專利名稱：電壓轉換設備,記錄了使計算機執行故障處理的程序的計算機可讀記錄介質,以及故障處 ...的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種電壓轉換設備，其能夠處理電壓變換器中的故障，該電壓變換器將來自DC電源的DC電壓轉換為輸出電壓，一種記錄了使計算機執行故障處理的程序的計算機可讀記錄介質，以及一種故障處理方法。
背景技術：
最近，作為有益于環境的車輛，混合動力車和電動車吸引了廣大注意。現在已經可以買到一些混合動力車。
除了常規的發動機以外，混合動力車包括電源、DC電源、逆變器以及由該逆變器驅動的電動機。確切地，發動機被驅動以產生電力，同時，來自DC電源的DC電壓被逆變器轉換為AC電壓，用此AC電壓轉動電動機并相應地產生電力。電動車包括電源、DC電源、逆變器以及由此逆變器驅動的電動機。
一些混合動力車或者電動車被設計為利用升壓變換器升高來自DC電源的電壓，并將此升高的DC電壓提供給驅動電動機的逆變器。
日本專利公開2-308935披露了圖13所示的電動裝置。此電動裝置300裝載于混合動力車上。參照圖13，電動裝置300包括DC電源310，旁路線311，繼電器312，升壓斷路器320，電容器器326，逆變器330，電動裝置本體350，以及場磁鐵控制器360。
旁路線311和繼電器312在電源線和DC電源310的正極之間串聯連接。
升壓斷路器320包括電抗器321，MOS晶體管322、323，以及二極管324、325。電抗器321一端與DC電源310的電源線相連，另一端與MOS晶體管322和MOS晶體管323之間的中間點相連。MOS晶體管322和323在電源線和地線之間串聯連接。MOS晶體管322的漏極與電源線相連接。MOS晶體管323的源極與地線相連接。二極管324、325各自連接于MOS晶體管322、323中相應一個的源極和漏極之間，以允許電流從源極側流向漏極側。
逆變器330由U相臂343、V相臂344以及W相臂345組成。U相臂343、V相臂344和W相臂345在電源線和地線之間并聯連接。
U相臂343由MOS晶體管331和332串聯連接形成。V相臂344由MOS晶體管333和334串聯連接形成。W相臂345由MOS晶體管335和336串聯連接形成。二極管337-342各自連接于MOS晶體管331-336中相應一個的源極和漏極之間，以允許電流從源極側流向漏極側。
電動裝置本體350包括三相線圈，并作為發動機的電動機和發電機。逆變器330的U、V、W相臂各自的中間點與電動裝置本體350的U、V、W相線圈的各自端點相連接。U相線圈的另一端與MOS晶體管331和332之間的中間點連接。V相線圈的另一端與MOS晶體管333和334之間的中間點連接。W相線圈的另一端與MOS晶體管335和336之間的中間點連接。
場磁鐵控制器360包括二極管361、NPN晶體管362和基極放大器363。二極管361連接于電動裝置本體350的勵磁線圈的正極端F+和NPN晶體管362的集電極之間。NPN晶體管362連接于此勵磁線圈的負極端F-和地線之間，以在其基極接收來自基極放大器363的電壓。基極放大器363響應于來自控制裝置(未示出)的控制信號，向NPN晶體管362的基極輸出指定電壓，以導通/關閉NPN晶體管362。
DC電源310輸出DC電壓。當繼電器312被來自控制裝置(未示出)的控制信號開啟時，旁路線311將電容器326兩端的電壓提供給DC電源310。升壓斷路器320使其晶體管322、323由控制裝置(未示出)導通/關閉，并升高由DC電源310提供的電壓，以向逆變器330提供輸出電壓。
當包括了電動裝置300的混合動力車進行再生制動時，升壓斷路器320還對由電動裝置本體350產生、逆變器330轉換的DC電壓進行降壓，以向DC電源310充電。
電容器器326平滑由升壓斷路器320提供的DC電壓，并將平滑后的DC電壓提供給逆變器330。
逆變器330接收來自電容器器326的DC電壓，以基于來自控制裝置(未示出)的控制，將此DC電壓轉換為AC電壓，并驅動作為驅動電動機的電動裝置本體350。場磁鐵控制器360允許電流在NPN晶體管362導通時期流入勵磁線圈。電動裝置本體350從而作為驅動電動機被驅動，以產生由轉矩指令值所指定的轉矩。在包括了電動裝置300的混合動力車再生制動時，逆變器330還基于來自控制裝置的控制，將由電動裝置本體350產生的AC電壓轉換為DC電壓，并通過電容器器326，將此轉換的DC電壓提供給升壓斷路器320。
在電動裝置300中，通過檢測到升壓斷路器320的輸出電壓變得低于某參照值，來檢測升壓斷路器320的故障。當升壓斷路器320中的故障被檢測出時，繼電器312由來自控制裝置的控制信號開啟，并且旁路線311直接將電容器326兩端的電壓提供給DC電源310。
在日本專利公開2-308935披露的電動裝置300中，當升壓斷路器320發生故障，電容器326兩端的電壓不經過降壓就提供給DC電源310。因此，如果電動裝置本體350產生大量電能，高電壓將施加于電容器326兩端，導致必須提高電容器326的耐壓性能，從而增加了成本。

發明內容
本發明的一個目的即為提供一種電壓轉換設備，其無需提高放置于逆變器輸入端的電容器的耐壓性能，就能夠處理升壓變換器中的故障。
本發明的另一個目的在于提供一種故障處理方法，其無需提高放置于逆變器輸入端的電容器的耐壓性能，就能夠處理升壓變換器中的故障。
本發明進一步的目的在于提供一種在其中記錄了使得無需提高放置于逆變器輸入端的電容器的耐壓性能，即可使計算機對升壓變換器執行故障處理的程序的計算機可讀記錄介質。
依照本發明的電壓轉換設備包括電負載，電容器，降壓變換器，以及控制裝置。電負載具有發電功能。電容器與電負載輸入端連接。降壓變換器對電容器的電壓進行降壓。當降壓變換器發生故障時，控制裝置控制此電負載，從而禁止電負載中的發電，或者減少此電負載所產生的電量。
更優選地，此降壓變換器具有升壓功能。
更優選地，此電負載為具有發電功能的電動機。當降壓變換器發生故障時，控制裝置限制電動機的再生發電功能。
更優選地，控制裝置阻止電動機的再生發電。
更優選地，此電壓轉換設備還包括另一個電負載。另一個電負載不同于電動機。控制裝置將電動機產生的再生電量限制為小于另一個電負載中的耗電量。
依照本發明的電壓轉換設備包括第一和第二電負載，電容器，降壓變換器，以及控制裝置。第一電負載具有發電功能。電容器與第一電負載的輸入端連接。降壓變換器對此電容器電壓進行降壓。第二電負載不同于第一電負載。控制裝置控制第二電負載，使得當降壓變換器發生故障時，增加第二電負載中的耗電量。
更優選地，此第二電負載為電動機。控制裝置控制此電動機，使得其輸出正轉矩。
依照本發明，提供了一種在其中記錄了使計算機可對電壓轉換設備執行故障處理的程序的計算機可讀記錄介質。此電壓轉換設備包括具有發電功能的電負載，與電負載輸入端相連接的電容器，以及對電容器電壓進行降壓的降壓變換器。程序使得計算機執行，第一步，檢測降壓變換器中的故障，以及第二步，當在第一步中檢測到降壓變換器的故障時，控制電負載，使得禁止電負載中的發電，或者減少電負載所產生的電量。
更優選地，此電負載為具有發電功能的電動機。在程序的第二步，電動機的再生發電功能被限制。
更優選地，在程序的第二步，禁止電動機的再生發電。
更優選地，此電壓轉換設備進一步包括另一個電負載，其不同于前述電負載。在程序第二步，將電動機產生的再生發電量限制為小于另一個電負載中的耗電量。
依照本發明，提供了一種在其中記錄了使計算機可對電壓轉換設備執行故障處理的程序的計算機可讀記錄介質。此電壓轉換設備包括具有發電功能的第一電負載，與電負載輸入端相連接的電容器，不同于第一電負載的第二電負載，以及對電容器電壓進行降壓的降壓變換器。程序使得計算機執行，第一步，檢測降壓變換器中的故障，以及第二步，當在第一步中檢測到降壓變換器的故障時，增加第二電負載的耗電量。
更優選地，此第二電負載為電動機。在程序的第二步，當在第一步中檢測到降壓變換器的故障時，控制此電動機使其輸出正轉矩。
依照本發明，一種電壓轉換設備的故障處理方法，該電壓轉換設備包括具有發電功能的電負載，與電負載輸入端相連接的電容器，以及對電容器電壓進行降壓的降壓變換器，該故障處理方法包括第一步，檢測降壓變換器中的故障，以及第二步，當在第一步中檢測到降壓變換器的故障時，控制電負載，使得禁止電負載中的發電，或者減少電負載的發電量。
更優選地，此電負載為具有發電功能的電動機。在第二步中，限制電動機的再生發電。
