JP5077106B2 - 電動機制御装置、制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、駆動用の電動機に供給される交流電圧を生成するインバータのスイッチング信号を、車両状況に応じて決定されたトルク指令値に基づき発生させる電動機制御装置、電動機制御装置の制御方法に関する。

内燃機関に加え又は内燃機関を代替して車両を電動モータで駆動する駆動装置が知られている。かかる駆動装置では、２つの電動モータを搭載して前輪の二輪又は後輪の二輪をそれぞれ駆動する形態が用いられる場合があり、電動モータを制御するモータＥＣＵ（電子制御ユニット）は、２つの電動モータをそれぞれ制御する（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１には、マスタＣＰＵ（例えば、ハイブリッドＥＣＵ）から指示されるトルク指令値に基づき、１つのモータＥＣＵが２つの電動モータをそれぞれ制御する電動装置が記載されている。
特開２００７−２０９１１６号公報

ところで、２つの電動モータを制御するにはモータＥＣＵは１つであっても２つのＣＰＵを備えることが制御上は好ましいとされている。しかしながら、２つの電動モータを制御するために２つのＣＰＵを搭載することはコスト増をもたらす。また、２つの電動モータの状態を２つのＣＰＵ間で共有するためにＣＰＵ間で通信データの送受信が生じ、一方の電動モータの状態を反映した他方の電動モータの制御用電流値、他方の電動モータの状態を反映した一方の電動モータの制御用電流値、の演算に遅れが生じる場合がある。このような演算の遅れは、内燃機関の出力とモータ出力の不整合等、制御の応答性を低下させてしまう。この不都合を回避するためインバータ等の性能を向上させることもできるが、コスト増となってしまう。

１つのＣＰＵで２つの電動モータを制御することは必ずしも不可能ではない。しかし、２つの電動モータの処理タイミングが重なると、１つのＣＰＵではどちらかを優先して処理する必要があるが、従来、どちらの電動モータを優先すべきかを決定する手順が定められていないという問題がある。

また、かかる手順がなくても、２つの電動モータの処理タイミングが重ならなければ優先的に処理する電動モータを決定する必要はないが、これまで２つの電動モータの処理タイミングが重なることを防止する仕組みは提案されていない。

本発明は、上記課題に鑑み、複数の電動モータの処理タイミングが重なった際に優先して処理する電動モータを決定することができる電動機制御装置及び制御方法、を提供することを目的とする。また、複数の電動モータの処理タイミングが重なることを防止できる電動機制御装置及び制御方法を提供することを目的とする。

上記課題に鑑み、本発明は、駆動用の電動機に供給される交流電圧を生成するインバータのスイッチング信号を、車両状況に応じて決定されたトルク指令値に基づき発生させる電動機制御装置（例えば、モータ制御装置１００）において、トルク指令値に基づき、第１及び第２の電動機の制御量を決定するＣＰＵと、第１の電動機の制御量を決定するよう割込み要求する第１の割込み要求手段（例えば、カウンタタイマ６９、キャリア・ＰＷＭ発生器７１）と、第２の電動機の制御量を決定するよう割込み要求する第２の割込み要求手段（例えば、カウンタタイマ７３、キャリア・ＰＷＭ発生器７２）と、第１の割込み要求手段が割込み要求した場合に、当該割込み要求の緊急度を予測する第１の予測手段と、第２の割込み要求手段が割込み要求した場合に、当該割込み要求の緊急度を予測する第２の予測手段と、第１及び第２の予測手段がそれぞれ予測した緊急度のうち、緊急度が高い方の割込み要求に従い前記ＣＰＵに割込みを発生させる判断手段と、前記第１の割込み要求手段が割込み要求した第１の割込み時刻と、前記第２の割込み要求手段が割込み要求した第２の割込み時刻と、の差が所定範囲内の場合、第１の電動機用の前記スイッチング信号の生成に用いられる第１のキャリア波の第１の位相、又は、第２の電動機用の前記スイッチング信号の生成に用いられる第２のキャリア波の第２の位相、をキャリア波の１／２周期未満の所定の周期ずらす、キャリア波生成手段と、を有することを特徴とする。

複数の電動モータの処理タイミングが重なった際に優先して処理する電動モータを決定することができる電動機制御装置及び制御方法を提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。
モータ制御装置１００は、搭載された１つのＣＰＵにより２つのモータジェネレータ（以下、ＭＧという）を制御する。
１）ＭＧ１とＭＧ２のそれぞれの割込み処理のデッドライン時刻を予測し、デッドライン時刻が近いＭＧの制御のための処理（以下、制御処理という）を優先する。なお、デッドライン時刻は、次回に割込みされると予測される時刻である。
２-１）ＭＧ１とＭＧ２の割込み時刻が同程度、又は、倍数の関係にある場合、ＭＧ１のキャリア波の位相をずらす。
２-２）ＭＧ１とＭＧ２の割込み時刻が同程度、又は、倍数の関係にある場合、ＭＧ１又はＭＧ２一方の電気角タイミングが、最小割込み間隔の１／２ずれるようにＰＷＭ信号のデューティ指示を調整する。

