JP5495029B2 - Control device for motor drive device - Google Patents

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  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Description

本発明は、直流電源からの電源電圧を変換して所望のシステム電圧を生成する電圧変換部と、前記システム電圧を有する直流電力を交流電力に変換して交流電動機に供給する直流交流変換部と、を備えた電動機駆動装置の制御を行う制御装置に関する。   The present invention includes a voltage conversion unit that converts a power supply voltage from a DC power source to generate a desired system voltage, a DC / AC conversion unit that converts DC power having the system voltage into AC power and supplies the AC power to an AC motor; The present invention relates to a control device that controls an electric motor drive device including

交流電動機を駆動する電動機駆動装置として、直流電源からの直流電力を交流電力に変換して交流電動機に供給するインバータ等の直流交流変換部と、当該直流交流変換部に供給する直流電圧を昇圧するコンバータ等の電圧変換部と、を備えた構成が既に知られている。このような電動機駆動装置では、交流電動機の各相のコイルに正弦波状の交流電圧を供給して効率的にトルクを発生させるために、ベクトル制御に基づくPWM(パルス幅変調)制御及び最大トルク制御が多く行われている。ところで、電動機は、回転速度が高くなるに従って誘起電圧が高くなり、電動機を駆動するために必要となる交流電圧(以下「必要電圧」という。)も高くなる。そして、この必要電圧が、直流交流変換部から出力し得る最大の交流電圧(以下「最大出力電圧」という。)を超えると、コイルに必要な電流を流すことができなくなり、電動機を適切に制御することができない。そこで、電圧変換部により直流電圧を昇圧して直流交流変換部に供給することで、直流交流変換部から出力し得る最大出力電圧を高めることが行われる。また、電動機により発生する誘起電圧を下げるために、電動機の界磁磁束を弱めるように電動機に供給する電流指令値を調整する弱め界磁制御も行われる。更に、電動機により発生する誘起電圧が高くなるに従って、直流交流変換部から出力する電圧波形の制御を、正弦波PWM制御から過変調PWM制御、更には矩形波制御に移行させることも行われる。   As an electric motor drive device for driving an AC motor, a DC / AC converter such as an inverter that converts DC power from a DC power source into AC power and supplies the AC motor, and a DC voltage supplied to the DC / AC converter are boosted. A configuration including a voltage conversion unit such as a converter is already known. In such a motor drive device, PWM (pulse width modulation) control and maximum torque control based on vector control are performed in order to efficiently generate torque by supplying a sinusoidal AC voltage to the coils of each phase of the AC motor. A lot has been done. By the way, the induced voltage of the electric motor increases as the rotational speed increases, and the AC voltage (hereinafter referred to as “required voltage”) required to drive the electric motor also increases. When this required voltage exceeds the maximum AC voltage that can be output from the DC / AC converter (hereinafter referred to as “maximum output voltage”), it becomes impossible to pass the necessary current to the coil, and the motor is controlled appropriately. Can not do it. Therefore, the maximum output voltage that can be output from the DC / AC converter is increased by boosting the DC voltage by the voltage converter and supplying it to the DC / AC converter. In order to reduce the induced voltage generated by the motor, field weakening control is also performed to adjust the current command value supplied to the motor so as to weaken the field magnetic flux of the motor. Further, as the induced voltage generated by the electric motor becomes higher, the control of the voltage waveform output from the DC / AC converter is shifted from sine wave PWM control to overmodulation PWM control, and further to rectangular wave control.

下記の特許文献1には、電圧変換部により昇圧して直流交流変換部に供給する直流電圧の値を、交流電動機の目標トルクと回転速度のマップに基づいて決定する制御装置の技術が記載されている。この制御装置は、前記マップにおける交流電動機の回転速度の上昇に伴って上昇する直流電圧の勾配が、弱め界磁制御の開始前に比べて弱め界磁制御の開始後に緩やかになるように設定することにより、矩形波制御が行われる領域を拡大できるように構成されている。   The following Patent Document 1 describes a technology of a control device that determines a value of a DC voltage boosted by a voltage converter and supplied to a DC / AC converter based on a map of target torque and rotational speed of the AC motor. ing. The control device sets the gradient of the DC voltage that increases with the increase in the rotational speed of the AC motor in the map so that the gradient of the DC voltage becomes gentler after the start of field weakening control than that before the start of field weakening control. The region where the wave control is performed can be expanded.

特開2009−136141号公報JP 2009-136141 A

ところで、弱め界磁制御を行うと、電動機に同じトルクを発生させるためにコイルに流れる電流が増加することから銅損が増加する一方、交流電動機の永久磁石の磁束が実質的に減少するため、電動機のコアにおいて発生する鉄損が減少する。従って、電動機の運転状態により変化する銅損と鉄損との割合に応じて、弱め界磁制御に際しての弱め界磁電流量を適切に制御することにより、電動機及び電動機駆動装置を含むシステム全体の効率を高めることが可能である。しかしながら、上記の特許文献1の技術では、弱め界磁電流量が適切な値になるとは限らない。   By the way, when field-weakening control is performed, since the current flowing through the coil increases to generate the same torque in the motor, the copper loss increases, while the magnetic flux of the permanent magnet of the AC motor is substantially decreased. Iron loss generated in the core is reduced. Accordingly, by appropriately controlling the field weakening current amount in the field weakening control according to the ratio of the copper loss and the iron loss that changes depending on the operation state of the motor, the efficiency of the entire system including the motor and the motor driving device is improved. It is possible. However, with the technique of the above-mentioned Patent Document 1, the field-weakening current amount is not always an appropriate value.

そこで、直流交流変換部から交流電動機に供給する電流の指令値に対して界磁磁束を弱める方向の調整を行う界磁調整値が、交流電動機の運転状態に応じて適切な値となるように制御できる電動機駆動装置の制御装置を実現することが望まれる。   Therefore, the field adjustment value for adjusting the direction in which the field magnetic flux is weakened with respect to the command value of the current supplied from the DC / AC converter to the AC motor is an appropriate value according to the operating state of the AC motor. It is desired to realize a control device for an electric motor drive device that can be controlled.

本発明に係る、直流電源からの電源電圧を変換して所望のシステム電圧を生成する電圧変換部と、前記電圧変換部から供給される直流電力を交流電力に変換して交流電動機に供給する直流交流変換部と、を備えた電動機駆動装置の制御を行う制御装置の特徴構成は、前記交流電動機の目標トルクに基づいて、前記直流交流変換部から前記交流電動機に供給する電流の指令値である電流指令値を決定する電流指令決定部と、前記電流指令値が前記システム電圧及び前記交流電動機の回転速度に基づいて定まる出力可能範囲内となるように、前記電流指令値に対して前記交流電動機の界磁磁束を弱める方向の調整を行う界磁調整値の指令値である界磁調整指令値を決定する界磁調整部と、前記直流交流変換部から前記交流電動機に供給される電流と前記電流指令値とに基づいて検出される実際の前記界磁調整値である実界磁調整値、又は前記界磁調整指令値を、対象界磁調整値として取得する対象界磁調整値取得部と、前記交流電動機の目標トルク及び前記交流電動機の回転速度に基づいて、前記対象界磁調整値の制御目標値である目標界磁調整値を決定する目標界磁調整値決定部と、前記対象界磁調整値を前記目標界磁調整値に一致させるように、前記システム電圧の指令値であるシステム電圧指令値を決定するシステム電圧決定部と、を備えた点にある。   According to the present invention, a voltage converter that converts a power supply voltage from a DC power supply to generate a desired system voltage, and a DC that converts DC power supplied from the voltage converter into AC power and supplies the AC power to an AC motor The characteristic configuration of the control device that controls the motor driving device including the AC conversion unit is a command value of a current supplied from the DC / AC conversion unit to the AC motor based on a target torque of the AC motor. A current command determination unit for determining a current command value; and the AC motor with respect to the current command value such that the current command value falls within a possible output range determined based on the system voltage and the rotational speed of the AC motor. A field adjustment unit that determines a field adjustment command value that is a command value of a field adjustment value that performs adjustment in a direction to weaken the field magnetic flux, and a current supplied from the DC / AC conversion unit to the AC motor The actual field adjustment value that is the actual field adjustment value detected based on the current command value, or the target field adjustment value acquisition unit that acquires the field adjustment command value as the target field adjustment value. A target field adjustment value determining unit that determines a target field adjustment value that is a control target value of the target field adjustment value based on a target torque of the AC motor and a rotation speed of the AC motor; and the target A system voltage determination unit that determines a system voltage command value that is a command value of the system voltage so that a field adjustment value matches the target field adjustment value.

この特徴構成によれば、対象界磁調整値を目標界磁調整値に一致させるようにシステム電圧指令値を決定するフィードバック制御を行うことにより、対象界磁調整値が交流電動機の運転状態に応じて適切な値となるように制御することができる。ここで、対象界磁調整値は電流指令値が出力可能範囲内となるように界磁磁束を弱める方向の調整を行う界磁調整値であり、電流指令値の出力可能範囲はシステム電圧及び交流電動機の回転速度に基づいて定まる。従って、目標トルクや回転速度等の交流電動機の運転状態に応じてシステム電圧を適切に制御することにより、対象界磁調整値が当該交流電動機の運転状態に応じて適切な値となるように調整することができる。これにより、交流電動機及び電動機駆動装置を含むシステム全体の効率を高めることが可能となる。   According to this characteristic configuration, by performing feedback control that determines the system voltage command value so that the target field adjustment value matches the target field adjustment value, the target field adjustment value depends on the operating state of the AC motor. And can be controlled to an appropriate value. Here, the target field adjustment value is a field adjustment value for adjusting the direction in which the field magnetic flux is weakened so that the current command value falls within the output possible range. The output range of the current command value includes the system voltage and the alternating current. It is determined based on the rotation speed of the electric motor. Therefore, by appropriately controlling the system voltage according to the operating state of the AC motor such as target torque and rotational speed, the target field adjustment value is adjusted to an appropriate value according to the operating state of the AC motor. can do. Thereby, it becomes possible to raise the efficiency of the whole system including an AC motor and a motor drive device.

ここで、前記電流指令値及び前記交流電動機の回転速度に基づいて、前記直流交流変換部から前記交流電動機に供給する交流電圧の指令値である交流電圧指令値を決定する電圧指令決定部と、前記システム電圧に対する前記交流電圧指令値の大きさを表す実変調率を導出する実変調率導出部と、を更に備え、前記システム電圧決定部は、前記対象界磁調整値を前記目標界磁調整値に一致させると共に前記実変調率を所定の目標変調率に一致させるように、前記システム電圧指令値を決定する構成とすると好適である。   Here, based on the current command value and the rotational speed of the AC motor, a voltage command determination unit that determines an AC voltage command value that is a command value of an AC voltage supplied from the DC / AC converter to the AC motor; An actual modulation rate deriving unit for deriving an actual modulation rate representing the magnitude of the AC voltage command value with respect to the system voltage, and the system voltage determination unit sets the target field adjustment value to the target field adjustment value. It is preferable that the system voltage command value is determined so as to match the value and to match the actual modulation rate with a predetermined target modulation rate.

この構成によれば、対象界磁調整値を目標界磁調整値に一致させると共に実変調率を所定の目標変調率に一致させるようにシステム電圧指令値を決定するフィードバック制御を行うことにより、対象界磁調整値が交流電動機の運転状態に応じて適切な値となるように制御しつつ、実変調率が目標変調率に迅速に一致するように制御することができる。ここで、実変調率に応じて直流交流変換部に実行させる制御モードを変更する場合があり、また一つの制御モードの中でも実変調率に応じてシステムの効率が異なる場合がある。この構成によれば、対象界磁調整値が交流電動機の運転状態に応じて適切な値となるように制御しつつ、実変調率が迅速に適切な値となるように制御することができるので、交流電動機及び電動機駆動装置を含むシステム全体の効率を更に高めることが可能となる。   According to this configuration, the target field adjustment value is matched with the target field adjustment value and the system voltage command value is determined so as to match the actual modulation rate with the predetermined target modulation rate. While controlling the field adjustment value to be an appropriate value according to the operating state of the AC motor, it is possible to control the actual modulation rate so as to quickly match the target modulation rate. Here, the control mode to be executed by the DC / AC converter may be changed according to the actual modulation rate, and the efficiency of the system may vary depending on the actual modulation rate even within one control mode. According to this configuration, since the target field adjustment value can be controlled to be an appropriate value according to the operating state of the AC motor, the actual modulation rate can be controlled to be an appropriate value quickly. Further, the efficiency of the entire system including the AC motor and the motor drive device can be further increased.

また、パルス幅変調制御モード及び矩形波制御モードを含む複数の制御モードの中から一つを前記実変調率に基づいて選択して前記直流交流変換部に実行させるモード制御部を更に備え、前記目標変調率は、前記矩形波制御モードを開始する条件となる前記実変調率の値とされると好適である。   Further, the apparatus further comprises a mode control unit that selects one of a plurality of control modes including a pulse width modulation control mode and a rectangular wave control mode based on the actual modulation rate and causes the DC / AC conversion unit to execute the mode control unit, The target modulation rate is preferably the value of the actual modulation rate that is a condition for starting the rectangular wave control mode.

この構成によれば、対象界磁調整値を目標界磁調整値に一致させると共に、実変調率が矩形波制御モードを開始する条件となる値に迅速に一致するように制御することができる。ここで、矩形波制御モードでは、パルス幅変調制御モードに比べて、直流交流変換部におけるスイッチング素子のスイッチング回数を大幅に減少させることができるため、スイッチング損失を低減することができる。従って、この構成によれば、対象界磁調整値が交流電動機の運転状態に応じて適切な値となるように制御しつつ、直流交流変換部におけるスイッチング損失を低減できるので、交流電動機及び電動機駆動装置を含むシステム全体の効率を更に高めることが可能となる。   According to this configuration, the target field adjustment value can be matched with the target field adjustment value, and the actual modulation rate can be controlled so as to quickly match the value that is a condition for starting the rectangular wave control mode. Here, in the rectangular wave control mode, since the number of times of switching of the switching element in the DC / AC converter can be significantly reduced as compared with the pulse width modulation control mode, the switching loss can be reduced. Therefore, according to this configuration, the switching loss in the DC / AC converter can be reduced while controlling the target field adjustment value to be an appropriate value according to the operating state of the AC motor. It becomes possible to further increase the efficiency of the entire system including the apparatus.

また、パルス幅変調制御モード及び矩形波制御モードを含む複数の制御モードの中から一つを前記実変調率に基づいて選択して前記直流交流変換部に実行させるモード制御部を更に備え、前記目標変調率は、前記システム電圧が前記システム電圧指令値の上限値未満である状態では前記パルス幅変調制御モードを実行する条件となる前記実変調率の範囲内に設定された一定値とされ、前記システム電圧が前記システム電圧指令値の上限値である状態では前記実変調率に一致する値とされると好適である。   Further, the apparatus further comprises a mode control unit that selects one of a plurality of control modes including a pulse width modulation control mode and a rectangular wave control mode based on the actual modulation rate and causes the DC / AC conversion unit to execute the mode control unit, The target modulation rate is a constant value set within the range of the actual modulation rate that is a condition for executing the pulse width modulation control mode when the system voltage is less than the upper limit value of the system voltage command value. In a state where the system voltage is the upper limit value of the system voltage command value, it is preferable that the system voltage is a value that matches the actual modulation rate.

通常、交流電動機の回転速度及びトルクが高くなるに従って実変調率は高くなる。そして、パルス幅変調制御モードは実変調率が比較的低い状態で実行され、矩形波制御モードは実変調率が比較的高い状態で実行される。この構成によれば、実変調率が比較的低い状態で実行されるパルス幅変調制御モードにおいても界磁磁束を弱める弱め界磁制御を行うことができ、その際の対象界磁調整値を目標界磁調整値に一致させることができる。従って、対象界磁調整値が交流電動機の運転状態に応じて適切な値となるように調整することができ、交流電動機及び電動機駆動装置を含むシステム全体の効率を高めることが可能となる。   Usually, the actual modulation rate increases as the rotational speed and torque of the AC motor increase. The pulse width modulation control mode is executed with a relatively low actual modulation rate, and the rectangular wave control mode is executed with a relatively high actual modulation rate. According to this configuration, it is possible to perform field-weakening control that weakens the field magnetic flux even in the pulse width modulation control mode that is executed in a state where the actual modulation rate is relatively low. It can be matched with the adjustment value. Therefore, the target field adjustment value can be adjusted to an appropriate value according to the operating state of the AC motor, and the efficiency of the entire system including the AC motor and the motor driving device can be increased.

また、前記システム電圧指令値は、前記電流指令決定部により決定された前記電流指令値を前記目標界磁調整値により調整した調整後の電流指令値が、前記出力可能範囲の外縁上の値となるように決定されると好適である。   Further, the system voltage command value is obtained by adjusting the current command value determined by the current command determination unit with the target field adjustment value, and a value on the outer edge of the output possible range. It is preferable that it is determined to be.

この構成によれば、電流指令値が出力可能範囲内となるように界磁調整指令値を決定する構成において、対象界磁調整値が目標界磁調整値に一致するように適切にシステム電圧指令値を決定することができる。   According to this configuration, in the configuration in which the field adjustment command value is determined so that the current command value falls within the output possible range, the system voltage command is appropriately set so that the target field adjustment value matches the target field adjustment value. The value can be determined.

また、前記目標界磁調整値は、前記交流電動機の回転速度及び前記交流電動機の目標トルクの一方又は双方が高くなるに従って大きい値となるように決定されると好適である。   The target field adjustment value is preferably determined so as to increase as one or both of the rotational speed of the AC motor and the target torque of the AC motor increase.

通常、電動機においては、回転速度が高くなるに従って磁束密度の変化が大きくなるため鉄損が増加し、出力するトルクが高くなるに従ってコイルに流れる電流が大きくなって磁束密度が高くなるため鉄損が増加する。そこで、この構成のように、目標界磁調整値が、交流電動機の回転速度が高くなるに従って大きい値となるように決定し、交流電動機の目標トルクが高くなるに従って大きい値となるように決定し、或いはこれらの回転速度及び目標トルクの双方が高くなるに従って大きい値となるように決定することにより、鉄損が増加し易い状況が進行するのに応じて対象界磁調整値が大きい値となるように制御することができる。そして、対象界磁調整値が大きい値となるに従って、交流電動機の界磁磁束が弱められることになるので、当該界磁磁束に起因して生じる鉄損の発生を抑制することができる。これにより、交流電動機及び電動機駆動装置を含むシステム全体の効率を高めることが可能となる。   Normally, in an electric motor, the change in magnetic flux density increases as the rotational speed increases, so the iron loss increases. As the output torque increases, the current flowing through the coil increases and the magnetic flux density increases, so the iron loss increases. To increase. Therefore, as in this configuration, the target field adjustment value is determined to increase as the rotational speed of the AC motor increases, and is determined to increase as the target torque of the AC motor increases. Alternatively, by determining that both the rotation speed and the target torque become higher, the target field adjustment value becomes larger as the situation where the iron loss tends to increase proceeds. Can be controlled. Since the field magnetic flux of the AC motor is weakened as the target field adjustment value becomes larger, the generation of iron loss caused by the field magnetic flux can be suppressed. Thereby, it becomes possible to raise the efficiency of the whole system including an AC motor and a motor drive device.

また、前記電動機駆動装置は、複数の前記交流電動機のそれぞれに対応する複数の前記直流交流変換部と、当該複数の直流交流変換部に共通の1つの前記電圧変換部と、を備え、前記電圧変換部が、複数の前記直流交流変換部に共通の前記システム電圧を生成するように構成され、複数の前記直流交流変換部のそれぞれに対応して、複数の前記電流指令決定部と、複数の前記界磁調整部と、前記電流指令値及び前記交流電動機の回転速度に基づいて前記直流交流変換部から前記交流電動機に供給する交流電圧の指令値である交流電圧指令値を決定する複数の電圧指令決定部と、前記システム電圧に対する前記交流電圧指令値の大きさを表す実変調率を導出する複数の実変調率導出部と、を備え、前記対象界磁調整値取得部、前記目標界磁調整値決定部、及び前記システム電圧決定部は、複数の前記直流交流変換部の中で、対応する前記実変調率導出部により導出される前記実変調率が最も大きい値となる前記直流交流変換部を対象として動作し、複数の前記直流交流変換部に共通の前記システム電圧指令値を決定する構成とすると好適である。   The motor driving device includes a plurality of the DC / AC converters corresponding to each of the plurality of AC motors, and one voltage converter common to the plurality of DC / AC converters, and the voltage The converter is configured to generate the system voltage common to the plurality of DC / AC converters, and corresponding to each of the plurality of DC / AC converters, a plurality of the current command determining units, and a plurality of A plurality of voltages that determine an AC voltage command value that is a command value of an AC voltage supplied from the DC / AC converter to the AC motor based on the field adjustment unit and the current command value and the rotational speed of the AC motor. A command determining unit; and a plurality of actual modulation rate deriving units for deriving an actual modulation rate representing the magnitude of the AC voltage command value with respect to the system voltage, the target field adjustment value acquiring unit, the target field Adjustment The determination unit and the system voltage determination unit include the DC / AC conversion unit in which the actual modulation rate derived by the corresponding actual modulation rate deriving unit is the largest among the plurality of DC / AC conversion units. It is preferable that the system voltage command value that operates as a target and is common to the plurality of DC / AC converters is determined.

この構成によれば、電動機駆動装置が複数の交流電動機のそれぞれに対応する複数の直流交流変換部を備える場合においても、1つの電圧変換部を制御して適切なシステム電圧を生成することができる。すなわち、複数組の直流交流変換部及び交流電動機の中で、実変調率が最も大きい値となる直流交流変換部及び交流電動機において鉄損が最も大きくなる。そこで、そのような直流交流変換部及び交流電動機における対象界磁調整値を適切に調整して鉄損の発生を抑制することにより、複数の交流電動機と複数の直流交流変換部を備えた電動機駆動装置を含むシステム全体の効率を高めることができる。   According to this configuration, even when the motor drive device includes a plurality of DC / AC conversion units corresponding to the plurality of AC motors, an appropriate system voltage can be generated by controlling one voltage conversion unit. . That is, the iron loss is greatest in the DC / AC converter and the AC motor having the largest actual modulation rate among the plurality of sets of DC / AC converters and AC motors. Therefore, by appropriately adjusting the target field adjustment value in such a DC / AC converter and an AC motor to suppress the occurrence of iron loss, an electric motor drive having a plurality of AC motors and a plurality of DC / AC converters The efficiency of the entire system including the device can be increased.

本発明の実施形態に係る電動機駆動装置の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the electric motor drive device which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る車両用駆動装置の構成を示すスケルトン図である。It is a skeleton figure which shows the structure of the vehicle drive device which concerns on embodiment of this invention. 本発明の第一の実施形態に係る制御装置が備えるインバータ制御指令決定ユニットの機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the inverter control command determination unit with which the control apparatus which concerns on 1st embodiment of this invention is provided. 本発明の第一の実施形態に係る制御装置が備える電圧変換指令決定ユニットの機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the voltage conversion instruction | command determination unit with which the control apparatus which concerns on 1st embodiment of this invention is provided. 本発明の実施形態に係る制御モード選択マップの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the control mode selection map which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る電流指令値マップの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the electric current command value map which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る目標界磁調整値マップの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the target field adjustment value map which concerns on embodiment of this invention. 本発明の第一の実施形態に係る、電流指令値マップを用いたシステム電圧指令値の決定処理の説明図である。It is explanatory drawing of the determination process of the system voltage command value using the current command value map based on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第一の実施形態に係る、制御装置の動作例を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the operation example of the control apparatus based on 1st embodiment of this invention. 本発明の第二の実施形態に係る、電流指令値マップを用いたシステム電圧指令値の決定処理の説明図である。It is explanatory drawing of the determination process of the system voltage command value using the current command value map based on 2nd embodiment of this invention. 本発明の第二の実施形態に係る、制御装置の動作例を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the operation example of the control apparatus based on 2nd embodiment of this invention. 本発明の第三の実施形態に係る制御装置が備える電圧変換指令決定ユニットの機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the voltage conversion command determination unit with which the control apparatus which concerns on 3rd embodiment of this invention is provided. 本発明の第三の実施形態に係る目標変調率決定処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the target modulation factor determination process which concerns on 3rd embodiment of this invention. 本発明の第三の実施形態に係る、電流指令値マップを用いたシステム電圧指令値の決定処理の説明図である。It is explanatory drawing of the determination process of the system voltage command value using the current command value map based on 3rd embodiment of this invention. 本発明の第三の実施形態に係る、制御装置の動作例を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the operation example of the control apparatus based on 3rd embodiment of this invention.

1.第一の実施形態
まず、本発明の第一の実施形態について図面に基づいて説明する。図2に示すように、本実施形態では、電動機駆動装置2が、ハイブリッド車両用駆動装置80の駆動力源として用いられる2つの電動機MG1、MG2を駆動するための装置として構成されている場合を例として説明する。そのため、図1に示すように、本実施形態に係る電動機駆動装置2は、2つの電動機MG1、MG2のそれぞれに対応する2つのインバータ5、6と、当該2つのインバータ5、6に共通の1つの電圧変換部4と、を備え、当該電圧変換部4が、2つのインバータ5、6に共通のシステム電圧Vdcを生成するように構成されている。ここで、電圧変換部4は、電源電圧Vbの昇圧及び降圧のいずれか一方を行う構成とし、或いは昇圧及び降圧の双方を行う構成とすることができるが、本実施形態では、電圧変換部4が電源電圧Vbの昇圧のみを行う構成である場合について説明する。
1. First Embodiment First, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 2, in this embodiment, the case where the electric motor drive device 2 is configured as a device for driving two electric motors MG1 and MG2 used as a drive force source of the hybrid vehicle drive device 80. This will be described as an example. Therefore, as shown in FIG. 1, the electric motor drive device 2 according to the present embodiment includes two inverters 5 and 6 corresponding to the two electric motors MG1 and MG2, and one common to the two inverters 5 and 6, respectively. The voltage converter 4 is configured to generate a system voltage Vdc common to the two inverters 5 and 6. Here, the voltage conversion unit 4 can be configured to either increase or decrease the power supply voltage Vb, or can be configured to increase or decrease the voltage, but in this embodiment, the voltage conversion unit 4 A case will be described in which is configured to only boost the power supply voltage Vb.

1−1.車両用駆動装置の概略構成
まず、本実施形態に係る車両用駆動装置80の概略構成について図2に基づいて説明する。この車両用駆動装置80は、駆動力源として内燃機関Eと一対の電動機MG1、MG2を備えている。そして、内燃機関Eの出力を、第一電動機MG1側と、車輪W及び第二電動機MG2側とに分配する動力分配用の差動歯車装置81を備えた、いわゆる2モータスプリット方式のハイブリッド車両用の駆動装置として構成されている。
1-1. Schematic Configuration of Vehicle Drive Device First, a schematic configuration of a vehicle drive device 80 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. The vehicle drive device 80 includes an internal combustion engine E and a pair of electric motors MG1 and MG2 as a driving force source. And for the so-called two-motor split type hybrid vehicle provided with a differential gear device 81 for power distribution that distributes the output of the internal combustion engine E to the first electric motor MG1 side and the wheels W and the second electric motor MG2 side. It is comprised as a drive device.

この車両用駆動装置80は、動力伝達系の構成として、内燃機関Eに連結された入力軸82と、動力分配用差動歯車装置81と、カウンタギヤ機構83と、複数の車輪Wに駆動力を分配する出力用差動歯車装置84と、を備えている。ここで、動力分配用差動歯車装置81は、シングルピニオン型の遊星歯車機構により構成されている。そして、動力分配用差動歯車装置81は、入力軸82を介してキャリアに伝達される内燃機関Eの出力(駆動力)を、サンギヤに連結された第一電動機MG1とリングギヤに連結されたカウンタドライブギヤ85とに分配する。カウンタドライブギヤ85は、カウンタギヤ機構83のギヤと噛み合ってカウンタギヤ機構83と駆動連結されている。第二電動機MG2は、第二電動機出力ギヤ86がカウンタギヤ機構83のギヤと噛み合ってカウンタギヤ機構83と駆動連結されている。カウンタギヤ機構83は、出力用差動歯車装置84の入力ギヤ87と噛み合って出力用差動歯車装置84と駆動連結されている。これにより、動力分配用差動歯車装置81から出力された内燃機関E及び第一電動機MG1の駆動力と、第二電動機MG2の駆動力とが車輪Wに伝達される。   This vehicle drive device 80 has a drive force applied to an input shaft 82 connected to the internal combustion engine E, a power distribution differential gear device 81, a counter gear mechanism 83, and a plurality of wheels W as a power transmission system. And an output differential gear device 84 for distributing the power. Here, the power distribution differential gear device 81 is configured by a single pinion type planetary gear mechanism. The power distribution differential gear device 81 outputs the output (driving force) of the internal combustion engine E transmitted to the carrier via the input shaft 82 to the first motor MG1 coupled to the sun gear and the counter coupled to the ring gear. Distribute to drive gear 85. The counter drive gear 85 meshes with the gear of the counter gear mechanism 83 and is drivingly connected to the counter gear mechanism 83. Second motor MG2 is drivingly connected to counter gear mechanism 83 with second motor output gear 86 meshing with the gear of counter gear mechanism 83. The counter gear mechanism 83 meshes with the input gear 87 of the output differential gear device 84 and is drivingly connected to the output differential gear device 84. As a result, the driving force of the internal combustion engine E and the first electric motor MG1 and the driving force of the second electric motor MG2 output from the power distribution differential gear device 81 are transmitted to the wheels W.

