CN100555838C - 电机驱动装置 - Google Patents

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Abstract

在混合车辆的驱动轮由电动发电机(MG2)驱动的时候，在接收到起动发动机(ENG)的指令后，控制装置(30)产生信号(PWMC)以将该信号输出到升压转换器(12)，并由此驱动和控制升压转换器(12)以将电池(B)所输出的DC电压(Vb)升高到电机驱动装置(100)的最大电压(Vmax)。接着，当升压转换器(12)的输出电压(Vm)达到最大电压(Vmax)时，控制装置(30)产生信号(PWMI1)以将所产生的信号输出到变换器(14)。因此，变换器(14)被驱动和控制，以便以动力运行模式驱动电动发电机(MG1)。

Description

电机驱动装置
技术领域
本发明涉及一种电机驱动装置，特别是能够防止向电源输入过多电力/从电源输出过多电力的电机驱动装置，其中，所述电源输出电源电压。
背景技术
日本专利2834465公开了一种用于车辆的电源系统装置。该电源系统装置包含脉冲变换器、双向转换器和电池。双向转换器连接在电池和脉冲变换器之间，对来自电池的电压进行升压以将结果得到的电压供给脉冲变换器，以及对来自脉冲变换器的电压进行降压以将结果得到的电压供给电池。
脉冲变换器采用由双向转换器提供的电压驱动异步电机。异步电机用作发电机或起动器。
因此，当异步电机用作发电机时，电源系统装置借助脉冲变换器将异步电机所产生的交流(AC)电压转换为直流(DC)电压，并采用双向转换器对转换得到的DC电压进行降压以便将结果得到的电压供给电池。
另外，当异步电机用作起动器时，双向转换器对来自电池的DC电压进行升压以便将结果得到的电压供给脉冲变换器，脉冲变换器将来自双向转换器的DC电压转换成为AC电压以驱动异步电机。
但是，传统的电源系统装置存在这样的问题，当在同一时机进行对来自电池的DC电压进行升压的升压操作以及对作为起动器的异步电机进行驱动的驱动操作时，从电池中取出过多的电力到异步电机。
还存在这样的问题，当在同一时机进行对来自脉冲变换器的DC电压进行降压的降压操作以及对作为发电机的异步电机进行驱动的驱动操作时，从异步电机向电池引入过多的电力。
因此，本发明的一个目标在于提供一种能够防止向电源输入过多电力/从电源输出过多电力的电机驱动装置。
发明内容
根据本发明，电机驱动装置包含驱动第一电机的第一驱动电路以及在电源与第一驱动电路之间进行电压转换的电压转换器。第一驱动电路在与电压转换器开始电压转换的时机不同的时机开始驱动第一电机。
优选为：电压转换器进行将电源电压升高到任意等级的升压操作并输出升高后的电压，且第一驱动电路在电压转换器开始升压操作之后开始以动力运行模式驱动第一电机。
优选为：第一驱动电路在升压操作完成后开始以动力运行模式驱动第一电机。
优选为：第一驱动电路在升压操作完成后接收第一电机所需要的电力并开始以动力运行模式驱动第一电机。
优选为：第一驱动电路预先掌握电源温度与能从电源输出的电力等级之间的关系，并基于电源的温度决定第一电机开始被驱动的时机。
优选为：当电源的温度低于第一预定阈值或电源的温度高于第二预定阈值时，第一驱动电路在升压操作完成后接收第一电机所需要的电力，并开始以动力运行模式驱动第一电机。
优选为：在升压操作完成的时机与第一驱动电路开始驱动的时机之间提供预定的延迟时间。
优选为：第一电机为起动或停止内燃机的电机，且当起动内燃机的指令被输出时，电压转换器开始升压操作。
优选为：电机驱动装置还包含目标电压决定装置和电压转换控制装置；目标电压决定装置用于基于第一电机的旋转数决定升压电压的目标电压；电压转换控制装置接收由目标电压决定装置所决定的目标电压，以便控制电压转换器将升压电压设置为目标电压。在接收到起动内燃机的指令的情况下，电压转换控制装置控制电压转换器以获得与所决定的目标电压无关的、起动内燃机所必需的预定升压电压。
优选为：预定的升压电压为电机驱动装置的最大电压。
优选为：电压转换控制装置决定升压比，使得升压操作所需要的电力不超出能从电源输出的电力等级，且电源电压以所决定的升压比被升高为预定升压电压。
优选为：电压转换控制装置预先掌握电源温度与能从电源输出的电力等级之间的关系，并基于电源温度决定升压比。
优选为：电机驱动装置还包含与第一驱动电路并联提供并接收升压电压以驱动第二电机的第二驱动电路。目标电压决定装置基于第一电机或第二电机的旋转数决定目标电压。当第二电机驱动车辆且起动内燃机的指令被发布时，在内燃机被起动前，电压转换控制装置对电压转换器进行控制以获得预定升压电压。
优选为：预定升压电压为电机驱动装置的最大电压。
优选为：电压转换控制装置决定升压比，使得升压操作所需的电力不超出能从电源输出的电力等级，并以所决定的升压比将电源电压升高到预定升压电压。
优选为：电压转换控制装置预先掌握电源温度与能从电源输出的电力等级之间的关系，并基于电源温度决定升压比。
优选为：在第一驱动电路开始以再生模式驱动第一电机之后，电压转换器开始降压操作。
优选为：在第一驱动电路以再生模式驱动第一电机并停止第一电机之后，电压转换器开始降压操作。
优选为：电压转换器预先掌握电源温度与能向电源输入的电力等级之间的关系，并基于电源温度决定开始降压操作的时机。
优选为：当电源温度低于第一预定阈值或高于第二预定阈值时，在停止所述第一电机后，第一驱动电路开始降压操作。
优选为：在第一电机停止的时机与降压操作开始的时机之间提供预定的延迟时间。
优选为，电机驱动装置还包含目标电压决定装置以及电压转换控制装置；目标电压决定装置用于基于第一电机的旋转数决定电压转换器输出电压的目标电压；电压转换控制装置接收由目标电压决定装置所决定的目标电压，以便对电压转换器进行控制，将输出电压设置为目标电压。当停止内燃机的指令被输出时，第一驱动电路开始以再生模式驱动第一电机。电压转换器对内燃机停止的完成做出响应，开始降压操作。
优选为：电压转换控制装置对内燃机的停止做出响应，决定降压比，使得降压操作产生的电力不超出能向电源输入的电力等级，并以所决定的降压比控制电压转换器以获得目标电压。
优选为：电压转换控制装置预先掌握电源温度与能向电源输入的电力等级之间的关系，并基于电源温度决定降压比。
优选为：电机驱动装置还包含与第一驱动电路并联提供并接收输出电压以驱动第二电机的第二驱动电路。目标电压决定装置基于第一电机或第二电机的旋转数决定目标电压。当第二电机驱动车辆且停止内燃机的指令被发布时，在内燃机被停止后，电压转换控制装置对电压转换器进行控制以获得目标电压。
本发明的电机驱动装置在电压转换器开始升压操作之后以动力运行模式对第一电机进行驱动。因此，在从电源取出电力以用于升压操作之后，从电源取出电力以驱动第一电机。
另外，在电池输出小的情况下，在电压转换器完成升压操作之后接收第一电机所需要的电力，本发明的电机驱动装置开始以动力运行模式驱动第一电机。因此，从电源取出电力用于升压操作的时机与从电源取出电力用于驱动第一电机的时机彼此分开。
另外，在本发明的电机驱动装置中，在第一电机以再生模式被驱动之后，电压转换器开始降压操作。因此，驱动第一电机所产生的电力以与降压操作所产生的电力被引入电源的时机不同的时机被引入电源。
在电池输出小的特定情况下，在停止第一电机的操作完成之后，本发明的电机驱动装置采用电压转换器开始降压操作。因此，第一电机所产生的电力以及通过降压操作所产生的电力被分别引入电源。
从上文可以看到，本发明可防止向电源输入/从电源输出过多电力。
附图说明
图1为根据本发明第一实施例的电机驱动装置的原理图；
图2为图1所示控制装置的功能性框图；
图3为图2所示变换器控制装置的功能性框图；
图4为图2所示转换器控制装置的功能性框图；
图5为在耦合到图1所示发动机的电动发电机被驱动的情况下电压和信号的时间图；
图6为在耦合到图1所示发动机的电动发电机被驱动的情况下电压和信号的另一时间图；
图7为表示启动操作(cranking operation)的共线图；
图8为应用本发明的情况下电机旋转数、输出电压、DC电流的时间图；
图9为不应用本发明的情况下电机旋转数、输出电压、DC电流的时间图；
图10为根据本发明第二实施例的电机驱动装置的原理图；
图11为图10所示控制装置30A的功能性框图；
图12为图11所示转换器控制装置的功能性框图；
图13为电池B的电池温度与电池输出之间的关系；
图14为根据本发明第三实施例的电机驱动装置的原理图；
图15为图14所示控制装置的功能性框图；
图16为图15所示转换器控制装置的功能性框图；
图17为在耦合到图14所示发动机的电动发电机以动力运行模式被驱动的情况下的电压和信号的时间图；
图18为在耦合到图14所示发动机的电动发电机以再生模式被驱动的情况下的电压和信号的时间图；
图19为在耦合到图14所示发动机的电动发电机被驱动的情况下的电压和信号的另一时间图。
具体实施方式
结合附图对本发明的实施例做了详细的介绍。注意，附图中相同或对应的部件用同样的参考标号表示，且不再对其重复进行介绍。
第一实施例
图1为根据本发明第一实施例的电机驱动装置的原理图。参照图1，本发明第一实施例的电机驱动装置100包含：电池B、电容器C1与C2、电压传感器10与13、升压转换器12、变换器14与31、电流传感器24与28以及控制装置30。
电动发电机MG1耦合到安装在混合车辆上的发动机ENG。电动发电机MG1作为由来自发动机ENG的旋转力产生AC电压的发电机，又作为起动发动机ENG的电动机。另外，电动发电机MG2为驱动电机，其用于产生驱动混合车辆驱动轮的转矩。
电池B连接在变换器14、31的负母线112与电源线111之间。电容器C1连接在负母线112与电源线111之间且与电池B并联。电容器C2连接在变换器14、31的负母线112与正母线113之间。
升压转换器12包含电抗器L1、NPN晶体管Q1与Q2以及二极管D1与D2。电抗器L1一端连接到电池B的电源线111，另一端连接到NPN晶体管Q1与NPN晶体管Q2之间的中间点，即NPN晶体管Q1的发射极与NPN晶体管Q2的集电极之间。NPN晶体管Q1与Q2串联连接在正母线113与负母线112之间。NPN晶体管Q1的集电极连接到正母线113，NPN晶体管Q2的发射极连接到负母线112。另外，在NPN晶体管Q1与Q2各自的集电极与发射极之间，接有用于从发射极向集电极流过电流的二极管D1与D2。
变换器14与31并联连接在节点N1与节点N2之间。
变换器14由U相臂15、V相臂16和W相臂17组成。U相臂15、V相臂16和W相臂17并联连接在正母线113与负母线112之间。
U相臂15由串联连接的NPN晶体管Q3与Q4组成，V相臂16由串联连接的NPN晶体管Q5与Q6组成，W相臂17由串联连接的NPN晶体管Q7与Q8组成。另外，在NPN晶体管Q3至Q8各自的集电极与发射极之间，分别接有用于从发射极向集电极流过电流的二极管D3至D8。
每相臂的中间点连接到电动发电机MG1对应的一相线圈的一端。也就是说，电动发电机MG1为三相永磁电机，U相线圈的一端、V相线圈的一端以及W相线圈的一端在公共中心接点上连接，U相线圈的另一端连接到NPN晶体管Q3与Q4之间的中间点，V相线圈的另一端连接到NPN晶体管Q5与Q6之间的中间点，W相线圈的另一端连接到NPN晶体管Q7与Q8之间的中间点。
变换器31与变换器14构造相同。变换器31每相臂的中间点连接到电动发电机MG2对应的一相线圈的一端。也就是说，电动发电机MG2也为三相永磁电机，U相线圈的一端、V相线圈的一端以及W相线圈的一端在公共中心接点上连接，U相线圈的另一端连接到变换器31的NPN晶体管Q3与Q4之间的中间点，V相线圈的另一端连接到变换器31的NPN晶体管Q5与Q6之间的中间点，W相线圈的另一端连接到变换器31的NPN晶体管Q7与Q8之间的中间点。
