JP4984236B2 - 電気自動車の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、直流電源の電圧を変換手段で変換してシステム電圧を発生させ、このシステム電圧によってインバータを介して交流モータを駆動するシステムを搭載した電気自動車の制御装置に関するものである。

車両の動力源として交流モータを搭載した電気自動車においては、例えば特許文献１（特開２００４−２７４９４５号公報）に記載されているように、車両の駆動輪を駆動するための交流モータと、内燃機関で駆動されて発電するための交流モータとを備え、直流電源（二次電池）の電圧を昇圧コンバータで昇圧した直流電圧を電源ラインに発生させ、この電源ラインに、それぞれインバータを介して各交流モータを接続し、昇圧コンバータで昇圧した直流電圧をインバータで交流電圧に変換して交流モータを駆動したり、交流モータで発電した交流電圧をインバータで直流電圧に変換して、この直流電圧を昇圧コンバータで降圧してバッテリに回収させるようにしたものがある。

このようなシステムにおいては、電源ラインの電圧を安定化させるために、昇圧コンバータで電源ラインの電圧を目標電圧に制御すると共に、電源ラインに接続された平滑コンデンサで電源ラインの電圧を平滑するようにしたものがある。
特開２００４−２７４９４５号公報

しかし、車両の運転状態の変化等によって一方の交流モータの駆動電力と他方の交流モータの発電電力との関係（２つの交流モータの電力収支）が大きく変化した場合、それによって生じる電源ラインの電圧変動を昇圧コンバータや平滑コンデンサで吸収しきれずに電源ラインの電圧が過大になって、電源ラインに接続された電子機器に過電圧が印加されてしまう可能性がある。この対策として、昇圧コンバータの高性能化や平滑コンデンサの大容量化によって電源ラインの電圧安定化効果を高める方法があるが、この方法では、昇圧コンバータや平滑コンデンサの大型化、高コスト化を招いてしまい、システムの小型化、低コスト化の要求を満たすことができないという問題がある。

尚、上記特許文献１では、直流電源の故障時に直流電源と昇圧コンバータとの間をリレーで遮断する際に２つの交流モータのエネルギの総和（電力収支）を「０」にするようにインバータを制御する技術が開示されているが、この技術は、直流電源の故障時の対策であって、直流電源の正常時には電源ラインの電圧安定化効果を高めることができない。また、仮に、通常時に２つの交流モータのエネルギの総和を「０」にするようにインバータを制御しようとしても、一方の交流モータが車両の駆動軸に連結され、他方の交流モータが内燃機関の出力軸に連結されている場合（つまり２つの交流モータが挙動の異なる要素に連結されている場合）や、車両の運転状態が変化する過渡時のようにインバータ制御の演算遅れの影響が大きくなる場合には、２つの交流モータのエネルギの総和を「０」にするように制御するのは極めて困難である。更に、内燃機関に連結されている交流モータは、内燃機関のトルク変動に起因する電力変動を避けられず、これが２つの交流モータのエネルギの総和を「０」にする制御を更に困難にする。

本発明は、これらの事情を考慮してなされたものであり、従って本発明の目的は、システムの小型化、低コスト化の要求を満たしながら、電源ラインの電圧安定化効果を高めることができる電気自動車の制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、直流電源の電圧を変換して電源ラインにシステム電圧を発生させる変換手段と、電源ラインに接続されたインバータ及び該インバータで駆動される交流モータからなる少なくとも１つのモータ駆動ユニット（以下「ＭＧユニット」と表記する）と、車両の運転状態に応じて前記ＭＧユニットを制御するメイン制御装置とを備えた電気自動車の制御装置において、メイン制御装置から出力される交流モータのトルク指令値を実現するように制御される交流モータのトルク制御用の指令電圧と、交流モータのトルク指令値とは独立にシステム電圧の変動を抑制するように制御されるＭＧユニットの入力電力制御用の指令電圧とに基づいて、電流制御手段によって交流モータに印加する電圧の指令値であるモータ指令電圧を演算して交流モータのトルク制御とＭＧユニットの入力電力制御とを独立に制御し、システム電圧制御手段によって電流制御手段に入力電力制御用指令値を指令してシステム電圧の変動を抑制するようにＭＧユニットの入力電力を制御するシステム電圧安定化制御を実行する。更に、電流制御ゲイン調整手段によってＭＧユニットの制御状態に応じてトルク制御用の電流制御のゲイン及び／又は入力電力制御用の電流制御のゲインを調整する構成としたものである。

この構成では、システム電圧制御手段によってシステム電圧安定化制御を実行することでシステム電圧の変動を抑制するようにＭＧユニットの入力電力を制御することが可能となるため、車両の運転状態の変化等によって交流モータの電力収支が大きく変化した場合でも、システム電圧（電源ラインの電圧）を効果的に安定化させることができる。しかも、変換手段の高性能化や平滑手段の大容量化を行うことなく、電源ラインの電圧安定化効果を高めることができ、システムの小型化、低コスト化の要求を満たすことができる。

また、メイン制御装置から出力される交流モータのトルク指令値を実現するように制御される交流モータのトルク制御用の指令電圧と、交流モータのトルク指令値とは独立にシステム電圧の変動を抑制するように制御されるＭＧユニットの入力電力制御用の指令電圧とに基づいて、交流モータに印加する電圧の指令値であるモータ指令電圧を演算して交流モータのトルク制御とＭＧユニットの入力電力制御とをそれぞれ独立に制御することができるため、交流モータのトルク制御とＭＧユニットの入力電力制御が干渉することを防止して、交流モータのトルク制御とＭＧユニットの入力電力制御を安定化させることができる。

ところで、図７に示すように、システム電圧安定化制御の際に、交流モータの電流ベクトル（トルク制御用の電流ベクトルと入力電力制御用の電流ベクトルとを合成した電流ベクトル）が、定トルク曲線（同一トルクを発生する電流を表す曲線）に沿って変化するように、入力電力制御用の電流ベクトルを操作することで、交流モータのトルクをほぼ一定に保持したまＭＧユニットの入力電力を操作してシステム電圧の変動を抑制することができる。

この際、図７に示すように、最大トルク／電流曲線（同一電流に対して最も効率的にトルクを発生する曲線）に対して、入力電力制御用の電流ベクトルを弱め界磁側（図４参照）に制御する場合には、入力電力制御量が大きくなって入力電力制御用の電流ベクトルが大きくなるほどｑ軸方向のトルク感度（ｑ軸電流の変動に対するトルクの変動量）が大きくなる傾向がある。一方、入力電力制御用の電流ベクトルを強め界磁側（図４参照）に制御する場合には、入力電力制御量が大きくなって入力電力制御用の電流ベクトルが大きくなるほどｄ軸方向のトルク感度（ｄ軸電流の変動に対するトルクの変動量）が大きくなる傾向がある。このようにトルク感度が大きくなると、電流の変動によるトルク変動が大きくなって、トルク制御の安定性が低下する可能性がある。

また、交流モータの回転速度やトルクが大きくなるほど電力感度（電流の変動に対する電力の変動量）が大きくなる傾向があり、更に、入力電力制御量によっても電力感度が変化する傾向がある。電力感度が大きくなると、電流の変動による電力変動が大きくなって、電力制御の安定性が低下する可能性がある。

これらの対策として、本発明は、電流制御ゲイン調整手段によってＭＧユニットの制御状態に応じてトルク制御用の電流制御のゲイン及び／又は入力電力制御用の電流制御のゲインを調整するようにしている。このようにすれば、ＭＧユニットの制御状態（入力電力制御量、交流モータの回転速度やトルク等）に応じてトルク感度や電力感度が変化するのに対応して、トルク制御用の電流制御のゲインや入力電力制御用の電流制御のゲインを変化させて、トルク制御用の電流の変動によるトルク変動や入力電力制御用の電流の変動による電力変動を抑えることができ、トルク制御や電力制御の安定性を向上させることができる。

具体的には、請求項２のように、ＭＧユニットの入力電力制御量に応じてトルク制御用の電流制御のゲインを調整するようにしても良い。このようにすれば、ＭＧユニットの入力電力制御量に応じて入力電力制御用の電流ベクトルが変化してｑ軸方向やｄ軸方向のトルク感度が変化するのに対応して、トルク制御用のｑ軸電流やｄ軸電流の電流制御のゲインを変化させて、トルク制御用のｑ軸電流やｄ軸電流の変動によるトルク変動を抑えることができ、トルク制御の安定性を向上させることができる。

