(57)【要約】【課題】交流電動機の磁石温度と、電力変換ユニットの温度との関係を適切化するようにインバータのスイッチング周波数（キャリア周波数）を制御することによって、電力変換ユニットの機器保護を図る。【解決手段】磁石温度推定部３００は、モータ温度（磁石温度）推定値Ｔｍ♯を算出する。基準温度設定部３２０は、コンデンサ温度取得部３１０によって取得されたコンデンサ温度Ｔｃおよび、コンデンサ耐圧およびモータ無負荷誘起電圧の特性に従って、基準温度Ｔｈを設定する。キャリア周波数設定部３３０は、Ｔｍ♯≧Ｔｈのときには、通常マップ３３２に従ってインバータのキャリア周波数を設定する一方で、Ｔｍ♯＜Ｔｈのときには、モータ昇温制御時マップ３３２に従って、通常時よりもキャリア周波数を低くする。これにより、モータ電流のリップル電流を大きくすることにより、渦電流増大させてモータ温度上昇を促進する。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
永久磁石が取り付けられたロータを有する交流電動機と、
前記交流電動機への電力供給を制御する電力変換ユニットとを備え、
前記電力変換ユニットは、
複数の電力用半導体スイッチング素子を含んで構成され、パルス幅変調制御に従った前記複数の電力用半導体スイッチング素子のオンオフ制御によって電力変換を行なうインバータと、
前記インバータの直流リンク側に接続されるコンデンサとを含み、
前記交流電動機の運転状態値に基づいて、前記永久磁石の温度推定値を算出する磁石温度推定部と、
前記電力変換ユニットの温度を考慮して設定された基準温度および前記磁石温度推定部による温度推定値の比較に基づいて、前記温度推定値が前記基準温度より低い第１の温度領域では、前記温度推定値が前記基準温度より高い第２の温度領域と比較して、前記パルス幅変調制御に用いる搬送波の周波数を相対的に低く設定する搬送波周波数設定部とをさらに備える、モータ駆動システム。
【請求項２】
前記基準温度は、前記モータ駆動システムの動作時における前記電力変換ユニットの昇温特性に従って、定常状態での前記コンデンサの温度に対応するように予め設定された所定値である、請求項１記載のモータ駆動システム。
【請求項３】
前記インバータの運転状態値に基づく推定演算および温度センサによる測定値の少なくとも一方に基づいて、前記コンデンサの温度を取得するコンデンサ温度取得部と、
前記コンデンサ温度取得部によって取得されたコンデンサ温度に従って前記基準温度を設定する基準温度設定部をさらに備える、請求項１記載のモータ駆動システム。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載されたモータ駆動システムを備え、
前記交流電動機は、車両駆動力を発生するように構成される、電動車両。
【請求項５】
モータ駆動システムの制御方法であって、
前記モータ駆動システムは、
永久磁石が取り付けられたロータを有する交流電動機と、
前記交流電動機への電力供給を制御する電力変換ユニットとを備え、
前記電力変換ユニットは、
複数の電力用半導体スイッチング素子を含んで構成され、パルス幅変調制御に従った前記複数の電力用半導体スイッチング素子のオンオフ制御によって電力変換を行なうインバータと、
前記インバータの直流リンク側に接続されるコンデンサとを含み、
前記制御方法は、
前記交流電動機の運転状態値に基づいて、前記永久磁石の温度推定値を算出するステップと、
前記電力変換ユニットの温度を考慮して設定された基準温度および前記磁石温度推定部による温度推定値を比較するステップと、
前記比較するステップでの比較結果に基づいて、前記温度推定値が前記基準温度より低い第１の温度領域では、前記温度推定値が前記基準温度より高い第２の温度領域と比較して、前記パルス幅変調制御に用いる搬送波の周波数を相対的に低く設定するステップとを備える、モータ駆動システムの制御方法。
【請求項６】
前記基準温度は、前記モータ駆動システムの動作時における前記電力変換ユニットの昇温特性に従って、定常状態での前記コンデンサの温度に対応するように予め設定された所定値である、請求項５記載のモータ駆動システムの制御方法。
【請求項７】
前記インバータの運転状態値に基づく推定演算および温度センサによる測定値の少なくとも一方に基づいて、前記コンデンサの温度を取得するとともに、取得したコンデンサ温度に従って前記基準温度を設定するステップをさらに備える、請求項５記載のモータ駆動システムの制御方法。
【請求項８】
前記モータ駆動システムは電動車両に搭載され、
前記交流電動機は、前記電動車両の車両駆動力を発生するように構成される、請求項５から７のいずれか１項に記載のモータ駆動システムの制御方法。
【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およびその制御方法ならびに電動車両に関し、より特定的には、パルス幅変調（ＰＷＭ）制御によって交流電動機を駆動するモータ制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、電気自動車やハイブリッド自動車等の電動車両の車両駆動力源として用いられるモータ（モータジェネレータを含む）の駆動制御には、オンオフ制御される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も称する）を含んで構成される電力変換器が用いられる。たとえば、交流モータ駆動にはインバータが用いられる。そして、インバータの代表的な制御方式として、三角波やのこぎり波等の搬送波の１周期毎に電力用半導体スイッチング素子のオンオフを制御して、当該周期毎の方形波の集合により擬似交流波形を生成するパルス幅変調（ＰＷＭ）制御が知られている。
【０００３】
このようなＰＷＭ制御を行なう電力変換器において、ＰＷＭ制御に用いる搬送波の周波数（キャリア周波数）を可変制御する構成が知られている。たとえば、特開平５−１１５１０６号公報（特許文献１）には、パワー素子（スイッチング素子）の温度検出値の高低変化に応じてキャリア周波数を変化されることにより、パワー素子に供給される信号の周波数（キャリア周波数に相当）を低高変化させる制御装置が記載されている。このようにすると、パワー素子の高温時にはパワー素子のスイッチング周波数を低くすることによって過熱を抑制することができるとともに、パワー素子の温度が低いときには当該スイッチング周波数を高くすることよって電磁騒音を抑制することが可能である。
【０００４】
同様に、特開２００７−２０３８１７号公報（特許文献２）には、電源からの電力によって始動される内燃機関を備えた車両において、電源の出力密度が低下する電源低温状態でのエンジン始動時には、この電源に接続されたインバータを構成するスイッチング素子のスイッチング周波数が通常時よりも低周波数となるように、キャリア周波数の設定を制御する始動制御装置が記載されている。
【０００５】
さらに、特開２００６−２５５６５号公報（特許文献３）には、スイッチング素子の温度とモータ回転数とによりインバータ回路のキャリア周波数を切換える機能を有する構成が記載されている。これにより、スイッチング素子の温度およびモータ回転数の両方を監視してキャリア周波数を決定して切換えることにより、モータの負荷状態に関わらずスイッチング素子の過熱による破損を防ぐことが可能となる。
