CN101331677A - 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 - Google Patents

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Abstract

升压变压器(12)升高DC电源(B)的DC电压。逆变器(14)将升压变压器(12)的输出电压转变为AC电压。AC电动机(M1)由逆变器(14)的输出电压驱动。控制升压变压器(12)的控制装置(30)在AC电动机(M1)的转速下降并且转速的变化率的绝对值变为不小于预定值的情况下，减小升压变压器(12)的输出电压命令值。以选自多种控制模式的控制模式来对所述逆变器进行控制，所述多种控制模式包括正弦波PWM控制模式、过调制PWM控制模式和矩形波控制模式这三种控制模式。只有在逆变器的控制模式为矩形波控制模式或过调制控制模式的情况下，升压变压器的控制装置才减小升压变压器的输出电压命令值。

Description

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
技术领域
本发明涉及一种升压变压器的控制装置，其中所述升压变压器将来自DC电源的直流(DC)电压转变为目标电压，并且涉及升压变压器的控制方法。
背景技术
目前，作为环境友好车辆的混合动力车辆和电动车辆已经吸引了相当大的注意力。
这样的混合动力车辆除了常规的发动机之外，还使用DC电源、逆变器以及由逆变器驱动的作为动力源的电机。就是说，虽然混合动力车辆通过驱动发动机来获得动力，但是其还通过如下方式获得动力：将来自DC电源的DC电压通过逆变器转换成交流(AC)电压，并且使用经转换的AC电压旋转电机。电动车辆也使用DC电源、逆变器以及由逆变器驱动的作为动力源的电机。
日本专利早期公布No.2001-295676公开了在混合动力车辆中，驱动轴的角加速度被用于检测打滑状态并且限制转矩。
紧接在行驶中的车辆遇到路面上的突起(例如路阶、陷落物)上后，导致车轮空转的打滑状态。因为在打滑状态中路面阻力消失，所以如果车轮在转矩不改变的情况下车轮转速增大。
因为输出功率与转矩×转速成正比，所以打滑状态导致在驱动车轮的电机中消耗大量的电力。因此，进行控制，使得更大的电力可以被供应到电机。
另一方面，在打滑状态结束之后，轮胎再次与路面接触，引起抓地状态，在抓地状态中，轮胎的转速由于与路面的摩擦而迅速减小。电机的转速也随着轮胎转速的减小而迅速减小。
还可以想到，在混合动力车辆等中，来自电源的DC电压由升压变压器升高，并且升高的DC电压由逆变器转换成AC电压，以驱动电机。
在这样的包括升压变压器的构造中，当电机的转速快速减小时，过量的电力可能被从升压变压器供应到逆变器。因此，需要降低升压变压器的目标电压。
日本专利早期公布No.2001-295676没有公开在这样的从打滑状态变化到抓地状态的情况下执行的对升压变压器的控制。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够即时地防止过电压的升压变压器的控制装置，以及该升压变压器的控制方法。
总而言之，本发明提供了一种用于电动机驱动系统的升压变压器的控制装置。所述升压变压器升高DC电源的DC电压，并且所述电动机驱动系统包括：逆变器，其将所述升压变压器的输出电压转变为AC电压，以及电动机，其由所述逆变器(14)的输出电压驱动。在所述电动机的转速下降并且所述转速的变化率的绝对值变为不小于预定值的情况下，所述升压变压器的所述控制装置减小所述升压变压器的输出电压命令值。
优选地，以选自多种控制模式的控制模式来对所述逆变器进行控制，所述多种控制模式包括正弦波PWM控制模式、过调制PWM控制模式和矩形波控制模式这三种控制模式。只有在所述逆变器的所述控制模式为所述矩形波控制模式或所述过调制控制模式的情况下，所述升压变压器的所述控制装置才减小所述升压变压器的所述输出电压命令值。
