(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力変換を行なうための電力変換システムであって、
ステータに各相毎に、直列に接続された第１及び第２の巻線をそれぞれ備え、前記第１及び第２の巻線によって第１の駆動巻線を構成し、前記第２の巻線によって第２の駆動巻線を構成する多相交流電動機と、
所定の直流電圧を発生することが可能な第１の直流電源と、
所定の直流電圧を発生することが可能であり、電力を充放電することが可能な第２の直流電源と、
前記第１の直流電源と前記多相交流電動機における前記第１の駆動巻線との間に接続され、前記第１の直流電源と前記第１の駆動巻線との間で直流−交流変換を行なうことによって、電力のやり取りを行なわせると共に、前記多相交流電動機における前記第１の駆動巻線について、前記多相交流電動機を駆動することが可能な第１のインバータと、
前記第２の直流電源と前記多相交流電動機における前記第２の駆動巻線との間に接続され、前記第２の直流電源と前記第２の駆動巻線との間で直流−交流変換を行なうことよって、電力のやり取りを行なわせると共に、前記多相交流電動機における前記第２の駆動巻線について、前記多相交流電動機を駆動することが可能な第２のインバータと、
前記第１及び第２のインバータを制御するための制御手段と、
を備え、
前記第１の直流電源は、電力を充放電することが可能であると共に、
前記制御手段は、前記第１のインバータを制御して、前記多相交流電動機を前記第１の駆動巻線に関して発電機として作動させ、前記第１の駆動巻線から出力される電力を前記第１の直流電源に充電させ、前記第２のインバータを制御して、前記多相交流電動機を前記第２の駆動巻線に関して発電機として作動させ、前記第２の駆動巻線から出力される電力を前記第２の直流電源に充電させることを特徴とする電力変換システム。
【請求項２】
電力変換を行なうための電力変換システムであって、
ステータに各相毎に、直列に接続された第１及び第２の巻線をそれぞれ備え、前記第１及び第２の巻線によって第１の駆動巻線を構成し、前記第２の巻線によって第２の駆動巻線を構成する多相交流電動機と、
所定の直流電圧を発生することが可能な第１の直流電源と、
所定の直流電圧を発生することが可能であり、電力を充放電することが可能な第２の直流電源と、
前記第１の直流電源と前記多相交流電動機における前記第１の駆動巻線との間に接続され、前記第１の直流電源と前記第１の駆動巻線との間で直流−交流変換を行なうことによって、電力のやり取りを行なわせると共に、前記多相交流電動機における前記第１の駆動巻線について、前記多相交流電動機を駆動することが可能な第１のインバータと、
前記第２の直流電源と前記多相交流電動機における前記第２の駆動巻線との間に接続され、前記第２の直流電源と前記第２の駆動巻線との間で直流−交流変換を行なうことよって、電力のやり取りを行なわせると共に、前記多相交流電動機における前記第２の駆動巻線について、前記多相交流電動機を駆動することが可能な第２のインバータと、
前記第１及び第２のインバータを制御するための制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記第１のインバータを制御して、前記第１の直流電源から出力される電力を前記第１の駆動巻線に供給し、前記多相交流電動機を前記第１の駆動巻線に関して電動機として作動させ、前記第２のインバータを制御して、前記第２の直流電源から放電される電力を前記第２の駆動巻線に供給し、前記多相交流電動機を前記第２の駆動巻線に関して電動機として作動させることを特徴とする電力変換システム。
【請求項３】
電力変換を行なうための電力変換システムであって、
ステータに各相毎に、直列に接続された第１及び第２の巻線をそれぞれ備え、前記第１及び第２の巻線によって第１の駆動巻線を構成し、前記第２の巻線によって第２の駆動巻線を構成する多相交流電動機と、
所定の直流電圧を発生することが可能な第１の直流電源と、
所定の直流電圧を発生することが可能であり、電力を充放電することが可能な第２の直流電源と、
前記第１の直流電源と前記多相交流電動機における前記第１の駆動巻線との間に接続され、前記第１の直流電源と前記第１の駆動巻線との間で直流−交流変換を行なうことによって、電力のやり取りを行なわせると共に、前記多相交流電動機における前記第１の駆動巻線について、前記多相交流電動機を駆動することが可能な第１のインバータと、
前記第２の直流電源と前記多相交流電動機における前記第２の駆動巻線との間に接続され、前記第２の直流電源と前記第２の駆動巻線との間で直流−交流変換を行なうことよって、電力のやり取りを行なわせると共に、前記多相交流電動機における前記第２の駆動巻線について、前記多相交流電動機を駆動することが可能な第２のインバータと、
前記第１及び第２のインバータを制御するための制御手段と、
を備え、
前記第１の直流電源は、電力を充放電することが可能であると共に、
前記制御手段は、前記第１のインバータを制御して、前記多相交流電動機を前記第１の駆動巻線に関して発電機として作動させ、前記第１の駆動巻線から出力される電力を前記第１の直流電源に充電させ、前記第２のインバータを制御して、前記第２の直流電源から放電される電力を前記第２の駆動巻線に供給し、前記多相交流電動機を前記第２の駆動巻線に関して電動機として作動させることを特徴とする電力変換システム。
【請求項４】
電力変換を行なうための電力変換システムであって、
ステータに各相毎に、直列に接続された第１及び第２の巻線をそれぞれ備え、前記第１及び第２の巻線によって第１の駆動巻線を構成し、前記第２の巻線によって第２の駆動巻線を構成する多相交流電動機と、
所定の直流電圧を発生することが可能な第１の直流電源と、
所定の直流電圧を発生することが可能であり、電力を充放電することが可能な第２の直流電源と、
前記第１の直流電源と前記多相交流電動機における前記第１の駆動巻線との間に接続され、前記第１の直流電源と前記第１の駆動巻線との間で直流−交流変換を行なうことによって、電力のやり取りを行なわせると共に、前記多相交流電動機における前記第１の駆動巻線について、前記多相交流電動機を駆動することが可能な第１のインバータと、
前記第２の直流電源と前記多相交流電動機における前記第２の駆動巻線との間に接続され、前記第２の直流電源と前記第２の駆動巻線との間で直流−交流変換を行なうことよって、電力のやり取りを行なわせると共に、前記多相交流電動機における前記第２の駆動巻線について、前記多相交流電動機を駆動することが可能な第２のインバータと、
前記第１及び第２のインバータを制御するための制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記第１のインバータを制御して、前記第１の駆動巻線に関して前記多相交流電動機で生じるトルクをほぼゼロにしつつ、前記第１の直流電源から出力される電力を前記第１の駆動巻線に伝達し、前記第２のインバータを制御して、前記第２の駆動巻線について前記多相交流電動機で生じるトルクをほぼゼロにしつつ、前記第１の駆動巻線に伝達される前記電力を前記第２の駆動巻線から出力して前記第２の直流電源に充電させることを特徴とする電力変換システム。
【請求項５】
電力変換を行なうための電力変換システムであって、
ステータに各相毎に、直列に接続された第１及び第２の巻線をそれぞれ備え、前記第１及び第２の巻線によって第１の駆動巻線を構成し、前記第２の巻線によって第２の駆動巻線を構成する多相交流電動機と、
所定の直流電圧を発生することが可能な第１の直流電源と、
所定の直流電圧を発生することが可能であり、電力を充放電することが可能な第２の直流電源と、
前記第１の直流電源と前記多相交流電動機における前記第１の駆動巻線との間に接続され、前記第１の直流電源と前記第１の駆動巻線との間で直流−交流変換を行なうことによって、電力のやり取りを行なわせると共に、前記多相交流電動機における前記第１の駆動巻線について、前記多相交流電動機を駆動することが可能な第１のインバータと、
前記第２の直流電源と前記多相交流電動機における前記第２の駆動巻線との間に接続され、前記第２の直流電源と前記第２の駆動巻線との間で直流−交流変換を行なうことよって、電力のやり取りを行なわせると共に、前記多相交流電動機における前記第２の駆動巻線について、前記多相交流電動機を駆動することが可能な第２のインバータと、
前記第１及び第２のインバータを制御するための制御手段と、
を備え、
前記第１の直流電源は、電力を充放電することが可能であると共に、
前記制御手段は、前記第２のインバータを制御して、前記第２の駆動巻線に関して前記多相交流電動機で生じるトルクをほぼゼロにしつつ、前記第２の直流電源から放電される電力を前記第２の駆動巻線に伝達し、前記第１のインバータを制御して、前記第１の駆動巻線に関して前記多相交流電動機で生じるトルクをほぼゼロにしつつ、前記第１の駆動巻線に伝達される電力を前記第１の駆動巻線から出力して前記第１の直流電源に充電させることを特徴とする電力変換システム。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のうちの任意の一つに記載の電力変換システムにおいて、
前記制御手段は、少なくとも前記第２の巻線を流れる電流が該第２の巻線の電流容量制限を超えないように、前記第１及び第２のインバータを制御することを特徴とする電力変換システム。
【請求項７】
請求項１ないし請求項５のうちの任意の一つに記載の電力変換システムにおいて、
前記制御手段は、前記第１の直流電源と前記第１のインバータとの間を流れる電流または前記第２の直流電源と前記第２のインバータとの間を流れる電流が所望の電流値となり、かつ、前記多相交流電動機で生じるトルクが所望のトルク値となるように、前記第１及び第２のインバータを制御することを特徴とする電力変換システム。
【請求項８】
請求項７に記載の電力変換システムにおいて、
前記制御手段は、前記第１の直流電源と前記第１のインバータとの間に流すべき電流値または前記第２の直流電源と前記第２のインバータとの間に流すべき電流値に基づいて、前記多相交流電動機で生じるべきトルク値を補正することを特徴とする電力変換システム。
【請求項９】
請求項１、請求項３または請求項５に記載の電力変換システムにおいて、
前記第１または第２の直流電源は複数の蓄電池を直列に接続した集合電池から成ると共に、
前記制御手段は、前記第１または第２のインバータを制御して、前記第１または第２の直流電源を満充電状態にして前記蓄電池の充電量の均等化を図ることを特徴とする電力変換システム。
【請求項１０】
請求項４または請求項５に記載の電力変換システムにおいて、
