(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源からの電源電圧を変換して所望のシステム電圧を生成する電圧変換部と、前記電圧変換部から供給される直流電力を交流電力に変換して交流電動機に供給する直流交流変換部と、を備えた電動機駆動装置の制御を行う制御装置であって、
前記交流電動機の目標トルクに基づいて、前記直流交流変換部から前記交流電動機に供給する電流の指令値である電流指令値を決定する電流指令決定部と、
前記電流指令値が前記システム電圧及び前記交流電動機の回転速度に基づいて定まる出力可能範囲内となるように、前記電流指令値に対して前記交流電動機の界磁磁束を弱める方向の調整を行う界磁調整値の指令値である界磁調整指令値を決定する界磁調整部と、
前記直流交流変換部から前記交流電動機に供給される電流と前記電流指令値とに基づいて検出される実際の前記界磁調整値である実界磁調整値、又は前記界磁調整指令値を、対象界磁調整値として取得する対象界磁調整値取得部と、
前記交流電動機の目標トルク及び前記交流電動機の回転速度に基づいて、前記対象界磁調整値の制御目標値である目標界磁調整値を決定する目標界磁調整値決定部と、
前記対象界磁調整値を前記目標界磁調整値に一致させるように、前記システム電圧の指令値であるシステム電圧指令値を決定するシステム電圧決定部と、
を備えた電動機駆動装置の制御装置。
【請求項２】
前記電流指令値及び前記交流電動機の回転速度に基づいて、前記直流交流変換部から前記交流電動機に供給する交流電圧の指令値である交流電圧指令値を決定する電圧指令決定部と、
前記システム電圧に対する前記交流電圧指令値の大きさを表す実変調率を導出する実変調率導出部と、を更に備え、
前記システム電圧決定部は、前記対象界磁調整値を前記目標界磁調整値に一致させると共に前記実変調率を所定の目標変調率に一致させるように、前記システム電圧指令値を決定する請求項１に記載の電動機駆動装置の制御装置。
【請求項３】
パルス幅変調制御モード及び矩形波制御モードを含む複数の制御モードの中から一つを前記実変調率に基づいて選択して前記直流交流変換部に実行させるモード制御部を更に備え、
前記目標変調率は、前記矩形波制御モードを開始する条件となる前記実変調率の値とされる請求項２に記載の電動機駆動装置の制御装置。
【請求項４】
パルス幅変調制御モード及び矩形波制御モードを含む複数の制御モードの中から一つを前記実変調率に基づいて選択して前記直流交流変換部に実行させるモード制御部を更に備え、
前記目標変調率は、前記システム電圧が前記システム電圧指令値の上限値未満である状態では前記パルス幅変調制御モードを実行する条件となる前記実変調率の範囲内に設定された一定値とされ、前記システム電圧が前記システム電圧指令値の上限値である状態では前記実変調率に一致する値とされる請求項２に記載の電動機駆動装置の制御装置。
【請求項５】
前記システム電圧指令値は、前記電流指令決定部により決定された前記電流指令値を前記目標界磁調整値により調整した調整後の電流指令値が、前記出力可能範囲の外縁上の値となるように決定される請求項１から４のいずれか一項に記載の電動機駆動装置の制御装置。
【請求項６】
前記目標界磁調整値は、前記交流電動機の回転速度及び前記交流電動機の目標トルクの一方又は双方が高くなるに従って大きい値となるように決定される請求項１から５のいずれか一項に記載の電動機駆動装置の制御装置。
【請求項７】
前記電動機駆動装置は、複数の前記交流電動機のそれぞれに対応する複数の前記直流交流変換部と、当該複数の直流交流変換部に共通の１つの前記電圧変換部と、を備え、前記電圧変換部が、複数の前記直流交流変換部に共通の前記システム電圧を生成するように構成され、
複数の前記直流交流変換部のそれぞれに対応して、複数の前記電流指令決定部と、複数の前記界磁調整部と、前記電流指令値及び前記交流電動機の回転速度に基づいて前記直流交流変換部から前記交流電動機に供給する交流電圧の指令値である交流電圧指令値を決定する複数の電圧指令決定部と、前記システム電圧に対する前記交流電圧指令値の大きさを表す実変調率を導出する複数の実変調率導出部と、を備え、
前記対象界磁調整値取得部、前記目標界磁調整値決定部、及び前記システム電圧決定部は、複数の前記直流交流変換部の中で、対応する前記実変調率導出部により導出される前記実変調率が最も大きい値となる前記直流交流変換部を対象として動作し、複数の前記直流交流変換部に共通の前記システム電圧指令値を決定する請求項１から６のいずれか一項に記載の電動機駆動装置の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流電源からの電源電圧を変換して所望のシステム電圧を生成する電圧変換部と、前記システム電圧を有する直流電力を交流電力に変換して交流電動機に供給する直流交流変換部と、を備えた電動機駆動装置の制御を行う制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
交流電動機を駆動する電動機駆動装置として、直流電源からの直流電力を交流電力に変換して交流電動機に供給するインバータ等の直流交流変換部と、当該直流交流変換部に供給する直流電圧を昇圧するコンバータ等の電圧変換部と、を備えた構成が既に知られている。このような電動機駆動装置では、交流電動機の各相のコイルに正弦波状の交流電圧を供給して効率的にトルクを発生させるために、ベクトル制御に基づくＰＷＭ（パルス幅変調）制御及び最大トルク制御が多く行われている。ところで、電動機は、回転速度が高くなるに従って誘起電圧が高くなり、電動機を駆動するために必要となる交流電圧（以下「必要電圧」という。）も高くなる。そして、この必要電圧が、直流交流変換部から出力し得る最大の交流電圧（以下「最大出力電圧」という。）を超えると、コイルに必要な電流を流すことができなくなり、電動機を適切に制御することができない。そこで、電圧変換部により直流電圧を昇圧して直流交流変換部に供給することで、直流交流変換部から出力し得る最大出力電圧を高めることが行われる。また、電動機により発生する誘起電圧を下げるために、電動機の界磁磁束を弱めるように電動機に供給する電流指令値を調整する弱め界磁制御も行われる。更に、電動機により発生する誘起電圧が高くなるに従って、直流交流変換部から出力する電圧波形の制御を、正弦波ＰＷＭ制御から過変調ＰＷＭ制御、更には矩形波制御に移行させることも行われる。
【０００３】
下記の特許文献１には、電圧変換部により昇圧して直流交流変換部に供給する直流電圧の値を、交流電動機の目標トルクと回転速度のマップに基づいて決定する制御装置の技術が記載されている。この制御装置は、前記マップにおける交流電動機の回転速度の上昇に伴って上昇する直流電圧の勾配が、弱め界磁制御の開始前に比べて弱め界磁制御の開始後に緩やかになるように設定することにより、矩形波制御が行われる領域を拡大できるように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１３６１４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、弱め界磁制御を行うと、電動機に同じトルクを発生させるためにコイルに流れる電流が増加することから銅損が増加する一方、交流電動機の永久磁石の磁束が実質的に減少するため、電動機のコアにおいて発生する鉄損が減少する。従って、電動機の運転状態により変化する銅損と鉄損との割合に応じて、弱め界磁制御に際しての弱め界磁電流量を適切に制御することにより、電動機及び電動機駆動装置を含むシステム全体の効率を高めることが可能である。しかしながら、上記の特許文献１の技術では、弱め界磁電流量が適切な値になるとは限らない。
【０００６】
そこで、直流交流変換部から交流電動機に供給する電流の指令値に対して界磁磁束を弱める方向の調整を行う界磁調整値が、交流電動機の運転状態に応じて適切な値となるように制御できる電動機駆動装置の制御装置を実現することが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る、直流電源からの電源電圧を変換して所望のシステム電圧を生成する電圧変換部と、前記電圧変換部から供給される直流電力を交流電力に変換して交流電動機に供給する直流交流変換部と、を備えた電動機駆動装置の制御を行う制御装置の特徴構成は、前記交流電動機の目標トルクに基づいて、前記直流交流変換部から前記交流電動機に供給する電流の指令値である電流指令値を決定する電流指令決定部と、前記電流指令値が前記システム電圧及び前記交流電動機の回転速度に基づいて定まる出力可能範囲内となるように、前記電流指令値に対して前記交流電動機の界磁磁束を弱める方向の調整を行う界磁調整値の指令値である界磁調整指令値を決定する界磁調整部と、前記直流交流変換部から前記交流電動機に供給される電流と前記電流指令値とに基づいて検出される実際の前記界磁調整値である実界磁調整値、又は前記界磁調整指令値を、対象界磁調整値として取得する対象界磁調整値取得部と、前記交流電動機の目標トルク及び前記交流電動機の回転速度に基づいて、前記対象界磁調整値の制御目標値である目標界磁調整値を決定する目標界磁調整値決定部と、前記対象界磁調整値を前記目標界磁調整値に一致させるように、前記システム電圧の指令値であるシステム電圧指令値を決定するシステム電圧決定部と、を備えた点にある。
【０００８】
この特徴構成によれば、対象界磁調整値を目標界磁調整値に一致させるようにシステム電圧指令値を決定するフィードバック制御を行うことにより、対象界磁調整値が交流電動機の運転状態に応じて適切な値となるように制御することができる。ここで、対象界磁調整値は電流指令値が出力可能範囲内となるように界磁磁束を弱める方向の調整を行う界磁調整値であり、電流指令値の出力可能範囲はシステム電圧及び交流電動機の回転速度に基づいて定まる。従って、目標トルクや回転速度等の交流電動機の運転状態に応じてシステム電圧を適切に制御することにより、対象界磁調整値が当該交流電動機の運転状態に応じて適切な値となるように調整することができる。これにより、交流電動機及び電動機駆動装置を含むシステム全体の効率を高めることが可能となる。
【０００９】
ここで、前記電流指令値及び前記交流電動機の回転速度に基づいて、前記直流交流変換部から前記交流電動機に供給する交流電圧の指令値である交流電圧指令値を決定する電圧指令決定部と、前記システム電圧に対する前記交流電圧指令値の大きさを表す実変調率を導出する実変調率導出部と、を更に備え、前記システム電圧決定部は、前記対象界磁調整値を前記目標界磁調整値に一致させると共に前記実変調率を所定の目標変調率に一致させるように、前記システム電圧指令値を決定する構成とすると好適である。
【００１０】
この構成によれば、対象界磁調整値を目標界磁調整値に一致させると共に実変調率を所定の目標変調率に一致させるようにシステム電圧指令値を決定するフィードバック制御を行うことにより、対象界磁調整値が交流電動機の運転状態に応じて適切な値となるように制御しつつ、実変調率が目標変調率に迅速に一致するように制御することができる。ここで、実変調率に応じて直流交流変換部に実行させる制御モードを変更する場合があり、また一つの制御モードの中でも実変調率に応じてシステムの効率が異なる場合がある。この構成によれば、対象界磁調整値が交流電動機の運転状態に応じて適切な値となるように制御しつつ、実変調率が迅速に適切な値となるように制御することができるので、交流電動機及び電動機駆動装置を含むシステム全体の効率を更に高めることが可能となる。
【００１１】
また、パルス幅変調制御モード及び矩形波制御モードを含む複数の制御モードの中から一つを前記実変調率に基づいて選択して前記直流交流変換部に実行させるモード制御部を更に備え、前記目標変調率は、前記矩形波制御モードを開始する条件となる前記実変調率の値とされると好適である。
【００１２】
この構成によれば、対象界磁調整値を目標界磁調整値に一致させると共に、実変調率が矩形波制御モードを開始する条件となる値に迅速に一致するように制御することができる。ここで、矩形波制御モードでは、パルス幅変調制御モードに比べて、直流交流変換部におけるスイッチング素子のスイッチング回数を大幅に減少させることができるため、スイッチング損失を低減することができる。従って、この構成によれば、対象界磁調整値が交流電動機の運転状態に応じて適切な値となるように制御しつつ、直流交流変換部におけるスイッチング損失を低減できるので、交流電動機及び電動機駆動装置を含むシステム全体の効率を更に高めることが可能となる。
【００１３】
また、パルス幅変調制御モード及び矩形波制御モードを含む複数の制御モードの中から一つを前記実変調率に基づいて選択して前記直流交流変換部に実行させるモード制御部を更に備え、前記目標変調率は、前記システム電圧が前記システム電圧指令値の上限値未満である状態では前記パルス幅変調制御モードを実行する条件となる前記実変調率の範囲内に設定された一定値とされ、前記システム電圧が前記システム電圧指令値の上限値である状態では前記実変調率に一致する値とされると好適である。
【００１４】
通常、交流電動機の回転速度及びトルクが高くなるに従って実変調率は高くなる。そして、パルス幅変調制御モードは実変調率が比較的低い状態で実行され、矩形波制御モードは実変調率が比較的高い状態で実行される。この構成によれば、実変調率が比較的低い状態で実行されるパルス幅変調制御モードにおいても界磁磁束を弱める弱め界磁制御を行うことができ、その際の対象界磁調整値を目標界磁調整値に一致させることができる。従って、対象界磁調整値が交流電動機の運転状態に応じて適切な値となるように調整することができ、交流電動機及び電動機駆動装置を含むシステム全体の効率を高めることが可能となる。
【００１５】
また、前記システム電圧指令値は、前記電流指令決定部により決定された前記電流指令値を前記目標界磁調整値により調整した調整後の電流指令値が、前記出力可能範囲の外縁上の値となるように決定されると好適である。
【００１６】
この構成によれば、電流指令値が出力可能範囲内となるように界磁調整指令値を決定する構成において、対象界磁調整値が目標界磁調整値に一致するように適切にシステム電圧指令値を決定することができる。
【００１７】
また、前記目標界磁調整値は、前記交流電動機の回転速度及び前記交流電動機の目標トルクの一方又は双方が高くなるに従って大きい値となるように決定されると好適である。
【００１８】
通常、電動機においては、回転速度が高くなるに従って磁束密度の変化が大きくなるため鉄損が増加し、出力するトルクが高くなるに従ってコイルに流れる電流が大きくなって磁束密度が高くなるため鉄損が増加する。そこで、この構成のように、目標界磁調整値が、交流電動機の回転速度が高くなるに従って大きい値となるように決定し、交流電動機の目標トルクが高くなるに従って大きい値となるように決定し、或いはこれらの回転速度及び目標トルクの双方が高くなるに従って大きい値となるように決定することにより、鉄損が増加し易い状況が進行するのに応じて対象界磁調整値が大きい値となるように制御することができる。そして、対象界磁調整値が大きい値となるに従って、交流電動機の界磁磁束が弱められることになるので、当該界磁磁束に起因して生じる鉄損の発生を抑制することができる。これにより、交流電動機及び電動機駆動装置を含むシステム全体の効率を高めることが可能となる。
