(57)【要約】【課題】２つのインバータの出力の分配によって動作モードを制御する。【解決手段】制御部２４は、モータ１０についての出力要求に対し、対応する励磁電圧指令およびトルク電圧指令から構成されるモータ電圧ベクトルを算出し、得られたモータ電圧ベクトルを維持しつつ、第１インバータ１２の出力についての励磁電圧指令およびトルク電圧指令から構成される第１インバータ電圧ベクトルと、第２インバータ１４の出力についての励磁電圧指令およびトルク電圧指令から構成される第２インバータ電圧ベクトルとに分配することで、第１インバータ１２または第２インバータの動作モード（ＰＷＭ、過変調、矩形波）を制御する。【選択図】図１
2019170046.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
動作モードとしてＰＷＭモード、過変調モード、および矩形波モードを有し、第１電源からの直流電力を交流電力に変換する第１インバータと、
動作モードとしてＰＷＭモード、過変調モード、および矩形波モードを有し、第２電源からの直流電力を交流電力に変換する第２インバータと、
前記第１インバータおよび第２インバータからの交流電力によって駆動されるモータと、
前記モータについての出力要求に対し、対応する励磁電圧指令およびトルク電圧指令から構成されるモータ電圧ベクトルを算出し、得られたモータ電圧ベクトルを維持しつつ、前記第１インバータの出力についての励磁電圧指令およびトルク電圧指令から構成される第１インバータ電圧ベクトルと、前記第２インバータの出力についての励磁電圧指令およびトルク電圧指令から構成される第２インバータ電圧ベクトルとに分配することで、前記第１インバータまたは前記第２インバータの動作モードを制御する、制御部と、
含む、
システム。
【請求項２】
請求項１に記載のシステムであって、
前記制御部は、前記第１インバータまたは前記第２インバータの一方のインバータ電圧ベクトルの大きさを所定以下に制限することで対象となるインバータの動作モードを制限する、
システム。
【請求項３】
請求項１に記載のシステムであって、
前記制御部は、
騒音発生時に、前記第１インバータまたは前記第２インバータの一方のインバータ電圧ベクトルの大きさを所定以下に制限することで対象となるインバータの動作モードをＰＷＭモードに制限する、
システム。
【請求項４】
請求項１に記載のシステムであって、
前記制御部は、
モータ温度が高い時に、前記第１インバータまたは前記第２インバータの一方のインバータ電圧ベクトルの大きさを所定以下に制限することで対象となるインバータの動作モードをＰＷＭモードに制限する、
システム。
【請求項５】
請求項１に記載のシステムであって、
前記制御部は、
モータ電圧ベクトルの変化が大きい時に、前記第１インバータまたは前記第２インバータの一方のインバータ電圧ベクトルの大きさを所定以下に制限することで対象となるインバータの動作モードをＰＷＭモードに制限する、
システム。
【請求項６】
請求項１に記載のシステムであって、
前記制御部は、
前記第１インバータまたは前記第２インバータのいずれか一方の温度が高い時に、温度の高いインバータのインバータ電圧ベクトルの大きさを所定以上に制限することで対象となるインバータの動作モードを過変調または矩形波モードに制限する、
システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２つの電源と、２つのインバータを有し、２つのインバータの出力で１つのモータを駆動するシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、２つの電源と、２つのインバータを有し、２つのインバータの出力で１つのモータを駆動するモータシステムが開示されている。このシステムでは、スター結線のモータの各相について、直列接続した２つの巻線で構成し、一方のインバータを各相の巻線端に接続し、他方のインバータを巻線同士の中間点に接続する。従って、一方のインバータからの出力で、直列接続した２つの巻線（第１の駆動巻線）を使用してモータを駆動し、他方のインバータからの出力で中間点から内側の巻線（第２駆動巻線）を使用してモータを駆動することができる。
【０００３】
また、特許文献２には、電池と燃料電池の２つの電源と、これら電源にそれぞれ接続される２つのインバータを有し、１つのモータの３相のコイルの両端に２つのインバータの出力をそれぞれ接続するシステムが示されている。このシステムでは、電池と燃料電池の中点電圧を同一にしつつ、２つのインバータを独立して制御することで、電池の出力を変更して燃料電池の出力を変更することなくモータの出力を要求に見合ったものにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３２４８７１号公報
