旋轉電機控制系統以及車輛驅動系統的制作方法

專利名稱：旋轉電機控制系統以及車輛驅動系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及具有使直流電源的輸出升壓的電源變換部，并對用于驅動車輛的旋轉 電機進行控制的旋轉電機控制系統。另外，還涉及具備該旋轉電機控制系統的車輛驅動系 統。
背景技術：
近年來，人們提出了與借助使化石燃料燃燒的內燃機來進行驅動的汽車相比，環 境負荷較小的汽車。借助于作為旋轉電機的電動機進行驅動的電動汽車及借助于內燃機以 及電動機進行驅動的混合動力汽車便是其中一例。對搭載于電動汽車及混合動力汽車中的 電動機，人們期待其能夠在整個很寬的速度范圍(轉速范圍)內發揮適合于駕乘驅動的良 好轉矩。作為旋轉電機(電動機及發電機)的電動機基于通過磁場和電流產生力(轉矩) 這一原理而工作。但是，當電動機處于旋轉中，在磁場之中力也起作用，產生所謂的反電動 勢。因反電動勢在妨礙用于產生轉矩的電流的流動的方向上產生，故減少了為使電動機旋 轉而流過磁場的電流，降低了力(轉矩)。因反電動勢隨著電動機轉速的上升也增加，故當 轉速達到某一值則由反電動勢所產生的電流會達到驅動電流，電動機就變得無法控制。因 而，進行“弱勵磁控制”，通過減弱產生磁場的勵磁力以抑制反電動勢的發生。但是，若進行 弱勵磁控制，則因減弱勵磁力而使磁場強度亦降低，所獲得的最大轉矩就會降低。另外，由 于損失增加所導致的效率降低也備受指責。針對這一問題，在日本特開平10-66383號公報(專利文獻1)中提出了如下技術 方案將用于對電動機供給驅動功率的電池的電壓升壓，以使轉移到弱勵磁控制的轉速轉 移到更高的轉速。根據這一技術，按照由轉矩和轉速所設定的電動機的目標工作點的位置， 通過升壓電路(變換器)使電池的電壓升壓。據此，就可以使進行弱勵磁控制的區域向高 輸出側(高轉矩側以及高轉速側)進行轉移。在專利文獻1所記載的例子中，通過設定多 級升壓電壓值，使不進行弱勵磁控制的通常勵磁控制(一般而言為最大轉矩控制)的區域 逐級地擴大。在日本特開2005-210779號公報(專利文獻2)中公開了按照在這種升壓電路(電 源裝置)中不流過過大的電流的方式進行控制的技術。根據這一技術，按照旋轉電機的消 耗功率和平滑電容器的蓄積功率的變化量之和不超過升壓電路的輸出限制功率的方式來 限制旋轉電機的轉矩指令。專利文獻1 日本特開平10-66383號公報(第3 12段落、圖1、2等)專利文獻2 日本特開2005-210779號公報(權利要求1等)

發明內容
在升壓電壓急劇地變化這種狀況下，就會產生控制裝置取得升壓后的電壓測定值 為止的傳遞時間及控制裝置中的運算時間等所造成的響應延遲。因這一影響，旋轉電機被施加低于實際電壓的電壓來進行驅動控制。這樣，由于實際上施加的電壓高于由控制裝置 所識別的電壓測定值，旋轉電機輸出大于目標轉矩的轉矩。其結果，旋轉電機的消耗電流不 必要地增大，而從電池輸出了包含增大的部分在內的許多消耗電流。也就是說，在旋轉電機 以高轉矩進行運行，電池的消耗功率較大的狀態下，若由變換器導致升壓電壓急劇地上升 時，有可能從電池中輸出超過需要電流以上的電流，成為過電流。即便利用專利文獻2的技 術來實施轉矩限制，因未考慮升壓后的電壓測定值的傳遞時間等延遲時間，因而是不充分 的。本發明就是鑒于上述問題而完成的，其目的是提供一種旋轉電機控制系統，即便 在消耗功率較大的狀態下使電池的電壓升壓來驅動旋轉電機，也可以抑制消耗功率，使電 池不會成為過電流。用于達到上述目的的本發明所涉及的旋轉電機控制系統其特征在于具備頻率變換部，其設置在對用于驅動車輛的旋轉電機供給功率的直流電源和上述旋 轉電機之間，至少在上述旋轉電機牽引(powering)之際將上述直流電源的輸出變換成交 流；電壓變換部，其設置在上述直流電源和上述頻率變換部之間，基于按照上述旋轉 電機的目標轉矩以及旋轉速度所設定的升壓指令值使上述直流電源的輸出升壓；以及控制部，其控制上述頻率變換部以及上述電壓變換部，其中，上述控制部在上述旋轉電機的消耗功率超過規定的功率限制值的情況下限 制上述升壓指令值的上升。在電壓變換部中經過升壓后輸出的電壓急速地上升時，有時候旋轉電機的消耗功 率因反饋控制的響應延遲而增加。特別是在旋轉電機的消耗功率為接近直流電源的容許功 率的較大值時，就有可能會超過容許功率。但是，根據本特征，在旋轉電機的消耗功率超過 規定的功率限制值的情況下升壓指令值的上升被限制。通過限制升壓指令值的上升，抑制 了在電壓變換部中經過升壓而輸出的電壓上升這一情況，因此抑制了旋轉電機的消耗功率 的增加。其結果就可以抑制直流電源成為過電流的情況。這里，優選上述功率限制值被設定為從上述直流電源可輸出的容許功率中扣除了 在上述控制部取得由上述電壓變換部進行升壓的升壓后的電壓值為止的延遲時間內增加 的功率后的值。由此，將從直流電源可輸出的容許功率中扣除了在延遲時間內增加的功率后的值 設定為功率限制值。從而，就能夠有效地抑制由于與升壓后的電壓值的檢測延遲等響應延 遲相伴的消耗功率的增加，從直流電源過剩地輸出電流而成為過電流的情況。另外，本發明所涉及的旋轉電機控制系統的優選為，上述控制部決定根據旋轉電 機的目標轉矩以及旋轉速度設定的升壓指令值，并在以該升壓指令值超越了上述直流電源 的電壓為條件，進行從上述直流電源的輸出沒有升壓經由上述電壓變換部供給到上述頻率 變換部的非升壓控制轉移至由上述電壓變換部升壓后供給上述頻率變換部的升壓控制這 一控制之際，以從上述直流電源可輸出的容許功率中扣除了在該轉移之際過渡性地產生的上 升功率后的、比上述功率限制值低的值的功率作為基準功率，并在上述旋轉電機的消耗功 率為上述基準功率以下的區域，從上述非升壓控制轉移至上述升壓控制。