优选地，所述电动机驱动系统还包括：电力供应线，其将所述升压变压器的所述输出电压传输到所述逆变器；电容器，其连接到所述电力供应线，以及检测单元，其检测所述电容器的状态。所述升压变压器的所述控制装置以基于所述检测单元的输出的减小比率使所述升压变压器的所述输出电压命令值减小。
优选地，所述电动机驱动系统还包括解算器，所述解算器检测所述电动机的所述转速。
根据本发明的另一个方面，提供一种用于电动机驱动系统的升压变压器的控制方法。所述升压变压器升高DC电源的DC电压，所述电动机驱动系统包括：逆变器，其将所述升压变压器的输出电压转变为AC电压；以及电动机，其由所述逆变器的输出电压驱动。所述控制方法包括如下步骤：判定所述电动机的转速的变化量是否不大于预定值，并且在所述转速下降并且所述转速的变化率的绝对值变为不小于所述预定值的情况下，减小所述升压变压器的输出电压命令值。
优选地，以选自多种控制模式的控制模式来对所述逆变器进行控制，所述多种控制模式包括正弦波PWM控制模式、过调制PWM控制模式和矩形波控制模式这三种控制模式。所述控制方法还包括如下步骤：只有在所述逆变器的所述控制模式为所述矩形波控制模式或所述过调制控制模式的情况下，才减小所述升压变压器的所述输出电压命令值。
优选地，所述电动机驱动系统还包括：电力供应线，其将所述升压变压器的所述输出电压传输到所述逆变器；电容器，其连接到所述电力供应线；以及检测单元，其检测所述电容器的状态。所述控制方法还包括如下步骤：以基于所述检测单元的输出的减小比率使所述升压变压器的所述输出电压命令值减小。
优选地，所述电动机驱动系统还包括解算器，所述解算器(26)检测所述电动机的所述转速。
根据本发明，可以充分地防止逆变器的过电压。
附图说明
图1是设置有根据本发明的实施例的升压变压器的控制装置的电机驱动装置的电路图。
图2是控制装置30的功能框图。
图3是图2所示的反馈电压命令计算单元52和占空比转换单元54的功能框图。
图4是示出了由控制装置30执行的目标电压值的变化控制的流程图。
图5是用于示出根据本实施例的升压变压器控制装置的操作的操作波形图。
图6是示出了电容器电容C和温度之间的关系的示例的视图。
图7是用于示出根据电容器状态的电压命令值的变化控制的流程图。
图8是用于图示每单位时间的目标电压值的变化量的阶跃值的操作波形图。
图9是用于示出在混合动力车辆中的应用的视图。
具体实施方式
下面将参考附图描述本发明的实施例，在附图中，各个图中相同或相应的部件采用相同标号，并且不对其进行重复描述。
图1是设置有根据本发明的实施例的升压变压器的控制装置的电机驱动装置的电路图。
参考图1，电机驱动装置100包括DC电源B，电压传感器10和13，系统继电器SR1和SR2，电容器C1和C2，升压变压器12，逆变器14，电流传感器11和24，温度传感器25，解算器26以及控制装置30。AC电机M1是驱动电机，其用于产生用于驱动混合动力车辆或者电动车辆的主动轮的转矩。或者，此电机可以被包括在混合动力车辆，使得其可以充当由发动机驱动的发电机，以及其可以用作用于发动机的电动机，例如用来起动发动机。
升压变压器12包括电抗器L1，NPN晶体管Q1和Q2，以及二极管D1和D2。电抗器L1的一端连接到DC电源B的电力供应线PL1，另一端连接到NPN晶体管Q1和NPN晶体管Q2之间的中间点，即NPN晶体管Q1的发射极和NPN晶体管Q2的集电极之间。NPN晶体管Q1和Q2串联连接在电力供应线PL2和地线SL之间。NPN晶体管Q1的集电极连接到电力供应线PL2，NPN晶体管Q2的发射极连接到地线SL。而且，二极管D1和D2分别被布置在NPN晶体管Q1和Q2的集电极和发射极之间，以将电流从发射极侧供应到集电极侧。
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并联设置在电力供应线PL2和地线SL之间。
U相臂15包括串联连接的NPN晶体管Q3和Q4。V相臂16包括串联连接的NPN晶体管Q5和Q6。W相臂17包括串联连接的NPN晶体管Q7和Q8。此外，二极管D3-D8分别被连接在NPN晶体管Q3-Q8的集电极和发射极之间，以将电流从发射极侧供应到集电极侧。
