CN103210577A - 旋转电机的控制装置 - Google Patents

Abstract

一种控制作为马达和发电机起作用的旋转电机的控制装置，包括：具有作为从电池向旋转电机供给驱动电流的变换器的功能和作为把旋转电机的发电输出整流向电池供给的整流器的功能的电力变换电路；以及控制变换电路，以使得在电池从变换电路除去，变换电路的直流输出电压成为过大时把旋转电机的三相的电枢线圈短路，然后在变换电路的直流输出电压降低到所设定的低电压时解除电枢线圈的一相的短路，只把两相变成短路状态的控制器。

Description

旋转电机的控制装置

技术领域

本发明涉及控制包括由永磁铁构成磁场的转子和具有三相的电枢线圈的定子、并作为交流发电机或马达来工作的旋转电机的控制装置。

背景技术

作为安装在车辆、船舶、建设机械、发动发电机等上搭载的内燃机上的旋转电机，使用了发动机器的马达、和被机器驱动而产生用来对电池充电的输出的发电机，但是近年来，为了实现设置空间的节约、成本的降低、旋转电机的高功能化，对在车辆上搭载既作为发电机又作为马达起作用的旋转电机进行了研究。

为了使这种旋转电机工作，必须像例如专利文献1所示的那样，具有包括在电池与旋转电机之间设置的电力变换电路和控制该电力变换电路的控制器的控制装置。作为电力变换电路通常使用三相全桥型的电路。三相全桥型的电力变换电路具有以下构成，即，包括在上下具有臂的3个支路，这些臂包括开关元件和与该开关元件反向并联连接的反馈二极管，这3个支路相互并联连接。这种电力变换电路具有：从全桥电路的两端引出的一对DC端子（直流侧端子）、和从全桥电路的3个支路的各自的上臂与下臂的连接点引出的三相的AC端子（交流侧端子）。一对DC端子与电池的两端连接，三相的AC端子分别与旋转电机的电枢线圈的三相的端子连接。在电力变换电路的一对DC端子间连接有平滑用电容。

控制电力变换电路的开关元件的控制器包括微处理器和向电力变换电路的开关元件施加驱动信号的开关驱动电路，设置成由从电力变换电路的DC端子间的电压生成恒定的直流电压的控制电源电路提供电源电压而工作。控制器将控制电力变换电路的开关元件控制成：在使旋转电机作为内燃机发动用马达工作时，使电力变换电路作为变换器起作用而从直流电源向旋转电机供给电枢电流。控制器还在旋转电机被内燃机驱动而作为交流发电机工作时，使电力变换电路作为整流器起作用而从电枢线圈向直流电源供给充电电流，并且进行用来使电池的两端的电压保持在设定范围的控制。

作为控制电池的充电电压的方法，可以根据旋转电机的构成举出适宜的方法。例如，在控制转子的场磁体由永磁铁构成的旋转电机（以下称为永磁铁式旋转电机。）时，作为控制电池的充电电压的方法，可以采用以下方法：在电池的端子电压超过设定值时，通过反复进行使构成电力变换电路的全桥电路的下臂或上臂的开关元件同时成为导通状态而把三相的电枢线圈短路的动作和解除电枢线圈的短路的动作，把电池的端子电压保持在设定值附近的方法。

在旋转电机的转子具有场磁体线圈时，作为控制电池的充电电压的方法，可以举出通过控制向场磁体线圈供给的电流来调整旋转电机的输出电压的方法。

在像上述那样构成的旋转电机的控制装置中，在旋转电机被内燃机旋转驱动而对电池充电的状态下，如果把电池连接到电力变换电路的布线被切断，或者把电池连接到电力变换电路的继电器等的开关单元发生故障，电池从电力变换电路切离，则控制器不能控制和切断发电输出，会出现在电力变换电路的DC端子间产生过大的电压，该过电压导致在电力变换电路的DC端子之间连接的电路的构成部件被击穿之类的问题。

为了防止上述那样的问题产生，对在转子上设置场磁体线圈的旋转电机，提出专利文献2所示的控制装置。在该控制装置中，在电池等的直流电源与旋转电机之间设置电力变换电路，在旋转电机作为发电机工作而对直流电源充电时，通过控制场磁体电流以把电力变换电路的DC端子间的电压保持在设定值，进行把电力变换电路的DC端子间的电压保持在设定值的控制。

专利文献2所示的控制装置包括对在电力变换电路的直流输出电压超过预定值的状态在设定时间内持续时产生了过电压的情况进行检测的单元，且构成为进行如下的控制：在检测到过电压的产生时使场磁体电流变成零，并且通过使电力变换电路的下臂的开关元件和上臂的开关元件中的某一方同时成为导通状态，把三相的电枢线圈短路，使旋转电机的输出电压变成零。

根据专利文献2所示的控制装置，由于在把直流电源连接到电力变换电路的布线被切断而在电力变换电路的DC端子间产生了过电压时，进行抑制旋转电机的输出的动作，所以可以防止在除去直流电源时电力变换电路的DC端子之间连接的电路因过电压被击穿。

<专利文献1>日本特开2003-184712号公报

<专利文献2>日本特开2004-15936号公报

发明内容

（发明要解决的问题）

在专利文献2所示的控制装置中，由于在旋转电机作为发电机运转的状态下，直流电源从电力变换电路切离而在电力变换电路的DC端子间产生了过电压时，使场磁体电流变成零，同时，通过把三相的电枢线圈短路来使发电机的输出变成零，所以平滑用电容两端的电压迅速降低，电力变换电路的DC端子间的电压降低到比为了从控制电源电路产生用来使控制器保持在工作状态的电源电压所需的电压范围的下限值还低的电压。如果成为这样的状态，则控制器的功能停止，不能向电力变换电路的开关元件的栅极提供驱动信号，所以把电枢线圈短路的开关元件成为截止状态。在专利文献2所示的控制装置中，由于检测到过电压时场磁体电流变成零，所以即使控制器的功能停止时旋转电机仍继续旋转，其发电输出也保持在零的状态。因此，可以防止在旋转电机作为发电机运转的状态下，直流电源从电力变换电路切离时，电力变换电路的DC端子之间连接的电路的构成部件因过电压被击穿。

但是，旋转电机是永磁铁式的旋转电机时，由于以下的理由，不能原样采用专利文献2所示的构成。

在转子的场磁体由永磁铁构成的情况下也是，在旋转电机作为发电机运转的状态下，直流电源从电力变换电路切离时，如果三相的电枢线圈被短路，则旋转电机的发电输出变成零，电力变换电路的DC端子间的电压迅速变成比为了确保控制器的电源电压所需的电压范围的下限值低的状态，控制器停止发挥作用。如果控制器停止发挥作用，则由于变得不能向电力变换电路的开关元件的栅极提供驱动信号，把三相的电枢线圈短路了的3个开关元件同时成为截止状态，三相的电枢线圈的短路被一举解除。转子的场磁体由永磁铁构成时，如果在电枢线圈的短路被解除的时刻旋转电机仍继续旋转，则从旋转电机输出与其旋转速度相应的大小的电压。另外，如果三相的电枢线圈的短路被一举解除，则由于之前一直流动的短路电流被切断，所以在三相的电枢线圈中感应出被升压了的电压。如果此时直流电源从电力变换电路切离，则由于吸收旋转电机输出的能量的只有平滑用电容，所以电力变换电路的DC端子间的电压急剧上升。如果电力变换电路的DC端子间的电压上升，则控制电源电路的输出恢复，构成控制器的微处理器再次开始工作。此时控制器的微处理器，首先进行CPU的重置和各部的初始化，之后在进行过电压保护动作的任务处理的时刻到来时，开始过电压保护动作。因此，有时过电压保护动作跟不上解除了电枢线圈的短路时产生的电压的急剧上升，在保护动作开始而把电枢线圈短路之前，电力变换电路的DC端子间的电压变得过大，电力变换电路的DC端子之间连接的电路被击穿。

