特許 7377083 制御装置、プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-10-31

(45)【発行日】2023-11-09

(54)【発明の名称】制御装置、プログラム

(51)【国際特許分類】

   H02P 29/62 20160101AFI20231101BHJP

   H02M 7/48 20070101ALI20231101BHJP

   H02P 25/22 20060101ALI20231101BHJP

   H02P 27/06 20060101ALI20231101BHJP

   B60L 3/00 20190101ALI20231101BHJP

   B60L 9/18 20060101ALI20231101BHJP

   B60L 15/20 20060101ALI20231101BHJP

【ＦＩ】

H02P29/62

H02M7/48 E

H02P25/22

H02P27/06

B60L3/00 H

B60L9/18 J

B60L15/20 J

B60L15/20 K

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2019218024

(22)【出願日】2019-12-02

(65)【公開番号】P2021090238

(43)【公開日】2021-06-10

【審査請求日】2022-11-07

(73)【特許権者】

【識別番号】000004695

【氏名又は名称】株式会社ＳＯＫＥＮ

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】100121821

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 強

(74)【代理人】

【識別番号】100139480

【弁理士】

【氏名又は名称】日野 京子

(74)【代理人】

【識別番号】100125575

【弁理士】

【氏名又は名称】松田 洋

(74)【代理人】

【識別番号】100175134

【弁理士】

【氏名又は名称】北 裕介

(72)【発明者】

【氏名】柏▲崎▼ 貴司

(72)【発明者】

【氏名】塚本 康裕

(72)【発明者】

【氏名】赤間 貞洋

(72)【発明者】

【氏名】眞貝 知志

(72)【発明者】

【氏名】石田 稔

【審査官】保田 亨介

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－０７３０３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１５８３８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－１９１７７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－１３６１４４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６０Ｋ６／２０－６／５４７

Ｂ６０Ｌ１／００－３／１２

７／００－１３／００

１５／００－５８／４０

Ｂ６０Ｗ１０／００

１０／０２

１０／０６

１０／０８

１０／１０

１０／１８

１０／２６

１０／２８

１０／３０－２０／５０

Ｈ０２Ｍ７／４２－７／９８

Ｈ０２Ｐ４／００

６／００－６／３４

２１／００－２５／０３

２５／０４

２５／０８－３１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

蓄電装置（４０）と、前記蓄電装置に接続されるインバータ（２０）と、前記インバータに接続され、前記インバータを介して前記蓄電装置との間で電力の入出力を行う回転電機（１０）と、を備える回転電機システム（１００）に適用される制御装置（５０）であって、
前記回転電機の温度（ＹＭ）が基準温度（ＹＫ）よりも低いか否かを判定する温度判定部と、
前記温度判定部により低いと判定された場合に、低くないと判定された場合に比べて前記回転電機に流れる電流ベクトルの大きさが大きくなるように前記インバータの電流指令値（ＩＫ）を設定する設定部と、を備え、
前記蓄電装置の電圧を、前記回転電機に印加される電圧の電圧制限値とする場合に、前記回転電機のｄｑ座標系において前記回転電機に流れるｄ，ｑ軸電流により規定される楕円が電圧制限楕円とされており、
前記設定部は、前記温度判定部により低いと判定された場合に、前記インバータの電流指令値を、前記ｄｑ座標系において前記回転電機の目標トルク（ＴＭ）と等しいトルクとなる座標を結んだ等トルク線と前記電圧制限楕円との交点のうち、弱め界磁用の前記ｄ軸電流が小さくなる側の減少側交点（ＰＢ）の電流指令値に設定する、制御装置。

【請求項2】

蓄電装置（４０）と、前記蓄電装置に接続されるインバータ（２０）と、前記インバータに接続され、前記インバータを介して前記蓄電装置との間で電力の入出力を行う回転電機（１０）と、を備える回転電機システム（１００）に適用される制御装置（５０）であって、
前記回転電機の温度（ＹＭ）が基準温度（ＹＫ）よりも低いか否かを判定する温度判定部と、
前記温度判定部により低いと判定された場合に、低くないと判定された場合に比べて前記回転電機に流れる電流ベクトルの大きさが大きくなるように前記インバータの電流指令値（ＩＫ）を設定する設定部と、を備え、
前記蓄電装置の電圧を、前記回転電機に印加される電圧の電圧制限値とする場合に、前記回転電機のｄｑ座標系において前記回転電機に流れるｄ，ｑ軸電流により規定される楕円が電圧制限楕円とされており、
前記設定部は、前記温度判定部により低いと判定された場合に、前記インバータの電流指令値を、前記ｄｑ座標系において前記回転電機の目標トルク（ＴＭ）と等しいトルクとなる座標を結んだ等トルク線と前記電圧制限楕円との交点のうち、弱め界磁用の前記ｄ軸電流が大きくなる側の増加側交点（ＰＣ）の電流指令値に設定する、制御装置。

【請求項3】

蓄電装置（４０）と、前記蓄電装置に接続されるインバータ（２０）と、前記インバータに接続され、前記インバータを介して前記蓄電装置との間で電力の入出力を行う回転電機（１０）と、前記蓄電装置の電圧を昇圧して前記インバータに供給するとともに、前記蓄電装置の電圧に対する前記インバータに供給される電圧の比である昇圧比（ＲＢ）を変更可能な昇圧回路（７０）と、を備える回転電機システム（１００）に適用される制御装置（５０）であって、
前記回転電機の温度（ＹＭ）が基準温度（ＹＫ）よりも低いか否かを判定する温度判定部と、
前記温度判定部により低いと判定された場合に、低くないと判定された場合に比べて前記回転電機に流れる電流ベクトルの大きさが大きくなるように前記インバータの電流指令値（ＩＫ）を設定する設定部と、
前記温度判定部により低いと判定される前の前記回転電機の出力トルクを低下前トルクとし、前記温度判定部により低いと判定される前の前記昇圧比を低下前昇圧比とする場合、前記温度判定部により低いと判定されたときに、前記昇圧比を前記低下前昇圧比から下げても、前記回転電機の出力トルクを前記低下前トルクに維持できるか否かを判定する維持判定部と、を備え、
前記設定部は、前記維持判定部により前記低下前トルクに維持できると判定された場合に、前記昇圧比を前記低下前昇圧比から下げつつ、前記回転電機の出力トルクを前記低下前トルクに維持し、かつ前記回転電機に流れる電流ベクトルの大きさが大きくなるように前記インバータの電流指令値を設定する、制御装置。

【請求項4】

ｎ相（ｎは２以上の自然数）の巻線を有する回転電機（１０）と、前記回転電機との間で電力の入出力を行う蓄電装置（４０）と、を備える回転電機システム（１００）に適用される制御装置（５０）であって、
前記回転電機システムは、
前記蓄電装置に接続され、直列接続された上アームスイッチ（２２）と下アームスイッチ（２３）とを相毎に有し、それら上アームスイッチと下アームスイッチとの接続点が前記回転電機を構成する各相の巻線の両端のうち第１端に接続される第１インバータ（２０）と、
前記蓄電装置に接続され、直列接続された上アームスイッチ（３２）と下アームスイッチ（３３）とを有し、上アームスイッチと下アームスイッチとの接続点が前記各相の巻線の両端のうち第２端に接続される第２インバータ（３０）と、
前記第１インバータの高電位側と前記第２インバータの高電位側とを接続する高電位側接続線（ＬＥ）と、
前記第１インバータの低電位側と前記第２インバータの低電位側とを接続する低電位側接続線（ＬＧ）と、を備え、
前記回転電機の温度（ＹＭ）が基準温度（ＹＫ）よりも低いか否かを判定する温度判定部と、
前記温度判定部により低いと判定された場合に、前記巻線に流れる電流が、前記巻線に流す電流に含まれる基本波（ＦＡ）に、前記基本波のｎ×（２ｋ－１）次の高調波（ｋは自然数）（ＦＢ）を重畳した重畳波（ＦＣ）となるように前記第１インバータ及び前記第２インバータの電流指令値を設定する設定部と、を備える制御装置。

【請求項5】

前記設定部は、前記回転電機に対する指令電圧及びキャリア信号に基づいて前記電流指令値を設定し、前記キャリア信号の周波数と前記回転電機のインダクタンスとに基づいて、前記高調波の次数を決定する請求項４に記載の制御装置。

【請求項6】

蓄電装置（４０）と、前記蓄電装置に接続されるインバータ（２０）と、前記インバータに接続され、前記インバータを介して前記蓄電装置との間で電力の入出力を行う回転電機（１０）と、前記回転電機のロータの回転を車両の駆動輪（８２）に伝達する動力伝達機構（８０，８１）と、を備える回転電機システム（１００）に適用される制御装置（５０）であって、
前記動力伝達機構は、前記ロータの回転を所定の変速比（ＲＨ）で変速して前記駆動輪に伝達するとともに、前記変速比を変更可能な変速機（８１）を備えており、
前記回転電機の温度（ＹＭ）が基準温度（ＹＫ）よりも低いか否かを判定する温度判定部と、
前記温度判定部により低いと判定された場合に、低下判定前の前記車両の速度及び駆動力を維持しつつ、前記回転電機の回転速度が前記低下判定前よりも低くなるように前記変速比及び前記インバータの電流指令値を設定する設定部と、を備える制御装置。

【請求項7】

前記回転電機の回転速度を前記低下判定前よりも低く設定した場合に、前記回転電機に流れる電流ベクトルの大きさが前記低下判定前よりも小さくなるか否かを判定し、小さくなると判定された場合に、前記低下判定前よりも低く設定することを禁止する禁止部を備える請求項６に記載の制御装置。

【請求項8】

蓄電装置（４０）と、前記蓄電装置に接続されるインバータ（２０）と、前記インバータに接続され、前記インバータを介して前記蓄電装置との間で電力の入出力を行う回転電機（１０）と、コンピュータと、を備える回転電機システム（１００）に適用されるプログラムであって、
前記コンピュータに、
前記回転電機の温度（ＹＭ）が基準温度（ＹＫ）よりも低いか否かを判定する温度判定処理と、
前記温度判定処理により低いと判定された場合に、低くないと判定された場合に比べて前記回転電機に流れる電流ベクトルの大きさが大きくなるように前記インバータの電流指令値（ＩＫ）を設定する設定処理と、を実行させ、
前記蓄電装置の電圧を、前記回転電機に印加される電圧の電圧制限値とする場合に、前記回転電機のｄｑ座標系において前記回転電機に流れるｄ，ｑ軸電流により規定される楕円が電圧制限楕円とされており、
前記設定処理において、前記温度判定処理により低いと判定された場合に、前記インバータの電流指令値を、前記ｄｑ座標系において前記回転電機の目標トルク（ＴＭ）と等しいトルクとなる座標を結んだ等トルク線と前記電圧制限楕円との交点のうち、弱め界磁用の前記ｄ軸電流が小さくなる側の減少側交点（ＰＢ）の電流指令値に設定する、プログラム。