本実施形態では、第一電動機MG1及び第二電動機MG2は、いずれも三相交流により動作する交流電動機であって、埋込磁石構造の同期電動機(IPMSM)とされている。これらの電動機MG1、MG2は、必要に応じて発電機としても動作するように構成されている。第一電動機MG1は、図示しないケースに固定されたステータSt1と、このステータSt1の径方向内側に回転自在に支持されたロータRo1と、を有している。第二電動機MG2は図示しないケースに固定されたステータSt2と、このステータSt2の径方向内側に回転自在に支持されたロータRo2と、を有している。   In the present embodiment, each of the first motor MG1 and the second motor MG2 is an AC motor that operates by three-phase AC, and is a synchronous motor (IPMSM) having an embedded magnet structure. These electric motors MG1 and MG2 are configured to operate as a generator as required. The first electric motor MG1 includes a stator St1 fixed to a case (not shown) and a rotor Ro1 that is rotatably supported on the radially inner side of the stator St1. The second electric motor MG2 includes a stator St2 fixed to a case (not shown), and a rotor Ro2 that is rotatably supported on the radially inner side of the stator St2.

1−2.電動機駆動装置の構成
次に、本実施形態に係る電動機駆動装置2の構成について図1に基づいて説明する。本実施形態においては、電動機駆動装置2は、2つの電動機MG1、MG2を駆動する装置として構成されている。そのため、電動機駆動装置2は、第一電動機MG1に対応する第一インバータ5と、第二電動機MG2に対応する第二インバータ6との2つのインバータを備えている。本実施形態では、これら2つのインバータ5、6のそれぞれが、本発明における直流交流変換部に相当する。また、電動機駆動装置2は、2つのインバータ5、6に共通の1つの電圧変換部4を備えている。そして、この電圧変換部4が、2つのインバータ5、6に共通のシステム電圧Vdcを生成するように構成されている。また、電動機駆動装置2は、直流電源3と、直流電源3からの電源電圧Vbを平滑化する第一平滑コンデンサQ1と、電圧変換部4による昇圧後のシステム電圧Vdcを平滑化する第二平滑コンデンサQ2と、を備えている。直流電源3は、電圧変換部4及び2つのインバータ5、6を介して電動機MG1、MG2に電力を供給可能であると共に、電動機MG1、MG2が発電して得られた電力を蓄電可能に構成されている。このような直流電源3としては、例えば、ニッケル水素二次電池やリチウムイオン二次電池等の各種二次電池、キャパシタ、或いはこれらの組合せ等が用いられる。直流電源3の電圧である電源電圧Vbは、電源電圧センサ61により検出されて制御装置1へ出力される。
1-2. Configuration of Electric Motor Drive Device Next, the configuration of the electric motor drive device 2 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. In the present embodiment, the electric motor drive device 2 is configured as a device that drives the two electric motors MG1 and MG2. Therefore, the electric motor drive device 2 includes two inverters, a first inverter 5 corresponding to the first electric motor MG1 and a second inverter 6 corresponding to the second electric motor MG2. In the present embodiment, each of these two inverters 5 and 6 corresponds to a DC / AC converter in the present invention. Further, the electric motor drive device 2 includes one voltage conversion unit 4 common to the two inverters 5 and 6. The voltage converter 4 is configured to generate a system voltage Vdc common to the two inverters 5 and 6. The electric motor drive device 2 also includes a DC power source 3, a first smoothing capacitor Q 1 that smoothes the power source voltage Vb from the DC power source 3, and a second smoothing that smoothes the system voltage Vdc that has been boosted by the voltage converter 4. And a capacitor Q2. The DC power source 3 is configured to be able to supply electric power to the electric motors MG1 and MG2 via the voltage conversion unit 4 and the two inverters 5 and 6, and to be able to store electric power obtained by the electric power generation by the electric motors MG1 and MG2. ing. As such a DC power source 3, for example, various secondary batteries such as a nickel hydride secondary battery and a lithium ion secondary battery, a capacitor, or a combination thereof is used. A power supply voltage Vb, which is a voltage of the DC power supply 3, is detected by the power supply voltage sensor 61 and output to the control device 1.

電圧変換部4は、直流電源3からの電源電圧Vbを変換して所望のシステム電圧Vdcを生成するDC−DCコンバータとして構成されている。本実施形態では、電圧変換部4は、電源電圧Vbの昇圧を行う昇圧コンバータとしている。なお、電動機MG1、MG2が発電機として機能する際には、インバータ5、6からのシステム電圧Vdcを降圧して直流電源3に供給し、当該直流電源3を充電する。電圧変換部4は、リアクトルL1と、電圧変換用スイッチング素子E1、E2と、を備えている。ここでは、電圧変換部4は、電圧変換用スイッチング素子として、直列に接続された一対の上アーム素子E1及び下アーム素子E2を備えている。これらの電圧変換用スイッチング素子E1、E2として、本例では、IGBT(絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)を用いる。上アーム素子E1のエミッタと下アーム素子E2のコレクタとが、リアクトルL1を介して直流電源3の正極端子に接続されている。また、上アーム素子E1のコレクタは、電圧変換部4による昇圧後の電圧が供給されるシステム電圧線67に接続され、下アーム素子E2のエミッタは、直流電源3の負極端子につながる負極線68に接続されている。また、各電圧変換用スイッチング素子E1、E2には、それぞれフリーホイールダイオードD1、D2が並列接続されている。なお、電圧変換用スイッチング素子E1、E2としては、IGBTの他に、バイポーラ型、電界効果型、MOS型など種々の構造のパワートランジスタを用いることができる。   The voltage converter 4 is configured as a DC-DC converter that converts the power supply voltage Vb from the DC power supply 3 to generate a desired system voltage Vdc. In the present embodiment, the voltage converter 4 is a boost converter that boosts the power supply voltage Vb. When the electric motors MG1 and MG2 function as a generator, the system voltage Vdc from the inverters 5 and 6 is stepped down and supplied to the DC power source 3 to charge the DC power source 3. The voltage conversion unit 4 includes a reactor L1 and voltage conversion switching elements E1 and E2. Here, the voltage conversion unit 4 includes a pair of upper arm element E1 and lower arm element E2 connected in series as voltage conversion switching elements. In these examples, IGBTs (insulated gate bipolar transistors) are used as the voltage conversion switching elements E1 and E2. The emitter of the upper arm element E1 and the collector of the lower arm element E2 are connected to the positive terminal of the DC power supply 3 via the reactor L1. The collector of the upper arm element E1 is connected to a system voltage line 67 to which the voltage boosted by the voltage converter 4 is supplied, and the emitter of the lower arm element E2 is a negative line 68 connected to the negative terminal of the DC power supply 3. It is connected to the. Free-wheel diodes D1 and D2 are connected in parallel to the voltage conversion switching elements E1 and E2, respectively. As the voltage conversion switching elements E1 and E2, in addition to the IGBT, power transistors having various structures such as a bipolar type, a field effect type, and a MOS type can be used.

電圧変換用スイッチング素子E1、E2のそれぞれは、制御装置1から出力される電圧変換制御信号S1、S2に従って動作する。本実施形態では、電圧変換制御信号S1、S2は、各スイッチング素子E1、E2のスイッチングを制御するスイッチング制御信号、より詳しくは、各スイッチング素子E1、E2のゲートを駆動するゲート駆動信号である。これにより、電圧変換部4は、直流電源3から供給された電源電圧Vbを所望のシステム電圧Vdcまで昇圧し、システム電圧線67を介して第一インバータ5及び第二インバータ6に供給する。電圧変換部4により生成されるシステム電圧Vdcは、システム電圧センサ62により検出されて制御装置1へ出力される。なお、電圧変換部4による昇圧を行わない場合には、システム電圧Vdcは電源電圧Vbと等しくなる。   Each of the voltage conversion switching elements E1 and E2 operates according to the voltage conversion control signals S1 and S2 output from the control device 1. In the present embodiment, the voltage conversion control signals S1 and S2 are switching control signals for controlling the switching of the switching elements E1 and E2, more specifically, gate driving signals for driving the gates of the switching elements E1 and E2. As a result, the voltage conversion unit 4 boosts the power supply voltage Vb supplied from the DC power supply 3 to a desired system voltage Vdc and supplies the boosted voltage to the first inverter 5 and the second inverter 6 via the system voltage line 67. The system voltage Vdc generated by the voltage conversion unit 4 is detected by the system voltage sensor 62 and output to the control device 1. When voltage boosting by voltage converter 4 is not performed, system voltage Vdc is equal to power supply voltage Vb.

第一インバータ5は、システム電圧Vdcを有する直流電力を交流電力に変換して第一電動機MG1に供給するための装置である。第一インバータ5は、ブリッジ回路により構成され、複数組のスイッチング素子E3〜E8を備えている。ここでは、第一インバータ5は、第一電動機MG1の各相(U相、V相、W相の3相)のそれぞれについて一対のスイッチング素子、具体的には、U相用上アーム素子E3及びU相用下アーム素子E4、V相用上アーム素子E5及びV相用下アーム素子E6、並びにW相用上アーム素子E7及びW相用下アーム素子E8を備えている。これらのスイッチング素子E3〜E8として、本例では、IGBT(絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)を用いる。各相用の上アーム素子E3、E5、E7のエミッタと下アーム素子E4、E6、E8のコレクタとが、第一電動機MG1の各相のコイルにそれぞれ接続されている。また、各相用の上アーム素子E3、E5、E7のコレクタはシステム電圧線67に接続され、各相用の下アーム素子E4、E6、E8のエミッタは負極線68に接続されている。また、各スイッチング素子E3〜E8には、それぞれフリーホイールダイオードD3〜D8が並列接続されている。なお、スイッチング素子E3〜E8としては、IGBTの他に、バイポーラ型、電界効果型、MOS型など種々の構造のパワートランジスタを用いることができる。   The first inverter 5 is a device for converting DC power having the system voltage Vdc into AC power and supplying it to the first electric motor MG1. The first inverter 5 is configured by a bridge circuit and includes a plurality of sets of switching elements E3 to E8. Here, the first inverter 5 includes a pair of switching elements for each phase (three phases of U phase, V phase, and W phase) of the first electric motor MG1, specifically, an upper arm element E3 for U phase and A U-phase lower arm element E4, a V-phase upper arm element E5, a V-phase lower arm element E6, a W-phase upper arm element E7, and a W-phase lower arm element E8 are provided. In these examples, IGBTs (insulated gate bipolar transistors) are used as the switching elements E3 to E8. The emitters of the upper arm elements E3, E5, and E7 for each phase and the collectors of the lower arm elements E4, E6, and E8 are connected to the coils of the respective phases of the first electric motor MG1. The collectors of the upper arm elements E3, E5, E7 for each phase are connected to the system voltage line 67, and the emitters of the lower arm elements E4, E6, E8 for each phase are connected to the negative line 68. Free wheel diodes D3 to D8 are connected in parallel to the switching elements E3 to E8, respectively. As the switching elements E3 to E8, power transistors having various structures such as a bipolar type, a field effect type, and a MOS type can be used in addition to the IGBT.

スイッチング素子E3〜E8のそれぞれは、制御装置1から出力される第一インバータ制御信号S3〜S8に従って動作する。本実施形態では、第一インバータ制御信号S3〜S8は、各スイッチング素子E3〜E8のスイッチングを制御するスイッチング制御信号、より詳しくは、各スイッチング素子E3〜E8のゲートを駆動するゲート駆動信号である。これにより、第一インバータ5は、システム電圧Vdcを交流電圧に変換して第一電動機MG1に供給し、目標トルクTMに応じたトルクを第一電動機MG1に出力させる。この際、各スイッチング素子E3〜E8は、第一インバータ制御信号S3〜S8に従って、後述するパルス幅変調制御モード(以下「PWM制御モード」という。)CPや矩形波制御モードC4等の制御モードに従ったスイッチング動作を行う。また、第一インバータ5は、第一電動機MG1が発電機として機能する際には、発電により得られた交流電力を直流電力に変換してシステム電圧線67を介して電圧変換部4に供給する。   Each of switching elements E3 to E8 operates in accordance with first inverter control signals S3 to S8 output from control device 1. In the present embodiment, the first inverter control signals S3 to S8 are switching control signals for controlling the switching of the switching elements E3 to E8, more specifically, gate driving signals for driving the gates of the switching elements E3 to E8. . Thereby, the first inverter 5 converts the system voltage Vdc into an AC voltage and supplies it to the first electric motor MG1, and causes the first electric motor MG1 to output a torque corresponding to the target torque TM. At this time, each of the switching elements E3 to E8 enters a control mode such as a pulse width modulation control mode (hereinafter referred to as “PWM control mode”) CP or a rectangular wave control mode C4, which will be described later, according to the first inverter control signals S3 to S8. Performs the corresponding switching operation. Further, when the first electric motor MG1 functions as a generator, the first inverter 5 converts AC power obtained by power generation into DC power and supplies it to the voltage converter 4 via the system voltage line 67. .

第二インバータ6は、システム電圧Vdcを有する直流電力を交流電力に変換して第二電動機MG2に供給するための装置である。この第二インバータ6は、上述した第一インバータ5とほぼ同じ構成を有している。すなわち、第二インバータ6は、ブリッジ回路により構成され、複数組のスイッチング素子E9〜E14を備えている。各相用の上アーム素子E9、E11、E13のエミッタと下アーム素子E10、E12、E14のコレクタとが、第二電動機MG2の各相のコイルにそれぞれ接続されている。また、各相用の上アーム素子E9、E11、E13のコレクタはシステム電圧線67に接続され、各相用の下アーム素子10、E12、E14のエミッタは負極線68に接続されている。また、各スイッチング素子E9〜E14には、それぞれフリーホイールダイオードD9〜D14が並列接続されている。そして、スイッチング素子E9〜E14のそれぞれは、制御装置1から出力される第二インバータ制御信号S9〜S14に従って動作する。これにより、第二インバータ6は、システム電圧Vdcを交流電圧に変換して第二電動機MG2に供給し、目標トルクTMに応じたトルクを第二電動機MG2に出力させる。   The second inverter 6 is a device for converting DC power having the system voltage Vdc into AC power and supplying it to the second electric motor MG2. The second inverter 6 has substantially the same configuration as the first inverter 5 described above. That is, the second inverter 6 is configured by a bridge circuit and includes a plurality of sets of switching elements E9 to E14. The emitters of the upper arm elements E9, E11, E13 for each phase and the collectors of the lower arm elements E10, E12, E14 are connected to the coils of the respective phases of the second electric motor MG2. The collectors of the upper arm elements E9, E11, E13 for each phase are connected to the system voltage line 67, and the emitters of the lower arm elements 10, E12, E14 for each phase are connected to the negative line 68. Further, free wheel diodes D9 to D14 are connected in parallel to the switching elements E9 to E14, respectively. And each of switching element E9-E14 operate | moves according to 2nd inverter control signal S9-S14 output from the control apparatus 1. FIG. Thereby, the second inverter 6 converts the system voltage Vdc into an AC voltage and supplies it to the second electric motor MG2, and causes the second electric motor MG2 to output a torque corresponding to the target torque TM.

第一インバータ5と第一電動機MG1の各相のコイルとの間を流れる実電流Ir1は第一電流センサ63により検出され、第二インバータ6と第二電動機MG2の各相のコイルとの間を流れる実電流Ir2は第二電流センサ64により検出され、それぞれ制御装置1へ出力される。ここで、実電流Ir1、Ir2には、3相に対応する実U相電流、実V相電流、及び実W相電流が含まれる。なお、本例では、3相全ての電流を検出する構成を示しているが、3相は平衡状態にあり、電流の瞬時値の総和は零であるので2相のみの電流をセンサで検出し、制御装置1において残りの一相の電流を演算により求めてもよい。また、第一電動機MG1のロータRo1の各時点での磁極位置θ1は、第一回転センサ65により検出され、第二電動機MG2のロータRo2の各時点での磁極位置θ2は、第二回転センサ66により検出され、それぞれ制御装置1へ出力される。回転センサ65、66は、例えばレゾルバ等により構成される。ここで、磁極位置θ1、θ2は、電気角上でのロータRo1、Ro2の回転角度を表している。第一電動機MG1の目標トルクTM1及び第二電動機MG2の目標トルクTM2は、図示しない車両制御装置等の他の制御装置等からの要求信号として制御装置1に入力される。   The actual current Ir1 flowing between the first inverter 5 and each phase coil of the first electric motor MG1 is detected by the first current sensor 63, and between the second inverter 6 and each phase coil of the second electric motor MG2. The flowing actual current Ir2 is detected by the second current sensor 64 and output to the control device 1 respectively. Here, the actual currents Ir1 and Ir2 include an actual U-phase current, an actual V-phase current, and an actual W-phase current corresponding to three phases. In this example, a configuration is shown in which all three-phase currents are detected. However, since the three phases are in an equilibrium state and the sum of instantaneous current values is zero, only two-phase currents are detected by a sensor. In the control device 1, the remaining one-phase current may be obtained by calculation. The magnetic pole position θ1 at each time point of the rotor Ro1 of the first electric motor MG1 is detected by the first rotation sensor 65, and the magnetic pole position θ2 at each time point of the rotor Ro2 of the second electric motor MG2 is detected by the second rotation sensor 66. And output to the control device 1 respectively. The rotation sensors 65 and 66 are constituted by, for example, a resolver. Here, the magnetic pole positions θ1 and θ2 represent the rotation angles of the rotors Ro1 and Ro2 on the electrical angle. The target torque TM1 of the first motor MG1 and the target torque TM2 of the second motor MG2 are input to the control device 1 as request signals from other control devices such as a vehicle control device (not shown).

1−3.制御装置の構成
次に、電動機駆動装置2の制御を行う制御装置1の構成について、図3〜図9を用いて詳細に説明する。以下に説明する制御装置1の各機能部は、マイクロコンピュータ等の論理回路を中核部材として、入力されたデータに対して種々の処理を行うためのハードウエア又はソフトウエア(プログラム)或いはその両方により構成されている。本実施形態では、制御装置1は、インバータ5、6を介して電動機MG1、MG2のベクトル制御法を用いた電流フィードバック制御を行う。また、制御装置1は、電圧変換部4を制御して所望のシステム電圧Vdcを生成する直流電圧変換制御を行う。上記のとおり、制御装置1は、2つの電動機MG1、MG2のそれぞれに対応する2つのインバータ5、6を制御対象として有している。そこで、第一インバータ5を制御するための第一インバータ制御指令決定ユニット71と、第二インバータ6を制御するための第二インバータ制御指令決定ユニット72の2つのインバータ制御指令決定ユニット7(図3参照)を備えている。また、制御装置1は、一つの電圧変換部4を制御対象として有しているため、それに対応する一つの電圧変換指令決定ユニット8(図4参照)を備えている。
1-3. Configuration of Control Device Next, the configuration of the control device 1 that controls the electric motor drive device 2 will be described in detail with reference to FIGS. Each functional unit of the control device 1 described below is based on hardware and / or software (program) or both for performing various processes on input data using a logic circuit such as a microcomputer as a core member. It is configured. In the present embodiment, the control device 1 performs current feedback control using the vector control method of the electric motors MG1 and MG2 via the inverters 5 and 6. In addition, the control device 1 performs DC voltage conversion control for controlling the voltage converter 4 to generate a desired system voltage Vdc. As described above, the control device 1 has the two inverters 5 and 6 corresponding to the two electric motors MG1 and MG2 as control targets. Therefore, two inverter control command determination units 7 (FIG. 3), which are a first inverter control command determination unit 71 for controlling the first inverter 5 and a second inverter control command determination unit 72 for controlling the second inverter 6. See). Moreover, since the control apparatus 1 has one voltage conversion part 4 as control object, it is provided with the one voltage conversion command determination unit 8 (refer FIG. 4) corresponding to it.

制御装置1は、電圧変換部4を駆動するための電圧変換制御信号S1、S2を生成して出力し、電源電圧Vbを変換(ここでは昇圧)して2つのインバータ5、6に供給する所望のシステム電圧を生成する制御を行う。また、制御装置1は、第一インバータ5を駆動するための第一インバータ制御信号S3〜S8、及び第二インバータ6を駆動するための第二インバータ制御信号S9〜S14を生成して出力し、各インバータ5、6を介して2つの電動機MG1、MG2の駆動制御を行う。この際、制御装置1は、複数の制御モードの中から一つを選択して各インバータ5、6に実行させる。本実施形態においては、図5に示すように、制御装置1は、後述する実変調率Mに応じて、各インバータ5、6に通常界磁制御(最大トルク制御)と共に通常PWM制御を行わせる通常PWM制御モードC1、各インバータ5、6に通常界磁制御と共に過変調PWM制御を行わせる第一過変調PWM制御モードC2、各インバータ5、6に弱め界磁制御と共に過変調PWM制御を行わせる第二過変調PWM制御モードC3、各インバータ5、6に弱め界磁制御と共に矩形波制御を行わせる矩形波制御モードC4の4つの制御モードのいずれかを選択的に実行させる。各制御モードの詳細については後述する。   The control device 1 generates and outputs voltage conversion control signals S1 and S2 for driving the voltage conversion unit 4, converts the power supply voltage Vb (in this case, boosts it), and supplies it to the two inverters 5 and 6 The system voltage is controlled to be generated. The control device 1 generates and outputs first inverter control signals S3 to S8 for driving the first inverter 5 and second inverter control signals S9 to S14 for driving the second inverter 6, Drive control of the two electric motors MG1 and MG2 is performed via the inverters 5 and 6, respectively. At this time, the control device 1 selects one of a plurality of control modes and causes the inverters 5 and 6 to execute it. In the present embodiment, as shown in FIG. 5, the control device 1 causes the inverters 5 and 6 to perform normal PWM control together with normal field control (maximum torque control) in accordance with an actual modulation rate M described later. Control mode C1, first overmodulation PWM control mode C2 in which each inverter 5 and 6 performs overmodulation PWM control together with normal field control, and second overmodulation PWM in which each inverter 5 and 6 performs overmodulation PWM control together with field weakening control The control mode C3 and each of the inverters 5 and 6 are selectively caused to execute any one of four control modes of a rectangular wave control mode C4 in which rectangular wave control is performed together with field weakening control. Details of each control mode will be described later.

1−3−1.インバータ制御指令決定ユニットの構成
次に、インバータ制御指令決定ユニット7の構成について説明する。上記のとおり、制御装置1は、2つのインバータ5、6のそれぞれに対応する2つのインバータ制御指令決定ユニット71、72を備えている。ここで、第一インバータ制御指令決定ユニット71と第二インバータ制御指令決定ユニット72の機能は互いにほとんど同じであるため、以下では、特に区別する必要がない限り、単に「インバータ制御指令決定ユニット7」として説明する。この際、各インバータ制御指令決定ユニット71、72に対して入出力される値についても共通の符号を用いて表す。具体的には、第一電動機MG1の磁極位置である第一磁極位置θ1及び第二電動機MG2の磁極位置である第二磁極位置θ2は「磁極位置θ」、第一電動機MG1を流れる実電流である第一実電流Ir1及び第二電動機MG2を流れる実電流である第二実電流Ir2は「実電流Ir」、第一電動機MG1の目標トルクである第一目標トルクTM1及び第二電動機MG2の目標トルクである第二目標トルクTM2は「目標トルクTM」と表す。また、第一電動機MG1の回転速度である第一回転速度ω1及び第二電動機MG2の回転速度である第二回転速度ω2は「回転速度ω」、第一インバータ制御指令決定ユニット71から出力する基本d軸電流指令値である第一基本d軸電流指令値Id1及び第二インバータ制御指令決定ユニット72から出力する基本d軸電流指令値である第二基本d軸電流指令値Id2は「d軸電流指令値Id」、第一インバータ制御指令決定ユニット71から出力する実d軸電流である第一実d軸電流Idr1及び第二インバータ制御指令決定ユニット72から出力する実d軸電流である第二実d軸電流Idr2は「実d軸電流Idr」、第一インバータ制御指令決定ユニット71から出力する実変調率である第一実変調率M1及び第二インバータ制御指令決定ユニット72から出力する実変調率である第二実変調率M2は「実変調率M」と表す。
1-3-1. Next, the configuration of the inverter control command determination unit 7 will be described. As described above, the control device 1 includes the two inverter control command determination units 71 and 72 corresponding to the two inverters 5 and 6, respectively. Here, since the functions of the first inverter control command determination unit 71 and the second inverter control command determination unit 72 are almost the same as each other, hereinafter, only the “inverter control command determination unit 7” is used unless particularly distinguished. Will be described. At this time, values that are input to and output from the inverter control command determination units 71 and 72 are also expressed using common symbols. Specifically, the first magnetic pole position θ1 which is the magnetic pole position of the first electric motor MG1 and the second magnetic pole position θ2 which is the magnetic pole position of the second electric motor MG2 are “magnetic pole position θ”, which is an actual current flowing through the first electric motor MG1. The first actual current Ir1 and the second actual current Ir2 that is the actual current flowing through the second motor MG2 are “actual current Ir”, the first target torque TM1 that is the target torque of the first motor MG1, and the target of the second motor MG2. The second target torque TM2 that is the torque is expressed as “target torque TM”. The first rotation speed ω1 that is the rotation speed of the first electric motor MG1 and the second rotation speed ω2 that is the rotation speed of the second electric motor MG2 are “rotation speed ω”, which is the basic output from the first inverter control command determination unit 71. The first basic d-axis current command value Id1 that is the d-axis current command value and the second basic d-axis current command value Id2 that is the basic d-axis current command value output from the second inverter control command determination unit 72 are “d-axis current”. Command value Id ”, the first actual d-axis current Idr1 that is the actual d-axis current output from the first inverter control command determination unit 71, and the second actual d-axis current that is output from the second inverter control command determination unit 72. The d-axis current Idr2 is “actual d-axis current Idr”, the first actual modulation factor M1 that is the actual modulation factor output from the first inverter control command determination unit 71, and the second inverter control command. Second actual modulation factor M2 is a real modulation rate to be output from the constant unit 72 is referred to as "actual modulation factor M".

図3にインバータ制御指令決定ユニット7の機能ブロック図を示す。このインバータ制御指令決定ユニット7は、電流ベクトル制御法を用いた電流フィードバック制御を行う。電流ベクトル制御法では、回転する界磁の磁束方向をd軸、界磁の向きに対して電気角でπ/2進んだ方向をq軸に設定する。そして、制御対象となる電動機MG1、MG2の目標トルクTMに基づいて、d軸及びq軸の電流指令値を決定し、実際に電動機MG1、MG2に供給される電流を検出してフィードバック制御を行うことにより、電動機MG1、MG2に目標トルクTMを出力させる。以下、インバータ制御指令決定ユニット7における処理について説明する。   FIG. 3 shows a functional block diagram of the inverter control command determination unit 7. The inverter control command determination unit 7 performs current feedback control using a current vector control method. In the current vector control method, the magnetic flux direction of the rotating field is set as the d-axis, and the direction advanced by π / 2 in electrical angle with respect to the direction of the field is set as the q-axis. Then, based on the target torque TM of the electric motors MG1 and MG2 to be controlled, the current command values for the d-axis and the q-axis are determined, and the current actually supplied to the electric motors MG1 and MG2 is detected and feedback control is performed. This causes the electric motors MG1 and MG2 to output the target torque TM. Hereinafter, processing in the inverter control command determination unit 7 will be described.