前記制御手段は、前記多相交流電動機をｄ−ｑ軸モデルで表した場合における、ｑ軸巻線に流れる電流がほぼゼロとなり、ｄ軸巻線に流れる電流がゼロ以外の所望の電流値となるように、前記第１のインバータ及び前記第２のインバータを制御することを特徴とする電力変換システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多相交流電動機と複数の直流電源を用いて電力変換を行なうための技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来では、例えば、特開平６−２９４３６９号公報に記載されているように、多相交流電動機（具体的には誘導機）のステータに、各々、別個に巻回された高圧巻線と低圧巻線を設け、一方の高圧巻線を第１のインバータを介して第１のバッテリに接続し、他方の低圧巻線を第２のインバータを介して補機用の第２のバッテリに接続すると共に、高圧巻線に関して多相交流電動機を電動機または発電機として作動させている時に、低圧巻線に関して多祖交流電動機を発電機として作動させ、第２のバッテリに電力を充電させる装置が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した既提案例では、多相交流電動機において、高圧巻線とは別個に、低圧巻線が構成されているため、その低圧巻線を設けるためのスペース分、多相交流電動機全体の体格が大きくなると共に、その低圧巻線の重さ分、多相交流電動機全体の重量が重くなるという問題があった。
【０００４】
従って、本発明の目的は、上記した従来技術の問題点を解決し、多相交流電動機の体格や重量を増大させることなく、多相交流電動機と複数の直流電源とを用いて電力の変換を行なうことが可能な電力変換システムを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
上記した目的の少なくとも一部を達成するために、本発明の電力変換システムは、電力を変換することが可能な電力変換システムであって、
ステータに各相毎に、直列に接続された第１及び第２の巻線をそれぞれ備え、前記第１及び第２の巻線によって第１の駆動巻線を構成し、前記第２の巻線によって第２の駆動巻線を構成する多相交流電動機と、
所定の直流電圧を発生することが可能な第１の直流電源と、
所定の直流電圧を発生することが可能であり、電力を充放電することが可能な第２の直流電源と、
前記第１の直流電源と前記多相交流電動機における前記第１の駆動巻線との間に接続され、前記第１の直流電源と前記第１の駆動巻線との間で直流−交流変換を行なうことによって、電力のやり取りを行なわせると共に、前記多相交流電動機における前記第１の駆動巻線について、前記多相交流電動機を駆動することが可能な第１のインバータと、
前記第２の直流電源と前記多相交流電動機における前記第２の駆動巻線との間に接続され、前記第２の直流電源と前記第２の駆動巻線との間で直流−交流変換を行なうことよって、電力のやり取りを行なわせると共に、前記多相交流電動機における前記第２の駆動巻線について、前記多相交流電動機を駆動することが可能な第２のインバータと、
前記第１及び第２のインバータを制御するための制御手段と、
を備えることを要旨とする。
【０００６】
このように、本発明の電力変換システムでは、多相交流電動機は、ステータに各相毎に、直列に接続された第１及び第２の巻線をそれぞれ備え、前記第１及び第２の巻線によって第１の駆動巻線を構成し、前記第２の巻線によって第２の駆動巻線を構成している。また、第１のインバータは、第１の直流電源と前記多相交流電動機における第１の駆動巻線との間に接続され、第１の直流電源と第１の駆動巻線との間で直流−交流変換を行なうことによって、電力のやり取りを行なわせると共に、多相交流電動機における第１の駆動巻線について、前記多相交流電動機を駆動することが可能である。第２のインバータも、第２の直流電源と多相交流電動機における第２の駆動巻線との間に接続され、第２の直流電源と第２の駆動巻線との間で直流−交流変換を行なうことよって、電力のやり取りを行なわせると共に、多相交流電動機における第２の駆動巻線について、多相交流電動機を駆動することが可能である。制御手段は第１及び第２のインバータを制御する。
【０００７】
従って、本発明の電力変換システムによれば、多相交流電動機は、第１の駆動巻線の一部を構成する第２の巻線を、第２の駆動巻線として用いており、第２の巻線を第１の駆動巻線と第２の駆動巻線とで共用しているため、従来のように第１の駆動巻線と第２の駆動巻線とを別個に構成する場合に比較して、別個に設けていた第２の駆動巻線分のスペースが不要となり、別個に設けていた第２の駆動巻線分の重さだけ、全体の重量が軽減される。従って、多相交流電動機の体格や重量を増大させることなく、多相交流電動機と複数の直流電源を用いた電力変換を行なうことができる。
【０００８】
本発明の電力変換システムにおいて、
前記制御手段は、前記第１のインバータを制御して、前記第１の直流電源から出力される電力を前記第１の駆動巻線に供給し、前記多相交流電動機を前記第１の駆動巻線に関して電動機として作動させ、前記第２のインバータを制御して、前記多相交流電動機を前記第２の駆動巻線に関して発電機として作動させ、前記第２の駆動巻線から出力される電力を前記第２の直流電源に充電させることが好ましい。
【０００９】
制御手段がこのような制御を行なうことにより、第１の直流電源からの電力によって多相交流電動機を力行させながら、多相交流電動機から回生される電力によって第２の直流電源を充電させることができる。
【００１０】
本発明の電力変換システムにおいて、
前記第１の直流電源は、電力を充放電することが可能であると共に、
前記制御手段は、前記第１のインバータを制御して、前記多相交流電動機を前記第１の駆動巻線に関して発電機として作動させ、前記第１の駆動巻線から出力される電力を前記第１の直流電源に充電させ、前記第２のインバータを制御して、前記多相交流電動機を前記第２の駆動巻線に関して発電機として作動させ、前記第２の駆動巻線から出力される電力を前記第２の直流電源に充電させることが好ましい。
【００１１】
制御手段がこのような制御を行なうことにより、多相交流電動機から回生される電力によって第１の直流電源及び第２の直流電源を同時に充電させることができる。
【００１２】
本発明の電力変換システムにおいて、
前記制御手段は、前記第１のインバータを制御して、前記第１の直流電源から出力される電力を前記第１の駆動巻線に供給し、前記多相交流電動機を前記第１の駆動巻線に関して電動機として作動させ、前記第２のインバータを制御して、前記第２の直流電源から放電される電力を前記第２の駆動巻線に供給し、前記多相交流電動機を前記第２の駆動巻線に関して電動機として作動させることが好ましい。
【００１３】
制御手段がこのような制御を行なうことにより、第１の直流電源からの電力と第２の直流電源からの電力とによって多相交流電動機を力行させることができる。従って、例えば、第１の直流電源から出力される電力が制限されている場合でも、多相交流電動機の出力トルクの低下を抑えることができる。
【００１４】
本発明の電力変換システムにおいて、
前記第１の直流電源は、電力を充放電することが可能であると共に、
前記制御手段は、前記第１のインバータを制御して、前記多相交流電動機を前記第１の駆動巻線に関して発電機として作動させ、前記第１の駆動巻線から出力される電力を前記第１の直流電源に充電させ、前記第２のインバータを制御して、前記第２の直流電源から放電される電力を前記第２の駆動巻線に供給し、前記多相交流電動機を前記第２の駆動巻線に関して電動機として作動させることが好ましい。
【００１５】
制御手段がこのような制御を行なうことにより、第２の直流電源からの電力によって多相交流電動機を力行させながら、多相交流電動機から回生される電力によって第１の直流電源を充電させることができる。
【００１６】
本発明の電力変換システムにおいて、
前記制御手段は、前記第１のインバータを制御して、前記第１の駆動巻線に関して前記多相交流電動機で生じるトルクをほぼゼロにしつつ、前記第１の直流電源から出力される電力を前記第１の駆動巻線に伝達し、前記第２のインバータを制御して、前記第２の駆動巻線について前記多相交流電動機で生じるトルクをほぼゼロにしつつ、前記第１の駆動巻線に伝達される前記電力を前記第２の駆動巻線から出力して前記第２の直流電源に充電させることが好ましい。
【００１７】
制御手段がこのような制御を行なうことにより、多相交流電動機にトルクを発生させることなく、第１の直流電源からの電力を第２の直流電源に伝達して充電させることができる。
【００１８】
本発明の電力変換システムにおいて、
前記第１の直流電源は、電力を充放電することが可能であると共に、
前記制御手段は、前記第２のインバータを制御して、前記第２の駆動巻線に関して前記多相交流電動機で生じるトルクをほぼゼロにしつつ、前記第２の直流電源から放電される電力を前記第２の駆動巻線に伝達し、前記第１のインバータを制御して、前記第１の駆動巻線に関して前記多相交流電動機で生じるトルクをほぼゼロにしつつ、前記第１の駆動巻線に伝達される電力を前記第１の駆動巻線から出力して前記第１の直流電源に充電させることが好ましい。
【００１９】
制御手段がこのような制御を行なうことにより、多相交流電動機にトルクを発生させることなく、第２の直流電源からの電力を第１の直流電源に伝達して充電させることができる。
【００２０】
本発明の電力変換システムにおいて、
前記制御手段は、少なくとも前記第２の巻線を流れる電流が該第２の巻線の電流容量制限を超えないように、前記第１及び第２のインバータを制御することが好ましい。
【００２１】
第２の巻線は第１の駆動巻線と第２の駆動巻線とで共用しているため、第１の巻線に比較して過電流が流れる恐れがある。しかし、制御手段が上記のような制御を行なうことにより、第２の巻線を流れる電流は電流容量制限以下に抑えられるため、過電流の流れる恐れが無くなる。
【００２２】
本発明の電力変換システムにおいて、
前記制御手段は、前記第１の直流電源と前記第１のインバータとの間を流れる電流または前記第２の直流電源と前記第２のインバータとの間を流れる電流が所望の電流値となり、かつ、前記多相交流電動機で生じるトルクが所望のトルク値となるように、前記第１及び第２のインバータを制御することが好ましい。
【００２３】
制御手段がこのような制御をすることより、多相交流電動機で発生されるトルクを所望の値に維持しながら、第１または第２の直流電源に対し電力を適正に充放電させることができる。
【００２４】
本発明の電力変換システムにおいて、
前記制御手段は、前記第１の直流電源と前記第１のインバータとの間に流すべき電流値または前記第２の直流電源と前記第２のインバータとの間に流すべき電流値に基づいて、前記多相交流電動機で生じるべきトルク値を補正することが好ましい。
【００２５】
制御手段がこのような補正を行なうことより、上記したように、直流電源とインバータとの間を流れる電流が所望の値となり、かつ、多相交流電動機で生じるトルクが所望の値となるような制御を実現することができる。
【００２６】
本発明の電力変換システムにおいて、
前記第１または第２の直流電源は複数の蓄電池を直列に接続した集合電池から成ると共に、
