特許 7574737 制御装置

(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】2024-10-21

(45)【発行日】2024-10-29

(54)【発明の名称】制御装置

(51)【国際特許分類】

   H02P 27/06 20060101AFI20241022BHJP

   H02M 7/48 20070101ALI20241022BHJP

   H02M 3/155 20060101ALI20241022BHJP

【ＦＩ】

H02P27/06

H02M7/48 M

H02M3/155 C

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2021081119

(22)【出願日】2021-05-12

(65)【公開番号】P2022175017

(43)【公開日】2022-11-25

【審査請求日】2024-02-12

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100087480

【弁理士】

【氏名又は名称】片山 修平

(72)【発明者】

【氏名】池山 敏生

(72)【発明者】

【氏名】田栗 賢人

【審査官】谿花 正由輝

(56)【参考文献】

【文献】特開２００９－０５５６７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－３１２３０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１９３４４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１８６９０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０２３３８１６（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｐ ２７／０６

Ｈ０２Ｍ ７／４８

Ｈ０２Ｍ ３／１５５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

モータを駆動するインバータ、及び電源から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を、前記モータに要求されるトルクに応じてそれぞれ制御する制御部と、
前記昇圧コンバータにより昇圧された電圧を第１閾値、及び前記第１閾値より低い第２閾値とそれぞれ比較する比較部とを有し、
前記制御部は、前記比較部の比較結果に基づき、
前記電圧が前記第１閾値以上である場合、前記昇圧コンバータの動作を停止させ、
前記電圧が前記第２閾値以上、かつ前記第１閾値未満である場合、前記モータに要求されるトルクを、前記電圧が前記第２閾値未満である場合より低くなるように制限する、
制御装置。

【請求項2】

前記第１閾値は、前記インバータの回路素子及び前記昇圧コンバータの回路素子の耐圧のうち、低い方の耐圧から、前記トルクが制限されたときの電流値において生ずるサージ電圧分を減じた値以下に設定されている、
請求項１に記載の制御装置。

【請求項3】

前記モータの回転数及びトルクの相関性を示す第１データ及び第２データを格納する格納部を有し、
前記第２データのトルクの上限値は、前記第１データのトルクの上限値より低く、
前記制御部は、
前記電圧が前記第２閾値未満である場合、前記第１データに基づき、前記モータの回転数から前記モータに要求されるトルクを決定し、
前記電圧が前記第２閾値以上、かつ前記第１閾値未満である場合、前記第２データに基づき、前記モータの回転数から前記モータに要求されるトルクを決定する、
請求項１または２に記載の制御装置。

【請求項4】

前記制御部は、前記電圧が前記第２閾値以上、かつ前記第１閾値未満である場合、前記昇圧コンバータから前記インバータに出力される最大電力を前記電圧が前記第２閾値未満である場合より低くなるように制御する、
請求項１乃至３の何れかに記載の制御装置。

【請求項5】

前記制御部は、前記モータに要求されるトルクを制限した後、前記電圧が前記第２閾値未満となった場合、前記モータに要求されるトルクの制限を解除する、
請求項１乃至４の何れかに記載の制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、モータの制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

例えばハイブリッド車や電気自動車などの電動車両には、車輪を駆動するモータ、モータに三相交流電流を出力するインバータ、電源から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、及び、インバータと昇圧コンバータを制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit）などの制御装置が搭載される。ＥＣＵは、例えば昇圧コンバータの昇圧後の電圧値が閾値を超えた場合、昇圧コンバータ及びインバータの各々を構成するＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などの回路素子を過電圧から保護するため、昇圧動作を停止させる（例えば特許文献１を参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００９－５５６７６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

回路素子の耐圧は、例えば回路素子のスイッチング動作中に生ずるサージ電圧により回路素子の印加電圧が上昇して閾値を超えても到達しない値となるように設定される。このとき、最大サージ電圧を想定して耐圧が決定されるが、回路素子の耐圧が高いほど、インバータ及び昇圧コンバータの装置コストが高くなってしまう。

【0005】

そこで本発明は上記の課題に鑑みてなされたものでありインバータ及び昇圧コンバータの回路素子の耐圧を低減することができる制御装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本明細書に記載の制御装置は、モータを駆動するインバータ、及び電源から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を、前記モータに要求されるトルクに応じてそれぞれ制御する制御部と、前記昇圧コンバータにより昇圧された電圧を第１閾値、及び前記第１閾値より低い第２閾値とそれぞれ比較する比較部とを有し、前記制御部は、前記比較部の比較結果に基づき、前記電圧が前記第１閾値以上である場合、前記昇圧コンバータの動作を停止させ、前記電圧が前記第２閾値以上、かつ前記第１閾値未満である場合、前記モータに要求されるトルクを、前記電圧が前記第２閾値未満である場合より低くなるように制限する。

【0007】

上記の構成において、前記第１閾値は、前記インバータの回路素子及び前記昇圧コンバータの回路素子の耐圧のうち、低い方の耐圧から、前記トルクが制限されたときの電流値において生ずるサージ電圧分を減じた値以下に設定してもよい。

【0008】

上記の構成において、制御装置は、前記モータの回転数及びトルクの相関性を示す第１データ及び第２データを格納する格納部を有し、前記第２データのトルクの上限値は、前記第１データのトルクの上限値より低く、前記制御部は、前記電圧が前記第２閾値未満である場合、前記第１データに基づき、前記モータの回転数から前記モータに要求されるトルクを決定し、前記電圧が前記第２閾値以上、かつ前記第１閾値未満である場合、前記第２データに基づき、前記モータの回転数から前記モータに要求されるトルクを決定してもよい。

