专利名称：电压转换设备,记录了使计算机执行故障处理的程序的计算机可读记录介质,以及故障处 ...的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电压转换设备，其能够处理电压变换器中的故障，该电压变换器将来自DC电源的DC电压转换为输出电压，一种记录了使计算机执行故障处理的程序的计算机可读记录介质，以及一种故障处理方法。
背景技术：
最近，作为有益于环境的车辆，混合动力车和电动车吸引了广大注意。现在已经可以买到一些混合动力车。
除了常规的发动机以外，混合动力车包括电源、DC电源、逆变器以及由该逆变器驱动的电动机。确切地，发动机被驱动以产生电力，同时，来自DC电源的DC电压被逆变器转换为AC电压，用此AC电压转动电动机并相应地产生电力。电动车包括电源、DC电源、逆变器以及由此逆变器驱动的电动机。
一些混合动力车或者电动车被设计为利用升压变换器升高来自DC电源的电压，并将此升高的DC电压提供给驱动电动机的逆变器。
日本专利公开2-308935披露了图13所示的电动装置。此电动装置300装载于混合动力车上。参照图13，电动装置300包括DC电源310，旁路线311，继电器312，升压断路器320，电容器器326，逆变器330，电动装置本体350，以及场磁铁控制器360。
旁路线311和继电器312在电源线和DC电源310的正极之间串联连接。
升压断路器320包括电抗器321，MOS晶体管322、323，以及二极管324、325。电抗器321一端与DC电源310的电源线相连，另一端与MOS晶体管322和MOS晶体管323之间的中间点相连。MOS晶体管322和323在电源线和地线之间串联连接。MOS晶体管322的漏极与电源线相连接。MOS晶体管323的源极与地线相连接。二极管324、325各自连接于MOS晶体管322、323中相应一个的源极和漏极之间，以允许电流从源极侧流向漏极侧。
逆变器330由U相臂343、V相臂344以及W相臂345组成。U相臂343、V相臂344和W相臂345在电源线和地线之间并联连接。
U相臂343由MOS晶体管331和332串联连接形成。V相臂344由MOS晶体管333和334串联连接形成。W相臂345由MOS晶体管335和336串联连接形成。二极管337-342各自连接于MOS晶体管331-336中相应一个的源极和漏极之间，以允许电流从源极侧流向漏极侧。
电动装置本体350包括三相线圈，并作为发动机的电动机和发电机。逆变器330的U、V、W相臂各自的中间点与电动装置本体350的U、V、W相线圈的各自端点相连接。U相线圈的另一端与MOS晶体管331和332之间的中间点连接。V相线圈的另一端与MOS晶体管333和334之间的中间点连接。W相线圈的另一端与MOS晶体管335和336之间的中间点连接。
场磁铁控制器360包括二极管361、NPN晶体管362和基极放大器363。二极管361连接于电动装置本体350的励磁线圈的正极端F+和NPN晶体管362的集电极之间。NPN晶体管362连接于此励磁线圈的负极端F-和地线之间，以在其基极接收来自基极放大器363的电压。基极放大器363响应于来自控制装置(未示出)的控制信号，向NPN晶体管362的基极输出指定电压，以导通/关闭NPN晶体管362。
DC电源310输出DC电压。当继电器312被来自控制装置(未示出)的控制信号开启时，旁路线311将电容器326两端的电压提供给DC电源310。升压断路器320使其晶体管322、323由控制装置(未示出)导通/关闭，并升高由DC电源310提供的电压，以向逆变器330提供输出电压。
当包括了电动装置300的混合动力车进行再生制动时，升压断路器320还对由电动装置本体350产生、逆变器330转换的DC电压进行降压，以向DC电源310充电。
电容器器326平滑由升压断路器320提供的DC电压，并将平滑后的DC电压提供给逆变器330。
逆变器330接收来自电容器器326的DC电压，以基于来自控制装置(未示出)的控制，将此DC电压转换为AC电压，并驱动作为驱动电动机的电动装置本体350。场磁铁控制器360允许电流在NPN晶体管362导通时期流入励磁线圈。电动装置本体350从而作为驱动电动机被驱动，以产生由转矩指令值所指定的转矩。在包括了电动装置300的混合动力车再生制动时，逆变器330还基于来自控制装置的控制，将由电动装置本体350产生的AC电压转换为DC电压，并通过电容器器326，将此转换的DC电压提供给升压断路器320。
在电动装置300中，通过检测到升压断路器320的输出电压变得低于某参照值，来检测升压断路器320的故障。当升压断路器320中的故障被检测出时，继电器312由来自控制装置的控制信号开启，并且旁路线311直接将电容器326两端的电压提供给DC电源310。
在日本专利公开2-308935披露的电动装置300中，当升压断路器320发生故障，电容器326两端的电压不经过降压就提供给DC电源310。因此，如果电动装置本体350产生大量电能，高电压将施加于电容器326两端，导致必须提高电容器326的耐压性能，从而增加了成本。
发明内容
本发明的一个目的即为提供一种电压转换设备，其无需提高放置于逆变器输入端的电容器的耐压性能，就能够处理升压变换器中的故障。
本发明的另一个目的在于提供一种故障处理方法，其无需提高放置于逆变器输入端的电容器的耐压性能，就能够处理升压变换器中的故障。
本发明进一步的目的在于提供一种在其中记录了使得无需提高放置于逆变器输入端的电容器的耐压性能，即可使计算机对升压变换器执行故障处理的程序的计算机可读记录介质。
依照本发明的电压转换设备包括电负载，电容器，降压变换器，以及控制装置。电负载具有发电功能。电容器与电负载输入端连接。降压变换器对电容器的电压进行降压。当降压变换器发生故障时，控制装置控制此电负载，从而禁止电负载中的发电，或者减少此电负载所产生的电量。
更优选地，此降压变换器具有升压功能。
更优选地，此电负载为具有发电功能的电动机。当降压变换器发生故障时，控制装置限制电动机的再生发电功能。
更优选地，控制装置阻止电动机的再生发电。
更优选地，此电压转换设备还包括另一个电负载。另一个电负载不同于电动机。控制装置将电动机产生的再生电量限制为小于另一个电负载中的耗电量。
依照本发明的电压转换设备包括第一和第二电负载，电容器，降压变换器，以及控制装置。第一电负载具有发电功能。电容器与第一电负载的输入端连接。降压变换器对此电容器电压进行降压。第二电负载不同于第一电负载。控制装置控制第二电负载，使得当降压变换器发生故障时，增加第二电负载中的耗电量。
更优选地，此第二电负载为电动机。控制装置控制此电动机，使得其输出正转矩。
依照本发明，提供了一种在其中记录了使计算机可对电压转换设备执行故障处理的程序的计算机可读记录介质。此电压转换设备包括具有发电功能的电负载，与电负载输入端相连接的电容器，以及对电容器电压进行降压的降压变换器。程序使得计算机执行，第一步，检测降压变换器中的故障，以及第二步，当在第一步中检测到降压变换器的故障时，控制电负载，使得禁止电负载中的发电，或者减少电负载所产生的电量。
更优选地，此电负载为具有发电功能的电动机。在程序的第二步，电动机的再生发电功能被限制。
更优选地，在程序的第二步，禁止电动机的再生发电。
更优选地，此电压转换设备进一步包括另一个电负载，其不同于前述电负载。在程序第二步，将电动机产生的再生发电量限制为小于另一个电负载中的耗电量。
依照本发明，提供了一种在其中记录了使计算机可对电压转换设备执行故障处理的程序的计算机可读记录介质。此电压转换设备包括具有发电功能的第一电负载，与电负载输入端相连接的电容器，不同于第一电负载的第二电负载，以及对电容器电压进行降压的降压变换器。程序使得计算机执行，第一步，检测降压变换器中的故障，以及第二步，当在第一步中检测到降压变换器的故障时，增加第二电负载的耗电量。
更优选地，此第二电负载为电动机。在程序的第二步，当在第一步中检测到降压变换器的故障时，控制此电动机使其输出正转矩。
依照本发明，一种电压转换设备的故障处理方法，该电压转换设备包括具有发电功能的电负载，与电负载输入端相连接的电容器，以及对电容器电压进行降压的降压变换器，该故障处理方法包括第一步，检测降压变换器中的故障，以及第二步，当在第一步中检测到降压变换器的故障时，控制电负载，使得禁止电负载中的发电，或者减少电负载的发电量。
更优选地，此电负载为具有发电功能的电动机。在第二步中，限制电动机的再生发电。
