(57)【要約】電気負荷装置（１００）は、直流電源（Ｂ）と、電圧センサー（１０，２０）と、システムリレー（ＳＲ１，ＳＲ２）と、コンデンサ（１１，１３）と、ＤＣ／ＤＣコンバータ（１２）と、インバータ（１４）と、電流センサー（２４）と、回転センサー（２５）と、制御装置（３０）と、交流モータ（Ｍ１）とを備える。制御装置（３０）は、交流モータ（Ｍ１）における消費パワーの増加量がコンデンサ（１３）からインバータ（１４）へ供給可能な許容パワーを超えたとき、交流モータ（Ｍ１）における消費パワーの増加量を電気負荷装置（１００）の駆動を継続可能な範囲に制限する。
2003056694.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源から出力される第１の直流電圧と、前記第１の直流電圧の電圧レベルと異なる電圧レベルを有する第２の直流電圧との間で電圧変換を行なう電圧変換器（１２）と、
前記電圧変換器（１２）から出力された前記第２の直流電圧に基づいて駆動される電気負荷（１４，３１，Ｍ１，Ｍ２）と、
前記電気負荷（１４，３１，Ｍ１，Ｍ２）におけるパワーの変化量が限界値を超えたとき、前記電気負荷（１４，３１，Ｍ１，Ｍ２）の駆動動作を維持可能な範囲に前記パワーの変化量を制御する制御回路（３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ）とを備え、
前記限界値は、前記電気負荷（１４，３１，Ｍ１，Ｍ２）の駆動動作を維持可能な前記パワーの変化量の最大値である、電気負荷装置。
【請求項２】
前記電気負荷（１４，３１，Ｍ１，Ｍ２）におけるパワーは、前記電気負荷（１４，３１，Ｍ１，Ｍ２）における消費パワーであり、
前記制御回路（３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ）は、前記消費パワーの増加量が前記電気負荷（１４，３１，Ｍ１，Ｍ２）に供給可能な許容パワーを超えたとき、前記消費パワーの増加量が前記許容パワー以下になるように制御する、請求の範囲第１項に記載の電気負荷装置。
【請求項３】
前記制御回路（３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ）は、前記消費パワーを制限する、請求の範囲第２項に記載の電気負荷装置。
【請求項４】
前記制御回路（３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ）は、前記第２の直流電圧の電圧指令値を低下して前記電圧変換器（１２）を制御する、請求の範囲第３項に記載の電気負荷装置。
【請求項５】
前記電圧変換器（１２）は、
上アームおよび下アーム用の第１および第２のスイッチング素子（Ｑ１，Ｑ２）と、
前記第１および第２のスイッチング素子（Ｑ１，Ｑ２）にそれぞれ設けられる第１および第２のフライホイルダイオード（Ｄ１，Ｄ２）とを含む、請求の範囲第４項に記載の電気負荷装置。
【請求項６】
前記制御回路（３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ）は、前記許容パワーを増加させ、前記消費パワーが前記許容パワー以下になるように制御する、請求の範囲第２項に記載の電気負荷装置。
【請求項７】
前記制御回路（３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ）は、前記第２の直流電圧の電圧指令値を上昇して前記電圧変換器（１２）を制御する、請求の範囲第６項に記載の電気負荷装置。
【請求項８】
前記電圧変換器（１２）は、
上アームおよび下アーム用の第１および第２のスイッチング素子（Ｑ１，Ｑ２）と、
前記第１および第２のスイッチング素子（Ｑ１，Ｑ２）にそれぞれ設けられる第１および第２のフライホイルダイオード（Ｄ１，Ｄ２）とを含む、請求の範囲第７項に記載の電気負荷装置。
【請求項９】
前記電気負荷（１４，Ｍ１；３１，Ｍ２）は、
車両の駆動輪を駆動するためのトルクを発生するモータ（Ｍ１；Ｍ２）と、
前記制御回路（３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ）からの制御に従って前記第２の直流電圧を交流電圧に変換して前記モータ（Ｍ１；Ｍ２）を駆動するインバータ（１４；３１）とを含む、請求の範囲第２項から請求の範囲第８項のいずれか１項に記載の電気負荷装置。
【請求項１０】
前記電圧変換器（１２）と前記電気負荷（１４，３１，Ｍ１，Ｍ２）との間に設けられ、直流電力を蓄積する容量素子（１３）をさらに備え、
前記電気負荷（１４，３１，Ｍ１，Ｍ２）は、
車両の駆動輪を駆動するためのトルクを発生する第１のモータ（Ｍ１）と、
前記制御回路（３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ）からの制御に従って前記容量素子（１３）から供給された前記第２の直流電圧を交流電圧に変換して前記第１のモータ（Ｍ１）を駆動する第１のインバータ（１４）と、
前記車両のエンジンからの動力により発電する第２のモータ（Ｍ２）と、
前記第１のインバータ（１４）と並列に接続され、前記制御回路（３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ）からの制御に従って前記第２のモータ（Ｍ２）が発電した交流電力を直流電力に変換して前記容量素子（１３）に供給する第２のインバータ（３１）とを含む、請求の範囲第２項から請求の範囲第８項のいずれか１項に記載の電気負荷装置。
【請求項１１】
前記電気負荷（１４，Ｍ１）に並列に接続された発電機（Ｍ２）をさらに備え、
前記制御回路（３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ）は、発電電力が上昇するように前記発電機（Ｍ２）を制御する、請求の範囲第２項に記載の電気負荷装置。
【請求項１２】
前記電圧変換器（１２）は、
上アームおよび下アーム用の第１および第２のスイッチング素子（Ｑ１，Ｑ２）と、
前記第１および第２のスイッチング素子（Ｑ１，Ｑ２）にそれぞれ設けられる第１および第２のフライホイルダイオード（Ｄ１，Ｄ２）とを含む、請求の範囲第１１項に記載の電気負荷装置。
【請求項１３】
前記電気負荷（１４，Ｍ１）は、
車両の駆動輪を駆動するためのトルクを発生するモータ（Ｍ１）と、
前記制御回路（３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ）からの制御に従って前記第２の直流電圧を交流電圧に変換し，て前記モータ（Ｍ１）を駆動するインバータ（１４）とを含み、
前記発電機（Ｍ２）は、前記車両のエンジンからの動力により発電する、請求の範囲第１２項に記載の電気負荷装置。
【請求項１４】
前記電気負荷（１４，３１，Ｍ１，Ｍ２）におけるパワーは、前記電気負荷（１４，３１，Ｍ１，Ｍ２）における発電パワーであり、
前記制御回路（３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ）は、前記電気負荷（１４，３１，Ｍ１，Ｍ２）から前記電圧変換器（１２）へ供給される発電パワーの増加量が前記電圧変換器（１２）の応答最大値を超えたとき、前記発電パワーの増加量が前記応答最大値以下になるように制御する、請求の範囲第１項に記載の電気負荷装置。
【請求項１５】
前記制御回路（３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ）は、前記第２の直流電圧の電圧レベルが低下するように前記電圧変換器（１２）を制御する、請求の範囲第１４項に記載の電気負荷装置。
【請求項１６】
前記電圧変換器（１２）は、上アームおよび下アーム用の第１および第２のスイッチング素子（Ｑ１，Ｑ２）を含み、
前記制御回路（３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ）は、前記第１のスイッチング素子（Ｑ１）のオン時間を長くして前記電圧変換器（１２）を駆動する、請求の範囲第１５項に記載の電気負荷装置。
【請求項１７】
前記電気負荷（１４，３１，Ｍ１，Ｍ２）は、
車両の駆動輪を駆動するためのトルクを発生するモータ（Ｍ１；Ｍ２）と、
前記制御回路（３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ）からの制御に従って前記第２の直流電圧を交流電圧に変換して前記モータ（Ｍ１；Ｍ２）を駆動するインバータ（１４；３１）とを含む、請求の範囲第１４項から請求の範囲第１６項のいずれか１項に記載の電気負荷装置。
【請求項１８】
前記電圧変換器（１２）と前記電気負荷（１４，３１，Ｍ１，Ｍ２）との間に設けられ、直流電力を蓄積する容量素子（１３）をさらに備え、
前記電気負荷（１４，３１，Ｍ１，Ｍ２）は、
車両の駆動輪を駆動するためのトルクを発生する第１のモータ（Ｍ１）と、
前記制御回路（３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ）からの制御に従って前記容量素子（１３）から供給された前記第２の直流電圧を交流電圧に変換して前記第１のモータ（Ｍ１）を駆動する第１のインバータ（１４）と、
前記車両のエンジンからの動力により発電する第２のモータ（Ｍ２）と、
前記第１のインバータ（１４）と並列に接続され、前記制御回路（３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ）からの制御に従って前記第２のモータ（Ｍ２）が発電した交流電力を直流電力に変換して前記容量素子（１３）に供給する第２のインバータ（３１）とを含む、請求の範囲第１４項から請求の範囲第１６項のいずれか１項に記載の電気負荷装置。
【請求項１９】
前記電気負荷（１４，３１，Ｍ１，Ｍ２）におけるパワーは、前記電気負荷（１４，３１，Ｍ１，Ｍ２）における消費パワーおよび前記電気負荷（１４，３１，Ｍ１，Ｍ２）における発電パワーであり、
前記制御回路（３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ）は、
前記消費パワーの増加量が前記電気負荷（１４，３１，Ｍ１，Ｍ２）に供給可能な許容パワーを超えたとき、前記消費パワーの増加量が前記許容パワー以下になるように制御し、
前記電気負荷（１４，３１，Ｍ１，Ｍ２）から前記電圧変換器（１２）へ供給される発電パワーの増加量が前記電圧変換器（１２）の応答最大値を超えたとき、前記発電パワーの増加量が前記応答最大値以下になるように制御する、請求の範囲第１項に記載の電気負荷装置。
【請求項２０】
電気負荷（１４，３１，Ｍ１，Ｍ２）におけるパワーの変化量を検出する第１のステップと、
前記検出されたパワーの変化量が、限界値を超えるか否かを判定する第２のステップと、
前記パワーの変化量が前記限界値を超えたとき、前記電気負荷（１４，３１，Ｍ１，Ｍ２）の駆動動作を維持可能な範囲に前記パワーの変化量を制御する第３のステップとを含み、
前記限界値は、前記電気負荷（１４，３１，Ｍ１，Ｍ２）の駆動動作を維持可能な前記パワーの変化量の最大値である、電気負荷制御方法。
【請求項２１】
前記第１のステップは、前記電気負荷（１４，３１，Ｍ１，Ｍ２）における消費パワーの増加量を検出し、
前記第２のステップは、前記消費パワーの増加量が前記電気負荷（１４，３１，Ｍ１，Ｍ２）に供給可能な許容パワーを超えるか否かを判定し、
前記第３のステップは、前記消費パワーの増加量が前記許容パワーを超えたとき、前記消費パワーの変化量を前記許容パワー以下に制御する、請求の範囲第２０項に記載の電気負荷制御方法。
【請求項２２】
前記第３のステップは、前記消費パワーを制限する、請求の範囲第２１項に記載の電気負荷制御方法。
【請求項２３】
前記第３のステップは、直流電源から出力される第１の直流電圧を変換した第２の直流電圧の電圧レベルが上昇するように、前記第１の直流電圧を前記第２の直流電圧に変換する電圧変換器（１２）を制御する、請求の範囲第２１項に記載の電気負荷制御方法。
【請求項２４】
前記第３のステップは、前記電気負荷（１４，Ｍ１）に並列に接続された発電機（Ｍ２）の発電電力が上昇するように前記発電機（Ｍ２）を制御する、請求の範囲第２１項に記載の電気負荷制御方法。
【請求項２５】
前記第１のステップは、前記電気負荷（１４，３１，Ｍ１，Ｍ２）からの第１の直流電圧を前記第１の直流電圧の電圧レベルと異なる電圧レベルを有する第２の直流電圧に変換する電圧変換器（１２）へ供給される前記電気負荷（１４，３１，Ｍ１，Ｍ２）における発電パワーの増加量を検出し、
前記第２のステップは、前記検出された発電パワーの増加量が前記電圧変換器（１２）の応答最大値を超えるか否かを判定し、
前記第３のステップは、前記発電パワーの増加量が前記電圧変換器（１２）の前記応答最大値を超えたとき、前記発電パワーの増加量が前記応答最大値以下になるように前記電圧変換器（１２）を制御する、請求の範囲第２０項に記載の電気負荷制御方法。
【請求項２６】
前記第３のステップは、前記第１の直流電圧の電圧レベルが低下するように前記電圧変換器（１２）を制御する、請求の範囲第２５項に記載の電気負荷制御方法。
【請求項２７】
前記第１のステップは、
前記電気負荷（１４，３１，Ｍ１，Ｍ２）における消費パワーの増加量を検出する第１のサブステップと、
前記電気負荷（１４，３１，Ｍ１，Ｍ２）からの第１の直流電圧を前記第１の直流電圧の電圧レベルと異なる電圧レベルを有する第２の直流電圧に変換する電圧変換器（１２）へ供給される前記電気負荷（１４，３１，Ｍ１，Ｍ２）における発電パワーの増加量を検出する第２のサブステップとを含み、
前記第２のステップは、
前記消費パワーの増加量が前記電気負荷（１４，３１，Ｍ１，Ｍ２）に供給可能な許容パワーを超えるか否かを判定する第３のサブステップと、
前記検出された発電パワーの増加量が前記電圧変換器（１２）の応答最大値を超えるか否かを判定する第４のサブステップとを含み、
前記第３のステップは、
前記消費パワーの増加量が前記許容パワーを超えたとき、前記消費パワーの変化量を前記許容パワー以下に制御する第５のサブステップと、
前記発電パワーの増加量が前記電圧変換器（１２）の前記応答最大値を超えたとき、前記発電パワーの増加量が前記応答最大値以下になるように前記電圧変換器（１２）を制御する第６のステップとを含む、請求の範囲第２０項に記載の電気負荷制御方法。
【請求項２８】
電気負荷（１４，３１，Ｍ１，Ｍ２）におけるパワーの変化量を検出する第１のステップと、
前記検出されたパワーの変化量が限界値を超えるか否かを判定する第２のステップと、
前記パワーの変化量が前記限界値を超えたとき、前記電気負荷（１４，３１，Ｍ１，Ｍ２）の駆動動作を維持可能な範囲に前記パワーの変化量を制御する第３のステップとをコンピュータに実行させ、
前記限界値は、前記電気負荷（１４，３１，Ｍ１，Ｍ２）の駆動動作を維持可能な前記パワーの変化量の最大値である、コンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体。
【請求項２９】
前記第１のステップは、前記電気負荷（１４，３１，Ｍ１，Ｍ２）における消費パワーの増加量を検出し、
前記第２のステップは、前記消費パワーの増加量が前記電気負荷（１４，３１，Ｍ１，Ｍ２）に供給可能な標準パワーを超えるか否かを判定し、
前記第３のステップは、前記消費パワーの増加量が前記許容パワーを超えたとき、前記消費パワーの変化量を前記許容パワー以下に制御する、請求の範囲第２８項に記載のコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体。
【請求項３０】
前記第３のステップは、前記消費パワーを制限する、請求の範囲第２９項に記載のコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体。
【請求項３１】
前記第３のステップは、直流電源から出力される第１の直流電圧を変換した第２の直流電圧の電圧レベルが上昇するように、前記第１の直流電圧を前記第２の直流電圧に変換する電圧変換器（１２）を制御する、請求の範囲第２９項に記載のコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体。
【請求項３２】
前記第３のステップは、前記電気負荷（１４，Ｍ１）に並列に接続された発電機（Ｍ２）の発電電力が上昇するように前記発電機（Ｍ２）を制御する、請求の範囲第２９項に記載のコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体。