この場合、請求項３のように、入力電力制御量、入力電力制御用のｑ軸電流、入力電力制御用のｄ軸電流、トルク制御用のｑ軸電流と入力電力制御用のｑ軸電流とを合成した合成ｑ軸電流、トルク制御用のｄ軸電流と入力電力制御用のｄ軸電流とを合成した合成ｄ軸電流のうちの少なくとも１つの目標値又は検出値に応じてトルク制御用の電流制御のゲインを調整するようにしても良い。入力電力制御量に応じて入力電力制御用の電流ベクトル（ｑ軸電流やｄ軸電流）やトルク制御用の電流と入力電力制御用の電流とを合成した電流ベクトル（合成ｑ軸電流や合成ｄ軸電流）が変化してｑ軸方向やｄ軸方向のトルク感度が変化するため、入力電力制御量、入力電力制御用のｑ軸電流やｄ軸電流、トルク制御用と入力電力制御用の合成ｑ軸電流や合成ｄ軸電流の目標値又は検出値に応じてトルク制御用の電流制御のゲインを調整すれば、トルク制御用の電流制御のゲインをトルク感度に対応した適正値に設定することができる。

更に、請求項４のように、入力電力制御用の電流を弱め界磁側に制御する場合には主にトルク制御用のｑ軸電流の電流制御のゲインを調整し、入力電力制御用の電流を強め界磁側に制御する場合には主にトルク制御用のｄ軸電流の電流制御のゲインを調整するようにしても良い。入力電力制御用の電流ベクトルを弱め界磁側に制御する場合には、入力電力制御量が大きくなるほどｑ軸方向のトルク感度が大きくなるのに対応して、トルク制御用のｑ軸電流の電流制御のゲインを小さくすれば、ｑ軸電流の変動によるトルク変動を抑えることができる。一方、入力電力制御用の電流ベクトルを強め界磁側に制御する場合には、入力電力制御量が大きくなるほどｄ軸方向のトルク感度が大きくなるのに対応して、トルク制御用のｄ軸電流の電流制御のゲインを小さくすれば、ｄ軸電流の変動によるトルク変動を抑えることができる。

また、請求項５のように、交流モータの回転速度、トルク、入力電力制御量のうちの少なくとも１つに応じて入力電力制御用の電流制御のゲインを調整するようにしても良い。このようにすれば、交流モータの回転速度やトルクや入力電力制御量に応じて電力感度が変化するのに対応して、入力電力制御用の電流制御のゲインを変化させて、入力電力制御用の電流の変動による電力変動を抑えることができ、電力制御の安定性を向上させることができる。

この場合、請求項６のように、交流モータの回転速度、トルク、入力電力制御量のうちの少なくとも１つの目標値又は検出値に応じて入力電力制御用の電流制御のゲインを調整するようにしても良い。このようにすれば、入力電力制御用の電流制御のゲインを電力感度に対応した適正値に設定することができる。

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
まず、図１に基づいて電気自動車の駆動システムの概略構成を説明する。内燃機関であるエンジン１２と第１の交流モータ１３及び第２の交流モータ１４が搭載され、エンジン１２と第２の交流モータ１４が車輪１１を駆動する動力源となる。エンジン１２のクランク軸１５の動力は、遊星ギヤ機構１６で二系統に分割される。この遊星ギヤ機構１６は、中心で回転するサンギヤ１７と、このサンギヤ１７の外周を自転しながら公転するプラネタリギヤ１８と、このプラネタリギヤ１８の外周を回転するリングギヤ１９とから構成され、プラネタリギヤ１８には図示しないキャリアを介してエンジン１２のクランク軸１５が連結され、リングギヤ１９には第２の交流モータ１４の回転軸が連結され、サンギヤ１７には、主に発電機として使用する第１の交流モータ１３が連結されている。

二次電池等からなる直流電源２０には昇圧コンバータ２１（変換手段）が接続され、この昇圧コンバータ２１は、直流電源２０の直流電圧を昇圧して電源ライン２２とアースライン２３との間に直流のシステム電圧を発生させたり、このシステム電圧を降圧して直流電源２０に電力を戻す機能を持つ。電源ライン２２とアースライン２３との間には、システム電圧を平滑化する平滑コンデンサ２４や、システム電圧を検出する電圧センサ２５（電圧検出手段）が接続され、電流センサ２６（電流検出手段）によって電源ライン２２に流れる電流が検出される。

更に、電源ライン２２とアースライン２３との間には、電圧制御型の三相の第１のインバータ２７と第２のインバータ２８が接続され、第１のインバータ２７で第１の交流モータ１３が駆動される共に、第２のインバータ２８で第２の交流モータ１４が駆動される。第１のインバータ２７と第１の交流モータ１３で第１のモータ駆動ユニット（以下「第１のＭＧユニット」と表記する）２９が構成され、第２のインバータ２８と第２の交流モータ１４で第２のモータ駆動ユニット（以下「第２のＭＧユニット」と表記する）３０が構成されている。

メイン制御装置３１は、車両全体を総合的に制御するコンピュータであり、アクセル操作量（アクセルペダルの操作量）を検出するアクセルセンサ３２、車両の前進運転や後退運転やパーキング或はニュートラルなどのシフト操作を検出するシフトスイッチ３３、ブレーキ操作を検出するブレーキスイッチ３４、車速を検出する車速センサ３５等の各種センサやスイッチの出力信号を読み込んで車両の運転状態を検出する。このメイン制御装置３１は、エンジン１２の運転を制御するエンジン制御装置３６と、第１及び第２の交流モータ１３，１４の運転を制御するモータ制御装置３７との間で制御信号やデータ信号を送受信し、各制御装置３６，３７によって車両の運転状態に応じてエンジン１２と第１及び第２の交流モータ１３，１４の運転を制御する。

次に、図２乃至図１４に基づいて第１及び第２の交流モータ１３，１４の制御について説明する。図２に示すように、第１及び第２の交流モータ１３，１４は、それぞれ三相永久磁石式同期モータで、永久磁石が内装されたものであり、それぞれロータの回転位置を検出するロータ回転位置センサ３９，４０が搭載されている。また、電圧制御型の三相の第１のインバータ２７は、モータ制御装置３７から出力される三相の電圧指令信号ＵＵ1 ，ＵＶ1 ，ＵＷ1 に基づいて、電源ライン２２の直流電圧（昇圧コンバータ２１によって昇圧されたシステム電圧）を三相の交流電圧Ｕ1 ，Ｖ1 ，Ｗ1 に変換して第１の交流モータ１３を駆動する。第１の交流モータ１３のＵ相電流ｉＵ1 とＷ相電流ｉＷ1 が、それぞれ電流センサ４１，４２によって検出される。

一方、電圧制御型の三相の第２のインバータ２８は、モータ制御装置３７から出力される三相の電圧指令信号ＵＵ2 ，ＵＶ2 ，ＵＷ2 に基づいて、電源ライン２２の直流電圧を三相の交流電圧Ｕ2 ，Ｖ2 ，Ｗ2 に変換して第２の交流モータ１４を駆動する。第２の交流モータ１４のＵ相電流ｉＵ2 とＷ相電流ｉＷ2 が、それぞれ電流センサ４３，４４によって検出される。

尚、第１及び第２の交流モータ１３，１４は、インバータ２７，２８で負のトルクで駆動されるときには発電機として機能する。例えば、車両の減速時には減速エネルギにより第２の交流モータ１４で発電した交流電力がインバータ２８で直流電力に変換されて直流電源２０に充電される。通常は、エンジン１２の動力の一部がプラネタリギヤ１８を介して第１の交流モータ１３に伝達されて第１の交流モータ１３で発電することでエンジン１２の動力を引き出し、その発電電力が第２の交流モータ１４に供給されて第２の交流モータ１４が電動機として機能する。また、エンジン１２の動力が遊星ギヤ機構１６で分割されてリングギヤ１９に伝達されるトルクが車両走行に要求されるトルクより大きくなる状態では、第１の交流モータ１３が電動機として機能してエンジン１２の動力を引き出し、この場合、第２の交流モータ１４が発電機として機能して、その発電電力が第１の交流モータ１３に供給される。

ところで、車両駆動システムの起動時（メイン制御装置３１やモータ制御装置３７の起動時）には、モータ制御システムはシャットダウンされた状態（モータ制御等が停止された状態）であり、平滑コンデンサ２４には電荷がほとんど蓄積されていないため、モータ制御を開始する前に平滑コンデンサ２４に電荷を蓄積するプリチャージを行ってシステム電圧を目標値まで上昇させる必要がある。

