JP6852539B2 - 回転電機制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、回転電機制御装置に関する。

従来、インバータ回路およびコンデンサを備える電力変換装置が知られている。例えば特許文献１では、電圧センサ、電流センサ、トルクセンサ、回転数センサを用い、コンデンサのリプル電流を算出し、リプル電流を用いてコンデンサ温度を推定する。

特開２０１５−８９１７２号公報

しかしながら特許文献１では、コンデンサ温度が高いときに、どのような制御を行うかの詳細については言及されていない。
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、コンデンサ温度の上昇を抑制可能である回転電機制御装置を提供することにある。

第１の発明は、回転電機（１０）の駆動を制御する回転電機制御装置であって、インバータ（３０）と、コンデンサ（２３）と、制御部（５０）と、を備える。インバータは、直流電源（２０）と回転電機との間に接続される。コンデンサは、インバータと並列に設けられる。制御部は、コンデンサ温度判定部（５８）、電流指令演算部（５１）、および、電圧指令演算部（６０）、を有する。コンデンサ温度判定部は、コンデンサの温度が所定温度より高いか否かを判定する。電流指令演算部は、トルク指令値に応じた電流指令値を演算する。電圧指令演算部は、回転電機の各相に通電される電流を検出する電流センサ（４１、４３）から取得される電流検出値と電流指令値とに基づいて電圧指令値を演算する。

電流指令演算部は、基本電流指令演算部（５２）と、電流指令補正部（５３）と、を有する。基本電流指令演算部は、トルク指令値に基づき、基本電流指令値を演算する。電流指令補正部は、コンデンサ温度判定部にてコンデンサの温度が所定温度より高いと判定された場合、デューティ比が小さくなるように、トルク指令値に応じた等トルク線上にて基本電流指令値よりも電流位相が大きくなるように補正した値を電流指令値とする指令補正処理を行う。
電流位相を大きくすることで、デューティ比を小さくすることができ、等トルク線上にて電流位相を大きくすれば、出力を変えることなく、コンデンサ電流を低減可能である。これにより、出力を確保しつつ、コンデンサの温度上昇を抑制することができる。

第２の発明は、回転電機（１０）の駆動を制御する回転電機制御装置であって、インバータ（３０）と、コンデンサ（２３）と、昇圧コンバータ（２５）と、制御部（１５０）と、を備える。インバータは、直流電源（２０）と回転電機との間に接続される。コンデンサは、インバータと並列に設けられる。昇圧コンバータは、インバータに印加される電圧を昇圧する。制御部は、コンデンサ温度判定部（５８）、電流指令演算部（５５）、電圧指令演算部（６０）、および、昇圧制御部（７０）、を有する。コンデンサ温度判定部は、コンデンサの温度が所定温度より高いか否かを判定する。電流指令演算部は、トルク指令値に応じた電流指令値を演算する。電圧指令演算部は、回転電機の各相に通電される電流を検出する電流センサ（４１、４３）から取得される電流検出値と電流指令値とに基づいて電圧指令値を演算する。昇圧制御部は、昇圧コンバータによる昇圧後の電圧であるインバータ入力電圧を制御する。

昇圧制御部は、コンデンサ温度判定部にてコンデンサの温度が所定温度より高いと判定された場合、コンデンサ温度が所定温度以下である場合よりもインバータ入力電圧を高くする昇圧調整処理を行う。
インバータ入力電圧を高めることで、デューティ比を小さくすることができるので、出力を変えることなくコンデンサ電流を低減可能である。これにより、出力を確保しつつ、コンデンサの温度上昇を抑制することができる。

第１実施形態によるモータ制御装置を示す回路図である。 第１実施形態によるインバータと他の装置との接続関係を示すブロック図である。 第１実施形態による制御部を示すブロック図である。 モータ電流、相電圧、コンデンサ電流を説明する説明図である。 コンデンサ電流とコンデンサ温度との関係を説明する説明図である。 デューティ比とコンデンサ電流との関係を説明する説明図である。 第１実施形態による電流ベクトルを説明する説明図である。 第１実施形態による電流ベクトルおよび電圧ベクトルを説明する説明図である。 第１実施形態による電流指令演算処理を説明するフローチャートである。 第２実施形態による制御部を示すブロック図である。 第２実施形態による昇圧調整処理を説明するフローチャートである。

以下、回転電機制御装置を図面に基づいて説明する。以下、複数の実施形態において、実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
（第１実施形態）
第１実施形態による回転電機制御装置を図１〜図９に示す。
図１に示すように、回転電機制御装置としてのＭＧ制御装置１は、モータとしてのモータジェネレータ１０の駆動を制御するものである。モータジェネレータ１０は、例えばハイブリッド車両等の電動車両の主機モータに適用される。以下適宜、「モータジェネレータ」を「ＭＧ」と記載する。
ＭＧ１０は、直流電源としての主機バッテリ２０からの電力で駆動されることによりトルクを発生する電動機としての機能、および、車両９０の制動力等で駆動されて発電する発電機としての機能を有する。本実施形態のＭＧ１０は、永久磁石式同期型の３相交流回転機である。ＭＧ１０は、Ｕ相コイル１１、Ｖ相コイル１２、および、Ｗ相コイル１３を有する。以下、ＭＧ１０が電動機として機能する場合を中心に説明する。

