JP2018166367A - モータ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の電源を使用する電力変換器を備えた装置に適したモータ制御装置を提供する。【解決手段】モータ制御装置は、電力変換器１５の動作モード毎の電力損失に関する電力損失関数を各インバータ１０Ａ、１０Ｂの要求パワーに応じて特定し、各インバータ１０Ａ、１０Ｂの現在の要求パワーに対応する電力損失関数に基づいて電力損失の合計が最小となるシステム電圧及び動作モードの組み合わせを選択する。【選択図】図１

Description

本発明は、ハイブリッド車両や電気自動車等の電動機を備える車両に適用されるモータ制御装置に関する。

車両に適用されるモータ制御装置として、第１モータ・ジェネレータ、第２モータ・ジェネレータ、及びこれらのモータ・ジェネレータに交流電力を供給するインバータのそれぞれの電力損失が最小となるように昇圧コンバータが昇圧すべきシステム電圧の目標値を設定するものが知られている（特許文献１）。

特許第５６５２５４９号公報

特許文献１のモータ制御装置は、単一電源の電圧を昇圧コンバータで昇圧するものである。しかしながら、複数の電源を使用し、各電源の使用形態が互いに異なる複数の動作モードから一の動作モードを選択可能な電力変換器を備えた装置では、システム電圧を制御するだけでは電力損失を最適化できないおそれがある。

そこで、本発明は、複数の電源を使用する電力変換器を備えた装置に適したモータ制御装置を提供することを目的とする。

本発明のモータ制御装置は、電動機を有する車両に適用されるモータ制御装置であって、複数の電源と、前記電動機に電力を供給して前記電動機を駆動する電動駆動部と、複数のスイッチング素子を含み、前記複数の電源と前記電動駆動部との間に設けられ、かつ前記複数の電源の使用形態が互いに異なる複数の動作モードにて動作可能な電力変換器と、前記電力変換器の前記複数のスイッチング素子を操作することにより、前記複数の動作モードのいずれか一つの動作モードによって前記電動駆動部に必要な電力が供給されるように前記電動駆動部と前記電力変換器との間のシステム電圧を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記動作モード毎の前記電力変換器の電力損失に関する電力損失情報を前記電動駆動部の要求パワーに応じて特定し、前記電動駆動部の現在の要求パワーに対応する前記電力損失情報に基づいて電力損失の抑制に適した前記システム電圧及び前記動作モードの組み合わせを選択するものである。

複数の電源の使用形態が互いに異なる複数の動作モードにて動作可能な電力変換器は同じシステム電圧に変換する場合であっても動作モード毎に電力損失が変化する。そのため、電力変換器の動作モードを考慮せずにシステム電圧を決めるだけでは、動作モードによっては電力損失を抑制する点で必ずしも有利とならない場合がある。本発明のモータ制御装置によれば、複数の動作モード毎の電力変換器に関する電力損失情報を電動駆動部の要求パワーに応じて特定し、電動駆動部の現在の要求パワーに対応する電力損失情報に基づいてシステム電圧及び動作モードの組み合わせを選択する。そのため、動作モード毎に異なる電力損失が考慮されたうえで電力損失の抑制に適した動作モード及びシステム電圧の組み合わせが選択されるから、電力損失が抑制された電動機の制御が可能となる。

本発明のモータ制御装置の一態様において、前記制御手段は、前記複数の電源の電力損失を更に考慮して前記システム電圧及び前記動作モードの組み合わせを選択してもよい。この態様によれば、複数の電源の電力損失が更に考慮されるので、電力損失の抑制により適したシステム電圧及び動作モードの組み合わせを選択できる。

以上説明したように、本発明のモータ制御装置によれば、動作モード毎に異なる電力損失が考慮されたうえで電力損失の抑制に適した動作モード及びシステム電圧の組み合わせが選択されるから、電力損失が抑制された電動機の制御が可能となる。

