JP2011055676A - モータ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリ電流（直流電源と昇圧コンバータとの間を流れる電流）の極性が切り替わる電流ゼロクロスによるシステム電圧の変動を抑制できるようにする。
【解決手段】アクセル開度と、第１及び第２の交流モータ１１，１２の合算電力と、バッテリ電圧ＶＬ（直流電源１３の電圧）とに基づいてバッテリ電流ＩＢを求め、そのバッテリ電流ＩＢの挙動からバッテリ電流ＩＢの極性が切り替わる電流ゼロクロスの発生を予測する。そして、電流ゼロクロスの発生を予測したときに、該電流ゼロクロスによるシステム電圧ＶＨの変動を抑制するように交流モータ（第１及び第２の交流モータ１１，１２のうちの一方又は両方）のトルク指令値を補正することで、電流ゼロクロスによるシステム電圧ＶＨの変動を抑制する。この場合、電流ゼロクロスを判定するためのセンサ（例えば電流センサ等）を新たに設ける必要がなく、低コスト化の要求を満たすことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、直流電源の電圧を昇圧コンバータで変換してシステム電圧を発生させ、このシステム電圧によってインバータを介して交流モータを駆動するモータ制御装置に関する発明である。

車両の動力源として交流モータを搭載した電気自動車やハイブリッド車においては、直流電源（二次電池）の電圧を昇圧コンバータで昇圧した直流電圧を電源ラインに発生させ、この電源ラインに、インバータを介して交流モータを接続し、昇圧コンバータで昇圧した直流電圧をインバータで交流電圧に変換して交流モータを駆動したり、交流モータで発電した交流電圧をインバータで直流電圧に変換して、この直流電圧を昇圧コンバータで降圧して直流電源に回収させるようにしたものがある。

このような昇圧コンバータを備えたシステムにおいては、特許文献１（特開２００６−３１１６３５号公報）に記載されているように、昇圧コンバータのリアクトルを流れる電流（リアクトル電流）を検出する電流センサを設け、この電流センサで検出したリアクトル電流と昇圧コンバータの入力電圧とに基づいて昇圧コンバータの出力電圧を演算し、その出力電圧を指令値に近付けるように昇圧コンバータをフィードバック制御することで、昇圧コンバータを応答良く制御するようにしたものがある。

また、特許文献２（特開２００４−１２０８４４号公報）に記載されているように、インバータの出力情報（出力電力又は出力電力指令値）に基づいて昇圧コンバータの電流経路（電流の方向）を判断し、その電流経路の判断結果に応じて昇圧コンバータのスイッチング素子に指令するデューティ比を補正することで、昇圧コンバータの出力電圧の変動を抑制するようにしたものがある。

特開２００６−３１１６３５号公報（第２頁等） 特開２００４−１２０８４４号公報（第２頁等）

ところで、昇圧コンバータにおいて、直流電源の電圧を昇圧して電源ラインにシステム電圧を発生させる“力行”と、システム電圧を降圧して直流電源に電力を戻す“回生”とが切り替わると、直流電源と昇圧コンバータとの間を流れる電流（厳密にはリアクトルに流れる電流だが、以降バッテリ電流と同意とし、バッテリ電流として扱う）の極性（電流の方向）が切り替わる“電流ゼロクロス”が発生するが、その電流ゼロクロスに伴って、システム電圧（昇圧コンバータの出力電圧）が変動するという問題がある。特に力行から回生に切り替わる際には、電流ゼロクロスによりシステム電圧が増大方向に変動するため、電源ラインに接続された電子機器に過電圧が印加されてしまう可能性がある。

この対策として、上記特許文献１の技術や上記特許文献２の技術を利用して、システム電圧（昇圧コンバータの出力電圧）の変動を抑制することが考えられる。しかし、上記特許文献１の技術では、リアクトル電流を検出する電流センサを新たに設ける必要があり、近年の重要な技術的課題である低コスト化の要求を満たすことができない。また、上記特許文献２の技術では、インバータの出力情報のみに基づいて昇圧コンバータの電流経路（電流の方向）を判断するため、特に１つの昇圧コンバータに対して複数のインバータを備えたシステムでは、昇圧コンバータの電流経路を精度良く判断することができず、電流ゼロクロスによるシステム電圧の変動を抑制するのが困難である。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、低コスト化の要求を満たしながら、電流ゼロクロスによるシステム電圧の変動を抑制することができるモータ制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、直流電源の電圧を変換して電源ラインにシステム電圧を発生させる昇圧コンバータと、電源ラインに接続されたインバータと、該インバータで駆動される交流モータと、昇圧コンバータの出力電圧がシステム電圧の目標値になるように昇圧コンバータを制御すると共に所定の操作信号に基づいてインバータを制御して交流モータを駆動するモータ制御手段とを備えたモータ制御装置において、操作信号と交流モータの電力と直流電源の電圧とに基づいて直流電源と昇圧コンバータとの間を流れる電流の極性が切り替わる電流ゼロクロスの発生を予測する電流ゼロクロス予測手段と、この電流ゼロクロス予測手段で電流ゼロクロスの発生を予測したときに該電流ゼロクロスによるシステム電圧の変動を抑制するように交流モータと昇圧コンバータのうちの少なくとも一方の制御量を補正するシステム電圧変動抑制手段とを備えた構成としたものである。