１）により、ＭＧ１とＭＧ２の制御処理の優先度を判定でき、ＭＧ１，ＭＧ２の制御のための処理が終了するまでの時間を保証することができる。
２-１）、２-２）により、ＭＧ１、ＭＧ２の制御処理のタイミングが重なることを回避し、１つのＣＰＵに処理負荷が集中することを防ぐことができる。また、処理負荷の平準化ができ１ＣＰＵによりＭＧ１、ＭＧ２を安定した状態で制御することができる。

図１は、モータ制御装置１００を適用したハイブリッド車両の駆動システム２００の概略構成図を示す。このハイブリッド車両は、ＦＲ（フロントエンジン・リヤドライブ）形式で、駆動力源として１つのエンジン２１と２つの動力源（ＭＧ１、ＭＧ２）を備える。

エンジン２１は、例えばガソリンや軽油を燃料とした内燃機関である。エンジン２１のクランクシャフト２２には、ダンパ機構２３を介してトランスミッションケース２５内のインプットシャフト２４が連結されている。トランスミッションケース２５の内部には、ＭＧ１及びＭＧ２が設けられている。ＭＧ１とＭＧ２は、電気エネルギを機械エネルギに変換する力行機能と、機械エネルギを電気エネルギに変換する回生機能とを兼備する。ＭＧ２は、ステータ２８及びロータ２９を有しており、ステータ２８はトランスミッションケース２５に固定されている。

また、トランスミッションケース２５の内部には、動力分配装置３０が設けられている。動力分配装置３０は、例えばシングルピニオン形式のプラネタリギヤにより構成されている。動力分配装置３０は、中空シャフト３１に形成されたサンギヤ３２と、サンギヤ３２と同心状に配置されたリングギヤ３３と、サンギヤ３２及びリングギヤ３３に噛合するピニオンギヤ３４を保持したキャリヤ３５と、を有している。また、インプットシャフト２４とキャリヤ３５とが一体回転するように両者が連結されている。また、インプットシャフト２４は中空シャフト３１内に配置され、インプットシャフト２４と中空シャフト３１とは相対的に回転することができる。また、中空シャフト３１、ロータ２９及びサンギヤ３２の回転を許可または規制するブレーキ機構１９が設けられている。

ＭＧ１はＭＧ２と同様の構成を有するので共通部の説明は省略する。トランスミッションケース２５の内部には、変速機３８が設けられている。変速機３８は、シングルピニオン形式のプラネタリギヤを主体として構成されている。変速機３８は、同心状に配置されたサンギヤ３９とリングギヤ４０、サンギヤ３９とリングギヤ４０に噛合されたピニオンギヤ４１と、ピニオンギヤ４１を保持するキャリヤ４２と、を有する。キャリヤ４２は、トランスミッションケース２５に固定されリングギヤ４０とアウトプットシャフト４３とが連結されている。リングギヤ４０とアウトプットシャフト４３との間の動力伝達経路には、クラッチ４５が配置されている。

インプットシャフト２４とアウトプットシャフト４３とは同心状に配置され、アウトプットシャフト４３と、動力分配装置３０のリングギヤ３３とが一体回転するように連結されている。アウトプットシャフト４３と、デファレンシャル４６の入力部材とがプロペラシャフトにより連結され、デファレンシャル４６の出力部材とドライブシャフト４７とが連結されている。さらに、ドライブシャフト４７には車輪４８が連結されている。

ＭＧ１及びＭＧ２は、公知の３相交流発電電動機であり、インバータ５１，５２を介してバッテリ５３と電力を授受する。ＭＧ１、ＭＧ２は、いずれもモータ制御装置１００により駆動制御されている。このため、モータ制御装置１００には、ＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するために必要な信号が入力されている。例えばＭＧ１にはロータ３７の回転角を検出する回転角検出センサ、ＭＧ１に印加される相電流を検出する電流センサが配置され、ＭＧ２にはロータ２９の回転角を検出する回転角検出センサ、ＭＧ２に印加される相電流を検出する電流センサが配置されている。

モータ制御装置１００は、インバータ５１，５２へのスイッチング信号（ＰＷＭ信号）を出力する。モータ制御装置１００は、ハイブリッドＥＣＵ５５と通信しており、ハイブリッドＥＣＵ５５から指示されるトルク指令値に基づき、ＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御すると共に、必要に応じてＭＧ１、ＭＧ２の運転状態に関するデータをハイブリッドＥＣＵ５５に出力する。

ハイブリッドＥＣＵ５５は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力ポート及び通信ポートを備える。ハイブリッドＥＣＵ５５には、アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ、ブレーキペダルの踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ（マスタシリンダ圧センサ）、車輪速を検出する車速センサ、等が接続されている。