前記制御手段は、前記第１または第２のインバータを制御して、前記第１または第２の直流電源を満充電状態にして前記蓄電池の充電量の均等化を図ることが好ましい。
【００２７】
制御手段がこのような制御を行なうことにより、第１または第２の直流電源の性能を向上させると共に、寿命を延ばすことができる。
【００２８】
本発明の電力変換システムにおいて、
前記制御手段は、前記多相交流電動機をｄ−ｑ軸モデルで表した場合における、ｑ軸巻線に流れる電流がほぼゼロとなり、ｄ軸巻線に流れる電流がゼロ以外の所望の電流値となるように、前記第１のインバータ及び前記第２のインバータを制御することが好ましい。
【００２９】
制御手段がこのような制御を行なうことにより、第１及び第２の駆動巻線に関して多相交流電動機で生じるトルクをほぼゼロにすることができる。
【００３０】
本発明の第２の電力変換システムは、電力変換を行なうための電力変換システムであって、
ステータに各相毎に、直列に接続された第１から第ｎまでのｎ（ｎは２以上の任意の整数）個の巻線をそれぞれ備え、それらｎ個の巻線を用いて第１から第ｎまでのｎ個の駆動巻線を、当該駆動巻線がｉ（ｉは１からｎまでの任意の整数）番目の駆動巻線である場合に、第ｉから第ｎまでの一連の（ｎ−ｉ＋１）個の巻線によって構成されるように、それぞれ、構成する多相交流電動機と、
所定の直流電圧を発生することが可能な第１から第ｎまでのｎ個の直流電源と、
当該インバータがｊ（ｊは１からｎまでの任意の整数）番目のインバータである場合に、前記第ｊの直流電源と前記多相交流電動機における前記第ｊの駆動巻線との間に接続され、前記第ｊの直流電源と前記第ｊの駆動巻線との間で直流−交流変換を行なうことによって、電力のやり取りを行なわせると共に、前記多相交流電動機における前記第ｊの駆動巻線について、前記多相交流電動機を駆動することが可能な第１から第ｎまでのｎ個のインバータと、
前記第１から第ｎまでのインバータを制御するための制御手段と、
を備えることを要旨とする。
【００３１】
このように、本発明の電力変換システムでは、多相交流電動機は、ステータに各相毎に、直列に接続された第１から第ｎまでのｎ個の巻線をそれぞれ備え、それらｎ個の巻線を用いて第１から第ｎまでのｎ個の駆動巻線をそれぞれ構成している。その際、その駆動巻線がｉ番目の駆動巻線である場合に、第ｉから第ｎまでの一連の（ｎ−ｉ＋１）個の巻線によって構成されるようにしている。また、第１から第ｎまでのｎ個のインバータは、それぞれ、そのインバータがｊ番目のインバータである場合に、第ｊの直流電源と多相交流電動機における第ｊの駆動巻線との間に接続され、第ｊの直流電源と第ｊの駆動巻線との間で直流−交流変換を行なうことによって、電力のやり取りを行なわせると共に、多相交流電動機における第ｊの駆動巻線について、多相交流電動機を駆動することが可能となっている。制御手段は第１から第ｎまでのインバータを制御する。
【００３２】
従って、本発明の電力変換システムによれば、多相交流電動機において、第ｐ（ｐは２からｎまでの任意の整数）の巻線を第１から第ｐまでのｐ個の駆動巻線によって共用しているため、従来のように、各駆動巻線を別個に構成する場合に比較して、別個に設けていた駆動巻線分のスペースが不要となり、別個に設けていた駆動巻線分の重さだけ、全体の重量が軽減される。従って、多相交流電動機の体格や重量を増大させることなく、多相交流電動機と複数の直流電源を用いた電力変換を行なうことができる。
【００３３】
本発明の車両は、上記した電力変換システムを備え、前記多相交流電動機で生じるトルクによって、推進力を得ることを要旨とする。
【００３４】
このように、上記した電力変換システムを備えることにより、よりコンパクトでより軽量な動力源を備えた車両を実現することができる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。図１は本発明の一実施例としての電力変換システムの構成を示す構成図である。本実施例の電力変換システムは、図１に示すように、高圧電池２００と、高圧インバータ３００と、モータ４００と、低圧インバータ５００と、低圧電池６００と、制御部７００とを主として備えている。なお、この電力変換システムは、電気自動車やハイブリッド車などの車両に搭載されているものとする。
【００３６】
このうち、モータ４００は三相モータであって、ステータにｕ相，ｖ相，ｗ相の固定巻線を備えている。ｕ相，ｖ相，ｗ相の各固定巻線は、それぞれ、本実施例の特徴として、２つの巻線が直列に接続して構成されており、さらに、その直列に接続された２つの巻線が共に高圧巻線を構成し、また、その高圧巻線を構成する２つの巻線のうち、Ｙ結線における中点に近い側の巻線が低圧巻線も構成している。即ち、ｕ相の固定巻線では、直列に接続された巻線Ｌｕ１と巻線Ｌｕ２が共に高圧巻線を構成し、その高圧巻線を構成する一方の巻線Ｌｕ２が低圧巻線も構成する。同様に、ｖ相の固定巻線では、直列に接続された巻線Ｌｖ１と巻線Ｌｖ２が共に高圧巻線を構成し、その高圧巻線を構成する一方の巻線Ｌｖ２が低圧巻線も構成し、ｗ相の固定巻線では、直列に接続された巻線Ｌｗ１と巻線Ｌｗ２が共に高圧巻線を構成し、その高圧巻線を構成する一方の巻線Ｌｗ２が低圧巻線も構成する。
【００３７】
なお、このモータ４００の回転軸（図示せず）は各種ギヤ（図示せず）を介して車両の車軸（図示せず）に結合されている。
【００３８】
高圧電池２００及び低圧電池６００は、それぞれ、二次電池であって、複数のバッテリセルを直列に接続して構成されている。高圧電池２００は比較的高い直流電圧を発生し、低圧電池６００は高圧電池２００よりも低い直流電圧を発生する。高圧電池２００は、主にモータ４００を駆動するための電源として用いられ、低圧電池６００は、主に、車両の電装品（図示せず）に電力を供給するための電源として用いられる。
【００３９】
高圧インバータ３００及び低圧インバータ５００は、それぞれ、６つのトランジスタと６つのダイオードによって構成されている。このうち、高圧インバータ３００は、高圧電池２００とモータ４００との間に接続されており、特に、モータ４００側はｕ相，ｖ相，ｗ相の各高圧巻線にそれぞれ接続されている。一方、低圧インバータ５００は低圧電池６００とモータ４００との間に接続されており、特に、モータ４００側はｕ相，ｖ相，ｗ相の各低圧巻線にそれぞれ接続されている。
【００４０】
制御部７００は、図示せざるＣＰＵと、ＲＯＭと、ＲＡＭと、をそれぞれ備えている。ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶されている制御プログラムに従って、種々の演算や制御を行なっている。ＲＯＭは、上記制御プログラムの他、後述するマップなど種々のデータを記憶しているメモリである。また、ＲＡＭは、ＣＰＵによる演算結果などの一時的なデータを記憶するためのメモリである。また、制御部７００からは高圧インバータ３００及び低圧インバータ５００の各トランジスタに制御線が延びている。また、制御部７００には、図示せざる各種センサから出力される検出結果が入力される。
【００４１】
それでは、本実施例の動作の概要について説明する。制御部７００には、各種センサから入力された検出結果に基づいて、高圧インバータ３００及び低圧インバータ５００をそれぞれ制御する。
【００４２】
高圧電池２００は、主にモータ４００を駆動するために用いられるが、低圧電池６００の充電量が少なくなってきた場合には、制御部７００による制御によって、低圧電池６００を充電するために用いることも可能である。一方、低圧電池６００は、前述したように、主に車両内の電装品への電力供給のために用いられるが、モータ４００において、高圧電池２００からの電力だけではパワーが足りない場合には、制御部７００による制御によって、そのモータ４００に電力を補うために用いることもできるし、高圧電池２００の充電量が少なくなってきた場合には、高圧電池２００を充電するために用いることもできる。
【００４３】
また、モータ４００も、制御部７００による制御により、電池からの電力によって力行動作（すなわち、電動機として動作）して、車軸に動力を出力するが、場合によっては、回生動作（すなわち、発電機として動作）して、回生された電力を電池に充電することも可能である。なお、モータ４００は、前述したとおり、Ｙ結線における中点に近い側の巻線を共用してはいるものの、高圧巻線と低圧巻線をそれぞれ備えているため、高圧巻線と低圧巻線とで独立した動作を行なうことが可能である。
【００４４】
従って、本実施例においては、制御部７００による制御によって、主な動作状態として、次のａ）〜ｆ）の６つの動作状態を採ることができる。
【００４５】
ａ）高圧電池放電、高圧巻線力行、低圧巻線回生、低圧電池充電
この状態では、制御部７００による制御によって、高圧インバータ３００は、高圧電池２００から電力を放電させ、その電力をモータ４００の高圧巻線に供給して、その高圧巻線に関してモータ４００を力行動作させる。一方、低圧インバータ５００は、低圧巻線に関してモータ４００を回生動作させ、その回生された電力を低圧電池６００に充電させる。
【００４６】
ｂ）高圧電池充電、高圧巻線回生、低圧巻線回生、低圧電池充電
この状態では、制御部７００による制御によって、高圧インバータ３００は、高圧巻線に関してモータ４００を回生動作させ、その回生された電力を高圧電池２００に充電させる。同様に、低圧インバータ５００も、低圧巻線に関してモータ４００を回生動作させ、その回生された電力を低圧電池６００に充電させる。この場合、モータ４００からの回生される電力によって高圧電池２００及び低圧電池６００を同時に充電させることができる。
【００４７】
ｃ）高圧電池放電、高圧巻線力行、低圧巻線力行、低圧電池放電
この状態では、制御部７００による制御によって、高圧インバータ３００は、高圧電池２００から電力を放電させ、その電力をモータ４００の高圧巻線に供給して、その高圧巻線に関してモータ４００を力行動作させる。同様に、低圧インバータ５００も、低圧電池６００から電力を放電させ、その電力をモータ４００の低圧巻線に供給して、その低圧巻線に関してモータ４００を力行動作させる。この場合、例えば、高圧電池２００から出力される電力が制限されていても、低圧電池６００から出力される電力によって、モータ４００で生じるトルクの低下を抑えることができる。
【００４８】
ｄ）高圧電池充電、高圧巻線回生、低圧巻線力行、低圧電池放電
この状態では、制御部７００による制御によって、高圧インバータ３００は、高圧巻線に関してモータ４００を回生動作させ、その回生された電力を高圧電池２００に充電させる。一方、低圧インバータ５００は、低圧電池６００から電力を放電させ、その電力をモータ４００の低圧巻線に供給して、その低圧巻線に関してモータ４００を力行動作させる。
【００４９】
ｅ）高圧電池放電、高圧巻線トルク０、低圧巻線トルク０、低圧電池充電