【特許文献１】特開平５−１１５１０６号公報
【特許文献２】特開２００７−２０３８１７号公報
【特許文献３】特開２００６−２５５６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
交流モータの制御中に異常が発生すると、インバータを構成する各スイッチング素子を強制的にオフする処理が必要となり、モータが無制御状態となることがある。このようなケースでは、交流モータには、そのときの回転速度に応じた誘起電圧（無負荷時）が発生する。特に、ロータに取り付けられた永久磁石により界磁磁束を発生する永久磁石モータでは、この誘起電圧が高くなる。また、永久磁石による磁束は温度依存性を有し、高温時にはいわゆる減磁が発生することが知られている。このため、永久磁石モータの無負荷誘起電圧も温度依存性を有し、磁石低温時に誘起電圧が相対的に高くなる。
【０００７】
一方、インバータの構成部品、代表的には、直流リンク側に接続される平滑用のコンデンサやスイッチング素子の耐圧も同様の温度依存性を有することが知られている。すなわち、温度上昇に伴って耐圧が相対的に低下する傾向にある。
【０００８】
このため、上記のようなモータ無制御状態の発生時には、その時点でのモータ温度（磁石温度）およびインバータ温度の関係によっては、永久磁石モータによる無負荷誘起電圧がインバータに印加された際に、その印加電圧がインバータ構成部品の耐圧（インバータ耐圧）を超えることにより、機器破損が生じる可能性がある。
【０００９】
また、モータでの電力損失低減のために、固定子巻線の巻数を多くして、同一出力の確保に必要なモータ電流を低減すると、同一回転速度に対する無負荷誘起電圧が高くなる。すなわち、このようなモータ設計を実現するためには、インバータ耐圧のマージンを確保することが課題となるが、耐圧確保のための装置体格の大型化を招くことは回避する必要がある。
【００１０】
したがって、特許文献１および３のように、インバータ自体（電力用半導体スイッチング素子）の温度上昇抑制のために、スイッチング素子のスイッチング周波数数（キャリア周波数）を制御するだけでは、モータ駆動システム全体での機器保護を効率的かつ十分に図ることが困難である。
【００１１】
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、この発明の目的は、交流電動機の磁石温度と、電力変換ユニットの温度との関係を適切化するようにインバータのスイッチング周波数（キャリア周波数）を制御することによって、電力変換ユニットの機器保護を効率的かつ十分に図ることである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明によるモータ駆動システムは、永久磁石が取り付けられたロータを有する交流電動機と、交流電動機への電力供給を制御する電力変換ユニットと、磁石温度推定部と、搬送波周波数設定部とを備える。電力変換ユニットは、複数の電力用半導体スイッチング素子を含んで構成されてパルス幅変調制御に従った複数の電力用半導体スイッチング素子のオンオフ制御によって電力変換を行なうインバータと、インバータの直流リンク側に接続されるコンデンサとを含む。磁石温度推定部は、交流電動機の運転状態値に基づいて、永久磁石の温度推定値を算出する。搬送波周波数設定部は、電力変換ユニットの温度を考慮して設定された基準温度および磁石温度推定部による温度推定値の比較に基づいて、温度推定値が基準温度より低い第１の温度領域では、温度推定値が基準温度より高い第２の温度領域と比較して、パルス幅変調制御に用いる搬送波の周波数を相対的に低く設定する。
【００１３】
この発明によるモータ駆動システムの制御方法において、モータ駆動システムは、永久磁石が取り付けられたロータを有する交流電動機と、交流電動機への電力供給を制御する電力変換ユニットとを備え、電力変換ユニットは、複数の電力用半導体スイッチング素子を含んで構成されたパルス幅変調制御に従った複数の電力用半導体スイッチング素子のオンオフ制御によって電力変換を行なうインバータと、インバータの直流リンク側に接続されるコンデンサとを含む。そして、制御方法は、交流電動機の運転状態値に基づいて、永久磁石の温度推定値を算出するステップと、電力変換ユニットの温度を考慮して設定された基準温度および磁石温度推定部による温度推定値を比較するステップと、比較するステップでの比較結果に基づいて、温度推定値が基準温度より低い第１の温度領域では、温度推定値が基準温度より高い第２の温度領域と比較して、パルス幅変調制御に用いる搬送波の周波数を相対的に低く設定するステップとを備える。
【００１４】
上記モータ駆動システムまたはその制御方法によれば、電力変換ユニットの温度を考慮して設定された基準温度よりも永久磁石の温度推定値が低い領域、すなわち、交流電動機が無制御状態となった場合の無負荷誘起電圧に対して電力変換ユニットの耐圧確保が懸念される温度領域では、インバータのキャリア周波数を相対的に低く設定する制御（磁石温度上昇制御）によって、交流電動機での渦電流増大による磁石温度の上昇を図ることができる。この結果、交流電動機の無負荷誘起電圧および電力変換ユニットの構成部品（電力用半導体スイッチング素子あるいはコンデンサ）の耐圧の温度依存性を考慮して、磁石温度と電力変換ユニットの温度との関係を適切化することによって、電力変換ユニットの機器保護を図ることができる。この結果、電力変換ユニットでの耐圧確保のための大型化回避や、固定子巻線の巻数増加による効率的な設計と、電力変換ユニットの機器保護とを両立することができ、コスト低減を図ることができる。
【００１５】
好ましくは、基準温度は、モータ駆動システムの動作時における電力変換ユニットの昇温特性に従って、定常状態でのコンデンサの温度に対応するように予め設定された所定値である。
【００１６】
このようにすると、予め実験的に求められた、電力変換ユニットの構成部品（コンデンサ）の昇温特性に従って、磁石温度上昇制御の要否を判定する基準温度を簡易に設定できる。
【００１７】
また好ましくは、モータ駆動システムは、コンデンサ温度取得部と、基準温度設定部をさらに備える。コンデンサ温度取得部は、インバータの運転状態値に基づく推定演算および温度センサによる測定値の少なくとも一コンデンサ温度取得部と、方に基づいて、コンデンサの温度を取得する。基準温度設定部は、コンデンサ温度取得部によって取得されたコンデンサ温度に従って基準温度を設定する。あるいは、制御方法は、インバータの運転状態値に基づく推定演算および温度センサによる測定値の少なくとも一方に基づいて、コンデンサの温度を取得するとともに、取得したコンデンサ温度に従って基準温度を設定するステップをさらに備える。
【００１８】
このようにすると、電動機の構成部品（コンデンサ）の温度を推定するとともに、この推定温度に基づいて、磁石温度上昇制御が必要とされる温度領域を適切に設定することが可能となる。
【００１９】
あるいは、この発明による電動車両は、上記のいずれかのモータ駆動システムを備えるとともに、交流電動機は、車両駆動力を発生するように構成される。
【００２０】
上記電動車両によれば、車両駆動力発生用の交流電動機の駆動制御システムにおいて、異常発生時のモータ無制御時における無負荷誘起電圧によって、電力変換ユニットの構成部品が破損することを防止するように、インバータのスイッチング周波数低下による磁石温度上昇制御を行なうことができる。この結果、電力変換ユニットの構成部品を効率的に保護することができる。