更优选地，在第二步中，禁止电动机的再生发电。
更优选地，此电压转换设备还包括不同于前述电负载的另一个电负载。在故障处理方法的第二步，电动机的再生发电被限制为小于另一个电负载的耗电量。
依照本发明，一种电压转换设备的故障处理方法，该电压转换设备包括具有发电功能的第一电负载，与电负载输入端相连接的电容器，不同于第一电负载的第二电负载，以及对电容器电压进行降压的降压变换器，该故障处理方法包括第一步，检测降压变换器中的故障，以及第二步，当在第一步中检测到降压变换器的故障时，增加第二电负载中的耗电量。
更优选地，此第二电负载为电动机。在故障处理方法的第二步中，当在第一步中检测到降压变换器的故障时，控制此电动机使其输出正转矩。
在本发明中，当升压变换器发生故障，禁止与升压变换器输出端相连接的电负载中的发电，或者限制此电负载中的发电量。此外，当升压变换器发生故障时，两个电负载中之一的发电量被控制为等于或小于另一个电负载中的耗电量。
因此，依照本发明，即使当升压变换器发生故障时，也可以防止等于或高于其耐压的电压被施加在与电负载(包括第一和第二电负载)输入端相连的电容器上。
本发明前述的及其它的目标、特点、方面以及优势将因为以下参照附图对本发明的详细描述而变得更清晰明了。
图1为依照第一实施例的电压转换设备的原理框图；图2为图1所示控制装置的功能框图；图3为说明图2所示电动机转矩控制部分的功能的功能框图；图4为说明第一实施例中处理升压变换器中故障的操作的流程图；图5为依照第二实施例的电压转换设备的原理框图；图6为图5所示控制装置的功能框图；图7为说明图6所示电动机转矩控制部分的功能的功能框图；图8为说明第二实施例中处理升压变换器中故障的操作的流程图；图9为依照第三实施例的电压转换设备的原理框图；图10为图9所示控制装置的功能框图；图11为说明图10所示电动机转矩控制部分的功能的功能框图；图12为说明第三实施例中处理升压变换器中故障的操作的流程图；图13为常规电动装置的原理框图。
具体实施例方式
以下将参照附图详细描述本发明的实施例。需要注意的是，在图中，相同或相应的部分将用同样的参考字符标出，从而不进行重复描述。
参照图1，依照本发明第一实施例的电压转换设备100包括DC电源B，电压传感器10、13，系统继电器SR1、SR2，电容器C1、C2，升压变换器12，逆变器14，电流传感器24，控制装置30以及AC电动机M1。AC电动机M1为驱动电动机，其用于产生转矩以驱动混合动力车或电动车的驱动轮。或者，此电动机可以作为由发动机驱动的发电器，并作为发动机的电动机。例如，其可集成在混合动力车中来启动发动机。
升压变换器12包括电抗器L1，NPN晶体管Q1、Q2，以及二极管D1、D2。电抗器L1的一端与DC电源B的电源线连接，另一端与NPN晶体管Q1和Q2之间的中间点相连接，也即，在NPN晶体管Q1的发射极和NPN晶体管Q2的集电极之间。NPN晶体管Q1和Q2在电源线和地线之间串联连接。NPN晶体管Q1的集电极与电源线相连，NPN晶体管Q2的发射极与地线相连接。二极管D1、D2各自布置于NPN晶体管Q1、Q2中相应一个的集电极和发射极之间，以允许电流由发射极侧流到集电极侧。
逆变器14由U相臂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在电源线和地线之间并联连接。
U相臂15由NPN晶体管Q3和Q4串联连接形成。V相臂16由NPN晶体管Q5和Q6串联连接形成。W相臂17由NPN晶体管Q7和Q8串联连接形成。二极管D3-D8各自连接于NPN晶体管Q3-Q8中相应一个的集电极和发射极之间，以允许电流从发射极侧流到集电极侧。
U、V、W相臂使其各自的中间点与AC电动机M1的U、V、W相线圈各自的端点相连接。确切地，AC电动机M1为三相永磁电动机，其U、V、W相三个线圈各自有一端共同连接于中心。U相线圈的另一端连接于NPN晶体管Q3和Q4之间的中间点，V相线圈的另一端连接于NPN晶体管Q5和Q6之间的中间点，W相线圈的另一端连接于NPN晶体管Q7和Q8之间的中间点。
DC电源B由镍氢或锂离子二次电池形成。电压传感器10检测来自DC电源B的DC电压Vb，以向控制装置30输出此检测到的DC电压Vb。系统继电器SR1、SR2由来自控制装置30的信号SE开启/关闭。更确切地，系统继电器SR1、SR2由来自控制装置30的H(逻辑高)电平的信号SE开启，由来自控制装置30的L(逻辑低)电平的信号SE关闭。
电容器C1平滑由DC电源B提供的DC电压Vb，并将平滑后的DC电压提供给升压变换器12。
升压变换器12升高来自电容器C1的DC电压，以将此升高的电压提供给逆变器14。更确切地，升压变换器12接收来自控制装置30的信号PWMU，以升高所述DC电压，并在NPN晶体管Q2由信号PWMU导通时，将此升高的DC电压提供给逆变器14。这种情况下，NPN晶体管Q1由信号PWMU保持关闭。此外，升压变换器12接收来自控制装置30的信号PWMD，以对由逆变器14经由电容器C2提供的DC电压进行降压，并相应地对DC电源B进行充电。
电容器C2平滑来自升压变换器12的DC电压，并将此平滑后的DC电压提供给逆变器14。电压传感器13检测电容器C2两端的电压，即，升压变换器12的输出电压Vm(其对应于逆变器14的输入电压)，并将此检测到的输出电压Vm输出给控制装置30。
逆变器14接收来自电容器C2的DC电压，基于来自控制装置30的信号PWMI1，将此DC电压转换为AC电压，并相应地，驱动AC电动机M1以产生正转矩。逆变器14还基于来自控制装置30的信号PWMI2，将DC电压转换为AC电压，并驱动AC电动机M1输出零转矩。然后，AC电动机M1被驱动，以产生由转矩指令值TR指定的零或者正转矩。在包含了电压转换设备100的混合动力车或电动车的再生制动中，逆变器14根据来自控制装置30的信号PWMI3，将AC电动机M1产生的AC电压转换为DC电压，并将此转换后的DC电压经由电容器C2提供给升压变换器12。此处，“再生制动”包括当混合动力车或电动车的驾驶员操作脚制动器时产生的制动，其伴随着再生发电，还包括无需操作脚制动器，通过在驾驶中松开加速器(踏板)来将车辆减速(或者停止加速)，其同样伴随着再生发电。
电流传感器24检测流向AC电动机M1的电动机电流MCRT，以将此检测到的电动机电流MCRT输出给控制装置30。
控制装置30基于转矩指令值TR和来自外置ECU(电子控制单元)的电动机转数MRN，来自电压传感器10的DC电压Vb，来自电压传感器13的输出电压Vm，以及来自电流传感器24的电动机电流MCRT，按照以下叙述的方法，产生用于驱动升压变换器12的信号PWMU，以及用于驱动逆变器14的信号PWMI1和PWMI2，并分别向升压变换器12和逆变器14提供所产生的信号PWMU和PWMI1、2。
信号PWMU为当升压变换器12将来自电容器C1的DC电压转换为输出电压Vm时，驱动升压变换器12的信号。当升压变换器12将DC电压转换为输出电压Vm时，控制装置30控制输出电压Vm的反馈，并产生用于驱动升压变换器12的信号PWMU，使得输出电压Vm成为所指示的电压指令Vdc_com。随后将描述产生信号PWMU的方法。
控制装置30接收来自外部ECU的用于指示混合动力车或电动车进入再生制动模式的信号RGE，以产生用于将AC电动机M1所产生的AC电压转换为DC电压的信号PWMI3，并向逆变器14输出此信号。在这种情况下，逆变器14的NPN晶体管Q3-Q8的开关由信号PWMI3控制。这样，逆变器14将电动机M1产生的AC电压转换为DC电压，并将此DC电压提供给升压变换器12。
此外，控制装置30接收来自外部ECU的用于指示混合动力车或电动车进入再生制动模式的信号RGE，以产生用于对来自逆变器14的DC电压进行降压的信号PWMD，并将此产生的信号PWMD输出给升压变换器12。这样，AC电动机M1产生的AC电压被转换为DC电压，其再被降压，以提供给DC电源B。
而且，控制装置30基于控制NPN晶体管Q1、Q2开关的占空比、来自电压传感器10的DC电压Vb以及来自电压传感器13的电压Vm，确定升压变换器12是否发生故障。当控制装置30确定升压变换器发生故障时，其接收来自外部ECU的信号RGE，以控制逆变器14，从而禁止AC电动机M1中的再生发电。更确切地，当升压变换器12发生故障时，控制装置30产生并向逆变器14输出用于驱动AC电动机M1输出正转矩的信号PWMI1，或者用于驱动AC电动机M1在再生制动模式下输出零转矩的信号PWMI2，。