【請求項３３】
前記第１のステップは、前記電気負荷（１４，Ｍ１）からの第１の直流電圧を前記第１の直流電圧の電圧レベルと異なる電圧レベルを有する第２の直流電圧に変換する電圧変換器（１２）へ供給される前記電気負荷（１４，Ｍ１）における発電パワーの増加量を検出し、
前記第２のステップは、前記検出された発電パワーの増加量が前記電圧変換器（１２）の応答最大値を超えるか否かを判定し、
前記第３のステップは、前記発電パワーの増加量が前記電圧変換器（１２）の前記応答最大値を超えたとき、前記発電パワーの増加量が前記応答最大値以下になるように前記電圧変換器（１２）を制御する、請求の範囲第２９項に記載のコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体。
【請求項３４】
前記第３のステップは、前記第１の直流電圧の電圧レベルが低下するように前記電圧変換器（１２）を制御する、請求の範囲第３３項に記載のコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体。
【請求項３５】
前記第１のステップは、
前記電気負荷（１４，３１，Ｍ１，Ｍ２）における消費パワーの増加量を検出する第１のサブステップと、
前記電気負荷（１４，３１，Ｍ１，Ｍ２）からの第１の直流電圧を前記第１の直流電圧の電圧レベルと異なる電圧レベルを有する第２の直流電圧に変換する電圧変換器（１２）へ供給される前記電気負荷（１４，３１，Ｍ１，Ｍ２）における発電パワーの増加量を検出する第２のサブステップとを含み、
前記第２のステップは、
前記消費パワーの増加量が前記電気負荷（１４，３１，Ｍ１，Ｍ２）に供給可能な許容パワーを超えるか否かを判定する第３のサブステップと、
前記検出された発電パワーの増加量が前記電圧変換器（１２）の応答最大値を超えるか否かを判定する第４のサブステップとを含み、
前記第３のステップは、
前記消費パワーの増加量が前記許容パワーを超えたとき、前記消費パワーの変化量を前記許容パワー以下に制御する第５のサブステップと、
前記発電パワーの増加量が前記電圧変換器（１２）の前記応答最大値を超えたとき、前記発電パワーの増加量が前記応答最大値以下になるように前記電圧変換器（１２）を制御する第６のステップとを含む、請求の範囲第２８項に記載のコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
技術分野
この発明は、エネルギー的に破綻しない電気負荷装置、エネルギー的に破綻しない電気負荷制御方法およびエネルギー的に破綻しない電気負荷の制御をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体に関する。
背景技術
最近、環境に配慮した自動車としてハイブリッド自動車（Ｈｙｂｒｉｄ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）および電気自動車（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）が大きな注目を集めている。そして、ハイブリッド自動車は、一部、実用化されている。
このハイブリッド自動車は、従来のエンジンに加え、直流電源とインバータとインバータによって駆動されるモータとを動力源とする自動車である。つまり、エンジンを駆動することにより動力源を得るとともに、直流電源からの直流電圧をインバータによって交流電圧に変換し、その変換した交流電圧によりモータを回転することによって動力源を得るものである。また、電気自動車は、直流電源とインバータとインバータによって駆動されるモータとを動力源とする自動車である。
このようなハイブリッド自動車または電気自動車においては、直流電源からの直流電圧をＤＣ／ＤＣコンバータによって昇圧し、その昇圧した直流電圧がモータを駆動するインバータに供給されるようにすることも検討されている（特開平８−２１４５９２号公報参照）。
すなわち、ハイブリッド自動車または電気自動車は、図１９に示すモータ駆動装置を搭載している。図１９を参照して、モータ駆動装置３００は、直流電源Ｂと、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２と、コンデンサ３０８，３２２と、双方向コンバータ３１０と、電圧センサー３２０と、インバータ３３０とを備える。
直流電源Ｂは、直流電圧を出力する。システムリレーＳＲ１，ＳＲ２は、制御装置（図示せず）によってオンされると、直流電源Ｂからの直流電圧をコンデンサ３０８に供給する。コンデンサ３０８は、直流電源ＢからシステムリレーＳＲ１，ＳＲ２を介して供給された直流電圧を平滑化し、その平滑化した直流電圧を双方向コンバータ３１０へ供給する。
双方向コンバータ３１０は、リアクトル３１１と、ＮＰＮトランジスタ３１２，３１３と、ダイオード３１４，３１５とを含む。リアクトル３１１の一方端は直流電源Ｂの電源ラインに接続され、他方端はＮＰＮトランジスタ３１２とＮＰＮトランジスタ３１３との中間点、すなわち、ＮＰＮトランジスタ３１２のエミッタとＮＰＮトランジスタ３１３のコレクタとの間に接続される。ＮＰＮトランジスタ３１２，３１３は、電源ラインとアースラインとの間に直列に接続される。そして、ＮＰＮトランジスタ３１２のコレクタは電源ラインに接続され、ＮＰＮトランジスタ３１３のエミッタはアースラインに接続される。また、各ＮＰＮトランジスタ３１２，３１３のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオード３１４，３１５が接続されている。
双方向コンバータ３１０は、制御装置（図示せず）によってＮＰＮトランジスタ３１２，３１３がオン／オフされ、コンデンサ３０８から供給された直流電圧を昇圧して出力電圧をコンデンサ３２２に供給する。また、双方向コンバータ３１０は、モータ駆動装置３００が搭載されたハイブリッド自動車または電気自動車の回生制動時、交流モータＭ１によって発電され、インバータ３３０によって変換された直流電圧を降圧してコンデンサ３０８へ供給する。
コンデンサ３２２は、双方向コンバータ３１０から供給された直流電圧を平滑化し、その平滑化した直流電圧をインバータ３３０へ供給する。電圧センサー３２０は、コンデンサ３２２の出力電圧Ｖｍを検出する。
インバータ３３０は、コンデンサ３２２から直流電圧が供給されると制御装置（図示せず）からの制御に基づいて直流電圧を交流電圧に変換して交流モータＭ１を駆動する。これにより、交流モータＭ１は、トルク指令値によって指定されたトルクを発生するように駆動される。また、インバータ３３０は、交流モータＭ１が発電した交流電圧を制御装置からの制御に基づいて直流電圧に変換し、その変換した直流電圧をコンデンサ３２２を介して双方向コンバータ３１０へ供給する。
また、ハイブリッド自動車は、図２０に示すモータ駆動装置４００を搭載する。図２０を参照して、モータ駆動装置４００は、モータ駆動装置３００にインバータ３４０を追加したものであり、その他は、モータ駆動装置３００と同じである。
インバータ３４０は、コンデンサ３２２からの直流電圧を制御装置（図示せず）からの制御に基づいて交流電圧に変換し、その変換した交流電圧によって交流モータＭ２を駆動する。これにより、交流モータＭ２は、トルク指令値によって指定されたトルクを発生するように駆動される。また、インバータ３４０は、交流モータＭ２が発電した交流電圧を制御装置からの制御に基づいて直流電圧に変換し、その変換した直流電圧をコンデンサ３２２を介して双方向コンバータ３１０へ供給する。
しかし、モータ駆動装置３００，４００において、図２１Ａおよび図２１Ｂに示すように、時刻ｔ０において、交流モータＭ１に持ち出されるパワーＰが急激に増加すると、それに伴いコンデンサ３２２の蓄電電圧Ｖｍが低下する。
このときのＤＣ／ＤＣコンバータ３１０の応答時定数をｔｆとすると、ｔｆの間にパワーＰが急激に持ち出されると、Ｖｍ＜Ｖｂ（バッテリ電圧）となる。その結果、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１０のダイオード３１４を介して直流電源Ｂ側からＤＣ／ＤＣコンバータ３１０の出力側へ無制限に電流が流れ、どのようにデューティー比を選択しても、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１０は、直流電源Ｂからの直流電圧を昇圧できないという問題が生じる。
すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１０に内蔵されるリアクトル３１１の影響により、交流モータＭ１からのパワーが急変すると、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１０は、コンデンサ３２２からのエネルギーの持ち出しに応答できず、コンデンサ３２２の出力電圧Ｖｍが低下する。これにより、低下したコンデンサ３２２の出力電圧Ｖｍを回復させるために直流電源Ｂから過電流が発生し、その状態が継続することでチョッパの素子へのダメージが予想される。
また、コンデンサ３２２の出力電圧が低下することにより突入電流が大きくなり、直流電源Ｂから大電流が持ち出されることにより、直流電源Ｂへのダメージが大きくなっていた。
さらに、モータ駆動装置４００においては、次のような問題があった。交流モータＭ１がコンデンサ３２２に蓄積された電力を消費し、交流モータＭ２が発電している場合に、交流モータＭ１がコンデンサ３２２に蓄積された電力の消費を停止すると、インバータ３４０からコンデンサ３２２に戻される直流電力が急激に増加し、双方向コンバータ３１０に印加される電圧が急激に増加する。そうすると、双方向コンバータ３１０は、電圧の急激な増加に追従できず、過電圧が印加される。その結果、モータ駆動装置４００が正しく動作できない可能性が生じるという問題があった。
発明の開示
それゆえに、この発明の目的は、電気負荷におけるパワーが変化しても、エネルギー的に破綻しない電気負荷装置を提供することである。
また、この発明の別の目的は、電気負荷におけるパワーが変化しても、エネルギー的に破綻しない電気負荷制御方法を提供することである。
さらに、この発明の別の目的は、電気負荷におけるパワーが変化しても、エネルギー的に破綻しない電気負荷の制御をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体を提供することである。
この発明によれば、電気負荷装置は、電圧変換器と、電気負荷と、制御回路とを備える。電圧変換器は、直流電源から出力される第１の直流電圧と、第１の直流電圧の電圧レベルと異なる電圧レベルを有する第２の直流電圧との間で電圧変換を行なう。電気負荷は、電圧変換器から出力された第２の直流電圧に基づいて駆動される。制御回路は、電気負荷におけるパワーの変化量が限界値を超えたとき、電気負荷の駆動動作を維持可能な範囲にパワーの変化量を制御する。そして、限界値は、電気負荷の駆動動作を維持可能なパワーの変化量の最大値である。
好ましくは、電気負荷におけるパワーは、電気負荷における消費パワーであり、制御回路は、消費パワーの増加量が電気負荷に供給可能な許容パワーを超えたとき、消費パワーの増加量が許容パワー以下になるように制御する。
好ましくは、制御回路は、消費パワーを制限する。
好ましくは、制御回路は、第２の直流電圧の電圧指令値を低下して電圧変換器を制御する。
好ましくは、電圧変換器は、上アームおよび下アーム用の第１および第２のスイッチング素子と、第１および第２のスイッチング素子にそれぞれ設けられる第１および第２のフライホイルダイオードとを含む。
好ましくは、制御回路は、許容パワーを増加させ、消費パワーが許容パワー以下になるように制御する。
好ましくは、制御回路は、第２の直流電圧の電圧指令値を上昇して電圧変換器を制御する。
好ましくは、電気負荷は、車両の駆動輪を駆動するためのトルクを発生するモータと、制御回路からの制御に従って第２の直流電圧を交流電圧に変換してモータを駆動するインバータとを含む。
好ましくは、電気負荷装置は、電圧変換器と電気負荷との間に設けられ、直流電力を蓄積する容量素子をさらに備える。そして、電気負荷は、車両の駆動輪を駆動するためのトルクを発生する第１のモータと、制御回路からの制御に従って容量素子から供給された第２の直流電圧を交流電圧に変換して第１のモータを駆動する第１のインバータと、車両のエンジンからの動力により発電する第２のモータと、第１のインバータと並列に接続され、制御回路からの制御に従って第２のモータが発電した交流電力を直流電力に変換して容量素子に供給する第２のインバータとを含む。
好ましくは、電気負荷装置は、電気負荷に並列に接続された発電機をさらに備える。そして、制御回路は、発電電力が上昇するように発電機を制御する。
好ましくは、電気負荷は、車両の駆動輪を駆動するためのトルクを発生するモータと、制御回路からの制御に従って第２の直流電圧を交流電圧に変換してモータを駆動するインバータとを含む。そして、発電機は、車両のエンジンからの動力により発電する。
好ましくは、電気負荷におけるパワーは、電気負荷（における発電パワーであり、制御回路は、電気負荷から電圧変換器へ供給される発電パワーの増加量が電圧変換器の応答最大値を超えたとき、発電パワーの増加量が応答最大値以下になるように制御する。
好ましくは、制御回路は、第２の直流電圧の電圧レベルが低下するように電圧変換器を制御する。
好ましくは、電圧変換器は、上アームおよび下アーム用の第１および第２のスイッチング素子を含み、制御回路は、第１のスイッチング素子のオン時間を長くして電圧変換器を駆動する。
好ましくは、電気負荷におけるパワーは、電気負荷における消費パワーおよび電気負荷における発電パワーである。制御回路は、消費パワーの増加量が電気負荷に供給可能な許容パワーを超えたとき、消費パワーの増加量が許容パワー以下になるように制御する。また、制御回路は、電気負荷から電圧変換器へ供給される発電パワーの増加量が電圧変換器の応答最大値を超えたとき、発電パワーの増加量が応答最大値以下になるように制御する。
また、この発明によれば、電気負荷制御方法は、電気負荷におけるパワーの変化量を検出する第１のステップと、検出されたパワーの変化量が、限界値を超えるか否かを判定する第２のステップと、パワーの変化量が限界値を超えたとき、電気負荷の駆動動作を維持可能な範囲にパワーの変化量を制御する第３のステップとを含む。そして、限界値は、電気負荷の駆動動作を維持可能なパワーの変化量の最大値である。
さらに、この発明によれば、コンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体は、電気負荷におけるパワーの変化量を検出する第１のステップと、検出されたパワーの変化量が限界値を超えるか否かを判定する第２のステップと、パワーの変化量が限界値を超えたとき、電気負荷の駆動動作を維持可能な範囲にパワーの変化量を制御する第３のステップとをコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体である。そして、限界値は、電気負荷の駆動動作を維持可能なパワーの変化量の最大値である。
好ましくは、第１のステップは、電気負荷における消費パワーの増加量を検出する。また、第２のステップは、消費パワーの増加量が電気負荷に供給可能な許容パワーを超えるか否かを判定する。さらに、第３のステップは、消費パワーの増加量が許容パワーを超えたとき、消費パワーの変化量を許容パワー以下に制御する。
好ましくは、第３のステップは、消費パワーを制限する。
好ましくは、第３のステップは、直流電源から出力される第１の直流電圧を変換した第２の直流電圧の電圧レベルが上昇するように、第１の直流電圧を第２の直流電圧に変換する電圧変換器を制御する。
好ましくは、第３のステップは、電気負荷に並列に接続された発電機の発電電力が上昇するように発電機を制御する。
好ましくは、第１のステップは、電気負荷からの第１の直流電圧を前記第１の直流電圧の電圧レベルと異なる電圧レベルを有する第２の直流電圧に変換する電圧変換器へ供給される電気負荷における発電パワーの増加量を検出する。また、第２のステップは、検出された発電パワーの増加量が電圧変換器の応答最大値を超えるか否かを判定する。さらに、第３のステップは、発電パワーの増加量が電圧変換器の応答最大値を超えたとき、発電パワーの増加量が応答最大値以下になるように電圧変換器を制御する。
好ましくは、第３のステップは、第１の直流電圧の電圧レベルが低下するように電圧変換器を制御する。
