JP6143905B1 - 回転電機駆動装置の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回転電機駆動装置の電力損失を低減させるコンバータの電圧指令値を算出する演算処理に必要とする、演算処理負荷及び記憶量を低減できる回転電機駆動装置の制御装置を提供する。【解決手段】最大トルク電流制御を行う場合に必要な必要最小電圧ＶＨＬを算出し、コンバータの電力損失特性を表す多項式の係数であるコンバータの損失係数を算出し、インバータの電力損失特性を表す多項式の係数であるインバータの損失係数を算出し、多項式の次数毎に損失係数の総和を算出し、次数毎の総和損失係数Ａ１、Ａ２に基づいて、総和電力損失が最小になる低損失電圧ＶＨＬＬを算出して、コンバータの電圧指令値に設定する回転電機駆動装置の制御装置。【選択図】図９

Description

本発明は、直流電源の電源電圧を昇圧してシステム電圧線に出力可能に構成されたコンバータと、前記コンバータと回転電機との間に設けられ、前記システム電圧線の直流電力と前記回転電機を駆動する交流電力との間で電力変換を行うインバータと、を備えた回転電機駆動装置の制御装置に関するものである。

上記のような回転電機駆動装置の制御装置に関連して、例えば、下記の特許文献１に記載された技術が既に知られている。特許文献１には、コンバータの出力電圧を、複数のインバータにより共有して、複数の回転電機を制御する回転電機駆動装置が開示されている。特許文献１の技術では、コンバータの電圧指令値の複数の候補のそれぞれについて、直流電源の電力損失、コンバータの電力損失、複数のインバータの電力損失、及びこれらの総和電力損失を算出し、複数の候補電圧から総和電力損失が最小となるとなる電圧を策定し、策定した電圧をコンバータの電圧指令値に設定するように構成されている。また、特許文献１の技術では、直流電圧、回転電機の回転速度、トルク等を引数とする各電力損失のマップデータを記憶し、マップデータを用いて各電力損失を算出するように構成されている。

特開２００７−３２５３５１号公報（図１、図５）

しかしながら、特許文献１の技術では、複数の電圧候補のそれぞれについて、各電力損失のマップデータを用いて各電力損失を算出する必要があり、演算処理負荷が大きくなる問題があった。策定精度を向上させるためには、電圧候補の数を増加させる必要があり、電圧候補の数を増加させるほど、演算処理負荷が増大する。

また、特許文献１の技術では、各電力損失のマップデータを持たせる必要があり、記憶装置の記憶量が大きくなる問題があった。特に、コンバータの回路構成によっては、コンバータの損失特性がコンバータの出力電力の増加に対して単調増加にならない場合がある。このような場合には、コンバータの電力損失のマップデータを、直流電圧、コンバータの出力電圧、コンバータの出力電力ごとに細かく設定する必要があり、また、複数の動作点において電力損失を算出する必要があるため、記憶量及び演算処理負荷が大幅に増え、高性能の演算処理装置が必要になり、制御装置の高コスト化を招く問題があった。

そこで、回転電機駆動装置の電力損失を低減させるコンバータの電圧指令値を算出する演算処理に必要とする、演算処理負荷及び記憶量を低減できる回転電機駆動装置の制御装置が望まれる。

本発明に係る回転電機駆動装置の制御装置は、直流電源の電源電圧を昇圧してシステム電圧線に出力可能に構成されたコンバータと、前記コンバータと回転電機との間に設けられ、前記システム電圧線の直流電力と前記回転電機を駆動する交流電力との間で電力変換を行うインバータと、を備えた回転電機駆動装置の制御装置であって、電圧指令値が前記電源電圧よりも大きい場合に、前記システム電圧線の直流電圧であるシステム電圧が前記電圧指令値に近づくように前記コンバータを制御するコンバータ制御部と、前記電源電圧以上であって前記コンバータの出力上限電圧以下の範囲で前記電圧指令値を算出する電圧指令算出部と、を備え、前記電圧指令算出部は、現在の前記回転電機のトルク指令値及び回転速度の条件下で、前記回転電機の最大トルク電流制御を行う場合に必要な最小の前記システム電圧である必要最小電圧を算出する必要最小電圧算出部と、前記必要最小電圧が前記電源電圧以上であって前記コンバータの出力上限電圧以下である場合に、前記コンバータの電力損失特性を表す、前記システム電圧を変数とした多項式の係数であるコンバータの損失係数を算出し、前記インバータの電力損失特性を表す、前記システム電圧を変数とした多項式の係数であるインバータの損失係数を算出し、多項式の次数毎に前記コンバータの損失係数及び前記インバータの損失係数の総和を算出し、算出した次数毎の総和損失係数に基づいて、前記必要最小電圧以上であって前記コンバータの出力上限電圧以下の候補電圧範囲内で、前記コンバータ及び前記インバータの総和電力損失が最小になる前記システム電圧である低損失電圧を算出し、前記低損失電圧を前記電圧指令値に設定する損失最小指令算出部と、を備え、前記必要最小電圧算出部は、前記必要最小電圧が前記電源電圧以上であって前記電源電圧の２倍値以下である場合に、最大次数が２次となる前記総和損失係数を算出すると共に２次の前記総和損失係数が正の値であるか否かを判定し、正の値であると判定した場合は、２次及び１次の前記総和損失係数に基づいて前記コンバータ及び前記インバータの総和電力損失が極小になる前記システム電圧である極電圧を算出すると共に、前記極電圧が前記電源電圧の２倍値より大きい場合は前記電源電圧の２倍値を前記低損失電圧に設定し、前記極電圧が前記必要最小電圧未満である場合は前記必要最小電圧を前記低損失電圧に設定し、前記極電圧が前記必要最小電圧から前記電源電圧の２倍値の範囲にある場合は前記極電圧を前記低損失電圧に設定し、正の値でないと判定した場合は、前記総和損失係数に基づいて前記必要最小電圧及び前記電源電圧の２倍値のいずれか前記総和電力損失が小さくなる方を判定し、当該小さくなる方を前記低損失電圧に設定し、前記必要最小電圧が前記電源電圧の２倍値よりも大きい場合に、前記必要最小電圧を前記低損失電圧に設定し、前記必要最小電圧が前記コンバータの出力上限電圧よりも大きい場合に、前記コンバータの出力上限電圧を前記低損失電圧に設定するものである。

本発明に係る回転電機駆動装置の制御装置によれば、複数の電圧候補についてマップデータを用いて各電力損失を算出し、総和電力損失が最小になる電圧指令値を探索することなく、各電力損失特性を表した多項式の係数に基づいて、電圧指令値を設定することができるため、演算処理負荷を低減できる。また、各電力損失特性を、多項式で近似しているので、電力損失特性をそのままマップデータ化するよりも、記憶装置の記憶量を大幅に低減することができる。よって、演算処理負荷及び記憶量を低減しつつ、回転電機駆動装置の総和電力損失を低減することができる。

本発明の実施の形態１に係る回転電機駆動装置及び制御装置の構成図である。 本発明の実施の形態１に係る制御装置の概略ブロック図である。 本発明の実施の形態１に係るインバータ制御部のブロック図である。 本発明の実施の形態１に係る電圧指令算出部のブロック図である。 本発明の実施の形態１に係る回転電機のトルク−回転速度特性図である。 本発明の実施の形態１に係るインバータ及び回転電機の電力損失特性図である。 本発明の実施の形態１に係る必要最小電圧算出部のブロック図である。 本発明の実施の形態１に係るコンバータの電力損失特性図である。 本発明の実施の形態１に係る損失最小指令算出部の処理を表すフローチャートである。 本発明の実施の形態１に係るコンバータの電力損失特性を表す多項式及びその係数の算出を説明するための図である。 本発明の実施の形態１に係る第１のインバータの電力損失特性を表す多項式及びその係数の算出を説明するための図である。 本発明の実施の形態１に係る第２のインバータの電力損失特性を表す多項式及びその係数の算出を説明するための図である。 本発明の実施の形態１に係る２次の総和損失係数の正負による総和電力損失特性の変化を説明する図である。 本発明の実施の形態１に係る極電圧の位置に応じた電圧指令値の設定を説明するための図である。 本発明の実施の形態１に係る極電圧の位置に応じた電圧指令値の設定を説明するための図である。 本発明の実施の形態１に係る極電圧の位置に応じた電圧指令値の設定を説明するための図である。 本発明の実施の形態１に係る極電圧の位置に応じた電圧指令値の設定を説明するための図である。 本発明の実施の形態１に係るアルゴリズム選択部のブロック図である。 本発明の実施の形態２に係る電圧指令算出部のブロック図である。 本発明の実施の形態１に係る制御装置のハードウェア構成図である。

実施の形態１．
実施の形態１に係る回転電機駆動装置１０００の制御装置４００（以下、単に制御装置４００と称す）について図面を参照して説明する。図１は、本実施の形態に係る回転電機駆動装置１０００及び制御装置４００の概略構成図である。

回転電機駆動装置１０００は、直流電源Ｂの電源電圧Ｖｂを昇圧してシステム電圧線７、８に出力可能に構成されたコンバータ１５と、コンバータ１５と回転電機ＭＧとの間に設けられ、システム電圧線７、８の直流電力と回転電機ＭＧを駆動する交流電力との間で電力変換を行うインバータＩＮと、を備えている。本実施の形態では、回転電機ＭＧは、車輪の駆動力源とされており、回転電機駆動装置１０００及び制御装置４００は、車両（本例ではハイブリッド車両）に搭載されている。回転電機ＭＧ及びインバータＩＮは、複数組（本例では２組）設けられている。

第１及び第２の回転電機ＭＧ１、ＭＧ２のそれぞれは、非回転部材に固定された固定子と、当該固定子の径方向内側に配置され、回転可能に支持された回転子と、を備えている。本実施の形態では、回転電機ＭＧは、永久磁石同期型の回転電機とされており、固定子に３相の巻線が設けられ、回転子に永久磁石が設けられている。第１及び第２の回転電機ＭＧ１、ＭＧ２のそれぞれは、電動機及び発電機の機能を併せもつ。

本実施の形態では、第１の回転電機ＭＧ１は、図示省略する内燃機関によって駆動される発電機として動作すると共に、内燃機関の始動を行なう電動機として動作する。第２の回転電機ＭＧ２は、図示省略する出力軸及び減速機を介して車輪に連結されており、車輪を駆動する電動機として動作すると共に、車輪の駆動力により回生発電を行う発電機として動作する。

次に、第１及び第２の回転電機ＭＧ１、ＭＧ２を駆動するための装置構成について説明する。直流電源Ｂには、ニッケル水素又はリチウムイオン等の二次電池が用いられる。なお、直流電源Ｂに、電気二重層キャパシタ等が用いられてもよい。直流電源Ｂの正極端子は、コンバータ１５の電源側正極電線６に接続され、直流電源Ｂの負極端子は、コンバータ１５の電源側負極電線５に接続される。直流電源Ｂの電源電圧Ｖｂを検出するための電源電圧センサ１０が設けられている。電源電圧センサ１０の出力信号は、制御装置４００へ入力される。

