JP2004201400A

JP2004201400A - Reactor device

Info

Publication number: JP2004201400A
Application number: JP2002366142A
Authority: JP
Inventors: Kenji Otsuka; 健司大塚
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-12-18
Filing date: 2002-12-18
Publication date: 2004-07-15

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a reactor device having an inductance of more than a prescribed value for an input current changing in a wide range. SOLUTION: This reactor device L1 includes a core 2, a main coil 3, a sub coil 4, and a switch 5. The main coil 3 and the sub coil 4 are wound around the core 2. The main coil 3 is connected between a node N1 and a node N2. The sub coil 4 is connected between the switch 5 and the node N2. The switch 5 is connected between the node N1 and one end of the sub coil 4. The switch 5 is turned on when DC current passing through the main coil 3 is above more than a reference value which saturates magnetic flux generated in the core 2 by the DC current passing through the main coil 3, and the sub coil 4 is connected in parallel to the main coil 3. COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、リアクトル装置に関し、特に、広範囲で変化する入力電流に対して所定値以上のインダクタンスを有するリアクトル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１０に示すようなモータ駆動装置３００を搭載することが考えられている。図１０を参照して、モータ駆動装置３００は、直流電源Ｂと、システムリレーＳＲと、昇圧コンバータ３１０と、コンデンサ３２０と、インバータ３３０とを備える。
【０００５】
昇圧コンバータ３１０は、リアクトル３１１と、ＮＰＮトランジスタ３１２，３１３と、ダイオード３１４，３１５とを含む。
【０００６】
ＮＰＮトランジスタ３１２，３１３は、インバータ３３０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】
リアクトル３１１は、その一方端が直流電源Ｂの電源ラインに接続され、他方端が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る。
【０００９】
直流電源Ｂは、直流電圧を出力する。システムリレーＳＲは、制御装置（図示せず）からの制御信号によってオンされると、直流電源Ｂから出力された直流電圧を昇圧コンバータ３１０へ供給する。昇圧コンバータ３１０は、制御装置（図示せず）からの制御信号によってＮＰＮトランジスタ３１２，３１３がオン／オフされ、直流電源Ｂから供給された直流電圧を昇圧して出力電圧をコンデンサ３２０に供給する。また、昇圧コンバータ３１０は、モータ駆動装置３００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によって発電され、インバータ３３０によって変換された直流電圧を降圧して直流電源Ｂへ供給する。
【００１０】
コンデンサ３２０は、昇圧コンバータ３１０から供給された直流電圧を平滑化し、その平滑化した直流電圧をインバータ３３０へ供給する。
【００１１】
インバータ３３０は、コンデンサ３２０から直流電圧が供給されると制御装置（図示せず）からの制御信号によっ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３３０は、モータ駆動装置３００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からの制御信号によっ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３２０を介して昇圧コンバータ３１０へ供給する。
【００１２】
このように、モータ駆動装置３００は、直流電源Ｂから出力された直流電圧を昇圧して交流モータ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。
【００１３】
モータ駆動装置３００においては、昇圧コンバータ３１０が直流電源Ｂからの直流電圧を昇圧する場合、ＮＰＮトランジスタ３１３がオンされた期間に応じて電力がリアクトル３１１に蓄積され、リアクトル３１１に蓄積された電力に応じた電圧がダイオード３１４を介してインバータ３３０へ出力される。
【００１４】
そして、リアクトル３１１に蓄積されるエネルギー（電力）は、リアクトル３１１のインダクタンスに比例するので、リアクトル３１１のインダクタンスは、昇圧コンバータ３１０における昇圧比を決定する重要な要因となる。
【００１５】
一方、リアクトルのインダクタンスをリアクトルに印加される直流電圧に応じて切換える技術が特開平８−３３１８４６号公報に開示されている。すなわち、同一コアに巻回されたメインコイルとサブコイルとを設け、リアクトルに印加される直流電圧が低いときは、サブコイルをメインコイルに対して並列に接続し、リアクトルに印加される直流電圧が高いときは、サブコイルをメインコイルに対して直列に接続する。つまり、リアクトルに印加される直流電圧が低いとき、リアクトルのインダクタンスを小さくし、リアクトルに印加される直流電圧が高いとき、リアクトルのインダクタンスを大きくする。このように、２つのコイルを並列または直列に接続することにより、リアクトルのインダクタンスを切換えることができる。
【００１６】
【特許文献１】
特開平８−３３１８４６号公報
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、コアと、コアに巻回されたコイルとから成るリアクトルにおいては、コイルに印加される直流電流が増加すると、コア中に発生する磁束が飽和し、リアクトルのインダクタンスが低下するという問題が発生する。そして、特に、印加される直流電流が広範囲で変化する場合、この問題は顕著になる。
【００１８】
上述したように、特開平８−３３１８４６号公報には、リアクトルのインダクタンスを切換える技術が開示されているが、特開平８−３３１８４６号公報に開示された技術では、印加される直流電流の増加によってインダクタンスが低下するという問題を解決できない。
【００１９】
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、広範囲に変化する入力電流に対して所定値以上のインダクタンスを有するリアクトル装置を提供することである。
【００２０】
【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、リアクトル装置は、コアと、第１および第２のコイルとを備える。コアは、ギャップを有する。第１および第２のコイルは、コアに巻回される。そして、第２のコイルは、第１のコイルへの入力電流が基準値以上のとき、第１のコイルに並列に接続される。
【００２１】
好ましくは、リアクトル装置は、接続手段をさらに備える。接続手段は、入力電流が基準値に達すると、第２のコイルを第１のコイルに並列に接続する。
【００２２】
好ましくは、基準値は、当該リアクトル装置のインダクタンスが所定値になるときの電流値である。
【００２３】
好ましくは、基準値は、コアに発生する磁束が所定の飽和度合いになるときの電流値である。
【００２４】
好ましくは、第１のコイルの巻き数は、第２のコイルの巻き数に等しい。
この発明によるリアクトル装置においては、コアに巻回された第１のコイルに入力される入力電流が基準値以上に達すると、第２のコイルが第１のコイルに対して並列に接続される。そして、入力電流は、第１および第２のコイルに流れる。
【００２５】
したがって、この発明によれば、コアに巻回されたコイルに流れる直流電流が増加してもリアクトル装置のインダクタンスの低下を防止できる。
【００２６】
【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。
【００２７】
図１を参照して、この発明の実施の形態によるリアクトル装置を備えるモータ駆動装置１００は、直流電源Ｂと、電圧センサー１０，１３と、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２と、コンデンサＣ１，Ｃ２と、昇圧コンバータ１２と、インバータ１４と、電流センサー１８，２４と、制御装置３０とを備える。
【００２８】
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。
【００２９】
昇圧コンバータ１２は、リアクトルＬ１と、ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２とを含む。ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２は、インバータ１４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Ｑ１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Ｑ２のコレクタに接続される。また、ＮＰＮトランジスタＱ２のエミッタは、アースラインに接続される。
【００３０】
各ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２のエミッタ−コレクタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流が流れるように、それぞれ、ダイオードＤ１，Ｄ２が接続されている。
【００３１】
リアクトルＬ１は、一方端が直流電源Ｂの電源ラインに接続され、他方端がＮＰＮトランジスタＱ１とＮＰＮトランジスタＱ２との中間点、すなわち、ＮＰＮトランジスタＱ１のエミッタとＮＰＮトランジスタＱ２のコレクタとの間に接続される。
【００３２】
インバータ１４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、インバータ１４の電源ラインとアースラインとの間に並列に設けられる。
【００３３】
Ｕ相アーム１５は、直列接続されたＮＰＮトランジスタＱ３，Ｑ４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Ｑ５，Ｑ６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Ｑ７，Ｑ８から成る。また、各ＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８のエミッタ−コレクタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードＤ３〜Ｄ８がそれぞれ接続されている。
【００３４】
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Ｑ３，Ｑ４の中間点に、Ｖ相コイルの他端がＮＰＮトランジスタＱ５，Ｑ６の中間点に、Ｗ相コイルの他端がＮＰＮトランジスタＱ７，Ｑ８の中間点にそれぞれ接続されている。
【００３５】
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。
【００３６】
コンデンサＣ１は、直流電源Ｂから供給された直流電圧Ｖｂを平滑化し、その平滑化した直流電圧を昇圧コンバータ１２へ供給する。
【００３７】
昇圧コンバータ１２は、コンデンサＣ１から供給された直流電圧を昇圧してコンデンサＣ２へ供給する。より具体的には、昇圧コンバータ１２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Ｑ２がオンされた期間に応じて直流電圧を昇圧してコンデンサＣ２に供給する。この場合、ＮＰＮトランジスタＱ１は、信号ＰＷＭＵによってオフされている。