【請求項9】

蓄電装置（４０）と、前記蓄電装置に接続されるインバータ（２０）と、前記インバータに接続され、前記インバータを介して前記蓄電装置との間で電力の入出力を行う回転電機（１０）と、コンピュータと、を備える回転電機システム（１００）に適用されるプログラムであって、
前記コンピュータに、
前記回転電機の温度（ＹＭ）が基準温度（ＹＫ）よりも低いか否かを判定する温度判定処理と、
前記温度判定処理により低いと判定された場合に、低くないと判定された場合に比べて前記回転電機に流れる電流ベクトルの大きさが大きくなるように前記インバータの電流指令値（ＩＫ）を設定する設定処理と、を実行させ、
前記蓄電装置の電圧を、前記回転電機に印加される電圧の電圧制限値とする場合に、前記回転電機のｄｑ座標系において前記回転電機に流れるｄ，ｑ軸電流により規定される楕円が電圧制限楕円とされており、
前記設定処理において、前記温度判定処理により低いと判定された場合に、前記インバータの電流指令値を、前記ｄｑ座標系において前記回転電機の目標トルク（ＴＭ）と等しいトルクとなる座標を結んだ等トルク線と前記電圧制限楕円との交点のうち、弱め界磁用の前記ｄ軸電流が大きくなる側の増加側交点（ＰＣ）の電流指令値に設定する、プログラム。

【請求項10】

蓄電装置（４０）と、前記蓄電装置に接続されるインバータ（２０）と、前記インバータに接続され、前記インバータを介して前記蓄電装置との間で電力の入出力を行う回転電機（１０）と、前記蓄電装置の電圧を昇圧して前記インバータに供給するとともに、前記蓄電装置の電圧に対する前記インバータに供給される電圧の比である昇圧比（ＲＢ）を変更可能な昇圧回路（７０）と、コンピュータと、を備える回転電機システム（１００）に適用されるプログラムであって、
前記コンピュータに、
前記回転電機の温度（ＹＭ）が基準温度（ＹＫ）よりも低いか否かを判定する温度判定処理と、
前記温度判定処理により低いと判定された場合に、低くないと判定された場合に比べて前記回転電機に流れる電流ベクトルの大きさが大きくなるように前記インバータの電流指令値（ＩＫ）を設定する設定処理と、
前記温度判定処理により低いと判定される前の前記回転電機の出力トルクを低下前トルクとし、前記温度判定処理により低いと判定される前の前記昇圧比を低下前昇圧比とする場合、前記温度判定処理により低いと判定されたときに、前記昇圧比を前記低下前昇圧比から下げても、前記回転電機の出力トルクを前記低下前トルクに維持できるか否かを判定する維持判定処理と、を実行させ、
前記設定処理において、前記維持判定処理により前記低下前トルクに維持できると判定された場合に、前記昇圧比を前記低下前昇圧比から下げつつ、前記回転電機の出力トルクを前記低下前トルクに維持し、かつ前記回転電機に流れる電流ベクトルの大きさが大きくなるように前記インバータの電流指令値を設定する、プログラム。

【請求項11】

ｎ相（ｎは２以上の自然数）の巻線を有する回転電機（１０）と、前記回転電機との間で電力の入出力を行う蓄電装置（４０）と、コンピュータと、を備える回転電機システム（１００）に適用されるプログラムであって、
前記回転電機システムは、
前記蓄電装置に接続され、直列接続された上アームスイッチ（２２）と下アームスイッチ（２３）とを相毎に有し、それら上アームスイッチと下アームスイッチとの接続点が前記回転電機を構成する各相の巻線の両端のうち第１端に接続される第１インバータ（２０）と、
前記蓄電装置に接続され、直列接続された上アームスイッチ（３２）と下アームスイッチ（３３）とを有し、上アームスイッチと下アームスイッチとの接続点が前記各相の巻線の両端のうち第２端に接続される第２インバータ（３０）と、
前記第１インバータの高電位側と前記第２インバータの高電位側とを接続する高電位側接続線（ＬＥ）と、
前記第１インバータの低電位側と前記第２インバータの低電位側とを接続する低電位側接続線（ＬＧ）と、を備え、
前記コンピュータに、
前記回転電機の温度（ＹＭ）が基準温度（ＹＫ）よりも低いか否かを判定する温度判定処理と、
前記温度判定処理により低いと判定された場合に、前記巻線に流れる電流が、前記巻線に流す電流に含まれる基本波（ＦＡ）に、前記基本波のｎ×（２ｋ－１）次の高調波（ｋは自然数）（ＦＢ）を重畳した重畳波（ＦＣ）となるように前記第１インバータ及び前記第２インバータの電流指令値を設定する設定処理と、を実行させる、プログラム。

【請求項12】

蓄電装置（４０）と、前記蓄電装置に接続されるインバータ（２０）と、前記インバータに接続され、前記インバータを介して前記蓄電装置との間で電力の入出力を行う回転電機（１０）と、前記回転電機のロータの回転を車両の駆動輪（８２）に伝達する動力伝達機構（８０，８１）と、コンピュータと、を備える回転電機システム（１００）に適用されるプログラムであって、
前記動力伝達機構は、前記ロータの回転を所定の変速比（ＲＨ）で変速して前記駆動輪に伝達するとともに、前記変速比を変更可能な変速機（８１）を備えており、
前記コンピュータに、
前記回転電機の温度（ＹＭ）が基準温度（ＹＫ）よりも低いか否かを判定する温度判定処理と、
前記温度判定処理により低いと判定された場合に、低下判定前の前記車両の速度及び駆動力を維持しつつ、前記回転電機の回転速度が前記低下判定前よりも低くなるように前記変速比及び前記インバータの電流指令値を設定する設定処理と、を実行させる、プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、回転電機を含む回転電機システムの制御装置及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、直流電源と、直流電源に接続されるインバータと、インバータに接続され、インバータを介して直流電源との間で電力の入出力を行う交流電動機と、を備える制御システムが知られている（例えば、特許文献１）。この制御システムでは、交流電動機の駆動時に、交流電動機の温度が基準温度よりも低い場合に、高い場合と比較して、インバータの制御に用いるキャリア信号のキャリア周波数を相対的に低く設定する。これにより、交流電動機に流れる電流のリプル電流を大きくすることができ、渦電流増加により交流電動機の温度を上昇させることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００９－１８９１８１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

制御システムでは、コアレスモータ等のインダクタンスの低い交流電動機が用いられることがある。インダクタンスが低い交流電動機において、インバータのキャリア周波数が低く設定されると、交流電動機に流れる電流の制御性が悪化するおそれがある。また、キャリア周波数が低く設定された結果、キャリア周波数と直流電源及びコンデンサ間の共振周波数とが近接し、交流電動機を適正に駆動できないおそれもある。したがって、交流電動機などの回転電機の温度が基準温度よりも低いと判定された場合に、回転電機の温度を上昇させる技術については、未だ改善の余地があると考えられる。

【0005】

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、回転電機の温度が基準温度よりも低いと判定された場合に、回転電機の温度を上昇させることができる制御装置及びプログラムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するための第１の手段は、蓄電装置と、前記蓄電装置に接続されるインバータと、前記インバータに接続され、前記インバータを介して前記蓄電装置との間で電力の入出力を行う回転電機と、を備える回転電機システムに適用される制御装置であって、前記回転電機の温度が基準温度よりも低いか否かを判定する温度判定部と、前記温度判定部により低いと判定された場合に、低くないと判定された場合に比べて前記回転電機に流れる電流ベクトルの大きさが大きくなるように前記インバータの電流指令値を設定する設定部と、を備える。

【0007】

この構成では、回転電機の温度が基準温度よりも低いと判定された場合に、低くないと判定された場合に比べて、回転電機に流れる電流ベクトルの大きさが大きくなるようにインバータの電流指令値が設定される。これにより、巻線の銅損増加を増加させることができ、回転電機の温度を上昇させることができる。

【0008】

第２の手段では、前記蓄電装置の電圧を、前記回転電機に印加される電圧の電圧制限値とする場合に、前記回転電機のｄｑ座標系において前記回転電機に流れるｄ，ｑ軸電流により規定される楕円が電圧制限楕円とされており、前記設定部は、前記温度判定部により低いと判定された場合に、前記インバータの電流指令値を、前記ｄｑ座標系において前記回転電機の目標トルクと等しいトルクとなる座標を結んだ等トルク線と前記電圧制限楕円との交点のうち、弱め界磁用の前記ｄ軸電流が小さくなる側の減少側交点の電流指令値に設定する。

【0009】

回転電機の巻線に流れる電流ベクトルの大きさを大きくする場合、電流ベクトルは電圧制限楕円内において大きくすることができる。この場合に、電圧制限楕円内に存在する目標トルクの等トルク線上において、弱め界磁用のｄ軸電流を大きくする側又は小さくする側に設定することで、回転電機の出力トルクを目標トルクに維持しつつ、回転電機の巻線に流れる電流ベクトルの大きさを大きくできる。

【0010】

この点、第２の手段では、回転電機の巻線に流れる電流ベクトルの大きさを大きくする場合に、等トルク線上において弱め界磁用のｄ軸電流を小さくする側に設定する。これにより、キャリア信号の振幅に対する回転電機への電圧指令値の比で示される電圧利用率を上昇させて回転電機の昇温効果を高めつつ、インバータについては、スイッチング損減少により回転電機のように昇温を図ることなく発熱を抑制できる。

【0011】

また、第２の手段では、等トルク線上において弱め界磁用のｄ軸電流を小さくする側に設定する場合において、その端点である減少側交点の電流指令値に設定する。これにより、弱め界磁用のｄ軸電流を小さくする側に設定する場合において、回転電機の巻線に流れる電流ベクトルの大きさを最も大きくすることができ、回転電機の温度を早期に上昇させることができる。

【0012】

第３の手段では、前記蓄電装置の電圧を、前記回転電機に印加される電圧の電圧制限値とする場合に、前記回転電機のｄｑ座標系において前記回転電機に流れるｄ，ｑ軸電流により規定される楕円が電圧制限楕円とされており、前記設定部は、前記温度判定部により低いと判定された場合に、前記インバータの電流指令値を、前記ｄｑ座標系において前記回転電機の目標トルクと等しいトルクとなる座標を結んだ等トルク線と前記電圧制限楕円との交点のうち、弱め界磁用の前記ｄ軸電流が大きくなる側の増加側交点の電流指令値に設定する。