図3に示すように、電流指令決定部11には、制御対象となる電動機MG1、MG2の目標トルクTMが入力される。電流指令決定部11は、この目標トルクTMに基づいて、インバータ5、6から電動機MG1、MG2に供給する電流の指令値である電流指令値を決定する。ここで、電流指令値には、d軸電流指令値Id及びq軸電流指令値Iqが含まれる。この電流指令値Id、Iqは、基本電流指令値というべきものであり、弱め界磁等の界磁調整を行わない基本的な界磁制御(以下、通常界磁制御という。)を行う際に、目標トルクTMを出力するために導出されるd軸電流及びq軸電流の指令値である。以下では、後述する界磁調整指令値ΔIdによる調整後の電流指令値である調整後電流指令値Ida、Iqaとの差別化のため、通常界磁制御を行う際の電流指令値を基本電流指令値Id、Iq(基本d軸電流指令値Id及び基本q軸電流指令値Iq)と呼ぶ。この基本電流指令値Id、Iqが、本発明における電流指令値に相当する。本実施形態では、この通常界磁制御として、最大トルク制御を行う。ここで、最大トルク制御は、同一電流に対して電動機MG1、MG2の出力トルクが最大となるように電流位相を調節する制御である。この最大トルク制御では、電動機MG1、MG2の電機子コイルに流す電流に対して最も効率的にトルクを発生させることができる。なお、この電流位相とは、d軸電流指令値とq軸電流指令値との合成ベクトルのq軸に対する位相である。通常界磁制御は、基本電流指令値Id、Iqに対する界磁調整を行わない制御であり、通常界磁制御中は、後述する界磁調整指令値ΔIdがゼロ(ΔId=0)となる。   As shown in FIG. 3, the target torque TM of the electric motors MG <b> 1 and MG <b> 2 to be controlled is input to the current command determination unit 11. Based on the target torque TM, the current command determination unit 11 determines a current command value that is a command value of a current supplied from the inverters 5 and 6 to the electric motors MG1 and MG2. Here, the current command value includes a d-axis current command value Id and a q-axis current command value Iq. The current command values Id and Iq should be referred to as basic current command values, and when performing basic field control (hereinafter referred to as normal field control) in which field adjustment such as field weakening is not performed, the target torque TM Is a command value for d-axis current and q-axis current derived to output. Hereinafter, in order to differentiate from the adjusted current command values Ida and Iqa, which are current command values after adjustment based on a field adjustment command value ΔId, which will be described later, the current command value when performing normal field control is the basic current command value Id. , Iq (basic d-axis current command value Id and basic q-axis current command value Iq). The basic current command values Id and Iq correspond to the current command values in the present invention. In the present embodiment, maximum torque control is performed as the normal field control. Here, the maximum torque control is a control for adjusting the current phase so that the output torque of the electric motors MG1 and MG2 is maximized with respect to the same current. In this maximum torque control, torque can be generated most efficiently with respect to the current flowing through the armature coils of the electric motors MG1 and MG2. The current phase is a phase with respect to the q-axis of a combined vector of the d-axis current command value and the q-axis current command value. The normal field control is control in which field adjustment is not performed on the basic current command values Id and Iq, and a field adjustment command value ΔId described later becomes zero (ΔId = 0) during the normal field control.

また、電流指令決定部11は、基本電流指令値Id、Iqに対して界磁調整指令値ΔIdによる界磁調整を行った後の電流指令値である調整後d軸電流指令値Ida及び調整後q軸電流指令値Iqaも決定する。界磁調整指令値ΔIdは、基本電流指令値Id、Iqに対して電動機MG1、MG2の界磁磁束を弱める方向の調整を行う界磁調整値の指令値である。この界磁調整指令値ΔIdの導出方法については後述する。   In addition, the current command determination unit 11 adjusts the d-axis current command value Ida after adjustment and the post-adjustment after the field command value ΔId is applied to the basic current command values Id and Iq. The q-axis current command value Iqa is also determined. The field adjustment command value ΔId is a field adjustment value command value for adjusting the direction in which the field magnetic flux of the electric motors MG1, MG2 is weakened with respect to the basic current command values Id, Iq. A method for deriving the field adjustment command value ΔId will be described later.

電流指令決定部11は、図6に示すような電流指令値マップに基づいて基本d軸電流指令値Id及び基本q軸電流指令値Iqを決定する。図6において、細い実線は、TM−1〜TM−5の各トルクを出力するためのd軸電流及びq軸電流の値を示す等トルク線101であり、太い実線は通常界磁制御としての最大トルク制御を行うためのd軸電流及びq軸電流の値を示す最大トルク制御線102である。また、図6において、太い一点鎖線は、そのときの電動機MG1、MG2の回転速度ω及びシステム電圧Vdcにより制限されるd軸電流及びq軸電流が取り得る値の範囲を示す電圧制限楕円103である。この電圧制限楕円103の径は、電動機MG1、MG2の回転速度ωに反比例し、システム電圧Vdcに比例する。すなわち、電圧制限楕円103の径は、回転速度ωが上昇するに従って小さくなり、システム電圧Vdcが上昇するに従って大きくなる。調整後電流指令値Ida、Iqaが、この電圧制限楕円103上の値をとった際には、実変調率Mはその時点で取り得る実変調率Mの最大値に相当する目標変調率MTとなる。本実施形態では、目標変調率MTは、電動機MG1、MG2及び電動機駆動装置2を含むシステムにおいて実現可能な理論上の最大変調率Mmax(=0.78)に設定している。よって、調整後電流指令値Ida、Iqaがこの電圧制限楕円103上の値をとった際には、制御装置1は各インバータ5、6に矩形波制御モードC4を実行させる。この電圧制限楕円103が、本発明における電流指令値の出力可能範囲の外縁となる。   The current command determination unit 11 determines a basic d-axis current command value Id and a basic q-axis current command value Iq based on a current command value map as shown in FIG. In FIG. 6, a thin solid line is an equal torque line 101 indicating values of d-axis current and q-axis current for outputting torques TM-1 to TM-5, and a thick solid line is a maximum torque as normal field control. It is the maximum torque control line 102 which shows the value of d-axis current and q-axis current for performing control. In FIG. 6, the thick alternate long and short dash line is a voltage limiting ellipse 103 indicating a range of values that can be taken by the d-axis current and the q-axis current limited by the rotational speed ω of the motors MG1 and MG2 and the system voltage Vdc at that time. is there. The diameter of the voltage limiting ellipse 103 is inversely proportional to the rotational speed ω of the electric motors MG1 and MG2, and is proportional to the system voltage Vdc. That is, the diameter of the voltage limiting ellipse 103 decreases as the rotational speed ω increases, and increases as the system voltage Vdc increases. When the adjusted current command values Ida and Iqa take values on the voltage limit ellipse 103, the actual modulation rate M is the target modulation rate MT corresponding to the maximum value of the actual modulation rate M that can be taken at that time. Become. In the present embodiment, the target modulation rate MT is set to the theoretical maximum modulation rate Mmax (= 0.78) that can be realized in a system including the motors MG1 and MG2 and the motor drive device 2. Therefore, when the adjusted current command values Ida and Iqa take values on the voltage limit ellipse 103, the control device 1 causes the inverters 5 and 6 to execute the rectangular wave control mode C4. This voltage limiting ellipse 103 is the outer edge of the current command value output possible range in the present invention.

電流指令決定部11は、図6に示す電流指令値マップに基づいて、入力された目標トルクTMに対応する等トルク線101と最大トルク制御線102との交点の座標に相当するd軸及びq軸の値を、基本d軸電流指令値Id及び基本q軸電流指令値Iqとして決定する。図6に示す例では、目標トルクTMとして「TM−2」の値が入力された場合、電流指令決定部11は、目標トルクTM=TM−2の等トルク線101と最大トルク制御線102との交点である(Id1,Iq1)を基本d軸電流指令値Id及び基本q軸電流指令値Iqとして決定する。この(Id1,Iq1)は、電圧制限楕円103の内側にあり、弱め界磁制御が行われないため、界磁調整指令値ΔIdはゼロ(ΔId=0)であり、基本電流指令値Id、Iqに対する界磁調整は行われない。従って、この場合には、調整後電流指令値Ida、Iqaは、基本電流指令値Id、Iqと同じ値となる。この場合、制御装置1は、インバータ5、6に通常PWM制御モードC1を実行させる。   Based on the current command value map shown in FIG. 6, the current command determination unit 11 determines the d-axis and q corresponding to the coordinates of the intersection of the equal torque line 101 and the maximum torque control line 102 corresponding to the input target torque TM. The axis values are determined as the basic d-axis current command value Id and the basic q-axis current command value Iq. In the example illustrated in FIG. 6, when a value “TM-2” is input as the target torque TM, the current command determination unit 11 determines that the target torque TM = TM−2 equal torque line 101 and the maximum torque control line 102. (Id1, Iq1) are determined as the basic d-axis current command value Id and the basic q-axis current command value Iq. Since (Id1, Iq1) is inside the voltage limiting ellipse 103 and field-weakening control is not performed, the field adjustment command value ΔId is zero (ΔId = 0), and the field for the basic current command values Id, Iq is Magnetic adjustment is not performed. Therefore, in this case, the adjusted current command values Ida and Iqa are the same values as the basic current command values Id and Iq. In this case, the control device 1 causes the inverters 5 and 6 to execute the normal PWM control mode C1.

一方、目標トルクTMとして「TM−5」の値が入力された場合、電流指令決定部11は、目標トルクTM=TM−5の等トルク線101と最大トルク制御線102との交点である(Id2,Iq2)を基本d軸電流指令値Id及び基本q軸電流指令値Iqとして決定する。この(Id2,Iq2)は、電圧制限楕円103の外側にあり、そのような電流指令値は取り得ないため、界磁調整指令値ΔIdにより電動機MG1、MG2の界磁磁束を弱める方向に調整する弱め界磁制御が行われる。図示の例では、界磁調整指令値ΔIdとして「ΔId1」(ΔId1<0)が後述する積分器23から入力される。そこで、電流指令決定部11は、基本電流指令値Id、Iqである(Id2,Iq2)から、目標トルクTM=TM−5の等トルク線101に沿ってd軸に沿って負方向に「ΔId1」だけ移動した電圧制限楕円103上の座標に相当するd軸及びq軸の値(Id3,Iq3)を、調整後d軸電流指令値Ida及び調整後q軸電流指令値Iqaとして決定する。この場合、制御装置1は、インバータ5、6に矩形波制御モードC4を実行させる。なお、調整後d軸電流指令値Idaは、基本d軸電流指令値Idに界磁調整指令値ΔIdを加算した値に相当し、下記の式(1)により表される。
Ida=Id+ΔId・・・(1)
On the other hand, when a value of “TM-5” is input as the target torque TM, the current command determination unit 11 is an intersection of the equal torque line 101 and the maximum torque control line 102 of the target torque TM = TM-5 ( Id2, Iq2) are determined as the basic d-axis current command value Id and the basic q-axis current command value Iq. Since (Id2, Iq2) is outside the voltage limiting ellipse 103 and such a current command value cannot be obtained, the field adjustment command value ΔId is used to weaken the field magnetic flux of the motors MG1 and MG2 to be weakened. Field control is performed. In the illustrated example, “ΔId1” (ΔId1 <0) is input from the integrator 23 described later as the field adjustment command value ΔId. Therefore, the current command determination unit 11 calculates “ΔId1” in the negative direction along the d-axis along the equal torque line 101 of the target torque TM = TM-5 from the basic current command values Id and Iq (Id2, Iq2). The d-axis and q-axis values (Id3, Iq3) corresponding to the coordinates on the voltage limit ellipse 103 moved by "are determined as the adjusted d-axis current command value Ida and the adjusted q-axis current command value Iqa. In this case, the control device 1 causes the inverters 5 and 6 to execute the rectangular wave control mode C4. The adjusted d-axis current command value Ida corresponds to a value obtained by adding the field adjustment command value ΔId to the basic d-axis current command value Id, and is expressed by the following equation (1).
Ida = Id + ΔId (1)

ところで、本実施形態では、制御装置1は、インバータ5、6に弱め界磁制御と共に過変調PWM制御を行わせる第二過変調PWM制御モードC3を実行させる構成となっている。従って、後述するように、実変調率Mが目標変調率MT未満であって基本電流指令値Id、Iqが電圧制限楕円103の内側にある場合にも、界磁調整指令値ΔIdによる弱め界磁制御が実行される場合がある。例えば、図6に示すように、目標トルクTMとして「TM−4」の値が入力された場合、電流指令決定部11は、目標トルクTM=TM−4の等トルク線101と最大トルク制御線102との交点である(Id4,Iq4)を基本d軸電流指令値Id及び基本q軸電流指令値Iqとして決定する。この(Id4,Iq4)は、電圧制限楕円103の内側にあるが、電圧制限楕円103に非常に近い位置にあり、このような場合にも界磁調整指令値ΔIdによる弱め界磁制御が行われる。図示の例では、界磁調整指令値ΔIdとして「ΔId2」(ΔId2<0)が後述する積分器23から入力される。そこで、電流指令決定部11は、基本電流指令値Id、Iqである(Id4,Iq4)から、目標トルクTM=TM−4の等トルク線101に沿ってd軸に沿って負方向に「ΔId2」だけ移動したd軸及びq軸の値(Id5,Iq5)を、調整後d軸電流指令値Ida及び調整後q軸電流指令値Iqaとして決定する。この場合、制御装置1は、インバータ5、6に第二過変調PWM制御モードC3を実行させる。   By the way, in the present embodiment, the control device 1 is configured to execute the second overmodulation PWM control mode C3 in which the inverters 5 and 6 perform overmodulation PWM control together with field weakening control. Therefore, as will be described later, even when the actual modulation rate M is less than the target modulation rate MT and the basic current command values Id and Iq are inside the voltage limit ellipse 103, the field weakening control by the field adjustment command value ΔId is performed. May be executed. For example, as illustrated in FIG. 6, when a value “TM-4” is input as the target torque TM, the current command determination unit 11 determines that the equal torque line 101 and the maximum torque control line with the target torque TM = TM-4. (Id4, Iq4), which is an intersection with 102, is determined as a basic d-axis current command value Id and a basic q-axis current command value Iq. This (Id4, Iq4) is inside the voltage limit ellipse 103, but is located very close to the voltage limit ellipse 103. In such a case as well, field weakening control by the field adjustment command value ΔId is performed. In the illustrated example, “ΔId2” (ΔId2 <0) is input from the integrator 23 described later as the field adjustment command value ΔId. Therefore, the current command determination unit 11 calculates “ΔId2” in the negative direction along the d axis along the equal torque line 101 of the target torque TM = TM-4 from the basic current command values Id and Iq (Id4, Iq4). The d-axis and q-axis values (Id5, Iq5) moved by “are determined as the adjusted d-axis current command value Ida and the adjusted q-axis current command value Iqa. In this case, the control device 1 causes the inverters 5 and 6 to execute the second overmodulation PWM control mode C3.

電流制御部16には、上記のように導出された調整後d軸電流指令値Ida及び調整後d軸電流指令値Idaが入力される。更に、電流制御部16には、三相二相変換部19から実d軸電流Idr及び実q軸電流Iqrが入力され、回転速度導出部20から対象とする電動機MG1、MG2の回転速度ωが入力される。実d軸電流Idr及び実q軸電流Iqrは、電流センサ63、64(図1参照)により検出された実電流Ir(Ir1、Ir2)と回転センサ65、66(図1参照)により検出された磁極位置θ(θ1、θ2)とに基づいて、三相二相変換部19により三相二相変換を行って導出される。また、電動機MG1、MG2の回転速度ω(ω1、ω2)は、回転センサ65、66により検出された磁極位置θ(θ1、θ2)に基づいて回転速度導出部20により導出される。   The adjusted d-axis current command value Ida and the adjusted d-axis current command value Ida derived as described above are input to the current control unit 16. Furthermore, the actual d-axis current Idr and the actual q-axis current Iqr are input to the current control unit 16 from the three-phase to two-phase conversion unit 19, and the rotation speed ω of the target motors MG1 and MG2 is determined from the rotation speed deriving unit 20. Entered. The actual d-axis current Idr and the actual q-axis current Iqr are detected by the actual currents Ir (Ir1, Ir2) detected by the current sensors 63 and 64 (see FIG. 1) and the rotation sensors 65 and 66 (see FIG. 1). Based on the magnetic pole position θ (θ1, θ2), the three-phase to two-phase converter 19 performs three-phase to two-phase conversion. Further, the rotational speed ω (ω1, ω2) of the electric motors MG1, MG2 is derived by the rotational speed deriving unit 20 based on the magnetic pole position θ (θ1, θ2) detected by the rotation sensors 65, 66.

電流制御部16は、調整後d軸電流指令値Idaと実d軸電流Idrとの偏差であるd軸電流偏差δId、及び調整後d軸電流指令値Idaと実q軸電流Iqrとの偏差であるq軸電流偏差δIqを導出する。そして、電流制御部16は、d軸電流偏差δIdに基づいて比例積分制御演算(PI制御演算)を行って基本d軸電圧指令値Vzdを導出すると共に、q軸電流偏差δIqに基づいて比例積分制御演算を行って基本q軸電圧指令値Vzqを導出する。なお、これらの比例積分制御演算に代えて比例積分微分制御演算(PID制御演算)を行っても好適である。   The current control unit 16 calculates a d-axis current deviation δId that is a deviation between the adjusted d-axis current command value Ida and the actual d-axis current Idr, and a deviation between the adjusted d-axis current command value Ida and the actual q-axis current Iqr. A certain q-axis current deviation δIq is derived. Then, the current control unit 16 performs a proportional integration control calculation (PI control calculation) based on the d-axis current deviation δId to derive a basic d-axis voltage command value Vzd, and also performs proportional integration based on the q-axis current deviation δIq. A control calculation is performed to derive a basic q-axis voltage command value Vzq. Note that it is also preferable to perform a proportional integral derivative control calculation (PID control calculation) instead of these proportional integral control calculations.

そして、電流制御部16は、下記の式(2)に示すように、基本d軸電圧指令値Vzdに対してq軸電機子反作用Eqを減算する調整を行ってd軸電圧指令値Vdを導出する。
Vd=Vzd−Eq
=Vzd−ω・Lq・Iqr・・・(2)
この式(2)に示されるように、q軸電機子反作用Eqは、電動機MG1、MG2の回転速度ω、実q軸電流Iqr、及びq軸インダクタンスLqに基づいて導出される。
Then, as shown in the following equation (2), the current control unit 16 performs adjustment to subtract the q-axis armature reaction Eq from the basic d-axis voltage command value Vzd to derive the d-axis voltage command value Vd. To do.
Vd = Vzd-Eq
= Vzd-ω · Lq · Iqr (2)
As shown in this equation (2), the q-axis armature reaction Eq is derived based on the rotational speed ω, the actual q-axis current Iqr, and the q-axis inductance Lq of the electric motors MG1 and MG2.

更に、電流制御部16は、下記の式(3)に示すように、基本q軸電圧指令値Vzqに対してd軸電機子反作用Ed及び永久磁石の電機子鎖交磁束による誘起電圧Emを加算する調整を行ってq軸電圧指令値Vqを導出する。
Vq=Vzq+Ed+Em
=Vzq+ω・Ld・Idr+ω・MIf・・・(3)
この式(3)に示されるように、d軸電機子反作用Edは、電動機MG1、MG2の回転速度ω、実d軸電流Idr、及びd軸インダクタンスLdに基づいて導出される。また、誘起電圧Emは、永久磁石の電機子鎖交磁束の実効値により定まる誘起電圧定数MIf及び電動機MG1、MG2の回転速度ωに基づいて導出される。
Furthermore, the current control unit 16 adds the induced voltage Em caused by the d-axis armature reaction Ed and the armature interlinkage magnetic flux of the permanent magnet to the basic q-axis voltage command value Vzq as shown in the following equation (3). Thus, the q-axis voltage command value Vq is derived.
Vq = Vzq + Ed + Em
= Vzq + ω · Ld · Idr + ω · Mif (3)
As shown in Equation (3), the d-axis armature reaction Ed is derived based on the rotational speed ω, the actual d-axis current Idr, and the d-axis inductance Ld of the electric motors MG1 and MG2. The induced voltage Em is derived based on the induced voltage constant MIf determined by the effective value of the armature linkage magnetic flux of the permanent magnet and the rotational speed ω of the electric motors MG1 and MG2.

本実施形態においては、d軸電圧指令値Vd及びq軸電圧指令値Vqが、本発明における交流電圧指令値に相当する。なお、基本電流指令値Id、Iqに対して界磁調整指令値ΔIdによる界磁調整を行った後の調整後電流指令値Ida、Iqaと、電動機MG1、MG2の回転速度ωと、実d軸電流Idr及び実q軸電流Iqrとに基づいて、交流電圧指令値Vd、Vqが決定される。よって、電流指令決定部11及び電流制御部16により、本発明における電圧指令決定部13が構成されている。   In the present embodiment, the d-axis voltage command value Vd and the q-axis voltage command value Vq correspond to the AC voltage command value in the present invention. The adjusted current command values Ida, Iqa after the field adjustment by the field adjustment command value ΔId with respect to the basic current command values Id, Iq, the rotational speed ω of the motors MG1, MG2, and the actual d axis AC voltage command values Vd and Vq are determined based on current Idr and actual q-axis current Iqr. Therefore, the current command determination unit 11 and the current control unit 16 constitute a voltage command determination unit 13 in the present invention.

実変調率導出部14には、電流制御部16により導出されたd軸電圧指令値Vd及びq軸電圧指令値Vqが入力される。また、実変調率導出部14には、システム電圧センサ62により検出されたシステム電圧Vdcの値が入力される。実変調率導出部14は、これらの値に基づいて実変調率Mを、下記の式(4)に従って導出する。
M=√(Vd+Vq)/Vdc・・・(4)
この実変調率Mは、システム電圧Vdcに対するインバータ5、6の出力電圧波形の基本波成分の実効値の比率であり、ここでは、3相の線間電圧実効値をシステム電圧Vdcの値で除算した値として導出される。すなわち、この実変調率Mが、そのときのシステム電圧Vdcに対する交流電圧指令値Vd、Vqの大きさを表す電圧指標となる。実変調率Mの最大値である最大変調率Mmaxは、後述する電圧波形制御として矩形波制御を実行している際の実変調率Mに相当する「0.78」である。
The actual modulation rate deriving unit 14 receives the d-axis voltage command value Vd and the q-axis voltage command value Vq derived by the current control unit 16. Further, the value of the system voltage Vdc detected by the system voltage sensor 62 is input to the actual modulation factor deriving unit 14. Based on these values, the actual modulation rate deriving unit 14 derives the actual modulation rate M according to the following equation (4).
M = √ (Vd 2 + Vq 2 ) / Vdc (4)
This actual modulation factor M is the ratio of the effective value of the fundamental wave component of the output voltage waveform of the inverters 5 and 6 to the system voltage Vdc. Here, the effective value of the three-phase line voltage is divided by the value of the system voltage Vdc. Is derived as a value. That is, the actual modulation factor M is a voltage index representing the magnitudes of the AC voltage command values Vd and Vq with respect to the system voltage Vdc at that time. The maximum modulation rate Mmax, which is the maximum value of the actual modulation rate M, is “0.78” corresponding to the actual modulation rate M when rectangular wave control is executed as voltage waveform control described later.

減算器21には、実変調率導出部14により導出された実変調率Mと、目標変調率MTとが入力される。減算器21は、下記の式(5)に示すように、実変調率Mから目標変調率MTを減算した変調率偏差ΔMを導出する。
ΔM=M−MT・・・(5)
本実施形態では、変調率偏差ΔMは、交流電圧指令値Vd、Vqがそのときのシステム電圧Vdcによって出力し得る最大の交流電圧の値を超えている程度を表す。従って、変調率偏差ΔMは、実質的にはシステム電圧Vdcの不足の程度を表す電圧不足指標として機能する。
The actual modulation rate M derived by the actual modulation rate deriving unit 14 and the target modulation rate MT are input to the subtractor 21. The subtractor 21 derives a modulation factor deviation ΔM obtained by subtracting the target modulation factor MT from the actual modulation factor M, as shown in the following equation (5).
ΔM = M−MT (5)
In the present embodiment, the modulation factor deviation ΔM represents the degree to which the AC voltage command values Vd and Vq exceed the maximum AC voltage value that can be output by the system voltage Vdc at that time. Therefore, the modulation factor deviation ΔM substantially functions as a voltage shortage index that represents the degree of shortage of the system voltage Vdc.

積分入力調整部22には、減算器21により導出された変調率偏差ΔMが入力される。積分入力調整部22は、変調率偏差ΔMの値に対して所定の調整を行い、当該調整後の値である調整値Yを積分器23へ出力する。図3に示すように、本実施形態においては、積分入力調整部22は、変調率偏差ΔMが弱め界磁開始しきい値ΔMs(ΔMs<0)以下の状態(ΔM≦ΔMs)の状態(ΔM=0)では調整値Yとしてゼロ(Y=0)を出力し、変調率偏差ΔMが所定の弱め界磁開始しきい値ΔMsより大きい状態(ΔMs≦ΔM)では負の調整値Y(Y<0)を出力する。より詳しくは、積分入力調整部22は、変調率偏差ΔMが弱め界磁開始しきい値ΔMsより大きい状態(ΔMs≦ΔM)では、変調率偏差ΔMが増加するに従って減少する調整値Yを出力する。本例では、このときの変調率偏差ΔMと調整値Yとの関係は一次関数により表すことができる。このように変調率偏差ΔMの増加に従って調整値Yが減少する変換マップの領域を設定することにより、実変調率Mが増加するに従って界磁調整指令値ΔIdの絶対値を増加させ、弱め界磁制御を実行するための弱め界磁電流量を増加させる制御を適切に行うことができる。また、この際、弱め界磁開始しきい値ΔMsを負の値に設定したことにより、実変調率Mが目標変調率MTに達する前から界磁調整指令値ΔIdを出力して弱め界磁制御を開始させ、第二過変調PWM制御モードC3を実現している。この弱め界磁開始しきい値ΔMsは、目標変調率MTと合わせて弱め界磁制御の開始条件を構成する。本実施形態では、弱め界磁開始しきい値ΔMsを「−0.04」に設定している。従って、後述するように、実変調率Mが「Mmax+ΔMs=0.78−0.04=0.74」以上で、弱め界磁制御を行う第二過変調PWM制御モードC3が選択される構成となっている。なお、この弱め界磁開始しきい値ΔMsの値は単なる一例であり、他の値に設定することも当然に可能である。本実施形態では、実変調率Mが「0.707〜0.78」の間のいずれかの値のときに弱め界磁制御を開始すべく、弱め界磁開始しきい値ΔMsを「−0.073〜0」の間の値に設定すると好適である。   The integral deviation adjusting unit 22 receives the modulation factor deviation ΔM derived by the subtractor 21. The integral input adjustment unit 22 performs a predetermined adjustment on the value of the modulation factor deviation ΔM, and outputs an adjustment value Y that is the adjusted value to the integrator 23. As shown in FIG. 3, in this embodiment, the integral input adjustment unit 22 is in a state (ΔM ≦ ΔMs) in which the modulation factor deviation ΔM is equal to or less than the field weakening threshold value ΔMs (ΔMs <0) (ΔM ≦ ΔMs). = 0), zero (Y = 0) is output as the adjustment value Y, and in a state where the modulation factor deviation ΔM is larger than the predetermined field-weakening start threshold value ΔMs (ΔMs ≦ ΔM), the negative adjustment value Y (Y < 0) is output. More specifically, the integral input adjustment unit 22 outputs an adjustment value Y that decreases as the modulation factor deviation ΔM increases in a state where the modulation factor deviation ΔM is greater than the field weakening start threshold value ΔMs (ΔMs ≦ ΔM). . In this example, the relationship between the modulation factor deviation ΔM and the adjustment value Y at this time can be expressed by a linear function. Thus, by setting the conversion map region in which the adjustment value Y decreases as the modulation factor deviation ΔM increases, the absolute value of the field adjustment command value ΔId increases as the actual modulation factor M increases, and field weakening control is performed. Control for increasing the field-weakening current amount for execution can be appropriately performed. At this time, by setting the field weakening start threshold value ΔMs to a negative value, the field adjustment command value ΔId is output before the actual modulation rate M reaches the target modulation rate MT to start field weakening control. Thus, the second overmodulation PWM control mode C3 is realized. This field weakening start threshold value ΔMs constitutes a starting condition for field weakening control together with the target modulation factor MT. In the present embodiment, the field weakening start threshold value ΔMs is set to “−0.04”. Therefore, as will be described later, when the actual modulation rate M is “Mmax + ΔMs = 0.78−0.04 = 0.74” or more, the second overmodulation PWM control mode C3 for performing field-weakening control is selected. Yes. Note that the value of the field weakening start threshold value ΔMs is merely an example, and can naturally be set to another value. In the present embodiment, the field weakening start threshold value ΔMs is set to “−0.073 in order to start field weakening control when the actual modulation rate M is any value between“ 0.707 and 0.78 ”. It is preferable to set a value between “0” and “0”.

