特許 6241460 電動機の制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6241460

(24)【登録日】2017年11月17日

(45)【発行日】2017年12月6日

(54)【発明の名称】電動機の制御装置

(51)【国際特許分類】

   H02P 6/182 20160101AFI20171127BHJP

【ＦＩ】

   H02P6/182

【請求項の数】12

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2015-165549(P2015-165549)

(22)【出願日】2015年8月25日

(65)【公開番号】特開2017-46399(P2017-46399A)

(43)【公開日】2017年3月2日

【審査請求日】2017年4月19日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】100140486

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 徹

(74)【代理人】

【識別番号】100170058

【弁理士】

【氏名又は名称】津田 拓真

(74)【代理人】

【識別番号】100139066

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 健太郎

(72)【発明者】

【氏名】酒井 剛志

【審査官】 池田 貴俊

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１３／０５８２８１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００１−３３９９９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−６８５２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１４／００７０７４６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１３／００９３３７０（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｐ ６／１８２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転子の磁極位置に基づいて電動機（５）の駆動を制御する電動機の制御装置（１０）であって、
前記電動機に電力を供給する駆動回路の動作を制御する制御部（１１）と、
前記電動機に生じる電流を検出する電流センサ（８）と、を備え、
前記制御部は、
前記磁極位置を推定するための基本高周波電圧を前記駆動回路を介して前記電動機に印加することにより前記電動機に生じる基本高周波電流を前記電流センサを介して検出するとともに、前記基本高周波電流の検出値に基づいて前記磁極位置のｄ軸方向に対応する第１電気角と第２電気角とを選定し、
前記駆動回路を介して前記第１電気角の位置に特定高周波電圧を印加した際に前記電動機に生じる第１特定高周波電流と、前記駆動回路を介して前記第２電気角の位置に前記特定高周波電圧を印加した際に前記電動機に生じる第２特定高周波電流とを前記電流センサを介して検出し、
前記第１特定高周波電流の検出値と前記第２特定高周波電流の検出値との比較により前記磁極位置の正のｄ軸方向を推定することを特徴とする電動機の制御装置。

【請求項2】

請求項１に記載の電動機の制御装置において、
前記制御部は、
前記駆動回路を介して前記基本高周波電圧を前記電動機に印加することにより前記電動機に生じる前記基本高周波電流を前記電流センサを介して所定の電気角毎に検出し、
前記電気角毎の基本高周波電流の検出値に基づいて前記基本高周波電流の大きさを前記所定の電気角毎に演算し、
前記基本高周波電流の大きさが極大値となる電気角を前記第１電気角として用いるとともに、
前記第１電気角から１８０°ずれた電気角を前記第２電気角として用いることを特徴とする電動機の制御装置。

【請求項3】

請求項１に記載の電動機の制御装置において、
前記制御部は、
前記駆動回路を介して前記基本高周波電圧を前記電動機に印加することにより前記電動機に生じる前記基本高周波電流を前記電流センサを介して所定の電気角毎に複数周期検出し、
複数周期検出した前記電気角毎の基本高周波電流の検出値に基づいて前記基本高周波電流の大きさの平均値を前記所定の電気角毎に演算し、
前記基本高周波電流の大きさの平均値が極大値となる電気角を前記第１電気角として用いるとともに、
前記第１電気角から１８０°ずれた電気角を前記第２電気角として用いることを特徴とする電動機の制御装置。

【請求項4】

請求項１〜３のいずれか一項に記載の電動機の制御装置において、
前記制御部は、
前記基本高周波電流の検出値に基づいて前記磁極位置のｄ軸方向に対応する第３電気角及び第４電気角を更に推定し、
前記駆動回路を介して前記第３電気角の位置に前記特定高周波電圧を印加した際に前記電動機に生じる第３特定高周波電流と、前記駆動回路を介して前記第４電気角の位置に前記特定高周波電圧を印加した際に前記電動機に生じる第４特定高周波電流とを前記電流センサを介して検出し、
前記第１特定高周波電流の検出値と、前記第２特定高周波電流の検出値と、前記第３特定高周波電流の検出値と、前記第４特定高周波電流の検出値との比較により前記磁極位置の正のｄ軸方向を推定することを特徴とする電動機の制御装置。

