(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１次側電源に接続されたリアクトル、および、該リアクトルに接続された昇圧スイッチング素子を含みオン，オフスイッチングにより前記１次側電源の電力を前記リアクトルで昇圧して２次電圧として出力する昇圧給電手段、を備えるコンバータ回路；および、前記２次電圧が２次目標電圧に合致するように前記昇圧スイッチング素子のオン，オフスイッチングをＰＷＭ制御するコンバータ制御手段；を備えるコンバータ装置において、
コンバータ装置は更に、前記リアクトルの温度を検出する温度検出手段；を備え、前記コンバータ制御手段は、前記リアクトルの温度が第１所定値以上に上昇したとき、前記２次目標電圧を所定のパターンで順次に下げるなまし処理を開始し、前記１次側電源の電圧又はその近くまで下げると、前記昇圧スイッチング素子による昇圧のためのＰＷＭ制御による前記オン，オフスイッチングを制限する；ことを特徴とするコンバータ装置。
【請求項２】
前記コンバータ制御手段は、前記オン，オフスイッチングを制限した後、前記リアクトルの温度が第１所定値より低い第２所定値以下に低下したとき、前記オン，オフスイッチングを開始して前記２次目標電圧を所定のパターンで順次に上げるなまし処理を開始し、前記コンバータ制御手段に指示された２次目標電圧又はその近くまで上げる；請求項１に記載のコンバータ装置。
【請求項３】
前記コンバータ回路は、前記１次側電源の正極に一端が接続された前記リアクトル，該リアクトルの他端と前記１次側電源の負極の間をオン，オフする前記昇圧スイッチング素子，前記リアクトルの他端と負荷の正極の間をオン，オフする降圧スイッチング素子、および、各スイッチング素子に並列に接続された各ダイオードを含み；前記コンバータ制御手段は、前記昇圧スイッチング素子をオン，オフする昇圧用ＰＷＭパルスおよび前記降圧スイッチング素子をオン，オフする降圧用ＰＷＭパルスを含む電圧制御信号を前記コンバータ回路に与える；請求項１に記載のコンバータ装置。
【請求項４】
前記コンバータ制御手段は、前記リアクトルの温度が第１所定値以上に上昇すると、前記降圧スイッチング素子のＰＷＭ制御によるオン，オフスイッチングを制限する；請求項３に記載のコンバータ装置。
【請求項５】
前記昇圧スイッチング素子のオン，オフスイッチングの制限は、昇圧スイッチング素子のオンの停止かつオフの継続であり、前記降圧スイッチング素子のオン，オフスイッチングの制限は、降圧スイッチング素子のオフの停止かつオンの継続である、請求項４に記載のコンバータ装置。
【請求項６】
請求項５に記載のコンバータ装置；
該コンバータ装置に接続され前記２次電圧を受け、回転電機と電力のやり取りを制御するインバータ；
前記回転電機の目標トルクおよび回転速度に対応する前記２次目標電圧を導出する２次目標電圧決定手段；および、
前記回転電機の目標トルク，回転速度および前記２次目標電圧に基づいて、該回転電機の出力トルクを前記目標トルクにするように、前記インバータを制御するモータ制御手段；
を備える回転電機制御装置。
【請求項７】
請求項６に記載の回転電機制御装置；および、該回転電機制御装置の前記インバータによって給電される前記回転電機であって、車輪を駆動する電動機；を備える駆動装置。
【請求項８】
第１回転電機；
第２回転電機；
前記第１回転電機と電力のやり取りをする第１インバータ；
前記第２回転電機と電力のやり取りをする第２インバータ；
１次側電源の正極に一端が接続されたリアクトル，該リアクトルの他端と前記１次側電源の負極の間をオン，オフする昇圧スイッチング素子，前記第１インバータおよび前記第２インバータと前記他端との間をオン，オフする降圧スイッチング素子、および、各スイッチング素子に並列に接続された各ダイオードを含み、各スイッチング素子のオン，オフにより発生する２次電圧を前記第１インバータおよび前記第２インバータに与えるコンバータ回路；
第１回転電機の目標トルクおよび回転速度に対応する第１の２次目標電圧を導出する第１の２次目標電圧決定手段；
第２回転電機の目標トルクおよび回転速度に対応する第２の２次目標電圧を導出する第２の２次目標電圧決定手段；
前記第１の２次目標電圧と前記第２の２次目標電圧との高い方を前記コンバータ回路の２次目標電圧に設定し、前記２次電圧が該２次目標電圧に合致するように前記昇圧スイッチング素子および前記降圧スイッチング素子のオン，オフスイッチングをＰＷＭ制御するコンバータ制御手段；
前記第１回転電機の目標トルク，回転速度および前記２次電圧に基づいて、前記第１回転電機の出力トルクを該目標トルクにするように、前記第１インバータを制御する第１モータ制御手段；
前記第２回転電機の目標トルク，回転速度および前記２次電圧に基づいて、前記第２回転電機の出力トルクを該目標トルクにするように、前記第２インバータを制御する第２モータ制御手段；
前記リアクトルの温度を検出する温度検出手段；および、
前記リアクトルの温度が第１所定値以上に上昇すると前記昇圧スイッチング素子のＰＷＭ制御による前記オン，オフスイッチングを制限するコンバータ制御制限手段；
を備える駆動装置。
【請求項９】
前記コンバータ制御制限手段は、前記リアクトルの温度が第１所定値以上に上昇したとき、前記コンバータ回路の２次目標電圧を所定のパターンで順次に下げるなまし処理を開始し、前記１次側電源の電圧まで下げると、前記昇圧スイッチング素子の昇圧のための前記オン，オフスイッチングを停止する；請求項８に記載の駆動装置。
【請求項１０】
前記コンバータ制御制限手段は、前記オン，オフスイッチングを制限した後、前記リアクトルの温度が第１所定値より低い第２所定値以下に低下したとき、前記オン，オフスイッチングを開始して前記コンバータ回路の２次目標電圧を所定のパターンで順次に上げるなまし処理を開始し、前記コンバータ制御手段が設定した２次目標電圧又はその近くまで上げる；請求項９に記載の駆動装置。
【請求項１１】
前記コンバータ制御制限手段は、前記リアクトルの温度が第１所定値以上に上昇すると、前記降圧スイッチング素子のＰＷＭ制御によるオン，オフスイッチングを制限する；請求項９に記載の駆動装置。
【請求項１２】
前記昇圧スイッチング素子のオン，オフスイッチングの制限は、昇圧スイッチング素子のオンの停止かつオフの継続であり、前記降圧スイッチング素子のオン，オフスイッチングの制限は、降圧スイッチング素子のオフの停止かつオンの継続である、請求項１１に記載の駆動装置。
【請求項１３】
前記第１回転電機は、車輪を回転駆動する電動機であり、前記第２回転電機は該車輪を装備した車両のエンジンによって回転駆動される発電機である；請求項８乃至１２のいずれか１つに記載の駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１次側電源の電力を昇圧出力するコンバータ装置に関し、更に、該コンバータ装置を備えて電動機能と発電機能を兼ね備えた回転電機と電力のやり取りをする回転電機制御装置に関し、また、該回転電機と回転電機制御装置とを備える駆動装置に関する。本発明の回転電機制御装置および駆動装置は例えば、電動機で車輪を駆動する電気自動車（ＥＶ）、および、更にエンジンで駆動されてバッテリを充電する電動機を備える電気自動車（ＨＥＶ）に使用することができる。
【背景技術】
【０００２】
【特許文献１】特開２００３−３２４９４２号公報
【特許文献２】特開２００４−１３５４６５号公報
【特許文献３】特開２００６−３２４９４２号公報。
【０００３】
特許文献１は、電動機を能率よく力行駆動するための昇圧と電動機の回生電力でバッテリを充電する降圧を行う双方向コンバータの温度を検出し、昇圧用のスイッチングトランジスタの熱破壊を防止するために、ＰＷＭ制御による該トランジスタのオン，オフスイッチングのキャリア周波数を下げて発熱の低下を図るとき、コンバータ内のリアクトルが発生する騒音の、キャリア周波数の変更による音色の急変（騒音，違和感，異音）を抑制するために、キャリア周波数を徐々に下げるコンバータ制御を記載している。特許文献２は、双方向コンバータのリアクトルの温度を検出して、マップ照合により、温度対応の騒音が少なくなるキャリア周波数を抽出し、該キャリア周波数に、昇圧用のスイッチングトランジスタのＰＷＭ制御によるオン，オフのキャリア周波数を定める、コンバータ制御を記載している。特許文献３は、双方向コンバータのリアクトル温度と冷却水温を検出して、両温度の差が小さい（冷却能力が低い）ときは、トルク指令値（目標トルク）に制限を加えて温度上昇を抑制する、車両上電動機のトルク制御が記載されている。トルク指令値に制限を加えるときの急激なトルク変動（ショック）を抑制するために、温度検出データのステップ変化を緩やかに傾斜したものに補正するなまし処理が記載されている。