【００１９】
また、前記電動機駆動装置は、複数の前記交流電動機のそれぞれに対応する複数の前記直流交流変換部と、当該複数の直流交流変換部に共通の１つの前記電圧変換部と、を備え、前記電圧変換部が、複数の前記直流交流変換部に共通の前記システム電圧を生成するように構成され、複数の前記直流交流変換部のそれぞれに対応して、複数の前記電流指令決定部と、複数の前記界磁調整部と、前記電流指令値及び前記交流電動機の回転速度に基づいて前記直流交流変換部から前記交流電動機に供給する交流電圧の指令値である交流電圧指令値を決定する複数の電圧指令決定部と、前記システム電圧に対する前記交流電圧指令値の大きさを表す実変調率を導出する複数の実変調率導出部と、を備え、前記対象界磁調整値取得部、前記目標界磁調整値決定部、及び前記システム電圧決定部は、複数の前記直流交流変換部の中で、対応する前記実変調率導出部により導出される前記実変調率が最も大きい値となる前記直流交流変換部を対象として動作し、複数の前記直流交流変換部に共通の前記システム電圧指令値を決定する構成とすると好適である。
【００２０】
この構成によれば、電動機駆動装置が複数の交流電動機のそれぞれに対応する複数の直流交流変換部を備える場合においても、１つの電圧変換部を制御して適切なシステム電圧を生成することができる。すなわち、複数組の直流交流変換部及び交流電動機の中で、実変調率が最も大きい値となる直流交流変換部及び交流電動機において鉄損が最も大きくなる。そこで、そのような直流交流変換部及び交流電動機における対象界磁調整値を適切に調整して鉄損の発生を抑制することにより、複数の交流電動機と複数の直流交流変換部を備えた電動機駆動装置を含むシステム全体の効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態に係る電動機駆動装置の構成を示す回路図である。
【図２】本発明の実施形態に係る車両用駆動装置の構成を示すスケルトン図である。
【図３】本発明の第一の実施形態に係る制御装置が備えるインバータ制御指令決定ユニットの機能ブロック図である。
【図４】本発明の第一の実施形態に係る制御装置が備える電圧変換指令決定ユニットの機能ブロック図である。
【図５】本発明の実施形態に係る制御モード選択マップの例を示す図である。
【図６】本発明の実施形態に係る電流指令値マップの例を示す図である。
【図７】本発明の実施形態に係る目標界磁調整値マップの例を示す図である。
【図８】本発明の第一の実施形態に係る、電流指令値マップを用いたシステム電圧指令値の決定処理の説明図である。
【図９】本発明の第一の実施形態に係る、制御装置の動作例を示すタイムチャートである。
【図１０】本発明の第二の実施形態に係る、電流指令値マップを用いたシステム電圧指令値の決定処理の説明図である。
【図１１】本発明の第二の実施形態に係る、制御装置の動作例を示すタイムチャートである。
【図１２】本発明の第三の実施形態に係る制御装置が備える電圧変換指令決定ユニットの機能ブロック図である。
【図１３】本発明の第三の実施形態に係る目標変調率決定処理を示すフローチャートである。
【図１４】本発明の第三の実施形態に係る、電流指令値マップを用いたシステム電圧指令値の決定処理の説明図である。
【図１５】本発明の第三の実施形態に係る、制御装置の動作例を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
１．第一の実施形態
まず、本発明の第一の実施形態について図面に基づいて説明する。図２に示すように、本実施形態では、電動機駆動装置２が、ハイブリッド車両用駆動装置８０の駆動力源として用いられる２つの電動機ＭＧ１、ＭＧ２を駆動するための装置として構成されている場合を例として説明する。そのため、図１に示すように、本実施形態に係る電動機駆動装置２は、２つの電動機ＭＧ１、ＭＧ２のそれぞれに対応する２つのインバータ５、６と、当該２つのインバータ５、６に共通の１つの電圧変換部４と、を備え、当該電圧変換部４が、２つのインバータ５、６に共通のシステム電圧Ｖｄｃを生成するように構成されている。ここで、電圧変換部４は、電源電圧Ｖｂの昇圧及び降圧のいずれか一方を行う構成とし、或いは昇圧及び降圧の双方を行う構成とすることができるが、本実施形態では、電圧変換部４が電源電圧Ｖｂの昇圧のみを行う構成である場合について説明する。
【００２３】
１−１．車両用駆動装置の概略構成
まず、本実施形態に係る車両用駆動装置８０の概略構成について図２に基づいて説明する。この車両用駆動装置８０は、駆動力源として内燃機関Ｅと一対の電動機ＭＧ１、ＭＧ２を備えている。そして、内燃機関Ｅの出力を、第一電動機ＭＧ１側と、車輪Ｗ及び第二電動機ＭＧ２側とに分配する動力分配用の差動歯車装置８１を備えた、いわゆる２モータスプリット方式のハイブリッド車両用の駆動装置として構成されている。
【００２４】
この車両用駆動装置８０は、動力伝達系の構成として、内燃機関Ｅに連結された入力軸８２と、動力分配用差動歯車装置８１と、カウンタギヤ機構８３と、複数の車輪Ｗに駆動力を分配する出力用差動歯車装置８４と、を備えている。ここで、動力分配用差動歯車装置８１は、シングルピニオン型の遊星歯車機構により構成されている。そして、動力分配用差動歯車装置８１は、入力軸８２を介してキャリアに伝達される内燃機関Ｅの出力（駆動力）を、サンギヤに連結された第一電動機ＭＧ１とリングギヤに連結されたカウンタドライブギヤ８５とに分配する。カウンタドライブギヤ８５は、カウンタギヤ機構８３のギヤと噛み合ってカウンタギヤ機構８３と駆動連結されている。第二電動機ＭＧ２は、第二電動機出力ギヤ８６がカウンタギヤ機構８３のギヤと噛み合ってカウンタギヤ機構８３と駆動連結されている。カウンタギヤ機構８３は、出力用差動歯車装置８４の入力ギヤ８７と噛み合って出力用差動歯車装置８４と駆動連結されている。これにより、動力分配用差動歯車装置８１から出力された内燃機関Ｅ及び第一電動機ＭＧ１の駆動力と、第二電動機ＭＧ２の駆動力とが車輪Ｗに伝達される。
【００２５】
本実施形態では、第一電動機ＭＧ１及び第二電動機ＭＧ２は、いずれも三相交流により動作する交流電動機であって、埋込磁石構造の同期電動機（ＩＰＭＳＭ）とされている。これらの電動機ＭＧ１、ＭＧ２は、必要に応じて発電機としても動作するように構成されている。第一電動機ＭＧ１は、図示しないケースに固定されたステータＳｔ１と、このステータＳｔ１の径方向内側に回転自在に支持されたロータＲｏ１と、を有している。第二電動機ＭＧ２は図示しないケースに固定されたステータＳｔ２と、このステータＳｔ２の径方向内側に回転自在に支持されたロータＲｏ２と、を有している。
【００２６】
１−２．電動機駆動装置の構成
次に、本実施形態に係る電動機駆動装置２の構成について図１に基づいて説明する。本実施形態においては、電動機駆動装置２は、２つの電動機ＭＧ１、ＭＧ２を駆動する装置として構成されている。そのため、電動機駆動装置２は、第一電動機ＭＧ１に対応する第一インバータ５と、第二電動機ＭＧ２に対応する第二インバータ６との２つのインバータを備えている。本実施形態では、これら２つのインバータ５、６のそれぞれが、本発明における直流交流変換部に相当する。また、電動機駆動装置２は、２つのインバータ５、６に共通の１つの電圧変換部４を備えている。そして、この電圧変換部４が、２つのインバータ５、６に共通のシステム電圧Ｖｄｃを生成するように構成されている。また、電動機駆動装置２は、直流電源３と、直流電源３からの電源電圧Ｖｂを平滑化する第一平滑コンデンサＱ１と、電圧変換部４による昇圧後のシステム電圧Ｖｄｃを平滑化する第二平滑コンデンサＱ２と、を備えている。直流電源３は、電圧変換部４及び２つのインバータ５、６を介して電動機ＭＧ１、ＭＧ２に電力を供給可能であると共に、電動機ＭＧ１、ＭＧ２が発電して得られた電力を蓄電可能に構成されている。このような直流電源３としては、例えば、ニッケル水素二次電池やリチウムイオン二次電池等の各種二次電池、キャパシタ、或いはこれらの組合せ等が用いられる。直流電源３の電圧である電源電圧Ｖｂは、電源電圧センサ６１により検出されて制御装置１へ出力される。
【００２７】
電圧変換部４は、直流電源３からの電源電圧Ｖｂを変換して所望のシステム電圧Ｖｄｃを生成するＤＣ−ＤＣコンバータとして構成されている。本実施形態では、電圧変換部４は、電源電圧Ｖｂの昇圧を行う昇圧コンバータとしている。なお、電動機ＭＧ１、ＭＧ２が発電機として機能する際には、インバータ５、６からのシステム電圧Ｖｄｃを降圧して直流電源３に供給し、当該直流電源３を充電する。電圧変換部４は、リアクトルＬ１と、電圧変換用スイッチング素子Ｅ１、Ｅ２と、を備えている。ここでは、電圧変換部４は、電圧変換用スイッチング素子として、直列に接続された一対の上アーム素子Ｅ１及び下アーム素子Ｅ２を備えている。これらの電圧変換用スイッチング素子Ｅ１、Ｅ２として、本例では、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）を用いる。上アーム素子Ｅ１のエミッタと下アーム素子Ｅ２のコレクタとが、リアクトルＬ１を介して直流電源３の正極端子に接続されている。また、上アーム素子Ｅ１のコレクタは、電圧変換部４による昇圧後の電圧が供給されるシステム電圧線６７に接続され、下アーム素子Ｅ２のエミッタは、直流電源３の負極端子につながる負極線６８に接続されている。また、各電圧変換用スイッチング素子Ｅ１、Ｅ２には、それぞれフリーホイールダイオードＤ１、Ｄ２が並列接続されている。なお、電圧変換用スイッチング素子Ｅ１、Ｅ２としては、ＩＧＢＴの他に、バイポーラ型、電界効果型、ＭＯＳ型など種々の構造のパワートランジスタを用いることができる。
【００２８】
電圧変換用スイッチング素子Ｅ１、Ｅ２のそれぞれは、制御装置１から出力される電圧変換制御信号Ｓ１、Ｓ２に従って動作する。本実施形態では、電圧変換制御信号Ｓ１、Ｓ２は、各スイッチング素子Ｅ１、Ｅ２のスイッチングを制御するスイッチング制御信号、より詳しくは、各スイッチング素子Ｅ１、Ｅ２のゲートを駆動するゲート駆動信号である。これにより、電圧変換部４は、直流電源３から供給された電源電圧Ｖｂを所望のシステム電圧Ｖｄｃまで昇圧し、システム電圧線６７を介して第一インバータ５及び第二インバータ６に供給する。電圧変換部４により生成されるシステム電圧Ｖｄｃは、システム電圧センサ６２により検出されて制御装置１へ出力される。なお、電圧変換部４による昇圧を行わない場合には、システム電圧Ｖｄｃは電源電圧Ｖｂと等しくなる。
【００２９】
第一インバータ５は、システム電圧Ｖｄｃを有する直流電力を交流電力に変換して第一電動機ＭＧ１に供給するための装置である。第一インバータ５は、ブリッジ回路により構成され、複数組のスイッチング素子Ｅ３〜Ｅ８を備えている。ここでは、第一インバータ５は、第一電動機ＭＧ１の各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相）のそれぞれについて一対のスイッチング素子、具体的には、Ｕ相用上アーム素子Ｅ３及びＵ相用下アーム素子Ｅ４、Ｖ相用上アーム素子Ｅ５及びＶ相用下アーム素子Ｅ６、並びにＷ相用上アーム素子Ｅ７及びＷ相用下アーム素子Ｅ８を備えている。これらのスイッチング素子Ｅ３〜Ｅ８として、本例では、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）を用いる。各相用の上アーム素子Ｅ３、Ｅ５、Ｅ７のエミッタと下アーム素子Ｅ４、Ｅ６、Ｅ８のコレクタとが、第一電動機ＭＧ１の各相のコイルにそれぞれ接続されている。また、各相用の上アーム素子Ｅ３、Ｅ５、Ｅ７のコレクタはシステム電圧線６７に接続され、各相用の下アーム素子Ｅ４、Ｅ６、Ｅ８のエミッタは負極線６８に接続されている。また、各スイッチング素子Ｅ３〜Ｅ８には、それぞれフリーホイールダイオードＤ３〜Ｄ８が並列接続されている。なお、スイッチング素子Ｅ３〜Ｅ８としては、ＩＧＢＴの他に、バイポーラ型、電界効果型、ＭＯＳ型など種々の構造のパワートランジスタを用いることができる。
【００３０】
スイッチング素子Ｅ３〜Ｅ８のそれぞれは、制御装置１から出力される第一インバータ制御信号Ｓ３〜Ｓ８に従って動作する。本実施形態では、第一インバータ制御信号Ｓ３〜Ｓ８は、各スイッチング素子Ｅ３〜Ｅ８のスイッチングを制御するスイッチング制御信号、より詳しくは、各スイッチング素子Ｅ３〜Ｅ８のゲートを駆動するゲート駆動信号である。これにより、第一インバータ５は、システム電圧Ｖｄｃを交流電圧に変換して第一電動機ＭＧ１に供給し、目標トルクＴＭに応じたトルクを第一電動機ＭＧ１に出力させる。この際、各スイッチング素子Ｅ３〜Ｅ８は、第一インバータ制御信号Ｓ３〜Ｓ８に従って、後述するパルス幅変調制御モード（以下「ＰＷＭ制御モード」という。）ＣＰや矩形波制御モードＣ４等の制御モードに従ったスイッチング動作を行う。また、第一インバータ５は、第一電動機ＭＧ１が発電機として機能する際には、発電により得られた交流電力を直流電力に変換してシステム電圧線６７を介して電圧変換部４に供給する。
【００３１】
第二インバータ６は、システム電圧Ｖｄｃを有する直流電力を交流電力に変換して第二電動機ＭＧ２に供給するための装置である。この第二インバータ６は、上述した第一インバータ５とほぼ同じ構成を有している。すなわち、第二インバータ６は、ブリッジ回路により構成され、複数組のスイッチング素子Ｅ９〜Ｅ１４を備えている。各相用の上アーム素子Ｅ９、Ｅ１１、Ｅ１３のエミッタと下アーム素子Ｅ１０、Ｅ１２、Ｅ１４のコレクタとが、第二電動機ＭＧ２の各相のコイルにそれぞれ接続されている。また、各相用の上アーム素子Ｅ９、Ｅ１１、Ｅ１３のコレクタはシステム電圧線６７に接続され、各相用の下アーム素子１０、Ｅ１２、Ｅ１４のエミッタは負極線６８に接続されている。また、各スイッチング素子Ｅ９〜Ｅ１４には、それぞれフリーホイールダイオードＤ９〜Ｄ１４が並列接続されている。そして、スイッチング素子Ｅ９〜Ｅ１４のそれぞれは、制御装置１から出力される第二インバータ制御信号Ｓ９〜Ｓ１４に従って動作する。これにより、第二インバータ６は、システム電圧Ｖｄｃを交流電圧に変換して第二電動機ＭＧ２に供給し、目標トルクＴＭに応じたトルクを第二電動機ＭＧ２に出力させる。
【００３２】
第一インバータ５と第一電動機ＭＧ１の各相のコイルとの間を流れる実電流Ｉｒ１は第一電流センサ６３により検出され、第二インバータ６と第二電動機ＭＧ２の各相のコイルとの間を流れる実電流Ｉｒ２は第二電流センサ６４により検出され、それぞれ制御装置１へ出力される。ここで、実電流Ｉｒ１、Ｉｒ２には、３相に対応する実Ｕ相電流、実Ｖ相電流、及び実Ｗ相電流が含まれる。なお、本例では、３相全ての電流を検出する構成を示しているが、３相は平衡状態にあり、電流の瞬時値の総和は零であるので２相のみの電流をセンサで検出し、制御装置１において残りの一相の電流を演算により求めてもよい。また、第一電動機ＭＧ１のロータＲｏ１の各時点での磁極位置θ１は、第一回転センサ６５により検出され、第二電動機ＭＧ２のロータＲｏ２の各時点での磁極位置θ２は、第二回転センサ６６により検出され、それぞれ制御装置１へ出力される。回転センサ６５、６６は、例えばレゾルバ等により構成される。ここで、磁極位置θ１、θ２は、電気角上でのロータＲｏ１、Ｒｏ２の回転角度を表している。第一電動機ＭＧ１の目標トルクＴＭ１及び第二電動機ＭＧ２の目標トルクＴＭ２は、図示しない車両制御装置等の他の制御装置等からの要求信号として制御装置１に入力される。
