JP4622863B2 - モータの制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、モータの制御装置に関し、より特定的には、モータの回転数に基づいてモータを駆動制御するモータの制御装置に関する。

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）が注目されている。ハイブリッド自動車は、従来のエンジンに加え、インバータを介して直流電源により駆動されるモータ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、インバータを介して直流電源によって駆動されるモータを動力源とする自動車である。

このようなハイブリッド自動車または電気自動車においては、モータを駆動制御する制御装置として、たとえば特許文献１に、レゾルバにより検出されるロータ位置からモータの回転数を求め、求めた回転数に基づいてモータのｕ，ｖ，ｗの各相へ出力される矩形波信号の位相を調整することによりモータの出力トルクを制御するものが提案されている。

これによれば、所定時間ごとに繰り返し実行されるモータ制御処理ルーチンにおいて、コントローラは、最初にレゾルバにより検出されるロータの電気角を読み込み、読み込んだ電気角を用いてモータの回転数を演算する。続いて、コントローラは、演算されたモータの回転数に基づいて矩形波信号の位相を決定する処理を実行する。そして、決定された位相に従ってｕ，ｖ，ｗの各相に対応するスイッチング素子がスイッチングされることにより、モータのトルクが制御される。
特開２００１−１４５３８１号公報

しかしながら、上記のモータの制御装置では、駆動輪がスリップしたことなどによってモータの回転数が急激に増加した場合には、読み込んだ電気角から演算したモータの回転数と、モータの出力トルク制御の実行中におけるモータの回転数との間に大きなずれが生じる可能性がある。なお、このずれは、コントローラの演算遅れやコントローラとレゾルバとの通信遅れなどによって増長される。

すなわち、モータの回転数が急増したことによって、モータの出力トルクの設定に用いられる回転数に対して、設定された出力トルクに従って実際にモータが駆動制御されるときの回転数が大きく上回る場合が起こり得る。

この場合、モータが力行モードで駆動していれば、モータの出力トルク設定時に想定されるモータ消費パワー（トルク×回転数）を、実際の出力トルク制御時に発生するモータ消費パワーが上回ることとなり、直流電源から過大な電力が持ち出されるおそれがある。

また、モータは回生モードで駆動していれば、モータの出力トルク設定時に想定されるモータ発電パワーを、実際の出力トルク制御時に発生するモータ発電パワーが上回ることとなり、直流電源に過大な電力を持ち込むおそれがある。

以上のように、モータの回転数の演算値を用いた出力トルク制御では、回転数の急激な変化に追従した制御が困難であるため、直流電源が、その入出力電力制限を越えて過充電または過放電されるという問題が発生する。

それゆえ、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、モータの動作状態の変動に追従した駆動制御を可能とし、電源の過大な電力による充放電を抑制可能なモータの制御装置を提供することである。

この発明によれば、モータの制御装置は、駆動力指令値に従ってモータを駆動制御する。モータの制御装置は、モータの回転数を検出する回転数検出部と、回転数の検出値の移動平均を算出する移動平均演算部と、算出された移動平均を用いて所定の制御タイミングにおける予測回転数を推定する回転数推定部と、推定された予測回転数を制御用回転数とし、制御用回転数に基づいて所定の制御タイミングにおける駆動力指令値を設定する駆動力指令設定部と、電源から電力の供給を受けてモータの出力を駆動力指令値に追従させるようにモータを駆動制御するモータ駆動制御部とを備える。

上記のモータの制御装置によれば、予測回転数の推定に回転数の移動平均を用いることにより、回転数の細かな変動に影響されず、安定した推定が可能となる。そして、この予測回転数を制御用回転数としてモータの駆動制御を行なうことにより、回転数の検出値から直接的に推定した予測回転数を制御用回転数に用いる従来のモータ駆動制御に対して、電源の入出力電力制限をより遵守することができる。その結果、電源を過充放電から確実に保護することができる。

好ましくは、駆動力指令設定部は、モータの力行動作時において、制御用回転数と駆動力指令値とに対応するモータでの消費電力が電源の出力電力制限値を超えないように、駆動力指令値を設定し、かつ、モータの回生動作時において、制御用回転数と駆動力指令値とに対応するモータでの発電電力が電源の入力電力制限値を超えないように、駆動力指令値を設定する。

上記のモータの制御装置によれば、移動平均から推定された予測回転数を制御用回転数としてモータの電力収支が求められるため、回転数の検出値から直接的に推定した予測回転数を制御用回転数として用いた従来のモータ駆動制御に対して、電源の入出力電力制限をより遵守することができる。

好ましくは、モータの制御装置は、移動平均に基づいて回転数が上昇状態であるか、または下降状態であるかを判定する回転数変動状態判定部をさらに備える。回転数推定部は、回転数が上昇状態であると判定されたことに応じて、所定の制御周期における予測回転数を推定し、回転数が下降状態であると判定されたことに応じて、予測回転数の推定を禁止する。

上記のモータの制御装置によれば、回転数が上昇状態のときと下降状態のときとで予測回転数の推定方法を切換えることにより、各々の状態におけるモータの電力収支の想定に適当な予測回転数の推定が可能となる。

好ましくは、回転数推定部は、回転数が下降状態にあると判定されたことに応じて、回転数の検出値を直接的に予測回転数に設定して出力する。

上記のモータの制御装置によれば、回転数が下降状態のときには回転数の検出値を制御用回転数として用いるため、予測回転数が実際の回転数を下回ることにより実際のモータでの電力収支が予測回転数から想定される電力収支を超えるのが抑えられる。その結果、電源の入出力制限をより遵守することができ、電源の過充放電を確実に防止することができる。

好ましくは、回転数変動状態判定部は、移動平均が連続するｎ（ｎは２以上の自然数）個の制御周期において増加したことに応じて回転数が上昇状態にあると判定し、かつ、移動平均が連続するｍ（ｍは２以上の自然数）個の制御周期において減少したことに応じて回転数が下降状態にあると判定する。

上記のモータの制御装置によれば、回転数の上昇状態／下降状態が誤って判定されるのが回避される。

好ましくは、回転数推定部は、移動平均が減少し始めてから回転数が下降状態にあると判定されるまでの期間において、予測回転数を、移動平均に基づいて推定される予測回転数よりも高く、かつ、回転数の検出値よりも低い回転数に設定する。

上記のモータの制御装置によれば、回転数が上昇状態から下降状態に転じた直後において、予測回転数の推定方法の切換えにより制御用回転数が急に変動するのが抑えられる。これにより、モータの駆動制御の安定性を保つことができる。

好ましくは、回転数変動状態判定部は、制御周期間の移動平均の増加量が大きいほど、ｎを相対的に小さい値に設定し、制御周期間の移動平均の減少量が大きいほど、ｍを相対的に小さい値に設定する。

上記のモータの制御装置によれば、回転数が急激に変動するときには直ちに予測回転数を制御用回転数としたモータの駆動制御が行なわれる。したがって、電源の入出力電力制限をより遵守して、電源を過充放電から確実に保護することができる。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。

図１は、この発明の実施の形態によるモータの制御装置を搭載した自動車の構成を説明するブロック図である。

図１を参照して、本発明によるハイブリッド自動車１００は、バッテリＢと、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１５と、ＰＣＵ（Power Control Unit）２０と、動力出力装置３５と、ディファレンシャルギヤ（ＤＧ：Differential Gear）４０と、前輪５０Ｌ，５０Ｒと、後輪６０Ｌ，６０Ｒと、フロントシート７０Ｌ，７０Ｒと、リアシート８０とを備える。