主機バッテリ２０は、例えばニッケル水素またはリチウムイオン等の充放電可能な二次電池により構成される直流電源である。主機バッテリ２０に替えて、電気二重層キャパシタ等の蓄電装置を直流電源として用いてもよい。
主機バッテリ２０とインバータ３０との間には、上側電源リレー２１および下側電源リレー２２が設けられる。上側電源リレー２１は、主機バッテリ２０の正極側に設けられ、下側電源リレー２２は、主機バッテリ２０の負極側に設けられる。上側電源リレー２１および下側電源リレー２２をオンすることで、主機バッテリ２０とインバータ３０との間での電力の授受が許容される。また、上側電源リレー２１および下側電源リレー２２をオフすることで、主機バッテリ２０とインバータ３０との間での電力の授受が禁止される。なお、上側電源リレー２１または下側電源リレー２２の一方を省略してもよい。
コンデンサ２３は、平滑コンデンサであって、インバータ３０と並列に接続される。

昇圧コンバータ２５は、リアクトル２６およびスイッチング素子２７、２８を有する。以下、「スイッチング素子」を「ＳＷ素子」と記載する。
リアクトル２６は、インダクタンスＬを有しており、電流の変化に伴って誘起電圧が発生し、電気エネルギが蓄積される。

高電位側に配置されるＳＷ素子２７は、リアクトル２６の出力端とインバータ３０の高電位ライン３７との間に接続される。低電位側に配置されるＳＷ素子２８は、リアクトル２６の出力端とインバータ３０の低電位ライン３８との間に接続される。
ＳＷ素子２７、２８は、制御部５０からのコンバータ駆動信号にしたがって、交互に、かつ相補的にオンオフ動作する。これにより主機バッテリ２０の電圧が昇圧され、インバータ３０側に出力される。以下、昇圧コンバータ２５により昇圧され、インバータ３０に入力される電圧を、インバータ入力電圧Ｖｄｃとする。

インバータ３０は、６つのスイッチング素子３１〜３６を有する３相インバータである。本実施形態のＳＷ素子２７、２８、３１〜３６は、いずれもＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）であるが、ＩＧＢＴに替えて、ＭＯＳＦＥＴ（金属酸化物電界効果トランジスタ）やサイリスタ等を用いてもよい。
高電位側に配置されるＳＷ素子３１〜３３は、コレクタが高電位ライン３７に接続され、エミッタがそれぞれ対になるＳＷ素子３４〜３６のコレクタと接続される。低電位側に配置されるＳＷ素子３４〜３６のエミッタは、低電位ライン３８に接続される。

対になる高電位側のＳＷ素子３１〜３３と、低電位側のＳＷ素子３４〜３６との接続点は、それぞれ、ＭＧ２０のコイル１１〜１３の一端に接続される。対になる高電位側のＳＷ素子３１〜３３と、低電位側のＳＷ素子３４〜３６とは、インバータ駆動信号ＵＵ、ＵＬ、ＶＵ、ＶＬ、ＷＵ、ＷＬに基づいてオンオフ作動が制御される。ＳＷ素子３１〜３６をオンオフ作動することで、主機バッテリ２０の直流電力を３相交流電力に変換し、ＭＧ１０に出力する。

Ｕ相電流センサ４１は、Ｕ相のＳＷ素子３１、３４の接続点とＵ相コイル１１との間に設けられ、Ｕ相コイル１１の電流を検出する。Ｗ相電流センサ４３は、Ｗ相のＳＷ素子３３、３６の接続点とＷ相コイル１３との間に設けられ、Ｗ相コイル１３の電流を検出する。
Ｕ相電流センサ４１により検出されたＵ相電流検出値Ｉｕ、および、Ｗ相電流センサ４３により検出されたＷ相電流検出値Ｉｗは、制御部５０に出力される。Ｖ相電流検出値Ｉｖは、Ｕ相電流検出値ＩｕおよびＷ相電流検出値Ｉｗから演算される。以下適宜、Ｕ相電流検出値Ｉｕ、Ｖ相電流検出値ＩｖおよびＷ相電流検出値Ｉｗをまとめて、３相電流検出値Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗとする。３相に係る他の値についても、適宜、同様にまとめて記載する。
ここでは、Ｕ相とＷ相に電流センサが設けられているが、３相のうちのいずれの２相に設けてもよい。また、電流センサは、３相全相に設けてもよいし、１相に設けて残りの２相を推定するようにしてもよい。また、電流センサは各相の電流を検出可能ないずれの箇所に設けてもよい。

回転角センサ４５は、ＭＧ１０の図示しないロータの回転角度を検出する。回転角センサ４５は、電気角θに係る検出値を制御部５０に出力する。
コンデンサ温度センサ４８は、コンデンサ２３の近傍に配置され、コンデンサ温度Ｔｃを検出する。コンデンサ温度センサ４８の検出値は、制御部５０に出力される。

図２に示すように、高電位ライン３７および低電位ライン３８には、ＤＣＤＣコンバータ８１を経由して、補機バッテリ８０および電気負荷８２が接続されている。電気負荷８２には、エアコン、ブロア、ワイパ、ランプ等の車両補機類が含まれる。
本実施形態では、補機バッテリ８０は、主機バッテリ２０よりも電圧が低い。図２では、高圧系を相対的に太いラインで示し、低圧系を相対的に細いラインで示している。

