CN101027203B - 电动机驱动设备 - Google Patents

电动机驱动设备 Download PDF

Info

Publication number
CN101027203B
CN101027203B CN2005800169818A CN200580016981A CN101027203B CN 101027203 B CN101027203 B CN 101027203B CN 2005800169818 A CN2005800169818 A CN 2005800169818A CN 200580016981 A CN200580016981 A CN 200580016981A CN 101027203 B CN101027203 B CN 101027203B
Authority
CN
China
Prior art keywords
voltage
capacitor element
motor drive
power supply
blocked operation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN2005800169818A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101027203A (zh
Inventor
石川哲浩
峰泽幸弘
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aisin AW Co Ltd
Denso Corp
Original Assignee
Aisin AW Co Ltd
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aisin AW Co Ltd, Toyota Motor Corp filed Critical Aisin AW Co Ltd
Publication of CN101027203A publication Critical patent/CN101027203A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101027203B publication Critical patent/CN101027203B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L15/00—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
    • B60L15/20—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L15/00—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
    • B60L15/007—Physical arrangements or structures of drive train converters specially adapted for the propulsion motors of electric vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/10—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by engine-driven generators, e.g. generators driven by combustion engines
    • B60L50/16—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by engine-driven generators, e.g. generators driven by combustion engines with provision for separate direct mechanical propulsion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/51—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells characterised by AC-motors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2210/00—Converter types
    • B60L2210/10—DC to DC converters
    • B60L2210/14—Boost converters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2210/00—Converter types
    • B60L2210/20—AC to AC converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0067—Converter structures employing plural converter units, other than for parallel operation of the units on a single load
    • H02M1/007—Plural converter units in cascade
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

当来自外部ECU的转矩指令值(TR)在预定的变化宽度内时，控制单元(64a)产生信号(Uc)，然后将该信号输出到电压指令计算单元(61a)，使得蓄积在电容器中的静电能保持在预定的阈值或更大。基于该信号(Uc)，电压指令计算单元(61a)确定对应于电容器的端子间电压的升压转换器(12)的目标电压(Vdc_com)。相比之下，当转矩指令值(TR)在预定的变化宽度之外时，控制单元(64a)确定从DC电源供应到逆变器的电力，用于允许电力优先从电容器而不是从DC电源供应，然后输出信号(Pb)。基于该信号(Pb)，电压指令计算单元(61a)确定目标电压(Vdc_com)。