本発明の一形態に係るモータ制御装置が適用された車両の全体構成を模式的に示した図。 図１に示された電力変換器の回路図。 単独モードの動作状態を示した説明図。 シリーズモードの動作状態を示した説明図。 パラレルモードの動作状態を示した説明図。 第１の形態に係る処理内容を示した図。 第１の形態に係る処理内容を示した図６の続きの図。 第１の形態に係る処理内容を示した図７の続きの図。 第１の形態に係る制御ルーチンの一例を示したフローチャート。 第２の形態に係る処理内容を示した図。 第２の形態に係る処理内容を示した図１０の続きの図。 第２の形態に係る処理内容を示した図１１の続きの図。 第３の形態に係る処理内容を示した図。 第３の形態に係る処理内容を示した図１３の続きの図。 第３の形態に係る処理内容を示した図１４の続きの図。 第３の形態に係る処理内容を示した図１５の続きの図。

（第１の形態）
図１に示すように、車両１は、内燃機関として構成されたエンジン２と、第１及び第２モータ・ジェネレータ３、４とを備えたハイブリッド車両として構成されている。エンジン２及び第１モータ・ジェネレータ３は遊星歯車機構として構成された動力分割機構５に連結されている。エンジン２の動力は動力分割機構５によって分割され、分割された動力の一方が第１モータ・ジェネレータ３による発電に利用され、残りの動力は動力分割機構５から駆動輪７側に出力される。第１モータ・ジェネレータ４は主に発電機として機能するが、エンジン２を始動する際のモータリング（クランキング）に利用されることもある。動力分割機構５と駆動輪７との間の動力伝達経路には第２モータ・ジェネレータ４が設けられている。第２モータ・ジェネレータ４は、エンジン２だけでは不足する動力の補助、電気自動車モードの実施、及び車両減速時に発電する回生制御の実施等に利用される。

各モータ・ジェネレータ３、４は三相交流型のモータ・ジェネレータとして構成されており、第１モータ・ジェネレータ３には第１インバータ１０Ａが、第２モータ・ジェネレータ４には第２インバータ１０Ｂがそれぞれ電気的に接続されている。各インバータ１０Ａ、１０Ｂは電気回路Ｅｃの主正母線ＭＰＬ及び主負母線ＭＮＬに並列接続されている。第１インバータ１０Ａ及び第２インバータ１０Ｂは本発明に係る電動駆動部の一例に相当する。主正母線ＭＰＬと主負母線ＭＮＬとの間には平滑コンデンサＣが設けられている。

電気回路Ｅｃには、複数の電源の一例として、バッテリ１２とキャパシタ１３とが設けられている。バッテリ１２は、例えば鉛バッテリ、ニッケル水素バッテリ、リチウムイオンバッテリ、燃料電池等の蓄電デバイスである。また、キャパシタ１３は、例えば電気２重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタ等の蓄電デバイスである。バッテリ１２は第１正極線ＰＬ１及び第１負極線ＮＬ１を介して電力変換器１５に、キャパシタ１３は第２正極線ＰＬ２及び第２負極線ＮＬ２を介して電力変換器１５にそれぞれ接続される。電力変換器１５は主正母線ＭＰＬ及び主負母線ＭＮＬに接続されている。なお、バッテリ１２及びキャパシタ１３と電力変換器１５との間には不図示のシステムメインリレーが設けられている。

電力変換器１５は、バッテリ１２及びキャパシタ１３を使用して電圧を所定のシステム電圧に昇圧する機能を有する。図２に示したように、電力変換器１５は一つの双方向スイッチ１６と第１〜第４の一方向スイッチ１７Ａ〜１７Ｄとを含んでいる。これらのスイッチ１６、１７Ａ〜１７ＤはそれぞれＯＮで通電を許容し、ＯＦＦで通電を遮断するように動作する。