电池B由例如镍氢化物或锂离子电池等二次电池或可再充电电池构成。电压传感器10检测由电池B输出的DC电压Vb并将所检测到的DC电压Vb输出到控制装置30。电容器C1对由电池B输出的DC电压进行平滑以便将平滑后的DC电压供到升压转换器12。
升压装换器12升高由电容器C1供给的DC电压，以产生结果得到的、具有任意等级的升压电压，并将结果得到的电压供到电容器C2。具体而言，在接收到来自控制装置30的信号PWMC的情况下，根据信号PWMC使NPN晶体管Q2导通的时间周期，升压转换器12对DC电压进行升压，将结果得到的电压供给电容器C2。在这种情况下，信号PWMC使NPN晶体管Q1关断。
另外，根据来自控制装置30的信号PWMC，升压转换器12降低由变换器14(或变换器31)通过电容器C2供给的DC电压以便对电池B进行充电。
电容器C2对由升压转换器12升高的DC电压进行平滑，以便将平滑后的DC电压通过节点N1与N2供给变换器14、31。因此，电容器C2接收由升压转换器12升高的DC电压，对所接收到的DC电压进行平滑并将结果得到的电压供给变换器14、31。
电压传感器13检测电容器C2两端之间的电压Vm(对应于到变换器14、31的输入电压，这一点对下面的介绍同样适用)，将所检测到的电压Vm输出到控制装置30。
在通过节点N1、N2和电容器C2接收到来自升压转换器12的DC电压的情况下，基于来自控制装置30的信号PWMI1，变换器14将DC电压转换为AC电压以驱动电动发电机MG1。因此，电动发电机MG1被驱动以产生由转矩命令值TR1指定的转矩。另外，在装有电机驱动装置100的混合车辆的再生制动模式下，基于来自控制装置30的信号PWMI1，变换器14将电动发电机MG1所产生的AC电压转换成为DC电压，并将转换得到的DC电压通过电容器C2、节点N1与N2供给升压转换器12。
在通过节点N1、N2和电容器C2接收到来自升压转换器12的DC电压的情况下，基于来自控制装置30的信号PWMI2，变换器31将DC电压转换为AC电压以驱动电动发电机MG2。因此，电动发电机MG2被驱动以产生由转矩命令值TR2指定的转矩。另外，在装有电机驱动装置100的混合车辆的再生制动模式下，基于来自控制装置30的信号PWMI2，变换器31将电动发电机MG2所产生的AC电压转换成为DC电压，并将转换得到的DC电压通过电容器C2、节点N1与N2供给升压转换器12。
这里的再生制动包含：伴有再生发电的制动，其在混合车辆驾驶者踩下脚踏制动器时引起；伴有再生发电的减速(或加速的停止)，其在驾驶者在不操作脚踏制动器的情况下释放加速器踏板时引起。
电流传感器24检测流经电动发电机MG1的电机电流MCRT1，并将所检测到的电机电流MCRT1输出到控制装置30。另外，电流传感器28检测流经电动发电机MG2的电机电流MCRT2，并将所检测到的电机电流MCRT2输出到控制装置30。
控制装置30从外部ECU(电子控制单元)60接收转矩命令值TR1与TR2、电机旋转数(电机旋转的数量)MRN1、电机旋转数MRN2以及信号STAT，从电压传感器10接收DC电压Vb，从电压传感器13接收输出电压Vm，从电流传感器24接收电机电流MCRT1，并从电流传感器28接收电机电流MCRT2。
信号STAT是用于指示起动/停止发动机ENG的信号，其具有H(逻辑高)电平和L(逻辑低)电平。H电平的信号STAT是用于指示起动发动机ENG的信号，L电平的信号STAT是用于指示停止发动机ENG的信号。
基于输出电压Vm、电机电流MCRT1和转矩命令值TR1，根据下面介绍的方法，控制装置30产生当变换器14驱动电动发电机MG1时用于控制变换器14中NPN晶体管Q3至Q8的开关的信号PWMI1。
另外，基于输出电压Vm、电机电流MCRT2和转矩命令值TR2，根据下面介绍的方法，控制装置30产生当变换器31驱动电动发电机MG2时用于控制变换器31中NPN晶体管Q3至Q8的开关的信号PWMI2。
另外，当变换器14(或31)驱动电动发电机MG1(或电动发电机MG2)时，基于DC电压Vb、输出电压Vm、转矩命令值TR1(或TR2)以及电机旋转数MRN1(或MRN2)，根据下面介绍的方法，控制装置30产生用于控制升压转换器12的NPN晶体管Q1、Q2的开关的信号PWMC。
于是，当控制装置30接收到来自外部ECU 60的L电平的信号STAT以产生信号PWMI1、PWMI2与PWMC时，控制装置30在不对输出时机进行调节的情况下分别向变换器14、变换器31与升压转换器12输出所产生的信号PWMI1、PWMI2与PWMC。
另外，当驱动装置30接收到来自外部ECU 60的H电平的信号STAT以产生信号PWMI1、PWMI2与PWMC时，控制装置30在对输出时机进行调节的情况下分别向变换器14、变换器31与升压转换器12输出所产生的信号PWMI1、PWMI2与PWMC。
按照下面的方法调节输出时机。信号PWMC首先被输出到升压转换器12以对升压转换器12进行控制，使得转换器对DC电压Vb进行升压，并且，在升压转换器12完成升压操作之后，信号PWMI1、PWMI2被分别输出到变换器14、31。
图2为图1所示控制装置30的功能性框图。参照图2，控制装置30包含变换器控制装置301、302以及转换器控制装置303。
变换器控制装置301从外部ECU 60接收转矩命令值TR1和信号STAT，从电流传感器24接收电机电流MCRT1，从电压传感器13接收电压Vm，并从转换器控制装置303接收信号UP_CPL。信号UP_CPL是表示由升压转换器12进行的升压操作已完成的信号。
基于转矩命令值TR1、电机电流MCRT1和电压Vm，转换器控制装置301按照下面介绍的方法产生信号PWMI1。在接收到来自外部ECU 60的L电平的信号STAT的情况下，变换器控制装置301不对输出时机进行调节地将所产生的信号PWMI1输出到变换器14。相反，在接收到来自外部ECU 60的H电平的信号STAT的情况下，变换器控制装置301在接收到来自转换器控制装置303的信号UP_CPL之后而不是与信号PWMI1的产生同时地将信号PWMI1输出到变换器14。
变换器控制装置302从外部ECU 60接收转矩命令值TR2和信号STAT，从电流传感器28接收电机电流MCRT2，从电压传感器13接收电压Vm，并从转换器控制装置303接收信号UP_CPL。
基于转矩命令值TR2、电机电流MCRT2和电压Vm，转换器控制装置302按照下面介绍的方法产生信号PWMI2。在接收到来自外部ECU 60的L电平的信号STAT的情况下，变换器控制装置302不对输出时机进行调节地将所产生的信号PWMI2输出到变换器31。相反，在接收到来自外部ECU 60的H电平的信号STAT的情况下，变换器控制装置302在接收到来自转换器控制装置303的信号UP_CPL之后而不是与信号PWMI2的产生同时地将信号PWMI2输出到变换器31。
转换器控制装置303从外部ECU 60接收转矩命令值TR1与TR2、电机旋转数MRN1与MRN2以及信号STAT，从电压传感器10接收DC电压Vb，从电压传感器13接收电压Vm。在接收到来自外部ECU 60的L电平的信号STAT的情况下，基于电动发电机MG1与MG2中驱动电压较高的一个的电机旋转数和转矩命令值，转换器控制装置303计算用于对DC电压Vb进行升压的目标电压，产生用于将升压转换器12的输出电压Vm设置为所计算得到的目标电压的信号PWMC，并将所产生的信号输出到升压转换器12。
换言之，当电动发电机MG1的驱动电压高于电动发电机MG2的驱动电压时，转换器控制装置303基于电动发电机MG1的电机旋转数MRN1和转矩命令值TR1计算目标电压，并基于计算得到的目标电压、DC电压Vb和输出电压Vm，产生用于将DC电压Vb升压为等于目标电压的输出电压Vm的信号PWMC，并将产生的信号输出到升压转换器12。
另外，当电动发电机MG2的驱动电压高于电动发电机MG1的驱动电压时，转换器控制装置303基于电动发电机MG2的电机旋转数MRN2和转矩命令值TR2计算目标电压，并基于计算得到的目标电压、DC电压Vb和输出电压Vm，产生用于将DC电压Vb升高到等于目标电压的输出电压Vm的信号PWMC，并将所产生的信号输出到升压转换器12。
相反，在接收到来自外部ECU 60的H电平的信号STAT的情况下，转换器控制装置303与电动发电机MG1、MG2各自的驱动电压无关地决定用于升高DC电压Vb的目标电压，并基于所决定的目标电压、DC电压Vb以及输出电压Vm，产生用于将DC电压Vb升高为等于目标电压的输出电压Vm的信号PWMC，并将所产生的信号输出到升压转换器12。当输出电压Vm被设置为目标电压时，也就是说当由升压转换器12进行的升压操作完成时，转换器控制装置303产生表示升压操作完成的信号UP_CPL以将所产生的信号输出到变换器控制装置301、302。在这种情况下，目标电压被设置为电机驱动装置100的最大电压。
图3为图2所示变换器控制装置301、302的功能性框图。参照图3，变换器控制装置301、302包含电机控制用相电压计算单元40和变换器用PWM信号转换单元42。
电机控制用相电压计算单元40从外部ECU 60接收转矩命令值TR1与TR2，从电压传感器13接收升压转换器12的输出电压Vm——即到变换器14与31的输入电压，从电流传感器24接收流过电动发电机MG1各相的电机电流MCRT1，并从电流传感器28接收流过电动发电机MG2各相的电机电流MCRT2。基于输出电压Vm、转矩命令值TR1(或TR2)以及电机电流MCRT1(或MCRT2)，电机控制用相电压计算单元40计算施加到电动发电机MG1(或电动发电机MG2)各相线圈的电压并将计算得到的电压输出到变换器用PWM信号转换单元42。
基于来自电机控制用相电压计算单元40的、计算得到的电压，变换器用PWM信号转换单元42产生用于实际开通/关断变换器14(或变换器31)的各NPN晶体管Q3至Q8的信号PWMI1(或信号PWMI2)。在接收到来自外部ECU 60的L电平的信号STAT的情况下，变换器用PWM信号转换单元42不对输出时机进行调节地将所产生的信号PWMI1(或信号PWMI2)输出到变换器14(或变换器31)的各NPN晶体管Q3至Q8。
因此，各NPN晶体管Q3至Q8的开关受到控制，且流过电动发电机MG1(或电动发电机MG2)各相的电流受到控制，使得电动发电机MG1(或电动发电机MG2)输出按照指示的转矩。因此，电机控制电流受到控制，且电机转矩按照转矩命令值TR1(或TR2)被输出。
相反，在接收到来自外部ECU 60的H电平信号STAT的情况下，变换器用PWM信号转换单元42在接收到来自转换器控制装置303的信号UP_CPL之后而不是与信号PWMI1(或信号PWMI2)的产生同时地将所产生的信号PWMI1(或信号PWMI2)输出到变换器14(或变换器31)的各NPN晶体管Q3至Q8。
因此，在由升压转换器12进行的升压操作完成之后，变换器14(或变换器31)根据信号PWMI1(或信号PWMI2)驱动电动发电机MG1(或电动发电机MG2)。
