(57)【要約】【課題】制御が簡単な一相変調式の可変速モータ駆動装置を提供すること。【解決手段】３相モータに３相電流を供給する電圧形インバータのために、３つの相電流指令値が算出される。昇圧DCDCコンバータDの平均出力電流は、３相モータの３つの相電流のうち、絶対値が最も大きい相電流指令値である最大相電流指令値に基づいて制御される。たとえば、この最大相電流の検出値が最大相電流指令値よりも大きい時に、昇圧DCDCコンバータの上アームスイッチのPWMデユーティ比が減らされる。同様に、最大相電流の検出値が最大相電流指令値よりも小さい時に、昇圧DCDCコンバータの上アームスイッチのPWMデユーティ比が増加される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多相モータを駆動する多相の電圧形インバータと、高電位DCリンク線及び低電位DCリンク線を通じて前記電圧形インバータにDCリンク電圧を印加する昇圧DCDCコンバータと、前記電圧形インバータ及び前記昇圧DCDCコンバータを制御するモータコントローラとを備え、
前記電圧形インバータは、前記モータにU相電流を供給するU相レグと、前記モータにV相電流を供給するV相レグと、前記モータにW相電流を供給するW相レグとを有し、
前記電圧形インバータは、高電位DCリンク線に接続される高電位固定レグ、低電位DCリンク線に接続される低電位固定レグ、及び、高速でスイッチングされるスイッチドレグを、前記モータの回転角度に応じて前記U相レグ、V相レグ及びW相レグに別々に割り当て、
前記昇圧DCDCコンバータは、前記モータの回転角度に応じて周期的に変化する平均振幅をもつ電力を前記電圧形インバータに供給し、
前記モータコントローラは、前記U相電流、V相電流及びW相電流を制御するために、U相電流指令値、V相電流指令値及びW相電流指令値を前記電圧形インバータに算出する一相変調式の可変速モータ駆動装置において、
前記モータコントローラは、前記U相電流指令値、V相電流指令値及びW相電流指令値から選択され、かつ、絶対値が最大である相電流指令値により構成される最大相電流指令値に基づいて、前記昇圧DCDCコンバータを制御することを特徴とする一相変調式の可変速モータ駆動装置。
【請求項２】
前記モータコントローラは、前記最大相電流の検出値が前記最大相電流の指令値よりも大きい時に前記昇圧DCDCコンバータの出力電流を減らし、かつ、前記最大相電流の検出値が前記最大相電流の指令値よりも小さい時に前記昇圧DCDCコンバータの出力電流を増加する請求項１記載の一相変調式の可変速モータ駆動装置。
【請求項３】
前記高電位DCリンク線及び前記低電位DCリンク線を通じて発電電流を前記電圧形インバータに供給する発電装置を有し、
前記発電装置及び前記昇圧DCDCコンバータは、前記最大相電流指令値に本質的に等しい電流を前記電圧形インバータに供給する請求項１記載の一相変調式の可変速モータ駆動装置。
【請求項４】
前記発電装置は、前記最大相電流指令値の低周波成分を前記電圧形インバータに供給し、
前記昇圧DCDCコンバータは、前記最大相電流指令値の少なくとも高周波成分を前記電圧形インバータに供給する請求項３記載の一相変調式の可変速モータ駆動装置。
【請求項５】
前記モータコントローラは、３相変調モードと１相変調モードとを有し、
前記３相変調モードは、前記モータの低速回転領域において採用される請求項１記載の一相変調式の可変速モータ駆動装置。
【請求項６】
前記モータコントローラは、３相変調モードと１相変調モードとを有し、
前記３相変調モードは、前記モータが大きなモータトルクを発生する大トルク領域において採用される請求項１記載の一相変調式の可変速モータ駆動装置置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変速モータ駆動装置に関し、特に、一相変調法により駆動される電圧形インバータ駆動式の可変速モータ駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