【請求項5】

請求項４に記載の電動機の制御装置において、
前記制御部は、
前記駆動回路を介して前記基本高周波電圧を前記電動機に印加することにより前記電動機に生じる前記基本高周波電流を前記電流センサを介して所定の電気角毎に検出し、
前記電気角毎の基本高周波電流の検出値に基づいて前記基本高周波電流の大きさを前記所定の電気角毎に演算し、
前記基本高周波電流の大きさが極大値となる２つの電気角を前記第１電気角及び前記第３電気角として用い、
前記第１電気角から１８０°ずれた電気角を前記第２電気角として用いるとともに、
前記第３電気角から１８０°ずれた電気角を前記第４電気角として用いることを特徴とする電動機の制御装置。

【請求項6】

請求項４に記載の電動機の制御装置において、
前記制御部は、
前記駆動回路を介して前記基本高周波電圧を前記電動機に印加することにより前記電動機に生じる前記基本高周波電流を前記電流センサを介して所定の電気角毎に複数周期検出し、
複数周期検出した前記電気角毎の基本高周波電流の検出値に基づいて前記基本高周波電流の大きさの平均値を前記所定の電気角毎に演算し、
前記基本高周波電流の大きさの平均値が極大値となる２つの電気角を前記第１電気角及び前記第３電気角として用い、
前記第１電気角から１８０°ずれた電気角を前記第２電気角として用いるとともに、
前記第３電気角から１８０°ずれた電気角を前記第４電気角として用いることを特徴とする電動機の制御装置。

【請求項7】

請求項１〜６のいずれか一項に記載の電動機の制御装置において、
前記基本高周波電圧の周波数は、前記電動機を駆動させるために用いられる駆動電圧の周波数よりも高い周波数であることを特徴とする電動機の制御装置。

【請求項8】

請求項１〜７のいずれか一項に記載の電動機の制御装置において、
前記制御部は、
前記磁極位置のｄ軸方向の推定を複数回行うとともに、
この複数回の推定結果に基づいて前記磁極位置のｄ軸方向を推定することを特徴とする電動機の制御装置。

【請求項9】

請求項１〜８のいずれか一項に記載の電動機の制御装置において、
前記制御部は、
前記磁極位置の正のｄ軸方向の推定を複数回行うとともに、
この複数回の推定結果に基づいて前記磁極位置の正のｄ軸方向を推定することを特徴とする電動機の制御装置。

【請求項10】

請求項１〜９のいずれか一項に記載の電動機の制御装置において、
前記基本高周波電圧は、時間に対して正弦波状に変化することを特徴とする電動機の制御装置。

【請求項11】

請求項１〜１０のいずれか一項に記載の電動機の制御装置において、
前記特定高周波電圧は、時間に対して方形波状に変化することを特徴とする電動機の制御装置。

【請求項12】

請求項１〜１１のいずれか一項に記載の電動機の制御装置において、
前記電動機は、車載用電動圧縮機の動力源として用いられていることを特徴とする電動機の制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、回転子の磁極位置に基づいて電動機の駆動を制御する電動機の制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

回転子の磁極位置を検出する位置センサを用いることなく電動機の駆動を制御する、いわゆる位置センサレスの制御装置が知られている。従来、電動機の駆動電圧の周波数よりも高い高周波電圧を電動機に印加することにより回転子の磁極位置を推定する高周波電圧推定方式がある。まず、この高周波電圧推定方式について説明する。