【特許文献２】特開２０００−１２５４１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１では、第２の駆動巻線を構成する内側の巻線を第１駆動巻線においても使用するが、基本的に２つの独立した駆動巻線を利用するものである。そして、モータの出力トルク要求を、モータ損失が少なくなるように、第１駆動巻線によるモータ出力トルクと、第２駆動巻線によるモータ出力トルクとに分配している。
【０００６】
特許文献２では、燃料電池はその出力を容易に変更できないため、モータの出力トルク要求と、燃料電池によるモータ出力トルクの差分を電池によるモータ出力に割り当てている。
【０００７】
このように、特許文献１，２では、２つの電源と２つのインバータを利用することについて限定した記載しかなく、効果的な利用についての提案はない。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、動作モードとしてＰＷＭモード、過変調モード、および矩形波モードを有し、第１電源からの直流電力を交流電力に変換する第１インバータと、動作モードとしてＰＷＭモード、過変調モード、および矩形波モードを有し、第２電源からの直流電力を交流電力に変換する第２インバータと、前記第１インバータおよび第２インバータからの交流電力によって駆動されるモータと、前記モータについての出力要求に対し、対応する励磁電圧指令およびトルク電圧指令から構成されるモータ電圧ベクトルを算出し、得られたモータ電圧ベクトルを維持しつつ、前記第１インバータの出力についての励磁電圧指令およびトルク電圧指令から構成される第１インバータ電圧ベクトルと、前記第２インバータの出力についての励磁電圧指令およびトルク電圧指令から構成される第２インバータ電圧ベクトルとに分配することで、前記第１インバータまたは前記第２インバータの動作モードを制御する、制御部と、含む。
【０００９】
また、前記制御部は、前記第１インバータまたは前記第２インバータの一方のインバータ電圧ベクトルの大きさを所定以下に制限することで対象となるインバータの動作モードを制限するとよい。
【００１０】
また、前記制御部は、騒音発生時に、前記第１インバータまたは前記第２インバータの一方のインバータ電圧ベクトルの大きさを所定以下に制限することで対象となるインバータの動作モードをＰＷＭモードに制限するとよい。
【００１１】
また、前記制御部は、モータ温度が高い時に、前記第１インバータまたは前記第２インバータの一方のインバータ電圧ベクトルの大きさを所定以下に制限することで対象となるインバータの動作モードをＰＷＭモードに制限するとよい。
【００１２】
また、前記制御部は、モータ電圧ベクトルの変化が大きい時に、前記第１インバータまたは前記第２インバータの一方のインバータ電圧ベクトルの大きさを所定以下に制限することで対象となるインバータの動作モードをＰＷＭモードに制限するとよい。
【００１３】
また、前記制御部は、前記第１インバータまたは前記第２インバータのいずれか一方の温度が高い時に、温度の高いインバータのインバータ電圧ベクトルの大きさを所定以上に制限することで対象となるインバータの動作モードを過変調または矩形波モードに制限するとよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、２つの電源と２つのインバータを含むシステムにおいて、２つのインバータの出力の分配を制御することで、インバータの動作モードを選択して、騒音防止等を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施形態に係るシステムの全体構成を示す図である。
【図２】制御部２４の構成を示す図である。
【図３】インバータのスイッチング波形（分配比５０：５０）を示す図であり、（ａ）は第１インバータの上スイッチング素子、（ｂ）は対応する第２インバータの下スイッチング素子の波形である。
【図４】モータの１相の印加電圧と対応する電流の波形を示す図である。
【図５】電圧ベクトルの分配を説明する図であり、（ａ）は１インバータの場合、（ｂ）は２インバータで異なる大きさで分配した場合を示す。
【図６】インバータのスイッチング波形（分配比６０：４０）を示す図であり、（ａ）は第１インバータの上スイッチング素子、（ｂ）は対応する第２インバータの下スイッチング素子の波形である。
【図７】動作モードをＰＷＭに限定する動作を示すフローチャートである。
