JP2005348510A

JP2005348510A - 負荷駆動装置

Info

Publication number: JP2005348510A
Application number: JP2004164773A
Authority: JP
Inventors: Eiji Sato; 栄次佐藤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-06-02
Filing date: 2004-06-02
Publication date: 2005-12-15

Abstract

【課題】スイッチング動作を行なうスイッチング素子の寿命を長くできる負荷駆動装置を提供する。
【解決手段】制御装置３０は、温度センサー１８〜２０からそれぞれコンバータ温度Ｔｃｎｖ、インバータ温度Ｔｉｎｖおよびモータ温度Ｔｍｏｔを受ける。そして、制御装置３０は、コンバータ温度Ｔｃｎｖおよびインバータ温度Ｔｉｎｖに基づいてそれぞれ昇圧コンバータ１２およびインバータ１４の素子耐圧Ｖｃｎｖ，Ｖｉｎｖを演算し、モータ温度Ｔｍｏｔに基づいて交流モータＭ１の逆起電圧Ｅを演算する。制御装置３０は、素子耐圧Ｖｃｎｖ，Ｖｉｎｖのうち低い方を素子耐圧Ｖとし、素子耐圧Ｖが逆起電圧Ｅ以下であるとき、コンバータ温度Ｔｃｎｖ、インバータ温度Ｔｉｎｖおよびモータ温度Ｔｍｏｔが上昇するように昇圧コンバータ１２、インバータ１４および交流モータＭ１を制御する。
【選択図】図１

Description

この発明は、負荷を駆動する負荷駆動装置に関し、特に、素子の寿命を長くできる負荷駆動装置に関するものである。

最近、環境に配慮した自動車としてハイブリッド自動車（ＨｙｂｒｉｄＶｅｈｉｃｌｅ）および電気自動車（ＥｌｅｃｔｒｉｃＶｅｈｉｃｌｅ）が大きな注目を集めている。そして、ハイブリッド自動車は、一部、実用化されている。

このハイブリッド自動車は、従来のエンジンに加え、直流電源とインバータとインバータによって駆動されるモータとを動力源とする自動車である。つまり、エンジンを駆動することにより動力源を得るとともに、直流電源からの直流電圧をインバータによって交流電圧に変換し、その変換した交流電圧によりモータを回転することによって動力源を得るものである。また、電気自動車は、直流電源とインバータとインバータによって駆動されるモータとを動力源とする自動車である。

このような電気自動車に搭載される駆動システムとして、モータと、そのモータを駆動するインバータとからなる駆動システムが特許文献１に開示されている。そして、インバータは、スイッチング素子としてＩＧＢＴ（ＩｎｓｕｌａｔｅｄＧａｔｅＢｉｐｏｌａｒＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を含む。この駆動システムにおいては、予め設定された電気自動車の始動開始時刻に基づいて、ＩＧＢＴの保温開始時刻を演算し、その演算した保温開始時刻になるとＩＧＢＴの保温を開始する。

すなわち、この駆動システムは、電気自動車の始動前にＩＧＢＴを昇温し、ＩＧＢＴの性能が車両の始動前後において変化しないようにしている。
特開平８−１８６９０５号公報特開平９−２７５６９６号公報特開平７−７９５７３号公報国際公開第０２／０６５６２８号パンフレット特開平５−１１５１０６号公報

しかし、特許文献１に開示された駆動システムにおいては、ＩＧＢＴの周囲の温度を用いてＩＧＢＴの保温開示時刻を演算しないため、ＩＧＢＴの素子耐圧がモータの逆起電圧よりも低い温度で駆動システムの始動を開始することがあり、その場合、素子耐圧よりも高い逆起電圧がＩＧＢＴに印加され、ＩＧＢＴの寿命が短くなるという問題がある。

そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、スイッチング動作を行なうスイッチング素子の寿命を長くできる負荷駆動装置を提供することである。

この発明によれば、負荷駆動装置は、逆起電圧が温度の低下に伴って高くなるモータを駆動する負荷駆動装置であって、電源と、駆動回路と、温度センサーと、検出手段と、制御手段とを備える。

駆動回路は、素子耐圧が温度の低下に伴って低下するスイッチング素子を含み、電源から電力を受けてモータを駆動する。温度センサーは、負荷駆動装置の雰囲気温度を検出する。検出手段は、素子耐圧の温度依存性と逆起電圧の温度依存性とに基づいて、素子耐圧が逆起電圧以下になり始める低温限界を検出する。制御手段は、雰囲気温度が低温限界以下であるとき、素子耐圧が逆起電圧よりも高くなるようにモータおよび／または駆動回路を制御する。

好ましくは、制御手段は、雰囲気温度が低温限界以下であるとき、駆動回路に通電制御を行なう。

好ましくは、駆動回路は、インバータと、電圧変換器とからなる。インバータは、第１のスイッチング素子を含み、モータを駆動する。電圧変換器は、第２のスイッチング素子を含み、電源とインバータとの間で電圧を変換する。そして、制御手段は、雰囲気温度が低温限界以下であるとき、電圧変換器および／またはインバータに通電制御を行なう。

好ましくは、制御手段は、昇圧動作と降圧動作とを交互に行なうように電圧変換器を制御する。

好ましくは、制御手段は、第２のスイッチング素子のスイッチング周波数を通常動作時よりも高くして昇圧動作を行なうように電圧変換器を制御する。

好ましくは、制御手段は、第１のスイッチング素子のスイッチング損失が通常動作時よりも大きくなるようにインバータを制御する。

好ましくは、モータが電源の電源電圧によって発生可能な駆動トルクを所定のトルクとしたとき、制御手段は、モータが発生する駆動トルクを所定のトルク以下に抑制して駆動回路に通電制御を行なう。

好ましくは、制御手段は、モータが駆動トルクを発生しないように駆動回路に通電制御を行なう。

好ましくは、制御手段は、通電制御を行なった後に雰囲気温度が低温限界よりも高くなると、通常動作を行なうように駆動回路を制御する。

好ましくは、制御手段は、昇圧動作における目標電圧を通常動作時よりも高く設定して電圧変換器を制御する。

この発明による負荷駆動装置においては、スイッチング素子の素子耐圧の温度依存性と、モータの逆起電圧の温度依存性とに基づいて、温度の低下に伴って素子耐圧が逆起電圧以下になり始める低温限界が検出される。そして、負荷駆動装置の雰囲気温度が低温限界以下であるとき駆動回路および／またはモータが加熱され、素子耐圧が高くなり、逆起電圧が低くなる。その結果、素子耐圧が逆起電圧よりも高くなる。

したがって、この発明によれば、モータが発生する逆起電圧を素子耐圧よりも低くしてスイッチング素子を使用するので、スイッチング素子の寿命を長くできる。

本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

図１は、この発明の実施の形態による負荷駆動装置の概略図である。図１を参照して、この発明の実施の形態による負荷駆動装置１００は、直流電源Ｂと、電圧センサー１０，１３と、コンデンサＣ１と、昇圧コンバータ１２と、インバータ１４と、温度センサー１８〜２０と、電流センサー２１と、制御装置３０とを備える。

交流モータＭ１は、ネオジウム系の金属、すなわち、希土類金属からなる永久磁石を備えるモータである。そして、交流モータＭ１は、ハイブリッド自動車または電気自動車の駆動輪を駆動するためのトルクを発生するための駆動モータである。また、この交流モータＭ１は、エンジンにて駆動される発電機の機能を有し、そして、エンジンに対して電動機として動作し、たとえば、エンジン始動を行ない得るようなモータとしてハイブリッド自動車に搭載されるようにしてもよい。

昇圧コンバータ１２は、リアクトルＬ１と、ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２とを含む。リアクトルＬ１の一方端は直流電源Ｂの電源ラインに接続され、他方端はＮＰＮトランジスタＱ１とＮＰＮトランジスタＱ２との中間点、すなわち、ＮＰＮトランジスタＱ１のエミッタとＮＰＮトランジスタＱ２のコレクタとの間に接続される。ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２は、電源ラインとアースラインとの間に直列に接続される。そして、ＮＰＮトランジスタＱ１のコレクタは電源ラインに接続され、ＮＰＮトランジスタＱ２のエミッタはアースラインに接続される。また、各ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードＤ１，Ｄ２がそれぞれ配置されている。

インバータ１４は、Ｕ相アーム１５と、Ｖ相アーム１６と、Ｗ相アーム１７とから成る。Ｕ相アーム１５、Ｖ相アーム１６およびＷ相アーム１７は、電源ラインとアースラインとの間に並列に設けられる。

Ｕ相アーム１５は、直列接続されたＮＰＮトランジスタＱ３，Ｑ４から成り、Ｖ相アーム１６は、直列接続されたＮＰＮトランジスタＱ５，Ｑ６から成り、Ｗ相アーム１７は、直列接続されたＮＰＮトランジスタＱ７，Ｑ８から成る。また、各ＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードＤ３〜Ｄ８がそれぞれ接続されている。

各相アームの中間点は、交流モータＭ１の各相コイルの各相端に接続されている。すなわち、交流モータＭ１は、３相の永久磁石モータであり、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３つのコイルの一端が中点に共通接続されて構成され、Ｕ相コイルの他端がＮＰＮトランジスタＱ３，Ｑ４の中間点に、Ｖ相コイルの他端がＮＰＮトランジスタＱ５，Ｑ６の中間点に、Ｗ相コイルの他端がＮＰＮトランジスタＱ７，Ｑ８の中間点にそれぞれ接続されている。

直流電源Ｂは、ニッケル水素またはリチウムイオン等の二次電池から成る。電圧センサー１０は、直流電源Ｂから出力される電圧Ｖｂ（電源電圧）を検出し、その検出した電圧Ｖｂを制御装置３０へ出力する。

昇圧コンバータ１２は、直流電源Ｂから供給された直流電圧を昇圧してコンデンサＣ１へ供給する。より具体的には、昇圧コンバータ１２は、制御装置３０から信号ＰＷＣを受けると、信号ＰＷＣによってＮＰＮトランジスタＱ２がオンされた期間に応じて直流電圧を昇圧してコンデンサＣ１に供給する。また、昇圧コンバータ１２は、制御装置３０から信号ＰＷＣを受けると、コンデンサＣ１を介してインバータ１４から供給された直流電圧を降圧して直流電源Ｂを充電する。

コンデンサＣ１は、昇圧コンバータ１２からの直流電圧を平滑化し、その平滑化した直流電圧をインバータ１４へ供給する。電圧センサー１３は、コンデンサＣ１の両端の電圧、すなわち、昇圧コンバータ１２の出力電圧Ｖｍ（インバータ１４への入力電圧に相当する。以下同じ。）を検出し、その検出した出力電圧Ｖｍを制御装置３０へ出力する。

インバータ１４は、コンデンサＣ１から直流電圧が供給されると制御装置３０からの信号ＰＷＭに基づいて直流電圧を交流電圧に変換して交流モータＭ１を駆動する。これにより、交流モータＭ１は、トルク指令値ＴＲによって指定されたトルクを発生するように駆動される。また、インバータ１４は、負荷駆動装置１００が搭載されたハイブリッド自動車または電気自動車の回生制動時、交流モータＭ１が発電した交流電圧を制御装置３０からの信号ＰＷＭに基づいて直流電圧に変換し、その変換した直流電圧をコンデンサＣ１を介して昇圧コンバータ１２へ供給する。なお、ここで言う回生制動とは、ハイブリッド自動車または電気自動車を運転するドライバーによるフットブレーキ操作があった場合の回生発電を伴う制動や、フットブレーキを操作しないものの、走行中にアクセルペダルをオフすることで回生発電をさせながら車両を減速（または加速の中止）させることを含む。

温度センサー１８は、昇圧コンバータ１２のコンバータ温度Ｔｃｎｖを検出し、その検出したコンバータ温度Ｔｃｎｖを制御装置３０へ出力する。温度センサー１９は、インバータ１４のインバータ温度Ｔｉｎｖを検出し、その検出したインバータ温度Ｔｉｎｖを制御装置３０へ出力する。温度センサー２０は、交流モータＭ１のモータ温度Ｔｍｏｔを検出し、その検出したモータ温度Ｔｍｏｔを制御装置３０へ出力する。

電流センサー２１は、交流モータＭ１に流れるモータ電流ＭＣＲＴを検出し、その検出したモータ電流ＭＣＲＴを制御装置３０へ出力する。

制御装置３０は、外部に設けられたＥＣＵ（ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）からトルク指令値ＴＲおよびモータ回転数ＭＲＮを受け、イグニッションキーから信号ＩＧを受け、電圧センサー１０，１３からそれぞれ電圧Ｖｂ，Ｖｍを受け、温度センサー１８〜２０からそれぞれコンバータ温度Ｔｃｎｖ、インバータ温度Ｔｉｎｖおよびモータ温度Ｔｍｏｔを受け、電流センサー２１からモータ電流ＭＣＲＴを受ける。

信号ＩＧは、イグニッションキーがオンされるとＨ（論理ハイ）レベルからなり、イグニッションキーがオフされるとＬ（論理ロー）レベルからなる。

制御装置３０は、イグニッションキーからＨレベルの信号ＩＧを受けたとき（すなわち、負荷駆動装置１００の始動前）、または負荷駆動装置１００の動作中、コンバータ温度Ｔｃｎｖ、インバータ温度Ｔｉｎｖ、モータ温度Ｔｍｏｔおよびモータ回転数ＭＲＮに基づいて、後述する方法によって、温度の低下に伴ってＮＰＮトランジスタＱ１〜Ｑ８の素子耐圧Ｖが交流モータＭ１の逆起電圧Ｅ以下になり始める低温限界Ｔｌｉｍを検出する。そして、制御装置３０は、負荷駆動装置１００の雰囲気温度Ｔａｔｍが低温限界Ｔｌｉｍ以下であるか否かを判定し、雰囲気温度Ｔａｔｍが低温限界Ｔｌｉｍ以下であるとき、コンバータ温度Ｔｃｎｖが上昇するように昇圧コンバータ１２を制御するための信号ＰＷＣ＿Ｗ（信号ＰＷＣの一種、以下同じ）と、インバータ温度Ｔｉｎｖおよびモータ温度Ｔｍｏｔが上昇するようにインバータ１４を制御するための信号ＰＷＭ＿Ｗ（信号ＰＷＭの一種、以下同じ）とを後述する方法によって生成し、その生成した信号ＰＷＣ＿Ｗおよび信号ＰＷＭ＿Ｗをそれぞれ昇圧コンバータ１２およびインバータ１４へ出力する。