一般而言，電壓變換部具有串聯電路，該串聯電路由連接到正極側的上級開關元 件和連接到負極側的下級開關元件構成。而且，在從非升壓控制向升壓控制轉移之際，為了 防止正極側和負極側的短路而設置了用于將上級開關元件和下級開關元件均控制為斷開 狀態的死區時間(dead time)。因這一死區時間的影響，在升壓目標值正在上升的狀況下， 與系統相應的規定的電壓范圍就無法升壓。而且，在從非升壓控制向升壓控制進行轉移后， 電壓變換部的輸出就超過這一電壓范圍并急劇大幅度地上升。而且，起因于與這一電壓急 劇上升相對的響應延遲，有時候會過渡性地產生上升功率，從直流電源中輸出較大的電流 而導致過電流。但是，鑒于起因于死區時間而產生的上升功率，而設定從非升壓控制向升壓 控制轉移的條件、即設定轉移邊界，因此就能夠防止在此轉移時旋轉電機的消耗功率達到 容許功率，同時亦能夠大幅度地抑制超過功率限制值的可能性。進而，通過在消耗功率尚低 的狀態下，大幅度地降低由于從非升壓控制向升壓控制進行轉移，在從非升壓控制向升壓 控制進行轉移時過渡性地發生的上升電壓的影響，而使旋轉電機的消耗功率超過功率限制 值并限制升壓指令值的上升的可能性。在需要從非升壓控制向升壓控制的轉移時，就是要 求增加轉矩及旋轉速度之時。通過不妨礙從非升壓控制向升壓控制的轉移，例如在旋轉電 機用于車輛的驅動系統之際，改善驅動性能。這里，優選上述旋轉電機的上述消耗功率使用上述旋轉電機的上述目標轉矩以及 上述旋轉速度而取得。由于不是基于電壓及電流的實測值來取得旋轉電機的消耗功率，所以可以不受計 測電壓及電流的傳感器的延遲的影響取得旋轉電機的消耗功率。從而，在旋轉電機的消耗 功率超過功率限制值的情況下，就能夠迅速地檢測出這一情況，并限制升壓指令值的上升。 其結果，可以良好地抑制直流電源成為過電流。另外，優選上述基準功率被設定為從上述容許功率中扣除了上述目標轉矩為最大 時所產生的上述上升功率后的功率。旋轉電機是目標轉矩越大其消耗功率越大。從而，容許功率和消耗功率之差隨著 目標轉矩變大而變小。另外，由于對在從非升壓控制向升壓控制轉移時急劇地上升的升壓 后的電壓的響應延遲，過渡性地發生的上升功率也是目標轉矩越大則變得越大。而且，目標 轉矩最大時的上升功率在可發生的上升功率之內成為最大值。從而，從容許功率中扣除上 升功率后的功率，在目標轉矩為最大時變得最小。通過以這一功率作為基準功率來設定轉 移邊界，則不論目標轉矩的大小如何，都可以良好地抑制伴隨在升壓開始時產生的過渡電 壓的上升而發生的直流電源的過電流。另外，優選本發明所涉及的旋轉電機控制系統中的上述升壓指令值是規定了上述 電壓變換部的輸出電壓值或者上述電壓變換部中的升壓率的升壓指令值，上述控制部通過固定上述升壓指令值來限制上述升壓指令值的上升。通過固定升壓指令值，抑制了電壓變換部的輸出即升壓后的電壓的上升，因此抑 制了旋轉電機的消耗功率的增加。這里，在升壓指令值為規定電壓變換部的輸出電壓的值 時，升壓后的電壓被保持恒定，抑制了旋轉電機的消耗功率的增加。另外，在升壓指令值為 規定基于電壓變換部的升壓率的值時，升壓后的電壓被抑制到恒定值以下。在旋轉電機的 消耗功率超過功率限制值這種情況下，由于是從直流電源輸出許多電流的高負荷狀態所以 直流電源的電壓處于下降傾向的情況較多。若電壓變換部中的升壓率被固定，向電壓變換部的輸入電壓即直流電壓下降，則來自電壓變換部的輸出電壓的值也下降。從而，在升壓指 令值為規定基于電壓變換部的升壓率的值時，升壓后的電壓被抑制在恒定值以下。這樣，通 過固定升壓指令值，抑制了電壓變換部的輸出即升壓后的電壓上升。其結果，就能夠抑制起 因于與升壓后的電壓值的檢測延遲相伴的消耗功率的增加，從直流電源進一步輸出許多電 流而成為過電流的情況。另外，優選本發明所涉及的旋轉電機控制系統的上述控制部，通過禁止從上述直 流電源的輸出沒有升壓而經由上述電壓變換部供給到上述頻率變換部的非升壓控制向由 上述電壓變換部升壓后供給到上述頻率變換部的升壓控制的轉移，來限制上述升壓指令值 的上升。如上所述，在從非升壓控制向升壓控制轉移時，電壓變換部的輸出急劇大幅度地 上升。而且，起因于對這一電壓急劇上升的響應延遲，有時候會過渡性地發生上升功率，從 直流電源輸出較大的電流而導致過電流。通過禁止從非升壓控制向升壓控制的轉移，就不 會有電壓變換部的輸出急劇大幅度地上升。從而，就能夠抑制起因于與升壓后的電壓值的 檢測延遲相伴的消耗功率的增加，從直流電源輸出許多電流而成為過電流的情況。另外，優選本發明所涉及的旋轉電機控制系統的上述頻率變換部，基于根據輸入 到上述頻率變換部的直流電壓值和上述目標轉矩而設定的調制率將所輸入的直流變換成 交流。若使用基于電壓變換部的升壓后的電壓實測值來設定調制率，就能夠基于實際的 電壓進行精度良好的調制。在通常時，旋轉電機的消耗功率急劇地變化的情況較少，因此， 優選若使用升壓后的電壓實測值來設定調制率就能夠以低損失控制旋轉電機。在旋轉電機 的消耗功率急劇地上升并超過功率限制值這種時候，如上所述通過基于功率限制值的判斷 而得以抑制。而且，在是否超過功率限制值的判斷上并不限于從實測值所取得的消耗功率， 也可以利用根據旋轉電機的目標轉矩以及旋轉速度所取得的值。在平常時精度良好地使用 可進行低損失控制的實測值來控制旋轉電機，而在消耗功率急劇地增加這種情況下可以使 用實測值以外的值來控制旋轉電機，所以可以進行與狀況相對應的良好控制，而不會受到 響應延遲的影響。另外，本發明所涉及的車輛驅動系統能夠采用如下構成，具備上述本發明所涉及 的旋轉電機控制系統，且具備第1旋轉電機和第2旋轉電機作為上述旋轉電機，還具備動力分配機構，該動力分配機構對由上述第1旋轉電機以及上述第2旋轉 電機以外的驅動源發生的驅動力進行分配，由上述動力分配機構所分配的一方驅動力傳遞 到車輪，另一方驅動力傳遞到上述第1旋轉電機，同時由上述第2旋轉電機所發生的驅動力 傳遞到上述車輪。這一構成的車輛驅動系統能夠實現具備一對旋轉電機和該一對旋轉電機以外的 驅動源(例如發動機)的、進行所謂分離形式的動力分配的混合動力車輛。而且，該混合動 力車輛以滿足這些旋轉電機所要求的轉速以及轉矩這一形式而實現一對旋轉電機的運行， 進而，通過單一電壓變換部就能夠容易地實現在一對旋轉電機分別獲得所需要的電壓這一 形式的系統。進而，優選的技術方案是本發明的車輛驅動系統的構成為上述動力分配機構包含行星齒輪機構，該行星齒輪機構按旋轉速度的順序具有第1旋轉構件、第2旋轉構件以及第3旋轉構件，上述第1旋轉電機連接到上述第1旋轉構件，上述旋轉電機以外的驅動源連接到 上述第2旋轉構件，上述第2旋轉電機以及上述第3旋轉構件連接到車輪。通過采用這一構造，就能夠使用單一行星齒輪機構容易地實現進行分離形式的動 力分配的混合動力車輛。


