(57)【要約】【課題】特定のスイッチ素子だけに電流が流れて発熱することを抑制することができるモータ制御装置を提供する。【解決手段】主駆動輪と従駆動輪を備えた車両の駆動力制御装置において、主駆動輪を駆動する熱機関と、熱機関により駆動される発電機と、発電機により発電された電力が供給されることにより、従駆動輪を駆動する交流モータと、発電機と交流モータとの間に設けられたインバータと、発電機と交流モータとインバータを制御するコントローラを含んで構成され、コントローラは、所定の条件が整ったと判断し、インバータを制御して交流モータに制動力を付与する際に、発電機の発電電力が小さくなるように、インバータを制御して、交流モータに印加する電圧の利用率を一定にすると共に、電圧の位相を大きくする。【選択図】図２
2008011617.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主駆動輪と従駆動輪を備えた車両の駆動力制御装置において、
前記主駆動輪を駆動する熱機関と、
前記熱機関により駆動される発電機と、
前記発電機により発電された電力が供給されることにより、前記従駆動輪を駆動する交流モータと、
前記発電機と前記交流モータとの間に設けられたインバータと、
前記発電機と前記交流モータと前記インバータを制御するコントローラを含んで構成され、
前記コントローラは、所定の条件が整ったと判断し、前記インバータを制御して前記交流モータに制動力を付与する際に、前記発電機の発電電力が小さくなるように、前記インバータを制御して、前記交流モータに印加する電圧の利用率を一定にすると共に、電圧の位相を大きくすることを特徴とする駆動力制御装置。
【請求項２】
前記コントローラは、所定の条件が整ったと判断し、前記インバータを制御して前記交流モータに制動力を付与する際に、前記発電機の発電電力がゼロになるように、前記インバータを制御して、前記交流モータに印加する電圧の利用率を一定にすると共に、電圧の位相を大きくすることを特徴とする請求項１に記載の駆動力制御装置。
【請求項３】
前記コントローラは、前記交流モータの回転数が所定値よりも大きい場合、前記インバータを制御して、前記電圧の位相を１８０度にすることを特徴とする請求項１または２に記載の駆動力制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、モータ制御装置に関し、特に、ハイブリッド自動車等のバッテリ搭載の電気自動車に用いられるモータ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ハイブリッド自動車等のバッテリ搭載の電気自動車においてバッテリが充電不可と判定された場合や、バッテリレスの電気自動車の場合、モータの制動は、モータ端子を短絡するダイナミックブレーキを用いて行われている。このようなモータの制動を行うものとして、「回転電動機の非常停止回路」（特許文献１参照）が知られている。
【０００３】
【特許文献１】特開平０８−１４９８７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の「回転電動機の非常停止回路」においては、半導体スイッチ素子の上或いは下アーム３個を全てＯＮする構成になっていたため、片アームのスイッチ素子だけに電流が流れることになる。この結果、片アームのみ劣化が速くなってしまうことが避けられなかった。