【0003】

突極型の同期電動機では、電機子コイルのインダクタンスが回転直交座標（ｄｑ軸座標）系上のｄ軸方向にて最小となる。したがって、一定振幅で所定周波数にて回転する高周波電圧を電機子コイルに印加すると、その時の固定直交座標（αβ軸座標）系上の高周波電流の軌跡は図１１に示されるようになる。図１１は、αβ軸座標系における高周波電圧Ｖｈの軌跡と高周波電流Ｉｈの軌跡とを示したグラフである。図１１に示されるように、高周波電流Ｉｈの軌跡は楕円形状になる。以下、この楕円を電流楕円軌跡とも称する。図１１において、回転子の磁極位置は、α軸に対するｄ軸のなす角度θとして決定される。この場合、高周波電圧１周期の電流楕円軌跡における高周波電流Ｉｈの振幅の最大値Ｉｍａｘのα軸成分及びβ軸成分をそれぞれ「Ｉｍａｘα」及び「Ｉｍａｘβ」とすると、「ｔａｎθ＝Ｉｍａｘβ／Ｉｍａｘα」の関係が成立する。この関係を用いることにより、「Ｉｍａｘα」及び「Ｉｍａｘβ」の検出値に基づいて回転子の磁極位置θを演算することができる。

【0004】

ところで、電流楕円軌跡が図１１に示されるような対称形状を有する場合、高周波電圧Ｖｈの１周期において、電流楕円軌跡１周期分の長径軸方向に２つの最大振幅値Ｉｍａｘ１，Ｉｍａｘ２が存在する。「Ｉｍａｘ１」は、長径軸方向の正側の最大値、換言すれば長径軸方向Ｎ極向きの最大振幅値である。「Ｉｍａｘ２」は、長径軸方向の負側の最大値、換言すれば長径軸方向Ｓ極向きの最大振幅値である。すなわち、高周波電流Ｉｈの最大値は電流楕円軌跡１周期分から２つ抽出される。

【0005】

都合の良いことに、ＰＭ型同期電動機（磁石回転子式同期電動機）では、高周波電流に対して磁気回路が磁気飽和傾向を有する状況において、高周波電流による磁束の方向と回転子の磁石磁束の方向とが一致する場合、それらの方向が逆方向になる場合と比較して電機子コイルのインダクタンスが減少する。電機子コイルのインダクタンスが減少する分だけ電流楕円軌跡の長径が長くなる。すなわち、図１２に示されるように、電流楕円軌跡は、長径軸方向Ｎ極向きに伸びた、いびつな形状になる。そのため、電流楕円軌跡１周期分の高周波電流Ｉｈの各データからその最大振幅値を選択すれば、長径軸方向Ｓ極向きの最大振幅値Ｉｍａｘ２は自ずと排除され、長径軸方向Ｎ極向きの最大振幅値Ｉｍａｘ１を抽出することができる。よって、抽出された長径軸方向Ｎ極向きの最大振幅値Ｉｍａｘ１に基づいて上記の演算式から回転子の磁極位置θを推定することができる。

【0006】

しかしながら、このような推定方法を用いた場合、長径軸方向Ｎ極向きの最大振幅値Ｉｍａｘ１と長径軸方向Ｓ極向きの最大振幅値Ｉｍａｘ２との差が小さいと、「Ｉｍａｘ２」を長径軸方向Ｎ極向きの最大振幅値と誤判定する可能性がある。この場合、「Ｉｍａｘ２」に基づいて回転子の磁極位置θが演算されると、回転子の磁極位置が電気角で１８０°ずれた位置であると誤判定される可能性がある。

【0007】

そこで、特許文献１に記載の制御装置では、一方の最大振幅値Ｉｍａｘ１と他方の最大振幅値Ｉｍａｘ２との差分値ΔＩ（＝Ｉｍａｘ１−Ｉｍａｘ２）を演算するとともに、この差分値ΔＩが好適範囲となるように高周波電圧の振幅を調整している。これにより、一方の最大振幅値Ｉｍａｘ１と他方の最大振幅値Ｉｍａｘ２との差が大きい状態を維持することができる。したがって、電流楕円軌跡１周期分の高周波電流Ｉｈの各データからその最大振幅値を選択する際に、より確実に長径軸方向Ｎ極向きの最大振幅値Ｉｍａｘ１を抽出することができる。よって、回転子の磁極位置θの推定精度を向上させることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２００７−１２４８３５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