図１および図３に示すように、制御部５０は、ＳＷ素子３１〜３６のオンオフ作動を制御することで、ＭＧ１０の駆動を制御する。また、制御部５０は、昇圧コンバータ２５のＳＷ素子２７、２８のオンオフ作動を制御することで、インバータ入力電圧Ｖｄｃを制御する。なお、図３では、昇圧コンバータ２５の制御に係る構成の記載および説明を省略する。
制御部５０における各処理は、ＲＯＭ等の実体的なメモリ装置に予め記憶されたプログラムをＣＰＵで実行することによるソフトウェア処理であってもよいし、専用の電子回路によるハードウェア処理であってもよい。

図３に示すように、制御部５０は、電流指令演算部５１、コンデンサ温度判定部５８、および、電圧指令演算部６０等を有する。
電流指令演算部５１は、基本電流指令演算部５２および電流指令補正部５３を有する。
基本電流指令演算部５２は、図示しない上位制御部から取得されるトルク指令値Ｔｒｑ^*に基づき、例えばマップ演算によりｄｑ軸基本電流指令値Ｉｄ^*＿ｂ、Ｉｑ^*＿ｂを演算する。マップ演算以外の方法にてｄｑ軸基本電流指令値Ｉｄ^*＿ｂ、Ｉｑ^*＿ｂを演算してもよい。

電流指令補正部５３は、コンデンサ温度Ｔｃ、および、電圧指令演算部６０からフィードバックされるデューティ比に基づき、ｄｑ軸基本電流指令値Ｉｄ^*＿ｂ、Ｉｑ^*＿ｂを補正し、ｄｑ軸電流指令値Ｉｄ^*、Ｉｑ^*を演算する。デューティ比は、１周期において、ＳＷ素子３１〜３３がオンされる期間の割合である。図中においては、デューティ比を「ｄｕｔｙ」と記載する。電流指令補正の詳細は、後述する。

コンデンサ温度判定部５８は、コンデンサ温度Ｔｃが所定温度より高いか否かを判定する。判定結果は、電流指令補正部５３に出力される。本実施形態では、コンデンサ温度Ｔｃとして、コンデンサ温度センサ４８の検出値に基づく値を用いるが、コンデンサ温度センサ４８を省略して、電流値等から推定した推定値を用いてもよい。

電圧指令演算部６０は、３相２相変換部６１、減算器６２、６３、制御器６４、６５、２相３相変換部６６、および、インバータ駆動信号生成部６７を有する。
３相２相変換部６１は、電流センサ４１、４３から取得されるＵ相電流検出値ＩｕおよびＷ相電流検出値Ｉｗを用い、例えば３相和＝０から、Ｖ相電流検出値Ｉｖを演算する。３相２相変換部６１は、電流検出値Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗおよび回転角センサ４５の検出値から演算される電気角θに基づき、ｄｑ変換により、ｄ軸電流検出値Ｉｄおよびｑ軸電流検出値Ｉｑを演算する。以下適宜、ｄ軸電流検出値Ｉｄおよびｑ軸電流検出値Ｉｑをまとめて、ｄｑ軸電流検出値Ｉｄ、Ｉｑとする。ｄｑ軸に係る他の値についても、適宜、同様にまとめて記載する。

ｄ軸減算器６２は、ｄ軸電流指令値Ｉｄ^*からｄ軸電流検出値Ｉｄを減算し、ｄ軸電流偏差ΔＩｄを演算する。ｑ軸減算器６３は、ｑ軸電流指令値Ｉｑ^*からｑ軸電流検出値Ｉｑを減算し、ｑ軸電流偏差ΔＩｑを演算する。
ｄ軸制御器６４は、ｄ軸電流偏差ΔＩｄが０に収束するように、ＰＩ演算等により、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ^*を演算する。ｑ軸制御器６５は、ｑ軸電流偏差ΔＩｑが０に収束するように、ＰＩ演算等により、ｑ軸電圧指令値Ｖｑ^*を演算する。

２相３相変換部６６は、ｄｑ軸電圧指令値Ｖｄ^*、Ｖｑ^*および電気角θを用い、逆ｄｑ変換により、３相電圧指令値Ｖｕ^*、Ｖｖ^*、Ｖｗ^*を演算する。
インバータ駆動信号生成部６７は、３相電圧指令値Ｖｕ^*、Ｖｖ^*、Ｖｗ^*およびインバータ入力電圧Ｖｄｃに基づき、インバータ駆動信号ＵＵ、ＵＬ、ＶＵ、ＶＬ、ＷＵ、ＷＬを生成する。生成されたインバータ駆動信号ＵＵ、ＵＬ、ＶＵ、ＶＬ、ＷＵ、ＷＬは、インバータ３０に出力される。インバータ駆動信号ＵＵ、ＵＬ、ＶＵ、ＶＬ、ＷＵ、ＷＬに基づいてＳＷ素子３１〜３６のオンオフ作動を制御することで、ＭＧ１０の駆動が制御される。
また、インバータ駆動信号生成部６７は、生成されたインバータ駆動信号ＵＵ、ＵＬ、ＶＵ、ＶＬ、ＷＵ、ＷＬのデューティ比を電流指令補正部５３にフィードバックする。