また、制御装置３０は、雰囲気温度Ｔａｔｍが低温限界Ｔｌｉｍよりも高いとき、トルク指令値ＴＲ、モータ回転数ＭＲＮ、電圧Ｖｂ，Ｖｍおよびモータ電流ＭＣＲＴに基づいて、後述する方法により昇圧コンバータ１２を駆動するための信号ＰＷＣ＿Ｎ（信号ＰＷＣの一種、以下同じ）とインバータ１４を駆動するための信号ＰＷＭ＿Ｎ（信号ＰＷＭの一種、以下同じ）とを生成し、その生成した信号ＰＷＣ＿Ｎおよび信号ＰＷＭ＿Ｎをそれぞれ昇圧コンバータ１２およびインバータ１４へ出力する。

信号ＰＷＣは、昇圧コンバータ１２が直流電源Ｂとインバータ１４との間で電圧変換を行なう場合に昇圧コンバータ１２を駆動するための信号である。そして、制御装置３０は、昇圧コンバータ１２が直流電源Ｂからの直流電圧Ｖｂを出力電圧Ｖｍに変換する場合に、出力電圧Ｖｍをフィードバック制御し、出力電圧Ｖｍが電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍになるように昇圧コンバータ１２を駆動するための信号ＰＷＣを生成する。信号ＰＷＣの生成方法については後述する。

また、制御装置３０は、ハイブリッド自動車または電気自動車の回生制動モードにおいて、交流モータＭ１で発電された交流電圧を直流電圧に変換するための信号ＰＷＭを生成してインバータ１４へ出力する。この場合、インバータ１４のＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８は、信号ＰＷＭによってスイッチング制御され、インバータ１４は、交流モータＭ１で発電された交流電圧を直流電圧に変換して昇圧コンバータ１２へ供給する。

さらに、制御装置３０は、ハイブリッド自動車または電気自動車の回生制動モードにおいて、インバータ１４から供給された直流電圧を降圧するための信号ＰＷＣを生成し、その生成した信号ＰＷＣを昇圧コンバータ１２へ出力する。これにより、交流モータＭ１が発電した交流電圧は、直流電圧に変換され、降圧されて直流電源Ｂに供給される。

図２は、図１に示す制御装置３０の機能ブロック図である。図２を参照して、制御装置３０は、判定手段３０１と、インバータ制御手段３０２と、コンバータ制御手段３０３とを含む。判定手段３０１は、コンバータ温度Ｔｃｎｖ、インバータ温度Ｔｉｎｖ、モータ温度Ｔｍｏｔ、トルク指令値ＴＲ、モータ回転数ＭＲＮおよび信号ＩＧを受ける。そして、判定手段３０１は、Ｈレベルの信号ＩＧを受けると、コンバータ温度Ｔｃｎｖ、インバータ温度Ｔｉｎｖ、モータ温度Ｔｍｏｔおよびモータ回転数ＭＲＮに基づいて、後述する方法によって、低温限界Ｔｌｉｍを検出する。その後、判定手段３０１は、雰囲気温度Ｔａｔｍが低温限界Ｔｌｉｍ以下であるか否かを判定し、雰囲気温度Ｔａｔｍが低温限界Ｔｌｉｍ以下であるとき、信号ＴＵＰＳ１，ＴＵＰＳ２を生成し、その生成した信号ＴＵＰＳ１，ＴＵＰＳ２をそれぞれインバータ制御手段３０２およびコンバータ制御手段３０３へ出力する。

また、判定手段３０１は、トルク指令値ＴＲに基づいて、交流モータＭ１が駆動されたか否かを判定する。そして、判定手段３０１は、交流モータＭ１が駆動されたと判定したとき、雰囲気温度Ｔａｔｍが低温限界Ｔｌｉｍ以下であるか否かを定期的に判定し、雰囲気温度Ｔａｔｍが低温限界Ｔｌｉｍ以下であるとき、信号ＴＵＰＤ１，ＴＵＰＤ２を生成し、その生成した信号ＴＵＰＤ１，ＴＵＰＤ２をそれぞれインバータ制御手段３０２およびコンバータ制御手段３０３へ出力する。

さらに、判定手段３０１は、信号ＴＵＰＤ１または信号ＴＵＰＤ２を出力した後に、雰囲気温度Ｔａｔｍが低温限界Ｔｌｉｍよりも高いと判定したとき、信号ＮＭＲ１，ＮＭＲ２を生成し、その生成した信号ＮＭＲ１，ＮＭＲ２をそれぞれインバータ制御手段３０２およびコンバータ制御手段３０３へ出力する。

信号ＴＵＰＳ１は、負荷駆動装置１００の始動前にインバータ温度Ｔｉｎｖおよびモータ温度Ｔｍｏｔが上昇するようにインバータ１４を駆動することを指示するための信号であり、信号ＴＵＰＳ２は、負荷駆動装置１００の始動前にコンバータ温度Ｔｃｎｖが上昇するように昇圧コンバータ１２を駆動することを指示するための信号である。

また、信号ＴＵＰＤ１は、負荷駆動装置１００の動作中にインバータ温度Ｔｉｎｖおよびモータ温度Ｔｍｏｔが上昇するようにインバータ１４を駆動することを指示するための信号であり、信号ＴＵＰＤ２は、負荷駆動装置１００の動作中にコンバータ温度Ｔｃｎｖが上昇するように昇圧コンバータ１２を駆動することを指示するための信号である。

さらに、信号ＮＲＭ１は、通常動作を行なうようにインバータ１４を駆動することを指示するための信号であり、信号ＮＲＭ２は、通常動作を行なうように昇圧コンバータ１２を駆動することを指示するための信号である。

インバータ制御手段３０２は、判定手段３０１から信号ＴＵＰＳ１または信号ＴＵＰＤ１を受けると、後述する方法によって、インバータ温度Ｔｉｎｖおよびモータ温度Ｔｍｏｔが上昇するようにインバータ１４を制御するための信号ＰＷＭ＿Ｗを生成してインバータ１４へ出力する。また、インバータ制御手段３０２は、判定手段３０１から信号ＮＲＭ１を受けると、モータ電流ＭＣＲＴ、トルク指令値ＴＲおよび昇圧コンバータ１２の出力電圧Ｖｍに基づいて、後述する方法によってインバータ１４を駆動するための信号ＰＷＭ＿Ｎを生成し、その生成した信号ＰＷＭ＿Ｎをインバータ１４のＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８へ出力する。

コンバータ制御手段３０３は、判定手段３０１から信号ＴＵＰＳ２または信号ＴＵＰＤ２を受けると、後述する方法によって、コンバータ温度Ｔｃｎｖが上昇するように昇圧コンバータ１２を制御するための信号ＰＷＣ＿Ｗを生成して昇圧コンバータ１２へ出力する。また、コンバータ制御手段３０３は、判定手段３０１から信号ＮＲＭ２を受けると、モータ回転数ＭＲＮ、トルク指令値ＴＲおよび電圧Ｖｂ，Ｖｍに基づいて、交流モータＭ１の駆動時、後述する方法により、出力電圧Ｖｍが電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍに一致するように昇圧コンバータ１２をフィードバック制御するための信号ＰＷＣ＿Ｎを生成し、その生成した信号ＰＷＣ＿Ｎを昇圧コンバータ１２のＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２へ出力する。

この信号ＰＷＣは、直流電源Ｂから供給された直流電圧Ｖｂを出力電圧Ｖｍが電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍになるように昇圧するための信号、またはインバータ１４から供給された直流電圧を降圧するための信号である。したがって、昇圧コンバータ１２は、信号ＰＷＣに応じて昇圧動作または降圧動作を行なう。このように、昇圧コンバータ１２は、双方向コンバータの機能を有するものである。

図３は、図２に示すインバータ制御手段３０２の機能ブロック図である。図３を参照して、インバータ制御手段３０２は、モータ制御用相電圧演算部４０と、インバータ用ＰＷＭ信号変換部４２とを含む。

モータ制御用相電圧演算部４０は、判定手段３０１から信号ＴＵＰＳ１を受けると、外部ＥＣＵから受けたトルク指令値ＴＲに代えてトルク指令値ＴＲ＿ＷまたはＴＲ＿Ｌを設定し、その設定したトルク指令値ＴＲ＿ＷまたはＴＲ＿Ｌ、電圧センサー１３からの電圧Ｖｍおよび電流センサー２１からのモータ電流ＭＣＲＴに基づいて交流モータＭ１の各相に印加する電圧を計算してインバータ用ＰＷＭ信号変換部４２へ出力する。

なお、トルク指令値ＴＲ＿Ｗは、負荷駆動装置１００が搭載されたハイブリッド自動車または電気自動車がクリープ走行するときのクリープトルク以下のトルク指令値であり、トルク指令値ＴＲ＿Ｌは、交流モータＭ１のトルクを制限するときのトルク指令値である。

また、モータ制御用相電圧演算部４０は、判定手段３０１から信号ＴＵＰＤ１または信号ＮＲＭ１を受けると、外部ＥＣＵからのトルク指令値ＴＲ、電圧センサー１３からの電圧Ｖｍおよび電流センサー２１からのモータ電流ＭＣＲＴに基づいて交流モータＭ１の各相に印加する電圧を計算してインバータ用ＰＷＭ信号変換部４２へ出力する。

インバータ用ＰＷＭ信号変換部４２は、判定手段３０１から信号ＴＵＰＳ１または信号ＴＵＰＤ１を受けると、通常動作時のスイッチング周波数ｆ０よりも高いスイッチング周波数ｆｈを設定し、その設定したスイッチング周波数ｆｈと、モータ制御用相電圧演算部４０から受けた交流モータＭ１の各相に印加する電圧とに基づいて、実際にインバータ１４の各ＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８をオン／オフする信号ＰＷＭ＿Ｗを生成して各ＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８へ出力する。

また、インバータ用ＰＷＭ信号変換部４２は、判定手段３０１から信号ＴＵＰＤ１を受けると、交流モータＭ１のモータ効率を低下させる電流位相θｉを設定し、その設定した電流位相θｉと、モータ制御用相電圧演算部４０から受けた交流モータＭ１の各相に印加する電圧とに基づいて、実際にインバータ１４の各ＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８をオン／オフする信号ＰＷＭ＿Ｗを生成して各ＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８へ出力する。

さらに、インバータ用ＰＷＭ信号変換部４２は、判定手段３０１から信号ＮＲＭ１を受けると、モータ制御用相電圧演算部４０から受けた交流モータＭ１の各相に印加する電圧に基づいて、実際にインバータ１４の各ＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８をオン／オフする信号ＰＷＭ＿Ｎを生成し、その生成した信号ＰＷＭ＿Ｎを各ＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８へ出力する。

これにより、インバータ１４の各ＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８は、スイッチング制御され、交流モータＭ１が指令されたトルクを出力するように交流モータＭ１の各相に流す電流を制御する。このようにして、モータ駆動電流が制御され、トルク指令値ＴＲまたはＴＲ＿ＷまたはＴＲ＿Ｌに応じたモータトルクが出力される。

図４は、図２に示すインバータ制御手段３０２の他の機能ブロック図である。この発明においては、図２に示すインバータ制御手段３０２は、図４に示すインバータ制御手段３０２Ａであってもよい。図４を参照して、インバータ制御手段３０２Ａは、駆動電流指令演算部５０と、加熱電流指令演算部５２と、加算器５４と、インバータ制御部５６とを含む。

駆動電流指令演算部５０は、判定手段３０１から信号ＴＵＰＳ１を受けると、外部ＥＣＵからのトルク指令値ＴＲに拘わらず、零に設定した駆動電流指令ｉτｕ，ｉτｖ，ｉτｗを生成して加算器５４へ出力する。

また、駆動電流指令演算部５０は、判定手段３０１から信号ＴＵＰＤ１を受けると、トルク指令値ＴＲに基づいて、通常動作時のスイッチング周波数ｆ０よりも高いスイッチング周波数ｆｈ（または交流モータＭ１のモータ効率を低下させる電流位相θｉ）を有する駆動電流指令ｉτｕ，ｉτｖ，ｉτｗを生成して加算器５４へ出力する。

さらに、駆動電流指令演算部５０は、判定手段３０１から信号ＮＲＭ１を受けると、トルク指令値ＴＲに基づいて、通常動作時のスイッチング周波数ｆ０を有する駆動電流指令ｉτｕ，ｉτｖ，ｉτｗを生成して加算器５４へ出力する。

加熱電流指令演算部５２は、判定手段３０１から信号ＴＵＰＳ１を受けると、高周波加熱電流指令ｉｈｕ，ｉｈｖ，ｉｈｗを次式により生成し、その生成した高周波加熱電流指令ｉｈｕ，ｉｈｖ，ｉｈｗを加算器５４へ出力する。

なお、高周波加熱電流指令ｉｈｕ，ｉｈｖ，ｉｈｗは、交流モータＭ１が駆動トルクを発生しないようにインバータ１４および交流モータＭ１に通電するための電流指令である。

また、加熱電流指令演算部５２は、判定手段３０１から信号ＴＵＰＤ１または信号ＮＲＭ１を受けると、零からなる高周波加熱電流指令ｉｈｕ，ｉｈｖ，ｉｈｗを生成して加算器５４へ出力する。

加算器５４は、駆動電流指令演算部５０からの駆動電流指令ｉτｕ，ｉτｖ，ｉτｗと加熱電流指令演算部５２からの高周波加熱電流指令ｉｈｕ，ｉｈｖ，ｉｈｗとを次式に代入して電流指令ｉｕ＊，ｉｖ＊，ｉｗ＊を演算し、その演算した電流指令ｉｕ＊，ｉｖ＊，ｉｗ＊をインバータ制御部５６へ出力する。

