專利名稱：電壓變換裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電壓變換器，其將從DC電源供應的DC電壓變換為所需 要的電壓。
背景技術：
近年來，混合動力車輛和電動車輛作為"綠色"車輛獲得很多關注。混合動力車輛除了具有傳統(tǒng)的發(fā)動機之外還具有DC電源、逆變器和 由逆變器驅(qū)動的電動機作為驅(qū)動力源。具體地，混合動力車輛通過發(fā)動機 工作和通過使用AC電壓來使電動機旋轉(zhuǎn)以獲得驅(qū)動力，其中AC電壓通 過將從DC電源供應的DC電壓經(jīng)由逆變器變換成AC電壓M獲得的。電 動車輛具有DC電源、逆變器和由逆變器驅(qū)動的電動機作為驅(qū)動力源。對于混合動力車輛和電動車輛，己經(jīng)研究了通過使用升降壓變換器對 從DC電源供應的DC電壓進行升壓，并將經(jīng)升壓的DC電壓供應到逆變 器以用于驅(qū)動電動機。日本專利申請公報No. 2004-229399 ( "JP2004-229399")公開了一種電壓變換器，其將電力供應到電氣負載，方式為即 使當這種升降壓變換器的電壓指定值突然增大時也防止過電流流經(jīng)電路元 件。相關技術在日本專利申請公報No. 7-264868中公開。然而，JP2004-229399沒有提及這樣的情況由于例如在車輪碰到粗 糙道路上的障礙物并暫時空轉(zhuǎn)之后著地時驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)速突然減小，再生變 得過多。在此情況下，由于逆變器電壓、電池電壓和電池電流的振蕩而使 控制穩(wěn)定性劣化。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種控制穩(wěn)定性得到提高的電壓變換器。 根據(jù)本發(fā)明第一方面的電壓變換器是一種電壓變換器，其置于DC電源和電動機之間，所述電壓變換器包括傳感器，其用于對向所述DC電 源的電力輸入和從所述DC電源的電力輸出進行感測；驅(qū)動器，其包括電 力控制元件，并置于連接在第一電力線和第二電力線之間的路徑中，所述 第一電力線建立了到所述DC電源的連接，所述第二電力線建立了到所述 電動機的連接；以及控制器，其用于控制所述驅(qū)動器。所述控制器基于來 自所述傳感器的輸出來監(jiān)視供應到所述DC電源的再生電力的變化，并且 當所述再生電力的變化量大于預定量時，所述控制器將所述驅(qū)動器的工作 模式從快速工作模式改變?yōu)榫徛ぷ髂Ｊ?。在根?jù)以述第一方面的電壓變換器中，所述控制器可以基于所述第二 電力線的電壓和期望電壓的比較結果來執(zhí)行所述驅(qū)動器的反饋控制，并通 過減小反饋增益的值來將所述工作模式從所述快速工作模式改變?yōu)樗鼍?慢工作模式。在以上電壓變換器中，還優(yōu)選地，當所述再生電力的變化量大于所述 預定量時，所述控制器降低所述期望電壓。在以上電壓變換器中，還優(yōu)選地，所述控制器根據(jù)所述DC電源的溫度來改變所述反饋增益。在以上電壓變換器中，還優(yōu)選地，所述反饋控制是PI控制，并且所述 控制器改變作為所述PI控制的反饋增益的比例增益和積分增益中的至少一 者。根據(jù)本發(fā)明以上方面，電流和電壓的振蕩受到抑制，并且可以提高電 壓變換器的穩(wěn)定性。根據(jù)本發(fā)明的車輛包括以述的電壓變換器中的一者。根據(jù)本發(fā)明的電壓變化方法包括以下步驟對向DC電源的電力輸入 和從所述DC電源的電力輸出進行感測；基于所述電力的輸入和輸出來監(jiān) 視供應到所述DC電源的再生電力的變化；以及當所述再生電力的變化量 大于預定量時，將包括電力控制元件的驅(qū)動器的工作模式從快速工作模式 改變?yōu)榫徛ぷ髂Ｊ健?br>

