(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流モータを駆動するモータ駆動システムであって、
前記交流モータとの間で双方向に電力授受可能に構成されて、前記交流モータに駆動電力を供給するモータ駆動回路と、
前記モータ駆動システムの状態に応じて決定される余剰電力を前記交流モータで消費させる消費動作を行なうとともに、前記消費動作の間に前記交流モータに対するトルク指令値が変化した場合には、前記消費動作を維持しつつ前記トルク指令値の変化に対する出力トルクの追従制御を行なうように、前記モータ駆動回路の動作を制御するモータ制御手段とを備え、
前記モータ制御手段は、
前記交流モータの出力トルクがトルク指令値に合致し、かつ、前記余剰電力が前記交流モータにより消費されるようなモータ電流の振幅および位相に対応するｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値の組を電流指令として生成する電流指令生成手段と、
前記電流指令生成手段による前記電流指令に従ったモータ電流が発生されるように、前記モータ駆動回路の動作を制御する電流制御手段とを含む、モータ駆動システム。
【請求項２】
前記電流指令生成手段は、前記消費動作時には、決定された前記余剰電力の増加に従って、前記交流モータの駆動効率が相対的に低下する電流位相で前記交流モータを駆動するように前記ｄ軸電流指令値および前記ｑ軸電流指令値の組を生成する、請求項１記載のモータ駆動システム。
【請求項３】
前記モータ制御手段は、
前記交流モータの回転角速度および前記トルク指令値に基づいて前記交流モータでの発生電力を推定する電力推定手段と、
前記電力推定手段によって推定された前記発生電力に応じて、前記消費動作によって消費する前記余剰電力を決定する手段とを有する、請求項１記載のモータ駆動システム。
【請求項４】
前記モータ駆動回路は、充電可能な直流電源との間で双方向の電力授受可能に構成され、
前記モータ制御手段は、前記モータ駆動回路と前記直流電源との間を電気的に接続する配線の電圧を検出する電圧検出手段と、
前記電圧検出手段での検出電圧に応じて、前記消費動作によって消費する前記余剰電力を決定する手段とを有する、請求項１記載のモータ駆動システム。
【請求項５】
前記交流モータは車両に搭載されて、前記交流モータの出力軸は、前記車両の車輪との間でトルクを伝達可能に接続され、
前記モータ制御手段は、前記車両に要求される制動力に応じて、前記消費動作によって消費する前記余剰電力を決定する手段を有する、請求項１記載のモータ駆動システム。
【請求項６】
前記モータ制御手段は、
前記交流モータにおける、同一量の余剰電力消費に対応する前記トルク指令値および電流指令の対応関係を予め記憶する特性記憶手段をさらに含み、
前記電流指令生成手段は、前記特性記憶手段に記憶された前記対応関係に基づき、前記トルク指令値および決定された前記余剰電力に従って前記ｄ軸電流指令値および前記ｑ軸電流指令値の組前記電流指令を生成する、請求項１記載のモータ駆動システム。
【請求項７】
前記モータ制御手段は、
決定された前記余剰電力に対応して、前記交流モータで増加させるべき電力損失を示すモータ損失指令を設定する損失増加設定手段をさらに含み、
前記電流指令生成手段は、前記トルク指令値と前記損失増加設定手段により設定された前記モータ損失指令とに応じて、前記モータ損失指令による前記電力損失の増加に従って前記交流モータの駆動効率が相対的に低下するように前記ｄ軸電流指令値および前記ｑ軸電流指令値の組を生成する、請求項１記載のモータ駆動システム。
【請求項８】
前記モータ制御手段は、
前記トルク指令値に応じた位相の矩形波電圧が前記交流モータへ印加されるように、前記モータ駆動回路の動作を制御する矩形波電圧制御手段と、
前記交流モータの運転状態に応じて、前記電流制御手段によるモータ制御と、前記矩形波電圧制御手段によるモータ制御とのいずれか一方を選択する制御モード選択手段と、
前記制御モード選択手段によって前記矩形波電圧制御手段によるモータ制御が選択された際に、前記損失増加設定手段により決定された前記モータ損失指令に応じて、前記制御モード選択手段による選択を取り消して前記電流制御手段によるモータ制御を選択する制御モード修正手段とをさらに含み、
前記電流指令生成手段は、前記制御モード修正手段によって前記電流制御手段によるモータ制御が選択された場合には、前記矩形波電圧制御手段を用いたモータ駆動時よりも前記交流モータの駆動効率が低い領域で前記ｄ軸電流指令値および前記ｑ軸電流指令値の組を生成する、請求項７記載のモータ駆動システム。
【請求項９】
前記モータ駆動システムは、複数個の前記交流モータを駆動し、
前記モータ駆動回路および前記モータ制御手段は、各前記交流モータに対応して設けられ、かつ、各前記モータ駆動回路は、充電可能な共通の直流電源との間で双方向の電力授受可能に構成され、
前記モータ駆動システムは、
前記余剰電力が前記複数個の交流モータ全体で消費されるように、それぞれの前記交流モータでの消費余剰電力を設定する分配手段をさらに備え、
各前記モータ制御手段は、前記分配手段により決定された前記消費余剰電力を消費させる消費動作を行なうように対応の前記交流モータを制御する、請求項１記載のモータ駆動
システム。
【請求項１０】
前記分配手段は、
前記複数個の交流モータのそれぞれについて、現在の運転状態に基づいて消費可能な余剰電力を算出する上限設定手段と、
前記上限設定手段によって算出された消費可能な余剰電力の範囲内で、それぞれの前記複数個の交流モータでの消費余剰電力を設定する分配決定手段とを含む、請求項９記載のモータ駆動システム。
【請求項１１】
前記分配手段は、前記複数個の交流モータの温度を考慮して、それぞれの前記複数個の交流モータでの消費余剰電力を設定する分配決定手段を含む、請求項９記載のモータ駆動システム。
【請求項１２】
前記分配手段は、
前記複数個の交流モータのそれぞれについて、現在の運転状態に基づいて所定時間内に消費可能な余剰電力を算出する上限設定手段と、
前記上限設定手段によって算出された所定時間内に消費可能な余剰電力の範囲内で、それぞれの前記複数個の交流モータでの消費余剰電力を設定する分配決定手段とを含む、請求項９記載のモータ駆動システム。
【請求項１３】
前記複数個の交流モータは、
車両の車輪駆動力を発生する駆動用モータと、
前記車輪駆動力を直接的には発生しない非駆動用モータとを備え、
前記分配手段は、前記非駆動モータで優先的に余剰電力を消費するように、それぞれの前記交流モータでの消費余剰電力を設定する手段を含む、請求項９から１２のいずれか１項に記載のモータ駆動システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、モータ駆動システムに関し、より特定的には、モータ電流のフィードバック制御により交流モータを駆動制御するモータ駆動システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
代表的なモータ駆動システムとして、充電可能な直流電源、インバータおよび交流モータとを含む構成が知られている。このようなモータ駆動システムでは、直流電源〜インバ〜交流モータ間で双方向の電力授受が可能となるように、交流モータの力行動作時は直流電源からの供給電力によって交流モータを駆動制御する一方で、交流モータの回生動作時には、交流モータからの回生電力をインバータで直流電圧に変換して直流電源の充電に用いることが可能なように構成される。
【０００３】
このようなモータ駆動システムでは、入力側（直流電源側）で受入れ可能な電力を超えて交流モータが発電することにより余剰電力が発生する場合に、過大な回生電力によりモータ駆動システム内部に過電圧が発生してしまう可能性がある。したがって、必要に応じて交流モータでの電力消費を増大させて、入力側への回生電力を抑制する制御構成が求められる。
【０００４】
この点につき、特開２００５−１０２３８５号公報（特許文献１）には、回生電力の低減を図るために、ｄｑ軸電流指令値に高周波成分を重畳させることによって、交流モータを流れるモータ電流の高周波成分を増加させる制御構成が開示される。これにより、交流モータの鉄損を増加させて運転効率を低下することによって、交流モータからの回生電力が抑制される。この結果、交流モータの回生動作時において、インバータの入力側における直流電圧（ＤＣリンク電圧）の上昇を抑制することが可能である。
【特許文献１】特開２００５−１０２３８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１には、上記のような回生電力消費制御中にトルク指令値が変化した場合において、トルク指令値に対して出力トルクを追従させるための制御構成については開示されていない。
【０００６】
さらに、特許文献１に開示される制御構成では、モータ電流に高周波成分を付加するため、消費電力量が微少時間単位では変動し続けることになり、制御系全体の動作が不安定となる可能性がある。このため、重畳可能な高周波電流量、すなわちモータでの電力損失量の増大には、交流モータ制御安定化の観点より一定の限界がある。したがって、交流モータにおいてトルク制御性を維持した上で消費可能な余剰電力を大きく確保することが困難である。
【０００７】
この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、モータ制御の不安定化を招くことなく、トルク追従制御を行ないつつ余剰電力を消費することが可能な制御構成を備えたモータ駆動システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明によるモータ駆動システムは、交流モータを駆動するモータ駆動システムであって、モータ駆動回路と、モータ駆動回路の動作を制御するモータ制御手段とを備える。モータ駆動回路は、交流モータとの間で双方向に電力授受可能に構成されて、交流モータ
に駆動電力を供給する。モータ制御手段は、モータ駆動システムの状態に応じて決定される余剰電力を交流モータで消費させる消費動作を行なうとともに、消費動作の間に交流モータに対するトルク指令値が変化した場合には、消費動作を維持しつつトルク指令値の変化に対する出力トルクの追従制御を行なう。
【０００９】
上記モータ駆動システムによれば、消費動作によって交流モータで余剰電力を消費可能であるとともに、消費動作の間に交流モータに対するトルク指令値が変化した場合にも、消費動作を維持しつつトルク指令値の変化に追従した出力トルク制御を行なうことができる。したがって、交流モータへの要求トルクが変化した場合にも出力トルクをトルク指令値に追従させるとともに、必要に応じて（たとえば、瞬間的に多量の発電が交流モータで行なわれた場合に）余剰電力を消費することができる。この結果、交流モータのトルク制御性を維持した上で、交流モータからの過剰な回生電力の供給によってモータ駆動システム内に過電圧が発生することを防止できる。また、交流モータの運転状態によらず、回生・力行動作のいずれにおいても、余剰電力の消費が可能となる。
【００１０】
好ましくは、この発明のモータ駆動システムでは、モータ制御手段は、消費動作時には、決定された余剰電力の増加に従って、交流モータの駆動効率が相対的に低下する電流位相で交流モータを駆動する。
【００１１】
上記モータ駆動システムによれば、モータ電流の電流位相変化によって交流モータで余剰電力を消費するので、モータ電流に高周波成分を重畳することによって余剰電力を消費する制御構成と比較して、モータ制御性の不安定化を招く可能性が低い。このため、コンデンサなどに必要とされるマージンが低減できるので製造コストを削減できるとともに、交流モータで消費可能な余剰電力をより多く確保できる。
【００１２】
また好ましくは、この発明のモータ駆動システムでは、モータ制御手段は、交流モータの回転角速度およびトルク指令値に基づいて交流モータでの発生電力を推定する電力推定手段と、電力推定手段によって推定された発生電力に応じて、消費動作によって消費する余剰電力を決定する手段とを有する。
【００１３】
上記モータ駆動システムによれば、交流モータの回転角速度およびトルク指令値に基づいて発生電力を推定することによって、簡単かつ確実に交流モータでの余剰電力を把握できる。したがって、交流モータでの余剰電力消費により回生電力を抑制することが必要な状態を簡易に検知することができる。
【００１４】
あるいは好ましくは、この発明のモータ駆動システムでは、モータ駆動回路は、充電可能な直流電源との間で双方向の電力授受可能に構成される。さらに、モータ制御手段は、モータ駆動回路と直流電源との間を電気的に接続する配線の電圧を検出する電圧検出手段と、電圧検出手段での検出電圧に応じて、消費動作によって消費する余剰電力を決定する手段とを有する。
【００１５】
上記モータ駆動システムによれば、モータ駆動回路と直流電圧との間の配線の電圧（ＤＣリンク電圧）が交流モータからの余剰な回生電力によって上昇した場合に、交流モータでの余剰電力消費を増加させて交流モータからの回生電力を抑制できる。したがって、確実にモータ駆動システム内での過電圧発生を防止できる。
【００１６】
また好ましくは、この発明のモータ駆動システムでは、交流モータは車両に搭載されて、交流モータの出力軸は、車両の車輪との間でトルクを伝達可能に接続される。さらに、モータ制御手段は、車両に要求される制動力に応じて、消費動作によって消費する余剰電力を決定する手段を有する。
【００１７】
上記モータ駆動システムによれば、交流モータを車両駆動用電動機として用いる場合に、車両への要求制動力に応じて交流モータでの余剰電力消費により、その慣性モーメントを増大させることができる。これにより、慣性モーメントの増大に応じて交流モータの回転速度が低下する効果によって、より確かな車両の減速感を運転者に与えることができる。また、入力側の充電制限等による交流モータでの回生ブレーキ使用不能時にも車両制動力を発揮することができる。この結果、モータ駆動システムが搭載される車両の運転快適性あるいは制動能力を向上することができる。
【００１８】
好ましくは、この発明によるモータ駆動システムでは、モータ制御手段は、特性記憶手段と、特性記憶手段に記憶された対応関係に基づき、トルク指令値および決定された余剰電力に従って電流指令を生成する手段とを有する。特性記憶手段は、交流モータにおける、同一量の余剰電力消費に対応するトルク指令値および電流指令の対応関係を予め記憶する。
【００１９】