好ましくは、第１のステップは、電気負荷における消費パワーの増加量を検出する第１のサブステップと、電気負荷からの第１の直流電圧を第１の直流電圧の電圧レベルと異なる電圧レベルを有する第２の直流電圧に変換する電圧変換器へ供給される電気負荷における発電パワーの増加量を検出する第２のサブステップとを含む。また、第２のステップは、消費パワーの増加量が電気負荷に供給可能な許容パワーを超えるか否かを判定する第３のサブステップと、検出された発電パワーの増加量が電圧変換器の応答最大値を超えるか否かを判定する第４のサブステップとを含む。さらに、第３のステップは、消費パワーの増加量が許容パワーを超えたとき、消費パワーの変化量を許容パワー以下に制御する第５のサブステップと、発電パワーの増加量が電圧変換器の応答最大値を超えたとき、発電パワーの増加量が応答最大値以下になるように電圧変換器を制御する第６のステップとを含む。
発明を実施するための最良の形態
本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
［実施の形態１］
図１を参照して、この発明の実施の形態１による電気負荷装置１００は、直流電源Ｂと、電圧センサー１０，２０と、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２と、コンデンサ１１，１３と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２と、インバータ１４と、電流センサー２４と、回転センサー２５と、制御装置３０と、交流モータＭ１とを備える。
交流モータＭ１は、たとえば、ハイブリッド自動車または電気自動車に搭載される。そして、交流モータＭ１は、ハイブリッド自動車または電気自動車の駆動輪を駆動するためのトルクを発生するための駆動モータである。あるいは、このモータはエンジンにて駆動される発電機の機能を持つように、そして、エンジンに対して電動機として動作し、たとえば、エンジン始動を行ない得るようなものとしてハイブリッド自動車に組み込まれるようにしてもよい。
ＤＣ／ＤＣコンバータ１２は、リアクトルＬ１と、ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２とを含む。リアクトルＬ１の一方端は直流電源Ｂの電源ラインに接続され、他方端はＮＰＮトランジスタＱ１とＮＰＮトランジスタＱ２との中間点、すなわち、ＮＰＮトランジスタＱ１のエミッタとＮＰＮトランジスタＱ２のコレクタとの間に接続される。ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２は、電源ラインとアースラインとの間に直列に接続される。そして、ＮＰＮトランジスタＱ１のコレクタは電源ラインに接続され、ＮＰＮトランジスタＱ２のエミッタはアースラインに接続される。また、各ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２のコレクターエミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードＤ１，Ｄ２が接続されている。
インバータ１４は、Ｕ相アーム１５と、Ｖ相アーム１６と、Ｗ相アーム１７とから成る。Ｕ相アーム１５、Ｖ相アーム１６、およびＷ相アーム１７は、電源ラインとアースラインとの間に並列に設けられる。
Ｕ相アーム１５は、直列接続されたＮＰＮトランジスタＱ３，Ｑ４から成り、Ｖ相アーム１６は、直列接続されたＮＰＮトランジスタＱ５，Ｑ６から成り、Ｗ相アーム１７は、直列接続されたＮＰＮトランジスタＱ７，Ｑ８から成る。また、各ＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８のコレクターエミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードＤ３〜Ｄ８がそれぞれ接続されている。
各相アームの中間点は、交流モータＭ１の各相コイルの各相端に接続されている。すなわち、交流モータＭ１は、３相の永久磁石モータであり、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３つのコイルの一端が中点に共通接続されて構成され、Ｕ相コイルの他端がＮＰＮトランジスタＱ３，Ｑ４の中間点に、Ｖ相コイルの他端がＮＰＮトランジスタＱ５，Ｑ６の中間点に、Ｗ相コイルの他端がＮＰＮトランジスタＱ７，Ｑ８の中間点にそれぞれ接続されている。
直流電源Ｂは、ニッケル水素またはリチウムイオン等の二次電池から成る。電圧センサー１０は、直流電源Ｂから出力される直流電圧Ｖｂ（「バッテリ電圧Ｖｂ」とも言う。）を検出し、その検出した直流電圧Ｖｂを制御装置３０へ出力する。システムリレーＳＲ１，ＳＲ２は、制御装置３０からの信号ＳＥによりオン／オフされる。より具体的には、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２は、Ｈ（論理ハイ）レベルの信号ＳＥによりオンされ、Ｌ（論理ロー）レベルの信号ＳＥによりオフされる。
コンデンサ１１は、直流電源Ｂから供給された直流電圧Ｖｂを平滑化し、その平滑化した直流電圧ＶｂをＤＣ／ＤＣコンバータ１２へ供給する。
ＤＣ／ＤＣコンバータ１２は、コンデンサ１１から供給された直流電圧Ｖｂを昇圧してコンデンサ１３へ供給する。より具体的には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２は、制御装置３０から信号ＰＷＵを受けると、信号ＰＷＵによってＮＰＮトランジスタＱ２がオンされた期間に応じて直流電圧Ｖｂを昇圧してコンデンサ１３に供給する。
また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２は、制御装置３０から信号ＰＷＤを受けると、コンデンサ１３を介してインバータ１４から供給された直流電圧を降圧して直流電源Ｂを充電する。ただし、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２は、昇圧機能のみを行なうような回路構成に適用されてもよいことは言うまでもない。
コンデンサ１３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２からの直流電圧を平滑化し、その平滑化した直流電圧をインバータ１４へ供給する。電圧センサー２０は、コンデンサ１３の両端の電圧、すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の出力電圧Ｖｍ（インバータ１４への入力電圧に相当する。以下同じ。）を検出し、その検出した出力電圧Ｖｍを制御装置３０へ出力する。
インバータ１４は、コンデンサ１３から直流電圧が供給されると制御装置３０からの信号ＰＷＭＩに基づいて直流電圧を交流電圧に変換して交流モータＭ１を駆動する。これにより、交流モータＭ１は、トルク指令値によって指定されたトルクを発生するように駆動される。また、インバータ１４は、電気負荷装置１００が搭載されたハイブリッド自動車または電気自動車の回生制動時、交流モータＭ１が発電した交流電圧を制御装置３０からの信号ＰＷＭＣに基づいて直流電圧に変換し、その変換した直流電圧をコンデンサ１３を介してＤＣ／ＤＣコンバータ１２へ供給する。なお、ここで言う回生制動とは、ハイブリッド自動車または電気自動車を運転するドライバーによるフットブレーキ操作があった場合の回生発電を伴う制動や、フットブレーキを操作しないものの、走行中にアクセルペダルをオフすることで回生発電をさせながら車両を減速（または加速の中止）させることを含む。
電流センサー２４は、交流モータＭ１に流れるモータ電流ＭＣＲＴを検出し、その検出したモータ電流ＭＣＲＴを制御装置３０へ出力する。図１においては、電流センサー２４は、交流モータＭ１のＵ相、Ｖ相およびＷ相の全てに設けられているが、この発明においては、これに限らず、電流センサー２４は、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相のうちの少なくとも２つに設けられればよい。
回転センサー２５は、交流モータＭ１のモータ回転数ＭＲＮを検出し、その検出したモータ回転数ＭＲＮを制御装置３０へ出力する。
制御装置３０は、外部に設けられたＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）から入力されたトルク指令値ＴＲＩ、電圧センサー１０からの直流電圧Ｖｂ、電圧センサー２０からの出力電圧Ｖｍ、電流センサー２４からのモータ電流ＭＣＲＴおよび回転センサー２５からのモータ回転数ＭＲＮに基づいて、後述する方法によりＤＣ／ＤＣコンバータ１２を駆動するための信号ＰＷＵとインバータ１４を駆動するための信号ＰＷＭＩとを生成し、その生成した信号ＰＷＵおよび信号ＰＷＭＩをそれぞれＤＣ／ＤＣコンバータ１２およびインバータ１４へ出力する。
信号ＰＷＵは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２がコンデンサ１１からの直流電圧Ｖｂを出力電圧Ｖｍに変換する場合にＤＣ／ＤＣコンバータ１２を駆動するための信号である。そして、制御装置３０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２が直流電圧Ｖｂを出力電圧Ｖｍに変換する場合に、出力電圧Ｖｍをフィードバック制御し、出力電圧Ｖｍが指令された電圧指令ＶｄｃｃｏｍになるようにＤＣ／ＤＣコンバータ１２を駆動するための信号ＰＷＵを生成する。信号ＰＷＵの生成方法については後述する。
また、制御装置３０は、ハイブリッド自動車または電気自動車が回生制動モードに入ったことを示す信号を外部のＥＣＵから受けると、交流モータＭ１で発電された交流電圧を直流電圧に変換するための信号ＰＷＭＣを生成してインバータ１４へ出力する。この場合、インバータ１４のＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８は信号ＰＷＭＣによってスイッチング制御される。これにより、インバータ１４は、交流モータＭ１で発電された交流電圧を直流電圧に変換してＤＣ／ＤＣコンバータ１２へ供給する。
さらに、制御装置３０は、ハイブリッド自動車または電気自動車が回生制動モードに入ったことを示す信号を外部のＥＣＵから受けると、インバータ１４から供給された直流電圧を降圧するための信号ＰＷＤを生成し、その生成した信号ＰＷＤをＤＣ／ＤＣコンバータ１２へ出力する。これにより、交流モータＭ１が発電した交流電圧は、直流電圧に変換され、降圧されて直流電源Ｂに供給される。
さらに、制御装置３０は、電圧センサー１０からの直流電圧Ｖｂ、電圧センサー２０からの出力電圧Ｖｍ、電流センサー２４からのモータ電流ＭＣＲＴおよび回転センサー２５からのモータ回転数ＭＲＮに基づいて、交流モータＭ１の消費パワーの増加量が交流モータＭ１を駆動するためにコンデンサ１３からインバータ１４に供給可能な許容パワーを超えるか否かを判定する。そして、制御装置３０は、消費パワーの増加量が許容パワーを超えるとき、後述する方法によって、交流モータＭ１における消費パワーの増加量を抑制するようにＤＣ／ＤＣコンバータ１２を制御する。また、制御装置３０は、消費パワーの増加量が許容パワーを超えないとき、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の制御をそのまま継続する。
さらに、制御装置３０は、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２をオン／オフするための信号ＳＥを生成してシステムリレーＳＲ１，ＳＲ２へ出力する。
図２は、制御装置３０の機能ブロック図である。図２を参照して、制御装置３０は、モータトルク制御手段３０１と、電圧変換制御手段３０２とを含む。モータトルク制御手段３０１は、トルク指令値ＴＲＩ（車両におけるアクセルペダルの踏み込み度合い、ハイブリッド車両においてはエンジンの動作状態をも考慮しながらモータに与えるべきトルク指令を演算して得られている）、直流電源Ｂから出力された直流電圧Ｖｂ、モータ電流ＭＣＲＴ、モータ回転数ＭＲＮおよびＤＣ／ＤＣコンバータ１２の出力電圧Ｖｍに基づいて、交流モータＭ１の駆動時、後述する方法によりＤＣ／ＤＣコンバータ１２のＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２をオン／オフするための信号ＰＷＵと、インバータ１４のＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８をオン／オフするための信号ＰＷＭＩとを生成し、その生成した信号ＰＷＵおよび信号ＰＷＭＩをそれぞれＤＣ／ＤＣコンバータ１２およびインバータ１４へ出力する。
また、モータトルク制御手段３０１は、モータ電流ＭＣＲＴに基づいて交流モータＭ１におけるトルクを所定のタイミングごとに演算する。交流モータＭ１におけるトルクは、交流モータＭ１の各相に流れるモータ電流ＭＣＲＴに比例するので、モータトルク制御手段３０１は、予め保持した比例定数を電流センサー２４から受けたモータ電流ＭＣＲＴに乗算することにより交流モータＭ１におけるトルクを演算する。そして、モータトルク制御手段３０１は、演算した各タイミングにおけるトルクと各タイミングごとに回転センサー２５から入力されるモータ回転数ＭＲＮとを用いて、前回のタイミングから今回のタイミングまでの期間における交流モータＭ１の消費パワーの増加量を演算する。また、モータトルク制御手段３０１は、直流電圧Ｖｂおよび出力電圧Ｖｍに基づいて、コンデンサ１３からインバータ１４に供給可能な許容パワーを演算する。
そうすると、モータトルク制御手段３０１は、演算した消費パワーの増加量が演算した許容パワーを超えるか否かを判定し、消費パワーの増加量が許容パワーを超えるとき、交流モータＭ１の消費パワーの増加量を抑制するようにＤＣ／ＤＣコンバータ１２を制御する。より具体的には、モータトルク制御手段３０１は、交流モータＭ１の消費パワーの増加量を抑制するようにＤＣ／ＤＣコンバータ１２を駆動するための信号ＰＷＵｃ（信号ＰＷＵの一種）を生成し、その生成した信号ＰＷＵｃをＤＣ／ＤＣコンバータ１２へ出力する。なお、モータトルク制御手段３０１は、消費パワーの増加量が許容パワーを超えないとき、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の制御をそのまま継続する。
電圧変換制御手段３０２は、回生制動時、ハイブリッド自動車または電気自動車が回生制動モードに入ったことを示す信号ＲＧＥを外部のＥＣＵから受けると、交流モータＭ１が発電した交流電圧を直流電圧に変換するための信号ＰＷＭＣを生成してインバータ１４へ出力する。
また、電圧変換制御手段３０２は、回生制動時、信号ＲＧＥを外部のＥＣＵから受けると、インバータ１４から供給された直流電圧を降圧するための信号ＰＷＤを生成してＤＣ／ＤＣコンバータ１２へ出力する。このように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２は、直流電圧を降圧するための信号ＰＷＤにより直流電圧を降下させることもできるので、双方向コンバータの機能を有するものである。
図３は、モータトルク制御手段３０１の機能ブロック図である。図３を参照して、モータトルク制御手段３０１は、制御部３２と、演算部３４と、メモリ３６と、モータ制御用相電圧演算部４０と、インバータ用ＰＷＭ信号変換部４２と、インバータ入力電圧指令演算部５０と、フィードバック電圧指令演算部５２と、デューティー比変換部５４とを含む。
制御部３２は、外部のＥＣＵからトルク指令値ＴＲＩが入力されたとき、その入力されたトルク指令値ＴＲＩをモータ制御用相電圧演算部４０およびインバータ入力電圧指令演算部５０へ出力する。
また、制御部３２は、各タイミングごとに入力された直流電圧Ｖｂ、出力電圧Ｖｍ、モータ回転数ＭＲＮおよびモータ電流ＭＣＲＴをメモリ３６へ記憶する。そして、制御部３２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２を制御する各タイミングにおいて、直流電圧Ｖｂ、出力電圧Ｖｍ、モータ回転数ＭＲＮおよびモータ電流ＭＣＲＴに基づいて、コンデンサ１３からインバータ１４へ供給可能な許容パワーの限界値Ｗ、コンデンサ１３からインバータ１４へ供給可能な許容パワーＷ０、各タイミングにおける交流モータＭ１のトルクＴｍ（ｎ）、各タイミングにおける交流モータＭ１の回転角速度ωｍ（ｎ）、各タイミングにおける交流モータＭ１の消費パワーの変化率Ｐ’および隣接する２つのタイミング間における交流モータＭ１の消費パワーの変化量Ｐｓｍを演算し、その演算結果をメモリ３６に記憶するように演算部３４を制御する。
