JP2004229395A - モータ／ジェネレータの制御装置および制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】モータ／ジェネレータシステムにおいて、発電時に生じる電力変換器の損失を低減し、発電効率の良いモータ／ジェネレータ制御装置を提供することである。
【解決手段】主スイッチとそれに逆並列接続されたダイオードとを含むインバータ３を有し、モータ駆動時には、指令電圧に応じて主スイッチのオン、オフを制御してモータ／ジェネレータ１に供給する電力制御を行い、発電動作時にはインバータ３のダイオードの動作状態に合わせて前主スイッチのオン、オフを制御して整流動作を行う。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータ／ジェネレータの制御を行う制御装置および制御方法に関し、特に、インバータに代表される電力変換器を用いたモータ／ジェネレータの制御装置および制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
環境問題が議論されるなか、内燃機関（エンジン）と電動機（電動モータ）とを原動機とするハイブリッド自動車（ＨＥＶ）が市場に投入され始めた。ハイブリッド自動車は、燃料消費量を大幅に改善でき、二酸化炭素排出量を大幅に削減することができることから、地球温暖化抑制面で大きく期待できる。
【０００３】
自動車のエンジン制御の一つとして、アイドルストップがある。アイドルストップは、停車時にエンジンを停止し、発進時にエンジンを再始動する機能である。この機能を、エンジンの伝動ベルトによって駆動されるオルタネータ（発電機）に代えて、モータの機能と発電機の機能を持たせたモータ／ジェネレータを搭載し、運転状況に応じてモータ／ジェネレータを、モータモードと発電モードとに切り替えて使用するシステムが検討されている（例えば、非特許文献１）。
【０００４】
自動車に搭載するモータ／ジェネレータの機能としては、ドライバがブレーキペダルから足を離すと、電力変換器による供給電力制御のもとに、エンジン回転数を上昇させてエンジンを再始動させるモータ機能と、発電電力を電力変換器を介してバッテリに充電する発電機能とがある。さらに、場合によっては、車両の走行をアシストするアシスト機能をモータ／ジェネレータに持たせることがある。
【０００５】
これらの機能を実現するために、モータ／ジェネレータの制御装置としては、ＭＯＳＦＥＴ等による主スイッチ（スイッチングトランジスタ）とそれに逆並列接続されたダイオードとを組みとして一つのスイッチを構成する電圧型インバータのような電力変換器が用いられる。電力変換器は、モータ駆動時には、指令電圧に応じたＰＷＭ（パルス幅変調）制御あるいは１パルス制御によってモータ／ジェネレータに供給する電力制御を行い、発電動作時には、ダイオードによる整流作用のもとにバッテリ充電を行う（例えば、特許文献１、２）。
【０００６】
【非特許文献１】
自動車電源の４２Ｖ化に関する諸問題、「ＭＧ設計上の課題と対応」
平成１４年度電気関係学会東海支部連合支部大会シンポジウム
【特許文献１】
特開２００１−９５１０３号公報
【特許文献２】
特開２００２−２１３４９８号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
モータ／ジェネレータの発電動作時においては、電力変換器のダイオードによる整流動作によってモータ／ジェネレータの誘起電圧を直流に変換し、バッテリを充電する。この際、システムとしての発電・充電効率が悪いと、モータ／ジェネレータの発電電流を大きくするために、モータ／ジェネレータの巻線数を多くする必要がある。このため、モータ／ジェネレータの小型化に制約が生じる。さらには、コスト高になるなどの問題点がある。
【０００８】
本発明の目的は、上述の問題点に鑑み、モータ機能を実現する駆動制御に加え、発電動作時における発電・充電効率を改善し、モータ／ジェネレータの小型化及びコスト低減を図ることができるモータ／ジェネレータの制御装置および制御方法を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、この発明によるモータ／ジェネレータの制御装置は、モータ機能と発電機能を持つモータ／ジェネレータに対する供給電力制御と、前記モータ／ジェネレータの発電制御を行うモータ／ジェネレータの制御装置において、ＭＯＳＦＥＴによる主スイッチとそれに逆並列接続されたダイオードとを含む電力変換器と、前記主スイッチのオン、オフを制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、モータ駆動時には、指令電圧に応じて前記主スイッチのオン、オフを制御してモータ／ジェネレータに供給する電力制御を行い、発電動作時には、前記電力変換器の前記ダイオードの動作状態に合わせて前記主スイッチのオン、オフを制御して整流動作を行う。
【００１０】
この発明によるモータ／ジェネレータの制御装置によれば、発電動作時に、ダイオードよりオン抵抗の小さな主スイッチを用いた整流動作を行うことができ、発電動作時における電力変換の損失が低減できる。これにより、システムの発電効率を上げることが可能となり、モータ／ジェネレータの小型化及びコスト低減を図ることができる。
【００１１】
この発明によるモータ／ジェネレータの制御装置では、前記制御手段は、基本的な発電動作時制御として、発電動作時に、前記ダイオードが導通状態のときには前記主スイッチにオン信号、前記ダイオードが非導通状態のときには前記主スイッチにオフ信号を出力し、前記主スイッチをオン・オフ制御すればよく、この主スイッチのオン・オフ制御によって主スイッチを用いた整流動作を適切に行うことができ、発電動作時における電力変換の損失が低減できる。
【００１２】
この発明によるモータ／ジェネレータの制御装置は、詳細構成として、前記制御手段は、発電動作時の前記モータ／ジェネレータの誘起電圧を検出する誘起電圧検出手段と、前記モータ／ジェネレータの発電電力を充電するバッテリの電圧を検出するバッテリ電圧検出手段と、前記誘起電圧検出手段によって検出された誘起電圧と前記バッテリ電圧検出手段によって検出されたバッテリ電圧とを比較する比較手段とを有し、発電動作時には、前記比較手段の比較結果により決まる動作モードに応じて前記主スイッチのオン・オフ期間を設定する。
【００１３】
