JP2023104794A - モータ制御方法及びモータ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】部品の損傷を防止しつつバッテリを昇温可能なモータ制御方法を提供する。
【解決手段】バッテリを有する電動車両に搭載されるモータの制御方法が提供される。このモータ制御方法では、モータに対するトルク指令値と、モータの回転状態とに基づいて目標変調率を演算し、トルク指令値と目標変調率とに基づいて電圧ノルム指令値と電圧位相指令値を決定し、決定された電圧ノルム指令値と電圧位相指令値とに基づいてインバータのＰＷＭ制御を実行する。そして、バッテリの状態に基づき、バッテリの昇温の要否を判断し、バッテリの昇温が必要な場合、モータとインバータの総合損失が増加するように目標変調率を変更する。
【選択図】図２

Description

本発明は、モータ制御方法及びモータ制御装置に関する。

ハイブリッド車両や電気自動車において、例えば寒冷地等で、バッテリの温度が低いと、所望の出力を得られない虞がある。

特許文献１には、バッテリ温度が所定値より低い場合に、モータ電流の電流振幅を増減させて銅損を変動させるモータ制御装置が開示されている。銅損の変動により、バッテリでは、銅損に相当する電力が充放電され、充放電が繰り返されることで、バッテリの内部抵抗が発熱し、バッテリ温度が上昇する。

特開２００７－２６７００号公報

特許文献１の制御装置では、モータ電流の電流振幅を増加させることで銅損を増加させている。しかしながら、銅損の増加に伴い、巻線温度が過昇温状態になると、焼損等の部品破壊に至る虞がある。これを回避するために、電流振幅が大きい動作点でモータを運転している場合や、巻線温度が高い場合等においては、銅損を増加させることができない。従って、このような場合には、バッテリを昇温できないという問題がある。

本発明は、上記課題に鑑みたものであり、部品の損傷を防止しつつバッテリを昇温可能なモータ制御方法及びモータ制御装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様によれば、バッテリを有する電動車両に搭載されるモータの制御方法が提供される。このモータ制御方法では、モータに対するトルク指令値と、モータの回転状態とに基づいて目標変調率を演算し、トルク指令値と目標変調率とに基づいて電圧ノルム指令値と電圧位相指令値を決定し、決定された電圧ノルム指令値と電圧位相指令値とに基づいてインバータのＰＷＭ制御を実行する。そして、バッテリの状態に基づき、バッテリの昇温の要否を判断し、バッテリの昇温が必要な場合、モータとインバータの総合損失が増加するように目標変調率を変更する。

本発明のモータ制御方法によれば、バッテリの昇温が必要な場合、モータとインバータの総合損失が増加するように目標変調率を変更している。即ち、バッテリを昇温するための損失を巻線の電力消費（銅損）のみに依存しない。従って、バッテリの昇温に必要な損失を確保しつつ、巻線の過昇温による焼損等の部品の損傷を防止することができる。

図１は、第１実施形態によるモータ制御方法が適用されるハイブリッド車両の概略構成図である。 図２は、発電機コントローラによるスイッチング制御を説明する制御ブロック図である。 図３は、電圧位相制御部の制御ブロック図である。 図４は、目標変調率演算部の制御ブロック図である。 図５は、磁石損失及びスイッチ損と、変調率との相関を示す図である。 図６は、発電機のエネルギー損失を示す図である。 図７は、図６の動作点Ａと動作点Ｂにおける発電機のエネルギー損失の内訳を示す図である。 図８は、第１実施形態によるモータ制御方法を説明するフローチャートである。 図９は、第２実施形態によるモータ制御方法が適用されるハイブリッド車両における目標変調率演算部の制御ブロック図である。 図１０は、変調率と電流振幅の関係を示す図である。 図１１は、変調率と出力可能トルクの関係を示す図である。 図１２は、目標変調率演算部における具体的な変調率の選択方法を示す図である。 図１３は、変調率と銅損の相関を示す図である。 図１４は、変調率と鉄損の相関を示す図である。 図１５は、第２実施形態によるモータ制御方法を説明するフローチャートである。 図１６は、第３実施形態によるモータ制御方法が適用されるハイブリッド車両における目標変調率演算部の制御ブロック図である。

以下、図面等を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態のモータ制御方法が適用されるハイブリッド車両（以下、車両ともいう）１００の概略構成図である。

ハイブリッド車両（以下、車両ともいう）１００は、エンジン１（内燃機関）と、発電用モータ（以下、発電機２という）と、走行に用いる駆動力を生成する電動モータ（以下駆動モータ６という）と、を搭載したいわゆるシリーズハイブリッド車両として構成される。但しこれに限られず、各実施形態のモータ制御方法は、エンジンを発電用及び走行駆動源の双方に用いることができる車両や、バッテリのみを電源とする電気自動車等に適用することもできる。

図１に示すように、ハイブリッド車両１００は、エンジン１と、発電機２と、発電機インバータ３と、バッテリ４と、駆動インバータ５と、駆動モータ６と、減速機７と、を備える。また、ハイブリッド車両１００は、バッテリコントローラ１１と、システムコントローラ１２と、発電機コントローラ１３と、駆動モータコントローラ１４と、エンジンコントローラ１５と、から構成されるコントローラ５０を備え、コントローラ５０は発電機２とともにモータ制御装置１０を構成する。

エンジン１は、図示しないギヤを介して発電機２と接続されており、発電機２が発電するための駆動力を発電機２へ伝達する。すなわち、ハイブリッド車両１００のエンジン１は、発電機２による発電のための駆動源として用いられる。

発電機２は、エンジン１の駆動力によって回転して発電する発電モータであり、ここではＩＰＭ型の３相同期モータである。また、発電機２は、エンジン１の始動時には、発電機２の動力を用いてエンジン１をクランキングさせることや、エンジン１を発電機２の動力を用いて力行回転させることにより電力を消費するモータリングも行う。発電機２の電気角θ_ｅは、回転子位置センサ２０により検出され（図２参照）、検出された発電機２の電気角θ_ｅは発電機コントローラ１３に送信される。また、発電機２の少なくとも２層の相電流は、相電流センサ３０により検出され（図２参照）、検出された相電流は発電機コントローラ１３に送信される。

発電機インバータ（以下、インバータともいう）３は、発電機２、バッテリ４、及び駆動インバータ５に接続されており、発電機２が発電する交流の電力を直流の電力に変換する。また、発電機インバータ３は、バッテリ４から供給される直流の電力を交流の電力に変換して、発電機２に供給する。

バッテリ４は、発電機２と駆動モータ６それぞれの回生電力の充電、駆動電力の放電を行う。バッテリ４の直流出力電圧（ＤＣ電圧）Ｖ_ｄｃは、電圧センサ４０により検出され（図２参照）、検出されたＤＣ電圧Ｖ_ｄｃは、発電機コントローラ１３に送信される。

駆動インバータ５は、バッテリ４または発電機インバータ３から供給される直流の電力を交流の電力に変換して、駆動モータ６に供給する。また、駆動インバータ５は、駆動モータ６で回生発電された交流の電力を直流の電力に変換して、バッテリ４に供給する。

駆動モータ６は、駆動インバータ５から供給される交流電流により駆動力を発生し、減速機７を通して駆動輪８に駆動力を伝達する。また、車両１００の減速時やコースト走行中等に駆動輪８に連れ回されて回転するときに、回生駆動力を発生させることで、車両１００の運動エネルギーを電気エネルギーとして回収する。

