JP2015159646A

JP2015159646A - モータ制御システム

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Publication number: JP2015159646A
Application number: JP2014032290A
Authority: JP
Inventors: 将平大井; Shohei Oi
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-02-21
Filing date: 2014-02-21
Publication date: 2015-09-03
Anticipated expiration: 2034-02-21
Also published as: WO2015125591A2; EP3108578B1; EP3108578A2; US9712101B2; CN105993127A; JP6197690B2; CN105993127B; WO2015125591A3; US20170012565A1

Abstract

【課題】モータ制御システムにおいて、低いキャリア周波数でインバータを駆動してモータを低回転、大トルクで運転した際の昇圧電圧の変動を抑制する。
【解決手段】昇圧コンバータ２０から出力された昇圧直流電力を交流電力に変換して交流モータ４０に供給するインバータ３０と昇圧コンバータ２０の昇圧電圧を調整する制御部６０を備えるモータ制御システム１００であって、制御部６０は、要求回転数と要求トルクで交流モータ４０を運転する際の最適昇圧電圧を規定した最適昇圧電圧マップ６７、キャリア周波数Ｆｃが所定の閾値Ｆｃ₀以下の場合に、昇圧コンバータ２０の昇圧電圧（直流高電圧ＶＨ）を最適昇圧電圧マップ６７で規定する最適昇圧電圧ＶＨｓよりも高い電圧とする昇圧電圧変更プログラム６８と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、昇圧した直流電力を交流電力に変換してモータを駆動するモータ制御システムに関する。

バッテリ等の直流電源からの直流電力をインバータで交流電力に変換して三相同期電動機等のモータを駆動するモータ制御システムが多く用いられている。インバータは、複数のスイッチング素子を所定のキャリア周波数でオン・オフさせることによって直流電力を三相交流電力に変換するものである。キャリア周波数が高く、オン・オフの頻度が高い場合には出力される三相交流電力の波形は滑らかでモータの制御が安定するがスイッチング素子の発熱が大きくその温度が上昇してしまう。一方、キャリア周波数が低く、オン・オフの頻度が低い場合には出力される三相交流電力の波形は変動成分を含みモータの制御安定性が低下してしまうがスイッチング素子の発熱がさほど大きくなくその温度上昇は小さくなる。このため、モータの回転数が高い場合は高いキャリア周波数を用い、モータの回転数が低い場合には低いキャリア周波数を用いることが多い。また、モータの出力トルクが大きい場合にはスイッチング素子に流れる電流が大きいので発熱が大きくなり、モータの出力トルクが小さい場合にはスイッチング素子に流れる電流が小さいので発熱が小さくなる。このため、モータの回転数が低く、トルクが大きい場合には、スイッチング素子の発熱、温度上昇を抑制するためにキャリア周波数を低くし、回転数が高い場合には制御の安定性を確保するためにキャリア周波数を高くする制御方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−０１０６６８号公報

しかし、モータが低回転、大トルクの場合に低いキャリア周波数でインバータを動作させると、変動成分を含む大きな交流電流によってモータを駆動することになるので、モータのトルク変動が大きくなり、モータからの逆起電力が大きく変動する。この結果、インバータの電圧変動が誘起される場合がある。

一方、近年、より広い回転数、トルクの範囲でモータを運転するために、バッテリの電圧を昇圧コンバータによって昇圧し、昇圧した直流電力をインバータで交流電力に変換してモータの駆動を行う方法が多く用いられている。このような昇圧を行うモータ制御装置において低いキャリア周波数でインバータを動作させ、モータを低回転、大トルクで駆動すると、モータの逆起電力の変動が大きくなり、これにより昇圧電圧が大きく変動し、場合によっては昇圧コンバータの制御性を低下させてしまうという問題がある。