そこで、モータ制御装置３７は、後述する図１４のモータ制御メインプログラムを実行することで、システム起動直後で平滑コンデンサ２４のプリチャージ完了前に、システム電圧を目標値に一致させるように昇圧コンバータ２１の出力電圧を制御する変換電圧制御を選択して実行して、平滑コンデンサ２４のプリチャージを行ってシステム電圧を速やかに目標値に制御する。この変換電圧制御の実行中は、後述するシステム電圧安定化制御のための電力指令値（入力電力操作量Ｐm ）を入力電力制御系（入力電力制御電流演算部５４）へ出力することを禁止してシステム電圧安定化制御の実行を禁止する。この後、平滑コンデンサ２４のプリチャージが完了したときに、プリチャージ完了信号をメイン制御装置３１へ送信する。

メイン制御装置３１は、プリチャージ完了信号や他の信号等に基づいてモータ制御システムのシャットダウンを解除しても良いと判断したときに、Ｒeady信号をモータ制御装置３７へ送信する。

モータ制御装置３７は、Ｒeady信号を受信したときに、モータ制御システムのシャットダウンを解除して、モータ制御を実行すると共に、変換電圧制御を停止して、昇圧コンバータ２１の出力電力を指令値に一致させるように昇圧コンバータ２１の出力電力を制御する変換電力制御に切り換える。

また、モータ制御では、第１の交流モータ１３のトルクを制御するトルク制御を実行すると共に、第２の交流モータ１４のトルクを制御するトルク制御及びシステム電圧の変動を抑制するように第２のＭＧユニット３０の入力電力を制御するシステム電圧安定化制御を実行するが、第２の交流モータ１４のトルク制御と第２のＭＧユニット３０の入力電力制御とを独立に制御する。その際、第２のＭＧユニット３０の制御状態（第２のＭＧユニット３０の入力電力制御量、第２の交流モータ１４の回転速度やトルク等）に応じてトルク制御用の電流制御のゲインや入力電力制御用の電流制御のゲインを調整する。

以下、モータ制御装置３７で実行するモータ制御（トルク制御、システム電圧安定化制御）、変換電圧制御、変換電力制御について説明する。

［モータ制御］
モータ制御装置３７は、システム起動後に平滑コンデンサ２４のプリチャージが完了した後に、モータ制御システムのシャットダウンを解除して、モータ制御（トルク制御、システム電圧安定化制御）を実行する。

図２に示すように、モータ制御装置３７は、第１の交流モータ１３をトルク制御する場合には、メイン制御装置３１から出力されるトルク指令値Ｔ1*と、第１の交流モータ１３のＵ相電流ｉＵ1 とＷ相電流ｉＷ1 （電流センサ４１，４２の出力信号）と、第１の交流モータ１３のロータ回転位置θ1 （ロータ回転位置センサ３９の出力信号）に基づいて正弦波ＰＷＭ制御方式で三相電圧指令信号ＵＵ1 ，ＵＶ1 ，ＵＷ1 を次のようにして生成する。

まず、第１の交流モータ１３のロータ回転位置θ1 （ロータ回転位置センサ３９の出力信号）を第１の回転速度演算部４５に入力して、第１の交流モータ１３の回転速度Ｎ1 を演算する。この後、第１の交流モータ１３のロータの回転座標として設定したｄ−ｑ座標系において、ｄ軸電流ｉd1とｑ軸電流ｉq1をそれぞれ独立に電流フィードバック制御するために、第１のトルク制御電流演算部４６で、第１の交流モータ１３のトルク指令値Ｔ1*と回転速度Ｎ1 とに応じたトルク制御用の指令電流ベクトルｉt1* （ｄ軸指令電流ｉdt1*，ｑ軸指令電流ｉqt1*）をマップ又は数式等により演算する。

この後、第１の電流制御部４７で、第１の交流モータ１３のＵ相，Ｗ相の電流ｉＵ1 ，ｉＷ1 （電流センサ４１，４２の出力信号）と第１の交流モータ１３のロータ回転位置θ1 （ロータ回転位置センサ３９の出力信号）に基づいて第１の交流モータ１３に実際に流れる電流の検出値であるモータ検出電流ベクトルｉ1 （ｄ軸モータ検出電流ｉd1，ｑ軸モータ検出電流ｉq1）を演算し、トルク制御用のｄ軸指令電流ｉdt1*とｄ軸モータ検出電流ｉd1との偏差Δｉd1が小さくなるようにＰＩ制御等によりｄ軸モータ指令電圧Ｖd1* を演算すると共に、トルク制御用のｑ軸指令電流ｉqt1*とｑ軸モータ検出電流ｉq1との偏差Δｉq1が小さくなるようにＰＩ制御等によりｑ軸モータ指令電圧Ｖq1* を演算する。そして、ｄ軸モータ指令電圧Ｖd1* とｑ軸モータ指令電圧Ｖq1* を三相電圧指令信号ＵＵ1 ，ＵＶ1 ，ＵＷ1 に変換し、これらの三相電圧指令信号ＵＵ1 ，ＵＶ1 ，ＵＷ1 を第１のインバータ２７に出力する。

このようにして、メイン制御装置３１から出力されるトルク指令値Ｔ1*を実現するように第１の交流モータ１３のトルクを制御するトルク制御を実行する。

一方、モータ制御装置３７は、第２の交流モータ１４をトルク制御する場合には、メイン制御装置３１から出力されるトルク指令値Ｔ2*と、第２の交流モータ１４のＵ相電流ｉＵ2 とＷ相電流ｉＷ2 （電流センサ４３，４４の出力信号）と、第２の交流モータ１４のロータ回転位置θ2 （ロータ回転位置センサ４０の出力信号）に基づいて正弦波ＰＷＭ制御方式で三相電圧指令信号ＵＵ2 ，ＵＶ2 ，ＵＷ2 を生成する。

その際、第２の交流モータ１４のトルク発生に必要な電力とは異なる入力電力（つまり無効電力）のみを変化させるように電流ベクトルを制御することで、第２の交流モータ１４のトルクをほぼ一定（トルク指令値Ｔ2*）に保持したまま第２のＭＧユニット３０（第２の交流モータ１４）の入力電力を制御してシステム電圧の変動を抑制するシステム電圧安定化制御を実行する。

まず、第２の交流モータ１４のロータ回転位置θ2 （ロータ回転位置センサ４０の出力信号）を第２の回転速度演算部４８に入力して、第２の交流モータ１４の回転速度Ｎ2 を演算する。この後、第２の交流モータ１４のロータの回転座標として設定したｄ−ｑ座標系において、ｄ軸電流ｉd2とｑ軸電流ｉq2をそれぞれ独立に電流フィードバック制御するために、第２のトルク制御電流演算部４９で、第２の交流モータ１４のトルク指令値Ｔ2*と回転速度Ｎ2 とに応じたトルク制御用の指令電流ベクトルｉt2* （ｄ軸指令電流ｉdt2*，ｑ軸指令電流ｉqt2*）をマップ又は数式等により演算する。

更に、システム電圧目標値演算部５０（目標電圧設定手段）で、システム電圧の目標値Ｖs*を演算し、電圧センサ２５で検出したシステム電圧の検出値Ｖs を第１のローパスフィルタ５１（第一の低域通過手段）に入力してシステム電圧の検出値Ｖs のうちの低周波域の成分のみを通過させるローパスフィルタ処理を施す。この後、偏差器５２でシステム電圧の目標値Ｖs*とローパスフィルタ処理後のシステム電圧の検出値Ｖsfとの偏差ΔＶs を求め、この偏差ΔＶs をＰＩ制御器５３に入力して、システム電圧の目標値Ｖs*とローパスフィルタ処理後のシステム電圧の検出値Ｖsfとの偏差ΔＶs が小さくなるようにＰＩ制御等により第２の交流モータ１４の入力電力操作量Ｐm を演算する。

この入力電力操作量Ｐm は禁止／許可ゲート７２に入力され、メイン制御装置３１からのＲeady信号を受信した後は、入力電力操作量Ｐm の入力電力制御電流演算部５４への出力が許可される。この入力電力操作量Ｐm を入力電力制御電流演算部５４に入力して、図４に示すように、第２の交流モータ１４のトルク発生に寄与しない無効電力を入力電力操作量Ｐm だけ変化させる入力電力制御用の指令電流ベクトルｉp2* （ｄ軸指令電流ｉdp2*，ｑ軸指令電流ｉqp2*）を次のようにして求める。