通過參照附圖從以下對示例性實施例的描述，本發(fā)明的前述和/或其它 目的、特征和優(yōu)點將變得更加清楚，在附圖中相同或者相應的部分用相同 的標號表示，其中-圖1是包括根據(jù)本發(fā)明實施例的電壓變換器的電動機驅(qū)動系統(tǒng)的電路圖；圖2是圖l所示的控制器的功能框圖；圖3是圖2所示的反饋電壓指定值計算部分和占空比變換部分的功能 框圖；圖4是用于說明分別由圖2所示的逆變器輸入電壓指定值計算部分和 圖3所示的PI控制增益確定部分改變的電壓指定值和增益的控制的流程 圖；圖5是示出在根據(jù)本發(fā)明實施例進行反饋增益改變控制的過程中電壓 和電流變化的時序圖；圖6是用于說明其中在不改變期望電壓(電壓指定值)的情況下僅減 小反饋增益的研究示例的圖；圖7是示出電池的內(nèi)阻與溫度之間的關系的圖；圖8是用于說明其中根據(jù)電池溫度改變反饋增益的示例的圖；以及圖9是用于說明本發(fā)明所應用的混合動力車輛的圖。
具體實施方式
以下將參照附圖詳細描述本發(fā)明的實施例。應該注意，相同或者相應 的部分用類似的標號或者符號表示，并且其描述將不再重復。圖1是包括根據(jù)本發(fā)明實施例的電壓變換器的電動機驅(qū)動系統(tǒng)的電路圖。參照圖1，電動機驅(qū)動系統(tǒng)100包括DC電源B、電壓傳感器10和 13、系統(tǒng)繼電器SR1和SR2、電容器Cl和C2、升降壓變換器12、逆變 器14、電流傳感器11和24、溫度傳感器25、以及控制器30。 AC電動機 Ml是用于產(chǎn)生用來驅(qū)動混合動力車輛或者電動車輛的驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)矩的驅(qū) 動電動機。AC電動機Ml可以安裝在混合動力車輛中，作為用作由發(fā)動機驅(qū)動的發(fā)電機并還用作例如能夠起動發(fā)動機的用于發(fā)動機的電動機的裝 置。升降壓變換器12包括電抗器Ll、 NPN晶體管Ql和Q2以及二極管 D1和D2。電抗器L1的一端連接到DC電源B的電力線PL1，另一端連接 到NPN晶體管Ql禾Q Q2之間(即，NPN晶體管Ql的發(fā)射極和NPN晶體 管Q2的集電極之間)的中間點。NPN晶體管Q1和Q2串聯(lián)連接在電力線 PL2和地線SL之間。NPN晶體管Ql的集電極連接到電力線PL2，并且 NPN晶體管Q2的發(fā)射極連接到地線SL。 二極管Dl和D2允許電流從 NPN晶體管Ql和Q2的發(fā)射極側流向集電極側，并分別置于NPN晶體管 Ql和Q2的集電極和發(fā)射極之間。逆變器14包括U相臂15、 V相臂16和W相臂17。 U相臂15、 V相 臂16和W相臂17并聯(lián)置于電力線PL2和地線SL之間。U相臂15包括串聯(lián)連接的NPN晶體管Q3和Q4。 V相臂16包括串聯(lián) 連接的NPN晶體管Q5和Q6。 W相臂17包括串聯(lián)連接的NPN晶體管Q7 和QS。 二極管D3至D8允許電流從NPN晶體管Q3至Q8的發(fā)射極側流 向集電極側，并分別置于NPN晶體管Q3至Q8的集電極和發(fā)射極之間。各相臂的中間點連接到AC電動機Ml的線圈的相應相的端部。AC電 動機M1是三相永磁電動機，其中U相線圈、V相線圈和W相線圈這三個 線圈的一端連接在中點，U相線圈的另一端連接到NPN晶體管Q3和Q4 之間的中間點，V相線圈的另一端連接到NPN晶體管Q5和Q6之間的中 間點，W相線圈的另一端連接到NPN晶體管Q7和Q8之間的中間點。可以使用諸如IGBT和功率MOSFET之類的其它功率開關元件代替 NPN晶體管Q1至Q8等。DC電源B包括諸如鎳金屬氫電池和鋰離子電池之類的二次電池。