コンバータ１５は、直流電源Ｂとシステム電圧線７、８との間に接続され、直流電力を変換するＤＣ−ＤＣコンバータとされている。本実施の形態では、コンバータ１５は、直流電源Ｂの電源電圧Ｖｂを昇圧してシステム電圧線７、８に出力する昇圧チョッパの機能と、システム電圧線７、８の直流電圧であるシステム電圧ＶＨを降圧して直流電源Ｂに出力する降圧チョッパの機構と、を有した昇降圧コンバータとされている。コンバータ１５は、少なくとも、リアクトルと、スイッチング素子と、フリーホイールダイオードと、を備えている。

コンバータ１５は、電源側正極電線６と電源側負極電線５との間に接続された平滑コンデンサＣ１を備えている。なお、直流電源Ｂの正極端子及び電源側正極電線６の間、並びに、直流電源Ｂの負極端子及び電源側負極電線５の間には、車両運転時にオンされ、車両運転停止時にオフされるリレー（図示せず）が設けられる。

本実施の形態では、コンバータ１５は、昇圧チョッパ及び降圧チョッパ共用の１つのリアクトルＬ１と、２つのスイッチング素子Ｑ３、Ｑ４と、２つのフリーホイールダイオードＤ１、Ｄ２と、２つのスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２と、２つのフリーホイールダイオードＤ３、Ｄ４と、平滑コンデンサＣ０と、を備えている。４つのスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４は、正極側のシステム電圧線７と負極側のシステム電圧線８との間に、正極側からＱ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４の順に直列接続されている。４つのフリーホイールダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４のそれぞれは、４つのスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４のそれぞれに逆並列接続されている。４つのスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４は、それぞれ、制御装置４００から出力されるコンバータ制御信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４によってオンオフ制御される。

リアクトルＬ１は、スイッチング素子Ｑ２及びスイッチング素子Ｑ３の接続ノードと、電源側正極電線６との間に接続されている。コンデンサＣ２が、スイッチング素子Ｑ１及びスイッチング素子Ｑ２の接続ノードと、スイッチング素子Ｑ３及びスイッチング素子Ｑ４の接続ノードとの間に接続されている。平滑コンデンサＣ０が、正極側のシステム電圧線７と負極側のシステム電圧線８との間に接続されている。正極側のシステム電圧線７と負極側のシステム電圧線８との間に、システム電圧線７、８のシステム電圧ＶＨを検出するためのシステム電圧センサ１３が設けられている。システム電圧センサ１３の出力信号は、制御装置４００へ入力される。

第１のインバータＩＮ１及び第２のインバータＩＮ２の直流電圧側は、共通のシステム電圧線７、８を介して、コンバータ１５に接続されている。

第１のインバータＩＮ１は、正極側のシステム電圧線７に接続される正極側のスイッチング素子Ｑ１１（上アーム）と負極側のシステム電圧線８に接続される負極側のスイッチング素子Ｑ１２（下アーム）とが直列接続された直列回路（レッグ）を、３相各相の巻線に対応して３セット設けている。すなわち、第１のインバータＩＮ１は、３つの正極側のスイッチング素子Ｑ１１Ｕ、Ｑ１１Ｖ、Ｑ１１Ｗと、３つの負極側のスイッチング素子Ｑ１２Ｕ、Ｑ１２Ｖ、Ｑ１２Ｗとの、合計６つのスイッチング素子を備えている。各スイッチング素子Ｑ１１Ｕ、Ｑ１１Ｖ、Ｑ１１Ｗ、Ｑ１２Ｕ、Ｑ１２Ｖ、Ｑ１２Ｗには、それぞれ、フリーホイールダイオードＤ１１Ｕ、Ｄ１１Ｖ、Ｄ１１Ｗ、Ｄ１２Ｕ、Ｄ１２Ｖ、Ｄ１２Ｗが逆並列接続されている。そして、各相の正極側のスイッチング素子Ｑ１１及び負極側のスイッチング素子Ｑ１２の接続ノードが、第１の回転電機ＭＧ１における対応する相の巻線に接続されている。各相の巻線に流れる電流を検出するための電流センサ２７が、スイッチング素子の接続ノードと巻線とをつなぐ各相の電線上に備えられている。電流センサ２７の出力信号は、制御装置４００へ入力される。スイッチング素子Ｑ１１Ｕ、Ｑ１１Ｖ、Ｑ１１Ｗ、Ｑ１２Ｕ、Ｑ１２Ｖ、Ｑ１２Ｗは、それぞれ、制御装置４００から出力される第１のインバータ制御信号Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３、Ｓ１４、Ｓ１５、Ｓ１６によってオンオフ制御される。

同様に、第２のインバータＩＮ２は、正極側のシステム電圧線７に接続される正極側のスイッチング素子Ｑ２１（上アーム）と負極側のシステム電圧線８に接続される負極側のスイッチング素子Ｑ２２（下アーム）とが直列接続された直列回路（レッグ）を、３相各相の巻線に対応して３セット設けている。すなわち、第２のインバータＩＮ２は、３つの正極側のスイッチング素子Ｑ２１Ｕ、Ｑ２１Ｖ、Ｑ２１Ｗと、３つの負極側のスイッチング素子Ｑ２２Ｕ、Ｑ２２Ｖ、Ｑ２２Ｗとの、合計６つのスイッチング素子を備えている。
各スイッチング素子Ｑ２１Ｕ、Ｑ２１Ｖ、Ｑ２１Ｗ、Ｑ２２Ｕ、Ｑ２２Ｖ、Ｑ２２Ｗには、それぞれ、フリーホイールダイオードＤ２１Ｕ、Ｄ２１Ｖ、Ｄ２１Ｗ、Ｄ２２Ｕ、Ｄ２２Ｖ、Ｄ２２Ｗが逆並列接続されている。そして、各相の正極側のスイッチング素子Ｑ２１及び負極側のスイッチング素子Ｑ２２の接続ノードが、第２の回転電機ＭＧ２における対応する相の巻線に接続されている。各相の巻線に流れる電流を検出するための電流センサ２７が、スイッチング素子の接続ノードと巻線とをつなぐ各相の電線上に備えられている。電流センサ２７の出力信号は、制御装置４００へ入力される。スイッチング素子Ｑ２１Ｕ、Ｑ２１Ｖ、Ｑ２１Ｗ、Ｑ２２Ｕ、Ｑ２２Ｖ、Ｑ２２Ｗは、それぞれ、制御装置４００から出力される第２のインバータ制御信号Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ２３、Ｓ２４、Ｓ２５、Ｓ２６によってオンオフ制御される。

インバータＩＮ１、ＩＮ２は、制御装置４００のスイッチング制御により、システム電圧線７、８の直流電圧を３相交流電圧に変換して回転電機ＭＧ１、ＭＧ２に出力し、回転電機ＭＧ１、ＭＧ２を電動機として機能させることができる。また、インバータＩＮ１、ＩＮ２は、制御装置４００のスイッチング制御により、回転電機ＭＧ１、ＭＧ２が発電した３相交流電圧を直流電圧に変換して、システム電圧線７、８に出力することができる。

コンバータ１５及びインバータＩＮ１、ＩＮ２のスイッチング素子として、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、電力用ＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）トランジスタ、電力用バイポーラトランジスタ、ＳｉＣ、ＧａＮ等が用いられる。

回転電機ＭＧ１、ＭＧ２には、それぞれ、回転子の回転角θを検出するための回転角センサ２８（本例ではレゾルバ）が設けられている。それぞれの回転角センサ２８の出力信号は、制御装置４００に入力される。制御装置４００は、それぞれの回転角センサ２８の出力信号に基づいて、回転電機ＭＧ１、ＭＧ２のそれぞれの回転角θ１、θ２を検出し、それぞれの回転角θ１、θ２に基づいて、回転電機ＭＧ１、ＭＧ２のそれぞれの回転速度ω１、ω２（本例では、回転角速度）を算出する。

制御装置４００は、後述するコンバータ制御部７５０、電圧指令算出部７００、及びインバータ制御部６００等の機能部を備えている。制御装置４００の各機能は、制御装置４００が備えた処理回路により実現される。本実施の形態では、制御装置４００は、図２０に示すように、処理回路として、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＤＳＰ（DigitalSignal Processor）等の演算処理装置９０（コンピュータ）、演算処理装置９０とデータのやり取りする記憶装置９１、演算処理装置９０に外部の信号を入力する入力回路９２、及び演算処理装置９０から外部に信号を出力する出力回路９３等を備えている。記憶装置９１として、演算処理装置９０からデータを読み出し及び書き込みが可能に構成されたＲＡＭ（Random Access Memory）や、演算処理装置９０からデータを読み出し可能に構成されたＲＯＭ（Read Only Memory）等が備えられている。入力回路９２は、電圧センサ１０、１３等の各種のセンサやスイッチが接続され、これらセンサやスイッチの出力信号を演算処理装置９０に入力するＡ／Ｄ変換器等を備えている。出力回路９３は、スイッチング素子をオンオフ駆動するゲート駆動回路等の電気負荷が接続され、これら電気負荷に演算処理装置９０から制御信号を出力する駆動回路等を備えている。本実施の形態では、入力回路９２には、電源電圧センサ１０、システム電圧センサ１３、電流センサ２７、回転角センサ２８等が接続されている。出力回路９３には、コンバータ１５のスイッチング素子（ゲート駆動回路）、インバータＩＮ１、ＩＮ２のスイッチング素子（ゲート駆動回路）等が接続されている。

そして、制御装置４００が備える各制御部７５０、７００、６００等の各機能は、演算処理装置９０が、ＲＯＭ等の記憶装置９１に記憶されたソフトウェア（プログラム）を実行し、記憶装置９１、入力回路９２、及び出力回路９３等の制御装置４００の他のハードウェアと協働することにより実現される。なお、各制御部７５０、７００、６００等が用いるマップデータ等の設定データは、ソフトウェア（プログラム）の一部として、ＲＯＭ等の記憶装置９１に記憶されている。
以下、制御装置４００の各機能について詳細に説明する。

＜インバータ制御部６００＞
まず、インバータ制御部６００は、インバータＩＮのスイッチング素子をオンオフ制御することにより回転電機ＭＧの動作制御を行う。インバータ制御部６００は、トルク指令値Ｔｑｃｏｍのトルクを回転電機ＭＧが出力するようにインバータＩＮのスイッチング素子をオンオフ制御する。トルク指令値Ｔｑｃｏｍは、制御装置４００の外部の制御装置、又は制御装置４００の内部の他の制御部から伝達される。本実施の形態では、インバータ制御部６００は、ベクトル制御法を用いた電流フィードバック制御を行うように構成されている。本実施の形態では、インバータ制御部６００は、第１のインバータＩＮ１及び第１の回転電機ＭＧ１の制御を行う第１のインバータ制御部６０１と、第２のインバータＩＮ２及び第２の回転電機ＭＧ２の制御を行う第２のインバータ制御部６０２と、を備えている。