【０００４】
車輪駆動モータは、要求される回転速度範囲およびトルク範囲が広いので、ＰＷＭ制御により精細に出力トルクおよびモータ速度を制御する場合、電源電圧が一定電圧であると、全動作範囲にわたるＰＷＭパルスのキャリア周波数およびオンデューティ幅の制御が困難であり、しかも、オンデューティ幅を小さくするに従ってモータ印加電圧に高調波成分が多くなり、モータ損失（鉄損）が大きくなり、電力損失が上昇する。これらを改善するために、昇圧コンバータを用いて、バッテリ（１次側電源）電圧を昇圧して、モータ印加電圧をバッテリ電圧から上方に広い範囲に制御するモータ制御装置が用いられている。これにより、車輪駆動モータの動作領域を、例えば図６に示す「バッテリ電圧での動作領域」から、「昇圧時の動作領域」まで広げることが出来る。また、車両の制動時には車輪駆動モータを回生モードに制御して、モータの回生電力を降圧してバッテリを充電する降圧機能を加えた、双方向コンバータを用いることにより、車両運行の経済性が向上する。特許文献１〜３はいずれも、双方向コンバータを用いる車両駆動装置を開示している。
【０００５】
昇圧コンバータおよび双方向コンバータのいずれにおいても、リアクトルにとって熱的に最も厳しい条件とは、昇圧中かつモータ出力が大きい時である。この条件下でのリアクトル発熱の要因は、昇圧スイッチング素子をオン，オフすることによりリアクトルに流れるリプル電流と、バッテリからリアクトルを通して、昇圧スイッチング素子又はダイオードを介してモータに出力する直流電流である。従来はリアクトルの加熱を防止するために、モータの目標トルクを制限する、あるいは該直流電流を制限する手段を用いている。特許文献３では、目標トルクを制限している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
リアクトルの温度上昇が速い高トルク出力かつ高速回転状態で目標トルクを制限すると、あるいは前記直流電流を制限すると、モータの動作領域が高速かつ低トルクの領域となり、バッテリの直流電流は制限されるが、高速領域で動作するため、昇圧電圧は制限されず、昇圧によって生じるリップル電流は制限されない。よって、目標トルク制限あるいは直流電流の制限による消費電力の低減による過熱抑制効果が十分でない。すなわち短時間で十分にリアクトル過熱を抑えることは難しい。また、リアクトルの昇温には時間遅れがあるため、リアクトル過熱防止のための目標トルクの制限あるいは直流電流の制限は、オーバシュートを見越して、耐熱限界温度よりもかなり低い保護開始温度で、リアクトル過熱防止のための目標トルクの制限あるいは直流電流の制限を開始する。その結果、保護開始温度が低い分、モータの動作範囲が狭くなり、リアクトルの昇圧使用範囲が狭くなる。１次側電源（バッテリ側）で直流電流を直接制限する場合は、バッテリの出力電流制御が必要であり、電動機制御システムのフェールセーフ（異常保護）制御が複雑になる。
【０００７】
本発明は、リアクトルの過熱を防止することを第１の目的とし、リアクトルを昇圧に使用できる温度範囲を広くすることを第２の目的とし、リアクトルの過熱を防止するコンバータの保護動作によるモータ出力の急激な変動すなわちショックを防止することを第３の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために本発明においては、リアクトル温度を検出してそれが所定値(Th)以上の間、昇圧のためのＰＷＭ制御による昇圧スイッチング素子のオン，オフを制限する。これを実施する本発明のコンバータ装置は、次の（１）項のものである。
【０００９】
（１）１次側電源(18,22)に接続されたリアクトル(2)、および、該リアクトルに接続された昇圧スイッチング素子(3)を含みオン，オフスイッチングにより前記１次側電源の電力を前記リアクトルで昇圧して２次電圧(Vuc)として出力する昇圧給電手段(3,6)、を備えるコンバータ回路(1)；および、前記２次電圧が２次目標電圧(Vuc*)に合致するように前記昇圧スイッチング素子のオン，オフスイッチングをＰＷＭ制御するコンバータ制御手段(30v,20v)；を備えるコンバータ装置において、
コンバータ装置は更に、前記リアクトルの温度を検出する温度検出手段(7)；を備え、前記コンバータ制御手段(30v)は、前記リアクトル(2)の温度(RT)が第１所定値(Th)以上に上昇したとき、前記２次目標電圧を所定のパターンで順次に下げるなまし処理を開始し、前記１次側電源(18,22)の電圧又はその近くまで下げると、前記昇圧スイッチング素子による昇圧のためのＰＷＭ制御による前記オン，オフスイッチングを制限する（図５の（ａ））；ことを特徴とするコンバータ装置。
【００１０】
なお、理解を容易にするためにカッコ内には、図面に示し後述する実施例の対応又は相当要素又は事項の符号を、例示として参考までに付記した。以下も同様である。
【発明の効果】
【００１１】
昇圧スイッチング素子による昇圧のためのＰＷＭ制御による前記オン，オフスイッチングを制限すると、リアクトル発熱の要因の１つである「リプル」電流が少なくなり、これによってリアクトルの発熱が低下し、その分、リアクトルの温度上昇が抑制される、あるいはリアクトル温度が低下する。
【００１２】
昇圧のための前記オン，オフスイッチングを制限している間は、昇圧を制限している分、２次電圧によって給電される回転電機の、「昇圧時の動作領域」（例えば図６）が、「バッテリ電圧での動作領域」に収束する方向に狭まり、これが間接的に回転電機トルク（通電電流）を下げることになり、回転電機制御システムのフェールセーフ制御の複雑化を避けることができると共に、「リプル」電流低減による発熱低下の分、昇圧のための前記オン，オフスイッチングの制限を開始する前記第１所定値(Th)、すなわち保護開始温度を高くしてリアクトルの昇圧使用範囲を広げることができる。
【００１３】
該「なまし処理」により、昇圧のためのＰＷＭ制御による前記オン，オフスイッチングの制限が緩やかに徐々に厳しくなるので、ＰＷＭ制御のオンデューティの変化が緩やかで、回転電機トルクに急激な変化すなわちショックを生じない。
【００１４】
（２）前記コンバータ制御手段は、前記オン，オフスイッチングを制限した後、前記リアクトルの温度が第１所定値(Th)より低い第２所定値(Tn)以下に低下したとき、前記オン，オフスイッチングを開始して前記２次目標電圧を所定のパターンで順次に上げるなまし処理を開始し、前記コンバータ制御手段に指示された２次目標電圧又はその近くまで上げる（図５の（ｂ））；上記（１）に記載のコンバータ装置。
【００１５】
昇圧のためのＰＷＭ制御による前記オン，オフスイッチングの制限の解除は。リアクトル温度(RT)が、第１所定値(Th)より低い第２所定値(Tn)に低下したときに開始するので、制限と解除が短時間で切換る不安定な状態が未然に回避される。また、２次目標電圧を所定のパターンで順次に上げる「なまし処理」により、昇圧のためのＰＷＭ制御による前記オン，オフスイッチングの制限が緩やかに徐々に解除されるので、ＰＷＭ制御のオンデューティの変化が緩やかで、回転電機トルクに急激な変化すなわちショックを生じない。
【００１６】
（３）前記コンバータ回路(1)は、前記１次側電源の正極に一端が接続された前記リアクトル(2)，該リアクトルの他端と前記１次側電源の負極の間をオン，オフする前記昇圧スイッチング素子(3)，前記リアクトルの他端と負荷の正極の間をオン，オフする降圧スイッチング素子(4)、および、各スイッチング素子に並列に接続された各ダイオード(5,6)を含み；前記コンバータ制御手段は、前記昇圧スイッチング素子をオン，オフする昇圧用ＰＷＭパルス(Pvf)および前記降圧スイッチング素子をオン，オフする降圧用ＰＷＭパルス(Pvr)を含む電圧制御信号を前記コンバータ回路(1)に与える；上記（１）に記載のコンバータ装置。これによれば回転電機を昇圧モードで力行駆動できると共に、降圧モードで回生制御できる。
【００１７】