ハイブリッドＥＣＵ５５は、運転者によるアクセルペダルの操作量をアクセルポジションセンサにより検出し、これと車速センサが検出した車速とに基づいて、インプットシャフト２４に出力すべき要求トルクを計算し、この要求トルクに対応する要求動力がインプットシャフト２４に出力されるように、エンジン２１とＭＧ１、ＭＧ２とを運転制御する。

エンジン２１とＭＧ１、ＭＧ２の運転制御としては、例えば、トルク変換運転モード、充放電運転モード、モータ運転モードの３つの運転モードがある。トルク変換運転モードでは、要求動力に見合う動力がエンジン２１から出力されるようにエンジン２１を運転制御すると共にエンジン２１から出力される動力のすべてが動力分配装置３０とＭＧ１、ＭＧ２とによってトルク変換されてアウトプットシャフト４３に出力されるようＭＧ１、ＭＧ２を駆動制御する。

充放電運転モードでは、要求動力とバッテリ５３の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン２１から出力されるようにエンジン２１を運転制御すると共に、バッテリ５３の充放電を伴ってエンジン２１から出力される動力の全部またはその一部とＭＧ１、ＭＧ２とによるトルク変換とによる要求動力が動力分配装置３０からインプットシャフト２４に出力されるようＭＧ１、ＭＧ２を駆動制御する。

モータ運転モードでは、エンジン２１の運転を停止してＭＧ１，ＭＧ２からの要求動力に見合う動力をインプットシャフト２４に出力するよう運転制御する。

図２は、モータ制御装置１００の構成図の一例を示す。インバータ５１，５２は省略した。モータ制御装置１００は、プログラムを実行するＣＰＵコア６２、プログラムを記憶するＲＯＭ６３、プログラム実行の作業メモリとなるＲＡＭ６４等がバス６０を介して接続されたマイクロコントローラを実体とする。

ＡＤ６８とＡＤ７４は、いずれもアナログ信号をデジタル信号に変換する回路で、本実施形態では相電流をＡ／Ｄ変換してＣＰＵコア６２に送出する。３相交流の場合、Ｕ相電流、Ｖ相電流及びＷ相電流が検出され得るが、２つが検出されれば残りの１つは算出できるので、検出する相電流は、例えばＵ相電流とＶ相電流である。

ＲＤ７５、７６は、ロータ２９、３７の回転角を、例えばレゾルバから取得した信号に基づき算出する。レゾルバは、励磁相を形成する励磁コイルと、ｓｉｎ相を形成する検知コイルと、ｃｏｓ相を形成する検知コイルとを備え、それぞれの出力電圧をＲＤ７５，７６に出力する。そして、ＲＤ７５、７６は、次式からロータ２９、３７の回転角θそれぞれ算出する。

θ＝１／Ｎ・ｔａｎ^−１（ｃｏｓ相の出力電圧／ｓｉｎ相の出力電圧）
但し、Ｎはレゾルバの軸倍角である。

ＲＤ７５，７６は、所定角度Ｄ（例えば、３０度）毎に回転角θを検出できるようになっており、この所定角度毎に１つのパルスを出力するようになっている。カウンタタイマ６９、７３は、ＲＤ７５，７６から出力されたパルスをカウントする。したがって、カウンタタイマ６９、７３のカウント値の時間的な変化からＭＧ１、ＭＧ２の回転数を算出することができる。

また、カウンタタイマ６９、７３は、予め定められたカウンタ値毎（例えば、３カウント）、又は、サイクル時間毎（例えば、２ｍｓｅｃ毎）に、デッドライン時刻予測回路６６、６７に割込み要求する。この割込み要求は、ＣＰＵコア６２に制御処理を要求する割込みであり、割込み要求した時刻が割込み時刻である。

キャリア・ＰＷＭ発生器は、制御モードに応じて信号を発生させる。モータ制御装置１００の制御モードは、正弦波ＰＷＭモード、過変調モード及び矩形波モード、の３つのモードを備える。

これら制御モードを用いた制御の態様には、大きく非同期ＰＷＭ制御と同期ＰＷＭ制御がある。非同期ＰＷＭはキャリア波の周波数（以下、キャリア周波数という）が固定であり、同期ＰＷＭはキャリア周波数が回転数に応じて変化する。すなわち、同期ＰＷＭ制御では、回転数に比例してキャリア周波数が大きくなるので、電気角１周期内に存在するキャリア波の数（以下、キャリア波数という）が固定になる。この２つの制御の態様によって、デッドライン時刻の予測方法は変わるが、いずれの態様においても上記３つの制御モードを用いることができる。

図３（ａ）は正弦波ＰＷＭモードにおけるＰＷＭ信号の一例を、図３（ｂ）は矩形波モードにおけるＰＷＭ信号の一例を、図３（ｃ）は過変調モードの一例を、それぞれ示す。いずれも１相分の信号である。