各相臂的中间点连接到AC电机M1的各相线圈的各相端。就是说，AC电机M1是三相永磁电动机，其中，U、V和W相的三个线圈各具有共同连接到中性点的一端。U相线圈的另一端连接到NPN晶体管Q3和Q4之间的中间点，V相线圈的另一端连接到NPN晶体管Q5和Q6之间的中间点，W相线圈的另一端连接到NPN晶体管Q7和Q8之间的中间点。解算器26检测AC电机M1的转速Nm，并且将所检测的转速Nm发送到控制装置30。
应该注意，NPN晶体管Q1-Q8等可以用可以例如是IGBT(绝缘栅极双极型晶体管)和功率MOSFET的其它功率开关元件来替代。
DC电源B包括诸如镍氢电池或者锂离子电池的二次电池。电压传感器10检测从DC电源B输出的电压Vb，并且将所检测到的DC电压Vb输出到控制装置30。电流传感器11检测从DC电源B输出的DC电流Ib，并且将所检测到的DC电流Ib输出到控制装置30。系统继电器SR1和SR2由来自控制装置30的信号SE接通/关断。
电容器C1平滑从DC电源B供应的DC电压，并且将经平滑的DC电压供应到升压变压器12。
升压变压器12升高从电容器C1供应的DC电压，并且将其供应到电容器C2。更具体地，当升压变压器12接收来自控制装置30的信号PWMU时，其根据由信号PWMU接通NPN晶体管Q2的持续时间升压DC电压，并且将其供应到电容器C2。在此情况下，NPN晶体管Q1被信号PWMU关断。此外，当升压变压器12接收来自控制装置30的信号PWMD时，其降低从逆变器14经由电容器C2供应的DC电压，以对DC电源B充电。
电容器C2平滑来自升压变压器12的DC电压，并且将经平滑的DC电压供应到逆变器14。电压传感器13检测电容器C2的各端的电压，就是说，升压变压器12的输出电压Vm(对应于到逆变器14的输入电压，下同)，并且将所检测的输出电压Vm输出到控制装置30。
温度传感器25检测电容器C2的温度Tc，并且将其输出到控制装置30。此温度Tc是与电容器C2的电容变化相关的参数。温度传感器25不必直接检测电容器C2的温度。例如，其可以检测电容器C2的温度相关的温度，诸如冷却逆变器14的冷却剂的温度，并且基于此，控制装置30可以估计电容器C2的温度Tc。
当从电容器C2接收DC电压时，逆变器14基于来自控制装置30的信号PWMI，将DC电压转换成AC电压，以驱动AC电机M1。这导致AC电机M1被驱动，以产生由转矩命令值TR规定的转矩。此外，在包括有电机驱动装置100的混合动力车辆或者电动车辆的再生制动过程中，逆变器14基于来自控制装置30的信号PWMC，将由AC电机M1产生的AC电压转换成DC电压，并且将转换的DC电压经由电容器C2供应到升压变压器12。
因该注意，在此所使用的再生制动包括在由混合动力车辆或者电动车辆的驾驶员执行的脚制动操作时涉及再生的制动，或者在驾驶过程中通过松开加速踏板而不是通过脚步制动的操作进行的伴随再生的车辆的减速(或者加速的停止)。
电流传感器24检测流过AC电机M1的电机电流MCRT，并且将所检测到的电机电流MCRT输出到控制装置30。
基于从外部ECU(电子控制单元)输出的转矩命令值TR和电机转速MRN，来自电压传感器10的DC电压Vb，来自电压传感器13的输出电压Vm，以及来自电流传感器24的电机电流MCRT，控制装置30产生用于驱动升压变压器12的信号PWMU和用于驱动逆变器14的信号PWMI，并且将所产生的信号PWMU和PWMI分别输出到升压变压器12和逆变器14。
信号PWMU用于在升压变压器12将来自电容器C1的DC电压转换成输出电压Vm的情况下驱动升压变压器12。在升压变压器12将DC电压转换成输出电压Vm的情况下，控制装置30对输出电压Vm进行反馈控制，其中，其产生用于驱动升压变压器12的信号PWMU，使得输出电压Vm可以变为电压命令Vdc_com。
当控制装置30接收来自外部ECU的指示混合动力车辆或电动车辆已经进入再生制动模式的信号时，其产生用于将由AC电机M1产生的AC电压转换为DC电压的信号PWMC，并且将其输出到逆变器14。在此情况下，逆变器14的NPN晶体管Q3-Q8的开关状态由信号PWMC控制。因此，逆变器14将由AC电机M1产生的AC电压转换为DC电压，并且将其供应到升压变压器12。