圖1是示意性地表示車輛驅動系統的驅動系統的構成的框圖。圖2是示意性地表示旋轉電機控制系統的構成的框圖。圖3是旋轉電機的旋轉速度和轉矩的相關圖。圖4是表示限制升壓指令值的控制的流程圖。圖5是示意性地表示升壓指令值限制時的消耗功率和升壓后的電壓的關系的波 形圖。圖6是示意性地表示升壓指令值限制時的消耗功率和升壓后的電壓的關系的波 形圖。圖7是表示升壓開始時的過渡性現象的說明圖。圖8是表示升壓開始時的過渡性現象的說明圖。圖9是旋轉電機的轉矩和上升功率的相關圖。圖10是表示直流電源的V/I特性的分布圖。圖11是在旋轉電機的旋轉速度和轉矩的相關圖中設定轉移邊界的說明圖。圖12是表示每個目標轉矩的升壓目標電壓的曲線圖。
具體實施例方式下面，邊參照附圖邊就本發明所涉及的旋轉電機控制系統一實施方式進行說明。 該旋轉電機控制系統被安裝到車輛驅動系統中，用于該車輛驅動系統中所裝備的旋轉電機 的運行控制。圖1是示意性地表示車輛驅動系統200的驅動系統的構成的框圖，圖2是示 意性地表示為了控制旋轉電機MG1、MG2而設置的以旋轉電機驅動裝置In為主的旋轉電機 控制系統的構成的框圖。旋轉電機驅動裝置In相當于本發明的旋轉電機控制系統。如圖1所示，在車輛上具備作為內燃機的發動機E ；—對旋轉電機MG1、MG2。該車 輛驅動系統200是所謂的混合動力系統，在發動機E和車輪W之間具備混合動力驅動裝置 1。作為發動機E，可以采用汽油發動機及柴油發動機等公知的各種內燃機。如后所述，旋轉 電機MGl、MG2分別作為電動機(motor)或者發電機(generator)而工作。從而，在下面的 說明中不需要特別地指定某個旋轉電機時，有時候省略標記MG1、MG2。車輛可以從作為電 動機而工作的旋轉電機或者發動機E獲得驅動力而行駛。另外，由發動機E所發生的驅動 力的至少一部分在作為發電機而工作的旋轉電機中變換成功率，以供電池B的充電或者作 為電動機而工作的旋轉電機的驅動之用。進而，在制動時，還可以利用制動力通過旋轉電機 進行發電，并在電池B中再生功率。混合動力驅動裝置1的輸入軸I連接到發動機E的曲軸等輸出旋轉軸上。此外，最 好是做成輸入軸I與發動機E的輸出旋轉軸之間經由減振器及離合器等進行連接的結構。混合動力驅動裝置1的輸出經由差速器裝置D等而傳遞到車輪W。進而，輸入軸I聯結到動 力分配機構Pl的行星齒輪架ca上，在車輪W上經由差速器裝置D連接的中間軸M被聯結 到內齒輪r。第1旋轉電機MGl具有定子Stl和自由旋轉地被支承在此定子Stl的徑向內側的 轉子Rol。此第1旋轉電機MGl的轉子Rol以與動力分配機構Pl的太陽輪s—體旋轉的方 式進行聯結。另外，第2旋轉電機MG2具有定子St2和自由旋轉地被支承在此定子St2的 徑向內側的轉子Ro2。此第2旋轉電機MG2的轉子Ro2以與輸出齒輪0 —體旋轉的方式進 行聯結，并連接到差速器裝置D的輸入側。第1旋轉電機MGl以及第2旋轉電機MG2如圖1所示，經由旋轉電機驅動裝置(逆 變器裝置)In電連接到電池(直流電源)B上。第1旋轉電機MGl以及第2旋轉電機MG2 構成為可以分別起到接受功率的供給以發生動力的電動機(motor)的功能；和接受動力的 供給以發生功率的發電機(generator)的功能。在本實施方式中的構成例，第1旋轉電機MGl主要是作為發電機而發揮功能，并供 給用于對電池B進行充電或者驅動第2旋轉電機MG2的功率，發電機借助于經由動力分配 機構Pl的太陽輪s所輸入的驅動力來進行發電。但是，有時候在車輛高速行駛時等，第1 旋轉電機MGl還作為電動機而發揮功能。另一方面，第2旋轉電機MG2主要是作為輔助車 輛行駛用的驅動力的電動機而發揮功能。另外，在車輛減速時等，第2旋轉電機MG2作為將 車輛的慣性力再生為電能的發電機而發揮功能。這種第1旋轉電機MGl以及第2旋轉電機 MG2的運行通過TCU(trans-axle control unit) 10 (參照圖2)進行控制。TCU10作為本發 明的控制部而發揮功能，如后所述經由電壓變換部4以及頻率變換部5來控制旋轉電機MGl 及 MG2。如圖1所示，動力分配機構Pl由與輸入軸I呈同軸狀而配置的單小齒輪型的行星 齒輪機構而構成。亦即、動力分配機構Pi作為旋轉構件具有支承多個小齒輪的行星齒輪架 ca ；分別與上述小齒輪相嚙合的太陽輪s以及內齒輪r。作為第1旋轉構件的太陽輪s以 與第1旋轉電機MGl的轉子Rol —體旋轉的方式進行連接。作為第2旋轉構件的行星齒輪 架ca以與發動機E的輸出旋轉軸上所連接的輸入軸I 一體旋轉的方式進行連接。作為第3 旋轉構件的內齒輪r以與中間軸M —體旋轉的方式進行連接，內齒輪r經由中間軸M連接 到差速器裝置D。在圖1所示的構成中，第1旋轉電機MGl連接到作為第1旋轉構件的太陽輪s，旋 轉電機MGl及MG2以外的驅動源即發動機E連接到作為第2旋轉構件的行星齒輪架ca。然 后，第2旋轉電機MG2以及作為第3旋轉構件的內齒輪r經由差速器裝置D連接到車輪W。 但是，驅動系統的構成并不限定于此構成。第2旋轉電機MG2既可以是直接連接到差速器 裝置D的形式，也可以是連接到第3旋轉構件或者其他驅動傳遞構件上，并經由這些旋轉構 件及驅動傳遞構件而連接到差速器裝置D的形式。圖2是示意性地表示以旋轉電機驅動裝置In為核心的旋轉電機控制系統的構成 的框圖。此旋轉電機控制系具備電池B和各旋轉電機MGl、MG2 ；介于兩者之間安裝的旋轉電 機驅動裝置In。另外，旋轉電機驅動裝置In從電池B—側起具備電壓變換部(變換器)4、 頻率變換部(逆變器)5。如圖2所示，在本實施方式中作為頻率變換部5，分別對一對旋轉 電機MG1、MG2逐個地設置有頻率變換部51和52。在頻率變換部5和各旋轉電機MG1、MG2之間具備用于對流經旋轉電機的電流進行計測的電流傳感器13。此外，雖然在本例中表示 對三相全部的電流進行計測的構成，但因三相處于平衡狀態其瞬時值之總和為零，故還可 以僅僅對兩相的電流進行計測，在TCUlO中通過運算來求解剩余一相的電流。此外，電池B 可以向旋轉電機MG1、MG2供給功率，并且還可以從旋轉電機MGl、MG2接受功率的供給以進 行蓄電。電壓變換部4具有電抗器4a、濾波電容器4b、上下一對開關元件4c、4d、放電用電 阻器4e、平滑電容器4f。作為開關元件4c、4d最好是應用IGBT (insulated gate bipolar transistor)或MOSFET(metal oxidesemiconductor field effect transistor)。