【0013】

等トルク線と電圧制限楕円との交点として、弱め界磁用のｄ軸電流を大きくする側の増加側交点と弱め界磁用のｄ軸電流を小さくする側の減少側交点とが存在する。第３の手段では、電流指令値を設定する際に、増加側交点と減少側交点のうち、増加側交点の電流指令値に設定する。増加側交点の電流指令値により回転電機の巻線に流れる電流ベクトルの大きさは、減少側交点の電流指令値により回転電機の巻線に流れる電流ベクトルの大きさよりも大きい。これにより、巻線の銅損を好適に増加させることができ、回転電機の温度を早期に上昇させることができる。

【0014】

第４の手段では、前記回転電機システムは、前記蓄電装置の電圧を昇圧して前記インバータに供給するとともに、前記蓄電装置の電圧に対する前記インバータに供給される電圧の比である昇圧比を変更可能な昇圧回路を備えており、前記温度判定部により低いと判定される前の前記回転電機の出力トルクを低下前トルクとし、前記温度判定部により低いと判定される前の前記昇圧比を低下前昇圧比とする場合、前記温度判定部により低いと判定されたときに、前記昇圧比を前記低下前昇圧比から下げても、前記回転電機の出力トルクを前記低下前トルクに維持できるか否かを判定する維持判定部を備え、前記設定部は、前記維持判定部により前記低下前トルクに維持できると判定された場合に、前記昇圧比を前記低下前昇圧比から下げつつ、前記回転電機の出力トルクを前記低下前トルクに維持し、かつ前記回転電機に流れる電流ベクトルの大きさが大きくなるように前記インバータの電流指令値を設定する。

【0015】

この構成では、回転電機の温度が基準温度よりも低いと判定された場合に、インバータの電流指令値を変更する。この場合において、上記構成では、昇圧回路の昇圧比を低下前昇圧比から下げても、回転電機の出力トルクを低下前トルクに維持できるか否かを判定する。そして、維持できる場合には昇圧回路の昇圧比を低下前昇圧比から下げつつ、回転電機の出力トルクを低下前トルクに維持し、かつ回転電機に流れる電流ベクトルの大きさが大きくなるようにする。これにより、回転電機の温度を上昇させることができるとともに、昇圧回路の発熱を抑制できる。

【0016】

第５の手段では、ｎ相（ｎは２以上の自然数）の巻線を有する回転電機と、前記回転電機との間で電力の入出力を行う蓄電装置と、を備える回転電機システムに適用される制御装置であって、前記回転電機システムは、前記蓄電装置に接続され、直列接続された上アームスイッチと下アームスイッチとを相毎に有し、それら上アームスイッチと下アームスイッチとの接続点が前記回転電機を構成する各相の巻線の両端のうち第１端に接続される第１インバータと、前記蓄電装置に接続され、直列接続された上アームスイッチと下アームスイッチとを有し、上アームスイッチと下アームスイッチとの接続点が前記各相の巻線の両端のうち第２端に接続される第２インバータと、前記第１インバータの高電位側と前記第２インバータの高電位側とを接続する高電位側接続線と、前記第１インバータの低電位側と前記第２インバータの低電位側とを接続する低電位側接続線と、を備え、前記回転電機の温度が基準温度よりも低いか否かを判定する温度判定部と、前記温度判定部により低いと判定された場合に、前記巻線に流れる電流が、前記巻線に流す電流に含まれる基本波に、前記基本波のｎ×（２ｋ－１）次の高調波（ｋは自然数）を重畳した重畳波となるように前記第１インバータ及び前記第２インバータの電流指令値を設定する設定部と、を備える。

【0017】

この構成では、回転電機の温度が基準温度よりも低いと判定された場合に、インバータの電流指令値を設定する。この場合において、上記構成では、回転電機を構成する各相の巻線に流れる電流が、巻線に流す電流に含まれる基本波に、この基本波のｎ×（２ｋ－１）次の高調波（ｋは自然数）を重畳した重畳波となるように電流指令値を設定する。これにより、回転電機の巻線が生成する磁束を、高調波に基づいて脈動させることができ、巻線に発生する渦電流により回転電機の温度を上昇させることができる。

【0018】

第６の手段では、前記設定部は、前記回転電機に対する指令電圧及びキャリア信号に基づいて前記電流指令値を設定し、前記キャリア信号の周波数と前記回転電機のインダクタンスとに基づいて、前記高調波の次数を決定する。

【0019】

基本波に重畳する高調波の次数は、回転電機の巻線がｎ相の場合、ｎの奇数倍であれば回転電機に高調波の電流成分が流れ続ける。一方、キャリア信号の周波数や回転電機のインダクタンスによっては、この高調波の電流成分により不具合が生じることがある。第６の手段では、高調波の次数をｎの奇数倍とした上で、その具体的な次数をキャリア信号の周波数と回転電機のインダクタンスとに基づいて決定する。そのため、回転電機に適正な高調波の電流成分を流すことができる。

【0020】

第７の手段では、蓄電装置と、前記蓄電装置に接続されるインバータと、前記インバータに接続され、前記インバータを介して前記蓄電装置との間で電力の入出力を行う回転電機と、前記回転電機のロータの回転を車両の駆動輪に伝達する動力伝達機構と、を備える回転電機システムに適用される制御装置であって、前記動力伝達機構は、前記ロータの回転を所定の変速比で変速して前記駆動輪に伝達するとともに、前記変速比を変更可能な変速機を備えており、前記回転電機の温度が基準温度よりも低いか否かを判定する温度判定部と、前記温度判定部により低いと判定された場合に、低下判定前の前記車両の速度及び駆動力を維持しつつ、前記回転電機の回転速度が前記低下判定前よりも低くなるように前記変速比及び前記インバータの電流指令値を設定する設定部と、を備える。

【0021】

この構成では、回転電機の温度が基準温度よりも低下したと判定された場合に、変速機の変速比を設定するとともに、インバータの電流指令値を設定する。この場合において、上記構成では、低下判定前の車両の速度及び駆動力を維持しつつ、回転電機の回転速度が低下判定前よりも低くなるようにする。回転電機の回転速度が低下することで、回転電機の冷却性能が低下する。また、回転電機の回転速度が低下することで、回転電機の出力トルクが上昇し、回転電機の発熱量が増加する。これにより、回転電機の温度を上昇させることができる。

【0022】

第８の手段では、前記回転電機の回転速度を前記低下判定前よりも低く設定した場合に、前記回転電機に流れる電流ベクトルの大きさが前記低下判定前よりも小さくなるか否かを判定し、小さくなると判定された場合に、前記低下判定前よりも低く設定することを禁止する禁止部を備える。

【0023】

回転電機の回転速度を低く設定することによる回転電機の昇温効果は、回転電機に流れる電流ベクトルの大きさが小さくなることによる回転電機の降温効果よりも小さい。第８の手段では、回転電機の回転速度を低く設定した場合に、回転電機に流れる電流ベクトルの大きさが低下判定前よりも小さくなる場合には、この設定を禁止する。これにより、回転電機の温度が低下することを抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】第１実施形態の回転電機システムの全体構成図。

【図2】回転電機の温度と逆起電力との関係を示す図。

【図3】第１実施形態の設定処理の手順を示すフローチャート。

【図4】第１実施形態の電流指令値の設定変更を示す図。

【図5】最小電流点と減少側交点におけるインバータの各スイッチの状態の推移を示す図。

【図6】回転電機の始動時における回転電機の温度の推移を示す図。

【図7】第１実施形態の変形例における電流指令値の設定変更を示す図。

【図8】第２実施形態の回転電機システムの全体構成図。

【図9】第２実施形態の設定処理の手順を示すフローチャート。

【図10】第２実施形態の電流指令値の設定変更を示す図。

【図11】第３実施形態の回転電機システムの全体構成図。

【図12】制御装置の一部の回路構成を示す図。

【図13】第３実施形態の設定処理の手順を示すフローチャート。

【図14】基本波、高調波、及び重畳波の関係を示すグラフ。

【図15】回転電機の巻線が生成する磁束の推移を示す図。

【図16】第３実施形態の変形例における回転電機システムの全体構成図。

【図17】第４実施形態の回転電機システムの全体構成図。

【図18】第４実施形態の設定処理の手順を示すフローチャート。

【図19】車両の速度と駆動力との関係を示す図。

【図20】回転電機の電気角速度と出力トルクとの関係を示す図。

【図21】回転電機の電気角速度と冷却性能との関係を示す図。

【図22】回転電機の電気角速度と出力トルクとの関係を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0025】

（第１実施形態）
以下、本発明に係る回転電機の制御装置を、車載の回転電機システム１００に適用した実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

【0026】

図１に示すように、本実施形態に係る回転電機システム１００は、回転電機１０と、インバータ２０と、蓄電装置としてのバッテリ４０と、回転電機１０を制御対象とする制御装置５０と、を備えている。

【0027】

回転電機１０は、力行駆動及び回生駆動の機能を有し、具体的には、ＭＧ（Motor Generator）である。回転電機１０は、バッテリ４０との間で電力の入出力を行うものである。具体的には、力行駆動時には、バッテリ４０から入力される電力により駆動し、車両に推進力を付与し、回生駆動時には、車両の減速エネルギを用いて発電を行い、バッテリ４０に電力を出力する。

【0028】

回転電機１０は、ロータ１１とステータ１３とを備える。ロータ１１には、界磁を行う永久磁石１２が設けられている。つまり、回転電機１０は、永久磁石界磁型回転電機である。永久磁石１２は、例えばネオジム磁石やフェライト磁石である。ステータ１３は、星形結線された３相の巻線１４を有する。巻線１４は、Ｕ相、Ｖ相、及び、Ｗ相の各相に対応した多相巻線である。ロータ１１は、車両の駆動輪と動力伝達が可能なように接続されている。本実施形態において、回転電機１０は同期機である。

【0029】

回転電機１０の各相の巻線１４の一端は、インバータ２０に接続されており、インバータ２０を介してバッテリ４０に接続されている。バッテリ４０は、充放電可能な蓄電池であり、例えば複数のリチウムイオン蓄電池が直列接続された組電池である。なお、バッテリ４０は、他の種類の蓄電池であってもよい。

【0030】

インバータ２０は、高電位側のスイッチング素子である上アームスイッチ２２（２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ）、及び低電位側のスイッチング素子である下アームスイッチ２３（２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ）の直列接続体が、並列に接続されて構成されている。各相において、上アームスイッチ２２と下アームスイッチ２３の接続点には、巻線１４の一端が接続されている。なお、本実施形態では、スイッチ２２，２３として、電圧制御形の半導体スイッチング素子を用いており、より具体的にはＩＧＢＴを用いている。各スイッチ２２，２３には、フリーホイールダイオード２４が逆並列にそれぞれ接続されている。

