(57)【要約】      （修正有）【課題】複数電源を用いたモータ駆動システムを、より低損失で、より小型に、より低コストにしつつ、各電源から供給する電力を任意の値に制御可能とするモータ駆動システムの制御装置を提供する。【解決手段】３つ以上の電位を出力するマルチ出力直流電源１０と、このマルチ出力直流電源の出力電圧を変換した電圧をモータに印加することでこのモータを駆動する電力変換装置３０とで構成されるモータ駆動システムの制御装置４０であって、前記モータに印加する第１の電圧指令値を生成する電圧指令生成手段４５と、前記マルチ出力直流電源の各電位の出力端子から供給されるべき電力の分配電力目標値に応じて、前記電圧指令生成手段から出力された前記第１の電圧指令値から、前記マルチ出力直流電源の各出力電位に対応した第２の電圧指令値群を生成する電圧分配手段４４とを備える。【選択図】図２
2006033956.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３つ以上の電位を出力するマルチ出力直流電源と、このマルチ出力直流電源の出力電圧を変換した電圧をモータに印加することでこのモータを駆動する電力変換装置とで構成されるモータ駆動システムの制御装置であって、
前記モータに印加する第１の電圧指令値を生成する電圧指令生成手段と、
前記マルチ出力直流電源の各電位の出力端子から供給されるべき電力の分配電力目標値に応じて、前記電圧指令生成手段から出力された前記第１の電圧指令値から、前記マルチ出力直流電源の各出力電位に対応した第２の電圧指令値群を生成する電圧分配手段と、
を備えることを特徴するモータ駆動システムの制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のモータ駆動システムの制御装置において、
前記電圧分配手段は、前記第２の電圧指令値群を構成する電圧ベクトルの和が、前記第１の電圧指令値の電圧ベクトルに等しくなるように、前記前記第２の電圧指令値群を生成する、
ことを特徴とするモータ駆動システムの制御装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のモータ駆動システムの制御装置において、
前記電圧分配手段は、前記第２の電圧指令値群を構成する各電圧ベクトルの大きさの割合が、対応する前記電力分配目標値の割合に等しくなるように、前記前記第２の電圧指令値群を生成する、
ことを特徴とするモータ駆動システムの制御装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のモータ駆動システムの制御装置において、
前記モータをトルク指令に追従させるために必要なｄ軸電流指令値とｑ軸電流指令値とを演算する電流指令値演算手段を備え、
前記電流指令値演算手段は、少なくとも前記分配電力目標値に応じて、ｄ軸電流指令値とｑ軸電流指令値とを決定する、
ことを特徴とするモータ駆動システムの制御装置。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のモータ駆動システムの制御装置において、
前記モータをトルク指令に追従させるために必要なｄ軸電流指令値とｑ軸電流指令値とを演算する電流指令値演算手段を備え、
前記電流指令演算手段は、少なくともその絶対値が最大である前記分配電力目標値に応じて、前記ｄ軸電流指令値と前記ｑ軸電流指令値とを決定する、
ことを特徴とするモータ駆動システムの制御装置。
【請求項６】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のモータ駆動システムの制御装置において、
前記モータをトルク指令に追従させるために必要なｄ軸電流指令値とｑ軸電流指令値とを演算する電流指令値演算手段を備え、
前記電流指令演算手段は、前記分配電力目標値を前記マルチ出力直流電源の対応する出力電位電圧で除した値の絶対値の最大値に応じて、前記ｄ軸電流指令値と前記ｑ軸電流指令値とを決定する、
ことを特徴とするモータ駆動システムの制御装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載のモータ駆動システムの制御装置において、