この発明によるモータ／ジェネレータの制御装置によれば、発電動作時のモータ／ジェネレータの誘起電圧とバッテリ電圧とによって動作モードを決め、決められた動作モードに応じて主スイッチのオン・オフ期間を設定するから、発電動作時に、ダイオードが導通状態のときには主スイッチがオン、ダイオードが非導通状態のときには主スイッチがオフになるオン・オフ制御が行われる。これにより、主スイッチを用いた整流動作が適切に行われ、発電動作時における電力変換の損失が低減する。
【００１４】
この発明によるモータ／ジェネレータの制御装置は、詳細構成として、前記制御手段は、発電動作時に、前記モータ／ジェネレータの磁極位置、回転数、バッテリ電圧から前記ダイオードの導通期間を検知し、当該導通期間に応じた信号によって前記主スイッチをオン・オフ制御する。
【００１５】
この発明によるモータ／ジェネレータの制御装置によれば、モータ／ジェネレータの磁極位置、回転数、バッテリ電圧からダイオードの導通期間を検知して当該導通期間に応じた信号により主スイッチをオン・オフ制御するから、主スイッチを用いた整流動作が適切に行われ、発電動作時における電力変換の損失を低減できる。
【００１６】
この発明によるモータ／ジェネレータの制御装置は、前記制御手段は、発電動作時の前記主スイッチのオン・オフ制御タイミングを、前記ダイオードが導通状態となるオンタイミングより遅らせて前記主スイッチをオンし、前記ダイオードが非導通状態となるオフタイミング以前に前記主スイッチをオフするタイミングに設定する。このタイミング設定は、誘起電圧線間の正側電圧あるいは負側電圧の包囲線で、最大値あるいは最小値となる相電圧が切り替わる時点の線間電圧とバッテリ電圧のうち、高い方の電圧に所定電圧を加えた閾値を設定し、当該閾値に応じて発電動作時の前記主スイッチのオン・オフ制御タイミングを設定することにより、設定できる。
【００１７】
この発明によるモータ／ジェネレータの制御装置によれば、誤動作などにより主スイッチの導通期間が重なることを回避でき、オンパルス信号による誤動作、例えばバッテリからモータ／ジェネレータへ電流が逆に流れ込むなどの誤動作を防止できる。
【００１８】
この発明によるモータ／ジェネレータの制御装置は、前記モータ／ジェネレータの界磁巻線の電流制御、電力変換器のＰＷＭ制御によって発電電圧を制御することができ、モータ／ジェネレータの発電動作時の発電電圧を可変設定できる。この発明によるモータ／ジェネレータの制御装置は、前記電圧変換器のＰＷＭ制御によって回生制御を行うこともでき、昇圧発電を行える。
【００１９】
この発明によるモータ／ジェネレータの制御装置は、更に、前記電力変換装置は、正側と負側の各々に主スイッチを具備し、これら主スイッチの制御信号を入力して異常を検出する論理回路手段が設けられている。これにより、簡便に異常状態が検知でき、Ｐ側、Ｎ側の主スイッチが同時に導通するアーム短絡を防止できる。
【００２０】
また、上述の目的を達成するために、この発明によるモータ／ジェネレータの制御方法は、モータ機能と発電機能を持つモータ／ジェネレータに対するで供給電力制御と、前記モータ／ジェネレータの発電制御を行うモータ／ジェネレータの制御方法において、主スイッチとそれに逆並列接続されたダイオードとを含む電力変換器を用い、モータ駆動時には、指令電圧に応じて前記主スイッチのオン、オフを制御してモータ／ジェネレータに供給する電力制御を行い、発電動作時には、前記電力変換器の前記ダイオードの動作状態に合わせて前記主スイッチのオン、オフを制御して整流動作を行う。
【００２１】
この発明によるモータ／ジェネレータの制御方法によれば、発電動作時に、ダイオードよりオン抵抗の小さな主スイッチを用いた整流動作を行うことができ、発電動作時における電力変換の損失が低減できる。これにより、システムの発電効率を上げることが可能となり、モータ／ジェネレータの小型化及びコスト低減を図ることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るモータ／ジェネレータの制御装置の実施形態を図面を参照して説明する。
【００２３】
図１は、本発明による制御装置（実施形態１）を含むモータ／ジェネレータ制御システムを示している。図１の実施形態において、電力変換器であるインバータ３は、図２、図３に示すようにＭＯＳＦＥＴの場合である。
【００２４】
モータ／ジェネレータ１はインバータ３を介してバッテリ２と接続されている。モータ／ジェネレータ１は、３相交流のもので、一般的なオルタネータと同様に、ロータに巻線界磁式で界磁巻線を有している。したがって、ＩＣレギュレータなどによって界磁巻線の電流を制御することにより、発電電圧を制御することが可能である。
【００２５】
インバータ３は、電圧形のものであり、ＭＯＳＦＥＴ等による正（Ｐ）側の主スイッチＵｐ、Ｖｐ、Ｗｐと、これらの主スイッチＵｐ、Ｖｐ、Ｗｐの各々に逆並列接続されたダイオードＤｕｐ、Ｄｖｐ、Ｄｗｐと、ＭＯＳＦＥＴ等による負（Ｎ）側の主スイッチＵｎ、Ｖｎ、Ｗｎと、これらの主スイッチＵｎ、Ｖｎ、Ｗｎの各々に逆並列接続されたダイオードＤｕｐ、Ｄｖｐ、Ｄｗｐとを有する。
【００２６】
モータ駆動時には、バッテリ２の直流電圧が、インバータ３の電力変換動作によって三相の交流電圧に変換され、モータ／ジェネレータ１に印加される。これにより、モータ／ジェネレータ１がモータ駆動される。
【００２７】
発電動作時には、モータ／ジェネレータ１が発生する誘起電圧Ｖｕｅ、Ｖｖｅ、Ｖｗｅをインバータ３の整流動作により直流電圧に変換し、バッテリ２に充電する。
【００２８】
モータ機能を実現するＰＷＭ駆動時において、モータ／ジェネレータ１の印加電圧は、制御装置７を構成する駆動制御部８において、次のような動作によって決定される。
【００２９】
まず、指令発生部１０から駆動制御部８に駆動指令が与えられる。この時、駆動制御部８の電流制御回路１２では、詳細についての図示は省略しているが、以下のような処理が行われる。
【００３０】
すなわち、ｄ−ｑ座標軸において、ｄ軸電流指令値と座標変換回路１５より得られるｄ軸電流ｉｄとの電流偏差、ｑ軸電流指令値と座標変換回路１５より得られるｑ軸電流ｉｑとの電流偏差を各々演算し、それぞれの電流偏差に対応したｄ軸制御電圧Ｖｄ、ｑ軸制御電圧Ｖｑを制御演算によって得る。
【００３１】
ｄ、ｑ軸制御電圧Ｖｄ、Ｖｑを入力する座標変換回路１３は、磁極位置センサ５によって検出される磁極位置θｄにより静止座標系の三相電圧指令値Ｖｕｒ、Ｖｖｒ、Ｖｗｒを演算する。これらの三相電圧指令値はＰＷＭ信号発生回路１４に入力される。
【００３２】