ところで、特許文献１に記載の制御装置において回転子の磁極位置の推定精度を高めるためには、電気角の全領域に亘って高周波電圧の振幅を大きくする必要があり，これにより高周波電流の振幅も大きくなる。高周波電流の振幅が大きくなると、例えば電動機の駆動回路（インバータ回路）の発熱量や電動機そのものの発熱量が増加する懸念がある。

【0010】

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、磁極位置の推定精度を高めつつ、発熱を抑制することのできる電動機の制御装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記課題を解決するために、回転子の磁極位置に基づいて電動機（５）の駆動を制御する電動機の制御装置（１０）は、電動機に電力を供給する駆動回路の動作を制御する制御部（１１）と、電動機に生じる電流を検出する電流センサ（８）と、を備える。制御部は、磁極位置を推定するための基本高周波電圧を駆動回路を介して電動機に印加することにより電動機に生じる基本高周波電流を電流センサを介して検出するとともに、基本高周波電流の検出値に基づいて磁極位置のｄ軸方向に対応する第１電気角と第２電気角とを選定する。また、制御装置は、駆動回路を介して第１電気角の位置に特定高周波電圧を印加した際に電動機に生じる第１特定高周波電流と、駆動回路を介して第２電気角の位置に特定高周波電圧を印加した際に電動機に生じる第２特定高周波電流とを電流センサを介して検出する。そして、制御装置は、第１特定高周波電流の検出値と第２特定高周波電流の検出値との比較により磁極位置の正のｄ軸方向を推定する。

【0012】

この構成によれば、第１電気角の位置に印加される特定高周波電圧と、第２電気角の位置に印加される特定高周波電圧とを大きくするだけで、磁極位置の正のｄ軸方向の推定精度を高めることができる。したがって、推定精度の向上のために高周波電圧を電気角の全領域に亘って大きくする必要のある従来の電動機の制御装置と比較すると、駆動回路や電動機の発熱を抑制することができる。

【0013】

一方、基本高周波電流の検出値に基づいて磁極位置のｄ軸方向に対応する第１電気角と第２電気角とを選定すれば、第１電気角及び第２電気角のいずれか一方が磁極位置の正のｄ軸方向である可能性が高い。したがって、上記構成のように、第１電気角の位置に特定高周波電圧を印加した際に電動機に生じる第１特定高周波電流と、第２電気角の位置に特定高周波電圧を印加した際に電動機に生じる第２特定高周波電流とを取得した上で、それらの比較により磁極位置の正のｄ軸方向を推定すれば、磁極位置の推定精度を高めることができる。

【0014】

なお、上記手段、及び特許請求の範囲に記載の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、磁極位置の推定精度を高めつつ、発熱を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】電動機の制御装置の一実施形態についてその構成を示すブロック図である。

【図2】実施形態の制御装置により実行される処理の手順を示すフローチャートである。

【図3】実施形態の制御装置により実行される初期位置推定処理の手順を示すフローチャートである。

【図4】基本高周波電圧Ｖｈｂの波形の一例を示すグラフである。

【図5】基本高周波電流の大きさ｜Ｉｈｂ｜の推移の一例を示すグラフである。

【図6】基本高周波電流の大きさ｜Ｉｈｂ｜の推移の一例を示すグラフである。

【図7】（Ａ）は、１周期目の基本高周波電流の大きさ｜Ｉｈｂ｜の推移を示すグラフである。（Ｂ）は、２周期目の基本高周波電流の大きさ｜Ｉｈｂ｜の推移を示すグラフである。（Ｃ）は、基本高周波電流の大きさ｜Ｉｈｂ｜の平均値の推移を示すグラフである。

【図8】固定直交座標系上における高周波電流のベクトル軌跡を示すグラフである。

【図9】（Ａ）は、特定高周波電圧Ｖｈｓの波形の一例を示すグラフである。（Ｂ）は、特定高周波電流Ｉｈｓの推移の一例を示すグラフである。

【図10】他の実施形態の電動機の制御装置により実行される初期位置推定処理の手順を示すフローチャートである。

【図11】固定直交座標系上における高周波電圧及び高周波電流のベクトル軌跡を示すグラフである。

【図12】飽和状態における固定直交座標系上の高周波電圧及び高周波電流のベクトル軌跡を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、電動機の制御装置の一実施形態について説明する。はじめに、電動機及び制御装置により構成される車両の制御システムについて説明する。