【0031】

バッテリ４０の高電位側とインバータ２０の高電位側とは、電源線ＬＥにより接続されており、バッテリ４０の低電位側とインバータ２０の低電位側とは、接地線ＬＧにより接続されている。電源線ＬＥと接地線ＬＧとの間には、コンデンサ２５が接続されている。電源線ＬＥのうち、コンデンサ２５との接続点及びバッテリ４０との接続点の間には、遮断スイッチ６０が設けられている。遮断スイッチ６０は、回転電機１０の駆動時において通常オンされている。

【0032】

制御装置５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及びフラッシュメモリ等からなる周知のマイクロコンピュータを備えている。制御装置５０は、各種信号を取得し、取得した情報に基づき、各種制御を実施する。

【0033】

具体的には、制御装置５０は、回転電機１０の駆動時に、バッテリ４０の電圧ＶＢを検出する電圧センサ５１、回転電機１０の各相の巻線１４に流れる電流Ｉ＃（＃＝Ｕ，Ｖ，Ｗ）を検出する相電流センサ５３、回転電機１０の電気角θを検出する回転角センサ５４、及び回転電機１０の永久磁石１２の温度ＹＭ（以下、回転電機１０の温度ＹＭ）を検出する温度センサ５５等から検出値を取得する。制御装置５０は、取得した検出値に基づき、回転電機１０の制御量をその指令値に制御すべく、インバータ２０を制御する。本実施形態において、制御量は出力トルクＴＥである。

【0034】

具体的には、制御装置５０は、インバータ２０の制御において、デッドタイムを挟みつつスイッチ２２，２３を交互にオンとすべく、スイッチ２２，２３それぞれに対応する駆動信号ＳＧを、スイッチ２２，２３に出力する。駆動信号ＳＧは、スイッチ２２，２３をオン状態とするオン指令と、オフ状態とするオフ指令とのいずれかをとる。

【0035】

また、制御装置５０は、取得した検出値に基づいて、遮断スイッチ６０のオンオフを切り替えるべく、切替信号ＳＣを生成し、生成した切替信号ＳＣを遮断スイッチ６０に出力する。

【0036】

ところで、図２に示すように、回転電機１０では、温度が低いほど、巻線１４に生じる逆起電力ＶＲが大きくなる。逆起電力ＶＲが大きくなると、ロータ１１とステータ１３との間のフリクションが増大することなどから、回転電機１０に要求される出力トルクＴＥが大きくなる。従来技術では、回転電機１０の駆動時に、温度ＹＭが基準温度ＹＫよりも低い場合に、高い場合と比較して、インバータ２０の駆動信号ＳＧの生成に用いるキャリア周波数を相対的に低く設定する。これにより、回転電機１０のリプル電流を大きくすることができ、渦電流増加により回転電機１０の温度ＹＭを上昇させることができるという。ここでリプル電流は、インバータ２０における上アームスイッチ２２及び下アームスイッチ２３のスイッチングにより、変動する回転電機１０の巻線１４に流れる電流Ｉ＃であり、この電流Ｉ＃の振幅が大きいほどリプル電流が大きくなる。

【0037】

しかし、回転電機システム１００では、コアレスモータ等のインダクタンスの低い回転電機１０が用いられることがある。インダクタンスが低い回転電機１０において、インバータ２０のキャリア周波数が低く設定されると、回転電機１０の巻線１４に流れる電流Ｉ＃の制御性が悪化するおそれがある。また、キャリア周波数が低く設定された結果、キャリア周波数とバッテリ４０及びコンデンサ２５間の共振周波数とが近接し、回転電機１０を適正に駆動できないおそれもある。

【0038】

本実施形態では、回転電機１０の温度ＹＭが基準温度ＹＫよりも低いと判定された場合に、低くないと判定された場合に比べて、回転電機１０の巻線１４に流れる電流Ｉ＃により定まる回転電機１０の電流ベクトルの大きさが大きくなるようにインバータ２０の電流指令値ＩＫを設定する設定処理を実施する。これにより、回転電機１０のインダクタンスが低い場合でも、回転電機１０を適正に駆動しつつ、巻線１４の銅損増加により回転電機１０の温度ＹＭを上昇させることができる。

【0039】

図３に、本実施形態の設定処理のフローチャートを示す。制御装置５０は、回転電機１０の駆動時に、所定の制御周期ＴＫ（図６参照）毎に設定処理を繰り返し実施する。

【0040】

設定処理を開始すると、まずステップＳ１０において、温度センサ５５を用いて回転電機１０の温度ＹＭを取得する。続くステップＳ１２において、ステップＳ１０で取得された温度ＹＭが基準温度ＹＫよりも低いか否かを判定する。そして、続くステップＳ１４，Ｓ１６において、ステップＳ１２の判定結果に基づいて、インバータ２０の電流指令値ＩＫを設定する。なお、本実施形態において、ステップＳ１２の処理が「温度判定部」に相当する。

【0041】

具体的には、温度ＹＭが基準温度ＹＫ以上であると判定した場合、回転電機１０が高温であると判定する。この場合、ステップＳ１２で否定判定し、続くステップＳ１４において、インバータ２０の電流指令値ＩＫを、最小電流点ＰＡ（図４参照）の電流指令値ＩＫに設定し、設定処理を終了する。

【0042】

ここで、最小電流点ＰＡについて、図４を用いて説明する。図４には、バッテリ４０の電圧ＶＢを回転電機１０に印加される電圧の電圧制限値とする場合に、回転電機１０のｄｑ座標系において、回転電機１０の電流ベクトルのｄ軸成分（以下、ｄ軸電流）Ｉｄ及びｑ軸成分（以下、ｑ軸電流）Ｉｑにより規定される楕円である電圧制限楕円ＣＡが記載されている。電圧制限楕円ＣＡは、回転電機１０に流すことができる電流ベクトルの範囲を示す。

【0043】

また、図４には、回転電機１０に流れる単位大きさあたりの電流ベクトルに対して、回転電機１０の出力トルクＴＥが最大となるｄ，ｑ軸電流Ｉｄ，Ｉｑから定まる最大トルク最小電流曲線ＬＡが記載されている。図４に矢印ＹＡ（破線）で示すように、本実施形態では、温度ＹＭが基準温度ＹＫ以上である場合に、インバータ２０の電流指令値ＩＫを、電圧制限楕円ＣＡ内であって、最大トルク最小電流曲線ＬＡ上における最小電流点ＰＡの電流指令値ＩＫに設定する。ここで電流指令値ＩＫは、ある出力トルクＴＥを生成するためのｄ，ｑ軸電流Ｉｄ，Ｉｑの制御目標値である。最小電流点ＰＡにおける回転電機１０の出力トルクＴＥが、出力トルクＴＥの目標値である目標トルクＴＭである。図４には、出力トルクＴＥが目標トルクＴＭと等しくなる等トルク線ＬＢが記載されている。

【0044】

一方、温度ＹＭが基準温度ＹＫよりも低いと判定した場合、回転電機１０が低温であると判定する。この場合、ステップＳ１２で肯定判定し、続くステップＳ１６において、インバータ２０の電流指令値ＩＫを、電圧制限楕円ＣＡと等トルク線ＬＢとの交点のうち、最小電流点ＰＡよりも弱め界磁用のｄ軸電流Ｉｄが小さくなる側の減少側交点ＰＢ（図４参照）の電流指令値ＩＫに設定し、設定処理を終了する。なお、本実施形態において、ステップＳ１４，１６の処理が「設定部」に相当する。

【0045】

続いて、図４～図６を用いて、設定処理をより具体的に説明する。図４に示すように、最小電流点ＰＡと減少側交点ＰＢとは同一の等トルク線ＬＢ線上に位置している。そのため、減少側交点ＰＢにおける回転電機１０の出力トルクＴＥは、最小電流点ＰＡにおける回転電機１０の出力トルクＴＥに等しい。つまり、本実施形態では、温度ＹＭによらず、回転電機１０の出力トルクＴＥが目標トルクＴＭに維持される。

【0046】

また、図４に矢印ＹＢ（実線）で示すように、減少側交点ＰＢにおいて回転電機１０に流れる電流ベクトルの大きさは、最小電流点ＰＡにおいて回転電機１０に流れる電流ベクトルに比べて大きい。つまり、本実施形態では、温度ＹＭが基準温度ＹＫよりも低いと判定された場合に、基準温度ＹＫ以上であると判定された場合に比べて、回転電機１０に流れる電流ベクトルの大きさが大きくなるようにインバータ２０の電流指令値ＩＫが設定される。そのため、巻線１４の銅損増加により回転電機１０の温度ＹＭを上昇させることができる。

【0047】

続いて、図５に、最小電流点ＰＡと減少側交点ＰＢとにおけるインバータ２０の各スイッチ２２，２３の状態の推移を示す。ここで、図５（Ａ）は、最小電流点ＰＡ、つまり回転電機１０が高温である場合の各スイッチ２２，２３の状態の推移を示し、図５（Ｂ）は、減少側交点ＰＢ、つまり回転電機１０が低温である場合の各スイッチ２２，２３の状態の推移を示す。

【0048】

図５（Ａ）に示すように、回転電機１０が高温である場合、ＰＷＭ制御によりインバータ２０が制御される。ＰＷＭ制御では、回転電機１０への電圧指令値と、三角波信号等のキャリア信号との大小比較に基づいて、各相の上，下アームスイッチの状態が制御される。回転電機１０が高温である場合、キャリア信号の振幅と電圧指令値とが略同一とされる。つまり、キャリア信号の振幅に対する電圧指令値の比で示される電圧利用率が略１となる。そのため、各スイッチ２２，２３のオンオフの切り替えが、回転電機１０への出力電圧の周期よりも短い周期で繰り返されるＰＷＭ駆動が実施される。

【0049】

また、図５（Ｂ）に示すように、回転電機１０が低温である場合、矩形波駆動によりインバータ２０が制御される。回転電機１０が低温である場合、電流ベクトルの増大により電圧指令値が増大し、電圧利用率が上昇する。そのため、各スイッチ２２，２３のオンオフの切り替えが、回転電機１０への出力電圧の周期と略同一の周期で繰り返される矩形波駆動が実施される。つまり、回転電機１０が低温である場合、高温である場合に比べて、インバータ２０における各スイッチ２２，２３のオンオフの切替回数を減らすことができ、スイッチング損減少によりインバータ２０の発熱を抑制できる。