トラクションモータのような用途に用いられる可変速モータは、高速回転領域で大きなバックEMFをもつ。したがって、インバータによりモータに供給可能な電流は、高速回転領域で減少する。特に、永久磁石ロータを用いる永久磁石同期モータは、大きなバックEMFをもつ。
【０００３】
インバータに印加されるDCリンク電圧を増加することにより、モータは、高速回転領域で有効なモータトルクを発生することができる。たとえば、日本特許３５９７５９１、３２７７８２５、３７９７３６１、４７６４９８６は、昇圧DCDCコンバータにより昇圧されたDCリンク電圧をインバータに印加する可変速モータ駆動装置を記載している。
【０００４】
５９１’特許は、DCDCコンバータの昇圧動作を低速回転時に停止すること、及び、回転速度の増加に応じて昇圧電圧を増加することを記載している。日本特許３５４１２３８は、モータの電力指令値に応じてDCDCコンバータのPWMデユーティ比を決定することを記載している。３６１’特許は、モータの回転数及びトルク指令値の両方により決定されたDCリンク電圧に基づいてDCDCコンバータのPWMデユーティ比を決定することを記載している。
【０００５】
本発明者により取得された日本特許４７６４９８６は、可変速３相モータを駆動するための一相変調法を記載している。この一相変調法によれば、昇圧DCDCコンバータのPWM制御により略３相全波整流波形をもつDCリンク電圧が３相電圧形インバータに印加される。３相電圧形インバータの一つの相レグだけがPWM制御される。DCリンク電圧は、約１５％のリップル電圧をもつ。しかし、モータ回転数に比例するこのリップル電圧の周波数は、低速領域において数十Hz以下となる。
【０００６】
９８６’特許のDCDCコンバータは、電圧リップルをもつDCリンク電圧を制御する。このDCリンク電圧は、モータに印加される３つの相間電圧のうち、絶対値が最も大きい最大相間電圧に等しい。DCリンク電圧の検出値と指令値との差を減らす為に、昇圧DCDCコンバータのPWMデユーティ比がフィードバック制御される。以下において、この１相変調法は、電圧制御形一相変調法と呼ばれる。しかしながら、９８６’特許によれば、モータコントローラの制御動作が複雑となる。
【０００７】
回転速度の増加によりDCDCコンバータのPWMデユーティ比を決定する５９１’特許は、モータトルクに応じたDCDCコンバータのPWMデユーティ比の制御を記載していない。モータの電力指令値に応じてDCDCコンバータのPWMデユーティ比を制御する２３８’特許は、回転速度に応じたDCDCコンバータのPWMデユーティ比の制御を記載していない。モータの回転数及びトルク指令値に応じて決定されたDCリンク電圧に基づいてDCDCコンバータのPWMデユーティ比を決定する３６１’特許は、DCリンク電圧の検出値と指令値との比較を必要とする。モータの回転角度に同期してDCリンク電圧を周期的に変動させるので、９８６’特許の制御は更に複雑となる。
【０００８】
日本特許４８３３１５６は、直流電力を３相交流電力に変換して、３相商用電力系統に送電する一相変調式の３相電流形電力変換器を記載している。この３相電流形電力変換器は、３相商用電力系統に３相交流電力を供給する３相電流形インバータと、この３相電流形インバータに直流電流を供給するDCDCコンバータとを備えている。
【０００９】
しかし、１５６’特許は、この電流制御式の一相変調法を可変速モータ駆動装置に適用することの可能性について言及していない。更に、３相電流形インバータを必要とするため、１５６’特許の電流制御タイプの一相変調法は、損失、製造コスト及び重量が増加するという問題をもつ。
【００１０】
すなわち、3相電流形インバータは、直列接続されたパワートランジスタ及び逆阻止ダイオードにより構成される６つのスイッチを有する。これに対して、可変速モータ駆動装置に一般的に採用される3相電圧形インバータは、これら６つの逆阻止ダイオードを必要としない。たとえば、電気自動車やハイブリッド車に用いられる3相インバータは、大きな電流を扱うため、６個の大電流逆阻止ダイオードは、大きな損失と熱とを発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】日本特許３５９７５９１