可以考虑在直流电源被切离而产生了过电压时，在把电枢线圈短路的同时，进行使内燃机停止的控制。但是，即使进行使内燃机停止的控制，因内燃机和与内燃机连接的旋转电机的惯性，内燃机在实际停止之前需要一定程度的时间，所以在电枢线圈中感应出的电压急剧上升的情况下，不能可靠地防止电力变换电路的DC端子间连接的电路的构成部件因过电压被击穿。

本发明的目的在于，提供一种旋转电机的控制装置，可以可靠地防止在旋转电机作为发电机运转而通过电力变换电路对直流电源充电的状态下，从电力变换电路切离直流电源时，电力变换电路的DC端子间连接的电路的构成部件因过电压被破损。

（用来解决问题的手段）

本发明把控制包括由永磁铁构成磁场的转子和具有三相的电枢线圈的定子、并作为交流发电机或马达来工作的旋转电机的控制装置作为对象。

根据本发明的控制装置包括：电力变换电路，各臂由包括开关元件和与该开关元件反向并联连接的反馈二极管的三相全桥电路构成，具有与直流电源的两端连接的一对DC端子（直流侧端子）和与电枢线圈的三相的端子分别连接的三相的AC端子（交流侧端子）；连接在电力变换电路的DC端子间的平滑用电容；以及控制电力变换电路的控制器。控制器设置成把从电力变换电路的DC端子间的电压得到的控制用直流电压作为电源电压来工作，把电力变换电路的开关元件控制成：在使旋转电机作为马达工作时使电力变换电路作为变换器起作用，从直流电源向旋转电机供给电枢电流，而在使旋转电机作为交流发电机工作时使电力变换电路作为整流器起作用，从电枢线圈向直流电源供给充电电流。

在本发明中，上述控制器构成为：在电力变换电路的DC端子间的电压值成为所设定的过电压判断值以上时，进行使电力变换电路的上臂的3个开关元件或下臂的3个开关元件同时成为导通状态而把三相的电枢线圈变成短路状态的三相短路控制；在电力变换电路的DC端子间的电压值降低到低电压判断值时，进行使把三相的电枢线圈短路的3个开关元件中的一个成为截止状态而只把两相的电枢线圈变成短路状态的两相短路控制，其中所述低电压判断值被设定为比过电压判断值低、且在为了确保控制器的电源电压所需的电压范围的下限值以上的值。

如果像上述那样构成，则在旋转电机作为发电机运转的状态下，直流电源从电力变换电路切离，在电力变换电路的DC端子间的电压上升到过电压判断值时，三相的电枢线圈被短路，旋转电机的输出变成零，所以可以防止电力变换电路的DC端子之间连接的电路的构成部件因过电压被击穿。

如果旋转电机的输出变成零，则平滑用电容的两端的电压降低，所以电力变换电路的DC端子间的电压降低。如果电力变换电路的DC端子间的电压降低到所设定的低电压判断值，则把三相的电枢线圈短路了的3个开关元件中的一个成为截止状态而切换成只把两相的电枢线圈变成短路状态，所以电枢线圈成为产生单相交流电压的状态。此时，在电力变换电路的DC端子间出现把旋转电机的单相电枢线圈感应的单相交流电压半波整流了的电压。这样，直流电源被切离时，如果在电力变换电路的直流输出端子间只出现旋转电机的一相的感应电压的半波整流输出，则可以减缓DC端子间的电压上升，所以可以接着可靠地进行DC端子间的电压上升到过电压判断值时的三相短路控制，可以防止电力变换电路的DC端子间连接的电路的构成部件被击穿。通过反复进行上述的三相短路控制和两相短路控制，可以使电力变换电路的DC端子间的电压保持在为了确保控制器的电源电压所需的电压范围的下限值以上的电平，所以可以在进行过电压保护控制期间，确保控制器的电源电压，使控制器保持在可工作的状态。因此，可以防止在直流电源从电力变换电路切离了的状态下电枢线圈的短路被解除而在电力变换电路的DC端子间出现过大的电压，可以可靠地进行过电压保护动作。

在上述方式中，优选地，将在进行两相短路控制时把三相的电枢线圈短路的3个开关元件中的一个成为截止状态的定时设定为收敛于在与要成为截止状态的开关元件反向并联连接的反馈二极管中流动正向电流的期间内。

在把三相的电枢线圈短路的状态下，如果使把电枢线圈短路的3个开关元件中的、流动从旋转电机朝电力变换电路方向的极性的短路电流的开关元件成为截止状态而解除一相的短路工作，则短路电流被切断，所以电枢线圈中感应出升压了的电压，可能会在电力变换电路的DC端子间产生过大的电压。与此相对，像上述那样，如果将在把电枢线圈的短路控制从三相短路控制切换成两相短路控制时把三相的电枢线圈短路的3个开关元件中的一个成为截止状态的定时设定在与要成为截止状态的开关元件反向并联连接的反馈二极管中流动正向电流的期间内，则解除一相的短路时短路电流不会被切断，所以可以防止在把短路控制从三相短路控制切换成两相短路控制时，电枢线圈中感应出升压了的电压而在电力变换电路的DC端子间产生过大的电压。

在上述方式中，优选地，通过使与在电力变换电路的DC端子间的电压降低到低电压判断值时流动正向电流的反馈二极管并联连接的开关元件成为截止状态，进行两相短路控制。

像上述那样构成的情况下也是，由于无须切断短路电流，就可以使一个开关元件成为截止状态而解除电枢线圈的一相的短路，所以可以在电力变换电路的DC端子间不会产生过大的电压地把电枢线圈的短路控制从三相短路控制切换成两相短路控制，确保控制器的电源电压。

在上述各方式中，为了安全，优选地，设置有在使旋转电机作为交流发电机工作的状态下，在产生了电力变换电路的DC端子间的电压变为过电压判断值以上的状态时，进行降低旋转电机的旋转速度或使该旋转电机的旋转速度停止的控制的控制装置。

如果设置上述那样的控制装置，则在直流电源从电力变换电路切离了时，旋转电机的旋转速度降低。在利用两相短路控制进行保护控制的状态下，如果旋转电机的旋转速度降低，则很快就不能确保控制系的电源，保护控制被解除。由于该解除保护控制的定时不是被管理的定时，所以如果保护控制继续，则会在不希望的定时解除保护控制。这样，为了防止在不希望的定时解除保护控制而DC端子间的电压变得过大，优选地，控制器构成为在旋转电机的旋转速度成为所设定的安全速度以下时结束两相短路控制。安全速度设定为旋转电机的无负载感应电压成为不会使机器破损的电压值的旋转速度。