（４）前記コンバータ制御手段は、前記リアクトルの温度が第１所定値以上に上昇すると、前記降圧スイッチング素子のＰＷＭ制御によるオン，オフスイッチングを制限する；上記（３）に記載のコンバータ装置。
【００１８】
（５）前記昇圧スイッチング素子のオン，オフスイッチングの制限は、昇圧スイッチング素子のオンの停止かつオフの継続であり、前記降圧スイッチング素子のオン，オフスイッチングの制限は、降圧スイッチング素子のオフの停止かつオンの継続である、上記（４）に記載のコンバータ装置。
【００１９】
（６）上記（５）に記載のコンバータ装置(1,30v)；
該コンバータ装置に接続され前記２次電圧(Vuc*)を受け、回転電機(10m)と電力のやり取りを制御するインバータ(19m)；
前記回転電機の目標トルクおよび回転速度に対応する前記２次目標電圧を導出する２次目標電圧決定手段(30m)；および、
前記回転電機の目標トルク，回転速度および前記２次目標電圧に基づいて、該回転電機の出力トルクを前記目標トルクにするように、前記インバータを制御するモータ制御手段(30m)；
を備える回転電機制御装置。
【００２０】
（７）上記（６）に記載の回転電機制御装置(1,30v,19m,30m)；および、該回転電機制御装置の前記インバータ(19m)によって給電される前記回転電機であって、車輪を駆動する電動機(19m)；を備える駆動装置。
【００２１】
（８）第１回転電機(10m)；
第２回転電機(10g)；
前記第１回転電機と電力のやり取りをする第１インバータ(19m)；
前記第２回転電機と電力のやり取りをする第２インバータ(19g)；
１次側電源の正極に一端が接続されたリアクトル(2)，該リアクトルの他端と１次側電源の負極の間をオン，オフする昇圧スイッチング素子(3)，前記第１インバータおよび前記第２インバータ(19m,19g)と前記他端との間をオン，オフする降圧スイッチング素子(4)、および、各スイッチング素子に並列に接続された各ダイオード(5,6)を含み、各スイッチング素子(3,4)のオン，オフにより発生する２次電圧を前記第１インバータおよび前記第２インバータに与えるコンバータ(1)；
前記第１回転電機(10m)の目標トルクおよび回転速度に対応する第１の２次目標電圧(Vuc*m)を導出する第１の２次目標電圧決定手段(30m)；
前記第２回転電機(10g)の目標トルクおよび回転速度に対応する第２の２次目標電圧(Vuc*g)を導出する第２の２次目標電圧決定手段(30g)；
前記第１の２次目標電圧(Vuc*m)と前記第２の２次目標電圧(Vuc*g)との高い方を前記コンバータ回路の２次目標電圧(Vuc*)に設定し、前記２次電圧(Vuc)が該２次目標電圧(Vuc*)に合致するように前記昇圧スイッチング素子および前記降圧スイッチング素子のオン，オフスイッチングをＰＷＭ制御するコンバータ制御手段(30v,20v)；
前記第１回転電機の目標トルク，回転速度および前記２次電圧に基づいて、前記第１回転電機の出力トルクを該目標トルクにするように、前記第１インバータを制御する第１モータ制御手段(30m)；
前記第２回転電機の目標トルク，回転速度および前記２次電圧に基づいて、前記第２回転電機の出力トルクを該目標トルクにするように、前記第２インバータを制御する第２モータ制御手段(30g)；
前記リアクトルの温度を検出する温度検出手段(7)；および、
前記リアクトルの温度が第１所定値(Th)以上に上昇すると前記昇圧スイッチング素子(3)のＰＷＭ制御による前記オン，オフスイッチングを制限するコンバータ制御制限手段(30)；
を備える駆動装置。
【００２２】
（９）前記コンバータ制御制限手段は、前記リアクトルの温度が第１所定値(Th)以上に上昇したとき、前記コンバータ回路の２次目標電圧を所定のパターンで順次に下げるなまし処理を開始し、前記１次側電源(18,22)の電圧まで下げると、前記昇圧スイッチング素子(3)の昇圧のための前記オン，オフスイッチングを停止する(図５の（ａ）)；上記（８）に記載の駆動装置。
【００２３】
（１０）前記コンバータ制御制限手段は、前記オン，オフスイッチングを制限した後、前記リアクトルの温度が第１所定値(Th)より低い第２所定値(Tn)以下に低下したとき、前記オン，オフスイッチングを開始して前記コンバータ回路の２次目標電圧を所定のパターンで順次に上げるなまし処理を開始し、前記コンバータ制御手段が設定した２次目標電圧又はその近くまで上げる（図５の（ｂ））；上記（９）に記載の駆動装置。
【００２４】
（１１）前記コンバータ制御制限手段は、前記リアクトルの温度が第１所定値以上に上昇すると、前記降圧スイッチング素子のＰＷＭ制御によるオン，オフスイッチングを制限する；上記（８）に記載の駆動装置。
【００２５】
（１２）前記昇圧スイッチング素子のオン，オフスイッチングの制限は、昇圧スイッチング素子のオンの停止かつオフの継続であり、前記降圧スイッチング素子のオン，オフスイッチングの制限は、降圧スイッチング素子のオフの停止かつオンの継続である、上記（１１）に記載の駆動装置。
【００２６】
（１３）第１回転電機は、車輪を回転駆動する電動機であり、第２回転電機は該車輪を装備した車両のエンジンによって回転駆動される発電機である；上記（８）乃至（１２）のいずれか１つに記載の駆動装置。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明の他の目的および特徴は、図面を参照した以下の実施例の説明より明らかになろう。
【実施例１】
【００２８】
−第１実施例−
図１に、本発明の第１実施例の概要を示す。制御対象回転電機である電気モータ１０ｍは、この実施例では、車両に搭載されており車輪を回転駆動するための永久磁石形同期電動機であって、ロータに永久磁石を内蔵したものであり、ステータにはＵ相，Ｖ相及びＷ相の３相コイル１１〜１３がある。電気モータ１０ｍには、電圧型インバータ１９ｍが、車両上のバッテリ１８の電力を供給する。電気モータ１０ｍのロータに、ロータの磁極位置を検出するためのレゾルバ１７ｍのロータが連結されている。レゾルバ１７ｍは、そのロータの回転角を表すアナログ電圧（回転角信号）ＳＧθｍを発生し、モータ制御装置３０ｍに与える。
【００２９】
車両上の蓄電池であるバッテリ１８には、車両上の電装部が電源オンのときには、１次側コンデンサ２２が接続されて、バッテリ１８と共に１次側電源を構成する。電圧センサ２１が、１次側コンデンサ２２の電圧（車両上バッテリ１８の電圧）を表わす電圧検出信号Ｖｄｃをコンバータ制御装置３０ｖに与える。この実施例では、電圧センサ２１に、分圧抵抗を用いた。１次側電源の正極（＋ライン）には、双方向コンバータ回路１のリアクトル２の一端が接続されている。
【００３０】
コンバータ回路１には更に、該リアクトル２の他端と１次側電源の負極（−ライン）の間をオン，オフする昇圧スイッチング素子３，２次側コンデンサ２３の正極と前記他端との間をオン，オフする降圧スイッチング素子４、および、各スイッチング素子３，４に並列に接続された各ダイオード５，６がある。ダイオード５のアノードはリアクトル２の他端に、カソードは１次側電源の負極（−ライン）に接続されており、ダイオード６のアノードは２次側コンデンサ２３の正極に、カソードはリアクトル２の他端に接続されている。スイッチング素子３，４のいずれにも、本実施例では、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）を用いた。
【００３１】
昇圧スイッチング素子３をオン（導通）にすると１次側電源（１８，２２）からリアクトル２を介して昇圧スイッチング素子３に電流が流れ、これによりリアクトル２が蓄電し、昇圧スイッチング素子３がオフ（非導通）に切換るとリアクトル２がダイオード６を通して２次側コンデンサ２３に高圧放電する。すなわち１次側電源の電圧よりも高い電圧を誘起して２次側コンデンサ２３を充電する。昇圧スイッチング素子３のオン，オフを繰り返すことにより、２次側コンデンサ２３の高圧充電が継続する。すなわち、高い電圧で２次側コンデンサ２３が充電される。一定周期でこのオン，オフを繰り返すと、オン期間の長さに応じてリアクトル２が蓄積する電力が上昇するので、該一定周期の間のオン時間（オンデューティ：該一定周期に対するオン時間比）を調整することによって、すなわちＰＷＭ制御によって、１次側電源１８，２２からコンバータ回路１を介して２次側コンデンサ２３に給電する速度（力行用の給電速度）を調整することが出来る。
【００３２】