而且，控制装置30产生用于开启/关闭系统继电器SR1、SR2的信号SE，并将信号SE提供给系统继电器SR1、SR2。
图2为控制装置30的功能框图。参照图2，控制装置30包括电动机转矩控制部分301和电压转换控制部分302。当AC电动机M1被驱动输出正转矩时，电动机转矩控制部分301基于转矩指令值TR、DC电源B的输出电压Vb、电动机电流MCRT、电动机转数MRN以及升压变换器12的输出电压Vm，按照以下叙述的方法，产生用于导通/关闭升压变换器12的NPN晶体管Q1、Q2的信号PWMU，以及产生用于导通/关闭逆变器14的NPN晶体管Q3-Q8的信号PWMI1，并分别向升压变换器12和逆变器14输出所产生的信号PWMU和PWMI1。
电动机转矩控制部分301基于控制NPN晶体管Q1、Q2开关的占空比和电压Vb、Vm，确定升压变换器12是否发生故障。当确定升压变换器12发生故障时，电动机转矩控制部分301响应于来自外部ECU的信号RGE产生信号EMG，以向电压转换控制部分302输出信号EMG，并产生用于驱动AC电动机M1输出正转矩的信号PWMI1，或者产生用于驱动AC电动机输出零转矩的信号PWMI2，并向逆变器14输出信号PWMI1或PWMI2。
再生制动时，电压转换控制部分302接收来自外部ECU的用于指示混合动力车或电动车进入再生制动模式的信号RGE，以产生用于将AC电动机M1产生的AC电压转换为DC电压的信号PWMI3，并向逆变器14输出信号PWMI3。
再生制动时，电压转换控制部分302还接收来自外部ECU的信号RGE，以产生用于对逆变器14提供的DC电压进行降压的信号PWMD，并将信号PWMD输出给升压变换器12。这样，升压变换器成为双向变换器，因其还能够通过用于对DC电压进行降压的信号PWMD降低电压。
此外，电压转换控制部分302接收来自电动机转矩控制部分301的信号EMG，以停止产生信号PWMI3和PWMD。
图3为电动机转矩控制部分301的功能框图。参照图3，电动机转矩控制部分301包括用于控制电动机的相电压计算单元40，用于逆变器的PWM信号转换单元42，逆变器输入电压指令计算单元50，用于变换器的占空比计算单元52，用于变换器的PWM信号转换单元54，以及确定单元56。
相电压计算单元40接收来自电压传感器13的升压变换器12的输出电压Vm，也即，到逆变器14的输入电压，接收来自电流传感器24的流向AC电动机M1每一相的电动机电流MCRT，接收来自外部ECU的转矩指令值TR，以及接收来自确定单元56的信号DTE1、2。当接收到来自确定单元56的信号DTE1时，相电压计算单元40基于转矩指令值TR、输出电压Vm以及电动机电流MCRT，计算将施加于AC电动机M1各相线圈的电压，并将此计算所得的电压提供给PWM信号转换单元42。
相电压计算单元40接收来自确定单元56接收信号DTE2，以计算将施加在AC电动机M1各相线圈的电压，从而允许AC电动机M1输出零或正转矩，然后，将计算所得的电压提供给PWM信号转换单元42。
PWM信号转换单元42基于从相电压计算单元40计算所得的电压，产生用于将逆变器14的NPN晶体管Q3-Q8实际导通/关闭的信号PWMI1、PWMI2，并将所产生的信号PWMI1、PWMI2提供给逆变器14的NPN晶体管Q3-Q8中的每一个。
各NPN晶体管Q3-Q8的开关从而得到控制，且NPN晶体管Q3-Q8相应地控制将施加于AC电动机M1各相的电流，从而使得AC电动机M1产生零或者正转矩。这样，电动机驱动电流得到控制，从而根据转矩指令值TR，输出电动机转矩。
另一方面，逆变器输入电压指令计算单元50基于转矩指令值TR和电动机转数MRN，计算逆变器输入电压的最佳值(目标值)，即，电压指令Vdc_com，并向占空比计算单元52提供计算所得的电压指令Vdc_com。
占空比计算单元52基于从电压传感器10输出的DC电压Vb(也称为“电池电压Vb”)，计算占空比，以将来自电压传感器13的电压Vm设置为从逆变器输入电压指令计算单元50提供的最佳值。占空比计算单元52向PWM信号转换单元54以及确定单元56输出此计算所得的占空比。
PWM信号转换单元54基于从占空比计算单元52提供的占空比，产生用于导通/关闭升压变换器12的NPN晶体管Q1、Q2的信号PWMU，并将此生成的信号PWMU提供给升压变换器12。
通过增加作为升压变换器12的下侧晶体管的NPN晶体管Q2的导通占空(on-duty)，由电抗器L1累积更多的电量，并且相应地，可获得更高电压的输出。电源线上的电压通过增加上级晶体管，即，NPN晶体管Q1的导通占空而被降低。这样可以通过控制NPN晶体管Q1和Q2的占空比来控制电源线上的电压，从而使得电源线上的电压为至少是DC电源B的输出电压的任意电压。
确定单元56接收来自电压传感器10的电池电压Vb、来自电压传感器13的电压Vm、来自占空比计算单元52的占空比DR以及来自外部ECU的信号RGE。确定单元56将电池电压Vb与占空比DR相乘，并确定此相乘所得的乘积AP是否与来自电压传感器13的电压Vm匹配。如果此乘积AP与电压Vm匹配，确定单元56确定升压变换器12运转正常，并产生以及向相电压计算单元40输出信号DTE1。如果乘积AP与电压Vm不匹配，确定单元56确定升压变换器12发生故障，并接收来自外部ECU的信号RGE，以产生并分别向电压转换控制部分302和相电压计算单元40输出信号EMG和DTE2。
图4为说明第一实施例中处理升压变换器12中故障的操作的流程图。参照图4，在一系列操作的开始，按照上述方法，确定单元56，基于来自电压传感器10的电池电压Vb、来自电压传感器13的电压Vm以及来自占空比计算单元52的占空比DR，检测升压变换器12中的故障(步骤S10)。当检测升压变换器12中的故障和接收来自外部ECU的信号RGE时，确定单元56产生并分别向电压转换控制部分302以及电动机转矩控制部分301输出信号EMG和DTE2。
作为响应，电压转换控制部分302停止产生信号PWMI3和PWMD。响应于来自确定单元56的信号DTE2，相电压计算单元40计算将施加于各相线圈的电压，以产生用于驱动AC电动机M1输出正转矩的信号PWMI1，或者产生用于驱动AC电动机M1输出零转矩的信号PWMI2，并向PWM信号转换单元42输出计算所得的电压PWM。
PWM信号转换单元42基于来自相电压计算单元40的计算所得的电压，产生信号PWMI1或PWMI2，并将PWMI1或PWMI2输出给逆变器14。逆变器14响应于来自PWM信号转换单元42的信号PWMI1或PWMI2驱动AC电动机M1以输出零或正转矩，并且再生发电被禁止(步骤S20)。然后结束这一系列操作。
因此，即使控制装置30接收来自外部ECU的用于指示再生能量产生的信号RGE，当升压变换器12发生故障时，AC电动机M1中的再生发电被禁止，从而防止等于或高于耐压的DC电压被施加于电容器C2上。
当升压变换器12中发生故障时，可停止逆变器14，以禁止AC电动机M1中的再生发电。然而，在本实施例中，通过使AC电动机M1保持驱动来禁止再生发电，从而，当外部ECU转矩提供用于输出正转矩的指令值TR时，立即输出所指示的转矩。
回到图1，将描述电压转换设备100中的工作。控制装置30接收来自外部ECU的转矩指令值TR，以产生并向系统继电器SR1、SR2输出用于开启系统继电器SR1，SR2的H电平的信号SE。控制装置30还产生用于控制升压变换器12和逆变器14的信号PWMU和PWMI1，从而使得AC电动机M1产生转矩指令值TR，并分别向升压变换器12和逆变器14输出信号PWMU和PWMI1。
DC电源B输出DC电压Vb，并且系统继电器SR1、SR2将DC电压Vb提供给电容器C1。电容器C1平滑此接收到的DC电压Vb，并将平滑后的DC电压提供给升压变换器12。
然后，响应于来自控制装置30的信号PWMU，升压变换器12的NPN晶体管Q1，Q2被导通/关闭，并将DC电压Vb转换为将提供给逆变器14的输出电压Vm。电压传感器13检测输出电压Vm，即电容器C2两端的电压，并将此检测到的输出电压Vm输出给控制装置30。电容器C2平滑升压变换器12的输出电压Vm，并将此平滑后的输出电压Vm提供给逆变器14。
响应于来自控制装置30的信号PWMI1，导通/关闭逆变器14的NPN晶体管Q3-Q8。逆变器14将DC电压转换为AC电压，并允许预先指定的AC电流流向AC电动机M1的U、V、W各相，使得AC电动机M1产生由转矩指令值TR所指定的转矩。这样，AC电动机M1产生由转矩指令值TR所指定的转矩。
