JP2005051894A - 負荷駆動装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】過電流を抑制可能な負荷駆動装置を提供する。
【解決手段】制御装置３０は、モータジェネレータＭＧの制御モードがＰＷＭ制御モード、過変調制御モードおよび矩形波制御モードのいずれであるかを判定する。そして、制御装置３０は、モータジェネレータＭＧの制御モードが矩形波制御モードであるときに昇圧コンバータ１１の昇圧動作が指令されると、制御モードを過変調制御モードまたはＰＷＭ制御モードへ切換えてモータジェネレータＭＧを駆動するようにインバータ２０を制御する。また、制御装置３０は、さらに、トルク指令値ＴＲを抑制してモータジェネレータＭＧを駆動するようにインバータ２０を制御する。
【選択図】 図１
【解決手段】制御装置３０は、モータジェネレータＭＧの制御モードがＰＷＭ制御モード、過変調制御モードおよび矩形波制御モードのいずれであるかを判定する。そして、制御装置３０は、モータジェネレータＭＧの制御モードが矩形波制御モードであるときに昇圧コンバータ１１の昇圧動作が指令されると、制御モードを過変調制御モードまたはＰＷＭ制御モードへ切換えてモータジェネレータＭＧを駆動するようにインバータ２０を制御する。また、制御装置３０は、さらに、トルク指令値ＴＲを抑制してモータジェネレータＭＧを駆動するようにインバータ２０を制御する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、負荷駆動装置に関し、特に、過電流を抑制可能な負荷駆動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近、環境に配慮した自動車としてハイブリッド自動車（Ｈｙｂｒｉｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ）および電気自動車（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）が大きな注目を集めている。そして、ハイブリッド自動車は、一部、実用化されている。
【０００３】
このハイブリッド自動車は、従来のエンジンに加え、直流電源とインバータとインバータによって駆動されるモータとを動力源とする自動車である。つまり、エンジンを駆動することにより動力源を得るとともに、直流電源からの直流電圧をインバータによって交流電圧に変換し、その変換した交流電圧によりモータを回転することによって動力源を得るものである。また、電気自動車は、直流電源とインバータとインバータによって駆動されるモータとを動力源とする自動車である。
【０００４】
このようなハイブリッド自動車および電気自動車においては、電源からの直流電圧を昇圧コンバータによって昇圧し、その昇圧した直流電圧を交流電圧に変換してモータを駆動することも検討されている。
【０００５】
そして、特許文献１には、モータを駆動するインバータへの入力電圧を可変するコンバータを備えるシステムにおいて、インバータへの入力電圧と、モータ制御に必要な電圧とに応じて、モータの制御モードをパルス幅変調制御モード（ＰＷＭ制御モード）から矩形波制御モードへ切換えることが開示されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−３３３４６５号公報
【０００７】
【特許文献２】
特開平１０−６６３８３号公報
【０００８】
【特許文献３】
特開平６−２７６６０９号公報
【０００９】
【特許文献４】
独国特許出願公開公報第４０１３５０６Ａ１号明細書
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、電源からの直流電圧を昇圧してインバータへ供給しているときに、モータを矩形波制御モードで駆動すると、電源からの電流の持ち出しが増大し、過電流が発生するという問題がある。
【００１１】
そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、過電流を抑制可能な負荷駆動装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
この発明によれば、負荷駆動装置は、インバータと、電圧変換器と、制御装置とを備える。インバータは、負荷を駆動する。電圧変換器は、電源とインバータとの間で電圧変換を行なう。制御装置は、負荷の制御モードが矩形波制御モードであるときに、電圧変換器における昇圧動作の指令を受けると、制御モードを変えて負荷を駆動するようにインバータを制御する。
【００１３】
好ましくは、制御装置は、制御モードをパルス幅変調制御モードへ変えて負荷を駆動するようにインバータを制御する。
【００１４】
好ましくは、制御装置は、さらに、トルク指令値を抑制して負荷を駆動するようにインバータを制御する。
【００１５】
この発明による負荷駆動装置においては、負荷の制御モードが矩形波制御モードであるときに電圧変換器の昇圧動作が指令されると、制御装置は、矩形波制御モード以外の過変調制御モードまたはＰＷＭ制御モードへ切換えて負荷を駆動するようにインバータを制御する。
【００１６】
したがって、この発明によれば、電源からの電流の持ち出しを低減し、負荷駆動装置に過電流が流れるのを抑制できる。
【００１７】
また、この発明によれば、負荷駆動装置は、インバータと、電圧変換器と、制御装置とを備える。インバータは、負荷を駆動する。電圧変換器は、電源とインバータとの間で電圧変換を行なう。制御装置は、負荷の制御モードが矩形波制御モードであるときに、電圧変換器における昇圧動作の指令を受けると、トルク指令値を抑制して負荷を駆動するようにインバータを制御する。
【００１８】
この発明による負荷駆動装置においては、負荷の制御モードが矩形波制御モードであるときに電圧変換器の昇圧動作が指令されると、制御装置は、トルク指令値を抑制して負荷を駆動するようにインバータを制御する。
【００１９】
したがって、この発明によれば、電源からの電流の持ち出しを低減し、負荷駆動装置に過電流が流れるのを抑制できる。
【００２０】
さらに、この発明によれば、負荷駆動装置は、インバータと、電圧変換器と、制御装置とを備える。インバータは、負荷を駆動する。電圧変換器は、電源とインバータとの間で電圧変換を行なう。制御装置は、電圧変換器が昇圧動作を行なっているとき、矩形波制御モード以外の制御モードで負荷を駆動するようにインバータを制御する。
【００２１】
この発明による負荷駆動装置においては、電圧変換器が昇圧動作を行なっているとき、制御装置は、矩形波制御モードで負荷を駆動するのを禁止する。
【００２２】
したがって、この発明によれば、昇圧動作が指令されてから昇圧動作が実際に開始されるまでに遅延が発生する場合にも電圧電源からの電流の持ち出しを低減し、負荷駆動装置に過電流が流れるのを抑制できる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００２４】
図１は、この発明の実施の形態による負荷駆動装置の概略ブロック図である。図１を参照して、この発明の実施の形態による負荷駆動装置１００は、直流電源Ｂと、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２と、電圧センサー１０，１６と、昇圧コンバータ１１と、コンデンサ１２と、インバータ２０と、電流センサー２４と、制御装置３０とを備える。
【００２５】
昇圧コンバータ１１は、リアクトルＬ１と、ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２とを含む。リアクトルＬ１は、その一方端が直流電源Ｂの電源ラインに接続され、他方端がＮＰＮトランジスタＱ１とＮＰＮトランジスタＱ２との中間点、すなわち、ＮＰＮトランジスタＱ１のエミッタとＮＰＮトランジスタＱ２のコレクタとの間に接続される。
【００２６】
ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２は、インバータ２０の電源ラインとアースラインとの間に直列に接続される。ＮＰＮトランジスタＱ１は、コレクタが電源ラインに接続され、エミッタがＮＰＮトランジスタＱ２のコレクタに接続される。ＮＰＮトランジスタＱ２は、エミッタがアースラインに接続される。
【００２７】
また、各ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードＤ１，Ｄ２がそれぞれ接続されている。
【００２８】
インバータ２０は、Ｕ相アーム２１と、Ｖ相アーム２２と、Ｗ相アーム２３とから成る。Ｕ相アーム２１、Ｖ相アーム２２、およびＷ相アーム２３は、電源ラインとアースラインとの間に並列に設けられる。
【００２９】
Ｕ相アーム２１は、直列に接続されたＮＰＮトランジスタＱ３，Ｑ４から成り、Ｖ相アーム２２は、直列に接続されたＮＰＮトランジスタＱ５，Ｑ６から成り、Ｗ相アーム２３は、直列に接続されたＮＰＮトランジスタＱ７，Ｑ８から成る。また、各ＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードＤ３〜Ｄ８がそれぞれ接続されている。
【００３０】
各相アームの中間点は、モータジェネレータＭＧの各相コイルの各相端に接続されている。すなわち、モータジェネレータＭＧは、３相の永久磁石モータであり、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３つのコイルの一端が中点に共通接続されて構成され、Ｕ相コイルの他端がＮＰＮトランジスタＱ３，Ｑ４の中間点に、Ｖ相コイルの他端がＮＰＮトランジスタＱ５，Ｑ６の中間点に、Ｗ相コイルの他端がＮＰＮトランジスタＱ７，Ｑ８の中間点にそれぞれ接続されている。
【００３１】
直流電源Ｂは、ニッケル水素あるいはリチウムイオン等の二次電池から成る。そして、直流電源Ｂは、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２を介して直流電圧を昇圧コンバータ１１へ供給する。
【００３２】
システムリレーＳＲ１，ＳＲ２は、制御装置３０からの信号ＳＥによってオン／オフされる。