【発明の効果】
【００２１】
この発明によると、交流電動機の磁石温度と、電力変換ユニットの温度との関係を適切化するようにインバータのスイッチング周波数（キャリア周波数）を制御することによって、電力変換ユニットの機器保護を効率的に図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお以下図中の同一または相当部分や同一符号を付してその説明は原則的に繰返さないものとする。
【００２３】
図１は、本発明の実施の形態によるモータ駆動制御システムと搭載した電動車両の一例として示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。
【００２４】
図１を参照して、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、電動機の代表例として示されるモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、駆動軸６０および車輪（駆動輪）６５を備える。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。
【００２５】
直流電圧発生部１０♯およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の間に接続された、平滑コンデンサＣ０およびインバータ２０，３０により、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２への電力供給を制御する電力変換ユニット（ＰＣＵ）が構成される。
【００２６】
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。具体的には、モータジェネレータＭＧ１のロータをサンギアと接続し、エンジン４の出力軸をプラネタリキャリアと接続し、かつ、駆動軸６０をリングギアと接続する。
【００２７】
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６０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。
【００２８】
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、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る。
【００２９】
同様に、モータジェネレータＭＧ２は、車輪（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。さらに、モータジェネレータＭＧ２は、車輪（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る。
【００３０】
直流電圧発生部１０♯は、直流電源Ｂと、平滑コンデンサＣ１と、昇降圧コンバータ１２とを含む。
【００３１】
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。
【００３２】
なお、直流電源Ｂの正極端子および電源配線６の間、ならびに、直流電源Ｂの負極端子および接地配線５の間には、車両運転時にオンされ、車両運転停止時にオフされるリレー（図示せず）が設けられる。
【００３３】
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。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配線６の間に接続される。また、平滑コンデンサＣ０は、直流電源配線７および接地配線５の間に接続される。
【００３４】
電力用半導体スイッチング素子Ｑ１およびＱ２は、直流電源配線７および接地配線５の間に直列に接続される。電力用半導体スイッチング素子Ｑ１およびＱ２のオンオフは、制御装置５０からのスイッチング制御信号Ｓ１およびＳ２によって制御される。
【００３５】
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。なお、本実施の形態において、直流電圧発生部１０♯から昇降圧コンバータ１２の配置を省略して、直流電源Ｂからの電圧がインバータ２０，３０および平滑コンデンサ３０へ印加される構成とすることも可能である。
【００３６】
インバータ２０は、直流電源配線７および接地配線５の間に並列に設けられる、Ｕ相アーム回路２２と、Ｖ相アーム回路２４と、Ｗ相アーム回路２６とから成る。各相アーム回路は、直流電源配線７および接地配線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相アーム回路２２は、スイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１２から成り、Ｖ相アーム回路２４は、スイッチング素子Ｑ１３，Ｑ１４から成り、Ｗ相アーム回路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。
【００３７】
モータジェネレータＭＧ１は、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。なお、モータジェネレータＭＧ１は、回転子に永久磁石が取り付けられた永久磁石モータである。
【００３８】
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のオンオフ制御（スイッチング制御）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。
【００３９】
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２０，３０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。なお、本実施の形態では、電力変換ユニット（ＰＣＵ）の耐圧確保を考慮すべき構成部品として、平滑コンデンサＣ０を取り上げる。平滑コンデンサＣ０の耐圧は温度依存性を有するため、平滑コンデンサＣ０の温度を正確に把握する目的で、温度センサ１４を配置してもよい。温度センサ１４による検出温度（コンデンサ温度Ｔｃ）は、制御装置５０へ出力される。
【００４０】
具体的には、インバータ２０は、制御装置５０によるスイッチング制御に従って、直流電源配線７から受ける直流電圧を３相交流電圧に変換し、その変換した３相交流電圧をモータジェネレータＭＧ１へ出力することができる。これにより、モータジェネレータＭＧ１は、指定されたトルクを発生するように駆動される。また、インバータ２０は、エンジン４の出力を受けてモータジェネレータＭＧ１が発電した３相交流電圧を制御装置５０によるスイッチング制御に従って直流電圧に変換し、その変換した直流電圧を直流電源配線７へ出力することもできる。
【００４１】
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、逆並列ダイオードＤ２１〜Ｄ２６を含んで構成される。
【００４２】
