JP2004180421A

JP2004180421A - モータ駆動装置

Info

Publication number: JP2004180421A
Application number: JP2002343612A
Authority: JP
Inventors: Koji Hara; 浩二原
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-11-27
Filing date: 2002-11-27
Publication date: 2004-06-24

Abstract

【課題】共振電流が発生しないモータ駆動装置を提供する。
【解決手段】モータ駆動装置１００は、直流電源ユニット１１と、配線１２と、駆動ユニット１４と、制御装置３０とを備える。配線１２は、直流電源ユニット１１を駆動ユニット１４に接続する。ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２、ダイオードＤ１，Ｄ２、リアクトルＬ１、配線１２、ＮＰＮトランジスタＱ３，Ｑ４およびダイオードＤ３，Ｄ４は、コンバータ１２Ａを構成する。配線１２は、その一方端がリアクトルＬ１に接続され、他方端がＮＰＮトランジスタＱ３とＮＰＮトランジスタＱ４との中間点に接続される。コンバータ１２Ａは、制御装置３０からの信号ＰＷＭＵに応じて、直流電源Ｂからの直流電圧Ｖｂを出力電圧Ｖｍに変換してインバータＩＶＴに供給する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、モータを駆動するモータ駆動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近、環境に配慮した自動車としてハイブリッド自動車（ＨｙｂｒｉｄＶｅｈｉｃｌｅ）および電気自動車（ＥｌｅｃｔｒｉｃＶｅｈｉｃｌｅ）が大きな注目を集めている。そして、ハイブリッド自動車は、一部、実用化されている。
【０００３】
このハイブリッド自動車は、従来のエンジンに加え、直流電源とインバータとインバータによって駆動されるモータとを動力源とする自動車である。つまり、エンジンを駆動することにより動力源を得るとともに、直流電源からの直流電圧をインバータによって交流電圧に変換し、その変換した交流電圧によりモータを回転することによって動力源を得るものである。また、電気自動車は、直流電源とインバータとインバータによって駆動されるモータとを動力源とする自動車である。
【０００４】
このようなハイブリッド自動車または電気自動車は、たとえば、図５に示すようなモータ駆動装置３００を搭載している。図５を参照して、モータ駆動装置３００は、直流電源Ｂと、コンバータ部３１０と、インバータ部３２０と、配線３３０とを備える。
【０００５】
コンバータ部３１０は、コンデンサ３１１，３２２と、ＮＰＮトランジスタ３１２，３１３，３１７，３１８と、ダイオード３１４，３１５，３１９，３２１と、リアクトル３１６とを含む。
【０００６】
ＮＰＮトランジスタ３１２，３１３は、直流電源Ｂの電源ラインとアースラインとの間に直列に接続される。ＮＰＮトランジスタ３１２は、コレクタが電源ラインに接続され、エミッタがＮＰＮトランジスタ３１３のコレクタに接続される。ＮＰＮトランジスタ３１３のエミッタは、アースラインに接続される。
【０００７】
ダイオード３１４，３１５は、エミッタからコレクタへ電流が流れるようにそれぞれＮＰＮトランジスタ３１２，３１３に並列に接続される。
【０００８】
コンデンサ３１１は、ＮＰＮトランジスタ３１２，３１３に並列に電源ラインとアースラインとの間に接続される。
【０００９】
ＮＰＮトランジスタ３１７，３１８は、インバータ部３２０の電源ラインとアースラインとの間に直列に接続される。ＮＰＮトランジスタ３１７は、コレクタが電源ラインに接続され、エミッタがＮＰＮトランジスタ３１８のコレクタに接続される。ＮＰＮトランジスタ３１８のエミッタは、アースラインに接続される。
【００１０】
ダイオード３１９，３２１は、エミッタからコレクタへ電流が流れるようにそれぞれＮＰＮトランジスタ３１７，３１８に並列に接続される。
【００１１】
リアクトル３１６は、その一方端がＮＰＮトランジスタ３１２とＮＰＮトランジスタ３１３との中間点に接続され、他方端がＮＰＮトランジスタ３１７とＮＰＮトランジスタ３１８との中間点に接続される。