この発明の目的は、特定のスイッチ素子だけに電流が流れて発熱することを抑制することができるモータ制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、この発明に係るモータ制御装置は、主駆動輪と従駆動輪を備えた車両の駆動力制御装置において、前記主駆動輪を駆動する熱機関と、前記熱機関により駆動される発電機と、前記発電機により発電された電力が供給されることにより、前記従駆動輪を駆動する交流モータと、前記発電機と前記交流モータとの間に設けられたインバータと、前記発電機と前記交流モータと前記インバータを制御するコントローラを含んで構成され、前記コントローラは、所定の条件が整ったと判断し、前記インバータを制御して前記交流モータに制動力を付与する際に、前記発電機の発電電力が小さくなるように、前記インバータを制御して、前記交流モータに印加する電圧の利用率を一定にすると共に、電圧の位相を大きくすることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００６】
この発明によれば、所定の条件が整ったと判断し、コントローラがインバータを制御して交流モータに制動力を付与する際に、発電機の発電電力が小さくなるように、インバータを制御して、交流モータに印加する電圧の利用率を一定にすると共に、電圧の位相を大きくするため、インバータのスイッチ素子がＯＮ・ＯＦＦ制御されることになり、ＯＮ状態が連続して発生することがなくなる。このため、特定のスイッチ素子だけに電流が流れ、発熱することを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、この発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
図１は、この発明の一実施の形態に係るモータ４ＷＤシステムの概略構成図である。図１に示すように、車両１０は、前輪（主駆動輪）１１をエンジン１２により、後輪（従駆動輪）１３をモータ１４により、それぞれ駆動するモータ４ＷＤ（４−Ｗｈｅｅｌ  Ｄｒｉｖｅ）システムを備えている。
【０００８】
エンジン１２に搭載された発電機１５は、回転軸１５ａがベルト１６を介してエンジン回転軸１２ａに連結されており、エンジン１２の回転数に比例した回転数で回転する。この発電機１５は、４ＷＤ制御回路１７によって界磁電流が制御される構成を有しており、発電機回転数と界磁電流の大きさで発電電力の大きさが決定される。
一方、副駆動軸（この場合、ＦＦ（Ｆｒｏｎｔ  ｅｎｇｉｎｅ  Ｆｒｏｎｔ  ｄｒｉｖｅ）車なので後軸）１３ａには、副駆動軸１３ａを駆動するモータ１４と減速機１８が設置されている。モータ１４は、例えば、回転子の磁石に、永久磁石ではなく巻線界磁による電磁石を使う３相交流同期モータである。インバータ１９は、発電機１５の直流電力を３相交流に変換してモータ１４に送る。
【０００９】
つまり、車両１０は、エンジン１２により駆動される主駆動軸１１ａと、エンジン１２からの駆動力を動力源として発電する発電機１５と、発電機１５の発電電力を基にインバータ１９を介して駆動力を発生する交流モータ１４を有している。
このモータ４ＷＤシステムは、４ＷＤ制御回路１７により制御されており、例えば、４ＷＤ制御回路１７へ４ＷＤスイッチ（ＳＷ）信号が入力し、４ＷＤ制御回路１７から発電機１５、インバータ１９、モータ１４、減速機１８及び警告灯（図示しない）へ、それぞれ制御信号が送られる。
