JP2016005421A - 電動機制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】インバータのスイッチング素子に作用する電圧が該スイッチング素子の耐圧を超えないように電動機の運転を行うことを、該電動機の能力を制限することを極力抑制しつつ適切に実現できる電動機制御システムを提供する。【解決手段】電動機制御システム１はインバータ２１のスイッチング素子２４の温度の観測値に応じて電動機３の上限回転速度を設定し、電動機３の実際の回転速度を上限回転速度以下に制限する。上限回転速度は、該上限回転速度での電動機３の運転時にスイッチング素子２４に作用し得る電圧の大きさが耐圧以下に収まるように設定される。【選択図】図１

Description

本発明は、電動機の制御システムに関する。

ハイブリッド車両あるいは電動車両等に搭載される電動機の制御システムは、一般に、直流電源と電動機との間に介装されたインバータを備える。

このインバータは、周知のように、トランジスタ等の半導体スイッチ素子により構成される複数のスイッチング素子を備える。そして、インバータの各スイッチング素子のオンオフ制御を行うことによって、直流電源からインバータに入力される直流電力を交流電力に変換して電動機に供給し、あるいは、電動機の回生運転による発電出力（交流電力）を直流電力に変換して直流電源側の蓄電器（２次電池等）に充電することが行われる。

そして、この種の制御システムでは、例えば特許文献１、２に見られる如く、インバータのスイッチング素子の印加電圧が、該スイッチング素子の耐圧を超えないようにするための保護機能を備えるものも知られている。

上記特許文献１、２には、スイッチング素子の耐圧が、該スイッチング素子の温度が低いほど、小さくなることを考慮して、インバータに入力する電源電圧を、スイッチング素子の検出温度に応じて、コンバータにより可変的に制御する技術が記載されている。

特開２００７−１４３２９３号公報 特開２００８−１６７６１６号公報

しかしながら、特許文献１、２に見られるものでは、インバータに入力する電源電圧をコンバータにより制御するため、スイッチング素子の印加電圧が、確実に該スイッチング素子の耐圧以下に収まるようにするためには、コンバータの出力電圧の目標値を、スイッチング素子の耐圧に対応する限界値よりも余裕を持たせて小さ目に設定せざるを得ない。このため、必要以上に電動機の能力が制限されてしまう状況が生じやすい。

また、特許文献１、２に見られるものでは、インバータが正常に動作している場合のサージ電圧と電源電圧との合成電圧がスイッチング素子に印加させることについては考慮されているものの、電動機の通電系の異常が発生した場合に、インバータのスイッチング素子に大きな電圧が印加させる場合があることについては配慮されていない。

このため、特許文献１、２に見られるものでは、電動機の通電系の異常が発生した場合にインバータのスイッチング素子に耐圧を超えるような電圧が作用してしまう虞がある。

本発明はかかる背景に鑑みてなされたものであり、インバータのスイッチング素子に作用する電圧が該スイッチング素子の耐圧を超えないように電動機の運転を行うことを、該電動機の能力を制限することを極力抑制しつつ適切に実現できる電動機制御システムを提供することを目的とする。

本発明の電動機制御システムの第１の態様は、上記の目的を達成するために、複数のスイッチング素子を有するインバータを備え、該インバータを介して直流電源と電動機との間の電力の供給を行う電動機制御システムであって、
前記インバータのスイッチング素子の温度の観測値を示す素子温度観測データを取得する素子温度観測データ取得手段と、
前記素子温度観測データにより示される温度の観測値に応じて前記電動機の上限回転速度を設定する上限回転速度設定手段と、
前記電動機の実際の回転速度を前記上限回転速度以下に制限するように該電動機の回転速度を制御する回転速度制限手段とを備え、
前記上限回転速度設定手段は、前記上限回転速度で前記電動機を作動させた場合に前記スイッチング素子に作用し得る電圧が、前記スイッチング素子の温度が高いほど、高くなるようにあらかじめ定められた前記スイッチング素子の耐圧と該スイッチング素子の温度との間の関係と、前記素子温度観測データにより示される温度の観測値とに応じて規定される耐圧の値以下に収まるという第１条件を満たすように、前記素子温度観測データにより示される温度の観測値に応じて前記上限回転速度を設定するように構成されていることを特徴とする（第１発明）。

なお、本発明において、前記スイッチング素子の温度の観測値など、任意の状態量Ｘの「観測値」は、該状態量Ｘの検出値又は推定値を意味する。この場合、状態量Ｘの「検出値」は、適宜のセンサにより直接的に検出してなる該状態量Ｘの値を意味する。また、状態量Ｘの「推定値」は、該状態量Ｘと一定の相関関係を有する１つ以上の他の状態量の検出値から推定してなる該状態量Ｘの値を意味する。

さらに、前記素子温度観測データ等、状態量Ｘの「観測値」を示すデータは、該状態量Ｘの「観測値」、あるいは、該状態量Ｘと一定の相関関係を有する（該状態量Ｘの値を規定する）１つ以上の他の状態量の観測値を意味する。

上記第１発明によれば、前記上限回転速度設定手段が、前記素子温度観測データにより示される温度（インバータのスイッチング素子の温度）の観測値に応じて電動機の上限回転速度を設定する。

ここで、電動機では、その回転速度に応じた大きさの誘起電圧が発生する。該誘起電圧の大きさは、電動機の回転速度が大きいほど大きくなる。そして、本願発明者の各種実験、検討によれば、電動機の運転中になんらかの故障（例えば電動機のステータコイルの通電が遮断される故障）が発生すると、上記誘起電圧に起因して、前記インバータのスイッチング素子に正常時よりも大きな異常電圧（以降、第１異常電圧ということがある）が印加される場合がある。

この第１異常電圧の大きさは、電動機の回転速度が大きいほど、大きくなる。このため、該第１異常電圧は、電動機を前記上限回転速度で作動させている場合に、インバータの各スイッチング素子に作用し得る電圧の範囲内で最大級の大きさの電圧となり得る。

一方、前記インバータの各スイッチング素子の耐圧は、該スイッチング素子の温度に対する依存性を有する。該スイッチング素子の耐圧と温度との間の関係は、温度が高いほど耐圧が高くなる（換言すれば、温度が低いほど、耐圧が低くなる）という関係となる。

そこで、本発明では、前記上限回転速度設定手段は、前記上限回転速度で前記電動機を作動させた場合に前記スイッチング素子に作用し得る電圧（該電圧には、その一形態として前記第１異常電圧が含まれる）が、前記スイッチング素子の耐圧と温度との間の関係と、前記素子温度観測データにより示される温度の観測値とに応じて規定される耐圧の値以下に収まるという第１条件を満たすように、前記素子温度観測データにより示される温度の観測値に応じて前記上限回転速度を設定する。

なお、この場合、スイッチング素子の耐圧は、該スイッチング素子の温度が低いほど、低くなるので、基本的には、該温度の観測値が低いほど、上限回転速度を小さくするように該上限回転速度を設定することで、前記第１条件を満たすように上限回転速度を設定できる。

これにより、前記第１異常電圧の如き大きな電圧がスイッチング素子に作用する状況が発生しても、該電圧の大きさが、スイッチング素子の温度に応じた耐圧を超えることがないように、電動機の上限回転速度を設定できる。

そして、前記回転速度制限部は、前記電動機の実際の回転速度を前記上限回転速度以下に制限するように該電動機の回転速度を制御する。これにより、前記直流電源からインバータに入力する直流電圧を、スイッチング素子の温度に応じて制限することを必要とすることなく、電動機の運転中（ロータの回転中）にスイッチング素子に作用し得る電圧を該スイッチング素子の耐圧以下に収めることができる。