更優選地，在第二步中，禁止電動機的再生發電。
更優選地，此電壓轉換設備還包括不同于前述電負載的另一個電負載。在故障處理方法的第二步，電動機的再生發電被限制為小于另一個電負載的耗電量。
依照本發明，一種電壓轉換設備的故障處理方法，該電壓轉換設備包括具有發電功能的第一電負載，與電負載輸入端相連接的電容器，不同于第一電負載的第二電負載，以及對電容器電壓進行降壓的降壓變換器，該故障處理方法包括第一步，檢測降壓變換器中的故障，以及第二步，當在第一步中檢測到降壓變換器的故障時，增加第二電負載中的耗電量。
更優選地，此第二電負載為電動機。在故障處理方法的第二步中，當在第一步中檢測到降壓變換器的故障時，控制此電動機使其輸出正轉矩。
在本發明中，當升壓變換器發生故障，禁止與升壓變換器輸出端相連接的電負載中的發電，或者限制此電負載中的發電量。此外，當升壓變換器發生故障時，兩個電負載中之一的發電量被控制為等于或小于另一個電負載中的耗電量。
因此，依照本發明，即使當升壓變換器發生故障時，也可以防止等于或高于其耐壓的電壓被施加在與電負載(包括第一和第二電負載)輸入端相連的電容器上。
本發明前述的及其它的目標、特點、方面以及優勢將因為以下參照附圖對本發明的詳細描述而變得更清晰明了。


圖1為依照第一實施例的電壓轉換設備的原理框圖；圖2為圖1所示控制裝置的功能框圖；圖3為說明圖2所示電動機轉矩控制部分的功能的功能框圖；圖4為說明第一實施例中處理升壓變換器中故障的操作的流程圖；圖5為依照第二實施例的電壓轉換設備的原理框圖；圖6為圖5所示控制裝置的功能框圖；圖7為說明圖6所示電動機轉矩控制部分的功能的功能框圖；圖8為說明第二實施例中處理升壓變換器中故障的操作的流程圖；圖9為依照第三實施例的電壓轉換設備的原理框圖；圖10為圖9所示控制裝置的功能框圖；圖11為說明圖10所示電動機轉矩控制部分的功能的功能框圖；圖12為說明第三實施例中處理升壓變換器中故障的操作的流程圖；圖13為常規電動裝置的原理框圖。
具體實施例方式
以下將參照附圖詳細描述本發明的實施例。需要注意的是，在圖中，相同或相應的部分將用同樣的參考字符標出，從而不進行重復描述。
參照圖1，依照本發明第一實施例的電壓轉換設備100包括DC電源B，電壓傳感器10、13，系統繼電器SR1、SR2，電容器C1、C2，升壓變換器12，逆變器14，電流傳感器24，控制裝置30以及AC電動機M1。AC電動機M1為驅動電動機，其用于產生轉矩以驅動混合動力車或電動車的驅動輪。或者，此電動機可以作為由發動機驅動的發電器，并作為發動機的電動機。例如，其可集成在混合動力車中來啟動發動機。
升壓變換器12包括電抗器L1，NPN晶體管Q1、Q2，以及二極管D1、D2。電抗器L1的一端與DC電源B的電源線連接，另一端與NPN晶體管Q1和Q2之間的中間點相連接，也即，在NPN晶體管Q1的發射極和NPN晶體管Q2的集電極之間。NPN晶體管Q1和Q2在電源線和地線之間串聯連接。NPN晶體管Q1的集電極與電源線相連，NPN晶體管Q2的發射極與地線相連接。二極管D1、D2各自布置于NPN晶體管Q1、Q2中相應一個的集電極和發射極之間，以允許電流由發射極側流到集電極側。
逆變器14由U相臂15、V相臂16以及W相臂17組成。U相臂15、V相臂16以及W相臂17在電源線和地線之間并聯連接。
U相臂15由NPN晶體管Q3和Q4串聯連接形成。V相臂16由NPN晶體管Q5和Q6串聯連接形成。W相臂17由NPN晶體管Q7和Q8串聯連接形成。二極管D3-D8各自連接于NPN晶體管Q3-Q8中相應一個的集電極和發射極之間，以允許電流從發射極側流到集電極側。
U、V、W相臂使其各自的中間點與AC電動機M1的U、V、W相線圈各自的端點相連接。確切地，AC電動機M1為三相永磁電動機，其U、V、W相三個線圈各自有一端共同連接于中心。U相線圈的另一端連接于NPN晶體管Q3和Q4之間的中間點，V相線圈的另一端連接于NPN晶體管Q5和Q6之間的中間點，W相線圈的另一端連接于NPN晶體管Q7和Q8之間的中間點。
DC電源B由鎳氫或鋰離子二次電池形成。電壓傳感器10檢測來自DC電源B的DC電壓Vb，以向控制裝置30輸出此檢測到的DC電壓Vb。系統繼電器SR1、SR2由來自控制裝置30的信號SE開啟/關閉。更確切地，系統繼電器SR1、SR2由來自控制裝置30的H(邏輯高)電平的信號SE開啟，由來自控制裝置30的L(邏輯低)電平的信號SE關閉。
電容器C1平滑由DC電源B提供的DC電壓Vb，并將平滑后的DC電壓提供給升壓變換器12。
升壓變換器12升高來自電容器C1的DC電壓，以將此升高的電壓提供給逆變器14。更確切地，升壓變換器12接收來自控制裝置30的信號PWMU，以升高所述DC電壓，并在NPN晶體管Q2由信號PWMU導通時，將此升高的DC電壓提供給逆變器14。這種情況下，NPN晶體管Q1由信號PWMU保持關閉。此外，升壓變換器12接收來自控制裝置30的信號PWMD，以對由逆變器14經由電容器C2提供的DC電壓進行降壓，并相應地對DC電源B進行充電。
電容器C2平滑來自升壓變換器12的DC電壓，并將此平滑后的DC電壓提供給逆變器14。電壓傳感器13檢測電容器C2兩端的電壓，即，升壓變換器12的輸出電壓Vm(其對應于逆變器14的輸入電壓)，并將此檢測到的輸出電壓Vm輸出給控制裝置30。
逆變器14接收來自電容器C2的DC電壓，基于來自控制裝置30的信號PWMI1，將此DC電壓轉換為AC電壓，并相應地，驅動AC電動機M1以產生正轉矩。逆變器14還基于來自控制裝置30的信號PWMI2，將DC電壓轉換為AC電壓，并驅動AC電動機M1輸出零轉矩。然后，AC電動機M1被驅動，以產生由轉矩指令值TR指定的零或者正轉矩。在包含了電壓轉換設備100的混合動力車或電動車的再生制動中，逆變器14根據來自控制裝置30的信號PWMI3，將AC電動機M1產生的AC電壓轉換為DC電壓，并將此轉換后的DC電壓經由電容器C2提供給升壓變換器12。此處，“再生制動”包括當混合動力車或電動車的駕駛員操作腳制動器時產生的制動，其伴隨著再生發電，還包括無需操作腳制動器，通過在駕駛中松開加速器(踏板)來將車輛減速(或者停止加速)，其同樣伴隨著再生發電。
電流傳感器24檢測流向AC電動機M1的電動機電流MCRT，以將此檢測到的電動機電流MCRT輸出給控制裝置30。
控制裝置30基于轉矩指令值TR和來自外置ECU(電子控制單元)的電動機轉數MRN，來自電壓傳感器10的DC電壓Vb，來自電壓傳感器13的輸出電壓Vm，以及來自電流傳感器24的電動機電流MCRT，按照以下敘述的方法，產生用于驅動升壓變換器12的信號PWMU，以及用于驅動逆變器14的信號PWMI1和PWMI2，并分別向升壓變換器12和逆變器14提供所產生的信號PWMU和PWMI1、2。
信號PWMU為當升壓變換器12將來自電容器C1的DC電壓轉換為輸出電壓Vm時，驅動升壓變換器12的信號。當升壓變換器12將DC電壓轉換為輸出電壓Vm時，控制裝置30控制輸出電壓Vm的反饋，并產生用于驅動升壓變換器12的信號PWMU，使得輸出電壓Vm成為所指示的電壓指令Vdc_com。隨后將描述產生信號PWMU的方法。
控制裝置30接收來自外部ECU的用于指示混合動力車或電動車進入再生制動模式的信號RGE，以產生用于將AC電動機M1所產生的AC電壓轉換為DC電壓的信號PWMI3，并向逆變器14輸出此信號。在這種情況下，逆變器14的NPN晶體管Q3-Q8的開關由信號PWMI3控制。這樣，逆變器14將電動機M1產生的AC電壓轉換為DC電壓，并將此DC電壓提供給升壓變換器12。
此外，控制裝置30接收來自外部ECU的用于指示混合動力車或電動車進入再生制動模式的信號RGE，以產生用于對來自逆變器14的DC電壓進行降壓的信號PWMD，并將此產生的信號PWMD輸出給升壓變換器12。這樣，AC電動機M1產生的AC電壓被轉換為DC電壓，其再被降壓，以提供給DC電源B。
而且，控制裝置30基于控制NPN晶體管Q1、Q2開關的占空比、來自電壓傳感器10的DC電壓Vb以及來自電壓傳感器13的電壓Vm，確定升壓變換器12是否發生故障。當控制裝置30確定升壓變換器發生故障時，其接收來自外部ECU的信號RGE，以控制逆變器14，從而禁止AC電動機M1中的再生發電。更確切地，當升壓變換器12發生故障時，控制裝置30產生并向逆變器14輸出用于驅動AC電動機M1輸出正轉矩的信號PWMI1，或者用于驅動AC電動機M1在再生制動模式下輸出零轉矩的信號PWMI2，。