【００３３】
１−３．制御装置の構成
次に、電動機駆動装置２の制御を行う制御装置１の構成について、図３〜図９を用いて詳細に説明する。以下に説明する制御装置１の各機能部は、マイクロコンピュータ等の論理回路を中核部材として、入力されたデータに対して種々の処理を行うためのハードウエア又はソフトウエア（プログラム）或いはその両方により構成されている。本実施形態では、制御装置１は、インバータ５、６を介して電動機ＭＧ１、ＭＧ２のベクトル制御法を用いた電流フィードバック制御を行う。また、制御装置１は、電圧変換部４を制御して所望のシステム電圧Ｖｄｃを生成する直流電圧変換制御を行う。上記のとおり、制御装置１は、２つの電動機ＭＧ１、ＭＧ２のそれぞれに対応する２つのインバータ５、６を制御対象として有している。そこで、第一インバータ５を制御するための第一インバータ制御指令決定ユニット７１と、第二インバータ６を制御するための第二インバータ制御指令決定ユニット７２の２つのインバータ制御指令決定ユニット７（図３参照）を備えている。また、制御装置１は、一つの電圧変換部４を制御対象として有しているため、それに対応する一つの電圧変換指令決定ユニット８（図４参照）を備えている。
【００３４】
制御装置１は、電圧変換部４を駆動するための電圧変換制御信号Ｓ１、Ｓ２を生成して出力し、電源電圧Ｖｂを変換（ここでは昇圧）して２つのインバータ５、６に供給する所望のシステム電圧を生成する制御を行う。また、制御装置１は、第一インバータ５を駆動するための第一インバータ制御信号Ｓ３〜Ｓ８、及び第二インバータ６を駆動するための第二インバータ制御信号Ｓ９〜Ｓ１４を生成して出力し、各インバータ５、６を介して２つの電動機ＭＧ１、ＭＧ２の駆動制御を行う。この際、制御装置１は、複数の制御モードの中から一つを選択して各インバータ５、６に実行させる。本実施形態においては、図５に示すように、制御装置１は、後述する実変調率Ｍに応じて、各インバータ５、６に通常界磁制御（最大トルク制御）と共に通常ＰＷＭ制御を行わせる通常ＰＷＭ制御モードＣ１、各インバータ５、６に通常界磁制御と共に過変調ＰＷＭ制御を行わせる第一過変調ＰＷＭ制御モードＣ２、各インバータ５、６に弱め界磁制御と共に過変調ＰＷＭ制御を行わせる第二過変調ＰＷＭ制御モードＣ３、各インバータ５、６に弱め界磁制御と共に矩形波制御を行わせる矩形波制御モードＣ４の４つの制御モードのいずれかを選択的に実行させる。各制御モードの詳細については後述する。
【００３５】
１−３−１．インバータ制御指令決定ユニットの構成
次に、インバータ制御指令決定ユニット７の構成について説明する。上記のとおり、制御装置１は、２つのインバータ５、６のそれぞれに対応する２つのインバータ制御指令決定ユニット７１、７２を備えている。ここで、第一インバータ制御指令決定ユニット７１と第二インバータ制御指令決定ユニット７２の機能は互いにほとんど同じであるため、以下では、特に区別する必要がない限り、単に「インバータ制御指令決定ユニット７」として説明する。この際、各インバータ制御指令決定ユニット７１、７２に対して入出力される値についても共通の符号を用いて表す。具体的には、第一電動機ＭＧ１の磁極位置である第一磁極位置θ１及び第二電動機ＭＧ２の磁極位置である第二磁極位置θ２は「磁極位置θ」、第一電動機ＭＧ１を流れる実電流である第一実電流Ｉｒ１及び第二電動機ＭＧ２を流れる実電流である第二実電流Ｉｒ２は「実電流Ｉｒ」、第一電動機ＭＧ１の目標トルクである第一目標トルクＴＭ１及び第二電動機ＭＧ２の目標トルクである第二目標トルクＴＭ２は「目標トルクＴＭ」と表す。また、第一電動機ＭＧ１の回転速度である第一回転速度ω１及び第二電動機ＭＧ２の回転速度である第二回転速度ω２は「回転速度ω」、第一インバータ制御指令決定ユニット７１から出力する基本ｄ軸電流指令値である第一基本ｄ軸電流指令値Ｉｄ１及び第二インバータ制御指令決定ユニット７２から出力する基本ｄ軸電流指令値である第二基本ｄ軸電流指令値Ｉｄ２は「ｄ軸電流指令値Ｉｄ」、第一インバータ制御指令決定ユニット７１から出力する実ｄ軸電流である第一実ｄ軸電流Ｉｄｒ１及び第二インバータ制御指令決定ユニット７２から出力する実ｄ軸電流である第二実ｄ軸電流Ｉｄｒ２は「実ｄ軸電流Ｉｄｒ」、第一インバータ制御指令決定ユニット７１から出力する実変調率である第一実変調率Ｍ１及び第二インバータ制御指令決定ユニット７２から出力する実変調率である第二実変調率Ｍ２は「実変調率Ｍ」と表す。
【００３６】
図３にインバータ制御指令決定ユニット７の機能ブロック図を示す。このインバータ制御指令決定ユニット７は、電流ベクトル制御法を用いた電流フィードバック制御を行う。電流ベクトル制御法では、回転する界磁の磁束方向をｄ軸、界磁の向きに対して電気角でπ／２進んだ方向をｑ軸に設定する。そして、制御対象となる電動機ＭＧ１、ＭＧ２の目標トルクＴＭに基づいて、ｄ軸及びｑ軸の電流指令値を決定し、実際に電動機ＭＧ１、ＭＧ２に供給される電流を検出してフィードバック制御を行うことにより、電動機ＭＧ１、ＭＧ２に目標トルクＴＭを出力させる。以下、インバータ制御指令決定ユニット７における処理について説明する。
【００３７】
図３に示すように、電流指令決定部１１には、制御対象となる電動機ＭＧ１、ＭＧ２の目標トルクＴＭが入力される。電流指令決定部１１は、この目標トルクＴＭに基づいて、インバータ５、６から電動機ＭＧ１、ＭＧ２に供給する電流の指令値である電流指令値を決定する。ここで、電流指令値には、ｄ軸電流指令値Ｉｄ及びｑ軸電流指令値Ｉｑが含まれる。この電流指令値Ｉｄ、Ｉｑは、基本電流指令値というべきものであり、弱め界磁等の界磁調整を行わない基本的な界磁制御（以下、通常界磁制御という。）を行う際に、目標トルクＴＭを出力するために導出されるｄ軸電流及びｑ軸電流の指令値である。以下では、後述する界磁調整指令値ΔＩｄによる調整後の電流指令値である調整後電流指令値Ｉｄａ、Ｉｑａとの差別化のため、通常界磁制御を行う際の電流指令値を基本電流指令値Ｉｄ、Ｉｑ（基本ｄ軸電流指令値Ｉｄ及び基本ｑ軸電流指令値Ｉｑ）と呼ぶ。この基本電流指令値Ｉｄ、Ｉｑが、本発明における電流指令値に相当する。本実施形態では、この通常界磁制御として、最大トルク制御を行う。ここで、最大トルク制御は、同一電流に対して電動機ＭＧ１、ＭＧ２の出力トルクが最大となるように電流位相を調節する制御である。この最大トルク制御では、電動機ＭＧ１、ＭＧ２の電機子コイルに流す電流に対して最も効率的にトルクを発生させることができる。なお、この電流位相とは、ｄ軸電流指令値とｑ軸電流指令値との合成ベクトルのｑ軸に対する位相である。通常界磁制御は、基本電流指令値Ｉｄ、Ｉｑに対する界磁調整を行わない制御であり、通常界磁制御中は、後述する界磁調整指令値ΔＩｄがゼロ（ΔＩｄ＝０）となる。
【００３８】
また、電流指令決定部１１は、基本電流指令値Ｉｄ、Ｉｑに対して界磁調整指令値ΔＩｄによる界磁調整を行った後の電流指令値である調整後ｄ軸電流指令値Ｉｄａ及び調整後ｑ軸電流指令値Ｉｑａも決定する。界磁調整指令値ΔＩｄは、基本電流指令値Ｉｄ、Ｉｑに対して電動機ＭＧ１、ＭＧ２の界磁磁束を弱める方向の調整を行う界磁調整値の指令値である。この界磁調整指令値ΔＩｄの導出方法については後述する。
【００３９】
電流指令決定部１１は、図６に示すような電流指令値マップに基づいて基本ｄ軸電流指令値Ｉｄ及び基本ｑ軸電流指令値Ｉｑを決定する。図６において、細い実線は、ＴＭ−１〜ＴＭ−５の各トルクを出力するためのｄ軸電流及びｑ軸電流の値を示す等トルク線１０１であり、太い実線は通常界磁制御としての最大トルク制御を行うためのｄ軸電流及びｑ軸電流の値を示す最大トルク制御線１０２である。また、図６において、太い一点鎖線は、そのときの電動機ＭＧ１、ＭＧ２の回転速度ω及びシステム電圧Ｖｄｃにより制限されるｄ軸電流及びｑ軸電流が取り得る値の範囲を示す電圧制限楕円１０３である。この電圧制限楕円１０３の径は、電動機ＭＧ１、ＭＧ２の回転速度ωに反比例し、システム電圧Ｖｄｃに比例する。すなわち、電圧制限楕円１０３の径は、回転速度ωが上昇するに従って小さくなり、システム電圧Ｖｄｃが上昇するに従って大きくなる。調整後電流指令値Ｉｄａ、Ｉｑａが、この電圧制限楕円１０３上の値をとった際には、実変調率Ｍはその時点で取り得る実変調率Ｍの最大値に相当する目標変調率ＭＴとなる。本実施形態では、目標変調率ＭＴは、電動機ＭＧ１、ＭＧ２及び電動機駆動装置２を含むシステムにおいて実現可能な理論上の最大変調率Ｍｍａｘ（＝０．７８）に設定している。よって、調整後電流指令値Ｉｄａ、Ｉｑａがこの電圧制限楕円１０３上の値をとった際には、制御装置１は各インバータ５、６に矩形波制御モードＣ４を実行させる。この電圧制限楕円１０３が、本発明における電流指令値の出力可能範囲の外縁となる。
【００４０】
電流指令決定部１１は、図６に示す電流指令値マップに基づいて、入力された目標トルクＴＭに対応する等トルク線１０１と最大トルク制御線１０２との交点の座標に相当するｄ軸及びｑ軸の値を、基本ｄ軸電流指令値Ｉｄ及び基本ｑ軸電流指令値Ｉｑとして決定する。図６に示す例では、目標トルクＴＭとして「ＴＭ−２」の値が入力された場合、電流指令決定部１１は、目標トルクＴＭ＝ＴＭ−２の等トルク線１０１と最大トルク制御線１０２との交点である（Ｉｄ１，Ｉｑ１）を基本ｄ軸電流指令値Ｉｄ及び基本ｑ軸電流指令値Ｉｑとして決定する。この（Ｉｄ１，Ｉｑ１）は、電圧制限楕円１０３の内側にあり、弱め界磁制御が行われないため、界磁調整指令値ΔＩｄはゼロ（ΔＩｄ＝０）であり、基本電流指令値Ｉｄ、Ｉｑに対する界磁調整は行われない。従って、この場合には、調整後電流指令値Ｉｄａ、Ｉｑａは、基本電流指令値Ｉｄ、Ｉｑと同じ値となる。この場合、制御装置１は、インバータ５、６に通常ＰＷＭ制御モードＣ１を実行させる。
【００４１】
一方、目標トルクＴＭとして「ＴＭ−５」の値が入力された場合、電流指令決定部１１は、目標トルクＴＭ＝ＴＭ−５の等トルク線１０１と最大トルク制御線１０２との交点である（Ｉｄ２，Ｉｑ２）を基本ｄ軸電流指令値Ｉｄ及び基本ｑ軸電流指令値Ｉｑとして決定する。この（Ｉｄ２，Ｉｑ２）は、電圧制限楕円１０３の外側にあり、そのような電流指令値は取り得ないため、界磁調整指令値ΔＩｄにより電動機ＭＧ１、ＭＧ２の界磁磁束を弱める方向に調整する弱め界磁制御が行われる。図示の例では、界磁調整指令値ΔＩｄとして「ΔＩｄ１」（ΔＩｄ１＜０）が後述する積分器２３から入力される。そこで、電流指令決定部１１は、基本電流指令値Ｉｄ、Ｉｑである（Ｉｄ２，Ｉｑ２）から、目標トルクＴＭ＝ＴＭ−５の等トルク線１０１に沿ってｄ軸に沿って負方向に「ΔＩｄ１」だけ移動した電圧制限楕円１０３上の座標に相当するｄ軸及びｑ軸の値（Ｉｄ３，Ｉｑ３）を、調整後ｄ軸電流指令値Ｉｄａ及び調整後ｑ軸電流指令値Ｉｑａとして決定する。この場合、制御装置１は、インバータ５、６に矩形波制御モードＣ４を実行させる。なお、調整後ｄ軸電流指令値Ｉｄａは、基本ｄ軸電流指令値Ｉｄに界磁調整指令値ΔＩｄを加算した値に相当し、下記の式（１）により表される。
Ｉｄａ＝Ｉｄ＋ΔＩｄ・・・（１）
【００４２】
ところで、本実施形態では、制御装置１は、インバータ５、６に弱め界磁制御と共に過変調ＰＷＭ制御を行わせる第二過変調ＰＷＭ制御モードＣ３を実行させる構成となっている。従って、後述するように、実変調率Ｍが目標変調率ＭＴ未満であって基本電流指令値Ｉｄ、Ｉｑが電圧制限楕円１０３の内側にある場合にも、界磁調整指令値ΔＩｄによる弱め界磁制御が実行される場合がある。例えば、図６に示すように、目標トルクＴＭとして「ＴＭ−４」の値が入力された場合、電流指令決定部１１は、目標トルクＴＭ＝ＴＭ−４の等トルク線１０１と最大トルク制御線１０２との交点である（Ｉｄ４，Ｉｑ４）を基本ｄ軸電流指令値Ｉｄ及び基本ｑ軸電流指令値Ｉｑとして決定する。この（Ｉｄ４，Ｉｑ４）は、電圧制限楕円１０３の内側にあるが、電圧制限楕円１０３に非常に近い位置にあり、このような場合にも界磁調整指令値ΔＩｄによる弱め界磁制御が行われる。図示の例では、界磁調整指令値ΔＩｄとして「ΔＩｄ２」（ΔＩｄ２＜０）が後述する積分器２３から入力される。そこで、電流指令決定部１１は、基本電流指令値Ｉｄ、Ｉｑである（Ｉｄ４，Ｉｑ４）から、目標トルクＴＭ＝ＴＭ−４の等トルク線１０１に沿ってｄ軸に沿って負方向に「ΔＩｄ２」だけ移動したｄ軸及びｑ軸の値（Ｉｄ５，Ｉｑ５）を、調整後ｄ軸電流指令値Ｉｄａ及び調整後ｑ軸電流指令値Ｉｑａとして決定する。この場合、制御装置１は、インバータ５、６に第二過変調ＰＷＭ制御モードＣ３を実行させる。
【００４３】
電流制御部１６には、上記のように導出された調整後ｄ軸電流指令値Ｉｄａ及び調整後ｄ軸電流指令値Ｉｄａが入力される。更に、電流制御部１６には、三相二相変換部１９から実ｄ軸電流Ｉｄｒ及び実ｑ軸電流Ｉｑｒが入力され、回転速度導出部２０から対象とする電動機ＭＧ１、ＭＧ２の回転速度ωが入力される。実ｄ軸電流Ｉｄｒ及び実ｑ軸電流Ｉｑｒは、電流センサ６３、６４（図１参照）により検出された実電流Ｉｒ（Ｉｒ１、Ｉｒ２）と回転センサ６５、６６（図１参照）により検出された磁極位置θ（θ１、θ２）とに基づいて、三相二相変換部１９により三相二相変換を行って導出される。また、電動機ＭＧ１、ＭＧ２の回転速度ω（ω１、ω２）は、回転センサ６５、６６により検出された磁極位置θ（θ１、θ２）に基づいて回転速度導出部２０により導出される。
【００４４】
電流制御部１６は、調整後ｄ軸電流指令値Ｉｄａと実ｄ軸電流Ｉｄｒとの偏差であるｄ軸電流偏差δＩｄ、及び調整後ｄ軸電流指令値Ｉｄａと実ｑ軸電流Ｉｑｒとの偏差であるｑ軸電流偏差δＩｑを導出する。そして、電流制御部１６は、ｄ軸電流偏差δＩｄに基づいて比例積分制御演算（ＰＩ制御演算）を行って基本ｄ軸電圧指令値Ｖｚｄを導出すると共に、ｑ軸電流偏差δＩｑに基づいて比例積分制御演算を行って基本ｑ軸電圧指令値Ｖｚｑを導出する。なお、これらの比例積分制御演算に代えて比例積分微分制御演算（ＰＩＤ制御演算）を行っても好適である。
【００４５】
そして、電流制御部１６は、下記の式（２）に示すように、基本ｄ軸電圧指令値Ｖｚｄに対してｑ軸電機子反作用Ｅｑを減算する調整を行ってｄ軸電圧指令値Ｖｄを導出する。
Ｖｄ＝Ｖｚｄ−Ｅｑ
＝Ｖｚｄ−ω・Ｌｑ・Ｉｑｒ・・・（２）
この式（２）に示されるように、ｑ軸電機子反作用Ｅｑは、電動機ＭＧ１、ＭＧ２の回転速度ω、実ｑ軸電流Ｉｑｒ、及びｑ軸インダクタンスＬｑに基づいて導出される。
【００４６】
更に、電流制御部１６は、下記の式（３）に示すように、基本ｑ軸電圧指令値Ｖｚｑに対してｄ軸電機子反作用Ｅｄ及び永久磁石の電機子鎖交磁束による誘起電圧Ｅｍを加算する調整を行ってｑ軸電圧指令値Ｖｑを導出する。
Ｖｑ＝Ｖｚｑ＋Ｅｄ＋Ｅｍ
＝Ｖｚｑ＋ω・Ｌｄ・Ｉｄｒ＋ω・ＭＩｆ・・・（３）
この式（３）に示されるように、ｄ軸電機子反作用Ｅｄは、電動機ＭＧ１、ＭＧ２の回転速度ω、実ｄ軸電流Ｉｄｒ、及びｄ軸インダクタンスＬｄに基づいて導出される。また、誘起電圧Ｅｍは、永久磁石の電機子鎖交磁束の実効値により定まる誘起電圧定数ＭＩｆ及び電動機ＭＧ１、ＭＧ２の回転速度ωに基づいて導出される。
【００４７】