Description

电动机驱动设备
技术领域
本发明涉及用于驱动电动机的电动机驱动设备，尤其涉及即使当负荷发生急剧变化时仍能够稳定地驱动电动机的电动机驱动设备。 
背景技术
混合动力车和电动车近来作为环境友好的车辆引起了很大的注目。混合动力车具有驱动动力源的DC(直流)电源，逆变器和除了由传统的发动机之外还由逆变器驱动的电动机。更具体地，驱动发动机以获得驱动动力源，由逆变器将来自DC电源的DC电压转换成AC(交流)电压来用于使电动机旋转，由此也获得驱动动力源。 
电动车是指具有以DC电源作为驱动动力源和由逆变器驱动的电动机的车辆。 
关于混合动力车或电动车，已经提出将来自DC电源的DC电压用升压转换器升压，然后将升压后的DC电压供应到驱动电动机的逆变器(例如，日本专利早期公开No.2000-050401和08-240171)。 
例如，日本专利早期公开No.09-240560公开了电力辅助车辆的供电装置，其包括将踏板踩踏力供应到驱动轮的人力驱动系统和将来自电动机的辅助力供应到驱动轮的电力驱动系统以及根据踩踏力和车速可变控制辅助力的辅助力控制装置，并且进一步包括用于将电池电压升压到根据由辅助力控制装置所要求的辅助力的电压的升压装置，用于将升压后的电压平滑化，然后将平滑化的电压供应到电动机的平滑装置。 
升压装置因而用来将电池电压升压到获得目标辅助力所需要的电压。因而，电池重量以及电池成本能够得到降低。 
由升压装置升压的电压进一步由平滑装置平滑。因而，从电池的输出电流值被平均化，因而延长了电池的寿命。 
传统的电动机驱动设备一般采用DC-DC切换电源作为用于将电池电压升压到根据必要辅助力的电压的升压装置。DC-DC切换电源响应于从控制电路输出的电压指令信号执行切换操作，以使电压升压到所需要的电压，然后输出升压后的电压。此处，输出到切换电源的电压指令信号由控制电路通过基于来自踩踏力传感器和车速传感器的检测信号计算待由电力驱动系统产生的辅助力，以确定获得辅助力所需要的目标电流值，并且可变控制所请求的电压，使得流经电动机的电流是目标电流值。 
因而，所要求的辅助力的急剧增加或减少必须通过立即切换电源来实现。然后，控制电路被要求具有足够地适应于负荷急剧变化的高速性能。为了满足这一要求，控制电路的较高精度和较大的尺寸是必不可少的，这导致关于装置尺寸和成本的新的问题。 
发明内容
本发明是为了解决上述问题。本发明目的是提供即使当发生负荷的急剧变化时能够以简易和稳定的方式供应电力的电动机驱动设备。 
根据本发明，电动机驱动设备包括：驱动电动机的驱动电路、升压转换器、电容器元件和控制电路，升压转换器包括切换元件，并且使用切换元件的切换操作以在电源和驱动电路之间转换DC电压；电容器元件设置在升压转换器和驱动电路之间，用于对转换的DC电压进行平滑化，以将平滑化的DC电压输入到驱动电路；控制电路基于电动机的所要求的输出的大小，控制切换操作。从电源和从电容器元件，对驱动电路供应根据电动机的所要求的输出的电力。当所要求的输出的大小在预定变化宽度之外时，控制电路控制切换操作使得从电容器元件供应的电力大于从电源供应的电力。 
优选地，控制电路作出关于所要求的输出的大小是否在预定变化宽度范围内的判断，然后根据判断结果确定切换操作的目标电压。 
优选地，控制电路具有切换操作的目标电压的预定控制宽度，并且当所要求输出的大小在预定变化宽度范围之外时设定切换操作的目标电压为预定控制宽度范围内的较低电压水平。 
优选地，切换操作的目标电压的预定控制宽度具有上限，对应于上限的电压水平高于对应于所要求输出的预定变化宽度的上限的电压水平。 
优选地，电动机驱动设备进一步包括检测电容器元件的端子间电压的电压传感器。当由电压传感器检测的电容器元件的端子间电压低于切换操作的目标电压时，控制电路控制切换操作使得电容器元件的端子间电压等于切换操作目标电压。 
优选地，电动机驱动设备，进一步包括：检测从电源输出或输入到电源的电力供应的电流的第一电流传感器；检测用于驱动电动机的电动机驱动电流的第二电流传感器；检测电容器的端子间电压的电压传感器。当所要求输出的大小在预定的变化宽度范围之外时，控制电路基于分别由第一电流传感器和第二电流传感器检测的电力供应的电流和电动机驱动电流以及由电压传感器所检测的电容器元件的端子间电压计算从电容器元件供应的电力，确定从电源供应的电力，使得从电源供应的电力小于所计算的从电容器元件供应的电力，并且确定切换操作的目标电压为当所确定的电力从电源供应时的电容器元件的端子间电压。 
优选地，当所要求的输出的大小在所述预定变化宽度范围内时，所述控制单元基于由所述电压传感器检测的所述电容器元件的所述端子间电压计算蓄积在所述电容器元件的所蓄积的电力，并且确定所述切换操作的所述目标电压，使得所计算的蓄积的电力至少为预定的阈值。 
优选地，当所蓄积的电力小于预定的阈值时，控制电路确定切换操作的目标电压为当所蓄积的电力等于预定阈值时电容器元件的端子间电压。 
优选地，当所要求输出的大小在预定变化范围之外时，预定的阈值具有允许电力从电容器元件供应到驱动电路的所蓄积电力的水平。 
根据本发明，当由电动机驱动设备要求的所要求的输出急剧变化时，电力优先地从电容器元件而不是从电源供应到逆变器。因而，不需要电压转换器的高精度和大尺寸的控制电路，任何要求的输出能够简易和稳定地，响应性良好地适应。 
进一步，对于蓄积至少为预定阈值的静电能的电容器元件，确定电压转换器的切换操作的目标电压。因而，电容器元件能够保持在确保响应于 任何要求的输出而供应电力的状态。 
附图说明
图1是根据本发明的第一实施例的电动机驱动设备的示意框图。 
图2是图1中的控制装置的框图。 
图3是图2中的逆变器控制电路的框图。 
图4是图2中的转换器控制电路的框图。 
图5是示出在第一实施例中转换器控制电路的运行流程图。 
图6是安装在根据本发明第二实施例电动机驱动设备上的转换器控制电路的控制操作的原理。 
图7是示出用于控制在图6中所示的升压转换器的目标电压的转换器控制电路的构造的框图。 
图8是示出在第二实施例中转换器控制电路的运行的流程图。 
具体实施方式
以下参照附图描述本发明的实施例。在附图中，相同的元件用相同的参考符号表示，其描述在此处不在重复。 
第一实施例 
图1是根据本发明的第一实施例电动机驱动设备的示意框图。 
参照图1，电动机驱动设备100包括DC电源B、电压传感器10、13、电流传感器18、24、电容C2、升压转换器12、逆变器14和控制装置30。 
AC电动机M1是产生用于驱动混合动力车或电动车的驱动轮的转矩的驱动电机。AC电动机M1还用作由发动机驱动的发电机，并用作用于发动机以例如启动发动机的电动机。 
升压转换器12包括电抗器L1、NPN晶体管Q1、Q2和二极管D1、D2。 
电抗器L1的一端连接到DC电源B的电源线，而另一端连接到NPN晶体管Q1和NPN晶体管Q2之间(即NPN晶体管Q1的发射极和NPN晶 体管Q2的集电极之间)的中间点。 
NPN晶体管Q1、Q2串联连接在电源线和接地线之间。NPN晶体管Q1的集电极连接到电源线，而NPN晶体管Q2的发射极连接到接地线。在NPN晶体管Q1、Q2的各个集电极和发射极之间，二极管D1、D2分别设置用于允许电流从发射极流到集电极。 
逆变器14包括U相臂15、V相臂16和W相臂17。U相臂15、V相臂16和W相臂17并列设置在电源线和接地线之间。 
U相臂15包括串联连接的NPN晶体管Q3、Q4，V相臂16包括串联连接的NPN晶体管Q5、Q6，W相臂17包括串联连接的NPN晶体管Q7、Q8。在NPN晶体管Q3至Q8的各个集电极和发射极之间，分别连接用于允许电流从发射极流到集电极的二极管D3至D8。 
每一个相臂的中间点连接到AC电动机M1的相线圈的对应一个相线圈。具体地，AC电动机M1是三相永磁电动机，U相线圈的一端、V相线圈的一端和W相线圈的一端在共同的中心接点处连接，而U相线圈的另一端连接到NPN晶体管Q3、Q4之间的中点，V相线圈的另一端连接到NPN晶体管Q5、Q6之间的中点，W相线圈的另一端连接到NPN晶体管Q7、Q8之间的中点。 
DC电源B包括由例如镍氢或锂离子制成的二次或可充电电池。电压传感器10检测从DC电源B输出的电压Vb以输出所检测的电压Vb以控制装置30。 
升压转换器12将从DC电源B供应的DC电压升压以将升压后的电压提供到电容器C2。更具体地，接收来自控制装置30的信号PWC，升压转换器12根据NPN晶体管Q2响应于信号PWC开启的时间段来升压DC电压，并且将所增加的电压供应到电容器C2。 
进一步，接收来自控制装置30的信号，升压转换器12减少经由电容器C2从逆变器14供应的DC电压以将所得到的电压提供给DC电源B。 
电容C2对来自升压转换器12的DC电压进行平滑化以将平滑化的DC电压提供到逆变器14。电容器C2例如包括具有较大电容量的电容器(电双层电容器)。 
电压传感器13检测电容器C2的端子间的电压Vm，然后将所检测的电压Vm输出到控制装置30。 