此外，当控制装置30接收来自外部ECU的指示混合动力车辆或电动车辆已经进入再生制动模式的信号时，其产生用于降低从逆变器14供应的DC电压的信号PWMD，并且将所产生的信号PWMD输出到升压变压器12。这导致由AC电机M1产生的AC电压被转换成DC电压，该DC电压然后被供应到DC电源B。
此外，控制装置30产生用于接通/关断系统继电器SR1和SR2的信号SE，并且将其输出到系统继电器SR1和SR2。
图2是控制装置30的功能框图。
参考图2，控制装置30包括电机控制相电压计算单元40，逆变器PWM信号转换单元42，逆变器输入电压命令计算单元50，反馈电压命令计算单元52，以及占空比单元54。
电机控制相电压计算单元40从电压传感器13接收升压变压器12的输出电压Vm，即到逆变器14的输出电压，从电流传感器24接收流过AC电机M1的各个相的电机电流MCRT，以及从外部ECU接收转矩命令值TR。电机控制相电压计算单元40基于这些输入信号，计算将被施加到AC电机M1的各个相的线圈的电压，并且将所计算的结果供应到逆变器PWM信号转换单元42。基于从电机控制相电压计算单元40接收的计算结果，逆变器PWM信号转换单元42产生实际来接通/关断逆变器14的各个NPN晶体管Q3-Q8信号PWMI和PWMC，并且将所产生的信号PWMI和PWMC输出到逆变器14的各个NPN晶体管Q3-Q8。
因此，NPN晶体管Q3-Q8中的每一个的开关状态受到控制，并且控制供应到AC电机M1的各个相的电流，使得AC电机M1输出指定的转矩。这样，电机驱动电流被控制，并且输出根据转矩命令值TR的电机转矩。
另一方面，逆器输入电压命令计算单元50基于转矩命令值TR和电机转速MRN计算逆变器输入电压的最佳值(目标值)，即电压命令Vdc_com，并且将所计算的电压命令Vdc_com输出到反馈电压命令计算单元52。
基于来自电压传感器13的升压变压器12的输出电压Vm以及来自逆变器输入电压命令计算单元50的电压命令Vdc_com，反馈电压命令计算单元52根据将在下面描述的方法计算反馈电压命令Vdc_com_fb，并且将所计算的反馈电压命令Vdc_com_fb输出到占空比转换单元54。
占空比转换单元54基于来自电压传感器10的DC电压Vb和来自反馈电压命令计算单元52的反馈电压命令Vdc_com_fb，计算用于将来自电压传感器13的输出电压Vm设为反馈电压命令Vdc_com_fb的占空比，并且基于所计算的占空比产生用于接通/关断升压变压器12的NPN晶体管Q1和Q2的信号PWMU和PWMD。占空比转换单元54将所产生的信号PWMU和PWMD输出到升压变压器12的NPN晶体管Q1和Q2。
升压变压器12的地线SL侧的NPN晶体管Q2的增大的接通时间使得大量的电力被储存在电抗器L1中，因此，可以获得更高电压的输出。另一方面，如果电力供应线PL2侧的NPN晶体管Q1的增大的接通时间导致电力供应线PL2上的电压降低。结果，控制NPN晶体管Q1和Q2的占空比允许电力供应线PL1和PL2之间的电源被控制为任意的正电压。
图3是图2所示的反馈电压命令计算单元52和占空比转换单元54的功能框图。
参考图3，反馈电压命令计算单元52包括减法器521，PI(比例积分)控制增益判定单元524，以及PI控制器525。
减法器521接收来自逆变器输入电压命令计算单元50的电压命令Vdc_com和来自电压传感器13的输出电压Vm，并且将电压命令Vdc_com减去输出电压Vm。然后，减法器521将作为离差ΔVdc的相减结果输出到PI控制增益判定单元524，并且还将输出目标电压命令Vdc_com输出到PI控制增益判定单元524。
PI控制增益判定单元524将比例增益Kp和积分增益Ki连同电压命令Vdc_com和离差ΔVdc输出到PI控制器525。
