CN101449457A - 电动机驱动控制系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

在被构成为包括能够升压的转换器的电动机驱动控制系统中，在作为电动机动作的电机(MG2)的锁止状态没有发生时(S130的“否”时)，对应于作为发电机动作的电机(MG1)和电机(MG2)的必要电压，转换器输出电压的电压指令值VHref被设定(S140)。另一方面，在电机(MG2)的锁止状态发生时(S130的“是”时)，电压指令值VHref被设定为限制电压Vlmt以下使得限制转换器中的升压(S150、S160)。在锁止状态发生时，由于使转换器输出电压降低，在变换器中被开关的直流电压降低，所以构成变换器的开关元件中的开关损失被减少，能够抑制其发热导致的温度上升。

Description

电动机驱动控制系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及电动机驱动控制系统及其控制方法，更加特定地，涉及包括被构成为能够将直流电源的输出电压进行升压的转换器而构成的电动机驱动控制系统的控制技术。
背景技术
一般使用的电动机驱动控制系统，将来自于直流电源的直流电力通过电力变换器(具有代表性的是变换器(逆变器，inverter))转换为交流电力而驱动控制交流电动机。在变换器等的电力变换器中，由于通过高频且大电力(功率)的开关进行电力变换，所以需要构成为避免进行这样的开关动作的开关元件(例如IGBT：Insulated Gate Bipolar Transistor(绝缘栅双极晶体管)等的大电力用晶体管)的发热。
特别地，在通过变换器等的电力变换器驱动永磁体励磁型同步电动机(PM电机)时，如果电动机的旋转由于外力而锁止，则电流仅集中于设置于电动机的多相的绕组中一相的绕组(winding)。其结果是，设置于电力变换器(变换器)中的多个开关元件中的与该相对应的开关元件急剧发热。如果产生这样的急剧发热，则有导致开关元件的热破坏的危险。因此，提出了用于在电机的锁止时抑制构成电力变换器(变换器)的开关元件的发热的构成。
例如，日本特开平9-70195号公报(以下，称专利文献1)中，在电动机锁止时，通过将PWM(脉宽调制，Pulse Width Modulation)信号的载波频率从普通的频率(10kHz)切换至低频率(1.25kHz)，降低变换器的开关元件的开关频率而减少开关损失，来避免变换器的各开关元件产生急剧的发热。
此外，日本特开2005-117758号公报(以下，称专利文献2)中，公开了一种构成，该构成对变换器的各开关元件并联设置两个驱动电路，通常仅通过一个驱动电路接通断开开关元件，而在电动机的锁止状态时通过两个驱动电路接通断开开关元件。根据这样的构成，在锁止状态时使开关元件的接通断开比较急剧，比通常时更能够抑制开关损失而由此减少发热。
此外，日本特开平9-215388号公报(以下称专利文献3)中公开了，基于各相的电机驱动电流的平方积分值，提前检测到一定电流持续流过的电动机的锁止状态，以进行变换器的保护。
另一方面，作为电动机驱动控制系统的一个形式，使其成为能够通过转换器(converter)将来自于直流电源的直流电压进行升压的构成，通过变换器将由转换器进行可变控制的直流电压转换为交流电压而驱动控制交流电动机的构成，公开于例如日本特开2003-309997号公报(以下称专利文献4)。在这样的构成中，由于能够使施加于电动机的交流电压振幅可随着电动机的动作状态而变化，所以能够以高效率运行电动机且获得高输出。
发明内容
然而，在专利文献1中公开的构成中，虽然在电动机的锁止时能够降低开关元件的发热，但是会出现这样的问题：由于载波频率下降而使控制响应性降低，而且由于开关频率下降至声频带域而使噪音增大。
此外，在专利文献2中公开的构成中，有这样的问题：在通常使用的驱动电路之外，还需要并联设置仅在电动机的锁止时使用的驱动电路，所以导致驱动电路的大型化和成本上升。
因而，在如专利文献4所公开的、包括转换器的电动机驱动控制系统中，在谋求在检测到电动机的锁止时防止开关元件的发热的情况下，优选不会发生上述专利文献1和2的问题的控制构成。关于这一点，专利文献3虽然对可靠的检测锁止状态有所公开，但对用于防止在锁止状态时的开关元件的发热的技术却没有提及。
本发明，是为了解决这样的问题点而进行的，本发明的目的是，在包括被构成为能够将直流电压的输出电压进行升压的转换器而构成的电动机驱动控制系统中，通过高效的控制构成，在电动机的锁止发生时抑制构成电力变换器(变换器)的各开关元件的发热所引起的温度上升。
本发明的电动机驱动控制系统，具备直流电源、转换器、第1变换器、电压设定单元、锁止检测单元和电压限制单元。转换器构成为能够将直流电源的输出电压进行升压，被构成为将直流电源的输出电压按照电压指令值进行可变控制而输出至直流电源配线。第1变换器，通过多个开关元件在直流电源配线上的直流电力和驱动电动机的交流电力之间进行电力变换，使得电动机按照动作指令而工作。电压设定单元，根据电动机的动作状态，设定转换器的电压指令值。锁止检测单元，被构成为检测电动机的锁止状态。电压限制单元，在锁止检测单元检测到锁止状态时，将电压指令值设定为通过电压设定单元所设定的电压指令值和预定的限制电压中较低一方的电压。
根据本发明的电动机驱动控制系统的控制方法，其中，电动机驱动控制系统具备：直流电源；转换器，该转换器构成为能够将直流电源的输出电压进行升压，被构成为将直流电源的输出电压按照电压指令值进行可变控制而输出至直流电源配线；和第1变换器，该第1变换器通过多个开关元件在直流电源配线上的直流电力和驱动电动机的交流电力之间进行电力变换，使得电动机按照动作指令而工作。而且，控制方法包括：根据电动机的动作状态而设定转换器的电压指令值的步骤；检测电动机的锁止状态的步骤；和在检测到锁止状态时将电压指令值设定为根据电动机的动作状态而设定的电压指令值和预定的限制电压中较低一方的电压。
根据上述电动机驱动控制系统及其控制方法，能够在检测到电动机的锁止状态时，设定电压指令值使得转换器输出电压成为限制电压以下，使由第1变换器开关的直流电压变低。在电动机的相同转矩输出下，由变换器进行开关的直流电压越小，各开关元件中的开关损失减少越多，所以在电动机的锁止状态发生时，使第1变换器中的电流所集中的特定相中开关元件的开关损失减少，能够抑制该发热引起的温度上升。另外，此时，与开关频率的降低所引起的电力损失减少不同，不会导致控制性能的降低和声频噪音的产生，也不会导致驱动电路并联化引起的电路大型化及成本上升。
此外，由于开关元件的温度上升被抑制而变得比较缓慢，能够使在锁止状态时来自于电动机的转矩输出的时间更长。或者，通过预计到动作条件苛刻的电动机锁止状态发生时的温度上升会变缓慢而将开关元件的温度耐性设计得较低，还能够实现开关元件的小型化及低成本化。
优选地，在本发明的电动机驱动控制系统及其控制方法中，限制电压与直流电压的输出电压等同(大致相同)。
根据上述电动机驱动控制系统及其控制方法，在电动机的锁止状态发生时，能够禁止转换器进行的升压，将通过第1变换器进行开关的直流电压设定得较低。因而，能够增强获得在电动机的锁止状态时的变换器(第1变换器)的开关元件的温度上升抑制效果。