接收从电容器C2供应的DC电压，逆变器14基于来自控制装置30的PWM的信号将DC电压转换成AC电压以驱动AC电动机M1。因而，AC电动机M1被驱动以产生由转矩指令值TR指定的转矩。 
在安装上电动机驱动设备100的混合动力车或电动车的再生制动模式中，逆变器14基于来自控制装置30的信号PWM将由AC电动机产生的AC电压转换成DC电压以将所得到的DC电压经由电容器C2供应到升压逆变器12。 
此处，再生制动包括伴随当混合动力车或电动车的驾驶者踩踏脚制动器时进行的再生发电的制动，以及伴随当驾驶者释放加速踏板而没有操作脚制动器时进行的再生发电的减速(或加速的停止)。 
电流传感器18检测流经电抗器L1的电抗器电流IL以将所检测的电抗器电流IL输出到控制装置30。 
电流传感器24检测流经AC电动机M1的电动机电流MCRT以将所检测的电动机电流MCRT输出到控制装置30。 
控制装置30从外部ECU(电子控制单元)接收转矩指令值TR和电动机转数(电动机的旋转的次数)MRN，接收来自电压传感器13的电压Vm，接收来自电流传感器18的电抗器电流IL，接收来自电流传感器24的电动机电流MCRT。进一步，控制装置30基于电压Vm、转矩指令值TR和电动机电流MCRT根据后述的方法产生用于当逆变器14驱动AC电动机M1时控制逆变器14的NPN晶体管Q3和Q8切换的PWM信号，然后将所产生的信号PWM输出到逆变器14。 
而且，当逆变器14驱动AC得到M1时，控制装置30基于电压Vb、Vm、转矩指令值TR和电动机的转数MRN根据后述的方法产生用于控制升压转换器12的NPN晶体管Q1、Q2的切换的信号PMC，然后将所产生的信号PMC输出到升压转换器12。 
而且，在安装有电动机驱动设备100的混合动力车或电动车的再生制动模式中，控制装置30基于电压Vm、转矩指令值TR和电动机电流 MCRT产生信号PWM用于将由AC电动机M1产生的AC电压转换成DC电压，然后将所产生的信号PWM输出到逆变器14。在此情况下，逆变器14的NPN晶体管Q3到Q8的切换由信号PMW控制。因而，逆变器13将由AC电动机M1产生的AC电压转变成DC电压，然后将DC电压输出到升压转换器12。 
进一步，在再生制动模式中，控制装置30基于电压Vm、转矩指令值TR和电动机转数MRN产生用于减少从逆变器14供应的DC电压的信号PWC，然后将所产生的信号PWC输出到升压转换器12。因而，由AC电动机M1产生的AC电压转换成DC电压，然后降压供应到DC电源B。 
图2是图1的控制装置30的框图。 
参照图2，控制装置30包括逆变器控制电路301和转换器控制电路302a。 
逆变器控制电路301基于转矩指令值TR、电动机电流MCRT和电压Vm产生用于当AC电动机M1被驱动时，开启/关闭逆变器14的NPN晶体管Q3到Q8的信号PWM，然后将所产生的信号PWM输出到逆变器14。 
进一步，在安装有电动机驱动设备100的混合动力车或电动车的再生制动模式中，逆变器控制电路301基于转矩指令值TR、电动机电流MCRT和电压Vm产生用于将由AC电动机M1产生的AC电压转换成DC电压的信号PWM，然后将所产生的信号PWM输出到逆变器14。 
转换器控制电路302a基于转矩指令值TR、电动机电流MCRT和电压Vm产生当AC电动机M1被驱动时开启/关闭NPN晶体管Q3到Q8的信号PWC，然后将所产生的信号PWC输出到逆变器14。 
进一步，在安装上电动机驱动设备100的混合动力车或电动车的再生制动模式中，转换器控制电路302a基于转矩命令值TR、电压Vb、Vm、和电动机转数MRN产生用于减少来自逆变器14的DC电压的信号PWC，然后将所产生的信号PWC输出到逆变器14。 
升压转换器12还能够使用用于减少DC电压的信号PWC使得减少电压，因而具有双向转换器的功能。 
图3是图2的逆变器控制电路的框图。 
参照图3，逆变器控制电路301包括用于电动机控制的相电压计算单元(以下称为相电压计算单元)41和逆变器PWM信号的转换单元42。 
相电压计算单元41从电压传感器13接收升压转换器12的输出电压Vm，即，接收要输入到逆变器14的输入电压，从电流传感器24接收流经AC电动机M1的每一相的电动机电流MCRT。基于转矩指令值TR、电动机电流MCRT和电压Vm，相电压计算单元41计算要施加到AC电动机M1的每一相线圈的电压，以将所得到的电压输出到逆变器PWM信号转换单元42。 
基于从相电压计算单元41提供的计算结果，逆变器PWM信号转换单元产生用于实际开启/关闭逆变器14的NPN晶体管Q3到Q8中的每一个的信号以将所产生的信号PWM输出到NPN晶体管Q3到Q8中的每一个。 
因而，逆变器14的NPN晶体管Q3到Q8的切换被控制来控制要流经AC电动机M1的每一相的电流，使得AC电动机M1输出指定的转矩。以此方式，电动机电流MCRT被控制，变器根据转矩指令值TR输出电动机转矩。 
图4是图2的转换器控制单元302a的框图。 
参照图4，转换器控制电路302a包括电压指令计算单元61a、转换器占空比计算单元62、逆变器PWM信号转换单元和控制单元64a。 
控制单元64a从电压传感器13接收升压转换器12的输出电压Vm，即，接收从电流传感器1 8接收流经电抗器L1的电抗器电流IL，接收来自外部ECU的转矩指令值TR。 
接收转矩指令值TR，控制单元64a根据所需要转矩的大小产生两个不同信号Uc、Pb中的一个，然后将所产生的信号输出到电压指令计算单元61a。 
具体地，控制单元64a具有关于转矩指令值的预定的变动宽度，并且判定来自外部ECU的转矩指令值TR是否在变化宽度的范围内。预定的变化宽度被限定来包括在正常操作模式中电动机驱动设备100所需要的所需 转矩的变化。因而，在正常的操作模式中，控制单元64a确定转矩指令值TR在该变化宽度的范围内。 
相比之下，当在正常操作模式中所需的转矩增加或减少到变化宽度之外时，转矩指令值TR至少是表示变化宽度的上限的阈值或至多表示变化宽度的下限的阈值。在这情况下，控制单元64a确定转矩指令值TR在变化宽度范围之外。 
下面，描述由控制单元64a根据关于转矩指令值TR是否在该预定变化范围之内或之外的判断结果产生的信号Uc、Pb。 
当控制单元64a确定转矩指令值TR在预定变化宽度内时，控制单元64a确定为在电容器C2中蓄积的电力的静电能Uc。电容器C2的静电能Uc由下面表达式表示： 
Uc＝CVm2/2...(1) 
其中，C是电容器C2的电容量，且Vm是电容器C2的端子间电压。 
控制单元64a还具有关于电容器C2的静电能的预定的阈值Pcstd，并且控制升压转换器12，使得预定的静电能Uc保持为至少是阈值Pcstd的值。如以下所述，预定的阈值Pcstd对应于蓄积的电力量，利用该电力量电容器C2在即使当负荷发生急剧变化时能够将电力供应到逆变器14。 
随后，从表达式(1)可见，静电能Uc唯一地由电容器C2的端子间电压Vm确定。因而，电容器C2的端子间电压Vm被控制使得静电能Uc具有至少为阈值Pcstd的值。为了这个目的，鉴于电容器C2的端子间电压Vm对应于升压逆变器12的输出电压的事实，可以确定升压转换器12的输出电压Vm的目标电压Vdc_com以满足下面的关系： 
Uc＝C(Vdc_com)2/2≥Pcstd...(2) 
此处，电容器C2的静电能Uc由于以下原因具有预定的阈值Pcstd。 
在正常操作下，升压转换器12升压从DC电源B供应的DC电压，然后将升压后的电压提供到电容器C2。电容器C2对从升压转换器12输出的DC电压进行平滑化，然后将平滑化的DC电压提供到逆变器14。 
此时，升压转换器12响应于来自控制装置30的信号PWC根据NPN晶体管Q2开启的时间段对DC电压进行升压。 
然而，如果所需的转矩急剧变化，超过转矩指令值TR的变化宽度，对于升压转换器12，快速切换控制是需要的。对于快速切换控制，高精度的转换器控制电路是需要的。 
然后，为了适应所需的转矩急剧变化，电力可以从电容器C2而不是DC电源B优先地供应，使得响应于任何负荷要求容易地和稳定地供应电力。为了实现上述目的，电容器C2B必须提前蓄积所需要的电力，用于适应于负荷的急剧变化。 
因而，在本实施例中，阈值Pcstd限定为即使在负荷急剧变化时允许电容器C2供应电力的电力水平。然后，为了使电容器C2的静电能Uc始终至少为阈值Pcstd，确定升压转换器12的目标电压Vdc_com。 
在确定升压转换器12的目标电压Vdc_com中，控制单元64a比较由表达式(1)确定的电容器C2的静电能Uc大于或小于阈值Pcstd。当静电能Uc至少为阈值Pcstd时，静电能Uc的所确定的值用作信号Uc输出到电压指令计算单元61a。接收到信号Uc，电压指令计算单元61a基于转矩指令值TR和电动机转数MRN计算目标电压Vdc_com。 
相比之下，当电容器C2的静电能Uc小于阈值Pcstd时，在阈值Pcstd下设定电能Uc，并且所设定的值用作信号Uc输出到电压指令计算单元61a。接收到信号Uc(＝Pcstd)，电压指令计算单元61a计算满足下面关系的目标电压Vdc_com。 