電 壓傳感器10感測從DC電源B輸出的DC電壓Vb，并將感測到的DC電 壓Vb輸出到控制器30。電流傳感器11感測從DC電源B輸出的直流電流 Ib，并將感測到的直流電流lb的值輸出到控制器30。溫度傳感器25感測 DC電源B的溫度Tb,并將感測到的溫度輸出到控制器30。系統(tǒng)繼電器 SRI和SR2由來自控制器30的信號SE接通和關斷。電容器Cl對從DC電源B供應的DC電壓進行平滑化，并將平滑后 的DC電壓供應升降壓變換器12。升降壓變換器12對從電容器Cl供應的DC電壓進行升壓，并將經(jīng)升 壓的電壓供應到電容器C2。更具體地，在從控制器30接收到信號PWMU 時，升降壓變換器12根據(jù)NPN晶體管Q2被信號PWMU接通的時段對 DC電壓進行升壓，并將經(jīng)升壓的電壓供應到電容器C2。在此情況下， NPN晶體管Ql由于信號PWMU而處于關斷狀態(tài)。在從控制器30接收到 信號PWMD時，升降壓變換器12對從逆變器14經(jīng)由電容器C2供應的 DC電壓進行降壓以對DC電源B進行充電。電容器C2對從升降壓變換器12供應的DC電壓進行平滑化，并將平 滑后的DC電壓供應到逆變器14。電壓傳感器13感測電容器C2兩端的電 壓，即升降壓變換器12的輸出電壓Vm (對應于輸入到逆變器14的電 壓；以下相同)，并將感測到的輸出電壓Vm輸出到控制器30。當DC電壓從電容器C2供應時，逆變器14基于來自控制器30的信號 PWMI將DC電壓變換成AC電壓以驅(qū)動AC電動機Ml。因而，AC電動 機Ml被驅(qū)動，以產(chǎn)生由轉(zhuǎn)矩指定值TR指定的轉(zhuǎn)矩。在己經(jīng)安裝了電動 機驅(qū)動系統(tǒng)IOO的混合動力車輛或者電動車輛的再生制動期間，逆變器14 基于來自控制器30的信號PWMC將由AC電動機Ml產(chǎn)生的AC電壓變 換成DC電壓，并將得到的DC電壓經(jīng)由電容器C2供應到升降壓變換器 12。此處再生制動包括當駕駛混合動力車輛或者電動車輛的駕駛員操作腳 踏制動器時執(zhí)行的伴隨著再生發(fā)電的制動，和在車輛行駛的同時通過松開 加速器踏板來使車輛減速(或者停止其加速)而執(zhí)行再生發(fā)電。電流傳感器24感測流經(jīng)AC電動機Ml的電流MCRT，并將感測到的 電動機電流MCRT的值輸出到控制器30?？刂破?0基于從設置在外部的電子控制單元(ECU)供應的轉(zhuǎn)矩指 定值TR和電動機的轉(zhuǎn)數(shù)MRN、從電壓傳感器10供應的DC電壓Vb、從 電壓傳感器13供應的輸出電壓Vm和從電流傳感器24供應的電動機電流 MCRT，來產(chǎn)生用于驅(qū)動升降壓變換器12的信號PWMU和用于驅(qū)動逆變器14的信號PWMI?？刂破魅缓蠓謩e將產(chǎn)生的信號PWMU和PWMI輸出 到升降壓變換器12和逆變器14。信號PWMU是用于當升降壓變換器12將從電容器Cl供應的DC電 壓變換成輸出電壓Vm時驅(qū)動升降壓變換器12的信號。當升降壓變換器 12將DC電壓變換成輸出電壓Vm時，控制器30產(chǎn)生用于驅(qū)動升降壓變 換器12的信號PWMU以通過執(zhí)行輸出電壓Vm的反饋控制使輸出電壓 Vm等于作為輸入到逆變器的電壓最佳值(期望值)的電壓指定值 Vdc—com。在從外部ECU接收到表示混合動力車輛或者電動車輛已經(jīng)進入再生 制動模式的信號時，控制器30產(chǎn)生用于將由AC電動機Ml產(chǎn)生的AC電 壓變換成DC電壓的信號PWMC，并將該信號輸出到逆變器14。在此情況 下，逆變器14的NPN晶體管Q3至Q8的開關由信號PWMC控制。因 而，逆變器14將由AC電動機Ml產(chǎn)生的AC電壓變換成DC電壓，并將 得到的電壓供應到升降壓變換器12。