PI控制器525基于从PI控制增益判定单元524接收到的比例增益Kp，积分增益Ki和离差ΔVdc，计算反馈电压命令Vdc_com_fb。具体地，PI控制器525将从PI控制增益判定单元524接收到的比例增益Kp，积分增益Ki和离差ΔVdc代入到下面的表达式中，以计算反馈电压命令Vdc_com_fb。
Vdc_com_fb＝Kp×ΔVdc+Ki×∑ΔVdc    (1)
然后，PI控制器525将所计算的反馈电压命令Vdc_com_fb输出到占空比转换单元54。
占空比转换单元54包括变压器占空比计算单元541和变压器PWM信号转换单元542。变压器占空比计算单元541基于来自电压传感器10的DC电压Vb和来自PI控制器525的反馈电压命令Vdc_com_fb，计算用于使得来自电压传感器13的输出电压Vm与反馈电压命令Vdc_com_fb的值一致的占空比。
变压器PWM信号转换单元542基于来自变压器占空比计算单元541的占空比，产生用于接通/关断升压变压器12的NPN晶体管Q1和Q2的信号PWMU和PWMD。然后，变压器PWM信号转换单元542将所产生的信号PWMU和PWMD输出到升压变压器12的NPN晶体管Q1和Q2。
升压变压器12的NPN晶体管Q1和Q2基于信号PWMU被接通/关断。因此，升压变压器12将DC电压转换为输出电压Vm，使得输出电压Vm可以变为电压命令Vdc_com。
图4是示出了由控制装置30执行的目标电压值的变化控制的流程图。此流程图的过程在其以定期的间隔或者每当满足预定条件时被从预定的主程序调用时执行。控制装置30作为图2所示的逆变器输入电压命令计算单元50完成该过程。
参考图1和4，当过程最初开始时，在步骤S1，控制装置30接收解算器26的输出，计算AC电机M1的转速Nm的在X(ms)期间的平均转速，并且监测其变化。然后，控制装置30判断转速的变化量是否不大于预定值N1。如果平均转速的变化量不大于预定值N1，即当转速迅速下降时，控制装置30判定车轮的状态已经从打滑状态变为抓地状态(在步骤S1中“是”)。
如果在步骤S1中满足平均转速的变化量≤N1，则过程进行到步骤S2，否则，过程进行到步骤S4。
在步骤S2，判断AC电机M1的控制模式是否是矩形波控制模式和过调制PWM控制模式中的一种。
下面将描述AC电机M1的控制模式。控制装置30通过在三种控制模式，即矩形波控制模式、过调制PWM(脉冲宽度调制)控制模式以及正弦波PWM控制模式，之间进行切换，来执行对逆变器14的控制。
利用正弦波PWM控制，电压波形的基波分量的有效值，即调制比，落入0到0.61之间的范围中，并且由基波的脉冲宽度调制产生的脉冲电压或者电流连同载波被供应到电机。在其中PWM波形电压被施加到AC电机的PWM电流控制的情形中，即使在低转速区域也可以实现平稳的旋转。但是，存在DC电源的电压利用率有限的问题。
另一方面，还存在将矩形波电压施加到AC电机用于其驱动控制的方法。在此矩形波控制方法中，施加与基波同步的矩形波。矩形波控制方法允许DC电源的电压利用率提高到约0.78的调制比，结果可以改进高转速区域的输出。因为场减弱电流可以被减小，所以可以抑制铜耗，从而提高能量效率。此外，还有一个优点是，因为可以减小逆变器中的切换次数，所以可以抑制切换损耗。但是，切换周期长，因此，在低转速区域不能获得平稳旋转，并且不能跟随转速的突然变化。
还执行过调制PWM控制，作为正弦波PWM控制和矩形波控制之间的中间控制。在过调制PWM控制的情形中，调制比落入0.61到0.78之间的范围中。利用过调制PWM控制，使得正弦波PWM控制的单个脉冲的占空比在基波分量的波峰侧大于正弦波PWM控制的情形并且在其波谷侧小于正弦波PWM控制的情形。
因此，逆变器14具有能够执行对于AC电机的PWM控制、过调制PWM控制和矩形波控制中的任何一种的构造。控制装置30根据情况适当地使用它们，并且进行控制以提高电机的输出，特别是高转速区域中的输出。
高切换频率的正弦波PWM控制在解决电机转速的突然变化方面是有利的。在其中切换周期较长的矩形波控制或者过调制PWM控制的情形中，可能不能跟随电机转速的突然变化。
因此，在步骤S2，控制装置30根据用来控制AC电机M1的控制模式的类型，改变随后的过程。