【0050】

続いて、図６に、回転電機１０の始動時における回転電機１０の温度ＹＭの推移を示す。時刻ｔ１に回転電機１０が始動すると、この時刻ｔ１に設定処理を開始し、制御周期ＴＫ毎に、回転電機１０が低温であるか否かが判定される。設定処理では、回転電機１０が低温であると判定されると、回転電機１０に流れる電流ベクトルの大きさが比較的大きい減少側交点ＰＢの電流指令値ＩＫにより、回転電機１０の温度ＹＭを上昇させる。これにより、図６に時刻ｔ１から時刻ｔ６までの期間として示されているように、回転電機１０を始動させてから、回転電機１０が継続して高温となるまでの期間を短縮でき、回転電機１０の始動時に回転電機１０の温度ＹＭを早期に上昇させることができる。

【0051】

以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。

【0052】

・本実施形態では、回転電機１０の温度ＹＭが基準温度ＹＫよりも低いと判定された場合に、基準温度ＹＫ以上であると判定された場合に比べて、回転電機１０の巻線１４に流れる電流ベクトルの大きさを大きくするようにインバータ２０の電流指令値ＩＫを設定する。これにより、巻線１４の銅損増加により回転電機１０の温度ＹＭを上昇させることができる。

【0053】

・回転電機１０の巻線１４に流れる電流ベクトルの大きさを大きくする場合、電流ベクトルは電圧制限楕円ＣＡ内において大きくすることができる。この場合に、電圧制限楕円ＣＡ内に存在する目標トルクＴＭの等トルク線ＬＢ上において、最小電流点ＰＡから弱め界磁用のｄ軸電流Ｉｄを大きくする側又は小さくする側に設定することで、回転電機１０の出力トルクＴＥを目標トルクＴＭに維持しつつ、回転電機１０の巻線１４に流れる電流ベクトルの大きさを大きくできる。

【0054】

・本実施形態では、回転電機１０の巻線１４に流れる電流ベクトルの大きさを大きくする場合に、等トルク線ＬＢ上において弱め界磁用のｄ軸電流Ｉｄを小さくする側に設定する。これにより、キャリア信号の振幅に対する回転電機１０への電圧指令値の比で示される電圧利用率を上昇させて回転電機１０の昇温効果を高めつつ、インバータ２０については、スイッチング損減少により回転電機１０のように昇温を図ることなく発熱を抑制できる。

【0055】

また、本実施形態では、等トルク線ＬＢ上において弱め界磁用のｄ軸電流Ｉｄを小さくする側に設定する場合において、その端点である減少側交点ＰＢの電流指令値ＩＫに設定する。これにより、弱め界磁用のｄ軸電流Ｉｄを小さくする側に設定する場合において、回転電機１０の巻線１４に流れる電流ベクトルの大きさを最も大きくすることができ、回転電機１０の温度ＹＭを早期に上昇させることができる。

【0056】

（第１実施形態の変形例）
図７に示すように、設定処理において、温度ＹＭが基準温度ＹＫよりも低いと判定した場合に、インバータ２０の電流指令値ＩＫを、電圧制限楕円ＣＡと等トルク線ＬＢとの交点のうち、最小電流点ＰＡよりも弱め界磁用のｄ軸電流Ｉｄが大きくなる側の増加側交点ＰＣの電流指令値ＩＫに設定してもよい。

【0057】

この場合、図７に矢印ＹＣ（実線）で示すように、増加側交点ＰＣにおいて回転電機１０に流れる電流ベクトルの大きさは、最小電流点ＰＡにおいて回転電機１０に流れる電流ベクトルに比べて大きく、かつ減少側交点ＰＢにおいて回転電機１０に流れる電流ベクトルに比べて大きい。これにより、回転電機１０の巻線１４の銅損を好適に増加させることができ、回転電機１０の温度ＹＭを早期に上昇させることができる。

【0058】

（第２実施形態）
以下、第２実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に図８～図１０を参照しつつ説明する。図８において、先の図１に示した構成と同一の構成については、便宜上、同一の符号を付して説明を省略する。

【0059】

本実施形態では、回転電機システム１００が昇圧回路７０を備えている点で、第１実施形態と異なる。昇圧回路７０は、バッテリ４０の電圧ＶＢを所定の昇圧比ＲＢで昇圧してインバータ２０に供給する。

【0060】

昇圧回路７０は、コンデンサ２５とインバータ２０との間に接続されており、高電位側のスイッチング素子である上アームスイッチ７２、及び低電位側のスイッチング素子である下アームスイッチ７３の直列接続体７５を備える。なお、本実施形態では、スイッチ７２，７３として、電圧制御形の半導体スイッチング素子を用いており、より具体的にはＩＧＢＴを用いている。各スイッチ７２，７３には、フリーホイールダイオード７４が逆並列にそれぞれ接続されている。

【0061】

直列接続体７５の高電位側とインバータ２０の高電位側とは、昇圧線ＬＵにより接続されており、バッテリ４０の高電位側と上アームスイッチ７２と下アームスイッチ７３との中間点ＰＸとは、電源線ＬＥにより接続されている。また、バッテリ４０の低電位側と直列接続体７５の低電位側とインバータ２０の低電位側とは、接地線ＬＧにより接続されている。昇圧線ＬＵと接地線ＬＧとの間には、コンデンサ７６が接続されている。電源線ＬＥのうちコンデンサ２５と中間点ＰＸとの間に、平滑リアクトル７１が設けられている。

【0062】

昇圧回路７０は、昇圧比ＲＢを変更可能に構成されている。制御装置５０は、温度センサ５５等が取得した検出値に基づき、昇圧比ＲＢを制御する。具体的には、制御装置５０は、昇圧比ＲＢの制御において、スイッチ７２，７３それぞれに対応する昇圧信号ＳＤを、スイッチ７２，７３に出力する。

【0063】

本実施形態では、設定処理において、回転電機１０の温度ＹＭにより回転電機１０の電流ベクトルの大きさとともに、昇圧回路７０の昇圧比ＲＢを変更する点で、第１実施形態と異なる。具体的には、回転電機１０の温度ＹＭが基準温度ＹＫよりも低下したと判定された場合に、昇圧比ＲＢを、低下判定前の昇圧比ＲＢである低下前昇圧比ＲＡから下げても、回転電機１０の出力トルクＴＥを目標トルクＴＭに維持できるか否かを判定する。そして、維持できると判定された場合には、昇圧比ＲＢを低下前昇圧比ＲＡから下げるようにする。ここで昇圧比ＲＢを下げるとは、例えば昇圧回路７０の昇圧駆動を停止させて昇圧比ＲＢを１とすることである。これにより、回転電機１０の温度ＹＭを上昇させることができるとともに、昇圧回路７０の発熱を抑制できる。なお、本実施形態において、目標トルクＴＭが「低下前トルク」に相当する。

【0064】

図９に、本実施形態の設定処理のフローチャートを示す。低下判定前の昇圧比ＲＢとあるように、本実施形態の設定処理では、回転電機１０が高温で駆動していることを前提としている。そのため、制御装置５０は、回転電機１０の高温駆動時に、制御周期ＴＫ毎に設定処理を繰り返し実施する。なお、低下判定前とは、回転電機１０の温度ＹＭが基準温度ＹＫよりも低いと判定される直前を意味し、ここで「直前」とは、例えば低下判定した制御周期ＴＫの１つ前、数個前の制御周期ＴＫを意味する。図９において、先の図３に示した処理と同一の処理については、便宜上、同一のステップ番号を付して説明を省略する。

【0065】

本実施形態の設定処理では、ステップＳ１０で回転電機１０の温度ＹＭを取得すると、ステップＳ１２において、温度ＹＭが基準温度ＹＫよりも低下したか否かを判定する。ステップＳ１２で否定判定すると、設定処理を終了する。つまり、制御装置５０は、昇圧比ＲＢを低下前昇圧比ＲＡに維持するとともに、インバータ２０の電流指令値ＩＫを、最小電流点ＰＤ（図１０参照）の電流指令値ＩＫに維持する。

【0066】

ステップＳ１２で肯定判定すると、つまり温度ＹＭが基準温度ＹＫよりも低下したと判定した場合に、ステップＳ２０において、昇圧比ＲＢを低下前昇圧比ＲＡから下げても、回転電機１０の出力トルクＴＥを目標トルクＴＭに維持できるか否かを判定する。なお、本実施形態において、ステップＳ２０の処理が「維持判定部」に相当する。

【0067】

ここで、目標トルクＴＭの維持判定について、図１０を用いて説明する。図１０には、昇圧比ＲＢを低下前昇圧比ＲＡとしたときに、インバータ２０に供給される電圧を電圧制限値とする場合における第１電圧制限楕円ＣＢが記載されている。

【0068】

図１０に矢印ＹＤ（破線）で示すように、本実施形態では、回転電機１０が高温である場合において、回転電機１０には、第１電圧制限楕円ＣＢと最大トルク最小電流曲線ＬＡとの交点で定まる最小電流点ＰＤの電流ベクトルが流れている。つまり、この最小電流点ＰＤで定まる電流ベクトルが流れる場合の出力トルクＴＥが目標トルクＴＭである。

【0069】

昇圧回路７０の昇圧駆動を停止させると、インバータ２０に供給される電圧の低下により、電圧制限楕円が第１電圧制限楕円ＣＢから第２電圧制限楕円ＣＤへと縮小する。ここで第２電圧制限楕円ＣＤは、昇圧比ＲＢを１としたときに、インバータ２０に供給される電圧、つまりバッテリ４０の電圧ＶＢを電圧制限値とする場合における電圧制限楕円である。ステップＳ２０では、第２電圧制限楕円ＣＤ内に等トルク線ＬＢの一部が存在するか否かを判定することにより、回転電機１０の出力トルクＴＥを目標トルクＴＭに維持できるか否かを判定する。

【0070】

第２電圧制限楕円ＣＤ内に等トルク線ＬＢが存在しない場合、目標トルクＴＭに維持できないと判定する。この場合、ステップＳ２０で否定判定し、設定処理を終了する。

【0071】

一方、第２電圧制限楕円ＣＤ内に等トルク線ＬＢの一部が存在する場合、目標トルクＴＭに維持できると判定する。この場合、ステップＳ２０で肯定判定し、続くステップＳ２２において、昇圧回路７０の昇圧駆動を停止させる昇圧信号ＳＤを昇圧回路７０の各スイッチ７２，７３に出力する。具体的には、上アームスイッチ７２をオンに切り替え、下アームスイッチ７３をオンに切り替える昇圧信号ＳＤを出力する。