ＰＷＭ信号発生回路１４は、演算により、三相電圧指令値Ｖｕｒ、Ｖｖｒ、Ｖｗｒより三相のＰＷＭパルスＰｕｐ、Ｐｖｐ、Ｐｗｐ、Ｐｕｎ、Ｐｖｎ、Ｐｗｎを生成し、これらパルス信号をインバータ３に出力する。これにより、インバータ３がＰＷＭ制御され、モータ／ジェネレータ１に印加する電圧が決定される。
【００３３】
上述の電流制御における電流フィードバック値は、以下に説明する手順で検出される。モータ／ジェネレータ１のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各々の電力線には電流検出抵抗４ｕ、４ｖ、４ｗがあり、Ｕ相電流ｉｕ、Ｖ相電流ｉｖ、Ｗ相電流ｉｗが電流検出回路１６によって検出される。
【００３４】
検出されたＵ相電流ｉｕ、Ｖ相電流ｉｖ、Ｗ相電流ｉｗは、座標変換回路１５により、ｄ−ｑ軸座標系のｄ、ｑ軸電流ｉｄ、ｉｑに変換される。この実施形態では、電流検出回路１６で、全ての相の電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗを検出しているが、２相のみ検出し、残りの１相は演算により求め、１相の電流検出を省略することもある。
【００３５】
モータ／ジェネレータ１において、同じモータ速度ωで、かつ、同じモータトルクτを発生する条件の下で、ｄ軸電流指令値、ｑ軸電流指令値の割合を変えることができるが、モータ損失は異なる。そこで、トルク指令値に対してモータ損失が最も少ない最適な電流指令を出力し、電流制御を行うようにしている。
【００３６】
なお、モータ／ジェネレータ１の速度ω（回転数）は、速度検出部１１において、磁極位置センサ５によって検出される磁極位置θｄの変化量（微分演算）から検出しており、指令発生部１０と電流制御回路１２に入力される。
【００３７】
以上のように、エンジンを再始動させるモータ機能として、モータ／ジェネレータ１を駆動する時には、図２に示されているように、モータ／ジェネレータ１の電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗを電流検出回路１６に取り込み、指令発生部１０からの駆動指令であるトルク指令のトルクが発生するように、ＰＷＭ信号発生回路１４が発生するＰＷＭ信号によってインバータ３の主スイッチＵｐ、Ｖｐ、Ｗｐ、Ｕｎ、Ｖｎ、Ｗｎの各々をオン、オフし、インバータ３によって電力変換制御を行うことで実現できる。
【００３８】
これに対し、モータ／ジェネレータ１が、エンジンにより駆動され、バッテリ２を充電する発電動作時には、インバータ３の整流動作により、モータ／ジェネレータ１の誘起電圧を直流に変換し、バッテリ２を充電する。この発電動作時におけるインバータ３の整流動作に着目したことが本発明のポイントである。
【００３９】
図１に示されているように、発電制御部９は、パルス発生回路１７と、比較回路１８と、誘起電圧検出回路１９と、モード判定・周期演算回路２０とから成る。
【００４０】
発電動作時には、指令発生部１０からの発電指令により、発電制御部９において、電圧検出回路１９によってモータ／ジェネレータ１の誘起電圧Ｖｕｅ、Ｖｖｅ、Ｖｗｅを検出し、モード判定・周期演算回路２０において、誘起電圧Ｖｕｅ、Ｖｖｅ、Ｖｗｅと、バッテリ電圧検出器６によって検出されるバッテリ２の電圧ＶＢの関係などから、主スイッチＵｐ、Ｖｐ、……、Ｗｎをオン、オフ制御するパルスの周期を演算してパルス発生回路１７で、パルス信号を作成する。このパルス信号をインバータ３に出力し、ダイオード整流に加えて主スイッチＵｐ、Ｖｐ、……、Ｗｎを用いた整流動作を併用する発電動作を行う（図３参照）。
【００４１】
比較回路１８は、誘起電圧検出回路１９より取り込んだ誘起電圧Ｖｕｅ、Ｖｖｅ、Ｖｗｅと、バッテリ電圧検出器６によって検出されるバッテリ２のバッテリ電圧ＶＢから、Ｖｅ≧ＶＢであるか否かを判断する
つぎに、図４、５を用いて上述した発電時の動作を説明する。図４はバッテリ電圧ＶＢが誘起電圧線間値Ｖｅより低い場合、図５はバッテリ電圧ＶＢが誘起電圧線間値Ｖｅより高い場合の動作説明図である。
【００４２】
図４、図５において、（ａ）は出力電圧波形、（ｂ）はモータ／ジェネレータ１の各相誘起電圧Ｖｕｅ、Ｖｖｅ、Ｖｗｅの波形及び磁極位置θｄ、（ｃ）は誘起電圧とバッテリ電圧ＶＢによってオン（ＯＮ）状態となるダイオードＤｕｐ、Ｄｖｐ、……、Ｄｗｎの動作タイミング、（ｄ）はダイオードＤｕｐ、Ｄｖｐ、……、Ｄｗｎの動作に合わせて制御する各相の主スイッチＵｐ、Ｖｐ、……、Ｗｎのパルス信号波形及び定義するモードを示す。
【００４３】
磁極位置θｄと各相誘起電圧Ｖｕｅ、Ｖｖｅ、Ｖｗｅの関係は、各相誘起電圧最大値Ｅｕ０、Ｅｖ０、Ｅｗ０がｅｍであるとすると、次式（１）で表される。
Ｖｕｅ＝−Ｅｕ０・ｓｉｎθｄ＝−ｅｍ・ｓｉｎθｄ …（１）
Ｖｖｅ＝−Ｅｖ０・ｓｉｎ（θｄ＋２π／３）
＝−ｅｍ・ｓｉｎ（θｄ＋２π／３） …（２）
Ｖｗｅ＝−Ｅｗ０・ｓｉｎ（θｄ−２π／３）
＝−ｅｍ・ｓｉｎ（θｄ−２π／３） …（３）
誘起電圧線間値Ｖｅとなる時刻は、図４（ｂ）、図５（ｂ）に示されているように、各相誘起電圧Ｖｕｅ、Ｖｖｅ、Ｖｗｅにおいてｅｍ／２となる時刻と同じである。
【００４４】
図４に示すバッテリ電圧ＶＢが誘起電圧線間値Ｖｅより低い場合の発電時の動作を説明する。この場合のダイオード整流回路の動作は、誘起電圧Ｖｕｅ、Ｖｖｅ、Ｖｗｅの大きさにより、導通するダイオードが順次移行していくことによって誘起電圧を直流電圧に変換し、バッテリ２を充電する。
【００４５】
インバータ３の正（Ｐ）側ダイオードＤｕｐ、Ｄｖｐ、Ｄｗｐは、各相の誘起電圧が最大値となる相のもの順で、順次導通状態となる。これに対し、負（Ｎ）側ダイオードＤｕｎ、Ｄｖｎ、Ｄｗｎは、各相の誘起電圧が最小値となる相のもの順で、順次導通状態となる。このように誘起電圧の大きさによって導通するダイオードが移行することで、整流動作が行われ、バッテリ２が充電される。
【００４６】
したがって、時刻ｔ０以降は、誘起電圧Ｖｕｅが最大値となり、Ｐ側ダイオードＤｕｐが導通状態、誘起電圧Ｖｖｅが最小値となり、Ｎ側ダイオードＤｖｎが導通状態となり、バッテリ２を充電する。
【００４７】
次に、時刻ｔ１以降からは、誘起電圧Ｖｗｅが最小値となることから、Ｎ側の導通ダイオードはＤｕｎからＤｗｎに転流し、時刻ｔ１から時刻ｔ２までは、Ｐ側ダイオードＤｕｐとＮ側ダイオードＤｗｎが導通状態となり、バッテリ２を充電する。
【００４８】
以降、時刻ｔ２、ｔ３、……、ｔ５において上記の転流動作が行われ、導通するダイオードが順次移行し、バッテリ２を充電する整流動作が行われる。この転流動作が行われる時刻ｔ０、ｔ１、……、ｔ５は、各相誘起電圧Ｖｕｅ、Ｖｖｅ、Ｖｗｅの最大値をｅｍとすると、ｅｍ／２となる時刻である。