变换器14根据信号PWMI1以动力运行(电动机)模式还是以再生(发电机)模式驱动电动发电机MG1是由电机旋转数MRN1和转矩命令值TR1决定的。具体而言，这里假设直角坐标系的x轴表示电机旋转数，y轴表示转矩命令值。那么，如果相关的一组电机旋转数MRN1和转矩命令值TR1位于第一或第二象限，电动发电机MG1处于动力运行模式。如果相关的一组电机旋转数MRN1和转矩命令值TR1位于第三或第四象限，电动发电机MG1处于再生模式。因此，当电机控制用相电压计算单元40从外部ECU 60接收到位于第一或第二象限的电机旋转数MRN1和转矩命令值TR1时，变换器用PWM信号转换单元42产生用于以动力运行模式驱动电动发电机MG1的信号PWMI1。当电机控制用相电压计算单元40从外部ECU 60接收到位于第三或第四象限的电机旋转数MRN1和转矩命令值TR1时，变换器用PWM信号转换单元42产生用于以再生模式驱动电动发电机MG1的信号PWMI1。
变换器31根据信号PWMI2以动力运行模式还是以再生模式驱动电动发电机MG2按照与上述方法相同的方法决定。
图4为图2所示转换器控制装置303的功能性框图。参照图4，转换器控制装置303包含变换器输入电压命令计算单元50、反馈电压命令计算单元52、占空比转换单元54和判断单元56。
变换器输入电压命令计算单元50从外部ECU 60接收转矩命令值TR1与TR2、电机旋转数MRN1与MRN2以及信号STAT。在接收到来自外部ECU 60的L电平的信号STAT的情况下，基于电动发电机MG1与MG2中驱动电压较高的一个的电机旋转数和转矩命令值，变换器输入电压命令计算单元50计算变换器输入电压的最优值(目标值)，即电压命令Vdc_com(对应于输出电压Vm的目标电压，这一点对下面的介绍也适用)
具体而言，当电动发电机MG1的驱动电压高于电动发电机MG2的驱动电压时，变换器输入电压命令计算单元50基于电机旋转数MRN1和转矩命令值TR1计算电压命令Vdc_com。当电动发电机MG2的驱动电压高于电动发电机MG1的驱动电压时，变换器输入电压命令计算单元50基于电机旋转数MRN2和转矩命令值TR2计算电压命令Vdc_com。接着，变换器输入电压命令计算单元50将计算得到的电压命令Vdc_com输出到反馈电压命令计算单元52和判断单元56。
因此，在接收到来自外部ECU 60的L电平的信号STAT的情况下，变换器输入电压命令计算单元50基于电动发电机中驱动电压较高的一个(电动发电机MG1和MG2中的一个)的电机旋转数计算目标电压(电压命令Vdc_com)。
相反，在接收到来自外部ECU 60的H电平的信号STAT的情况下，变换器输入电压命令计算单元50与转矩命令值TR1及TR2和电机旋转数MRN1及MRN2无关地将电压命令Vdc_com(目标电压)决定为电机驱动装置100的最大电压Vmax，并将所决定的电压命令Vdc_com输出到反馈电压命令计算单元52和判断单元56。注意，变换器输入电压命令计算单元50掌握最大电压Vmax。
反馈电压命令计算单元52从电压传感器13接收升压转换器12的输出电压Vm，并从变换器输入电压命令计算单元50接收电压命令Vdc_com。基于输出电压Vm和电压命令Vdc_com，反馈电压命令计算单元52计算用于将输出电压Vm设置为电压命令Vdc_com的反馈电压命令Vdc_com_fb，并将计算得出的反馈电压命令Vdc_com_fb输出到占空比转换单元54。
占空比转换单元54从电压传感器10接收DC电压Vb，并从电压传感器13接收输出电压Vm。基于DC电压Vb、输出电压Vm和反馈电压命令Vdc_com_fb，占空比转换单元54计算用于将输出电压Vm设置为反馈电压命令Vdc_com_fb的占空比DR，并基于计算得出的占空比DR产生用于开通/关断升压转换器12的NPN晶体管Q1与Q2的信号PWMC。占空比转换单元54将所产生的信号PWMC输出到升压转换器12的NPN晶体管Q1与Q2。
因此，升压转换器12将DC电压Vb转换为输出电压Vm，使得输出电压Vm等于目标电压(电压命令Vdc_com)。
注意，升压转换器12下侧的NPN晶体管Q2的导通(on-duty)越大，允许在电抗器L1中存储越多的电力，这意味着可获得的输出电压越高。相反，上侧的NPN晶体管Q1的较大导通导致正母线上的电压下降。因此，可对NPN晶体管Q1、Q2的占空比进行控制，使得正母线上的电压被控制为等于至少为电池B的输出电压的任意电压。
判断单元56从变换器输入电压命令计算单元50接收电压命令Vdc_com，从外部ECU 60接收信号STAT，并从电压传感器13接收电压Vm。当判断单元56接收到来自外部ECU 60的L电平的信号STAT时，判断单元停止操作。另外，在接收到来自外部ECU 60的H电平的信号STAT的情况下，判断单元56判断从电压传感器13接收到的电压Vm是否达到从变换器输入电压命令计算单元50接收到的电压命令Vdc_com(目标电压＝电压Vmax)。当判断单元56判断为电压Vm达到电压命令Vdc_com(＝Vmax)时，判断单元产生信号UP_CPL以将所产生的信号输出到变换器控制装置301、302。
如上面所讨论的那样，根据本发明，在接收到来自外部ECU 60的L电平的信号STAT的情况下，变换器控制装置301、302在不调节输出时机的情况下将所产生的信号PWMI1、PWMI2分别输出到变换器14、31。在接收到来自外部ECU 60的H电平的信号STAT的情况下，变换器控制装置301、302在由升压转换器12进行的升压操作完成后将所产生的信号PWMI1、PWMI2输出到变换器14、31。
换言之，在接收到来自外部ECU 60的L电平的信号STAT的情况下，控制装置30在不调节操作时机的情况下驱动和控制升压转换器12以及变换器14、31。在接收到来自外部ECU 60的H电平的信号STAT的情况下，控制装置30对升压转换器12进行驱动和控制使得转换器进行升压操作，并在升压转换器12的升压操作完成后对变换器14、31进行驱动和控制。
图5为耦合到图1所示发动机ENG的电动发电机MG1被驱动的情况下电压和信号的时间图。参照图5，在应用本发明的情况下，当信号STAT在时机t1从L电平变到H电平时，即当起动发动机ENG的指令被给出时，转换器控制装置303根据上面介绍的方法产生信号PWMC，以便将该信号输出到升压转换器12，并对升压转换器12进行驱动和控制，使得DC电压Vb被升高到与电动发电机MG1、MG2各自的驱动电压无关的、电机驱动装置100的最大电压Vmax。
于是，根据信号PWMC，升压转换器12开始进行将DC电压Vb升高到最大电压Vmax的升压操作。升压转换器12的输出电压Vm在时机t1之后逐渐上升，在时机t2左右达到最大电压Vmax。当输出电压Vm达到最大电压Vmax时，转换器控制装置303产生表示由升压转换器12进行的升压操作已完成的信号UP_CPL，将所产生的信号输出到变换器控制装置301。
在时机t1之后，转矩命令值TR1增加。在转换器控制装置303向变换器控制装置301输出信号UP_CPL的时机t2，转矩命令值TR1增加到预定值。
在接收到来自转换器控制装置303的信号UP_CPL的情况下，基于转矩命令值TR1、电机电流MCRT1和输出电压Vm(＝Vmax)，根据上面介绍的方法，变换器控制装置301产生信号PWMI1，并将所产生的信号PWMI1输出到变换器14。于是，根据信号PWMI1，变换器14将由升压转换器12升压得到的最大电压Vmax转换成为AC电压，以动力运行模式驱动电动发电机MG1。
于是，电动发电机MG1由变换器14驱动，且电机旋转数MRN1在时机t2后急剧上升。电动发电机MG1输出由转矩命令值TR1指定的转矩以起动发动机ENG。
从上面可以看到，根据本发明，当起动发动机ENG的指令被给出时，首先驱动并控制升压转换器12，并在由升压转换器12进行的升压操作完成后，对变换器14进行驱动和控制。
因此，对DC电压Vb进行升压所需的电力在时机t1与时机t2之间的区域RGE1中达到最大值，而驱动电动发电机MG1所需的电力在时机t2之后的区域RGE2中达到最大值。结果，可在相互分开的各自区域中提供对DC电压Vb进行升压所需的电力达到最大值的区域RGE1和驱动电动发电机MG1所需的电力达到最大值的区域RGE2，因此，可防止从电池B中取出过多电力到升压转换器12和变换器14、31。
图6为耦合到图1所示发动机ENG的电动发电机MG1被驱动的情况下电压和信号的另一时间图。参照图6，在不应用本发明的情况下，当信号STAT在时机t1从L电平变到H电平且起动发动机ENG的指令被给出时，基于转矩命令值TR1、电机电流MCRT1和输出电压Vm，根据前面提到的方法，变换器控制装置301产生信号PWMI1，将所产生的信号输出到变换器14。另外，基于转矩命令值TR1、电机旋转数MRN1、DC电压Vb和输出电压Vm，根据前面提到的方法，转换器控制装置303产生信号PWMC，将所产生的信号输出到升压转换器12。
于是，根据信号PWMI1，变换器14将来自升压转换器12的输出电压Vm转换为AC电压以便驱动电动发电机MG1；根据信号PWMC，升压转换器12将DC电压Vb升高为目标电压Vdc_com(基于转矩命令值TR1和电机旋转数MRN1决定)。
结果，驱动电动发电机MG1所需的电力在时机t2之后的区域RGE3中达到最大值，而升高DC电压Vb所需的电力在时机t2之后的区域RGE4中达到最大值。因此，驱动电动发电机MG1所需的电力达到最大值的区域RGE3与升高DC电压Vb所需的电力达到最大值的区域RGE4互相重叠，因此，从电池B中取出过多电力到升压转换器12和变换器14、31。
从上面可以看出，本发明可用于防止当发动机ENG被起动(启动(cranking))时从电池B中取出过多电力到升压转换器12和变换器14、31。
在电机驱动装置100被安装在混合车辆上的情况下，电动发电机MG1、MG2与发动机ENG通过已知的行星齿轮(未示出)互相耦合。图7为表示启动操作的共线图。参照图7，在电机旋转数MRN1、MRN2被置于两侧、发动机旋转数MRNE在它们之间的情况下，电动发电机MG1的电机旋转数MRN1、电动发电机MG2的电机旋转数MRN2以及发动机ENG的发动机旋转数MRNE位于直线LN1上。也就是说，电机旋转数MRN1、MRN2以及发动机旋转数MRNE发生变化，但始终位于直线上。
假设直线LN2上方的区域为电动发电机MG1、MG2以动力运行模式被驱动的区域，且直线LN2下方的区域为电动发电机MG1、MG2以再生模式被驱动的区域，那么，当发动机ENG被起动时，电动发电机MG1以动力运行模式被驱动，且电机旋转数MRN1以相当大的程度相对于直线LN2向上移动，如图7所示。
取决于驱动条件，当起动发动机ENG的指令被给出时，可能有必要以再生模式驱动电动发电机MG2并起动发动机ENG。在这种情况下，电机旋转数MRN2相对于直线LN2向下移动，故而电机旋转数MRN1相对于直线LN2进一步向上移动。
因此，当发动机ENG被起动时，电动发电机MG1消耗的电力增加。
因此，为了防止从电池B中取出过多电力到升压转换器12和变换器14、31，应用本发明以便在不同的区域中提供升高DC电压Vb所需的电力达到最大值的区域RGE1与驱动电动发电机MG1所需的电力达到最大值的区域RGE2尤其有效。
另外，考虑到电动发电机MG1的电机旋转数MRN1突然增大以及驱动电动发电机MG1所需的电力突然增大的情况，在接收到来自外部ECU60的H电平的信号STAT时，转换器控制装置303决定目标电压为电机驱动装置100的最大电压Vmax，使得无论驱动电动发电机MG1所需的电力如何变化，发动机ENG也能被起动。
图8为应用本发明的情况下，DC电流I、输出电压Vm和电机旋转数MRN1的时间图。关于DC电流I，从电池B流向升压转换器12的电流为正电流。在图8中，曲线k1表示升压转换器12的输出电压Vm，曲线k2表示DC电流I，曲线k3表示电机旋转数MRN1。