在本實 施方式中例示采用IGBT而構成的情況。電壓變換部4的上級開關元件4c的發射極連接到下級開關元件4d的集電極，同 時經由電抗器4a連接到電池B的正極側。上級開關元件4c的集電極連接到頻率變換部5 的輸入正極側。下級開關元件4d的發射極連接到電池B的負極側(接地)。因頻率變換 部5的輸入負極側也接地，故下級開關元件4d的發射極與頻率變換部5的輸入負極側相連接。上級開關元件4c以及下級開關元件4d的柵極經由驅動電路7 (7C)連接到TCU10。 開關元件4c、4d通過TCU10進行控制，使來自電池B的電壓升壓并提供給頻率變換部5。 TCU10基于根據旋轉電機的目標轉矩而設定的升壓指令值來控制開關元件4c、4d。具體而 言，TCU10將上級開關元件4c設成斷開狀態，并對下級開關元件4d例如進行PWM控制，由 此來切換接通/斷開以使電池B的電壓升壓并輸出。另一方面，在旋轉電機進行再生運行 的情況下，電壓變換部4將由旋轉電機所發電的功率再生至電池B。例如，TCU10將下級開 關元件4d設成斷開狀態，并將上級開關元件4c控制成接通狀態，由此經由電壓變換部4使 功率再生。此外，在將由旋轉電機所發電的功率進行降壓以使其再生到電池B的情況下，也 可以對上級開關元件4c進行PWM控制。頻率變換部5由電橋電路構成。在頻率變換部5的輸入正極側和輸入負極側之間 串聯連接兩個開關元件，此串聯電路并聯連接3條線。也就是說，在旋轉電機MGl、MG2的定 子線圈U相、V相、W分別構成與一組串聯電路對應的電橋電路。在圖2中，標記8a是U相的上級側開關元件，標記8b是V相的上級側開關元件，標記8c是W相的上級側開關元件，標記8d是U相的下級側開關元件，標記8e是V相的下級側開關元件，標記8f是W相的下級側開關元件。此外，最好是對于頻率變換部5的開關元件 8a 8f也應用IGBT或MOSFET。在本實施方式中，例示了采用IGBT的情況。如圖2所示，各相的上級側開關元件8a、8b、8c的集電極連接到電壓變換部4的輸 出正極側(頻率變換部5的輸入正極側)，發射極連接到各相的下級側開關元件8d、8e、8f 的集電極。另外，各相的下級側開關元件8d、8e、8f的發射極連接到電壓變換部4的輸出負 極側(頻率變換部5的輸入負極側)、即電池B的負極側(接地)。各開關元件8a 8f的 柵極經由驅動電路7(7A、7B)連接到TCU10，并分別單獨地進行開關控制。配成對兒的各相的開關元件(8a、8d)、(8b、8e)、(8c、8f)所形成的串聯電路的中間點(開關元件的連接點)9u.9v.9w分別連接到旋轉電機MGl及MG2的U相、V相、W相的 定子線圈(繞組)。向各線圈供給的驅動電流通過電流傳感器13來進行檢測。TCUlO接受 電流傳感器13的檢測值，并用于反饋控制。另外，在旋轉電機MG1、MG2上具備作為旋轉檢測部之一部分發揮功能的分解器等 旋轉檢測傳感器11、12，以檢測轉子Rol、Ro2的旋轉角(機械角)。旋轉檢測傳感器11、12 根據轉子Rol、Ro2的極數(極對數)而設定，還可以將轉子Rol、Ro2的旋轉角變換成電角 度9，并可輸出與電角度θ相應的信號。TCUlO基于此旋轉角來運算旋轉電機MGl及MG2 的旋轉速度(角速度ω)和頻率變換部5的各開關元件8a 8f的控制定時。TCUlO通過基于針對旋轉電機MGl及MG2的目標轉矩以及旋轉速度(轉速)對這 些開關元件8a 8f進行PWM控制，向各旋轉電機MG1、MG2供給三相交流驅動電流。據此， 各旋轉電機MG1、MG2根據目標轉矩而進行牽引。在旋轉電機MGl及MG2作為發電機而工 作，從旋轉電機側接受功率時，TCUlO對頻率變換部5進行控制以便將規定頻率的交流變換 成直流。圖3是旋轉電機的旋轉速度和轉矩的相關圖。如上述那樣，旋轉電機驅動裝置In 具備電壓變換部4，可以使電池B的直流電壓升壓。亦即、使對旋轉電機供給驅動功率的電 池B的電壓升壓，以使將轉移到弱勵磁控制的旋轉速度及轉矩向更高的旋轉速度及轉矩進 行轉移。圖中的標記K2 (K)表示由電壓變換部4開始升壓的轉移邊界。如從圖3所知那樣， 轉移邊界K2(K)是基于旋轉電機的目標轉矩以及旋轉速度的相關關系而設定的。在旋轉電機的旋轉速度以及目標轉矩的絕對值的至少一方大于轉移邊界Κ2的情 況下，通過電壓變換部4使電池B的輸出升壓。升壓的目標值即升壓指令值作為升壓后的 電壓值，既可以逐級地進行設定，也可以無級地進行設定。圖中的標記Kl表示設定最大的 升壓指令值的邊界，標記Tki表示在基于此升壓指令值經過升壓的情況下，旋轉電機可以輸 出的轉矩區域。TCUlO以旋轉電機的目標轉矩以及旋轉速度超越了轉移邊界Κ2作為條件， 使電壓變換部4的控制狀態轉移。具體而言就是進行如下控制自使電池B的輸出沒有升 壓而經由電壓變換部4供給到頻率變換部5的非升壓控制轉移至由電壓變換部4升壓后供 給頻率變換部5的升壓控制。頻率變換部5將利用電壓變換部4升壓后的直流電壓以與目標轉矩以及旋轉速度 相應的調制率變換成交流，驅動旋轉電機MG1、MG2。利用電壓變換部4升壓后的電壓值Vc 使用未圖示的電壓傳感器等來進行測定，并被TCUlO所取得。但是，為了減小電壓傳感器及 根據規定的時鐘而工作的TCUlO的取樣間隔等的影響，特別是減小電壓傳感器的檢測電壓 的噪聲，而對檢測電壓的值使用多個進行平均化等的濾波處理，由此至TCUlO取得升壓后 的電壓值Vc為止存在延遲時間。在升壓指令值以短時間進行上升，升壓后的電壓Vc以短時 間進行上升的情況下，因這一延遲時間的影響，為了驅動旋轉電機MG1、MG2而施加在頻率 變換部5上的電壓就作為比實際電壓小的電壓被TCUlO所識別。TCUlO以與此較小的電壓 值相應的調制率將直流調制成交流，并進行控制以使旋轉電機MG1、MG2發揮目標轉矩。然 而，因升壓后的電壓\的實際值大于TCUlO識別出的電壓值，故旋轉電機MGl、MG2輸出過 大的轉矩。因此，有可能從電池B輸出超過需要電流以上的電流而成為過電流。這種現象特別是在旋轉電機MGl、MG2以高負荷(高轉矩或高旋轉)被驅動，旋轉 電機的消耗功率較大的情況下尤為明顯。因而，TCUlO在旋轉電機的消耗功率超過規定的功率限制值時就限制針對電壓變換部4的升壓指令值的上升。下面，就這種升壓指令值的 限制詳細地進行說明。圖4是表示限制升壓指令值的控制的流程圖。