【図８】動作モードを矩形波に限定する動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。なお、本発明は、ここに記載される実施形態に限定されるものではない。
【００１７】
「システム構成」
図１は、一実施形態に係るシステムの構成を示す図である。モータ１０は３相のモータであり、３相のコイル１０ｕ，１０ｖ，１０ｗを有している。各コイル１０ｕ，１０ｖ，１０ｗは、リアクトル成分、抵抗成分、誘起電力（逆起電力）成分からなるため、図においてはこれらを直列接続したものとして示している。なお、システムは車両に搭載され、モータ１０は車両走行の駆動力を発生するモータであることを想定している。
【００１８】
３相のコイル１０ｕ，１０ｖ，１０ｗの一端には、直流電力を交流電力に変換する第１インバータ１２が接続され、３相のコイル１０ｕ，１０ｖ，１０ｗの他端には、第２インバータ１４が接続されている。また、第１インバータ１２には、第１コンデンサ１６および第１電池１８が並列接続され、第２インバータ１４には、第２コンデンサ２０および第２電池２２が並列接続されている。この例では、第１および第２電源として、第１および第２電池１８，２２を採用しているが、キャパシタなどの蓄電装置を採用してもよい。
【００１９】
第１インバータ１２、第２インバータ１４の構成は同一であり、２つのスイッチング素子が直列接続された３つ（３相）のアームを有し、各相のアームの中点が対応する相のコイル１０ｕ，１０ｖ，１０ｗにそれぞれ接続されている。従って、力行の際には、第１電池１８からの電力が第１インバータ１２を介しモータ１０に供給され、回生（発電）の際にはモータ１０からの電力が第１インバータ１２を介し第１電池１８に供給される。また、第２インバータ１４、第２電池２２もモータ１０と同様の電力のやり取りを行う。
【００２０】
スイッチング素子は、ＩＧＢＴなどのトランジスタと、逆流ダイオードが並列接続されたものであり、上側トランジスタをオンすることで対応するコイルに向けて電流が流れ、下側トランジスタをオンすることで対応相のコイルから電流が引き抜かれる。
【００２１】
そして、制御部２４が電池情報、モータ情報、車両情報などに基づき、第１インバータ１２、第２インバータ１４のスイッチング信号を作成し、これらのスイッチングを制御する。
【００２２】
「制御部の構成」
図２には、制御部２４の構成が示されている。車両制御部３０には、アクセルペダル、ブレーキペダルの操作量、車速など車両走行についての情報、第１電池１８および第２電池２２の充電状態（ＳＯＣ１，ＳＯＣ２）、温度（Ｔ１，Ｔ２）などの電池情報が供給される。なお、道路状況や、目的地などのナビゲーション情報なども車両制御部３０に供給されるとよい。
【００２３】
そして、車両制御部３０は、アクセルペダル、ブレーキペダルの操作量などから、モータ１０の出力要求（目標出力トルク）についてのトルク指令を算出する。
【００２４】
算出されたトルク指令は、モータ制御ブロック３２の電流指令生成部３４に供給される。電流指令生成部３４は、トルク指令に基づいて、モータ１０のベクトル制御における目標となる電流指令であるｄ軸、ｑ軸電流ｉｄｃｏｍ，ｉｑｃｏｍを算出する。３相／２相変換部３６には、第１コンデンサ１６、第２コンデンサ２０のコンデンサ電圧ＶＨ１，ＶＨ２、モータ１０のロータ回転角θ、現在の各相電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗが供給される。３相／２相変換部３６は、検出された各相電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗをｄ軸、ｑ軸電流ｉｄ，ｉｑに変換する。電流指令生成部３４からの目標となる電流指令（ｄ軸、ｑ軸電流）ｉｄｃｏｍ，ｉｑｃｏｍと、３相／２相変換部３６からの現在のｄ軸、ｑ軸電流ｉｄ，ｉｑは、ＰＩ制御部３８に供給され、電圧ベクトル（ｄ軸励磁電圧指令ｖｄ、ｑ軸トルク電圧指令ｖｑ）が算出される。ＰＩ制御部３８は、Ｐ（比例）制御、Ｉ（積分）制御などのフィードバック制御により電圧指令（モータ電圧ベクトルＶ（ｖｄ、ｖｑ））を算出する。なお、予測制御などのフィードフォワード制御を組み合わせてもよい。
【００２５】
算出されたモータ電圧ベクトルＶ（電圧指令ｖｄ，ｖｑ）は、分配部４０に供給される。分配部４０は、モータ電圧ベクトルＶ（電圧指令ｖｄ，ｖｑ）を、第１インバータ１２用の第１インバータ電圧ベクトルＶ（ＩＮＶ１）（電圧指令ｖｄ１，ｖｑ１）と、第２インバータ１４用の第２インバータ電圧ベクトルＶ（ＩＮＶ２）（電圧指令ｖｄ２，ｖｑ２）に分配する。なお、分配部４０の分配については後述する。
【００２６】