さらに、制御部３２は、タイミングｔにおいて、許容パワーＷ０および消費パワーの増加量Ｐｓｍを演算部３６から受け、消費パワーの増加量Ｐｓｍが許容パワーＷ０を超えるか否かを判定する。そして、制御部３２は、消費パワーの増加量Ｐｓｍが許容パワーＷ０を超えたとき、交流モータＭ１における消費パワーの増加量を抑制するためのタイミングｔにおけるトルク指令を演算するように演算部３４を制御し、演算部３４から受けたトルク指令をインバータ入力電圧指令演算部５０へ出力する。なお、制御部３２は、消費パワーの増加量Ｐｓｍが許容パワーＷ０を超えないとき、タイミングｔにおけるトルクＴｍ（ｎ）をメモリ３６から読出し、その読出したトルクＴｍ（ｎ）をタイミングｔにおけるトルク指令としてインバータ入力電圧指令演算部５０へ出力する。
演算部３４は、制御部３２からの制御に従って、各タイミングごとにメモリ３６からモータ電流ＭＣＲＴおよびモータ回転数ＭＲＮを読出し、その読出したモータ電流ＭＣＲＴおよびモータ回転数ＭＲＮを用いてそれぞれトルクＴｍ（ｎ）および回転角速度ωｍ（ｎ）を演算する。
また、演算部３４は、制御部３２からの制御に応じて、直流電圧Ｖｂ、出力電圧Ｖｍ、モータ回転数ＭＲＮおよびモータ電流ＭＣＲＴをメモリ３６から読出す。そして、演算部３４は、次式によってコンデンサ１３からインバータ１４へ供給可能な許容パワーの限界値Ｗを演算する。
2003056694.tif 000003
ここで、Ｃは、コンデンサ１３の静電容量を示す。図１に示すＤＣ／ＤＣコンバータ１２の回路は、Ｖｍ＞Ｖｂの関係が成立する間だけ直流電圧Ｖｂを出力電圧Ｖｍに昇圧できる。したがって、直流電圧Ｖｂ、出力電圧Ｖｍおよび許容パワーの限界値Ｗの間には、式（１）に示す関係が成立する。
また、演算部３４は、メモリ３６から読出したモータ電流ＭＣＲＴに基づいて各指令時における交流モータＭ１のトルクＴｍ（ｎ）を演算し、メモリ３６から読出したモータ回転数ＭＲＮに基づいて各指令時における回転角速度ωｍ（ｎ）を演算する。そして、演算部３４は、その演算したトルクＴｍ（ｎ）および回転角速度ωｍ（ｎ）をメモリ３６に記憶する。
さらに、演算部３４は、前回の指令時ｔ−１において、交流モータＭ１のモータ電流ＭＣＲＴから演算したトルクＴｍ（ｎ−１）およびモータ回転数ＭＲＮから演算した回転角速度ωｍ（ｎ−１）をメモリ３６から読出し、前回の指令時ｔ−１から今回の指令時ｔまでの間Δｔにおけるトルクの変化量ΔＴおよび回転角速度の変化量Δωｍを演算する。そして、演算部３４は、演算したトルクの変化量ΔＴおよび回転角速度の変化量Δωｍを用いて、前回の指令時ｔ−１から今回の指令時ｔまでの間Δｔにおける交流モータＭ１の消費パワーの増加率Ｐ’を次式によって演算する。
2003056694.tif 000004
ここで、Ｔは、今回指令時のトルクを表わし、ωｍは、今回指令時の回転角速度を表わす。
演算部３４は、より具体的には、交流モータＭ１における消費パワーの増加率Ｐ’を次式を用いて演算する。
2003056694.tif 000005
式（３）において、Ｔｍ（ｎ）は、今回指令時ｔにおいてモータ電流ＭＣＲＴに基づいて演算されたトルクを表わし、ωｍ（ｎ）は、今回指令時ｔにおいてモータ回転数ＭＲＮに基づいて演算された回転角速度を表わす。なお、演算部３４は、リアクトルＬ１に流れるリアクトル電流およびバッテリ電圧Ｖｂを用いて消費パワーの増加率Ｐ’を演算してもよい。
さらに、演算部３４は、消費パワーの増加量Ｐｓｍを次式によって演算する。
2003056694.tif 000006
式（４）は、時刻ｔにおける交流モータＭ１の消費パワーの増加率Ｐ’がＤＣ／ＤＣコンバータ１２の制御応答時定数ｔｆの間だけ維持された場合の消費パワーが消費パワーの増加量Ｐｓｍに等しいことを示す。
さらに、演算部３４は、制御部３２からの制御によって許容パワーの限界値Ｗに係数Ｇ（０＜Ｇ＜１）を乗算して許容パワーＷ０を演算する。
さらに、演算部３４は、消費パワーの増加量Ｐｓｍが許容パワーＷ０を超えたとき、制御部３２からの制御に従って今回指令時ｔにおけるトルク指令Ｔ’ｍ（ｎ）を次式によって演算する。
2003056694.tif 000007
ここで、Ｔ’ｍ（ｎ−１）は、前回の指令時におけるトルク指令を表わす。また、Ｐ０＝Ｗ０／ｔｆであり、Ｋは、所定値の係数である。
メモリ３６は、各タイミングごとの直流電圧Ｖｂ、出力電圧Ｖｍ、モータ回転数ＭＲＮ、モータ電流ＭＣＲＴ、モータ電流ＭＣＲＴに基づいて演算されたトルクＴｍ（ｎ）、回転角速度ωｍ（ｎ）、トルク指令Ｔ’ｍ（ｎ）、係数Ｇ，Ｋおよび制御応答時定数ｔｆを記憶する。
モータ制御用相電圧演算部４０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２（すなわち、コンデンサ１３）の出力電圧Ｖｍを電圧センサー２０から受け、交流モータＭ１の各相に流れるモータ電流ＭＣＲＴを電流センサー２４から受け、トルク指令値ＴＲを制御部３２から受ける。そして、モータ制御用相電圧演算部４０は、これらの入力される信号に基づいて、交流モータＭ１の各相のコイルに印加する電圧を計算し、その計算した結果をインバータ用ＰＷＭ信号変換部４２へ供給する。
インバータ用ＰＷＭ信号変換部４２は、モータ制御用相電圧演算部４０から受けた計算結果に基づいて、実際にインバータ１４の各ＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８をオン／オフする信号ＰＷＭＩを生成し、その生成した信号ＰＷＭＩをインバータ１４の各ＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８へ出力する。
これにより、各ＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８は、スイッチング制御され、交流モータＭ１が指令されたトルクを出すように交流モータＭ１の各相に流す電流を制御する。このようにして、モータ駆動電流が制御され、トルク指令値ＴＲに応じたモータトルクが出力される。
一方、インバータ入力電圧指令演算部５０は、トルク指令値ＴＲおよびモータ回転数ＭＲＮに基づいてインバータ入力電圧の最適値（目標値）、すなわち、電圧指令Ｖｄｃｃｏｍを演算し、その演算した電圧指令Ｖｄｃｃｏｍをフィードバック電圧指令演算部５２へ出力する。
フィードバック電圧指令演算部５２は、電圧センサー２０からのＤＣ／ＤＣコンバータ１２の出力電圧Ｖｍと、インバータ入力電圧指令演算部５０からの電圧指令Ｖｄｃｃｏｍとに基づいて、フィードバック電圧指令Ｖｄｃｃｏｍ＿ｆｂを演算し、その演算したフィードバック電圧指令Ｖｄｃｃｏｍ＿ｆｂをデューティー比変換部５４へ出力する。
デューティー比変換部５４は、電圧センサー１０からのバッテリ電圧Ｖｂと、フィードバック電圧指令演算部５２からのフィードバック電圧指令Ｖｄｃｃｏｍ＿ｆｂとに基づいて、電圧センサー２０からの出力電圧Ｖｍを、フィードバック電圧指令演算部５２からのフィードバック電圧指令Ｖｄｃｃｏｍ＿ｆｂに設定するためのデューティー比を演算し、その演算したデューティー比に基づいてＤＣ／ＤＣコンバータ１２のＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２をオン／オフするための信号ＰＷＵを生成する。そして、デューティー比変換部５４は、生成した信号ＰＷＵをＤＣ／ＤＣコンバータ１２のＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２へ出力する。
なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の下側のＮＰＮトランジスタＱ２のオンデューティーを大きくすることによりリアクトルＬ１における電力蓄積が大きくなるため、より高電圧の出力を得ることができる。一方、上側のＮＰＮトランジスタＱ１のオンデューティーを大きくすることにより電源ラインの電圧が下がる。そこで、ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２のデューティー比を制御することで、電源ラインの電圧を直流電源Ｂの出力電圧以上の任意の電圧に制御可能である。
図４を参照して、電気負荷としてのインバータ１４および交流モータＭ１における消費パワーに基づいて、電気負荷装置１００の駆動を維持する動作について説明する。一連の動作が開始されると、演算部３４は、上記の式（１）および係数Ｇを用いて許容パワーＷ０を演算する（ステップＳ１０）。そして、演算部３４は、上記の式（２）（より具体的には式（３））を用いて、前回指令時ｔ−１から今回指令時ｔまでの間Δｔにおける交流モータＭ１の消費パワーの増加率Ｐ’を演算する（ステップＳ２０）。その後、演算部３４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の制御応答時定数ｔｆおよびステップＳ２０において演算した消費パワーの増加率Ｐ’を用いて式（４）により消費パワーの増加量Ｐｓｍを演算する。
そうすると、制御部３２は、許容パワーＷ０および消費パワーの増加量Ｐｓｍを演算部３４から受け、消費パワーの増加量Ｐｓｍ（＝Ｐ’×ｔｆ）が許容パワーＷ０を超えるか否かを判定する（ステップＳ３０）。
直流電源Ｂから出力される直流電圧Ｖｂ、コンデンサ１３の出力電圧Ｖｍおよびコンデンサ１３からインバータ１４へ供給可能な許容パワーの限界値Ｗの間には、式（１）に示す関係が成立する。そして、Ｖｍ＞Ｖｂの関係を常時成立させ、かつ、エネルギーの破綻を発生させないようにするためには、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の制御応答時定数ｔｆの間にコンデンサ１３からインバータ１４へ持ち出されるパワーは、少なくとも限界値Ｗよりも小さくなければならない。
そこで、エネルギーの破綻を発生させないようにするために、許容パワーの限界値Ｗに係数Ｇ（０＜Ｇ＜１）を乗算した許容パワーＷ０を演算し、交流モータＭ１の消費パワーの増加量Ｐｓｍ（＝Ｐ’×ｔｆ）が許容パワーＷ０よりも大きいか否かを判定することとしたものである。
ステップＳ３０において、消費パワーの増加量Ｐｓｍが許容パワーＷ０よりも大きくないと判定されたとき、制御部３２は、電気負荷としてのインバータ１４および交流モータＭ１における消費パワーの制限は必要ないものと判定し、今回指令時にモータ電流ＭＣＲＴに基づいて演算したトルクＴｍ（ｎ）をトルク指令値ＴＲとしてインバータ入力電圧指令演算部５０へ出力する。
そうすると、インバータ入力電圧指令演算部５０は、トルク指令値ＴＲ（＝Ｔｍ（ｎ））およびモータ回転数ＭＲＮに基づいて電圧指令Ｖｄｃｃｏｍを演算してフィードバック電圧指令演算部５２へ出力し、フィードバック電圧指令演算部５２は、電圧指令ＶｄｃｃｏｍおよびＤＣ／ＤＣコンバータ１２の出力電圧Ｖｍに基づいて、フィードバック電圧指令Ｖｄｃｃｏｍ＿ｆｂを演算してデューティー比変換部５４へ出力する。そして、デューティー比変換部５４は、フィードバック電圧指令Ｖｄｃｃｏｍ＿ｆｂ、出力電圧Ｖｍおよび直流電圧Ｖｂに基づいて、出力電圧Ｖｍを、フィードバック電圧指令演算部５２からのフィードバック電圧指令Ｖｄｃｃｏｍ＿ｆｂに設定するためのデューティー比を演算し、その演算したデューティー比に基づいてＤＣ／ＤＣコンバータ１２のＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２をオン／オフするための信号ＰＷＵを生成する。そして、デューティー比変換部５４は、生成した信号ＰＷＵをＤＣ／ＤＣコンバータ１２のＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２へ出力する。これにより、交流モータＭ１が今回指令時のトルクＴｍ（ｎ）を出力する制御がそのまま実行される（ステップＳ４０）。
一方、ステップＳ３０において、消費パワーの増加量Ｐｓｍ（＝Ｐ’×ｔｆ）が許容パワーＷ０を超えると判定されたとき、制御部３２は、電気負荷としてのインバータ１４および交流モータＭ１における消費パワーを制限する必要があるものと判定し、トルク指令Ｔ’ｍ（ｎ）を演算するように演算部３４を制御する。そして、演算部３４は、式（５）によってトルク指令Ｔ’ｍ（ｎ）を演算して制御部３２へ出力し、制御部３２は、トルク指令Ｔ’ｍ（ｎ）をインバータ入力電圧指令演算部５０へ出力する。
そうすると、インバータ入力電圧指令演算部５０は、トルク指令値ＴＲ（＝Ｔ’ｍ（ｎ））およびモータ回転数ＭＲＮに基づいて電圧指令Ｖｄｃｃｏｍｃを演算してフィードバック電圧指令演算部５２へ出力し、フィードバック電圧指令演算部５２は、電圧指令ＶｄｃｃｏｍｃおよびＤＣ／ＤＣコンバータ１２の出力電圧Ｖｍに基づいて、フィードバック電圧指令Ｖｄｃｃｏｍ＿ｆｂ＿ｃを演算してデューティー比変換部５４へ出力する。そして、デューティー比変換部５４は、フィードバック電圧指令Ｖｄｃｃｏｍ＿ｆｂ＿ｃ、出力電圧Ｖｍおよび直流電圧Ｖｂに基づいて、出力電圧Ｖｍを、フィードバック電圧指令演算部５２からのフィードバック電圧指令Ｖｄｃｃｏｍ＿ｆｂ＿ｃに設定するためのデューティー比を演算し、その演算したデューティー比に基づいてＤＣ／ＤＣコンバータ１２のＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２をオン／オフするための信号ＰＷＵｃを生成する。そして、デューティー比変換部５４は、生成した信号ＰＷＵｃをＤＣ／ＤＣコンバータ１２のＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２へ出力する。これにより、交流モータＭ１の消費パワー（トルク）が制限される（ステップＳ５０）。
交流モータＭ１の消費パワーの制限処理は、より具体的には、各場合に応じた係数Ｋを設定することにより次のように行なわれる。
式（２）の右辺の第１項ΔＴ・ωｍ＞第２項Δωｍ・Ｔのとき、係数Ｋは、０＜Ｋ＜１となるように設定され、消費パワーの増加量Ｐｓｍが許容パワーＷ０を超えないように、今回指令時におけるトルク指令の増加量が制限される。
また、式（２）の右辺の第１項ΔＴ・ωｍ＜第２項Δωｍ・Ｔのとき、係数Ｋは、−１＜Ｋ＜１となるように設定され、Δωｍが小さくなるようにトルクの減少方向への制御も許可される。この場合、係数Ｋは、−１＜Ｋ＜０となるように設定され、トルクを減少方向にしか許可しない制御が実行されてもよい。このようにすることにより、Δωｍによる影響が大きい場合、回転数の急激な変化を抑制するだけでなく、回生動作により低下した電圧を復帰させることもできる。
式（５）は、前回のトルク指令Ｔ’ｍ（ｎ−１）に（Ｐ０／ωｍ）×Ｋを加算したものが、今回のトルク指令Ｔ’ｍ（ｎ）であることを示す。そして、前回のトルク指令Ｔ’ｍ（ｎ−１）に加算する（Ｐ０／ωｍ）×Ｋは、コンデンサ１３からインバータ１４に供給可能な許容パワーＷ０に、１未満の値を有する係数Ｋを乗算して得られる。
したがって、今回指令時に増加されるトルクは、コンデンサ１３からインバータ１４へ供給可能な許容パワーＷ０によって実現可能である。つまり、この発明においては、交流モータＭ１の消費パワーの増加量Ｐｓｍがコンデンサ１３からインバータ１４へ供給可能な許容パワーＷ０を超えるとき、交流モータＭ１のトルク（消費パワー）の増加分が許容パワーＷ０によって実現可能な範囲に制限される。
なお、ステップＳ５０における消費パワー（トルク）を制限する処理は、電気負荷としてのインバータ１４および交流モータＭ１における消費パワーの増加量を、電気負荷（すなわち、インバータ１４および交流モータＭ１）の駆動動作を維持可能な範囲に制御することに相当する。
そして、ステップＳ４０またはステップＳ５０の後、一連の動作が終了する。
図５Ａ、図５Ｂおよび図５Ｃは、電気負荷（すなわち、インバータ１４および交流モータＭ１）における消費パワーが急激に変化した場合における電圧および消費パワーの状態を示す図である。図５Ａ、図５Ｂおよび図５Ｃを参照して、時刻ｔ０において、交流モータＭ１の消費パワーＰが急減に変化するが、この急激な変化が制御装置３０によって検知されると、消費パワーＰに制限がかけられ、結果的にコンデンサ１３の出力電圧Ｖｍは、バッテリ電圧Ｖｂを下回ることなく推移する。なお、時刻ｔ０以降において電気負荷における消費パワーの急激な変化が解消された状態では、消費パワーＰに対する制限は解除されている。