而且，控制裝置30產生用于開啟/關閉系統繼電器SR1、SR2的信號SE，并將信號SE提供給系統繼電器SR1、SR2。
圖2為控制裝置30的功能框圖。參照圖2，控制裝置30包括電動機轉矩控制部分301和電壓轉換控制部分302。當AC電動機M1被驅動輸出正轉矩時，電動機轉矩控制部分301基于轉矩指令值TR、DC電源B的輸出電壓Vb、電動機電流MCRT、電動機轉數MRN以及升壓變換器12的輸出電壓Vm，按照以下敘述的方法，產生用于導通/關閉升壓變換器12的NPN晶體管Q1、Q2的信號PWMU，以及產生用于導通/關閉逆變器14的NPN晶體管Q3-Q8的信號PWMI1，并分別向升壓變換器12和逆變器14輸出所產生的信號PWMU和PWMI1。
電動機轉矩控制部分301基于控制NPN晶體管Q1、Q2開關的占空比和電壓Vb、Vm，確定升壓變換器12是否發生故障。當確定升壓變換器12發生故障時，電動機轉矩控制部分301響應于來自外部ECU的信號RGE產生信號EMG，以向電壓轉換控制部分302輸出信號EMG，并產生用于驅動AC電動機M1輸出正轉矩的信號PWMI1，或者產生用于驅動AC電動機輸出零轉矩的信號PWMI2，并向逆變器14輸出信號PWMI1或PWMI2。
再生制動時，電壓轉換控制部分302接收來自外部ECU的用于指示混合動力車或電動車進入再生制動模式的信號RGE，以產生用于將AC電動機M1產生的AC電壓轉換為DC電壓的信號PWMI3，并向逆變器14輸出信號PWMI3。
再生制動時，電壓轉換控制部分302還接收來自外部ECU的信號RGE，以產生用于對逆變器14提供的DC電壓進行降壓的信號PWMD，并將信號PWMD輸出給升壓變換器12。這樣，升壓變換器成為雙向變換器，因其還能夠通過用于對DC電壓進行降壓的信號PWMD降低電壓。
此外，電壓轉換控制部分302接收來自電動機轉矩控制部分301的信號EMG，以停止產生信號PWMI3和PWMD。
圖3為電動機轉矩控制部分301的功能框圖。參照圖3，電動機轉矩控制部分301包括用于控制電動機的相電壓計算單元40，用于逆變器的PWM信號轉換單元42，逆變器輸入電壓指令計算單元50，用于變換器的占空比計算單元52，用于變換器的PWM信號轉換單元54，以及確定單元56。
相電壓計算單元40接收來自電壓傳感器13的升壓變換器12的輸出電壓Vm，也即，到逆變器14的輸入電壓，接收來自電流傳感器24的流向AC電動機M1每一相的電動機電流MCRT，接收來自外部ECU的轉矩指令值TR，以及接收來自確定單元56的信號DTE1、2。當接收到來自確定單元56的信號DTE1時，相電壓計算單元40基于轉矩指令值TR、輸出電壓Vm以及電動機電流MCRT，計算將施加于AC電動機M1各相線圈的電壓，并將此計算所得的電壓提供給PWM信號轉換單元42。
相電壓計算單元40接收來自確定單元56接收信號DTE2，以計算將施加在AC電動機M1各相線圈的電壓，從而允許AC電動機M1輸出零或正轉矩，然后，將計算所得的電壓提供給PWM信號轉換單元42。
PWM信號轉換單元42基于從相電壓計算單元40計算所得的電壓，產生用于將逆變器14的NPN晶體管Q3-Q8實際導通/關閉的信號PWMI1、PWMI2，并將所產生的信號PWMI1、PWMI2提供給逆變器14的NPN晶體管Q3-Q8中的每一個。
各NPN晶體管Q3-Q8的開關從而得到控制，且NPN晶體管Q3-Q8相應地控制將施加于AC電動機M1各相的電流，從而使得AC電動機M1產生零或者正轉矩。這樣，電動機驅動電流得到控制，從而根據轉矩指令值TR，輸出電動機轉矩。
另一方面，逆變器輸入電壓指令計算單元50基于轉矩指令值TR和電動機轉數MRN，計算逆變器輸入電壓的最佳值(目標值)，即，電壓指令Vdc_com，并向占空比計算單元52提供計算所得的電壓指令Vdc_com。
占空比計算單元52基于從電壓傳感器10輸出的DC電壓Vb(也稱為“電池電壓Vb”)，計算占空比，以將來自電壓傳感器13的電壓Vm設置為從逆變器輸入電壓指令計算單元50提供的最佳值。占空比計算單元52向PWM信號轉換單元54以及確定單元56輸出此計算所得的占空比。
PWM信號轉換單元54基于從占空比計算單元52提供的占空比，產生用于導通/關閉升壓變換器12的NPN晶體管Q1、Q2的信號PWMU，并將此生成的信號PWMU提供給升壓變換器12。
通過增加作為升壓變換器12的下側晶體管的NPN晶體管Q2的導通占空(on-duty)，由電抗器L1累積更多的電量，并且相應地，可獲得更高電壓的輸出。電源線上的電壓通過增加上級晶體管，即，NPN晶體管Q1的導通占空而被降低。這樣可以通過控制NPN晶體管Q1和Q2的占空比來控制電源線上的電壓，從而使得電源線上的電壓為至少是DC電源B的輸出電壓的任意電壓。
確定單元56接收來自電壓傳感器10的電池電壓Vb、來自電壓傳感器13的電壓Vm、來自占空比計算單元52的占空比DR以及來自外部ECU的信號RGE。確定單元56將電池電壓Vb與占空比DR相乘，并確定此相乘所得的乘積AP是否與來自電壓傳感器13的電壓Vm匹配。如果此乘積AP與電壓Vm匹配，確定單元56確定升壓變換器12運轉正常，并產生以及向相電壓計算單元40輸出信號DTE1。如果乘積AP與電壓Vm不匹配，確定單元56確定升壓變換器12發生故障，并接收來自外部ECU的信號RGE，以產生并分別向電壓轉換控制部分302和相電壓計算單元40輸出信號EMG和DTE2。
圖4為說明第一實施例中處理升壓變換器12中故障的操作的流程圖。參照圖4，在一系列操作的開始，按照上述方法，確定單元56，基于來自電壓傳感器10的電池電壓Vb、來自電壓傳感器13的電壓Vm以及來自占空比計算單元52的占空比DR，檢測升壓變換器12中的故障(步驟S10)。當檢測升壓變換器12中的故障和接收來自外部ECU的信號RGE時，確定單元56產生并分別向電壓轉換控制部分302以及電動機轉矩控制部分301輸出信號EMG和DTE2。
作為響應，電壓轉換控制部分302停止產生信號PWMI3和PWMD。響應于來自確定單元56的信號DTE2，相電壓計算單元40計算將施加于各相線圈的電壓，以產生用于驅動AC電動機M1輸出正轉矩的信號PWMI1，或者產生用于驅動AC電動機M1輸出零轉矩的信號PWMI2，并向PWM信號轉換單元42輸出計算所得的電壓PWM。
PWM信號轉換單元42基于來自相電壓計算單元40的計算所得的電壓，產生信號PWMI1或PWMI2，并將PWMI1或PWMI2輸出給逆變器14。逆變器14響應于來自PWM信號轉換單元42的信號PWMI1或PWMI2驅動AC電動機M1以輸出零或正轉矩，并且再生發電被禁止(步驟S20)。然后結束這一系列操作。
因此，即使控制裝置30接收來自外部ECU的用于指示再生能量產生的信號RGE，當升壓變換器12發生故障時，AC電動機M1中的再生發電被禁止，從而防止等于或高于耐壓的DC電壓被施加于電容器C2上。
當升壓變換器12中發生故障時，可停止逆變器14，以禁止AC電動機M1中的再生發電。然而，在本實施例中，通過使AC電動機M1保持驅動來禁止再生發電，從而，當外部ECU轉矩提供用于輸出正轉矩的指令值TR時，立即輸出所指示的轉矩。
回到圖1，將描述電壓轉換設備100中的工作。控制裝置30接收來自外部ECU的轉矩指令值TR，以產生并向系統繼電器SR1、SR2輸出用于開啟系統繼電器SR1，SR2的H電平的信號SE。控制裝置30還產生用于控制升壓變換器12和逆變器14的信號PWMU和PWMI1，從而使得AC電動機M1產生轉矩指令值TR，并分別向升壓變換器12和逆變器14輸出信號PWMU和PWMI1。
DC電源B輸出DC電壓Vb，并且系統繼電器SR1、SR2將DC電壓Vb提供給電容器C1。電容器C1平滑此接收到的DC電壓Vb，并將平滑后的DC電壓提供給升壓變換器12。
然后，響應于來自控制裝置30的信號PWMU，升壓變換器12的NPN晶體管Q1，Q2被導通/關閉，并將DC電壓Vb轉換為將提供給逆變器14的輸出電壓Vm。電壓傳感器13檢測輸出電壓Vm，即電容器C2兩端的電壓，并將此檢測到的輸出電壓Vm輸出給控制裝置30。電容器C2平滑升壓變換器12的輸出電壓Vm，并將此平滑后的輸出電壓Vm提供給逆變器14。
響應于來自控制裝置30的信號PWMI1，導通/關閉逆變器14的NPN晶體管Q3-Q8。逆變器14將DC電壓轉換為AC電壓，并允許預先指定的AC電流流向AC電動機M1的U、V、W各相，使得AC電動機M1產生由轉矩指令值TR所指定的轉矩。這樣，AC電動機M1產生由轉矩指令值TR所指定的轉矩。