【００３８】
また、昇圧コンバータ１２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１４から供給された直流電圧を降圧して直流電源Ｂを充電する。
【００３９】
さらに、昇圧コンバータ１２は、制御装置３０から信号ＥＸＣを受けると、リアクトルＬ１に含まれるサブコイルをメインコイルに並列に接続する。
【００４０】
コンデンサＣ２は、昇圧コンバータ１２からの直流電圧を平滑化し、その平滑化した直流電圧をインバータ１４へ供給する。
【００４１】
電圧センサー１３は、コンデンサＣ２の両端の電圧Ｖｍ、すなわち、昇圧コンバータ１２の出力電圧（インバータ１４の入力電圧に相当する。）を検出し、その検出した電圧Ｖｍを制御装置３０へ出力する。
【００４２】
インバータ１４は、コンデンサＣ２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１４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を介して昇圧コンバータ１２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。
【００４３】
電流センサー１８は、直流電源Ｂから出力される直流電流、すなわち、昇圧コンバータ１２のリアクトルＬ１に入力されるリアクトルＬＣＲＴを検出し、その検出したリアクトル電流ＬＣＲＴを制御装置３０へ出力する。
【００４４】
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。
【００４５】
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からの出力電圧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昇圧コンバータ１２を駆動するための信号ＰＷＭＵとインバータ１４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をそれぞれ昇圧コンバータ１２およびインバータ１４へ出力する。
【００４６】
信号ＰＷＭＵは、直流電源Ｂからの直流電圧Ｖｂを出力電圧Ｖｍに変換する場合に昇圧コンバータ１２を駆動するための信号である。そして、制御装置３０は、昇圧コンバータ１２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になるように昇圧コンバータ１２を駆動するための信号ＰＷＭＵを生成する。
【００４７】
また、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１４へ出力する。この場合、インバータ１４のＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８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１４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昇圧コンバータ１２へ供給する。
【００４８】
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１４から供給された直流電圧を降圧するための信号ＰＷＭＤを生成し、その生成した信号ＰＷＭＤを昇圧コンバータ１２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、降圧されて直流電源Ｂに供給される。
【００４９】
さらに、制御装置３０は、電流センサー１８からのリアクトル電流ＬＣＲＴに応じてリアクトルＬ１に含まれるサブコイルとメインコイルとの接続／不接続を制御するための信号ＥＸＣを生成してリアクトルＬ１へ出力する。より具体的には、制御装置３０は、リアクトル電流ＬＣＲＴを基準値と比較し、リアクトル電流ＬＣＲＴが基準値以上であるとき、サブコイルをメインコイルに対して並列に接続するためのＨレベルの信号ＥＸＣを生成してリアクトルＬ１へ出力し、リアクトル電流ＬＣＲＴが基準値よりも小さいとき、サブコイルをメインコイルから切離すためのＬレベルの信号ＥＸＣを生成してリアクトルＬ１へ出力する。
【００５０】
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。
【００５１】
図２を参照して、リアクトルＬ１について詳細に説明する。リアクトルＬ１は、コア２と、メインコイル３と、サブコイル４と、スイッチ５とを含む。コア２は、ギャップ２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄを有する。メインコイル３は、コアに巻回される。そして、メインコイル３は、その一方端がノードＮ１に接続され、他方端がノードＮ２に接続される。
【００５２】
また、サブコイル４は、メインコイル３が巻回されたコア２の領域と異なる領域に巻回される。そして、サブコイル４は、その一方端がスイッチ５に接続され、他方端がノードＮ２に接続される。
【００５３】
スイッチ５は、ノードＮ１とサブコイル４の一方端との間に接続される。そして、スイッチ５は、制御装置３０からのＬレベルの信号ＥＸＣに応じてオフされ、制御装置３０からのＨレベルの信号ＥＸＣに応じてオンされる。したがって、スイッチ５がオンされると、サブコイル４はメインコイル３に対して並列に接続される。
【００５４】
図３は、制御装置３０の機能ブロック図である。図３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、切換手段３０３とを含む。
【００５５】
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および出力電圧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昇圧コンバータ１２のＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２をオン／オフするための信号ＰＷＭＵと、インバータ１４のＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８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をそれぞれ昇圧コンバータ１２およびインバータ１４へ出力する。
【００５６】
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１４へ出力する。
【００５７】
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１４から供給された直流電圧を降圧するための信号ＰＷＭＤを生成し、その生成した信号ＰＷＭＤを昇圧コンバータ１２へ出力する。このように、昇圧コンバータ１２は、直流電圧を降圧するための信号ＰＷＭＤにより電圧を降圧させることもできるので、双方向コンバータの機能を有するものである。
【００５８】
切換手段３０３は、リアクトル電流ＬＣＲＴを電流センサー１８から受ける。そして、切換手段３０３は、リアクトル電流ＬＣＲＴを基準値と比較し、リアクトル電流ＬＣＲＴが基準値以上であるとき、Ｈレベルの信号ＥＸＣを生成してリアクトルＬ１へ出力する。また、切換手段３０３は、リアクトル電流ＬＣＲＴが基準値よりも小さいとき、Ｌレベルの信号ＥＸＣを生成してリアクトルＬ１へ出力する。
【００５９】
図４は、モータトルク制御手段３０１の機能ブロック図である。図４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。
【００６０】
モータ制御用相電圧演算部４０は、昇圧コンバータ１２の出力電圧Ｖｍ、すなわち、インバータ１４への入力電圧を電圧センサー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。
【００６１】
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１４の各ＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８をオン／オフするための信号ＰＷＭＩを生成し、その生成した信号ＰＷＭＩをインバータ１４の各ＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８へ出力する。
【００６２】
これにより、各ＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８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。
【００６３】
一方、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。
【００６４】
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。
【００６５】
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昇圧コンバータ１２のＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２をオン／オフするための信号ＰＷＭＵを生成し、その生成した信号ＰＷＭＵを昇圧コンバータ１２へ出力する。
【００６６】
なお、昇圧コンバータ１２の下側のＮＰＮトランジスタＱ２のオンデューティーを大きくすることによりリアクトルＬ１における電力蓄積が大きくなるため、より高電圧の出力を得ることができる。一方、上側のＮＰＮトランジスタＱ１のオンデューティーを大きくすることにより電源ラインの電圧が下がる。そこで、ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２のデューティー比を制御することで、電源ラインの電圧を直流電源Ｂの出力電圧以上の任意の電圧に制御可能である。
【００６７】
図５を参照して、リアクトルのインダクタンスＬとリアクトルのコイルに流れる直流電流Ｉとの関係について説明する。インダクタンスＬは、直流電流Ｉが所定値になるまではほぼ一定の値を保持し、直流電流Ｉが所定値を超えると低下する。これは、コイルに流れる直流電流が所定値まではコア中に発生する磁束は飽和しないが、直流電流が所定値を超えるとコア中に発生する磁束が飽和するからである。
【００６８】
コイルに流れる直流電流Ｉの増加に対してコア中に発生する磁束が飽和しないようにするためには、リアクトルに入力される直流電流Ｉをコア中に発生する磁束が飽和しないようにコイルに流す必要がある。
【００６９】
そこで、この発明においては、コア２と、メインコイル３とサブコイル４とを用いてリアクトルＬ１を構成し、直流電源ＢからリアクトルＬ１に入力されるリアクトル電流ＬＣＲＴがコア２中に発生する磁束を飽和させる電流値よりも小さい範囲においてはメインコイル３のみにリアクトル電流ＬＣＲＴを流し、リアクトルＬ１に入力されるリアクトル電流ＬＣＲＴがコア２中に発生する磁束を飽和させる電流値以上の範囲においては、サブコイル４をメインコイル３に並列に接続し、メインコイル３とサブコイル４とに直流電流を流すように制御する。つまり、リアクトルＬ１に入力されるリアクトル電流ＬＣＲＴがメインコイル３に直流電流を流すことによってコア２中に発生する磁束を飽和させない範囲においてはメインコイル３のみにリアクトル電流ＬＣＲＴを流し、メインコイル３に直流電流を流すことによってコア２中に発生する磁束を飽和させる範囲においてはメインコイル３と、メインコイル３に並列に接続されたサブコイル４とにリアクトル電流ＬＣＲＴを流すように制御する。これによって、リアクトルＬ１に入力されるリアクトル電流ＬＣＲＴが増加してもリアクトルＬ１のインダクタンスＬが低下するのを防止し、リアクトルＬ１のインダクタンスＬを一定以上の値に保持できる。
【００７０】
具体的には、図６に示すように、リアクトルＬ１に入力されるリアクトル電流ＬＣＲＴが電流値Ｉｂまでの範囲においては、スイッチ５をオフし、メインコイル３のみリアクトル電流ＬＣＲＴを流す。そして、リアクトルＬ１に入力されるリアクトル電流ＬＣＲＴが電流値Ｉｂ以上の範囲においては、スイッチ５をオンし、メインコイル３およびサブコイル４にリアクトル電流ＬＣＲＴを流す。これによって、リアクトルＬ１は、リアクトル電流ＬＣＲＴが電流値Ｉｂまでの範囲においては曲線ｋ１に従って変化し、リアクトル電流ＬＣＲＴが電流値Ｉｂ以上の範囲においては直線ｋ２に従って一定の値を保持する。
【００７１】