このように、交流モータＭ１の回転数が急激に変化した場合、消費パワーに制限をかけることによってＤＣ／ＤＣコンバータ１２の出力電圧Ｖｍの低下および過電流を防止できる。
また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の回路を過電流に耐えられるように設計する必要がなくなるので、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の容量（許容電流）を小さくすることができる。
さらに、コンデンサ１３をインバータ１４および交流モータＭ１における消費パワーの急激な変化に耐え得るようにしなくても済むので、コンデンサ１３の容量を小さくできる。その結果、低コスト化を図ることができる。
再び、図１を参照して、電気負荷装置１００における動作について説明する。制御装置３０は、外部のＥＣＵからトルク指令値ＴＲＩが入力されると、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２をオンするためのＨレベルの信号ＳＥを生成してシステムリレーＳＲ１，ＳＲ２へ出力するとともに、交流モータＭ１がトルク指令値ＴＲＩを発生するようにＤＣ／ＤＣコンバータ１２およびインバータ１４を制御するための信号ＰＷＵおよび信号ＰＷＭＩを生成してそれぞれＤＣ／ＤＣコンバータ１２およびインバータ１４へ出力する。
そして、直流電源Ｂは直流電圧Ｖｂを出力し、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２は直流電圧Ｖｂをコンデンサ１１へ供給する。コンデンサ１１は、供給された直流電圧Ｖｂを平滑化し、その平滑化した直流電圧ＶｂをＤＣ／ＤＣコンバータ１２へ供給する。
そうすると、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２のＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２は、制御装置３０からの信号ＰＷＵに応じてオン／オフされ、直流電圧Ｖｂを出力電圧Ｖｍに変換してコンデンサ１３に供給する。電圧センサー２０は、コンデンサ１３の出力電圧Ｖｍを検出し、その検出した出力電圧Ｖｍを制御装置３０へ出力する。
コンデンサ１３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２から供給された直流電圧を平滑化してインバータ１４へ供給する。インバータ１４のＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８は、制御装置３０からの信号ＰＷＭＩに従ってオン／オフされ、インバータ１４は、直流電圧を交流電圧に変換し、トルク指令値ＴＲＩによって指定されたトルクを交流モータＭ１が発生するように交流モータＭ１のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各相に所定の交流電流を流す。これにより、交流モータＭ１は、トルク指令値ＴＲＩによって指定されたトルクを発生する。
そして、制御装置３０は、所定の間隔を有する各タイミングごとに、直流電源Ｂからの直流電圧Ｖｂ、コンデンサ１３の出力電圧Ｖｍ、交流モータＭ１のモータ回転数ＭＲＮおよび交流モータＭ１のモータ電流ＭＣＲＴを受け、その受けた直流電圧Ｖｂ、出力電圧Ｖｍ、モータ回転数ＭＲＮおよびモータ電流ＭＣＲＴに基づいて、電気負荷における消費パワーが急激に増加しても電気負荷の駆動動作を維持するように制御する。
すなわち、制御装置３０は、直流電圧Ｖｂ、出力電圧Ｖｍ、モータ回転数ＭＲＮおよびモータ電流ＭＣＲＴに基づいて、コンデンサ１３からインバータ１４へ供給可能な許容パワーＷ０、交流モータＭ１における消費パワーの増加率Ｐ’および交流モータＭ１における消費パワーの増加量Ｐｓｍを演算する。そして、制御装置３０は、消費パワーの増加量Ｐｓｍが許容パワーＷ０を超えるか否かを判定し、消費パワーの増加量Ｐｓｍが許容パワーＷ０を超えないとき、今回指令時におけるトルク指令をそのまま実現するようにＤＣ／ＤＣコンバータ１２を制御する。
一方、制御装置３０は、消費パワーの増加量Ｐｓｍが許容パワーＷ０を超えるとき、電気負荷としてのインバータ１４および交流モータＭ１における消費パワー（トルク）を制限するようにＤＣ／ＤＣコンバータ１２を制御する。これにより、電気負荷（すなわち、インバータ１４および交流モータＭ１）の駆動動作が停止される程度に電気負荷における消費パワーが増加しても、電気負荷の駆動動作を維持可能な範囲に消費パワーの増加量が制御される。
電気負荷装置１００が搭載されたハイブリッド自動車または電気自動車が回生制動モードになった場合、制御装置３０は、回生制動モードになったことを示す信号を外部のＥＣＵから受け、信号ＰＷＭＣおよび信号ＰＷＤを生成してそれぞれインバータ１４およびＤＣ／ＤＣコンバータ１２へ出力する。
交流モータＭ１は、交流電圧を発電し、その発電した交流電圧をインバータ１４へ供給する。そして、インバータ１４は、制御装置３０からの信号ＰＷＭＣに従って、交流電圧を直流電圧に変換し、その変換した直流電圧をコンデンサ１３を介してＤＣ／ＤＣコンバータ１２へ供給する。
ＤＣ／ＤＣコンバータ１２は、制御装置３０からの信号ＰＷＤに従って直流電圧を降圧して直流電源Ｂに供給し、直流電源Ｂを充電する。
なお、この発明においては、インバータ１４および交流モータＭ１は、「電気負荷」を構成する。
また、この発明による電気負荷制御方法は、図４に示すフローチャートに従って電圧変換器（すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２）の駆動を維持する範囲に電気負荷における消費パワーの増加量を制御する電気負荷制御方法である。
さらに、許容パワーＷ０は、電気負荷（インバータ１４および交流モータＭ１）の駆動動作を維持可能な電気負荷におけるパワーの変化量の最大値である「限界値」に相当する。
さらに、ダイオードＤ１，Ｄ２は、「フライホイルダイオード」を構成する。
さらに、制御部３２、演算部３４、インバータ入力電圧指令演算部５０、フィードバック電圧指令演算部５２およびデューティー比変換部５４における消費パワーの増加量の制御は、実際にはＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）によって行なわれ、ＣＰＵは、図４に示すフローチャートの各ステップを備えるプログラムをＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）から読出し、その読出したプログラムを実行して図４に示すフローチャートに従って電気負荷の駆動動作を維持する範囲に電気負荷における消費パワーの増加量を制御する。したがって、ＲＯＭは、図４に示すフローチャートの各ステップを備えるプログラムを記録したコンピュータ（ＣＰＵ）読取り可能な記録媒体に相当する。
さらに、電気負荷における消費パワーの急激な増加を検出する方法は、上述した方法に限らず、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の出力電圧Ｖｍの変化をモニターするようにしてもよく、また、電気自動車のアクセルペダルの踏み込み度合いの時間変化をモニターする（ただし、アクセルペダルの踏み込み度合いが消費パワーに略比例するような場合において）ようにしてもよい。
実施の形態１によれば、電気負荷装置は、直流電源からの直流電圧を出力電圧に昇圧するＤＣ／ＤＣコンバータと、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧によって交流モータを駆動するインバータと、電気負荷としてのインバータおよび交流モータにおける消費パワーの増加量が電気負荷に供給可能な許容パワーを超えるとき、ＤＣ／ＤＣコンバータの駆動を維持するように電気負荷における消費パワーの増加量を制限する制御装置とを備えるので、電気負荷の駆動動作が停止する程度に消費パワーが変化しても、電気負荷の駆動を安定して継続できる。
［実施の形態２］
図６を参照して、実施の形態２による電気負荷装置１００Ａは、電気負荷装置１００の制御装置３０を制御装置３０Ａに代えたものであり、その他は、電気負荷装置１００と同じである。制御装置３０Ａは、交流モータＭ１における消費パワーＰｓｍが許容パワーＷ０を超えたとき、電圧指令値を高くしてＤＣ／ＤＣコンバータ１２を制御する。その以外の制御装置３０Ａの機能は、制御装置３０の機能と同じである。
図７を参照して、制御装置３０Ａは、制御装置３０のモータトルク制御手段３０１をモータトルク制御手段３０１Ａに代えたものであり、その他は、制御装置３０と同じである。
モータトルク制御手段３０１Ａは、交流モータＭ１の消費パワーの増加量Ｐｓｍが許容パワーＷ０を超えるとき、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の駆動を維持するように消費パワーの増加量Ｐｓｍを制御する方法がモータトルク制御手段３０１と相違するだけであり、その他は、モータトルク制御手段３０１と同じである。モータトルク制御手段３０１Ａは、交流モータＭ１の消費パワーの増加量Ｐｓｍが許容パワーＷ０を超えるとき、出力電圧Ｖｍの電圧指令Ｖｄｃｃｏｍを上昇させることによりＤＣ／ＤＣコンバータ１２の駆動を維持する。
図８を参照して、モータトルク制御手段３０１Ａは、モータトルク制御手段３０１の制御部３２、演算部３４およびフィードバック電圧指令演算部５２を、それぞれ、制御部３２Ａ、演算部３４Ａおよびフィードバック電圧指令演算部５２Ａに代えたものであり、その他は、モータトルク制御手段３０１と同じである。
制御部３２Ａは、制御部３２の機能に加え、次の機能を備える。制御部３２Ａは、交流モータＭ１の消費パワーの増加量Ｐｓｍが許容パワーＷ０を超えると判定したとき、今回指令時にフィードバック電圧指令演算部５２Ａに出力すべき電圧指令Ｖｄｃｃｏｍ＿ｕｐを演算するように演算部３４Ａを制御する。そして、制御部３２Ａは、演算部３４Ａにより演算された電圧指令Ｖｄｃｃｏｍ＿ｕｐをフィードバック電圧指令演算部５２Ａへ出力する。
また、制御部３２Ａは、消費パワーの増加量Ｐｓｍが許容パワーＷ０を超えないと判定したとき、今回指令時にモータ電流ＭＣＲＴに基づいて演算したトルクＴｍ（ｎ）を実現するための電圧指令Ｖｄｃｃｏｍ＿ｎを演算するように演算部３４Ａを制御する。
演算部３４Ａは、演算部３４の機能に加え、次の機能を備える。演算部３４Ａは、制御部３２Ａからの制御に従って今回指令時における電圧指令Ｖｄｃｃｏｍ＿ｕｐまたは電圧指令Ｖｄｃｃｏｍ＿ｎを演算する。
演算部３４Ａは、メモリ３６から直流電圧Ｖｂおよび消費パワーの増加量Ｐｓｍ（＝Ｐ’・ｔｆ）を読出し、次式により今回指令時における電圧指令Ｖｄｃｃｏｍ＿ｕｐを演算する。
2003056694.tif 000008
式（６）は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の出力電圧Ｖｍを電圧指令Ｖｄｃｃｏｍ＿ｕｐに上昇させた場合にコンデンサ１３からインバータ１４に供給可能なパワーが消費パワーの増加量Ｐｓｍ（＝Ｐ’・ｔｆ）よりも大きいことを意味する。したがって、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の出力電圧Ｖｍを電圧指令Ｖｄｃｃｏｍ＿ｕｐまで上昇させることにより、交流モータＭ１における消費パワーがＰｓｍだけ増加しても電気負荷装置１００Ａの駆動を維持できる。
また、演算部３４Ａは、今回指令時におけるトルクＴｍ（ｎ）およびモータ回転数ＭＲＮをメモリ３６から読出して電圧指令Ｖｄｃｃｏｍ＿ｎを演算する。
そして、演算部３４Ａは、演算した電圧指令Ｖｄｃｃｏｍ＿ｕｐまたはＶｄｃｃｏｍ＿ｎを制御部３２Ａへ出力する。
フィードバック電圧指令演算部５２Ａは、インバータ入力電圧指令演算部５０から電圧指令Ｖｄｃｃｏｍを受けると、その受けた電圧指令Ｖｄｃｃｏｍと電圧センサー２０からのＤＣ／ＤＣコンバータ１２の出力電圧Ｖｍとに基づいて、フィードバック電圧指令Ｖｄｃｃｏｍ＿ｆｂを演算し、その演算したフィードバック電圧指令Ｖｄｃｃｏｍ＿ｆｂをデューティー比変換部５４へ出力する。
また、フィードバック電圧指令演算部５２Ａは、制御部３２Ａから電圧指令Ｖｄｃｃｏｍ＿ｕｐを受けると、その受けた電圧指令Ｖｄｃｃｏｍ＿ｕｐと電圧センサー２０からの出力電圧Ｖｍとに基づいて、フィードバック電圧指令Ｖｄｃｃｏｍ＿ｆｂ＿ｕｐを演算し、その演算したフィードバック電圧指令Ｖｄｃｃｏｍ＿ｆｂ＿ｕｐをデューティー比変換部５４へ出力する。
さらに、フィードバック電圧指令演算部５２Ａは、制御部３２Ａから電圧指令Ｖｄｃｃｏｍ＿ｎを受けると、その受けた電圧指令Ｖｄｃｃｏｍ＿ｎと電圧センサー２０からの出力電圧Ｖｍとに基づいて、フィードバック電圧指令Ｖｄｃｃｏｍ＿ｆｂ＿ｎを演算し、その演算したフィードバック電圧指令Ｖｄｃｃｏｍ＿ｆｂ＿ｎをデューティー比変換部５４へ出力する。
図９を参照して、電気負荷としてのインバータ１４および交流モータＭ１における消費パワーに基づいて、電気負荷装置１００Ａの駆動を維持する動作について説明する。図９に示すフローチャートは、図４に示すフローチャートのステップＳ５０をステップＳ５０Ａに代えたものであり、その他は、図４に示すフローチャートと同じである。
制御部３２Ａは、ステップＳ３０において消費パワーの増加量Ｐｓｍが許容パワーＷ０を超えると判定したとき、今回指令時における電圧指令Ｖｄｃｃｏｍ＿ｕｐを演算するように演算部３４Ａを制御する。そして、演算部３４Ａは、直流電圧Ｖｂおよび消費パワーの増加量Ｐｓｍ（＝Ｐ’・ｔｆ）をメモリ３６から読出し、その読出した直流電圧Ｖｂおよび消費パワーの増加量Ｐｓｍ（＝Ｐ’・ｔｆ）を用いて式（６）により電圧指令Ｖｄｃｃｏｍ＿ｕｐを演算する。
演算部３４Ａは、演算した電圧指令Ｖｄｃｃｏｍ＿ｕｐを制御部３２Ａへ出力し、制御部３２Ａは、演算部３４Ａから受けた電圧指令Ｖｄｃｃｏｍ＿ｕｐを今回指令時の電圧指令としてフィードバック電圧指令演算部５２Ａへ出力する。
そうすると、フィードバック電圧指令演算部５２Ａは、制御部３２Ａからの電圧指令Ｖｄｃｃｏｍ＿ｕｐと電圧センサー２０からの出力電圧Ｖｍとに基づいてフィードバック電圧指令Ｖｄｃｃｏｍ＿ｆｂ＿ｕｐを演算し、その演算したフィードバック電圧指令Ｖｄｃｃｏｍ＿ｆｂ＿ｕｐをデューティー比変換部５４へ出力する。デューティー比変換部５４は、電圧センサー１０からのバッテリ電圧Ｖｂと、フィードバック電圧指令演算部５２Ａからのフィードバック電圧指令Ｖｄｃｃｏｍ＿ｆｂ＿ｕｐとに基づいて、電圧センサー２０からの出力電圧Ｖｍを、フィードバック電圧指令演算部５２Ａからのフィードバック電圧指令Ｖｄｃｃｏｍ＿ｆｂ＿ｕｐに設定するためのデューティー比を演算し、その演算したデューティー比に基づいてＤＣ／ＤＣコンバータ１２のＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２をオン／オフするための信号ＰＷＵ＿ｕｐ（信号ＰＷＵの一種）を生成する。そして、デューティー比変換部５４は、生成した信号ＰＷＵ＿ｕｐをＤＣ／ＤＣコンバータ１２のＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２へ出力する。
ＤＣ／ＤＣコンバータ１２は、信号ＰＷＵ＿ｕｐに基づいて、出力電圧Ｖｍが電圧指令Ｖｄｃｃｏｍ＿ｆｂ＿ｕｐになるように直流電圧Ｖｂを出力電圧Ｖｍに変換し、コンデンサ１３は、式（６）の左辺で示されるパワー（エネルギー）を蓄積する。これにより、電圧指令値の上昇処理が終了する（ステップＳ５０Ａ）。
一方、制御部３２Ａは、ステップＳ３０において、消費パワーの増加量Ｐｓｍが許容パワーＷ０を超えないと判定したとき、電圧指令Ｖｄｃｃｏｍ＿ｎを演算するように演算部３４Ａを制御し、演算部３４Ａは、トルクＴｍ（ｎ）およびモータ回転数ＭＲＮをメモリ３６から読出して電圧指令Ｖｄｃｃｏｍ＿ｎを演算し、その演算した電圧指令Ｖｄｃｃｏｍ＿ｎを制御部３２Ａへ出力する。
そうすると、制御部３２Ａは、演算部３４Ａから受けた電圧指令Ｖｄｃｃｏｍ＿ｎを今回指令時の電圧指令としてフィードバック電圧指令演算部５２Ａへ出力する。そして、フィードバック電圧指令演算部５２Ａは、制御部３２Ａからの電圧指令Ｖｄｃｃｏｍ＿ｎと電圧センサー２０からの出力電圧Ｖｍとに基づいてフィードバック電圧指令Ｖｄｃｃｏｍ＿ｆｂ＿ｎを演算し、その演算したフィードバック電圧指令Ｖｄｃｃｏｍ＿ｆｂ＿ｎをデューティー比変換部５４へ出力する。