【0018】

図１に示される制御システム１は車両に搭載されている。制御システム１は、車両に搭載された高電圧バッテリＢＴと、リレー回路２と、インバータ回路４と、電動機５と、圧縮機６とを備えている。

【0019】

高電圧バッテリＢＴの高電位側配線ＬＨ及び低電位側配線ＬＬはリレー回路２を介してインバータ回路４に接続されている。

【0020】

リレー回路２は、３つのリレー２０，２１，２２と、プリチャージ抵抗Ｒ１とを備えている。リレー２０は、高電圧バッテリＢＴの高電位側配線ＬＨに配置されている。プリチャージ抵抗Ｒ１は、リレー２０に並列に接続されている。リレー２１は、プリチャージ抵抗Ｒ１に直列に接続されている。リレー２２は、低電位側配線ＬＬに配置されている。リレー回路２は、リレー２０，２１，２２の開閉動作により、高電圧バッテリＢＴから電動機５への電力供給経路を接続及び遮断する。リレー回路２は、インバータ回路４に高電圧を印加する際に突入電流の発生を抑制する機能を有している。また、リレー回路２は、制御システム１に異常が生じた場合には、高電圧バッテリＢＴから電動機５への電力供給経路を遮断する。

【0021】

リレー回路２とインバータ回路４との間には、平滑コンデンサＣ１，Ｃ２と、コイルＬ１とが設けられている。平滑コンデンサＣ１，Ｃ２は高電位側配線ＬＨ及び低電位側配線ＬＬの間に配置されている。平滑コンデンサＣ１，Ｃ２は、高電圧バッテリＢＴからインバータ回路４に供給される直流電力を平滑化する。コイルＬ１及び平滑コンデンサＣ２はＬＣフィルタを構成している。

【0022】

インバータ回路４は、スイッチング素子４０及びスイッチング素子４１の直列回路、スイッチング素子４２及びスイッチング素子４３の直列回路、並びにスイッチング素子４４及びスイッチング素子４５の直列回路を有している。インバータ回路４は、それらの直列回路が並列に接続された構成からなる。スイッチング素子４０，４２，４４によりインバータ回路４の上アームが構成されている。スイッチング素子４１，４３，４５によりインバータ回路４の下アームが構成されている。スイッチング素子４０〜４５は例えばＩＧＢＴからなる。なお、スイッチング素子４０〜４５のそれぞれに並列に接続されるダイオードは、環流ダイオードを示している。インバータ回路４は、各スイッチング素子４０〜４５のオン／オフ動作により、高電圧バッテリＢＴから供給される直流電力を三相交流電力に変換する。この三相交流電力は各相の給電線Ｗｕ，Ｗｖ，Ｗｗを介して電動機５に供給される。このように、インバータ回路４は、電動機５に電力を供給する駆動回路としての機能を有している。

【0023】

電動機５は、突極性を有し、界磁に永久磁石を用いた永久磁石同期電動機である。永久磁石は、電動機５の図示しない回転子に設けられている。電動機５は、インバータ回路４から給電線Ｗｕ，Ｗｖ，Ｗｗを介して供給される三相交流電力に基づいて駆動する。電動機５は連結軸７を介して圧縮機６に機械的に連結されている。電動機５の動力が連結軸７を介して圧縮機６に伝達されることにより、圧縮機６が動作する。

【0024】

圧縮機６は、電動機５を動力源とする機器である。圧縮機６は、例えば車両の空調装置に用いられる圧縮機である。この圧縮機は、空調装置において冷媒を圧縮して循環させるためのポンプとして機能する。圧縮機としては、スクロール式の圧縮機や、ロータリ式の圧縮機が用いられる。