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。なお、モータジェネレータＭＧ２についても、回転子に永久磁石が取り付けられた永久磁石モータである。
【００４３】
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のオンオフ制御（スイッチング制御）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。
【００４４】
具体的には、インバータ３０は、制御装置５０によるスイッチング制御に従って、直流電源配線７から受ける直流電圧を３相交流電圧に変換し、その変換した３相交流電圧をモータジェネレータＭＧ２へ出力することができる。これにより、モータジェネレータＭＧ２は、指定されたトルクを発生するように駆動される。また、インバータ３０は、車両の回生制動時、車輪６５からの回転力を受けてモータジェネレータＭＧ２が発電した３相交流電圧を制御装置５０によるスイッチング制御に従って直流電圧に変換し、その変換した直流電圧を直流電源配線７へ出力することができる。
【００４５】
なお、ここで言う回生制動とは、ハイブリッド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。
【００４６】
モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の各々には電流センサ２７および回転角センサ（レゾルバ）２８が設けられる。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。回転角センサ２８は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２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に基づきモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の回転速度を算出することができる。
【００４７】
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。さらに、制御装置５０は、モータ指令としての、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）の入力を受ける。
【００４８】
電子制御ユニット（ＥＣＵ）で構成される制御装置５０は、マイクロコンピュータ（図示せず）、ＲＡＭ（Random Access Memory)５１およびＲＯＭ（Read Only Memory）５２
を含んで構成され、所定のプログラム処理に従って、上位の電子制御ユニット（ＥＣＵ）から入力されたモータ指令に従ってモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２が動作するように、昇降圧コンバータ１２およびインバータ２０，３０のスイッチング制御のためのスイッチング制御信号Ｓ１，Ｓ２（昇降圧コンバータ１２）、Ｓ１１〜Ｓ１６（インバータ２０）、およびＳ２１〜Ｓ２６（インバータ３０）を生成する。
【００４９】
さらに、制御装置５０には、直流電源Ｂに関する、充電率（ＳＯＣ：State of Charge
）や充放電制限を示す入力可能電力量Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔ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、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２での消費電力および発電電力（回生電力）を必要に応じて制限する機能を有する。
【００５０】
周知のように、運転者によるハイブリッド自動車１００の加速および減速・停止指令は、アクセルペダル７０およびブレーキペダル７１の操作により入力される。運転者によるアクセルペダル７０およびブレーキペダル７１の操作（踏込み量）は、アクセルペダル踏込み量センサ７３およびブレーキペダル踏込み量センサ７４によって検知される。アクセルペダル踏込み量センサ７３およびブレーキペダル踏込み量センサ７４は、運転者によるアクセルペダル７０およびブレーキペダル７１の踏込み量に応じた電圧をそれぞれ出力する。アクセルペダル踏込み量センサ７３およびブレーキペダル踏込み量センサ７４の踏込み量を示す出力信号ＡＣＣおよびＢＲＫは、制御装置５０へ入力される。
【００５１】
次に、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の駆動制御における昇降圧コンバータ１２およびインバータ２０，３０の動作について説明する。
【００５２】
昇降圧コンバータ１２の昇圧動作時には、制御装置５０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の運転状態に応じて、昇降圧コンバータ１２によって制御される直流電圧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。
【００５３】
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２０，３０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２０，３０へ共通に供給する。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２０，３０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、上記システム電圧ＶＨの指令値および検出値に基づいて、スイッチング制御信号Ｓ１および／またはＳ２のデューティ比（オン期間比率）が制御される。
【００５４】
インバータ３０は、対応のモータジェネレータＭＧ２のトルク指令値が正の場合（Ｔｑｃｏｍ（２）＞０）には、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のオンオフ動作（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モータジェネレータＭＧ２を駆動する。また、インバータ３０は、モータジェネレータＭＧ２のトルク指令値が零の場合（Ｔｑｃｏｍ（２）＝０）には、スイッチング制御信
号Ｓ２１〜Ｓ２６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モータジェネレータＭＧ２を駆動する。これにより、モータジェネレータＭＧ２は、トルク指令値Ｔｑｃｏｍ（２）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。
【００５５】
さらに、ハイブリッド自動車の回生制動時には、モータジェネレータＭＧ２のトルク指令値は負に設定される（Ｔｑｃｏｍ（２）＜０）。この場合には、インバータ３０は、スイッチング制御信号Ｓ２１〜Ｓ２６に応答したスイッチング動作により、モータジェネレータＭＧ２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。
【００５６】