本実施形態においては、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ及びｑ軸電圧指令値Ｖｑが、本発明における交流電圧指令値に相当する。なお、基本電流指令値Ｉｄ、Ｉｑに対して界磁調整指令値ΔＩｄによる界磁調整を行った後の調整後電流指令値Ｉｄａ、Ｉｑａと、電動機ＭＧ１、ＭＧ２の回転速度ωと、実ｄ軸電流Ｉｄｒ及び実ｑ軸電流Ｉｑｒとに基づいて、交流電圧指令値Ｖｄ、Ｖｑが決定される。よって、電流指令決定部１１及び電流制御部１６により、本発明における電圧指令決定部１３が構成されている。
【００４８】
実変調率導出部１４には、電流制御部１６により導出されたｄ軸電圧指令値Ｖｄ及びｑ軸電圧指令値Ｖｑが入力される。また、実変調率導出部１４には、システム電圧センサ６２により検出されたシステム電圧Ｖｄｃの値が入力される。実変調率導出部１４は、これらの値に基づいて実変調率Ｍを、下記の式（４）に従って導出する。
Ｍ＝√（Ｖｄ２＋Ｖｑ２）／Ｖｄｃ・・・（４）
この実変調率Ｍは、システム電圧Ｖｄｃに対するインバータ５、６の出力電圧波形の基本波成分の実効値の比率であり、ここでは、３相の線間電圧実効値をシステム電圧Ｖｄｃの値で除算した値として導出される。すなわち、この実変調率Ｍが、そのときのシステム電圧Ｖｄｃに対する交流電圧指令値Ｖｄ、Ｖｑの大きさを表す電圧指標となる。実変調率Ｍの最大値である最大変調率Ｍｍａｘは、後述する電圧波形制御として矩形波制御を実行している際の実変調率Ｍに相当する「０．７８」である。
【００４９】
減算器２１には、実変調率導出部１４により導出された実変調率Ｍと、目標変調率ＭＴとが入力される。減算器２１は、下記の式（５）に示すように、実変調率Ｍから目標変調率ＭＴを減算した変調率偏差ΔＭを導出する。
ΔＭ＝Ｍ−ＭＴ・・・（５）
本実施形態では、変調率偏差ΔＭは、交流電圧指令値Ｖｄ、Ｖｑがそのときのシステム電圧Ｖｄｃによって出力し得る最大の交流電圧の値を超えている程度を表す。従って、変調率偏差ΔＭは、実質的にはシステム電圧Ｖｄｃの不足の程度を表す電圧不足指標として機能する。
【００５０】
積分入力調整部２２には、減算器２１により導出された変調率偏差ΔＭが入力される。積分入力調整部２２は、変調率偏差ΔＭの値に対して所定の調整を行い、当該調整後の値である調整値Ｙを積分器２３へ出力する。図３に示すように、本実施形態においては、積分入力調整部２２は、変調率偏差ΔＭが弱め界磁開始しきい値ΔＭｓ（ΔＭｓ＜０）以下の状態（ΔＭ≦ΔＭｓ）の状態（ΔＭ＝０）では調整値Ｙとしてゼロ（Ｙ＝０）を出力し、変調率偏差ΔＭが所定の弱め界磁開始しきい値ΔＭｓより大きい状態（ΔＭｓ≦ΔＭ）では負の調整値Ｙ（Ｙ＜０）を出力する。より詳しくは、積分入力調整部２２は、変調率偏差ΔＭが弱め界磁開始しきい値ΔＭｓより大きい状態（ΔＭｓ≦ΔＭ）では、変調率偏差ΔＭが増加するに従って減少する調整値Ｙを出力する。本例では、このときの変調率偏差ΔＭと調整値Ｙとの関係は一次関数により表すことができる。このように変調率偏差ΔＭの増加に従って調整値Ｙが減少する変換マップの領域を設定することにより、実変調率Ｍが増加するに従って界磁調整指令値ΔＩｄの絶対値を増加させ、弱め界磁制御を実行するための弱め界磁電流量を増加させる制御を適切に行うことができる。また、この際、弱め界磁開始しきい値ΔＭｓを負の値に設定したことにより、実変調率Ｍが目標変調率ＭＴに達する前から界磁調整指令値ΔＩｄを出力して弱め界磁制御を開始させ、第二過変調ＰＷＭ制御モードＣ３を実現している。この弱め界磁開始しきい値ΔＭｓは、目標変調率ＭＴと合わせて弱め界磁制御の開始条件を構成する。本実施形態では、弱め界磁開始しきい値ΔＭｓを「−０．０４」に設定している。従って、後述するように、実変調率Ｍが「Ｍｍａｘ＋ΔＭｓ＝０．７８−０．０４＝０．７４」以上で、弱め界磁制御を行う第二過変調ＰＷＭ制御モードＣ３が選択される構成となっている。なお、この弱め界磁開始しきい値ΔＭｓの値は単なる一例であり、他の値に設定することも当然に可能である。本実施形態では、実変調率Ｍが「０．７０７〜０．７８」の間のいずれかの値のときに弱め界磁制御を開始すべく、弱め界磁開始しきい値ΔＭｓを「−０．０７３〜０」の間の値に設定すると好適である。
【００５１】
積分器２３には積分入力調整部２２により導出された調整値Ｙが入力される。積分器２３は、この調整値Ｙを所定のゲインを用いて積分し、当該積分値を界磁調整指令値ΔＩｄとして導出する。界磁調整指令値ΔＩｄは、基本電流指令値Ｉｄ、Ｉｑに対して電動機ＭＧ１、ＭＧ２の界磁磁束を弱める方向の調整を行う界磁調整値の指令値である。界磁調整指令値ΔＩｄは、基本電流指令値Ｉｄ、Ｉｑに対する調整後の調整後電流指令値Ｉｄａ、Ｉｑａがシステム電圧Ｖｄｃ及び電動機ＭＧ１、ＭＧ２の回転速度ωに基づいて定まる出力可能範囲内となるように決定される。ここで、電流指令値（基本電流指令値Ｉｄ、Ｉｑ及び調整後電流指令値Ｉｄａ、Ｉｑａ）の出力可能範囲は、図６に示す電圧制限楕円１０３により外縁が規定される範囲、すなわち電圧制限楕円１０３の内側の領域に制限される。なお、電圧制限楕円１０３は、実変調率Ｍが目標変調率ＭＴに一致するｄ軸電流及びｑ軸電流の値を示す線となっている。よって、このような電圧制限楕円１０３により規定される調整後電流指令値Ｉｄａ、Ｉｑａの出力可能範囲は、目標変調率ＭＴによっても規定される。界磁調整指令値ΔＩｄは、実変調率導出部１４、減算器２１、積分入力調整部２２、及び積分器２３により決定される。よって、本実施形態では、実変調率導出部１４、減算器２１、積分入力調整部２２、及び積分器２３により、界磁調整部１２が構成されている。なお、界磁調整指令値ΔＩｄがゼロである場合（ΔＩｄ＝０）には通常界磁制御（最大トルク制御）が行われる。この界磁調整指令値ΔＩｄが負の値となる状態（ΔＩｄ＜０）で、電動機ＭＧ１、ＭＧ２の界磁磁束を弱める弱め界磁制御が実行される。
【００５２】
モード制御部１５は、複数の制御モードの中から一つを実変調率Ｍに基づいて選択し、それに従って三相指令値導出部１７及びインバータ制御信号生成部１８を動作させることにより、選択された制御モードをインバータ５、６に実行させる。そのため、モード制御部１５には、実変調率Ｍが入力される。本実施形態では、図５に示すように、実変調率導出部１４により導出される実変調率Ｍに応じて予め定められた制御モードを選択する。この際、モード制御部１５は、実変調率Ｍが高くなるに従って、通常ＰＷＭ制御モードＣ１、第一過変調ＰＷＭ制御モードＣ２、第二過変調ＰＷＭ制御モードＣ３、矩形波制御モードＣ４の順に制御モードを移行させる。本実施形態では、モードＣ１〜Ｃ３が本発明におけるＰＷＭ制御モードＣＰに相当する。本実施形態では、制御装置１は、インバータ５、６におけるスイッチングパターンを制御して行う電圧波形制御に関してＰＷＭ制御（通常ＰＷＭ制御、過変調ＰＷＭ制御）及び矩形波制御を実行可能に構成され、電動機ＭＧ１、ＭＧ２の界磁磁束を調整する界磁制御に関して通常界磁制御及び弱め界磁制御を実行可能に構成されている。複数の制御モードＣ１〜Ｃ４は、これらの電圧波形制御と界磁制御とを組み合わせて構成されている。
【００５３】
ＰＷＭ制御では、インバータ５（６）の各スイッチング素子Ｅ３〜Ｅ８（Ｅ９〜Ｅ１４）のオンオフを、交流電圧指令値Ｖｄ、Ｖｑに基づく三相交流電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗ（図３参照）に基づいて制御する。具体的には、Ｕ、Ｖ、Ｗの各相のインバータ５（６）の出力電圧波形であるＰＷＭ波形が、上アーム素子Ｅ３、Ｅ５、Ｅ７（Ｅ９、Ｅ１１、Ｅ１３）がオン状態となるハイレベル期間と、下アーム素子Ｅ４、Ｅ６、Ｅ８（Ｅ１０、Ｅ１２、Ｅ１４）がオン状態となるローレベル期間とにより構成されるパルスの集合で構成されると共に、その基本波成分が一定期間で略正弦波状となるように、各パルスのデューティ比を制御する。本実施形態では、ＰＷＭ制御には、通常ＰＷＭ制御と過変調ＰＷＭ制御の２つの制御方式が含まれる。
【００５４】
通常ＰＷＭ制御は、交流電圧波形Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗがキャリア波形（三角波）の振幅以下であるＰＷＭ制御である。このような通常ＰＷＭ制御としては、正弦波ＰＷＭ制御が代表的であるが、本実施形態では、正弦波ＰＷＭ制御の各相の基本波に対して中性点バイアス電圧を印加する空間ベクトルＰＷＭ（Space Vector PWM、以下「ＳＶＰＷＭ」という）制御を用いる。なお、ＳＶＰＷＭ制御では、キャリアとの比較によらずにデジタル演算により直接ＰＷＭ波形を生成するが、その場合でも交流電圧波形Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗは仮想的なキャリア波形の振幅以下である。本発明においては、このようにキャリアを用いずにＰＷＭ波形を生成する方式も、仮想的なキャリア波形の振幅との比較で通常ＰＷＭ制御又は過変調ＰＷＭ制御に含めることとする。通常ＰＷＭ制御としてのＳＶＰＷＭ制御では、実変調率Ｍは「０〜０．７０７」の範囲で変化させることができる。
【００５５】
過変調ＰＷＭ制御は、交流電圧波形Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗの振幅がキャリア波形（三角波）の振幅を超えるＰＷＭ制御である。過変調ＰＷＭ制御では、通常ＰＷＭ制御に比べて、各パルスのデューティ比を基本波成分の山側で大きく谷側で小さくすることにより、インバータ５、６の出力電圧波形の基本波成分の波形を歪ませ、振幅が通常ＰＷＭ制御よりも大きくなるように制御する。過変調ＰＷＭ制御では、実変調率Ｍは「０．７０７〜０．７８」の範囲で変化させることができる。
【００５６】
矩形波制御は、各スイッチング素子Ｅ３〜Ｅ８（Ｅ９〜Ｅ１４）のオン及びオフが電動機ＭＧ１、ＭＧ２の電気角１周期につき１回ずつ行われ、各相について電気角半周期につき１回のパルスが出力される回転同期制御である。すなわち、矩形波制御では、Ｕ、Ｖ、Ｗの各相のインバータ５、６の出力電圧波形が、１周期につき前記ハイレベル期間と前記ローレベル期間とが１回ずつ交互に表れるとともにこれらのハイレベル期間とローレベル期間との比が１：１の矩形波となるように制御する。このとき、各相の出力電圧波形は、互いに１２０°位相をずらして出力される。これにより、矩形波制御は、インバータ５、６に矩形波状電圧を出力させる。矩形波制御では、実変調率Ｍは最大変調率Ｍｍａｘである「０．７８」で固定される。すなわち、実変調率Ｍが最大変調率Ｍｍａｘに到達すると矩形波制御が実行される。
【００５７】
また、本実施形態における界磁調整値による界磁制御には、通常界磁制御及び弱め界磁制御が含まれる。ここで、界磁制御は、上述したように電流指令決定部１１において決定された基本電流指令値Ｉｄ、Ｉｑを調整する界磁調整指令値ΔＩｄによって、電動機ＭＧ１、ＭＧ２の界磁磁束を調整する制御である。上記のとおり、電流指令決定部１１は、最大トルク制御を行うように基本電流指令値Ｉｄ、Ｉｑを決定する。そして、通常界磁制御では、基本電流指令値Ｉｄ、Ｉｑに対する調整を行わないように界磁調整指令値ΔＩｄがゼロ（ΔＩｄ＝０）に設定される。すなわち、本実施形態においては、通常界磁制御は最大トルク制御である。一方、弱め界磁制御は、通常界磁制御（最大トルク制御）に比べて電動機ＭＧ１、ＭＧ２の界磁磁束を弱めるように基本電流指令値Ｉｄ、Ｉｑに対する調整を行う界磁制御である。すなわち、弱め界磁制御は、電動機ＭＧ１、ＭＧ２の界磁磁束を弱める方向の磁束が電機子コイルから発生するように電流位相を調節する制御である。ここでは、弱め界磁制御では、通常界磁制御よりも電流位相を進めるように界磁調整指令値ΔＩｄを設定する。具体的には、弱め界磁制御では、界磁調整指令値ΔＩｄが、基本ｄ軸電流指令値Ｉｄを負方向に変化させる（減少させる）ように負の値（ΔＩｄ＜０）に設定される。
【００５８】
モード制御部１５により選択される複数の制御モードのそれぞれは、以上に説明したような、通常ＰＷＭ制御、過変調ＰＷＭ制御、及び矩形波制御といった電圧波形制御と、通常界磁制御及び弱め界磁制御といった界磁制御との組み合わせにより構成される。具体的には、通常ＰＷＭ制御モードＣ１は、通常界磁制御（最大トルク制御）と共に通常ＰＷＭ制御を実行するモードであり、第一過変調ＰＷＭ制御モードＣ２は、通常界磁制御と共に過変調ＰＷＭ制御を実行するモードであり、第二過変調ＰＷＭ制御モードＣ３は、弱め界磁制御と共に過変調ＰＷＭ制御を実行するモードであり、矩形波制御モードＣ４は、弱め界磁制御と共に矩形波制御を実行するモードである。モード制御部１５は、図５に示すように、実変調率Ｍが「０〜０．７０７」の範囲で通常ＰＷＭ制御モードＣ１を選択し、実変調率Ｍが「０．７０７〜０．７４」の範囲で第一過変調ＰＷＭ制御モードＣ２を選択し、実変調率Ｍが「０．７４〜０．７８」の範囲で第二過変調ＰＷＭ制御モードＣ３を選択し、実変調率Ｍが「０．７８」のときに矩形波制御モードＣ４を選択する。そして、モード制御部１５は、選択した制御モードに従って三相指令値導出部１７及びインバータ制御信号生成部１８を動作させる制御を行う。なお、各制御モード間の切替のしきい値となる実変調率Ｍの値は単なる一例であり、これ以外の値に設定することも当然に可能である。
【００５９】
三相指令値導出部１７には、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ及びｑ軸電圧指令値Ｖｑが入力される。また、三相指令値導出部１７には、回転センサ６５、６６（図１参照）により検出された磁極位置θ（θ１、θ２）も入力される。三相指令値導出部１７は、磁極位置θを用いてｄ軸電圧指令値Ｖｄ及びｑ軸電圧指令値Ｖｑに対して二相三相変換を行い、三相の交流電圧指令値、すなわちＵ相電圧指令値Ｖｕ、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ、及びＷ相電圧指令値Ｖｗを導出する。但し、これらの交流電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗの波形は、制御モード毎に異なるため、三相指令値導出部１７は、制御モード毎に異なる電圧波形の交流電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗをインバータ制御信号生成部１８に出力する。具体的には、三相指令値導出部１７は、モード制御部１５から通常ＰＷＭ制御の実行指令を受けた場合には、当該通常ＰＷＭ制御に応じた交流電圧波形の交流電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗを出力する。ここでは、通常ＰＷＭ制御はＳＶＰＷＭ制御とされているので、当該ＳＶＰＷＭ制御用の交流電圧波形に従って交流電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗを出力する。また、三相指令値導出部１７は、モード制御部１５から過変調ＰＷＭ制御の実行指令を受けた場合には、当該過変調ＰＷＭ制御に応じた交流電圧波形の交流電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗを出力する。また、三相指令値導出部１７は、モード制御部１５から矩形波制御の実行指令を受けた場合には、当該矩形波制御に応じた交流電圧波形の交流電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗを出力する。ここで、矩形波制御を実行する際の交流電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗは、インバータ５（６）の各スイッチング素子Ｅ３〜Ｅ８（Ｅ９〜Ｅ１４）のオンオフ切替位相の指令値とすることができる。この指令値は、各スイッチング素子Ｅ３〜Ｅ８（Ｅ９〜Ｅ１４）のオンオフ制御信号に対応し、各スイッチング素子Ｅ３〜Ｅ８（Ｅ９〜Ｅ１４）のオン又はオフを切り替えるタイミングを表す磁極位置θ１（θ２）の位相を表す指令値である。