在步骤S2中判定控制模式是矩形波控制模式或过调制PWM控制模式的情形中，步骤S3的过程被进行。在步骤S3中，作为升压目标电压值的电压命令值Vdc_com被设为预定值V1。
另一方面，在步骤S2中判定控制模式既不是矩形波控制模式也不是过调制PWM控制模式的情形中，控制模式是能够恰当地跟随突然变化的正弦波PWM控制模式，步骤S4的过程被进行。在步骤S4，作为升压目标电压值的电压命令值Vdc_com被设为预定值V2。应该注意，预定值V1小于预定值V2。例如，V1＝550V而V2＝600V。
当步骤S3或者S4的过程被完成时，控制在步骤S5中被转到主程序。
图5是用于示出根据本实施例的升压变压器控制装置的操作的操作波形图。
参考图5，电机M1的控制模式初始是矩形波控制模式，并且在时刻t0，作为升压目标值的电压命令值Vdc_com被设为600V。如果在矩形波控制模式或者过调制PWM控制模式过程中，车轮从打滑状态变化到抓地状态，电流的差的跟随能力往往导致电流的波动和动力平滑的扰动。
在时刻t0到时刻t1的时间段中，AC电机M1的转速Nm由于例如如其中车轮遇到台阶并且空转的打滑状态而增大。在时刻t0到时刻t1的时间段中，从升压变压器12或者没有示出的发电机供应到逆变器14的电力增大，并且电机电压Vm通过矩形波控制而被控制在目标升压值Vdc_com附近。
在时刻t1，与路表面接触等接触的车轮变为抓地状态。AC电机M1的转速在从时刻t1到时刻t2的时间段中迅速下降。
控制装置30以定期的间隔监测解算器26的输出，从而基于转速差ΔN变得小于作为负值的预定值N1(即，转速迅速下降)这一事实判定车轮已经进入抓地状态，然后激活转速突然变化标志F。响应于标志F的激活，控制装置30将电压命令值Vdc_com从600V减小到550V。
在打滑状态之后的从时刻t1到时刻t2的时间段中的抓地状态导致过量的电力被从升压变压器12或者没有示出的发电机供应到电机M2的逆变器，并且还导致电机电压Vm的过冲。然后，目标电压命令值Vdc_com对应于此正时被减小，因此，可以充分执行对于过电压阈值的控制，使得电机电压Vm可以不达到过电压阈值。还可以防止电机电压Vm成为过电压，而无需将控制模式切换到确保良好跟随能力的正弦波PWM模式。
此外，抓地状态不是通过检测存在过量的电力而是通过直接检测电机的转速的迅速下降(这是导致过量的电力的原因)来检测的。因此，升压目标值Vdc_com被减小的正时可以提前，从而允许可以相应地进行对于过电压阈值的充分控制。
[考虑电容器状态的控制示例]
图6是示出了电容器电容C和温度之间的关系的示例的视图。
电容器电容C具有温度依赖性，包括电容随温度的升高而降低以及相反的情形，如图6所示。这样的性能随电容器的类型而变化。
如图5所示，在升压目标电压命令值Vdc_com被从V2(例如，600V)切换到V1(例如，500V)的情况下，如果命令值迅速减小，充入电容器C2(电容值设为C2)的能量差ΔE返回到DC电源B侧。此ΔE由下面的表达式表示。
ΔE＝1/2×C2×V22-1/2×C2×V12        (2)
如果单位时间的上述ΔE很大，升压变压器的电流可能增大，导致过电流。因此，应该使用具有足够耐受电压的升压变压器元件。
为了防止在升压变压器中发生过电流，优选的是，当电容值C2较大时，减小单位时间内的电压命令值的变化量，以在不同目标命令值之间逐渐变化。
因此，预先检察了电容器C2的电容相对于温度的变化关系，并预先相对于电容器温度设定单位时间内的目标命令值的变化阶跃电压ΔV，使得单位时间的ΔE可以是恒定的。通过以此方式根据电容器状态以一定的减小比率减小电压命令值，可以防止升压变压器中过电流的发生。
图7是用于示出根据电容器状态的电压命令值的变化控制的流程图。此流程图的过程在其以定期的间隔或者每当满足预定条件时被从预定的主程序调用时执行。控制装置30作为图2所示的逆变器输入电压命令计算单元50完成该过程。