この状態では、制御部７００による制御によって、高圧インバータ３００は、高圧巻線に関してモータ４００で生じるトルクをゼロにして、高圧電池２００から電力を放電させて高圧巻線に与える。一方、低圧インバータ５００も、低圧巻線に関してモータ４００で生じるトルクをゼロにして、高圧巻線に与えられた電力を低圧巻線から低圧電池６００に充電させる。このとき、高圧巻線と低圧巻線は変圧器として動作する。
【００５０】
ｆ）高圧電池充電、高圧巻線トルク０、低圧巻線トルク０、低圧電池放電
この状態では、制御部７００による制御によって、低圧インバータ５００は、低圧巻線に関してモータ４００で生じるトルクをゼロにして、低圧電池６００から電力を放電させて低圧巻線に与える。一方、高圧インバータ３００も、高圧巻線に関してモータ４００で生じるトルクをゼロにして、低圧巻線に与えられた電力を高圧巻線から高圧電池２００に充電させる。このときも、高圧巻線と低圧巻線は変圧器として動作する。
【００５１】
ｅ），ｆ）の場合、モータ４００にトルクを発生させることなく、高圧電池２００と低圧電池６００との間で電力を融通し合うことができる。
【００５２】
このように、本実施例においては、制御部７００による制御によって、基本的に６つの動作状態が実現される。
【００５３】
それでは、制御部７００の詳細な構成及び動作について説明する。制御部７００は、機能的には、モータ４００で生じるトルクの目標値であるのトルク指令値を生成するためのトルク指令生成部と、電池とインバータとの間を流れる電池電流の目標値である電池電流指令値を生成するための電池電流指令生成部と、それら生成された指令値に基づいてインバータを制御するためのインバータ制御部と、に分けることができる。
【００５４】
図２は図１における制御部７００を構成するトルク指令生成部の構成を示すブロック図である。図２に示すように、トルク指令生成部は、トルク指令演算部７０２と、トルク指令補正部７０４と、トルク指令分割部７０６と、を備えている。
【００５５】
トルク指令演算部７０２には、車両のアクセルペダルポジションセンサ（図示せず）から得られるアクセル開度と、車両の車速センサ（図示せず）から得れる車速と、が入力されている。車両の運転者は、車両にさらなる動力が必要な場合にアクセルペダルを踏み込むため、アクセル開度は、運転者の希望する要求動力に相当する。一方、車両の動力は車速と車軸のトルクの積で表される。従って、トルク指令演算部７０２は、入力されたアクセル開度と車速とからモータ４００で発生させるべきトルク、すなわち、トルク指令値Ｔａ＊を演算により求めることができる。
【００５６】
次に、トルク指令補正部７０４は、トルク指令演算部７０２で求めたトルク指令値Ｔａ＊から、後述するインバータ制御部から得られるトルク補正量ΔＴａを減算して、トルク指令値を補正する。
【００５７】
続いて、トルク指令分割部７０６は、補正したトルク指令値を高圧トルク指令値ＴＣＨ＊と低圧トルク指令値ＴＣＬ＊とに分割する。前述したように、モータ４００には、高圧巻線と低圧巻線とが存在し、高圧巻線と低圧巻線とで独立した動作をすることが可能なため、モータ４００のトルク指令値も、高圧巻線で生じさせるべきトルク分（すなわち、高圧トルク指令値）と、低圧巻線で生じさせるべきトルク分（すなわち、低圧トルク指令値）と、に分けて与える必要があるからである。なお、トルク指令分割部７０６では、インバータ３００，５００やモータ４００で生じる損失の和が最小となるように、高圧トルク指令値ＴＣＨ＊と低圧トルク指令値ＴＣＬ＊との分割比を定めている。
【００５８】
図３は図１における制御部７００を構成する電池電流指令生成部の構成を示すブロック図である。図３に示すように、電池電流指令生成部は、高圧電池電流演算部７０８と、低圧電池電流演算部７１０と、優先電池電流指令決定部７１２と、を備えている。
【００５９】
高圧電池電流演算部７０８には、高圧電池温度センサ（図示せず）から得られる高圧電池２００の温度と、高圧電池電圧センサ（図示せず）から得られる高圧電池２００の端子間電圧と、高圧電池充電量センサ（図示せず）から得られる高圧電池２００の充電量（ＳＯＣ）と、が入力されている。低圧電池電流演算部７１０にも、同じように、低圧電池温度センサ（図示せず）から得られる低圧電池６００の温度と、低圧電池電圧センサ（図示せず）から得られる低圧電池６００の端子間電圧と、低圧電池充電量センサ（図示せず）から得られる低圧電池６００の充電量と、が入力されている。
【００６０】
高圧電池電流演算部７０８では、上記検出結果を基にして、高圧電池２００と高圧インバータ３００との間を流れる電流（高圧電池電流）の目標値である高圧電池電流指令値ＩＢＨ＊と、高圧電池電流として流すことのできる最大値である高圧電池電流最大許容値ＩＢＨｍａｘと、高圧電池電流として流すことのできる最小値である高圧電池電流最小許容値ＩＢＨｍｉｎと、を算出する。低圧電池電流演算部７１０でも、同様に、低圧電池６００とインバータ５００との間を流れる電流（低圧電池電流）の目標値である低圧電池電流指令値ＩＢＬ＊と、低圧電池電流として流すことのできる最大値である低圧電池電流最大許容値ＩＢＬｍａｘと、低圧電池電流として流すことのできる最小値である低圧電池電流最小許容値ＩＢＬｍｉｎと、を算出する。
【００６１】
すなわち、電池電流演算部７０８，７１０では、例えば、電池の充電量が低い場合には電池が積極的に充電されるように、電池の充電量が高い場合には電池が積極的に放電されるように、電池の充電量などに応じて電池電流指令値を決定したり、あるいは、電池の温度が異常に高くなって電池不良とならないように、電池の温度などに応じて電池電流許容値を決定したりしている。
【００６２】
なお、電池電流は、電池が放電状態にある場合（すなわち、放電電流である場合）を正、電池が充電状態にある場合（すなわち、充電電流である場合）を負としている。従って、電池電流指令値が正の場合には電池電流として放電電流を流すよう（すなわち、電池を放電するよう）指令することになり、負の場合には充電電流を流すよう（すなわち、電池を充電するよう）指令することになる。また、上記した最大許容値は、電池電流が正の場合（すなわち、放電電流の場合）の最大許容値を意味し、上記した最小許容値は、電池電流が負の場合（すなわち、充電電流の場合）の最大許容値を意味することになる。
【００６３】
一方、優先電池電流指令決定部７１２には、高圧電池２００の充電量と低圧電池６００の充電量とがそれぞれ入力されている。優先電池電流指令決定部７１２では、これら２つの充電量に基づいて、高圧電池電流演算部７０８で算出された高圧電池電流指令値ＩＢＨ＊と低圧電池電流演算部７１０で算出された低圧電池電流指令値ＩＢＬ＊のうち、何れの電流指令値を優先させるか、あるいは両方の電流指令値とも優先させるかを決定し、その決定結果Ｓｅを出力する。
【００６４】
本実施例においては、前述したように、指令値として、トルク指令値Ｔａ＊と、高圧電池電流指令値ＩＢＨ＊と、低圧電池電流指令値ＩＢＬ＊と、があり、これら３つの指令値がそれぞれ制御変数となっている。しかし、エネルギ保存の法則という規制があるため、これら３つの制御変数を各々独立に用いて同時に制御することは不可能である。そこで、２つの制御変数だけを独立に用いて制御し、残りの１つの制御変数はそれら２つの制御変数に従属させ、上記の制御結果として決定されるようにする必要がある。すなわち、言い換えれば、３つの制御変数のうち、独立の２つの制御変数は従属の１つの制御変数よりも優先して制御に用いることになる。
【００６５】
上記した優先電池電流指令決定部７１２では、高圧電池電流指令値ＩＢＨ＊と低圧電池電流指令値ＩＢＬ＊のうち、何れの電流指令値を優先させるか、あるいは両方の電流指令値とも優先させるかを決定することによって、実質的に、トルク指令値Ｔａ＊、高圧電池電流指令値ＩＢＨ＊及び低圧電池電流指令値ＩＢＬ＊のうち、優先して用いるべき独立の２つの制御変数とそれらに従属させる従属の１つの制御変数を決定している。
【００６６】
具体的には、優先電池電流指令決定部７１２は、図４に示すようなマップを用いて、何れを優先させるかを決定している。図４は図３における優先電池電流指令決定部７１２で用いられる優先順位を決定するためのマップを示す説明図である。図４において、横軸は高圧電池２００の充電量を示し、縦軸は低圧電池６００の充電量を示している。このマップは、予め、制御部７００内のＲＯＭに格納され、必要に応じて参照される。
【００６７】
原則的には、モータ４００で生じるトルクは優先的に制御する必要があるため、トルク指令値Ｔａ＊は独立の制御変数の１つとして優先的に用いられる。従って、高圧電池２００の充電量が値ＳＯＣＨ１から値ＳＯＣＨ２の間にあるか、低圧電池６００の充電量が値ＳＯＣＬ１から値ＳＯＣＬ２の間にある場合には、トルク指令値Ｔａ＊を独立の制御変数の１つとするため、高圧電池電流指令値ＩＢＨ＊と低圧電池電流指令値ＩＢＬ＊のうち、何れの電流指令値を残りの独立の制御変数として優先させるかを決定することになる。すなわち、図４に示すように、例えば、高圧電池２００の充電量が値ＳＯＣＨ１から値ＳＯＣＨ２の間にある場合には、高圧電池電流指令値ＩＢＨ＊を残りの独立の制御変数として優先させるよう決定し（すなわち、低圧電池電流指令値ＩＢＬ＊が従属の制御変数となる）、高圧電池２００の充電量が値ＳＯＣＨ１以下か値ＳＯＣＨ２以上であって、低圧電池６００の充電量が値ＳＯＣＬ１から値ＳＯＣＬ２の間にある場合には、低圧電池電流指令値ＩＢＬ＊を残りの独立の制御変数として優先させるよう決定する（すなわち、高圧電池電流指令値ＩＢＨ＊が従属の制御変数となる）。
【００６８】
また、それら以外の場合、すなわち、高圧電池２００の充電量が値ＳＯＣＨ１以下か値ＳＯＣＨ２以上であって、かつ、低圧電池６００の充電量が値ＳＯＣＬ１以下か値ＳＯＣＬ２以上である場合には、高圧電池２００及び低圧電池６００をそれぞれ積極的に充電または放電させる必要があるため、高圧電池電流指令値ＩＢＨ＊及び低圧電池電流指令値ＩＢＬ＊を共に、独立の制御変数として優先させることを決定する（すなわち、トルク指令値Ｔａ＊が従属の制御変数となる）。
【００６９】
なお、本実施例では、高圧電池２００の充電量が値ＳＯＣＨ１から値ＳＯＣＨ２の間にあり、かつ、低圧電池６００の充電量が値ＳＯＣＬ１から値ＳＯＣＬ２の間にある場合は、高圧電池電流指令値ＩＢＨ＊を独立の制御変数として優先させている（すなわち、低圧電池電流指令値ＩＢＬ＊が従属の制御変数となっている）が、場合によっては、低圧電池電流指令値ＩＢＬ＊を独立の制御変数として優先させるよう（すなわち、高圧電池電流指令値ＩＢＨ＊が従属の制御変数となるよう）、マップを作成しても良い。
【００７０】
以上のようにして、優先電池電流指令決定部７１２では、独立の制御変数として優先させるべき電流指令値を何れにするかを決定する。なお、優先電池電流指令決定部７１２には、その他、充電量均等化指令も入力されているが、これについては後ほど説明する。
【００７１】