前記マルチ出力直流電源は、低電位側同士または高電位側同士が接続されて共通電位が形成され、複数の電位形成するものである、
ことを特徴とするモータ駆動システムの制御装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載のモータ駆動システムの制御装置において、
前記マルチ出力直流電源の出力電位の数は３つである、
ことを特徴とするモータ駆動システムの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ駆動システムの制御装置に関するものであり、より詳細には、３つ以上の電位を出力するマルチ出力直流電源と、このマルチ出力直流電源の出力電圧を変換した電圧をモータに印加することでこのモータを駆動する電力変換装置とで構成されるモータ駆動システムの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術として、燃料電池を主電源として高効率に高応答にモータを駆動するための構成が、特開２００２-１１８９８１号公報（特許文献１を参照されたい。）で開示されている。この例は、図１に示すように蓄電器がＤＣ-ＤＣコンバータを介して燃料電池と並列に接続された構成になっており、ＤＣ-ＤＣコンバータの出力電圧を制御することで電源としての出力効率を改善することを狙ったものである。
【特許文献１】特開２００２-１１８９８１号公報（段落０００４−０００６、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、この従来技術は、ＤＣ-ＤＣコンバータを使って燃料電池とバッテリを並列に接続する構成となっていたため、以下の問題点がある。
・ＤＣ-ＤＣコンバータを使用しているため、システムのサイズが大きくなるとともに、コストが高い。
・バッテリ電圧はＤＣ-ＤＣコンバータで変換したうえでさらにインバータで変換を行いモータに印加されるので損失が大きい。
以上の点を鑑みて、本発明は、複数電源を用いたモータ駆動システムを、より低損失で、より小型に、より低コストにしつつ、各電源から供給する電力を任意の値に制御可能とするモータ駆動システムの制御装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上述した諸課題を解決すべく、第１の発明によるモータ駆動システムの制御装置は、
３つ以上の電位を出力するマルチ出力直流電源と、このマルチ出力直流電源の出力電圧を変換した電圧をモータに印加することでこのモータを駆動する電力変換装置とで構成されるモータ駆動システムの制御装置であって、
前記モータに印加する第１の電圧指令値を生成する電圧指令生成手段と、
前記マルチ出力直流電源の各電位の出力端子から供給されるべき電力の分配電力目標値に応じて、前記電圧指令生成手段から出力された前記第１の電圧指令値から、前記マルチ出力直流電源の各出力電位に対応した第２の電圧指令値群（（電位の数−１）×モータの相の数の電圧指令値）を生成する電圧分配手段と、
を備えることを特徴する。
【０００５】
また、第２の発明によるモータ駆動システムの制御装置は、
前記電圧分配手段は、前記第２の電圧指令値群を構成する電圧ベクトルの和が、前記第１の電圧指令値の電圧ベクトルに等しくなるように、前記前記第２の電圧指令値群を生成する、ことを特徴とする。
【０００６】
また、第３の発明によるモータ駆動システムの制御装置は、
前記電圧分配手段は、前記第２の電圧指令値群を構成する各電圧ベクトルの大きさの割合が、対応する前記電力分配目標値の割合に等しくなるように、前記前記第２の電圧指令値群を生成する、ことを特徴とする。
【０００７】
また、第４の発明によるモータ駆動システムの制御装置は、
前記モータをトルク指令に追従させるために必要なｄ軸電流指令値とｑ軸電流指令値とを演算する電流指令値演算手段を備え、
前記電流指令値演算手段は、少なくとも前記分配電力目標値に応じて、ｄ軸電流指令値とｑ軸電流指令値とを決定する、
ことを特徴とする。即ち、「分配電力目標値」に応じて弱め界磁を行うことを特徴とする。
【０００８】
また、第５の発明によるモータ駆動システムの制御装置は、
前記モータをトルク指令に追従させるために必要なｄ軸電流指令値とｑ軸電流指令値とを演算する電流指令値演算手段を備え、