【0009】

上記の構成において、前記制御部は、前記電圧が前記第２閾値以上、かつ前記第１閾値未満である場合、前記昇圧コンバータから前記インバータに出力される最大電力を前記電圧が前記第２閾値未満である場合より低くなるように制御してもよい。

【0010】

上記の構成において、前記制御部は、前記モータに要求されるトルクを制限した後、前記電圧が前記第２閾値未満となった場合、前記モータに要求されるトルクの制限を解除してもよい。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、インバータ及び昇圧コンバータの回路素子の耐圧を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】モータシステムの一例を示す構成図である。

【図2】ＩＧＢＴの印加電圧の例を示す図である。

【図3】ＩＧＢＴの電流値に対するサージ電圧の変化の一例を示す図である。

【図4】ＥＣＵの動作の一例を示すフローチャートである。

【図5】負荷の制限及び制限解除の処理の一例を示すフローチャートである。

【図6】モータの通常トルクマップデータ及び制限トルクマップデータの一例を示す図である。

【図7】昇圧コンバータの最大電力の変化の一例を示す図である。

【図8】インバータの制御処理の一例を示すフローチャートである。

【図9】電流マップデータの一例を示す図である。

【図10】昇圧コンバータの制御処理の一例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0013】

（電源システムの構成）
図１は、モータシステム９の一例を示す構成図である。モータシステム９は、例えばハイブリッド車や電気自動車などの電動車両に搭載される。モータシステム９は、電源回路１、モータ２ａ、直流電源３、回転数センサ４１ａ，４１ｂ、電流センサ４２ａ，４２ｂ、アクセルセンサ４３、ブレーキセンサ４４、及びＥＣＵ５を有する。

【0014】

一方のモータ２ａは不図示の車輪を駆動し、他方のモータ２ｂは発電機として動作し、モータ２ａなどに電力を供給する。モータ２ａ，２ｂは、例えばブラシレスモータであり、ステータに三相の巻線２０ａ，２０ｂ，２０ｃを有する。三相の巻線２０ａ，２０ｂ，２０ｃには、電源回路１から出力された三相交流電流が流れる。なお、モータ２ｂの三相の巻線２０ａ，２０ｂ，２０ｃの図示は省略する。

【0015】

回転数センサ４１ａ，４１ｂは、例えばレゾルバであり、モータ２ａ，２ｂの回転数を検出して、その検出値をＥＣＵ５に出力する。電流センサ４２ａ，４２ｂは、三相の巻線２０ａ，２０ｂ，２０ｃに流れる三相交流電流の各電流値をそれぞれ検出し、その検出値をＥＣＵ５に出力する。

【0016】

電源回路１は、インバータ１０ａ，１０ｂ、昇圧コンバータ１１、一組のリレー１３、及びフィルタコンデンサ１４，１５を含む。電源回路１は、直流電源３とモータ２ａ，２ｂの間に電気的に接続されている。直流電源３は電源の一例であり、例えばリチウムイオン電池である。

【0017】

インバータ１０ａ，１０ｂは、直流電源３から入力される直流電流によりモータ２ａ，２ｂをそれぞれ駆動する。インバータ１０ａ，１０ｂは互いに同一の構成を有するため、一方のインバータ１０ａの構成のみを図示して説明する。

【0018】

インバータ１０ａは、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）１０１ａ～１０１ｃ，１０２ａ～１０２ｃ及び還流ダイオード１０３ａ～１０３ｃ，１０４ａ～１０４ｃを含む。ＩＧＢＴ１０１ａ，１０２ａは、モータ２ａの巻線２０ａにそれぞれ接続される上アーム及び下アームである。ＩＧＢＴ１０１ｂ，１０２ｂは、モータ２ａの巻線２０ｂにそれぞれ接続される上アーム及び下アームである。ＩＧＢＴ１０１ｃ，１０２ｃは、モータ２ａの巻線２０ｃにそれぞれ接続される上アーム及び下アームである。

【0019】

還流ダイオード１０３ａ～１０３ｃ，１０４ａ～１０４ｃはＩＧＢＴ１０１ａ～１０１ｃ，１０２ａ～１０２ｃにそれぞれ並列接続されている。還流ダイオード１０３ａ～１０３ｃ，１０４ａ～１０４ｃには、三相の巻線２０ａ，２０ｂ，２０ｃから回生電流が流れる。また、還流ダイオード１０３ａ～１０３ｃ，１０４ａ～１０４ｃは、ＩＧＢＴ１０１ａ～１０１ｃ，１０２ａ～１０２ｃがオフ制御されたときに生ずるサージ電圧が流れる。

【0020】

ＩＧＢＴ１０１ａ～１０１ｃのコレクタ端子は直流電源３の正極端子に接続され、ＩＧＢＴ１０１ａ～１０１ｃのエミッタ端子は、ＩＧＢＴ１０２ａ～１０２ｃのコレクタ端子にそれぞれ接続されている。ＩＧＢＴ１０２ａ～１０２ｃのエミッタ端子は直流電源３の負極端子に接続されている。