【特許文献２】日本特許３２７７８２５
【特許文献３】日本特許３５４１２３８
【特許文献４】日本特許３７９７３６１
【特許文献５】日本特許４７６４９８６
【特許文献６】日本特許４８３３１５６
【発明の概要】
【００１２】
本発明の目的は、制御が簡単な１相変調式の可変速モータ駆動装置を提供することである。
【００１３】
本発明の１相変調式可変速モータ駆動装置は、電圧形インバータと、昇圧された直流電圧をこの電圧形インバータに印加する昇圧DCDCコンバータを有する。電圧形インバータの３つのレグはそれぞれ、高電位固定レグ、低電位固定レグ及びスイッチドレグの１つを構成する。電圧形インバータに送信される３つの相電流指令値のうち、絶対値が最も大きい相電流指令値が最大相電流指令値として選択される。更に、この最大相電流指令値は、昇圧DCDCコンバータの出力電流指令値として採用される。これにより、昇圧DCDCコンバータのPWMデユーティ比を制御するために、DCリンク電圧を参照する必要が無い。言い換えると、本発明の一相変調法を採用する可変速モータ駆動装置は、電圧形インバータを用いるにもかかわらず、改善された制御レスポンスをもつことができる。
【００１４】
１つの好適態様において、電圧形インバータの最大相電流の検出値が最大相電流指令値より大きい時に、昇圧DCDCコンバータの上アームスイッチのPWMデユーティ比が減らされる。同様に、最大相電流の検出値が最大相電流指令値より小さい時に、昇圧DCDCコンバータの上アームスイッチのPWMデユーティ比が増加される。電圧形インバータの最大相電流を素早く制御することができる。
【００１５】
もう１つの好適態様において、昇圧DCDCコンバータは、最大相電流指令値と発電電流との差を供給する。この発電電流は、DCリンクラインに接続される発電装置により供給される。これにより、昇圧DCDCコンバータは、発電装置が接続されるDCリンク線に素早く必要な電流を供給することができる。さらに、電圧制御形一相変調法を採用する可変速モータ駆動装置は、この態様を採用することができる。
【００１６】
もう１つの好適態様において、発電装置は最大相電流指令値の低周波成分を主に供給し、昇圧DCDCコンバータは最大相電流指令値の高周波成分を主に供給する。これにより、発電装置は、緩慢な制御レスポンスをもつことができる。さらに、電圧制御形一相変調法を採用する可変速モータ駆動装置は、この態様を採用することができる。
【００１７】
もう１つの好適態様において、この一相変調法は、モータの低速回転領域において採用され、モータの高速回転領域において採用されない。これにより、昇圧DCDCコンバータの制御が容易となる。さらに、DCリンク電圧のリップル周波数を低減することが可能となる。さらに、電圧制御形一相変調法を採用する可変速モータ駆動装置は、この態様を採用することができる。
【００１８】
もう１つの好適態様において、一相変調法は、大トルク領域において採用される。電圧形インバータのスイッチング損失は、大トルク領域において非常に大きいため、インバータ損失を大幅に低減することができる。さらに、電圧形インバータが発生するサージ電圧を低減することができる。さらに、電圧制御形一相変調法を採用する可変速モータ駆動装置は、この態様を採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施例のモータ駆動装置を示す回路図である。
【図２】モータに供給する３相電流の波形を示すタイミングチャートである。
【図３】３相電圧形インバータに供給する供給電流の波形を示すタイミングチャートである。
【図４】３相電圧形インバータの動作状態を示す図である。
