專利名稱：電動(dòng)機(jī)的控制裝置及車載用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電動(dòng)機(jī)的控制裝置及車載用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，特別涉及適合于汽車用的發(fā)電機(jī)那樣的被發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)、不將發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電力存儲(chǔ)到電瓶中而直接由逆變器及電動(dòng)機(jī)消耗的發(fā)電機(jī)-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)使用的電動(dòng)機(jī)的控制裝置及車載用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
象混合動(dòng)力汽車那樣，用發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)，再用發(fā)電機(jī)發(fā)出的電力驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)時(shí)，通常將發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電力存儲(chǔ)到電瓶中后再使用(例如參照專利文獻(xiàn)1、專利文獻(xiàn)2)。
此外，作為參考，作為叉車等裝卸機(jī)械的驅(qū)動(dòng)源，使用感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，在用商業(yè)電源驅(qū)動(dòng)該感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的過程中，使貨物下降時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)機(jī)就作為發(fā)電機(jī)動(dòng)作，將產(chǎn)生的該電力向平滑電容器充電，再通過放電電阻放電的裝置，已經(jīng)廣為人知(例如參照專利文獻(xiàn)3)。
專利文獻(xiàn)1JP特開平8-340605號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2JP特開平10-191503號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3JP特開平2001-268933號(hào)公報(bào) 在這里，為了簡(jiǎn)化系統(tǒng)、降低成本，在發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)之間不使用電瓶的無電瓶的車載電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，已經(jīng)投付使用。在這種無電瓶的車載電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，發(fā)電機(jī)發(fā)出的電力被控制成全部供電動(dòng)機(jī)消耗。
因此，當(dāng)發(fā)出的電力和消耗的電力、即電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷不相等時(shí)，偏差部分就會(huì)使直流電壓變動(dòng)。
通?？刂瓢l(fā)出的電力，以便使兩者相等。雖然可以用發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)和激磁電流調(diào)整發(fā)出的電力，但是由于轉(zhuǎn)數(shù)和車輪一起，被發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，所以在行駛期間不能使其變化。這樣，就只能用激磁電流調(diào)整發(fā)出的電力。但是，由于激磁線圈的電感成分很大，所以就成為具有數(shù)十～數(shù)百ms的時(shí)間常數(shù)的變化。
另一方面，消耗電力側(cè)，為了使供給電動(dòng)機(jī)的電力可以變化而使用逆變器，該逆變器可以用任意的電壓、頻率、相位驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，所以能夠進(jìn)行幾乎沒有時(shí)間滯后的變化。
其結(jié)果，由于發(fā)出的電力和消耗的電力的變化時(shí)間有差異，所以就會(huì)產(chǎn)生出現(xiàn)電力過大和過小的問題。例如檢知過電流或過溫度時(shí)，為了保護(hù)逆變器，需要使逆變器迅速停止動(dòng)作，所以消耗的電力就和逆變器的停止同時(shí)成為零，但是如前所述，發(fā)電機(jī)卻在激磁電流的衰減期間繼續(xù)發(fā)電，所以就要產(chǎn)生剩余電力。該剩余電力使發(fā)電機(jī)的輸出——直流電壓上升后，逆變器的半導(dǎo)體及平滑電容器等構(gòu)成部件就有可能因?yàn)檫^電壓而破損。