Uc＝C(Vdc_com)2/2＝Pcstd...(3) 
在信号Uc如上所述产生时，信号Pb以下面的方式由控制单元64a产生。 
当控制单元64a确定转矩指令值TR是在预定的变化宽度之外时，即当要求超过变化宽度的任何转矩时，控制单元64a确定升压转换器12的目标电压Vdc_com，使得电力优先地从电容器C2而不是从DC电源B供应到逆变器14。 
更具体地，确定升压转换器12的目标电压Vdc_com使得从电容器C2供应到逆变器14的电力Pc大于从DC电源B经由升压转换器12供应到逆变器14的电力Pb(＝Pc＞Pb)。 
此处，从电容器C2供应到逆变器14的电力Pc由下面表达式表是： 
Pc＝Vm×(MCRT-ib)...(4) 
此处，ib是等于由电流传感器18检测的电抗器的电流IL的流经DC电源的电流。进一步，流经电容器C2的电流等于通过电动机驱动电流MCRT减去流经DC电源B的电流ib而确定的差。流经电容器C2的电流可以使用由电流传感器24检测的电动机驱动电流MCRT和由电流传感器18检测的电抗器电流IL确定。 
由表达式(4)确定的从电容器C2供应到逆变器14的所供应的电力Pc应用到关系式Pc＞Pb。然后，从DC电源B供应到逆变器14的所供应的电力Pb由下面关系式表示： 
Pb＜Vm×(MCRT-ib)...(5) 
因而，确定了Pb。将所确定的Pb作为信号Pb提供到电压指令计算单元61a。从DC电源B供应到逆变器14的所供应的电力Pb因而由下面表达式表是： 
Pb＝ib×Vdc_com...(6) 
因而，电压指令计算单元61a计算用于供应所确定的电力Pb的升压转换器12的目标电压Vdc_com。 
如上所述，根据转矩指令值TR的大小，控制单元64a产生多个模式的信号Uc、Pb。然后，根据信号Uc、Pb，电压计算单元61a计算多个模式的升压转换器12的目标电压Vdc_com。 
根据上述布置，当转矩指令值TR在预定变化宽度内时，电容器C2蓄积至少为阈值Pcstd的静电能Uc。进一步，当转矩指令值TR变化到预定变化范围之外时，电容器C2而不是DC电源B优先地将电力供应到逆变器14。因而，对于升压转换器12，即使当负荷急剧变化时，不需要高精度切换控制。因而，能够向逆变器14简易和稳定地供应良响应性良好的电力。 
然后，由电压指令计算单元61a计算的目标电压Vdc_com输出到转换器占空比计算单元62。转换器占空比计算单元62接收来自电压传感器62的电压Vb、接收来自电压传感器13的电压Vm(＝逆变器输入电压)和 接收来自电压指令计算单元61a的目标电压Vdc_com。基于电压Vb，转换器占空比计算单元62计算用于将逆变器输入电压Vm设定为目标电压Vdc_com的占空比DRU或DRD，然后向转换器PWM信号转换单元63输出所计算的占空比DRU或DRD。 
因而，对电压Vb进行升压以允许逆变器输入电压Vm是目标电压Vdc_com。当逆变器输入电压Vm低于目标电压Vdc_com时，转换器占空比计算单元62计算用于使DC电流从DC电源B流到逆变器14的占空比DRU，使得逆变器输入电压Vm等于目标电压Vdc_com，然后向转换器PWM信号转换单元63输出所计算的占空比。当逆变器输入电压Vm高于目标电压Vdc_com，转换器占空比计算单元62计算用于使DC电流从逆变器14流到DC电源B的占空比DRD，使得逆变器输入电压Vm等于目标电压Vdc_com，然后将所计算的占空比输出到转换器PWM信号转换单元63。因而，转换器控制单元302a执行反馈控制，以允许逆变器输入电压Vm等于目标电压Vdc_com。 
基于来自转换器占空比计算单元62的占空比DRU或DRD，转换器PWM信号转换单元63产生用于升压转换器12的NPN晶体管Q1、Q2的开启/关闭的信号PWC，然后将所产生的信号PWC输出到升压转换器12。 
图5是示出在第一实施例中转换器控制电路302a的操作的流程图。 
参照图5，接收来自外部ECU的转矩指令值TR，控制单元64a判断转矩指令值TR的大小(＝|TR|)是否在预先设置的转矩指令值TR(＝|TR阈值|)的变化宽度内。 
在步骤S01，当确定转矩指令值TR在预设的变化宽度范围之外时，控制单元64a计算要从电容器C2供应到逆变器14的所供应的电力Pc(步骤S02)。具体地，由电压传感器13检测的端子间电压Vm以及由电流传感器分别分别检测的电动机驱动电流MCRT和电抗器电流IL(＝ib)代入表达式(4)来确定要从电容器C2供应到逆变器14的所供应的电力Pc。 
然后，基于所计算的从电容器C2供应到逆变器14的电力Pc，控制器64a确定要从DC电源B供应到逆变器14的所供应的电力Pb(步骤 S03)。此时，确定从DC电源B供应到逆变器14的所供应的电力Pb使得电力Pb小于从电容器C2供应到逆变器14的电力Pc。从DC电源B供应到逆变器14的所确定的电力Pb作为信号Pb输出到电压指令计算单元61a(步骤S04)。 
接收从DC电源B供应到逆变器14的所确定的电力Pb，电压指令计算单元61a将所检测的电抗器电流IL(＝ib)代入表达式(6)以计算目标电压Vdc_com(步骤S05)。 
返回到步骤S01，当确定转矩指令值TR在预设的变化宽度范围之内时，控制单元64a计算在电容器C2中蓄积的静电能Uc(步骤S06)。电容器C2通过将电容C和电容器C2的端子间电压Vm的代入表达式(1)确定。 
然后，控制单元64a将所确定的电容器C2的静电能Uc和预定的阈值Pcstd来确定哪一个更大(步骤S07)。 
在步骤S07，当电容器C2的静电能Uc至少是阈值Pcstd时，所确定的静电能Uc作为信号Uc输出到电压指令计算单元61a(步骤S08)。 
接收到信号Uc，电压指令计算单元61a基于从外部ECU接收的转矩指令值TR和电动机转数MRN计算目标电压Vdc_com(步骤S09)。 
在步骤S07，当电容器C2的静电能Uc小于阈值Pcstd时，阈值Pcstd作为信号Uc输出到电压指令计算单元61a(步骤S10)。 
接收到信号Uc，电压指令计算单元61a计算目标电压Vdc_com使得关系式Pcstd＝C(Vdc_com)2/2得到满足(步骤S11)。 
进一步，当在步骤S05、S09、S11每一个根据转矩指令值TR的大小计算的目标电压Vdc_com输出到转换器占空比计算单元62时，计算占空比DRU或DRU使得逆变器输入电压Vm等于目标电压Vdc_com(步骤S12)。 
当所计算的占空比DRU或DRU输出到转换器PWM信号转换单元63时，信号PWC基于占空比产生(步骤S13)。所产生的信号PWC输出到升压转换器12的NPN晶体管Q1、Q2。 
进一步，在图5的步骤S01，当确认表示急剧变化的转矩指令值TR 现在在预定的变化宽度内变化时，至少为阈值Pcstd的静电能Uc根据步骤S06到S11的操作再次蓄积在电容器C2中。以此方式，在随后阶段中会发生的转矩指令值TR的任何急剧变化能够迅速得到适应。 
尽管本实施例已经结合根据转矩指令值TR的大小控制用于将电力供应到负荷的装置进行了描述，用于供应电力的装置可以根据所要求的输出(电力)加以控制。 
如上所述，根据本发明的第一实施例，在发生电动机驱动设备100的所要求的转矩的急剧变化时，电力优先从电容器元件而不是电源供应。因而，不需要高精度和大尺寸的控制电路，因而，任何所要求的转矩能够简易和稳定地响应性良好地适应。 
进一步，为了使至少为预定阈值的静电能蓄积在电容器元件中，确定用于电压转换器的切换操作的目标电压。因而，能够响应于急剧变化的所要求的转矩确定地从电容器元件供应电力。 
第二实施例 
在第一实施例中的电动机驱动设备的上述结构用来根据转矩指令值TR的大小控制升压转换器12的目标电压Vdc_com，然后响应于负荷任何急剧变化优先从电容器C2供应电力，由此简易和稳定地供应电力。在这情况下，升压转换器12的目标电压Vdc_com在预定的关系式得到满足的情况下以可变的方式加以控制。在本实施例中，进一步描述控制升压转换器12的目标电压Vdc_com的方式。注意，本实施例的电动机驱动设备的结构基本上与图1中的电动机驱动设备相同，整个装置的结构的细节描述在这里不再重复。 
图6示出安装上根据本发明的第二实施例的电动机驱动设备的升压转换器12的控制操作原理。 
具体地，图6示出升压转换器12的输出电压Vm和转矩指令值TR之间的关系。如由图6中的点线表示，转矩指令值TR由根据车况变化的波形表示。在图6中，设定该转矩指令值TR的预定的变化宽度。如在第一实施例中那样设定预定的变化宽度，使得负荷的急剧变化能够识别。 
升压转换器12对来自DC电源B的DC电压进行升压，然后将升压后 的电压输出到电容器C2。此处，对于升压转换器12的升压操作，通过后述的控制装置30内的转换器控制电路302b设定指定应该获得的升压水平的目标电压Vdc_com。 