参照图8，升压转换器12的输出电压Vm在时机t3开始上升，在时机t4达到目标电压Vdc_com(＝Vmax)。因此，在从时机t3到时机t4期间，将DC电压Vb升高到目标电压Vdc_com(＝Vmax)所需的电力达到最大值，且电池B的电力被用作将DC电压Vb升高到目标电压Vdc_com(＝Vmax)所需的电力。电机旋转数MRN1在时机t4开始增大，并随着时间从时机t4向时机t5推移而以相当大的程度增大(在图8中，在纵轴方向上较小幅度的周期振荡表示较大的旋转数)。
结果，由于升压转换器12对电压进行升压所需的电力达到最大值，DC电流I在从时机t3到时机t4期间增大并在时机t4后暂时减小。接着，由于电机旋转数MRN1在时机t4后增大，即驱动电动发电机MG1所需的电力增大，DC电流I增大。
因此，本发明可用于使从电池B取出DC电流I以用于由升压转换器12进行升压的时机与从电池B取出DC电流I以用于驱动电动发电机MG1的时机不同。另外，从电池B取出的DC电流I可在允许电流的范围内。
图9为不应用本发明的情况下，DC电流I、输出电压Vm和电机旋转数MRN1的时间图。在图9中，曲线k4表示升压转换器12的输出电压Vm，曲线k5表示DC电流I，曲线k6表示电机旋转数MRN1。
参照图9，电机旋转数MRN1在时机t6开始增大，并且，相应地执行将DC电压Vb升高到目标电压Vdc_com(由电机旋转数MRN1决定)的操作。在时机t7，升压转换器12的输出电压Vm开始上升，在时机t8达到最大值。在这种情况下，由于在时机t6开始升压操作，DC电流I在时机t6开始增大。
电机旋转数MRN1随着时间从时机t6向时机t9推移而增大，特别是在时机t7之后突然增大。于是，在时机t7之后，DC电流I突然进一步增大，在升压转换器12的输出电压Vm达到最大值的时机t8达到最大值。
结果，从电池B取出DC电流I以用于由升压转换器12进行升压操作的时机与从电池B取出DC电流I以用于驱动电动发电机MG1的时机相互重叠，使得从电池B取出的DC电流I超过允许电流。
再次参照图1，介绍电机驱动装置100的整体运行。在整体运行开始时，电压传感器10检测从电池B输出的DC电压Vb并将所检测到的DC电压Vb输出到控制装置30。此外，电压传感器13检测电容器C2两端的电压Vm并将所检测到的电压Vm输出到控制装置30。另外，电流传感器24检测流经电动发电机MG1的电机电流MCRT1并将所检测到的电流输出到控制装置30，电流传感器28检测流经电动发电机MG2的电机电流MCRT2并将所检测到的电流输出到控制装置30。控制装置30从外部ECU60接收转矩命令值TR2、电机旋转数MRN2和L电平的信号STAT。
接着，基于电压Vm、电机电流MCRT2和转矩命令值TR2，控制装置30根据上面提到的方法产生信号PWMI2并将所产生的信号PWMI2输出到变换器31。在变换器31驱动电动发电机MG2时，基于DC电压Vb、电压Vm、转矩命令值TR2和电机旋转数MRN2，控制装置30根据上面提到的方法产生用于控制NPN晶体管Q1、Q2的开关的信号PWMC并将所产生的信号输出到升压转换器12。
接着，根据信号PWMC，升压转换器12对来自电池B的DC电压Vb进行升压，并将升压后的DC电压供到电容器C2。电容器C2对来自升压转换器12的DC电压进行平滑，并将平滑后的DC电压通过节点N1、N2供到变换器31。接着，根据来自控制装置30的信号PWMI2，变换器31将由电容器C2平滑后的DC电压转换成为AC电压以驱动电动发电机MG2。因此，电动发电机MG2产生用转矩命令值TR2表示的转矩以驱动混合车辆的驱动轮。因此，导致混合车辆起动并以低速行驶。
在电动发电机MG2被驱动的时候，在接收到来自外部ECU 60的H电平的信号STAT的情况下，控制装置30与电动发电机MG1的电机旋转数MRN1无关地决定目标电压Vdc_com(＝Vmax)，并对升压转换器12进行驱动和控制，以便将DC电压Vb升压到所决定的目标电压Vdc_com(＝Vmax)。接着，在由升压转换器12进行的升压操作完成时，基于来自外部ECU 60的转矩命令值TR1、来自电流传感器24的电机电流MCRT1以及输出电压Vm，根据上面提到的方法，控制装置30产生信号PWMI1并将该信号输出到变换器14。接着，根据信号PWMI1，变换器14将来自升压转换器12的输出电压Vm(＝Vmax)转换为AC电压以便驱动电动发电机MG1，并且电动发电机MG1起动发动机ENG。
因此，在电机驱动装置100中，当电动发电机MG2驱动混合车辆且发动机ENG被起动时，变换器14在由升压转换器12进行的升压操作完成之后驱动电动发电机MG1。通过这种方法，可防止从电池B取出过多的电力。
尽管上面描述了变换器14、31在由升压转换器12进行的升压操作完成之后各自的时机驱动各自的电动发电机MG1、MG2，本发明并不限于上面描述的这种方法，且变换器14、31可在升压转换器12开始升压操作之后驱动各自的电动发电机MG1、MG2。
另外，尽管上面描述了当电动发电机MG2处于动力运行模式时即当电动发电机MG2驱动混合车辆的驱动轮并且起动发动机ENG的指令被给出时，开始由升压转换器12进行的升压操作，并在由升压转换器12进行的升压操作完成之后驱动电动发电机MG1，本发明并不限于上面描述的这种方法，且可在接收到起动发动机ENG的指令后，在由升压转换器12进行的升压操作开始之后驱动电动发电机MG1。
另外，本发明的电机驱动装置可为与从中移除了变换器14或变换器31的电机驱动装置100相对应的装置。因此，本发明的电机驱动装置可对来自电池B的DC电压Vb进行升压并用升压后的DC电压驱动电动发电机MG1或电动发电机MG2。在一个电动发电机被驱动的情况下，在由升压转换器12进行的升压操作开始之后或在由升压转换器12进行的升压操作完成之后，电机驱动装置驱动该电动发电机。
另外，本发明可以为一种电机驱动装置，其基于电动发电机MG1和MG2中驱动电压较高的一个的电机旋转数MRN1或MRN2决定升压转换器12的目标电压，在接收到起动发动机ENG的指令后，在由升压转换器12进行的升压操作开始之后或在由升压转换器12进行的升压操作完成之后驱动电动发电机MG1、MG2。
另外，升压转换器12对应于“电压转换电路”，变换器14对应于“第一驱动电路”，变换器31对应于“第二驱动电路”。
另外，变换器输入电压命令计算单元50对应于“目标电压决定装置”，目标电压决定装置基于电机旋转数决定升压电压Vm的目标电压Vdc_com。
另外，反馈电压命令计算单元52、占空比转换单元54和判断单元56对应于“电压转换控制装置”，电压转换控制装置接收由变换器输入电压命令计算单元50(目标电压决定装置)决定的目标电压以控制升压转换器12(电压转换电路)，使得升压电压Vm达到目标电压Vdc_com。
另外，尽管上面描述了在接收到来自外部ECU 60的H电平的信号STAT后，转换器控制装置303决定输出电压Vm的目标电压为电机驱动装置100的最大电压Vmax，当接收到H电平的信号STAT时，本发明的、输出电压Vm的目标电压可以不为电机驱动装置100的最大电压Vmax，而为无论电动发电机MG1的电机旋转数MRN1改变为任何值时可以以动力运行模式驱动电动发电机MG1的任何电压。
第二实施例
如同上面结合第一实施例所介绍的那样，在图1的电机驱动装置100中，取决于车辆的行驶状态，两个电动发电机MG1、MG2中的每一个在再生模式下作为产生AC电压的发电机，以及在动力运行模式下作为对发动机ENG或驱动轮进行驱动的电动机。
对于电机驱动装置100总体上的电力平衡，假设在动力运行模式下被驱动的一个电动发电机(MG1和MG2中的一个)所消耗的电力用Pm表示，在再生模式下被驱动的另一个电动发电机所产生的电力用Pg表示，向电容器C2输入/从电容器C2输出的电力用Pc表示，电力平衡P可用表达式(1)表示：
P＝Pm+Pg+Lg+Lm+Pc    (1)
其中，Lg、Lm表示电动发电机各自的电力损耗。
从表达式(1)可以清楚地看出，只要电力平衡P为“0”，即所消耗的电力与所产生的电力之间存在平衡，不必向电池B输入/从电池B输出电力。相反，当电力平衡P不为“0”时，即当所消耗的电力超过所产生的电力时，从电池B中取出电力缺额，或当所产生的电力超过所消耗的电力时，过剩的电力被引入电池B。
于是，为了防止过多的电力向电池B输入/从电池B输出，有必要对电力平衡P进行调节，以便防止向电池B输入/从电池B输出的电力超过可以向电池B输入/从电池B输出的电力范围，即建立用表达式(2)表示的关系：
Win＜Pm+Pg+Lg+Lm+Pc＜Wout    (2)
其中，Win表示可以向电池B输入的电力(下文也称作“电池输入”)，Wout表示可以从电池B输出的电力(下文也称作“电池输出”)。
换言之，只要电力平衡P最终满足表达式(2)所表示的关系，不是特别需要相对于电池输出调节电力平衡P中的每一项。
然而，在电动发电机MG1、MG2停止且电机驱动装置100仅进行升压或降压操作的情况下，电力平衡P仅用向电容器C2输入/从电容器C2输出的电力Pc表示。因此，表达式(2)的关系变为用表达式(3)表示的关系：
Win＜Pc＜Wout    (3)
从表达式(3)可以看出，为了避免向电容器C2输入/从电容器C2输出的电力Pc超过电池输入Win和电池输出Wout，有必要重新控制电容器C2两端的电压即升压转换器12的输出电压Vm的变化率(下面，升压操作中的变化率也称为升压比，降压操作中的变化率也称为降压比)。
这里，假设电容器C2的静电电容为C，控制装置30A的控制周期为T(T对应于有必要将输出电压Vm设置为目标电压的时间周期)，电容器C2两端的电压在t时刻(t为任意值)为V0，且t+T时刻的目标电压(对应于在一个控制周期之后电容器C2两端的电压)为V。于是，表达式(3)中向电容器C2输入/从电容器C2输出的电力Pc用表达式(4)表示：
Win≤1/2·C·(V2-V0 2)/T≤Wout    (4)
因此，可决定目标电压V，使得满足表达式(4)的关系以防止向电容器C2输入/从电容器C2输出的电力Pc超过电池输入Win和电池输出Wout。
换言之，对于升压操作，可决定目标电压V，以便满足以下关系：
V≤(2·Wout·T/C+V0 2)1/2    (5)
对于降压操作，可决定目标电压V，以便满足以下关系：
V≥(2·Win·T/C+V0 2)1/2    (6)
如同结合第一实施例所介绍的那样，由于所决定的目标电压V在各周期T中逐渐升高、直到具有最终值——即升压转换器12的目标电压Vdc_com，在本实施例中，所决定的目标电压还称作渐变目标电压Vdc_stp。相应地，目标电压Vdc_com也称作最终目标电压Vdc_com。
如同上面所讨论的那样，本实施例中的电机驱动装置的特征在于可基于电池输入Win与电池输出Wout改变升压转换器12的升压比和降压比。下面介绍如何具体对升压比与降压比进行控制。注意，本实施例中的电机驱动装置与第一实施例中的电机驱动装置100在基本构造上相同，不同之处仅仅在于控制装置30中转换器控制装置303的构造，对相同的部件不再重复进行详细介绍。
图10为根据本发明第二实施例的电机驱动装置的原理图。参照图10，电机驱动装置100A包含：电池B、电容器C1与C2、电压传感器10与13、升压转换器12、变换器14与31、电流传感器24与28以及温度传感器11。与图1所示电机驱动装置100相比，图10中的电机驱动装置100A还包含检测电池B的温度的温度传感器11，包含控制装置30A而不是电机驱动装置100中的控制装置30，在其他方面与电机驱动装置100相同。
温度传感器11检测电池B的温度并将所检测到的电池温度BT输出到控制装置30A。
