KR20100013335A - 전동기 제어장치, 구동장치 및 하이브리드 구동장치 - Google Patents

전동기 제어장치, 구동장치 및 하이브리드 구동장치 Download PDF

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Abstract

1차측 직류전압을 컨버터(30c)에서 2차 전압으로 승압하고 인버터(19)에서 3상교류로 변환해서 전동기(10m)에 인가하고, 전동기의 회생전력은 역(逆)루트로 1차측 직류전원(18, 21)에 공급하는 전동기 구동에 있어서, 전동기의 구동이, 적어도 2상에 PWM 통전하는 변조 모드에서 약계자 제어(field weakening control)를 행하지 않는 제1영역, 컨버터가 출력 가능한 최대전압(Vmax)보다 작은 전압으로 적어도 2상에 PWM 통전하는 변조 모드에서 약계자 제어를 행하는 제3영역, 및 컨버터의 최대전압보다 작은 전압으로 전체 상을 구형파 통전하는 1펄스 모드에서 약계자 제어를 행하는 제2영역(도 4)의 어느 하나에 근거하여, 인버터에 인가하는 상기 2차 전압을 정하는 2차측 목표전압을 결정한다. 컨버터 제어장치(30v)가 상기 2차 전압을 그 2차측 목표전압으로 정한다.

Description

전동기 제어장치, 구동장치 및 하이브리드 구동장치{Motor control device, drive device, and hybrid drive device}
본 발명은, 인버터로부터 전동기에 급전하는 전력 및 그 역방향의 회생전력을 제어하는 전동기 제어장치에 관하며, 특히, 인버터가 전동기에 주는 동작 전압 및 전압제어 모드의 제어에 관한 것이다. 본 발명의 전동기 제어장치는 예컨대, 전동기로 차륜을 구동하는 전기자동차(EV), 및 상기 전동기에 더해서 연료 엔진 및 상기 엔진에 의해 회전구동되는 발전기(전동기 또는 발전동기라는 것도 있다)를 구비하는 하이브리드 전기자동차(HEV)에 사용할 수 있다.
전기 모터의 회전속도가 상승하는 것에 수반하여 스테이터 코일에 발생하는 역기전력이 상승하고, 이것에 수반하여 인버터로부터 스테이터 코일로의 목표전류의 공급이 어려워지고, 목표로 하는 토크 출력을 얻을 수 없게 된다. 이 경우, 주어진 모터 목표 토크를 실현하기 위해서 산출한 d축전류(id) 및 q축전류(iq)를 내림으로써, 전력사용 효율은 저하되지만, 더욱 높은 회전속도로 목표 토크를 출력할 수 있다. 이것을 약계자 제어라고 한다.
특허문헌 1은, 약계자 제어에 의한 전력손실이나 시스템 효율의 저하를 없애기 위해서, 약계자 제어를 생략하고, 인버터에 인가하는 동작전압을 높게 하는 승압회로를 구비하여, 배터리 전압이 모터의 목표동작에 대하여 부족할 때는, 승압회로로부터 인버터에 급전하는 모터 구동제어장치를 기재하고 있다. 특허문헌 2는, 배터리 전압을 승압하는 회로를 구비하여, 모터의 목표동작 및 속도기전력에 대응하는 소요 승압전압을 산출하여, 상기 승압전압이 되도록 승압회로를 제어하는 모터 구동제어장치를 기재하고 있다. 특허문헌 3은, 목표회전속도가 기저회전속도(Rb)를 넘는 영역에 있어서, 약계자 손실과 승압 손실의 합이 최소가 되는 약계자 전류 및 승압비로, 인버터와 승압회로를 제어하는 모터 구동제어장치를 기재하고 있다. 특허문헌 4은, 승압회로인 컨버터의 전력손실 및 인버터의 전력손실을 각각 검출해서, 약계자 제어영역에서만, 양자가 균형하도록, 컨버터 및 인버터를 제어하고, 약계자 제어영역 외에서는, 모터 구동전압이 소정 범위 내에 들어가도록 전류를 제어하는, 모터 제어장치를 기재하고 있다.
예컨대 승압기능을 가지는 전기자동차(EV) 혹은 하이브리드 전기자동차(HEV)에 있어서, 종래의 일태양에서는, 약계자 전류에 의한 전력손실을 저감하기 위해서, 전동기를 구동하는 인버터에 인가하는 DC링크 전압(컨버터로 승압 후의 전압:컨버터의 2차 전압)은, 전동기의 목표 토크와 회전속도에 대응하여, 약계자 전류를 필요로 하지 않는 영역에서는 3상PWM(SVpwm)또는 2상PWM(Dpwm)으로 하여, 약계자 전류를 필요로 하는 영역에서도, 그것이 0(변조비(Mi)가 0.707 일정하게 전압제어 모드가 Dpwm)이 되도록 결정하고 있었다. 예컨대, 토크가 일정한 경우 DC링크 전압 이 도 6에 나타낸 바와 같이, 회전속도(ω)의 상승에 따라서 일정한 경사로 상한치(Vmax)에 도달할 때까지 상승하도록, 2차측 목표전압(Vuc*)을 결정하였다. DC링크 전압이 상한치(Vmax)에 도달한 후는, 약계자 제어를 행하고, 그 후 전압제어 모드를 Dpwm으로부터, 전체 상(相) 구형파 통전의 1펄스 모드로 스위칭하는 것을 생각할 수 있다.
[특허문헌 1] 일본국 특허공개 평10-066383호 공보
[특허문헌 2] 일본국 특허 제3746334호 공보
[특허문헌 3] 일본국 특허공개 2005-210772호 공보
[특허문헌 4] 일본국 특허공개 2003-033071호 공보
[발명의 개시]
[발명이 해결하고자 하는 과제]
상기 종래의 DC링크 전압의 결정 태양에서는, 전동기의 회전속도가 높은 영역에 있어서도, SVpwm이나 Dpwm을 사용하는 것이 있고, 결과적으로 손실을 작게 할 수 없다는 과제가 있었다.
본 발명은, 전동기의 고속회전시의 전력손실을 저감하는 것을 목적으로 한다.
[과제를 해결하기 위한 수단]
상기 목적을 달성하기 위해서 본 발명에 있어서는, 전동기의 구동이, 적어도 2상에 PWM 통전하는 변조 모드에서 약계자 제어를 행하지 않는 제1영역, 컨버터의 최대전압(Vmax)보다 작은 전압으로 적어도 2상에 PWM 통전하는 변조 모드에서 약계자 제어를 행하는 제3영역, 및 상기 컨버터의 최대전압보다 작은 전압으로 전체 상을 구형파 통전하는 1펄스 모드에서 약계자 제어를 행하는 제2영역(도 4), 중 어느 하나에 근거해서, 인버터에 인가하는 2차 전압을 정하는 2차측 목표전압을 결정한다. 이를 실시하는 본 발명의 제1태양의 전동기 제어장치는, 다음의 (1)항의 것이다.
⑴ 1차측 직류전원(18, 22)의 출력을 전동기(10m)에 공급하고, 전동기(10m)의 구동을 제어하는 인버터(19m);
상기 1차측 직류전원의 전압을 승압해서 2차 전압(Vuc)으로서 상기 인버터에 급전하는 승압 급전장치(25, 26, 29), 및 상기 인버터로부터의 회생전력을 상기 1차측 직류전원에 역급전하는 회생 급전장치(27)를 포함하는 컨버터(30c);
상기 전동기의 구동이, 적어도 2상에 PWM 통전하는 변조 모드에서 약계자 제어를 행하지 않는 제1영역, 상기 컨버터의 최대전압보다 작은 전압으로 적어도 2상에 PWM 통전하는 변조 모드에서 약계자 제어를 행하는 제3영역, 및 상기 컨버터의 최대전압보다 작은 전압으로 전체 상을 구형파 통전하는 1펄스 모드에서 약계자 제어를 행하는 제2영역(도 4), 중 어느 하나에 근거해서 2차측 목표전압(Vuc*m)을 결정하는 2차측 목표전압 결정수단(도 3의 5);
상기 2차 전압을, 상기 2차측 목표전압으로 하도록, 상기 컨버터의 승압 급전수단 및 회생 급전수단을 제어하는 컨버터 제어수단(30v); 및
상기 전동기의 목표 토크(T*), 회전속도(ω) 및 상기 2차 전압(Vuc)에 근거해서, 상기 전동기의 출력 토크를 상기 목표 토크로 하도록, 상기 인버터를 제어하는 모터 제어수단(30m)
을 구비하는 전동기 제어장치.
다만, 이해를 용이하게 하기 위해서 괄호 내에는, 도면에 나타내고 후술하는 실시예의 대응 또는 상당 요소 또는 사항의 부호를, 예시로서 참고로 부기하였다. 이하도 마찬가지이다.
[발명의 효과]
이에 따르면, 제3영역(ω1∼ω2)을 개재하여 삽입함으로써, 전압제어 모드를 1펄스로 하는 1펄스 모드 영역을 확장할 수 있다. 1펄스 모드에서는 인버터의 스위칭 로스가 적기 때문에, 1펄스 모드가 확장되면, 고회전속도 영역의 전력손실이 대폭으로 낮아진다. 또한, 1펄스 모드를 적용함으로써, 와전류의 발생이 억제되고, 그 결과, 철손(鐵損)도 감소된다.
⑵ 상기 2차측 목표전압 결정수단(도 3의 5)은, 상기 제2영역에 있어서, 상기 전동기의 목표 토크(T*)의 상승에 따라서 상기 2차측 목표전압(Vuc*m)을 상승시키는 상기 ⑴에 기재된 전동기 제어장치.