分配部４０からの電圧指令ｖｄ１，ｖｑ１は２相／３相変換部４２に供給され、ここで第１インバータ用の３相の電圧指令Ｖｕ１，Ｖｖ１，Ｖｗ１に変換されて出力され、電圧指令ｖｄ２，ｖｑ２は、２相／３相変換部４４に供給され、ここで第２インバータ用の３相の電圧指令Ｖｕ２，Ｖｖ２，Ｖｗ２に変換されて出力される。なお、電流指令生成部３４、３相／２相変換部３６、ＰＩ制御部３８、分配部４０、２相／３相変換部４２，４４がモータ制御ブロック３２に含まれる。
【００２７】
２相／３相変換部４２からの第１インバータ用の３相の電圧指令Ｖｕ１，Ｖｖ１，Ｖｗ１は第１インバータ制御部４６に供給され、第２インバータ用の３相の電圧指令Ｖｕ２，Ｖｖ２，Ｖｗ２は、第２インバータ制御部４８に供給される。第１インバータ制御部４６には、ロータ回転角θ、第１インバータ入力電圧ＶＨ１が供給されており、ＰＷＭキャリア（三角波）と電圧指令Ｖｕ１，Ｖｖ１，Ｖｗ１の比較によって第１インバータ１２におけるスイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ用のスイッチング信号を生成し、これを第１インバータ１２に供給する。第２インバータ制御部４８も同様にして、第２インバータ１４におけるスイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ用のスイッチング信号を生成し、これを第２インバータ１４に供給する。
【００２８】
このようにして、制御部２４からの信号によって、第１インバータ１２、第２インバータ１４のスイッチングが制御され、これらの出力が合計され、所望の電流がモータ１０に供給される。
【００２９】
「スイッチング波形」
図３（ａ），（ｂ）には、第１インバータ制御部４６、第２インバータ制御部４８におけるスイッチング信号の生成について示してある。この例は、図３（ａ）は、上側が第１インバータ１２のｕ相上スイッチング素子のための電圧指令Ｖｕ１と三角波の比較を示し、下側が比較結果によるスイッチング波形を示している。図３（ｂ）は、第２インバータ１４のｕ相下スイッチング素子についてのもので、図３（ａ）と同一の波形になっている。このようなスイッチングによって第１インバータ１２のｕ相上スイッチング素子から、モータ１０のｕ相コイル１０ｕを介し、第２インバータ１４のｕ相下スイッチング素子に電流が流れる。なお、第１インバータ１２のｕ相下スイッチング素子、第２インバータ１４のｕ相上スイッチング素子のスイッチング波形は、基本的に図３（ａ），（ｂ）の反転である。また、モータ１０のｕ相コイル１０ｕ、ｖ相コイル１０ｖ、ｗ相コイル１０ｗに互いに１２０°位相が異なる電流が流れるように、第１インバータ１２、第２インバータ１４のスイッチングが制御される。なお、この例は、電圧指令値が継続して三角波を上回る期間が存在し、過変調ＰＷＭ制御になっている。
【００３０】
「モータ電圧、電流」
図４（ａ）には、モータ１０の１相に対する印加電圧、図４（ｂ）には、モータ電流（相電流）を示してある。モータ１０の各相に印加される電圧は、モータ１０の作り出す誘起電圧（逆起電圧）、第１および第２インバータ１２，１４の出力電圧（スイッチング素子のオンオフにより出力される電圧）から形成される。すなわち、図３（ａ），（ｂ）に示すようなスイッチング信号によって、第１インバータ１２、第２インバータ１４のスイッチング素子がオンオフされ、第１インバータ１２から第２インバータ１４に流れる電流のための一方向の電圧がモータ１０の１相に印加される。そして、相電流は、印加される電圧に依存するため、図４（ａ）のような電圧印加によって、モータ１０の１相において、図４（ｂ）のような相電流が流れる。
【００３１】
なお、相電流の形状、リプルは、印加される電圧に依存する。例えば、ＰＷＭ制御のキャリア（三角波）の周波数が低ければ、リプルは大きくなる。
【００３２】
「２つのインバータにおける出力の分配」
図２における分配部４０は、上位の制御部である車両制御部３０から供給される各種情報（分配用情報）や、第１および第２インバータ１２，１４の動作状態を示すインバータ情報などに基づいて、モータ電圧ベクトルの第１および第２インバータ電圧ベクトルＶ（ＩＮＶ１）、Ｖ（ＩＮＶ２）に任意の比率で分配する。この任意の比率での分配は、モータ電圧ベクトルを維持しつつ、２つのインバータ電圧ベクトルに分配することで、大きさの変更、位相の変更、正負の変更を含む。
【００３３】
＜出力の分配比率の変更＞
図５（ａ）には、１つのインバータによる通常のモータ駆動の際の電圧、電流のベクトル制御について示してある。モータの出力要求に応じて、モータ電圧ベクトルＶ（ｄ軸電圧ｖｄ、ｑ軸電圧ｖｑ）、モータ電流ベクトルＩ（ｄ軸電流ｉｄ、ｑ軸電流ｉｑ）が決定される。そして、モータ電圧×モータ電流が出力（電力）になる。