コントローラ５０は、バッテリコントローラ１１と、システムコントローラ１２と、発電機コントローラ１３と、駆動モータコントローラ１４と、エンジンコントローラ１５とを含む。コントローラ５０は、例えば、中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、及び、入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）から構成される。

バッテリコントローラ１１は、バッテリ４へ充放電される電流や電圧に基づいて充電状態（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）を計測し、計測した情報をシステムコントローラ１２へ送信する。また、バッテリ４の温度、内部抵抗、及びＳＯＣに応じて、バッテリ４の入力可能電力と出力可能電力を演算して、算出した値をシステムコントローラ１２へ出力する。さらに、バッテリ４の温度やＳＯＣに応じて、暖機運転の実行の要否（即ち、バッテリ４の昇温の要否）を判断し、暖機運転が必要な場合、暖機運転要求をシステムコントローラ１２へ出力する。例えば、寒冷地等において、バッテリ４の温度が低いために、車両１００の発進や加速等に必要な所望の出力を得られない虞がある場合等に、暖機運転要求が出力される。

システムコントローラ１２は、アクセル開度、車速、及び路面勾配などの車両状態や、バッテリコントローラ１１からのＳＯＣ情報、入力可能電力、出力可能電力、発電機２の発電電力などの情報に応じて、駆動モータ６へのモータトルク指令値を演算する。また、発電機２から、バッテリ４或いは駆動モータ６へ供給するための目標発電電力を演算する。

システムコントローラ１２内の発電制御部１２１では、目標発電電力と暖機運転要求とに応じて、運転モードの切り替えを行う。具体的には、目標発電電力が０以外の場合は「発電運転モード」に設定され、目標発電電力が０且つバッテリ４（バッテリコントローラ１１）からの暖機運転要求がある場合は「電力消費運転モード」に設定される。また、これらいずれにも該当しない場合は、「運転停止」となる。「発電運転モード」の場合は、目標発電電力を実現するために、エンジンコントローラ１５へのエンジン回転数指令値、発電機コントローラ１３への発電機トルク指令値Ｔ^＊を演算する。「電力消費運転モード」の場合は、エンジン回転数指令値を０とし、発電機２が所望の回転数に収束するような発電機トルク指令値Ｔ^＊を演算する。「運転停止」の場合は、エンジン回転数指令値、発電機トルク指令値Ｔ^＊をともに０とする。なお、システムコントローラ１２は、「電力消費運転モード」に設定した場合、発電機コントローラ１３への電力消費増加要求Ｐ_{ｕｐ＿ｆｉｇ}を要求有りとし、それ以外のモードでは、電力消費増加要求Ｐ_{ｕｐ＿ｆｉｇ}を要求無しとする。

発電機コントローラ１３は、システムコントローラ１２からの発電機トルク指令値Ｔ^＊を実現するために、発電機２の回転数検出値や電圧などの状態（発電機２の回転状態）に応じて、発電機インバータ３をスイッチング制御する。この際、電力消費増加要求Ｐ_{ｕｐ＿ｆｉｇ}に応じて目標変調率Ｍ^＊を変更する。目標変調率Ｍ^＊の変更の詳細は後述する。

駆動モータコントローラ１４は、駆動モータトルクがシステムコントローラ１２からの駆動モータトルク指令値を達成するように、駆動モータ６の回転数や電圧などの状態に応じて、駆動インバータ５をスイッチング制御する。

エンジンコントローラ１５は、エンジン回転数がシステムコントローラ１２からのエンジン回転数指令値と一致するように、エンジン１のスロットルアクチュエータによる吸入空気量と、インジェクタによる燃料噴射量と、点火プラグによる点火時期とをエンジン１の回転数や温度などの状態信号に応じて調整する。なお、エンジン回転数指令値が０の場合は、燃料の噴射を停止した所謂フューエルカット状態となる。

図２は、発電機コントローラ１３が実行する発電機インバータ３に対するスイッチング制御を説明する制御ブロック図である。

図２に示すように、発電機コントローラ１３は、三相二相変換器２１と、回転数演算器２２と、トルク演算器２３と、目標変調率演算部２４と、電圧位相制御部２５と、二相三相変換器２６と、ＰＷＭ変換器２７と、から構成される。

発電機コントローラ１３の制御対象となる発電機（モータ）２は、ＩＰＭ型の３相同期モータである。発電機インバータ３は、電圧駆動型ＰＷＭインバータであり、内部に３相毎に備えられた正負極側各々のパワー素子が、発電機コントローラ１３からのスイッチング信号Ｄ_ｘ ^＊により駆動される。

また、発電機コントローラ１３には、電圧センサ４０により検出されたバッテリ４のＤＣ電圧Ｖ_ｄｃ、回転子位置センサ２０により検出された発電機２の電気角θ_ｅ、相電流センサ３０により検出された発電機２の少なくとも２相の相電流ｉ_ｕ、ｉ_ｖが入力される。

三相二相変換器２１は、相電流ｉ_ｕ、ｉ_ｖと、電気角θ_ｅに基づき、以下の式（１）からｄｑ軸電流ｉ_ｄ、ｉ_ｑを算出する。算出されたｄｑ軸電流ｉ_ｄ、ｉ_ｑは、トルク演算器２３に出力される。

回転数演算器２２は、発電機２の電気角θ_ｅを微分する事で電気角速度ω_ｅを算出し、さらに極対数を加味する事で機械角回転数Ｎを算出する。算出された電気角速度ω_ｅ及び機械角回転数Ｎは、目標変調率演算部２４に出力される。

トルク演算器２３は、発電機２のｄｑ軸電流ｉ_ｄ、ｉ_ｑに対して予め実験で計測したトルク値を格納したテーブルを参照することで、発電機２のトルク推定値（以下、トルク推定値ともいう）Ｔ_ｅｓｔを演算し、トルク推定値Ｔ_ｅｓｔを電圧位相制御部２５に出力する。

目標変調率演算部２４は、システムコントローラ１２から指令される発電機トルク指令値（以下、トルク指令値ともいう）Ｔ^＊、電力消費増加要求Ｐ_{ｕｐ＿ｆｉｇ}、検出したバッテリ４のＤＣ電圧Ｖ_ｄｃ、発電機２の電気角速度ω_ｅ（即ち、発電機２の回転状態）に基づき、目標変調率Ｍ^＊を演算する。算出された目標変調率Ｍ^＊は、電圧位相制御部２５に出力される。なお、目標変調率演算部２４の演算ロジックの詳細は後述する。

電圧位相制御部２５は、目標変調率Ｍ^＊、トルク指令値Ｔ^＊、トルク推定値Ｔ_ｅｓｔ、電気角速度ω_ｅ、バッテリ４のＤＣ電圧Ｖ_ｄｃ、に基づき、ｄｑ軸電圧指令値ｖ_ｄ ^＊、ｖ_ｑ ^＊を演算する。算出されたｄｑ軸電圧指令値ｖ_ｄ ^＊、ｖ_ｑ ^＊は、二相三相変換器２６に出力される。なお、電圧位相制御部２５の演算ロジックの詳細は後述する。