【図５】１相変調法の制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図６】１相変調モードを実施する領域と、３相変調モードを実施する領域とを示す図である。
【図７】昇圧DCDCコンバータの電流指令値を低周波成分と高周波成分とに分割する回路を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の好適実施例が図面を参照して説明される。図１は、この実施例のモータ駆動装置を示すブロック回路図である。以下の説明において、理解の促進のために、図面に記載される参照符号とともに、図面に記載されない参照符号も用いられる。
【００２１】
このモータ駆動装置は、バッテリ１、昇圧DCDCコンバータ２、電圧形インバータ３、平滑キャパシタ４、発電装置５及びモータコントローラ６を有している。昇圧DCDCコンバータ２は、リアクトル２１、上アームスイッチ２２及び下アームスイッチ２３を有している。このモータ駆動装置の構成は、モータコントローラ６を除いて、従来の昇圧式３相モータ駆動装置と同じである。
【００２２】
リアクトル２１の一端は、バッテリ１の正極端に接続されている。上アームスイッチ２２は、高電位DCリンクライン７を通じて電圧形インバータ３の高電位DCターミナルに接続されている。下アームスイッチ２３は、低電位DCリンクライン８を通じて電圧形インバータ３の低電位DCターミナルに接続されている。平滑キャパシタ４は、高電位DCリンクライン７及び低電位DCリンクライン８を接続している。
【００２３】
昇圧DCDCコンバータ２は、バッテリ１の電圧Vbを昇圧して平滑キャパシタ４に印加する。平滑キャパシタ４の電圧であるDCリンク電圧Vxは、電圧形インバータ３に印加される。PWM制御される電圧形インバータ３は３相正弦波波形をもつ３相電流を３相モータ９に供給する。
【００２４】
電圧形インバータ３は、それぞれハーフブリッジからなるU相レグ３１、V相レグ３２及びW相レグ３３からなる。U相レグ３１は、直列接続された上アームスイッチS１と下アームスイッチS２とからなる。V相レグ３２は、直列接続された上アームスイッチS３と下アームスイッチS４とからなる。W相レグ３３は、直列接続された上アームスイッチS５と下アームスイッチS６とからなる。各スイッチS１-S６は、パワートランジスタと、このパワートランジスタに逆並列接続されたフリーホィーリングダイオードとからなる。電圧形インバータ３のレグ３１-３３の各出力ターミナルは、３相モータ９のU相巻線９１、V相巻線９２及びW相巻線９３に個別に接続されている。
【００２５】
発電装置５は、高電位DCリンクライン７に発電電流Igを供給する。昇圧DCDCコンバータ２は、高電位DCリンクライン７に電流Icoを供給する。平滑キャパシタ４は平滑電流Icを吸収する。したがって、電流差Ix（＝Ico＋Ig-Ic）が、電圧形インバータ３に供給される。しかし、一般に平滑電流Icの平均値は小さいため、平滑電流Icは以下の説明では無視される。
【００２６】
次に、この一相変調法の基本動作が図１-図４を参照して説明される。以下の説明において、各電流は平均電流であり、その高周波成分は無視される。既に説明したように、一相変調法によれば、電圧形インバータ３は、順番に切り換えられる１つの高電位固定レグと１つの低電位固定レグと１つのスイッチドレグとをもつ。高電位固定レグの上アームスイッチ及び低電位固定レグの下アームスイッチが常時オンされるので、高電位固定レグ及び低電位固定レグは、DCリンク電圧Vxを出力する。PWMスイッチングされるスイッチドレグは、DCリンク電圧Vx以下の大きさをもつ１つの相電圧を出力する。昇圧DCDCコンバータ２のPWMスイッチングにより、昇圧DCDCコンバータ２は、略３相全波整流波形をDCリンク電圧Vxに与える。したがって、DCリンク電圧Vxは、略３相全波整流波形をもつ。
【００２７】