【００６０】
インバータ制御信号生成部１８には、三相指令値導出部１７により生成されたＵ相電圧指令値Ｖｕ、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ、及びＷ相電圧指令値Ｖｗが入力される。インバータ制御信号生成部１８は、それらの交流電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗに従って、図１に示すインバータ５（６）の各スイッチング素子Ｅ３〜Ｅ８（Ｅ９〜Ｅ１４）を制御するインバータ制御信号Ｓ３〜Ｓ８（Ｓ９〜Ｓ１４）を生成する。そして、インバータ５（６）は、インバータ制御信号Ｓ３〜Ｓ８（Ｓ９〜Ｓ１４）に従って各スイッチング素子Ｅ３〜Ｅ８（Ｅ９〜Ｅ１４）のオンオフ動作を行う。これにより、電動機ＭＧ１、ＭＧ２のＰＷＭ制御（通常ＰＷＭ制御又は過変調ＰＷＭ制御）又は矩形波制御が行われる。
【００６１】
１−３−２．電圧変換指令決定ユニットの構成
次に、電圧変換指令決定ユニット８の構成について説明する。本実施形態では、システム電圧指令値Ｖｄｃｔを決定するためのフィードバック制御における制御変数となる対象界磁調整値として、実界磁調整値ΔＩｄｒを用いる場合について説明する。制御装置１は、電圧変換指令決定ユニット８を備えることにより、第一電動機ＭＧ１及び第二電動機ＭＧ２のいずれかの目標トルクＴＭ（ＴＭ１、ＴＭ２）及び回転速度ω（ω１、ω２）に基づいて、実界磁調整値ΔＩｄｒの制御目標値である目標界磁調整値ΔＩｄｔを決定し、実界磁調整値ΔＩｄｒを目標界磁調整値ΔＩｄｔに一致させるように、システム電圧Ｖｄｃの指令値であるシステム電圧指令値Ｖｄｃｔを決定する点に特徴を有している。
【００６２】
上記のとおり、制御装置１は、一つの電圧変換部４により２つのインバータ５、６に共通のシステム電圧Ｖｄｃを生成させる制御を行うために、電圧変換指令決定ユニット８を一つだけ備えている。そこで、電圧変換指令決定ユニット８は、２つのインバータ５、６の中で、対応する実変調率導出部１４により導出される実変調率Ｍ（Ｍ１、Ｍ２）が大きい方のインバータ５、６を対象として動作し、２つのインバータ５、６に共通のシステム電圧指令値Ｖｄｃｔを決定する。より詳しくは、電圧変換指令決定ユニット８は、第一インバータ５に対応する第一インバータ制御指令決定ユニット７１の実変調率導出部１４により導出される第一実変調率Ｍ１と、第二インバータ６に対応する第二インバータ制御指令決定ユニット７２の実変調率導出部１４により導出される第二実変調率Ｍ２とを比較し、値が大きい方のインバータ５、６を対象として選択し、当該インバータ５、６及びそれに対応する電動機ＭＧ１、ＭＧ２の情報に基づいてシステム電圧指令値Ｖｄｃｔを決定する。このようなインバータ５、６の選択のために、電圧変換指令決定ユニット８は、変調率比較部４４、第一切替器４１、第二切替器４２、及び第三切替器４３を備えている。
【００６３】
変調率比較部４４は、第一インバータ制御指令決定ユニット７１により導出される第一実変調率Ｍ１と、第二インバータ制御指令決定ユニット７２により導出される第二実変調率Ｍ２とを比較し、いずれか値が大きい方のインバータ５、６及び電動機ＭＧ１、ＭＧ２を対象とするように、第一切替器４１、第二切替器４２、及び第三切替器４３を制御する。第一切替器４１は、第一インバータ制御指令決定ユニット７１から出力される第一実ｄ軸電流Ｉｄｒ１及び第一基本ｄ軸電流指令値Ｉｄ１と、第二インバータ制御指令決定ユニット７２から出力される第二実ｄ軸電流Ｉｄｒ２及び第二基本ｄ軸電流指令値Ｉｄ２と、のいずれを実界磁調整値検出部４５に入力するかを選択的に切り替える。すなわち、第一切替器４１は、変調率比較部４４により第一実変調率Ｍ１が大きいと判断された場合には第一実ｄ軸電流Ｉｄｒ１及び第一基本ｄ軸電流指令値Ｉｄ１を実界磁調整値検出部４５に入力し、第二実変調率Ｍ２が大きいと判断された場合には第二実ｄ軸電流Ｉｄｒ２及び第二基本ｄ軸電流指令値Ｉｄ２を実界磁調整値検出部４５に入力する。
【００６４】
同様に、第二切替器４２は、第一電動機ＭＧ１の第一目標トルクＴＭ１及び第一インバータ制御指令決定ユニット７１から出力される第一電動機ＭＧ１の第一回転速度ω１と、第二電動機ＭＧ２の第二目標トルクＴＭ２及び第二インバータ制御指令決定ユニット７２から出力される第二電動機ＭＧ２の第二回転速度ω２と、のいずれを目標界磁調整値決定部３２に入力するかを選択的に切り替える。すなわち、第二切替器４２は、変調率比較部４４により第一実変調率Ｍ１が大きいと判断された場合には第一目標トルクＴＭ１及び第一回転速度ω１を目標界磁調整値決定部３２に入力し、第二実変調率Ｍ２が大きいと判断された場合には第二目標トルクＴＭ２及び第二回転速度ω２を目標界磁調整値決定部３２に入力する。また、第三切替器４３は、第一インバータ制御指令決定ユニット７１から出力される第一実変調率Ｍ１と、第二インバータ制御指令決定ユニット７２から出力される第二実変調率Ｍ２と、のいずれを減算器５０に入力するかを選択的に切り替える。すなわち、第三切替器４３は、変調率比較部４４により第一実変調率Ｍ１が大きいと判断された場合には第一実変調率Ｍ１を減算器５０に入力し、第二実変調率Ｍ２が大きいと判断された場合には第二実変調率Ｍ２を減算器５０に入力する。
【００６５】
実界磁調整値検出部４５は、第一切替器４１により選択されて入力された実ｄ軸電流Ｉｄｒ（Ｉｄｒ１、Ｉｄｒ２）と基本ｄ軸電流指令値Ｉｄ（Ｉｄ１、Ｉｄ２）とに基づいて、実界磁調整値ΔＩｄｒを検出して取得する。すなわち、実界磁調整値検出部４５は、第一切替器４１により第一実ｄ軸電流Ｉｄｒ１及び第一基本ｄ軸電流指令値Ｉｄ１が選択された場合には第一インバータ５及び第一電動機ＭＧ１の実界磁調整値ΔＩｄｒ１を検出し、第一切替器４１により第二実ｄ軸電流Ｉｄｒ２及び第二基本ｄ軸電流指令値Ｉｄ２が選択された場合には第二インバータ６及び第二電動機ＭＧ２の実界磁調整値ΔＩｄｒ２を検出する。ここで、実ｄ軸電流Ｉｄｒは、電流センサ６３、６４（図１参照）により検出された実電流Ｉｒ（Ｉｒ１、Ｉｒ２）に基づく値であって、電動機ＭＧ１、ＭＧ２に実際に供給される電流のｄ軸成分を表している。また、基本ｄ軸電流指令値Ｉｄは、界磁調整指令値ΔＩｄによる調整前の通常界磁制御に基づくｄ軸電流の指令値である。従って、実ｄ軸電流Ｉｄｒから基本ｄ軸電流指令値Ｉｄを減算した値が、実際の界磁調整値である実界磁調整値ΔＩｄｒ（ΔＩｄｒ１、ΔＩｄｒ２）となる。従って、実界磁調整値検出部４５は、下記の式（６）に従って実界磁調整値ΔＩｄｒを検出して取得する。
ΔＩｄｒ＝Ｉｄｒ−Ｉｄ・・・（６）
本実施形態では、このように取得された実界磁調整値ΔＩｄｒが対象界磁調整値となる。よって、この実界磁調整値ΔＩｄｒを取得するための第一切替器４１及び実界磁調整値検出部４５により本発明における対象界磁調整値取得部３１が構成されている。このように検出される実界磁調整値ΔＩｄｒは、インバータ制御指令決定ユニット７の界磁調整部１２により決定される界磁調整指令値ΔＩｄに従った値となる。
【００６６】
目標界磁調整値決定部３２は、第二切替器４２により選択されて入力された目標トルクＴＭ（ＴＭ１、ＴＭ２）と回転速度ω（ω１、ω２）とに基づいて、実界磁調整値ΔＩｄｒの制御目標値である目標界磁調整値ΔＩｄｔを決定する。すなわち、目標界磁調整値決定部３２は、第二切替器４２により第一目標トルクＴＭ１及び第一回転速度ω１が選択された場合には第一インバータ５及び第一電動機ＭＧ１の目標界磁調整値ΔＩｄｔ１を決定し、第二切替器４２により第二目標トルクＴＭ２及び第二回転速度ω２が選択された場合には第二インバータ６及び第二電動機ＭＧ２の目標界磁調整値ΔＩｄｔ２を決定する。ここで、目標界磁調整値ΔＩｄｔ（ΔＩｄｔ１、ΔＩｄｔ２）は、電動機ＭＧ１、ＭＧ２の回転速度ω及び目標トルクＴＭの一方又は双方が高くなるに従って大きい値となるように決定される。本実施形態では、目標界磁調整値決定部３２は、目標界磁調整値マップ４６に基づいて目標界磁調整値ΔＩｄｔを決定する。
【００６７】
図７に目標界磁調整値マップ４６の一例を示す。この目標界磁調整値マップ４６には、目標トルクＴＭ及び回転速度ωに関連付けられた目標界磁調整値ΔＩｄｔが規定されている。この図において、実線で囲まれた領域は電動機ＭＧ１、ＭＧ２の運転可能領域であり、一点鎖線は目標界磁調整値ΔＩｄｔが同じ値となる等目標界磁調整値線１０４を示している。図７に示す例では、目標界磁調整値マップ４６は、回転速度ω及び目標トルクＴＭの双方が高くなるに従って目標界磁調整値ΔＩｄｔが大きい値となるように規定している。これにより、回転速度が高くなり出力するトルクが高くなるに従って増加する鉄損に応じて次第に大きい値となるように、目標界磁調整値ΔＩｄｔが決定される。後述するように、電圧変換指令決定ユニット８は、実界磁調整値ΔＩｄｒを目標界磁調整値ΔＩｄｔに一致させるようにシステム電圧指令値Ｖｄｃｔを決定する制御を行う。従って、目標界磁調整値ΔＩｄｔを上記のように決定することにより、鉄損の増加し易い状況が進行するのに応じて実界磁調整値ΔＩｄｒが大きい値となるように制御することができる。そして、実界磁調整値ΔＩｄｒが大きい値となるに従って、電動機ＭＧ１、ＭＧ２の界磁磁束が弱められることになるので、当該界磁磁束に起因して生じる鉄損の発生を抑制することができる。これにより、電動機ＭＧ１、ＭＧ２及び電動機駆動装置２を含むシステム全体の効率を高めることができる。
【００６８】
電圧変換指令決定ユニット８は、実界磁調整値ΔＩｄｒを目標界磁調整値ΔＩｄｔに一致させるように、システム電圧Ｖｄｃの指令値であるシステム電圧指令値Ｖｄｃｔを決定する。このため、電圧変換指令決定ユニット８は、減算器４７、積分器４８、及びアンプ４９を備えている。減算器４７には、実界磁調整値検出部４５により取得された実界磁調整値ΔＩｄｒと、目標界磁調整値決定部３２により決定された目標界磁調整値ΔＩｄｔとが入力される。減算器４７は、実界磁調整値ΔＩｄｒから目標界磁調整値ΔＩｄｔを減算した差分値を導出し、積分器４８へ出力する。積分器４８は、この差分値を積分し、積分値をアンプ４９へ出力する。アンプ４９はこの積分値に所定のゲインｋを乗算する。このようにして、減算器４７、積分器４８、及びアンプ４９により、界磁調整用電圧指令値Ｖｔａが導出される。この界磁調整用電圧指令値Ｖｔａは、実界磁調整値ΔＩｄｒを目標界磁調整値ΔＩｄｔに一致させるためのシステム電圧Ｖｄｃの調整指令値である。導出された界磁調整用電圧指令値Ｖｔａは、加算器５２へ出力される。ここでは、実界磁調整値ΔＩｄｒが目標界磁調整値ΔＩｄｔより大きい場合には正の界磁調整用電圧指令値Ｖｔａが出力され、システム電圧指令値Ｖｄｃｔを上昇（昇圧）させる方向に作用する。一方、実界磁調整値ΔＩｄｒが目標界磁調整値ΔＩｄｔより小さい場合には負の界磁調整用電圧指令値Ｖｔａが出力され、システム電圧指令値Ｖｄｃｔを下降（降圧）させる方向に作用する。
【００６９】
また、電圧変換指令決定ユニット８は、実変調率Ｍを目標変調率ＭＴに一致させるようにもシステム電圧指令値Ｖｄｃｔを決定する。このため、電圧変換指令決定ユニット８は、減算器５０及びアンプ５１を備えている。減算器５０には、第三切替器４３により選択されて入力された実変調率Ｍ（Ｍ１、Ｍ２）と、目標変調率ＭＴとが入力される。上記のとおり、本実施形態では、電圧変換指令決定ユニット８は、インバータ制御指令決定ユニット７において変調率偏差ΔＭを導出するために用いるものと同じ目標変調率ＭＴを用いる。すなわち、目標変調率ＭＴは、電動機ＭＧ１、ＭＧ２及び電動機駆動装置２を含むシステムにおいて実現可能な理論上の最大変調率Ｍｍａｘ（＝０．７８）、言い換えれば矩形波制御モードＣ４を開始（実行）する条件となる実変調率Ｍの値に設定している。減算器５０は、目標変調率ＭＴから実変調率Ｍを減算した差分値を導出し、アンプ５１へ出力する。アンプ５１はこの差分値に所定のゲインｊを乗算する。このようにして、減算器５０及びアンプ５１により、変調率調整用電圧指令値Ｖｔｂが導出される。この変調率調整用電圧指令値Ｖｔｂは、実変調率Ｍを目標変調率ＭＴに一致させるためのシステム電圧Ｖｄｃの調整指令値である。導出された変調率調整用電圧指令値Ｖｔｂは、加算器５２へ出力される。ここでは、実変調率Ｍが目標変調率ＭＴより大きい場合には正の変調率調整用電圧指令値Ｖｔｂが出力され、システム電圧指令値Ｖｄｃｔを上昇（昇圧）させる方向に作用する。一方、実変調率Ｍが目標変調率ＭＴより小さい場合には負の変調率調整用電圧指令値Ｖｔｂが出力され、システム電圧指令値Ｖｄｃｔを下降（降圧）させる方向に作用する。
【００７０】
加算器５２は、界磁調整用電圧指令値Ｖｔａと変調率調整用電圧指令値Ｖｔｂとを加算した値を導出し、システム電圧決定部３３へ出力する。従って、システム電圧決定部３３には、界磁調整用電圧指令値Ｖｔａと変調率調整用電圧指令値Ｖｔｂとの加算値が入力される。システム電圧決定部３３は、前回決定したシステム電圧指令値Ｖｄｃｔ（Ｏ）を保持している。そして、システム電圧決定部３３は、下記の式（７）に示すように、前回決定したシステム電圧指令値Ｖｄｃｔ（Ｏ）に対して、界磁調整用電圧指令値Ｖｔａと変調率調整用電圧指令値Ｖｔｂとの加算値を加算して、次のシステム電圧指令値Ｖｄｃｔ（Ｎ）を決定する。
Ｖｄｃｔ（Ｎ）＝Ｖｄｃｔ（Ｏ）＋Ｖｔａ＋Ｖｔｂ・・・（７）
これにより、システム電圧決定部３３は、実界磁調整値ΔＩｄｒを目標界磁調整値ΔＩｄｔに一致させると共に実変調率Ｍを目標変調率ＭＴに一致させるように、システム電圧指令値Ｖｄｃｔを決定することができる。
【００７１】
電圧変換制御部５３には、システム電圧決定部３３により決定されたシステム電圧指令値Ｖｄｃｔが入力される。また、電圧変換制御部５３には、電源電圧センサ６１により検出された電源電圧Ｖｂも入力される。電圧変換制御部５３は、入力されたシステム電圧指令値Ｖｄｃｔに従って、電源電圧Ｖｂをシステム電圧指令値Ｖｄｃｔに変換する動作を電圧変換部４に行わせるべく、図１に示す電圧変換部４の電圧変換用スイッチング素子Ｅ１、Ｅ２を制御する電圧変換制御信号Ｓ１、Ｓ２を生成する。そして、電圧変換部４が、電圧変換制御信号Ｓ１、Ｓ２に従って電圧変換用スイッチング素子Ｅ１、Ｅ２のオンオフ動作を行う。これにより、電源電圧Ｖｂが変換されてシステム電圧指令値Ｖｄｃｔに従ったシステム電圧Ｖｄｃが生成され、第一インバータ５及び第二インバータ６に供給される。
【００７２】
上記のようにしてシステム電圧決定部３３により決定されるシステム電圧指令値Ｖｄｃｔは、実界磁調整値ΔＩｄｒを目標界磁調整値ΔＩｄｔに一致させるフィードバック制御により、基本電流指令値Ｉｄ、Ｉｑを目標界磁調整値ΔＩｄｔにより調整した調整後の電流指令値が電圧制限楕円１０３上の値となるように決定されている。この点について図８を用いて説明する。図８は、図６と同様の電流指令値マップであるが、図中の太い破線は、目標トルクＴＭが高くなるに従って次第に大きい値となる目標界磁調整値ΔＩｄｔを示す目標界磁調整値線１０５である。
