直流電圧を前記出力電圧に変換する電圧変換器と、
前記電圧変換器のインダクタンスを前記第１のインダクタンスまたは前記第２インダクタンスに切換える切換手段とを含む、モータ駆動装置。
【請求項８】
前記電圧変換器は、
前記第１のインダクタンスまたは前記第２のインダクタンスを有するリアクトルと、
前記リアクトルに流れる電流をオン／オフし、前記リアクトルに蓄積された電力に応じた前記出力電圧を出力するスイッチング回路とを含み、
前記切換手段は、前記出力電圧の変化割合が基準値以上である第１のモードにおいては、前記インダクタンスを前記第１のインダクタンスに切換え、前記出力電圧がほぼ一定である第２のモードにおいては、前記インダクタンスを前記第２のインダクタンスに切換える、請求項７に記載のモータ駆動装置。
【請求項９】
前記リアクトルは、
コアと、
前記コアに巻回され、巻数が変更可能なコイルとを含み、
前記切換手段は、前記第１のモードにおいて前記巻数を減少し、前記第２のモードにおいて前記巻数を増加する、請求項８に記載のモータ駆動装置。
【請求項１０】
前記電圧変換器は、第１および第２の電圧変換回路を含み、
前記第１の電圧変換回路は、
前記第１のインダクタンスを有する第１のリアクトルと、
前記第１のリアクトルの入力端に接続された第１および第２のスイッチング素子と、
前記第１のリアクトルの出力端に接続された第３および第４のスイッチング素子とを含み、
前記第２の電圧変換回路は、
前記第２のインダクタンスを有する第２のリアクトルと、
前記第２のリアクトルの入力端に接続された第５および第６のスイッチング素子と、
前記第２のリアクトルの出力端に接続された第７および第８のスイッチング素子とを含み、
前記第１および第２のスイッチング素子は、前記直流電源の電源ラインとアースラインとの間に直列に接続され、
前記第３および第４のスイッチング素子は、前記インバータの電源ラインとアースラインとの間に直列に接続され、
前記第５および第６のスイッチング素子は、前記直流電源の電源ラインとアースラインとの間に直列に接続され、
前記第７および第８のスイッチング素子は、前記インバータの電源ラインとアースラインとの間に直列に接続され、
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接続点は前記第１のリアクトルの入力端に接続され、
前記第３のスイッチング素子と前記第４のスイッチング素子との接続点は前記第１のリアクトルの出力端に接続され、
前記第５のスイッチング素子と前記第６のスイッチング素子との接続点は前記第２のリアクトルの入力端に接続され、
前記第７のスイッチング素子と前記第８のスイッチング素子との接続点は前記第２のリアクトルの出力端に接続され、
前記切換手段は、前記出力電圧の変化が基準値以上である第１のモードにおいては、前記第１〜第４のスイッチング素子を駆動し、かつ、前記第５〜第８のスイッチング素子を停止し、出力電圧がほぼ一定である第２のモードにおいては、前記第１〜第４のスイッチング素子を停止し、かつ、前記第５〜第８のスイッチング素子を駆動する、請求項７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、インダクタンスを変更して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ようにすることも検討されている。
【０００５】
すなわち、ハイブリッド自動車または電気自動車は、図１０に示すモータ駆動装置を搭載している。図１０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、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，ＳＲ２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に供給する。コンデンサＣ１は、直流電源Ｂ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双方向コンバータ３１０へ供給する。
【０００７】
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が接続されている。
【０００８】
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。
【０００９】
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の両端の電圧、すなわち、双方向コンバータ３１０の出力電圧Ｖｍを検出する。
【００１０】
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。
【００１１】
このように、モータ駆動装置３００においては、直流電源Ｂからの直流電圧は、１つのリアクトルを用いて出力電圧に変換され、その変換された出力電圧は、交流モータＭ１を駆動するインバータ３３０に供給される。
【００１２】
一方、特開平９−２１９９６８号公報には、２つのインダクタを用いて直流電圧を昇圧し、その昇圧した直流電圧を負荷に供給する昇圧型電源装置が開示されている。この昇圧型電源装置は、インダクタンスが異なる２つのインダクタを用い、負荷が軽いときは大きなインダクタンスを有するインダクタにより直流電圧を昇圧して負荷に供給し、負荷が重いときは小さいインダクタンスを有するインダクタにより直流電圧を昇圧して負荷に供給する。つまり、特開平９−２１９９６８号公報に開示された昇圧型電源装置は、負荷の軽重に応じてインダクタンスを切換えて直流電圧を昇圧する電源装置である。
【００１３】
【特許文献１】
特開平９−２１９９６８号公報
【００１４】
【特許文献２】
特開昭５９−２０１６８２号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
交流モータが出力トルクの急激な変化を要求されるモードと、安定した出力トルクを要求されるモードとの両方のモードで使用される場合、コンバータは、出力トルクの急激な変化を要求されるモードにおいては、出力電圧の電圧レベルを急峻に変化させる必要があり、安定した出力トルクを要求されるモードにおいては、出力電圧の電圧レベルを安定させる必要がある。つまり、コンバータは、高速応答および安定応答の両方に対応しながら電圧変換を行なう必要がある。
【００１６】
しかし、従来の技術では、このような高速応答および安定応答の両方に対応しながら電圧変換を行なうことができないという問題があった。
【００１７】
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、高速応答および安定応答の両方に対応可能な電圧変換装置を提供することである。
【００１８】
また、この発明の別の目的は、高速応答および安定応答の両方に対応可能な電圧変換装置を備えるモータ駆動装置を提供することである。
【００１９】
【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、リアクトル装置と、スイッチング回路と、変更手段とを備える。リアクトル装置は、インダクタンスが変更可能である。スイッチング回路は、リアクトル装置に流れる直流電流をオン／オフし、リアクトル装置に蓄積された電力に応じた出力電圧を出力する。変更手段は、出力電圧の要求される変化割合に応じて、インダクタンスを変更する。
【００２０】
好ましくは、リアクトル装置は、コアと、コイルとを含む。コイルは、コアに巻回され、巻数が変更可能である。そして、変更手段は、出力電圧の要求される変化割合に応じてコイルの巻数を変更する。
【００２１】
好ましくは、スイッチング回路は、第１および第２のスイッチング素子を含む。第１および第２のスイッチング素子は、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、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接続点は、リアクトル装置の一方端に接続される。また、第１および第２のスイッチング素子をオン／オフする周波数は、巻数の増加に伴い減少する。