本発明は、モータ制御システムにおいて、低いキャリア周波数でインバータを駆動してモータを低回転、大トルクで運転した際の昇圧電圧の変動を抑制することを目的とする。

本発明のモータ制御システムは、複数の第１スイッチング素子を所定のキャリア周波数でオン・オフ動作させてバッテリの電圧を昇圧して昇圧直流電力とする昇圧コンバータと、複数の第２スイッチング素子を所定のキャリア周波数でオン・オフ動作させて前記昇圧コンバータから出力された昇圧直流電力を交流電力に変換してモータに供給するインバータと、前記昇圧コンバータの昇圧電圧を調整する制御部と、を備えるモータ制御システムであって、前記制御部は、要求回転数と要求トルクで前記モータを運転する際の最適昇圧電圧を規定した最適昇圧電圧マップと、前記キャリア周波数が所定の閾値以下の場合に、前記昇圧コンバータの昇圧電圧を前記最適昇圧電圧マップで規定する前記最適昇圧電圧よりも高い電圧とする昇圧電圧変更手段と、を有すること、を特徴とする。

本発明のモータ制御システムにおいて、前記昇圧電圧変更手段は、前記キャリア周波数が所定の閾値以下の場合に、前記昇圧コンバータの昇圧電圧をシステム最大電圧とすることとしても好適である。

本発明のモータ制御システムにおいて、前記昇圧電圧変更手段は、前記キャリア周波数が所定の閾値以下の場合に、前記モータのトルクが大きいほど前記昇圧コンバータの昇圧電圧を高くすることとしても好適である。

本発明は、モータ制御システムにおいて、低いキャリア周波数でインバータを駆動してモータを低回転、大トルクで運転した際の昇圧電圧の変動を抑制することができるという効果を奏する。

本発明の実施形態におけるモータ制御システムの構成を示す系統図である。本発明の実施形態におけるモータ制御システムの制御部に格納されている最適昇圧電圧マップである。本発明の実施形態におけるモータ制御システムのモータトルクに対する昇圧電圧（直流高電圧ＶＨ）を示すグラフである。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。図１に示す様に、本実施形態のモータ制御システムは、充放電可能な二次電池であるバッテリ１０と、バッテリ１０に接続される昇圧コンバータ２０と、昇圧コンバータ２０に接続されるインバータ３０と、インバータ３０に接続される交流モータ４０と、昇圧コンバータ２０とインバータ３０とを制御する制御部６０と、を備えている。バッテリ１０にはバッテリ電圧ＶＢを検出するバッテリ電圧センサ５１が取り付けられ、交流モータ４０には回転数及び回転角度を検出するレゾルバ４１が取り付けられている。

図１に示すように、昇圧コンバータ２０は、バッテリ１０のマイナス側に接続されたマイナス側電路１７と、バッテリ１０のプラス側に接続された低圧電路１８と、昇圧コンバータ２０のプラス側出力端の高圧電路１９とを含んでいる。昇圧コンバータ２０は、低圧電路１８と高圧電路１９との間に配置された上アームスイッチング素子１３（第１のスイッチング素子）と、マイナス側電路１７と低圧電路１８との間に配置された下アームスイッチング素子１４（第１のスイッチング素子）と、低圧電路１８に直列に配置されたリアクトル１２と、低圧電路１８とマイナス側電路１７との間に配置されたフィルタコンデンサ１１とフィルタコンデンサ１１の両端の直流低電圧ＶＬを検出する低電圧センサ５２とを含んでいる。また、各スイッチング素子１３，１４には、それぞれダイオード１５，１６が逆並列に接続されている。昇圧コンバータ２０は、所定のキャリア周波数Ｆｃで下アームスイッチング素子１４をオン、上アームスイッチング素子１３をオフとしてリアクトル１２にバッテリ１０からの電気エネルギを蓄積した後、下アームスイッチング素子１４をオフとし、上アームスイッチング素子１３をオンとして、リアクトル１２に蓄積した電気エネルギによって電圧を上昇させて高圧電路１９に昇圧した昇圧電圧である直流高電圧ＶＨを供給する。上アームスイッチング素子１３のオン・オフの時間比率及び下アームスイッチング素子１４のオン・オフの時間比率は、直流低電圧ＶＬと直流高電圧ＶＨの比率で決定される。