此外，在從外部ECU接收到表示混合動力車輛或者電動車輛已經(jīng)進 入再生制動模式的信號時，控制器30產(chǎn)生用于對從逆變器14供應的DC 電壓進行降壓的信號PWMD，并將產(chǎn)生的信號PWMD輸出到升降壓變換 器12。因而，由AC電動機M1產(chǎn)生的AC電壓變換成DC電壓，然后DC 電壓被降壓并供應到DC電源B。此外，控制器30產(chǎn)生用于接通和關斷系統(tǒng)繼電器SRI和SR2的信號 SE，并將信號SE輸出到系統(tǒng)繼電器SR1和SR2。圖2是控制器30的功能框圖。參照圖2，控制器30包括用于對用 于控制電動機的各相電壓進行計算的部分40;用于執(zhí)行變換以產(chǎn)生用于逆 變器的PWM信號的部分42;用于對指定待輸入到逆變器的電壓的電壓指 定值進行計算的部分50;用于計算反饋電壓指定值的部分52;以及用于 執(zhí)行變換以獲得與占空比相對應的信號的部分54。電動機控制相電壓計算部分40從電壓傳感器13接收升降壓變換器12 的輸出電壓Vm (即，待輸入到逆變器14的電壓)，從電流傳感器24接 收流經(jīng)AC電動機Ml的各相線圈的電動機電流MCRT的值，并從外部ECU接收轉(zhuǎn)矩指定值TR。電動機控制相電壓計算部分40基于這些輸入信 號計算待施加到AC電動機Ml的各相線圈的電壓，并將計算結果供應到 逆變器PWM信號變換部分42。逆變器PWM信號變換部分42基于從電動 機控制相電壓計算部分40供應的計算結果產(chǎn)生用于實際接通和關斷逆變 器14的NPN晶體管Q3至Q8的信號PWMI和PWMC，并將產(chǎn)生的信號 PWMI和PWMC輸出到逆變器14的NPN晶體管Q3至Q8 。以此方式，控制NPN晶體管Q3至Q8的開關，并且NPN晶體管Q3 至Q8控制流經(jīng)AC電動機Ml的各相線圈的電流，使AC電動機Ml產(chǎn)生 指定值。以此方式，控制電動機驅(qū)動電流，并且產(chǎn)生與轉(zhuǎn)矩指定值對應的 電動機轉(zhuǎn)矩。逆變器輸入電壓指定值計算部分50基于轉(zhuǎn)矩指定值TR和電動機的轉(zhuǎn) 數(shù)MRN計算輸入到逆變器的電壓最佳值(期望值)(即，電壓指定值 Vdc一com)，并將這樣計算的電壓指定值Vdc—com輸出到反饋電壓指定 值計算部分52。反饋電壓指定值計算部分52基于從電壓傳感器13供應的升降壓變換 器12的輸出電壓Vm和從逆變器輸入電壓指定值計算部分50供應的電壓 指定值Vdc一com，通過使用后述方法計算反饋電壓指定值Vdc—com—fb。 反饋電壓指定值計算部分52然后將計算出的反饋電壓指定值Vdc—com—fb 輸出到占空比變換部分54。占空比變換部分54基于從電壓傳感器10供應的DC電壓Vb和從反 饋電壓指定值計算部分52供應的反饋電壓指定值Vdc—com—fb來計算用于 使從電壓傳感器13供應的輸出電壓Vm等于反饋電壓指定值Vdc—com—fb 的占空比。占空比變換部分54然后基于計算出的占空比來產(chǎn)生用于接通 和關斷升降壓變換器12的NPN晶體管Ql和Q2的信號PWMU和 PWMD。此后，占空比變換部分54將產(chǎn)生的信號PWMU和PWMD輸出 到升降壓變換器12的NPN晶體管Ql和Q2。置于升降壓變換器12的地線SL側的NPN晶體管Q2的占空比的增大 導致電抗器LI中的蓄能量增大，使得可以獲得更高的電壓輸出。另一方 面，置于升降壓變換器12的電力線PL2側的NPN晶體管Ql的占空比的增大導致電力線PL2的電壓下降。因而，可以通過控制NPN晶體管Ql和 Q2的占空比來將電力線PL1和PL2之間的電壓控制為任意正電壓。圖3是圖2所示的反饋電壓指定值計算部分52和占空比變換部分54 的功能框圖。參照圖3，反饋電壓指定值計算部分52包括減法器521、比例積分 (PI)控制增益確定部分524和PI控制器525。