前記電流指令演算手段は、少なくともその絶対値が最大である前記分配電力目標値に応じて、前記ｄ軸電流指令値と前記ｑ軸電流指令値とを決定する、
ことを特徴とする。即ち、最大の「分配電力目標値」に応じて弱め界磁を行うことを特徴とする。
【０００９】
また、第６の発明によるモータ駆動システムの制御装置は、
前記モータをトルク指令に追従させるために必要なｄ軸電流指令値とｑ軸電流指令値とを演算する電流指令値演算手段を備え、
前記電流指令演算手段は、前記分配電力目標値を前記マルチ出力直流電源の対応する出力電位電圧で除した値の絶対値の最大値に応じて、前記ｄ軸電流指令値と前記ｑ軸電流指令値とを決定する、
ことを特徴とする。即ち、最大の「分配電力目標値／直流電圧」に応じて弱め界磁を行うことを特徴とする。
【００１０】
また、第７の発明によるモータ駆動システムの制御装置は、
前記マルチ出力直流電源は、低電位側同士または高電位側同士が接続されて共通電位が形成され、複数の電位形成するものである、ことを特徴とする。
【００１１】
また、第８の発明によるモータ駆動システムの制御装置は、
前記マルチ出力直流電源の出力電位の数は３つである、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
第１の発明によれば、分配電力目標値に応じて各電源の電圧から生成する電圧の指令値を生成するので、分配電力目標値に応じた電力が各電源から供給される。これにより、モータに印加する電圧を変更することなく各電源から供給される電力を所望の値に制御できる。
【００１３】
第２の発明によれば、第２の電圧指令値群を構成する電圧ベクトルの和を、第１の電圧指令値の電圧ベクトルに等しくなるように制御することによって、複数の電源から生成する電圧で駆動されるモータに印加される電圧が第１の電圧指令値と同じになるため、分配電力を変更してもモータ出力が変化することはない。
【００１４】
第３の発明によれば、第２の電圧指令値群を構成する各電圧ベクトルの大きさの割合は、対応する電力分配目標値の割合に等しくなるように制御するため、これによって、複数の電源から供給される各電力を電力分配目標値に一致させることができる。
【００１５】
第４の発明によれば、モータにトルク指令に追従させるために必要なｄ軸電流の指令値とｑ軸電流の指令値とを、少なくとも前記分配電力目標値に応じて演算することによって、いずれの電源から生成する電圧指令値も飽和することを防止できる。
【００１６】
第５の発明によれば、少なくともその絶対値が最大である分配電力目標値に応じて、ｄ軸電流指令値とｑ軸電流指令値とを決定することによって、１つの電源から生成される電圧のみを考慮すれば良いので、簡単に電圧指令値の飽和することを防止できる。
【００１７】
第６の発明によれば、分配電力目標値をマルチ出力直流電源の対応する出力電位電圧で除した値の絶対値の最大値に応じてｄ軸電流指令値とｑ軸電流指令値とを決定することによって、電源電圧が全て異なっている場合であっても、電圧指令値が飽和することを防止できる。
【００１８】
第７の発明によれば、低電位側同士もしくは高電位側同士が接続されて共通電位が形成され、複数の電位形成するようなマルチ出力直流電源は、簡単な構成であり、これによって、より小型・低コスト化を達成することができる。
【００１９】
第８の発明によれば、上記の出力電位の数は３つのマルチ出力直流電源は、最も出力電位数の少ない電源構成であり、これによって、モータ駆動システムの低サイズ化、低コスト化の実現に対して大きな効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以降、諸図面を参照しつつ、本発明の実施態様を詳細に説明する。
第１の実施態様
図２は、本発明の第１の実施態様によるモータ駆動システムの制御装置の構成を示す機能ブロック図である。比較のために、一般的なインバータの制御装置を用いたモータ駆動システムの構成を示す機能ブロック図として図３に示す。
本実施態様による、モータ駆動システムは、直流電源１０ａと直流電源１０ｂとで構成されるマルチ出力直流電源１０と、この電源の電圧を用いてモータに印加する電圧を生成する電力変換器３０と、モータ２０と、電力変換器３０を駆動することでモータ２０のトルクを制御しつつ、直流電圧源１０ａ、１０ｂそれぞれから供給される電力の分配比率を制御する制御装置４０とで構成される。