図２は、電圧形インバータ３から３相モータ９に供給される３つの相電流IU、IV、IWの模式波形を示す。図３は、DCリンクライン７、８から３相モータ９に供給される最大相電流Imの波形を示す。この最大相電流Imは、３つの相電流IU、IV、IWのうち、絶対値が最も大きい相電流を示す。図４は、電圧形インバータ３を構成するスイッチS１-S６の状態を示す図である。電気角３６０度に等しい１モータ周期は、６つのサブ期間A-Fに分割される。サブ期間Aは電気角３０度から９０度である。サブ期間Bは電気角９０度から１５０度である。サブ期間Cは電気角１５０度から２１０度である。サブ期間Dは電気角２１０度から２７０度である。サブ期間Eは電気角２７０度から３３０度である。サブ期間Fは電気角３３０度から３０度である。
【００２８】
サブ期間Aにおいて、U相レグ３１は高電位固定レグをなし、W相レグ３３が低電位固定レグをなし、V相レグ３２がスイッチドレグをなす。サブ期間Bにおいて、U相レグ３１は高電位固定レグをなし、V相レグ３２が低電位固定レグをなし、W相レグ３３がスイッチドレグをなす。サブ期間Cにおいて、W相レグ３３は高電位固定レグをなし、V相レグ３２が低電位固定レグをなし、U相レグ３１がスイッチドレグをなす。サブ期間Dにおいて、W相レグ３３は高電位固定レグをなし、U相レグ３１が低電位固定レグをなし、V相レグ３２がスイッチドレグをなす。サブ期間Eにおいて、V相レグ３２は高電位固定レグをなし、U相レグ３１が低電位固定レグをなし、W相レグ３３がスイッチドレグをなす。サブ期間Fにおいて、V相レグ３２は高電位固定レグをなし、W相レグ３３が低電位固定レグをなし、U相レグ３１がスイッチドレグをなす。
【００２９】
サブ期間Aにおいて、V相上アームスイッチS３のPWMデユーティ比は、１００％から０％へ連続的に変化する。V相下アームスイッチS４のPWMデユーティ比は、０％から１００％へ連続的に変化する。サブ期間Bにおいて、W相上アームスイッチS５のPWMデユーティ比は、０％から１００％へ連続的に変化する。V相下アームスイッチS６のPWMデユーティ比は、１００％から０％へ連続的に変化する。
【００３０】
サブ期間Cにおいて、U相上アームスイッチS１のPWMデユーティ比は、１００％から０％へ連続的に変化する。U相下アームスイッチS２のPWMデユーティ比は、０％から１００％へ連続的に変化する。サブ期間Dにおいて、V相上アームスイッチS３のPWMデユーティ比は、０％から１００％へ連続的に変化する。V相下アームスイッチS４のPWMデユーティ比は、１００％から０％へ連続的に変化する。
【００３１】
サブ期間Eにおいて、W相上アームスイッチS５のPWMデユーティ比は、１００％から０％へ連続的に変化する。V相下アームスイッチS６のPWMデユーティ比は、０％から１００％へ連続的に変化する。サブ期間Fにおいて、U相上アームスイッチS１のPWMデユーティ比は、０％から１００％へ連続的に変化する。U相下アームスイッチS２のPWMデユーティ比は、１００％から０％へ連続的に変化する。
【００３２】
電気角３６０-６０度の期間T１において、絶対値が最も大きい相電流である最大相電流Imは、W相電流IWである。電気角６０-１２０度の期間T２において、最大相電流Imは、U相電流IUである。同様に、電気角１２０-１８０度の期間T３において、最大相電流Imは、V相電流IVである。電気角１８０-２４０度の期間T４において、最大相電流Imは、W相電流IWである。同様に、電気角２４０-３００度の期間T３において、最大相電流Imは、U相電流IUである。電気角３００-３６０度の期間T４において、最大相電流Imは、V相電流IVである。
【００３３】
したがって、発電装置５、平滑キャパシタ４及び昇圧DCDCコンバータ２を含む電流供給システムが、この最大相電流Imに等しい供給電流Isを電圧形インバータ３に供給する時、電圧形インバータ３は、図２に示される３相正弦電流を３相モータ９に供給する。発電装置５の発電電流Igが０である時、昇圧DCDCコンバータ２の出力電流Icoは、図３に示される略３相全波正弦波形の最大相電流Imに等しい。
【００３４】