バッテリＢは、ニッケル水素またはリチウムイオン等の二次電池から成る。他にも、バッテリＢは、燃料電池またはキャパシタであっても良い。バッテリＢは、直流電圧をＰＣＵ２０へ供給するとともに、ＰＣＵ２０からの直流電圧によって充電される。バッテリＢは、たとえばリアシート８０の後方部に配置されて、ＰＣＵ２０と電気的に接続される。ＰＣＵ２０は、ハイブリッド自動車１００内で必要となる電力変換器を総括的に示すものである。

ＥＣＵ１５へは、運転状況・車両状況を示す各種センサからの各種センサ出力２７が入力される。各種センサ出力２７には、アクセルペダル２５の踏込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサからのアクセル開度、シフトポジションセンサからのシフトポジション、ブレーキペダルポジションセンサからのブレーキペダルポジションおよび車速センサからの車速などが含まれる。ＥＣＵ１５は、入力されたこれらのセンサ出力に基づき、ハイブリッド自動車１００に関する種々の制御を統合的に行なう。

動力出力装置３５は、車輪駆動力源として設けられ、エンジンおよびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を含む。ＤＧ４０は、動力出力装置３５からの動力を前輪５０Ｌ，５０Ｒに伝達するとともに、前輪５０Ｌ，５０Ｒの回転力を動力出力装置３５へ伝達する。

これにより、動力出力装置３５は、エンジンおよび／またはモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２による動力を、ＤＧ４０を介して前輪５０Ｌ，５０Ｒに伝達して前輪５０Ｌ，５０Ｒを駆動する。また、動力出力装置３５は、前輪５０Ｌ，５０Ｒの回転力によって発電し、その発電した電力をＰＣＵ２０へ供給する。

ＰＣＵ２０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の力行動作時には、ＥＣＵ１５からの制御指示に従って、バッテリＢからの直流電圧を昇圧するとともに、その昇圧した直流電圧を交流電圧に変換して、動力出力装置３５に含まれるモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御する。

また、ＰＣＵ２０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の回生動作時には、ＥＣＵ１５からの制御指示に従って、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２が発電した交流電圧を直流電圧に変換してバッテリＢを充電する。

このように、ハイブリッド自動車１００では、バッテリＢと、ＰＣＵ２０と、ＥＣＵ１５のうちのＰＣＵ２０を制御する部分とによって、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御する「モータの制御装置」が構成される。

次に、この発明によるモータの制御装置の構成について説明する。
図２は、この発明によるモータの制御装置の機能ブロック図である。

図２を参照して、モータの制御装置は、バッテリＢと、ＰＣＵ２０のうちのモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御する部分（以下、当該部分についても単に「ＰＣＵ２０」と称する）と、ＥＣＵ１５のうちのＰＣＵ２０を制御する部分（以下、当該部分についても単に「ＥＣＵ１５」と称する）とを備える。

ＰＣＵ２０は、昇圧コンバータ１２と、平滑コンデンサＣ２と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２にそれぞれ対応するインバータ１４，３１と、モータ制御部３０とを含む。

ＥＣＵ１５へは、上述した各種センサ出力２７に加えて、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２にそれぞれ配置され、対応するロータの回転位置を検出する回転位置センサＲ１，Ｒ２からの信号θ１，θ２が入力される。

ＥＣＵ１５は、回転位置センサＲ１，Ｒ２からの信号θ１，θ２に基づいて図示しない回転数算出ルーチンによりモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のモータ回転数を算出する。そして、その算出したモータ回転数に基づき、後述する方法によりモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の駆動制御に用いられる制御用回転数ＭＲＮ１，ＭＲＮ２を生成する。

また、ＥＣＵ１５は、各種センサ出力２７に基づき、エンジンとの出力配分等を考慮したモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２に要求される出力トルク（以下、要求トルクとも称する）を決定する。さらに、ＥＣＵ１５は、上述した制御用回転数ＭＲＮ１，ＭＲＮ２とモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の要求トルクとに基づき、後述する電力バランス制御を行なって、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を駆動するためのトルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２を生成する。

そして、生成された制御用回転数ＭＲＮ１，ＭＲＮ２およびトルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２は、モータ制御部３０へ与えられる。

モータ制御部３０は、ＥＣＵ１５からのトルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２および制御用回転数ＭＲＮ１，ＭＲＮ２に基づいて、後述する方法により昇圧コンバータ１２の動作を制御するための信号ＰＷＭＣを生成する。また、モータ制御部３０は、トルク指令値ＴＲ１および回転位置センサＲ１からの信号θ１に基づいて、後述する方法によりインバータ１４の動作を制御するための信号ＰＷＭＩ１を生成する。さらに、モータ制御部３０は、トルク指令値ＴＲ２および回転位置センサＲ２からの信号θ２に基づいて、後述する方法によりインバータ３１の動作を制御するための信号ＰＷＭＩ２を生成する。

図３は、図２におけるＰＣＵ２０の具体的構成を示す回路図である。
図３を参照して、ＰＣＵ２０は、昇圧コンバータ１２と、コンデンサＣ１，Ｃ２と、インバータ１４，３１と、電圧センサ１０，１３と、電流センサ２４，２８と、回転位置センサＲ１，Ｒ２とを含む。

エンジンＥＮＧは、ガソリンなどの燃料の燃焼エネルギーを源として駆動力を発生する。エンジンＥＮＧの発生する駆動力は、図３の太斜線で示すように、動力分割機構ＰＳＤにより、２つの経路に分割される。一方は、図示しない減速機を介して車輪を駆動する駆動軸に伝達する経路である。もう一方は、モータジェネレータＭＧ１へ伝達する経路である。

モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、発電機としても電動機としても機能し得るが、以下に示すように、モータジェネレータＭＧ１は、主として発電機として動作し、モータジェネレータＭＧ２は、主として電動機として動作する。

詳細には、モータジェネレータＭＧ１は、三相交流回転機であり、加速時において、エンジンＥＮＧを始動する始動機として用いられる。このとき、モータジェネレータＭＧ１は、バッテリＢからの電力の供給を受けて電動機として駆動し、エンジンＥＮＧをクランキングして始動する。

さらに、エンジンＥＮＧの始動後において、モータジェネレータＭＧ１は、動力分割機構ＰＳＤを介して伝達されたエンジンＥＮＧの駆動力によって回転されて発電する。

モータジェネレータＭＧ１の発電した電力は、車両の運転状態やバッテリＢの充電量によって使い分けられる。たとえば、通常走行時や急加速時においては、モータジェネレータＭＧ１の発電した電力は、そのままモータジェネレータＭＧ２を駆動させる電力となる。一方、バッテリＢの充電量が所定の値よりも低いときには、モータジェネレータＭＧ１の発電した電力は、インバータ１４によって交流電力から直流電力に変換されて、バッテリＢに蓄えられる。

モータジェネレータＭＧ２は、三相交流回転機であり、バッテリＢに蓄えられた電力およびモータジェネレータＭＧ１が発電した電力の少なくともいずれか一方によって駆動される。モータジェネレータＭＧ２の駆動力は、減速機を介して車輪の駆動軸に伝達される。これにより、モータジェネレータＭＧ２は、エンジンＥＮＧをアシストして車両を走行させたり、自己の駆動力のみによって車両を走行させたりする。

また、車両の回生制動時には、モータジェネレータＭＧ２は、減速機を介して車輪により回転されて発電機として動作する。このとき、モータジェネレータＭＧ２により発電された回生電力は、インバータ３１を介してバッテリＢに充電される。