在本实施例中，目标电压Vdc_com如在图6中所示具有预定的控制宽度，目标电压Vdc_com在该范围内是可变值。尤其是，目标电压Vdc_com的控制宽度的上限设定成高于转矩指令值TR的阈值的上限。这是由于下面的原因。鉴于升压转换器12的输出电压Vm是电容器C2的端子间的电压，目标电压Vdc_com设定成相对较高用于允许静电能Uc蓄积在电容器C2中，以适应负荷的任何急剧变化。此处，考虑到通过再生制动操作的充电，目标电压Vdc_com设定成具有相对于C2的绝缘击穿电压的一些余量。 
下面，描述升压转换器12的目标电压Vdc_com的控制。 
当转矩指令值TR在预定的变化宽度内时，如在第一实施例中的那样设定目标电压Vdc_com使得电容器C2的静电能Uc保持在至少为预定阈值Pcstd的值。具体地，为了允许电容器C2的静电能保持在预定阈值Pcstd或更高，确定电容器C2的端子间的电压Vm，在该电压Vm设定升压转换器12的目标电压Vdc_com。 
此时，如在图6所示，目标电压Vdc_com因而设定成高于转矩指令值TR的变化宽度以允许从升压转换器12输出的DC电压供应到逆变器14，并且用来对电容器C2进行充电。 
当如图6所示转矩指令值TR急剧变化超过为转矩指令值TR的变化宽度的上限的阈值时，目标电压Vdc_com设定在控制宽度的范围内较低的电压水平。在图6中，目标电压Vdc_com降压到控制宽度的下限的水平。 
当目标电压Vdc_com降压时，升压转换器12使其电压升压操作抑制或停止。另一方面，蓄积在电容器C2中的静电能Uc供应到逆变器14，使得产生所要求的转矩。由于目标电压Vdc_com降压，升压转换器12的切换操作得到抑制或停止。然后，由图6中的实线表示的升压转换器12的输出电压(实际电压)减少了。 
如在图6中示出，当转矩指令值TR再次在预定的变化宽度内时，目 标电压Vdc_com从下限水平增加到上限水平。当目标电压Vdc_com变成高于实际电压时，升压转换器12的切换操作开始继续电压升压操作。 
图7是用于控制图6中的升压转换器12的目标电压Vdc_com的转换器控制电路构造的框图。 
参照图7，转换器控制电路302b包括电压指令计算单元61b、转换器占空比计算单元62、转换器PWM信号转换单元63和控制单元64b。 
控制单元64b接收来自外部ECU(未示出)的转矩指令值TR。接收到转矩指令值TR，控制单元64b根据转矩指令值的大小产生两个不同信号OP、Uc中的一个。OP、Uc中的所产生的一个输出到电压指令计算单元61b。 
具体地，控制单元64b具有关于转矩指令值TR的预定的变化宽度，并且判断来自外部ECU的转矩指令值TR是否在变化宽度的范围内。预定的变化宽度限定成覆盖在正常的操作中电动机驱动设备100所要求的所要求转矩的变化。因而，在正常操作中，控制单元64b确定转矩指令值TR在变化宽度的范围内。 
相比之下，当在正常的操作中所要求转矩增加或减少超过变化的范围时，转矩指令值TR应该是至少为表示变化宽度上限的阈值或者至少为表示变化宽度上限的阈值的值。在此情况下，控制单元64b确定转矩指令值TR在变化宽度范围之外。 
下面，给出由控制单元64b根据关于转矩指令值TR是否在预定变化宽度之内或之外的判断结果而产生的信号OP、Pc的描述。 
当控制单元64b确定转矩指令值TR在预定变化宽度内时，控制单元64b根据上述表达式(1)确定为蓄积在电容器C2中的电力的静电能Uc。 
如在第一实施例中，控制单元64b具有关于电容器C2的静电能Uc的预定的阈值Pcstd，并且控制静电能使得静电能Uc保持在至少为阈值Pcstd的值。具体地，控制电容器C2的端子间的电压Vm使得静电能Uc等于或高于阈值Pcstd。换言之，由于电容器C2的端子间电压Vm对应于升压转换器12的输出电压，确定升压转换器12的目标电压Vdc_com使得关系式Uc≥Pcstd得到满足。 
然后，当电容器C2的静电能Uc至少为阈值Pcstd时，控制单元64b将作为信号Uc的所确定的静电能Uc输出到电压指令计算单元61b。相比之下，当电容器C2的静电能Uc小于阈值Pcstd时，阈值Pcstd作为信号Uc输出到电压指令计算单元61b。 
当控制单元64b确定转矩指令值TR在预定的变化宽度之外时，表示判断结果的信号OP输出到电压指令计算单元61b。 
接收到信号Uc或OP，电压指令单元61b计算对应于该信号的目标电压Vdc_com。更具体地，接收到表示电容器C2的静电能Uc大于阈值Pcstd的信号Uc，电压指令计算单元61b基于转矩指令值TR和电动机转数MRN计算目标电压Vdc_com。 
接收到表示电容器C2的静电能Uc等于预定阈值Pcstd的信号Uc，电压指令计算单元61b计算满足表达式(3)的目标电压Vdc_com。 
相比之下，接收到表示负荷急剧变化的信号OP，电压指令计算单元61b设定升压转换器12的目标电压Vdc_com为控制宽度的下限水平，使得电力优先从电容器C2而不是从DC电源供应到逆变器14。 
如上所述，根据转矩指令值TR的大小，控制单元64b产生多个模式的信号Uc、OP。根据信号Uc、OP，电压指令计算单元61b计算多个模式的升压转换器12的目标电压Vdc_com。因而，当转矩指令值TR在预定的变化宽度内时，至少为阈值Pcstd的静电能蓄积在电容器C2中。当转矩指令值TR变化超过预定的变化宽度时，电能优先从电容器C2供应到逆变器14。因而，即使当发生负荷的急剧变化时，电能能够简易和稳定地供应到逆变器14。由电压指令计算单元61b计算的目标电压Vdc_com输出到转换器占空比计算单元62。 
转换器占空比计算单元62接收来自电压传感器10的电压Vb，接收来自电压传感器13的电压Vm(＝逆变器输入电压)和接收来自电压指令计算单元61b的目标电压Vdc_com。基于电压Vb，转换器占空比计算单元62计算用于设定逆变器输入电压Vm为目标电压Vdc_com的占空比DRU或DRD，然后将所计算的占空比DRU或DRU输出到转换器PWM信号转换单元63。 
对电压Vb进行升压以允许逆变器输入电压Vm为目标电压Vdc_com。当逆变器输入电压Vm低于目标电压Vdc_com时，转换器占空比计算单元62计算用于使DC电流从DC电源B流到逆变器14使得逆变器输入电压Vm等于目标电压Vdc_com的占空比DRU，然后将所计算的占空比输入到转换器PWM信号转换单元63。因而，转换器控制电路302b执行反馈控制以允许逆变器输入电压Vm等于目标电压Vdc_com。 
基于来自转换器占空比计算单元62的占空比DRU或DRU，转换器PWM信号转换单元63产生用于开启/关闭升压转换器12的NPN晶体管Q1、Q2的信号PWC，然后向升压转换器12输出所产生的信号PWCJH 
图8是示出在第二实施例中转换器控制电路操作的流程图。 
参照图8，接收到来自外部ECU的转矩指令值TR，控制单元64b判断转矩指令值TR(＝|TR|)是否在预先设置的转矩指令值TR(＝|TR阈值|)的变化宽度内。 
在步骤S20，当确定转矩指令值TR在预定的变化宽度范围之外时，表示判断结果的信号OP输出到电压指令计算单元61b。根据信号OP，电压指令计算单元61b设定目标电压Vdc_com为目标电压Vdc_com的控制宽度的下限水平(步骤S21)。 
在步骤S20，当确定转矩指令值TR在预定的变化宽度内时，控制单元64b计算电容器C2的静电能Uc(步骤S22)。电容器C2的静电能Uc使用表达式(1)从电容C和电容器C2的端子间的电压Vm确定。 
然后，控制单元64b将所确定的电容器C2的静电能Uc与预定的阈值Pcstd进行比较以确定哪一个更大(步骤S23)。 
在步骤S23，当电容器C2的静电能Uc至少是阈值Pcstd时，所确定的静电能Uc作为信号Uc输出到电压指令计算单元61b(步骤S24)。 
接收到信号Uc，电压指令计算单元61b基于从外部ECU接收的转矩指令值TR和电动机转数MRN计算目标电压Vdc_com(步骤S25)。 
在步骤S23，当电容器C2的静电能Uc小于阈值Pcstd时，阈值Pcstd作为信号Uc输出到电压指令计算单元61b(步骤S26)。 
接收到信号Uc，电压指令计算单元61b计算目标电压Vdc_com使得 关系式Pcstd＝C(Vdc_com)2/2得到满足(步骤S27)。 
进一步，当在步骤S21、S25、S27每一个根据转矩指令值TR的大小计算的目标电压Vdc_com输出到转换器占空比计算单元62时，计算占空比DRU或DRU使得逆变器输入电压Vm等于目标电压Vdc_com(步骤S28)。 
当所计算的占空比DRU或DRU输出到转换器PWM信号转换单元63时，信号PWC基于占空比产生(步骤S29)。所产生的信号PWC输出到升压转换器12的NPN晶体管Q1、Q2。 
如以上所述，根据本发明的第二实施例，能够实现即使当发生急剧负荷变化时能够简易和稳定地供应电力而没有复杂电路构造的电动机驱动设备。 
产业可利用性
本发明可应用于安装在机动车上的电动机驱动设备。 