【００２２】
好ましくは、リアクトル装置は、ｎ（ｎは自然数）個のリアクトルを含む。ｎ個のリアクトルは、各々が異なるインダクタンスを有する。スイッチング回路は、ｎ個の入力側アームと、ｎ個の出力側アームとを含む。ｎ個の入力側アームおよびｎ個の出力側アームは、ｎ個のリアクトルに対応して設けられる。そして、ｎ個の入力側アームの各々は、対応するリアクトルの一方端に接続される。また、ｎ個の出力側アームの各々は、対応するリアクトルの他方端に接続される。
【００２３】
好ましくは、ｎ個の入力側アームの各々は、第１および第２のスイッチング素子を含む。第１および第２のスイッチング素子は、入力側の電源ラインと入力側のアースラインとの間に直列に接続される。ｎ個の出力側アームの各々は、第３および第４のスイッチング素子を含む。第３および第４のスイッチング素子は、出力側の電源ラインと出力側のアースラインとの間に直列に接続される。そして、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接続点は、対応するリアクトルの一方端に接続される。また、第３のスイッチング素子と第４のスイッチング素子との接続点は、対応するリアクトルの他方端に接続される。さらに、第１および第４のスイッチング素子は同時にオン／オフされ、第２および第３のスイッチング素子は同時にオン／オフされる。
【００２４】
好ましくは、第１〜第４のスイッチング素子は、対応するリアクトルのインダクタンスが大きくなるに従って低い周波数でオン／オフされる。
【００２５】
また、この発明によれば、モータ駆動装置は、電圧変換装置と、インバータとを備える。電圧変換装置は、インダクタンスを変更して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、電圧変換装置の出力電圧を交流電圧に変換してモータを駆動する。
【００２６】
電圧変換装置は、電圧変換器と、切換手段とを含む。電圧変換器は、第１のインダクタンス、または第１のインダクタンスよりも大きい第２のインダクタンスを有し、直流電圧を出力電圧に変換する。切換手段は、電圧変換器のインダクタンスを第１のインダクタンスまたは第２インダクタンスに切換える。
【００２７】
好ましくは、電圧変換器は、リアクトルと、スイッチング回路とを含む。リアクトルは、第１のインダクタンスまたは第２のインダクタンスを有する。スイッチング回路は、リアクトルに流れる電流をオン／オフし、リアクトルに蓄積された電力に応じた出力電圧を出力する。そして、切換手段は、出力電圧の変化割合が基準値以上である第１のモードにおいては、電圧変換器のインダクタンスを第１のインダクタンスに切換え、出力電圧がほぼ一定である第２のモードにおいては、電圧変換器のインダクタンスを第２のインダクタンスに切換える。
【００２８】
好ましくは、リアクトルは、コアと、コイルとを含む。コイルは、コアに巻回され、巻数が変更可能である。そして、切換手段は、第１のモードにおいて巻数を減少し、第２のモードにおいて巻数を増加する。
【００２９】
好ましくは、電圧変換器は、第１および第２の電圧変換回路を含む。第１の電圧変換回路は、第１のリアクトルと、第１〜第４のスイッチング素子とを含む。第１のリアクトルは、第１のインダクタンスを有する。第１および第２のスイッチング素子は、第１のリアクトルの入力端に接続される。第３および第４のスイッチング素子は、第１のリアクトルの出力端に接続される。第２の電圧変換回路は、第２のリアクトルと、第５〜第８のスイッチング素子とを含む。第２のリアクトルは、第２のインダクタンスを有する。第５および第６のスイッチング素子は、第２のリアクトルの入力端に接続される。第７および第８のスイッチング素子は、第２のリアクトルの出力端に接続される。そして、第１および第２のスイッチング素子は、直流電源の電源ラインとアースラインとの間に直列に接続され、第３および第４のスイッチング素子は、インバータの電源ラインとアースラインとの間に直列に接続される。また、第５および第６のスイッチング素子は、直流電源の電源ラインとアースラインとの間に直列に接続され、第７および第８のスイッチング素子は、インバータの電源ラインとアースラインとの間に直列に接続される。さらに、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接続点は第１のリアクトルの入力端に接続され、第３のスイッチング素子と第４のスイッチング素子との接続点は第１のリアクトルの出力端に接続され、第５のスイッチング素子と第６のスイッチング素子との接続点は第２のリアクトルの入力端に接続され、第７のスイッチング素子と第８のスイッチング素子との接続点は第２のリアクトルの出力端に接続される。切換手段は、出力電圧の変化が基準値以上である第１のモードにおいては、第１〜第４のスイッチング素子を駆動し、かつ、第５〜第８のスイッチング素子を停止し、出力電圧がほぼ一定である第２のモードにおいては、第１〜第４のスイッチング素子を停止し、かつ、第５〜第８のスイッチング素子を駆動する。
【００３０】
この発明においては、電圧変換装置は、変化割合が基準値以上である出力電圧が要求されているとき、リアクトルのインダクタンスを小さくして直流電源からの直流電圧を出力電圧に変換し、ほぼ一定の出力電圧が要求されているとき、リアクトルのインダクタンスを大きくして直流電源からの直流電圧を出力電圧に変換する。
【００３１】
そして、モータ駆動装置は、リアクトルのインダクタンスを小さくして変換された出力電圧、またはリアクトルのインダクタンスを大きくして変換された出力電圧を用いてモータを駆動する。
【００３２】
したがって、この発明によれば、高速応答および安定応答の両方に対して直流電源からの直流電圧を出力電圧に変換できる。
【００３３】
【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。
【００３４】
［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、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２と、コンデンサＣ１，Ｃ２と、コンバータ１２と、電圧センサー１３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。
【００３５】
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。
【００３６】
コンバータ１２は、リアクトルＬ１，Ｌ２と、ＮＰＮトランジスタＱ１〜Ｑ８と、ダイオードＤ１〜Ｄ８とを含む。ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２は、直流電源Ｂの電源ラインとアースラインとの間に直列に接続される。ＮＰＮトランジスタＱ５，Ｑ６は、直流電源Ｂの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，Ｑ２は、ＮＰＮトランジスタＱ５，Ｑ６に対して並列に接続される。また、ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ５のコレクタは、直流電源Ｂの電源ラインに接続され、ＮＰＮトランジスタＱ２，Ｑ６のエミッタは、直流電源Ｂのアースラインに接続される。
【００３７】
ＮＰＮトランジスタＱ３，Ｑ４は、インバータ１４の電源ラインとアースラインとの間に直列に接続される。ＮＰＮトランジスタＱ７，Ｑ８は、インバータ１４の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Ｑ３，Ｑ４は、ＮＰＮトランジスタＱ７，Ｑ８に対して並列に接続される。また、ＮＰＮトランジスタＱ３，Ｑ７のコレクタは、インバータ１４の電源ラインに接続され、ＮＰＮトランジスタＱ４，Ｑ８のエミッタは、インバータ１４のアースラインに接続される。
【００３８】