次に、図５は図１における制御部７００を構成するインバータ制御部の構成を示すブロック図である。図５に示すように、インバータ制御部は、高圧比例積分制御部７１４と、低圧比例積分制御部７１６と、高圧加減算部７１８と、低圧加減算部７２０と、加算部７２２と、モータ速度演算部７２４と、高圧トルク制限演算部７２６と、低圧トルク制限演算部７２８と、トルク指令調整部７３０と、高圧モータ電流指令演算部７３２と、低圧モータ電流指令演算部７３４と、高圧ＰＷＭ制御部７３６と、低圧ＰＷＭ制御部７３８と、高圧ゼロトルク判定部７３９と、低圧ゼロトルク判定部７４０と、を備えている。
【００７２】
これらのうち、低圧比例積分制御部７１６は図６に示す処理手順に従って処理を行ない、高圧比例積分制御部７１４は図７に示す処理手順に従って処理を行なう。図６は図５における低圧比例積分制御部７１６の処理手順を示すフローチャート、図７は図５における高圧比例積分制御部７１４の処理手順を示すフローチャートである。
【００７３】
低圧比例積分制御部７１６には、図３の低圧電池電流演算部７１０で算出された低圧電池電流指令値ＩＢＬ＊と、優先電池電流指令決定部７１２での決定結果Ｓｅと、が入力されており、高圧比例積分制御部７１４にも、同様に、高圧電池電流演算部７０８で算出された高圧電池電流指令値ＩＢＨ＊と、優先電池電流指令決定部７１２での決定結果Ｓｅと、が入力されている。低圧比例積分制御部７１６では、図６に示すように、その決定結果Ｓｅに基づいて、低圧電池電流指令値ＩＢＬ＊が優先されるべき電流指令値として決定されたか否かを判定し（ステップＳ１０２）、高圧比例積分制御部７１４でも、図７に示すように、決定結果Ｓｅに基づいて、高圧電池電流指令値ＩＢＨ＊が優先されるべき電池電流指令値として決定されたか否かを判定する（ステップＳ２０２）。
【００７４】
例えば、今、低圧電池６００の充電量が減っていて値ＳＯＣＬ１以下である場合に、高圧電池２００の充電量は値ＳＯＣＨ１から値ＳＯＣＨ２の間にあって適当な量であるとする。この場合、図４から明らかなように、低圧電池６００を積極的に充電するために、低圧電池電流指令値ＩＢＬ＊が優先されるべき電池電流指令値として決定されることになる。
【００７５】
従って、この場合、低圧比例積分制御部７１６では、図６のステップＳ１０２において、低圧電池電流指令値ＩＢＬ＊が優先であると判定され、ステップＳ１０４に進み、高圧比例積分制御部７１４では、図７のステップＳ２０２において、逆に、高圧電池電流指令値ＩＢＨ＊が優先でないと判定されて、ステップＳ２２０に進む。
【００７６】
次に、低圧比例積分制御部７１６では、現在、低圧電池６００において充電または放電されている電力ＷＬを求める（図６のステップＳ１０４）。すなわち、低圧比例積分制御部７１６は、低圧電池電圧センサ７４４によって得られる低圧電池６００の端子間電圧ＶＬと、低圧電池電流センサ７４８によって得られる低圧電池６００とインバータ５００との間を流れる低圧電池電流ＩＢＬと、を入力し、次の式（１）に従って、上記した電力ＷＬを算出する。
【００７７】
ＷＬ＝ＶＬ・ＩＢＬ      …（１）
【００７８】
続いて、低圧比例積分制御部７１６では、低圧トルク指令値ＴＣＬ＊についての暫定補正量ＴＣＬ１を求める（ステップＳ１０６）。低圧トルク指令値ＴＣＬ＊は、図２におけるトルク指令分割部７０６において得られたが、この低圧トルク指令値ＴＣＬ＊は、運転者の希望する要求動力に対応した低圧トルク指令値に過ぎない。一方、上述したように低圧電池６００に積極的に充電するために、低圧巻線に関してモータ４００で回生動作を行なって、回生した電力で低圧電池６００の充電を行なうものとすると、その回生動作により低圧巻線で生じるトルクはその分変化する。従って、低圧トルク指令値ＴＣＬ＊をそのまま用いて低圧インバータ５００を制御したのでは、車両の車軸に運転者の希望する要求動力に応じたトルク（特に、低圧巻線で生じさせるべきトルク）を発生させることはできない。
【００７９】
そこで、本実施例では、ステップＳ１０６と次のステップＳ１０８において、低圧トルク指令値ＴＣＬ＊を、低圧電池６００に充電されるべき電力（すなわち、低圧巻線について回生されるべき電力）に応じて補正するための補正量を求めるようにしている。
【００８０】
具体的には、低圧比例積分制御部７１６は、モータ速度演算部７２４で得られるモータ４００の回転速度Ｎｍを入力し、ステップＳ１０２で得られた電力ＷＬを用い、次の式（２）に従って、上記した暫定補正量ＴＣＬ１を算出する。
【００８１】
ＴＣＬ１＝（ＷＬ＋ΔＬ）／Ｎｍ      …（２）
但し、ΔＬは低圧側における電力変換による損失分であり、予め実験などによって求められる値である。
【００８２】
なお、モータ速度演算部７２４では、回転センサ７５８によって得られたモータ４００のロータ位置を示すロータ位置信号Ｐｒｏｔを入力して、そのロータ位置信号Ｐｒｏｔから演算によってモータ４００の回転速度Ｎｍを算出している。
【００８３】
次に、低圧比例積分制御部７１６では、暫定補正量ＴＣＬ１を低圧電池電力の比例積分値で補正し、最終的な補正量ＴＣＬ２を求める（ステップＳ１０８）。暫定補正量ＴＣＬ１は、実測値である低圧電池電流ＩＢＬを基にして算出された値であり、その暫定補正量ＴＣＬ１には、図３の低圧電池電流演算部７１０で得られた低圧電池電流指令値ＩＢＬ＊は加味されていない。そこで、本実施例では、低圧電池電流指令値ＩＢＬ＊と実測値である低圧電池電流ＩＢＬとの偏差がゼロとなるよう制御されるように、低圧電池電力の比例積分値で暫定補正量ＴＣＬ１を補正する。
【００８４】
すなわち、低圧比例積分制御部７１６は、低圧電池電流演算部７１０で得られた低圧電池電流指令値ＩＢＬ＊を入力し、式（３）に従って、暫定補正量ＴＣＬ１を補正し、補正量ＴＣＬ２を算出する。
【００８５】
ＴＣＬ２＝ＴＣＬ１＋｛ＰＩ（ＶＬ・ＩＢＬ＊−ＶＬ・ＩＢＬ）／Ｎｍ｝…（３）
【００８６】
式（３）において、ＶＬ・ＩＢＬは、実測値である低圧電池電流ＩＢＬを基にして得られた実測換算での低圧電池６００の電力であり、ステップＳ１０２で算出したＷＬと同じものである。一方、ＶＬ・ＩＢＬ＊は、低圧電池電流指令値ＩＢＬ＊を基にして得られた指令値換算での低圧電池６００の電力である。従って、ＶＬ・ＩＢＬ＊−ＶＬ・ＩＢＬは、低圧電池６００の電圧についての指令値換算と実測換算の偏差である。
【００８７】
また、ＰＩ（）は、（）内の値を比例積分演算することを示している。すなわち、その比例積分演算では、上記した偏差に所定の係数をかけて比例部分の値を求めると共に、上記した偏差を時間積分して、その積分値に所定の係数をかけて積分部分の値を求めて、それら求めた値の和を導き出す。
【００８８】
式（３）では、以上のようにして求めた低圧電池６００の電力についての比例積分値をモータ４００の回転速度Ｎｍで除算することにより、トルクに変換し、トルク補正分を得ている。そして、そのトルク補正分をステップＳ１０４で求めた暫定補正量ＴＣＬ１に加算して、最終的な補正量ＴＣＬ２を得ている。
【００８９】
以上のようにして得られた低圧トルク指令値ＴＣＬ＊についての補正量ＴＣＬ２は、低圧比例積分制御部７１６から低圧加減算部７２０に入力される。
【００９０】
また、低圧加減算部７２０には、図２のトルク指令分割部７０６で得られた低圧トルク指令値ＴＣＬ＊が入力される他、高圧比例積分制御部７１４で得られる低圧トルク指令値ＴＣＬ＊についての補正量ＴＣＬ２’が入力される。
【００９１】
しかし、高圧比例積分制御部７１４では、前述したように、高圧電池電流指令値ＩＢＨ＊は優先でない（すなわち、従属の制御変数として用いられる）ため、その高圧電池電流指令値ＩＢＨ＊を基にして補正量を導くことはしない。従って、図７のステップＳ２２０において、高圧比例積分制御部７１４は、低圧トルク指令値についての補正量ＴＣＬ２’を０に設定する。
【００９２】
よって、低圧加減算部７２０では、高圧比例積分制御部７１４からの補正量ＴＣＬ２’が０であるので、低圧トルク指令値ＴＣＬ＊から、低圧比例積分制御部７１６からの補正量ＴＣＬ２を減算して、低圧トルク指令値を補正し、新たな低圧トルク指令値ＴＣＬｈ＊を導き出す。なお、仮に、高圧比例積分制御部７１４からの補正量ＴＣＬ２’が０でない場合には、この補正量ＴＣＬ２’が加算されることになる。
【００９３】
次に、低圧比例積分制御部７１６では、高圧トルク指令値ＴＣＨ＊についての暫定補正量ＴＣＨ１’を求める（ステップＳ１１０）。高圧トルク指令値ＴＣＨ＊は、前述したようにトルク指令分割部７０６において、全体のトルク指令値を、低圧トルク指令値ＴＣＬ＊との所望の分割比で分割して得たものである。従って、低圧トルク指令値についてだけ、低圧電池６００に充電されるべき電力（すなわち、低圧巻線について回生されるべき電力）に応じた補正を行なうと、モータ４００における低圧巻線で生じるトルクと高圧巻線で生じるトルクのバランスが崩れ、車両の車軸に運転者の希望する要求動力に応じたトルクを発生させることはできない。
【００９４】
そこで、本実施例では、ステップＳ１１０と次のステップＳ１１２で、高圧トルク指令値ＴＣＨ＊についても、低圧トルク指令値ＴＣＬ＊と同様に、低圧電池６００に充電されるべき電力（すなわち、低圧巻線について回生されるべき電力）に応じて補正するための補正量を求めるようにしている。
【００９５】
すなわち、低圧比例積分制御部７１６は、ステップＳ１０２で得られた電力ＷＬを用い、次の式（４）に従って、高圧トルク指令値ＴＣＨ＊についての暫定補正量ＴＣＨ１’を算出する。
【００９６】
ＴＣＨ１’＝（ＷＬ＋ΔＨ）／Ｎｍ      …（４）
但し、ΔＨは高圧側における電力変換による損失分であり、予め実験などによって求められる値である。
【００９７】
続いて、低圧比例積分制御部７１６では、暫定補正量ＴＣＨ１’を低圧電池電力の比例積分値で補正し、最終的な補正量ＴＣＨ２’を求める（ステップＳ１１２）。すなわち、高圧比例積分制御部７１４は、式（３）とほぼ同様の式（５）に従って、暫定補正量ＴＣＬ１’を補正し、補正量ＴＣＬ２’を算出する。
【００９８】
ＴＣＨ２’＝ＴＣＨ１’＋｛ＰＩ（ＶＬ・ＩＢＬ＊−ＶＬ・ＩＢＬ）／Ｎｍ｝…（５）
【００９９】
以上のようにして得られた高圧トルク指令値ＴＣＨ＊についての補正量ＴＣＨ２’は、低圧比例積分制御部７１６から高圧加減算部７１８に入力される。
【０１００】
また、高圧加減算部７１８には、図２のトルク指令分割部７０６で得られた高圧トルク指令値ＴＣＨ＊が入力される他、高圧比例積分制御部７１４で得られる高圧トルク指令値ＴＣＨ＊についての補正量ＴＣＨ２が入力される。
【０１０１】
しかし、高圧比例積分制御部７１４では、前述したように、高圧電池電流指令値ＩＢＨ＊は優先でないため、その高圧電池電流指令値ＩＢＨ＊を基にして補正量を導くことはしない。従って、図７のステップＳ２２２において、高圧比例積分制御部７１４は、低圧トルク指令値の補正量ＴＣＨ２についても０に設定する。
【０１０２】