減法器521分別從逆變器輸入電壓指定值計算部分50和電壓傳感器 13接收電壓指定值Vdc一com和輸出電壓Vm，并從電壓指定值Vdc—com 減去輸出電壓Vm。減法器521將減法結果作為偏差AVdc輸出到PI控制 增益確定部分524，并將作為期望電壓值的電壓指定值Vdc—com輸出到PI 控制增益確定部分524。PI控制增益確定部分524將作為反饋增益的比例增益Kp (以下稱為 "增益Kp")和積分增益Ki (以下稱為"增益Ki")，以及電壓指定值 Vdc一com和偏差AVdc輸出到PI控制器525。如下所述，PI控制增益確定部分524根據(jù)電池電力Pb的變化率改變 增益Kp，該電池電力是從電池電流Ib和電池電壓Vb的值獲得。以此方 式，提高了過度再生時的控制穩(wěn)定性。應該注意，電池電力Pb的變化率 可以通過將電動機Ml的轉(zhuǎn)數(shù)的變化率乘以轉(zhuǎn)矩指定值來獲得。如圖1所示置于DC電源B和電動機Ml之間并執(zhí)行電壓變換的電壓 變換器包括感測向DC電源B的電力輸入和從DC電源B的電力輸出的 電壓傳感器IO和電流傳感器11;升降壓變換器12，其具有電力控制元 件，并置于連接在電力線PL1和PL2之間的路徑中，電力線LI和L2分別 建立了到DC電源B的連接和到電動機Ml的連接；以及用于控制升降壓 變換器12的控制器30?？刂破?0基于來自電壓傳感器IO和電流傳感器 ll的輸出，監(jiān)視供應到DC電源B的再生電力的變化，并且如果再生電力 的變化量大于預定量，則控制器30將升降壓變換器12的工作模式從快速 工作模式改變?yōu)榫徛ぷ髂Ｊ??？刂破?0基于電力線PL2的電壓與期望電壓的比較結果來執(zhí)行升降 壓變換器12的反饋控制，并通過減小增益Kp或者Ki的值將工作模式從快速工作模式改變?yōu)榫徛ぷ髂Ｊ?。再參照圖3， PI控制器525基于從PI控制增益確定部分524供應的增 益Kp和增益Ki以及偏差AVdc計算反饋電壓指定值Vdc—com—fb。具體 地，PI控制器525將從PI控制增益確定部分524供應的增益Kp和Ki以 及偏差AVdc代入以下公式以計算反饋電壓指定值Vdc一com—fb。Vdc—com—fb=Kp. △ Vdc + Ki II △ Vdc ( 1 )PI控制器525將所計算出的反饋電壓指定值Vdc一com一fb輸出到占空比變 換部分54。占空比變換部分54包括用于計算用于變換器的占空比的部分541和 用于執(zhí)行變換以獲得用于變換器的PWM信號的部分542。變換器占空比 計算部分541基于從電壓傳感器10供應的DC電壓Vb和從PI控制器525 供應的反饋電壓指定值Vdc一com一fb，來計算用于使從電壓傳感器13供應 的輸出電壓Vm等于反饋電壓指定值Vdc—com—fb的占空比。變換器PWM信號變換部分542基于從變換器占空比計算部分541供 應的占空比來產(chǎn)生用于接通和關斷升降壓變換器12的KPN晶體管Ql和 Q2的信號PWMU和PWMD。變換器PWM信號變換部分542將所產(chǎn)生的 信號PWMU和PWMD輸出到升降壓變換器12的NPN晶體管Ql和Q2。基于信號PWMU和PWMD來接通和關斷升降壓變換器12的NPN晶 體管Ql和Q2 。以此方式，升降壓變換器12將DC電壓變換成輸出電壓 Vm，使得輸出電壓Vm變得等于電壓指定值Vdc一com。圖4是用于說明電壓指定值(用于升壓的期望電壓)和增益分別被圖 2所示的逆變器輸入電壓指定值計算部分50和圖3所示的PI控制增益確 定部分524改變的控制的流程圖。該流程圖所示的處理被特定主例程調(diào)用 并以預定的間隔或者每次預定的條件成立時執(zhí)行。參照圖4， 一旦處理開始，在步驟SI判定電池電力Pb是否小于預定 值P1。