積分器23には積分入力調整部22により導出された調整値Yが入力される。積分器23は、この調整値Yを所定のゲインを用いて積分し、当該積分値を界磁調整指令値ΔIdとして導出する。界磁調整指令値ΔIdは、基本電流指令値Id、Iqに対して電動機MG1、MG2の界磁磁束を弱める方向の調整を行う界磁調整値の指令値である。界磁調整指令値ΔIdは、基本電流指令値Id、Iqに対する調整後の調整後電流指令値Ida、Iqaがシステム電圧Vdc及び電動機MG1、MG2の回転速度ωに基づいて定まる出力可能範囲内となるように決定される。ここで、電流指令値(基本電流指令値Id、Iq及び調整後電流指令値Ida、Iqa)の出力可能範囲は、図6に示す電圧制限楕円103により外縁が規定される範囲、すなわち電圧制限楕円103の内側の領域に制限される。なお、電圧制限楕円103は、実変調率Mが目標変調率MTに一致するd軸電流及びq軸電流の値を示す線となっている。よって、このような電圧制限楕円103により規定される調整後電流指令値Ida、Iqaの出力可能範囲は、目標変調率MTによっても規定される。界磁調整指令値ΔIdは、実変調率導出部14、減算器21、積分入力調整部22、及び積分器23により決定される。よって、本実施形態では、実変調率導出部14、減算器21、積分入力調整部22、及び積分器23により、界磁調整部12が構成されている。なお、界磁調整指令値ΔIdがゼロである場合(ΔId=0)には通常界磁制御(最大トルク制御)が行われる。この界磁調整指令値ΔIdが負の値となる状態(ΔId<0)で、電動機MG1、MG2の界磁磁束を弱める弱め界磁制御が実行される。   The adjustment value Y derived by the integration input adjustment unit 22 is input to the integrator 23. The integrator 23 integrates the adjustment value Y using a predetermined gain, and derives the integration value as a field adjustment command value ΔId. The field adjustment command value ΔId is a field adjustment value command value for adjusting the direction in which the field magnetic flux of the electric motors MG1, MG2 is weakened with respect to the basic current command values Id, Iq. Field adjustment command value ΔId is within an output possible range in which adjusted current command values Ida, Iqa after adjustment with respect to basic current command values Id, Iq are determined based on system voltage Vdc and rotation speed ω of electric motors MG1, MG2. To be determined. Here, the output possible range of the current command values (basic current command values Id and Iq and adjusted current command values Ida and Iqa) is a range in which the outer edge is defined by the voltage limit ellipse 103 shown in FIG. 6, that is, the voltage limit ellipse. 103 is limited to the area inside 103. The voltage limit ellipse 103 is a line indicating the values of the d-axis current and the q-axis current at which the actual modulation factor M matches the target modulation factor MT. Therefore, the output possible range of the adjusted current command values Ida and Iqa defined by the voltage limit ellipse 103 is also defined by the target modulation factor MT. The field adjustment command value ΔId is determined by the actual modulation factor deriving unit 14, the subtractor 21, the integral input adjusting unit 22, and the integrator 23. Therefore, in the present embodiment, the field modulation unit 12 is configured by the actual modulation rate derivation unit 14, the subtractor 21, the integral input adjustment unit 22, and the integrator 23. When the field adjustment command value ΔId is zero (ΔId = 0), normal field control (maximum torque control) is performed. In the state where the field adjustment command value ΔId is a negative value (ΔId <0), field weakening control for weakening the field magnetic flux of the electric motors MG1, MG2 is executed.

モード制御部15は、複数の制御モードの中から一つを実変調率Mに基づいて選択し、それに従って三相指令値導出部17及びインバータ制御信号生成部18を動作させることにより、選択された制御モードをインバータ5、6に実行させる。そのため、モード制御部15には、実変調率Mが入力される。本実施形態では、図5に示すように、実変調率導出部14により導出される実変調率Mに応じて予め定められた制御モードを選択する。この際、モード制御部15は、実変調率Mが高くなるに従って、通常PWM制御モードC1、第一過変調PWM制御モードC2、第二過変調PWM制御モードC3、矩形波制御モードC4の順に制御モードを移行させる。本実施形態では、モードC1〜C3が本発明におけるPWM制御モードCPに相当する。本実施形態では、制御装置1は、インバータ5、6におけるスイッチングパターンを制御して行う電圧波形制御に関してPWM制御(通常PWM制御、過変調PWM制御)及び矩形波制御を実行可能に構成され、電動機MG1、MG2の界磁磁束を調整する界磁制御に関して通常界磁制御及び弱め界磁制御を実行可能に構成されている。複数の制御モードC1〜C4は、これらの電圧波形制御と界磁制御とを組み合わせて構成されている。   The mode control unit 15 is selected by selecting one of a plurality of control modes based on the actual modulation rate M and operating the three-phase command value deriving unit 17 and the inverter control signal generating unit 18 accordingly. The control mode is executed by the inverters 5 and 6. Therefore, the actual modulation rate M is input to the mode control unit 15. In the present embodiment, as shown in FIG. 5, a predetermined control mode is selected according to the actual modulation rate M derived by the actual modulation rate deriving unit 14. At this time, the mode control unit 15 controls the normal PWM control mode C1, the first overmodulation PWM control mode C2, the second overmodulation PWM control mode C3, and the rectangular wave control mode C4 in this order as the actual modulation rate M increases. Transition modes. In the present embodiment, modes C1 to C3 correspond to the PWM control mode CP in the present invention. In the present embodiment, the control device 1 is configured to be able to execute PWM control (normal PWM control, overmodulation PWM control) and rectangular wave control with respect to voltage waveform control performed by controlling switching patterns in the inverters 5 and 6. With respect to the field control for adjusting the field magnetic fluxes of MG1 and MG2, normal field control and field weakening control can be executed. The plurality of control modes C1 to C4 are configured by combining these voltage waveform control and field control.

PWM制御では、インバータ5(6)の各スイッチング素子E3〜E8(E9〜E14)のオンオフを、交流電圧指令値Vd、Vqに基づく三相交流電圧Vu、Vv、Vw(図3参照)に基づいて制御する。具体的には、U、V、Wの各相のインバータ5(6)の出力電圧波形であるPWM波形が、上アーム素子E3、E5、E7(E9、E11、E13)がオン状態となるハイレベル期間と、下アーム素子E4、E6、E8(E10、E12、E14)がオン状態となるローレベル期間とにより構成されるパルスの集合で構成されると共に、その基本波成分が一定期間で略正弦波状となるように、各パルスのデューティ比を制御する。本実施形態では、PWM制御には、通常PWM制御と過変調PWM制御の2つの制御方式が含まれる。   In PWM control, the switching elements E3 to E8 (E9 to E14) of the inverter 5 (6) are turned on / off based on the three-phase AC voltages Vu, Vv, and Vw (see FIG. 3) based on the AC voltage command values Vd and Vq. Control. Specifically, the PWM waveform, which is the output voltage waveform of the inverter 5 (6) for each phase of U, V, and W, is high when the upper arm elements E3, E5, E7 (E9, E11, E13) are turned on. It is composed of a set of pulses composed of a level period and a low level period in which the lower arm elements E4, E6, E8 (E10, E12, E14) are turned on, and its fundamental component is substantially constant over a certain period. The duty ratio of each pulse is controlled so as to have a sine wave shape. In the present embodiment, the PWM control includes two control methods of normal PWM control and overmodulation PWM control.

通常PWM制御は、交流電圧波形Vu、Vv、Vwがキャリア波形(三角波)の振幅以下であるPWM制御である。このような通常PWM制御としては、正弦波PWM制御が代表的であるが、本実施形態では、正弦波PWM制御の各相の基本波に対して中性点バイアス電圧を印加する空間ベクトルPWM(Space Vector PWM、以下「SVPWM」という)制御を用いる。なお、SVPWM制御では、キャリアとの比較によらずにデジタル演算により直接PWM波形を生成するが、その場合でも交流電圧波形Vu、Vv、Vwは仮想的なキャリア波形の振幅以下である。本発明においては、このようにキャリアを用いずにPWM波形を生成する方式も、仮想的なキャリア波形の振幅との比較で通常PWM制御又は過変調PWM制御に含めることとする。通常PWM制御としてのSVPWM制御では、実変調率Mは「0〜0.707」の範囲で変化させることができる。   The normal PWM control is PWM control in which the AC voltage waveforms Vu, Vv, and Vw are less than or equal to the amplitude of the carrier waveform (triangular wave). As such normal PWM control, sine wave PWM control is typical, but in this embodiment, a space vector PWM (applying a neutral point bias voltage to the fundamental wave of each phase of sine wave PWM control. Space Vector PWM (hereinafter referred to as “SVPWM”) control is used. In the SVPWM control, the PWM waveform is directly generated by digital calculation without being compared with the carrier, but even in this case, the AC voltage waveforms Vu, Vv, and Vw are less than the amplitude of the virtual carrier waveform. In the present invention, such a method of generating a PWM waveform without using a carrier is also included in normal PWM control or overmodulation PWM control in comparison with the amplitude of a virtual carrier waveform. In the SVPWM control as the normal PWM control, the actual modulation factor M can be changed in the range of “0 to 0.707”.

過変調PWM制御は、交流電圧波形Vu、Vv、Vwの振幅がキャリア波形(三角波)の振幅を超えるPWM制御である。過変調PWM制御では、通常PWM制御に比べて、各パルスのデューティ比を基本波成分の山側で大きく谷側で小さくすることにより、インバータ5、6の出力電圧波形の基本波成分の波形を歪ませ、振幅が通常PWM制御よりも大きくなるように制御する。過変調PWM制御では、実変調率Mは「0.707〜0.78」の範囲で変化させることができる。   The overmodulation PWM control is PWM control in which the amplitude of the AC voltage waveforms Vu, Vv, and Vw exceeds the amplitude of the carrier waveform (triangular wave). In overmodulation PWM control, the waveform of the fundamental wave component of the output voltage waveform of inverters 5 and 6 is distorted by making the duty ratio of each pulse large on the peak side of the fundamental wave component and smaller on the valley side than in normal PWM control. However, the amplitude is controlled so as to be larger than the normal PWM control. In the overmodulation PWM control, the actual modulation rate M can be changed in a range of “0.707 to 0.78”.

矩形波制御は、各スイッチング素子E3〜E8(E9〜E14)のオン及びオフが電動機MG1、MG2の電気角1周期につき1回ずつ行われ、各相について電気角半周期につき1回のパルスが出力される回転同期制御である。すなわち、矩形波制御では、U、V、Wの各相のインバータ5、6の出力電圧波形が、1周期につき前記ハイレベル期間と前記ローレベル期間とが1回ずつ交互に表れるとともにこれらのハイレベル期間とローレベル期間との比が1:1の矩形波となるように制御する。このとき、各相の出力電圧波形は、互いに120°位相をずらして出力される。これにより、矩形波制御は、インバータ5、6に矩形波状電圧を出力させる。矩形波制御では、実変調率Mは最大変調率Mmaxである「0.78」で固定される。すなわち、実変調率Mが最大変調率Mmaxに到達すると矩形波制御が実行される。   In the rectangular wave control, the switching elements E3 to E8 (E9 to E14) are turned on and off once per electrical angle cycle of the motors MG1 and MG2, and one pulse per electrical angle half cycle for each phase. This is the rotation synchronization control that is output. In other words, in the rectangular wave control, the output voltage waveforms of the inverters 5 and 6 of the U, V, and W phases appear alternately in the high level period and the low level period once per cycle. Control is performed so that the ratio of the level period to the low level period is a rectangular wave of 1: 1. At this time, the output voltage waveforms of the respective phases are outputted with a phase shift of 120 °. Thus, the rectangular wave control causes the inverters 5 and 6 to output a rectangular wave voltage. In the rectangular wave control, the actual modulation rate M is fixed at “0.78” which is the maximum modulation rate Mmax. That is, when the actual modulation rate M reaches the maximum modulation rate Mmax, rectangular wave control is executed.

また、本実施形態における界磁調整値による界磁制御には、通常界磁制御及び弱め界磁制御が含まれる。ここで、界磁制御は、上述したように電流指令決定部11において決定された基本電流指令値Id、Iqを調整する界磁調整指令値ΔIdによって、電動機MG1、MG2の界磁磁束を調整する制御である。上記のとおり、電流指令決定部11は、最大トルク制御を行うように基本電流指令値Id、Iqを決定する。そして、通常界磁制御では、基本電流指令値Id、Iqに対する調整を行わないように界磁調整指令値ΔIdがゼロ(ΔId=0)に設定される。すなわち、本実施形態においては、通常界磁制御は最大トルク制御である。一方、弱め界磁制御は、通常界磁制御(最大トルク制御)に比べて電動機MG1、MG2の界磁磁束を弱めるように基本電流指令値Id、Iqに対する調整を行う界磁制御である。すなわち、弱め界磁制御は、電動機MG1、MG2の界磁磁束を弱める方向の磁束が電機子コイルから発生するように電流位相を調節する制御である。ここでは、弱め界磁制御では、通常界磁制御よりも電流位相を進めるように界磁調整指令値ΔIdを設定する。具体的には、弱め界磁制御では、界磁調整指令値ΔIdが、基本d軸電流指令値Idを負方向に変化させる(減少させる)ように負の値(ΔId<0)に設定される。   The field control by the field adjustment value in the present embodiment includes normal field control and field weakening control. Here, the field control is a control for adjusting the field magnetic flux of the electric motors MG1 and MG2 by the field adjustment command value ΔId for adjusting the basic current command values Id and Iq determined by the current command determination unit 11 as described above. is there. As described above, the current command determination unit 11 determines the basic current command values Id and Iq so as to perform maximum torque control. In the normal field control, the field adjustment command value ΔId is set to zero (ΔId = 0) so as not to adjust the basic current command values Id and Iq. That is, in this embodiment, the normal field control is maximum torque control. On the other hand, field weakening control is field control that adjusts the basic current command values Id and Iq so as to weaken the field magnetic flux of the electric motors MG1 and MG2 as compared with normal field control (maximum torque control). That is, the field weakening control is a control for adjusting the current phase so that a magnetic flux in a direction of weakening the field magnetic flux of the electric motors MG1 and MG2 is generated from the armature coil. Here, in the field weakening control, the field adjustment command value ΔId is set so that the current phase is advanced as compared with the normal field control. Specifically, in the field weakening control, the field adjustment command value ΔId is set to a negative value (ΔId <0) so as to change (decrease) the basic d-axis current command value Id in the negative direction.

モード制御部15により選択される複数の制御モードのそれぞれは、以上に説明したような、通常PWM制御、過変調PWM制御、及び矩形波制御といった電圧波形制御と、通常界磁制御及び弱め界磁制御といった界磁制御との組み合わせにより構成される。具体的には、通常PWM制御モードC1は、通常界磁制御(最大トルク制御)と共に通常PWM制御を実行するモードであり、第一過変調PWM制御モードC2は、通常界磁制御と共に過変調PWM制御を実行するモードであり、第二過変調PWM制御モードC3は、弱め界磁制御と共に過変調PWM制御を実行するモードであり、矩形波制御モードC4は、弱め界磁制御と共に矩形波制御を実行するモードである。モード制御部15は、図5に示すように、実変調率Mが「0〜0.707」の範囲で通常PWM制御モードC1を選択し、実変調率Mが「0.707〜0.74」の範囲で第一過変調PWM制御モードC2を選択し、実変調率Mが「0.74〜0.78」の範囲で第二過変調PWM制御モードC3を選択し、実変調率Mが「0.78」のときに矩形波制御モードC4を選択する。そして、モード制御部15は、選択した制御モードに従って三相指令値導出部17及びインバータ制御信号生成部18を動作させる制御を行う。なお、各制御モード間の切替のしきい値となる実変調率Mの値は単なる一例であり、これ以外の値に設定することも当然に可能である。   Each of the plurality of control modes selected by the mode control unit 15 includes voltage waveform control such as normal PWM control, overmodulation PWM control, and rectangular wave control as described above, and field control such as normal field control and field weakening control. It is comprised by the combination of. Specifically, the normal PWM control mode C1 is a mode for executing normal PWM control together with normal field control (maximum torque control), and the first overmodulation PWM control mode C2 is for executing overmodulation PWM control together with normal field control. The second overmodulation PWM control mode C3 is a mode for executing overmodulation PWM control together with field weakening control, and the rectangular wave control mode C4 is a mode for executing rectangular wave control together with field weakening control. As shown in FIG. 5, the mode control unit 15 selects the normal PWM control mode C1 in the range where the actual modulation rate M is “0 to 0.707”, and the actual modulation rate M is “0.707 to 0.74”. The first overmodulation PWM control mode C2 is selected in the range of “”, the second overmodulation PWM control mode C3 is selected in the range where the actual modulation rate M is “0.74 to 0.78”, and the actual modulation rate M is When “0.78”, the rectangular wave control mode C4 is selected. Then, the mode control unit 15 performs control to operate the three-phase command value deriving unit 17 and the inverter control signal generating unit 18 according to the selected control mode. Note that the value of the actual modulation factor M that serves as a threshold value for switching between the control modes is merely an example, and can naturally be set to other values.

三相指令値導出部17には、d軸電圧指令値Vd及びq軸電圧指令値Vqが入力される。また、三相指令値導出部17には、回転センサ65、66(図1参照)により検出された磁極位置θ(θ1、θ2)も入力される。三相指令値導出部17は、磁極位置θを用いてd軸電圧指令値Vd及びq軸電圧指令値Vqに対して二相三相変換を行い、三相の交流電圧指令値、すなわちU相電圧指令値Vu、V相電圧指令値Vv、及びW相電圧指令値Vwを導出する。但し、これらの交流電圧指令値Vu、Vv、Vwの波形は、制御モード毎に異なるため、三相指令値導出部17は、制御モード毎に異なる電圧波形の交流電圧指令値Vu、Vv、Vwをインバータ制御信号生成部18に出力する。具体的には、三相指令値導出部17は、モード制御部15から通常PWM制御の実行指令を受けた場合には、当該通常PWM制御に応じた交流電圧波形の交流電圧指令値Vu、Vv、Vwを出力する。ここでは、通常PWM制御はSVPWM制御とされているので、当該SVPWM制御用の交流電圧波形に従って交流電圧指令値Vu、Vv、Vwを出力する。また、三相指令値導出部17は、モード制御部15から過変調PWM制御の実行指令を受けた場合には、当該過変調PWM制御に応じた交流電圧波形の交流電圧指令値Vu、Vv、Vwを出力する。また、三相指令値導出部17は、モード制御部15から矩形波制御の実行指令を受けた場合には、当該矩形波制御に応じた交流電圧波形の交流電圧指令値Vu、Vv、Vwを出力する。ここで、矩形波制御を実行する際の交流電圧指令値Vu、Vv、Vwは、インバータ5(6)の各スイッチング素子E3〜E8(E9〜E14)のオンオフ切替位相の指令値とすることができる。この指令値は、各スイッチング素子E3〜E8(E9〜E14)のオンオフ制御信号に対応し、各スイッチング素子E3〜E8(E9〜E14)のオン又はオフを切り替えるタイミングを表す磁極位置θ1(θ2)の位相を表す指令値である。   The three-phase command value deriving unit 17 receives the d-axis voltage command value Vd and the q-axis voltage command value Vq. The three-phase command value deriving unit 17 also receives the magnetic pole positions θ (θ1, θ2) detected by the rotation sensors 65 and 66 (see FIG. 1). The three-phase command value deriving unit 17 performs two-phase / three-phase conversion on the d-axis voltage command value Vd and the q-axis voltage command value Vq using the magnetic pole position θ, thereby obtaining a three-phase AC voltage command value, that is, a U-phase. A voltage command value Vu, a V-phase voltage command value Vv, and a W-phase voltage command value Vw are derived. However, since the waveforms of these AC voltage command values Vu, Vv, and Vw are different for each control mode, the three-phase command value deriving unit 17 determines the AC voltage command values Vu, Vv, and Vw having different voltage waveforms for each control mode. Is output to the inverter control signal generator 18. Specifically, when the three-phase command value deriving unit 17 receives a normal PWM control execution command from the mode control unit 15, the AC voltage command values Vu and Vv of the AC voltage waveform corresponding to the normal PWM control. , Vw is output. Here, since the normal PWM control is SVPWM control, AC voltage command values Vu, Vv, and Vw are output according to the AC voltage waveform for the SVPWM control. Further, when the three-phase command value deriving unit 17 receives an overmodulation PWM control execution command from the mode control unit 15, the AC voltage command values Vu, Vv, Vw is output. Further, when the three-phase command value deriving unit 17 receives a rectangular wave control execution command from the mode control unit 15, the three-phase command value deriving unit 17 obtains AC voltage command values Vu, Vv, and Vw of an AC voltage waveform corresponding to the rectangular wave control. Output. Here, the AC voltage command values Vu, Vv, and Vw when executing the rectangular wave control are set as command values for the on / off switching phases of the switching elements E3 to E8 (E9 to E14) of the inverter 5 (6). it can. This command value corresponds to the on / off control signal of each of the switching elements E3 to E8 (E9 to E14), and indicates the magnetic pole position θ1 (θ2) representing the timing for switching on or off of each of the switching elements E3 to E8 (E9 to E14). Is a command value representing the phase of.

インバータ制御信号生成部18には、三相指令値導出部17により生成されたU相電圧指令値Vu、V相電圧指令値Vv、及びW相電圧指令値Vwが入力される。インバータ制御信号生成部18は、それらの交流電圧指令値Vu、Vv、Vwに従って、図1に示すインバータ5(6)の各スイッチング素子E3〜E8(E9〜E14)を制御するインバータ制御信号S3〜S8(S9〜S14)を生成する。そして、インバータ5(6)は、インバータ制御信号S3〜S8(S9〜S14)に従って各スイッチング素子E3〜E8(E9〜E14)のオンオフ動作を行う。これにより、電動機MG1、MG2のPWM制御(通常PWM制御又は過変調PWM制御)又は矩形波制御が行われる。   The inverter control signal generator 18 receives the U-phase voltage command value Vu, the V-phase voltage command value Vv, and the W-phase voltage command value Vw generated by the three-phase command value deriving unit 17. The inverter control signal generation unit 18 controls the switching elements E3 to E8 (E9 to E14) of the inverter 5 (6) shown in FIG. 1 according to the AC voltage command values Vu, Vv, and Vw. S8 (S9 to S14) is generated. The inverter 5 (6) performs on / off operations of the switching elements E3 to E8 (E9 to E14) according to the inverter control signals S3 to S8 (S9 to S14). Thereby, PWM control (normal PWM control or overmodulation PWM control) or rectangular wave control of the electric motors MG1 and MG2 is performed.

1−3−2.電圧変換指令決定ユニットの構成
次に、電圧変換指令決定ユニット8の構成について説明する。本実施形態では、システム電圧指令値Vdctを決定するためのフィードバック制御における制御変数となる対象界磁調整値として、実界磁調整値ΔIdrを用いる場合について説明する。制御装置1は、電圧変換指令決定ユニット8を備えることにより、第一電動機MG1及び第二電動機MG2のいずれかの目標トルクTM(TM1、TM2)及び回転速度ω(ω1、ω2)に基づいて、実界磁調整値ΔIdrの制御目標値である目標界磁調整値ΔIdtを決定し、実界磁調整値ΔIdrを目標界磁調整値ΔIdtに一致させるように、システム電圧Vdcの指令値であるシステム電圧指令値Vdctを決定する点に特徴を有している。
1-3-2. Configuration of Voltage Conversion Command Determination Unit Next, the configuration of the voltage conversion command determination unit 8 will be described. In the present embodiment, a case will be described in which a real field adjustment value ΔIdr is used as a target field adjustment value that becomes a control variable in feedback control for determining the system voltage command value Vdct. By providing the voltage conversion command determination unit 8, the control device 1 is based on the target torque TM (TM1, TM2) and the rotational speed ω (ω1, ω2) of either the first electric motor MG1 or the second electric motor MG2. A system that is a command value of the system voltage Vdc is determined so as to determine a target field adjustment value ΔIdt that is a control target value of the real field adjustment value ΔIdr and to match the real field adjustment value ΔIdr with the target field adjustment value ΔIdt. It is characterized in that the voltage command value Vdct is determined.

上記のとおり、制御装置1は、一つの電圧変換部4により2つのインバータ5、6に共通のシステム電圧Vdcを生成させる制御を行うために、電圧変換指令決定ユニット8を一つだけ備えている。そこで、電圧変換指令決定ユニット8は、2つのインバータ5、6の中で、対応する実変調率導出部14により導出される実変調率M(M1、M2)が大きい方のインバータ5、6を対象として動作し、2つのインバータ5、6に共通のシステム電圧指令値Vdctを決定する。より詳しくは、電圧変換指令決定ユニット8は、第一インバータ5に対応する第一インバータ制御指令決定ユニット71の実変調率導出部14により導出される第一実変調率M1と、第二インバータ6に対応する第二インバータ制御指令決定ユニット72の実変調率導出部14により導出される第二実変調率M2とを比較し、値が大きい方のインバータ5、6を対象として選択し、当該インバータ5、6及びそれに対応する電動機MG1、MG2の情報に基づいてシステム電圧指令値Vdctを決定する。このようなインバータ5、6の選択のために、電圧変換指令決定ユニット8は、変調率比較部44、第一切替器41、第二切替器42、及び第三切替器43を備えている。   As described above, the control device 1 includes only one voltage conversion command determination unit 8 in order to perform control for causing the two inverters 5 and 6 to generate a common system voltage Vdc by one voltage conversion unit 4. . Therefore, the voltage conversion command determination unit 8 selects the inverters 5 and 6 having the larger actual modulation rate M (M1, M2) derived by the corresponding actual modulation rate deriving unit 14 among the two inverters 5 and 6. It operates as a target and determines a system voltage command value Vdct common to the two inverters 5 and 6. More specifically, the voltage conversion command determination unit 8 includes the first actual modulation rate M1 derived by the actual modulation rate deriving unit 14 of the first inverter control command determination unit 71 corresponding to the first inverter 5 and the second inverter 6. Is compared with the second actual modulation factor M2 derived by the actual modulation factor deriving unit 14 of the second inverter control command determining unit 72 corresponding to The system voltage command value Vdct is determined based on the information of 5, 6 and the motors MG1, MG2 corresponding thereto. In order to select the inverters 5 and 6, the voltage conversion command determination unit 8 includes a modulation rate comparison unit 44, a first switch 41, a second switch 42, and a third switch 43.

変調率比較部44は、第一インバータ制御指令決定ユニット71により導出される第一実変調率M1と、第二インバータ制御指令決定ユニット72により導出される第二実変調率M2とを比較し、いずれか値が大きい方のインバータ5、6及び電動機MG1、MG2を対象とするように、第一切替器41、第二切替器42、及び第三切替器43を制御する。第一切替器41は、第一インバータ制御指令決定ユニット71から出力される第一実d軸電流Idr1及び第一基本d軸電流指令値Id1と、第二インバータ制御指令決定ユニット72から出力される第二実d軸電流Idr2及び第二基本d軸電流指令値Id2と、のいずれを実界磁調整値検出部45に入力するかを選択的に切り替える。すなわち、第一切替器41は、変調率比較部44により第一実変調率M1が大きいと判断された場合には第一実d軸電流Idr1及び第一基本d軸電流指令値Id1を実界磁調整値検出部45に入力し、第二実変調率M2が大きいと判断された場合には第二実d軸電流Idr2及び第二基本d軸電流指令値Id2を実界磁調整値検出部45に入力する。   The modulation factor comparison unit 44 compares the first actual modulation factor M1 derived by the first inverter control command determination unit 71 with the second actual modulation factor M2 derived by the second inverter control command determination unit 72, The first switching device 41, the second switching device 42, and the third switching device 43 are controlled so as to target the inverters 5 and 6 and the electric motors MG1 and MG2 having the larger value. The first switch 41 is output from the first actual d-axis current Idr1 and the first basic d-axis current command value Id1 output from the first inverter control command determination unit 71, and from the second inverter control command determination unit 72. Which one of the second actual d-axis current Idr2 and the second basic d-axis current command value Id2 is input to the real field adjustment value detection unit 45 is selectively switched. In other words, the first switch 41 determines that the first actual d-axis current Idr1 and the first basic d-axis current command value Id1 are in real world when the modulation factor comparison unit 44 determines that the first actual modulation factor M1 is large. When input to the magnetic adjustment value detection unit 45 and it is determined that the second actual modulation factor M2 is large, the second actual d-axis current Idr2 and the second basic d-axis current command value Id2 are used as the real field adjustment value detection unit. 45.

同様に、第二切替器42は、第一電動機MG1の第一目標トルクTM1及び第一インバータ制御指令決定ユニット71から出力される第一電動機MG1の第一回転速度ω1と、第二電動機MG2の第二目標トルクTM2及び第二インバータ制御指令決定ユニット72から出力される第二電動機MG2の第二回転速度ω2と、のいずれを目標界磁調整値決定部32に入力するかを選択的に切り替える。すなわち、第二切替器42は、変調率比較部44により第一実変調率M1が大きいと判断された場合には第一目標トルクTM1及び第一回転速度ω1を目標界磁調整値決定部32に入力し、第二実変調率M2が大きいと判断された場合には第二目標トルクTM2及び第二回転速度ω2を目標界磁調整値決定部32に入力する。また、第三切替器43は、第一インバータ制御指令決定ユニット71から出力される第一実変調率M1と、第二インバータ制御指令決定ユニット72から出力される第二実変調率M2と、のいずれを減算器50に入力するかを選択的に切り替える。すなわち、第三切替器43は、変調率比較部44により第一実変調率M1が大きいと判断された場合には第一実変調率M1を減算器50に入力し、第二実変調率M2が大きいと判断された場合には第二実変調率M2を減算器50に入力する。   Similarly, the second switch 42 includes the first target torque TM1 of the first electric motor MG1, the first rotational speed ω1 of the first electric motor MG1 output from the first inverter control command determination unit 71, and the second electric motor MG2. The second target torque TM2 and the second rotation speed ω2 of the second electric motor MG2 output from the second inverter control command determination unit 72 are selectively switched to be input to the target field adjustment value determination unit 32. . That is, the second switch 42 determines that the first target torque TM1 and the first rotation speed ω1 are the target field adjustment value determination unit 32 when the modulation factor comparison unit 44 determines that the first actual modulation factor M1 is large. When the second actual modulation factor M2 is determined to be large, the second target torque TM2 and the second rotation speed ω2 are input to the target field adjustment value determination unit 32. Further, the third switch 43 includes a first actual modulation factor M1 output from the first inverter control command determination unit 71 and a second actual modulation factor M2 output from the second inverter control command determination unit 72. Which is input to the subtractor 50 is selectively switched. That is, the third switch 43 inputs the first actual modulation rate M1 to the subtractor 50 when the modulation rate comparison unit 44 determines that the first actual modulation rate M1 is large, and the second actual modulation rate M2 Is determined to be large, the second actual modulation factor M2 is input to the subtractor 50.