此外优选地，本发明的电动机驱动控制系统，还具备发电机—和第2变换器。发电机构成为能够通过外力旋转驱动。第2变换器，通过多个开关元件在直流电源配线上的直流电力和驱动发电机的交流电力之间进行电力变换，使得发电机按照动作指令而工作。而且，电压设定单元，除了电动机的动作状态之外，还根据发电机的动作状态，设定转换器的电压指令值。另外，电压设定单元包括第1设定单元，该第1设定单元计算应该根据电动机的动作状态而设定的电压指令值；和第2设定单元，该第2设定单元计算应该根据发电机的动作状态而设定的电压指令值；和第3设定单元，该第3设定单元将转换器的电压指令值设定为由第1和第2设定单元计算出的电压指令值中较高一方的电压。
此外优选地，本发明的电动机驱动控制系统的控制方法中，电动机控制系统还具备：被构成为能够通过外力旋转驱动的发电机；和第2变换器，该第2变换器通过多个开关元件在直流电源配线上的直流电力和驱动发电机的交流电力之间进行电力变换，使得发电机按照动作指令而工作。而且，设定电压指令值的步骤包括：第1分步骤，计算应该根据电动机的动作状态而设定的电压指令值，使得除了电动机的动作状态之外，还根据发电机的动作状态而设定转换器的电压指令值；第2分步骤，计算应该根据发电机的动作状态而设定的电压指令值；第3分步骤，该第3分步骤将转换器的电压指令值设定为通过第1和第2分步骤计算出的电压指令值中较高一方的电压。
根据上述电动机驱动控制系统及其控制方法，在电动机及发电机接收共用的转换器的输出电压而被驱动控制的构成中，在没有发生锁止状态时能够使得根据电动机和发电机的双方的动作状态而适当地设定转换器输出电压的电压指令值。另外，在电动机的锁止状态发生时，能够使转换器的输出电压成为限制电压以下，抑制构成与电动机对应的变换器(第1变换器)的开关元件的温度上升。
另外优选地，本发明的电动机驱动控制系统还具备发电确保单元。发电确保单元，被构成为在锁止检测单元检测到电动机的锁止状态时，从发电机向直流电源配线供给电力。
特别地，发电确保单元，可以被构成为在检测到电动机的锁止状态时设定限制电压使得电力能够从发电机供给至直流电源配线。或者，第2变换器被构成为包括与多个开关元件分别并联地连接而将发电机的发电电力引向直流电源配线的整流元件，而且发电确保单元，可以被构成为在锁止检测单元检测到锁止状态时断开第2变换器中的各开关元件，并使发电机的旋转速度上升使得由发电机感应的交流电压的振幅高于直流电源配线的电压。
另外优选地，本发明的电动机驱动控制系统的控制方法，还具备确保发电机的发电的步骤，使得在检测到电动机的锁止状态时电力从发电机供给至直流电源配线。
特别地，该确保发电的步骤，设定限制电压使得在检测到电动机的锁止状态时电力能够从发电机供给至直流电源配线。或者，第2变换器被构成为包括与多个开关元件分别并联地连接而将发电机的发电电力引向直流电源配线的整流元件，而且确保发电的步骤，在检测到电动机的锁止状态时，断开第2变换器中的各开关元件，并使发电机的旋转速度上升使得由发电机感应的交流电压的振幅变得高于直流电源配线的电压。
根据上述电动机驱动控制系统及其控制方法，在电动机的锁止状态发生时，能够在抑制第1变换器中的开关元件的温度上升的同时，确保发电机的发电量。由此，能够有效地利用开关元件的温度上升抑制效果，确保锁止状态能够持续的时间，即能够确保持续地输出电动机所要求的转矩的期间。
优选地，本发明的电动机驱动控制系统搭载于车辆，并且，电动机被构成为产生车辆的驱动力。
根据上述电动机驱动控制系统及其控制方法，在驱动控制被构成为产生车辆的驱动力的电动机的电动机驱动控制系统中，在电动机的锁止状态发生时，能够抑制变换器(第1变换器)的开关元件的温度上升。特别地，由于开关元件的温度上升被控制而变得比较缓慢，在锁止状态时电动机产生车辆驱动力的时间会更长，所以能够提高车辆的性能。
此外优选地，在本发明的电动机驱动控制系统搭载于车辆时，电动机驱动控制系统还具备失速(stall)检测单元和动作区域限制单元。失速检测单元检测加速踏板及制动踏板的双方被操作的失速状态。动作区域限制单元，当通过锁止检测单元检测到锁止状态且通过失速检测单元检测到失速状态时，生成电动机的动作指令值，使得将电动机的动作区域限制在预定的低旋转速度区域内且在低输出转矩区域内。或者，控制方法，还包括检测车辆的加速踏板及制动踏板的双方被操作的失速状态的步骤；和当检测到电动机的锁止状态且检测到失速状态时，生成电动机的动作指令值使得将电动机的动作区域限制在预定的低旋转速度区域内且在低输出转矩区域内的步骤。
根据上述电动机驱动控制系统及其控制方法，在加速踏板及制动踏板的双方被操作的失速状态及电动机的锁止状态的双方发生的情况下，通过将电动机的动作区域限制在低旋转速度区域内及低输出转矩的一定区域内，能够由电动机产生车辆驱动力，并能够抑制构成变换器(第1变换器)的开关元件的温度上升，同时确保失速起步性能。
另外优选地，本发明的电动机驱动控制系统搭载于车辆且电动机被构成为产生车辆的驱动力。另外，车辆上搭载有通过燃料的燃烧而工作的发动机、和由直流电源配线被供给高于直流电源的输出电压的电压而起动发动机的起动电动机。而且，电动机驱动控制系统还具备起动限制单元。起动限制单元，在锁止检测单元检测到电动机的锁止状态时，限制发动机的起动。或者，控制方法还具备在检测电动机的锁止状态时限制发动机的起动的步骤。
根据上述电动机驱动控制系统及其控制方法，在搭载于具备发动机、电动机、和使用转换器的输出电压而起动发动机的起动电动机的混合动力车辆时，在电动机的锁止状态发生时，通过限制发动机的起动，限制转换器输出电压的上升，能够抑制构成驱动控制电动机的变换器(第1变换器)的开关元件的温度上升。
此外，更加优选地，本发明的电动机驱动控制系统搭载于车辆、且电动机被构成为产生车辆的驱动力。另外，车辆上搭载有通过燃料的燃烧而工作的发动机、和由直流电源配线被供给高于直流电源的输出电压的电压而起动发动机的起动电动机。而且，电动机驱动控制系统还具备起动确保单元。起动确保单元，在锁止检测单元检测到锁止状态时，当发动机的起动被指示时，仅在发动机的起动所需的预定期间，使转换器的电压指令值暂时上升至起动电动机的必要电压。或者，控制方法还具备在检测电动机的锁止状态时，当发动机的起动被指示时，仅在发动机的起动所需的预定期间，使转换器的电压指令值暂时上升至起动电动机的必要电压的步骤。
根据上述电动机驱动控制系统及其控制方法，搭载于具备发动机、电动机、和使用转换器的输出电压而起动发动机的起动电动机的混合动力车辆时，可以仅在发动机起动被指令的预定期间，使转换器的输出电压暂时上升至起动电动机的必要电压。因而，在发动机停止中的锁止状态发生时也能够起动发动机，而且能够在其他期间限制转换器进行的升压而抑制驱动控制电动机的变换器(第1变换器)中的开关元件的温度上升。
另外优选地，在搭载有本发明的电动机驱动控制系统的车辆中，起动电动机由电动发电机构成，该电动发电机构成为能够在发动机的工作时通过由发动机的输出的至少一部分进行旋转驱动而发电，同时能够在发动机的停止时通过产生旋转驱动发动机的转矩起动发动机。
根据上述电动机驱动控制系统及其控制方法，在通过单一的电动发电机构成发电机和起动电动机的混合动力车辆的构成中，能够在电动机的锁止状态发生时抑制对应的变换器(第1变换器)中的开关元件的温度上升。
因而，本发明的主要优点在于，在包括被构成为能够将直流电源的输出电压进行升压的转换器而构成的电动机驱动控制中，能够以不会导致控制性能的降低和声频噪音的产生的—简易的构成，在电动机的锁止发生时抑制构成电力变换器(变换器)的各开关元件的发热所导致的温度上升这一点。
附图说明