第１及び第２のトルク指令値Ｔｑｃｏｍ１、Ｔｑｃｏｍ２は、それぞれ運転状態に応じて正又は負に設定される。特に、ハイブリッド車両の回生制動時には、第２のトルク指令値Ｔｑｃｏｍ２は負に設定される（Ｔｑｃｏｍ２＜０）。この場合には、第２のインバータＩＮ２は、第２のインバータ制御信号Ｓ２１〜Ｓ２６に応答したスイッチング動作により、第２の回転電機ＭＧ２が発電した交流電圧を直流電圧に変換し、直流電圧（システム電圧ＶＨ）をコンバータ１５へ供給する。

第１のインバータ制御部６０１と第２のインバータ制御部６０２とは、同様の構成であるため、以下では、第１のインバータ制御部６０１を代表して説明する。

図３に示すように、第１のインバータ制御部６０１は、電流指令算出部６１０、電流制御部６４０、電圧座標変換部６５０、ＰＷＭ信号生成部６６０、電流座標変換部６２０、及び回転速度検出部６３０を備えている。回転速度検出部６３０は、第１の回転電機ＭＧ１の回転角センサ２８の出力信号に基づいて、第１の回転電機ＭＧ１のロータの回転角度θ１（磁極位置）及び回転角速度ω１を検出する。

電流指令算出部６１０は、第１の回転電機ＭＧ１の３相巻線に流す電流の指令値を、第１の回転電機ＭＧ１のｄｑ軸の回転座標系で表したｄ軸電流指令値Ｉｄｃｏｍ及びｑ軸電流指令値Ｉｑｃｏｍを算出する。ｄｑ軸の回転座標系は、第１の回転電機ＭＧ１のロータに設けられた永久磁石のＮ極の向き（磁極位置）に定めたｄ軸、及びｄ軸より電気角で９０°（π／２）進んだ方向に定めたｑ軸からなる、ロータの電気角での回転に同期して回転する２軸の回転座標系である。

電流指令算出部６１０は、第１のトルク指令値Ｔｑｃｏｍ１を、第１の回転電機ＭＧ１に出力させるようなｄ軸電流指令値Ｉｄｃｏｍ及びｑ軸電流指令値Ｉｑｃｏｍを算出する。電流指令算出部６１０は、最大トルク電流制御、弱め界磁制御などの電流ベクトル制御方法に従って、ｄｑ軸電流指令値Ｉｄｃｏｍ、Ｉｑｃｏｍを演算する。最大トルク電流制御では、同一電流に対して発生トルクを最大にするようなｄｑ軸電流指令値Ｉｄｃｏｍ、Ｉｑｃｏｍを算出する。弱め界磁制御では、最大トルク電流制御により算出されるｄｑ軸電流指令値Ｉｄｃｏｍ、Ｉｑｃｏｍよりも、ｄ軸電流指令値Ｉｄｃｏｍを負の方向に増加させる。弱め界磁制御では、第１のトルク指令値Ｔｑｃｏｍ１に応じて、定誘起電圧楕円（電圧制限楕円）上を、ｄｑ軸電流指令値Ｉｄｃｏｍ、Ｉｑｃｏｍを移動させる。弱め界磁制御では、基本波成分の振幅がほぼ固定されるようにトルク制御が実行される。

電流指令算出部６１０は、制御方式毎に第１のトルク指令値Ｔｑｃｏｍ１とｄｑ軸電流指令値Ｉｄｃｏｍ、Ｉｑｃｏｍとの関係が予め設定されたマップデータを用い、第１のトルク指令値Ｔｑｃｏｍ１に対応するｄｑ軸電流指令値Ｉｄｃｏｍ、Ｉｑｃｏｍを算出する。

電流指令算出部６１０は、最大トルク電流制御を実行可能な運転条件では、最大トルク電流制御によりｄｑ軸電流指令値を算出し、電圧制限楕円の制限により最大トルク電流制御によるｄｑ軸電流指令値の算出を実行できない運転条件では、弱め界磁制御によりｄｑ軸電流指令値を算出するように構成されている。

電流座標変換部６２０は、第１の回転電機ＭＧ１の電流センサ２７の出力信号に基づいて検出した各相の巻線に流れる３相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを、磁極位置θ１に基づいて３相２相変換及び回転座標変換を行って、ｄｑ軸回転座標系で表したｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑに変換する。電流制御部６４０は、ｄｑ軸電流Ｉｄ、Ｉｑが、ｄｑ軸電流指令値Ｉｄｃｏｍ、Ｉｑｃｏｍに近づくように、第１の回転電機ＭＧ１に印加する電圧の指令信号をｄｑ軸回転座標系で表したｄ軸電圧指令値Ｖｄ♯及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ♯を、ＰＩ制御等により変化させる電流フィードバック制御を行う。その後、電圧座標変換部６５０は、ｄｑ軸電圧指令値Ｖｄ♯、Ｖｑ♯を、磁極位置θ１に基づいて、固定座標変換及び２相３相変換を行って、３相各相の巻線への交流電圧指令値である３相交流電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗに変換する。なお、電圧座標変換には、システム電圧ＶＨも反映される。

ＰＷＭ信号生成部６６０は、３相交流電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗのそれぞれと、システム電圧ＶＨの振動幅を有し、キャリア周波数で振動するキャリア波（三角波）とを比較し、交流電圧指令値がキャリア波を上回った場合は、矩形パルス波をオンさせ、交流電圧指令値がキャリア波を下回った場合は、矩形パルス波をオフさせる。ＰＷＭ信号生成部６６０は、３相各相の矩形パルス波に基づいて、第１のインバータ制御信号Ｓ１１〜Ｓ１６を生成し、第１のインバータＩＮ１に出力する。

＜コンバータ制御部７５０＞
コンバータ制御部７５０は、電圧指令値ＶＨ＃が電源電圧Ｖｂよりも大きい場合に、システム電圧線７、８の直流電圧であるシステム電圧ＶＨが電圧指令値ＶＨ＃に近づくようにコンバータ１５を制御する。本実施の形態では、コンバータ制御部７５０は、電源電圧センサ１０の出力信号に基づいて電源電圧Ｖｂを検出し、システム電圧センサ１３の出力信号に基づいてシステム電圧ＶＨを検出する。コンバータ制御部７５０は、システム電圧ＶＨ及び電圧指令値ＶＨ＃に基づき、ＰＷＭ制御方式に従って、コンバータ制御信号Ｓ１〜Ｓ４のデューティ比を変化させる。

コンバータ制御部７５０は、電圧指令値ＶＨ＃が電源電圧Ｖｂ以下である場合は、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４を全てオフにさせ、直流電源Ｂとシステム電圧線７、８とを直結状態にする。

コンバータ１５は、昇圧動作時には、直流電源Ｂから供給された電源電圧Ｖｂを昇圧したシステム電圧ＶＨをインバータＩＮ１、ＩＮ２へ共通に供給する。コンバータ１５は、降圧動作時には、平滑コンデンサＣ０を介してインバータＩＮ１、ＩＮ２から供給されたシステム電圧ＶＨを降圧して直流電源Ｂに供給する。

＜電圧指令算出部７００＞
電圧指令算出部７００は、電源電圧Ｖｂ以上であってコンバータ１５の出力上限電圧Ｖｍａｘ以下の範囲で電圧指令値ＶＨ＃を算出する。

回転電機ＭＧは、回転速度ω及びトルクが増加すると、回転電機ＭＧの逆起電力が増加して誘起電圧が高くなるため、回転電機ＭＧの最大トルク電流制御を行う場合に必要な最小のシステム電圧ＶＨである必要最小電圧ＶＨＬが高くなる。最大トルク電流制御を行うためには、システム電圧ＶＨを、必要最小電圧ＶＨＬよりも高くする必要がある。一方で、コンバータ１５の昇圧には限界があり、コンバータ１５の出力電圧（システム電圧ＶＨ）には上限値（出力上限電圧Ｖｍａｘ）がある。

図４及び図７に示すように、電圧指令算出部７００は、現在の回転電機ＭＧのトルク指令値Ｔｑｃｏｍ及び回転速度ωの条件下で、回転電機ＭＧの最大トルク電流制御を行う場合に必要な最小のシステム電圧ＶＨである必要最小電圧ＶＨＬを算出する必要最小電圧算出部８００を備えている。

電圧指令算出部７００は、必要最小電圧ＶＨＬが出力上限電圧Ｖｍａｘ以下の場合は、電圧指令値ＶＨ＃を、必要最小電圧ＶＨＬ以上であって出力上限電圧Ｖｍａｘ以下である候補電圧範囲内に設定し、インバータ制御部６００は、最大トルク電流制御を実行する。一方、電圧指令算出部７００は、必要最小電圧ＶＨＬが出力上限電圧Ｖｍａｘより大きい場合は、電圧指令値ＶＨ＃を出力上限電圧Ｖｍａｘに設定し、弱め界磁制御を実行する。

図５に、最大トルク電流制御を実行する最大トルク領域を説明するための、トルク−回転速度特性を示す。縦軸が回転電機ＭＧのトルク、横軸が回転電機の回転速度ωであり、図中の実線は、最大トルク電流制御を行う場合の、各回転速度ωにおける最大トルクラインを示す。回転速度ωが基底回転速度以下である場合は、回転電機ＭＧの最大出力トルクは、回転電機ＭＧの電流が定格電流に制限されて定まり、回転速度ωの変化に対して一定値となる。回転速度ωが基底回転速度より大きくなると、回転電機ＭＧの最大出力トルクは、回転電機ＭＧの線間電圧がシステム電圧ＶＨに制限されて定まり、回転速度ωが増加するに従って減少していく。

図５の複数の実線カーブは、システム電圧ＶＨを変化させたときの、最大トルク電流制御の最大トルクラインの変化を図示したものである。図５に示すように、システム電圧ＶＨを電源電圧Ｖｂから出力上限電圧Ｖｍａｘまで昇圧させるに従って、最大トルクライン及び基底回転速度を高回転速度側にシフトさせることができ、最大トルク領域を拡大させることができる。システム電圧ＶＨが出力上限電圧Ｖｍａｘである場合に、基底回転速度が最も高くなり、最大トルク領域が最も広くなる。この出力上限電圧Ｖｍａｘに対応する最大トルク領域の内において、最大トルク電流制御が実行されるように、システム電圧ＶＨが必要最小電圧ＶＨＬから出力上限電圧Ｖｍａｘの範囲内で変化される。

この出力上限電圧Ｖｍａｘに対応する最大トルク領域よりも、高回転速度及び高トルク側の領域が、弱め界磁制御が実行される弱め界磁領域とされる。この弱め界磁領域では、システム電圧ＶＨは出力上限電圧Ｖｍａｘにされる。

最大トルク領域は、最大トルク電流制御の実行のための必要最小電圧ＶＨＬがシステム電圧ＶＨ（出力上限電圧Ｖｍａｘ）以下になる領域であり、弱め界磁領域は、必要最小電圧ＶＨＬがシステム電圧ＶＨ（出力上限電圧Ｖｍａｘ）より大きくなる領域である。