インダクタンスの初期値をＬ０とし、リアクトル電流ＬＣＲＴが電流値ＩｂであるときのインダクタンスをＬ０１とすると、Ｌ０１＝Ｌ０／２にするためには、メインコイル３の巻き数ｎ１とサブコイル４の巻き数ｎ２との比ｎ１：ｎ２を１：１にすればよい。また、Ｌ０１＝Ｌ０／２以外のインダクタンスＬ０１を実現するためには、メインコイル３の巻き数ｎ１とサブコイル４の巻き数ｎ２との比ｎ１：ｎ２を１：１以外の値に設定すればよい。したがって、メインコイル３の巻き数ｎ１とサブコイル４の巻き数ｎ２との比を変えることによりリアクトル電流ＬＣＲＴが電流値Ｉｂ以上の範囲において所望のインダクタンスを保持できる。この実施の形態においては、メインコイル３の巻き数ｎ１とサブコイル４の巻き数ｎ２との比ｎ１：ｎ２を１：１に設定する。
【００７２】
このように、リアクトル電流ＬＣＲＴが電流値Ｉｂ以上の範囲においてメインコイル３に並列にサブコイル４を接続することにより、リアクトルＬ１をメインコイル３のみを用いて構成した場合に、リアクトル電流ＬＣＲＴが電流値Ｉｂ以上の範囲においてインダクタンスＬが曲線ｋ３に従って低下していたのを防止できる。
【００７３】
上述したように、切換手段３０３は、電流センサー１８からのリアクトル電流ＬＣＲＴを電流値Ｉｂ（「基準値」と言う。）と比較し、リアクトル電流ＬＣＲＴが基準値Ｉｂよりも小さいときＬレベルの信号ＥＸＣを生成してリアクトルＬ１へ出力し、リアクトル電流ＬＣＲＴが基準値Ｉｂ以上であるときＨレベルの信号ＥＸＣを生成してリアクトルＬ１へ出力する。
【００７４】
そうすると、リアクトル電流ＬＣＲＴが基準値Ｉｂよりも小さいときスイッチ５はオフされ、リアクトル電流ＬＣＲＴはメインコイル３のみに流れ、リアクトル電流ＬＣＲＴが基準値Ｉｂ以上であるときスイッチ５はオンされ、リアクトル電流ＬＣＲＴはメインコイル３およびサブコイル４に流れる。そして、リアクトルＬ１のインダクタンスが一定以上の値に保持される。
【００７５】
再び、図１を参照して、モータ駆動装置１００における全体動作について説明する。全体の動作が開始されると、制御装置３０は、Ｈレベルの信号ＳＥを生成してシステムリレーＳＲ１，ＳＲ２へ出力し、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２がオンされる。直流電源Ｂは、直流電圧ＶｂをシステムリレーＳＲ１，ＳＲ２を介して昇圧コンバータ１２へ出力する。
【００７６】
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。また、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、その検出した電圧Ｖｍを制御装置３０へ出力する。さらに、電流センサー２４は、交流モータＭ１に流れるモータ電流ＭＣＲＴを検出して制御装置３０へ出力する。そして、制御装置３０は、外部ＥＣＵからトルク指令値ＴＲ、およびモータ回転数ＭＲＮを受ける。
【００７７】
そうすると、制御装置３０は、直流電圧Ｖｂ、電圧Ｖｍ、モータ電流ＭＣＲＴ、トルク指令値ＴＲおよびモータ回転数ＭＲＮに基づいて、上述した方法により信号ＰＷＭＩを生成し、その生成した信号ＰＷＭＩをインバータ１４へ出力する。また、制御装置３０は、直流電圧Ｖｂ、電圧Ｖｍ、モータ電流ＭＣＲＴ、トルク指令値ＴＲ、およびモータ回転数ＭＲＮに基づいて、上述した方法により昇圧コンバータ１２のＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２をスイッチング制御するための信号ＰＷＭＵを生成し、その生成した信号ＰＷＭＵを昇圧コンバータ１２へ出力する。
【００７８】
さらに、制御装置３０は、電流センサー１８からのリアクトル電流ＬＣＲＴを基準値Ｉｂと比較する。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走行を開始したときトルク指定値ＴＲは小さいので、リアクトル電流ＬＣＲＴは基準値Ｉｂよりも小さい。したがって、制御装置３０は、Ｌレベルの信号ＥＸＣを生成してリアクトルＬ１へ出力する。
【００７９】
そうすると、昇圧コンバータ１２において、リアクトルＬ１のスイッチ５は、Ｌレベルの信号ＥＸＣに応じてオフされ、リアクトル電流ＬＣＲＴはメインコイル３のみに流れる。そして、ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２は、信号ＰＷＭＵに応じてオン／オフされ、昇圧コンバータ１２は直流電源Ｂからの直流電圧Ｖｂを昇圧し、その昇圧した直流電圧をコンデンサＣ２に供給する。そして、インバータ１４は、コンデンサＣ２によって平滑化された直流電圧を制御装置３０からの信号ＰＷＭＩによって交流電圧に変換して交流モータＭ１を駆動する。これによって、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。
【００８０】
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走行中にトルク指令値ＴＲおよびモータ回転数ＭＲＮが上昇し、リアクトル電流ＬＣＲＴが基準値Ｉｂ以上になると、制御装置３０は、Ｈレベルの信号ＥＸＣを生成してリアクトルＬ１へ出力する。そうすると、リアクトルＬ１のスイッチ５はＨレベルの信号ＥＸＣに応じてオンされ、リアクトル電流ＬＣＲＴはメインコイル３およびサブコイル４に流れる。そして、ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２は信号ＰＷＭＵに応じてオン／オフされ、昇圧コンバータ１２は、リアクトルＬ１のインダクタンスをＬ０１に保持して直流電圧Ｖｂを出力電圧Ｖｍに変換する。その後、上述した動作に従って交流モータＭ１が駆動される。
【００８１】
また、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、制御装置３０は、外部ＥＣＵから信号ＲＧＥを受け、その受けた信号ＲＧＥに応じて、信号ＰＷＭＣを生成してそれぞれインバータ１４へ出力し、信号ＰＷＭＤを生成して昇圧コンバータ１２へ出力する。
【００８２】
回生制動時にも、制御装置３０は、電流センサー１８からのリアクトル電流ＬＣＲＴを基準値Ｉｂと比較する。そして、制御装置３０は、リアクトル電流ＬＣＲＴが基準値Ｉｂよりも小さいときＬレベルの信号ＥＸＣを生成してリアクトルＬ１へ出力する。
【００８３】
そうすると、インバータ１４は、交流モータＭ１が発電した交流電圧を信号ＰＷＭＣに応じ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を介して昇圧コンバータ１２へ供給する。そして、昇圧コンバータ１２においては、リアクトルＬ１のスイッチ５は、Ｌレベルの信号ＥＸＣに応じてオフされ、ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２は信号ＰＷＭＤに応じてオン／オフされる。昇圧コンバータ１２は、ＮＰＮトランジスタＱ１がオンされた期間、コンデンサＣ２からの直流電流をリアクトルＬ１のメインコイル３のみに流してコンデンサＣ２からの直流電圧を降圧して直流電源Ｂを充電する。
【００８４】
また、リアクトル電流ＬＣＲＴが基準値Ｉｂ以上であるとき、制御装置３０は、Ｈレベルの信号ＥＸＣを生成してリアクトルＬ１へ出力する。
【００８５】
そうすると、インバータ１４は、交流モータＭ１が発電した交流電圧を信号ＰＷＭＣに応じ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を介して昇圧コンバータ１２へ供給する。そして、昇圧コンバータ１２においては、リアクトルＬ１のスイッチ５は、Ｈレベルの信号ＥＸＣに応じてオンされ、ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２は信号ＰＷＭＤに応じてオン／オフされる。昇圧コンバータ１２は、ＮＰＮトランジスタＱ１がオンされた期間、コンデンサＣ２からの直流電流をリアクトルＬ１のメインコイル３およびサブコイル４に流してコンデンサＣ２からの直流電圧を降圧して直流電源Ｂを充電する。これにより、交流モータＭ１によって発電された電力が直流電源Ｂに充電される。
【００８６】
このように、昇圧コンバータ１２は、リアクトルＬ１に入力されるリアクトル電流ＬＣＲＴが基準値Ｉｂ以上になってもリアクトルＬ１のインダクタンスを一定以上の値に保持して電圧の昇圧および降圧を行なう。
【００８７】
なお、コア２、メインコイル３、サブコイル４、スイッチ５および切換手段３０３は、「リアクトル装置」を構成する。
【００８８】
また、スイッチ５およびＨレベルの信号ＥＸＣを出力する切換手段３０３は、「接続手段」を構成する。
【００８９】
さらに、上記においては、サブコイル４はメインコイル３と異なる位置に巻回されていると説明したが、メインコイル３との絶縁性が確保される場合、メインコイル３と同じ位置に巻回されてもよい。
【００９０】
この発明によるモータ駆動装置は、図７に示すモータ駆動装置１００Ａであってもよい。図７を参照して、モータ駆動装置１００Ａは、モータ駆動装置１００のリアクトルＬ１をリアクトルＬ２に代え、制御装置３０を制御装置３０Ａに代え、モータ駆動装置１００に電圧検出回路１１を追加したものであり、その他は、モータ駆動装置１００と同じである。
【００９１】
図８を参照して、リアクトルＬ２は、リアクトルＬ１にスイッチ６，７を追加したものである。スイッチ６は、ノードＮ３に接続される、スイッチ７は、ノードＮ４に接続される。
【００９２】
電圧検出回路１１は、スイッチ６とスイッチ７との間に接続される。そして、電圧検出回路１１は、リアクトルＬ２のスイッチ５がオフされている間、スイッチ６，７がオンされ、サブコイル４に接続される。そして、電圧検出回路１１は、サブコイル４を用いてメインコイル３の両端に発生するリアクトル電圧ＶＬを検出し、その検出したリアクトル電圧ＶＬをコイル電圧Ｖｃとして制御装置３０へ出力する。つまり、電圧検出回路１１は、サブコイル４を探りコイルとして用いることによりリアクトル電圧ＶＬを検出する。
【００９３】
図９を参照して、電圧検出回路１１におけるリアクトル電圧ＶＬの検出方法について説明する。昇圧コンバータ１２のＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２が信号ＰＷＭＵによってオン／オフ制御されているとき、リアクトルＬ２は、その両端に信号ＰＷＭＵの周期に同期して振幅が変化する電圧Ｖ１を発生する。そして、電圧Ｖ１のボトムとピークとの間の値がリアクトル電圧ＶＬに相当し、リアクトル電圧ＶＬは、昇圧コンバータ１２の出力電圧Ｖｍに等しい。この場合、リアクトル電圧ＶＬは、直流電源Ｂからの直流電圧Ｖｂよりも昇圧されている。
【００９４】
そして、電圧Ｖ２がサブコイル４の両端に発生する。そうすると、電圧検出回路１１は、信号ＰＷＭＵの周期に同期して振幅が変化する電圧Ｖ２のピークをホールドし、そのホールドした値をコイル電圧Ｖｃとして検出する。そして、電圧検出回路１１は、検出したコイル電圧Ｖｃを制御装置３０へ出力する。
【００９５】
リアクトル電圧ＶＬとコイル電圧Ｖｃとの比は、メインコイル３の巻き数ｎ１とサブコイル４の巻き数ｎ２との比に等しい。上述したように、この実施の形態においては、メインコイル３の巻き数ｎ１とサブコイル４の巻き数ｎ２との比は１：１であるので、コイル電圧Ｖｃはリアクトル電圧ＶＬに等しい。
【００９６】
なお、メインコイル３の巻き数ｎ１とサブコイル４の巻き数ｎ２との比が１：１でないときは、コイル電圧Ｖｃは、Ｖｃ＝（ｎ２／ｎ１）ＶＬによって決定される。したがって、電圧検出回路１１は、この関係を保持しており、検出したコイル電圧Ｖｃおよび巻き数ｎ１，ｎ２を用いてリアクトル電圧ＶＬを求めるようにすることも可能である。
【００９７】
再び、図７を参照して、制御装置３０Ａは、リアクトルＬ２のスイッチ５がオフされている場合、電圧センサー１３からの電圧Ｖｍに代えて電圧検出回路１１からのコイル電圧Ｖｃを用いて信号ＰＷＭＵおよび信号ＰＷＭＩを生成し、それぞれ、昇圧コンバータ１２およびインバータ１４へ出力する。また、制御装置３０Ａは、信号ＥＸＣに代えて信号ＥＸＣ１，２を生成し、その生成した信号ＥＸＣ１，２をリアクトルＬ２へ出力する。
【００９８】
信号ＥＸＣ１は、リアクトルＬ２のスイッチ５をオン／オフするための信号である。また、信号ＥＸＣ２は、リアクトルＬ２のスイッチ６，７を同時にオン／オフするための信号である。そして、信号ＥＸＣ１は、信号ＥＸＣ２の論理レベルと反対の論理レベルを有するように生成される。すなわち、Ｈレベルの信号ＥＸＣ１が生成されるとき、信号ＥＸＣ２はＬレベルの論理レベルを有し、Ｌレベルの信号ＥＸＣ１が生成されるとき、信号ＥＸＣ２はＨレベルの論理レベルを有する。
【００９９】
制御装置３０Ａは、それ以外、制御装置３０と同じ機能を有する。そして、制御装置３０Ａは、制御装置３０と同じ機能ブロックから成り、切換手段３０３は、リアクトル電流ＬＣＲＴが基準値Ｉｂよりも小さいときＬレベルの信号ＥＸＣ１およびＨレベルの信号ＥＸＣ２を生成してリアクトルＬ２へ出力する。