【００１２】
コンデンサ３２２は、インバータ部３２０の電源ラインとアースラインとの間にＮＰＮトランジスタ３１７，３１８に並列に接続される。
【００１３】
ＮＰＮトランジスタ３１２，３１３，３１７，３１８、ダイオード３１４，３１５，３１９，３２１およびリアクトル３１６は、コンバータＣＶを構成する。
【００１４】
インバータ部３２０は、コンデンサ３２３とインバータ３２４とを含む。コンデンサ３２３は、インバータ３２４の電源ラインとアースラインとの間に接続される。
【００１５】
配線３３０は、コンバータ部３１０をインバータ部３２０に接続する。
直流電源Ｂは、直流電圧を出力する。コンデンサ３１１は、ＮＰＮトランジスタ３１２，３１３のスイッチング時に発生するサージ電圧を吸収する。コンバータＣＶは、ＮＰＮトランジスタ３１２，３１８がオン／オフされ、ＮＰＮトランジスタ３１３，３１７がオフされることにより、直流電源Ｂから出力された直流電圧の電圧レベルを変更してインバータ３２４へ出力する。すなわち、コンバータＣＶは、ＮＰＮトランジスタ３１２，３１８がオンされた期間に応じてリアクトル３１６に電力を蓄積し、ＮＰＮトランジスタ３１２，３１８がオフされると、リアクトル３１６に蓄積された電力に応じた直流電圧をインバータ３２４へ出力する。
【００１６】
コンデンサ３２２は、ＮＰＮトランジスタ３１７，３１８のスイッチングによって発生するサージ電圧を吸収し、直流電圧を配線３３０を介してインバータ部３２０へ供給する。インバータ３２４は、コンバータＣＶから受けた直流電圧を交流電圧に変換し、その変換した交流電圧によって交流モータ（図示せず）を駆動する。コンデンサ３２３は、インバータ３２４で発生するサージ電圧を吸収する。
【００１７】
このように、モータ駆動装置３００においては、コンバータ部３１０は、配線３３０によってインバータ部３２０と接続され、直流電源Ｂからの直流電圧の電圧レベルを変更してインバータ部３２０へ供給する。そして、インバータ部３２０は、コンバータ部３１０から供給された直流電圧を交流電圧に変換して交流モータを駆動する。この場合、配線３３０は、配線インピーダンスを持ち、そのインダクタンス３３１およびコンデンサ３２２，３２３は、１つの共振回路を構成する。
【００１８】
したがって、モータ駆動装置３００においては、コンデンサ３２２、リアクトル３３１およびコンデンサ３２３は、１つの共振回路を構成する。このような、コンデンサおよびリアクトルから成る共振回路は、たとえば、特開平１１−１８４３５号公報に開示されている。
【００１９】
【特許文献１】
特開平１１−１８４３５号公報
【００２０】
【特許文献２】
特開平４−３２５８７９号公報
【００２１】
【特許文献３】
特開２００１−３５９２８５号公報
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のモータ駆動装置においては、コンバータ部に含まれるコンデンサと、インバータ部に含まれるコンデンサと、コンバータ部とインバータ部とを接続する配線によるインダクタンスとによって、コンバータ部、配線およびインバータ部に共振電流が流れる場合がある。その結果、コンバータ部およびインバータ部に含まれるコンデンサにおける発熱および電力損失が増加するという問題がある。
【００２３】
そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、共振電流が発生しないモータ駆動装置を提供することである。
【００２４】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
この発明によれば、モータ駆動装置は、直流電源ユニットと、駆動ユニットと、配線とを備える。駆動ユニットは、モータを駆動する。配線は、駆動ユニットを直流電源ユニットに接続する。直流電源ユニットは、直流電源と、リアクトルとを含む。リアクトルは、直流電源からの直流電流を配線を介して駆動ユニットに流す。駆動ユニットは、スイッチング回路と、コンデンサと、インバータとを含む。スイッチング回路は、リアクトルに流れる直流電流をオン／オフし、リアクトルに蓄積された電力に応じた出力電圧を出力する。コンデンサは、スイッチング回路から出力された出力電圧を受け、その受けた出力電圧を平滑化する。インバータは、コンデンサから平滑化された出力電圧を受け、その受けた出力電圧を交流電圧に変換してモータを駆動する。