【0072】

続くステップＳ２４において、インバータ２０の電流指令値ＩＫを、第２電圧制限楕円ＣＤ内で等トルク線ＬＢ上の等トルク点ＰＥ（図１０参照）の電流指令値ＩＫに変更し、設定処理を終了する。

【0073】

続いて、図１０を用いて、設定処理をより具体的に説明する。本実施形態では、等トルク点ＰＥとして、等トルク線ＬＢと第２電圧制限楕円ＣＤとの交点のうち、弱め界磁用のｄ軸電流Ｉｄが小さい側の交点を等トルク点ＰＥとして設定する。図１０に矢印ＹＥ（実線）で示すように、等トルク点ＰＥにおいて回転電機１０に流れる電流ベクトルの大きさは、最小電流点ＰＤにおいて回転電機１０に流れる電流ベクトルに比べて大きい。そのため、温度ＹＭが基準温度ＹＫよりも低下したと判定された場合に、インバータ２０の電流指令値ＩＫを等トルク点ＰＥの電流指令値ＩＫに変更することで、回転電機１０の温度ＹＭを上昇させることができる。

【0074】

また、図１０に示すように、等トルク点ＰＥは第２電圧制限楕円ＣＤ上に位置している。そのため、インバータ２０の電流指令値ＩＫを等トルク点ＰＥの電流指令値ＩＫに変更することで、昇圧回路７０の昇圧駆動を停止させることができ、昇圧回路７０の発熱を抑制できる。

【0075】

以上詳述した本実施形態によれば、回転電機１０の温度ＹＭが基準温度ＹＫよりも低下したと判定された場合に、インバータ２０の電流指令値ＩＫを変更する。この場合において、昇圧回路７０の昇圧比ＲＢを低下前昇圧比ＲＡから下げても、回転電機１０の出力トルクＴＥを目標トルクＴＭに維持できるか否かを判定する。そして、維持できる場合には昇圧回路７０の昇圧比ＲＢを低下前昇圧比ＲＡから下げつつ、回転電機１０の出力トルクＴＥを目標トルクＴＭに維持し、かつ回転電機１０に流れる電流ベクトルの大きさが大きくなるようにする。これにより、回転電機１０の温度ＹＭを上昇させることができるとともに、昇圧回路７０の発熱を抑制できる。

【0076】

（第３実施形態）
以下、第３実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に図１１～図１５を参照しつつ説明する。図１１において、先の図１に示した構成と同一の構成については、便宜上、同一の符号を付して説明を省略する。

【0077】

本実施形態では、回転電機システム１００がインバータ２０に加えてインバータ３０を備えている点で、第１実施形態と異なる。以下では、区別のために、インバータ２０を第１インバータ２０と呼び、インバータ３０を第２インバータ３０と呼ぶ。

【0078】

第２インバータ３０は、高電位側のスイッチング素子である上アームスイッチ３２（３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ）、及び低電位側のスイッチング素子である下アームスイッチ３３（３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ）の直列接続体が、並列に接続されて構成されている。なお、本実施形態では、スイッチ３２，３３として、電圧制御形の半導体スイッチング素子を用いており、より具体的にはＩＧＢＴを用いている。各スイッチ３２，３３には、フリーホイールダイオード３４が逆並列にそれぞれ接続されている。

【0079】

本実施形態では、回転電機１０は、オープンデルタ型の３相の巻線１４を有し、各相上、第１インバータ２０における上アームスイッチ２２と下アームスイッチ２３の接続点には、回転電機１０の対応する相の巻線１４の両端のうち第１端が接続されている。また、各相上、第２インバータ３０における上アームスイッチ３２と下アームスイッチ３３の接続点には、回転電機１０の対応する相の巻線１４の両端のうち第２端が接続されている。

【0080】

バッテリ４０の高電位側と第１インバータ２０の高電位側と第２インバータ３０の高電位側とは、電源線ＬＥにより接続されており、バッテリ４０の低電位側と第１インバータ２０の低電位側と第２インバータ３０の高電位側とは、接地線ＬＧにより接続されている。電源線ＬＥと接地線ＬＧとの間において、コンデンサ２５は、第１インバータ２０及び第２インバータ３０よりもバッテリ４０側に位置しており、電源線ＬＥにおいて、コンデンサ２５よりもバッテリ４０側に、遮断スイッチ６０が設けられている。なお、本実施形態において、電源線ＬＥが「高電位側接続線」に相当し、接地線ＬＧが「低電位側接続線」に相当する。

【0081】

制御装置５０は、第２インバータ３０の制御において、デッドタイムを挟みつつスイッチ３２，３３を交互にオンとすべく、スイッチ３２，３３それぞれに対応する駆動信号ＳＧを、スイッチ３２，３３に出力する。以下では、区別のために、第１インバータ２０の駆動信号ＳＧを第１駆動信号ＳＧ１と呼び、第２インバータ３０の駆動信号ＳＧを第２駆動信号ＳＧ２と呼ぶ。

【0082】

続いて、図１２を用いて、制御装置５０のうち、第１駆動信号ＳＧ１及び第２駆動信号ＳＧ２を生成する部分の回路構成について説明する。

【0083】

電流制御部６１は、回転電機１０の３相固定座標系における電流Ｉ＃をｄｑ座標系におけるｄ，ｑ軸成分に変換したｄ，ｑ軸電流Ｉｄ，Ｉｑを、回転電機１０の目標トルクＴＭに基づいて設定されたｄ，ｑ軸電流指令値Ｉｄ＊，Ｉｑ＊とするための操作量として、ｄ，ｑ軸電圧指令値Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を算出する。

【0084】

３相変換部６２は、電流制御部６１から出力されたｄ，ｑ軸電圧指令値Ｖｄ＊，Ｖｑ＊、及び電気角θに基づいて、ｄｑ座標系におけるｄ，ｑ軸電圧指令値Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を、３相固定座標系におけるＵ，Ｖ，Ｗ相電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に変換する。３相変換部６２は、ｄ，ｑ軸電圧指令値Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を、電気角θを有し、位相が互いに１２０°ずれた正弦波信号であるＵ，Ｖ，Ｗ相電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に変換する。なお、本実施形態において、Ｕ，Ｖ，Ｗ相電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊が「指令電圧」に相当する。

【0085】

駆動信号算出部６３は、３相変換部６２から出力されたＵ，Ｖ，Ｗ相電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊、及びキャリア信号に基づいて、第１駆動信号ＳＧ１及び第２駆動信号ＳＧ２を算出する。つまり、駆動信号算出部６３は、ｄ，ｑ軸電流Ｉｄ，Ｉｑをｄ，ｑ軸電流指令値Ｉｄ＊，Ｉｑ＊に制御すべく、第１インバータ２０の各スイッチ２２，２３をオンオフするための第１駆動信号ＳＧ１を算出し、第２インバータ３０の各スイッチ３２，３３をオンオフするための第２駆動信号ＳＧ２を算出する。

【0086】

角速度算出部６４は、電気角θの時間微分値としての電気角速度ωを算出する。２相変換部６５は、相電流センサ５３から出力された電流Ｉ＃、及び角速度算出部６４から出力された電気角θと電気角速度ωとに基づいて、回転電機１０の３相固定座標系における電流Ｉ＃をｄ，ｑ軸電流Ｉｄ，Ｉｑに変換し、電流制御部６１に出力する。

【0087】

ところで、回転電機１０では、温度ＹＭが低いほど回転電機１０に要求される出力トルクＴＥが大きくなる。そのため、回転電機１０の出力トルクＴＥを維持しつつ、回転電機１０の温度ＹＭを上昇させることができる技術が求められている。

【0088】

本実施形態では、回転電機１０の温度ＹＭが基準温度ＹＫよりも低いと判定された場合に、回転電機１０の巻線１４に流れる電流Ｉ＃の波形を設定する設定処理を実施する。設定処理では、回転電機１０の巻線１４に流れる電流Ｉ＃が、巻線１４に流す電流Ｉ＃に含まれる基本波ＦＡに、この基本波ＦＡのｎ×（２ｋ－１）次の高調波ＦＢ（ｋは自然数）を重畳した重畳波ＦＣとなるように電流指令値を設定する（図１４参照）。重畳波ＦＣに含まれる基本波ＦＡにより、回転電機１０の出力トルクＴＥを維持することができる。また、重畳波ＦＣに含まれる高調波ＦＢにより、回転電機１０の巻線１４が生成する磁束Φが脈動する。これにより、巻線１４に渦電流が発生し、渦電流損により回転電機１０の温度ＹＭを上昇させることができる。

【0089】

図１３に、本実施形態の設定処理のフローチャートを示す。制御装置５０は、回転電機１０の駆動時に、所定の制御周期ＴＫ毎に設定処理を繰り返し実施する。

【0090】

設定処理を開始すると、まずステップＳ３０において、温度センサ５５を用いて回転電機１０の温度ＹＭを取得する。続くステップＳ３２において、ステップＳ３０で取得された温度ＹＭが基準温度ＹＫよりも低いか否かを判定する。そして、続くステップＳ３４，Ｓ３６において、ステップＳ３２の判定結果に基づいて、回転電機１０の巻線１４に流れる電流Ｉ＃の波形を設定する。なお、本実施形態において、ステップＳ３２の処理が「温度判定部」に相当する。

【0091】

具体的には、温度ＹＭが基準温度ＹＫ以上であると判定した場合、回転電機１０が高温であると判定する。この場合、ステップＳ３２で否定判定し、続くステップＳ３４において、回転電機１０の巻線１４に流れる電流Ｉ＃の波形が基本波ＦＡとなるようにインバータ２０の電流指令値ＩＫを設定し、設定処理を終了する。具体的には、３相変換部６２から出力されたＵ，Ｖ，Ｗ相電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊は、基本波ＦＡに対応する指令値であるため、このＵ，Ｖ，Ｗ相電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊を補正することなく駆動信号算出部６３に出力するようにする。

【0092】

一方、温度ＹＭが基準温度ＹＫよりも低いと判定した場合、回転電機１０が低温であると判定する。この場合、ステップＳ３２で肯定判定し、続くステップＳ３６において、回転電機１０の巻線１４に流れる電流Ｉ＃の波形が重畳波ＦＣとなるようにインバータ２０の電流指令値ＩＫを設定し、設定処理を終了する。具体的には、３相変換部６２から出力されたＵ，Ｖ，Ｗ相電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に、高調波ＦＢに対応する指令値である高調波指令値Ｖｚ＊を加算する補正をして、駆動信号算出部６３に出力するようにする。なお、本実施形態において、ステップＳ３４，Ｓ３６の処理が「設定部」に相当する。