【0021】

ＩＧＢＴ１０１ａ～１０１ｃ，１０２ａ～１０２ｃのゲート端子には、ＥＣＵ５からＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号Ｓ１ａ～Ｓ１ｃ，Ｓ２ａ～Ｓ２ｃがそれぞれ入力される。ＩＧＢＴ１０１ａ～１０１ｃ，１０２ａ～１０２ｃは、ＰＷＭ信号Ｓ１ａ～Ｓ１ｃ，Ｓ２ａ～Ｓ２ｃによりそれぞれオンオフされる。これにより、インバータ１０ａは直流電源３の直流電流から三相交流電流を生成してモータ２ａに出力する。また、他方のインバータ１０ｂもインバータ１０ａと同様に直流電流から三相交流電流を生成して他方のモータ２ｂに出力する。なお、インバータ１０ａ，１０ｂは、ＩＧＢＴ１０１ａ～１０１ｃ，１０２ａ～１０２ｃに代えて、他種のトランジスタを含んでもよい。

【0022】

昇圧コンバータ１１は、直流電源３とインバータ１０ａ，１０ｂの間に電気的に接続されている。昇圧コンバータ１１は、直流電源３からインバータ１０ａ，１０ｂに印加される電圧を昇圧する。

【0023】

昇圧コンバータ１１は、リアクトル１２、ＩＧＢＴ１１０，１１１、及び還流ダイオード１１２，１１３を含む。ＩＧＢＴ１１０，１１１は直列接続されている。ＩＧＢＴ１１０のコレクタ端子はインバータ１０ａのＩＧＢＴ１０１ａ～１０１ｃのコレクタ端子に接続され、ＩＧＢＴ１１０のエミッタ端子はＩＧＢＴ１１１のコレクタ端子に接続されている。ＩＧＢＴ１１１のエミッタ端子は直流電源３の負極端子及びＩＧＢＴ１０２ａ～１０２ｃのエミッタ端子に接続されている。

【0024】

リアクトル１２の一端はＩＧＢＴ１１０，１１１の接続点に接続され、リアクトル１２の他端は直流電源３の正極端子に接続されている。リアクトル１２は、ＩＧＢＴ１１０，１１１のスイッチング動作に従って直流電源３から入力されるエネルギーを蓄積して放出する。

【0025】

還流ダイオード１１２，１１３はＩＧＢＴ１１０，１１１にそれぞれ並列接続されている。還流ダイオード１１２，１１３は、ＩＧＢＴ１１０，１１１がオフ制御されたときに直流電源３の直流電流を流す。

【0026】

ＩＧＢＴ１１０，１１１のゲート端子には、ＥＣＵ５からＰＷＭ信号Ｓ１ｕ，Ｓ２ｕがそれぞれ入力される。ＩＧＢＴ１１０，１１１は、ＰＷＭ信号Ｓ１ｕ，Ｓ２ｕによりそれぞれオンオフされる。これにより、昇圧コンバータ１１は直流電圧を昇圧する。なお、昇圧コンバータ１１は、ＩＧＢＴ１１０，１１１に代えて他種のトランジスタを含んでもよい。

【0027】

リレー１３は、直流電源３の供給ラインＬｐ，Ｌｎ上に設けられる。リレー１３は、直流電源３と昇圧コンバータ１１及びインバータ１０ａ，１０ｂの間の接続をオンオフする。

【0028】

フィルタコンデンサ１４は直流電源３と並列接続されている。フィルタコンデンサ１４は、リレー１３と昇圧コンバータ１１の間の供給ラインＬｐ，Ｌｎの間に接続されている。フィルタコンデンサ１４は、昇圧コンバータ１１から直流電源３に加わる電圧変動を平滑化する。

【0029】

フィルタコンデンサ１５は各インバータ１０ａ，１０ｂと並列接続されている。フィルタコンデンサ１５は、各インバータ１０ａ，１０ｂから直流電源３に加わる電圧変動を平滑化する。フィルタコンデンサ１５には、昇圧コンバータ１１により昇圧されたシステム電圧ＶＨが印加される。

【0030】

電圧センサ４０は、フィルタコンデンサ１５の両端間に接続され、フィルタコンデンサ１４に印加されているシステム電圧ＶＨを検出する。電圧センサ４０は、システム電圧ＶＨの検出値をＥＣＵ５に出力する。

【0031】

アクセルセンサ４３は車両のアクセルペダル（不図示）の踏み込み量を検出し、その検出値をＥＣＵ５に出力する。ブレーキセンサ４４は車両のブレーキペダル（不図示）の踏み込み量を検出し、その検出値をＥＣＵ５に出力する。

【0032】

ＥＣＵ５は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサ及びメモリなどを有するコンピュータであり、モータ２ａ，２ｂの状態に応じて電源回路１の動作を制御する。ＥＣＵ５は、制御部５０、比較部５２、及び格納部５１を有する。なお、ＥＣＵ５は制御装置の一例である。

【0033】

格納部５１は、例えばメモリなどの記憶回路である。格納部５１は、通常トルクマップデータ５１０、制限トルクマップデータ５１１、及び電流マップデータ５１２を格納する。通常トルクマップデータ５１０は、モータ２ａ，２ｂの回転数及びトルクの相関性を示す第１データの一例であり、制限トルクマップデータ５１１は、モータ２ａ，２ｂの回転数及びトルクの相関性を示す第２データの一例である。

【0034】

制御部５０及び比較部５２は、例えばプロセッサを駆動するプログラムにより形成される機能であるが、これに限定されず、例えばＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）やＡＳＩＣ（Application Specified Integrated Circuit）などのハードウェアから構成される回路であってもよい。