⑶ 상기 2차측 목표전압 결정수단(도 3의 5)은, 상기 전동기의 목표 토크(T*)마다, 상기 제1영역(도 4)은, 상기 전동기의 회전속도의 상승에 수반하여 제1구배(k1)로 상승하고, 상기 제3영역은, 상기 전동기의 회전속도가 약계자 제어를 개시하는 제1회전속도(ω1) 이상에서 제1구배(k1)와는 다른 제3구배(k3)로 상승하고, 상기 제2영역은, 상기 전동기의 회전속도가 상기 1펄스 모드로 스위칭하는 제3회전속도(ω2) 이상에서 제3구배와는 다른 제2구배(k2)로 상승하는 2차측 목표전압 특성에 근거해서, 상기 2차측 목표전압(Vuc*m)을 결정하는 상기 ⑴ 또는 ⑵에 기재된 전동기 제어장치.
또한, 상기 목적을 달성하기 위해서 본 발명에 있어서는, 전동기의 목표 토크(T*)로 할당된, 적어도 2상에 PWM 통전하는 변조 모드로 회전속도(ω)의 상승에 수반하여, 급(急)구배의 제1구배(k1)로 상승하고 약계자 제어를 개시하는 제1회전속도(ω1)로 완(緩)구배의 제3구배(k3)로 스위칭되고, 변조 모드를 전체 상을 구형파 통전하는 1펄스 모드로 스위칭하는 제2회전속도(ω2)로 제3구배(k3)와는 다른 제2구배(k2)로 스위칭되는 2차측 목표전압 특성(도 4)을 이용하여, 상기 전동기(10m)의 회전속도에 대응하는 2차측 목표전압(Vuc*m)을 도출한다. 즉, 종래는 동일 목표 토크에서는 회전속도의 상승에 수반하여 일정한 급구배로 상승시키고 있던 2차측 목표전압 특성(도 6)을, 도 4에 나타낸 바와 같이, 약계자 제어를 개시할 때의 회전속도로 완구배인 제3구배(k3)로 스위칭하고, 전압제어 모드를 1펄스 모드로 할 때에, 1펄스 모드용 제2구배(k2)로 스위칭하는 것으로 한다. 이를 실시하는 본 발명의 제2태양의 전동기 제어장치는, 다음 ⑷항의 것이다.
⑷ 1차측 직류전원(18, 22)의 출력을 전동기(10m)에 공급하고, 전동기의 구동(10m)을 제어하는 인버터(19m);
상기 1차측 직류전원의 전압을 승압해서 2차 전압(Vuc)으로서 상기 인버터에 급전하는 승압 급전장치(25, 26, 29), 및 상기 인버터로부터의 회생전력을 강압(降壓)하여 상기 1차측 직류전원에 역급전하는 회생 급전장치(27)를 포함하는 컨버터(30c);
상기 전동기의 목표 토크(T*)마다, 상기 전동기의 회전속도의 상승에 따라서, 적어도 2상에 PWM 통전하는 변조 모드에서 제1구배(k1)로 상승하고, 약계자 제어를 개시하는 제1회전속도(ω1)로 제1구배와는 다른 제3구배(k3)로 스위칭하고, 변조 모드를 전체 상을 구형파 통전하는 1펄스 모드로 스위칭하는 제2회전속도(ω2)로 제3구배(k3)와는 다른 제2구배(k2)로 스위칭하여 상기 컨버터의 최대전압(Vmax)까지 상승하는 2차측 목표전압 특성(도 4)에 근거해서, 2차측 목표전압(Vuc*m)을 도출하는 2차측 목표전압 결정수단(도 3의 5);
상기 2차 전압(Vuc)을, 상기 2차측 목표전압(Vuc*m)으로 하도록, 상기 컨버터(30c)의 승압 급전수단(25, 26, 29) 및 회생 급전수단(27)을 제어하는 컨버터 제어수단(30v); 및
상기 전동기의 목표 토크, 회전속도 및 상기 2차측 목표전압에 근거해서, 상기 전동기의 출력 토크를 상기 목표 토크로 하도록, 상기 인버터를 제어하는 모터 제어수단(30m)
을 구비하는 전동기 제어장치.
이것에 의하면, 제3구배(k3)의 2차측 목표전압영역(ω1∼ω2)을 개재하여 삽입함으로써, 1펄스 모드 영역을 확장할 수 있다. 1펄스 모드에서는 인버터의 스위칭 로스가 적기 때문에, 1펄스 모드가 확장되면, 고회전속도 영역의 전력손실이 대폭으로 낮아진다. 또한, 1펄스 모드를 적용함으로써, 와전류의 발생이 억제되고, 그 결과, 철손도 감소한다.
본 발명의 후술하는 실시예에서는, 약계자 제어 개시 전의 제1구배(k1)＞1펄스 모드의 제2구배(k2)＞약계자 제어 개시 후의 제3구배(k3)로 하고 있다. 이렇게 하면, 약계자 전류값이 비교적 작은 PWM 제어영역(제3구배(k3)의 영역)이 확장되고, 또한, 1펄스 모드(제2구배(k2))의 영역이 확대되어, 넓은 회전속도범위에서 인버터의 전력손실의 억제효과가 높다.
⑸ 상기 제1구배(k1)의 경사는 제3구배(k3)보다 크고, 상기 제2구배(k2)의 경사는 상기 제3구배보다도 크며, 상기 제2구배는 상기 제3구배보다도 급구배인 상기 ⑶ 또는 ⑷에 기재된 전동기 제어장치.
⑹ 상기 제2구배(k2)는, 제1구배(k1)보다 작은 값인 상기 ⑶ 내지 ⑸ 중 어느 한 항에 기재된 전동기 제어장치.
⑺ 상기 모터 제어수단(30m)은, 상기 제3구배(k3)의 속도영역(ω1∼ω2)에서는, 상기 변조 모드는 2상변조로 하는 상기 ⑶ 내지 ⑹ 중 어느 한 항에 기재된 전동기 제어장치.
⑻ 상기 2차측 목표전압 특성(도 4)은, 목표 토크가 큰 것일수록 2차측 목표전압(Vuc*m)이 높은 것인 상기 ⑶ 내지 ⑺ 중 어느 한 항에 기재된 전동기 제어장치.
⑼ 상기 제3구배(k3)는, 목표 토크가 큰 것일수록 큰 값인 상기 ⑶ 내지 ⑻ 중 어느 한 항에 기재된 전동기 제어장치.
⑽ 상기 제1구배(k1)는, 약계자 제어를 개시하기 전의 3상변조 또는 2상변조일 때의, 상기 컨버터의 2차 전압(Vuc)에 대한 전동기 목표전압(Vm*)의 비(比)인 변조비(Mi=Vm*/Vuc)를 제1설정값(0.707)으로 하는 값인 상기 ⑶ 내지 ⑼ 중 어느 한 항에 기재된 전동기 제어장치.
⑾ 상기 제2구배(k2)는, 1펄스 변조 모드에서, 상기 컨버터의 2차 전압(Vuc)에 대한 전동기 목표전압(Vm*)의 비인 변조비(Mi=Vm*/Vuc)를 제2설정값(0.78)으로 하는 값인 상기 ⑽ 에 기재의 전동기 제어장치.
⑿ 상기 3상변조 또는 2상변조일 때의, 상기 컨버터의 2차 전압에 대한 전동기 목표전압의 비인 변조비는, 상기 컨버터의 2차 전압에 대한 전동기 목표전압의 비인 변조비보다 작은 상기 ⑾에 기재된 전동기 제어장치.
⒀ 상기 제3구배(k3)는, 동일 목표 토크에 있어서의 제1회전속도로부터 제2회전속도로의 속도상승에 대응해서, 제1회전속도(ω1)에 할당한 2차 전압목표값으로부터, 제2회전속도(ω2)에 할당한 2차측 목표전압으로, 2차측 목표전압을 올리는 것인 상기 ⑷에 기재된 전동기 제어장치.
⒁ 상기 2차측 목표전압 특성(도 4)은, 동일 목표 토크에 대하여, 역행(力行)용과 회생용이 있고; 상기 2차측 목표전압 결정수단은, 목표 토크 및 회전속도에 근거해서 「역행」인지 「회생」인지를 판정하여, 「역행」이면 역행용 2차측 목표전압 특성에 근거해서, 「회생」이면 회생용 2차측 목표전압 특성에 근거해서, 상기 전동기의 회전속도에 대응하는 2차측 목표전압(Vuc*m)을 도출하는 상기 ⑷에 기재된 전동기 제어장치.
⒂ 상기 ⑴ 내지 ⒁ 중 어느 하나에 기재된 전동기 제어장치; 및 상기 전동기 제어장치의 상기 인버터에 의해서 급전되는 상기 전동기로서, 차륜을 구동하는 전동기를 구비하는 구동장치.