当包含了电压转换设备100的混合动力车或电动车进入再生制动模式时，控制装置30接收来自外部ECU的用于指示再生制动模式的信号RGE，以产生并分别向逆变器14和升压变换器12输出信号PWMI3和PWMD。
AC电动机M1产生AC电压，并向逆变器14提供所产生的AC电压。然后，逆变器14依照来自控制装置30的信号PWMI3，将AC电压转换为DC电压，并经由电容器C2将此转换后的DC电压提供给升压变换器12。
升压变换器12依照来自控制装置30的信号PWMD，对DC电压进行降压，并将此降压得到的DC电压提供给DC电源B，以对DC电源B充电。
然后，控制装置30根据前述方法，基于DC电压Vb、电压Vm以及用于控制NPN晶体管Q1、Q2开关的占空比DR，确定升压变换器12是否发生故障。如果升压变换器12发生故障，控制装置30控制逆变器14，使得再生制动模式下的AC电动机M1中的再生发电被禁止。
这样，在电压转换设备100中，当升压变换器12发生故障时，再生制动模式下的AC电动机M1中的再生发电被禁止。这能防止等于或高于电容C2耐压的电压被施加于其上。
根据图4所示流程图，依照本发明的故障处理方法包括，检测升压变换器12中的故障，以及禁止再生发电。
电动机转矩控制部分301中的故障处理实际由CPU(中央处理单元)控制。CPU从ROM(只读存储器)中读取包括了图4所示流程图中步骤的程序，并执行所读取的程序，以控制根据图4所示流程图的升压变换器12的故障处理。因此，ROM对应于这样的计算机(CPU)可读记录介质，在其上记录了具有图4所示流程图的步骤的程序。
可注意到，AC电动机M1形成“电负载”。
此处，“禁止再生(发电)”意味着驱动AC电动机M1以输出零或正转矩。
依照第一实施例，电压转换设备包括控制装置，其用于控制逆变器，使得当升压变换器发生故障时，禁止AC电动机中的再生发电，从而防止等于或高于其耐压的电压被施加于置于逆变器输入端的电容器上。
参照图5，除了将电压转换设备100中的控制装置30替换为控制装置30A，以及加入整流器18、发电机G1和电流传感器25之外，根据第二实施例的电压转换设备100A与电压转换设备100相同。
逆变器14和整流器18在电容器C2两端的结点N1和N2之间并联连接。发电机G1与发动机55连接。
整流器18由U相臂19、V相臂20和W相臂21组成。U相臂19、V相臂20和W相臂21在电源线和地线之间并联连接。U相臂19由串联连接的二极管D9和D10形成。V相臂20由串联连接的二极管D11和D12形成。W相臂21由串联连接的二极管D13和D14形成。二极管D9和二极管D10之间的中间点与发电机G1的U相线圈端连接。二极管D11和二极管D12之间的中间点与发电机G1的V相线圈端连接。二极管D13和二极管D14之间的中间点与发电机G1的W相线圈端连接。
整流器18对由发电机G1产生的AC电压进行整流，并经由电容器C2将整流后的DC电压提供给升压变换器12。发电机G1通过由发动机55的转动动力导致的转子转动，产生AC电压，并将此生成的AC电压提供给整流器18。
电流传感器25检测流向发电机G1各相的发电机电流GCRT，并将此检测到的发电机电流GCRT输出给控制装置30A。
控制装置30A产生在用于驱动逆变器14的信号PWMI1-3之中的信号PWMI1和PWMI3，并将信号PWMI1和PWMI3输出给逆变器14。产生信号PWMI1和PWMI3的方法与在第一实施例中所描述的相同。
根据前述方法，当控制装置30A确定升压变换器12发生故障时，其基于来自外部ECU的加速器开度ACC和电动机转数MRN，计算AC电动机M1中的能耗Pm，并基于来自电压传感器13的电压Vm和来自电流传感器25的发电机电流GCRT，计算发电机G1中的能量产生量(发电量)Pg。然后，控制装置30A产生并向发动机ECU65输出用于设置发动机55的转数的信号RDN，从而使得发电机G1中的能量产生量Pg等于或小于AC电动机M1的能耗Pm。
控制装置30A具有与其它方面中的控制装置30相同的功能。
发动机55由电动机ECU65控制，其用于输出预先指定的用于驱动驱动轮的转矩，并向发电机G1传送转动动力。发动机ECU65控制发动机55。发动机ECU65接收来自控制装置30A的信号RDN，以保持或减少发动机55的转数。
参照图6，除了控制装置30的电动机转矩控制部分301被替换为电动机转矩控制部分301A以外，控制装置30A和控制装置30相同。
电动机转矩控制部分301A遵循电动机转矩控制部分301中的相同方法，产生并分别向升压变换器12和逆变器14输出信号PWMU和PWMI1。
此外，电动机转矩控制部分301A遵循电动机转矩控制部分301中的相同方法，确定升压变换器12是否发生故障。当电动机转矩控制部分301A确定升压变换器12发生故障时，其基于加速器开度ACC和电动机转数MRN，计算AC电动机M1中的能耗Pm，并基于发电机电流GCRT和电压Vm，计算发电机G1中的能量产生量Pg。此外，电动机转矩控制部分301A产生并向发动机ECU65输出用于设置发动机55的转数的信号RDN，从而使得能量产生量Pg等于或小于能耗Pm。
参照图7，除了电动机转矩控制部分301的确定单元56被替换为确定单元56A，并加入计算单元58和控制单元60以外，电动机转矩控制部分301A和电动机转矩控制部分301相同。
确定单元56A遵循确定单元56中的相同方法，确定升压变换器12是否发生故障。如果确定升压变换器12正常，确定单元56A产生并向控制单元60输出信号DTE1。另一方面，如果确定升压变换器12发生故障，确定单元56A产生并向控制单元60输出信号DTE2。
计算单元58基于来自外部ECU的加速器开度ACC和电动机转数MRN，计算AC电动机M1的能耗Pm。计算单元58还基于来自电压传感器13的电压Vm和来自电流传感器25的发电机电流GCRT，计算发电机G1的能量产生量。计算单元58然后向控制单元60输出计算所得的能耗Pm和能量产生量Pg。
当控制单元60接收到来自确定单元56A的信号DTE1，其不产生控制信号。当控制单元60接收到来自确定单元56A的信号DTE2，其产生并向发动机ECU 65输出用于设置发动机55的转数的信号RDN，从而使得能量产生量Pg等于或小于能耗Pm。
图8为流程图，用于说明第二实施例中处理升压变换器12中故障的操作。参照图8，在一系列操作的开始，控制装置30A的确定单元56A基于来自电压传感器10的电池电压Vb、来自电压传感器13的电压Vm以及来自占空比计算单元52的占空比DR，检测升压变换器12中的故障，并产生以及向控制单元60输出信号DTE2(步骤S10)。然后，计算单元58接收来自外部ECU的加速器开度ACC(步骤S11)，并接收车辆速度，即，来自外部ECU的电动机转数MRN(步骤S12)。
然后，计算单元58基于由AC电动机M1输出的转矩T与加速器开度ACC成正比，从加速器开度ACC计算转矩T。然后，计算单元58基于计算所得转矩T和来自外部ECU的电动机转数MRN计算AC电动机M1中的能耗Pm(步骤S13)。
计算单元58还基于来自电压传感器13的电压Vm和来自电流传感器25的发电机电流GCRT，计算发电机G1中的能量产生量Pg(步骤14)。然后，计算单元58向控制单元60输出计算所得的能耗Pm和能量产生量Pg。
响应于来自确定单元56A的信号DTE2，控制单元60产生并向发动机ECU65输出用于设置发动机55的转数的信号RDN，从而使得能量产生量Pg等于或小于能耗Pm。换言之，控制单元60通过设置发电机G1中的能量产生量Pg的上限来控制发电机G1，从而使得能量产生量Pg不超过AC电动机M1中的能耗Pm。
更确切地，控制单元60接收来自确定单元56A的信号DTE2，以将来自计算单元58的能量产生量Pg与能耗Pm进行比较。当能量产生量Pg等于或小于能耗Pm，控制单元60产生用于保持发动机55当前转数的信号RDN1，并向发动机ECU65输出信号RDN1。当能量产生量Pg大于能耗Pm时，控制单元60产生用于减少发动机55当前转数的信号RDN2，并向发动机ECU65输出信号RDN2。因此，信号RDN包括信号RDN1和RDN2。
发动机ECU65响应于来自控制单元60的信号RDN1保持转数，或者，响应于来自控制单元60的信号RDN2控制发动机55以降低转数。发动机55的转数被保持为某个值或者被减少。发电机G1中的能量产生量Pg从而被降低到能耗Pm或者更少(步骤S15)。