【００３３】
電圧センサー１０は、直流電源Ｂから出力される直流電圧Ｖｂを検出し、その検出した直流電圧Ｖｂを制御装置３０へ出力する。
【００３４】
昇圧コンバータ１１は、制御装置３０からの信号ＰＷＭＵに基づいて、直流電源Ｂから出力される直流電圧を昇圧してコンデンサ１２に供給する。また、昇圧コンバータ１１は、制御装置３０からの信号ＰＷＭＤに基づいて、インバータ２０から供給された直流電圧を降圧して直流電源Ｂへ供給する。
【００３５】
コンデンサ１２は、昇圧コンバータ１１から供給された直流電圧を平滑化してインバータ２０に供給する。
【００３６】
電圧センサー１６は、コンデンサ１２の両端の電圧Ｖｍを検出し、その検出した電圧Ｖｍを制御装置３０へ出力する。
【００３７】
インバータ２０は、制御装置３０からの信号ＰＷＭＩに基づいて、コンデンサ１２を介して昇圧コンバータ１１から供給された直流電圧を交流電圧に変換してモータジェネレータＭＧを駆動する。また、インバータ２０は、制御装置３０からの信号ＰＷＭＣに基づいて、モータジェネレータＭＧが発電した交流電圧を直流電圧に変換し、その変換した直流電圧をコンデンサ１２を介して昇圧コンバータ１１へ供給する。
【００３８】
電流センサー２４は、モータジェネレータＭＧに流れるモータ電流ＭＣＲＴを検出し、その検出したモータ電流ＭＣＲＴを制御装置３０へ出力する。
【００３９】
制御装置３０は、電圧センサー１０からの直流電圧Ｖｂ、電圧センサー１６からの電圧Ｖｍ、負荷駆動装置１００の外部に設けられたＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）からのモータ回転数ＭＲＮおよびトルク指令値ＴＲに基づいて、後述する方法によって信号ＰＷＭＵまたは信号ＰＷＭＤを生成し、その生成した信号ＰＷＭＵまたは信号ＰＷＭＤを昇圧コンバータ１１へ出力する。
【００４０】
また、制御装置３０は、電圧センサー１６からの電圧Ｖｍ、電流センサー２４からのモータ電流ＭＣＲＴおよび外部ＥＣＵからのトルク指令値ＴＲに基づいて、後述する方法により信号ＰＷＭＩまたは信号ＰＷＭＣを生成し、その生成した信号ＰＷＭＩまたは信号ＰＷＭＣをインバータ２０へ出力する。
【００４１】
信号ＰＷＭＩは、モータジェネレータＭＧを力行モードで駆動するための制御信号であり、信号ＰＷＭＣは、モータジェネレータＭＧを回生モードで駆動するための制御信号である。
【００４２】
そして、制御装置３０は、信号ＰＷＭＩを生成するとき、後述する方法によってモータジェネレータＭＧの制御モードがパルス幅変調制御モード（「ＰＷＭ制御モード」と言う。以下同じ。）、過変調制御モードおよび矩形波制御モードのいずれであるかを判定し、モータジェネレータＭＧの制御モードが矩形波制御モードであると判定したときに、昇圧コンバータ１１の昇圧動作が指令されると、モータジェネレータＭＧの制御モードを過変調制御モードまたはＰＷＭ制御モードへ切換えてモータジェネレータＭＧを駆動するようにインバータ２０を制御する。
【００４３】
信号ＰＷＭＩは、信号ＰＷＭＩ＿Ｐ、信号ＰＷＭＩ＿Ｍおよび信号ＰＷＭＩ＿Ｋからなり、信号ＰＷＭＩ＿Ｐは、モータジェネレータＭＧをＰＷＭ制御モードで駆動するための制御信号であり、信号ＰＷＭＩ＿Ｍは、モータジェネレータＭＧを過変調制御モードで駆動するための制御信号であり、信号ＰＷＭＩ＿Ｋは、モータジェネレータＭＧを矩形波制御モードで駆動するための制御信号である。
【００４４】
したがって、制御装置３０は、信号ＰＷＭＩ＿Ｋをインバータ２０へ出力しているときに昇圧コンバータ１１の昇圧動作が指令されると、信号ＰＷＭＩ＿Ｐまたは信号ＰＷＭＩ＿Ｍを生成してインバータ２０へ出力する。
【００４５】
また、制御装置３０は、昇圧コンバータ１１が昇圧動作を行なっているとき、モータジェネレータＭＧが矩形波制御モードで駆動されるのを禁止する。すなわち、制御装置３０は、昇圧コンバータ１１が昇圧動作を行なっているとき、信号ＰＷＭＩ＿Ｐまたは信号ＰＷＭＩ＿Ｍをインバータ２０へ出力してモータジェネレータＭＧをＰＷＭ制御モードまたは過変調制御モードで駆動するようにインバータ２０を制御する。
【００４６】
図２は、図１に示す制御装置３０の機能のうち、昇圧コンバータ１１およびインバータ２０の制御に関わる機能を示す機能ブロック図である。図２を参照して、制御装置３０は、インバータ制御手段３０１と、コンバータ制御手段３０２とを含む。インバータ制御手段３０１は、トルク指令値ＴＲ、モータ電流ＭＣＲＴおよび電圧Ｖｍ（インバータ２０への「インバータ入力電圧」に相当する。以下同じ。）に基づいて、後述する方法によって信号ＰＷＭＩまたは信号ＰＷＭＣを生成してインバータ２０のＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８へ出力する。
【００４７】
また、インバータ制御手段３０１は、コンバータ制御手段３０２から信号ＵＰを受け、かつ、モータジェネレータＭＧの制御モードが矩形波制御モードであると判定すると、信号ＰＷＭＩ＿Ｐまたは信号ＰＷＭＩ＿Ｍを生成してインバータ２０のＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８へ出力する。
【００４８】
さらに、インバータ制御手段３０１は、モータジェネレータＭＧの制御モードに拘わらず、コンバータ制御手段３０２から信号ＵＰを受けると、信号ＰＷＭＩ＿Ｐまたは信号ＰＷＭＩ＿Ｍを生成してインバータ２０のＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８へ出力する。
【００４９】
コンバータ制御手段３０２は、トルク指令値ＴＲおよびモータ回転数ＭＲＮに基づいて、昇圧コンバータ１１の昇圧動作が指令されているか否かを判定する。
【００５０】
そして、コンバータ制御手段３０２は、昇圧コンバータ１１の昇圧動作が指令されたと判定したとき、信号ＵＰを生成してインバータ制御手段３０１へ出力する。
【００５１】
さらに、コンバータ制御手段３０２は、トルク指令値ＴＲ、モータ回転数ＭＲＮ、直流電圧Ｖｂおよび電圧Ｖｍに基づいて、後述する方法によって信号ＰＷＭＵまたは信号ＰＷＭＤを生成して昇圧コンバータ１１のＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２へ出力する。
【００５２】
図３は、図２に示すインバータ制御手段３０１の機能ブロック図である。図３を参照して、インバータ制御手段３０１は、モータ制御用相電圧演算部３１と、インバータ用ＰＷＭ信号変換部３２と、モータ制御部３６とを含む。
【００５３】
モータ制御用相電圧演算部３１は、インバータ２０へのインバータ入力電圧Ｖｍを電圧センサー１６から受け、モータジェネレータＭＧの各相に流れるモータ電流ＭＣＲＴを電流センサー２４から受け、トルク指令値ＴＲを外部ＥＣＵから受ける。そして、モータ制御用相電圧演算部３１は、これらの入力される信号に基づいて、モータジェネレータＭＧの各相のコイルに印加する電圧Ｖａｃを計算し、その計算した結果Ｖａｃをインバータ用ＰＷＭ信号変換部３２およびモータ制御部３６へ出力する。
【００５４】
インバータ用ＰＷＭ信号変換部３２は、モータ制御用相電圧演算部３１から受けた計算結果Ｖａｃに基づいて、実際にインバータ２０の各ＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８をオン／オフする信号ＰＷＭＩまたは信号ＰＷＭＣを生成し、その生成した信号ＰＷＭＩまたは信号ＰＷＭＣを各ＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８へ出力する。
【００５５】
より具体的には、インバータ用ＰＷＭ信号変換部３２は、モータ制御部３６から信号ＥＸＣを受けると、モータ制御用相電圧演算部３１から受けた計算結果Ｖａｃに基づいて信号ＰＷＭＩ＿Ｐまたは信号ＰＷＭＩ＿Ｍを生成してＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８へ出力する。また、インバータ用ＰＷＭ信号変換部３２は、モータ制御部３６から信号ＥＸＣを受けないとき、モータ制御用相電圧演算部３１から受けた計算結果Ｖａｃに基づいて信号ＰＷＭＩ＿Ｐ、信号ＰＷＭＩ＿Ｍおよび信号ＰＷＭＩ＿Ｋのいずれかを生成してＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８へ出力する。
【００５６】
これにより、各ＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８は、スイッチング制御され、モータジェネレータＭＧが指令されたトルクを出力するようにモータジェネレータＭＧの各相に流す電流を制御する。このようにして、モータ駆動電流が制御され、トルク指令値ＴＲに応じたモータトルクが出力される。
【００５７】
また、ＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８は、モータジェネレータＭＧの制御モードが矩形波制御モードであり、かつ、昇圧コンバータ１１が昇圧動作を行なっているとき、制御モードをＰＷＭ制御モードまたは過変調制御モードへ切換えてモータジェネレータＭＧを駆動する。
【００５８】
さらに、ＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８は、昇圧コンバータ１１が昇圧動作を行なっているとき、電圧利用率が高くなってもＰＷＭ制御モードまたは過変調制御モードでモータジェネレータＭＧを駆動する。
【００５９】
モータ制御部３６は、モータジェネレータＭＧに印加する電圧Ｖａｃをモータ制御用相電圧演算部３１から受け、電圧センサー１６から電圧Ｖｍを受ける。そして、モータ制御部３６は、電圧Ｖａｃを電圧Ｖｍで除算して電圧利用率ｋを演算する。
【００６０】
そうすると、モータ制御部３６は、演算した電圧利用率ｋに基づいて、モータジェネレータＭＧの制御モードがＰＷＭ制御モード、過変調制御モードおよび矩形波制御モードのいずれであるかを判定する。
【００６１】