このように、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に従ったスイッチング素子Ｑ２１〜Ｑ２６のオンオフ制御により、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電力変換を行なう。また、インバータ２０は、上記のインバータ３０の動作と同様に、制御装置５０からのスイッチング制御信号Ｓ１１〜Ｓ１６に従ったスイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１６のオンオフ制御により、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電力変換を行なう。
【００５７】
このように、制御装置５０がトルク指令値Ｔｑｃｏｍ（１），（２）に従ってモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御することにより、ハイブリッド自動車１００では、モータジェネレータＭＧ２での電力消費による車両駆動力の発生、モータジェネレータＭＧ１での発電による直流電源Ｂの充電電力またはモータジェネレータＭＧ２の消費電力の発生、およびモータジェネレータＭＧ２での回生制動動作（発電）による直流電源Ｂの充電電力の発生を、車両の運転状態に応じて適宜に実行できる。
【００５８】
制御装置５０によるモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の駆動制御は、基本的には以下に説明するような、モータ電流のフィードバック制御によって行なわれる。
【００５９】
図２は、図１に示すハイブリッド自動車１００におけるモータ制御構成を説明する制御ブロック図である。
【００６０】
図２を参照して、電流制御ブロック２００は、電流指令生成部２１０と、座標変換部２２０，２５０と、ＰＩ演算部２４０と、ＰＷＭ信号生成部２６０とを含む。なお、電流制御ブロック２００は、制御装置５０に予め記憶されたプログラムを所定周期で実行することにより実現される制御装置５０の機能ブロックを示すものである。電流制御ブロック２００は、各モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２に対応して設けられる。
【００６１】
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、モータジェネレータＭＧ１（ＭＧ２）のトルク指令値Ｔｑｃｏｍ（１）（Ｔｑｃｏｍ（２））に応じて、電流指令値ＩｄｃｏｍおよびＩｑｃｏｍを生成する。
【００６２】
座標変換部２２０は、モータジェネレータＭＧ１（ＭＧ２）に設けられた回転角センサ２８によって検出されるモータジェネレータＭＧ１（ＭＧ２）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。
【００６３】
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。
【００６４】
座標変換部２５０は、モータジェネレータＭＧ１（ＭＧ２）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、直流電圧ＶＨも反映される。
【００６５】
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、インバータ２０（３０）のスイッチング制御信号Ｓ１１〜Ｓ１６（Ｓ２１〜Ｓ２６）を生成する。
【００６６】
インバータ２０（３０）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（Ｓ２１〜Ｓ２６）に従ってスイッチング制御されることにより、モータジェネレータＭＧ１（ＭＧ２）に対してトルク指令値Ｔｑｃｏｍ（１）（Ｔｑｃｏｍ（２））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。
【００６７】
図３には、ＰＷＭ信号生成部２６０でのパルス幅変調（ＰＷＭ）制御を説明する波形図が示される。
【００６８】
ＰＷＭ制御は、一定周期ごとに方形波出力電圧のパルス幅を変化させることによって、周期ごとの出力電圧平均値を変化させる制御方式である。一般的には、一定周期を搬送波の周期に対応する複数のスイッチング周期に分割し、スイッチング周期ごとに電力用半導体スイッチング素子のオンオフ制御を行なうことにより、上記のパルス幅変調制御が行なわれる。
【００６９】
図３を参照して、ＰＷＭ信号生成部２６０では、座標変換部２５０からの各相電圧指令値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに従う信号波２８０が、所定周波数の搬送波２７０と比較される。そして、搬送波電圧が信号波電圧よりも高い区間と、信号波電圧が搬送波電圧よりも高い区間との間で、インバータ２０（３０）の各相アームでのスイッチング素子のオンオフを切換えることにより、各相のインバータ出力電圧として、方形波電圧の集合としての交流電圧をモータジェネレータＭＧ１（ＭＧ２）へ供給することができる。この交流電圧の基本波成分は、図３中に点線で示される。すなわち、搬送波２７０の周波数（キャリア周波数）は、インバータ２０（３０）を構成する各スイッチング素子のスイッチング周波数に相当する。
【００７０】
なお、図２および図３に示される様に、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、基本的には、ＰＷＭ制御によって制御される。ただし、本発明の適用において、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、常時パルス幅変調制御によって制御されることは必ずしも必要ではなく、ＰＷＭ制御と、矩形波電圧制御等の他の制御とがモータ状態に応じて選択的に適用されてもよい。
【００７１】
図４は、ＰＷＭ制御におけるキャリア周波数とインバータ出力電流（モータ電流）との関係を示す図である。なお、図４では、インバータのＵ相の出力電流を示すが、Ｖ相、Ｗ相の出力電流についてもＵ相の出力電流と同様に変化する。
【００７２】
図４を参照して、キャリア周波数が低い場合には、波形ＷＶ１に示されるようにＵ相の出力電流に含まれる高調波成分（リップル電流）の振幅が大きくなる。これに対し、信号波２８０（図３）の周期を変えずに搬送波２７０（図３）の周波数を高くした場合には、信号波２８０の１周期に含まれる搬送波２７０のピークの数が多くなる。この場合には、波形ＷＶ２に示されるように、高調波成分が小さくなり、出力電流の波形は正弦波に近づくことになる。なお、図４に示す波形ＷＶ１，ＷＶ２は、説明のために実際の波形を模式的に示したものである。
【００７３】
インバータの出力電流、すなわち、モータジェネレータＭＧ（モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を包括的に表記するもの、以下同じ）の電流（モータ電流）の波形がＷＶ１の場合には、波形がＷＶ２の場合に比較して、高周波電流によるステータでの渦電流が増大することにより、ロータに装着された永久磁石の温度（磁石温度）を含めて、モータジェネレータＭＧでの発熱量を相対的に増大させることができる。したがって、キャリア周波数を低下させることにより、磁石温度を積極的に上昇させる磁石温度上昇制御が可能となることが理解される。
【００７４】