图1是说明作为搭载本发明的实施方式的电动机驱动控制系统的构成的一例所表示的混合动力车辆的构成的框图；
图2是说明本发明的实施方式1的升降压转换器的电压指令值设定的流程图；
图3是说明电动发电机的动作状态和必要电压之间的关系的第1概念图；
图4是说明电动发电机的动作状态和必要电压之间的关系的第2概念图；
图5是说明变换器中的各开关元件中产生的开关损失的波形图；
图6是说明本发明的实施方式2的升降压转换器的电压指令值设定的第1例的流程图；
图7是说明本发明的实施方式2的升降压转换器的电压指令值设定的第2例的流程图；
图8是说明图7的步骤S170的控制动作的列线图；
图9是说明本发明的实施方式3的车辆控制的流程图；
图10是说明本发明的实施方式3的变形例的车辆控制的流程图；
图11是说明本发明的实施方式4的车辆控制的流程图；
图12是表示电动发电机的动作区域的概念图；
图13是说明图11的步骤S230中的控制动作的一例的列线图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细的说明。另外，以下图中相同或相当的部分标记相同的符号，原则上不重复其说明。
(实施方式1)
图1是说明作为搭载本发明的实施方式的电动机驱动控制系统的构成的一例所表示的混合动力车辆100的构成的框图。
参照图1，混合动力车辆100具备：发动机110、动力分配机构120、电动发电机MG1、MG2、减速器130、驱动轴140和车轴(驱动轮)150。混合动力车辆100还具备用于驱动控制电动发电机MG1、MG2的、直流电压产生部10#、平滑电容器C0、变换器20、30、控制装置50。
发动机110，例如由汽油发动机、柴油发动机等内燃机构成。发动机110设置有检测冷却水的温度的冷却水温传感器112。冷却水温传感器112的输出被发送至控制装置50。
动力分配机构120被构成为能够将发动机110产生的动力分配于去往驱动轴140的路径和去往电动发电机MG1的路径。作为动力分配机构120，可以使用具有太阳轮、行星齿轮和齿圈圈的三个旋转轴的行星齿轮机构。例如，使电动发电机MG1的转子为中空而使发动机110的曲轴通过其中心，能够将发动机110和电动发电机MG1、MG2机械地连接于动力分配机构120。具体地讲，将电动发电机MG1的转子连接于太阳轮，发动机110的输出轴连接于行星齿轮，并且将输出轴125连接于齿圈。还与电动发电机MG2的旋转轴连接的输出轴125，介由减速器130连接于用于旋转驱动驱动轮150的驱动轴140。另外，还可以装入针对电动发电机MG2的旋转轴的减速器。
电动发电机MG1被构成为作为由发动机110驱动的发电机工作且作为进行发动机110的起动的电动机工作，兼有电动机和发电机的功能。即，电动发电机MG1对应于本发明中的“发电机”，与电动发电机MG1连接的变换器20对应于本发明中的“第2变换器”。
同样地，电动发电机MG2作为介由输出轴125和减速器130向驱动轴140传递输出的车辆驱动力产生用设备而装入混合动力车辆100。此外，电动发电机MG2被构成为兼有电动机和发电机的功能，使得通过产生与车轮150的旋转方向相反的方向的输出转矩而进行再生发电。即，在混合动力车辆100中，电动发电机MG2对应于本发明中的“电动机”。同样地，与电动发电机MG2连接的变换器30对应于本发明中的“第1变换器”。
接下来，对用于驱动控制电动发电机MG1、MG2的构成进行说明。
直流电压产生部10#包括行驶用蓄电池B、平滑电容器C1、和升降压转换器15。行驶用蓄电池B对应于本发明中的“直流电源”，升降压转换器15对应于本发明中的“转换器”。
作为行驶用蓄电池B，可以适用镍氢或锂离子等的二次电池。另外，在本实施方式中，对将由二次电池构成的行驶用蓄电池B作为“直流电源”的构成进行说明，不过也可以适用双电荷层电容器(electrical double layercapacitor)等蓄电装置来代替行驶用蓄电池B。
行驶用蓄电池B输出的蓄电池电压Vb由电压传感器10检测，输入输出于行驶用蓄电池B的蓄电池电流Ib由电流传感器11检测。此外，行驶用蓄电池B设置有温度传感器12。另外，由于行驶用蓄电池B的温度可能局部性不同，所以温度传感器12也可以设置于行驶用蓄电池B的多处。由电压传感器10、电流传感器11和温度传感器12检测出的蓄电池电压Vb、蓄电池电流Ib和蓄电池温度Tb，被输出至控制装置50。
平滑电容器C1连接于接地线5和电源线6之间。另外，在行驶用蓄电池B的正极端子和电源线6之间以及行驶用蓄电池B的负极端子和接地线5之间，设置有在车辆运行时被接通、在车辆运行停止时被断开的继电器(没有图示)。
升降压转换器15包括：电抗器L1、被开关控制的电力用半导体元件(以下称作“开关元件”)Q1、Q2。电抗器L1连接于开关元件Q1和Q2的连接节点与电源线6之间。此外，平滑电容器C0连接于电源线7与接地线5之间。
电力用半导体开关元件Q1和Q2串联连接于电源线7与接地线5之间。电力用半导体开关元件Q1和Q2的接通断开(导通截止)由来自于控制装置50的开关控制信号S1和S2控制。
在本发明的实施方式中，作为开关元件，可以使用IGBT、电力用MOS(Metal Oxide Semiconductor，金属氧化物半导体)晶体管或者电力用双极型晶体管。相对于开关元件Q1和Q2，配置有反并联(antiparallel)二极管D1、D2。
变换器20和30的直流电压侧介由共有的接地线5和电源线7而与升降压转换器15连接。即，电源线7对应于本发明中的“直流电源布线”。
变换器20由并联连接于电源线7和接地线5之间的、U相臂22、V相臂24、W相臂26构成。各相臂由串联连接于电源线7和接地线5之间的开关元件而构成。例如，U相臂22包括开关元件Q11、Q12，V相臂24包括开关元件Q13、Q14，W相臂26包括开关元件Q15、Q16。此外，相对于开关元件Q11～Q16，分别连接有反并联二极管D11～D16。开关元件Q11～Q16的接通断开(导通截止)由来自于控制装置50的开关控制信号S11～S16控制。
电动发电机MG1包括：设置于定子的U相线圈绕组U1(coil winding)、V相线圈绕组V1、W相线圈绕组W1和没有图示的转子。U相线圈绕组U1、V相线圈绕组V1和W相线圈绕组W1的一端在中性点N1相互连接，另一端分别与变换器20的U相臂22、V相臂24和W相臂26连接。变换器20，通过响应来自于控制装置50的开关控制信号S11～S16的开关元件Q11～Q16的接通断开控制(开关控制)，进行直流电压产生部10#和电动发电机MG1之间的双向的电力转换。
具体地讲，变换器20，能够按照控制装置50进行的开关控制，将从电源线7接收的直流电压转换为三相交流电压，将该转换了的三相交流电压输出至电动发电机MG1。由此，电动发电机MG1被驱动使得产生指定的转矩。此外，变换器20能够将电动发电机MG1接收发动机110的输出而发电所得的三相交流电压按照控制装置50进行的开关控制转换为直流电压，将该转换了的直流电压输出至电源线7。
变换器30，与变换器20同样地构成，被构成为含有由开关控制信号S21～S26进行接通断开控制的开关元件Q21～Q26和反并联二极管D21～D26。
电动发电机MG2，与电动发电机MG1同样地构成，包括：设置于定子的U相线圈绕组U2、V相线圈绕组V2、W相线圈绕组W2和没有图示的转子。与电动发电机MG1同样地，U相线圈绕组U2、V相线圈绕组V2和W相线圈绕组W2的一端在中性点N2相互连接，另一端分别与变换器30的U相臂32、V相臂34和W相臂36连接。