二相三相変換器２６は、ｄｑ軸電圧指令値ｖ_ｄ ^＊、ｖ_ｑ ^＊と発電機２の電気角θ_ｅに基づき、以下の式（２）から相電圧指令値ｖ_ｕ ^＊、ｖ_ｖ ^＊、ｖ_ｗ ^＊を演算する。算出された相電圧指令値ｖ_ｕ ^＊、ｖ_ｖ ^＊、ｖ_ｗ ^＊は、ＰＷＭ変換器２７に出力される。

ＰＷＭ変換器２７は、相電圧指令値ｖ_ｕ ^＊、ｖ_ｖ ^＊、ｖ_ｗ ^＊とバッテリ４のＤＣ電圧Ｖ_ｄｃに基づき、発電機２に印加されるキャリア周期あたりの平均相電圧ｖ_ｕ、ｖ_ｖ、ｖ_ｗが相電圧指令値ｖ_ｕ ^＊、ｖ_ｖ ^＊、ｖ_ｗ ^＊と一致するようなスイッチング信号Ｄ_ｘ ^＊を演算する。演算されたスイッチング信号Ｄ_ｘ ^＊は、発電機インバータ３に出力され、発電機インバータ３がスイッチング信号Ｄ_ｘ ^＊により駆動されることで、発電機インバータ３のＰＷＭ制御が実行される。

図３は、電圧位相制御部２５の制御ブロック図である。

図３に示すように、電圧位相制御部２５は、電圧ノルム演算器３１と、トルク規範応答演算部３２と、電圧位相目標値演算部３３と、ＰＩ制御器３４と、電圧位相リミッタ３５と、ベクトル変換器３６と、安定化フィルタ３７と、から構成される。

電圧ノルム演算器３１では、目標変調率Ｍ^＊、ＤＣ電圧Ｖ_ｄｃに基づき、以下の式（３）から電圧ノルム指令値ｖ_ａ ^＊を演算する。算出された電圧ノルム指令値ｖ_ａ ^＊は、電圧位相目標値演算部３３及びベクトル変換器３６に出力される。

トルク規範応答演算部３２は、以下の式（４）に示すように、トルク指令値Ｔ^＊に応答時定数τ_ｍの1次遅れフィルタを施し、トルク規範応答Ｔ_ｒｅｆを演算する。

電圧位相目標値演算部３３は、電圧ノルム指令値ｖ_ａ ^＊、電気角速度ω_ｅ、トルク指令値Ｔ^＊により、予め実験によりまたは解析的に作成したテーブルを参照する事により、フィードフォワード電圧位相指令値α_ｆｆ ^＊を演算する。なお、本実施形態では電圧位相は電圧ベクトルのq軸成分が正、d軸成分が０となるベクトル位相を０°（電圧位相の基準）と定義する。

ＰＩ制御器３４は、トルク規範応答Ｔ_ｒｅｆとトルク推定値Ｔ_ｅｓｔとの差分から、以下の式（５）に基づきＰＩ制御を行い、フィードバック電圧位相指令値α_ｆｂ ^＊を演算する。但し、式（５）において、Ｋ_αｐは比例ゲイン、Ｋ_αｉは積分ゲインである。

電圧位相リミッタ３５は、フィードフォワード電圧位相指令値α_ｆｆ ^＊とフィードバック電圧位相指令値α_ｆｂ ^＊を加算したリミット前電圧位相指令値α^＊´を、電圧位相とトルクが正相関を維持可能な所定範囲に制限する事で、電圧位相指令値α^＊を演算する。なお、電圧位相リミッタ３５は、電圧位相指令値α^＊が上限値または下限値に張り付いている間は、ＰＩ制御器３４に制限中である旨の通知信号ｌｍｔ＿ｆｌｇを送る。制限中であることを通知されている間、ＰＩ制御器３４はアンチワインドアップのため、制限前の電圧位相指令値α^＊と制限後の電圧位相指令値（リミット後電圧位相指令値）α_ｌｉｍ ^＊の値が等しくなるよう、積分器を初期化する。

ベクトル変換器３６は、バッテリ４のＤＣ電圧Ｖ_ｄｃ、目標変調率Ｍ^＊、リミット後電圧位相指令値α_ｌｉｍ ^＊に基づき、以下の式（６）から安定化前ｄｑ軸電圧指令値ｖ_ｄ ^＊´、ｖ_ｑ ^＊´を演算し、安定化フィルタ３７に出力する。

安定化フィルタ３７は、安定化前ｄｑ軸電圧指令値ｖ_ｄ ^＊´、ｖ_ｑ ^＊´に対するｄｑ軸電流ｉ_ｄ、ｉ_ｑの共振特性を相殺しフィードバックループを安定化する。具体的には、以下の式（７）に基づき、ｄｑ軸電圧指令値ｖ_ｄ ^＊、ｖ_ｑ ^＊を演算し、二相三相変換器２６に出力する。

ここで、τ_ｍはトルク規範応答演算部３２と共通に設けられる応答時定数である。なお、電気角速度ω_ｅによって可変するゲインｋ_１１、ｋ_１２、ｋ_２１、ｋ_２２は、以下の式（８）で定義される。但し、式（８）において、Ｌ_ｄはｄ軸インダクタンス、Ｌ_ｑはｑ軸インダクタンス、Ｌ_ｄ´はｄ軸動的インダクタンス、Ｌ_ｑ´はｑ軸動的インダクタンスである。

次に、図４～図７を参照して、目標変調率演算部２４の演算ロジックの詳細を説明する。

目標変調率演算部２４では、システムコントローラ１２からの電力消費増加要求Ｐ_{ｕｐ＿ｆｉｇ}の有無、即ち、バッテリ４の昇温の要否により目標変調率Ｍ^＊を算出する演算ロジックが切り替えられる。

ところで、バッテリの昇温が必要な場合に、モータ電流の電流振幅を増加させてモータのエネルギー損失（銅損）を増加させることでバッテリの昇温を行うことが知られている。しかしながら、銅損の増加に伴い、巻線温度が過昇温状態になると、焼損等の部品損傷に至る虞がある。これを回避するため、電流振幅が大きい動作点でモータを運転している場合や、巻線温度が高い場合等においては、銅損を増加させることができず、バッテリを昇温できないという問題がある。

これに対し、本実施形態のモータ制御方法が適用されるハイブリッド車両１００では、以下で説明するように、バッテリ４の昇温が必要な場合、目標変調率演算部２４により、発電機（モータ）２と発電機インバータ３の総合損失（以下、単に総合損失ともいう）が増加するように目標変調率Ｍ^＊が変更される。より詳細には、目標変調率Ｍ^＊をトルク指令値Ｔ^＊の実現に適した標準目標変調率Ｍ_０ ^＊から、総合損失が増加するように補正して得られる損失増大目標変調率Ｍ_ｐｕｐ ^＊に切り替える。即ち、バッテリ４を昇温するための損失を巻線の電力消費（銅損）のみに依存しない。従って、バッテリ４の昇温に必要な損失を確保しつつ、巻線の過昇温による損傷等の部品の損傷を防止することができる。

図４は、目標変調率演算部２４の制御ブロック図である。目標変調率演算部２４は、標準変調率演算器４１と、変調率切替器４２とから構成される。

標準変調率演算器４１には、トルク指令値Ｔ^＊、バッテリ４のＤＣ電圧Ｖ_ｄｃ、発電機２の電気角速度ω_ｅが入力される。目標変調率演算部２４は、これらの入力値から、予め実験または解析等により最も効率よく発電機２を運転可能な変調率を定めたテーブルを参照して、標準目標変調率Ｍ_０ ^＊を演算し、変調率切替器４２に出力する。

