JP5557628B2 - 制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数の制御対象を制御する制御装置に関する。

特許文献１には、複数のモータを一つのＣＰＵでベクトル制御する際に、演算負荷の増加や制御の遅れを抑制しながら演算タイミングやキャリア周期の設定の自由度を向上させる交流電動機の制御装置が開示されている。また、特許文献２には、複数の電動モータの処理タイミングが重なった際に優先して処理する電動モータを決定する電動機制御装置が開示されている。

特開２００７−４３７９４号公報 特開２０１０−１６９８１号公報

特許文献１に開示された交流電動機の制御装置及び特許文献２に開示された電動機制御装置によれば、１つのＣＰＵが複数のモータを制御する場合であっても、当該ＣＰＵの負荷が限界を超えない範囲であれば所望の成果が期待できる。しかし、モータの数が増加した場合や、直流電圧を昇圧する昇圧器等の制御も同じＣＰＵで行う場合であったり、低い処理能力のＣＰＵを用いる場合には、オーバーフローが発生してＣＰＵの動作が停止してしまうおそれがある。すなわち、演算処理のタイミングやキャリア周期の設定を単に変更するだけでは、ＣＰＵの処理能力に対する演算負荷の増加に対応できない場合がある。

本発明の目的は、複数の制御対象を制御するための処理の増加に対して柔軟に対応可能な制御装置を提供することである。

上記課題を解決して係る目的を達成するために、請求項１に記載の発明の制御装置は、複数の制御対象（例えば、実施の形態での電動機ＭＯＴ、発電機ＧＥＮ及びコンバータ１０１）を制御する制御装置であって、前記複数の制御対象の入出力電力に応じて、前記複数の制御対象を制御するための各処理の優先度を決定する優先度決定部（例えば、実施の形態での制御部１０５）と、単位時間中に行われると推定される前記複数の制御対象の各処理に要する合計時間の総和に応じて、前記複数の制御対象の少なくともいずれか１つの処理を省略するか否かを決定する処理省略決定部（例えば、実施の形態での制御部１０５）と、前記処理省略決定部によって処理を省略すると決定された場合、前記優先度決定部が決定した優先度に基づいて、前記複数の制御対象の内、どの制御対象の処理を省略するかを決定する省略処理決定部（例えば、実施の形態での制御部１０５）と、を備え、前記処理省略決定部は、前記単位時間中に行われると推定される前記複数の制御対象の各処理に要する合計時間の総和が、前記単位時間中に制御対象の割込み処理に費やすことのできる時間である省略判断基準時間を超えるとき、前記複数の制御対象の少なくともいずれか１つの処理を省略すると決定することを特徴としている。

さらに、請求項２に記載の発明の制御装置では、前記処理省略決定部は、前記複数の制御対象のいずれかに対する直近の１回の処理に要した処理時間を取得し、前記単位時間中に行われると推定される当該制御対象の処理の処理回数を算出し、前記処理回数分の直近の処理時間及び前記処理回数に基づいて、前記単位時間中に行われると推定される当該制御対象の処理に要する合計時間を算出し、前記複数の制御対象の各々の合計時間を積算して前記総和を算出することを特徴としている。

さらに、請求項３に記載の発明の制御装置では、前記制御対象が回転型誘導性負荷（例えば、実施の形態での電動機ＭＯＴ及び発電機ＧＥＮ）のとき、前記優先度決定部は、制御対象の入出力電力の絶対値が第１しきい値未満であれば、当該制御対象の処理の優先度を最も低い優先順位に設定し、当該制御対象の入出力電力の絶対値が前記第１しきい値以上であり、かつ、当該制御対象の入出力電力の変化量の絶対値が第２しきい値以上であれば、当該制御対象の処理の優先度を最も高い優先順位に設定することを特徴としている。

さらに、請求項４に記載の発明の制御装置では、前記複数の制御対象が、複数の回転型誘導性負荷（例えば、実施の形態での電動機ＭＯＴ及び発電機ＧＥＮ）と、当該複数の回転型誘導性負荷に対して並列に設けられた並列制御対象（例えば、実施の形態でのコンバータ１０１）と、を含み、前記優先度決定部は、前記複数の回転型誘導性負荷の各入出力電力の和の絶対値が第３しきい値未満であれば、前記並列制御対象の処理の優先度を最も低い優先順位に設定し、前記複数の回転型誘導性負荷の各入出力電力の和の絶対値が第３しきい値以上であり、当該和の変化量の絶対値が第４しきい値以上であり、かつ、前記複数の回転型誘導性負荷の少なくともいずれかの処理の優先度が最も高い優先順位でないときは、前記並列制御対象の処理の優先度を最も高い優先順位に設定することを特徴としている。

請求項１〜４に記載の発明の制御装置によれば、単位時間中に行われると推定される複数の制御対象の各処理に要する合計時間の総和に応じて、制御対象の割込み処理の優先度に決定された制御対象の割込み処理が省略される。したがって、制御装置の処理能力に対して処理量が増加した状態であっても、オーバーフローの発生を防止できる。その結果、制御装置の動作が停止してしまうことはない。このように、当該制御装置は、複数の制御対象を制御するための処理の増加に対して柔軟に対応することができる。