昇圧コンバータ１２は、リアクトルＬ１と、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）素子Ｑ１，Ｑ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２とを含む。リアクトルＬ１の一方端はバッテリＢの電源ラインに接続され、他方端はＩＧＢＴ素子Ｑ１とＩＧＢＴ素子Ｑ２との中間点、すなわち、ＩＧＢＴ素子Ｑ１のエミッタとＩＧＢＴ素子Ｑ２のコレクタとの間に接続される。ＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２は、電源ラインとアースラインとの間に直列に接続される。そして、ＩＧＢＴ素子Ｑ１のコレクタは電源ラインに接続され、ＩＧＢＴ素子Ｑ２のエミッタはアースラインに接続される。また、各ＩＧＢＴ素子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。

インバータ１４は、Ｕ相アーム１５と、Ｖ相アーム１６と、Ｗ相アーム１７とから成る。Ｕ相アーム１５、Ｖ相アーム１６、およびＷ相アーム１７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。

Ｕ相アーム１５は、直列接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ３，Ｑ４から成り、Ｖ相アーム１６は、直列接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ５，Ｑ６から成り、Ｗ相アーム１７は、直列接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ７，Ｑ８から成る。また、各ＩＧＢＴ素子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。

各相アームの中間点は、モータジェネレータＭＧ１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ＭＧ１は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３つのコイルの一端が中性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。

インバータ３１は、インバータ１４と同様の構成から成る。
電圧センサ１０は、バッテリ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をモータ制御部３０へ出力する。

コンデンサＣ１は、バッテリＢから供給された直流電圧Ｖｂを平滑化し、その平滑化した直流電圧Ｖｂを昇圧コンバータ１２へ供給する。

昇圧コンバータ１２は、コンデンサＣ１から供給された直流電圧Ｖｂを昇圧してコンデンサＣ２へ供給する。より具体的には、昇圧コンバータ１２は、モータ制御部３０から信号ＰＷＭＣを受けると、信号ＰＷＭＣによってＩＧＢＴ素子Ｑ２がオンされた期間に応じて直流電圧Ｖｂを昇圧してコンデンサＣ２に供給する。

また、昇圧コンバータ１２は、モータ制御部３０から信号ＰＷＭＣを受けると、コンデンサＣ２を介してインバータ１４および／またはインバータ３１から供給された直流電圧を降圧してバッテリＢを充電する。

コンデンサＣ２は、昇圧コンバータ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１４，３１へ供給する。電圧センサ１３は、コンデンサＣ２の両端の電圧、すなわち、昇圧コンバータ１２の出力電圧Ｖｍ（インバータ１４，３１への入力電圧に相当する。以下同じ。）を検出し、その検出した出力電圧Ｖｍをモータ制御部３０へ出力する。

インバータ１４は、コンデンサＣ２を介してバッテリＢから直流電圧が供給されるとモータ制御部３０からの信号ＰＷＭＩ１に基づいて直流電圧を交流電圧に変換してモータジェネレータＭＧ１を駆動する。これにより、モータジェネレータＭＧ１は、トルク指令値ＴＲ１に従ったトルクを発生するように駆動される。

また、インバータ１４は、ハイブリッド自動車１００の回生制動時、モータジェネレータＭＧ１が発電した交流電圧をモータ制御部３０からの信号ＰＷＭＩ１に基づいて直流電圧に変換し、その変換した直流電圧をコンデンサＣ２を介して昇圧コンバータ１２へ供給する。なお、ここで言う回生制動とは、ハイブリッド自動車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２５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。

インバータ３１は、コンデンサＣ２を介してバッテリＢから直流電圧が供給されるとモータ制御部３０からの信号ＰＷＭＩ２に基づいて直流電圧を交流電圧に変換して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ＴＲ２に従ったトルクを発生するように駆動される。

また、インバータ３１は、ハイブリッド自動車１００の回生制動時、モータジェネレータＭＧ２が発電した交流電圧をモータ制御部３０からの信号ＰＷＭＩ２に基づいて直流電圧に変換し、その変換した直流電圧をコンデンサＣ２を介して昇圧コンバータ１２へ供給する。

電流センサ２４は、モータジェネレータＭＧ１に流れるモータ電流ＭＣＲＴ１を検出し、その検出したモータ電流ＭＣＲＴ１をモータ制御部３０へ出力する。電流センサ２８は、モータジェネレータＭＧ２に流れるモータ電流ＭＣＲＴ２を検出し、その検出したモータ電流ＭＣＲＴ２をモータ制御部３０へ出力する。

モータ制御部３０は、図示しないＥＣＵ１５からトルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２、制御用回転数ＭＲＮ１，ＭＲＮ２を受け、電圧センサ１０から直流電圧Ｖｂを受け、電圧センサ１３から昇圧コンバータ１２の出力電圧Ｖｍ（すなわち、インバータ１４，３１への入力電圧）を受け、電流センサ２４からモータ電流ＭＣＲＴ１を受け、電流センサ２８からモータ電流ＭＣＲＴ２を受け、回転位置センサＲ１，Ｒ２から信号θ１，θ２を受ける。

モータ制御部３０は、出力電圧Ｖｍ、トルク指令値ＴＲ１およびモータ電流ＭＣＲＴ１に基づいて、後述する方法によりインバータ１４がモータジェネレータＭＧ１を駆動するときにインバータ１４のＩＧＢＴ素子Ｑ３〜Ｑ８をスイッチング制御するための信号ＰＷＭＩ１を生成し、その生成した信号ＰＷＭ１をインバータ１４へ出力する。

また、モータ制御部３０は、出力電圧Ｖｍ、トルク指令値ＴＲ２およびモータ電流ＭＣＲＴ２に基づいて、後述する方法によりインバータ３１がモータジェネレータＭＧ２を駆動するときにインバータ３１のＩＧＢＴ素子Ｑ３〜Ｑ８をスイッチング制御するための信号ＰＷＭＩ２を生成し、その生成した信号ＰＷＭＩ２をインバータ３１へ出力する。

さらに、モータ制御部３０は、インバータ１４（または３１）がモータジェネレータＭＧ１（またはＭＧ２）を駆動するとき、直流電圧Ｖｂ、出力電圧Ｖｍ、トルク指令値ＴＲ１（またはＴＲ２）、モータ回転数ＭＲＮ１（またはＭＲＮ２）に基づいて、後述する方法により昇圧コンバータ１２のＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２をスイッチング制御するための信号ＰＷＭＣを生成して昇圧コンバータ１２へ出力する。

図４は、図３におけるモータ制御部３０の機能ブロック図である。
図４を参照して、モータ制御部３０は、モータ制御用相電圧演算部３０１と、インバータ用ＰＷＭ信号変換部３０２と、インバータ入力電圧指令演算部３０３と、コンバータ用デューティ比演算部３０４と、コンバータ用ＰＷＭ信号変換部３０５とを含む。

モータ制御用相電圧演算部３０１は、昇圧コンバータ１２の出力電圧Ｖｍ、すなわち、インバータ１４の入力電圧を電圧センサ１３から受け、モータ電流ＭＣＲＴ１を電流センサ２４から受け、トルク指令値ＴＲ１をＥＣＵ１５から受ける。そして、モータ制御用相電圧演算部３０１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ＭＧ１の各相のコイルに印加する電圧を計算し、その計算した結果をインバータ用ＰＷＭ信号変換部３０２へ出力する。