変調率切替器４２は、目標変調率Ｍ^＊の演算を行う。変調率切替器４２は、システムコントローラ１２から電力消費増加要求Ｐ_{ｕｐ＿ｆｉｇ}がある場合、発電機２とインバータ３の総合損失が増加するように設定される損失増大目標変調率Ｍ_ｐｕｐ ^＊を選択し、目標変調率Ｍ^＊を演算する。一方、システムコントローラ１２から電力消費増加要求Ｐ_{ｕｐ＿ｆｉｇ}が無い場合、標準目標変調率Ｍ_０ ^＊を選択し、目標変調率Ｍ^＊とする。

ここで、発電機２とインバータ３の総合損失（以下、単に総合損失ともいう）には、発電機２における磁石損失とインバータ３のスイッチ損が含まれている。磁石損失はＰＷＭのスイッチングパルス波形に応じてその大きさが変化するキャリア高調波の影響を受けやすいことが知られており、また、インバータ３のスイッチ損もキャリア高調波の影響を受ける。即ち、磁石損失及びスイッチ損は、キャリア周波数に起因して生じるキャリア高調波の大きさと相関がある。そしてスイッチングパルス波形は、変調率に応じてその概形が定まるため、変調率を操作することで、キャリア高調波の大きさと相関のある損失（磁石損失とスイッチ損）を変えることができ、総合損失を操作することができる。

図５は、発電機２における磁石損失とインバータ３におけるスイッチ損の合計と、変調率との相関を示す図であり、発電機２を流れる電流の電流振幅を一定にしながら発電機２の回転数を変化させた場合の損失の一例を示している。変調率と、磁石損失及びスイッチ損との相関は、予め、実験または解析的に求めておくことができる。

ここで、磁石損失は、固定子スロットと回転子間の磁束密度分布の影響による空間高調波にくらべ、キャリア高調波の影響を受けやすいため、発電機２の回転数が異なっても、損失がある所定の変調率で山なりのピークを持った分布となる傾向がある。このため、磁石損失とスイッチ損の合計と、変調率との相関を示す図５においても、所定の変調率において損失がピークとなる。従って、目標変調率演算部２４（変調率切替器４２）は、損失増大目標変調率Ｍ_ｐｕｐ ^＊を磁石損失とスイッチ損の合計がピークとなる変調率に設定する。これにより、簡易的な処理で多様な動作点で損失が増加するよう発電機２を動作させることができる。

図６は、発電機２のエネルギー損失を示す図であり、（ａ）は発電機２における銅損、（ｂ）は発電機２における磁石損失、（ｃ）は発電機２のエネルギー損失の総和であるモータ総合損失を示している。

図６の（ａ）及び（ｂ）で示すように、銅損は変調率が高くなるほど減少し、（ｂ）で示すように磁石損失は変調率が高いほど増加する。図６の動作点Ａは、（ｃ）に示すように、モータ総合損失が最小となる動作点であり、バッテリ４を昇温する必要が無い（電力消費増加要求Ｐ_{ｕｐ＿ｆｉｇ}が無い）場合、発電機２は、動作点Ａで駆動する。即ち、動作点Ａにおける変調率が標準目標変調率Ｍ_０ ^＊である。

図６の動作点Ｂは、図５の磁石損失とスイッチ損の合計がピークとなる変調率（損失増大目標変調率Ｍ_ｐｕｐ ^＊）における発電機２の動作点であり、バッテリ４の昇温が必要であり、電力消費増加要求Ｐ_{ｕｐ＿ｆｉｇ}がある場合、発電機２は、動作点Ｂで駆動する。図６の（ａ）に示すように、動作点Ｂにおいては、動作点Ａよりも銅損が減少しているが、（ｂ）に示すように、磁石損失は増大し、発電機２全体の損失であるモータ総合損失が動作点Ａよりも増加している。従って、動作点Ｂにおいて、発電機２とインバータ３の総合損失も動作点Ａより増加する。

図７は、図６の動作点Ａと動作点Ｂにおける発電機２のエネルギー損失の内訳を示している。図７に示すように、動作点Ｂでは、動作点Ａに比べ銅損は減少しているものの、磁石損失が増加しており、発電機２全体のエネルギー損失も増加している。

以上のとおり、本実施形態では、キャリア高調波の大きさと相関がある損失（磁石損失及びスイッチ損）が増加するように変調率を操作することで、発電機２とインバータ３の総合損失を増加させて、バッテリ４を昇温する。このため、巻線（銅損）だけではなく、各部に電力消費を分散することが可能となり、巻線の過昇温による焼損等の部品の損傷を防止することができる。従って、電流振幅が大きい動作点でモータを運転している場合や、巻線温度が高い場合等のように、銅損を増加させることができないシーンにおいても、損失を増加させて、バッテリ４を昇温することができる。

なお、本実施形態においては、磁石損失とスイッチ損の合計がピーク（最大）となる変調率を損失増大目標変調率Ｍ_ｐｕｐ ^＊に設定しているが、これに限られない。損失をどの程度増加させるかは、バッテリ４の状態等に基づき決定することができ、損失増大目標変調率Ｍ_ｐｕｐ ^＊は、必ずしも損失が最大となる変調率に設定しなくてもよい。

また、本実施形態においては、磁石損失とインバータ３におけるスイッチ損の合計と、変調率との相関から損失増大目標変調率Ｍ_ｐｕｐ ^＊（目標変調率Ｍ^＊）を設定するが、これに限られず、発電機２とインバータ３の総合損失と変調率との相関を予め実験または解析的に求めておき、総合損失が大きい変調率を目標変調率Ｍ^＊に設定してもよい。

図８は、本実施形態によるモータ制御方法を説明するフローチャートである。なお、以下の制御は、ハイブリッド車両１００の車両システムが起動している間、一定の間隔で常時実行するようにコントローラ５０（発電機コントローラ１３）にプログラムされている。

ステップＳ１０１において、発電機コントローラ１３は、センサにより検知されたバッテリ４のＤＣ電圧Ｖ_ｄｃ、発電機２の少なくとも２層の相電流ｉ_ｕ、ｉ_ｖ、発電機２の電気角θ_ｅを取得する。

ステップＳ１０２において、発電機コントローラ１３は、発電機２の電気角θ_ｅに基づき、電気角速度ω_ｅ及び機械角回転数Ｎを算出する。

ステップＳ１０３において、発電機コントローラ１３は、相電流ｉ_ｕ、ｉ_ｖと、電気角θ_ｅに基づき、ｄｑ軸電流ｉ_ｄ、ｉ_ｑを算出する。

ステップＳ１０４において、発電機コントローラ１３は、システムコントローラ１２からの発電機トルク指令値Ｔ^＊及び電力消費増加要求Ｐ_{ｕｐ＿ｆｉｇ}を取得する。前述の通り、システムコントローラ１２において「電力消費運転モード」に設定された場合、電力消費増加要求Ｐ_{ｕｐ＿ｆｉｇ}を要求有りとされ、それ以外のモードでは、電力消費増加要求Ｐ_{ｕｐ＿ｆｉｇ}を要求は無しとされる。