この一相変調法によれば、電圧形インバータ３の各スイッチは、図４に示される状態をもつ。更に、昇圧DCDCコンバータ２は、電圧形インバータ３の最大相電流Imに等しい出力電流Icoを出力すればよい。発電装置５が発電電流Igを出力する時、昇圧DCDCコンバータ２は、この最大相電流Imと発電電流Igとの差を出力する。
【００３５】
図１に示されるモータコントローラ６は、３相変調ブロック６１、１相変調ブロック６２、指令値切換ブロック６３、ゲート信号発生ブロック６４及びモード決定ブロック６５を有している。３相変調ブロック６１は、従来のベクトル制御タイプの３相変調モータコントローラと同じである。図略の電流センサにより検出されたU相電流IUの検出値IUｄ、V相電流IVの検出値IVｄ及びW相電流IWの検出値IWｄは、３相変調ブロック６１に送信される。図略の回転角センサにより検出されたモータ９の回転角Rは、３相変調ブロック６１、１相変調ブロック６２及びモード決定ブロック６５に送信される。さらに、トルク指令値Tiが、インバータ電流指令値発生ブロック６１及びモード決定ブロック６５に送信される。
【００３６】
３相変調ブロック６１は、トルク指令値Ti及び回転角Rに基づいてU相電流目標値IUｘ、V相電流目標値IVｘ及びW相電流目標値IWｘを算出する。最初に、トルク指令値Ti及び回転角Rに基づいて、ｑ軸電流指令値Iqiとｄ軸電流指令値Idiが決定される。トルク指令値Ti、回転角R、ｑ軸電流指令値Iqi及びｄ軸電流指令値Idiの関係を示すマップが使用される。次に、ｑ軸電流指令値Iqiとｄ軸電流指令値Idiと回転角Rとに基づいて、U相電流目標IUｘ、V相電流目標値IVｘ及びW相電流目標値IWｘが算出される。
【００３７】
更に、３相変調ブロック６１は、U相電流目標IUｘとU相電流検出値IUｄとの差に基づいてU相電流指令値IUiを算出する。同様に、V相電流指令値IViが、V相電流目標値IVｘとV相電流検出値IVｄとの差に基づいて算出される。さらに、W相電流指令値IWiが、W相電流目標値IWｘとW相電流検出値IWｄとの差に基づいて算出される。算出された３つの相電流指令値IUi、IVi及びIWiは、１相変調ブロック６２及び指令値切換ブロック６３に送信される。
【００３８】
１相変調ブロック６２は、回転角Rに基づいて電圧形インバータ３の各レグ３１-３３に高電位固定レグ、低電位固定レグ及びスイッチドレグを別々に割り当てる。言い換えれば、１相変調ブロック６２は、電圧形インバータ３の各レグの動作を指定するレグ状態指定信号を指令値切換ブロック６３に送信する。
【００３９】
次に、１相変調ブロック６２は、絶対値が最も大きい最大相電流指令値Imを、回転角Rに基づいて３つの相電流指令値IUi、IVi、IWiから順番に選択する。図４は、最大相電流指令Imと相電流指令値IUi、IVi、IWiとの関係を示す。更に、１相変調ブロック６２は、決定された最大相電流Imと発電電流Igとの電流差Idを算出し、この電流差Iｄを昇圧DCDCコンバータ２の出力電流Icoの指令値として指令値切換ブロック６３に送信する。
【００４０】
モード決定ブロック６５は、回転角Rから求めたモータ回転数Nとトルク指令値Tiとから変調モードを決定し、決定された変調モードを指令値切換ブロック６３に出力する。この実施例では、モータ回転数が所定しきい値未満であり、かつ、トルク指令値Tiが所定しきい値未満である時に１相変調モードを選択し、他の条件下において３相変調モードを採用する。図６は、最大トルクを示す実線１００により囲まれるモータ運転領域を示す図である。領域Aにおいて、一相変調モードが実行され、領域Bにおいて３相変調モードが実行され、領域Cにおいてワンパルスモードが実行される。
【００４１】
モード決定ブロック６５が指令値切換ブロック６３に３相変調モードを指令する時、指令値切換ブロック６３は、３相変調ブロック６１から受信した３つの相電流指令値IUi、IVi、IWiを、ゲート信号発生ブロック６４に送信する。ゲート信号発生ブロック６４は、相電流指令値IUi、IVi、IWiに基づいて、電圧形インバータ３の６つのスイッチS１ーS６に含まれる各パワートランジスタのゲート信号のPWMデユーティ比を決定し、ゲート信号発生ブロック６４に送信する。