(16) 차륜을 구동하는 제1전동기(10m);
연료 엔진에 의해서 회전 구동되는 제2전동기(10g);
1차측 직류전원(18, 22)의 출력을 제1전동기(10m)에 공급하고, 제1전동기의 구동을 제어하는 제1인버터(19m);
상기 1차측 직류전원의 출력을 제2전동기(10g)에 공급하고, 제2전동기의 구동을 제어하는 제2인버터(19g);
상기 1차측 직류전원의 전력을 승압해서 제1 및 제2인버터에 급전하는 승압 급전장치(25, 26, 29), 및 제1 및 제2인버터로부터의 회생전력을 상기 1차측 직류전원에 역급전하는 회생 급전장치(27)를 포함하는 컨버터(30c);
제1전동기(10m)의 구동이, 적어도 2상에 PWM 통전하는 변조 모드에서 약계자 제어를 행하지 않는 제1영역, 상기 컨버터의 최대전압보다 작은 전압으로 적어도 2상에 PWM 통전하는 변조 모드에서 약계자 제어를 행하는 제3영역, 및 상기 컨버터의 최대전압보다 작은 전압으로 전체 상을 구형파 통전하는 1펄스 모드에서 약계자 제어를 행하는 제2영역, 중 어느 하나에 근거해서 제1의 2차측 목표전압을 결정하는 제1의 2차측 목표전압 결정수단;
제2전동기(10g)의 목표 토크 및 회전속도에 따라서, 제2전동기의 효율운전에 적절한 제2의 2차측 목표전압을 도출하는, 제2의 2차측 목표전압 결정수단;
상기 컨버터(30c)가 제1 및 제2인버터(19m)에 주는 2차 전압(Vuc)을, 제1 및 제2의 2차측 목표전압이 높은 쪽으로 하도록, 상기 컨버터(30c)의 승압 급전장치(25, 26, 29) 및 회생 급전장치(27)를 제어하는 컨버터 제어수단(30v);
제1전동기의 목표 토크, 회전속도 및 상기 2차 전압에 근거해서, 상기 전동기의 출력 토크를 상기 목표 토크로 하도록, 제1인버터를 제어하는 제1모터 제어수단(30m); 및
제2전동기의 목표 토크, 회전속도 및 상기 2차 전압에 근거해서, 상기 전동기의 출력 토크를 상기 목표 토크로 하도록, 제2인버터를 제어하는 제2모터 제어수단(30g)
을 구비하는 하이브리드 구동장치.
(17) 차륜을 구동하는 제1전동기(10m);
연료 엔진에 의해서 회전구동되는 제2전동기(10g);
1차측 직류전원(18, 22)의 출력을 제1전동기(10m)에 공급하고, 제1전동기의 구동을 제어하는 제1인버터(19m);
상기 1차측 직류전원의 출력을 제2전동기(10g)에 공급하고, 제2전동기의 구동을 제어하는 제2인버터(19g);
상기 1차측 직류전원의 전력을 승압해서 제1 및 제2인버터에 급전하는 승압 급전장치(25, 26, 29), 및 제1 및 제2인버터로부터의 회생전력을 상기 1차측 직류전원에 역급전하는 회생 급전장치(27)를 포함하는 컨버터(30c);
제1전동기(10m)의 목표 토크(T*)마다, 제1전동기의 회전속도의 상승에 따라서, 적어도 2상에 PWM 통전하는 변조 모드에서 제1구배(k1)로 상승하고, 약계자 제어를 개시하는 제1회전속도(ω1)로 제1구배보다 작은 구배의 제3구배(k3)로 스위칭하며, 변조 모드를 전체 상을 구형파 통전하는 1펄스 모드로 스위칭하는 제2회전속도(ω2)로 제3구배(k3)보다 큰 구배의 제2구배(k2)로 스위칭하여 상기 컨버터의 최대전압까지 상승하는 2차측 목표전압 특성(도 4)에 근거하여, 제1의 2차측 목표전압(Vuc*m)을 도출하는, 제1의 2차측 목표전압 결정수단(도 3의 5);
제2전동기(10g)의 목표 토크 및 제2전동기의 회전속도에 따라서, 제2전동기의 효율운전에 적절한 제2의 2차측 목표전압(Vuc*m)을 도출하는, 제2의 2차측 목표전압 결정수단;
상기 컨버터(30c)가 제1 및 제2인버터(19m)에 주는 2차 전압(Vuc)을, 제1 및 제2의 2차측 목표전압이 높은 쪽으로 하도록, 상기 컨버터(30c)의 승압 급전수단(25, 26, 29) 및 회생 급전수단(27)을 제어하는 컨버터 제어수단(30v);
제1전동기의 목표 토크, 회전속도 및 상기 2차 전압에 근거해서, 상기 전동기의 출력 토크를 상기 목표 토크로 하도록, 제1인버터를 제어하는 제1모터 제어수단(30m); 및
제2전동기의 목표 토크, 회전속도 및 상기 2차 전압에 근거해서, 상기 전동기의 출력 토크를 상기 목표 토크로 하도록, 제2인버터를 제어하는 제2모터 제어수단(30g)
을 구비하는 하이브리드 구동장치.
도 1은, 본 발명의 제1실시예의 구성의 개략을 나타낸 블럭도이다.
도 2는, 도 1에 나타낸 모터 제어장치(30m)의 기능구성의 개요를 나타낸 블럭도이다.
도 3은, 도 2에 나타낸 마이컴(MPU)의, 모터 제어의 개요를 나타낸 플로차트이다.
도 4는, 본 발명에서 채용한 2차측 목표전압 특성의 개요를 나타낸 그래프이다.
도 5는, 전압제어 모드의 분포를 나타낸 그래프이다.
도 6은, 종래의 2차측 목표전압 특성의 개요를 나타낸 그래프이다.
[부호의 설명]
10m, 10g: 전기 모터 11∼13: 3상의 스테이터 코일
14m∼16m: 전류 센서 17m, 17g: 리졸버
18: 차량 상의 배터리 21: 1차 전압 센서
22: 1차측 콘덴서 23: 2차측 콘덴서
24: 2차 전압 센서 25: 2차측 전류 센서
25: 리액터 26: 스위칭 소자(승압용)
27: 스위칭 소자(강압용) 28, 29: 다이오드
Vdc: 1차 전압(배터리 전압) Vuc: 2차 전압(승압 전압)
본 발명의 다른 목적 및 특징은, 도면을 참조한 이하의 실시예의 설명으로부터 명확하게 될 것이다.
[실시예 1]
도 1에, 본 발명의 제1실시예의 개요를 나타낸다. 제어대상 전동기인 전기 모터(10m)는, 이 실시예에서는, 차량에 탑재되어 있고 차륜을 회전구동하기 위한 영구자석형 동기전동기로서, 로터에 영구자석을 내장한 것이며, 스테이터에는 U상, V상 및 W상의 3상 코일(11∼13)이 있다. 전기 모터(10m)에는, 전압형 인버터(19m)가, 차량 상의 배터리(18)의 전력을 공급한다. 전기 모터(10m)의 로터에, 로터의 자극위치를 검출하기 위한 리졸버(17m)의 로터가 연결되어 있다. 리졸버(17m)는, 그 로터의 회전각을 나타내는 아날로그 전압(회전각신호)(SGθm)을 발생시켜, 모터 제어장치(30m)에 제공한다.
차량 상의 축전지인 배터리(18)에는, 차량 상의 전장부가 전원 ON일 때에는, 1차측 콘덴서(22)가 접속되어, 배터리(18)와 함께 1차측 직류전원을 구성한다. 전압 센서(21)가, 1차측 콘덴서(22)의 전압(차량 상 배터리(18)의 전압)을 나타내는 전압검출신호(Vdc)를 컨버터 제어장치(30v)에 제공한다. 이 실시예에서는, 전압 센서(21)에, 분압저항을 이용하였다. 1차측 직류전원의 정극(正極)(＋라인)에는, 컨버터(30c)의 리액터(25) 일단(一端)이 접속되어 있다.
컨버터(30c)에는 또한, 상기 리액터(25)의 타단(他端)과 1차측 직류전원의 부극(負極)(－라인) 사이를 ON, OFF하는 승압용 스위칭 소자인 승압용 반도체 스위치(26), 2차측 콘덴서(23)의 정극과 상기 타단과의 사이를 ON, OFF 하는 강압용 스위칭 소자인 회생용 반도체 스위치(27), 및 각 반도체 스위치 (26, 27)에 병렬로 접속된 각 다이오드(28, 29)가 있다.
승압용 반도체 스위치(26)를 ON(도통)으로 하면 1차측 직류전원(18, 22)으로부터 리액터(25)를 통하여 스위치(26)에 전류가 흐르고, 이로써 리액터(25)가 축전 하고, 스위치(26)가 OFF(비도통)로 스위칭하면 리액터(25)가 다이오드(29)를 통해서 2차측 콘덴서(23)에 고압방전한다. 즉 1차측 직류전원의 전압보다도 높은 전압을 유기(誘起)해서 2차측 콘덴서(23)를 충전한다. 스위치(26)의 ON, OFF를 반복함으로써, 2차측 콘덴서(23)의 고압충전이 계속한다. 즉, 높은 전압으로 2차측 콘덴 서(23)가 충전된다. 일정 주기로 이 ON, OFF를 반복하면, ON기간의 길이에 따라서 리액터(25)가 축적하는 전력이 상승하므로, 이 일정 주기 동안의 ON시간(ON duty: 상기 일정 주기에 대한 ON시간비)을 조정함으로써, 즉 PWM제어에 의해서, 1차측 직류전원(18, 22)으로부터 컨버터(30c)를 통하여 2차측 콘덴서(23)에 급전하는 속도(역행용 급전속도)를 조정할 수 있다.
회생용 반도체 스위치(27)를 ON(도통)으로 하면, 2차측 콘덴서(23)의 축적전력이, 스위치(27) 및 리액터(25)를 통해서, 1차측 직류전원(18, 22)에 제공된다(역급전:회생). 이 경우도, 일정 주기 동안의 스위치(27)의 ON시간을 조정함으로써, 즉 PWM제어에 의해서, 2차측 콘덴서(23)로부터 컨버터(30c)를 통하여 1차측 직류전원(18, 22)에 역급전하는 속도(회생용 급전속도)를 조정할 수 있다.
