【手続補正書】
【提出日】平成21年2月4日(2009.2.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源と、
前記直流電源の出力電圧を昇圧可能に構成されて、前記直流電源の出力電圧を電圧指令値に従って可変制御して直流電源配線に出力するように構成されたコンバータと、
電動機が動作指令に従って作動するように、複数のスイッチング素子により前記直流電源配線上の直流電力と前記電動機を駆動する交流電力との間で電力変換を行なうインバータと、
前記コンバータの前記電圧指令値を設定する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
予め設定された損失特性に基づき、前記直流電源配線上の直流電圧および前記電動機の動作状態に対する前記直流電源での電力損失を推定する第１の損失推定手段と、
予め設定された損失特性に基づき、前記直流電圧および前記電動機の動作状態に対する前記コンバータでの電力損失を推定する第２の損失推定手段と、
予め設定された損失特性に基づき、前記直流電圧および前記電動機の動作状態に対する前記インバータでの電力損失を推定する第３の損失推定手段と、
前記電動機の現在の動作状態における前記電動機の誘起電圧に対応させて必要最小電圧を求めるとともに、前記必要最小電圧以上、かつ、前記コンバータの出力上限電圧以下の候補電圧範囲内で、前記電動機の現在の動作状態に基づいて前記第１から第３の損失推定手段により推定された電力損失の合計を含む総和電力損失が最小となる前記直流電圧を策定し、策定した直流電圧に従って前記電圧指令値を設定する電圧指令値発生手段とを含む、電動機駆動制御システム。
【請求項２】
前記制御装置は、
予め設定された損失特性に基づき、前記直流電圧および前記電動機の動作状態に対する前記電動機での電力損失を推定する第４の損失推定手段をさらに含み、
前記電圧指令値発生手段は、
前記電動機の現在の動作状態に基づいて前記第１から第４の損失推定手段により推定された電力損失の合計を含む前記総和電力損失を算出し、かつ、前記候補電圧範囲内で前記総和電力損失が最小となる前記直流電圧を策定するとともに、策定した直流電圧に従って前記電圧指令値を設定する、請求項１記載の電動機駆動制御システム。
【請求項３】
前記インバータに対するスイッチング制御は、複数の制御方式から１つの制御方式を選択して実行され、
前記第３の損失推定手段は、前記制御方式ごとに設定された前記損失特性に基づき、前記電動機の回転数およびトルクならびに選択された制御方式に応じて、前記インバータでの電力損失を推定する、請求項１記載の電動機駆動制御システム。
【請求項４】
前記複数の制御方式は、
前記電動機に印加される各相電圧が、前記電圧指令値に応じたパルス幅変調波形電圧となるように前記インバータに対してスイッチング制御を行なう正弦波パルス幅変調制御と、
前記電動機に印加される各相電圧が、前記正弦波パルス幅変調制御よりも変調率の高い前記パルス幅変調波形電圧となるように前記インバータに対してスイッチング制御を行なう過変調パルス幅変調制御と、
前記電動機に印加される各相電圧が、前記電圧指令値に応じた矩形波電圧となるように前記インバータに対してスイッチング制御を行なう矩形波電圧制御とを含む、請求項３記載の電動機駆動制御システム。
【請求項５】
前記損失特性は、前記電動機の回転数およびトルクならびに前記直流電源配線上の直流電圧のうちの少なくとも１つに対する前記電力損失の変化を表わす、請求項１記載の電動機駆動制御システム。
【請求項６】
前記電圧指令値発生手段は、前記必要最小電圧と前記出力上限電圧とが異なる場合に、前記候補電圧範囲内に複数個の候補電圧を設定するとともに、前記直流電圧を前記複数個の候補電圧のそれぞれとしたときの前記総和電力損失を前記第１から前記第３の損失推定手段による推定に従って算出し、かつ、その算出結果に基づいて前記総和電力損失が最小となる前記直流電圧を策定する、請求項１記載の電動機駆動制御システム。
【請求項７】
電動機駆動制御システムの制御方法であって、
前記電動機駆動制御システムは、
直流電源と、
前記直流電源の出力電圧を昇圧可能に構成されて、前記直流電源の出力電圧を電圧指令値に従って可変制御して直流電源配線に出力するように構成されたコンバータと、
電動機が動作指令に従って作動するように、複数のスイッチング素子により前記直流電源配線上の直流電力と前記電動機を駆動する交流電力との間で電力変換を行なうインバータとを備え、
前記制御方法は、
予め設定された損失特性に基づき、前記直流電源配線上の直流電圧および前記電動機の動作状態に対する前記直流電源での電力損失を推定するステップと、
予め設定された損失特性に基づき、前記直流電圧および前記電動機の動作状態に対する前記コンバータでの電力損失を推定するステップと、
予め設定された損失特性に基づき、前記直流電圧および前記電動機の動作状態に対する前記インバータでの電力損失を推定するステップと、
前記電動機の現在の動作状態における前記電動機の誘起電圧に対応させて必要最小電圧を求めるステップと、
前記必要最小電圧以上、かつ、前記コンバータの出力上限電圧以下の候補電圧範囲内で、前記電動機の現在の動作状態に基づいて推定された、前記直流電源、前記コンバータおよび前記インバータでの電力損失の合計を含む総和電力損失が最小となる前記直流電圧を策定するステップと、
策定した直流電圧に従って前記電圧指令値を設定するステップとを備える、電動機駆動制御システムの制御方法。
【請求項８】
予め設定された損失特性に基づき、前記直流電圧および前記電動機の動作状態に対する前記電動機での電力損失を推定するステップをさらに備え、
前記策定するステップは、前記電動機の現在の動作状態に基づいて推定された、前記直流電源、前記コンバータ、前記インバータおよび前記電動機での電力損失の合計を含む前記総和電力損失を算出し、かつ、前記候補電圧範囲内で前記総和電力損失が最小となる前記直流電圧を策定する、請求項７記載の電動機駆動制御システムの制御方法。
【請求項９】