正弦波ＰＷＭモードでは、トルク指令値に基づき決定される電流値に応じて決定された基本波（出力電圧基本波）を所定のキャリア周波数の三角波（キャリア波）などと比較し、ＰＷＭ信号のデューティ比を決定する。ＭＧ１、ＭＧ２のコイルに流れるモータ電流はデューティ比に応じたほぼ正弦波の電流となる。また、矩形波モードでは、デューティ比を１００％にして、モータ電流を制御するものであり、このときのモータ電流は矩形波となる。矩形波モードでは、各相のスイッチング素子のオンタイミングは、各相のモータ電流位相によって決定される。過変調モードは、正弦波ＰＷＭモードと矩形波モードが混在するモードであり、基本波を調整することで正弦波ＰＷＭモードによるＰＷＭ信号の一部を矩形波としたＰＷＭ信号を生成する。これらモードに応じて生成されたＰＷＭ信号によりインバータ５１，５２のスイッチング素子がオン／オフされる。

キャリア・ＰＷＭ発生器７１，７２は、ＭＧ１、ＭＧ２それぞれの回転数とトルクに応じて設けたマップに従い３つの制御モードを切り替えてＰＷＭ信号を出力する。切り替え後の制御モードは、ＭＧ１及びＭＧ２毎に、制御モード・回転数レジスタ６１に設定される。なお、制御モード・回転数レジスタ６１には、ＭＧ１、ＭＧ２の回転数も記憶されるようになっており、デッドライン時刻予測回路６７がデッドライン時刻を予測する際に用いられる。

一般には、回転数が低くかつトルクの絶対値の低い領域では正弦波ＰＷＭモードとなり、回転数及びトルクの絶対値が中程度の領域では過変調モードとなり、回転数が高くかつトルクの絶対値が高い領域では矩形波モードとなる。

キャリア・ＰＷＭ発生器７１、７２は、デッドライン時刻予測回路６６，６７にデッドライン時刻を予測させるための割込み要求を出力する。この割込み要求は、ＣＰＵコア６２に制御処理を要求する割込みであり、割込み要求した時刻が割込み時刻となる。割込み要求を出力するタイミングは、例えば、正弦波ＰＷＭモード及び過変調モードの場合はキャリア波の周期（以下、キャリア波の周期をＴとする）の半分の時間毎であり、矩形波モードの場合には次述するが、レゾルバの分解能と極対数等から算出される。したがって、キャリア・ＰＷＭ発生器７１、７２及びカウンタタイマ６９、７３のいずれも割込み要求を発生させることになる。

１）デッドライン時刻の予測
デッドライン時刻の予測について説明する。デッドライン時刻予測回路６６は、キャリア・ＰＷＭ発生器７１又はカウンタタイマ６９が割込み要求を出力する毎に、ＭＧ１のデッドライン時刻を予測し、デッドライン時刻予測回路６７は、キャリア・ＰＷＭ発生器７２又はカウンタタイマ７３が割込み要求を出力する毎に、ＭＧ２のデッドライン時刻を予測する。

デッドライン時刻は、次の割込み要求が発生しうる時刻である。したがって、最も最近割込み要求を出力した割込み時刻に、最小割込み間隔を加算することでデッドライン時刻を予測することができる。

ａ）非同期ＰＷＭ制御の場合
非同期ＰＷＭ制御においてキャリア波を用いてＰＷＭ信号を発生させる正弦波ＰＷＭモード及び過変調モードでは、キャリア周波数から最小割込み間隔を算出することができる。上記したように、キャリア・ＰＷＭ発生器７１、７２は、キャリア波の周期Ｔの半分をサイクル時間に割込み要求を出力するので、最小割込み間隔は次のようになる。なお、キャリア周波数はキャリア・ＰＷＭ発生器７１、７２から取得する。

最小割込み間隔 ＝ １／（キャリア周波数×２）
また、非同期ＰＷＭ制御の矩形波モードでは、次式から最小割込み間隔を定めている。なお、Ｄは、ＲＤ７５，７６が回転角θを検出する際の分解能であるので既知であるが（例えば３０度）、Ｄの値は可変であるので最小割込み間隔も可変である。

最小割込み間隔 ＝ １／｛回転数×（３６０／Ｄ）×極対数×（１／６０）｝
以上から、デッドライン時刻は次式から予測される。

・正弦波ＰＷＭモード／過変調モード
デッドライン時刻 ＝ 割込み時刻＋１／（キャリア周波数×２） …（１）
・矩形波モード
デッドライン時刻 ＝ 割込み時刻＋１／｛回転数×（３６０／Ｄ）×極対数×（１／６０）｝） …（２）
ｂ）同期ＰＷＭ制御の場合
電気角１周期のキャリア波数が固定なので、最小割込み間隔もキャリア波数から定められている。