インバータ制御部５６は、加算器５４からの電流指令ｉｕ＊，ｉｖ＊，ｉｗ＊からなる信号ＰＷＭ（ＰＷＭ＿ＷまたはＰＷＭ＿Ｎ）を生成してインバータ１４の各ＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８へ出力する。

図５は、図２に示すインバータ制御手段３０２のさらに他の機能ブロック図である。この発明においては、図２に示すインバータ制御手段３０２は、図５に示すインバータ制御手段３０２Ｂであってもよい。図５を参照して、インバータ制御手段３０２Ｂは、３相／２相変換部６０と、電流指令生成部６２と、減算器６３，６４と、ＰＩ制御部６６と、２相／３相変換部６８と、ＰＷＭ生成部７０とを含む。

３相／２相変換部６０は、電流センサー２１からモータ電流ＭＣＲＴ（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗからなる）を受け、交流モータＭ１に設置された回転位置センサー（図示せず）からセンサー値θを受ける。そして、３相／２相変換部６０は、モータ電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを回転位置センサーからのセンサー値θを用いて三相二相変換する。すなわち、３相／２相変換部６０は、モータ電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗおよびセンサー値θを次式に代入して電流値Ｉｄ，Ｉｑを演算する。

つまり、３相／２相変換部６０は、交流モータＭ１の３相コイルの各相に流れる３相のモータ電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗをセンサー値θを用いてｄ軸およびｑ軸に流れる電流値Ｉｄ，Ｉｑに変換する。そして、３相／２相変換部６０は、演算した電流値Ｉｄを減算器６３へ出力し、演算した電流値Ｉｑを減算器６４へ出力する。

電流指令生成部６２は、外部ＥＣＵからトルク指令値ＴＲおよびモータ回転数ＭＲＮを受け、電圧センサー１３から電圧Ｖｍを受ける。そして、電流指令生成部６２は、トルク指令値ＴＲ、モータ回転数ＭＲＮおよび電圧Ｖｍに基づいて、トルク指令値ＴＲによって指定されたトルクを出力するための電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を生成し、その生成した電流指令Ｉｄ＊を減算器６３へ出力し、生成した電流指令Ｉｑ＊を減算器６４へ出力する。

減算器６３は、電流指令Ｉｄ＊と電流値Ｉｄとの偏差ΔＩｄを演算し、その演算した偏差ΔＩｄをＰＩ制御部６６へ出力する。また、減算器６４は、電流指令Ｉｑ＊と電流値Ｉｑとの偏差ΔＩｑを演算し、その演算した偏差ΔＩｑをＰＩ制御部６６へ出力する。

ＰＩ制御部６６は、判定手段３０１から信号ＴＵＰＳ１を受けると、減算器６３，６４からそれぞれ受けた偏差ΔＩｄ，ΔＩｑのうち、減算器６４から受けた偏差ΔＩｑを零に設定し、偏差ΔＩｄ，ΔＩｑ（＝０）に対してＰＩゲインを用いてモータ電流調整用の電圧操作量Ｖｄ，Ｖｑ（＝０）を演算し、その演算した電圧操作量Ｖｄ，Ｖｑ（＝０）を２相／３相変換部６８へ出力する。

また、ＰＩ制御部６６は、判定手段３０１から信号ＴＵＰＤ１または信号ＮＲＭ１を受けると、減算器６３，６４からそれぞれ受けた偏差ΔＩｄ，ΔＩｑに対してＰＩゲインを用いてモータ電流調整用の電圧操作量Ｖｄ，Ｖｑを演算し、その演算した電圧操作量Ｖｄ，Ｖｑを２相／３相変換部６８へ出力する。

２相／３相変換部６８は、ＰＩ制御部６６からの電圧操作量Ｖｄ，Ｖｑを回転位置センサーからのセンサー値θを用いて二相三相変換する。すなわち、２相／３相変換部６８は、ＰＩ制御部６６からの電圧操作量Ｖｄ，Ｖｑおよび回転位置センサーからのセンサー値θを次式に代入して交流モータＭ１の３相コイルに印加する電圧操作量Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを演算する。

つまり、２相／３相変換部６８は、ｄ軸およびｑ軸に印加する電圧操作量Ｖｄ，Ｖｑをセンサー値θを用いて交流モータＭ１の３相コイルに印加する電圧操作量Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに変換する。

そして、２相／３相変換部６８は、電圧操作量Ｖｕ，Ｖｖ，ＶｗをＰＷＭ生成部７０へ出力する。

ＰＷＭ生成部７０は、判定手段３０１から信号ＴＵＰＤ１を受けると、電圧操作量Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに基づいて、交流モータＭ１のモータ効率を低下させる電流位相θｉを有する電流をインバータ１４の各ＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８へ流すための信号ＰＷＭ＿Ｗを生成してインバータ１４へ出力する。

また、ＰＷＭ生成部７０は、判定手段３０１から信号ＴＵＰＤ１を受けると、電圧操作量Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに基づいて、通常動作時のスイッチング周波数ｆ０よりも高いスイッチング周波数ｆｈを有する電流をインバータ１４の各ＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８へ流すための信号ＰＷＭ＿Ｗを生成してインバータ１４へ出力する。

さらに、ＰＷＭ生成部７０は、判定手段３０１から信号ＴＵＰＳ１または信号ＮＲＭ１を受けると、電圧操作量Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに基づいて、信号ＰＷＭ（信号ＰＷＭ＿ＷまたはＰＷＭ＿Ｎ）を生成し、その生成した信号ＰＷＭ（信号ＰＷＭ＿ＷまたはＰＷＭ＿Ｎ）をインバータ１４へ出力する。

図６は、図２に示すコンバータ制御手段３０３の機能ブロック図である。図６を参照して、コンバータ制御手段３０３は、インバータ入力電圧指令演算部８０と、フィードバック電圧指令演算部８２と、デューティー比変換部８４とを含む。

インバータ入力電圧指令演算部８０は、判定手段３０１から信号ＴＵＰＳ２を受けると、外部ＥＣＵからのトルク指令値ＴＲおよびモータ回転数ＭＲＮに拘わらず、直流電源Ｂから出力される直流電圧Ｖｂよりも高い電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍ＿ｓを生成し、その生成した電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍ＿ｓをフィードバック電圧指令演算部８２へ出力する。

また、インバータ入力電圧指令演算部８０は、判定手段３０１から信号ＴＵＰＳ２を受けると、外部ＥＣＵからのトルク指令値ＴＲおよびモータ回転数ＭＲＮに拘わらず、目標電圧が周的的に上下する電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍ＿ｕｄを生成し、その生成した電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍ＿ｕｄをフィードバック電圧指令演算部８２へ出力する。

さらに、インバータ入力電圧指令演算部８０は、判定手段３０１から信号ＴＵＰＤ２を受けると、トルク指令値ＴＲおよびモータ回転数ＭＲＮに基づいてインバータ入力電圧の最適値（目標値）、すなわち、電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍを演算し、その演算した電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍよりも高い電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍ＿ｈを生成し、その生成した電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍ＿ｈをフィードバック電圧指令演算部８２へ出力する。

さらに、インバータ入力電圧指令演算部８０は、判定手段３０１から信号ＮＲＭ２を受けると、トルク指令値ＴＲおよびモータ回転数ＭＲＮに基づいて電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍを演算し、その演算した電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍをフィードバック電圧指令演算部８２へ出力する。

フィードバック電圧指令演算部８２は、電圧センサー１３から昇圧コンバータ１２の出力電圧Ｖｍを受け、インバータ入力電圧指令演算部８０から電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍ，Ｖｄｃ＿ｃｏｍ＿ｓ，Ｖｄｃ＿ｃｏｍ＿ｕｄ，Ｖｄｃ＿ｃｏｍ＿ｈを受ける。そして、フィードバック電圧指令演算部８２は、電圧Ｖｍを電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍ，Ｖｄｃ＿ｃｏｍ＿ｓ，Ｖｄｃ＿ｃｏｍ＿ｕｄ，Ｖｄｃ＿ｃｏｍ＿ｈに設定するためのフィードバック電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍ＿ｆｂ，Ｖｄｃ＿ｃｏｍ＿ｆｂ＿ｓ，Ｖｄｃ＿ｃｏｍ＿ｆｂ＿ｕｄ，Ｖｄｃ＿ｃｏｍ＿ｆｂ＿ｈを演算し、その演算したフィードバック電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍ＿ｆｂ，Ｖｄｃ＿ｃｏｍ＿ｆｂ＿ｓ，Ｖｄｃ＿ｃｏｍ＿ｆｂ＿ｕｄ，Ｖｄｃ＿ｃｏｍ＿ｆｂ＿ｈをデューティー比変換部８４へ出力する。

デューティー比変換部８４は、電圧センサー１０からの電圧Ｖｂと、フィードバック電圧指令演算部８２からのフィードバック電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍ＿ｆｂ，Ｖｄｃ＿ｃｏｍ＿ｆｂ＿ｓ，Ｖｄｃ＿ｃｏｍ＿ｆｂ＿ｕｄ，Ｖｄｃ＿ｃｏｍ＿ｆｂ＿ｈとに基づいて、電圧センサー１３からの出力電圧Ｖｍをフィードバック電圧指令演算部８２からのフィードバック電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍ＿ｆｂ，Ｖｄｃ＿ｃｏｍ＿ｆｂ＿ｓ，Ｖｄｃ＿ｃｏｍ＿ｆｂ＿ｕｄ，Ｖｄｃ＿ｃｏｍ＿ｆｂ＿ｈに設定するためのデューティー比を演算する。

そして、デューティー比変換部８４は、フィードバック電圧指令演算部８２からフィードバック電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍ＿ｆｂ＿ｕｄまたはＶｄｃ＿ｃｏｍ＿ｆｂ＿ｈを受け、かつ、判定手段３０１から信号ＴＵＰＳ２または信号ＴＵＰＤ２を受けると、演算したデューティー比に基づいて、通常動作時のスイッチング周波数ｆ０を設定して昇圧コンバータ１２のＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２をオン／オフするための信号ＰＷＣ＿Ｗを生成する。

また、デューティー比変換部８４は、フィードバック電圧指令演算部８２からフィードバック電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍ＿ｆｂまたはＶｄｃ＿ｃｏｍ＿ｆｂ＿ｓを受け、かつ、判定手段３０１から信号ＴＵＰＳ２または信号ＴＵＰＤ２を受けると、演算したデューティー比に基づいて、通常動作時のスイッチング周波数ｆ０よりも高いスイッチング周波数ｆｈを設定して昇圧コンバータ１２のＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２をオン／オフするための信号ＰＷＣ＿Ｗを生成する。

そして、デューティー比変換部８４は、生成した信号ＰＷＣ＿Ｗを昇圧コンバータ１２のＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２へ出力する。

さらに、デューティー比変換部８４は、判定手段３０１から信号ＮＲＭ１を受けると、演算したデューティー比に基づいて、通常動作時のスイッチング周波数ｆ０を設定して昇圧コンバータ１２のＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２をオン／オフするための信号ＰＷＣ＿Ｎを生成する。そして、デューティー比変換部８４は、生成した信号ＰＷＣ＿Ｎを昇圧コンバータ１２のＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２へ出力する。

なお、昇圧コンバータ１２の下側のＮＰＮトランジスタＱ２のオンデューティーを大きくすることによりリアクトルＬ１における電力蓄積が大きくなるため、より高電圧の出力を得ることができる。一方、上側のＮＰＮトランジスタＱ１のオンデューティーを大きくすることにより電源ラインの電圧が下がる。そこで、ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２のデューティー比を制御することで、電源ラインの電圧を直流電源Ｂの出力電圧以上の任意の電圧に制御可能である。

図７は、磁束とモータ温度との関係を示す図である。また、図８は、ＮＰＮトランジスタＱ１〜Ｑ８の素子耐圧Ｖと素子温度（コンバータ温度Ｔｃｎｖまたはインバータ温度Ｔｉｎｖ）との関係を示す図である。さらに、図９は、素子耐圧またはモータ逆起電圧と温度との関係を示す図である。

図７を参照して、希土類金属からなる磁石が発生する磁束Φは、温度（モータ温度Ｔｍｏｔ）が低下するに伴って増加する。すなわち、磁束Φのモータ温度Ｔｍｏｔ依存性は、直線ｋ１によって表される。交流モータＭ１のロータの角速度をωとすれば、交流モータＭ１の逆起電圧Ｅは、Ｅ＝ω×Φによって表わされる。

そうすると、磁束Φは、上述したようにモータ温度Ｔｍｏｔの低下に伴って増加するので、交流モータＭ１の逆起電圧Ｅは、モータ温度Ｔｍｏｔの低下に伴って高くなる。

図８を参照して、ＮＰＮトランジスタＱ１〜Ｑ８の素子耐圧Ｖ（昇圧コンバータ１２の素子耐圧Ｖｃｎｖまたはインバータ１４の素子耐圧Ｖｉｎｖ）は、素子温度（コンバータ温度Ｔｃｎｖまたはインバータ温度Ｔｉｎｖ）の低下に伴って低下する。すなわち、素子耐圧Ｖの素子温度依存性は、直線ｋ２によって表される。

図９を参照して、交流モータＭ１の逆起電圧Ｅのモータ温度Ｔｍｏｔ依存性は、直線ｋ３によって表され、逆起電圧Ｅのモータ温度Ｔｍｏｔ依存性（直線ｋ３）は、素子耐圧Ｖの素子温度依存性（直線ｋ２）と点Ａで交差する。

素子耐圧Ｖの温度依存性が逆起電圧Ｅの温度依存性と交差しないようにＮＰＮトランジスタを作製することも可能であるが、そのようなＮＰＮトランジスタは、常温において過剰な素子耐圧を有し、高コストになる。

したがって、この発明においては、低コストな負荷駆動装置１００を提供する観点から、素子耐圧Ｖの温度依存性が逆起電圧Ｅの温度依存性と交差するＮＰＮトランジスタＱ１〜Ｑ８を用いている。