双方向スイッチ１６は２つの半導体スイッチング素子１８が組み合わされ構成されている。各一方向スイッチ１７Ａ〜１７Ｄは、半導体スイッチング素子１９とダイオード２０とを含んでいて互いに同一構成である。電力変換器１５は正極線ＰＬ及び負極線ＰＮを含んでいる。第１の一方向スイッチ１７Ａと第２の一方向スイッチ１７Ｂとは正極線ＰＬと負極線ＰＮとの間に直列に接続され、第３の一方向スイッチ１７Ｃと第４の一方向スイッチ１７Ｄとは正極線ＰＬと負極線ＰＮとの間に直列に接続される。双方向スイッチ１６は第１の一方向スイッチ１７Ａと第２の一方向スイッチ１７Ｂとの間の第１中間点Ｐ１と第３の一方向スイッチ１７Ｃと第４の一方向スイッチ１７Ｄとの間の第２中間点Ｐ２との間に接続されている。バッテリ１２は負曲線ＰＮと第１中間点Ｐ１との間に第１リアクトル２１を介して接続され、キャパシタ１３は正極線ＰＬと第２中間点Ｐ２との間に第２リアクトル２２を介して接続されている。

電力変換器１５は、双方向スイッチ１６及び各一方向スイッチ１７Ａ〜Ｄをそれぞれ操作することによって、バッテリ１２及びキャパシタ１３の使用状態が互いに異なる複数の動作モードから一の動作モードを選択できる。電力変換器１５に設けられた複数の動作モードとしては、図３に示した単独モード、図４に示したシリーズモード、及び図５に示したパラレルモードがある。なお、図５に示した本形態のパラレルモードは、バッテリ１２とキャパシタ１３との間の電力分配率が相違する複数の動作モードがこれに含まれる。例えば、複数の動作モードとして、電力分配率が１：９のモード、電力分配率が５：５のモード、電力分配率が９：１のモードの３つの動作モードが設けられている。

図３の単独モードは、バッテリ１２を単独使用して電圧を昇圧するモードであり、電流は図３の矢印のように流れる。単独モードは、電力変換器１５の双方向スイッチ１６及び各一方向スイッチ１７Ａ〜Ｄのうち、双方向スイッチ１６、第３の一方向スイッチ１７Ｃ及び第４の一方向スイッチ１７ＤのそれぞれがＯＦＦされた状態で、第１の一方向スイッチ１７Ａ及び第２の一方向スイッチ１７Ｂのデューティー比を制御することにより所望のシステム電圧に昇圧する。

図４のシリーズモードは、バッテリ１２及びキャパシタ１３を直列で使用して電圧を昇圧するモードであり、電流は図４の矢印のように流れる。シリーズモードは、電力変換器１５の双方向スイッチ１６及び各一方向スイッチ１７Ａ〜Ｄのうち、双方向スイッチ１６がＯＮされ、かつ第１の一方向スイッチ１７Ａ及び第４の一方向スイッチ１７ＤのそれぞれがＯＦＦされた状態で、第２の一方向スイッチ１７Ｂ及び第３の一方向スイッチ１７Ｃのデューティー比を制御することにより所望のシステム電圧に昇圧する。

図５のパラレルモードは、バッテリ１２及びキャパシタ１３を並列で使用して電圧を昇圧するモードであり、電流は図４の矢印のように流れる。パラレルモードは、電力変換器１５の双方向スイッチ１６及び各一方向スイッチ１７Ａ〜Ｄのうち、双方向スイッチ１６がＯＦＦされ、かつ第１の一方向スイッチ１７Ａ及び第４の一方向スイッチ１７ＤのそれぞれがＯＮされた状態で、第１の一方向スイッチ１７Ａと第２の一方向スイッチ１７Ｂとのデューティー比及び第３の一方向スイッチ１７Ｃと第４の一方向スイッチ１７Ｄとのデューティー比がそれぞれ制御されることにより所望のシステム電圧に昇圧する。電力分配率が互いに異なる上述の３つのモードは、第１の一方向スイッチ１７Ａ及び第４の一方向スイッチ１７Ｄのそれぞれのオンデューティー比を変化させることにより実現される。