また、モータ制御用相電圧演算部３０１は、昇圧コンバータ１２の出力電圧Ｖｍ、すなわち、インバータ３１の入力電圧を電圧センサ１３から受け、モータ電流ＭＣＲＴ２を電流センサ２８から受け、トルク指令値ＴＲ２をＥＣＵ１５から受ける。そして、モータ制御用相電圧演算部３０１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ＭＧ２の各相のコイルに印加する電圧を計算し、その計算した結果をインバータ用ＰＷＭ信号変換部３０２へ出力する。

インバータ用ＰＷＭ信号変換部３０２は、モータ制御用相電圧演算部３０１から受けた計算結果に基づいて、実際にインバータ１４の各ＩＧＢＴ素子Ｑ３〜Ｑ８をオン／オフする信号ＰＷＭＩ１を生成し、その生成した信号ＰＷＭＩ１をインバータ１４の各ＩＧＢＴ素子Ｑ３〜Ｑ８へ出力する。

これにより、各ＩＧＢＴ素子Ｑ３〜Ｑ８は、スイッチング制御され、モータジェネレータＭＧ１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ＭＧ１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ＴＲ１に応じたモータトルクが出力される。

また、インバータ用ＰＷＭ信号変換部３０２は、モータ制御用相電圧演算部３０１から受けた計算結果に基づいて、実際にインバータ３１の各ＩＧＢＴ素子Ｑ３〜Ｑ８をオン／オフする信号ＰＷＭＩ２を生成し、その生成した信号ＰＷＭＩ２をインバータ３１の各ＩＧＢＴ素子Ｑ３〜Ｑ８へ出力する。

これにより、各ＩＧＢＴ素子Ｑ３〜Ｑ８は、スイッチング制御され、モータジェネレータＭＧ２が指定されたトルクを出力するようにモータジェネレータＭＧ２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ＴＲ２に応じたモータトルクが出力される
インバータ入力電圧指令演算部３０３は、トルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２および制御用回転数ＭＲＮ１，ＭＲＮ２に基づいてインバータ入力電圧Ｖｍの最適値（目標値）、すなわち、電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍを演算し、その演算した電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍをコンバータ用デューティ比演算部３０４へ出力する。

コンバータ用デューティ比演算部３０４は、電圧センサ１０からのバッテリ電圧Ｖｂに基づいて、電圧センサ１３からの出力電圧Ｖｍをインバータ入力電圧指令演算部３０３からの電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍに設定するためのデューティ比を演算し、その演算したデューティ比をコンバータ用ＰＷＭ信号変換部３０５へ出力する。

コンバータ用ＰＷＭ信号変換部３０５は、コンバータ用デューティ比演算部３０４からのデューティ比に基づいて昇圧コンバータ１２のＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２をオン／オフするための信号ＰＷＭＣを生成する。そして、コンバータ用ＰＷＭ信号変換部３０５は、その生成した信号ＰＷＭＣを昇圧コンバータ１２のＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２へ出力する。

このように、モータ制御部３０は、トルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２と制御用回転数ＭＲＮ１，ＭＲＮ２とに基づいて、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御する。

ここで、制御用回転数ＭＲＮ１，ＭＲＮ２としては、通常、回転位置センサＲ１，Ｒ２により入力されるロータの回転位置を示す信号θ１，θ２を演算して得られる回転数（以下、通常回転数とも称する）が用いられる。

しかしながら、駆動軸に連結されるモータジェネレータＭＧ２においては、ハイブリッド自動車１００の駆動輪５０Ｌ，５０Ｒがスリップしたことなどに起因して、回転数が急激に増加する場合がある。そのため、図５に示すように、通常回転数を制御用回転数ＭＲＮ２に設定して駆動制御が実行される制御周期において、制御用回転数ＭＲＮ２に対して、その制御周期における実際のモータジェネレータＭＧ２の回転数（以下、実回転数とも称する）が低くなるというずれが生じてしまう。

図５を参照して、たとえば、時刻ｔｉにおいて駆動輪５０Ｌ，５０Ｒがスリップしたことにより、モータジェネレータＭＧ２の回転数が時刻ｔｉ以降に急増したものとする。

このとき、ＥＣＵ１５は、回転位置センサＲ２からの信号θ２に基づいて制御周期ごとに通常回転数を演算する。一例として、図中の時刻ｔｎのタイミングで演算される通常回転数Ｎｎ−１は、時刻ｔｎ−１から時刻ｔｎまでの制御周期における信号θ２の変化量を制御周期長Ｔｓで時間微分することにより求められる。求められた通常回転数Ｎｎ−１は、実質的に、時刻ｔｎ−１における実回転数Ｎ（ｔｎ−１）と、時刻ｔｎにおける実回転数Ｎ（ｔｎ）との平均値に略等しくなる。

そして、時刻ｔｎにて得られた通常回転数Ｎｎ−１が制御用回転数ＭＲＮ２に設定されると、時刻ｔｎから時刻ｔｎ−１までの制御周期において、制御用回転数ＭＲＮ２とモータジェネレータＭＧ２の要求トルクとに基づいて、以下に述べる電力バランス制御を行なうことによりモータジェネレータＭＧ２のトルク指令値ＴＲ２が生成される。

電力バランス制御とは、モータ駆動装置全体でのパワー収支ＰがバッテリＢの入出力制限を越えないように、各モータジェネレータの出力トルクを制御することにより、バッテリＢの過大な電力による充放電を防止するものである。

すなわち、モータ駆動装置全体でのパワー収支Ｐは、一方のモータジェネレータ（モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のいずれか）が力行モードで駆動して消費するパワーをＰｍ、他方のモータジェネレータが回生モードで駆動して発電するパワーをＰｇ、およびコンデンサＣ２に入出力されるパワーをＰｃとして、式（１）で表わすことができる。
Ｐ＝Ｐｍ＋Ｐｇ＋Ｌｇ＋Ｌｍ＋Ｐｃ （１）
ただし、Ｌｇ，Ｌｍは、各モータジェネレータにおけるパワー損失分を示す。

そして、バッテリＢの過大な電力による充放電を防止するためには、バッテリＢに入出力されるパワーがバッテリＢの入出力制限を超えないように、すなわち、式（２）に示す関係が成立するように、パワー収支Ｐを調整することが必要となる。
Ｗｉｎ＜Ｐｍ＋Ｐｇ＋Ｌｇ＋Ｌｍ＋Ｐｃ＜Ｗｏｕｔ （２）
ただし、ＷｉｎはバッテリＢの入力制限、ＷｏｕｔはバッテリＢの出力制限を示す。

なお、この電力バランス制御において、式（２）に用いられるモータ消費パワーＰｍおよびモータ発電パワーＰｇはともに、各モータジェネレータの要求トルクＴｒに制御用回転数ＭＲＮ１またはＭＲＮ２を乗じることにより計算される。たとえば、モータジェネレータＭＧ２が力行モードのときのモータ消費パワーＰｍ、および回生モードのときのモータ発電パワーＰｇはそれぞれ、式（３），（４）により求められる。
Ｐｍ＝Ｋ・Ｔｒ２×ＭＲＮ２ （３）
Ｐｇ＝Ｋ・Ｔｒ２×ＭＲＮ２ （４）
ただし、Ｋは、駆動力を電力に変換するための変換係数である。

そして、式（２）の関係が成立するように、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２から出力しても良い上限トルクが演算され、その演算された上限トルクが各モータジェネレータのトルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２に設定される。

再び図５を参照して、時刻ｔｎから時刻ｔｎ＋１までの制御周期において設定されたトルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２は、ＥＣＵ１５からＰＣＵ２０内のモータ制御部３０へ送出される。モータ制御部３０は、送出されたトルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２に基づいて、時刻ｔｎ＋１から時刻ｔｎ＋２までの次回の制御周期においてモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の駆動制御を実行する。