図６は、縦軸をインバータＩＮ及び回転電機ＭＧの総電力損失とし、横軸をシステム電圧ＶＨとした場合の、ある回転速度における、各トルクの等トルク曲線をプロットした図である。一般に、大きいトルクを発生させるには、大きいモータ電流が必要になるため、その分損失が大きくなる。図６中の破線は、最大トルク領域と弱め界磁領域とが切り替わるラインを示し、システム電圧ＶＨが必要最小電圧ＶＨＬになるラインである。図６より、最大トルク領域と弱め界磁領域の切り替わるライン付近において、インバータＩＮ及び回転電機ＭＧの総電力損失が小さくなることがわかる。

また、弱め界磁領域では、システム電圧ＶＨを小さくするほどインバータＩＮ及び回転電機ＭＧの総電力損失が大きくなることがわかる。そのため、第１及び第２の回転電機ＭＧ１、ＭＧ２を備え、第１の回転電機ＭＧ１の必要最小電圧ＶＨＬ（以下、第１の必要電圧Ｖｍｇ１と称す）、第２の回転電機ＭＧ２の必要最小電圧ＶＨＬ（以下、第２の必要電圧Ｖｍｇ２と称す）とが異なる場合は、システム電圧ＶＨを、Ｖｍｇ１及びＶｍｇ２のいずれか高い方の電圧に近づけるように電圧指令値ＶＨ♯を設定することにより、第１及び第２の回転電機ＭＧ１、ＭＧ２の双方を、最大トルク領域側で動作させることができ、損失を低減させることができる。本実施の形態では、後述するように、必要最小電圧算出部８００は、第１の必要電圧Ｖｍｇ１及び第２の必要電圧Ｖｍｇ２のより高い方の電圧を必要最小電圧ＶＨＬに設定するように構成されている。

最大トルク電流制御を実行する場合は、電圧指令値ＶＨ＃を、必要最小電圧ＶＨＬから出力上限電圧Ｖｍａｘの電圧範囲内で設定することができ、設定の自由度がある。そこで、電圧指令算出部７００は、必要最小電圧ＶＨＬ以上であってコンバータ１５の出力上限電圧Ｖｍａｘ以下の候補電圧範囲内で、コンバータ１５及びインバータＩＮの総和電力損失が最小になるシステム電圧ＶＨである低損失電圧ＶＨＬＬを電圧指令値ＶＨ♯に設定する損失最小指令算出部８０２を備えている。

しかし、総和電力損失が最小になるシステム電圧ＶＨを算出しようとすると、演算処理負荷が増加する問題があった。例えば、複数の電圧候補のそれぞれについて、図６に示すような、電力損失特性マップデータを用いた電力損失の算出を行い、複数の候補電圧から総和電力損失が最小となるとなる電圧を策定する必要がある。

そこで、損失最小指令算出部８０２は、必要最小電圧ＶＨＬが電源電圧Ｖｂ以上であってコンバータ１５の出力上限電圧Ｖｍａｘ以下である場合に、コンバータ１５の電力損失特性を表す、システム電圧ＶＨを変数とした多項式の係数であるコンバータの損失係数を算出し、インバータＩＮの電力損失特性を表す、システム電圧ＶＨを変数とした多項式の係数であるインバータの損失係数を算出する。そして、損失最小指令算出部８０２は、多項式の次数毎にコンバータの損失係数及びインバータの損失係数の総和を算出し、算出した次数毎の総和損失係数に基づいて、候補電圧範囲内の低損失電圧ＶＨＬＬを算出し、低損失電圧ＶＨＬＬを電圧指令値ＶＨ＃に設定するように構成されている。

この構成によれば、多項式の次数毎にコンバータの損失係数及びインバータの損失係数の総和を算出した総和損失係数に基づいて、低損失電圧ＶＨＬＬを算出するので、複数の電圧候補のそれぞれについてマップデータを用いた算出を行う必要がないため、演算処理負荷を低減させることができる。また、各電力損失特性を、多項式で近似しているので、電力損失特性をそのままマップデータ化するよりも、記憶装置の記憶量を大幅に低減することができる。

以下で、電圧指令算出部７００の各部の構成について詳細に説明する。
＜必要最小電圧算出部８００＞
まず、必要最小電圧算出部８００の詳細構成について説明する。必要最小電圧算出部８００は、第１の回転電機ＭＧ１について、現在の第１の回転電機ＭＧ１のトルク指令値Ｔｑｃｏｍ１及び回転速度ω１の条件下で、第１の回転電機ＭＧ１の最大トルク電流制御を行う場合に必要な最小のシステム電圧ＶＨである第１の必要電圧Ｖｍｇ１を算出する。また、必要最小電圧算出部８００は、第２の回転電機ＭＧ２について、現在の第２の回転電機ＭＧ２のトルク指令値Ｔｑｃｏｍ２及び回転速度ω２の条件下で、第２の回転電機ＭＧ２の最大トルク電流制御を行う場合に必要な最小のシステム電圧ＶＨである第２の必要電圧Ｖｍｇ２を算出する。そして、必要最小電圧算出部８００は、第１の必要電圧Ｖｍｇ１及び第２の必要電圧Ｖｍｇ２の中の最大値を必要最小電圧ＶＨＬに設定する。

この構成によれば、第１及び第２の回転電機ＭＧ１、ＭＧ２の双方とも最大トルク電流制御を実行できる最小のシステム電圧ＶＨを、必要最小電圧ＶＨＬに設定することができる。よって、電力損失が増加する弱め界磁制御の実行を避け、第１及び第２のインバータ及び回転電機の電力損失を低減させることができる。

本実施の形態では、図７に示すように、必要最小電圧算出部８００は、第１及び第２の最大トルク電流指令算出部１１１０、第１及び第２のインダクタンス算出部１１２０、第１及び第２の必要電圧算出部１１３０、及び最大電圧演算部１１４０を備えている。

第１の最大トルク電流指令算出部１１１０は、最大トルク電流制御の実行により第１の回転電機ＭＧ１に第１のトルク指令値Ｔｑｃｏｍ１を出力させる第１の最大トルクｄｑ軸電流指令値Ｉｄｃｏｍ＿ｌｏｓｓ１、Ｉｑｃｏｍ＿ｌｏｓｓ１を算出する。第１の最大トルク電流指令算出部１１１０は、第１のインバータ制御部６０１の電流指令算出部６１０と同様の方法によりｄｑ軸電流指令値を算出する。

本実施の形態では、第１の最大トルク電流指令算出部１１１０は、基底回転速度以下の予め設定された回転速度（例えば、ω１＝０）の既定運転条件において、第１の最大トルクｄｑ軸電流指令値Ｉｄｃｏｍ＿ｌｏｓｓ１、Ｉｑｃｏｍ＿ｌｏｓｓ１を算出する。この構成によれば、現在の運転条件が弱め界磁領域であっても、最大トルク電流制御用の電流指令値を確実に算出することができる。

第１の最大トルク電流指令算出部１１１０は、第１のトルク指令値Ｔｑｃｏｍ１と第１の最大トルクｄｑ軸電流指令値Ｉｄｃｏｍ＿ｌｏｓｓ１、Ｉｑｃｏｍ＿ｌｏｓｓ１との関係が予め設定されたマップデータを用い、第１のトルク指令値Ｔｑｃｏｍ１に対応する第１の最大トルクｄｑ軸電流指令値Ｉｄｃｏｍ＿ｌｏｓｓ１、Ｉｑｃｏｍ＿ｌｏｓｓ１を算出する。マップデータは、実測値、又は磁界解析に基づいて予め設定されている。マップデータは、所定のトルク指令値の間隔（刻み）で、各トルク指令値に対応するｑ軸電流指令値及びｄ軸電流指令値が設定されている。

第１のインダクタンス算出部１１２０は、第１の最大トルクｄｑ軸電流指令値Ｉｄｃｏｍ＿ｌｏｓｓ１、Ｉｑｃｏｍ＿ｌｏｓｓ１に対応する第１の回転電機ＭＧ１の第１のｄｑ軸インダクタンスＬｄ＿ｌｏｓｓ１、Ｌｑ＿ｌｏｓｓ１を算出する。第１のインダクタンス算出部１１２０は、第１の最大トルクｄｑ軸電流指令値Ｉｄｃｏｍ＿ｌｏｓｓ１、Ｉｑｃｏｍ＿ｌｏｓｓ１と第１のｄｑ軸インダクタンスＬｄ＿ｌｏｓｓ１、Ｌｑ＿ｌｏｓｓ１との関係が予め設定されたマップデータを用い、第１の最大トルクｄｑ軸電流指令値Ｉｄｃｏｍ＿ｌｏｓｓ１、Ｉｑｃｏｍ＿ｌｏｓｓ１に対応する第１のｄｑ軸インダクタンスＬｄ＿ｌｏｓｓ１、Ｌｑ＿ｌｏｓｓ１を算出する。

第１の必要電圧算出部１１３０は、第１の最大トルクｄｑ軸電流指令値Ｉｄｃｏｍ＿ｌｏｓｓ１、Ｉｑｃｏｍ＿ｌｏｓｓ１、第１のｄｑ軸インダクタンスＬｄ＿ｌｏｓｓ１、Ｌｑ＿ｌｏｓｓ１、及び第１の回転電機ＭＧ１の回転速度ω１に基づいて、次式を用い、第１の必要電圧Ｖｍｇ１を算出する。

ここで、η１は電圧利用率であり、システム電圧ＶＨを第１の回転電機ＭＧ１の線間電圧に変換する比を表わす。よって、式（１）は、平方根の演算により第１の回転電機ＭＧ１の最大トルク電流制御を行う場合に必要な最小の第１の回転電機ＭＧ１の線間電圧を算出し、η１を用いて線間電圧をシステム電圧に変換している。Ｒ１は第１の回転電機ＭＧ１の固定子の巻線の抵抗であり、φｍａｇ１は第１の回転電機ＭＧ１の回転子の永久磁石の磁束である。

第２の最大トルク電流指令算出部１１１０は、第１の最大トルク電流指令算出部１１１０と同様の方法で、最大トルク電流制御の実行により第２の回転電機ＭＧ２に第２のトルク指令値Ｔｑｃｏｍ２を出力させる第２の最大トルクｄｑ軸電流指令値Ｉｄｃｏｍ＿ｌｏｓｓ２、Ｉｑｃｏｍ＿ｌｏｓｓ２を算出する。

第２のインダクタンス算出部１１２０は、第１のインダクタンス算出部１１２０と同様の方法で、第２の最大トルクｄｑ軸電流指令値Ｉｄｃｏｍ＿ｌｏｓｓ２、Ｉｑｃｏｍ＿ｌｏｓｓ２に対応する第２の回転電機ＭＧ１の第２のｄｑ軸インダクタンスＬｄ＿ｌｏｓｓ２、Ｌｑ＿ｌｏｓｓ２を算出する。