前記インバータに対するスイッチング制御は、複数の制御方式から１つの制御方式を選択して実行され、
前記インバータでの電力損失を推定するステップは、前記制御方式ごとに設定された前記損失特性に基づき、前記電動機の回転数およびトルクならびに前記選択された制御方式に応じて、前記インバータでの電力損失を推定する、請求項７記載の電動機駆動制御システムの制御方法。
【請求項１０】
前記複数の制御方式は、
前記電動機に印加される各相電圧が、前記電圧指令値に応じたパルス幅変調波形電圧となるように前記インバータに対してスイッチング制御を行なう正弦波パルス幅変調制御と、
前記電動機に印加される各相電圧が、前記正弦波パルス幅変調制御よりも変調率の高い前記パルス幅変調波形電圧となるように前記インバータに対してスイッチング制御を行なう過変調パルス幅変調制御と、
前記電動機に印加される各相電圧が、前記電圧指令値に応じた矩形波電圧となるように前記インバータに対してスイッチング制御を行なう矩形波電圧制御とを含む、請求項９記載の電動機駆動制御システムの制御方法。
【請求項１１】
前記損失特性は、前記電動機の回転数およびトルクならびに前記直流電源配線上の直流電圧のうちの少なくとも１つに対する前記電力損失の変化を表わす、請求項７記載の電動機駆動制御システムの制御方法。
【請求項１２】
前記策定するステップは、前記必要最小電圧と前記出力上限電圧とが異なる場合に、前記候補電圧範囲内に複数個の候補電圧を設定するとともに、前記直流電圧を前記複数個の候補電圧のそれぞれとしたときの、前記直流電源、前記コンバータおよび前記インバータでの電力損失の推定に基づく前記総和電力損失を算出し、かつ、その算出結果に基づいて前記総和電力損失が最小となる前記直流電圧を策定する、請求項７記載の電動機駆動制御システムの制御方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】電動機駆動制御システムおよびその制御方法
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
昇降圧コンバータ１５（以下、単にコンバータとも称する）は、リアクトルＬ１と、スイッチング制御される電力用半導体スイッチング素子（以下、「スイッチング素子」と称する）Ｑ１，Ｑ２とを含む。リアクトルＬ１は、スイッチング素子Ｑ１およびＱ２の接続ノードと電源ライン６の間に接続される。また、平滑コンデンサＣ０は、電源ライン７および接地ライン５の間に接続される。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
スイッチング素子Ｑ１およびＱ２は、電源ライン７および接地ライン５の間に直列に接続される。電力用半導体スイッチング素子Ｑ１およびＱ２のオンオフは、制御装置５０からのスイッチング制御信号Ｓ１およびＳ２によって制御される。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６９】
座標変換部２２０は、回転角センサ２８によって検出されるモータジェネレータＭＧの回転角θを用いた座標変換（３相→２相）により、電流センサ２７によって検出されたＶ相電流ｉｖおよびＷ相電流ｉｗを基に、ｄ軸電流ｉｄおよびｑ軸電流ｉｑを算出する。回転数演算部２３０は、回転角センサ２８からの出力に基づいて、モータジェネレータＭＧの回転数Ｎｍｔ（または回転角速度ω）を演算する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０９】
したがって、コンバータ損失Ｐｌｃｖについても、バッテリ平均電流）Ｉｂａｖｅ、すなわちＭＧ１，ＭＧ２の動作状態（トルク×回転数）と、電圧差｜ＶＨ−Ｖｂ｜とに基づいて推定できる。上述のように、バッテリ平均電流Ｉｂａｖｅは、システム電圧ＶＨに依存して変化するものではない。このため、電圧指令値ＶＨ♯の最適値を策定するために評価されるべきコンバータ損失Ｐｃｎｖについては、電圧差｜ＶＨ−Ｖｂ｜を引数とする、図９の特性を反映したマップを予め作成することにより、候補電圧ＶＨ（ｉ）に対するコンバータ損失Ｐｌｃｖの変化を推定することができる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２１】
同様に、コンバータ損失推定部５６０内には、図９に示した特性に基づくマップ５６５を予め作成しておき、当該マップ５６５の参照により、そのときのモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の動作状態およびシステム電圧ＶＨの候補電圧ＶＨ（ｉ）におけるコンバータ損失Ｐｌｃｖを推定することができる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２２】
なお、上述のように、バッテリ損失Ｐｌｂを推定するマップ５５５および、コンバータ損失Ｐｌｃｖを推定するマップ５６５については、電圧差｜ＶＨ−Ｖｂ｜、あるいはシステム電圧ＶＨ（候補電圧ＶＨ（ｉ））を引数とするマップを構成することも可能である。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２５】
図１３を参照して、インバータ損失推定部５７０♯は、ＭＧ損失推定部５８０とは独立して構成される。上記のように、ＭＧ損失推定部５８０は、モータジェネレータＭＧ１（ＭＧ２）の動作状態（回転数・トルク）を引数とする、銅損および鉄損の推定に基づくマップ５８５により構成される。ＭＧ損失推定部５８０は、マップ５８５の参照により、モータジェネレータＭＧ１（ＭＧ２）の動作状態（回転数・トルク）に基づき、ＭＧ損失Ｐｌｍｇ１およびＰｌｍｇ２を推定する。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2007325351.tif 000001
【手続補正１１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１３】
2007325351.tif 000002