【００４９】
ここで、前述したように誘起電圧Ｖｕｅ、Ｖｖｅ、Ｖｗｅの大きさによって導通状態が順次移行するダイオードＤｕｐ、Ｄｖｐ、……、Ｄｗｎに合わせ、すなわち、ダイオードＤｕｐ、Ｄｖｐ、……、Ｄｗｎのオンタイミングとオフタイミングに応じて、図４（ｄ）に示されているような各主スイッチＵｐ、Ｖｐ、……、Ｗｎ毎のパルス信号を作成して出力し、主スイッチＵｐ、Ｖｐ、……、Ｗｎをオン、オフ制御する。
【００５０】
ＭＯＳＥＦＴ等による主スイッチＵｐ、Ｖｐ、……、Ｗｎのオン抵抗は、ダイオードＤｕｐ、Ｄｖｐ、……、Ｄｗｎより低いことから、ダイオードを流れていた電流が主スイッチに移ることになる。
【００５１】
以上のように、バッテリ２を充電する際に、オン抵抗の低い主スイッチを用いた整流動作を行うことが実現可能となり、電力変換の損失が低減できる効果が期待できる。
【００５２】
つぎに、図５に示すバッテリ電圧ＶＢが誘起電圧線間値Ｖｅより高い場合の発電時の動作を説明する。バッテリ電圧ＶＢが誘起電圧線間値Ｖｅより高い場合、ダイオードがオンして導通状態となるのは、図示のように、Ｐ側ダイオードＤｕｐ、Ｄｖｐ、Ｄｗｐは、誘起電圧の相電圧値が最大となる相で、かつ誘起電圧線間値がバッテリ電圧ＶＢより高い範囲である。
【００５３】
また、Ｎ側ダイオードＤｕｎ、Ｄｖｎ、Ｄｗｎは、誘起電圧の相電圧値が最小となる相で、図５（ｃ）に示す範囲で各相のダイオードが導通状態となる。したがって、Ｐ側ダイオードＤｕｐの導通期間は時刻ｔ０〜ｔ１、Ｎ側ダイオードＤｕｎの導通期間は時刻ｔ８〜ｔ９の範囲である。
【００５４】
そこで、ダイオードＤｕｐ、Ｄｖｐ、……、Ｄｗｎのオンタイミング、オフタイミングに応じて、図５（ｄ）に示されているような主スイッチＵｐ、Ｖｐ、……、Ｗｎスイッチ毎のパルス信号を作成して出力し、主スイッチＵｐ、Ｖｐ、……、Ｗｎをオン、オフ制御する。この場合も、主スイッチＵｐ、Ｖｐ、……、Ｗｎのオン抵抗がダイオードＤｕｐ、Ｄｖｐ、……、Ｄｗｎより低いことから、ダイオードを流れていた電流が主スイッチに移ることになる。
【００５５】
以上のように、誘起電圧Ｖｕｅ、Ｖｖｅ、Ｖｗｅとバッテリ電圧ＶＢで導通状態となるダイオードＤｕｐ、Ｄｖｐ、……、Ｄｗｎに応じて主スイッチＵｐ、Ｖｐ、……、Ｗｎ毎のパルス信号を作成して主スイッチＵｐ、Ｖｐ、……、Ｗｎの導通を制御することにより、バッテリ２を充電する際には、オン抵抗の低い主スイッチＵｐ、Ｖｐ、……、Ｗｎを用いた整流動作を行うことが実現可能となり、電力変換の損失が低減できる効果が期待できる。
次に、発電動作時の主スイッチ制御用のパルス信号作成の具体的な手順を図６〜図８に示されているフローチャートを参照して説明する。
【００５６】
まず、処理９１で、誘起電圧Ｖｕｅ、Ｖｖｅ、Ｖｗｅを誘起電圧検出回路１９を介して比較回路１８に入力する。また、処理９２で、バッテリ２の電圧ＶＢを電圧検出器６を介して比較回路１８に入力する。
【００５７】
比較回路１８では、取り込んだ誘起電圧Ｖｕｅ、Ｖｖｅ、Ｖｗｅとバッテリ電圧ＶＢから、処理９３に示すように、バッテリ電圧ＶＢと誘起電圧線間電圧値Ｖｅとを比較し、図４に示されているＶｅ≧ＶＢの動作モードか、図５に示されているＶｅ＜ＶＢの動作モードであるかを判断する。
【００５８】
処理９３の判定処理が真の場合、すなわち、バッテリ電圧ＶＢが誘起電圧線間電圧値Ｖｅより小さいか等しい場合（Ｖｅ≧ＶＢ）には、処理９４において、図４に示されている動作モードに基づいた主スイッチＵｐ、Ｖｐ、……、Ｗｎのパルス信号を作成する。
【００５９】
これに対し、処理９３の判定処理が否の場合、すなわち、バッテリ電圧ＶＢが誘起電圧線間電圧値Ｖｅより高い場合（Ｖｅ＜ＶＢ）には、図５に示されている動作モードに基づいた主スイッチＵｐ、Ｖｐ、……、Ｗｎのパルス信号を作成する。これら、処理９４あるいは９５で作成した主スイッチＵｐ、Ｖｐ、……、Ｗｎのパルス信号を処理９６で出力する。
【００６０】
処理９４、９５のパルス信号作成の処理は、次のように行う。処理９４の場合は、図７の処理フローに示すように、処理９４１で、磁極位置θｄを取り込む。この磁極位置θｄを基準に、図４（ｄ）に示すように定義するモード（１）〜（６）を判定する。次に、モータ／ジェネレータ１の回転数ωで決まる周期Ｔ１を演算し（図４参照）、各モードに対応する各相のパルス信号を、予め演算したＴ１期間出力する。
【００６１】
例えば、モード（２）においては、Ｔ１期間、主スイッチＵｐ、Ｖｎには、オン信号を、他相の主スイッチにはオフ信号を出力する。このような動作をさせることで、磁極位置θｄを基準にして判定するモードに対応した各相のパルス信号を出力でき、主スイッチＵｐ、Ｖｐ、……、ＷｎとダイオードＤｕｐ、Ｄｖｐ、……、Ｄｗｎを併用した整流動作が実現でき、バッテリ２を充電できることになる。
【００６２】
処理９５の場合は、バッテリ電圧ＶＢと誘起電圧Ｖｕｅ、Ｖｖｅ、Ｖｗｅの大きさ、及びモータ／ジェネレータ１の回転数ωから周期Ｔ１、Ｔ２を演算し（図５参照）、図５（ｄ）に示すように、磁極位置θｄを基準に定義するモード（１）〜（１２）に従い、各モードに対応する各相のパルス信号を予め演算したＴ１あるいはＴ２期間出力する。
【００６３】
例えば、モード（３）においては、Ｔ１期間、主スイッチＵｐ、Ｖｎにはオン信号を、他相の主スイッチにはオフ信号を出力する。次いで、モード（４）では、Ｔ２期間、主スイッチＵｐにはオン信号、他相の主スイッチにはオフ信号を出力する。このようにすることにより、磁極位置θｄを基準にして判定するモードに対応した各相のパルス信号を出力でき、主スイッチＵｐ、Ｖｐ、……、ＷｎとダイオードＤｕｐ、Ｄｖｐ、……、Ｄｗｎを併用して整流動作が実現でき、バッテリ２を充電できることになる。
【００６４】
なお、モータ／ジェネレータ１のロータが巻線界磁式であることから、界磁巻線の電流を制御することにより、前述した発電動作に加えて、発電電圧を制御できる。さらに、前述した発電動作に代わり、インバータ３をＰＷＭ制御し、誘起電圧を直流電圧に変換するコンバータ動作を行うことで発電電圧を制御することができる。
【００６５】
以上述べたように、本発明の実施形態によれば、誘起電圧によって導通状態が決まるダイオードＤｕｐ、Ｄｖｐ、……、Ｄｗｎの動作状態に合わせ、磁極位置θｄを基に作成する各相の主スイッチＵｐ、Ｖｐ、……、Ｗｎのパルス信号を主スイッチＵｐ、Ｖｐ、……、Ｗｎに印加し、主スイッチＵｐ、Ｖｐ、……、Ｗｎをオン、オフ制御することにより、主スイッチＵｐ、Ｖｐ、……、Ｗｎを用いた整流動作が可能となる。
【００６６】