ステップＳ１０５及びＳ１０６は、目標変調率Ｍ^＊を演算するステップである。

ステップＳ１０５において、発電機コントローラ１３は、最も効率よく発電機２を運転可能な変調率である標準目標変調率Ｍ_０ ^＊を演算する。

ステップＳ１０６において、発電機コントローラ１３は、電力消費増加要求Ｐ_{ｕｐ＿ｆｉｇ}が要求無しの場合、標準目標変調率Ｍ_０ ^＊を目標変調率Ｍ^＊に設定する。ハイブリッド車両１００の走行中、通常は標準目標変調率Ｍ_０ ^＊が目標変調率Ｍ^＊として設定される。一方、電力消費増加要求Ｐ_{ｕｐ＿ｆｉｇ}がある場合、発電機コントローラ１３は、発電機２とインバータ３の総合損失が増加する損失増大目標変調率Ｍ_ｐｕｐ ^＊を演算し、損失増大目標変調率Ｍ_ｐｕｐ ^＊を目標変調率Ｍ^＊として設定するように切り替える。

ステップＳ１０７～Ｓ１１５は、電圧位相制御を実行するステップである。

ステップＳ１０７において、発電機コントローラ１３は、目標変調率Ｍ^＊、ＤＣ電圧Ｖ_ｄｃに基づき、電圧ノルム指令値ｖ_ａ ^＊を演算する。

ステップＳ１０８において、発電機コントローラ１３は、発電機トルク指令値Ｔ^＊に応答時定数τ_ｍの1次遅れフィルタを施し、トルク規範応答Ｔ_ｒｅｆを演算する。

ステップＳ１０９において、発電機コントローラ１３は、電圧ノルム指令値ｖ_ａ ^＊、電気角速度ω_ｅ、トルク指令値Ｔ^＊に基づき、フィードフォワード電圧位相指令値α_ｆｆ ^＊を演算する。

ステップＳ１１０において、発電機コントローラ１３は、トルク規範応答Ｔ_ｒｅｆとトルク推定値Ｔ_ｅｓｔに基づき、ＰＩ制御を行い、フィードバック電圧位相指令値α_ｆｂ ^＊を演算する。

ステップＳ１１１において、発電機コントローラ１３は、フィードフォワード電圧位相指令値α_ｆｆ ^＊とフィードバック電圧位相指令値α_ｆｂ ^＊に基づき、電圧位相とトルクが正相関を維持可能な所定範囲に入るような電圧位相指令値α^＊の範囲を演算する。

ステップＳ１１２において、発電機コントローラ１３は、電圧位相指令値α^＊が電圧位相とトルクが正相関を維持可能な所定範囲に入るように電圧位相指令値α^＊をリミットする。電圧位相指令値α^＊がリミットされている（上限値または下限値である）場合、ステップＳ１１３において、発電機コントローラ１３は、アンチワインドアップのため、制限前の電圧位相指令値α^＊と制限後の電圧位相指令値（リミット後電圧位相指令値）α_ｌｉｍ ^＊の値が等しくなるよう、積分器を初期化する。

ステップＳ１１２において電圧位相指令値α^＊がリミットされていない場合、または、ステップＳ１１３の処理によって電圧位相指令値α^＊が上限値または下限値に制限されなくなった場合、発電機コントローラ１３は、ステップＳ１１４の処理を実行する。

ステップＳ１１４において、発電機コントローラ１３は、バッテリ４のＤＣ電圧Ｖ_ｄｃ、目標変調率Ｍ^＊、電圧位相指令値α^＊（リミット後電圧位相指令値α_ｌｉｍ ^＊）に基づき、安定化前ｄｑ軸電圧指令値ｖ_ｄ ^＊´、ｖ_ｑ ^＊´を演算する（ベクトル変換）。

ステップＳ１１５において、発電機コントローラ１３は、安定化前ｄｑ軸電圧指令値ｖ_ｄ ^＊´、ｖ_ｑ ^＊´に対するｄｑ軸電流ｉ_ｄ、ｉ_ｑの共振特性を相殺してフィードバックループを安定化し、ｄｑ軸電圧指令値ｖ_ｄ ^＊、ｖ_ｑ ^＊を演算する。

ステップＳ１１６において、発電機コントローラ１３は、ｄｑ軸電圧指令値ｖ_ｄ ^＊、ｖ_ｑ ^＊と発電機２の電気角θ_ｅに基づき、相電圧指令値ｖ_ｕ ^＊、ｖ_ｖ ^＊、ｖ_ｗ ^＊を演算（二相三相変換）する。

ステップＳ１１７において、発電機コントローラ１３は、相電圧指令値ｖ_ｕ ^＊、ｖ_ｖ ^＊、ｖ_ｗ ^＊とバッテリ４のＤＣ電圧Ｖ_ｄｃに基づき、発電機２に印加されるキャリア周期あたりの平均相電圧ｖ_ｕ、ｖ_ｖ、ｖ_ｗが相電圧指令値ｖ_ｕ ^＊、ｖ_ｖ ^＊、ｖ_ｗ ^＊と一致するようなスイッチング信号Ｄ_ｘ ^＊を演算（ＰＷＭ変換）する。発電機インバータ３がスイッチング信号Ｄ_ｘ ^＊により駆動されることで、発電機インバータ３のＰＷＭ制御が実行される。

上記した第１実施形態のモータ制御方法によれば、以下の効果を得ることができる。

本実施形態のモータ制御方法は、バッテリ４の状態に基づき、バッテリ４の昇温の要否を判断し、バッテリ４の昇温が必要な場合、発電機（モータ）２とインバータ３の総合損失が増加するように目標変調率Ｍ^＊を変更する。即ち、バッテリ４を昇温するための損失を巻線の電力消費（銅損）のみに依存しない。このため、バッテリ４の昇温に必要な損失を確保しつつ、巻線の過昇温による損傷等の部品の損傷を防止することができる。

本実施形態のモータ制御方法は、バッテリ４の昇温が必要な場合、キャリア高調波の大きさと相関のある損失が増加するように目標変調率Ｍ^＊を変更する。これにより、巻線（銅損）だけではなく、各部に電力消費を分散させて発電機２とインバータ３の総合損失を増加させることができる。従って、巻線の過昇温による焼損等の部品の損傷を防止できるため、電流振幅が大きい動作点でモータを運転している場合や、巻線温度が高い場合等のように、銅損を増加させることができないシーンにおいても、損失を増加させて、バッテリ４を昇温することができる。

（第２実施形態）
図９～図１４を参照して、第２実施形態のモータ制御方法を説明する。なお、第１実施形態と同様の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。

第２実施形態のモータ制御方法が適用されるハイブリッド車両１００は、目標変調率演算部２４が第１実施形態と異なる。なお、その他の構成は、第１実施形態のモータ制御方法が適用されるハイブリッド車両１００と同様である。

図９は、第２実施形態によるモータ制御方法が適用されるハイブリッド車両１００における目標変調率演算部２４の制御ブロック図である。

第２実施形態における目標変調率演算部２４は、標準変調率演算器４１及び変調率切替器４２に加え、最小変調率演算器４３及び最大変調率演算器４４を備える。標準変調率演算器４１、最小変調率演算器４３及び最大変調率演算器４４には、トルク指令値Ｔ^＊、バッテリ４のＤＣ電圧Ｖ_ｄｃ、発電機２の電気角速度ω_ｅが入力される。

第１実施形態と同様に、標準変調率演算器４１は、トルク指令値Ｔ^＊、バッテリ４のＤＣ電圧Ｖ_ｄｃ、発電機２の電気角速度ω_ｅから、予め実験または解析等により最も効率よく発電機２を運転可能な変調率を定めたテーブルを参照して、標準目標変調率Ｍ_０ ^＊を演算し、変調率切替器４２に出力する。

