专利名称：电气负荷装置、异常处理方法以及记录用于使计算机执行电气负荷装置中异常处理的程 ...的制作方法
技术领域：
本发明涉及处理检测到的异常的电气负荷装置、处理所述电气负荷装置中异常的方法以及记录用于使计算机执行电气负荷装置中异常处理的程序的计算机可读记录介质。
背景技术：
近来，混合动力车辆作为对环境有利的车辆已受到广泛关注。混合动力车辆已部分投入实际应用。
除了传统的发动机以外，混合动力车辆由DC(直流)电源、逆变器以及受逆变器驱动的电机来提供动力。具体地说，在通过驱动发动机来为车辆提供动力的同时，还通过由逆变器将来自直流电源的直流电压转换为AC(交流)电压并借助转换后的交流电压使电机转动来为车辆提供动力。
在此类混合动力车辆中，存在一种如图5所示配备有两个交流电机M1和M2的混合动力车辆。交流电机M1是产生用于驱动混合动力车辆驱动轮的扭矩的电机。交流电机M2是连接到混合动力车辆发动机并通过混合动力车辆再生制动时发动机的转动来产生电能的电机。
逆变器330从正母线L1和负母线L2接收预定直流电压，并根据来自控制装置(未示出)的控制信号将接收的预定直流电压转换为交流电压，然后驱动交流电机M1。逆变器340根据来自控制装置(未示出)的控制信号将由交流电机M2产生的交流电压转换为直流电压，并将转换后的直流电压提供给正母线L1和负母线L2。提供给正母线L1和负母线L2的直流电压被提供给逆变器330，或者其可以用于为直流电源(未示出)充电。
在配备有这样两个交流电机M1和M2的混合动力车辆中，当两个交流电机M1和M2中的一个电机由于故障等原因而停止时，如何控制另一个交流电机以便安全驱动混合动力车辆是一个关键的问题。
从这样的观点，当安装在混合动力车辆中的两个交流电机M1和M2中的一个电机由于故障等原因而停止时，通常另一个交流电机也将停止(参见专利文档1)。具体地说，当其中一个交流电机停止时，另一个交流电机也将停止。
但是，在混合动力车辆或电动车辆中，某些混合动力车辆均配备有用于提高来自直流电源的直流电压并将提高后的直流电压提供给驱动两个交流电机的两个逆变器的系统。在日本专利公开2000-166012披露的技术中，在此类具有用于提高直流电压的电压转换器的系统中存在问题，即当其中一个交流电机停止时，实际上无法对另一个交流电机进行控制。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种电气负荷装置，所述装置包括两个由通过提高直流电压获得的提高后的电压来驱动的交流电机并能够处理检测到的异常。
本发明的另一个目的是提供一种处理电气负荷装置中异常的方法，所述装置包括两个由通过提高直流电压获得的提高后的电压来驱动的交流电机。
本发明的再一个目的是提供一种记录用于使计算机执行电气负荷装置中异常处理的程序的计算机可读记录介质，所述装置包括两个由通过提高直流电压获得的提高后的电压来驱动的交流电机。
根据本发明，电气负荷装置包括电压转换器、第一和第二电气负荷以及异常处理装置。所述电压转换器将从直流电源输出的第一直流电压转换为电压电平不同于所述第一直流电压的第二直流电压。所述第一和第二电气负荷由通过所述电压转换器转换的所述第二直流电压来驱动。所述异常处理装置在所述电压转换器、所述第一电气负荷以及所述第二电气负荷中的至少一个为异常时处理异常。
优选地，当所述电压转换器为异常时，所述异常处理装置停止所述第一和第二电气负荷。
优选地，当所述电压转换器正常而所述第一和第二电气负荷中的一个电气负荷为异常时，所述异常处理装置停止所述第一和第二电气负荷中的另一个电气负荷。
更优选地，当满足恢复条件时，所述异常处理装置恢复所述电气负荷中的另一个电气负荷。
更优选地，所述电气负荷装置进一步包括电容元件。所述电容元件平滑由所述电压转换器转换的所述第二直流电压并将所述平滑后的第二直流电压提供给所述第一和第二电气负荷。
所述第一电气负荷包括电机和逆变器。所述逆变器根据从所述电容元件接收的所述第二直流电压来驱动所述电机。
进而，优选地，所述异常处理装置使所述电压转换器保持驱动。
进而，优选地，所述电压转换器在所述第一直流电压和所述第二直流电压之间执行相互电压转换。
此外，根据本发明，记录用于使计算机执行的程序的计算机可读记录介质是记录用于使计算机执行电气负荷装置中异常处理的程序的计算机可读记录介质。
所述电气负荷装置包括电压转换器以及第一和第二电气负荷。所述电压转换器将从直流电源输出的第一直流电压转换为电压电平不同于所述第一直流电压的第二直流电压。所述第一和第二电气负荷由所述第二直流电压驱动。
所述程序使计算机执行检测所述电压转换器、所述第一电气负荷以及所述第二电气负荷中任何一个的异常的第一步骤，以及执行异常处理以响应检测到所述异常的第二步骤。
优选地，所述第一步骤检测所述电压转换器中的异常，并且所述第二步骤停止所述第一和第二电气负荷。
优选地，所述第一步骤检测所述第一和第二电气负荷中的一个电气负荷的异常，并且所述第二步骤停止所述第一和第二电气负荷中的另一个电气负荷。