전압형 인버터(19m)는, 6개의 스위칭 트랜지스터(Tr1∼Tr6)를 구비하여, 드라이브 회로(20m)가 병행하여 발생시키는 6연(連)의 구동신호의 각 연에 의해 트랜지스터(Tr1∼Tr6)를 ON(도통) 구동해서, 2차측 콘덴서(23)의 직류전압(컨버터(30c)의 출력전압 즉 2차 전압)을 3연의, 위상차가 2π/3인 교류전압, 즉 3상교류전압으로 변환하여, 전기 모터(10m)의 3상(U상, V상, W상)의 스테이터 코일(11∼13)의 각각에 인가한다. 이로써 전기 모터(10m)의 스테이터 코일(11∼13)의 각각에 각 상전류(iUm, iVm, iWm)가 흐르고, 전기 모터(10m)의 로터가 회전한다. PWM펄스에 의한 트랜지스터(Tr1∼Tr6)의 ON/OFF 구동(스위칭)에 대한 전력공급 능력을 높게 하며 또한 전압 서지를 억제하기 위해서, 인버터(19m)의 입력 라인인, 컨버터(30c)의 2차측 출력라인에는, 대용량의 2차측 콘덴서(23)가 접속되어 있다. 이에 대하여 1차 측 직류전원을 구성하는 1차측 콘덴서(22)는, 소형이며 또한 저(低)코스트의 소용량의 것이고, 1차측 콘덴서(22)의 용량은, 2차측 콘덴서(23)의 용량보다도 상당히 작다. 전압 센서(24)가, 컨버터(30c)의 2차 전압(Vuc)을 검출해서 컨버터 제어장치(30v)에 제공한다. 전기 모터(10m)의 스테이터 코일(11∼13)에 접속한 급전선에는, 홀 IC를 이용한 전류 센서(14m∼16m)가 장착되어 있고, 각각, 각 상전류(iUm, iVm, iWm)를 검출하여 전류검출신호(아날로그 전압)를 발생시켜, 모터 제어장치(30m)에 제공한다.
도 2에, 모터 제어장치(30m)의 기능구성을 나타낸다. 모터 제어장치(30m)는, 본 실시예에서는, 마이크로 컴퓨터(이하 마이컴이라고 한다)(MPU)를 주체로 하는 전자제어장치이며, 마이컴(MPU)과, 드라이브 회로(20m), 전류 센서(14m∼16m), 리졸버(17m), 1차 전압 센서(21) 및 2차 전압 센서(24) 사이의, 도시하지 않은 인터페이스(신호처리회로)를 포함하고, 또한, 마이컴과, 상기 차량 상의 도시하지 않은 차량주행 제어 시스템의 메인 컨트롤러 사이의, 도시하지 않은 인터페이스(통신회로)도 포함한다.
도 2를 참조하면, 리졸버(17m)가 제공하는 회전각신호(SGθm)에 근거하여, 모터 제어장치(30m) 내의 마이컴이, 전기 모터(10m)의 로터의 회전각도(자극위치)(θm) 및 회전속도(각속도)(ωm)를 산출한다.
다만, 정확하게 말하면, 전기 모터(10m)의 로터의 회전각도와 자극위치는 동일하지 않지만, 양자는 비례관계에 있고 비례계수가 전기 모터(10m)의 자극수(p)에 의해 정해진다. 또한, 회전속도와 각속도는 동일하지 않지만, 양자도 비례관계에 있고 비례계수가 전기 모터(10m)의 자극수(p)에 의해 정해진다. 본 명세서에 있어서는, 회전각도(θm)는 자극위치를 의미한다. 회전속도(ωm)는 각속도를 의미하지만, 회전속도를 의미하는 경우도 있다.
도시하지 않은 차량주행 제어 시스템의 메인 컨트롤러가, 모터 목표 토크(TM*m)를 모터 제어장치(30m)의 마이컴에 제공한다. 다만, 상기 메인 컨트롤러는, 상기 차량의 차속 및 액셀 개도에 근거해서 차량요구 토크(TO*m)를 산출하고, 상기 차량요구 토크(TO*m)에 대응하여 모터 목표 토크(TM*m)를 발생시켜, 마이컴(MPU)에 제공한다. 마이컴(MPU)은, 전기 모터(10m)의 회전속도(ωrpm)를 메인 컨트롤러에 출력한다.
모터 제어장치(30m)의 마이컴(MPU)은, 토크 지령제한(34)에 의해서, 2차 전압의 상한치(Vmax) 및 회전속도(ω)에 대응하는 제한 토크(TM*mmax)를 제한 토크 테이블(look-up table)로부터 읽어내어, 목표 토크(TM*m)가 TM*mmax를 넘어 있으면, TM*mmax를 목표 토크(T*)로 정한다. TM*mmax 이하일 때에는, 모터 목표 토크(TM*m)를 목표 토크(T*)로 정한다. 이와 같은 제한을 부가해서 생성한 모터 목표 토크(T*)가, 출력연산(35)에 제공된다.
다만, 제한 토크 테이블은, 2차 전압의 상한치(Vmax) 및 회전속도범위 내의 전압의 각 값을 어드레스로 하고, 상기 각 값으로 전기 모터(10m)에 생기(生起)시 킬 수 있는 최대 토크를 제한 토크(TM*mmax)로서 써넣은 메모리 영역이며, 본 실시예에서는 마이컴(MPU) 내의 도시하지 않은 RAM의 1메모리 영역을 의미한다. 제한 토크(TM*mmax)는, 2차 전압의 상한치(Vmax)가 높을수록 크고, 낮을수록 작다. 또한, 회전속도(ω)가 낮을수록 크고, 높을수록 작다.
상기 마이컴 내에는, 상기 제한 토크 테이블의 데이터(TM*mmax)를 써넣은 불휘발성 메모리가 있고, 마이컴에 동작전압이 인가되어 마이컴이, 자신 및 도 1에 나타내는 모터 구동 시스템을 초기화하는 과정에서, 불휘발성 메모리로부터 읽어내어 RAM에 써넣는다. 마이컴에는 기타의 마찬가지의 룩업 테이블이 복수(複數) 있으며 후에 언급하지만, 이들도, 제한 토크 테이블과 마찬가지로, 불휘발성 메모리에 있었던 참조 데이터가 써넣어진, RAM 상의 메모리 영역을 의미한다.
－ 2차측 목표전압 산출 －
모터 제어장치(30m)의 마이컴은, 2차측 목표전압 산출에 있어서, 목표 토크(T*)와 회전속도(ω)에 근거해서 「역행」인지 「회생」인지를 판정해서, 「역행」이면 「역행」그룹 내의, 「회생」이면 「회생」그룹 내의, 목표 토크(T*)에 할당된 2차측 목표전압 테이블로부터, 전동기(10m)의 회전속도(ω)에 할당된 2차측 목표전압(Vuc*m)을 읽어낸다.
「역행」그룹의 각 2차측 목표전압 테이블은, 도 4에 실선으로 나타낸 2차측 목표전압 특성의, 회전속도에 대응시킨 2차측 목표전압값을 격납한 룩업 테이블이다. 「회생」그룹의 각 2차측 목표전압 테이블은, 도 4에 점선으로 나타낸 2차측 목표전압 특성의, 회전속도에 대응시킨 2차측 목표전압값을 격납한 룩업 테이블이다.
고(高)목표 토크 영역(T6∼T4)인 제1영역의 2차측 목표전압 특성은, 급구배의 대략 직선이지만, 저(低)목표 토크 영역(T3∼T1)의 2차측 목표전압 특성은, 3상변조(SVpwm) 또는 2상변조(Dpwm)로 회전속도(ω)의 상승에 수반하여, 급구배의 제1구배(k1)로 상승하고, 약계자 제어를 개시하는 제1회전속도(ω1)로, 제3영역의 완구배의 제3구배(k3)로 스위칭되며, 변조 모드 즉 전압제어 모드를, 전체 상을 구형파 통전하는 1펄스로 스위칭하는 제2회전속도(ω2)로, 제3구배(k3)와는 다른, 제2영역의 제2구배(k2)로 스위칭되는 것이다.
제3구배(k3)의 제3영역은, 목표 토크는 크지만, 고회전속도 영역에서도 약계자 전류가 적은 저회전속도에 가까운, 3상변조 또는 2상변조의 영역이며, 토크 제어 정밀도가 높지만, 약계자 전류에 의한 전력손실은 작다. 제3구배(k3)는 완구배로 하고 있으므로, 회전속도의 상승에 대하여 2차측 목표전압의 상승량이 작고, 그 후의, 1펄스 영역에서의, 2차측 목표전압의 조정 마진의 감축은 적다. 제3구배(k3) 영역의 다음을 1펄스로 함으로써, 1펄스 영역이 확대된다. 1펄스에서는 인버터의 스위칭 로스가 적으므로, 1펄스 영역의 확대에 의해서, 전력손실이 저하된다.
본 실시예에서는, 제3구배(k3)의 제3영역(ω1∼ω2)은, 2상변조로 한다. 2상 변조는 3상변조보다도 스위칭 로스가 적으므로, 전력소비를 억제하는 효과가 있다. 본 실시예에서는 또한, 도 4에 나타낸 바와 같이, 제2영역의 제2구배(k2)는 제3구배(k3)보다도 급구배로 하고, 제2구배(k2)는, 제1영역의 제1구배(k1)보다 작은 것으로 하였다. 즉, k1＞k2＞k3이다. 이로써, 저토크, 고회전속도의 영역에 있어서 2차측 목표전압이 상한치(Vmax)에 도달할 때까지의 회전속도범위가 고속도 측으로 확대하여, 1펄스에서의, 2차 전압제어에 의한 토크 제어 영역을 확장하고 있다. 즉 저토크, 고속도영역에서의 토크 제어기능을 확장하고 있다.