参考图1和7，当过程最初开始时，在步骤S11，控制装置30接收解算器26的输出，计算AC电机M1的转速Nm的在X(ms)期间的平均转速，并且监测其变化。然后，控制装置30判断转速的变化量是否不大于预定值N1。因为转速的迅速下降被检测，所以N1取预定的负值。如果平均转速的变化量不大于预定值N1，即当转速迅速下降时，控制装置30判定车轮的状态已经从打滑状态变为抓地状态(在步骤S11中“是”)。换句话说，在AC电机M1的转速减小并且转速的变化率的绝对值不小于预定值(在|平均转速的变化量|≥N1的情况下)的情况下，控制装置30判定车轮的状态已经从打滑状态变为抓地状态(在步骤S11中“是”)。
如果在步骤S11中满足平均转速的变化量≤N1，则过程进行到步骤S12，否则，过程进行到步骤S14。
在步骤S12，判断AC电机M1的控制模式是否是矩形波控制模式和过调制PWM控制模式中的一种。
在步骤S12中判定控制模式是矩形波控制模式或过调制PWM控制模式的情形中，步骤S13的过程被进行。在步骤S13中，作为升压目标电压值的电压命令值Vdc_com的最终目标值被设为预定值V1。
就是说，升压变压器12升压DC电源B的DC电压。逆变器14将升压变压器的输出电压转换为AC电压。AC电机M1由逆变器14的输出电压驱动。在AC电机M1的转速减小并且转速的变化率的绝对值不小于预定值(在图7的步骤S11中“是”)的情况下，控制升压变压器12的控制装置30减小升压变压器12的输出电压命令值。
在此情况下逆变器14以选自包括正弦波PWM控制模式、过调制PWM控制模式和矩形波控制模式这三种模式在内的多个控制模式的控制模式来控制。升压变压器12的控制装置30仅仅在逆变器14的控制模式是矩形波控制模式或者过调制PWM控制模式的情况下(在图7的步骤S12中“是”)减小升压变压器12的输出电压命令值。
另一方面，在步骤S12中判定控制模式既不是矩形波控制模式也不是过调制PWM控制模式的情形中，控制模式是能够恰当地跟随突然变化的正弦波PWM控制模式。在步骤S14中，作为升压目标电压值的电压命令值Vdc_com被设为预定值V2。应该注意，预定值V1小于预定值V2。例如，V1＝550V而V2＝600V。
当完成步骤S13或者S14的过程时，进行步骤S15的过程。在步骤S15，选择每单位时间内的目标电压值的变化量的阶跃值。
图8是用于图示每单位时间的目标电压值的变化量的阶跃值的操作波形图。图8的波形图示出了图5中的时刻t3处的升压目标电压值Vdc_com的放大的变化部分。因为图8所示部分所包围的区域与图5中的相似，所以将不重复对其的描述。
参考图8，例如，如果电容器电容C较大，由表达式(2)表示的ΔE变大。因为，单位时间的阶跃量ΔV被设为ΔV1，并且在从时刻t3a到时刻t3d的时间段内，目标电压值Vdc_com以阶跃方式减小。相反地，如果电容器电容C较小，ΔE变小。因此，阶跃量ΔV被设为ΔV2，并且在从时刻t3a到时刻t3d的时间段内，目标电压值Vdc_com以阶跃方式减小。
如上所述，图1所示的电动机驱动系统包括将升压变压器12的输出电压传送到逆变器14的电力供应线PL2、连接到电力供应线PL2的电容器C2以及作为检测电容器C2的状态的检测单元的温度传感器25。如图8所示，升压变压器12的控制装置30以根据温度传感器25的输出的减小比率，减小升压变压器12的输出电压命令值Vdc_com。
这允许以电机电压Vm的过电压和升压变压器的过电流被防止的方式进行优化。
此外，电机驱动装置100被包括在混合动力车辆中。
图9是用于示出在混合动力车辆中的应用的视图。在此情况下，图1所示的AC电机M1包括两个电动发电机MG1和MG2，并且逆变器14包括两个逆变器。就是说，如图9所示，两个逆变器14A和14B被分别设置用于两个电动发电机MG1和MG2。两个逆变器14A和14B并联连接到电力供应线PL2和地线SL，电力供应线PL2和地线SL分别连接到电容器C2的相应一端。
电动发电机MG1经由动力分配机构(没有示出)连接到发动机，并且电动发电机MG2经由动力分配机构连接到驱动轮。
逆变器14A将来自升压变压器12的DC电压转换为AC电压，以驱动电动发电机MG1，并且将通过发动机的旋转动力由电动发电机MG1产生的AC电压转换为DC电压，以将其供应到升压变压器12。