降圧スイッチング素子４をオン（導通）にすると、２次側コンデンサ２３の蓄積電力が、降圧スイッチング素子４およびリアクトル２を通して、１次側電源１８，２２に与えられる（逆給電：回生）。この場合も、一定周期の間の降圧スイッチング素子４のオン時間を調整することによって、すなわちＰＷＭ制御によって、２次側コンデンサ２３からコンバータ回路１を介して１次側電源１８，２２に逆給電する速度（回生用の給電速度）を調整することができる。
【００３３】
電圧型インバータ１９ｍは、６個のスイッチングトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６を備え、ドライブ回路２０ｍが並行して発生する６連の駆動信号の各連によってトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６をオン（導通）駆動して、２次側コンデンサ２３の直流電圧（コンバータ回路１の出力電圧すなわち２次電圧）を３連の、位相差が２π／３の交流電圧、すなわち３相交流電圧に変換して、電気モータ１０ｍの３相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）のステータコイル１１〜１３のそれぞれに印加する。これにより電気モータ１０ｍのステータコイル１１〜１３のそれぞれに各相電流ｉＵｍ，ｉＶｍ，ｉＷｍが流れ、電気モータ１０ｍのロータが回転する。６個のスイッチングトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６は、いずれもＩＧＢＴである。
【００３４】
ＰＷＭパルスによるトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６のオン／オフ駆動（スイッチング）に対する電力供給能力を高くしかつ電圧サージを抑制するために、インバータ１９ｍの入力ラインである、コンバータ回路１の２次側出力ラインには、大容量の２次側コンデンサ２３が接続されている。これに対して１次側電源を構成する１次側コンデンサ２２は、小型かつ低コストの小容量のものであり、１次側コンデンサ２２の容量は、２次側コンデンサ２３の容量よりもかなり小さい。電圧センサ２４が、コンバータ回路１の２次電圧Ｖｕｃを検出してコンバータ制御装置３０ｖに与える。電気モータ１０ｍのステータコイル１１〜１３に接続した給電線には、ホールＩＣを用いた電流センサ１４ｍ〜１６ｍが装着されており、それぞれ、各相電流ｉＵｍ，ｉＶｍ，ｉＷｍを検出し電流検出信号（アナログ電圧）を発生し、モータ制御装置３０ｍに与える。
【００３５】
図２に、モータ制御装置３０ｍの機能構成を示す。モータ制御装置３０ｍは、本実施例では、マイクロコンピュータ（以下マイコンと言う）ＭＰＵを主体とする電子制御装置であり、マイコンＭＰＵと、ドライブ回路２０ｍ，電流センサ１４〜１６，レゾルバ１７，１次電圧センサ２１および２次電圧センサ２４との間の、図示しないインターフェイス（信号処理回路）を含み、さらに、マイコンＭＰＵと、前記車両上の図示しない車両走行制御システムのメインコントローラとの間の、図示しないインターフェイス（通信回路）も含む。
【００３６】
図２を参照すると、レゾルバ１７が与える回転角信号ＳＧ θに基づいて、モータ制御装置３０ｍであるマイコンＭＰＵが、電気モータ１０ｍのロータの回転角度（磁極位置）θおよび回転速度（角速度）ωを算出する。
【００３７】
なお、正確にいうと、電気モータ１０ｍのロータの回転角度と磁極位置とは同一ではないが、両者は比例関係にあり比例係数が電気モータ１０ｍの磁極数ｐによって定まる。また、回転速度と角速度とは同一ではないが、両者も比例関係にあり比例係数が電気モータ１０ｍの磁極数ｐによって定まる。本書においては、回転角度θは磁極位置を意味する。回転速度ωは角速度を意味するが、回転速度を意味する場合もある。
【００３８】
図示しない車両走行制御システムのメインコントローラが、モータ目標トルクＴＭ＊をモータ制御装置３０ｍすなわちマイコンＭＰＵに与える。なお、該メインコントローラは、前記車両の車速及びアクセル開度に基づいて車両要求トルクＴＯ*を算出し、該車両要求トルクＴＯ*に対応してモータ目標トルクＴＭ＊を発生して、マイコンＭＰＵに与える。マイコンＭＰＵは、電気モータ１０ｍの回転速度ωｒｐｍをメインコントローラに出力する。
【００３９】
マイコンＭＰＵは、トルク指令制限３４によって、２次目標電圧Ｖｕｃ＊および回転速度ωに対応する制限トルクＴＭ＊ｍａｘを制限トルクテーブル（ルックアップテーブル）から読み出して、目標トルクＴＭ＊がＴＭ＊ｍａｘを超えていると、ＴＭ＊ｍａｘを目標トルクＴ*に定める。ＴＭ＊ｍａｘ以下のときには、モータ目標トルクＴＭ＊を目標トルクＴ*に定める。このような制限を加えて生成したモータ目標トルクＴ*が、２次目標電圧算出４３および出力演算３５に与えられる。
【００４０】
なお、制限トルクテーブルは、２次目標電圧Ｖｕｃ＊および回転速度範囲内の電圧の各値をアドレスとし、該各値で電気モータ１０ｍに生起させることができる最大トルクを制限トルクＴＭ＊ｍａｘとして書込んだメモリ領域であり、本実施例ではマイコンＭＰＵ内の図示しないＲＡＭの１メモリ領域を意味する。制限トルクＴＭ＊ｍａｘは、２次目標電圧Ｖｕｃ＊が高いほど大きく、低いほど小さい。また、回転速度ωが低いほど大きく、高いほど小さい。
【００４１】
上記マイコン内には、該制限トルクテーブルのデータＴＭ＊ｍａｘを書込んだ不揮発性メモリがあり、マイコンに動作電圧が印加されてマイコンが、自身および図１に示すモータ駆動システムを初期化する過程で、不揮発性メモリから読み出してＲＡＭに書き込む。マイコンにはその他の同様なルックアップテーブルが複数あり後に言及するが、これらも、制限トルクテーブルと同様に、不揮発性メモリにあった参照データが書き込まれた、ＲＡＭ上のメモリ領域を意味する。
【００４２】
モータ制御装置３０ｍすなわちマイコンＭＰＵは、２次目標電圧算出４３において、目標トルクＴ＊と回転速度ωに基づいて「力行」か「回生」かを判定して、「力行」であると「力行」グループ内の、「回生」であると「回生」グループ内の、目標トルクＴ＊に割り当てられた２次目標電圧テーブルから、電動機１０ｍの回転速度ωに割り当てられた２次目標電圧Ｖｕｃ＊ｍを読み出す。
【００４３】
「力行」グループの各２次目標電圧テーブルは、回転速度に対応付けた２次目標電圧値を格納したルックアップテーブルである。「回生」グループの各２次目標電圧テーブルも、回転速度に対応付けた２次目標電圧値を格納したルックアップテーブルである。
【００４４】
本実施例では、高トルク曲線にもとづいてｄ−ｑ座標上の、目標トルクに対応するｄ軸電流ｉｄ＊およびｑ軸電流ｉｑ＊を算出し、これらに基づいて各軸目標電圧Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を算出し、そしてこれらを３相の各相制御電圧に変換するが、高トルク曲線は、「力行」のものと「回生」のものとは、非対称（絶対値が同一の目標トルクに対して、ｉｄ＊，ｉｑ＊の値が相異）であるので、仮に、各目標トルク宛一つの２次目標電圧特性を「力行」用と「回生」用に共用すると、トルク制御精度が低下する。そこで本実施例では、絶対値が同一の目標トルク宛ての２次目標電圧特性を、「力行」用と「回生」用の２つにしている。
【００４５】
モータ制御装置３０ｍのマイコンＭＰＵは、「出力演算」３５において、電気モータ１０ｍのロータにおける磁極対の方向にｄ軸を、該ｄ軸と直角の方向にｑ軸をそれぞれ採った、公知のｄ−ｑ軸モデル上のベクトル制御演算、によるフィードバック制御を行う。そこで該マイコンは、電流センサ１４〜１６の電流検出信号ｉＵ，ｉＶ，ｉＷをデジタル変換して読込み、電流帰還演算にて、公知の固定／回転座標変換である３相／２相変換を用いて、固定座標上の３相電流値ｉＵ，ｉＶ，ｉＷを、回転座標上のｄ軸およびｑ軸の２相電流値ｉｄ，ｉｑに変換する。
【００４６】
１つのルックアップテーブルである第１高効率トルク曲線テーブルＡが出力演算３５にあり、この第１高効率トルク曲線テーブルＡには、モータ速度ωおよびモータ目標トルクＴ*に対応付けられた、各モータ速度で各目標トルクＴ*を発生するための各ｄ軸電流値ｉｄが書き込まれている。
【００４７】