圖5以及圖6是示意 性地表示限制升壓指令值時的消耗功率和升壓后的電壓V。之關系的波形圖。圖5表示超 過上述轉移邊界K以后的狀態，是電壓變換部4升壓控制時的波形圖。圖6表示超過上述 轉移邊界K時的狀態，是電壓變換部4從非升壓控制轉移到升壓控制時的波形圖。首先，TCUlO取得旋轉電機的消耗功率。在本實施方式中，如圖4所示，TCUlO計算 旋轉電機MG1、MG2的估計功率作為消耗功率(#1)。消耗功率可以基于被輸入到頻率變換 部5的直流電壓\由未圖示的電壓傳感器所計測的實測值和由電流傳感器13所計測的電 流值(1^、Imgi)而計算出來。但是，實測值有可能如上述那樣因延遲時間的關系而成為比 實際低的值。因而，為了取得更接近于實際消耗功率的值，TCUlO運算并取得估計功率。在本實施方式中，估計功率使用旋轉電機的旋轉速度以及目標轉矩進行運算而取 得。在此情況下，就能夠取得旋轉電機的消耗功率而不會受源于電壓及電流計測的延遲時 間所影響。另外，并不限于此，還能夠通過在基于直流電壓&的實測值和電流值(IMG2、 IMG1)所運算出的功率值上乘以規定的系數，或者相加規定的偏移值進行運算，而加入與延 遲時間相當的功率而取得。接著，TCUlO判斷估計功率是否達到了變化率限制閾值TH(圖4#2)。即、判斷旋轉 電機的消耗功率是否到達了電池B的容許功率附近。在估計功率尚未達到變化率限制閾值 TH時，TCUlO基于如通常那樣的升壓指令值來控制電壓變換部4，而不會限制發給電壓變換 部4的升壓指令值的變化(#3)。另一方面，在估計功率達到了變化率限制閾值TH時，旋轉電機的消耗功率到達電 池B的容許功率附近的可能性較高。因而，TCUlO限制用于控制電壓變換部4的升壓指令 值的變化(#4)。從而，變化率限制閾值TH就相當于本發明的功率限制值。這里，升壓指令 值變化的限制作為一例就是固定升壓指令值。另外，還可以許可升壓指令值的下降，也可以 只是禁止上升。這些在升壓指令值為規定表示升壓后的電壓Vc的電壓的目標電壓時優選。 在升壓指令值為規定電壓變換部4中的升壓率的指令值時，還可以通過固定升壓率來限制 升壓指令值的變化。參照圖5，若估計功率達到了變化率限制閾值TH則限制標志變為有效。限制標志 維持有效狀態直到估計功率小于變化率限制解除閾值TL。變化率限制解除閾值TL被設定 成小于變化率限制閾值TH的值，限制標志具有遲滯性。本發明的控制部(TCUlO)在旋轉電 機的消耗功率超過規定的功率限制值時，限制升壓指令值的上升。如上所述，由于消耗功率 (估計功率)超過變化率限制閾值TH時成為限制期間，所以變化率限制閾值TH相當于本發 明的功率限制值。另外，由于在超過變化率限制閾值TH以后若超過變化率限制解除閾值TL 則限制期間繼續，所以變化率限制解除閾值TL亦相當于本發明的功率限制值。此外，變化 率限制閾值TH最好是設定為從電池B可輸出的容許功率(后述的WBMAX)中扣除在TCUlO 取得由電壓變換部4升壓后的電壓值為止的延遲時間內增加的功率后的值。接著，判斷是否有針對電壓變換部4的升壓請求(圖4#5)，在有升壓請求時，在升 壓被限制的狀態下控制電壓變換部4(#6)。即、基于如上所述被限制的升壓指令值通過電壓 變換部4來執行升壓。如圖5所示，在電壓變換部4已經執行將電池B輸出升壓的升壓控 制時，例如，控制電壓變換部4以使電壓變換部4的輸出成為同一電壓值。這相當于升壓指令值為規定表示升壓后的電壓V。的電壓的目標電壓的指令值，升壓指令值的變化限制為固 定升壓指令值(目標電壓)的情況。升壓指令值還可以是用于規定電壓變換部4中的升壓率的指令值，通過固定升壓 率來限制升壓指令值(升壓率)的變化。在此情況下，電壓V。如以下那樣進行變化。在估 計功率(消耗功率)超過變化率限制閾值TH越大，從電池B中輸出越多的電流的狀態。從 而，電池B的電壓Vb處于降低趨勢。這里，若升壓率被固定，則電壓變換部4的輸出亦伴隨 電池電壓Vb的降低而降低。在限制標志有效的期間中電池B的電壓Vb恒定的情況下，電壓 變換部4的輸出亦維持恒定值。這樣，通過限制升壓指令值的上升，由于至少不會使電壓變 換部4的輸出電壓V。上升，所以能夠抑制消耗功率的增加。在圖5下級所示的升壓后電壓V。的波形中虛線所示的部分表示被規定為目標電 壓的升壓指令值。限制標志為有效的限制期間一經過，就再次對升壓指令值(目標電壓) 執行升壓。此時，如圖5所示那樣升壓后的電壓V。就急劇地上升。從而，變化率限制解除 閾值TL最好是設定成消耗功率因這一電壓V。的急劇上升而急劇地增加并不超過容許功率 (后述的Wbmax(參照圖8、10))這樣的值。例如，最好是設為后述的“可升壓功率(基準功 率)V，。圖6表示在升壓指令值被限制的期間內，電壓變換部4從非升壓控制向升壓控制 轉移時的例子。在非升壓控制中，由于電池B的電壓Vb與升壓指令值無關地成為電壓變換 部4的輸出電壓\，所以即便限制標志有效，電壓Vb也同樣地成為電壓變換部4的輸出電 壓V。。在限制標志有效的期間內，電壓變換部4從非升壓控制向升壓控制轉移時，通過限制 升壓指令值的上升而禁止向升壓控制的轉移。如后述那樣，在從非升壓控制向升壓控制轉移之際，升壓后的電壓V。急劇地上升。 而且，根據此電壓V。的急劇上升，消耗功率亦過渡性地急劇進行上升。在消耗功率較多的狀 況下，若發生這種現象，就存在消耗功率會超過容許功率(后述的Wbmax)的可能性。但是，在 限制標志有效的限制期間中，由于禁止從非升壓控制向升壓控制的轉移，所以在限制期間 中不會發生這種電壓Vc的急劇上升以及與其相應的消耗電流的上升。此外，與基于圖5上 面所述同樣地，限制期間一經過就從非升壓控制向升壓控制轉移，所以升壓后的電壓Vc就 急劇地上升。因而，變化率限制解除閾值TL最好是設定成消耗功率根據這一電壓V。的急 劇上升而急劇地增加并不超過容許功率(后述的Wbmax)這樣的值。例如，最好是設為后述的 “可升壓功率(基準功率)Ws”。此外，每單位時間的升壓指令值的上升率，在從非升壓控制向升壓控制轉移時為 最大。因此，在限制期間已經過后電壓Vc上升的電位差也被認為是從非升壓控制向升壓控 制轉移時較大。因此，還可以單獨地設置升壓控制中的限制標志(限制期間)和非升壓控 制中的限制標志(限制期間)。還可以分別設定變化率限制閾值TH和變化率限制解除閾 值TL這雙方的值，也可以是變化率限制閾值TH采用通用的值，變化率限制解除閾值TL采 用別的值。在后者的情況下，最好是非升壓控制中的變化率限制解除閾值TL 一方設定成小 于升壓控制中的變化率限制解除閾值TL的值。下面，就從非升壓控制向升壓控制轉移時升壓指令值的上升率變為最大，升壓后 的電壓\急劇地上升，消耗功率隨之過渡性地上升這一點以及針對其的對策詳細地進行說 明。