この場合、前記上限回転速度は、前記第１条件を満たす範囲内で極力、大きな回転速度に設定できる。従って、電動機制御システムの仕様において設定される電動機の最大回転速度よりも小さ目に上限回転速度を設定することとなる温度域（スイッチング素子の温度域）を必要最小限に留めることができると共に、他の温度域では、電動機の上限回転速度を最大回転速度又はそれに近い回転速度に設定できる。

よって、第１発明によれば、インバータのスイッチング素子に作用する電圧が該スイッチング素子の耐圧を超えないように電動機の運転を行うことを、該電動機の能力（特に電動機の回転速度）を制限することを極力抑制しつつ適切に実現できる。

上記第１発明では、前記電動機のロータには、通常、磁束の発生源としての磁石が搭載される。そして、この磁石は、一般に、該磁石の温度に応じて発生する磁束が変化する特性を有する。このため、電動機の回転速度が一定であっても、前記誘起電圧の大きさ、ひいては、前記第１異常電圧の大きさは前記磁石の温度に応じて変化する。

そこで、第１発明では、前記電動機に搭載された磁石の温度の観測値を示す磁石温度観測データを取得する磁石温度観測データ取得手段をさらに備え、前記上限回転速度設定手段は、前記素子温度観測データにより示される温度の観測値と、前記磁石温度観測データにより示される温度の観測値とに応じて前記上限回転速度を設定するように構成されていることが好ましい（第２発明）。

この第２発明によれば、前記第１条件を満たし得る上限回転速度をより高い信頼性で設定できる。ひいては、前記上限回転速度を、前記最大回転速度に一致させ得る温度域（スイッチング素子の温度域）を極力、広くすることができる。

上記第１又は第２発明では、前記上限回転速度設定手段は、前記第１条件を満たすために、前記インバータのいずれかのスイッチング素子をオフ状態に維持した状態で、前記上限回転速度で前記電動機を作動させた場合に、前記電動機で発生する誘起電圧に起因して各スイッチング素子に印加される電圧が、前記耐圧の値以下に収まるように、前記素子温度観測データにより示される温度の観測値に応じて前記上限回転速度を設定するように構成されていることが好ましい（第３発明）。

ここで、前記インバータの各スイッチング素子をオフ状態に維持した状態で、前記上限回転速度で前記電動機を作動させた場合に、前記電動機で発生する誘起電圧に起因して該スイッチング素子に印加される電圧は、前記上限回転速度での前記電動機を作動時にスイッチング素子に作用し得る前記第１異常電圧に相当するものである。

従って、第３発明によれば、前記第１条件を満たすための前記上限回転速度を適切に設定できる。

前記第１〜第３発明では、前記素子温度観測データにより示される温度の観測値に応じて前記電動機の回生運転時の上限発電出力を設定する上限発電出力設定手段と、前記電動機の回生運転時の実際の発電出力を前記上限発電出力以下に制限するように該電動機の発電出力を制御する発電出力制限手段とをさらに備え、前記上限発電出力設定手段は、前記上限発電出力で前記電動機の回生運転を行わせるように前記インバータの各スイッチング素子のオンオフを制御した場合に、該スイッチング素子に作用し得る電圧が、前記耐圧の値以下に収まるという第２条件を満たすように、前記素子温度観測データにより示される温度の観測値に応じて前記上限発電出力を設定するように構成されていてもよい（第４発明）。

この第４発明によれば、前記上限発電出力設定手段が、前記素子温度観測データにより示される温度（インバータのスイッチング素子の温度）の観測値に応じて電動機の上限発電出力を設定する。

ここで、詳細は後述するが、本願発明者の各種実験、検討によれば、特に電動機の回生運転中に、前記直流電源とインバータとの間の通電が遮断される故障（電動機の発電電力が直流電源側の蓄電器に供給されなくなる故障）が発生した場合に、その発生の直後に、インバータのスイッチング素子に正常時よりも大きな異常電圧（以降、第２異常電圧ということがある）が印加される場合がある。

この第２異常電圧の大きさは、電動機の回生運転時の発電出力が大きいほど、大きくなる。このため、該第２異常電圧は、電動機の回生運転を前記上限発電出力で行っている場合に、インバータの各スイッチング素子に作用し得る電圧の範囲内で最大級の大きさの電圧となり得る。

そこで、第４発明では、前記上限発電出力設定手段は、前記上限発電出力で前記電動機の回生運転を行わせるように前記インバータの各スイッチング素子のオンオフを制御した場合に、該スイッチング素子に作用し得る電圧（該電圧には、その一形態として前記第２異常電圧が含まれる）が、前記耐圧の値以下に収まるという第２条件を満たすように、前記素子温度観測データにより示される温度の観測値に応じて前記上限発電出力を設定する。

なお、この場合、スイッチング素子の耐圧は、該スイッチング素子の温度が低いほど、低くなるので、基本的には、該温度の観測値が低いほど、上限発電出力を小さくするように該上限発電出力を設定することで、前記第２条件を満たすように上限発電出力を設定できる。

これにより、前記第２異常電圧の如き大きな電圧がスイッチング素子に作用する状況が発生しても、該電圧の大きさが、スイッチング素子の温度に応じた耐圧を超えることがないように、電動機の回生運転時の上限発電出力を設定できる。

そして、前記発電出力制限部は、前記電動機の回生運転時の実際の発電出力を前記上限発電出力以下に制限するように該電動機の発電出力を制御する。これにより、電動機の回生運転中にスイッチング素子に作用し得る電圧を該スイッチング素子の耐圧以下に収めることができる。

この場合、前記上限発電出力は、前記第２条件を満たす範囲内で極力、大きな発電出力に設定できる。従って、電動機制御システムの仕様において設定される電動機の最大発電出力よりも小さ目に上限発電出力を設定することとなる温度域（スイッチング素子の温度域）を必要最小限に留めることができると共に、他の温度域では、電動機の上限発電出力を最大発電出力又はそれに近い発電出力に設定できる。

従って、第４発明によれば、インバータのスイッチング素子に作用する電圧が該スイッチング素子の耐圧を超えないように電動機の運転を行うことを、該電動機の回転速度に加えて、該電動機の回生運転時の発電出力を制限することを極力抑制しつつ適切に実現できる。

かかる第４発明では、前記上限発電出力設定手段は、前記第２条件を満たすために、前記上限発電出力で前記電動機の回生運転を行わせるように前記インバータの各スイッチング素子のオンオフを制御した状態で、前記直流電源と前記インバータとの間の通電が遮断された場合に前記スイッチング素子に作用する電圧が、前記耐圧の値以下に収まるように、前記素子温度観測データにより示される温度の観測値に応じて前記上限発電出力を設定するように構成されていることが好ましい（第５発明）。

ここで、前記上限発電出力で前記電動機の回生運転を行わせるように前記インバータの各スイッチング素子のオンオフを制御した状態で、前記直流電源と前記インバータとの間の通電が遮断された場合に前記スイッチング素子に作用する電圧は、前記上限発電出力での電動機の回生運転時にスイッチング素子に作用し得る前記第２異常電圧に相当するものである。