ｄ軸電流ｉｄおよびｑ軸電流ｉｑの各値に対応して電気モータの出力トルクが定まるが、１つの回転速度値に対して、すなわち同一のモータ回転速度において、同一トルクを出力するためのｉｄ，ｉｑの組合せが無数にあり、定トルクカーブ上にある。定トルクカーブ上に、最も電力使用効率が高い（最低電力消費の）ｉｄ，ｉｑの組合せがあり、そこが高効率トルク点である。複数のトルクカーブ上の高効率トルク点を連ねる曲線が、高効率トルク曲線であって各回転速度に対して存在する。モータの回転速度宛ての高効率トルク曲線上の、与えられたモータ目標トルクＴ*の位置のｄ軸電流ｉｄおよびｑ軸電流ｉｑを目標電流値として電気モータ１０ｍの付勢を行うことにより、目標トルクＴ*を電気モータ１０ｍが出力し、しかもモータ付勢の電力使用効率が高い。
【００４８】
本実施例では、高効率トルク曲線を、ｄ軸の値を表す第１高効率トルク曲線Ａと、ｑ軸の値を表わす第２高効率トルク曲線Ｂの、２系統に分け、しかも、第１高効率トルク曲線Ａは、力行領域に適用するものと回生領域に適用するものを対にしたものとし、いずれもモータ回転速度と目標トルクに対するｄ軸目標電流を現すものである。
【００４９】
第１高効率トルク曲線テーブルＡは、目標トルクＴ*に宛てられた、最低電力消費で目標トルクを発生するためのｄ軸目標電流を書込んだメモリ領域であり、力行用の力行テーブルＡ１と、回生用の回生テーブルＡ２をあわせた１対で構成されている。力行用と回生用のいずれのテーブルを用いるかは、電気モータの回転速度ωと与えられる目標トルクＴ*に基づいて、力行か回生かを判定し、判定結果に従って決定する。
【００５０】
ただし、電気モータ１０ｍの回転速度ωが上昇するのに伴ってステータコイル１１〜１３に発生する逆起電力が上昇し、コイル１１〜１３の端子電圧が上昇する。これにともなってインバータ１９からコイル１１〜１３への目標電流の供給が難しくなり、目標とするトルク出力が得られなくなる。この場合、与えられたモータ目標トルクＴ*の定トルク曲線上で、曲線に沿ってΔｉｄ，Δｉｑ分、ｄ軸電流ｉｄおよびｑ軸電流ｉｑを下げることにより、電力使用効率は低下するが、目標トルクＴ*を出力することができる。これが弱め界磁制御といわれている。ｄ軸弱め界磁電流Δｉｄは、界磁調整代演算により生成して、ｄ軸電流指令を算出し、ｑ軸電流指令を算出する。ｄ軸弱め界磁電流Δｉｄは、弱め界磁電流演算４１が算出する。その内容は後に説明する。
【００５１】
マイコンＭＰＵは、「出力演算」３５の中のｄ軸電流指令の算出では、トルク指令制限によって決定した目標トルクＴ*に対応して第１高効率トルク曲線テーブルＡから読出したｄ軸電流値ｉｄから、ｄ軸弱め界磁電流Δｉｄを減算して、ｄ軸目標電流ｉｄ*を、ｉｄ*＝−ｉｄ−Δｉｄ、と算出する。
【００５２】
ｑ軸電流指令の算出では、出力演算３５にある第２高効率トルク曲線テーブルＢを用いる。第２高効率トルク曲線テーブルＢは、高効率トルク曲線の、ｑ軸の値を表わす第２高効率トルク曲線Ｂを更に、ｄ軸弱め界磁電流Δｉｄと対のｑ軸弱め界磁電流Δｉｑを減算したｑ軸目標電流を表わす曲線に補正し、補正後の第２高効率トルク曲線Ｂのデータ、を格納したものである。第２高効率トルク曲線テーブルＢは、目標トルクＴ*およびｄ軸弱め界磁電流Δｉｄに宛てられた、最低電力消費で目標トルクを発生するためのｄ軸目標電流、すなわち、補正後の第２高効率トルク曲線Ｂの目標電流値、を書込んだメモリ領域であり、これも、力行用の力行テーブルＢ１と、回生用の回生テーブルＢ２をあわせた１対で構成されている。力行用と回生用のいずれを用いるかは、電気モータの回転速度ωと目標トルクＴ*に基づいて、力行か回生かを判定し、判定結果にしたがって決定する。
【００５３】
ｑ軸電流指令の算出では、目標トルクＴ*およびｄ軸弱め界磁電流Δｉｄに宛てられたｑ軸目標電流ｉｑ*を、第２高効率トルク曲線テーブルＢから読み出してｑ軸電流指令とする。
【００５４】
モータ制御装置３０ｍのマイコンＭＰＵは、出力演算３５にて、ｄ軸目標電流ｉｄ*とｄ軸電流ｉｄとの電流偏差δｉｄ、及びｑ軸目標電流ｉｑ*とｑ軸電流ｉｑとの電流偏差δｉｑを算出し、各電流偏差δｉｄ，δｉｑに基づいて、比例制御及び積分制御（フィードバック制御のＰＩ演算）を行い、出力電圧としてのｄ軸電圧指令値ｖｄ*およびｑ軸電圧指令値ｖｑ*を算出する。
【００５５】
次に、回転／固定座標変換である２相／３相変換３６にて、回転座標上の目標電圧ｖｄ*及びｖｑ*を、２相／３相変換に従って固定座標上の各相目標電圧ＶＵ*，ＶＶ*，ＶＷ*に変換する。これは、電圧制御モードが２相変調であるときには、変調３７を介してＰＷＭパルス発生５０に送る。電圧制御モードが３相変調であるときには、変調３７の２相変調で３相変調モードの各相目標電圧ＶＵ*，ＶＶ*，ＶＷ*を２相変調のものに変換してＰＷＭパルス発生５０に送る。電圧モードが、全相を矩形波通電とする１ｐｕｌｓｅモードであるときには、変調３７の１ｐｕｌｓｅ変換で、３相変調モードの各相目標電圧ＶＵ*，ＶＶ*，ＶＷ*を各相矩形波通電とするものに変換してＰＷＭパルス発生５０に与える。
【００５６】
ＰＷＭパルス発生５０は、３相目標電圧ＶＵ*，ＶＶ*，ＶＷ*が与えられると、それら各値の電圧を出力するための、ＰＷＭパルスＭＵ，ＭＶ，ＭＷに変換して、図１に示されるドライブ回路２０ｍに出力する。ドライブ回路２０ｍは、ＰＷＭパルスＭＵ，ＭＶ，ＭＷに基づいて６連の駆動信号を並行して発生し、各連の駆動信号で、電圧型インバータ１９のトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６のそれぞれをオン／オフする。これにより、電気モータ１０ｍのステータコイル１１〜１３のそれぞれに、ＶＵ*，ＶＶ*およびＶＷ*が印加され、相電流ｉＵ，ｉＶおよびＩＷが流れる。２相変調モードの各相目標電圧が与えられると、ＰＷＭパルス発生器は、２相はＰＷＭパルスを発生し残りの１相はオン又はオフ（定電圧出力）信号とする。１ｐｕｌｓｅ変調モードの各相目標電圧が与えられると、各相を矩形波通電とする通電区間信号を出力する。
【００５７】
弱め界磁電流演算４１は、弱め界磁制御のためのパラメータである電圧飽和指標ｍを算出する。すなわち、ｄ軸電圧指令値ｖｄ*及びｑ軸電圧指令値ｖｑ*に基づいて、電圧飽和の程度を表す値として、電圧飽和算定値ΔＶを算出し、界磁調整代を算出する。
【００５８】
界磁調整代の算出では、ΔＶを積算し、積算値ΣΔＶが正の値を採る場合、積算値ΣΔＶに比例定数を乗算して弱め界磁制御を行うためのｄ軸弱め界磁電流Δｉｄを算出し、正の値に設定し、電圧飽和算定値ΔＶ又は積算値ΣΔＶが零以下の値を採る場合、前記調整値Δｉｄおよび積算値ΣΔＶを零にする。調整値Δｉｄは、ｄ軸電流指令の算出およびｑ軸電流指令の算出において使用する。
【００５９】
「２相／３相変換」３６は、２相／３相変換の過程で電動機目標電圧Ｖｍ＊を算出する。Ｖｍ＊＝√（Ｖｄ＊2＋Ｖｑ＊2）、である。この電動機目標電圧Ｖｍ＊と２次側コンデンサ２３の電圧Ｖｕｃ（電圧センサ２４の電圧検出値）とから、変調制御４２が、変調比 Ｍｉ＝Ｖｍ＊／Ｖｕｃ＊ を算出する。変調制御４２はさらに、電動機１０ｍの目標トルクＴ＊，回転速度ωおよび変調比Ｍｉに基いて、変調モードを決定する。決定した変調モードに応じて、該変調モードの各相目標電圧の出力を、変調３７に指示する。
【００６０】
図２に示すマイコンＭＰＵには、ＣＰＵの他に、データを記録したり、各種のプログラムを記録したりするためのＲＡＭ，ＲＯＭおよびフラッシュメモリが備わっており、ＲＯＭ又はフラッシュメモリに格納されたプログラム，参照データおよびルックアップテーブルをＲＡＭに書き込んで、該プログラムに基づいて、図２に２点鎖線ブロックで囲んで示す入力処理，演算および出力処理を行う。
【００６１】
図３に、該プログラムに基づいてマイコンＭＰＵ（のＣＰＵ）が実行するモータ駆動制御ＭＤＣの概要を示す。動作電圧が印加されるとマイコンＭＰＵは、自身およびＰＷＭパルス発生５０およびドライブ回路２０ｍの初期化を行って、電動機１０ｍを駆動するインバータ１９ｍを停止待機状態に設定する。そして図示しない車両走行制御システムのメインコントローラからのモータ駆動スタート指示を待つ。モータ駆動スタート指示が与えられると、マイコンＭＰＵは、「開始処理」（ステップ１）によって、内部レジスタに電動機制御の初期値を設定して、「入力読込み」（ステップ２）で、入力信号又はデータを読み込む。すなわち、メインコントローラが与える第１目標トルクＴＭ＊，電流センサ１４ｍ〜１６ｍが検出した各相電流値ｉＵ，ｉＶ，ｉＷ、および、レゾルバ１７の回転角信号ＳＧ θをデジタル変換により読込み、また、後述するコンバータ制御装置３０ｖが与える、２次電圧目標値Ｖｕｃ＊およびモータ駆動システムシャットダウン要求信号Ｓｓｄ（高レベルＨが有意）を取り込む。