【００４２】
更に、DCリンク電圧Vxを所定の目標値に維持するために、ゲート信号発生ブロック６４は、昇圧DCDCコンバータ２のスイッチ２２、２３をフィードバック制御する。言い換えれば、ゲート信号発生ブロック６４は、DCリンク電圧Vxの検出値と所定の目標値との差に基づいてスイッチ２２、２３のPWMデユーティ比を決定し、昇圧DCDCコンバータ２に送信する。
【００４３】
モード決定ブロック６５が指令値切換ブロック６３に１相変調モードを送信する時、指令値切換ブロック６３は、１相変調ブロック６２から受け取った上記レグ状態指定信号に基づいて、電圧形インバータ３の各レグの状態を指定する。図４は、このレグ状態指定信号により指定されるスイッチS１-S６の状態を示す。３つのレグ３１-３３のうちの１つのレグがスイッチドレグとして動作する時、このスイッチドレグの上アームスイッチ及び下アームスイッチのPWMデユーティ比は、回転角とマップとにより決定される。このマップは、スイッチドレグの上アームスイッチ及び下アームスイッチのPWMデユーティ比と回転角との関係を示す。回転角に応じたPWMデユーティ比の変化の一例が、図２に示されている。
【００４４】
次に、モード決定ブロック６５が指令値切換ブロック６３に１相変調モードを送信する時、指令値切換ブロック６３は、１相変調ブロック６２から受け取った昇圧DCDCコンバータ２の出力電流Icoの指令値を、ゲート信号発生ブロック６４に送信する。、ゲート信号発生ブロック６４は、受信した出力電流Icoの指令値に基づいて、昇圧DCDCコンバータ２のスイッチ２２、２３のPWMデユーティ比を決定し、昇圧DCDCコンバータ２に送信する。
【００４５】
これにより、３相モータ９の運転条件に応じて、３相変調モードと１相変調モードとを切り換えることができる。さらに、１相変調モードの実行により、３相正弦電流を３相モータ９に供給することができる（図２参照）。さらに、この１相変調モードにおいて、昇圧DCDCコンバータ２のPWMデユーティ比は、３相変調のために算出された３つの相電流指令値IUi、IVi、IWiを順番に選択することにより決定された最大相電流指令値に基づいて決定されることができる。
【００４６】
もう１つの一相変調法の実施形態として、この１相変調動作をソフトウエアにより実行するための制御ルーチンが、図５に示されるフローチャートを参照して説明される。まず、ステップS１０にて、U相電流IUの検出値IUｄ、V相電流IVの検出値IVｄ及びW相電流IWの検出値IWｄ、トルク指令値Ti、ロータの回転角R及び発電電流Igが読み込まれる。更に、回転角Rに基づいて回転数Nが算出される。
【００４７】
次のステップS１２にて、トルク指令値Ti、回転角R及び回転数Nに基づいてｑ軸電流指令値Iqi及びｄ軸電流指令値Idiが決定される。トルク指令値Ti、回転角R及び回転数N、ｑ軸電流指令値Iqi及びｄ軸電流指令値Idiの関係を示すマップが用いられる。モータコントローラ６は、複数の回転座標系上のマップを有しており、車両の運転状況に応じて１つのマップが選択される。
【００４８】
次のステップS１４にて、ｑ軸電流指令値Iqi及びｄ軸電流指令値Idi、回転角R及び回転数Nに基づいて、U相電流指令値IUi、V相電流指令値IVi及びW相電流指令値IWiが決定される。各相電流指令値IUi、IVi及びIWiと回転角Rと回転数Nとの関係を示すマップが用いられる。
【００４９】
次のステップS１６にて、トルク指令値Ti及び回転数Nに基づいて１相変調モードを選択するか否かが決定される。トルク指令値Tiと回転数Nと変調モードとの関係を示すマップ（図６参照）が用いられる。このルーチンでは、回転数Nが所定値未満であり、かつ、トルク指令値Tiが所定値未満であれば、１相変調モードが採用される。１相変調モードが採用される時、ステップS１８が実行される。ワンパルスモード及び３相変調モードは周知のモータ制御動作であるので、それらの説明は省略される。