図９において、横軸の温度は、負荷駆動装置１００の雰囲気温度Ｔａｔｍを表わす。負荷駆動装置１００が始動される前においては、昇圧コンバータ１２、インバータ１４および交流モータＭ１は、全て停止しているので、コンバータ温度Ｔｃｎｖ、インバータ温度Ｔｉｎｖおよびモータ温度Ｔｍｏｔは、等しい。したがって、負荷駆動装置１００が始動される前の雰囲気温度Ｔａｔｍは、コンバータ温度Ｔｃｎｖ、インバータ温度Ｔｉｎｖおよびモータ温度Ｔｍｏｔのいずれかである。

一方、負荷駆動装置１００の動作中においては、昇圧コンバータ１２、インバータ１４および交流モータＭ１は、駆動されているので、コンバータ温度Ｔｃｎｖ、インバータ温度Ｔｉｎｖおよびモータ温度Ｔｍｏｔは、相互に異なる。そこで、負荷駆動装置１００の動作中の雰囲気温度Ｔａｔｍは、コンバータ温度Ｔｃｎｖ、インバータ温度Ｔｉｎｖおよびモータ温度Ｔｍｏｔのうち、最も低い温度とする。

点Ａは、逆起電圧Ｅが素子耐圧Ｖに一致する点であり、逆起電圧Ｅが素子耐圧Ｖに一致する温度を低温限界Ｔｌｉｍとする。したがって、雰囲気温度Ｔａｔｍが低温限界Ｔｌｉｍ以下であれば、逆起電圧Ｅは素子耐圧Ｖ以上になり、雰囲気温度Ｔａｔｍが低温限界Ｔｌｉｍよりも高ければ、逆起電圧Ｅは素子耐圧Ｖよりも低くなる。したがって、低温限界Ｔｌｉｍは、逆起電圧Ｅが素子耐圧Ｖ以上であるか否かを判定する閾値である。

逆起電圧Ｅが素子耐圧Ｖ以上であるときに、ＮＰＮトランジスタＱ１〜Ｑ８をスイッチング制御し、昇圧コンバータ１２およびインバータ１４を駆動すれば、素子耐圧Ｖ以上の高電圧がＮＰＮトランジスタＱ１〜Ｑ８に印加され、ＮＰＮトランジスタＱ１〜Ｑ８の寿命が短くなる。

そこで、この発明においては、逆起電圧Ｅが素子耐圧Ｖ以上になる低温領域においては、逆起電圧Ｅが素子耐圧Ｖよりも低くなるように、すなわち、素子耐圧Ｖが逆起電圧Ｅよりも高くなるようにコンバータ温度Ｔｃｎｖ、インバータ温度Ｔｉｎｖおよびモータ温度Ｔｍｏｔを上昇させる。

そして、素子耐圧Ｖが逆起電圧Ｅよりも高くなる温度領域、すなわち、雰囲気温度Ｔａｔｍが低温限界Ｔｌｉｍよりも高い温度領域において昇圧コンバータ１２、インバータ１４および交流モータＭ１を駆動させる。

図１０は、素子耐圧Ｖが逆起電圧Ｅよりも高くなる温度領域で負荷駆動装置１００を動作させるためのフローチャートである。図１０を参照して、一連の動作が開始されると、イグニッションキーがオンされ（ステップＳ１）、負荷駆動装置１００の雰囲気温度Ｔａｔｍが測定される（ステップＳ２）。

その後、雰囲気温度Ｔａｔｍが低温限界Ｔｌｉｍ以下であるか否かが判定される。すなわち、低温判定がなされる（ステップＳ３）。そして、ステップＳ３において、雰囲気温度Ｔａｔｍが低温限界Ｔｌｉｍ（閾値）以下であると判定されたとき、加熱処理がなされる（ステップＳ４）。その後、ステップＳ３において、雰囲気温度Ｔａｔｍが低温限界Ｔｌｉｍよりも高いと判定されるまで、ステップＳ２〜Ｓ４が繰り返し実行される。

ステップＳ３において、雰囲気温度Ｔａｔｍが低温限界Ｔｌｉｍよりも高いと判定されると、負荷駆動装置１００の通常動作が行なわれる（ステップＳ５）。この通常動作は、負荷駆動装置１００の始動時における通常動作と、負荷駆動装置１００の動作中における通常動作とからなる。そして、ステップＳ５の後、一連の動作が終了する。

上述したように、雰囲気温度Ｔａｔｍが低温限界Ｔｌｉｍ以下であるとき、加熱処理が行なわれるが（図１０のステップＳ４参照）、この加熱処理は、次に示す各種の方法によって実行される。

表１は、負荷駆動装置１００の始動前における加熱処理の方法を示す。

負荷駆動装置１００の始動前に雰囲気温度Ｔａｔｍが低温限界Ｔｌｉｍ以下であるとき、昇圧コンバータ１２は、動作ＯＰＢ−１，ＯＰＢ−２のいずれかを行ない、インバータ１４は、動作ＯＰＢ−３〜ＯＰＢ−５のいずれかを行なう。なお、インバータ１４が動作ＯＰＢ−３〜ＯＰＢ−５のいずれかを行なえば、交流モータＭ１には、インバータ１４に流れる電流と同じ電流が流れるので、交流モータＭ１も動作ＯＰＢ−３〜ＯＰＢ−５のいずれかを行なうことになる。

動作ＯＰＢ−１は、昇圧コンバータ１２がＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２のスイッチング周波数を通常動作時のスイッチング周波数ｆ０よりも高くして昇圧動作を行なう動作である。また、動作ＯＰＢ−２は、昇圧コンバータ１２が昇圧動作と降圧動作とを交互に行なう動作である。

さらに、動作ＯＰＢ−３は、インバータ１４がＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８のスイッチング周波数を通常動作時のスイッチング周波数ｆ０よりも高くして交流モータＭ１がクリープトルク以下のトルクを出力するように電流を流す動作である。さらに、動作ＯＰＢ−４は、インバータ１４が非同期高周波電流（上述した高周波加熱電流指令ｉｈｕ，ｉｈｖ，ｉｈｗによって流される電流）を流す動作である。さらに、動作ＯＰＢ−５は、インバータ１４がｄ軸のみに電流を流す動作である。

負荷駆動装置１００の始動前、昇圧コンバータ１２は、通常、昇圧動作を行なわないため、雰囲気温度Ｔａｔｍが低温限界Ｔｌｉｍ以下であるとき、スイッチング周波数を通常動作よりも高くして昇圧動作を行なうことによりＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２のスイッチング損失が増加する。その結果、コンバータ温度Ｔｃｎｖを上昇させることができる。したがって、動作ＯＰＢ−１は、コンバータ温度Ｔｃｎｖを上昇させるために有効な動作である。

また、昇圧コンバータ１２が負荷駆動装置１００の始動前に昇圧動作と降圧動作とを交互に行なうことにより、電流は、昇圧コンバータ１２中を直流電源ＢからコンデンサＣ１への方向およびコンデンサＣ１から直流電源Ｂへの方向へ交互に流れる。そして、昇圧電圧と降圧電圧との電圧差を大きく設定することによりＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２を流れる電流は、より増加し、ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２のスイッチング損失は、増加する。その結果、コンバータ温度Ｔｃｎｖを上昇させることができる。したがって、動作ＯＰＢ−２は、コンバータ温度Ｔｃｎｖを上昇させるために有効な動作である。

さらに、インバータ１４が負荷駆動装置１００の始動前にスイッチング周波数を通常動作時よりも高くして交流モータＭ１がクリープトルク以下のトルクを出力するように電流を流すことにより、負荷駆動装置１００が搭載されたハイブリッド自動車または電気自動車を実質的に停止させた状態で電流がインバータ１４に実際に流れ、ＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８のスイッチング損失が増加する。その結果、インバータ温度Ｔｉｎｖを上昇させることができる。したがって、動作ＯＰＢ−３は、インバータ温度Ｔｉｎｖを上昇させるために有効な動作である。

なお、この発明においては、クリープトルクとは、直流電源Ｂから出力される電源電圧（電圧Ｖｂ）によって交流モータＭ１が出力可能な駆動トルクを言う。そして、交流モータＭ１がクリープトルクを出力する場合、負荷駆動装置１００を搭載したハイブリッド自動車または電気自動車は、走行可能であるが、インバータ１４および交流モータＭ１を昇温させる場合には、ハイブリッド自動車または電気自動車は、機械的な制動によって停止している。

さらに、インバータ１４が負荷駆動装置１００の始動前に非同期高周波電流を流すことにより、負荷駆動装置１００が搭載されたハイブリッド自動車または電気自動車を停止させた状態で電流がインバータ１４に実際に流れ、ＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８のスイッチング損失が増加する。

非同期高周波電流がインバータ１４および交流モータＭ１に流れるので、交流モータＭ１は、トルクを発生しない。したがって、ハイブリッド自動車または電気自動車が停止した状態でインバータ１４に通電できる。

その結果、インバータ温度Ｔｉｎｖを上昇させることができる。したがって、動作ＯＰＢ−４は、インバータ温度Ｔｉｎｖを上昇させるために有効な動作である。

さらに、インバータ１４が負荷駆動装置１００の始動前にｄ軸のみに電流を流すことにより、負荷駆動装置１００が搭載されたハイブリッド自動車または電気自動車を停止させた状態で電流がインバータ１４に実際に流れ、ＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８のスイッチング損失が増加する。

ｄ軸に流れる電流は、交流モータＭ１におけるトルクを発生させないので、ハイブリッド自動車または電気自動車が停止した状態でインバータ１４に通電できる。その結果、インバータ温度Ｔｉｎｖを上昇させることができる。したがって、動作ＯＰＢ−５は、インバータ温度Ｔｉｎｖを上昇させるために有効な動作である。

インバータ１４が動作ＯＰＢ３〜ＯＰＢ０−５のいずれかを行なった場合、交流モータＭ１にも同時に電流が流れるので、動作ＯＰＢ３〜ＯＰＢ５は、モータ温度Ｔｍｏｔを上昇させるために有効な動作でもある。

なお、動作ＯＰＢ−３は、モータ温度Ｔｍｏｔよりもインバータ温度Ｔｉｎｖを優先的に上昇させるために有効な動作である。ＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８のスイッチング周波数を通常動作時のスイッチング周波数ｆ０よりも高いスイッチング周波数ｆｈに設定した場合、インバータ１４に流す電流を少なくしてもインバータ温度Ｔｉｎｖを上昇させることができる。電流が少ないとき、モータ温度Ｔｍｏｔの上昇幅は小さいが、一定時間内におけるＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８のスイッチング回数を増加することによりＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８のスイッチング損失を増加でき、インバータ温度Ｔｉｎｖの上昇幅を大きくできるからである。

このように、表１に示す各動作ＯＰＢ−１〜ＯＰＢ−５は、ＮＰＮトランジスタＱ１〜Ｑ８のスイッチング損失を増加することにより、コンバータ温度Ｔｃｎｖまたはインバータ温度Ｔｉｎｖを上昇させるとともに、インバータ１４に通電することによりモータ電流Ｔｍｏｔを上昇させる動作である。

そして、動作ＯＰＢ−１，ＯＰＢ−２のいずれかと、動作ＯＰＢ−３〜ＯＰＢ−５のいずれかとを任意に組み合わせてコンバータ温度Ｔｃｎｖ、インバータ温度Ｔｉｎｖおよびモータ温度Ｔｍｏｔを上昇させるようにしてもよい。

そして、コンバータ温度Ｔｃｎｖ、インバータ温度Ｔｉｎｖおよびモータ温度Ｔｍｏｔが上昇すれば、素子耐圧Ｖは上昇し、交流モータＭ１の逆起電圧Ｅは低下する（図９参照）。その結果、雰囲気温度Ｔａｔｍが低温限界Ｔｌｉｍよりも高くなり、すなわち、素子耐圧Ｖが逆起電圧Ｅよりも高くなり、ＮＰＮトランジスタＱ１〜Ｑ８に印加される逆起電圧Ｅを素子耐圧Ｖよりも低くして負荷駆動装置１００を始動できる。

表２は、負荷駆動装置１００の動作中における加熱処理の方法を示す。

負荷駆動装置１００の動作中に雰囲気温度Ｔａｔｍが低温限界Ｔｌｉｍ以下になると、昇圧コンバータ１２は、動作ＯＰＤ−１，ＯＰＤ−２のいずれかを行ない、インバータ１４は、動作ＯＰＤ−３，ＯＰＤ−４のいずれかを行ない、交流モータＭ１は、動作ＯＰＤ−５を行なう。

動作ＯＰＤ−１は、昇圧コンバータ１２が昇圧比を通常動作時よりも高くして昇圧動作行なう動作である。また、動作ＯＰＤ−２は、ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２のスイッチング周波数を通常動作時のスイッチング周波数ｆ０よりも高くして昇圧動作または降圧動作を行なう動作である。

さらに、動作ＯＰＤ−３は、インバータ１４が交流モータＭ１のモータ効率が低下する電流位相θｉで電流を流す動作である。さらに、動作ＯＰＢ−４は、インバータ１４がＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８のスイッチング周波数を通常動作時のスイッチング周波数ｆ０よりも高くして電流を流す動作である。さらに、動作ＯＰＢ−５は、交流モータＭ１がモータ回転数ＭＲＮを制限して駆動される動作である。

負荷駆動装置１００の動作中に雰囲気温度Ｔａｔｍが低温限界Ｔｌｉｍ以下になると、昇圧コンバータ１２が昇圧比を通常動作時よりも高くして昇圧動作を行なうことによりＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２のスイッチング損失が増加する。すなわち、昇圧比を通常動作時よりも高くすることによりＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２に流れる電流が増加し、ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２のスイッチング損失が増加する。その結果、コンバータ温度Ｔｃｎｖを上昇させることができる。したがって、動作ＯＰＤ−１は、負荷駆動装置１００の動作中にコンバータ温度Ｔｃｎｖを上昇させるために有効な動作である。

また、昇圧コンバータ１２が負荷駆動装置１００の動作中にＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２のスイッチング周波数を通常動作時のスイッチング周波数よりも高くして昇圧動作または降圧動作を行なうことにより、ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２のスイッチング損失は、増加する。この場合、交流モータＭ１が電動機として機能する場合、昇圧コンバータ１２は昇圧動作を行ない、交流モータＭ１が発電機として機能する場合、昇圧コンバータ１２は降圧動作を行なう。その結果、コンバータ温度Ｔｃｎｖを上昇させることができる。したがって、動作ＯＰＤ−２は、負荷駆動装置１００の動作中にコンバータ温度Ｔｃｎｖを上昇させるために有効な動作である。

