(57)【要約】【課題】  急激に変動する負荷要求に対しても簡易かつ安定的に電力供給が可能なモータ駆動装置を提供する。【解決手段】  制御部６４ａは、外部ＥＣＵから受けたトルク指令値ＴＲが所定の変動幅内にあるときには、コンデンサに蓄積されている静電エネルギーＵｃが所定のしきい値以上を保持するように信号Ｕｃを生成して電圧指令演算部６１ａへ出力する。電圧指令演算部６１ａは、信号Ｕｃに基づいてコンデンサＣ２の端子間電圧となる昇圧コンバータ１２の目標電圧Ｖｄｃ＿ｃｏｍを決定する。一方、制御部６４ａは、トルク指令値ＴＲが所定の変動幅内にないときには、直流電源ＢよりもコンデンサＣ２から優先的にインバータ１４に電力が供給されるように、直流電源Ｂからインバータ１４への供給電力Ｐｂを決定し、信号Ｐｂを出力する。電圧指令演算部６１ａは、信号Ｐｂに基づいて目標電圧Ｖｄｃ＿ｃｏｍを決定する。【選択図】        図４
2005341698.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータを駆動する駆動回路と、
スイッチング素子を含み、前記スイッチング素子のスイッチング動作により電源と前記駆動回路との間で直流電圧を変換する電圧変換器と、
前記電圧変換器と前記駆動回路との間に配され、変換した直流電圧を平滑化して前記駆動回路に入力する容量素子と、
前記モータの要求出力の大きさに基づいて前記スイッチング動作を制御する制御回路とを備え、
前記駆動回路は、前記モータの要求出力に応じた電力を前記電源および前記容量素子からそれぞれ供給され、
前記制御回路は、前記要求出力の大きさが所定の変動幅を超えると、前記容量素子から供給される電力が前記電源から供給される電力よりも大きくなるように、前記スイッチング動作を制御する、モータ駆動装置。
【請求項２】
前記制御回路は、前記要求出力の大きさが前記所定の変動幅の範囲内にあるか否かを判定し、その判定結果に応じて前記スイッチング動作における目標電圧を決定する、請求項１に記載のモータ駆動装置。
【請求項３】
前記制御回路は、前記スイッチング動作における目標電圧に所定の制御幅を有し、前記要求出力の大きさが前記所定の変動幅の範囲内にないとき、前記スイッチング動作における目標電圧を前記所定の制御幅の範囲内でより低い電圧レベルに決定する、請求項２に記載のモータ駆動装置。
【請求項４】
前記スイッチング動作における目標電圧の前記所定の制御幅の上限となる電圧レベルは、前記要求出力の大きさの前記所定の変動幅の上限となる電圧レベルよりも高いとする、請求項３に記載のモータ駆動装置。
【請求項５】
前記容量素子の端子間電圧を検出する電圧センサをさらに備え、
前記制御回路は、前記電圧センサにより検出された前記容量素子の端子間電圧が前記スイッチング動作における目標電圧よりも低いとき、前記容量素子の端子間電圧が前記スイッチング動作における目標電圧と一致させるように、前記スイッチング動作を制御する、請求項４に記載のモータ駆動装置。
【請求項６】
前記電源に入出力する電源電流を検出する第１の電流センサと、
前記モータを駆動するモータ駆動電流を検出する第２の電流センサと、
前記容量素子の端子間電圧を検出する電圧センサとをさらに備え、
前記制御回路は、前記要求出力の大きさが前記所定の変動幅の範囲内にないとき、前記第１の電流センサおよび前記第２の電流センサによりそれぞれ検出された前記電源電流および前記モータ駆動電流と前記電圧センサにより検出された前記容量素子の端子間電圧とに基づいて、前記容量素子から供給される電力を算出し、前記電源から供給される電力が前記算出した前記容量素子から供給される電力以下となるように前記電源から供給される電力を決定し、その決定した前記電源から供給される電力を与えるときの前記容量素子の端子間電圧を前記スイッチング動作における目標電圧として決定する、請求項２または請求項３に記載のモータ駆動装置。
【請求項７】
前記制御回路は、前記要求出力の大きさが前記所定の変動幅の範囲内にあるとき、前記電圧センサにより検出された前記容量素子の端子間電圧に基づいて前記容量素子に蓄積された蓄積電力を算出し、その算出した前記蓄積電力が所定のしきい値以上となるように、前記スイッチング動作における目標電圧を決定する、請求項６に記載のモータ駆動装置。
【請求項８】
前記制御回路は、前記蓄積電力が前記所定のしきい値以下のときには、前記蓄積電力が前記所定のしきい値となるときの前記容量素子の端子間電圧を前記スイッチング動作における目標電圧として決定する、請求項７に記載のモータ駆動装置。
【請求項９】
前記所定のしきい値は、前記要求出力の大きさが前記所定の変動幅を超えたときにおいても、前記容量素子から前記駆動回路に電力を供給可能な蓄積電力レベルとする、請求項７または請求項８に記載のモータ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、モータを駆動するモータ駆動装置に関し、特に、急激な負荷変動に対しても安定的にモータの駆動が可能なモータ駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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）が注目されている。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。
【０００３】
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。
【０００４】
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昇圧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構成も検討されている（たとえば特許文献１〜４参照）。
【０００５】
たとえば特許文献１においては、電動力補助車両の給電装置であって、ペダル踏力を駆動輪に供給する人力駆動系と、電動モータからの補助力を駆動輪に供給する電力駆動系と、ペダル踏力および車速に応じて補助力を可変制御する補助力制御手段とを備え、バッテリ電圧を補助力制御手段からの要求補助力に応じた電圧に昇圧する昇圧手段と、昇圧された電圧を平滑化して電動モータに要求する平滑手段とを備える構成が開示されている。
【０００６】
これによれば、昇圧手段によってバッテリの電圧を目標とする補助力を得るのに必要な電圧に昇圧することから、バッテリ重量を軽減することができるとともに、バッテリコストを軽減することができる。
【０００７】
さらに、昇圧手段で昇圧した電圧を平滑手段によって平滑化することから、バッテリからの出力電流値が平均化され、バッテリ寿命を延長することができる。
【特許文献１】特開平９−２４０５６０号公報
【特許文献２】特開平１１−２５２８０８号公報