如上所述，TCUlO以旋轉電機的目標轉矩以及旋轉速度超越了轉移邊界K2作為條 件，轉移電壓變換部4的控制狀態。具體而言就是進行如下控制從使電池B的輸出不升壓 而經由電壓變換部4供給頻率變換部5的非升壓控制，轉移至由電壓變換部4升壓后供給 頻率變換部5的升壓控制。在這一升壓開始之際，也就是說超過轉移邊界K2之際，因電壓 變換部4的死區時間以及包含TCUlO在內的反饋控制的響應延遲的影響而引起過渡消耗功 率的上升。如上所述，電壓變換部4具有一端連接到電池B的電抗器4a ；將電抗器4a的另 一端和頻率變換部5的正極側進行連接的上級開關元件4c ；將電抗器4a的另一端和頻率 變換部5的負極側進行連接的下級開關元件4d而構成。從非升壓控制向升壓控制轉移之 際，設置用于將上級開關元件4c和下級開關元件4d均控制成斷開狀態的死區時間，而發生 起因于此的過渡消耗功率的上升。圖7以及圖8是表示升壓開始時的過渡性現象的說明圖。在圖7的上段示意性地 表示的波形是表示利用電壓變換部4升壓后的電壓V。的波形。在圖7的中段示意性地表 示的波形是表示頻率變換部5的調制率的波形。在圖7的下段示意性地表示的波形是表示 旋轉電機的電流(Iki及IK2)的波形。在上述死區時間中，因電壓變換部4的開關元件4c、4d均被控制成斷開狀態，故無 法升壓。因此，在升壓目標值上升的狀況下與各個系統相應的規定的電壓范圍就變得無法 升壓。當死區時間經過，從非升壓控制轉移至升壓控制時，電壓變換部4的輸出就超過此電 壓范圍而急劇大幅度地上升。在旋轉電機驅動裝置In中具備未圖示的電壓傳感器，計測電 池B的電壓Vb及利用電壓變換部4升壓后的電壓V。，其結果被TCUlO所取得。此時，因利 用硬件的濾波器或利用軟件的濾波器、與TCUlO的工作時鐘相應的取樣間隔等的影響，有 時候TCUlO無法高精度地取得急劇地上升的電壓\的值。也就是說，如在圖7的上段通過 實線示意性地表示那樣，盡管實際上電壓V。急劇地上升，但TCUlO卻檢測為電壓V。如虛線 所示那樣緩慢地上升。TCUlO根據所取得的電壓V。、也就是說頻率變換部5的輸入側的直流電壓的電壓 值，來運算變換成交流時的調制率。具體而言就是運算PWM控制的占空比。此時，因為將電 壓\識別為比實際值低的值，所以計算出比必要的調制率高的調制率，并根據此調制率對 頻率變換部5進行PWM控制。如在圖7的中段通過實線示意性地表示那樣，盡管實際上必 須急劇地使調制率降低，但卻如虛線所示那樣緩慢地使調制率降低。其結果，旋轉電機接受相對于目標轉矩過大的功率供給而被驅動，旋轉電機上流 過的電動機電流(例如第2旋轉電機MG2的電動機電流IMe2)增加。也就是說，如在圖7的 下段使用單點劃線示意性地表示那樣，產生脈動狀的過渡電流。流經旋轉電機的電流通過 電流傳感器13來計測，其計測結果被輸入到TCU10。然后，通過反饋控制如在圖7的中段使 用單點劃線示意性地表示那樣對調制率進行調整。但是，因具有這種花費在電壓以及電流 測定上的延遲時間、以及源于TCUlO的反饋控制的響應延遲，所以無法完全地抑制過渡電 流的發生。因這一過渡電流是從電池B輸出，故在旋轉電機以高負荷進行旋轉等消耗功率較 大的條件下，就有可能超過電池B能夠輸出的容許電流而使其產生過電流的狀態。圖8的波形圖分別是上段示意性地表示電池B的功率Wb，中段示意性地表示電池 B的電流Ib，下段示意性地升壓后的電壓Vc的波形圖。如上所述，因脈動狀的過渡電流為來自電池B的帶出現象，故在電池B的電流Ib上也產生脈動。當然，在電池B的功率Wb上 也就產生脈動。在旋轉電機以高負荷進行驅動，旋轉電機的電流(Iki及IK2)增加時，電池 B的電流Ib也增加。電池B的電壓Vb伴隨電池B的電流Ib的增加而降低。在非升壓控制 時，因為電壓變換部4的輸出電壓Vc為電池電壓Vb，所以電壓變換部4的輸出電壓Vc如圖 8的下段所示那樣也伴隨電池B的電流Ib的增加而降低。另一方面，電壓變換部4的升壓指令值根據旋轉電機的旋轉速度以及目標轉矩而 決定，設此升壓指令值為升壓后的升壓目標值E。在旋轉電機以高負荷進行驅動的情況下， 因升壓目標值E也有上升趨勢，故在時刻t升壓目標值E超過電壓變換部4的輸出電壓\， 電壓變換部4開始升壓動作。此時，如上所述，為了可靠地防止電壓變換部4的短路而設置死區時間DT，因此在 電壓變換部4的開關元件的接通時間小于死區時間DT時，實際上就無法進行開關，所以電 壓變換部4無法升壓。若在電池電壓Vb和升壓目標值E之間使差值增大規定的不可升壓 電壓Vd大小，則因開關元件的接通時間大于死區時間DT而實際地開始進行開關。其結果， 在電池電壓Vb和升壓目標值E之間的差值變為大于不可升壓電壓Vd以后，包含不可升壓電 壓Vd在內一直升壓，所以升壓后的電壓Vc急劇地上升。若包含因這一電壓急劇上升而產生 的脈動電流的電池B的電流Ib超過電池B的電流上限值(容許電流Ibmax)則成為電池過電 流。為了抑制向弱勵磁控制的轉移，用于使電池B的電壓Vb升壓的轉移邊界K2中的 升壓目標值E及不可升壓電壓Vd的值就為與旋轉電機驅動裝置In的系統構成對應的規定 值。從而，從非升壓控制轉移到升壓控制時的電池B的電壓Vb也為大致確定的值。因此， 上限值、即容許值還能夠根據電池的功率Wb來規定(容許功率WBMAX)。因而，只要使電壓V。 急劇地上升時的電池功率％不超過容許功率Wbmax，就可以抑制電池B的過電流，亦不會使電 池B的電流Ib超過容許電流IBMAX。下面，就抑制電池B的過電流的技術進行說明。首先，測定上升功率(Δ)的最大值。由于上升功率的值因旋轉電機的轉矩而變 動，所以對多個轉矩測定上升功率。圖9是表示這一測定結果的旋轉電機的轉矩和上升功 率的相關圖。如從圖9可知那樣，上升功率隨著轉矩變大而變大。從而，旋轉電機的轉矩最 大(Tmax)時的上升功率就成為上升功率的最大值(△■)。其次，測定電池B的容許功率。圖10是表示對電池B的V/I特性進行了測定的結 果的分布圖。這里，若在分布圖上表示與電池B的容許電流Ibmax相對應的曲線，這就成為電 池B的容許功率WBMAX。