【００１０】
図２は、図１の４ＷＤ制御回路に設けられたモータ制御ブロックの説明図である。図２に示すように、４ＷＤ制御回路１７は、発電機１５を制御する発電制御部２０とモータ１４を制御するモータ制御部２１を有している。インバータ１９は、上下アームにそれぞれ３つずつスイッチ素子１９ａとこれらスイッチ素子１９ａそれぞれに対応する図示しない還流ダイオードを有している。
発電制御部２０は、トルク指令値信号及びエンジン回転数信号に基づいて、発電機１５の界磁コイル１５ｂへ発電制御信号を出力する。モータ制御部２１は、トルク指令値信号と、レゾルバ２２からモータ１４のモータ回転速度信号に基づき、インバータ１９へ３相パワー素子のスイッチング制御信号を出力すると共に、モータ１４の界磁コイル１４ａへモータ界磁電流信号を出力する。発電機１５には、電圧センサ２３と電流センサ２４が設けられており、インバータ１９には、小型キャパシタ２５が並列接続されている。
【００１１】
図３は、図２のモータ制御部の構成を説明するブロック図である。図３に示すように、モータ制御部２１は、モータ電圧位相制御部２６、モータ界磁電流指令値演算部２７、モータ界磁磁束指令値演算部２８、ｄ軸電圧（Ｖｄ）・ｑ軸電圧（Ｖｑ）指令値演算部２９、及びモータ界磁電流制御部３０を有している。モータ電圧位相を制御するモータ電圧位相制御部２６は、モータブレーキ制御部３１、及び負荷固定制御・矩形波制御部３４を有している。
【００１２】
モータブレーキ制御部３１は、モータ回転数信号に基づき、Ｖｄ指令値（Ｖｄ２＊）、Ｖｑ指令値（Ｖｑ２＊）を演算し、これら演算した指令値を負荷固定制御・矩形波制御部３４へ出力する。モータ界磁電流指令値演算部２７は、モータ回転数信号に基づき、モータ界磁電流指令値（Ｉｆｍ１＊）を演算し、この演算された指令値を、モータ界磁磁束指令値演算部２８及びモータ界磁電流制御部３０へ出力する。モータ界磁磁束指令値演算部２８は、モータ界磁電流指令値（Ｉｆｍ１＊）に基づき、モータ界磁磁束指令値（Φ＊）を演算し、この演算された指令値を、Ｖｄ・Ｖｑ指令値演算部２９へ出力する。Ｖｄ・Ｖｑ指令値演算部２９は、モータ回転数信号、トルク指令値信号、及びモータ界磁磁束指令値演算部２８から出力されたモータ界磁磁束指令値に基づき、Ｖｄ指令値（Ｖｄ１＊）、Ｖｑ指令値（Ｖｑ１＊）を演算し、これら指令値を負荷固定制御・矩形波制御部３４へ出力する。
【００１３】
負荷固定制御・矩形波制御部３４は、トルク指令値に基づき、モータブレーキ制御部３１からの指令値（Ｖｄ２＊、Ｖｑ２＊）或いはＶｄ・Ｖｑ指令値演算部２９からの指令値（Ｖｄ１＊、Ｖｑ１＊）を選択し、この選択された指令値に基づき、Ｕ，Ｖ，Ｗ相スイッチパルス信号を演算する。モータ界磁電流制御部３０は、トルク指令値に基づき、モータブレーキ制御部３１からの指令値（Ｉｆｍ２＊）或いはモータ界磁電流指令値演算部２７からの指令値（Ｉｆｍ１＊）の何れかを選択し、この選択された指令値に基づき、モータ１４の界磁コイル１４ａへ出力するｄｕｔｙ比を演算する。
【００１４】