まず、入力電力操作量Ｐm とトルク制御用の指令電流ベクトルｉt2* （ｄ軸指令電流ｉdt2*，ｑ軸指令電流ｉqt2*）とに応じた入力電力制御用のｄ軸指令電流ｉdp2*をマップ又は数式等により演算し、この入力電力制御用のｄ軸指令電流ｉdp2*を用いて次式により入力電力制御用のｑ軸指令電流ｉqp2*を演算する。

ここで、φは鎖交磁束、Ｌd はｄ軸インダクタンス、Ｌq はｑ軸インダクタンスであり、それぞれ交流モータ１４の機器定数である。
これにより、第２の交流モータ１４のトルクをほぼ一定（トルク指令値Ｔ2*）に保持したままで第２の交流モータ１４の入力電力（無効電力）を入力電力操作量Ｐm だけ変化させる入力電力制御用の指令電流ベクトルｉp2* （ｄ軸指令電流ｉdp2*，ｑ軸指令電流ｉqp2*）を求める。

この後、トルク制御用の指令電流ベクトルｉt2* （ｄ軸指令電流ｉdt2*，ｑ軸指令電流ｉqt2*）と入力電力制御用の指令電流ベクトルｉp2* （ｄ軸指令電流ｉdp2*，ｑ軸指令電流ｉqp2*）を第２の電流制御部５５（電流制御手段）に入力する。この第２の電流制御部５５は、図５に示すように、座標変換部７３で第２の交流モータ１４のＵ相，Ｗ相の電流ｉＵ2 ，ｉＷ2 （電流センサ４３，４４の出力信号）と第２の交流モータ１４のロータ回転位置θ2 （ロータ回転位置センサ４０の出力信号）に基づいて第２の交流モータ１４に実際に流れる電流の検出値であるモータ検出電流ベクトルｉ2 （ｄ軸モータ検出電流ｉd2，ｑ軸モータ検出電流ｉq2）を演算する。

この後、第２の交流モータ１４のトルク制御と第２の交流モータ１４の入力電力制御とを独立に制御するために、電流分離部７４（電流分離手段）で、モータ検出電流ベクトルｉ2 （ｄ軸モータ検出電流ｉd2，ｑ軸モータ検出電流ｉq2）をトルク制御に関わるトルク制御用の検出電流ベクトルｉt2（ｄ軸検出電流ｉdt2 ，ｑ軸検出電流ｉqt2 ）と入力電力制御に関わる入力電力制御用の検出電流ベクトルｉp2（ｄ軸検出電流ｉdp2 ，ｑ軸検出電流ｉqp2 ）とに分離する。

ここで、図６を用いてモータ検出電流ベクトルｉ2 をトルク制御用の検出電流ベクトルｉt2と入力電力制御用の検出電流ベクトルｉp2とに分離する方法を説明する。尚、ωは電気角速度、Ｌはインダクタンス、Ｒは電機子巻線抵抗、φは鎖交磁束である。また、モータ指令電圧ベクトルＶ2*は、トルク制御用の指令電圧ベクトルＶt2* に入力電力制御用の指令電圧ベクトルＶp2* を加算した電圧ベクトルであり、電圧ベクトルＶ0 は、電気角速度ωに鎖交磁束φを乗算して求めた電圧ベクトルである。

電圧ベクトル（Ｖ2*−Ｖ0 ）と電流ベクトルｉ2 との位相差がαでＲとωＬがほとんど変化しない瞬時において、３つの電流ベクトルｉ2 ，ｉt2，ｉp2によって形成される三角形Ａは、３つの電圧ベクトル（Ｖ2*−Ｖ0 ），（Ｖt2* −Ｖ0 ），Ｖp2* によって形成される三角形Ｂと相似であり、電圧ベクトルの三角形Ｂに対する電流ベクトルの三角形Ａの相似比Ｒは、電流ベクトルｉ2 の長さを電圧ベクトル（Ｖ2*−Ｖ0 ）の長さで除算した値となる。
Ｒ＝｜ｉ2 ｜／｜Ｖ2*−Ｖ0 ｜

つまり、３つの電流ベクトルｉ2 ，ｉt2，ｉp2によって形成される三角形Ａは、３つの電圧ベクトル（Ｖ2*−Ｖ0 ），（Ｖt2* −Ｖ0 ），Ｖp2* によって形成される三角形Ｂの各辺の方向をαだけ進角させると共に各辺の長さをＲ倍した三角形である。

従って、電圧ベクトル（Ｖt2* −Ｖ0 ）の方向をαだけ進角させると共にその長さをＲ倍したベクトルを求めることで、トルク制御用の検出電流ベクトルｉt2（ｄ軸検出電流ｉdt2 ，ｑ軸検出電流ｉqt2 ）を求めることができる。また、電圧ベクトルＶp2* の方向をαだけ進角させると共にその長さをＲ倍したベクトルを求めることで、入力電力制御用の検出電流ベクトルｉp2（ｄ軸検出電流ｉdp2 ，ｑ軸検出電流ｉqp2 ）を求めることができる。

このようにして、モータ検出電流ベクトルｉ2 をトルク制御用の検出電流ベクトルｉt2と入力電力制御用の検出電流ベクトルｉp2とに分離した後、図５に示すように、偏差器７５でトルク制御用のｄ軸指令電流ｉdt2*とｄ軸検出電流ｉdt2 との偏差Δｉdt2 を求め、この偏差Δｉdt2 をＰＩ制御器７６に入力して偏差Δｉdt2 が小さくなるようにＰＩ制御等によりトルク制御用のｄ軸指令電圧Ｖdt2*を演算する。更に、偏差器７７でトルク制御用のｑ軸指令電流ｉqt2*とｑ軸検出電流ｉqt2 との偏差Δｉqt2 を求め、この偏差Δｉqt2 をＰＩ制御器７８に入力して偏差Δｉqt2 が小さくなるようにＰＩ制御等によりトルク制御用のｑ軸指令電圧Ｖqt2*を演算する。これにより、トルク制御用の指令電流ベクトルｉt2* と検出電流ベクトルｉt2との偏差が小さくなるようにトルク制御用の指令電圧ベクトルＶt2* （ｄ軸指令電圧Ｖdt2*，ｑ軸指令電圧Ｖqt2*）を求める。

また、偏差器７９で入力電力制御用のｄ軸指令電流ｉdp2*とｄ軸検出電流ｉdp2 との偏差Δｉdp2 を求め、この偏差Δｉdp2 をＰＩ制御器８０に入力して偏差Δｉdp2 が小さくなるようにＰＩ制御等により入力電力制御用のｄ軸指令電圧Ｖdp2*を演算する。更に、偏差器８１で入力電力制御用のｑ軸指令電流ｉqp2*とｑ軸検出電流ｉqp2 との偏差Δｉqp2 を求め、この偏差Δｉqp2 をＰＩ制御器８２に入力して偏差Δｉqp2 が小さくなるようにＰＩ制御等により入力電力制御用のｑ軸指令電圧Ｖqp2*を演算する。これにより、入力電力制御用の指令電流ベクトルｉp2* と検出電流ベクトルｉp2との偏差が小さくなるように入力電力制御用の指令電圧ベクトルＶp2* （ｄ軸指令電圧Ｖdp2*，ｑ軸指令電圧Ｖqp2*）を求める。

このようにして、トルク制御用の指令電圧ベクトルＶt2* （ｄ軸指令電圧Ｖdt2*，ｑ軸指令電圧Ｖqt2*）と入力電力制御用の指令電圧ベクトルＶp2* （ｄ軸指令電圧Ｖdp2*，ｑ軸指令電圧Ｖqp2*）とを独立して演算した後、加算器８３でトルク制御用のｄ軸指令電圧Ｖdt2*に入力電力制御用のｄ軸指令電圧Ｖdp2*を加算して最終的なｄ軸モータ指令電圧Ｖd2* を求めると共に、加算器８４でトルク制御用のｑ軸指令電圧Ｖqt2*に入力電力制御用のｑ軸指令電圧Ｖqp2*を加算して最終的なｑ軸モータ指令電圧Ｖq2* を求める。これにより、最終的なモータ指令電圧ベクトルＶ2*（ｄ軸モータ指令電圧Ｖd2* ，ｑ軸モータ指令電圧Ｖq2* ）を求める。このモータ指令電圧ベクトルＶ2*（ｄ軸モータ指令電圧Ｖd2* ，ｑ軸モータ指令電圧Ｖq2* ）を座標変換部８５で三相電圧指令信号ＵＵ2 ，ＵＶ2 ，ＵＷ2 に変換し、これらの三相電圧指令信号ＵＵ2 ，ＵＶ2 ，ＵＷ2 を第２のインバータ２８に出力する。