次に、図５を用いて、モータジェネレータＭＧに発生するモータ誘起電圧および電力変換ユニットの耐圧の温度依存性について説明する。なお、図５には、電力変換ユニットの構成部品の代表例として、平滑コンデンサＣ０の耐圧の温度依存性が示される。また、モータジェネレータＭＧの無負荷時に発生する誘起電圧（モータ無負荷誘起電圧）５００としては、定格の最高回転速度下での特性が示される。
【００７５】
図５に示されるように、モータ無負荷誘起電圧５００およびコンデンサ耐圧５１０のいずれも、低温時には相対的に高電圧となる一方で、温度上昇に伴い低電圧となる温度依存性を有する。特に、モータ無負荷誘起電圧５００の温度依存性は、モータジェネレータＭＧのロータに装着された永久磁石が温度上昇により減磁して、その発生磁束数が減少することに起因する。
【００７６】
ここで、モータジェネレータＭＧの運転中に、インバータ２０，３０の素子故障等によって各スイッチング素子を強制的にオフする処理が必要となると、モータジェネレータＭＧは無制御状態となり、そのときの回転速度とモータ温度（磁石温度）とに応じて、図５に示した温度依存性に従ったモータ無負荷誘起電圧が発生する。
【００７７】
たとえば、最高回転速度時にモータジェネレータＭＧが無制御状態となると、そのときのモータ温度がＴ１であれば、誘起電圧Ｖｂが発生する。このとき、図１の直流電源配線７には、電圧Ｖｂが印加されることになる。このため、このときのコンデンサ温度が、耐圧がＶｂとなる温度Ｔ２よりも上昇していれば、平滑コンデンサＣ０が過電圧の印加によって破損される可能性がある。
【００７８】
逆に言うと、現在のコンデンサ温度がＴａであれば、そのときの耐圧Ｖａがモータ無負荷電圧となる温度Ｔｂよりも高温側に、モータ温度が達していることが、機器保護の点から必要となる。また、図示しないが、インバータ２０，３０を構成する各スイッチング素子の耐圧についても、コンデンサ耐圧と同様の温度依存性（低温時に耐圧上昇）を有することが知られている。
【００７９】
したがって、モータ駆動システムの起動時等、モータ温度（磁石温度）が低い場合には、平滑コンデンサを含む電力変換ユニットの温度との関係において、モータ温度を速やかに上昇させる必要がある。
【００８０】
図６は、モータ温度（磁石温度）およびコンデンサ温度の昇温特性例を示す概念図である。図６には、インバータ２０，３０によってモータジェネレータＭＧに一定電流を供給した状態における、時間経過に伴う昇温特性が示される。
【００８１】
図６を参照して、符号５２０，５２５により、一定のモータ電流供給動作時における、モータ温度（磁石温度）Ｔｍの上昇特性が示される。このように、一定電流での駆動時には、モータ温度Ｔｍは、一定の傾きに従って上昇する。そして、図示しない高温領域において、その温度上昇は飽和する。
【００８２】
ここで、符号５２０は、通常のスイッチング周波数でのパルス幅変調制御によりモータ電流（すなわち、図４の波形ＷＶ２の電流波形）の供給時における昇温特性を示している。一方、符号５２５は、通常よりも低周波数のスイッチング周波数でのパルス幅変調制御によりモータ電流（すなわち、図４の波形ＷＶ１の電流波形）の供給時における昇温特性を示している
符号５２０，５２５の比較から理解されるように、相対的に低周波数のキャリア周波数を設定することにより、モータ電流中のリップル電流を増大させることにより、渦電流を増大させて、モータ温度Ｔｍの上昇を促進することができる。
【００８３】
なお、モータ電流が大きくなると、符号５２０，５２５の傾きは、図６の場合よりも大きくなり、モータ電流が小さくなると、図６の場合よりも符号５２０，５２５の傾きは小さくなる。したがって、モータ電流の大きさに対するモータ昇温特性（図６におけるグラフの傾きに相当）を予め実験等で求めることにより、モータ駆動システムの実動作時には、モータ電流に基づいてモータ温度Ｔｍを推定することが可能となる。
【００８４】
符号５３０，５３５には、一定電流供給動作時における、平滑コンデンサＣ０の温度（コンデンサ温度Ｔｃ）の上昇特性が示される。そして、符号５３０には、符号５２０と同様に、通常のスイッチング周波数でのパルス幅変調制御時における昇温特性が示され、符号５３５には、符号５２５と同様に、相対的に低周波数のスイッチング周波数でのパルス幅変調制御時における昇温特性が示される。すなわち、コンデンサ温度Ｔｃについても、キャリア周波数が低周波数であるほうが、リップル電流の増加により、相対的に温度上昇が大きくなる。
【００８５】
なお、コンデンサ温度Ｔｃも、一定のモータ電流供給の継続に伴って上昇していくが、符号５２０，５２５および５３０，５３５の比較から理解されるように、発熱特性や熱容量の相違から、コンデンサ温度Ｔｃは、モータ温度Ｔｍと比較すると、より低い温度領域で、飽和する傾向にある。
【００８６】
上記のような昇温特性を考慮すると、図５で説明したモータ無負荷誘起電圧およびコンデンサ耐圧の温度依存性から、コンデンサ温度Ｔｃの飽和温度Ｔｈｃに対応する耐圧と同等のモータ無負荷誘起電圧（最高回転速度時）となる温度よりも高温側の温度領域まで、モータ温度（磁石温度）Ｔｍを速やかに上昇させるような、モータ昇温制御の実行が好ましいことが理解される。また、インバータ２０，３０でのキャリア周波数（スイッチング周波数）を通常時よりも低下させることにより、新たな構成部品等を設けることなく、モータ昇温制御が実現できる。
【００８７】
図７は、本発明の実施の形態によるモータ制御システムにおけるモータ昇温制御を説明する機能ブロック図である。ここで、図７に示す各ブロックの機能は、制御装置（ＥＣＵ）において、ソフトウェア処理によって実現されてもよく、対応の電子回路（ハードウェア）を作製することによって実現されてもよい。
【００８８】
図７を参照して、磁石温度推定部３００は、モータジェネレータＭＧの運転状態を示すＭＧ運転状態値（代表的にはモータ電流値）に基づいて、代表的には永久磁石の温度を示す、モータ温度推定値Ｔｍ♯を算出する。たとえば、図６に示したモータ温度Ｔｍの昇温特性を、モータ電流値ごとに予め実験的に求めておけば、そのときのモータ電流（ＭＧ運転状態値）に基づいて、モータ温度の上昇量を推定することができ、この推定値の積算によりモータ温度推定値Ｔｍ♯を算出することができる。
【００８９】
なお、モータジェネレータＭＧのステータには、一般的には温度センサ（図示せず）が配置されるので、当該温度センサの検出値に基づいて、モータ温度推定値Ｔｍ♯の初期値を設定するようにすることができる。
【００９０】
すなわち、磁石温度推定部３００は、少なくともＭＧ運転状態値に基づいて、あるいは、さらにステータに設けられた温度センサの出力を用いて、モータ温度推定値Ｔｍ♯を算出することができる。
【００９１】
コンデンサ温度取得部３１０は、インバータ２０，３０の運転状態を示すＩＮＶ運転状態値および／または平滑コンデンサＣ０に設けられた温度センサ１４の出力に基づいて、平滑コンデンサＣ０の温度であるコンデンサ温度Ｔｃを取得する。すなわち、コンデンサ温度Ｔｃを直接測定するための温度センサ１４を配置しない場合においても、ＩＮＶ運転状態値（電力変換ユニットからの供給電流値、すなわちモータ電流値や、図示しない電力変換ユニットの冷却系における循環冷却水温度等）に基づいて、コンデンサ温度Ｔｃを推定演算に基づいて取得可能である。
【００９２】