【０１００】
そうすると、リアクトルＬ２において、スイッチ５はオフされ、スイッチ６，７はオンされる。そして、ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２が信号ＰＷＭＵに応じてオン／オフされ、昇圧コンバータ１２が昇圧動作を開始すると、電圧検出回路１１は、サブコイル４を探りコイルとして用いてコイル電圧Ｖｃ（＝リアクトル電圧ＶＬ）を検出し、その検出したコイル電圧Ｖｃを制御装置３０Ａへ出力する。そして、制御装置３０Ａのモータトルク制御手段３０１は、電圧検出回路１１からのコイル電圧Ｖｃを電圧Ｖｍの代わりに用いて信号ＰＷＭＩ，ＰＷＭＵを生成する。
【０１０１】
また、切換手段３０３は、リアクトル電流ＬＣＲＴが基準値Ｉｂ以上であるときＨレベルの信号ＥＸＣ１とＬレベルの信号ＥＸＣ２とを生成してリアクトルＬ２へ出力する。そうすると、リアクトルＬ２において、スイッチ５はオンされ、スイッチ６，７はオフされる。そして、上述した動作に従って、昇圧コンバータ１２は、リアクトルＬ２のインダクタンスを一定以上の値に保持して直流電圧Ｖｂを昇圧する。なお、この場合、制御装置３０Ａのモータトルク制御手段３０１は、電圧センサー１３からの電圧Ｖｍを用いて信号ＰＷＭＩ，ＰＷＭＵを生成する。
【０１０２】
モータ駆動装置１００Ａにおける全体動作について説明する。全体の動作が開始されると、制御装置３０Ａは、Ｈレベルの信号ＳＥを生成してシステムリレーＳＲ１，ＳＲ２へ出力し、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２がオンされる。直流電源Ｂは、直流電圧ＶｂをシステムリレーＳＲ１，ＳＲ２を介して昇圧コンバータ１２へ出力する。
【０１０３】
また、制御装置３０Ａは、電流センサー１８からのリアクトル電流ＬＣＲＴを基準値Ｉｂと比較する。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走行を開始したときトルク指定値ＴＲは小さいので、リアクトル電流ＬＣＲＴは基準値Ｉｂよりも小さい。したがって、制御装置３０Ａは、Ｌレベルの信号ＥＸＣ１とＨレベルの信号ＥＸＣ２とを生成してリアクトルＬ２へ出力する。
【０１０４】
そうすると、リアクトルＬ２において、スイッチ５はオフされ、スイッチ６，７はオンされる。そして、電圧検出回路１１は、コイル電圧Ｖｃを検出し、その検出したコイル電圧Ｖｃを制御装置３０Ａへ出力する。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３０Ａへ出力する。また、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、その検出した電圧Ｖｍを制御装置３０Ａへ出力する。さらに、電流センサー２４は、交流モータＭ１に流れるモータ電流ＭＣＲＴを検出して制御装置３０Ａへ出力する。そして、制御装置３０Ａは、外部ＥＣＵからトルク指令値ＴＲ、およびモータ回転数ＭＲＮを受ける。
【０１０５】
そうすると、制御装置３０Ａは、直流電圧Ｖｂ、コイル電圧Ｖｃ、モータ電流ＭＣＲＴ、トルク指令値ＴＲおよびモータ回転数ＭＲＮに基づいて、上述した方法により信号ＰＷＭＩを生成し、その生成した信号ＰＷＭＩをインバータ１４へ出力する。また、制御装置３０Ａは、直流電圧Ｖｂ、コイル電圧Ｖｃ、モータ電流ＭＣＲＴ、トルク指令値ＴＲ、およびモータ回転数ＭＲＮに基づいて、上述した方法により昇圧コンバータ１２のＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２をスイッチング制御するための信号ＰＷＭＵを生成し、その生成した信号ＰＷＭＵを昇圧コンバータ１２へ出力する。
【０１０６】
そうすると、昇圧コンバータ１２において、リアクトル電流ＬＣＲＴはメインコイル３のみに流れ、ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２は、信号ＰＷＭＵに応じてオン／オフされる。そして、昇圧コンバータ１２は、直流電源Ｂからの直流電圧Ｖｂを昇圧し、その昇圧した直流電圧をコンデンサＣ２に供給する。そして、インバータ１４は、コンデンサＣ２によって平滑化された直流電圧を制御装置３０Ａからの信号ＰＷＭＩによって交流電圧に変換して交流モータＭ１を駆動する。これによって、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。
【０１０７】
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の走行中にトルク指令値ＴＲおよびモータ回転数ＭＲＮが上昇し、リアクトル電流ＬＣＲＴが基準値Ｉｂ以上になると、制御装置３０Ａは、Ｈレベルの信号ＥＸＣ１とＬレベルの信号ＥＸＣ２とを生成してリアクトルＬ２へ出力する。そうすると、リアクトルＬ２において、スイッチ５はＨレベルの信号ＥＸＣ１に応じてオンされ、スイッチ６，７はＬレベルの信号ＥＸＣ２に応じてオフされる。そして、リアクトル電流ＬＣＲＴはメインコイル３およびサブコイル４に流れ、ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２は信号ＰＷＭＵに応じてオン／オフされる。その結果、昇圧コンバータ１２は、リアクトルＬ２のインダクタンスをＬ０１に保持して直流電圧Ｖｂを出力電圧Ｖｍに変換する。その後、上述した動作に従って交流モータＭ１が駆動される。
【０１０８】
また、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の回生制動時、制御装置３０Ａは、外部ＥＣＵから信号ＲＧＥを受け、その受けた信号ＲＧＥに応じて、信号ＰＷＭＣを生成してそれぞれインバータ１４へ出力し、信号ＰＷＭＤを生成して昇圧コンバータ１２へ出力する。
【０１０９】
回生制動時にも、制御装置３０Ａは、リアクトル電流ＬＣＲＴを基準値Ｉｂと比較する。そして、制御装置３０Ａは、リアクトル電流ＬＣＲＴが基準値Ｉｂよりも小さいときＬレベルの信号ＥＸＣ１とＨレベルの信号ＥＸＣ２とを生成してリアクトルＬ２へ出力する。
【０１１０】
そうすると、インバータ１４は、交流モータＭ１が発電した交流電圧を信号ＰＷＭＣに応じ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を介して昇圧コンバータ１２へ供給する。そして、昇圧コンバータ１２においては、リアクトルＬ２のスイッチ５は、Ｌレベルの信号ＥＸＣ１に応じてオフされ、スイッチ６，７はＨレベルの信号ＥＸＣ２に応じてオンされ、ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２は信号ＰＷＭＤに応じてオン／オフされる。昇圧コンバータ１２は、ＮＰＮトランジスタＱ１がオンされた期間、コンデンサＣ２からの直流電流をリアクトルＬ２のメインコイル３のみに流してコンデンサＣ２からの直流電圧を降圧して直流電源Ｂを充電する。
【０１１１】
また、リアクトル電流ＬＣＲＴが基準値Ｉｂ以上であるとき、制御装置３０Ａは、Ｈレベルの信号ＥＸＣ１とＬレベルの信号ＥＸＣ２とを生成してリアクトルＬ２へ出力する。
【０１１２】
そうすると、インバータ１４は、交流モータＭ１が発電した交流電圧を信号ＰＷＭＣに応じ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を介して昇圧コンバータ１２へ供給する。そして、昇圧コンバータ１２においては、リアクトルＬ２のスイッチ５は、Ｈレベルの信号ＥＸＣ１に応じてオンされ、スイッチ６，７はＬレベルの信号ＥＸＣ２に応じてオフされ、ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２は信号ＰＷＭＤに応じてオン／オフされる。昇圧コンバータ１２は、ＮＰＮトランジスタＱ１がオンされた期間、コンデンサＣ２からの直流電流をリアクトルＬ２のメインコイル３およびサブコイル４に流してコンデンサＣ２からの直流電圧を降圧して直流電源Ｂを充電する。これにより、交流モータＭ１によって発電された電力が直流電源Ｂに充電される。
【０１１３】
なお、上記においては、基準値Ｉｂは、リアクトルのインダクタンスが所定値Ｌ０１になるときの電流値であると説明したが、この発明においては、これに限らず、基準値Ｉｂは、コア２中に発生する磁束が所定の飽和度合いになるときの電流値であってもよい。
【０１１４】
また、上記においては、電流センサー１８によってリアクトル電流ＬＣＲＴを検出すると説明したが、この発明においては、外部ＥＣＵから受けるトルク指令値ＴＲおよびモータ回転数ＭＲＮに基づいて、リアクトル電流ＬＣＲＴを検出するようにしてもよい。
【０１１５】
さらに、上記においては、交流モータが１個の場合について説明したが、この発明は、これに限らず、複数の交流モータを駆動するモータ駆動装置についても適用可能である。その場合、複数の交流モータに対応して設けられた複数のインバータは、コンデンサＣ２の両端に並列に接続される。そして、複数のインバータの各々は、コンデンサＣ２を介して昇圧コンバータ１２から受けた出力電圧Ｖｍを交流電圧に変換して対応する交流モータを駆動する。
【０１１６】
さらに、上述の実施の形態に記載した内容以外にも、この発明は、種々のハイブリッド自動車または電気自動車に適用できることは言うまでもない。たとえば、コンデンサＣ２に対して複数のインバータおよびモータを並列に接続し、それぞれのモータ（あるいはモータジェネレータ）を独立に駆動するようにしてもよい。この場合、１つのモータを後輪駆動用に用い、他のモータを前輪駆動用に用いてもよい。また、遊星ギア機構を用いたハイブリッド自動車としては、１つのモータジェネレータを遊星ギア機構のサンギアに接続し、エンジンを遊星ギア機構のキャリアに接続し、もう１つのモータジェネレータをリングギアに接続するものも公知であるが、この発明は、このようなハイブリッド自動車にも適用できる。
【０１１７】
さらに、昇圧コンバータ１２およびインバータ１４を構成するスイッチング素子は、ＮＰＮトランジスタに限られるものではなく、ＭＯＳトランジスタであってもよい。
【０１１８】
この発明の実施の形態によれば、リアクトル装置は、コアと、コアに巻回されたメインコイルと、コアに巻回されたサブコイルと、サブコイルをメインコイルに対して並列に接続するためのスイッチと、メインコイルに流れる直流電流が基準値以上のときスイッチをオンするように制御する制御装置とを備えるので、広範囲の入力電流に対してリアクトルのインダクタンスを一定以上の値に保持できる。
【０１１９】
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】この発明の実施の形態におけるモータ駆動装置の概略ブロック図である。
【図２】図１に示すリアクトルの平面図である。
【図３】図１に示す制御装置の機能ブロック図である。
【図４】図３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５】インダクタンスと直流電流との関係を示す図である。
【図６】インダクタンスと直流電流との関係を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態におけるモータ駆動装置の他の概略ブロック図である。
【図８】図７に示すリアクトルの平面図である。
【図９】図８に示す電圧検出回路の動作を説明するための信号のタイミングチャートである。
【図１０】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】
２コア、２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄギャップ、３メインコイル、４サブコイル、５〜７スイッチ、１０，１３電圧センサー、１１電圧検出回路、１２，３１０昇圧コンバータ、１４，３３０インバータ、１５Ｕ相アーム、１６Ｖ相アーム、１７Ｗ相アーム、１８，２４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、３０３切換手段、Ｂ直流電源、ＳＲ１，ＳＲ２システムリレー、Ｃ１，Ｃ２，３２０コンデンサ、Ｌ１，Ｌ２，３１１リアクトル、Ｑ１〜Ｑ８，３１２，３１３ＮＰＮトランジスタ、Ｄ１〜Ｄ８，３１４，３１５ダイオード、Ｍ１交流モータ。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a reactor device, and more particularly, to a reactor device having an inductance of a predetermined value or more with respect to an input current that changes in a wide range.