ここで、モータジェネレータＭＧ２においては、駆動輪５０Ｌ，５０Ｒのスリップによって回転数が急激に増加しているため、トルク指令値ＴＲの生成において制御用回転数ＭＲＮ２として用いた通常回転数Ｎｎ−１と、実際のモータ駆動制御が行なわれる制御周期における実回転数との間に大きなずれが生じている。図５では、時刻ｔｎ＋１から時刻ｔｎ＋２までの制御周期における最大回転数、すなわち、時刻ｔｎ＋２における実回転数Ｎ（ｔｎ＋２）は、通常回転数Ｎｎ−１に対してΔＮだけ大きい値となっている。

したがって、時刻ｔｎ＋１から時刻ｔｎ＋２までの制御周期におけるモータジェネレータＭＧ２のモータ消費パワーＰｍは、式（３）に実回転数Ｎ（ｔｎ＋２）を代入して、Ｐｍ＝Ｋ・ＴＲ２×Ｎ（ｔｎ＋２）を最大値とする。この最大値は、式（２）のパワー収支Ｐに用いたモータ消費パワーＰｍ＝Ｋ・Ｔｒ２×Ｎｎ−１を大幅に上回っている。そのため、実際には、時刻ｔｎ＋１から時刻ｔｎ＋２までの制御周期においては、式（２）の関係が成立せず、バッテリＢからは出力制限Ｗｏｕｔを上回る電力が持ち出されることとなる。これは、電力バランス制御を破綻させ、バッテリＢを過充放電させる可能性を生じさせる。

そこで、本発明の実施の形態によるモータの制御装置は、かかる制御用回転数と実回転数とのずれを低減するために、制御用回転数として、回転位置センサ出力から演算された通常回転数ではなく、通常回転数から推定される予測回転数を用いることを特徴的な構成とする。これによれば、回転数の急激な増加に対しても、バッテリＢの過大な電力による充放電を防止することができる。

以下に、本発明の実施の形態による予測回転数の推定方法について詳細に説明する。
最初に、予測回転数としては、モータ駆動制御が行なわれる制御周期の終期となるタイミングでの実回転数を推定の対象とする。図５の例では、時刻ｔｎ＋１から時刻ｔｎ＋２までの制御周期の終期である時刻ｔｎ＋２における実回転数Ｎ（ｔｎ＋２）が推定の対象となる。これは、回転数の急増時にバッテリＢを確実に保護するためには、制御周期において最も回転数が高くなると予想される終期において、式（２）の関係が成り立つことが必要であると判断されることによる。

そこで、時刻ｔｎにおいて演算される通常回転数Ｎｎ−１が時刻ｔｎ−１から時刻ｔｎまでの制御周期の略中間における実回転数に相当することを考慮すれば、この通常回転数Ｎｎ−１に対して略２．５制御周期先の実回転数を推定すれば良いことが分かる。

次に、時刻ｔｎ＋２における実回転数の推定方法としては、時刻ｔｎにて演算された通常回転数Ｎｎ−１と、時刻ｔｎ−１にて演算された通常回転数Ｎｎ−２との変化量を基に２．５制御周期先の変化量を求める、式（５）に従った方法が最も簡易であると予想される。
Ｎ（ｔｎ＋２）＝（Ｎｎ−１）＋｛（Ｎｎ−１）−（Ｎｎ−２）｝×２．５ （５）
ところが、通常回転数Ｎｎ−２，Ｎｎ−１は、制御周期ごとに回転位置センサＲ２からの出力信号θ２に基づいて算出されるため、信号θ２に重畳されたノイズなどの影響を受けて細かな変動成分を含む場合がある。そのため、連続する制御周期の各々において算出された通常回転数Ｎｎ−２，Ｎｎ−１から直接的に予測回転数を推定する式（５）の方法では、通常回転数の細かな変動の影響を受けて安定した予測回転数の推定が困難となるという問題が起こり得る。

詳細には、通常回転数が図６に示すような細かな増減を伴なって増加する場合、連続する２つの通常回転数Ｎｎ−２，Ｎｎ−１を式（５）に代入して得られる予測回転数Ｎ（ｔｎ＋２）は、この細かな増減が増長されて大きく変動する不安定な出力波形となる。

そして、図６のうちの予測回転数が通常回転数を大きく下回る場合では、上述した電力バランス制御において、予測回転数を制御用回転数ＭＲＮ２に設定して計算されるモータ消費パワーＰｍの予測値に対して、実際の制御周期におけるモータ消費パワーＰｍが大幅に上回ることになり、バッテリＢが過放電となるおそれが生じる。

このように、通常回転数を直接的に用いた予測回転数の推定方法では、安定した予測回転数が得られないことに起因して、バッテリＢの保護が不十分となるという問題がある。

そこで、本発明の実施の形態は、予測回転数の推定を通常回転数の移動平均に基づいて行なう手法を採用する。

移動平均とは、周知のように、予め一定期間の間隔を定め、その間隔内における出力平均を連続して計算することにより、出力の趨勢的な動向を知ろうとするものである。本発明の実施の形態では、式（６）に示すように、ｋ個（ｋは２以上の自然数）の制御周期を一定期間とし、その一定期間におけるｋ個の通常回転数の平均値を連続的に演算することにより、通常回転数の移動平均回転数ＮＡｎを求める構成とする。
ＮＡｎ＝｛（Ｎｎ−ｋ）＋（Ｎｎ−ｋ＋１）・・・＋Ｎｎ−２＋Ｎｎ−１｝／ｋ （６）
なお、移動平均としては、式（６）の手法以外に、ｋ個の通常回転数の各々に所定の係数を掛け合わせて重み付けしたものの平均値を求める加重移動平均を適用しても良い。この場合、所定の係数は、最近の通常回転数に対するものほど大きくなるように設定される。

そして、予測回転数は、時刻ｔｎ−１での移動平均回転数ＮＡｎ−１と時刻ｔｎでの移動平均回転数ＮＡｎとの変化量に基づいて、式（７）から導出するものとする。
Ｎ（ｔｎ＋２）＝（Ｎｎ−１）＋｛（ＮＡｎ）−（ＮＡｎ−１）｝×２．５ （７）
図７は、通常回転数、通常回転数を移動平均して得られる移動平均回転数、および移動平均回転数に基づいて算出された予測回転数の時間的変化を示す図である。

図７を参照して、移動平均回転数は、通常回転数に見られる変動を含んでおらず、回転数が増加傾向にあることを示唆している。そして、移動平均回転数から求められる予測回転数は、図６のように通常回転数に対して増加と減少とを繰り返すことなく、安定して増加する波形を示している。

これによれば、予測回転数は通常回転数を大きく下回ることがないため、上述した電力バランス制御において、予測回転数を制御用回転数ＭＲＮ２に設定して計算されるモータ消費パワーＰｍの予測値を、実際の制御周期におけるモータ消費パワーＰｍが超えてしまうといった不具合が解消される。したがって、バッテリＢの過大な電力による充放電を確実に防止することができる。

以上に述べた予測回転数の推定方法は、実際には、図２のＥＣＵ１５において所定の制御周期ごとに繰り返し実行される。なお、所定の制御周期は、回転位置センサＲ１，Ｒ２の検出速度やＥＣＵ１５を構成するＣＰＵの演算処理能力などに基づいて、予め所定の期間長Ｔｓに設定されている。

図８は、図２のＥＣＵ１５の機能ブロック図である。なお、図８は、ＥＣＵ１５のうちのモータジェネレータＭＧ２の制御用回転数ＭＲＮ２およびトルク指令値ＴＲ２の設定に関連する部分を示している。