（发明的效果）

根据本发明，在电力变换电路的DC端子间的电压值成为所设定的过电压判断值以上时，进行把三相的电枢线圈变成短路状态的三相短路控制，在电力变换电路的DC端子间的电压值降低到被设定成比过电压判断值低、且在为了确保控制器的电源电压所需的电压范围的下限值以上的值的低电压判断值时，把电枢线圈的短路控制切换成只把两相的电枢线圈变成短路状态的两相短路控制，所以可以在进行保护电力变换电路的DC端子间连接的电路免受过电压的影响的动作的期间，确保控制器的电源电压，使控制器保持在工作状态。因此，可以防止在进行过电压保护动作的期间控制器的工作停止而在电力变换电路的DC端子间产生过电压，可以可靠地进行过电压保护动作。

附图说明

图1是示出根据本发明的旋转电机的控制装置的一实施方式的整体构成的框图。

图2是在本实施方式的控制装置中，把在控制器内用微处理器构成的各种功能实现单元与本实施方式中使用的电力变换电路的构成一起示出的构成图。

图3是示出本实施方式中使用的向量运算单元的构成例的框图。

图4是在本实施方式中，记载了把三相的电枢线圈短路时流动的电流的电力变换电路的电路图。

图5是在本实施方式中，记载了把两相的电枢线圈短路时流动的电流的电力变换电路的电路图。

图6是示出在根据本发明的控制装置中，检测到过电压时由微处理器执行的处理的算法的一例的流程图。

图7是概略地示出在本发明作为对象的控制装置中除去了电池时的直流电源电压的变化的一例的曲线图。

图8是示出在把两相的电枢线圈短路时在电力变换电路的DC端子间出现的电压的平滑前的波形的波形图。

（附图标记说明）

1：内燃机；2：永磁铁式旋转电机；2u～2w：旋转电机的电枢线圈的三相的端子；3：直流电源；4：旋转电机控制装置；5：旋转位置检测器；6：电力变换电路；6a：正侧DC端子；6b：负侧DC端子；6u～6w：AC端子；7：控制器；8：平滑用电容；9：电源电压检测电路；10：电流检测电路；12：控制电源电路；13：马达输出转矩指示单元；14：发电电压指示单元；15：旋转位置运算单元；16：向量运算单元；17：过电压判断单元；18：低电压判断单元；19：驱动模式产生单元；20：主继电器；21：主继电器控制单元

具体实施方式

图1示出本发明的一实施方式的整体构成，在该图中，1是内燃机，2是具有转子和定子、转子结合在内燃机1的曲轴上的永磁铁式的旋转电机，3是直流电源、4是控制旋转电机2的控制装置。

旋转电机2的转子具有由永磁铁构成的场磁体，定子具有三相的电枢线圈Lu、Lv和Lw（参照图4或图5）。旋转电机2通过从直流电源3通过后述的电力变换电路提供电力，作为发动内燃机1的马达工作，通过用内燃机1驱动转子而作为交流发电机工作。

虽然未图示，但是旋转电机2的转子由例如形成为杯状的转子磁轭和在转子磁轭的周围壁部的内周上安装的永磁铁构成，通过使在转子磁轭的底壁部的中央设置的凸起部与内燃机1的曲轴连结而安装在内燃机1上。

旋转电机2的定子由具有与转子的场磁体的磁极相对置的磁极部的电枢铁芯、和缠绕在电枢铁芯上的三相的电枢线圈Lu～Lw构成。定子被固定在设置在内燃机的外壳等上的定子安装用的框架上，该电枢铁芯的磁极部与转子的磁极夹着磁隙地相对置。

为了检测旋转电机1的转子的旋转角度位置，设置有旋转位置检测器5。旋转位置检测器5由例如分别在对三相的电枢线圈的每一个设定的3个检测位置上配置的3个霍尔IC构成。此时，每当霍尔IC检测的转子的磁极的极性变化时，旋转位置检测器5对三相的电枢线圈的每一个输出从低电平到高电平或从高电平到低电平地改变电平的矩形波状的信号。

直流电源3是具有蓄积电能的作用的电源，由电池、电容等能量蓄积器件构成。在本实施方式中，构成直流电源3的能量蓄积器件由电池构成。

控制装置4包括：在旋转电机2与直流电源3之间设置的电力变换电路6、和控制电力变换电路6的控制器7。

像图2、图4或图5所示的那样，电力变换电路6具有相互串联连接的上下臂，各臂包括由开关元件和与该开关元件反向并联连接的反馈二极管构成的3个支路601～603，这3个支路由具有并联连接的构成的三相全桥电路构成。

在图示的例子中，Qu、Qv和Qw分别表示支路601、602和603的上臂的开关元件，Du、Dv和Dw分别表示与开关元件Qu、Qv和Qw反向并联连接的上臂的反馈二极管。另外，Qx、Qy和Qz分别表示支路601、602和603的下臂的开关元件，Dx、Dy和Dz分别表示与开关元件Qx、Qy和Qz反向并联连接的下臂的反馈二极管。

电力变换电路6具有：从其全桥电路的两端引出的一对DC端子6a、6b；以及从全桥电路的3个支路601～603的各上臂与下臂的连接点引出的三相的AC端子6u、6v和6w。电力变换电路6的一对DC端子6a和6b与直流电源3的两端连接，三相的AC端子6u、6v、6w分别与旋转电机2的电枢线圈的三相的端子2u、2v、2w连接。DC端子6a和6b分别是正侧和负侧的端子，DC端子6a和6b分别与直流电源3的正端子和负端子连接。在图示的例子中，负侧端子6b接地。在电力变换电路6的一对DC端子6a、6b间连接有平滑用电容8。在图2、图4和图5中，r是为了检测通过电力变换电路6流动的电流而在正侧的DC端子6a与平滑用电容8的非接地侧端子之间插入的电流检测单元。在本实施方式中，该电流检测单元由分流电阻构成。

电力变换电路6的各开关元件由MOSFET、IGBT等的半导体开关元件构成，从在控制器7中设置的开关驱动电路701向上臂的开关元件Qu、Qv、Qw和下臂的开关元件Qx、Qy、Qz的各栅极提供驱动信号Su、Sv、Sw和Sx、Sy、Sz。电力变换电路6的各臂的开关元件在被提供了驱动信号时从截止状态迁移到导通状态，在被提供驱动信号的期间保持导通状态，在除去了驱动信号时迁移到截止状态。

将旋转电机2作为马达驱动时，电力变换电路6作为变换器起作用，为了使旋转电机2朝预定的方向旋转，控制向开关元件Qu、Qv、Qw和Qx、Qy、Qz的每一个施加驱动信号的定时，以使得从直流电源3向旋转电机2的三相的电枢线圈Lu～Lw流动以预定的顺序改流的驱动电流。另外，通过使电力变换电路的上臂的开关元件或下臂的开关元件以预定的占空比导通截止，对旋转电机的电枢线圈中流动的驱动电流进行PWM控制，以从旋转电机输出所希望的转矩。