Claims (9)

1.一种电动机驱动设备，包括：
驱动电动机(M1)的驱动电路(14)；
升压转换器(12)，所述升压转换器(12)包括切换元件，并且利用所述切换元件的切换操作以在电源(B)与所述驱动电路(14)之间转换DC电压；
设置在所述升压转换器(12)与所述驱动电路(14)之间的电容器元件(C2)，用于对所述转换的DC电压进行平滑化，以将所述平滑化的DC电压输入到所述驱动电路(14)；及
控制电路(30)，基于所述电动机(M1)的所要求的输出的量，所述控制电路(30)控制所述切换操作，其中
根据所述电动机(M1)的所述所要求的输出，从所述电源(B)并从所述电容器元件(C2)对所述驱动电路(14)供应电能，
当所述所要求的输出的所述量在预定变化宽度之外时，所述控制电路(30)控制所述切换操作使得从所述电容器元件(C2)供应到所述驱动电路(14)的所述电能大于从所述电源(B)供应到所述驱动电路(14)的所述电能。
2.根据权利要求1所述的电动机驱动设备，其中，
所述控制电路(30)做出关于所述所要求的输出的所述量是否在所述预定变化宽度范围内的判定，然后根据所述判定的结果确定所述切换操作的目标电压。
3.根据权利要求2所述的电动机驱动设备，其中，
所述控制电路(30)具有所述切换操作的所述目标电压的预定控制宽度，并且当所述所要求的输出的所述量在所述预定变化宽度范围之外时设定所述切换操作的所述目标电压为所述预定控制宽度范围内的较低电压水平。
4.根据权利要求3所述的电动机驱动设备，其中
所述切换操作的所述目标电压的所述预定控制宽度具有上限，且对应 
于所述上限的电压水平高于对应于所述所要求的输出的所述量的所述预定变化宽度的上限的电压水平。
5.根据权利要求4所述的电动机驱动设备，进一步包括检测所述电容器元件(C2)的端子间电压的电压传感器(13)，其中，
当由所述电压传感器(13)检测的所述电容器元件(C2)的所述端子间电压低于所述切换操作的所述目标电压时，所述控制电路(30)控制所述切换操作使得所述电容器元件(C2)的所述端子间电压等于所述切换操作所述目标电压。
6.根据权利要求2或3所述的电动机驱动设备，进一步包括：
第一电流传感器(18)，其检测从所述电源(B)输出的供电电流或者输入到所述电源(B)的供电电流；
第二电流传感器(24)，其检测用于驱动所述电动机(M1)的电动机驱动电流；及
电压传感器(13)，其检测所述电容器元件(C2)的端子间电压，其中，
当所述所要求的输出的所述量在所述预定的变化宽度范围之外时，所述控制电路(30)基于分别由所述第一电流传感器(18)和所述第二电流传感器(24)检测的所述供电电流和所述电动机驱动电流以及由所述电压传感器(13)所检测的所述电容器元件(C2)的所述端子间电压计算从所述电容器元件(C2)供应的所述电能，确定从所述电源(B)供应的所述电能，使得从所述电源(B)供应的所述电能小于计算的从所述电容器元件(C2)供应的所述电能，并且确定所述切换操作的所述目标电压为当所确定的所述电力从所述电源供应时所述电容器元件(C2)的所述端子间电压。
7.根据权利要求6所述的电动机驱动设备，其中，
当所述所要求的输出的所述量在所述预定变化宽度范围内时，所述控制单元(30)基于由所述电压传感器(13)检测的所述电容器元件(C2)的所述端子间电压计算蓄积在所述电容器元件(C2)中的蓄积电能，并且确定所述切换操作的所述目标电压，使得计算的所述蓄积电能至少为预定 的阈值。
8.根据权利要求7所述的电动机驱动设备，其中，
当所述蓄积电能小于所述预定的阈值时，所述控制电路(30)确定所述切换操作的所述目标电压为当所述蓄积电能等于所述预定阈值时所述电容器元件(C2)的所述端子间电压。
9.根据权利要求8所述的电动机驱动设备，其中，
当所述所要求输出的所述量在所述预定变化宽度之外时，所述预定的阈值具有允许电能从所述电容器元件(C2)供应到所述驱动电路(14)的所述蓄积电能的水平。 
CN2005800169818A 2004-05-26 2005-05-10 电动机驱动设备 Active CN101027203B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004156401A JP4593973B2 (ja) 2004-05-26 2004-05-26 モータ駆動装置
JP156401/2004 2004-05-26
PCT/JP2005/008848 WO2005115788A1 (en) 2004-05-26 2005-05-10 Motor drive apparatus