マルチ出力直流電源１０は、直流電圧源１０ａの低電位側端子と１０ｂの低電位側端子が接続されて共通電位（以降、ＧＮＤ電位と記す）が構成されている。この電源は、３つの電位、つまり、ＧＮＤ電位、直流電圧源１０ａの電位Ｖdc_a、直流電圧源１０ｂの電位Ｖdc_bを出力する電源である。
モータ２０は、３相交流モータである。このモータは、下で説明する電力変換器３０より出力される交流電圧により駆動される。
【００２１】
電力変換器３０は、マルチ出力直流電源１０から出力される３つの電位の電圧をもとに、モータに印加する電圧を生成する直流-交流電力変換器である。
この電力変換器は、図４に示すように各相同じ構成のスイッチ手段で構成されている。Ｕ相のスイッチ手段３１を使って説明する。このスイッチ３１は、モータ２０のＵ相に出力する電圧を生成するスイッチであり、高電位側（Vdc_a）に接続されているＩＧＢＴなどのパワー素子からなる双方向の導通を切り替えることができる第１のスイッチと、中間電位(Vdc_b)と接続されているＩＧＢＴなどのパワー素子からなる双方向の導通を切り替えることができる第２のスイッチと、ＧＮＤ電位と接続されている双方向の導通を切り替えることができる第３のスイッチとで構成されている。なお、第３のスイッチは、電源からモータへ流れる電流を導通するスイッチはダイオードでる。ＧＮＤ電位、Ｖdc_a、Ｖdc_ｂのなかから択一的に接続するスイッチであり、各電位に接続する時間の割合を変化させることで、モータに必要な電圧を供給する。Ｖ相のスイッチ手段３２、Ｗ相のスイッチ手段３３も同様である。
ちなみに、図３の従来技術では、電力変換器としてはインバータ３０’が使用されており、同様の符号で示したものは、以下のものを除き本発明の装置と同様の機能を持つ。即ち、従来の規格化電圧指令手段４５’と従来のＰＷＭパルス生成手段４６’とは、本発明のそれとは異なるものである。
【００２２】
図２に戻って、制御装置４０の詳細な構成を説明する。図に示すように、４１は、外部より与えられるトルク指令とモータの回転速度とからモータのｄ軸電流の指令値ｉd*とｑ軸電流の指令値ｉq*とを演算するトルク制御手段である。４２は、ｄｑ軸電流指令値ｉd*、ｉq*とｄｑ軸電流値ｉd、ｉqとから、これらを一致させるための電圧指令値ｖd*、ｖq*を演算する電流制御手段である。ｉd、ｉqは３相／ｄｑ変換手段４７により３相電流ｉu、ｉｖから求められる。４３は、ｄｑ軸電圧指令値ｖd*、ｖq*を３相電圧指令ｖu*、ｖｖ*、ｖw*に変換するｄｑ／３相電圧変換手段である。４４、４５は本発明の中心を成す部分である。４４は、３相電圧指令を、電源１０ａから供給する電力Ｐaと、電源１０ｂから供給する電力Ｐbの分配目標値に応じて、それぞれの電源の電圧から生成するＵ相電圧指令ｖu_a*、ｖu_b*、Ｖ相電圧指令ｖv_a*、ｖv_b*、Ｗ相電圧指令ｖw_a*、ｖw_b*を生成する電圧分配手段である（以下、電源１０ａから生成する電圧の指令を「電源ａ分電圧指令」、電源１０ｂから生成する電圧の指令を「電源ｂ分電圧指令」と記す）。４５は、電源１０ａの電圧Ｖdc_a、電源１０ｂの電圧Ｖdc_bを入力し、ｖu_a*、ｖu_b*、ｖv_a*、ｖv_b*、ｖw_a*、ｖw_b*を規格化した電圧指令ｍu_a*、ｍu_b*、ｍv_a*、ｍv_b*、ｍw_a*、ｍw_b*を生成する規格化電圧指令生成手段である。４６は、規格化電圧指令に基づいて電力変換器３の各スイッチをオン／オフするＰＷＭパルスを生成するＰＷＭパルス生成手段である。
【００２３】
次に作用を説明する。本発明の最大の特徴は、図４に示すような簡素な構成の電力変換器のみで、モータのトルクを制御しつつ、２つの電源から供給する電力の割合を指令値に応じて自由に変更できることにある。
図２において、電圧分配手段４４、規格化電圧指令生成手段４５で電力の分配を所望の値に制御する機能を実現する。電力分配手段４４では、以下のような原理に基づいて演算を行なう。モータのトルクを指令値どおりに制御しつつ、電源１０ａから供給される電力Ｐaと電源１０ｂから供給される電力Ｐbの割合を変更するには以下の２つの条件を満たせば良い。図７に本発明の電力変換装置と電源と電力フロー（Ｐａ，Ｐｂ）を示す。
