JP4735045B2 - 電動機制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、電動機制御装置に関する。

ハイブリッド車において、バッテリと２系統のインバータモータ間に昇降圧コンバータを配置し、モータによりエンジン始動・発電や駆動が行なわれている（特許文献１参照）。このような２モータ駆動システムにおいて、昇降圧コンバータは、一般に、バッテリ最大電力に合わせて設計されている。一方、２つのモータは、互いに発電−力行の関係を持っており、それぞれのモータ最大出力能力はバッテリ最大電力よりも大きい場合がある。

特開２００３−１３４６０６号

このようなバッテリ最大電力よりも大きな最大出力能力を持つ２つのモータにおいて、トルク（出力）応答に差異があると、過渡時に昇降圧コンバータの定格を越えてしまう場合や、昇降圧コンバータの応答が間に合わず過電圧や電圧低下が発生し所望の運転が出来ない場合が生じる。

本発明は、昇降圧コンバータなどにおいて定格オーバなどを生じさせない電動機制御装置を提供する。

本発明の電動機制御装置は、直流電源からの直流電力を昇圧する昇圧コンバータ手段と、前記昇圧コンバータ手段により昇圧された直流電力を交流電力に変換して電動機に供給するインバータ手段と、目標トルク指令に対応したトルクを前記電動機に発生させるように、トルク指令を変化させながら前記インバータ手段を制御するインバータ制御手段とを備え、前記インバータ制御手段は、前記昇降圧コンバータ手段の現在の出力が前記目標トルク指令に基づいて求められる目標出力へ到達するまでの応答時間を求め、前記トルク指令が現在の状態から前記目標トルク指令まで前記求めた応答時間をかけて到達するように前記トルク指令の変化率を決定することを特徴とするものである。
本発明の他の電動機制御装置は、第１の電動機で発生する交流電力を直流電力に変換する第１のインバータ手段と、直流電源からの直流電力および前記第１のインバータ手段からの直流電力を交流電力に変換して第２の電動機に供給する第２のインバータ手段と、第１の目標トルク指令に対応した直流電力に変換するように第１のトルク指令を変化させながら前記第１のインバータ手段を制御し、第２の目標トルク指令に対応したトルクを前記第２の電動機に発生させるように第２のトルク指令を変化させながら前記第２のインバータ手段を制御するインバータ制御手段と、前記直流電源からの直流電力を昇圧して前記第２のインバータ手段へ供給するとともに、前記第１のインバータ手段で変換された直流電力の少なくとも一部を降圧して前記直流電源へ回生する昇降圧コンバータ手段とを備え、前記インバータ制御手段は、前記昇降圧コンバータ手段の現在の出力が前記第１の目標トルク指令および前記第２の目標トルク指令に基づいて求められる目標出力へ到達するまでの応答時間を求め、前記第１のトルク指令が現在の状態から前記第１の目標トルク指令まで前記求めた応答時間をかけて到達するように前記第１のトルク指令の変化率を決定し、前記第２のトルク指令が現在の状態から前記第２の目標トルク指令まで前記求めた応答時間をかけて到達するように前記第２のトルク指令の変化率を決定することを特徴とするものである。

本発明は、以上説明したように構成しているので、過渡時での昇圧コンバータ手段や昇降圧コンバータ手段などの定格オーバーや、応答が間に合わないことによる過電圧や電圧低下の発生などを防止できる。

−第１の実施の形態−
図１は、本発明の第１の実施の形態の車両用電動機制御装置を有するハイブリッド車のハイブリッドシステムを示す図である。エンジン（ＥＮＧ）１０３は、クラッチ（ＣＬ）１０４を介して駆動モータ１０６（以下、ＭＧ２と言う）と接続され、トランスミッション（Ｔ／Ｍ）１０７を通して駆動輪１１１に接続されている。車両は、主にエンジン１０３と駆動モータＭＧ２の合成出力により走行駆動力を発生する。発電モータ１０５（以下、ＭＧ１と言う）は、エンジン１０３と接続され、エンジンの始動や発電動作を行う。

車両コントローラ１１２は、アクセル・ブレーキ・シフト・車速等の情報１０１による車両の必要駆動力に応じて、エネルギーマネージメントを行い、エンジントルク指令（Ｔｅｎｇ＊）をエンジンコントローラ（ＥＣＭ）１０２へ出力するとともに、モータコントローラ（Ｍ／Ｃ）１０９からモータ回転数（Ｎｍ１，Ｎｍ２）を受け、モータトルク指令（Ｔｑｍ１＊，Ｔｑｍ２＊）を出力する。さらに、クラッチ１０４を接続することでパラレルＨＥＶモードを、クラッチ１０４を開放することでシリーズＨＥＶモードを選択する。

エンジンコントローラ１０２は、エンジントルク指令（Ｔｅｎｇ＊）に基づき、スロットルバルブ開閉装置、燃料噴射装置、点火時期制御装置（不図示）を制御し、駆動力を発生させる。モータコントローラ１０９は、モータトルク指令（Ｔｑｍ１＊，Ｔｑｍ２＊）に基づき、インバータ１０８を制御し、バッテリ１１０の電力をＭＧ２に供給し、駆動力を発生させる。また、ＭＧ１およびＭＧ２の回転エネルギーをバッテリ１１０へ回生する。