従って、第５発明によれば、前記第２条件を満たすための前記上限発電出力を適切に設定できる。

また、本発明の電動機制御システムの第２の態様は、前記の目的を達成するために、複数のスイッチング素子を有するインバータを備え、該インバータを介して直流電源と電動機との間の電力の供給を行う電動機制御システムであって、
前記インバータのスイッチング素子の温度の観測値を示す素子温度観測データを取得する素子温度観測データ取得手段と、
前記素子温度観測データにより示される温度の観測値に応じて前記電動機の回生運転時の上限発電出力を設定する上限発電出力設定手段と、
前記電動機の回生運転時の実際の発電出力を前記上限発電出力以下に制限するように該電動機の発電出力を制御する発電出力制限手段とを備え、
前記上限発電出力設定手段は、前記上限発電出力で前記電動機の回生運転を行わせるように前記インバータの各スイッチング素子のオンオフを制御した場合に、該スイッチング素子に作用し得る電圧が、前記スイッチング素子の温度が高いほど、高くなるようにあらかじめ定められた前記スイッチング素子の耐圧と該スイッチング素子の温度との間の関係と、前記素子温度観測データにより示される温度の観測値とに応じて規定される耐圧の値以下に収まるという条件を満たすように、前記素子温度観測データにより示される温度の観測値に応じて前記上限発電出力を設定するように構成されていることを特徴とする（第６発明）。

かかる第６発明によれば、前記第４発明と同様に、前記上限発電出力設定手段が、前記素子温度観測データにより示される温度（インバータのスイッチング素子の温度）の観測値に応じて電動機の上限発電出力を設定する。

ここで、前記第４発明に関して説明したように、電動機の回生運転中に、前記直流電源とインバータとの間の通電が遮断される故障が発生した場合に、その発生の直後に、前記第２異常電圧が印加される場合がある。

そこで、第６発明では、前記上限発電出力設定手段は、前記第４発明と同様に、前記第２条件を満たすように、前記素子温度観測データにより示される温度の観測値に応じて前記上限発電出力を設定する。

これにより、前記第２異常電圧の如き大きな電圧がスイッチング素子に作用する状況が発生しても、該電圧の大きさが、スイッチング素子の温度に応じた耐圧を超えることがないように、電動機の回生運転時の上限発電出力を設定できる。

そして、前記発電出力制限部は、前記第４発明と同様に、前記電動機の回生運転時の実際の発電出力を前記上限発電出力以下に制限するように該電動機の発電出力を制御する。これにより、電動機の回生運転中にスイッチング素子に作用し得る電圧を該スイッチング素子の耐圧以下に収めることができる。

さらに、前記上限発電出力は、前記第２条件を満たす範囲内で極力、大きな発電出力に設定できる。従って、電動機制御システムの仕様において設定される電動機の最大発電出力よりも小さ目に上限発電出力を設定することとなる温度域（スイッチング素子の温度域）を必要最小限に留めることができると共に、他の温度域では、電動機の上限発電出力を最大発電出力又はそれに近い発電出力に設定できる。

よって、第６発明によれば、インバータのスイッチング素子に作用する電圧が該スイッチング素子の耐圧を超えないように電動機の運転を行うことを、該電動機の能力（特に回転運転時の発電出力）を制限することを極力抑制しつつ適切に実現できる。

かかる第６発明では、前記上限発電出力設定手段は、前記条件を満たすために、前記上限発電出力で前記電動機の回生運転を行わせるように前記インバータの各スイッチング素子のオンオフを制御した状態で、前記直流電源と前記インバータとの間の通電が遮断された場合に前記スイッチング素子に作用する電圧が、前記耐圧の値以下に収まるように、前記素子温度観測データにより示される温度の観測値に応じて前記上限発電出力を設定するように構成されていることが好ましい（第７発明）。

この第７発明によれば、前記第５発明と同様に、前記第２条件を満たすための前記上限発電出力を適切に設定できる。

本発明の一実施形態の電動機制御システムの構成を示すブロック図。 実施形態の電動機制御システムに備えるインバータに係る回路構成を示す図。 実施形態における電動機の上限回転速度の設定処理を示すフローチャート。 図３のＳＴＥＰ９の処理で使用するマップを示すグラフ。 実施形態における電動機の回転速度と誘起電圧との関係を示すグラフ。 実施形態におけるスイッチング素子の温度と耐圧との関係を示すグラフ。 実施形態における電動機の回転運転時の上限発電出力の設定処理を示すフローチャート。 図７のＳＴＥＰ１５の処理で使用するマップを示すグラフ。 実施形態における電動機の回生運転時のスイッチング素子の印加電圧の経時変化の例を示すグラフ。

本発明の一実施形態を図１〜図９を参照して以下に説明する。

図１を参照して、本実施形態の電動機制御システム1は、電動機３とエンジン４（内燃機関）とを走行用の動力源として有するハイブリッド車両２（以降、単に車両２という）に搭載されている。

電動機３及びエンジン４は、それぞれの出力軸が動力伝達機構としてのトランスミッション５に接続され、該トランスミッション５を介して車両２の駆動輪６に駆動力を伝達する。なお、図１では車両２の１つの駆動輪６だけを代表的に記載している。

電動機制御システム１は、直流電源としての蓄電器１０と、該蓄電器１０と電動機３との間の電力供給（蓄電器１０及び電動機３の一方から他方への電力供給）を行うパワードライブユニット１１（以降、ＰＤＵ１１という）と、車両２の運転制御を行う車両制御ユニット１２（以降、ＥＣＵ１２という）とを備える。

電動機３は、例えば３相のＤＣブラシレスモータである。この電動機３は、蓄電器１０から供給される電力によって駆動力（駆動トルク）を発生する力行運転と、車両２の減速時に駆動輪６から伝達される駆動力によって、あるいは、エンジン４から伝達される駆動力によって、蓄電器１０に充電する発電電力を出力する回生運転とを選択的に行うことが可能である。

また、電動機３には、該電動機３に潤滑油を供給する機構（図示省略）と、該潤滑油の温度（以降、電動機潤滑油温という）を検出する温度センサ１３とが付設されている。

本実施形態では、この温度センサ１３による電動機潤滑油温の検出値は、電動機３のロータに搭載される図示しない磁石（永久磁石）の温度と一定の相関関係を有し、該電動機潤滑油の検出値により磁石の実際の温度がほぼ規定される。このため、温度センサ１３による電動機潤滑油温の検出値が、磁石の温度の観測値を示す磁石温度観測データとして使用される。

なお、磁石温度観測データとしては、磁石の温度を適宜のセンサにより直接的に検出してなる検出値、あるいは、電動機３の他の部位の温度の検出値等から適当なモデルを用いて推定してなる推定値を使用してもよい。

蓄電器１０は、二次電池とキャパシタとのいずれか一方、又は両方により構成される。

ＰＤＵ１１は、図２に示すように、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）等の半導体スイッチ素子により構成される複数のスイッチング素子２４を有するインバータ２１を備える。インバータ２１は、一対の電源端子２２ａ，２２ｂと、電動機３の各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）に対応する３つのアーム２３，２３，２３とを備え、これらのアーム２３，２３，２３が電源端子２２ａ，２２ｂ間に並列に接続されている。

電源端子２２ａ，２２ｂは、コンタクタ１４を介して蓄電器１０に接続され、該コンタクタ１４のオン状態で蓄電器１０から直流電圧が印可される。なお、コンタクタ１４とインバータ２１の電源端子２２ａ，２２ｂとの間にＤＣ／ＤＣコンバータが介装されていてもよい。

また、インバータ２１の電源端子２２ａ，２２ｂ間には、該電源端子２２ａ，２２ｂ間の電圧を平滑化するための平滑コンデンサ１５が、アーム２３，２３，２３と並列に接続されている。