上記モータ駆動システムによれば、予め記憶された対応関係に基づき、交流モータがトルク指令値に従ったトルクを出力するとともに決定された余剰電力を消費させることが可能な電流指令を、トルク指令値および／または消費する余剰電力の変化時にも連続的に変化させることができる。したがって、余剰電力の消費動作時にトルク指令値が変化しても、交流モータの出力トルクを追従制御できる。
【００２０】
好ましくは、この発明のモータ駆動システムは、複数個の交流モータを駆動し、モータ駆動回路およびモータ制御手段は、各交流モータに対応して設けられ、かつ、各モータ駆動回路は、充電可能な共通の直流電源との間で双方向の電力授受可能に構成される。さらに、モータ駆動システムは、余剰電力が複数の交流モータ全体で消費されるように、それぞれの交流モータでの消費余剰電力を設定する分配手段をさらに備える。そして、各モータ制御手段は、分配手段により決定された消費余剰電力を消費させる消費動作を行なうように対応の交流モータを制御する。
【００２１】
上記モータ駆動システムによれば、複数の交流モータを駆動するモータ駆動システムにおいて、システム全体での電力収支を考慮して決定された余剰電力が複数の交流モータ全体によって消費されるように、各交流モータでの消費動作を実行できる。したがって、交流モータ単機当たりで消費する余剰電力を抑制してその負担を軽減して、全体での余剰電力を消費することが可能となる。これにより、複数の交流モータの運転状態を総合的に考慮して、モータ駆動システム内に過電圧が発生するのを防止できる。特に、一部のモータが回生（発電）動作を実行し、他のモータが力行動作を行なっているような場合にも、複数個の交流モータ全体での余剰電力の発生を防止して、モータ駆動システム内部での過電圧発生を防止することができる。また、一部の交流モータで集中的に余剰電力を消費する場合と比較して消費可能な余剰電力をより多く確保できる。
【００２２】
また好ましくは、この発明のモータ駆動システムでは、モータ制御手段は、損失増加設定手段と、電流指令生成手段と、電流制御手段とを含む。損失増加設定手段は、決定された余剰電力に対応して、交流モータで増加させるべき電力損失を示すモータ損失指令を設定する。電流指令生成手段は、交流モータのトルク指令値および損失増加設定手段に基づき決定されたモータ損失指令に応じて、交流モータに流されるモータ電流の電流指令を生成する。電流制御手段は、電流指令生成手段による電流指令に従ったモータ電流が発生されるように、モータ駆動回路の動作を制御する。さらに、電流指令生成手段は、交流モータの出力トルクがトルク指令値に合致し、かつ、モータ損失指令による電力損失の増加に従って交流モータの駆動効率が相対的に低下するように電流指令を生成する。
【００２３】
上記モータ駆動システムによれば、電流制御手段によるモータ電流のフィードバック制
御によって交流モータを駆動するモータ駆動システムにおいて、交流モータがトルク指令値に従ったトルクを出力し、かつ、モータ損失指令に従った電力損失が交流モータで発生するように、モータ電流制御の指令値（電流指令値）を設定することにより、任意の余剰電力を消費する上記消費動作が可能となる。したがって、交流モータへの要求トルクが変化した場合にも出力トルクを指令値に追従させるとともに、必要に応じて交流モータでの電力損失を増大させて余剰電力を消費することが可能となる。この結果、交流モータのトルク制御性を維持した上で、交流モータからの過剰な回生電力の供給によってモータ駆動システム内に過電圧が発生することを防止できる。
【００２４】
さらに好ましくは、この発明のモータ駆動システムでは、モータ制御手段は、矩形波電圧制御手段と、制御モード選択手段と、制御モード修正手段とをさらに含む。矩形波電圧制御手段は、トルク指令値に応じた位相の矩形波電圧が交流モータへ印加されるようにモータ駆動回路の動作を制御する。制御モード選択手段は、交流モータの運転状態に応じて、電流制御手段および矩形波電圧制御手段のいずれか一方を選択する。制御モード修正手段は、制御モード選択手段によって矩形波電圧制御手段が選択された際に、損失増加設定手段により決定されたモータ損失指令に応じて制御モード選択手段による選択を取り消して電流制御手段を選択する。特に、電流指令生成手段は、制御モード修正手段によって電流制御手段が選択された場合には、矩形波電圧制御手段を用いたモータ駆動時よりも交流モータの駆動効率が低い領域で電流指令を生成する。
【００２５】
上記モータ駆動システムによれば、一般的なモータ電流制御と、高速域でのモータ出力を確保するための矩形波電圧制御とを選択的に適用可能として交流モータの運転可能領域を拡大できる。さらに、矩形波電圧制御の適用時に交流モータに余剰電力が発生した場合には、矩形波電圧制御時よりも駆動効率が低い領域で電流指令を生成したモータ電流制御を矩形波電圧制御に代えて選択可能とすることにより、拡大された運転可能領域のいずれにおいても、交流モータにて余剰電力を消費できる。したがって、矩形波電圧制御の適用による高速域での出力確保と、交流モータからの回生電力が過大となることによるモータ駆動システム内の過電圧発生の防止とを両立することができる。
【００２６】
また、さらに好ましくは、この発明のモータ駆動システムでは、分配手段は、複数個の交流モータのそれぞれについて、現在の運転状態に基づいて消費可能な余剰電力を算出する上限設定手段と、上限設定手段によって算出された消費可能な余剰電力の範囲内で、それぞれの複数個の交流モータでの消費余剰電力を設定する分配決定手段とを含む。
【００２７】
上記モータ駆動システムによれば、各交流モータに対して現在の運転状態において消費可能な範囲内で消費余剰電力を分配できる。したがって、各交流モータの運転状態（回生・力行動作時ともに）に応じて、複数の交流モータ間でバランス良く余剰電力を消費できる。
【００２８】
あるいは、さらに好ましくは、この発明のモータ駆動システムでは、分配手段は、複数個の交流モータの温度を考慮して、それぞれの複数個の交流モータでの消費余剰電力を設定する分配決定手段を含む。
【００２９】
上記モータ駆動システムによれば、余剰電力消費に伴うモータジェネレータの温度上昇を監視することにより、モータ特性に変化をきたすような高温域までモータ温度が上昇するような余剰電力消費動作の実行を回避することができる。
【００３０】
また、さらに好ましくは、この発明のモータ駆動システムでは、分配手段は、複数個の交流モータのそれぞれについて、現在の運転状態に基づいて所定時間内に消費可能な余剰電力を算出する上限設定手段と、上限設定手段によって算出された所定時間内に消費可能な余剰電力の範囲内で、それぞれの複数個の交流モータでの消費余剰電力を設定する分配決定手段とを含む。
【００３１】
上記モータ駆動システムによれば、各交流モータに対して現在の運転状態において所定時間内で増加可能な範囲内で余剰電力を分配できる。したがって、各交流モータの運転状態（回生・力行動作時ともに）に応じて、短時間でシステム全体での余剰電力を消費できる。
【００３２】
特にこのような構成では、複数個の交流モータは、車両の車輪駆動力を発生する駆動用モータと、車輪駆動力を直接的には発生しない非駆動用モータとを備え、分配手段は、非駆動モータで優先的に余剰電力を消費するように、それぞれの交流モータでの消費余剰電力を設定する手段を含む。
【００３３】
上記モータ駆動システムによれば、車輪駆動力を直接的には発生しない非駆動用モータを優先的に用いて余剰電力の消費動作を行なうため、交流モータによる余剰電力消費動作が車両走行性に影響を与える可能性を抑制することができる。
【発明の効果】
【００３４】
この発明のモータ駆動システムは、モータ制御の不安定化を招くことなく、トルク追従制御を行ないつつ余剰電力を消費することが可能である。したがって、交流モータからの過剰な回生電力の供給によって、モータ駆動システム内に過電圧が発生することを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下に、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、図中における同一または相当部分は同一符号を付してその説明は原則的に繰返さない。
【００３６】
［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態に従うモータ駆動システムの全体構成図である。
【００３７】
図１を参照して、本発明の実施の形態に従うモータ駆動システム１００は、直流電圧発生部１０♯と、平滑コンデンサＣ０と、インバータ２０と、制御装置５０と、交流モータＭＧとを備える。
【００３８】
負荷６０は、交流モータＭＧの出力トルクによって回転駆動される。たとえば、負荷６０は、交流モータＭＧの出力トルクを伝達可能に連結された駆動軸６２と、駆動軸６２の回転に伴って回転駆動される駆動輪６５とを含む。
【００３９】
このように、交流モータＭＧは、代表的にはハイブリッド自動車または電気自動車用の駆動輪を駆動するためのトルクを発生する駆動用電動機として用いられる。あるいは、交流モータＭＧは、エンジンにて駆動される発電機の機能を持つように構成されてもよく、駆動輪６５の回転方向と反対方向の出力トルクを発生することにより回生発電を行なうように電動機および発電機への機能を併せ持つように構成されてもよい。さらに、交流モータＭＧは、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込まれるようにしてもよい。
【００４０】
直流電圧発生部１０♯は、直流電源Ｂと、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２と、平滑コンデンサＣ１と、昇降圧コンバータ１２とを含む。
【００４１】
直流電源Ｂとしては、ニッケル水素またはリチウムイオン等の二次電池、あるいは、電気二重層キャパシタ等の蓄電装置を適用可能である。直流電源Ｂが出力する直流電圧Ｖｂは、電圧センサ１０によって検知される。電圧センサ１０は、検出した直流電圧Ｖｂを制御装置５０へ出力する。
【００４２】
システムリレーＳＲ１は、直流電源Ｂの正極端子および電源ライン６の間に接続され、システムリレーＳＲ２は、直流電源Ｂの負極端子および接地ライン５の間に接続される。システムリレーＳＲ１，ＳＲ２は、制御装置５０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、制御装置５０からのＨ（論理ハイ
）レベルの信号ＳＥによりオンされ、制御装置５０からのＬ（論理ロー）レベルの信号ＳＥによりオフされる。平滑コンデンサＣ１は、電源ライン６および接地ライン５の間に接続される。
【００４３】
昇降圧コンバータ１２は、リアクトルＬ１と、電力用半導体スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２とを含む。
【００４４】
電力用スイッチング素子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。
【００４５】
この発明の実施の形態において、電力用半導体スイッチング素子（以下、単に「スイッチング素子」と称する）としては、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、
電力用ＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）トランジスタあるいは、電力用バイポーラ
トランジスタ等を用いることができる。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２に対しては、逆並列ダイオードＤ１，Ｄ２が配置されている。
【００４６】
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。
【００４７】
インバータ２０は、電源ライン７および接地ライン５の間に並列に設けられる、Ｕ相アーム２２と、Ｖ相アーム２４と、Ｗ相アーム２６とから成る。各相アームは、電源ライン７および接地ライン５の間に直列接続されたスイッチング素子から構成される。たとえば、Ｕ相アーム２２は、スイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１２から成り、Ｖ相アーム２４は、スイッチング素子Ｑ１３，Ｑ１４から成り、Ｗ相アーム２６は、スイッチング素子Ｑ１５，Ｑ１６から成る。また、スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１６に対して、逆並列ダイオードＤ１１〜Ｄ１６がそれぞれ接続されている。スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１６のオン・オフは、制御装置５０からのスイッチング制御信号Ｓ１１〜Ｓ１６によって制御される。
【００４８】
各相アームの中間点は、交流モータＭＧ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ＭＧは、３相の永久磁石モータであり、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３コイルの一端が中性点Ｎに共通接続されて構成される。さらに、各相コイルの他端は、各相アーム２２，２４，２６のスイッチング素子の中間点と接続されている。
【００４９】
昇降圧コンバータ１２は、昇圧動作時には、直流電源Ｂから供給された直流電圧Ｖｂを昇圧した直流電圧ＶＨ（インバータ２０への入力電圧に相当するこの直流電圧を、以下「システム電圧ＶＨ」とも称する）をインバータ２０へ供給する。このシステム電圧は、特許文献１で言及された、インバータのＤＣリンク電圧に相当する。
【００５０】
より具体的には、制御装置５０からのスイッチング制御信号Ｓ１，Ｓ２に応答して、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のデューティ比（オン期間比率）が設定され、昇圧比は、デューティ比に応じたものとなる。
【００５１】
また、昇降圧コンバータ１２は、降圧動作時には、平滑コンデンサＣ０を介してインバータ２０から供給された直流電圧（システム電圧）を降圧して直流電源Ｂを充電する。より具体的には、制御装置５０からのスイッチング制御信号Ｓ１，Ｓ２に応答して、スイッチング素子Ｑ１のみがオンする期間と、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の両方がオフする期間とが交互に設けられ、降圧比は上記オン期間のデューティ比に応じたものとなる。