図４は、図３の負荷固定制御・矩形波制御部３４による負荷固定制御を説明するブロック図である。図４に示すように、トルク指令値判断部１０１には、Ｖｄ・Ｖｑ指令値演算部２９からの指令値（Ｖｄ１＊、Ｖｑ１＊）、モータブレーキ制御部３１からの指令値（Ｖｄ２＊、Ｖｑ２＊）及びトルク指令値が入力される。トルク指令値判断部１０１では、入力されたトルク指令値に基づき、トルクの正負を判断し、正（力行側）ならＶｄ・Ｖｑ指令値演算部２９からの指令値（Ｖｄ１＊、Ｖｑ１＊）を選択し、負（制動側）ならモータブレーキ制御部３１からの指令値（Ｖｄ２＊、Ｖｑ２＊）を選択し、ｄｑ／ｕｖｗ変換部３５へ出力する。また、トルク指令値判断部１０１は、トルク指令値の正負が反転した場合には、Ｖｄ・Ｖｑ指令値演算部２９からの指令値（Ｖｄ１＊、Ｖｑ１＊）とモータブレーキ制御部３１からの指令値（Ｖｄ２＊、Ｖｑ２＊）が滑らかに切り換わるように指令値を演算し、ｄｑ／ｕｖｗ変換部３５へ出力する。
【００１５】
トルク指令値判断部１０１からの指令値が入力されたｄｑ／ｕｖｗ変換部３５は、入力された指令値に基づき、ｄｑ／ｕｖｗ変換信号を生成し、変調率固定部３６へ、生成したｄｑ／ｕｖｗ変換信号を出力する。変調率固定部３６は、入力されたｄｑ／ｕｖｗ変換信号に基づき、変調率固定信号を生成し、三角波比較＆デッドタイム補償部３７へ生成した変調率固定信号を出力する。三角波比較＆デッドタイム補償部３７は、入力された変調率固定信号に基づき、三角波比較＆デッドタイム補償処理信号であるＵ、Ｖ、Ｗスイッチパルス信号を生成し、インバータ１９へ出力する。ｄｑ／ｕｖｗ変換部３５には、レゾルバ２２により検出されたモータ１４のロータ磁極位置信号がフィードバックされる。
【００１６】
図５は、図３の負荷固定制御・矩形波制御部３４による矩形波制御を説明するブロック図である。図５に示すように、トルク指令値判断部１０１には、Ｖｄ・Ｖｑ指令値演算部２９からの指令値（Ｖｄ１＊、Ｖｑ１＊）、モータブレーキ制御部３１からの指令値（Ｖｄ２＊、Ｖｑ２＊）及びトルク指令値が入力される。トルク指令値判断部１０１では、入力されたトルク指令値に基づき、トルクの正負を判断し、正（力行側）ならＶｄ・Ｖｑ指令値演算部２９からの指令値（Ｖｄ１＊、Ｖｑ１＊）を選択し、負（制動側）ならモータブレーキ制御部３１からの指令値（Ｖｄ２＊、Ｖｑ２＊）を選択し、電圧位相（θｖ）演算部３８へ出力する。
【００１７】
また、トルク指令値判断部１０１は、トルク指令値の正負が反転した場合には、Ｖｄ・Ｖｑ指令値演算部２９からの指令値（Ｖｄ１＊、Ｖｑ１＊）とモータブレーキ制御部３１からの指令値（Ｖｄ２＊、Ｖｑ２＊）が滑らかに切り換わるように指令値を演算し、電圧位相（θｖ）演算部３８へ出力する。トルク指令値判断部１０１からの指令値が入力された電圧位相（θｖ）演算部３８は、入力された指令値に基づき、θｖ演算（θｖ＝ｔａｎ−１Ｖｑ／Ｖｄ）を行い、θｖ演算結果信号をスイッチングパターン演算部３９に出力する。スイッチングパターン演算部３９は、入力されたθｖ演算結果信号に基づき、スイッチングパターン演算処理信号であるＵ、Ｖ、Ｗ相スイッチパルス信号を生成し、インバータ１９へ出力する。θｖ演算部３８には、レゾルバ２２により検出されたモータ１４のロータ磁極位置信号がフィードバックされる。
【００１８】
図６は、発電回転数毎の発電界磁電流が一定時の発電機の出力特性をグラフで示す説明図である。図６に示すように、発電機１５は、発電機回転速度（４０００ｒｐｍ，８０００ｒｐｍ，１２０００ｒｐｍを例示）と発電界磁電流（Ｉｆｇ）とにより、出力電圧と出力電流の特性が決まっている。
図７は、あるモータ回転速度のときの負荷固定制御及び矩形波制御における位相を変化させたときの動作点の軌跡をグラフで示す説明図である。図７に示すように、負荷固定制御及び矩形波制御では、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）のデューティ（ＯＮ、ＯＦＦの比率）が固定なので、モータ電流又はモータ電圧を変化させると、動作点Ｐが変化（Ｐ１→Ｐ２）する。発電電圧Ｖｄｃが０Ｖ（Ｖｄｃ＝０）であれば、モータ端子は短絡され、制動力を発生する。