バッテリ電流（直流電源と昇圧コンバータとの間を流れる電流）は、操作信号や交流モータの電力やバッテリ電圧（直流電源の電圧）に応じて変化するため、操作信号と交流モータの電力とバッテリ電圧とを用いれば、バッテリ電流を精度良く判定することができ、そのバッテリ電流の挙動から電流極性が切り替わる電流ゼロクロスの発生を精度良く予測することができる。そして、電流ゼロクロスの発生を予測したときに、該電流ゼロクロスによるシステム電圧の変動を抑制するように交流モータと昇圧コンバータのうちの少なくとも一方の制御量（例えば交流モータのトルク指令値や昇圧コンバータの通電デューティ比）を補正することで、電流ゼロクロスによるシステム電圧の変動を抑制することができる。しかも、電流ゼロクロスを判定するためのセンサ（例えば電流センサ等）を新たに設ける必要がなく、近年の重要な技術的課題である低コスト化の要求を満たすことができる。

また、請求項２のように、直流電源の電圧を変換して電源ラインにシステム電圧を発生させる昇圧コンバータと、電源ラインに接続されたインバータと、該インバータで駆動される交流モータと、昇圧コンバータの出力電圧がシステム電圧の目標値になるように昇圧コンバータの通電デューティ比を制御すると共に所定の操作信号に基づいてインバータを制御して交流モータを駆動するモータ制御手段とを備えたモータ制御装置において、通電デューティ比の指令値と実際値との偏差に基づいて直流電源と昇圧コンバータとの間を流れる電流の極性が切り替わる電流ゼロクロスによるシステム電圧の変動を予測するシステム電圧変動予測手段と、このシステム電圧変動予測手段で電流ゼロクロスによるシステム電圧の変動を予測したときに該システム電圧の変動を抑制するように交流モータと昇圧コンバータのうちの少なくとも一方の制御量を補正するシステム電圧変動抑制手段とを備えた構成としても良い。

本発明者の実験結果から、バッテリ電流（直流電源と昇圧コンバータとの間を流れる電流）の極性が切り替わる電流ゼロクロスの際に、昇圧コンバータのデッドタイム（上下スイッチング素子の短絡防止のため、切り替えに要するオフ時間）の影響で、システム電圧（昇圧コンバータの出力電圧）の変動が最大で２回発生し、その際、システム電圧の変動に伴って、昇圧コンバータの通電デューティ比の指令値と実際値との偏差が変化することが判明した。従って、通電デューティ比の指令値と実際値との偏差を監視すれば、電流ゼロクロスによるシステム電圧の変動を精度良く予測することができる（システム電圧の変動がピークに達する前にシステム電圧が変動し始める時点でシステム電圧の変動を予測することができる）。そして、電流ゼロクロスによるシステム電圧の変動を予測したときに、該システム電圧の変動を抑制するように交流モータと昇圧コンバータのうちの少なくとも一方の制御量（例えば交流モータのトルク指令値や昇圧コンバータの通電デューティ比）を補正することで、電流ゼロクロスによるシステム電圧の変動を抑制することができる。

この場合、請求項３のように、通電デューティ比の指令値と実際値との偏差が第１の閾値を越えたときに電流ゼロクロスによる１回目のシステム電圧の変動を予測し、通電デューティ比の指令値と実際値との偏差が第２の閾値を越えたときに電流ゼロクロスによる２回目のシステム電圧の変動を予測するようにすると良い。このようにすれば、１回目のシステム電圧の変動と２回目のシステム電圧の変動を、それぞれ精度良く予測することができる。

更に、請求項４のように、電流ゼロクロスによるシステム電圧の変動を予測する毎に該システム電圧の変動を抑制するように通電デューティ比を補正するようにしても良い。このようにすれば、１回目のシステム電圧の変動と２回目のシステム電圧の変動を、それぞれ通電デューティ比の補正によって応答良く抑制することができる。しかも、交流モータの制御量（例えば交流モータのトルク指令値）を補正せずに、昇圧コンバータの通電デューティ比の補正だけで対応することができるため、交流モータの制御に大きな影響を及ぼすことなくシステム電圧の変動を抑制することができる。

また、請求項５のように、操作信号と交流モータの電力と直流電源の電圧とに基づいて電流ゼロクロスの発生を予測する電流ゼロクロス予測手段を備え、電流ゼロクロスの発生を予測したときに、通電デューティ比の指令値と実際値との偏差に基づいて電流ゼロクロスによるシステム電圧の変動を予測するようにしても良い。このようにすれば、電流ゼロクロスの発生を予測した上で、通電デューティ比の指令値と実際値との偏差に基づいて電流ゼロクロスによるシステム電圧の変動を予測することができ、電流ゼロクロスによるシステム電圧変動の予測精度を向上させることができる。

また、請求項６のように、交流モータが搭載された車両のアクセルペダルの操作量（以下「アクセル開度」という）を検出するアクセル開度センサを備え、前記操作信号としてアクセル開度センサで検出したアクセル開度に基づいてインバータを制御して交流モータを駆動するシステムに適用する場合には、アクセル開度と交流モータの電力と直流電源の電圧とに基づいて電流ゼロクロスの発生を予測するようにすると良い。このようにすれば、交流モータを搭載した車両（電気自動車やハイブリッド車）において、低コスト化の要求を満たしながら、電流ゼロクロスによるシステム電圧の変動を抑制することができる。