デューティー比変換部５４は、電圧センサー１０からのバッテリ電圧Ｖｂと、フィードバック電圧指令演算部５２Ａからのフィードバック電圧指令Ｖｄｃｃｏｍ＿ｆｂ＿ｎとに基づいて、電圧センサー２０からの出力電圧Ｖｍを、フィードバック電圧指令演算部５２Ａからのフィードバック電圧指令Ｖｄｃｃｏｍ＿ｆｂ＿ｎに設定するためのデューティー比を演算し、その演算したデューティー比に基づいてＤＣ／ＤＣコンバータ１２のＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２をオン／オフするための信号ＰＷＵを生成する。そして、デューティー比変換部５４は、生成した信号ＰＷＵをＤＣ／ＤＣコンバータ１２のＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２へ出力する。
ＤＣ／ＤＣコンバータ１２は、信号ＰＷＵに基づいて、出力電圧Ｖｍが電圧指令Ｖｄｃｃｏｍ＿ｆｂ＿ｎになるように直流電圧Ｖｂを出力電圧Ｖｍに変換する。これにより、トルク指令をそのまま実行する処理が終了する（ステップＳ４０）。
そして、ステップＳ４０またはステップＳ５０Ａの後、一連の動作が終了する。
上述したように、交流モータＭ１における消費パワーの増加量Ｐｓｍが許容パワーＷ０を超えたとき、出力電圧ＶｍのＨ標値である電圧指令を電圧指令Ｖｄｃｃｏｍから電圧指令Ｖｄｃｃｏｍ＿ｕｐまで上昇させ、コンデンサ１３からインバータ１４へ供給可能なパワーを消費パワーの増加量Ｐｓｍよりも大きくする。つまり、消費パワーの増加量Ｐｓｍが許容パワーＷ０を超えたとき、消費パワーの増加量Ｐｓｍよりも大きいパワーをコンデンサ１３に蓄積する。
これにより、交流モータＭ１における消費パワーがＰｓｍだけ増加しても電気負荷装置１００Ａの駆動を維持できる。
なお、コンデンサ１３に蓄積されるパワーを交流モータＭ１における消費パワーの増加量Ｐｓｍよりも大きくなるように制御することは、交流モータＭ１における消費パワーの増加量Ｐｓｍを電気負荷装置１００Ａの駆動を維持可能な範囲に制御することに相当する。
また、この発明による電気負荷制御方法は、図９に示すフローチャートに従って電圧変換器（すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２）の駆動を維持する範囲に電気負荷における消費パワーの増加量を制御する電気負荷制御方法である。
さらに、制御部３２Ａ、演算部３４Ａ、フィードバック電圧指令演算部５２Ａおよびデューティー比変換部５４における消費パワーの増加量の制御は、実際にはＣＰＵによって行なわれ、ＣＰＵは、図９に示すフローチャートの各ステップを備えるプログラムをＲＯＭから読出し、その読出したプログラムを実行して図９に示すフローチャートに従って電気負荷の駆動動作を維持する範囲に電気負荷における消費パワーの増加量を制御する。したがって、ＲＯＭは、図９に示すフローチャートの各ステップを備えるプログラムを記録したコンピュータ（ＣＰＵ）読取り可能な記録媒体に相当する。
その他は、実施の形態１と同じである。
実施の形態２によれば、電気負荷装置は、直流電源からの直流電圧を出力電圧に昇圧するＤＣ／ＤＣコンバータと、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧によって交流モータを駆動するインバータと、電気負荷としてのインバータおよび交流モータにおける消費パワーの増加量が電気負荷に供給可能な許容パワーを超えるとき、電圧指令値を高くしてＤＣ／ＤＣコンバータを制御する制御装置とを備えるので、電気負荷の駆動動作が停止する程度に消費パワーが変化しても、電気負荷の駆動を安定して継続できる。
［実施の形態３］
図１０を参照して、実施の形態３による電気負荷装置１００Ｂは、電気負荷装置１００の制御装置３０を制御装置３０Ｂに代え、電流センサー２８、回転センサー２９、インバータ３１および交流モータＭ２を追加したものであり、その他は、電気負荷装置１００と同じである。
コンデンサ１３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２からの出力電圧ＶｍをノードＮ１，Ｎ２を介して受け、その受けた出力電圧Ｖｍを平滑化してインバータ１４のみならずインバータ３１にも供給する。また、インバータ１４は、制御装置３０Ｂからの信号ＰＷＭＩ１に基づいてコンデンサ１３からの直流電圧を交流電圧に変換して交流モータＭ１を駆動し、信号ＰＷＭＣ１に基づいて交流モータＭ１が発電した交流電圧を直流電圧に変換する。
インバータ３１は、インバータ１４と同じ構成から成る。そして、インバータ３１は、制御装置３０Ｂからの信号ＰＷＭＩ２に基づいて、コンデンサ１３からの直流電圧を交流電圧に変換して交流モータＭ２を駆動し、信号ＰＷＭＣ２に基づいて交流モータＭ２が発電した交流電圧を直流電圧に変換する。電流センサー２８は、交流モータＭ２の各相に流れるモータ電流ＭＣＲＴ２を検出して制御装置３０Ｂへ出力する。
電流センサー２４は、モータ電流ＭＣＲＴ１を検出して制御装置３０Ｂへ出力する。電流センサー２８は、モータ電流ＭＣＲＴ２を検出して制御装置３０Ｂへ出力する。回転センサー２５は、モータ回転数ＭＲＮ１を検出して制御装置３０Ｂへ出力する。回転センサー２９は、モータ回転数ＭＲＮ２を検出して制御装置３０Ｂへ出力する。交流モータＭ２は、制御装置３０Ｂからの信号ＲＵＰに応じて発電電力を増加する。
制御装置３０Ｂは、直流電源Ｂから出力された直流電圧Ｖｂを電圧センサー１０から受け、モータ電流ＭＣＲＴ１，ＭＣＲＴ２をそれぞれ電流センサー２４，２８から受け、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の出力電圧Ｖｍ（すなわち、インバータ１４，３１への入力電圧）を電圧センサー２０から受け、トルク指令値ＴＲＩ１，ＴＲＩ２を外部ＥＣＵから受け、モータ回転数ＭＲＮ１，ＭＲＮ２をそれぞれ回転センサー２５，２９から受ける。そして、制御装置３０Ｂは、直流電圧Ｖｂ、出力電圧Ｖｍ、モータ電流ＭＣＲＴ１、トルク指令値ＴＲＩ１およびモータ回転数ＭＲＮ１に基づいて、上述した方法によりインバータ１４が交流モータＭ１を駆動するときにインバータ１４のＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８をスイッチング制御するための信号ＰＷＭＩ１を生成し、その生成した信号ＰＷＭＩ１をインバータ１４へ出力する。
また、制御装置３０Ｂは、直流電圧Ｖｂ、出力電圧Ｖｍ、モータ電流ＭＣＲＴ２、トルク指令値ＴＲＩ２およびモータ回転数ＭＲＮ２に基づいて、上述した方法によりインバータ３１が交流モータＭ２を駆動するときにインバータ３１のＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８をスイッチング制御するための信号ＰＷＭＩ２を生成し、その生成した信号ＰＷＭＩ２をインバータ３１へ出力する。
さらに、制御装置３０Ｂは、インバータ１４（または３１）が交流モータＭ１（またはＭ２）を駆動するとき、直流電圧Ｖｂ、出力電圧Ｖｍ、モータ電流ＭＣＲＴ１（またはＭＣＲＴ２）、トルク指令値ＴＲＩ１（またはＴＲＩ２）およびモータ回転数ＭＲＮ１（またはＭＲＮ２）に基づいて、上述した方法によりＤＣ／ＤＣコンバータ１２のＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２をスイッチング制御するための信号ＰＷＵを生成してＤＣ／ＤＣコンバータ１２へ出力する。
さらに、制御装置３０Ｂは、回生制動時に交流モータＭ１が発電した交流電圧を直流電圧に変換するための信号ＰＷＭＣ１、または交流モータＭ２が発電した交流電圧を直流電圧に変換するための信号ＰＷＭＣ２を生成し、その生成した信号ＰＷＭＣ１または信号ＰＷＭＣ２をそれぞれインバータ１４またはインバータ３１へ出力する。この場合、制御装置３０Ｂは、インバータ１４または３１からの直流電圧を降圧して直流電源Ｂを充電するようにＤＣ／ＤＣコンバータ１２を制御する信号ＰＷＤを生成してＤＣ／ＤＣコンバータ１２へ出力する。
さらに、制御装置３０Ｂは、交流モータＭ１における消費パワーが増加した場合に電気負荷装置１００Ｂの駆動を維持する制御を行なう。なお、以下においては、説明を解り易くするために、交流モータＭ１における消費パワーの増加量Ｐｓｍが許容パワーＷ０を超えている場合に電気負荷装置１００Ｂの駆動を維持する制御について説明する。
より具体的には、制御装置３０Ｂは、電圧センサー１０からの直流電圧Ｖｂ、電圧センサー２０からの出力電圧Ｖｍ、電流センサー２４からのモータ電流ＭＣＲＴ１および回転センサー２５からのモータ回転数ＭＲＮ１に基づいて、交流モータＭ１の消費パワーの増加量Ｐｓｍおよび許容パワーＷ０を上述した方法により演算する。そして、制御装置３０Ｂは、消費パワーの増加量Ｐｓｍが許容パワーＷ０を超えるとき、後述する方法によってコンデンサ１３からインバータ１４へ供給可能なパワーを増加させるように交流モータＭ２およびインバータ３１を制御する。また、制御装置３０Ｂは、消費パワーの増加量が許容パワーを超えないとき、それまでの制御をそのまま継続する。
さらに、制御装置３０Ｂは、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２をオン／オフするための信号ＳＥを生成してシステムリレーＳＲ１，ＳＲ２へ出力する。
図１１を参照して、制御装置３０Ｂは、モータトルク制御手段３０１Ｂおよび電圧変換制御手段３０２Ａを含む。モータトルク制御手段３０１Ｂは、モータ電流ＭＣＲＴ１，２、トルク指令値ＴＲＩ１，２、モータ回転数ＭＲＮ１，２、直流電圧Ｖｂおよび出力電圧Ｖｍに基づいて信号ＰＷＭＩ１，２を生成し、その生成した信号ＰＷＭＩ１，２を、それぞれ、インバータ１４，３１へ出力する。
また、モータトルク制御手段３０１Ｂは、直流電圧Ｖｂ、出力電圧Ｖｍ、モータ電流ＭＣＲＴ１（またはＭＣＲＴ２）、トルク指令値ＴＲＩ１（またはＴＲＩ２）およびモータ回転数ＭＲＮ１（またはＭＲＮ２）に基づいて、信号ＰＷＵを生成し、その生成した信号ＰＷＵをＤＣ／ＤＣコンバータ１２へ出力する。
さらに、モータトルク制御手段３０１Ｂは、交流モータＭ１における消費パワーの増加量Ｐｓｍおよび許容パワーＷ０を上述した方法により演算する。そして、モータトルク制御手段３０１Ｂは、消費パワーＰｓｍが許容パワーＷ０を超えるとき、交流モータＭ２における消費パワーを減少させるための信号ＰＷＭＩ２ｃ（信号ＰＷＭＩ２の一種）を生成してインバータ３１へ出力する。また、モータトルク制御手段３０１Ｂは、消費パワーＰｓｍが許容パワーＷ０を超えるとき、交流モータＭ２における発電電力を増加するための信号ＲＵＰと、信号ＰＷＭＣ２の生成を指示する信号ＰＢＣとを生成し、信号ＲＵＰを交流モータＭ２へ出力し、信号ＰＢＣを電圧変換制御手段３０２Ａへ出力する。なお、モータトルク制御手段３０１Ｂは、消費パワーＰｓｍが許容パワーＷ０を超えないとき、それまでの制御を継続する。
電圧変換制御手段３０２Ａは、電気負荷装置１００Ｂが搭載されたハイブリッド自動車または電気自動車が回生制動モードに入ったことを示す信号ＲＧＥを外部ＥＣＵから受けると、信号ＰＷＭＣ１，２および信号ＰＷＤを生成し、その生成した信号ＰＷＭＣ１，２をそれぞれインバータ１４，３１へ出力し、信号ＰＷＤをＤＣ／ＤＣコンバータ１２へ出力する。
また、電圧変換制御手段３０２Ａは、モータトルク制御手段３０１Ｂからの信号ＰＢＣに応じて信号ＰＷＭＣ２を生成してインバータ３１へ出力する。
図１２を参照して、モータトルク制御手段３０１Ｂは、モータトルク制御手段３０１の制御部３２および演算部３４をそれぞれ制御部３２Ｂおよび演算部３４Ｂに代えたものであり、その他は、モータトルク制御手段３０１と同じである。
モータトルク制御手段３０１Ｂは、２つのトルク指令値ＴＲＩ１，２、２つのモータ電流ＭＣＲＴ１，２および２つのモータ回転数ＭＲＮ１，２に基づいて、信号ＰＷＭＩ１，２および信号ＰＷＵを生成し、その生成した信号ＰＷＭＩ１，２および信号ＰＷＵに基づいてそれぞれインバータ１４，３１およびＤＣ／ＤＣコンバータ１２を制御する。
制御部３２Ｂは、外部ＥＣＵからのトルク指令値ＴＲＩ１，２、電圧センサー１０からの直流電圧Ｖｂ、電圧センサー２０からの出力電圧Ｖｍ、回転センサー２５からのモータ回転数ＭＲＮ１および回転センサー２９からのモータ回転数ＭＲＮ２を受ける。そして、制御部３２Ｂは、トルク指令値ＴＲＩ１，２をそのままモータ制御用相電圧演算部４０およびインバータ入力電圧指令演算部５０へ出力する。また、制御部３２Ｂは、直流電圧Ｖｂ、出力電圧Ｖｍおよびモータ回転数ＭＲＮ１，２をメモリ３６に記憶する。
制御部３２Ｂは、交流モータＭ１における消費パワーの増加量Ｐｓｍが許容パワーＷ０を超えると判定したとき、モータ電流ＭＣＲＴ２に基づいて演算された交流モータＭ２のトルクＴｍ２（ｎ）の極性によって交流モータＭ２が消費モードであるか否かを判定する。より具体的には、制御部３２Ｂは、メモリ３６からトルクＴｍ２（ｎ）を読出し、その読出したトルクＴｍ２（ｎ）が正であるとき交流モータＭ２は消費モードであると判定し、トルクＴｍ２（ｎ）が負であるとき交流モータＭ２は発電モードであると判定する。
そして、制御部３２Ｂは、交流モータＭ２が消費モードであると判定したとき、トルクＴｍ２（ｎ）よりも小さいトルクＴ’ｍ２（ｎ）をモータ制御用相電圧演算部４０へ出力する。
また、制御部３２Ｂは、交流モータＭ２が発電モードであると判定したとき、信号ＲＵＰおよび信号ＰＢＣを生成し、その生成した信号ＲＵＰを交流モータＭ２へ出力し、生成した信号ＰＢＣを電圧変換制御手段３０２Ａへ出力する。
演算部３４Ｂは、実施の形態１における式（１）〜式（４）の演算を行なう。この場合、演算部３４Ｂは、各タイミングごとにメモリ３６から読出したモータ電流ＭＣＲＴ１およびモータ回転数ＭＲＮ１を用いて式（２），（３）の演算、トルクＴｍ１（ｎ）の演算および回転角速度ωｍ１（ｎ）の演算を行なう。
また、演算部３４Ｂは、各タイミングごとにメモリ３６から読出したモータ電流ＭＣＲＴ２に基づいてトルクＴｍ２（ｎ）を演算する。
さらに、演算部３４Ｂは、制御部３２Ｂからの制御に基づいて、次式により今回指令時におけるトルク指令Ｔ’ｍ２（ｎ）を演算する。
2003056694.tif 000009
ここで、ｎは１以上の定数である。また、ωｍ１は、今回指令時における交流モータＭ１の回転角速度である。さらに、Ｐ１は、交流モータＭ１における消費パワーの増加量Ｐｓｍよりも大きい値である。
式（７）は、本来、交流モータＭ２が出力すべきトルクＴｍ２（ｎ）よりも、交流モータＭ１における消費パワーの増加量Ｐｓｍをカバーするためのトルクｎ×Ｐ１／ωｍ１だけ小さいトルクを今回指令時におけるトルク指令Ｔ’ｍ２（ｎ）とすることを意味する。
モータ制御用相電圧演算部４０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の出力電圧Ｖｍ、モータ電流ＭＣＲＴ１、およびトルク指令値ＴＲ１に基づいて交流モータＭ１の各相に印加する電圧を計算し、出力電圧Ｖｍ、モータ電流ＭＣＲＴ２、およびトルク指令値ＴＲ２に基づいて交流モータＭ２の各相に印加する電圧を計算する。そして、モータ制御用相電圧演算部４０は、計算した交流モータＭ１またはＭ２用の電圧をインバータ用ＰＷＭ信号変換部４２へ出力する。
インバータ用ＰＷＭ信号変換部４２は、モータ制御用相電圧演算部４０から交流モータＭ１用の電圧を受けると、その受けた電圧に基づいて信号ＰＷＭＩ１を生成してインバータ１４へ出力する。また、インバータ用ＰＷＭ信号変換部４２は、モータ制御用相電圧演算部４０から交流モータＭ２用の電圧を受けると、その受けた電圧に基づいて信号ＰＷＭＩ２を生成してインバータ３１へ出力する。
インバータ入力電圧指令演算部５０は、トルク指令値ＴＲ１およびモータ回転数ＭＲＮ１（またはトルク指令値ＴＲ２およびモータ回転数ＭＲＮ２）に基づいて電圧指令Ｖｄｃｃｏｍを演算し、その演算した電圧指令Ｖｄｃｃｏｍをフィードバック電圧指令演算部５２へ出力する。
その他のモータトルク制御手段３０１Ｂの動作は、モータトルク制御手段３０１の動作と同じである。
図１３を参照して、電気負荷としてのインバータ１４および交流モータＭ１における消費パワーに基づいて、電気負荷装置１００Ｂの駆動を維持する動作について説明する。図１３に示すフローチャートは、図４に示すフローチャートのステップＳ５０を削除し、ステップＳ６０，Ｓ７０，Ｓ８０を追加したものであり、その他は、図４に示すフローチャートと同じである。