第２の必要電圧算出部１１３０は、第２の最大トルクｄｑ軸電流指令値Ｉｄｃｏｍ＿ｌｏｓｓ２、Ｉｑｃｏｍ＿ｌｏｓｓ２、第２のｄｑ軸インダクタンスＬｄ＿ｌｏｓｓ２、Ｌｑ＿ｌｏｓｓ２、及び第２の回転電機ＭＧ２の回転速度ω２に基づいて、次式を用い、第２の必要電圧Ｖｍｇ２を算出する。

ここで、η２は電圧利用率であり、システム電圧ＶＨを第２の回転電機ＭＧ２の線間電圧に変換する比を表わす。Ｒ２は第２の回転電機ＭＧ２の固定子の巻線の抵抗であり、φｍａｇ２は第２の回転電機ＭＧ２の回転子の永久磁石の磁束である。

最大電圧演算部１１４０は、次式を用いて、第１の必要電圧Ｖｍｇ１、第２の必要電圧Ｖｍｇ２、電源電圧Ｖｂの中の最大値を算出し、最大値を必要最小電圧ＶＨＬに設定する。
ＶＨＬ＝ＭＡＸ（Ｖｍｇ１、Ｖｍｇ２、Ｖｂ） ・・・（３）
ここで、ＭＡＸ（Ａ、Ｂ、Ｃ）は、Ａ、Ｂ、Ｃのうち、最も大きい値を出力する関数である。なお、ＶＨＬ＝ＭＡＸ（Ｖｍｇ１、Ｖｍｇ２）とされてもよい。

＜損失最小指令算出部８０２＞
損失最小指令算出部８０２は、上記のように、必要最小電圧ＶＨＬが電源電圧Ｖｂ以上であってコンバータ１５の出力上限電圧Ｖｍａｘ以下である場合に、コンバータ１５の電力損失特性を表す、システム電圧ＶＨを変数とした多項式の係数であるコンバータの損失係数を算出し、インバータＩＮの電力損失特性を表す、システム電圧ＶＨを変数とした多項式の係数であるインバータの損失係数を算出し、多項式の次数毎にコンバータの損失係数及びインバータの損失係数の総和を算出する。そして、損失最小指令算出部８０２は、算出した次数毎の総和損失係数に基づいて、必要最小電圧ＶＨＬ以上であってコンバータ１５の出力上限電圧Ｖｍａｘ以下の候補電圧範囲内で、コンバータ１５及びインバータＩＮの総和電力損失が最小になるシステム電圧ＶＨである低損失電圧ＶＨＬＬを算出し、低損失電圧ＶＨＬＬを電圧指令値ＶＨ＃に設定する。

まず、コンバータ１５の電力損失特性について説明する。図８に、コンバータ１５の出力（出力電力）が低い場合（本例では出力がゼロ）の電力損失特性を示す。横軸がシステム電圧ＶＨであり、縦軸がコンバータ１５の電力損失である。コンバータ１５の電力損失は、システム電圧ＶＨが電源電圧Ｖｂから電源電圧の２倍値２×Ｖｂの範囲内において、上に凸の放物線状の特性になる。システム電圧ＶＨが電源電圧の２倍値２×Ｖｂ以上では、システム電圧ＶＨが増加するに従って、コンバータ１５の電力損失が増加する単調増加特性になる。そのため、必要最小電圧ＶＨＬがＶｂから２×Ｖｂの範囲内にあるときには、必要最小電圧ＶＨＬを電圧指令値ＶＨ＃に設定するだけでは、回転電機駆動装置１０００の総電力損失が必ずしも最小にならない。

そのため、損失最小指令算出部８０２では、必要最小電圧ＶＨＬが電源電圧Ｖｂから電源電圧の２倍値２×Ｖｂの範囲内にあるか否かを判別し、範囲内にある場合には、コンバータ１５の上に凸の放物線状の電力損失特性を考慮して、電圧指令値ＶＨ＃を設定する処理を行う。

図９は、損失最小指令算出部８０２の処理を表すフローチャートである。まず、損失最小指令算出部８０２は、ステップＳＴ１００で、電源電圧Ｖｂ、第１及び第２の必要電圧Ｖｍｇ１、Ｖｍｇ２、必要最小電圧ＶＨＬの情報を読み込む。そして、損失最小指令算出部８０２は、ステップＳＴ１１０で、必要最小電圧ＶＨＬが電源電圧Ｖｂ以上であって電源電圧の２倍値２×Ｖｂ以下の範囲内にあるか否かを判定し、範囲内にあると判定した場合は、ステップＳＴ１２０に進み、範囲外にあると判定した場合は、ステップＳＴ１６５に進む。

損失最小指令算出部８０２は、ステップＳＴ１２０で、コンバータ１５の電力損失特性を表す、システム電圧ＶＨを変数とした多項式の係数であるコンバータの損失係数を算出し、インバータＩＮの電力損失特性を表す、システム電圧ＶＨを変数とした多項式の係数であるインバータの損失係数を算出し、多項式の次数毎にコンバータの損失係数及びインバータの損失係数の総和（総和損失係数）を算出する。

本実施の形態では、コンバータ１５の電力損失特性を表す多項式は、次式に示すように、２次以下（本例では２次）の多項式とされている。

ここで、Ｐｌｏｓｓ＿ｄｃｄｃは、コンバータ１５の電力損失であり、Ａ０ｄｃｄｃは、０次のコンバータの損失係数であり、Ａ１ｄｃｄｃは、１次のコンバータの損失係数であり、Ａ２ｄｃｄｃは、２次のコンバータの損失係数である。

図１０に示すように、損失最小指令算出部８０２は、各次数について、電源電圧Ｖｂとコンバータ１５の出力（出力電力）とコンバータの損失係数との関係が予め設定された関係特性を用い、現在の電源電圧Ｖｂ及びコンバータ１５の出力に対応するコンバータの損失係数を算出する。本例では、損失最小指令算出部８０２は、電源電圧Ｖｂとコンバータ１５の出力と０次のコンバータの損失係数Ａ０ｄｃｄｃとの関係が予め設定されたマップデータを用い、現在の電源電圧Ｖｂ及びコンバータ１５の出力に対応する０次のコンバータの損失係数Ａ０ｄｃｄｃを算出する。同様に、損失最小指令算出部８０２は、電源電圧Ｖｂとコンバータ１５の出力と１次のコンバータの損失係数Ａ１ｄｃｄｃとの関係が予め設定されたマップデータを用い、現在の電源電圧Ｖｂ及びコンバータ１５の出力に対応する１次のコンバータの損失係数Ａ１ｄｃｄｃを算出する。また、損失最小指令算出部８０２は、電源電圧Ｖｂとコンバータ１５の出力と２次のコンバータの損失係数Ａ２ｄｃｄｃとの関係が予め設定されたマップデータを用い、現在の電源電圧Ｖｂ及びコンバータ１５の出力に対応する２次のインバータの損失係数Ａ２ｄｃｄｃを算出する。

コンバータの損失係数のそれぞれは、電源電圧Ｖｂから電源電圧の２倍値２×Ｖｂまでのシステム電圧ＶＨの範囲のコンバータ１５の電力損失データに基づいて予め設定されている。また、コンバータの損失係数のそれぞれは、実測値、コンバータの損失計算から求めた損失データを基に、最小二乗法を用いて予め設定されている。

本実施の形態では、損失最小指令算出部８０２は、インバータの損失係数を、第１及び第２のインバータＩＮ１、ＩＮ２のそれぞれについて算出するように構成されている。また、損失最小指令算出部８０２は、インバータＩＮに加えて回転電機ＭＧの電力損失特性を表す、システム電圧ＶＨを変数とした多項式の係数であるインバータの損失係数を算出するように構成されている。すなわち、損失最小指令算出部８０２は、第１のインバータＩＮ１及び第１の回転電機ＭＧ１の合計の電力損失特性を表す、システム電圧ＶＨを変数とした多項式の係数である第１インバータの損失係数を算出する。損失最小指令算出部８０２は、第２のインバータＩＮ２及び第２の回転電機ＭＧ２の合計の電力損失特性を表す、システム電圧ＶＨを変数とした多項式の係数である第２インバータの損失係数を算出する。

第１のインバータＩＮ１及び第１の回転電機ＭＧ１の合計の電力損失特性を表す多項式は、次式に示すように、２次以下（本例では２次）の多項式とされている。

ここで、Ｐｌｏｓｓ＿ｍｇ１は、第１のインバータＩＮ１及び第１の回転電機ＭＧ１の合計の電力損失であり、Ａ０ｍｇ１は、０次の第１インバータの損失係数であり、Ａ１ｍｇ１は、１次の第１インバータの損失係数であり、Ａ２ｍｇ１は、２次の第１インバータの損失係数である。

図１１に示すように、損失最小指令算出部８０２は、各次数について、第１の回転電機ＭＧ１の出力トルクと第１の回転電機ＭＧ１の回転速度ω１と第１インバータの損失係数との関係が予め設定された関係特性を用い、現在の第１の回転電機ＭＧ１のトルク指令値Ｔｑｃｏｍ１及び回転速度ω１に対応する第１インバータの損失係数を算出する。本例では、損失最小指令算出部８０２は、第１の回転電機ＭＧ１の出力トルクと回転速度ω１と０次の第１インバータの損失係数Ａ０ｍｇ１との関係が予め設定されたマップデータを用い、現在の第１の回転電機ＭＧ１のトルク指令値Ｔｑｃｏｍ１及び回転速度ω１に対応する０次の第１インバータの損失係数Ａ０ｍｇ１を算出する。同様に、損失最小指令算出部８０２は、第１の回転電機ＭＧ１の出力トルクと回転速度ω１と１次の第１インバータの損失係数Ａ１ｍｇ１との関係が予め設定されたマップデータを用い、現在の第１の回転電機ＭＧ１のトルク指令値Ｔｑｃｏｍ１及び回転速度ω１に対応する１次の第１インバータの損失係数Ａ１ｍｇ１を算出する。損失最小指令算出部８０２は、第１の回転電機ＭＧ１の出力トルクと回転速度ω１と２次の第１インバータの損失係数Ａ２ｍｇ１との関係が予め設定されたマップデータを用い、現在の第１の回転電機ＭＧ１のトルク指令値Ｔｑｃｏｍ１及び回転速度ω１に対応する２次の第１インバータの損失係数Ａ２ｍｇ１を算出する。

第１インバータの損失係数のそれぞれは、電源電圧Ｖｂから電源電圧の２倍値２×Ｖｂまでのシステム電圧ＶＨの範囲の第１のインバータＩＮ１及び第１の回転電機ＭＧ１の合計の電力損失データに基づいて予め設定されている。また、第１インバータの損失係数のそれぞれは、実測値、磁界解析、インバータの損失計算から求めた損失データを基に、最小二乗法を用いて予め設定されている。