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101027203A CN101027203A (zh) 2007-08-29
CN101027203B true CN101027203B (zh) 2011-11-16

Family

ID=34966898

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2005800169818A Active CN101027203B (zh) 2004-05-26 2005-05-10 电动机驱动设备

Country Status (9)

Country Link
US (1) US7511447B2 (zh)
EP (1) EP1753634B1 (zh)
JP (1) JP4593973B2 (zh)
KR (1) KR100801611B1 (zh)
CN (1) CN101027203B (zh)
BR (1) BRPI0511557A (zh)
DE (1) DE602005021348D1 (zh)
RU (1) RU2354563C2 (zh)
WO (1) WO2005115788A1 (zh)

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4835171B2 (ja) * 2006-01-27 2011-12-14 トヨタ自動車株式会社 モータ駆動装置
JP4127314B1 (ja) * 2007-02-13 2008-07-30 トヨタ自動車株式会社 電動車両制御装置
WO2008099884A1 (ja) 2007-02-16 2008-08-21 Komatsu Ltd. 電圧制御装置および電圧制御方法
JP4301341B2 (ja) * 2007-11-16 2009-07-22 ダイキン工業株式会社 モータ電流算出装置ならびに空気調和装置
JP4479782B2 (ja) * 2007-11-26 2010-06-09 トヨタ自動車株式会社 車両用制御装置
DE102008033639A1 (de) * 2008-07-17 2010-01-21 Siemens Aktiengesellschaft Schienenfahrzeug, das als Antriebsmotor einen permanenterregten Synchronmotor aufweist
US8575875B2 (en) * 2009-05-27 2013-11-05 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Control device for voltage converter, vehicle equipped with the same, and control method for voltage converter
CN102510815A (zh) * 2009-07-03 2012-06-20 Inkar-M科研生产企业股份有限公司 电动车辆
JPWO2011090210A1 (ja) * 2010-01-25 2013-05-23 三洋電機株式会社 電力変換装置、系統連系装置及び系統連系システム
DE102010040163A1 (de) 2010-09-02 2011-12-15 Siemens Aktiengesellschaft Energiespeicheranordnung
JP5522262B2 (ja) * 2010-09-24 2014-06-18 日産自動車株式会社 インバータ制御装置及びインバータ制御方法
CN103181069B (zh) * 2010-10-20 2015-12-16 丰田自动车株式会社 车辆的控制装置及控制方法
JP5578046B2 (ja) * 2010-11-22 2014-08-27 トヨタ自動車株式会社 モータ用電圧変換制御装置
CN103250342B (zh) 2010-12-08 2016-04-27 丰田自动车株式会社 电机用电压转换控制装置
EP2660965A1 (en) * 2010-12-27 2013-11-06 Hitachi, Ltd. Electric power converter
CN102959852B (zh) 2011-04-18 2015-07-01 丰田自动车株式会社 电机用电压转换控制装置
CN105189049B (zh) * 2013-05-03 2017-09-29 阿特拉斯·科普柯工业技术公司 具有升压转换器的电动工具
JP5618023B1 (ja) 2013-06-11 2014-11-05 住友電気工業株式会社 インバータ装置
JP5618022B1 (ja) * 2013-06-11 2014-11-05 住友電気工業株式会社 インバータ装置
JP6327106B2 (ja) 2014-01-10 2018-05-23 住友電気工業株式会社 変換装置
JP6303970B2 (ja) 2014-10-17 2018-04-04 住友電気工業株式会社 変換装置
GB2545023B (en) * 2015-12-04 2018-06-06 General Electric Technology Gmbh Improvements in or relating to converters
JP6456448B1 (ja) * 2017-09-13 2019-01-23 三菱電機株式会社 Ｄｃ／ｄｃコンバータ装置
KR102096810B1 (ko) * 2017-10-18 2020-04-06 히타치 존슨 컨트롤즈 쿠쵸 가부시키가이샤 전력 변환 장치 및 냉동 공조 기기
US11811344B2 (en) * 2020-12-23 2023-11-07 Caterpillar Inc. System and method of overcoming a dead-band in a switched reluctance motor

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1080243A (zh) * 1992-05-19 1994-01-05 株式会社东芝 控制电瓶车的方法和装置
US5780980A (en) * 1995-04-14 1998-07-14 Hitachi, Ltd. Electric car drive system provided with hybrid battery and control method
EP1138539A2 (en) * 2000-03-29 2001-10-04 Kabushiki Kaisha Toshiba Control device for permanent magnet motor serving as both engine starter and generator in motor vehicle