對(duì)于這個(gè)問題，雖然也可使用耐電壓高的構(gòu)成部件的方法，但是采用該方法后，在增加半導(dǎo)體的損失的同時(shí)，還使裝置大型化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種在發(fā)電機(jī)與電動(dòng)機(jī)之間不設(shè)置電瓶的系統(tǒng)中，即使發(fā)電機(jī)產(chǎn)生剩余電力時(shí)，也能夠很容易地防止逆變器的構(gòu)成部件受過電壓影響的電動(dòng)機(jī)的控制裝置及車載用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。

(1)為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明是供直接接受被發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)發(fā)出的電力后驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的電機(jī)系統(tǒng)使用的裝置，具有逆變器裝置，該逆變器裝置具備將所述發(fā)電機(jī)發(fā)出的直流電力變換成交流電力的逆變器，將被該逆變器變換的交流電力供給交流電動(dòng)機(jī)；控制單元，該控制單元控制該逆變器裝置中的直流-交流變換；阻止單元，該阻止單元在所述逆變器停止動(dòng)作時(shí)，阻止所述發(fā)電機(jī)發(fā)出的電力供給所述逆變器。
采用該結(jié)構(gòu)后，即使發(fā)電機(jī)產(chǎn)生剩余電力時(shí)，也能夠很容易地從過電壓中保護(hù)逆變器的構(gòu)成部件。
(2)在上述(1)中，首選裝置是，所述阻止單元，具有過電壓檢出單元(該過電壓檢出單元配置在所述發(fā)電機(jī)和所述逆變器之間，檢出所述逆變器的輸入電壓大于規(guī)定值的情況)和電壓吸收單元(該電壓吸收單元設(shè)置在所述發(fā)電機(jī)和所述逆變器之間的直流電壓線上，消耗直流電壓)，所述過電壓檢出單元檢出過電壓后，就由所述電壓吸收單元消耗過電壓。
(3)在上述(2)中，首選裝置是，所述阻止單元，進(jìn)而具備激磁停止單元，該激磁停止單元在所述過電壓檢出單元檢出過電壓后，由所述控制單元停止向所述發(fā)電機(jī)的激磁線圈供給激磁電流。
(4)在上述(2)中，首選裝置是，所述阻止單元，所述過電壓檢出單元，是檢出所述逆變器的輸入電壓小于第2規(guī)定值的元件；檢出小于第2規(guī)定值后，停止所述電壓吸收單元對(duì)過電壓的消耗。
(5)在上述(2)中，首選裝置是，所述阻止單元，進(jìn)而具有過電流檢出單元，該過電流檢出單元檢出流入所述逆變器的電流是規(guī)定值以上的情況；激磁停止單元，該激磁停止單元在所述過電流檢出單元檢出過電流后，就由所述控制單元停止向所述發(fā)電機(jī)的激磁線圈供給激磁電流。
(6)在上述(1)中，首選裝置是，所述阻止單元，具有過電壓檢出單元，該過電壓檢出單元配置在所述發(fā)電機(jī)和所述逆變器之間，檢出所述逆變器的輸入電壓大于規(guī)定值的情況；開關(guān)單元，該開關(guān)單元設(shè)置在所述發(fā)電機(jī)和所述逆變器之間的直流電壓線上，隔斷由所述發(fā)電機(jī)向所述逆變器供給的電力。
(7)在上述(1)中，首選裝置是，所述阻止單元，具有過電壓檢出單元(該過電壓檢出單元配置在所述發(fā)電機(jī)和所述逆變器之間，檢出所述逆變器的輸入電壓大于規(guī)定值的情況)、開關(guān)單元(該開關(guān)單元將所述發(fā)電機(jī)和所述逆變器之間的直流電壓線與接地電位接地)和熔斷器(該熔斷器配置在所述發(fā)電機(jī)和所述逆變器之間的直流電壓線上)，利用所述開關(guān)單元，將所述直流電壓線接地時(shí)，熔斷所述熔斷器。
(8)在上述(1)中，首選裝置是，所述阻止單元，具備過電壓檢出單元，該過電壓檢出單元配置在所述發(fā)電機(jī)和所述逆變器之間，檢出所述逆變器的輸入電壓大于規(guī)定值的情況；作為對(duì)所述發(fā)電機(jī)的發(fā)電輸出進(jìn)行整流的整流元件，具備可控硅；所述過電壓檢出單元檢出過電壓后，就使所述可控硅截止。
(9)在上述(1)中，首選裝置是，所述阻止單元，具備浪涌吸收器，該過浪涌吸收器配置在所述發(fā)電機(jī)和所述逆變器之間，吸收所述發(fā)電機(jī)的發(fā)電輸出。
(10)在上述(9)中，首選裝置是，所述阻止單元，進(jìn)而具有過電流檢出單元，該過電流檢出單元檢出流入所述逆變器的電流是規(guī)定值以上的情況；激磁停止單元，該激磁停止單元在所述過電流檢出單元檢出過電流后，就由所述控制單元停止向所述發(fā)電機(jī)的激磁線圈供給激磁電流。
(11)在上述(9)中，首選裝置是，所述阻止單元，進(jìn)而具有過電壓檢出單元，該過電壓檢出單元配置在所述發(fā)電機(jī)和所述逆變器之間，檢出所述逆變器的輸入電壓大于規(guī)定值的情況；激磁停止單元，該激磁停止單元在所述過電壓檢出單元檢出過電壓后，就由所述控制單元停止向所述發(fā)電機(jī)的激磁線圈供給激磁電流。