最小割込み間隔 ＝ １／〔回転数×｛３６０／（３６０／キャリア波数）｝×極対数×（１／６０）〕
したがって、デッドライン時刻は次式から予測される。

・正弦波ＰＷＭモード／過変調モード／矩形波モード
デッドライン時刻 ＝ 割込み時刻＋１／〔回転数×｛３６０／（３６０／キャリア波数）｝×極対数×（１／６０）〕 …（３）
デッドライン時刻予測回路６６は、制御モード・回転数レジスタ６１からＭＧ１の制御モード及びＭＧ１の回転数を読み出し、デッドライン時刻予測回路６７は、制御モード・回転数レジスタ６１からＭＧ２の制御モード及びＭＧ２の回転数を読み出し、制御モードに応じて式（１）〜（３）のいずれかを用いてデッドライン時刻を予測する。予測したデッドライン時刻は割り込み処理判断回路６５に入力され、割り込み処理判断回路６５はデッドライン時刻の近い方を優先させ、ＣＰＵコア６２に割込みを発生させる。

２-１）ＭＧ１のキャリア波の位相調整
キャリア・ＰＷＭ発生器７１、７２は、上記の最小割込み間隔毎に割込み要求を出力するが、キャリア・ＰＷＭ発生器７１とキャリア・ＰＷＭ発生器７２の割込み時刻が同程度だと、デッドライン時刻も同程度になってしまい、ＣＰＵコア６２の処理の平準化が十分図れないおそれがある。同程度とは、キャリア波の周期Ｔの１／１０〜１／２０程度のずれしかない場合と見積もることができるが、これはＣＰＵコア６２に処理が集中するか否かの観点から決定されるので、ＣＰＵコア６２の処理能力に応じて可変である。

上記ａ）非同期ＰＷＭ制御の場合における正弦波ＰＷＭモード又は可変長モードの制御モードでは、キャリア波の周期Ｔの半分のＴ／２毎に割込み要求を出力するので、キャリア・ＰＷＭ発生器７１とキャリア・ＰＷＭ発生器７２の割込み時刻が同程度となるのは、キャリア波の位相が同程度の場合である。

図４（ａ）は、キャリア・ＰＷＭ発生器７１とキャリア・ＰＷＭ発生器７２が発生させる位相が同位相の場合のキャリア波の一例を示す。同位相だと、割込み要求の度に割込み時刻が同程度となることがわかる。図４（ａ）では同位相の場合を示したが、逆位相の場合も同様に割込み時刻が同程度になる。

このような場合、一方（例えば、キャリア・ＰＷＭ発生器７１）のキャリア波の位相をＴ／２未満の時間、遅らせるか早めればよい（以下、単に「調整する」という）。両者の割込み時刻が最も大きく異なるのは、位相が「周期Ｔ×１／４」ずれた場合であるので、キャリア波の位相を「周期Ｔ×１／４」だけ調整することが好ましい。

キャリア・ＰＷＭ発生器７１とキャリア・ＰＷＭ発生器７２のうち一方のキャリア波の位相を「周期Ｔ×１／４」調整することで、両者の割込み時刻の差を最大にできるので、ＣＰＵコア６２に処理が集中することを防止できる。

また、２つのキャリア波の位相が同じでなくても、キャリア・ＰＷＭ発生器７１とキャリア・ＰＷＭ発生器７２の割込み時刻が同程度となることがある。初期位相がゼロの場合、計算上は一方のキャリア波の周期Ｔ‘と他方のキャリア波の周期Ｔ“の公倍数毎に２回、割込み時刻が同程度となる。

公倍数毎に２回であればそれほど割込み時刻が同程度となることは多くないが、これに対し、一方のキャリア波の周期Ｔ‘（＝ｎＴ“）が他方のキャリア波の周期Ｔ“の整数倍（倍数）であった場合（例えば、一方のキャリア波の周期が２Ｔ、他方のキャリア波の周期がＴの場合）、周期Ｔ”毎に割込み時刻が同程度となる。すなわち、周期Ｔ“のキャリア波による割込み要求の際には、割込み要求の度に２つの割込み時刻が同程度となる。

図４（ｂ）は、割込み時刻が同程度となる場合のキャリア波の別の一例を示す。図示するように、ＭＧ１の周期Ｔ毎に割込み時刻が同程度となっている。したがって、一方のキャリア波の周期が他方のキャリア波の周期の倍数の場合も、キャリア波の位相を調整することが好ましい。この場合の好ましい位相の調整量は、「周期Ｔ×１／４」である（「周期Ｔ×１／２」とすると調整後の割込み時刻が同程度となる）。図示するように、位相をキャリア波の「周期Ｔ×１／４」だけずらすことで、割込み時刻が同程度となることを防止できる。

なお、割込み時刻が同程度となっていることは、割り込み処理判断回路６５が検出する。割り込み処理判断回路６５は、デッドライン時刻予測回路６６、６７がそれぞれ予測したデッドライン時刻から、キャリア・ＰＷＭ発生器７１、７２が発生させた割込み時刻を検出し、割込み時刻毎に同程度か否かを比較する。また、一方のキャリア波Ｔ‘の周期が他方のキャリア波の周期Ｔ“の倍数の場合、一方のキャリア波の周期Ｔ”毎に割込み時刻が同程度となるので、割り込み処理判断回路６５はこれを検出する。