さらに、インバータ１４が負荷駆動装置１００の動作中に交流モータＭ１のモータ効率を低下させる電流位相θｉで電流を流すことにより、より多くの電流がながれるのでＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８のスイッチング損失が増加する。その結果、インバータ温度Ｔｉｎｖを上昇させることができる。したがって、動作ＯＰＤ−３は、負荷駆動装置１００の動作中にインバータ温度Ｔｉｎｖを上昇させるために有効な動作である。

さらに、インバータ１４がＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８のスイッチング周波数を通常動作時よりも高くして電流を流すことにより、ＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８のスイッチング損失が増加する。その結果、インバータ温度Ｔｉｎｖを上昇させることができる。したがって、動作ＯＰＤ−４は、負荷駆動装置１００の動作中にインバータ温度Ｔｉｎｖを上昇させるために有効な動作である。

モータ回転数ＭＲＮが制限された状態で交流モータＭ１が駆動されることにより、交流モータＭ１の逆起電圧Ｅは低下する。逆起電圧Ｅは、上述したようにω×Φによって決定され、磁束Φが一定である場合、角速度ωに比例する。したがって、モータ回転数ＭＲＮを制限することにより、角速度ωも制限され、逆起電圧Ｅは低下する。

モータ回転数ＭＲＮの制限により逆起電圧Ｅが低下したとき、図９に示す直線ｋ３は、下側へ平行移動し、低温限界Ｔｌｉｍは、より低温側へシフトする。モータ回転数ＭＲＮの制限により逆起電圧Ｅが低下することは、コンバータ温度Ｔｃｎｖ、インバータ温度Ｔｉｎｖおよびモータ温度Ｔｍｏｔが上昇したことに相当する。

このように、表２に示す各動作ＯＰＤ−１〜ＯＰＤ−４は、ＮＰＮトランジスタＱ１〜Ｑ８のスイッチング損失を増加することにより、コンバータ温度Ｔｃｎｖまたはインバータ温度Ｔｉｎｖを上昇させるとともに、インバータ１４に通電することによりモータ温度Ｔｍｏｔを上昇させる動作である。また、動作ＯＰＤ−５は、直接的には、交流モータＭ１の逆起電圧Ｅを低下させる動作であり、間接的には、コンバータ温度Ｔｃｎｖ、インバータ温度Ｔｉｎｖおよびモータ温度Ｔｍｏｔを上昇させる動作である。

この発明においては、動作ＯＰＤ−１，ＯＰＤ−２のいずれかと、動作ＯＰＤ−３〜ＯＰＤ−５のいずれかとを任意に組み合わせてコンバータ温度Ｔｃｎｖ、インバータ温度Ｔｉｎｖおよびモータ温度Ｔｍｏｔを上昇させるようにしてもよい。

そして、コンバータ温度Ｔｃｎｖ、インバータ温度Ｔｉｎｖおよびモータ温度Ｔｍｏｔが上昇すれば、素子耐圧Ｖは上昇し、交流モータＭ１の逆起電圧Ｅは低下する（図９参照）。その結果、雰囲気温度Ｔａｔｍが低温限界Ｔｌｉｍよりも高くなり、すなわち、素子耐圧Ｖが逆起電圧Ｅよりも高くなり、ＮＰＮトランジスタＱ１〜Ｑ８に印加される逆起電圧Ｅを素子耐圧Ｖよりも低くして負荷駆動装置１００を通常動作により駆動できる。

図１１は、コンデンサＣ１の両端の電圧Ｖｍおよびコンバータ電流Ｉｃのタイミングチャートである。図１１を参照して、表１に示す動作ＯＰＢ−２について具体的に説明する。昇圧コンバータ１２が昇圧動作と降圧動作とを交互に行なうと、コンデンサＣ１の両端の電圧Ｖｍは、周期的に上下する。すなわち、電圧Ｖｍは、タイミングｔ１〜タイミングｔ２の間およびタイミングｔ５〜タイミングｔ６の間に上昇し、タイミングｔ３〜タイミングｔ４の間およびタイミングｔ７〜タイミングｔ８の間に低下する。そして、電圧Ｖｍは、タイミングｔ２〜タイミングｔ３の間およびタイミングｔ６〜タイミングｔ７の間、昇圧された電圧Ｖｕｐを保持し、タイミングｔ４〜タイミングｔ５の間、降圧された電圧Ｖｄｗｎを保持する。

そして、昇圧コンバータ１２に流れるコンバータ電流Ｉｃは、電圧Ｖｍが変化する期間に対応して直流電源ＢとコンデンサＣ１との間で流れる。より具体的には、コンバータ電流Ｉｃは、タイミングｔ１〜タイミングｔ２の間およびタイミングｔ５〜タイミングｔ６の間、直流電源ＢからコンデンサＣ１の方向へ流れ、タイミングｔ３〜タイミングｔ４の間およびタイミングｔ７〜タイミングｔ８の間、コンデンサＣ１から直流電源Ｂの方向へ流れる。そして、コンバータ電流Ｉｃは、タイミングｔ２〜タイミングｔ３の間、タイミングｔ４〜タイミングｔ５の間およびタイミングｔ６〜タイミングｔ７の間、流れない。

したがって、昇圧コンバータ１２が昇圧動作と降圧動作とを交互に行なうことにより、方向を交互に代えて電流を昇圧コンバータ１２に流すことができる。そして、昇圧電圧Ｖｕｐを通常動作時よりも高く設定し、降圧電圧Ｖｄｗｎを電圧Ｖｂ＋α（α：電圧センサー１０の検出誤差程度）に設定することにより、電圧Ｖｍが変化する期間において、より多くのコンバータ電流Ｉｃを昇圧コンバータ１２に流すことができる。その結果、ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２のスイッチング損失が増加する。

図１２は、コンデンサＣ１の両端の電圧Ｖｍとモータ回転数ＭＲＮとの関係を示す図である。図１２を参照して、表２に示す動作ＯＰＤ−１について具体的に説明する。図１２を参照して、負荷駆動装置１００の通常動作時、コンデンサＣ１の両端の電圧Ｖｍは、曲線ｋ４に従って変化する。すなわち、電圧Ｖｍは、モータ回転数ＭＲＮが回転数ＭＲＮ１までの範囲においては、ほぼ電源電圧Ｖｂに保持され（すなわち、昇圧コンバータ１２は昇圧動作を行なわない）、モータ回転数ＭＲＮが回転数ＭＲＮ１に到達すると、一定の割合で上昇し、回転数ＭＲＮ２以上で一定に保持される。

これに対し、動作ＯＰＤ−１が実行される場合、電圧Ｖｍは、曲線ｋ５に従って変化する。すなわち、電圧Ｖｍは、モータ回転数ＭＲＮが回転数ＭＲＮ１までの範囲において、通常動作時の電圧（≒電源電圧Ｖｂ）よりも高い電圧に保持され、モータ回転数ＭＲＮが回転数ＭＲＮ１に到達すると、一定の割合で上昇し、回転数ＭＲＮ３（＜ＭＲＮ２）以上で一定に保持される。そして、電圧Ｖｍは、モータ回転数ＭＲＮが回転数ＭＲＮ３に到達するまでの範囲において、通常動作の電圧値よりも高い電圧値に設定される。すなわち、昇圧コンバータ１２は、昇圧比を通常動作時よりも高くして昇圧動作を行なう。その結果、通常動作時よりも多くの電流がＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２に流れ、ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２のスイッチング損失が増加する。

図１３は、モータのトルクとモータに流れる電流の電流位相との関係を示す図である。図１３を参照して、表２に示す動作ＯＰＤ−３について具体的に説明する。モータのトルクと電流位相との関係は、曲線ｋ６によって表わされる。そして、モータのトルクは、ある電流位相θｏｐｔに対して最大になるように変化する。したがって、通常、モータのトルクが最大になる電流位相θｏｐｔで交流モータＭ１に電流が流される。

しかし、動作ＯＰＤ−３においては、交流モータＭ１を最適動作点からずれた点で駆動する。すなわち、最大のモータトルクを出力する電流位相θｏｐｔよりも高位相側に存在する電流位相θｉで交流モータＭ１を駆動する。つまり、交流モータＭ１のモータ効率が低下する電流位相θｉで交流モータＭ１を駆動する。

その結果、交流モータＭ１に流れるモータ電流ＭＣＲＴが通常動作時よりも増加し、ＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８のスイッチング損失が増加する。

なお、交流モータＭ１のモータ効率を低下させる電流位相は、最大のモータトルクを出力する電流位相θｏｐｔよりも高位相側に限らず、低位相側に存在していてもよい。つまり、交流モータＭ１のモータ効率を低下させる電流位相は、最大のモータトルクを出力する電流位相θｏｐｔ以外の電流位相であればよい。最大のモータトルクを出力する電流位相θｏｐｔ以外の電流位相で電流を流せば、モータ電流ＭＣＲＴは、通常動作時よりも多くなるからである。

次に、負荷駆動装置１００の始動前と動作中において、雰囲気温度Ｔａｔｍが低温限界Ｔｌｉｍ以下であると判定されたとき、昇圧コンバータ１２、インバータ１４および交流モータＭ１を昇温する動作について具体的に説明する。

雰囲気温度Ｔａｔｍが低温限界Ｔｌｉｍ以下であるか否かを判定する場合、低温限界Ｔｌｉｍを検出する必要がある。逆起電圧Ｅは、上述したようにＥ＝ω×Φによって決定されるので、角速度ωが決定されないと、逆起電圧Ｅの温度依存性が一義的に決定されない。したがって、交流モータＭ１の角速度ωが決定され、逆起電圧Ｅの温度依存性が一義的に決定されたときに低温限界Ｔｌｉｍを検出する必要がある。そこで、この発明においては、次の方法により低温限界Ｔｌｉｍを検出する。

制御装置３０の判定手段３０１は、図９に示す素子耐圧Ｖの温度依存性（直線ｋ２）と逆起電圧Ｅの温度依存性（直線ｋ３）とを保持しており、イグニッションキーからＨレベルの信号を受けたとき、または交流モータＭ１が駆動された後、外部ＥＣＵから受けたモータ回転数ＭＲＮに基づいて角速度ωを求め、その求めた角速度ωに応じて直線ｋ３を上下して逆起電圧Ｅの温度依存性を最終的に決定する。なお、負荷駆動装置１００の始動前における角速度ωは、始動時に要求される角速度である。

そして、判定手段３０１は、最終的に決定された逆起電圧Ｅの温度依存性と、素子耐圧Ｖの温度依存性とに基づいて、低温限界Ｔｌｉｍを検出する。このように、この発明においては、逆起電圧Ｅの温度依存性と素子耐圧Ｖの温度依存性とに基づいて、逆起電圧Ｅが素子耐圧Ｖ以上であるか否かを決定する閾値である低温限界Ｔｌｉｍを検出することを特徴とする。

負荷駆動装置１００の始動前に昇圧コンバータ１２、インバータ１４および交流モータＭ１を昇温する場合、インバータ制御手段３０２は、表１に示す動作ＯＰＢ−３〜ＯＰＢ−５のいずれかを行なうようにインバータ１４を制御し、コンバータ制御手段３０３は、表１に示す動作ＯＰＢ−１，ＯＰＢ−２のいずれかを行なうように昇圧コンバータ１２を制御する。

また、負荷駆動装置１００の動作中に昇圧コンバータ１２、インバータ１４および交流モータＭ１を昇温する場合、インバータ制御手段３０２は、表２に示す動作ＯＰＤ−３〜ＯＰＤ−５のいずれかを行なうようにインバータ１４を制御し、表２に示す動作ＯＰＤ−１，ＯＰＤ−２のいずれかを行なうように昇圧コンバータ１２を制御する。

［始動前の動作］
図１４は、負荷駆動装置１００の始動前の動作を説明するためのフローチャートである。なお、以下においては、制御装置３０の判定手段３０１が上述した方法によって低温限界Ｔｌｉｍを検出していることを前提として説明する。また、判定手段３０１は、図７に示す直線ｋ１を磁束Φとモータ温度Ｔｍｏｔとの関係を示すマップとして保持しており、図８に示す直線ｋ２を素子耐圧ＶｉｎｖまたはＶｃｎｖと素子温度（インバータ温度Ｔｉｎｖまたはコンバータ温度Ｔｃｎｖ）との関係を示すマップとして保持していることを前提として説明する。

図１４を参照して、一連の動作が開始されると、イグニションキーがオンされ（ステップＳ１１）、制御装置３０の判定手段３０１は、イグニションキーからＨレベルの信号ＩＧを受ける。そして、温度センサー２０は、モータ温度Ｔｍｏｔを検出し（ステップＳ１２）、その検出したモータ温度Ｔｍｏｔを制御装置３０へ出力する。

判定手段３０１は、モータ温度Ｔｍｏｔを温度センサー２０から受け、その受けたモータ温度Ｔｍｏｔに対応する磁束Φ（Ｔｍｏｔ）をマップ（直線ｋ１）を参照して抽出し、その抽出した磁束Φ（Ｔｍｏｔ）に角速度ω（始動時に要求される角速度）を乗算して逆起電圧Ｅを演算する（ステップＳ１３）。

その後、温度センサー１９は、インバータ温度Ｔｉｎｖを検出し（ステップＳ１４）、その検出したインバータ温度Ｔｉｎｖを制御装置３０へ出力する。判定手段３０１は、インバータ温度Ｔｉｎｖを温度センサー１９から受け、その受けたインバータ温度Ｔｉｎｖに対応する素子耐圧Ｖｉｎｖをマップ（直線ｋ２）を参照して抽出する（ステップＳ１５）。

引き続いて、温度センサー１８は、コンバータ温度Ｔｃｎｖを検出し（ステップＳ１６）、その検出したコンバータ温度Ｔｃｎｖを制御装置３０へ出力する。判定手段３０１は、コンバータ温度Ｔｃｎｖを温度センサー１８から受け、その受けたコンバータ温度Ｔｃｎｖに対応する素子耐圧Ｖｃｎｖをマップ（直線ｋ２）を参照して抽出する（ステップＳ１７）。