各アーム２３は、直列に接続された２つのスイッチング素子２４，２４と、該スイッチング素子２４，２４に各々並列に接続された２つのダイオード２５，２５とにより構成される。そして、各アーム２３の中点が、電動機３の対応する相のステータコイル（図示省略）に接続されている。

また、ＰＤＵ１１には、水冷式の冷却機構（図示省略）と、該冷却機構の冷却水の温度（以降、ＰＤＵ冷却水温という）を検出する温度センサ２６（図１に示す）とが付設されている。

本実施形態では、この温度センサ２６によるＰＤＵ冷却水温の検出値は、インバータ２１のスイッチング素子２４の温度と一定の相関関係を有し、該ＰＤＵ冷却水温の検出値によりスイッチング素子２４の実際の温度がほぼ規定される。このため、温度センサ２６によるＰＤＵ冷却水温の検出値が、スイッチング素子２４の温度の観測値を示す素子温度観測データとして使用される。

なお、素子温度観測データとしては、スイッチング素子２４の温度を適宜のセンサにより直接的に検出してなる検出値、あるいは、ＰＤＵ１１の他の部位の温度の検出値等から適当なモデルを用いて推定してなる推定値を使用してもよい。

ＥＣＵ１２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、インターフェース回路等を含む電子回路ユニットにより構成される。この場合、ＥＣＵ１２は、相互に通信可能な複数の電子回路ユニットにより構成されていてもよい。

このＥＣＵ１２は、実装されるプログラムにより実現される機能、又はハードウェア構成により実現される機能として、インバータ２１を介して電動機３の運転制御を行う機能、エンジン４の運転制御（燃料供給の制御等）を行う機能、トランスミッション５を制御する機能、コンタクタ１４のオンオフを制御する機能等を有する。

そして、ＥＣＵ１２は、特に本発明に関連する機能として、インバータ２１のスイッチング素子２４の温度の観測値を示す素子温度観測データを取得する素子温度観測データ取得部３１と、電動機３のロータに搭載される磁石（永久磁石）の温度の観測値を示す磁石温度観測データを取得する磁石温度観測データ取得部３２と、電動機３の上限回転速度を設定する上限回転速度設定部３３と、電動機３の実際の回転速度を上限回転速度以下に制限するように該回転速度を制御する回転速度制限部３４と、電動機３の上限発電出力を設定する上限発電出力設定部３５と、電動機３の実際の発電出力を上限発電出力以下に制限するように該発電出力を制御する発電出力制限部３６とを備える。

なお、電動機３の回転速度は、より詳しくは、電動機３のロータ又は出力軸の回転速度である。この場合、電動機３の出力軸は、電動機３のロータの回転速度に比例した回転速度で該ロータに連動して回転する回転軸を意味する。従って、電動機３が一定減速比の減速機を介して駆動力を出力するように構成されている場合には、該減速機の出力軸の回転速度を、電動機３の回転速度としてみなしてもよい。

上記素子温度観測データ取得部３１、磁石温度観測データ取得部３２、上限回転速度設定部３３、回転速度制限部３４、上限発電出力設定部３５、及び発電出力制限部３６は、それぞれ、本発明における素子温度観測データ取得手段、磁石温度観測データ取得手段、上限回転速度設定手段、回転速度制限手段、上限発電出力設定手段、及び発電出力制限手段に相当する。

次に、ＥＣＵ１２の制御処理を中心に、本実施形態の電動機制御システム１の作動を説明する。

ＥＣＵ１２は、車両２の図示しない起動スイッチ（イグニッションスイッチ等）がオン操作されると、コンタクタ１４をオン状態に制御し、この状態で、車両２のアクセルペダル（図示省略）の操作量、車速の検出値等に応じて電動機３及びエンジン４の運転制御を含めた車両２の運転制御を行う。

この場合、電動機３の運転制御に関しては、インバータ２１の各スイッチング素子２４に既定の耐圧を超える大きさの電圧が印加されるのを防止するために、ＥＣＵ１２は、電動機３の実際の回転速度と、回生運転時の実際の発電出力とをそれぞれ、所定の上限回転速度以下、所定の上限発電出力以下に制限する制御処理を実行する。

電動機３の実際の回転速度を所定の上限回転速度以下に制限する制御処理は、具体的には、次のよう実行される。すなわち、ＥＣＵ１２は、図３のフローチャートに示す処理を所定の制御処理周期で実行することで、電動機３の上限回転速度を逐次可変的に設定する。

以下説明すると、ＥＣＵ１２は、ＳＴＥＰ１〜４の処理を素子温度観測データ取得部３１により実行する。

ＳＴＥＰ１では、素子温度観測データ取得部３１は、インバータ２１のスイッチング素子２４の温度と一定の相関関係を有するものとして、前記温度センサ２６の検出信号から認識されるＰＤＵ冷却水温の検出値を取得する。

ＳＴＥＰ１に続くＳＴＥＰ２では、素子温度観測データ取得部３１は、温度センサ２６が正常であるか否かを判定する。この判定は、温度センサ２６の検出信号に基づいて行われる。

そして、ＳＴＥＰ２の判断結果が肯定的である場合（温度センサ２６が正常である場合）には、素子温度観測データ取得部３１は、ＳＴＥＰ３において、素子温度観測データの値（インバータ２１のスイッチング素子２４の温度の観測値を示すものとして用いる温度値）を決定する。

このＳＴＥＰ３では、素子温度観測データ取得部３１は、ＳＴＥＰ１で取得したＰＤＵ冷却水温の検出値に、その検出誤差を考慮した誤差補正を施してなる値（以降、誤差補正後検出値という）を素子温度観測データの値とする。より詳しくは、ＰＤＵ冷却水温の検出値の誤差の範囲が、該検出値の−α％から＋α％の範囲であるとした場合、ＳＴＥＰ１で取得したＰＤＵ冷却水温の検出値から、α％だけ減少させた値（誤差範囲の最小側の値）が誤差補正後検出値として求められる。

従って、ＰＤＵ冷却水温の誤差補正後検出値は、実際のＰＤＵ冷却水温の値を上回ることがないように求められる。

また、ＳＴＥＰ２の判断結果が否定的である場合（温度センサ２６の故障が発生している場合）には、素子温度観測データ取得部３１は、ＳＴＥＰ４において、素子温度観測データの値を決定する。

このＳＴＥＰ４では、素子温度観測データの値として、あらかじめ定められた所定の最低温度が設定される。該所定の最低温度は、ＰＤＵ冷却水温の想定される可変範囲の最低温度である。

次いで、ＥＣＵ１２は、ＳＴＥＰ５〜８の処理を磁石温度観測データ取得部３２により実行する。

ＳＴＥＰ５では、磁石温度観測データ取得部３２は、電動機３の磁石の温度と一定の相関関係を有するものとして、前記温度センサ１３の検出信号から認識される電動機潤滑油温の検出値を取得する。

ＳＴＥＰ５に続くＳＴＥＰ６では、磁石温度観測データ取得部３２は、温度センサ１３が正常であるか否かを判定する。この判定は、温度センサ１３の検出信号に基づいて行われる。

そして、ＳＴＥＰ６の判断結果が肯定的である場合（温度センサ１３が正常である場合）には、磁石温度観測データ取得部３２は、ＳＴＥＰ７において、前記ＳＴＥＰ３と同様の処理を実行することで、磁石温度観測データの値（電動機３の磁石の温度の観測値を示すものとして用いる温度値）を決定する。