ところで、例えば長時間の過負荷な走行条件にて走行が継続されると、コンデンサ温度Ｔｃが上昇する。コンデンサ温度Ｔｃが高くなると、コンデンサ２３の性能が劣化する虞がある。
図４に、コンデンサ電流Ｉｃの詳細を示す。図４では、（ａ）がモータ電流、（ｂ）が相電圧、（ｃ）がコンデンサ電流Ｉｃ、（ｄ）が図４（ｃ）中のＺ部の拡大図である。
図４（ａ）に示すように、ＰＷＭ制御により正弦波のモータ電流を通電する場合、ＳＷ素子３１〜３６のオンオフの切り替えに伴い、相電圧は図５（ｂ）に示す如くとなる。また、図４（ｃ）、（ｄ）に示すように、コンデンサ電流Ｉｃは、電圧変動に伴うリプル成分を比較的多く含んでいる。

図５に示すように、コンデンサ電流Ｉｃが大きくなると、コンデンサ温度Ｔｃが高くなる。
コンデンサ２３の発熱量Ｐｃは、式（１）に示すように、コンデンサ電流Ｉｃに依存する。そのため、コンデンサ電流Ｉｃを低減することで、コンデンサ２３の発熱量Ｐｃを低減することができる。式（１）中のＲは、抵抗である。コンデンサ電流Ｉｃは、実効値とする。
Ｐｃ＝Ｒ×（Ｉｃ）² ・・・（１）

コンデンサ温度Ｔｃが高いとき、ＭＧ１０の出力やトルクを制限することで、コンデンサ電流Ｉｃを下げることが考えられる。しかしながら、ＭＧ１０の出力やトルクを制限すると、ハイブリッド車両であれば、燃費が悪化する。また、出力制限により回生量が低下すると、高圧系からのＤＣＤＣコンバータ８１への入力が低下し、補機バッテリ８０の出力が不安定になる虞がある。また、補機バッテリ８０の状態によっては、電気負荷８２の動作が制限され、フェールセーフ処置が働く虞がある。

デューティ比とコンデンサ電流Ｉｃとの関係を図６に示す。図６に示すように、コンデンサ電流Ｉｃは、デューティ比に依存している。具体的には、コンデンサ電流Ｉｃは、デューティ比０．５のときに最大となり、デューティ比が０または１に近づくほど小さくなる。５すなわち、破線矢印Ｙで示すように、デューティ比を変更することで、コンデンサ電流Ｉｃを低減することができる。
そこで本実施形態では、コンデンサ温度Ｔｃが高いとき、デューティ比を変更することで、コンデンサ電流Ｉｃを低減する。コンデンサ電流Ｉｃが低減されれば、コンデンサ温度Ｔｃを下げることができる（図５参照）。

デューティ比変更処理の詳細を図７および図８に基づいて説明する。
図７は、横軸がｄ軸電流、縦軸がｑ軸電流であり、白抜き矢印は、電流ベクトルを示す。また、等トルク線を二点鎖線で示す。以下適宜、電流位相は、ｄｑ軸平面上において、ｄ軸と電流ベクトルとがなす角度として説明する。
図７に示すように、本実施形態では、トルク指令値Ｔｒｑ^*が任意の値ＴｒｑＸ（以下、指令値ＴｒｑＸとする。）のとき、電流ベクトルＹＩ１で示す、最も損失が少ない電流位相でのｄ軸電流およびｑ軸電流を、ｄｑ軸基本電流指令値Ｉｄ^*＿ｂ、Ｉｑ^*＿ｂとする。
また、等トルク線上のどの電流位相であっても指令値ＴｒｑＸを出力可能である。すなわち、電流ベクトルＹＩ１よりも電流位相を大きくした電流ベクトルＹＩ２で示すｄ軸電流およびｑ軸電流としても指令値ＴｒｑＸを出力可能である。

図８は、電流ベクトルおよび電圧ベクトルを概念的に示す図であって、電流ベクトルを実線の白抜き矢印で示し、電圧ベクトルを二点鎖線の白抜き矢印で示す。図８（ａ）は、電流ベクトルＹＩ１のｄｑ軸電流を通電する際の電流ベクトルＹＩ１および電圧ベクトルＹＶ１を示している。図８（ｂ）は、電流ベクトルＹＩ２のｄｑ軸電流を通電する際の電流ベクトルＹＩ２および電圧ベクトルＹＶ２を示している。図７にて説明した通り、電流ベクトルＹＩ１、ＹＩ２は、等トルク線上にて電流位相が異なるものであって、通電により同じトルクが出力されるものとする。

図８（ａ）および図８（ｂ）に示すように、等トルク線上にて、電流ベクトルＹＩ１よりも電流位相を大きくすることで、電流ベクトルＹＩ２の大きさは、電流ベクトルＹＩ１よりも大きくなる。一方、電流位相を大きくすることで電流ベクトルＹＩ２の大きさが電流ベクトルＹＩ１の大きさより大きくなると、電圧ベクトルＹＶ２の大きさは、電圧ベクトルＹＶ１より小さくなる。ここで、電圧ベクトルの大きさは、デューティ比に対応する。すなわち、電流位相を大きくし、電流ベクトルを大きくすることで、電圧ベクトルを小さくし、デューティ比を小さくすることができる。

そこで本実施形態では、コンデンサ温度Ｔｃが高い場合、損失よりも、コンデンサ温度Ｔｃを下げ信頼性を向上させることを優先し、等トルク線上にて電流位相を大きくすることで、デューティ比を小さくする。なお、電流位相を小さくする場合、電流位相を大きくする場合と比較して損失がより大きくなるため、本実施形態では、電流位相を大きくすることで、デューティ比を小さくする。デューティ比を電圧振幅と捉えれば、電流位相を大きくすることで、電圧振幅を小さくしている、とも言える。