【００１９】
なお、Ｉｆｇ１〜Ｉｆｇ４は、発電界磁電流一定線であり、θｖ１〜θｖ４（１→４へとθｖが大きくなる）は、位相変化時のモータ・インバータの動作点の軌跡である。
いま、動作点がＰ１（Ｉｆｇ１，θｖ１）にいて、制動力をかけたいとする。モータ電圧位相をθｖ２以上にすれば、動作点はＰ２に移動し、Ｖｄｃ＝０となり、制動力を発生することができる。
【００２０】
従って、動作点をＰ１からＰ２へ移動させるためには、モータ電圧位相をθｖ１からθｖ２以上に設定すればよい。動作点Ｐ２は、Ｖｄｃ＝０であるため、モータ端子は短絡状態となり、制動力を発生する。制動力の大きさは、モータ界磁電流（Ｉｆｍ）の大きさで決まる。
図８は、図３のモータブレーキ制御部の構成を説明するブロック図である。図８に示すように、モータブレーキ制御部３１は、Ｉｄｃ０演算部４０、モータ電圧位相指令値（θｖ＊）演算部４１、ｖｄ・ｖｑ指令値演算部４２、モータ回転数判断部４３、θｖ＊＝１８０ｄｅｇ（ｖｄ＊＝１，ｖｑ＊＝０）固定部４４、及びモータ界磁電流指令値演算（リミッタ含む）部４５を有している。
【００２１】
Ｉｄｃ０演算部４０は、発電界磁電流信号Ｉｆｇ及び発電機回転数（Ｎｇ）信号が入力することにより、θｖ＊演算部４１へ、演算結果信号を出力する。モータ回転数判断部４３は、モータ回転数（Ｎｍ）が所定値より大きいか否かを判断し、小さければθｖ＊演算部４１へ、大きければθｖ＊＝１８０ｄｅｇ固定部４４へ、モータ回転数を出力する。
θｖ＊演算部４１は、Ｉｄｃ０演算部４０からの演算結果信号及びモータ回転数判断部４３からのモータ回転数が入力することにより、ｖｄ・ｖｑ指令値演算部４２へ、演算結果信号を出力する。ｖｄ・ｖｑ指令値演算部４２は、θｖ＊演算部４１からの演算結果信号が入力することにより、演算結果であるｖｄ指令値（ｖｄ２＊）及びｖｑ指令値（ｖｑ２＊）を出力する。θｖ＊＝１８０ｄｅｇ固定部４４は、モータ回転数判断部４３からのモータ回転数が入力することにより、θｖ＊＝１８０ｄｅｇ固定値であるｖｄ指令値（−１）及びｖｑ指令値（０）を出力する。モータ界磁電流指令値演算（リミッタ含む）部４５は、モータ回転数及びトルク指令値の入力により、演算結果信号であるモータ界磁電流指令値（Ｉｆｍ２＊）を出力する。
【００２２】
つまり、モータブレーキ制御部３１は、インバータ１９を制御することにより、モータの電圧の位相（θｖ＊）を大きくすると共にモータ界磁電流指令値（Ｉｆｍ２＊）を決定する。θｖ＊演算部４１にて、モータの電圧位相（θｖ＊）を決定するためには、発電界磁電流（Ｉｆｇ）を検出し、予め、求めていた発電機特性（図６参照）から、Ｉｄｃ０演算部４０にて、動作点Ｐ２でのＩｄｃ０の値を求める。Ｉｆｇを測定するセンサが、スペースが無く設置できない場合は、発電電圧及び発電電流を測定し、予め、Ｉｆｇを求めておく。動作点Ｐ２での発電電流Ｉｄｃ０から、θｖ＊を決定する。決定方法は、次のように行う。
【００２３】
負荷固定・矩形波制御時における動作点の軌跡（図７参照）を数式で求める。
同期モータの電圧電流方程式（定常状態）は、
ｖｄ＝Ｒｉｄ−ωＬｑｉｑ………（１）
ｖｑ＝Ｒｉｑ＋ωＬｄｉｄ＋ωφ………（２）
と表せる。ここで、