図２は、インバータ１０８の構成を示す図である。インバータ１０８は、ＭＧ１駆動用ＩＮＶ１（２０２）、ＭＧ２駆動用ＩＮＶ２（２０３）、バッテリからの入力電圧を制御する昇降圧コンバータ２０１、および、３相交流電流センサ２１１、２１２からなる。昇降圧コンバータ２０１は、直流リアクトル２０４、電力変換素子２０５、コンデンサ２０８、コンデンサ２１４、および、入力電圧検出用電圧センサ２１３、出力電圧検出用電圧センサ２０７、直流電流検出用電流センサ２０６からなる。

電力変換素子２０５は、スイッチング素子（ＩＧＢＴ等）Ｔ１、Ｔ２およびダイオードＤ１、Ｄ２からなる。入力電圧検出用電圧センサ２１３は、バッテリ１１０からの入力電圧Ｖｂを検出する。出力電圧検出用電圧センサ２０７は、昇降圧コンバータ２０１からの出力電圧Ｖｃすなわちコンデンサ２０８の電圧を検出する。直流電流検出用電流センサ２０６は、バッテリ１１０から流れ出る、あるいはバッテリ１１０へ流れ込む直流電流Ｉｂを検出する。

モータコントローラ１０９は、上記車両コントローラ１１２からの指令、および、インバータ１０８からの入力電圧フィードバック信号Ｖｂ、出力電圧フィードバック信号Ｖｃ、直流電流フィードバック信号Ｉｂ、ＭＧ１交流電流フィードバック信号Ｉ１、ＭＧ２交流電流フィードバック信号Ｉ２、ＭＧレゾルバ２０９、２１０からの回転信号をもとに、ＭＧ１駆動用ＩＮＶ１（２０２）、ＭＧ２駆動用ＩＮＶ２（２０３）、および昇降圧コンバータ電力変換素子２０５への駆動信号を出力する。

図３は、ＭＧ１駆動用ＩＮＶ１（２０２）およびＭＧ２駆動用ＩＮＶ２（２０３）のインバータ回路図を示す。ＭＧ１駆動用ＩＮＶ１（２０２）およびＭＧ２駆動用ＩＮＶ２（２０３）は、それぞれ、６つのスイッチング素子（例えばＩＧＢＴ）と６つのダイオードから構成される。例えば、ＭＧ２を駆動用モータとして働かせる場合は、ＭＧ２駆動用ＩＮＶ２（２０３）は、モータコントローラ１０９からの駆動信号に基づき、昇降圧コンバータ２０１からの直流電力を交流電力に変換して、ＭＧ２にトルク指令に応じたトルクが発生するようにその交流電力を提供する。

また、ＭＧ２が発電機として働く場合は、ＭＧ２からの交流電力を直流電力に変換し、昇降圧コンバータ２０１へ入力する。昇降圧コンバータ２０１では、入力された直流電力は降圧されてバッテリ１１０へ回生する。ＭＧ１駆動用ＩＮＶ１（２０２）およびＭＧ１についても同様である。このようなＭＧ２駆動用ＩＮＶ２（２０３）、ＭＧ１駆動用ＩＮＶ１（２０２）を使用して、ＭＧ１、ＭＧ２の回転数制御、トルク制御、発電制御などを行なうのは公知な内容である。

なお、昇降圧コンバータ２０１は、回生時には降圧コンバータとして働く。昇降圧コンバータ２０１は、ＭＧ２駆動用ＩＮＶ２（２０３）へ直流電力を供給する供給回路、および、ＭＧ１駆動用ＩＮＶ１（２０２）あるいはＭＧ２駆動用ＩＮＶ２（２０３）からの直流電力をバッテリ１１０へ回生させる回生回路として働く。昇降圧コンバータ２０１は、昇圧チョッパと降圧チョッパの組み合わせで構成されている。

次に、ＭＧ１とＭＧ２のトルク（出力）応答に差異がある場合に、昇降圧コンバータ２０１に生じる問題点について、図４を参照しながら説明する。図４は、ＭＧ１、ＭＧ２、昇降圧コンバータ２０１の出力応答を示す図である。

図４は、ＭＧ１の回生（発電）出力がＭＧ２の力行出力よりレスポンス（応答）が早いことを示し、その結果、過度時においてバッテリ１１０への回生が大きく、しかもその回生出力が昇降圧コンバータ２０１の昇降圧応答限界（点線で示すグラフ）を超えていることを示している。なお、図４において、正の出力を回生出力とし、負の出力を力行出力とする。過度時間を経過すると、ＭＧ１の回生出力は、ＭＧ２の力行出力で消費されながら昇降圧コンバータ２０１を介してバッテリ１１０へ一定量回生され、昇降圧コンバータ２０１の昇降圧出力は、昇降圧出力応答限界内であり特に問題は生じない。

すなわち、図４は、ＭＧ１とＭＧ２のトルク（出力）応答に差異がある場合に、過度時に昇降圧コンバータ２０１が定格オーバーになる問題を示している。その結果、最悪、素子の破壊などにつながったり、昇降圧コンバータ２０１の応答が間に合わず過電圧や電圧低下が発生し所望の運転が出来ないという問題が生じる。