[0002]
[Prior art]
Recently, hybrid vehicles and electric vehicles have attracted much attention as environmentally friendly vehicles. Some hybrid vehicles have been put to practical use.
[0003]
This hybrid vehicle is a vehicle that uses, in addition to a conventional engine, a DC power source, an inverter, and a motor driven by the inverter as power sources. That is, a power source is obtained by driving the engine, a DC voltage from a DC power supply is converted into an AC voltage by an inverter, and a motor is rotated by the converted AC voltage to obtain a power source. An electric vehicle is a vehicle that uses a DC power supply, an inverter, and a motor driven by the inverter as power sources.
[0004]
Such a hybrid vehicle or an electric vehicle is considered to be equipped with, for example, a motor driving device 300 as shown in FIG. Referring to FIG. 10, motor driving device 300 includes a DC power supply B, a system relay SR, a boost converter 310, a capacitor 320, and an inverter 330.
[0005]
Boost converter 310 includes a reactor 311, NPN transistors 312 and 313, and diodes 314 and 315.
[0006]
NPN transistors 312 and 313 are connected in series between the power supply line of inverter 330 and the ground line. The NPN transistor 312 has a collector connected to the power supply line and an emitter connected to the collector of the NPN transistor 313. The emitter of NPN transistor 313 is connected to the ground line.
[0007]
Diodes 314 and 315 are connected in parallel to NPN transistors 312 and 313, respectively, so that current flows from the emitter to the collector.
[0008]
Reactor 311 has one end connected to the power supply line of DC power supply B, and the other end connected to an intermediate point between NPN transistor 312 and NPN transistor 313.
[0009]
DC power supply B outputs a DC voltage. When turned on by a control signal from a control device (not shown), system relay SR supplies the DC voltage output from DC power supply B to boost converter 310. Boost converter 310 turns on / off NPN transistors 312 and 313 according to a control signal from a control device (not shown), boosts a DC voltage supplied from DC power supply B, and supplies an output voltage to capacitor 320. In addition, boost converter 310 generates electric power by AC motor M1 and reduces the DC voltage converted by inverter 330 during regenerative braking of a hybrid vehicle or an electric vehicle equipped with motor drive device 300, and supplies the DC voltage to DC power source B. .
[0010]
Capacitor 320 smoothes the DC voltage supplied from boost converter 310 and supplies the smoothed DC voltage to inverter 330.
[0011]
When a DC voltage is supplied from capacitor 320, inverter 330 converts the DC voltage into an AC voltage according to a control signal from a control device (not shown) and drives AC motor M1. As a result, AC motor M1 is driven to generate a torque specified by the torque command value. Further, the inverter 330 converts the AC voltage generated by the AC motor M1 into a DC voltage by a control signal from the control device during regenerative braking of a hybrid vehicle or an electric vehicle equipped with the motor driving device 300, and converts the converted DC voltage. The voltage is supplied to boost converter 310 via capacitor 320.
[0012]
As described above, motor drive device 300 drives AC motor M1 by boosting the DC voltage output from DC power supply B, and charges DC power supply B with the power generated by AC motor M1.
[0013]
In motor driving device 300, when boost converter 310 boosts the DC voltage from DC power supply B, power is stored in reactor 311 in accordance with the period in which NPN transistor 313 is turned on, and the power stored in reactor 311 is The corresponding voltage is output to inverter 330 via diode 314.
[0014]
Since the energy (electric power) stored in reactor 311 is proportional to the inductance of reactor 311, the inductance of reactor 311 is an important factor that determines the boost ratio in boost converter 310.
[0015]
On the other hand, a technique for switching the inductance of the reactor according to the DC voltage applied to the reactor is disclosed in JP-A-8-331846. That is, a main coil and a sub coil wound around the same core are provided, and when the DC voltage applied to the reactor is low, the sub coil is connected in parallel to the main coil, and the DC voltage applied to the reactor is high. In some cases, the sub coil is connected in series to the main coil. That is, when the DC voltage applied to the reactor is low, the inductance of the reactor is reduced, and when the DC voltage applied to the reactor is high, the inductance of the reactor is increased. As described above, the inductance of the reactor can be switched by connecting the two coils in parallel or in series.
[0016]
[Patent Document 1]
JP-A-8-331846
[0017]
[Problems to be solved by the invention]
However, in a reactor consisting of a core and a coil wound around the core, when the DC current applied to the coil increases, the magnetic flux generated in the core saturates, and the inductance of the reactor decreases. I do. In particular, this problem becomes remarkable when the applied direct current varies over a wide range.
[0018]
As described above, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-331846 discloses a technology for switching the inductance of a reactor. The problem that the inductance decreases cannot be solved.
[0019]
Therefore, the present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a reactor device having an inductance of a predetermined value or more with respect to an input current that changes over a wide range.
[0020]
Means for Solving the Problems and Effects of the Invention
According to the present invention, the reactor device includes the core and the first and second coils. The core has a gap. The first and second coils are wound around a core. The second coil is connected in parallel to the first coil when an input current to the first coil is equal to or more than a reference value.
[0021]
Preferably, the reactor device further includes connection means. The connecting means connects the second coil to the first coil in parallel when the input current reaches the reference value.
[0022]
Preferably, the reference value is a current value when the inductance of the reactor device reaches a predetermined value.
[0023]
Preferably, the reference value is a current value when the magnetic flux generated in the core reaches a predetermined degree of saturation.
[0024]
Preferably, the number of turns of the first coil is equal to the number of turns of the second coil.
In the reactor device according to the present invention, when the input current input to the first coil wound around the core reaches a reference value or more, the second coil is connected in parallel with the first coil. Then, the input current flows through the first and second coils.
[0025]
Therefore, according to the present invention, it is possible to prevent a decrease in the inductance of the reactor device even when the DC current flowing through the coil wound around the core increases.
[0026]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding portions have the same reference characters allotted, and description thereof will not be repeated.
[0027]
Referring to FIG. 1, a motor driving device 100 including a reactor device according to an embodiment of the present invention includes a DC power supply B, voltage sensors 10 and 13, system relays SR1 and SR2, capacitors C1 and C2, and a booster. It includes a converter 12, an inverter 14, current sensors 18 and 24, and a control device 30.
[0028]
AC motor M1 is a drive motor for generating torque for driving drive wheels of a hybrid vehicle or an electric vehicle. Alternatively, the motor has the function of a generator driven by the engine, and operates as an electric motor for the engine, for example, to be incorporated into a hybrid vehicle so that the engine can be started. Is also good.
[0029]
Boost converter 12 includes a reactor L1, NPN transistors Q1 and Q2, and diodes D1 and D2. NPN transistors Q1 and Q2 are connected in series between a power supply line of inverter 14 and a ground line. The NPN transistor Q1 has a collector connected to the power supply line and an emitter connected to the collector of the NPN transistor Q2. The emitter of NPN transistor Q2 is connected to the ground line.
[0030]
Diodes D1 and D2 are connected between the emitter and collector of each of the NPN transistors Q1 and Q2, respectively, so that current flows from the emitter side to the collector side.
[0031]
Reactor L1 has one end connected to the power supply line of DC power supply B and the other end connected to an intermediate point between NPN transistor Q1 and NPN transistor Q2, that is, between the emitter of NPN transistor Q1 and the collector of NPN transistor Q2. Is done.
[0032]
Inverter 14 includes a U-phase arm 15, a V-phase arm 16, and a W-phase arm 17. U-phase arm 15, V-phase arm 16, and W-phase arm 17 are provided in parallel between the power supply line of inverter 14 and the ground line.
[0033]
U-phase arm 15 includes NPN transistors Q3 and Q4 connected in series, V-phase arm 16 includes NPN transistors Q5 and Q6 connected in series, and W-phase arm 17 includes NPN transistors Q7 and Q7 connected in series. Q8. Diodes D3 to D8 are connected between the emitters and collectors of the NPN transistors Q3 to Q8, respectively, to flow current from the emitter side to the collector side.
[0034]
An intermediate point of each phase arm is connected to each phase end of each phase coil of AC motor M1. That is, the AC motor M1 is a three-phase permanent magnet motor, in which one end of three coils of U, V, and W phases is commonly connected to a middle point, and the other end of the U-phase coil is an NPN transistor Q3. At the midpoint of Q4, the other end of the V-phase coil is connected to the midpoint of NPN transistors Q5 and Q6, and the other end of the W-phase coil is connected to the midpoint of NPN transistors Q7 and Q8.
[0035]
The DC power supply B is composed of a secondary battery such as a nickel hydrogen battery or a lithium ion battery. Voltage sensor 10 detects DC voltage Vb output from DC power supply B, and outputs the detected DC voltage Vb to control device 30. System relays SR1 and SR2 are turned on / off by signal SE from control device 30. More specifically, system relays SR1 and SR2 are turned on by H (logic high) signal SE from control device 30 and turned off by L (logic low) signal SE from control device 30.
[0036]
Capacitor C 1 smoothes DC voltage Vb supplied from DC power supply B, and supplies the smoothed DC voltage to boost converter 12.
[0037]
The boost converter 12 boosts the DC voltage supplied from the capacitor C1 and supplies the boosted DC voltage to the capacitor C2. More specifically, when boosting converter 12 receives signal PWMU from control device 30, boosting converter 12 boosts the DC voltage according to the period during which NPN transistor Q 2 is turned on by signal PWMU, and supplies the boosted DC voltage to capacitor C 2. In this case, the NPN transistor Q1 is turned off by the signal PWMU.
[0038]
Further, upon receiving signal PWMD from control device 30, boost converter 12 steps down the DC voltage supplied from inverter 14 via capacitor C2 and charges DC power supply B.
[0039]
Further, upon receiving signal EXC from control device 30, boost converter 12 connects the sub coil included in reactor L1 to the main coil in parallel.
[0040]
Capacitor C2 smoothes the DC voltage from boost converter 12 and supplies the smoothed DC voltage to inverter 14.
[0041]
Voltage sensor 13 detects voltage Vm across capacitor C2, that is, the output voltage of boost converter 12 (corresponding to the input voltage of inverter 14), and outputs the detected voltage Vm to control device 30.
[0042]
When a DC voltage is supplied from capacitor C2, inverter 14 converts the DC voltage into an AC voltage based on signal PWMI from control device 30, and drives AC motor M1. Thus, AC motor M1 is driven to generate a torque specified by torque command value TR. Further, the inverter 14 converts an AC voltage generated by the AC motor M1 into a DC voltage based on a signal PWMC from the control device 30 during regenerative braking of a hybrid vehicle or an electric vehicle equipped with the motor drive device 100, The converted DC voltage is supplied to boost converter 12 via capacitor C2. Note that the regenerative braking referred to here is braking with regenerative power generation when a driver driving a hybrid vehicle or an electric vehicle performs a foot brake operation, and does not operate the foot brake, but turns off the accelerator pedal during traveling. This includes decelerating the vehicle (or stopping acceleration) while generating regenerative power.