第２のインバータＩＮ２及び第２の回転電機ＭＧ２の合計の電力損失特性を表す多項式は、次式に示すように、２次以下（本例では２次）の多項式とされている。

ここで、Ｐｌｏｓｓ＿ｍｇ２は、第２のインバータＩＮ２及び第２の回転電機ＭＧ２の合計の電力損失であり、Ａ０ｍｇ２は、０次の第２インバータの損失係数であり、Ａ１ｍｇ２は、１次の第２インバータの損失係数であり、Ａ２ｍｇ２は、２次の第２インバータの損失係数である。

図１２に示すように、損失最小指令算出部８０２は、各次数について、第２の回転電機ＭＧ２の出力トルクと第２の回転電機ＭＧ２の回転速度ω２と第２インバータの損失係数との関係が予め設定された関係特性を用い、現在の第２の回転電機ＭＧ２のトルク指令値Ｔｑｃｏｍ２及び回転速度ω２に対応する第２インバータの損失係数を算出する。本例では、損失最小指令算出部８０２は、第２の回転電機ＭＧ２の出力トルクと回転速度ω２と０次の第２インバータの損失係数Ａ０ｍｇ２との関係が予め設定されたマップデータを用い、現在の第２の回転電機ＭＧ２のトルク指令値Ｔｑｃｏｍ２及び回転速度ω２に対応する０次の第２インバータの損失係数Ａ０ｍｇ２を算出する。同様に、損失最小指令算出部８０２は、第２の回転電機ＭＧ２の出力トルクと回転速度ω２と１次の第２インバータの損失係数Ａ１ｍｇ２との関係が予め設定されたマップデータを用い、現在の第２の回転電機ＭＧ２のトルク指令値Ｔｑｃｏｍ２及び回転速度ω２に対応する１次の第２インバータの損失係数Ａ１ｍｇ２を算出する。損失最小指令算出部８０２は、第２の回転電機ＭＧ２の出力トルクと回転速度ω２と２次の第２インバータの損失係数Ａ２ｍｇ２との関係が予め設定されたマップデータを用い、現在の第２の回転電機ＭＧ２のトルク指令値Ｔｑｃｏｍ２及び回転速度ω２に対応する２次の第２インバータの損失係数Ａ２ｍｇ２を算出する。

第２インバータの損失係数のそれぞれは、電源電圧Ｖｂから電源電圧の２倍値２×Ｖｂまでのシステム電圧ＶＨの範囲の第２のインバータＩＮ２及び第２の回転電機ＭＧ２の合計の電力損失データに基づいて予め設定されている。また、第２インバータの損失係数のそれぞれは、実測値、磁界解析、インバータの損失計算から求めた損失データを基に、最小二乗法を用いて予め設定されている。

損失最小指令算出部８０２は、次式に示すように、多項式の次数毎に、コンバータの損失係数、第１インバータの損失係数、及び第２インバータの損失係数の総和（総和損失係数）を算出する。
Ａ０＝Ａ０ｄｃｄｃ＋Ａ０ｍｇ１＋Ａ０ｍｇ２
Ａ１＝Ａ１ｄｃｄｃ＋Ａ１ｍｇ１＋Ａ１ｍｇ２ ・・・（７）
Ａ２＝Ａ２ｄｃｄｃ＋Ａ２ｍｇ１＋Ａ２ｍｇ２
ここで、Ａ０は、０次の総和損失係数であり、Ａ１は、１次の総和損失係数であり、Ａ２は、２次の総和損失係数である。

なお、コンバータ１５の電力損失Ｐｌｏｓｓ＿ｄｃｄｃ、第１のインバータＩＮ１及び第１の回転電機ＭＧ１の合計電力損失Ｐｌｏｓｓ＿ｍｇ１、並びに第２のインバータＩＮ２及び第２の回転電機ＭＧ２の合計電力損失Ｐｌｏｓｓ＿ｍｇ２を合計した総和電力損失Ｐｌｏｓｓは、次式に示すように、総和損失係数Ａ０、Ａ１、Ａ２を用いた多項式になる。

次に、ステップＳＴ１３０で、損失最小指令算出部８０２は、２次の総和損失係数Ａ２が正の値であるか否かを判定し、Ａ２が正値の場合はステップＳＴ１４０に進み、Ａ２が０または負値の場合はステップＳＴ１６０に進む。図１３に示すように、２次の総和損失係数Ａ２が正の値であれば、総和電力損失が下に凸になり、２次の総和損失係数Ａ２が負の値であれば、総和電力損失が上に凸になる。

ステップＳＴ１４０で、損失最小指令算出部８０２は、２次及び１次の総和損失係数Ａ２、Ａ１に基づいて総和電力損失が極小になるシステム電圧ＶＨである極電圧Ｖｐｌを算出する。損失最小指令算出部８０２は、２次式の極値を求める理論式である次式を用いて、極電圧Ｖｐｌを算出する。よって、２次及び１次の総和損失係数Ａ２、Ａ１を用いた簡単な演算で、極電圧Ｖｐｌを算出することができ、演算負荷を大幅に低減できる。
Ｖｐｌ＝−Ａ１／（２×Ａ２） ・・・（９）

そして、損失最小指令算出部８０２は、極電圧Ｖｐｌが電源電圧の２倍値２×Ｖｂより大きいか否かを判定し、大きい場合はステップＳＴ１７１に進み、それ以外の場合はステップＳＴ１５０に進む。

ステップＳＴ１７１で、損失最小指令算出部８０２は、図１４に示すように、極電圧Ｖｐｌが電源電圧の２倍値２×Ｖｂより大きい場合は、電源電圧の２倍値２×Ｖｂを低損失電圧ＶＨＬＬに設定する。これは、図８を用いて説明したように、システム電圧ＶＨが電源電圧の２倍値２×Ｖｂより大きくなると、コンバータ１５の電力損失が大きくなるためである。

損失最小指令算出部８０２は、ステップＳＴ１５０で、極電圧Ｖｐｌが必要最小電圧ＶＨＬより小さくなるか否かを判定し、小さくなる場合はステップＳＴ１７２に進み、それ以外の場合はステップＳＴ１７３に進む。

ステップＳＴ１７２で、損失最小指令算出部８０２は、図１５に示すように、極電圧Ｖｐｌが必要最小電圧ＶＨＬより小さくなる場合は、必要最小電圧ＶＨＬを低損失電圧ＶＨＬＬに設定する。これは、必要最小電圧ＶＨＬ以上の電圧指令値ＶＨ＃の設定可能範囲において、必要最小電圧ＶＨＬで総和電力損失が最小になるためである。

ステップＳＴ１７３で、損失最小指令算出部８０２は、図１６に示すように、極電圧Ｖｐｌが必要最小電圧ＶＨＬから電源電圧の２倍値２×Ｖｂの範囲にある場合は極電圧Ｖｐｌを低損失電圧ＶＨＬＬに設定する。これは、極電圧Ｖｐｌで、総和電力損失が最小になるためである。

損失最小指令算出部８０２は、ステップＳＴ１３０において２次の総和損失係数Ａ２が０又は負値であると判定した場合は、ステップＳＴ１６０で、総和損失係数に基づいて、必要最小電圧ＶＨＬ及び電源電圧の２倍値２×Ｖｂのいずれか総和電力損失が小さくなる方を判定する。本実施の形態では、図１７に示すように、損失最小指令算出部８０２は、総和電力損失が極大になるシステム電圧ＶＨである極電圧Ｖｐｌが、必要最小電圧ＶＨＬ及び電源電圧の２倍値２×Ｖｂの平均電圧Ｖａｖｅより小さくなるか否かを判定し、小さい場合はステップＳＴ１７４に進み、それ以外の場合はステップＳＴ１７５に進む。損失最小指令算出部８０２は、次式を用いて、平均電圧Ｖａｖｅを算出する。
Ｖａｖｅ＝（ＶＨＬ＋２×Ｖｂ）／２ ・・・（１０）

図１７に示すように、極電圧Ｖｐｌが平均電圧Ｖａｖｅより小さくなる場合は、電源電圧の２倍値２×Ｖｂで、総和電力損失が最小になると推定することができ、極電圧Ｖｐｌが平均電圧Ｖａｖｅより大きくなる場合は、必要最小電圧ＶＨＬで、総和電力損失が最小になると推定することができる。

よって、ステップＳＴ１７４で、損失最小指令算出部８０２は、極電圧Ｖｐｌが平均電圧Ｖａｖｅより小さくなる場合は、電源電圧の２倍値２×Ｖｂを低損失電圧ＶＨＬＬに設定する。一方、ステップＳＴ１７５で、損失最小指令算出部８０２は、極電圧Ｖｐｌが平均電圧Ｖａｖｅ以上になる場合は、必要最小電圧ＶＨＬを低損失電圧ＶＨＬＬに設定する。

なお、損失最小指令算出部８０２は、ステップＳＴ１６０で、式（８）の総和電力損失Ｐｌｏｓｓの算出式を用い、システム電圧ＶＨが必要最小電圧ＶＨＬである場合の総和電力損失Ｐｌｏｓｓ（ＶＨＬ）、及びシステム電圧ＶＨが電源電圧の２倍値２×Ｖｂである場合の総和電力損失Ｐｌｏｓｓ（２×Ｖｂ）を算出し、いずれが小さいかを判定するように構成されてもよい。

損失最小指令算出部８０２は、ステップＳＴ１１０において必要最小電圧ＶＨＬが電源電圧Ｖｂから電源電圧の２倍値２×Ｖｂの範囲外であり、必要最小電圧ＶＨＬが電源電圧の２倍値２×Ｖｂより大きいと判定した場合は、ステップＳＴ１６５で、必要最小電圧ＶＨＬが出力上限電圧Ｖｍａｘより小さくなるか否かを判定し、小さくなる場合は、ステップＳＴ１７６に進み、それ以外の場合は、ステップＳＴ１７７に進む。

ステップＳＴ１７６で、損失最小指令算出部８０２は、必要最小電圧ＶＨＬが電源電圧の２倍値２×Ｖｂから出力上限電圧Ｖｍａｘの範囲内にある場合は、必要最小電圧ＶＨＬを低損失電圧ＶＨＬＬに設定する。これは、必要最小電圧ＶＨＬ以上の電圧指令値ＶＨ＃の設定可能範囲において、必要最小電圧ＶＨＬで総和電力損失が最小になるためである。

一方、ステップＳＴ１７７で、損失最小指令算出部８０２は、必要最小電圧ＶＨＬが出力上限電圧Ｖｍａｘ以上になる場合は、出力上限電圧Ｖｍａｘを低損失電圧ＶＨＬＬに設定する。

＜アルゴリズム選択部８０３＞
コンバータ１５の出力（出力電力）が大きくなるに従って、コンバータ１５の電力損失特性は、図８に示した特性から、システム電圧ＶＨの増加に対して、電力損失が単調増加する単調増加特性に近づいていく。そのため、コンバータ１５の出力がある程度大きくなると、必要最小電圧ＶＨＬで総和電力損失が最小になる。