旋转电机2作为发电机工作时，电力变换电路6的全桥连接了的反馈二极管Du～Dw和Dx～Dz作为全波整流器发挥作用，把旋转电机1的电枢线圈产生的交流输出变换成直流输出，把该直流输出供给直流电源3，对直流电源（本实施方式中是电池）3充电。

控制器7包括：具有中央运算装置（CPU）7A、非易失性存储器（ROM）7B、易失性存储器（RAM）7C、输入界面7D和输出界面7E等的微处理器700，和开关驱动电路701。通过输入界面7D向控制器7的CPU7A输入：从旋转位置检测器5得到的位置检测信号、对电力变换电路6的DC端子6a、6b间的电压进行检测的电源电压检测电路9的输出、对从电力变换电路6向旋转电机2提供的驱动电流进行检测的电流检测电路10的输出。

构成控制器7的微处理器700的输出界面7E具有与电力变换电路6的开关元件Qu、Qv、Qw和Qx、Qy、Qz分别对应的输出端子，在预定的定时从与开关元件Qu、Qv、Qw和Qx、Qy、Qz分别对应的输出端子输出导通指令信号U、V、W和x，y，z，这些导通指令信号发出使开关元件Qu、Qv、Qw和Qx、Qy、Qz分别变成导通状态的指令。开关驱动电路701具有与开关元件Qu、Qv、Qw和Qx、Qy、Qz分别对应的输入端子和输出端子，把从输出界面7E的输出端子输出的导通指令信号U、V、W和x，y，z输入到开关驱动电路701的对应的输入端子。

开关驱动电路701包括把输入到各输入端子的导通指令信号放大并从对应的输出端子输出的放大器，在从微处理器700的输出界面7E输出了与开关元件Qu、Qv、Qw和Qx、Qy、Qz分别对应的导通指令信号时，把这些导通指令信号放大，把放大了的信号作为驱动信号（为了使各开关元件成为导通状态而向各开关元件的栅极提供的信号）Su、Sv、Sw和Sx、Sy、Sz提供给电力变换电路6的开关元件Qu、Qv、Qw和Qx、Qy、Qz的栅极。

使旋转电机2作为马达工作时，为了控制其输出转矩，对从直流电源3向旋转电机2供给的驱动电流进行PWM控制。因此，输出界面7E输出的导通指令信号中的、针对下臂的开关元件的导通指令信号或针对上臂的开关元件的导通指令信号成为被调制成以预定的占空比断续的波形，把该调制了的导通指令信号放大，作为驱动信号提供给电力变换电路6的预定的开关元件的栅极。由此，电力变换电路6的下臂的开关元件或上臂的开关元件以预定的占空比导通截止，对提供给旋转电机2的驱动电流进行PWM控制。

设置有把电力变换电路6的DC端子6a、6b间的电压作为输入而生成恒定的直流电压的控制电源电路12，从该控制电源电路12向控制器7提供电源电压。图示的控制电源电路12输出用来驱动微处理器700的电源电压（例如5V）、和用来驱动开关驱动电路701的电源电压（例如10V）。此时，为了使控制器7保持在工作状态，电力变换电路的DC端子间的电压必须为10V以上。

构成控制器7的微处理器，通过执行预定的程序，构成实现为了控制旋转电机2所需的各种功能的单元。如果参照图2，与电力变换电路6的构成例一起示出由控制器7的微处理器构成的功能实现单元的一例。

在图2中，对与图1所示的各部同等的部分赋予与图1相同的附图标记。在图2所示的例子中，通过微处理器700（参照图1）执行预定的程序，构成马达输出转矩指示单元13、发电电压指示单元14、旋转位置运算单元15、向量运算单元16、过电压判断单元17、低电压判断单元18和驱动模式生成单元19。

马达输出转矩指示单元13是提供使旋转电机2作为马达工作时的输出转矩的指示值的单元。马达输出转矩指示单元13从ROM读出在发动内燃机时从旋转电机2输出的转矩的指示值，提供给向量运算单元16。

发电电压指示单元14是提供在使旋转电机2作为发电机工作而对电池充电时从旋转电机2输出的电压的上限值和下限值的指示值的单元。发电电压指示单元14在内燃机的发动结束了之后，在使旋转电机作为发电机工作时，从ROM读出发电电压的指示值，提供给向量运算单元16。

旋转位置运算单元15是把旋转电机2上设置的旋转位置检测器5输出的三相的位置检测信号作为输入，运算旋转电机的转子的旋转位置（电气角）的单元。

过电压判断单元17是把由电源电压检测电路9检测到的电压与预先设定并存储在ROM7B中的过电压判断值进行比较，判断由电源电压检测电路9检测到的电源电压是否为过电压判断值以上的单元，低电压判断单元18是判断由电源电压检测电路9检测的电压是否降低到所设定的低电压判断值的单元。

过电压判断值被设定为比电池的端子电压的允许范围的上限值高、且比使电力变换电路6的DC端子间连接的电路的构成部件击穿的电压低的值。

另外，低电压判断值被设定为比过电压判断值低，且在为了确保控制器7的电源电压所需的电压范围的下限值以上。电池的额定电压为12V时，过电压判断值设定为例如20V，低电压判断值被设定为例如10V（为了使开关驱动电路701工作所需的电压的下限值）。

向量运算单元16是为了对旋转电机进行向量控制而设置的，像图3所示的那样，由相电流检测单元16A、第一坐标变换单元16B、控制电压运算单元16C、和第二坐标变换单元16D构成。

在图3中，相电流检测单元16A根据由电流检测电路10检测到的电流值、驱动模式生成单元19生成的驱动模式、和由旋转位置运算单元15运算得到的旋转电机2的转子的场磁体的旋转位置（电气角），运算在定子侧设置的静止坐标系中的U、V、W三相的电流的大小和相位。

第一坐标变换单元16B使用由旋转位置运算单元15运算得到的旋转电机的转子的场磁体的旋转位置（电气角），把上述静止坐标系变换成以通过各永磁铁的中心和转子的中心的轴为d轴、以相对于d轴电气角移动了90°相位的轴为q轴的旋转坐标系，进行把由相电流检测单元16A检测到的静止坐标系中的各相的电流变换成d轴方向的电流分量和q轴方向的电流分量的运算。

控制电压运算单元16C在使旋转电机作为马达驱动而发动内燃机时，按照从马达输出转矩指示单元13提供的马达输出转矩的指示值，运算为了产生所指示的转矩所需的d轴驱动电压和q轴驱动电压。

控制电压运算单元16C还在旋转电机被内燃机驱动而作为发电机工作，对直流电源3的电池充电时，基于从发电电压指示单元14提供的发电电压的指示值与由电源电压检测电路9检测的电源电压的偏差，输出为了进行使电源电压（DC端子间的电压）与所指示的发电电压相等的控制所必需的d轴驱动电压和q轴驱动电压。