実界磁調整値検出部45は、第一切替器41により選択されて入力された実d軸電流Idr(Idr1、Idr2)と基本d軸電流指令値Id(Id1、Id2)とに基づいて、実界磁調整値ΔIdrを検出して取得する。すなわち、実界磁調整値検出部45は、第一切替器41により第一実d軸電流Idr1及び第一基本d軸電流指令値Id1が選択された場合には第一インバータ5及び第一電動機MG1の実界磁調整値ΔIdr1を検出し、第一切替器41により第二実d軸電流Idr2及び第二基本d軸電流指令値Id2が選択された場合には第二インバータ6及び第二電動機MG2の実界磁調整値ΔIdr2を検出する。ここで、実d軸電流Idrは、電流センサ63、64(図1参照)により検出された実電流Ir(Ir1、Ir2)に基づく値であって、電動機MG1、MG2に実際に供給される電流のd軸成分を表している。また、基本d軸電流指令値Idは、界磁調整指令値ΔIdによる調整前の通常界磁制御に基づくd軸電流の指令値である。従って、実d軸電流Idrから基本d軸電流指令値Idを減算した値が、実際の界磁調整値である実界磁調整値ΔIdr(ΔIdr1、ΔIdr2)となる。従って、実界磁調整値検出部45は、下記の式(6)に従って実界磁調整値ΔIdrを検出して取得する。
ΔIdr=Idr−Id・・・(6)
本実施形態では、このように取得された実界磁調整値ΔIdrが対象界磁調整値となる。よって、この実界磁調整値ΔIdrを取得するための第一切替器41及び実界磁調整値検出部45により本発明における対象界磁調整値取得部31が構成されている。このように検出される実界磁調整値ΔIdrは、インバータ制御指令決定ユニット7の界磁調整部12により決定される界磁調整指令値ΔIdに従った値となる。
Based on the actual d-axis current Idr (Idr1, Idr2) selected by the first switch 41 and the basic d-axis current command value Id (Id1, Id2), the real field adjustment value detection unit 45 The real field adjustment value ΔIdr is detected and acquired. That is, the real field adjustment value detection unit 45 selects the first inverter 5 and the first electric motor when the first actual d-axis current Idr1 and the first basic d-axis current command value Id1 are selected by the first switch 41. When the real field adjustment value ΔIdr1 of MG1 is detected and the second actual d-axis current Idr2 and the second basic d-axis current command value Id2 are selected by the first switch 41, the second inverter 6 and the second electric motor The real field adjustment value ΔIdr2 of MG2 is detected. Here, the actual d-axis current Idr is a value based on the actual current Ir (Ir1, Ir2) detected by the current sensors 63, 64 (see FIG. 1) and is actually supplied to the motors MG1, MG2. Represents the d-axis component. The basic d-axis current command value Id is a command value for the d-axis current based on normal field control before adjustment by the field adjustment command value ΔId. Accordingly, a value obtained by subtracting the basic d-axis current command value Id from the actual d-axis current Idr is an actual field adjustment value ΔIdr (ΔIdr1, ΔIdr2) which is an actual field adjustment value. Therefore, the real field adjustment value detector 45 detects and acquires the real field adjustment value ΔIdr according to the following equation (6).
ΔIdr = Idr−Id (6)
In the present embodiment, the actual field adjustment value ΔIdr acquired in this way is the target field adjustment value. Therefore, the target field adjustment value acquisition unit 31 according to the present invention is configured by the first switch 41 and the real field adjustment value detection unit 45 for acquiring the real field adjustment value ΔIdr. The actual field adjustment value ΔIdr detected in this way is a value according to the field adjustment command value ΔId determined by the field adjustment unit 12 of the inverter control command determination unit 7.

目標界磁調整値決定部32は、第二切替器42により選択されて入力された目標トルクTM(TM1、TM2)と回転速度ω(ω1、ω2)とに基づいて、実界磁調整値ΔIdrの制御目標値である目標界磁調整値ΔIdtを決定する。すなわち、目標界磁調整値決定部32は、第二切替器42により第一目標トルクTM1及び第一回転速度ω1が選択された場合には第一インバータ5及び第一電動機MG1の目標界磁調整値ΔIdt1を決定し、第二切替器42により第二目標トルクTM2及び第二回転速度ω2が選択された場合には第二インバータ6及び第二電動機MG2の目標界磁調整値ΔIdt2を決定する。ここで、目標界磁調整値ΔIdt(ΔIdt1、ΔIdt2)は、電動機MG1、MG2の回転速度ω及び目標トルクTMの一方又は双方が高くなるに従って大きい値となるように決定される。本実施形態では、目標界磁調整値決定部32は、目標界磁調整値マップ46に基づいて目標界磁調整値ΔIdtを決定する。   The target field adjustment value determination unit 32 selects the actual field adjustment value ΔIdr based on the target torque TM (TM1, TM2) selected and input by the second switch 42 and the rotational speed ω (ω1, ω2). The target field adjustment value ΔIdt, which is the control target value of, is determined. That is, the target field adjustment value determination unit 32 adjusts the target field adjustment of the first inverter 5 and the first electric motor MG1 when the first target torque TM1 and the first rotation speed ω1 are selected by the second switch 42. The value ΔIdt1 is determined, and when the second target torque TM2 and the second rotation speed ω2 are selected by the second switch 42, the target field adjustment value ΔIdt2 of the second inverter 6 and the second electric motor MG2 is determined. Here, the target field adjustment value ΔIdt (ΔIdt1, ΔIdt2) is determined so as to increase as one or both of the rotational speed ω and the target torque TM of the electric motors MG1, MG2 increase. In the present embodiment, the target field adjustment value determination unit 32 determines the target field adjustment value ΔIdt based on the target field adjustment value map 46.

図7に目標界磁調整値マップ46の一例を示す。この目標界磁調整値マップ46には、目標トルクTM及び回転速度ωに関連付けられた目標界磁調整値ΔIdtが規定されている。この図において、実線で囲まれた領域は電動機MG1、MG2の運転可能領域であり、一点鎖線は目標界磁調整値ΔIdtが同じ値となる等目標界磁調整値線104を示している。図7に示す例では、目標界磁調整値マップ46は、回転速度ω及び目標トルクTMの双方が高くなるに従って目標界磁調整値ΔIdtが大きい値となるように規定している。これにより、回転速度が高くなり出力するトルクが高くなるに従って増加する鉄損に応じて次第に大きい値となるように、目標界磁調整値ΔIdtが決定される。後述するように、電圧変換指令決定ユニット8は、実界磁調整値ΔIdrを目標界磁調整値ΔIdtに一致させるようにシステム電圧指令値Vdctを決定する制御を行う。従って、目標界磁調整値ΔIdtを上記のように決定することにより、鉄損の増加し易い状況が進行するのに応じて実界磁調整値ΔIdrが大きい値となるように制御することができる。そして、実界磁調整値ΔIdrが大きい値となるに従って、電動機MG1、MG2の界磁磁束が弱められることになるので、当該界磁磁束に起因して生じる鉄損の発生を抑制することができる。これにより、電動機MG1、MG2及び電動機駆動装置2を含むシステム全体の効率を高めることができる。   FIG. 7 shows an example of the target field adjustment value map 46. The target field adjustment value map 46 defines a target field adjustment value ΔIdt associated with the target torque TM and the rotational speed ω. In this figure, the area surrounded by the solid line is the operable area of the electric motors MG1 and MG2, and the alternate long and short dash line shows the equal target field adjustment value line 104 where the target field adjustment value ΔIdt has the same value. In the example shown in FIG. 7, the target field adjustment value map 46 stipulates that the target field adjustment value ΔIdt increases as both the rotational speed ω and the target torque TM increase. As a result, the target field adjustment value ΔIdt is determined so as to gradually increase as the iron loss increases as the rotational speed increases and the output torque increases. As will be described later, the voltage conversion command determination unit 8 performs control to determine the system voltage command value Vdct so that the actual field adjustment value ΔIdr matches the target field adjustment value ΔIdt. Therefore, by determining the target field adjustment value ΔIdt as described above, the actual field adjustment value ΔIdr can be controlled to become a large value as the situation where the iron loss easily increases proceeds. . As the actual field adjustment value ΔIdr becomes larger, the field magnetic flux of the electric motors MG1 and MG2 is weakened, so that the occurrence of iron loss caused by the field magnetic flux can be suppressed. . Thereby, the efficiency of the whole system including the electric motors MG1 and MG2 and the electric motor drive device 2 can be increased.

電圧変換指令決定ユニット8は、実界磁調整値ΔIdrを目標界磁調整値ΔIdtに一致させるように、システム電圧Vdcの指令値であるシステム電圧指令値Vdctを決定する。このため、電圧変換指令決定ユニット8は、減算器47、積分器48、及びアンプ49を備えている。減算器47には、実界磁調整値検出部45により取得された実界磁調整値ΔIdrと、目標界磁調整値決定部32により決定された目標界磁調整値ΔIdtとが入力される。減算器47は、実界磁調整値ΔIdrから目標界磁調整値ΔIdtを減算した差分値を導出し、積分器48へ出力する。積分器48は、この差分値を積分し、積分値をアンプ49へ出力する。アンプ49はこの積分値に所定のゲインkを乗算する。このようにして、減算器47、積分器48、及びアンプ49により、界磁調整用電圧指令値Vtaが導出される。この界磁調整用電圧指令値Vtaは、実界磁調整値ΔIdrを目標界磁調整値ΔIdtに一致させるためのシステム電圧Vdcの調整指令値である。導出された界磁調整用電圧指令値Vtaは、加算器52へ出力される。ここでは、実界磁調整値ΔIdrが目標界磁調整値ΔIdtより大きい場合には正の界磁調整用電圧指令値Vtaが出力され、システム電圧指令値Vdctを上昇(昇圧)させる方向に作用する。一方、実界磁調整値ΔIdrが目標界磁調整値ΔIdtより小さい場合には負の界磁調整用電圧指令値Vtaが出力され、システム電圧指令値Vdctを下降(降圧)させる方向に作用する。   The voltage conversion command determination unit 8 determines a system voltage command value Vdct that is a command value of the system voltage Vdc so that the actual field adjustment value ΔIdr matches the target field adjustment value ΔIdt. Therefore, the voltage conversion command determination unit 8 includes a subtractor 47, an integrator 48, and an amplifier 49. The subtractor 47 receives the actual field adjustment value ΔIdr acquired by the actual field adjustment value detection unit 45 and the target field adjustment value ΔIdt determined by the target field adjustment value determination unit 32. The subtractor 47 derives a difference value obtained by subtracting the target field adjustment value ΔIdt from the real field adjustment value ΔIdr and outputs the difference value to the integrator 48. The integrator 48 integrates the difference value and outputs the integrated value to the amplifier 49. The amplifier 49 multiplies this integral value by a predetermined gain k. In this manner, the field adjustment voltage command value Vta is derived by the subtractor 47, the integrator 48, and the amplifier 49. This field adjustment voltage command value Vta is an adjustment command value of the system voltage Vdc for making the actual field adjustment value ΔIdr coincide with the target field adjustment value ΔIdt. The derived field adjustment voltage command value Vta is output to the adder 52. Here, when the actual field adjustment value ΔIdr is larger than the target field adjustment value ΔIdt, a positive field adjustment voltage command value Vta is output, which acts to increase (boost) the system voltage command value Vdct. . On the other hand, when the actual field adjustment value ΔIdr is smaller than the target field adjustment value ΔIdt, a negative field adjustment voltage command value Vta is output, which acts in the direction of lowering (decreasing) the system voltage command value Vdct.

また、電圧変換指令決定ユニット8は、実変調率Mを目標変調率MTに一致させるようにもシステム電圧指令値Vdctを決定する。このため、電圧変換指令決定ユニット8は、減算器50及びアンプ51を備えている。減算器50には、第三切替器43により選択されて入力された実変調率M(M1、M2)と、目標変調率MTとが入力される。上記のとおり、本実施形態では、電圧変換指令決定ユニット8は、インバータ制御指令決定ユニット7において変調率偏差ΔMを導出するために用いるものと同じ目標変調率MTを用いる。すなわち、目標変調率MTは、電動機MG1、MG2及び電動機駆動装置2を含むシステムにおいて実現可能な理論上の最大変調率Mmax(=0.78)、言い換えれば矩形波制御モードC4を開始(実行)する条件となる実変調率Mの値に設定している。減算器50は、目標変調率MTから実変調率Mを減算した差分値を導出し、アンプ51へ出力する。アンプ51はこの差分値に所定のゲインjを乗算する。このようにして、減算器50及びアンプ51により、変調率調整用電圧指令値Vtbが導出される。この変調率調整用電圧指令値Vtbは、実変調率Mを目標変調率MTに一致させるためのシステム電圧Vdcの調整指令値である。導出された変調率調整用電圧指令値Vtbは、加算器52へ出力される。ここでは、実変調率Mが目標変調率MTより大きい場合には正の変調率調整用電圧指令値Vtbが出力され、システム電圧指令値Vdctを上昇(昇圧)させる方向に作用する。一方、実変調率Mが目標変調率MTより小さい場合には負の変調率調整用電圧指令値Vtbが出力され、システム電圧指令値Vdctを下降(降圧)させる方向に作用する。   The voltage conversion command determination unit 8 also determines the system voltage command value Vdct so that the actual modulation factor M matches the target modulation factor MT. For this reason, the voltage conversion command determination unit 8 includes a subtractor 50 and an amplifier 51. The actual modulation rate M (M1, M2) selected and input by the third switch 43 and the target modulation rate MT are input to the subtracter 50. As described above, in the present embodiment, the voltage conversion command determination unit 8 uses the same target modulation rate MT that is used in the inverter control command determination unit 7 to derive the modulation rate deviation ΔM. That is, the target modulation factor MT is the theoretical maximum modulation factor Mmax (= 0.78) that can be realized in the system including the electric motors MG1, MG2 and the electric motor drive device 2, in other words, starts (executes) the rectangular wave control mode C4. Is set to the value of the actual modulation factor M, which is a condition for The subtracter 50 derives a difference value obtained by subtracting the actual modulation rate M from the target modulation rate MT, and outputs the difference value to the amplifier 51. The amplifier 51 multiplies this difference value by a predetermined gain j. In this way, the modulation factor adjusting voltage command value Vtb is derived by the subtractor 50 and the amplifier 51. This modulation factor adjustment voltage command value Vtb is an adjustment command value of the system voltage Vdc for making the actual modulation factor M coincide with the target modulation factor MT. The derived modulation rate adjustment voltage command value Vtb is output to the adder 52. Here, when the actual modulation rate M is larger than the target modulation rate MT, a positive modulation rate adjustment voltage command value Vtb is output, which acts to increase (boost) the system voltage command value Vdct. On the other hand, when the actual modulation rate M is smaller than the target modulation rate MT, a negative modulation rate adjustment voltage command value Vtb is output, which acts in the direction of lowering (decreasing) the system voltage command value Vdct.

加算器52は、界磁調整用電圧指令値Vtaと変調率調整用電圧指令値Vtbとを加算した値を導出し、システム電圧決定部33へ出力する。従って、システム電圧決定部33には、界磁調整用電圧指令値Vtaと変調率調整用電圧指令値Vtbとの加算値が入力される。システム電圧決定部33は、前回決定したシステム電圧指令値Vdct(O)を保持している。そして、システム電圧決定部33は、下記の式(7)に示すように、前回決定したシステム電圧指令値Vdct(O)に対して、界磁調整用電圧指令値Vtaと変調率調整用電圧指令値Vtbとの加算値を加算して、次のシステム電圧指令値Vdct(N)を決定する。
Vdct(N)=Vdct(O)+Vta+Vtb・・・(7)
これにより、システム電圧決定部33は、実界磁調整値ΔIdrを目標界磁調整値ΔIdtに一致させると共に実変調率Mを目標変調率MTに一致させるように、システム電圧指令値Vdctを決定することができる。
The adder 52 derives a value obtained by adding the field adjustment voltage command value Vta and the modulation factor adjustment voltage command value Vtb, and outputs the value to the system voltage determination unit 33. Therefore, the addition value of the field adjustment voltage command value Vta and the modulation factor adjustment voltage command value Vtb is input to the system voltage determination unit 33. The system voltage determination unit 33 holds the previously determined system voltage command value Vdct (O). Then, as shown in the following equation (7), the system voltage determination unit 33 uses the field adjustment voltage command value Vta and the modulation factor adjustment voltage command for the previously determined system voltage command value Vdct (O). The next system voltage command value Vdct (N) is determined by adding the value added to the value Vtb.
Vdct (N) = Vdct (O) + Vta + Vtb (7)
Thus, system voltage determination unit 33 determines system voltage command value Vdct so that actual field adjustment value ΔIdr matches target field adjustment value ΔIdt and actual modulation factor M matches target modulation factor MT. be able to.

電圧変換制御部53には、システム電圧決定部33により決定されたシステム電圧指令値Vdctが入力される。また、電圧変換制御部53には、電源電圧センサ61により検出された電源電圧Vbも入力される。電圧変換制御部53は、入力されたシステム電圧指令値Vdctに従って、電源電圧Vbをシステム電圧指令値Vdctに変換する動作を電圧変換部4に行わせるべく、図1に示す電圧変換部4の電圧変換用スイッチング素子E1、E2を制御する電圧変換制御信号S1、S2を生成する。そして、電圧変換部4が、電圧変換制御信号S1、S2に従って電圧変換用スイッチング素子E1、E2のオンオフ動作を行う。これにより、電源電圧Vbが変換されてシステム電圧指令値Vdctに従ったシステム電圧Vdcが生成され、第一インバータ5及び第二インバータ6に供給される。   The system voltage command value Vdct determined by the system voltage determination unit 33 is input to the voltage conversion control unit 53. Further, the voltage conversion control unit 53 also receives the power supply voltage Vb detected by the power supply voltage sensor 61. The voltage conversion control unit 53 performs the operation of converting the power supply voltage Vb into the system voltage command value Vdct in accordance with the input system voltage command value Vdct. Voltage conversion control signals S1 and S2 for controlling the conversion switching elements E1 and E2 are generated. The voltage conversion unit 4 performs on / off operations of the voltage conversion switching elements E1 and E2 in accordance with the voltage conversion control signals S1 and S2. As a result, the power supply voltage Vb is converted to generate a system voltage Vdc according to the system voltage command value Vdct, which is supplied to the first inverter 5 and the second inverter 6.

上記のようにしてシステム電圧決定部33により決定されるシステム電圧指令値Vdctは、実界磁調整値ΔIdrを目標界磁調整値ΔIdtに一致させるフィードバック制御により、基本電流指令値Id、Iqを目標界磁調整値ΔIdtにより調整した調整後の電流指令値が電圧制限楕円103上の値となるように決定されている。この点について図8を用いて説明する。図8は、図6と同様の電流指令値マップであるが、図中の太い破線は、目標トルクTMが高くなるに従って次第に大きい値となる目標界磁調整値ΔIdtを示す目標界磁調整値線105である。   The system voltage command value Vdct determined by the system voltage determination unit 33 as described above is used to set the basic current command values Id and Iq to the target values by feedback control in which the actual field adjustment value ΔIdr matches the target field adjustment value ΔIdt. The adjusted current command value adjusted by the field adjustment value ΔIdt is determined to be a value on the voltage limit ellipse 103. This point will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a current command value map similar to FIG. 6, but a thick broken line in the figure indicates a target field adjustment value line indicating a target field adjustment value ΔIdt that gradually increases as the target torque TM increases. 105.

仮に、制御装置1が本発明の特徴となる電圧変換指令決定ユニット8を備えていなければ、図6に示すように、例えば目標トルクTMとして「TM−5」の値が入力された場合、インバータ制御指令決定ユニット7によってそのときの電圧制限楕円103上のd軸及びq軸の値(Id3,Iq3)が調整後電流指令値Ida、Iqaとして決定される。この際の界磁調整指令値ΔIdの大きさは、目標界磁調整値ΔIdtを考慮したものではないため、実界磁調整値ΔIdrが適切な値とならない。   If the control device 1 does not include the voltage conversion command determination unit 8 which is a feature of the present invention, as shown in FIG. 6, for example, when a value of “TM-5” is input as the target torque TM, the inverter The control command determination unit 7 determines the d-axis and q-axis values (Id3, Iq3) on the voltage limiting ellipse 103 at that time as the adjusted current command values Ida, Iqa. Since the magnitude of the field adjustment command value ΔId at this time does not take into account the target field adjustment value ΔIdt, the actual field adjustment value ΔIdr is not an appropriate value.

これに対して、本実施形態の構成によれば、制御装置1が電圧変換指令決定ユニット8を備えているため、フィードバック制御によって実界磁調整値ΔIdrが目標界磁調整値ΔIdtに一致するようにシステム電圧指令値Vdctが決定される。この際、システム電圧Vdcによって電圧制限楕円103の大きさは変化する。また、実界磁調整値ΔIdrの指令値となる界磁調整指令値ΔIdは、上記のように当該界磁調整指令値ΔIdによる調整後電流指令値Ida、Iqaが電圧制限楕円103上の値となるように決定される。このため、図8に白抜き矢印106で示すように、システム電圧指令値Vdctを調整することによって、実界磁調整値ΔIdrが目標界磁調整値ΔIdtに一致するように電圧制限楕円103の大きさが調整される。例えば、目標トルクTMとして「TM−5」の値が入力された場合、界磁調整指令値ΔIdによる調整後電流指令値Ida、Iqaである(Id6,Iq6)は、基本電流指令値Id、Iqである(Id2,Iq2)を目標界磁調整値ΔIdtにより調整した調整後の電流指令値に一致する。すなわち、システム電圧指令値Vdctは、基本電流指令値Id、Iqを目標界磁調整値ΔIdtにより調整した調整後の電流指令値が電圧制限楕円103上の値となるように決定されている。これにより、実界磁調整値ΔIdrが電動機MG1、MG2の運転状態に応じて適切な値となるように調整することができ、電動機MG1、MG2及び電動機駆動装置2を含むシステム全体の効率を高めることが可能となっている。なお、システム電圧指令値Vdctが電源電圧Vbより大きい状態では、システム電圧指令値Vdctを下げる方向に調整することによって、実界磁調整値ΔIdrが目標界磁調整値ΔIdtに一致するように電圧制限楕円103の大きさを縮小方向に調整することも可能である。   On the other hand, according to the configuration of the present embodiment, since the control device 1 includes the voltage conversion command determination unit 8, the actual field adjustment value ΔIdr matches the target field adjustment value ΔIdt by feedback control. The system voltage command value Vdct is determined. At this time, the size of the voltage limiting ellipse 103 changes depending on the system voltage Vdc. Further, the field adjustment command value ΔId that becomes the command value of the actual field adjustment value ΔIdr is the current adjustment values Ida and Iqa after the adjustment based on the field adjustment command value ΔId as described above. To be determined. Therefore, as indicated by the white arrow 106 in FIG. 8, the voltage limit ellipse 103 is large so that the actual field adjustment value ΔIdr matches the target field adjustment value ΔIdt by adjusting the system voltage command value Vdct. Is adjusted. For example, when a value of “TM-5” is input as the target torque TM, the adjusted current command values Ida and Iqa based on the field adjustment command value ΔId (Id6, Iq6) are the basic current command values Id, Iq. (Id2, Iq2) is equal to the adjusted current command value adjusted by the target field adjustment value ΔIdt. That is, the system voltage command value Vdct is determined so that the adjusted current command value obtained by adjusting the basic current command values Id and Iq with the target field adjustment value ΔIdt becomes a value on the voltage limit ellipse 103. Thus, the actual field adjustment value ΔIdr can be adjusted to an appropriate value according to the operating state of the electric motors MG1 and MG2, and the efficiency of the entire system including the electric motors MG1 and MG2 and the electric motor drive device 2 is increased. It is possible. In the state where the system voltage command value Vdct is larger than the power supply voltage Vb, the voltage is limited so that the actual field adjustment value ΔIdr coincides with the target field adjustment value ΔIdt by adjusting the system voltage command value Vdct to be lowered. It is also possible to adjust the size of the ellipse 103 in the reduction direction.

なお、本実施形態では、電圧変換部4が昇圧のみを行うことから、システム電圧指令値Vdctの下限は電源電圧Vbとなる。そのため、システム電圧指令値Vdctが電源電圧Vbに一致している状態では、実界磁調整値ΔIdrを目標界磁調整値ΔIdtに一致させるためであってもそれ以上システム電圧指令値Vdctを下げることができない。また、電圧変換部4により昇圧可能な範囲は予め定められており、昇圧上限Vmax(図9参照)も存在する。従って、システム電圧決定部33が、実界磁調整値ΔIdrを目標界磁調整値ΔIdtに一致させるようにシステム電圧指令値Vdctを決定する制御は、システム電圧指令値Vdctが電源電圧Vb以上昇圧上限Vmax以下の範囲(Vb≦Vdct≦Vmax)内で行われる。本実施形態では、昇圧上限Vmaxは「n・Vb」に設定される。例えば、電源電圧Vbが「200〔V〕」、最大昇圧比nが「2」である場合、昇圧上限Vmaxは「400〔V〕」となる。   In the present embodiment, since the voltage conversion unit 4 performs only boosting, the lower limit of the system voltage command value Vdct is the power supply voltage Vb. Therefore, in the state where the system voltage command value Vdct matches the power supply voltage Vb, the system voltage command value Vdct is further lowered even if the actual field adjustment value ΔIdr is made to match the target field adjustment value ΔIdt. I can't. Further, the range that can be boosted by the voltage conversion unit 4 is determined in advance, and there is a boost upper limit Vmax (see FIG. 9). Therefore, the system voltage determination unit 33 determines the system voltage command value Vdct so that the actual field adjustment value ΔIdr matches the target field adjustment value ΔIdt. The system voltage command value Vdct is equal to or higher than the power supply voltage Vb. It is performed within a range of Vmax or less (Vb ≦ Vdct ≦ Vmax). In the present embodiment, the boost upper limit Vmax is set to “n · Vb”. For example, when the power supply voltage Vb is “200 [V]” and the maximum boost ratio n is “2”, the boost upper limit Vmax is “400 [V]”.

1−4.制御装置の動作
次に、電動機駆動装置2の制御を行う制御装置1の動作の例について、図9に示すタイムチャートを用いて説明する。このタイムチャートは、2組の電動機MG1、MG2及びインバータ5、6のいずれか一組、本例では第一電動機MG1及び第一インバータ5を対象とし、目標トルクTMを一定に保持した状態で回転速度ωを次第に上昇させた場合における制御装置1の動作状態を表している。
1-4. Operation of Control Device Next, an example of the operation of the control device 1 that controls the electric motor drive device 2 will be described with reference to the time chart shown in FIG. This time chart is for one set of the two electric motors MG1, MG2 and the inverters 5 and 6, in this example, the first electric motor MG1 and the first inverter 5, and rotates with the target torque TM held constant. It represents the operating state of the control device 1 when the speed ω is gradually increased.

図9の例では、回転速度ωは時点T1以後、一定加速度で次第に上昇している。このように回転速度ωが上昇することに伴って、電動機MG1における誘起電圧や電機子反作用が増加し、交流電圧指令値Vd、Vqが次第に上昇するため、実変調率Mも時点T1以後次第に上昇する。そして、実変調率Mは、時点T2で「0.707」となり、時点T3で「0.74」となり、時点T4で最大変調率Mmaxである「0.78」に到達する。このとき、時点T1以前及び時点T1〜T2では、実変調率Mが「0.707」以下であるため、制御装置1は通常PWM制御モードC1を実行する。実変調率Mが「0.707〜0.74」の範囲内となる時点T2〜T3では、制御装置1は第一過変調PWM制御モードC2を実行し、実変調率Mが「0.74〜0.78」の範囲内となる時点T3〜T4では、制御装置1は第二過変調PWM制御モードC3を実行する。そして、実変調率Mが最大変調率Mmaxである「0.78」となってからの時点T4以後では、制御装置1は矩形波制御モードC4を実行する。   In the example of FIG. 9, the rotational speed ω gradually increases at a constant acceleration after time T1. As the rotational speed ω increases in this way, the induced voltage and the armature reaction in the electric motor MG1 increase, and the AC voltage command values Vd and Vq gradually increase. Therefore, the actual modulation factor M also gradually increases after time T1. To do. The actual modulation rate M becomes “0.707” at time T2, reaches “0.74” at time T3, and reaches “0.78”, which is the maximum modulation rate Mmax, at time T4. At this time, before the time point T1 and before the time points T1 to T2, the actual modulation rate M is “0.707” or less, so the control device 1 executes the normal PWM control mode C1. At time points T2 to T3 when the actual modulation factor M falls within the range of “0.707 to 0.74”, the control device 1 executes the first overmodulation PWM control mode C2, and the actual modulation factor M is “0.74”. At time points T3 to T4 that fall within the range of “˜0.78”, the control device 1 executes the second overmodulation PWM control mode C3. Then, after time T4 after the actual modulation rate M becomes “0.78”, which is the maximum modulation rate Mmax, the control device 1 executes the rectangular wave control mode C4.