図１は本発明の実施例１におけるモータ制御システムの概略構成図である。 図２は実施例１のシステム電圧変動抑制制御ルーチンの処理の流れを説明するフローチャートである。 図３は交流モータのトルク補正によるシステム電圧変動抑制を説明する図である。 図４は車両の制動力を一定に保つ方法を説明する図である。 図５は電流ゼロクロスの際のバッテリ電流の挙動を説明するタイムチャートである。 図６は電流ゼロクロスの際のシステム電圧、通電デューティ比の指令値と実際値との偏差の挙動等を説明するタイムチャートである。 図７は実施例２のシステム電圧変動抑制制御ルーチンの処理の流れを説明するフローチャートである。 図８の（ａ）は通電デューティ比の補正なしの場合のバッテリ電流の挙動を示すタイムであり、（ｂ）は通電デューティ比の補正ありの場合のバッテリ電流の挙動を示すタイムである。

以下、本発明を実施するための形態をハイブリッド車に適用して具体化した幾つかの実施例を説明する。

本発明の実施例１を図１乃至図４に基づいて説明する。
まず、図１に基づいてハイブリッド車のモータ制御システムの概略構成を説明する。
内燃機関であるエンジン（図示せず）と第１及び第２の交流モータ１１，１２が搭載され、第１の交流モータ１１は、主にエンジンで駆動されて発電する発電機として使用され、第２の交流モータ１２は、主に車両の駆動輪を駆動する動力源として使用される。

二次電池等からなる直流電源１３には、昇圧コンバータ１４が接続され、この昇圧コンバータ１４は、直流電源１３の直流電圧を昇圧して電源ライン１５とアースライン１６との間に直流のシステム電圧を発生させたり、このシステム電圧を降圧して直流電源１３に電力を戻す機能を持つ。電源ライン１５とアースライン１６との間には、システム電圧を平滑化する平滑コンデンサ１７と、システム電圧を検出する電圧センサ１８が接続されている。

更に、電源ライン１５とアースライン１６との間には、電圧制御型の三相の第１及び第２のインバータ１９，２０が接続され、第１のインバータ１９で第１の交流モータ１１が駆動されると共に、第２のインバータ２０で第２の交流モータ１２が駆動される。第１及び第２の交流モータ１１，１２は、それぞれ三相永久磁石式同期モータで、永久磁石が内装されたものであり、それぞれロータの回転位置を検出するロータ回転位置センサ（図示せず）が搭載されている。これらのロータ回転位置センサの出力信号に基づいて交流モータ１１，１２の回転速度が演算される。

昇圧コンバータ１４には、入力コンデンサ２１と、リアクトル２２と、２つのスイッチング素子２３が設けられ、各スイッチング素子２３には、それぞれ還流ダイオード２４が並列に接続されている。また、電圧制御型の三相の第１及び第２のインバータ１９，２０には、それぞれ６つのスイッチング素子２５，２６（上アームの各相のスイッチング素子と下アームの各相のスイッチング素子）が設けられ、各スイッチング素子２５，２６には、それぞれ還流ダイオード２７，２８が並列に接続されている。

第１のインバータ１９は、モータ制御回路２９（モータ制御手段）から出力される三相の電圧指令信号に基づいて、電源ライン１５の直流電圧（昇圧コンバータ１４によって昇圧されたシステム電圧）を三相の交流電圧に変換して第１の交流モータ１１を駆動する。第１の交流モータ１１の各相に流れる電流は、それぞれ電流センサ（図示せず）によって検出される。尚、第１の交流モータ１１の３相のうちの２相に流れる電流を、それぞれ電流センサで検出し、それらの検出値から残りの１相に流れる電流を算出するようにしても良い。

一方、第２のインバータ２０は、モータ制御回路２９から出力される三相の電圧指令信号に基づいて、電源ライン１５の直流電圧（昇圧コンバータ１４によって昇圧されたシステム電圧）を三相の交流電圧に変換して第２の交流モータ１２を駆動する。第２の交流モータ１２の各相に流れる電流は、それぞれ電流センサ（図示せず）によって検出される。尚、第２の交流モータ１２の３相のうちの２相に流れる電流を、それぞれ電流センサで検出し、それらの検出値から残りの１相に流れる電流を算出するようにしても良い。

また、図示しないアクセルペダルの操作量（以下「アクセル開度」という）を検出するアクセル開度センサ３０の出力信号は、モータ制御回路２９に入力される。モータ制御回路２９は、アクセル開度センサ３０で検出したアクセル開度（操作信号）等に基づいて、第１の交流モータ１１のトルク指令値を算出すると共に、第２の交流モータ１２のトルク指令値を算出する。尚、アクセル開度センサ３０の出力信号をメイン制御回路（図示せず）に入力し、このメイン制御回路によって、アクセル開度等に基づいて第１及び第２の交流モータ１１，１２のトルク指令値を算出してモータ制御回路２９に出力するようにしても良い。

モータ制御回路２９は、第１の交流モータ１１をトルク制御する場合、トルク指令値と、第１の交流モータ１１の各相の電流と、第１の交流モータ１１のロータ回転位置とに基づいて、例えば正弦波ＰＷＭ制御方式又は矩形波制御方式等で三相電圧指令信号を生成して第１のインバータ１９に出力する。一方、第２の交流モータ１２をトルク制御する場合、トルク指令値と、第２の交流モータ１２の各相の電流と、第２の交流モータ１２のロータ回転位置とに基づいて、例えば正弦波ＰＷＭ制御方式又は矩形波制御方式等で三相電圧指令信号を生成して第２のインバータ２０に出力する。