【００７３】
仮に、制御装置１が本発明の特徴となる電圧変換指令決定ユニット８を備えていなければ、図６に示すように、例えば目標トルクＴＭとして「ＴＭ−５」の値が入力された場合、インバータ制御指令決定ユニット７によってそのときの電圧制限楕円１０３上のｄ軸及びｑ軸の値（Ｉｄ３，Ｉｑ３）が調整後電流指令値Ｉｄａ、Ｉｑａとして決定される。この際の界磁調整指令値ΔＩｄの大きさは、目標界磁調整値ΔＩｄｔを考慮したものではないため、実界磁調整値ΔＩｄｒが適切な値とならない。
【００７４】
これに対して、本実施形態の構成によれば、制御装置１が電圧変換指令決定ユニット８を備えているため、フィードバック制御によって実界磁調整値ΔＩｄｒが目標界磁調整値ΔＩｄｔに一致するようにシステム電圧指令値Ｖｄｃｔが決定される。この際、システム電圧Ｖｄｃによって電圧制限楕円１０３の大きさは変化する。また、実界磁調整値ΔＩｄｒの指令値となる界磁調整指令値ΔＩｄは、上記のように当該界磁調整指令値ΔＩｄによる調整後電流指令値Ｉｄａ、Ｉｑａが電圧制限楕円１０３上の値となるように決定される。このため、図８に白抜き矢印１０６で示すように、システム電圧指令値Ｖｄｃｔを調整することによって、実界磁調整値ΔＩｄｒが目標界磁調整値ΔＩｄｔに一致するように電圧制限楕円１０３の大きさが調整される。例えば、目標トルクＴＭとして「ＴＭ−５」の値が入力された場合、界磁調整指令値ΔＩｄによる調整後電流指令値Ｉｄａ、Ｉｑａである（Ｉｄ６，Ｉｑ６）は、基本電流指令値Ｉｄ、Ｉｑである（Ｉｄ２，Ｉｑ２）を目標界磁調整値ΔＩｄｔにより調整した調整後の電流指令値に一致する。すなわち、システム電圧指令値Ｖｄｃｔは、基本電流指令値Ｉｄ、Ｉｑを目標界磁調整値ΔＩｄｔにより調整した調整後の電流指令値が電圧制限楕円１０３上の値となるように決定されている。これにより、実界磁調整値ΔＩｄｒが電動機ＭＧ１、ＭＧ２の運転状態に応じて適切な値となるように調整することができ、電動機ＭＧ１、ＭＧ２及び電動機駆動装置２を含むシステム全体の効率を高めることが可能となっている。なお、システム電圧指令値Ｖｄｃｔが電源電圧Ｖｂより大きい状態では、システム電圧指令値Ｖｄｃｔを下げる方向に調整することによって、実界磁調整値ΔＩｄｒが目標界磁調整値ΔＩｄｔに一致するように電圧制限楕円１０３の大きさを縮小方向に調整することも可能である。
【００７５】
なお、本実施形態では、電圧変換部４が昇圧のみを行うことから、システム電圧指令値Ｖｄｃｔの下限は電源電圧Ｖｂとなる。そのため、システム電圧指令値Ｖｄｃｔが電源電圧Ｖｂに一致している状態では、実界磁調整値ΔＩｄｒを目標界磁調整値ΔＩｄｔに一致させるためであってもそれ以上システム電圧指令値Ｖｄｃｔを下げることができない。また、電圧変換部４により昇圧可能な範囲は予め定められており、昇圧上限Ｖｍａｘ（図９参照）も存在する。従って、システム電圧決定部３３が、実界磁調整値ΔＩｄｒを目標界磁調整値ΔＩｄｔに一致させるようにシステム電圧指令値Ｖｄｃｔを決定する制御は、システム電圧指令値Ｖｄｃｔが電源電圧Ｖｂ以上昇圧上限Ｖｍａｘ以下の範囲（Ｖｂ≦Ｖｄｃｔ≦Ｖｍａｘ）内で行われる。本実施形態では、昇圧上限Ｖｍａｘは「ｎ・Ｖｂ」に設定される。例えば、電源電圧Ｖｂが「２００〔Ｖ〕」、最大昇圧比ｎが「２」である場合、昇圧上限Ｖｍａｘは「４００〔Ｖ〕」となる。
【００７６】
１−４．制御装置の動作
次に、電動機駆動装置２の制御を行う制御装置１の動作の例について、図９に示すタイムチャートを用いて説明する。このタイムチャートは、２組の電動機ＭＧ１、ＭＧ２及びインバータ５、６のいずれか一組、本例では第一電動機ＭＧ１及び第一インバータ５を対象とし、目標トルクＴＭを一定に保持した状態で回転速度ωを次第に上昇させた場合における制御装置１の動作状態を表している。
【００７７】
図９の例では、回転速度ωは時点Ｔ１以後、一定加速度で次第に上昇している。このように回転速度ωが上昇することに伴って、電動機ＭＧ１における誘起電圧や電機子反作用が増加し、交流電圧指令値Ｖｄ、Ｖｑが次第に上昇するため、実変調率Ｍも時点Ｔ１以後次第に上昇する。そして、実変調率Ｍは、時点Ｔ２で「０．７０７」となり、時点Ｔ３で「０．７４」となり、時点Ｔ４で最大変調率Ｍｍａｘである「０．７８」に到達する。このとき、時点Ｔ１以前及び時点Ｔ１〜Ｔ２では、実変調率Ｍが「０．７０７」以下であるため、制御装置１は通常ＰＷＭ制御モードＣ１を実行する。実変調率Ｍが「０．７０７〜０．７４」の範囲内となる時点Ｔ２〜Ｔ３では、制御装置１は第一過変調ＰＷＭ制御モードＣ２を実行し、実変調率Ｍが「０．７４〜０．７８」の範囲内となる時点Ｔ３〜Ｔ４では、制御装置１は第二過変調ＰＷＭ制御モードＣ３を実行する。そして、実変調率Ｍが最大変調率Ｍｍａｘである「０．７８」となってからの時点Ｔ４以後では、制御装置１は矩形波制御モードＣ４を実行する。
【００７８】
この間、目標界磁調整値決定部３２により決定される目標界磁調整値ΔＩｄｔは、回転速度ωの上昇に伴って次第に上昇する。一方、実界磁調整値ΔＩｄｒは、界磁調整指令値ΔＩｄに従って変化するものであり、界磁調整指令値ΔＩｄは、インバータ制御指令決定ユニット７の界磁調整部１２において実変調率Ｍと目標変調率ＭＴとの差である変調率偏差ΔＭに応じて決定される（図３参照）。具体的には、上記のとおり、変調率偏差ΔＭが弱め界磁開始しきい値ΔＭｓ以下であるときは界磁調整指令値ΔＩｄはゼロとされ、変調率偏差ΔＭが弱め界磁開始しきい値ΔＭｓより大きくなったときから界磁調整指令値ΔＩｄが次第に上昇する。本実施形態では、弱め界磁開始しきい値ΔＭｓを「−０．０４」に設定しているため、実変調率Ｍが「Ｍｍａｘ＋ΔＭｓ＝０．７４」より大きくなる時点Ｔ３以後、界磁調整指令値ΔＩｄが次第に上昇する。これに伴って実界磁調整値ΔＩｄｒも次第に上昇する。実界磁調整値ΔＩｄｒがゼロより大きくなることで弱め界磁制御が開始し、制御モードが第一過変調ＰＷＭ制御モードＣ２から第二過変調ＰＷＭ制御モードＣ３へ移行する。
【００７９】
時点Ｔ４で実変調率Ｍが最大変調率Ｍｍａｘである「０．７８」となり、矩形波制御モードＣ４が開始された後も、回転速度ωの上昇に伴って実界磁調整値ΔＩｄｒは上昇し、時点Ｔ５で実界磁調整値ΔＩｄｒが目標界磁調整値ΔＩｄｔに一致する。時点Ｔ５以後は、実界磁調整値ΔＩｄｒの上昇を抑えて目標界磁調整値ΔＩｄｔに一致した状態を保つため、電圧変換指令決定ユニット８において、実界磁調整値ΔＩｄｒと目標界磁調整値ΔＩｄｔとに基づいて界磁調整用電圧指令値Ｖｔａが導出され、それに基づいてシステム電圧指令値Ｖｄｃｔが決定される（図４参照）。これにより、回転速度ω及び目標界磁調整値ΔＩｄｔの上昇に伴ってシステム電圧指令値Ｖｄｃｔが電源電圧Ｖｂから次第に上昇する。このようなシステム電圧指令値Ｖｄｃｔの調整により、上述したように、実界磁調整値ΔＩｄｒが目標界磁調整値ΔＩｄｔに一致する状態が維持される。その後、時点Ｔ６でシステム電圧指令値Ｖｄｃｔが昇圧上限Ｖｍａｘに到達した後は、システム電圧指令値Ｖｄｃｔをそれ以上上昇させることができないため、実界磁調整値ΔＩｄｒが目標界磁調整値ΔＩｄｔを上回って上昇する。
【００８０】
ところで、時点Ｔ５以前は、実界磁調整値ΔＩｄｒが目標界磁調整値ΔＩｄｔより小さいため、電圧変換指令決定ユニット８において導出される界磁調整用電圧指令値Ｖｔａは負の値となり、システム電圧指令値Ｖｄｃｔを下降（降圧）させる方向に作用する。しかし、本実施形態では、電圧変換部４は昇圧のみを行い、降圧しないので、システム電圧指令値Ｖｄｃｔが電源電圧Ｖｂに一致しており昇圧されていない状態では、このような負の界磁調整用電圧指令値Ｖｔａによってはシステム電圧指令値Ｖｄｃｔは変化せず一定（電源電圧Ｖｂ）のまま維持される。一方、時点Ｔ５以後は、実界磁調整値ΔＩｄｒが目標界磁調整値ΔＩｄｔより大きくなろうとするため、界磁調整用電圧指令値Ｖｔａは正の値となり、システム電圧指令値Ｖｄｃｔを上昇（昇圧）させる方向に作用する。これによりシステム電圧指令値Ｖｄｃｔが上昇する。システム電圧指令値Ｖｄｃｔが電源電圧Ｖｂより大きい値となってからは、正負両方の界磁調整用電圧指令値Ｖｔａが機能し、実界磁調整値ΔＩｄｒを目標界磁調整値ΔＩｄｔに一致させるようにシステム電圧指令値Ｖｄｃｔを上下させることが可能となる。
【００８１】
また、時点Ｔ４以前は、実変調率Ｍが目標変調率ＭＴより小さいため、電圧変換指令決定ユニット８において導出される変調率調整用電圧指令値Ｖｔｂは負の値となり、システム電圧指令値Ｖｄｃｔを下降（降圧）させる方向に作用する。しかし、本実施形態では、電圧変換部４は昇圧のみを行い、降圧しないので、システム電圧指令値Ｖｄｃｔが電源電圧Ｖｂに一致しており昇圧されていない状態では、このような負の変調率調整用電圧指令値Ｖｔｂによってはシステム電圧指令値Ｖｄｃｔは変化せず一定（電源電圧Ｖｂ）のまま維持される。一方、時点Ｔ４以後は、インバータ制御指令決定ユニット７において実変調率Ｍを目標変調率ＭＴ（＝０．７８）に維持する制御が行われるため、変調率調整用電圧指令値Ｖｔｂはゼロ（Ｖｔｂ＝０）となり、システム電圧指令値Ｖｄｃｔに対して作用しない。時点Ｔ５以後、システム電圧指令値Ｖｄｃｔが電源電圧Ｖｂより大きい値となってからは、負の変調率調整用電圧指令値Ｖｔｂが機能し、実変調率Ｍを目標変調率ＭＴに一致させるようにシステム電圧指令値Ｖｄｃｔを調整することが可能となる。
【００８２】
なお、本実施形態では、上記のとおり、目標界磁調整値ΔＩｄｔは回転速度ω及び目標トルクＴＭの双方が高くなるに従って大きい値となるように決定される。従って、回転速度ωを一定に保持した状態で目標トルクＴＭを次第に上昇させた場合、或いは、回転速度ω及び目標トルクＴＭの双方を次第に上昇させた場合であっても、制御装置１の動作は、以上に説明したものとほぼ同様となる。
【００８３】
２．第二の実施形態
次に、本発明の第二の実施形態について、図１０及び図１１を用いて説明する。本実施形態では、電圧変換部４が電源電圧Ｖｂの昇圧のみではなく降圧も行う昇降圧コンバータとされている点で、上記第一の実施形態とは異なる。そして、このような電圧変換部４の構成の相違に起因して、制御装置１の動作も上記第一の実施形態とは異なる部分がある。以下では、本実施形態に係る制御装置１について、上記第一の実施形態との相違点を中心として説明する。なお、特に説明しない点については、上記第一の実施形態と同様とする。
【００８４】
２−１．システム電圧指令値の決定方法
まず、本実施形態におけるシステム電圧指令値Ｖｄｃｔの決定方法について説明する。制御装置１が備える電圧変換指令決定ユニット８の構成及びその内部での処理は、上記第一の実施形態と同様である。しかし、本実施形態では、電圧変換部４が昇圧及び降圧の双方を行うことから、システム電圧指令値Ｖｄｃｔの下限は、電源電圧Ｖｂより小さい値に設定される。すなわち、電圧変換部４を制御するためのシステム電圧指令値Ｖｄｃｔは、降圧下限Ｖｍｉｎ（＜Ｖｂ）から昇圧上限Ｖｍａｘ（＞Ｖｂ）までの間で変化させることが可能である。従って、システム電圧決定部３３が、実界磁調整値ΔＩｄｒを目標界磁調整値ΔＩｄｔに一致させるようにシステム電圧指令値Ｖｄｃｔを決定する制御は、システム電圧指令値Ｖｄｃｔが降圧下限Ｖｍｉｎ以上昇圧上限Ｖｍａｘ以下の範囲（Ｖｍｉｎ≦Ｖｄｃｔ≦Ｖｍａｘ）内で行われる。本実施形態では、降圧下限Ｖｍｉｎは「（１／ｎ）Ｖｂ」、昇圧上限Ｖｍａｘは「ｎ・Ｖｂ」に設定される。例えば、電源電圧Ｖｂが「２００〔Ｖ〕」、最大昇降圧比ｎが「２」である場合、降圧下限Ｖｍｉｎは「１００〔Ｖ〕」、昇圧上限Ｖｍａｘは「４００〔Ｖ〕」となる。
【００８５】
そして、上記第一の実施形態と同様に、システム電圧決定部３３により決定されるシステム電圧指令値Ｖｄｃｔは、実界磁調整値ΔＩｄｒを目標界磁調整値ΔＩｄｔに一致させるフィードバック制御により、基本電流指令値Ｉｄ、Ｉｑを目標界磁調整値ΔＩｄｔにより調整した調整後の電流指令値が電圧制限楕円１０３上の値となるように決定されている。この点について図１０を用いて説明する。図１０は、上記第一の実施形態に係る図８と同様の図である。
【００８６】
電圧変換部４が昇圧のみを行い降圧を行わない上記第一の実施形態の構成では、例えば目標トルクＴＭとして「ＴＭ−３」の値が入力された場合、インバータ制御指令決定ユニット７によって目標トルクＴＭ＝ＴＭ−３の等トルク線１０１と最大トルク制御線１０２との交点である（Ｉｄ７，Ｉｑ７）を基本電流指令値Ｉｄ、Ｉｑとして決定する。この（Ｉｄ７，Ｉｑ７）は、電圧制限楕円１０３の内側にあり、システム電圧Ｖｄｃを下降（降圧）することにより電圧制限楕円１０３の径を小さくすることもできないため、弱め界磁制御は行われず、界磁調整指令値ΔＩｄはゼロ（ΔＩｄ＝０）である。従って、界磁調整指令値ΔＩｄに従って変化する実界磁調整値ΔＩｄｒもゼロ（ΔＩｄｒ＝０）となり、目標界磁調整値線１０５で表される目標界磁調整値ΔＩｄｔに一致させることはできない。
【００８７】
これに対して、本実施形態の構成によれば、電圧変換部４が昇圧及び降圧の双方を行うことができるため、基本電流指令値Ｉｄ、Ｉｑが電圧制限楕円１０３の内側にある場合には、システム電圧Ｖｄｃを下降（降圧）することにより電圧制限楕円１０３の径を小さくし、界磁調整指令値ΔＩｄを負の値（ΔＩｄ＜０）とすることができる。ここで、電圧制限楕円１０３の大きさはシステム電圧Ｖｄｃによって変化する。また、実界磁調整値ΔＩｄｒの指令値となる界磁調整指令値ΔＩｄは、上記のように当該界磁調整指令値ΔＩｄによる調整後電流指令値Ｉｄａ、Ｉｑａが電圧制限楕円１０３上の値となるように決定される。このため、図１０に白抜き矢印１０７で示すように、システム電圧指令値Ｖｄｃｔを下げる方向に調整することによって、実界磁調整値ΔＩｄｒが目標界磁調整値ΔＩｄｔに一致するように電圧制限楕円１０３の大きさを縮小方向に調整できる。これにより、例えば、目標トルクＴＭとして「ＴＭ−３」の値が入力された場合、界磁調整指令値ΔＩｄによる調整後電流指令値Ｉｄａ、Ｉｑａである（Ｉｄ８，Ｉｑ８）は、基本電流指令値Ｉｄ、Ｉｑである（Ｉｄ７，Ｉｑ７）を目標界磁調整値ΔＩｄｔにより調整した調整後の電流指令値に一致する。すなわち、システム電圧指令値Ｖｄｃｔは、基本電流指令値Ｉｄ、Ｉｑを目標界磁調整値ΔＩｄｔにより調整した調整後の電流指令値が電圧制限楕円１０３上の値となるように決定されている。従って、電動機ＭＧ１、ＭＧ２の目標トルクＴＭや回転速度ωが低い状態でも、実界磁調整値ΔＩｄｒが電動機ＭＧ１、ＭＧ２の運転状態に応じて適切な値となるように調整することができ、電動機ＭＧ１、ＭＧ２及び電動機駆動装置２を含むシステム全体の効率を高めることが可能となっている。なお、上記第一の実施形態と同様、白抜き矢印１０６で示すように、システム電圧指令値Ｖｄｃｔを上げる方向に調整することによって、実界磁調整値ΔＩｄｒが目標界磁調整値ΔＩｄｔに一致するように電圧制限楕円１０３の大きさを拡大方向に調整することも、当然に可能である。
【００８８】
２−２．制御装置の動作
次に、電動機駆動装置２の制御を行う制御装置１の動作の例について、図１１に示すタイムチャートを用いて説明する。このタイムチャートは、上記第一の実施形態に係る図９と同様に、２組の電動機ＭＧ１、ＭＧ２及びインバータ５、６のいずれか一組、本例では第一電動機ＭＧ１及び第一インバータ５を対象とし、目標トルクＴＭを一定に保持した状態で回転速度ωを次第に上昇させた場合における制御装置１の動作状態を表している。