図８を参照して、ＥＣＵ１５は、通常回転数演算部１５１と、移動平均演算部１５２と、予測回転数演算部１５３と、カウンタ１５４と、要求トルク設定部１５５と、トルク指令演算部１５６とを含む。

通常回転数演算部１５１は、回転位置センサＲ２からの出力信号θ２に基づいて制御周期ごとにモータジェネレータＭＧ２の通常回転数Ｎｎ−１を演算する。そして、通常回転数演算部１５１は、その演算した通常回転数Ｎｎ−１を移動平均演算部１５２へ出力する。

移動平均演算部１５２は、制御周期ごとに与えられる通常回転数Ｎｎについての移動平均回転数ＮＡｎを演算して予測回転数演算部１５３へ出力する。すなわち、移動平均回転数ＮＡｎは、上述した式（６）に従って制御周期ごとに更新されて予測回転数演算部１５３に連続的に入力される。

予測回転数演算部１５３は、移動平均回転数ＮＡｎを受けると、移動平均回転数ＮＡｎの軌跡からモータジェネレータＭＧ２の回転数が上昇状態であるか否かを判定する。そして、モータジェネレータＭＧ２の回転数が上昇状態であると判定されたことに応じて、上述した方法により移動平均回転数ＮＡｎに基づいて予測回転数Ｎ（ｔｎ＋２）を演算する。

ここで、モータジェネレータＭＧ２の回転数が上昇状態であるか否かの判定は、制御周期ごとに更新される移動平均回転数ＮＡｎが、連続して複数回増加方向に変動したか否かにより行なうものとする。増加方向とは、前回の制御周期における移動平均回転数ＮＡｎ−１に対する今回の制御周期における移動平均回転数ＮＡｎの変化量が０以上であることをいう。なお、減少方向とは、前回の制御周期における移動平均回転数ＮＡｎ−１に対する今回の制御周期における移動平均回転数ＮＡｎの変化量が０未満であることをいう。

そして、移動平均回転数ＮＡｎが連続する複数個（たとえば５個とする）の制御周期において増加方向に変動し続けた場合には、モータジェネレータＭＧ２の回転数が上昇状態であると判定して、移動平均回転数ＮＡｎの変化量から予測回転数Ｎ（ｔｎ＋２）を算出する。算出された予測回転数Ｎ（ｔｎ＋２）は、制御用回転数ＭＲＮ２に設定されてモータ制御部３０およびトルク指令演算部１５６へ出力される。

一方、移動平均回転数ＮＡｎが連続する５個の制御周期において増加方向に変動しない場合には、予測回転数演算部１５３は、モータジェネレータＭＧ２の回転数が上昇状態でないと判定して、予測回転数Ｎ（ｔｎ＋２）の演算を行なわず、通常回転数Ｎｎ−１を予測回転数Ｎ（ｔｎ＋２）に設定する。設定された予測回転数（すなわち、通常回転数Ｎｎ−１）は、制御用回転数ＭＲＮ２としてモータ制御部３０およびトルク指令演算部１５６へ出力される。

なお、移動平均回転数ＮＡｎが増加方向に変動した回数は、カウンタ１５４によりカウントされる。カウンタ１５４は、移動平均回転数ＮＡｎが連続して増加方向に変動したことに応じてカウント値Ｕ＿ＣＮＴを＋１だけインクリメントする。そして、予測回転数演算部１５３は、カウンタ１５４からのカウント値Ｕ＿ＣＮＴが５回に達したことに応じて、予測回転数Ｎ（ｔｎ＋２）を演算する。一方、カウンタ１５４は、移動平均回転数ＮＡｎが減少方向に変動したことに応じて、カウント値Ｕ＿ＣＮＴを“０”にリセットする。

以上のような構成とすることにより、モータジェネレータＭＧ２の回転数が急激に増加した場合であっても、予測回転数が安定的に推定されるため、これを制御用回転数とした電力バランス制御を安定して行なうことができる。

また、回転数の上昇状態の判定基準となるカウント値Ｕ＿ＣＮＴを、移動平均回転数ＮＡｎの変化量が大きいほど相対的に小さい値となるように設定すれば、回転数の急激な変動に応じて直ちに予測回転数が推定されて制御用回転数として用いられるため、バッテリの保護をより厚くすることができる。

しかしながら、駆動輪５０Ｌ，５０Ｒのスリップ発生時には、モータジェネレータＭＧ２の回転数は、図２のように単調に増加する以外に、車両の状態によっては、増加から一旦減少に転じた後に再び増加する傾向を示す場合がある。この場合、回転数の増加／減少に関わらず、一律に移動平均回転数から予測回転数を演算することによって電力バランス制御が破綻する可能性がある。

詳細には、回転数が単調増加しない場合の移動平均回転数ＮＡｎとしては、たとえば、図９の曲線ＬＮ１で示すように、時刻ｔ４までは増加方向に変動するものの（移動平均回転数ＮＡ１〜ＮＡ４に対応）、時刻ｔ４から時刻ｔ９までの期間において減少方向に変動し（ＮＡ５〜ＮＡ９に対応）、時刻ｔ９以降において再び増加する（ＮＡ１０〜ＮＡ１３に対応）波形が見られる。

そして、この移動平均回転数ＮＡｎに基づいて算出される予測回転数は、図中の曲線ＬＮ２で示すように、時刻ｔ６までは増加するものの（予測回転数ＮＥ１〜ＮＥ４に対応）、時刻ｔ６から時刻ｔ１１までの期間において減少する（ＮＥ５〜ＮＥ９に対応）。そして、時刻１１から再び増加する（ＮＥ１０〜ＮＥ１１に対応）波形となる。

ここで、曲線ＬＮ１と曲線ＬＮ２とを比較して明らかなように、予測回転数は、時刻ｔ９から時刻ｔ１４までの期間において移動平均回転数を下回っている。そのため、この期間においては、予測回転数ＮＥ８〜ＮＥ１１を制御用回転数ＭＲＮ２とした電力バランス制御により設定されたモータ消費パワーＰｍに対して、実回転数におけるモータ消費パワーＰｍがこれを上回ることとなり、バッテリＢを過放電させるおそれがある。

そこで、本発明の実施の形態においては、モータジェネレータＭＧ２の回転数が下降状態と判定された場合には、予測回転数が実回転数に対して過小に推定されるおそれがあることを考慮して、上述した予測回転数の推定を行なわない構成とする。

詳細には、予測回転数演算部１５３は、移動平均回転数ＮＡｎを受けると、移動平均回転数ＮＡｎの軌跡からモータジェネレータＭＧ２の回転数が下降状態であるか否かを判定する。そして、モータジェネレータＭＧ２の回転数が下降状態であると判定されたことに応じて、通常回転数Ｎｎ−１を予測回転数Ｎ（ｔｎ＋２）に設定してモータ制御部３０およびトルク指令演算部１５６へ出力する。

このとき、モータジェネレータＭＧ２の回転数が下降状態であるか否かの判定は、制御周期ごとに更新される移動平均回転数ＮＡｎが、連続して複数回減少方向に変動したか否かにより行なわれる。判定基準を連続して複数回と設定したのは、予測回転数演算部１５３において頻繁に推定方法が切換えられることにより、モータ駆動制御の安定性が損なわれるのを回避するためである。