(12)為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明是供利用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)和被發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的車輪不同的車輪的車輛使用的車載用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，具有發(fā)電機(jī)，該發(fā)電機(jī)被發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)后發(fā)電；逆變器裝置，該逆變器裝置具備將所述發(fā)電機(jī)發(fā)出的直流電力變換成交流電力的逆變器，將被該逆變器變換的交流電力供給交流電動(dòng)機(jī)；控制單元，該控制單元控制該逆變器裝置中的直流-交流變換；阻止單元，該阻止單元在所述逆變器停止動(dòng)作時(shí)，阻止所述發(fā)電機(jī)發(fā)出的電力供給所述逆變器。
采用該結(jié)構(gòu)后，即使發(fā)電機(jī)產(chǎn)生剩余電力時(shí)，也能夠在過電壓中很容易地保護(hù)逆變器的構(gòu)成部件。
采用本發(fā)明后，在發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)之間不設(shè)置電瓶的系統(tǒng)中，即使發(fā)電機(jī)產(chǎn)生剩余電力時(shí)，也能夠在過電壓中很容易地保護(hù)逆變器的構(gòu)成部件。


圖1是表示使用了采用本發(fā)明的第1實(shí)施方式涉及的電動(dòng)機(jī)的控制裝置的發(fā)電機(jī)-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的方框。
圖2是被本發(fā)明的第1實(shí)施方式涉及的電動(dòng)機(jī)的控制裝置控制的發(fā)電機(jī)的輸出電壓-輸出電流特性的說明圖。
圖3是逆變器停止時(shí)的發(fā)電機(jī)的輸出電壓-輸出電流的變化的說明圖。
圖4是被本發(fā)明的第1實(shí)施方式涉及的電動(dòng)機(jī)的控制裝置控制時(shí)的平滑電容器的電壓的說明圖。
圖5是表示使用了采用本發(fā)明的第2實(shí)施方式涉及的電動(dòng)機(jī)的控制裝置的發(fā)電機(jī)-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的方框。
圖6是表示使用了采用本發(fā)明的第3實(shí)施方式涉及的電動(dòng)機(jī)的控制裝置的發(fā)電機(jī)-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的方框。
圖7是表示使用了采用本發(fā)明的第4實(shí)施方式涉及的電動(dòng)機(jī)的控制裝置的發(fā)電機(jī)-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖8是本發(fā)明的第4實(shí)施方式涉及的電動(dòng)機(jī)的控制裝置的動(dòng)作的說明圖。
圖9是表示使用了采用本發(fā)明的第5實(shí)施方式涉及的電動(dòng)機(jī)的控制裝置的發(fā)電機(jī)-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的方框圖。
具體實(shí)施例方式下面，使用圖1～圖4，講述本發(fā)明的第1實(shí)施方式涉及的電動(dòng)機(jī)的控制裝置的結(jié)構(gòu)及動(dòng)作。
圖1是表示使用本發(fā)明的第1實(shí)施方式涉及的電動(dòng)機(jī)的控制裝置的發(fā)電機(jī)-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的方框圖。圖2是被本發(fā)明的第1實(shí)施方式涉及的電動(dòng)機(jī)的控制裝置控制的發(fā)電機(jī)的輸出電壓-輸出電流特性的說明圖。圖3是逆變器停止時(shí)的發(fā)電機(jī)的輸出電壓-輸出電流的變化的說明圖。圖2、圖3的橫軸表示輸出電流，縱軸表示輸出電壓。圖4是被本發(fā)明的第1實(shí)施方式涉及的電動(dòng)機(jī)的控制裝置控制時(shí)的平滑電容器的電壓的說明圖。
圖1所示的發(fā)電機(jī)-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，由包含被發(fā)動(dòng)機(jī)10驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)21的發(fā)電裝置20、由逆變器裝置30和控制器100構(gòu)成的電動(dòng)機(jī)的控制裝置和電動(dòng)機(jī)40構(gòu)成。由逆變器裝置30和控制器100構(gòu)成的控制裝置和電動(dòng)機(jī)40，構(gòu)成電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。在該發(fā)電機(jī)-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中，不使用積蓄發(fā)電機(jī)的發(fā)電輸出的電瓶等積蓄單元，成為將發(fā)電機(jī)的發(fā)電輸出直接供給電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)。