図１に示したように、車両１には、各部を制御するＨＶＥＣＵ２０と、ＨＶＥＣＵ２０に管理されエンジン２を制御するエンジンＥＣＵ２１と、バッテリ１２及びキャパシタ１３の放電及び充電等を制御する電池ＥＣＵ２２とが設けられている。ＨＶＥＣＵ２０は本発明に係る制御手段の一例に相当する。

ＨＶＥＣＵ２０は、エンジンＥＣＵ２１や不図示の各種センサから送信される信号、走行状況及びアクセル開度などに基づいて車両要求パワーを算出し、その算出した車両要求パワーに基づいてエンジン２のエンジンパワーの目標値を算出するとともに各モータ・ジェネレータ３、４のトルク指令値を算出する。さらに、ＨＶＥＣＵ２０は、第１モータ・ジェネレータ３及び第２モータ・ジェネレータ４の要求パワーにおいて各部の電力損失の抑制に適したシステム電圧及び電力変換器１５の動作モードの組み合わせを選択する。第１モータ・ジェネレータ３及び第２モータ・ジェネレータ４の要求パワーは各モータ・ジェネレータ３、４のトルク指令値を実現するために必要な電力である。システム電圧は各モータ・ジェネレータ３、４を駆動する各インバータ１０Ａ、１０Ｂに供給される電力の電圧であり、電力変換器１５と各インバータ１０Ａ、１０Ｂとの間の電圧である。

ＨＶＥＣＵ２０は、エンジンパワーの目標値をエンジンＥＣＵ２１に送り、エンジンＥＣＵ２１にエンジン２を目標値に制御させるとともに、各モータ・ジェネレータ３、４の発生トルク及び回転数が目標値となるように駆動信号ＰＷＭ１、ＰＷＭ２を生成し、その生成した駆動信号ＰＷＭ１、ＰＷＭ２をそれぞれ第１インバータ１０Ａ及び第２インバータ１０Ｂへ出力して各インバータ１０Ａ、１０Ｂを制御する。また、ＨＶＥＣＵ２０は、選択した動作モードによって目標のシステム電圧まで電圧が昇圧されるように駆動信号Ｐを生成し、その駆動信号Ｐを電力変換器１５に出力して電力変換器１５を制御する。なお、電池ＥＣＵ２２はバッテリ１２及びキャパシタ１３のそれぞれの電圧Ｖｂ、Ｖｃ、電流Ｉｂ、Ｉｃ、温度Ｔｂ、Ｔｃを、電圧センサ２５、電流センサ２６及び温度センサ２７の出力信号に基づいて取得し、これらの物理量に基づいてバッテリ１２の残存容量ＳＯＣ及びキャパシタ１３の残存容量ｃＳＯＣをそれぞれ計算し、それらを温度Ｔｂ、ＴｃとともにＨＶＥＣＵ２０に送る。

次に、図６〜図８を参照しながら、上述した電力変換器１５の動作モード及びシステム電圧の組み合わせを選択するためにＨＶＥＣＵ２０にて実施される処理の概要について説明する。本形態では、第１モータ・ジェネレータ３及び第２モータ・ジェネレータ４を駆動する場合において、第１モータ・ジェネレータ３、第２モータ・ジェネレータ４、第１インバータ１０Ａ、第２インバータ１０Ｂ、及び電力変換器１５のそれぞれで生じる電力損失を考慮してシステム電圧及び電力変換器１５の動作モードの組み合わせを選択する。図６はシステム電圧の変化に対する各電力損失の変化を示している。本形態において、ＭＧ１損失は第１モータ・ジェネレータ３の電力損失と第１インバータ１０Ａの電力損失とを合計した電力損失であり、ＭＧ２損失は第２モータ・ジェネレータ３の電力損失と第２インバータ１０Ｂの電力損失とを合計した電力損失である。昇圧損失は電力変換器１５の電力損失であり動作モードによって電力損失が互いに異なっている。