そして、移動平均回転数ＮＡｎが連続する複数（たとえば３個とする）の制御周期において減少方向に変動し続けた場合には、予測回転数演算部１５３は、モータジェネレータＭＧ２の回転数が下降状態であると判定して、予測回転数Ｎ（ｔｎ＋２）の演算を行なわず、通常回転数Ｎｎ−１を直接的に予測回転数Ｎ（ｔｎ＋２）に設定する。これにより、通常回転数Ｎｎ−１は、制御用回転数ＭＲＮ２としてモータ制御部３０およびトルク指令演算部１５６へ出力される。

なお、移動平均回転数ＮＡｎが減少方向に変動した回数は、カウンタ１５４によりカウントされる。カウンタ１５４は、移動平均回転数ＮＡｎが連続して減少方向に変動したことに応じてカウント値Ｄ＿ＣＮＴを＋１だけインクリメントする。そして、予測回転数演算部１５３は、カウンタ１５４からのカウント値Ｄ＿ＣＮＴが３回に達したことに応じて、通常回転数Ｎｎ−１を直接的に予測回転数Ｎ（ｔｎ＋２）に設定する。一方、カウンタ１５４は、移動平均回転数ＮＡｎの変動が増加方向に転じたことに応じて、カウント値Ｄ＿ＣＮＴを“０”にリセットする。

さらに、本発明の実施の形態では、モータジェネレータＭＧ２の回転数の上昇状態と下降状態とで予測回転数の推定方法を切換えたことに応じて、移動平均回転数の変動が増加方向から減少方向に転じてから連続的に減少方向に変動したことに応じて下降状態と判定されるまでの移行期間においては、予測回転数の変化量を制限する構成とする。予測回転数の推定方法を切換えた直後において、急激に制御用回転数ＭＲＮ２が変化するのを防止するためである。

具体的には、図９の曲線ＬＮ１を参照して、移動平均回転数は、時刻ｔ５以降において連続して減少方向に変動している。予測回転数演算部１５３は、時刻ｔ５からカウント値Ｄ＿ＣＮＴのインクリメントを開始する。そして、時刻ｔ７においてカウント値Ｄ＿ＣＮＴが３回に達したことに応じてモータジェネレータＭＧ２の回転数が下降状態と判定し、予測回転数の推定を行なわず、通常回転数Ｎｎ−１を予測回転数Ｎ（ｔｎ＋２）に設定する。

さらに、予測回転数演算部１５３は、カウント値Ｄ＿ＣＮＴのインクリメントを開始した時刻ｔ５からカウント値Ｄ＿ＣＮＴが３回に達するまでの時刻ｔ７までの期間においては、次式により予測回転数Ｎ（ｔｎ＋２）を算出する。

Ｎ（ｔｎ＋２）＝Ｎ（ｔｎ＋１）−｛Ｎ（ｔｎ＋１）−Ｎｎ−１｝×１／ａ （８）
ただし、Ｎ（ｔｎ＋１）は前回の制御周期における予測回転数、ａは２以上の自然数である。

これによれば、時刻ｔ５およびｔ６においてそれぞれ算出される予測回転数は、図中の曲線ＬＮ３上の点ＮＥｄ５，ＮＥｄ６で表わされる回転数となる。そして、回転数が下降状態と判断される時刻ｔ７から時刻ｔ９までの期間においては、予測回転数は、時刻ｔ７〜ｔ９における通常回転数Ｎｎ−１に等しく、曲線ＬＮ３上の点ＮＥｄ７，ＮＥｄ８，ＮＥｄ９で表わされる回転数となる。さらに、移動平均回転数が再び増加方向に転じる時刻ｔ１０以降においては、予測回転数は、移動平均回転数を上記の式（５）に代入して得られる回転数（曲線ＬＮ３上の点ＮＥ１０，ＮＥ１１に相当）に設定される。

以上のように回転数の上昇状態と下降状態とで予測回転数の推定方法を切換えることによって、予測回転数は、曲線ＬＮ３で示す波形となる。曲線ＬＮ３と曲線ＬＮ２とを比較して明らかなように、回転数の増加／減少に関わらず、一律に移動平均回転数から予測回転数を演算した場合に対して、予測回転数が移動平均回転数よりも過小に推定されるのが軽減されているのが分かる。これにより、実回転数におけるモータ消費パワーＰｍが、予測回転数を制御用回転数ＭＲＮ２とした電力バランス制御により設定されたモータ消費パワーＰｍを上回るのが抑えられる。したがって、バッテリＢの過大な電力による充放電を抑制することができる。

図１０は、本発明の実施の形態による予測回転数の推定方法を説明するためのフローチャートである。

図１０を参照して、最初に、ＥＣＵ１５の通常回転数演算部１５１は、回転位置センサＲ２からの信号θ２が入力されると（ステップＳ０１）、この入力信号θ２に基づいて制御周期ごとにモータジェネレータＭＧ２の通常回転数Ｎｎ−１を演算する（ステップＳ０２）。そして、通常回転数演算部１５１は、その演算した通常回転数Ｎｎ−１を移動平均演算部１５２へ出力する。

移動平均演算部１５２は、制御周期ごとに与えられる通常回転数Ｎｎについての移動平均回転数ＮＡｎを演算して予測回転数演算部１５３へ出力する（ステップＳ０３）。

予測回転数演算部１５３は、移動平均回転数ＮＡｎを受けると、移動平均回転数ＮＡｎの変化量が０以上であるか否か、すなわち、移動平均回転数ＮＡｎが増加方向に変動したか否かを判定する（ステップＳ０４）。

ステップＳ０４において、移動平均回転数ＮＡｎの変化量が０以上と判定されると、予測回転数演算部１５３は、カウンタ１５４におけるカウント値Ｕ＿ＣＮＴを＋１だけインクリメントする（ステップＳ０５）。さらに、予測回転数演算部１５３は、カウント値Ｄ＿ＣＮＴを“０”にリセットする（ステップＳ０６）。

そして、予測回転数演算部１５３は、カウント値Ｕ＿ＣＮＴがＸ（Ｘは２以上の自然数）以上であるか否かを判定する（ステップＳ０７）。ステップＳ０７においてカウント値Ｕ＿ＣＮＴがＸ以上であると判定されたこと、すなわち、移動平均回転数ＮＡｎが連続してＸ回増加方向に変動し続けたと判定されたことに応じて、予測回転数演算部１５３は、モータジェネレータＭＧ２の回転数が上昇状態であると判定する。そして、予測回転数演算部１５３は、上述した方法により移動平均回転数ＮＡｎの変化量から予測回転数Ｎ（ｔｎ＋２）を算出する（ステップＳ０９）。

一方、ステップＳ０７においてカウント値Ｕ＿ＣＮＴがＸより小さいと判定されたときには、予測回転数演算部１５３は、モータジェネレータＭＧ２の回転数が上昇状態でないと判定する。この場合、予測回転数演算部１５３は、予測回転数Ｎ（ｔｎ＋２）の演算を行なわず、通常回転数Ｎｎ−１を予測回転数Ｎ（ｔｎ＋２）に設定する（ステップＳ０８）。

一方、再びステップＳ０４に戻って、移動平均回転数ＮＡｎの変化量が０未満と判定された場合には、移動平均回転数ＮＡｎが減少方向に変動したと判定して、予測回転数演算部１５３は、カウンタ１５４におけるカウント値Ｄ＿ＣＮＴを＋１だけインクリメントする（ステップＳ１０）。