従って、高圧加減算部７１８では、高圧比例積分制御部７１４からの補正量ＴＣＬ２が０であるので、高圧トルク指令値ＴＣＨ＊に、低圧比例積分制御部７１６からの補正量ＴＣＨ２’を加算して、高圧トルク指令値を補正し、新たな高圧トルク指令値ＴＣＨｈ＊を導き出す。なお、仮に、高圧比例積分制御部７１４からの補正量ＴＣＨ２が０でない場合には、この補正量ＴＣＨ２が減算されることになる。
【０１０３】
ところで、低圧比例積分制御部７１６には、図５に示すように、その他、高圧電池電流センサ７４６によって得られる高圧電池２００と高圧インバータ３００との間を流れる高圧電池電流ＩＢＨと、高圧電池電流演算部７０８で得られた高圧電池電流最大許容値ＩＢＨｍａｘ及び高圧電池電流最小許容値ＩＢＨｍｉｎと、が入力されている。そこで、次に、低圧比例積分制御部７１６では、図６に示すように、入力された実測値である高圧電池電流ＩＢＨが、高圧電池電流最大許容値ＩＢＨｍａｘから高圧電池電流最小許容値ＩＢＨｍｉｎの間の許容範囲に入っているか否かを判定する（ステップＳ１１４）。
【０１０４】
判定の結果、高圧電池電流ＩＢＨが上記の許容範囲内に入っている場合には、問題がないので、低圧比例積分制御部７１６は、トルク指令値Ｔａ＊を補正するためのトルク補正量となるΔＴａＨを０に設定する（ステップＳ１１８）。しかし、高圧電池電流ＩＢＨが上記の許容範囲内に入っていない場合には、高圧電池電流ＩＢＨが許容範囲内に入るよう制御するために、トルク指令値Ｔａ＊を補正するためのトルク補正量ΔＴａＨを次の式（６）に従って算出する（ステップＳ１１６）。
【０１０５】
ΔＴａＨ＝ＰＩ（ＩＢＨ−ＩＢＨｍａｘ）  （ＩＢＨ＞ＩＢＨｍａｘ）
ΔＴａＨ＝ＰＩ（ＩＢＨ−ＩＢＨｍｉｎ）  （ＩＢＨ＜ＩＢＨｍｉｎ）
…（６）
【０１０６】
なお、式（６）では、高圧電池電流ＩＢＨが高圧電池電流最大許容値ＩＢＨｍａｘより大きくなって許容範囲を超えた場合は上の式を用い、高圧電池電流最小許容値ＩＢＨｍｉｎより小さくなって許容範囲を超えた場合は下の式を用いる。従って、上の式では、高圧電池電流ＩＢＨと高圧電池電流最大許容値ＩＢＨｍａｘとの偏差の比例積分値が、求めるべきトルク補正量ΔＴａＨとなり、下の式では、高圧電池電流ＩＢＨと高圧電池電流最小許容値ＩＢＨｍｉｎとの偏差の比例積分値が、求めるべきトルク補正量ΔＴａＨとなる。
【０１０７】
以上のようにして得られたトルク補正量ΔＴａＨは、低圧比例積分制御部７１６から加算部７２２に入力される。また、加算部７２２には、高圧比例積分制御部７１４で得られるトルク補正量ΔＴａＬも入力される。加算部７２２では、入力されたトルク補正量ΔＴａＨとΔＴａＬとを加算して、トルク指令値Ｔａ＊を補正するための最終的なトルク補正量ΔＴａを導き出す。
【０１０８】
しかしながら、高圧比例積分制御部７１４では、前述したように、高圧電池電流指令値ＩＢＨ＊は優先でない（すなわち、従属の制御変数として用いられる）ため、トルク指令値Ｔａ＊についても補正量を導くことはしない。従って、図７のステップＳ２２４において、高圧比例積分制御部７１４は、トルク補正量ΔＴａＬを０に設定する。
【０１０９】
そのため、加算部７２２では、低圧比例積分制御部７１６から入力されたトルク補正量ΔＴａＨがそのまま、最終的なトルク補正量ΔＴａとして得られる。
【０１１０】
加算部７２２で導き出されたトルク補正量ΔＴａは、前述したように、図２におけるトルク指令補正部７０４に与えられ、トルク指令補正部７０４において、トルク指令演算部７０２で求めたトルク指令値Ｔａ＊から減算されて、トルク指令値を補正するのに用いられる。この結果、前述したように、例えば、高圧電池電流ＩＢＨが上記の許容範囲内に入っていない場合でも、高圧電池電流ＩＢＨが許容範囲内に入るように、トルク制御がなされる。
【０１１１】
以上で、低圧比例積分制御部７１６における図６に示した処理ルーチンと高圧比例積分制御部７１４における図７に示した処理ルーチンはそれぞれ終了する。
【０１１２】
なお、上記した例は、低圧電池６００の充電量が値ＳＯＣＬ１以下であり、高圧電池２００の充電量は値ＳＯＣＨ１から値ＳＯＣＨ２の間にあって、低圧電池電流指令値ＩＢＬ＊が優先されるべき電池電流指令値として決定された場合（すなわち、高圧電池電流指令値ＩＢＨ＊は従属の制御変数として用いられる場合）であったが、例えば、高圧電池２００の充電量が値ＳＯＣＨ１以下であり、低圧電池６００の充電量は値ＳＯＣＬ１から値ＳＯＣＬ２の間にあって、高圧電池電流指令値ＩＢＨ＊が優先されるべき電池電流指令値として決定された場合（すなわち、低圧電池電流指令値ＩＢＬ＊は従属の制御変数として用いられる場合）には、前述した低圧比例積分制御部７１６における処理と高圧比例積分制御部７１４における処理とが入れ替わる。しかし、処理が入れ替わるだけで、実施質的な処理内容は同じであるため、詳細な説明は省略する。従って、主な点だけ簡単に説明する。
【０１１３】
今度の例の場合、高圧比例積分制御部７１４では、図７のステップＳ２０２において、高圧電池電流指令値ＩＢＨ＊が優先であると判定され、ステップＳ２０４に進み、低圧比例積分制御部７１６では、図６のステップＳ１０２において、低圧電池電流指令値ＩＢＬ＊が優先でないと判定されて、ステップＳ１２０に進む。
【０１１４】
そこで、低圧比例積分制御部７１６では、図７のステップＳ２０４において、高圧電池電圧センサ７４２によって得られる高圧電池２００の端子間電圧ＶＨと、高圧電池電流センサ７４６によって得られる高圧電池２００と高圧インバータ３００との間を流れる高圧電池電流指令値ＩＢＨと、を入力し、次の式（７）に従って、高圧電池２００において充電または放電されている電力ＷＨを求める。
【０１１５】
ＷＨ＝ＶＨ・ＩＢＨ      …（７）
【０１１６】
次に、高圧比例積分制御部７１４は、モータ速度演算部７２４で得られるモータ４００の回転速度Ｎｍを入力し、ステップＳ２０２で得られた電力ＷＨを用い、次の式（８）に従って、高圧トルク指令値ＴＣＨ＊についての暫定補正量ＴＣＨ１を算出する（ステップＳ２０６）。
【０１１７】
ＴＣＨ１＝（ＷＨ＋ΔＨ）／Ｎｍ      …（８）
但し、ΔＨは前述した高圧側における電力変換による損失分である。
【０１１８】
次に、高圧比例積分制御部７１４は、高圧電池電流演算部７０８で得られた電力ＷＨを入力し、式（９）に従って、暫定補正量ＴＣＨ１を補正し、補正量ＴＣＨ２を算出する（ステップＳ２０８）。
【０１１９】
ＴＣＨＬ２＝ＴＣＨ１＋｛ＰＩ（ＶＨ・ＩＢＨ＊−ＶＨ・ＩＢＨ）／Ｎｍ｝…（９）
【０１２０】
一方、今度の例の場合、低圧比例積分制御部７１６では、低圧電池電流指令値ＩＢＬ＊は優先でない（すなわち、従属の制御変数として用いられる）ため、その低圧電池電流指令値ＩＢＬ＊を基にして補正量を導くことはしない。従って、図６のステップＳ１２０において、低圧比例積分制御部７１６は、高圧トルク指令値についての補正量ＴＣＨ２’を０に設定する。
【０１２１】
よって、高圧加減算部７１８では、低圧比例積分制御部７１６からの補正量ＴＣＨ２’が０であるので、高圧トルク指令値ＴＣＨ＊から、高圧比例積分制御部７１４からの補正量ＴＣＨ２を減算して、高圧トルク指令値を補正し、新たな高圧トルク指令値ＴＣＨｈ＊を導き出す。
【０１２２】
次に、高圧比例積分制御部７１４は、ステップＳ２０２で得られた電力ＷＨを用い、次の式（１０）に従って、低圧トルク指令値ＴＣＬ＊についての暫定補正量ＴＣＬ１’を算出する（ステップＳ２１０）。
【０１２３】
ＴＣＬ１’＝（ＷＨ＋ΔＬ）／Ｎｍ      …（１０）
但し、ΔＬは前述の低圧側における電力変換による損失分である。
【０１２４】
続いて、高圧比例積分制御部７１４では、式（１１）に従って、暫定補正量ＴＣＬ１’を高圧電池電力の比例積分値で補正し、最終的な補正量ＴＣＨ２’を算出する（ステップＳ２１２）。
【０１２５】
ＴＣＬ２’＝ＴＣＬ１’＋｛ＰＩ（ＶＨ・ＩＢＨ＊−ＶＨ・ＩＢＨ）／Ｎｍ｝
…（１１）
一方、低圧比例積分制御部７１６では、低圧電池電流指令値ＩＢＬ＊は優先でない（すなわち、従属の制御変数として用いられる）ため、前述したとおり、その低圧電池電流指令値ＩＢＬ＊を基にして補正量を導くことはなく、従って、図６のステップＳ１２２において、低圧比例積分制御部７１６は、低圧トルク指令値についての補正量ＴＣＬ２も０に設定する。
【０１２６】
よって、高圧加減算部７１８では、低圧比例積分制御部７１６からの補正量ＴＣＬ２が０であるので、低圧トルク指令値ＴＣＬ＊から、高圧比例積分制御部７１４からの補正量ＴＣＬ２’を減算して、低圧トルク指令値を補正し、新たな低圧トルク指令値ＴＣＬｈ＊を導き出す。
【０１２７】
ところで、高圧比例積分制御部７１４にも、図５に示すように、その他、低圧電池電流センサ７４８によって得られる低圧電池６００と低圧インバータ５００との間を流れる低圧電池電流指令値ＩＢＬと、低圧電池電流演算部７１０で得られた低圧電池電流最大許容値ＩＢＬｍａｘ及び低圧電池電流最小許容値ＩＢＬｍｉｎと、が入力されている。そこで、次に、高圧比例積分制御部７１４では、実測値である低圧電池電流指令値ＩＢＬが、低圧電池電流最大許容値ＩＢＬｍａｘから低圧電池電流最小許容値ＩＢＬｍｉｎの間の許容範囲に入っているか否かを判定する（ステップＳ２１４）。判定の結果、低圧電池電流指令値ＩＢＬが上記の許容範囲内に入っている場合には、高圧比例積分制御部７１４は、トルク補正量ΔＴａＬを０に設定する（ステップＳ２１８）が、低圧電池電流指令値ＩＢＬが上記の許容範囲内に入っていない場合には、低圧電池電流指令値ＩＢＬが許容範囲内に入るよう制御するために、トルク補正量ΔＴａＬを次の式（１２）に従って算出する（ステップＳ２１６）。
【０１２８】
ΔＴａＬ＝ＰＩ（ＩＢＬ−ＩＢＬｍａｘ）  （ＩＢＬ＞ＩＢＬｍａｘ）
ΔＴａＬ＝ＰＩ（ＩＢＬ−ＩＢＬｍｉｎ）  （ＩＢＬ＜ＩＢＬｍｉｎ）
…（１２）
【０１２９】
一方、低圧比例積分制御部７１６では、低圧電池電流指令値ＩＢＬ＊は優先でない（すなわち、従属の制御変数として用いられる）ため、トルク指令値Ｔａ＊についても補正量を導くことはなく、従って、図６のステップＳ１２４において、低圧比例積分制御部７１６は、トルク補正量ΔＴａＨを０に設定する。
【０１３０】
そのため、加算部７２２では、高圧比例積分制御部７１４から入力されたトルク補正量ΔＴａＬがそのまま、最終的なトルク補正量ΔＴａとして得られる。
【０１３１】
以上で、低圧比例積分制御部７１６における図６に示した処理ルーチンと高圧比例積分制御部７１４における図７に示した処理ルーチンはそれぞれ終了する。
【０１３２】
なお、上記した２つの例は、低圧電池電流指令値ＩＢＬ＊または高圧電池電流指令値ＩＢＨ＊の何れかが優先されるべき電池電流指令値として決定された場合であったが、例えば、高圧電池２００の充電量が値ＳＯＣＨ１以下であり、低圧電池６００の充電量も値ＳＯＣＬ１以下であって、低圧電池電流指令値ＩＢＬ＊も高圧電池電流指令値ＩＢＨ＊も優先されるべき電池電流指令値として決定された場合（すなわち、トルク指令値Ｔａ＊が従属の制御変数として用いられる場合）には、低圧比例積分制御部７１６における処理は前者の例（すなわち、低圧電池電流指令値ＩＢＬ＊が優先の場合）と同様の処理となり、高圧比例積分制御部７１４における処理は後者の例（すなわち、高圧電池電流指令値ＩＢＨ＊が優先の場合）と同様の処理となる。従って、処理内容は前述したものとほぼ同様であるので、詳細な説明は省略する。従って、特徴的な点だけ簡単に説明する。