すなわち、ＳＴＥＰ７では、磁石温度観測データ取得部３２は、ＳＴＥＰ５で取得した電動機潤滑油温の検出値に、その検出誤差を考慮した補正を施してなる誤差補正後検出値（誤差範囲の最小側の値）を磁石温度観測データの値とする。これにより、電動機潤滑油温の誤差補正後検出値は、実際の電動機潤滑油温の値を上回ることがないように求められる。

また、ＳＴＥＰ６の判断結果が否定的である場合（温度センサ１３の故障が発生している場合）には、磁石温度観測データ取得部３２は、ＳＴＥＰ８において、前記ＳＴＥＰ４と同様の処理を実行することで、磁石温度観測データの値を決定する。

すなわち、ＳＴＥＰ８では、磁石温度観測データの値として、あらかじめ定められた所定の最低温度（電動機潤滑油温の想定される可変範囲の最低温度）が設定される。

以上の如く素子温度観測データの値と磁石温度観測データの値とを決定した後、ＥＣＵ１２は、次に、ＳＴＥＰ９の処理を上限回転速度設定部３３により実行する。この処理では、上限回転速度設定部３３は、ＳＴＥＰ３又は４で決定された素子温度観測データの値により示されるスイッチング素子２４の温度の観測値と、ＳＴＥＰ７又は８で決定された磁石温度観測データの値により示される磁石の温度の観測値とから、図４に例示する如き特性であらかじめ作成されたマップに基づいて、電動機３の上限回転速度を設定する。

ここで、図４に示すマップに基づく上限回転速度の設定指針を以下に説明する。電動機３の各相のステータコイルには、ロータの回転速度に応じた大きさの誘起電圧が発生する。該誘起電圧の大きさは、図５のグラフで示す如く電動機３の回転速度が大きいほど、大きくなる。

なお、電動機３のロータに搭載される磁石（永久磁石）は、一般に、該磁石の温度が低いほど、該磁石が発生する磁束が大きくなる傾向がある。このため、ロータの回転に伴い電動機３のステータコイルで発生する誘起電圧の大きさは、ロータの回転速度が一定である場合、電動機３の磁石の温度が低いほど、大きくなる傾向がある。

そして、電動機３の各相のステータコイルの通電中に、例えばインバータ２１のいずれかのスイッチング素子２４がオフ状態に維持される故障（以下、素子オフ故障という）が発生すると（ひいては、該スイッチング素子２４を経由して行われるべき通電が遮断されると）、上記誘起電圧に起因して、いずれかのスイッチング素子２４に、インバータ２１の各スイッチング素子２４のオンオフ制御が正常に行われている場合（電動機３の各相のステータコイルの通電が正常に行われている場合）よりも大きな異常電圧が作用する。この異常電圧は、前記第１異常電圧に相当するものである。

この第１異常電圧の大きさは、電動機３の回転速度が大きいほど、大きくなる。このため、電動機３を高速域の回転速度で作動させている状態では、前記素子オフ故障に応じて発生する第１異常電圧の大きさは、電動機３の運転中にスイッチング素子２４に作用し得る電圧のうちで、最大級の大きさの電圧となる。

なお、電動機３の回転速度が一定である場合、スイッチング素子２４に作用し得る第１異常電圧は、電動機３のロータの磁石の温度が低いほど、大きくなる。

そこで、本実施形態では、上限回転速度設定部３３は、電動機３を上限回転速度で作動させている状態で、前記素子オフ故障に応じて第１異常電圧が発生しても、該第１異常電圧の大きさが確実にスイッチング素子２４の耐圧（印加電圧の上限値）以下に収まるように、電動機３の上限回転速度を設定する。

一方、ＩＧＢＴ等の半導体スイッチ素子により構成されるスイッチング素子の耐圧は、一般に、該スイッチング素子の温度が低いほど、低くなる傾向がある。例えば、本実施形態の各スイッチング素子２４の耐圧は、該スイッチング素子２４の温度に対して図６のグラフで例示する如き特性を有する。

そして、本実施形態では、各スイッチング素子２４は、その耐圧が比較的大きなものなる温度域（例えば図６に示す所定温度Ｔ１以上の温度域。以下、高耐圧温度域という）では、電動機制御システム１の仕様においてあらかじめ定められた電動機３の最大回転速度で該電動機３の運転を行った状態で前記第１異常電圧が発生しても、該第１異常電圧の大きさが、該スイッチング素子２４の耐圧に比較的近い大きさで、該耐圧以下に収まるような耐圧特性を有する。換言すれば、かかる耐圧特性を有するスイッチング素子が本実施形態のスイッチング素子２４として採用されている。

そこで、本実施形態では、スイッチング素子２４の実際の温度が高耐圧温度域の温度である場合には、電動機３の上限回転速度を上記最大回転速度に設定する。

また、上記高耐圧温度域よりも低い温度域では、スイッチング素子２４の耐圧が低下することから、電動機３の最大回転速度で該電動機３の運転を行った状態で、前記第１異常電圧が発生した場合に、該第１異常電圧の大きさが、スイッチング素子２４の耐圧を超えてしまう虞がある。

そこで、本実施形態では、高耐圧温度域よりも低い温度域では、スイッチング素子２４に作用し得る第１異常電圧の大きさが該スイッチング素子２４の耐圧を超えないようにするために、電動機３の上限回転速度を最大回転速度以下の回転速度に制限する。

すなわち、高耐圧温度域よりも低い温度域では、当該上限回転速度で電動機３の運転を行っている状態で、素子オフ故障に応じて前記第１異常電圧が発生しても、該第１異常電圧の大きさが、スイッチング素子２４の温度に応じた耐圧以下に収まるように、当該上限回転速度を設定する。この場合、スイッチング素子２４の耐圧が、該スイッチング素子２４の温度の低下に伴い、低下することから、スイッチング素子２４の温度が低いほど、上限回転速度を小さくするように該上限回転速度を設定する。

以上の如く、本実施形態では、スイッチング素子２４の温度が高耐圧温度域の温度である場合には、電動機３の上限回転速度を、電動機制御システム１の仕様においてあらかじめ定められた最大回転速度に設定する。また、スイッチング素子２４の温度が高耐圧温度域よりも低い温度である場合には、電動機３の上限回転速度を、該上限回転速度で電動機３の運転が行った状態で発生し得る第１異常電圧の大きさが、スイッチング素子２４の耐圧以下に収まるように、該上限回転速度を設定する。

これが、本実施形態における電動機３の上限回転速度の基本的な設定指針である。このような指針で電動機３の上限回転速度を可変的に設定するために、上限回転速度設定部３３は、ＳＴＥＰ３又は４で決定された素子温度観測データの値により示されるスイッチング素子２４の温度の観測値と、ＳＴＥＰ７又は８で決定された磁石温度観測データの値により示される磁石の温度の観測値とに応じて図４に示すマップに基づいて、電動機３の上限回転速度を設定する。

該マップは、基本的には、スイッチング素子２４の温度の観測値が比較的低い温度域において、該温度の低下に伴い、上限回転速度が小さくなり、また、磁石の温度の観測値が比較的低い温度域において、該温度の低下に伴い、上限回転速度が小さくなるように作成されている。