发电机G1产生的电能都在AC电动机M1中被消耗，从而，可以防止等于或高于其耐压的电压被施加在电容器C2的两端。
回到图5，将描述电压转换设备100A中的操作。如第一实施例中所述，此操作在于，控制装置30A产生用于驱动升压变换器12和逆变器14的信号PWMU和PWMI1，并分别输出给驱动升压变换器12和逆变器14，升压变换器12将DC电压Vb升压到输出电压Vm，且逆变器14驱动AC电动机M1。
发电机G1利用发动机55的转动动力产生电能，并将产生的AC电压提供给整流器18。整流器18对此AC电压进行整流，以向电容器C2提供DC电压。电流传感器25检测发电机电流GCRT，并向控制装置30A输出检测所得的电流。
控制装置30A遵循前述方法确定升压变换器是否发生故障。如果升压变换器12发生故障，控制装置30A计算AC电动机M1的能耗Pm，以及发电机G1的能量产生量Pg。然后，控制装置30A产生用于设置发动机55的转数的信号RDN，从而使得能量产生量Pg等于或小于能耗Pm，并且，控制装置30A向发动机ECU65输出信号RDN。响应于来自控制装置30A的信号RDN，发动机ECU65保持或降低转数来转动发动机55。发电机G1的能量产生量Pg从而被控制为等于或小于AC电动机M1的能耗Pm。
当AC电动机M1进入再生制动模式，控制装置30A接收来自外部ECU的信号RGE，产生并分别向逆变器14和升压变换器12输出信号PWMI3和PWMD。
AC电动机M1产生AC电压，并向逆变器14提供所产生的AC电压。然后，逆变器14依照来自控制装置30A的信号PWMI3，将AC电压转换为DC电压，并经由电容器C2将转换后的DC电压提供给升压变换器12。
升压变换器12依照来自控制装置30A的信号PWMD对DC电压进行降压，将降压后的DC电压提供给DC电源B，以向DC电源B充电。
如上所述，在电压转换设备100A中，如果升压变换器12发生故障，发电机G1中的能量产生量Pg被控制为等于或小于AC电动机M1中的能耗Pm。因此，可阻止等于或高于其耐压的电压被施加在电容器C2上。
依照本发明的故障处理方法包括，根据图8所示流程图检测升压变换器12中的故障，以及控制发电机G1中的能量产生量Pg，使其等于或小于AC电动机M1中的能耗Pm。
电动机转矩控制部分301A中的故障处理由CPU实际控制。CPU从ROM中读取包括了图8所示流程图中的步骤的程序，并执行所读取的程序，以控制根据图8所示流程图的升压变换器12的故障处理。因此，ROM对应于这样的计算机(CPU)可读记录介质，在其上记录了具有图8所示流程图的步骤的程序。
其它细节与第一实施例相同。
依照第二实施例，电压转换设备包括控制装置，在升压变换器发生故障时，其控制发电机的能量产生量使之等于或小于AC电动机的能耗，从而，避免等于或高于其耐压的电压被施加到在逆变器输入端的电容器上。
参照图9，除了电压转换设备100A中的控制装置30A、整流器18、发电机G1以及电流传感器25分别被替换为控制装置30B、逆变器31、AC电动机M2以及电流传感器28以外，依照第三实施例的电压转换设备100B与电压转换设备100A相同。
可注意到，在电压转换设备100B中，电流传感器24检测并向控制装置30B输出电动机电流MCRT1。AC电动机M2与发动机55相连接。电容器C2经由节点N1、N2接收来自升压变换器12的DC电压，平滑所接收的DC电压，并将平滑后的DC电压提供给逆变器14和逆变器31。逆变器14基于来自控制装置30B的信号PWMI11，将来自电容器C2的DC电压转换为用于驱动AC电动机M1的AC电压，并基于信号PWM13，将由AC电动机M1产生的AC电压转换为DC电压。
逆变器31具有与逆变器14相同的构造。逆变器31基于来自控制装置30B的信号PWMI21，将来自电容器C2的DC电压转换为用于驱动AC电动机M2的AC电压，并基于信号PWMI23，将由AC电动机M2产生的AC电压转换为DC电压。电流传感器28检测流向AC电动机M2各相的电动机电流MCRT2，并向控制装置30B输出所检测到的电动机电流MCRT2。
控制装置30B从电压传感器10接收由DC电源B输出的DC电压Vb，分别接收来自电流传感器24、28的电动机电流MCRT1、MCRT2，接收来自电压传感器13的升压变换器输出电压Vm(即为逆变器14，31的输入电压)，并接收来自外部ECU的转矩指令值TR1、TR2，电动机转数MRN1、MRN2，以及加速器开度ACC。当逆变器14驱动AC电动机M1时，遵循前述方法，控制装置30B基于DC电压Vb、输出电压Vm、电动机电流MCRT1、转矩指令值TR1以及电动机转数MRN1，产生用于控制逆变器14的NPN晶体管Q3-Q8的开关的信号PWM11。然后，控制装置30B向逆变器14输出所产生的信号PWMI11。
当逆变器31驱动AC电动机M2时，遵循前述方法，控制装置30B亦基于DC电压Vb、输出电压Vm、电动机电流MCRT2、转矩指令值TR2以及电动机转数MRN2，产生用于控制逆变器31的NPN晶体管Q3-Q8的开关的信号PWMI21。然后，控制装置30B向逆变器31输出所产生的信号PWMI21。
当逆变器14或31驱动AC电动机M1或M2时，遵循上述方法，控制装置30B还基于DC电压Vb、输出电压Vm、电动机电流MCRT1(或MCRT2)、转矩指令值TR1(或TR2)以及电动机转数MRN1(或MRN2)，产生用于控制升压变换器12的NPN晶体管Q1、Q2的开关的信号PWMU。然后，控制装置30B向升压变换器12输出所产生的信号PWMU。
在再生制动模式中，控制装置30B还产生用于将由AC电动机M1产生的AC电压转换为DC电压的信号PWM13，或者产生用于将由AC电动机M2产生的AC电压转换为DC电压的信号PWM23，并分别向逆变器14或逆变器31输出所产生的信号PWM13或PWM23。这种情况下，控制装置30B产生并向升压变换器12输出用于控制升压变换器12的信号PWMD，从而使得升压变换器12对来自逆变器14或31的DC电压进行降压，以对DC电源B充电。
此外，遵循前述方法，控制装置30B确定升压变换器12是否发生故障。当升压变换器12发生故障时，控制装置30B基于加速器开度ACC和电动机转数MRN1，计算AC电动机M1中的能量Pm。然后，控制装置30B基于计算所得的能量Pm，确定AC电动机M1处于动力模式还是再生模式。如果AC电动机M1处于动力模式，控制装置30B将计算所得的能量Pm视为能耗Pm1。当AC电动机M1处于动力模式，AC电动机M2则处于再生模式。因此，遵循前述方法，控制装置30B计算AC电动机M2的能量产生量Pg2，并控制AC电动机M2的能量产生量Pg2等于或小于AC电动机M1的能耗Pm1。
当AC电动机M1处于再生模式时，控制装置30B将计算所得的能量Pm视为能量产生量Pg1，然后，产生并向发动机ECU65输出信号CUT，从而切断发动机55的燃料。另外，控制装置30B控制AC电动机M2使其输出正转矩。然后，控制装置30B计算AC电动机M2的能耗Pm2，并且如果能量产生量Pg1与能耗Pm2之和Pg1+Pm2为负，控制装置30B控制AC电动机M1，使得AC电动机M1中的能量产生量Pg1等于或小于能耗Pm2。
此外，控制装置30B产生并向系统继电器SR1、SR2输出用于开启/关闭系统继电器SR1、SR2的信号SE。
参照图10，控制装置30B包括电动机转矩控制部分301B和电压转换控制部分302A。电动机转矩控制部分301B基于电动机电流MCRT1、转矩指令值TR1、电动机转数MRN1、DC电压Vb以及电压Vm，产生信号PWMI11，并将所产生的信号PWMI11输出给逆变器14。电动机转矩控制部分301B基于电动机电流MCRT2、转矩指令值TR2、电动机转数MRN2、DC电压Vb以及电压Vm，产生信号PWMI21，并将所产生的信号PWMI21输出给逆变器31。
电动机转矩控制部分301B还基于DC电压Vb、电压Vm、电动机电流MCRT1(或MCRT2)、转矩指令值TR1(或TR2)以及电动机转数MRN1(或MRN2)，产生信号PWMU，并向升压变换器12输出所产生的信号PWMU。
此外，电动机转矩控制部分301B遵循前述方法，确定升压变换器12是否发生故障。如果确定升压变换器12发生故障，电动机转矩控制部分301B基于加速器开度ACC和电动机转数MRN1计算AC电动机M1中的能量Pm，并进一步基于计算得到的能量Pm，确定AC电动机M1是处于动力模式还是再生模式。更确切地，当计算得到的能量Pm为正，电动机转矩控制部分301B确定AC电动机M1处于动力模式，当能量Pm为负，其确定AC电动机M1处于再生模式。