そして、判定手段３０１は、素子耐圧Ｖｉｎｖ，Ｖｃｎｖのうち、低い方を最終的な素子耐圧Ｖとして抽出し（ステップＳ１８）、素子耐圧Ｖが逆起電圧Ｅよりも高いか否かを判定する（ステップＳ１９）。

そして、判定手段３０１は、ステップＳ１９において、素子耐圧Ｖが逆起電圧Ｅよりも高くないと判定したとき、信号ＴＵＰＳ１，ＴＵＰＳ２を生成し、その生成した信号ＴＵＰＳ１，ＴＵＰＳ２をそれぞれインバータ制御手段３０２およびコンバータ制御手段３０３へ出力する。

コンバータ制御手段３０３は、表１に示す動作ＯＰＢ−１，ＯＰＢ−２のいずれかを行なうように昇圧コンバータ１２を制御する。

（動作ＯＰＢ−１）
コンバータ制御手段３０３が、動作ＯＰＢ−１を行なうように昇圧コンバータ１２を制御する場合、インバータ入力電圧指令演算部８０は、判定手段３０１からの信号ＴＵＰＳ２に応じて、昇圧コンバータ１２の目標電圧を直流電圧Ｖｂよりも高く設定するための電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍ＿ｓを生成してフィードバック電圧指令演算部８２へ出力する。そして、フィードバック電圧指令演算部８２は、インバータ入力電圧指令演算部８０からの電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍ＿ｓと、電圧センサー１３からの電圧Ｖｍとに基づいて、上述した方法によってフィードバック電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍ＿ｆｂ＿ｓを演算してデューティー比変換部８４へ出力する。

デューティー比変換部８４は、フィードバック電圧指令演算部８２からのフィードバック電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍ＿ｆｂ＿ｓと、電圧センサー１０からの電圧Ｖｂとに基づいて、電圧センサー１３からの出力電圧Ｖｍを、フィードバック電圧指令演算部８２からのフィードバック電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍ＿ｆｂ＿ｓに設定するためのデューティー比を演算する。そして、デューティー比変換部８４は、判定手段３０１から信号ＴＵＰＳ２を受けると、その演算したデューティー比に基づいて、通常動作時のスイッチング周波数ｆ０よりも高いスイッチング周波数ｆｈを設定して昇圧コンバータ１２のＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２をオン／オフするための信号ＰＷＣ＿Ｗを生成する。そして、デューティー比変換部８４は、生成した信号ＰＷＣ＿Ｗを昇圧コンバータ１２のＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２へ出力する。

これにより、昇圧コンバータ１２は、ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２のスイッチング周波数を通常動作時のスイッチング周波数ｆ０よりも高いスイッチング周波数ｆｈに設定して昇圧動作を行なう。

（動作ＯＰＢ−２）
また、コンバータ制御手段３０３が動作ＯＰＢ−２を行なうように昇圧コンバータ１２を制御する場合、インバータ入力電圧指令演算部８０は、判定手段３０１からの信号ＴＵＰＳ２に応じて、昇圧コンバータ１２の目標電圧を周期的に上下させる電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍ＿ｕｄを生成してフィードバック電圧指令演算部８２へ出力する。

そして、フィードバック電圧指令演算部８２は、インバータ入力電圧指令演算部８０からの電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍ＿ｕｄと、電圧センサー１３からの電圧Ｖｍとに基づいて、上述した方法によってフィードバック電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍ＿ｆｂ＿ｕｄを演算してデューティー比変換部８４へ出力する。

デューティー比変換部８４は、フィードバック電圧指令演算部８２からフィードバック電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍ＿ｆｂ＿ｕｄを受けると、フィードバック電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍ＿ｆｂ＿ｕｄと、電圧センサー１０からの電圧Ｖｂとに基づいて、電圧センサー１３からの出力電圧Ｖｍを、フィードバック電圧指令演算部８２からのフィードバック電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍ＿ｆｂ＿ｕｄに設定するためのデューティー比を演算し、その演算したデューティー比に基づいて、昇圧コンバータ１２のＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２をオン／オフするための信号ＰＷＣ＿Ｗを生成する。そして、デューティー比変換部８４は、生成した信号ＰＷＣ＿Ｗを昇圧コンバータ１２のＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２へ出力する。

これにより、昇圧コンバータ１２は、昇圧動作と降圧動作とを交互に行なう。

そして、昇圧コンバータ１２が表１に示す動作ＯＰＢ−１，ＯＰＢ−２のいずれかを行なうことにより、昇圧コンバータ１２が加熱され、コンバータ温度Ｔｃｎｖが上昇する（ステップＳ２０）。

一方、インバータ制御手段３０２は、表１に示す動作ＯＰＢ−３〜ＯＰＢ−５のいずれかを行なうようにインバータ１４を制御する。

（動作ＯＰＢ−３）
インバータ制御手段３０２が動作ＯＰＢ−３を行なうようにインバータ１４を制御する場合、モータ制御用相電圧演算部４０は、判定手段３０１からの信号ＴＵＰＳ１に応じて、負荷駆動装置１００が搭載されたハイブリッド自動車または電気自動車がクリープ走行するときのクリープトルク以下のトルク指令値ＴＲ＿Ｗを設定し、その設定したトルク指令値ＴＲ＿Ｗ、電圧センサー１３からの電圧Ｖｍおよび電流センサー２１からのモータ電流ＭＣＲＴに基づいて交流モータＭ１の各相に印加する電圧を計算してインバータ用ＰＷＭ信号変換部４２へ出力する。

そして、インバータ用ＰＷＭ信号変換部４２は、判定手段３０１からの信号ＴＵＰＳ１に応じて、通常動作時のスイッチング周波数ｆ０よりも高いスイッチング周波数ｆｈを設定し、その設定したスイッチング周波数ｆｈと、モータ制御用相電圧演算部４０から受けた交流モータＭ１の各相に印加する電圧とに基づいて、実際にインバータ１４の各ＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８をオン／オフする信号ＰＷＭ＿Ｗを生成して各ＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８へ出力する。

これにより、インバータ１４は、ＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８のスイッチング周波数を通常動作時のスイッチング周波数ｆ０よりも高いスイッチング周波数ｆｈに設定して交流モータＭ１のトルクがクリープトルク以下になる電流を流す。

（動作ＯＰＢ−４）
また、インバータ制御手段３０２が動作ＯＰＢ−４を行なうようにインバータ１４を制御する場合、インバータ制御手段３０２は、図４に示すインバータ制御手段３０２Ａからなり、駆動電流指令演算部５０は、判定手段３０１からの信号ＴＵＰＳ１に応じて、零からなる駆動電流指令ｉτｕ，ｉτｖ，ｉτｗを生成して加算器５４へ出力する。そして、加熱電流指令演算部５２は、判定手段３０１からの信号ＴＵＰＳ１に応じて、式（１）により高周波加熱電流指令ｉｈｕ，ｉｈｖ，ｉｈｗを生成して加算器５４へ出力する。

加算器５４は、駆動電流指令演算部５０からの駆動電流指令ｉτｕ，ｉτｖ，ｉτｗと、加熱電流指令演算部５２からの高周波加熱電流指令ｉｈｕ，ｉｈｖ，ｉｈｗとを式（２）に代入して電流指令ｉｕ＊，ｉｖ＊，ｉｗ＊を演算し、その演算した電流指令ｉｕ＊，ｉｖ＊，ｉｗ＊をインバータ制御部５６へ出力する。インバータ制御部５６は、加算器５４から受けた電流指令ｉｕ＊，ｉｖ＊，ｉｗ＊からなるＰＷＭ＿Ｗを生成してインバータ１４の各ＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８へ出力する。

これにより、インバータ１４は、非同期高周波電流を流す。

（動作ＯＰＢ−５）
さらに、インバータ制御手段３０２が動作ＯＰＢ−５を行なうようにインバータ１４を制御する場合、インバータ制御手段３０２は、図５に示すインバータ制御手段３０２Ｂからなり、３相／２相変換部６０は、電流センサー２１からのモータ電流ＭＣＲＴ（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）を回転位置センサーからのセンサー値θを用いて三相二相変換する。すなわち、３相／２相変換部６０は、モータ電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗおよびセンサー値θを式（３）に代入して電流値Ｉｄ，Ｉｑを演算する。そして、３相／２相変換部６０は、演算した電流値Ｉｄを減算器６３へ出力し、演算した電流値Ｉｑを減算器６４へ出力する。

電流指令生成部６２は、外部ＥＣＵからのトルク指令値ＴＲおよびモータ回転数ＭＲＮと、電圧センサー１３からの電圧Ｖｍとに基づいて、トルク指令値ＴＲによって指定されたトルクを出力するための電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を生成し、その生成した電流指令Ｉｄ＊を減算器６３へ出力し、生成した電流指令Ｉｑ＊を減算器６４へ出力する。

ＰＩ制御部６６は、判定手段３０１からの信号ＴＵＰＳ１に応じて、減算器６３，６４からそれぞれ受けた偏差ΔＩｄ，ΔＩｑのうち、減算器６４から受けた偏差ΔＩｑを零に設定し、偏差ΔＩｄ，ΔＩｑ（＝０）に対してＰＩゲインを用いてモータ電流調整用の電圧操作量Ｖｄ，Ｖｑ（＝０）を演算し、その演算した電圧操作量Ｖｄ，Ｖｑ（＝０）を２相／３相変換部６８へ出力する。

２相／３相変換部６８は、ＰＩ制御部６６からの電圧操作量Ｖｄ，Ｖｑ（＝０）を回転位置センサーからのセンサー値θを用いて二相三相変換する。すなわち、２相／３相変換部６８は、ＰＩ制御部６６からの電圧操作量Ｖｄ，Ｖｑ（＝０）および回転位置センサーからのセンサー値θを式（４）に代入して交流モータＭ１の３相コイルに印加する電圧操作量Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを演算する。そして、２相／３相変換部６８は、電圧操作量Ｖｕ，Ｖｖ，ＶｗをＰＷＭ生成部７０へ出力する。

ＰＷＭ生成部７０は、判定手段３０１から信号ＴＵＰＳ１を受けると、２相／３相変換部６８からの電圧操作量Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに基づいて、信号ＰＷＭ＿Ｗを生成し、その生成した信号ＰＷＭ＿Ｗをインバータ１４へ出力する。

これにより、インバータ１４は、ｄ軸のみに電流を流す。

そして、インバータ１４が表１に示す動作ＯＰＢ−３〜ＯＰＢ−５のいずれかを行なうことにより、インバータ１４が加熱され、インバータ温度Ｔｉｎｖが上昇するとともに（ステップＳ２１）、交流モータＭ１も加熱され、モータ温度Ｔｍｏｔも上昇する（ステップＳ２２）。

その後、ステップＳ１９において、素子耐圧Ｖが逆起電圧Ｅよりも高いと判定されるまで、ステップＳ１２〜ステップＳ２２が繰り返し実行される。

そして、ステップＳ１９において、素子耐圧Ｖが逆起電圧Ｅよりも高いと判定されると、判定手段３０１は、信号ＮＲＭ１，ＮＲＭ２を生成してそれぞれインバータ制御手段３０２およびコンバータ制御手段３０３へ出力する。これにより、負荷駆動装置１００の始動が許可される（ステップＳ２３）。

そして、コンバータ制御手段３０３は、判定手段３０１からの信号ＮＲＭ２に応じて、トルク指令値ＴＲおよびモータ回転数ＭＲＮに基づいて電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍを演算し、電圧Ｖｍを電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍに設定するようにＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２をオン／オフするための信号ＰＷＣ＿Ｎを生成して昇圧コンバータ１２へ出力する。これにより、昇圧コンバータ１２は、電圧Ｖｍが電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍに一致するように直流電源Ｂからの直流電圧Ｖｂを電圧Ｖｍへ昇圧してコンデンサＣ１へ供給する。

コンデンサＣ１は、昇圧コンバータ１２からの直流電圧を平滑化してインバータ１４へ供給する。

インバータ制御手段３０２は、判定手段３０１からの信号ＮＲＭ１に応じて、トルク指令値ＴＲ、モータ回転数ＭＲＮおよび電圧Ｖｍに基づいて、交流モータＭ１の各相に印加する電圧を演算し、その演算した電圧に基づいて、実際にインバータ１４の各ＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８をオン／オフする信号ＰＷＭ＿Ｎを生成し、その生成した信号ＰＷＭ＿Ｎを各ＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８へ出力する。

これにより、インバータ１４の各ＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８は、スイッチング制御され、交流モータＭ１が指令されたトルクを出力するように交流モータＭ１の各相に流す電流を制御する。このようにして、モータ駆動電流が制御され、トルク指令値ＴＲに応じたモータトルクが出力される。そして、一連の動作は終了する。

図１４に示すフローチャートの各ステップのうち、ステップＳ１２，Ｓ１４，Ｓ１６は、図１０に示すフローチャートのステップＳ２に相当する。

また、図１４に示すステップＳ１３，Ｓ１５，Ｓ１７，Ｓ１８，Ｓ１９は、図１０に示すステップＳ３に相当する。図１４のステップＳ１９において、素子耐圧Ｖが逆起電圧Ｅよりも高くない、すなわち、素子耐圧Ｖが逆起電圧Ｅ以下であると判定されることは、図１０のステップＳ３において、雰囲気温度Ｔａｔｍが低温限界Ｔｌｉｍ以下であると判定されることに相当する。図９において、素子耐圧Ｖが逆起電圧Ｅ以下であるとき、雰囲気温度Ｔａｔｍは、低温限界Ｔｌｉｍ以下になるからである。