より具体的には、モータ制御部３６は、電圧利用率ｋが０．６１であるとき、モータジェネレータＭＧの制御モードがＰＷＭ制御モードであると判定し、電圧利用率ｋが０．７５であるとき、モータジェネレータＭＧの制御モードが過変調制御モードであると判定し、電圧利用率ｋが０．７８であるとき、モータジェネレータＭＧの制御モードが矩形波制御モードであると判定する。
【００６２】
そして、モータ制御部３６は、モータジェネレータＭＧの制御モードが矩形波制御モードであると判定したときに、コンバータ制御手段３０２から信号ＵＰを受けると、信号ＥＸＣを生成してインバータ用ＰＷＭ信号変換部３２へ出力する。また、モータ制御部３６は、モータジェネレータＭＧの制御モードがＰＷＭ制御モードまたは過変調制御モードであると判定したとき、コンバータ制御手段３０２から信号ＵＰを受けても信号ＥＸＣを生成しない。
【００６３】
さらに、モータ制御部３６は、モータジェネレータＭＧの制御モードに拘わらず、コンバータ制御手段３０２から信号ＵＰを受けると信号ＥＸＣを生成してインバータ用ＰＷＭ信号変換部３２へ出力する。
【００６４】
なお、モータジェネレータＭＧの動作モードが力行モードであるか回生モードであるかは、トルク指令値ＴＲとモータ回転数ＭＲＮとの関係によって決定される。直交座標において、横軸をモータ回転数ＭＲＮとし、縦軸をトルク指令値ＴＲとした場合、トルク指令値ＴＲとモータ回転数ＭＲＮとの関係が第１および第２象限に存在するとき、モータジェネレータＭＧの動作モードは力行モードであり、トルク指令値ＴＲとモータ回転数ＭＲＮとの関係が第３および第４象限に存在するとき、モータジェネレータＭＧの動作モードは回生モードである。
【００６５】
したがって、インバータ制御手段３０１は、正のトルク指令値ＴＲを受ければ、モータジェネレータＭＧを駆動モータとして駆動するための信号ＰＷＭＩ（信号ＰＷＭＩ＿Ｐ，ＰＷＭＩ＿Ｍ，ＰＷＭＩ＿Ｋからなる）を生成してＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８へ出力し、負のトルク指令値ＴＲを受ければ、モータジェネレータＭＧを回生モードで駆動するための信号ＰＷＭＣを生成してＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８へ出力する。
【００６６】
図４は、図２に示すコンバータ制御手段３０２の機能ブロック図である。図４を参照して、コンバータ制御手段３０２は、電圧指令演算部３３と、コンバータ用デューティー比演算部３４と、コンバータ用ＰＷＭ信号変換部３５とを含む。
【００６７】
電圧指令演算部３３は、外部ＥＣＵからのトルク指令値ＴＲおよびモータ回転数ＭＲＮに基づいてインバータ入力電圧の最適値（目標値）、すなわち、昇圧コンバータ１１の電圧指令値Ｖｄｃ＿ｃｏｍを演算する。そして、電圧指令演算部３３は、演算した電圧指令値Ｖｄｃ＿ｃｏｍに基づいて昇圧コンバータ１１の昇圧動作が指令されているか否かを判定する。
【００６８】
より具体的には、電圧指令演算部３３は、演算した電圧指令値Ｖｄｃ＿ｃｏｍが前回の電圧指令値よりも大きいか否かを判定することにより昇圧コンバータ１１の昇圧動作が指令されているか否かを判定する。そして、電圧指令演算部３３は、昇圧コンバータ１１の昇圧動作が指令されていると判定したとき、信号ＵＰを生成してインバータ制御手段３０１へ出力するとともに、演算した電圧指令値Ｖｄｃ＿ｃｏｍをコンバータ用デューティー演算部３４へ出力する。
【００６９】
コンバータ用デューティー比演算部３４は、電圧指令演算部３３からの電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍと、電圧センサー１０からの直流電圧Ｖｂと、電圧センサー１６からの電圧Ｖｍとに基づいて、電圧Ｖｍを電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍに設定するためのデューティー比を演算し、その演算したデューティー比をコンバータ用ＰＷＭ信号変換部３５へ出力する。
【００７０】
コンバータ用ＰＷＭ信号変換部３５は、コンバータ用デューティー比演算部３４からのデューティー比に基づいて昇圧コンバータ１１のＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２をオン／オフするための信号ＰＷＭＵまたは信号ＰＷＭＤを生成し、その生成した信号ＰＷＭＵまたは信号ＰＷＭＤを昇圧コンバータ１１のＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２へ出力する。
【００７１】
なお、昇圧コンバータ１１の下側のＮＰＮトランジスタＱ２のオンデューティーを大きくすることによりリアクトルＬ１における電力蓄積が大きくなるため、より高電圧の出力を得ることができる。一方、上側のＮＰＮトランジスタＱ１のオンデューティーを大きくすることにより電源ラインの電圧が下がる。そこで、ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２のデューティー比を制御することで、電源ラインの電圧を直流電源Ｂの出力電圧以上の任意の電圧に制御可能である。
【００７２】
図５は、インバータの出力電圧Ｖａｃとモータの回転数との関係を示す図である。図５を参照して、インバータ２０の出力電圧Ｖａｃとモータの回転数ＭＲＮとの関係は、曲線ｋ１によって示される。出力電圧Ｖａｃは、モータの回転数ＭＲＮが０〜ＭＲＮ２の範囲においては回転数ＭＲＮに比例して増加し、モータの回転数ＭＲＮが回転数ＭＲＮ２以上では一定である。
【００７３】
曲線ｋ１は、モータの回転数ＭＲＮが０〜ＭＲＮ１の範囲である領域ＲＧＥ１と、モータの回転数ＭＲＮがＭＲＮ１〜ＭＲＮ２の範囲である領域ＲＧＥ２と、モータの回転数ＭＲＮがＭＲＮ２以上である領域ＲＧＥ３とに分けられる。
【００７４】
そして、出力電圧Ｖａｃとモータの回転数ＭＲＮとの関係が領域ＲＧＥ１に存在するとき、モータジェネレータＭＧの制御モードは、ＰＷＭ制御モードであり、出力電圧Ｖａｃとモータの回転数ＭＲＮとの関係が領域ＲＧＥ２に存在するとき、モータジェネレータＭＧの制御モードは、過変調制御モードであり、出力電圧Ｖａｃとモータの回転数ＭＲＮとの関係が領域ＲＧＥ３に存在するとき、モータジェネレータＭＧの制御モードは、矩形波制御モードである。
【００７５】
モータ制御部３６は、たとえば、電圧利用率ｋを０．６１，０．７５，０．７８と変化させてＶａｃ＝Ｖｍ×ｋにより出力電圧Ｖａｃ（Ｖａｃ（０．６１），Ｖａｃ（０．７５），Ｖａｃ（０．７８））を演算する。ｋ＝０．６１は、モータジェネレータＭＧの制御モードがＰＷＭ制御モードであるときの電圧利用率であり、ｋ＝０．７５は、モータジェネレータＭＧの制御モードが過変調制御モードであるときの電圧利用率であり、ｋ＝０．７８は、モータジェネレータＭＧの制御モードが矩形波制御モードであるときの電圧利用率である。そして、モータ制御部３６は、演算した３個の出力電圧Ｖａｃのうち、どの出力電圧Ｖａｃとモータ回転数ＭＲＮとの関係が曲線ｋ１上に存在するかを判定する。
【００７６】
出力電圧Ｖａｃ（０．６１）とモータ回転数ＭＲＮとの関係が曲線ｋ１上に存在するとき、すなわち、出力電圧Ｖａｃ（０．６１）とモータ回転数ＭＲＮとの関係が領域ＲＧＥ１に存在するとき、モータ制御部３６は、モータジェネレータＭＧの制御モードがＰＷＭ制御モードであると判定する。また、出力電圧Ｖａｃ（０．７５）とモータ回転数ＭＲＮとの関係が曲線ｋ１上に存在するとき、すなわち、出力電圧Ｖａｃ（０．７５）とモータ回転数ＭＲＮとの関係が領域ＲＧＥ２に存在するとき、モータ制御部３６は、モータジェネレータＭＧの制御モードが過変調制御モードであると判定する。さらに、出力電圧Ｖａｃ（０．７８）とモータ回転数ＭＲＮとの関係が曲線ｋ１上に存在するとき、すなわち、出力電圧Ｖａｃ（０．７８）とモータ回転数ＭＲＮとの関係が領域ＲＧＥ３に存在するとき、モータ制御部３６は、モータジェネレータＭＧの制御モードが矩形波制御モードであると判定する。
【００７７】
なお、モータ制御部３６は、曲線ｋ１をマップとして保持しており、マップを参照して出力電圧Ｖａｃおよびモータ回転数ＭＲＮに基づいてモータジェネレータＭＧの制御モードを判定する。
【００７８】
したがって、モータ制御部３６は、モータジェネレータＭＧのモータ回転数ＭＲＮが変化したとき、上述したマップに基づいてモータジェネレータＭＧの制御モードを判定する。
【００７９】
図６は、電圧指令値Ｖｄｃ＿ｃｏｍ、トルク指令値ＴＲおよび制御モードのタイミングチャートである。図６を参照して、負荷駆動装置１００の動作について説明する。
【００８０】
昇圧コンバータ１１が昇圧動作を行なう前、電圧指令値Ｖｄｃ＿ｃｏｍは、直流電圧Ｖｂに一致し、モータジェネレータＭＧは、ＰＷＭ制御モードで駆動される。そして、モータジェネレータＭＧの電圧利用率を低くして直流電源Ｂからの電流の持ち出しを抑制するためには、タイミングｔ１からタイミングｔ４の間で直線ｋ２に沿って電圧指令値Ｖｄｃ＿ｃｏｍを上昇させるのがよい。しかし、実際には、効率を考慮してタイミングｔ３からタイミングｔ４までの間で直線ｋ３に沿って電圧指令値Ｖｄｃ＿ｃｏｍを上昇させる。
【００８１】
この場合、トルク指令値ＴＲは、タイミングｔ２からタイミングｔ４までの間で直線的に増加する。また、モータジェネレータＭＧの制御モードは、時間の経過とともにＰＷＭ制御モード、過変調制御モードおよび矩形波制御モードの順に切換わる。
【００８２】
そうすると、モータジェネレータＭＧが矩形波制御モードで駆動されているタイミングｔ３で昇圧コンバータ１１は、昇圧動作を開始する。矩形波制御モードは、１つのパルスの立上りと立下りとに同期してモータジェネレータＭＧに流す電流を制御する制御モードであるため、１つのパルスの立上りでモータジェネレータＭＧに流す電流を制御すると、次の立下りタイミングまでモータジェネレータＭＧに流す電流を制御することができない。その結果、モータジェネレータＭＧを矩形波制御モードで駆動すると、直流電源Ｂからの電流の持ち出しが増加する。そして、この傾向は、昇圧コンバータ１１が昇圧動作を行なっている場合、特に顕著になる。そうすると、負荷駆動装置１００に過電流が流れる可能性がある。
【００８３】