当AC电动机M1处于动力模式时，电动机转矩控制部分301B基于来自电压传感器13的电压Vm和来自电流传感器28的电动机电流MCRT2，计算AC电动机M2中的能量产生量Pg2。然后，电动机转矩控制部分301B产生用于设置发动机55的转数的信号RDN，使得AC电动机M2中的能量产生量Pg2等于或小于能耗Pm1，并将所产生的信号RDN输出给发动机ECU65。电动机转矩控制部分301B还产生信号RGE2，并将所产生的信号RGE2输出给电压转换控制部分302A。
另一方面，当AC电动机M1处于再生模式时，电动机转矩控制部分301B产生用于切断发动机55的燃料的信号CUT，并将其输出到发动机ECU65，向电压转换控制部分302A输出信号RGE1以及向逆变器31输出用于使得AC电动机M2输出正转矩的信号PWMI21。电动机转矩控制部分301B计算AC电动机M2中的能耗Pm2。如果AC电动机M1中的能量产生量Pg1与AC电动机M2中的能耗Pm2之和为负，电动机转矩控制部分301B控制AC电动机M1，使得AC电动机M1中的能量产生量Pg1等于或小于AC电动机M2中的能耗Pm2。如果能量产生量Pg1和能耗Pm2之和为正，电动机转矩控制部分301B保持AC电动机M1、M2的当前状态。
电压转换控制部分302A接收来自外部ECU的用于指示包括了电压转换设备100B的混合动力车或电动车进入再生制动模式的信号RGE，以产生信号PWM13、23以及信号PWMD，分别向逆变器14、31输出所产生的信号PWM13、23，并向升压变换器12输出信号PWMD。电压转换控制部分302A还接收来自电动机转矩控制部分301B的信号RGE1，以产生并向逆变器14输出信号PWMI13，其用于控制AC电动机M1中的能量产生量Pg1，使之等于或小于AC电动机M2中的能耗Pm2。
电压转换控制部分302A还接收来自电动机转矩控制部分301B的信号RGE2，产生并向逆变器31输出信号PWMI23，以控制AC电动机M2中的能量产生量Pg2，使其等于或小于AC电动机M1中的能耗Pm1。
参照图11，除了电动机转矩控制部分301A的用于控制电动机的相电压计算单元40、确定单元56A、计算单元58以及控制单元60分别被替换为用于控制电动机的相电压计算单元40A、确定单元56B、计算单元58A以及控制单元60A以外，电动机转矩控制部分301B与电动机转矩控制部分301A相同。
相电压计算单元40A基于升压变换器12的输出电压Vm、电动机电流MCRT1和转矩指令值TR1，计算将要施加于AC电动机M1各相的电压，并且基于输出电压Vm、电动机电流MCRT2和转矩指令值TR2，计算将要施加于AC电动机M2各相的电压。相电压计算单元40A然后输出为AC电动机M1或M2计算的电压到PWM信号转换单元42。
相电压计算单元40A接收来自控制单元60A的转矩指令值TRE，以基于转矩指令值TRE、输出电压Vm以及电动机电流MCRT2，计算将施加在AC电动机M2各相上的电压，然后，向PWM转换单元42输出此计算所得的电压。
PWM信号转换单元42从相电压计算单元40A接收用于AC电动机M1的电压，以基于所接收的电压，产生并向逆变器14输出信号PWMI11。PWM信号转换单元42从相电压计算单元40A接收用于AC电动机M2的电压，以基于所接收的电压，产生并向逆变器31输出信号PWMI21。
逆变器输入电压指令计算单元50基于转矩指令值TR1和电动机转数MRN1(或转矩指令值TR2和电动机转数MRN2)，计算电压指令Vdc_com，并向占空比计算单元52输出所计算的电压指令Vdc_com。
确定单元56B基于来自电压传感器10的电池电压Vb，来自电压传感器13的输出电压Vm，来自占空比计算单元52的占空比DR，遵循前述方法，确定升压变换器12是否发生故障。如果确定升压变换器发生故障，确定单元56B则确定来自计算单元58A的能量Pm为正还是为负。如果能量Pm为正，确定单元56B确定AC电动机M1处于动力模式，并将能量Pm视为能耗Pm1。另一方面，如果能量Pm为负，确定单元56B确定AC电动机M1处于再生模式，并将能量Pm视为能量产生量Pg1。
当AC电动机M1处于动力模式时，确定单元56B产生并向控制单元60A输出信号DTE3，其用于指示AC电动机M2中的能量产生量Pg2应该被控制为等于或小于AC电动机M1中的能耗Pm1的确定结果。
当AC电动机M1处于再生模式时，确定单元56B产生并向控制单元60A输出信号DTE4，其用于指示发动机55的燃料应该被切断的确定结果。
向控制单元60A输出信号DTE4之后，确定单元56B从计算单元58A接收AC电动机M1中的能量产生量Pg1与AC电动机M2中的能耗Pm2之和Pg1+Pm2，并确定所接收的和Pg1+Pm2为正还是为负。如果和Pg1+Pm2为负，确定单元56B产生并向控制单元60A输出信号DTE5，其用于指示AC电动机M1中的能量产生量Pg1应该被控制为等于或小于AC电动机M2中的能耗Pm2的确定结果。
如果和Pg1+Pm2为正，确定单元56B产生并向控制单元60A输出信号DTE6，其用于指示AC电动机M1、M2中的当前状态应当被保持的确定结果。
计算单元58A基于来自外部ECU的加速器开度ACC计算由AC电动机M1输出的转矩T，基于计算得到的转矩T和来自外部ECU的电动机转数MRN1计算AC电动机M1中的能量Pm，并向确定单元56B和控制单元60A输出此计算得到的能量Pm。
计算单元58A基于来自电压传感器13的输出电压Vm和来自电流传感器28的电动机电流MCRT2，计算AC电动机M2中的能量产生量Pg2，并向控制单元60A输出此计算所得的能量产生量Pg2。
此外，计算单元58A接收来自控制单元60A的转矩指令值TRE，以基于转矩指令值TRE和来自外部ECU的电动机转数MRN2，计算AC电动机M2中的能耗Pm2，并向控制单元60A输出此能耗Pm2。然后，计算单元58A计算AC电动机M1中的能量Pm与能耗Pm2之和，其作为AC电动机M1中能量产生量Pg1与能耗Pm2之和，并向确定单元56B输出此计算所得的和Pg1+Pm2。
响应于来自确定单元56B的信号DTE3，控制单元60A将来自计算单元58A的能量Pm视为AC电动机M1中的能耗Pm1，并将来自计算单元58A的能量产生量Pg2与能耗Pm1相比较。然后，控制单元60A产生并向发动机ECU65输出用于设置发动机55的转数的信号RDN(包括RDN1和RDN2)，从而使得能量产生量Pg2等于或小于能耗Pm1。更确切地，如果能量产生量Pg2等于或小于能耗Pm1，控制单元60A产生并向发动机ECU65输出用于保持发动机55当前转数的信号RDN1。如果能量产生量Pg2大于能耗Pm1，控制单元60A产生并向发动机ECU65输出用于减少发动机55当前转数的信号RDN2，从而使得能量产生量Pg2等于或小于能耗Pm1。控制单元60A还产生并向电压转换控制部分302A输出信号RGE2。
响应于来自确定单元56B的信号DTE4，控制单元60A产生信号CUT和转矩指令值TRE，并向发动机ECU65输出信号CUT，向相电压计算单元40A输出转矩指令值TRE。转矩指令值TRE是用于指定将由AC电动机M2输出的正转矩的指令值，使得发动机55的转数保持不变或者增加。
响应于来自确定单元56B的信号DTE5，控制单元60A将来自计算单元58A的能量Pm视为AC电动机M1中的能量产生量Pg1，并将能量产生量Pg1与来自计算单元58A的能耗Pm2相比较。然后，控制单元60A产生并向电压转换控制部分302A输出用于限制AC电动机M1的再生量的信号RGE1，使得能量产生量Pg1等于或小于能耗Pm2。
响应于来自确定单元56B的信号DTE6，控制单元60A不产生控制信号。从而，AC电动机M1、M2中的当前状态得到保持。
图12为流程图，用于说明第三实施例中处理升压变换器12中故障的操作。除了在图8所示流程图中加入了步骤S16-19、S21和S22以外，图12所示流程图与图8所示流程图相同。在图12所示流程图中，步骤S16被插入到步骤S13和S14之间，并且当在步骤S16做出“No”的判断时，执行步骤S14、S15。
参照图12，在一系列操作的开始，如前所述执行步骤S10-S13。在步骤S13之后，确定单元56B确定来自计算单元58A的能量Pm为正还是为负(步骤S16)。当确定能量Pm为正，确定单元56B确定AC电动机M1处于动力模式。然后，执行前述步骤S14、S15，使得AC电动机M2中的能量产生量Pg2被控制为等于或小于AC电动机M1中的能耗Pm1。