この問題を解決するためには、昇降圧コンバータ２０１の定格オーバーに対して昇降圧コンバータ２０１の入出力容量を過渡性能を考慮して大きくしておけばよい。また、過電圧や電圧低下に対してはＩＮＶ装置全体の耐圧を上げておき、電圧低下しても影響のない電圧に予め高めに設定しておくなどが考えられる。しかし、これらの対策は、装置の大型化やコスト高となり効率的ではない。そのため、本実施の形態では、以下に説明する制御を行う。

図５は、モータコントローラ１０９による制御システムの構成を示す図である。回転数検出部１（３０１）は、ＭＧ１回転数Ｎｍ１をＭＧレゾルバ２０９により検出する。回転数検出部２（３０２）は、ＭＧ２回転数Ｎｍ２をＭＧレゾルバ２１０により検出する。電流指令演算部１（３０３）は、ＭＧ１の運転トルク・回転数に対してＭＧ１効率が最大となる電流指令を実験等で求めて予めマップ化しておき、最終のＭＧトルク指令Ｔｒｅｆ１および回転数Ｎｍ１をもとに電流指令Ｉ１＊（ｉｕ１＊，ｉｖ１＊，ｉｗ１＊）を決定する。電流指令演算部２（３０４）は、ＭＧ２の運転トルク・回転数に対してＭＧ２効率が最大となる電流指令を実験等で求めて予めマップ化しておき、最終のＭＧトルク指令Ｔｒｅｆ２および回転数Ｎｍ２をもとに電流指令Ｉ２＊（ｉｕ２＊，ｉｖ２＊，ｉｗ２＊）を決定する。

電流制御部１（３０５）は、ＭＧ１実電流Ｉ１（ｉｕ１，ｉｖ１，ｉｗ１）が電流指令Ｉ１＊に一致するようにＭＧ１への電圧指令（ｖｕ１＊，ｖｖ１＊，ｖｗ１＊）を決定し、ＭＧ１駆動用ＩＮＶ１（２０２）に対するＰＷＭ駆動信号を出力する。電流制御部２（３０６）は、ＭＧ２実電流Ｉ２（ｉｕ２，ｉｖ２，ｉｗ２）が電流指令Ｉ２＊に一致するようにＭＧ２への電圧指令（ｖｕ２＊，ｖｖ２＊，ｖｗ２＊）を決定し、ＭＧ２駆動用ＩＮＶ２（２０３）に対するＰＷＭ駆動信号を出力する。Ｖｃ電圧指令部（３０７）は、ＭＧ１、ＭＧ２の運転トルク・回転数に応じて、インバータモータシステムの効率が最大となるコンデンサ電圧指令Ｖｃ＊を予め実験等で求めてマップ化しておき、トルク指令・回転数Ｔｑｍ１＊、Ｔｑｍ２＊、Ｎｍ１、Ｎｍ２から電圧指令Ｖｃ＊を決定する。

電圧制御部３０８は、バッテリ側の電圧Ｖｂおよびコンデンサ電圧指令Ｖｃ＊から下式の関係が成立するように昇降圧コンバータ２０１のトランジスタＴ２へのＰＷＭ駆動信号を出力する。
Ｖｃ＊＝Ｖｂ・（Ｔｏｎ２＋Ｔｏｆｆ２）／Ｔｏｆｆ２
［Ｔｏｆｆ２≠０，Ｖｃ＊≧Ｖｂ］
なお、Ｔｏｎ２は図２の電力変換素子２０５のトランジスタＴ２のＯＮ時間、Ｔｏｆｆ２は図２の電力変換素子２０５のトランジスタＴ２のＯＦＦ時間である。トランジスタＴ１については、デッドタイムを設け、Ｔｏｎ２間中はＯＦＦ、Ｔｏｆｆ２間中はＯＮとなるよう制御する。

トルク指令補正部３０９は、車両コントローラ１１２からのトルク指令Ｔｑｍ１＊、Ｔｑｍ２＊に対し、昇降圧コンバータ２０１の過渡応答性能以内となるように、ＭＧ１、ＭＧ２のトルク・出力応答を一致させるための最終トルク指令Ｔｒｅｆ１、Ｔｒｅｆ２を演算し、出力する。

図６は、トルク指令補正部３０９の処理のフローチャートを示す図である。ステップＳ１０１では、車両コントローラ１１２からの目標トルク指令Ｔｑｍ１＊（ｎ）、Ｔｑｍ２＊（ｎ）、およびＭＧ１回転数Ｎｍ１（ｎ）、ＭＧ２回転数Ｎｍ２（ｎ）、および現状の最終のトルク指令Ｔｒｅｆ１（ｎ）、Ｔｒｅｆ２（ｎ）を取得し、Ｔｍ１＊（ｎ）＝Ｔｑｍ１＊（ｎ）、Ｔｍ２＊（ｎ）＝Ｔｑｍ２＊（ｎ）とし、ステップＳ１０２へ移行する。