ＭＧ１損失、ＭＧ２損失、及び昇圧損失のそれぞれはシステム電圧の変化に応じて一例として図６に示した通りに変化する。ＭＧ１損失は第１モータ・ジェネレータ３の動作点（トルク、回転数）毎に、ＭＧ２損失は第２モータ・ジェネレータ４の動作点（トルク、回転数）毎にそれぞれ関連づけられていて、これらのデータはＨＶＥＣＵ２０にて記憶されている。一例として、システム電圧を変数とするＭＧ１損失及びＭＧ２損失の損失関数が第１モータ・ジェネレータ３及び第２モータ・ジェネレータ４の動作点毎にＨＶＥＣＵ２０に記憶されている。また、昇圧損失は第１インバータ１０Ａ及び第２インバータ１０Ｂの要求パワー毎に関連づけられている。動作モード毎の昇圧損失とシステム電圧との対応関係を示したデータは要求パワー毎に予め準備されている。このようなデータの一例として、システム電圧を変数とする昇圧損失の損失関数が第１インバータ１０Ａ及び第２インバータ１０Ｂの要求パワー毎にＨＶＥＣＵ２０に記憶されている。

次に、ＨＶＥＣＵ２０は各動作モードの昇圧損失にＭＧ１損失及びＭＧ２損失を加える。すると、動作モード毎の電力損失の合計（損失合計）が図７の通りとなる。ここで、図７に示したように、ＨＶＥＣＵ２０は動作モード毎に損失合計が最小になるシステム電圧ＶＨ１、ＶＨ２、…ＶＨ５と損失合計の最小値Ｌｍ１、Ｌｍ２、…Ｌｍ５とを特定する。

そして、図８に示すように、ＨＶＥＣＵ２０は損失合計の最小値Ｌｍ１…を互いに比較し、損失合計が最小となるシステム電圧及び動作モードの組み合わせを選択する。図示の例では、システム電圧及び動作モードの組み合わせとして、システム電圧ＶＨ５及びシリーズモードがＨＶＥＣＵ２０にて選択される。このように、本形態においては、電力損失の抑制に適したシステム電圧及び動作モードの組み合わせとして、上記の損失合計が最小となるシステム電圧及び動作モードの組み合わせが選択される。

ＨＶＥＣＵ２０は、上記処理を実現する一例として図９の制御ルーチンを実行する。図９の制御ルーチンのプログラムはＨＶＥＣＵ２０に予め記憶されており適時に読み出されて繰り返し実行される。

ステップＳ１において、ＨＶＥＣＵ２０は第１モータ・ジェネレータ３のトルク指令値と回転数を取得する。続くステップＳ２において、ＨＶＥＣＵ２０は、ステップＳ１で取得した第１モータ・ジェネレータ３のトルク指令値及び回転数に基づいて、ＭＧ１損失の損失関数ｆ１（ＶＨ）を特定する（図６も参照）。損失関数ｆ１（ＶＨ）はシステム電圧ＶＨを変数とした関数であり、第１モータ・ジェネレータ３の動作点毎にＨＶＥＣＵ２０に予め記憶されている。次に、ステップＳ３において、ＨＶＥＣＵ２０は第２モータ・ジェネレータ４のトルク指令値及び回転数を取得する。続くステップＳ４において、ＨＶＥＣＵ２０はステップＳ３で取得した第２モータ・ジェネレータ４のトルク指令値及び回転数に基づいて、ＭＧ２損失の損失関数ｆ２（ＶＨ）を特定する（図６も参照）。損失関数ｆ２（ＶＨ）は、損失関数ｆ１（ＶＨ）と同様に、システム電圧ＶＨを変数とした関数であり、第２モータ・ジェネレータ４の動作点毎にＨＶＥＣＵ２０に予め記憶されている。