ｖｄ，ｖｑ：ｄ，ｑ軸電圧［Ｖ］
ｉｄ，ｉｑ：ｄ，ｑ軸電流［モータ制御装置］
Ｌｄ，Ｌｑ：ｄ，ｑ軸インダクタンス［Ｈ］
Ｒ：巻線抵抗［Ω］
ω：モータ回転角速度［ｒａｄ／ｓｅｃ］
φ：界磁磁束［Ｗｂ］
【００２４】
である。同期モータへの瞬時入力パワーＰｉは、
Ｐｉ＝ｖｄｉｄ＋ｖｑｉｑ………（３）
であり、式（３）に式（１），（２）を代入すると、
Ｐｉ＝Ｒ（ｉｄ２＋ｉｑ２）＋ωφｉｑ＋ω（Ｌｄ−Ｌｑ）ｉｄｉｑ………（４）
となり、銅損と軸出力の和であることが分かる。
発電機の出力パワーＰｇは、
Ｐｇ＝ＶｄｃＩｄｃ………（５）
である。
【００２５】
今、スイッチング損や鉄損等を無視すると、
Ｐｇ＝Ｐｉ………（６）
となる。
式（６）に式（３），（５）を代入すると、
ＶｄｃＩｄｃ＝ｖｄｉｄ＋ｖｑｉｑ………（７）
となる。
【００２６】
ここで、ｖｄｖｑを、
ｖｄ＝（ｖｄ２＋ｖｑ２）１／２ｃｏｓθｖ＝ｖｍｃｏｓθｖ………（８）
ｖｑ＝（ｖｄ２＋ｖｑ２）１／２ｓｉｎθｖ＝ｖｍｓｉｎθｖ………（９）
ここで、θｖを、ｄ軸正方向を基準としたモータ電圧位相と定義する。
また、Ｖｄｃとｖｍの大きさの関係は、電圧利用率をαとすると、
ｖｍ＝ｋＶｄｃ………（１０）
ｋ＝α／２（２／３）１／２
の関係がある。
【００２７】
式（７）に式（８），（９），（１０）を代入し、Ｉｄｃについて解くと、
Ｉｄｃ＝ｋｖｍ（ｉｄｃｏｓθｖ＋ｉｑｓｉｎθｖ）／ｖｍ
＝ｋ（ｉｄｃｏｓθｖ＋ｉｑｓｉｎθｖ）………（１１）
となる。
【００２８】
また、式（１），（２）より、ｉｄｉｑについて解くと、
【数１】
2008011617.tif 000003
【数２】
2008011617.tif 000004
となり、式（１０）を代入すると、
【数３】
2008011617.tif 000005
【数４】
2008011617.tif 000006
となり、式（１１）に式（１４），（１５）を代入し、まとめると、
【数５】
2008011617.tif 000007
【数６】
2008011617.tif 000008
と算出することができる。
【００２９】
図９は、数式から求めた負荷固定・矩形波制御時の動作点軌跡をグラフで示す説明図である。つまり、式（１６）にパラメータを代入したときのＶ−Ｉ特性を示している。
現在の発電界磁電流（Ｉｆｇ）からモータ電圧位相指令値（θｖ＊）が求まるが、それ以上の値にθｖ＊を設定してもよい。
図１０は、モータ電圧位相とＶｄ、Ｖｑの関係をグラフで示す説明図である。図１１は、式（１７）から求めたＩｄｃ−θｖ特性をグラフで示し、（ａ）はω＞０の場合の説明図、（ｂ）はω＜０の場合の説明図である。
【００３０】
図１０に示すように、モータ電圧位相（θｖ）は、ｄ軸正方向を基準として反時計回り方向を正と定義する。ここで、注意すべきことは、発電電流（Ｉｄｃ）の過電流である。
発電界磁電流（Ｉｆｇ）からＰ２での発電電流（Ｉｄｃ０）を求め、Ｉｄｃ０＜Ｉｄｃｍａｘ（電流制限）のときにモータブレーキ制御を行う。Ｉｄｃ０≧Ｉｄｃｍａｘであれば、モータブレーキ制御は行わない。その場合は、Ｉｄｃ０＜ＩｄｃｍａｘになるまでＩｆｇを下げて、モータブレーキ制御を行う。
【００３１】
また、モータ電圧位相指令値（θｖ＊）については、式（１７）に動作点Ｐ２での発電電流（Ｉｄｃ０）を代入して求まる値を設定すれば良いが、図１１（θｖを関数としたＩｄｃ０）から分かるように、回転数が大きくなる程、式（１７）の第２項が無視できるため、θｖが１８０ｄｅｇ付近でＩｄｃ０が最大値となるので、|ω|大のときには、モータ電圧位相指令値θｖ＊の演算をせず、１８０ｄｅｇ固定で良い。