また、モータ制御回路２９は、昇圧コンバータ１４の出力特性（例えば入力電圧と出力電圧と通電デューティ比との関係）に基づいて昇圧コンバータ１４の出力電圧がシステム電圧の目標値になるように昇圧コンバータ１４のＦ／Ｆ制御量（フィードフォワード制御量）を算出すると共に、システム電圧の検出値と目標値との偏差を小さくするようにＰＩ制御等により昇圧コンバータ１４のＦ／Ｂ制御量（フィードバック制御量）を算出し、これらのＦ／Ｆ制御量とＦ／Ｂ制御量とを用いて昇圧コンバータ１４の通電デューティ比の指令値を算出する。この通電デューティ比の指令値で昇圧コンバータ１４のスイッチング素子２３を制御して、システム電圧を目標値に制御する。

ところで、昇圧コンバータ１４において、直流電源１３の電圧を昇圧して電源ライン１５にシステム電圧を発生させる“力行”と、システム電圧を降圧して直流電源１３に電力を戻す“回生”とが切り替わると、直流電源１３と昇圧コンバータ１４との間を流れる電流の極性（電流の方向）が切り替わる“電流ゼロクロス”が発生するが、その電流ゼロクロスに伴って、システム電圧（昇圧コンバータ１４の出力電圧）が変動するという問題がある。特に力行から回生に切り替わる際には、電流ゼロクロスによりシステム電圧が増大方向に変動するため、電源ライン１５に接続された電子機器に過電圧が印加されてしまう可能性がある。

この対策として、本実施例１では、モータ制御回路２９により後述する図２のシステム電圧変動抑制制御ルーチンを実行することで、アクセル開度Ａccと、第１及び第２の交流モータ１１，１２の合算電力Ｐmg（第１の交流モータ１１の電力Ｐmg1 と第２の交流モータ１２の電力Ｐmg2 との和）と、バッテリ電圧ＶＬ（直流電源１３の電圧）とに基づいて、バッテリ電流ＩＢ（直流電源１３と昇圧コンバータ１４との間を流れる電流）の極性が切り替わる電流ゼロクロスの発生を予測し、電流ゼロクロスの発生を予測したときに、該電流ゼロクロスによるシステム電圧ＶＨの変動を抑制するように交流モータ（第１及び第２の交流モータ１１，１２のうちの一方又は両方）のトルク指令値を補正する。

ここで、システムの総パワーＰtotal は、第１及び第２の交流モータ１１，１２の合算電力Ｐmg（＝Ｐmg1 ＋Ｐmg2 ）とバッテリ電力Ｐb （直流電源１３の電力）とを用いて下記（１）式により表すことができる。
Ｐtotal ＝Ｐmg＋Ｐb ……（１）

バッテリ電力Ｐb は、バッテリ電圧ＶＬとバッテリ電流ＩＢとを用いて下記（２）式により表すことができる。
Ｐb ＝ＶＬ×ＩＢ ……（２）

上記（１）式と上記（２）式から下記（３）式が得られる。
Ｐtotal ＝Ｐmg＋（ＶＬ×ＩＢ） ……（３）
上記（３）式をバッテリ電流ＩＢについて解くことで下記（４）式が得られる。
ＩＢ＝（Ｐtotal −Ｐmg）／ＶＬ ……（４）

また、アクセル開度Ａccに応じて第１及び第２の交流モータ１１，１２の駆動状態が変化して総パワーＰtotal が変化するため、総パワーＰtotal は、アクセル開度Ａccと係数αとを用いて下記（５）式により表すことができる。
Ｐtotal ＝α×Ａcc ……（５）
上記（４）式と上記（５）式から下記（６）式が得られる。
ＩＢ＝（α×Ａcc−Ｐmg）／ＶＬ ……（６）

上記（６）式により、アクセル開度Ａccと、第１及び第２の交流モータ１１，１２の合算電力Ｐmgと、バッテリ電圧ＶＬとを用いれば、バッテリ電流ＩＢを精度良く判定することができ、そのバッテリ電流ＩＢの挙動からバッテリ電流ＩＢの極性が切り替わる電流ゼロクロスの発生を精度良く予測することができる。そして、電流ゼロクロスの発生を予測したときに、該電流ゼロクロスによるシステム電圧ＶＨの変動を抑制するように交流モータ（第１及び第２の交流モータ１１，１２のうちの一方又は両方）のトルク指令値を補正することで、電流ゼロクロスによるシステム電圧ＶＨの変動を抑制することができる。

以下、モータ制御回路２９が実行する図２のシステム電圧変動抑制制御ルーチンの処理内容を説明する。
図２に示すシステム電圧変動抑制制御ルーチンは、モータ制御回路２９の電源オン中に所定周期で繰り返し実行される。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ１０１で、アクセル開度が急変化（急増加又は急減少）したか否かを、例えば、アクセル開度の所定時間当りの変化量（増加量又は減少量）が所定値以上であるか否かによって判定する。

このステップ１０１で、アクセル開度が急変化したと判定された場合には、昇圧コンバータ１４の力行と回生とが切り替わってバッテリ電流ＩＢの極性が切り替わる電流ゼロクロスが発生する可能性があると判断して、ステップ１０２に進み、アクセル開度Ａccと、第１及び第２の交流モータ１１，１２の合算電力Ｐmgと、バッテリ電圧ＶＬとを用いて、次式［上記（６）式］によりバッテリ電流ＩＢを求める。
ＩＢ＝（α×Ａcc−Ｐmg）／ＶＬ