發(fā)電裝置20，具備發(fā)電機(jī)21、激磁線圈23、整流器25、平滑電容器27和半導(dǎo)體開關(guān)29。發(fā)電機(jī)21被發(fā)動(dòng)機(jī)10驅(qū)動(dòng)，輸出三相交流電力。在發(fā)電機(jī)21的轉(zhuǎn)子中，纏繞著激磁線圈23。由電瓶等直流電源B供給激磁線圈23激磁電流。由直流電源B供給的電流，在控制器100對(duì)半導(dǎo)體開關(guān)29進(jìn)行通斷控制(PWM控制)后可變，其結(jié)果，發(fā)電機(jī)21的輸出電壓可變。此外，作為激磁方式，列舉了使用外部的直流電源B的它激式，但是可以獲得直流電源B的電壓以上的輸出電壓時(shí)，也可以使用將發(fā)電機(jī)21的輸出作為激磁電流的電源的自激式。
整流器25，由2個(gè)串聯(lián)的二極管對(duì)構(gòu)成3并聯(lián)的全波整流電路，對(duì)發(fā)電機(jī)21輸出的三相交流電力進(jìn)行全波整流。整流器25的輸出包含的波動(dòng)電壓，被平滑電容器27平滑化。發(fā)電裝置20輸出的直流電力，被供給逆變器裝置30。
逆變器裝置30，具備逆變器32、平滑電容器34、過電壓檢出電路36和半導(dǎo)體開關(guān)38。逆變器32，由2個(gè)串聯(lián)的MOS-FET構(gòu)成上臂和下臂，該上臂和下臂的對(duì)3并聯(lián)，構(gòu)成U相、V相、W相的各相的開關(guān)元件。柵極控制信號(hào)，由控制器100供給6個(gè)MOS-FET的柵極端子，進(jìn)行通斷控制。這樣，逆變器32將發(fā)電裝置20供給的直流電力變換成三相交流電力，作為電樞電流供給電動(dòng)機(jī)40的定子繞組。此外，作為構(gòu)成逆變器32的開關(guān)元件，還可以使用IGBT。
平滑電容器34，使逆變器32的開關(guān)動(dòng)作所產(chǎn)生的浪涌電壓平滑。關(guān)于過電壓檢出電路36的動(dòng)作，將在后文講述。它將平滑電容器34的兩端電壓和基準(zhǔn)電壓加以比較，平滑電容器34的兩端電壓比基準(zhǔn)電壓高時(shí)，輸出使半導(dǎo)體開關(guān)38截止的控制信號(hào)。半導(dǎo)體開關(guān)38配置在連接發(fā)電裝置20和逆變器32的電源線上，通常導(dǎo)通，但在來自過電壓檢出電路36的控制信號(hào)的作用下截止后，就阻止發(fā)電裝置20向逆變器32供給電力。
電動(dòng)機(jī)40，是被交流電力驅(qū)動(dòng)的同步電動(dòng)機(jī)。
控制器100輸出通斷控制逆變器32的各開關(guān)元件的PWM信號(hào)，逆變器32由發(fā)電裝置20供給的直流電壓，使其產(chǎn)生任意頻率、電壓的交流電壓，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)7。
在這里，使用圖2，講述被采用本實(shí)施方式的電動(dòng)機(jī)的控制裝置控制的發(fā)電機(jī)21的輸出電壓-輸出電流特性。

發(fā)電機(jī)21的輸出電壓-輸出電流特性，隨著流入激磁線圈23的激磁電流的值的不同而不同。在圖2中，實(shí)線FC-0.5，表示激磁電流為0.5A時(shí)，能夠獲得的發(fā)電機(jī)21的輸出電壓及輸出電流的值。同樣，實(shí)線FC-1.0，表示激磁電流為1.0A時(shí)，能夠獲得的發(fā)電機(jī)21的輸出電壓及輸出電流的值；實(shí)線FC-1.5，表示激磁電流為1.5A時(shí)，能夠獲得的發(fā)電機(jī)21的輸出電壓及輸出電流的值；實(shí)線FC-3.0，表示激磁電流為3.0A時(shí)，能夠獲得的發(fā)電機(jī)21的輸出電壓及輸出電流的值。
例如，激磁電流為1.5A時(shí)，可以獲得圖示的實(shí)線FC-1.5上的值輸出電流為200A、輸出電壓為30V，輸出電流為150A、輸出電壓為80V。
在這里，發(fā)電機(jī)21例如通常在直流電壓為60V以下使用，與此不同，作為逆變器32使用的半導(dǎo)體開關(guān)元件，使用對(duì)60V的直流電壓具有足夠的耐壓的額定電壓為100V的元件。
接著，使用圖3，講述逆變器32停止時(shí)的發(fā)電機(jī)21的輸出電壓-輸出電流的變化。
圖3的實(shí)線，是挑出圖2所示的激磁電流為1.5A時(shí)的輸出電壓-輸出電流的結(jié)果。在這里，例如假設(shè)發(fā)電機(jī)21的激磁電流為1.5A，供給30V、200V的電力。
在該發(fā)電機(jī)21的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)中，圖1所示的逆變器32由于某種異常而停止動(dòng)作時(shí)，就如在圖3的發(fā)電特性上用虛線的軌跡所示的那樣，輸出電壓上升，成為輸出最大電壓后，下降到0V地移動(dòng)。其理由是逆變器32由于某種異常而停止動(dòng)作時(shí)，控制器100即使使半導(dǎo)體開關(guān)29截止，停止控制激磁電流時(shí)，也由于激磁線圈的時(shí)間常數(shù)長(zhǎng)，在激磁電流衰減之前，從發(fā)電機(jī)21流入平滑電容器27和平滑電容器34的電流，使直流電壓上升，所以輸出電壓用虛線的軌跡變化。