[0043]
Current sensor 18 detects a DC current output from DC power supply B, that is, reactor LCRT input to reactor L1 of boost converter 12, and outputs the detected reactor current LCRT to control device 30.
[0044]
Current sensor 24 detects motor current MCRT flowing through AC motor M 1 and outputs the detected motor current MCRT to control device 30.
[0045]
Control device 30 includes torque command value TR and motor rotation speed MRN input from an externally provided ECU (Electrical Control Unit), DC voltage Vb from voltage sensor 10, output voltage Vm from voltage sensor 13, and current. Based on the motor current MCRT from the sensor 24, a signal PWMU for driving the boost converter 12 and a signal PWMI for driving the inverter 14 are generated by a method described later, and the generated signal PWMU and signal PWMMI are respectively generated. Output to boost converter 12 and inverter 14.
[0046]
Signal PWMU is a signal for driving boost converter 12 when converting DC voltage Vb from DC power supply B to output voltage Vm. Then, when boost converter 12 converts DC voltage Vb to output voltage Vm, control device 30 performs feedback control on output voltage Vm, and controls boost converter 12 so that output voltage Vm becomes a commanded voltage command Vdccom. A signal PWMU for driving is generated.
[0047]
Further, when control device 30 receives a signal RGE indicating that the hybrid vehicle or the electric vehicle has entered the regenerative braking mode from the external ECU, signal PWMC for converting the AC voltage generated by AC motor M1 to a DC voltage is output. Is generated and output to the inverter 14. In this case, the switching of NPN transistors Q3 to Q8 of inverter 14 is controlled by signal PWMC. Thereby, inverter 14 converts the AC voltage generated by AC motor M 1 into a DC voltage and supplies the DC voltage to boost converter 12.
[0048]
Further, when receiving a signal RGE indicating that the hybrid vehicle or the electric vehicle has entered the regenerative braking mode from the external ECU, the control device 30 generates a signal PWMD for lowering the DC voltage supplied from the inverter 14, The generated signal PWMD is output to boost converter 12. Thus, the AC voltage generated by the AC motor M1 is converted into a DC voltage, stepped down, and supplied to the DC power supply B.
[0049]
Further, control device 30 generates a signal EXC for controlling connection / disconnection between a sub coil included in reactor L1 and a main coil in accordance with reactor current LCRT from current sensor 18, and outputs the signal to reactor L1. More specifically, control device 30 compares reactor current LCRT with a reference value, and when reactor current LCRT is greater than or equal to the reference value, H-level signal EXC for connecting the sub coil in parallel with the main coil. Is generated and output to the reactor L1, and when the reactor current LCRT is smaller than the reference value, an L-level signal EXC for separating the sub coil from the main coil is generated and output to the reactor L1.
[0050]
Further, control device 30 generates signal SE for turning on / off system relays SR1 and SR2, and outputs the signal to system relays SR1 and SR2.
[0051]
The reactor L1 will be described in detail with reference to FIG. Reactor L1 includes a core 2, a main coil 3, a sub coil 4, and a switch 5. The core 2 has gaps 2A, 2B, 2C, 2D. The main coil 3 is wound around a core. The main coil 3 has one end connected to the node N1 and the other end connected to the node N2.
[0052]
The sub coil 4 is wound in an area different from the area of the core 2 around which the main coil 3 is wound. The sub coil 4 has one end connected to the switch 5 and the other end connected to the node N2.
[0053]
Switch 5 is connected between node N 1 and one end of sub coil 4. The switch 5 is turned off in response to the L-level signal EXC from the control device 30, and turned on in response to the H-level signal EXC from the control device 30. Therefore, when the switch 5 is turned on, the sub coil 4 is connected to the main coil 3 in parallel.
[0054]
FIG. 3 is a functional block diagram of the control device 30. Referring to FIG. 3, control device 30 includes a motor torque control unit 301, a voltage conversion control unit 302, and a switching unit 303.
[0055]
The motor torque control means 301 is obtained by calculating a torque command value TR (a torque command to be given to the motor in consideration of the degree of depression of an accelerator pedal in a vehicle, and in a hybrid vehicle, an operation state of an engine), Based on DC voltage Vb, motor current MCRT, motor rotation speed MRN and output voltage Vm output from power supply B, when AC motor M1 is driven, NPN transistors Q1 and Q2 of boost converter 12 are turned on / off by a method described later. And a signal PWMI for turning on / off the NPN transistors Q3 to Q8 of the inverter 14, and outputs the generated signal PWMU and signal PWMI to the boost converter 12 and the inverter 14, respectively.
[0056]
Voltage conversion control means 302 receives a signal RGE indicating that the hybrid vehicle or the electric vehicle has entered the regenerative braking mode from the external ECU during regenerative braking, and converts the AC voltage generated by AC motor M1 into a DC voltage. Is generated and output to the inverter 14.
[0057]
When the signal RGE is received from the external ECU during regenerative braking, the voltage conversion control means 302 generates a signal PWMD for stepping down the DC voltage supplied from the inverter 14, and outputs the generated signal PWMD to the boost converter 12. Output to As described above, boost converter 12 can also decrease the voltage by signal PWMD for decreasing the DC voltage, and thus has the function of a bidirectional converter.
[0058]
Switching means 303 receives reactor current LCRT from current sensor 18. Then, switching means 303 compares reactor current LCRT with the reference value, and when reactor current LCRT is equal to or greater than the reference value, generates and outputs H-level signal EXC to reactor L1. When reactor current LCRT is smaller than the reference value, switching means 303 generates L-level signal EXC and outputs the signal to reactor L1.
[0059]
FIG. 4 is a functional block diagram of the motor torque control means 301. Referring to FIG. 4, motor torque control means 301 includes a motor control phase voltage calculation unit 40, an inverter PWM signal conversion unit 42, an inverter input voltage command calculation unit 50, and a converter duty ratio calculation unit 52. And a converter PWM signal conversion unit 54.
[0060]
Motor control phase voltage calculator 40 receives output voltage Vm of boost converter 12, that is, the input voltage to inverter 14, from voltage sensor 13, and receives motor current MCRT flowing through each phase of AC motor M1 from current sensor 24. And a torque command value TR from an external ECU. Then, motor control phase voltage calculation section 40 calculates a voltage to be applied to each phase coil of AC motor M1 based on these input signals, and outputs the calculated result to inverter PWM signal conversion section 42. Supply to
[0061]
The inverter PWM signal conversion unit 42 generates a signal PWMI for actually turning on / off each of the NPN transistors Q3 to Q8 of the inverter 14 based on the calculation result received from the motor control phase voltage calculation unit 40, The generated signal PWMI is output to each of the NPN transistors Q3 to Q8 of the inverter 14.
[0062]
As a result, the switching of NPN transistors Q3 to Q8 is controlled, and the current flowing to each phase of AC motor M1 is controlled so that AC motor M1 outputs a commanded torque. In this way, the motor drive current is controlled, and a motor torque corresponding to the torque command value TR is output.
[0063]
On the other hand, inverter input voltage command calculation unit 50 calculates an optimum value (target value) of the inverter input voltage based on torque command value TR and motor rotation speed MRN, and calculates the calculated optimum value as converter duty ratio calculation unit 52. Output to
[0064]
Converter duty ratio calculating section 52 converts input voltage Vm from voltage sensor 13 based on DC voltage Vb (also referred to as “battery voltage Vb”) output from voltage sensor 10 to inverter input voltage command calculating section 50. Calculate the duty ratio for setting to the optimal value output from.
[0065]
Converter PWM signal conversion section 54 generates signal PWMU for turning on / off NPN transistors Q1 and Q2 of boost converter 12 based on the duty ratio from converter duty ratio calculation section 52, and generates the generated signal PWMU. Is output to the boost converter 12.
[0066]
By increasing the on-duty of NPN transistor Q2 on the lower side of boost converter 12, power storage in reactor L1 increases, so that a higher voltage output can be obtained. On the other hand, by increasing the on-duty of the upper NPN transistor Q1, the voltage of the power supply line decreases. Therefore, by controlling the duty ratio of the NPN transistors Q1 and Q2, the voltage of the power supply line can be controlled to an arbitrary voltage equal to or higher than the output voltage of the DC power supply B.
[0067]
Referring to FIG. 5, the relationship between reactor inductance L and DC current I flowing in the coil of the reactor will be described. The inductance L maintains a substantially constant value until the DC current I reaches a predetermined value, and decreases when the DC current I exceeds the predetermined value. This is because the magnetic flux generated in the core is not saturated until the DC current flowing through the coil reaches a predetermined value, but the magnetic flux generated in the core is saturated when the DC current exceeds the predetermined value.
[0068]
In order to prevent the magnetic flux generated in the core from being saturated with the increase in the DC current I flowing through the coil, the DC current I input to the reactor is passed through the coil so that the magnetic flux generated in the core is not saturated. There is a need.
[0069]
Therefore, in the present invention, reactor L1 is configured using core 2, main coil 3 and sub-coil 4, and reactor current LCRT input from DC power supply B to reactor L1 saturates magnetic flux generated in core 2. In a range smaller than the current value to be caused to flow, reactor current LCRT flows only in main coil 3, and in a range in which reactor current LCRT inputted to reactor L 1 is equal to or larger than a current value that saturates magnetic flux generated in core 2, sub coil 4 Are connected in parallel to the main coil 3, and control is performed such that a direct current flows through the main coil 3 and the sub coil 4. That is, as long as the reactor current LCRT input to the reactor L1 does not saturate the magnetic flux generated in the core 2 by flowing the DC current to the main coil 3, the reactor current LCRT flows only to the main coil 3 and the main coil 3 In a range in which the magnetic flux generated in the core 2 is saturated by flowing the DC current, control is performed so that the reactor current LCRT flows through the main coil 3 and the sub coil 4 connected in parallel with the main coil 3. As a result, even if the reactor current LCRT input to the reactor L1 increases, the inductance L of the reactor L1 is prevented from decreasing, and the inductance L of the reactor L1 can be maintained at a value equal to or higher than a certain value.
[0070]
Specifically, as shown in FIG. 6, in a range where reactor current LCRT input to reactor L1 is up to current value Ib, switch 5 is turned off, and reactor current LCRT flows only in main coil 3. Then, when reactor current LCRT input to reactor L1 is equal to or greater than current value Ib, switch 5 is turned on, and reactor current LCRT flows through main coil 3 and sub coil 4. Thus, reactor L1 changes according to curve k1 in a range where reactor current LCRT is up to current value Ib, and maintains a constant value according to straight line k2 in a range in which reactor current LCRT is equal to or larger than current value Ib.