【００２５】
好ましくは、リアクトルは、直流電流を直流電源から直接受ける。
好ましくは、直流電源ユニットは、直流電源からの直流電流をオン／オフし、またはそのままリアクトルに導くもう１つのスイッチング回路をさらに含む。
【００２６】
この発明によるモータ駆動装置においては、共振電流が流れることなく、直流電源からの直流電圧がその電圧レベルを変更され、その変更された直流電圧が交流電圧に変換されて交流モータが駆動される。
【００２７】
したがって、この発明によれば、コンデンサにおける発熱および電力損失を低減できる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００２９】
［実施の形態１］
図１を参照して、この発明の実施の形態１によるモータ駆動装置１００は、直流電源ユニット１１と、配線１２と、駆動ユニット１４と、電流センサー２４と、制御装置３０とを備える。
【００３０】
直流電源ユニット１１は、直流電源Ｂと、電圧センサー１０と、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２と、コンデンサＣ１と、ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２と、リアクトルＬ１とを含む。
【００３１】
ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２は、直流電源Ｂの電源ライン２１とアースライン２２との間に直列に接続される。ＮＰＮトランジスタＱ１は、そのコレクタが電源ライン２１に接続され、エミッタがＮＰＮトランジスタＱ２のコレクタに接続される。ＮＰＮトランジスタＱ２のエミッタはアースライン２２に接続される。
【００３２】
ダイオードＤ１，Ｄ２は、エミッタからコレクタへ電流が流れるようにそれぞれＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２に並列に接続される。
【００３３】
コンデンサＣ１は、ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２に並列に電源ライン２１とアースライン２２との間に接続される。
【００３４】
リアクトルＬ１は、その一方端がＮＰＮトランジスタＱ１とＮＰＮトランジスタＱ２との中間点に接続され、他方端が直流電源ユニット１１の出力端子Ｎｏｕｔに接続される。
【００３５】
配線１２は、直流電源ユニット１１の出力端子Ｎｏｕｔと、駆動ユニット１４の入力端子Ｎｉｎとの間に接続される。
【００３６】
駆動ユニット１４は、ＮＰＮトランジスタＱ３，Ｑ４と、ダイオードＤ３，Ｄ４と、コンデンサＣ２と、電圧センサー１３と、インバータＩＶＴとを含む。
【００３７】
ＮＰＮトランジスタＱ３，Ｑ４は、電源ライン２３とアースライン２５との間に直列に接続される。ＮＰＮトランジスタＱ３は、そのコレクタが電源ライン２３に接続され、エミッタがＮＰＮトランジスタＱ４のコレクタに接続される。ＮＰＮトランジスタＱ４のエミッタは、アースライン２５に接続される。
【００３８】
また、ＮＰＮトランジスタＱ３とＮＰＮトランジスタＱ４との中間点は、駆動ユニット１４の入力端子Ｎｉｎに接続される。
【００３９】
ダイオードＤ３，Ｄ４は、エミッタからコレクタへ電流が流れるように、それぞれ、ＮＰＮトランジスタＱ３，Ｑ４に並列に接続される。
【００４０】
コンデンサＣ２は、電源ライン２３とアースライン２５との間にＮＰＮトランジスタＱ３，Ｑ４に並列に接続される。
【００４１】
インバータＩＶＴは、Ｕ相アーム１５と、Ｖ相アーム１６と、Ｗ相アーム１７とから成る。Ｕ相アーム１５、Ｖ相アーム１６、およびＷ相アーム１７は、電源ライン２３とアースライン２５との間に並列に設けられる。
【００４２】
Ｕ相アーム１５は、直列接続されたＮＰＮトランジスタＱ５，Ｑ６から成り、Ｖ相アーム１６は、直列接続されたＮＰＮトランジスタＱ７，Ｑ８から成り、Ｗ相アーム１７は、直列接続されたＮＰＮトランジスタＱ９，Ｑ１０から成る。また、各ＮＰＮトランジスタＱ５〜Ｑ１０のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードＤ５〜Ｄ１０がそれぞれ接続されている。
【００４３】