更优选地，所述程序进一步使计算机执行当满足恢复条件时恢复所述电气负荷中的另一个电气负荷的第三步骤。
更优选地，所述电气负荷装置进一步包括电容元件。所述电容元件平滑由所述电压转换器转换的所述第二直流电压并将所述平滑后的第二直流电压提供给所述第一和第二电气负荷。
所述第一电气负荷包括电机和逆变器。所述逆变器根据从所述电容元件接收的所述第二直流电压来驱动所述电机。
所述程序的所述第二步骤使所述电压转换器保持驱动。
进而，优选地，所述电压转换器在所述第一直流电压和所述第二直流电压之间执行相互电压转换。
进而，根据本发明，用于处理异常的方法是用于处理电气负荷装置中异常的方法。
所述电气负荷装置包括电压转换器以及第一和第二电气负荷。所述电压转换器将从直流电源输出的第一直流电压转换为电压电平不同于所述第一直流电压的第二直流电压。所述第一和第二电气负荷由通过所述电压转换器转换的所述第二直流电压驱动。
所述用于处理异常的方法包括检测所述电压转换器、所述第一电气负荷以及所述第二电气负荷中任何一个的异常的第一步骤，以及执行异常处理以响应检测到所述异常的第二步骤。
优选地，所述第一步骤检测所述电压转换器中的异常，并且所述第二步骤停止所述第一和第二电气负荷。
优选地，所述第一步骤检测所述第一和第二电气负荷中的一个电气负荷的异常，并且所述第二步骤停止所述第一和第二电气负荷中的另一个电气负荷。
更优选地，所述用于处理异常的方法进一步包括当满足恢复条件时恢复所述电气负荷中的另一个电气负荷的第三步骤。
更优选地，所述电气负荷装置进一步包括电容元件。所述电容元件平滑所述第二直流电压并将所述平滑后的第二直流电压提供给所述第一和第二电气负荷。
所述第一电气负荷包括电机和逆变器。所述逆变器根据从所述电容元件接收的所述第二直流电压来驱动所述电机。
所述用于处理异常的方法的所述第二步骤进一步使所述电压转换器保持驱动。
进而，优选地，所述电压转换器在所述第一直流电压和所述第二直流电压之间执行相互电压转换。
在本发明中，将检测构成所述电气负荷装置的所述电压转换器、所述第一电气负荷以及所述第二电气负荷中的哪一个为异常，并执行对应于所述检测到的异常的原因的处理。
因此，根据本发明，可以安全地驱动具有两个电气负荷(由通过提高来自所述直流电源的直流电压而获得的提高后的电压来驱动)的所述电气负荷装置。可以保护构成所述电气负荷装置的每个元件。
图1是根据本发明的电气负荷装置的示意框图。
图2是图1所示的控制装置的功能框图。
图3是用于说明图2所示的电机扭矩控制装置功能的功能框图。
图4是用于说明处理图1所示的电气负荷装置中异常的操作的流程图。
图5是安装在混合动力车辆上的两个电机的概念图。
具体实施例方式
将参考附图对本发明的实施例进行详细说明。相同或相应的部分将由相同的参考符号表示，对其不再重复说明。
参考图1，根据本发明的实施例的电气负荷装置100包括直流电源B、保险丝FU、电压传感器10和20、系统继电器SR1和SR2、电容器11和13、直流/直流转换器12、逆变器14和31、电流传感器24和28、控制装置30以及交流电机M1和M2。
交流电机M1安装在例如混合动力车辆上。交流电机M1是驱动电机，用于产生扭矩以驱动混合动力车辆的驱动轮。进而，当交流电机M1在车辆减速或其他场合通过驱动轮的转动而转动时，交流电机M1用作发电机(所谓的再生功能)。
交流电机M2安装在例如混合动力车辆上。交流电机M2连接到混合动力车辆的发动机(未示出)并用作由该发动机驱动的发电机，并且还用作该发动机的电机，例如能够启动发动机的电机。通过调整交流电机M2的发电扭矩来实现控制使发动机保持高效的驱动，可以改进混合动力发动机的燃料经济性并减少废气。由交流电机M1驱动的驱动轮可以是位于安装混和动力车辆的发动机一侧的车轮(例如，当发动机前置时的前轮)，或者它们可以是位于未安装发动机一侧的车轮(当发动机前置时的后轮)。
直流/直流转换器12包括电抗器L1、NPN晶体管Q1和Q2以及二极管D1和D2。电抗器L1的一端连接到直流电源B的电源线，其另一端连接到NPN晶体管Q1与NPN晶体管Q2之间的中间点，即NPN晶体管Q1的发射极与NPN晶体管Q2的集电极之间。NPN晶体管Q1和NPN晶体管Q2串联在电源线与地线之间。NPN晶体管Q1的集电极连接到电源线，NPN晶体管Q2的发射极连接到地线。在NPN晶体管Q1和Q2的集电极和发射极之间分别连接有使电流从发射极侧流向集电极侧的二极管D1和D2。
逆变器14由U相臂(phase arm)15、V相臂16以及W相臂17组成。U相臂15、V相臂16以及W相臂17在电源线与地线之间并列设置。
U相臂15由串联的NPN晶体管Q3和Q4组成，V相臂16由串联的NPN晶体管Q5和Q6组成，W相臂17由串联的NPN晶体管Q7和Q8组成。在NPN晶体管Q3至Q8的集电极与发射极之间，分别连接有使电流从发射极侧流向集电极侧的二极管D3至D8。