電池電力是電池電力Ib和電池電壓Vb的值的乘積。正的電池電力 表示DC電源B正在放電，而負的電池電力表示DC電源B正被再生電力 充電。預定值P1是表示正執(zhí)行用于電池的再生的負值，例如為一20kW。電池電力Pb的變化量可以通過計算電動機Ml的轉(zhuǎn)矩指定值和轉(zhuǎn)數(shù)的乘積的變化量來求出。如果電池電力Pb<Pl的條件成立，則處理進行到步驟S2。如果該條件不成立，則處理進行到步驟S3。在步驟S2，判斷電池電力Pb的變化量APb是否小于預定值APl。預 定值AP1例如為一10kW/10ms。如果電池電力變化量APtxAPl的條件成 立，則處理進行到步驟S5。如果此條件不成立，則處理進行到步驟S3。在步驟S3以及以后步驟中，執(zhí)行通常處理。在步驟S3，將作為升降 壓變換器的反饋增益的增益Kp設定為預定值Kp2。預定值Kp2例如為 2.0。在步驟S4，將作為升降壓變換器的期望電壓值的電壓指定值 Vdc—com設定為預定值V2。預定值V2例如為650V。在步驟S5和S6，因為在步驟Sl和S2中判定過量的再生電力供應到 DC電源B，所以將升降壓變換器的工作模式從快速工作模式改變?yōu)榫徛?工作模式。具體地，在步驟S5中，將作為升降壓變換器的反饋增益的增 益Kpl設定為預定值Kpl。預定值Kpl例如為1.0，并小于預定值Kp2。 在步驟S6，將作為升降壓變換器的期望電壓值的電壓指定值Vdc—com設 定為預定值VI 。預定值VI例如為600V，并小于預定值V2。在步驟S4或者S6中的處理完成之后，處理進行到步驟S7，然后控制 返回到主例程。圖5是示出在反饋增益改變控制的過程中電壓和電流的變化的時序圖。參照圖5，從時間tl至t2，因為例如車輪碰到障礙物并空轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)數(shù)增 大并且電池電力Pb變?yōu)檎?。具體地，從DC電源B放電。此時，電池電 流Ib的值也變?yōu)檎?。在t2，當空轉(zhuǎn)的車輪著地時轉(zhuǎn)數(shù)突然下降，并且逆變器中的電力變得 過多。因而，再生變得過多，并且電池電力Pb變?yōu)樨?。在每個預定的采 樣周期測量電池電流Ib和電池電壓Vb。 APb是通過將第n個采樣值Ib (n)和Vb (n)相乘而由其求出的Pb (n)和將第(n+l)個采樣值Ib (n+l)和Vb (n+l)相乘而由其求出的Pb (n+l)之間的差，并且當 △Pb變得大于預定值時，將快速再生標記F設為開?？梢酝ㄟ^計算電動機Ml的轉(zhuǎn)矩指定值和轉(zhuǎn)數(shù)的乘積的變化量來求出 電池電力Pb的變化量。在此情況下，通過將轉(zhuǎn)矩指定值乘以由第(n+l) 次測量獲得的轉(zhuǎn)數(shù)Nm (n+l)和由第n次測量獲得的轉(zhuǎn)數(shù)Nm (n)之間 的差來求出APb。根據(jù)快速再生標記F的打開狀態(tài)來將增益Kp從預定值Kp2改變?yōu)轭A 定值Kpl。 Kpl和Kp2滿足不等式KpKKp2。 Kpl和Kp2例如分別為1.0 和2.0。當僅僅改變增益Kp時，對升降壓變換器的期望電壓值可能會發(fā)生 過電壓。圖6是用于說明其中在不改變作為期望電壓值的電壓指定值Vdc—com 的情況下僅減小增益Kp的研究示例的圖。參照圖6，如果在tlO感測到過多的再生，并且將增益Kp改變?yōu)楦?的值，則輸出電壓(電動機電壓)Vm的過沖從t10起增大。這是因為當 將增益Kp改變?yōu)楦〉闹禃r，升降壓變換器的響應性劣化，這引起了對 產(chǎn)生逆變器的過電壓的顧慮。優(yōu)選地，還將用于升降壓變換器12的升壓 的期望電壓改變?yōu)楸容^小的值。因而，如圖5所示，將作為用于升降壓變換器12的升壓的期望電壓 值的電壓指定值Vdc_com從預定值V2改變?yōu)轭A定值VI。