各ＮＰＮトランジスタＱ１〜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Ｄ１〜Ｄ８が接続されている。
【００３９】
リアクトルＬ１は、その一方端が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、他方端がＮＰＮトランジスタＱ３とＮＰＮトランジスタＱ４との中間点、すなわち、ＮＰＮトランジスタＱ３のエミッタとＮＰＮトランジスタＱ４のコレクタとの間に接続される。したがって、ＮＰＮトランジスタＱ１〜Ｑ４、ダイオードＤ１〜Ｄ４およびリアクトルＬ１は、コンバータ１２Ａを構成する。
【００４０】
リアクトルＬ２は、その一方端がＮＰＮトランジスタＱ５とＮＰＮトランジスタＱ６との中間点、すなわち、ＮＰＮトランジスタＱ５のエミッタとＮＰＮトランジスタＱ６のコレクタとの間に接続され、他方端がＮＰＮトランジスタＱ７とＮＰＮトランジスタＱ８との中間点、すなわち、ＮＰＮトランジスタＱ７のエミッタとＮＰＮトランジスタＱ８のコレクタとの間に接続される。したがって、ＮＰＮトランジスタＱ５〜Ｑ８、ダイオードＤ５〜Ｄ８およびリアクトルＬ２は、コンバータ１２Ｂを構成する。
【００４１】
そして、リアクトルＬ１は、インダクタンスＬｉｎ１を有し、リアクトルＬ２は、インダクタンスＬｉｎ１よりも大きいインダクタンスＬｉｎ２を有する。
【００４２】
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、インバータ１４の電源ラインとアースラインとの間に並列に設けられる。
【００４３】
Ｕ相アーム１５は、直列接続されたＮＰＮトランジスタＱ９，Ｑ１０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Ｑ１１，Ｑ１２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Ｑ１３，Ｑ１４から成る。また、各ＮＰＮトランジスタＱ９〜Ｑ１４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Ｄ９〜Ｄ１４がそれぞれ接続されている。
【００４４】
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Ｑ９，Ｑ１０の中間点に、Ｖ相コイルの他端がＮＰＮトランジスタＱ１１，Ｑ１２の中間点に、Ｗ相コイルの他端がＮＰＮトランジスタＱ１３，Ｑ１４の中間点にそれぞれ接続されている。
【００４５】
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。
【００４６】
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コンバータ１２へ供給する。
【００４７】
コンバータ１２は、コンデンサＣ１から供給された直流電圧の電圧レベルを変換してコンデンサＣ２へ供給する。より具体的には、コンバータ１２は、制御装置３０から信号ＰＷＭＵ１を受けると、信号ＰＷＭＵ１によってＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ４がオンされた期間に応じて電力をリアクトルＬ１に蓄積し、その蓄積した電力に応じた直流電圧をコンデンサＣ２に供給する。また、コンバータ１２は、制御装置３０から信号ＰＷＭＵ２を受けると、信号ＰＷＭＵ２によってＮＰＮトランジスタＱ５，Ｑ８がオンされた期間に応じて電力をリアクトルＬ２に蓄積し、その蓄積した電力に応じた直流電圧をコンデンサＣ２に供給する。
【００４８】
さらに、コンバータ１２は、制御装置３０から信号ＰＷＭＤ１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の電圧レベルをコンバータ１２Ａによって変換し、電圧レベルを変換した直流電圧により直流電源Ｂを充電する。
【００４９】
さらに、コンバータ１２は、制御装置３０から信号ＰＷＭＤ２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の電圧レベルをコンバータ１２Ｂによって変換し、電圧レベルを変換した直流電圧により直流電源Ｂを充電する。
【００５０】
コンデンサＣ２は、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】
電圧センサー１３は、コンデンサＣ２の両端の電圧Ｖｍ、すなわち、コンバータ１２の出力電圧（インバータ１４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Ｖｍを制御装置３０へ出力する。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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コンバータ１２を駆動するための信号ＰＷＭＵ１，２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ＰＷＭＵ１，２および信号ＰＷＭＩをそれぞれコンバータ１２およびインバータ１４へ出力する。
【００５５】
信号ＰＷＭＵ１は、コンバータ１２に含まれるＮＰＮトランジスタＱ１〜Ｑ４およびリアクトルＬ１がコンデンサＣ１からの直流電圧を出力電圧Ｖｍに変換する場合にコンバータ１２を駆動するための信号である。また、信号ＰＷＭＵ２は、コンバータ１２に含まれるＮＰＮトランジスタＱ５〜Ｑ８およびリアクトルＬ２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、外部ＥＣＵから受けたトルク指令値ＴＲの変化を検出し、トルク指令値ＴＲの変化割合が基準値よりも大きいとき、信号ＰＷＭＵ１を生成してコンバータ１２へ出力し、トルク指令値ＴＲがほぼ一定であるとき、信号ＰＷＭＵ２を生成してコンバータ１２へ出力する。また、制御装置３０は、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になるようにコンバータ１２を駆動するための信号ＰＷＭＵ１，２を生成する。信号ＰＷＭＵ１，２の生成方法については後述する。
【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Ｑ９〜Ｑ１４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コンバータ１２へ供給する。
【００５７】
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ＥＣＵから受けると、インバータ１４から供給された直流電圧の電圧レベルを変換するための信号ＰＷＭＤ１，２を生成し、その生成した信号ＰＷＭＤ１，２をコンバータ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、直流電源Ｂの電圧レベルに適合する直流電圧に変換され、直流電源Ｂに供給される。この場合、制御装置３０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減速による回生制動時、信号ＰＷＭＤ１を生成してコンバータ１２へ出力し、ハイブリッド自動車または電気自動車の通常走行による回生制動時、信号ＰＷＭＤ２を生成してコンバータ１２へ出力する。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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コンバータ１２のＮＰＮトランジスタＱ１〜Ｑ４およびリアクトルＬ１により電圧変換を行なうための信号ＰＷＭＵ１と、ＮＰＮトランジスタＱ５〜Ｑ８およびリアクトルＬ２により電圧変換を行なうための信号ＰＷＭＵ２と、インバータ１４のＮＰＮトランジスタＱ９〜Ｑ１４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ＰＷＭＵ１，２および信号ＰＷＭＩをそれぞれコンバータ１２およびインバータ１４へ出力する。
【００６１】