如圖3所示，發(fā)電機(jī)21的輸出電壓上升后，圖1所示的過電壓檢出電路36就檢出平滑電容器34的輸出電壓上升，使半導(dǎo)體開關(guān)10截止。其結(jié)果，如圖4所示，平滑電容器34的電壓V27，和圖3用虛線所示的發(fā)電機(jī)21的輸出電壓的推移同樣地上升，但是平滑電容器34的電壓V34，卻保持著使半導(dǎo)體開關(guān)10截止時(shí)的電壓，所以逆變器一側(cè)的直流電壓也被保持成同樣的電壓。此外，在圖示的例子中，由于將過電壓檢出電路36的基準(zhǔn)電壓定為65V，所以如圖4所示，平滑電容器34的電壓V34被保持為65V。作為構(gòu)成逆變器32的開關(guān)元件的耐壓，如果使用100V的元件，就能夠防止開關(guān)元件受到破壞。
此外，發(fā)電機(jī)產(chǎn)生剩余電力時(shí)，即平滑電容器34的電壓V34的電壓上升的現(xiàn)象，不僅在逆變器32由于某種異常而停止動(dòng)作時(shí)產(chǎn)生，而且在以下情況下也會(huì)產(chǎn)生。例如在用發(fā)動(dòng)機(jī)10驅(qū)動(dòng)前輪、用電動(dòng)機(jī)40驅(qū)動(dòng)后輪的電動(dòng)四輪驅(qū)動(dòng)車輛中，前輪打滑，發(fā)動(dòng)機(jī)10的轉(zhuǎn)數(shù)飛快上升，其結(jié)果發(fā)電機(jī)21的輸出電壓就上升。這時(shí)，過電壓檢出電路36動(dòng)作，也能夠阻止將高電壓供給逆變器32。
作為圖1所示的半導(dǎo)體開關(guān)38的耐壓，在以上的例子中，只要是65V以上即可。這樣，和逆變器32的開關(guān)元件同樣，能夠使用耐壓100V的元件。其結(jié)果，能夠使逆變器32和半導(dǎo)體開關(guān)38一體化。
另外，作為平滑電容器，由于將其分割成配置在比半導(dǎo)體開關(guān)38更靠近發(fā)電機(jī)21一側(cè)的平滑電容器27和配置在比半導(dǎo)體開關(guān)38更靠近逆變器32一側(cè)的平滑電容器34后配置，所以能夠分別吸收發(fā)電機(jī)一側(cè)和逆變器一側(cè)的浪涌電壓。
采用本實(shí)施方式后，在逆變器32的輸入電壓成為過電壓時(shí)，使半導(dǎo)體開關(guān)38截止后，能夠阻止將高電壓供給逆變器32，所以即使發(fā)電機(jī)產(chǎn)生剩余電力時(shí)，也能夠很容易地從過電壓中保護(hù)逆變器的構(gòu)成部件。

另外，降低半導(dǎo)體開關(guān)38的耐壓后，能夠使逆變器32和半導(dǎo)體開關(guān)38一體化。
進(jìn)而，由于分割平滑電容器后配置，所以能夠分別吸收發(fā)電機(jī)一側(cè)和逆變器一側(cè)的浪涌電壓。
接著，使用圖5，講述本發(fā)明的第2實(shí)施方式涉及的電動(dòng)機(jī)的控制裝置的結(jié)構(gòu)及動(dòng)作。
圖5是表示使用了采用本發(fā)明的第2實(shí)施方式涉及的電動(dòng)機(jī)的控制裝置的發(fā)電機(jī)-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的方框圖。此外，和圖1相同的符號(hào)，表示相同的部分。
在本實(shí)施方式中，逆變器裝置30A，取代圖1的半導(dǎo)體開關(guān)38，具備半導(dǎo)體開關(guān)38A和熔斷器39。半導(dǎo)體開關(guān)38A，設(shè)置在連接發(fā)電裝置20和逆變器32的電源線和接地線之間。半導(dǎo)體開關(guān)38A，使用與圖1的半導(dǎo)體開關(guān)38相比，能夠承受高電壓高電流的高壓型的可控硅等。熔斷器39，設(shè)置在連接發(fā)電裝置20和逆變器32的電源線上，過電壓檢出電路36A，在平滑電容器34的兩端電壓低于基準(zhǔn)電壓時(shí)，輸出使半導(dǎo)體開關(guān)38A截止的控制信號(hào)；在平滑電容器34的兩端電壓高于基準(zhǔn)電壓時(shí)，則輸出使半導(dǎo)體開關(guān)38A接通的控制信號(hào)。
在本實(shí)施方式中，過電壓檢出電路36A檢出平滑電容器34的電壓上升后，就使半導(dǎo)體開關(guān)38A接通，從而使發(fā)電裝置20輸出的直流電壓短路，阻止供給逆變器32。因此，平滑電容器27存儲(chǔ)的電荷，通過熔斷器39后被迅速放電，所以熔斷器39熔斷，能夠不使發(fā)電機(jī)21的電壓傳遞到逆變器側(cè)。
在本實(shí)施方式中，由于取代圖1所示的半導(dǎo)體開關(guān)38，使用半導(dǎo)體開關(guān)38A，所以能夠避免圖1的半導(dǎo)體開關(guān)38中的發(fā)熱問題。

另外，作為平滑電容器，由于將其分割成配置在比半導(dǎo)體開關(guān)38更靠近發(fā)電機(jī)21一側(cè)的平滑電容器27和配置在比半導(dǎo)體開關(guān)38更靠近逆變器32一側(cè)的平滑電容器34后配置，所以能夠分別吸收發(fā)電機(jī)一側(cè)和逆變器一側(cè)的浪涌電壓。