一実施形態の負荷制御装置を含むシステムを示す図 図１に示した負荷制御装置が備える制御部１０５の内部構成の一例を示すブロック図 シリーズ／パラレル切換方式のＨＥＶの内部構成を示すブロック図 電動機ＭＯＴ、発電機ＧＥＮ及びコンバータ１０１の各割込み処理のスケジュールの決定に関する制御部１０５の動作を示すフローチャート 図４中のステップＳ１０９で行われる処理の詳細を示すフローチャート 図５中のステップＳ２０１で行われる処理の詳細を示すフローチャート 図５中のステップＳ２０３で行われる処理の詳細を示すフローチャート 図５中のステップＳ２０５で行われる処理の詳細を示すフローチャート 図４中のステップＳ１１１で行われる処理の詳細を示すフローチャート 電動機ＭＯＴの割込み処理を省略するときの制御部１０５の機能を示す概念図 発電機ＧＥＮの割込み処理を省略するときの制御部１０５の機能を示す概念図 コンバータ１０１の割込み処理を省略するときの制御部１０５の機能を示す概念図 図４中のステップＳ１１３で行われる処理の詳細を示すフローチャート 制御部１０５によって決定されたスケジュールに基づく各制御対象の割込み処理の一例を示す図

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。

図１は、一実施形態の負荷制御装置を含むシステムを示す図である。図１に示す負荷制御装置は、電動機ＭＯＴ及び発電機ＧＥＮの運転を制御する装置である。なお、電動機ＭＯＴは、力行駆動時には電動機として動作し、回生動作時には発電機として動作する。発電機ＧＥＮは、図示しない内燃機関等によって駆動される。

図１に示すように、負荷制御装置は、昇圧コンバータ（以下、単に「コンバータ」という）１０１と、平滑コンデンサ（以下、単に「コンデンサ」という）Ｃと、電動機ＭＯＴに対応するインバータ１０３ｍと、発電機ＧＥＮに対応するインバータ１０３ｇと、制御部１０５と、電圧センサ１０７，１０９と、電動機ＭＯＴに対応する相電流センサ１１１ｕｍ，１１１ｗｍ及びレゾルバ１１３ｍと、発電機ＧＥＮに対応する相電流センサ１１１ｕｇ，１１１ｗｇ及びレゾルバ１１３ｇとを備える。コンバータ１０１、コンデンサＣ及びインバータ１０３ｍ，１０３ｇは、蓄電器等の直流電源１２３と電動機ＭＯＴ及び電動機ＧＥＮの間に設けられている。なお、インバータ１０３ｍ，１０３ｇは、コンバータ１０１と並列に設けられている。また、コンデンサＣも、コンバータ１０１とインバータ１０３ｍ，１０３ｇの間に、コンバータ１０１と並列に設けられている。

コンバータ１０１は、上下２段に直列接続された２つのトランジスタと、各トランジスタと並列に接続された還流ダイオードと、直流電源１２３側（一次側）に設けられたリアクトルＬとを有する。コンバータ１０１は、当該コンバータ１０１に対して設定された周波数のキャリア信号に応じたＰＷＭ信号によるトランジスタのスイッチング動作によって、直流電源１２３の出力電圧を昇圧する。また、電動機ＭＯＴが回生動作した際又は発電機ＧＥＮが動作した際、コンバータ１０１は、トランジスタのスイッチング動作によってインバータ１０３ｍ，１０３ｇの出力電圧を降圧する。

コンデンサＣは、コンバータ１０１の出力電圧を平滑化する。また、電動機ＭＯＴが回生動作した際又は発電機ＧＥＮが動作した際、コンデンサＣは、インバータ１０３ｍ，１０３ｇの出力電圧を平滑化する。

インバータ１０３ｍ，１０３ｇは、上下２段に直列接続された各相（ｕ相、ｖ相、ｗ相）に対応するトランジスタと、各トランジスタと並列に接続された還流ダイオードとを有する。インバータ１０３ｍ，１０３ｇは、それぞれ設定された周波数のキャリア信号に応じたＰＷＭ信号によるトランジスタのスイッチング動作によって、コンバータ１０１の出力電圧を３相交流に変換する。また、電動機ＭＯＴが回生動作した際又は発電機ＧＥＮが動作した際、インバータ１０３ｍ，１０３ｇは、トランジスタのスイッチング動作によって、電動機ＭＯＴ又は発電機ＧＥＮが発生した３相の交流電圧を直流に変換する。

制御部１０５は、例えばＣＰＵであり、コンバータ１０１及びインバータ１０３ｍ，１０３ｇを構成する各トランジスタのスイッチングをＰＷＭ制御する。制御部１０５は、電動機ＭＯＴ、発電機ＧＥＮ及びコンバータ１０１を制御するための各割込み処理、並びに、１ｍ秒、２ｍ秒又は１０ｍ秒毎の定周期処理を所定のスケジュールに応じて行う。電動機ＭＯＴ、発電機ＧＥＮ及びコンバータ１０１の各割込み処理のスケジュールに関しては後述する。

電圧センサ１０７は、直流電源１２３の出力電圧Ｖ１を検出する。電圧センサ１０９は、コンバータ１０１の出力電圧Ｖ２を検出する。相電流センサ１１１ｕｍ，１１１ｗｍは、インバータ１０３ｍから出力されるｕ相電流Ｉｕｍ及びｗ相電流Ｉｗｍをそれぞれ検出する。同様に、相電流センサ１１１ｕｇ，１１１ｗｇは、インバータ１０３ｇから出力されるｕ相電流Ｉｕｇ及びｗ相電流Ｉｗｇをそれぞれ検出する。レゾルバ１１３ｍは、電動機ＭＯＴの回転子の電気角度を検出する。また、レゾルバ１１３ｇは、発電機ＧＥＮの回転子の電気角度を検出する。電圧センサ１０７，１０９、相電流センサ１１１ｕｍ，１１１ｗｍ，１１１ｕｇ，１１１ｗｇ及びレゾルバ１１３ｍ，１１３ｇによって検出された値を示す信号は制御部１０５に送られる。また、コンバータ１０１に対する電圧指令値Ｖ２ｃ、並びに、電動機ＭＯＴに対するトルク指令値Ｔｍ及び発電機ＧＥＮに対するトルク指令値Ｔｇも、外部から制御部１０５に入力される。