たとえば、図６に示したコンデンサ温度Ｔｃの昇温特性を、モータ電流値ごとに予め実験的に求めておけば、そのときのモータ電流（ＩＮＶ運転状態値）に基づいて、コンデンサ温度Ｔｃの上昇量を推定することができ、この推定値の積算によりコンデンサ温度Ｔｃを推定することができる。
【００９３】
基準温度設定部３２０は、コンデンサ温度取得部３１０によって取得されたコンデンサ温度Ｔｃおよび、図５に示したコンデンサ耐圧およびモータ無負荷誘起電圧の特性に従って、基準温度Ｔｈを設定する。基準温度Ｔｈは、モータ温度Ｔｍが基準温度Ｔｈよりも高温領域であれば、モータジェネレータＭＧが最高回転速度時に無制御状態となっても、発生する無負荷誘起電圧がコンデンサ耐圧よりも低くなるように、設定する必要がある。
【００９４】
たとえば、図５において、コンデンサ温度Ｔｃ＝Ｔａであるときには、基準温度Ｔｈ＝Ｔｂ、または、所定のマージンを加えて、Ｔｈ＞Ｔｂに設定される。
【００９５】
あるいは、基準温度設定部３２０は、その時点でのコンデンサ温度Ｔｃを用いることなく、モータ電流（ＩＮＶ運転状態値）に基づいて、たとえば、そのときのモータ電流に対する図６に示した飽和温度Ｔｈｃに対応させて、基準温度Ｔｈを設定してもよい。すなわち、コンデンサ温度Ｔｃの昇温特性の実験結果等に従って、モータ電流（ＩＮＶ運転状態値）に応じて基準温度Ｔｈを設定するマップを作製することによって、基準温度設定部３２０を構成することも可能である。
【００９６】
また、モータジェネレータＭＧの想定される通常運転パターンに基づいて、当該通常運転パターンにおける飽和温度Ｔｈｃを一意に予め定めておき、基準温度設定部３２０を、この飽和温度に対応させて、基準温度Ｔｈを予め定められた所定温度に設定するように構成することも可能である。
【００９７】
キャリア周波数設定部３３０は、磁石温度推定部３００によって設定されたモータ温度推定値Ｔｍ♯および基準温度設定部３２０に設定された基準温度Ｔｈとの比較に基づいて、マップ３３２およびマップ３３４を選択して、キャリア周波数を決定する。キャリア周波数設定部３３０は、マップ３３２または３３４の参照により決定されたキャリア周波数を示す信号Ｓｆｒをキャリア波発生器３４０へ出力する。
【００９８】
キャリア波発生器３４０は、信号Ｓｆｒに従って、キャリア周波数設定部３３０により設定された周波数の搬送波（図３の符号２７０）を発生し、図２に示したＰＷＭ信号生成部２６０へ送出する。
【００９９】
図８および図９には、マップ３３２および３３４の構成例がそれぞれ示される。
図８を参照して、マップ３３２は、モータジェネレータＭＧの運転状態、代表的には、トルクおよび回転速度に従って、スイッチング周波数を設定する。図８の例によれば、高回転速度および高トルクの領域では、大電流供給時におけるインバータ２０，３０でのスイッチング素子の発熱を抑制するために、相対的に低周波数ｆｂにスイッチング周波数が設定される。一方それ以外の領域では、スイッチング周波数は通常周波数ｆａに設定される（ｆａ＞ｆｂ）。
【０１００】
なお、通常周波数ｆａは、インバータ２０，３０の各スイッチング素子の電力損失（高周波数ほど増大）および電磁騒音（一般的に低周波数ほど悪化）等を考慮して、適切な所定値に設定される。そして、周波数ｆｂは、通常周波数ｆａに対して、スイッチング素子での発熱を抑制するように、電磁騒音等に与える影響を考慮した範囲内で、通常周波数ｆａよりも低く設定されるものである。
【０１０１】
図９には、磁石昇温制御時に用いられるマップ３３４の構成例が示される。
図９の例では、図８と同様のモータ運転領域の区分に対応して、通常周波数ｆａが用いられていた領域では、低周波数ｆｂがスイッチング周波数に設定され、図８で周波数ｆｂが設定された領域では、それよりも低い周波数ｆｃにキャリア周波数が設定される（ｆｂ＞ｆｃ）。
【０１０２】
これにより、同一のモータ運転状態（回転速度およびトルク）に対して、マップ３３４の選択時には、マップ３３２の選択時よりも、インバータ２０，３０でのスイッチング周波数（キャリア周波数）が相対的に低周波数に設定されることになる。
【０１０３】
あるいは、図１０に示すように、マップ３３２では通常時には一律にスイッチング周波数をｆａとするのに対して、モータ昇温制御時には、一律にスイッチング周波数をｆｃ（またはｆｂ）としてもよい。なお、図８〜図１０のマップは例示に過ぎず、同一のモータ運転状態に対して、磁石昇温制御時（マップ３３４）において、通常時（マップ３３２）よりも相対的に低周波数のスイッチング周波数（キャリア周波数）が設定される限り、任意のマップ構成とすることができる。
【０１０４】
なお、図７に示した磁石昇温制御は、図１に示した制御装置（ＥＣＵ）５０によるプログラム処理によっても実行できる。すなわち、図１１に示したフローチャートに従う一連の処理を実行する所定プログラムをＲＯＭ５２に格納し、当該プログラムを所定周期で実行することによっても、上述の磁石昇温制御が実現できる。
【０１０５】
図１１を参照して、ＥＣＵ５０は、ステップＳ１００では、モータ電流に代表されるＭＧ運転状態値に少なくとも基づいて、モータジェネレータＭＧのモータ温度推定値Ｔｍ♯を算出する。すなわち、ステップＳ１００の処理は、図７における磁石温度推定部３００の機能に対応する。
【０１０６】
さらに、ＥＣＵ５０は、ステップＳ１１０により、基準温度Ｔｈを設定する。すなわち、ステップＳ１１０の処理は、図７の基準温度設定部３２０の機能に対応する。上述のように、基準温度Ｔｈは、コンデンサ温度Ｔｃあるいはモータ電流（ＩＮＶ運転状態値）に応じて可変に設定してもよく、モータジェネレータＭＧの想定される通常運転パターンに従った所定値（固定値）としてもよい。
【０１０７】
ＥＣＵ５０は、ステップＳ１２０では、ステップＳ１００で算出されたモータ温度推定値Ｔｍ♯と、ステップＳ１１０で設定された基準温度Ｔｈとを比較する。
【０１０８】
そして、Ｔｍ♯＜Ｔｈのとき（Ｓ１２０のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ１３０に処理を進めて、磁石昇温制御用のマップ３３４を参照して、現在のモータ運転状態に対応したキャリア周波数を設定する。一方、Ｔｍ♯≧Ｔｈのとき（Ｓ１２０のＮＯ判定時）には、ＥＣＵ５０は、ステップＳ１４０に処理を進めて、通常時のマップ３３２を参照して、現在のモータ運転状態に対応したキャリア周波数を設定する。これにより、図８〜図１０で説明したように、同一のモータ運転状態に対して、磁石昇温制御時（Ｓ１３０）には、通常時（Ｓ１４０）よりも相対的に低周波数のキャリア周波数を設定して、モータ電流中のリップル電流増大により、モータ温度の上昇を促進することができる。
【０１０９】
以上説明したように、本発明の実施の形態によるモータ制御システムによれば、モータジェネレータＭＧが無制御状態となった場合の無負荷誘起電圧に対して、電力変換ユニットＰＣＵの構成部品（代表的には平滑コンデンサ）の耐圧確保が懸念される温度領域（Ｔｍ♯＜Ｔｈ）では、このような温度領域をなるべく早く脱するように、インバータのキャリア周波数を相対的に低く設定する磁石温度上昇制御を実行できる。
【０１１０】