每个相臂的中间点连接到交流电机M1的每个相线圈的每个相端部。具体地说，交流电机M1是三相永磁电机，其中三个线圈U、V、W相中每个相的一端都连接到中间点，而U相线圈的另一端连接到NPN晶体管Q3和Q4的中间点，V相线圈的另一端连接到NPN晶体管Q5和Q6的中间点，以及W相线圈的另一端连接到NPN晶体管Q7和Q8的中间点。
逆变器31的结构与逆变器14相似。
直流电源B由诸如镍氢电池和锂离子电池之类的蓄电池组组成。电压传感器10检测从直流电源B输出的直流电压Vb(也称为“电池电压Vb”)，并将检测到的直流电压Vb输出至控制装置30。保险丝FU连接在直流电源B与系统继电器SR1和SR2之间。作为直流电源B，也可以组合燃料电池。
系统继电器SR1和SR2由来自控制装置30的信号SE接通/断开。更具体地说，系统继电器SR1和SR2由高(逻辑高)电平的信号SE接通，由低(逻辑低)电平的信号SE断开。
电容器11平滑从直流电源B提供的直流电压Vb，并将平滑后的直流电压Vb提供给直流/直流转换器12。
直流/直流转换器12提高从电容器11提供的直流电压Vb并将其提供给电容器13。更具体地说，直流/直流转换器12接收来自控制装置30的信号PWU，并按照其间NPN晶体管Q2由信号PWU导通的时间段来提高直流电压Vb，然后将该电压提供给电容器13。
当直流/直流转换器12收到来自控制装置30的信号PWD时，它会减小逆变器14和/或逆变器31经由电容器13提供的直流电压以便对直流电源B充电。不用说直流/直流转换器12可适用于仅执行电压提高功能的电路。
进而，当直流/直流转换器12由于故障等原因停止时，直流/直流转换器12的IPM(智能电源模块，未示出)向控制装置30输出故障信号FLC。
电容器13平滑来自直流/直流转换器12的直流电压，并将平滑后的直流电压通过节点N1和N2提供给逆变器14和31。电压传感器20检测电容器13两端之间的电压，即直流/直流转换器12的输出电压Vm(对应于逆变器14的输入电压，以下同)，并将检测的输出电压Vm输出至控制装置30。
当通过电容器13提供直流电压时，逆变器14根据来自控制装置30的信号PWMI1将直流电压转换为交流电压以驱动交流电机M1。因此，交流电机M1被驱动以产生由扭矩指令值TR1指定的扭矩。
进而，在配备有电气负荷装置100的混合动力车辆的再生制动时，逆变器14根据来自控制装置30的信号PWMC1将交流电机M1产生的交流电压转换为直流电压，并将转换后的直流电压通过电容器13提供给直流/直流转换器12。如此处所使用的那样，所述再生制动包括在混合动力车辆的驾驶者使用脚制动装置的情况下与电力再生关联的制动操作，或者在驾驶者不使用脚制动装置但放开加速踏板的情况下与电力再生关联的车辆减速(或停止加速)。
更进而，当逆变器14由于故障等原因停止时，逆变器14的IPM(未示出)向控制装置30输出故障信号FLV1。
更进而，逆变器14在收到来自控制装置30的停止信号STPI1时停止工作。
更进而，逆变器14在收到来自控制装置30的信号RE1时恢复其操作。
当通过电容器13提供直流电压时，逆变器31根据来自控制装置30的信号PWMI2将直流电压转换为交流电压以驱动交流电机M2。因此，交流电机M2被驱动以产生由扭矩指令值TR2指定的扭矩。
进而，在配备有电气负荷装置100的混合动力车辆的再生制动时，逆变器31根据来自控制装置30的信号PWMC2将交流电机M2产生的交流电压转换为直流电压，并将转换后的直流电压通过电容器13提供给直流/直流转换器12。
更进而，当逆变器31由于故障等原因停止时，逆变器31的IPM(未示出)会向控制装置30输出故障信号FLV2。
更进而，逆变器31在收到来自控制装置30的停止信号STPI2时停止工作。
更进而，逆变器31在收到来自控制装置30的信号RE2时恢复其操作。
电流传感器24检测流过交流电机M1的电机电流MCRT1，并将检测的电机电流MCRT1输出至控制装置30。电流传感器28检测流过交流电机M2的电机电流MCRT2，并将检测的电机电流MCRT2输出至控制装置30。
在图1中，虽然交流电机M1的U相、V相以及W相中的每一相都设置有电流传感器24，但本发明并不限于此，可以为U相、V相以及W相中的至少两个相设置电流传感器24。同样，可以为U相、V相以及W相中的至少两个相设置电流传感器28。
控制装置30通过电压传感器10接收从直流电源B输出的直流电压Vb、接收分别来自电流传感器24和28的电机电流MCRT1和MCRT2、接收来自电压传感器20的直流/直流转换器12的输出电压Vm(即逆变器14和31的输入电压)、接收来自外部ECU(电子控制单元)的扭矩指令值TR1和TR2以及电机转数MRN1和MRN2，并接收分别来自直流/直流转换器12以及逆变器14和31的IPM的故障信号FLC、FLV1以及FLV2。然后，当逆变器14通过后面所述的方法来驱动交流电机M1时，根据直流电压Vb、输出电压Vm、电机电流MCRT1、扭矩指令值TR1以及电机转数MRN1，控制装置30产生用于切换控制逆变器14的NPN晶体管Q3至Q8的信号PWMI1，并将产生的信号PWMI1输出至逆变器14。