【００５２】
平滑コンデンサＣ０は、昇降圧コンバータ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２０へ供給する。電圧センサ１３は、平滑コンデンサＣ０の両端の電圧、すなわち、システム電圧を検出し、その検出値ＶＨを制御装置５０へ出力する。
【００５３】
インバータ２０は、交流モータＭＧのトルク指令値が正（Ｔｑｃｏｍ＞０）の場合には、制御装置５０からのスイッチング制御信号Ｓ１１〜Ｓ１６に応答したスイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１６のスイッチング動作により、平滑コンデンサＣ０から供給される直流電圧を交流電圧に変換して正のトルクを出力するように交流モータＭＧを駆動する。また、インバータ２０は、交流モータＭＧのトルク指令値が零の場合（Ｔｑｃｏｍ＝０）には、スイッチング制御信号Ｓ１１〜Ｓ１６に応答したスイッチング動作により、直流電圧を交流電圧に変換してトルクが零になるように交流モータＭＧを駆動する。これにより、交流モータＭＧは、トルク指令値Ｔｑｃｏｍによって指定された零または正のトルクを発生するように駆動される。
【００５４】
さらに、モータ駆動システム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には、交流モータＭＧのトルク指令値Ｔｑｃｏｍは負に設定される（Ｔｑｃｏｍ＜０）。この場合には、インバータ２０は、スイッチング制御信号Ｓ１１〜Ｓ１６に応答したスイッチング動作により、交流モータＭＧが発電した交流電圧を直流電圧に変換し、その変換した直流電圧（システム電圧）を平滑コンデンサＣ０を介して昇降圧コンバータ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。
【００５５】
電流センサ２７は、交流モータＭＧ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を制御装置５０へ出力する。なお、三相電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗの瞬時値の和は零であるので、図１に示すように電流センサ２７は２相分のモータ電流（たとえば、Ｖ相電流ｉｖおよびＷ相電流ｉｗ）を検出するように配置すれば足りる。
【００５６】
回転角センサ（レゾルバ）２８は、交流モータＭＧの図示しない回転子の回転角θを検出し、その検出した回転角θを制御装置５０へ送出する。制御装置５０では、回転角θに基づき交流モータＭＧの回転数Ｎｍｔ（回転角速度ω）を算出することができる。
【００５７】
制御装置５０は、外部に設けられた電子制御ユニット（ＥＣＵ）から入力されたトルク指令値Ｔｑｃｏｍ、電圧センサ１０によって検出されたバッテリ電圧Ｖｂ、電圧センサ１３によって検出されたシステム電圧ＶＨおよび電流センサ２７からのモータ電流ＭＣＲＴ、回転角センサ２８からの回転角θに基づいて、交流モータＭＧがトルク指令値Ｔｑｃｏｍに従ったトルクを出力するように、インバータ２０の動作を制御する。すなわち、制御装置５０は、インバータ２０を上記のように制御するためのスイッチング制御信号Ｓ１１〜Ｓ１６を生成して、インバータ２０へ出力する。
【００５８】
昇降圧コンバータ１２の昇圧動作時には、制御装置５０は、交流モータＭＧの運転状態に応じてシステム電圧ＶＨの指令値を算出し、この指令値および電圧センサ１３によるシステム電圧ＶＨの検出値に基づいて、出力電圧ＶＨが電圧指令値となるようにスイッチング制御信号Ｓ１，Ｓ２を生成する。
【００５９】
また、制御装置５０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制御信号ＲＧＥを外部ＥＣＵから受けると、交流モータＭＧで発電された交流電圧を直流電圧に変換するようにスイッチング制御信号Ｓ１１〜Ｓ１６を生成してイン
バータ２０へ出力する。これにより、インバータ２０は、交流モータＭＧからの回生電力を直流電圧に変換して昇降圧コンバータ１２へ供給する。
【００６０】
さらに、制御装置５０は、制御信号ＲＧＥに応答して、インバータ２０から供給された直流電圧を降圧するようにスイッチング制御信号Ｓ１，Ｓ２を生成し、昇降圧コンバータ１２へ出力する。このようにして、交流モータＭＧからの回生電力は、直流電源Ｂの充電に用いられる。
【００６１】
さらに、制御装置５０は、モータ駆動システム１００の起動／停止時に、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。
【００６２】
制御装置５０には、さらに、直流電源Ｂに関する、充電率（ＳＯＣ：State of Charge
）や充電制限を示す入力可能電力量Ｗｉｎ等の情報が入力される。これにより、制御装置５０は、直流電源Ｂの過充電あるいは過放電が発生しないように、モータ駆動システム１００での消費電力および発電電力（回生電力）を制御する。
【００６３】
モータ駆動システム１００における交流モータＭＧの駆動制御は、基本的には以下に説明するような、モータ電流ＭＣＲＴのフィードバック制御によって行なわれる。
【００６４】
図２は、制御装置５０によって実行される、パルス幅変調（ＰＷＭ）制御方式に従うモータ電流制御の制御ブロック図である。
【００６５】
図２を参照して、電流制御ブロック２００は、座標変換部２２０，２５０と、回転数演算部２３０と、ＰＩ演算部２４０と、ＰＷＭ信号生成部２６０とを含む。さらに、電流制御ブロック２００に対して電流指令を与える電流指令生成部２１０、および電流指令生成部２１０に対して交流モータＭＧで増加させるべき電力損失を与えるモータ損失増加設定部３００が設けられる。
【００６６】
モータ損失増加設定部３００は、直流電源Ｂの充電率ＳＯＣおよび入力可能電力量Ｗｉｎ、制御信号ＲＧＥ、ならびに交流モータＭＧの運転条件としてのトルク指令値Ｔｑｃｏｍおよびモータ回転数Ｎｍｔ（回転角速度ω）を受けて、モータ損失増加設定値Ｍｌｃｏｍを発生する。
【００６７】
電流指令生成部２１０は、予め作成されたテーブル等に従って、交流モータＭＧのトルク指令値Ｔｑｃｏｍおよびモータ損失増加設定値Ｍｌｃｏｍに応じて、電流指令値ＩｄｃｏｍおよびＩｑｃｏｍを生成する。
【００６８】
座標変換部２２０は、回転角センサ２８によって検出される交流モータ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モータ電流ＭＣＲＴ（ｉｖ，ｉｗ，ｉｕ＝−（ｉｖ＋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、交流モータＭＧの回転数Ｎｍｔを演算する。
【００６９】
ＰＩ演算部２４０には、ｄ軸電流の指令値に対する偏差ΔＩｄ（ΔＩｄ＝Ｉｄｃｏｍ−ｉｄ）およびｑ軸電流の指令値に対する偏差ΔＩｑ（ΔＩｑ＝Ｉｑｃｏｍ−ｉｑ）が入力される。ＰＩ演算部２４０は、ｄ軸電流偏差ΔＩｄおよびｑ軸電流偏差ΔＩｑのそれぞれについて、所定ゲインによるＰＩ演算を行なって制御偏差を求め、この制御偏差に応じたｄ軸電圧指令値Ｖｄ♯およびｑ軸電圧指令値Ｖｑ♯を生成する。
【００７０】
座標変換部２５０は、交流モータＭＧの回転角θを用いた座標変換（２相→３相）によって、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ♯およびｑ軸電圧指令値Ｖｑ♯をＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各相電圧指令値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに変換する。なお、ｄ軸，ｑ軸電圧指令値Ｖｄ♯，Ｖｑ♯から各相電圧指令値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗへの変換には、システム電圧ＶＨも反映される。
【００７１】
ＰＷＭ信号生成部２６０は、各相における電圧指令値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗと所定の搬送波との比較に基づいて、図１に示したスイッチング制御信号Ｓ１１〜Ｓ１６を生成する。インバータ２０が、電流制御ブロック２００によって生成されたスイッチング制御信号Ｓ１１〜Ｓ１６に従ってスイッチング制御されることにより、交流モータＭＧに対してトルク指令値Ｔｑｃｏｍに従ったトルクを出力するための交流電圧が印加される。
【００７２】
ＶＨ指令値生成部３１０は、交流モータＭＧのトルク指令値Ｔｑｃｏｍおよび回転数Ｎｍｔに応じて、システム電圧ＶＨの制御指令値ＶＨ♯（以下、電圧指令値ＶＨ♯とも称する）を生成する。
【００７３】
ＰＷＭ信号生成部３５０は、電圧センサ１０によって検出されたバッテリ電圧Ｖｂ、現在のシステム電圧ＶＨに基づき、コンバータ１２の出力電圧が電圧指令値ＶＨ♯となるように、所定のＰＷＭ制御方式に従って、スイッチング制御信号Ｓ１，Ｓ２を生成する。
【００７４】
以下に詳細に説明するように、本実施の形態に従うモータ駆動システムにおいては、電流指令生成部２１０は、交流モータＭＧがトルク指令値Ｔｑｃｏｍに従ったトルクを出力するための電流指令値Ｉｄｃｏｍ，Ｉｑｃｏｍの生成に、モータ損失増加設定値Ｍｌｃｏｍを反映する。
【００７５】
図３は、交流モータＭＧにおけるモータ電流の電流位相および出力トルクの関係を説明する概念図である。
【００７６】
図３には、同一のモータ電流振幅の下で電流位相を変化させた場合における出力トルクの変化を示す特性線が実線で示されている。これらの特性線から理解されるように、それぞれのモータ電流振幅において、出力トルクが最大となる、すなわちモータ効率が最大となる電流位相が存在する。各電流振幅における最高効率動作点を結ぶことによって、最適効率特性線ＣＬ０が得られる。
【００７７】
図２に示した電流指令生成部２１０は、基本的には、出力トルクの指令値であるトルク指令値Ｔｑｃｏｍに対して最適効率特性線ＣＬ０上に電流動作点を設定するように、モータ電流の振幅および位相を決定し、これらの電流振幅および電流位相が実現されるように、ｄ軸およびｑ軸の電流指令値Ｉｄｃｏｍ，Ｉｑｃｏｍを生成する。
【００７８】
これに対して、各電流振幅において、交流モータＭＧで一定量の電力損失を発生させるために電流位相を最適点かずらした電流動作点の集合として、損失増加特性線ＣＬ１〜ＣＬ３を得ることができる。すなわち、損失増加特性線の各々は、各電流振幅において同量のモータ損失を発生させる電流動作点の集合として定義される。
【００７９】
この結果、トルク指令値Ｔｑｃｏｍおよびモータ損失増加設定値Ｍｌｃｏｍに応じて、図３に示した電流位相−出力トルク特性から、１つの電流動作点を選択することが可能である。
【００８０】
たとえば、図３に示されるように、トルク指令値Ｔｑｃｏｍ＝Ｔ１に対して、モータ損失増加設定値Ｍｌｃｏｍ＝０，Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３とするための、電流動作点Ｐ１ｏ，Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ１ｃが得られる。同様に、トルク指令値Ｔｑｃｏｍ＝Ｔ２に対しては、モ
ータ損失増加設定値Ｍｌｃｏｍ＝０，Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３とするための、電流動作点Ｐ２ｏ，Ｐ２ａ，Ｐ２ｂ，Ｐ２ｃを設定することができる。
【００８１】
図４に示されるように、トルク指令値Ｔｑｃｏｍおよびモータ損失増加設定値Ｍｌｃｏｍに応じて、各電流動作点に対応するｄ軸およびｑ軸電流指令値の組（Ｉｄｃｏｍ，Ｉｑｃｏｍ）をテーブル値とする参照用テーブルＴＢＬが予め作成される。電流指令生成部２１０は、トルク指令値Ｔｑｃｏｍおよびモータ損失増加設定値Ｍｌｃｏｍに応じてテーブルＴＢＬを参照することにより、モータ損失増加設定値Ｍｌｃｏｍに従い電力損失を増加させた上で、トルク指令値Ｔｑｃｏｍに従ったトルクを出力するための電流指令値Ｉｄｃｏｍ，Ｉｑｃｏｍを生成することができる。
【００８２】
このようにして、同一のトルク指令値Ｔｑｃｏｍに対して、交流モータＭＧを最適効率で動作させる動作（Ｍｌｃｏｍ＝０）および、交流モータＭＧでの電力損失を設定値に応じて増加させることにより任意の余剰電力を消費させる消費動作（Ｍｌｃｏｍ＞０）を任意に設定することが可能となる。
【００８３】
あるいは、図５に示すように、電流位相−出力トルク特性の二次元平面上の各点について、電流動作点の候補として対応する電流指令値（Ｉｄｃｏｍ，Ｉｑｃｏｍ）の組をテーブル値とする参照用テーブルを予め作成しておくことも可能である。この場合には、電流指令生成部２１０は、トルク指令値Ｔｑｃｏｍおよびモータ損失増加設定値Ｍｌｃｏｍに応じて、図５上の候補点のいずれを電流動作点として選択するかを決定する。このような方式によっても、図４で説明したのと同様に電流指令値を生成することができる。
【００８４】
図６は、実施の形態１に従うモータ駆動システムにおける電流制御指令値の決定ルーチンを説明するフローチャートである。
【００８５】
図６を参照して、制御装置５０は、ステップＳ１００では、交流モータＭＧの運転状態に応じて、交流モータＭＧで消費すべき余剰電力、すなわち増加させるべき電力損失を決定する。具体的には、モータ駆動効率を低下させることによって、交流モータＭＧでの余剰電力に対応して余分に消費すべき電力損失量に見合ったモータ損失増加設定値Ｍｌｃｏｍを決定する。ステップＳ１００での処理は、図２に示したモータ損失増加設定部３００の動作に対応する。
【００８６】
たとえば、ステップＳ１００では、制御信号ＲＧＥによって交流モータＭＧが回生動作を実行する場合に、充電率ＳＯＣや入力可能電力量Ｗｉｎに基づき、直流電源Ｂ（二次電池への充電が制限されているときに、Ｍｌｃｏｍ＞０に設定される。すなわち、モータ損失増加設定値Ｍｌｃｏｍは、交流モータＭＧの運転状態（たとえば回生動作であるか否か、または車輪のグリップ・スリップ等をも反映した交流モータＭＧでの予測発電量）と、交流モータＭＧからの回生電力の供給先の状態とを考慮して定められる。
【００８７】