図２は、図１に示した負荷制御装置が備える制御部１０５の内部構成の一例を示すブロック図である。図２に示すように、制御部１０５は、コンバータ制御部１０５Ｃ及びインバータ制御部１０５Ｉｍ，１０５Ｉｇを有する。コンバータ制御部１０５Ｃは、コンバータ１０１を構成するトランジスタのスイッチングをＰＷＭ制御する。また、インバータ制御部１０５Ｉｍは、インバータ１０３ｍを構成するトランジスタのスイッチングをＰＷＭ制御する。同様に、インバータ制御部１０５Ｉｇは、インバータ１０３ｇを構成するトランジスタのスイッチングをＰＷＭ制御する。

コンバータ制御部１０５Ｃは、ＦＦ制御部１７１と、ＦＢ制御部１７３と、ＰＷＭ制御部１８５とを有する。なお、コンバータ制御部１０５Ｃには、電圧センサ１０７が検出した直流電源１２３の出力電圧Ｖ１の値、電圧センサ１０９が検出したコンバータ１０１の出力電圧Ｖ２の値、及びコンバータ１０１に対する電圧指令値Ｖ２ｃが入力される。

ＦＦ制御部１７１には、電圧指令値Ｖ２ｃ及び直流電源１２３の出力電圧Ｖ１の検出値が入力される。ＦＦ制御部１７１は、コンバータ１０１が出力電圧Ｖ１を電圧指令値Ｖ２ｃに昇圧するためのデューティ（Duty_FF）を導出する。ＦＢ制御部１７３には、電圧指令値Ｖ２ｃと出力電圧Ｖ２の偏差（Ｖ２ｃ−Ｖ２）ΔＶ２を示す値、直流電源１２３の出力電圧Ｖ１の検出値、及びＦＦ制御部１７１が導出したデューティ（Duty_FF）が入力される。ＦＢ制御部１７３は、偏差ΔＶ２及び直流電源１２３の出力電圧Ｖ１に基づいて、ＦＦ制御部１７１が導出したデューティ（Duty_FF）を補正するための値（Duty_FB）を導出する。

ＰＷＭ制御部１８５は、ＦＢ制御部１７３が導出したデューティ（Duty_FB）によってＦＦ制御部１７１が導出したデューティ（Duty_FF）を補正することによって得られたデューティ（Duty）に基づいて、コンバータ１０１を構成するトランジスタのスイッチングをＰＷＭ制御する。

インバータ制御部１０５Ｉｍ，１０５Ｉｇは、角速度算出部１５１と、電流指令算出部１５３と、３相−ｄｑ変換部１５５と、電流ＦＢ制御部１５７と、ｄｑ−３相変換部１５９と、ＰＷＭ制御部１６１とを含む。なお、インバータ制御部１０５Ｉｍには、トルク指令値Ｔｍ、電動機ＭＯＴの回転子の電気角度θｍの検出値、相電流センサ１１１ｕｍ，１１１ｗｍが検出したｕ相電流Ｉｕｍ及びｗ相電流Ｉｗｍの各値、及び電圧センサ１０９が検出したコンバータ１０１の出力電圧Ｖ２の値が入力される。同様に、インバータ制御部１０５Ｉｇには、トルク指令値Ｔｇ、発電機ＧＥＮの回転子の電気角度θｇの検出値、相電流センサ１１１ｕｇ，１１１ｗｇが検出したｕ相電流Ｉｕｇ及びｗ相電流Ｉｗｇの各値、及び電圧センサ１０９が検出したコンバータ１０１の出力電圧Ｖ２の値が入力される。

以下、インバータ制御部１０５Ｉｍ，１０５Ｉｇがそれぞれ備える各構成要素について説明する。なお、図２中の符号に付された「ｍ」はインバータ制御部１０５Ｉｍに対応し、「ｇ」はインバータ制御部１０５Ｉｇに対応するが、インバータ制御部１０５Ｉｍ，１０５Ｉｇの動作は共通するため、以下の説明では「ｍ」及び「ｇ」を省略する。

角速度算出部１５１は、電動機ＭＯＴ又は発電機ＧＥＮの回転子の電気角度θの検出値を時間微分することによって、電動機ＭＯＴ又は発電機ＧＥＮの回転子の角速度ωを算出する。角速度算出部１５１によって算出された角速度ωは、電流指令算出部１５３に入力される。電流指令算出部１５３は、トルク指令値Ｔと、電動機ＭＯＴ又は発電機ＧＥＮの回転子の角速度ωとに基づいて、ｄ軸側の電機子（以下「ｄ軸電機子」という。）に流す電流（以下「ｄ軸電流」という。）の指令値Ｉｄ＿ｃ及びｑ軸側の電機子（以下「ｑ軸電機子」という。）に流す電流（以下「ｑ軸電流」という。）の指令値Ｉｑ＿ｃを算出する。

３相−ｄｑ変換部１５５は、相電流センサ１１１ｕ，１１１ｗが検出したｕ相電流Ｉｕ及びｗ相電流Ｉｗの各値と、電動機ＭＯＴ又は発電機ＧＥＮの回転子の電気角度θの検出値とに基づいて３相−ｄｑ変換を行って、ｄ軸電流の検出値Ｉｄ＿ｓ及びｑ軸電流の検出値Ｉｑ＿ｓを算出する。電流ＦＢ制御部１５７は、ｄ軸電流の指令値Ｉｄ＿ｃと検出値Ｉｄ＿ｓの偏差ΔＩｄ及びｑ軸電流の指令値Ｉｑ＿ｃと検出値Ｉｑ＿ｓの偏差ΔＩｑが減少するよう、ｄ軸電機子の端子間電圧（以下「ｄ軸電圧」という。）の指令値Ｖｄ＿ｃ及びｑ軸電機子の端子間電圧（以下「ｑ軸電圧」という。）の指令値Ｖｑ＿ｃを決定する。