インバータ３０は、昇圧コンバータ２０の高圧電路１９に接続される共通の高圧電路２２と、昇圧コンバータ２０のマイナス側電路１７に接続される共通のマイナス側電路２１とを含んでいる。高圧電路２２とマイナス側電路２１との間には、昇圧コンバータ２０から供給された直流電流を平滑にする平滑コンデンサ２３が接続されている。インバータ３０に供給される昇圧電圧である直流高電圧ＶＨは、平滑コンデンサ２３の両端の電圧を検出する高電圧センサ５３によって検出される。従って、高電圧センサ５３によって検出される直流高電圧ＶＨは実際の昇圧電圧（実昇圧電圧ＶＨｒ）である。インバータ３０は、昇圧コンバータ２０から入力された直流電力を三相交流電力に変換して交流モータ４０に供給する。

インバータ３０は、内部にＵ，Ｖ，Ｗの各相についてそれぞれ第２のスイッチング素子である上アームスイッチング素子３１、下アームスイッチング素子３２の合計６個のスイッチング素子を含んでいる。各スイッチング素子３１，３２にはそれぞれダイオード３３，３４が逆並列に接続されている（図１では、１つの相の上、下の各スイッチング素子３１，３２と各ダイオード３３，３４のみを図示し、他の相のスイッチング素子、ダイオードの図示は省略する）。インバータ３０のＵ，Ｖ，Ｗの各相の上アームのスイッチング素子と下アームのスイッチング素子との間には、それぞれＵ，Ｖ，Ｗの各相の電流を出力する出力線３５，３６，３７が取り付けられており、各出力線３５，３６，３７が交流モータ４０のＵ，Ｖ，Ｗの各相の入力端子に接続されている。また、本実施形態では、Ｖ相とＷ相の各出力線３６，３７には、それぞれの電流を検出する電流センサ４２，４３が取り付けられている。なお、Ｕ相の出力線３５には電流センサは取りつけられていないが、三相交流では、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相の電流の合計はゼロとなることから、Ｕ相の電流値はＶ相，Ｗ相の電流値から計算によって求めることができる。

図１に示すように、制御部６０は、演算処理を行うＣＰＵ６１と、記憶部６２と、機器・センサインターフェース６３とを含み、演算処理を行うＣＰＵ６１と、記憶部６２と、機器・センサインターフェース６３とはデータバス６４で接続されているコンピュータである。記憶部６２の内部には、交流モータの制御プログラム６５、制御データ６６、及び、後で説明する最適昇圧電圧マップ６７と、昇圧電圧変更プログラム６８が格納されている。また、先に説明した、昇圧コンバータ２０のスイッチング素子１３，１４、インバータ３０の各スイッチング素子３１，３２は機器・センサインターフェース６３を通して制御部６０に接続され、制御部６０の指令によって動作するよう構成されている。また、バッテリ電圧センサ５１，低電圧センサ５２，高電圧センサ５３、レゾルバ４１の各センサの出力は機器・センサインターフェース６３を通して制御部６０に入力されるよう構成されている。

次に、図２（ａ）を参照しながら記憶部６２に格納された最適昇圧電圧マップ６７について説明する。図２（ａ）に示す最適昇圧電圧マップ６７は、交流モータ４０を要求回転数と要求トルクで運転する際に、昇圧コンバータ２０がインバータ３０に供給する直流高電圧ＶＨの最適値（最適昇圧電圧ＶＨｓ）をマップにしたものである。図２（ａ）の実線ａは交流モータ４０のトルクＴが大きい（Ｔ＝Ｔ₁）場合の最適昇圧電圧ＶＨｓを示すラインであり、一点鎖線ｂは交流モータ４０のトルクＴが中程度（Ｔ＝Ｔ₂＜Ｔ₁）の場合の最適昇圧電圧ＶＨｓを示すラインであり、破線ｃは交流モータ４０のトルクＴが小さい（Ｔ＝Ｔ₃＜Ｔ₂＜Ｔ₁）の場合の最適昇圧電圧ＶＨｓを示すラインである。