制御装置５０は、ステップＳ１１０では、ステップＳ１００で決定されたモータ損失増加設定値ＭｌｃｏｍについてＭｌｃｏｍ＞０であるかどうかを判定する。Ｍｌｃｏｍ＝０の場合（ステップＳ１１０におけるＮＯ判定）には、交流モータＭＧでの電力損失を意図的に増加させる必要がないため、モータ駆動効率が最大となるようにモータ制御が行われる。すなわち、制御装置５０は、ステップＳ１２０により、図３に示した最適効率特性線ＣＬ０上に電流動作点が決定されるように、トルク指令値Ｔｑｃｏｍに応じて電流指令値Ｉｄｃｏｍ，Ｉｑｃｏｍを決定する。たとえば、テーブルＴＢＬ（図４）を参照することによって、ｄ軸，ｑ軸電流指令値Ｉｄｃｏｍ，Ｉｑｃｏｍが決定される。
【００８８】
一方、モータ損失増加設定値Ｍｌｃｏｍ＞０の場合（ステップＳ１１０のＹＥＳ判定時
）には、制御装置５０は、ステップＳ１３０により、出力トルクが移行中であるか、すなわちトルク指令値Ｔｑｃｏｍが図６のサブルーチンの前回実行時から変化しているかどうかを判定される。
【００８９】
トルク指令値Ｔｑｃｏｍが前回と変化していない場合（ステップＳ１３０のＮＯ判定時）には、ステップＳ１４０により、モータ損失増加設定値Ｍｌｃｏｍに対応する損失増加特性線（たとえば図３におけるＣＬ１〜ＣＬ３）上に電流動作点が選ばれるように、トルク指令値Ｔｑｃｏｍに応じて電流指令値が決定される。すなわち、図４に示したテーブルＴＢＬにおいて、トルク指令値Ｔｑｃｏｍおよびモータ損失増加設定値Ｍｌｃｏｍの交点に従ってｄ軸，ｑ軸電流指令値Ｉｄｃｏｍ，Ｉｑｃｏｍが決定される。
【００９０】
これに対して、出力トルクの移行中、すなわち前回からトルク指令値Ｔｑｃｏｍが変化している場合（ステップＳ１３０のＹＥＳ判定時）には、図５上に示される電流位相−出力トルク平面上での電流動作点の遷移に従って電流指令値が決定される。
【００９１】
たとえば，図５に示したように、前回の動作点Ｐ１ｏ（Ｔｑｃｏｍ＝Ｔ１，Ｍｌｃｏｍ＝０）から、動作点Ｐ２ａ（Ｔｑｃｏｍ＝Ｔ２，Ｍｌｃｏｍ＝Ｌ１）へ移行する場合には、図５に示した電流位相−出力トルク平面上での電流動作点の変化に対応させて、図４に示したテーブルＴＢＬに従って、電流指令値が決定される。すなわち、電流動作点Ｐ２ａに対応するｄ軸，ｑ軸電流指令値Ｉｄｃｏｍ，Ｉｑｃｏｍが設定される。
【００９２】
以上のように、本発明の実施の形態１に従うモータ駆動システムによれば、モータ損失増加設定値Ｍｌｃｏｍを反映した上で、トルク指令値Ｔｑｃｏｍに従ったトルクを出力するための電流指令値Ｉｄｃｏｍ，Ｉｑｃｏｍを生成することができる。したがって、出力トルクの制御性を確保した上で、モータ損失増加設定値Ｍｌｃｏｍに応じて交流モータＭＧでの電力損失を増加させることにより、必要に応じて（たとえば、車輪のスリップ・グリップ等により瞬間的に多量の発電が交流モータで行なわれた場合）、交流モータの余剰電力を消費できる。これにより回生される電力を抑制することができるため、交流モータからの過剰な回生電力によってモータ駆動システム内（特に、システム電圧）に過電圧が発生することを防止できる。
【００９３】
この際に、上記特許文献１のように、モータ電流に高周波成分が重畳されることがないので、モータ制御系の動作の不安定化を招く可能性が低くなる。このため、コンデンサなどの部品に必要とされるマージンを削減できるので、製造コストを削減できる。また、モータ電流に高周波成分が重畳される制御構成と比較して、交流モータＭＧで意図的に消費可能な余剰電力量、すなわち、回生電力の抑制量をより多く確保できる。
【００９４】
さらに、図３〜図５に説明したような、連続性を持った電流動作点の決定に基づいて電流指令値を生成することにより、交流モータＭＧの運転状況の変化（代表的には、出力トルク指令の変化）に伴って、電流指令値を適切に変化させる。したがって、上記のような余剰電力消費のための消費動作中にトルク指令値が変化した場合にも、この消費動作を継続的に実行しつつ、交流モータＭＧの出力トルク追従制御を行なうので、トルク変動の発生を防止できる。
【００９５】
また、上述したような交流モータＭＧでの消費動作によれば、モータの運転状態にかかわらず、交流モータの回生動作時のみならず力行動作時にも、余剰電力の消費が可能となるので、モータ駆動システム内での過電圧発生を防止する効果が高い。
【００９６】
なお、実施の形態１に例示した構成と本発明との対応関係を説明すると、図１のインバータ２０および制御装置５０は、本発明での「モータ駆動回路」および「モータ制御手段
」にそれぞれ対応する。さらに、図２において、電流指令生成部２１０は、本発明の「電流指令生成手段」に対応し、図２の電流制御ブロック２００は、本発明の「電流制御手段」に対応し、モータ損失増加設定部３００は、本発明の「損失増加設定手段」に対応する。また、図４に示したテーブルＴＢＬは本発明の「特性記憶手段」に対応する。
【００９７】
［実施の形態２］
実施の形態２では、実施の形態１で説明した交流モータＭＧでの消費されるべき余剰電力の設定、すなわち、交流モータＭＧでの電力損失増加量を示すモータ損失増加設定値Ｍｌｃｏｍの設定について詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態２およびその変形例に従うモータ損失増加設定部３００は、図２中のモータ損失増加設定部３００として用いることができる。すなわち、モータ損失増加設定値Ｍｌｃｏｍの設定以降でのモータ制御については、実施の形態１に従うモータ駆動システムと同様に行なわれるので、詳細な説明は繰り返さない。
【００９８】
（第１の設定例）
図７を参照して、モータ損失増加設定部３００は、交流モータＭＧでの意図的な電力損失量を決定するための情報として、交流モータＭＧの運転状態を示す、制御信号ＲＧＥ、トルク指令値Ｔｑｃｏｍおよびモータ回転数Ｎｍｔ（回転角速度ω）を受ける。
【００９９】
モータ損失増加設定部３００は、たとえば図８に示すフローチャートに従い、交流モータＭＧでの発電電力推定に基づいてモータ損失増加設定値Ｍｌｃｏｍを設定する。
【０１００】
図８を参照して、モータ損失増加設定部３００は、ステップＳ２００により、交流モータＭＧが回生動作時には、トルク指令値Ｔｑｃｏｍおよび回転角速度ωより交流モータＭＧでの発電電力Ｐｇｎを推定する。たとえば、発電電力Ｐｇｎは下記式（１）に従って推定することができる。
【０１０１】
Ｐｇｎ＝Ｔｑｃｏｍ・ω…（１）
さらに、モータ損失増加設定部３００は、ステップＳ２１０により、交流モータＭＧでの発電電力Ｐｇｎと回生可能電力Ｐｉｎとを比較する。回生可能電力Ｐｉｎは、たとえば車輪のスリップ・グリップ時における発電量に相当する一定の固定値としてもよいが、直流電源Ｂの入力可能電力量Ｗｉｎに基づいて決定することが好ましい。
【０１０２】
回生動作による交流モータＭＧでの発電電力Ｐｇｎが、モータ駆動システム１００の入力側で受入れ可能な回生電力である回生可能電力Ｐｉｎを上回っている場合、すなわちＰｇｎ＞Ｐｉｎの場合（ステップＳ２１０におけるＹＥＳ判定時）には、モータ損失増加設定部３００は、ステップＳ２３０により、モータ損失増加設定値Ｍｌｃｏｍ＞０に設定する。この際に、モータ損失増加設定値Ｍｌｃｏｍは、交流モータでの発電電力Ｐｇｎに応じて、より好ましくは回生電力の受入れ可能量に対する余剰量（Ｐｇｎ−Ｐｉｎ）に応じて設定される。
【０１０３】
一方、交流モータＭＧでの発電電力Ｐｇｎ≦Ｐｉｎの場合、すなわち交流モータＭＧでの発電電力を回生電力として受入れ可能な場合（ステップＳ２１０におけるＮＯ判定）には、モータ損失増加設定部３００は、ステップＳ２２０により、モータ損失増加設定値Ｍｌｃｏｍ＝０に設定する。
【０１０４】
このように、図８に示すフローチャートに従えば、モータのトルク指令値Ｔｑｃｏｍおよび回転角速度ωによる交流モータＭＧでの発電電力推定に基づき、簡単かつ確実に交流モータＭＧによる過剰な回生電力の発生を把握することが可能となる。すなわち、交流モータＭＧでの電力損失を増大させて余剰電力を消費することが必要な状態を、簡易に検知
することができる。これにより、モータ損失増加設定値Ｍｌｃｏｍを適切に設定して、交流モータＭＧからの過剰な回生電力によるモータ駆動システム内部での過電圧発生を防止できる。
【０１０５】
（第２の設定例）
再び図７を参照して、モータ損失増加設定部３００には、さらに、電圧センサ１３によって検出されたシステム電圧ＶＨの検出値が入力される。
【０１０６】
モータ損失増加設定部３００は、図９に示すフローチャートに従って、システム電圧ＶＨの監視に基づいてモータ損失増加設定値Ｍｌｃｏｍを設定してもよい。
【０１０７】
図９を参照して、モータ損失増加設定部３００は、ステップＳ２５０により、電圧センサ１３からシステム電圧ＶＨ（インバータのＤＣリンク電圧）の検出値を取得し、さらに、ステップＳ２６０により、システム電圧ＶＨを判定電圧Ｖｊｄと比較して、システム内部の電圧が上昇しているかどうかを判定する。判定電圧Ｖｊｄは、モータ駆動システム内の機器損傷に至るような過電圧よりも低く、かつ、システム電圧ＶＨの指令値よりも高い値に設定される。
【０１０８】
モータ損失増加設定部３００は、システム電圧の上昇時（ステップＳ２６０のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ２７０により、交流モータＭＧでの電力消費を増加させて回生電力を抑制するように、好ましくは交流モータＭＧから電力が回生されないように、モータ損失増加設定値Ｍｌｃｏｍ＞０に設定する。この際に、モータ損失増加設定値Ｍｌｃｏｍは、システム電圧ＶＨの超過分に応じて決定されることが好ましい。
【０１０９】
一方、過電圧が発生していない場合（ステップＳ２６０におけるＮＯ判定時）には、モータ損失増加設定部３００は、ステップＳ２８０により、交流モータＭＧでの電力損失を増加させる必要がないので、交流モータＭＧを最高効率点で動作させるようにモータ損失増加設定値Ｍｌｃｏｍ＝０に設定する。
【０１１０】
このように、図９に示すフローチャートに従えば、回生動作時におけるモータ駆動システム内部（代表的には、インバータのＤＣリンク電圧）での電圧上昇に基づき、交流モータＭＧでの余剰電力の発生をより確実に把握することが可能となる。これにより、モータ損失増加設定値Ｍｌｃｏｍを適切に設定して、交流モータＭＧからの過剰な回生電力によるモータ駆動システム内部での過電圧発生を防止できる。
【０１１１】
なお、図９のフローチャートにおいて、過電圧発生が懸念される、モータ駆動システム内の他の部位の検出電圧に基づいて、モータ損失増加設定値Ｍｌｃｏｍ＞０に設定することも可能である。
【０１１２】
（第３の設定例）
あるいは、図１０に示すように、図８および図９によるモータ損失増加設定値の設定手法を組合せることも可能である。
【０１１３】
図１０を参照して、モータ損失増加設定部３００は、ステップＳ３００により、図８に示したステップＳ２００〜Ｓ２３０での処理に従って、交流モータＭＧでの発電電力推定に基づいて、交流モータＭＧによる過剰な回生電力を消費するためのモータ損失増加設定値Ｍｌｃｏｍ１を設定する。
【０１１４】
さらに、モータ損失増加設定部３００は、ステップＳ３１０により、図９のステップＳ５０〜Ｓ２８０での処理に従って、モータ駆動システム１００の内部電圧（代表的には、
システム電圧ＶＨ）の上昇に基づき、交流モータＭＧでの余剰電力を消費するためのモータ損失増加設定値Ｍｌｃｏｍ２を設定する。
【０１１５】
そして、モータ損失増加設定部３００は、ステップＳ３２０により、ステップＳ３００で設定されたＭｌｃｏｍ１およびステップＳ３１０で設定されたＭｌｃｏｍ２のうちの最大値を、最終的なモータ損失増加設定値Ｍｌｃｏｍとして決定する。
【０１１６】
このように、図１０に示すフローチャートに従えば、基本的には、交流モータＭＧでの発電電力推定に基づいて交流モータＭＧにおける電力損失増加の必要性を判断した上で、発電電力推定に異常が生じてモータ駆動システムの内部電圧が上昇した場合にも、モータ損失増加設定値Ｍｌｃｏｍを適切に設定して交流モータＭＧからの回生電力を低減することができる。これにより、交流モータＭＧからの過剰な回生電力によるモータ駆動システム内部での過電圧発生をより確実に防止できる。
【０１１７】
［実施の形態２の変形例］
交流モータＭＧでの電力損失増加については、これまで説明した交流モータＭＧの電力収支のみならず、モータ駆動システムが搭載された車両での制動力要求に応じて決定してもよい。
【０１１８】
図１１を参照して、実施の形態２の変形例では、モータ損失増加設定部３００に対しては、図７に示した各種情報およびデータに加えて、運転者が車両制動力要求時に操作するブレーキペダル３３０の踏込み量を検知するペダル踏込み量センサ３２０より、ブレーキペダル踏込み量が入力される。
【０１１９】
モータ損失増加設定部３００は、図１２に示すように、このブレーキペダル踏込み量を反映してモータ損失増加設定値Ｍｌｃｏｍを決定してもよい。
【０１２０】
図１２を参照して、実施の形態２の変形例では、モータ損失増加設定部３００は、図１０と同様のステップＳ３００およびＳ３１０に加えて、ステップＳ３１５により、ブレーキ踏込み量に基づき、モータ損失増加設定値Ｍｌｃｏｍ３を設定する。
【０１２１】
ステップＳ３１５において、Ｍｌｃｏｍ３は、運転者からの要求制動力の増加に応じて、すなわちブレーキ踏込み量の増加に応じて増大するように設定される。特に、直流電源Ｂが過充電状態であり、交流モータＭＧでの発電（Ｔｑｃｏｍ＜０の設定）が禁止されている場合に、Ｍｌｃｏｍ３は大きく設定される。
【０１２２】
このように、モータ損失増加設定値Ｍｌｃｏｍ３を増加させることにより、交流モータＭＧでの駆動効率が低下して電力損失が増大すると、等価的に交流モータＭＧの回転角速度ωに対する慣性モーメントが増大する。この慣性モーメントの増大によって回転角速度ωが低下する効果により、より強い車両の減速感を運転者に与えることができる。
【０１２３】
モータ損失増加設定部３００は、ステップＳ３３０により、ステップＳ３００で求められた交流モータでの発生電力推定に基づくモータ損失増加設定値Ｍｌｃｏｍ１、ステップＳ３１０で設定されたシステム内部電圧（システム電圧ＶＨ）の監視に基づくモータ損失増加設定値Ｍｌｃｏｍ２、およびブレーキ踏込み量に基づくモータ損失増加設定値Ｍｌｃｏｍ３のうちの最大値を最終的なモータ損失増加設定値Ｍｌｃｏｍに設定する。
【０１２４】
これにより、交流モータＭＧの余剰電力により回生電力が過剰となってモータ駆動システム内で過電圧が発生することを防止するのに加えて、運転者からの車両制動力要求時により大きな車両減速感が得られるように、交流モータＭＧでの余剰電力消費（損失増加）を設定できる。これにより、モータ駆動システムが搭載される車両の制動能力あるいは運転快適性を向上することができる。
【０１２５】