このような事態を回避するために、この発明においては、モータジェネレータＭＧが矩形波制御モードで駆動されているときにタイミングｔ３で昇圧コンバータ１１が昇圧動作を開始すると、制御モードを矩形波制御モードから過変調制御モードまたはＰＷＭ制御モードへ切換えてモータジェネレータＭＧを駆動する。
【００８４】
過変調制御モードおよびＰＷＭ制御モードは、矩形波制御モードに比べると、モータジェネレータＭＧに流す電流を制御するタイミングが多いので、昇圧コンバータ１１から供給される電圧レベルに応じてモータジェネレータＭＧに流す電流量を制御できる。その結果、直流電源Ｂからの電流の持ち出しが少なくなり、負荷駆動装置１００に過電流が流れるのを抑制できる。
【００８５】
好ましくは、タイミングｔ３で制御モードを矩形波制御モードからＰＷＭ制御モードへ切換える。これにより、過変調制御モードへ切換える場合よりも直流電源Ｂからの電流の持ち出しをさらに減少でき、負荷駆動装置１００に過電流が流れるのをさらに抑制できる。
【００８６】
図７は、電圧指令値Ｖｄｃ＿ｃｏｍ、トルク指令値ＴＲおよび制御モードの他のタイミングチャートである。図７を参照して、モータジェネレータＭＧが矩形波制御モードで駆動されているタイミングｔ３において、昇圧コンバータ１１が昇圧動作を開始すると、モータジェネレータＭＧの制御モードが過変調制御モードまたはＰＷＭ制御モードへ切換えられるとともにトルク指令値ＴＲが抑制される。
【００８７】
すなわち、コンバータ制御手段３０２の電圧指令演算部３３は、タイミングｔ３以降、外部ＥＣＵからトルク指令値ＴＲを受けると、トルク指令値ＴＲの増加率がタイミングｔ３以前のトルク指令値ＴＲの増加率よりも小さくなるようにトルク指令値ＴＲを決定して電圧指令値Ｖｄｃ＿ｃｏｍを演算する。つまり、電圧指令演算部３３は、タイミングｔ３以降、直線ｋ４に沿って増加するようにトルク指令値ＴＲを決定して電圧指令値Ｖｄｃ＿ｃｏｍを演算する。
【００８８】
したがって、タイミングｔ３以降、モータジェネレータＭＧは、過変調制御モードまたはＰＷＭ制御モードにおいて、抑制されたトルク指令値ＴＲを出力するように駆動される。
【００８９】
これにより、直流電源Ｂからの電流の持ち出しがさらに減少し、負荷駆動装置１００において過電流が流れるのをさらに抑制できる。
【００９０】
なお、トルク指令対ＴＲを抑制するタイミングは、矩形波制御モードから過変調制御モードまたはＰＷＭ制御モードへ切換えるタイミングと同じでなくてもよい。
【００９１】
図８は、電圧指令値、トルク指令値および制御モードのさらに他のタイミングチャートである。図８を参照して、モータジェネレータＭＧが矩形波制御モードで駆動されているタイミングｔ３において、昇圧コンバータ１１が昇圧動作を開始すると、トルク指令値ＴＲが抑制される。
【００９２】
すなわち、コンバータ制御手段３０２の電圧指令演算部３３は、タイミングｔ３以降、外部ＥＣＵからトルク指令値ＴＲを受けると、直線ｋ４に沿って増加するようにトルク指令値ＴＲを決定して電圧指令値Ｖｄｃ＿ｃｏｍを演算する。
【００９３】
なお、この場合、モータジェネレータＭＧの制御モードは、切換えられず、矩形波制御モードが維持される。
【００９４】
したがって、タイミングｔ３以降、モータジェネレータＭＧは、矩形波制御モードにおいて、抑制されたトルク指令値ＴＲを出力するように駆動される。
【００９５】
これにより、直流電源Ｂからの電流の持ち出しが減少し、負荷駆動装置１００において過電流が流れるのを抑制できる。
【００９６】
上述したように、制御装置３０は、モータジェネレータＭＧの制御モードが矩形波制御モードであるときに昇圧コンバータ１１の昇圧動作が指令されると、
（Ａ） モータジェネレータＭＧの制御モードの矩形波制御モードから過変調制御モードまたはＰＷＭ制御モードへの切換
（Ｂ） モータジェネレータＭＧの制御モードの矩形波制御モードから過変調制御モードまたはＰＷＭ制御モードへの切換およびトルク指令値ＴＲの抑制
（Ｃ） トルク指令値ＴＲの抑制
のいずれかによりモータジェネレータＭＧを駆動するようにインバータ２０を制御する。
【００９７】
また、制御装置３０は、モータジェネレータＭＧの制御モードがＰＷＭ制御モードまたは過変調制御モードであるときに昇圧コンバータ１１の昇圧動作が指令されると、モータジェネレータＭＧの制御モードが矩形波制御モードへ切換わるのを禁止する。すなわち、制御装置３０は、昇圧コンバータ１１の昇圧動作が指令されると、信号ＰＷＭＩ＿Ｋのインバータ２０への出力を禁止し、信号ＰＷＭＩ＿Ｐまたは信号ＰＷＭＩ＿Ｍを生成してインバータ２０へ出力する。
【００９８】
このように、モータジェネレータＭＧの制御モードがＰＷＭ制御モードまたは過変調制御モードであるときに昇圧コンバータ１１が昇圧動作を開始すると、モータジェネレータＭＧが矩形波制御モードで駆動されるのを禁止するのは、次の理由による。
【００９９】
昇圧コンバータ１１の昇圧動作が指令されると、制御装置３０は、トルク指令値ＴＲおよびモータ回転数ＭＲＮに基づいて、上述した方法によって信号ＰＷＭＵを生成して昇圧コンバータ１１のＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２へ出力する。そして、ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２は、制御装置３０からの信号ＰＷＭＵに応じてスイッチング動作を行ない、昇圧コンバータ１１は、昇圧動作を開始する。
【０１００】
このように、昇圧コンバータ１１の昇圧動作が指令されてから昇圧コンバータ１１が実際に昇圧動作を開始するまでには、一定の遅延があるため、昇圧コンバータ１１が実際に昇圧動作を開始したタイミングにおいて、モータジェネレータＭＧの制御モードが矩形波制御モードへ切換わっていることも想定される。
【０１０１】
したがって、昇圧コンバータ１１の昇圧動作が指令されたとき、モータジェネレータＭＧを矩形波制御モードで駆動するのを禁止することにしたものである。
【０１０２】
なお、負荷駆動装置１００は、ハイブリッド自動車または電気自動車に搭載され、ハイブリッド自動車または電気自動車の駆動輪を駆動する。
【０１０３】
たとえば、負荷駆動装置１００がハイブリッド自動車に搭載された場合、モータジェネレータＭＧは、２つのモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２からなる。そして、モータジェネレータＭＧ１は、動力分割機構を介してエンジンに連結され、エンジンを始動するとともに、エンジンの回転力により発電する。また、モータジェネレータＭＧ２は、動力分割機構を介して前輪（駆動輪）に連結され、前輪を駆動するとともに、前輪の回転力により発電する。
【０１０４】
負荷駆動装置１００が電気自動車に搭載された場合、モータジェネレータＭＧは、前輪（駆動輪）に連結され、前輪を駆動するとともに前輪の回転力により発電する。
【０１０５】
そして、負荷駆動装置１００の制御装置３０は、ハイブリッド自動車または電気自動車の走行中および停車中において、モータジェネレータＭＧの制御モードを判定し、モータジェネレータＭＧの制御モードが矩形波制御モードであるときに昇圧コンバータ１１の昇圧動作が指令されると、上述した（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）のいずれかによりモータジェネレータＭＧを駆動するようにインバータ２０を制御する。
【０１０６】
したがって、負荷駆動装置１００を搭載したハイブリッド自動車または電気自動車においては、過電流が流れるのを抑制できる。
【０１０７】
また、上記においては、負荷駆動装置１００は、１つのモータジェネレータＭＧを駆動すると説明したが、この発明においては、負荷駆動装置１００は、複数のモータジェネレータを駆動するようにしてもよい。この場合、複数のモータジェネレータに対応して複数のインバータが設けられ、複数のインバータは、コンデンサ１２の両端に並列に接続される。そして、複数のモータジェネレータのうち、少なくとも１つのモータジェネレータが矩形波制御モードで駆動されているときに昇圧コンバータ１１の昇圧動作が指令されると、制御装置３０は、上述した（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）のいずれかにより複数のモータジェネレータを駆動するように複数のインバータを制御する。
【０１０８】
したがって、複数のモータジェネレータを駆動する負荷駆動装置において、過電流が流れるのを抑制できる。
【０１０９】
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、上記した実施の形態の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】
【図１】この発明の実施の形態による負荷駆動装置の概略ブロック図である。
【図２】図１に示す制御装置の機能のうち、昇圧コンバータおよびインバータの制御に関わる機能を示す機能ブロック図である。
【図３】図２に示すインバータ制御手段の機能ブロック図である。
【図４】図２に示すコンバータ制御手段の機能ブロック図である。
【図５】インバータの出力電圧とモータの回転数との関係を示す図である。
【図６】電圧指令値、トルク指令値および制御モードのタイミングチャートである。
【図７】電圧指令値、トルク指令値および制御モードの他のタイミングチャートである。
【図８】電圧指令値、トルク指令値および制御モードのさらに他のタイミングチャートである。
【符号の説明】
１０，１６ 電圧センサー、１１ 昇圧コンバータ、１２ コンデンサ、２０インバータ、２１ Ｕ相アーム、２２ Ｖ相アーム、２３ Ｗ相アーム、２４電流センサー、３０ 制御装置、３１ モータ制御用相電圧演算部、３２ インバータ用ＰＷＭ信号変換部、３３ 電圧指令演算部、３４ コンバータ用デューティー比演算部、３５ コンバータ用ＰＷＭ信号変換部、３６ モータ制御部、１００ 負荷駆動装置、３０１ インバータ制御手段、３０２ コンバータ制御手段、Ｂ 直流電源、Ｌ１ リアクトル、Ｑ１〜Ｑ８ ＮＰＮトランジスタ、Ｄ１〜Ｄ８ ダイオード、ＳＲ１，ＳＲ２ システムリレー。