变换器30，通过响应来自于控制装置50的开关控制信号S21～S26的开关元件Q21～Q26的接通断开控制(开关控制)，进行直流电压产生部10#和电动发电机MG2之间的双向的电力转换。
具体地讲，变换器30，能够按照控制装置50进行的开关控制，将从电源线7接收的直流电压转换为三相交流电压，将该转换了的三相交流电压输出至电动发电机MG2。由此，电动发电机MG2被驱动使得产生指定的转矩。此外，变换器30，能够在车辆的再生制动时将电动发电机MG2接收来自车轮150的旋转力而发电所得的三相交流电压按照控制装置50进行的开关控制转换为直流电压，将该转换了的直流电压输出至电源线7。
另外，这里所说的再生制动包括：驾驶混合动力车辆的驾驶者进行了脚制动操作的情况下的再生发电所伴随的制动、虽然没有进行脚制动装置的操作却通过在行驶中松开加速踏板而进行再生发电的同时使车辆减速的情况(或加速的中止)。
电动发电机MG1、MG2各自设置有电流传感器27和旋转角传感器(分解器(resolver))28。三相电流iu、iv、iw的瞬时值之和为零，所以如图1所示，电流传感器27只要被配置为检测两相的电机电流(例如V相电流iv和W相电流iw)就足够。旋转角传感器28检测电动发电机MG1、MG2的没有图示的转子的旋转角θ，将该检测出的旋转角θ输出至控制装置50。在控制装置50中，能够基于旋转角θ计算电动发电机MG1、MG2的转速Nmt(旋转角速度ω)。
由这些传感器检测出的、电动发电机MG1的电机电流MCRT(1)和转子旋转角θ(1)以及电动发电机MG2的电机电流MCRT(2)和转子旋转角θ(2)被输入至控制装置50。此外，控制装置50，接收作为电机指令的、电动发电机MG1的转矩指令值Tqcom(1)和表示再生动作的控制信号RGE(1)以及电动发电机MG2的转矩指令值Tqcom(2)和表示再生动作的控制信号RGE(2)的输入。
由电子控制单元(ECU)构成的控制装置50，被构成为包括微型计算机(没有图示)、RAM(Random Access Memory，随机存储器)51和ROM(Read Only Memory，只读存储器)52，按照预定的程序处理，生成用于升降压转换器15和变换器20、30的开关控制的开关控制信号S1、S2(升降压转换器15)、S11～S16(变换器20)和S21～S26(变换器30)，使得电动发电机MG1、MG2按照从上位的电子控制单元(ECU)输入的电机指令而动作。
此外，还会向控制装置50中输入行驶用蓄电池B相关的，充电率(SOC：State Of Charge，充电状态)、表示充放电限制的输入输出可能电力量Win、Wout等信息。由此，控制装置50具有这样的功能：如果有必要，限制电动发电机MG1、MG2中的消耗电力和发电电力(再生电力)使得行驶用蓄电池B的过度充电或过度放电不会发生。
此外，在本实施方式中，对由单一的控制装置(ECU)50切换变换器控制中的开关频率的结构进行了说明，不过也可以由多个控制装置(ECU)的协调动作实现同样的控制构成。
众所周知，驾驶者进行的混合动力车辆100的加速和减速/停止指令，由加速踏板70和制动踏板71的操作被输入。驾驶者进行的加速踏板70和制动踏板71的操作(踏入量)由加速踏板踏入量传感器73和制动踏板踏入量传感器74检测。加速踏板踏入量传感器73和制动踏板踏入量传感器74分别输出与驾驶者的加速踏板70和制动踏板71的踏入量相应的电压。
表示加速踏板踏入量传感器73和制动踏板踏入量传感器74的踏入量的输出信号ACC和BRK被输入至控制装置50。另外，如果只考虑检测加速踏板70和制动踏板71的双方被操作的失速状态，则被输入至控制装置50的信号ACC和BRK，不只是表示加速踏板70和制动踏板71的各自的踏入量的信号，也可以是表示有无(踏入量≠0与否)驾驶者进行的踏入操作的标志(flag)信号。
接下来，对电动发电机MG1、MG2的驱动控制中的升降压转换器15和变换器20、30的动作进行说明。
在升降压转换器15的升压动作时，控制装置50，根据电动发电机MG1、MG2的运行状态而设定系统电压VH的指令值VHref(以下也简称电压指令值VHref)，基于电压指令值VHref和由电压传感器13得到的系统电压VH的检测值，生成开关控制信号S1、S2使得升降压转换器15的输出电压与电压指令值VHref相等。
升降压转换器15，在升压动作时，将从行驶用蓄电池B供给的直流电压(蓄电池电压)Vb升压后所得的直流电压VH(以下将相当于变换器20、30的输入电压的该直流电压，也称为“系统电压VH”)共同地供给至变换器20、30。更具体地讲，响应来自控制装置50的开关控制信号S1、S2，交互地接通断开(导通截止)的开关元件Q1、Q2的占空比(导通期间比率)被设定，升压比与占空比对应。
此外，升降压转换器15，在降压动作时，将介由平滑电容器C0从变换器20、30供给的直流电压(系统电压)进行降压而向行驶用蓄电池B充电。更具体地讲，响应来自控制装置50的开关控制信号S1、S2，仅开关元件Q1导通的期间和开关元件Q1、Q2双方都截止的期间交互地被设置，降压比与上述导通期间的占空比对应。
平滑电容器C0，将来自升降压转换器15的直流电压(系统电压)平滑化，将该平滑化了的直流电压供给至变换器20、30。电压传感器13检测平滑电容器C0的两端的电压即系统电压VH，将其检测值输出至控制装置50。
变换器30，在对应的电动发电机MG2的转矩指令值为正的情况(Tqcom(2)>0)下，通过响应来自控制装置50的开关控制信号S21～S26的开关元件Q21～Q26的接通断开动作(开关动作)，将从平滑电容器C0供给的直流电压转换为交流电压而驱动电动发电机MG2使得输出正转矩。此外，变换器30，在电动发电机MG2的转矩指令值为零的情况(Tqcom(2)＝0)下，通过响应开关控制信号S21～S26的开关动作，将直流电压转换为交流电压而驱动电动发电机MG2使得转矩为零。由此，电动发电机MG2被驱动使得产生由转矩指令值Tqcom(2)指定的零或正的转矩。
此外，在混合动力车辆的再生制动时，电动发电机MG2的转矩指令值被设定为负(Tqcom(2)<0)。在此情况下，变换器30，通过响应开关控制信号S21～S26的开关动作，将电动发电机MG2发电所得的交流电压转换为直流电压，将转换了的直流电压(系统电压)介由平滑电容器C0供给至升降压转换器15。
这样，变换器30，通过按照来自控制装置50的开关控制信号S21～S2而进行的开关元件Q21～Q26的接通断开(导通截止)控制，进行电力变换使得电动发电机MG2按照指令值动作。此外，变换器20，与上述变换器30的动作同样地，通过按照来自控制装置50的开关控制信号S11～S16而进行的开关元件Q11～Q16的接通断开(导通截止)控制，进行电力变换使得电动发电机MG1按照指令值而动作。
这样，通过控制装置50按照转矩指令值Tqcom(1)、(2)驱动控制电动发电机MG1、MG2，在混合动力车辆100中，能够根据车辆的运行状态适当地执行由电动发电机MG2中的电力消耗产生车辆驱动力、由电动发电机MG1中的发电产生行驶用蓄电池B的充电电力或电动发电机MG2的消耗电力、以及由电动发电机MG2中的再生制动动作(发电)产生行驶用蓄电池B的充电电力。
图2是说明本发明的实施方式1的升降压转换器15的电压指令值VHref的设定的流程图。另外，根据图2所示的流程图的程序，存储于控制装置50内的ROM52，由控制装置50每隔预定周期执行。