更确切地，确定单元56B产生并向控制单元60A输出信号DTE3。响应于来自确定单元56B的信号DTE3，控制单元60A将来自计算单元58A的能量Pm视为AC电动机M1中的能耗Pm1。计算单元58A基于来自电压传感器13的电压Vm和来自电流传感器28的电动机电流MCRT2计算AC电动机M2中的能量产生量Pg2(步骤S14)，并向控制单元60A输出计算得到的能量产生量Pg2。控制装置60A将来自计算单元58A的能量产生量Pg2与能耗Pm1相比较，产生将向发动机ECU65输出的用于设置发动机55的转数的信号RDN，使得能量产生量Pg2等于或小于能耗Pm1，并产生将向电压转换控制部分302A输出的信号RGE2。响应于来自控制单元60A的信号RDN，发动机ECU65设置发动机55的转数，使得能量产生量Pg2等于或小于能耗Pm1。从而，AC电动机M2产生等于或小于能耗PM1的电能。响应于来自控制装置60A的信号RGE2，电压转换控制部分302A产生并向逆变器31输出信号PWMI23。逆变器31的NPN晶体管Q3-Q8响应于信号PWMI23被导通/关闭，并将由AC电动机M2产生的AC电压转换为DC电压(步骤S15)。
另一方面，当在步骤S16中确定能量Pm为负时，确定单元56B确定AC电动机M1处在再生模式，并产生将向控制单元60A输出的信号DTE4。然后，响应于来自确定单元56B的信号DTE4，控制单元60A产生将向发动机ECU65输出的信号CUT，并且产生将向相电压计算单元40A和计算单元58A输出的转矩指令值TRE。
发动机ECU65响应于信号CUT以切断发动机55的燃料(步骤S17)。相电压计算单元40A基于来自控制单元60A的转矩指令值TRE，来自电压传感器13的输出电压Vm以及来自电流传感器28的电动机电流MCRT2，计算将施加于AC电动机M2各相的电压，并向PWM信号转换单元42输出此计算所得的电压。PWM信号转换单元42基于来自相电压计算单元40A的计算所得的电压，产生用于实际导通/关闭逆变器31的各NPN晶体管Q3-Q8的信号PWMI21，并向逆变器31的各NPN晶体管Q3-Q8输出所产生的信号PWMI21。逆变器31的NPN晶体管Q3-Q8响应于信号PWMI21被导通/关闭，并且逆变器31驱动AC电动机M2输出正转矩。从而，AC电动机M2输出正转矩，并至少以预先确定的转数转动发动机55(步骤S18)。
计算单元58A从控制单元60A接收转矩指令值TRE，以基于转矩指令值TRE和来自外部ECU的电动机转数MRN2，计算AC电动机M2中的能耗Pm2(步骤S19)。此外，计算单元58A计算在步骤S13中计算得到的能量Pm与能耗Pm2的和，其作为AC电动机M1中的能量产生量pg1与能耗Pm2的和Pg1+Pm2，并向确定单元56B输出此计算得到的和。
然后，确定单元56B确定和Pg1+Pm2为正还是为负(步骤S21)。当确定和Pg1+Pm2为负时，确定单元56B产生并向控制单元60A输出信号DTE5。响应于来自确定单元56B的信号DTE5，控制单元60A将来自计算单元58A的能量Pm作为AC电动机M1中的能量产生量Pg1，并将能量产生量Pg1与来自计算单元58A的能耗Pm2相比较。然后，控制单元60A产生并向电压转换控制部分302A输出用于限制AC电动机M1的再生量的信号RGE1，从而使得能量产生量Pg1等于或小于能耗Pm2。
响应于来自控制单元60A的信号RGE1，电压转换控制部分302A产生并向逆变器14输出用于能量产生量Pg1限制为能耗Pm2或者更少的信号PWMI13。逆变器14的NPN晶体管Q3-Q8响应于信号PWMI13被导通/关闭，并且AC电动机M1中的能量产生量Pg1被限制为AC电动机M2中的能耗Pm2或者更少(步骤S22)。
另一方面，当在步骤S21中确定和Pg1+Pm2为正时，确定单元56B向控制单元60A输出信号DTE6。然后，控制单元60A从确定单元56B接收信号DTE6而不产生控制信号。AC电动机M1从而产生与在步骤S13中计算的能量Pm相等的能量产生量Pg1，并且AC电动机M2消耗了与在步骤S19中计算的能耗Pm2相等的能量。换言之，AC电动机M1、M2被保持为当前状态。然后结束这一系列操作。
在如图12所示的步骤S18中，当AC电动机M1处于再生模式时，控制AC电动机M2使得其输出正转矩。这样，第三实施例的特征在于，当不与发动机55连接的AC电动机M1处于再生模式时，与发动机55连接的AC电动机M2被控制使得其输出正转矩。换言之，为防止等于或高于其耐压的电压被施加于电容器C2上，AC电动机M2中的能耗被增加。
回到图9，将描述电压转换设备100B中的完整操作。在完整操作的开始，控制装置30B产生并向系统继电器SR1、SR2输出H电平信号SE，以开启系统继电器SR1、SR2。DC电源B经由系统继电器SR1、SR2向升压变换器12输出DC电压。
电压传感器10检测从DC电源B输出的DC电压Vb，并向控制装置30B输出所检测到的DC电压Vb。电压传感器13检测电容器C2两端的电压Vm，并将检测到的电压Vm输出到控制装置30B。电流传感器24检测流向AC电动机M1的电动机电流MCRT1，并将所检测到的电流输出到控制装置30B。电流传感器28检测流向AC电动机M2的电动机电流MCRT2，并将所检测到的电流输出到控制装置30B。控制装置30B接收转矩指令值TR1、TR2，以及来自外部ECU的电动机转数MRN1、MNR2。
然后，控制装置30B遵循前述方法，基于DC电压Vb、输出电压Vm、电动机电流MCRT1、转矩指令值TR1以及电动机转数MRN1，产生信号PWMI11，并向逆变器14输出所产生的信号PWMI11。控制装置30B还基于DC电压Vb、输出电压Vm、电动机电流MCRT2、转矩指令值TR2以及电动机转数MRN2，产生信号PWMI21，并向逆变器31输出所产生的信号PWMI21。
此外，当逆变器14(或31)驱动AC电动机M1(或M2)时，控制装置30B基于DC电压Vb、输出电压Vm、电动机电流MCRT1(或MCRT2)，转矩指令值TR1(或TR2)以及电动机转数MRN1(或MRN2)，产生用于控制升压变换器12的NPN晶体管Q1、Q2的开关的信号PWMU，并向升压变换器12输出所产生的信号PWMU。
然后，响应于信号PWMU，升压变换器12对来自DC电源B的DC电压Vb进行升压，并经由结点N1、N2，向电容器C2提供升压后的DC电压。然后，逆变器14根据来自控制装置30B的信号PWMI11，将由电容器C2平滑过的DC电压转换为用于驱动AC电动机M1的AC电压。逆变器31根据来自控制装置30B的信号PWMI21，将由电容器C2平滑过的DC电压转换为用于驱动AC电动机M2的AC电压。从而，AC电动机M1产生由转矩指令值TR1指定的转矩，而AC电动机M2产生由转矩指令值TR2指定的转矩。
当包括了电压转换设备100B的混合动力车或电动车处于再生制动模式时，控制装置30B接收来自外部ECU的信号RGE，并且响应于所接收的信号RGE，分别产生将输出给逆变器14、31的信号PWM13、23，并产生将输出给升压变换器12的信号PWMD。
然后，逆变器14响应于信号PWM13，将由AC电动机M1产生的AC电压转换为DC电压，并经由电容器C2向升压变换器12提供此转换后的DC电压。逆变器31响应于信号PWM23，将由AC电动机M2产生的AC电压转换为DC电压，并经由电容器C2向升压变换器12提供此转换后的DC电压。然后，升压变换器12经由节点N1、N2，接收来自电容器C2的DC电压，根据信号PWMD对接收到的DC电压进行降压，并向DC电源B提供此降压后的DC电压。从而，由AC电动机M1或M2产生的电能被充入DC电源B。
控制装置30B遵循前述方法检测升压变换器12中的故障，并基于AC电动机M1中的能量Pm，确定AC电动机M1处于动力模式还是再生模式。如果AC电动机M1处于动力模式，控制装置30B控制AC电动机M2，使得AC电动机M2中的能量产生量Pg2等于或小于AC电动机M1中的能耗Pm1。如果AC电动机M1处于再生模式，控制装置30B控制AC电动机M1，使得AC电动机M1中的能量产生量Pg1等于或小于AC电动机M2中的能耗Pm2。
因此，即使升压变换器12发生故障，也可以防止等于或高于其耐压的电压被施加在电容器C2上。