【００６２】
なお、以下においては、括弧内には、ステップという語を省略して、ステップ番号のみを記す。
【００６３】
次にマイコンＭＰＵは、シャットダウン要求信号Ｓｓｄがシャットダウン要求を意味する高レベルＨであると、モータ１０ｍの駆動を停止するための出力信号、ならびに、図示しない車両走行制御システムのメインコントローラに、モータ駆動の、駆動回路過熱による保護停止を報知する警報信号Ｓｓｄｍ（高レベルＨが有意）を生成して（３，１６）、インバータ１９ｍおよびメインコントローラに出力する（１２）。
【００６４】
しかしシャットダウン要求信号Ｓｓｄがシャットダウン要求なしを意味する低レベルＬであるときには、「入力読込み」（２）で読み込んだ回転角信号ＳＧθ（回転角データＳＧθ）に基づいて回転角度θおよび回転速度ωを算出する（４）。この機能を図２上には、角度，速度演算３２として示した。次にマイコンＭＰＵは、読み込んだモータ目標トルクＴＭ*，２次電圧上限値Ｖｕｃ＊ｍａｘおよび算出した回転速度ωに対応する制限トルクＴＭ＊ｍａｘを制限トルクテーブルから読み出して、読み込んだモータ目標トルクＴＭ*がＴＭ＊ｍａｘを超えていると、ＴＭ＊ｍａｘを目標トルクＴ*に定める。ＴＭ＊ｍａｘ以下のときには、読み込んだモータ目標トルクＴＭ*を目標トルクＴ*に定める（５）。この機能を図２上には、トルク指令制限３４として示した。つぎにマイコンＭＰＵは、「２次目標電圧算出」（６）で、電動機１０が「力行」運転か「回生」運転かを判定し、判定結果に対応してグループを選択し、その中の、目標トルクＴ＊に対応付けられている２次目標電圧テーブルから、現在の回転速度ωに割り当てられている２次目標電圧Ｖｕｃ＊を読み出す。「２次目標電圧算出」（６）の内容は、上述の、図２に示す２次目標電圧算出４３の内容と同様である。
【００６５】
次にマイコンＭＰＵは、読込んだ３相の電流検出信号ｉＵ，ＩＶ，ｉＷを、３相／２相変換により、２相のｄ軸電流値ｉｄおよびｑ軸電流値に変換する（７）。この機能を図２上には、電流帰還３１として示した。次にマイコンＭＰＵは、ｄ軸弱め界磁制御を行うためのｄ軸弱め界磁電流Δｉｄを算出する（８）。この機能を図２上には、弱め界磁電流演算４１として示した。
【００６６】
「出力演算」（９）の内容は、上述の、図２に示す出力演算３５の内容と同様である。該「出力演算」（９）で算出したｄ−ｑ軸の電圧目標値Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を、３相変調モードの各相目標電圧ＶＵ＊，ＶＶ＊，ＶＷ＊に変換する（１０）。このとき電動機目標電圧Ｖｍ＊も算出する。つぎの「変調制御」（１１）で、変調比Ｍｉを算出し、変調比Ｍｉ，目標トルクＴ＊および回転速度ωに基いて、変調モードを決定する。
【００６７】
変調モードを決定するために参照するパラメータには、目標トルクＴ＊，回転速度ωおよび変調比Ｍｉがある。マイコンＭＰＵには、変調モード（３相変調，２相変調，１ｐｕｌｓｅ）および変調比に対応付けた変調閾値テーブル（ルックアップテーブル）があり、各変調閾値テーブルには、変調モード境界の閾値（目標トルク値および回転速度値）が格納されている。マイコンＭＰＵは、現在の変調モード（３相変調，２相変調又は１ｐｕｌｓｅ）と変調比に対応する変調閾値テーブルを選択してそれから、閾値を読み出して、目標トルクＴ＊および回転速度を閾値と対比して、次に採用すべき変調モードを決定する。
【００６８】
次の「出力更新」（１２）では、変調制御（１１）で決定した変調モードの各相目標電圧をＰＷＭパルス発生５０に出力する。次に、次の繰返し処理タイミングになるのを待ってから（１３）、再度「入力読込み」（２）に進む。そして上述の「入力読込み」（２）以下の処理を実行する。次の繰返し処理タイミングになるのを待っている間に、図示しない車両走行制御システムのメインコントローラから停止指示があると、マイコンＭＰＵはそこでモータ回転付勢のための出力を停止する（１４，１５）。
【００６９】
以上、車輪を回転駆動する電気モータ１０ｍの動作を制御するモータ制御装置３０ｍの制御機能を説明した。
【００７０】
一方、車両上エンジンによって回転駆動される電動機１０ｇは発電機又は発電動機といわれることもあるが、本実施例では、電動機１０ｇは、エンジンを始動するときにはエンジンを始動駆動する電気モータ（力行）であり、エンジンが始動するとエンジンによって回転駆動されて発電する発電機（回生）である。この電動機１０ｇの力行および回生を制御するモータ制御装置３０ｇの機能および動作は、モータ制御装置３０ｍのものと同様であり、また、電動機１０ｇに給電するインバータ１９ｇの構成および動作は、インバータ１９ｍと同様である。
【００７１】
エンジンを始動するときに図示しないメインコントローラから、正値の目標トルクＴＭ*ｇが与えられ、モータ制御装置３０ｇは、モータ制御装置３０ｍの上述の制御動作と同様な制御動作を行う。エンジンが始動しその出力トルクが上昇するとメインコントローラが目標トルクＴＭ*ｇを、発電（回生）用の負値に切り換える。これによりモータ制御装置３０ｇは、電動機１０ｇの出力トルクが、負値の目標トルク（エンジンの目標負荷）となるように、インバータ１９ｇを制御する。この内容（出力制御演算）も、モータ制御装置３０ｍの上述の出力制御演算と同様である。
【００７２】
前述のように、コンバータ４０の出力電圧である２次電圧Ｖｕｃ（２次側コンデンサ２３の電圧）は、弱め界磁電流Δｉｄ，Δｉｑの算出４１および２相／３相変換３６にも用いられる。この２次電圧Ｖｕｃは、１次側電源１８，２２の電力容量で達成可能な２次電圧最高値以下において、目標トルクＴＭ*ｍ，ＴＭ*ｇおよび回転速度に対応して、目標トルクが大きいと高くまた回転速度が高いと高く、２次電圧Ｖｕｃを調整するのが好ましい。この２次電圧Ｖｕｃの調整をコンバータ制御装置３０ｖが実行する。
【００７３】
図１に示すコンバータ制御装置３０ｖも、本実施例では、マイコンを主体とする電子制御装置であり、マイコンと、図示しないインターフェイス（信号処理回路）およびＰＷＭパルス発生を含み、さらに、マイコンと、モータ制御装置３０ｍ，３０ｇとの間の、図示しないインターフェイス（通信回路）も含む。コンバータ制御装置３０ｖは、モータ制御装置３０ｍが与える２次目標電圧Ｖｕｃ＊ｍと、モータ制御装置３０ｇが与える２次目標電圧Ｖｕｃ＊ｇの、高い方を２次目標電圧Ｖｕｃ＊として、該目標電圧Ｖｕｃ＊とコンバータ回路１の現在の出力電圧すなわち２次電圧Ｖｕｃに基づいて、フィードバック制御演算により、２次電圧Ｖｕｃを目標電圧Ｖｕｃ＊とするための制御出力Ｐｖｃを生成し、制御信号Ｐｖｃを、コンバータ回路１の昇圧スイッチング素子３をオン，オフ駆動する昇圧用のＰＷＭパルスＰｖｆと、降圧スイッチング素子４をオン，オフ駆動する降圧用のＰＷＭパルスＰｖｒに変換して、ドライブ回路２０ｖに出力する。ドライブ回路２０ｖが、ＰＷＭパルスＰｖｆ，Ｐｖｒに基づいて昇圧スイッチング素子３，降圧スイッチング素子４をオン，オフする。なお、昇圧スイッチング素子３のオン期間には降圧スイッチング素子４はオフ、降圧スイッチング素子４のオン期間には、昇圧スイッチング素子３はオフとなるように、ＰＷＭパルスＰｖｆ，Ｐｖｒにはそれぞれにオフ期間（デッドタイム）が設定されている。このようなＰＷＭパルスＰｖｆおよびＰｖｒによる昇圧スイッチング素子３および降圧スイッチング素子４のオン，オフ駆動により、コンバータ回路１が出力する２次電圧Ｖｕｃが目標電圧Ｖｕｃ＊に制御される。
【００７４】
図４に、コンバータ制御装置３０ｖによるコンバータ回路１の出力電圧の制御すなわち２次電圧制御、の概要を示す。動作電圧が印加されるとコンバータ制御装置３０ｖのマイコン（以下、単にマイコンという）は、自身およびその内部のＰＷＭパルス発生ならびにドライブ回路２０ｖの初期化を行って、コンバータ回路１の昇圧，降圧スイッチング素子３，４を共にオフにする。そしてモータ制御装置３０ｍ又は３０ｇからのモータ駆動スタート信号を待つ。モータ駆動スタート信号が到来すると、マイコンは、「開始処理」（２１）によって、内部レジスタにコンバータ回路制御の初期値を設定する。このときモータ制御装置３０ｍおよび３０ｇへの出力となる２次目標電圧データＶｕｃ＊は、初期値０とし、モータ駆動システムシャットダウン要求信号Ｓｓｄは、シャットダウン要求なしを表す低レベルＬとする。また、後述の「リアクトル２の過熱保護」ＰＡＴで参照するフラグレジスタＦｕｉのデータを、昇圧可を表すＬに初期化する。なお、ＦｕｉのデータＨは、昇圧禁止を意味する。