ステップＳ１０２では、目標トルク指令Ｔｑｍ１＊、Ｔｑｍ２＊に変化があったかどうかを判定する。前回のトルク指令Ｔｍ１＊（ｎ−１）、Ｔｍ２＊（ｎ−１）と比較して、Ｔｍ１＊（ｎ）＝Ｔｍ１＊（ｎ−１）かつＴｍ２＊（ｎ）＝Ｔｍ２＊（ｎ−１）の場合は変化がないため、ステップＳ１０６に移行する。異なる場合は変化ありとしてステップＳ１０３へ移行する。

ステップＳ１０３では、現在の昇降圧コンバータ２０１の出力状態Ｐ（ｎ）と、今回のトルク指令による昇降圧コンバータ２０１の出力目標Ｐｒｅｆ（ｎ）を、次式（１）（２）により算出する。
Ｐ（ｎ）＝Ｖｂ（ｎ）・Ｉｂ（ｎ）・・・（１）
Ｐｒｅｆ（ｎ）＝｛Ｔｍ１＊（ｎ）・Ｎｍ１（ｎ）＋（ＩＮＶ１＋ＭＧ１損失）｝
＋｛Ｔｍ２＊（ｎ）・Ｎｍ２（ｎ）＋（ＩＮＶ２＋ＭＧ２損失）｝・・・（２）
ここで、（ＩＮＶ１＋ＭＧ１損失）、（ＩＮＶ２＋ＭＧ２損失）は、インバータとＭＧの総合損失であり、予め実験で測定しておき、トルク指令およびＭＧ回転数に対してマップ化しておけばよい。

ステップＳ１０４では、Ｐ（ｎ）、Ｐｒｅｆ（ｎ）をもとに、昇降圧コンバータ２０１の出力がＰ（ｎ）からＰｒｅｆ（ｎ）になるまでの応答時間τを図７のマップを参照して算出する。図７は、昇降圧出力と応答時間の関係を示すマップ（テーブル）である。図７のデータは、実験などで予め測定し、メモリ（不図示）に予め格納しておく。昇降圧コンバータ２０１出力に変化がない場合、昇降圧コンバータ２０１の最短応答時間はゼロであるが、ＭＧ１、ＭＧ２用インバータの最短出力応答時間はゼロでなく、更には応答時間にも差があり、その差によって前述した昇降圧コンバータの問題が発生する可能性がある。したがって、昇降圧コンバータ２０１出力に変化がない場合でも、最短出力応答時間はゼロでなく、ＭＧ１、ＭＧ２互いのインバータが一致できる最短出力応答時間τｍｉｎを設定する。τｍｉｎも実験で予め測定しておくことで設定できる。

ステップＳ１０５では、ＭＧ１、ＭＧ２のトルク指令の変化率ΔＴ１（ｎ）、ΔＴ２（ｎ）をＴｍ１＊（ｎ）、Ｔｍ２＊（ｎ）およびＴｒｅｆ１（ｎ）、Ｔｒｅｆ２（ｎ）から、次式（３）（４）のように決定する。すなわち、各モータの目標トルク指令を、現状の最終トルク指令から時間τをかけて達成するための各モータのトルク指令の変化率を求める。
ΔＴ１（ｎ）＝｛Ｔｍ１＊（ｎ）−Ｔｒｅｆ１（ｎ）｝・ｔｓ１／τ ・・・（３）
ΔＴ２（ｎ）＝｛Ｔｍ２＊（ｎ）−Ｔｒｅｆ２（ｎ）｝・ｔｓ１／τ ・・・（４）
（ｔｓ１はトルク補正制御のサンプリング時間）

ステップＳ１０６では、ステップＳ１０５で求めたＭＧ１、ＭＧ２のトルク指令の変化率ΔＴ１（ｎ）、ΔＴ２（ｎ）を使用して、ＭＧ１、ＭＧ２のトルク指令を行う。図８は、ステップＳ１０６の詳細な制御のフローチャートを示す図である。なお、ステップＳ１０５でトルク指令の変化率を決定することで、各モータの出力応答を昇降圧コンバータ２０１の応答以内に設定するようにしたが、制御誤差等で実際の出力応答がずれる場合がある。図８の処理では、実応答に応じてもトルク指令を補正する。図８はＭＧ１についての説明であるが、ＭＧ２についても同様である。

ステップＳ２０１では、前回の最終トルク指令Ｔｒｅｆ１（ｎ−１）を取得する。ステップＳ２０２では、Ｔｒｅｆ１（ｎ−１）＝Ｔｍ１＊（ｎ）かどうか、すなわち、最終トルク指令が車両コントローラ１１２からの目標トルク指令に到達しているかどうかを判定し、成立している場合はステップＳ２０３へ移行する。不成立の場合はステップＳ２０４へ移行する。

ステップＳ２０３では、最終のトルク指令をＴｒｅｆ１（ｎ）＝Ｔｍ１＊（ｎ）とし、終了する。

一方、ステップＳ２０４では、ＭＧ１の実出力変化率ΔＰｍｇ１および目標出力変化率ΔＰｒｅｆ＿ｍｇ１を次式（５）（６）より算出し、ステップＳ２０５へ移行する。
ΔＰｍｇ＝Ｐｍｇ１（ｎ）−Ｐｍｇ１（ｎ−１）・・・（５）
ΔＰｒｅｆ＿ｍｇ１＝Ｐｒｅｆ＿ｍｇ１（ｎ）−Ｐｒｅｆ＿ｍｇ１（ｎ−１）・・（６）