【特許文献３】特開２０００−５０４０１号公報
【特許文献４】特開平８−２４０１７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ここで、従来のモータ駆動装置においては、バッテリ電圧を必要な補助力に応じた電圧に昇圧する昇圧手段として、ＤＣ−ＤＣスイッチング電源が一般的に用いられる。ＤＣ−ＤＣスイッチング電源は、制御回路から入力される電圧指示信号に応じてスイッチング動作を行なうことにより、所望の電圧に昇圧して出力する。このとき、スイッチング電源に入力される電圧指示信号は、制御回路において、踏力センサおよび車速センサの検出信号に基づいて電力駆動系で発生すべき補助力を演算し、当該補助力を得るのに必要な目標電流値を求め、電動モータに流れる電流が目標電流値となるように指示電圧を可変制御して生成される。
【０００９】
このため、要求される補助力が急激に増加または減少するときであっても、スイッチング電源が瞬時に対応する必要があることから、制御回路においては、急激な負荷変動に対応できるだけの高速性が求められる。これには、制御回路の高精度化かつ大型化が不可欠となり、装置規模かつコスト面において新たな問題を生じることとなる。
【００１０】
それゆえ、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、急激な負荷の変動に対しても簡易かつ安定的に電力供給が可能なモータ駆動装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明によれば、モータ駆動装置は、モータを駆動する駆動回路と、スイッチング素子を含み、スイッチング素子のスイッチング動作により電源と駆動回路との間で直流電圧を変換する電圧変換器と、電圧変換器と駆動回路との間に配され、変換した直流電圧を平滑化して駆動回路に入力する容量素子と、モータの要求出力の大きさに基づいてスイッチング動作を制御する制御回路とを備える。駆動回路は、モータの要求出力に応じた電力を電源および容量素子からそれぞれ供給される。制御回路は、要求出力の大きさが所定の変動幅を超えると、容量素子から供給される電力が電源から供給される電力よりも大きくなるように、スイッチング動作を制御する。
【００１２】
好ましくは、制御回路は、要求出力の大きさが所定の変動幅の範囲内にあるか否かを判定し、その判定結果に応じてスイッチング動作における目標電圧を決定する。
【００１３】
好ましくは、制御回路は、スイッチング動作における目標電圧に所定の制御幅を有し、要求出力の大きさが所定の変動幅の範囲内にないとき、スイッチング動作における目標電圧を所定の制御幅の範囲内でより低い電圧レベルに決定する。
【００１４】
好ましくは、スイッチング動作における目標電圧の所定の制御幅の上限となる電圧レベルは、要求出力の大きさの所定の変動幅の上限となる電圧レベルよりも高いとする。
【００１５】
好ましくは、モータ駆動装置は、容量素子の端子間電圧を検出する電圧センサをさらに備える。制御回路は、電圧センサにより検出された容量素子の端子間電圧がスイッチング動作における目標電圧よりも低いとき、容量素子の端子間電圧がスイッチング動作における目標電圧と一致させるように、スイッチング動作を制御する。
【００１６】
好ましくは、モータ駆動装置は、電源に入出力する電源電流を検出する第１の電流センサと、モータを駆動するモータ駆動電流を検出する第２の電流センサと、容量素子の端子間電圧を検出する電圧センサとをさらに備える。制御回路は、要求出力の大きさが所定の変動幅の範囲内にないとき、第１の電流センサおよび第２の電流センサによりそれぞれ検出された電源電流およびモータ駆動電流と電圧センサにより検出された容量素子の端子間電圧とに基づいて、容量素子から供給される電力を算出し、電源から供給される電力が算出した容量素子から供給される電力以下となるように電源から供給される電力を決定し、その決定した電源から供給される電力を与えるときの容量素子の端子間電圧をスイッチング動作における目標電圧として決定する。
【００１７】
好ましくは、制御回路は、要求出力の大きさが所定の変動幅の範囲内にあるとき、電圧センサにより検出された容量素子の端子間電圧に基づいて容量素子に蓄積された蓄積電力を算出し、その算出した蓄積電力が所定のしきい値以上となるように、スイッチング動作における目標電圧を決定する。
【００１８】
好ましくは、制御回路は、蓄積電力が所定のしきい値以下のときには、蓄積電力が所定のしきい値となるときの容量素子の端子間電圧をスイッチング動作における目標電圧として決定する。
【００１９】
好ましくは、所定のしきい値は、要求出力の大きさが所定の変動幅を超えたときに、容量素子から駆動回路に電力を供給可能な蓄積電力レベルとする。
【発明の効果】
【００２０】
この発明によれば、モータ駆動装置に要求される出力が急激に変動したときには、電源よりも容量素子から優先的にインバータに電力を供給することから、高精度かつ大型な電圧変換器の制御回路を必要とせず、いかなる要求出力に対しても簡易かつ安定的に、応答性良く対応することができる。
【００２１】
また、容量素子に所定のしきい値以上の静電エネルギーが蓄えられるように、電圧変換器のスイッチング動作における目標電圧を決定することにより、容量素子をいかなる要求出力に対しても確実に電力供給ができる状態に保つことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。
【００２３】
［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１に従うモータ駆動装置の概略ブロック図である。
【００２４】
図１を参照して、モータ駆動装置１００は、直流電源Ｂと、電圧センサ１０，１３と、電流センサ１８，２４と、コンデンサＣ２と、昇圧コンバータ１２と、インバータ１４と、制御装置３０とを備える。
【００２５】
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。また、交流モータＭ１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モータである。
【００２６】
昇圧コンバータ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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。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−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側に電流を流すダイオードＤ１，Ｄ２がそれぞれ配されている。
【００２９】