【0035】

制御部５０は、インバータ１０ａ，１０ｂ及び昇圧コンバータ１１を、モータ２ａ，２ｂに要求されるトルク（以下、要求トルクと表記）に応じてそれぞれ制御する。制御部５０は、要求トルクに応じてインバータ１０ａ，１０ｂのＰＷＭ信号Ｓ１ａ～Ｓ１ｃ，Ｓ２ａ～Ｓ２ｃ、及び昇圧コンバータ１１のＰＷＭ信号Ｓ１ｕ，Ｓ２ｕを生成する。制御部５０は、ＰＷＭ信号Ｓ１ａ～Ｓ１ｃ，Ｓ２ａ～Ｓ２ｃをインバータ１０ａ，１０ｂのＩＧＢＴ１０１ａ～１０１ｃ，１０２ａ～１０２ｃにそれぞれ出力し、ＰＷＭ信号Ｓ１ｕ，Ｓ２ｕを昇圧コンバータ１１のＩＧＢＴ１１０，１１１にそれぞれ出力する。

【0036】

比較部５２は、昇圧コンバータ１１により昇圧されたシステム電圧ＶＨを過電圧閾値ＴＨｅｘｃ、及び過電圧閾値ＴＨｅｘｃより低い負荷制限閾値ＴＨｒｅｇとそれぞれ比較する。ここで過電圧閾値ＴＨｅｘｃは第１閾値の一例であり、負荷制限閾値ＴＨｒｅｇは第２閾値の一例である。

【0037】

制御部５０は、比較部５２の比較結果に基づき、モータ２ａ，２ｂの負荷を制限することにより昇圧コンバータ及びインバータ１０ａ，１０ｂの最大電流を抑制してサージ電圧を低下させる。これにより、車両の異常動作時、インバータ１０ａ，１０ｂの各ＩＧＢＴ１０１ａ～１０１ｃ，１０２ａ～１０２ｃ、及び昇圧コンバータ１１の各ＩＧＢＴ１１０，１１１に印加される電圧（以下、印加電圧と表記）の最大値が低減されるため、その耐圧を低下させることができる。

【0038】

（ＩＧＢＴの印加電圧）
図２は、ＩＧＢＴ１０１ａ～１０１ｃ，１０２ａ～１０２ｃ，１１０，１１１の印加電圧の例を示す図である。図２の縦軸は、ＩＧＢＴ１０１ａ～１０１ｃ，１０２ａ～１０２ｃ，１１０，１１１の印加電圧（V）を示す。なお、ＩＧＢＴ１０１ａ～１０１ｃ，１０２ａ～１０２ｃ，１１０，１１１は回路素子の一例である。

【0039】

符号Ｇ１ａは、通常動作時のシステム電圧ＶＨの内訳を示す。システム電圧ＶＨは基本分の電圧ＶＨｏと通常動作時の変動分の電圧ΔＶＨ（通常）の和となる。基本分の電圧ＶＨｏは、電源回路１の電気的特性に基づいて決定される固定値であり、通常動作時の変動分の電圧ΔＶＨ（通常）は、例えば通常の車両の運転状態に応じて変動する。

【0040】

符号Ｇ１ｂは、異常動作時のシステム電圧ＶＨの内訳を示す。システム電圧ＶＨは基本分の電圧ＶＨｏと異常動作時の変動分の電圧ΔＶＨ（異常）の和となる。異常動作時の変動分の電圧ΔＶＨ（異常）は、例えば仕様上の想定外の車両の運転状態に応じて変動し、その最大値は通常動作時の変動分の電圧ΔＶＨ（通常）より大きい。

【0041】

ＥＣＵ５の制御部５０は、電圧センサ４０が検出したシステム電圧ＶＨが過電圧閾値ＴＨｅｘｃ以上である場合、昇圧コンバータ１１及びインバータ１０ａ，１０ｂの動作を停止させる。過電圧閾値ＴＨｅｘｃは、サージ電圧ΔＶがシステム電圧ＶＨに加わっても、ＩＧＢＴ１０１ａ～１０１ｃ，１０２ａ～１０２ｃ，１１０，１１１の印加電圧が耐圧を超えないように設定される。

【0042】

符号Ｇ１ｃは、制御部５０がモータ２ａ，２ｂの負荷を制限していない場合の最大電流値において生ずるサージ電圧ΔＶ（制限無し）を示す。仮に負荷の制限が行われないと仮定すると、異常動作時にサージ電圧ΔＶ（制限無し）が発生しても、印加電圧が耐圧Ｖｄｒを超えないように、ＩＧＢＴ１０１ａ～１０１ｃ，１０２ａ～１０２ｃ，１１０，１１１の耐圧Ｖｄｒは、過電圧閾値ＴＨｅｘｃにサージ電圧ΔＶ（制限無し）を加えた印加電圧より高く設定される。

【0043】

符号Ｇ１ｄは、制御部５０がモータ２ａ，２ｂの負荷を制限している場合の最大電流値において生ずるサージ電圧ΔＶ（制限有り）を示す。この場合の最大電流値におけるサージ電圧ΔＶ（制限有り）は、負荷制限がない場合の最大電流値におけるサージ電圧ΔＶ（制限無し）より低いため（「サージ電圧低下」参照）、ＩＧＢＴ１０１ａ～１０１ｃ，１０２ａ～１０２ｃ，１１０，１１１の耐圧Ｖｄｒ’は、負荷の制限がない場合に要求される耐圧Ｖｄｒより低くすることができる（「耐圧低下」参照）。したがって、耐圧Ｖｄｒ’は、過電圧閾値ＴＨｅｘｃにサージ電圧ΔＶ（制限有り）を加えた印加電圧より高く、かつ耐圧Ｖｄｒより低く設定される。