ここで、実出力Ｐｍｇ１（ｎ）は、Ｐｍｇ１（ｎ）＝（ｖｕ１＊・ｉｕ１＋ｖｖ１＊・ｉｖ１＋ｖｗ１＊・ｉｗ１）＋（ＩＮＶ１損失）で求められ、各相の駆動電圧および駆動電流により求められる。目標出力Ｐｒｅｆ＿ｍｇ１（ｎ）は、Ｐｒｅｆ＿ｍｇ１（ｎ）＝Ｔｒｅｆ１（ｎ−１）・Ｎｍ１（ｎ）＋（ＩＮＶ１＋ＭＧ１損失）で求められ、前回の最終トルク指令とモータの回転数により求められる。また、（ＩＮＶ１損失）はＭＧ１用インバータ損失であり、予め実験で測定しておき、ＭＧ回転数およびＭＧ電力に対してマップ化しておけばよい。（ＩＮＶ１＋ＭＧ１損失）はインバータとＭＧの総合損失であり、予め実験で測定しておき、トルク指令およびＭＧ回転数に対してマップ化しておけばよい。

ステップＳ２０５では、｜ΔＰｍｇ１−ΔＰｒｅｆ＿ｍｇ１｜＜αかどうかを判定する。成立の場合は目標応答通りとしてステップＳ２０６へ移行する。不成立の場合はトルク指令を補正するためステップＳ２０７へ移行する。

ステップＳ２０６では、最終のトルク指令をＴｒｅｆ１（ｎ）＝Ｔｒｅｆ１（ｎ−１）＋ΔＴ１（ｎ）とする。ステップＳ２０７では、最終のトルク指令を出力応答ずれ分を補正して、Ｔｒｅｆ１（ｎ）＝Ｔｒｅｆ１（ｎ−１）＋ΔＴ１（ｎ）・（ΔＰｒｅｆ＿ｍｇ１／ΔＰｍｇ１）とする。

ステップＳ２０８では、Ｔｒｅｆ１（ｎ）が目標トルク指令Ｔｍ１＊（ｎ）に到達したかを判定し、到達していなければそのまま終了する。到達している場合はステップＳ２０３へ移行する。

図９は、本実施の形態における、ＭＧ１、ＭＧ２、昇降圧コンバータ２０１の出力応答を示す図である。各モータの出力応答は、応答時間が昇降圧コンバータ２０１の応答性能から導かれる応答時間τに一致するように決定され、昇降圧コンバータ２０１の出力は昇降圧出力応答限界を超えないことが示されている。

以上のように構成された本実施の形態の車両用電動機制御装置は、次のような利点を有する。
（１）ＭＧ１、ＭＧ２の目標トルク指令に到達するまでのトルク指令の変化率を、昇降圧コンバータ２０１の入出力応答性能に応じて決めるようにしたので、過度時に昇降圧コンバータ２０１の動作が定格オーバーになることがない。その結果、素子の破壊などにつながらず、また、昇降圧コンバータ２０１の応答が間に合わないことによる過電圧や電圧低下の発生を防止できる。
（２）複数モータの出力応答が一致するように、言い換えれば応答時間が一致するように、それぞれのモータへのトルク指令の変化率を決定するようにしたので、昇降圧コンバータ２０１の過渡時の無駄な出力を抑制できる。
（３）モータの電力演算値をもとにモータの実出力変化率ΔＰｍｇ１を求め、目標出力変化率ΔＰｒｅｆ＿ｍｇ１との差が所定値以上かどうかを判定し、所定値以上であるとトルク指令の変化率を目標出力変化率と実出力変化率との比に応じて補正するようにした。これにより、上記の利点を有しながら、より精度の高い制御が可能となる。

−第２の実施の形態−
第１の実施の形態では、現在の昇降圧コンバータ２０１の出力状態Ｐ（ｎ）と、出力目標Ｐｒｅｆ（ｎ）から昇降圧応答時間τを求め、ＭＧ１、ＭＧ２のトルク指令の変化率を一意的に決定した。しかし、昇降圧コンバータ２０１の出力変化がない状態では、ＭＧ１、２の応答は、前述したＭＧ１、ＭＧ２互いのインバータが一致できる最短出力応答時間τｍｉｎで決定できる。

例えば、車両が一定速度の状態にあり、ＭＧ１が４０ｋＷ回生、ＭＧ２が４０ｋＷ力行、昇降圧コンバータ２０１が０ｋＷ出力であった場合から、運転者がアクセルを戻し、目標がＭＧ１が出力０ｋＷ、ＭＧ２が２０ｋＷ回生、昇降圧コンバータ２０１が２０ｋＷ回生となった場合（回生ブレーキ）、昇降圧コンバータ２０１は０ｋＷ出力から２０ｋＷ回生の応答時間が必要となる。