制御部３２Ｂは、ステップＳ３０において交流モータＭ１における消費パワーの増加量Ｐｓｍが許容パワーＷ０を超えると判定したとき、トルクＴｍ２（ｎ）をメモリ３６から読出し、その読出したトルクＴｍ２（ｎ）の極性が正か負かを判定する（ステップＳ６０）。
そして、ステップＳ６０において、トルクＴｍ２（ｎ）の極性が正と判定されたとき、制御部３２Ｂは、交流モータＭ２が消費モードにあると判定し、トルク指令Ｔ’ｍ２（ｎ）を演算するように演算部３４Ｂを制御する。演算部３４Ｂは、制御部３２Ｂからの制御に基づいて、式（７）によりトルク指令Ｔ’ｍ２（ｎ）を演算して制御部３２Ｂへ出力する。
そうすると、制御部３２Ｂは、演算部３４Ｂからのトルク指令Ｔ’ｍ２（ｎ）をトルク指令値ＴＲ２としてモータ制御用相電圧演算部４０へ出力する。モータ制御用相電圧演算部４０は、出力電圧Ｖｍ、モータ電流ＭＣＲＴ２、およびトルク指令値ＴＲ２（＝Ｔ’ｍ２（ｎ））に基づいて交流モータＭ２の各相に印加する電圧を計算する。そして、モータ制御用相電圧演算部４０は、計算した交流モータＭ２用の電圧をインバータ用ＰＷＭ信号変換部４２へ出力する。
インバータ用ＰＷＭ信号変換部４２は、モータ制御用相電圧演算部４０から交流モータＭ２用の電圧を受けると、その受けた電圧に基づいて信号ＰＷＭＩ２ｃを生成してインバータ３１へ出力する。インバータ３１は、信号ＰＷＭＩ２ｃに基づいて交流モータＭ２を駆動する。これにより、交流モータＭ２における消費パワーが低減される（ステップＳ７０）。そして、交流モータＭ１における消費パワーの増加量をカバーするためのパワーに相当する消費パワーが交流モータＭ２において減少される。
一方、ステップＳ６０において、トルクＴｍ２（ｎ）の極性が負であると判定されたとき、制御部３２Ｂは、交流モータＭ２が発電モードにあると判定し、信号ＲＵＰおよび信号ＰＢＣを生成してそれぞれ交流モータＭ２および電圧変換制御手段３０２Ａへ出力する。
そうすると、電圧変換制御手段３０２Ａは、信号ＰＢＣに応じて信号ＰＷＭＣ２を生成してインバータ３１へ出力する。また、交流モータＭ２は、信号ＲＵＰに応じて発電電力を増加する（ステップＳ８０）。インバータ３１は、交流モータＭ２からの交流電圧を信号ＰＷＭＣ２に応じて直流電圧に変換し、その変換した直流電圧をノードＮ１，Ｎ２を介してコンデンサ１３に供給する。
これにより、コンデンサ１３からインバータ１４へ供給可能なパワーが増加する。
また、ステップＳ３０において、交流モータＭ１における消費パワーの増加量Ｐｓｍが許容パワーよりも小さいと判定されたとき、それまでの制御が継続される（ステップＳ４０）。
そして、ステップＳ４０またはステップＳ７０またはステップＳ８０の後、一連の動作が終了する。
上述したように、実施の形態３においては、交流モータＭ１における消費パワーが急激に増加した場合に、交流モータＭ２における消費パワーを低減し、または交流モータＭ２における発電パワーを増加するようにインバータ３１またはインバータ３１および交流モータＭ２を制御する。
再び、図１０を参照して、電気負荷装置１００Ｂにおける全体動作について説明する。全体の動作が開始されると、制御装置３０Ｂは、Ｈレベルの信号ＳＥを生成してシステムリレーＳＲ１，ＳＲ２へ出力し、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２がオンされる。直流電源Ｂは直流電圧をシステムリレーＳＲ１，ＳＲ２を介してＤＣ／ＤＣコンバータ１２へ出力する。
電圧センサー１０は、直流電源Ｂから出力される直流電圧Ｖｂを検出し、その検出した直流電圧Ｖｂを制御装置３０Ｂへ出力する。また、電圧センサー２０は、コンデンサ１３の両端の電圧Ｖｍを検出し、その検出した電圧Ｖｍを制御装置３０Ｂへ出力する。さらに、電流センサー２４は、交流モータＭ１に流れるモータ電流ＭＣＲＴ１を検出して制御装置３０Ｂへ出力し、電流センサー２８は、交流モータＭ２に流れるモータ電流ＭＣＲＴ２を検出して制御装置３０Ｂへ出力する。さらに、回転センサー２５は、交流モータＭ１のモータ回転数ＭＲＮ１を検出して制御装置３０Ｂへ出力し、回転センサー２９は、交流モータＭ２のモータ回転数ＭＲＮ２を検出して制御装置３０Ｂへ出力する。そして、制御装置３０Ｂは、外部ＥＣＵからトルク指令値ＴＲＩ１，２を受ける。
そうすると、制御装置３０Ｂは、直流電圧Ｖｂ、出力電圧Ｖｍ、モータ電流ＭＣＲＴ１、トルク指令値ＴＲＩ１およびモータ回転数ＭＲＮ１に基づいて、上述した方法により信号ＰＷＭＩ１を生成し、その生成した信号ＰＷＭＩ１をインバータ１４へ出力する。また、制御装置３０Ｂは、直流電圧Ｖｂ、出力電圧Ｖｍ、モータ電流ＭＣＲＴ２、トルク指令値ＴＲＩ２およびモータ回転数ＭＲＮ２に基づいて、上述した方法により信号ＰＷＭＩ２を生成し、その生成した信号ＰＷＭＩ２をインバータ３１へ出力する。
さらに、制御装置３０Ｂは、インバータ１４（または３１）が交流モータＭ１（またはＭ２）を駆動するとき、直流電圧Ｖｂ、出力電圧Ｖｍ、モータ電流ＭＣＲＴ１（またはＭＣＲＴ２）、トルク指令値ＴＲＩ１（またはＴＲＩ２）、およびモータ回転数ＭＲＮ１（またはＭＲＮ２）に基づいて、上述した方法によりＤＣ／ＤＣコンバータ１２のＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２をスイッチング制御するための信号ＰＷＵを生成し、その生成した信号ＰＷＵをＤＣ／ＤＣコンバータ１２へ出力する。
そうすると、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２は、信号ＰＷＵに応じて、直流電源Ｂからの直流電圧Ｖｂを昇圧し、その昇圧した直流電圧をノードＮ１，Ｎ２を介してコンデンサ１３に供給する。そして、インバータ１４は、コンデンサ１３によって平滑化された直流電圧を制御装置３０Ｂからの信号ＰＷＭＩ１によって交流電圧に変換して交流モータＭ１を駆動する。また、インバータ３１は、コンデンサ１３によって平滑化された直流電圧を制御装置３０Ｂからの信号ＰＷＭＩ２によって交流電圧に変換して交流モータＭ２を駆動する。これによって、交流モータＭ１は、トルク指令値ＴＲＩ１によって指定されたトルクを発生し、交流モータＭ２は、トルク指令値ＴＲＩ２によって指定されたトルクを発生する。
また、電気負荷装置１００Ｂが搭載されたハイブリッド自動車または電気自動車の回生制動時、制御装置３０Ｂは、外部ＥＣＵから信号ＲＧＥを受け、その受けた信号ＲＧＥに応じて、信号ＰＷＭＣ１，２を生成してそれぞれインバータ１４，３１へ出力し、信号ＰＷＤを生成してＤＣ／ＤＣコンバータ１２へ出力する。
そうすると、インバータ１４は、交流モータＭ１が発電した交流電圧を信号ＰＷＭＣ１に応じて直流電圧に変換し、その変換した直流電圧をコンデンサ１３を介してＤＣ／ＤＣコンバータ１２へ供給する。また、インバータ３１は、交流モータＭ２が発電した交流電圧を信号ＰＷＭＣ２に応じて直流電圧に変換し、その変換した直流電圧をコンデンサ１３を介してＤＣ／ＤＣコンバータ１２へ供給する。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２は、コンデンサ１３からの直流電圧をノードＮ１，Ｎ２を介して受け、その受けた直流電圧を信号ＰＷＤによって降圧し、その降圧した直流電圧を直流電源Ｂに供給する。これにより、交流モータＭ１またはＭ２によって発電された電力が直流電源Ｂに充電される。
また、交流モータＭ１，Ｍ２の駆動中に、交流モータＭ１における消費パワーが急激に増加した場合、制御装置３０Ｂは、上述した方法により交流モータＭ１における消費パワーの増加量Ｐｓｍを演算し、その演算した消費パワーの増加量Ｐｓｍが許容パワーＷ０を超えるか否かを判定する。そして、制御装置３０Ｂは、消費パワーの増加量Ｐｓｍが許容パワーＷ０を超えないとき、それまでの制御を継続する。
一方、消費パワーの増加量Ｐｓｍが許容パワーＷ０を超えるとき、制御装置３０Ｂは、上述したように、交流モータＭ２が消費モードにあるか発電モードにあるかを判定する。そして、制御装置３０Ｂは、交流モータＭ２が消費モードにあるとき、交流モータＭ２における消費パワーを減少するようにインバータ３１を制御し、交流モータＭ２が発電モードにあるとき、交流モータＭ２における発電量を増加するようにインバータ３１および交流モータＭ２を制御する。
これにより、交流モータＭ１における消費パワーが急激に増加しても、コンデンサ１３からインバータ１４へ供給可能なパワーが増加され、電気負荷装置１００Ｂは、継続して駆動される。
なお、上記においては、交流モータＭ１における消費パワーが急激に増加した場合について説明したが、交流モータＭ２における消費パワーが急激に増加した場合に、交流モータＭ１における消費パワーを低減し、または交流モータＭ１における発電パワーを増加するようにインバータ１４またはインバータ１４および交流モータＭ１を制御するようにしてもよいことは言うまでもない。
また、交流モータＭ２における消費パワーを低減することは、コンデンサ１３からインバータ１４へ供給可能なパワーを、交流モータＭ１における消費パワーの増加量Ｐｓｍをカバーするように増加させることに相当する。そして、コンデンサ１３からインバータ１４へ供給可能なパワーを、交流モータＭ１における消費パワーの増加量Ｐｓｍをカバーするように増加させることは、交流モータＭ１における消費パワーの増加量Ｐｓｍを電気負荷装置１００Ｂの駆動を維持可能な範囲に制御することに相当する。
さらに、インバータ１４，３１および交流モータＭ１，Ｍ２は、「電気負荷」を構成する。
さらに、交流モータＭ１，Ｍ２のいずれか一方は、「発電機」を構成する。そして、電気負荷装置１００Ｂがハイブリッド自動車に搭載される場合、発電機を構成する交流モータＭ１，Ｍ２のいずれか一方は、エンジンに接続され、エンジンからの動力によって発電する。
さらに、この発明による電気負荷制御方法は、図１３に示すフローチャートに従って電圧変換器（すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２）の駆動を維持する範囲に電気負荷における消費パワーの増加量を制御する電気負荷制御方法である。
さらに、制御部３２Ｂ、演算部３４Ｂ、モータ制御用相電圧演算部４０およびインバータ用ＰＷＭ信号変換部４２における消費パワーの増加量の制御は、実際にはＣＰＵによって行なわれ、ＣＰＵは、図１３に示すフローチャートの各ステップを備えるプログラムをＲＯＭから読出し、その読出したプログラムを実行して図１３に示すフローチャートに従って電気負荷の駆動動作を維持する範囲に電気負荷における消費パワーの増加量を制御する。したがって、ＲＯＭは、図１３に示すフローチャートの各ステップを備えるプログラムを記録したコンピュータ（ＣＰＵ）読取り可能な記録媒体に相当する。
その他は、実施の形態１と同じである。
実施の形態３によれば、電気負荷装置は、直流電源からの直流電圧を出力電圧に昇圧するＤＣ／ＤＣコンバータと、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧によって交流モータを駆動するインバータと、一方の交流モータにおける消費パワーの増加量が一方の交流モータに供給可能な許容パワーを超えるとき、他方の交流モータにおける消費パワーを低減させ、または他方の交流モータにおける発電パワーを増加させるように制御する制御装置とを備えるので、電気負荷の駆動動作が停止する程度に消費パワーが変化しても、電気負荷の駆動を安定して継続できる。
［実施の形態４］
図１４を参照して、実施の形態４による電気負荷装置１００Ｃは、電気負荷装置１００Ｂの制御装置３０Ｂを制御装置３０Ｃに代えたものであり、その他は、電気負荷装置１００Ｂと同じである。
制御装置３０Ｃは、交流モータＭ１，Ｍ２の動作中にコンデンサ１３側からＤＣ／ＤＣコンバータ１２へ回生される回生パワーが急激に大きくなった場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の動作を停止させずに電気負荷装置１００Ｃの駆動を維持するようにＤＣ／ＤＣコンバータ１２を制御する。その他の制御装置３０Ｃの動作は、制御装置３０Ｂの動作と同じである。
交流モータＭ１が消費モードにあり、交流モータＭ２が発電モードにある場合（すなわち、電気負荷装置１００Ｃが搭載されたハイブリッド自動車または電気自動車の回生ブレーキ制御中）に、車輪のロックが検出されると、交流モータＭ１における消費パワーが急激に減少する。
そうすると、コンデンサ１３側からＤＣ／ＤＣコンバータ１２へ回生される回生パワーが急激に増加し、過電圧がＤＣ／ＤＣコンバータ１２に印加される。過電圧がＤＣ／ＤＣコンバータ１２に印加された状態が継続すると、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の破損に繋がる。
そこで、制御装置３０Ｃは、回生パワーが急激に増加しても、電気負荷装置１００Ｃの駆動を維持するようにＤＣ／ＤＣコンバータ１２を制御する。
なお、説明を解り易くするために、以下においては、交流モータＭ１が消費モードにあり、交流モータＭ２が発電モードにある場合について説明する。
図１５を参照して、制御装置３０Ｃは、制御装置３０Ｂのモータトルク制御手段３０１Ｂをモータトルク制御手段３０１Ｃに代えたものであり、その他は、制御装置３０Ｂと同じである。
モータトルク制御手段３０１Ｃは、各指令時ｔごとに交流モータＭ１における消費パワーＰｏｕｔと、交流モータＭ２における発電パワーＰｉｎとを演算し、その演算した消費パワーＰｏｕｔおよび発電パワーＰｉｎに基づいて回生パワーＰｂを演算する。そして、モータトルク制御手段３０１Ｃは、前回指令時から今回指令時までの間における回生パワーＰｂの増加量ΔＰｂを演算し、その演算した増加量ΔＰｂが応答最大値ΔＰｂｌｉｍを超えるか否かを判定する。ここで、応答最大値とは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２で吸収可能な回生パワーＰｂの増加量を言う。
モータトルク制御手段３０１Ｃは、増加量ΔＰｂが応答最大値ΔＰｂｌｉｍを超えているとき、電圧指令値を低下してＤＣ／ＤＣコンバータ１２を制御し、増加量ΔＰｂが応答最大値ΔＰｂｌｉｍを超えていないとき、それまでのＤＣ／ＤＣコンバータ１２の制御を継続する。
その他のモータトルク制御手段３０１Ｃの動作は、モータトルク制御手段３０１Ｂの動作と同じである。
図１６を参照して、モータトルク制御手段３０１Ｃは、モータトルク制御手段３０１Ｂの制御部３２Ｂおよび演算部３４Ｂをそれぞれ制御部３２Ｃおよび演算部３４Ｃに代えたものであり、その他は、モータトルク制御手段３０１Ｂと同じである。
制御部３２Ｃは、消費パワーＰｏｕｔおよび発電パワーＰｉｎを演算し、その演算した消費パワーＰｏｕｔおよび発電パワーＰｉｎに基づいて回生パワーＰｂを演算するように演算部３４Ｃを制御する。そして、制御部３２Ｃは、さらに、回生パワーＰｂの増加量ΔＰｂを演算するように演算部３４Ｃを制御する。
制御部３２Ｃは、演算部３４Ｃにより演算された回生パワーＰｂの増加量ΔＰｂが応答最大値ΔＰｂｌｉｍを超えるか否かを判定し、増加量ΔＰｂが応答最大値ΔＰｂｌｉｍを超えるとき、電圧指令Ｖｄｃｃｏｍ＿ｄを演算するように演算部３４Ｃを制御する。また、制御部３２Ｃは、増加量ΔＰｂが応答最大値ΔＰｂｌｉｍを超えないとき、電圧指令Ｖｄｃｃｏｍ＿ｎを演算するように演算部３４Ｃを制御する。
そして、制御部３２Ｃは、演算部３４Ｃにより演算された電圧指令Ｖｄｃｃｏｍ＿ｄまたはＶｄｃｃｏｍ＿ｎをフィードバック電圧指令演算部５２Ａへ出力する。
演算部３４Ｃは、メモリ３６からモータ電流ＭＣＲＴ１およびモータ回転数ＭＲＮ１を読出してトルクＴｍ１（ｎ）および回転角速度ωｍ１（ｎ）を演算する。そして、演算部３４Ｃは、演算したトルクＴｍ１（ｎ）および回転角速度ωｍ１（ｎ）から交流モータＭ１における消費パワーＰｏｕｔを演算する。
また、演算部３４Ｃは、メモリ３６からモータ電流ＭＣＲＴ２および出力電圧Ｖｍを読出し、その読出したモータ電流ＭＣＲＴ２および出力電圧Ｖｍに基づいて交流モータＭ２における発電パワーＰｉｎを演算する。そして、演算部３４Ｃは、発電パワーＰｉｎから消費パワーＰｏｕｔを減算して今回指令時における回生パワーＰｂｍ（ｎ）を演算し、さらに、回生パワーの増加量ΔＰｂ（＝Ｐｂｍ（ｎ）−Ｐｂｍ（ｎ−１））を演算する。なお、この場合、演算部３４Ｃは、前回指令時における回生パワーＰｂｍ（ｎ−１）をメモリ３６から読出す。