したがって、発電時に電力変換の損失が低減できることから、システムの発電効率を高くすることができるという効果がある。このことは、主スイッチＵｐ、Ｖｐ、……、Ｗｎが、ＭＯＳＦＥＴであることにより、効果が大きい。
【００６７】
これによりモータ／ジェネレータ１の小型化及びコスト低減ができる。さらに、磁極位置θｄを基にモードを定義して主スイッチＵｐ、Ｖｐ、……、Ｗｎを制御するパルス信号を作成することから、ダイオードＤｕｐ、Ｄｖｐ、……、Ｄｗｎの動作状態を監視する周辺回路を省くことができる。
【００６８】
さらに、図１に示されている実施形態では、説明のために、駆動制御部８と発電制御部９にＰＷＭ発生回路１４とパルス発生回路１７を別個に設けているが、この回路は共通化が可能であり、これによって周辺回路が省略でき、制御回路を小型化できる効果がある。
【００６９】
なお、図１に示されている実施形態において、駆動制御部８の動作を搬送波に同期したＰＷＭ制御に代わり、ＰＷＭ制御に比べ電圧利用率が高く、スイッチング損失が小さい１パルス制御信号により印加電圧を制御することもでき、１パルス制御とした場合にも、同様な効果が得られることは当然である。
【００７０】
さらに、図１に示されている実施形態では、モータ／ジェネレータ１の磁極位置θｄを検出する磁極位置センサ５を設けているが、磁極位置センサ５をなくして、磁極位置検出手段による磁極位置信号を基にした場合でも、前述と同様な制御が実現でき効果が得られる。
【００７１】
また、モータ／ジェネレータ１の界磁巻線電流を制御することで前述した発電動作時に加えて発電電圧を制御することができる。さらに、インバータ３をＰＷＭ制御しコンバータ動作をさせることで発電電圧を制御することができる。したがって、これらを併用することにより発電時の電力変換の損失を低減して、システムの発電効率を高くすることができ、かつ発電電圧が制御できるという効果がある。
【００７２】
図９は、本発明による制御装置（実施形態２）を含むモータ／ジェネレータ制御システムを示している。なお、図９において、図１に対応する部分は、図１に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。
【００７３】
実施形態では、電圧設定回路２１が設けられ、電圧設定回路２１より比較回路１８に設定電圧Ｖ０を印加している。なお、この実施形態でも、ＰＷＭ制御の場合を例として説明している。
【００７４】
指令発生部１０から駆動制御部８に駆動指令を与えて、エンジンを再始動させるモータ機能のＰＷＭ駆動時は、前述の実施形態１と同様に、モータ／ジェネレータ１の電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗを電流検出回路１６より取り込み、トルク指令に応じたトルクが発生するように、電流制御回路１２によって電流制御を行う。
【００７５】
電流制御回路１２からの制御量であるｄ軸電圧指令値Ｖｄ、ｑ軸電圧指令値Ｖｑを入力する座標変換回路１３では、磁極位置θｄにより静止座標系の三相電圧指令値Ｖｕｒ、Ｖｖｒ、Ｖｗｒを演算する。これらの三相電圧指令値Ｖｕｒ、Ｖｖｒ、ＶｗｒをＰＷＭ信号発生回路１４に入力し、三相のＰＷＭパルスＰｕｐ、Ｐｖｐ、Ｐｗｐ、Ｐｕｎ、Ｐｖｎ、Ｐｗｎをインバータ３に出力する。これにより、モータ／ジェネレータ１に印加する電圧が決定され、モータ駆動される。
【００７６】
これに対し、モータ／ジェネレータ１がエンジンにより駆動され、バッテリ２を充電する発電動作時においては、インバータ３の整流動作により、モータ／ジェネレータ１の誘起電圧を直流に変換し、バッテリ２を充電する。
【００７７】
この発電時におけるインバータ３の整流動作が実施形態１の場合と相違する。すなわち、図９に示されている実施形態では、電圧設定回路２１により設定電圧Ｖ０を比較回路１８に印加していることにより、主スイッチＵｐ、Ｖｐ、……、Ｗｎに与えるパルス信号の発生要件が異なる。
【００７８】
つぎに、図１０〜図１３を用いてこの実施形態での発電時の動作を説明する。図１０はバッテリ電圧ＶＢが誘起電圧線間値Ｖｅより低い場合、図１１はバッテリ電圧ＶＢが誘起電圧線間値Ｖｅより高い場合の動作説明図である。
【００７９】
なお、図１０、図１１においても、（ａ）は出力電圧波形、（ｂ）はモータ／ジェネレータ１の各相誘起電圧Ｖｕｅ、Ｖｖｅ、Ｖｗｅの波形及び磁極位置θｄ、（ｃ）は誘起電圧とバッテリ電圧ＶＢによってオン（ＯＮ）状態となるダイオードＤｕｐ、Ｄｖｐ、……、Ｄｗｎの動作タイミング、（ｄ）はダイオードＤｕｐ、Ｄｖｐ、……、Ｄｗｎの動作に合わせて制御する各相の主スイッチＵｐ、Ｖｐ、……、Ｗｎのパルス信号波形及び定義するモードを示す。
【００８０】
発電動作時の主スイッチ制御用のパルス信号作成は、図１２に示されているように、まず、処理９１で、誘起電圧Ｖｕｅ、Ｖｖｅ、Ｖｗｅを誘起電圧検出回路１９を介して比較回路１８に入力する。また、処理９２で、バッテリ２の電圧ＶＢを電圧検出器６を介して比較回路１８に入力する。
【００８１】
比較回路１８では、取り込んだ誘起電圧Ｖｕｅ、Ｖｖｅ、Ｖｗｅとバッテリ電圧ＶＢから、処理９３に示すように、バッテリ電圧ＶＢと誘起電圧線間電圧値Ｖｅとを比較し、図１０に示されているＶｅ≧ＶＢの動作モードか、図１１に示されているＶｅ＜ＶＢの動作モードであるかを判断する。
【００８２】
処理９３の判定処理が真の場合、すなわち、バッテリ電圧ＶＢが誘起電圧線間電圧値Ｖｅより小さいか等しい場合（Ｖｅ≧ＶＢ）に、処理９７において、閾値電圧ＶＳを次のように設定する。
ＶＳ＝Ｖｅ＋Ｖ０ …（４）
次に、処理９９において、図１０に示されている動作モードに基づいた主スイッチＵｐ、Ｖｐ、……、Ｗｎのパルス信号を作成する。
【００８３】
これに対し、処理９３の判定処理が否の場合、すなわち、バッテリ電圧ＶＢが誘起電圧線間電圧値Ｖｅより高い場合（Ｖｅ＜ＶＢ）には、処理９８において、閾値電圧ＶＳを次のように設定する。
ＶＳ＝ＶＢ＋Ｖ０ …（５）
この閾値電圧ＶＳは、電圧設定回路２１で設定した設定電圧Ｖ０を比較回路１８に印加して設定できる。
【００８４】
次に、処理１００において、図１１に示されている動作モードに基づいた主スイッチのパルス信号を作成する。これら、処理９９あるいは１００で作成した主スイッチＵｐ、Ｖｐ、……、Ｗｎのパルス信号を処理９６で出力する。
【００８５】