なお、モータトルク制御手段３０１は、外部ＥＣＵから受けたトルク指令値ＴＲの変化割合が基準値以上であるとき、信号ＰＷＭＵ１を生成してコンバータ１２へ出力し、トルク指令値ＴＲがほぼ一定であるとき、信号ＰＷＭＵ２を生成してコンバータ１２へ出力する。
【００６２】
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ＰＷＭＣを生成してインバータ１４へ出力する。
【００６３】
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の電圧レベルを変換するための信号ＰＷＭＤ１，２を生成し、その生成した信号ＰＷＭＤ１，２をコンバータ１２へ出力する。この場合、電圧変換制御手段３０２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減速による回生制動時、信号ＰＷＭＤ１を生成してコンバータ１２へ出力し、ハイブリッド自動車または電気自動車の通常走行による回生制動時、信号ＰＷＭＤ２を生成してコンバータ１２へ出力する。
【００６４】
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、判定部４８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とを含む。
【００６５】
モータ制御用相電圧演算部４０は、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。
【００６６】
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Ｑ９〜Ｑ１４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Ｑ９〜Ｑ１４へ出力する。
【００６７】
これにより、各ＮＰＮトランジスタＱ９〜Ｑ１４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力するように交流モータ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。
【００６８】
一方、判定部４８は、外部ＥＣＵから受けたトルク指令値ＴＲの変化割合を検出する。そして、判定部４８は、検出した変化割合が基準値以上であるとき、信号ＰＷＭＵ１を生成するための制御信号ＣＴＬ１を生成してコンバータ用ＰＷＭ信号変換部５４へ出力し、トルク指令値ＴＲがほぼ一定であるとき、信号ＰＷＭＵ２を生成するための制御信号ＣＴＬ２を生成してコンバータ用ＰＷＭ信号変換部５４へ出力する。
【００６９】
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）を演算し、その演算した最適値をコンバータ用デューティー比演算部５２へ出力する。
【００７０】
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からの出力電圧Ｖｂ（「バッテリ電圧Ｖｂ」とも言う。）に基づいて、電圧センサー１３からの入力電圧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。
【００７１】
コンバータ用ＰＷＭ信号変換部５４は、判定部４８から制御信号ＣＴＬ１を受けると、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に基づいてコンバータ１２のＮＰＮトランジスタＱ１〜Ｑ４およびリアクトルＬ１により電圧変換を行なうための信号ＰＷＭＵ１を生成する。また、コンバータ用ＰＷＭ信号変換部５４は、判定部４８から制御信号ＣＴＬ２を受けると、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に基づいてコンバータ１２のＮＰＮトランジスタＱ５〜Ｑ８およびリアクトルＬ２により電圧変換を行なうための信号ＰＷＭＵ２を生成する。
【００７２】
より具体的には、コンバータ用ＰＷＭ信号変換部５４は、判定部４８から制御信号ＣＴＬ１を受けると、コンバータ１２のＮＰＮトランジスタＱ１〜Ｑ４をオン／オフし、かつ、ＮＰＮトランジスタＱ５〜Ｑ８をオフするための信号ＰＷＭＵ１を生成し、判定部４８から制御信号ＣＴＬ２を受けると、コンバータ１２のＮＰＮトランジスタＱ１〜Ｑ４をオフし、かつ、ＮＰＮトランジスタＱ５〜Ｑ８をオン／オフするための信号ＰＷＭＵ２を生成する。そして、コンバータ用ＰＷＭ信号変換部５４は、生成した信号ＰＷＭＵ１またはＰＷＭＵ２をコンバータ１２のＮＰＮトランジスタＱ１〜Ｑ８へ出力する。
【００７３】
そして、コンバータ１２のＮＰＮトランジスタＱ１〜Ｑ４は、信号ＰＷＭＵ１によってオン／オフされ、ＮＰＮトランジスタＱ５〜Ｑ８は、ＰＷＭＵ２によってオン／オフされる。より具体的には、ＮＰＮトランジスタＱ１は、信号ＰＷＭＵ１に基づいてＮＰＮトランジスタＱ４と同時にオン／オフされ、ＮＰＮトランジスタＱ２は、信号ＰＷＭＵ１に基づいてＮＰＮトランジスタＱ３と同時にオン／オフされる。また、ＮＰＮトランジスタＱ５は、信号ＰＷＭＵ２に基づいてＮＰＮトランジスタＱ８と同時にオン／オフされ、ＮＰＮトランジスタＱ６は、信号ＰＷＭＵ２に基づいてＮＰＮトランジスタＱ７と同時にオン／オフされる。これによって、コンバータ１２は、入力電圧Ｖｍが最適値になるように直流電圧を変換する。
【００７４】
なお、コンバータ用ＰＷＭ信号変換部５４は、判定部４８から制御信号ＣＴＬ１を受けると、キャリア周波数をキャリア周波数ｆ１に設定して信号ＰＷＭＵ１を生成し、判定部４８から制御信号ＣＴＬ２を受けると、キャリア周波数をキャリア周波数ｆ２（＜ｆ１）に設定して信号ＰＷＭＵ２を生成する。つまり、小さいインダクタンスＬｉｎ１を有するリアクトルＬ１を用いて電圧変換する場合、ＮＰＮトランジスタＱ１〜Ｑ４をスイッチング制御するキャリア周波数を高くし、大きいインダクタンスＬｉｎ２を有するリアクトルＬ２を用いて電圧変換する場合、ＮＰＮトランジスタＱ５〜Ｑ８をスイッチング制御するキャリア周波数を低く設定する。これは、インダクタンスが小さい場合、リアクトルＬ１に電流が流れやすいので、出力電圧の急減な変化に対応するためにＮＰＮトランジスタＱ１〜Ｑ４をスイッチング制御するキャリア周波数を高くする必要があるからであり、インダクタンスが大きい場合、リアクトルＬ２に電流が流れにくいので、出力電圧がほぼ一定であるためにはＮＰＮトランジスタＱ５〜Ｑ８をスイッチング制御するキャリア周波数を低くする必要があるからである。
【００７５】
また、コンバータ１２のＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ４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り、ＮＰＮトランジスタＱ５，Ｑ８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Ｌ２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、ＮＰＮトランジスタＱ３またはＱ７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，Ｑ４とＮＰＮトランジスタＱ２，Ｑ３とのデューティー比、またはＮＰＮトランジスタＱ５，Ｑ８とＮＰＮトランジスタＱ６，Ｑ７と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。
【００７６】
図４および図５を参照して、インダクタンスの大きさによる応答特性の変化について説明する。図４を参照して、コンバータ８０は、ＮＰＮトランジスタ８１〜８４と、ダイオード８５〜８８と、リアクトル８９とを含む。ＮＰＮトランジスタ８１，８２は、電源ライン９１とアースライン９２との間に直列に接続される。ＮＰＮトランジスタ８１は、そのコレクタが電源ライン９１に接続され、エミッタがＮＰＮトランジスタ８２のコレクタに接続される。ＮＰＮトランジスタ８２のエミッタは、アースライン９２に接続される。
【００７７】