각 목표 토크에 대한 2차측 목표전압 특성은, 목표 토크가 큰 것일수록 2차측 목표전압(Vuc*m)이 높고, 제3구배(k3)는, 목표 토크가 큰 것일수록 큰 값이다.
또한, 제1구배(k1)는, 약계자 제어를 개시하기 전의 PWM제어(본 실시예에서는 2상변조)일 때의, 컨버터(30c)의 2차측 목표전압(Vuc*m)에 대한 전동기 목표전압(Vm*)의 비(比)인 변조비 Mi＝Vm*/Vuc*m을 0.707(제1설정값)로 하는 값이고, 제2구배(k2)는, 1펄스 변조 모드에서, 변조비(Mi)를 0.78(제2설정값)로 하는 값이며, 제3구배(k3)는, 동일 목표 토크에 있어서의 제1회전속도(ω1)로부터 제2회전속도(ω2)로의 속도상승에 대응해서, 제1회전속도(ω1)에 할당한 2차 전압목표값으로부터, 제2회전속도(ω2)에 할당한 2차측 목표전압으로, 2차측 목표전압을 올리는 것이다.
본 실시예에서는, 고토크 곡선에 근거해서 d-q좌표 상의, 목표 토크에 대응 하는 d축전류(id*) 및 q축전류(iq*)를 산출하고, 이들에 근거해서 각 축 목표전압(vd*, vq*)을 산출하며, 그리고 이들을 3상의 각 상 제어전압으로 변환하지만, 고토크 곡선은, 「역행」의 것과 「회생」의 것은, 비대칭(절대치가 동일한 목표 토크에 대하여, id*, iq*의 값이 상이)이므로, 만일, 도 6에 나타낸 각 목표 토크에 대한 하나의 2차측 목표전압 특성을 「역행」용과 「회생」용으로 공용하면, 토크 제어 정밀도가 저하된다. 그래서 본 실시예에서는, 절대치가 동일한 목표 토크에 대한 2차측 목표전압 특성을, 「역행」용과 「회생」용 2개로 하고 있다. 도 4에 실선으로 나타낸 2차측 목표전압 특성이 「역행」용, 파선(점선)으로 나타낸 2차측 목표전압 특성이 「회생」용이다.
모터 제어장치(30m)의 마이컴은, 「출력연산」(35)에 있어서, 전기 모터(10m)의 로터에 있어서의 자극쌍의 방향에 d축을, 상기 d축과 직각의 방향에 q축을 각각 취한, 공지의 d-q축 모델 상의 벡터 제어연산에 의한 피드백 제어를 행한다. 그래서 상기 마이컴은, 전류 센서(14m∼16m)의 전류검출신호(iUm, iVm, iWm)를 디지털 변환해서 읽어내어, 전류귀환연산에서, 공지의 고정/회전 좌표변환인 3상/2상변환을 이용해서, 고정좌표 상의 3상전류값(iUm, iVm, iWm)을, 회전좌표 상의 d축 및 q축의 2상전류값(idm, iqm)으로 변환한다.
1개의 룩업 테이블인 제1고효율 토크 곡선 테이블(A)이 출력연산(35)에 있고, 이 제1고효율 토크 곡선 테이블(A)에는, 모터 속도(ωm) 및 모터 목표 토 크(T*m)에 대응된, 각 모터 속도로 각 목표 토크(T*m)를 발생시키기 위한 각 d축전류값(id)이 써넣어져 있다.
d축전류(id) 및 q축전류(iq)의 각 값에 대응해서 전기 모터의 출력 토크가 정해지는데, 1개의 회전속도값에 대하여, 즉 동일한 모터 회전속도에 있어서, 동일 토크를 출력하기 위한 id, iq의 조합이 무수하게 있고, 정(定)토크 커브 상에 있다. 정토크 커브 상에, 가장 전력사용효율이 높은(최저전력소비의) id, iq의 조합이 있으며, 그곳이 고효율 토크점이다. 복수의 토크 커브 상의 고효율 토크점을 늘어놓은 곡선이, 고효율 토크 곡선으로서 각 회전속도에 대하여 존재한다. 모터의 회전속도에 대한 고효율 토크 곡선 상의, 제공된 모터 목표 토크(T*m) 위치의 d축전류(id) 및 q축전류(iq)를 목표전류값으로서 전기 모터(10m)의 바이어싱을 행함으로써, 목표 토크(T*m)를 전기 모터(10m)가 출력하고, 게다가 모터 바이어싱의 전력사용 효율이 높다.
본 실시예에서는, 고효율 토크 곡선을, d축의 값을 나타내는 제1고효율 토크 곡선(A)과, q축의 값을 나타내는 제2고효율 토크 곡선(B)의 2계통으로 나누고, 게다가, 제1고효율 토크 곡선(A)은, 역행영역에 적용하는 것과 회생영역에 적용하는 것을 쌍으로 한 것으로 하고, 모두 모터 회전속도와 목표 토크에 대한 d축목표전류를 나타낸 것이다.
제1고효율 토크 곡선 테이블(A)은, 목표 토크(T*m)에 대한, 최저전력소비로 목표 토크를 발생시키기 위한 d축목표전류를 써넣은 메모리 영역이며, 역행용 역행 테이블(A1)과, 회생용 회생 테이블(A2)을 합친 한 쌍으로 구성되어 있다. 역행용과 회생용 중 어느 테이블을 이용할지는, 전기 모터의 회전속도(ωm)와 제공되는 목표 토크(T*m)에 근거해서, 역행인지 회생인지를 판정하여, 판정결과에 따라서 결정한다.
단, 전기 모터(10m)의 회전속도(ωm)가 상승하는 것에 수반하여 스테이터 코일(11∼13)에 발생하는 역기전력이 상승하고, 코일(11∼13)의 단자전압이 상승한다. 이에 수반되어 인버터(19m)로부터 코일(11∼13)로의 목표전류의 공급이 어려워 지고, 목표로 하는 토크 출력을 얻을 수 없게 된다. 이 경우, 제공된 모터 목표 토크(T*m)를 실현하기 위해서 산출한 q축전류(iq)에 더해서, 자속을 감소시키도록 d축전류(id)를 흐르게 함으로써, 전력사용 효율은 저하되지만, 더욱 높은 회전속도로 목표 토크(T*m)를 출력할 수 있다. 이것을 약계자 제어라고 한다. d축 약계자 전류(Δid)는, 계자 조정마진 연산에 의해 생성해서, d축전류지령을 산출하고, q축전류지령을 산출한다. d축 약계자 전류(Δid)는, 약계자 전류연산(41)이 산출한다. 그 내용은 후에 설명한다.
마이컴(MPA)은, 「출력 연산」(35) 중의 d축전류지령의 산출에서는, 토크 지령 제한에 의해 결정한 목표 토크(T*m)에 대응해서 제1고효율 토크 곡선 테이블(A)로부터 읽어낸 d축전류값(id)으로부터, d축 약계자 전류(Δid)를 감산하여, d축목 표전류(id*)를 산출한다:
id* ＝ －id－Δid
q축전류지령의 산출에서는, 출력연산(35)에 있는 제2고효율 토크 곡선 테이블(B)을 이용한다. 제2고효율 토크 곡선 테이블(B)은, 고효율 토크 곡선의, q축의 값을 나타내는 제2고효율 토크 곡선(B)을 또한, d축 약계자 전류(Δid)와 한 쌍의 q축 약계자 전류(Δiq)를 감산한 q축목표전류를 나타내는 곡선으로 보정하고, 보정 후의 제2고효율 토크 곡선(B)의 데이터를 격납한 것이다.
제2고효율 토크 곡선 테이블(B)은, 목표 토크(T*m) 및 d축 약계자 전류(Δid)에 대한, 최저전력소비로 목표 토크를 발생시키기 위한 d축목표전류, 즉, 보정 후의 제2고효율 토크 곡선(B)의 목표전류값을 써넣은 메모리 영역이고, 이것도, 역행용 역행 테이블(B1)과, 회생용 회생 테이블(B2)을 합친 한 쌍으로 구성되어 있다. 역행용과 회생용 중 어느 것을 이용할지는, 전기 모터의 회전속도(ωm)와 목표 토크(T*m)에 근거해서, 역행인지 회생인지를 판정하고, 판정결과에 따라서 결정한다.
q축전류지령의 산출에서는, 목표 토크(T*m) 및 d축 약계자 전류(Δid)에 대한 q축목표전류(iq*)를, 제2고효율 토크 곡선 테이블(B)로부터 읽어내서 q축전류지 령으로 한다.