本実施形態の電流指令演算処理を図９のフローチャートに基づいて説明する。この処理は、制御部５０にて所定の周期で実施される。以下、ステップＳ１０１の「ステップ」を省略し、単に記号「Ｓ」と記す。他のステップも同様である。
最初のＳ１０１では、基本電流指令演算部５２は、トルク指令値Ｔｒｑ^*を取得する。
Ｓ１０２では、基本電流指令演算部５２は、トルク指令値Ｔｒｑ^*に基づき、ｄｑ軸基本電流指令値Ｉｄ^*＿ｂ、Ｉｑ^*＿ｂを演算する。

Ｓ１０３では、コンデンサ温度判定部５８は、コンデンサ温度Ｔｃを取得する。
Ｓ１０４では、電流指令補正部５３は、デューティ比の前回値をインバータ駆動信号生成部６７から取得する。
Ｓ１０５では、コンデンサ温度判定部５８は、コンデンサ温度Ｔｃが所定温度Ｔｔｈより高いか否かを判断する。所定温度Ｔｔｈは、適宜設定可能であり、例えばコンデンサ２３の定格温度とする。コンデンサ温度Ｔｃが所定温度Ｔｔｈ以下であると判断された場合（Ｓ１０５：ＮＯ）、Ｓ１０８へ移行する。コンデンサ温度Ｔｃが所定温度Ｔｔｈ以下であると判断された場合（Ｓ１０５：ＹＥＳ）、Ｓ１０６へ移行する。

Ｓ１０６では、電流指令補正部５３は、Ｓ１０４で取得されたデューティ比の前回値が所定範囲Ｒａ内か否かを判断する。所定範囲Ｒａは、図６に示すように、デューティ比０．５を含む範囲に設定される。デューティ比の前回値が所定範囲Ｒａ外であると判断された場合（Ｓ１０６：ＮＯ）、Ｓ１０８へ移行する。デューティ比の前回値が所定範囲Ｒａ内であると判断された場合（Ｓ１０６：ＹＥＳ）、Ｓ１０７へ移行する。
なお、Ｓ１０３〜Ｓ１０６の処理順は、適宜入れ替えてもよい。

Ｓ１０７では、電流指令補正部５３は、電流指令補正を行う。具体的には、電流指令補正部５３は、ｄｑ軸基本電流指令値Ｉｄ^*＿ｂ、Ｉｑ^*＿ｂよりも電流位相が大きくなるように補正した値をｄｑ軸電流指令値Ｉｄ^*、Ｉｑ^*とする。
Ｓ１０８では、電流指令補正部５３は、電流指令補正を行わず、ｄｑ軸基本電流指令値Ｉｄ^*＿ｂ、Ｉｑ^*＿ｂを、ｄｑ軸電流指令値Ｉｄ^*、Ｉｑ^*とする。

ここで、電流指令補正について補足しておく。
図９では、電流指令の演算ごとに電圧指令補正を行うか否かの判定を行っている。コンデンサ温度Ｔｃの変化は、演算タイミングに対して緩やかであるため、Ｓ１０３〜Ｓ１０７の処理は、所定演算回数ごと、あるいは、所定時間ごとに行うようにしてもよい。Ｓ１０３〜Ｓ１０７の行わない場合、Ｓ１０２に続いてＳ１０８に移行し、ｄｑ軸基本電流指令値Ｉｄ^*＿ｂ、Ｉｑ^*＿ｂを、ｄｑ軸電流指令値Ｉｄ^*、Ｉｑ^*とすればよい。
所定演算回数および所定時間は、コンデンサ温度Ｔｃの変化速度に応じ、オーバーシュートしても所定温度Ｔｔｈ以下となるように設定される。

Ｓ１０７にて、電流指令補正を行ってｄｑ軸電流指令値Ｉｄ^*、Ｉｑ^*を演算する場合、今回の演算値をそのままｄｑ軸電流指令値Ｉｄ^*、Ｉｑ^*として、電圧指令演算部６０に出力してもよいし、演算値をフィルタ処理した値や、複数回の演算値を移動平均等にて平均化した値を電圧指令演算部６０に出力するようにしてもよい。

電流指令補正における電流位相のシフト量は、電流指令補正開始から所定のシフト量継続期間が経過するまでは同一のシフト量とし、シフト量継続期間が経過した後のコンデンサ温度Ｔｃが所定温度Ｔｔｈより高い場合、シフト量をさらに大きくするようにしてもよい。

本実施形態では、コンデンサ電流Ｉｃがデューティ比に依存することに着目し、コンデンサ温度Ｔｃが所定温度Ｔｔｈより高く、かつ、デューティ比が０．５を含む所定範囲Ｒａ内である場合、等トルク線上にて電流位相を大きくし、電圧振幅を小さくすることで、コンデンサ電流Ｉｃを低減している。これにより、ＭＧ１０の出力を低下させることなく、コンデンサ２３の温度上昇を抑制することができる。