なお、実施の形態２およびその変形例に示した構成と本発明との対応関係を説明すると、図７の電圧センサ１３は本発明の「電圧検出手段」に対応し、図８のフローチャート中のステップＳ２００は本発明の「電力推定手段」に対応する。
【０１２６】
［実施の形態３］
実施の形態１および２で説明したパルス幅変調（ＰＷＭ）に従ったモータ電流制御では、モータに印加される交流電圧の基本波成分振幅を、インバータ入力電圧（システム電圧ＶＨ）の０．６１倍までにしか高められないことが知られている。また、交流モータＭＧを搭載したハイブリッド車両等においては、高速域で交流モータＭＧに発生する誘起電圧が大きくなることから、高速域での出力を向上させるために、弱め界磁制御を行なうことが提案されている。
【０１２７】
これらの観点から、実施の形態３に従うモータ駆動システムにおいては、インバータにおける電力変換について、図１３に示す３つの制御方式を切換えて使用する。
【０１２８】
図１３を参照して、正弦波ＰＷＭ制御方式は、一般的なＰＷＭ制御として用いられるものであり、図２に示した制御ブロック図に従うモータ電流フィードバック制御のために、各相アームにおけるスイッチング素子のオン・オフを、正弦波状の電圧指令値と搬送波（代表的には三角波）との電圧比較に従って制御する。
【０１２９】
この結果、上アーム素子（Ｑ１１，Ｑ１３，Ｑ１５）のオン期間に対応するハイレベル期間と、下アーム素子（Ｑ１２，Ｑ１４，Ｑ１６）のオン期間に対応するローレベル期間との集合について、一定期間内でその基本波成分が正弦波となるようにデューティ比が制御される。周知のように、正弦波ＰＷＭ制御方式では、この基本波成分振幅をインバータ入力電圧の０．６１倍までしか高めることができない。
【０１３０】
一方、矩形波電圧制御方式では、上記一定期間内で、ハイレベル期間およびローレベル期間の比が１：１の矩形波１パルス分を交流モータＭＧへ印加する。これにより、変調率は０．７８まで高められる。
【０１３１】
過変調ＰＷＭ制御方式は、図２に示した制御ブロック図に従うモータ電流フィードバック制御において、搬送波の振幅を縮小するようにを歪ませた上で上記正弦波ＰＷＭ制御方式と同様のＰＷＭ制御を行なうものである。この結果、基本波成分を歪ませることができ、変調率を０．６１〜０．７８の範囲まで高めることができる。
【０１３２】
交流モータＭＧでは、回転数や出力トルクが増加すると誘起電圧が高くなり、その必要電圧が高くなる。コンバータ１２による昇圧電圧すなわち、システム電圧ＶＨは、このモータ必要電圧（誘起電圧）よりも高く設定する必要がある。その一方で、コンバータ１２による昇圧電圧すなわち、システム電圧には限界値（ＶＨ最大電圧）が存在する。
【０１３３】
したがって、モータ必要電圧（誘起電圧）がシステム電圧の最大値（ＶＨ最大電圧）より低い領域では、基本的には、正弦波ＰＷＭ制御方式または過変調ＰＷＭ制御方式が適用されて、図２のブロック図に従ったモータ電流制御によって、出力トルクがトルク指令値Ｔｑｃｏｍに制御される。
【０１３４】
この際に、基本的には、交流モータＭＧを最大効率で動作させる一方で、必要に応じてモータ損失増加設定値Ｍｌｃｏｍ＞０に設定することにより、モータ電流位相を変化させ
て交流モータＭＧでの電力損失を増加させることによって、交流モータＭＧによる過剰な回生電力の発生を防止する点については、実施の形態１，２およびその変形例で説明したとおりである。
【０１３５】
その一方で、モータ必要電圧（誘起電圧）がシステム電圧の最大値（ＶＨ最大電圧）に達すると、システム電圧ＶＨを維持した上で弱め界磁制御に従った矩形波電圧制御方式が適用される。矩形波電圧制御方式では、基本波成分の振幅が固定されるため、電力演算によって求められるトルク実績値とトルク指令値との偏差に基づく、矩形波パルスの電圧位相制御によってトルク制御が実行される。
【０１３６】
図１４のフローチャートに示されるように、図示しないＥＣＵによって、アクセル開度等に基づく車両要求出力より交流モータＭＧのトルク指令値Ｔｑｃｏｍが算出される（ステップＳ４００）のを受けて、制御装置５０は、ステップＳ４１０により、予め設定されたテーブル等に基づいて、交流モータＭＧのトルク指令値Ｔｑｃｏｍおよび回転数Ｎｍｔからモータ必要電圧（誘起電圧）を算出する。
【０１３７】
さらに、制御装置５０は、モータ必要電圧とシステム電圧の最大値（ＶＨ最大電圧）との関係に従って、矩形波電圧制御方式（弱め界磁制御）およびモータ電流制御（正弦波ＰＷＭ制御方式／過変調ＰＷＭ制御方式）のいずれを適用してモータ制御を行なうかを決定する（ステップＳ４２０）。モータ電流制御適用時に、正弦波ＰＷＭ制御方式および過変調ＰＷＭ制御方式のいずれを用いるかについては、必要となる変調率範囲に応じて決定される。上記制御フローに従って、交流モータＭＧの運転条件に従って、図１３に示した複数の制御方式のうちから適正な制御方式が選択される。
【０１３８】
この結果、図１５に示されるように、交流モータＭＧの運転領域（回転数／トルク）に応じて、適用される制御方式が決定されるようになる。低回転数域Ａ１ではトルク変動を小さくするために正弦波ＰＷＭ制御方式が用いられ、中回転数域Ａ２では過変調ＰＷＭ制御方式、高回転数域Ａ３では、矩形波電圧制御方式が適用される。特に、過変調ＰＷＭ制御方式および矩形波電圧制御方式の適用により、交流モータＭＧの出力向上が実現される。
【０１３９】
上記のように、正弦波ＰＷＭ制御方式および可変調ＰＷＭ制御方式では、図２に示した制御ブロック図に従って、モータ電流のフィードバック制御が行なわれる。これに対して、矩形波電圧制御方式では、図１６に示す制御ブロック図に従って、交流モータＭＧが制御される。
【０１４０】
図１６を参照して、矩形波電圧制御ブロック４００は、電力演算部４１０と、トルク演算部４２０と、ＰＩ演算部４３０と、矩形波発生器４４０と、信号発生部４５０とを含む。
【０１４１】
電力演算部４１０は、電流センサ２７によって検出された各相のモータ電流ｉｖ，ｉｗ，ｉｕ＝−（ｉｖ＋ｉｗ）と、各相電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗとにより、たとえば、下記（２）式に従ってモータ供給電力Ｐｍｔを算出する。
【０１４２】
Ｐｍｔ＝ｉｕ・Ｖｕ＋ｉｖ・Ｖｖ＋ｉｗ・Ｖｗ  …（２）
トルク演算部４２０は、電力演算部４１０によって求められたモータ供給電力Ｐｍｔおよび回転角センサ２８によって検出される交流モータＭＧの回転角θから算出される角速度ωを用いて、上記（３）式に従ってトルク推定値Ｔｒｑを算出する。
【０１４３】
Ｔｒｑ＝Ｐｍｔ／ω  …（３）
ＰＩ演算部４３０へは、トルク指令値Ｔｒｑｃｏｍに対するトルク偏差ΔＴｒｑ（ΔＴｒｑ＝Ｔｒｑｃｏｍ−Ｔｒｑ）が入力される。ＰＩ演算部４３０は、トルク偏差ΔＴｒｑについて所定ゲインによるＰＩ演算を行なって制御偏差を求め、求められた制御偏差に応じて矩形波電圧の位相φｖを設定する。
【０１４４】
具体的には、図１７に示される、電圧位相φｖ−出力トルクの変化特性に従って、トルク指令値Ｔｑｃｏｍに応じて電圧位相φｖが決定される。すなわち、正トルク発生（Ｔｑｃｏｍ＞０）時には、トルク不足時には電圧位相を進める一方で、トルク過剰時には電圧位相を遅らせるとともに、負トルク発生（Ｔｑｃｏｍ＜０）時には、トルク不足時には電圧位相を遅らせる一方で、トルク過剰時には電圧位相を進める。
【０１４５】
矩形波発生器４４０は、ＰＩ演算部４３０によって設定された電圧位相φｖに従って、各相電圧指令値（矩形波パルス）Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを発生する。信号発生部４５０は、各相電圧指令値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに従ってスイッチング制御信号Ｓ１１〜Ｓ１６を発生する。インバータ２０がスイッチング制御信号Ｓ１１〜Ｓ１６に従ったスイッチング動作を行なうことにより、電圧位相φｖに従った矩形波パルスが、モータの各相電圧として印加される。
【０１４６】
このように、矩形波電圧制御方式時には、トルク（電力）フィードバック制御により、交流モータＭＧのトルク制御を行なうことができる。ただし、矩形波電圧制御方式ではモータ印加電圧の操作量が位相のみとなるので、モータ印加電圧の振幅および位相の両方を操作量とできるＰＷＭ制御方式と比較して、その制御応答性は低下する。
【０１４７】
図１８は、図３と比較されるべき、矩形波電圧制御方式時における電流動作点を説明する概念図である。
【０１４８】
図１８を参照して、矩形波電圧制御方式時には、電流位相は調整不能な固定値となり、電流動作点は領域４６０内に位置するようになる。すなわち、矩形波電圧制御方式時には、実施の形態１〜２およびその変形例で示したような、交流モータＭＧでの電力損失を任意に変化させる電力損失制御を行なうことができない。
【０１４９】
このため実施の形態３では、上記のようにモータ電流制御および矩形波電圧制御の運転領域に応じた切換を前提としたモータ制御において、本来、矩形波電圧制御方式領域に対応する運転領域における交流モータＭＧでの電力損失制御について説明する。
【０１５０】
図１９には、同一トルク出力時における、電流位相に対する交流モータＭＧに発生するモータ線間電圧の変化特性を示す特性線４８０の集合が示される。図１９から理解されるように、同一トルク発生時には、電流動作点を進角側に設定することによってモータ線間電圧を低下させることができる。特に、矩形波電圧制御方式時の電流動作点の存在領域４６０よりも電流位相が進む側（進角側）の領域４７０に電流動作点を設けることにより、モータ線間電圧を低下することができる。
【０１５１】
たとえば、同一トルク発生時に、矩形波電圧制御方式（電流動作点ＯＰ１）から、電流位相を進めた電流動作点ＯＰ２に移行することにより、モータ線間電圧をΔＶ低下させることができる。このことは、領域４７０に電流動作点が存在するようにＰＷＭ制御方式に従ったモータ電流制御（図２）を行なえば、トルク制御性を確保した上で、モータ駆動効率をさらに低下させて、交流モータＭＧでの電力損失を増大して回生電力を抑制可能であることを示している。
【０１５２】
図２０は、実施の形態３に従うモータ駆動制御システムにおけるモータ制御方式を説明
するフローチャートである。
【０１５３】
図２０を参照して、制御装置５０は、ステップＳ５００により、図１３〜図１５での説明に従って、モータ制御モードをモータ電流制御および矩形波電圧制御のいずれとするかを決定する。さらに、制御装置５０は、ステップＳ５１０により、実施の形態１〜２およびその変形例に従って、モータ損失増加設定値Ｍｌｃｏｍを決定する。
【０１５４】
制御装置５０は、ステップＳ５２０では、ステップＳ５００により矩形波電圧制御方式が選択されているかどうかを判定し、矩形波電圧制御方式が選択されていない場合、すなわち、モータ電流制御の選択時（ステップＳ５２０におけるＮＯ判定時）には、ステップＳ５３０により、トルク指令値Ｔｑｃｏｍおよびモータ損失増加設定値Ｍｌｃｏｍに基づき、実施の形態１に従って電流指令値を決定する。さらに、制御装置５０は、ステップＳ５４０により、ステップＳ５３０で決定された電流指令値（Ｉｄｃｏｍ，Ｉｑｃｏｍ）に従って図２に示したモータ電流フィードバック制御を実行する。
【０１５５】
一方、制御装置５０は、矩形波電圧制御方式の選択時（ステップＳ５２０におけるＹＥＳ判定時）には、モータ損失増加設定値Ｍｌｃｏｍが判定値Ｐｔｈを超えているかどうかを判定する（ステップＳ５５０）。たとえば、判定値Ｐｔｈは、矩形波電圧制御方式時の電力損失に対応させて設定される。
【０１５６】
Ｍｌｃｏｍ≦Ｐｔｈの場合（ステップＳ５５０のＮＯ判定時）には、交流モータＭＧでのモータ電力損失を意図的に増加させる必要がないため、制御装置５０は、ステップＳ５７０により、図１５に示した制御ブロック図に従う矩形波電圧制御によってトルク指令値Ｔｑｃｏｍに従った出力トルクが発生されるように交流モータＭＧを制御する。
【０１５７】
一方、Ｍｌｃｏｍ＞Ｐｔｈの場合（ステップＳ５５０のＹＥＳ判定時）、すなわちモータ駆動システム内の電力収支から見て交流モータＭＧで発生させるべき電力損失が、矩形波電圧制御方式時の電力損失を超えている場合には、制御装置５０は、矩形波電圧制御に代えてモータ電流フィードバック制御を適用するために、ステップＳ５６０により電流指令値を決定する。
【０１５８】
ステップＳ５６０では、制御装置５０は、図１９に示した電流進角領域４７０において、モータ損失増加設定値Ｍｌｃｏｍに対応して電流指令値を決定する。たとえば、図３でのＣＬ１〜ＣＬ３と同様の損失増加特性線上に電流動作点を設定する。この電流指令値についても、テーブルＴＢＬ（図４）と同様のテーブルを作成しておくことにより、モータトルク指令値Ｔｑｃｏｍおよびモータ損失増加設定値Ｍｌｃｏｍとに従って、ｄ軸，ｑ軸電流指令値Ｉｄｃｏｍ，Ｉｑｃｏｍを決定することができる。
【０１５９】
そして、制御装置５０は、ステップＳ５４０により、ステップＳ５００で選択された矩形波電圧制御に代えて、ステップＳ５６０で決定された電流指令値（Ｉｄｃｏｍ，Ｉｑｃｏｍ）に従って図２に示したモータ電流フィードバック制御を実行する。
【０１６０】
このように、実施の形態３に従うモータ駆動システムによれば、基本的には交流モータを最適効率で動作させるためのモータ電流制御、および高速域でのモータ出力を確保するための矩形波電圧制御との両方を選択的に適用可能として交流モータＭＧの運転可能領域を拡大できる。さらに、矩形波電圧制御方式の適用時に電力損失を増大させる必要がある場合には、矩形波電圧制御方式時よりもさらに電流位相が進んだ領域でのモータ電流制御を矩形波電圧制御に代えて適用することが可能であるので、拡大された運転領域のいずれにおいても、実施の形態１〜２およびその変形例で説明したような、交流モータＭＧでの電力損失を意図的に増大させることによる余剰電力の消費を行なうことができる。この結
果、矩形波電圧制御方式の適用による高速域での出力確保と、交流モータＭＧからの回生電力が過大となることによるモータ駆動システム内の過電圧発生の防止とを両立することができる。
【０１６１】
なお、実施の形態３に示した構成例と本発明との対応関係を説明すると、図１６の矩形波電圧制御ブロック４００は、本発明での「矩形波電圧制御手段」に対応する。さらに、図２０のフローチャートにおいて、ステップＳ５００は本発明での「制御モード選択手段」に対応し、ステップＳ５４０〜Ｓ５６０は本発明での「制御モード修正手段」に対応する。
【０１６２】
［実施の形態４］