【発明の属する技術分野】
この発明は、負荷駆動装置に関し、特に、過電流を抑制可能な負荷駆動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近、環境に配慮した自動車としてハイブリッド自動車（Ｈｙｂｒｉｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ）および電気自動車（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）が大きな注目を集めている。そして、ハイブリッド自動車は、一部、実用化されている。
【０００３】
このハイブリッド自動車は、従来のエンジンに加え、直流電源とインバータとインバータによって駆動されるモータとを動力源とする自動車である。つまり、エンジンを駆動することにより動力源を得るとともに、直流電源からの直流電圧をインバータによって交流電圧に変換し、その変換した交流電圧によりモータを回転することによって動力源を得るものである。また、電気自動車は、直流電源とインバータとインバータによって駆動されるモータとを動力源とする自動車である。
【０００４】
このようなハイブリッド自動車および電気自動車においては、電源からの直流電圧を昇圧コンバータによって昇圧し、その昇圧した直流電圧を交流電圧に変換してモータを駆動することも検討されている。
【０００５】
そして、特許文献１には、モータを駆動するインバータへの入力電圧を可変するコンバータを備えるシステムにおいて、インバータへの入力電圧と、モータ制御に必要な電圧とに応じて、モータの制御モードをパルス幅変調制御モード（ＰＷＭ制御モード）から矩形波制御モードへ切換えることが開示されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−３３３４６５号公報
【０００７】
【特許文献２】
特開平１０−６６３８３号公報
【０００８】
【特許文献３】
特開平６−２７６６０９号公報
【０００９】
【特許文献４】
独国特許出願公開公報第４０１３５０６Ａ１号明細書
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、電源からの直流電圧を昇圧してインバータへ供給しているときに、モータを矩形波制御モードで駆動すると、電源からの電流の持ち出しが増大し、過電流が発生するという問題がある。
【００１１】
そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、過電流を抑制可能な負荷駆動装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
この発明によれば、負荷駆動装置は、インバータと、電圧変換器と、制御装置とを備える。インバータは、負荷を駆動する。電圧変換器は、電源とインバータとの間で電圧変換を行なう。制御装置は、負荷の制御モードが矩形波制御モードであるときに、電圧変換器における昇圧動作の指令を受けると、制御モードを変えて負荷を駆動するようにインバータを制御する。
【００１３】
好ましくは、制御装置は、制御モードをパルス幅変調制御モードへ変えて負荷を駆動するようにインバータを制御する。
【００１４】
好ましくは、制御装置は、さらに、トルク指令値を抑制して負荷を駆動するようにインバータを制御する。
【００１５】
この発明による負荷駆動装置においては、負荷の制御モードが矩形波制御モードであるときに電圧変換器の昇圧動作が指令されると、制御装置は、矩形波制御モード以外の過変調制御モードまたはＰＷＭ制御モードへ切換えて負荷を駆動するようにインバータを制御する。
【００１６】
したがって、この発明によれば、電源からの電流の持ち出しを低減し、負荷駆動装置に過電流が流れるのを抑制できる。
【００１７】
また、この発明によれば、負荷駆動装置は、インバータと、電圧変換器と、制御装置とを備える。インバータは、負荷を駆動する。電圧変換器は、電源とインバータとの間で電圧変換を行なう。制御装置は、負荷の制御モードが矩形波制御モードであるときに、電圧変換器における昇圧動作の指令を受けると、トルク指令値を抑制して負荷を駆動するようにインバータを制御する。
【００１８】
この発明による負荷駆動装置においては、負荷の制御モードが矩形波制御モードであるときに電圧変換器の昇圧動作が指令されると、制御装置は、トルク指令値を抑制して負荷を駆動するようにインバータを制御する。
【００１９】
したがって、この発明によれば、電源からの電流の持ち出しを低減し、負荷駆動装置に過電流が流れるのを抑制できる。
【００２０】
さらに、この発明によれば、負荷駆動装置は、インバータと、電圧変換器と、制御装置とを備える。インバータは、負荷を駆動する。電圧変換器は、電源とインバータとの間で電圧変換を行なう。制御装置は、電圧変換器が昇圧動作を行なっているとき、矩形波制御モード以外の制御モードで負荷を駆動するようにインバータを制御する。
【００２１】
この発明による負荷駆動装置においては、電圧変換器が昇圧動作を行なっているとき、制御装置は、矩形波制御モードで負荷を駆動するのを禁止する。
【００２２】
したがって、この発明によれば、昇圧動作が指令されてから昇圧動作が実際に開始されるまでに遅延が発生する場合にも電圧電源からの電流の持ち出しを低減し、負荷駆動装置に過電流が流れるのを抑制できる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００２４】
図１は、この発明の実施の形態による負荷駆動装置の概略ブロック図である。図１を参照して、この発明の実施の形態による負荷駆動装置１００は、直流電源Ｂと、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２と、電圧センサー１０，１６と、昇圧コンバータ１１と、コンデンサ１２と、インバータ２０と、電流センサー２４と、制御装置３０とを備える。
【００２５】
昇圧コンバータ１１は、リアクトルＬ１と、ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２とを含む。リアクトルＬ１は、その一方端が直流電源Ｂの電源ラインに接続され、他方端がＮＰＮトランジスタＱ１とＮＰＮトランジスタＱ２との中間点、すなわち、ＮＰＮトランジスタＱ１のエミッタとＮＰＮトランジスタＱ２のコレクタとの間に接続される。
【００２６】
ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２は、インバータ２０の電源ラインとアースラインとの間に直列に接続される。ＮＰＮトランジスタＱ１は、コレクタが電源ラインに接続され、エミッタがＮＰＮトランジスタＱ２のコレクタに接続される。ＮＰＮトランジスタＱ２は、エミッタがアースラインに接続される。
【００２７】
また、各ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードＤ１，Ｄ２がそれぞれ接続されている。
【００２８】
インバータ２０は、Ｕ相アーム２１と、Ｖ相アーム２２と、Ｗ相アーム２３とから成る。Ｕ相アーム２１、Ｖ相アーム２２、およびＷ相アーム２３は、電源ラインとアースラインとの間に並列に設けられる。
【００２９】
Ｕ相アーム２１は、直列に接続されたＮＰＮトランジスタＱ３，Ｑ４から成り、Ｖ相アーム２２は、直列に接続されたＮＰＮトランジスタＱ５，Ｑ６から成り、Ｗ相アーム２３は、直列に接続されたＮＰＮトランジスタＱ７，Ｑ８から成る。また、各ＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードＤ３〜Ｄ８がそれぞれ接続されている。
【００３０】
各相アームの中間点は、モータジェネレータＭＧの各相コイルの各相端に接続されている。すなわち、モータジェネレータＭＧは、３相の永久磁石モータであり、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３つのコイルの一端が中点に共通接続されて構成され、Ｕ相コイルの他端がＮＰＮトランジスタＱ３，Ｑ４の中間点に、Ｖ相コイルの他端がＮＰＮトランジスタＱ５，Ｑ６の中間点に、Ｗ相コイルの他端がＮＰＮトランジスタＱ７，Ｑ８の中間点にそれぞれ接続されている。
【００３１】
直流電源Ｂは、ニッケル水素あるいはリチウムイオン等の二次電池から成る。そして、直流電源Ｂは、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２を介して直流電圧を昇圧コンバータ１１へ供給する。
【００３２】
システムリレーＳＲ１，ＳＲ２は、制御装置３０からの信号ＳＥによってオン／オフされる。
【００３３】
電圧センサー１０は、直流電源Ｂから出力される直流電圧Ｖｂを検出し、その検出した直流電圧Ｖｂを制御装置３０へ出力する。
【００３４】
昇圧コンバータ１１は、制御装置３０からの信号ＰＷＭＵに基づいて、直流電源Ｂから出力される直流電圧を昇圧してコンデンサ１２に供給する。また、昇圧コンバータ１１は、制御装置３０からの信号ＰＷＭＤに基づいて、インバータ２０から供給された直流電圧を降圧して直流電源Ｂへ供給する。
【００３５】
コンデンサ１２は、昇圧コンバータ１１から供給された直流電圧を平滑化してインバータ２０に供給する。
【００３６】
電圧センサー１６は、コンデンサ１２の両端の電圧Ｖｍを検出し、その検出した電圧Ｖｍを制御装置３０へ出力する。
【００３７】
インバータ２０は、制御装置３０からの信号ＰＷＭＩに基づいて、コンデンサ１２を介して昇圧コンバータ１１から供給された直流電圧を交流電圧に変換してモータジェネレータＭＧを駆動する。また、インバータ２０は、制御装置３０からの信号ＰＷＭＣに基づいて、モータジェネレータＭＧが発電した交流電圧を直流電圧に変換し、その変換した直流電圧をコンデンサ１２を介して昇圧コンバータ１１へ供給する。
【００３８】
電流センサー２４は、モータジェネレータＭＧに流れるモータ電流ＭＣＲＴを検出し、その検出したモータ電流ＭＣＲＴを制御装置３０へ出力する。
【００３９】