[0071]
Assuming that the initial value of the inductance is L0 and the inductance when the reactor current LCRT is the current value Ib is L01, in order to make L01 = L0 / 2, the number of turns n1 of the main coil 3 and the number of turns n2 of the sub coil 4 are set. And the ratio n1: n2 may be set to 1: 1. Further, in order to realize an inductance L01 other than L01 = L0 / 2, the ratio n1: n2 of the number of turns n1 of the main coil 3 to the number of turns n2 of the sub coil 4 may be set to a value other than 1: 1. . Therefore, by changing the ratio between the number of turns n1 of the main coil 3 and the number of turns n2 of the sub coil 4, a desired inductance can be maintained in a range where the reactor current LCRT is equal to or larger than the current value Ib. In this embodiment, the ratio n1: n2 of the number of turns n1 of the main coil 3 to the number of turns n2 of the sub coil 4 is set to 1: 1.
[0072]
By connecting the sub coil 4 to the main coil 3 in parallel in the range where the reactor current LCRT is equal to or greater than the current value Ib, when the reactor L1 is configured using only the main coil 3, the reactor current In the range equal to or more than Ib, it is possible to prevent the inductance L from decreasing according to the curve k3.
[0073]
As described above, the switching unit 303 compares the reactor current LCRT from the current sensor 18 with the current value Ib (referred to as “reference value”), and when the reactor current LCRT is smaller than the reference value Ib, the L level signal EXC is generated and output to reactor L1, and when reactor current LCRT is equal to or greater than reference value Ib, H-level signal EXC is generated and output to reactor L1.
[0074]
Then, when reactor current LCRT is smaller than reference value Ib, switch 5 is turned off, reactor current LCRT flows only through main coil 3, and when reactor current LCRT is greater than or equal to reference value Ib, switch 5 is turned on, and reactor current LCRT is turned off. Flows through the main coil 3 and the sub coil 4. Then, the inductance of reactor L1 is maintained at a value equal to or higher than a certain value.
[0075]
Referring again to FIG. 1, the overall operation of motor drive device 100 will be described. When the entire operation is started, control device 30 generates H-level signal SE and outputs it to system relays SR1 and SR2, and system relays SR1 and SR2 are turned on. DC power supply B outputs DC voltage Vb to boost converter 12 via system relays SR1 and SR2.
[0076]
Voltage sensor 10 detects DC voltage Vb output from DC power supply B, and outputs the detected DC voltage Vb to control device 30. The voltage sensor 13 detects the voltage Vm across the capacitor C2 and outputs the detected voltage Vm to the control device 30. Further, current sensor 24 detects motor current MCRT flowing through AC motor M 1 and outputs it to control device 30. Control device 30 receives torque command value TR and motor rotation speed MRN from the external ECU.
[0077]
Then, control device 30 generates signal PWMI by the above-described method based on DC voltage Vb, voltage Vm, motor current MCRT, torque command value TR, and motor rotation speed MRN, and outputs generated signal PWMI to inverter 14. Output. Control device 30 controls switching of NPN transistors Q1, Q2 of boost converter 12 by the above-described method based on DC voltage Vb, voltage Vm, motor current MCRT, torque command value TR, and motor rotation speed MRN. And outputs the generated signal PWMU to the boost converter 12.
[0078]
Further, control device 30 compares reactor current LCRT from current sensor 18 with reference value Ib. When the hybrid vehicle or the electric vehicle on which motor drive device 100 is mounted starts running, torque designation value TR is small, so reactor current LCRT is smaller than reference value Ib. Therefore, control device 30 generates L-level signal EXC and outputs it to reactor L1.
[0079]
Then, in boost converter 12, switch 5 of reactor L1 is turned off in response to L-level signal EXC, and reactor current LCRT flows only to main coil 3. NPN transistors Q1 and Q2 are turned on / off in response to signal PWMU, and boost converter 12 boosts DC voltage Vb from DC power supply B, and supplies the boosted DC voltage to capacitor C2. Then, inverter 14 converts the DC voltage smoothed by capacitor C2 into an AC voltage by signal PWMI from control device 30, and drives AC motor M1. Thereby, AC motor M1 generates a torque specified by torque command value TR.
[0080]
When the torque command value TR and the motor rotation speed MRN increase while the hybrid vehicle or the electric vehicle on which the motor drive device 100 is mounted and the reactor current LCRT becomes equal to or higher than the reference value Ib, the control device 30 outputs an H level signal. EXC is generated and output to reactor L1. Then, switch 5 of reactor L1 is turned on in response to H level signal EXC, and reactor current LCRT flows through main coil 3 and sub coil 4. Then, NPN transistors Q1 and Q2 are turned on / off in response to signal PWMU, and boost converter 12 converts DC voltage Vb to output voltage Vm while holding the inductance of reactor L1 at L01. Thereafter, AC motor M1 is driven according to the above-described operation.
[0081]
At the time of regenerative braking of a hybrid vehicle or an electric vehicle equipped with motor drive device 100, control device 30 receives a signal RGE from an external ECU, generates a signal PWMC in accordance with the received signal RGE, and generates a signal PWMC. 14 to generate a signal PWMD and output it to the boost converter 12.
[0082]
Also during regenerative braking, control device 30 compares reactor current LCRT from current sensor 18 with reference value Ib. Control device 30 generates L-level signal EXC when reactor current LCRT is smaller than reference value Ib, and outputs it to reactor L1.
[0083]
Then, inverter 14 converts the AC voltage generated by AC motor M1 into a DC voltage according to signal PWMC, and supplies the converted DC voltage to boost converter 12 via capacitor C2. In boost converter 12, switch 5 of reactor L1 is turned off in response to L-level signal EXC, and NPN transistors Q1, Q2 are turned on / off in response to signal PWMD. Boost converter 12 charges DC power supply B by flowing a DC current from capacitor C2 only to main coil 3 of reactor L1 to reduce the DC voltage from capacitor C2 while NPN transistor Q1 is on.
[0084]
When reactor current LCRT is equal to or greater than reference value Ib, control device 30 generates an H-level signal EXC and outputs the signal to reactor L1.
[0085]
Then, inverter 14 converts the AC voltage generated by AC motor M1 into a DC voltage according to signal PWMC, and supplies the converted DC voltage to boost converter 12 via capacitor C2. In boost converter 12, switch 5 of reactor L1 is turned on in response to H level signal EXC, and NPN transistors Q1, Q2 are turned on / off in response to signal PWMD. Boost converter 12 charges the DC power supply B by flowing the DC current from capacitor C2 to main coil 3 and subcoil 4 of reactor L1 to reduce the DC voltage from capacitor C2 while NPN transistor Q1 is on. Thus, the power generated by AC motor M1 is charged to DC power supply B.
[0086]
In this manner, boost converter 12 boosts and lowers the voltage while maintaining the inductance of reactor L1 at a certain value or more even when reactor current LCRT input to reactor L1 becomes equal to or greater than reference value Ib.
[0087]
Note that the core 2, the main coil 3, the sub coil 4, the switch 5, and the switching means 303 constitute a "reactor device".
[0088]
The switch 5 and the switching unit 303 that outputs the H-level signal EXC constitute a “connection unit”.
[0089]
Further, in the above description, it has been described that the sub coil 4 is wound at a position different from that of the main coil 3. However, if insulation with the main coil 3 is ensured, the sub coil 4 is wound at the same position as the main coil 3. Is also good.
[0090]
The motor drive device according to the present invention may be a motor drive device 100A shown in FIG. Referring to FIG. 7, motor drive device 100A has a configuration in which reactor L1 of motor drive device 100 is replaced with reactor L2, control device 30 is replaced with control device 30A, and voltage detection circuit 11 is added to motor drive device 100. The other parts are the same as those of the motor driving device 100.
[0091]
Referring to FIG. 8, reactor L2 is obtained by adding switches 6 and 7 to reactor L1. Switch 6 is connected to node N3, and switch 7 is connected to node N4.
[0092]
The voltage detection circuit 11 is connected between the switch 6 and the switch 7. Then, while the switch 5 of the reactor L2 is turned off, the switches 6 and 7 are turned on and the voltage detection circuit 11 is connected to the subcoil 4. Then, voltage detection circuit 11 detects reactor voltage VL generated at both ends of main coil 3 using sub-coil 4, and outputs detected reactor voltage VL to control device 30 as coil voltage Vc. That is, the voltage detection circuit 11 detects the reactor voltage VL by using the sub coil 4 as a search coil.
[0093]
With reference to FIG. 9, a method of detecting reactor voltage VL in voltage detection circuit 11 will be described. When NPN transistors Q1 and Q2 of boost converter 12 are on / off controlled by signal PWMU, reactor L2 generates a voltage V1 whose both ends change in synchronization with the cycle of signal PWMU. Then, a value between the bottom and the peak of voltage V1 corresponds to reactor voltage VL, and reactor voltage VL is equal to output voltage Vm of boost converter 12. In this case, reactor voltage VL is higher than DC voltage Vb from DC power supply B.
[0094]
Then, the voltage V2 is generated at both ends of the sub coil 4. Then, voltage detection circuit 11 holds the peak of voltage V2 whose amplitude changes in synchronization with the cycle of signal PWMU, and detects the held value as coil voltage Vc. Then, the voltage detection circuit 11 outputs the detected coil voltage Vc to the control device 30.
[0095]
The ratio between the reactor voltage VL and the coil voltage Vc is equal to the ratio between the number of turns n1 of the main coil 3 and the number of turns n2 of the sub coil 4. As described above, in this embodiment, since the ratio of the number of turns n1 of the main coil 3 to the number of turns n2 of the sub coil 4 is 1: 1, the coil voltage Vc is equal to the reactor voltage VL.
[0096]
When the ratio of the number of turns n1 of the main coil 3 to the number of turns n2 of the sub coil 4 is not 1: 1, the coil voltage Vc is determined by Vc = (n2 / n1) VL. Therefore, the voltage detection circuit 11 holds this relationship, and can obtain the reactor voltage VL using the detected coil voltage Vc and the number of turns n1 and n2.
[0097]
Referring again to FIG. 7, when switch 5 of reactor L2 is off, control device 30A uses signal PWMU using coil voltage Vc from voltage detection circuit 11 instead of voltage Vm from voltage sensor 13. And a signal PWMI, and output them to boost converter 12 and inverter 14, respectively. Control device 30A generates signals EXC1 and EXC2 instead of signal EXC, and outputs generated signals EXC1 and EXC2 to reactor L2.
[0098]
Signal EXC1 is a signal for turning on / off switch 5 of reactor L2. Further, signal EXC2 is a signal for simultaneously turning on / off switches 6 and 7 of reactor L2. The signal EXC1 is generated to have a logic level opposite to the logic level of the signal EXC2. That is, when H-level signal EXC1 is generated, signal EXC2 has an L-level logic level, and when L-level signal EXC1 is generated, signal EXC2 has an H-level logic level.