本实施方式的控制电压运算单元16C，根据由电源电压检测电路检测的电源电压对d轴电流分量进行反馈控制，以使得在由电源电压检测电路9检测的电源电压（直流电源3两端的电压）为提供直流电源3两端的电压的允许范围的下限的设定值以下时（发电量不足时），使d轴电流朝增磁方向变化，在检测的电源电压超过提供允许范围的上限的设定值时（发电量过剩时）使d轴电流朝减磁方向变化。在向量控制中，d轴电流分量与场磁体控制电流相当。直流电源3由电池构成，其额定电压为12V时，提供直流电源3两端电压的允许范围的上限的设定值设定为例如14V。

第二坐标变换单元16D，根据由旋转位置运算单元15运算得到的转子的场磁体的旋转位置（电气角），把由控制电压运算单元16C运算得到的d轴驱动电压和q轴驱动电压变换成静止坐标系中的U、V、W各相的驱动电压。

把由第二坐标变换单元16D运算得到的U相驱动电压、V相驱动电压和W相驱动电压提供给驱动模式生成单元19。驱动模式生成单元19，基于从第二坐标变换单元16D提供的U相驱动电压、V相驱动电压和W相驱动电压，算出UVW各相的支路的PWM占空比，按照算出的PWM占空比，把导通指令信号提供给开关驱动电路701，该导通指令信号发出应当将电力变换电路6的预定的开关元件变成导通状态的指令。

图2所示的驱动模式生成单元19确定开关元件的驱动模式以进行以下的控制工作：在旋转电机作为发电机运转的状态下，在由于某种原因直流电源3从电力变换电路6切离、由电源电压检测电路9检测的电压成为过电压判断值以上时，进行使电力变换电路的上臂的全部的开关元件同时变成导通状态或者下臂的全部的开关元件同时变成导通状态，使三相的电枢线圈变成短路状态的三相短路控制，之后平滑用电容8放电，在由电源电压检测电路9检测的电压降低到被设定成比上述过电压判断值低、且在为了确保控制器7的电源电压所需的电压范围的下限值以上的值的低电压判断值时，使把旋转电机的三相的电枢线圈短路的3个开关元件中的一个成为截止状态、进行把电枢线圈短路的短路控制切换成只把两相的电枢线圈变成短路状态的两相短路控制，按照确定了的驱动模式向开关驱动电路701输出导通指令信号。

在图2中，20是具有在直流电源3的正极端子与正侧DC端子6a之间插入了的常开接点20a和激励线圈20b的主继电器，21是控制主继电器20的主继电器控制单元。主继电器控制单元21是进行以下控制的单元：在未图示的按键开关变成导通状态时激励激励线圈20b，使接点20a成为导通状态，在按键开关成为截止状态时解除激励线圈20b的激励，使接点20a成为截止状态的控制；由电流检测电路10检测到流动过电流时解除激励线圈20b的激励，使接点20a成为截止状态的控制等。在图2中，继电器20处于被激励的状态，接点20a位于闭合状态。

下面，说明本实施方式的控制装置的工作。

本实施方式中使用的控制器7，在直流电源3与电力变换电路6正确连接时，进行为了使旋转电机2作为马达工作而控制电力变换电路6的开关元件的马达驱动控制；在使旋转电机2作为交流发电机工作，用旋转电机2的输出通过电力变换电路6对直流电源3充电时，用来使直流电源的两端的电压保持在设定范围的充电控制；在旋转电机作为发电机运转的状态下，直流电源3从电力变换电路6切离，在电力控制电路6的DC端子6a、6b间产生了过电压时，进行用来保护电力变换电路6的DC端子间连接的电路免受过电压影响的过电压保护控制。马达驱动控制、电池充电控制和过电压保护控制如下进行。

［马达驱动控制］

控制器7的微处理器700在发动内燃机1时进行马达驱动控制。在该控制中，根据指示转矩和旋转速度求出d轴电流和q轴电流，以与这些电流分别一致的方式求出d轴驱动电压和q轴驱动电压。然后用第二坐标变换单元根据旋转位置对这些驱动电压进行坐标变换，求出UVW各相的驱动电压的指示值，根据该指示值对UVW各相进行PWM驱动。使旋转电机2作为马达工作时控制电力控制电路的方法，有控制无刷DC马达时使用的向量控制方法。

［电池充电控制］

在电池充电控制中，微处理器700，为了使由电源电压检测电路9检测的电压与所设定的充电电压一致，在发电电压不足时使d轴电流朝增磁方向变化，在发电电压过剩时使d轴电流朝减磁方向变化，根据电源电压检测电路的检测输出对发电电压进行反馈控制。

［过电压保护控制］

在旋转电机2作为发电机运转的状态下，如果连接直流电源与电力变换电路之间的布线被切断、或者继电器20发生故障，接点20a截止，直流电源3从电力变换电路6切离，控制器7不能控制和切断旋转电机，其输出电压上升，电力变换电路6的DC端子6a、6b间的电压变得过大。为了保护电力变换电路的DC端子6a、6b间连接的电路免受上述过电压影响，必须进行过电压保护控制。

如前所述，在现有的旋转电机的控制装置中，在旋转电机作为发电机运转的状态下，在直流电源3切离、在电力变换电路6的DC端子间产生了过电压时，通过使旋转电机的三相的电枢线圈全部短路，使电枢线圈的输出电压变成零，保护了DC端子之间连接的电路。

图7表示在现有的控制装置中，进行过电压保护动作时电力变换电路的DC端子间的电压示出的变化。图7的横轴表示时间t，纵轴表示电力变换电路的DC端子间的电压（直流电源电压）E。在旋转电机作为发电机运转的状态下，如果在图7所示的定时t1除去电池，旋转电机的输出不能被电池吸收，所以不能控制旋转电机的输出，直流电源电压E上升。如果在定时t2直流电源电压E达到过电压判断值EH，则同时向电力变换电路的全部的下臂的开关元件或全部的上臂的开关元件提供驱动信号，旋转电机的输出变成零。在旋转电机的输出变成零的期间，电力变换电路的DC端子间连接的平滑用电容放电，伴随着该放电直流电源电压E降低。

在定时t3直流电源电压E变得比下限值EL低，如果控制电源电路12的输出电压低于可以使控制器7的微处理器工作的电压范围的下限，则控制器7停止工作，旋转电机2的电枢线圈的短路被解除。由此，旋转电机的输出电压转为上升，电力变换电路的DC端子间的电压上升。由于在电枢线圈的短路被解除了时，电枢线圈中感应出升压了的电压，所以DC端子间的电压表现出急剧上升。如果DC端子间的电压上升，则微处理器的电源电压恢复。微处理器在其电源电压恢复了时首先进行CPU的重置动作，之后进行各部的初始化，然后如果直流电源电压比过电压判断值EH高则开始过电压保护控制。但是，从在定时t3微处理器暂时停止工作之后，到再次开始过电压保护动作之前经过较长的时间，在这期间，DC端子间的电压可能会在定时t4超过将机器击穿的电压Ed。

像上述那样，利用现有的控制装置时，从电力变换电路6的DC端子间除去直流电源3，进行过电压保护控制时，由于会暂时失去微处理器的电源电压，所以在旋转电机的输出电压转为上升时，在再次开始过电压保护动作之前经过较长的时间，在这期间，电力变换电路的DC端子间的电压可能会上升到将机器击穿的电压。