さらに、演算部３４Ｃは、回生パワーの増加量ΔＰｂが応答最大値ΔＰｂｌｉｍを超えているとき、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２により吸収できない回生パワーの増加量ΔＰｂ０を次式により演算する。
2003056694.tif 000010
さらに、演算部３４Ｃは、式（８）により演算した増加量ΔＰｂ０に基づいて低下させるべき電圧指令値ΔＶｒｅｆを次式により演算する。
2003056694.tif 000011
ここで、Ｔ０は、前回指令時から今回指令時までの時間を表わす。
さらに、演算部３４Ｃは、式（９）により演算した低下させるべき電圧指令値ΔＶｒｅｆを用いて次式により電圧指令Ｖｄｃｃｏｍ＿ｄ（ｎ）を演算する。
2003056694.tif 000012
式（１０）において、Ｖｄｃｃｏｍ＿ｄ（ｎ−１）は、前回指令時における電圧指令であり、メモリ３６に記憶されている。そして、Ｖｄｃｃｏｍ＿ｄ（ｎ−１）は、前回指令時に回生パワーの増加量ΔＰｂが応答最大値ΔＰｂｌｉｍを超えている場合、式（８）〜式（１０）により演算された前回指令時における電圧指令である。
また、Ｖｄｃｃｏｍ＿ｄ（ｎ−１）は、前回指令時には回生パワーの増加量ΔＰｂが応答最大値ΔＰｂｌｉｍを超えていない場合、前回指令時におけるトルクＴｍ１（ｎ−１）およびモータ回転数ＭＲＮ１に基づいて演算された電圧指令Ｖｄｃｃｏｍ＿ｎである。つまり、Ｖｄｃｃｏｍ＿ｄ（ｎ−１）は、交流モータＭ１においてトルクＴｍ１（ｎ−１）を発生させるための電圧指令である。
さらに、演算部３４Ｃは、回生パワーの増加量ΔＰｂが応答最大値ΔＰｂｌｉｍを超えていないとき、今回指令時におけるトルクＴｍ１（ｎ）およびモータ回転数ＭＲＮ１に基づいて電圧指令Ｖｄｃｃｏｍ＿ｎ（ｎ）を演算する。
なお、制御部３２Ｃは、演算部３４Ｃにより演算された電圧指令Ｖｄｃｃｏｍ＿ｄ（ｎ），Ｖｄｃｃｏｍ＿ｎ（ｎ）をそれぞれ電圧指令Ｖｄｃｃｏｍ＿ｄ，Ｖｄｃｃｏｍ＿ｎとしてフィードバック電圧指令演算部５２Ａへ出力する。
図１７を参照して、電気負荷としてのインバータ１４および交流モータＭ１における消費パワーに基づいて、電気負荷装置１００Ｃの駆動を維持する動作について説明する。
一連の動作が開始されると、演算部３４Ｃは、交流モータＭ１における消費パワーＰｏｕｔと交流モータＭ２における発電パワーＰｉｎとを演算する（ステップＳ１００）。そして、演算部３４Ｃは、演算した発電パワーＰｉｎから消費パワーＰｏｕｔを減算して回生パワーＰｂを演算し、さらに、その演算した回生パワーＰｂの前回指令時から今回指令時までの間Ｔ０における増加量ΔＰｂを演算する（ステップＳ１１０）。
そうすると、制御部３２Ｃは、演算部３４Ｃにより演算された回生パワーの増加量ΔＰｂが応答最大値ΔＰｂｌｉｍを超えるか否かを判定する（ステップＳ１２０）。制御部３２Ｃは、ステップＳ１２０において、回生パワーの増加量ΔＰｂが応答最大値ΔＰｂｌｉｍ以下であると判定したとき、電圧指令Ｖｄｃｃｏｍ＿ｎを演算するように演算部３４Ｃを制御する。
そして、演算部３４Ｃは、制御部３２Ｃからの制御に基づいて、今回指令時におけるトルクＴｍ１（ｎ）およびモータ回転数ＭＲＮ１をメモリ３６から読出し、電圧指令Ｖｄｃｃｏｍ＿ｎを演算する。制御部３２Ｃは、演算部３４Ｃにより演算された電圧指令Ｖｄｃｃｏｍ＿ｎをフィードバック電圧指令演算部５２Ａへ出力する。
フィードバック電圧指令演算部５２Ａは、制御部３２Ｃからの電圧指令Ｖｄｃｃｏｍ＿ｎ、および電圧センサー２０からの出力電圧Ｖｍに基づいてフィードバック電圧指令Ｖｄｃｃｏｍ＿ｆｂ＿ｎを演算してデューティー比変換部５４へ出力する。デューティー比変換部５４は、電圧センサー１０からのバッテリ電圧Ｖｂと、フィードバック電圧指令演算部５２Ａからのフィードバック電圧指令Ｖｄｃｃｏｍ＿ｆｂ＿ｎとに基づいて、電圧センサー２０からの出力電圧Ｖｍを、フィードバック電圧指令演算部５２Ａからのフィードバック電圧指令Ｖｄｃｃｏｍ＿ｆｂ＿ｎに設定するためのデューティー比を演算し、その演算したデューティー比に基づいてＤＣ／ＤＣコンバータ１２のＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２をオン／オフするための信号ＰＷＵを生成する。そして、デューティー比変換部５４は、生成した信号ＰＷＵをＤＣ／ＤＣコンバータ１２のＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２へ出力する。
ＤＣ／ＤＣコンバータ１２は、信号ＰＷＵに基づいて、出力電圧Ｖｍが電圧指令Ｖｄｃｃｏｍ＿ｆｂ＿ｎになるように直流電圧Ｖｂを出力電圧Ｖｍに変換する。これにより、トルク指令をそのまま実行する処理が終了する（ステップＳ１３０）。
一方、制御部３２Ｃは、ステップＳ１２０において、回生パワーの増加量ΔＰｂが応答最大値ΔＰｂｌｉｍを超えていると判定したとき、電圧指令Ｖｄｃｃｏｍ＿ｄを演算するように演算部３４Ｃを制御する。
そうすると、演算部３４Ｃは、制御部３２Ｃからの制御に基づいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２により吸収できない回生パワーの増加量ΔＰｂ０を式（８）を用いて演算する。そして、演算部３４Ｃは、前回指令時から今回指令時までの時間Ｔ０および演算した増加量ΔＰｂ０を式（９）に代入して電圧指令値の低下量ΔＶｒｅｆを演算する。さらに、演算部３４Ｃは、前回指令時における電圧指令Ｖｄｃｃｏｍ＿ｄ（ｎ−１）をメモリ３６から読出し、その読出した電圧指令Ｖｄｃｃｏｍ＿ｄ（ｎ−１）と演算した低下量ΔＶｒｅｆとを式（１０）に代入して今回指令時における電圧指令Ｖｄｃｃｏｍ＿ｄ（ｎ）を演算する。
制御部３２Ｃは、演算部３４Ｃからの電圧指令Ｖｄｃｃｏｍ＿ｄ（ｎ）を電圧指令Ｖｄｃｃｏｍ＿ｄとしてフィードバック電圧指令演算部５２Ａへ出力する。フィードバック電圧指令演算部５２Ａは、制御部３２Ｃからの電圧指令Ｖｄｃｃｏｍ＿ｄ、および電圧センサー２０からの出力電圧Ｖｍに基づいてフィードバック電圧指令Ｖｄｃｃｏｍ＿ｆｂ＿ｄを演算してデューティー比変換部５４へ出力する。デューティー比変換部５４は、電圧センサー１０からのバッテリ電圧Ｖｂと、フィードバック電圧指令演算部５２Ａからのフィードバック電圧指令Ｖｄｃｃｏｍ＿ｆｂ＿ｄとに基づいて、電圧センサー２０からの出力電圧Ｖｍを、フィードバック電圧指令演算部５２Ａからのフィードバック電圧指令Ｖｄｃｃｏｍ＿ｆｂ＿ｄに設定するためのデューティー比を演算し、その演算したデューティー比に基づいてＤＣ／ＤＣコンバータ１２のＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２をオン／オフするための信号ＰＷＵＤ（信号ＰＷＵの一種）を生成する。そして、デューティー比変換部５４は、生成した信号ＰＷＵＤをＤＣ／ＤＣコンバータ１２のＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２へ出力する。
ＤＣ／ＤＣコンバータ１２は、信号ＰＷＵＤに基づいて、出力電圧Ｖｍが電圧指令Ｖｄｃｃｏｍ＿ｆｂ＿ｄになるように直流電圧Ｖｂを出力電圧Ｖｍに変換する。より具体的には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２は、ＮＰＮトランジスタＱ１のオン時間を長くして直流電圧Ｖｂを出力電圧Ｖｍに変換する。これにより、電圧指令値を低下したＤＣ／ＤＣコンバータ１２の制御が行なわれる（ステップＳ１３０）。そして、出力電圧Ｖｍの電圧レベルは低下し、過電圧がＤＣ／ＤＣコンバータ１２に印加されることはない。
ＮＰＮトランジスタＱ１のオン時間を長くすると、出力電圧Ｖｍの電圧レベルが低下するので、電圧指令値を低下してＤＣ／ＤＣコンバータ１２を制御することは、ＮＰＮトランジスタＱ１のオン時間を長くしてＤＣ／ＤＣコンバータ１２を制御することに相当する。
なお、上記においては、交流モータＭ１が消費モードにあり、交流モータＭ２が発電モードにある場合について説明したが、この発明は、これに限らず、交流モータＭ１が発電モードにあり、交流モータＭ２が消費モードにある場合であってもよいことは言うまでもない。
また、上記においては、モータが２つの場合について説明したが、モータが１つの場合でも、回生モードにおいて回生パワーが急激に増加することが想定されるので、この発明は、モータが１つの場合にＤＣ／ＤＣコンバータ１２の出力側に過電圧が印加されないように電圧指令値を低下させてＤＣ／ＤＣコンバータ１２を制御する場合も含む。
さらに、応答最大値ΔＰｂｌｉｍは、電気負荷（インバータ１４，３１および交流モータＭ１，Ｍ２）の駆動動作を維持可能な電気負荷におけるパワーの変化量の最大値である「限界値」に相当する。
さらに、この発明による電気負荷制御方法は、図１７に示すフローチャートに従って電圧変換器（すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２）の駆動を維持する範囲に電気負荷における消費パワーの増加量を制御する電気負荷制御方法である。
さらに、制御部３２Ｃ、演算部３４Ｃ、フィードバック電圧指令演算部５２Ａおよびデューティー比変換部５４における回生パワーの増加量の制御は、実際にはＣＰＵによって行なわれ、ＣＰＵは、図１７に示すフローチャートの各ステップを備えるプログラムをＲＯＭから読出し、その読出したプログラムを実行して図１７に示すフローチャートに従って電気負荷の駆動動作を維持する範囲に電気負荷における回生パワーの増加量を制御する。したがって、ＲＯＭは、図１７に示すフローチャートの各ステップを備えるプログラムを記録したコンピュータ（ＣＰＵ）読取り可能な記録媒体に相当する。
その他は、実施の形態３と同じである。
実施の形態４によれば、電気負荷装置は、直流電源からの直流電圧を出力電圧に昇圧するＤＣ／ＤＣコンバータと、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧によって交流モータを駆動するインバータと、交流モータからＤＣ／ＤＣコンバータへの回生パワーの増加量がＤＣ／ＤＣコンバータにより吸収可能な応答最大値を超えるとき、電圧指令値を低下してＤＣ／ＤＣコンバータを制御する制御装置とを備えるので、電気負荷の駆動動作が停止する程度に回生パワーが増加しても、ＤＣ／ＤＣコンバータに過電圧が印加されず、電気負荷の駆動を安定して継続できる。
［実施の形態５］
図１８を参照して、実施の形態５による電気負荷装置１００Ｄは、電気負荷装置１００Ｂの制御装置３０Ｂを制御装置３０Ｄに代えたものであり、その他は、電気負荷装置１００Ｂと同じである。
制御装置３０Ｄは、交流モータＭ１における消費パワーが急激に増加して交流モータＭ１における消費パワーの増加量Ｐｓｍが許容パワーＷ０を超えた場合、電気負荷装置１００Ｄの駆動を継続可能な範囲に消費パワーの増加量Ｐｓｍを制御し、コンデンサ１３側からＤＣ／ＤＣコンバータ１２への回生パワーが急激に増加して回生パワーの増加量ΔＰｂが応答最大値ΔＰｂｌｉｍを超えた場合、電気負荷装置１００Ｄの駆動を継続可能な範囲に回生パワーの増加量ΔＰｂを制御する。
そして、制御装置３０Ｃは、上述した実施の形態１〜実施の形態３のいずれかを用いて、電気負荷装置１００Ｄの駆動を継続可能な範囲に消費パワーの増加量Ｐｓｍを制御し、実施の形態４を用いて、電気負荷装置１００Ｄの駆動を継続可能な範囲に回生パワーの増加量ΔＰｂを制御する。
したがって、制御装置３０Ｄは、制御装置３０，３０Ａ，３０Ｂのいずれか１つの機能と、制御装置３０Ｃの機能とを併せ持つ。
制御装置３０Ｄにおける消費パワーの増加量Ｐｓｍおよび回生パワーの増加量ΔＰｂの制御は、図４、図９および図１３のいずれかに示すフローチャートと、図１７に示すフローチャートとに従って行なわれる。
したがって、図４、図９および図１３のいずれかに示すフローチャートと、図１７に示すフローチャートとに従って消費パワーの増加量Ｐｓｍおよび回生パワーの増加量ΔＰｂを制御する方法は、この発明による電気負荷制御方法を構成する。
また、コンピュータ（ＣＰＵ）は、図４、図９および図１３のいずれかに示すフローチャートと、図１７に示すフローチャートとに従って消費パワーの増加量Ｐｓｍおよび回生パワーの増加量ΔＰｂを制御する。したがって、ＲＯＭは、図４、図９および図１３のいずれかに示すフローチャートと、図１７に示すフローチャートとに示される各ステップを備えるプログラムを記録したコンピュータ（ＣＰＵ）読取り可能な記録媒体である。
その他は、実施の形態１〜実施の形態４と同じである。
実施の形態５によれば、電気負荷装置は、直流電源からの直流電圧を出力電圧に昇圧するＤＣ／ＤＣコンバータと、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧によって交流モータを駆動するインバータと、交流モータにおける消費パワーが急激に増加したとき、または交流モータからＤＣ／ＤＣコンバータへの回生パワーが急激に増加したとき、電気負荷の駆動を継続可能な範囲に消費パワーの増加量または回生パワーの増加量を制御する制御装置とを備えるので、電気負荷の駆動動作が停止する程度に電気負荷におけるパワーが増加しても、電気負荷の駆動を安定して継続できる。
産業上の利用可能性
この発明は、電気負荷においてパワーが急激に変化した場合、そのパワーの変化量を制御して電気負荷の安定した駆動を継続する電気負荷装置に適用される。
【図面の簡単な説明】
図１は、実施の形態１による電気負荷装置の回路図およびブロック図である。
図２は、図１に示す制御装置のブロック図である。
図３は、図２に示すモータトルク制御手段のブロック図である。
図４は、実施の形態１による消費パワーの増加量を制御する動作を説明するためのフローチャートである。
図５Ａ、図５Ｂおよび図５Ｃは、電気負荷における消費パワーが急激に変化した場合の電圧およびパワーの状態を示す図である。
図６は、実施の形態２による電気負荷装置の回路図およびブロック図である。
図７は、図６に示す制御装置のブロック図である。
図８は、図７に示すモータトルク制御手段のブロック図である。
図９は、実施の形態２による消費パワーの増加量を制御する動作を説明するためのフローチャートである。
図１０は、実施の形態３による電気負荷装置の回路図およびブロック図である。
図１１は、図１０に示す制御装置のブロック図である。
図１２は、図１１に示すモータトルク制御手段のブロック図である。
図１３は、実施の形態３による消費パワーの増加量を制御する動作を説明するためのフローチャートである。
図１４は、実施の形態４による電気負荷装置の回路図およびブロック図である。
図１５は、図１４に示す制御装置のブロック図である。
図１６は、図１５に示すモータトルク制御手段のブロック図である。
図１７は、実施の形態４による消費パワーの増加量を制御する動作を説明するためのフローチャートである。
図１８は、実施の形態５による電気負荷装置の回路図およびブロック図である。
図１９は、従来のモータ駆動装置の回路図およびブロック図である。
図２０は、従来のモータ駆動装置の別の回路図およびブロック図である。
図２１Ａおよび図２１Ｂは、電気負荷における消費パワーが急激に変化した場合の電圧の状態を示す図である。
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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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】
2003056694.tif 000026
【図１３】
2003056694.tif 000027
【図１４】
2003056694.tif 000028
【図１５】
2003056694.tif 000029
【図１６】
2003056694.tif 000030
【図１７】
2003056694.tif 000031
【図１８】
2003056694.tif 000032
【図１９】
2003056694.tif 000033
【図２０】
2003056694.tif 000034
【図２１Ａ】
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【図２１Ｂ】
2003056694.tif 000036
【国際調査報告】
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2003056694.tif 000038
2003056694.tif 000039