制御装置３０は、電圧センサー１０からの直流電圧Ｖｂ、電圧センサー１６からの電圧Ｖｍ、負荷駆動装置１００の外部に設けられたＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）からのモータ回転数ＭＲＮおよびトルク指令値ＴＲに基づいて、後述する方法によって信号ＰＷＭＵまたは信号ＰＷＭＤを生成し、その生成した信号ＰＷＭＵまたは信号ＰＷＭＤを昇圧コンバータ１１へ出力する。
【００４０】
また、制御装置３０は、電圧センサー１６からの電圧Ｖｍ、電流センサー２４からのモータ電流ＭＣＲＴおよび外部ＥＣＵからのトルク指令値ＴＲに基づいて、後述する方法により信号ＰＷＭＩまたは信号ＰＷＭＣを生成し、その生成した信号ＰＷＭＩまたは信号ＰＷＭＣをインバータ２０へ出力する。
【００４１】
信号ＰＷＭＩは、モータジェネレータＭＧを力行モードで駆動するための制御信号であり、信号ＰＷＭＣは、モータジェネレータＭＧを回生モードで駆動するための制御信号である。
【００４２】
そして、制御装置３０は、信号ＰＷＭＩを生成するとき、後述する方法によってモータジェネレータＭＧの制御モードがパルス幅変調制御モード（「ＰＷＭ制御モード」と言う。以下同じ。）、過変調制御モードおよび矩形波制御モードのいずれであるかを判定し、モータジェネレータＭＧの制御モードが矩形波制御モードであると判定したときに、昇圧コンバータ１１の昇圧動作が指令されると、モータジェネレータＭＧの制御モードを過変調制御モードまたはＰＷＭ制御モードへ切換えてモータジェネレータＭＧを駆動するようにインバータ２０を制御する。
【００４３】
信号ＰＷＭＩは、信号ＰＷＭＩ＿Ｐ、信号ＰＷＭＩ＿Ｍおよび信号ＰＷＭＩ＿Ｋからなり、信号ＰＷＭＩ＿Ｐは、モータジェネレータＭＧをＰＷＭ制御モードで駆動するための制御信号であり、信号ＰＷＭＩ＿Ｍは、モータジェネレータＭＧを過変調制御モードで駆動するための制御信号であり、信号ＰＷＭＩ＿Ｋは、モータジェネレータＭＧを矩形波制御モードで駆動するための制御信号である。
【００４４】
したがって、制御装置３０は、信号ＰＷＭＩ＿Ｋをインバータ２０へ出力しているときに昇圧コンバータ１１の昇圧動作が指令されると、信号ＰＷＭＩ＿Ｐまたは信号ＰＷＭＩ＿Ｍを生成してインバータ２０へ出力する。
【００４５】
また、制御装置３０は、昇圧コンバータ１１が昇圧動作を行なっているとき、モータジェネレータＭＧが矩形波制御モードで駆動されるのを禁止する。すなわち、制御装置３０は、昇圧コンバータ１１が昇圧動作を行なっているとき、信号ＰＷＭＩ＿Ｐまたは信号ＰＷＭＩ＿Ｍをインバータ２０へ出力してモータジェネレータＭＧをＰＷＭ制御モードまたは過変調制御モードで駆動するようにインバータ２０を制御する。
【００４６】
図２は、図１に示す制御装置３０の機能のうち、昇圧コンバータ１１およびインバータ２０の制御に関わる機能を示す機能ブロック図である。図２を参照して、制御装置３０は、インバータ制御手段３０１と、コンバータ制御手段３０２とを含む。インバータ制御手段３０１は、トルク指令値ＴＲ、モータ電流ＭＣＲＴおよび電圧Ｖｍ（インバータ２０への「インバータ入力電圧」に相当する。以下同じ。）に基づいて、後述する方法によって信号ＰＷＭＩまたは信号ＰＷＭＣを生成してインバータ２０のＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８へ出力する。
【００４７】
また、インバータ制御手段３０１は、コンバータ制御手段３０２から信号ＵＰを受け、かつ、モータジェネレータＭＧの制御モードが矩形波制御モードであると判定すると、信号ＰＷＭＩ＿Ｐまたは信号ＰＷＭＩ＿Ｍを生成してインバータ２０のＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８へ出力する。
【００４８】
さらに、インバータ制御手段３０１は、モータジェネレータＭＧの制御モードに拘わらず、コンバータ制御手段３０２から信号ＵＰを受けると、信号ＰＷＭＩ＿Ｐまたは信号ＰＷＭＩ＿Ｍを生成してインバータ２０のＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８へ出力する。
【００４９】
コンバータ制御手段３０２は、トルク指令値ＴＲおよびモータ回転数ＭＲＮに基づいて、昇圧コンバータ１１の昇圧動作が指令されているか否かを判定する。
【００５０】
そして、コンバータ制御手段３０２は、昇圧コンバータ１１の昇圧動作が指令されたと判定したとき、信号ＵＰを生成してインバータ制御手段３０１へ出力する。
【００５１】
さらに、コンバータ制御手段３０２は、トルク指令値ＴＲ、モータ回転数ＭＲＮ、直流電圧Ｖｂおよび電圧Ｖｍに基づいて、後述する方法によって信号ＰＷＭＵまたは信号ＰＷＭＤを生成して昇圧コンバータ１１のＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２へ出力する。
【００５２】
図３は、図２に示すインバータ制御手段３０１の機能ブロック図である。図３を参照して、インバータ制御手段３０１は、モータ制御用相電圧演算部３１と、インバータ用ＰＷＭ信号変換部３２と、モータ制御部３６とを含む。
【００５３】
モータ制御用相電圧演算部３１は、インバータ２０へのインバータ入力電圧Ｖｍを電圧センサー１６から受け、モータジェネレータＭＧの各相に流れるモータ電流ＭＣＲＴを電流センサー２４から受け、トルク指令値ＴＲを外部ＥＣＵから受ける。そして、モータ制御用相電圧演算部３１は、これらの入力される信号に基づいて、モータジェネレータＭＧの各相のコイルに印加する電圧Ｖａｃを計算し、その計算した結果Ｖａｃをインバータ用ＰＷＭ信号変換部３２およびモータ制御部３６へ出力する。
【００５４】
インバータ用ＰＷＭ信号変換部３２は、モータ制御用相電圧演算部３１から受けた計算結果Ｖａｃに基づいて、実際にインバータ２０の各ＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８をオン／オフする信号ＰＷＭＩまたは信号ＰＷＭＣを生成し、その生成した信号ＰＷＭＩまたは信号ＰＷＭＣを各ＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８へ出力する。
【００５５】
より具体的には、インバータ用ＰＷＭ信号変換部３２は、モータ制御部３６から信号ＥＸＣを受けると、モータ制御用相電圧演算部３１から受けた計算結果Ｖａｃに基づいて信号ＰＷＭＩ＿Ｐまたは信号ＰＷＭＩ＿Ｍを生成してＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８へ出力する。また、インバータ用ＰＷＭ信号変換部３２は、モータ制御部３６から信号ＥＸＣを受けないとき、モータ制御用相電圧演算部３１から受けた計算結果Ｖａｃに基づいて信号ＰＷＭＩ＿Ｐ、信号ＰＷＭＩ＿Ｍおよび信号ＰＷＭＩ＿Ｋのいずれかを生成してＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８へ出力する。
【００５６】
これにより、各ＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８は、スイッチング制御され、モータジェネレータＭＧが指令されたトルクを出力するようにモータジェネレータＭＧの各相に流す電流を制御する。このようにして、モータ駆動電流が制御され、トルク指令値ＴＲに応じたモータトルクが出力される。
【００５７】
また、ＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８は、モータジェネレータＭＧの制御モードが矩形波制御モードであり、かつ、昇圧コンバータ１１が昇圧動作を行なっているとき、制御モードをＰＷＭ制御モードまたは過変調制御モードへ切換えてモータジェネレータＭＧを駆動する。
【００５８】
さらに、ＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８は、昇圧コンバータ１１が昇圧動作を行なっているとき、電圧利用率が高くなってもＰＷＭ制御モードまたは過変調制御モードでモータジェネレータＭＧを駆動する。
【００５９】
モータ制御部３６は、モータジェネレータＭＧに印加する電圧Ｖａｃをモータ制御用相電圧演算部３１から受け、電圧センサー１６から電圧Ｖｍを受ける。そして、モータ制御部３６は、電圧Ｖａｃを電圧Ｖｍで除算して電圧利用率ｋを演算する。
【００６０】
そうすると、モータ制御部３６は、演算した電圧利用率ｋに基づいて、モータジェネレータＭＧの制御モードがＰＷＭ制御モード、過変調制御モードおよび矩形波制御モードのいずれであるかを判定する。
【００６１】
より具体的には、モータ制御部３６は、電圧利用率ｋが０．６１であるとき、モータジェネレータＭＧの制御モードがＰＷＭ制御モードであると判定し、電圧利用率ｋが０．７５であるとき、モータジェネレータＭＧの制御モードが過変調制御モードであると判定し、電圧利用率ｋが０．７８であるとき、モータジェネレータＭＧの制御モードが矩形波制御モードであると判定する。
【００６２】
そして、モータ制御部３６は、モータジェネレータＭＧの制御モードが矩形波制御モードであると判定したときに、コンバータ制御手段３０２から信号ＵＰを受けると、信号ＥＸＣを生成してインバータ用ＰＷＭ信号変換部３２へ出力する。また、モータ制御部３６は、モータジェネレータＭＧの制御モードがＰＷＭ制御モードまたは過変調制御モードであると判定したとき、コンバータ制御手段３０２から信号ＵＰを受けても信号ＥＸＣを生成しない。
【００６３】
さらに、モータ制御部３６は、モータジェネレータＭＧの制御モードに拘わらず、コンバータ制御手段３０２から信号ＵＰを受けると信号ＥＸＣを生成してインバータ用ＰＷＭ信号変換部３２へ出力する。
【００６４】
なお、モータジェネレータＭＧの動作モードが力行モードであるか回生モードであるかは、トルク指令値ＴＲとモータ回転数ＭＲＮとの関係によって決定される。直交座標において、横軸をモータ回転数ＭＲＮとし、縦軸をトルク指令値ＴＲとした場合、トルク指令値ＴＲとモータ回転数ＭＲＮとの関係が第１および第２象限に存在するとき、モータジェネレータＭＧの動作モードは力行モードであり、トルク指令値ＴＲとモータ回転数ＭＲＮとの関係が第３および第４象限に存在するとき、モータジェネレータＭＧの動作モードは回生モードである。