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とからなる。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。
【００３０】
Ｕ相アーム１５は、直列接続されたＮＰＮトランジスタＱ３，Ｑ４からなる。Ｖ相アーム１６は、直列接続されたＮＰＮトランジスタＱ５，Ｑ６からなる。Ｗ相アーム１７は、直列接続されたＮＰＮトランジスタＱ７，Ｑ８からなる。また、各ＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８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Ｄ３〜Ｄ８がそれぞれ接続されている。
【００３１】
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に接続されて構成される。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。
【００３２】
直流電源Ｂは、ニッケル水素またはリチウムイオンなどの二次電池からなる。電圧センサ１０は、直流電源Ｂから出力される電圧Ｖｂを検出し、検出した電圧Ｖｂを制御装置３０へ出力する。
【００３３】
昇圧コンバータ１２は、直流電源Ｂから供給された直流電圧を昇圧してコンデンサＣ２に供給する。より具体的には、昇圧コンバータ１２は、制御装置３０から信号ＰＷＣを受けると、信号ＰＷＣ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を昇圧してコンデンサＣ２に供給する。
【００３４】
また、昇圧コンバータ１２は、制御装置３０から信号ＰＷＣを受けると、コンデンサＣ２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へ供給する。
【００３５】
コンデンサＣ２は、昇圧コンバータ１２から出力された直流電圧を平滑化し、平滑化した直流電圧をインバータ１４へ供給する。コンデンサＣ２には、たとえば静電容量の大きいキャパシタ（電気２重層コンデンサ）が含まれる。
【００３６】
電圧センサ１３は、コンデンサＣ２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３０へ出力する。
【００３７】
インバータ１４は、コンデンサＣ２から直流電圧が供給されると、制御装置３０からの信号ＰＷＭ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ＴＲ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。
【００３８】
また、インバータ１４は、モータ駆動装置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ＰＷＭに基づいて直流電圧に変換し、変換した直流電圧をコンデンサＣ２を介して昇圧コンバータ１２へ供給する。
【００３９】
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との回生発電を伴なう制動や、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速を減速（または加速を中止）させることを含む。
【００４０】
電流センサ１８は、リアクトルＬ１に流れるリアクトル電流ＩＬを検出し、検出したリアクトル電流ＩＬを制御装置３０へ出力する。
【００４１】
電流センサ２４は、交流モータＭ１に流れるモータ電流ＭＣＲＴを検出し、検出したモータ電流ＭＣＲＴを制御装置３０へ出力する。
【００４２】
制御装置３０は、外部に設けられたＥＣＵ（Electrical Control Unit）からトルク指令値ＴＲおよびモータ回転数ＭＲＮを受け、電圧センサ１３から電圧Ｖｍを受け、電流センサ１８からリアクトル電流ＩＬを受け、電流センサ２４からモータ電流ＭＣＲＴを受ける。制御装置３０は、電圧Ｖｍ、トルク指令値ＴＲおよびモータ電流ＭＣＲＴに基づいて、後述する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ＰＷＭを生成し、生成した信号ＰＷＭをインバータ１４へ出力する。
【００４３】
また、制御装置３０は、インバータ１４が交流モータＭ１を駆動するとき、電圧Ｖｂ、Ｖｍ、トルク指令値ＴＲおよびモータ回転数ＭＲＮに基づいて、後述する方法により昇圧コンバータ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ＰＷＣを生成し、生成した信号ＰＷＣを昇圧コンバータ１２へ出力する。
【００４４】
さらに、制御装置３０は、モータ駆動装置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、電圧Ｖｍ、トルク指令値ＴＲおよびモータ電流ＭＣＲＴ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ための信号ＰＷＭを生成し、生成した信号ＰＷＭをインバータ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ＰＷＭ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が発電した交流電圧を直流電圧に変換して昇圧コンバータ１２へ供給する。
【００４５】
さらに、制御装置３０は、回生制動時、電圧Ｖｂ，Ｖｍ、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１４から供給された直流電圧を降圧するための信号ＰＷＣを生成し、生成した信号ＰＷＣを昇圧コンバータ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。
【００４６】
図２は、図１における制御装置３０のブロック図である。
【００４７】
図２を参照して、制御装置３０は、インバータ制御回路３０１と、コンバータ制御回路３０２ａとを含む。
【００４８】
インバータ制御回路３０１は、トルク指令値ＴＲ、モータ電流ＭＣＲＴおよび電圧Ｖｍに基づいて、交流モータＭ１の駆動時、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ＰＷＭを生成し、生成した信号ＰＷＭをインバータ１４へ出力する。
【００４９】
また、インバータ制御回路３０１は、モータ駆動装置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、トルク指令値ＴＲ、モータ電流ＭＣＲＴおよび電圧Ｖｍ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ための信号ＰＷＭを生成してインバータ１４へ出力する。