采用本實(shí)施方式后，在逆變器32的輸入電壓成為過電壓時(shí)，使半導(dǎo)體開關(guān)38A接通后，能夠阻止將高電壓供給逆變器32，所以即使發(fā)電機(jī)產(chǎn)生剩余電力時(shí)，也能夠很容易地從過電壓中保護(hù)逆變器的構(gòu)成部件。
另外，半導(dǎo)體開關(guān)38A，能夠避免發(fā)熱的問題。
進(jìn)而，由于分割平滑電容器后配置，所以能夠分別吸收發(fā)電機(jī)一側(cè)和逆變器一側(cè)的浪涌電壓。
接著，使用圖6，講述本發(fā)明的第3實(shí)施方式涉及的電動(dòng)機(jī)的控制裝置的結(jié)構(gòu)及動(dòng)作。
圖6是表示使用了采用本發(fā)明的第3實(shí)施方式涉及的電動(dòng)機(jī)的控制裝置的發(fā)電機(jī)-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的方框圖。此外，和圖1相同的符號(hào)，表示相同的部分。
在本實(shí)施方式中，發(fā)電裝置20B的整流器25B，取代2個(gè)二極管的串聯(lián)電路，使用可控硅TH1、TH2、TH3和二極管的串聯(lián)電路。過電壓檢出電路36B，在平滑電容器34的兩端電壓低于基準(zhǔn)電壓時(shí)，輸出停止可控硅TH1、TH2、TH3的柵極的控制信號(hào)。
這樣，過電壓檢出電路36B檢出平滑電容器34的電壓上升話，就停止可控硅TH1、TH2、TH3的柵極，從而隔斷發(fā)電機(jī)21輸出電壓，阻止供給逆變器32。
此外，可控硅的配置，不僅配置在圖5所示的上臂，而且可以只配置在下臂。
由于可控硅的大小及發(fā)熱量和二極管相同，所以兩者的元件置換容易。
采用本實(shí)施方式后，逆變器32的輸入電壓成為過電壓時(shí)，停止可控硅TH1、TH2、TH3的柵極，從而隔斷發(fā)電機(jī)21輸出電壓，阻止供給逆變器32，所以在發(fā)電機(jī)產(chǎn)生剩余電力時(shí)，也能夠在過電壓中很容易地保護(hù)逆變器的構(gòu)成部件。
接著，使用圖7及圖8，講述本發(fā)明的第4實(shí)施方式涉及的電動(dòng)機(jī)的控制裝置的結(jié)構(gòu)及動(dòng)作。
圖7是表示使用了采用本發(fā)明的第4實(shí)施方式涉及的電動(dòng)機(jī)的控制裝置的發(fā)電機(jī)-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的方框圖。此外，和圖1相同的符號(hào)，表示相同的部分。圖8是本發(fā)明的第4實(shí)施方式涉及的電動(dòng)機(jī)的控制裝置的動(dòng)作的說明圖。
在本實(shí)施方式中，逆變器裝置30C，取代圖1的半導(dǎo)體開關(guān)38，具備半導(dǎo)體開關(guān)38C和電阻器37的串聯(lián)電路。半導(dǎo)體開關(guān)38C和電阻器37的串聯(lián)電路，設(shè)置在連接發(fā)電裝置20和逆變器32的電源線和接地線之間。電阻器37的電阻值，與逆變器32的阻抗相比，是非常小的值。過電壓檢出電路36C，在平滑電容器34的兩端電壓低于基準(zhǔn)電壓時(shí)，輸出使半導(dǎo)體開關(guān)38C截止的控制信號(hào)；在平滑電容器34的兩端電壓高于基準(zhǔn)電壓時(shí)，則輸出使半導(dǎo)體開關(guān)38A接通的控制信號(hào)。
另外，還具備激磁停止單元35和過電流檢出電路33。
在本實(shí)施方式中，過電壓檢出電路36C檢出平滑電容器34的電壓上升話，就使半導(dǎo)體開關(guān)38C導(dǎo)通，從而使發(fā)電裝置20輸出的直流電壓，流入電阻器37，用電阻器37吸收，變換成熱，從而阻止供給逆變器32。

發(fā)電機(jī)21的時(shí)間常數(shù)，如前所述，是數(shù)十～數(shù)百ms的短時(shí)間。這樣，電阻器37只要具有數(shù)百ms流過最大300A的電流的耐量，就完全可以使用。作為電阻器37，例如可以使用0.5Ω的元件。作為電阻器37，例如使用將0.5mm見方的絕緣被覆銅線卷繞成線圈狀的元件時(shí)，電阻器37的大小為100mm×60mm×20mm左右，足以收容到收納逆變器裝置30C的殼體內(nèi)。
另外，過電流檢出電路33，判斷過電流是否流入逆變器32。過電流檢出電路33檢出過電流流入后，向激磁停止單元35輸出低電平的信號(hào)。例如在用發(fā)動(dòng)機(jī)10驅(qū)動(dòng)前輪、用電動(dòng)機(jī)40驅(qū)動(dòng)后輪的電動(dòng)四輪驅(qū)動(dòng)車輛中，后輪由于溝或臺(tái)階而不動(dòng)時(shí)，控制器100就指令更大的電流流入逆變器32，以便使電動(dòng)機(jī)40的輸出力矩進(jìn)一步增大。即使控制器100輸出通常的PWM信號(hào)，控制流過激磁線圈23的激磁電流，如果作為激磁停止單元35，使用“與”回路，那么激磁停止單元35的輸出就成為低電平，能夠使半導(dǎo)體開關(guān)29截止，使激磁電流為零。