各相アームの中間点は、交流モータＭ１の各相コイルの各相端に接続されている。すなわち、交流モータＭ１は、３相の永久磁石モータであり、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３つのコイルの一端が中点に共通接続されて構成され、Ｕ相コイルの他端がＮＰＮトランジスタＱ５，Ｑ６の中間点に、Ｖ相コイルの他端がＮＰＮトランジスタＱ７，Ｑ８の中間点に、Ｗ相コイルの他端がＮＰＮトランジスタＱ９，Ｑ１０の中間点にそれぞれ接続されている。
【００４４】
なお、ＮＰＮトランジスタＱ１〜Ｑ４、ダイオードＤ１〜Ｄ４、リアクトルＬ１および配線１２は、コンバータ１２Ａを構成する。
【００４５】
交流モータＭ１は、ハイブリッド自動車または電気自動車の駆動輪を駆動するためのトルクを発生するための駆動モータである。あるいは、このモータはエンジンにて駆動される発電機の機能を持つように、そして、エンジンに対して電動機として動作し、たとえば、エンジン始動を行ない得るようなものとしてハイブリッド自動車に組み込まれるようにしてもよい。
【００４６】
直流電源Ｂは、ニッケル水素またはリチウムイオン等の二次電池から成る。電圧センサー１０は、直流電源Ｂから出力される直流電圧Ｖｂを検出し、その検出した直流電圧Ｖｂを制御装置３０へ出力する。システムリレーＳＲ１，ＳＲ２は、制御装置３０からの信号ＳＥによりオン／オフされる。より具体的には、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２は、制御装置３０からのＨ（論理ハイ）レベルの信号ＳＥによりオンされ、制御装置３０からのＬ（論理ロー）レベルの信号ＳＥによりオフされる。
【００４７】
コンデンサＣ１は、ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２のスイッチング時のサージ電圧を吸収する。
【００４８】
コンバータ１２Ａは、直流電源Ｂから供給された直流電圧の電圧レベルを変更してインバータＩＶＴへ供給する。より具体的には、コンバータ１２Ａは、制御装置３０から信号ＰＷＭＵを受けると、信号ＰＷＭＵによってＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ４がオンされた期間に応じて直流電圧の電圧レベルを変更してインバータＩＶＴに供給する。
【００４９】
また、コンバータ１２Ａは、制御装置３０から信号ＰＷＭＤを受けると、コンデンサＣ２を介してインバータＩＶＴから供給された直流電圧の電圧レベルを変更して直流電源Ｂを充電する。
【００５０】
コンデンサＣ２は、コンバータ１２ＡおよびインバータＩＶＴでスイッチング時に発生するサージ電圧を吸収する。電圧センサー１３は、コンデンサＣ２の両端の電圧、すなわち、インバータＩＶＴへの入力電圧Ｖｍを検出し、その検出した入力電圧Ｖｍを制御装置３０へ出力する。
【００５１】
インバータＩＶＴは、コンバータ１２Ａから直流電圧が供給されると制御装置３０からの信号ＰＷＭＩに基づいて直流電圧を交流電圧に変換して交流モータＭ１を駆動する。これにより、交流モータＭ１は、トルク指令値ＴＲによって指定されたトルクを発生するように駆動される。また、インバータＩＶＴは、モータ駆動装置１００が搭載されたハイブリッド自動車または電気自動車の回生制動時、交流モータＭ１が発電した交流電圧を制御装置３０からの信号ＰＷＭＣに基づいて直流電圧に変換し、その変換した直流電圧をコンデンサＣ２を介してコンバータ１２Ａへ供給する。なお、ここで言う回生制動とは、ハイブリッド自動車または電気自動車を運転するドライバーによるフットブレーキ操作があった場合の回生発電を伴う制動や、フットブレーキを操作しないものの、走行中にアクセルペダルをオフすることで回生発電をさせながら車両を減速（または加速の中止）させることを含む。
【００５２】
電流センサー２４は、交流モータＭ１に流れるモータ電流ＭＣＲＴを検出し、その検出したモータ電流ＭＣＲＴを制御装置３０へ出力する。
【００５３】
制御装置３０は、外部に設けられたＥＣＵ（ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）から入力されたトルク指令値ＴＲおよびモータ回転数ＭＲＮ、電圧センサー１０からの直流電圧Ｖｂ、電圧センサー１３からの入力電圧Ｖｍ、および電流センサー２４からのモータ電流ＭＣＲＴに基づいて、後述する方法によりコンバータ１２Ａを駆動するための信号ＰＷＭＵとインバータＩＶＴを駆動するための信号ＰＷＭＩとを生成し、その生成した信号ＰＷＭＵおよび信号ＰＷＭＩをそれぞれコンバータ１２ＡおよびインバータＩＶＴへ出力する。