ＮＰＮトランジスタ８３，８４は、電源ライン９３とアースライン９２との間に直列に接続される。ＮＰＮトランジスタ８３は、そのコレクタが電源ライン９３に接続され、エミッタがＮＰＮトランジスタ８４のコレクタに接続される。ＮＰＮトランジスタ８４のエミッタは、アースライン９２に接続される。
【００７８】
また、ＮＰＮトランジスタ８１〜８４は、エミッタからコレクタの方向へ電流が流れるように、それぞれ、ダイオード８５〜８８が接続されている。
【００７９】
リアクトル８９は、その一方端がＮＰＮトランジスタ８１とＮＰＮトランジスタ８２との中間点に接続され、他方端がＮＰＮトランジスタ８３とＮＰＮトランジスタ８４との中間点に接続される。
【００８０】
コンバータ８０は、直流電源Ｂからの直流電圧Ｖｂを受け、その受けた直流電圧Ｖｂの電圧レベルを変換して出力電圧Ｖｍを出力する。コンバータ８０においては、ＮＰＮトランジスタ８１，８４は、同時にオン／オフされ、ＮＰＮトランジスタ８２，８３は、同時にオン／オフされる。
【００８１】
直流電圧Ｖｂを出力電圧Ｖｍに変換する場合、ＮＰＮトランジスタ８２，８３はオフされ、ＮＰＮトランジスタ８１，８４が同時にオン／オフされる。そして、ＮＰＮトランジスタ８１，８４がオンされたとき、電流７８がＮＰＮトランジスタ８１、リアクトル８９およびＮＰＮトランジスタ８４を介して流れ、ＮＰＮトランジスタ８１，８４がオンされた期間に応じた電力がリアクトル８９に蓄積される。そして、ＮＰＮトランジスタ８１，８４がオフされたタイミングで、電流７９がダイオード８７を介して電源ライン９３へ流れ、リアクトル８９に蓄積された電力に応じた出力電圧Ｖｍが電源ライン９３とアースライン９２との間に印加される。
【００８２】
ＮＰＮトランジスタ８１，８４がオン／オフされる場合、リアクトル８９には、図５に示すようなリアクトル電流Ｉｅ（ｎ），Ｉｓ（ｎ）が流れる。すなわち、タイミングｔ０，ｔ２，ｔ４において、それぞれ、リアクトル電流Ｉｓ（ｎ），Ｉｓ（ｎ＋１），Ｉｓ（ｎ＋２）が流れ、タイミングｔ１，ｔ３において、それぞれ、リアクトル電流Ｉｅ（ｎ），Ｉｅ（ｎ＋１）が流れるとする。また、ＮＰＮトランジスタ８１，８４は、周期Ｔでオン／オフされ、オンデューティーをＴ（ｄｕ）、オフデューティーをＴ（１−ｄｕ）とする。
【００８３】
タイミングｔ０からタイミングｔ１までの間、ＮＰＮトランジスタ８１，８４がオンされ、リアクトル電流は、Ｉｓ（ｎ）からＩｅ（ｎ）まで増加する。そして、リアクトル電流が増加する割合は、リアクトル８９のインダクタンスをＬとすると、Ｖｂ／Ｌによって表わされる。
【００８４】
その後、タイミングｔ１からタイミングｔ２までの間、ＮＰＮトランジスタ８１，８４はオフされ、リアクトル電流は、Ｉｅ（ｎ）からＩｓ（ｎ＋１）まで減少する。そして、リアクトル電流が減少する割合は、−Ｖｍ／Ｌによって表わされる。
【００８５】
さらに、タイミングｔ２からタイミングｔ３までの間、ＮＰＮトランジスタ８１，８４が再びオンされ、リアクトル電流がＩｓ（ｎ＋１）からＩｅ（ｎ＋１）まで増加し、タイミングｔ３からタイミングｔ４までの間、ＮＰＮトランジスタ８１，８４が再びオフされ、リアクトル電流がＩｅ（ｎ＋１）からＩｓ（ｎ＋２）まで減少する。
【００８６】
そうすると、タイミングｔ１において、インバータ１４の方向へ流れる直流電流Ｉｂａｔｔ（ｎ）は、次式により表わされる。
【００８７】
【数１】
2004166443.tif 000003
【００８８】
また、タイミングｔ３において、インバータ１４の方向へ流れる直流電流Ｉｂａｔｔ（ｎ＋１）は、次式により表わされる。
【００８９】
【数２】
2004166443.tif 000004
【００９０】
式（１）と式（２）との差を演算すると、インバータ１４の方向へ流れる電流の変化率は、次式により表わされる。
【００９１】
【数３】
2004166443.tif 000005
【００９２】
となる。
その結果、リアクトル８９のインダクタンスＬを小さくすると、インバータ１４の方向へ流れる電流の変化率が大きくなり、リアクトル８９のインダクタンスＬを大きくすると、インバータ１４の方向へ流れる電流の変化率は小さくなる。つまり、インダクタンスＬを変更することにより、インバータ１４へ入力される出力電圧Ｖｍの急激な変化および緩やかな変化に応答できる。
【００９３】
したがって、出力電圧Ｖｍの急激な変化が要求されるときは、リアクトル８９のインダクタンスＬを小さくし、出力電圧Ｖｍの緩やかな変化が要求されたときは、リアクトル８９のインダクタンスＬを大きくすることにより、出力電圧Ｖｍの急激な変化および緩やかな変化に応答できる。
【００９４】
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減速時および加速時、出力電圧Ｖｍの急激な変化が要求され、ハイブリッド自動車または電気自動車の通常走行時、ほぼ一定の出力電圧Ｖｍが要求される。
【００９５】
そこで、この発明においては、ハイブリッド自動車または電気自動車が減速時または加速時にあるとき、小さいインダクタンスを有するリアクトルＬ１を用いて直流電源Ｂからの直流電圧Ｖｂを出力電圧Ｖｍに変換し、ハイブリッド自動車または電気自動車が通常走行時にあるとき、大きいインダクタンスを有するリアクトルＬ２を用いて直流電圧Ｖｂを出力電圧Ｖｍに変換する。
【００９６】
つまり、ハイブリッド自動車または電気自動車が減速時または加速時にあるとき、信号ＰＷＭＵ１を生成してＮＰＮトランジスタＱ１〜Ｑ４およびリアクトルＬ１によって直流電圧Ｖｂを出力電圧Ｖｍに変換し、ハイブリッド自動車または電気自動車が通常走行時にあるとき、信号ＰＷＭＵ２を生成してＮＰＮトランジスタＱ５〜Ｑ８およびリアクトルＬ２によって直流電圧Ｖｂを出力電圧Ｖｍに変換する。
【００９７】
この場合、モータトルク制御手段３０１の判定部４８は、外部ＥＣＵから受けたトルク指令値ＴＲに基づいて、ハイブリッド自動車または電気自動車の減速時または加速時と、通常走行時とを判定する。すなわち、判定部４８は、トルク指令値ＴＲの変化割合が基準値以上であるとき、ハイブリッド自動車または電気自動車は、減速時または加速時にあると判定し、トルク指令値ＴＲがほぼ一定であるとき、ハイブリッド自動車または電気自動車は通常走行時にあると判定する。
【００９８】
そして、判定部４８は、ハイブリッド自動車または電気自動車の減速時または加速時、制御信号ＣＴＬ１を生成してコンバータ用ＰＷＭ信号変換部５４へ出力し、ハイブリッド自動車または電気自動車の通常走行時、制御信号ＣＴＬ２を生成してコンバータ用ＰＷＭ信号変換部５４へ出力する。
【００９９】
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ＰＷＭＵ１，２および信号ＰＷＭＩを生成してそれぞれコンバータ１２およびインバータ１４へ出力する。
【０１００】
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コンバータ１２へ供給する。
【０１０１】
そうすると、コンバータ１２は、制御装置３０からの信号ＰＷＭＵ１，２に応じて、ＮＰＮトランジスタＱ１〜Ｑ４およびリアクトルＬ１、またはＮＰＮトランジスタＱ５〜Ｑ８およびリアクトルＬ２によって直流電源Ｂからの直流電圧Ｖｂを出力電圧Ｖｍに変換し、その変換した出力電圧ＶｍをコンデンサＣ２に供給する。
【０１０２】
コンデンサＣ２は、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。電圧センサー１３は、コンデンサＣ２の両端の電圧Ｖｍを検出して制御装置３０へ出力する。インバータ１４のＮＰＮトランジスタＱ９〜Ｑ１４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。
【０１０３】
そして、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減速時または加速時、制御装置３０は、外部ＥＣＵからトルク指令値ＴＲを受け、その受けたトルク指令値ＴＲに基づいて、トルク指令値ＴＲの変化割合が基準値以上であるか、トルク指令値ＴＲがほぼ一定であるかを判定する。