【００５０】
コンバータ制御回路３０２ａは、トルク指令値ＴＲ、電圧Ｖｂ，Ｖｍおよびモータ回転数ＭＲＮに基づいて、交流モータＭ１の駆動時、昇圧コンバータ１２のＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２をオン／オフするための信号ＰＷＣを生成し、生成した信号ＰＷＣを昇圧コンバータ１２へ出力する。
【００５１】
また、コンバータ制御回路３０２ａは、モータ駆動装置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転制動時、トルク指令値ＴＲ、電圧Ｖｂ、Ｖｍおよびモータ回転数ＭＲＮに基づいてインバータ１４からの直流電圧を降圧するための信号ＰＷＣを生成し、生成した信号ＰＷＣを昇圧コンバータ１２へ出力する。
【００５２】
このように、昇圧コンバータ１２は、直流電圧を降圧するための信号ＰＷＣにより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。
【００５３】
図３は、図２におけるインバータ制御回路３０１のブロック図である。
【００５４】
図３を参照して、インバータ制御回路３０１は、モータ制御用相電圧演算部４１と、インバータ用ＰＷＭ信号変換部４２とを含む。
【００５５】
モータ制御用相電圧演算部４１は、昇圧コンバータ１２の出力電圧Ｖｍ、すなわち、インバータ１４への入力電圧を電圧センサ１３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２４から受け、トルク指令値ＴＲを外部ＥＣＵから受ける。モータ制御用相電圧演算部４１は、トルク指令値ＴＲ、モータ電流ＭＣＲＴおよび電圧Ｖｍ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、計算した結果をインバータ用ＰＷＭ信号変換部４２へ出力する。
【００５６】
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４１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ＰＷＭを生成し、生成した信号ＰＷＭをインバータ１４の各ＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８へ出力する。
【００５７】
これにより、インバータ１４の各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が指定されたトルクを出力するように、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、モータ電流ＭＣＲＴ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する。
【００５８】
図４は、図２におけるコンバータ制御回路３０２ａのブロック図である。
【００５９】
図４を参照して、コンバータ制御回路３０２ａは、電圧指令演算部６１ａと、コンバータ用デューティー比演算部６２と、コンバータ用ＰＷＭ信号変換部６３と、制御部６４ａとを含む。
【００６０】
制御部６４ａは、昇圧コンバータ１２の出力電圧Ｖｍ、すなわち、インバータ１４への入力電圧を電圧センサ１３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２４から受け、リアクトルＬ１に流れるリアクトル電流ＩＬを電流センサ１８から受け、外部ＥＣＵからトルク指令値ＴＲを受ける。
【００６１】
制御部６４ａは、トルク指令値ＴＲを受けると、要求されるトルクの大きさに応じて２通りの信号Ｕｃ，Ｐｂを生成し、いずれか一方の信号を電圧指令演算部６１ａに出力する。
【００６２】
詳細には、制御部６４ａは、トルク指令値ＴＲについて所定の変動幅を有しており、外部ＥＣＵから受けたトルク指令値ＴＲがこの変動幅の範囲内にあるか否かを判定する。所定の変動幅は、モータ駆動装置１００が通常動作時において要求されるトルクの変動分を包括するように設定される。したがって、通常動作において、制御部６４ａは、トルク指令値ＴＲがこの変動幅の範囲内にあると判定する。
【００６３】
一方、要求されるトルクが通常動作時の変動分を上回って増加または減少するときには、トルク指令値ＴＲは、この変動幅の上限を示すしきい値以上、もしくは下限を示すしきい値以下の値を示すこととなる。この場合、制御部６４ａは、トルク指令値ＴＲが変動幅の範囲内にないと判定する。
【００６４】
以下に、トルク指令値ＴＲと所定の変動幅との大小の判定結果に応じて制御部６４ａにて生成される信号Ｕｃ，Ｐｂついて説明する。
【００６５】
まず、制御部６４ａは、トルク指令値ＴＲが所定の変動幅内にあると判定したときには、コンデンサＣ２に蓄積されている蓄積電力である静電エネルギーＵｃを求める。コンデンサＣ２の静電エネルギーＵｃは、
Ｕｃ＝ＣＶｍ２／２    （１）
で表わされる。ただし、ＣはコンデンサＣ２の静電容量、ＶｍはコンデンサＣ２の端子間電圧である。
【００６６】
さらに、制御部６４ａは、コンデンサＣ２の静電エネルギーＵｃについても、所定のしきい値Ｐｃｓｔｄを有しており、求めた静電エネルギーＵｃがしきい値Ｐｃｓｔｄ以上の値を保つように昇圧コンバータ１２を制御する。なお、所定のしきい値Ｐｃｓｔｄとは、後述するように、コンデンサＣ２が急激な負荷変動に対してもインバータ１４に電力を供給可能な蓄積電力量に相当する。
【００６７】
具体的には、式（１）より、静電エネルギーＵｃは、コンデンサＣ２の端子間電圧Ｖｍによって一義的に決まることから、静電エネルギーＵｃがしきい値Ｐｃｓｔｄ以上となるように、コンデンサＣ２の端子間電圧Ｖｍを制御する。これには、コンデンサＣ２の端子間電圧Ｖｍが昇圧コンバータ１２の出力電圧に相当することから、昇圧コンバータ１２の出力電圧Ｖｍの目標電圧Ｖｄｃ＿ｃｏｍを、
Ｕｃ＝Ｃ（Ｖｄｃ＿ｃｏｍ）２／２≧Ｐｃｓｔｄ    （２）
の関係を満たすように決定すればよい。
【００６８】
ここで、コンデンサＣ２において、静電エネルギーＵｃに所定のしきい値Ｐｃｓｔｄを設けたのは、以下の理由による。
【００６９】
通常動作において、昇圧コンバータ１２は、直流電源Ｂから供給された直流電圧を昇圧してコンデンサＣ２に供給する。コンデンサＣ２は、昇圧コンバータ１２から出力された直流電圧を平滑化し、平滑化した直流電圧をインバータ１４へ供給する。
【００７０】
このとき、昇圧コンバータ１２は、制御装置３０から受けた信号ＰＷＣ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を昇圧する。
【００７１】
しかしながら、要求されるトルクがトルク指令値ＴＲの変動幅を超えて急峻に変動した場合には、昇圧コンバータ１２に高速なスイッチング制御が求められ、これに対応するには、高精度なコンバータ制御回路が必要となる。