【００５４】
信号ＰＷＭＵは、コンバータ１２Ａが直流電源Ｂからの直流電圧を出力電圧Ｖｍに変換する場合にコンバータ１２Ａを駆動するための信号である。そして、制御装置３０は、コンバータ１２Ａが直流電圧Ｖｂを出力電圧Ｖｍに変換する場合に、出力電圧Ｖｍをフィードバック制御し、出力電圧Ｖｍが指令された電圧指令Ｖｄｃｃｏｍになるようにコンバータ１２Ａを駆動するための信号ＰＷＭＵを生成する。信号ＰＷＭＵの生成方法については後述する。
【００５５】
さらに、制御装置３０は、ハイブリッド自動車または電気自動車が回生制動モードに入ったことを示す信号ＲＧＥを外部ＥＣＵから受けると、交流モータＭ１で発電された交流電圧を直流電圧に変換するための信号ＰＷＭＣを生成してインバータＩＶＴへ出力する。この場合、インバータＩＶＴのＮＰＮトランジスタＱ５〜Ｑ１０は信号ＰＷＭＣによってスイッチング制御される。これにより、インバータＩＶＴは、交流モータＭ１で発電された交流電圧を直流電圧に変換してコンバータ１２Ａへ供給する。
【００５６】
さらに、制御装置３０は、ハイブリッド自動車または電気自動車が回生制動モードに入ったことを示す信号ＲＧＥを外部ＥＣＵから受けると、インバータＩＶＴから供給された直流電圧の電圧レベルを変更するための信号ＰＷＭＤを生成し、その生成した信号ＰＷＭＤをコンバータ１２Ａへ出力する。これにより、交流モータＭ１が発電した交流電圧は、直流電圧に変換され、電圧レベルが変更されて直流電源Ｂに供給される。
【００５７】
さらに、制御装置３０は、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２をオン／オフするための信号ＳＥを生成してシステムリレーＳＲ１，ＳＲ２へ出力する。
【００５８】
このように、モータ駆動装置１００は、１つのユニットとしての直流電源ユニット１１と、１つのユニットとしての駆動ユニット１４とを配線１２によって接続したことを特徴とする。そして、コンデンサＣ２は、コンバータ１２ＡのＮＰＮトランジスタＱ３，Ｑ４に並列に設けられるコンデンサと、インバータＩＶＴの入力側に設けられるコンデンサとを兼ねることを特徴とする。
【００５９】
これにより、モータ駆動装置１００において共振電流が流れず、コンデンサＣ２における発熱および電力損失を低減できる。
【００６０】
図２は、制御装置３０の機能ブロック図である。図２を参照して、制御装置３０は、モータトルク制御手段３０１と、電圧変換制御手段３０２とを含む。
【００６１】
モータトルク制御手段３０１は、トルク指令値ＴＲ（車両におけるアクセルペダルの踏み込み度合い、ハイブリッド車両においてはエンジンの動作状態をも考慮しながらモータに与えるべきトルク指令を演算して得られている）、直流電源Ｂから出力された直流電圧Ｖｂ、モータ電流ＭＣＲＴ、モータ回転数ＭＲＮおよび入力電圧Ｖｍに基づいて、交流モータＭ１の駆動時、後述する方法によりコンバータ１２ＡのＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ４をオン／オフし、ＮＰＮトランジスタＱ２，Ｑ３をオフするための信号ＰＷＭＵと、インバータＩＶＴのＮＰＮトランジスタＱ５〜Ｑ１０をオン／オフするための信号ＰＷＭＩとを生成し、その生成した信号ＰＷＭＵおよび信号ＰＷＭＩをそれぞれコンバータ１２ＡおよびインバータＩＶＴへ出力する。
【００６２】
電圧変換制御手段３０２は、回生制動時、ハイブリッド自動車または電気自動車が回生制動モードに入ったことを示す信号ＲＧＥを外部ＥＣＵから受けると、交流モータＭ１が発電した交流電圧を直流電圧に変換するための信号ＰＷＭＣを生成してインバータＩＶＴへ出力する。
【００６３】
また、電圧変換制御手段３０２は、回生制動時、信号ＲＧＥを外部ＥＣＵから受けると、インバータＩＶＴから供給された直流電圧の電圧レベルを変更するための信号ＰＷＭＤを生成してコンバータ１２Ａへ出力する。
【００６４】
図３は、モータトルク制御手段３０１の機能ブロック図である。図３を参照して、モータトルク制御手段３０１は、モータ制御用相電圧演算部４０と、インバータ用ＰＷＭ信号変換部４２と、インバータ入力電圧指令演算部５０と、コンバータ用デューティー比演算部５２と、コンバータ用ＰＷＭ信号変換部５４とを含む。