２−２）ＰＷＭのデューティ指示の調整〕
キャリア波を用いない、又は、キャリア波が回転数で変化する、非同期ＰＷＭ制御の矩形波モード、及び、同期ＰＷＭ制御の正弦波ＰＷＭモード／過変調モード／矩形波モードでは、ＰＷＭ信号を生成するためのデューティ指示を調整することで、電気角タイミングを、最小割込み間隔の１／２ずらす（早めるか又は遅らせる）。電気角タイミングを調整することで割込み時刻がずれるので、キャリア波の位相を調整する場合と同様の効果を得られる。

図５は、ＰＷＭ信号のデューティ指示を調整するブロック図を模式的に示す図である。電気角タイミングとは、ロータ２９の各ロータ磁極とステータ２８の各ステータ磁極との相対位置に応じてどのタイミングでコイルに電流を流すかを規定するものである。電流進角又は電流遅角といわれる場合がある。ＰＷＭのデューティ指示を調整することで、電気角タイミングを最小割込み間隔の１／２後にずらすことができる（例えば、ロータ磁極とステータ磁極が真正面の時に相電流がピークであれば、ロータ磁極とステータ磁極が真正面の時のピークが来ないよう位相をずらす。）。

ＣＰＵコア６２が、ハイブリッドＥＣＵ５５からトルク指令値を受信すると、ＣＰＵコア６２は、公知の手順でＰＷＭ信号を生成する。具体的には、ＣＰＵコア６２は、トルク指令値及びＭＧ１の回転数等に基づき、トルク指令値に対応したトルクを出力するための電流指令を生成する。生成された電流指令は、ＡＤ６８が検出した電流値と共に減算器８１に入力される。

減算器８１が出力する電流指令と電流値の偏差はＰＩ制御部８２に入力される。ＰＩ制御部８２は、偏差に対してＰＩゲインを用いてモータに流す電流を調整するための電圧操作量を演算する。演算した電圧操作量は２相／３相変換部（不図示）で３相に変換され、遅延回路８３を介して、キャリア・ＰＷＭ生成回路７１に出力される。キャリア・ＰＷＭ生成回路７１は、各制御モードに応じて、１相毎の電圧操作量に対応したＰＷＭ信号を生成してインバータ５１へ出力する。

また、加算器８４は、ＭＧ２の（カウンタタイマ７３又はキャリア・ＰＷＭ発生器７２が発生させた）割込み時刻に、最小割込み間隔の１／２を加算し、減算器８５に出力する。減算器８５には、ＭＧ１の（カウンタタイマ６９又はキャリア・ＰＷＭ発生器７１が発生させた）割込み時刻が出力されるので、ＭＧ２の割込み時刻に最小割込み間隔の１／２を加算した値から、ＭＧ１の割込み時刻を減算する。この減算によりＭＧ１の割込み時刻のＭＧ２の割込み時刻が同程度の場合には、最小割込み間隔の１／２の時間が得られる。 次いで、フィルタ部８６は減算結果に対し最小割込み間隔の１／４以下の値を排除して（フィルタリングして）、ＰＩ演算部８７に出力する。ＰＩ演算部８７は減算結果に応じた調整量、すなわち最小割込み間隔の１／２の時間ずらすためのＰＷＭ信号の調整量を演算する。この調整量は、例えば遅延回路８３に出力されるので、キャリア・ＰＷＭ生成回路７１に入力される電圧操作量を最小割込み間隔の１／２ずらすことができる。

〔モータ制御装置１００による制御手順〕
図６は、モータ制御装置１００がＭＧ１、ＭＧ２を制御する手順を示すフローチャート図の一例を示す。本実施形態ではＭＧ１のキャリア波の位相又はＰＷＭのデューティ指示を調整するので、以下、ＭＧ１の制御を例にして説明する。ＭＧ２を制御対象としてもよい。

図６のフローチャート図の処理は、キャリア・ＰＷＭ発生器７１及びカウンタタイマ６９のいずれかが割込み要求を出力する度に繰り返し実行される（Ｓ１０）。

キャリア・ＰＷＭ発生器７１又はカウンタタイマ６９は、デッドライン時刻予測回路６６に割込み要求を出力する（Ｓ２０）。デッドライン時刻予測回路６６は、ＭＧ１の制御モードに応じて式（１）〜（３）のいずれかを用い、デッドライン時刻を予測する（Ｓ３０）。制御モード及び回転数は制御モード・回転数レジスタ６１に記憶されている。

ついで、割り込み処理判断回路６５は、ＭＧ１とＭＧ２の割込み時刻が割込み要求の度に同程度となるか否か、又は、倍数の関係にあるか否かを判定する（Ｓ４０）。

ＭＧ１とＭＧ２の割込み時刻が割込み要求の度に同程度でない場合、又は、倍数の関係にない場合（Ｓ４０のＮｏ）、キャリア波の位相又は電気角タイミングを最小割込み間隔の１／２ずらす必要がないので、ＭＧ１又はＭＧ２のいずれかの制御処理を優先する必要があるか否かを判定する。