ここで、ＭＧ１が４０ｋＷ回生→０ｋＷ出力、ＭＧ２が４０ｋＷ力行→０ｋＷ出力までは、昇降圧コンバータ２０１から見た出力は０ｋＷのまま変化がないので、昇降圧コンバータ２０１の応答は最も速く、ＭＧトルク・出力を即変できる。このように、まずは昇降圧コンバータ２０１出力が変化しない領域でＭＧ１、ＭＧ２の出力を即変させ、その後昇降圧コンバータ２０１出力応答により、ＭＧ１、ＭＧ２の出力を変化させるという２段階構成により、アクセルレスポンスを向上できる。

第２の実施の形態の車両用電動機制御装置は、図５のトルク指令補正部３０９の内容が変わるのみであり、その他の構成は第１の実施の形態と同様である。従って、トルク指令補正部３０９の制御についてのみ以下説明をする。図１０は、第２の実施の形態のトルク指令補正部３０９の処理のフローチャートを示す図である。

図１０のステップＳ３０１は図６のステップＳ１０１に対応し、図１０のステップＳ３１０〜ステップＳ３１４は図６のステップＳ１０２〜ステップＳ１０６に対応する。すなわち、第２の実施の形態は、第１の実施の形態の図６のステップＳ１０１とステップＳ１０２の間に、図１０のステップＳ３０２〜ステップＳ３０９の処理が追加されたとして考えればよい。

ステップＳ３０１では、車両コントローラ１１２からの目標トルク指令Ｔｑｍ１＊（ｎ）、Ｔｑｍ２＊（ｎ）およびＭＧ１回転数Ｎｍ１（ｎ）、ＭＧ２回転数Ｎｍ２（ｎ）、および最終のトルク指令Ｔｒｅｆ１（ｎ）、Ｔｒｅｆ２（ｎ）を取得し、ステップＳ３０２へ移行する。

ステップＳ３０２では、目標トルク指令に変化があったかどうかを判定する。前回のトルク指令Ｔｑｍ１＊（ｎ−１）、Ｔｑｍ２＊（ｎ−１）と比較して、Ｔｍ１＊（ｎ）≠Ｔｍ１＊（ｎ−１）、もしくはＴｍ２＊（ｎ）≠Ｔｍ２＊（ｎ−１）の場合は、変化があるため、トルク指令補正を１次トルク指令出力判断から実施するためステップＳ３０３に移行する。変化なしの場合はステップＳ３０８（２次トルク指令出力判断）へ移行する。

ステップＳ３０３では、現状のＭＧ出力から、目標ＭＧ出力までの出力変化度ΔＰ１、ΔＰ２を下式（７）（８）で演算する。
ΔＰ１＝Ｎｍ１（ｎ）・（Ｔｑｍ１＊（ｎ）−Ｔｒｅｆ１（ｎ））・・・（７）
ΔＰ２＝Ｎｍ２（ｎ）・（Ｔｑｍ２＊（ｎ）−Ｔｒｅｆ２（ｎ））・・・（８）
その後、２段階トルク指令が可能かどうかを判断するため、ステップＳ３０４へ移行する。

ステップＳ３０４では、ＭＧ１、ＭＧ２変化度の符号が異なるかどうかを判定する。
（ΔＰ１＞０かつΔＰ２＜０）もしくは（ΔＰ１＜０かつΔＰ２＞０）の場合、ＭＧ１、ＭＧ２変化度の符号が異なるため、昇降圧コンバータ２０１の出力が変化しない領域でのトルク即変が可能となりステップＳ３０５へ移行する。成立しない場合は、昇降圧コンバータ２０１の出力が単調増加もしくは単調減少となるため、第１の実施の形態の方式としステップＳ３０７へ移行する。

ステップＳ３０５では、１次トルク指令を演算する。１次トルク指令は、昇降圧コンバータ２０１の出力が変化しない条件で設定する。出力変化度の絶対値｜ΔＰ１｜、｜ΔＰ２｜が小さい方のＭＧに合わせてトルク指令を設定する。これによりＭＧ１、ＭＧ２の出力変化度が同じになり、昇降圧コンバータ２０１出力は変化しない。具体的には下式（９）（１０）により１次トルク指令Ｔ１１＊、Ｔ２１＊を演算する。

これにより、ＭＧ１、ＭＧ２の一方は、車両コントローラからの目標トルク指令Ｔｑｍ１＊、Ｔｑｍ２＊のいずれかに一致する。
Ｔ１１＊＝Ｔｒｅｆ１（ｎ）＋（ｓｉｇｎ（ΔＰ１））・
（ｍｉｎ（｜ΔＰ１｜，｜ΔＰ２｜）／Ｎｍ１（ｎ））・・・（９）
Ｔ２１＊＝Ｔｒｅｆ２（ｎ）＋（ｓｉｇｎ（ΔＰ２））・
（ｍｉｎ（｜ΔＰ１｜，｜ΔＰ２｜）／Ｎｍ２（ｎ））・・・（１０）

ステップＳ３０６では、１次トルク指令をＴｍ１＊（ｎ）＝Ｔ１１＊、Ｔｍ２＊（ｎ）＝Ｔ２１＊として出力し、ステップＳ３１０へ移行する。

ステップＳ３０７では、ここでは、昇降圧コンバータ２０１の出力が単調増加もしくは単調減少となるため、トルク指令を２段階とせず、車両コントローラからのトルク指令をそのままＴｍ１＊（ｎ）＝Ｔｑｍ１＊（ｎ）、Ｔｍ２＊（ｎ）＝Ｔｑｍ２＊（ｎ）として出力し、ステップＳ３１０へ移行する。