모터 제어장치(30m)의 마이컴은, 출력연산(35)에서, d축목표전류(id*)와 d축전류(id)의 전류편차(δid), 및 q축목표전류(iq*)와 q축전류(iq)의 전류편차(δiq)를 산출하고, 각 전류편차(δid, δiq)에 근거해서, 비례제어 및 적분제어(피드백 제어의 PI연산)를 행한다. 즉, 전류편차(δid)에 근거해서 비례성분의 전압지령값을 나타내는 전압강하(Vzdp), 및 적분성분의 전압지령값을 나타내는 전압강하(Vzdi)를 산출하여, 전압강하(Vzdp, Vzdi)를 가산해서, 전압강하(Vzd)
Vzd＝Vzdp＋Vzdi
를 산출한다. 또한, 출력연산(35)은, 회전속도(ω) 및 q축전류(iq)를 읽어내어, 회전속도(ω), q축전류(iq) 및 q축 인덕턴스(Lq)에 근거해서, q축전류(iq)에 의해서 유기되는 유기전압(ed)
ed＝ωmㆍLqㆍiq
를 산출함과 함께, 상기 전압강하(Vzd)로부터 유기전압(ed)을 감산하여, 출력전압으로서의 d축전압지령값(vd*)
vd*＝zd－ed
＝ Vzd－ωmㆍLqㆍiq
를 산출한다. 또한 출력연산(35)은, 전류편차(δiq)에 근거해서 비례성분의 전압지령값을 나타내는 전압강하(Vzqp), 및 적분항분(integral component)의 전압지령값을 나타내는 전압강하(Vzqi)를 산출하고, 전압강하(Vzqp, Vzqi)를 가산해서, 전압강하(Vzq)
Vzq＝Vzqp＋Vzqi
를 산출한다. 또한 출력연산(35)은, 회전속도(ω), 역기전압상수(MIf), d축전류(id) 및 d축 상의 인덕턴스(Ld)에 근거해서, d축전류(id)에 의해 유기되는 유기전압(eq)
eq＝ωm (MIf＋Ldㆍid)
를 산출함과 함께, 전압강하(Vzq)에 유기전압(eq)을 가산해서, 출력전압으로서의 q축전압지령값(vq*)
vq*＝Vzq＋eq
＝Vzq＋ωm(MIf＋Ldㆍid)
를 산출한다.
다음으로, 회전/고정 좌표변환인 2상/3상변환(36)에서, 회전좌표 상의 목표 전압(vd* 및 vq*)을, 2상/3상변환에 따라서 고정좌표 상의 각 상 목표전압(VU*, VV*, VW*)으로 변환한다. 이것은, 전압제어 모드가 3상변조일 때에는, 변조(37)를 통하여 PWM펄스 발생기(50)에 보낸다. 전압제어 모드가 3상변조일 때에는, 변조(37)의 2상변조(38)로 3상변조 모드의 각 상 목표전압(VU*, VV*, VW*)을 2상변조의 것으로 변환해서 PWM펄스 발생기(50)에 보낸다. 전압 모드가, 전체 상을 구형파 통전으로 하는 1펄스 모드일 때에는, 변조(37)의 1펄스 변환으로, 3상변조 모드의 각 상 목표전압(VU*, VV*, VW*)을 각 상 구형파 통전으로 하는 것으로 변환해서 PWM펄스 발생기(50)에 제공한다.
PWM펄스 발생기(50)는, 3상목표전압(VU*, VV*, VW*)이 제공되면, 그들 각 값의 전압을 출력하기 위한, 캐리어 클럭 발생기(46)가 제공하는 저주파수(5KHz) 또는 고주파수(7.5KHz)의 클럭에 동기한 상기 주파수(캐리어 주파수)의 PWM펄스(MUm, MVm, MWm)로 변환해서, 도 1에 나타내는 드라이브 회로(20m)에 출력한다. 드라이브 회로(20m)는, PWM펄스(MUm, MVm, MWm)에 근거해서 6연(連)의 구동신호를 병행하여 발생시키고, 각 연의 구동신호로, 전압형 인버터(19m)의 트랜지스터(Tr1∼Tr6)의 각각을 ON/OFF한다. 이로써, 전기 모터(10m)의 스테이터 코일(11∼13)의 각각에, VU*, VV* 및 VW*이 인가되어, 상전류(iUm, iVm 및 IWm)가 흐른다. 2상변조 모드의 각 상 목표전압이 제공되면, PWM펄스 발생기는, 2상은 PWM펄스를 발생시키고 나머 지 1상은 ON 또는 OFF(정전압출력)신호로 한다. 1펄스 변조 모드의 각 상 목표전압이 주어지면, 각 상을 구형파 통전으로 하는 통전 구간신호를 출력한다.
약계자 전류연산(41)은, 약계자 제어를 위한 파라미터인 실(實)변조율 포화지표(m)를 산출한다. 즉, d축전압지령값(vd*) 및 q축전압지령값(vq*)에 근거하여, 전압포화의 정도를 나타내는 값으로서, 포화판정지표(m)
m＝√(vd*2＋vq*2)/Vuc
를 산출하고, 실변조율 포화판정지표(m)로부터, 최대변조비 역치(kv)를 감산해서 변조율 편차산정값(ΔM)
Δ M＝m－kv
를 산출하고, 계자 조정마진을 산출한다. 여기서, 최대변조비 역치(kv)는, 2차측 콘덴서(23)의 전압(Vuc)(전압 센서(24)의 전압검출값)과 전기 모터의 회전속도(ωm)에 근거해서 산출하고 있다.
계자 조정마진의 산출에서는, ΔM을 적산하여, 적산값(ΣΔM)이 양의 값을 취할 경우, 적산값(ΣΔM)에 비례상수를 승산해서 약계자 제어를 행하기 위한 d축 약계자 전류(Δid)를 산출하고, 양의 값으로 설정하여, 변조율 편차산정값(ΔM) 또는 적산값(ΣΔM)이 0 이하의 값을 취할 경우, 상기 조정치(Δid) 및 적산값(ΣΔM)을 0으로 한다. 조정치(Δid)는, d축전류지령의 산출 및 q축전류지령의 산출에 있어서 사용한다.
「2상/3상변환」(36)은, 2상/3상변환의 과정에서 전동기 목표전압(Vm*)을 산출한다. Vm*＝√(vd*2＋vq*2)이다. 이 전동기 목표전압(Vm*)과 2차측 콘덴서(23)의 전압(Vuc)(전압 센서(24)의 전압검출값)으로부터, 변조제어(42)의 변조비산출(43)이, 변조비(Mi)
Mi＝Vm*/Vuc*m
를 산출한다.
변조 모드 결정(44)이, 전동기(10m)의 목표 토크(T*), 회전속도(ω) 및 변조비(Mi)에 근거하여, 변조 모드를 결정한다. 결정한 변조 모드에 따라서, 상기 변조 모드의 각 상 목표전압의 출력을, 변조(37) 중의 선택(40)에 지시한다.
도 2에 나타낸 마이컴(MPU)에는, CPU 이외에, 데이터를 기록하거나, 각종 프로그램을 기록하거나 하기 위한 RAM, ROM 및 플래시 메모리가 구비되어 있고, ROM 또는 플래시 메모리에 격납된 프로그램, 참조 데이터 및 룩업 테이블을 RAM에 써넣고, 상기 프로그램에 근거하여, 도 2에 2점쇄선 블럭으로 둘러싸서 나타낸 입력처리, 연산 및 출력처리를 행한다.
도 3에, 이 프로그램에 근거해서 마이컴(MPU)(의 CPU)이 실행하는 모터 구동제어(MDC)의 개요를 나타낸다. 동작전압이 인가되면 마이컴(MPU)은, 자신 및 PWM펄 스 발생기(50) 및 캐리어 클럭 발생기(46) 및 드라이브 회로(20m)의 초기화를 실시하여, 전동기(10m)를 구동하는 인버터(19m)를 정지 대기상태로 설정한다. 그리고 도시하지 않은 차량주행 제어 시스템의 메인 컨트롤러로부터의 모터 구동 스타트 지시를 기다린다. 모터 구동 스타트 지시가 제공되면, 마이컴(MPU)은, 「개시처리」(스텝 1)에 의해서, 내부 레지스터에 전동기 제어의 초기값을 설정하여, 「입력 읽어내기」(스텝 2)에서, 입력신호 또는 데이터를 읽어낸다. 즉, 메인 컨트롤러가 제공하는 제1목표 토크(TM*m), 전류 센서(14m∼16m)가 검출한 각 상 전류값(iU, iV, iW), 및 리졸버(17m)의 회전각신호(SG θm)를 디지털 변환에 의해서 읽어낸다.
다만, 이하에 있어서는, 괄호 내에는, 스텝이라는 말을 생략하여, 스텝번호만을 기재한다.
다음으로 마이컴(MPU)은, 읽어낸 회전각신호(SGθ)(회전각 데이터(SGθ))에 근거해서 회전각도(θ) 및 회전속도(ω)를 산출한다(3). 이 기능을 도 2 상에는, 각도, 속도연산(32)으로서 나타내었다. 다음에 마이컴(MPU)은, 읽어낸 모터 목표 토크(TM*), 읽어낸 직류전압(Vuc) 및 산출한 회전속도(ω)에 대응하는 제한 토크(TM*max)를 제한 토크 테이블로부터 읽어내서, 읽어낸 모터 목표 토크(TM*)가 TM*max를 넘어 있으면, TM*max를 목표 토크(T*)로 정한다. TM*max 이하일 때에는, 읽어낸 모터 목표 토크(TM*)를 목표 토크(T*)로 정한다(4). 이 기능을 도 2 상에는, 토크 지령제한(34)으로서 나타내었다.
다음으로 마이컴(MPU)은, 「2차측 목표전압산출」(5)에서, 전동기(10m)가 「역행」운전인지 「회생」운전인지를 판정해서, 판정결과에 대응해서 그룹을 선택하고, 그 중, 목표 토크(T*)에 대응된 2차측 목표전압 테이블로부터, 현재의 회전속도(ω)에 할당되어 있는 2차측 목표전압(Vuc*m)을 읽어낸다. 「2차측 목표전압산출」(5)의 내용은, 상술한 2차측 목표전압산출의 내용과 마찬가지이다. 다음에 마이컴(MPU)은, 읽어낸 3상의 전류검출신호(iU, IV, iW)를, 3상/2상변환에 의해, 2상의 d축전류값(id) 및 q축전류값으로 변환한다(6). 이 기능을 도 2 상에는, 전류귀환(31)으로서 나타내었다. 다음에 마이컴(MPU)은, d축 약계자 제어를 행하기 위한 d축 약계자 전류(Δid)를 산출한다(7). 이 기능을 도 2 상에는, 약계자 전류연산(41)으로서 나타내었다.