进而，当逆变器31通过后面所述的方法来驱动交流电机M2时，根据直流电压Vb、输出电压Vm、电机电流MCRT2、扭矩指令值TR2以及电机转数MRN2，控制装置30产生用于切换控制逆变器31的NPN晶体管Q3至Q8的信号PWMI2，并将产生的信号PWMI2输出至逆变器31。
进而，当逆变器14(或31)驱动交流电机M1(或M2)时，根据直流电压Vb、输出电压Vm、电机电流MCRT1(或MCRT2)、扭矩指令值TR1(或TR2)以及电机转数MRN1(或MRN2)，控制装置30通过后面所述的方法来产生用于切换控制直流/直流转换器12的NPN晶体管Q1和Q2的信号PWU，并将产生的信号PWU输出至直流/直流转换器12。
进而，控制装置30产生信号PWMC1以便将交流电机M1在再生制动时产生的交流电压转换为直流电压，或者产生信号PWMC2以便将交流电机M2产生的交流电压转换为直流电压，并将产生的信号PWMC1或信号PWMC2分别输出至逆变器14或逆变器31。在这种情况下，控制装置30产生用于控制直流/直流转换器12减小来自逆变器14或31的直流电压以对直流电源B充电的信号PWD，并将其输出至直流/直流转换器12。
更进而，当直流/直流转换器12以及逆变器14和31中的任何一个出现异常时，控制装置30根据故障信号FLC、FLV1和FLV2以及输出电压Vm，通过后面所述的方法来处理出现的异常。
更进而，控制装置30产生用于接通/断开系统继电器SR1和SR2的信号SE，并将其输出至系统继电器SR1和SR2。
图2是控制装置30的功能框图。参考图2，控制装置30包括电机扭矩控制装置301、电压转换控制装置302以及异常处理装置303。
根据电机电流MCRT1和MCRT2、扭矩指令值TR1和TR2、电机转数MRN1和MRN2、直流电压Vb以及输出电压Vm，电机扭矩控制装置301产生信号PWMI1和PWMI2，并将产生的信号PWMI1和PWMI2分别输出至逆变器14和31。
进而，根据直流电压Vb、输出电压Vm、电机电流MCRT1(或MCRT2)、扭矩指令值TR1(或TR2)以及电机转数MRN1(或MRN2)，电机扭矩控制装置301产生信号PWU，并将产生的信号PWU输出至直流/直流转换器12。
当电压转换控制装置302从外部ECU接收到指示配备有电气负荷装置100的混合动力车辆进入再生制动模式的信号RGE时，它会产生信号PWMC1和PWMC2以及信号PWD，并将产生的信号PWMC1和PWMC2分别输出至逆变器14和31，将信号PWD输出至直流/直流转换器12。
异常处理装置303接收来自直流/直流转换器12的IPM的故障信号FLC，接收来自逆变器14的IPM的故障信号FLV1，并接收来自逆变器31的IPM的故障信号FLV2。
然后，异常处理装置303根据故障信号FLC来判定直流/直流转换器12是否被异常停止。此外，异常处理装置303根据故障信号FLV1来判定逆变器14是否被异常停止。进而，异常处理装置303根据故障信号FLV2来判定逆变器31是否被异常停止。
当异常处理装置303判定直流/直流转换器12被异常停止时，它会产生停止信号STPI1和STPI2以强制停止逆变器14和31，并将产生的信号STPI1和STPI2分别输出至逆变器14和31。
当异常处理装置303判定逆变器14被异常停止而直流/直流转换器12并非异常停止时，它会产生停止信号STPI2以强制停止逆变器31，并将产生的停止信号STPI2输出至逆变器31。然后，在将停止信号STPI2输出至逆变器31之后，异常处理装置303判定来自电压传感器20的输出电压Vm的电压电平是否稳定，并且当输出电压Vm的电压电平稳定时，它会产生用于恢复逆变器31的信号RE2，并将其输出至逆变器31。
进而，当异常处理装置303判定逆变器31被异常停止而直流/直流转换器12和逆变器14并非异常停止时，它会产生用于强制停止逆变器14的停止信号STPI1，并将产生的停止信号STPI1输出至逆变器14。然后，在将停止信号STPI1输出至逆变器14之后，异常处理装置303判定来自电压传感器20的输出电压Vm的电压电平是否稳定，并且当输出电压Vm的电压电平稳定时，它会产生用于恢复逆变器14的信号RE1并将其输出至逆变器14。
图3是电机扭矩控制装置301的功能框图。参考图3，电机扭矩控制装置301包括电机控制相电压计算单元40、逆变器PWM信号转换单元42、逆变器输入电压指令计算单元50、反馈电压指令计算单元52以及负载比转换单元54。