可注意到，根据图12的流程图，依照本发明的故障处理方法包括，检测升压变换器12中的故障，控制AC电动机M1中的能量产生量Pg1，使其等于或小于AC电动机M2中的能耗Pm2，或者控制AC电动机M2中的能量产生量Pg2，使其等于或小于AC电动机M1中的能耗Pm1。
电动机转矩控制部分301B中的故障处理由CPU实际控制。CPU从ROM读取包括了图12所示流程图中步骤的程序，并执行所读取的程序以控制根据图12所示流程图的升压变换器12的故障处理。因此，ROM对应于这样的计算机(CPU)可读记录介质，在其上记录了具有图12所示流程图的步骤的程序。
AC电动机M1、M2形成了“电负载(包括第一和第二电负载)”。
其它细节与第一实施例相同。
依照第三实施例，电压转换设备包括控制装置，当升压变换器发生故障时，其控制两个AC电动机之中一个的能量产生量，使其等于或小于另一个AC电动机中的能耗，从而防止等于或高于置于逆变器输入端的电容器的耐压的电压被施加于其上。
可注意到，本发明不限于在以上实施例中所作的披露，其可应用于多种混合动力车或电动车。例如，多个逆变器或电动机可与电容器C2并联连接，且各电动机(或电动发电机)可被独立地驱动。这样，一个电动机可被用来驱动后轮，另一个电动机可被用来驱动前轮。在已知的使用了行星齿轮的混合型动力车中，一个电动发电机与行星齿轮机构中的太阳轮相连接，发动机与行星齿轮机构的支架相连接，且另一个电动发电机与环形齿轮相连接。本发明也可应用于这样的混合型动力车。
尽管已经对本发明进行了详细描述和说明，很明显，这只是作为说明和举例，而并不是作为限制，本发明的思想和范围只由所附权利要求中的内容进行限制。
工业实用性本发明可采用这样的电压转换设备，其无需提高置于逆变器输入端的电容器的耐压性能，就能够处理升压变换器中的故障。本发明还可采用这样的故障处理方法，其无需提高置于逆变器输入端的电容器的耐压性能，就能够处理升压变换器中的故障。本发明进一步可采用这样的计算机可读记录介质，其上记录着程序，该程序使得无需提高置于逆变器输入端的电容器的耐压性能，计算机就能执行升压变换器的故障处理。
权利要求
1.一种电压转换设备，其包括电负载(M1，M2，G1)，其具有发电功能；电容器(C2)，其与所述电负载(M1，M2，G1)的输入端相连接；降压变换器(12)，其对所述电容器的电压进行降压；控制装置(30，30A，30B)，当所述降压变换器(12)发生故障时，其控制所述电负载(M1，M2，G1)，从而禁止所述电负载(M1，M2，G1)中的发电，或者减少由所述电负载(M1，M2，G1)产生的电量。
2.根据权利要求1的电压转换设备，其中，所述降压变换器(12)具有电压升压功能。
3.根据权利要求1或权利要求2的电压转换设备，其中，所述电负载(M1，M2)为具有发电功能的电动机，并且当所述降压变换器(12)发生故障时，所述控制装置(30，30A，30B)限制所述电动机的再生发电功能。
4.根据权利要求3的电压转换设备，其中，所述控制装置(30，30A，30B)禁止所述电动机的再生发电。
5.根据权利要求3的电压转换设备，进一步包括不同于所述电动机的另一个电负载(M1)，其中，所述控制装置(30A，30B)限制由所述电动机产生的再生电量，使其小于所述另一个电负载(M1)的耗电量。
6.一种电压转换设备，其包括第一电负载(G1，M2)，其具有发电功能；电容器(C2)，其与所述第一电负载(G1，M2)的输入端相连接；降压变换器(12)，其对所述电容器(C2)的电压进行降压；第二电负载(M1)，其不同于所述第一电负载(G1，M2)；以及控制装置(30A，30B)，其控制所述第二电负载(M1)，使得当所述降压变换器(12)发生故障时，增加所述第二电负载(M1)中的耗电量。
7.根据权利要求6的电压转换设备，其中所述第二电负载(M1)为电动机，并且所述控制装置(30A，30B)控制所述电动机，使其输出正转矩。
8.一种计算机可读记录介质，在其中记录了用于使计算机执行电压转换设备中的故障处理的程序，所述电压转换设备包括电负载(M1，M2，G1)，其具有发电功能，电容器(C2)，其与所述电负载(M1，M2，G1)的输入端相连接，以及降压变换器(12)，其对所述电容器(C2)的电压进行降压，其中，所述程序使得计算机执行第一步，检测所述降压变换器(12)中的故障，以及第二步，当在所述第一步检测到所述降压变换器(12)中的所述故障时，控制所述电负载(M1，M2，G1)，从而禁止所述电负载(M1，M2，G1)中的发电，或者减少由所述电负载(M1，M2，G1)产生的电量。
9.根据权利要求8的在其上记录了程序的计算机可读记录介质，其中，所述电负载(M1，M2)为具有发电功能的电动机，以及在所述第二步，限制所述电动机的再生发电功能。
10.根据权利要求9的在其上记录了程序的计算机可读记录介质，其中，在所述第二步，禁止所述电动机的再生发电。
11.根据权利要求9的在其上记录了程序的计算机可读记录介质，其中，所述电压转换设备进一步包括另一个电负载(M1)，其不同于所述电负载(M2，G1)，并且在所述程序的所述第二步，由所述电动机产生的再生电量被限制为小于所述另一个电负载(M1)中的耗电量。
12.一种计算机可读记录介质，在其中记录了用于使计算机执行电压转换设备中的故障处理的程序，所述电压转换设备包括第一电负载(M2，G1)，其具有发电功能，电容器(C2)，其与所述电负载(M2，G1)的输入端相连接，第二电负载(M1)，其不同于所述第一电负载(M2，G1)，以及降压变换器(12)，其对所述电容器(C2)的电压进行降压，其中，所述程序使得计算机执行第一步，检测所述降压变换器(12)中的故障，以及第二步，当在所述第一步检测到所述降压变换器(12)的所述故障时，增加所述第二电负载(M1)中的耗电量。
13.根据权利要求12的在其上记录了程序的计算机可读记录介质，其中，所述第二电负载(M1)为电动机，并且在所述程序的所述第二步中，当在所述第一步检测到所述降压变换器(12)的所述故障时，控制所述电动机，使其输出正转矩。
14.一种电压转换设备中的故障处理方法，所述电压转换设备包括电负载(M1，M2，G1)，其具有发电功能，电容器(C2)，其与所述电负载(M1，M2，G1)的输入端相连接，以及降压变换器(12)，其对所述电容器(C2)的电压进行降压，所述故障处理方法包括第一步，检测所述降压变换器(12)中的故障；以及第二步，当在所述第一步检测到所述降压变换器(12)的所述故障时，控制所述电负载(M1，M2，G1)，从而禁止所述电负载(M1，M2，G1)中的发电，或者减少由所述电负载(M1，M2，G1)产生的电量。
15.根据权利要求14的故障处理方法，其中，所述电负载(M1，M2)为具有发电功能的电动机，并且在所述第二步，限制所述电动机的再生发电功能。
16.根据权利要求15的故障处理方法，其中，在所述第二步，禁止所述电动机的再生发电。
17.根据权利要求15的故障处理方法，其中，所述电压转换设备进一步包括另一个电负载(M1)，其不同于所述电负载(M2)，以及及在所述故障处理方法的所述第二步中，所述电动机产生的再生电量被限制为小于所述另一个电负载(M1)中的耗电量。
18.一种电压转换设备中的故障处理方法，所述电压转换设备包括第一电负载(M2，G1)，其具有发电功能，电容器(C2)，其与所述电负载(M2，G1)的输入端相连接，第二电负载(M1)，其不同于所述第一电负载(M2，G1)，以及降压变换器(12)，其对所述电容器(C2)的电压进行降压，所述故障处理方法包括第一步，检测所述降压变换器(12)中的故障；以及第二步，当在所述第一步检测到所述降压变换器(12)的所述故障时，增加所述第二电负载(M1)中的耗电量。
19.根据权利要求18的故障处理方法，其中，所述第二电负载(M1)为电动机，以及在所述故障处理方法的所述第二步，当在所述第一步检测到所述降压变换器(12)的所述故障时，控制所述电动机，使其输出正转矩。
全文摘要
控制装置(30)基于来自电压传感器(10)的DC电压(Vb)，来自电压传感器(13)的输出电压(Vm)，以及用于控制NPN晶体管(Q1，Q2)开关的占空比，检测升压变换器(12)是否发生故障。如果检测到升压变换器(12)中的故障，那么控制装置(30)控制逆变器(14)和AC电动机(M1)，从而禁止AC电动机(M1)中的再生发电。
文档编号B60L11/18GK1735523SQ20038010849
公开日2006年2月15日 申请日期2003年11月21日 优先权日2003年1月10日
发明者佐藤荣次 申请人:丰田自动车株式会社