【0044】

制御部５０は、システム電圧ＶＨが負荷制限閾値ＴＨｒｅｇ以上になった場合、異常動作時のサージ電圧ΔＶの予兆を検知して負荷を制限する。これにより、ＩＧＢＴ１０１ａ～１０１ｃ，１０２ａ～１０２ｃ，１１０，１１１の電流値が負荷制限前より低下してサージ電圧ΔＶが抑制されるため、ＩＧＢＴ１０１ａ～１０１ｃ，１０２ａ～１０２ｃ，１１０，１１１の耐圧Ｖｄｒ’を低くすることができる。

【0045】

図３は、ＩＧＢＴ１０１ａ～１０１ｃ，１０２ａ～１０２ｃ，１１０，１１１の電流値に対するサージ電圧（V）の変化の一例を示す図である。サージ電圧は、電流値に対して正方向に凸の二次関数状に増加する。

【0046】

制御部５０がモータ２ａ，２ｂの負荷を制限していない場合の最大電流値Ｉnrmではサージ電圧ΔＶ_nrmが発生する。制御部５０がモータ２ａ，２ｂの負荷を制限している場合の最大電流値Ｉregではサージ電圧ΔＶ_regが発生する。ここで、最大電流値Ｉregは最大電流値Ｉnrmより小さく、サージ電圧ΔＶ_regはサージ電圧ΔＶ_nrmより小さい。

【0047】

制御部５０は、負荷の制限によりＩＧＢＴ１０１ａ～１０１ｃ，１０２ａ～１０２ｃ，１１０，１１１の負荷制限前の最大電流値Ｉnrmを負荷制限時の最大電流値Ｉregに低下させる。これによりサージ電圧ΔＶ_nrmがサージ電圧ΔＶ_regに抑制される。

【0048】

（ＥＣＵの動作）
図４は、ＥＣＵ５の動作の一例を示すフローチャートである。比較部５２は、システム電圧ＶＨの検出値を電圧センサ４０から取得する（ステップＳｔ１）。次に比較部５２は、システム電圧ＶＨを過電圧閾値ＴＨｅｘｃと比較する（ステップＳｔ２）。これにより、ＥＣＵ５は、電源回路１に異常が発生していないか否かを判定する。

【0049】

過電圧閾値ＴＨｅｘｃは、図２及び図３に示されるように、インバータ１０ａ，１０ｂ及び昇圧コンバータ１１のＩＧＢＴ１０１ａ～１０１ｃ，１０２ａ～１０２ｃ，１１０，１１１の耐圧Ｖｄｒ’から、負荷である要求トルクが制限されたときの最大電流値Ｉregにおいて生ずるサージ電圧ΔＶ_reg（ΔＶ（制限有り））分を減じた値以下に設定されている。このため、システム電圧ＶＨが過電圧閾値ＴＨｅｘｃを超えたときにサージ電圧ΔＶ_regが発生しても、印加電圧がＩＧＢＴ１０１ａ～１０１ｃ，１０２ａ～１０２ｃ，１１０，１１１の耐圧Ｖｄｒ’を超えることが抑制される。

【0050】

ここで、インバータ１０ａ，１０ｂのＩＧＢＴ１０１ａ～１０１ｃ，１０２ａ～１０２ｃの耐圧と昇圧コンバータ１１のＩＧＢＴ１１０，１１１の耐圧が相違する場合、過電圧閾値ＴＨｅｘｃは、低い方の耐圧Ｖｄｒ’から、負荷である要求トルクが制限されたときの最大電流値Ｉregにおいて生ずるサージ電圧ΔＶ_reg（ΔＶ（制限有り））分を減じた値以下に設定されている。なお、過電圧閾値ＴＨｅｘｃは、さらに電圧センサ４０の検出値の誤差を見込んで設定されてもよい。

【0051】

制御部５０は、システム電圧ＶＨが過電圧閾値ＴＨｅｘｃ以上である場合（ステップＳｔ２のＮｏ）、昇圧コンバータ１１及びインバータ１０ａ，１０ｂの動作を停止させる（ステップＳｔ９）。このとき、制御部５０は、昇圧コンバータ１１に対するＰＷＭ信号Ｓ１ｕ，Ｓ２ｕの出力を停止することによりＩＧＢＴ１１０，１１１をオフにする。また、制御部５０は、インバータ１０ａ，１０ｂに対するＰＷＭ信号Ｓ１ａ～Ｓ１ｃ，Ｓ２ａ～Ｓ２ｃの出力を停止することによりＩＧＢＴ１０１ａ～１０１ｃ，１０２ａ～１０２ｃをオフにする。制御部５０は、昇圧コンバータ１１及びインバータ１０ａ，１０ｂの動作の停止後、処理を終了する。

【0052】

なお、昇圧コンバータ１１の動作が停止すると、インバータ１０ａ，１０ｂにはシステム電圧ＶＨが印加されなくなるため、制御部５０は昇圧コンバータ１１の動作だけを停止してもよい。しかし、制御部５０はインバータ１０ａ，１０ｂの動作を停止することによりその消費電力を削減することができる。