以上説明したように、本実施形態のＭＧ制御装置１は、ＭＧ１０の駆動を制御するものであって、インバータ３０と、コンデンサ２３と、制御部５０と、を備える。インバータ３０は、主機バッテリ２０とＭＧ１０との間に接続される。コンデンサ２３は、インバータ３０と並列に設けられる。制御部５０は、コンデンサ温度判定部５８、電流指令演算部５１、および、電圧指令演算部６０、を有する。コンデンサ温度判定部５８は、コンデンサ２３の温度であるコンデンサ温度Ｔｃが所定温度Ｔｔｈより高いか否かを判断する。電流指令演算部５１は、トルク指令値Ｔｒｑ^*に応じたｄｑ軸電流指令値Ｉｄ^*、Ｉｑ^*を演算する。電圧指令演算部６０は、ＭＧ１０の各相に通電される電流を検出する電流センサ４１、４３から取得される電流検出値Ｉｕ、Ｉｗとｄｑ軸電流指令値Ｉｄ^*、Ｉｑ^*とに基づいて３相電圧指令値Ｖｕ^*、Ｖｖ^*、Ｖｗ^*を演算する。

電流指令演算部５１は、基本電流指令演算部５２と、電流指令補正部５３と、を有する。基本電流指令演算部５２は、トルク指令値Ｔｒｑ^*に基づき、ｄｑ軸基本電流指令値Ｉｄ^*＿ｂ、Ｉｑ^*＿ｂを演算する。電流指令補正部５３は、コンデンサ温度判定部５８にてコンデンサ２３の温度であるコンデンサ温度Ｔｃが所定温度Ｔｔｈより高いと判定された場合、ｄｑ軸基本電流指令値Ｉｄ^*＿ｂ、Ｉｑ^*＿ｂよりも電流位相が大きくなるように補正した値をｄｑ軸電流指令値Ｉｄ^*、Ｉｑ^*とする指令補正処理を行う。特に、本実施形態では、等トルク線上にて、電流位相が大きくなるように、電流指令値を補正する。
等トルク線上にて電流位相を大きくすることで、デューティ比を小さくすることができ、出力を変えることなくコンデンサ電流Ｉｃを低減可能である。これにより、要求駆動力を確保しつつ、コンデンサ温度Ｔｃの上昇を抑制することができる。

電圧指令演算部６０のインバータ駆動信号生成部６７は、３相電圧指令値Ｖｕ^*、Ｖｖ^*、Ｖｗ^*およびインバータ入力電圧Ｖｄｃに基づいて演算されるデューティ比を電流指令補正部５３にフィードバックする。電流指令補正部５３は、フィードバックされたデューティ比が０．５を含む所定範囲内である場合、指令補正処理を行う。換言すると、フィードバックされたデューティ比が所定範囲外である場合、指令補正処理を行わない。

コンデンサ電流Ｉｃは、デューティ比０．５で最大となり、デューティ比０．５を含む所定範囲Ｒａは、コンデンサ電流Ｉｃが比較的大きい範囲といえる。本実施形態では、電流指令補正部５３にデューティ比をフィードバックし、デューティ比が所定範囲Ｒａ内であるときに指令補正処理を行う。これにより、デューティ比が所定範囲Ｒａ内であるときのコンデンサ電流Ｉｃを適切に低減することができる。

（第２実施形態）
第２実施形態によるＭＧ制御装置を図１０および図１１に示す。
図１０に示すように、本実施形態は、第１実施形態の制御部５０に替えて制御部１５０が設けられている点が異なる。
制御部１５０は、電流指令演算部５５、コンデンサ温度判定部５８、電圧指令演算部６０、および、昇圧制御部７０を有する。
電流指令演算部５５は、上記実施形態の基本電流指令演算部５２と同様であって、図示しない上位制御部から取得されるトルク指令値Ｔｒｑ^*に基づき、例えばマップ演算によりｄｑ軸電流指令値Ｉｄ^*、Ｉｑ^*を演算する。マップ演算以外の方法にてｄｑ軸電流指令値Ｉｄ^*、Ｉｑ^*を演算してもよい。
すなわち本実施形態では、電流指令補正部５３が省略されており、トルク指令値Ｔｒｑ^*に基づいてマップ演算等で演算された値をそのままｄｑ軸電流指令値Ｉｄ^*、Ｉｑ^*とする。

昇圧制御部７０は、昇圧指令調整部７１、および、コンバータ駆動信号生成部７２を有する。
昇圧指令調整部７１は、コンデンサ温度Ｔｃ、および、インバータ駆動信号生成部６７にて演算されるデューティ比に基づき、昇圧指令Ｖｄｃ^*を演算する。昇圧指令調整部７１には、コンデンサ温度判定部５８の判定結果、および、電圧指令演算部６０からフィードバックされるデューティ比が入力される。
コンバータ駆動信号生成部７２は、昇圧指令Ｖｄｃ^*に基づき、コンバータ駆動信号を生成する。

上記実施形態にて説明したように、コンデンサ電流Ｉｃは、デューティ比に依存しており、デューティ比０．５にて最大となる（図６参照）。また、同じ電圧指令であっても、インバータ入力電圧Ｖｄｃを高めることで、デューティ比を小さくすることができる。
そこで本実施形態では、コンデンサ温度Ｔｃが高いとき、インバータ入力電圧Ｖｄｃを変更し、デューティ比を変更することで、コンデンサ電流Ｉｃを低減する。コンデンサ電流Ｉｃが低減されれば、コンデンサ温度Ｔｃを下げることができる。

本実施形態の昇圧調整処理を図１１のフローチャートに基づいて説明する。この処理は、制御部１５０にて所定の周期で実施される。
最初のＳ２０１では、コンデンサ温度判定部５８は、コンデンサ温度Ｔｃを取得する。
Ｓ２０２では、昇圧指令調整部７１は、デューティ比の前回値をインバータ駆動信号生成部６７から取得する。