ｄｑ−３相変換部１５９は、電流ＦＢ制御部１５７によって決定されたｄ軸電圧の指令値Ｖｄ＿ｃ及びｑ軸電圧の指令値Ｖｑ＿ｃと、電動機ＭＯＴ又は発電機ＧＥＮの回転子の電気角度θの検出値とに基づいてｄｑ−３相変換を行って、３相電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗの各指令値を導出する。ＰＷＭ制御部１６１は、ｄｑ−３相変換部１５９が導出した３相電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗの各指令値に基づいて、インバータ１０３ｍ，１０３ｇを構成するトランジスタのスイッチングをＰＷＭ制御する。

上記説明した負荷制御装置は、例えば、図３に示したシリーズ／パラレル切換方式のＨＥＶ（Hybrid Electrical Vehicle：ハイブリッド車両）の車両に搭載される。図３は、シリーズ／パラレル切換方式のＨＥＶの内部構成を示すブロック図である。シリーズ／パラレル切換方式のＨＥＶは、「ＥＶ走行」、「エンジン走行」又は「シリーズ走行」を行う。「ＥＶ走行」では、ＨＥＶは、直流電源（BATT）１２３からの電力供給によって駆動する電動機ＭＯＴの駆動力によって走行する。このとき内燃機関（ENG）２０１及び発電機ＧＥＮは駆動されない。また、「エンジン走行」では、クラッチ２０３は切断され、ＨＥＶは、内燃機関２０１の駆動力によって走行する。このとき、電動機ＭＯＴは駆動されない。また、「シリーズ走行」では、ＨＥＶは、発電機ＧＥＮからの電力供給によって駆動する電動機ＭＯＴの駆動力によって走行する。このとき、コンバータ１０１が変換する電力はほぼ０である。

以下、制御部１０５が制御対象（電動機ＭＯＴ、発電機ＧＥＮ及びコンバータ１０１）の各割込み処理を行う際のスケジュールの決定方法について、図４〜図１４を参照して詳細に説明する。図４は、電動機ＭＯＴ、発電機ＧＥＮ及びコンバータ１０１の各割込み処理のスケジュールの決定に関する制御部１０５の動作を示すフローチャートである。図４に示すように、制御部１０５は、定周期処理の最短周期である単位時間Ｔｃｙｃと、単位時間Ｔｃｙｃ当たり定周期処理に割り当てられる時間割合Ｒｌｏとに基づいて、以下に示す式（１）より省略判断基準時間Ｔｌｍｔを算出する（ステップＳ１０１）。

Ｔｌｍｔ＝Ｔｃｙｃ×（１−Ｒｌｏ） …（１）
例えば、単位時間Ｔｃｙｃ＝１ｍ秒、定周期処理に割り当てられる時間割合Ｒｌｏ＝０．１（１０％）のときは、省略判断基準時間Ｔｌｍｔ＝９００μ秒が算出される。なお、省略判断基準時間Ｔｌｍｔは、制御部１０５が単位時間Ｔｃｙｃ中に制御対象の割込み処理に費やすことのできる時間である。

次に、制御部１０５は、電動機ＭＯＴ、発電機ＧＥＮ及びコンバータ１０１の割込み処理の少なくともいずれか一つを省略するか否かを示す省略要求フラグを、初期化として「０」に設定する（ステップＳ１０３）。なお、省略要求フラグ＝１のときは省略を行うことを示し、省略要求フラグ＝０のときは省略を行わないことを示す。次に、制御部１０５は、省略要求フラグが１か否かを判断し（ステップＳ１０５）、省略要求フラグ＝０のときはステップＳ１０７に進み、省略要求フラグ＝１のときはステップＳ１０９に進む。ステップＳ１０７では、制御部１０５は、制御対象の割込み処理を省略せずに行う（通常処理）。なお、ステップＳ１０７の後はステップＳ１１３に進む。

一方、ステップＳ１０９では、制御部１０５は、制御対象の入出力電力に応じて、電動機ＭＯＴ、発電機ＧＥＮ及びコンバータ１０１の各割込み処理の優先度を決定する。図５は、図４中のステップＳ１０９で行われる処理の詳細を示すフローチャートである。図５に示すように、制御部１０５は、発電機ＧＥＮの割込み処理の優先度ＰＲＩｇｅｎを決定し（ステップＳ２０１）、電動機ＭＯＴの割込み処理の優先度ＰＲＩｍｏｔを決定し（ステップＳ２０３）、コンバータ１０１の割込み処理の優先度ＰＲＩｃｏｎｖを決定する（ステップＳ２０５）。なお、ステップＳ２０１とステップＳ２０３の順序は逆であっても良い。

図６は、図５中のステップＳ２０１で行われる処理の詳細を示すフローチャートである。図６に示すように、制御部１０５は、発電機ＧＥＮから出力される電力Ｐｇｅｎの絶対値（｜Ｐｇｅｎ｜）がしきい値Ｐｓｈ１未満であるか否かを判断する（ステップＳ２１１）。なお、発電機ＧＥＮから出力される電力Ｐｇｅｎは、インバータ制御部１０５Ｉｇの電流ＦＢ制御部１５７が決定したｄ軸電圧の指令値Ｖｄ＿ｃ及びｑ軸電圧の指令値Ｖｑ＿ｃと、３相−ｄｑ変換部１５５が算出したｄ軸電流の検出値Ｉｄ＿ｓ及びｑ軸電流の検出値Ｉｑ＿ｓとに基づいて、以下に示す式（２）から算出される。
Ｐｇｅｎ＝Ｖｄ＿ｃ×Ｉｄ＿ｓ＋Ｖｑ＿ｃ×Ｉｑ＿ｓ …（２）