この間、目標界磁調整値決定部32により決定される目標界磁調整値ΔIdtは、回転速度ωの上昇に伴って次第に上昇する。一方、実界磁調整値ΔIdrは、界磁調整指令値ΔIdに従って変化するものであり、界磁調整指令値ΔIdは、インバータ制御指令決定ユニット7の界磁調整部12において実変調率Mと目標変調率MTとの差である変調率偏差ΔMに応じて決定される(図3参照)。具体的には、上記のとおり、変調率偏差ΔMが弱め界磁開始しきい値ΔMs以下であるときは界磁調整指令値ΔIdはゼロとされ、変調率偏差ΔMが弱め界磁開始しきい値ΔMsより大きくなったときから界磁調整指令値ΔIdが次第に上昇する。本実施形態では、弱め界磁開始しきい値ΔMsを「−0.04」に設定しているため、実変調率Mが「Mmax+ΔMs=0.74」より大きくなる時点T3以後、界磁調整指令値ΔIdが次第に上昇する。これに伴って実界磁調整値ΔIdrも次第に上昇する。実界磁調整値ΔIdrがゼロより大きくなることで弱め界磁制御が開始し、制御モードが第一過変調PWM制御モードC2から第二過変調PWM制御モードC3へ移行する。   During this time, the target field adjustment value ΔIdt determined by the target field adjustment value determination unit 32 gradually increases as the rotational speed ω increases. On the other hand, the actual field adjustment value ΔIdr changes according to the field adjustment command value ΔId, and the field adjustment command value ΔId is determined by the field modulation unit 12 of the inverter control command determination unit 7 and the actual modulation rate M. It is determined according to the modulation factor deviation ΔM which is the difference from the modulation factor MT (see FIG. 3). Specifically, as described above, when the modulation rate deviation ΔM is equal to or less than the field weakening start threshold value ΔMs, the field adjustment command value ΔId is set to zero, and the modulation rate deviation ΔM is set to the field weakening start threshold value. The field adjustment command value ΔId gradually increases from when it becomes larger than ΔMs. In this embodiment, since the field weakening start threshold value ΔMs is set to “−0.04”, the field adjustment command is set after time T3 when the actual modulation rate M becomes larger than “Mmax + ΔMs = 0.74”. The value ΔId gradually increases. Along with this, the actual field adjustment value ΔIdr also gradually increases. The field weakening control is started when the actual field adjustment value ΔIdr is greater than zero, and the control mode shifts from the first overmodulation PWM control mode C2 to the second overmodulation PWM control mode C3.

時点T4で実変調率Mが最大変調率Mmaxである「0.78」となり、矩形波制御モードC4が開始された後も、回転速度ωの上昇に伴って実界磁調整値ΔIdrは上昇し、時点T5で実界磁調整値ΔIdrが目標界磁調整値ΔIdtに一致する。時点T5以後は、実界磁調整値ΔIdrの上昇を抑えて目標界磁調整値ΔIdtに一致した状態を保つため、電圧変換指令決定ユニット8において、実界磁調整値ΔIdrと目標界磁調整値ΔIdtとに基づいて界磁調整用電圧指令値Vtaが導出され、それに基づいてシステム電圧指令値Vdctが決定される(図4参照)。これにより、回転速度ω及び目標界磁調整値ΔIdtの上昇に伴ってシステム電圧指令値Vdctが電源電圧Vbから次第に上昇する。このようなシステム電圧指令値Vdctの調整により、上述したように、実界磁調整値ΔIdrが目標界磁調整値ΔIdtに一致する状態が維持される。その後、時点T6でシステム電圧指令値Vdctが昇圧上限Vmaxに到達した後は、システム電圧指令値Vdctをそれ以上上昇させることができないため、実界磁調整値ΔIdrが目標界磁調整値ΔIdtを上回って上昇する。   At time T4, the actual modulation rate M becomes “0.78”, which is the maximum modulation rate Mmax, and the real field adjustment value ΔIdr increases as the rotational speed ω increases even after the rectangular wave control mode C4 is started. At time T5, the actual field adjustment value ΔIdr matches the target field adjustment value ΔIdt. After time T5, in order to suppress the increase in the real field adjustment value ΔIdr and keep the state matching the target field adjustment value ΔIdt, the voltage conversion command determination unit 8 uses the real field adjustment value ΔIdr and the target field adjustment value. A field adjustment voltage command value Vta is derived based on ΔIdt, and a system voltage command value Vdct is determined based on the field adjustment voltage command value Vta (see FIG. 4). Thus, system voltage command value Vdct gradually increases from power supply voltage Vb as rotation speed ω and target field adjustment value ΔIdt increase. By adjusting the system voltage command value Vdct in this way, as described above, the state where the actual field adjustment value ΔIdr matches the target field adjustment value ΔIdt is maintained. After that, after the system voltage command value Vdct reaches the boost upper limit Vmax at time T6, the system voltage command value Vdct cannot be increased any further, so the actual field adjustment value ΔIdr exceeds the target field adjustment value ΔIdt. Rise.

ところで、時点T5以前は、実界磁調整値ΔIdrが目標界磁調整値ΔIdtより小さいため、電圧変換指令決定ユニット8において導出される界磁調整用電圧指令値Vtaは負の値となり、システム電圧指令値Vdctを下降(降圧)させる方向に作用する。しかし、本実施形態では、電圧変換部4は昇圧のみを行い、降圧しないので、システム電圧指令値Vdctが電源電圧Vbに一致しており昇圧されていない状態では、このような負の界磁調整用電圧指令値Vtaによってはシステム電圧指令値Vdctは変化せず一定(電源電圧Vb)のまま維持される。一方、時点T5以後は、実界磁調整値ΔIdrが目標界磁調整値ΔIdtより大きくなろうとするため、界磁調整用電圧指令値Vtaは正の値となり、システム電圧指令値Vdctを上昇(昇圧)させる方向に作用する。これによりシステム電圧指令値Vdctが上昇する。システム電圧指令値Vdctが電源電圧Vbより大きい値となってからは、正負両方の界磁調整用電圧指令値Vtaが機能し、実界磁調整値ΔIdrを目標界磁調整値ΔIdtに一致させるようにシステム電圧指令値Vdctを上下させることが可能となる。   By the way, before the time T5, since the actual field adjustment value ΔIdr is smaller than the target field adjustment value ΔIdt, the field adjustment voltage command value Vta derived by the voltage conversion command determination unit 8 becomes a negative value, and the system voltage It acts in the direction of lowering (decreasing) the command value Vdct. However, in the present embodiment, the voltage conversion unit 4 performs only boosting and does not lower the voltage. Therefore, in the state where the system voltage command value Vdct matches the power supply voltage Vb and is not boosted, such negative field adjustment is performed. Depending on the voltage command value Vta, the system voltage command value Vdct does not change and is maintained constant (power supply voltage Vb). On the other hand, after time T5, the actual field adjustment value ΔIdr tends to be larger than the target field adjustment value ΔIdt, so that the field adjustment voltage command value Vta becomes a positive value, and the system voltage command value Vdct is increased (boosted). ) Acts in the direction of. As a result, the system voltage command value Vdct increases. After the system voltage command value Vdct becomes larger than the power supply voltage Vb, both the positive and negative field adjustment voltage command values Vta function to make the actual field adjustment value ΔIdr coincide with the target field adjustment value ΔIdt. Thus, the system voltage command value Vdct can be increased or decreased.

また、時点T4以前は、実変調率Mが目標変調率MTより小さいため、電圧変換指令決定ユニット8において導出される変調率調整用電圧指令値Vtbは負の値となり、システム電圧指令値Vdctを下降(降圧)させる方向に作用する。しかし、本実施形態では、電圧変換部4は昇圧のみを行い、降圧しないので、システム電圧指令値Vdctが電源電圧Vbに一致しており昇圧されていない状態では、このような負の変調率調整用電圧指令値Vtbによってはシステム電圧指令値Vdctは変化せず一定(電源電圧Vb)のまま維持される。一方、時点T4以後は、インバータ制御指令決定ユニット7において実変調率Mを目標変調率MT(=0.78)に維持する制御が行われるため、変調率調整用電圧指令値Vtbはゼロ(Vtb=0)となり、システム電圧指令値Vdctに対して作用しない。時点T5以後、システム電圧指令値Vdctが電源電圧Vbより大きい値となってからは、負の変調率調整用電圧指令値Vtbが機能し、実変調率Mを目標変調率MTに一致させるようにシステム電圧指令値Vdctを調整することが可能となる。   Prior to time T4, since the actual modulation factor M is smaller than the target modulation factor MT, the modulation factor adjustment voltage command value Vtb derived in the voltage conversion command determination unit 8 is a negative value, and the system voltage command value Vdct is It acts in the direction of descending (decreasing pressure). However, in the present embodiment, the voltage conversion unit 4 performs only boosting and does not step down. Therefore, in the state where the system voltage command value Vdct matches the power supply voltage Vb and is not boosted, such negative modulation rate adjustment is performed. Depending on the voltage command value Vtb, the system voltage command value Vdct does not change and is maintained constant (power supply voltage Vb). On the other hand, after time T4, the inverter control command determination unit 7 performs control to maintain the actual modulation rate M at the target modulation rate MT (= 0.78), and therefore the modulation rate adjustment voltage command value Vtb is zero (Vtb = 0) and does not act on the system voltage command value Vdct. After the time point T5, after the system voltage command value Vdct becomes larger than the power supply voltage Vb, the negative modulation factor adjustment voltage command value Vtb functions to make the actual modulation factor M coincide with the target modulation factor MT. The system voltage command value Vdct can be adjusted.

なお、本実施形態では、上記のとおり、目標界磁調整値ΔIdtは回転速度ω及び目標トルクTMの双方が高くなるに従って大きい値となるように決定される。従って、回転速度ωを一定に保持した状態で目標トルクTMを次第に上昇させた場合、或いは、回転速度ω及び目標トルクTMの双方を次第に上昇させた場合であっても、制御装置1の動作は、以上に説明したものとほぼ同様となる。   In the present embodiment, as described above, the target field adjustment value ΔIdt is determined so as to increase as both the rotational speed ω and the target torque TM increase. Therefore, even when the target torque TM is gradually increased while the rotational speed ω is kept constant, or even when both the rotational speed ω and the target torque TM are gradually increased, the operation of the control device 1 is as follows. This is almost the same as described above.

2.第二の実施形態
次に、本発明の第二の実施形態について、図10及び図11を用いて説明する。本実施形態では、電圧変換部4が電源電圧Vbの昇圧のみではなく降圧も行う昇降圧コンバータとされている点で、上記第一の実施形態とは異なる。そして、このような電圧変換部4の構成の相違に起因して、制御装置1の動作も上記第一の実施形態とは異なる部分がある。以下では、本実施形態に係る制御装置1について、上記第一の実施形態との相違点を中心として説明する。なお、特に説明しない点については、上記第一の実施形態と同様とする。
2. Second Embodiment Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 10 and 11. The present embodiment is different from the first embodiment in that the voltage converter 4 is a step-up / down converter that not only boosts the power supply voltage Vb but also steps down the voltage. Due to the difference in the configuration of the voltage conversion unit 4, the operation of the control device 1 is also different from that in the first embodiment. Below, the control apparatus 1 which concerns on this embodiment is demonstrated centering around difference with said 1st embodiment. Note that points not particularly described are the same as those in the first embodiment.

2−1.システム電圧指令値の決定方法
まず、本実施形態におけるシステム電圧指令値Vdctの決定方法について説明する。制御装置1が備える電圧変換指令決定ユニット8の構成及びその内部での処理は、上記第一の実施形態と同様である。しかし、本実施形態では、電圧変換部4が昇圧及び降圧の双方を行うことから、システム電圧指令値Vdctの下限は、電源電圧Vbより小さい値に設定される。すなわち、電圧変換部4を制御するためのシステム電圧指令値Vdctは、降圧下限Vmin(<Vb)から昇圧上限Vmax(>Vb)までの間で変化させることが可能である。従って、システム電圧決定部33が、実界磁調整値ΔIdrを目標界磁調整値ΔIdtに一致させるようにシステム電圧指令値Vdctを決定する制御は、システム電圧指令値Vdctが降圧下限Vmin以上昇圧上限Vmax以下の範囲(Vmin≦Vdct≦Vmax)内で行われる。本実施形態では、降圧下限Vminは「(1/n)Vb」、昇圧上限Vmaxは「n・Vb」に設定される。例えば、電源電圧Vbが「200〔V〕」、最大昇降圧比nが「2」である場合、降圧下限Vminは「100〔V〕」、昇圧上限Vmaxは「400〔V〕」となる。
2-1. Method for Determining System Voltage Command Value First, a method for determining the system voltage command value Vdct in this embodiment will be described. The configuration of the voltage conversion command determination unit 8 provided in the control device 1 and the processing inside thereof are the same as those in the first embodiment. However, in this embodiment, since the voltage conversion unit 4 performs both boosting and stepping down, the lower limit of the system voltage command value Vdct is set to a value smaller than the power supply voltage Vb. That is, the system voltage command value Vdct for controlling the voltage conversion unit 4 can be changed between the step-down lower limit Vmin (<Vb) and the step-up upper limit Vmax (> Vb). Therefore, the system voltage determining unit 33 determines the system voltage command value Vdct so that the actual field adjustment value ΔIdr matches the target field adjustment value ΔIdt. The system voltage command value Vdct is greater than or equal to the step-down lower limit Vmin. It is performed within a range of Vmax or less (Vmin ≦ Vdct ≦ Vmax). In this embodiment, the step-down lower limit Vmin is set to “(1 / n) Vb”, and the step-up upper limit Vmax is set to “n · Vb”. For example, when the power supply voltage Vb is “200 [V]” and the maximum step-up / step-down ratio n is “2”, the step-down lower limit Vmin is “100 [V]” and the step-up upper limit Vmax is “400 [V]”.

そして、上記第一の実施形態と同様に、システム電圧決定部33により決定されるシステム電圧指令値Vdctは、実界磁調整値ΔIdrを目標界磁調整値ΔIdtに一致させるフィードバック制御により、基本電流指令値Id、Iqを目標界磁調整値ΔIdtにより調整した調整後の電流指令値が電圧制限楕円103上の値となるように決定されている。この点について図10を用いて説明する。図10は、上記第一の実施形態に係る図8と同様の図である。   As in the first embodiment, the system voltage command value Vdct determined by the system voltage determination unit 33 is obtained by performing feedback control that matches the actual field adjustment value ΔIdr with the target field adjustment value ΔIdt. The adjusted current command value obtained by adjusting the command values Id and Iq with the target field adjustment value ΔIdt is determined to be a value on the voltage limit ellipse 103. This point will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a view similar to FIG. 8 according to the first embodiment.

電圧変換部4が昇圧のみを行い降圧を行わない上記第一の実施形態の構成では、例えば目標トルクTMとして「TM−3」の値が入力された場合、インバータ制御指令決定ユニット7によって目標トルクTM=TM−3の等トルク線101と最大トルク制御線102との交点である(Id7,Iq7)を基本電流指令値Id、Iqとして決定する。この(Id7,Iq7)は、電圧制限楕円103の内側にあり、システム電圧Vdcを下降(降圧)することにより電圧制限楕円103の径を小さくすることもできないため、弱め界磁制御は行われず、界磁調整指令値ΔIdはゼロ(ΔId=0)である。従って、界磁調整指令値ΔIdに従って変化する実界磁調整値ΔIdrもゼロ(ΔIdr=0)となり、目標界磁調整値線105で表される目標界磁調整値ΔIdtに一致させることはできない。   In the configuration of the first embodiment in which the voltage conversion unit 4 only boosts and does not step down, for example, when a value of “TM-3” is input as the target torque TM, the inverter control command determination unit 7 sets the target torque. (Id7, Iq7), which is the intersection of the equal torque line 101 of TM = TM-3 and the maximum torque control line 102, is determined as the basic current command values Id, Iq. This (Id7, Iq7) is inside the voltage limiting ellipse 103, and since the diameter of the voltage limiting ellipse 103 cannot be reduced by lowering (decreasing) the system voltage Vdc, field weakening control is not performed and the field The adjustment command value ΔId is zero (ΔId = 0). Accordingly, the actual field adjustment value ΔIdr that changes in accordance with the field adjustment command value ΔId is also zero (ΔIdr = 0), and cannot match the target field adjustment value ΔIdt represented by the target field adjustment value line 105.

これに対して、本実施形態の構成によれば、電圧変換部4が昇圧及び降圧の双方を行うことができるため、基本電流指令値Id、Iqが電圧制限楕円103の内側にある場合には、システム電圧Vdcを下降(降圧)することにより電圧制限楕円103の径を小さくし、界磁調整指令値ΔIdを負の値(ΔId<0)とすることができる。ここで、電圧制限楕円103の大きさはシステム電圧Vdcによって変化する。また、実界磁調整値ΔIdrの指令値となる界磁調整指令値ΔIdは、上記のように当該界磁調整指令値ΔIdによる調整後電流指令値Ida、Iqaが電圧制限楕円103上の値となるように決定される。このため、図10に白抜き矢印107で示すように、システム電圧指令値Vdctを下げる方向に調整することによって、実界磁調整値ΔIdrが目標界磁調整値ΔIdtに一致するように電圧制限楕円103の大きさを縮小方向に調整できる。これにより、例えば、目標トルクTMとして「TM−3」の値が入力された場合、界磁調整指令値ΔIdによる調整後電流指令値Ida、Iqaである(Id8,Iq8)は、基本電流指令値Id、Iqである(Id7,Iq7)を目標界磁調整値ΔIdtにより調整した調整後の電流指令値に一致する。すなわち、システム電圧指令値Vdctは、基本電流指令値Id、Iqを目標界磁調整値ΔIdtにより調整した調整後の電流指令値が電圧制限楕円103上の値となるように決定されている。従って、電動機MG1、MG2の目標トルクTMや回転速度ωが低い状態でも、実界磁調整値ΔIdrが電動機MG1、MG2の運転状態に応じて適切な値となるように調整することができ、電動機MG1、MG2及び電動機駆動装置2を含むシステム全体の効率を高めることが可能となっている。なお、上記第一の実施形態と同様、白抜き矢印106で示すように、システム電圧指令値Vdctを上げる方向に調整することによって、実界磁調整値ΔIdrが目標界磁調整値ΔIdtに一致するように電圧制限楕円103の大きさを拡大方向に調整することも、当然に可能である。   On the other hand, according to the configuration of the present embodiment, since the voltage conversion unit 4 can perform both step-up and step-down, when the basic current command values Id and Iq are inside the voltage limit ellipse 103, By decreasing (decreasing) the system voltage Vdc, the diameter of the voltage limiting ellipse 103 can be reduced, and the field adjustment command value ΔId can be set to a negative value (ΔId <0). Here, the size of the voltage limiting ellipse 103 changes depending on the system voltage Vdc. Further, the field adjustment command value ΔId that becomes the command value of the actual field adjustment value ΔIdr is the current adjustment values Ida and Iqa after the adjustment based on the field adjustment command value ΔId as described above. To be determined. For this reason, as shown by the white arrow 107 in FIG. 10, by adjusting the system voltage command value Vdct in the decreasing direction, the voltage limit ellipse is set so that the actual field adjustment value ΔIdr matches the target field adjustment value ΔIdt. The size of 103 can be adjusted in the reduction direction. Thereby, for example, when a value of “TM-3” is input as the target torque TM, the adjusted current command values Ida and Iqa (Id8, Iq8) based on the field adjustment command value ΔId are the basic current command values. Id and Iq (Id7, Iq7) coincide with the adjusted current command value adjusted by the target field adjustment value ΔIdt. That is, the system voltage command value Vdct is determined so that the adjusted current command value obtained by adjusting the basic current command values Id and Iq with the target field adjustment value ΔIdt becomes a value on the voltage limit ellipse 103. Therefore, even when the target torque TM and the rotational speed ω of the electric motors MG1 and MG2 are low, the actual field adjustment value ΔIdr can be adjusted to an appropriate value according to the operating state of the electric motors MG1 and MG2. It is possible to increase the efficiency of the entire system including MG1, MG2 and the electric motor drive device 2. As in the first embodiment, the actual field adjustment value ΔIdr matches the target field adjustment value ΔIdt by adjusting the system voltage command value Vdct so as to increase as indicated by the white arrow 106. Of course, it is also possible to adjust the size of the voltage limiting ellipse 103 in the enlargement direction.

2−2.制御装置の動作
次に、電動機駆動装置2の制御を行う制御装置1の動作の例について、図11に示すタイムチャートを用いて説明する。このタイムチャートは、上記第一の実施形態に係る図9と同様に、2組の電動機MG1、MG2及びインバータ5、6のいずれか一組、本例では第一電動機MG1及び第一インバータ5を対象とし、目標トルクTMを一定に保持した状態で回転速度ωを次第に上昇させた場合における制御装置1の動作状態を表している。
2-2. Operation of Control Device Next, an example of the operation of the control device 1 that controls the electric motor drive device 2 will be described with reference to a time chart shown in FIG. This time chart shows one set of two electric motors MG1, MG2 and inverters 5, 6 as in FIG. 9 according to the first embodiment, in this example, the first electric motor MG1 and the first inverter 5. This shows the operating state of the control device 1 when the rotational speed ω is gradually increased while the target torque TM is kept constant.

図11の例では、回転速度ωは時点T1以後、一定加速度で次第に上昇している。一方、時点T1では、実変調率Mは目標変調率MTである最大変調率Mmax(=0.78)に対して大幅に小さい値となっており、その後も時点T4までは実変調率Mが目標変調率MTに対して小さい状態が続く。そのため、電圧変換指令決定ユニット8において導出される変調率調整用電圧指令値Vtbは負の値となり、システム電圧指令値Vdctを下降(降圧)させる方向に作用する。また、時点T1では、実界磁調整値ΔIdrはゼロであって目標界磁調整値ΔIdtに対して大幅に小さい値となっており、その後も時点T5までは実界磁調整値ΔIdrが目標界磁調整値ΔIdtに対して小さい状態が続く。そのため、電圧変換指令決定ユニット8において導出される界磁調整用電圧指令値Vtaは負の値となり、システム電圧指令値Vdctを下降(降圧)させる方向に作用する。従って、時点T1〜T5では、このような負の変調率調整用電圧指令値Vtb及び界磁調整用電圧指令値Vtaによって、システム電圧指令値Vdctは下降する。このような回転速度ωの上昇とシステム電圧指令値Vdctの下降に応じたシステム電圧Vdcの下降によって、実変調率Mは、図9に示す場合に比べて速く上昇する。そして、実変調率Mは、時点T2で「0.707」となり、時点T3で「0.74」となり、時点T4で最大変調率Mmaxである「0.78」に到達する。このとき、時点T1以前及び時点T1〜T2では、実変調率Mが「0.707」以下であるため、制御装置1は通常PWM制御モードC1を実行する。実変調率Mが「0.707〜0.74」の範囲内となる時点T2〜T3では、制御装置1は第一過変調PWM制御モードC2を実行し、実変調率Mが「0.74〜0.78」の範囲内となる時点T3〜T4では、制御装置1は第二過変調PWM制御モードC3を実行する。そして、実変調率Mが最大変調率Mmaxである「0.78」となってからの時点T4以後では、制御装置1は矩形波制御モードC4を実行する。   In the example of FIG. 11, the rotational speed ω gradually increases at a constant acceleration after time T1. On the other hand, at the time T1, the actual modulation rate M is a value that is significantly smaller than the maximum modulation rate Mmax (= 0.78), which is the target modulation rate MT. A small state continues with respect to the target modulation rate MT. Therefore, the modulation factor adjustment voltage command value Vtb derived in the voltage conversion command determination unit 8 becomes a negative value, and acts in the direction of lowering (decreasing) the system voltage command value Vdct. Further, at time T1, the real field adjustment value ΔIdr is zero, which is significantly smaller than the target field adjustment value ΔIdt, and thereafter, the real field adjustment value ΔIdr remains at the target field until time T5. A small state continues with respect to the magnetic adjustment value ΔIdt. Therefore, the field adjustment voltage command value Vta derived in the voltage conversion command determination unit 8 is a negative value, and acts in the direction of lowering (decreasing) the system voltage command value Vdct. Therefore, at time points T1 to T5, the system voltage command value Vdct decreases due to the negative modulation factor adjustment voltage command value Vtb and the field adjustment voltage command value Vta. The actual modulation rate M increases faster than the case shown in FIG. 9 due to the increase in the rotational speed ω and the decrease in the system voltage Vdc corresponding to the decrease in the system voltage command value Vdct. The actual modulation rate M becomes “0.707” at time T2, reaches “0.74” at time T3, and reaches “0.78”, which is the maximum modulation rate Mmax, at time T4. At this time, before the time point T1 and before the time points T1 to T2, the actual modulation rate M is “0.707” or less, so the control device 1 executes the normal PWM control mode C1. At time points T2 to T3 when the actual modulation factor M falls within the range of “0.707 to 0.74”, the control device 1 executes the first overmodulation PWM control mode C2, and the actual modulation factor M is “0.74”. At time points T3 to T4 that fall within the range of “˜0.78”, the control device 1 executes the second overmodulation PWM control mode C3. Then, after time T4 after the actual modulation rate M becomes “0.78”, which is the maximum modulation rate Mmax, the control device 1 executes the rectangular wave control mode C4.

この間、目標界磁調整値決定部32により決定される目標界磁調整値ΔIdtは、回転速度ωの上昇に伴って次第に上昇する。一方、実界磁調整値ΔIdrは、界磁調整指令値ΔIdに従って変化するものであり、界磁調整指令値ΔIdは、上記第一の実施形態と同様、実変調率Mが「Mmax+ΔMs=0.74」未満では界磁調整指令値ΔIdはゼロとされ、実変調率Mが「0.74」より大きくなる時点T3以後、界磁調整指令値ΔIdが上昇する。これに伴って実界磁調整値ΔIdrも上昇する。この際、回転速度ωの上昇とシステム電圧Vdcの下降の双方の作用によって、実界磁調整値ΔIdrも図9に示す場合に比べて速く上昇する。なお、実界磁調整値ΔIdrがゼロより大きくなることで弱め界磁制御が開始し、制御モードが第一過変調PWM制御モードC2から第二過変調PWM制御モードC3へ移行する。   During this time, the target field adjustment value ΔIdt determined by the target field adjustment value determination unit 32 gradually increases as the rotational speed ω increases. On the other hand, the actual field adjustment value ΔIdr changes according to the field adjustment command value ΔId, and the field adjustment command value ΔId has an actual modulation factor M of “Mmax + ΔMs = 0. If it is less than 74 ”, the field adjustment command value ΔId is set to zero, and the field adjustment command value ΔId increases after time T3 when the actual modulation factor M becomes greater than“ 0.74 ”. Along with this, the actual field adjustment value ΔIdr also increases. At this time, the actual field adjustment value ΔIdr also rises faster than in the case shown in FIG. 9 due to both the increase in the rotational speed ω and the decrease in the system voltage Vdc. The field weakening control is started when the actual field adjustment value ΔIdr is greater than zero, and the control mode shifts from the first overmodulation PWM control mode C2 to the second overmodulation PWM control mode C3.