【０１０４】
制御装置３０は、トルク指令値ＴＲの変化割合が基準値以上であると判定すると、上述したように信号ＰＷＭＵ１を生成してコンバータ１２へ出力する。そして、ＮＰＮトランジスタＱ１〜Ｑ４は、信号ＰＷＭＵ１に応じてオン／オフされ、ＮＰＮトランジスタＱ５〜Ｑ８はオフされて、ＮＰＮトランジスタＱ１〜Ｑ４およびリアクトルＬ１は、ハイブリッド自動車または電気自動車の減速時または加速時に要求される出力電圧Ｖｍの急激な変化に応答するように直流電圧Ｖｂを出力電圧Ｖｍに変換する。インバータ１４は、急激に変化する出力電圧Ｖｍをコンバータ１２から受け、その受けた出力電圧Ｖｍを信号ＰＷＭＩによって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、ハイブリッド自動車または電気自動車は、スムーズに減速または加速される。
【０１０５】
また、制御装置３０は、トルク指令値ＴＲがほぼ一定であると判定すると、上述したように信号ＰＷＭＵ２を生成してコンバータ１２へ出力する。そして、ＮＰＮトランジスタＱ１〜Ｑ４は、信号ＰＷＭＵ２に応じてオフされ、ＮＰＮトランジスタＱ５〜Ｑ８はオン／オフされて、ＮＰＮトランジスタＱ５〜Ｑ８およびリアクトルＬ２は、ハイブリッド自動車または電気自動車の通常走行時に要求される出力電圧Ｖｍの緩やかな変化（安定した出力電圧Ｖｍを意味する。）に応答するように直流電源Ｖｂを出力電圧Ｖｍに変換する。インバータ１４は、緩やかに変化する出力電圧Ｖｍをコンバータ１２から受け、その受けた出力電圧Ｖｍを信号ＰＷＭＩによって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、ハイブリッド自動車または電気自動車は、通常走行をスムーズに行なう。
【０１０６】
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ＥＣＵから受け、信号ＰＷＭＣおよび信号ＰＷＭＤ１，２を生成してそれぞれインバータ１４およびコンバータ１２へ出力する。
【０１０７】
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を介してコンバータ１２へ供給する。
【０１０８】
コンバータ１２は、ハイブリッド自動車または電気自動車の減速時、制御装置３０から信号ＰＷＭＤ１を受け、その受けた信号ＰＷＭＤ１に応じて、ＮＰＮトランジスタＱ１〜Ｑ４をオン／オフし、ＮＰＮトランジスタＱ５〜Ｑ８をオフしてＮＰＮトランジスタＱ１〜Ｑ４およびリアクトルＬ１によって、インバータ１４から供給された直流電圧の電圧レベルを変換して直流電源Ｂに供給する。
【０１０９】
また、コンバータ１２は、ハイブリッド自動車または電気自動車の通常走行時、制御装置３０から信号ＰＷＭＤ２を受け、その受けた信号ＰＷＭＤ２に応じて、ＮＰＮトランジスタＱ１〜Ｑ４をオフし、ＮＰＮトランジスタＱ５〜Ｑ８をオン／オフしてＮＰＮトランジスタＱ５〜Ｑ８およびリアクトルＬ２によって、インバータ１４から供給された直流電圧の電圧レベルを変換して直流電源Ｂに供給する。これにより、コンバータ１２は、インバータ１４から供給される直流電圧の急激な変化および緩やかな変化に応答して、インバータ１４からの直流電圧の電圧レベルを変換して直流電源Ｂを充電できる。
【０１１０】
なお、リアクトルＬ１，Ｌ２は、インダクタンスが変更可能な「リアクトル装置」を構成する。
【０１１１】
また、ＮＰＮトランジスタＱ１〜Ｑ８は、リアクトル装置に流れる電流をオン／オフし、リアクトル装置に蓄積された電力に応じた出力電圧を出力する「スイッチング回路」を構成する。
【０１１２】
さらに、モータトルク制御手段３０１は、出力電圧の要求される変化割合に応じて、リアクトル装置のインダクタンスを変更する「変更手段」を構成する。
【０１１３】
さらに、ＮＰＮトランジスタＱ１〜Ｑ４およびリアクトルＬ１、またはＮＰＮトランジスタＱ５〜Ｑ８およびリアクトルＬ２は、「電圧変換器」を構成する。
【０１１４】
さらに、ＮＰＮトランジスタＱ１〜Ｑ４およびリアクトルＬ１、またはＮＰＮトランジスタＱ５〜Ｑ８およびリアクトルＬ２は、「電圧変換回路」を構成する。
【０１１５】
さらに、コンバータ１２および制御装置３０は、「電圧変換装置」を構成する。
【０１１６】
実施の形態１によれば、電圧変換装置は、出力電圧の要求される変化割合に応じて、インダクタンスを変更して直流電源からの直流電圧を出力電圧に変換するので、出力電圧の急激な変化または緩やかな変化に応答して直流電源からの直流電圧を出力電圧に変換できる。
【０１１７】
［実施の形態２］
図６を参照して、実施の形態２によるモータ駆動装置１００Ａは、モータ駆動装置１００のコンバータ１２をコンバータ１２Ａに代え、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。
【０１１８】
コンバータ１２Ａは、ＮＰＮトランジスタＱ０１，Ｑ０２と、ダイオードＤ０１，Ｄ０２と、リアクトルＬ３とを含む。ＮＰＮトランジスタＱ０１，Ｑ０２は、インバータ１４の電源ラインとアースラインとの間に直列に接続される。ＮＰＮトランジスタＱ０１は、そのコレクタが電源ラインに接続され、エミッタがＮＰＮトランジスタＱ０２のコレクタに接続される。ＮＰＮトランジスタＱ０２のエミッタは、アースラインに接続される。
【０１１９】
また、各ＮＰＮトランジスタＱ０１，Ｑ０２は、エミッタからコレクタへ電流が流れるように、それぞれ、ダイオードＤ０１，Ｄ０２が接続される。
【０１２０】
リアクトルＬ３は、一方端が直流電源Ｂの電源ラインに接続され、他方端がＮＰＮトランジスタＱ０１とＮＰＮトランジスタＱ０２との中間点、すなわち、ＮＰＮトランジスタＱ０１のエミッタおよびＮＰＮトランジスタＱ０２のコレクタに接続される。なお、リアクトルＬ３は、後述するように、インダクタンスがインダクタンスＬｉｎ１またはインダクタンスＬｉｎ２に変更可能である。
【０１２１】
制御装置３０Ａは、外部ＥＣＵからトルク指令値ＴＲおよびモータ回転数ＭＲＮを受け、電圧センサー１０から直流電圧Ｖｂを受け、電圧センサー１３から出力電圧Ｖｍを受け、電流センサー２４からモータ電流ＭＣＲＴを受ける。そして、制御装置３０Ａは、トルク指令値ＴＲに基づいて、トルク指令値ＴＲの変化割合が基準値以上であるか、トルク指令値ＴＲがほぼ一定であるかを判定し、トルク指令値ＴＲの変化割合が基準値以上であるとき、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は減速時または加速時にあると判定し、リアクトルＬ３のインダクタンスをインダクタンスＬｉｎ１に切換えるための信号ＣＨＧ１を生成してリアクトルＬ３へ出力し、トルク指令値ＴＲがほぼ一定であるとき、ハイブリッド自動車または電気自動車が通常走行時にあると判定し、リアクトルＬ３のインダクタンスをインダクタンスＬｉｎ２に切換えるための信号ＣＨＧ２を生成してリアクトルＬ３へ出力する。
【０１２２】
また、制御装置３０Ａは、トルク指令値ＴＲ、モータ回転数ＭＲＮ、直流電圧Ｖｂ、出力電圧Ｖｍおよびモータ電流ＭＣＲＴに基づいて、後述する方法によりコンバータ１２ＡのＮＰＮトランジスタＱ０１，Ｑ０２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をそれぞれコンバータ１２Ａおよびインバータ１４へ出力する。
【０１２３】
信号ＰＷＭＵは、コンバータ１２ＡがコンデンサＣ１からの直流電圧Ｖｂを出力電圧Ｖｍに変換する場合にコンバータ１２Ａに含まれるＮＰＮトランジスタＱ０１，Ｑ０２を駆動するための信号である。そして、制御装置３０Ａは、コンバータ１２Ａ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になるようにコンバータ１２Ａを駆動するための信号ＰＷＭＵを生成する。
【０１２４】
制御装置３０Ａは、その他、制御装置３０と同じ機能を有する。