最小変調率演算器４３は、トルク指令値Ｔ^＊、ＤＣ電圧Ｖ_ｄｃ、電気角速度ω_ｅで定義される運転点に対し、許容可能な目標変調率の最小値を定めたテーブルを参照することにより、最小目標変調率Ｍ_ｍｉｎ ^＊を演算し、変調率切替器４２に出力する。

ここで、許容可能な目標変調率の最小値を定めたテーブルは、インバータ３やバッテリ４等のハードウェアにとって許容可能な電流振幅の最大値を超えないよう考慮して設定される。例えば、トルクＴ、ＤＣ電圧Ｖ_ｄｃ、電気角速度ω_ｅを一定とした場合の変調率と電流振幅の関係を示す図１０では、電流振幅が下に凸な特性となるため、許容可能な電流振幅の最大値を超えないためには、変調率は図１０におけるＭ_ｍｉｎ１ ^＊からＭ_ｍａｘ１ ^＊の範囲内になければならない。即ち、許容可能な目標変調率の最小値は、少なくもＭ_ｍｉｎ１ ^＊以上となるように定められる。このように、許容可能な目標変調率の最小値を定めたテーブルは、ハードウェアの限界を考慮して設定される。

また、許容可能な目標変調率の最小値を定めたテーブルは、発電機２の電圧位相が所定範囲内に収まるよう考慮して設定される。例えば、ＤＣ電圧Ｖ_ｄｃ、電気角速度ω_ｅを一定とした場合の変調率と出力可能トルクを示す図１１では、変調率が小さい領域では、出力可能トルクの絶対値も小さくなる。なお、出力可能トルクは、電圧位相制御の電圧位相指令値α^＊のリミット値相当の電圧位相を印加した際のトルクである。ここで、発電機２に対するトルク指令値Ｔ^＊がＴ_１ ^＊であったとすると、図１１におけるＭ_ｍｉｎ２ ^＊未満の変調率を目標変調率Ｍ^＊とした場合、電圧位相をトルクＴと正相関を持つ範囲に収めるため、電圧位相制御の電圧位相指令値α^＊がリミットされ、トルク指令値Ｔ_１ ^＊に準じたトルクＴを出力することができなくなる。これを回避するため、許容可能な目標変調率の最小値は、少なくもＭ_ｍｉｎ２ ^＊以上となるように定められる。このように、許容可能な目標変調率の最小値を定めたテーブルは、トルク指令値Ｔ_１ ^＊を満たすトルクＴを出力できるような電圧位相の範囲に納まるように考慮して設定される。

最大変調率演算器４４は、トルク指令値Ｔ^＊、ＤＣ電圧Ｖ_ｄｃ、電気角速度ω_ｅで定義される運転点に対し、許容可能な目標変調率の最大値を定めたテーブルを参照することにより、最大目標変調率Ｍ_ｍａｘ ^＊を演算し、変調率切替器４２に出力する。

許容可能な目標変調率の最大値を定めたテーブルは、インバータ３やバッテリ４等のハードウェアにとって許容可能な電流振幅の最大値を超えないよう考慮して設定される。例えば、前述の図１０では、許容可能な電流振幅の最大値を超えないためには、変調率はＭ_ｍｉｎ１ ^＊からＭ_ｍａｘ１ ^＊の範囲内になければならない。従って、許容可能な目標変調率の最大値は、少なくもＭ_ｍａｘ１ ^＊以下となるように定められる。

変調率切替器４２は、電力消費増加要求Ｐ_{ｕｐ＿ｆｉｇ}に応じて、標準目標変調率Ｍ_０ ^＊、最小目標変調率Ｍ_ｍｉｎ ^＊、最大目標変調率Ｍ_ｍａｘ ^＊、損失増大目標変調率Ｍ_ｐｕｐ ^＊の何れかを選択して、目標変調率Ｍ^＊の演算を行う。

図１２は、目標変調率演算部２４（変調率切替器４２）における具体的な変調率の選択方法を示す図である。

図１２に示すように、システムコントローラ１２から電力消費増加要求Ｐ_{ｕｐ＿ｆｉｇ}が無い場合、変調率切替器４２は、標準目標変調率Ｍ_０ ^＊を選択し、目標変調率Ｍ^＊として出力する（優先度１）。

一方、システムコントローラ１２から電力消費増加要求Ｐ_{ｕｐ＿ｆｉｇ}がある場合、キャリア高調波の大きさと相関のある損失（磁石損失とスイッチ損）が増加するように設定される損失増大目標変調率Ｍ_ｐｕｐ ^＊が最小目標変調率Ｍ_ｍｉｎ ^＊及び最大目標変調率Ｍ_ｍａｘ ^＊の範囲を超えているときは、変調率切替器４２は、目標変調率Ｍ^＊をリミットする（優先度２、３）。即ち、損失増大目標変調率Ｍ_ｐｕｐ ^＊が最小目標変調率Ｍ_ｍｉｎ ^＊以下の場合、変調率切替器４２は、最小目標変調率Ｍ_ｍｉｎ ^＊を選択し、目標変調率Ｍ^＊として出力する。また、損失増大目標変調率Ｍ_ｐｕｐ ^＊が最大目標変調率Ｍ_ｍａｘ ^＊以上の場合、変調率切替器４２は、最大目標変調率Ｍ_ｍａｘ ^＊を選択し、目標変調率Ｍ^＊として出力する。これにより、電流振幅がハードウェアで許容可能な電流振幅の範囲を超えないようにしつつ、トルク指令値Ｔ^＊に準じたトルクＴを出力できる。また、目標変調率Ｍ^＊をリミットすることで、電圧位相指令値α^＊がリミットされない範囲に入るため、電圧位相に対する出力トルクＴが正相関を持つ範囲で安定して発電機２の制御を行うことが可能となる。

次に、システムコントローラ１２から電力消費増加要求Ｐ_{ｕｐ＿ｆｉｇ}があり、且つ損失増大目標変調率Ｍ_ｐｕｐ ^＊が最小目標変調率Ｍ_ｍｉｎ ^＊及び最大目標変調率Ｍ_ｍａｘ ^＊の範囲内にある場合、損失増大目標変調率Ｍ_ｐｕｐ ^＊と標準目標変調率Ｍ_０ ^＊との差が所定の値ΔＭ以上のときは、変調率切替器４２は、損失増大目標変調率Ｍ_ｐｕｐ ^＊を選択し、目標変調率Ｍ^＊として出力する（優先度４）。ここで、ΔＭは、キャリア高調波の大きさと相関のある損失（磁石損失とスイッチ損）を増加させることによる総合損失の増加量が、バッテリ４を所望の値だけ昇温するためにシステムとして要求される損失増加分を満足できるような幅に定めることができる。従って、損失増大目標変調率Ｍ_ｐｕｐ ^＊と標準目標変調率Ｍ_０ ^＊との差が所定の値ΔＭ以上の場合、キャリア高調波の大きさと相関のある損失（磁石損失とスイッチ損）を増加させることで、所望の値だけバッテリ４を昇温することができる。