电机控制相电压计算单元40根据直流/直流转换器12的输出电压Vm、电机电流MCRT1以及扭矩指令值TR1计算将施加到交流电机M1每个相的线圈的电压，并根据输出电压Vm、电机电流MCRT2以及扭矩指令值TR2计算将施加到交流电机M2每个相的线圈的电压。然后，电机控制相电压计算单元40将计算出的交流电机M1或M2的电压输出至逆变器PWM信号转换单元42。
当逆变器PWM信号转换单元42从电机控制相电压计算单元40接收到交流电机M1的电压时，它根据收到的电压产生信号PWMI1并将该信号输出至逆变器14。此外，当逆变器PWM信号转换单元42从电机控制相电压计算单元40接收到交流电机M2的电压时，它根据收到的电压产生信号PWMI2并将该信号输出至逆变器31。
逆变器输入电压指令计算单元50根据扭矩指令值TR1和电机转数MRN1(或扭矩指令值TR2和电机转数MRN2)来计算电压指令Vdccom，并将计算出的电压指令Vdccom输出至反馈电压指令计算单元52。
反馈电压指令计算单元52根据来自电压传感器20的直流/直流转换器12的输出电压Vm以及来自逆变器输入电压指令计算单元50的电压指令Vdccom来计算反馈电压指令Vdccom_fb，并将计算出的反馈电压指令Vdccom_fb输出至负载比转换单元54。
负载比转换单元54根据来自电压传感器10的电池电压Vb、来自电压传感器20的输出电压Vm以及来自反馈电压指令计算单元52的反馈电压指令Vdccom_fb来计算负载比，以便将来自电压传感器20的输出电压Vm设定为来自反馈电压指令计算单元52的反馈电压指令Vdccom_fb，并根据计算出的负载比产生用于导通/截止直流/直流转换器12的NPN晶体管Q1和Q2的信号PWU。然后，负载比转换单元54将产生的信号PWU输出至直流/直流转换器12的NPN晶体管Q1和Q2。
应该指出，如果直流/直流转换器12的下侧NPN晶体管Q2的负载增加，则电抗器L1的蓄电量会增加，因此可以获得更高的电压输出。另一方面，如果上侧NPN晶体管Q1的负载增加，则电源线的电压会减小。因此，通过控制NPN晶体管Q1和Q2的负载比，可以将电源线的电压控制为至少是直流电源B的输出电压的任何电压。
参考图4，对异常处理装置303中的异常处理操作进行了说明。在图4的说明中，假设逆变器14驱动交流电机M1作为驱动电机，逆变器31驱动交流电机M2作为发电机。
当开始异常处理操作时，异常处理装置303根据来自直流/直流转换器12的IPM的故障信号FLC来判定直流/直流转换器12是否被异常停止(步骤S1)。然后，当异常处理装置303判定直流/直流转换器12异常停止时，它会产生停止信号STPI1和STPI2，并将产生的停止信号STPI1输出至逆变器14，将产生的停止信号STPI2输出至逆变器31。因此，驱动驱动电机(交流电机M1)的逆变器14以及驱动发电机(交流电机M2)的逆变器31被强制停止(步骤S2)。
当直流/直流转换器12异常停止时，停止逆变器14和31的原因如下。当直流/直流转换器12停止时，如果交流电机M1中的耗电量超过交流电机M2中的发电量，电容器13两端之间的电压Vm会急剧减小，大电流会从直流电源B通过直流/直流转换器12的二极管D1流向电容器13一侧。由于此大电流，可能导致保险丝FU烧断或者使直流/直流转换器12内的元件寿命缩短。此外，通过增加元件的耐电流性能以保护直流/直流转换器12免于这样的大电流来解决此类问题时，所述系统无法以低成本实现。
此外，当直流/直流转换器12停止时，如果交流电机M1中的耗电量低于交流电机M2中的发电量，电容器13两端之间的电压Vm会急剧增加。在这种情况下，如果电流流过逆变器31，随着逆变器31中切换损耗的增加，逆变器31的温度可能会升高，或者逆变器31内的元件寿命可能会缩短。过度采取针对此类问题的措施，无法以低成本实现所述系统。
因此，当直流/直流转换器12异常停止时，可以考虑强制停止逆变器14和31，以便即使当电容器13两端之间的电压Vm减小时也可以保护保险丝FU或直流/直流转换器12，以及即使当电容器13两端之间的电压Vm增加时也可以保护逆变器31。
在步骤S1，如果判定直流/直流转换器12并非异常停止，异常处理装置303将根据来自逆变器14的IPM的故障信号FLV1来判定逆变器14是否被异常停止(步骤S3)。如果判定逆变器14被异常停止，则异常处理装置303产生停止信号STPI2并将产生的停止信号STPI2输出至逆变器31。因此，将强制停止驱动发电机(交流电机M2)的逆变器31(步骤S4)。在这种情况下，直流/直流转换器12保持驱动。
当逆变器14异常停止时，强制停止驱动发电机(交流电机M2)的逆变器31的原因如下。当逆变器14异常停止时，如果逆变器31保持驱动，则发电机(交流电机M2)中的发电操作会继续，因此电容器13中储存的直流电的消耗量会减小，并且电容器13两端之间的电压Vm会急剧增加。然后，在这种情况下，如果电流流过逆变器31，随着逆变器31中切换损耗的增加，逆变器31的寿命可能会缩短。因此，可以考虑强制停止逆变器31，以便避免由于电容器13两端之间电压Vm的增加而缩短逆变器31的寿命。