処理９９、１００のパルス信号作成の処理は、次のように行う。図１３の処理フローに示すように、処理１０１で、磁極位置θｄを取り込む。つぎに、処理１０２で、この磁極位置θｄからモード（１）〜（１２）を判定する。次に、モータ／ジェネレータ１の回転数ωで決まる周期Ｔ１、Ｔ２を演算し、図１０（ｄ）、あるいは図１１（ｄ）に示されているように、磁極位置θｄを基準に定義するモード（１）〜（１２）に従い、各モードに対応する各相のパルス信号を予め演算した期間Ｔ１あるいはＴ２期間出力する。このようにして主スイッチＵｐ、Ｖｐ、……、Ｗｎのパルス信号を出力する。
【００８６】
例えば、モード（３）においては、Ｔ１期間、主スイッチＵｐ、Ｖｎにはオン信号を、他相の主スイッチにはオフ信号を出力する。次いで、モード（４）では、Ｔ２期間、主スイッチＵｐにはオン信号、他相の主スイッチにはオフ信号を出力する。
【００８７】
以上により、磁極位置θｄを基準にして判定するモードに対応した各相のパルス信号を出力でき、主スイッチＵｐ、Ｖｐ、……、ＷｎとダイオードＤｕｐ、Ｄｖｐ、……、Ｄｗｎを併用した整流動作が実現でき、バッテリ２を充電できることになる。
【００８８】
このようにして作成するＰ側主スイッチ、Ｎ側主スイッチのパルス信号を用いて主スイッチＵｐ、Ｖｐ、……、Ｗｎを制御することにより、整流動作においてダイオードＤｕｐ、Ｄｖｐ、……、Ｄｗｎ流れていた電流が、このダイオードＤｕｐ、Ｄｖｐ、……、Ｄｗｎに対応する主スイッチＵｐ、Ｖｐ、……、Ｗｎにパルス信号（ハイレベル）が印加されると、ダイオードＤｕｐ、Ｄｖｐ、……、Ｄｗｎよりオン抵抗が低い主スイッチＵｐ、Ｖｐ、……、Ｗｎに移ることになる。
【００８９】
バッテリ電圧ＶＢが誘起電圧線間値Ｖｅより低い場合、図１０に示されているように、時刻ｔ０において導通状態となるダイオードＤｕｎと主スイッチＶｎを流れていたバッテリ２の充電電流は、時刻ｔ７において主スイッチＵｐにオンパルス信号が印加されるために、ダイオードＤｕｐから主スイッチＵｐへと転流し、主スイッチＵｐとＶｎを介して整流動作が行われ、バッテリ２を充電する。その後、時刻ｔ１２で、主スイッチＵｎがオフするために再度、ダイオードＤｖｎを流れることになる。
【００９０】
次に、時刻ｔ１で、誘起電圧Ｖｗｅが最小値となることから、Ｎ側ダイオードはＤｖｎからＤｗｎに転流し、主スイッチＷｎにパルス信号（ハイレベル）が印加される時刻ｔ１３までは、主スイッチＵｐとダイオードＤｗｎ間を流れ、主スイッチＷｎにパルス信号（ハイレベル）が印加されている時刻ｔ１３からｔ８までは、主スイッチＵｐとＷｎが導通状態となり、バッテリ２を充電する。
【００９１】
このように、Ｐ側主スイッチは、ダイオードが転流するタイミング（誘起電圧最大値ｅｍとするとｅｍ／２となる時刻）と、閾値電圧ＶＳ＜誘起電圧の関係から決定して作成するパルス信号により、主スイッチＵｐ、Ｖｐ、……、Ｗｎをオン、オフ制御してバッテリ２を充電する整流動作を実現できるようにしている。
【００９２】
これにより、バッテリ２を充電する際にオン抵抗の低い主スイッチＵｐ、Ｖｐ、……、Ｗｎを用いた整流動作を行うことが可能となり、電力変換の損失が低減できる効果がある。
【００９３】
さらに、閾値電圧を設定することにより、本来、ダイオードＤｕｐ、Ｄｖｐ、……、Ｄｗｎが導通状態となる期間より主スイッチＵｐ、Ｖｐ、……、Ｗｎを導通状態とする期間を狭くすることが可能となる。
【００９４】
すなわち、発電動作時の主スイッチＵｐ、Ｖｐ、……、Ｗｎのオン・オフ制御タイミングを、ダイオードＤｕｐ、Ｄｖｐ、……、Ｄｗｎが導通状態となるオンタイミングより遅らせて主スイッチＵｐ、Ｖｐ、……、Ｗｎをオンし、ダイオードｕｐ、Ｄｖｐ、……、Ｄｗｎが非導通状態となるオフタイミング以前に主スイッチＵｐ、Ｖｐ、……、Ｗｎをオフするタイミングに設定することができる。
【００９５】
これにより、主スイッチＵｐ、Ｖｐ、……、Ｗｎの導通期間が重なることがなくなり、バッテリ２からモータ／ジェネレータ１へ電流が逆に流れ込んでしまうスイッチ制御による誤動作がなくなる。
【００９６】
バッテリ電圧ＶＢが誘起電圧線間値Ｖｅより高い場合、図１１に示されているように、時刻ｔ７以前にダイオードＤｕｐと主スイッチＶｎを介してバッテリ２を充電していた充電電流は、時刻ｔ７においてＵｐにパルス信号（ハイレベル）が印加されるために、ＤｕｐからＵｐへと転流しＵｐとＶｎを流れてバッテリ２を充電する。その後、時刻ｔ１２でＶｎがオフするために再度、Ｄｖｎを流れることになる。
【００９７】
次に、時刻ｔ１でＶｗｅが最小値となることから、Ｎ側ダイオードＤｗｎが誘起電圧が閾値電圧ＶＳより高くなると、オン状態となる。その後、時刻ｔ１３において、主スイッチＷｎにパルス信号（ハイレベル）が印加されると、主スイッチＵｐとダイオードＤｗｎ間を流れていた充電電流は、主スイッチＷｎにパルス信号（ハイレベル）が印加されている時刻ｔ１３からｔ８までは主スイッチＵｐとＵｗが導通状態となり、バッテリ２を充電する。
【００９８】
このように、Ｐ側、Ｎ側主スイッチＵｐ、Ｖｐ、……、Ｗｎは、ダイオードＤｕｐ、Ｄｖｐ、……、Ｄｗｎが転流するタイミング（誘起電圧最大値ｅｍとするとｅｍ／２となる時刻）と、閾値電圧ＶＳと誘起電圧の関係から決定して作成するパルス信号により、主スイッチＵｐ、Ｖｐ、……、Ｗｎを制御してバッテリ２を充電する整流動作を行うようにする。これにより、バッテリ２を充電する際にオン抵抗の低い主スイッチＵｐ、Ｖｐ、……、Ｗｎを用いた整流動作を行うことが可能となり、電力変換の損失が低減できる効果がある。
【００９９】
さらに、この場合も、閾値電圧を設定することにより、本来、ダイオードＤｕｐ、Ｄｖｐ、……、Ｄｗｎが導通状態となる期間より主スイッチＵｐ、Ｖｐ、……、Ｗｎを導通状態とする期間を狭くすることが可能となり、主スイッＵｐ、Ｖｐ、……、Ｗｎチの導通期間が重なることがなくなる。これによりバッテリ２からモータ／ジェネレータ１へ電流が逆に流れ込んでしまうことがなくなる。
【０１００】
この実施形態でも、誘起電圧によって導通状態が決まるダイオードに合わせて各相スイッチにパルス信号を印加して、主スイッチＵｐ、Ｖｐ、……、Ｗｎをオン、オフ制御させることで、主スイッチとダイオード併用による整流動作が可能となる。
【０１０１】
このように主スイッチＵｐ、Ｖｐ、……、Ｗｎを制御することにより、発電時の電力変換の損失を低減でき、システムの発電効率を高くすることができる効果がある。これによりモータ／ジェネレータの小型化及びコスト低減ができる。なお、この実施形態でも、ＰＷＭ発生回路とパルス発生回路は共通化できる。
【０１０２】