より詳しくは、スイッチング素子２４の温度の観測値をＴａ、磁石の温度の観測値をＴｂとおくと、これらの値Ｔａ，Ｔｂから図４に示すマップに基づき決定される上限回転速度は、磁石の温度がＴｂであるという条件下にて当該上限回転速度で電動機３の運転を行っている状態で発生し得る第１異常電圧の大きさが、スイッチング素子２４の温度がＴａであるときの該スイッチング素子２４の耐圧以下で、該耐圧に近い大きさになる。この場合、スイッチング素子２４の温度Ｔａが高耐圧温度域の温度（例えば、図６に示したＴ１以上の温度）である場合には、上限回転速度は、最大回転速度に設定される。このように上限回転速度を設定し得るマップが、あらかじめ実験等に基づき作成されている。

ＳＴＥＰ９では、上限回転速度設定部３３は、上記の如く作成されたマップに基づいて電動機３の上限回転速度を逐次設定する。これにより、電動機３の上限回転速度は、該上限回転速度で電動機３を作動させた場合にスイッチング素子２４に作用し得る電圧（該電圧の一形態としての第１異常電圧を含む）が、素子温度観測データにより示されるスイッチング素子２４の温度の観測値に応じた耐圧の値以下に収まるという条件（本発明における第１条件に相当する条件）を満たすように、素子温度観測データにより示されるスイッチング素子２４の温度の観測値と、磁石温度観測データにより示される磁石の温度の観測値とに応じて設定されることとなる。

そして、この場合、上限回転速度は、極力、最大回転速度に一致し、もしくは該最大回転速度に近いものとなるように設定される。

ＥＣＵ１２は、このように設定された上限回転速度を用いて、回転速度制限部３４の処理を実行する。該回転速度制限部３４は、図示しない回転速度センサの検出信号から認識される電動機３の実際の回転速度の検出値が上限回転速度設定部３３で設定された上限回転速度以下に保たれるように該電動機３の回転速度を制御する。

具体的には、回転速度制限部３４は、電動機３の回転速度の検出値が上限回転速度よりも若干小さく設定した回転速度閾値（上限回転速度よりも既定の所定量だけ小さい回転速度閾値）を超えると、トランスミッション５の変速比を調整することで、電動機３の回転速度を上限回転速度以下に留めるように該トランスミッション５を制御する。

なお、このようにトランスミッション５の変速比を制御する代わりに、電動機３と駆動輪６との間の動力伝達系をクラッチ機構等により遮断することで、該電動機３の回転速度を減少させるようにしてもよい。あるいは、エンジン４の回転速度を制御することで、電動機３の回転速度を減少させるようにしてもよい。あるいは、車両２の車速を制動装置により減速させることで、電動機３の回転速度を減少させるようにしてもよい。

電動機３の回転速度を上限回転速度以下に制限する制御処理は、以上の如く実行される。

次に、電動機３の回生運転時の実際の発電出力を所定の上限発電出力以下に制限する制御処理を説明する。この制御処理は、次のように実行される。すなわち、ＥＣＵ１２は、図７のフローチャートに示す処理を所定の制御処理周期で実行することで、電動機３の上限発電出力を逐次可変的に設定する。

以下説明すると、ＥＣＵ１２は、ＳＴＥＰ１１〜１４の処理を素子温度観測データ取得部３１により実行する。このＳＴＥＰ１１〜１４の処理は、図３のフローチャートのＳＴＥＰ１〜４の処理と同じである。これにより、素子温度観測データの値が決定される。

次いで、ＥＣＵ１２は、ＳＴＥＰ１５の処理を上限発電出力設定部３５により実行する。この処理では、上限発電出力設定部３５は、ＳＴＥＰ１３又は１４で決定された素子温度観測データの値により示されるスイッチング素子２４の温度の観測値から、図８に例示する如き特性であらかじめ作成されたマップに基づいて、電動機３の上限発電出力を設定する。

ここで、図８に示すマップに基づく上限発電出力の設定指針を以下に説明する。電動機３の回生運転を行っている状況において、例えばコンタクタ１４がオン状態からオフ状態に切替わり、該オフ状態に維持される故障（以降、コンタクタオフ故障という）が発生すると（ひいては、インバータ２１と蓄電器１０との間の通電が遮断されると）、ＥＣＵ１２は、電動機３の回生運転を停止すべくインバータ２１の全てのスイッチング素子２４をオフ状態に制御する。

ただし、この場合、コンタクタオフ故障の発生時から、インバータ２１の全てのスイッチング素子２４が最終的にオフ状態に制御されるまでに若干の時間差が発生し、その時間差の期間において、概ね図９の実線のグラフで例示する如く振動しつつ上昇する異常電圧が各スイッチング素子２４に作用する。この異常電圧は、前記第２異常電圧に相当するものである。

より詳しくは、電動機３の回生運転時にコンタクタオフ故障が発生すると、電動機３の発電電力が蓄電器１０に供給されなくなるため、コンタクタ１４とインバータ２１との間の平滑コンデンサ１５の充電電圧が、電動機３の発電電力によって急速に上昇していく。この平滑コンデンサ１５の充電電圧の上昇に起因して、コンタクタオフ故障時に発生する第２異常電圧の低周波側成分は、図９の破線のグラフで示す如く上昇していく。

さらに、第２異常電圧の上記低周波側成分には、スイッチング素子２４のオンオフ制御に伴う高周波のサージ電圧成分、あるいは、電動機３のステータコイルのエネルギー放出に伴う電圧上昇成分が重畳される。

この結果、コンタクタオフ故障に応じて発生する第２異常電圧は、コンタクタオフ故障の発生直後の上記時間差の期間において、図９のグラフで例示する如く、振動しつつ上昇する。

この場合、上記時間差の期間において、第２異常電圧が到達する最大値は、電動機３の回生運転時の発電電力が大きいほど、大きくなる。このため、電動機３を高速域の回転速度で作動させている状態では、前記コンタクタオフ故障に応じて発生する第２異常電圧の大きさは、電動機３の回生運転中にスイッチング素子２４に作用し得る電圧のうちで、最大級の大きさの電圧となる。

そこで、本実施形態では、上限発電出力設定部３５は、電動機３を上限発電出力で作動させている状態で、前記コンタクタオフ故障に応じて第２異常電圧が発生しても、前記時間差において到達する第２異常電圧の最大値が確実にスイッチング素子２４の耐圧以下に収まるように、電動機３の上限発電出力を設定する。

ここで、本実施形態では、各スイッチング素子２４は、該スイッチング素子２４の温度が、図８に示す所定温度Ｔ２以上の温度域の温度である場合には、電動機３の回生運転時の発電出力が、電動機制御システム１の仕様においてあらかじめ定められた最大発電出力であっても、コンタクタオフ故障に応じて発生する第２異常電圧の大きさ（前記時間差の期間内で到達する最大値）が、スイッチング素子２４の耐圧以下に留まるような耐圧特性を有するものとされている。

従って、本実施形態では、各スイッチング素子２４は、図６に示した前記所定温度Ｔ１以上の温度域（高耐圧温度域）では、該スイッチング素子２４の耐圧が、電動機３の最大回転速度で該電動機３の運転を行った状態で発生し得る第１異常電圧の大きさ以上となるという条件を満たすことに加えて、図８に示す所定温度Ｔ２以上の温度域では、電動機３の回生運転時の発電出力が最大発電出力であっても、コンタクタオフ故障時に発生する第２異常電圧の大きさ（前記時間差の期間内で到達する最大値）が、スイッチング素子２４の耐圧を超えないという条件を満たす耐圧特性を有する。

そこで本実施形態では、スイッチング素子２４の実際の温度が上記所定温度Ｔ２以上の温度である場合には、電動機３の回生運転時の上限発電出力を上記最大発電出力に設定する。