Ｓ２０３では、コンデンサ温度判定部５８は、コンデンサ温度Ｔｃが所定温度Ｔｔｈより高いか否かを判断する。所定温度Ｔｔｈは、上記実施形態と同様である。コンデンサ温度Ｔｃが所定温度Ｔｔｈ以下であると判断された場合（Ｓ２０３：ＮＯ）、Ｓ２０６へ移行する。コンデンサ温度Ｔｃが所定温度Ｔｔｈより高いと判断された場合（Ｓ２０３：ＹＥＳ）、Ｓ２０４へ移行する。

Ｓ２０４では、昇圧指令調整部７１は、Ｓ２０２で取得されたデューティ比の前回値が所定範囲Ｒａ内か否かを判断する。所定範囲Ｒａは、上記実施形態と同様である。デューティ比の前回値が所定範囲Ｒａ外であると判断された場合（Ｓ２０４：ＮＯ）、Ｓ２０６へ移行する。デューティ比の前回値が所定範囲Ｒａ内であると判断された場合（Ｓ２０４：ＹＥＳ）、Ｓ２０５へ移行する。
なお、Ｓ２０１〜Ｓ２０４の処理順は、適宜入れ替えてもよい。

Ｓ２０５では、昇圧指令調整部７１は、コンデンサ温度Ｔｃが所定温度Ｔｔｈ以下である場合よりもインバータ入力電圧Ｖｄｃが高くなるように、昇圧指令補正を行い、補正昇圧指令をコンバータ駆動信号生成部７２に出力する。コンバータ駆動信号生成部７２は、補正昇圧指令に基づき、コンバータ駆動信号を生成する。
Ｓ２０６では、昇圧指令調整部７１は、昇圧指令補正を行わず、モータ損失等に応じて設定される昇圧指令をコンバータ駆動信号生成部７２に出力する。コンバータ駆動信号生成部７２は、昇圧指令に基づき、コンバータ駆動信号を生成する。

ここで、昇圧指令補正について補足しておく。
図１１では、昇圧指令の演算ごとに昇圧調整処理を行うか否かの判定を行っている。上記実施形態でも説明した通り、コンデンサ温度Ｔｃの変化は、演算タイミングに対して緩やかであるため、昇圧調整処理は、昇圧指令の演算に対し、所定演算回数ごと、あるいは、所定時間ごとに行うようにしてもよい。
所定回数および所定時間は、コンデンサ温度Ｔｃの変化速度に応じ、オーバーシュートしても所定温度Ｔｔｈ以下となるように設定される。
また、昇圧指令補正では、演算値をフィルタ処理した値や、複数回の演算値を移動平均等にて平均化した値をコンバータ駆動信号生成部７２に出力するようにしてもよい。

昇圧調整処理におけるインバータ入力電圧Ｖｄｃの補正幅は、昇圧指令補正開始から、所定の補正幅継続期間が経過するまでは同一の補正幅とし、補正幅継続期間が経過した後のコンデンサ温度Ｔｃが所定温度Ｔｔｈより高い場合、補正量をさらに大きくするようにしてもよい。

本実施形態では、コンデンサ温度Ｔｃがデューティ比に依存することに着目し、コンデンサ温度Ｔｃが所定温度Ｔｔｈより高く、かつ、デューティ比が０．５を含む所定範囲Ｒａ内である場合、インバータ入力電圧Ｖｄｃを高めることで、デューティ比を小さくし、コンデンサ電流Ｉｃを低減している。これにより、ＭＧ１０の出力を低下させることなく、コンデンサ２３の温度上昇を抑制することができる。

以上説明したように、本実施形態のＭＧ制御装置１は、ＭＧ１０の駆動を制御するものであって、インバータ３０と、コンデンサ２３と、昇圧コンバータ２５と、制御部１５０と、を備える。インバータ３０は、主機バッテリ２０とＭＧ１０との間に接続される。コンデンサ２３は、インバータ３０と並列に設けられる。昇圧コンバータ２５は、インバータ３０に印加される電圧を昇圧する。制御部１５０は、コンデンサ温度判定部５８、電流指令演算部５５、電圧指令演算部６０、および、昇圧制御部７０、を有する。コンデンサ温度判定部５８は、コンデンサ２３の温度であるコンデンサ温度Ｔｃが所定温度Ｔｔｈより高いか否かを判断する。電流指令演算部５５は、トルク指令値Ｔｒｑ^*に応じたｄｑ軸電流指令値Ｉｄ^*、Ｉｑ^*を演算する。電圧指令演算部６０は、ＭＧ１０の各相に通電される電流を検出する電流センサ４１、４３から取得される電流検出値Ｉｕ、Ｉｗとｄｑ軸電流指令値Ｉｄ^*、Ｉｑ^*とに基づいて相電圧指令値Ｖｕ^*、Ｖｖ^*、Ｖｗ^*を演算する。昇圧制御部７０は、昇圧コンバータ２５の昇圧後の電圧であるインバータ入力電圧Ｖｄｃを制御する。

昇圧制御部７０は、コンデンサ温度判定部５８にてコンデンサ温度Ｔｃが所定温度Ｔｔｈより高いと判定された場合、コンデンサ温度Ｔｃが所定温度Ｔｔｈ以下である場合よりもインバータ入力電圧Ｖｄｃを高くする昇圧調整処理を行う。
インバータ入力電圧Ｖｄｃを高めることで、デューティ比を小さくすることができるので、出力を変えることなくコンデンサ電流Ｉｃを低減可能である。これにより、要求駆動力を確保しつつ、コンデンサ温度Ｔｃの上昇を抑制することができる。