さらに、主スイッチＵｐ、Ｖｐ、……、Ｗｎを制御するパルス信号（ハイレベル）を、ダイオードＤｕｐ、Ｄｖｐ、……、Ｄｗｎが導通する期間より短くすることにより、誤動作などにより主スイッチＵｐ、Ｖｐ、……、Ｗｎの導通期間が重なることがなくなることから、オンパルス信号による誤動作、例えばバッテリ２からモータ／ジェネレータ１へ電流が逆に流れ込むなどの誤動作を防止できる効果がある。
【０１０３】
さらに、この実施形態においても、界磁巻線の電流を制御すること、あるいは前述した発電動作に代わり、インバータ３をＰＷＭ制御によるコンバータ動作を行うことで、発電電圧を制御することができる。したがって、発電時の電力変換の損失を低減してシステムの発電効率を高くすることができ、発電電圧が制御できるという効果がある。
【０１０４】
なお、この実施形態においても、駆動制御部８の動作をＰＷＭ制御に代わり、１パルス制御とした場合にも同様な効果が得られることは当然である。さらに、モータ／ジェネレータ１の磁極位置を検出する磁極位置センサ５を設けているが、磁極位置センサ５をなくして、磁極位置検出手段による磁極位置信号を基にした場合でも、前述と同様な制御が実現でき、効果が得られる。
【０１０５】
これまで述べてきた図１、図９の実施形態は、指令発生部１０からの駆動指令あるいは発電指令により、駆動指令の場合は図２に示すように駆動制御部８によるＰＷＭ制御あるいは１パルス制御によるモータ駆動、発電指令の場合は図３に示すように発電制御部９により前述した主スイッチとダイオードによる整流動作を行いバッテリ２を充電する。このように図１、図９の実施形態は、誘起電圧がある程度高い場合である。
【０１０６】
つぎに、モータ／ジェネレータ１の誘起電圧が低い低速回転域において、バッテリ２を充電する場合の実施形態を図１４を参照して説明する。誘起電圧が低い場合は、指令発生部１０から駆動制御部８に回生指令を入力する。この回生指令によりインバータ３の主スイッチＵｐ、Ｖｐ、……、ＷｎにＰＷＭパルスを印加する。
【０１０７】
このＰＷＭパルスにより、主スイッチＵｐ、Ｖｐ、……、Ｗｎをスイッチングし、モータ／ジェネレータ１のインダクタンスを利用することが可能となり、昇圧発電することができる。
【０１０８】
誘起電圧が高くなる回転数領域では、指令発生部１０から駆動制御部８への回生指令をやめて、発電制御部９に発電指令を入力する。この発電指令により、発電制御部９において、ダイオードＤｕｐ、Ｄｖｐ、……、Ｄｗｎの導通状態に合わせた主スイッチＵｐ、Ｖｐ、……、Ｗｎのオン、オフ制御を行うことができる。
【０１０９】
なお、指令発生部１０からの制御指令の変更は、予め、モータ／ジェネレータ１の特性を把握しておき、速度検出部１１で検出した速度の応じて出力する指令を変更する方式、あるいは図示は省略するが、検出する誘起電圧の大きさを判定し指令を変更する方式などがある。
【０１１０】
このように誘起電圧が低い低速回転域において、ＰＷＭパルスによる主スイッチＤｕｐ、Ｄｖｐ、……、Ｄｗｎの回生制御により、モータ／ジェネレータ１のインダクタンスを利用した昇圧発電と、主スイッチＵｐ、Ｖｐ、……、Ｗｎのオン、オフ制御による整流動作を組み合わせた発電動作の実施形態においても、効率よく発電動作ができるという効果がある。
【０１１１】
図１５は、本発明によるモータ／ジェネレータの制御装置の他の実施形態を示している。この実施形態では、論理ゲート回路２２１、２２２、２２３からなる異常検出回路２２が追加されている。異常検出回路２２の論理ゲート回路２２１、２２２、２２３は、オープンコレクタ出力形式とし、それらの各出力を接続して出力Ｏ１としている。
【０１１２】
すなわち、論理ゲート回路２２１にはＵ相主スイッチＵｐ、Ｕｎのゲート信号、論理ゲート回路２２２にはＶ相主スイッチＶｐ、Ｖｎのゲート信号、さらに論理ゲート回路２２３にはＷ相主スイッチＷｐ、Ｗｎのゲート信号をそれぞれ入力している。
【０１１３】
したがって、論理ゲート回路２２１、２２２、２２３からなる異常検出回路２２は、同じ相のＰ側主スイッチとＮ側主スイッチに誤動作などによって同時に導通させる故障があった場合に、異常検出回路２２の出力Ｏ１にフォルト信号を出力して異常状態を検知できるものである。
【０１１４】
主スイッチを制御するパルス信号を作成し出力している場合、本来、同じ相のＰ側スイッチとＮ側スイッチが同時に導通するパルス信号を出力することがないにも拘わらず、外部からのノイズや他の何らかの原因で同じ相のＰ相、Ｎ相の主スイッチを同時に導通させてしまった場合は、アーム短絡となってしまう。
【０１１５】
このことに対処するために、論理ゲート回路２２１、２２２、２２３からなる異常検出回路２２を設けている。これらの論理ゲート回路２２１、２２２、２２３では、どれかの相のＰ側、Ｎ側主スイッチを同時に導通させる制御信号となった場合は、出力Ｏ１にフォルト信号が出力される。
【０１１６】
このフォルト信号を検知することで、異常状態が検知でき、異常時は、例えば、全ての主スイッチの制御信号をオフし、異常状態回復後は、作成する制御信号を主スイッチに出力する処理を行う。これにより異常状態が検知でき、Ｐ側、Ｎ側の主スイッチが同時に導通するアーム短絡を防止できることになる。
【０１１７】
このように、この実施形態によれば、主スイッチのパルス制御信号の誤動作などにより、同じ相の主スイッチが同時に導通状態となることが回避できるという効果がある。
【０１１８】
上述したように、この発明によるモータ／ジェネレータの制御装置によれば、主スイッチをダイオードの状態に合わせて制御する整流動作により、発電時の電力変換器の損失を低減でき、システムの発電効率を高くすることができ、さらに、主スイッチのパルス信号は磁極位置を基に作成することから、新たな周辺回路を設ける必要がなく制御回路を小型化できる。さらに、主スイッチを制御するパルス信号による誤動作も防止でき、また、発電動作時に界磁巻線の電流を制御するか、電力変換器をＰＷＭ制御することにより発電電圧を制御することもできる。
【０１１９】
以上、本発明のいくつかの実施形態について詳述したが、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱することなく、設計において種々の変更ができるものである。
【０１２０】
【発明の効果】
以上の説明から理解できるように、本発明によるモータ／ジェネレータの制御装置、および制御方法によれば、誘起電圧によって導通状態が決まるダイオードの状態に合わせて、ダイオードが導通状態のときにはオン信号、ダイオードが非導通状態のときにはオフ信号を出力して主スイッチをオン、オフ制御することで、主スイッチとダイオードを併用した整流動作が実現可能となり、発電時の電力変換の損失を低減でき、システムの発電効率を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による制御装置（実施形態１）を含むモータ／ジェネレータ制御システムを示す構成図である。