１）電圧条件
Ｖu*＝Ｖu_a*＋Ｖu_b*
Ｖv*＝Ｖv_a*＋Ｖv_b*
Ｖw*＝Ｖw_a*＋Ｖw_b*
２）電力条件
Ｐa：Ｐb＝Ｖu_a*：Ｖu_b*
Ｐa：Ｐb＝Ｖv_a*：Ｖv_b*
Ｐa：Ｐb＝Ｖw_a*：Ｖw_b*
【００２４】
図８、図１０にＵ相電圧指令Ｖu*と電源ａ分電圧指令Ｖu_a*・電源ｂ分電圧指令Ｖu_b*を示す。図８は、ＰaとＰbが同符号の場合であり、図１０は異符号の場合である。この２条件を電圧ベクトル表示すると、次のようになる。
１）電圧条件
Ｖ*＝Ｖa*（Ｖu_a*、Ｖv_a*、Ｖw_a*）＋Ｖb*（Ｖu_b*、Ｖv_b*、Ｖw_b*）
２）電力条件
Ｐa：Ｐb＝sgn（Ｖa*）｜Ｖa*（Ｖu_a*、Ｖv_a*、Ｖw_a*）｜
：sgn（Ｖb*）（｜Ｖb*（Ｖu_b*、Ｖv_b*、Ｖw_b*）｜
ただし、sgn（Ｖa*）、sgn（Ｖb*）は、電圧ベクトルＶと同じ方向を１、反対方向を−１と定義する。
これを電圧ベクトルで表記すると、図９、図１１のようになる。
【００２５】
さて、図２に戻って電圧分配手段４４の動作を説明する。２つの電源から供給される電力の和をＰとすると、Ｐ＝Ｐa＋Ｐbである。
ここで、
Ｐa＝rto_pa・Ｐ
Ｐb＝rto_pb・Ｐ
と定義する。ただし、rto_pa＋rto_pb＝１とする。
電圧分配手段４４には、電圧指令ｖu*、ｖv*、ｖw*と分配電力指令値rto_pa*（＝１-rto_pb）が入力される。これらから、以下の計算により電源ａ分電圧指令、電源ｂ分電圧指令を求める。
ｖu_a*＝rto_pa・ｖu*
ｖu_b*＝rto_pb・ｖu*
ｖv_a*＝rto_pa・ｖv*
ｖv_b*＝rto_pb・ｖv*
ｖw_a*＝rto_pa・ｖw*
ｖw_b*＝rto_pb・ｖu*
【００２６】
次に、規格化電圧指令生成手段４５で以下の計算を行なう。
ｍu_a*＝ｖu_a*／Ｖdc_a／２
ｍu_b*＝ｖu_b*／Ｖdc_b／２
ｍv_a*＝ｖv_a*／Ｖdc_a／２
ｍv_b*＝ｖv_b*／Ｖdc_b／２
ｍw_a*＝ｖw_a*／Ｖdc_a／２
ｍw_b*＝ｖw_b*／Ｖdc_b／２
以上のような演算により、モータトルクをトルク指令値に追従させつつ、電源１０ａと電源１０ｂの電力の分配を指令値に追従させることができる。
【００２７】
図１２に、本制御装置でモータを駆動した場合のシミュレーション結果を示す。モータを一定トルク一定回転で駆動し、電源１０ａの分配電力指令値rto_pa*を０から徐々に増やした場合（電源１０ｂの分配電力指令値rto_pb*を１から徐々に減らした場合）のシミュレーション結果である。まず、モータトルクであるが、ｄｑ軸電流は、ｄｑ軸電流指令値に一致していることより、電力を変化させてもトルクは指令値に追従していることが分かる。次に電力分配制御であるが、分配電力指令値どおりに、電源ａ供給電力Ｐaが徐々に増加し、電源ｂ供給電力Ｐbが徐々に減少していることが確認できる。時間０〜時間ｔ１までは、Ｐa、Ｐbは同じ符号の電力である。この状態は、モータに供給する電力を電源１０ａと電源１０ｂとで分担している状態である。時間ｔ１以降は、Ｐａは正であり、Ｐbは負となる指令値であるが、やはり指令値に追従している。この状態は、電源１０ａからモータ出力以上の電力を供給し、残りを電源１０ｂに回生（即ち充電）している状態である。
以上説明してきたように、本実施例では、モータトルクをトルク指令どおりの値に制御しながら、電源１０ａと電源１０ｂから供給する電力の割合を指令値どおりに制御することができる。
【００２８】
第２の実施態様
図１６は、本発明の第２の実施態様によるモータ駆動システムの制御装置の構成を示す機能ブロック図である。本実施態様が第１の実施態様と異なるのは、トルク制御手段４１ａである。他の部分は第１の実施態様と同じである。トルク制御手段４１ａは、トルク指令、モータ回転数に加えて、新たに分配電力目標値も用いてｄ軸電流指令、ｑ軸電流指令を生成する。本手段では、電源ａ分電圧指令ｖu_a*、ｖv_a*、ｖw_a*、電源ｂ分電圧指令ｖu_b*、ｖv_b、ｖw_b*のいずれもが電源電圧以上となって出力不可能な状態とはならない電流指令を生成する。
【００２９】