当逆变器31被强制停止时，保持驱动直流/直流转换器12的原因是，在从逆变器14异常停止直到强制停止逆变器31的时间段内，通过驱动直流/直流转换器12以便为直流电源B再生由交流电机M2产生的电能来避免电容器13两端之间电压Vm的增加。
在步骤S4之后，当经过预定的时间段后，异常处理装置303根据来自电压传感器20的输出电压Vm的电压电平来判定是否允许发电(步骤S5)。当步骤S5中输出电压Vm的电压电平不稳定时，异常处理装置303判定不允许发电，所述一系列的操作终止。
另一方面，当步骤S5中输出电压Vm的电压电平稳定时，异常处理装置303判定允许发电，而且产生信号RE2并将其输出至逆变器31。这将取消强制停止逆变器31(步骤S6)。然后所述一系列的操作终止。
当输出电压Vm稳定时，取消强制停止逆变器31以允许由交流电机M2发电的原因是因为如果输出电压Vm的电压电平稳定，可以提供由交流电机M2产生的电能以便驱动连接到直流电源B的辅助设备而不会引起逆变器31中的切换损耗。
在步骤S3，当判定逆变器14并非异常停止时，异常处理装置303根据来自逆变器31的IPM的故障信号FLV2来判定逆变器31是否异常停止(步骤S7)。然后，当逆变器31并非异常停止时，所述一系列的操作终止。
在步骤S7，当判定逆变器31异常停止时，异常处理装置303产生停止信号STPI1并将其输出至逆变器14。因此，驱动驱动电机(交流电机M1)的逆变器14被强制停止(步骤S8)。在这种情况下，直流/直流转换器12保持驱动。
当逆变器31异常停止时，强制停止逆变器14的原因如下。即使当不将电能从发电机(交流电机M2)提供给电容器13时，交流电机M1也会消耗电容器13中储存的电能。因此，如果逆变器14没有停止，电容器13两端之间的电压Vm会急剧减小，大电流会从直流电源B通过直流/直流转换器12的二极管D1流向电容器13一侧。然后，由于受大电流的影响，会使保险丝FU烧断或者使直流/直流转换器12的寿命缩短。
因此，为了使保险丝FU或直流/直流转换器12免受电容器13两端之间的电压Vm减小的影响，可以考虑强制停止逆变器14。
在步骤S8之后，当经过预定的时间段后，异常处理装置303根据来自电压传感器20的输出电压Vm的电压电平来判定是否允许驱动逆变器14(步骤S9)，所述逆变器14驱动驱动电机(交流电机M1)。当输出电压Vm的电压电平不稳定时，异常处理装置303判定不允许驱动逆变器14，并且所述一系列的操作终止。
在步骤S9，当输出电压Vm的电压电平稳定时，异常处理装置303判定允许驱动逆变器14，而且产生信号RE1并将其输出至逆变器14。这将取消强制停止驱动驱动电机(交流电机M1)的逆变器14(步骤S10)。然后所述一系列的操作终止。
当输出电压Vm稳定时，取消强制停止用于驱动交流电机M1的逆变器14的原因是因为如果输出电压Vm的电压电平稳定，交流电机M1可以由电容器13中储存的直流电能来驱动。
如上所述，异常处理装置303检测电气负荷装置100的直流/直流转换器12、逆变器14以及31中的哪一个是异常的，并根据检测到的异常的原因来执行处理，因此可以安全地驱动电气负荷装置100。
虽然已经讨论了在判定驱动发电机(交流电机M2)的逆变器31是否异常停止之前判定驱动驱动电机(交流电机M1)的逆变器14是否异常停止，但在本发明中也可以按照相反的顺序进行判定。
再次参考图1，将说明电气负荷装置100中的全部操作。当开始全部操作时，控制装置30产生H电平的信号SE并将其输出至系统继电器SR1和SR2，由此系统继电器SR1和SR2接通。直流电源B将直流电压通过系统继电器SR1和SR2输出至直流/直流转换器12。
电压传感器10检测从直流电源B输出的直流电压Vb，并将检测到的直流电压Vb输出至控制装置30。进而，电压传感器20检测电容器13两端之间的电压Vm，并将检测到的电压Vm输出至控制装置30。进而，电流传感器24检测流过交流电机M1的电机电流MCRT1并将其输出至控制装置30，而电流传感器28检测流过交流电机M2的电机电流MCRT2并将其输出至控制装置30。然后，控制装置30接收来自外部ECU的扭矩指令值TR1和TR2以及电机转数MRN1和MRN2。
然后，根据直流电压Vb、输出电压Vm、电机电流MCRT1、扭矩指令值TR1以及电机转数MRN1，控制装置30通过如上所述的方法产生信号PWMI1，并将产生的信号PWMI1输出至逆变器14。进而，根据直流电压Vb、输出电压Vm、电机电流MCRT2、扭矩指令值TR2以及电机转数MRN2，控制装置30通过如上所述的方法产生信号PWMI2，并将产生的信号PWMI2输出至逆变器31。
进而，当逆变器14(或31)驱动交流电机M1(或M2)时，根据直流电压Vb、输出电压Vm、电机电流MCRT1(或MCRT2)、扭矩指令值TR1(或TR2)以及电机转数MRN1(或MRN1)，控制装置30通过如上所述的方法产生用于切换控制直流/直流转换器12的NPN晶体管Q1和Q2的信号PWU，并将产生的信号PWU输出至直流/直流转换器12。