図７を参照して、制御装置３０Ａは、モータトルク制御手段３０１Ａと、電圧変換制御手段３０２Ａとを含む。モータトルク制御手段３０１Ａは、トルク指令値ＴＲに基づいて、トルク指令値ＴＲの変化割合が基準値以上であるか、トルク指令値ＴＲがほぼ一定であるかを判定し、トルク指令値ＴＲの変化割合が基準値以上であるとき、ハイブリッド自動車または電気自動車は減速時または加速時にあると判定し、リアクトルＬ３のインダクタンスをインダクタンスＬｉｎ１に切換えるための信号ＣＨＧ１を生成してコンバータ１２ＡのリアクトルＬ３へ出力し、トルク指令値ＴＲがほぼ一定であるとき、ハイブリッド自動車または電気自動車が通常走行時にあると判定し、リアクトルＬ３のインダクタンスをインダクタンスＬｉｎ２に切換えるための信号ＣＨＧ２を生成してコンバータ１２ＡのリアクトルＬ３へ出力する。
【０１２５】
また、モータトルク制御手段３０１Ａは、トルク指令値ＴＲ、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コンバータ１２ＡのＮＰＮトランジスタＱ０１，Ｑ０２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Ｑ９〜Ｑ１４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をそれぞれコンバータ１２Ａおよびインバータ１４へ出力する。
【０１２６】
電圧変換制御手段３０２Ａ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ＰＷＭＣを生成してインバータ１４へ出力する。
【０１２７】
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の電圧レベルを変換するための信号ＰＷＭＤを生成し、その生成した信号ＰＷＭＤをコンバータ１２Ａへ出力する。
【０１２８】
図８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４８を判定部４８Ａに代え、コンバータ用ＰＷＭ信号変換部５４をコンバータ用ＰＷＭ信号変換部５４Ａに代えたものであり、その他は、モータトルク制御手段３０１と同じである。
【０１２９】
判定部４８Ａは、外部ＥＣＵから入力されたトルク指令値ＴＲに基づいて、トルク指令値ＴＲの変化割合が基準値以上であるか、トルク指令値ＴＲがほぼ一定であるかを判定する。そして、判定部４８Ａは、トルク指令値ＴＲの変化割合が基準値以上であるとき、ハイブリッド自動車または電気自動車は減速時または加速時にあると判定し、制御信号ＣＴＬ１を生成してコンバータ用ＰＷＭ信号変換部５４Ａへ出力し、リアクトルＬ３のインダクタンスをインダクタンスＬｉｎ１に切換えるための信号ＣＨＧ１を生成してコンバータ１２Ａへ出力する。また、判定部４８Ａは、トルク指令値ＴＲがほぼ一定であるとき、ハイブリッド自動車または電気自動車は通常走行時にあると判定し、制御信号ＣＴＬ２を生成してコンバータ用ＰＷＭ信号変換部５４Ａへ出力し、リアクトルＬ３のインダクタンスをインダクタンスＬｉｎ２に切換えるための信号ＣＨＧ２を生成してコンバータ１２Ａへ出力する。
【０１３０】
インバータ入力電圧指令演算部５０は、上述した方法により、インバータ入力電圧の最適値（目標値）を演算し、その演算した最適値をコンバータ用デューティー比演算部５２へ出力する。
【０１３１】
コンバータ用デューティー比演算部５２は、上述した方法により、インバータ入力電圧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。
【０１３２】
コンバータ用ＰＷＭ信号変換部５４Ａ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コンバータ１２ＡのＮＰＮトランジスタＱ０１，Ｑ０２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をコンバータ１２Ａへ出力する。
【０１３３】
なお、コンバータ用ＰＷＭ信号変換部５４Ａは、判定部４８Ａから制御信号ＣＴＬ１を受けると、キャリア周波数をキャリア周波数ｆ１に設定して信号ＰＷＭＵを生成し、判定部４８Ａから制御信号ＣＴＬ２を受けると、キャリア周波数をキャリア周波数ｆ２（＜ｆ１）に設定して信号ＰＷＭＵを生成する。つまり、小さいインダクタンスＬｉｎ１を有するリアクトルＬ１を用いて電圧変換する場合、ＮＰＮトランジスタＱ０１，Ｑ０２をスイッチング制御するキャリア周波数を高くし、大きいインダクタンスＬｉｎ２を有するリアクトルＬ２を用いて電圧変換する場合、ＮＰＮトランジスタＱ０１，Ｑ０２をスイッチング制御するキャリア周波数を低く設定する。このように、インダクタンスの大小によってＮＰＮトランジスタをスイッチング制御するキャリア周波数を変える理由は、実施の形態１において説明したとおりである。
【０１３４】
図９を参照して、リアクトルＬ３は、コア２と、コイル３Ａ，３Ｂと、巻数切換部４とを含む。コア２は、直線部２３Ａ，２３Ｂおよび湾曲部２３Ｃ，２３Ｄからなる。直線部２３Ａ，２３Ｂおよび湾曲部２３Ｃ，２３Ｄは、一部にギャップ２１，２２を形成するように環状形状に配置される。そして、ギャップ２１，２２は、たとえば、ガラスのエポキシ材から成る。
【０１３５】
コイル３Ａは、コア２の一方の直線部２３Ａに銅線を巻くことにより作製され、コイル３Ｂは、コア２の他方の直線部２３Ｂに銅線を巻くことにより作製される。コイル３Ａは、配線３Ｃによりコイル３Ｂと接続される。これにより、コイル３Ａ，３Ｂは直列に接続される。
【０１３６】
巻数切換部４は、接点４Ａ，４Ｂと、スイッチ４Ｃとから成る。接点４Ａは、コイル３Ａ，３Ｂの巻数がｎ１になる端子（図示せず）に接続され、接点４Ｂは、コイル３Ａ，３Ｂの巻数がｎ２（＞ｎ１）になる端子（図示せず）に接続される。スイッチ４Ｃは、制御装置３０Ａの判定部４８Ａから信号ＣＨＧ１を受けると、接点４Ａに接続され、判定部４８Ａから信号ＣＨＧ２を受けると、接点４Ｂに接続される。そして、巻数切換部４は、配線５によって端子６Ｂに接続される。
【０１３７】
コイル３Ａは、電流が矢印１３Ａの方向に流れるように巻回され、コイル３Ｂは、電流が矢印１４Ａの方向に流れるように巻回される。そして、端子６Ａから端子６Ｂの方向に電流が流されると、コイル３Ａには矢印１３Ａで示す方向に電流が流れ、コイル３Ｂには矢印１４Ａで示す方向に電流が流れる。
【０１３８】
そうすると、コイル３Ａ，３Ｂに電流が流れることにより発生した磁束は、ギャップ２１を矢印１５Ａの方向に通過し、ギャップ２２を矢印１６Ａの方向に通過する。つまり、発生した磁束は、環状形状のコア２中を一周する方向に移動する。そして、スイッチ４Ｃが接点４Ａに接続された場合、コア２中に発生する磁束はΦ１であり、スイッチ４Ｃが接点４Ｂに接続された場合、コア２中に発生する磁束はΦ２（＞Φ１）である。その結果、スイッチ４Ｃが接点４Ａに接続された場合、リアクトルＬ３のインダクタンスはインダクタンスＬｉｎ１になり、スイッチ４Ｃが接点４Ｂに接続された場合、リアクトルＬ３のインダクタンスはインダクタンスＬｉｎ２になる。
【０１３９】
再び、図６を参照して、モータ駆動装置１００Ａにおける動作について説明する。制御装置３０Ａは、外部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コンバータ１２Ａ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コンバータ１２Ａおよびインバータ１４へ出力する。
【０１４０】
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をコンバータ１２Ａへ供給する。
【０１４１】
そうすると、コンバータ１２ＡのＮＰＮトランジスタＱ０１，Ｑ０２は、制御装置３０Ａからの信号ＰＷＭＵに応じてオン／オフされ、コンバータ１２Ａは、直流電源Ｂからの直流電圧Ｖｂを出力電圧Ｖｍに変換し、その変換した出力電圧ＶｍをコンデンサＣ２に供給する。
【０１４２】
コンデンサＣ２は、コンバータ１２Ａ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。電圧センサー１３は、コンデンサＣ２の両端の電圧Ｖｍを検出して制御装置３０Ａへ出力する。インバータ１４のＮＰＮトランジスタＱ９〜Ｑ１４は、制御装置３０Ａ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。