さらに、図１４に示すステップＳ２０〜ステップＳ２２は、図１０に示すステップＳ４に相当する。

さらに、図１４に示すステップＳ２３は、図１０に示すステップＳ５に相当する。

したがって、図１４に示すフローチャートは、図１０に示すフローチャートと実質的に同じである。

上述したように、負荷駆動装置１００の始動前に素子耐圧Ｖが交流モータＭ１の逆起電圧Ｅよりも高いか否かを判定し、素子耐圧Ｖが逆起電圧Ｅ以下であるとき、素子耐圧Ｖが逆起電圧Ｅよりも高くなるように昇圧コンバータ１２、インバータ１４および交流モータＭ１を昇温し、素子耐圧Ｖが逆起電圧Ｅよりも高くなった後、負荷駆動装置１００の始動が許可されるので、昇圧コンバータ１２およびインバータ１４のＮＰＮトランジスタＱ１〜Ｑ８を素子耐圧Ｖよりも高い電圧が印加されない状態で使用でき、ＮＰＮトランジスタＱ１〜Ｑ８の寿命を長くできる。

［駆動中の動作］
図１５は、負荷駆動装置１００の駆動中の動作を説明するためのフローチャートである。図１５を参照して、ステップＳ３１〜ステップＳ３８は、図１４に示すステップＳ１２〜ステップＳ１９とそれぞれ同じである。したがって、ステップＳ３１〜ステップＳ３８の詳細な説明を省略する。

ステップＳ３８において、素子耐圧Ｖが逆起電圧Ｅよりも大きくない、すなわち、素子耐圧Ｖが逆起電圧Ｅ以下であると判定されたとき、制御装置３０の判定手段３０１は、信号ＴＵＰＤ１，ＴＵＰＤ２を生成してそれぞれインバータ制御手段３０２およびコンバータ制御手段３０３へ出力する。

コンバータ制御手段３０３は、判定手段３０１からの信号ＴＵＰＤ２に応じて、表２に示す動作ＯＰＤ−１，ＯＰＤ−２のいずれかを行なうように昇圧コンバータ１２を制御し、インバータ制御手段３０２は、判定手段３０１からの信号ＴＵＰＤ１に応じて、表２に示す動作ＯＰＤ−３〜ＯＰＤ−５のいずれかを行なうようにインバータ１４を制御する。

これにより、昇圧コンバータ１２、インバータ１４および交流モータＭ１における損失増加動作が行なわれる（ステップＳ３９）。

損失増加動作の詳細について説明する。

（動作ＯＰＤ−１）
コンバータ制御手段３０３が、動作ＯＰＤ−１を行なうように昇圧コンバータ１２を制御する場合、インバータ入力電圧指令演算部８０は、判定手段３０１からの信号ＴＵＰＤ２に応じて、昇圧コンバータ１２の出力電圧Ｖｍの目標電圧を通常動作時よりも高くするための電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍ＿ｈを生成してフィードバック電圧指令演算部８２へ出力する。この場合、インバータ入力電圧指令演算部８０は、図１２の曲線ｋ５に従って各モータ回転数ＭＲＮに対する電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍ＿ｈを生成する。

フィードバック電圧指令演算部８２は、インバータ入力電圧指令演算部８０からの電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍ＿ｈと、電圧センサー１３からの電圧Ｖｍとに基づいて、上述した方法によってフィードバック電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍ＿ｆｂ＿ｈを演算してデューティー比変換部８４へ出力する。

デューティー比変換部８４は、フィードバック電圧指令演算部８２からフィードバック電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍ＿ｆｂ＿ｈを受け、かつ、判定手段３０１から信号ＴＵＰＤ２を受けると、フィードバック電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍ＿ｆｂ＿ｈと電圧センサー１０からの電圧Ｖｂとに基づいて、電圧センサー１３からの出力電圧Ｖｍをフィードバック電圧指令演算部８２からのフィードバック電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍ＿ｆｂ＿ｈに設定するためのデューティー比を演算する。

そして、デューティー比変換部８４は、演算したデューティー比に基づいて、通常動作時のスイッチング周波数ｆ０を設定して昇圧コンバータ１２のＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２をオン／オフするための信号ＰＷＣ＿Ｗを生成し、その生成した信号ＰＷＣ＿ＷをＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２へ出力する。

これにより、昇圧コンバータ１２は、出力電圧Ｖｍが通常動作時よりも高い目標電圧（電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍ＿ｈ）に一致するように直流電源Ｂからの直流電圧を出力電圧Ｖｍに変換し、ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２のスイッチング損失が通常動作時よりも増加する。その結果、コンバータ温度Ｔｃｎｖが上昇する。

（動作ＯＰＤ−２）
コンバータ制御手段３０３が、動作ＯＰＤ−２を行なうように昇圧コンバータ１２を制御する場合、インバータ入力電圧指令演算部８０は、判定手段３０１から信号ＴＵＰＤ２を受けると、トルク指令値ＴＲおよびモータ回転数ＭＲＮに基づいて電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍを演算してフィードバック電圧指令演算部８２へ出力する。

フィードバック電圧指令演算部８２は、インバータ入力電圧指令演算部８０からの電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍと、電圧センサー１３からの電圧Ｖｍとに基づいて、上述した方法によってフィードバック電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍ＿ｆｂを演算してデューティー比変換部８４へ出力する。

デューティー比変換部８４は、フィードバック電圧指令演算部８２からフィードバック電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍ＿ｆｂを受け、かつ、判定手段３０１から信号ＴＵＰＤ２を受けると、フィードバック電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍ＿ｆｂと電圧センサー１０からの電圧Ｖｂとに基づいて、電圧センサー１３からの出力電圧Ｖｍをフィードバック電圧指令演算部８２からのフィードバック電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍ＿ｆｂに設定するためのデューティー比を演算する。

そして、デューティー比変換部８４は、演算したデューティー比に基づいて、通常動作時のスイッチング周波数ｆ０よりも高いスイッチング周波数ｆｈを設定して昇圧コンバータ１２のＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２をオン／オフするための信号ＰＷＣ＿Ｗを生成し、その生成した信号ＰＷＣ＿ＷをＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２へ出力する。

これにより、昇圧コンバータ１２のＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑは、通常動作時よりも高いスイッチング周波数ｆｈでオン／オフされ、ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２のスイッチング損失が通常動作時よりも増加する。その結果、コンバータ温度Ｔｃｎｖが上昇する。

（動作ＯＰＤ−３）
インバータ制御手段３０２が、動作ＯＰＤ−３を行なうようにインバータ１４を制御する場合、モータ制御用相電圧演算部４０は、判定手段３０１から信号ＴＵＰＤ１を受けると、外部ＥＣＵからのトルク指令値ＴＲ、電圧センサー１３からの電圧Ｖｍおよび電流センサー２１からのモータ電流ＭＣＲＴに基づいて交流モータＭ１の各相に印加する電圧を計算してインバータ用ＰＷＭ信号変換部４２へ出力する。

そして、インバータ用ＰＷＭ信号変換部４２は、判定手段３０１から信号ＴＵＰＤ１を受けると、交流モータＭ１のモータ効率を低下させる電流位相θｉを設定し、その設定した電流位相θｉと、モータ制御用相電圧演算部４０から受けた交流モータＭ１の各相に印加する電圧とに基づいて、実際にインバータ１４の各ＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８をオン／オフする信号ＰＷＭ＿Ｗを生成して各ＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８へ出力する。

これにより、交流モータＭ１は、モータ効率が通常動作時よりも低下するように駆動され、通常動作時よりも多くの電流がインバータ１４および交流モータＭ１に流れる。そして、ＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８のスイッチング損失が増加する。その結果、インバータ温度Ｔｉｎｖおよびモータ温度Ｔｍｏｔが上昇する。

（動作ＯＰＤ−４）
インバータ制御手段３０２が、動作ＯＰＤ−４を行なうようにインバータ１４を制御する場合、モータ制御用相電圧演算部４０は、判定手段３０１から信号ＴＵＰＤ１を受けると、外部ＥＣＵからのトルク指令値ＴＲ、電圧センサー１３からの電圧Ｖｍおよび電流センサー２１からのモータ電流ＭＣＲＴに基づいて交流モータＭ１の各相に印加する電圧を計算してインバータ用ＰＷＭ信号変換部４２へ出力する。

そして、インバータ用ＰＷＭ信号変換部４２は、判定手段３０１から信号ＴＵＰＤ１を受けると、ＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８のスイッチング周波数を通常動作時のスイッチング周波数ｆ０よりも高いスイッチング周波数ｆｈに設定し、その設定したスイッチング周波数ｆｈと、モータ制御用相電圧演算部４０から受けた交流モータＭ１の各相に印加する電圧とに基づいて、実際にインバータ１４の各ＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８をオン／オフする信号ＰＷＭ＿Ｗを生成して各ＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８へ出力する。

これにより、ＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８は、通常動作時よりも高いスイッチング周波数ｆｈでオン／オフされ、スイッチング損失が増加する。その結果、インバータ温度Ｔｉｎｖおよびモータ温度Ｔｍｏｔが上昇する。この場合、インバータ１４に流す電流を通常動作時よりも少なくしてＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８のスイッチング周波数を高くした場合は、インバータ温度Ｔｉｎｖを優先的に上昇させることができる。

このように、昇圧コンバータ１２が動作ＯＰＤ−１，ＯＰＤ−２のいずれかを行ない、インバータ１４が動作ＯＰＤ−３，ＯＰＤ−４のいずれかを行なうように制御することにより、昇圧コンバータ１２、インバータ１４および交流モータＭ１における損失が増加する（ステップＳ３９）。

一方、ステップＳ３８において、素子耐圧Ｖが逆起電圧Ｅよりも高いと判定されると、判定手段３０１は、信号ＮＲＭ１，ＮＲＭ２を生成してそれぞれインバータ制御手段３０２およびコンバータ制御手段３０３へ出力する。これにより、負荷駆動装置１００は通常動作を行なう（ステップＳ４０）。

すなわち、コンバータ制御手段３０３は、判定手段３０１からの信号ＮＲＭ２に応じて、トルク指令値ＴＲおよびモータ回転数ＭＲＮに基づいて電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍを演算し、電圧Ｖｍを電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍに設定するようにＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２をオン／オフするための信号ＰＷＣ＿Ｎを生成して昇圧コンバータ１２へ出力する。これにより、昇圧コンバータ１２は、電圧Ｖｍが電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍに一致するように直流電源Ｂからの直流電圧Ｖｂを電圧Ｖｍへ昇圧してコンデンサＣ１へ供給する。

これにより、インバータ１４の各ＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８は、スイッチング制御され、交流モータＭ１が指令されたトルクを出力するように交流モータＭ１の各相に流す電流を制御する。このようにして、モータ駆動電流が制御され、トルク指令値ＴＲに応じたモータトルクが出力される。そして、ステップＳ３９またはステップＳ４０の後、一連の動作は、一旦、終了する。

図１５に示すフローチャートは、負荷駆動装置１００の動作中、一定時間毎に実行される。

そして、図１５に示すフローチャートの各ステップのうち、ステップＳ３１，Ｓ３３，Ｓ３５は、図１０に示すフローチャートのステップＳ２に相当する。

また、図１５に示すステップＳ３２，Ｓ３４，Ｓ３６，Ｓ３７，Ｓ３８は、図１０に示すステップＳ３に相当する。ステップＳ３８において、素子耐圧Ｖが逆起電圧Ｅよりも高くない、すなわち、素子耐圧Ｖが逆起電圧Ｅ以下であると判定されることは、ステップＳ３において、雰囲気温度Ｔａｔｍが低温限界Ｔｌｉｍ以下であると判定されることに相当する。図９において、素子耐圧Ｖが逆起電圧Ｅ以下であるとき、雰囲気温度Ｔａｔｍは、低温限界Ｔｌｉｍ以下になるからである。

さらに、図１５に示すステップＳ３９は、図１０に示すステップＳ４に相当する。

さらに、図１５に示すステップＳ４０は、図１０に示すステップＳ５に相当する。

したがって、図１５に示すフローチャートは、図１０に示すフローチャートと実質的に同じである。

図１６は、負荷駆動装置１００の駆動中の動作を説明するための他のフローチャートである。なお、図１６に示すフローチャートは、交流モータＭ１のモータ回転数ＭＲＮを制限することにより、素子耐圧Ｖが逆起電圧Ｅよりも高くなるように制御するフローチャートである。

図１６を参照して、ステップＳ５１〜ステップＳ５５は、図１４に示すステップＳ１４〜ステップＳ１８とそれぞれ同じであるので、ステップＳ５１〜ステップＳ５５についての説明を省略する。

ステップＳ５５の後、温度センサー２０は、モータ温度Ｔｍｏｔを測定し（ステップＳ５６）、その検出したモータ温度Ｔｍｏｔを制御装置３０へ出力する。制御装置３０の判定手段３０１は、温度センサー２０から受けたモータ温度Ｔｍｏｔに対応する磁束Φ（Ｔｍｏｔ）をマップ（図７に示す直線ｋ１）を参照して抽出する。

そして、判定手段３０１は、ステップＳ５５で算出した素子耐圧Ｖを磁束Φ（Ｔｍｏｔ）により除算して角速度の最大値ωｍａｘ（＝Ｖ／Φ（Ｔｍｏｔ））を演算する（ステップＳ５７）。引き続いて、回転位置センサー（図示せず）は、センサー値θを検出して制御装置３０へ出力し、判定手段３０１は、センサー値θに基づいて角速度ωを演算する。これにより、角速度ωが測定される（ステップＳ５８）。

その後、判定手段３０１は、角速度ωが最大値ωｍａｘよりも小さいか否かを判定する（ステップＳ５９）。

角速度ωが最大値ωｍａｘよりも小さくない、すなわち、角速度ωが最大値ωｍａｘ以上であると判定手段３０１が判定することは、素子耐圧Ｖが逆起電圧Ｅ以下であると判定されることに相当し、角速度ωが最大値ωｍａｘよりも小さいと判定手段３０１が判定することは、素子耐圧Ｖが逆起電圧Ｅよりも高いと判定されることに相当する。角速度ωが最大値ωｍａｘ以上であるとき、その角速度ω（≧ωｍａｘ）を用いて演算された逆起電圧Ｅ（＝ω×Φ（Ｔｍｏｔ））は、素子耐圧Ｖ（＝ωｍａｘ×Φ（Ｔｍｏｔ））以上になり、角速度ωが最大値ωｍａｘよりも小さいとき、その角速度ω（＜ωｍａｘ）を用いて演算された逆起電圧Ｅ（＝ω×Φ（Ｔｍｏｔ））は、素子耐圧Ｖ（＝ωｍａｘ×Φ（Ｔｍｏｔ））よりも小さくなるからである。