控制装置30A从外部ECU 60接收转矩命令值TR1与TR2、电机旋转数MRN1与MRN2以及信号STAT，从电压传感器10接收DC电压Vb，从电压传感器13接收输出电压Vm，从电流传感器24接收电机电流MCRT1，从电流传感器28接收电机电流MCRT2，并从温度传感器11接收电池温度BT。
根据上面提到的方法，基于输出电压Vm、电机电流MCRT1和转矩命令值TR1，控制装置30A产生当变换器14驱动电动发电机MG1时用于控制变换器14的NPN晶体管Q3至Q8的开关的信号PWMI1。
另外，根据上面提到的方法，基于输出电压Vm、电机电流MCRT2和转矩命令值TR2，控制装置30A产生当变换器31驱动电动发电机MG2时用于控制变换器31的NPN晶体管Q3至Q8的开关的信号PWMI2。
另外，当变换器14(或31)驱动电动发电机MG1(或电动发电机MG2)时，基于DC电压Vb、输出电压Vm、转矩命令值TR1(或TR2)电机旋转数MRN1(或MRN2)和电池温度BT，根据下面介绍的方法，控制装置30A产生用于控制升压转换器12的NPN晶体管Q1、Q2的开关的信号PWMC。
当控制装置30A接收到来自外部ECU 60的L电平的信号STAT(即接收到停止发动机的指令)并接着产生信号PWMI1、PWMI2和PWMC时，控制装置30A在不调节输出时机的情况下分别将所产生的信号PWMI1、PWMI2和PWMC输出到变换器14、变换器31和升压转换器12。
另外，当控制装置30A接收到来自外部ECU 60的H电平的信号STAT(即接收到起动发动机的指令)并接着产生信号PWMI1、PWMI2和PWMC时，控制装置30A在对输出时机进行调节的情况下分别将所产生的信号PWMI1、PWMI2和PWMC输出到变换器14、变换器31和升压转换器12。
如同结合第一实施例所介绍的那样，通过首先将信号PWMC输出到升压转换器12、控制升压转换器12对DC电压Vb进行升压、并在由升压转换器12进行的升压操作完成之后分别将信号PWMI1、PWMI2输出到变换器14和31，对输出时机进行调节。
图11为图10所示控制装置30A的原理性框图。参照图11，控制装置30A包含变换器控制装置301、302和转换器控制装置303A。控制装置30A与图2中的控制装置30的不同之处在于：控制装置30A包含转换器控制装置303A而不是转换器控制装置303。
变换器控制装置301从外部ECU 60接收转矩命令值TR1和信号STAT，从电流传感器24接收电机电流MCRT1，从电压传感器13接收电压Vm，并从转换器控制装置303A接收信号UP_CPL。
基于转矩命令值TR1、电机电流MCRT1和电压Vm，变换器控制装置301按照前面提到的方法产生信号PWMI1。接着，在接收到来自外部ECU 60的L电平的信号STAT的情况下，变换器控制装置301不对输出时机进行调节地将所产生的信号PWMI1输出到变换器14。相反，在接收到来自外部ECU 60的H电平的信号STAT的情况下，变换器控制装置301在接收到来自转换器控制装置303A的信号UP_CPL之后而不是与信号PWMI1的产生同时地将信号PWMI1输出到变换器14。
变换器控制装置302从外部ECU 60接收转矩命令值TR2和信号STAT，从电流传感器28接收电机电流MCRT2，从电压传感器13接收电压Vm，并从转换器控制装置303A接收信号UP_CPL。
基于转矩命令值TR2、电机电流MCRT2和电压Vm，变换器控制装置302按照前面提到的方法产生信号PWMI2。接着，在接收到来自外部ECU 60的L电平的信号STAT的情况下，变换器控制装置302不对输出时机进行调节地将所产生的信号PWMI2输出到变换器31。相反，在接收到来自外部ECU 60的H电平的信号STAT的情况下，变换器控制装置302在接收到来自转换器控制装置303A的信号UP_CPL之后而不是与信号PWMI2的产生同时地将信号PWMI2输出到变换器31。
转换器控制装置303A从外部ECU 60接收转矩命令值TR1与TR2、电机旋转数MRN1与MRN2以及信号STAT，从电压传感器10接收DC电压Vb，从电压传感器13接收电压Vm，并从温度传感器11接收电池温度BT。
在接收到来自外部ECU 60的L电平的信号STAT的情况下，基于电动发电机MG1与MG2中驱动电压较高的一个的电机旋转数和转矩命令值，转换器控制装置303A计算最终目标电压Vdc_com。另外，基于电池输入Win和电池输出Wout，转换器控制装置303A计算渐变目标电压Vdc_stp，使得满足上面讨论的表达式(5)和(6)的关系。
接着，转换器控制装置303A产生用于将升压转换器12的输出电压Vm设置为计算得到的渐变目标电压Vdc_stp的信号PWMC，并将所产生的信号输出到升压转换器12。产生信号PWMC，直到渐变目标电压Vdc_stp通过下面介绍的反馈控制达到最终目标电压Vdc_com。
相反，在接收到来自外部ECU 60的H电平的信号STAT的情况下，转换器控制装置303A与电动发电机MG1、MG2各自的驱动电压无关地将最终目标电压Vdc_com决定为电机驱动装置100A的最大电压Vmax。另外，基于电池输入Win和电池输出Wout，转换器控制装置303A计算渐变目标电压Vdc_stp，使得满足表达式(5)和(6)的关系。
接着，基于计算得出的渐变目标电压Vdc_stp、DC电压Vb、输出电压Vm，转换器控制装置303A产生用于将DC电压Vb升压为输出电压Vm的信号PWMC，使得输出电压Vm等于渐变目标电压Vdc_stp，并将所产生的信号输出到升压转换器12。接着，当渐变目标电压Vdc_stp达到最终目标电压Vdc_com时，即当由升压转换器12进行的升压操作完成时，转换器控制装置303A产生表示升压操作完成的信号UP_CPL，并将所产生的信号输出到变换器控制装置301、302。
图12为图11所示转换器控制装置303A的功能性框图。参照图12，转换器控制装置303A包含变换器输入电压命令计算单元50A、反馈电压命令计算单元52A、占空比转换单元54A和判断单元56。转换器控制装置303A与第一实施例中的转换器控制装置303(见图4)的不同之处在于：转换器控制装置303A包含变换器输入电压命令计算单元50A、反馈电压命令计算单元52A、占空比转换单元54A而不是变换器输入电压命令计算单元50、反馈电压命令计算单元52、占空比转换单元54。
变换器输入电压命令计算单元50A从外部ECU 60接收转矩命令值TR1与TR2、电机旋转数MRN1与MRN2以及信号STAT，并从温度传感器11接收电池温度BT。
在接收到来自外部ECU 60的H电平的信号STAT的情况下，变换器输入电压命令计算单元50A与转矩命令值TR1及TR2和电机旋转数MRN1及MRN2无关地将电压命令Vdc_com(对应于输出电压Vm的最终目标电压，这一点对下面的介绍同样适用)决定为电机驱动装置100的最大电压Vmax，并将所决定的电压命令Vdc_com输出到反馈电压命令计算单元52A和判断单元56。变换器输入电压命令计算单元50A掌握最大电压Vmax。
相反，在接收到来自外部ECU 60A的L电平的信号STAT的情况下，基于电动发电机MG1与MG2中驱动电压较高的一个的电机旋转数和转矩命令值，变换器输入电压命令计算单元50A计算最终目标电压(电压命令Vdc_com)。接着，变换器输入电压命令计算单元50A将计算得到的电压命令Vdc_com输出到反馈电压命令计算单元52A和判断单元56。
另外，除了决定并输出这样的电压命令Vdc_com之外，基于从电池温度BT得到的电池输入Win与电池输出Wout，变换器输入电压命令计算单元50A计算对应于前面提到的渐变目标电压的第二电压命令Vdc_stp。
这里，已经知道电池输入Win与电池输出Wout相对于电池温度BT的变化通常具有图13所示的关系。图13示出了电池B的电池输入Win、电池输出Wout与电池温度BT之间的关系。
参照图13，在电池温度BT介于T3与T4之间的区域中，电池输出Wout保持为与电池温度BT无关的、基本恒定的电力等级。在电池温度BT低于T3的区域中发现具有这样的趋势，即电池输出Wout随着电池温度BT的降低而降低。同样，在电池温度BT高于T4的区域中发现具有这样的趋势，即电池输出Wout随着电池温度BT的升高而降低。
电池输出Wout与电池温度BT之间这样的一种关系同样适用于图13所示电池输入Win的关系。在图13中，由于从电池B输出的电力Wout用正值表示，故电池输入Win用负值表示。
具体而言，在电池温度BT介于T3与T4之间的区域中，电池输入Win的大小保持为基本恒定的等级，而在电池温度BT低于T3的区域和电池温度BT高于T4的区域中，电池输入Win的大小分别倾向于随着降低而降低和随着升高而降低。
再次参照图12，变换器输入电压命令计算单元50A预先掌握图13所示电池输入Win及电池输出Wout与电池温度BT之间的关系。计算单元50A对接收到信号STAT做出响应，读出与所输入的电池温度BT相关的电池输入Win及电池输出Wout，并采用表达式(5)和(6)计算出渐变目标电压Vdc_stp。接着，变换器输入电压命令计算单元50A将计算得到的渐变目标电压Vdc_stp与最终目标电压Vdc_com一起输出到反馈电压命令计算单元52A。通过这种方法，以根据电池B的电池输入Win及电池输出Wout的升压(或降压)比进行升压(或降压)操作，使得不论电池输出的大小、防止向电池B输入过多电力/从电池B输出过多电力。
反馈电压命令计算单元52A从电压传感器13接收升压转换器12的输出电压Vm，并从变换器输入电压命令计算单元50A接收电压命令Vdc_com、Vdc_stp。基于输出电压Vm和电压命令Vdc_stp，反馈电压命令计算单元52A计算用于将输出电压Vm设置为电压命令Vdc_stp的反馈电压命令Vdc_stp_fb，并将计算得出的反馈电压命令Vdc_stp_fb输出到占空比转换单元54A。
占空比转换单元54A从电压传感器10接收DC电压Vb，并从电压传感器13接收输出电压Vm。基于DC电压Vb、输出电压Vm和反馈电压命令Vdc_stp_fb，占空比转换单元54A计算用于将输出电压Vm设置为反馈电压命令Vdc_stp_fb的占空比DR，并基于计算得出的占空比DR产生用于开通/关断升压转换器12的NPN晶体管Q1、Q2的信号PWMC。接着，占空比转换单元54A将所产生的信号PWMC输出到升压转换器12的NPN晶体管Q1与Q2。
因此，升压转换器12将DC电压Vb转换为输出电压Vm，使得输出电压Vm等于渐变目标电压(电压命令Vdc_stp)。在每一控制周期T中，基于表达式(5)或表达式(6)，在逐渐增大或减小电压命令Vdc_stp的同时，占空比转换单元54A与反馈命令计算单元52A进行这样的一系列控制操作，并重复进行控制操作，直到输出电压Vm达到最终目标电压Vdc_com。
判断单元56从变换器输入电压命令计算单元50A接收电压命令Vdc_com，从外部ECU 60A接收信号STAT，并从电压传感器13接收电压Vm。在接收到来自外部ECU 60A的L电平的信号STAT的情况下，判断单元56停止操作。另外，在接收到来自外部ECU 60的H电平的信号STAT的情况下，判断单元56判断来自电压传感器13的电压Vm是否达到来自变换器输入电压命令计算单元50A的电压命令Vdc_com(最终目标电压＝电压Vmax)。当判断单元56判断为电压Vm达到电压命令Vdc_com(＝Vmax)时，判断单元56产生信号UP_CPL并将该信号输出到变换器控制装置301、302。