この後、ステップ１０３に進み、バッテリ電流ＩＢの挙動からバッテリ電流ＩＢの極性が切り替わる電流ゼロクロスが発生するか否かを予測する。この場合、例えば、バッテリ電流ＩＢがプラス側で０付近の所定範囲内（０≦ＩＢ≦Ｋ）で且つバッテリ電流ＩＢの所定時間当りの減少量が所定値以上であるか否か、又は、バッテリ電流ＩＢがマイナス側で０付近の所定範囲内（−Ｋ≦ＩＢ≦０）で且つバッテリ電流ＩＢの所定時間当りの増加量が所定値以上であるか否かによって、電流ゼロクロスが発生するか否かを予測する。これらのステップ１０１〜１０３の処理が特許請求の範囲でいう電流ゼロクロス予測手段としての役割を果たす。

このステップ１０３で、バッテリ電流ＩＢの極性が切り替わる電流ゼロクロスが発生すると予測されたときに、ステップ１０４に進み、電流ゼロクロスによるシステム電圧ＶＨの変動を抑制するように交流モータ（第１及び第２の交流モータ１１，１２のうちの一方又は両方）のトルク指令値を補正する。この場合、例えば、図３に示すように、予め実験データや設計データ等に基づいて電流ゼロクロスによるシステム電圧ＶＨの変動パターン（ピーク値、変化率等）を記憶しておき、そのシステム電圧ＶＨの変動による電圧変化分を、交流モータ（第１及び第２の交流モータ１１，１２のうちの一方又は両方）のトルク補正による電圧変化分で打ち消すように、交流モータ（第１及び第２の交流モータ１１，１２のうちの一方又は両方）のトルク指令値を補正する。これにより、電流ゼロクロスによるシステム電圧ＶＨの変動を抑制する。

更に、図４に示すように、車両の減速時に第２の交流モータ１２による回生ブレーキの制動力を減少させる方向に第２の交流モータ１２のトルク指令値を補正する場合には、その回生ブレーキの制動力の減少分を補うように、油圧式ブレーキ装置の制動力を増加させて、車両の制動力を一定に保つようにすると良い。このステップ１０４の処理が特許請求の範囲でいうシステム電圧変動抑制手段としての役割を果たす。

以上説明した本実施例１では、アクセル開度Ａccと第１及び第２の交流モータ１１，１２の合算電力Ｐmgとバッテリ電圧ＶＬとに基づいてバッテリ電流ＩＢを求め、そのバッテリ電流ＩＢの挙動からバッテリ電流ＩＢの極性が切り替わる電流ゼロクロスの発生を予測するようにしたので、電流ゼロクロスの発生を精度良く予測することができる。そして、電流ゼロクロスの発生を予測したときに、該電流ゼロクロスによるシステム電圧ＶＨの変動を抑制するように交流モータ（第１及び第２の交流モータ１１，１２のうちの一方又は両方）のトルク指令値を補正するようにしたので、電流ゼロクロスによるシステム電圧ＶＨの変動を抑制することができる。しかも、電流ゼロクロスを判定するためのセンサ（例えばリアクトル部に電流センサ等）を新たに設ける必要がなく、近年の重要な技術的課題である低コスト化の要求を満たすことができる。

尚、上記実施例１では、電流ゼロクロスの発生を予測したときに、交流モータ（第１及び第２の交流モータ１１，１２のうちの一方又は両方）のトルク指令値を補正するようにしたが、昇圧コンバータ１４の通電デューティ比を補正するようにしても良い。或は、交流モータ（第１及び第２の交流モータ１１，１２のうちの一方又は両方）のトルク指令値と昇圧コンバータ１４の通電デューティ比を両方とも補正するようにしても良い。

次に、図５乃至図８を用いて本発明の実施例２を説明する。但し、前記実施例１と実質的に同一部分については説明を省略又は簡略化し、主として前記実施例１と異なる部分について説明する。

まず、図５及び図６に基づいて本発明者の実験結果を説明する。
以下の説明では、昇圧コンバータ１４のスイッチングにより振動するバッテリ電流ＩＢの上側ピーク値をＩＢmax と表記し、下側ピークをＩＢmin と表記する。

図５及び図６に示すように、例えば、昇圧コンバータ１４の力行から回生に移行してバッテリ電流ＩＢの極性が切り替わる電流ゼロクロスの際に、（Ａ）バッテリ電流ＩＢの下側ピークＩＢmin が０よりも大きい領域Ａ（ＩＢmin ＞０）では、昇圧コンバータ１４は通常の力行動作を実行して、昇圧コンバータ１４の通電デューティ比の指令値ｄuty と実際値ｄuty(real) との偏差Δｄuty がほぼ０となる。
Δｄuty ＝ｄuty −ｄuty(real) ＝０

（Ｂ）バッテリ電流ＩＢの上側ピーク値ＩＢmax が０よりも大きく且つバッテリ電流ＩＢの下側ピークＩＢmin が０よりも小さい領域Ｂ（ＩＢmin ＜０＜ＩＢmax ）では、領域Ａから領域Ｂに移行する際に、昇圧コンバータ１４のデッドタイム（スイッチング素子２３の切り替えに要する時間）の影響で、バッテリ電流ＩＢがあまり変化しない停滞期間が発生し、その余剰電力でシステム電圧ＶＨが上昇して、システム電圧ＶＨの変動が発生する。

このシステム電圧ＶＨの変動に伴って、昇圧コンバータ１４の通電デューティ比の指令値ｄuty がデッドタイム相当分Ｔdead（＝デッドタイム期間／スイッチング周期×１００）だけ増加する。これにより、領域Ｂで要求される通電デューティ比の指令値ｄuty となり、システム電圧ＶＨの変動が低減される。従って、領域Ｂでは、システム電圧の変動ＶＨに伴って、通電デューティ比の指令値ｄuty と実際値ｄuty(real) との偏差Δｄuty がデッドタイム相当分Ｔdeadまで増加する。
Δｄuty ＝ｄuty −ｄuty(real) ＝Ｔdead