角速度ωが最大値ωｍａｘよりも小さくないと判定されると、インバータ制御手段３０２は、交流モータＭ１のトルク制限を行なうようにインバータ１４を制御する。

（動作ＯＰＤ−５）
判定手段３０１は、角速度ωが最大値ωｍａｘよりも小さくないと判定したとき、信号ＴＵＰＤ１，ＮＲＭ２を生成してそれぞれインバータ制御手段３０２およびコンバータ制御手段３０３へ出力する。

コンバータ制御手段３０３は、判定手段３０１からの信号ＮＲＭ２に応じて、通常動作を行なうように昇圧コンバータ１２を制御する。

一方、インバータ制御手段３０２のモータ制御用相電圧演算部４０は、判定手段３０１からの信号ＴＵＰＤ１に応じて、外部ＥＣＵからのトルク指令値ＴＲよりも小さいトルク指令値ＴＲ＿Ｌを設定し、その設定したトルク指令値ＴＲ＿Ｌ、電圧センサー１３からの電圧Ｖｍおよび電流センサー２１からのモータ電流ＭＣＲＴに基づいて交流モータＭ１の各相に印加する電圧を計算してインバータ用ＰＷＭ信号変換部４２へ出力する。

インバータ用ＰＷＭ信号変換部４２は、判定手段３０１から信号ＴＵＰＤ１を受けると、モータ制御用相電圧演算部４０から受けた交流モータＭ１の各相に印加する電圧に基づいて、実際にインバータ１４の各ＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８をオン／オフする信号ＰＷＭ＿Ｗを生成し、その生成した信号ＰＷＭ＿Ｗを各ＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８へ出力する。

これにより、インバータ１４は、交流モータＭ１の角速度を制限して交流モータＭ１を駆動する（ステップＳ６０）。その結果、交流モータＭ１の逆起電圧Ｅは、各モータ温度Ｔｍｏｔに対して低下する。すなわち、図９において、直線ｋ３が下方向へ平行移動する。

一方、ステップＳ５９において、角速度ωが最大値ωｍａｘよりも小さいと判定されたとき、判定手段３０１は、信号ＮＲＭ１，ＮＲＭ２を生成してそれぞれインバータ制御手段３０２およびコンバータ制御手段３０３へ出力する。これにより、負荷駆動装置１００は通常動作を行なう（ステップＳ６１）。

これにより、インバータ１４の各ＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８は、スイッチング制御され、交流モータＭ１が指令されたトルクを出力するように交流モータＭ１の各相に流す電流を制御する。このようにして、モータ駆動電流が制御され、トルク指令値ＴＲに応じたモータトルクが出力される。そして、ステップＳ６０またはステップＳ６１の後、一連の動作は、一旦、終了する。

図１６に示すフローチャートは、負荷駆動装置１００の動作中、一定時間毎に実行される。

そして、図１６に示すフローチャートの各ステップのうち、ステップＳ５１，Ｓ５３，Ｓ５６は、図１０に示すフローチャートのステップＳ２に相当する。

また、図１６に示すステップＳ５２，Ｓ５４，Ｓ５５，Ｓ５７，Ｓ５８，Ｓ５９は、図１０に示すステップＳ３に相当する。ステップＳ５９において、角速度ωが最大値ωｍａｘよりも小さくない、すなわち、角速度ωが最大値ωｍａｘ以上であると判定されることは、ステップＳ３において、雰囲気温度Ｔａｔｍが低温限界Ｔｌｉｍ以下であると判定されることに相当する。角速度ωが最大値ωｍａｘ以上であるとき、逆起電圧Ｅは素子耐圧Ｖ以上であると判定され、図９において、逆起電圧Ｅが素子耐圧Ｖ以上であるとき、雰囲気温度Ｔａｔｍは、低温限界Ｔｌｉｍ以下になるからである。

さらに、図１６に示すステップＳ６０は、図１０に示すステップＳ４に相当する。

さらに、図１６に示すステップＳ６１は、図１０に示すステップＳ５に相当する。

したがって、図１６に示すフローチャートは、図１０に示すフローチャートと実質的に同じである。

上述したように、負荷駆動装置１００の動作中に素子耐圧Ｖが交流モータＭ１の逆起電圧Ｅよりも高いか否かを判定し、素子耐圧Ｖが逆起電圧Ｅ以下であるとき、素子耐圧Ｖが逆起電圧Ｅよりも高くなるように昇圧コンバータ１２、インバータ１４および交流モータＭ１を昇温し、素子耐圧Ｖが逆起電圧Ｅよりも高くなった後、負荷駆動装置１００は通常動作を行なうので、昇圧コンバータ１２およびインバータ１４のＮＰＮトランジスタＱ１〜Ｑ８を素子耐圧Ｖよりも高い電圧が印加されない状態で使用でき、ＮＰＮトランジスタＱ１〜Ｑ８の寿命を長くできる。

また、負荷駆動装置１００の動作中に素子耐圧Ｖが交流モータＭ１の逆起電圧Ｅよりも高いか否かを判定し、素子耐圧Ｖが逆起電圧Ｅ以下であるとき、素子耐圧Ｖが逆起電圧Ｅよりも高くなるように交流モータＭ１の角速度（トルク）を制限し、素子耐圧Ｖが逆起電圧Ｅよりも高くなった後、負荷駆動装置１００は通常動作を行なうので、昇圧コンバータ１２およびインバータ１４のＮＰＮトランジスタＱ１〜Ｑ８を素子耐圧Ｖよりも高い電圧が印加されない状態で使用でき、ＮＰＮトランジスタＱ１〜Ｑ８の寿命を長くできる。

なお、上記においては、負荷駆動装置１００の雰囲気温度Ｔａｔｍが低温限界Ｔｌｉｍ以下であるとき、昇圧コンバータ１２およびインバータ１４の両方を昇温すると説明したが、この発明においては、これに限らず、昇圧コンバータ１２およびインバータ１４のいずれか一方だけを昇温するようにしてもよい。昇圧コンバータ１２を構成するＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２の素子耐圧Ｖｃｎｖと、インバータ１４を構成するＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８の素子耐圧Ｖｉｎｖとが異なる場合もあるからである。

したがって、Ｖｃｎｖ＞Ｅ、かつ、Ｖｃｎｖ＞Ｖｉｎｖであるときは、インバータ１４のみを昇温すればよく、Ｖｉｎｖ＞Ｅ、かつ、Ｖｉｎｖ＞Ｖｃｎｖであるときは、昇圧コンバータ１２のみを昇温すればよい。

また、上記においては、負荷駆動装置１００は、昇圧コンバータ１２を含むとして説明したが、この発明においては、負荷駆動装置１００は、昇圧コンバータ１２を含んでいなくてもよい。その場合、雰囲気温度Ｔａｔｍが低温限界Ｔｌｉｍ以下であると判定されると、制御装置３０は、素子耐圧Ｖが逆起電圧Ｅよりも高くなるようにインバータ１４および／または交流モータＭ１を制御する。

さらに、この発明においては、昇圧コンバータ１２およびインバータ１４は、交流モータＭ１を駆動する「駆動回路」を構成し、この発明は、負荷駆動装置１００の雰囲気温度Ｔａｔｍが低温限界Ｔｌｉｍ以下であるとき、素子耐圧Ｖが逆起電圧Ｅよりも高くなるように駆動回路（昇圧コンバータ１２およびインバータ１４）および／または交流モータＭ１を制御するものであればよい。

そして、雰囲気温度Ｔａｔｍが低温限界Ｔｌｉｍ以下であるときに、素子耐圧Ｖが逆起電圧Ｅよりも高くなるように駆動回路を制御する場合、温度が上昇するように昇圧コンバータ１２および／またはインバータ１４を制御すればよい。

さらに、この発明においては、ＮＰＮトランジスタに代えてＩＧＢＴおよびＭＯＳトランジスタを用いてもよく、一般的には、スイッチング素子を用いることができる。

さらに、温度センサー１８〜２０は、負荷駆動装置１００の雰囲気温度Ｔａｔｍを検出する「温度センサー」を構成する。負荷駆動装置１００の始動前においては、コンバータ温度Ｔｃｎｖ、インバータ温度Ｔｉｎｖおよびモータ温度Ｔｍｏｔは等しいので、コンバータ温度Ｔｃｎｖ、インバータ温度Ｔｉｎｖおよびモータ温度Ｔｍｏｔが雰囲気温度Ｔａｔｍになり、負荷駆動装置１００の動作中においては、コンバータ温度Ｔｃｎｖ、インバータ温度Ｔｉｎｖおよびモータ温度Ｔｍｏｔのいずれかが雰囲気温度Ｔａｔｍになるからである。

素子耐圧Ｖの温度依存性（図９に示す直線ｋ２）と逆起電圧Ｅの温度依存性（図９に示す直線ｋ３）とに基づいて低温限界Ｔｌｉｍを検出する判定手段３０１は、雰囲気温度の低下に伴って素子耐圧Ｖが逆起電圧Ｅ以下になり始める低温限界を検出する「検出手段」を構成する。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明は、スイッチング動作を行なうスイッチング素子の寿命を長くできる負荷駆動装置に適用される。

この発明の実施の形態による負荷駆動装置の概略図である。図１に示す制御装置の機能ブロック図である。図２に示すインバータ制御手段の機能ブロック図である。図２に示すインバータ制御手段の他の機能ブロック図である。図２に示すインバータ制御手段のさらに他の機能ブロック図である。図２に示すコンバータ制御手段の機能ブロック図である。磁束とモータ温度との関係を示す図である。ＮＰＮトランジスタの素子耐圧Ｖと素子温度（コンバータ温度またはインバータ温度）との関係を示す図である。素子耐圧またはモータ逆起電圧と温度との関係を示す図である。素子耐圧が逆起電圧よりも高くなる温度領域で負荷駆動装置を動作させるためのフローチャートである。コンデンサの両端の電圧およびコンバータ電流のタイミングチャートである。コンデンサの両端の電圧とモータ回転数との関係を示す図である。モータのトルクとモータに流れる電流の電流位相との関係を示す図である。負荷駆動装置の始動前の動作を説明するためのフローチャートである。負荷駆動装置の駆動中の動作を説明するためのフローチャートである。負荷駆動装置の駆動中の動作を説明するための他のフローチャートである。

符号の説明

１０，１３電圧センサー、１２昇圧コンバータ、１４インバータ、１５Ｕ相アーム、１６Ｖ相アーム、１７Ｗ相アーム、１８〜２０温度センサー、２１電流センサー、３０制御装置、４０モータ制御用相電圧演算部、４２インバータ用ＰＷＭ信号変換部、５０駆動電流指令演算部、５２加熱電流指令演算部、５４加算器、５６インバータ制御部、６０３相／２相変換部、６２電流指令生成部、６３，６４減算器、６６ＰＩ制御部、６８２相／３相変換部、７０ＰＷＭ生成部、８０インバータ入力電圧指令演算部、８２フィードバック電圧指令演算部、８４デューティー比変換部、１００負荷駆動装置、３０１判定手段、３０２，３０２Ａ，３０２Ｂインバータ制御手段、３０３コンバータ制御手段、Ｂ直流電源、Ｃ１コンデンサ、Ｑ１〜Ｑ８ＮＰＮトランジスタ、Ｄ１〜Ｄ８ダイオード、Ｌ１リアクトル、Ｍ１交流モータ。

Claims

逆起電圧が温度の低下に伴って高くなるモータを駆動する負荷駆動装置であって、
電源と、
素子耐圧が温度の低下に伴って低下するスイッチング素子を含み、前記電源から電力を受けて前記モータを駆動する駆動回路と、
前記負荷駆動装置の雰囲気温度を検出する温度センサーと、
前記素子耐圧の温度依存性と前記逆起電圧の温度依存性とに基づいて、前記素子耐圧が前記逆起電圧以下になり始める低温限界を検出する検出手段と、
前記雰囲気温度が前記低温限界以下であるとき、前記素子耐圧が前記逆起電圧よりも高くなるように前記モータおよび／または前記駆動回路を制御する制御手段とを備える負荷駆動装置。
前記制御手段は、前記雰囲気温度が前記低温限界以下であるとき、前記駆動回路に通電制御を行なう、請求項１に記載の負荷駆動装置。
前記駆動回路は、
第１のスイッチング素子を含み、前記モータを駆動するインバータと、
第２のスイッチング素子を含み、前記電源と前記インバータとの間で電圧を変換する電圧変換器とからなり、
前記制御手段は、前記雰囲気温度が前記低温限界以下であるとき、前記電圧変換器および／または前記インバータに通電制御を行なう、請求項２に記載の負荷駆動装置。
前記制御手段は、昇圧動作と降圧動作とを交互に行なうように前記電圧変換器を制御する、請求項３に記載の負荷駆動装置。
前記制御手段は、前記第２のスイッチング素子のスイッチング周波数を通常動作時よりも高くして昇圧動作を行なうように前記電圧変換器を制御する、請求項３に記載の負荷駆動装置。
前記制御手段は、前記第１のスイッチング素子のスイッチング損失が通常動作時よりも大きくなるように前記インバータを制御する、請求項３に記載の負荷駆動装置。
前記モータが前記電源の電源電圧によって発生可能な駆動トルクを所定のトルクとしたとき、
前記制御手段は、前記モータが発生する駆動トルクを前記所定のトルク以下に抑制して前記駆動回路に通電制御を行なう、請求項２から請求項６のいずれか１項に記載の負荷駆動装置。
前記制御手段は、前記モータが前記駆動トルクを発生しないように前記駆動回路に通電制御を行なう、請求項７に記載の負荷駆動装置。
前記制御手段は、前記通電制御を行なった後に前記雰囲気温度が前記低温限界よりも高くなると、通常動作を行なうように前記駆動回路を制御する、請求項２から請求項８のいずれか１項に記載の負荷駆動装置。
前記制御手段は、昇圧動作における目標電圧を通常動作時よりも高く設定して前記電圧変換器を制御する、請求項３に記載の負荷駆動装置。