【００８９】
図１１の例では、回転速度ωは時点Ｔ１以後、一定加速度で次第に上昇している。一方、時点Ｔ１では、実変調率Ｍは目標変調率ＭＴである最大変調率Ｍｍａｘ（＝０．７８）に対して大幅に小さい値となっており、その後も時点Ｔ４までは実変調率Ｍが目標変調率ＭＴに対して小さい状態が続く。そのため、電圧変換指令決定ユニット８において導出される変調率調整用電圧指令値Ｖｔｂは負の値となり、システム電圧指令値Ｖｄｃｔを下降（降圧）させる方向に作用する。また、時点Ｔ１では、実界磁調整値ΔＩｄｒはゼロであって目標界磁調整値ΔＩｄｔに対して大幅に小さい値となっており、その後も時点Ｔ５までは実界磁調整値ΔＩｄｒが目標界磁調整値ΔＩｄｔに対して小さい状態が続く。そのため、電圧変換指令決定ユニット８において導出される界磁調整用電圧指令値Ｖｔａは負の値となり、システム電圧指令値Ｖｄｃｔを下降（降圧）させる方向に作用する。従って、時点Ｔ１〜Ｔ５では、このような負の変調率調整用電圧指令値Ｖｔｂ及び界磁調整用電圧指令値Ｖｔａによって、システム電圧指令値Ｖｄｃｔは下降する。このような回転速度ωの上昇とシステム電圧指令値Ｖｄｃｔの下降に応じたシステム電圧Ｖｄｃの下降によって、実変調率Ｍは、図９に示す場合に比べて速く上昇する。そして、実変調率Ｍは、時点Ｔ２で「０．７０７」となり、時点Ｔ３で「０．７４」となり、時点Ｔ４で最大変調率Ｍｍａｘである「０．７８」に到達する。このとき、時点Ｔ１以前及び時点Ｔ１〜Ｔ２では、実変調率Ｍが「０．７０７」以下であるため、制御装置１は通常ＰＷＭ制御モードＣ１を実行する。実変調率Ｍが「０．７０７〜０．７４」の範囲内となる時点Ｔ２〜Ｔ３では、制御装置１は第一過変調ＰＷＭ制御モードＣ２を実行し、実変調率Ｍが「０．７４〜０．７８」の範囲内となる時点Ｔ３〜Ｔ４では、制御装置１は第二過変調ＰＷＭ制御モードＣ３を実行する。そして、実変調率Ｍが最大変調率Ｍｍａｘである「０．７８」となってからの時点Ｔ４以後では、制御装置１は矩形波制御モードＣ４を実行する。
【００９０】
この間、目標界磁調整値決定部３２により決定される目標界磁調整値ΔＩｄｔは、回転速度ωの上昇に伴って次第に上昇する。一方、実界磁調整値ΔＩｄｒは、界磁調整指令値ΔＩｄに従って変化するものであり、界磁調整指令値ΔＩｄは、上記第一の実施形態と同様、実変調率Ｍが「Ｍｍａｘ＋ΔＭｓ＝０．７４」未満では界磁調整指令値ΔＩｄはゼロとされ、実変調率Ｍが「０．７４」より大きくなる時点Ｔ３以後、界磁調整指令値ΔＩｄが上昇する。これに伴って実界磁調整値ΔＩｄｒも上昇する。この際、回転速度ωの上昇とシステム電圧Ｖｄｃの下降の双方の作用によって、実界磁調整値ΔＩｄｒも図９に示す場合に比べて速く上昇する。なお、実界磁調整値ΔＩｄｒがゼロより大きくなることで弱め界磁制御が開始し、制御モードが第一過変調ＰＷＭ制御モードＣ２から第二過変調ＰＷＭ制御モードＣ３へ移行する。
【００９１】
時点Ｔ４で実変調率Ｍが最大変調率Ｍｍａｘである「０．７８」となって以後は、インバータ制御指令決定ユニット７において実変調率Ｍを目標変調率ＭＴ（＝０．７８）に維持する制御が行われるため、変調率調整用電圧指令値Ｖｔｂは基本的にゼロ（Ｖｔｂ＝０）となり、システム電圧指令値Ｖｄｃｔに対して作用しない。一方、時点Ｔ４で矩形波制御モードＣ４が開始された後も、回転速度ωの上昇とシステム電圧Ｖｄｃの下降の双方の作用によって実界磁調整値ΔＩｄｒは上昇し、時点Ｔ５で実界磁調整値ΔＩｄｒが目標界磁調整値ΔＩｄｔに一致する。時点Ｔ５以後は、回転速度ωの上昇に伴う実界磁調整値ΔＩｄｒの上昇を抑えて目標界磁調整値ΔＩｄｔに一致した状態を保つため、電圧変換指令決定ユニット８において正の界磁調整用電圧指令値Ｖｔａが導出され、当該界磁調整用電圧指令値Ｖｔａがシステム電圧指令値Ｖｄｃｔを上昇させる方向に作用する。これにより、回転速度ω及び目標界磁調整値ΔＩｄｔの上昇に伴ってシステム電圧指令値Ｖｄｃｔが次第に上昇する。このようなシステム電圧指令値Ｖｄｃｔの調整により、上述したように、実界磁調整値ΔＩｄｒが目標界磁調整値ΔＩｄｔに一致する状態が維持される。この状態では、正負両方の界磁調整用電圧指令値Ｖｔａが機能し、実界磁調整値ΔＩｄｒを目標界磁調整値ΔＩｄｔに常に一致させるようにシステム電圧指令値Ｖｄｃｔを上下させることが可能となる。その後、時点Ｔ６でシステム電圧指令値Ｖｄｃｔが昇圧上限Ｖｍａｘに到達した後は、システム電圧指令値Ｖｄｃｔをそれ以上上昇させることができないため、実界磁調整値ΔＩｄｒが目標界磁調整値ΔＩｄｔを上回って上昇する。
【００９２】
なお、本実施形態でも、上記第一の実施形態と同様、目標界磁調整値ΔＩｄｔは回転速度ω及び目標トルクＴＭの双方が高くなるに従って大きい値となるように決定される。従って、回転速度ωを一定に保持した状態で目標トルクＴＭを次第に上昇させた場合、或いは、回転速度ω及び目標トルクＴＭの双方を次第に上昇させた場合であっても、制御装置１の動作は、以上に説明したものとほぼ同様となる。
【００９３】
３．第三の実施形態
次に、本発明の第三の実施形態について、図１２〜図１５を用いて説明する。本実施形態では、上記第二の実施形態と同様に、電圧変換部４は、電源電圧Ｖｂの昇圧のみではなく降圧も行う昇降圧コンバータとされている。一方、本実施形態に係る制御装置１は、ＰＷＭ制御モードＣＰ、特に通常ＰＷＭ制御モードＣ１の実行中から積極的に弱め界磁制御を開始して第二ＰＷＭ制御モードＣ５に移行し、実界磁調整値ΔＩｄｒを目標界磁調整値ΔＩｄｔに一致させることができるように構成されている点で、上記第一及び第二の実施形態とは異なる。このため、本実施形態に係る制御装置１では、電圧変換指令決定ユニット８及びインバータ制御指令決定ユニット７（７１、７２）における目標変調率ＭＴを決定する部分の構成が、上記第一及び第二の実施形態とは異なっている。ここで、第二ＰＷＭ制御モードＣ５は、弱め界磁制御と共に通常ＰＷＭ制御を実行するモードである。以下では、本実施形態に係る制御装置１について、上記第二の実施形態との相違点を中心として説明する。なお、特に説明しない点については、上記第二の実施形態と同様とする。
【００９４】
３−１．制御装置１の構成
まず、本実施形態における制御装置１の構成について説明する。本実施形態では、電圧変換指令決定ユニット８は、上記第一及び第二の実施形態と同様の構成に加えて、目標変調率決定部５６を備えている。この目標変調率決定部５６には、第三切替器４３により選択されて入力された実変調率Ｍ（Ｍ１、Ｍ２）と、システム電圧決定部３３により決定されたシステム電圧指令値Ｖｄｃｔとが入力される。目標変調率決定部５６は、これらの実変調率Ｍ及びシステム電圧指令値Ｖｄｃｔに基づいて、目標変調率ＭＴを決定する。ここで、目標変調率ＭＴは、システム電圧Ｖｄｃがシステム電圧指令値Ｖｄｃｔの上限値である昇圧上限Ｖｍａｘ未満である状態では、ＰＷＭ制御モードＣＰ（Ｃ１〜Ｃ３）を実行する条件となる実変調率Ｍの範囲内に設定された一定の中間目標値ＭＭとされ、システム電圧Ｖｄｃが昇圧上限Ｖｍａｘである状態では実変調率Ｍに一致する値とされる。本実施形態では、中間目標値ＭＭを、通常ＰＷＭ制御モードＣ１が実行される上限の実変調率Ｍである「０．７０７」に設定する。なお、この中間目標値ＭＭは、ＰＷＭ制御モードＣＰ（Ｃ１〜Ｃ３及びＣ５）を実行する条件となる実変調率Ｍの範囲内、すなわち「０」より大きく最大変調率Ｍｍａｘである「０．７８」未満の範囲内の任意の値を設定することができる。
【００９５】
この目標変調率決定部５６における目標変調率決定処理について、図１３のフローチャートを用いて説明する。この図に示すように、目標変調率決定部５６は、まず、システム電圧Ｖｄｃの指令値であるシステム電圧指令値Ｖｄｃｔが、昇圧上限Ｖｍａｘであるか否かを判定する（ステップ＃０１）。そして、システム電圧指令値Ｖｄｃｔが昇圧上限Ｖｍａｘに達していない場合には（ステップ＃０１：Ｎｏ）、目標変調率決定部５６は、目標変調率ＭＴを中間目標値ＭＭである「０．７０７」に決定する（ステップ＃０２）。一方、システム電圧指令値Ｖｄｃｔが昇圧上限Ｖｍａｘに達している場合には（ステップ＃０１：Ｙｅｓ）、次に、実変調率Ｍが中間目標値ＭＭより大きいか否かを判定する（ステップ＃０３）。実変調率Ｍが中間目標値ＭＭ以下である場合には（ステップ＃０３：Ｎｏ）、目標変調率決定部５６は、目標変調率ＭＴを中間目標値ＭＭである「０．７０７」に決定する（ステップ＃０２）。実変調率Ｍが中間目標値ＭＭより大きい場合には（ステップ＃０３：Ｙｅｓ）、目標変調率決定部５６は、目標変調率ＭＴを実変調率Ｍに一致させる。この実変調率Ｍは、第三切替器４３を介して目標変調率決定部５６に入力される値である。このように目標変調率ＭＴを実変調率Ｍに一致させると、変調率調整用電圧指令値Ｖｔｂがゼロとなるので、電圧変換指令決定ユニット８は、実質的に、実変調率Ｍを目標変調率ＭＴに一致させるようにシステム電圧指令値Ｖｄｃｔを決定する処理を中止する。
【００９６】
また、図示は省略するが、本実施形態においては、２つのインバータ制御指令決定ユニット７１、７２も、電圧変換指令決定ユニット８と同様の目標変調率決定部を備えている。そして、この目標変調率決定部にも、実変調率Ｍとシステム電圧指令値Ｖｄｃｔとが入力される。この目標変調率決定部は、これらの実変調率Ｍ及びシステム電圧指令値Ｖｄｃｔに基づいて、目標変調率ＭＴを決定する。但し、インバータ制御指令決定ユニット７において用いられる目標変調率ＭＴは、システム電圧Ｖｄｃがシステム電圧指令値Ｖｄｃｔの上限値である昇圧上限Ｖｍａｘ未満である状態では上述した中間目標値ＭＭ（＝０．７０７）とされ、システム電圧Ｖｄｃが昇圧上限Ｖｍａｘである状態では最大変調率Ｍｍａｘ（＝０．７８）とされる。すなわち、上述した電圧変換指令決定ユニット８と比べて、システム電圧Ｖｄｃが昇圧上限Ｖｍａｘである状態の目標変調率ＭＴが相違している以外は同じである。よって、このインバータ制御指令決定ユニット７の目標変調率ＭＴの決定処理は、図１３に示すフローチャートにおけるステップ＃０４が「目標変調率ＭＴ＝最大変調率Ｍｍａｘ＝０．７８」となる点を除いて同様である。
【００９７】
３−２．システム電圧指令値の決定方法
次に、本実施形態におけるシステム電圧指令値Ｖｄｃｔの決定方法について説明する。本実施形態では、ＰＷＭ制御モードＣＰ、特に通常ＰＷＭ制御モードＣ１の実行中に、弱め界磁制御を開始して第二ＰＷＭ制御モードＣ５に移行すると共に、実界磁調整値ΔＩｄｒを目標界磁調整値ΔＩｄｔに一致させるようにシステム電圧指令値Ｖｄｃｔを決定する処理が行われる。そのため、上記のとおり、電圧変換指令決定ユニット８では、システム電圧指令値Ｖｄｃｔが昇圧上限Ｖｍａｘに到達するまでは、目標変調率ＭＴが中間目標値ＭＭである「０．７０７」に設定され、実変調率Ｍが当該中間目標値ＭＭ（目標変調率ＭＴ）に一致するように変調率調整用電圧指令値Ｖｔｂが導出される。また、このときインバータ制御指令決定ユニット７において用いられる目標変調率ＭＴも、同じく中間目標値ＭＭである「０．７０７」に設定され、実変調率Ｍが基本的に中間目標値ＭＭ（目標変調率ＭＴ）に一致するように界磁調整指令値ΔＩｄが導出される。従って、図１４に示すように、システム電圧指令値Ｖｄｃｔが昇圧上限Ｖｍａｘに到達するまでは、調整後電流指令値Ｉｄａ、Ｉｑａの出力可能範囲の外縁となる電圧制限楕円が、中間目標値ＭＭである「０．７０７」に対応する中間電圧制限楕円１０８となる。なお、システム電圧指令値Ｖｄｃｔが昇圧上限Ｖｍａｘに達した状態では、インバータ制御指令決定ユニット７において用いられる目標変調率ＭＴが最大変調率Ｍｍａｘである「０．７８」に設定されるので、このときの電圧制限楕円は、上記第一及び第二の実施形態と同様に、最大変調率Ｍｍａｘである「０．７８」に対応する電圧制限楕円１０３となる。以下の説明では、この電圧制限楕円１０３は、中間電圧制限楕円１０８との差別化のため最終電圧制限楕円と呼ぶ。
【００９８】
一方、本実施形態においても、上記第一及び第二の実施形態と同様、システム電圧決定部３３により決定されるシステム電圧指令値Ｖｄｃｔは、実界磁調整値ΔＩｄｒを目標界磁調整値ΔＩｄｔに一致させるフィードバック制御により、基本電流指令値Ｉｄ、Ｉｑを目標界磁調整値ΔＩｄｔにより調整した調整後の電流指令値が電圧制限楕円（中間電圧制限楕円１０８又は最終電圧制限楕円１０３）上の値となるように決定されている。最終電圧制限楕円１０３が適用される場合のシステム電圧指令値Ｖｄｃｔの決定方法は、上記第二の実施形態と同様となるため、ここでは、中間電圧制限楕円１０８が適用される場合について図１４を用いて説明する。
【００９９】
本実施形態の構成でも、電圧変換部４が昇圧及び降圧の双方を行うことができるため、基本電流指令値Ｉｄ、Ｉｑが中間電圧制限楕円１０８の内側にある場合には、システム電圧Ｖｄｃを下降（降圧）することにより中間電圧制限楕円１０８の径を小さくし、界磁調整指令値ΔＩｄを負の値（ΔＩｄ＜０）とすることができる。ここで、中間電圧制限楕円１０８の大きさはシステム電圧Ｖｄｃによって変化する。また、実界磁調整値ΔＩｄｒの指令値となる界磁調整指令値ΔＩｄは、上記のように当該界磁調整指令値ΔＩｄによる調整後電流指令値Ｉｄａ、Ｉｑａが中間電圧制限楕円１０８上の値となるように決定される。このため、図１４に白抜き矢印１０９で示すように、システム電圧指令値Ｖｄｃｔを下げる方向に調整することによって、実界磁調整値ΔＩｄｒが目標界磁調整値ΔＩｄｔに一致するように中間電圧制限楕円１０８の大きさを縮小方向に調整できる。これにより、システム電圧指令値Ｖｄｃｔは、基本電流指令値Ｉｄ、Ｉｑを目標界磁調整値ΔＩｄｔにより調整した調整後の電流指令値が中間電圧制限楕円１０８上の値となるように決定されている。また、白抜き矢印１１０で示すように、システム電圧指令値Ｖｄｃｔを上げる方向に調整することによって、実界磁調整値ΔＩｄｒが目標界磁調整値ΔＩｄｔに一致するように中間電圧制限楕円１０８の大きさを拡大方向に調整することも、当然に可能である。
【０１００】
３−３．制御装置の動作
次に、電動機駆動装置２の制御を行う制御装置１の動作の例について、図１５に示すタイムチャートを用いて説明する。このタイムチャートは、上記第二の実施形態に係る図１１と同様に、２組の電動機ＭＧ１、ＭＧ２及びインバータ５、６のいずれか一組、本例では第一電動機ＭＧ１及び第一インバータ５を対象とし、目標トルクＴＭを一定に保持した状態で回転速度ωを次第に上昇させた場合における制御装置１の動作状態を表している。
【０１０１】
図１５の例では、回転速度ωは時点Ｔ１以後、一定加速度で次第に上昇している。一方、時点Ｔ１では、実変調率Ｍは目標変調率ＭＴである中間目標値ＭＭ（＝０．７０７）に対して大幅に小さい値となっている。そのため、電圧変換指令決定ユニット８において導出される変調率調整用電圧指令値Ｖｔｂは負の値となり、システム電圧指令値Ｖｄｃｔを下降（降圧）させる方向に作用する。また、時点Ｔ１では、実界磁調整値ΔＩｄｒはゼロであって目標界磁調整値ΔＩｄｔに対して大幅に小さい値となっており、その後も時点Ｔ２までは実界磁調整値ΔＩｄｒが目標界磁調整値ΔＩｄｔに対して小さい状態が続く。そのため、電圧変換指令決定ユニット８において導出される界磁調整用電圧指令値Ｖｔａは負の値となり、システム電圧指令値Ｖｄｃｔを下降（降圧）させる方向に作用する。従って、時点Ｔ１〜Ｔ２では、このような負の変調率調整用電圧指令値Ｖｔｂ及び界磁調整用電圧指令値Ｖｔａによって、システム電圧指令値Ｖｄｃｔは下降する。このようなシステム電圧指令値Ｖｄｃｔの下降に応じたシステム電圧Ｖｄｃの下降と回転速度ωの上昇とによって、実変調率Ｍは上昇する。そして、実変調率Ｍは、時点Ｔ２で、システム電圧指令値Ｖｄｃｔが昇圧上限Ｖｍａｘ未満である場合の目標変調率ＭＴである中間目標値ＭＭ（＝０．７０７）に到達する。