「출력연산」(8)의 내용은, 상술한, 도 2에 나타낸 출력연산(35)의 내용과 같다. 상기 「출력연산」(8)에서 산출한 d-q축의 전압목표값(vd*, vq*)을, 3상변조 모드의 각 상 목표전압(VU*, VV*, VW*)으로 변환한다(9). 이때 전동기 목표전압(Vm*)도 산출한다. 다음의 「변조제어」(10)에서, 변조비(Mi)를 산출하고(11), 변조비(Mi), 목표 토크(T*) 및 회전속도(ω)에 근거해서, 변조 모드를 결정한다(12).
도 4에 변조 모드의 구분의 대요(개요)를 나타낸다. 도 4에는 목표 토크(T*)와 회전속도(ω)를 파라미터로서 나타내는데, 또 하나의 파라미터로서 변조비(Mi) 가 있다. 마이컴(MPU)에는, 변조 모드(3상변조, 2상변조, 1펄스) 및 변조비에 대응한 변조 역치 테이블(룩업 테이블)이 있고, 각 변조 역치 테이블에는, 변조 모드 경계의 역치(목표 토크값 및 회전속도값)가 격납되어 있다. 「변조영역판정」(12)에서는, 마이컴(MPU)은, 현재의 변조 모드(3상변조, 2상변조 또는 1펄스)와 변조비에 대응하는 변조 역치 테이블을 선택하여 그로부터, 역치를 읽어내고, 목표 토크(T*) 및 회전속도를 역치와 대비하여, 다음으로 채용해야 할 변조 모드를 결정한다.
다음의 「출력갱신」(13)에서는, 변조제어(10)에서 결정한 변조 모드의 각 상 목표전압을 PWM펄스 발생기(50)에 출력한다. 다음으로, 다음의 반복처리 타이밍이 되는 것을 기다리고나서(14), 다시 「입력 읽어내기」(2)로 진행한다. 그리고 상술한 「입력 읽어내기」(2) 이하의 처리를 실행한다. 다음의 반복처리 타이밍이 되는 것을 기다리고 있는 동안에, 시스템 컨트롤러로부터 정지지시가 있으면, 마이컴(MPU)은 그곳에서 모터 회전 바이어싱을 위한 출력을 정지한다(15, 16).
이상, 차륜을 회전구동하는 전기 모터(10m)의 동작을 제어하는 모터 제어장치(30m)의 제어기능을 설명하였다.
도 1을 다시 참조한다. 차량 상 엔진에 의해 회전구동되는 전동기(10g)는, 발전기 또는 발전동기라고 하는 경우도 있지만, 본 실시예에서는, 전동기(10g)는, 엔진을 시동할 때에는 엔진을 시동구동하는 전기 모터(역행)이며, 엔진이 시동하면 엔진에 의해 회전구동되어 발전하는 발전기(회생)이다. 이 전동기(10g)를 제어하는 모터 제어장치(30g)의 기능 및 동작은, 모터 제어장치(30m)의 것과 마찬가지이고, 또한, 전동기(10g)에 급전하는 인버터(19g)의 구성 및 동작은, 인버터(19m)와 마찬가지이다. 모터 제어장치(30g)의 구성 및 기능은, 모터 제어장치(30m)와 마찬가지이다.
모터 제어장치(30g)에, 엔진을 시동할 때에 도시하지 않은 메인 컨트롤러로부터, 양값(正値)의 목표 토크(TM*g)가 제공되고, 모터 제어장치(30g)는, 모터 제어장치(30m)의 상술한 제어동작과 마찬가지의 제어동작을 행한다. 엔진이 시동하고 그 출력 토크가 상승하면 메인 컨트롤러가 목표 토크(TM*g)를, 발전(회생)용 음값(負値)으로 스위칭한다. 이로써 모터 제어장치(30g)는, 전동기(10g)의 출력 토크가, 음값의 목표 토크(엔진의 목표부하)가 되도록, 인버터(19g)를 제어한다. 이 내용(출력제어 연산)도, 모터 제어장치(30m)의 상술한 출력제어 연산과 같다.
도 1에 나타낸 컨버터 제어장치(30v)도, 본 실시예에서는, 마이컴을 주체로 하는 전자제어장치이며, 마이컴과, 도시하지 않은 인터페이스(신호처리회로) 및 PWM펄스 발생기를 포함하고, 또한, 마이컴과, 상기 차량 상의 도시하지 않은 차량주행 제어 시스템의 메인 컨트롤러 사이의, 도시하지 않은 인터페이스(통신회로)도 포함한다.
모터 제어장치(30g)는, 리졸버(17g)가 제공하는 회전각신호(SGθg)에 근거해서, 전동기(10g)의 로터의 회전각도(자극위치)(θg) 및 회전속도(각속도)(ωg)를 산출한다. 그리고, 목표 토크(TM*g)와 회전속도(ωg)에 근거해서 2차측 목표전 압(Vuc*g)(제2의 2차측 목표전압(Vuc*g))을 결정한다. 다만, 2차측 목표전압(Vuc*g)은, 저토크, 고회전이 되는 빈도가 작으므로, 모터 제어장치(30m)의 2차측 목표전압 테이블과 다르고, 약계자 제어를 행하지 않는 제1영역을 컨버터의 최대전압까지 설정하고, 2차측 목표전압(Vuc*g)이 컨버터의 최대전압에 도달한 후 약계자 제어를 개시하도록 결정하고 있다. 이로써, 저회전, 중회전시에 약계자 제어를 행하지 않도록 할 수 있으므로, 전력사용 효율이 향상되어 효율을 향상시킬 수 있다. 단, 전기 모터(10m)와 마찬가지로 고회전시의 효율을 향상시킬 필요가 있을 경우에는, 모터 제어장치(30m)의 2차측 목표전압 테이블과 마찬가지의 특성으로 설정한 2차측 목표전압 테이블에 근거해서 결정할 수도 있다. 컨버터 제어장치(30v)는, 모터 제어장치(30m)가 제공하는 2차측 목표전압(Vuc*m)(제1의 2차측 목표전압(Vuc*m)) 및 모터 제어장치(30g)가 제공하는 2차측 목표전압(Vuc*g)(제2의 2차측 목표전압(Vuc*g))을 읽어내고, 또한, 각 센서(21, 24)가 검출하고 있는 배터리 전압(Vdc), 2차 전압(Vuc)을 디지털 변환에 의해 읽어낸다. 다음으로, 제1의 2차측 목표전압(Vuc*m)과 제2의 2차측 목표전압(Vuc*g) 중 높은 쪽을 목표전압(Vuc*)으로 결정해서, 전압 센서(24)가 검출하는 전압(Vuc)이 목표전압(Vuc*)으로 되도록, 승압용 스위칭 소자(26)의 ON/OFF를 제어하는 PWM신호(Pvf) 및 회생용(강압용) 스위칭 소자(27)의 ON/OFF를 제어하는 PWM신호(Pvr)를 생성해서 드라이브 회로(20v)에 제공 한다. 드라이브 회로(20v)가, PWM신호(Pvf, Pvr)에 근거해서 반도체 스위치(26, 27)를 ON, OFF 한다. 승압이 필요할 때에는 컨버터(30c)의 승압용 스위칭 소자(26)의 ON/OFF를 PWM제어하고, 강압이 필요할 때에는 컨버터(30c)의 회생용 스위칭 소자(27)의 ON/OFF를 PWM제어한다. 이들, 승압용 반도체 스위치(26)와 회생용 반도체 스위치(27)는, 전자(前者)의 ON 기간에 후자(後者)는 OFF, 전자의 OFF 기간에 후자가 ON이 되도록, 상보적(相補的)으로 스위칭된다.

Claims (17)

1차측 직류전원의 출력을 전동기에 공급하고, 전동기의 구동을 제어하는 인버터;
상기 1차측 직류전원의 전압을 승압해서 2차 전압으로서 상기 인버터에 급전(給電)하는 승압 급전장치, 및 상기 인버터로부터의 회생전력을 상기 1차측 직류전원에 역(逆)급전하는 회생 급전장치를 포함하는 컨버터;
상기 전동기의 구동이, 적어도 2상에 PWM 통전하는 변조 모드에서 약계자 제어를 행하지 않는 제1영역, 상기 컨버터의 최대전압보다 작은 전압으로 적어도 2상에 PWM 통전하는 변조 모드에서 약계자 제어(field weakening control)를 행하는 제3영역, 및 상기 컨버터의 최대전압보다 작은 양압으로 전체 상을 구형파 통전하는 1펄스 모드에서 약계자 제어를 행하는 제2영역 중 어느 하나에 근거하여 2차측 목표전압을 결정하는 2차측 목표전압 결정수단;
상기 2차 전압을, 상기 2차측 목표전압으로 하도록, 상기 컨버터의 승압 급전수단 및 회생 급전수단을 제어하는 컨버터 제어수단; 및
상기 전동기의 목표 토크, 회전속도 및 상기 2차 전압에 근거하여, 이 전동기의 출력 토크를 상기 목표 토크로 하도록, 상기 인버터를 제어하는 모터 제어수단
을 구비하는 전동기 제어장치.