以上のようにして、メイン制御装置３１から出力されるトルク指令値Ｔ2*を実現するように第２の交流モータ１４のトルクを制御するトルク制御を実行すると共に、第２の交流モータ１４のトルクをほぼ一定（トルク指令値Ｔ2*）に保持したままシステム電圧の目標値Ｖs*と検出値Ｖsfとの偏差ΔＶs が小さくなるように第２のＭＧユニット３０（第２の交流モータ１４）の入力電力（無効電力）を制御してシステム電圧の変動を抑制するシステム電圧安定化制御を実行する。この場合、ＰＩ制御器５３、入力電力制御電流演算部５４等がシステム電圧制御手段としての役割を果たす。

ところで、図７に示すように、システム電圧安定化制御の際に、最大トルク／電流曲線（同一電流に対して最も効率的にトルクを発生する曲線）に対して、第２のＭＧユニット３０の入力電力制御用の電流ベクトルを弱め界磁側（図４参照）に制御する場合には、入力電力制御量が大きくなって入力電力制御用の電流ベクトルが大きくなるほどｑ軸方向のトルク感度（ｑ軸電流の変動に対するトルクの変動量）が大きくなる傾向がある。一方、第２のＭＧユニット３０の入力電力制御用の電流ベクトルを強め界磁側（図４参照）に制御する場合には、入力電力制御量が大きくなって入力電力制御用の電流ベクトルが大きくなるほどｄ軸方向のトルク感度（ｄ軸電流の変動に対するトルクの変動量）が大きくなる傾向がある。このようにトルク感度が大きくなると、電流の変動によるトルク変動が大きくなって、トルク制御の安定性が低下する可能性がある。

この対策として、図５に示すように、第２の電流制御部５５は、ゲイン調整部８６（電流制御ゲイン調整手段）で、第２のＭＧユニット３０の入力電力制御量に応じてトルク制御用の電流制御ゲインを調整することで、第２のＭＧユニット３０の入力電力制御量に応じて入力電力制御用の電流ベクトルが変化してｑ軸方向やｄ軸方向のトルク感度が変化するのに対応して、トルク制御用のｑ軸電流やｄ軸電流の電流制御ゲインを変化させるようにしている。

具体的には、まず、図９に示すトルク制御用のゲイン補正係数ＫＴのマップを参照して、第２のＭＧユニット３０の入力電力制御量の検出値（例えば、入力電力制御用の検出電流ベクトルｉp2等から求めた入力電力制御量）に応じたトルク制御用のゲイン補正係数ＫＴを算出する。図８に示すように、第２のＭＧユニット３０の入力電力制御量が大きくなるほどｑ軸方向又はｄ軸方向のトルク感度が大きくなると共に、第２の交流モータ１４のトルクが小さくなるほどｑ軸方向又はｄ軸方向のトルク感度が大きくなるという特性がある。尚、図８に示すトルク感度は、入力電力制御量が０の場合（交流モータ１４の電流ベクトルが最大トルク／電力曲線上にある場合）のトルク感度を「１」として換算したものである。このような特性を考慮して、図９に示すトルク制御用のゲイン補正係数ＫＴのマップは、第２のＭＧユニット３０の入力電力制御量が大きくなってトルク感度が大きくなるほどゲイン補正係数ＫＴが小さくなると共に、第２の交流モータ１４のトルクが小さくなってトルク感度が大きくなるほどゲイン補正係数ＫＴが小さくなるように設定されている。

このようにして、トルク制御用のゲイン補正係数ＫＴを求めた後、第２のＭＧユニット３０の入力電力制御用の電流ベクトルを弱め界磁側に制御する場合には、ＰＩ制御器７８（図５参照）でトルク制御用のｑ軸指令電流ｉqt2*とｑ軸検出電流ｉqt2 との偏差Δｉqt2 が小さくなるようにＰＩ制御等によりトルク制御用のｑ軸指令電圧Ｖqt2*を演算する際のＰ項ゲインとＩ項ゲインにそれぞれトルク制御用のゲイン補正係数ＫＴを乗算してＰ項ゲインとＩ項ゲインを補正する。これにより、第２のＭＧユニット３０の入力電力制御用の電流ベクトルを弱め界磁側に制御する場合には、入力電力制御量が大きくなるほどｑ軸方向のトルク感度が大きくなるのに対応して、トルク制御用のｑ軸電流の電流制御ゲインを小さくして、ｑ軸電流の変動によるトルク変動を抑える。

一方、第２のＭＧユニット３０の入力電力制御用の電流ベクトルを強め界磁側に制御する場合には、ＰＩ制御器７６（図５参照）でトルク制御用のｄ軸指令電流ｉdt2*とｄ軸検出電流ｉdt2 との偏差Δｉdt2 が小さくなるようにＰＩ制御等によりトルク制御用のｄ軸指令電圧Ｖdt2*を演算する際のＰ項ゲインとＩ項ゲインにそれぞれトルク制御用のゲイン補正係数ＫＴを乗算してＰ項ゲインとＩ項ゲインを補正する。これにより、第２のＭＧユニット３０の入力電力制御用の電流ベクトルを強め界磁側に制御する場合には、入力電力制御量が大きくなるほどｄ軸方向のトルク感度が大きくなるのに対応して、トルク制御用のｄ軸電流の電流制御ゲインを小さくして、ｄ軸電流の変動によるトルク変動を抑える。

また、図１０に示すように、システム電圧安定化制御の際に、第２の交流モータ１４の回転速度やトルクが大きくなるほど電力感度（電流の変動に対する電力の変動量）が大きくなる傾向がある。更に、図１２に示すように、入力電力制御量によっても電力感度が変化する傾向がある。電力感度が大きくなると、電流の変動による電力変動が大きくなって、電力制御の安定性が低下する可能性がある。

そこで、図５に示すように、第２の電流制御部５５は、ゲイン調整部８７（電流制御ゲイン調整手段）で、第２の交流モータ１４の回転速度とトルクと入力電力制御量とに応じて入力電力制御用の電流制御ゲインを調整することで、第２の交流モータ１４の回転速度やトルクや入力電力制御量に応じて電力感度が変化するのに対応して、入力電力制御用の電流制御ゲインを変化させるようにしている。

具体的には、まず、図１１に示す入力電力制御用のゲイン補正係数ＫＰ1 のマップを参照して、第２の交流モータ１４の回転速度の検出値とトルクの検出値（例えば、トルク制御用の検出電流ベクトルｉt2等から求めたトルク）とに応じた入力電力制御用のゲイン補正係数ＫＰ1 を算出する。図１０に示すように、第２の交流モータ１４の回転速度が高くなるほど電力感度が大きくなると共に、第２の交流モータ１４のトルクが大きくなるほど電力感度が大きくなるという特性がある。このような特性を考慮して、図１１に示す入力電力制御用のゲイン補正係数ＫＰ1 のマップは、第２の交流モータ１４の回転速度が高くなって電力感度が大きくなるほどゲイン補正係数ＫＰ1 が小さくなると共に、第２の交流モータ１４のトルクが大きくなって電力感度が大きくなるほどゲイン補正係数ＫＰ1 が小さくなるように設定されている。

更に、図１３に示す入力電力制御用のゲイン補正係数ＫＰ2 のマップを参照して、入力電力制御量の検出値（例えば、入力電力制御用の検出電流ベクトルｉp2等から求めた入力電力制御量）に応じた入力電力制御用のゲイン補正係数ＫＰ2 を算出する。図１２に示すように、入力電力制御量に応じて電力感度が変化すると共に、第２の交流モータ１４の回転速度が高くなるほど電力感度が大きくなるという特性がある。このような特性を考慮して、図１３に示す入力電力制御用のゲイン補正係数ＫＰ2 のマップは、入力電力制御量に応じて電力感度が変化するのに対応してゲイン補正係数ＫＰ2 が変化すると共に、第２の交流モータ１４の回転速度が高くなって電力感度が大きくなるほどゲイン補正係数ＫＰ2 が小さくなるように設定されている。