能夠將從這一容許功率Wbmax中扣除了在上面所求出的上升功率的最 大值(Δμχ)后的功率設為可升壓功率Ws。可升壓功率Ws相當于本發明的基準功率。如上所述，旋轉電機的轉矩最大(Tmax)時的上升功率(Δ)在將發生的上升功率之 內成為最大值(Δμχ)。因此，從容許功率Wbmax中扣除了上升功率(△)后的可升壓功率Ws 在目標轉矩為最大(Tmax)時變得最小。如果以這一可升壓功率Ws作為基準來設定轉移邊界 K，則不論目標轉矩的大小如何，都可以良好地抑制伴隨在升壓開始時產生的過渡電壓上升 而發生的電池B的過電流。另外，根據電池B的V/I特性和可升壓功率Ws來求解升壓開始電壓Es。此外，如 利用圖8所說明那樣，在從非升壓控制轉移到升壓控制時，也就是說在升壓開始時因死區 時間DT的影響而產生不可升壓電壓VD。從而，應當作為升壓指令值提供給電壓變換部4的升壓目標電壓Et就成為在上述升壓開始電壓Es上相加不可升壓電壓Vd而運算出的值。如圖3所示，電壓變換部4以旋轉電機的目標轉矩以及旋轉速度超越了基于它們 的相關關系而設定的規定的轉移邊界K2 (K)作為條件，從非升壓控制向升壓控制進行轉 移。如果這一轉移邊界K2 (K)被設定在即便產生上升功率旋轉電機的消耗功率也不達到容 許功率Wbmax的區域，則在從非升壓控制向升壓控制轉移之際電池B就不會成為過電流。亦 即、以從電池B的可輸出容許功率Wbmax中扣除了在轉移之際過渡性地產生的上升功率(例 如最大值八祖)后的功率即可升壓功率Ws作為基準，在旋轉電機的消耗功率為可升壓功率 Ws以下的區域設定轉移邊界K為好。圖11是在旋轉電機的旋轉速度和轉矩的相關圖中設定轉移邊界K的說明圖。圖 11與圖3相對應，但為了簡化而僅表示正方向的轉矩區域。在圖11中，轉移邊界K2是不考 慮如上述那樣的上升功率，為了使其不向弱勵磁控制轉移，對旋轉電機進行通常勵磁控制 并開始升壓所設置的邊界。這里，在圖11中加入與可升壓功率Ws相當的邊界線。圖中，較 相當于可升壓功率Ws的邊界線靠右上側的區域、也就是說轉矩變大的方向以及旋轉速度變 快的方向就是消耗功率大于可升壓功率Ws的區域。如果參照圖11，則轉移邊界K2還設定于消耗功率大于可升壓功率Ws的區域中。因 此，根據升壓開始時的旋轉電機的旋轉速度及目標轉矩，存在電池功率Wb超過電池B的容 許功率WBMAX，超過容許電流Ibmax的電流從電池B輸出而成為過電流的可能性。因而，將升壓 開始時朝向升壓目標電壓Et開始升壓用的邊界設定為在圖中僅僅設定于較相當于可升壓 功率Ws的邊界線靠左下側的區域的轉移邊界K3 (K)。也就是說，以從電池B的可輸出的容 許功率Wbmax中扣除了在轉移之際過渡性地產生的上升功率(例如最大值Δμχ)后的功率即 可升壓功率Ws作為基準，在旋轉電機的消耗功率為可升壓功率Ws以下的區域設定轉移邊界 Κ3(K)。圖12是表示每個目標轉矩的升壓目標電壓&的曲線圖。雖然表示多個曲線，但 卻表示了越靠右側所示的曲線則目標轉矩越小，隨著靠向左側目標轉矩變大這一情況的曲 線。圖12(a)表示應用了圖11中的轉移邊界Κ2的情況，圖12(b)表示應用了圖11中的轉 移邊界Κ3的情況。如圖11所示，轉移邊界Κ2和Κ3在目標轉矩較低的區域中為同一曲線。 從而，在圖12(a)以及(b)的右側為同一曲線。另一方面，如圖11所示，在目標轉矩較高的 區域轉移邊界K2和K3為不同的曲線。可知在圖12(a)以及(b)的左側、特別是在圖12(b) 的橢圓所示的區域中，升壓目標電壓Et成為高于圖12(a)的電壓值。若旋轉電機的負荷增大，旋轉電機的消耗功率增加，則從電池B輸出的電流Ib增 加，因此電池B的電壓Vb降低。此時，通過提高升壓目標電壓Ετ，降低的電池B的電壓Vb (升 壓開始前的電壓變換部4的輸出電壓V。)低于升壓目標電壓Et的時期來得快。換言之，相 比以往在電池電壓B的電壓Vb (電壓變換部4的輸出電壓Vc)為較高值之內就開始升壓。 也就是說，在消耗功率為雖包含上升功率(Δ)但尚未達到容許功率的較低功率之內就開 始升壓。從而，在消耗功率較大的狀況下，即便開始升壓也不會導致電池B因上升功率而成 為過電流。上面敘述了在旋轉電機的消耗功率(估計功率)超過規定的功率限制值(變化率 限制閾值TH、變化率限制解除閾值TL)時，即在限制期間升壓指令值的上升被限制的情況 下，有時候在限制期間的經過后升壓指令值急劇地上升，升壓后的電壓\上升的情況(參照圖5以及圖6)。而且，還敘述了較之于電壓變換部4執行升壓控制時，從非升壓控制向升 壓控制進行轉移時這種上升還要急劇的情況。這里，如果設轉移邊界K為在旋轉電機的消 耗功率為可升壓功率(基準功率)Ws以下的區域所設定的轉移邊界K3，則能夠使在限制期 間經過后從非升壓控制向升壓控制進行轉移而使消耗功率超過容許功率Wbmax的可能性降 低。為了可靠地防止在限制期間經過后，從非升壓控制向升壓控制進行轉移而使升壓 后的電壓\急劇地上升，消耗功率超過容許功率Wbmax的情況，優選將變化率限制解除閾值 TL設為可升壓功率(基準功率)Ws。但是，由于此變化率限制解除閾值TL對作為已經實施 升壓控制并設置了限制期間時的解除閾值而言是過低的值，所以就使限制期間不必要地變 長。還可以根據在限制期間開始時是處于升壓控制中還是處于非升壓控制中，采用各自不 同的變化率限制解除閾值TL，但盡可能不設置這種區分條件，因而這牽涉到系統可靠性的 改善及系統運算負荷的降低。因而，設轉移邊界K為上述的轉移邊界K3。由此，在從非升壓控制向升壓控制進 行轉移，升壓后的電壓V。急劇地上升之際，消耗功率超過容許功率Wbmax的可能性就大幅度 地降低。也就是說，在限制期間開始之前，完成從非升壓控制向升壓控制的轉移的可能性很 高，所以限制期間經過后的電壓&的上升量與非升壓控制時的上升量相比就成為較少的上 升量即升壓控制時的上升量。因而，起因于在限制期間經過后上升的電壓Vc而增加的消耗 功率的量亦得到抑制，變化率限制解除閾值TL就可以設定成大于可升壓功率(基準功率) Ws的值。其結果，就可以使旋轉電機以高運行效率進行驅動，而不會使限制時間多余地變 長。另外，也不需要根據在限制期間開始時是處于升壓控制中還是處于非升壓控制中，采用 各自不同的變化率限制解除閾值TL，所以改善了系統的可靠性，系統的運算負荷得以降低。