実施の形態４では、共通の電源に対して双方向の電力授受可能に接続された複数個の交流モータを備えたモータ駆動システムにおける、交流モータからの過大な回生電力の発生による過電圧を防止するための制御構成について説明する。
【０１６３】
図２１は、実施の形態４に従うモータ駆動システムが適用されるハイブリッド自動車１００♯の構成を説明するブロック図である。
【０１６４】
図２１を参照して、実施の形態４に従うモータ駆動システムを備えたハイブリッド自動車１００♯は、動力分配機構３と、エンジン４と、モータジェネレータ（交流モータ）ＭＧ１，ＭＧ２と、駆動軸６２および駆動輪６５を備える。駆動軸６２および駆動輪６５は、モータ駆動システムの負荷６０を構成する。
【０１６５】
ハイブリッド自動車１００は、さらに、直流電圧発生部１０♯と、平滑コンデンサＣ０と、インバータ２０，３０と、制御装置５０♯とを備える。
【０１６６】
直流電圧発生部１０♯は、図１と同様に構成されて、接地ライン５および電源ライン７に接続される。
【０１６７】
モータジェネレータＭＧ１は、図１の交流モータＭＧと同様に構成されて、固定子に設けられたＵ相コイル巻線Ｕ１、Ｖ相コイル巻線Ｖ１およびＷ相コイル巻線Ｗ１と、図示しない回転子とを含む。Ｕ相コイル巻線Ｕ１、Ｖ相コイル巻線Ｖ１およびＷ相コイル巻線Ｗ１の一端は、中性点Ｎ１で互いに接続され、その他端は、インバータ２０のＵ相アーム２２、Ｖ相アーム２４およびＷ相アーム２６とそれぞれ接続される。インバータ２０は、制御装置５０♯からのスイッチング制御信号Ｓ１１〜Ｓ１６に応答したスイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１６のスイッチング動作により、直流電圧発生部１０♯およびモータジェネレータＭＧ１の間での双方向の電力変換を行なう。
【０１６８】
インバータ３０は、インバータ２０と同様に構成されて、スイッチング制御信号Ｓ２１〜Ｓ２６によってオン・オフ制御されるスイッチング素子Ｑ２１〜Ｑ２６および、逆並列Ｄ２１〜Ｄ２６を含んで構成される。
【０１６９】
モータジェネレータＭＧ２は、モータジェネレータＭＧ１と同様に構成されて、固定子に設けられたＵ相コイル巻線Ｕ２、Ｖ相コイル巻線Ｖ２およびＷ相コイル巻線Ｗ２と、図示しない回転子とを含む。モータジェネレータＭＧ１と同様に、Ｕ相コイル巻線Ｕ２、Ｖ相コイル巻線Ｖ２およびＷ相コイル巻線Ｗ２の一端は、中性点Ｎ２で互いに接続され、その他端は、インバータ３０のＵ相アーム３２、Ｖ相アーム３４およびＷ相アーム３６とそれぞれ接続される。
【０１７０】
インバータ３０は、制御装置５０♯からのスイッチング制御信号Ｓ２１〜Ｓ２６に応答したスイッチング素子Ｑ２１〜Ｑ２６のスイッチング動作により、直流電圧発生部１０♯およびモータジェネレータＭＧ２の間での双方向の電力変換を行なう。
【０１７１】
動力分配機構３は、エンジン４とモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２とに結合されてこれらの間で動力を分配する。たとえば、動力分配機構３としては、サンギヤ、プラネタリキャリヤおよびリングギヤの３つの回転軸を有する遊星歯車機構を用いることができる。
この３つの回転軸がエンジン４およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の各回転軸にそれぞれ接続される。たとえば、モータジェネレータＭＧ１のロータを中空としてその中心にエンジン４のクランク軸を通すことで動力分配機構３にエンジン４とモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２とを機械的に接続することができる。
【０１７２】
なお、モータジェネレータＭＧ２の回転軸は、図示されない減速ギヤや作動ギヤによって駆動軸６２に結合されている。また、動力分配機構３の内部にモータジェネレータＭＧ２の回転軸に対する減速機をさらに組込んでもよい。
【０１７３】
そして、モータジェネレータＭＧ１は、エンジン４によって駆動される発電機として動作し、かつ、エンジン４の始動を行ない得る電動機として動作するものとしてハイブリッド自動車１００に組込まれ、モータジェネレータＭＧ２は、駆動輪６５を駆動する電動機としてハイブリッド自動車１００♯に組込まれる。
【０１７４】
モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の各々には、図１の交流モータＭＧと同様に電流センサ２７および回転角センサ（レゾルバ）２８が設けられる。これらのセンサによって検出された、モータジェネレータＭＧ１のモータ電流ＭＣＲＴ（１）およびロータ回転角θ（１）ならびに、モータジェネレータＭＧ２のモータ電流ＭＣＲＴ（２）およびロータ回転角θ（２）は、制御装置５０♯へ入力される。
【０１７５】
また、制御装置５０♯へは、制御装置５０と同様に、電圧センサ１０による直流電源Ｂからの直流電圧Ｖｂの検出値および、電圧センサ１３によるシステム電圧ＶＨの検出値、ならびに、直流電源Ｂに関する、充電率（ＳＯＣ：State of Charge）や充電制限を示す
入力可能電力量Ｗｉｎ等の情報が入力される。
【０１７６】
さらに、制御装置５０♯へは、モータジェネレータＭＧ１のトルク指令値Ｔｑｃｏｍ（１）および回生動作を示す制御信号ＲＧＥ（１）、ならびに、モータジェネレータＭＧ２のトルク指令値Ｔｑｃｏｍ（２）および回生動作を示す制御信号ＲＧＥ（２）が入力される。
【０１７７】
制御装置５０♯は、モータジェネレータＭＧ１制御用の制御装置５０（１）と、モータジェネレータＭＧ２制御用の制御装置５０（２）とを含む。制御装置５０（１）は、図１に示した制御装置５０と同様の制御構成に基づき、モータジェネレータＭＧ１が指令値に従って動作するように、インバータ２０のスイッチング制御信号Ｓ１１〜Ｓ１６を生成する。同様に、制御装置５０（２）は、制御装置５０と同様の制御構成に基づき、モータジェネレータＭＧ２が指令値に従って動作するように、インバータ３０のスイッチング制御信号Ｓ２１〜Ｓ２６を生成する。
【０１７８】
図２１に示したモータ駆動システムでは、複数個のモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２からの回生電力が共通の直流電源Ｂへ供給可能な構成となっている。したがって、実施の形態１〜３と同様に各モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２での電力損失を意図的に増大させる際には、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２全体での電力収支を監視した上で、各モータジェネレータで消費する余剰電力（すなわち、モータ損失増加設定値）を決定する必要がある。
【０１７９】
図２２は、実施の形態４に従うモータ駆動システムにおける、各モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２でのモータ損失増加設定値の決定手法を説明するフローチャートである。
【０１８０】
図２２を参照して、制御装置５０♯は、ステップＳ６００により、モータジェネレータ（交流モータ）ＭＧ１，ＭＧ２それぞれでの入出力電力Ｐｍｇ（１）およびＰｍｇ（２）
を、式（１）に従って推定する。なお、入出力電力Ｐｍｇ（１）およびＰｍｇ（２）は、各モータジェネレータの回生動作（発電）時には正の値となり、力行動作時には負の値となるものとする。
【０１８１】
制御装置５０♯は、ステップＳ６１０により、ステップＳ６００で求めた入出力電力Ｐｍｇ（１）およびＰｍｇ（２）の和により、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２全体での電力収支Ｐｍｇ＝Ｐｍｇ（１）＋Ｐｍｇ（２）を算出する。これにより、一方のモータジェネレータ（交流モータ）が力行動作により電力を消費していても、他方のモータジェネレータ（交流モータ）が発電している場合に、系全体として余剰電力が発生しているかどうかを監視できる。
【０１８２】
制御装置５０♯は、ステップＳ６２０により、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２全体での電力収支Ｐｍｇと、モータ駆動システム１００♯の入力側への回生可能電力量Ｐｉｎ（Ｐｉｎ≧０）との比較に基づいて、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２全体での余剰電力に対応する必要損失増加量Ｍｌｔｔｌを設定する。
【０１８３】
具体的には、ステップＳ６２０において、Ｐｍｇ≦Ｐｉｎの場合には、必要損失増加量Ｍｌｔｔｌ＝０に設定される一方で、Ｐｍｇ＞Ｐｉｎの場合には、必要損失増加量Ｍｌｔｔｌ＞０に設定される。この際に、必要損失増加量Ｍｌｔｔｌは、全体電力収支Ｐｍｇあるいは、回生可能電力Ｐｉｎに対する全体電力収支Ｐｍｇの余剰量（Ｐｍｇ−Ｐｉｎ）に応じて設定することが好ましい。
【０１８４】
また、ステップＳ６２０において、実施の形態２と同様に、電圧センサ１３によるシステム電圧ＶＨの検出をさらに反映して、モータ全体での必要損失増加量Ｍｌｔｔｌを決定してもよい。あるいは、実施の形態２の変形例と同様に、運転者からの車両制動力要求に応じて、必要損失増加量Ｍｌｔｔｌを増加させてもよい。
【０１８５】
制御装置５０♯は、ステップＳ６３０では、ステップＳ６２０で求めたモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２全体での余剰電力がモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２全体で消費されるように、必要損失増加量Ｍｌｔｔｌから、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のそれぞれで消費する余剰電力、すなわち各モータジェネレータでの損失増加指令を設定する。
【０１８６】
第１の手法としては、駆動軸６２に対して直接トルクを出力可能に接続されたモータジェネレータＭＧ２で優先的にモータ損失を増大させるように、下記（４）に従って、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２間でモータ損失増加指令を分配することができる。
【０１８７】
Ｍｌｃｏｍ（１）＝０，Ｍｌｃｏｍ（２）＝Ｍｌｔｔｌ…（４）
特に、実施の形態２の変形例と同様に、運転者からの車両制動力要求に応じて、必要損失増加量Ｍｌｔｔｌを増加させた場合には、モータジェネレータＭＧ２で優先的にモータ損失を増大させることにより、車両を減速感をより強力にすることができる。
【０１８８】
あるいは、第２の手法として、モータ全体での必要損失増加量Ｍｌｔｔｌを、式（５）に従って、モータジェネレータＭＧ１およびＭＧ２で分配するように決定してもよい。
【０１８９】
Ｍｌｃｏｍ（１）＋Ｍｌｃｏｍ（２）＝Ｍｌｌｔｔｌ、かつ、Ｍｌｃｏｍ（１）＞０，Ｍｌｃｏｍ（２）＞０…（５）
特にこの第２の手法に従えば、モータジェネレータ（交流モータ）単機当りで消費する余剰電力を軽減することができるので、最適効率から損失増加へ運転状態を移行する場合にかかる移行時間の短縮や、トルク変動の抑制が期待できる。また、モータジェネレータ単機当りの発熱量を抑制することもできるので、より円滑にモータ駆動システム全体の電
力収支を改善することが可能となる。また、単一のモータジェネレータ（交流モータ）で集中的に余剰電力を消費するために電力損失を増加させる場合と比較して、回生電力の抑制量をより多く確保できる。
【０１９０】
ステップＳ６３０によってモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２それぞれでのモータ損失増加設定値Ｍｌｃｏｍ（１），Ｍｌｃｏｍ（２）が決定された後、制御装置５０（１）は、トルク指令値Ｔｑｃｏｍ（１）およびモータ損失増加設定値Ｍｌｃｏｍ（１）に基づいてモータジェネレータＭＧ１を制御する。同様に、制御装置５０（２）は、トルク指令値Ｔｑｃｏｍ（２）およびモータ損失増加設定値Ｍｌｃｏｍ（２）に基づいてモータジェネレータＭＧ２を制御する。トルク指令値およびモータ損失増加設定値に基づく制御装置５０（１）および制御装置５０（２）による制御動作は、実施の形態１または３で説明したのと同様であるので、詳細な説明は繰り返さない。
【０１９１】
なお、本実施の形態によれば、各モータジェネレータにおいて、モータの運転状態にかかわらず（回生・力行動作時ともに）余剰電力の消費動作が可能であるので、モータ駆動システム全体での余剰電力を各モータジェネレータでバランス良く消費できる。すなわち、上記第２の手法に従う余剰電力の分配を円滑に実行できる。
【０１９２】
ここで、実施の形態４に例示した構成と本発明との対応関係を説明すると、図２１において、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、本発明における「複数個の交流モータ」に対応し、各インバータ２０，３０は本発明での「モータ駆動回路」に対応し、各制御装置５０（１），５０（２）は、本発明での「モータ制御手段」に対応する。また、図２２のステップＳ６２０，Ｓ６３０は、本発明での「分配手段」に対応する。
【０１９３】
［実施の形態５］
実施の形態５では、実施の形態４で説明した複数個の交流モータを備えたモータ駆動システムにおける、当該複数個の交流モータ間での消費余剰電力の分配の好ましい手法について説明する。
【０１９４】
以下、実施の形態５では、図２１に示したモータ駆動システムにおけるモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２間での消費余剰電力の好ましい分配について説明する。すなわち、以下に説明するモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２間での消費余剰電力の分配方式は、図２２に示した各モータジェネレータでのモータ損失増加設定値の決定手法中のステップＳ６３０での処理に相当するサブルーチンとして、制御装置５０♯により実行される。
【０１９５】
（消費可能な余剰電力に基づく分配）
まず、図２３を用いて、各モータジェネレータについて消費可能な余剰電力の範囲内でモータ損失増加設定値を決定する手法（第１の例）について説明する。
【０１９６】