【００３４】
ここで、本実施形態のシステムでは、第１インバータ１２、第２インバータ１４の２つのインバータを有している。従って、２つのインバータからの出力を均等にしないこともできる。図５（ｂ）では、第１インバータ１２の出力についての電圧ベクトルＶ（ＩＮＶ１）（第１インバータ電圧ベクトル）と、第２インバータの出力についての電圧ベクトルＶ（ＩＮＶ２）（第２インバータ電圧ベクトル）について、その位相は変更せず大きさを異ならせている。この場合、モータ１０の出力（電力）に変化はないが、第１インバータ１２と、第２インバータ１４におけるスイッチング信号の形状（波形）が変化する。なお、第１および第２インバータ１２，１４の出力のｄ軸成分をｖｄ（ＩＮＶ１），ｖｄ（ＩＮＶ２）とすると、ｄ軸成分ｖｄ＝ｖｄ（ＩＮＶ１）＋ｖｄ（ＩＮＶ２）であり、ｑ軸成分ｖｑ＝ｖｑ（ＩＮＶ１）＋ｖｑ（ＩＮＶ２）である。
【００３５】
図６には、図５（ｂ）において、電力の分配比率を６０：４０とした場合のスイッチング信号の波形を示してある。図６（ａ）が６０％、図６（ｂ）が４０％である。この例では、電圧指令が大きく、図６（ａ）では、矩形波制御となっている。図６（ｂ）では、スイッチング回数が多くなっている。
【００３６】
図５（ｂ）に示すように、２つのインバータ出力である、電圧ベクトルＶ（ＩＮＶ１）、Ｖ（ＩＮＶ２）の位相を維持しつつ、分配の比率を変更することで、図６に示すように、スイッチング信号の波形が変化する。従って、モータ１０への相電圧の形状が変化し、またスイッチング回数が増減しパルス幅も変化する。
【００３７】
また、第１および第２インバータ１２，１４における出力や、損失も変化し、第１および第２インバータ１２，１４において発生する熱も変化する。さらに、相電圧の形状が変化すると、相電流の形状も変化することになり、発生する音、電池電流も変化する。
【００３８】
このように、モータ電圧ベクトルについて、第１および第２インバータ１２，１４の電圧ベクトルに任意の比率で分配することで、システムに対する要求に応えることが可能となる。
【００３９】
「動作モードの得失」
インバータの動作モードとしては、ＰＷＭ（正弦波ＰＷＭ）モード、過変調（過変調ＰＷＭ）モード、矩形波モードの３つがある。図３（ａ），（ｂ）のような電圧指令とキャリア（三角波）の比較において、ＰＷＭモードでは電圧指令の最大値が三角波の最大値を上回らず、過変調モードでは電圧指令の最大値が三角波の最大値を一部上回り、矩形波モードでは電圧指令の最大値が三角波の最大値を十分上回る。具体的には、インバータ入力電圧（本例では電池電圧）に対し、出力電圧（制御電圧）が０．７未満であればＰＷＭモード、０．７以上０．７８未満であれば過変調モード、０．７８であれば矩形波モードとなる。
【００４０】
このような動作モードと、その特性についてまとめると表１のようになる。
【表１】
2019170046.tif 000003
【００４１】
まず、スイッチング回数について考えると、矩形波制御では、３相で６０°毎にスイッチングが行われる。このため、過変調制御に比べスイッチング回数が少ない。そして、過変調制御は、一部スイッチングが行われないため、キャリア周期ごとにスイッチングが行われるＰＷＭ制御に比べスイッチング回数が少ない。
【００４２】
モータ出力要求に対する制御性（追従性）については、スイッチング回数が多ければそれだけ制御回数が増加するため、制御性がよいと考えられる。従って、制御性は、ＰＷＭが最もよく、過変調がその次、矩形波が最もよくない。
【００４３】
電気周波数が同じであれば、スイッチング回数が少ないと、１回あたりのオンオフ時間が長くなる。結果として、電流リプルが大きくなる。従って、電流リプルを小さくするためには、スイッチング回数が多い方がよい。
【００４４】
電流リプルが少なければ、電流波形に含まれる基本波以外の周波数成分が減る。従って、モータの電磁強制力が減少し、モータの騒音が小さくなる。すなわち、スイッチング回数が多い方が騒音を小さく抑えることができる。また、スイッチング回数が少ないほど、電気周波数（ｆ：基本波）に連動したキャリア周波数が選択されることになる。すなわち、矩形波：ｆ×６、過変調ｆ×同期数（３の倍数）というキャリア周波数となる。従って、キャリアの選択自由度がない、または制限されるため、電気周波数に依存した領域に騒音が発生する。このような事情で、スイッチング回数が多い方が騒音が少ないため、ＰＷＭが騒音が少なく、過変調、矩形波では騒音が多くなる。
【００４５】