【００５０】
ステップS１８にて、ロータの回転角Rに基づいて、高電位固定レグ、低電位固定レグ及びスイッチドレグが決定される。この決定は、図４に示されるマップが用いられる。高電位固定レグである電圧形インバータ３の１つのレグは、ターンオンされた上アームスイッチと、ターンオフされた下アームスイッチとをもつ。低電位固定レグである電圧形インバータ３のもう１つのレグは、ターンオフされた上アームスイッチと、ターンオンされた下アームスイッチとをもつ。スイッチドレグである電圧形インバータ３のもう１つのレグは、PWMスイッチングされる。
【００５１】
図４は、スイッチドレグの上アームスイッチのPWMデユーティ比を示す。スイッチドレグのPWMデユーティ比が、回転角R及びマップに基づいて決定される。このマップは、回転角Rとスイッチドレグの上アームスイッチ及び下アームスイッチのPWMデユーティ比との関係を示す。モータコントローラ６は、決定されたPWMデユーティ比に基づいてスイッチドレグをPWM制御する。
【００５２】
次のステップS２０にて、発電電流Igと昇圧DCDCコンバータ２の出力電流Icoの和である供給電流Isが決定される。平滑キャパシタ４の電流は無視される。モータコントローラ６は、回転角Rとマップとに基づいて、U相電流指令値IUi、V相電流指令値IVi及びW相電流指令値IWiの１つを順番に選択することにより、供給電流Isの指令値Isiを決定する。
【００５３】
図４に示されるように、供給電流Isの指令値Isiは、電気角６０-１２０度の範囲においてU相電流指令値IUiの絶対値である。指令値Isiは、電気角１２０-１８０度の範囲においてV相電流指令値IViの絶対値である。指令値Isiは、電気角１８０-２４０度の範囲においてW相電流指令値IViの絶対値である。指令値Isiは、電気角２４０-３００度の範囲においてU相電流指令値IUiの絶対値である。指令値Isiは、電気角３００-３６０度の範囲においてV相電流指令値IViの絶対値である。指令値Isiは、電気角３６０-６０度の範囲においてW相電流指令値IViの絶対値である。
【００５４】
次のステップS２２にて、昇圧DCDCコンバータ２の電流指令値Icoiが決定される。昇圧DCDCコンバータ２の電流指令値Icoiは、供給電流Isの指令値Isiと発電電流Igとの差に等しい。次に、決定された電流指令値Icoi及びマップに基づいて、昇圧DCDCコンバータ２の上アームスイッチ２２及び下アームスイッチ２３のPWMデユーティ比が決定される。このマップは、これらのPWMデユーティ比と電流指令値Icoiとの関係を示す。このマップは、回転角R、トルク指令値Ti、回転数Nを含むことができる。モータコントローラ６は、決定されたPWMデユーティ比に基づいて昇圧DCDCコンバータ２をPWM制御する。
【００５５】
変形態様によれば、発電装置５は、供給電流Isの指令値Isiの緩慢な変化に応じて発電電流Igを制御することができる。言い換えれば、発電装置５及び昇圧DCDCコンバータ２を含む電流供給システムが電圧形インバータ３に供給する供給電流Isの指令値Isiは、低周波成分と高周波成分とからなる。図７に示すように、最大相電流指令値Imに等しい供給電流指令値Isiは、フィルタ２００により低周波成分である発電電流指令値Igiと、高周波成分である昇圧DCDCコンバータの出力電流指令値Icoiとに分割される。出力電流指令値Icoiは、減算器４００により供給電流指令値Isiから発電電流指令値Igiを差し引くことにより得られる。これにより、発電装置５は、低周波の発電電流Igを供給することができる。発電装置５が停止している時、昇圧DCDCコンバータ２は、供給電流指令値Isiに相当する電流を供給する。
【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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