【0053】

また、比較部５２は、システム電圧ＶＨが過電圧閾値ＴＨｅｘｃ未満である場合（ステップＳｔ２のＹｅｓ）、システム電圧ＶＨを負荷制限閾値ＴＨｒｅｇと比較する（ステップＳｔ３）。これにより、ＥＣＵ５は、電源回路１に異常が発生する予兆の有無を判定する。

【0054】

制御部５０は、システム電圧ＶＨが負荷制限閾値ＴＨｒｅｇ以上である場合（ステップＳｔ３のＮｏ）、モータ２ａ，２ｂの負荷を制限する（ステップＳｔ８）。このとき、制御部５０は、モータ２ａ，２ｂの要求トルクを、システム電圧ＶＨが負荷制限閾値ＴＨｒｅｇ未満である場合より低くなるように制限する。なお、負荷制限処理の詳細は後述する。

【0055】

また、制御部５０は、システム電圧ＶＨが負荷制限閾値ＴＨｒｅｇ未満である場合（ステップＳｔ３のＹｅｓ）、モータ２ａ，２ｂの負荷制限中であるか否かを判定する（ステップ４）。制御部５０は、負荷制限中である場合（ステップＳｔ４のＹｅｓ）、負荷制限を解除する（ステップＳｔ５）。このとき、制御部５０は、モータ２ａ，２ｂの要求トルクの制限を解除する。このため、電源回路１に異常が発生する予兆がなくなった場合、モータ２ａ，２ｂの要求トルクを、システム電圧ＶＨが負荷制限閾値ＴＨｒｅｇ未満である場合に戻すことができる。なお、負荷制限の解除処理の詳細は後述する。

【0056】

また、制御部５０は、負荷制限中ではない場合（ステップＳｔ４のＮｏ）、ステップＳｔ５の処理を実行しない。

【0057】

次に制御部５０は、モータ２ａ，２ｂの要求トルクに応じて昇圧コンバータ１１及びインバータ１０ａ，１０ｂをそれぞれ制御する（ステップＳｔ６）。なお、昇圧コンバータ１１及びインバータ１０ａ，１０ｂの制御処理の詳細は後述する。

【0058】

次に制御部５０は、昇圧コンバータ１１及びインバータ１０ａ，１０ｂの制御を停止するか否かを判定する（ステップＳｔ７）。このとき、制御部５０は、例えば車両のイグニッションスイッチ（不図示）がオフになったとき、制御の停止を決定する。制御が継続する場合（ステップＳｔ７のＮｏ）、ステップＳｔ１以降の各処理が再実行される。また、制御が停止する場合（ステップＳｔ７のＹｅｓ）、処理は終了する。このようにしてＥＣＵ５は動作する。

【0059】

図５は、負荷の制限及び制限解除の処理の一例を示すフローチャートである。本処理は上記のステップＳｔ５，Ｓｔ８において実行される。

【0060】

制御部５０は、負荷の制限及び制限解除の何れを実行するかを判定する（ステップＳｔ１１）。制御部５０は、負荷の制限解除を実行する場合（ステップＳｔ１１のＮｏ）、昇圧コンバータ１１からインバータ１０ａ，１０ｂに出力される最大電力を通常値Ｐnrmに設定する（ステップＳｔ１４）。これにより、昇圧コンバータ１１のＩＧＢＴ１１０，１１１の最大電流値が、負荷制限がないときの最大電流値Ｉnrmとなる。

【0061】

次に制御部５０は、インバータ１０ａ，１０ｂの制御に用いるトルクマップデータとして通常トルクマップデータ５１０を選択する（ステップＳｔ１５）。制御部５０は、通常トルクマップデータ５１０によりモータ２ａ，２ｂから仕様上の最大トルクを出力させることができる。

【0062】

また、制御部５０は、負荷の制限を実行する場合（ステップＳｔ１１のＹｅｓ）、昇圧コンバータ１１からインバータ１０ａ，１０ｂに出力される最大電力を、通常値Ｐnrmより小さい制限値Ｐregに設定する（ステップＳｔ１２）。これにより、昇圧コンバータ１１のＩＧＢＴ１１０，１１１の最大電流値が負荷制限時の最大電流値Ｉregとなる。なお、最大電流値Ｉregは、一例として最大電流値Ｉnrmの３分の２以下である。

【0063】

次に制御部５０は、インバータ１０ａ，１０ｂの制御に用いるトルクマップデータとして制限トルクマップデータ５１１を選択する（ステップＳｔ１３）。制御部５０は、制限トルクマップデータ５１１によりモータ２ａ，２ｂから仕様上の最大トルク未満のトルクしか出力させることができない。なお、負荷制限中の最大トルクは、車両の運動性能などに応じて決定される。

【0064】

図６は、モータ２ａ，２ｂの通常トルクマップデータ５１０及び制限トルクマップデータ５１１の一例を示す図である。なお、通常トルクマップデータ５１０及び制限トルクマップデータ５１１は、便宜上、モータ２ａ，２ｂの間で共通であると仮定するが、相違してもよい。

【0065】

通常トルクマップデータ５１０及び制限トルクマップデータ５１１は、モータ２ａ，２ｂのトルク及び回転数の相関関係を示す。回転数が高いほど、トルクは低下する。符号Ｇ２ａは通常トルクマップデータ５１０のトルクの上限値を示し、符号Ｇ２ｂは制限トルクマップデータ５１１のトルクの上限値を示す。制限トルクマップデータ５１１のトルクの上限値は、全ての回転数の範囲において通常トルクマップデータ５１０のトルクの上限値より低い。