【０１３３】
今度の例の場合、低圧比例積分制御部７１６では、図６のステップＳ１０２において、低圧電池電流指令値ＩＢＬ＊が優先であると判定され、ステップＳ１０４に進み、高圧比例積分制御部７１４でも、同様に、図７のステップＳ２０２において、高圧電池電流指令値ＩＢＨ＊が優先であると判定され、ステップＳ２０４に進む。
【０１３４】
従って、結果的に、低圧比例積分制御部７１６では、ステップＳ１０４〜Ｓ１１２において、低圧トルク指令値ＴＣＬ＊についての補正量ＴＣＬ２と高圧トルク指令値ＴＣＨ＊についての補正量ＴＣＨ２’が得られ、高圧比例積分制御部７１４では、ステップＳ２０４〜Ｓ２１２において、高圧トルク指令値ＴＣＨ＊についての補正量ＴＣＨ２と低圧トルク指令値ＴＣＬ＊についての補正量ＴＣＬ２’が得られる。よって、低圧加減算部７２０では、低圧トルク指令値ＴＣＬ＊に対し、低圧比例積分制御部７１６からの補正量ＴＣＬ２を減算し、高圧比例積分制御部７１４からの補正量ＴＣＬ２’を加算して、低圧トルク指令値を補正し、新たな低圧トルク指令値ＴＣＬｈ＊を導き出す。高圧加減算部７１８では、高圧トルク指令値ＴＣＨ＊に対し、高圧比例積分制御部７１４からの補正量ＴＣＨ２を減算し、低圧比例積分制御部７１６からの補正量ＴＣＨ２’を加算して、高圧トルク指令値を補正し、新たな高圧トルク指令値ＴＣＨｈ＊を導き出す。
【０１３５】
また、低圧比例積分制御部７１６では、ステップＳ１１６またはＳ１１８でトルク補正量ΔＴａＨを得て、高圧比例積分制御部７１４では、ステップＳ２１６またはＳ２１８でトルク補正量ΔＴａＬを得るため、加算部７２２では、それら両者を加算して、最終的なトルク補正量ΔＴａを導き出す。
【０１３６】
以上で、高圧比例積分制御部７１４及び低圧比例積分制御部７１６の処理についての説明を終える。
【０１３７】
次に、高圧トルク制限演算部７２６には、高圧インバータ温度センサ（図示せず）から得られる高圧インバータ３００の温度と、モータ高圧部温度センサ（図示せず）から得られるモータ４００の高圧巻線部分の温度と、モータ低圧部温度センサ（図示せず）から得られるモータ４００の低圧巻線部分の温度と、が入力されている。また、低圧トルク制限演算部７２８にも、同じように、低圧インバータ温度センサ（図示せず）から得られる低圧インバータ５００の温度と、上記のモータ高圧部温度センサから得られるモータ４００の高圧巻線部分の温度と、上記のモータ低圧部温度センサから得られるモータ４００の低圧巻線部分の温度と、が入力されている。
【０１３８】
高圧トルク制限演算部７２６では、上記検出結果を基にして、モータ４００における高圧巻線で生じさせることのできるトルクの最大値である高圧トルク最大許容値ＴＣＨｍａｘと、同じく高圧巻線で生じさせることのできるトルクの最小値である高圧トルク最小許容値ＴＣＨｍｉｎと、を算出する。また、低圧トルク制限演算部７２８でも、同様に、モータ４００における低圧巻線で生じさせることのできるトルクの最大値である低圧トルク最大許容値ＴＣＬｍａｘと、同じく低圧巻線で生じさせることのできるトルクの最小値である低圧トルク最小許容値ＴＣＬｍｉｎと、を算出する。
【０１３９】
一般に、モータの巻線の温度は、その巻線を流れる電流の値に関係している。従って、モータの巻線の温度を測定すれば、その巻線を流れる電流の値を検出することができる。
【０１４０】
一方、本実施例においては、前述したように、モータ４００は、直列に接続された２つの巻線が共に高圧巻線を構成し、その高圧巻線を構成する２つの巻線のうち、Ｙ結線における中点に近い側の巻線が低圧巻線も構成している。従って、Ｙ結線における中点に近い側の巻線Ｌｕ２，Ｌｖ２，Ｌｗ２（すなわち、低圧巻線）には、低圧インバータ５００によって供給される低圧巻線用のモータ電流と、高圧インバータ３００によって供給される高圧巻線用のモータ電流と、が流れることになる。よって、Ｙ結線における中点に近い側の巻線Ｌｕ２，Ｌｖ２，Ｌｗ２には、Ｙ結線における中点から遠い側の巻線Ｌｕ１，Ｌｖ１，Ｌｗ１に比較して、過電流が流れやすいため、少なくとも、Ｙ結線における中点に近い側の巻線Ｌｕ２，Ｌｖ２，Ｌｗ２については、その巻線を流れるモータ電流がその巻線の電流容量を超えないように、モータ電流を制御する必要がある。
【０１４１】
そこで、本実施例では、モータ４００における低圧巻線部分の温度を測定し、その測定結果から低圧巻線（巻線Ｌｕ２，Ｌｖ２，Ｌｗ２）に流れる電流の値を得て、その値が電流容量制限を超えないように、モータ４００の低圧巻線で生じるトルクの許容範囲（低圧トルク最大許容値ＴＣＬｍａｘと低圧トルク最小許容値ＴＣＬｍｉｎ）と高圧巻線で生じるトルクの許容範囲（高圧トルク最大許容値ＴＣＨｍａｘと高圧トルク最小許容値ＴＣＨｍｉｎ）を決定している。
【０１４２】
なお、モータ４００の低圧巻線で生じるトルクの許容範囲と高圧巻線で生じるトルクの許容範囲の決定にあたっては、モータ４００における高圧巻線部分の温度も併せて測定し、その測定結果から高圧巻線に流れる電流の値を得て、高圧巻線についても、高圧巻線に流れる電流の値が高圧巻線の電流容量制限を超えないように配慮している。
【０１４３】
また、モータ４００で生じるトルクは、モータが力行動作している場合を正、回生動作をしている場合を負としている。従って、上記したトルクの最大許容値は、モータが力行動作している場合の最大許容値を意味し、上記した最小許容値は、モータが回生動作をしている場合の最大許容値を意味することになる。
【０１４４】
次に、トルク指令調整部７３０では、高圧加減算部７１８で得られた高圧トルク指令値ＴＣＨｈ＊と、低圧加減算部７２０で得られた低圧トルク指令値ＴＣＬｈ＊と、高圧トルク制限演算部７２６で得られた高圧トルク許容範囲（高圧トルク最大許容値ＴＣＨｍａｘ及び高圧トルク最小許容値ＴＣＨｍｉｎ）と、低圧トルク制限演算部７２８で得られた低圧トルク許容範囲（低圧トルク最大許容値ＴＣＬｍａｘ及び低圧トルク最小許容値ＴＣＬｍｉｎ）を入力する。そして、高圧トルク指令値ＴＣＨｈ＊が高圧トルク許容範囲を超えているか、または、低圧トルク指令値ＴＣＬｈ＊が低圧トルク許容範囲を超えている場合には、高圧モータ電流指令演算部７３２は、その許容範囲内になるようにトルク指令値を調整し、最終的な高圧トルク指令値ＴＣＨｈ＊’と低圧トルク指令値ＴＣＬｈ＊’を導き出す。
【０１４５】
図８は図５におけるトルク指令調整部７３０でのトルク指令値の調整方法を説明するための説明図である。図８において、横軸は高圧トルク指令値ＴＣＨｈ＊を示し、縦軸は低圧トルク指令値ＴＣＬｈ＊を示している。また、高圧トルク最大許容値ＴＣＨｍａｘ及び高圧トルク最小許容値ＴＣＨｍｉｎと低圧トルク最大許容値ＴＣＬｍａｘ及び低圧トルク最小許容値ＴＣＬｍｉｎとで囲まれた斜線領域がモータ４００全体のトルク許容範囲である。
【０１４６】
今、高圧トルク指令値ＴＣＨｈ＊として値ＴＣＨｈ１を、低圧トルク指令値ＴＣＬｈ＊として値ＴＣＬｈ１を得たとすると、トルク指令値としては黒丸の点を得たことになる。しかし、高圧トルク指令値である値ＴＣＨｈ１は高圧トルク最大許容値ＴＣＨｍａｘを超えているため、トルク指令調整部７３０では、高圧トルク指令値ＴＣＨｈ＊と低圧トルク指令値ＴＣＬｈ＊との和が一定（ＴＣＨｈ＊＋ＴＣＬｈ＊＝ｃｏｎｓｔ．）となり、かつ、高圧トルク指令値ＴＣＨｈ＊と低圧トルク指令値ＴＣＬｈ＊の何れもが、上記したトルク許容範囲内に納まるように、調整がなされる。すなわち、図８において、ＴＣＨｈ＊＋ＴＣＬｈ＊＝ｃｏｎｓｔ．の直線上で斜線領域に入る部分が、トルク指令値として選択可能な範囲であるので、その範囲の中から、新たなトルク指令値を見い出す。図８の例では、高圧トルク指令値ＴＣＨｈ＊を高圧トルク最大許容値であるＴＣＨｍａｘに調整し、低圧トルク指令値ＴＣＬｈ＊を値ＴＣＬｈ２に調整して、星印の点を新たなトルク指令値としている。
【０１４７】
以上のようにして調整された高圧トルク指令値ＴＣＨｈ＊’は、高圧モータ電流指令演算部７３２に入力され、低圧トルク指令値ＴＣＬｈ＊’は、低圧モータ電流指令演算部７３４に入力される。
【０１４８】
高圧モータ電流指令演算部７３２及び低圧モータ電流指令演算部７３４では、それぞれ、入力されたトルク指令値から、まず、モータ４００をｄ−ｑ軸モデルで表した場合における、ｄ軸巻線に流れる電流の目標値であるｄ軸電流指令値と、ｑ軸巻線に流れる電流の目標値であるｑ軸電流指令値と、を算出し、次に、その算出したｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値から、２相−３相変換によって、ｕ相巻線に流すべき電流の目標値であるｕ相電流指令値、ｖ相巻線に流すべき電流の目標値であるｖ相電流指令値、及びｗ相巻線に流すべき電流の目標値であるｗ相電流指令値をそれぞれ導き出す。
【０１４９】
その結果、高圧モータ電流指令演算部７３２からは、高圧ＰＷＭ制御部７３６に対し、ｕ相，ｖ相，ｗ相の高圧巻線に流すべき目標値である高圧ｕ相電流指令値、高圧ｖ相電流指令値及び高圧ｗ相電流指令値が入力され、低圧モータ電流指令演算部７３４からは、低圧ＰＷＭ制御部７３８に対し、ｕ相，ｖ相，ｗ相の低圧巻線に流すべき目標値である低圧ｕ相電流指令値、低圧ｖ相電流指令値及び低圧ｗ相電流指令値が入力される。
【０１５０】
一方、高圧ＰＷＭ制御部７３６には、その他、ｕ相の高圧巻線に流れるモータ電流の値が高圧ｕ相モータ電流センサ７５０によって、ｖ相の高圧巻線に流れるモータ電流の値が高圧ｖ相モータ電流センサ７５２によって、それぞれ検出されて入力され、同じく、低圧ＰＷＭ制御部７３８には、ｕ相の低圧巻線に流れるモータ電流の値が低圧ｕ相モータ電流センサ７５４によって、ｖ相の低圧巻線に流れるモータ電流の値が低圧ｖ相モータ電流センサ７５６によって、それぞれ検出されて入力される。
【０１５１】
そして、高圧ＰＷＭ制御部７３６では、検出されたｕ相，ｖ相の高圧巻線を流れるモータ電流が高圧ｕ相電流指令値、高圧ｖ相電流指令値に等しくなるように、高圧インバータ３００を構成する各トランジスタのオン／オフのデューティを制御する。同様に、低圧ＰＷＭ制御部７３８では、検出されたｕ相，ｖ相の低圧巻線を流れるモータ電流が低圧ｕ相電流指令値、低圧ｖ相電流指令値に等しくなるように、低圧インバータ５００を構成する各トランジスタのオン／オフのデューティを制御する。
【０１５２】
以上のようにして、制御部７００が、各種センサからの検出結果を基にして高圧インバータ３００及び低圧インバータ５００を制御することにより、前述したａ）〜ｆ）の６つの動作状態を実現することができる。
【０１５３】