参照图2，控制装置50，通过步骤S100，根据车辆状态(车速、踏板操作等)设定电动发电机MG1和MG2的转矩指令值Tqcom(1)和Tqcom(2)。
控制装置50，进而通过步骤S110，根据电动发电机MG1的转速和转矩指令值Tqcom(1)，计算必要电压Vmg1使其对应于电动发电机MG1的感应电压。同样地，控制装置50，还通过步骤S120，根据电动发电机MG2的转速和转矩指令值Tqcom(2)，计算必要电压Vmg2使其对应于电动发电机MG2的感应电压。
在此，在电动发电机MG(总括地标记MG1、MG2，以下相同)中，如果转速和/或转矩增加，则反电动势增加而感应电压增大。另外，在本发明的实施方式中，只要没有特别说明，“转速”这个用语是指单位时间的(具有代表性的是每分钟)的转速。如果该感应电压上升而高于变换器的直流侧电压即系统电压VH，则从变换器的直流侧向交流侧无法供给电流，所以无法由变换器20或30进行电动发电机的控制。因而，在步骤S110和S120中，必要电压Vmg1和Vmg2分别设定为电动发电机MG1和MG2的感应电压以上。
即，如图3所示，根据电动发电机MG的转矩和转速，具体地讲，随着进入高转速/高转矩的区域，必要电压Vmg1和Vmg2设定为相对较高。此外，如图4所示，必要电压Vmg1和Vmg2，基本上根据电动发电机MG所要求的输出(转速×转矩)而确定，且对于相同转速，随着输出增大，必要电压Vmg1和Vmg2设定为相对较高。
在此，使用图5对变换器20、30的各开关元件中产生的开关损失进行说明。
参照图5，变换器20、30的各开关元件的开关动作按照脉宽调制控制(PWM控制)而设定。具体地讲，如图5(a)所示，在PWM控制中，基于预定的载波200和电压指令波210的电压比较，变换器20、30的各相臂中的开关元件的接通断开(导通截止)被控制。在此，载波200一般是预定频率的三角波、锯齿波，电压指令波210表示用于产生使电动发电机MG按照转矩指令值Tqcom动作所需的各相电流的、对电动发电机的外加电压(交流电压)。而且，在载波为比电压指令波高的电压时和与其相反的情况下时，构成同一相臂的开关元件的接通断开(导通截止)被切换。在图5中，作为一例，表示了开关元件的开关波形，该开关元件在电压指令波为比载波高的电压时被接通(导通)，在与其相反的情况下时被断开(截止)。
如图5(b)所示，在开关元件的接通时，集电极发射极间电压vce＝0，而产生集电极/发射极间电流ice。与此相对，在开关元件的断开时，集电极/发射极间电流ice＝0，而集电极发射极间电压vce＝VH。在此，当开关元件的接通断开时，在直到完全地接通或断开为止的期间内，即直到变化为集电极/发射极间电压vce＝0或集电极发射极间电流ice＝0为止的期间内，如图5(c)所示，产生相当于集电极发射极间电压vce和集电极发射极间电流ice之积的开关损失Ploss(Ploss＝vce·ice)。由于该开关损失Ploss的产生，开关元件发热，其温度上升。
在此，集电极发射极间电压vce的振幅相当于系统电压VH，集电极发射极间电流ice是与对电动发电机MG的供给电流对应的电流。因而，在相同转矩输出时，即转矩指令值相同的情况下，系统电压VH越高，开关损失Ploss越大。
因而，在实施方式1中，在电动机(电动发电机MG2)的锁止发生时，通过执行如以下说明的电压指令值VHref的设定，抑制变换器30的开关元件的温度上升。
再次参照图2，控制装置50，通过步骤S130，判定电动发电机MG2是否发生锁止状态。锁止状态是上坡行驶时等、虽然按照转矩指令值Tqcom(2)向电动发电机MG2供给一定以上的电流而其转速却为极低速(几乎为0)的状态。在步骤S130中，例如，能够通过判定电动发电机MG2尽管转矩指令值Tqcom(2)为预定值以上而其转速却几乎为0的状态是否发生，由此检测锁止状态的发生。或者，也可以与专利文献3同样地，基于各相电机电流的平方的积分值检测锁止状态的发生。即，对于步骤S130的具体的锁止状态的检测方法，没有特别限定。
控制装置50，在通过步骤S130没有检测到锁止状态的发生的情况(步骤S130的“否”判定)下，通过步骤S140将升降压转换器15的电压指令值VHref设定为在步骤S110和步骤S120中分别计算出的MG1必要电压Vmg1和MG2必要电压Vmg2的最大值。由此，在锁止状态的发生时之外，能够将作为升降压转换器15的输出电压的系统电压VH设定得比电动发电机MG1、MG2的感应电压高。其结果是，控制装置50，能够通过变换器20、30按照转矩指令值Tqcom(1)、Tqcom(2)驱动控制电动发电机MG1、MG2。
另一方面，在锁止状态的发生时，如上所述，电流集中于电动发电机MG2的特定相而持续地流过。因而，有构成对应于该特定相的相臂的开关元件中的开关损失增大而急剧发热的危险。
因而，控制装置50，在检测到锁止状态时(步骤S130的“是”判定时)，通过步骤S150和步骤S160设定升降压转换器15的电压指令值VHref。控制装置50，在步骤S150中设定系统电压VH的限制电压Vlmt。限制电压Vlmt设定为等同于与行驶用蓄电池B(直流电源)的输出电压(检测电压Vb或输出额定电压)。
此外，控制装置50，在步骤S160中将电压指令值VHref设定为步骤S150中所设定的限制电压Vlmt与必要电压Vmg1、Vmg2中的最大电压之间的较低的电压。即，电压指令值VHref，被设定为不超过限制电压Vlmt，升降压转换器15中的升压被限制。
由此，根据本发明的实施方式1，在检测到电动发电机MG2的锁止状态时，通过由电压指令值VHref的设定而将系统电压VH设定得较低，能够减少构成变换器20、30的各开关元件中的开关损失Ploss。其结果是，能够抑制变换器30中的电流所集中的特定相中的开关元件的温度上升。此外，与此时由开关频率的降低带来的电力损失减少不同，不会导致控制性能的降低和声频噪音的产生。
步骤S150中的限制电压Vlmt的设定，只要将升降压转换器15中的升压与步骤S140进行的电压指令值设定进行比较而加以抑制，则不限于限制电压Vlmt＝Vb，也能够获得上述的开关元件的温度上升抑制效果。只不过，通过使限制电压Vlmt＝Vb，禁止升降压转换器15进行的升压而使系统电压VH与蓄电池电压Vb为同等值，能够最大地获得上述的温度上升抑制效果。
通过在锁止状态发生时开关元件的温度上升被这样地抑制而变得缓慢，能够使来自锁止状态时的电动机(电动发电机MG2)的转矩输出时间更长。因而，在通过电动发电机MG2获得驱动力的混合动力车辆中，车辆性能得到提高。或者，通过预计在动作条件苛刻的锁止状态发生时的温度上升会变缓慢而将开关元件的温度耐性(temperature resistance)设计得较低，能够实现开关元件的小型化和低成本化。
另外，在本实施方式1中，图2的步骤S130对应于本发明中的“锁止检测单元”，步骤S150、S160对应于本发明中的“电压限制单元”。此外，步骤S110、S120、S140对应于本发明中的“电压设定单元”，特别地，步骤S120对应于本发明中的“第1设定单元”，步骤S110对应于本发明中的“第2设定单元”步骤S140对应于本发明中的“第3设定单元”。
(实施方式2)
根据实施方式1，通过使锁止状态发生时的开关元件的温度上升变得缓慢，能够确保锁止状态的电动机(电动发电机MG2)能持续地输出所被要求的转矩的时间(即，锁止状态能够持续的时间)更长。