Family Cites Families (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1684106A1 (ru) 1989-03-29 1991-10-15 Московский автомеханический институт Комбинированна приводна установка
JP2752539B2 (ja) * 1991-09-21 1998-05-18 株式会社日立製作所 車両用電動機の制御装置
JP2879486B2 (ja) 1992-03-06 1999-04-05 日野自動車工業株式会社 内燃機関の制動および補助動力装置
JPH0795786A (ja) * 1993-09-22 1995-04-07 Canon Inc 蓄電池を電源としたモータの制御装置
JPH08223948A (ja) * 1995-02-07 1996-08-30 Namiki Precision Jewel Co Ltd 低電圧モータ
JPH08240171A (ja) 1995-02-28 1996-09-17 Sawafuji Electric Co Ltd 車両エンジン始動用電源装置
JPH09240560A (ja) 1996-03-06 1997-09-16 Yamaha Motor Co Ltd 電動力補助車両の給電装置
RU2142887C1 (ru) 1998-02-09 1999-12-20 Яковлев Вадим Аврамович Электромобиль
JP2000050401A (ja) 1998-07-30 2000-02-18 Denso Corp ハイブリッド電気自動車用電源装置
JP2001211511A (ja) 2000-01-25 2001-08-03 Toshiaki Jofu 電動式走行車輌
JP3879528B2 (ja) 2002-02-14 2007-02-14 トヨタ自動車株式会社 電圧変換装置
US6917179B2 (en) * 2001-10-25 2005-07-12 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Load driver and control method for safely driving DC load and computer-readable recording medium with program recorded thereon for allowing computer to execute the control
JP3719229B2 (ja) * 2001-12-19 2005-11-24 トヨタ自動車株式会社 電源装置
JP3632657B2 (ja) * 2001-12-20 2005-03-23 トヨタ自動車株式会社 電圧変換装置
EP1460756B1 (en) * 2001-12-26 2011-04-13 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Electrical load apparatus, electrical load control method, and computer-readable record medium with recorded program for enabling computer to control electrical load
JP2003209999A (ja) * 2002-01-10 2003-07-25 Nissan Motor Co Ltd モータ制御装置
JP3882703B2 (ja) 2002-07-22 2007-02-21 日産自動車株式会社 蓄電システム
JP3582523B2 (ja) * 2002-09-17 2004-10-27 トヨタ自動車株式会社 電気負荷装置、異常処理方法、および電気負荷の異常処理をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体
JP3928559B2 (ja) * 2003-01-10 2007-06-13 トヨタ自動車株式会社 電圧変換装置、故障処理をコンピュータに実行させるプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体および故障処理方法
JP2004236424A (ja) * 2003-01-30 2004-08-19 Toyota Motor Corp 動力出力装置、モータ駆動方法およびモータの駆動制御をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体
JP3661689B2 (ja) * 2003-03-11 2005-06-15 トヨタ自動車株式会社 モータ駆動装置、それを備えるハイブリッド車駆動装置、モータ駆動装置の制御をコンピュータに実行させるプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体
JP2004336885A (ja) * 2003-05-07 2004-11-25 Toyota Motor Corp 動力出力装置、モータ駆動方法およびモータの駆動制御をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体
US7183740B2 (en) * 2003-06-05 2007-02-27 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Motor drive apparatus, vehicle having the same mounted therein, and computer readable storage medium having a program stored therein to cause computer to control voltage conversion
JP3943056B2 (ja) * 2003-07-18 2007-07-11 本田技研工業株式会社 ハイブリット車両の制御装置
JP4220851B2 (ja) * 2003-07-31 2009-02-04 トヨタ自動車株式会社 電圧変換装置および電圧変換装置における電圧変換の制御をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体
JP4223880B2 (ja) * 2003-07-31 2009-02-12 トヨタ自動車株式会社 モータ駆動装置
JP2005124336A (ja) * 2003-10-17 2005-05-12 Yaskawa Electric Corp 交流電動機の制御方法及び制御装置
EP1717945B1 (en) * 2004-02-19 2020-05-13 Denso Corporation Motor driving apparatus
US7086767B2 (en) * 2004-05-12 2006-08-08 Osram Sylvania Inc. Thermally efficient LED bulb
JP2006101675A (ja) * 2004-09-30 2006-04-13 Mitsubishi Electric Corp モータ駆動装置
JP4245546B2 (ja) * 2004-11-04 2009-03-25 トヨタ自動車株式会社 動力出力装置およびそれを備えた車両
JP4665569B2 (ja) * 2004-11-30 2011-04-06 トヨタ自動車株式会社 電圧変換装置および電圧変換装置における電圧変換の制御をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1080243A (zh) * 1992-05-19 1994-01-05 株式会社东芝 控制电瓶车的方法和装置
US5780980A (en) * 1995-04-14 1998-07-14 Hitachi, Ltd. Electric car drive system provided with hybrid battery and control method
EP1138539A2 (en) * 2000-03-29 2001-10-04 Kabushiki Kaisha Toshiba Control device for permanent magnet motor serving as both engine starter and generator in motor vehicle

Also Published As

Publication number Publication date
WO2005115788A1 (en) 2005-12-08
US20070216323A1 (en) 2007-09-20
EP1753634A1 (en) 2007-02-21
RU2006146049A (ru) 2008-07-10
DE602005021348D1 (de) 2010-07-01
EP1753634B1 (en) 2010-05-19
BRPI0511557A (pt) 2008-01-02
RU2354563C2 (ru) 2009-05-10
JP2005341698A (ja) 2005-12-08
KR100801611B1 (ko) 2008-02-05
KR20070027608A (ko) 2007-03-09
JP4593973B2 (ja) 2010-12-08
US7511447B2 (en) 2009-03-31
CN101027203A (zh) 2007-08-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101027203B (zh) 电动机驱动设备
US7269535B2 (en) Fault diagnosing apparatus for vehicle and fault diagnosing method for vehicle
US7898103B2 (en) Power supply apparatus for vehicle and vehicle incorporating the same
CN101828326B (zh) 电源装置、具备该电源装置的车辆、电源装置的控制方法
CN101331677B (zh) 电机驱动系统中的升压变压器的控制装置和相应的控制方法
CN100356679C (zh) 电动机驱动装置
CN101199107B (zh) 电压变换装置
US7969039B2 (en) Method of controlling fuel cell vehicle and method of controlling DC/DC converter apparatus
JP6696408B2 (ja) 駆動システム
CN100448146C (zh) 电压变换设备和电压变换方法
CN101331670A (zh) 电压变换装置
US9744876B2 (en) Electric vehicle
CN105429536A (zh) 一种集成起动发电系统
US20140001988A1 (en) Electric motor vehicle
JP4949288B2 (ja) ハイブリッド型建設機械
JP2008306795A (ja) 電源回路の放電制御装置
CN104859468A (zh) 电动车辆及其控制方法
JP2017229108A (ja) 電気自動車用の電源システム
CN103181069A (zh) 车辆的控制装置及控制方法
JP2019165579A (ja) 車両の電源システム
JP6495412B1 (ja) 電源システム
JP2009294102A (ja) 蓄電器の内部抵抗の測定方法及び内部抵抗測定装置
JP5601761B2 (ja) ハイブリッド型作業機械
EP2080662A1 (en) Fuel cell vehicle and DC/DC converter apparatus
Park et al. Novel multi-mode single leg converter for hybrid electric vehicles

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20200922

Address after: Aichi Prefecture, Japan

Patentee after: DENSO Corp.

Patentee after: AISIN AW Co.,Ltd.

Address before: Aichi Prefecture, Japan

Patentee before: Toyota Motor Corp.

Patentee before: AISIN AW Co.,Ltd.