【0093】

ここで、Ｕ，Ｖ，Ｗ相電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊の補正について、図１２を用いて説明する。図１２に示すように、制御装置５０は、高調波算出部６６と電圧補正部６７とを備えている。高調波算出部６６は、３相変換部６２から出力されたＵ，Ｖ，Ｗ相電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊、及び角速度算出部６４から出力された電気角θと電気角速度ωとに基づいて、高調波指令値Ｖｚ＊を算出する。高調波指令値Ｖｚ＊は、振幅Ψｚ、電気角θ及びＵ相電流Ｉｕに対する位相θｚを用いて、（式１）のように表される。ここでｚは次数を意味し、（式２）のように表される。

【0094】

Ｖｚ＊＝Ψｚ×ｓｉｎ（ｚ×θ＋θｚ）・・・（式１）
ｚ＝３×（２ｋ－１）・・・（式２）
電圧補正部６７は、高調波算出部６６から出力された高調波指令値Ｖｚ＊を用いて、３相変換部６２から出力されたＵ，Ｖ，Ｗ相電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊を補正する。具体的には、電圧補正部６７は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に高調波指令値Ｖｚ＊を加算することによって、Ｕ，Ｖ，Ｗ相電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊を補正する。駆動信号算出部６３は、電圧補正部６７により補正されたＵ，Ｖ，Ｗ相電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に基づいて、第１，第２駆動信号ＳＧ１，ＳＧ２を算出する。これにより、図１４に示すように、回転電機１０の巻線１４には、重畳波ＦＣの電流Ｉ＃が流れる。なお、図１４には、基本波ＦＡに、次数ｚが３（ｋ＝１）の高調波ＦＢが重畳した重畳波ＦＣが記載されている。

【0095】

図１５に、回転電機１０の巻線１４に電流Ｉ＃を流した場合に、回転電機１０の巻線１４が生成する磁束Φの推移を示す。図１４に実線で示すように、電流Ｉ＃の波形が基本波ＦＡであると、磁束Φは略一定に保たれる。一方、図１４に破線で示すように、電流Ｉ＃の波形が重畳波ＦＣであると、重畳波ＦＣに含まれる高調波ＦＢに基づいて磁束Φが脈動する。これにより、巻線１４に渦電流が発生し、渦電流損により回転電機１０の温度ＹＭを上昇させることができる。

【0096】

次に、高調波指令値Ｖｚ＊の振幅Ψｚ及び次数ｚについて説明する。振幅Ψｚは、温度ＹＭと基準温度ＹＫとの間の温度差に基づいて設定される。具体的には、温度差（＝ＹＫ－ＹＭ）が大きいほど振幅Ψｚが大きくなるように設定される。また、次数ｚは、回転電機１０の相数の奇数倍に設定されている。そのため、回転電機１０に高調波ＦＢの電流成分を流し続けることができ、回転電機１０の巻線１４に渦電流を発生し続けることができる。

【0097】

（式１）に示すように、次数ｚが大きくなるほど高調波指令値Ｖｚ＊の周波数が高くなる。これにより、高調波指令値Ｖｚ＊の周波数がキャリア信号のキャリア周波数に近づくと、駆動信号算出部６３において第１駆動信号ＳＧ１及び第２駆動信号ＳＧ２を適正に算出できない。そのため、次数ｚはキャリア周波数に基づいて設定される。また、次数ｚにより決定される高調波指令値Ｖｚ＊の周波数によっては、回転電機１０のインダクタンスにより巻線１４に発生する銅損が大きくなる。そのため、次数ｚは回転電機１０のインダクタンスに基づいて設定される。

【0098】

以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。

【0099】

・本実施形態では、回転電機１０の温度ＹＭが基準温度ＹＫよりも低いと判定された場合に、回転電機１０の巻線１４に流す電流Ｉ＃の波形が、基本波ＦＡと高調波ＦＢとを重畳した重畳波ＦＣとなるようにする。これにより、回転電機１０の巻線１４が生成する磁束Φを、高調波ＦＢに基づいて脈動させることができ、巻線１４に発生する渦電流の渦電流損により回転電機１０の温度ＹＭを上昇させることができる。

【0100】

・高調波ＦＢの次数ｚは、例えば回転電機１０の巻線１４が３相の場合、３の奇数倍であれば回転電機１０に高調波ＦＢの電流成分が流れ続ける。一方、キャリア周波数や回転電機１０のインダクタンスによっては、この高調波ＦＢの電流成分により不具合が生じることがある。本実施形態では、高調波ＦＢの次数ｚを３の奇数倍とした上で、その具体的な次数ｚをキャリア周波数と回転電機１０のインダクタンスとに基づいて決定する。そのため、回転電機１０に適正な高調波ＦＢの電流成分を流すことができる。

【0101】

（第３実施形態の変形例）
図１６に示すように、第２インバータ３０では、上アームスイッチ３２及び下アームスイッチ３３の直列接続体が１つのみ設けられていてもよい。第２インバータ３０における上アームスイッチ３２と下アームスイッチ３３の接続点には、回転電機１０の各巻線１４の両端の一端が接続されている。なお、図１６では、制御装置５０や電圧センサ５１等の記載を省略している。

【0102】

この場合、中性点として機能する上アームスイッチ３２と下アームスイッチ３３の接続点の電位を、上アームスイッチ３２及び下アームスイッチ３３により高電位側または低電位側に変化させることができ、これにより回転電機１０に高調波ＦＢの電流成分を流すことができる。

【0103】

（第４実施形態）
以下、第４実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に図１７～図２２を参照しつつ説明する。図１７において、先の図１に示した構成と同一の構成については、便宜上、同一の符号を付して説明を省略する。

【0104】

本実施形態では、回転電機システム１００が変速機８１を備えている点で、第１実施形態と異なる。回転電機１０のロータ１１は、駆動軸８０を介して車両の駆動輪８２と動力伝達が可能なように接続されており、変速機８１は、駆動軸８０におけるロータ１１と駆動輪８２との間に設けられている。つまり、回転電機１０のロータ１１の回転は、駆動軸８０及び変速機８１を介して駆動輪８２に伝達される。なお、本実施形態において、駆動軸８０及び変速機８１が「動力伝達機構」に相当する。

【0105】

変速機８１は、回転電機１０のロータ１１の回転を、所定の変速比ＲＨで変速して駆動輪８２に伝達する。ここで変速比ＲＨは、回転電機１０の電気角θの時間微分値としての電気角速度ωに対する車両の速度ＮＥの比（＝ＮＥ／ω）を示しており、例えば変速機８１のギア比である。

【0106】

変速機８１は、変速比ＲＨを変更可能に構成されている。制御装置５０は、変速比ＲＨを制御する。具体的には、制御装置５０は、回転電機１０の駆動時に、車両の速度ＮＥを検出する回転速度センサ５６、車両におけるアクセル８３のアクセル操作量ＡＳを検出するアクセルセンサ５７等から検出値を取得する。制御装置５０は、取得した検出値に基づき、変速比ＲＨを制御する変圧信号ＳＨを、変速機８１に出力する。

【0107】

ところで、回転電機１０では、温度ＹＭが低いほど回転電機１０に要求される出力トルクＴＥが大きくなる。そのため、回転電機１０の温度ＹＭを上昇させることができる技術が求められている。しかし、回転電機１０が、駆動軸８０を介して駆動輪８２に接続されている構成では、回転電機１０の温度ＹＭを上昇させるために車両の速度ＮＥ及び駆動力ＷＡを変更できないことがある。そのため、車両の速度ＮＥ及び駆動力ＷＡを維持しつつ、回転電機１０の温度ＹＭを上昇させることができる技術が求められている。

【0108】

本実施形態では、回転電機１０の温度ＹＭが基準温度ＹＫよりも低下したと判定された場合に、変速機８１の変速比ＲＨを変更するとともに、インバータ２０の電流指令値ＩＫを変更する。変速比ＲＨと電流指令値ＩＫとを対応させて変更することで、車両の速度ＮＥ及び駆動力ＷＡを維持することが可能となる。なお車両の駆動力ＷＡは、車両の速度ＮＥ及びアクセル操作量ＡＳに基づいて算出される。

【0109】

具体的には、回転電機１０の温度ＹＭが基準温度ＹＫよりも低下したと判定された場合に、低下判定前の車両の速度ＮＥ及び駆動力ＷＡを維持しつつ、回転電機１０の電気角速度ωを低下判定前よりも低くする設定処理を実施する。回転電機１０の電気角速度ωが低下することで、回転電機１０の冷却性能ＲＳ（図２１参照）を低下させることができる。ここで冷却性能ＲＳとは、回転電機１０のロータ１１の回転により回転電機１０の温度ＹＭを低下させる性能である。具体的には、回転電機１０のロータ１１の回転による遠心力で冷媒を圧送することにより、回転電機１０を冷却する性能である。

【0110】

また、回転電機１０の電気角速度ωが低下することで、回転電機１０の出力トルクＴＥが上昇し、回転電機１０の発熱量を増加させることができる。これにより、回転電機１０の温度ＹＭを上昇させることができる。なお、本実施形態において、電気角速度ωが「回転速度」に相当する。

【0111】

図１８に、本実施形態の設定処理のフローチャートを示す。低下判定前の車両の速度ＮＥ及び駆動力ＷＡとあるように、本実施形態の設定処理では、回転電機１０が高温で駆動していることを前提としている。そのため、制御装置５０は、回転電機１０の高温駆動時に、制御周期ＴＫ毎に設定処理を繰り返し実施する。なお、低下判定前とは、回転電機１０の温度ＹＭが基準温度ＹＫよりも低いと判定される直前を意味し、ここで「直前」とは、例えば低下判定した制御周期の１つ前、数個前の制御周期ＴＫを意味する。

【0112】

設定処理を開始すると、まずステップＳ４０において、温度センサ５５を用いて回転電機１０の温度ＹＭを取得する。続くステップＳ４２において、温度ＹＭが基準温度ＹＫよりも低下したか否かを判定する。ステップＳ４２で否定判定すると、設定処理を終了する。つまり、制御装置５０は、変速比ＲＨを維持するとともに、回転電機１０の電気角速度ωが維持されるように、インバータ２０の電流指令値ＩＫを設定する。なお、本実施形態において、ステップＳ４２の処理が「温度判定部」に相当する。

【0113】

ステップＳ４２で肯定判定すると、つまり温度ＹＭが基準温度ＹＫよりも低下したと判定した場合に、ステップＳ４４において、特定条件を満たすか否かを判定する。

【0114】

ここで、特定条件について、図１９を用いて説明する。図１９には、変速比ＲＨが第１変速比ＲＨ１である場合に、車両を走行可能な速度ＮＥ及び駆動力ＷＡの範囲である第１駆動範囲ＥＡ１が示されている。ここで第１駆動範囲ＥＡ１は、車両の低速度領域において駆動力ＷＡの広い領域に設定された範囲である。