为了防止上述那样的问题产生，在本发明中，在检测到DC端子6a、6b间的电压成为过电压判断值以上时，首先进行把三相的电枢线圈短路的三相短路控制，之后在DC端子6a、6b间的电压低于为了使微处理器保持在工作状态所需的电压范围的下限值之前，解除电枢线圈的一相的短路，把电枢线圈的短路控制切换成只把两相的电枢线圈变成短路状态的两相短路控制。

本实施方式中使用的控制器7的微处理器，在从电力变换电路的DC端子间切离直流电源3，电力变换电路6的DC端子间的电压达到了设定为比提供直流电源3两端电压的允许范围上限的设定值高、比有可能击穿机器的电压值低的过电压判断值时，开始用来进行保护电力变换电路6的DC端子间连接的电路的构成要素免受过电压的影响的过电压保护控制的处理。直流电源3是电池，其额定电压为12V时，过电压判断值设定为例如20V。

如果该处理开始，则首先进行通过使电力变换电路6的上臂的3个开关元件或下臂的3个开关元件同时变成导通状态，把旋转电机2的三相的电枢线圈变成短路状态的三相短路控制。然后，在电力变换电路6的DC端子间的电压值降低到被设定为比过电压判断值低、且在为了确保控制器7的电源电压所需的电压范围的下限值以上的值的低电压判断值时，使把旋转电机的三相的电枢线圈短路的3个开关元件中的一个成为截止状态，把电枢线圈的短路控制切换成只把两相的电枢线圈变成短路状态的两相短路控制。为了使控制器7的微处理器700工作所需的电源电压是例如5V，为了使开关驱动电路11工作所需的电源电压是例如10V。此时，上述低电压判断值被设定为10V以上。

如果像上述那样构成，则在旋转电机2作为发电机运转的状态下，直流电源3从电力变换电路6切离，电力变换电路的DC端子间的电压上升到过电压判断值时，三相的电枢线圈Lu～Lw被短路，旋转电机的输出变成零，所以可以防止电力变换电路的DC端子之间连接的电路的构成部件因过电压被击穿。

如果进行上述那样的控制，则在产生了过电压时，首先三相的电枢线圈全部短路，旋转电机的输出变成零，所以平滑用电容的两端的电压降低，电力变换电路6的DC端子间的电压降低。如果电力变换电路的DC端子间的电压降低到所设定的低电压判断值，则使把三相的电枢线圈短路了的3个开关元件中的一个成为截止状态，切换成只把两相的电枢线圈变成短路状态，所以成为电枢线圈产生单相交流电压的状态。此时，在电力变换电路6的DC端子间出现把旋转电机输出的单相交流电压半波整流了的波形的电压。这样，直流电源3从电力变换电路6切离时，如果在电力变换电路的直流输出端子间只出现旋转电机的一相的交流电压的半波整流输出，则可以减缓DC端子间的电压上升，所以接着可以可靠地进行DC端子间的电压上升到过电压判断值时的三相短路控制，可以防止电力变换电路的DC端子间连接的电路的构成部件被击穿。

通过反复进行上述的三相短路控制和两相短路控制，可以使电力变换电路的DC端子间的电压保持在为了确保控制器的电源电压所需的电压范围的下限值以上的电平，所以在进行过电压保护控制的期间，可以确保控制器的电源电压，使微处理器700保持在工作状态，且使开关驱动电路701保持在可工作的状态。因此，在直流电源从电力变换电路切离了的状态下，可以防止电枢线圈的短路被解除而在电力变换电路的DC端子间出现过大的电压，可以可靠地进行过电压保护动作。

在过电压保护控制中，如果将为了把电枢线圈的短路控制从三相短路控制切换成两相短路控制而把三相的电枢线圈短路的3个开关元件中的一个成为截止状态的定时，设定在通过要成为截止状态的开关元件流动短路电流的期间内，则在使一个开关元件成为截止状态时一相的短路电流被切断，所以电枢线圈中感应出升压了的电压，可能会在电力变换电路的DC端子间产生过大的电压。

图4表示在使电力变换电路6的下臂的开关元件Qx、Qy和Qz同时成为导通状态、把三相的电枢线圈Lu、Lv和Lw短路的过程中，从U相的电枢线圈Lu向电力变换电路6侧流动短路电流Iu的状态。在该状态下，从U相的电枢线圈Lu流出的电流Iu通过开关元件Qx流到了接地侧之后，被反馈二极管Dy和Dz分流，电流Iv通过反馈二极管Dy流入V相的电枢线圈Lv，并且电流Iw通过反馈二极管Dz流入W相的电枢线圈Lw。

在该状态下，如果流动短路电流Iu的开关元件Qx成为截止状态、向控制电源电路侧流动半波整流了的单相交流电流Iu'，则在短路电流Iu切断了时电枢线圈Lu中感应出升压了的电压。该电压在电力变换电路6的DC端子间出现，所以短路电流Iu的切断值大时，在把电枢线圈的短路控制从三相短路控制切换成两相短路控制时，可能会在DC端子间产生过大的电压。

为了防止上述那样的问题产生，优选地，在过电压保护控制中，将为了把电枢线圈的短路控制从三相短路控制切换成两相短路控制而把三相的电枢线圈短路的3个开关元件中的一个成为截止状态的定时设定为收敛于在与要成为截止状态的开关元件反向并联连接的反馈二极管中流动正向电流的期间内。

即，优选地，通过使与在电力变换电路的DC端子间的电压降低到低电压判断值时流动正向电流的反馈二极管并联连接的开关元件成为截止状态，进行两相短路控制。

图5表示在旋转电机作为发电机运转的状态下，直流电源3从电力变换电路6切离了时，在电力变换电路6的下臂的开关元件Qx、Qy和Qz同时成为导通状态、把三相的电枢线圈Lu、Lv和Lw短路的过程中，是从V相的电枢线圈Lv向电力变换电路6侧流动短路电流Iv的状态。在该状态下，从V相的电枢线圈Lv流出的电流Iv通过开关元件Qy流到了接地侧，之后，被反馈二极管Dx和Dz分流，电流Iu通过反馈二极管Dx流入U相的电枢线圈Lu，同时，电流Iw通过反馈二极管Dz流入W相的电枢线圈Lw。

在该状态下，如果与流动正向电流Iu的反馈二极管Dx并联连接的开关元件Qx成为截止状态，则在开关元件Qx成为截止状态时电流不会被切断，所以电枢线圈中不会感应出升压了的电压，可以变成只把两相的电枢线圈短路了的状态。如果在开关元件Qx成为截止状态了之后，变成从U相的电枢线圈Lu向电力变换电路侧流动电流Iu'，则该电流通过反馈二极管Du向平滑电容8侧流动。此时在平滑电容8上施加的电压，像图8所示的那样，成为把单相交流电压半波整流了的电压。