図２（ａ）の実線ａに示すように、交流モータ４０のトルクＴがＴ₁の場合（トルクＴが大きい場合）、最適昇圧電圧ＶＨｓは、交流モータ４０の回転数Ｒが０からＮ₁までの間は、交流モータ４０、昇圧コンバータ２０、インバータ３０の各機器に連続して通電できる最大電圧であるシステム最大電圧ＶＨｍａｘの７５％程度のＶＨｓ₁となっている。交流モータ４０の回転数ＲがＮ₁を超えると、最適昇圧電圧ＶＨｓは、ＶＨｓ₁から交流モータ４０、昇圧コンバータ２０、インバータ３０の各機器に連続して通電できる最小電圧であるシステム最低電圧ＶＨｓ₀（例えば、バッテリ電圧ＶＢ）よりも少し高い電圧まで低下する。そして、交流モータ４０の回転数ＲがＮ₂を超えて高くなっていくと、最適昇圧電圧ＶＨｓは回転数Ｒの上昇に応じて高くなり、交流モータ４０の回転数ＲがＮ₆でシステム最大電圧ＶＨｍａｘとなり、交流モータ４０の回転数ＲがＮ₆以上ではシステム最大電圧ＶＨｍａｘに保たれる。

また、図２（ａ）の一点鎖線ｂに示すように、交流モータ４０のトルクＴがＴ₂の場合（トルクＴが中程度の場合）にはトルクＴが大きい場合と同様、最適昇圧電圧ＶＨｓは、交流モータ４０の回転数Ｒが０からＮ₁までの間はＶＨｓ₁で、交流モータ４０の回転数ＲがＮ₁を超えるとＶＨｓ₁からシステム最低電圧ＶＨｓ₀よりも少し高い電圧まで低下し、交流モータ４０の回転数ＲがＮ₂を超えて高くなると回転数Ｒの上昇に応じて高くなり、交流モータ４０の回転数ＲがＮ₆よりも高いＮ₇でシステム最大電圧ＶＨｍａｘとなり、交流モータ４０の回転数ＲがＮ₇以上では、システム最大電圧ＶＨｍａｘに保たれる。

また、図２（ａ）の破線ｃに示すように、交流モータ４０のトルクＴがＴ₁の場合（トルクＴが小さい場合）、最適昇圧電圧ＶＨｓは、交流モータ４０の回転数Ｒが０からＮ₁までの間は、システム最大電圧ＶＨｍａｘの３０％程度のＶＨｓ₃となっている（ＶＨｓ₃＜ＶＨｓ₁）。交流モータ４０の回転数ＲがＮ₁を超えると最適昇圧電圧ＶＨｓは、ＶＨｓ₃からシステム最低電圧ＶＨｓ₀よりも少し高い電圧まで低下し、交流モータ４０の回転数ＲがＮ₂を超えて高くなると回転数Ｒの上昇に応じて高くなり、交流モータ４０の回転数ＲがＮ₆，Ｎ₇よりも高いＮ₈でシステム最大電圧ＶＨｍａｘとなり、交流モータ４０の回転数ＲがＮ₈以上では、システム最大電圧ＶＨｍａｘに保たれる。

以上説明したように、最適昇圧電圧ＶＨｓは、交流モータ４０の回転数がＮ₁よりも低い場合には交流モータ４０のトルクＴが大きいあるいは中程度の場合には、システム最大電圧ＶＨｍａｘの７５％程度のＶＨｓ₁に、交流モータ４０のトルクＴが小さい場合にはシステム最大電圧ＶＨｍａｘの３０％程度のＶＨｓ₃になり、交流モータ４０の回転数がＮ₁とＮ₂との間では、システム最低電圧ＶＨｓ₀よりも少し高い電圧になる。そして、交流モータ４０の回転数がＮ₂を超えると、トルクＴの大きさに応じた増加比率で回転数Ｒが高くなるに従って高くなる。そして、交流モータ４０のトルクＴが大きい場合には回転数ＲがＮ₆以上で、トルクＴが中程度の場合は回転数ＲがＮ₆より高いＮ₇以上で、トルクＴが小さい場合は回転数ＲがＮ₆，Ｎ₇よりも高いＮ₈以上でそれぞれシステム最大電圧ＶＨｍａｘとなる。