然而，在上坡行驶中等要求较高转矩输出的锁止状态中，如果仅从行驶用蓄电池B(直流电源)进行电力供给，则会导致行驶用蓄电池B的剩余容量的急剧低下，所以从这一方面来看，锁止状态能够持续的时间有可能受到制约。因而，在本实施方式2中，对在锁止状态时也确保发电机的发电量而确保锁止状态能够持续的时间的控制构成进行说明。
图6是说明本发明的实施方式2的升降压转换器15的电压指令值(VHref)设定的第1例的流程图。另外，根据图6所示的流程图的程序，也存储于控制装置50内的ROM52，在图1所示的混合动力车辆100中由控制装置50每隔预定周期执行。
比较图6和图2，关于实施方式2的第1例的电压指令值设定，控制装置50执行将在图2所示的步骤S100～S160的处理中的步骤S150取代为步骤S150#的控制处理。步骤S150#以外的控制处理与图2相同，所以省略详细的说明。
控制装置50，在步骤S150#中将系统电压VH的限制电压Vlmt设定为Vlmt＝Vb+Vα。在此，预定电压Vα，在考虑使得控制成为锁止状态的电动发电机MG2的变换器30中的开关元件的开关损失能够在一定程度上得到抑制、且电动发电机MG1能够发电的基础上进行设定。该预定电压Vα，可以是固定值，也可以是与电动发电机MG1的动作状态(例如，转速和/或转矩指令值)相应的可变值。
其结果是，控制装置50，在检测到电动发电机MG2的锁止状态时，通过步骤S160设定电压指令值VHref为如上述那样设定的限制电压Vlmt(Vb+Vα)以下。由此，在当必要电压Vmg1高于限制电压Vlmt时，虽然升降压转换器15进行的升压与实施方式1同样地受到限制，但能够通过电动发电机MG1发电得到与预定电压Vα对应的发电量。
因而，在电动发电机MG2的锁止状态发生时，能够与实施方式1同样地通过将系统电压VH设定得较低而获得变换器30中的开关元件的温度上升抑制效果，并能够确保电动发电机MG1的发电量为预定量。由此，能够有效地利用开关元件的温度上升抑制效果，确保锁止状态能够持续的时间，即电动机(电动发电机MG2)能够持续地输出所被要求的转矩的期间。
图7是说明本发明的实施方式2的升降压转换器15的电压指令值(VHref)设定的第2例的流程图。另外，根据图7所示的流程图的程序，也存储于控制装置50内的ROM52，在图1所示的混合动力车辆100中由控制装置50每隔预定周期执行。
比较图7和图2，关于实施方式2的第2例的电压指令值设定，控制装置50，执行：在图2所示的步骤S100～S160的处理之外，在步骤S160的执行时还执行步骤S170和S180的控制处理。步骤S100～S160的控制处理与图2相同，所以省略详细的说明。
控制装置50，通过步骤S150和S160将电压指令值VHref作为限制电压Vlmt(Vlmt＝Vb)，禁止升降压转换器15进行的升压而限制系统电压VH为与蓄电池电压Vb相同之后，通过步骤S170和S180中的处理，使电动发电机MG1能够发电。
控制装置50，在步骤S170中，通过发动机转速的上升使电动发电机MG1的转速上升。
图8是说明图7的步骤S170的控制动作的列线图。在图8中，介有动力分配机构120的电动发电机MG1、MG2和发动机的转速的关系由列线图表示。
参照图8，电动发电机MG2在锁止状态时转速几乎为零，电动发电机MG1的转速与发动机转速对应。关于实施方式2的第2例的电压指令值设定，通过在步骤S170的处理使发动机转速上升，使电动发电机MG1的转速上升。由此，电动发电机MG1中的反电动势增大，感应电压增高。
再次参照图7，控制装置50，通过步骤S180停止驱动控制电动发电机MG1的变换器20的动作。即，各开关元件Q11～Q16断开。在该状态下，虽然无法使电动发电机MG1执行由变换器控制进行的高效率的发电动作，但通过电动发电机MG1的感应电压上升引起的反并联二极管D11、D13、D15的导通，能够形成将电动发电机MG1的反电动势从线圈绕组U1、V1、W1引向电源线7的电流路径。即，反并联二极管D11、D13、D15构成本发明中的“整流元件”。
由此，与变换器控制时比较，虽然发电电力的回收效率降低，但能够确保电动发电机MG1的反电动势带来的发电量。
其结果是，在电动发电机MG2的锁止状态发生时，能够与实施方式1同样地通过将系统电压VH设定得较低而获得变换器30中的开关元件的温度上升抑制效果，并能够确保电动发电机MG1的发电量为预定量。由此，能够有效地利用开关元件的温度上升抑制效果，确保锁止状态能够持续的时间。
另外，在本实施方式2中，图6的步骤S150#和图7的步骤S170、S180相当于本发明的“发电确保单元”。
(实施方式3)
在混合动力车辆中，有时在发动机停止中电动发电机MG2的锁止状态发生，进而发出发动机110的起动要求。例如，在锁止状态的持续中行驶用蓄电池B的剩余容量低下而发出充电要求的情况下、驾驶者的加速踏板操作量(加速踏板踏入量)增大的情况下，会出现上述情况。在实施方式3中，对这样的情况的处理进行说明。
图9是说明本发明的实施方式3的车辆100的控制的流程图。另外，根据图9所示的流程图的程序，也存储于控制装置50内的ROM52，在图1所示的混合动力车辆100中由控制装置50每隔预定周期执行。
将图9与图2比较，在实施方式3的车辆控制中，控制装置50，在图2所示的用于电压指令值设定的控制处理之外，在步骤S130的“是”判定时即检测到锁止状态时，还执行步骤S190和S192的处理。其他的控制处理与图2相同，所以省略详细的说明。
控制装置50通过步骤S190判定是否向停止中的发动机110发出起动要求。然后，在发动机起动指示被发出的情况(步骤S190的“是”判定时)下，控制装置50通过步骤S192禁止发动机起动。
然后，控制装置50，在步骤S210的处理后执行步骤S150(或S150#)和步骤S160，设定升降压转换器15的电压指令值VHref使得系统电压VH不超过限制电压Vlmt。在发动机起动要求没有发生的情况(步骤S190的“否”判定时)下，控制装置50也同样地执行步骤S150和步骤S160，设定电压指令值VHref。
一般来讲，为了由作为“起动电动机”动作的电动发电机MG1输出用于旋转驱动停止中的发动机110而起动发动机的转矩，需要使蓄电池电压Vb升压而产生系统电压VH。因而，如果要执行发动机起动，则由于需要使系统电压VH上升，所以可能导致驱动控制锁止状态的电动发电机MG2的变换器30的各开关元件中的温度上升。
因此，通过如图9所示的控制构成，在检测到锁止状态时，即使发动机起动要求被发出也禁止发动机起动，并且系统电压VH被限制。由此，在发动机停止中的锁闭状态的发生时，能够可靠地抑制驱动电动发电机MG2的变换器30的各开关元件中的温度上升。
(实施方式3的变形例)
图10是说明本发明的实施方式3的变形例的车辆100的控制的流程图。另外，根据图10所示的流程图的程序，也存储于控制装置50内的ROM52，在图1所示的混合动力车辆100中由控制装置50每隔预定周期执行。
将图10与图2进行比较，在实施方式3的变形例的车辆控制中，控制装置50，在图2所示的用于电压指令值设定的控制处理之外，在步骤S130的“是”判定时即检测到锁止状态时，还执行步骤S195的处理。其他的控制处理与图2相同，所以省略详细的说明。