〔其他實施方式〕(1)在上述實施方式中，以轉移邊界K3根據目標轉矩的最大值Tmax進行設定的情 況為例進行了說明。也就是說，以可升壓功率Ws被設定為從容許功率Wbmax中扣除了目標轉 矩為最大(Tmax)時產生的上升功率(最大值Amax)后的功率，并在旋轉電機的消耗功率為可 升壓功率化以下的區域設定轉移邊界K3的情況為例進行了說明。但是，還可以根據目標 轉矩來設定各自不同的轉移邊界K。也就是說，還可以將從容許功率Wbmax中扣除了在一個目標轉矩所產生的上升功率 后的功率設定為與該目標轉矩相對應的可升壓功率Ws，并在該目標轉矩處的旋轉電機的消 耗功率為這一可升壓功率Ws以下的區域設定轉移邊界K。如圖9所示，上升功率也隨著目 標轉矩增加而變大。從而，轉移邊界K最好是隨著目標轉矩變高而設定在低功率側。更具 體而言，優選按照以下設定可升壓功率Ws 將從容許功率Wbmax中扣除目標轉矩為最大(Tmax) 時所產生的最大上升功率(△■)后的功率設為最低值，并隨著目標轉矩降低而成為較高的 值。(2)在上述實施方式中，表示了車輛作為驅動源具備旋轉電機和此旋轉電機以外 的驅動源(發動機)的混合動力車輛的例子。但是，本申請的對象以具備通過具有電壓變 換部的旋轉電機驅動裝置進行驅動控制的旋轉電機的系統作為對象。因而，本發明還可以 應用于驅動源只是旋轉電機，將旋轉電機作為驅動源的電氣車輛中。(3)在上述實施方式中，表示在混合動力車輛上具備一對旋轉電機，一個旋轉電
17機作為電動機而另一個旋轉電機作為發電機工作的例子。但是，本發明還能夠應用于具備 單一旋轉電機，并具有以此旋轉電機作為電動機以及發電機工作的模式的任意混合動力車輛。工業上的可利用性本發明能夠應用于對用于驅動車輛的旋轉電機進行控制的旋轉電機控制系統，該 旋轉電機控制系統具有使直流電源的輸出升壓的電源變換部。另外，還能夠應用于具備該 旋轉電機控制系統的車輛驅動系統。例如，能夠應用于通過作為旋轉電機的電動機進行驅 動的電動汽車、通過內燃機以及電動機進行驅動的混合動力汽車。
權利要求
一種旋轉電機控制系統，具備頻率變換部，其設置在對用于驅動車輛的旋轉電機供給功率的直流電源和上述旋轉電機之間，至少在上述旋轉電機牽引之際將上述直流電源的輸出變換成交流；電壓變換部，其設置在上述直流電源和上述頻率變換部之間，基于根據上述旋轉電機的目標轉矩以及旋轉速度而設定的升壓指令值使上述直流電源的輸出升壓；以及控制部，其控制上述頻率變換部以及上述電壓變換部，上述控制部在上述旋轉電機的消耗功率超過規定的功率限制值的情況下限制上述升壓指令值的上升。
2.根據權利要求1所述的旋轉電機控制系統，其特征在于上述功率限制值設定為從上述直流電源可輸出的容許功率中扣除了在上述控制部取 得由上述電壓變換部進行升壓的升壓后的電壓值為止的延遲時間內所增加的功率后的值。
3.根據權利要求2所述的旋轉電機控制系統，其特征在于上述控制部決定根據旋轉電機的目標轉矩以及旋轉速度而設定的升壓指令值，并在以 該升壓指令值超越了上述直流電源的電壓作為條件，進行從上述直流電源的輸出沒有升壓 而經由上述電壓變換部供給上述頻率變換部的非升壓控制轉移至由上述電壓變換部升壓 后供給上述頻率變換部的升壓控制這一控制之際，以從上述直流電源可輸出的容許功率中扣除了在該轉移之際過渡性地產生的上升功 率后的、比上述功率限制值低的值的功率作為基準功率，并在上述旋轉電機的消耗功率為 上述基準功率以下的區域從上述非升壓控制轉移至上述升壓控制。
4.根據權利要求3所述的旋轉電機控制系統，其特征在于上述旋轉電機的上述消耗功率使用上述旋轉電機的上述目標轉矩以及上述旋轉速度 而取得。
5.根據權利要求3或4所述的旋轉電機控制系統，其特征在于上述基準功率被設定為從上述容許功率中扣除了上述目標轉矩為最大時所產生的上 述上升功率后的功率。
6.根據權利要求1 5中任意一項所述的旋轉電機控制系統，其特征在于上述升壓指令值是用于規定上述電壓變換部的輸出電壓值或者上述電壓變換部中的升壓率的升壓指令值，上述控制部通過固定上述升壓指令值來限制上述升壓指令值的上升。
7.根據權利要求1 5中任意一項所述的旋轉電機控制系統，其特征在于上述控制部通過禁止從上述直流電源的輸出沒有升壓而經由上述電壓變換部供給到 上述頻率變換部的非升壓控制向由上述電壓變換部升壓后供給上述頻率變換部的升壓控 制的轉移，來限制上述升壓指令值的上升。
8.根據權利要求1 7中任意一項所述的旋轉電機控制系統，其特征在于上述頻率變換部基于根據被輸入到上述頻率變換部的直流電壓值和上述目標轉矩而 設定的調制率將所輸入的直流變換成交流。
9.一種車輛驅動系統，其特征在于具備權利要求1 8中任意一項所述的旋轉電機控制系統，并且具備第1旋轉電機和 第2旋轉電機作為上述旋轉電機，還具備動力分配機構，該動力分配機構對由上述第1旋轉電機以及上述第2旋轉電機 以外的驅動源發生的驅動力進行分配，由上述動力分配機構所分配的一方驅動力傳遞到車 輪，另一方驅動力傳遞到上述第1旋轉電機，并且由上述第2旋轉電機所發生的驅動力傳遞 到上述車輪。
10.根據權利要求9所述的車輛驅動系統，其特征在于上述動力分配機構包含行星齒輪機構，該行星齒輪機構按旋轉速度的順序具有第1旋 轉構件、第2旋轉構件以及第3旋轉構件，上述第1旋轉電機連接到上述第1旋轉構件，上述旋轉電機以外的驅動源連接到上述 第2旋轉構件，上述第2旋轉電機以及上述第3旋轉構件連接到車輪。
全文摘要
本發明提供一種旋轉電機控制系統，即便在消耗功率較大的狀態下將電池的電壓升壓來驅動旋轉電機，也可抑制消耗功率，以使電池不會成為過電流。所述旋轉電機控制系統具備頻率變換部，其設置在對用于驅動車輛的旋轉電機供給功率的直流電源和旋轉電機之間，至少在旋轉電機牽引之際將直流電源的輸出變換成交流；電壓變換部，其設置在直流電源和頻率變換部之間，基于根據旋轉電機的目標轉矩以及旋轉速度而設定的升壓指令值使直流電源的輸出升壓；以及控制部，其控制頻率變換部以及電壓變換部，其中，控制部在旋轉電機的消耗功率超過規定的功率限制值的情況下限制升壓指令值的上升。
文檔編號H02M3/155GK101926086SQ200980102969
公開日2010年12月22日 申請日期2009年5月27日 優先權日2008年7月31日
發明者伊澤仁, 吉田高志, 富谷典生, 蘇布拉塔·薩哈, 荻野大介 申請人:愛信艾達株式會社