ステップＳ３０８では、車両コントローラからの目標トルク指令とするかどうかを判定する。（Ｔｍ１＊（ｎ）＝Ｔｒｅｆ１（ｎ）かつＴｍ２＊（ｎ）＝Ｔｒｅｆ２（ｎ））が成立する場合は、ＭＧ１、ＭＧ２トルクがどちらも１次トルク指令もしくは車両コントローラからの目標トルク指令となっているため、車両コントローラからの目標トルク指令を設定するためステップＳ３０９へ移行する。不成立の場合はそのままステップＳ３１０へ移行する。

ステップＳ３０９では、車両コントローラからの目標トルク指令をＴｍ１＊（ｎ）＝Ｔｑｍ１＊（ｎ）、Ｔｍ２＊（ｎ）＝Ｔｑｍ２＊（ｎ）として出力し、ステップＳ３１０へ移行する。ステップＳ３１０からステップＳ３１４は、第１の実施の形態のステップＳ１０２からステップＳ１０６と同じである。

以上のように構成された本実施の形態の車両用電動機制御装置は、次のような利点を有する。
（１）ＭＧ１、ＭＧ２の現状のＭＧ出力から目標ＭＧ出力までの出力変化度の符号が異なる場合、それぞれのトルク指令を同一の出力変化率（符号は逆）となるように変化させるようにした。その期間は、出力変化度の絶対値が小さい方の目標出力に到達するまでの期間である。その結果、昇降圧コンバータ２０１の出力は変化しないため、トルク指令の変化率を最大にすることができる。すなわち、回路の最大の応答速度（最小の応答時間）で変化させることができる。これにより、昇降圧コンバータ２０１の出力変化が無い領域でＭＧ１、ＭＧ２トルク・出力の立ち上がりおよび立ち下りを速くすることができるため、アクセルレスポンスを改善できる。
（２）図１１は、第２の実施の形態における、ＭＧ１、ＭＧ２、昇降圧コンバータ２０１の出力応答を示す図である。ＭＧ２の目標出力に到達するまでを最小の応答時間τｍｉｎで到達することができることが示されている。なお、ＭＧ１の目標出力に到達するには、第１の実施の形態の図９と同様に応答時間τが必要であるが、途中経過を速くすることでＭＧ１、ＭＧ２のトルクフィーリングが向上される。なお、図１１のτｍｉｎ間のＭＧ１およびＭＧ２のトルク指令の変化率は、図９と比較しても分かるように、τｍｉｎ開始時点において第１の実施の形態のようにして昇降圧コンバータ２０１の入出力応答性能に応じて求める場合のそれぞれのトルク指令の変化率よりその絶対値が大きい変化率である（応答速度が速い）。

上記実施の形態では、ＭＧ１とＭＧ２の２つの電動機が備えられている例で説明したが、必ずしもこの内容に限定する必要はない。１つの電動機についても本発明を適用することができる。また、３つ以上の複数の電動機が備えられている場合であってもよい。

上記実施の形態では、ＭＧ１を発電用電動機、ＭＧ２を駆動用電動機の例で説明したが、必ずしもこの内容に限定する必要はない。エンジンを始動するときなど、ＭＧ１が駆動機として働く場合であってもよい。ブレーキをかけるときなどにＭＧ２が発電機として働く場合であってもよい。また、エンジンの駆動力と電動機の駆動力をパラレルに車両の駆動軸へ提供する場合であってもよい。すなわち、パラレルＨＥＶモードであってもよいし、シリーズＨＥＶモードであってもよい。

上記実施の形態では、ハイブリッド車の例で説明したが、必ずしもこの内容に限定する必要はない。電気自動車であってもよいし、電動機を使用して駆動されるすべての車両に本発明は適用できる。

上記実施の形態では、車両用の電動機制御装置の例で説明したが、必ずしもこの内容に限定する必要はない。車両用以外の電動機制御装置にも本発明は適用できる。すなわち、直流電源と昇降圧コンバータとインバータと電動機とで構成され、電動機は駆動用および発電用に使用されるようなあらゆるシステムにも適用できる。

上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。

車両用電動機制御装置を有するハイブリッド車のハイブリッドシステムを示す図である。 インバータの構成を示す図である。 インバータ回路図を示す図である。 ＭＧ１、ＭＧ２、昇降圧コンバータの出力応答を示す図である。 モータコントローラによる制御システムの構成を示す図である。 トルク指令補正部の処理のフローチャートを示す図である。 昇降圧出力と応答時間の関係を示すマップ（テーブル）である。 ステップＳ１０６の詳細な制御のフローチャートを示す図である。 第１の実施の形態における、ＭＧ１、ＭＧ２、昇降圧コンバータの出力応答を示す図である。 第２の実施の形態のトルク指令補正部の処理のフローチャートを示す図である。 第２の実施の形態における、ＭＧ１、ＭＧ２、昇降圧コンバータの出力応答を示す図である。