控制装置50，在步骤S195中，判定是否是从发动机起动要求被发出到发动机的起动结束为止的发动机起动期间。例如，通过设置标志，能够根据该标志的开启关闭(on/off)执行步骤S195中的判定，该标志响应发动机起动要求的发生而被“开启”、在电动发电机MG1进行的发动机起动后响应发动机110的转速上升至预定转速以上而被“关闭”，。
控制装置50，在发动机起动期间以外(步骤S195的“否”判定时)，执行步骤S150(或步骤S150#)和步骤S160，设定升降压转换器15的电压指令值VHref使得系统电压VH不超过限制电压Vlmt。
另一方面，控制装置50，在发动机起动期间中(步骤S195的“是”判定时)，执行步骤S140，设定电压指令值VHref使得电动发电机MG1的必要电压Vmg1得到确保。由此，允许产生能够根据发动机起动所需要的转矩指令值Tqcom(1)进行电动发电机MG1的驱动控制的系统电压VH的。
由此，在发动机停止中的锁止状态发生时也能够进行发动机起动，并且整体上能够与实施方式1同样地抑制驱动电动发电机MG2的变换器30的各开关元件的温度上升。
另外，关于禁止发动机起动的实施方式3的控制(图9)和确保发动机起动的实施方式3的变形例的控制(图10)，也可以是根据发动机起动要求的性质选择性地执行的控制构成。例如，在由于来自行驶用蓄电池B的充电要求而发出发动机起动要求的情况下，优选地，为了确保以后的车辆行驶性能，执行实施方式3的变形例的控制(图10)，确保发动机起动。另一方面，在由于驾驶者的加速踏板操作量的增大而发出发动机起动要求的情况下，可以使其成为执行实施方式3的控制(图9)而禁止发动机起动，并将驱动力要求的增大反映于电动发电机MG2的转矩指令值的控制构成。
另外，在实施方式3和其变形例中，图9的步骤S192对应于本发明的“起动限制单元”，图10的步骤S195对应于本发明的“起动确保单元”。
此外，在本实施方式中，电动发电机MG1也对应于本发明中的“起动电动机”，不过可以明确地记载：作为另外设置从电源线7接收电力供给的、发动机起动用的起动电动机的构成，也能够适用实施方式3和其变形例的车辆控制。
(实施方式4)
在实施方式4中，对成为驾驶者操作加速踏板和制动踏板的双方的失速状态而电动发电机MG2发生锁止状态的情况下的电动发电机控制进行说明。
图11是说明本发明的实施方式4的车辆控制的流程图。
参照图11，控制装置50，在步骤S200中，通过与图2等所示的步骤S130相同的处理判定电动发电机MG2是否发生锁止状态。然后，在锁止状态的发生时(步骤S200的“是”判定时)，控制装置50还执行步骤S210，检测失速状态是否发生。步骤S210的判定基于信号ACC和信号BRK(图1)而执行。控制装置50，在加速踏板70和制动踏板71的双方的踏入量不为零的情况下，检测到失速状态。
当在步骤S200或步骤S210为“否”判定时即锁止状态没有发生时或虽然为锁止状态发生时但失速状态没有发生时，控制装置50，通过步骤S220对电动发电机MG1、MG2设定通常的转矩和转速。具体地讲，在图12所示的最大输出线250的范围内的动作区域(转速、转矩)，根据车辆状态，电动发电机的转矩指令值Tqcom(1)、Tqcom(2)被生成，且电动发电机MG1、MG2的转速被设定。
另一方面，在锁止状态的发生时(步骤S200的“是”判定时)，当还检测到失速状态时(步骤S210的“是”判定时)，控制装置50，执行步骤S230，限制电动发电机MG1、MG2的动作区域。在此情况下，限制于图12所示的限制区域260(转速≤N0且转矩≤T0的动作区域)的范围内，电动发电机MG1、MG2的转矩和转速被设定。该限制区域260，例如，对应于即使不通过升降压转换器15升压也能够控制电动发电机MG1、MG2(即，必要电压Vmg1、Vmg2≤蓄电池额定电压)的动作区域而设定。
而且，如图12所示，在转矩指令值Tqcom(1)、Tqcom(2)大于限制值T0的情况下，将其修正为转矩指令值Tqcom(1)≤T0和/或Tqcom(2)T0。
此外，在电动发电机MG2由于处于锁止状态而转速几乎为0而电动发电机MG1的转速超过限制值N0的情况下，如图13的列线图所示，通过使发动机转速下降，使电动发电机MG1的转速下降至限制值N0以下。
根据这样的构成，在锁止状态和失速状态的双方都发生的情况下，通过将电动发电机MG1、MG2的动作区域限制在低转速、低转矩区域内，能够使构成变换器20、30的开关元件中的开关损失减少而抑制其温度上升。由此，由于开关元件的温度上升变得较缓慢，能够使来自此状态下的电动机(电动发电机MG2)的转矩输出时间更长。
其结果是，能够实现构成变换器的开关元件的保护，并能够确保失速起步性能而能够提高车辆性能。或者，通过预计在动作条件苛刻的、失速起步下的锁止状态发生时的温度上升会变缓慢而将开关元件的温度耐性设计得较低，还能够实现开关元件的小型化和低成本化。
另外，在没有搭载发电机(电动发电机MG1)的构成中，作为仅对电动机(电动发电机MG2)执行实施方式4的动作区域限制的构成，也既能够通过抑制开关元件的温度上升而进行元件保护，又能够确保失速起步性能。
此外，在实施方式4中，图11的步骤S210对应于本发明的“失速检测单元”，步骤S230对应于本发明的“动作区域限制单元”。
另外，在本实施方式中，表示了本发明的电动机驱动控制系统搭载于混合动力车辆的例子，不过本发明的适用不限于这样的例子。即，除了发动机起动相关的实施方式3和其变形例之外，实施方式1、2和4，对于电动汽车等没有搭载发动机的电动车辆也能够适用，而不限定被驱动控制的旋转电机(电动机、发电机或电动发电机)的个数。此外，对于实施方式1、2，不只是电动汽车、混合动力车辆等的电动车辆，只要是包括被构成为能够对直流电源的输出电压升压的转换器的电动机驱动控制系统，就能够适用，而不限定被驱动控制的旋转电机(电动机、发电机或电动发电机)的个数和旋转电机(电动机或电动发电机)的驱动负载。
此次公开的实施方式，所有方面都是例示的而非限制性的。本发明的范围不是由上述说明而是由权利要求所表示，与权利要求同等的意思和范围内的所有变更都包括在内。

Claims (22)

1.一种电动机驱动控制系统，具备：
直流电源；
转换器，该转换器构成为能够将所述直流电源的输出电压进行升压，构成为将所述直流电源的输出电压按照电压指令值进行可变控制而输出至直流电源配线；
第1变换器，该第1变换器通过多个开关元件在所述直流电源配线上的直流电力和驱动所述电动机的交流电力之间进行电力变换，使得电动机按照动作指令而工作；
电压设定单元，该电压设定单元根据所述电动机的动作状态，设定所述转换器的所述电压指令值；
锁止检测单元，该锁止检测单元检测所述电动机的锁止状态；和
电压限制单元，该电压限制单元在所述锁止检测单元检测到所述锁止状态时，将所述电压指令值设定为由所述电压设定单元所设定的所述电压指令值和预定的限制电压中较低一方的电压。
2.如权利要求1所述的电动机驱动控制系统，所述限制电压与所述直流电压的输出电压等同。
3.如权利要求1所述的电动机驱动控制系统，还具备：
发电机，该发电机构成为能够通过外力而旋转驱动；和
第2变换器，该第2变换器通过多个开关元件在所述直流电源配线上的直流电力和驱动所述发电机的交流电力之间进行电力变换，使得所述发电机按照动作指令而工作，
所述电压设定单元，除了所述电动机的动作状态之外，还根据所述发电机的动作状态，设定所述转换器的所述电压指令值，
所述电压设定单元，包括：
第1设定单元，该第1设定单元计算应该根据所述电动机的动作状态而设定的所述电压指令值；