そこで、割り込み処理判断回路６５は、ＣＰＵコア６２がＭＧ２の制御処理（割込み）を実行中か否かを判定する（Ｓ５０）。

ＣＰＵコア６２がＭＧ２の制御処理を実行中でない場合（Ｓ５０のＮｏ）、ＭＧ１とＭＧ２の処理タイミングが重なっていないので、ステップＳ１０の割込み要求に従い、割り込み処理判断回路６５はＣＰＵコア６２に、ＭＧ１の処理を実行するよう割込みする（Ｓ１１０）。

ＣＰＵコア６２がＭＧ２の制御処理を実行中の場合（Ｓ５０のＹｅｓ）、ＭＧ１とＭＧ２の処理タイミングが重なったことになるので、１）で説明したようにデッドライン時刻に応じて優先的に処理するＭＧを決定する。

ＣＰＵコア６２がＭＧ２の制御処理を実行中の場合、デッドライン時刻予測回路６７はＭＧ２のデッドライン時刻を予測しているので、割り込み処理判断回路６５はＭＧ１とＭＧ２のどちらのデッドライン時刻が現在の時刻に近いかと判定する（Ｓ６０）。

判定の結果、ＭＧ１のデッドライン時刻の方が近い場合（Ｓ６０のＹｅｓ）、割り込み処理判断回路６５は、ＭＧ１を処理するようＣＰＵコア６２に割込みを発生させる（Ｓ７０）。ＣＰＵコア６２は、ＭＧ１の制御を先に処理してその処理が完了すると、ＭＧ２の処理を実行する（Ｓ８０）。

判定の結果、ＭＧ２のデッドライン時刻の方が近い場合（Ｓ６０のＮｏ）、割り込み処理判断回路６５はＣＰＵコア６２に割込みを発生させない。このため、ＣＰＵコア６２は、ＭＧ２の制御処理を先に実行し（Ｓ９０）、その処理が完了すると、ＭＧ１の制御処理を実行する（Ｓ１００）。

ステップＳ４０に戻り、ＭＧ１とＭＧ２の割込み時刻が割込み要求の度に同程度である場合、又は、倍数の関係にある場合（Ｓ４０のＹｅｓ）、キャリア・ＰＷＭ発生器７１はＭＧ１の制御モードが、非同期ＰＷＭ制御の正弦波ＰＷＭモード又は過変調モードのいずれかであるか否かを判定する（Ｓ１２０）。

制御モードが、非同期ＰＷＭ制御の正弦波ＰＷＭモード又は過変調モードである場合（Ｓ１１０のＹｅｓ）、キャリア・ＰＷＭ発生器７１はＭＧ１のキャリア波の位相を「周期Ｔ×１／４」ずらす（Ｓ１３０）。

制御モードが、非同期ＰＷＭ制御の正弦波ＰＷＭモード又は過変調モードのいずれでもない場合（Ｓ１２０のＮｏ）、キャリア・ＰＷＭ発生器７１は、ＭＧ１のＰＷＭ信号が最小割込み間隔の１／２ずれるように、ＰＷＭのデューティ指示を調整する（Ｓ１４０）。

以上説明したように、本実施形態のモータ制御装置１００は、複数の電動モータの処理タイミングが重なった際に優先して処理する電動モータを決定することができ、かつ、複数の電動モータの処理タイミングが重なることを防止することができる。

モータ制御装置を適用したハイブリッド車両の駆動システムの概略構成図の一例である。 モータ制御装置の構成図の一例である。 角制御モードにおけるＰＷＭ信号の一例を示す図である。 ２つのキャリア・ＰＷＭ発生器が発生させるキャリア波の一例を示す図である。 ＰＷＭ信号のデューティ指示を調整するブロック図を模式的に示す図の一例である。 モータ制御装置がＭＧ１、ＭＧ２を制御する手順を示すフローチャート図の一例である。

符号の説明

５１、５２ インバータ
５５ ハイブリッドＥＣＵ
６２ ＣＰＵコア
６５ 割り込み処理判断回路
６６、６７ デッドライン時刻予測回路
６９、７３ カウンタタイマ
７１、７２ キャリア・ＰＷＭ発生器
７５、７６ ＲＤ
１００ モータ制御装置
ＭＧ１、ＭＧ２ モータジェネレータ

Claims (7)