然后，直流/直流转换器12提高来自直流电源B的直流电压Vb以响应信号PWU，并将增加后的直流电压通过节点N1和N2提供给电容器13。然后，逆变器14根据来自控制装置30的信号PWMI1将由电容器13平滑的直流电压转换为交流电压并驱动交流电机M1。逆变器31根据来自控制装置30的信号PWMI2将由电容器13平滑的直流电压转换为交流电压并驱动交流电机M2。因此，交流电机M1会产生由扭矩指令值TR1指定的扭矩，交流电机M2会产生由扭矩指令值TR2指定的扭矩。
在配备有电气负荷装置100的混合动力车辆的再生制动时，控制装置30从外部ECU接收信号RGE并产生信号PWMC1和PWMC2以响应接收到的信号RGE，将产生的信号分别输出至逆变器14和31，以及产生信号PWD并将其输出至直流/直流转换器12。
然后，逆变器14将由交流电机M1产生的交流电压转换为直流电压以响应信号PWMC1，并将转换后的直流电压通过电容器13提供给直流/直流转换器12。进而，逆变器31将由交流电机M2产生的交流电压转换为直流电压以响应信号PWMC2，并将转换后的直流电压通过电容器13提供给直流/直流转换器12。然后，直流/直流转换器12通过节点N1和N2从电容器13接收直流电压，并根据信号PWD来减小接收到的直流电压，然后将减小的直流电压提供给直流电源B。这样，直流电源B将由交流电机M1或M2产生的电能来充电。
当交流电机M1消耗电容器13中储存的直流电能而交流电机M2发电时，控制装置30分别从直流/直流转换器12的IPM、逆变器14的IPM以及逆变器31的IPM接收故障信号FLC、FLV1以及FLV2，并从电压传感器20接收输出电压Vm。然后，控制装置30按照图4的流程图来检测直流/直流转换器12、逆变器14以及31中的哪一个异常停止，并根据检测到的异常的原因来执行处理。
虽然已经说明交流电机M1为驱动电机而交流电机M2为发电机，但在本发明中交流电机M1也可以为发电机而交流电机M2也可以为驱动电机。
逆变器14和交流电机M1构成“第一电气负荷”，而逆变器31和交流电机M2构成“第二电气负荷”。
进而，在强制停止逆变器31(参见图4中的步骤S4)之后判定输出电压Vm的电压电平处于稳定状态(参见图4中的步骤S5)对应于满足逆变器31的恢复条件。
更进而，在强制停止逆变器14(参见图4中的步骤S8)之后判定输出电压Vm的电压电平处于稳定状态(参见图4中的步骤S9)对应于满足逆变器14的恢复条件。
更进而，根据本发明的处理异常的方法是按照图4的流程图处理电气负荷装置100中异常的方法。
更进而，控制装置303中的异常处理实际上是由CPU执行的。CPU从ROM读取包括图4的流程图的诸步骤的程序，然后执行读取的程序以便按照图4的流程图来处理电气负荷装置100中的异常。因此，ROM相当于记录包括图4流程图的诸步骤的程序的计算机(CPU)可读记录介质。
更进而，虽然已经说明电气负荷装置100安装在混合动力车辆上，但根据本发明的电气负荷装置并不限于应用在混合动力车辆上，它也可以应用在其他车辆上。例如，根据本发明的电气负荷装置适用于电动车或燃料电池车辆，并且适用于包括直流/直流转换器以及多个除车辆以外的电气负荷的系统。
应该清楚地理解，以上披露的实施例仅为说明和示例的方式，并非限定的方式。本发明的范围仅由权利要求书的范围来限定，而不是由实施例的说明来限定。其旨在包括与权利要求等同并在权利要求书范围内的全部修改。
工业实用性本发明适用于包括两个由通过提高直流电压而获得的提高后的电压来驱动的交流电机的电气负荷装置，并能够处理检测到的异常。
权利要求
1.一种电气负荷装置，包括将从直流电源(B)输出的第一直流电压转换为电压电平不同于所述第一直流电压的第二直流电压的电压转换器(12)；由所述第二直流电压驱动的第一和第二电气负荷(14、M1、31、M2)；以及当所述电压转换器(12)、所述第一电气负荷(14、M1)以及所述第二电气负荷(31、M2)中的至少一个为异常时，处理异常的异常处理装置(303)。
2.根据权利要求1的电气负荷装置，其中当所述电压转换器(12)为异常时，所述异常处理装置(303)停止所述第一和第二电气负荷(14、M1、31、M2)。
3.根据权利要求1的电气负荷装置，其中当所述电压转换器(12)正常而所述第一和第二电气负荷(14、M1、31、M2)中的一个电气负荷为异常时，所述异常处理装置(303)停止所述第一和第二电气负荷(14、M1、31、M2)中的另一个电气负荷。
4.根据权利要求3的电气负荷装置，其中当满足恢复条件时，所述异常处理装置(303)恢复所述电气负荷中的所述另一个电气负荷。