【００６５】
モータ制御用相電圧演算部４０は、コンバータ１２Ａの出力電圧Ｖｍ、すなわち、インバータＩＶＴへの入力電圧Ｖｍを電圧センサー１３から受け、交流モータＭ１の各相に流れるモータ電流ＭＣＲＴを電流センサー２４から受け、トルク指令値ＴＲを外部ＥＣＵから受ける。そして、モータ制御用相電圧演算部４０は、これらの入力される信号に基づいて、交流モータＭ１の各相のコイルに印加する電圧を計算し、その計算した結果をインバータ用ＰＷＭ信号変換部４２へ供給する。
【００６６】
インバータ用ＰＷＭ信号変換部４２は、モータ制御用相電圧演算部４０から受けた計算結果に基づいて、実際にインバータＩＶＴの各ＮＰＮトランジスタＱ５〜Ｑ１０をオン／オフする信号ＰＷＭＩを生成し、その生成した信号ＰＷＭＩをインバータＩＶＴの各ＮＰＮトランジスタＱ５〜Ｑ１０へ出力する。
【００６７】
これにより、各ＮＰＮトランジスタＱ５〜Ｑ１０は、スイッチング制御され、交流モータＭ１が指令されたトルクを出力するように交流モータＭ１の各相に流す電流を制御する。このようにして、モータ駆動電流が制御され、トルク指令値ＴＲに応じたモータトルクが出力される。
【００６８】
インバータ入力電圧指令演算部５０は、トルク指令値ＴＲおよびモータ回転数ＭＲＮに基づいてインバータ入力電圧の最適値（目標値）を演算し、その演算した最適値をコンバータ用デューティー比演算部５２へ出力する。
【００６９】
コンバータ用デューティー比演算部５２は、電圧センサー１０から出力された直流電圧Ｖｂ（「バッテリ電圧Ｖｂ」とも言う。）に基づいて、電圧センサー１３からの入力電圧Ｖｍを、インバータ入力電圧指令演算部５０から出力される最適値に設定するためのデューティー比を演算する。
【００７０】
コンバータ用ＰＷＭ信号変換部５４は、コンバータ用デューティー比演算部５２からのデューティー比に基づいてコンバータ１２ＡのＮＰＮトランジスタＱ１〜Ｑ４をオン／オフするための信号ＰＷＭＵを生成する。そして、コンバータ用ＰＷＭ信号変換部５４は、生成した信号ＰＷＭＵをコンバータ１２ＡのＮＰＮトランジスタＱ１〜Ｑ４へ出力する。
【００７１】
コンバータ１２ＡのＮＰＮトランジスタＱ１〜Ｑ４は、信号ＰＷＭＵによってオン／オフされる。より具体的には、ＮＰＮトランジスタＱ１は、信号ＰＷＭＵに基づいてＮＰＮトランジスタＱ４と同時にオン／オフされ、ＮＰＮトランジスタＱ２は、信号ＰＷＭＵに基づいてＮＰＮトランジスタＱ３と同時にオン／オフされる。これによって、コンバータ１２Ａは、入力電圧Ｖｍが最適値になるように直流電圧を変換する。
【００７２】
再び、図１を参照して、モータ駆動装置１００における動作について説明する。制御装置３０は、外部ＥＣＵからトルク指令値ＴＲが入力されると、Ｈレベルの信号ＳＥを生成してシステムリレーＳＲ１，ＳＲ２へ出力するとともに、交流モータＭ１がトルク指令値ＴＲによって指定されたトルクを発生するようにコンバータ１２ＡおよびインバータＩＶＴを制御するための信号ＰＷＭＵおよび信号ＰＷＭＩを生成してそれぞれコンバータ１２ＡおよびインバータＩＶＴへ出力する。
【００７３】
そして、直流電源Ｂは直流電圧Ｖｂを出力し、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２は直流電圧Ｖｂをコンバータ１２Ａへ供給する。
【００７４】
そうすると、コンバータ１２ＡのＮＰＮトランジスタＱ１〜Ｑ４は、制御装置３０からの信号ＰＷＭＵに応じてオン／オフされ、ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ４のオンデューティーに応じた直流電流がリアクトルＬ１に流れる。そして、コンバータ１２Ａは、直流電源Ｂからの直流電圧Ｖｂを出力電圧Ｖｍに変換し、その変換した出力電圧ＶｍをインバータＩＶＴに供給する。
【００７５】
インバータＩＶＴのＮＰＮトランジスタＱ５〜Ｑ１０は、制御装置３０からの信号ＰＷＭＩに従ってオン／オフされ、インバータＩＶＴは、直流電圧を交流電圧に変換し、トルク指令値ＴＲによって指定されたトルクを交流モータＭ１が出力するように交流モータＭ１のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各相に所定の交流電流を流す。これにより、交流モータＭ１は、トルク指令値ＴＲによって指定されたトルクを出力する。