電圧指令演算部６０のインバータ駆動信号生成部６７は、３相電圧指令値Ｖｕ^*、Ｖｖ^*、Ｖｗ^*およびインバータ入力電圧Ｖｄｃに基づいて演算されるデューティ比を昇圧制御部７０にフィードバックする。昇圧制御部７０は、フィードバックされたデューティ比が０．５を含む所定範囲内である場合、昇圧調整処理を行う。
コンデンサ電流Ｉｃは、デューティ比０．５で最大となり、デューティ比０．５を含む所定範囲Ｒａは、コンデンサ電流Ｉｃが比較的大きい範囲といえる。本実施形態では、昇圧指令調整部７１にデューティ比をフィードバックし、デューティ比が所定範囲Ｒａ内であるときに昇圧調整処理を行う。これにより、デューティ比が所定範囲Ｒａ内であるときのコンデンサ電流Ｉｃを適切に低減することができる。

（他の実施形態）
上記実施形態の回転電機は、永久磁石式同期型の３相交流回転機である。他の実施形態では、永久磁石式同期型の３相交流回転機に限らず、どのようなものであってもよい。上記実施形態では、回転電機はモータジェネレータである。他の実施形態では、回転電機は、発電機の機能を持たない電動機であってもよいし、電動機の機能を持たない発電機であってもよい。
上記実施形態では、ＭＧ制御装置の制御対象であるモータは、車両の主機モータである。他の実施形態では、モータは、車両に搭載される主機モータ以外の補機類等に適用してもよいし、車載装置以外に適用してもよい。

上記実施形態では、直流電源とインバータとの間に昇圧コンバータが設けられる。他の実施形態では、第１実施形態のように、電流位相を変更することでコンデンサ電流を低減する場合、昇圧コンバータを省略してもよい。
以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。

１・・・ＭＧ制御装置（回転電機制御装置）
１０・・・モータジェネレータ（回転電機）
２３・・・コンデンサ ３０・・・インバータ
５０、１５０・・・制御部
５１、５５・・・電流指令演算部
５２・・・基本電流指令演算部
５３・・・電流指令補正部
５８・・・コンデンサ温度判定部
６０・・・電圧指令演算部
７０・・・昇圧制御部

Claims (4)

1. 回転電機（１０）の駆動を制御する回転電機制御装置であって、
   直流電源（２０）と前記回転電機との間に接続されるインバータ（３０）と、
   前記インバータと並列に設けられるコンデンサ（２３）と、
   前記コンデンサの温度が所定温度より高いか否かを判定するコンデンサ温度判定部（５８）、トルク指令値に応じた電流指令値を演算する電流指令演算部（５１）、および、前記回転電機の各相に通電される電流を検出する電流センサ（４１、４３）から取得される電流検出値と前記電流指令値とに基づいて電圧指令値を演算する電圧指令演算部（６０）、を有する制御部（５０）と、
   を備え、
   前記電流指令演算部は、
   前記トルク指令値に基づき、基本電流指令値を演算する基本電流指令演算部（５２）と、
   前記コンデンサ温度判定部にて前記コンデンサの温度が所定温度より高いと判定された場合、デューティ比が小さくなるように、前記トルク指令値に応じた等トルク線上にて前記基本電流指令値よりも電流位相が大きくなるように補正した値を前記電流指令値とする指令補正処理を行う電流指令補正部（５３）と、
   を有する回転電機制御装置。
2. 前記電圧指令演算部は、前記電圧指令値およびインバータ入力電圧に基づいて演算されるデューティ比を前記電流指令補正部にフィードバックし、
   前記電流指令補正部は、フィードバックされたデューティ比が０．５を含む所定範囲内である場合、前記指令補正処理を行う請求項１に記載の回転電機制御装置。
3. 回転電機（１０）の駆動を制御する回転電機制御装置であって、
   直流電源（２０）と前記回転電機との間に接続されるインバータ（３０）と、
   前記インバータと並列に設けられるコンデンサ（２３）と、
   前記インバータに印加される電圧を昇圧する昇圧コンバータ（２５）と、
   前記コンデンサの温度が所定温度より高いか否かを判定するコンデンサ温度判定部（５８）、トルク指令値に応じた電流指令値を演算する電流指令演算部（５５）、前記回転電機の各相に通電される電流を検出する電流センサ（４１、４３）から取得される電流検出値と前記電流指令値とに基づいて電圧指令値を演算する電圧指令演算部（６０）、および、前記昇圧コンバータによる昇圧後の電圧であるインバータ入力電圧を制御する昇圧制御部（７０）、を有する制御部（１５０）と、
   を備え、
   前記昇圧制御部は、前記コンデンサ温度判定部にて前記コンデンサの温度が前記所定温度より高いと判定された場合、前記コンデンサの温度が前記所定温度以下である場合よりも前記インバータ入力電圧を高くする昇圧調整処理を行う回転電機制御装置。
4. 前記電圧指令演算部は、前記電圧指令値および前記インバータ入力電圧に基づいて演算されるデューティ比を前記昇圧制御部にフィードバックし、
   前記昇圧制御部は、フィードバックされたデューティ比が０．５を含む所定範囲内である場合、前記昇圧調整処理を行う請求項３に記載の回転電機制御装置。

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