另外，過電壓檢出電路36C檢出過電壓后，就向激磁停止單元35輸出低電平的信號(hào)。如前所述，例如在用發(fā)動(dòng)機(jī)10驅(qū)動(dòng)前輪、用電動(dòng)機(jī)40驅(qū)動(dòng)后輪的電動(dòng)四輪驅(qū)動(dòng)車輛中，前輪打滑，發(fā)動(dòng)機(jī)10的轉(zhuǎn)數(shù)飛快上升，其結(jié)果發(fā)電機(jī)21的輸出電壓上升時(shí)，控制器100輸出通常的PWM信號(hào)，控制流過激磁線圈23的激磁電流。這時(shí)，如果作為激磁停止單元35，使用“與”回路，那么激磁停止單元35的輸出就成為低電平，能夠使半導(dǎo)體開關(guān)29截止，使激磁電流為零。
在本實(shí)施方式中，和控制器100的控制輸出不同，在個(gè)別的異常檢出時(shí)刻，直接隔斷經(jīng)由激磁停止單元35流入激磁線圈23的電流，從而使發(fā)電電力迅速衰減，減少電阻器37的消耗電力。過電壓檢出電路36C是在過電流檢出電路33動(dòng)作后逆變器21停止動(dòng)作、平滑電容器34的電壓上升后才動(dòng)作，所以能夠在使半導(dǎo)體開關(guān)38C接通之前，隔斷激磁電流。
進(jìn)而，過電壓檢出電路36C在平滑電容器34的電壓下降到一定值以下時(shí)，使半導(dǎo)體開關(guān)38C截止，降低電阻器37的消耗電力。
就是說，如圖8所示，后輪不動(dòng)時(shí)，過電流檢出電路33檢出過電流Imax后，就使半導(dǎo)體開關(guān)29截止，使激磁電流為0。但是平滑電容器34的兩端電壓上升，過電壓檢出電路36C檢出過電壓Vmax(例如65V)后，就使半導(dǎo)體開關(guān)38C接通，使電流流入電阻器37后被吸收，從而使電壓下降。然后，在平滑電容器34的電壓成為30V以下的時(shí)刻，使半導(dǎo)體開關(guān)38C截止后，盡管電壓再次上升，但是沒有達(dá)到過電壓檢出電平，能夠省略電阻器37中從30V起到0V為止的放電。這樣，能夠減少電阻器37的發(fā)熱量。
采用本實(shí)施方式后，由于能夠在逆變器32的輸入電壓成為過電壓時(shí)，使半導(dǎo)體開關(guān)38C接通，用電阻器37吸收發(fā)電機(jī)21的輸出電壓，阻止高電壓供給逆變器32，所以即使發(fā)電機(jī)產(chǎn)生剩余電力時(shí)，也能夠很容易地從過電壓中保護(hù)逆變器的構(gòu)成部件。
另外，半導(dǎo)體開關(guān)38A，能夠避免發(fā)熱的問題。
進(jìn)而，除了逆變器的異常停止以外，檢出過電壓及過電流時(shí)，能夠使激磁電流迅速為零，停止發(fā)電機(jī)的發(fā)電。
接著，使用圖9，講述本發(fā)明的第5實(shí)施方式涉及的電動(dòng)機(jī)的控制裝置的結(jié)構(gòu)及動(dòng)作。
圖9是表示使用了采用本發(fā)明的第5實(shí)施方式涉及的電動(dòng)機(jī)的控制裝置的發(fā)電機(jī)-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的方框圖。此外，和圖1相同的符號(hào)，表示相同的部分。
在本實(shí)施方式中，逆變器裝置30D，取代圖7的半導(dǎo)體開關(guān)38C和電阻器37的串聯(lián)電路，具備浪涌吸收器31。浪涌吸收器31，設(shè)置在連接發(fā)電裝置20和逆變器32的電源線和接地線之間。在發(fā)電機(jī)21和電動(dòng)機(jī)40的輸出電壓較小的用途中，適用于能夠用浪涌吸收器31吸收的情況。
權(quán)利要求
1.一種電動(dòng)機(jī)的控制裝置，用于直接接受由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)發(fā)出的電力后驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的電機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，具有逆變器裝置，該逆變器裝置具備將所述發(fā)電機(jī)發(fā)出的直流電力變換成交流電力的逆變器，并將被該逆變器變換的交流電力供給交流電動(dòng)機(jī)；控制單元，該控制單元控制所述逆變器裝置中的直流-交流變換；以及阻止單元，該阻止單元在所述逆變器停止時(shí)，阻止所述發(fā)電機(jī)的發(fā)電輸出供給所述逆變器。
2.如權(quán)利要求1所述的電動(dòng)機(jī)的控制裝置，其特征在于所述阻止單元，具有過電壓檢出單元，該過電壓檢出單元配置在所述發(fā)電機(jī)與所述逆變器之間，檢出所述逆變器的輸入電壓大于規(guī)定值的情況；和電壓吸收單元，該電壓吸收單元設(shè)置在所述發(fā)電機(jī)與所述逆變器之間的直流電壓線上，消耗直流電壓，當(dāng)所述過電壓檢出單元檢出過電壓時(shí)，由所述電壓吸收單元消耗過電壓。
3.如權(quán)利要求2所述的電動(dòng)機(jī)的控制裝置，其特征在于所述阻止單元，還具備激磁停止單元，該激磁停止單元在所述過電壓檢出單元檢出過電壓時(shí)，由所述控制單元停止向所述發(fā)電機(jī)的激磁線圈供給激磁電流。
4.如權(quán)利要求2所述的電動(dòng)機(jī)的控制裝置，其特征在于所述過電壓檢出單元，還檢出所述逆變器的輸入電壓小于第2規(guī)定值的情況；當(dāng)檢出小于第2規(guī)定值時(shí)，停止由所述電壓吸收單元對(duì)過電壓的消耗。