また、スイッチング素子２４の温度が上記所定温度Ｔ２よりも低い温度である場合には、電動機３の回生運転を最大発電電力で行っている状況でコンタクタオフ故障が発生した場合に、それに応じて発生する第２異常電圧の最大値がスイッチング素子２４の耐圧を超えてしまう虞がある。

そこで、本実施形態では、上記所定温度Ｔ２よりも低い温度域では、コンタクオフ故障に応じて発生する第２異常電圧の最大値がスイッチング素子２４の耐圧を超えないようにするために、電動機３の回生運転時の上限発電出力を最大発電出力以下の発電出力に制限する。すなわち、所定温度Ｔ２よりも低い温度域では、当該上限発電出力で電動機３の回生運転を行っている状態で、コンタクタオフ故障が発生しても、これに応じて発生する第２異常電圧の最大値（前記時間差の期間内で到達する最大値）が、スイッチング素子２４の耐圧以下に収まるように、当該上限発電出力を設定する。この場合、スイッチング素子２４の耐圧が、該スイッチング素子２４の温度の低下に伴い、低下することから、スイッチング素子２４の温度が低いほど、上限発電出力を小さくするように該上限発電出力を設定する。

以上の如く、本実施形態では、スイッチング素子２４の温度が所定温度Ｔ２以上の温度である場合には、電動機３の上限発電出力を電動機制御システム１の仕様においてあらかじめ定められた最大発電出力に設定する。また、所定温度Ｔ２よりも小さい温度域では、電動機３の上限発電出力を、該上限発電出力で電動機３の回生運転が行った状態でのコンタクタオフ故障に応じて発生する第２異常電圧の最大値が、スイッチング素子２４の耐圧以下に収まるように、該上限発電出力を設定する。

これが、本実施形態における電動機３の上限発電出力の設定指針である。このような指針で電動機３の上限発電出力を可変的に設定するために、上限発電出力設定部３５は、ＳＴＥＰ１３又は１４で決定された素子温度観測データの値により示されるスイッチング素子２４の温度の観測値に応じて、図８に示すマップに基づいて、電動機３の上限発電出力を設定する。

該マップは、スイッチング素子２４の温度の観測値が所定温度Ｔ２以上の温度である場合には、上限発電出力が最大発電出力に設定され、スイッチング素子２４の温度の観測値が所定温度Ｔ２よりも低い温度である場合には、該スイッチング素子２４の温度の観測値が低いほど、上限発電出力が小さくなるように作成されている。

より詳しくは、スイッチング素子２４の温度の観測値をＴａとおくと、該観測値Ｔａから図８に示すマップに基づき決定される上限発電出力は、当該上限発電出力で電動機３の回生運転を行っている状態でのコンタクタオフ故障に応じて発生する第２異常電圧の最大値（前記時間差の期間内で到達する最大値）が、スイッチング素子２４の温度がＴａであるときの該スイッチング素子２４の耐圧以下で、該耐圧に近い大きさになる。この場合、スイッチング素子２４の温度Ｔａが所定温度Ｔ２以上の温度である場合には、上限発電出力は、最大発電出力に設定される。このように上限発電出力を設定し得るマップが、あらかじめ実験等に基づき作成されている。

ＳＴＥＰ１５では、上限発電出力設定部３５は、上記の如く作成されたマップに基づいて電動機３の上限発電出力を逐次設定する。これにより、電動機３の上限発電出力は、該上限発電出力で電動機３の回生運転を行なっている状態でスイッチング素子２４に作用し得る電圧（該電圧の一形態としての第２異常電圧を含む）が、素子温度観測データにより示されるスイッチング素子２４の温度の観測値に応じた耐圧の値以下に収まるという条件（本発明における第２条件に相当する条件）を満たすように、素子温度観測データにより示されるスイッチング素子２４の温度の観測値に応じて設定されることとなる。

そして、この場合、上限発電出力は、極力、最大発電出力に一致し、もしくは該最大発電出力に近いものとなるように設定される。

ＥＣＵ１２は、電動機３の回生運転時には、上記の如く設定された上限発電出力を用いて、発電出力制限部３６の処理を実行する。該発電出力制限部３６は、電動機３の発電電力が上限発電出力設定部３５で設定された上限発電出力以下に保たれるように該電動機３を制御する。

例えば、発電出力制限部３６は、蓄電器１０の残容量等に応じて決定した目標発電出力が、上限発電出力設定部３５で設定された上限発電出力よりも若干小さく設定した発電電力閾値（上限発電出力よりも既定の所定量だけ小さい発電電力閾値）を超えた場合に、電動機３の目標発電出力を低下させる。そして、その目標発電出力で電動機３の回生運転を行わせるように、インバータ２１のスイッチング素子２４のオンオフを制御する。

電動機３の回生運転時の発電出力を上限発電出力以下に制限する制御処理は、以上の如く実行される。

以上説明した本実施形態によれば、電動機３の上限回転速度と上限発電出力を上記の如く設定し、電動機３の実際の回転速度と発電出力とをそれぞれ上限回転速度以下、上限発電出力以下に制限した。これより、これにより、スイッチング素子２４の温度によらずに、スイッチング素子２４に作用し得る電圧（前記第１異常電圧、第２異常電圧を含む）の大きさが、スイッチング素子２４の耐圧を超えないようにすることができる。

この場合、スイッチング素子２４の温度に応じた該スイッチング素子２４の耐圧の変化を考慮して電動機３の上限回転速度と上限発電出力とを設定するので、スイッチング素子２４の耐圧が十分に高いものでなくとも、スイッチング素子２４の温度の可変範囲の全体のうちの多くの温度域で、電動機３を最大回転速度もしくはそれに近い回転速度で作動させ、あるいは、最大発電出力もしくはそれに近い発電出力で電動機３の回生運転を行うことができる。

すなわち、電動機３の能力を制限することを極力抑制するようにして、電動機３の運転を行わせることができる。

また、本実施形態は、電動機３の上限回転速度は、スイッチング素子２４の温度だけでなく、電動機３のロータに搭載される磁石の温度をも考慮して設定される。加えて、上限回転速度を決定するために用いる素子温度観測データと磁石温度観測データとは、それぞれ温度センサ２６，１３の検出誤差、あるいは、故障を考慮して決定される。

このため、電動機３の運転時にスイッチング素子２４に作用し得る電圧が該スイッチング素子２４の耐圧以下に収まるようにする上で信頼性の高い上限回転速度を設定できる。ひいては、該上限回転速度を、極力大きくするように（極力、最大回転速度に一致するか、もしくは、該最大回転速度に近い回転速度になるように）設定できる。

また、上限発電出力を決定するために用いる素子温度観測データも温度センサ２６の検出誤差を考慮して決定されるので、電動機３の回生運転時にスイッチング素子２４に作用し得る電圧が該スイッチング素子２４の耐圧以下に収まるようにする上で信頼性の高い上限発電出力を設定できる。ひいては、該上限発電出力を、極力大きくするように（極力、最大発電出力に一致するか、もしくは、該最大発電出力に近い発電出力になるように）設定できる。

また、スイッチング素子２４の温度に応じた該スイッチング素子２４の耐圧の変化を考慮して電動機３の上限回転速度と上限発電出力とを設定するので、インバータ２１のスイッチング素子２４は、その耐圧が十分に高いものでなくてもよい。