1. 駆動用の電動機に供給される交流電圧を生成するインバータのスイッチング信号を、 車両状況に応じて決定されたトルク指令値に基づき発生させる電動機制御装置において、
   前記トルク指令値に基づき、第１及び第２の電動機の制御量を決定するＣＰＵと、
   第１の電動機の制御量を決定するよう割込み要求する第１の割込み要求手段と、
   第２の電動機の制御量を決定するよう割込み要求する第２の割込み要求手段と、
   第１の割込み要求手段が割込み要求した場合に、当該割込み要求の緊急度を予測する第１の予測手段と、
   第２の割込み要求手段が割込み要求した場合に、当該割込み要求の緊急度を予測する第２の予測手段と、
   第１及び第２の予測手段がそれぞれ予測した緊急度のうち、緊急度が高い方の割込み要求に従い前記ＣＰＵに割込みを発生させる判断手段と、
   前記第１の割込み要求手段が割込み要求した第１の割込み時刻と、前記第２の割込み要求手段が割込み要求した第２の割込み時刻と、の差が所定範囲内の場合、
   第１の電動機用の前記スイッチング信号の生成に用いられる第１のキャリア波の第１の位相、又は、
   第２の電動機用の前記スイッチング信号の生成に用いられる第２のキャリア波の第２の位相、をキャリア波の１／２周期未満の所定の周期ずらす、キャリア波生成手段と、
   を有することを特徴とする電動機制御装置。
2. 第１の予測手段は、第１の割込み要求手段により次回に割込み要求される第１のデッドライン時刻を予測し、
   第２の予測手段は、第２の割込み要求手段により次回に割込み要求される第２のデッドライン時刻を予測し、
   前記判断手段は、第１及び第２のデッドライン時刻のうち現在時刻に近い方の割込み要求を優先して前記ＣＰＵに割込みを発生させる、
   ことを特徴とする請求項１記載の電動機制御装置。
3. 第１の割込み時刻と、第２の割込み時刻との差が、一方の割込み要求の際には所定範囲内に入らないが、他方の割込み要求の際には割込み要求の度に所定範囲内に入る場合、
   前記キャリア波生成手段は、
   第１又は第２のキャリア波の位相を１／２周期未満の所定の周期ずらす、
   ことを特徴とする請求項１記載の電動機制御装置。
4. 前記キャリア波生成手段は、
   第１又は第２のキャリア波の位相を１／４周期ずらす、
   ことを特徴とする請求項１記載の電動機制御装置。
5. 駆動用の電動機に供給される交流電圧を生成するインバータのスイッチング信号を、 車両状況に応じて決定されたトルク指令値に基づき発生させる電動機制御装置において、
   前記トルク指令値に基づき、第１及び第２の電動機の制御量を決定するＣＰＵと、
   第１の電動機の制御量を決定するよう割込み要求する第１の割込み要求手段と、
   第２の電動機の制御量を決定するよう割込み要求する第２の割込み要求手段と、
   第１の割込み要求手段が割込み要求した場合に、当該割込み要求の緊急度を予測する第１の予測手段と、
   第２の割込み要求手段が割込み要求した場合に、当該割込み要求の緊急度を予測する第２の予測手段と、
   第１及び第２の予測手段がそれぞれ予測した緊急度のうち、緊急度が高い方の割込み要求に従い前記ＣＰＵに割込みを発生させる判断手段と、
   前記第１の割込み要求手段が割込み要求した第１の割込み時刻と、前記第２の割込み要求手段が割込み要求した第２の割込み時刻と、の差が所定範囲内の場合、
   第１の電動機が備えるロータ磁極とステータ磁極との相対位置に対し、前記交流電圧を流すタイミングが、前記第１の割込み要求手段が割込み要求する時間間隔の略半分ずれるように、前記スイッチング信号を調整する調整手段と、
   を有することを特徴とする電動機制御装置。
6. 第１の割込み時刻と、第２の割込み時刻との差が、一方の割込み要求の際には所定範囲内に入らないが、他方の割込み要求の際には割込み要求の度に所定範囲内に入る場合、
   前記調整手段は、前記タイミングが、第１の割込み要求手段が割込み要求する時間間隔の略半分ずれるように、前記スイッチング信号を調整する、
   ことを特徴とする請求項５記載の電動機制御装置。
7. 駆動用の電動機に供給される交流電圧を生成するインバータのスイッチング信号を、 車両状況に応じて決定されたトルク指令値に基づき発生させる電動機制御装置の制御方法において、
   第１の割込み要求手段が、第１の電動機の制御量を決定するよう割込み要求するステップと、
   第２の割込み要求手段が、第２の電動機の制御量を決定するよう割込み要求するステップと、
   第１の予測手段が、第１の割込み要求手段が割込み要求した場合に、当該割込み要求の緊急度を予測するステップと、
   第２の予測手段が、第２の割込み要求手段が割込み要求した場合に、当該割込み要求の緊急度を予測するステップと、
   判断手段が、第１及び第２の予測手段がそれぞれ予測した緊急度のうち、緊急度が高い方の割込み要求に従いＣＰＵに割込みを発生させるステップと、
   前記ＣＰＵが、前記トルク指令値に基づき、割り込みした第１又は第２の電動機の制御量を決定するステップと、
   前記第１の割込み要求手段が割込み要求した第１の割込み時刻と、前記第２の割込み要求手段が割込み要求した第２の割込み時刻と、の差が所定範囲内の場合、
   キャリア波生成手段が、第１の電動機用の前記スイッチング信号の生成に用いられる第１のキャリア波の第１の位相、又は、
   第２の電動機用の前記スイッチング信号の生成に用いられる第２のキャリア波の第２の位相、をキャリア波の１／２周期未満の所定の周期ずらすステップと、
   を有することを特徴とする制御方法。

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