なお、ｄ軸電流の検出値Ｉｄ＿ｓ及びｑ軸電流の検出値Ｉｑ＿ｓの代わりに、インバータ制御部１０５Ｉｇの電流指令算出部１５３が算出したｄ軸電流の指令値Ｉｄ＿ｃ及びｑ軸電流の指令値Ｉｑ＿ｃを用いても良い。この場合、電力Ｐｇｅｎは以下の式（３）から算出される。
Ｐｇｅｎ＝Ｖｄ＿ｃ×Ｉｄ＿ｃ＋Ｖｑ＿ｃ×Ｉｑ＿ｃ …（３）

また、電力Ｐｇｅｎは、トルク指令値Ｔｇ、インバータ制御部１０５Ｉｇの角速度算出部１５１が算出した発電機ＧＥＮの回転子の角速度ωｇ、及び発電機ＧＥＮの極対数Ｐｐｇに基づいて、以下に示す式（４）から算出されても良い。
Ｐｇｅｎ＝ωｇ×Ｔｇ／Ｐｐｇ …（４）

電力Ｐｇｅｎの絶対値がしきい値Ｐｓｈ１未満であればステップＳ２１３に進み、しきい値Ｐｓｈ１以上であればステップＳ２１５に進む。ステップＳ２１３では、制御部１０５は、発電機ＧＥＮの割込み処理の優先度ＰＲＩｇｅｎを「３」に設定する。なお、優先度ＰＲＩｇｅｎの値が小さい方が優先順位は高い。

一方、ステップＳ２１５では、制御部１０５は、電力Ｐｇｅｎの変化量の絶対値（｜ΔＰｇｅｎ｜）がしきい値Ｐｓｈ２未満であるか否かを判断する。電力変化量ΔＰｇｅｎの絶対値がしきい値Ｐｓｈ２未満であればステップＳ２１７に進み、しきい値Ｐｓｈ２以上であればステップＳ２１９に進む。制御部１０５は、ステップＳ２１７では発電機ＧＥＮの割込み処理の優先度ＰＲＩｇｅｎを「２」に設定し、ステップＳ２１９では優先度ＰＲＩｇｅｎを「１」に設定する。

図７は、図５中のステップＳ２０３で行われる処理の詳細を示すフローチャートである。図７に示すように、制御部１０５は、電動機ＭＯＴに供給される電力Ｐｍｏｔの絶対値（｜Ｐｍｏｔ｜）がしきい値Ｐｓｈ１未満であるか否かを判断する（ステップＳ２３１）。なお、電動機ＭＯＴに供給される電力Ｐｍｏｔは、インバータ制御部１０５Ｉｍの電流ＦＢ制御部１５７が決定したｄ軸電圧の指令値Ｖｄ＿ｃ及びｑ軸電圧の指令値Ｖｑ＿ｃと、３相−ｄｑ変換部１５５が算出したｄ軸電流の検出値Ｉｄ＿ｓ及びｑ軸電流の検出値Ｉｑ＿ｓとに基づいて、以下に示す式（５）から算出される。
Ｐｍｏｔ＝Ｖｄ＿ｃ×Ｉｄ＿ｓ＋Ｖｑ＿ｃ×Ｉｑ＿ｓ …（５）

なお、ｄ軸電流の検出値Ｉｄ＿ｓ及びｑ軸電流の検出値Ｉｑ＿ｓの代わりに、インバータ制御部１０５Ｉｍの電流指令算出部１５３が算出したｄ軸電流の指令値Ｉｄ＿ｃ及びｑ軸電流の指令値Ｉｑ＿ｃを用いても良い。この場合、電力Ｐｍｏｔは以下の式（６）から算出される。
Ｐｍｏｔ＝Ｖｄ＿ｃ×Ｉｄ＿ｃ＋Ｖｑ＿ｃ×Ｉｑ＿ｃ …（６）

また、電力Ｐｍｏｔは、トルク指令値Ｔｍ、インバータ制御部１０５Ｉｍの角速度算出部１５１が算出した電動機ＭＯＴの回転子の角速度ωｍ、及び電動機ＭＯＴの極対数Ｐｐｍに基づいて、以下に示す式（７）から算出されても良い。
Ｐｍｏｔ＝ωｍ×Ｔｍ／Ｐｐｍ …（７）

電力Ｐｍｏｔの絶対値がしきい値Ｐｓｈ１未満であればステップＳ２３３に進み、しきい値Ｐｓｈ１以上であればステップＳ２３５に進む。ステップＳ２３３では、制御部１０５は、電動機ＭＯＴの割込み処理の優先度ＰＲＩｍｏｔを「３」に設定する。なお、優先度ＰＲＩｍｏｔの値が小さい方が優先順位は高い。

一方、ステップＳ２３５では、制御部１０５は、電力Ｐｍｏｔの変化量の絶対値（｜ΔＰｍｏｔ｜）がしきい値Ｐｓｈ２未満であるか否かを判断する。電力変化量ΔＰｍｏｔの絶対値がしきい値Ｐｓｈ２未満であればステップＳ２３７に進み、しきい値Ｐｓｈ２以上であればステップＳ２３９に進む。制御部１０５は、ステップＳ２３７では電動機ＭＯＴの割込み処理の優先度ＰＲＩｍｏｔを「２」に設定し、ステップＳ２３９では優先度ＰＲＩｍｏｔを「１」に設定する。