時点T4で実変調率Mが最大変調率Mmaxである「0.78」となって以後は、インバータ制御指令決定ユニット7において実変調率Mを目標変調率MT(=0.78)に維持する制御が行われるため、変調率調整用電圧指令値Vtbは基本的にゼロ(Vtb=0)となり、システム電圧指令値Vdctに対して作用しない。一方、時点T4で矩形波制御モードC4が開始された後も、回転速度ωの上昇とシステム電圧Vdcの下降の双方の作用によって実界磁調整値ΔIdrは上昇し、時点T5で実界磁調整値ΔIdrが目標界磁調整値ΔIdtに一致する。時点T5以後は、回転速度ωの上昇に伴う実界磁調整値ΔIdrの上昇を抑えて目標界磁調整値ΔIdtに一致した状態を保つため、電圧変換指令決定ユニット8において正の界磁調整用電圧指令値Vtaが導出され、当該界磁調整用電圧指令値Vtaがシステム電圧指令値Vdctを上昇させる方向に作用する。これにより、回転速度ω及び目標界磁調整値ΔIdtの上昇に伴ってシステム電圧指令値Vdctが次第に上昇する。このようなシステム電圧指令値Vdctの調整により、上述したように、実界磁調整値ΔIdrが目標界磁調整値ΔIdtに一致する状態が維持される。この状態では、正負両方の界磁調整用電圧指令値Vtaが機能し、実界磁調整値ΔIdrを目標界磁調整値ΔIdtに常に一致させるようにシステム電圧指令値Vdctを上下させることが可能となる。その後、時点T6でシステム電圧指令値Vdctが昇圧上限Vmaxに到達した後は、システム電圧指令値Vdctをそれ以上上昇させることができないため、実界磁調整値ΔIdrが目標界磁調整値ΔIdtを上回って上昇する。   After the actual modulation rate M becomes “0.78” which is the maximum modulation rate Mmax at time T4, the inverter control command determination unit 7 maintains the actual modulation rate M at the target modulation rate MT (= 0.78). Since the control is performed, the modulation factor adjusting voltage command value Vtb is basically zero (Vtb = 0) and does not act on the system voltage command value Vdct. On the other hand, even after the rectangular wave control mode C4 is started at time T4, the real field adjustment value ΔIdr increases due to both the increase in the rotational speed ω and the decrease in the system voltage Vdc, and the real field adjustment is performed at time T5. The value ΔIdr matches the target field adjustment value ΔIdt. After time T5, the voltage conversion command determination unit 8 is used for positive field adjustment in order to suppress the increase in the real field adjustment value ΔIdr accompanying the increase in the rotational speed ω and keep the state matching the target field adjustment value ΔIdt. The voltage command value Vta is derived, and the field adjustment voltage command value Vta acts in the direction of increasing the system voltage command value Vdct. As a result, the system voltage command value Vdct gradually increases as the rotational speed ω and the target field adjustment value ΔIdt increase. By adjusting the system voltage command value Vdct in this way, as described above, the state where the actual field adjustment value ΔIdr matches the target field adjustment value ΔIdt is maintained. In this state, both positive and negative field adjustment voltage command values Vta function, and the system voltage command value Vdct can be raised or lowered so that the actual field adjustment value ΔIdr always matches the target field adjustment value ΔIdt. Become. After that, after the system voltage command value Vdct reaches the boost upper limit Vmax at time T6, the system voltage command value Vdct cannot be increased any further, so the actual field adjustment value ΔIdr exceeds the target field adjustment value ΔIdt. Rise.

なお、本実施形態でも、上記第一の実施形態と同様、目標界磁調整値ΔIdtは回転速度ω及び目標トルクTMの双方が高くなるに従って大きい値となるように決定される。従って、回転速度ωを一定に保持した状態で目標トルクTMを次第に上昇させた場合、或いは、回転速度ω及び目標トルクTMの双方を次第に上昇させた場合であっても、制御装置1の動作は、以上に説明したものとほぼ同様となる。   In this embodiment as well, as in the first embodiment, the target field adjustment value ΔIdt is determined so as to increase as both the rotational speed ω and the target torque TM increase. Therefore, even when the target torque TM is gradually increased while the rotational speed ω is kept constant, or even when both the rotational speed ω and the target torque TM are gradually increased, the operation of the control device 1 is as follows. This is almost the same as described above.

3.第三の実施形態
次に、本発明の第三の実施形態について、図12〜図15を用いて説明する。本実施形態では、上記第二の実施形態と同様に、電圧変換部4は、電源電圧Vbの昇圧のみではなく降圧も行う昇降圧コンバータとされている。一方、本実施形態に係る制御装置1は、PWM制御モードCP、特に通常PWM制御モードC1の実行中から積極的に弱め界磁制御を開始して第二PWM制御モードC5に移行し、実界磁調整値ΔIdrを目標界磁調整値ΔIdtに一致させることができるように構成されている点で、上記第一及び第二の実施形態とは異なる。このため、本実施形態に係る制御装置1では、電圧変換指令決定ユニット8及びインバータ制御指令決定ユニット7(71、72)における目標変調率MTを決定する部分の構成が、上記第一及び第二の実施形態とは異なっている。ここで、第二PWM制御モードC5は、弱め界磁制御と共に通常PWM制御を実行するモードである。以下では、本実施形態に係る制御装置1について、上記第二の実施形態との相違点を中心として説明する。なお、特に説明しない点については、上記第二の実施形態と同様とする。
3. Third Embodiment Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, as in the second embodiment, the voltage converter 4 is a step-up / down converter that not only boosts the power supply voltage Vb but also steps it down. On the other hand, the control device 1 according to the present embodiment actively starts field-weakening control during execution of the PWM control mode CP, particularly the normal PWM control mode C1, and shifts to the second PWM control mode C5. This is different from the first and second embodiments in that the value ΔIdr can be matched with the target field adjustment value ΔIdt. For this reason, in the control device 1 according to the present embodiment, the configuration of the portion for determining the target modulation factor MT in the voltage conversion command determination unit 8 and the inverter control command determination unit 7 (71, 72) is the first and second. This is different from the embodiment. Here, the second PWM control mode C5 is a mode in which normal PWM control is executed together with field weakening control. Below, the control apparatus 1 which concerns on this embodiment is demonstrated centering around difference with said 2nd embodiment. Note that points that are not particularly described are the same as in the second embodiment.

3−1.制御装置1の構成
まず、本実施形態における制御装置1の構成について説明する。本実施形態では、電圧変換指令決定ユニット8は、上記第一及び第二の実施形態と同様の構成に加えて、目標変調率決定部56を備えている。この目標変調率決定部56には、第三切替器43により選択されて入力された実変調率M(M1、M2)と、システム電圧決定部33により決定されたシステム電圧指令値Vdctとが入力される。目標変調率決定部56は、これらの実変調率M及びシステム電圧指令値Vdctに基づいて、目標変調率MTを決定する。ここで、目標変調率MTは、システム電圧Vdcがシステム電圧指令値Vdctの上限値である昇圧上限Vmax未満である状態では、PWM制御モードCP(C1〜C3)を実行する条件となる実変調率Mの範囲内に設定された一定の中間目標値MMとされ、システム電圧Vdcが昇圧上限Vmaxである状態では実変調率Mに一致する値とされる。本実施形態では、中間目標値MMを、通常PWM制御モードC1が実行される上限の実変調率Mである「0.707」に設定する。なお、この中間目標値MMは、PWM制御モードCP(C1〜C3及びC5)を実行する条件となる実変調率Mの範囲内、すなわち「0」より大きく最大変調率Mmaxである「0.78」未満の範囲内の任意の値を設定することができる。
3-1. Configuration of Control Device 1 First, the configuration of the control device 1 in the present embodiment will be described. In this embodiment, the voltage conversion command determination unit 8 includes a target modulation factor determination unit 56 in addition to the same configuration as in the first and second embodiments. The target modulation factor determination unit 56 receives the actual modulation factor M (M1, M2) selected and input by the third switch 43 and the system voltage command value Vdct determined by the system voltage determination unit 33. Is done. The target modulation factor determination unit 56 determines the target modulation factor MT based on the actual modulation factor M and the system voltage command value Vdct. Here, the target modulation rate MT is an actual modulation rate that is a condition for executing the PWM control mode CP (C1 to C3) in a state where the system voltage Vdc is less than the boost upper limit Vmax that is the upper limit value of the system voltage command value Vdct. A constant intermediate target value MM set within the range of M is set, and in a state where the system voltage Vdc is the boost upper limit Vmax, the value is equal to the actual modulation factor M. In the present embodiment, the intermediate target value MM is set to “0.707”, which is the upper limit actual modulation rate M at which the normal PWM control mode C1 is executed. The intermediate target value MM is within the range of the actual modulation rate M which is a condition for executing the PWM control mode CP (C1 to C3 and C5), that is, greater than “0” and the maximum modulation rate Mmax “0.78”. An arbitrary value within the range of “<” can be set.

この目標変調率決定部56における目標変調率決定処理について、図13のフローチャートを用いて説明する。この図に示すように、目標変調率決定部56は、まず、システム電圧Vdcの指令値であるシステム電圧指令値Vdctが、昇圧上限Vmaxであるか否かを判定する(ステップ#01)。そして、システム電圧指令値Vdctが昇圧上限Vmaxに達していない場合には(ステップ#01:No)、目標変調率決定部56は、目標変調率MTを中間目標値MMである「0.707」に決定する(ステップ#02)。一方、システム電圧指令値Vdctが昇圧上限Vmaxに達している場合には(ステップ#01:Yes)、次に、実変調率Mが中間目標値MMより大きいか否かを判定する(ステップ#03)。実変調率Mが中間目標値MM以下である場合には(ステップ#03:No)、目標変調率決定部56は、目標変調率MTを中間目標値MMである「0.707」に決定する(ステップ#02)。実変調率Mが中間目標値MMより大きい場合には(ステップ#03:Yes)、目標変調率決定部56は、目標変調率MTを実変調率Mに一致させる。この実変調率Mは、第三切替器43を介して目標変調率決定部56に入力される値である。このように目標変調率MTを実変調率Mに一致させると、変調率調整用電圧指令値Vtbがゼロとなるので、電圧変換指令決定ユニット8は、実質的に、実変調率Mを目標変調率MTに一致させるようにシステム電圧指令値Vdctを決定する処理を中止する。   The target modulation factor determination process in the target modulation factor determination unit 56 will be described with reference to the flowchart of FIG. As shown in this figure, the target modulation factor determination unit 56 first determines whether or not the system voltage command value Vdct, which is the command value of the system voltage Vdc, is the boost upper limit Vmax (step # 01). When the system voltage command value Vdct does not reach the boost upper limit Vmax (step # 01: No), the target modulation factor determination unit 56 sets the target modulation factor MT to “0.707”, which is the intermediate target value MM. (Step # 02). On the other hand, if the system voltage command value Vdct has reached the boost upper limit Vmax (step # 01: Yes), it is next determined whether or not the actual modulation factor M is greater than the intermediate target value MM (step # 03). ). When the actual modulation rate M is equal to or less than the intermediate target value MM (step # 03: No), the target modulation rate determination unit 56 determines the target modulation rate MT to be “0.707” that is the intermediate target value MM. (Step # 02). When the actual modulation factor M is larger than the intermediate target value MM (step # 03: Yes), the target modulation factor determination unit 56 makes the target modulation factor MT coincide with the actual modulation factor M. This actual modulation factor M is a value input to the target modulation factor determination unit 56 via the third switch 43. When the target modulation rate MT is matched with the actual modulation rate M in this way, the modulation rate adjustment voltage command value Vtb becomes zero, so that the voltage conversion command determination unit 8 substantially sets the actual modulation rate M to the target modulation rate. The process of determining the system voltage command value Vdct so as to coincide with the rate MT is stopped.

また、図示は省略するが、本実施形態においては、2つのインバータ制御指令決定ユニット71、72も、電圧変換指令決定ユニット8と同様の目標変調率決定部を備えている。そして、この目標変調率決定部にも、実変調率Mとシステム電圧指令値Vdctとが入力される。この目標変調率決定部は、これらの実変調率M及びシステム電圧指令値Vdctに基づいて、目標変調率MTを決定する。但し、インバータ制御指令決定ユニット7において用いられる目標変調率MTは、システム電圧Vdcがシステム電圧指令値Vdctの上限値である昇圧上限Vmax未満である状態では上述した中間目標値MM(=0.707)とされ、システム電圧Vdcが昇圧上限Vmaxである状態では最大変調率Mmax(=0.78)とされる。すなわち、上述した電圧変換指令決定ユニット8と比べて、システム電圧Vdcが昇圧上限Vmaxである状態の目標変調率MTが相違している以外は同じである。よって、このインバータ制御指令決定ユニット7の目標変調率MTの決定処理は、図13に示すフローチャートにおけるステップ#04が「目標変調率MT=最大変調率Mmax=0.78」となる点を除いて同様である。   Although not shown, in the present embodiment, the two inverter control command determination units 71 and 72 also include a target modulation factor determination unit similar to the voltage conversion command determination unit 8. The actual modulation factor M and the system voltage command value Vdct are also input to this target modulation factor determination unit. The target modulation factor determination unit determines the target modulation factor MT based on the actual modulation factor M and the system voltage command value Vdct. However, the target modulation factor MT used in the inverter control command determination unit 7 is the above-described intermediate target value MM (= 0.707) when the system voltage Vdc is less than the boost upper limit Vmax that is the upper limit value of the system voltage command value Vdct. When the system voltage Vdc is the boost upper limit Vmax, the maximum modulation rate Mmax (= 0.78) is set. That is, it is the same as the above-described voltage conversion command determination unit 8 except that the target modulation rate MT in a state where the system voltage Vdc is the boost upper limit Vmax is different. Therefore, the determination process of the target modulation rate MT of the inverter control command determination unit 7 is performed except that step # 04 in the flowchart shown in FIG. 13 becomes “target modulation rate MT = maximum modulation rate Mmax = 0.78”. It is the same.

3−2.システム電圧指令値の決定方法
次に、本実施形態におけるシステム電圧指令値Vdctの決定方法について説明する。本実施形態では、PWM制御モードCP、特に通常PWM制御モードC1の実行中に、弱め界磁制御を開始して第二PWM制御モードC5に移行すると共に、実界磁調整値ΔIdrを目標界磁調整値ΔIdtに一致させるようにシステム電圧指令値Vdctを決定する処理が行われる。そのため、上記のとおり、電圧変換指令決定ユニット8では、システム電圧指令値Vdctが昇圧上限Vmaxに到達するまでは、目標変調率MTが中間目標値MMである「0.707」に設定され、実変調率Mが当該中間目標値MM(目標変調率MT)に一致するように変調率調整用電圧指令値Vtbが導出される。また、このときインバータ制御指令決定ユニット7において用いられる目標変調率MTも、同じく中間目標値MMである「0.707」に設定され、実変調率Mが基本的に中間目標値MM(目標変調率MT)に一致するように界磁調整指令値ΔIdが導出される。従って、図14に示すように、システム電圧指令値Vdctが昇圧上限Vmaxに到達するまでは、調整後電流指令値Ida、Iqaの出力可能範囲の外縁となる電圧制限楕円が、中間目標値MMである「0.707」に対応する中間電圧制限楕円108となる。なお、システム電圧指令値Vdctが昇圧上限Vmaxに達した状態では、インバータ制御指令決定ユニット7において用いられる目標変調率MTが最大変調率Mmaxである「0.78」に設定されるので、このときの電圧制限楕円は、上記第一及び第二の実施形態と同様に、最大変調率Mmaxである「0.78」に対応する電圧制限楕円103となる。以下の説明では、この電圧制限楕円103は、中間電圧制限楕円108との差別化のため最終電圧制限楕円と呼ぶ。
3-2. Next, a method for determining the system voltage command value Vdct in this embodiment will be described. In the present embodiment, during execution of the PWM control mode CP, in particular, the normal PWM control mode C1, the field weakening control is started to shift to the second PWM control mode C5, and the actual field adjustment value ΔIdr is set to the target field adjustment value. Processing for determining the system voltage command value Vdct so as to coincide with ΔIdt is performed. Therefore, as described above, the voltage conversion command determination unit 8 sets the target modulation rate MT to “0.707”, which is the intermediate target value MM, until the system voltage command value Vdct reaches the boost upper limit Vmax. The modulation rate adjustment voltage command value Vtb is derived so that the modulation rate M matches the intermediate target value MM (target modulation rate MT). At this time, the target modulation rate MT used in the inverter control command determination unit 7 is also set to “0.707” which is also the intermediate target value MM, and the actual modulation rate M is basically set to the intermediate target value MM (target modulation value MM). The field adjustment command value ΔId is derived so as to coincide with the rate MT). Therefore, as shown in FIG. 14, until the system voltage command value Vdct reaches the boost upper limit Vmax, the voltage limit ellipse that is the outer edge of the adjustable output range of the current command values Ida and Iqa is the intermediate target value MM. An intermediate voltage limiting ellipse 108 corresponding to a certain “0.707” is obtained. In the state where system voltage command value Vdct reaches boost upper limit Vmax, target modulation factor MT used in inverter control command determination unit 7 is set to “0.78” which is maximum modulation factor Mmax. The voltage limit ellipse is the voltage limit ellipse 103 corresponding to “0.78” which is the maximum modulation rate Mmax, as in the first and second embodiments. In the following description, this voltage limit ellipse 103 is referred to as a final voltage limit ellipse for differentiation from the intermediate voltage limit ellipse 108.

一方、本実施形態においても、上記第一及び第二の実施形態と同様、システム電圧決定部33により決定されるシステム電圧指令値Vdctは、実界磁調整値ΔIdrを目標界磁調整値ΔIdtに一致させるフィードバック制御により、基本電流指令値Id、Iqを目標界磁調整値ΔIdtにより調整した調整後の電流指令値が電圧制限楕円(中間電圧制限楕円108又は最終電圧制限楕円103)上の値となるように決定されている。最終電圧制限楕円103が適用される場合のシステム電圧指令値Vdctの決定方法は、上記第二の実施形態と同様となるため、ここでは、中間電圧制限楕円108が適用される場合について図14を用いて説明する。   On the other hand, in this embodiment as well, as in the first and second embodiments, the system voltage command value Vdct determined by the system voltage determination unit 33 changes the actual field adjustment value ΔIdr to the target field adjustment value ΔIdt. By the feedback control for matching, the adjusted current command value obtained by adjusting the basic current command values Id and Iq by the target field adjustment value ΔIdt is the Has been determined to be. Since the determination method of the system voltage command value Vdct when the final voltage limit ellipse 103 is applied is the same as that in the second embodiment, FIG. 14 is shown here when the intermediate voltage limit ellipse 108 is applied. It explains using.

本実施形態の構成でも、電圧変換部4が昇圧及び降圧の双方を行うことができるため、基本電流指令値Id、Iqが中間電圧制限楕円108の内側にある場合には、システム電圧Vdcを下降(降圧)することにより中間電圧制限楕円108の径を小さくし、界磁調整指令値ΔIdを負の値(ΔId<0)とすることができる。ここで、中間電圧制限楕円108の大きさはシステム電圧Vdcによって変化する。また、実界磁調整値ΔIdrの指令値となる界磁調整指令値ΔIdは、上記のように当該界磁調整指令値ΔIdによる調整後電流指令値Ida、Iqaが中間電圧制限楕円108上の値となるように決定される。このため、図14に白抜き矢印109で示すように、システム電圧指令値Vdctを下げる方向に調整することによって、実界磁調整値ΔIdrが目標界磁調整値ΔIdtに一致するように中間電圧制限楕円108の大きさを縮小方向に調整できる。これにより、システム電圧指令値Vdctは、基本電流指令値Id、Iqを目標界磁調整値ΔIdtにより調整した調整後の電流指令値が中間電圧制限楕円108上の値となるように決定されている。また、白抜き矢印110で示すように、システム電圧指令値Vdctを上げる方向に調整することによって、実界磁調整値ΔIdrが目標界磁調整値ΔIdtに一致するように中間電圧制限楕円108の大きさを拡大方向に調整することも、当然に可能である。   Even in the configuration of the present embodiment, since the voltage conversion unit 4 can perform both step-up and step-down, when the basic current command values Id and Iq are inside the intermediate voltage limit ellipse 108, the system voltage Vdc is lowered. By stepping down, the diameter of the intermediate voltage limiting ellipse 108 can be reduced and the field adjustment command value ΔId can be set to a negative value (ΔId <0). Here, the size of the intermediate voltage limiting ellipse 108 varies depending on the system voltage Vdc. In addition, the field adjustment command value ΔId that becomes the command value of the actual field adjustment value ΔIdr is the value on the intermediate voltage limiting ellipse 108 after the adjusted current command values Ida and Iqa based on the field adjustment command value ΔId as described above. To be determined. Therefore, as shown by the white arrow 109 in FIG. 14, by adjusting the system voltage command value Vdct to decrease, the intermediate voltage limit is set so that the actual field adjustment value ΔIdr matches the target field adjustment value ΔIdt. The size of the ellipse 108 can be adjusted in the reduction direction. Thereby, the system voltage command value Vdct is determined such that the adjusted current command value obtained by adjusting the basic current command values Id and Iq by the target field adjustment value ΔIdt becomes a value on the intermediate voltage limit ellipse 108. . Further, as indicated by the white arrow 110, by adjusting the system voltage command value Vdct to increase, the size of the intermediate voltage limiting ellipse 108 is adjusted so that the actual field adjustment value ΔIdr matches the target field adjustment value ΔIdt. It is of course possible to adjust the height in the enlargement direction.

3−3.制御装置の動作
次に、電動機駆動装置2の制御を行う制御装置1の動作の例について、図15に示すタイムチャートを用いて説明する。このタイムチャートは、上記第二の実施形態に係る図11と同様に、2組の電動機MG1、MG2及びインバータ5、6のいずれか一組、本例では第一電動機MG1及び第一インバータ5を対象とし、目標トルクTMを一定に保持した状態で回転速度ωを次第に上昇させた場合における制御装置1の動作状態を表している。
3-3. Operation of Control Device Next, an example of the operation of the control device 1 that controls the electric motor drive device 2 will be described with reference to the time chart shown in FIG. This time chart shows one set of two electric motors MG1, MG2 and inverters 5, 6 as in FIG. 11 according to the second embodiment, in this example, the first electric motor MG1 and the first inverter 5 This shows the operating state of the control device 1 when the rotational speed ω is gradually increased while the target torque TM is kept constant.

図15の例では、回転速度ωは時点T1以後、一定加速度で次第に上昇している。一方、時点T1では、実変調率Mは目標変調率MTである中間目標値MM(=0.707)に対して大幅に小さい値となっている。そのため、電圧変換指令決定ユニット8において導出される変調率調整用電圧指令値Vtbは負の値となり、システム電圧指令値Vdctを下降(降圧)させる方向に作用する。また、時点T1では、実界磁調整値ΔIdrはゼロであって目標界磁調整値ΔIdtに対して大幅に小さい値となっており、その後も時点T2までは実界磁調整値ΔIdrが目標界磁調整値ΔIdtに対して小さい状態が続く。そのため、電圧変換指令決定ユニット8において導出される界磁調整用電圧指令値Vtaは負の値となり、システム電圧指令値Vdctを下降(降圧)させる方向に作用する。従って、時点T1〜T2では、このような負の変調率調整用電圧指令値Vtb及び界磁調整用電圧指令値Vtaによって、システム電圧指令値Vdctは下降する。このようなシステム電圧指令値Vdctの下降に応じたシステム電圧Vdcの下降と回転速度ωの上昇とによって、実変調率Mは上昇する。そして、実変調率Mは、時点T2で、システム電圧指令値Vdctが昇圧上限Vmax未満である場合の目標変調率MTである中間目標値MM(=0.707)に到達する。   In the example of FIG. 15, the rotational speed ω gradually increases at a constant acceleration after time T1. On the other hand, at the time point T1, the actual modulation rate M is a value that is significantly smaller than the intermediate target value MM (= 0.707) that is the target modulation rate MT. Therefore, the modulation factor adjustment voltage command value Vtb derived in the voltage conversion command determination unit 8 becomes a negative value, and acts in the direction of lowering (decreasing) the system voltage command value Vdct. Further, at time T1, the real field adjustment value ΔIdr is zero, which is significantly smaller than the target field adjustment value ΔIdt, and thereafter, until the time T2, the real field adjustment value ΔIdr remains at the target field. A small state continues with respect to the magnetic adjustment value ΔIdt. Therefore, the field adjustment voltage command value Vta derived in the voltage conversion command determination unit 8 is a negative value, and acts in the direction of lowering (decreasing) the system voltage command value Vdct. Therefore, at time T1 to T2, the system voltage command value Vdct decreases due to the negative modulation factor adjustment voltage command value Vtb and the field adjustment voltage command value Vta. The actual modulation factor M increases due to the decrease in the system voltage Vdc and the increase in the rotational speed ω according to the decrease in the system voltage command value Vdct. Then, actual modulation factor M reaches intermediate target value MM (= 0.707), which is target modulation factor MT when system voltage command value Vdct is lower than boost upper limit Vmax at time T2.

この間、目標界磁調整値決定部32により決定される目標界磁調整値ΔIdtは、回転速度ωの上昇に伴って次第に上昇する。一方、実界磁調整値ΔIdrは、界磁調整指令値ΔIdに従って変化するものであり、界磁調整指令値ΔIdは、インバータ制御指令決定ユニット7の界磁調整部12において実変調率Mと目標変調率MTである中間目標値MM(=0.707)との差である変調率偏差ΔMに応じて決定される。具体的には、上記のとおり、変調率偏差ΔMが弱め界磁開始しきい値ΔMs以下であるときは界磁調整指令値ΔIdはゼロとされ、変調率偏差ΔMが弱め界磁開始しきい値ΔMsより大きくなったときから界磁調整指令値ΔIdが次第に上昇する。本実施形態では、弱め界磁開始しきい値ΔMsを「−0.04」に設定しているため、実変調率Mが「MM+ΔMs=0.667」より大きくなったとき以後、界磁調整指令値ΔIdが次第に上昇する。これに伴って実界磁調整値ΔIdrも次第に上昇する。図15の例では、時点T1から実界磁調整値ΔIdrが上昇している。この際、システム電圧Vdcの下降と回転速度ωの上昇の双方の作用によって、実界磁調整値ΔIdrは比較的速く上昇する。なお、実界磁調整値ΔIdrがゼロより大きくなることで弱め界磁制御が開始し、制御モードが通常PWM制御モードC1から第二PWM制御モードC5へ移行する。   During this time, the target field adjustment value ΔIdt determined by the target field adjustment value determination unit 32 gradually increases as the rotational speed ω increases. On the other hand, the actual field adjustment value ΔIdr changes according to the field adjustment command value ΔId, and the field adjustment command value ΔId is determined by the field modulation unit 12 of the inverter control command determination unit 7 and the actual modulation rate M. It is determined according to the modulation factor deviation ΔM which is the difference from the intermediate target value MM (= 0.707) which is the modulation factor MT. Specifically, as described above, when the modulation rate deviation ΔM is equal to or less than the field weakening start threshold value ΔMs, the field adjustment command value ΔId is set to zero, and the modulation rate deviation ΔM is set to the field weakening start threshold value. The field adjustment command value ΔId gradually increases from when it becomes larger than ΔMs. In this embodiment, since the field weakening start threshold value ΔMs is set to “−0.04”, the field adjustment command is executed after the actual modulation rate M becomes larger than “MM + ΔMs = 0.667”. The value ΔId gradually increases. Along with this, the actual field adjustment value ΔIdr also gradually increases. In the example of FIG. 15, the real field adjustment value ΔIdr increases from time T1. At this time, the actual field adjustment value ΔIdr rises relatively quickly due to both the lowering of the system voltage Vdc and the increase of the rotational speed ω. The field weakening control starts when the actual field adjustment value ΔIdr is greater than zero, and the control mode shifts from the normal PWM control mode C1 to the second PWM control mode C5.

時点T2で実変調率Mが目標変調率MTである中間目標値MM(=0.707)となって以後は、インバータ制御指令決定ユニット7において実変調率Mを目標変調率MTである中間目標値MM(=0.707)に維持する制御が行われるため、変調率調整用電圧指令値Vtbは基本的にゼロ(Vtb=0)となり、システム電圧指令値Vdctに対して作用しない。一方、実界磁調整値ΔIdrは、時点T2で目標界磁調整値ΔIdtに一致する。時点T2以後は、回転速度ωの上昇に伴う実界磁調整値ΔIdrの上昇を抑えて目標界磁調整値ΔIdtに一致した状態を保つため、電圧変換指令決定ユニット8において正の界磁調整用電圧指令値Vtaが導出され、当該界磁調整用電圧指令値Vtaがシステム電圧指令値Vdctを上昇させる方向に作用する。これにより、回転速度ω及び目標界磁調整値ΔIdtの上昇に伴ってシステム電圧指令値Vdctが次第に上昇する。このようなシステム電圧指令値Vdctの調整により、上述したように、実界磁調整値ΔIdrが目標界磁調整値ΔIdtに一致する状態が維持される。この状態では、正負両方の界磁調整用電圧指令値Vtaが機能し、実界磁調整値ΔIdrを目標界磁調整値ΔIdtに常に一致させるようにシステム電圧指令値Vdctを上下させることが可能となる。その後、時点T3でシステム電圧指令値Vdctが昇圧上限Vmaxに到達した後は、システム電圧指令値Vdctをそれ以上上昇させることができないため、実変調率Mが目標変調率MTである中間目標値MM(=0.707)を上回って上昇し始める。これにより、システム電圧指令値Vdctが昇圧上限Vmaxに達している(図13のステップ#01:Yes)と共に、実変調率Mが中間目標値MMより大きい値となる(図13のステップ#03:Yes)ため、目標変調率決定部56は、目標変調率MTを実変調率Mに一致させ、変調率調整用電圧指令値Vtbによるシステム電圧指令値Vdctの調整を中止する。そして、実変調率Mが中間目標値MM(=0.707)を超えることにより、過変調PWM制御が開始され、制御モードが第二PWM制御モードC5から第二過変調PWM制御モードC3へ移行する。   After the actual modulation rate M becomes the intermediate target value MM (= 0.707), which is the target modulation rate MT, at time T2, the inverter control command determination unit 7 sets the actual modulation rate M as the target target modulation rate MT. Since control to maintain the value MM (= 0.707) is performed, the modulation factor adjustment voltage command value Vtb is basically zero (Vtb = 0), and does not act on the system voltage command value Vdct. On the other hand, the actual field adjustment value ΔIdr coincides with the target field adjustment value ΔIdt at time T2. After time T2, in order to suppress the increase of the real field adjustment value ΔIdr accompanying the increase in the rotational speed ω and keep the state coincident with the target field adjustment value ΔIdt, the voltage conversion command determination unit 8 performs positive field adjustment. The voltage command value Vta is derived, and the field adjustment voltage command value Vta acts in the direction of increasing the system voltage command value Vdct. As a result, the system voltage command value Vdct gradually increases as the rotational speed ω and the target field adjustment value ΔIdt increase. By adjusting the system voltage command value Vdct in this way, as described above, the state where the actual field adjustment value ΔIdr matches the target field adjustment value ΔIdt is maintained. In this state, both positive and negative field adjustment voltage command values Vta function, and the system voltage command value Vdct can be raised or lowered so that the actual field adjustment value ΔIdr always matches the target field adjustment value ΔIdt. Become. After that, after the system voltage command value Vdct reaches the boost upper limit Vmax at time T3, the system voltage command value Vdct cannot be increased any further, so that the intermediate target value MM whose actual modulation factor M is the target modulation factor MT. It begins to rise above (= 0.707). As a result, the system voltage command value Vdct reaches the boost upper limit Vmax (step # 01: Yes in FIG. 13), and the actual modulation factor M becomes larger than the intermediate target value MM (step # 03 in FIG. 13). Therefore, the target modulation factor determination unit 56 matches the target modulation factor MT with the actual modulation factor M, and stops the adjustment of the system voltage command value Vdct using the modulation factor adjustment voltage command value Vtb. Then, when the actual modulation rate M exceeds the intermediate target value MM (= 0.707), overmodulation PWM control is started, and the control mode shifts from the second PWM control mode C5 to the second overmodulation PWM control mode C3. To do.