そして、予測回転数演算部１５３は、カウント値Ｄ＿ＣＮＴがＹ（Ｙは２以上の自然数）以上であるか否かを判定する（ステップＳ１２）。ステップＳ１２においてカウント値Ｄ＿ＣＮＴがＹより小さいと判定されたことに応じて、予測回転数演算部１５３は、移動平均回転数ＮＡｎが、増加方向から減少方向への変動に転じてから連続してＹ回減少方向に変動するまでの移行期間にあると判断する。この場合、予測回転数演算部１５３は、上述した方法により前回の制御周期における予測回転数Ｎ（ｔｎ＋１）と今回の制御周期における通常回転数とに基づいて、予測回転数Ｎ（ｔｎ＋２）を算出する（ステップＳ１３）。

そして、ステップＳ１２においてカウント値Ｄ＿ＣＮＴがＹ以上となったことに応じて、すなわち、移動平均回転数ＮＡｎが連続してＹ回増加方向に変動し続けたことに応じて、予測回転数演算部１５３は、モータジェネレータＭＧ２の回転数が下降状態であると判定する。この場合、予測回転数演算部１５３は、予測回転数Ｎ（ｔｎ＋２）の演算を行なわず、通常回転数Ｎｎ−１を予測回転数Ｎ（ｔｎ＋２）に設定する（ステップＳ０８）。

以上のステップＳ０８，Ｓ０９，Ｓ１３の各々で設定された予測回転数Ｎ（ｔｎ＋２）は、制御用回転数ＭＲＮ２に設定されてモータ制御部３０およびトルク指令演算部１５６へ出力される。

トルク指令演算部１５６は、制御用回転数ＭＲＮ２とモータジェネレータＭＧ２の要求トルクとに基づいて上述した電力バランス制御を行ない、モータジェネレータＭＧ２のトルク指令値ＴＲ２を生成してモータ制御部３０へ出力する。モータ制御部３０は、制御用回転数ＭＲＮ２とトルク指令値ＴＲ２を受けると、モータジェネレータＭＧ２が指定されたトルクを出力するようにモータジェネレータＭＧ２の各相に流す電流を制御する（ステップＳ１４）。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ＴＲ２に応じたモータトルクが出力される。

以上のように、この発明の実施の形態によれば、モータジェネレータの回転数が急激に増加した場合であっても、予測回転数が安定的に推定されるため、これを制御用回転数とした電力バランス制御を安定して行なうことができる。その結果、バッテリの過大な電力による充放電を抑制することができる。

また、モータジェネレータの回転数の上昇状態と下降状態とで予測回転数の推定方法を切換えることにより、予測回転数が実回転数よりも過小に推定されるのを軽減できるため、電力バランス制御の破綻を回避してバッテリを確実に保護することができる。

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、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。

この発明は、モータを駆動力源とする車両に搭載されるモータの制御装置に適用することができる。

この発明の実施の形態によるモータの制御装置を搭載した自動車の構成を説明するブロック図である。 この発明によるモータの制御装置の機能ブロック図である。 図２におけるＰＣＵの具体的構成を示す回路図である。 図３におけるモータ制御部の機能ブロック図である。 通常回転数の時間的変化を示す図である。 通常回転数および通常回転数に基づいて算出された予測回転数の時間的変化を示す図である。 通常回転数、通常回転数を移動平均して得られる移動平均回転数、および移動平均回転数に基づいて算出された予測回転数の時間的変化を示す図である。 図２のＥＣＵの機能ブロック図である。 移動平均回転数、および移動平均回転数に基づいて算出された予測回転数の時間的変化を示す図である。 本発明の実施の形態による予測回転数の推定方法を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１０，１３ 電圧センサ、１２ 昇圧コンバータ、１４，３１ インバータ、１５ Ｕ相アーム、１６ Ｖ相アーム、１７ Ｗ相アーム、２４，２８ 電流センサ、２５ アクセルペダル、３０ モータ制御部、３５ 動力出力装置、４０ ディファレンシャルギヤ、５０Ｌ，５０Ｒ 前輪、６０Ｌ，６０Ｒ 後輪、７０Ｌ，７０Ｒ フロントシート、８０ リアシート、１００ ハイブリッド自動車、１５１ 通常回転数演算部、１５２ 移動平均演算部、１５３ 予測回転数演算部、１５４ カウンタ、１５５ 要求トルク設定部、１５６ トルク指令演算部、３０１ モータ制御用相電圧演算部、３０２ インバータ用ＰＷＭ信号変換部、３０３ インバータ入力電圧指令演算部、３０４ コンバータ用デューティ比演算部、３０５ コンバータ用ＰＷＭ信号変換部、Ｂ バッテリ、Ｃ１，Ｃ２ コンデンサ、Ｄ１〜Ｄ８ ダイオード、ＥＮＧ エンジン、Ｑ１〜Ｑ８ ＩＧＢＴ素子、ＭＧ１，ＭＧ２ モータジェネレータ、ＰＳＤ 動力分割機構、Ｒ１，Ｒ２ 回転位置センサ。

Claims (6)

1. 駆動力指令値に従ってモータを駆動制御するモータの制御装置であって、
   前記モータの回転数を検出する回転数検出部と、
   前記回転数の検出値の移動平均を算出する移動平均演算部と、
   算出された前記移動平均を用いて所定の制御タイミングにおける予測回転数を推定する回転数推定部と、
   推定された前記予測回転数を制御用回転数とし、前記制御用回転数に基づいて前記所定の制御タイミングにおける前記駆動力指令値を設定する駆動力指令設定部と、
   電源から電力の供給を受けて前記モータの出力を前記駆動力指令値に追従させるように前記モータを駆動制御するモータ駆動制御部と、
   前記移動平均に基づいて前記回転数が上昇状態であるか、または下降状態で有るかを判定する回転数変動状態判定部とを備え、
   前記回転数推定部は、前記回転数が前記上昇状態であると判定されたことに応じて、前記所定の制御タイミングにおける前記予測回転数を推定し、前記回転数が前記下降状態であると判定されたことに応じて、前記予測回転数の推定を禁止する、モータの制御装置。
2. 前記駆動力指令設定部は、前記モータの力行動作時において、前記制御用回転数と前記駆動力指令値とに対応する前記モータでの消費電力が前記電源の出力電力制限値を超えないように、前記駆動力指令値を設定し、かつ、前記モータの回生動作時において、前記制御用回転数と前記駆動力指令値とに対応する前記モータでの発電電力が前記電源の入力電力制限値を超えないように、前記駆動力指令値を設定する、請求項１に記載のモータの制御装置。
3. 前記回転数推定部は、前記回転数が前記下降状態にあると判定されたことに応じて、前記回転数の検出値を直接的に前記予測回転数に設定して出力する、請求項１または請求項２に記載のモータの制御装置。
4. 前記回転数変動状態判定部は、前記移動平均が連続するｎ（ｎは２以上の自然数）個の制御周期において増加したことに応じて前記回転数が前記上昇状態にあると判定し、かつ、前記移動平均が連続するｍ（ｍは２以上の自然数）個の前記制御周期において減少したことに応じて前記回転数が前記下降状態にあると判定する、請求項３に記載のモータの制御装置。
5. 前記回転数推定部は、前記移動平均が減少し始めてから前記回転数が前記下降状態にあると判定されるまでの期間において、前記予測回転数を、前記移動平均に基づいて推定される前記予測回転数よりも高く、かつ、前記回転数の検出値よりも低い回転数に設定する、請求項４に記載のモータの制御装置。
6. 前記回転数変動状態判定部は、前記制御周期間の前記移動平均の増加量が大きいほど、前記ｎを相対的に小さい値に設定し、前記制御周期間の前記移動平均の減少量が大きいほど、前記ｍを相対的に小さい値に設定する、請求項４に記載のモータの制御装置。

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