図８は、図５中のステップＳ２０５で行われる処理の詳細を示すフローチャートである。図８に示すように、制御部１０５は、電動機ＭＯＴから出力される電力Ｐｇｅｎと電動機ＭＯＴに供給される電力Ｐｍｏｔの和の絶対値（｜Ｐｇｅｎ＋Ｐｍｏｔ｜）がしきい値Ｐｓｈ３未満であるか否かを判断する（ステップＳ２５１）。当該電力Ｐｇｅｎ，Ｐｍｏｔの和の絶対値がしきい値Ｐｓｈ３未満であればステップＳ２５３に進み、しきい値Ｐｓｈ３以上であればステップＳ２５５に進む。ステップＳ２５３では、制御部１０５は、コンバータ１０１の割込み処理の優先度ＰＲＩｃｏｎｖを「３」に設定する。なお、優先度ＰＲＩｃｏｎｖの値が小さい方が優先順位は高い。

一方、ステップＳ２５５では、制御部１０５は、電力Ｐｇｅｎ，Ｐｍｏｔの和の変化量の絶対値（｜Δ（Ｐｇｅｎ＋Ｐｍｏｔ）｜）がしきい値Ｐｓｈ４未満であるか否かを判断する。当該合計電力変化量Δ（Ｐｇｅｎ＋Ｐｍｏｔ）の絶対値がしきい値Ｐｓｈ４未満であればステップＳ２５７に進み、しきい値Ｐｓｈ４以上であればステップＳ２５９に進む。ステップＳ２５７では制御部１０５は、優先度ＰＲＩｃｏｎｖを「２」に設定する。

一方、ステップＳ２５９では、制御部１０５は、先に設定した発電機ＧＥＮの割込み処理の優先度ＰＲＩｇｅｎ及び電動機ＭＯＴの割込み処理の優先度ＰＲＩｍｏｔが共に「１」であるか否かを判断し、両優先度が「１」のときはステップＳ２６１に進み、両優先度の少なくともいずれか一方が「１」ではないときはステップＳ２６３に進む。制御部１０５は、ステップＳ２６１では優先度ＰＲＩｃｏｎｖを「２」に設定し、ステップＳ２６３では優先度ＰＲＩｃｏｎｖを「１」に設定する。

なお、ステップＳ２６１では、コンバータ１０１の出力電圧が最適電圧から変動してしまうため効率は若干落ちるが、いずれにせよ電動機ＭＯＴ又は発電機ＧＥＮのためにインバータ１０３ｍ，１０３ｇの制御が行われるため、電動機ＭＯＴ又は発電機ＧＥＮの出力の変動を抑えることができる。

次に、図４に示したステップＳ１１１では、制御部１０５は、ステップＳ１０９で決定した優先度ＰＲＩｇｅｎ，ＰＲＩｍｏｔ，ＰＲＩｃｏｎｖに応じて、省略処理又は通常処理を制御対象に対して行う。当該省略処理の詳細については後述する。なお、ステップＳ１１１の後はステップＳ１１３に進む。

図９は、図４中のステップＳ１１１で行われる処理の詳細を示すフローチャートである。図９に示すように、制御部１０５は、ステップＳ１０９で決定した制御対象の割込み処理の優先度が「３」であるかを判断する（ステップＳ３０１）。制御対象の割込み処理の優先度が「３」である場合はステップＳ３０３に進み、「３」でない場合はステップＳ３０５に進む。ステップＳ３０３では、制御部１０５は、制御対象の割込み処理を省略する（省略処理）。

なお、電動機ＭＯＴの割込み処理を省略するとき、図１０に示すように、制御部１０５のインバータ制御部１０５Ｉｍは、ｄ軸電圧の指令値Ｖｄ＿ｃ及びｑ軸電圧の指令値Ｖｑ＿ｃを決定するまでの処理は行わない。すなわち、インバータ制御部１０５Ｉｍは、前回得られたｄ軸電圧の指令値Ｖｄ＿ｃ及びｑ軸電圧の指令値Ｖｑ＿ｃ、並びに、電動機ＭＯＴの回転子の電気角度θｍに基づいてｄｑ−３相変換を行って３相電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗの各指令値を導出した上で、インバータ１０３ｍのトランジスタのスイッチングをＰＷＭ制御する。

同様に、発電機ＧＥＮの割込み処理を省略するとき、図１１に示すように、制御部１０５のインバータ制御部１０５Ｉｇは、ｄ軸電圧の指令値Ｖｄ＿ｃ及びｑ軸電圧の指令値Ｖｑ＿ｃを決定するまでの処理は行わない。すなわち、インバータ制御部１０５Ｉｇは、前回得られたｄ軸電圧の指令値Ｖｄ＿ｃ及びｑ軸電圧の指令値Ｖｑ＿ｃ、並びに、発電機ＧＥＮの回転子の電気角度θｇに基づいてｄｑ−３相変換を行って３相電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗの各指令値を導出した上で、インバータ１０３ｇのトランジスタのスイッチングをＰＷＭ制御する。

また、コンバータ１０１の割込み処理を省略するとき、図１２に示すように、制御部１０５のコンバータ制御部１０５Ｃは、ＰＷＭ制御部１８５に入力するデューティ（Duty）を導出するまでの処理は行わない。すなわち、コンバータ制御部１０５Ｃは、前回得られたデューティ（Duty）に基づいて、コンバータ１０１のトランジスタのスイッチングをＰＷＭ制御する。

一方、ステップＳ３０５では、制御部１０５は、制御対象の割込み処理の優先度が「２」であるか否かを判断する。制御対象の割込み処理の優先度が「２」である場合はステップＳ３０９に進み、「２」でない場合はステップＳ３０７に進む。ステップＳ３０７では、制御部１０５は、制御対象の割込み処理を省略せずに行う（通常処理）。一方、ステップＳ３０９では、制御部１０５は、他の２つの制御対象の割込み処理の優先度がどちらも「３」以外かを判断し、この条件を満たす場合はステップＳ３０３に進み、満たさない場合はステップＳ３０７に進む。上述したように、ステップＳ３０３では制御対象の割込み処理を省略し、ステップＳ３０７では制御対象の割込み処理を省略せずに行う。