電壓VI和V2 滿足不等式VKV2，并且VI和V2例如分別為600V和650V。當再生電 力的變化量大于預定量時，控制器30減小升降壓變換器的期望電壓。如果當再生變得過多時以此方式改變增益和期望電壓值，則輸出電壓 (電動機電壓)Vm和電池電流Ib的振蕩小于在不執(zhí)行這種控制時輸出電 壓(電動機電壓)VmO和電池電路IbO的振蕩(由虛線表示)，因而控制 穩(wěn)定性得到提高。 (修改實施例)圖7是示出電池的內(nèi)阻與溫度之間關系的圖。因為電池內(nèi)阻如圖7所示隨著溫度而變化，所以可以以可變的反饋增 益更穩(wěn)定地控制升降壓變換器12。圖8是用于說明其中根據(jù)電池溫度改變反饋增益的示例的圖。參照圖8，在通?？刂破陂g，當電池溫度為一15'C或以下時將增益Kp設定為2，當電池溫度在一15'C和一5'C之間時將增益Kp設定為1.5， 或者當電池溫度為一5'C或以上時將增益Kp設定為1。以此方式根據(jù)電池 溫度設定在圖4的步驟S3中使用的預定值Kp2。另一方面，在校正過多再生的同時，當電池^^顯度為一15。C或者以上時 將增益Kp設定為1.5，當電池溫度在一15。C和一5。C之間時設定為1.2，或 者當電池溫度為一5。C或者以上時設定為1。以此方式根據(jù)電池溫度設定在 圖4的步驟S5中使用的預定值Kpl。簡言之，控制器30根據(jù)DC電源B的溫度Tb改變增益Kp。改變增益Kp時的溫度和將增益Kp改變到的值僅僅是示例性的。這些 值可以根據(jù)電池的內(nèi)阻的熱變化特性來適當?shù)剡x用。修改實施例使得可以通過使用可根據(jù)電池溫度變化的反饋增益來更穩(wěn) 定地控制升降壓變換器12。電動機驅(qū)動系統(tǒng)100例如安裝在混合動力車輛中。圖9是用于說明本發(fā)明所應用的混合動力車輛的圖。在此情況下，圖 1所示的AC電動機Ml包括兩個電動發(fā)電機MG1和MG2，并且逆變器 14包括兩個逆變器。具體地，如圖9所示，兩個逆變器14A和14B對應 于電動發(fā)電機MG1和MG2設置。逆變器14A和14B并聯(lián)連接到連接于 電容器C2兩端的電力線PL2和地線SL。電動發(fā)電機MG1經(jīng)由動力分割機構(未示出)連接到發(fā)動機，并且 電動發(fā)電機MG2經(jīng)由動力分割機構連接到驅(qū)動輪。逆變器14A將從升降壓變換器12供應的DC電壓變換成AC電壓，以 驅(qū)動電動發(fā)電機MGl，并將電動發(fā)電機MG1使用由發(fā)動機施加的旋轉(zhuǎn)力 而產(chǎn)生的AC電壓變換成DC電壓，以將該DC電壓供應到升降壓變換器 12。逆變器14B將從升降壓變換器12供應的DC電壓變換成AC電壓，以 驅(qū)動電動發(fā)電機MG2，并將電動發(fā)電機MG2使用由驅(qū)動輪施加的旋轉(zhuǎn)力 產(chǎn)生的AC電壓變換成DC電壓，以將該DC電壓供應到升降壓變換器 12。當電動發(fā)電機MG1所產(chǎn)生的電力變得過度高于由電動發(fā)電機MG2所消耗的電力時，電池電力朝著再生側顯著變化。例如，由電動發(fā)電機MG1 產(chǎn)生的電力由電動發(fā)電機MG1的轉(zhuǎn)矩指定值和轉(zhuǎn)數(shù)的乘積表示。由電動發(fā)電機MG2消耗的電力由電動發(fā)電機MG2的轉(zhuǎn)矩指定值和轉(zhuǎn)數(shù)的乘積表 示。所產(chǎn)生的電力和所消耗的電力之間的差是電池電力Pb，并且基于電池 電力Pb的變化量的測量來改變升降壓變換器12的PI控制的反饋增益。即使在這種情況下電池電力Pb朝著再生側顯著變化，也可以禁止發(fā) 生過電壓，并防止如上所述的反饋控制振蕩，以及提高控制的穩(wěn)定性。因而，本發(fā)明在執(zhí)行安裝在混合動力車輛中的升降壓變換器的反饋控 制方面尤其有效。盡管在以上實施例的描述中，改變在PI控制中使用的反饋增益中的比 例增益Kp，但是可以類似地改變積分增益Ki。應該理解到，此處公開的實施例在所有方面是示例性的，并非將本發(fā) 明限制于這些實施例。本發(fā)明的范圍不是由以上對實施例的描述所界定， 而是由權利要求界定。意在涵蓋權利要求及其等同方案的范圍內(nèi)的所有修 改。