【００７２】
そこで、急激なトルク要求に対しては、直流電源ＢよりもコンデンサＣ２から優先的に電力を供給する構成とすれば、いかなる負荷要求に対しても容易かつ安定的に電力を供給することができる。そのためには、コンデンサＣ２において、急激な負荷変動に備えて、所望の電力を予め蓄えておくことが必要となる。
【００７３】
したがって、本実施の形態では、コンデンサＣ２が急激な負荷変動に対しても電力を供給可能な電力レベルとして、しきい値Ｐｃｓｔｄを設け、コンデンサＣ２の静電エネルギーＵｃが、常時しきい値Ｐｃｓｔｄ以上となるように、昇圧コンバータ１２の目標電圧Ｖｄｃ＿ｃｏｍを決定することとする。
【００７４】
昇圧コンバータ１２の目標電圧Ｖｄｃ＿ｃｏｍの決定において、制御部６４ａは、式（１）により求めたコンデンサＣ２の静電エネルギーＵｃとしきい値Ｐｃｓｔｄとの大小を比較し、静電エネルギーＵｃがしきい値Ｐｃｓｔｄ以上であれば、得られた静電エネルギーＵｃの値を信号Ｕｃとして電圧指令演算部６１に出力する。電圧指令演算部６１ａは、信号Ｕｃを受けると、トルク指令値ＴＲとモータ回転数ＭＲＮとに基づいて目標電圧Ｖｄｃ＿ｃｏｍを算出する。
【００７５】
一方、コンデンサＣ２の静電エネルギーＵｃがしきい値Ｐｃｓｔｄよりも小さければ、静電エネルギーＵｃをしきい値Ｐｃｓｔｄの値に設定し、設定した値を信号Ｕｃとして電圧指令演算部６１ａに出力する。電圧指令演算部６１ａは、信号Ｕｃ（＝Ｐｃｓｔｄ）を受けると、
Ｕｃ＝Ｃ（Ｖｄｃ＿ｃｏｍ）２／２＝Ｐｃｓｔｄ    （３）
を満たす目標電圧Ｖｄｃ＿ｃｏｍを算出する。
【００７６】
以上のように生成される信号Ｕｃに対して、信号Ｐｂは、制御部６４ａにおいて以下のように生成される。
【００７７】
制御部６４ａは、トルク指令値ＴＲが所定の変動幅内にないと判定したとき、すなわち、変動幅を超えたトルクが要求されているときには、直流電源ＢよりもコンデンサＣ２から優先的にインバータ１４に電力が供給されるように、昇圧コンバータ１２の目標電圧Ｖｄｃ＿ｃｏｍを決定する。
【００７８】
より具体的には、コンデンサＣ２からインバータ１４に供給される電力Ｐｃが直流電源Ｂから昇圧コンバータ１２を介してインバータ１４に供給される電力Ｐｂよりも大きくなるように（＝Ｐｃ＞Ｐｂ）、昇圧コンバータ１２の目標電圧Ｖｄｃ＿ｃｏｍを決定する。
【００７９】
ここで、コンデンサＣ２からインバータ１４に供給される電力Ｐｃは、
Ｐｃ＝Ｖｍ×（ＭＣＲＴ−ｉｂ）    （４）
で示される。ただし、ｉｂは、直流電源Ｂを流れる電流であり、電流センサ１８で検出されるリアクトル電流ＩＬに等しい。また、コンデンサＣ２を流れる電流は、モータ駆動電流ＭＣＲＴから直流電源Ｂを流れる電流ｉｂを差し引いたものに等しい。コンデンサＣ２を流れる電流は、電流センサ２４で検出されるモータ駆動電流ＭＣＲＴと電流センサ１８で検出されるリアクトル電流ＩＬとを用いて求めることができる。
【００８０】
式（４）で得られるコンデンサＣ２からインバータ１４への供給電力Ｐｃを、Ｐｃ＞Ｐｂの関係に当てはめれば、直流電源Ｂからインバータ１４への供給電力Ｐｂは、
Ｐｂ＜Ｖｍ×（ＭＣＲＴ−ｉｂ）    （５）
が導出され、Ｐｂが決定する。決定したＰｂは、信号Ｐｂとして電圧指令演算部６１ａに与えられる。直流電源Ｂからインバータ１４への供給電力Ｐｂは、
Ｐｂ＝ｉｂ×Ｖｄｃ＿ｃｏｍ    （６）
であることから、電圧指令演算部６１ａにおいて、決定した電力Ｐｂを与える昇圧コンバータ１２の目標電圧Ｖｄｃ＿ｃｏｍが算出される。
【００８１】
以上のように、トルク指令値ＴＲの大きさに応じて、制御部６４ａでは複数パターンの信号Ｕｃ，Ｐｂが生成される。電圧指令演算部６１ａは、この信号Ｕｃ，Ｐｂに応じて、複数パターンの昇圧コンバータ１２の目標電圧Ｖｄｃ＿ｃｏｍを算出する。
【００８２】
このような構成とすることにより、トルク指令値ＴＲが所定の変動幅にあるときには、コンデンサＣ２には、しきい値Ｐｃｓｔｄ以上の静電エネルギーＵｃが蓄えられる。さらに、トルク指令値ＴＲが所定の変動幅を超えて変動したときには、コンデンサＣ２から直流電源Ｂに対して優先的にインバータ１４に電力が供給される。したがって、昇圧コンバータ１２は、急激な負荷の変動に対しても、高精度のスイッチング制御を要求されないことから、簡易かつ安定的に、応答性良く電力をインバータ１４へ供給することができる。
【００８３】
次に、電圧指令演算部６１ａで算出された目標電圧Ｖｄｃ＿ｃｏｍは、コンバータ用ディーティー比演算部６２に出力される。コンバータ用デューティー比演算部６２は、電圧センサ１０から電圧Ｖｂを受け、電圧センサ１３から電圧Ｖｍ（＝インバータ入力電圧）を受け、電圧指令演算部６１ａから目標電圧Ｖｄｃ＿ｃｏｍを受ける。コンバータ用デューティー比演算部６２は、電圧Ｖｂに基づいて、インバータ入力電圧Ｖｍを目標電圧Ｖｄｃ＿ｃｏｍに設定するためのデューティー比ＤＲＵまたはＤＲＤを演算し、演算したデューティー比ＤＲＵまたはＤＲＤをコンバータ用ＰＷＭ信号変換部６３へ出力する。
【００８４】
インバータ入力電圧Ｖｍが目標電圧Ｖｄｃ＿ｃｏｍになるように電圧Ｖｂを昇圧する場合、コンバータ用デューティー比演算部６２は、インバータ入力電圧Ｖｍが目標電圧Ｖｄｃ＿ｃｏｍよりも低くなると、直流電源Ｂからインバータ１４側に直流電流を移動させてインバータ入力電圧Ｖｍを目標電圧Ｖｄｃ＿ｃｏｍに一致させるためのデューティー比ＤＲＵを演算して、コンバータ用ＰＷＭ信号変換部６３へ出力する。また、インバータ入力電圧Ｖｍが目標電圧Ｖｄｃ＿ｃｏｍよりも高くなると、インバータ１４側から直流電源Ｂ側へ直流電流を移動させてインバータ入力電圧Ｖｍを目標電圧Ｖｄｃ＿ｃｏｍに一致させるためのデューティー比ＤＲＤを演算して、コンバータ用ＰＷＭ信号変換部６３へ出力する。このように、コンバータ制御回路３０２は、インバータ入力電圧Ｖｍが目標電圧Ｖｄｃ＿ｃｏｍに一致するようにフィードバック制御を行なう。
【００８５】
コンバータ用ＰＷＭ信号変換部６３は、コンバータ用デューティー比演算部６２からのデューティー比ＤＲＵまたはＤＲＤに基づいて昇圧コンバータ１２のＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２をオン／オフするための信号ＰＷＣを生成し、生成した信号ＰＷＣを昇圧コンバータ１２へ出力する。
【００８６】
図５は、実施の形態１におけるコンバータ制御回路３０２ａの動作を説明するためのフローチャートである。
【００８７】
図５を参照して、制御部６４ａは、外部ＥＣＵからトルク指令値ＴＲを受けると、トルク指令値ＴＲの大きさ（＝｜ＴＲ｜）が予め設定したトルク指令値ＴＲの変動幅内（＝｜ＴＲしきい値｜）になるか否かを判定する（ステップＳ０１）。
【００８８】