청구항 1에 있어서,
상기 2차측 목표전압 결정수단은, 상기 제2영역에 있어서, 상기 전동기의 목표 토크의 상승에 따라서 상기 2차측 목표전압을 상승시키는 것을 특징으로 하는 전동기 제어장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 2차측 목표전압 결정수단은, 상기 전동기의 목표 토크마다, 상기 제1영역은, 상기 전동기의 회전속도의 상승에 수반하여 제1구배로 상승하고, 상기 제3영역은, 상기 전동기의 회전속도가 약계자 제어를 개시하는 제1회전속도 이상에서 제1구배와는 다른 제3구배로 상승하고, 상기 제2영역은, 상기 전동기의 회전속도가 상기 1펄스 모드로 스위칭하는 제3회전속도 이상에서 제3구배와는 다른 제2구배로 상승하는 2차측 목표전압 특성에 근거하여, 상기 2차측 목표전압을 결정하는 것을 특징으로 하는 전동기 제어장치.
1차측 직류전원의 출력을 전동기에 공급하고, 전동기의 구동을 제어하는 인버터;
상기 1차측 직류전원의 전압을 승압해서 2차 전압으로서 상기 인버터에 급전하는 승압 급전장치, 및 상기 인버터로부터의 회생전력을 강압(降壓)하여 상기 1차측 직류전원에 역급전하는 회생 급전장치를 포함하는 컨버터;
상기 전동기의 목표 토크마다, 상기 전동기의 회전속도의 상승에 따라서, 적 어도 2상에 PWM 통전하는 변조 모드에서 제1구배로 상승하고, 약계자 제어를 개시하는 제1회전속도로 제1구배와는 다른 제3구배로 스위칭하고, 변조 모드를 전체 상을 구형파 통전하는 1펄스 모드로 스위칭하는 제2회전속도로 제3구배와는 다른 제2구배로 스위칭하여 상기 컨버터의 최대전압까지 상승하는 2차측 목표전압 특성에 근거하여, 2차측 목표전압을 도출하는 2차측 목표전압 결정수단;
상기 2차 전압을, 상기 2차측 목표전압으로 하도록, 상기 컨버터의 승압 급전수단 및 회생 급전수단을 제어하는 컨버터 제어수단; 및
상기 전동기의 목표 토크, 회전속도 및 상기 2차 전압에 근거하여, 상기 전동기의 출력 토크를 상기 목표 토크로 하도록, 상기 인버터를 제어하는 모터 제어수단
을 구비하는 전동기 제어장치.
청구항 3 또는 청구항 4에 있어서,
상기 제1구배의 경사는 제3구배보다 크고, 상기 제2구배의 경사는 상기 제3구배보다도 큰 것을 특징으로 하는 전동기 제어장치.
청구항 3 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2구배는, 상기 제1구배보다 작은 값인 것을 특징으로 하는 전동기 제어장치.
청구항 3 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
상기 모터 제어수단은, 상기 제3구배의 속도영역에서는, 상기 변조 모드는 2상변조로 하는 것을 특징으로 하는 전동기 제어장치.
청구항 3 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
상기 2차측 목표전압 특성은, 목표 토크가 큰 것일수록 2차측 목표전압이 높은 것인 것을 특징으로 하는 전동기 제어장치.
청구항 3 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제3구배는, 목표 토크가 큰 것일수록 큰 값인 것을 특징으로 하는 전동기 제어장치.
청구항 3 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1구배는, 약계자 제어를 개시하기 전의 3상변조 또는 2상변조일 때의, 상기 컨버터의 2차 전압에 대한 전동기 목표전압의 비(比)인 변조비에 근거해서 결정되는 것을 특징으로 하는 전동기 제어장치.
청구항 10에 있어서,
상기 제2구배는, 1펄스 변조 모드에서, 상기 컨버터의 2차 전압에 대한 전동기 목표전압의 비(比)인 변조비에 근거해서 결정되는 것을 특징으로 하는 전동기 제어장치.
청구항 11에 있어서,
상기 3상변조 또는 2상변조일 때의, 상기 컨버터의 2차 전압에 대한 전동기 목표전압의 비인 변조비는, 상기 컨버터의 2차 전압에 대한 전동기 목표전압의 비인 변조비보다 작은 것을 특징으로 하는 전동기 제어장치.
청구항 4에 있어서,
상기 제3구배는, 동일목표 토크에 있어서의 제1회전속도로부터 제2회전속도로의 속도상승에 대응해서, 상기 제1회전속도에 할당한 2차 전압 목표값으로부터, 상기 제2회전속도에 할당한 2차측 목표전압으로, 2차측 목표전압을 올리는 것인 것을 특징으로 하는 전동기 제어장치.
청구항 4에 있어서,
상기 2차측 목표전압 특성은, 동일 목표 토크에 대해서, 역행(力行)용과 회생용이 있으며; 상기 2차측 목표전압 결정수단은, 목표 토크 및 회전속도에 근거해서 「역행」인지 「회생」인지를 판정하여, 「역행」이면 역행용 2차측 목표전압 특성에 근거해서, 「회생」이면 회생용 2차측 목표전압 특성에 근거해서, 상기 전동기의 회전속도에 대응하는 2차측 목표전압을 도출하는 것을 특징으로 하는 전동기 제어장치.
청구항 1 내지 청구항 14 중 어느 하나에 기재된 전동기 제어장치; 및
상기 전동기 제어장치의 상기 인버터에 의해서 급전(給電)되는 상기 전동기로서, 차륜을 구동하는 전동기
를 구비하는 구동장치.
차륜을 구동하는 제1전동기;
연료 엔진에 의해 회전 구동되는 제2전동기;
1차측 직류전원의 출력을 제1전동기에 공급하고, 제1전동기의 구동을 제어하는 제1인버터;
상기 1차측 직류전원의 출력을 제2전동기에 공급하고, 제2전동기의 구동을 제어하는 제2인버터;
상기 1차측 직류전원의 전력을 승압해서 제1 및 제2인버터에 급전하는 승압 급전장치, 및 제1 및 제2인버터로부터의 회생전력을 상기 1차측 직류전원에 역(逆)급전하는 회생 급전장치를 포함하는 컨버터;
제1전동기의 구동이, 적어도 2상에 PWM 통전하는 변조 모드에서 약계자 제어를 행하지 않는 제1영역, 상기 컨버터의 최대전압보다 작은 전압으로 적어도 2상에 PWM 통전하는 변조 모드에서 약계자 제어를 행하는 제3영역, 및 상기 컨버터의 최대전압보다 작은 전압으로 전체 상을 구형파 통전하는 1펄스 모드에서 약계자 제어를 행하는 제2영역, 중 어느 하나에 근거해서 제1의 2차측 목표전압을 결정하는 제1의 2차측 목표전압 결정수단;
제2전동기의 목표 토크 및 제2전동기의 회전속도에 따라서, 제2전동기의 효율운전에 적절한 제2의 2차측 목표전압을 도출하는, 제2의 2차측 목표전압 결정수단;
상기 컨버터가 제1 및 제2인버터에 주는 2차 전압을, 제1 및 제2의 2차측 목표전압이 높은 쪽으로 하도록, 상기 컨버터의 승압 급전수단 및 회생 급전수단을 제어하는 컨버터 제어수단;
제1전동기의 목표 토크, 회전속도 및 상기 2차 전압에 근거해서, 상기 전동기의 출력 토크를 상기 목표 토크로 하도록, 제1인버터를 제어하는 제1모터 제어수단; 및
제2전동기의 목표 토크, 회전속도 및 상기 2차 전압에 근거해서, 상기 전동기의 출력 토크를 상기 목표 토크로 하도록, 제2인버터를 제어하는 제2모터 제어수단
을 구비하는 하이브리드 구동장치.
차륜을 구동하는 제1전동기;
연료 엔진에 의해서 회전 구동되는 제2전동기;
1차측 직류전원;
1차측 직류전원의 출력을 제1전동기에 공급하고, 제1전동기의 구동을 제어하는 제1인버터;
상기 1차측 직류전원의 출력을 제2전동기에 공급하고, 제2전동기의 구동을 제어하는 제2인버터;
상기 1차측 직류전원의 전력을 승압해서 제1 및 제2인버터에 급전하는 승압 급전장치, 및 제1 및 제2인버터로부터의 회생전력을 상기 1차측 직류전원에 역급전하는 회생 급전장치를 포함하는 컨버터;
제1전동기의 목표 토크마다, 제1전동기의 회전속도의 상승에 따라서, 적어도 2상에 PWM 통전하는 변조 모드에서 제1구배로 상승하고, 약계자 제어를 개시하는 제1회전속도로 제1구배보다 작은 구배의 제3구배로 스위칭하며, 변조 모드를 전체 상을 구형파 통전하는 1펄스 모드로 스위칭하는 제2회전속도로 제3구배보다 큰 구배의 제2구배로 스위칭하여 상기 컨버터의 최대전압까지 상승하는 2차측 목표전압 특성에 근거해서, 제1의 2차측 목표전압을 도출하는, 제1의 2차측 목표전압 결정수단;
제2전동기의 목표 토크 및 제2전동기의 회전속도에 따라서 제2전동기의 효율운전에 적절한 제2의 2차측 목표전압을 도출하는, 제2의 2차측 목표전압 결정수단;
상기 컨버터가 제1 및 제2인버터에 주는 2차 전압을, 제1 및 제2의 2차측 목표전압이 높은 쪽으로 하도록, 상기 컨버터의 승압 급전수단 및 회생 급전수단을 제어하는 컨버터 제어수단;
제1전동기의 목표 토크, 회전속도 및 상기 2차 전압에 근거해서, 상기 전동기의 출력 토크를 상기 목표 토크로 하도록, 제1인버터를 제어하는 제1모터 제어수단; 및
제2전동기의 목표 토크, 회전속도 및 상기 2차 전압에 근거해서, 상기 전동기의 출력 토크를 상기 목표 토크로 하도록, 제2인버터를 제어하는 제2모터 제어수단
을 구비하는 하이브리드 구동장치.
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