ステップＳ５において、ＨＶＥＣＵ２０はトルク指令値及び回転数を実現するために必要な第１モータ・ジェネレータ３及び第２モータ・ジェネレータ４の要求パワー、すなわち第１インバータ１０Ａ及び第２インバータ１０Ｂに対する要求パワーを算出する。次に、ステップＳ６において、ＨＶＥＣＵ２０は、電力変換器１５の動作モード毎に、つまり単独モードｍ１、パラレルモードｍ２〜ｍ４、及びシリーズモードｍ５のそれぞれについて昇圧損失の損失関数ｆｃｍ１（ＶＨ）、ｆｃｍ２（ＶＨ）、…ｆｃｍ５（ＶＨ）を特定する（図７も参照）。これらの損失関数ｆｃｍ１（ＶＨ）…はシステム電圧ＶＨを変数とする関数である。システム電圧ＶＨの定義域はステップＳ５で算出した要求パワーに基づいて定められる。

ステップＳ７において、ＨＶＥＣＵ２０は、動作モード毎に、損失合計が最小となるシステム電圧ＶＨ（ＶＨ１、ＶＨ２…）と損失合計の最小値（Ｌｍ１、Ｌｍ２…）とを特定する（図７も参照）。次に、ステップＳ８において、ＨＶＥＣＵ２０はステップＳ８で特定した損失合計の最小値Ｌｍ１…を互いに比較して、損失最小動作モードｍｍと損失最小システム電圧ＶＨｍとを特定する。そして、ステップＳ９において、ＨＶＥＣＵ２０はステップＳ８の算出結果に基づいて、システム電圧ＶＨを損失最小システム電圧ＶＨｍに、動作モードを損失最小動作モードｍｍにそれぞれ更新することにより、システム電圧と動作モードとの組み合わせを選択する。そして、今回のルーチンを終了する。

本形態によれば、電力変換器１５の動作モード毎に異なる電力損失が考慮されたうえで損失合計が最小の動作モードとシステム電圧との組み合わせが選択されるから、電力損失の抑制に最適な第１モータ・ジェネレータ３及び第２モータ・ジェネレータ４の制御が可能となる。

第１の形態において、システム電圧と動作モード毎の昇圧損失とが関連づけられた第１インバータ１０Ａ及び第２インバータ１０Ｂの要求パワー毎のデータが本発明に係る電力損失情報の一例に相当する。また、図９のルーチンで使用された各種の損失関数が本発明に係る電力損失情報の一例に相当する。

（第２の形態）
次に、図１０〜図１２を参照しながら本発明の第２の形態を説明する。第２の形態はシステム電圧及び動作モードを選択する処理内容を除き第１の形態と同じである。したがって、以下において第１の形態と共通する説明は省略又は簡略化する。

第２の形態は複数の電源としてのバッテリ１２及びキャパシタ１３の電力損失をさらに考慮に入れてシステム電圧と動作モードとの組み合わせを選択するものである。バッテリ１２及びキャパシタ１３の電力損失は電力変換器１５の動作モード毎に相違する。例えば、バッテリ１２の電圧が２００Ｖ、内部抵抗が０．２Ωであり、キャパシタ１３の電圧が１００Ｖ、内部抵抗が０．１Ωであるとし、各動作モードで６０ｋＷ出力したものと仮定する。この場合、単独モードではバッテリ１２が単独で使用され、パラレルモードではバッテリ１２及びキャパシタ１３が並列接続で使用され、シリーズモードではバッテリ１２及びキャパシタ１３が直列接続で使用されることになる。したがって、この例示の場合においては、各動作モードでのバッテリ１２及びキャパシタ１３の電力損失Ｗは、電流をＩ、内部抵抗をＲとして、オームの法則：Ｗ＝Ｉ^２×Ｒに従って計算すると以下の通りとなる。