ステップＳ０１において、トルク指令値ＴＲが所定の変動幅内にないと判定されると、制御部６４ａは、コンデンサＣ２からインバータ１４への供給電力Ｐｃを算出する（ステップＳ０２）。詳細には、電圧センサ１３で検出されたコンデンサＣ２の端子間電圧Ｖｍと、電流センサ２４，１８でそれぞれ検出されたモータ駆動電流ＭＣＲＴおよびリアクトル電流ＩＬ（＝ｉｂ）とを式（４）に代入して、コンデンサＣ２からインバータ１４への供給電力Ｐｃが算出される。
【００８９】
次に、制御部６４ａは、算出されたコンデンサＣ２からインバータ１４への供給電力Ｐｃに基づいて、直流電源Ｂからインバータ１４への供給電力Ｐｂを決定する（ステップＳ０３）。このとき、直流電源Ｂからインバータ１４への供給電力Ｐｂは、コンデンサＣ２からインバータ１４への供給電力Ｐｃ以下となるように決定される。決定した直流電源Ｂからインバータへの供給電力Ｐｂは、信号Ｐｂとして電圧指令演算部６１ａへ出力される（ステップＳ０４）。
【００９０】
電圧指令演算部６１ａは、直流電源Ｂからインバータ１４への供給電力Ｐｂの決定値を受けると、検出されたリアクトル電流ＩＬ（＝ｉｂ）を式（６）に代入して、目標電圧Ｖｄｃ＿ｃｏｍを算出する（ステップＳ０５）。
【００９１】
一方、ステップＳ０１において、トルク指令値ＴＲが所定の変動幅内にあると判定されると、制御部６４ａは、コンデンサＣ２に蓄積される静電エネルギーＵｃを算出する（ステップＳ０６）。コンデンサＣ２の静電エネルギーＵｃは、静電容量ＣとコンデンサＣ２の端子間電圧Ｖｍとを式（１）に代入して求められる。
【００９２】
次に、制御部６４ａは、求めたコンデンサＣ２の静電エネルギーＵｃと所定のしきい値Ｐｃｓｔｄとの大小関係を比較する（ステップＳ０７）。
【００９３】
ステップＳ０７において、コンデンサＣ２の静電エネルギーＵｃがしきい値Ｐｃｓｔｄ以上であれば、求めた静電エネルギーＵｃを信号Ｕｃとして電圧指令演算部６１ａに出力する（ステップＳ０８）。
【００９４】
電圧指令演算部６１ａは、信号Ｕｃを受けると、外部ＥＣＵから受けるトルク指令値ＴＲおよびモータ回転数ＭＲＮに基づいて、目標電圧Ｖｄｃ＿ｃｏｍを算出する（ステップＳ０９）。
【００９５】
ステップＳ０７において、コンデンサＣ２の静電エネルギーＵｃがしきい値Ｐｃｓｔｄよりも小さければ、電圧指令演算部６１ａに対して、しきい値Ｐｃｓｔｄを信号Ｕｃとして出力する（ステップＳ１０）。
【００９６】
電圧指令演算部６１ａは、信号Ｕｃを受けると、Ｐｃｓｔｄ＝Ｃ（Ｖｄｃ＿ｃｏｍ）２／２を満たすように、目標電圧Ｖｄｃ＿ｃｏｍを算出する（ステップＳ１１）。
【００９７】
さらに、トルク指令値ＴＲの大きさに応じて、ステップＳ０５，Ｓ０９，Ｓ１１でそれぞれ算出された目標電圧Ｖｄｃ＿ｃｏｍは、コンバータ用デューティー比演算部６２へ出力されると、インバータ入力電圧Ｖｍが目標電圧Ｖｄｃ＿ｃｏｍに一致するように、デューティー比ＤＲＵまたはＤＲＤが算出される（ステップＳ１２）。
【００９８】
さらに、算出されたデューティー比ＤＲＵまたはＤＲＤは、コンバータ用ＰＷＭ信号変換部６３へ出力されると、デューティー比に基づいて、信号ＰＷＣが生成される（ステップＳ１３）。生成された信号ＰＷＣは、昇圧コンバータ１２のＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２へ出力される。
【００９９】
さらに、図５のステップＳ０１において、トルク指令値ＴＲが急激な変動から所定の変動幅内の変動に戻ったことが確認されたときには、ステップＳ０６〜Ｓ１１の動作にしたがって、コンデンサＣ２にしきい値Ｐｃｓｔｄ以上の静電エネルギーＵｃが再び蓄えられる。これにより、次に起こり得るトルク指令値ＴＲの急激な変動に対しても、迅速に対応することができる。
【０１００】
なお、本実施の形態では、トルク指令値ＴＲの大きさに応じて負荷への電力供給手段を制御する構成について説明したが、要求される出力（電力）に応じて電力供給手段を制御する構成としても良い。
【０１０１】
以上のように、この発明の実施の形態１によれば、モータ駆動装置１００に要求されるトルクが急激に変動したときには、電源よりも容量素子から優先的にインバータに電力を供給することから、高精度かつ大型な電圧変換器の制御回路を必要とせず、いかなる要求トルクに対しても簡易かつ安定的に、応答性良く対応することができる。
【０１０２】
また、容量素子に所定のしきい値以上の静電エネルギーが蓄えられるように、電圧変換器のスイッチング動作における目標電圧を決定することにより、容量素子を急激に変動する要求トルクに対して確実に電力供給ができる状態に保つことができる。
【０１０３】
［実施の形態２］
先の実施の形態１では、昇圧コンバータ１２の目標電圧Ｖｄｃ＿ｃｏｍをトルク指令値ＴＲの大きさに応じて制御することにより、急激な負荷の変動に対しては、コンデンサＣ２から優先的に電力が供給され、簡易かつ安定的に電力供給を実現するモータ駆動装置の構成について提案した。これによれば、昇圧コンバータ１２の目標電圧Ｖｄｃ＿ｃｏｍは、所定の関係を満たす範囲内で可変制御されることとなる。本実施の形態では、昇圧コンバータ１２の目標電圧Ｖｄｃ＿ｃｏｍの制御についての一形態を、さらに例示して説明する。なお、本実施の形態に係るモータ駆動装置は、図１に示すモータ駆動装置と基本的な構成を同じとするため、装置全体の構成についての詳細な説明は省略する。
【０１０４】
図６は、この発明の実施の形態２に従うモータ駆動装置に搭載される昇圧コンバータ１２の制御動作を原理的に説明するための図である。
【０１０５】
図６は、昇圧コンバータ１２の出力電圧Ｖｍとトルク指令値ＴＲとの関係を示す図である。トルク指令値ＴＲは、図中の点線で示すように、車両の状態に応じて変動する波形である。図６では、このトルク指令値ＴＲに対して所定の変動幅を設定する。この所定の変動幅は、先の実施の形態１と同様に、急激な負荷の変動を識別し得る電圧幅に設定される。
【０１０６】
昇圧コンバータ１２は、直流電源Ｂからの直流電圧を昇圧し、昇圧した直流電圧をコンデンサＣ２に出力する。ここで、昇圧コンバータ  １２の昇圧動作においては、後述する制御装置３０内部のコンバータ制御回路３０２ｂにより昇圧レベルを指定する目標電圧Ｖｄｃ＿ｃｏｍが設定される。
【０１０７】
本実施の形態では、この目標電圧Ｖｄｃ＿ｃｏｍに、図６に示すように所定の制御幅を持たせ、この範囲内において可変値とする。特に、目標電圧Ｖｄｃ＿ｃｏｍの制御幅の上限は、トルク指令値ＴＲの上限のしきい値よりも高いレベルに設定される。これは、昇圧コンバータ１２の出力電圧ＶｍがコンデンサＣ２の端子間電圧となることから、高めの目標電圧とすることにより、急激な負荷変動に備えてコンデンサＣ２に静電エネルギーＵｃを蓄えておくためである。ただし、目標電圧Ｖｄｃ＿ｃｏｍは、回生制動による充電を考慮して、コンデンサＣ２の耐圧に対してある程度余裕を持たせるように設定される。