また、制御部６０は、記憶部６２の制御データ６６の中に、図２（ｂ）に示すような交流モータ４０の回転数Ｒに対してキャリア周波数Ｆｃを規定するキャリア周波数マップを格納している。図２（ｂ）に示すように、キャリア周波数Ｆｃは、交流モータ４０の回転数Ｒが０からＮ₁までの間は一番低いＦｃ₁、回転数ＲがＮ₁からＮ₃までの間は少し高いＦｃ₂、回転数ＲがＮ₃からＮ₄までの間はもう少し高いＦｃ₃、回転数ＲがＮ₄以上では最も高いＦｃ₄、のように回転数Ｒが高くなるにつれて４段階に高くなっていくように規定されている。

したがって、図２（ａ）に示すように、交流モータ４０の回転数Ｒが０からＮ₁までの間のＮ₁₁，Ｎ₁₂では、交流モータ４０のトルクＴが中程度以上の場合には、昇圧コンバータ２０はキャリア周波数Ｆｃが一番低いＦｃ₁で、昇圧電圧（直流高電圧ＶＨ）がＶＨｓ₁となる動作点Ｐ₁₁，Ｐ₁₂，Ｐ₂₁，Ｐ₂₂で動作し、交流モータ４０のトルクＴが小さい場合には、キャリア周波数Ｆｃが一番低いＦｃ₁で、昇圧電圧（直流高電圧ＶＨ）がシステム最大電圧ＶＨｍａｘの３０％程度のＶＨｓ₃となる動作点Ｐ₁₃，Ｐ₂₃で動作する。

本実施形態のモータ制御システム１００の昇圧電圧変更プログラム６８（昇圧電圧変更手段）は、キャリア周波数Ｆｃが所定の閾値以下の場合に、昇圧コンバータ２０の昇圧電圧（直流高電圧ＶＨ）を最適昇圧電圧マップ６７で規定する最適昇圧電圧ＶＨｓよりも高い電圧とするものである。

昇圧電圧変更プログラム６８を実行すると、制御部６０は、図２（ｂ）に示すように交流モータ４０の回転数ＲがＮ₁₁、トルクＴが中程度以上で、キャリア周波数Ｆｃが所定の閾値Ｆｃ₀よりも低いＦｃ₁の場合、昇圧コンバータ２０の昇圧電圧（直流高電圧ＶＨ）を各最適昇圧電圧ＶＨｓよりも大きいシステム最大電圧ＶＨｍａｘに設定する。これにより、図２（ａ）に示すように、昇圧コンバータ２０の動作点は昇圧電圧変更プログラム６８を実行する前の動作点Ｐ₁₁，Ｐ₁₂，Ｐ₁₃からＰ₁₀に移動し、昇圧コンバータ２０は、システム最大電圧ＶＨｍａｘの昇圧電圧をインバータ３０に供給する。