【０１０２】
この間、目標界磁調整値決定部３２により決定される目標界磁調整値ΔＩｄｔは、回転速度ωの上昇に伴って次第に上昇する。一方、実界磁調整値ΔＩｄｒは、界磁調整指令値ΔＩｄに従って変化するものであり、界磁調整指令値ΔＩｄは、インバータ制御指令決定ユニット７の界磁調整部１２において実変調率Ｍと目標変調率ＭＴである中間目標値ＭＭ（＝０．７０７）との差である変調率偏差ΔＭに応じて決定される。具体的には、上記のとおり、変調率偏差ΔＭが弱め界磁開始しきい値ΔＭｓ以下であるときは界磁調整指令値ΔＩｄはゼロとされ、変調率偏差ΔＭが弱め界磁開始しきい値ΔＭｓより大きくなったときから界磁調整指令値ΔＩｄが次第に上昇する。本実施形態では、弱め界磁開始しきい値ΔＭｓを「−０．０４」に設定しているため、実変調率Ｍが「ＭＭ＋ΔＭｓ＝０．６６７」より大きくなったとき以後、界磁調整指令値ΔＩｄが次第に上昇する。これに伴って実界磁調整値ΔＩｄｒも次第に上昇する。図１５の例では、時点Ｔ１から実界磁調整値ΔＩｄｒが上昇している。この際、システム電圧Ｖｄｃの下降と回転速度ωの上昇の双方の作用によって、実界磁調整値ΔＩｄｒは比較的速く上昇する。なお、実界磁調整値ΔＩｄｒがゼロより大きくなることで弱め界磁制御が開始し、制御モードが通常ＰＷＭ制御モードＣ１から第二ＰＷＭ制御モードＣ５へ移行する。
【０１０３】
時点Ｔ２で実変調率Ｍが目標変調率ＭＴである中間目標値ＭＭ（＝０．７０７）となって以後は、インバータ制御指令決定ユニット７において実変調率Ｍを目標変調率ＭＴである中間目標値ＭＭ（＝０．７０７）に維持する制御が行われるため、変調率調整用電圧指令値Ｖｔｂは基本的にゼロ（Ｖｔｂ＝０）となり、システム電圧指令値Ｖｄｃｔに対して作用しない。一方、実界磁調整値ΔＩｄｒは、時点Ｔ２で目標界磁調整値ΔＩｄｔに一致する。時点Ｔ２以後は、回転速度ωの上昇に伴う実界磁調整値ΔＩｄｒの上昇を抑えて目標界磁調整値ΔＩｄｔに一致した状態を保つため、電圧変換指令決定ユニット８において正の界磁調整用電圧指令値Ｖｔａが導出され、当該界磁調整用電圧指令値Ｖｔａがシステム電圧指令値Ｖｄｃｔを上昇させる方向に作用する。これにより、回転速度ω及び目標界磁調整値ΔＩｄｔの上昇に伴ってシステム電圧指令値Ｖｄｃｔが次第に上昇する。このようなシステム電圧指令値Ｖｄｃｔの調整により、上述したように、実界磁調整値ΔＩｄｒが目標界磁調整値ΔＩｄｔに一致する状態が維持される。この状態では、正負両方の界磁調整用電圧指令値Ｖｔａが機能し、実界磁調整値ΔＩｄｒを目標界磁調整値ΔＩｄｔに常に一致させるようにシステム電圧指令値Ｖｄｃｔを上下させることが可能となる。その後、時点Ｔ３でシステム電圧指令値Ｖｄｃｔが昇圧上限Ｖｍａｘに到達した後は、システム電圧指令値Ｖｄｃｔをそれ以上上昇させることができないため、実変調率Ｍが目標変調率ＭＴである中間目標値ＭＭ（＝０．７０７）を上回って上昇し始める。これにより、システム電圧指令値Ｖｄｃｔが昇圧上限Ｖｍａｘに達している（図１３のステップ＃０１：Ｙｅｓ）と共に、実変調率Ｍが中間目標値ＭＭより大きい値となる（図１３のステップ＃０３：Ｙｅｓ）ため、目標変調率決定部５６は、目標変調率ＭＴを実変調率Ｍに一致させ、変調率調整用電圧指令値Ｖｔｂによるシステム電圧指令値Ｖｄｃｔの調整を中止する。そして、実変調率Ｍが中間目標値ＭＭ（＝０．７０７）を超えることにより、過変調ＰＷＭ制御が開始され、制御モードが第二ＰＷＭ制御モードＣ５から第二過変調ＰＷＭ制御モードＣ３へ移行する。
【０１０４】
時点Ｔ３以後も、回転速度ωの上昇に伴って実変調率Ｍは次第に上昇し、時点Ｔ４で実変調率Ｍは最大変調率Ｍｍａｘである「０．７８」に到達する。この時点Ｔ３〜Ｔ４の間では、システム電圧指令値Ｖｄｃｔは昇圧上限Ｖｍａｘに維持されるが、回転速度ωの上昇に伴って実変調率Ｍが変化することにより、実界磁調整値ΔＩｄｒが目標界磁調整値ΔＩｄｔに一致する状態が維持される。そして、実変調率Ｍが最大変調率Ｍｍａｘである「０．７８」となってからの時点Ｔ４以後では、制御装置１は矩形波制御モードＣ４を実行する。時点Ｔ４以後では、システム電圧指令値Ｖｄｃｔ及び実変調率Ｍの双方が上限に達しており、回転速度ωが上昇してもこれらを調整できないため、実界磁調整値ΔＩｄｒが目標界磁調整値ΔＩｄｔを上回って上昇する。
【０１０５】
以上のような本実施形態の構成によれば、実変調率Ｍが比較的低い状態で実行されるＰＷＭ制御モードＣＰの実行中（ここでは通常ＰＷＭ制御の実行中）においても弱め界磁制御を行うことができ、その際の実界磁調整値ΔＩｄｒを目標界磁調整値ΔＩｄｔに一致させることができる。従って、実界磁調整値ΔＩｄｒが電動機ＭＧ１、ＭＧ２の運転状態に応じて適切な値となるように調整することができ、電動機ＭＧ１、ＭＧ２及び電動機駆動装置２を含むシステム全体の効率を高めることが可能となっている。
【０１０６】
なお、本実施形態でも、上記第一の実施形態と同様、目標界磁調整値ΔＩｄｔは回転速度ω及び目標トルクＴＭの双方が高くなるに従って大きい値となるように決定される。従って、回転速度ωを一定に保持した状態で目標トルクＴＭを次第に上昇させた場合、或いは、回転速度ω及び目標トルクＴＭの双方を次第に上昇させた場合であっても、制御装置１の動作は、以上に説明したものとほぼ同様となる。
【０１０７】
４．その他の実施形態
（１）上記実施形態では、システム電圧指令値Ｖｄｃｔを決定するためのフィードバック制御における制御変数となる対象界磁調整値として、対象界磁調整値取得部３１が実界磁調整値ΔＩｄｒを検出して取得する構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではない。すなわち、対象界磁調整値として、インバータ制御指令決定ユニット７の界磁調整部１２により決定される界磁調整指令値ΔＩｄを用いて、システム電圧指令値Ｖｄｃｔを決定するためのフィードバック制御を行うことも、本発明の好適な実施形態の一つである。この場合、図４における実界磁調整値検出部４５は、インバータ制御指令決定ユニット７から界磁調整指令値ΔＩｄを取得する界磁調整指令値取得部に置き換わる。また、電動機駆動装置２が複数の電動機（例えば電動機ＭＧ１、ＭＧ２）のそれぞれに対応する複数の直流交流変換部（例えばインバータ５、６）を備える場合には、第一切替部４１により、実変調率Ｍが最も大きい値となる直流交流変換部に対応するインバータ制御指令決定ユニット７からの界磁調整指令値ΔＩｄが界磁調整指令値取得部に入力される構成とすると好適である。
【０１０８】
（２）上記の各実施形態では、目標界磁調整値ΔＩｄｔが、電動機ＭＧ１、ＭＧ２の回転速度ω及び目標トルクＴＭの双方が高くなるに従って大きい値となるように決定される場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではなく、目標界磁調整値ΔＩｄｔを、電動機ＭＧ１、ＭＧ２の回転速度ω（ω１、ω２）及び目標トルクＴＭ（ＴＭ１、ＴＭ２）のいずれか一方のみに基づいて決定する構成とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。例えば、目標界磁調整値ΔＩｄｔが、電動機ＭＧ１、ＭＧ２の回転速度ωが高くなるに従って大きい値となるように決定することができる。この場合、電圧変換指令決定ユニット８の目標界磁調整値決定部３２には、第一電動機ＭＧ１及び第二電動機ＭＧ２のいずれかの回転速度ωのみが入力される。また、目標界磁調整値ΔＩｄｔが、電動機ＭＧ１、ＭＧ２の目標トルクＴＭが高くなるに従って大きい値となるように決定することができる。この場合、電圧変換指令決定ユニット８の目標界磁調整値決定部３２には、第一電動機ＭＧ１及び第二電動機ＭＧ２のいずれかの目標トルクＴＭのみが入力される。
【０１０９】
（３）上記の各実施形態では、目標界磁調整値決定部３２が目標界磁調整値マップ４６に基づいて目標界磁調整値ΔＩｄｔを決定する構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではない。目標界磁調整値決定部３２が、所定の演算式と回転速度ωや目標トルクＴＭ等の変数に基づいて、適切な目標界磁調整値ΔＩｄｔを算出する構成とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。
【０１１０】
（４）上記の各実施形態では、目標界磁調整値決定部３２が電動機ＭＧ１、ＭＧ２の目標トルクＴＭ及び回転速度ωに基づいて目標界磁調整値ΔＩｄｔを決定する構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではない。目標界磁調整値決定部３２は、少なくとも交流電動機の目標トルクＴＭ及び回転速度ωに基づいて目標界磁調整値ΔＩｄｔを決定すればよく、例えば、交流電動機の目標トルクＴＭ及び回転速度ωに加えて、交流電動機の温度や運転時間等の他の情報にも基づいて目標界磁調整値ΔＩｄｔを決定する構成とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。
【０１１１】
（５）上記の各実施形態では、電圧変換指令決定ユニット８が、実界磁調整値ΔＩｄｒを目標界磁調整値ΔＩｄｔに一致させると共に、実変調率Ｍを目標変調率ＭＴに一致させるようにシステム電圧指令値Ｖｄｃｔを決定する構成とされている場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではない。電圧変換指令決定ユニット８が、実変調率Ｍに基づくシステム電圧指令値Ｖｄｃｔの決定処理を行わず、単に実界磁調整値ΔＩｄｒを目標界磁調整値ΔＩｄｔに一致させるようにだけシステム電圧指令値Ｖｄｃｔを決定する処理を行う構成とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。この場合、電圧変換指令決定ユニット８は、第三切替器４３、減算器５０、及びアンプ５１（第三実施形態では更に目標変調率決定部５６）を備えない構成とすることができる。
【０１１２】
（６）上記の第一及び第二の実施形態では、目標変調率ＭＴを最大変調率Ｍｍａｘ（＝０．７８）に固定する場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではない。交流電動機の回転速度ω及び目標トルクＴＭの少なくとも一方に応じて異なる目標変調率ＭＴを設定することも、本発明の好適な実施形態の一つである。例えば、回転速度ωが低い領域において矩形波制御モードＣ４を実行することによる電動機のトルクリップルの発生を抑制するために、回転速度ωが所定のしきい値未満では目標変調率ＭＴを中間目標値ＭＭ（＝０．７０７）とし、当該しきい値以上で目標変調率ＭＴを最大変調率Ｍｍａｘ（＝０．７８）とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。また、このような例に限定されず、回転速度ωに応じて異なる目標変調率ＭＴを設定し、或いは目標トルクＴＭに応じて異なる目標変調率ＭＴを設定しても好適である。
【０１１３】
（７）上記の各実施形態では、電動機駆動装置２が２つの電動機ＭＧ１、ＭＧ２を駆動対象としている場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、電動機駆動装置２が１つの交流電動機のみを駆動対象とする構成、或いは、３つ以上の交流電動機を駆動対象とする構成とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。いずれの場合にも、電動機駆動装置２は、各電動機に対応する直流交流変換部（インバータ）を備え、制御装置１は各直流交流変換部（インバータ）に対応するインバータ制御指令決定ユニット７を備える構成とすると好適である。１つの交流電動機のみを駆動対象とする構成では、上記の各実施形態における電圧変換指令決定ユニット８の構成から切替器４１〜４３及び変調率比較部４４を省略することができる。逆に、３つ以上の交流電動機を駆動対象とする構成では、切替器４１〜４３における切替点数を増加させる必要がある。この場合においても、電圧変換指令決定ユニット８は、複数の直流交流変換部（インバータ）の中で、対応するインバータ制御指令決定ユニット７により導出される実変調率Ｍが最も大きい値となる直流交流変換部を対象として動作する構成とすると好適である。３つ以上の交流電動機を駆動対象とする車両用駆動装置としては、例えば、各車輪に１つの電動機を備えるインホイールモータタイプの電動車両用駆動装置等がある。
【０１１４】
（８）上記の各実施形態では、電動機駆動装置２が、ハイブリッド車両用駆動装置の駆動力源として用いられる電動機ＭＧ１、ＭＧ２を駆動するための装置として構成されている場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、内燃機関を備えず、１つ又は複数の電動機を駆動力源として用いる電動車両用駆動装置に用いる電動機駆動装置の制御装置や、車両以外の電動機を対象とする電動機駆動装置の制御装置等にも、本発明は適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１１５】
本発明は、直流電源からの電源電圧を変換して所望のシステム電圧を生成する電圧変換部と、前記システム電圧を有する直流電力を交流電力に変換して交流電動機に供給する直流交流変換部と、を備えた電動機駆動装置の制御を行う制御装置に好適に利用可能である。
【符号の説明】
【０１１６】
１：制御装置
２：電動機駆動装置
３：直流電源
４：電圧変換部
５：第一インバータ（直流交流変換部）
６：第二インバータ（直流交流変換部）
１１：電流指令決定部
１２：界磁調整部
１３：電圧指令決定部
１４：実変調率導出部
１５：モード制御部
３１：対象界磁調整値取得部
３２：目標界磁調整値決定部
３３：システム電圧決定部
ＭＧ１：第一電動機（交流電動機）
ＭＧ２：第二電動機（交流電動機）
Ｖｂ：電源電圧
Ｖｄｃ：システム電圧
Ｖｄｃｔ：システム電圧指令値
ω：回転速度
ＴＭ：目標トルク
Ｉｄ：基本ｄ軸電流指令値（電流指令値）
Ｉｑ：基本ｑ軸電流指令値（電流指令値）
Ｉｄａ：調整後ｄ軸電流指令値（＝Ｉｄ＋ΔＩｄ）
Ｉｑａ：調整後ｑ軸電流指令値
ΔＩｄ：界磁調整指令値（対象界磁調整値）
ΔＩｄｒ：実界磁調整値（対象界磁調整値）
ΔＩｄｔ：目標界磁調整値
Ｒ：出力可能範囲
Ｖｄ：ｄ軸電圧指令値（交流電圧指令値）
Ｖｑ：ｑ軸電圧指令値（交流電圧指令値）
Ｍ：実変調率
ＭＴ：目標変調率
ＣＰ：ＰＷＭ（パルス幅変調）制御モード
Ｃ４：矩形波制御モード
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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