逆变器14B将来自升压变压器12的DC电压转换为AC电压，以驱动电动发电机MG2，并且将通过驱动轮的旋转动力由电动发电机MG2产生的AC电压转换为DC电压，以将其供应到升压变压器12。
在车轮从打滑状态变为抓地状态的情况下，由电动发电机MG1产生的电力量(其在打滑状态中增大)可能超过在抓地状态中在电动发电机MG2中消耗的电力量，这带来问题。
在此情况下，MG2或者车轮的转速的变化被检测，以减小升压变压器的目标电压命令值。这可以防止逆变器电压的过电压。
因此，本发明尤其对于混合动力车辆中包括的升压变压器的反馈控制具有效果。
因该理解，这里公开的实施例是举例说明，而不是限制性的。本发明的范围由所附权利要求限定，而不是由上述说明书限定，并且意在包括与权利要求范围和含义等同的任何改进。

Claims (8)

1.一种用于电动机驱动系统中的升压变压器(12)的控制装置(30)，
所述升压变压器(12)升高DC电源(B)的DC电压，并且所述电动机驱动系统包括：
逆变器(14)，其将所述升压变压器(12)的输出电压转变为AC电压，以及
电动机(M1)，其由所述逆变器(14)的输出电压驱动，
其中，在所述电动机(M1)的转速下降并且所述转速的变化率的绝对值变为不小于预定值的情况下，所述升压变压器的所述控制装置(30)减小所述升压变压器(12)的输出电压命令值。
2.如权利要求1所述的升压变压器的控制装置，其中
以选自多种控制模式的控制模式来对所述逆变器进行控制，所述多种控制模式包括正弦波PWM控制模式、过调制PWM控制模式和矩形波控制模式这三种控制模式，并且
只有在所述逆变器的所述控制模式为所述矩形波控制模式或所述过调制控制模式的情况下，所述升压变压器的所述控制装置才减小所述升压变压器的所述输出电压命令值。
3.如权利要求1或2所述的升压变压器的控制装置，其中所述电动机驱动系统还包括
电力供应线(PL2)，其将所述升压变压器的所述输出电压传输到所述逆变器，
电容器(C2)，其连接到所述电力供应线，以及
检测单元(25)，其检测所述电容器的状态，并且
所述升压变压器的所述控制装置以基于所述检测单元的输出的减小比率使所述升压变压器的所述输出电压命令值减小。
4.如权利要求1所述的升压变压器的控制装置，其中所述电动机驱动系统还包括解算器(26)，所述解算器(26)检测所述电动机的所述转速。
5.一种用于电动机驱动系统的升压变压器(12)的控制方法，
所述升压变压器(12)升高DC电源(B)的DC电压，
所述电动机驱动系统包括：
逆变器(14)，其将所述升压变压器(12)的输出电压转变为AC电压，以及
电动机(M1)，其由所述逆变器(14)的输出电压驱动，
其中，所述控制方法包括如下步骤：
判定(S1，S11)所述电动机(M1)的转速的变化量是否不大于预定值，并且
在所述转速下降并且所述转速的变化率的绝对值变为不小于所述预定值的情况下，减小(S3，S13)所述升压变压器的输出电压命令值。
6.如权利要求5所述的升压变压器的控制方法，其中
以选自多种控制模式的控制模式来对所述逆变器进行控制，所述多种控制模式包括正弦波PWM控制模式、过调制PWM控制模式和矩形波控制模式这三种控制模式，并且
所述控制方法还包括如下步骤：只有在所述逆变器的所述控制模式为所述矩形波控制模式或所述过调制控制模式的情况下，才减小(S2，S12)所述升压变压器的所述输出电压命令值。
7.如权利要求5或6所述的升压变压器的控制方法，其中所述电动机驱动系统还包括
电力供应线(PL2)，其将所述升压变压器的所述输出电压传输到所述逆变器，
电容器(C2)，其连接到所述电力供应线，以及
检测单元(25)，其检测所述电容器的状态，
所述控制方法还包括如下步骤：以基于所述检测单元的输出的减小比率使所述升压变压器的所述输出电压命令值减小。
8.如权利要求5所述的升压变压器的控制方法，其中所述电动机驱动系统还包括解算器(26)，所述解算器(26)检测所述电动机的所述转速。
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