【０１０８】
以下に、昇圧コンバータ１２の目標電圧Ｖｄｃ＿ｃｏｍの制御について説明する。
【０１０９】
まず、トルク指令値ＴＲが所定の制御幅内にあるときには、目標電圧Ｖｄｃ＿ｃｏｍは、実施の形態１と同様に、コンデンサＣ２の静電エネルギーＵｃが所定のしきい値Ｐｃｓｔｄ以上を保持するように設定される。具体的には、コンデンサＣ２の静電エネルギーが所定のしきい値Ｐｃｓｔｄ以上を保つように、コンデンサＣ２の端子間電圧Ｖｍを決定し、これを昇圧コンバータ１２の目標電圧Ｖｄｃ＿ｃｏｍに設定する。
【０１１０】
なお、このとき、目標電圧Ｖｄｃ＿ｃｏｍを、図６に示すように、たとえば制御幅の上限となる電圧レベルに設定する構成としてもよい。目標電圧Ｖｄｃ＿ｃｏｍをトルク指令値ＴＲの変動幅よりも高めに設定することにより、昇圧コンバータ１２から出力される直流電圧は、インバータ１４に供給されるとともに、コンデンサＣ２を充電するのに用いられる。
【０１１１】
次に、トルク指令値ＴＲが急激に変動し、図６に示すように、トルク指令値ＴＲが変動幅の上限であるしきい値を超えたときには、目標電圧Ｖｄｃ＿ｃｏｍの設定値は、制御幅の範囲内でより低い電圧レベルに降圧される。図６では、目標電圧Ｖｄｃ＿ｃｏｍは、制御幅の下限レベルにまで降圧される。
【０１１２】
昇圧コンバータ１２は、目標電圧Ｖｄｃ＿ｃｏｍが降圧されたことによって、それまでの昇圧動作が抑制もしくは停止されることとなる。一方、インバータ１４に対しては、要求されるトルクを発生するように、コンデンサＣ２に蓄えられている静電エネルギーＵｃが供給される。目標電圧Ｖｄｃ＿ｃｏｍが降圧したことに応じて、昇圧コンバータ１２のスイッチング動作が抑制または停止されると、図６中に実線で示す昇圧コンバータ１２の出力電圧（実電圧）が低下する。
【０１１３】
トルク指令値ＴＲが再び所定の制御幅内となると、目標電圧Ｖｄｃ＿ｃｏｍは、図６に示すように、下限レベルから上限レベルへと増加される。実電圧よりも目標電圧Ｖｄｃ＿ｃｏｍが大きくなると、昇圧コンバータ１２のスイッチング制御が開始され、昇圧動作が再開されることとなる。
【０１１４】
図７は、図６に示す昇圧コンバータ１２の目標電圧Ｖｄｃ＿ｃｏｍの制御を実現するためのコンバータ制御回路の構成を示すブロック図である。
【０１１５】
図７を参照して、コンバータ制御回路３０２ｂは、電圧指令演算部６１ｂと、コンバータ用デューティー比演算部６２と、コンバータ用ＰＷＭ信号変換部６３と、制御部６４ｂとを含む。
【０１１６】
制御部６４ｂは、図示しない外部ＥＣＵからトルク指令値ＴＲを受ける。制御部６４ｂは、トルク指令値ＴＲを受けると、その大きさに応じて２通りの信号ＯＰ，Ｕｃを生成する。生成された信号ＯＰ，Ｕｃは、電圧指令演算部６１ｂに出力される。
【０１１７】
詳細には、制御部６４ｂは、トルク指令値ＴＲについて所定の変動幅を有しており、外部ＥＣＵから受けたトルク指令値ＴＲがこの変動幅の範囲内にあるか否かを判定する。所定の変動幅は、モータ駆動装置１００が通常動作時において要求されるトルクの変動分を包括するように設定される。したがって、通常動作において、制御部６４ｂは、トルク指令値ＴＲがこの変動幅の範囲内にあると判定する。
【０１１８】
一方、要求されるトルクが通常動作時の変動分を上回って増加または減少するときには、トルク指令値ＴＲは、この変動幅の上限を示すしきい値以上、もしくは下限を示すしきい値以下の値を示すこととなる。この場合、制御部６４ｂは、トルク指令値ＴＲが変動幅の範囲内にないと判定する。
【０１１９】
以下に、トルク指令値ＴＲと所定の変動幅との大小の判定結果に応じて、制御部６４ｂにて生成される信号ＯＰ，Ｐｃについて説明する。
【０１２０】
まず、制御部６４ｂは、トルク指令値ＴＲが所定の変動幅内にあると判定したときには、先述の式（１）により、コンデンサＣ２に蓄積されている静電エネルギーＵｃを求める。
【０１２１】
制御部６４ｂは、実施の形態１と同様に、コンデンサＣ２の静電エネルギーＵｃについて所定のしきい値Ｐｃｓｔｄを有しており、静電エネルギーＵｃがしきい値Ｐｃｓｔｄ以上の値を保つように制御する。これには、静電エネルギーＵｃがしきい値Ｐｃｓｔｄ以上となるように、コンデンサＣ２の端子間電圧Ｖｍを制御する。すなわち、コンデンサＣ２の端子間電圧Ｖｍが昇圧コンバータ１２の出力電圧に相当することから、昇圧コンバータ１２の目標電圧Ｖｄｃ＿ｃｏｍを、Ｕｃ≧Ｐｃｓｔｄとなるように決定する。
【０１２２】
そこで、制御部６４ｂは、コンデンサＣ２の静電エネルギーＵｃがしきい値Ｐｃｓｔｄ以上であれば、求めた静電エネルギーＵｃを信号Ｕｃとして電圧指令演算部６１ｂに出力する。一方、コンデンサＣ２の静電エネルギーＵｃがしきい値Ｐｃｓｔｄよりも小さければ、しきい値Ｐｃｓｔｄを信号Ｕｃとして電圧指令演算部６１ｂに出力する。
【０１２３】
これに対して、制御部６４ｂは、トルク指令値ＴＲが所定の変動幅内にないと判定したときには、その判定結果を示す信号ＯＰを電圧指令演算部６１ｂに出力する。
【０１２４】
電圧指令演算部６１は、信号Ｕｃまたは信号ＯＰを受けると、各信号に応じた目標電圧Ｖｄｃ＿ｃｏｍを算出する。より具体的には、電圧指令演算部６１ｂは、コンデンサＣ２の静電エネルギーＵｃがしきい値Ｐｃｓｔｄよりも大きいことを指示する信号Ｕｃを受けると、トルク指令値ＴＲおよびモータ回転数ＭＲＮに基づいて、目標電圧Ｖｄｃ＿ｃｏｍを算出する。
【０１２５】
一方、電圧指令演算部６１ｂは、コンデンサＣ２の静電エネルギーＵｃ＝しきい値Ｐｃｓｔｄを指示する信号Ｕｃを受けると、式（３）を満たす目標電圧Ｖｄｃ＿ｃｏｍを算出する。
【０１２６】
これに対して、電圧指令演算部６１ｂは、負荷が急激に変動したことを指示する信号ＯＰを受けると、直流電源ＢよりもコンデンサＣ２から優先的にインバータ１４に電力が供給されるように、昇圧コンバータ１２の目標電圧Ｖｄｃ＿ｃｏｍを制御幅の下限レベルに決定する。
【０１２７】
以上のように、トルク指令値ＴＲの大きさに応じて、制御部６４ｂは、複数パターンの信号Ｕｃ，Ｐｂを生成する。電圧指令演算部６１ｂは、この信号Ｕｃ，Ｐｂに応じて、複数パターンの昇圧コンバータ１２の目標電圧Ｖｄｃ＿ｃｏｍを算出する。これにより、トルク指令値ＴＲが所定の変動幅にあるときには、コンデンサＣ２には、しきい値Ｐｃｓｔｄ以上の静電エネルギーＵｃが蓄えられる。さらに、トルク指令値ＴＲが所定の変動幅を超えて変動したときには、コンデンサＣ２からインバータ１４へ優先的に電力が供給される。したがって、急激な負荷の変動に対しても、インバータ１４には簡易かつ安定的に電力が供給されることとなる。電圧指令演算部６１ｂで算出された目標電圧Ｖｄｃ＿ｃｏｍは、コンバータ用ディーティー比演算部６２に出力される。
【０１２８】