【0025】

制御システム１は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１０とを備えている。本実施形態では、ＥＣＵ１０が制御装置に対応している。ＥＣＵ１０は、電流センサ８と、電圧センサ９とを備えている。

【0026】

電流センサ８は、給電線Ｗｕ，Ｗｖ，Ｗｗに流れる各相電流、すなわち電動機５に生じる電流を検出する。電流センサ８としては、変流器（カレントトランス）方式の電流センサや、ホール素子方式の電流センサ、シャント抵抗方式の電流センサ等を用いることができる。電流センサ８は、検出された各相電流に応じた信号をＥＣＵ１０に出力する。

【0027】

電圧センサ９は、コンデンサＣ２の両端子間電圧、換言すればインバータ回路４に入力される直流電圧を検出する。電圧センサ９としては、抵抗分圧方式の電圧センサ等を用いることができる。電圧センサ９は、検出されたインバータ回路４の入力電圧に応じた信号をＥＣＵ１０に出力する。

【0028】

インバータ回路４には、温度センサ４６が設けられている。温度センサ４６は、インバータ回路４の温度を検出するとともに、検出された温度に応じた信号をＥＣＵ１０に出力する。

【0029】

ＥＣＵ１０は、マイクロコンピュータ１１と、プリドライバ１２と、検出回路１３とを備えている。以下、マイクロコンピュータ１１を「マイコン１１」と略記する。本実施形態では、マイコン１１が制御部に対応している。

【0030】

プリドライバ１２は、マイコン１１から送信されるＰＷＭ（パルス幅変調）信号に応じたパルス状の駆動信号を生成する。駆動信号は、インバータ回路４のスイッチング素子４０〜４５をオン及びオフさせることの可能な信号である。すなわち、スイッチング素子４０〜４５は、プリドライバ１２から送信される駆動信号に基づいてオン及びオフされる。

【0031】

検出回路１３は、電流センサ８、電圧センサ９、温度センサ４６等の出力信号を受信するとともに、それらの出力信号を、制御演算に用いられる状態量の情報に変換してマイコン１１に出力する。検出回路１３は、例えば電流センサ８の出力信号を各相電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの情報に変換してマイコン１１に出力する。各相電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗは、電動機５に供給されるＵ相、Ｖ相、Ｗ相のそれぞれの電流値である。検出回路１３は、電圧センサ９の出力信号をインバータ回路４の入力電圧値Ｖの情報に変換してマイコン１１に出力する。検出回路１３は、温度センサ４６の出力をインバータ回路４の温度Ｔの情報に変換してマイコン１１に出力する。

【0032】

マイコン１１は、上位ＥＣＵ２０からの指示に基づいて電動機５の駆動を制御する。上位ＥＣＵ２０は、例えば車両制御用のＥＣＵや、空調制御用のＥＣＵである。上位ＥＣＵ２０は回転速度指令値ω＊をマイコン１１に送信する。回転速度指令値ω＊は、電動機５の回転子の回転速度の目標値である。また、上位ＥＣＵ２０は動作フラグＦｂをマイコン１１に送信する。上位ＥＣＵ２０は、電動機５の駆動を許可する場合、動作フラグＦｂをオン状態に設定する。上位ＥＣＵ２０は、電動機５の駆動を禁止する場合、動作フラグＦｂをオン状態に設定する。

【0033】

マイコン１１は、各相電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ、インバータ回路４の入力電圧値Ｖ、及びインバータ回路４の温度Ｔ等の各種状態量を検出回路１３から取り込む。マイコン１１は、検出回路１３から取り込んだ各種状態量に加え、上位ＥＣＵ２０から送信される回転速度指令値ω＊及び動作フラグＦｂ等に基づいてＰＷＭ信号を生成する。マイコン１１は、ＰＷＭ信号をプリドライバ１２に送信することによりインバータ回路４の動作を制御し、電動機５をＰＷＭ制御する。すなわち、本実施形態のマイコン１１は、電動機５の回転子の位置を検出する位置センサを用いることなく、換言すれば位置センサレスで電動機５の駆動を制御する。