【００６５】
したがって、インバータ制御手段３０１は、正のトルク指令値ＴＲを受ければ、モータジェネレータＭＧを駆動モータとして駆動するための信号ＰＷＭＩ（信号ＰＷＭＩ＿Ｐ，ＰＷＭＩ＿Ｍ，ＰＷＭＩ＿Ｋからなる）を生成してＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８へ出力し、負のトルク指令値ＴＲを受ければ、モータジェネレータＭＧを回生モードで駆動するための信号ＰＷＭＣを生成してＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８へ出力する。
【００６６】
図４は、図２に示すコンバータ制御手段３０２の機能ブロック図である。図４を参照して、コンバータ制御手段３０２は、電圧指令演算部３３と、コンバータ用デューティー比演算部３４と、コンバータ用ＰＷＭ信号変換部３５とを含む。
【００６７】
電圧指令演算部３３は、外部ＥＣＵからのトルク指令値ＴＲおよびモータ回転数ＭＲＮに基づいてインバータ入力電圧の最適値（目標値）、すなわち、昇圧コンバータ１１の電圧指令値Ｖｄｃ＿ｃｏｍを演算する。そして、電圧指令演算部３３は、演算した電圧指令値Ｖｄｃ＿ｃｏｍに基づいて昇圧コンバータ１１の昇圧動作が指令されているか否かを判定する。
【００６８】
より具体的には、電圧指令演算部３３は、演算した電圧指令値Ｖｄｃ＿ｃｏｍが前回の電圧指令値よりも大きいか否かを判定することにより昇圧コンバータ１１の昇圧動作が指令されているか否かを判定する。そして、電圧指令演算部３３は、昇圧コンバータ１１の昇圧動作が指令されていると判定したとき、信号ＵＰを生成してインバータ制御手段３０１へ出力するとともに、演算した電圧指令値Ｖｄｃ＿ｃｏｍをコンバータ用デューティー演算部３４へ出力する。
【００６９】
コンバータ用デューティー比演算部３４は、電圧指令演算部３３からの電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍと、電圧センサー１０からの直流電圧Ｖｂと、電圧センサー１６からの電圧Ｖｍとに基づいて、電圧Ｖｍを電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍに設定するためのデューティー比を演算し、その演算したデューティー比をコンバータ用ＰＷＭ信号変換部３５へ出力する。
【００７０】
コンバータ用ＰＷＭ信号変換部３５は、コンバータ用デューティー比演算部３４からのデューティー比に基づいて昇圧コンバータ１１のＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２をオン／オフするための信号ＰＷＭＵまたは信号ＰＷＭＤを生成し、その生成した信号ＰＷＭＵまたは信号ＰＷＭＤを昇圧コンバータ１１のＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２へ出力する。
【００７１】
なお、昇圧コンバータ１１の下側のＮＰＮトランジスタＱ２のオンデューティーを大きくすることによりリアクトルＬ１における電力蓄積が大きくなるため、より高電圧の出力を得ることができる。一方、上側のＮＰＮトランジスタＱ１のオンデューティーを大きくすることにより電源ラインの電圧が下がる。そこで、ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２のデューティー比を制御することで、電源ラインの電圧を直流電源Ｂの出力電圧以上の任意の電圧に制御可能である。
【００７２】
図５は、インバータの出力電圧Ｖａｃとモータの回転数との関係を示す図である。図５を参照して、インバータ２０の出力電圧Ｖａｃとモータの回転数ＭＲＮとの関係は、曲線ｋ１によって示される。出力電圧Ｖａｃは、モータの回転数ＭＲＮが０〜ＭＲＮ２の範囲においては回転数ＭＲＮに比例して増加し、モータの回転数ＭＲＮが回転数ＭＲＮ２以上では一定である。
【００７３】
曲線ｋ１は、モータの回転数ＭＲＮが０〜ＭＲＮ１の範囲である領域ＲＧＥ１と、モータの回転数ＭＲＮがＭＲＮ１〜ＭＲＮ２の範囲である領域ＲＧＥ２と、モータの回転数ＭＲＮがＭＲＮ２以上である領域ＲＧＥ３とに分けられる。
【００７４】
そして、出力電圧Ｖａｃとモータの回転数ＭＲＮとの関係が領域ＲＧＥ１に存在するとき、モータジェネレータＭＧの制御モードは、ＰＷＭ制御モードであり、出力電圧Ｖａｃとモータの回転数ＭＲＮとの関係が領域ＲＧＥ２に存在するとき、モータジェネレータＭＧの制御モードは、過変調制御モードであり、出力電圧Ｖａｃとモータの回転数ＭＲＮとの関係が領域ＲＧＥ３に存在するとき、モータジェネレータＭＧの制御モードは、矩形波制御モードである。
【００７５】
モータ制御部３６は、たとえば、電圧利用率ｋを０．６１，０．７５，０．７８と変化させてＶａｃ＝Ｖｍ×ｋにより出力電圧Ｖａｃ（Ｖａｃ（０．６１），Ｖａｃ（０．７５），Ｖａｃ（０．７８））を演算する。ｋ＝０．６１は、モータジェネレータＭＧの制御モードがＰＷＭ制御モードであるときの電圧利用率であり、ｋ＝０．７５は、モータジェネレータＭＧの制御モードが過変調制御モードであるときの電圧利用率であり、ｋ＝０．７８は、モータジェネレータＭＧの制御モードが矩形波制御モードであるときの電圧利用率である。そして、モータ制御部３６は、演算した３個の出力電圧Ｖａｃのうち、どの出力電圧Ｖａｃとモータ回転数ＭＲＮとの関係が曲線ｋ１上に存在するかを判定する。
【００７６】
出力電圧Ｖａｃ（０．６１）とモータ回転数ＭＲＮとの関係が曲線ｋ１上に存在するとき、すなわち、出力電圧Ｖａｃ（０．６１）とモータ回転数ＭＲＮとの関係が領域ＲＧＥ１に存在するとき、モータ制御部３６は、モータジェネレータＭＧの制御モードがＰＷＭ制御モードであると判定する。また、出力電圧Ｖａｃ（０．７５）とモータ回転数ＭＲＮとの関係が曲線ｋ１上に存在するとき、すなわち、出力電圧Ｖａｃ（０．７５）とモータ回転数ＭＲＮとの関係が領域ＲＧＥ２に存在するとき、モータ制御部３６は、モータジェネレータＭＧの制御モードが過変調制御モードであると判定する。さらに、出力電圧Ｖａｃ（０．７８）とモータ回転数ＭＲＮとの関係が曲線ｋ１上に存在するとき、すなわち、出力電圧Ｖａｃ（０．７８）とモータ回転数ＭＲＮとの関係が領域ＲＧＥ３に存在するとき、モータ制御部３６は、モータジェネレータＭＧの制御モードが矩形波制御モードであると判定する。
【００７７】
なお、モータ制御部３６は、曲線ｋ１をマップとして保持しており、マップを参照して出力電圧Ｖａｃおよびモータ回転数ＭＲＮに基づいてモータジェネレータＭＧの制御モードを判定する。
【００７８】
したがって、モータ制御部３６は、モータジェネレータＭＧのモータ回転数ＭＲＮが変化したとき、上述したマップに基づいてモータジェネレータＭＧの制御モードを判定する。
【００７９】
図６は、電圧指令値Ｖｄｃ＿ｃｏｍ、トルク指令値ＴＲおよび制御モードのタイミングチャートである。図６を参照して、負荷駆動装置１００の動作について説明する。
【００８０】
昇圧コンバータ１１が昇圧動作を行なう前、電圧指令値Ｖｄｃ＿ｃｏｍは、直流電圧Ｖｂに一致し、モータジェネレータＭＧは、ＰＷＭ制御モードで駆動される。そして、モータジェネレータＭＧの電圧利用率を低くして直流電源Ｂからの電流の持ち出しを抑制するためには、タイミングｔ１からタイミングｔ４の間で直線ｋ２に沿って電圧指令値Ｖｄｃ＿ｃｏｍを上昇させるのがよい。しかし、実際には、効率を考慮してタイミングｔ３からタイミングｔ４までの間で直線ｋ３に沿って電圧指令値Ｖｄｃ＿ｃｏｍを上昇させる。
【００８１】
この場合、トルク指令値ＴＲは、タイミングｔ２からタイミングｔ４までの間で直線的に増加する。また、モータジェネレータＭＧの制御モードは、時間の経過とともにＰＷＭ制御モード、過変調制御モードおよび矩形波制御モードの順に切換わる。
【００８２】
そうすると、モータジェネレータＭＧが矩形波制御モードで駆動されているタイミングｔ３で昇圧コンバータ１１は、昇圧動作を開始する。矩形波制御モードは、１つのパルスの立上りと立下りとに同期してモータジェネレータＭＧに流す電流を制御する制御モードであるため、１つのパルスの立上りでモータジェネレータＭＧに流す電流を制御すると、次の立下りタイミングまでモータジェネレータＭＧに流す電流を制御することができない。その結果、モータジェネレータＭＧを矩形波制御モードで駆動すると、直流電源Ｂからの電流の持ち出しが増加する。そして、この傾向は、昇圧コンバータ１１が昇圧動作を行なっている場合、特に顕著になる。そうすると、負荷駆動装置１００に過電流が流れる可能性がある。
【００８３】
このような事態を回避するために、この発明においては、モータジェネレータＭＧが矩形波制御モードで駆動されているときにタイミングｔ３で昇圧コンバータ１１が昇圧動作を開始すると、制御モードを矩形波制御モードから過変調制御モードまたはＰＷＭ制御モードへ切換えてモータジェネレータＭＧを駆動する。
【００８４】
過変調制御モードおよびＰＷＭ制御モードは、矩形波制御モードに比べると、モータジェネレータＭＧに流す電流を制御するタイミングが多いので、昇圧コンバータ１１から供給される電圧レベルに応じてモータジェネレータＭＧに流す電流量を制御できる。その結果、直流電源Ｂからの電流の持ち出しが少なくなり、負荷駆動装置１００に過電流が流れるのを抑制できる。
【００８５】
好ましくは、タイミングｔ３で制御モードを矩形波制御モードからＰＷＭ制御モードへ切換える。これにより、過変調制御モードへ切換える場合よりも直流電源Ｂからの電流の持ち出しをさらに減少でき、負荷駆動装置１００に過電流が流れるのをさらに抑制できる。
【００８６】
図７は、電圧指令値Ｖｄｃ＿ｃｏｍ、トルク指令値ＴＲおよび制御モードの他のタイミングチャートである。図７を参照して、モータジェネレータＭＧが矩形波制御モードで駆動されているタイミングｔ３において、昇圧コンバータ１１が昇圧動作を開始すると、モータジェネレータＭＧの制御モードが過変調制御モードまたはＰＷＭ制御モードへ切換えられるとともにトルク指令値ＴＲが抑制される。
【００８７】