このようにして、入力電力制御用のゲイン補正係数ＫＰ1 ，ＫＰ2 を求めた後、ＰＩ制御器８２（図５参照）で入力電力制御用のｑ軸指令電流ｉqp2*とｑ軸検出電流ｉqp2 との偏差Δｉqp2 が小さくなるようにＰＩ制御等により入力電力制御用のｑ軸指令電圧Ｖqp2*を演算する際のＰ項ゲインとＩ項ゲインにそれぞれ入力電力制御用のゲイン補正係数ＫＰ1 とゲイン補正係数ＫＰ2 の両方を乗算してＰ項ゲインとＩ項ゲインを補正する。更に、ＰＩ制御器８０（図５参照）で入力電力制御用のｄ軸指令電流ｉdp2*とｄ軸検出電流ｉdp2 との偏差Δｉdp2 が小さくなるようにＰＩ制御等により入力電力制御用のｄ軸指令電圧Ｖdp2*を演算する際のＰ項ゲインとＩ項ゲインにそれぞれ入力電力制御用のゲイン補正係数ＫＰ1 とゲイン補正係数ＫＰ2 の両方を乗算してＰ項ゲインとＩ項ゲインを補正する。これにより、第２の交流モータ１４の回転速度やトルクや入力電力制御量が変化して電力感度が変化するのに対応して、入力電力制御用の電流制御ゲインを変化させて、入力電力制御用の電流の変動による電力変動を抑える。

尚、第２の交流モータ１４の回転速度とトルクと入力電力制御量の３つをパラメータとする入力電力制御用のゲイン補正係数ＫＰのマップを用いて、第２の交流モータ１４の回転速度とトルクと入力電力制御量とに応じた入力電力制御用のゲイン補正係数ＫＰを算出し、このゲイン補正係数ＫＰで入力電力制御用のｑ軸電流の電流制御ゲインとｄ軸電流の電流制御ゲインを補正するようにしても良い。或は、第２の交流モータ１４の回転速度とトルクと入力電力制御量とに応じた入力電力制御用のｑ軸電流の電流制御ゲインとｄ軸電流の電流制御ゲインを求めるようにしても良い。

［変換電圧制御］
モータ制御装置３７は、システム起動直後で平滑コンデンサ２４のプリチャージ完了前に、システム電圧の目標値Ｖs*と検出値Ｖsfとの偏差ΔＶs が小さくなるように昇圧コンバータ２１の出力電圧を制御する変換電圧制御を実行する。

具体的には、図３に示すように、システム電圧目標値演算部５０で、システム電圧の目標値Ｖs*を演算し、電圧センサ２５で検出したシステム電圧の検出値Ｖs を第１のローパスフィルタ５１に入力してシステム電圧の検出値Ｖs のうちの低周波域の成分のみを通過させるローパスフィルタ処理を施す。この後、偏差器６８でシステム電圧の目標値Ｖs*とローパスフィルタ処理後のシステム電圧の検出値Ｖsfとの偏差ΔＶs を求め、この偏差ΔＶs をＰＩ制御器６９に入力して、システム電圧の目標値Ｖs*とローパスフィルタ処理後のシステム電圧の検出値Ｖsfとの偏差ΔＶs が小さくなるようにＰＩ制御等により昇圧コンバータ２１の図示しないスイッチング素子の通電デューティ比Ｄvcを演算する。

この電圧制御用の通電デューティ比Ｄvcと後述する電力制御用の通電デューティ比Ｄpcは昇圧駆動選択演算部７０（選択手段）に入力される。この昇圧駆動選択演算部７０は、システム起動後にメイン制御装置３１からのＲeady信号を受信したか否かを判定し、まだＲeady信号を受信していないと判定した場合には、平滑コンデンサ２４のプリチャージ完了前であると判断して、昇圧コンバータ２１で変換電圧制御を実行するように、昇圧コンバータ２１のスイッチング素子の通電デューティ比Ｄc として、電圧制御用の通電デューティ比Ｄvcを選択する。
Ｄc ＝Ｄvc

この後、昇圧駆動信号演算部７１で、電圧制御用の通電デューティ比Ｄc （＝Ｄvc）に基づいて昇圧駆動信号ＵＣＵ，ＵＣＬを演算し、この昇圧駆動信号ＵＣＵ，ＵＣＬを昇圧コンバータ２１に出力する。

このようにして、システム起動直後で平滑コンデンサ２４のプリチャージ完了前に、システム電圧の目標値Ｖs*と検出値Ｖsfとの偏差ΔＶs が小さくなるように昇圧コンバータ２１の出力電圧を制御する変換電圧制御を実行することで、平滑コンデンサ２４のプリチャージを行ってシステム電圧を速やかに目標値に制御する。この変換電圧制御の実行中は、第２のＭＧユニット３０の入力電力操作によるシステム電圧の制御（システム電圧安定化制御）を禁止することで、第２のＭＧユニット３０の入力電力操作によるシステム電圧の制御（システム電圧安定化制御）と、昇圧コンバータ２１によるシステム電圧の制御（変換電圧制御）との干渉を防止する。この場合、ＰＩ制御器６９、昇圧駆動選択演算部７０、昇圧駆動信号演算部７１等が変換電圧制御手段としての役割を果たす。

［変換電力制御］
モータ制御装置３７は、システム起動後に平滑コンデンサ２４のプリチャージが完了した後に、前述した変換電圧制御を停止し、昇圧コンバータ２１の出力電力の指令値Ｐif* と検出値Ｐi との偏差ΔＰi が小さくなるように昇圧コンバータ２１の出力電力を制御する変換電力制御に切り換える。

具体的には、図３に示すように、昇圧コンバータ２１の出力電力の指令値Ｐif* を演算する場合には、まず、第１の交流モータ１３のトルク指令値Ｔ1*と回転速度Ｎ1 を第１の軸出力演算部５６に入力して第１の交流モータ１３の軸出力ＰＤ1 を演算すると共に、第１の交流モータ１３のトルク指令値Ｔ1*と回転速度Ｎ1 を第１の出力損失演算部５７に入力して第１の交流モータ１３の出力損失ＰＬ1 を演算した後、加算器５８で第１の交流モータ１３の軸出力ＰＤ1 に出力損失ＰＬ1 を加算して第１の交流モータ１３の入力電力Ｐi1を求める。この際、第１の交流モータ１３が発電機として機能している場合には、第１の交流モータ１３の入力電力Ｐi1の演算結果が負の値となる。

更に、第２の交流モータ１４のトルク指令値Ｔ2*と回転速度Ｎ2 を第２の軸出力演算部５９に入力して第２の交流モータ１４の軸出力ＰＤ2 を演算すると共に、第２の交流モータ１４のトルク指令値Ｔ2*と回転速度Ｎ2 を第２の出力損失演算部６０に入力して第２の交流モータ１４の出力損失ＰＬ2 を演算した後、加算器６１で第２の交流モータ１４の軸出力ＰＤ2 に出力損失ＰＬ2 を加算して第２の交流モータ１４の入力電力Ｐi2を求める。この際、第２の交流モータ１４が発電機として機能している場合には、第２の交流モータ１４の入力電力Ｐi2の演算結果が負の値となる。

この後、合計器６２で第１の交流モータ１３の入力電力Ｐi1と第２の交流モータの入力電力Ｐi2とを合計して合計電力Ｐi*を求め、この合計電力Ｐi*を第２のローパスフィルタ６３（第二の低域通過手段）に入力して合計電力Ｐi*のうちの低周波域の成分のみを通過させるローパスフィルタ処理を施し、このローパスフィルタ処理後の合計電力Ｐif* を変換電力の指令値Ｐif* とする。これら合計器６２と第２のローパスフィルタ６３等が変換電力指令値演算手段としての役割を果たす。

一方、昇圧コンバータ２１の出力電力の検出値Ｐi を演算する場合は、電流センサ２６で検出した昇圧コンバータ２１の出力電流の検出値ｉc を第３のローパスフィルタ６４（第三の低域通過手段）に入力して昇圧コンバータ２１の出力電流の検出値ｉc のうちの低周波域の成分のみを通過させるローパスフィルタ処理を施し、変換電力検出部６５（変換電力検出手段）でシステム電圧の目標値Ｖs*とローパスフィルタ処理後の昇圧コンバータ２１の出力電流の検出値ｉcfとを乗算して変換電力の検出値Ｐi を求める。尚、システム電圧の検出値Ｖsfと出力電流の検出値ｉcfとを乗算して出力電力の検出値Ｐi を求めるようにしても良い。