両端に直流高電圧ＶＨ（昇圧電圧）が印加されている平滑コンデンサ２３に蓄えられる電気エネルギＰｃは、平滑コンデンサ２３の静電容量をＣとして以下の（式１）のように表される。
Ｐｃ＝（１／２）×Ｃ×ＶＨ² −−−−−−−−− （式１）
ここで、直流高電圧ＶＨがＶＨｓ₁の場合に直流高電圧ＶＨがΔＶＨだけ変動するのに必要なエネルギΔＰｃ₁と、直流高電圧ＶＨがＶＨｍａｘの場合に直流高電圧ＶＨがΔＶＨだけ変動するのに必要なエネルギΔＰｃｍａｘとは下記の（式２）、（式３）で表される。
ΔＰｃ₁＝（１／２）×Ｃ×［（ＶＨｓ₁＋ΔＶＨ）²−ＶＨｓ₁ ²］
＝（１／２）×Ｃ×［ΔＶＨ²＋（２×ＶＨｓ₁×ΔＶＨ）］ −− （式２）
ΔＰｃｍａｘ＝（１／２）×Ｃ×［（ＶＨｍａｘ＋ΔＶＨ）²−ＶＨｍａｘ²］
＝（１／２）×Ｃ×［ΔＶＨ²＋（２×ＶＨｍａｘ×ΔＶＨ）］ − （式３）
ΔＰｃｍａｘとΔＰｃ₁との差は、
ΔＰｃｍａｘ−ΔＰｃ₁＝（１／２）×Ｃ×２×ΔＶＨ×（ＶＨｍａｘ−ＶＨｓ₁）
＝Ｃ×ΔＶＨ×（ＶＨｍａｘ−ＶＨｓ₁） −−− （式４）
先に述べたように、ＶＨｓ₁はＶＨｍａｘの７５％程度であり、ＶＨｍａｘはＶＨｓ₁よりも大きいから（ＶＨｍａｘ＞ＶＨｓ₁）、（式４）中の（ΔＰｃｍａｘ−ΔＰｃ₁）は正となり、ΔＰｃｍａｘはΔＰｃ₁よりも大きくなる。したがって、直流高電圧ＶＨの高い場合の方が直流高電圧ＶＨの低い場合よりも直流高電圧ＶＨを電圧ΔＶＨだけ変動させるのに必要なエネルギが大きくなる。換言すると、直流高電圧ＶＨの高い場合には直流高電圧ＶＨの低い場合よりも大きなエネルギが入力されないと電圧がΔＶＨだけ変動せず、同様のエネルギが入力された場合には、直流高電圧ＶＨの高い場合には直流高電圧ＶＨの低い場合よりも電圧の変動幅が小さくなる。

したがって、図２（ａ）に示すように、昇圧コンバータ２０の動作点が昇圧電圧変更プログラム６８を実行する前の動作点Ｐ₁₁，Ｐ₁₂，Ｐ₁₃から昇圧電圧変更プログラム６８を実行した際の動作点Ｐ₁₀に移動し、直流高電圧がＶＨｓ₁あるいはＶＨｓ₃からＶＨｍａｘに上昇すると、直流高電圧ＶＨの電圧変動が小さくなる。

このように、昇圧電圧変更プログラム６８によって昇圧電圧をシステム最大電圧ＶＨｍａｘまで上昇させると、キャリア周波数Ｆｃが所定の閾値Ｆｃ₀よりも低い周波数で、インバータ３０を駆動し、これにより大きな変動成分を含む交流電流によって交流モータ４０が駆動され、交流モータ４０のトルク変動、交流モータ４０の逆起電力の変動が大きい場合でも、昇圧コンバータ２０からインバータ３０に供給される直流高電圧ＶＨの電圧変動を抑制でき、昇圧コンバータ２０の制御性が低下することを抑制することができる。また、ＶＨの変動が抑制されることにより交流モータ４０の制御応答性の低下を抑制することができる。

上記の実施形態では、最適昇圧電圧マップは、図２（ａ）に示すように、交流モータ４０を要求回転数と要求トルクで運転する際に、昇圧コンバータ２０がインバータ３０に供給する直流高電圧ＶＨの最適値（最適昇圧電圧ＶＨｓ）をマップにしたものとして説明したが、最適昇圧電圧マップはこれに限定されず様々な形式のマップでもよい。例えば、交流モータ４０を要求回転数と要求トルクで運転するために必要な下限電圧を規定した要求下限電圧マップは、昇圧コンバータ２０の昇圧損失をできるだけ小さく（最適化）しつつ交流モータ４０を要求回転数と要求トルクで運転可能な電圧をマップとしたものであり、最適昇圧電圧マップの一例である。この場合、昇圧電圧変更プログラム６８によってキャリア周波数Ｆｃが所定の閾値Ｆｃ₀よりも低い場合に、昇圧電圧を要求下限電圧マップに規定されている下限電圧以上、例えば、システム最大電圧ＶＨｍａｘまで上昇させるようにしてもよい。