次に、図４に示したステップＳ１１３では、制御部１０５は、負荷状況を更新する。図１３は、図４中のステップＳ１１３で行われる処理の詳細を示すフローチャートである。なお、図中又は以下の説明において、符号ｉは、発電機ＧＥＮ、電動機ＭＯＴ及びコンバータ１０１のいずれかを示す。

図１３に示すように、制御部１０５は、制御対象（発電機ＧＥＮ、電動機ＭＯＴ又はコンバータ１０１）に対する直近の１回の割込み処理（省略された割込み処理を含む）に要した処理時間Ｔｉ＿ｘ（ｘ＝０，１，２…）を取得する（ステップＳ４０１）。次に、制御部１０５は、制御対象を制御する際のキャリア周期Ｔｉ＿ｉｎｔを取得する（ステップＳ４０３）。なお、キャリア周期Ｔｉ＿ｉｎｔは制御対象によって異なり、タイミングによっても異なる。

次に、制御部１０５は、単位時間Ｔｃｙｃ中に行われると推定される制御対象の割込み処理の回数（履歴回数）Ｎｈｉｓ＿ｉを、以下に示す式（８）より算出する（ステップＳ４０５）。
Ｎｈｉｓ＿ｉ＝Ｔｃｙｃ／Ｔｉ＿ｉｎｔ …（８）
例えば、単位時間Ｔｃｙｃ＝１ｍ秒、キャリア周期Ｔｉ＿ｉｎｔ＝４００μ秒のときは、履歴回数Ｎｈｉｓ＿ｉ＝２．５回が算出される。

次に、制御部１０５は、単位時間中に行われると推定される制御対象の割込み処理の合計時間Ｓｉを、以下に示す式（９）より算出する（ステップＳ４０７）。
Ｓｉ＝Ｔｉ＿ｘ＋Ｔｉ＿ｘ−１＋ ．．． ＋Ｔｉ＿（ｘ−（整数部（Ｎｈｉｓ＿ｉ）−１））＋Ｔｉ＿（ｘ−整数部（Ｎｈｉｓ＿ｉ））×小数点以下（Ｎｈｉｓ＿ｉ） …（９）
例えば、上記例のように履歴回数Ｎｈｉｓ＿ｉ＝２．５回であり、Ｔｉ＿ｘ＝Ｔｉ＿ｘ−１＝Ｔｉ＿ｘ−２＝２６５μ秒のときは、合計時間Ｓｉ＝Ｔｉ＿ｘ＋Ｔｉ＿ｘ−１＋Ｔｉ＿ｘ−２×０．５＝２６５＋２６５＋２６５×０．５＝６６２．５μ秒が算出される。

次に、制御部１０５は、電動機ＭＯＴ、発電機ＧＥＮ及びコンバータ１０１の各割込み処理が行われる合計時間Ｓｉの総和（以下「割込み処理総和時間」という）Ｌｉを算出する（ステップＳ４０９）。なお、電動機ＭＯＴの割込み処理が行われる合計時間ＳｍｏｔがステップＳ４０７で算出された後、ステップＳ４０９で当該合計時間Ｓｍに積算される発電機ＧＥＮの割込み処理が行われる合計時間Ｓｇｅｎ及びコンバータ１０１の割込み処理が行われる合計時間Ｓｃｏｎｖはそれぞれ最新の値である。

次に、図４に示したステップＳ１１５では、制御部１０５は、ステップＳ１１３で算出した割込み処理総和時間ＬｉがステップＳ１０１で算出した省略判断基準時間Ｔｌｍｔよりも大きいか否かを判断する。割込み処理総和時間Ｌｉが省略判断基準時間Ｔｌｍｔよりも大きいときはステップＳ１１７に進み、制御部１０５は、省略要求フラグを「１」に設定する。一方、割込み処理総和時間Ｌｉが省略判断基準時間Ｔｌｍｔ以下のときはステップＳ１１９に進み、制御部１０５は、省略要求フラグを「０」に設定する。ステップＳ１１７又はＳ１１９を行った後はステップＳ１０５に戻る。

以下、上記説明した制御部１０５によって決定されたスケジュールに基づく各制御対象の割込み処理の一例を、図１４を参照して説明する。図１４に示した例では、経過時間が０〜１．５ｍ秒の期間（以下「第１期間」という）には、電動機ＭＯＴの割込み処理の優先度ＰＲＩｍｏｔ＝１、発電機ＧＥＮの割込み処理の優先度ＰＲＩｇｅｎ＝１、コンバータ１０１の割込み処理の優先度ＰＲＩｃｏｎｖ＝３に設定されている。第１期間では、約０．６ｍ秒が経過したときに行われるコンバータ１０１の割込み処理の終了時にＬｃｏｎｖ＝９３６μ秒が算出され、省略判断基準時間Ｔｌｍｔ＝９００μ秒を超えるため、省略要求フラグ＝１が設定される。その後、電動機ＭＯＴの割込み処理及び発電機ＧＥＮの割込み処理が行われ、発電機ＧＥＮの割込み処理の終了時にＬｇｅｎ＝９３６μ秒と省略判断基準時間Ｔｌｍｔ＝９００μ秒を超えたままであるため、その後に行われる予定であった優先度が最も低いコンバータ１０１の割込み処理が省略される。したがって、Ｌｃｏｎｖ＝６７４μ秒と省略判断基準時間Ｔｌｍｔ＝９００μ秒未満になるため、省略要求フラグ＝０が設定される。