ここで、一般にスイッチング素子２４は、その耐圧が高いものほど、インバータ２１の作動時のエネルギー損失が生じやすいものの、該スイッチング素子２４として、耐圧が必要最小限のものを使用することで、インバータ２１のエネルギー損失を低減できる。

さらに、スイッチング素子２４の温度の可変範囲の全体において、スイッチング素子２４に、耐圧に十分に近い電圧を作用させることができるので、スイッチング素子２４のオンオフ制御に伴い発生するサージ電圧の大きさが大き目であってもよい。このため、スイッチング素子２４のオンオフの切替え速度（オン状態及びオフ状態の一方から他方への変化速度）を速くするように該スイッチング素子２４のオンオフ制御を行うことができる。ひいては、該スイッチング素子２４のスイッチング損失を低減できる。

次に、以上説明した実施形態の変形態様をいくつか説明する。

前記実施形態では、スイッチング素子２４に作用し得る電圧が耐圧以下に収まるようにするために、電動機３の上限回転速度と上限発電出力とを設定した。ただし、電動機制御システム１の仕様における電動機３の最大発電出力がさほど高くない場合には、上限回転速度だけを設定するようにしてもよい。

あるいは、電動機制御システム１の仕様における電動機３の最大回転速度がさほど高くない場合には、上限発電出力だけを設定するようにしてもよい。

また、前記実施形態では、上限回転速度を設定するために、素子温度観測データに加えて、磁石温度観測データを使用した。ただし、電動機３のロータに備える磁石が、その温度の想定される可変範囲において、発生する磁束の変化が十分に小さいものである場合には、素子温度観測データだけを使用して上限回転速度を設定するようにしてもよい。

また、前記実施形態では、ハイブリッド車両２の搭載された電動機制御システム１を例にとって説明した。ただし、本発明の電動機制御システムは、電動車両に搭載されたもの、あるいは、車両以外のシステムに利用されるものあってもよい。

１…電動機制御システム、３…電動機、１０…蓄電器（直流電源）、２１…インバータ、２４…スイッチング素子、３１…素子温度観測データ取得部（素子温度観測データ取得手段）、３２…磁石温度観測データ取得部（素子温度観測データ取得手段）、３３…上限回転速度設定部（上限回転速度設定手段）、３４…回転速度制限部（回転速度制限手段）、３５…上限発電出力設定部（上限発電出力設定手段）、３６…発電出力制限部（発電出力制限手段）。

Claims (7)

1. 複数のスイッチング素子を有するインバータを備え、該インバータを介して直流電源と電動機との間の電力の供給を行う電動機制御システムであって、
   前記インバータのスイッチング素子の温度の観測値を示す素子温度観測データを取得する素子温度観測データ取得手段と、
   前記素子温度観測データにより示される温度の観測値に応じて前記電動機の上限回転速度を設定する上限回転速度設定手段と、
   前記電動機の実際の回転速度を前記上限回転速度以下に制限するように該電動機の回転速度を制御する回転速度制限手段とを備え、
   前記上限回転速度設定手段は、前記上限回転速度で前記電動機を作動させた場合に前記スイッチング素子に作用し得る電圧が、前記スイッチング素子の温度が高いほど、高くなるようにあらかじめ定められた前記スイッチング素子の耐圧と該スイッチング素子の温度との間の関係と、前記素子温度観測データにより示される温度の観測値とに応じて規定される耐圧の値以下に収まるという第１条件を満たすように、前記素子温度観測データにより示される温度の観測値に応じて前記上限回転速度を設定するように構成されていることを特徴とする電動機制御システム。
2. 請求項１記載の電動機制御システムにおいて、
   前記電動機に搭載された磁石の温度の観測値を示す磁石温度観測データを取得する磁石温度観測データ取得手段をさらに備え、
   前記上限回転速度設定手段は、前記素子温度観測データにより示される温度の観測値と、前記磁石温度観測データにより示される温度の観測値とに応じて前記上限回転速度を設定するように構成されていることを特徴とする電動機制御システム。
3. 請求項１又は２記載の電動機制御システムにおいて、
   前記上限回転速度設定手段は、前記第１条件を満たすために、前記インバータのいずれかのスイッチング素子をオフ状態に維持した状態で、前記上限回転速度で前記電動機を作動させた場合に、前記電動機で発生する誘起電圧に起因して各スイッチング素子に印加される電圧が、前記耐圧の値以下に収まるように、前記素子温度観測データにより示される温度の観測値に応じて前記上限回転速度を設定するように構成されていることを特徴とする電動機制御システム。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の電動機制御システムにおいて、
   前記素子温度観測データにより示される温度の観測値に応じて前記電動機の回生運転時の上限発電出力を設定する上限発電出力設定手段と、
   前記電動機の回生運転時の実際の発電出力を前記上限発電出力以下に制限するように該電動機の発電出力を制御する発電出力制限手段とをさらに備え、
   前記上限発電出力設定手段は、前記上限発電出力で前記電動機の回生運転を行わせるように前記インバータの各スイッチング素子のオンオフを制御した場合に、該スイッチング素子に作用し得る電圧が、前記耐圧の値以下に収まるという第２条件を満たすように、前記素子温度観測データにより示される温度の観測値に応じて前記上限発電出力を設定するように構成されていることを特徴とする電動機制御システム。
5. 請求項４記載の電動機制御システムにおいて、
   前記上限発電出力設定手段は、前記第２条件を満たすために、前記上限発電出力で前記電動機の回生運転を行わせるように前記インバータの各スイッチング素子のオンオフを制御した状態で、前記直流電源と前記インバータとの間の通電が遮断された場合に前記スイッチング素子に作用する電圧が、前記耐圧の値以下に収まるように、前記素子温度観測データにより示される温度の観測値に応じて前記上限発電出力を設定するように構成されていることを特徴とする電動機制御システム。
6. 複数のスイッチング素子を有するインバータを備え、該インバータを介して直流電源と電動機との間の電力の供給を行う電動機制御システムであって、
   前記インバータのスイッチング素子の温度の観測値を示す素子温度観測データを取得する素子温度観測データ取得手段と、
   前記素子温度観測データにより示される温度の観測値に応じて前記電動機の回生運転時の上限発電出力を設定する上限発電出力設定手段と、
   前記電動機の回生運転時の実際の発電出力を前記上限発電出力以下に制限するように該電動機の発電出力を制御する発電出力制限手段とを備え、
   前記上限発電出力設定手段は、前記上限発電出力で前記電動機の回生運転を行わせるように前記インバータの各スイッチング素子のオンオフを制御した場合に、該スイッチング素子に作用し得る電圧が、前記スイッチング素子の温度が高いほど、高くなるようにあらかじめ定められた前記スイッチング素子の耐圧と該スイッチング素子の温度との間の関係と、前記素子温度観測データにより示される温度の観測値とに応じて規定される耐圧の値以下に収まるという条件を満たすように、前記素子温度観測データにより示される温度の観測値に応じて前記上限発電出力を設定するように構成されていることを特徴とする電動機制御システム。
7. 請求項６記載の電動機制御システムにおいて、
   前記上限発電出力設定手段は、前記条件を満たすために、前記上限発電出力で前記電動機の回生運転を行わせるように前記インバータの各スイッチング素子のオンオフを制御した状態で、前記直流電源と前記インバータとの間の通電が遮断された場合に前記スイッチング素子に作用する電圧が、前記耐圧の値以下に収まるように、前記素子温度観測データにより示される温度の観測値に応じて前記上限発電出力を設定するように構成されていることを特徴とする電動機制御システム。