この結果、モータジェネレータＭＧの無負荷誘起電圧および電力変換ユニット（ＰＣＵ）の構成部品耐圧の温度依存性を考慮して、モータ温度（磁石温度）とＰＣＵ温度（コンデンサ温度）との関係を適切化することによって、電力変換ユニットの機器保護性を効率的に高めることができる。この結果、電力変換ユニットでの耐圧確保のための大型化回避や、モータジェネレータＭＧでの固定子巻線の巻数増加といった効率的な設計と、電力変換ユニットの機器保護とを両立することができ、コスト低減を図ることができる。
【０１１１】
なお、上述した、キャリア周波数（スイッチング周波数）によるモータ昇温制御は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２ごとに独立に実行してもよく、インバータ２０，３０で異なるスイッチング周波数となることを避けるために、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２に共通に実行してもよい。ただし、共通に制御する場合には、磁石温度推定部３００は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のそれぞれの推定温度のうちの最小値に従って、モータ温度推定値Ｔｍ♯を算出することが好ましい。さらにこの際には、推定温度が高い側のモータジェネレータに減磁が発生しないように配慮する必要がある。すなわち、高温側のモータジェネレータの推定温度が減磁発生に対応して設定した所定温度より高くなったときには、低温側のモータジェネレータの推定温度によらず、インバータのキャリア周波数低下を中止することが好ましい。
【０１１２】
また、上記の実施の形態では、エンジンおよびモータジェネレータ（ＭＧ２）の双方が車輪駆動力を発生できるパラレルハイブリッド構成のハイブリッド自動車を例示したが、エンジンがモータへの電力供給源としてのみ動作し直接の車輪駆動はモータによって行なわれるシリーズハイブリッド構成のハイブリッド自動車においても、モータ制御のための電力変換ユニット（インバータおよび平滑コンデンサ）の機器保護について本発明を適用することが可能である。
【０１１３】
同様に、上記の実施の形態では、エンジン４およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２が遊星歯車機構を介して接続されて、この遊星歯車機構によりエネルギー分配を行なう機械分配式のハイブリッド自動車を例示したが、いわゆる電気分配式のハイブリッド自動車にも本発明を適用することが可能である。また、エンジンを搭載しない電気自動車を含め、車輪駆動力発生用の電動機を搭載する電動車両全般について、この電動機制御のための電力変換ユニットでの機器保護について、本発明を適用することができる点について確認的に記載する。
【０１１４】
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】
【０１１５】
【図１】本発明の実施の形態によるモータ駆動制御システムと搭載した電動車両の一例として示されるハイブリッド自動車の構成を説明するブロック図である。
【図２】図１に示すハイブリッド自動車におけるモータ制御構成を説明する制御ブロック図である。
【図３】図２に示したＰＷＭ信号生成部でのパルス幅変調（ＰＷＭ）制御を説明する波形図である。
【図４】ＰＷＭ制御におけるキャリア周波数とインバータ出力電流（モータ電流）との関係を示す波形図である。
【図５】モータジェネレータに発生するモータ誘起電圧と電力変換ユニットの耐圧との温度依存性を説明する概念図である。
【図６】モータ温度（磁石温度）およびコンデンサ温度の昇温特性例を示す概念図である。
【図７】本発明の実施の形態によるモータ制御システムにおけるモータ昇温制御を説明する機能ブロック図である。
【図８】図７に示したマップ（通常時）の構成例を示す第１の図である。
【図９】図７に示したマップ（モータ昇温制御時）の構成例を示す第２の図である。
【図１０】図７に示したマップの構成例を示す第３の図である。
【図１１】本発明の実施の形態によるモータ制御システムにおけるモータ昇温制御をソフトウェアにより実行するためのプログラム構造を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【０１１６】
４  エンジン、５  接地配線、６  電源配線、７  直流電源配線、１０，１３  電圧センサ、１０♯  直流電圧発生部、１２  昇降圧コンバータ、１４  温度センサ、２０，３０  インバータ、２７  電流センサ、２８  回転角センサ、５０  制御装置（ＥＣＵ）、６０  駆動軸、６５  車輪（駆動輪）、７０  アクセルペダル、７１  ブレーキペダル、７３  アクセルペダル踏込み量センサ、７４  ブレーキペダル踏込み量センサ、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、２４０  ＰＩ演算部、２６０  ＰＷＭ信号生成部、２７０  搬送波、２８０  信号波、３００  磁石温度推定部、３１０  コンデンサ温度取得部、３２０  基準温度設定部、３３０  キャリア周波数設定部、３３２  マップ（通常時）、３３４  マップ（モータ昇温制御時）、３４０  キャリア波発生器、５００  モータ無負荷誘起電圧、５１０  コンデンサ耐圧、５２０，５２５  モータ昇温特性、５３０，５３５  コンデンサ昇温特性、Ｂ  直流電源、Ｃ０，Ｃ１  平滑コンデンサ、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ１１〜Ｄ１６，Ｄ２１〜Ｄ２６  逆並列ダイオード、ｆａ，ｆｂ，ｆｃ  周波数、ｉｄ  ｄ軸電流、Ｉｄｃｏｍ，Ｉｑｃｏｍ  電流指令値、ｉｑ  ｑ軸電流、ｉｕ，ｉｖ，ｉｗ  各相電流（モータ電流）、Ｌ１  リアクトル、ＭＧ１，ＭＧ２  モータジェネレータ、Ｎ１，Ｎ２  中性点、ＰＣＵ  電力変換ユニット、Ｑ１，Ｑ２，Ｑ１１〜Ｑ１６，Ｑ２１〜Ｑ２６  電力用半導体スイッチング素子、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ１１〜Ｓ１６，Ｓ２１〜Ｓ２６  スイッチング制御信号、Ｓｆｒ  信号（キャリア周波数指示）、Ｔｃ  コンデンサ温度、Ｔｈ  基準温度、Ｔｈｃ  飽和温度（コンデンサ温度）、Ｔｍ  モータ温度、Ｔｍ♯  モータ温度推定値、Ｔｑｃｏｍ  トルク指令値、Ｕ１、Ｕ２  Ｕ相コイル巻線、Ｖ１，Ｖ２  Ｖ相コイル巻線、Ｖｂ  直流電圧、Ｖｄ  ｄ軸電圧指令値、ＶＨ  直流電圧（システム電圧）、Ｖｑ  ｑ軸電圧指令値、Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ  各相電圧指令値、Ｗ１，Ｗ２  Ｗ相コイル巻線、Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔ  入力可能電力量、ＷＶ１  モータ電流波形（低キャリア周波数時）、ＷＶ２  モータ電流波形（高キャリア周波数時）、θ  ロータ回転角。
【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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【図１０】
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【図１１】
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