如同结合第一实施例所介绍的那样，在接收到来自外部ECU 60的L电平的信号STAT的情况下，变换器控制装置301、302在不调节输出时机的情况下将所产生的信号PWMI1、PWMI2分别输出到变换器14、31。在接收到来自外部ECU 60的H电平的信号STAT的情况下，变换器控制装置301、302在由升压转换器12进行的升压操作完成之后分别将所产生的信号PWMI1、PWMI2输出到变换器14、31。
换言之，在接收到来自外部ECU 60的L电平的信号STAT的情况下，控制装置30A在不调节操作时机的情况下对升压转换器12和变换器14、31进行驱动和控制。在接收到来自外部ECU 60的H电平的信号STAT的情况下，控制装置30A对升压转换器12进行驱动和控制以对电压进行升压，并在由升压转换器12进行的升压操作完成后对变换器14、31进行驱动和控制。
关于电机驱动装置100A的总体操作，除了上面介绍的用于决定升压和降压比的装置外，类似于图1中电机驱动装置100的总体操作，不再重复进行详细介绍。
如上所述，本发明第二实施例的电机驱动装置以适合于电池输入和电池输出的升压或降压比进行升压操作或降压操作。因此，即使在电池输入和电池输出小的时候，可防止向电池输入/从电池输出过多电力。
第三实施例
根据上面介绍的第一和第二实施例，当发动机ENG被起动时，升压转换器12进行升压所需电力为最大值的时机与驱动电动发电机MG1所需的电力为最大值的时机被设置为不同的时机，且因此可防止从电池B取出过多电力。
这里，如同结合第二实施例所介绍的那样，当电池温度BT相对较低或相对较高时，电池B的电池输出大为减小。例如，从图13中可以看到，在电池温度BT低于T2的低温区域以及电池温度BT高于T5的高温区域中，相对于T3与T4间的区域中的预定电力等级，电池输入Win与电池输出Wout的相对大小大为下降。因此，当电池温度BT低或高时，可向电池B输入/从电池B输出的电力明显受到限制。
为了即使是在电池输入Win与电池输出Wout小的情况下避免向电池B输入/从电池B输出过多电力，希望将升压转换器12进行升压所需电力为最大值的时机与驱动电动发电机MG1所需的电力为最大值的时机彼此完全分开。换言之，将在动力运行模式下驱动电动发电机MG1所需的电力相对于时间进行分散，因此，可防止所消耗的电力超过受限的电池输出Wout。
另外，当发动机ENG被停止时，由于发动机旋转数MRNE减小，电机驱动装置100、100A以再生模式驱动电动发电机MG1。此时由电动发电机MG1产生的电力通过电容器C2被引入电池B。另外，当升压转换器12随着电动发电机MG1旋转数MRN1的减小而进行用于降低输出电压Vm的降压操作时，通过降压操作从电容器C2输出的电力被引入电池B。
因此，当发动机ENG被停止时，电动发电机MG1和升压转换器12均向电池B提供电力。这时，如果电池温度BT低或高且电池输入Win小，过多电力被不合要求地引入电池B。
因此，当发动机ENG被停止时，同样需要将电动发电机MG1产生的电力为最大值的时机与从升压转换器12输入的电力为最大值的时机彼此完全分开。换言之，将电动发电机MG1在再生模式下被驱动时所产生的电力相对于时间进行分散，因此，可防止充电电力超过受限的电池输入Win。
因此，与第二实施例的电机驱动装置100A相比，本实施例的电机驱动装置被配置为还包含：当电动发电机MG1在动力运行模式下被驱动时用于对消耗电力进行分散的装置，以及当电动发电机MG1在再生模式下被驱动时用于对充电电力进行分散的装置。
具体而言，本实施例的电机驱动装置的基本构造与如图10所示电机驱动装置100A一样，其进一步的特征在于取决于电池温度BT调节向变换器14、31以及升压转换器12输出信号PWMI1、PWMI2、PWMC的输出时机。
以下面的方法调节这些信号的输出时机。当电池温度BT处于正常区域(对应于图13中电池温度BT介于T2与T5之间的区域，这一点对下面的介绍同样适用)时，如同第二实施例一样，电动发电机MG1在与升压转换器12开始对电压进行升压的时机不同的时机开始被驱动。
相反，当电池温度BT处于低温区域(电池温度BT低于T2)或高温区域(电池温度BT高于T5)时，对各信号的输出时机进行调节，以便防止电动发电机MG1、MG2被驱动的时间段与升压转换器12被操作的时间段重叠。具体而言，(1)当发动机ENG被起动时，在由升压转换器12进行的升压操作完成之后，电动发电机MG1接收转矩命令值TR1，以便开始以动力运行模式被驱动，并由此开始发动机ENG的启动操作。(2)当发动机ENG被停止时，电动发电机MG1以再生模式被驱动，并在停止发动机ENG的过程完成后，升压转换器12开始对电压进行降压。采用这种配置，即使对于受限的电池输入Win与电池输出Wout，可以保证防止向电池B输入/从电池B输出过多电力。
下面具体介绍本实施例中调节信号PWMI1、PWMI2、PWMC的输出时机的方法。这里，当电池温度BT处于正常区域时，遵循上面结合第二实施例所介绍的过程对输出时机进行调节。因此，对这种调节不再重复进行详细介绍。下面主要针对电池温度BT处于低温区域或高温区域时对各信号的输出时机进行调节的方法。另外，对于如上所述的(1)当发动机ENG被起动和(2)当发动机ENG被停止的两种情况中的每一种，介绍调节输出时机的方法。
(1)发动机被起动时的输出时机调节
首先示出了在本实施例中用于调节输出时机的电机驱动装置的构造。图14为根据本发明第三实施例的电机驱动装置的原理图。
参照图14，本发明第三实施例中的电机驱动装置100B包含电池B、电容器C1与C2、电压传感器10与13、温度传感器11、升压转换器12、变换器14与31、电流传感器24与28以及控制装置30B。电机驱动装置100B包含外部ECU 60B以及控制装置30B，而不是图10所示电机驱动装置100A中的外部ECU 60以及控制装置30A，其他细节与电机驱动装置100A中的相同。
外部ECU 60B从温度传感器11接收电池温度BT，从发动机ENG接收发动机旋转数MRNE，并从控制装置30B接收表示升压操作完成的信号UP_CPL。外部ECU 60B向控制装置30B输出用于指示起动/停止发动机ENG的信号STAT、转矩命令值TR1与TR2、电机旋转数MRN1与MRN2以及发动机旋转数MRNE。
控制装置30B从外部ECU 60B接收转矩命令值TR1与TR2、电机旋转数MRN1与MRN2、信号STAT以及发动机旋转数MRNE，从电压传感器10接收DC电压Vb，从电压传感器13接收输出电压Vm，从电流传感器24接收电机电流MCRT1，从电流传感器28接收电机电流MCRT2，并从温度传感器11接收电池温度BT。
当变换器14驱动电动发电机MG1时，基于输出电压Vm、电机电流MCRT1与转矩命令值TR1，控制装置30B产生用于控制变换器14的NPN晶体管Q3至Q8的开关的信号PWMI1。
另外，当变换器31驱动电动发电机MG2时，基于输出电压Vm、电机电流MCRT2与转矩命令值TR2，控制装置30B产生用于控制变换器31的NPN晶体管Q3至Q8的开关的信号PWMI2。
另外，当变换器14(或31)驱动电动发电机MG1(或电动发电机MG2)时，基于DC电压Vb、输出电压Vm、转矩命令值TR1(或TR2)电机旋转数MRN1(或MRN2)、发动机旋转数MRNE和电池温度BT，根据下面介绍的方法，控制装置30B产生用于控制升压转换器12的NPN晶体管Q1、Q2的开关的信号PWMC。
以上面介绍的构造，当电池温度BT处于低温区域或高温区域时，通过控制在外部ECU 60B与控制装置30B之间传达的信号的时机，对信号PWMI1、PMWI2、PWMC的输出时机进行调节。
具体而言，当发动机ENG被起动时，外部ECU 60B对信号STAT从L电平到H电平的变化做出响应，在根据电池温度BT进行调节后的时机向控制装置30B输出转矩命令值TR1与TR2。更具体地说，当电池温度BT处于低温区域或高温区域时，在外部ECU 60B向控制装置30B输出H电平的信号STAT之后、且在外部ECU 60B接收到来自控制装置30B的信号UP_CPL的时机，外部ECU 60B向控制装置30B输出转矩命令值TR1与TR2。也就是说，外部ECU 60B进行等待、直到检测到由升压转换器12进行的升压操作完成的时候，接着，外部ECU 60B向控制装置30B输出转矩命令值TR1与TR2。
当电池温度BT处于正常区域时，外部ECU 60B不进行这种调节，并在与外部ECU 60B输出H电平的信号STAT的时机同样的时机向控制装置30B输出转矩命令值TR1与TR2。
因此，当电池温度BT处于低温区域或高温区域时，控制装置30B根据H电平的信号STAT驱动和控制升压转换器12，根据在升压操作完成之后从外部ECU 60B输入的转矩命令值TR1与TR2，开始驱动和控制变换器14与31，并开始发动机ENG的启动操作。
相反，当电池温度BT处于正常区域时，如同第二实施例中所做的那样，根据H电平的信号STAT，升压转换器12被驱动和控制，并且，变换器14与31被驱动和控制，使得当升压操作完成时，用转矩命令值TR1与TR2指定的转矩被输出，其达到预定值。
图15为图14所示控制装置30B的功能性框图。
参照图15，控制装置30B包含变换器控制装置301、302和转换器控制装置303B。控制装置30B与图11所示控制装置30A的不同之处在于控制装置30B包含转换器控制装置303B而不是转换器控制装置303A，其他细节与控制装置30A中的类似。
变换器控制装置301从外部ECU 60B接收转矩命令值TR1和信号STAT，从电流传感器24接收电机电流MCRT1，从电压传感器13接收电压Vm，并从转换器控制装置303B接收信号UP_CPL。
当信号STAT具有高电平且电池温度BT处于低温区域或高温区域时，在外部ECU 60B的控制下，变换器控制装置301接收信号UP_CPL并在此后接收转矩命令值TR1。相反，当电池温度BT处于正常区域时，变换器控制装置301在相同的时机接收转矩命令值TR1和信号STAT。
于是，基于转矩命令值TR1、电机电流MCRT1和电压Vm，变换器控制装置301按照前面提到的方法产生信号PWMI1。当电池温度BT处于低温区域或高温区域时，变换器控制装置301接收转矩命令值TR1和信号UP_CPL，并由此在升压操作完成的时机开始产生信号PWMI1。
因此，当电池温度BT处于低温区域或高温区域时，在接收到来自转换器控制装置303B的信号UP_CPL之后，变换器控制装置301产生信号PWMI1并接着将所产生的信号输出到变换器14。
变换器控制装置从外部ECU 60B接收转矩命令值TR2和信号STAT，从电流传感器28接收电机电流MCRT2，从电压传感器13接收电压Vm，并从转换器控制装置303B接收信号UP_CPL。与变换器控制装置301一样，当发动机ENG被起动且电池温度BT处于低温区域或高温区域时，变换器控制装置302接收信号UP_CPL并在此后接收转矩命令值TR2。相反，当电池温度BT处于正常区域时，变换器控制装置302在相同的时机接收H电平的信号STAT和转矩命令值TR2。
基于转矩命令值TR2、电机电流MCRT2和电压Vm，变换器控制装置302按照前面介绍的方法产生信号PWMI2。当电池温度BT处于低温区域或高温区域时，在接收到来自转换器控制装置303B的信号UP_CPL之后，变换器控制装置302产生信号PWMI2并将所产生的信号输出到变换器31。
转换器控制装置303B从外部ECU 60接收转矩命令值TR1与TR2、电机旋转数MRN1与MRN2、发动机旋转数MRNE以及信号STAT，从电压传感器10接收DC电压Vb，从电压传感器13接收电压Vm，并从温度传感器11接收电池温度BT。