図２３を参照して、制御装置５０＃は、ステップＳ７００において、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のそれぞれにつき、現在の運転状態、具体的には現在の動作点（トルク，電流位相）に基づき、現在消費可能な余剰電力の最大値である消費可能余剰電力Ｐｍａｘ１，Ｐｍａｘ２をそれぞれ算出する。
【０１９７】
ここで、図２４を用いて消費可能余剰電力Ｐｍａｘ１，Ｐｍａｘ２の算出手法について説明する。
【０１９８】
図２４には、図３と同様の電流位相−トルク特性が示される。本発明の実施の形態によれば、各モータジェネレータＭＧ（モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を総括的に表記するもの、以下同じ）では、電流位相−出力特性に従って、モータ駆動効率を低下させるように電流動作点を変化させることによって余剰電力を消費する。
【０１９９】
図２４において、損失特性線ＣＬ１，ＣＬ２，ＣＬ３上の電流動作点における消費余剰電力をそれぞれＰ１，Ｐ２，Ｐ３（Ｐ１＜Ｐ２＜Ｐ３）とすると、出力トルク＝Ｔａの場合には、電流位相の変化によって消費可能な余剰電力がＰ３より大きくなるが、出力トルク＝Ｔｂ（Ｔｂ＞Ｔａ）の場合には、電流位相の変化によって消費可能な余剰電力の最大値はＰ３となる。同様に、出力トルク＝Ｔｃ（Ｔｃ＞Ｔｂ）の場合には、電流位相の変化によって消費可能な余剰電力の最大値がＰ２となり、出力トルク＝Ｔｄ（Ｔｄ＞Ｔｃ）の場合には、電流位相の変化によって消費可能な余剰電力の最大値はＰ１となる。
【０２００】
このように、現在消費可能な余剰電力は、各モータジェネレータＭＧの運転状態に応じて変化し、具体的には、相対的に出力トルクが大きい場合ほど消費可能な余剰電力は小さくなる。したがって、図２４に示す特性線に従って、各モータジェネレータＭＧについて、各電流動作点における消費可能余剰電力Ｐｍａｘ（Ｐｍａｘ１およびＰｍａｘ２を総括的に表記するもの、以下同じ）を設定するテーブルを予め作成できる。
【０２０１】
たとえば、図４に示した電流指令値Ｉｄｃｏｍ，Ｉｑｃｏｍのテーブルと同様の区分に従い、かつ、テーブル値を消費可能余剰電力Ｐｍａｘとするテーブルを予め作成することができる。そして、ステップＳ７００における処理では、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のそれぞれについて、現在の電流動作点に基づき当該テーブルを参照することによって、消費可能余剰電力Ｐｍａｘ１，Ｐｍａｘ２を算出できる。
【０２０２】
再び図２３を参照して、制御装置５０＃は、ステップＳ７１０では、ステップＳ７００で求めた消費可能余剰電力Ｐｍａｘ１，Ｐｍａｘ２の範囲内で、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２での損失増加指令Ｍｌｃｏｍ（１）およびＭｌｃｏｍ（２）を決定する。すなわち、下記（６）式に従ってモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の損失増加指令が決定される。
【０２０３】
Ｍｌｃｏｍ（１）≦Ｐｍａｘ１，Ｍｌｃｏｍ（２）≦Ｐｍａｘ２  …（６）
このような制御構造とすることにより、各モータジェネレータに対して消費可能な範囲内で余剰電力を分配できるので、各モータジェネレータの運転状態（回生・力行動作時ともに）に応じて、複数のモータジェネレータ間でバランス良く余剰電力を消費できる。
【０２０４】
ここで、図２１に示したハイブリッド自動車１００♯では、モータジェネレータＭＧ２の出力が駆動輪６５の駆動力を発生するのに対して、発電機として動作するモータジェネレータＭＧ１の出力は、駆動輪６５の駆動には直接使用されない。このため、「駆動用モータ」を構成するモータジェネレータＭＧ２での出力変動が車両運転性に直接影響を及ぼすのに対し、モータジェネレータＭＧ１での出力変動は、車両の走行性に直接的な影響は与えない。このような、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２間での役割の相違を考慮すれば、モータ電流を変化させる余剰電力の消費動作は、可能な限りモータジェネレータＭＧ１（すなわち非駆動用モータ）で実行することが好ましい。すなわち、全体での余剰電力について、モータジェネレータＭＧ１で優先的に消費する分配方式とすることにより、本発明の実施の形態による余剰電力の消費動作によって車両走行に影響が発生する可能性を抑制することができる。
【０２０５】
したがって、ステップＳ７１０での各モータジェネレータでの損失増加処理の設定について、図２５に示すように、余剰電力の消費についてモータジェネレータ間で優先順位を設けることも可能である。
【０２０６】
図２５を参照して、好ましくは図２３に示したステップＳ７１０の処理は、ステップＳ７２０〜ステップＳ７４０から構成される。
【０２０７】
制御装置５０＃は、ステップＳ７２０においては、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２全体での余剰電力に対応する出力損失増加量Ｍｌｔｔｌを、ステップＳ７００（図２３）で求めた、余剰電力消費を主に行なうべきモータジェネレータＭＧ１の消費可能電力Ｐｍａｘ１と比較する。
【０２０８】
そして、Ｍｌｔｔｌ≦Ｐｍａｘ１のとき（ステップＳ７２０におけるＹＥＳ判定時）には、モータジェネレータＭＧ１により全体の余剰電力Ｍｌｔｔｌを消費可能であるため、制御装置５０♯は、ステップＳ７３０により、下記（７）式に従って、モータジェネレータＭＧ１のみで余剰電力を消費するように、消費余剰電力を分配する。
【０２０９】
Ｍｌｃｏｍ（１）＝Ｍｌｔｔｌ，Ｍｌｃｏｍ（２）＝０  …（７）
これに対して、Ｍｌｔｔｌ＞Ｐｍａｘ１のとき（ステップＳ７２０におけるＮＯ判定時）には、余剰電力消費を主に行なうべきモータジェネレータＭＧ１のみでは全体の余剰電力を消費しきれないため、他方の他のモータジェネレータＭＧ２をさらに用いて余剰電力を消費する必要がある。したがって、制御装置５０♯は、ステップＳ７４０により、下記（８）式に従って消費余剰電力を分配する。
【０２１０】
Ｍｌｃｏｍ（１）＝Ｐｍａｘ１，Ｍｌｃｏｍ（２）＝Ｍｌｔｔｌ−Ｐｍａｘ１
（ただしＭｌｃｏｍ（２）≦Ｐｍａｘ２の範囲内）  …（８）
図２５に示す制御構造とすることにより、ハイブリッド自動車への搭載時には、モータジェネレータでの余剰電力消費動作が車両走行性に影響を与える可能性を抑制できる。
【０２１１】
（モータ温度監視に基づく分配）
これまで説明したように、各モータジェネレータＭＧにおける余剰電力の消費動作は、モータ駆動効率の低下によるモータ発熱を伴う。したがって、余剰電力の消費量およびその消費動作時間が大きくなると、モータ内部の発熱が大きくなってモータ温度が上昇しすぎる可能性がある。特に、ロータ（回転子）に永久磁石を装着する永久磁石モータでは、温度上昇に伴う減磁現象による永久磁石の磁力低下が著しい場合には、モータが正常に動作しなくなる可能性がある。したがって、他の形式のモータを含め、余剰電力消費動作の実行時には、モータ温度がモータ特性の低下や素子保護の観点から問題となるような温度領域に達することがないように監視する必要がある。
【０２１２】
図２６には、モータ温度を反映した各モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２でのモータ損失増加設定値を決定する手法（第２の例）が示される。
【０２１３】
図２６を参照して、制御装置５０＃は、ステップＳ７５０により、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のそれぞれのモータ温度Ｔ（１），Ｔ（２）のいずれかが判定温度Ｔｊｄ以上となっていないかどうかを判定する。
【０２１４】
モータ温度Ｔ（１），Ｔ（２）は、図２７に示すようにモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２にそれぞれ配置された温度センサ２９により検出される。温度センサ２９は、モータ内部の温度が計測されるように、特に永久磁石モータにおいては、ロータ温度を検出可能な位置に配置される。すなわち、温度センサ２９の配置位置は、モータジェネレータ（交流モータ）の種類・特性に対応して、モータ特性上温度上昇が最も懸念される部位とすることが好ましい。なお、図２７において温度センサ２９の追加以外の構成は、図２１に示したモータ駆動システムと同様であるので、詳細な説明は繰返さない。
【０２１５】
再び図２６を参照して、ステップＳ７５０における判定温度Ｔｊｄは、使用するモータジェネレータ（交流モータ）の特性に合わせて、モータ特性に変化が生じるような温度に対してマージンを設けて低めに設定することが好ましい。
【０２１６】
モータ温度Ｔ（１），Ｔ（２）の両方が判定温度Ｔｊｄ未満である場合（ステップＳ７５０におけるＮＯ判定時）には、制御装置５０♯は、図２３，図２５と同様のステップＳ７００，Ｓ７１０の処理により、各モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２での消費可能余剰電力を考慮して、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２間で消費余剰電力を分配する。
【０２１７】
これに対して、モータ温度Ｔ（１），Ｔ（２）のいずれかが判定温度Ｔｊｄ以上である場合（ステップＳ７５０のＹＥＳ判定時）には、制御装置５０＃は、ステップＳ７６０により、モータ温度が判定温度Ｔｊｄ以上となっているモータジェネレータＭＧ（ここではモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を総括的に表記するもの、以下同じ）における損失増加指令Ｍｌｃｏｍ＝０に設定する。
【０２１８】
さらに、制御装置５０＃は、ステップＳ７７０により、モータ温度が判定温度Ｔｊｄ未満のモータジェネレータＭＧについて、図２３のステップＳ７００と同様の処理にて、現在の動作時点にて消費可能余剰電力Ｐｍａｘを算出する。さらに、制御装置５０＃は、ステップＳ７８０により、ステップＳ７７０で求めた消費可能余剰電力Ｐｍａｘの範囲内で当該モータジェネレータＭＧでの損失増加指令ＭｌｃｏｍをＭｌｃｏｍ≦Ｐｍａｘに設定する。
【０２１９】
このような制御構造とすることにより、余剰電力消費に伴うモータジェネレータの温度上昇を逐次監視して、モータ特性に変化をきたすような高温域までモータ温度が上昇するような余剰電力消費動作を回避することができる。これにより、モータ運転が不安定となることを回避した上で、余剰電力の消費動作を行なわせることが可能となる。
【０２２０】
さらに、余剰電力の消費動作をモータ温度を反映する観点からは、各モータジェネレータでの消費可能余剰電力Ｐｍａｘの算出（図２３でのステップＳ７００等）に、モータ温度を反映することも可能である。たとえば、判定温度Ｔｊｄに対するモータ温度Ｔ（１），Ｔ（２）のマージンの減少に従って、消費可能余剰電力Ｐｍａｘを本来の値よりも小さく設定することが可能である。
【０２２１】
（余剰電力消費に要する時間を考慮した分配手法）
図３等で説明したように、本実施の形態に従う余剰電力消費動作は、電流動作点の変更により実行される。この電流動作点の変更に伴って、電流指令値Ｉｄｃｏｍ，Ｉｑｃｏｍが必然的に変化する。その一方で、モータ電流を短時間で大きく変化させると制御性が悪化するため、制御安定性の観点から、電流指令値の変化割合（単位時間当たりの変化量）には一定の制限値が設けられることが一般的である。たとえば、図２の電流指令生成部２１０による電流指令生成動作は所定周期で実行されるが、電流指令の生成時において、電流指令値の前回値からの変化量は一定値以内に制限される。
【０２２２】
図２８には、余剰電力消費の所要時間を考慮してモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２でのモータ損失増加設定値を決定する手法（第３の例）が示される。
【０２２３】
図２８を参照して、制御装置５０＃は、ステップＳ８００により、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のそれぞれについて、現在の運転状態、具体的には現在の電流状態における、所定時間内で増加可能な消費余剰電力Ｐｔｍ１，Ｐｔｍ２を算出する。
【０２２４】
図２９に示すように、上述したモータ制御の安定性の観点から、電流指令値を大きく変化させる場合には、即座に所望の電流指令値を得ることができず、所望の電流動作点まで変化させるには一定時間を要することがある。
【０２２５】
図２９には、一例として、現在（時刻ｔ０）の電流動作点Ｐ１ｏから損失増加（余剰電力消費）のための電流動作点Ｐ１ａへ移行する場合の制御動作が示される。このとき、電流動作点がＰ１ｏからＰ１ａに変化するのに応じて、電流指令値（ＩｄｃｏｍまたはＩｑｃｏｍ）がＩｏからＩａに変化するものとする。
【０２２６】
しかしながら、制御周期Ｔｃごとの電流指令値の変化制限値Ｉｖｍａｘが設けられているため、（Ｉａ−Ｉｏ）＞Ｉｖｍａｘの場合には、次の制御周期で電流動作点を所望の位置まで即座に変化させるような電流指令を生成することができず、電流動作点を徐々に変化させていくことが必要となる。
【０２２７】
このため、電流動作点Ｐ１ｏおよびＰ１ａの間で電流指令値の差が大きい場合には、現在の電流動作点から所望の余剰電力消費のための電流動作点まで移行するまでの時間（時刻ｔ０〜ｔ１間）に比較的長い期間を要することになる。
【０２２８】
言い換えれば、各電流動作点において、電流指令値の変化制限値Ｉｖｍａｘを反映して、所定時間内で増加可能な消費余剰電力を予め求められる電流指令値テーブル（図４）の値に基づいて算出可能である。
【０２２９】
このため、図３０に示すように、各電流動作点に対して、所定時間内で増加可能な消費余剰電力を参照するテーブルを予め作成することができる。そして、図２８のステップＳ８００の処理では、図３０のテーブルを参照することにより、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２について、現在の運転状態（電流動作点）において所定時間内で増加可能な消費余剰電力Ｐｔｍ１，Ｐｔｍ２を決定することができる。
【０２３０】
再び図２８を参照して、制御装置５０♯は、ステップＳ８１０において、ステップＳ８００で求めたＰｔｍ１，Ｐｔｍ２の範囲内でモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２での損失増加指令Ｍｌｃｏｍ（１）およびＭｌｔｔｌ（２）を決定する。