そこで、本実施の形態では、電圧指令算出部７００は、図４及び図１８に示すように、コンバータ１５の出力（出力電力）が、予め設定した判定出力Ｐｍｇ＿ｔｈ以上になった場合は、損失最小指令算出部８０２が設定する電圧指令値ＶＨ＃（低損失電圧ＶＨＬＬ）に代えて、必要最小電圧ＶＨＬを最終的な電圧指令値ＶＨ＃に設定するアルゴリズム選択部８０３を備えている。

アルゴリズム選択部８０３は、回転電機ＭＧの出力Ｐｍｇを算出する回転電機出力算出部８０１を備えている。本実施の形態では、第１の回転電機出力算出部８０１は、第１のトルク指令値Ｔｑｃｏｍ１及び第１の回転電機ＭＧ１の回転速度ω１に基づいて、第１の回転電機ＭＧ１の出力Ｐｍｇ１を算出する（例えば、Ｐｍｇ１＝Ｔｑｃｏｍ１×ω１）。第２の回転電機出力算出部８０１は、第２のトルク指令値Ｔｑｃｏｍ２及び第２の回転電機ＭＧ２の回転速度ω２に基づいて、第２の回転電機ＭＧ２の出力Ｐｍｇ２を算出する（例えば、Ｐｍｇ２＝Ｔｑｃｏｍ２×ω２）。

アルゴリズム選択部８０３は、第１の回転電機ＭＧ１の出力Ｐｍｇ１の絶対値と、第２の回転電機ＭＧ２の出力Ｐｍｇ２の絶対値との大きい方を選択し、最大回転電機出力Ｐｍｇ＿ｍａｘとして出力する最大値選択部９１０を備えている。なお、最大値選択部９１０は、第１の回転電機ＭＧ１の出力Ｐｍｇ１と第２の回転電機ＭＧ２の出力Ｐｍｇ２との合計値の絶対値を、最大回転電機出力Ｐｍｇ＿ｍａｘとして出力するように構成されてもよい。

アルゴリズム選択部８０３は、最大回転電機出力Ｐｍｇ＿ｍａｘが判定出力Ｐｍｇ＿ｔｈ以上である場合は、損失最小指令算出部８０２が設定した低損失電圧ＶＨＬＬを、そのまま最終的な電圧指令値ＶＨ＃として出力し、最大回転電機出力Ｐｍｇ＿ｍａｘが判定出力Ｐｍｇ＿ｔｈ未満である場合は、必要最小電圧ＶＨＬを最終的な電圧指令値ＶＨ＃として出力する。

＜まとめ＞
以上の構成によれば、複数の電圧候補のそれぞれについて、電力損失特性のマップデータを用いて各電力損失を算出し、総和電力損失が最小になる電圧指令値を探索することなく、各電力損失特性を表した多項式の係数に基づいて、判定ロジックと簡単な演算式により算出することができ、演算処理負荷を低減できる。各次数の係数の算出には、マップデータが用いられているが、マップデータから現在の運転条件に対応する値を１回読み出すだけであるので、複数の電圧候補のそれぞれについてマップデータを用いた算出を行う必要がない。また、各電力損失特性を、簡単な２次の多項式で近似し、各次数の係数をマップデータ化しているので、電力損失特性をそのままマップデータ化するよりも、記憶装置の記憶量を大幅に低減することができる。例えば、システム電圧ＶＨが１５０Ｖから６５０Ｖまで変化する場合に、５０Ｖ刻みで電力損失特性のデータテーブルを準備すると、１０セットのデータテーブルが必要になるが、２次式で近似すると、係数分の３セット（Ａ２、Ａ１の係数しか使わないとすると最小２セット）までデータテーブルの数を少なくできる。また、本実施の形態では、２次及び１次の総和損失係数Ａ２、Ａ１に基づいて算出した極電圧Ｖｐｌを用いて、電圧指令値ＶＨ＃を設定しているため、複数の電圧候補のそれぞれについて、多項式を用いた電力損失の算出を行う必要がなく、演算処理負荷を低減できる。よって、演算処理負荷を低減しつつ、回転電機駆動装置１０００の総和電力損失を低減することができる。

実施の形態２．
実施の形態２に係る回転電機駆動装置１０００の制御装置４００について説明する。上記の実施の形態１と同様の構成部分は説明を省略する。本実施の形態に係る制御装置４００の基本的な構成は実施の形態１と同様であるが、回転電機駆動装置１０００の共振が生じる共振電圧を避けるように、電圧指令値ＶＨ＃が設定される点が異なる。

上記の実施の形態１で設定された電圧指令値ＶＨ＃をそのまま用いた場合、コンバータ１５に用いるインダクタンスやコンデンサの定数の選び方、動作点の選び方によっては、コンバータ１５のＬＣ共振によって、コンバータ１５の電圧、電流の脈動が生じ得る。そこで、回転電機駆動装置１０００の総和電力損失をできるだけ低減しつつ、コンバータ１５のＬＣ共振を抑制するための電圧指令値ＶＨ＃を算出することが望まれる。

そこで、本実施の形態では、電圧指令算出部７００は、回転電機駆動装置１０００の共振を生じる電圧指令値ＶＨ＃である共振電圧指令値よりも大きい値に予め設定された共振回避電圧ＶＨＬＣにより、損失最小指令算出部８０２が設定した電圧指令値ＶＨ＃を下限制限した値を、最終的な電圧指令値ＶＨ＃に設定するように構成されている。

図１９に示すように、電圧指令算出部７００は、共振回避電圧ＶＨＬＣを算出する共振回避電圧算出部１２２０を備えている。共振回避電圧算出部１２２０は、トルク指令値Ｔｑｃｏｍと回転電機ＭＧの回転速度ωと共振回避電圧ＶＨＬＣとの関係が予め設定されたマップデータを用い、現在のトルク指令値Ｔｑｃｏｍと回転電機ＭＧの回転速度ωに対応する共振回避電圧ＶＨＬＣを算出する。

電圧指令算出部７００は、上記の実施の形態１と同様の方法により算出された電圧指令値ＶＨ＃と共振回避電圧ＶＨＬＣとの大きい方を選択し、最終的な電圧指令値ＶＨ＃として出力する最大値選択部１２３０を備えている。

上記のような構成とすることで、実施の形態１の効果をできるだけ維持しつつ、ＬＣ共振の抑制が可能である。

実施の形態３．
実施の形態３に係る回転電機駆動装置１０００の制御装置４００について説明する。上記の実施の形態１、２と同様の構成部分は説明を省略する。本実施の形態に係る制御装置４００の基本的な構成は実施の形態１、２と同様であるが、予め設定された回避電圧範囲を避けるように、電圧指令値ＶＨ＃が設定される点が異なる。

実施の形態１、２において算出された電圧指令値ＶＨ＃をそのまま用いた場合、コンバータ１５に用いるインダクタンスやコンデンサの定数の選び方、動作点の選び方によっては、システム電圧ＶＨが電源電圧Ｖｂに近い場合に、システム電圧ＶＨが振動的になる場合がある。そこで、電圧指令算出部７００は、損失最小指令算出部８０２が設定した電圧指令値ＶＨ＃が予め設定された回避電圧範囲内になった場合に、回避電圧範囲外の電圧を最終的な電圧指令値ＶＨ＃に設定するように構成されている。電圧指令算出部７００は、予め設定されたマップデータ等の設定データを用い、トルク指令値Ｔｑｃｏｍ、回転電機ＭＧの回転速度ω、電源電圧Ｖｂ、最大回転電機出力Ｐｍｇ＿ｍａｘ等に基づいて回避電圧範囲を算出する。電圧指令算出部７００は、電源電圧Ｖｂから、電源電圧Ｖｂに予め設定されたΔＶｔｈを加算した電圧（Ｖｂ＋ΔＶｔｈ）までの範囲を回避電圧範囲として算出し、電圧指令値ＶＨ＃が回避電圧範囲内に入った場合に、電圧指令値ＶＨ＃をＶｂ＋ΔＶｔｈに置き換える。この構成によれば、実施の形態１、２の効果をできるだけ維持しつつ、システム電圧ＶＨの振動を抑制できる。

〔その他の実施の形態〕
最後に、本発明のその他の実施の形態について説明する。なお、以下に説明する各実施の形態の構成は、それぞれ単独で適用されるものに限られず、矛盾が生じない限り、他の実施の形態の構成と組み合わせて適用することも可能である。

（１）上記の各実施の形態においては、回転電機ＭＧ及びインバータＩＮは、２組設けられ、制御装置４００は、第１組、第２組に合わせて構成されている場合を例として説明した。しかし、回転電機ＭＧ及びインバータＩＮは、１組設けられてもよく、３組以上設けられてもよい。制御装置４００は、組数に合わせて適切に構成される。

（２）上記の各実施の形態においては、多項式のそれぞれは、２次の多項式である場合を例として説明した。しかし、多項式のそれぞれは、３次以上の多項式であってもよい。

（３）上記の各実施の形態においては、損失最小指令算出部８０２は、インバータＩＮ及び回転電機ＭＧの電力損失特性を表す、システム電圧ＶＨを変数とした多項式の係数であるインバータの損失係数を算出するように構成されている場合を例として説明した。しかし、損失最小指令算出部８０２は、インバータＩＮのみの電力損失特性を表す、システム電圧ＶＨを変数とした多項式の係数であるインバータの損失係数を算出するように構成されてもよい。また、損失最小指令算出部８０２は、回転電機ＭＧの電力損失特性を表す、システム電圧ＶＨを変数とした多項式の係数である回転電機の損失係数を更に算出し、多項式の次数毎にコンバータの損失係数、インバータの損失係数、及び回転電機の損失係数の総和を総和損失係数として算出するように構成されてもよい。

（４）上記の各実施の形態においては、損失最小指令算出部８０２は、１次、２次、及び３次のコンバータの損失係数、第１インバータの損失係数、第２インバータの損失係数、及び総和損失係数を算出するように構成されている場合を例として説明した。しかし、図９のフローチャートを用いて説明した処理では、損失最小指令算出部８０２は、１次の各損失係数を用いていないため、１次のコンバータの損失係数、第１インバータの損失係数、第２インバータの損失係数、及び総和損失係数を算出しないように構成されてもよい。

（５）上記の各実施の形態においては、損失最小指令算出部８０２は、２次及び１次の総和損失係数Ａ２、Ａ１に基づいて極電圧Ｖｐｌを算出し、極電圧Ｖｐｌを用いて電圧指令値ＶＨ♯を設定するように構成されている場合を例として説明した。しかし、損失最小指令算出部８０２は、複数の電圧候補のそれぞれについて、式（８）に示すような総和電力損失特性を表す総和損失係数を用いた多項式を用いた総和電力損失Ｐｌｏｓｓの算出を行い、総和電力損失Ｐｌｏｓｓが最小になる電圧を策定し、低損失電圧ＶＨＬＬを設定するように構成されてもよい。この場合であっても、１つの多項式を用いた算出であるため、各電力損失を表すマップデータを用いた算出よりも、演算処理負荷を大幅に低減することができる。