また、電流リプルが小さいと、電流リプルによる基本波以外の磁界の変化が小さくなる。このため、モータ鉄損が低くなりやすく、モータの熱発生を小さくすることができる。従って、スイッチング回数が多く電流リプルが少ない、ＰＷＭがモータ発熱が小さく、過変調、矩形波ではモータ発熱が大きくなる。
【００４６】
一方、スイッチング回数が少ないと、スイッチング損失が発生する回数が減るため、インバータにおける損失を減らし、またインバータでの発熱を抑制することができる。従って、電力効率、インバータ発熱については、矩形波制御がよく、過変調制御、ＰＷＭ制御の順番になる。
【００４７】
「動作モードの制御」
上述のような各モードの得失に応じて、システムの状況に応じて適切なモードを選択することが好適である。本実施形態では、２つの第１および第２インバータ１２，１４の出力における分配比率を変更することで、モータ駆動における動作モードを制御することができる。
【００４８】
上述のように、所望のモータ電圧ベクトルを出力するための、第１および第２インバータ１２，１４の出力電圧（制御電圧）を制御することで、そのときの状況に応じたモータ１０の動作モードを選択できる。特に、第１および第２インバータ１２，１４の出力における制御電圧を制限することで、騒音防止、モータ温度の上昇防止、制御性の維持などを図る。なお、「制御電圧」を、前述のモータ電圧ベクトルに対応するトルクを出すために必要な電圧の大きさと定義する。
【００４９】
＜動作モード制限のフロー＞
図７に、制御電圧を制限することで騒音、モータ発熱等を防止するための動作についてのフローチャートを示す。
【００５０】
まず、第１および第２インバータ１２，１４の出力電圧（制御電圧）における上限電圧および下限電圧を設定する（Ｓ１１）。
上限電圧１（第１インバータ１２の制御電圧の上限電圧）：α１＊ＶＢ１
上限電圧２（第２インバータ１４の制御電圧の上限電圧）：β１＊ＶＢ２
下限電圧１（第１インバータ１２の制御電圧の上限電圧）：α２＊ＶＢ１
下限電圧２（第２インバータ１４の制御電圧の上限電圧）：β２＊ＶＢ２
【００５１】
ここで、ＶＢ１は第１電池１８、ＶＢ２は第２電池２２の電池電圧である。また、係数α１，α２，β１，β２は、実験的に求めたものでもよいし、計算で求めたものでもよい。例えば、α１＝０．７，α２＝０．０１，β１＝０．７，β２＝０．０１とする。このように、上限電圧の係数を０．７に制限することで、動作モードをＰＷＭに限定することができる。また、下限電圧が０であると、そのときデューティー比５０％のスイッチング信号（ＰＷＭ信号）が出力され、３相のスイッチングが同じになる。このため、ＰＷＭによるスイッチング回数増加による効果が少ない。下限電圧を、０でなく、０．０１とすることで、ＰＷＭとする効果を維持することができる。なお、下限電圧を意図的に０でなくするが、モータコイルに与える電圧については変化のない範囲とする。
【００５２】
Ｓ１１の設定をした後に、騒音発生があるかを判定する（Ｓ１２）。これは、車内に設置した騒音計や、モータ１０に設置した振動計などを利用して判定するとよい。
【００５３】
Ｓ１２の判定でＮＯであり、騒音がない場合には、モータ温度が高温かを判定する（Ｓ１３）。モータ１０に温度計を取り付けて温度を計測して判定すればよい。
【００５４】
Ｓ１３の判定でＮＯであり、高温でない場合には、モータ電圧ベクトルが急変しているかを判定する（Ｓ１４）。
【００５５】
Ｓ１４の判定でＮＯであれば、モータ１０の駆動に制限を加える必要はない。そこで、第１および第２インバータ１２，１４の出力電圧（制御電圧）における上限電圧、下限電圧を下記のように設定する（Ｓ１５）。
上限電圧１：０．７８＊ＶＢ１
上限電圧２：０．７８＊ＶＢ２
下限電圧１：０＊ＶＢ１
下限電圧２：０＊ＶＢ２
【００５６】
これによって、ＰＷＭ、過変調、矩形波のいずれの動作モードも可能となる。
【００５７】
Ｓ１２でＹＥＳであれば、騒音を抑制指定という要求があり、Ｓ１３でＹＥＳであればモータ温度を下げたいという要求がある。
【００５８】
また、Ｓ１４でＹＥＳの場合は、電圧指令が変動し、それに対する速やかな応答が求められる。
【００５９】
従って、Ｓ１２，Ｓ１３，Ｓ１４においてＹＥＳの状況では、ＰＷＭモードが好適である。このために、制御電圧−上限電圧１＜０．７８＊ＶＢ２かを判定する（Ｓ１６）。すなわち、モータ１０の駆動のために必要な制御電圧から第１インバータ１２の出力における上限電圧１（第１インバータ１２をＰＷＭモードで動作させる電圧）を減算した電圧（第２インバータ１４の出力において必要な電圧）が第２電池２２の電圧の０．７８倍（第２インバータから出力可能な電圧）より小さいかを判定する。この判定において、ＹＥＳであれば、第１インバータ１２をＰＷＭモードに限定しても、第２インバータ１４はＰＷＭ、過変調、矩形波のいずれかのモードで動作すればモータ１０の出力要求を満足できる（電圧充足）。