【0034】

次に、図２を参照して、マイコン１１により実行される電動機５の駆動制御について説明する。マイコン１１は、上位ＥＣＵ２０から送信される起動信号に基づいて図２に示される処理を開始する。起動信号は、停止状態の電動機５を起動させる際に上位ＥＣＵ２０からＥＣＵ１０に送信される信号である。

【0035】

マイコン１１は、まず、初期位置推定処理を実行する（ステップＳ１）。初期位置推定処理は、電動機５の起動時における回転子の磁極位置（電気角）を推定する処理である。以下、電動機５の起動時における回転子の磁極位置を「回転子の初期位置」とも称する。具体的には、マイコン１１は、電動機５に高周波電圧が印加されるようにインバータ回路４を駆動させる。マイコン１１は、電動機５に高周波電圧が印加された際に電動機５に生じる高周波電流に基づいて回転子の初期位置を推定する。

【0036】

マイコン１１は、ステップＳ１の処理に続いて、電動機５の起動制御を実行する（ステップＳ２）。具体的には、マイコン１１は、ステップＳ１で得られた回転子の初期位置を基準に、例えば一定の振幅及び徐々に動作周波数が増加する各相電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗが電動機５に供給されるようなＰＷＭ信号を生成し、このＰＷＭ信号をプリドライバ１２に送信することによりインバータ回路４を駆動させる。これにより、回転子が強制転流され、回転を始める。マイコン１１は、回転子の回転速度が所定回転速度まで上昇すると、ステップＳ３の処理に移行する。

【0037】

マイコン１１は、ステップＳ３の処理として、電動機５の通常制御を実行する。具体的には、マイコン１１は、回転子が回転している際に検出される各相電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗから、例えば拡張誘起電圧を用いた回転子の位置推定法により回転子の磁極位置を推定するとともに、推定された磁極位置の微分値を演算することにより回転子の実際の回転速度を推定する。マイコン１１は、推定された回転子の実際の回転速度と、上位ＥＣＵ２０から送信される回転速度指令値ω＊との偏差に基づくフィードバック制御を実行することによりＰＷＭ信号を生成する。マイコン１１は、生成したＰＷＭ信号をプリドライバ１２に送信することによりインバータ回路４を駆動させる。これにより、電動機５の回転速度が回転速度指令値ω＊に追従するように制御される。

【0038】

マイコン１１は、ステップＳ３の処理に続いて、上位ＥＣＵ２０から動作フラグＦｂを取得するとともに（ステップＳ４）、動作フラグＦｂがオン状態であるか否かを判断する（ステップＳ５）。マイコン１１は、動作フラグＦｂがオン状態である場合（ステップＳ５：ＹＥＳ）、すなわち上位ＥＣＵ２０が電動機５の駆動を許可している場合には、電動機５の通常制御を継続する（ステップＳ３）。

【0039】

マイコン１１は、動作フラグＦｂがオフ状態である場合（ステップＳ５：ＮＯ）、すなわち上位ＥＣＵ２０が電動機５の駆動を禁止している場合には、電動機５の停止制御を行うことにより（ステップＳ６）、電動機５を停止させる。

【0040】

なお、マイコン１１は、図２に示される処理とは別に、インバータ回路４の入力電圧値Ｖや温度Ｔ等に基づいてインバータ回路４の動作状態を監視している。マイコン１１は、インバータ回路４の入力電圧値Ｖや温度Ｔ等に基づいてインバータ回路４の異常が検出された場合には、電動機５の駆動制御を停止する処理も実行する。

【0041】

次に、マイコン１１により実行される初期位置推定処理の手順について具体的に説明する。

【0042】

図３に示されるように、マイコン１１は、まず、仮想的な電気角θｅｖを「０°」を設定する（ステップＳ１０）。電気角θｅｖは、回転子の磁極位置の推定が完了するまで用いられる仮想的な電気角である。電気角θｅｖは「０°≦θｅｖ＜３６０°」の範囲に設定されている。電気角θｅｖの「０°」の位置は、例えば固定座標系であるαβ座標系上の予め定められた位置に設定されている。