在接收到来自外部ECU 60B的H电平的信号STAT的情况下，转换器控制装置303B与电动发电机MG1、MG2的驱动电压无关地将最终目标电压Vdc_com决定为电机驱动装置100B的最大电压Vmax。另外，基于电池输入Win和电池输出Wout，转换器控制装置303B计算渐变目标电压Vdc_stp，使得满足结合第二实施例所介绍的表达式(5)的关系。如上所述，基于所检测到的电池温度BT决定电池输入Win和电池输出Wout。
基于计算得出的渐变目标电压Vdc_stp、DC电压Vb、输出电压Vm，转换器控制装置303B产生用于将DC电压Vb升高为输出电压Vm的信号PWMC，使得输出电压Vm等于渐变目标电压Vdc_stp，并将所产生的信号输出到升压转换器12。当渐变目标电压Vdc_stp达到最终目标电压Vdc_com时，即当由升压转换器12进行的升压操作完成时，转换器控制装置303B产生表示升压操作完成的信号UP_CPL，并将该信号输出到变换器控制装置301、302以及外部ECU 60B。在反馈控制下产生信号PWMC，直到渐变目标电压Vdc_stp达到最终目标电压Vdc_com。
图16为图15中所示的转换器控制装置303B的功能性框图。
参照图16，转换器控制装置303B包含变换器输入电压命令计算单元50B、反馈电压命令计算单元52A、占空比转换单元54A和判断单元56。转换器控制装置303B与第二实施例中的转换器控制装置303A(见图12)的不同之处在于转换器控制装置303B包含变换器输入电压命令计算单元50B而不是变换器输入电压命令计算单元50A，其他细节与转换器控制装置303A中的相同。
变换器输入电压命令计算单元50B从外部ECU 60B接收转矩命令值TR1与TR2、电机旋转数MRN1与MRN2、信号STAT以及发动机旋转数MRNE，并从温度传感器11接收电池温度BT。
在接收到来自外部ECU 60B的H电平的信号STAT的情况下，变换器输入电压命令计算单元50B与转矩命令值TR1及TR2和电机旋转数MRN1及MRN2无关地将电压命令Vdc_com(对应于输出电压Vm的最终目标电压)决定为电机驱动装置100B的最大电压Vmax，并将所决定的电压命令Vdc_com输出到反馈电压命令计算单元52A和判断单元56。这里，变换器输入电压命令计算单元50B掌握最大电压Vmax。
另外，基于从电池温度BT得到的电池输入Win和电池输出Wout，变换器输入电压命令计算单元50B计算对应于前面提到的渐变目标电压的第二电压命令Vdc_stp。接着，变换器输入电压命令计算单元50B将计算得到的第二电压命令Vdc_stp与电压命令Vdc_com一起输出到反馈电压命令计算单元52A。
反馈电压命令计算单元52A从电压传感器13接收升压转换器12的输出电压Vm，并从变换器输入电压命令计算单元50B接收电压命令Vdc_com、Vdc_stp。基于输出电压Vm和电压命令Vdc_stp，反馈电压命令计算单元52A计算用于将输出电压Vm设置为电压命令Vdc_stp的反馈电压命令Vdc_stp_fb，并将计算得出的反馈电压命令Vdc_stp_fb输出到占空比转换单元54A。
占空比转换单元54A从电压传感器10接收DC电压Vb，并从电压传感器13接收输出电压Vm。基于DC电压Vb、输出电压Vm和反馈电压命令Vdc_stp_fb，占空比转换单元54A计算用于将输出电压Vm设置为反馈电压命令Vdc_stp_fb的占空比DR，并基于计算得出的占空比DR产生用于开通/关断升压转换器12的NPN晶体管Q1、Q2的信号PWMC。接着，占空比转换单元54A将所产生的信号PWMC输出到升压转换器12的NPN晶体管Q1与Q2。
因此，升压转换器12将DC电压Vb转换为输出电压Vm，使得输出电压Vm等于渐变目标电压(电压命令Vdc_stp)。对于每一控制周期T，基于上面介绍的表达式(5)，占空比转换单元54A与反馈命令计算单元52A逐渐增大或逐渐减小电压命令Vdc_stp，重复进行上面介绍的一系列控制操作，直到输出电压Vm达到最终目标电压Vdc_com。
判断单元56从变换器输入电压命令计算单元50B接收电压命令Vdc_com，从外部ECU 60B接收信号STAT，并从电压传感器13接收电压Vm。在接收到来自外部ECU 60B的L电平的信号STAT的情况下，判断单元56停止操作。另外，在接收到来自外部ECU 60B的H电平的信号STAT的情况下，判断单元56判断来自电压传感器13的电压Vm是否达到从变换器输入电压命令计算单元50B接收到的电压命令Vdc_com(最终目标电压＝电压Vmax)。在判断为电压Vm达到电压命令Vdc_com(＝Vmax)的情况下，判断单元56产生信号UP_CPL并将该信号输出到变换器控制装置301、302以及外部ECU 60B。
如上所述，当起动发动机ENG的指令被给出时，在电池温度BT处于低温或高温区域的情况下，控制装置30B根据来自外部ECU 60B的H电平的信号STAT驱动和控制升压转换器12并开始升压操作。接着，根据在升压操作完成后输入的转矩命令值TR1与TR2，控制装置30B产生信号PWMI1、PWMI2并根据信号PWMI1、PWMI2驱动和控制变换器14、31以开始启动操作。
图17为当耦合到图14所示发动机ENG的电动发电机MG1以动力运行模式被驱动时的电压和信号的时间图。图17是适用于电池温度BT处于低温或高温区域的情况下的时间图。由于在电池温度BT处于正常区域的情况下，操作遵循第一实施例中图5所示的时间图，不再重复进行详细介绍。
参照图17，在应用本发明第三实施例的情况下，当信号STAT在时机t1从L电平变到H电平时，即当起动发动机ENG的指令被给出时，转换器控制装置303B根据上面提到的方法产生信号PWMC并将所产生的信号输出到升压转换器12，并且，对升压转换器12进行驱动和控制，使得DC电压Vb升高到与电动发电机MG1及MG2的驱动电压无关的、电机驱动装置100的最大电压Vmax。这里，如同上面所介绍的那样，基于与所检测到的电池温度BT有关的电池输出Wout，决定升压转换器12的升压比。
于是，根据信号PWMC，升压转换器12开始进行将DC电压Vb升高到最大电压Vmax的升压操作，升压转换器12的输出电压Vm在时机t1后逐渐上升，在时机t2左右达到最大电压Vmax。当输出电压Vm达到最大电压Vmax时，转换器控制装置303B产生表示由升压转换器12进行的升压操作已完成的信号UP_CPL，并将所产生的信号输出到变换器控制装置301和外部ECU 60B。
在于时机t2接收到信号UP_CPL的情况下，外部ECU 60B将转矩命令值TR1输出到控制装置30B的变换器控制装置301。
在时机t2之后，即在升压操作完成之后，转矩命令值TR1增大，在时机t3左右达到预定值。
在接收到来自转换器控制装置303B的信号UP_CPL以及来自外部ECU 60B的转矩命令值TR1的情况下，在时机t2之后，基于转矩命令值TR1、电机电流MCRT1和输出电压Vm(＝Vmax)，变换器控制装置301产生信号PWMI1，并将所产生的信号PWMI1输出到变换器14。根据信号PWMI1，变换器14将升压转换器12进行升压所得到的最大电压Vmax转换成为AC电压，以动力运行模式驱动电动发电机MG1。
因此，电动发电机MG1由变换器14驱动，且电机旋转数MRN1在时机t3后急剧上升。电动发电机MG1因此输出由转矩命令值TR1指定的转矩以起动发动机ENG。
因此，在本发明的第三实施例中，在电池温度BT处于低温或高温区域的情况下，当起动发动机ENG的指令被发布时，首先驱动和控制升压转换器12，并在由升压转换器12进行的升压操作完成之后输出转矩命令值TR1，接着，开始驱动和控制变换器14以开始发动机ENG的启动操作。
对DC电压Vb进行升压所需的电力在时机t1与时机t2之间的区域RGE1中达到最大值，而驱动电动发电机MG1所需的电力在与区域RGE1完全分开的、时机t3之后的区域RGE2中达到最大值。因此，对DC电压Vb进行升压所需的电力达到最大值的区域RGE1和驱动电动发电机MG1所需的电力达到最大值的区域RGE2可彼此完全分开。因此，即使是在电池输出Wout小的低温或高温时，可防止从电池B中取出过多电力到升压转换器12和变换器14、31。
(2)当发动机被停止时输出时机的调节
下面介绍当停止发动机ENG的指令被发布时，对信号PWMI1、PMWI2、PWMC的输出时机所做的调节。如上所述，在电池温度BT处于低温或高温区域的情况下，根据L电平的STAT信号，控制装置30B以再生模式对电动发电机MG1进行驱动，在停止电机的操作完成后，对升压转换器12进行驱动和控制，使得开始降压操作。这种控制主要由控制装置30B的转换器控制装置303B进行。
再次参照图15，具体而言，在接收到来自外部ECU 60B的L电平的信号STAT的情况下，基于电动发电机中驱动电压较高的一个(电动发电机MG1与MG2中的一个)的电机旋转数和转矩命令值，转换器控制装置303B计算最终目标电压Vdc_com。另外，基于电池输入Win和电池输出Wout，转换器控制装置303B计算渐变目标电压Vdc_stp，使得满足上面介绍的表达式(6)的关系。
接着，转换器控制装置303B产生用于将升压转换器12的输出电压Vm设置为计算所得的渐变目标电压Vdc_stp的信号PWMC，并将所产生的信号输出到升压转换器12。
这里，在信号STAT具有L电平的情况下，取决于电池温度BT，转换器控制装置303B改变输出信号PWMC的时机。
具体而言，在电池温度BT处于低温或高温区域的情况下，转换器控制装置303B将信号PWMC的输出时机设置为发动机旋转数MRNE为“0”的时机，即发动机ENG停止的时机。
具体而言，在图16所示的转换器控制装置303B中，在接收到来自外部ECU 60B的L电平的信号STAT的情况下，基于电动发电机MG1与MG2中驱动电压较高的一个的电机旋转数与转矩命令值，变换器输入电压命令计算单元50B计算最终目标电压(电压命令Vdc_com)。另外，基于由电池温度BT得到的电池输入Win和电池输出Wout，变换器输入电压命令计算单元50B计算第二电压命令Vdc_stp。
接着，当判断为所检测到的电池温度BT处于低温或高温区域时，在电机旋转数MRNE为“0”的时机，变换器输入电压命令计算单元50A将计算得到的电压命令Vdc_com、Vdc_stp输出到反馈电压命令计算单元52A和判断单元56。
通过上面介绍的构造，在电池温度BT处于低温或高温区域的情况下，以再生模式对耦合到发动机ENG的电动发电机MG1进行驱动，并完成停止电机的操作，在此之后，驱动和控制升压转换器12以开始降压操作。因此，即使是在电池输入Win小的时候，可防止过多的电力被引入电池B。
相反，在电池温度BT处于正常区域的情况下，转换器控制装置303B不对输出时机进行调节地将信号PWMC输出到升压转换器12。
图18为在以再生模式对耦合到图14所示发动机ENG的电动发电机MG1进行驱动的情况下的电压和信号的时间图。图18适用于电池温度BT处于低温或高温区域的情况。
参照图18，信号STAT在时机t11从H电平变到L电平，并且停止发动机ENG的指令被发布。于是，随着发动机旋转数MRNE的减小，转矩命令值TR1减小。根据L电平的信号STAT，变换器控制装置301基于转矩命令值TR1、电机电流MCRT1以及输出电压Vm产生信号PWMI1，将所产生的信号输出到变换器14。
基于转矩命令值TR1、电机旋转数MRN1、DC电压Vb、输出电压Vm、电池输入Win与电池输出Wout，转换器控制装置303B根据上面介绍的方法产生信号PWMC。当判断为电池温度BT处于低温或高温区域时，在发动机旋转数MRNE达到“0”的时机t12，转换器控制装置303B将所产生的信号PWMC输出到升压转换器12。