コンバータ用デューティー比演算部６２は、電圧センサ１０から電圧Ｖｂを受け、電圧センサ１３から電圧Ｖｍ（＝インバータ入力電圧）を受け、電圧指令演算部６１ｂから目標電圧Ｖｄｃ＿ｃｏｍを受ける。コンバータ用デューティー比演算部６２は、電圧Ｖｂに基づいて、インバータ入力電圧Ｖｍを目標電圧Ｖｄｃ＿ｃｏｍに設定するためのデューティー比ＤＲＵまたはＤＲＤを演算し、演算したデューティー比ＤＲＵまたはＤＲＤをコンバータ用ＰＷＭ信号変換部６３へ出力する。
【０１２９】
インバータ入力電圧Ｖｍが目標電圧Ｖｄｃ＿ｃｏｍになるように電圧Ｖｂを昇圧する場合、コンバータ用デューティー比演算部６２は、インバータ入力電圧Ｖｍが目標電圧Ｖｄｃ＿ｃｏｍよりも低くなると、直流電源Ｂからインバータ１４側に直流電流を移動させてインバータ入力電圧Ｖｍを目標電圧Ｖｄｃ＿ｃｏｍに一致させるためのデューティー比ＤＲＵを演算して、コンバータ用ＰＷＭ信号変換部６３へ出力する。また、インバータ入力電圧Ｖｍが目標電圧Ｖｄｃ＿ｃｏｍよりも高くなると、インバータ１４側から直流電源Ｂ側へ直流電流を移動させてインバータ入力電圧Ｖｍを目標電圧Ｖｄｃ＿ｃｏｍに一致させるためのデューティー比ＤＲＤを演算して、コンバータ用ＰＷＭ信号変換部６３へ出力する。このように、コンバータ制御回路３０２ｂは、インバータ入力電圧Ｖｍが目標電圧Ｖｄｃ＿ｃｏｍに一致するようにフィードバック制御を行なう。
【０１３０】
コンバータ用ＰＷＭ信号変換部６３は、コンバータ用デューティー比演算部６２からのデューティー比ＤＲＵまたはＤＲＤに基づいて昇圧コンバータ１２のＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２をオン／オフするための信号ＰＷＣを生成し、生成した信号ＰＷＣを昇圧コンバータ１２へ出力する。
【０１３１】
図８は、実施の形態２におけるコンバータ制御回路３０２ｂの動作を説明するためのフローチャートである。
【０１３２】
図８を参照して、制御部６４ｂは、外部ＥＣＵからトルク指令値ＴＲを受けると、トルク指令値ＴＲの大きさ（＝｜ＴＲ｜）が予め設定したトルク指令値ＴＲの変動幅内（＝｜ＴＲしきい値｜）になるか否かを判定する（ステップＳ２０）。
【０１３３】
ステップＳ２０において、トルク指令値ＴＲが所定の変動幅内にないと判定されると、その判定結果を指示する信号ＯＰが電圧指令演算部６１ｂに出力される。電圧指令演算部６１ｂは、信号ＯＰに応じて、目標電圧Ｖｄｃ＿ｃｏｍを目標電圧制御幅の下限値レベルに決定する（ステップＳ２１）。
【０１３４】
一方、ステップＳ２０において、トルク指令値ＴＲが所定の変動幅内にあると判定されると、制御部６４ｂは、コンデンサＣ２の静電エネルギーＵｃを算出する（ステップＳ２２）。コンデンサＣ２の静電エネルギーＵｃは、静電容量ＣとコンデンサＣ２の端子間電圧Ｖｍとから式（１）を用いて求められる。
【０１３５】
次に、制御部６４ｂは、求めたコンデンサＣ２の静電エネルギーＵｃと所定のしきい値Ｐｃｓｔｄとの大小関係を比較する（ステップＳ２３）。
【０１３６】
ステップＳ０７において、コンデンサＣ２の静電エネルギーＵｃがしきい値Ｐｃｓｔｄ以上であれば、求めた静電エネルギーＵｃを信号Ｕｃとして電圧指令演算部６１ｂに出力する（ステップＳ２４）。
【０１３７】
電圧指令演算部６１ｂは、信号Ｕｃを受けると、外部ＥＣＵから受けるトルク指令値ＴＲおよびモータ回転数ＭＲＮに基づいて、目標電圧Ｖｄｃ＿ｃｏｍを算出する（ステップＳ２５）。
【０１３８】
ステップＳ２３において、コンデンサＣ２の静電エネルギーＵｃがしきい値Ｐｃｓｔｄ以下であれば、電圧指令演算部６１ｂに対して、しきい値Ｐｃｓｔｄを信号Ｕｃとして出力する（ステップＳ２６）。
【０１３９】
電圧指令演算部６１ｂは、信号Ｕｃを受けると、Ｐｃｓｔｄ＝Ｃ（Ｖｄｃ＿ｃｏｍ）２／２を満たすように、目標電圧Ｖｄｃ＿ｃｏｍを算出する（ステップＳ２７）。
【０１４０】
さらに、トルク指令値ＴＲの大きさに応じて、ステップＳ２１，Ｓ２５，Ｓ２７でそれぞれ算出された目標電圧Ｖｄｃ＿ｃｏｍは、コンバータ用デューティー比演算部６２へ出力されると、インバータ入力電圧Ｖｍが目標電圧Ｖｄｃ＿ｃｏｍに一致するように、デューティー比ＤＲＵまたはＤＲＤが算出される（ステップＳ２８）。
【０１４１】
さらに、算出されたデューティー比ＤＲＵまたはＤＲＤは、コンバータ用ＰＷＭ信号変換部６３へ出力されると、デューティー比に基づいて、信号ＰＷＣが生成される（ステップＳ２９）。生成された信号ＰＷＣは、昇圧コンバータ１２のＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２へ出力される。
【０１４２】
以上のように、この発明の実施の形態２によれば、急激な負荷変動に対しても、複雑な回路構成を必要とせず、簡易かつ安定的に電力を供給可能なモータ駆動装置を実現することができる。
【０１４３】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０１４４】
この発明は、自動車に搭載されるモータ駆動装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１４５】
【図１】この発明の実施の形態１に従うモータ駆動装置の概略ブロック図である。
【図２】図１における制御装置のブロック図である。
【図３】図２におけるインバータ制御回路のブロック図である。
【図４】図２におけるコンバータ制御回路のブロック図である。
【図５】実施の形態１におけるコンバータ制御回路の動作を説明するためのフローチャートである。
【図６】この発明の実施の形態２に従うモータ駆動装置に搭載されるコンバータ制御回路の制御動作を原理的に説明するための図である。
【図７】図６に示す昇圧コンバータの目標電圧の制御を実現するためのコンバータ制御回路の構成を示すブロック図である。
【図８】実施の形態２におけるコンバータ制御回路の動作を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【０１４６】
１０，１３  電圧センサ、１２  昇圧コンバータ、１４  インバータ、１５  Ｕ相アーム、１６  Ｖ相アーム、１７  Ｗ相アーム、１８，２４  電流センサ、３０  制御装置、４１  モータ制御用相電圧演算部、４２  インバータ用ＰＷＭ信号変換部、６１ａ，６１ｂ  電圧指令演算部、６２  コンバータ用デューティー比演算部、６３  コンバータ用ＰＷＭ信号変換部、６４ａ，６４ｂ  制御部、３０１  インバータ制御回路、３０２ａ  コンバータ制御回路、Ｑ１〜Ｑ８  ＮＰＮトランジスタ、Ｄ１〜Ｄ８  ダイオード、Ｃ２  コンデンサ、Ｂ  直流電源、Ｍ１  交流モータ。
【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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