この後、偏差器６６で昇圧コンバータ２１の出力電力の指令値Ｐif* と検出値Ｐi との偏差ΔＰi を求め、この偏差ΔＰi をＰＩ制御器６７に入力して、昇圧コンバータ２１の出力電力の指令値Ｐif* と検出値Ｐi との偏差ΔＰi が小さくなるようにＰＩ制御等により昇圧コンバータ２１のスイッチング素子の通電デューティ比Ｄpcを演算する。

この電力制御用の通電デューティ比Ｄpcと前述した電圧制御用の通電デューティ比Ｄvcは、昇圧駆動選択演算部７０（選択手段）に入力される。この昇圧駆動選択演算部７０は、システム起動後にメイン制御装置３１からのＲeady信号を受信したか否かを判定し、既にＲeady信号を受信したと判定した場合には、平滑コンデンサ２４のプリチャージ完了後であると判断して、昇圧コンバータ２１で変換電力制御を実行するように、昇圧コンバータ２１のスイッチング素子の通電デューティ比Ｄc として、電力制御用の通電デューティ比Ｄpcを選択する。
Ｄc ＝Ｄpc

この後、昇圧駆動信号演算部７１で、電力制御用の通電デューティ比Ｄc （＝Ｄpc）に基づいて昇圧駆動信号ＵＣＵ，ＵＣＬを演算し、この昇圧駆動信号ＵＣＵ，ＵＣＬを昇圧コンバータ２１に出力する。

このようにして、平滑コンデンサ２４のプリチャージ完了後に、昇圧コンバータ２１の出力電力の指令値Ｐif* と検出値Ｐi との偏差ΔＰi が小さくなるように昇圧コンバータ２１の出力電力を制御する変換電力制御を実行することで、昇圧コンバータ２１により電源ライン２２に供給する電力を目標通りに制御できるようにする。この場合、ＰＩ制御器６７、昇圧駆動選択演算部７０、昇圧駆動信号演算部７１等が変換電力制御手段としての役割を果たす。

以上説明したモータ制御（トルク制御、システム電圧安定化制御）、変換電圧制御、変換電力制御は、図１４に示すモータ制御メインプログラムに従って実行される。本プログラムは、システム起動後に所定周期で繰り返し実行される。本プログラムが起動されると、まず、ステップ１０１で、メイン制御装置３１からのＲeady信号を受信したか否かを判定する。まだＲeady信号を受信していないと判定された場合には、平滑コンデンサ２４のプリチャージ完了前であると判断して、ステップ１０２に進み、変換電圧制御を実行して、システム電圧の目標値Ｖs*と検出値Ｖsfとの偏差ΔＶs が小さくなるように昇圧コンバータ２１の出力電圧を制御することで、平滑コンデンサ２４のプリチャージを行ってシステム電圧を速やかに目標値に制御する。この変換電圧制御の実行中は、第２のＭＧユニット３０の入力電力操作によるシステム電圧の制御（システム電圧安定化制御）を禁止する。

この後、ステップ１０３に進み、平滑コンデンサ２４のプリチャージが完了したか否かを判定し、平滑コンデンサ２４のプリチャージが完了したと判定されたときに、ステップ１０４に進み、プリチャージ完了信号をメイン制御装置３１へ送信する。

メイン制御装置３１は、プリチャージ完了信号や他の信号等に基づいてモータ制御システムのシャットダウンを解除しても良いと判断したときに、Ｒeady信号をモータ制御装置３７へ送信する。

その後、上記ステップ１０１で、メイン制御装置３１からのＲeady信号を受信したと判定されたときに、平滑コンデンサ２４のプリチャージ完了後であると判断して、ステップ１０５に進み、モータ制御システムのシャットダウンを解除して、モータ制御（トルク制御、システム電圧安定化制御）を実行する。更に、ステップ１０６に進み、変換電圧制御から変換電力制御に切り換えて、昇圧コンバータ２１の出力電力の指令値Ｐif* と検出値Ｐi との偏差ΔＰi が小さくなるように昇圧コンバータ２１の出力電力を制御する。

以上説明した本実施例では、システム電圧の目標値Ｖs*と検出値Ｖsfとの偏差ΔＶs が小さくなるように第２のＭＧユニット３０（第２の交流モータ１４）の入力電力を制御してシステム電圧（電源ライン２２の電圧）の変動を抑制するシステム電圧安定化制御を実行するようにしたので、車両の運転状態の変化等によって２つの交流モータ１３，１４の電力収支が大きく変化した場合でも、システム電圧を効果的に安定化させることができる。しかも、昇圧コンバータ２１の高性能化や平滑コンデンサ２４の大容量化を行うことなく、電源ライン２２の電圧安定化効果を高めることができ、システムの小型化、低コスト化の要求を満たすことができる。

更に、本実施例では、モータ検出電流ベクトルｉ2 をトルク制御用の検出電流ベクトルｉt2と入力電力制御用の検出電流ベクトルｉp2とに分離し、トルク制御用の指令電流ベクトルｉt2* と検出電流ベクトルｉt2との偏差が小さくなるようにトルク制御用の指令電圧ベクトルＶt2* を演算すると共に、入力電力制御用の指令電流ベクトルｉp2* と検出電流ベクトルｉp2との偏差が小さくなるように入力電力制御用の指令電圧ベクトルＶp2* を演算することで、トルク制御用の指令電圧ベクトルＶt2* と入力電力制御用の指令電圧ベクトルＶp2* とを独立して演算し、これらのトルク制御用の指令電圧ベクトルＶt2* と入力電力制御用の指令電圧ベクトルＶp2* とに基づいて最終的なモータ指令電圧を演算して、第２の交流モータ１４のトルク制御と第２のＭＧユニット３０の入力電力制御とを独立に制御するようにしたので、第２の交流モータ１４のトルク制御と第２のＭＧユニット３０の入力電力制御が干渉することを防止して、第２の交流モータ１４のトルク制御と第２のＭＧユニット３０の入力電力制御を安定化させることができる。

また、本実施例では、システム電圧安定化制御の際に、第２の交流モータ１４のトルク発生に寄与しない無効電力のみを変化させるように電流ベクトルを制御することで、第２の交流モータ１４のトルクをほぼ一定（トルク指令値Ｔ2*）に保持したまま第２のＭＧユニット３０（第２の交流モータ１４）の入力電力を制御してシステム電圧を制御するようにしたので、車両の運転状態に悪影響を及ぼすことなくシステム電圧の変動を抑制することができる。

また、本実施例では、システム電圧安定化制御の際に、第２のＭＧユニット３０の入力電力制御用の電流ベクトルを弱め界磁側に制御する場合には、入力電力制御量が大きくなるほどｑ軸方向のトルク感度が大きくなるのに対応して、トルク制御用のｑ軸電流の電流制御ゲインを小さくするようにしたので、ｑ軸電流の変動によるトルク変動を抑えることができる。一方、第２のＭＧユニット３０の入力電力制御用の電流ベクトルを強め界磁側に制御する場合には、入力電力制御量が大きくなるほどｄ軸方向のトルク感度が大きくなるのに対応して、トルク制御用のｄ軸電流の電流制御ゲインを小さくするようにしたので、ｄ軸電流の変動によるトルク変動を抑えることができる。これにより、トルク制御の安定性を向上させることができる。

更に、システム電圧安定化制御の際に、第２の交流モータ１４の回転速度やトルクや入力電力制御量に応じて電力感度が変化するのに対応して、入力電力制御用の電流制御ゲインを変化させるようにしたので、入力電力制御用の電流の変動による電力変動を抑えることができ、電力制御の安定性を向上させることができる。

尚、上記実施例では、ＭＧユニット３０の入力電力制御用の電流ベクトルを弱め界磁側に制御する場合に、ＭＧユニット３０の入力電力制御量が大きくなるほどトルク制御用のｑ軸電流の電流制御ゲインのみを小さくするようにしたが、ＭＧユニット３０の入力電力制御量が大きくなるほどトルク制御用のｑ軸電流の電流制御ゲインを小さくすると共にｄ軸電流の電流制御ゲインを大きくするようにしたり、或は、ｄ軸電流の電流制御ゲインのみを大きくするようにしても良い。