図１３は、本電力変換装置特有の弱め界磁の必要性を示す図であり、これを用いて動作を説明する。ｕ相電圧指令ｖu*から、図示のような電源ａ分電圧指令ｖa*、電源ｂ分電圧指令ｖb*が生成された場合を考える。この場合、電源ａ分ｕ相電圧指令ｖｕ_a*は電源ａの電圧Ｖdc_aより大きいので、このような電圧を出力することが不可能であり、図示したような電圧不足の状況になる。従って、このような電圧指令が生成されないようにする必要がある。
【００３０】
そこで、本発明のトルク制御手段４１ａでは、電源ａ分電圧指令と電源ｂ分電圧指令のいずれもが対応する電源電圧より大きくなることがないような電流指令を生成することで、電圧が飽和することを防止する。
具体的には、以下の操作を行なう。即ち、電源１０ａの分配電力指令rto_pa*、電源１０ｂの分配電力指令rto_pb*をそれぞれ対応する電圧で割った値の絶対値|rto_pa*/Ｖdc_a|、|rto_pb*/Ｖdc_b|を演算し、その値が大きい方の値に基づいてｄ軸電流、ｑ軸電流を演算するようにする。この値は電圧が大きいほうが電圧が先に不足することになるため、この値が大きい方に基づいてｄ軸電流指令、ｑ軸電流指令を決めれば、どちらの電圧も飽和することがない構成となる。図１４は、このような本発明の弱め界磁の動作を行い電圧不足が解消されたことを示す図である。
【００３１】
図１６のトルク制御手段４１ａの構成を制御ブロックとして図１５に示す。図に示すように、ｄ軸電流マップとｑ軸電流マップとを用いて、分配電力指令rto_pa、rto_pbと電源１０aの電圧Ｖdc_a、電源１０ｂの電圧Ｖdc_bを入力し、max(|rto_pa*/Ｖdc_a|、|rto_pb*/Ｖdc_b|)とトルク指令、モータ回転数から電圧飽和が発生しないｄ軸電流指令ｉd*、ｑ軸電流指令ｉq*を演算する。
【００３２】
第３の実施態様
図１７は、本発明の第３の実施例態様による燃料電池車両の制御システムの構成を示す機能ブロック図である。即ち、本発明によるモータ駆動制御システムを燃料電池車両に適用した例である。燃料電池（FC）は、回生電力を受け入れることができないこと、動作点により効率が変化すること、応答性が良好でないことなどから、燃料電池とバッテリの電力を適切な配分で使用することが良いとされている。本実施態様では、第１の実施態様で説明したように外部より与えられた分配電力目標値に従った電力を燃料電池とバッテリから供給することができる。従って、効率の観点から最適な電力分配指令が与えられた場合には高効率にモータ駆動することができ、回生の場合には電力分配指令を全電力（１００％）がバッテリに戻るように設定すれば、全ての電力をバッテリに回生することができるなど、状況にあった電力分配を行なうことができる。また、外部から与えられる電力分配指令は、本制御システム内で演算することもでき、そのとき電力分配指令は、本実施態様のような燃料電池とバッテリとを組み合わせた構成では、急激なドライバ加速要求などによる加速不足が生じた場合は、「比較的応答性の悪い燃料電池」の配分を少なくし、「応答性の高いバッテリ」の配分を多くしドライバ加速要求に応え、加速不足が解消されるのに従って、それぞれを通常の演算による配分に戻すような制御を行うことが好適である。このことは、燃料電池に限らず電源（バッテリ、キャパシタなど）の応答性の優劣でこのように分配を変える制御を行うことが有効である。
本実施態様では、半導体スイッチによる電圧の直接変換を行っているので、ＤＣ-ＤＣコンバータを用いる従来例（図１）と比べ、大幅な小型化・低損失化を達成することができる。なお、本実施態様では、自動車を図示したが、本制御装置は、自動車以外の車両（列車、自動二輪者など）にも同様に適用可能である。
【００３３】
第４の実施態様
図１８は、本発明の第４の実施例態様による２電源系を備える車両の制御システムの構成を示す機能ブロック図である。即ち、本発明によるモータ駆動制御システムを４２Ｖと１４Ｖの電源系を備える車両に適用した例である。本実施態様では、４２Ｖ系のバッテリと１４Ｖ系のバッテリに任意の割合で電力を配分することができるので、どちらのバッテリの充電量も望ましい値に制御することができる。
【００３４】
本明細書では、様々な実施態様で本発明の原理を説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき本発明に様々な修正や変更を加えることができ、それらも本発明に含まれるものであることに留意されたい。