・単独モード：１８０Ｗ
・パラレルモード（電力分配率５：５）：１３５Ｗ
・シリーズモード：１２０Ｗ

ＨＶＥＣＵ２０は、図１０及び図１１に示すように、第１の形態と同様に昇圧損失の各動作モードの電力損失にＭＧ１損失及びＭＧ２損失を加えて動作モード毎の損失合計を算出する。そして、ＨＶＥＣＵ２０は動作モード毎に損失合計が最小になるシステム電圧ＶＨ１、ＶＨ２、…ＶＨ５と、損失合計の最小値Ｌｍ１、Ｌｍ２、…Ｌｍ５とを特定する。ここで、ＨＶＥＣＵ２０は、これらのシステム電圧ＶＨ１…に昇圧した場合のバッテリ１２及びキャパシタ１３の電力損失を動作モード毎に算出して、これらを損失合計の最小値Ｌｍ１、Ｌｍ２、…Ｌｍ５に加える。

そして、図１２に示すように、ＨＶＥＣＵ２０は、バッテリ１２及びキャパシタ１３の電力損失が加算された損失合計を動作モード毎に比較し、損失合計が最小になるシステム電圧と動作モードの組み合わせを選択する。図示の例では、システム電圧及び動作モードの組み合わせとして、システム電圧ＶＨ５及びシリーズモードがＨＶＥＣＵ２０にて選択される。

第２の形態はバッテリ１２及びキャパシタ１３の電力損失を更に考慮してシステム電圧及び動作モードの組み合わせを選択する。バッテリ１２及びキャパシタ１３の電力損失は電力変換器１５の動作モード毎に異なるため、その電力損失を考慮に入れない場合と比べて電力損失の抑制により適したシステム電圧及び動作モードの組み合わせを選択できる。第２の形態においても、電力損失の抑制に適したシステム電圧及び動作モードの組み合わせとして、上記の損失合計が最小となるシステム電圧と動作モードとの組み合わせが選択される。

第２の形態においも、システム電圧と動作モード毎の昇圧損失とが関連づけられた第１インバータ１０Ａ及び第２インバータ１０Ｂの要求パワー毎のデータが本発明に係る電力損失情報の一例に相当する。

（第３の形態）
次に、図１３〜図１６を参照しながら本発明の第３の形態を説明する。第３の形態は第１の形態の変形例に相当し、第２の形態はシステム電圧及び動作モードを選択する処理内容が以下に説明するように相違している。

昇圧損失はシステム電圧の変化に応じて図１３に示した通りに変化する。動作モード毎の昇圧損失は第１インバータ１０Ａ及び第２インバータ１０Ｂの要求パワー毎に関連づけられている。つまり、第１インバータ１０Ａ及び第２インバータ１０Ｂの要求パワー毎に、昇圧損失とシステム電圧との対応関係を示したデータが準備されている。ＨＶＥＣＵ２０は、図１３に示した動作モード毎の昇圧損失に関して、あるシステム電圧で最小の昇圧損失となる動作モードをシステム電圧毎に特定する。

そして、ＨＶＥＣＵ２０は、図１４に示すように、昇圧損失が最小となるようにシステム電圧毎に動作モードを最適化し、最小の昇圧損失と動作モードとがシステム電圧毎に対応付けられた対応関係を得る。この対応関係はＨＶＥＣＵ２０に予め記憶されていてもよい。次に、図１５に示すように、ＨＶＥＣＵ２０は、図１４の動作モードが最適化された昇圧損失にＭＧ１損失とＭＧ２損失とを加える。すると、図１６の損失合計と動作モードとが対応づけられた対応関係が得られる。

ＨＶＥＣＵ２０は、図１６に示した対応関係に基づいて、損失合計の最小値Ｌｍを特定しその最小値Ｌｍに対応するシステム電圧と動作モードとの組み合わせを選択する。図示の例では、システム電圧及び動作モードの組み合わせとして、システム電圧ＶＨｍ及びシリーズモードがＨＶＥＣＵ２０にて選択される。このように、本形態では電力損失の抑制に適したシステム電圧及び動作モードの組み合わせとして、上記の損失合計が最小となるシステム電圧と動作モードとの組み合わせが選択される。

第３の形態によれば、第１の形態と同様に、電力変換器１５の動作モード毎に異なる電力損失が考慮されたうえで損失合計が最小の動作モードとシステム電圧とがそれぞれ選択されるから、電力損失の抑制に最適な第１モータ・ジェネレータ３及び第２モータ・ジェネレータ４の制御が可能となる。