當包含了電壓轉換設備100的混合動力車或電動車進入再生制動模式時，控制裝置30接收來自外部ECU的用于指示再生制動模式的信號RGE，以產生并分別向逆變器14和升壓變換器12輸出信號PWMI3和PWMD。
AC電動機M1產生AC電壓，并向逆變器14提供所產生的AC電壓。然后，逆變器14依照來自控制裝置30的信號PWMI3，將AC電壓轉換為DC電壓，并經由電容器C2將此轉換后的DC電壓提供給升壓變換器12。
升壓變換器12依照來自控制裝置30的信號PWMD，對DC電壓進行降壓，并將此降壓得到的DC電壓提供給DC電源B，以對DC電源B充電。
然后，控制裝置30根據前述方法，基于DC電壓Vb、電壓Vm以及用于控制NPN晶體管Q1、Q2開關的占空比DR，確定升壓變換器12是否發生故障。如果升壓變換器12發生故障，控制裝置30控制逆變器14，使得再生制動模式下的AC電動機M1中的再生發電被禁止。
這樣，在電壓轉換設備100中，當升壓變換器12發生故障時，再生制動模式下的AC電動機M1中的再生發電被禁止。這能防止等于或高于電容C2耐壓的電壓被施加于其上。
根據圖4所示流程圖，依照本發明的故障處理方法包括，檢測升壓變換器12中的故障，以及禁止再生發電。
電動機轉矩控制部分301中的故障處理實際由CPU(中央處理單元)控制。CPU從ROM(只讀存儲器)中讀取包括了圖4所示流程圖中步驟的程序，并執行所讀取的程序，以控制根據圖4所示流程圖的升壓變換器12的故障處理。因此，ROM對應于這樣的計算機(CPU)可讀記錄介質，在其上記錄了具有圖4所示流程圖的步驟的程序。
可注意到，AC電動機M1形成“電負載”。
此處，“禁止再生(發電)”意味著驅動AC電動機M1以輸出零或正轉矩。
依照第一實施例，電壓轉換設備包括控制裝置，其用于控制逆變器，使得當升壓變換器發生故障時，禁止AC電動機中的再生發電，從而防止等于或高于其耐壓的電壓被施加于置于逆變器輸入端的電容器上。
參照圖5，除了將電壓轉換設備100中的控制裝置30替換為控制裝置30A，以及加入整流器18、發電機G1和電流傳感器25之外，根據第二實施例的電壓轉換設備100A與電壓轉換設備100相同。
逆變器14和整流器18在電容器C2兩端的結點N1和N2之間并聯連接。發電機G1與發動機55連接。
整流器18由U相臂19、V相臂20和W相臂21組成。U相臂19、V相臂20和W相臂21在電源線和地線之間并聯連接。U相臂19由串聯連接的二極管D9和D10形成。V相臂20由串聯連接的二極管D11和D12形成。W相臂21由串聯連接的二極管D13和D14形成。二極管D9和二極管D10之間的中間點與發電機G1的U相線圈端連接。二極管D11和二極管D12之間的中間點與發電機G1的V相線圈端連接。二極管D13和二極管D14之間的中間點與發電機G1的W相線圈端連接。
整流器18對由發電機G1產生的AC電壓進行整流，并經由電容器C2將整流后的DC電壓提供給升壓變換器12。發電機G1通過由發動機55的轉動動力導致的轉子轉動，產生AC電壓，并將此生成的AC電壓提供給整流器18。
電流傳感器25檢測流向發電機G1各相的發電機電流GCRT，并將此檢測到的發電機電流GCRT輸出給控制裝置30A。
控制裝置30A產生在用于驅動逆變器14的信號PWMI1-3之中的信號PWMI1和PWMI3，并將信號PWMI1和PWMI3輸出給逆變器14。產生信號PWMI1和PWMI3的方法與在第一實施例中所描述的相同。
根據前述方法，當控制裝置30A確定升壓變換器12發生故障時，其基于來自外部ECU的加速器開度ACC和電動機轉數MRN，計算AC電動機M1中的能耗Pm，并基于來自電壓傳感器13的電壓Vm和來自電流傳感器25的發電機電流GCRT，計算發電機G1中的能量產生量(發電量)Pg。然后，控制裝置30A產生并向發動機ECU65輸出用于設置發動機55的轉數的信號RDN，從而使得發電機G1中的能量產生量Pg等于或小于AC電動機M1的能耗Pm。
控制裝置30A具有與其它方面中的控制裝置30相同的功能。
發動機55由電動機ECU65控制，其用于輸出預先指定的用于驅動驅動輪的轉矩，并向發電機G1傳送轉動動力。發動機ECU65控制發動機55。發動機ECU65接收來自控制裝置30A的信號RDN，以保持或減少發動機55的轉數。
參照圖6，除了控制裝置30的電動機轉矩控制部分301被替換為電動機轉矩控制部分301A以外，控制裝置30A和控制裝置30相同。
電動機轉矩控制部分301A遵循電動機轉矩控制部分301中的相同方法，產生并分別向升壓變換器12和逆變器14輸出信號PWMU和PWMI1。
此外，電動機轉矩控制部分301A遵循電動機轉矩控制部分301中的相同方法，確定升壓變換器12是否發生故障。當電動機轉矩控制部分301A確定升壓變換器12發生故障時，其基于加速器開度ACC和電動機轉數MRN，計算AC電動機M1中的能耗Pm，并基于發電機電流GCRT和電壓Vm，計算發電機G1中的能量產生量Pg。此外，電動機轉矩控制部分301A產生并向發動機ECU65輸出用于設置發動機55的轉數的信號RDN，從而使得能量產生量Pg等于或小于能耗Pm。
參照圖7，除了電動機轉矩控制部分301的確定單元56被替換為確定單元56A，并加入計算單元58和控制單元60以外，電動機轉矩控制部分301A和電動機轉矩控制部分301相同。
確定單元56A遵循確定單元56中的相同方法，確定升壓變換器12是否發生故障。如果確定升壓變換器12正常，確定單元56A產生并向控制單元60輸出信號DTE1。另一方面，如果確定升壓變換器12發生故障，確定單元56A產生并向控制單元60輸出信號DTE2。
計算單元58基于來自外部ECU的加速器開度ACC和電動機轉數MRN，計算AC電動機M1的能耗Pm。計算單元58還基于來自電壓傳感器13的電壓Vm和來自電流傳感器25的發電機電流GCRT，計算發電機G1的能量產生量。計算單元58然后向控制單元60輸出計算所得的能耗Pm和能量產生量Pg。
當控制單元60接收到來自確定單元56A的信號DTE1，其不產生控制信號。當控制單元60接收到來自確定單元56A的信號DTE2，其產生并向發動機ECU 65輸出用于設置發動機55的轉數的信號RDN，從而使得能量產生量Pg等于或小于能耗Pm。
圖8為流程圖，用于說明第二實施例中處理升壓變換器12中故障的操作。參照圖8，在一系列操作的開始，控制裝置30A的確定單元56A基于來自電壓傳感器10的電池電壓Vb、來自電壓傳感器13的電壓Vm以及來自占空比計算單元52的占空比DR，檢測升壓變換器12中的故障，并產生以及向控制單元60輸出信號DTE2(步驟S10)。然后，計算單元58接收來自外部ECU的加速器開度ACC(步驟S11)，并接收車輛速度，即，來自外部ECU的電動機轉數MRN(步驟S12)。
然后，計算單元58基于由AC電動機M1輸出的轉矩T與加速器開度ACC成正比，從加速器開度ACC計算轉矩T。然后，計算單元58基于計算所得轉矩T和來自外部ECU的電動機轉數MRN計算AC電動機M1中的能耗Pm(步驟S13)。
計算單元58還基于來自電壓傳感器13的電壓Vm和來自電流傳感器25的發電機電流GCRT，計算發電機G1中的能量產生量Pg(步驟14)。然后，計算單元58向控制單元60輸出計算所得的能耗Pm和能量產生量Pg。
響應于來自確定單元56A的信號DTE2，控制單元60產生并向發動機ECU65輸出用于設置發動機55的轉數的信號RDN，從而使得能量產生量Pg等于或小于能耗Pm。換言之，控制單元60通過設置發電機G1中的能量產生量Pg的上限來控制發電機G1，從而使得能量產生量Pg不超過AC電動機M1中的能耗Pm。
更確切地，控制單元60接收來自確定單元56A的信號DTE2，以將來自計算單元58的能量產生量Pg與能耗Pm進行比較。當能量產生量Pg等于或小于能耗Pm，控制單元60產生用于保持發動機55當前轉數的信號RDN1，并向發動機ECU65輸出信號RDN1。當能量產生量Pg大于能耗Pm時，控制單元60產生用于減少發動機55當前轉數的信號RDN2，并向發動機ECU65輸出信號RDN2。因此，信號RDN包括信號RDN1和RDN2。
發動機ECU65響應于來自控制單元60的信號RDN1保持轉數，或者，響應于來自控制單元60的信號RDN2控制發動機55以降低轉數。發動機55的轉數被保持為某個值或者被減少。發電機G1中的能量產生量Pg從而被降低到能耗Pm或者更少(步驟S15)。