例えば、トルク指令調整部７３０から出力される最終的な高圧トルク指令値ＴＣＨｈ＊’が正であれば、高圧電池２００から放電された電力によって高圧巻線に関してモータ４００は力行動作を行ない、負であれば、高圧巻線に関してモータ４００は回生動作を行なって、回生された電力を高圧電池２００に充電する。同様に、最終的な低圧トルク指令値ＴＣＬｈ＊’が正であれば、低圧電池６００から放電された電力によって低圧巻線に関してモータ４００は力行動作を行ない、負であれば、低圧巻線に関してモータ４００は回生動作を行なって、回生された電力を高圧電池２００に充電する。
【０１５４】
また、図２におけるトルク指令分割部７０６で得られた高圧トルク指令値ＴＣＨ＊と低圧トルク指令値ＴＣＬ＊の何れもがゼロの場合は、高圧巻線に関してモータ４００で生じるトルクと低圧巻線に関してモータ４００で生じるトルクは共にゼロとなる。
【０１５５】
理論的には、高圧トルク指令値ＴＣＨ＊と低圧トルク指令値ＴＣＬ＊の何れもがゼロで、さらに、高圧加減算部７１８及び低圧加減算部７２０において、それらトルク指令値に補正がされなければ、トルク指令調整部７３０から出力される最終的な高圧トルク指令値ＴＣＨｈ＊’，低圧トルク指令値ＴＣＬｈ＊’もゼロとなり、高圧モータ電流指令演算部７３２及び低圧モータ電流指令演算部７３４において、ｑ軸巻線に流れる電流の目標値であるｑ軸電流指令値がゼロとなるため、モータ４００で生じるトルクは何れもゼロとなる。
【０１５６】
しかしながら、本実施例では、高圧トルク指令値ＴＣＨ＊と低圧トルク指令値ＴＣＬ＊が共にゼロとなった場合に、モータ４００で生じるトルクが高圧巻線，低圧巻線共に確実にゼロとなるように、高圧ゼロトルク判定部７３９及び低圧ゼロトルク判定部７４０を設けている。
【０１５７】
この高圧ゼロトルク判定部７３９及び低圧ゼロトルク判定部７４０では、それぞれ、トルク指令分割部７０６で得られた高圧トルク指令値ＴＣＨ＊または低圧トルク指令値ＴＣＬ＊を入力し、そのトルク指令値がゼロであるか否かを判定する。そして、判定の結果、トルク指令値がゼロである場合には、高圧ＰＷＭ制御部７３６または低圧ＰＷＭ制御部７３８にその旨を伝える。高圧ＰＷＭ制御部７３６及び低圧ＰＷＭ制御部７３８では、トルク指令値がゼロであることが伝えられると、高圧モータ電流指令演算部７３２または低圧モータ電流指令演算部７３４から入力されたｕ相，ｖ相，ｗ相の電流指令値のうち、例えば、ｕ相の電流指令値をゼロに置き換えて、高圧インバータ３００または低圧インバータ５００の制御を行なう。この結果、モータ４００のｕ相の高圧巻線及び低圧巻線を流れるモータ電流はゼロとなるため、例え、ｖ相，ｗ相の巻線にモータ電流が流れていたとしても、モータ４００全体では回転磁界とならないので、モータ４００で生じるトルクはゼロとなる。
【０１５８】
ところで、高圧電池２００及び低圧電池６００は、前述したように、複数のバッテリセルを直列に接続して構成されている。しかし、これら電池を長期に使用していると、各バッテリセルの充電量にばらつきを生じ、電池性能が低下する場合がある。そこで、本実施例では、必要に応じて、各バッテリセルの充電量の均等化を図って、電池性能を向上させるようにしている。すなわち、制御部７００は、外部からの指示や、高圧電池２００及び低圧電池６００の充電状態の検出結果などから、バッテリセルの充電量の均等化が必要であると認識した場合には、図３に示したように、充電量均等化指令を優先電池電流指令決定部７１２に発する。この充電量均等化指令には、高圧電池２００及び低圧電池６００の何れの電池を均等化するかの情報も含まれている。
【０１５９】
優先電池電流指令決定部７１２では、充電量均等化指令が入力されると、図４に示したマップに関わらず、均等化の対象となった電池に関わる電池電流指令値を優先して用いるべき電池電流指令として決定する。これにより、均等化の対象となった電池に関わる電池電流指令値が優先されて、上記電池に対しモータ４００から充電がなされる。その後、その電池が満充電状態となって、各バッテリセルの充電量にばらつきがなくなり、均等になったら、処理を終了する。
【０１６０】
このようにして、高圧電池２００または低圧電池６００に対し、必要に応じて、各バッテリセルの充電量の均等化を行なうことによって、電池性能を向上させると共に、電池の寿命を延ばすことができる。
【０１６１】
さて、以上説明したように、本実施例では、モータ４００は、直列に接続された２つの巻線が共に高圧巻線を構成し、その高圧巻線を構成する２つの巻線のうち、Ｙ結線における中点に近い側の巻線が低圧巻線も構成している。従って、本実施例によれば、Ｙ結線における中点に近い側の巻線を高圧巻線と低圧巻線とでで共用しているため、従来のように高圧巻線と低圧巻線とを別個に構成する場合に比較して、別個に設けていた低圧巻線分のスペースが不要となり、別個に設けていた低圧巻線分の重さだけ、全体の重量が軽減される。従って、モータ４００の体格や重量を増大させることなく、モータ４００と高圧電池２００及び低圧電池６００を用いて電力の変換を行なうことができる。
【０１６２】
なお、本発明は上記した実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様にて実施することが可能である。
【０１６３】
上記した実施例においては、直流電源が高圧電池２００及び低圧電池６００の２つであり、それら直流電源に対応するインバータも２つであり、さらに、それら直流電源に対応するモータ４００の駆動巻線も高圧巻線及び低圧巻線の２つであったが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、直流電源を３つ以上用い、それに対応して、インバータもその直流電源の数だけ用い、さらに、モータ４００を構成する駆動巻線も直流電源の数だけ用意するようにしても良い。但し、その場合、モータ４００における各巻線とインバータとの結線は、例えば、図９に示す通りにする。
【０１６４】
図９は本発明の他の実施例として電力変換システムの構成を示す構成図である。図９に示す電力変換システムは、第１電池１２００と、第１インバータ１３００と、モータ１４００と、第２インバータ１５００と、第２電池１６００と、第３インバータ１８００と、第３電池１９００と、制御部と、を主として備えている。なお、制御部は図９では省略されている。
【０１６５】
モータ１４００は三相モータであって、ステータにｕ相，ｖ相，ｗ相の固定巻線を備えている。ｕ相，ｖ相，ｗ相の各固定巻線は、それぞれ、３つの巻線が直列に接続して構成されており、さらに、その直列に接続された３つの巻線が共に第１駆動巻線を構成し、また、その第１駆動巻線を構成する３つの巻線のうち、Ｙ結線における中点に近い側の２つの巻線が第２駆動巻線も構成し、さらに、その第２駆動巻線を構成する２つの巻線のうち、Ｙ結線における中点に最も近い側の巻線が第３駆動巻線も構成している。即ち、例えば、ｕ相の固定巻線では、直列に接続された巻線Ｌｕ１，Ｌｕ２、Ｌｕ３が共に第１駆動巻線を構成し、その第１駆動巻線を構成する巻線Ｌｕ２，Ｌｕ３が第２駆動巻線も構成し、さらに、その第２駆動巻線を構成する巻線Ｌｕ３が第３駆動巻線も構成する。なお、ｖ相，ｗ相の固定巻線についても同様である。
【０１６６】
第１電池１２００，第２電池１６００及び第３電池１９００はそれぞれ、二次電池である。第１インバータ１３００は、第１電池１２００とモータ１４００との間に接続され、特に、モータ４００側はｕ相，ｖ相，ｗ相の各第１駆動巻線にそれぞれ接続される。また、第２インバータ１５００は第２電池１６００とモータ１４００との間に接続され、特に、モータ４００側はｕ相，ｖ相，ｗ相の各第２駆動巻線にそれぞれ接続される。また、第３インバータ１８００は第３電池１９００とモータ１４００との間に接続され、特に、モータ４００側はｕ相，ｖ相，ｗ相の各第３駆動巻線にそれぞれ接続される。
【０１６７】
以上のようにして、モータ４００における各巻線とインバータとの結線を行なうことによって、上記した実施例と同様の効果を奏することができる。
【０１６８】
また、上記した実施例においては、モータは三相モータであったが、三相以上のモータを用いるようにしても良い。また、モータの種類としては、多相交流電動機であれば良く、同期電動機、誘導電動機、リアクタンスモータなど各種モータを用いることができる。
【０１６９】
また、上記した実施例においては、電力変換システムを車両に搭載するものとして説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、船舶、航空機などの他の交通手段や、事業用または家庭用電気設備などにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例としての電力変換システムの構成を示す構成図である。
【図２】図１における制御部７００を構成するトルク指令生成部の構成を示すブロック図である。
【図３】図１における制御部７００を構成する電池電流指令生成部の構成を示すブロック図である。
【図４】図３における優先電池電流指令決定部７１２で用いられる優先順位を決定するためのマップを示す説明図である。
【図５】図１における制御部７００を構成するインバータ制御部の構成を示すブロック図である。
【図６】図５における低圧比例積分制御部７１６の処理手順を示すフローチャートである。
【図７】図５における高圧比例積分制御部７１４の処理手順を示すフローチャートである。
【図８】図５におけるトルク指令調整部７３０でのトルク指令値の調整方法を説明するための説明図である。
【図９】本発明の他の実施例として電力変換システムの構成を示す構成図である。
【符号の説明】
１２００…第１電池
１３００…第１インバータ
１４００…モータ
１５００…第２インバータ
１６００…第２電池
１８００…第３インバータ
１９００…第３電池
２００…高圧電池
３００…高圧インバータ
４００…モータ
５００…低圧インバータ
６００…低圧電池
７００…制御部
７０２…トルク指令演算部
７０４…トルク指令補正部
７０６…トルク指令分割部
７０８…高圧電池電流演算部
７１０…低圧電池電流演算部
７１２…優先電池電流指令決定部
７１４…高圧比例積分制御部
７１６…低圧比例積分制御部
７１８…高圧加減算部
７２０…低圧加減算部
７２２…加算部
７２４…モータ速度演算部
７２６…高圧トルク制限演算部
７２８…低圧トルク制限演算部
７３０…トルク指令調整部
７３２…高圧モータ電流指令演算部
７３４…低圧モータ電流指令演算部
７３６…高圧ＰＷＭ制御部
７３８…低圧ＰＷＭ制御部
７３９…高圧ゼロトルク判定部
７４０…低圧ゼロトルク判定部
７４２…高圧電池電圧センサ
７４４…低圧電池電圧センサ
７４６…高圧電池電流センサ
７４８…低圧電池電流センサ
７５０…高圧ｕ相モータ電流センサ
７５２…高圧ｖ相モータ電流センサ
７５４…低圧ｕ相モータ電流センサ
７５６…低圧ｖ相モータ電流センサ
７５８…回転センサ
【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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