すなわち、コンバータ制御手段３０２の電圧指令演算部３３は、タイミングｔ３以降、外部ＥＣＵからトルク指令値ＴＲを受けると、トルク指令値ＴＲの増加率がタイミングｔ３以前のトルク指令値ＴＲの増加率よりも小さくなるようにトルク指令値ＴＲを決定して電圧指令値Ｖｄｃ＿ｃｏｍを演算する。つまり、電圧指令演算部３３は、タイミングｔ３以降、直線ｋ４に沿って増加するようにトルク指令値ＴＲを決定して電圧指令値Ｖｄｃ＿ｃｏｍを演算する。
【００８８】
したがって、タイミングｔ３以降、モータジェネレータＭＧは、過変調制御モードまたはＰＷＭ制御モードにおいて、抑制されたトルク指令値ＴＲを出力するように駆動される。
【００８９】
これにより、直流電源Ｂからの電流の持ち出しがさらに減少し、負荷駆動装置１００において過電流が流れるのをさらに抑制できる。
【００９０】
なお、トルク指令対ＴＲを抑制するタイミングは、矩形波制御モードから過変調制御モードまたはＰＷＭ制御モードへ切換えるタイミングと同じでなくてもよい。
【００９１】
図８は、電圧指令値、トルク指令値および制御モードのさらに他のタイミングチャートである。図８を参照して、モータジェネレータＭＧが矩形波制御モードで駆動されているタイミングｔ３において、昇圧コンバータ１１が昇圧動作を開始すると、トルク指令値ＴＲが抑制される。
【００９２】
すなわち、コンバータ制御手段３０２の電圧指令演算部３３は、タイミングｔ３以降、外部ＥＣＵからトルク指令値ＴＲを受けると、直線ｋ４に沿って増加するようにトルク指令値ＴＲを決定して電圧指令値Ｖｄｃ＿ｃｏｍを演算する。
【００９３】
なお、この場合、モータジェネレータＭＧの制御モードは、切換えられず、矩形波制御モードが維持される。
【００９４】
したがって、タイミングｔ３以降、モータジェネレータＭＧは、矩形波制御モードにおいて、抑制されたトルク指令値ＴＲを出力するように駆動される。
【００９５】
これにより、直流電源Ｂからの電流の持ち出しが減少し、負荷駆動装置１００において過電流が流れるのを抑制できる。
【００９６】
上述したように、制御装置３０は、モータジェネレータＭＧの制御モードが矩形波制御モードであるときに昇圧コンバータ１１の昇圧動作が指令されると、
（Ａ） モータジェネレータＭＧの制御モードの矩形波制御モードから過変調制御モードまたはＰＷＭ制御モードへの切換
（Ｂ） モータジェネレータＭＧの制御モードの矩形波制御モードから過変調制御モードまたはＰＷＭ制御モードへの切換およびトルク指令値ＴＲの抑制
（Ｃ） トルク指令値ＴＲの抑制
のいずれかによりモータジェネレータＭＧを駆動するようにインバータ２０を制御する。
【００９７】
また、制御装置３０は、モータジェネレータＭＧの制御モードがＰＷＭ制御モードまたは過変調制御モードであるときに昇圧コンバータ１１の昇圧動作が指令されると、モータジェネレータＭＧの制御モードが矩形波制御モードへ切換わるのを禁止する。すなわち、制御装置３０は、昇圧コンバータ１１の昇圧動作が指令されると、信号ＰＷＭＩ＿Ｋのインバータ２０への出力を禁止し、信号ＰＷＭＩ＿Ｐまたは信号ＰＷＭＩ＿Ｍを生成してインバータ２０へ出力する。
【００９８】
このように、モータジェネレータＭＧの制御モードがＰＷＭ制御モードまたは過変調制御モードであるときに昇圧コンバータ１１が昇圧動作を開始すると、モータジェネレータＭＧが矩形波制御モードで駆動されるのを禁止するのは、次の理由による。
【００９９】
昇圧コンバータ１１の昇圧動作が指令されると、制御装置３０は、トルク指令値ＴＲおよびモータ回転数ＭＲＮに基づいて、上述した方法によって信号ＰＷＭＵを生成して昇圧コンバータ１１のＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２へ出力する。そして、ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２は、制御装置３０からの信号ＰＷＭＵに応じてスイッチング動作を行ない、昇圧コンバータ１１は、昇圧動作を開始する。
【０１００】
このように、昇圧コンバータ１１の昇圧動作が指令されてから昇圧コンバータ１１が実際に昇圧動作を開始するまでには、一定の遅延があるため、昇圧コンバータ１１が実際に昇圧動作を開始したタイミングにおいて、モータジェネレータＭＧの制御モードが矩形波制御モードへ切換わっていることも想定される。
【０１０１】
したがって、昇圧コンバータ１１の昇圧動作が指令されたとき、モータジェネレータＭＧを矩形波制御モードで駆動するのを禁止することにしたものである。
【０１０２】
なお、負荷駆動装置１００は、ハイブリッド自動車または電気自動車に搭載され、ハイブリッド自動車または電気自動車の駆動輪を駆動する。
【０１０３】
たとえば、負荷駆動装置１００がハイブリッド自動車に搭載された場合、モータジェネレータＭＧは、２つのモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２からなる。そして、モータジェネレータＭＧ１は、動力分割機構を介してエンジンに連結され、エンジンを始動するとともに、エンジンの回転力により発電する。また、モータジェネレータＭＧ２は、動力分割機構を介して前輪（駆動輪）に連結され、前輪を駆動するとともに、前輪の回転力により発電する。
【０１０４】
負荷駆動装置１００が電気自動車に搭載された場合、モータジェネレータＭＧは、前輪（駆動輪）に連結され、前輪を駆動するとともに前輪の回転力により発電する。
【０１０５】
そして、負荷駆動装置１００の制御装置３０は、ハイブリッド自動車または電気自動車の走行中および停車中において、モータジェネレータＭＧの制御モードを判定し、モータジェネレータＭＧの制御モードが矩形波制御モードであるときに昇圧コンバータ１１の昇圧動作が指令されると、上述した（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）のいずれかによりモータジェネレータＭＧを駆動するようにインバータ２０を制御する。
【０１０６】
したがって、負荷駆動装置１００を搭載したハイブリッド自動車または電気自動車においては、過電流が流れるのを抑制できる。
【０１０７】
また、上記においては、負荷駆動装置１００は、１つのモータジェネレータＭＧを駆動すると説明したが、この発明においては、負荷駆動装置１００は、複数のモータジェネレータを駆動するようにしてもよい。この場合、複数のモータジェネレータに対応して複数のインバータが設けられ、複数のインバータは、コンデンサ１２の両端に並列に接続される。そして、複数のモータジェネレータのうち、少なくとも１つのモータジェネレータが矩形波制御モードで駆動されているときに昇圧コンバータ１１の昇圧動作が指令されると、制御装置３０は、上述した（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）のいずれかにより複数のモータジェネレータを駆動するように複数のインバータを制御する。
【０１０８】
したがって、複数のモータジェネレータを駆動する負荷駆動装置において、過電流が流れるのを抑制できる。
【０１０９】
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、上記した実施の形態の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】
【図１】この発明の実施の形態による負荷駆動装置の概略ブロック図である。
【図２】図１に示す制御装置の機能のうち、昇圧コンバータおよびインバータの制御に関わる機能を示す機能ブロック図である。
【図３】図２に示すインバータ制御手段の機能ブロック図である。
【図４】図２に示すコンバータ制御手段の機能ブロック図である。
【図５】インバータの出力電圧とモータの回転数との関係を示す図である。
【図６】電圧指令値、トルク指令値および制御モードのタイミングチャートである。
【図７】電圧指令値、トルク指令値および制御モードの他のタイミングチャートである。
【図８】電圧指令値、トルク指令値および制御モードのさらに他のタイミングチャートである。
【符号の説明】
１０，１６ 電圧センサー、１１ 昇圧コンバータ、１２ コンデンサ、２０インバータ、２１ Ｕ相アーム、２２ Ｖ相アーム、２３ Ｗ相アーム、２４電流センサー、３０ 制御装置、３１ モータ制御用相電圧演算部、３２ インバータ用ＰＷＭ信号変換部、３３ 電圧指令演算部、３４ コンバータ用デューティー比演算部、３５ コンバータ用ＰＷＭ信号変換部、３６ モータ制御部、１００ 負荷駆動装置、３０１ インバータ制御手段、３０２ コンバータ制御手段、Ｂ 直流電源、Ｌ１ リアクトル、Ｑ１〜Ｑ８ ＮＰＮトランジスタ、Ｄ１〜Ｄ８ ダイオード、ＳＲ１，ＳＲ２ システムリレー。
Claims (5)
- 負荷を駆動するインバータと、
電源と前記インバータとの間で電圧変換を行なう電圧変換器と、
前記負荷の制御モードが矩形波制御モードであるときに、前記電圧変換器における昇圧動作の指令を受けると、制御モードを変えて前記負荷を駆動するように前記インバータを制御する制御装置とを備える負荷駆動装置。 - 前記制御装置は、前記制御モードをパルス幅変調制御モードへ変えて前記負荷を駆動するように前記インバータを制御する、請求項１に記載の負荷駆動装置。
- 前記制御装置は、さらに、トルク指令値を抑制して前記負荷を駆動するように前記インバータを制御する、請求項１または請求項２に記載の負荷駆動装置。
- 負荷を駆動するインバータと、
電源と前記インバータとの間で電圧変換を行なう電圧変換器と、
前記負荷の制御モードが矩形波制御モードであるときに、前記電圧変換器における昇圧動作の指令を受けると、トルク指令値を抑制して前記負荷を駆動するように前記インバータを制御する制御装置とを備える負荷駆動装置。 - 負荷を駆動するインバータと、
電源と前記インバータとの間で電圧変換を行なう電圧変換器と、
前記電圧変換器が昇圧動作を行なっているとき、前記矩形波制御モード以外の制御モードで前記負荷を駆動するように前記インバータを制御する制御装置とを備える負荷駆動装置。
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