次に、本実施形態のモータ制御システム１００の他の動作について説明する。先に図２（ａ）を参照して説明した動作では、交流モータ４０のトルクがＴ₂からＴ₁の間で交流モータ４０の回転数Ｒが０とＮ₁との間では最適昇圧電圧ＶＨｓは最適昇圧電圧マップ６７によって同一のＶＨｓ₁に設定され、キャリア周波数Ｆｃが所定の閾値Ｆｃ₀よりも低い場合に昇圧電圧変更プログラム６８によって昇圧電圧（直流高電圧ＶＨ）をシステム最大電圧ＶＨｍａｘまで上昇させることとして説明したが、直流高電圧ＶＨの電圧変動を抑制することができれば、昇圧電圧（直流高電圧ＶＨ）をシステム最大電圧ＶＨｍａｘよりも低い電圧まで上昇させることとしてもよい。

例えば、交流モータ４０のトルクＴが大きいほど交流モータ４０に流れる電流は大きく、交流モータ４０がトルク変動を起こした場合にはより大きな変動の逆起電力が発生し、大きな変動エネルギが平滑コンデンサ２３に入力される。一方、トルクＴが小さい場合には、交流モータ４０に流れる電流が小さいので、トルク変動の際に発生する逆起電力はあまり大きくならない。したがって、交流モータ４０のトルクＴが小さい場合には、昇圧電圧（直流高電圧ＶＨ）をＶＨｍａｘよりも低い電圧としても昇圧電圧（直流高電圧ＶＨ）の電圧変動を抑制することができる。

昇圧電圧変更プログラム６８は、その中に図３に示すような交流モータ４０のトルクＴに対する昇圧電圧（直流高電圧ＶＨ）のマップを有している。図３の実線ｄに示すように、交流モータ４０のトルクＴが中程度のＴ₂では、昇圧電圧（直流高電圧ＶＨ）は図２（ａ）に示す最適昇圧電圧マップと同様のＶＨｓ₁で、トルクＴがＴ₂からＴ₁（Ｔ₂＜Ｔ₁）の間では昇圧電圧（直流高電圧ＶＨ）はトルクＴが大きくなるほど高くなり、トルクＴがＴ₁を超えると昇圧電圧（直流高電圧ＶＨ）はシステム最大電圧ＶＨｍａｘとなる。

図３に示すマップを用いた場合、制御部６０は、図２（ｂ）に示すように、交流モータ４０の回転数がＮ₁₂、キャリア周波数Ｆｃが所定の閾値Ｆｃ₀よりも低いＦｃ₁で、交流モータ４０のトルクがＴ₂とＴ₁との中間のＴ₃の場合には、昇圧電圧（直流高電圧ＶＨ）をＶＨｓ₁より高くＶＨｍａｘより低いＶＨｓ₅とする。これにより、昇圧コンバータ２０の動作点は、昇圧電圧変更プログラム６８を実行する前の動作点Ｐ₂₁から昇圧電圧変更プログラム６８を実行した際の動作点Ｐ₂₅に移動し、昇圧コンバータ２０は、ＶＨｓ₅の昇圧電圧（直流高電圧ＶＨ）をインバータ３０に供給する。また、交流モータ４０のトルクがＴ₂とＴ₁との中間でＴ₃より大きいＴ₄の場合には、昇圧電圧（直流高電圧ＶＨ）をＶＨｓ₁，ＶＨｓ₅より高くＶＨｍａｘより低いＶＨｓ₄とする。これにより、昇圧コンバータ２０の動作点は、昇圧電圧変更プログラム６８を実行する前の動作点Ｐ₂₂から昇圧電圧変更プログラム６８を実行した際の動作点Ｐ₂₄に移動し、昇圧コンバータ２０は、ＶＨｓ₄の昇圧電圧（直流高電圧ＶＨ）をインバータ３０に供給する。同様に、昇圧コンバータ２０は、交流モータ４０のトルクＴが中程度のＴ₂の場合にはＶＨｓ₁の昇圧電圧（直流高電圧ＶＨ）をインバータ３０に供給し、交流モータ４０のトルクＴがＴ₁を超える場合にはＶＨｍａｘの昇圧電圧（直流高電圧ＶＨ）をインバータ３０に供給する。