符号の説明

１０１ 情報
１０２ エンジンコントローラ
１０３ エンジン
１０４ クラッチ
１０５ 発電モータ（ＭＧ１）
１０６ 駆動モータ（ＭＧ２）
１０７ トランスミッション
１０８ インバータ
１０９ モータコントローラ
１１０ バッテリ
１１１ 駆動輪
１１２ 車両コントローラ

Claims (7)

1. 電動機制御装置であって、
   直流電源からの直流電力を昇圧する昇圧コンバータ手段と、
   前記昇圧コンバータ手段により昇圧された直流電力を交流電力に変換して電動機に供給するインバータ手段と、
   目標トルク指令に対応したトルクを前記電動機に発生させるように、トルク指令を変化させながら前記インバータ手段を制御するインバータ制御手段とを備え、
   前記インバータ制御手段は、前記昇降圧コンバータ手段の現在の出力が前記目標トルク指令に基づいて求められる目標出力へ到達するまでの応答時間を求め、前記トルク指令が現在の状態から前記目標トルク指令まで前記求めた応答時間をかけて到達するように前記トルク指令の変化率を決定することを特徴とする電動機制御装置。
2. 電動機制御装置であって、
   第１の電動機で発生する交流電力を直流電力に変換する第１のインバータ手段と、
   直流電源からの直流電力および前記第１のインバータ手段からの直流電力を交流電力に変換して第２の電動機に供給する第２のインバータ手段と、
   第１の目標トルク指令に対応した直流電力に変換するように第１のトルク指令を変化させながら前記第１のインバータ手段を制御し、第２の目標トルク指令に対応したトルクを前記第２の電動機に発生させるように第２のトルク指令を変化させながら前記第２のインバータ手段を制御するインバータ制御手段と、
   前記直流電源からの直流電力を昇圧して前記第２のインバータ手段へ供給するとともに、前記第１のインバータ手段で変換された直流電力の少なくとも一部を降圧して前記直流電源へ回生する昇降圧コンバータ手段とを備え、
   前記インバータ制御手段は、前記昇降圧コンバータ手段の現在の出力が前記第１の目標トルク指令および前記第２の目標トルク指令に基づいて求められる目標出力へ到達するまでの応答時間を求め、前記第１のトルク指令が現在の状態から前記第１の目標トルク指令まで前記求めた応答時間をかけて到達するように前記第１のトルク指令の変化率を決定し、前記第２のトルク指令が現在の状態から前記第２の目標トルク指令まで前記求めた応答時間をかけて到達するように前記第２のトルク指令の変化率を決定することを特徴とする電動機制御装置。
3. 請求項２に記載の電動機制御装置において、
   前記昇降圧コンバータ手段のある出力からある出力になるまでの応答時間に関するデータが予め求められて格納され、
   前記インバータ制御手段は、前記格納された応答時間に関するデータを使用して、前記昇降圧コンバータ手段の現在の出力が前記第１の目標トルク指令および前記第２の目標トルク指令に基づいて求められる目標出力へ到達するまでの応答時間を求めることを特徴とする電動機制御装置。
4. 請求項２または３に記載の電動機制御装置において、
   前記インバータ制御手段は、前記第１のトルク指令および前記第２のトルク指令を前記昇降圧コンバータ手段の出力が実質的に変化しない変化率で所定時間変化させ、その後、前記第１の目標トルク指令および前記第２の目標トルク指令に到達するまで、前記昇降圧コンバータ手段の現在の出力が前記第１の目標トルク指令および前記第２の目標トルク指令に基づいて求められる目標出力へ到達するまでの応答時間を求め、前記第１のトルク指令が現在の状態から前記第１の目標トルク指令まで前記求めた応答時間をかけて到達するように前記第１のトルク指令の変化率を決定し、前記第２のトルク指令が現在の状態から前記第２の目標トルク指令まで前記求めた応答時間をかけて到達するように前記第２のトルク指令の変化率を決定することを特徴とする電動機制御装置。
5. 請求項４に記載の電動機制御装置において、
   前記所定時間変化させる前記第１のトルク指令および前記第２のトルク指令の変化率は、前記所定時間開始時点において前記昇降圧コンバータ手段の入出力応答性能に応じて求める場合の前記第１のトルク指令および前記第２のトルク指令の変化率より大きいことを特徴とする電動機制御装置。
6. 請求項２〜５のいずれかに記載の電動機制御装置において、
   前記インバータ制御手段は、前記第１の電動機および第２の電動機の少なくともいずれかにおいて、実際の駆動電圧および駆動電流に基づき実出力を求め、前記第１の電動機の場合は前記第１のトルク指令に基づき、前記第２の電動機の場合は前記第２のトルク指令に基づき目標出力を求め、前記実出力と前記目標出力との間に所定の値以上のずれがある場合、前記実出力と前記目標出力とを近づけるように、前記第１の電動機の場合は前記第１のトルク指令の変化率、前記第２の電動機の場合は前記第２のトルク指令の変化率を補正することを特徴とする電動機制御装置。
7. 請求項２〜６のいずれかに記載の電動機制御装置において、
   前記第１の電動機は車両のエンジンに接続されて交流電力を発生し、
   前記第２の電動機は車両の駆動軸に接続されて該車両の駆動軸を駆動することを特徴とする電動機制御装置。
   

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