また、上記実施例では、ＭＧユニット３０の入力電力制御用の電流ベクトルを強め界磁側に制御する場合に、ＭＧユニット３０の入力電力制御量が大きくなるほどトルク制御用のｄ軸電流の電流制御ゲインのみを小さくするようにしたが、ＭＧユニット３０の入力電力制御量が大きくなるほどトルク制御用のｄ軸電流の電流制御ゲインを小さくすると共にｑ軸電流の電流制御ゲインを大きくするようにしたり、或は、ｑ軸電流の電流制御ゲインのみを大きくするようにしても良い。

更に、上記実施例では、ＭＧユニット３０の入力電力制御量の検出値に応じてトルク制御用の電流制御ゲインを調整するようにしたが、ＭＧユニット３０の入力電力制御量の目標値（入力電力操作量Ｐm ）に応じてトルク制御用の電流制御ゲインを調整するようにしても良い。

或は、入力電力制御用のｑ軸電流の検出値（ｑ軸検出電流ｉqp2 ）や、ｄ軸電流の検出値（ｄ軸検出電流ｉdp2 ）や、トルク制御用のｑ軸電流と入力電力制御用のｑ軸電流とを合成した合成ｑ軸電流の検出値（合成ｑ軸検出電流ｉq2）や、トルク制御用のｄ軸電流と入力電力制御用のｄ軸電流とを合成した合成ｄ軸電流の検出値（合成ｄ軸検出電流ｉd2）に応じてトルク制御用の電流制御ゲインを調整するようにしても良い。

或は、入力電力制御用のｑ軸電流の目標値（ｑ軸指令電流ｉqp2*）や、ｄ軸電流の目標値（ｄ軸指令電流ｉdp2*）や、トルク制御用のｑ軸電流と入力電力制御用のｑ軸電流とを合成した合成ｑ軸電流の目標値（合成ｑ軸指令電流ｉq2* ）や、トルク制御用のｄ軸電流と入力電力制御用のｄ軸電流とを合成した合成ｄ軸電流の目標値（合成ｄ軸指令電流ｉd2* ）に応じてトルク制御用の電流制御ゲインを調整するようにしても良い。

また、上記実施例では、第２の交流モータ１４の回転速度とトルクと入力電力制御量の３つのパラメータに応じて入力電力制御用の電流制御ゲインを調整するようにしたが、第２の交流モータ１４の回転速度とトルクと入力電力制御量のうちの１つ又は２つのパラメータに応じて入力電力制御用の電流制御ゲインを調整するようにしても良い。

更に、上記実施例では、交流モータ１４の回転速度の検出値やトルクの検出値や入力電力制御量の検出値に応じて入力電力制御用の電流制御ゲインを調整するようにしたが、交流モータ１４の回転速度の目標値やトルクの目標値（トルク指令値Ｔ2*）や入力電力制御量の目標値（入力電力操作量Ｐm ）に応じて入力電力制御用の電流制御ゲインを調整するようにしても良い。

また、上記実施例では、第２のＭＧユニット３０のみでシステム電圧安定化制御を実行するシステムに本発明を適用したが、第１のＭＧユニット２９のみでシステム電圧安定化制御を実行するシステムや第１のＭＧユニット２９と第２のＭＧユニット３０の両方でシステム電圧安定化制御を実行するシステムに本発明を適用しても良い。

また、上記実施例では、エンジンの動力を遊星ギヤ機構で分割する所謂スプリットタイプのハイブリッド車に本発明を適用したが、このスプリットタイプのハイブリッド車に限定されず、他の方式であるパラレルタイプやシリーズタイプのハイブリッド車に本発明を適用しても良い。更に、上記実施例では、交流モータとエンジンを動力源とする車両に本発明を適用したが、交流モータのみを動力源とする車両に本発明を適用しても良い。また、インバータと交流モータとからなるＭＧユニットを１つだけ搭載した車両やＭＧユニットを３つ以上搭載した車両に本発明を適用しても良い。

本発明の一実施例における電気自動車の駆動システムの概略構成図である。 モータ制御系及びその周辺部の構成を示すブロック図である。 昇圧コンバータ制御系及びその周辺部の構成を示すブロック図である。 入力電力制御用の指令電流ベクトルｉp2* の演算方法を説明するための図である。 第２の電流制御部の構成を示すブロック図である。 トルク制御用の検出電流ベクトルｉt2と入力電力制御用の検出電流ベクトルｉp2の演算方法を説明するための図である。 入力電力制御量とトルク感度との関係を説明するための図である。 入力電力制御量とトルクとトルク感度との関係を示す特性図である。 トルク制御用のゲイン補正係数ＫＴのマップの一例を概念的に示す図である。 回転速度とトルクと電力感度との関係を示す特性図である。 入力電力制御用のゲイン補正係数ＫＰ1 のマップの一例を概念的に示す図である。 入力電力制御量と回転速度と電力感度との関係を示す特性図である。 入力電力制御用のゲイン補正係数ＫＰ2 のマップの一例を概念的に示す図である。 モータ制御メインプログラムの処理の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１３，１４…交流モータ、２０…直流電源、２１…昇圧コンバータ（変換手段）、２２…電源ライン、２４…平滑コンデンサ、２５…電圧センサ、２６…電流センサ、２７，２８…インバータ、２９，３０…ＭＧユニット、３７…モータ制御装置、４９…第２のトルク制御電流演算部、５３…ＰＩ制御器（システム電圧制御手段）、５４…入力電力制御電流演算部（システム電圧制御手段）、５５…第２の電流制御部（電流制御手段）、８６，８７…ゲイン調整部（電流制御ゲイン調整手段）

Claims (6)

1. 直流電源の電圧を変換して電源ラインにシステム電圧を発生させる変換手段と、前記電源ラインに接続されたインバータ及び該インバータで駆動される交流モータからなる少なくとも１つのモータ駆動ユニット（以下「ＭＧユニット」と表記する）と、車両の運転状態に応じて前記ＭＧユニットを制御するメイン制御装置とを備えた電気自動車の制御装置において、
   前記メイン制御装置から出力される前記交流モータのトルク指令値を実現するように制御される前記交流モータのトルク制御用の指令電圧と、前記交流モータのトルク指令値とは独立に前記システム電圧の変動を抑制するように制御される前記ＭＧユニットの入力電力制御用の指令電圧とに基づいて、前記交流モータに印加する電圧の指令値であるモータ指令電圧を演算して前記交流モータのトルク制御と前記ＭＧユニットの入力電力制御とを独立に制御する電流制御手段と、
   前記電流制御手段に入力電力制御用指令値を指令して前記システム電圧の変動を抑制するように前記ＭＧユニットの入力電力を制御するシステム電圧安定化制御を実行するシステム電圧制御手段と、
   前記ＭＧユニットの制御状態に応じて前記トルク制御用の電流制御のゲイン及び／又は前記入力電力制御用の電流制御のゲインを調整する電流制御ゲイン調整手段と
   を備えていることを特徴とする電気自動車の制御装置。
2. 前記電流制御ゲイン調整手段は、前記ＭＧユニットの入力電力制御量に応じて前記トルク制御用の電流制御のゲインを調整することを特徴とする請求項１に記載の電気自動車の制御装置。
3. 前記電流制御ゲイン調整手段は、前記入力電力制御量、前記入力電力制御用のｑ軸電流、前記入力電力制御用のｄ軸電流、前記トルク制御用のｑ軸電流と前記入力電力制御用のｑ軸電流とを合成した合成ｑ軸電流、前記トルク制御用のｄ軸電流と前記入力電力制御用のｄ軸電流とを合成した合成ｄ軸電流のうちの少なくとも１つの目標値又は検出値に応じて前記トルク制御用の電流制御のゲインを調整することを特徴とする請求項２に記載の電気自動車の制御装置。
4. 前記電流制御ゲイン調整手段は、前記入力電力制御用の電流を弱め界磁側に制御する場合には主に前記トルク制御用のｑ軸電流の電流制御のゲインを調整し、前記入力電力制御用の電流を強め界磁側に制御する場合には主に前記トルク制御用のｄ軸電流の電流制御のゲインを調整することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電気自動車の制御装置。
5. 前記電流制御ゲイン調整手段は、前記交流モータの回転速度、トルク、入力電力制御量のうちの少なくとも１つに応じて前記入力電力制御用の電流制御のゲインを調整することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の電気自動車の制御装置。
6. 前記電流制御ゲイン調整手段は、前記交流モータの回転速度、トルク、入力電力制御量のうちの少なくとも１つの目標値又は検出値に応じて前記入力電力制御用の電流制御のゲインを調整することを特徴とする請求項５に記載の電気自動車の制御装置。

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