時点T3以後も、回転速度ωの上昇に伴って実変調率Mは次第に上昇し、時点T4で実変調率Mは最大変調率Mmaxである「0.78」に到達する。この時点T3〜T4の間では、システム電圧指令値Vdctは昇圧上限Vmaxに維持されるが、回転速度ωの上昇に伴って実変調率Mが変化することにより、実界磁調整値ΔIdrが目標界磁調整値ΔIdtに一致する状態が維持される。そして、実変調率Mが最大変調率Mmaxである「0.78」となってからの時点T4以後では、制御装置1は矩形波制御モードC4を実行する。時点T4以後では、システム電圧指令値Vdct及び実変調率Mの双方が上限に達しており、回転速度ωが上昇してもこれらを調整できないため、実界磁調整値ΔIdrが目標界磁調整値ΔIdtを上回って上昇する。   Even after time T3, the actual modulation rate M gradually increases as the rotational speed ω increases, and at time T4, the actual modulation rate M reaches “0.78”, which is the maximum modulation rate Mmax. Between this time T3 and T4, the system voltage command value Vdct is maintained at the boost upper limit Vmax, but the actual field modulation value ΔIdr is set to the target by changing the actual modulation factor M as the rotational speed ω increases. A state matching the field adjustment value ΔIdt is maintained. Then, after time T4 after the actual modulation rate M becomes “0.78”, which is the maximum modulation rate Mmax, the control device 1 executes the rectangular wave control mode C4. After the time point T4, both the system voltage command value Vdct and the actual modulation factor M have reached the upper limit and cannot be adjusted even when the rotational speed ω increases. It rises above ΔIdt.

以上のような本実施形態の構成によれば、実変調率Mが比較的低い状態で実行されるPWM制御モードCPの実行中(ここでは通常PWM制御の実行中)においても弱め界磁制御を行うことができ、その際の実界磁調整値ΔIdrを目標界磁調整値ΔIdtに一致させることができる。従って、実界磁調整値ΔIdrが電動機MG1、MG2の運転状態に応じて適切な値となるように調整することができ、電動機MG1、MG2及び電動機駆動装置2を含むシステム全体の効率を高めることが可能となっている。   According to the configuration of the present embodiment as described above, the field-weakening control is performed even during the execution of the PWM control mode CP executed in a state where the actual modulation rate M is relatively low (here, during the execution of the normal PWM control). The actual field adjustment value ΔIdr at that time can be made to coincide with the target field adjustment value ΔIdt. Accordingly, the actual field adjustment value ΔIdr can be adjusted to an appropriate value according to the operating state of the electric motors MG1 and MG2, and the efficiency of the entire system including the electric motors MG1 and MG2 and the electric motor driving device 2 can be improved. Is possible.

なお、本実施形態でも、上記第一の実施形態と同様、目標界磁調整値ΔIdtは回転速度ω及び目標トルクTMの双方が高くなるに従って大きい値となるように決定される。従って、回転速度ωを一定に保持した状態で目標トルクTMを次第に上昇させた場合、或いは、回転速度ω及び目標トルクTMの双方を次第に上昇させた場合であっても、制御装置1の動作は、以上に説明したものとほぼ同様となる。   In this embodiment as well, as in the first embodiment, the target field adjustment value ΔIdt is determined so as to increase as both the rotational speed ω and the target torque TM increase. Therefore, even when the target torque TM is gradually increased while the rotational speed ω is kept constant, or even when both the rotational speed ω and the target torque TM are gradually increased, the operation of the control device 1 is as follows. This is almost the same as described above.

4.その他の実施形態
(1)上記実施形態では、システム電圧指令値Vdctを決定するためのフィードバック制御における制御変数となる対象界磁調整値として、対象界磁調整値取得部31が実界磁調整値ΔIdrを検出して取得する構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではない。すなわち、対象界磁調整値として、インバータ制御指令決定ユニット7の界磁調整部12により決定される界磁調整指令値ΔIdを用いて、システム電圧指令値Vdctを決定するためのフィードバック制御を行うことも、本発明の好適な実施形態の一つである。この場合、図4における実界磁調整値検出部45は、インバータ制御指令決定ユニット7から界磁調整指令値ΔIdを取得する界磁調整指令値取得部に置き換わる。また、電動機駆動装置2が複数の電動機(例えば電動機MG1、MG2)のそれぞれに対応する複数の直流交流変換部(例えばインバータ5、6)を備える場合には、第一切替部41により、実変調率Mが最も大きい値となる直流交流変換部に対応するインバータ制御指令決定ユニット7からの界磁調整指令値ΔIdが界磁調整指令値取得部に入力される構成とすると好適である。
4). Other Embodiments (1) In the above embodiment, the target field adjustment value acquisition unit 31 uses the actual field adjustment value as the target field adjustment value to be a control variable in the feedback control for determining the system voltage command value Vdct. A configuration in which ΔIdr is detected and acquired has been described as an example. However, the embodiment of the present invention is not limited to this. That is, feedback control for determining the system voltage command value Vdct is performed using the field adjustment command value ΔId determined by the field adjustment unit 12 of the inverter control command determination unit 7 as the target field adjustment value. Is also one preferred embodiment of the present invention. In this case, the actual field adjustment value detection unit 45 in FIG. 4 is replaced with a field adjustment command value acquisition unit that acquires the field adjustment command value ΔId from the inverter control command determination unit 7. Further, when the motor drive device 2 includes a plurality of DC / AC conversion units (for example, inverters 5 and 6) corresponding to the plurality of motors (for example, the motors MG1 and MG2), the first switching unit 41 performs actual modulation. It is preferable that the field adjustment command value ΔId from the inverter control command determination unit 7 corresponding to the DC / AC conversion unit having the highest rate M is input to the field adjustment command value acquisition unit.

(2)上記の各実施形態では、目標界磁調整値ΔIdtが、電動機MG1、MG2の回転速度ω及び目標トルクTMの双方が高くなるに従って大きい値となるように決定される場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではなく、目標界磁調整値ΔIdtを、電動機MG1、MG2の回転速度ω(ω1、ω2)及び目標トルクTM(TM1、TM2)のいずれか一方のみに基づいて決定する構成とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。例えば、目標界磁調整値ΔIdtが、電動機MG1、MG2の回転速度ωが高くなるに従って大きい値となるように決定することができる。この場合、電圧変換指令決定ユニット8の目標界磁調整値決定部32には、第一電動機MG1及び第二電動機MG2のいずれかの回転速度ωのみが入力される。また、目標界磁調整値ΔIdtが、電動機MG1、MG2の目標トルクTMが高くなるに従って大きい値となるように決定することができる。この場合、電圧変換指令決定ユニット8の目標界磁調整値決定部32には、第一電動機MG1及び第二電動機MG2のいずれかの目標トルクTMのみが入力される。 (2) In each of the above embodiments, the case where the target field adjustment value ΔIdt is determined so as to increase as both the rotational speed ω and the target torque TM of the electric motors MG1, MG2 increase is described as an example. did. However, the embodiment of the present invention is not limited to this, and the target field adjustment value ΔIdt is set to one of the rotational speed ω (ω1, ω2) and the target torque TM (TM1, TM2) of the electric motors MG1, MG2. It is also one of the preferred embodiments of the present invention that the configuration is determined based only on one side. For example, the target field adjustment value ΔIdt can be determined to increase as the rotational speed ω of the electric motors MG1 and MG2 increases. In this case, only the rotational speed ω of either the first electric motor MG1 or the second electric motor MG2 is input to the target field adjustment value determination unit 32 of the voltage conversion command determination unit 8. Further, the target field adjustment value ΔIdt can be determined so as to increase as the target torque TM of the electric motors MG1 and MG2 increases. In this case, only the target torque TM of either the first motor MG1 or the second motor MG2 is input to the target field adjustment value determination unit 32 of the voltage conversion command determination unit 8.

(3)上記の各実施形態では、目標界磁調整値決定部32が目標界磁調整値マップ46に基づいて目標界磁調整値ΔIdtを決定する構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではない。目標界磁調整値決定部32が、所定の演算式と回転速度ωや目標トルクTM等の変数に基づいて、適切な目標界磁調整値ΔIdtを算出する構成とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。 (3) In the above embodiments, the configuration in which the target field adjustment value determination unit 32 determines the target field adjustment value ΔIdt based on the target field adjustment value map 46 has been described as an example. However, the embodiment of the present invention is not limited to this. The target field adjustment value determination unit 32 may be configured to calculate an appropriate target field adjustment value ΔIdt based on a predetermined arithmetic expression and variables such as the rotational speed ω and the target torque TM. This is one of the embodiments.

(4)上記の各実施形態では、目標界磁調整値決定部32が電動機MG1、MG2の目標トルクTM及び回転速度ωに基づいて目標界磁調整値ΔIdtを決定する構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではない。目標界磁調整値決定部32は、少なくとも交流電動機の目標トルクTM及び回転速度ωに基づいて目標界磁調整値ΔIdtを決定すればよく、例えば、交流電動機の目標トルクTM及び回転速度ωに加えて、交流電動機の温度や運転時間等の他の情報にも基づいて目標界磁調整値ΔIdtを決定する構成とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。 (4) In the above embodiments, the configuration in which the target field adjustment value determination unit 32 determines the target field adjustment value ΔIdt based on the target torque TM and the rotational speed ω of the electric motors MG1 and MG2 has been described as an example. However, the embodiment of the present invention is not limited to this. The target field adjustment value determination unit 32 may determine the target field adjustment value ΔIdt based on at least the target torque TM and the rotational speed ω of the AC motor. For example, in addition to the target torque TM and the rotational speed ω of the AC motor In another preferred embodiment of the present invention, the target field adjustment value ΔIdt is determined based on other information such as the temperature and operating time of the AC motor.

(5)上記の各実施形態では、電圧変換指令決定ユニット8が、実界磁調整値ΔIdrを目標界磁調整値ΔIdtに一致させると共に、実変調率Mを目標変調率MTに一致させるようにシステム電圧指令値Vdctを決定する構成とされている場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではない。電圧変換指令決定ユニット8が、実変調率Mに基づくシステム電圧指令値Vdctの決定処理を行わず、単に実界磁調整値ΔIdrを目標界磁調整値ΔIdtに一致させるようにだけシステム電圧指令値Vdctを決定する処理を行う構成とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。この場合、電圧変換指令決定ユニット8は、第三切替器43、減算器50、及びアンプ51(第三実施形態では更に目標変調率決定部56)を備えない構成とすることができる。 (5) In each of the embodiments described above, the voltage conversion command determination unit 8 matches the actual field adjustment value ΔIdr with the target field adjustment value ΔIdt and matches the actual modulation rate M with the target modulation rate MT. The case where the system voltage command value Vdct is determined has been described as an example. However, the embodiment of the present invention is not limited to this. The voltage conversion command determination unit 8 does not perform the process of determining the system voltage command value Vdct based on the actual modulation factor M, and simply sets the system voltage command value so that the actual field adjustment value ΔIdr matches the target field adjustment value ΔIdt. A configuration in which processing for determining Vdct is performed is also one preferred embodiment of the present invention. In this case, the voltage conversion command determination unit 8 can be configured not to include the third switch 43, the subtractor 50, and the amplifier 51 (the target modulation factor determination unit 56 in the third embodiment).

(6)上記の第一及び第二の実施形態では、目標変調率MTを最大変調率Mmax(=0.78)に固定する場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではない。交流電動機の回転速度ω及び目標トルクTMの少なくとも一方に応じて異なる目標変調率MTを設定することも、本発明の好適な実施形態の一つである。例えば、回転速度ωが低い領域において矩形波制御モードC4を実行することによる電動機のトルクリップルの発生を抑制するために、回転速度ωが所定のしきい値未満では目標変調率MTを中間目標値MM(=0.707)とし、当該しきい値以上で目標変調率MTを最大変調率Mmax(=0.78)とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。また、このような例に限定されず、回転速度ωに応じて異なる目標変調率MTを設定し、或いは目標トルクTMに応じて異なる目標変調率MTを設定しても好適である。 (6) In the first and second embodiments, the case where the target modulation rate MT is fixed to the maximum modulation rate Mmax (= 0.78) has been described as an example. However, the embodiment of the present invention is not limited to this. It is also a preferred embodiment of the present invention to set a different target modulation factor MT according to at least one of the rotational speed ω and the target torque TM of the AC motor. For example, in order to suppress the generation of torque ripple of the motor by executing the rectangular wave control mode C4 in the region where the rotational speed ω is low, the target modulation factor MT is set to the intermediate target value when the rotational speed ω is less than a predetermined threshold value. One of the preferred embodiments of the present invention is to set MM (= 0.707) and set the target modulation rate MT to the maximum modulation rate Mmax (= 0.78) above the threshold value. Further, the present invention is not limited to such an example, and it is also preferable to set a different target modulation factor MT according to the rotational speed ω, or to set a different target modulation factor MT according to the target torque TM.

(7)上記の各実施形態では、電動機駆動装置2が2つの電動機MG1、MG2を駆動対象としている場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、電動機駆動装置2が1つの交流電動機のみを駆動対象とする構成、或いは、3つ以上の交流電動機を駆動対象とする構成とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。いずれの場合にも、電動機駆動装置2は、各電動機に対応する直流交流変換部(インバータ)を備え、制御装置1は各直流交流変換部(インバータ)に対応するインバータ制御指令決定ユニット7を備える構成とすると好適である。1つの交流電動機のみを駆動対象とする構成では、上記の各実施形態における電圧変換指令決定ユニット8の構成から切替器41〜43及び変調率比較部44を省略することができる。逆に、3つ以上の交流電動機を駆動対象とする構成では、切替器41〜43における切替点数を増加させる必要がある。この場合においても、電圧変換指令決定ユニット8は、複数の直流交流変換部(インバータ)の中で、対応するインバータ制御指令決定ユニット7により導出される実変調率Mが最も大きい値となる直流交流変換部を対象として動作する構成とすると好適である。3つ以上の交流電動機を駆動対象とする車両用駆動装置としては、例えば、各車輪に1つの電動機を備えるインホイールモータタイプの電動車両用駆動装置等がある。 (7) In each of the above-described embodiments, the case where the electric motor drive device 2 has two electric motors MG1 and MG2 as driving targets has been described as an example. However, the embodiment of the present invention is not limited to this. For example, it is one of the preferred embodiments of the present invention that the motor driving device 2 has a configuration in which only one AC motor is driven, or a configuration in which three or more AC motors are driven. . In any case, the motor drive device 2 includes a DC / AC converter (inverter) corresponding to each motor, and the control device 1 includes an inverter control command determination unit 7 corresponding to each DC / AC converter (inverter). A configuration is preferable. In the configuration in which only one AC motor is driven, the switches 41 to 43 and the modulation rate comparison unit 44 can be omitted from the configuration of the voltage conversion command determination unit 8 in each of the above embodiments. Conversely, in a configuration in which three or more AC motors are driven, it is necessary to increase the number of switching points in the switches 41 to 43. Also in this case, the voltage conversion command determination unit 8 is a DC AC that has the largest actual modulation factor M derived by the corresponding inverter control command determination unit 7 among the plurality of DC / AC conversion units (inverters). It is preferable that the converter operates as a target. As a vehicle drive device that drives three or more AC motors, for example, there is an in-wheel motor type drive device for an electric vehicle provided with one electric motor for each wheel.

(8)上記の各実施形態では、電動機駆動装置2が、ハイブリッド車両用駆動装置の駆動力源として用いられる電動機MG1、MG2を駆動するための装置として構成されている場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、内燃機関を備えず、1つ又は複数の電動機を駆動力源として用いる電動車両用駆動装置に用いる電動機駆動装置の制御装置や、車両以外の電動機を対象とする電動機駆動装置の制御装置等にも、本発明は適用可能である。 (8) In each of the above-described embodiments, the case where the electric motor drive device 2 is configured as a device for driving the electric motors MG1 and MG2 used as the driving force source of the hybrid vehicle drive device has been described as an example. However, the embodiment of the present invention is not limited to this. For example, a control device for an electric motor drive device used in a drive device for an electric vehicle that does not include an internal combustion engine and uses one or a plurality of electric motors as a driving force source, a control device for an electric motor drive device targeted for an electric motor other than the vehicle, etc. In addition, the present invention is applicable.

本発明は、直流電源からの電源電圧を変換して所望のシステム電圧を生成する電圧変換部と、前記システム電圧を有する直流電力を交流電力に変換して交流電動機に供給する直流交流変換部と、を備えた電動機駆動装置の制御を行う制御装置に好適に利用可能である。   The present invention includes a voltage conversion unit that converts a power supply voltage from a DC power source to generate a desired system voltage, a DC / AC conversion unit that converts DC power having the system voltage into AC power and supplies the AC power to an AC motor; Can be suitably used for a control device that controls an electric motor drive device including

1:制御装置
2:電動機駆動装置
3:直流電源
4:電圧変換部
5:第一インバータ(直流交流変換部)
6:第二インバータ(直流交流変換部)
11:電流指令決定部
12:界磁調整部
13:電圧指令決定部
14:実変調率導出部
15:モード制御部
31:対象界磁調整値取得部
32:目標界磁調整値決定部
33:システム電圧決定部
MG1:第一電動機(交流電動機)
MG2:第二電動機(交流電動機)
Vb:電源電圧
Vdc:システム電圧
Vdct:システム電圧指令値
ω:回転速度
TM:目標トルク
Id:基本d軸電流指令値(電流指令値)
Iq:基本q軸電流指令値(電流指令値)
Ida:調整後d軸電流指令値(=Id+ΔId)
Iqa:調整後q軸電流指令値
ΔId:界磁調整指令値(対象界磁調整値)
ΔIdr:実界磁調整値(対象界磁調整値)
ΔIdt:目標界磁調整値
R:出力可能範囲
Vd:d軸電圧指令値(交流電圧指令値)
Vq:q軸電圧指令値(交流電圧指令値)
M:実変調率
MT:目標変調率
CP:PWM(パルス幅変調)制御モード
C4:矩形波制御モード
1: Control device 2: Motor drive device 3: DC power supply 4: Voltage conversion unit 5: First inverter (DC AC conversion unit)
6: Second inverter (DC / AC converter)
11: current command determination unit 12: field adjustment unit 13: voltage command determination unit 14: actual modulation factor derivation unit 15: mode control unit 31: target field adjustment value acquisition unit 32: target field adjustment value determination unit 33: System voltage determination unit MG1: first motor (AC motor)
MG2: Second motor (AC motor)
Vb: power supply voltage Vdc: system voltage Vdct: system voltage command value ω: rotational speed TM: target torque Id: basic d-axis current command value (current command value)
Iq: Basic q-axis current command value (current command value)
Ida: d-axis current command value after adjustment (= Id + ΔId)
Iqa: q-axis current command value after adjustment ΔId: field adjustment command value (target field adjustment value)
ΔIdr: real field adjustment value (target field adjustment value)
ΔIdt: Target field adjustment value R: Output possible range Vd: d-axis voltage command value (AC voltage command value)
Vq: q-axis voltage command value (AC voltage command value)
M: actual modulation rate MT: target modulation rate CP: PWM (pulse width modulation) control mode C4: rectangular wave control mode

Claims (7)

直流電源からの電源電圧を変換して所望のシステム電圧を生成する電圧変換部と、前記電圧変換部から供給される直流電力を交流電力に変換して交流電動機に供給する直流交流変換部と、を備えた電動機駆動装置の制御を行う制御装置であって、
前記交流電動機の目標トルクに基づいて、前記直流交流変換部から前記交流電動機に供給する電流の指令値である電流指令値を決定する電流指令決定部と、
前記電流指令値が前記システム電圧及び前記交流電動機の回転速度に基づいて定まる出力可能範囲内となるように、前記電流指令値に対して前記交流電動機の界磁磁束を弱める方向の調整を行う界磁調整値の指令値である界磁調整指令値を決定する界磁調整部と、
前記直流交流変換部から前記交流電動機に供給される電流と前記電流指令値とに基づいて検出される実際の前記界磁調整値である実界磁調整値、又は前記界磁調整指令値を、対象界磁調整値として取得する対象界磁調整値取得部と、
前記交流電動機の目標トルク及び前記交流電動機の回転速度に基づいて、前記対象界磁調整値の制御目標値である目標界磁調整値を決定する目標界磁調整値決定部と、
前記対象界磁調整値を前記目標界磁調整値に一致させるように、前記システム電圧の指令値であるシステム電圧指令値を決定するシステム電圧決定部と、
を備えた電動機駆動装置の制御装置。
A voltage conversion unit that converts a power supply voltage from a DC power source to generate a desired system voltage; a DC / AC conversion unit that converts DC power supplied from the voltage conversion unit into AC power and supplies the AC power to the AC motor; A control device for controlling an electric motor drive device comprising:
Based on the target torque of the AC motor, a current command determination unit that determines a current command value that is a command value of a current supplied from the DC / AC conversion unit to the AC motor;
A field for adjusting the direction in which the field magnetic flux of the AC motor is weakened with respect to the current command value so that the current command value falls within a possible output range determined based on the system voltage and the rotational speed of the AC motor. A field adjustment unit that determines a field adjustment command value that is a command value of the magnetic adjustment value;
The actual field adjustment value, which is the actual field adjustment value detected based on the current supplied to the AC motor from the DC / AC converter and the current command value, or the field adjustment command value, A target field adjustment value acquisition unit that acquires the target field adjustment value;
A target field adjustment value determination unit that determines a target field adjustment value that is a control target value of the target field adjustment value based on the target torque of the AC motor and the rotational speed of the AC motor;
A system voltage determination unit that determines a system voltage command value that is a command value of the system voltage so as to match the target field adjustment value with the target field adjustment value;
The control apparatus of the electric motor drive device provided with.
前記電流指令値及び前記交流電動機の回転速度に基づいて、前記直流交流変換部から前記交流電動機に供給する交流電圧の指令値である交流電圧指令値を決定する電圧指令決定部と、
前記システム電圧に対する前記交流電圧指令値の大きさを表す実変調率を導出する実変調率導出部と、を更に備え、
前記システム電圧決定部は、前記対象界磁調整値を前記目標界磁調整値に一致させると共に前記実変調率を所定の目標変調率に一致させるように、前記システム電圧指令値を決定する請求項1に記載の電動機駆動装置の制御装置。
Based on the current command value and the rotational speed of the AC motor, a voltage command determination unit that determines an AC voltage command value that is a command value of an AC voltage supplied from the DC / AC converter to the AC motor;
An actual modulation rate deriving unit for deriving an actual modulation rate representing the magnitude of the AC voltage command value with respect to the system voltage;
The system voltage determining unit determines the system voltage command value so that the target field adjustment value is matched with the target field adjustment value and the actual modulation rate is matched with a predetermined target modulation rate. A control device for an electric motor drive device according to claim 1.
パルス幅変調制御モード及び矩形波制御モードを含む複数の制御モードの中から一つを前記実変調率に基づいて選択して前記直流交流変換部に実行させるモード制御部を更に備え、
前記目標変調率は、前記矩形波制御モードを開始する条件となる前記実変調率の値とされる請求項2に記載の電動機駆動装置の制御装置。
A mode control unit that selects one of a plurality of control modes including a pulse width modulation control mode and a rectangular wave control mode based on the actual modulation rate and causes the DC / AC conversion unit to execute the mode control unit;
The motor drive device control device according to claim 2, wherein the target modulation rate is a value of the actual modulation rate that is a condition for starting the rectangular wave control mode.
パルス幅変調制御モード及び矩形波制御モードを含む複数の制御モードの中から一つを前記実変調率に基づいて選択して前記直流交流変換部に実行させるモード制御部を更に備え、
前記目標変調率は、前記システム電圧が前記システム電圧指令値の上限値未満である状態では前記パルス幅変調制御モードを実行する条件となる前記実変調率の範囲内に設定された一定値とされ、前記システム電圧が前記システム電圧指令値の上限値である状態では前記実変調率に一致する値とされる請求項2に記載の電動機駆動装置の制御装置。
A mode control unit that selects one of a plurality of control modes including a pulse width modulation control mode and a rectangular wave control mode based on the actual modulation rate and causes the DC / AC conversion unit to execute the mode control unit;
The target modulation rate is a constant value set within the range of the actual modulation rate that is a condition for executing the pulse width modulation control mode when the system voltage is less than the upper limit value of the system voltage command value. 3. The motor drive device control device according to claim 2, wherein in a state where the system voltage is an upper limit value of the system voltage command value, a value that matches the actual modulation rate is set.
前記システム電圧指令値は、前記電流指令決定部により決定された前記電流指令値を前記目標界磁調整値により調整した調整後の電流指令値が、前記出力可能範囲の外縁上の値となるように決定される請求項1から4のいずれか一項に記載の電動機駆動装置の制御装置。   The system voltage command value is adjusted such that the current command value after adjustment of the current command value determined by the current command determination unit with the target field adjustment value becomes a value on the outer edge of the output possible range. The control device for the electric motor drive device according to any one of claims 1 to 4, wherein the control device is determined as follows. 前記目標界磁調整値は、前記交流電動機の回転速度及び前記交流電動機の目標トルクの一方又は双方が高くなるに従って大きい値となるように決定される請求項1から5のいずれか一項に記載の電動機駆動装置の制御装置。   6. The target field adjustment value is determined so as to increase as one or both of a rotational speed of the AC motor and a target torque of the AC motor become higher. 6. The control device for the electric motor drive device. 前記電動機駆動装置は、複数の前記交流電動機のそれぞれに対応する複数の前記直流交流変換部と、当該複数の直流交流変換部に共通の1つの前記電圧変換部と、を備え、前記電圧変換部が、複数の前記直流交流変換部に共通の前記システム電圧を生成するように構成され、
複数の前記直流交流変換部のそれぞれに対応して、複数の前記電流指令決定部と、複数の前記界磁調整部と、前記電流指令値及び前記交流電動機の回転速度に基づいて前記直流交流変換部から前記交流電動機に供給する交流電圧の指令値である交流電圧指令値を決定する複数の電圧指令決定部と、前記システム電圧に対する前記交流電圧指令値の大きさを表す実変調率を導出する複数の実変調率導出部と、を備え、
前記対象界磁調整値取得部、前記目標界磁調整値決定部、及び前記システム電圧決定部は、複数の前記直流交流変換部の中で、対応する前記実変調率導出部により導出される前記実変調率が最も大きい値となる前記直流交流変換部を対象として動作し、複数の前記直流交流変換部に共通の前記システム電圧指令値を決定する請求項1から6のいずれか一項に記載の電動機駆動装置の制御装置。
The motor drive device includes a plurality of the DC / AC converters corresponding to each of the plurality of AC motors, and one voltage converter common to the plurality of DC / AC converters, and the voltage converter Is configured to generate the system voltage common to the plurality of DC-AC converters,
Corresponding to each of the plurality of DC / AC conversion units, the plurality of current command determination units, the plurality of field adjustment units, the DC command conversion based on the current command value and the rotational speed of the AC motor A plurality of voltage command determining units that determine an AC voltage command value that is a command value of an AC voltage supplied to the AC motor from a unit, and an actual modulation factor that represents a magnitude of the AC voltage command value with respect to the system voltage A plurality of actual modulation rate derivation units,
The target field adjustment value acquisition unit, the target field adjustment value determination unit, and the system voltage determination unit are derived by the corresponding actual modulation rate deriving unit among the plurality of DC / AC conversion units. The system voltage command value common to a plurality of the DC / AC converters is determined by operating on the DC / AC converter having the largest actual modulation rate, and the system voltage command value is determined according to any one of claims 1 to 6. The control device for the electric motor drive device.
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