【０１４３】
そして、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の減速時または加速時、制御装置３０Ａは、外部ＥＣＵからトルク指令値ＴＲを受け、その受けたトルク指令値ＴＲに基づいて、トルク指令値ＴＲの変化割合が基準値以上であるか、トルク指令値ＴＲがほぼ一定であるかを判定する。
【０１４４】
制御装置３０Ａは、トルク指令値ＴＲの変化割合が基準値以上であると判定すると、上述したように信号ＣＨＧ１を生成してコンバータ１２Ａへ出力する。そして、コンバータ１２Ａは、信号ＣＨＧ１に応じてインダクタンスをインダクタンスＬｉｎ１に切換え、ハイブリッド自動車または電気自動車の減速時または加速時に要求される出力電圧Ｖｍの急激な変化に応答するように直流電圧Ｖｂを出力電圧Ｖｍに変換する。インバータ１４は、急激に変化する出力電圧Ｖｍをコンバータ１２Ａから受け、その受けた出力電圧Ｖｍを信号ＰＷＭＩによって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、ハイブリッド自動車または電気自動車は、スムーズに減速または加速される。
【０１４５】
また、制御装置３０Ａは、トルク指令値ＴＲがほぼ一定であると判定すると、上述したように信号ＣＨＧ２を生成してコンバータ１２Ａへ出力する。そして、コンバータ１２Ａは、信号ＣＨＧ２に応じてインダクタンスをインダクタンスＬｉｎ２に切換え、ハイブリッド自動車または電気自動車の通常走行時に要求される出力電圧Ｖｍの緩やかな変化に応答するように直流電源Ｖｂを出力電圧Ｖｍに変換する。インバータ１４は、緩やかに変化する出力電圧Ｖｍをコンバータ１２Ａから受け、その受けた出力電圧Ｖｍを信号ＰＷＭＩによって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、ハイブリッド自動車または電気自動車は、通常走行をスムーズに行なう。
【０１４６】
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、回生制動モードになったことを示す信号を外部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およびコンバータ１２Ａへ出力する。
【０１４７】
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を介してコンバータ１２Ａへ供給する。
【０１４８】
コンバータ１２Ａは、制御装置３０Ａから信号ＰＷＭＤを受け、その受けた信号ＰＷＭＤに応じて、ＮＰＮトランジスタＱ０１，Ｑ０２をオン／オフし、インバータ１４から供給された直流電圧の電圧レベルを変換して直流電源Ｂに供給する。
【０１４９】
これにより、コンバータ１２Ａは、インバータ１４から供給される直流電圧の急激な変化および緩やかな変化に応答して、インバータ１４からの直流電圧の電圧レベルを変換して直流電源Ｂを充電できる。
【０１５０】
なお、リアクトルＬ３は、インダクタンスが変更可能な「リアクトル装置」を構成する。
【０１５１】
また、ＮＰＮトランジスタＱ０１，Ｑ０２は、リアクトル装置に流れる電流をオン／オフし、リアクトル装置に蓄積された電力に応じた出力電圧を出力する「スイッチング回路」を構成する。
【０１５２】
さらに、モータトルク制御手段３０１Ａは、出力電圧の要求される変化割合に応じて、リアクトル装置のインダクタンスを変更する「変更手段」を構成する。
【０１５３】
さらに、ＮＰＮトランジスタＱ０１，Ｑ０２およびリアクトルＬ３は、「電圧変換器」を構成する。
【０１５４】
さらに、コンバータ１２Ａおよび制御装置３０は、「電圧変換装置」を構成する。
【０１５５】
実施の形態２によれば、電圧変換装置は、出力電圧の要求される変化割合に応じて、インダクタンスを変更して直流電源からの直流電圧を出力電圧に変換するので、出力電圧の急激な変化または緩やかな変化に応答して直流電源からの直流電圧を出力電圧に変換できる。
【０１５６】
なお、上記においては、各々が異なるインダクタンスを有する２つのリアクトルを用いて直流電源からの直流電圧を出力電圧に変換するコンバータについて説明したが、この発明においては、コンバータは、一般に、各々が異なるｎ（ｎは自然数）個のリアクトルと、１つのリアクトルに対して４つのスイッチング素子が接続された４ｎ個のスイッチング素子とを用いて直流電源からの直流電圧を出力電圧に変換するコンバータであればよい。
【０１５７】
また、上記においては、２つのインダクタンスに切換え可能な１つのリアクトルを用いて直流電源からの直流電圧を出力電圧に変換するコンバータについて説明したが、この発明においては、コンバータは、一般に、ｎ個のインダクタンスに切換え可能な１つのリアクトルと、リアクトルの一方端に接続された２つのスイッチング素子とを用いて直流電源からの直流電圧を出力電圧に変換するコンバータであればよい。
【０１５８】
さらに、上記においては、モータ駆動装置１００，１００Ａは、１つの交流モータＭ１を駆動するとして説明したが、この発明においては、モータ駆動装置は、複数の交流モータを駆動するものであってもよい。その場合、複数の交流モータに対応して設けられた複数のインバータは、コンデンサＣ２の両端に並列に接続される。そして、複数のインバータの各々は、コンデンサＣ２を介してコンバータ１２または１２Ａから受けた出力電圧Ｖｍを交流電圧に変換して対応する交流モータを駆動する。
【０１５９】
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】コンバータの回路図である。
【図５】図４に示すコンバータにおける電流のタイミングチャートである。
【図６】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７】図６に示す制御装置の機能ブロック図である。
【図８】図７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９】図６に示すリアクトルの斜視図である。
【図１０】従来のモータ駆動装置の概略ブロック図である。
【符号の説明】
２  コア、３Ａ，３Ｂ  コイル、３Ｃ，５  配線、４  巻数切換部、４Ａ，４Ｂ  接点、４Ｃ  スイッチ、６Ａ，６Ｂ  端子、１０，３１０  電圧センサー、１２，１２Ａ  コンバータ、１３Ａ，１４Ａ，１５Ａ，１６Ａ  矢印、１４，３３０  インバータ、１５  Ｕ相アーム、１６  Ｖ相アーム、１７  Ｗ相アーム、２１，２２  ギャップ、２３Ａ，２３Ｂ  直線部、２３Ｃ，２３Ｄ  湾曲部、２４  電流センサー、３０，３０Ａ  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、４８，４８Ａ  判定部、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、５４，５４Ａ  コンバータ用ＰＷＭ信号変換部、７８，７９  電流、８１〜８４，３１２，３１３，Ｑ１〜Ｑ１４，Ｑ０１，Ｑ０２  ＮＰＮトランジスタ、８５〜８８，４１４，３１５，Ｄ１〜Ｄ１４，Ｄ０１，Ｄ０２  ダイオード、９１，９３  電源ライン、９２  アースライン、１００，１００Ａ，３００  モータ駆動装置、３０１，３０１Ａ  モータトルク制御手段、３０２，３０２Ａ  電圧変換制御手段、３１０  双方向コンバータ、３１１，Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３  リアクトル、Ｂ  直流電源、ＳＲ１，ＳＲ２  システムリレー、Ｃ１，Ｃ２  コンデンサ、Ｍ１  交流モータ。
【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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