【０２３１】
このような制御構造とすることにより、各モータジェネレータに対して所定時間内で増加可能な範囲内で余剰電力を分配できるので、各モータジェネレータの運転状態（回生・力行動作時ともに）に応じて、短時間でシステム全体での余剰電力を消費できる。
【０２３２】
また、ステップＳ８１０の処理については、図３１に示すように、モータジェネレータ間で図２５と同様の優先順位を設けて消費余剰電力を分配する制御構造としてもよい。
【０２３３】
図３１を参照して、好ましくは図２８に示したステップＳ８１０の処理は、ステップＳ８２０〜ステップＳ８４０から構成される。
【０２３４】
制御装置５０＃は、ステップＳ８２０においては、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２全体での余剰電力に対応する出力損失増加量Ｍｌｔｔｌを、ステップＳ８００（図２８）で求めた、余剰電力消費を主に行なうべきモータジェネレータＭＧ１での所定時間内で増加可能な消費余剰電力Ｐｔｍ１と比較する。
【０２３５】
そして、Ｍｌｔｔｌ≦Ｐｔｍ１のとき（ステップＳ８２０におけるＹＥＳ判定時）には、モータジェネレータＭＧ１により所定時間内で全体の余剰電力Ｍｌｔｔｌを消費可能であるため、制御装置５０♯は、ステップＳ８３０により、下記（９）式に従って、モータジェネレータＭＧ１のみで余剰電力を消費するように、消費余剰電力を分配する。
【０２３６】
Ｍｌｃｏｍ（１）＝Ｍｌｔｔｌ，Ｍｌｃｏｍ（２）＝０  …（９）
これに対して、Ｍｌｔｔｌ＞Ｐｔｍ１のとき（ステップＳ８２０におけるＮＯ判定時）には、余剰電力消費を主に行なうべきモータジェネレータＭＧ１のみでは所定時間内に全体の余剰電力を消費しきれないため、他方の他のモータジェネレータＭＧ２をさらに用いて余剰電力を消費する必要がある。したがって、制御装置５０♯は、ステップＳ８４０により、下記（１０）式に従って消費余剰電力を分配する。
【０２３７】
Ｍｌｃｏｍ（１）＝Ｐｔｍ１，Ｍｌｃｏｍ（２）＝Ｍｌｔｔｌ−Ｐｔｍ１
（ただしＭｌｃｏｍ（２）≦Ｐｔｍ２の範囲内）  …（１０）
図３１に示す制御構造とすることにより、図２５と同様に、ハイブリッド自動車への搭載時には、モータジェネレータでの余剰電力消費動作が車両走行性に影響を与える可能性を抑制できる。
【０２３８】
また、図２８および図３１に示した所定時間内で増加可能な消費余剰電力Ｐｔｍ１，Ｐｔｍ２は、当然に図２３で示した消費可能余剰電力Ｐｍａｘ１，Ｐｍａｘ２以下である（Ｐｔｍ１≦Ｐｍａｘ１，Ｐｔｍ２≦Ｐｍａｘ２）。
【０２３９】
したがって、図２６のフローチャートにおいて、ステップＳ７００，Ｓ７１０に代えて図２８または図３１のステップＳ８００およびステップＳ８１０をそれぞれ実行し、かつステップＳ７７０およびＳ７８０に代えて、ステップＳ８００およびＳ８１０と同様の処理を行なうことにより、モータ温度の過上昇を監視しつつ、かつモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２間での消費余剰電力のバランスを取って短時間で全体での余剰電力を消費可能な制御構造とすることも可能である。
【０２４０】
なお、実施の形態５に例示した構成と本発明との対応関係を説明すると、図２３のステップＳ７００および図２８のステップＳ８００は、本発明での「上限設定手段」に対応し、図２３のステップＳ７１０、図２６のステップＳ７５０〜Ｓ７８０および図２８のステップＳ８１０は、本発明での「分配決定手段」に対応する。
【０２４１】
また、実施の形態４および５では、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を備えたハイブリッド車両におけるモータ駆動システムを代表的に例示したが、このようなモータ駆動システムにおけるモータジェネレータ（交流モータ）の個数は２個に限定されるものでなく、任意の複数個のモータジェネレータ（交流モータ）を備えたモータ駆動システムについても、各モータジェネレータ（交流モータ）における、運転状態に応じた消費可能余剰電力、または所定時間で増加可能な消費余剰電力、ならびに各モータジェネレータ（交流モータ）でのモータ温度を反映した消費余剰電力の分配を、実施の形態５と同様に実行することができる。
【０２４２】
また、本発明の実施の形態では、ハイブリッド車両あるいは電気自動車に搭載されるモータ駆動システムについて代表的に例示したが、本発明の適用はこのようなケースに限定されるものではない。すなわち、本発明に従うモータ駆動システムは、モータ電流のフィードバック制御によって出力制御を行なう交流モータを含むモータ駆動システムについて、駆動制御される交流モータの個数を限定することなく適用可能である。特に、本発明は、モータ電流の大きさと位相を変えることにより出力トルクを可変制御する構成の交流モータ、たとえば永久磁石モータやリラクタンスモータを備えたモータ駆動システムに好適である。
【０２４３】
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て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。
【図面の簡単な説明】
【０２４４】
【図１】本発明の実施の形態に従うモータ駆動システムの全体構成図である。
【図２】図１に示した交流モータのモータ電流制御を説明するブロック図である。
【図３】図１に示した交流モータＭＧでのモータ電流位相および出力トルクの関係を説明する概念図である。
【図４】トルク指令値およびモータ損失増加設定値に応じてモータ電流指令値を設定するテーブルの構成例を示す図である。
【図５】図３に示した電流位相−出力トルク特性図と対応した電流動作点の設定を説明する図である。
【図６】実施の形態１に従うモータ駆動システムにおける電流制御指令値の決定ルーチンを説明するフローチャートである。
【図７】実施の形態２に従うモータ損失増加設定部への入力情報を説明する図である。
【図８】実施の形態２の第１の例に従うモータ損失増加設定部の動作を説明するフローチャートである。
【図９】実施の形態２の第２の例に従うモータ損失増加設定部の動作を説明するフローチャートである。
【図１０】実施の形態２の第３の例に従うモータ損失増加設定部の動作を説明するフローチャートである。
【図１１】実施の形態２の変形例に従うモータ損失増加設定部への入力情報を説明する図である。
【図１２】実施の形態２の変形例に従うモータ損失増加設定部の動作を説明するフローチャートである。
【図１３】実施の形態３に従うモータ駆動システムで用いられる制御方式を説明する図である。
【図１４】実施の形態３に従うモータ駆動システムにおける制御方式の選択手法を説明するフローチャートである。
【図１５】実施の形態３に従うモータ駆動システムにおけるモータ条件に対応した制御方式の切換えを説明する図である。
【図１６】実施の形態３に従うモータ駆動システムで用いられる矩形波電圧制御方式を説明するブロック図である。
【図１７】矩形波電圧制御方式における出力トルク制御を説明する図である。
【図１８】矩形波電圧制御方式時における電流動作点を説明する概念図である。
【図１９】本来、矩形波電圧制御方式が適用されるべき運転領域におけるモータ電流制御の適用手法を説明する概念図である。
【図２０】実施の形態３に従うモータ駆動制御システムにおけるモータ制御方式を説明するフローチャートである。
【図２１】本発明の実施の形態４に従うモータ駆動システムの全体構成図である。
【図２２】実施の形態４に従うモータ駆動システムにおける、各モータジェネレータでのモータ損失増加設定値の決定手法を説明するフローチャートである。
【図２３】実施の形態５に従う各モータジェネレータ間での消費余剰電力分配の第１の例を説明するフローチャートである。
【図２４】各モータジェネレータでの消費可能余剰電力の算出手法を説明する概念図である。
【図２５】図２３に示した消費余剰電力分配のさらに好ましい制御構造を説明するフローチャートである。
【図２６】実施の形態５に従う各モータジェネレータ間での消費余剰電力分配の第２の例を説明するフローチャートである。
【図２７】図２１の構成に加えて温度センサがさらに配置されたモータ駆動システムの全体構成図である。
【図２８】実施の形態５に従う各モータジェネレータ間での消費余剰電力分配の第３の例を説明するフローチャートである。
【図２９】余剰電力消費動作に伴う電流指令値変更の所要時間を説明する概念図である。
【図３０】各モータジェネレータでの所定時間内で増加可能な消費余剰電力を求めるテーブルの構成例を説明する図である。
【図３１】図２８に示した消費余剰電力分配のさらに好ましい制御構造を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【０２４５】
３  動力分配機構、４  エンジン、５  接地ライン、６，７  電源ライン、１０，１３
電圧センサ、１０♯  直流電圧発生部、１２  コンバータ（昇降圧コンバータ）、２０，３０  インバータ、２２，３２  Ｕ各相アーム、２４，３４  Ｖ相アーム、２６，３６
Ｗ相アーム、２７  電流センサ、２８  回転角センサ、２９  温度センサ、５０，５０♯，５０（１），５０（２）  制御装置、６０  負荷、６２  駆動軸、６５  駆動輪、１００  モータ駆動システム、１００♯  ハイブリッド自動車、２００  電流制御ブロック、２１０  電流指令生成部、２２０，２５０  座標変換部、２３０  回転数演算部、２４０  ＰＩ演算部、２５０  座標変換部、２６０  信号生成部、３００  モータ損失増加設定部、３１０  ＶＨ指令値生成部、３２０  ペダル踏込み量センサ、３３０  ブレーキペダル、４００  矩形波電圧制御ブロック、４１０  電力演算部、４２０  トルク演算部、４３０  ＰＩ演算部、４４０  矩形波発生器、４５０  信号発生部、４６０  電流動作点存在領域（矩形波電圧制御時）、４７０  電流位相進角領域、４８０  特性線、Ｂ  直流電源、Ｃ０，Ｃ１  平滑コンデンサ、ＣＬ０  最適効率特性線、ＣＬ１〜ＣＬ３  損失増加特性線、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ１１〜Ｄ１６，Ｄ２１〜Ｄ２６  逆並列ダイオード、ｉｄ  ｄ軸電流、Ｉｄｃｏｍ  電流指令値（ｄ軸）、ｉｑ  ｑ軸電流、ｉｕ，ｉｖ，ｉｗ  モータ三相電流、Ｉｖｍａｘ  変化制限値（電流指令値）、ＭＣＲＴ，ＭＣＲＴ（１），ＭＣＲＴ（２）  モータ電流、Ｌ１  リアクトル、ＭＧ  交流モータ、ＭＧ１，ＭＧ２  モータジェネレータ（交流モータ）、Ｍｌｃｏｍ，Ｍｌｃｏｍ（１），Ｍｉｃｏｍ（２），Ｍｌｃｏｍ１，Ｍｌｃｏｍ２，Ｍｌｃｏｍ３  モータ損失増加設定値、Ｍｌｔｔｌ  必要損失増加量（モータジェネレータ全体）、Ｎ，Ｎ１，Ｎ２  中性点、Ｎｍｔ  モータ回転数、ＯＰ１，ＯＰ２  電流動作点、Ｐ１ｏ，Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ１ｃ，Ｐ２ｏ，Ｐ２ａ，Ｐ２ｂ，Ｐ２ｃ  電流動作点、Ｐｇｎ  発電電力、Ｐｍｇ  全体電力収支、Ｐｍｇ（１），Ｐｍｇ（２）  各モータジェネレータ入出力電圧、Ｐｍａｘ，Ｐｍａｘ１，Ｐｍａｘ２  消費可能余剰電力、Ｐｔｍ１，Ｐｔｍ２  消費余剰電力（所定時間内増加可能量）、Ｑ１，Ｑ２，Ｑ１１〜Ｑ１６，Ｑ２１〜Ｑ２６  スイッチング素子、ＲＧＥ  制御信号、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ１１〜Ｓ１６，Ｓ２１〜Ｓ２６  スイッチング制御信号、ＳＥ  リレー制御信号、ＳＲ１，ＳＲ２  システムリレー、Ｔ（１），Ｔ（２）  モータ温度、Ｔｃ  制御周期（モータ電流制御）、Ｔｊｄ  判定温度、Ｔｑｃｏｍ，Ｔｑｃｏｍ（１），Ｔｑｃｏｍ（２）  トルク指令値、Ｔｒｑ  トルク推定値、Ｕ１，Ｕ２  Ｕ相コイル巻線、Ｖ１，Ｖ２  Ｖ相コイル巻線、Ｖｂ  直流電圧（バッテリ電圧）、Ｖｄ  ｄ軸電圧指令値、Ｖｑ  ｑ軸電圧指令値、ＶＨ  システム電圧（インバータのＤＣリンク電圧）、ＶＨ♯  電圧指令値、Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ  各相電圧指令値、Ｗ１，Ｗ２  Ｗ相コイル巻線、Ｗｉｎ  入力可能電力（回生可能電力）、ΔＩｄ，ΔＩｄ  ｄ軸，ｑ軸電流偏差、ΔＴｒｑ  トルク偏差、θ，θ（１），θ（２）  ロータ回転角、φｖ  電圧位相（矩形波電圧制御時）、ω  回転角速度。
【図１】
0004561616.tif 000002
【図２】
0004561616.tif 000003
【図３】
0004561616.tif 000004
【図４】
0004561616.tif 000005
【図５】
0004561616.tif 000006
【図６】
0004561616.tif 000007
【図７】
0004561616.tif 000008
【図８】
0004561616.tif 000009
【図９】
0004561616.tif 000010
【図１０】
0004561616.tif 000011
【図１１】
0004561616.tif 000012
【図１２】
0004561616.tif 000013
【図１３】
0004561616.tif 000014
【図１４】
0004561616.tif 000015
【図１５】
0004561616.tif 000016
【図１６】
0004561616.tif 000017
【図１７】
0004561616.tif 000018
【図１８】
0004561616.tif 000019
【図１９】
0004561616.tif 000020
【図２０】
0004561616.tif 000021
【図２１】
0004561616.tif 000022
【図２２】
0004561616.tif 000023
【図２３】
0004561616.tif 000024
【図２４】
0004561616.tif 000025
【図２５】
0004561616.tif 000026
【図２６】
0004561616.tif 000027
【図２７】
0004561616.tif 000028
【図２８】
0004561616.tif 000029
【図２９】
0004561616.tif 000030
【図３０】
0004561616.tif 000031
【図３１】
0004561616.tif 000032