權利要求
1.一種電壓變換器，其置于DC電源和電動機之間，所述電壓變換器的特征在于包括傳感器(10，11)，其用于對向所述DC電源(B)的電力輸入和從所述DC電源(B)的電力輸出進行感測；驅(qū)動器(12)，其包括電力控制元件，并置于連接在第一電力線(PL1)和第二電力線(PL2)之間的路徑中，所述第一電力線(PL1)建立了到所述DC電源(B)的連接，所述第二電力線(PL2)建立了到所述電動機(M1)的連接；以及控制器(30)，其用于控制所述驅(qū)動器(12)；其中，所述控制器(30)基于來自所述傳感器(10，11)的輸出來監(jiān)視供應到所述DC電源(B)的再生電力(Pb)的變化，并且當所述再生電力的變化量大于預定量時，所述控制器(30)將所述驅(qū)動器(12)的工作模式從快速工作模式改變?yōu)榫徛ぷ髂Ｊ健?br> 2. 根據(jù)權利要求1所述的電壓變換器，其中，所述控制器(30)基于 所述第二電力線(PL2)的電壓(Vm)和期望電壓(Vdc—com)的比較結 果來執(zhí)行所述驅(qū)動器(12)的反饋控制，并通過減小反饋增益(Kp， Ki) 的值來將所述工作模式從所述快速工作模式改變?yōu)樗鼍徛ぷ髂Ｊ健?br> 3. 根據(jù)權利要求2所述的電壓變換器，其中，當所述再生電力的變化 量大于所述預定量時，所述控制器(30)降低所述期望電壓。
4. 根據(jù)權利要求2或3所述的電壓變換器，其中，所述控制器(30) 根據(jù)所述DC電源(B)的溫度來改變所述反饋增益(Kp， Ki)。
5. 根據(jù)權利要求2至4中任一項所述的電壓變換器，其中，所述反饋 控制是PI控制，并且所述控制器改變作為所述PI控制的反饋增益的比例 增益(Kp)和積分增益(Ki)中的至少一者。
6. —種車輛，其包括根據(jù)權利要求1至5中任一項所述的電壓變換器。
7. —種電壓變換方法，其特征在于包括對向DC電源的電力輸入和從所述DC電源的電力輸出進行感測； 基于所述電力的輸入和輸出來監(jiān)視供應到所述DC電源的再生電力的 變化；以及當所述再生電力的變化量大于預定量時，將包括電力控制元件的驅(qū)動 器的工作模式從快速工作模式改變?yōu)榫徛ぷ髂Ｊ健?br> 全文摘要
一種電壓變換器，置于DC電源(B)和電動機(M1)之間，包括電壓傳感器(10)和電流傳感器(11)，其對向DC電源(B)的電力輸入和從DC電源(B)的電力輸出進行感測；具有電力控制元件的升降壓變換器(12)，其置于連接在電力線(PL1)和(PL2)之間的路徑中，電力線(PL1)和(PL2)分別建立了到DC電源(B)的連接和到電動機(M1)的連接；以及控制器(30)，其用于控制升降壓變換器(12)?？刂破?30)基于來自電壓傳感器(10)和電流傳感器(11)的輸出來監(jiān)視供應到DC電源(B)的再生電力的變化，并且如果再生電力的變化量大于預定量，則控制器(30)通過減小反饋增益的值將升降壓變換器(12)的工作模式從快速工作模式改變?yōu)榫徛ぷ髂Ｊ健?br> 文檔編號H02M7/48GK101331670SQ200680047309
公開日2008年12月24日 申請日期2006年12月14日 優(yōu)先權日2005年12月16日
發(fā)明者岡村賢樹, 橫山聰二郎, 落合清惠 申請人:豐田自動車株式會社