これに対し、損失増大目標変調率Ｍ_ｐｕｐ ^＊と標準目標変調率Ｍ_０ ^＊との差が所定の値ΔＭ未満の場合、キャリア高調波の大きさと相関のある損失（磁石損失とスイッチ損）の増加が発電機２とインバータ３の総合損失に与える影響は、比較的小さい。即ち、キャリア高調波の大きさと相関のある損失（磁石損失とスイッチ損）を増加させても、バッテリ４を所望の値だけ昇温することができない虞がある。この場合、変調率切替器４２は、銅損のように電流振幅または電流の実効値に相関のある損失を増加させるか、鉄損のように誘起電圧の大きさに相関のある損失を増加させることで、総合損失を増加させる。ここで、一般に、モータの高回転側では、交番磁界が高周波となるため鉄損が増加する傾向があり、低回転側では、トルク（電流）の増加により銅損が増加する傾向がある。従って、変調率切替器４２は、発電機２の高回転側と低回転側で、処理を二分する。

図１３は、ＤＣ電圧Ｖ_ｄｃ、電気角速度ω_ｅ、トルクＴを一定とした場合における変調率と銅損の相関を示す図であり、図１４は、ＤＣ電圧Ｖ_ｄｃ、電気角速度ω_ｅ、トルクＴを一定とした場合における変調率と鉄損の相関を示す図である。

発電機２の高回転時、即ち、電気角速度ω_ｅが基準電気角速度ω_ｅ＿ｔｈ以上の場合、ステータコア等の鉄損をさらに増加させると、鉄損の影響で発熱しやすい部品が過昇温となる虞がある。従って、目標変調率演算部２４（変調率切替器４２）は、主として銅損により電力消費を増加させる。即ち、目標変調率演算部２４（変調率切替器４２）は、標準目標変調率Ｍ_０ ^＊より小さい最小目標変調率Ｍ_ｍｉｎ ^＊を選択し、目標変調率Ｍ^＊として出力する。これにより、電流振幅を許容可能な電流振幅の最大値まで増加させることができ（図１０を参照）、変調率が標準目標変調率Ｍ_０ ^＊より小さくなるので、図１３に示すように、銅損が増加する。また、変調率が標準目標変調率Ｍ_０ ^＊より小さくなるので、図１４に示すように鉄損は減少するが、銅損の増加量が鉄損の減少量を上回るため、総合損失は増加する。

発電機２の低回転時、即ち、電気角速度ω_ｅが基準電気角速度ω_ｅ＿ｔｈ未満の場合、電気子巻線等の銅損の影響で発熱しやすい部品が過昇温となるリスクを低減するため、目標変調率演算部２４（変調率切替器４２）は、主として鉄損により電力消費を増加させる。即ち、目標変調率演算部２４（変調率切替器４２）は、標準目標変調率Ｍ_０ ^＊より大きい最大目標変調率Ｍ_ｍａｘ ^＊を選択し、目標変調率Ｍ^＊として出力する。これにより、変調率が標準目標変調率Ｍ_０ ^＊より大きくなり、図１４に示すように、鉄損が増加する。また、図１３に示すように、変調率が標準目標変調率Ｍ_０ ^＊より小さくなっても、銅損はほとんど減少しないので、総合損失は増加する。

なお、基準電気角速度ω_ｅ＿ｔｈは、例えば、鉄損による部品の温度上昇が許容される最大の電気角速度から定めることができる。

以上のように、電流振幅の制約や総合損失への寄与度から、磁石損失のようなキャリア高調波の大きさと相関のある損失を増加させることでは総合損失を十分に増加させることが困難な場合であっても、目標変調率Ｍ^＊を操作することで、総合損失を増加させることができる。即ち、動作点に応じて、変調率を小さくすることで銅損を増加させることができ、変調率を大きくすることで、主に鉄損を増加させることができる。また、電圧位相指令値α^＊がリミットされないように、目標変調率Ｍ^＊の範囲を所定範囲に制限するため、常にトルク指令値Ｔ^＊を満たすトルクＴを出力することができる。

図１５は、第２実施形態によるモータ制御方法を説明するフローチャートである。なお、第１実施形態と同様に、以下の制御は、ハイブリッド車両１００の車両システムが起動している間、一定の間隔で常時実行するようにコントローラ５０（発電機コントローラ１３）にプログラムされている。

ステップＳ１０１～Ｓ１０５の処理は、第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。

ステップＳ２０６において、発電機コントローラ１３は、トルク指令値Ｔ^＊、ＤＣ電圧Ｖ_ｄｃ、電気角速度ω_ｅに基づき、最小目標変調率Ｍ_ｍｉｎ ^＊を演算する。

ステップＳ２０７において、発電機コントローラ１３は、トルク指令値Ｔ^＊、ＤＣ電圧Ｖ_ｄｃ、電気角速度ω_ｅに基づき、最大目標変調率Ｍ_ｍａｘ ^＊を演算する。

ステップＳ２０７において、発電機コントローラ１３は、電力消費増加要求Ｐ_{ｕｐ＿ｆｉｇ}に応じて、標準目標変調率Ｍ_０ ^＊、最小目標変調率Ｍ_ｍｉｎ ^＊、最大目標変調率Ｍ_ｍａｘ ^＊、損失増大目標変調率Ｍ_ｐｕｐ ^＊の何れかを選択して、目標変調率Ｍ^＊の演算を行う。

ステップＳ１０７～Ｓ１１７の処理は、第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。

上記した第２実施形態のモータ制御方法によれば、以下の効果を得ることができる。

本実施形態のモータ制御方法は、バッテリ４の昇温が必要な場合、発電機（モータ）２の電流実効値と相関のある損失が増加するように、目標変調率Ｍ^＊を小さくする。これにより、キャリア高調波の大きさと相関のある損失（磁石損失やスイッチ損等）を増加させても総合損失を十分に増加させることができない場合でも、銅損等の電流の実効値に相関のある損失を増加させて必要な損失を確保することができる。

本実施形態のモータ制御方法は、バッテリ４の昇温が必要な場合、発電機（モータ）２の誘起電圧の大きさと相関のある損失が増加するように、目標変調率Ｍ^＊を大きくする。これにより、キャリア高調波の大きさと相関のある損失（磁石損失やスイッチ損等）を増加させても総合損失を十分に増加させることができない場合でも、鉄損等の誘起電圧の大きさに相関のある損失を増加させて必要な損失を確保することができる。

本実施形態のモータ制御方法は、発電機（モータ）２の電圧位相指令値α^＊が制限されない所定範囲内に入るように、目標変調率Ｍ^＊を設定する。これにより、電圧位相に対する出力トルクＴが正相関を持つ範囲で安定して発電機（モータ）２の制御を行うことが可能となるとともに、要求トルク（トルク指令値）Ｔ^＊を損なわない範囲で損失を増加させることができる。

（第３実施形態）
図１６を参照して、第３実施形態のモータ制御方法を説明する。なお、他の実施形態と同様の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。

第３実施形態のモータ制御方法が適用されるハイブリッド車両１００は、目標変調率演算部２４が他の実施形態と異なる。なお、その他の構成は、第１及び第２実施形態のモータ制御方法が適用されるハイブリッド車両１００と同様である。

図１６は、第３実施形態によるモータ制御方法が適用されるハイブリッド車両１００における目標変調率演算部２４の制御ブロック図である。

他の実施形態と同様に、目標変調率演算部２４は、標準変調率演算器４１及び変調率切替器４２を備える。

標準変調率演算器４１は、入力されたトルク指令値Ｔ^＊、バッテリ４のＤＣ電圧Ｖ_ｄｃ、発電機２の電気角速度ω_ｅから、予め実験または解析等により最も効率よく発電機２を運転可能な変調率を定めたテーブルを参照して、標準目標変調率Ｍ_０ ^＊を演算し、変調率切替器４２に出力する。