従って、図４に示すようにマルチ出力直流電源が単一出力電源の低電位側を共通電位にした構成のものに対応する電力変換器の例のみを示したが、本発明はこのような構成の電力変換器に限定されるものではない。例えば、図５に示すような単一電源の高電位側が共通電位にされた構成のマルチ出力直流電源に対応した電力変換器、図６に示すような単一電源を直列接続された構成のマルチ出力直流電源に対応した電力変換器であっても良い。また、図５の電力変換器３０ａは、Ｕ、Ｖ、Ｗ相のスイッチ手段３１ａ，３２ａ，３３ａを含み、図６の電力変換器３０ｂは、Ｕ、Ｖ、Ｗ相のスイッチ手段３１ｂ，３２ｂ，３３ｂを含むものである。さらに、図４、５、６に挙げた変換器のスイッチは、各相に１つずつダイオードを用いたものであるが、これらは例示であり、全てＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴなどの既知のパワー素子を使うなどその他の構成を構成を取ることも可能である。
また、説明の便宜上、電圧レベルが３つのものだけを示したが、４つ以上であっても全く同様に電力の分配を制御することが可能である。また、マルチ出力直流電源を構成する単一出力電源は、キャパシタ（コンデンサ）などの既知の何らかの蓄電手段でもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】従来のモータ制御システムの構成を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施態様によるモータ駆動システムの制御装置の構成を示す機能ブロック図である。
【図３】一般的なインバータの制御装置を用いたモータ駆動システムの構成を示す機能ブロック図である。
【図４】本発明の制御システムに用いられる電源と電力変換装置の例を示す図である。
【図５】本発明の制御システムに用いられる電源と電力変換装置の例を示す図である。
【図６】本発明の制御システムに用いられる電源と電力変換装置の例を示す図である。
【図７】本発明の電力変換装置と電源と電力フロー（Ｐａ，Ｐｂ）を示す図である。
【図８】相電圧波形で電圧分配を説明する図（２つの電源から供給される電力が同符号の場合）である。
【図９】電圧ベクトルで電圧分配を説明する図（２つの電源から供給される電力が同符号の場合）である。
【図１０】相電圧波形で電圧分配を説明する図（２つの電源から供給される電力が異符号の場合）である。
【図１１】電圧ベクトルで電圧分配を説明する図（２つの電源から供給される電力が異符号の場合）である。
【図１２】本制御装置でモータを駆動した場合のシミュレーション結果を示す図である。
【図１３】本電力変換装置特有の弱め界磁の必要性を示す図である。
【図１４】本発明の弱め界磁の動作を行い電圧不足が解消されたことを示す図である。
【図１５】本発明の弱め界磁ブロックを示す図である。
【図１６】本発明の第２の実施態様によるモータ駆動システムの制御装置の構成を示す機能ブロック図である。
【図１７】本発明の第３の実施例態様による燃料電池車両の制御システムの構成を示す機能ブロック図である。
【図１８】本発明の第４の実施例態様による２電源系を備える車両の制御システムの構成を示す機能ブロック図である。
【符号の説明】
【００３６】
１０  マルチ出力直流電源
１０ａ  直流電源
１０ｂ  直流電源
２０  モータ
３０，３０ａ，３０ｂ  電力変換器
３１，３１ａ，３１ｂ  Ｕ相のスイッチ手段
３２，３２ａ，３２ｂ  Ｖ相のスイッチ手段
３３，３３ａ，３３ｂ  Ｗ相のスイッチ手段
４０  制御装置
４１，４１ａ  トルク制御手段
４２  電流制御手段
４３  ｄｑ／３相電圧変換手段
４４  電圧分配手段
４５  規格化電圧指令生成手段
４５’  従来の規格化電圧指令生成手段
４６  ＰＷＭパルス生成手段
４６’  従来のＰＷＭパルス生成手段
４７  ３相／ｄｑ変換手段
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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