發電機G1產生的電能都在AC電動機M1中被消耗，從而，可以防止等于或高于其耐壓的電壓被施加在電容器C2的兩端。
回到圖5，將描述電壓轉換設備100A中的操作。如第一實施例中所述，此操作在于，控制裝置30A產生用于驅動升壓變換器12和逆變器14的信號PWMU和PWMI1，并分別輸出給驅動升壓變換器12和逆變器14，升壓變換器12將DC電壓Vb升壓到輸出電壓Vm，且逆變器14驅動AC電動機M1。
發電機G1利用發動機55的轉動動力產生電能，并將產生的AC電壓提供給整流器18。整流器18對此AC電壓進行整流，以向電容器C2提供DC電壓。電流傳感器25檢測發電機電流GCRT，并向控制裝置30A輸出檢測所得的電流。
控制裝置30A遵循前述方法確定升壓變換器是否發生故障。如果升壓變換器12發生故障，控制裝置30A計算AC電動機M1的能耗Pm，以及發電機G1的能量產生量Pg。然后，控制裝置30A產生用于設置發動機55的轉數的信號RDN，從而使得能量產生量Pg等于或小于能耗Pm，并且，控制裝置30A向發動機ECU65輸出信號RDN。響應于來自控制裝置30A的信號RDN，發動機ECU65保持或降低轉數來轉動發動機55。發電機G1的能量產生量Pg從而被控制為等于或小于AC電動機M1的能耗Pm。
當AC電動機M1進入再生制動模式，控制裝置30A接收來自外部ECU的信號RGE，產生并分別向逆變器14和升壓變換器12輸出信號PWMI3和PWMD。
AC電動機M1產生AC電壓，并向逆變器14提供所產生的AC電壓。然后，逆變器14依照來自控制裝置30A的信號PWMI3，將AC電壓轉換為DC電壓，并經由電容器C2將轉換后的DC電壓提供給升壓變換器12。
升壓變換器12依照來自控制裝置30A的信號PWMD對DC電壓進行降壓，將降壓后的DC電壓提供給DC電源B，以向DC電源B充電。
如上所述，在電壓轉換設備100A中，如果升壓變換器12發生故障，發電機G1中的能量產生量Pg被控制為等于或小于AC電動機M1中的能耗Pm。因此，可阻止等于或高于其耐壓的電壓被施加在電容器C2上。
依照本發明的故障處理方法包括，根據圖8所示流程圖檢測升壓變換器12中的故障，以及控制發電機G1中的能量產生量Pg，使其等于或小于AC電動機M1中的能耗Pm。
電動機轉矩控制部分301A中的故障處理由CPU實際控制。CPU從ROM中讀取包括了圖8所示流程圖中的步驟的程序，并執行所讀取的程序，以控制根據圖8所示流程圖的升壓變換器12的故障處理。因此，ROM對應于這樣的計算機(CPU)可讀記錄介質，在其上記錄了具有圖8所示流程圖的步驟的程序。
其它細節與第一實施例相同。
依照第二實施例，電壓轉換設備包括控制裝置，在升壓變換器發生故障時，其控制發電機的能量產生量使之等于或小于AC電動機的能耗，從而，避免等于或高于其耐壓的電壓被施加到在逆變器輸入端的電容器上。
參照圖9，除了電壓轉換設備100A中的控制裝置30A、整流器18、發電機G1以及電流傳感器25分別被替換為控制裝置30B、逆變器31、AC電動機M2以及電流傳感器28以外，依照第三實施例的電壓轉換設備100B與電壓轉換設備100A相同。
可注意到，在電壓轉換設備100B中，電流傳感器24檢測并向控制裝置30B輸出電動機電流MCRT1。AC電動機M2與發動機55相連接。電容器C2經由節點N1、N2接收來自升壓變換器12的DC電壓，平滑所接收的DC電壓，并將平滑后的DC電壓提供給逆變器14和逆變器31。逆變器14基于來自控制裝置30B的信號PWMI11，將來自電容器C2的DC電壓轉換為用于驅動AC電動機M1的AC電壓，并基于信號PWM13，將由AC電動機M1產生的AC電壓轉換為DC電壓。
逆變器31具有與逆變器14相同的構造。逆變器31基于來自控制裝置30B的信號PWMI21，將來自電容器C2的DC電壓轉換為用于驅動AC電動機M2的AC電壓，并基于信號PWMI23，將由AC電動機M2產生的AC電壓轉換為DC電壓。電流傳感器28檢測流向AC電動機M2各相的電動機電流MCRT2，并向控制裝置30B輸出所檢測到的電動機電流MCRT2。
控制裝置30B從電壓傳感器10接收由DC電源B輸出的DC電壓Vb，分別接收來自電流傳感器24、28的電動機電流MCRT1、MCRT2，接收來自電壓傳感器13的升壓變換器輸出電壓Vm(即為逆變器14，31的輸入電壓)，并接收來自外部ECU的轉矩指令值TR1、TR2，電動機轉數MRN1、MRN2，以及加速器開度ACC。當逆變器14驅動AC電動機M1時，遵循前述方法，控制裝置30B基于DC電壓Vb、輸出電壓Vm、電動機電流MCRT1、轉矩指令值TR1以及電動機轉數MRN1，產生用于控制逆變器14的NPN晶體管Q3-Q8的開關的信號PWM11。然后，控制裝置30B向逆變器14輸出所產生的信號PWMI11。
當逆變器31驅動AC電動機M2時，遵循前述方法，控制裝置30B亦基于DC電壓Vb、輸出電壓Vm、電動機電流MCRT2、轉矩指令值TR2以及電動機轉數MRN2，產生用于控制逆變器31的NPN晶體管Q3-Q8的開關的信號PWMI21。然后，控制裝置30B向逆變器31輸出所產生的信號PWMI21。
當逆變器14或31驅動AC電動機M1或M2時，遵循上述方法，控制裝置30B還基于DC電壓Vb、輸出電壓Vm、電動機電流MCRT1(或MCRT2)、轉矩指令值TR1(或TR2)以及電動機轉數MRN1(或MRN2)，產生用于控制升壓變換器12的NPN晶體管Q1、Q2的開關的信號PWMU。然后，控制裝置30B向升壓變換器12輸出所產生的信號PWMU。
在再生制動模式中，控制裝置30B還產生用于將由AC電動機M1產生的AC電壓轉換為DC電壓的信號PWM13，或者產生用于將由AC電動機M2產生的AC電壓轉換為DC電壓的信號PWM23，并分別向逆變器14或逆變器31輸出所產生的信號PWM13或PWM23。這種情況下，控制裝置30B產生并向升壓變換器12輸出用于控制升壓變換器12的信號PWMD，從而使得升壓變換器12對來自逆變器14或31的DC電壓進行降壓，以對DC電源B充電。
此外，遵循前述方法，控制裝置30B確定升壓變換器12是否發生故障。當升壓變換器12發生故障時，控制裝置30B基于加速器開度ACC和電動機轉數MRN1，計算AC電動機M1中的能量Pm。然后，控制裝置30B基于計算所得的能量Pm，確定AC電動機M1處于動力模式還是再生模式。如果AC電動機M1處于動力模式，控制裝置30B將計算所得的能量Pm視為能耗Pm1。當AC電動機M1處于動力模式，AC電動機M2則處于再生模式。因此，遵循前述方法，控制裝置30B計算AC電動機M2的能量產生量Pg2，并控制AC電動機M2的能量產生量Pg2等于或小于AC電動機M1的能耗Pm1。
當AC電動機M1處于再生模式時，控制裝置30B將計算所得的能量Pm視為能量產生量Pg1，然后，產生并向發動機ECU65輸出信號CUT，從而切斷發動機55的燃料。另外，控制裝置30B控制AC電動機M2使其輸出正轉矩。然后，控制裝置30B計算AC電動機M2的能耗Pm2，并且如果能量產生量Pg1與能耗Pm2之和Pg1+Pm2為負，控制裝置30B控制AC電動機M1，使得AC電動機M1中的能量產生量Pg1等于或小于能耗Pm2。
此外，控制裝置30B產生并向系統繼電器SR1、SR2輸出用于開啟/關閉系統繼電器SR1、SR2的信號SE。
參照圖10，控制裝置30B包括電動機轉矩控制部分301B和電壓轉換控制部分302A。電動機轉矩控制部分301B基于電動機電流MCRT1、轉矩指令值TR1、電動機轉數MRN1、DC電壓Vb以及電壓Vm，產生信號PWMI11，并將所產生的信號PWMI11輸出給逆變器14。電動機轉矩控制部分301B基于電動機電流MCRT2、轉矩指令值TR2、電動機轉數MRN2、DC電壓Vb以及電壓Vm，產生信號PWMI21，并將所產生的信號PWMI21輸出給逆變器31。
電動機轉矩控制部分301B還基于DC電壓Vb、電壓Vm、電動機電流MCRT1(或MCRT2)、轉矩指令值TR1(或TR2)以及電動機轉數MRN1(或MRN2)，產生信號PWMU，并向升壓變換器12輸出所產生的信號PWMU。
此外，電動機轉矩控制部分301B遵循前述方法，確定升壓變換器12是否發生故障。如果確定升壓變換器12發生故障，電動機轉矩控制部分301B基于加速器開度ACC和電動機轉數MRN1計算AC電動機M1中的能量Pm，并進一步基于計算得到的能量Pm，確定AC電動機M1是處于動力模式還是再生模式。更確切地，當計算得到的能量Pm為正，電動機轉矩控制部分301B確定AC電動機M1處于動力模式，當能量Pm為負，其確定AC電動機M1處于再生模式。