【００７６】
モータ駆動装置１００が搭載されたハイブリッド自動車または電気自動車が回生制動モードになった場合、制御装置３０は、回生制動モードになったことを示す信号ＲＧＥを外部ＥＣＵから受け、信号ＰＷＭＣおよび信号ＰＷＭＤを生成してそれぞれインバータＩＶＴおよびコンバータ１２Ａへ出力する。
【００７７】
交流モータＭ１は、交流電圧を発電し、その発電した交流電圧をインバータＩＶＴへ供給する。そして、インバータＩＶＴは、制御装置３０からの信号ＰＷＭＣに従って、交流電圧を直流電圧に変換し、その変換した直流電圧をコンデンサＣ２を介してコンバータ１２Ａへ供給する。
【００７８】
コンバータ１２Ａは、制御装置３０からの信号ＰＷＭＤに従って直流電圧の電圧レベルを変更して直流電源Ｂに供給し、直流電源Ｂを充電する。
【００７９】
このように、モータ駆動装置１００は、共振電流を発生することなく、直流電源Ｂからの直流電圧により交流モータＭ１を駆動するとともに、交流モータＭ１が発電した電力により直流電源Ｂを充電する。
【００８０】
なお、モータ駆動装置１００においては、リアクトルＬ１は、直流電源ユニット１１ではなく、駆動ユニット１４に含まれていてもよい。
【００８１】
実施の形態１によれば、モータ駆動装置は、コンバータの出力側に設けられるコンデンサとインバータの入力側に設けられるコンデンサとを兼ねる１つのコンデンサと、１つのコンデンサの前段に設けられたスイッチング素子に接続される配線とを備えるので、共振電流が発生せず、コンデンサにおける発熱および電力損失を低減できる。
【００８２】
［実施の形態２］
図４を参照して、実施の形態２によるモータ駆動装置１００Ａは、モータ駆動装置１００の直流電源ユニット１１を直流電源ユニット１１Ａに代えたものであり、その他は、モータ駆動装置１００と同じである。
【００８３】
直流電源ユニット１１Ａは、直流電源ユニット１１のＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２およびダイオードＤ１，Ｄ２を削除したものであり、その他は、直流電源ユニット１１と同じである。そして、リアクトルＬ１の一方端は、電源ライン２１に接続される。
【００８４】
なお、モータ駆動装置１００Ａにおいては、制御装置３０は、生成した信号ＰＷＭＵおよび信号ＰＷＭＤをＮＰＮトランジスタＱ３，Ｑ４へ出力する。
【００８５】
また、リアクトルＬ１、配線１２、ＮＰＮトランジスタＱ３，Ｑ４およびダイオードＤ３，Ｄ４は、昇圧コンバータ１２Ｂを構成する。
【００８６】
このように、モータ駆動装置１００Ａは、直流電源Ｂからの直流電圧を昇圧し、その昇圧した直流電圧を交流電圧に変換して交流モータＭ１を駆動する駆動装置である。
【００８７】
そして、モータ駆動装置１００Ａにおいては、１つのユニットとしての直流電源ユニット１１Ａと、１つのユニットとしての駆動ユニット１４とを配線１２によって接続することを特徴とする。
【００８８】
モータ駆動装置１００Ａにおける動作について説明する。制御装置３０は、外部ＥＣＵからトルク指令値ＴＲが入力されると、Ｈレベルの信号ＳＥを生成してシステムリレーＳＲ１，ＳＲ２へ出力するとともに、交流モータＭ１がトルク指令値ＴＲによって指定されたトルクを発生するように昇圧コンバータ１２ＢおよびインバータＩＶＴを制御するための信号ＰＷＭＵおよび信号ＰＷＭＩを生成してそれぞれ昇圧コンバータ１２ＢおよびインバータＩＶＴへ出力する。
【００８９】
そして、直流電源Ｂは直流電圧Ｖｂを出力し、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２は直流電圧Ｖｂを昇圧コンバータ１２Ｂへ供給する。
【００９０】
そうすると、昇圧コンバータ１２ＢのＮＰＮトランジスタＱ３，Ｑ４は、制御装置３０からの信号ＰＷＭＵに応じてオン／オフされ、昇圧コンバータ１２Ｂは、直流電源Ｂからの直流電圧Ｖｂを出力電圧Ｖｍに変換し、その変換した出力電圧ＶｍをインバータＩＶＴに供給する。
【００９１】