【００３２】
図１２は、モータ界磁をパラメータとして回転数と制動力の関係をグラフで示す説明図である。図１３は、モータ界磁を変化させたときのモータ電流の変化をグラフで示す説明図である。
図１２に示すように、モータ界磁が大きい程、制動力が大きいことが分かる。しかし、モータ回転数が大きい（|ω|大）と、固定子巻線に流れるモータ電流（Ｉｍ）も大きくなり、過電流になる虞があるため（図１３参照）、回転数毎にモータ界磁電流指令値（Ｉｆｍ２＊）の制限を設ける必要がある。
【００３３】
図１４は、３相短絡制御時のゲートパルス波形を示す説明図である。図１５は、本実施の形態による制御時のゲートパルス波形を示す説明図である。
図１４に示すように、３相短絡制御時は、片アーム（図１４では下アーム）しか使用しない。そのため、熱が片アームのスイッチ素子に集中するので、モータ電流を抑えるためモータ界磁電流に制限をかけ、制動力を弱めていた。
これに対し、本実施の形態の場合は、図１５に示すように、ＰＷＭ制御を続けながらモータブレーキ制御を行うので、全スイッチ素子を使用するため、３相短絡制御時に制限していたモータ界磁電流のリミット値を上げ、３相短絡制御時の２倍のモータ電流を流すことが可能になる。
【００３４】
図１６は、３相短絡制御時のｄ軸電流、ｑ軸電流及びモータ回転数のシミュレーション結果を示す図である。図１７は、本実施の形態による制御時のｄ軸電流、ｑ軸電流及びモータ回転数のシミュレーション結果を示す図である。
３相短絡制御の場合は、ゲートパルスのＯＮ・ＯＦＦが急峻であるため、図１６に示すように、ｄ軸電流及びｑ軸電流に大きな過渡現象が生じる。これに対し、本実施例による制動の場合は、スイッチ素子のＯＮ・ＯＦＦを行っているので、図１７に示すように、ｄ軸電流及びｑ軸電流に過渡現象が殆ど無く、モータの界磁を落とす制御が不要となり、速やかに制動制御に移行することができる。つまり、本実施の形態では、力行制御とモータブレーキ制御の切り替えにおいて、殆ど過渡現象が無いため、モータの界磁を落とすことなく、シームレスな制御の切り替えが可能となる。
【００３５】
また、本実施の形態では、上下アームの各スイッチ素子に電流を流すことができるので、３相短絡制御よりもモータ界磁電流を流すことができ、大きな制動力を得ることができる。なお、上記実施の形態では、モータ正回転（前進方向）時の制動力発生について述べたが、これに限らず、モータ負回転（後進方向）時にも同様に制動力を発生することができる。
【００３６】
このように、上記実施の形態では、モータ電圧位相を制御する場合、モータの電圧位相を制御することで発電機の動作点を操作し、発電機出力電圧を落ち込ませ（図７、Ｐ１，Ｐ２参照）、モータの端子を短絡状態にすることで、モータに制動力を発生させている。
つまり、モータ電圧位相を制御する際に、電圧利用率を一定にし、発電界磁電流Ｉｆｇを検出（推定）して、発電電圧Ｖｄｃがゼロになる点（即ち、発電電流Ｉｄｃが最大になる点）よりもモータ電圧位相指令値（θｖ＊）を大きくしている。例えば、モータ回転数が大きいときは、モータ電圧位相指令値（θｖ＊）を１８０度とする。