変調率切替器４２は、標準目標変調率Ｍ_０ ^＊または損失増大目標変調率Ｍ_ｐｕｐ ^＊の何れかを選択して、目標変調率Ｍ^＊の演算を行う。但し、他の実施形態と異なり、変調率切替器４２には、発電機２の磁石温度Ｔ_ｍａｇが入力される。

ここで、発電機２の磁石は、キャリア高調波の大きさとの温度相関が大きい。従って、発電機２の磁石温度Ｔ_ｍａｇが所定の温度よりも大きい場合に磁石損失等のようなキャリア高調波の大きさと相関のある損失を増加させると、磁石が過昇温となる虞がある。そこで、本実施形態においては、変調率切替器４２は、電力消費増加要求Ｐ_{ｕｐ＿ｆｉｇ}に加え、磁石温度Ｔ_ｍａｇを考慮して標準目標変調率Ｍ_０ ^＊または損失増大目標変調率Ｍ_ｐｕｐ ^＊の選択を実行する。

具体的には、システムコントローラ１２から電力消費増加要求Ｐ_{ｕｐ＿ｆｉｇ}が無い場合、または、磁石温度Ｔ_ｍａｇが磁石温度閾値Ｔ_{ｍａｇ＿ｔｈ}以上の場合は、変調率切替器４２は、標準目標変調率Ｍ_０ ^＊を選択し、目標変調率Ｍ^＊として出力する。一方、システムコントローラ１２から電力消費増加要求Ｐ_{ｕｐ＿ｆｉｇ}があり、かつ、磁石温度Ｔ_ｍａｇが磁石温度閾値Ｔ_{ｍａｇ＿ｔｈ}未満の場合は、変調率切替器４２は、損失増大目標変調率Ｍ_ｐｕｐ ^＊を選択し、目標変調率Ｍ^＊として出力する。

なお、発電機２の磁石温度Ｔ_ｍａｇは、サーミスタ等の温度センサにより検出することができる。また、磁石温度閾値Ｔ_{ｍａｇ＿ｔｈ}は、例えば損失増大目標変調率Ｍ_ｐｕｐ ^＊で連続運転した場合の飽和温度が発電機２における磁石の耐熱を超えない最大の磁石温度から定めることができる。

このように、本実施形態では、磁石温度Ｔ_ｍａｇが磁石温度閾値Ｔ_{ｍａｇ＿ｔｈ}以上の場合は、電力消費増加要求Ｐ_{ｕｐ＿ｆｉｇ}の有無によらず、最も効率よく発電機２を運転可能な動作点（標準目標変調率Ｍ_０ ^＊）で運転する。これにより、磁石損失を増加させることによる磁石の過昇温を回避することができ、永久磁石の不可逆減磁といった部品の過熱による劣化や故障を防ぐことができる。

なお、本実施形態では、磁石温度Ｔ_ｍａｇが磁石の耐熱温度を超えないように目標変調率Ｍ^＊を設定するがこれに限られず、キャリア高調波の大きさとの温度相関が大きい磁石以外の部品について、部品の耐熱温度を超えないように目標変調率Ｍ^＊を設定するようにしてもよい。

上記した第３実施形態のモータ制御方法によれば、以下の効果を得ることができる。

本実施形態のモータ制御方法は、キャリア高調波の大きさと温度相関がある部品の温度が所定値を超えないように、目標変調率Ｍ^＊を設定する。これにより、永久磁石の不可逆減磁といった部品の過熱による劣化や故障を防ぐことができる。

なお、いずれの実施形態も、発電機コントローラ１３による発電機（モータ）２に対するモータ制御方法として説明したが、これに限られず、同様の制御を駆動モータコントローラ１４が駆動モータ６に対して実行してもよい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

１、エンジン，２、発電機（モータ），３、発電機インバータ，４、バッテリ，１１、バッテリコントローラ，１２、システムコントローラ，１３、発電機コントローラ，１４、駆動モータコントローラ，１５、エンジンコントローラ，１００、ハイブリッド車両（車両）

Claims (8)

1. バッテリを有する電動車両に搭載されるモータの制御方法であって、
   前記モータに対するトルク指令値と、前記モータの回転状態とに基づいて目標変調率を演算し、
   前記トルク指令値と前記目標変調率とに基づいて電圧ノルム指令値と電圧位相指令値を決定し、
   決定された前記電圧ノルム指令値と前記電圧位相指令値とに基づいてインバータのＰＷＭ制御を実行し、
   前記バッテリの状態に基づき、前記バッテリの昇温の要否を判断し、前記バッテリの昇温が必要な場合、前記モータと前記インバータの総合損失が増加するように前記目標変調率を変更する、
   モータ制御方法。
2. 請求項１に記載のモータ制御方法であって、
   前記バッテリの昇温が必要な場合、前記目標変調率を予め実験または解析的に求めた前記総合損失が大きい所定値に設定する、
   モータ制御方法。
3. 請求項１または２に記載のモータ制御方法であって、
   前記総合損失は、前記インバータのキャリア周波数に起因して生じるキャリア高調波の大きさと相関のある損失を含み、
   前記バッテリの昇温が必要な場合、前記キャリア高調波の大きさと相関のある損失が増加するように前記目標変調率を変更する、
   モータ制御方法。
4. 請求項１から３のいずれか一つに記載のモータ制御方法であって、
   前記総合損失は、前記モータの電流実効値と相関のある損失を含み、
   前記バッテリの昇温が必要な場合、前記モータの電流実効値と相関のある損失が増加するように、前記目標変調率を小さくする、
   モータ制御方法。
5. 請求項１から４のいずれか一つに記載のモータ制御方法であって、
   前記総合損失は、前記モータの誘起電圧の大きさと相関のある損失を含み、
   前記バッテリの昇温が必要な場合、前記モータの誘起電圧の大きさと相関のある損失が増加するように、前記目標変調率を大きくする、
   モータ制御方法。
6. 請求項１から５のいずれか一つに記載のモータ制御方法であって、
   前記バッテリの昇温が必要な場合、前記インバータのキャリア周波数に起因して生じるキャリア高調波の大きさと温度相関がある部品の温度が所定値を超えないように、前記目標変調率を設定する、
   モータ制御方法。
7. 請求項１から６のいずれか一つに記載のモータ制御方法であって、
   前記電圧位相指令値が制限されない所定範囲内に入るように、前記目標変調率を設定する、
   モータ制御方法。
8. バッテリを有する電動車両に搭載されるモータと、
   前記モータを制御するコントローラと、を備えるモータ制御装置であって、
   前記コントローラは、
   前記モータに対するトルク指令値と、前記モータの回転状態とに基づいて目標変調率を演算し、
   前記トルク指令値と前記目標変調率とに基づいて電圧ノルム指令値と電圧位相指令値を決定し、
   決定された前記電圧ノルム指令値と前記電圧位相指令値とに基づいてインバータのＰＷＭ制御を実行し、
   前記バッテリの状態に基づき、前記バッテリの昇温の要否を判断し、前記バッテリの昇温が必要な場合、前記モータと前記インバータの総合損失が増加するように前記目標変調率を変更する、
   モータ制御装置。

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