（Ｃ）バッテリ電流ＩＢの上側ピーク値ＩＢmax が０よりも小さい領域Ｃ（ＩＢmax ＜０）では、領域Ｂから領域Ｃに移行する際に、昇圧コンバータ１４のデッドタイムの影響で、バッテリ電流ＩＢがあまり変化しない停滞期間が発生し、その余剰電力でシステム電圧ＶＨが上昇して、再びシステム電圧ＶＨの変動が発生する。

このシステム電圧ＶＨの変動に伴って、昇圧コンバータ１４の通電デューティ比の指令値ｄuty が更にデッドタイム相当分Ｔdeadだけ増加する。これにより、領域Ｃで要求される通電デューティ比の指令値ｄuty となり、システム電圧ＶＨの変動が低減される。従って、領域Ｃでは、システム電圧の変動ＶＨに伴って、通電デューティ比の指令値ｄuty と実際値ｄuty(real) との偏差Δｄuty が更にデッドタイム相当分Ｔdeadだけ増加する。
Δｄuty ＝ｄuty −ｄuty(real) ＝Ｔdead＋Ｔdead

この実験結果から、バッテリ電流ＩＢの極性が切り替わる電流ゼロクロスの際に、昇圧コンバータ１４のデッドタイムの影響により、システム電圧ＶＨの変動が２回発生し、その際、システム電圧ＶＨの変動に伴って、昇圧コンバータ１４の通電デューティ比の指令値ｄuty と実際値ｄuty(real) との偏差Δｄuty が変化することが判明した。従って、通電デューティ比の指令値ｄuty と実際値ｄuty(real) との偏差Δｄuty を監視すれば、電流ゼロクロスによるシステム電圧ＶＨの変動を精度良く予測することができる（システム電圧ＶＨの変動がピークに達する前にシステム電圧ＶＨが変動し始める時点でシステム電圧ＶＨの変動を予測することができる）。

そこで、本実施例２では、後述する図７のシステム電圧変動抑制制御ルーチンを実行することで、通電デューティ比の指令値ｄuty と実際値ｄuty(real) との偏差Δｄuty が第１の閾値を越えたときに、電流ゼロクロスによる１回目のシステム電圧ＶＨの変動を予測し、その後、通電デューティ比の指令値ｄuty と実際値ｄuty(real) との偏差Δｄuty が第２の閾値を越えたときに、電流ゼロクロスによる２回目のシステム電圧ＶＨの変動を予測する。そして、電流ゼロクロスによるシステム電圧ＶＨの変動を予測する毎に、該システム電圧ＶＨの変動を抑制するように通電デューティ比の指令値ｄuty を補正する。

以下、本実施例２で、モータ制御回路２９が実行する図７のシステム電圧変動抑制制御ルーチンの処理内容を説明する。
図７に示すシステム電圧変動抑制制御ルーチンは、モータ制御回路２９の電源オン中に所定周期で繰り返し実行される。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ２０１で、アクセル開度が急変化（急増加又は急減少）したか否かを判定し、アクセル開度が急変化したと判定された場合には、昇圧コンバータ１４の力行と回生とが切り替わってバッテリ電流ＩＢの極性が切り替わる電流ゼロクロスが発生する可能性があると判断して、ステップ２０２に進み、アクセル開度Ａccと、第１及び第２の交流モータ１１，１２の合算電力Ｐmgと、バッテリ電圧ＶＬとを用いて、次式［上記（６）式］によりバッテリ電流ＩＢを求める。
ＩＢ＝（α×Ａcc−Ｐmg）／ＶＬ

この後、ステップ２０３に進み、バッテリ電流ＩＢの挙動からバッテリ電流ＩＢの極性が切り替わる電流ゼロクロスが発生するか否かを予測し、バッテリ電流ＩＢの極性が切り替わる電流ゼロクロスが発生すると予測されたときに、ステップ２０４に進み、昇圧コンバータ１４の通電デューティ比の指令値ｄuty （＝Ｆ／Ｆ制御量＋Ｆ／Ｂ制御量）を読み込んだ後、ステップ２０５に進み、バッテリ電圧ＶＬ（昇圧コンバータ１４の入力電圧）とシステム電圧ＶＨ（昇圧コンバータ１４の出力電圧）とを用いて、次式により通電デューティ比の実際値ｄuty(real) を算出する。
実際値ｄuty(real) ＝実際値ＶＬ／実際値ＶＨ×１００

この後、ステップ２０６に進み、通電デューティ比の指令値ｄuty と実際値ｄuty(real) との偏差Δｄuty の絶対値が第１の閾値（例えば０よりも少し大きい値）を越えたか否かによって、電流ゼロクロスによる１回目のシステム電圧ＶＨの変動が発生するか否かを予測する。

このステップ２０６で、通電デューティ比の指令値ｄuty と実際値ｄuty(real) との偏差Δｄuty の絶対値が第１の閾値を越えたと判定されたときに、電流ゼロクロスによる１回目のシステム電圧ＶＨの変動が発生すると予測して、ステップ２０７に進み、システム電圧ＶＨの変動を抑制するように通電デューティ比の指令値ｄuty をデッドタイム相当分Ｔdeadだけ補正して、通電デューティ比の最終的な指令値ｄuty(f1) を求める。
ｄuty(f1) ＝ｄuty ＋Ｔdead