5.根据权利要求3的电气负荷装置，进一步包括平滑所述第二直流电压并将平滑后的第二直流电压提供给所述第一和第二电气负荷(14、M1、31、M2)的电容元件(13)，其中所述第一电气负荷(14、M1)包括电机(M1)，以及根据从所述电容元件(13)接收的第二直流电压来驱动所述电机(M1)的逆变器(14)。
6.根据权利要求5的电气负荷装置，其中所述异常处理装置(303)使所述电压转换器(12)保持驱动。
7.根据权利要求1至6中任一权利要求的电气负荷装置，其中所述电压转换器(12)在所述第一直流电压和所述第二直流电压之间执行相互电压转换。
8.一种计算机可读记录介质，记录有使计算机执行电气负荷装置(100)中异常处理的程序；其中所述电气负荷装置(100)包括将从直流电源(B)输出的第一直流电压转换为电压电平不同于所述第一直流电压的第二直流电压的电压转换器(12)，以及由所述第二直流电压驱动的第一和第二电气负荷(14、M1、31、M2)，并且其中所述程序使所述计算机执行检测所述电压转换器(12)、所述第一电气负荷(14、M1)以及所述第二电气负荷(31、M2)中任何一个的异常的第一步骤，以及响应检测到所述异常执行异常处理的第二步骤。
9.根据权利要求8的记录有使计算机执行的程序的计算机可读记录介质，其中所述第一步骤检测所述电压转换器(12)中的异常，以及所述第二步骤停止所述第一和第二电气负荷(14、M1、31、M2)。
10.根据权利要求8的记录有使计算机执行的程序的计算机可读记录介质，其中所述第一步骤检测所述第一和第二电气负荷(14、M1、31、M2)中的一个电气负荷的异常，以及所述第二步骤停止所述第一和第二电气负荷(14、M1、31、M2)中的另一个电气负荷。
11.根据权利要求10的记录有使计算机执行的程序的计算机可读记录介质，其中所述程序进一步使所述计算机执行在满足恢复条件时恢复所述电气负荷中的所述另一个电气负荷的第三步骤。
12.根据权利要求10的记录有使计算机执行的程序的计算机可读记录介质，所述电气负荷装置(100)进一步包括平滑所述第二直流电压并将平滑后的第二直流电压提供给所述第一和第二电气负荷(14、M1、31、M2)的电容元件(13)，其中所述第一电气负荷(14、M1)包括电机(M1)，以及根据从所述电容元件(13)接收的第二直流电压来驱动所述电机(M1)的逆变器(14)，并且其中所述程序的所述第二步骤使所述电压转换器(12)保持驱动。
13.根据权利要求8至12中任一权利要求的记录有使计算机执行的程序的计算机可读记录介质，其中所述电压转换器(12)在所述第一直流电压和所述第二直流电压之间执行相互电压转换。
14.一种用于处理电气负荷装置(100)中的异常的方法，其中所述电气负荷装置(100)包括将从直流电源(B)输出的第一直流电压转换为电压电平不同于所述第一直流电压的第二直流电压的电压转换器(12)，以及由所述第二直流电压驱动的第一和第二电气负荷(14、M1、31、M2)，并且其中所述用于处理异常的方法包括检测所述电压转换器(12)、所述第一电气负荷(14、M1)以及所述第二电气负荷(31、M2)中任何一个的异常的第一步骤，以及执行异常处理以响应检测到所述异常的第二步骤。
15.根据权利要求14的用于处理异常的方法，其中所述第一步骤检测所述电压转换器(12)中的异常，以及所述第二步骤停止所述第一和第二电气负荷(14、M1、31、M2)。
16.根据权利要求14的用于处理异常的方法，其中所述第一步骤检测所述第一和第二电气负荷(14、M1、31、M2)中的一个电气负荷的异常，以及所述第二步骤停止所述第一和第二电气负荷(14、M1、31、M2)中的另一个电气负荷。
17.根据权利要求16的用于处理异常的方法，进一步包括当满足恢复条件时恢复所述电气负荷中的所述另一个电气负荷的第三步骤。
18.根据权利要求16的用于处理异常的方法，其中所述电气负荷装置(100)进一步包括平滑所述第二直流电压并将平滑后的第二直流电压提供给所述第一和第二电气负荷(14、M1、31、M2)的电容元件(13)，其中所述第一电气负荷(14、M1)包括电机(M1)，以及根据从所述电容元件(13)接收的第二直流电压来驱动所述电机(M1)的逆变器(14)，并且其中所述用于处理异常的方法的所述第二步骤进一步使所述电压转换器(12)保持驱动。
19.根据权利要求14至18中任一权利要求的用于处理异常的方法，其中所述电压转换器(12)在所述第一直流电压和所述第二直流电压之间执行相互电压转换。
全文摘要
当直流/直流转换器(12)异常停止时，控制装置(30)强制停止逆变器(14)和逆变器(31)。此外，当逆变器(14、31)中的一个逆变器异常停止而直流/直流转换器(12)正常时，控制装置(30)强制停止另一个逆变器。然后，当在强制停止另一个逆变器后满足恢复条件时，控制装置(30)恢复该另一个逆变器。
文档编号H02P29/02GK1659774SQ03812660
公开日2005年8月24日 申请日期2003年7月16日 优先权日2002年9月17日
发明者土生雅和 申请人:丰田自动车株式会社