【００７５】
次に、「入力読込み」（２２）で、検出値およびデータを読み込む。すなわち、電圧センサ２１，２４の電圧検出信号Ｖｄｃ，Ｖｕｃおよびリアクトル２の温度を検出する温度センサ７の温度検出信号ＲＴを、Ａ／Ｄ変換して読み込み、そして、モータ制御装置３０ｍおよび３０ｇが与える２次目標電圧Ｖｕｃ＊ｍおよびＶｕｃ＊ｇを読み込む。次の「２次目標電圧Ｖｕｃ＊を決定」（２３）では、モータ制御装置３０ｍおよび３０ｇが与えた第１および第２の２次目標電圧Ｖｕｃ＊ｍおよびＶｕｃ＊ｇの、高い方を、コンバータ回路１の２次目標電圧Ｖｕｃ＊に定める。
【００７６】
次に「リアクトル２の過熱保護」ＰＡＴに進んで、フラグレジスタＦｕｉのデータＦｕｉおよびリアクトル温度ＲＴを参照して（２４，２５）、昇圧可（Ｆｕｉ：Ｌ）であって、しかもリアクトル温度ＲＴが第１所定値Ｔｈ未満であると、「フィードバック制御演算」（２６）で、ステップ２３で定めた２次目標電圧Ｖｕｃ＊と２次電圧Ｖｕｃに基づいて、ＰＩ（比例・積分）フィードバック制御演算により、２次電圧Ｖｕｃを２次目標電圧Ｖｕｃ＊とするための制御出力Ｐｖｃを生成し、次の「上下アーム制御信号に変換」（２７）で、制御信号Ｐｖｃを、コンバータ回路１の昇圧スイッチング素子３（下アーム）をオン，オフ駆動する昇圧用のＰＷＭパルスＰｖｆと、降圧スイッチング素子４（上アーム）をオン，オフ駆動する降圧用のＰＷＭパルスＰｖｒの各デューティＰｖｆ，Ｐｖｒに変換して、各デューティのＰＷＭパルスＰｖｆ，Ｐｖｒを発生してドライブ回路２０ｖに出力する（２８）。このとき、コンバータ回路１の２次目標電圧Ｖｕｃ＊およびシャットダウン要求信号Ｓｓｄ（Ｌ：シャットダウン要求なし）を、モータ制御装置３０ｍ，３０ｇに出力する。ドライブ回路２０ｖが、該ＰＷＭパルスＰｖｆ，Ｐｖｒに基づいて昇圧スイッチング素子３，降圧スイッチング素子４をオン，オフする。これにより、コンバータ回路１が出力する２次電圧Ｖｕｃが、２次目標電圧Ｖｕｃ＊又は略２次目標電圧Ｖｕｃ＊となる。
【００７７】
モータの高トルク運転の長時間の継続や、高速値への急加速と低速値への急減速を交互に短周期で繰り返すなどの、極めて過酷な負荷がかかると、リアクトル２の発熱が大きく、リアクトル２の温度が急速に上昇する。リアクトル２の温度ＲＴが第１所定値Ｔｈ以上になると、マイコンは、「昇圧比下げのなまし処理」（３２）を実行し、この処理によって、２次電圧Ｖｕｃをバッテリ電圧Ｖｄｃまで順次に下げると、フラグレジスタＦｕｉのデータＦｕｉを、昇圧禁止であることを表すＨに切換え、ＰＷＭパルス信号ＰｖｆおよびＰｖｒを、昇圧スイッチング素子３（下アーム）をオフに維持し降圧スイッチング素子４（上アーム）をオンに維持する信号ＬおよびＨに定め（３３）、そして２次目標電圧Ｖｕｃ＊の値をバッテリ電圧すなわち１次側電源電圧Ｖｄｃに変更して（３４）、ＰＷＭパルス信号ＰｖｆおよびＰｖｒをドライブ回路２０ｖに出力し、２次電圧Ｖｕｃ，２次目標電圧Ｖｕｃ＊およびシャットダウン要求信号（Ｌ：要求なし）をモータ制御装置３０ｍ，３０ｇに出力する（２８）。これによりコンバータ回路１は昇圧を停止する。
【００７８】
図５の（ａ）に、「昇圧比下げのなまし処理」（３２）の内容を示す。ここでは、まずこの時点の２次電圧Ｖｕｃをなまし目標電圧Ｖｕｃ＊ｓｍの初期値とし（４１Ｄ）、なまし目標電圧Ｖｕｃ＊ｓｍを、ｄＴ周期でｄＶづつ順次に下げながら（４３Ｄ，４７Ｄ）、なまし目標電圧Ｖｕｃ＊ｓｍを２次電圧として出力するための昇圧用のＰＷＭパルスＰｖｆと降圧用のＰＷＭパルスＰｖｒを生成してドライブ回路２０ｖに更新出力する（４４Ｄ〜４６Ｄ）。これを、なまし目標電圧Ｖｕｃ＊ｓｍがバッテリ電圧Ｖｄｃ（１次側電源の電圧）になるまで継続する。なまし目標電圧Ｖｕｃ＊ｓｍがＶｄｃ以下になると、「昇圧比下げのなまし処理」を終了する（４２Ｄからリターン）。すなわち、図４のステップ３３に進む。このなまし処理により、ＰＷＭパルスＰｖｆ，Ｐｖｒの変化が緩やかで、昇圧比の低下すなわち２次電圧Ｖｕｃの低下が緩やかで、モータトルクの変化が緩やかである。これによりトルクショック（モータ出力トルクの急減）を生じない。
【００７９】
上述のなまし処理（３２）および昇圧禁止（３３）により、コンバータ回路１の出力電圧がバッテリ電圧Ｖｄｃになるので、モータ制御装置３０ｍ，３０ｇのインバータ制御による、モータ１０ｍ，１０ｇの動作領域が、図６に示す「昇圧時の動作領域」から「バッテリ電圧での動作領域」に変わり、ここではリアクトル２を通過する直流電流（バッテリ電流）が少なくなるので、リアクトル２での電力損失が少なくなる。これに加えて、昇，降圧スイッチング素子３，４のオン，オフスイッチングが無いので、リアクトル２を流れるリプル電流が実質的になくなり、したがって高調波電流が実質的に無くなって、リアクトル２の高調波電力損失が無くなる。これによって、リアクトル２の発熱量が大幅に低減し、リアクトル２の温度が低下する、又は、温度上昇が抑制される。
【００８０】
図４を再度参照する。昇圧禁止（３３）を実行した後では、「リアクトル２の過熱保護」ＰＡＴに進むたびに、リアクトル温度ＲＴを参照する（２４，３５，３８）。リアクトル温度ＲＴが、第１所定値Ｔｈより高い第３所定値Ｔａ以上になると、昇圧用のＰＷＭパルス信号ＰｖｆのＬ（スイッチング素子３オフ指示）および降圧用のＰＷＭパルス信号ＰｖｒのＨ（スイッチング素子４オン指示）は継続して、シャットダウン要求信号Ｓｓｄを、シャットダウン要求を表すＨに設定する（３５，３６）。そしてシャットダウン要求信号Ｓｓｄ（Ｈ：シャットダウン要求）を、モータ制御装置３０ｍ，３０ｇに出力する（２８）。シャットダウン要求信号Ｓｓｄ（Ｈ）を受けたモータ制御装置３０ｍ，３０ｇは、インバータ１９ｍ，１９ｇの制御を回生制御に切換え、モータ１０ｍおよび１０ｇのインバータ１９ｍ，１９ｇを介して流れるモータ電流（回生）を順次に下げるなましをしてから、モータ電流を遮断する。すなわち、インバータ１９ｍ，１９ｇの全スイッチング素子をオフにする。そして、図示しない車両走行制御システムのメインコントローラに、モータ駆動回路過熱による保護停止（をしたこと）を報知する警報信号Ｓｓｄｍ，Ｓｓｄｇ（高レベルＨが有意）を生成してメインコントローラに出力する。
【００８１】
リアクトル温度ＲＴが、第３所定値Ｔａに達せず、第２所定値Ｔｎを越えている間は、上述の昇圧禁止を継続し、２次目標電圧Ｖｕｃ＊の値を１次側電源電圧Ｖｄｃに変更して（３７）、モータ制御装置３０ｍ，３０ｇに出力する（２８）。
【００８２】
昇圧禁止を継続している間にリアクトル温度ＲＴが低下して第２所定値Ｔｎ以下になったときには（３８）、「昇圧比上げのなまし処理」（３９）を実行し、この処理によって、２次電圧Ｖｕｃを２次目標電圧Ｖｕｃ＊（Ｖｕｃ＊ｍとＶｕｃ＊ｇの高い方）まで順次に上げると、フラグレジスタＦｕｉのデータＦｕｉを、昇圧禁止なしを表すＬに切換え（４０）、ＰＷＭパルス信号ＰｖｆおよびＰｖｒを、該２次目標電圧Ｖｕｃ＊を出力するデューティのパルスとして（２６，２７）、ドライブ回路２０ｖに出力する（２８）。これによりコンバータ回路１は昇圧動作を回復し、ＰＷＭパルス信号ＰｖｆおよびＰｖｒによる昇，降圧によって、モータ制御装置３０ｍ，３０ｇが与えるＶｕｃ＊ｍとＶｕｃ＊ｇの高い方である２次目標電圧Ｖｕｃ＊又は略２次目標電圧Ｖｕｃ＊を出力する。
【００８３】
図５の（ｂ）に、「昇圧比上げのなまし処理」（３９）の内容を示す。ここでは、まずこの時点の２次電圧Ｖｕｃ（＝Ｖｄｃ）を初期値として（４１Ｕ）、なまし目標電圧Ｖｕｃ＊ｓｍを、ｄＴ周期でｄＶづつ順次に上げながら（４３Ｕ，４７Ｕ）、なまし目標電圧Ｖｕｃ＊ｓｍを２次電圧として出力するための昇圧用のＰＷＭパルスＰｖｆと降圧用のＰＷＭパルスＰｖｒを生成してドライブ回路２０ｖに更新出力する（４４Ｕ〜４６Ｕ）。これを、なまし目標電圧Ｖｕｃ＊ｓｍが２次目標電圧Ｖｕｃ＊になるまで継続する。なまし目標電圧Ｖｕｃ＊ｓｍが２次目標電圧Ｖｕｃ＊以上になると、「昇圧比上げのなまし処理」を終了する（４２Ｕからリターン）。すなわち、図４のステップ３８に進む。このなまし処理により、ＰＷＭパルスＰｖｆ，Ｐｖｒの変化が緩やかで、昇圧比の上昇すなわち２次電圧Ｖｕｃの上昇が緩やかで、モータトルクの変化が緩やかである。これによりトルクショック（モータ出力トルクの急増）を生じない。