【００６０】
そこで、Ｓ１６の判定において、ＹＥＳであれば、上限電圧、下限電圧を下記のように設定する（Ｓ１７）。
上限電圧１＝α１＊ＶＢ１
上限電圧２＝０．７８＊ＶＢ２
下限電圧１＝α２＊ＶＢ１
下限電圧２＝０＊ＶＢ２
【００６１】
これによって、第１インバータ１２の動作モードがＰＷＭに限定され、第２インバータ１４は制限なしで動作する。
【００６２】
Ｓ１６において、ＮＯであれば電圧不足であり、第１インバータ１２の動作モードをＰＷＭに制限することはできない。そこで、制御電圧−上限電圧２＜０．７８＊ＶＢ１かを判定する（Ｓ１８）。これは、第２インバータ１４の動作モードをＰＷＭに限定した場合にモータ駆動の電圧が得られるか（電圧充足）を得られるかの判定である。Ｓ１８の判定でＹＥＳであれば、第２インバータ１４の動作モードをＰＷＭに制限しても、モータ１０の出力要求を満足できるため、上限電圧、下限電圧を下記のように設定する（Ｓ１９）。
【００６３】
上限電圧１＝０．７８＊ＶＢ１
上限電圧２＝β１＊ＶＢ２
下限電圧１＝０＊ＶＢ１
下限電圧２＝β２＊ＶＢ２
【００６４】
これによって、第２インバータ１４の動作モードがＰＷＭに限定され、第１インバータ１２は制限なしで動作する。
【００６５】
Ｓ１８の判定において、ＮＯであれば、第１および第２インバータ１２，１４のいずれをＰＷＭモードに限定しても、モータ１０の出力要求を満足することができない。そこで、Ｓ１５に進み、第１および第２インバータ１２，１４ともＰＷＭに制限せずに運転を行う。
【００６６】
このように、本実施形態では、モータ１０を出力要求に応じて運転できる場合において、第１および第２インバータ１２，１４の運転をＰＷＭモードに限定することができる。これによって、モータ１０による騒音、発熱を抑制し、また制御性を改善することが可能となる。
【００６７】
なお、上述の例では、α１、β１を０．７とし、動作モードをＰＷＭに限定したが、０７７〜０．７８の間の値（例えば０．７４）等として過変調モードを許容してもよい。
【００６８】
＜Ｓ１２：騒音＞
騒音抑制の場合、モータ１０の運転状況として、音がうるさい領域を予め測定しておき、これをマップとして記憶しておくとよい。この場合、この領域に入った場合に、Ｓ１２の判定におけるＹＥＳとすることができる。そして、ＰＷＭモードとすることによって、騒音特性を改善することができる。
【００６９】
マップとしては、例えば、表２のようなものとできる。これによって、モータ１０の運転状態が、出力トルクが１０〜３０Ｎｍであって、回転数が２０００〜３０００ｒｐｍの範囲に入った場合に騒音が発生すると判定される。
【表２】
2019170046.tif 000004
【００７０】
＜Ｓ１３：モータ温度＞
モータ温度が高い場合には、電流リプルが小さい方が鉄損（渦電流損）が低くなるため、発熱を抑制できる。このため、ＰＷＭモードが好適である。なお、モータ温度としては、計測したステータ温度などを用いることができるが、運転状態などからロータ温度を推定してもよい。
【００７１】
＜電圧ベクトルの急変＞
Ｓ１４において、ＹＥＳのモータ電圧ベクトル急変している状況については、例えば（ｉ）車両が、スリップやグリップしている、（ｉｉ）大きな加速度（力行大）で走行している、（ｉｉｉ）ブレーキで減速している（回生大）、などの状況が考えられる。こういった状況では、電圧指令が変動し、それに対する速やかな応答が求められるので、ＰＷＭモードが好適である。
【００７２】
「インバータ温度抑制のフロー」
図８には、第１インバータ１２の温度が高い場合に、その発熱を抑制するための処理フローを示す。
【００７３】
まず、第１および第２インバータ１２，１４の出力電圧（制御電圧）について、上限電圧、下限電圧を設定する（Ｓ２１）。
上限電圧１：α３＊ＶＢ１
上限電圧２：β３＊ＶＢ２
下限電圧１：α４＊ＶＢ１
下限電圧２：β４＊ＶＢ２
【００７４】
ここで、例えば、α３＝０．７８，α４＝０．７０，β３＝０．７８，β４＝０．７０とする。この設定によって、第１インバータ１２の動作モードは、過変調または矩形波モードに限定される。
【００７５】
次に、第１インバータ１２が高温であるかを判定する（Ｓ２２）。これは、インバータやそのケースに取り付けた温度計などの計測結果によって判定すればよい。
【００７６】
Ｓ２２の判定で、ＮＯ（低温）であれば、問題はないため、特に制限のない、下記の設定とする（Ｓ２３）。
上限電圧１＝０．７８＊ＶＢ１
上限電圧２＝０．７８＊ＶＢ２
下限電圧１＝０＊ＶＢ１
下限電圧２＝０＊ＶＢ２
【００７７】