この後、ステップ２０８に進み、通電デューティ比の指令値ｄuty と実際値ｄuty(real) との偏差Δｄuty の絶対値が第２の閾値（例えばデッドタイム相当分Ｔdeadよりも少し大きい値）を越えたか否かによって、電流ゼロクロスによる２回目のシステム電圧ＶＨの変動が発生するか否かを予測する。

このステップ２０８で、通電デューティ比の指令値ｄuty と実際値ｄuty(real) との偏差Δｄuty の絶対値が第２の閾値を越えたと判定されたときに、電流ゼロクロスによる２回目のシステム電圧ＶＨの変動が発生すると予測して、ステップ２０９に進み、システム電圧ＶＨの変動を抑制するように通電デューティ比の指令値ｄuty （ステップ２０７で求めたｄuty(f1) に等しい）を更にデッドタイム相当分Ｔdeadだけ補正して、通電デューティ比の最終的な指令値ｄuty(f2) を求める。
ｄuty(f2) ＝ｄuty(f1) ＋Ｔdead

以上のようにして通電デューティ比を補正することで、電流ゼロクロスによるシステム電圧ＶＨの変動を抑制する。例えば、図８（ｂ）に示すように、昇圧コンバータ１４の力行から回生に移行してバッテリ電流ＩＢの極性が切り替わる電流ゼロクロスの際に、バッテリ電流ＩＢを回生側にオフセットさせることができ、これにより、システム電圧ＶＨが増大方向に変動することを抑制して、電源ライン１５に接続された電子機器に過電圧が印加されることを防止できる。

この場合、ステップ２０４〜２０６、２０８の処理が特許請求の範囲でいうシステム電圧変動予測手段としての役割を果たし、ステップ２０７、２０９の処理が特許請求の範囲でいうシステム電圧変動抑制手段としての役割を果たす。

以上説明した本実施例２では、システム電圧ＶＨの変動に伴って、通電デューティ比の指令値ｄuty と実際値ｄuty(real) との偏差Δｄuty が変化することに着目して、通電デューティ比の指令値ｄuty と実際値ｄuty(real) との偏差Δｄuty が第１の閾値を越えたときに、電流ゼロクロスによる１回目のシステム電圧ＶＨの変動を予測し、その後、通電デューティ比の指令値ｄuty と実際値ｄuty(real) との偏差Δｄuty が第２の閾値を越えたときに、電流ゼロクロスによる２回目のシステム電圧ＶＨの変動を予測するようにしたので、１回目のシステム電圧ＶＨの変動と２回目のシステム電圧ＶＨの変動を、それぞれ精度良く予測することができる。

更に、本実施例２では、電流ゼロクロスによるシステム電圧ＶＨの変動を予測する毎に、該システム電圧ＶＨの変動を抑制するように通電デューティ比の指令値ｄuty を補正するようにしたので、１回目のシステム電圧ＶＨの変動と２回目のシステム電圧ＶＨの変動を、それぞれ通電デューティ比の補正によって応答良く抑制することができる。しかも、交流モータ１１，１２の制御量（例えば交流モータ１１，１２のトルク指令値）を補正せずに、昇圧コンバータ１４の通電デューティ比の補正だけで対応することができるため、交流モータ１１，１２の制御に大きな影響を及ぼすことなくシステム電圧ＶＨの変動を抑制することができる。

また、本実施例２では、アクセル開度Ａccと第１及び第２の交流モータ１１，１２の合算電力Ｐmgとバッテリ電圧ＶＬとに基づいてバッテリ電流ＩＢを求め、そのバッテリ電流ＩＢの挙動からバッテリ電流ＩＢの極性が切り替わる電流ゼロクロスの発生を予測したときに、通電デューティ比の指令値ｄuty と実際値ｄuty(real) との偏差Δｄuty に基づいて電流ゼロクロスによるシステム電圧ＶＨの変動を予測するようにしたので、電流ゼロクロスの発生を予測した上で、通電デューティ比の指令値ｄuty と実際値ｄuty(real) との偏差Δｄuty に基づいて電流ゼロクロスによるシステム電圧ＶＨの変動を予測することができ、電流ゼロクロスによるシステム電圧変動の予測精度を向上させることができる。

しかしながら、電流ゼロクロスの発生を予測する処理（図７のステップ２０２、２０３の処理）を省略して、アクセル開度が急変化したと判定されたときに、通電デューティ比の指令値ｄuty と実際値ｄuty(real) との偏差Δｄuty に基づいて電流ゼロクロスによるシステム電圧ＶＨの変動を予測するようにしても良い。

また、上記実施例２では、通電デューティ比の指令値ｄuty と実際値ｄuty(real) との偏差Δｄuty が第１の閾値や第２の閾値を越えたときに、電流ゼロクロスによるシステム電圧ＶＨの変動が発生すると予測するようにしたが、これに限定されず、例えば、通電デューティ比の指令値ｄuty と実際値ｄuty(real) との偏差Δｄuty の所定時間当りの変化量が所定値を越えたときに、電流ゼロクロスによるシステム電圧ＶＨの変動が発生すると予測するようにしても良い。

また、上記実施例２では、電流ゼロクロスによるシステム電圧ＶＨの変動を予測したときに、昇圧コンバータ１４の通電デューティ比を補正するようにしたが、交流モータ（第１及び第２の交流モータ１１，１２のうちの一方又は両方）のトルク指令値を補正するようにしても良い。或は、交流モータ（第１及び第２の交流モータ１１，１２のうちの一方又は両方）のトルク指令値と昇圧コンバータ１４の通電デューティ比を両方とも補正するようにしても良い。