这样，在本实施方式中，在DC端子间的电压达到过电压判断值时，进行把三相的电枢线圈短路的三相短路控制，之后把电枢线圈的短路控制切换成只把两相的电枢线圈变成短路状态的两相短路控制，从一相的电枢线圈输出为了使控制器7工作所需的电压范围的下限值以上的电压，所以在进行过电压保护控制的期间，控制电源电路12维持输出用来使控制器7工作的电源电压的状态，可以无障碍地进行过电压保护动作，可以可靠地保护电力变换电路的DC端子间连接的电路免受过电压的影响。

另外，在图5的状态下，当然也可以通过使与作为正向电流流动短路电流Iw的反馈二极管Dw并联连接的开关元件Qz成为截止状态，把电枢线圈的短路控制从三相短路控制切换成两相短路控制。

把电枢线圈的短路控制从三相短路控制切换成两相短路控制的定时，可以从旋转位置检测器5产生的位置检测信号检测。

在上述实施方式中，在直流电源3切离了的状态下，如果旋转电机的旋转速度降低，则不能确保任一控制系统的电源，解除保护控制（两相短路控制）。为了防止在不希望的定时解除保护控制，优选地，控制器7在旋转电机2的旋转速度成为安全速度以下时结束三相短路控制和两相短路控制。安全速度设定为旋转电机的无负载感应电压成为机器不会破损的电压值时旋转速度，例如1000r／min。旋转电机2的旋转速度可以根据例如旋转位置检测器5输出的位置检测信号的频率检测。

为了进行上述的各控制，图3所示的控制电压运算单元16C，在旋转电机作为马达工作时，根据指示转矩和旋转速度求出d轴电流分量和q轴电流分量，求出与这些电流分量分别一致的d轴驱动电压和q轴驱动电压。

第二坐标变换单元16D，把由控制电压运算单元16C运算得到的上述d轴驱动电压和q轴驱动电压根据旋转位置进行坐标变换，求出UVW各相的驱动电压（指示值）。

另外，驱动模式生成单元19，基于从第二坐标变换单元16D提供的U相驱动电压、V相驱动电压和W相驱动电压，算出UVW各相的支路的PWM占空比，使发出使电力变换电路6的上臂的开关元件变成导通状态的指令的导通指令信号或下臂的开关元件变成导通状态的指令的导通指令信号成为以运算了的PWM占空比断续的波形。由此，根据马达输出转矩的指示值对提供给旋转电机2的驱动电流进行PWM控制，输出从旋转电机2指示的转矩。

另外，控制电压运算单元16C，在旋转电机2被内燃机驱动而作为发电机工作时，为了进行使由电源电压检测电路检测的电压与充电设定电压一致的控制，进行反馈控制，以使得在发电电压不足时使d轴电流朝增磁方向变化，在发电电压过剩时使d轴电流朝减磁方向变化。

驱动模式生成单元19，生成电力变换电路6的开关元件的驱动模式以进行以下的控制工作：在由过电压判断单元9判断为电力变换电路6的DC端子间的电压达到过电压判断值时，通过使电力变换电路2的上臂的全部的开关元件同时导通并施加占空比为100％的驱动信号，或者使下臂的全部的开关元件同时导通并施加占空比为100％的驱动信号，进行使上臂的全部的开关元件或下臂的全部的开关元件同时成为导通状态，把三相的电枢线圈变成短路状态的三相短路控制，之后在由电源电压检测电路9检测的电源电压降低到被设定成比过电压判断值低、且在为了确保控制器7的电源电压所需的电压范围的下限值以上的值的低电压判断值时，使把旋转电机的三相的电枢线圈短路的3个开关元件中的一个成为截止状态、进行只把两相的电枢线圈变成短路状态的两相短路控制，基于生成的驱动模式向开关驱动电路701输出导通指令信号。

在本实施方式中，驱动模式生成单元19构成过电压保护控制单元。该过电压保护控制单元控制电力变换电路6的开关元件，以使得在由过电压判断单元17判断为DC端子6a、6b间的电压位于过电压状态时，进行使电力变换电路6的上臂的3个开关元件Qu、Qv、Qw或下臂的3个开关元件Qx、Qy、Qz同时成为导通状态，把三相的电枢线圈变成短路状态的三相短路控制；在由低电压判断单元18判断为DC端子6a、6b间的电压位于低电压状态时，进行使把三相的电枢线圈短路的3个开关元件中的一个成为截止状态，只把两相的电枢线圈变成短路状态的两相短路控制。

像上述那样，本实施方式中使用的控制器7的微处理器700，执行用来控制电力变换电路的开关元件的程序，以使得在电力变换电路6的DC端子6a、6b间的电压值成为所设定的过电压判断值以上时，进行使电力变换电路6的上臂的3个开关元件Qu、Qv、Qw或下臂的3个开关元件Qx、Qy、Qz同时成为导通状态，把三相的电枢线圈变成短路状态的三相短路控制；在电力变换电路6的DC端子间的电压值降低到被设定成比过电压判断值低、且在为了确保控制器的电源电压所需的电压范围的下限值以上的值的低电压判断值时，使把三相的电枢线圈短路的3个开关元件中的一个成为截止状态，进行只把两相的电枢线圈变成短路状态的两相短路控制。

换言之，本实施方式中使用的控制器7包括：在电力变换电路6的DC端子间的电压值成为所设定的过电压判断值以上时判断DC端子间的电压位于过电压状态的过电压判断单元17；在电力变换电路6的DC端子间的电压值降低到被设定成比过电压判断值低、且在为了确保控制器的电源电压所需的电压范围的下限值以上的值的低电压判断值时，判断DC端子间的电压位于低电压状态的低电压判断单元19；以及控制电力变换电路的开关元件，以使得在由过电压判断单元判断为DC端子间的电压位于过电压状态时，通过使电力变换电路的上臂的3个开关元件或下臂的3个开关元件同时变成导通状态来进行把三相的电枢线圈变成短路状态的三相短路控制，在由低电压判断单元判断为DC端子间的电压位于低电压状态时，使把上述三相的电枢线圈短路的3个开关元件中的一个成为截止状态，进行只把两相的电枢线圈变成短路状态的两相短路控制的过电压保护控制单元。

如果参照图6，则表示示出判断为电力变换电路6的DC端子间的电压达到过电压判断值时微处理器700中实施的处理的算法的流程图。在旋转电机作为发电机运转的状态下，在由过电压判断单元17最初进行了电力变换电路6的DC端子间的电压达到过电压判断值的判断时，开始图6的处理。

如果图6的处理开始，首先在步骤S101中，通过同时向电力变换电路6的下臂的3个开关元件Qx、Qy、Qz全部施加驱动信号，或者同时向电力变换电路6的3个上臂的开关元件Qx、Qy、Qz全部施加驱动信号，进行把三相的电枢线圈短路的三相短路控制。

然后前进到步骤S102，判断DC端子6a、6b间的电压（电源电压）是否为低电压判断值（本实施方式中为10V）以下。在其结果判断为电源电压未降低到低电压判断值时，返回步骤S101，等待电源电压降低到低电压判断值。