また、経過時間が１．５ｍ秒〜３．０ｍ秒の期間（以下「第２期間」という）には、ＰＲＩｍｏｔ＝３、ＰＲＩｇｅｎ＝１、ＰＲＩｃｏｎｖ＝１に設定されている。第２期間では、約２．１ｍ秒が経過したときに行われるコンバータ１０１の割込み処理の終了時にＬｃｏｎｖ＝９３６μ秒が算出され、省略判断基準時間Ｔｌｍｔ＝９００μ秒を超えるため、省略要求フラグ＝１が設定される。その後に行われる予定であった優先度が最も低い電動機ＭＯＴの割込み処理が省略される。したがって、Ｌｍｏｔ＝８９３μ秒と省略判断基準時間Ｔｌｍｔ＝９００μ秒未満になるため、省略要求フラグ＝０が設定される。

以上説明したように、本実施形態によれば、単位時間中に行われると推定される電動機ＭＯＴ、発電機ＧＥＮ及びコンバータ１０１の各処理に要する合計時間の総和が、制御対象の割込み処理に費やすことのできる省略判断基準時間Ｔｌｍｔよりも大きいときには、制御対象の割込み処理の優先度に応じて、いずれかの制御対象の割込み処理が省略される。したがって、制御部１０５の処理能力に対して処理量が増加した状態であっても、オーバーフローの発生を防止できる。その結果、制御部１０５の動作が停止してしまうことはない。

なお、本実施形態では昇圧コンバータ１０１を例に説明したが、昇降圧コンバータ又は降圧コンバータであっても良い。また、本実施形態に示した例では省略される割込み処理が１つであるが、複数の割込み処理が省略されても良い。

さらに、特定の制御対象の割込み処理の省略が連続して所定回数以上続く場合は、当該特定の制御対象の割込み処理の省略が長時間続かないよう、所定間隔で別の制御対象の割込み処理を省略しても良い。例えば、コンバータ１０１の割込み処理の優先度が「３」であるために当該割込み処理が連続して５回以上続く場合は、コンバータ１０１の割込み処理の省略が４回行われた後に、優先度が「２」の制御対象の割込み処理を一回省略しても良い。

ＭＯＴ 電動機
ＧＥＮ 発電機
１０１ 昇圧コンバータ
Ｃ 平滑コンデンサ
１０３ｍ，１０３ｇ インバータ
１０５ 制御部
１０７，１０９ 電圧センサ
１１１ｕｍ，１１１ｗｍ，１１１ｕｇ，１１１ｗｇ 相電流センサ
１１３ｍ，１１３ｇ レゾルバ
１２３ 直流電源
１０５Ｃ コンバータ制御部
１０５Ｉｍ，１０５Ｉｇ インバータ制御部
１７１ ＦＦ制御部
１７３ ＦＢ制御部
１８５ ＰＷＭ制御部
１５１ 角速度算出部
１５３ 電流指令算出部
１５５ ３相−ｄｑ変換部
１５７ 電流ＦＢ制御部
１５９ ｄｑ−３相変換部
１６１ ＰＷＭ制御部
２０１ 内燃機関
２０３ クラッチ

Claims (4)

1. 複数の制御対象を制御する制御装置であって、
   前記複数の制御対象の入出力電力に応じて、前記複数の制御対象を制御するための各処理の優先度を決定する優先度決定部と、
   単位時間中に行われると推定される前記複数の制御対象の各処理に要する合計時間の総和に応じて、前記複数の制御対象の少なくともいずれか１つの処理を省略するか否かを決定する処理省略決定部と、
   前記処理省略決定部によって処理を省略すると決定された場合、前記優先度決定部が決定した優先度に基づいて、前記複数の制御対象の内、どの制御対象の処理を省略するかを決定する省略処理決定部と、を備え、
   前記処理省略決定部は、前記単位時間中に行われると推定される前記複数の制御対象の各処理に要する合計時間の総和が、前記単位時間中に制御対象の割込み処理に費やすことのできる時間である省略判断基準時間を超えるとき、前記複数の制御対象の少なくともいずれか１つの処理を省略すると決定することを特徴とする制御装置。
2. 請求項１に記載の制御装置であって、
   前記処理省略決定部は、
   前記複数の制御対象のいずれかに対する直近の１回の処理に要した処理時間を取得し、
   前記単位時間中に行われると推定される当該制御対象の処理の処理回数を算出し、
   前記処理回数分の直近の処理時間及び前記処理回数に基づいて、前記単位時間中に行われると推定される当該制御対象の処理に要する合計時間を算出し、
   前記複数の制御対象の各々の合計時間を積算して前記総和を算出することを特徴とする制御装置。
3. 請求項１又は２に記載の制御装置であって、
   前記制御対象が回転型誘導性負荷のとき、
   前記優先度決定部は、
   制御対象の入出力電力の絶対値が第１しきい値未満であれば、当該制御対象の処理の優先度を最も低い優先順位に設定し、
   当該制御対象の入出力電力の絶対値が前記第１しきい値以上であり、かつ、当該制御対象の入出力電力の変化量の絶対値が第２しきい値以上であれば、当該制御対象の処理の優先度を最も高い優先順位に設定することを特徴とする制御装置。
4. 請求項３に記載の制御装置であって、
   前記複数の制御対象が、複数の回転型誘導性負荷と、当該複数の回転型誘導性負荷に対して並列に設けられた並列制御対象と、を含み、
   前記優先度決定部は、
   前記複数の回転型誘導性負荷の各入出力電力の和の絶対値が第３しきい値未満であれば、前記並列制御対象の処理の優先度を最も低い優先順位に設定し、
   前記複数の回転型誘導性負荷の各入出力電力の和の絶対値が第３しきい値以上であり、当該和の変化量の絶対値が第４しきい値以上であり、かつ、前記複数の回転型誘導性負荷の少なくともいずれかの処理の優先度が最も高い優先順位でないときは、前記並列制御対象の処理の優先度を最も高い優先順位に設定することを特徴とする制御装置。

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