當AC電動機M1處于動力模式時，電動機轉矩控制部分301B基于來自電壓傳感器13的電壓Vm和來自電流傳感器28的電動機電流MCRT2，計算AC電動機M2中的能量產生量Pg2。然后，電動機轉矩控制部分301B產生用于設置發動機55的轉數的信號RDN，使得AC電動機M2中的能量產生量Pg2等于或小于能耗Pm1，并將所產生的信號RDN輸出給發動機ECU65。電動機轉矩控制部分301B還產生信號RGE2，并將所產生的信號RGE2輸出給電壓轉換控制部分302A。
另一方面，當AC電動機M1處于再生模式時，電動機轉矩控制部分301B產生用于切斷發動機55的燃料的信號CUT，并將其輸出到發動機ECU65，向電壓轉換控制部分302A輸出信號RGE1以及向逆變器31輸出用于使得AC電動機M2輸出正轉矩的信號PWMI21。電動機轉矩控制部分301B計算AC電動機M2中的能耗Pm2。如果AC電動機M1中的能量產生量Pg1與AC電動機M2中的能耗Pm2之和為負，電動機轉矩控制部分301B控制AC電動機M1，使得AC電動機M1中的能量產生量Pg1等于或小于AC電動機M2中的能耗Pm2。如果能量產生量Pg1和能耗Pm2之和為正，電動機轉矩控制部分301B保持AC電動機M1、M2的當前狀態。
電壓轉換控制部分302A接收來自外部ECU的用于指示包括了電壓轉換設備100B的混合動力車或電動車進入再生制動模式的信號RGE，以產生信號PWM13、23以及信號PWMD，分別向逆變器14、31輸出所產生的信號PWM13、23，并向升壓變換器12輸出信號PWMD。電壓轉換控制部分302A還接收來自電動機轉矩控制部分301B的信號RGE1，以產生并向逆變器14輸出信號PWMI13，其用于控制AC電動機M1中的能量產生量Pg1，使之等于或小于AC電動機M2中的能耗Pm2。
電壓轉換控制部分302A還接收來自電動機轉矩控制部分301B的信號RGE2，產生并向逆變器31輸出信號PWMI23，以控制AC電動機M2中的能量產生量Pg2，使其等于或小于AC電動機M1中的能耗Pm1。
參照圖11，除了電動機轉矩控制部分301A的用于控制電動機的相電壓計算單元40、確定單元56A、計算單元58以及控制單元60分別被替換為用于控制電動機的相電壓計算單元40A、確定單元56B、計算單元58A以及控制單元60A以外，電動機轉矩控制部分301B與電動機轉矩控制部分301A相同。
相電壓計算單元40A基于升壓變換器12的輸出電壓Vm、電動機電流MCRT1和轉矩指令值TR1，計算將要施加于AC電動機M1各相的電壓，并且基于輸出電壓Vm、電動機電流MCRT2和轉矩指令值TR2，計算將要施加于AC電動機M2各相的電壓。相電壓計算單元40A然后輸出為AC電動機M1或M2計算的電壓到PWM信號轉換單元42。
相電壓計算單元40A接收來自控制單元60A的轉矩指令值TRE，以基于轉矩指令值TRE、輸出電壓Vm以及電動機電流MCRT2，計算將施加在AC電動機M2各相上的電壓，然后，向PWM轉換單元42輸出此計算所得的電壓。
PWM信號轉換單元42從相電壓計算單元40A接收用于AC電動機M1的電壓，以基于所接收的電壓，產生并向逆變器14輸出信號PWMI11。PWM信號轉換單元42從相電壓計算單元40A接收用于AC電動機M2的電壓，以基于所接收的電壓，產生并向逆變器31輸出信號PWMI21。
逆變器輸入電壓指令計算單元50基于轉矩指令值TR1和電動機轉數MRN1(或轉矩指令值TR2和電動機轉數MRN2)，計算電壓指令Vdc_com，并向占空比計算單元52輸出所計算的電壓指令Vdc_com。
確定單元56B基于來自電壓傳感器10的電池電壓Vb，來自電壓傳感器13的輸出電壓Vm，來自占空比計算單元52的占空比DR，遵循前述方法，確定升壓變換器12是否發生故障。如果確定升壓變換器發生故障，確定單元56B則確定來自計算單元58A的能量Pm為正還是為負。如果能量Pm為正，確定單元56B確定AC電動機M1處于動力模式，并將能量Pm視為能耗Pm1。另一方面，如果能量Pm為負，確定單元56B確定AC電動機M1處于再生模式，并將能量Pm視為能量產生量Pg1。
當AC電動機M1處于動力模式時，確定單元56B產生并向控制單元60A輸出信號DTE3，其用于指示AC電動機M2中的能量產生量Pg2應該被控制為等于或小于AC電動機M1中的能耗Pm1的確定結果。
當AC電動機M1處于再生模式時，確定單元56B產生并向控制單元60A輸出信號DTE4，其用于指示發動機55的燃料應該被切斷的確定結果。
向控制單元60A輸出信號DTE4之后，確定單元56B從計算單元58A接收AC電動機M1中的能量產生量Pg1與AC電動機M2中的能耗Pm2之和Pg1+Pm2，并確定所接收的和Pg1+Pm2為正還是為負。如果和Pg1+Pm2為負，確定單元56B產生并向控制單元60A輸出信號DTE5，其用于指示AC電動機M1中的能量產生量Pg1應該被控制為等于或小于AC電動機M2中的能耗Pm2的確定結果。
如果和Pg1+Pm2為正，確定單元56B產生并向控制單元60A輸出信號DTE6，其用于指示AC電動機M1、M2中的當前狀態應當被保持的確定結果。
計算單元58A基于來自外部ECU的加速器開度ACC計算由AC電動機M1輸出的轉矩T，基于計算得到的轉矩T和來自外部ECU的電動機轉數MRN1計算AC電動機M1中的能量Pm，并向確定單元56B和控制單元60A輸出此計算得到的能量Pm。
計算單元58A基于來自電壓傳感器13的輸出電壓Vm和來自電流傳感器28的電動機電流MCRT2，計算AC電動機M2中的能量產生量Pg2，并向控制單元60A輸出此計算所得的能量產生量Pg2。
此外，計算單元58A接收來自控制單元60A的轉矩指令值TRE，以基于轉矩指令值TRE和來自外部ECU的電動機轉數MRN2，計算AC電動機M2中的能耗Pm2，并向控制單元60A輸出此能耗Pm2。然后，計算單元58A計算AC電動機M1中的能量Pm與能耗Pm2之和，其作為AC電動機M1中能量產生量Pg1與能耗Pm2之和，并向確定單元56B輸出此計算所得的和Pg1+Pm2。
響應于來自確定單元56B的信號DTE3，控制單元60A將來自計算單元58A的能量Pm視為AC電動機M1中的能耗Pm1，并將來自計算單元58A的能量產生量Pg2與能耗Pm1相比較。然后，控制單元60A產生并向發動機ECU65輸出用于設置發動機55的轉數的信號RDN(包括RDN1和RDN2)，從而使得能量產生量Pg2等于或小于能耗Pm1。更確切地，如果能量產生量Pg2等于或小于能耗Pm1，控制單元60A產生并向發動機ECU65輸出用于保持發動機55當前轉數的信號RDN1。如果能量產生量Pg2大于能耗Pm1，控制單元60A產生并向發動機ECU65輸出用于減少發動機55當前轉數的信號RDN2，從而使得能量產生量Pg2等于或小于能耗Pm1。控制單元60A還產生并向電壓轉換控制部分302A輸出信號RGE2。
響應于來自確定單元56B的信號DTE4，控制單元60A產生信號CUT和轉矩指令值TRE，并向發動機ECU65輸出信號CUT，向相電壓計算單元40A輸出轉矩指令值TRE。轉矩指令值TRE是用于指定將由AC電動機M2輸出的正轉矩的指令值，使得發動機55的轉數保持不變或者增加。
響應于來自確定單元56B的信號DTE5，控制單元60A將來自計算單元58A的能量Pm視為AC電動機M1中的能量產生量Pg1，并將能量產生量Pg1與來自計算單元58A的能耗Pm2相比較。然后，控制單元60A產生并向電壓轉換控制部分302A輸出用于限制AC電動機M1的再生量的信號RGE1，使得能量產生量Pg1等于或小于能耗Pm2。
響應于來自確定單元56B的信號DTE6，控制單元60A不產生控制信號。從而，AC電動機M1、M2中的當前狀態得到保持。
圖12為流程圖，用于說明第三實施例中處理升壓變換器12中故障的操作。除了在圖8所示流程圖中加入了步驟S16-19、S21和S22以外，圖12所示流程圖與圖8所示流程圖相同。在圖12所示流程圖中，步驟S16被插入到步驟S13和S14之間，并且當在步驟S16做出“No”的判斷時，執行步驟S14、S15。
參照圖12，在一系列操作的開始，如前所述執行步驟S10-S13。在步驟S13之后，確定單元56B確定來自計算單元58A的能量Pm為正還是為負(步驟S16)。當確定能量Pm為正，確定單元56B確定AC電動機M1處于動力模式。然后，執行前述步驟S14、S15，使得AC電動機M2中的能量產生量Pg2被控制為等于或小于AC電動機M1中的能耗Pm1。