【0115】

また、図１９には、変速比ＲＨが第１変速比ＲＨ１よりも大きい第２変速比ＲＨ２である場合に、車両を走行可能な速度ＮＥ及び駆動力ＷＡの範囲である第２駆動範囲ＥＡ２が示されている。ここで第２駆動範囲ＥＡ２は、車両の低駆動力領域において速度ＮＥの広い領域に設定された範囲である。

【0116】

そのため、第１駆動範囲ＥＡ１と第２駆動範囲ＥＡ２とは、車両の低速度領域及び低駆動力領域において重複しており、その重複した範囲である共通範囲ＥＢでは、第１変速比ＲＨ１及び第２変速比ＲＨ２のいずれであっても車両を走行させることができる。本実施形態において、特定条件とは、車両の速度ＮＥ及び駆動力ＷＡが、この共通範囲ＥＢに含まれているという条件である。つまり、特定条件を満たす場合には、車両の速度ＮＥ及び駆動力ＷＡを維持しつつ変速比ＲＨを変更することができ、これにより電気角速度ωを変更することができる。

【0117】

ステップＳ４４で否定判定すると、設定処理を終了する。一方、ステップＳ４４で肯定判定すると、ステップＳ４６において、回転電機１０に弱め界磁が実施されているか否かを判定する。ここで弱め界磁は、ｄ軸電流Ｉｄを所定の負の値にして、回転電機１０の巻線１４に生じる逆起電力ＶＲを減少させる制御である。ステップＳ４６で否定判定すると、ステップＳ５０に進む。

【0118】

ステップＳ４６で肯定判定すると、つまり回転電機１０に弱め界磁が実施されている場合に、ステップＳ４８において、回転電機１０の電気角速度ωを低下させても、弱め界磁を維持できるか否かを判定する。

【0119】

ここで、弱め磁界の維持判定について、図１９を用いて説明する。図１９には、第１駆動範囲ＥＡ１において弱め界磁が実施可能な第１界磁範囲ＥＣ１、及び第２駆動範囲ＥＡ２において弱め界磁が実施可能な第２界磁範囲ＥＣ２が示されている。第１界磁範囲ＥＣ１は、第１界磁範囲ＥＣ１のうちの比較的高い速度領域において、駆動力ＷＡの広い領域に設定されている。また、第２界磁範囲ＥＣ２は、第２界磁範囲ＥＣ２のうちの比較的高い速度領域に設定されている。

【0120】

第１界磁範囲ＥＣ１と第２界磁範囲ＥＣ２とは、共通範囲ＥＢの一部において重複し、その重複した範囲である共通界磁範囲ＥＤでは、第１変速比ＲＨ１及び第２変速比ＲＨ２のいずれであっても弱め界磁を実施させることができる。ステップＳ４８では、車両の速度ＮＥ及び駆動力ＷＡが共通界磁範囲ＥＤに含まれているか否かを判定する。なお、本実施形態において、ステップＳ４６，Ｓ４８の処理が「禁止部」に相当する。

【0121】

車両の速度ＮＥ及び駆動力ＷＡが共通界磁範囲ＥＤに含まれていない場合、ステップＳ４８で否定判定し、設定処理を終了する。一方、車両の速度ＮＥ及び駆動力ＷＡが共通界磁範囲ＥＤに含まれている場合、ステップＳ４８で肯定判定し、ステップＳ５０に進む。ステップＳ５０では、変速比ＲＨを第１変速比ＲＨ１から第２変速比ＲＨ２に上昇させる。続くステップＳ５２において、変速比ＲＨの上昇に対応させて回転電機１０の電気角速度ωが低下するように、インバータ２０の電流指令値ＩＫを設定し、設定処理を終了する。なお、本実施形態において、ステップＳ５０，Ｓ５２の処理が「設定部」に相当する。

【0122】

続いて、図１９～図２２を用いて、設定処理をより具体的に説明する。図１９に示すように、共通範囲ＥＢにおける第１界磁範囲ＥＣ１には、第２界磁範囲ＥＣ２と共通化された共通界磁範囲ＥＤと、その他の範囲ＥＸとが含まれる。

【0123】

図１９に点ＰＦで示すように、車両の速度ＮＥ及び駆動力ＷＡが共通界磁範囲ＥＤに含まれている場合、回転電機１０の温度ＹＭが基準温度ＹＫよりも低下したと判定されると、弱め界磁を維持し、かつ車両の速度ＮＥ及び駆動力ＷＡを維持しつつ、変速比ＲＨを第１変速比ＲＨ１から第２変速比ＲＨ２に上昇させる。これにより、低下判定前よりも回転電機１０の電気角速度ωを低くすることができる。

【0124】

図２０に、変速比ＲＨを第１変速比ＲＨ１から第２変速比ＲＨ２に上昇させた場合の電気角速度ωと出力トルクＴＥとの関係を示す。図２０には、図１９の第１駆動範囲ＥＡ１及び第２駆動範囲ＥＡ２を示す駆動範囲ＥＡが記載されている。また、図２０には、図１９の第１界磁範囲ＥＣ１及び第２界磁範囲ＥＣ２を示す界磁範囲ＥＣが記載されている。図２０に示すように、電気角速度ωと出力トルクＴＥとの関係を示す図では、第１駆動範囲ＥＡ１及び第２駆動範囲ＥＡ２が共通の駆動範囲ＥＡで示され、第１界磁範囲ＥＣ１及び第２界磁範囲ＥＣ２が共通の界磁範囲ＥＣで示されている。

【0125】

図２０に矢印ＹＦで示すように、回転電機１０では、電気角速度ωの低下により出力トルクＴＥが増大する。図２１に示すように、回転電機１０の電気角速度ωが低下することで、回転電機１０の冷却性能ＲＳが低下する。また、回転電機１０の出力トルクＴＥが上昇することで、回転電機１０の発熱量が増加する。これにより、回転電機１０の温度ＹＭを上昇させることができる。

【0126】

一方、図１９に点ＰＧで示すように、車両の速度ＮＥ及び駆動力ＷＡがその他の範囲ＥＸに含まれている場合、回転電機１０の温度ＹＭが基準温度ＹＫよりも低下したと判定された場合に、変速比ＲＨを第１変速比ＲＨ１から第２変速比ＲＨ２に上昇させると、弱め界磁を維持できない。具体的には、図２２に矢印ＹＧで示すように、変速比ＲＨを第１変速比ＲＨ１から第２変速比ＲＨ２に上昇させると、電気角速度ωの低下により変更後の点ＰＧが界磁範囲ＥＣから外れてしまう。

【0127】

弱め界磁を維持できないと、電気角速度ωを低下させる際に弱め界磁用のｄ軸電流Ｉｄを小さくする必要がある。弱め界磁用のｄ軸電流Ｉｄを小さくすると、回転電機１０に流れる電流ベクトルの大きさが小さくなり、巻線１４の銅損減少により回転電機１０の温度ＹＭが低下する。電気角速度ωが低下することによる回転電機１０の昇温効果は、回転電機１０に流れる電流ベクトルの大きさが小さくなることによる回転電機１０の降温効果よりも小さい。そのため、電気角速度ωを低下させると、回転電機１０の温度ＹＭが低下する。本実施形態では、弱め界磁を維持できない場合には、電気角速度ωを低下させることを禁止する。これにより、回転電機１０の温度ＹＭが低下することを抑制できる。

【0128】

以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。

【0129】

・本実施形態では、回転電機１０の温度ＹＭが基準温度ＹＫよりも低下したと判定された場合に、変速機８１の変速比ＲＨを変更するとともに、インバータ２０の電流指令値ＩＫを変更する。この場合において、本実施形態では、低下判定前の車両の速度ＮＥ及び駆動力ＷＡを維持しつつ、回転電機１０の電気角速度ωが低下判定前よりも低くなるようにする。回転電機１０の電気角速度ωが低下することで、回転電機１０の冷却性能ＲＳが低下する。また、回転電機１０の電気角速度ωが低下することで、回転電機１０の出力トルクＴＥが上昇し、回転電機１０の発熱量が増加する。これにより、回転電機１０の温度ＹＭを上昇させることができる。

【0130】

回転電機１０の電気角速度ωを低く設定することによる回転電機１０の昇温効果は、回転電機１０に流れる電流ベクトルの大きさが小さくなることによる回転電機１０の降温効果よりも小さい。本実施形態では、回転電機１０の電気角速度ωを低く設定した場合に、回転電機１０に流れる電流ベクトルの大きさが低下判定前よりも小さくなる場合には、この設定を禁止する。これにより、回転電機１０の温度ＹＭが低下することを抑制できる。

【0131】

（その他の実施形態）
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。

【0132】

・回転電機１０としては、３相のものに限らず、２相のものまたは４相以上のものであってもよい。

【0133】

・蓄電装置は、バッテリに限られず、キャパシタであってもよい。

【0134】

・インバータ２０が備えるスイッチとしては、ＩＧＢＴに限らず、例えばＭＯＳＦＥＴであってもよい。この場合、スイッチに逆接続されるダイオードとしてＭＯＳＦＥＴのボディダイオードを用いることができ、ＭＯＳＦＥＴとは別にフリーホイールダイオード２４を用いる必要がない。なお、第２インバータ３０及び昇圧回路７０についても同様である。

【0135】

・第１実施形態において、最小電流点ＰＡが減少側交点ＰＢと等しいことがある。この場合には、回転電機１０が低温であると判定されたときに、電圧制限楕円ＣＡ内に存在する目標トルクＴＭの等トルク線ＬＢ上において、最小電流点ＰＡからｄ軸電流Ｉｄを大きくする側に設定することで、回転電機１０の巻線１４に流れる電流ベクトルの大きさを大きくしてもよい。

【0136】

・第２実施形態において、回転電機１０の温度ＹＭが基準温度ＹＫよりも低下する前の昇圧比ＲＢが１である、つまり、昇圧回路７０が昇圧していないことがある。この場合には、回転電機１０の温度ＹＭが基準温度ＹＫよりも低下したと判定された場合に、昇圧比ＲＢを１に維持しつつ、回転電機１０の巻線１４に流れる電流ベクトルの大きさが大きくなるようにすればよい。

【0137】

・本開示に記載の制御装置及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御装置及びその手法は、一つ以上の専用ハードウェア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御装置及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウェア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。

【符号の説明】

【0138】

２０…インバータ、４０…バッテリ、５０…制御装置、１００…回転電機システム、ＩＫ…電流指令値、ＹＫ…基準温度、ＹＭ…温度。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】