第３の形態においては、第１インバータ１０Ａ及び第２インバータ１０Ｂの要求パワー毎に予め準備されていてシステム電圧と動作モード毎の昇圧損失との対応関係を示したデータ（図１３参照）が本発明に係る電力損失情報の一例に相当する。

本発明は上記各形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内において種々の形態にて実施できる。上記形態では、所定の各部の電力損失の損失合計が最小となるシステム電圧及び動作モードの組み合わせを選択するものであるが電力損失の抑制に適したシステム電圧及び動作モードの組み合わせの選択の一例にすぎない。例えば、種々の外的要因によって電力損失の損失合計が最小となるシステム電圧及び動作モードの組み合わせを選択できない場合などには、できる限り電力損失が小さくなるようにシステム電圧及び動作モードの組み合わせを選択する形態で実施することもできる。

上記各形態は、第１モータ・ジェネレータ３を駆動するための第１インバータ１０Ａの電力損失及び第２モータ・ジェネレータ４を駆動するための第２インバータ１０Ｂの電力損失を考慮に入れているが、これらの電力損失を考慮せずに、第１モータ・ジェネレータ３の電力損失と第２モータ・ジェネレータ４の電力損失とを考慮してシステム電圧と動作モードとの組み合わせを選択する形態に変更することもできる。また、第１モータ・ジェネレータ３の電力損失及び第２モータ・ジェネレータ４の電力損失を考慮せずにシステム電圧及び動作モードの組み合わせを選択する形態に変更することもできる。

また、上記各形態のバッテリ及びキャパシタはそれぞれ電圧及び容量が異なる蓄電デバイスであるが、複数の電源として同一のバッテリやキャパシタ等の蓄電デバイスを設けた形態で本発明を実施することもできる。また、電力変換器の構成は上記各形態のものに限定されない。例えば、複数の電源の使用形態が異なる複数の動作モードを実施可能なもの、例えばシリアルパラレルコントローラ等の電力変換器を採用することもできる。

上記形態は本発明がハイブリッド車両に適用されたものであるが、エンジンを含まずに電動機のみを走行用動力源とした電気自動車に適用されてもよい。また、複数のモータ・ジェネレータ等の電動機を備えた車両に限定されず、単一の電動機を備えた車両に対しても本発明を適用することができる。

３ 第１モータ・ジェネレータ（電動機）
４ 第２モータ・ジェネレータ（電動機）
１０Ａ 第１インバータ（電動駆動部）
１０Ｂ 第２インバータ（電動駆動部）
１２ バッテリ（電源）
１３ キャパシタ（電源）
１５ 電力変換器
２０ ＨＶＥＣＵ（制御手段）

Claims (2)

1. 電動機を有する車両に適用されるモータ制御装置であって、
   複数の電源と、
   前記電動機に電力を供給して前記電動機を駆動する電動駆動部と、
   複数のスイッチング素子を含み、前記複数の電源と前記電動駆動部との間に設けられ、かつ前記複数の電源の使用形態が互いに異なる複数の動作モードにて動作可能な電力変換器と、
   前記電力変換器の前記複数のスイッチング素子を操作することにより、前記複数の動作モードのいずれか一つの動作モードによって前記電動駆動部に必要な電力が供給されるように前記電動駆動部と前記電力変換器との間のシステム電圧を制御する制御手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、前記動作モード毎の前記電力変換器の電力損失に関する電力損失情報を前記電動駆動部の要求パワーに応じて特定し、前記電動駆動部の現在の要求パワーに対応する前記電力損失情報に基づいて電力損失の抑制に適した前記システム電圧及び前記動作モードの組み合わせを選択するモータ制御装置。
2. 前記制御手段は、前記複数の電源の電力損失を更に考慮して前記システム電圧及び前記動作モードの組み合わせを選択する請求項１に記載のモータ制御装置。