（６）上記の各実施の形態における、コンバータ１５、インバータＩＮ、及び回転電機ＭＧについての電力損失の近似式、係数の算出例は代表的なものを示したに過ぎず、その他の方式、或いはその他の変数に基づいて算出することができる。また、コンバータ１５の個数、インバータＩＮの個数、回転電機ＭＧの個数が増えた場合においても、これらの損失特性を同様に近似し、同様に係数を算出し、図９に示したフローチャートに従って、電力損失が最小となる電圧指令値ＶＨ♯を設定することができる。

（７）コンバータの電力損失、インバータの電力損失、回転電機の電力損失において、システム電圧ＶＨの変化に対する変化度合いが大きい一部のものに絞って、電力損失を多項式で近似したときの係数を算出し、算出した係数をもとに電力損失が最小となる低損失電圧ＶＨＬＬを設定する構成とされてもよい。

（８）上記の各実施の形態においては、コンバータ１５は、昇圧チョッパ用に２つのスイッチング素子Ｑ３、Ｑ４を備え、降圧チョッパ用に２つのスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２を備えている場合を例として説明した。しかし、コンバータ１５は、昇圧チョッパ用に１つのスイッチング素子を備え、降圧チョッパ用に１つのスイッチング素子を備えるなど、回路構成が変更されてもよい。

（９）上記の各実施の形態においては、回転電機駆動装置１０００がハイブリッド車両に搭載される場合を例として説明した。しかし、回転電機駆動装置１０００は、電気自動車に搭載される等、ハイブリッド車両以外の他の装置の駆動力源とされてもよい。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。

この発明は、直流電源の電源電圧を昇圧してシステム電圧線に出力可能に構成されたコンバータと、前記コンバータと回転電機との間に設けられ、前記システム電圧線の直流電力と前記回転電機を駆動する交流電力との間で電力変換を行うインバータと、を備えた回転電機駆動装置の制御装置に好適に利用することができる。

７、８ システム電圧線、１５ コンバータ、４００ 回転電機駆動装置の制御装置、７００ 電圧指令算出部、７５０ コンバータ制御部、８００ 必要最小電圧算出部、８０２ 損失最小指令算出部、８０３ アルゴリズム選択部、１０００ 回転電機駆動装置、Ｂ 直流電源、ＩＮ インバータ、ＭＧ 回転電機、Ｐｍｇ＿ｔｈ 判定出力、Ｔｑｃｏｍ トルク指令値、ＶＨ♯ 電圧指令値、ＶＨ システム電圧、ＶＨＬ 必要最小電圧、ＶＨＬＣ 共振回避電圧、ＶＨＬＬ 低損失電圧、Ｖｂ 電源電圧、Ｖｍａｘ 出力上限電圧、Ｖｍｇ 個別必要電圧、Ｖｐｌ 極電圧、ω 回転電機の回転速度

Claims (11)

1. 直流電源の電源電圧を昇圧してシステム電圧線に出力可能に構成されたコンバータと、前記コンバータと回転電機との間に設けられ、前記システム電圧線の直流電力と前記回転電機を駆動する交流電力との間で電力変換を行うインバータと、を備えた回転電機駆動装置の制御装置であって、
   電圧指令値が前記電源電圧よりも大きい場合に、前記システム電圧線の直流電圧であるシステム電圧が前記電圧指令値に近づくように前記コンバータを制御するコンバータ制御部と、
   前記電源電圧以上であって前記コンバータの出力上限電圧以下の範囲で前記電圧指令値を算出する電圧指令算出部と、を備え、
   前記電圧指令算出部は、
   現在の前記回転電機のトルク指令値及び回転速度の条件下で、前記回転電機の最大トルク電流制御を行う場合に必要な最小の前記システム電圧である必要最小電圧を算出する必要最小電圧算出部と、
   前記必要最小電圧が前記電源電圧以上であって前記コンバータの出力上限電圧以下である場合に、前記コンバータの電力損失特性を表す、前記システム電圧を変数とした多項式の係数であるコンバータの損失係数を算出し、前記インバータの電力損失特性を表す、前記システム電圧を変数とした多項式の係数であるインバータの損失係数を算出し、多項式の次数毎に前記コンバータの損失係数及び前記インバータの損失係数の総和を算出し、算出した次数毎の総和損失係数に基づいて、前記必要最小電圧以上であって前記コンバータの出力上限電圧以下の候補電圧範囲内で、前記コンバータ及び前記インバータの総和電力損失が最小になる前記システム電圧である低損失電圧を算出し、前記低損失電圧を前記電圧指令値に設定する損失最小指令算出部と、を備え、
   前記必要最小電圧算出部は、前記必要最小電圧が前記電源電圧以上であって前記電源電圧の２倍値以下である場合に、最大次数が２次となる前記総和損失係数を算出すると共に２次の前記総和損失係数が正の値であるか否かを判定し、正の値であると判定した場合は、２次及び１次の前記総和損失係数に基づいて前記コンバータ及び前記インバータの総和電力損失が極小になる前記システム電圧である極電圧を算出すると共に、前記極電圧が前記電源電圧の２倍値より大きい場合は前記電源電圧の２倍値を前記低損失電圧に設定し、前記極電圧が前記必要最小電圧未満である場合は前記必要最小電圧を前記低損失電圧に設定し、前記極電圧が前記必要最小電圧から前記電源電圧の２倍値の範囲にある場合は前記極電圧を前記低損失電圧に設定し、正の値でないと判定した場合は、前記総和損失係数に基づいて前記必要最小電圧及び前記電源電圧の２倍値のいずれか前記総和電力損失が小さくなる方を判定し、当該小さくなる方を前記低損失電圧に設定し、
   前記必要最小電圧が前記電源電圧の２倍値よりも大きい場合に、前記必要最小電圧を前記低損失電圧に設定し、
   前記必要最小電圧が前記コンバータの出力上限電圧よりも大きい場合に、前記コンバータの出力上限電圧を前記低損失電圧に設定する回転電機駆動装置の制御装置。
2. 直流電源の電源電圧を昇圧してシステム電圧線に出力可能に構成されたコンバータと、前記コンバータと回転電機との間に設けられ、前記システム電圧線の直流電力と前記回転電機を駆動する交流電力との間で電力変換を行うインバータと、を備えた回転電機駆動装置の制御装置であって、
   電圧指令値が前記電源電圧よりも大きい場合に、前記システム電圧線の直流電圧であるシステム電圧が前記電圧指令値に近づくように前記コンバータを制御するコンバータ制御部と、
   前記電源電圧以上であって前記コンバータの出力上限電圧以下の範囲で前記電圧指令値を算出する電圧指令算出部と、を備え、
   前記電圧指令算出部は、
   現在の前記回転電機のトルク指令値及び回転速度の条件下で、前記回転電機の最大トルク電流制御を行う場合に必要な最小の前記システム電圧である必要最小電圧を算出する必要最小電圧算出部と、
   前記必要最小電圧が前記電源電圧以上であって前記コンバータの出力上限電圧以下である場合に、前記コンバータの電力損失特性を表す、前記システム電圧を変数とした多項式の係数であるコンバータの損失係数を算出し、前記インバータの電力損失特性を表す、前記システム電圧を変数とした多項式の係数であるインバータの損失係数を算出し、多項式の次数毎に前記コンバータの損失係数及び前記インバータの損失係数の総和を算出し、算出した次数毎の総和損失係数に基づいて、前記必要最小電圧以上であって前記コンバータの出力上限電圧以下の候補電圧範囲内で、前記コンバータ及び前記インバータの総和電力損失が最小になる前記システム電圧である低損失電圧を算出し、前記低損失電圧を前記電圧指令値に設定する損失最小指令算出部と、を備え、
   前記電圧指令算出部は、前記コンバータの出力が、予め設定した判定出力以上になった場合は、前記損失最小指令算出部が設定する前記電圧指令値に代えて、前記必要最小電圧を最終的な前記電圧指令値に設定するアルゴリズム選択部を備える回転電機駆動装置の制御装置。
3. 前記損失最小指令算出部は、各次数について、前記電源電圧と前記コンバータの出力と前記コンバータの損失係数との関係が予め設定された関係特性を用い、現在の前記電源電圧及び前記コンバータの出力に対応する前記コンバータの損失係数を算出すると共に、
   各次数について、前記回転電機の出力トルクと前記回転電機の回転速度と前記インバータの損失係数との関係が予め設定された関係特性を用い、現在の前記回転電機のトルク指令値及び回転速度に対応する前記インバータの損失係数を算出する請求項１又は２に記載の回転電機駆動装置の制御装置。
4. 前記回転電機及び前記インバータは、複数組設けられ、
   前記必要最小電圧算出部は、前記回転電機のそれぞれについて、現在の前記回転電機のトルク指令値及び回転速度の条件下で、前記回転電機の最大トルク電流制御を行う場合に必要な最小の前記システム電圧である個別必要電圧を算出し、前記回転電機のそれぞれの前記個別必要電圧の中の最大値を前記必要最小電圧に設定し、
   前記損失最小指令算出部は、前記インバータの損失係数を、前記インバータのそれぞれについて算出し、多項式の次数毎に前記コンバータの損失係数及び前記インバータのそれぞれの前記インバータの損失係数の総和を算出する請求項１から３のいずれか一項に記載の回転電機駆動装置の制御装置。
5. 前記損失最小指令算出部は、前記インバータに加えて前記回転電機の電力損失特性を表す、前記システム電圧を変数とした多項式の係数である前記インバータの損失係数を算出する請求項１から４のいずれか一項に記載の回転電機駆動装置の制御装置。
6. 前記損失最小指令算出部は、前記回転電機の電力損失特性を表す、前記システム電圧を変数とした多項式の係数である回転電機の損失係数を算出し、多項式の次数毎に前記コンバータの損失係数、前記インバータの損失係数、及び前記回転電機の損失係数の総和を前記総和損失係数として算出する請求項１から４のいずれか一項に記載の回転電機駆動装置の制御装置。
7. 前記多項式のそれぞれは、２次以下の多項式である請求項１から６のいずれか一項に記載の回転電機駆動装置の制御装置。
8. 前記多項式のそれぞれの係数は、最小二乗法を用いて予め設定されている請求項１から７のいずれか一項に記載の回転電機駆動装置の制御装置。
9. 前記多項式のそれぞれの係数は、前記電源電圧から前記電源電圧の２倍値までの前記システム電圧の範囲の各電力損失データに基づいて予め設定されている請求項１から８のいずれか一項に記載の回転電機駆動装置の制御装置。
10. 前記電圧指令算出部は、前記回転電機駆動装置の共振を生じる前記電圧指令値である共振電圧指令値よりも大きい値に予め設定された共振回避電圧により、前記損失最小指令算出部が設定した前記電圧指令値を下限制限した値を、最終的な前記電圧指令値に設定する請求項１から９のいずれか一項に記載の回転電機駆動装置の制御装置。
11. 前記電圧指令算出部は、前記損失最小指令算出部が設定した前記電圧指令値が予め設定された回避電圧範囲内になった場合に、前記回避電圧範囲外の電圧を最終的な前記電圧指令値に設定する請求項１から１０のいずれか一項に記載の回転電機駆動装置の制御装置。

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