[0099]
Otherwise, control device 30A has the same function as control device 30. Control device 30A includes the same functional blocks as control device 30, and switching means 303 generates L-level signal EXC1 and H-level signal EXC2 when reactor current LCRT is smaller than reference value Ib, and generates reactor L2 Output to
[0100]
Then, in reactor L2, switch 5 is turned off, and switches 6 and 7 are turned on. Then, when the NPN transistors Q1 and Q2 are turned on / off in response to the signal PWMU and the boost converter 12 starts the boosting operation, the voltage detection circuit 11 uses the sub coil 4 as a search coil to detect the coil voltage Vc (= reactor voltage VL). ) Is detected, and the detected coil voltage Vc is output to the control device 30A. Then, the motor torque control means 301 of the control device 30A generates the signals PWMI and PWMU by using the coil voltage Vc from the voltage detection circuit 11 instead of the voltage Vm.
[0101]
When reactor current LCRT is equal to or greater than reference value Ib, switching means 303 generates H-level signal EXC1 and L-level signal EXC2, and outputs them to reactor L2. Then, in reactor L2, switch 5 is turned on, and switches 6 and 7 are turned off. Then, according to the above-described operation, boost converter 12 boosts DC voltage Vb while maintaining the inductance of reactor L2 at a value equal to or higher than a certain value. In this case, the motor torque control means 301 of the control device 30A generates the signals PWMI and PWMU using the voltage Vm from the voltage sensor 13.
[0102]
The overall operation of the motor driving device 100A will be described. When the entire operation is started, control device 30A generates H-level signal SE and outputs it to system relays SR1 and SR2, and system relays SR1 and SR2 are turned on. DC power supply B outputs DC voltage Vb to boost converter 12 via system relays SR1 and SR2.
[0103]
Further, control device 30A compares reactor current LCRT from current sensor 18 with reference value Ib. When the hybrid vehicle or the electric vehicle on which motor drive device 100A is mounted starts running, torque designation value TR is small, so reactor current LCRT is smaller than reference value Ib. Therefore, control device 30A generates L-level signal EXC1 and H-level signal EXC2, and outputs them to reactor L2.
[0104]
Then, in reactor L2, switch 5 is turned off, and switches 6 and 7 are turned on. Then, the voltage detection circuit 11 detects the coil voltage Vc, and outputs the detected coil voltage Vc to the control device 30A. Voltage sensor 10 detects DC voltage Vb output from DC power supply B, and outputs the detected DC voltage Vb to control device 30A. The voltage sensor 13 detects the voltage Vm across the capacitor C2 and outputs the detected voltage Vm to the control device 30A. Further, current sensor 24 detects motor current MCRT flowing through AC motor M1, and outputs the detected current to control device 30A. Control device 30A receives torque command value TR and motor rotation speed MRN from the external ECU.
[0105]
Then, control device 30A generates signal PWMI by the above-described method based on DC voltage Vb, coil voltage Vc, motor current MCRT, torque command value TR, and motor rotation speed MRN, and outputs generated signal PWMI to inverter 14. Output to Control device 30A controls switching of NPN transistors Q1 and Q2 of boost converter 12 based on DC voltage Vb, coil voltage Vc, motor current MCRT, torque command value TR, and motor speed MRN by the above-described method. And generates a signal PWMU for boosting, and outputs the generated signal PWMU to boost converter 12.
[0106]
Then, in boost converter 12, reactor current LCRT flows only in main coil 3, and NPN transistors Q1 and Q2 are turned on / off according to signal PWMU. Then, boost converter 12 boosts DC voltage Vb from DC power supply B, and supplies the boosted DC voltage to capacitor C2. Then, inverter 14 converts the DC voltage smoothed by capacitor C2 into an AC voltage by signal PWMI from control device 30A, and drives AC motor M1. Thereby, AC motor M1 generates a torque specified by torque command value TR.
[0107]
When the torque command value TR and the motor speed MRN increase while the hybrid vehicle or the electric vehicle equipped with the motor driving device 100A is running and the reactor current LCRT becomes equal to or higher than the reference value Ib, the control device 30A issues an H level signal. EXC1 and L-level signal EXC2 are generated and output to reactor L2. Then, in reactor L2, switch 5 is turned on in response to H level signal EXC1, and switches 6 and 7 are turned off in response to L level signal EXC2. Then, reactor current LCRT flows through main coil 3 and sub coil 4, and NPN transistors Q1 and Q2 are turned on / off according to signal PWMU. As a result, boost converter 12 converts DC voltage Vb to output voltage Vm while holding the inductance of reactor L2 at L01. Thereafter, AC motor M1 is driven according to the above-described operation.
[0108]
Further, at the time of regenerative braking of a hybrid vehicle or an electric vehicle equipped with motor drive device 100A, control device 30A receives signal RGE from the external ECU, generates signal PWMC in accordance with the received signal RGE, and generates an inverter signal respectively. 14 to generate a signal PWMD and output it to the boost converter 12.
[0109]
Also during regenerative braking, control device 30A compares reactor current LCRT with reference value Ib. Control device 30A generates L-level signal EXC1 and H-level signal EXC2 when reactor current LCRT is smaller than reference value Ib, and outputs the signal to reactor L2.
[0110]
Then, inverter 14 converts the AC voltage generated by AC motor M1 into a DC voltage according to signal PWMC, and supplies the converted DC voltage to boost converter 12 via capacitor C2. In boost converter 12, switch 5 of reactor L2 is turned off in response to L-level signal EXC1, switches 6 and 7 are turned on in response to H-level signal EXC2, and NPN transistors Q1 and Q2 receive signal PWMD. It is turned on / off according to. Boost converter 12 charges DC power supply B by flowing DC current from capacitor C2 only to main coil 3 of reactor L2 to reduce DC voltage from capacitor C2 while NPN transistor Q1 is on.
[0111]
When reactor current LCRT is equal to or greater than reference value Ib, control device 30A generates an H-level signal EXC1 and an L-level signal EXC2, and outputs them to reactor L2.
[0112]
Then, inverter 14 converts the AC voltage generated by AC motor M1 into a DC voltage according to signal PWMC, and supplies the converted DC voltage to boost converter 12 via capacitor C2. In boost converter 12, switch 5 of reactor L2 is turned on in response to H-level signal EXC1, switches 6 and 7 are turned off in response to L-level signal EXC2, and NPN transistors Q1 and Q2 receive signal PWMD. It is turned on / off according to. Boost converter 12 charges DC power supply B by flowing a DC current from capacitor C2 to main coil 3 and subcoil 4 of reactor L2 to reduce the DC voltage from capacitor C2 while NPN transistor Q1 is on. Thus, the power generated by AC motor M1 is charged to DC power supply B.
[0113]
In the above description, the reference value Ib has been described as a current value when the inductance of the reactor reaches the predetermined value L01. However, the present invention is not limited to this, and the reference value Ib is It may be a current value when the generated magnetic flux reaches a predetermined degree of saturation.
[0114]
In the above description, the reactor current LCRT is detected by the current sensor 18. However, in the present invention, the reactor current LCRT is detected based on the torque command value TR received from the external ECU and the motor speed MRN. You may.
[0115]
Further, in the above description, the case where the number of AC motors is one has been described, but the present invention is not limited to this, and is also applicable to a motor drive device that drives a plurality of AC motors. In that case, a plurality of inverters provided corresponding to the plurality of AC motors are connected in parallel to both ends of the capacitor C2. Each of the plurality of inverters converts an output voltage Vm received from boost converter 12 via capacitor C2 into an AC voltage, and drives a corresponding AC motor.
[0116]
Furthermore, it goes without saying that the present invention can be applied to various hybrid vehicles or electric vehicles in addition to the contents described in the above embodiments. For example, a plurality of inverters and motors may be connected in parallel to capacitor C2, and each motor (or motor generator) may be driven independently. In this case, one motor may be used for driving the rear wheels, and another motor may be used for driving the front wheels. A hybrid vehicle using a planetary gear mechanism has one motor generator connected to the sun gear of the planetary gear mechanism, the engine connected to the carrier of the planetary gear mechanism, and the other motor generator connected to the ring gear. However, the present invention can be applied to such a hybrid vehicle.
[0117]
Further, the switching elements forming boost converter 12 and inverter 14 are not limited to NPN transistors, but may be MOS transistors.
[0118]
According to an embodiment of the present invention, a reactor device includes a core, a main coil wound around the core, a sub coil wound around the core, and a switch for connecting the sub coil to the main coil in parallel. And a control device for controlling the switch to be turned on when the DC current flowing through the main coil is equal to or more than the reference value.
[0119]
The embodiments disclosed this time are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description of the embodiments, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic block diagram of a motor drive device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view of the reactor shown in FIG.
FIG. 3 is a functional block diagram of the control device shown in FIG. 1;
FIG. 4 is a functional block diagram for explaining a function of a motor torque control unit shown in FIG. 3;
FIG. 5 is a diagram showing a relationship between an inductance and a direct current.
FIG. 6 is a diagram illustrating a relationship between an inductance and a direct current.
FIG. 7 is another schematic block diagram of the motor drive device according to the embodiment of the present invention.
8 is a plan view of the reactor shown in FIG.
FIG. 9 is a timing chart of signals for explaining the operation of the voltage detection circuit shown in FIG. 8;
FIG. 10 is a schematic block diagram of a conventional motor drive device.
[Explanation of symbols]
2 cores, 2A, 2B, 2C, 2D gap, 3 main coils, 4 sub coils, 5 to 7 switches, 10, 13 voltage sensors, 11 voltage detection circuits, 12, 310 boost converters, 14, 330 inverters, 15 U-phase arms , 16 V-phase arm, 17 W-phase arm, 18, 24 current sensor, 30 controller, 40 motor control phase voltage calculator, 42 inverter PWM signal converter, 50 inverter input voltage command calculator, 52 converter duty Ratio calculation unit, 54 converter PWM signal conversion unit, 100, 100A, 300 motor drive unit, 301 motor torque control unit, 302 voltage conversion control unit, 303 switching unit, B DC power supply, SR1, SR2 system relay, C1, C2 , 320 capacitors, L1, L2, 311 reactors, Q ～Q8,312,313 NPN transistor, D1～D8,314,315 diode, M1 AC motor.

Claims

A core having a gap;
A first coil wound around the core;
A second coil wound around the core,
The reactor device, wherein the second coil is connected in parallel to the first coil when an input current to the first coil is equal to or greater than a reference value.

The reactor according to claim 1, further comprising a connection unit configured to connect the second coil to the first coil in parallel when the input current reaches the reference value.

The reactor device according to claim 1, wherein the reference value is a current value when an inductance of the reactor device reaches a predetermined value.

3. The reactor according to claim 1, wherein the reference value is a current value when a magnetic flux generated in the core reaches a predetermined degree of saturation. 4.

The reactor according to any one of claims 1 to 4, wherein the number of turns of the first coil is equal to the number of turns of the second coil.