この結果、スイッチ素子を上下両アーム利用するため、発熱が分散し熱集中を解消することができる。また、発熱に余裕ができるため、モータ界磁電流を更に流し、制動力をアップすることができる。例えば、３相短絡制御時の約２倍の制動力を発生することができる。また、通常の力行制御との切り替えをシームレスに実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】この発明の一実施の形態に係るモータ４ＷＤシステムの概略構成図である。
【図２】図１の４ＷＤ制御回路に設けられたモータ制御ブロックの説明図である。
【図３】図２のモータ制御部の構成を説明するブロック図である。
【図４】図３の負荷固定制御又は矩形波制御部による負荷固定制御を説明するブロック図である。
【図５】図３の負荷固定制御又は矩形波制御部による矩形波制御を説明するブロック図である。
【図６】発電回転数毎の発電界磁電流が一定時の発電機の出力特性をグラフで示す説明図である。
【図７】あるモータ回転速度のときの負荷固定制御及び矩形波制御における位相を変化させたときの動作点の軌跡をグラフで示す説明図である。
【図８】図３のモータブレーキ制御部の構成を説明するブロック図である。
【図９】数式から求めた負荷固定・矩形波制御時の動作点軌跡をグラフで示す説明図である。
【図１０】モータ電圧位相をグラフで示す説明図である。
【図１１】式（１７）から求めたＩｄｃ−θｖ特性をグラフで示し、（ａ）はω＞０の場合の説明図、（ｂ）はω＜０の場合の説明図である。
【図１２】モータ界磁をパラメータとして回転数と制動力の関係をグラフで示す説明図である。
【図１３】モータ界磁を変化させたときのモータ電流の変化をグラフで示す説明図である。
【図１４】３相短絡制御時のゲートパルス波形を示す説明図である。
【図１５】本実施の形態による制御時のゲートパルス波形を示す説明図である。
【図１６】３相短絡制御時のｄ軸電流、ｑ軸電流及びモータ回転数のシミュレーション結果をグラフで示す説明図である。
【図１７】本実施の形態による制御時のｄ軸電流、ｑ軸電流及びモータ回転数のシミュレーション結果をグラフで示す説明図である。
【符号の説明】
【００３８】
１０  車両
１１  前輪
１１ａ  主駆動軸
１２  エンジン
１２ａ  エンジン回転軸
１３  後輪
１３ａ  副駆動軸
１４  モータ
１４ａ  界磁コイル
１５  発電機
１５ａ  回転軸
１５ｂ  界磁コイル
１６  ベルト
１７  ４ＷＤ制御回路
１８  減速機
１９  インバータ
１９ａ  スイッチ素子
２０  発電制御部
２１  モータ制御部
２２  レゾルバ
２３  電圧センサ
２４  電流センサ
２５  小型キャパシタ
２６  モータ電圧位相制御部
２７  モータ界磁電流指令値演算部
２８  モータ界磁磁束指令値演算部
２９  Ｖｄ・Ｖｑ指令値演算部
３０  モータ界磁電流制御部
３１  モータブレーキ制御部
３４  負荷固定制御・矩形波制御部
３５  ｄｑ／ｕｖｗ変換部
３６  変調率固定部
３７  三角波比較及びデッドタイム補償部
３８  θｖ演算部
３９  スイッチングパターン演算部
４０  Ｉｄｃ０演算部
４１  θｖ＊演算部
４２  ｖｄ・ｖｑ指令値演算部
４３  モータ回転数判断部
４４  θｖ＊＝１８０ｄｅｇ固定部
４５  モータ界磁電流指令値演算（リミッタ含む）部
１０１  トルク指令値判断部
【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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