5.如權(quán)利要求2所述的電動(dòng)機(jī)的控制裝置，其特征在于，所述阻止單元，還具有過電流檢出單元，該過電流檢出單元檢出流入所述逆變器的電流是規(guī)定值以上的情況；和激磁停止單元，該激磁停止單元在所述過電流檢出單元檢出過電流時(shí)，由所述控制單元停止向所述發(fā)電機(jī)的激磁線圈供給激磁電流。
6.如權(quán)利要求1所述的電動(dòng)機(jī)的控制裝置，其特征在于所述阻止單元，具有過電壓檢出單元，該過電壓檢出單元配置在所述發(fā)電機(jī)與所述逆變器之間，檢出所述逆變器的輸入電壓大于規(guī)定值的情況；和開關(guān)單元，該開關(guān)單元設(shè)置在所述發(fā)電機(jī)與所述逆變器之間的直流電壓線上，隔斷由所述發(fā)電機(jī)向所述逆變器的電力供給。
7.如權(quán)利要求1所述的電動(dòng)機(jī)的控制裝置，其特征在于所述阻止單元，具有過電壓檢出單元，該過電壓檢出單元配置在所述發(fā)電機(jī)與所述逆變器之間，檢出所述逆變器的輸入電壓大于規(guī)定值的情況；開關(guān)單元，該開關(guān)單元將所述發(fā)電機(jī)與所述逆變器之間的直流電壓線接地到接地電位；和熔斷器，該熔斷器配置在所述發(fā)電機(jī)與所述逆變器之間的直流電壓線中，在由所述開關(guān)單元將所述直流電壓線接地時(shí)，熔斷所述熔斷器。
8.如權(quán)利要求1所述的電動(dòng)機(jī)的控制裝置，其特征在于所述阻止單元，具備過電壓檢出單元，該過電壓檢出單元配置在所述發(fā)電機(jī)與所述逆變器之間，檢出所述逆變器的輸入電壓大于規(guī)定值的情況；作為對(duì)所述發(fā)電機(jī)的發(fā)電輸出進(jìn)行整流的整流元件，具備可控硅；當(dāng)所述過電壓檢出單元檢出過電壓時(shí)，使所述可控硅截止。
9.如權(quán)利要求1所述的電動(dòng)機(jī)的控制裝置，其特征在于所述阻止單元，具備浪涌吸收器，該過浪涌吸收器配置在所述發(fā)電機(jī)與所述逆變器之間，吸收所述發(fā)電機(jī)的發(fā)電輸出。
10.如權(quán)利要求9所述的電動(dòng)機(jī)的控制裝置，其特征在于所述阻止單元，還具有過電流檢出單元，該過電流檢出單元檢出流入所述逆變器的電流是規(guī)定值以上的情況；和激磁停止單元，該激磁停止單元在所述過電流檢出單元檢出過電流時(shí)，由所述控制單元停止向所述發(fā)電機(jī)的激磁線圈供給激磁電流。
11.如權(quán)利要求9所述的電動(dòng)機(jī)的控制裝置，其特征在于所述阻止單元，還具有過電壓檢出單元，該過電壓檢出單元配置在所述發(fā)電機(jī)與所述逆變器之間，檢出所述逆變器的輸入電壓大于規(guī)定值的情況；和激磁停止單元，該激磁停止單元在所述過電壓檢出單元檢出過電壓時(shí)，由所述控制單元停止向所述發(fā)電機(jī)的激磁線圈供給激磁電流。
12.一種車載用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，用于由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)和被發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的車輪不同的車輪的車輛，其特征在于具有發(fā)電機(jī)，該發(fā)電機(jī)被發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)后發(fā)電；逆變器裝置，該逆變器裝置具備將所述發(fā)電機(jī)發(fā)出的直流電力變換成交流電力的逆變器，并將被該逆變器變換的交流電力供給交流電動(dòng)機(jī)；控制單元，該控制單元控制該逆變器裝置中的直流-交流變換；以及阻止單元，該阻止單元在所述逆變器停止時(shí)，阻止所述發(fā)電機(jī)的發(fā)電輸出供給所述逆變器。
全文摘要
一種電動(dòng)機(jī)的控制裝置，逆變器(32)將發(fā)電機(jī)(21)的直流發(fā)電輸出變換成交流電力，供給交流電動(dòng)機(jī)(40)。控制器(100)，控制逆變器(32)中的直流—交流變換。由過電壓檢出電路(36)和半導(dǎo)體開關(guān)(38)構(gòu)成的阻止單元，在逆變器(32)停止時(shí)，阻止發(fā)電機(jī)(21)的發(fā)電輸出供給逆變器(32)。提供在發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)之間不設(shè)置電瓶的系統(tǒng)中，即使發(fā)電機(jī)產(chǎn)生剩余電力時(shí)，也能夠很容易地從過電壓中保護(hù)逆變器的構(gòu)成部件的電動(dòng)機(jī)的控制裝置及車載用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
文檔編號(hào)H02M7/48GK101081601SQ200710108748
公開日2007年12月5日 申請(qǐng)日期2007年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月31日
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