本動作は、先に説明した実施形態の動作と同様、低いキャリア周波数Ｆｃでインバータ３０を駆動して交流モータ４０を低回転、大トルクで運転した際の昇圧電圧（直流高電圧ＶＨ）の変動を抑制することができるほか、昇圧電圧（直流高電圧ＶＨ）をＶＨｍａｘまで上昇させず、交流モータ４０のトルクＴに応じてＶＨｍａｘより低い電圧までしか上昇させないので、昇圧コンバータ２０の損失増加を抑制しつつ、昇圧電圧（直流高電圧ＶＨ）の変動を抑制することができる。

また、図３に示すマップは複数のラインを含みうる。例えば、平滑コンデンサ２３の容量が大きい場合には昇圧電圧（直流高電圧ＶＨ）の変動が小さくなるので、図３の破線ｅに示すように、交流モータ４０のトルクＴがＴ₂よりも大きなＴ₂´まで昇圧電圧（直流高電圧ＶＨ）をＶＨｓ₁に保ち、トルクＴがＴ₂´からＴ₁より大きいＴ₁´の間では昇圧電圧（直流高電圧ＶＨ）をトルクＴが大きくなるに従って高くし、トルクＴがＴ₁より大きいＴ₁´を超えると昇圧電圧（直流高電圧ＶＨ）をシステム最大電圧ＶＨｍａｘとなるようなラインとして、同じトルクＴにおいて実線ｄの場合よりも低い昇圧電圧（直流高電圧ＶＨ）に昇圧するようにしてもよい。

図３の破線ｅのラインを用いて昇圧電圧変更プログラム６８を実行した場合には、図３の実線ｄのラインを用いて昇圧電圧変更プログラム６８を実行した場合よりも同じトルクＴにおいて低い昇圧電圧（直流高電圧ＶＨ）となるので、実線ｄを用いた場合よりも昇圧コンバータ２０の損失増加を抑制しつつ、昇圧電圧（直流高電圧ＶＨ）の変動を抑制することができる。

本発明は以上説明した各実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲により規定されている本発明の技術的範囲ないし本質から逸脱することない全ての変更及び修正を包含するものである。

１０バッテリ、１１フィルタコンデンサ、１２リアクトル、１３，３１上アームスイッチング素子、１４，３２下アームスイッチング素子、１５，１６，３３，３４ダイオード、１７，２１マイナス側電路、１８低圧電路、１９，２２高圧電路、２０昇圧コンバータ、２３平滑コンデンサ、３０インバータ、３５，３６，３７出力線、４０交流モータ、４１レゾルバ、４２，４３電流センサ、５１バッテリ電圧センサ、５２低電圧センサ、５３高電圧センサ、６０制御部、６１ＣＰＵ、６２記憶部、６３機器・センサインターフェース、６４データバス、６５制御プログラム、６６制御データ、６７最適昇圧電圧マップ、６８昇圧電圧変更プログラム、１００モータ制御システム。

Claims

複数の第１スイッチング素子を所定のキャリア周波数でオン・オフ動作させてバッテリの電圧を昇圧して昇圧直流電力とする昇圧コンバータと、
複数の第２スイッチング素子を所定のキャリア周波数でオン・オフ動作させて前記昇圧コンバータから出力された昇圧直流電力を交流電力に変換してモータに供給するインバータと、
前記昇圧コンバータの昇圧電圧を調整する制御部と、を備えるモータ制御システムであって、
前記制御部は、
要求回転数と要求トルクで前記モータを運転する際の最適昇圧電圧を規定した最適昇圧電圧マップと、
前記キャリア周波数が所定の閾値以下の場合に、前記昇圧コンバータの昇圧電圧を前記最適昇圧電圧マップで規定する前記最適昇圧電圧よりも高い電圧とする昇圧電圧変更手段と、を有すること、
を特徴とするモータ制御システム。
請求項１に記載のモータ制御システムであって、
前記昇圧電圧変更手段は、
前記キャリア周波数が所定の閾値以下の場合に、前記昇圧コンバータの昇圧電圧をシステム最大電圧とするモータ制御システム。
請求項１に記載のモータ制御システムであって、
前記昇圧電圧変更手段は、
前記キャリア周波数が所定の閾値以下の場合に、前記モータのトルクが大きいほど前記昇圧コンバータの昇圧電圧を高くするモータ制御システム。