在步骤S102中判断为电源电压降低到了低电压判断值时，转移到步骤S103，判断旋转电机的驱动电流的电气角是否位于设定的范围内（是否为正向电流通过与要成为截止状态的开关元件并联连接的反馈二极管流动的期间）。其结果，判断为旋转电机的驱动电流的电气角不在设定的范围内时，等待驱动电流的电气角进入设定的范围内。在步骤S103中判断为驱动电流的电气角位于设定的范围内时，即，判断为正向电流通过与在截止状态下使用的开关元件并联连接的反馈二极管流动时，转移到步骤S104，通过停止向把三相的电枢线圈Lu～Lw短路了的3个开关元件中的、与流动正向电流的反馈二极管并联连接的一个开关元件供给驱动信号，使该开关元件成为截止状态，解除一相的电枢线圈的短路，把电枢线圈的短路控制切换成两相短路控制。

然后，在步骤S105中判断DC端子6a、6b间的电压（电源电压）是否为过电压判断值（20V）以上。其结果，在判断为电源电压为过电压判断值以上时，返回步骤S101，在判断为电源电压不到过电压判断值时转移到步骤S106。在步骤S106中，判断旋转电机的旋转速度是否为安全速度（1000r／min）以下，旋转速度超过安全速度（1000r／min）时，返回步骤S105。在步骤S106中判断为旋转电机的旋转速度为安全速度（1000r／min）以下时，停止向电力变换电路的开关元件供给驱动信号，停止过电压保护控制。

在上述实施方式中，直流电源从电力变换电路切离时，为了安全，优选地，把旋转电机的旋转速度降低到旋转电机的无负载感应电压为不用担心DC端子间连接的机器会破损的电压值的安全速度以下。因此，优选地，设置有在从电力变换电路除去了直流电源时进行把旋转电机的旋转速度降低到安全速度或者使旋转电机停止的控制的控制装置。

上述那样的旋转电机2，多数情况下，像上述实施方式那样，其转子安装在内燃机1的曲轴上，在发动内燃机时作为内燃机发动用马达来工作，在机器发动以后作为对电池充电的交流发电机来工作。此时，优选地，构成为：在检测到电池从电力变换电路除去了时，对在内燃机侧设置的内燃机用控制装置（未图示）进行把内燃机1的旋转速度降低到安全速度以下或使内燃机1停止的控制。

降低内燃机的旋转速度的控制，可以通过例如在检测到除去了电池时推迟机器的点火时期来进行。另外，使内燃机停止的控制，可以通过在检测到除去了电池时使内燃机熄火，或停止向内燃机供给燃料，切断向内燃机用控制装置、点火装置供给电源的继电器的接点来进行。

除去了电池的检测，可以在内燃机用控制装置侧进行，也可以在控制旋转电机的控制器7侧进行。在控制旋转电机的控制器7侧，可以基于电力变换电路6的DC端子间的电压值达到了过电压判断值来检测除去了电池。在控制器侧设置检测除去了电池的检测单元时，在由该检测单元检测到除去了电池时向内燃机用控制装置提供停止指令，在该内燃机用控制装置中进行用来停止机器的处理。

在上述实施方式中，通过向量控制进行了旋转电机的控制，但本发明不限于通过向量控制进行的情况。

在上述实施方式中，图3所示的各单元由微处理器构成，但各单元也可以由逻辑电路构成。

产业上的应用性

根据本发明，在永磁铁式旋转电机与电池等的由能量蓄积器件构成的直流电源之间设置电力变换电路，在控制电力变换电路以使旋转电机具有作为马达的功能和作为用来对直流电源充电的发电机的功能时，可以可靠地防止直流电源从电力变换电路切离时产生过电压，所以可以提高永磁铁式旋转电机的可靠性，提高其利用价值。

Claims (6)

1.一种旋转电机的控制装置，是控制包括由永磁铁构成磁场的转子和具有三相的电枢线圈的定子、并作为交流发电机或马达来工作的旋转电机的控制装置，其特征在于包括：

电力变换电路，各臂由包括开关元件和与该开关元件反向并联连接的反馈二极管的三相全桥电路构成，具有与直流电源的两端连接的一对DC端子和与上述电枢线圈的三相的端子分别连接的三相的AC端子；

平滑用电容，连接在上述电力变换电路的DC端子间；以及

控制器，设置成将从上述电力变换电路的DC端子间的电压得到的控制用直流电压作为电源电压来工作，把上述电力变换电路的开关元件控制成：在使上述旋转电机作为马达工作时，使上述电力变换电路作为变换器起作用，从上述直流电源向上述旋转电机供给电枢电流；在使上述旋转电机作为交流发电机工作时，使上述电力变换电路作为整流器起作用，从上述电枢线圈向上述直流电源供给充电电流，

上述控制器构成为：在上述电力变换电路的DC端子间的电压值成为所设定的过电压判断值以上时，进行使上述电力变换电路的上臂的3个开关元件或下臂的3个开关元件同时成为导通状态而把上述三相的电枢线圈变成短路状态的三相短路控制；在电力变换电路的DC端子间的电压值降低到低电压判断值时，进行使把上述三相的电枢线圈短路的3个开关元件中的一个成为截止状态而只把两相的电枢线圈变成短路状态的两相短路控制，其中，所述低电压判断值被设定为比上述过电压判断值低且在为了确保控制器的电源电压所需的电压范围的下限值以上的值。

2.如权利要求1所述的旋转电机的控制装置，其特征在于：

将在进行上述两相短路控制时把上述三相的电枢线圈短路的3个开关元件中的一个成为截止状态的定时设定为收敛于在与要成为截止状态的开关元件反向并联连接的反馈二极管中流动正向电流的期间内。

3.如权利要求1所述的旋转电机的控制装置，其特征在于：

通过使与在上述电力变换电路的DC端子间的电压降低到低电压判断值时流动正向电流的反馈二极管并联连接的开关元件成为截止状态，进行上述两相短路控制。

4.如权利要求1所述的旋转电机的控制装置，其特征在于：

设置有在使上述旋转电机作为交流发电机工作的状态下，在产生了上述电力变换电路的DC端子间的电压成为过电压判断值以上的状态时，进行降低上述旋转电机的旋转速度或使该旋转电机的旋转速度停止的控制的控制装置；

上述控制器构成为在上述旋转电机的旋转速度成为所设定的安全速度以下时结束上述三相短路控制和两相短路控制。

5.如权利要求2所述的旋转电机的控制装置，其特征在于：

设置有在使上述旋转电机作为交流发电机工作的状态下，在产生了上述电力变换电路的DC端子间的电压成为过电压判断值以上的状态时，进行降低上述旋转电机的旋转速度或使该旋转电机的旋转速度停止的控制的控制装置；

上述控制器构成为在上述旋转电机的旋转速度成为所设定的安全速度以下时结束上述三相短路控制和两相短路控制。

6.如权利要求3所述的旋转电机的控制装置，其特征在于：

设置有在使上述旋转电机作为交流发电机工作的状态下，在产生了上述电力变换电路的DC端子间的电压为过电压判断值以上的状态时，进行降低上述旋转电机的旋转速度或使该旋转电机的旋转速度停止的控制的控制装置；

上述控制器构成为在上述旋转电机的旋转速度成为所设定的安全速度以下时结束上述三相短路控制和两相短路控制。

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