因此，电动发电机MG1以再生模式被驱动，且所产生的电力通过变换器14对电容器C2进行充电。另外，根据在发动机ENG被停止的时机t12从控制装置30B输出的信号PWMC，升压转换器12开始被驱动，并将输出电压Vm降低到目标电压Vdc_com。如同上面所介绍的那样，基于与所检测到的电池温度BT相关联的电池输入Win，决定升压转换器12的降压比。
从上面可以看到，在本发明第三实施例中，在电池温度BT处于低温或高温区域的情况下，当停止发动机ENG的指令被给出时，首先驱动和控制变换器14，并在由变换器14进行的、停止电机的操作完成后，对升压转换器12进行驱动和控制。
结果，电动发电机MG1所产生的电力在时机t11与时机t12之间的区域RGE5中达到最大值，而向电池B输入的、对输出电压Vm进行降压所产生的电力在时机t12之后的区域RGE6中达到最大值。因此，以再生模式驱动电动发电机MG1所获得的电力达到最大值的区域RGE5和降低输出电压Vm所获得的电力达到最大值的区域RGE6彼此完全分开。因此，即使是在电池输出小的低温或高温时，可防止从升压转换器12和变换器14、31向电池B引入过多电力。
图19为对耦合到图14所示发动机ENG的电动发电机MG1进行驱动的情况下的另一信号和电压时间图。
参照图19，在不应用本发明第三实施例的情况下，当信号STAT在时机t11从H电平变到L电平且停止发动机ENG的指令被发布时，随着发动机旋转数MRNE的减小，转矩命令值TR1减小。基于转矩命令值TR1、电机电流MCRT1和输出电压Vm，根据上面提到的方法，变换器控制装置301产生信号PWMI1并将所产生的信号输出到变换器14。
基于转矩命令值TR1、电机旋转数MRN1、DC电压Vb、输出电压Vm和电池温度BT，转换器控制装置303B根据上面介绍的方法产生信号PWMC，并将所产生的信号PWMC输出到升压转换器12。
于是，电动发电机MG1以再生模式被驱动，所产生的电力通过变换器14对电容器C2进行充电，在相同的时机，升压转换器12根据信号PWMC对输出电压Vm进行降压。
结果，电动发电机MG1所产生的电力在时机t11之后的区域RGE7中达到最大值，且降压操作所产生的电力在时机t11之后的区域RGE8中达到最大值。因此，驱动电动发电机MG1所产生的电力达到最大值的区域RGE7和降压操作所产生的电力达到最大值的区域RGE8相互重叠，导致从升压转换器12和变换器14向电池B引入过多电力。
如同上面所讨论的那样，本发明第三实施例可应用于当(1)发动机被起动与(2)发动机被停止的两种情况中的每一种，即使在电池温度BT处于低温或高温区域且电池输入Win和电池输出Wout小的情况下，防止向电池B输入/从电池B输出过多电力。
再次参照图14，在电机驱动装置100B中，当电动发电机MG2驱动混合车辆且发动机ENG被起动时，在由升压转换器12进行的升压操作完成之后以动力运行模式对电动发电机MG1进行驱动和控制。特别地，当电池温度BT处于低温或高温区域时，对由升压转换器12进行的升压操作的完成做出响应地将转矩命令值TR1输入到控制装置30B，因此，在升压操作完成后开始驱动和控制电动发电机MG1。
通过这种方式，可相对于时间对电动发电机MG1以动力运行模式被驱动时所消耗的电力进行分散，不论电池输出Wout的大小，防止从电池B取出过多电力。
在升压转换器12完成升压操作的时机与转矩命令值TR1从外部ECU60B被输入到控制装置30B的时机之间，可设置预定的延迟时间，以保证将发动机被起动时从电池B取出的电力相对于时间进行分散。
另外，在电机驱动装置100B中，当混合车辆由电动发电机MG2驱动且发动机ENG被停止、并且检测到电池温度BT处于低温或高温区域时，升压转换器12在变换器14完成停止电动发电机MG1的操作后开始降压操作。
因此，可相对于时间对以再生模式驱动电动发电机MG1的充电电力进行分散，不论电池输出的大小，防止向电池B引入过多电力。
尽管上面介绍了升压转换器12在变换器14完成停止电动发电机MG1的操作后的时机开始降压操作，但本发明并不仅限于此。升压转换器12可在变换器14开始停止电动发电机MG1的操作后开始降压操作。
或者，在变换器14完成停止电动发电机MG1的操作的时机与升压转换器12开始降压操作的时机之间，可设置预定的延迟时间，因此进一步确保对发动机被停止时引入电池B的电力相对于时间进行分散。
另外，尽管上面介绍了当电动发电机MG2驱动混合车辆且起动或停止发动机ENG的指令被给出时如何对升压转换器12和变换器14进行驱动和控制，本发明可广泛应用于上面介绍的电力平衡P在电机驱动装置100B中不成立、有必要向电池B输入/从电池B输出电力的任何情况。
工业应用
本发明适用于能够防止向电源输入/从电源输出过多电力的电机驱动装置。

Claims (22)

1.一种电机驱动装置，该装置包含：
第一驱动电路(14)，其驱动第一电机(MG1)；以及
电压转换器(12)，其在电源(B)和所述第一驱动电路(14)之间进行电压转换，
其中，所述电压转换器(12)进行将电源电压升高到任意等级的升压操作并输出升压电压，且
在所述升压操作完成之后，所述第一驱动电路(14)开始以动力运行模式驱动所述第一电机(MG1)。
2.根据权利要求1的电机驱动装置，其中，
在所述升压操作完成之后，所述第一驱动电路(14)接收所述第一电机(MG1)需要的电力，并开始以动力运行模式驱动所述第一电机(MG1)。
3.根据权利要求2的电机驱动装置，其中，
所述第一驱动电路(14)预先掌握所述电源(B)的温度与能从所述电源输出的电力等级之间的关系，并基于所述电源的所述温度，决定所述第一电机(MG1)开始被驱动的时机。
4.根据权利要求3的电机驱动装置，其中，
当所述电源的所述温度低于第一预定阈值或当所述电源的所述温度高于第二预定阈值时，在所述升压操作完成后，所述第一驱动电路(14)接收所述第一电机(MG1)需要的所述电力，并开始以动力运行模式驱动所述第一电机(MG1)。
5.根据权利要求4的电机驱动装置，其中，
在完成所述升压操作的时机与所述第一驱动电路(14)开始驱动的时机之间设置预定的延迟时间。
6.根据权利要求1至5中任意一项的电机驱动装置，其中，
所述第一电机(MG1)为起动或停止内燃机(ENG)的电机，且
当起动所述内燃机(ENG)的指令被输出时，所述电压转换器(12)开始所述升压操作。
7.根据权利要求6的电机驱动装置，其还包含：
目标电压决定装置(50)，该装置用于基于所述第一电机(MG1)的旋转数决定所述升压电压的目标电压；以及
电压转换控制装置(52，54，56)，该装置接收由所述目标电压决定装置(50)决定的所述目标电压，以便控制所述电压转换器(12)将所述升压电压设置为所述目标电压，其中，
在接收到起动所述内燃机(ENG)的所述指令的情况下，所述电压转换控制装置(52，54，56)对所述电压转换器(12)进行控制以获得与所述决定的目标电压无关的、起动所述内燃机(ENG)必需的、预定的升压电压。
8.根据权利要求7的电机驱动装置，其中，
所述预定的升压电压为所述电机驱动装置的最大电压。
9.根据权利要求8的电机驱动装置，其中，
所述电压转换控制装置(52，54，56)决定升压比，使得所述升压操作需要的电力不超出能从所述电源输出的电力等级，且所述电源电压以所述决定的升压比被升高到所述预定的升压电压。
10.根据权利要求9的电机驱动装置，其中，
所述电压转换控制装置(52，54，56)预先掌握所述电源的温度与能从所述电源输出的电力等级之间的关系，并基于所述电源的所述温度决定所述升压比。
11.根据权利要求7的电机驱动装置，其还包含被设置为与所述第一驱动电路(14)并联并接收所述升压电压以驱动第二电机(MG2)的第二驱动电路(31)，其中，
基于所述第一电机(MG1)的所述旋转数或所述第二电机(MG2)的旋转数，所述目标电压决定装置(50)决定所述目标电压，且
当所述第二电机(MG2)驱动车辆且起动所述内燃机(ENG)的指令被发布时，在所述内燃机(ENG)被起动之前，所述电压转换控制装置(52，54，56)控制所述电压转换器(12)以获得所述预定的升压电压。
12.根据权利要求11的电机驱动装置，其中，
所述预定的升压电压为所述电机驱动装置的最大电压。
13.根据权利要求12的电机驱动装置，其中，
所述电压转换控制装置(52，54，56)决定升压比，使得所述升压操作需要的电力不超出能从所述电源输出的所述电力等级，并以所述决定的升压比将所述电源电压升高到所述预定的升压电压。
14.根据权利要求13的电机驱动装置，其中，
所述电压转换控制装置(52，54，56)预先掌握所述电源的温度与能从所述电源输出的所述电力等级之间的关系，并基于所述电源的所述温度决定所述升压比。
15.一种电机驱动装置，该装置包含：
第一驱动电路(14)，其驱动第一电机(MG1)；以及
电压转换器(12)，其在电源(B)和所述第一驱动电路(14)之间进行电压转换，
其中，在所述第一驱动电路(14)以再生模式驱动所述第一电机(MG1)并停止所述第一电机之后，所述电压转换器(12)开始降压操作。
16.根据权利要求15的电机驱动装置，其中，
所述电压转换器(12)预先掌握所述电源(B)的温度与能向所述电源输入的电力等级之间的关系，并基于所述电源的所述温度决定开始所述降压操作的时机。
17.根据权利要求16的电机驱动装置，其中，
当所述电源的所述温度低于第一预定阈值或高于第二预定阈值时，在停止所述第一电机(MG1)后，所述第一驱动电路(14)开始所述降压操作。
18.根据权利要求17的电机驱动装置，其中，
在所述第一电机(MG1)被停止的时机与开始所述降压操作的时机之间设置预定的延迟时间。
19.根据权利要求15至18中任意一项的电机驱动装置，该装置还包含：
目标电压决定装置(50)，其用于基于所述第一电机(MG1)的旋转数决定所述电压转换器(12)输出电压的目标电压；以及
电压转换控制装置(52，54，56)，其接收由所述目标电压决定装置(50)决定的所述目标电压，以便控制所述电压转换器(12)将所述输出电压设置为所述目标电压，其中，
当停止由所述第一电机(MG1)起动或停止的内燃机(ENG)的指令被输出时，所述第一驱动电路(14)开始以所述再生模式驱动所述第一电机(MG1)，且
响应于内燃机(ENG)停止的完成，所述电压转换器(12)开始所述降压操作。
20.根据权利要求19的电机驱动装置，其中，
所述电压转换控制装置(52，54，56)响应内燃机(ENG)的停止，决定降压比，使得所述降压操作产生的电力不超出能向所述电源输入的电力等级，并控制所述电压转换器(12)以所述决定的降压比获得所述目标电压。
21.根据权利要求20的电机驱动装置，其中，
所述电压转换控制装置(52，54，56)预先掌握所述电源(B)的温度与能向所述电源输入的电力等级之间的关系，并基于所述电源的所述温度决定所述降压比。
22.根据权利要求19的电机驱动装置，其还包含被设置为与所述第一驱动电路(14)并联并接收所述输出电压以驱动第二电机(MG2)的第二驱动电路(31)，其中，
基于所述第一电机(MG1)的所述旋转数或所述第二电机(MG2)的旋转数，所述目标电压决定装置(50)决定所述目标电压，且
当所述第二电机(MG2)驱动车辆并且停止内燃机(ENG)的指令被发布时，在内燃机(ENG)被停止之后，所述电压转换控制装置(52，54，56)控制所述电压转换器(12)以获得所述目标电压。
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