第2设定单元，该第2设定单元计算应该根据所述发电机的动作状态而设定的所述电压指令值；和
第3设定单元，该第3设定单元将所述转换器的所述电压指令值设定为由所述第1设定单元和所述第2设定单元计算出的所述电压指令值中较高一方的电压。
4.如权利要求3所述的电动机驱动控制系统，还具备发电确保单元，该发电确保单元用于在所述锁止检测单元检测到所述电动机的锁止状态时，从所述发电机向所述直流电源配线供给电力。
5.如权利要求4所述的电动机驱动控制系统，所述发电确保单元，在检测到所述电动机的锁止状态时，设定所述限制电压使得电力能够从所述发电机供给至所述直流电源配线。
6.如权利要求4所述的电动机驱动控制系统，
所述第2变换器，包括与所述多个开关元件分别并联地、被连接为将所述发电机的发电电力引向所述直流电源配线的整流元件；
所述发电确保单元，在所述锁止检测单元检测到所述锁止状态时，断开所述第2变换器中的各个所述开关元件，同时使所述发电机的旋转速度上升而使得在所述发电机中感应的交流电压的振幅变得高于所述直流电源配线的电压。
7.如权利要求1到6中任何一项所述的电动机驱动控制系统，所述电动机驱动控制系统安装于车辆，且所述电动机被构成为产生所述车辆的驱动力。
8.如权利要求7所述的电动机驱动控制系统，还具备：
失速检测单元，该失速检测单元检测所述车辆的加速踏板及制动踏板双方被操作的失速状态；和
动作区域限制单元，该动作区域限制单元在通过所述锁止检测单元检测到所述锁止状态、且通过所述失速检测单元检测到所述失速状态后，生成所述电动机的动作指令值，使得将所述电动机的动作区域限制在预定的低旋转速度区域内且在低输出转矩区域内。
9.如权利要求1所述的电动机驱动控制系统，
所述电动机驱动控制系统安装于车辆，且所述电动机被构成为产生所述车辆的驱动力；
所述车辆上还安装有通过燃料的燃烧而工作的发动机、和由所述直流电源配线供给高于所述直流电源的输出电压的电压而起动所述发动机的起动电动机；
所述电动机驱动控制系统还具备起动限制单元，该起动限制单元在所述锁止检测单元检测到所述电动机的锁止状态时，限制所述发动机的起动。
10.如权利要求1所述的电动机驱动控制系统，
所述电动机驱动控制系统安装于车辆，且所述电动机被构成为产生所述车辆的驱动力；
所述车辆上还安装有通过燃料的燃烧而工作的发动机、和由所述直流电源配线供给高于所述直流电源的输出电压的电压而起动所述发动机的起动电动机；
所述电动机驱动控制系统还具备起动确保单元，该起动确保单元在所述锁止检测单元检测到所述锁止状态时，当所述发动机的起动被指示时，仅在所述发动机的起动所需的预定期间内，使所述转换器的所述电压指令值暂时上升至所述起动电动机的必要电压。
11.如权利要求9或10所述的电动机驱动控制系统，所述起动电动机由电动发电机构成，该电动发电机构成为能够在所述发动机的工作时通过由所述发动机的输出的至少一部分进行旋转驱动而发电，同时能够在所述发动机的停止时通过产生旋转驱动所述发动机的转矩而起动所述发动机。
12.一种电动机驱动控制系统的控制方法，
所述电动机控制系统具备：
直流电源；
转换器，该转换器构成为能够将所述直流电源的输出电压进行升压，构成为将所述直流电源的输出电压按照电压指令值进行可变控制而输出至直流电源配线；
第1变换器，该第1变换器通过多个开关元件在所述直流电源配线上的直流电力和驱动所述电动机的交流电力之间进行电力变换，使得电动机按照动作指令而工作；
所述控制方法包括：
根据所述电动机的动作状态，设定所述转换器的所述电压指令值的步骤；
检测所述电动机的锁止状态的步骤；和
在检测到所述锁止状态时，将所述电压指令值限制为根据所述电动机的动作状态被设定的所述电压指令值和预定的限制电压中较低一方的电压的步骤。
13.如权利要求12所述的电动机驱动控制系统的控制方法，所述限制电压与所述直流电源的输出电压等同。
14.如权利要求12所述的电动机驱动控制系统的控制方法，
所述电动机控制系统还具备：
发电机，该发电机构成为能够通过外力而旋转驱动；和
第2变换器，该第2变换器通过多个开关元件在所述直流电源配线上的直流电力和驱动所述发电机的交流电力之间进行电力变换，使得所述发电机按照动作指令而工作，
设定所述电压指令值的步骤，为了使得除了所述电动机的动作状态之外，还根据所述发电机的动作状态，设定所述转换器的所述电压指令值，包括：
第1分步骤，该第1分步骤计算应该根据所述电动机的动作状态而设定的所述电压指令值，
第2分步骤，该第2分步骤计算应该根据所述发电机的动作状态而设定的所述电压指令值，和
第3分步骤，该第3分步骤将所述转换器的所述电压指令值设定为通过所述第1分步骤和所述第2分步骤计算出的所述电压指令值中较高一方的电压。
15.如权利要求14所述的电动机驱动控制系统的控制方法，还具备在检测到所述电动机的锁止状态时，确保由所述发电机发电而使得电力从所述发电机供给至所述直流电源配线的步骤。
16.如权利要求15所述的电动机驱动控制系统的控制方法，所述确保发电的步骤，在检测到所述电动机的锁止状态时，设定所述限制电压使得电力能够从所述发电机供给至所述直流电源配线。
17.如权利要求15所述的电动机驱动控制系统的控制方法，
所述第2变换器，包括与所述多个开关元件分别并联地、被连接为将所述发电机的发电电力引向所述直流电源配线的整流元件；
所述确保发电的步骤，在检测到所述电动机的锁止状态时，断开所述第2变换器中的各个所述开关元件，同时使所述发电机的旋转速度上升而使得在所述发电机中感应的交流电压的振幅变得高于所述直流电源配线的电压。
18.如权利要求12到17中任何一项所述的电动机驱动控制系统的控制方法，所述电动机驱动控制系统安装于车辆，且所述电动机被构成为产生所述车辆的驱动力。
19.如权利要求18所述的电动机驱动控制系统的控制方法，还具备：
检测所述车辆的加速踏板及制动踏板双方被操作的失速状态的步骤；和
当所述电动机的所述锁止状态被检测到、且所述失速状态被检测到时，生成所述电动机的动作指令值，使得将所述电动机的动作区域限制在预定的低旋转速度区域内且在低输出转矩区域内的步骤。
20.如权利要求12所述的电动机驱动控制系统的控制方法，
所述电动机驱动控制系统安装于车辆，且所述电动机被构成为产生所述车辆的驱动力；
所述车辆上还安装有通过燃料的燃烧而工作的发动机、和由所述直流电源配线供给高于所述直流电源的输出电压的电压而起动所述发动机的起动电动机；
所述控制方法还包括在检测到所述电动机的锁止状态时，限制所述发动机的起动的步骤。
21.如权利要求12所述的电动机驱动控制系统的控制方法，
所述电动机驱动控制系统安装于车辆，且所述电动机被构成为产生所述车辆的驱动力；
所述车辆上还安装有通过燃料的燃烧而工作的发动机、和由所述直流电源配线供给高于所述直流电源的输出电压的电压而起动所述发动机的起动电动机；
所述控制方法还包括在检测到所述电动机的锁止状态时，当所述发动机的起动被指示时，仅在所述发动机的起动所需的预定期间内，使所述转换器的所述电压指令值暂时上升至所述起动电动机的必要电压的步骤。
22.如权利要求20或21中所述的电动机驱动控制系统的控制方法，所述起动电动机由电动发电机构成，该电动发电机构成为能够在所述发动机的工作时通过由所述发动机的输出的至少一部分进行旋转驱动而发电，同时能够在所述发动机的停止时通过产生旋转驱动所述发动机的转矩而起动所述发动机。
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