これによって、第１および第２インバータ１２，１４において、出力要求に応じて、ＰＷＭ、過変調、矩形波モードでの運転が行われる。
【００７８】
Ｓ２２の判定で、ＹＥＳであれば、第１インバータ１２における発熱を低減したい。そこで、制御電圧−下限電圧１＜＝−０．７８＊ＶＢ２かを判定する（Ｓ２４）。これは、第１インバータ１２の出力電圧（制御電圧）をＰＷＭの最大電圧０．７ＶＢ１以上に制限した場合に、第２インバータ１４の出力電圧で、モータの出力要求を満足できるかという判定である。すなわち、第２インバータ１４を回生の最低電圧値は−０．７８＊ＶＢ２であり、（制御電圧−下限電圧１）が−０．７８＊ＶＢ２より高ければ第１インバータ１２を過変調または矩形波モードで運転することが可能である。
【００７９】
従って、Ｓ２４の判定でＮＯであれば、第１インバータ１２をＰＷＭに過変調または矩形波モードに限定するために、下記のように設定する（Ｓ２５）。
上限電圧１＝α３＊ＶＢ１
上限電圧２＝０．７８＊ＶＢ２
下限電圧１＝α４＊ＶＢ１
下限電圧２＝０＊ＶＢ２
【００８０】
これによって、第１インバータ１２が過変調または矩形波モードに限定され、第２インバータ１４は制限なしの運転になる。
【００８１】
一方、Ｓ２４の判定でＹＥＳの場合には、第２インバータ１４からの出力が不足するため、第１インバータ１２についてのモードの制限は行わず、Ｓ２３に進む。
【００８２】
このようにして、第１インバータ１２が高温の場合に、第１インバータ１２を過変調または矩形波モードに限定することで、第１インバータ１２における発熱を抑制することができる。なお、第２インバータ１４の温度が高い場合には、同様にして第２インバータ１４の動作モードを過変調、矩形波に制限すればよい。また、可能な場合には、発熱を抑制したいインバータの動作モードを矩形波に限定してもよい。この場合、（制御電圧−０．７８＊ＶＢ１）が−０．７８＊ＶＢ２以下かを判定し、ＮＯであれば下限電圧を０．７８＊ＶＢ１として第１インバータ１２の動作モードを矩形波に限定するとよい。
【００８３】
「その他の構成」
上述の実施形態では、騒音、モータ温度、電圧ベクトルの急変、インバータ温度などにより動作モードを限定した。しかし、その他の理由により、動作モードを限定してもよい。さらに、可能な場合は、第１および第２インバータ１２，１４の両方をＰＷＭモードに限定するようにしてもよい。
【００８４】
図２において、モータ制御ブロック３２は、上位の制御部となる車両制御部３０と別の構成とした。しかし、車両制御部３０がモータ制御ブロック３２の機能を実施してもよい。また、モータ制御ブロック３２を下位のマイコンで構成してもよい。さらに、モータ制御ブロック３２の一部または全部をハードで構成してもよい。
【００８５】
モータ制御ブロック３２を複数のＣＰＵで構成することができ、この場合機能を各ＣＰＵに分けて実施するとよい。また、複数ＣＰＵで構成する場合、各ＣＰＵが処理全体を実施できるように構成してもよい。
【００８６】
上述の実施形態では、２電源２インバータとしたが、３以上の電源、３以上のインバータを持つシステムとし、トータル電圧に基づいて複数のインバータを制御してもよい。
【００８７】
２電源２インバータシステムで、トータル電圧に基づいて、２つのインバータを制御してもよいが、２電源２インバータシステムで、トータル電圧に基づいて、２つのＣＰＵを用いて、インバータを制御することも好適である。このような構成によれば、１つのＣＰＵが故障しても他のＣＰＵのみでモータ駆動が可能となる。
【符号の説明】
【００８８】
１０  モータ、１２  第１インバータ、１４  第２インバータ、１６，２０  コンデンサ、１８  第１電池、２２  第２電池、２４  制御部、３０  車両制御部、３２  モータ制御ブロック、３４  電流指令生成部、３６  ３相／２相変換部、３８  ＰＩ制御部、４０  分配部、４２，４４  ２相／３相変換部、４６  第１インバータ制御部、４８  第２インバータ制御部。
【図１】
2019170046.tif 000005
【図２】
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【図３】
2019170046.tif 000007
【図４】
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【図５】
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【図６】
2019170046.tif 000010
【図７】
2019170046.tif 000011
【図８】
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