更確切地，確定單元56B產生并向控制單元60A輸出信號DTE3。響應于來自確定單元56B的信號DTE3，控制單元60A將來自計算單元58A的能量Pm視為AC電動機M1中的能耗Pm1。計算單元58A基于來自電壓傳感器13的電壓Vm和來自電流傳感器28的電動機電流MCRT2計算AC電動機M2中的能量產生量Pg2(步驟S14)，并向控制單元60A輸出計算得到的能量產生量Pg2。控制裝置60A將來自計算單元58A的能量產生量Pg2與能耗Pm1相比較，產生將向發動機ECU65輸出的用于設置發動機55的轉數的信號RDN，使得能量產生量Pg2等于或小于能耗Pm1，并產生將向電壓轉換控制部分302A輸出的信號RGE2。響應于來自控制單元60A的信號RDN，發動機ECU65設置發動機55的轉數，使得能量產生量Pg2等于或小于能耗Pm1。從而，AC電動機M2產生等于或小于能耗PM1的電能。響應于來自控制裝置60A的信號RGE2，電壓轉換控制部分302A產生并向逆變器31輸出信號PWMI23。逆變器31的NPN晶體管Q3-Q8響應于信號PWMI23被導通/關閉，并將由AC電動機M2產生的AC電壓轉換為DC電壓(步驟S15)。
另一方面，當在步驟S16中確定能量Pm為負時，確定單元56B確定AC電動機M1處在再生模式，并產生將向控制單元60A輸出的信號DTE4。然后，響應于來自確定單元56B的信號DTE4，控制單元60A產生將向發動機ECU65輸出的信號CUT，并且產生將向相電壓計算單元40A和計算單元58A輸出的轉矩指令值TRE。
發動機ECU65響應于信號CUT以切斷發動機55的燃料(步驟S17)。相電壓計算單元40A基于來自控制單元60A的轉矩指令值TRE，來自電壓傳感器13的輸出電壓Vm以及來自電流傳感器28的電動機電流MCRT2，計算將施加于AC電動機M2各相的電壓，并向PWM信號轉換單元42輸出此計算所得的電壓。PWM信號轉換單元42基于來自相電壓計算單元40A的計算所得的電壓，產生用于實際導通/關閉逆變器31的各NPN晶體管Q3-Q8的信號PWMI21，并向逆變器31的各NPN晶體管Q3-Q8輸出所產生的信號PWMI21。逆變器31的NPN晶體管Q3-Q8響應于信號PWMI21被導通/關閉，并且逆變器31驅動AC電動機M2輸出正轉矩。從而，AC電動機M2輸出正轉矩，并至少以預先確定的轉數轉動發動機55(步驟S18)。
計算單元58A從控制單元60A接收轉矩指令值TRE，以基于轉矩指令值TRE和來自外部ECU的電動機轉數MRN2，計算AC電動機M2中的能耗Pm2(步驟S19)。此外，計算單元58A計算在步驟S13中計算得到的能量Pm與能耗Pm2的和，其作為AC電動機M1中的能量產生量pg1與能耗Pm2的和Pg1+Pm2，并向確定單元56B輸出此計算得到的和。
然后，確定單元56B確定和Pg1+Pm2為正還是為負(步驟S21)。當確定和Pg1+Pm2為負時，確定單元56B產生并向控制單元60A輸出信號DTE5。響應于來自確定單元56B的信號DTE5，控制單元60A將來自計算單元58A的能量Pm作為AC電動機M1中的能量產生量Pg1，并將能量產生量Pg1與來自計算單元58A的能耗Pm2相比較。然后，控制單元60A產生并向電壓轉換控制部分302A輸出用于限制AC電動機M1的再生量的信號RGE1，從而使得能量產生量Pg1等于或小于能耗Pm2。
響應于來自控制單元60A的信號RGE1，電壓轉換控制部分302A產生并向逆變器14輸出用于能量產生量Pg1限制為能耗Pm2或者更少的信號PWMI13。逆變器14的NPN晶體管Q3-Q8響應于信號PWMI13被導通/關閉，并且AC電動機M1中的能量產生量Pg1被限制為AC電動機M2中的能耗Pm2或者更少(步驟S22)。
另一方面，當在步驟S21中確定和Pg1+Pm2為正時，確定單元56B向控制單元60A輸出信號DTE6。然后，控制單元60A從確定單元56B接收信號DTE6而不產生控制信號。AC電動機M1從而產生與在步驟S13中計算的能量Pm相等的能量產生量Pg1，并且AC電動機M2消耗了與在步驟S19中計算的能耗Pm2相等的能量。換言之，AC電動機M1、M2被保持為當前狀態。然后結束這一系列操作。
在如圖12所示的步驟S18中，當AC電動機M1處于再生模式時，控制AC電動機M2使得其輸出正轉矩。這樣，第三實施例的特征在于，當不與發動機55連接的AC電動機M1處于再生模式時，與發動機55連接的AC電動機M2被控制使得其輸出正轉矩。換言之，為防止等于或高于其耐壓的電壓被施加于電容器C2上，AC電動機M2中的能耗被增加。
回到圖9，將描述電壓轉換設備100B中的完整操作。在完整操作的開始，控制裝置30B產生并向系統繼電器SR1、SR2輸出H電平信號SE，以開啟系統繼電器SR1、SR2。DC電源B經由系統繼電器SR1、SR2向升壓變換器12輸出DC電壓。
電壓傳感器10檢測從DC電源B輸出的DC電壓Vb，并向控制裝置30B輸出所檢測到的DC電壓Vb。電壓傳感器13檢測電容器C2兩端的電壓Vm，并將檢測到的電壓Vm輸出到控制裝置30B。電流傳感器24檢測流向AC電動機M1的電動機電流MCRT1，并將所檢測到的電流輸出到控制裝置30B。電流傳感器28檢測流向AC電動機M2的電動機電流MCRT2，并將所檢測到的電流輸出到控制裝置30B。控制裝置30B接收轉矩指令值TR1、TR2，以及來自外部ECU的電動機轉數MRN1、MNR2。
然后，控制裝置30B遵循前述方法，基于DC電壓Vb、輸出電壓Vm、電動機電流MCRT1、轉矩指令值TR1以及電動機轉數MRN1，產生信號PWMI11，并向逆變器14輸出所產生的信號PWMI11。控制裝置30B還基于DC電壓Vb、輸出電壓Vm、電動機電流MCRT2、轉矩指令值TR2以及電動機轉數MRN2，產生信號PWMI21，并向逆變器31輸出所產生的信號PWMI21。
此外，當逆變器14(或31)驅動AC電動機M1(或M2)時，控制裝置30B基于DC電壓Vb、輸出電壓Vm、電動機電流MCRT1(或MCRT2)，轉矩指令值TR1(或TR2)以及電動機轉數MRN1(或MRN2)，產生用于控制升壓變換器12的NPN晶體管Q1、Q2的開關的信號PWMU，并向升壓變換器12輸出所產生的信號PWMU。
然后，響應于信號PWMU，升壓變換器12對來自DC電源B的DC電壓Vb進行升壓，并經由結點N1、N2，向電容器C2提供升壓后的DC電壓。然后，逆變器14根據來自控制裝置30B的信號PWMI11，將由電容器C2平滑過的DC電壓轉換為用于驅動AC電動機M1的AC電壓。逆變器31根據來自控制裝置30B的信號PWMI21，將由電容器C2平滑過的DC電壓轉換為用于驅動AC電動機M2的AC電壓。從而，AC電動機M1產生由轉矩指令值TR1指定的轉矩，而AC電動機M2產生由轉矩指令值TR2指定的轉矩。
當包括了電壓轉換設備100B的混合動力車或電動車處于再生制動模式時，控制裝置30B接收來自外部ECU的信號RGE，并且響應于所接收的信號RGE，分別產生將輸出給逆變器14、31的信號PWM13、23，并產生將輸出給升壓變換器12的信號PWMD。
然后，逆變器14響應于信號PWM13，將由AC電動機M1產生的AC電壓轉換為DC電壓，并經由電容器C2向升壓變換器12提供此轉換后的DC電壓。逆變器31響應于信號PWM23，將由AC電動機M2產生的AC電壓轉換為DC電壓，并經由電容器C2向升壓變換器12提供此轉換后的DC電壓。然后，升壓變換器12經由節點N1、N2，接收來自電容器C2的DC電壓，根據信號PWMD對接收到的DC電壓進行降壓，并向DC電源B提供此降壓后的DC電壓。從而，由AC電動機M1或M2產生的電能被充入DC電源B。
控制裝置30B遵循前述方法檢測升壓變換器12中的故障，并基于AC電動機M1中的能量Pm，確定AC電動機M1處于動力模式還是再生模式。如果AC電動機M1處于動力模式，控制裝置30B控制AC電動機M2，使得AC電動機M2中的能量產生量Pg2等于或小于AC電動機M1中的能耗Pm1。如果AC電動機M1處于再生模式，控制裝置30B控制AC電動機M1，使得AC電動機M1中的能量產生量Pg1等于或小于AC電動機M2中的能耗Pm2。
因此，即使升壓變換器12發生故障，也可以防止等于或高于其耐壓的電壓被施加在電容器C2上。