コンデンサＣ２は、昇圧コンバータ１２ＢおよびインバータＩＶＴでスイッチング時に発生するサージ電圧を吸収する。電圧センサー１３は、コンデンサＣ２の両端の電圧Ｖｍを検出して制御装置３０へ出力する。インバータＩＶＴのＮＰＮトランジスタＱ５〜Ｑ１０は、制御装置３０からの信号ＰＷＭＩに従ってオン／オフされ、インバータＩＶＴは、直流電圧を交流電圧に変換し、トルク指令値ＴＲによって指定されたトルクを交流モータＭ１が発生するように交流モータＭ１のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各相に所定の交流電流を流す。これにより、交流モータＭ１は、トルク指令値ＴＲによって指定されたトルクを発生する。
【００９２】
モータ駆動装置１００Ａが搭載されたハイブリッド自動車または電気自動車が回生制動モードになった場合、制御装置３０は、回生制動モードになったことを示す信号ＲＧＥを外部ＥＣＵから受け、信号ＰＷＭＣおよび信号ＰＷＭＤを生成してそれぞれインバータＩＶＴおよび昇圧コンバータ１２Ｂへ出力する。
【００９３】
交流モータＭ１は、交流電圧を発電し、その発電した交流電圧をインバータＩＶＴへ供給する。そして、インバータＩＶＴは、制御装置３０からの信号ＰＷＭＣに従って、交流電圧を直流電圧に変換し、その変換した直流電圧をコンデンサＣ２を介して昇圧コンバータ１２Ｂへ供給する。
【００９４】
昇圧コンバータ１２Ｂは、制御装置３０から信号ＰＷＭＤを受け、その受けた信号ＰＷＭＤに応じて、ＮＰＮトランジスタＱ３，Ｑ４をオン／オフし、インバータＩＶＴから供給された直流電圧の電圧レベルを変換して直流電源Ｂに供給する。
【００９５】
これにより、昇圧コンバータ１２Ｂは、インバータＩＶＴから供給される直流電圧を降圧して直流電源Ｂを充電できる。
【００９６】
実施の形態２によれば、モータ駆動装置は、昇圧コンバータの出力側に設けられるコンデンサとインバータの入力側に設けられるコンデンサとを兼ねる１つのコンデンサと、１つのコンデンサの前段に設けられるスイッチング素子に接続される配線とを備えるので、共振電流が発生せず、コンデンサにおける発熱および電力損失を低減できる。
【００９７】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１によるモータ駆動装置の概略ブロック図である。
【図２】図１に示す制御装置の機能ブロック図である。
【図３】図２に示すモータトルク制御手段の機能を説明するための機能ブロック図である。
【図４】実施の形態２によるモータ駆動装置の概略ブロック図である。
【図５】従来のモータ駆動装置の概略ブロック図である。
【符号の説明】
１０電圧センサー、１１，１１Ａ直流電源ユニット、１２，３３０配線、１２Ａコンバータ、１２Ｂ昇圧コンバータ、１４駆動ユニット、１５Ｕ相アーム、１６Ｖ相アーム、１７Ｗ相アーム、２１，２３電源ライン、２２，２５アースライン、２４電流センサー、３０制御装置、４０モータ制御用相電圧演算部、４２インバータ用ＰＷＭ信号変換部、５０インバータ入力電圧指令演算部、５２コンバータ用デューティー比演算部、５４コンバータ用ＰＷＭ信号変換部、１００，１００Ａ，３００モータ駆動装置、３０１モータトルク制御手段、３０２電圧変換制御手段、３１０コンバータ部、３２０インバータ部、Ｂ直流電源、ＳＲ１，ＳＲ２システムリレー、Ｃ１，Ｃ２，３１１，３２２，３２３コンデンサ、Ｌ１，３１６，３３１リアクトル、Ｑ１〜Ｑ１０，３１２，３１３，３１７，３１８ＮＰＮトランジスタ、Ｄ１〜Ｄ１０，３１４，３１５，３１９，３２１ダイオード、Ｍ１交流モータ。

Claims

直流電源ユニットと、
モータを駆動する駆動ユニットと、
前記駆動ユニットを前記直流電源ユニットに接続する配線とを備え、
前記直流電源ユニットは、
直流電源と、
前記直流電源からの直流電流を前記配線を介して前記駆動ユニットに流すリアクトルとを含み、
前記駆動ユニットは、
前記リアクトルに流れる直流電流をオン／オフし、前記リアクトルに蓄積された電力に応じた出力電圧を出力するスイッチング回路と、
前記スイッチング回路から出力された前記出力電圧を受け、その受けた出力電圧を平滑化するコンデンサと、
前記コンデンサから前記平滑化された出力電圧を受け、その受けた出力電圧を交流電圧に変換して前記モータを駆動するインバータとを含む、モータ駆動装置。
前記リアクトルは、前記直流電流を前記直流電源から直接受ける、請求項１に記載のモータ駆動装置。
前記直流電源ユニットは、前記直流電源からの直流電流をオン／オフし、またはそのまま前記リアクトルに導くもう１つのスイッチング回路をさらに含む、請求項１に記載のモータ駆動回路。