【図２】実施形態１のモータ駆動時の制御ブロック図である。
【図３】実施形態１の発電動作時の制御ブロック図である。
【図４】実施形態１のＶｅ≧ＶＢ発電動作時の動作を示すタイムチャートである。
【図５】実施形態１のＶｅ＜ＶＢ発電動作時の動作を示すタイムチャートである。
【図６】実施形態１の発電動作時の処理フローを示すテローチャートである。
【図７】実施形態１のＶｅ≧ＶＢ発電動作時のパルス信号作成の処理フローを示すテローチャートである。
【図８】実施形態１のＶｅ＜ＶＢ発電動作時のパルス信号作成の処理フローを示すテローチャートである。
【図９】本発明による制御装置（実施形態２）を含むモータ／ジェネレータ制御システムを示す構成図である。
【図１０】実施形態２のＶｅ≧ＶＢ発電動作時の動作を示すタイムチャートである。
【図１１】実施形態２のＶｅ＜ＶＢ発電動作時の動作を示すタイムチャートである。
【図１２】実施形態２の発電動作時の処理フローを示すテローチャートである。
【図１３】実施形態２の発電動作時のパルス信号作成の処理フローを示すテローチャートである。
【図１４】本発明による制御装置（実施形態３）を含むモータ／ジェネレータ制御システムを示す構成図である。
【図１５】本発明による制御装置（実施形態４）を含むモータ／ジェネレータ制御システムの要部の構成図である。
【符号の説明】
１ モータ／ジェネレータ
２ バッテリ
３ インバータ
４ｕ、４ｖ、４ｗ 電流検出抵抗
５ 磁極位置センサ
６ バッテリ電圧検出器
７ 制御装置
８ 駆動制御部
９ 発電制御部
１０ 指令発生部
１１ 速度検出部
１２ 電流制御回路
１３ 座標変換回路
１４ ＰＷＭ発生回路
１５ 座標変換回路
１６ 電流検出回路
１７ パルス発生回路
１８ 比較回路
１９ 誘起電圧検出回路
２０ モード判定・周期演算回路
２１ 電圧設定回路
２２ 異常検出回路
２２１、２２２、２２３ 論理ゲート回路

Claims (11)

1. モータ機能と発電機能を持つモータ／ジェネレータに対する供給電力制御と、前記モータ／ジェネレータの発電制御を行うモータ／ジェネレータの制御装置において、
   主スイッチとそれに逆並列接続されたダイオードとを含む電力変換器と、
   前記主スイッチのオン、オフを制御する制御手段とを有し、
   前記制御手段は、モータ駆動時には、指令電圧に応じて前記主スイッチのオン、オフを制御してモータ／ジェネレータに供給する電力制御を行い、発電動作時には、前記電力変換器の前記ダイオードの動作状態に合わせて前記主スイッチのオン、オフを制御して整流動作を行うことを特徴とするモータ／ジェネレータの制御装置。
2. 前記制御手段は、発電動作時に、前記ダイオードが導通状態のときには前記主スイッチにオン信号、前記ダイオードが非導通状態のときには前記主スイッチにオフ信号を出力し、前記主スイッチをオン・オフ制御することを特徴とする請求項１に記載のモータ／ジェネレータの制御装置。
3. 前記制御手段は、発電動作時の前記モータ／ジェネレータの誘起電圧を検出する誘起電圧検出手段と、前記モータ／ジェネレータの発電電力を充電するバッテリの電圧を検出するバッテリ電圧検出手段と、前記誘起電圧検出手段によって検出された誘起電圧と前記バッテリ電圧検出手段によって検出されたバッテリ電圧とを比較する比較手段とを有し、発電動作時には、前記比較手段の比較結果により決まる動作モードに応じて前記主スイッチのオン・オフ期間を設定する請求項１又は２に記載のモータ／ジェネレータの制御装置。
4. 前記制御手段は、発電動作時に、前記モータ／ジェネレータの磁極位置、回転数、バッテリ電圧から前記ダイオードの導通期間を検知し、当該導通期間に応じた信号によって前記主スイッチをオン・オフ制御することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のモータ／ジェネレータの制御装置。
5. 前記制御手段は、発電動作時の前記主スイッチのオン・オフ制御タイミングを、前記ダイオードが導通状態となるオンタイミングより遅らせて前記主スイッチをオンし、前記ダイオードが非導通状態となるオフタイミング以前に前記主スイッチをオフするタイミングに設定することを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載のモータ／ジェネレータの制御装置。
6. 誘起電圧線間の正側電圧あるいは負側電圧の包囲線で、最大値あるいは最小値となる相電圧が切り替わる時点の線間電圧とバッテリ電圧のうち、高い方の電圧に所定電圧を加えた閾値を設定し、当該閾値に応じて発電動作時の前記主スイッチのオン・オフ制御タイミングを設定することを特徴とする請求項５に記載のモータ／ジェネレータの制御装置。
7. 前記制御手段は、前記モータ／ジェネレータの界磁巻線の電流を制御して発電電圧を制御することを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載のモータ／ジェネレータの制御装置。
8. 前記制御手段は、前記電力変換器をＰＷＭ制御して発電電圧を制御することを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載のモータ／ジェネレータの制御装置。
9. 前記制御手段は、前記電圧変換器のＰＷＭ制御によって回生制御することを特徴とする請求項１〜８の何れか一項に記載のモータ／ジェネレータの制御装置。
10. 前記電力変換装置は、正側と負側の各々に主スイッチを具備し、これら主スイッチの制御信号を入力して異常を検出する論理回路手段が設けられていることを特徴とする請求項１〜９の何れか一項に記載のモータ／ジェネレータ制御装置。
11. モータ機能と発電機能を持つモータ／ジェネレータに対する供給電力制御と、前記モータ／ジェネレータの発電制御を行うモータ／ジェネレータの制御方法において、
    主スイッチとそれに逆並列接続されたダイオードとを含む電力変換器を用い、モータ駆動時には、指令電圧に応じて前記主スイッチのオン、オフを制御してモータ／ジェネレータに供給する電力制御を行い、発電動作時には前記電力変換器の前記ダイオードの動作状態に合わせて前記主スイッチのオン、オフを制御して整流動作を行うことを特徴とするモータ／ジェネレータの制御方法。

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