可注意到，根據圖12的流程圖，依照本發明的故障處理方法包括，檢測升壓變換器12中的故障，控制AC電動機M1中的能量產生量Pg1，使其等于或小于AC電動機M2中的能耗Pm2，或者控制AC電動機M2中的能量產生量Pg2，使其等于或小于AC電動機M1中的能耗Pm1。
電動機轉矩控制部分301B中的故障處理由CPU實際控制。CPU從ROM讀取包括了圖12所示流程圖中步驟的程序，并執行所讀取的程序以控制根據圖12所示流程圖的升壓變換器12的故障處理。因此，ROM對應于這樣的計算機(CPU)可讀記錄介質，在其上記錄了具有圖12所示流程圖的步驟的程序。
AC電動機M1、M2形成了“電負載(包括第一和第二電負載)”。
其它細節與第一實施例相同。
依照第三實施例，電壓轉換設備包括控制裝置，當升壓變換器發生故障時，其控制兩個AC電動機之中一個的能量產生量，使其等于或小于另一個AC電動機中的能耗，從而防止等于或高于置于逆變器輸入端的電容器的耐壓的電壓被施加于其上。
可注意到，本發明不限于在以上實施例中所作的披露，其可應用于多種混合動力車或電動車。例如，多個逆變器或電動機可與電容器C2并聯連接，且各電動機(或電動發電機)可被獨立地驅動。這樣，一個電動機可被用來驅動后輪，另一個電動機可被用來驅動前輪。在已知的使用了行星齒輪的混合型動力車中，一個電動發電機與行星齒輪機構中的太陽輪相連接，發動機與行星齒輪機構的支架相連接，且另一個電動發電機與環形齒輪相連接。本發明也可應用于這樣的混合型動力車。
盡管已經對本發明進行了詳細描述和說明，很明顯，這只是作為說明和舉例，而并不是作為限制，本發明的思想和范圍只由所附權利要求中的內容進行限制。
工業實用性本發明可采用這樣的電壓轉換設備，其無需提高置于逆變器輸入端的電容器的耐壓性能，就能夠處理升壓變換器中的故障。本發明還可采用這樣的故障處理方法，其無需提高置于逆變器輸入端的電容器的耐壓性能，就能夠處理升壓變換器中的故障。本發明進一步可采用這樣的計算機可讀記錄介質，其上記錄著程序，該程序使得無需提高置于逆變器輸入端的電容器的耐壓性能，計算機就能執行升壓變換器的故障處理。
權利要求
1.一種電壓轉換設備，其包括電負載(M1，M2，G1)，其具有發電功能；電容器(C2)，其與所述電負載(M1，M2，G1)的輸入端相連接；降壓變換器(12)，其對所述電容器的電壓進行降壓；控制裝置(30，30A，30B)，當所述降壓變換器(12)發生故障時，其控制所述電負載(M1，M2，G1)，從而禁止所述電負載(M1，M2，G1)中的發電，或者減少由所述電負載(M1，M2，G1)產生的電量。
2.根據權利要求1的電壓轉換設備，其中，所述降壓變換器(12)具有電壓升壓功能。
3.根據權利要求1或權利要求2的電壓轉換設備，其中，所述電負載(M1，M2)為具有發電功能的電動機，并且當所述降壓變換器(12)發生故障時，所述控制裝置(30，30A，30B)限制所述電動機的再生發電功能。
4.根據權利要求3的電壓轉換設備，其中，所述控制裝置(30，30A，30B)禁止所述電動機的再生發電。
5.根據權利要求3的電壓轉換設備，進一步包括不同于所述電動機的另一個電負載(M1)，其中，所述控制裝置(30A，30B)限制由所述電動機產生的再生電量，使其小于所述另一個電負載(M1)的耗電量。
6.一種電壓轉換設備，其包括第一電負載(G1，M2)，其具有發電功能；電容器(C2)，其與所述第一電負載(G1，M2)的輸入端相連接；降壓變換器(12)，其對所述電容器(C2)的電壓進行降壓；第二電負載(M1)，其不同于所述第一電負載(G1，M2)；以及控制裝置(30A，30B)，其控制所述第二電負載(M1)，使得當所述降壓變換器(12)發生故障時，增加所述第二電負載(M1)中的耗電量。
7.根據權利要求6的電壓轉換設備，其中所述第二電負載(M1)為電動機，并且所述控制裝置(30A，30B)控制所述電動機，使其輸出正轉矩。
8.一種計算機可讀記錄介質，在其中記錄了用于使計算機執行電壓轉換設備中的故障處理的程序，所述電壓轉換設備包括電負載(M1，M2，G1)，其具有發電功能，電容器(C2)，其與所述電負載(M1，M2，G1)的輸入端相連接，以及降壓變換器(12)，其對所述電容器(C2)的電壓進行降壓，其中，所述程序使得計算機執行第一步，檢測所述降壓變換器(12)中的故障，以及第二步，當在所述第一步檢測到所述降壓變換器(12)中的所述故障時，控制所述電負載(M1，M2，G1)，從而禁止所述電負載(M1，M2，G1)中的發電，或者減少由所述電負載(M1，M2，G1)產生的電量。
9.根據權利要求8的在其上記錄了程序的計算機可讀記錄介質，其中，所述電負載(M1，M2)為具有發電功能的電動機，以及在所述第二步，限制所述電動機的再生發電功能。
10.根據權利要求9的在其上記錄了程序的計算機可讀記錄介質，其中，在所述第二步，禁止所述電動機的再生發電。
11.根據權利要求9的在其上記錄了程序的計算機可讀記錄介質，其中，所述電壓轉換設備進一步包括另一個電負載(M1)，其不同于所述電負載(M2，G1)，并且在所述程序的所述第二步，由所述電動機產生的再生電量被限制為小于所述另一個電負載(M1)中的耗電量。
12.一種計算機可讀記錄介質，在其中記錄了用于使計算機執行電壓轉換設備中的故障處理的程序，所述電壓轉換設備包括第一電負載(M2，G1)，其具有發電功能，電容器(C2)，其與所述電負載(M2，G1)的輸入端相連接，第二電負載(M1)，其不同于所述第一電負載(M2，G1)，以及降壓變換器(12)，其對所述電容器(C2)的電壓進行降壓，其中，所述程序使得計算機執行第一步，檢測所述降壓變換器(12)中的故障，以及第二步，當在所述第一步檢測到所述降壓變換器(12)的所述故障時，增加所述第二電負載(M1)中的耗電量。
13.根據權利要求12的在其上記錄了程序的計算機可讀記錄介質，其中，所述第二電負載(M1)為電動機，并且在所述程序的所述第二步中，當在所述第一步檢測到所述降壓變換器(12)的所述故障時，控制所述電動機，使其輸出正轉矩。
14.一種電壓轉換設備中的故障處理方法，所述電壓轉換設備包括電負載(M1，M2，G1)，其具有發電功能，電容器(C2)，其與所述電負載(M1，M2，G1)的輸入端相連接，以及降壓變換器(12)，其對所述電容器(C2)的電壓進行降壓，所述故障處理方法包括第一步，檢測所述降壓變換器(12)中的故障；以及第二步，當在所述第一步檢測到所述降壓變換器(12)的所述故障時，控制所述電負載(M1，M2，G1)，從而禁止所述電負載(M1，M2，G1)中的發電，或者減少由所述電負載(M1，M2，G1)產生的電量。
15.根據權利要求14的故障處理方法，其中，所述電負載(M1，M2)為具有發電功能的電動機，并且在所述第二步，限制所述電動機的再生發電功能。
16.根據權利要求15的故障處理方法，其中，在所述第二步，禁止所述電動機的再生發電。
17.根據權利要求15的故障處理方法，其中，所述電壓轉換設備進一步包括另一個電負載(M1)，其不同于所述電負載(M2)，以及及在所述故障處理方法的所述第二步中，所述電動機產生的再生電量被限制為小于所述另一個電負載(M1)中的耗電量。
18.一種電壓轉換設備中的故障處理方法，所述電壓轉換設備包括第一電負載(M2，G1)，其具有發電功能，電容器(C2)，其與所述電負載(M2，G1)的輸入端相連接，第二電負載(M1)，其不同于所述第一電負載(M2，G1)，以及降壓變換器(12)，其對所述電容器(C2)的電壓進行降壓，所述故障處理方法包括第一步，檢測所述降壓變換器(12)中的故障；以及第二步，當在所述第一步檢測到所述降壓變換器(12)的所述故障時，增加所述第二電負載(M1)中的耗電量。
19.根據權利要求18的故障處理方法，其中，所述第二電負載(M1)為電動機，以及在所述故障處理方法的所述第二步，當在所述第一步檢測到所述降壓變換器(12)的所述故障時，控制所述電動機，使其輸出正轉矩。
全文摘要
控制裝置(30)基于來自電壓傳感器(10)的DC電壓(Vb)，來自電壓傳感器(13)的輸出電壓(Vm)，以及用于控制NPN晶體管(Q1，Q2)開關的占空比，檢測升壓變換器(12)是否發生故障。如果檢測到升壓變換器(12)中的故障，那么控制裝置(30)控制逆變器(14)和AC電動機(M1)，從而禁止AC電動機(M1)中的再生發電。
文檔編號B60L11/18GK1735523SQ20038010849
公開日2006年2月15日 申請日期2003年11月21日 優先權日2003年1月10日
發明者佐藤榮次 申請人:豐田自動車株式會社