【0066】

制御部５０は、通常トルクマップデータ５１０及び制限トルクマップデータ５１１のうち、上記のステップＳｔ１３またはＳｔ１５の処理において選択されたトルクマップデータ基づき、モータ２ａ，２ｂの回転数から要求トルクを決定する。制御部５０は、上述したように、システム電圧ＶＨが負荷制限閾値ＴＨｒｅｇ未満である場合、通常トルクマップデータ５１０を選択し、システム電圧ＶＨが負荷制限閾値ＴＨｒｅｇ以上、かつ過電圧閾値ＴＨｅｘｃ未満である場合、制限トルクマップデータ５１１を選択する。

【0067】

このため、制御部５０は、負荷の制限中、トルクマップデータの切り替えにより容易に要求トルクを制限することができる。これにより、モータ２ａ，２ｂの三相交流電流の実効値は、例えば負荷制限中、負荷制限がない場合の半分以下となる。

【0068】

図７は、昇圧コンバータ１１の最大電力の変化の一例を示す図である。図７において、横軸は時間（msec）を示し、縦軸は昇圧コンバータ１１からインバータ１０ａ，１０ｂに出力される最大電力（kW）を示す。制御部５０は、一例として時間Ｔregにおいて、モータ２ａ，２ｂの負荷を制限する。

【0069】

制御部５０は、上記のステップＳｔ１２において、昇圧コンバータ１１の最大電力を制限値Ｐregに制御し、上記のステップＳｔ１４において、昇圧コンバータ１１の最大電力を通常値Ｐnrmに制御する。このため、昇圧コンバータ１１の最大電力は、時間Ｔreg以前では通常値Ｐnrmとなり、時間Ｔreg以降では制限値Ｐregとなる。ここで、例えば、制限値Ｐregは制限トルクマップデータ５１１のトルクの上限値に従って予め決定され、通常値Ｐnrmは、通常トルクマップデータ５１０のトルクの上限値に従って予め決定されている。

【0070】

このように、制御部５０は、負荷の制限中、つまりシステム電圧ＶＨが負荷制限閾値ＴＨｒｅｇ以上、かつ過電圧閾値ＴＨｅｘｃ未満である場合、昇圧コンバータ１１からインバータ１０ａ，１０ｂに出力される最大電力を、負荷制限がない場合、つまりシステム電圧ＶＨが負荷制限閾値ＴＨｒｅｇ未満である場合より低くなるように制御する。このため、昇圧コンバータ１１の消費電力が負荷制限時に抑制される。

【0071】

（インバータの制御処理）
図８は、インバータ１０ａ，１０ｂの制御処理の一例を示すフローチャートである。本処理は上記のステップＳｔ６において実行される。

【0072】

制御部５０は、通常トルクマップデータ５１０及び制限トルクマップデータ５１１のうち、上記のステップＳｔ１３またはＳｔ１５の処理において選択されたトルクマップデータを格納部５１から読み出す（ステップＳｔ２１）。次に制御部５０は、トルクマップデータに基づき、回転数センサ４１ａ，４１ｂが検出した回転数から要求トルクを決定する（ステップＳｔ２２）。このとき、制御部５０は、例えばアクセルセンサ４３及びブレーキセンサ４４の各検出値から得られる車両の駆動力に応じて、トルクマップデータから回転数に応じた動作点のトルクを要求トルクとして算出する。

【0073】

次に制御部５０は、格納部５１から電流マップデータ５１２を読みだす（ステップＳｔ２３）。次に制御部５０は、要求トルクから電流マップデータ５１２に基づいてモータ２ａ，２ｂの電流指令値を算出する（ステップＳｔ２４）。

【0074】

図９は、電流マップデータ５１２の一例を示す図である。電流マップデータ５１２は、モータ２ａ，２ｂの電流指令値及び要求トルクの相関関係を示す。電流指令値は、要求トルクの所定の増加量に対して一定の割合で増加する。制御部５０は、例えば要求トルクがＴであるとき、電流マップデータ５１２から要求トルクＴに対応する電流指令値Ｉを算出する。

【0075】

再び図８を参照すると、ステップＳｔ２４の処理の後、制御部５０は、モータ２ａ，２ｂの電圧指令値を電流指令値から算出する（ステップＳｔ２５）。このとき、制御部５０は、電流センサ４２ａ，４２ｂから３相交流電流の電流値を取得する。制御部５０は、例えば電流指令値と電流センサ４２ａ，４２ｂの電流値の差分に従って電流指令値をＰＩ制御により決定する。

【0076】

次に制御部５０は、電圧指令値に基づき、インバータ１０ａ，１０ｂに出力するＰＷＭ信号Ｓ１ａ～Ｓ１ｃ，Ｓ２ａ～Ｓ２ｃを生成する（ステップＳｔ２６）。このとき、制御部５０は、電圧指令値からＰＷＭ信号Ｓ１ａ～Ｓ１ｃ，Ｓ２ａ～Ｓ２ｃのデューティ演算を行う。

【0077】

制御部５０は、符号Ｇ３で示されるように、時間軸において、三角波状に変化するキャリア信号を生成して、正弦波状に変化する電圧指令値とキャリア信号の信号値を比較する。キャリア信号は、ＰＷＭ信号Ｓ１ａ～Ｓ１ｃ，Ｓ２ａ～Ｓ２ｃのオンオフタイミングを決めるための信号であり、キャリア信号の信号値が電圧指令値以上である場合、ＰＷＭ信号Ｓ１ａ～Ｓ１ｃ，Ｓ２ａ～Ｓ２ｃはオフとなり、キャリア信号の信号値が電圧指令値未満である場合、ＰＷＭ信号Ｓ１ａ～Ｓ１ｃ，Ｓ２ａ～Ｓ２ｃはオフとなる。