【００８４】
上述のなまし処理（３９）および昇圧禁止の解除（４０）により、コンバータ回路１の出力電圧が実質的に２次目標電圧Ｖｕｃ＊（Ｖｕｃ＊ｍとＶｕｃ＊ｇの高い方）になるので、モータ制御装置３０ｍ，３０ｇのインバータ制御による、モータ１０ｍ，１０ｇの動作領域が、図６に示す「バッテリ電圧での動作領域」から「昇圧時の動作領域」に戻り、ここでは十分なモータ電流が給電されるので、モータトルクが所望値に復帰する。
【００８５】
図７には、高速値への急加速（高負荷力行）と低速値への急減速（高負荷回生）を短周期で繰り返したときの、リアクトル温度ＲＴと、コンバータ回路１の動作モードの変化を示す。リアクトル温度ＲＴがＴｈ以上に上昇したときの昇圧禁止によりリアクトル温度ＲＴが低下し、Ｔｎ以下に低下したときの昇圧の開始により、急加速／急減速を開始して数十分が経過するまで、リアクトル温度ＲＴはＴｈ程度以下にとどまった。しかし数十分が経過した時点でリアクトル温度ＲＴがＴａに急上昇し、システムシャットダウンが働き、リアクトル温度ＲＴは、その後使用不可となる熱破壊温度より低い温度で低下に転じ、シャットダウンから数十秒後には、昇圧許可領域（Ｔｎ以下）に低下した。図７に示すように、Ｔｎ＜Ｔｈ＜Ｔａである。
【００８６】
この実験によれば、システムシャットダウンから数分経過後に、図示しない車両走行制御システムのメインコントローラがモータ制御装置３０ｍ，３０ｇにモータ駆動スタート指示を与えると、前述のモータ駆動制御ＭＤＣおよびコンバータ制御ＣＤＣが開始される。なお、図７上には、「昇圧比下げのなまし」および「昇圧比上げのなまし」の各期間を、広く示しているが、本実施例では、いずれも数百msecの短期間である。
【実施例２】
【００８７】
−第２実施例−
第２実施例のハードウエアは上述の第１実施例と同様であり、また、モータ制御装置３０ｍ，３０ｇのモータ駆動制御の内容も、第１実施例と同様である。第２実施例のコンバータ制御装置３０ｖのコンバータ制御ＣＤＣの内容も、大筋は第１実施例のもの（図４）と同様であるが、第２実施例のコンバータ制御ＣＤＣの中の「昇圧比下げのなまし処理」（３２）および「昇圧比上げのなまし処理」（３９）の内容が、第１実施例のものと異なる。
【００８８】
図８の（ａ）および（ｂ）に、第２実施例の「昇圧比下げのなまし処理」（３２）および「昇圧比上げのなまし処理」（３９）の内容を示す。図８の（ａ）に示す第２実施例の「昇圧比下げのなまし処理」（３２）では、まずなまし処理開始時点の２次電圧Ｖｕｃと２次目標電圧Ｖｕｃ＊から、２次電圧Ｖｕｃを２次目標電圧Ｖｕｃ＊とするための昇圧用のＰＷＭパルスＰｖｆと降圧用のＰＷＭパルスＰｖｒのデューティＰｖｆ，Ｐｖｒを算出し（５１Ｄ，５２Ｄ）、昇圧用のＰＷＭパルスＰｖｆの昇圧デューティＰｖｆを、なまし目標デューティＰｖｆｓの初期値とし、降圧用のＰＷＭパルスＰｖｒの降圧デューティＰｖｒを、なまし目標デューティＰｖｆｒの初期値とする（５３Ｄ）。そして、なまし目標デューティＰｖｆｓを、ｄＴ周期でｄＰｄｆづつ順次に下げながらかつ同時になまし目標デューティＰｖｆｒを、ｄＴ周期でｄＰｄｒづつ順次に上げながら（５４Ｄ，５７Ｄ）、なまし目標デューティＰｖｆｓの昇圧用のＰＷＭパルスＰｖｆとなまし目標デューティＰｖｒｓの降圧用のＰＷＭパルスＰｖｒを生成してドライブ回路２０ｖに更新出力する（５６Ｄ）。これを、なまし目標デューティＰｖｆｓが昇圧なしの値Ｐｖｆｏ（Ｖｕｃ＝バッテリ電圧Ｖｄｃとなる値）になるまで継続する。なまし目標デューティＰｖｆｓが昇圧なしの値Ｐｖｆｏ以下になると、昇圧用のＰＷＭパルスＰｖｆおよび降圧用のＰＷＭパルスＰｖｒのデューティを昇圧なしの値ＰｖｆｏおよびＰｖｒｏにして（５８Ｄ，５９Ｄ）、「昇圧比下げのなまし処理」を終了する（５９Ｄからリターン）。すなわち、図４のステップ３３に進む。このなまし処理により、ＰＷＭパルスＰｖｆ，Ｐｖｒの変化が緩やかで、昇圧比の低下すなわち２次電圧Ｖｕｃの低下が緩やかで、モータトルクの変化が緩やかである。これによりトルクショック（モータ出力トルクの急減）を生じない。
【００８９】
図８の（ｂ）に示す第２実施例の「昇圧比上げのなまし処理」（３９）では、なまし処理開始時点の２次電圧Ｖｕｃと２次目標電圧Ｖｕｃ＊から、２次電圧Ｖｕｃを２次目標電圧Ｖｕｃ＊とするための昇圧用のＰＷＭパルスＰｖｆと降圧用のＰＷＭパルスＰｖｒのデューティＰｖｆ，Ｐｖｒを算出する（５１Ｕ，５２Ｕ）。算出した昇圧デューティＰｖｆおよび降圧デューティを終了目標値ＰｖｆｅおよびＰｖｒｅとする。そして、昇圧なしのデューティＰｖｆｏおよびＰｖｒｏを、なまし目標デューティＰｖｆｓおよびＰｖｒｓの初期値として（５３Ｕ）、なまし目標デューティＰｖｆｓを、ｄＴ周期でｄＰｄｆづつ順次に上げながらかつ同時になまし目標デューティＰｖｆｒを、ｄＴ周期でｄＰｄｒづつ順次に下げながら（５４Ｕ，５７Ｕ）、なまし目標デューティＰｖｆｓの昇圧用のＰＷＭパルスＰｖｆとなまし目標デューティＰｖｒｓの降圧用のＰＷＭパルスＰｖｒを生成してドライブ回路２０ｖに更新出力する（５６Ｕ）。これを、なまし目標デューティＰｖｆｓが終了目標値Ｐｖｆｅ（Ｖｕｃ＝Ｖｕｃ＊となる値）になるまで継続する。なまし目標デューティＰｖｆｓが２次目標電圧Ｖｕｃ＊相当値Ｐｖｆｅ以上になると、昇圧用のＰＷＭパルスＰｖｆおよび降圧用のＰＷＭパルスＰｖｒのデューティを２次目標電圧Ｖｕｃ＊相当値ＰｖｆｅおよびＰｖｒｅにして（５８Ｕ，５９Ｕ）、「昇圧比上げのなまし処理」を終了する（５９Ｕからリターン）。すなわち、図４のステップ４０に進む。このなまし処理により、ＰＷＭパルスＰｖｆ，Ｐｖｒの変化が緩やかで、昇圧比の上昇すなわち２次電圧Ｖｕｃの上昇が緩やかで、モータトルクの変化が緩やかである。これによりトルクショック（モータ出力トルクの急減）を生じない。第２実施例のその他の機能および動作は、第１実施例と同様である。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の第１実施例の構成の概略を示すブロック図である。
【図２】図１に示すモータ制御装置３０ｍの機能構成の概要を示すブロック図である。
【図３】図２に示すマイコンＭＰＵの、モータ制御の概要を示すフローチャートである。
【図４】図１に示すコンバータ制御装置３０ｖ内のマイコンによる、コンバータ回路１に対する昇圧制御の概要を示すフローチャートである。
【図５】（ａ）は図４に示す「昇圧比下げのなまし処理」（３２）の内容を示すフローチャート、（ｂ）は図４に示す「昇圧比上げのなまし処理」（３９）の内容を示すフローチャートである。
【図６】コンバータ制御装置３０ｖによるコンバータ制御ＣＤＣとモータ制御装置３０ｍ，３０ｇによるモータ駆動制御ＭＤＣによって定まるモータ１０ｍ，１０ｇの動作領域を示すグラフである。
【図７】図１に示すリアクトル２の温度変化の一例を示すグラフである。
【図８】（ａ）は第２実施例の「昇圧比下げのなまし処理」の内容を示すフローチャート、（ｂ）は第２実施例の「昇圧比上げのなまし処理」の内容を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００９１】
２：リアクトル
３：スイッチング素子（昇圧用）
４：スイッチング素子（降圧用）
５，６：ダイオード
７：温度センサ
１０ｍ，１０ｇ：電気モータ
１１〜１３：３相のステータコイル
１４ｍ〜１６ｍ：電流センサ
１７ｍ，１７ｇ：レゾルバ
１８：車両上のバッテリ
２１：１次電圧センサ
２２：１次側コンデンサ
２３：２次側コンデンサ
２４：２次電圧センサ
Ｖｄｃ：１次電圧（バッテリ電圧）
Ｖｕｃ：２次電圧（昇圧電圧）
Ｖｕｃ＊：２次目標電圧
【図１】
0004957538.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0004957538.tif 000006
【図６】
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【図７】
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【図８】
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