また、上記各実施例１，２では、アクセル開度Ａccと第１及び第２の交流モータ１１，１２の合算電力Ｐmgとバッテリ電圧ＶＬとに基づいてバッテリ電流ＩＢを求め、そのバッテリ電流ＩＢの挙動からバッテリ電流ＩＢの極性が切り替わる電流ゼロクロスの発生を予測するようにしたが、これに限定されず、例えば、アクセル開度Ａccから第１及び第２の交流モータ１１，１２の合算電力Ｐmgを推定し、その第１及び第２の交流モータ１１，１２の合算電力Ｐmgの挙動とバッテリ電圧ＶＬの挙動からバッテリ電流ＩＢの極性が切り替わる電流ゼロクロスの発生を予測するようにしても良い。

また、上記各実施例１，２では、交流モータとエンジンを動力源とするハイブリッド車のモータ制御システムに本発明を適用したが、ハイブリッド車に限定されず、交流モータのみを動力源とする電気自動車のモータ制御システムに本発明を適用しても良い。更に、車両のモータ制御システムに限定されず、車両以外のモータ制御システムに本発明を適用しても良い。また、交流モータを２つ搭載したモータ制御システムに限定されず、交流モータを１つだけ搭載したモータ制御システムや交流モータを３つ以上搭載したモータ制御システムに本発明を適用しても良い。

１１，１２…交流モータ、１３…直流電源、１４…昇圧コンバータ、１５…電源ライン、１７…平滑コンデンサ、１８…電圧センサ、１９，２０…インバータ、２９…モータ制御回路（モータ制御手段，電流ゼロクロス予測手段，システム電圧変動抑制手段，システム電圧変動予測手段）、３０…アクセル開度センサ

Claims (6)

1. 直流電源の電圧を変換して電源ラインにシステム電圧を発生させる昇圧コンバータと、前記電源ラインに接続されたインバータと、該インバータで駆動される交流モータと、前記昇圧コンバータの出力電圧がシステム電圧の目標値になるように前記昇圧コンバータを制御すると共に所定の操作信号に基づいて前記インバータを制御して前記交流モータを駆動するモータ制御手段とを備えたモータ制御装置において、
   前記操作信号と前記交流モータの電力と前記直流電源の電圧とに基づいて前記直流電源と前記昇圧コンバータとの間を流れる電流の極性が切り替わる電流ゼロクロスの発生を予測する電流ゼロクロス予測手段と、
   前記電流ゼロクロス予測手段で前記電流ゼロクロスの発生を予測したときに該電流ゼロクロスによるシステム電圧の変動を抑制するように前記交流モータと前記昇圧コンバータのうちの少なくとも一方の制御量を補正するシステム電圧変動抑制手段と
   を備えていることを特徴とするモータ制御装置。
2. 直流電源の電圧を変換して電源ラインにシステム電圧を発生させる昇圧コンバータと、前記電源ラインに接続されたインバータと、該インバータで駆動される交流モータと、前記昇圧コンバータの出力電圧がシステム電圧の目標値になるように前記昇圧コンバータの通電デューティ比を制御すると共に所定の操作信号に基づいて前記インバータを制御して前記交流モータを駆動するモータ制御手段とを備えたモータ制御装置において、
   前記通電デューティ比の指令値と実際値との偏差に基づいて前記直流電源と前記昇圧コンバータとの間を流れる電流の極性が切り替わる電流ゼロクロスによるシステム電圧の変動を予測するシステム電圧変動予測手段と、
   前記システム電圧変動予測手段で前記電流ゼロクロスによるシステム電圧の変動を予測したときに該システム電圧の変動を抑制するように前記交流モータと前記昇圧コンバータのうちの少なくとも一方の制御量を補正するシステム電圧変動抑制手段と
   を備えていることを特徴とするモータ制御装置。
3. 前記システム電圧変動予測手段は、前記通電デューティ比の指令値と実際値との偏差が第１の閾値を越えたときに前記電流ゼロクロスによる１回目のシステム電圧の変動を予測し、前記通電デューティ比の指令値と実際値との偏差が第２の閾値を越えたときに前記電流ゼロクロスによる２回目のシステム電圧の変動を予測する手段を有することを特徴とする請求項２に記載のモータ制御装置。
4. 前記システム電圧変動抑制手段は、前記システム電圧変動予測手段で前記電流ゼロクロスによるシステム電圧の変動を予測する毎に該システム電圧の変動を抑制するように前記通電デューティ比を補正する手段を有することを特徴とする請求項３に記載のモータ制御装置。
5. 前記操作信号と前記交流モータの電力と前記直流電源の電圧とに基づいて前記電流ゼロクロスの発生を予測する電流ゼロクロス予測手段を備え、
   前記システム電圧変動予測手段は、前記電流ゼロクロス予測手段で前記電流ゼロクロスの発生を予測したときに、前記通電デューティ比の指令値と実際値との偏差に基づいて前記電流ゼロクロスによるシステム電圧の変動を予測する手段を有することを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載のモータ制御装置。
6. 前記交流モータが搭載された車両のアクセルペダルの操作量（以下「アクセル開度」という）を検出するアクセル開度センサを備え、
   前記モータ制御手段は、前記操作信号として前記アクセル開度センサで検出したアクセル開度に基づいて前記インバータを制御して前記交流モータを駆動する手段を有し、
   前記電流ゼロクロス予測手段は、前記アクセル開度と前記交流モータの電力と前記直流電源の電圧とに基づいて前記電流ゼロクロスの発生を予測する手段を有することを特徴とする請求項１又は５に記載のモータ制御装置。

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