【0078】

制御部５０は、ＰＷＭ信号Ｓ１ａ～Ｓ１ｃ，Ｓ２ａ～Ｓ２ｃがオンとなる時間Ｔｏｎ、及びＰＷＭ信号Ｓ１ａ～Ｓ１ｃ，Ｓ２ａ～Ｓ２ｃがオフとなる時間Ｔｏｆｆを算出する。この時間Ｔｏｎ，ＴｏｆｆによりＰＷＭ信号Ｓ１ａ～Ｓ１ｃ，Ｓ２ａ～Ｓ２ｃのデューティ比が決定される。このようにしてインバータ１０ａ，１０ｂの制御処理は実行される。

【0079】

（昇圧コンバータの制御）
図１０は、昇圧コンバータ１１の制御処理の一例を示すフローチャートである。本処理は上記のステップＳｔ６において実行される。

【0080】

制御部５０は、上記のステップＳｔ２２で算出された要求トルクに応じてシステム電圧ＶＨの目標値を算出する（ステップＳｔ３１）。システム電圧ＶＨの目標値は、例えば不図示のマップデータに基づいて要求トルクから算出されてもよいし、あるいは電源回路１の電気的なパラメータに基づいて算出されてもよい。

【0081】

次に制御部５０はシステム電圧ＶＨの目標値に応じて、昇圧コンバータ１１に出力するＰＷＭ信号Ｓ１ｕ，Ｓ２ｕを生成する（ステップＳｔ３２）。符号Ｇ４ａは、モータ２ａ，２ｂの負荷が制限されていない場合の昇圧コンバータ１１のＰＷＭ信号Ｓ１ｕ，Ｓ２ｕ及び電流を示し、符号Ｇ４ｂは、モータ２ａ，２ｂの負荷が制限されている場合の昇圧コンバータ１１のＰＷＭ信号Ｓ１ｕ，Ｓ２ｕ及び電流を示す。

【0082】

昇圧コンバータ１１の電流は、ＰＷＭ信号Ｓ１ｕ，Ｓ２ｕのデューティ比に応じて変化する。制御部５０は、上記のステップＳｔ１２またはＳｔ１４で設定された最大電力以下の電力が昇圧コンバータ１１から出力されるように、システム電圧ＶＨの目標値に応じてデューティ比を設定する。制御部５０は、例えば、最大電圧が制限値Ｐregである場合のデューティ比とシステム電圧ＶＨの目標値の相関関係、及び最大電力が通常値Ｐnrmである場合のデューティ比とシステム電圧ＶＨの目標値の相関関係を示す不図示のマップデータからデューティ比を算出する。このようにして昇圧コンバータ１１の制御処理は実行される。

【0083】

これまで述べたように、制御部５０は、モータの要求トルクに応じて昇圧コンバータ１１及びインバータ１０ａ，１０ｂそれぞれ制御する。比較部５２は、システム電圧ＶＨを過電圧閾値ＴＨｅｘｃ及び負荷制限閾値ＴＨｒｅｇとそれぞれ比較する。

【0084】

制御部５０は、システム電圧ＶＨが過電圧閾値ＴＨｅｘｃ以上である場合、昇圧コンバータ１１の動作を停止させる。また、制御部５０は、システム電圧ＶＨが負荷制限閾値ＴＨｒｅｇ以上、かつ過電圧閾値ＴＨｅｘｃ未満である場合、モータ２ａ，２ｂの要求トルクを、システム電圧ＶＨが負荷制限閾値ＴＨｒｅｇ未満である場合より低くなるように制限する。

【0085】

このため、昇圧コンバータ１１及びインバータ１０ａ，１０ｂの電流値は、要求トルクが制限されている場合、要求トルクが制限されていない場合より小さくなるため、システム電圧ＶＨが負荷制限閾値ＴＨｒｅｇ以上となった後のサージ電圧ΔＶが低減される。したがって、昇圧コンバータ１１及びインバータ１０ａ，１０ｂのＩＧＢＴ１０１ａ～１０１ｃ，１０２ａ～１０２ｃ，１１０，１１１の耐圧は、要求トルクが制限されていない場合の高いサージ電圧ΔＶではなく、要求トルクが制限された場合の低いサージ電圧ΔＶに応じた値とすることができる。

【0086】

これにより、ＩＧＢＴ１０１ａ～１０１ｃ，１０２ａ～１０２ｃ，１１０，１１１の耐圧が低減される。

【0087】

上述した実施形態は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。

【符号の説明】

【0088】

１ 電源回路
２ａ，２ｂ モータ
３ 直流電源（電源）
５ ＥＣＵ（制御装置）
９ モータシステム
１０ａ，１０ｂ インバータ
１１ 昇圧コンバータ
１４，１５ フィルタコンデンサ
４０ 電圧センサ
５０ 制御部
５１ 格納部
５２ 比較部
５１０ 通常トルクマップデータ（第１データ）
５１１ 制限トルクマップデータ（第２データ）
ＶＨ システム電圧（電圧）
ＴＨｅｘｃ 過電圧閾値（第１閾値）
ＴＨｒｅｇ 制限閾値（第２閾値）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】