【0043】

マイコン１１は、ステップＳ１０に続いて、インバータ回路４を介して電動機５に基本高周波電圧Ｖｈｂを印加する（ステップＳ１１）。基本高周波電圧Ｖｈｂとしては、例えば図４に示されるようなｄ軸電圧Ｖｄ１と、ｑ軸電圧Ｖｑ１とを用いることができる。ｄ軸電圧Ｖｄ１は、回転子の仮想的な磁極位置の方向の電圧を示す。ｑ軸電圧Ｖｑ１は、回転子の仮想的な磁極位置の方向に直交する方向の電圧を示す。ｄ軸電圧Ｖｄ１及びｑ軸電圧Ｖｑ１は、時間ｔに対して正弦波状に変化する。ｄ軸電圧Ｖｄ１及びｑ軸電圧Ｖｑ１は以下の式ｆ１及び式ｆ２でそれぞれ表すことができる。なお、「ω」は周波数を示し、「Ｖａ」は振幅を示す。
Ｖｄ１＝Ｖａ×ｓｉｎ（ω・ｔ＋π／２）
＝Ｖａ×ｓｉｎ（θｅｖ＋π／２） （ｆ１）
Ｖｑ１＝Ｖａ×ｓｉｎ（ω・ｔ）
＝Ｖａ×ｓｉｎ（θｅｖ） （ｆ２）

【0044】

マイコン１１は、電気角θｅｖに基づき式ｆ１及び式ｆ２からｄ軸電圧Ｖｄ１及びｑ軸電圧Ｖｑ１を演算する。マイコン１１は、演算されたｄ軸電圧Ｖｄ１及びｑ軸電圧Ｖｑ１を電気角θｅｖを用いて２相／３相変換することにより３相電圧指令値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを取得するとともに、この３相電圧指令値Ｖｕ，Ｖｖ，ＶｗからＰＷＭ信号を生成する。マイコン１１は、生成されたＰＷＭ信号をプリドライバ１２に送信することによりインバータ回路４を駆動させ、ｄ軸電圧Ｖｄ１及びｑ軸電圧Ｖｑ１を基本高周波電圧Ｖｈｂとして電動機５に印加する。

【0045】

図３に示されるように、マイコン１１は、ステップＳ１１の処理に続いて、基本高周波電圧Ｖｈｂを電動機５に印加した際に電動機５に生じる基本高周波電流Ｉｈｂを電流センサ８を介して検出する（ステップＳ１２）。具体的には、マイコン１１は、基本高周波電圧Ｖｈｂを電動機５に印加した際の各相電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを電流センサ８により検出するとともに、検出した各相電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを電気角θｅｖを用いて３相／２相変換することによりｄ軸電流Ｉｄ、及びｑ軸電流Ｉｑを演算する。マイコン１１は、演算されたｄ軸電流Ｉｄ、及びｑ軸電流Ｉｑを基本高周波電流Ｉｈｂとして検出する。

【0046】

マイコン１１は、ステップＳ１２の処理に続いて、ステップＳ１１の処理で得られた基本高周波電流Ｉｈｂの検出値から基本高周波電流の大きさ｜Ｉｈｂ｜を演算する（ステップＳ１３）。マイコン１１は、例えば以下の式ｆ３により基本高周波電流の大きさ｜Ｉｈｂ｜を演算する。
｜Ｉｈｂ｜＝Ｉｄ²＋Ｉｑ² （ｆ３）

【0047】

マイコン１１は、ステップＳ１３の処理に続いて、電気角θｅｖの回転回数が所定回数ｎを超えたか否かを判断する（ステップＳ１４）。所定回数ｎは１以上の整数であって、予め定められた値に設定されている。マイコン１１は、電気角θｅｖの値が「０°」から増加して再度「０°」になった場合に電気角θｅｖが１回転したと判断する。

【0048】

マイコン１１は、電気角θｅｖの回転数が所定回数ｎ以下である場合には（ステップＳ１４：ＮＯ）、電気角θｅｖを所定角Δθｅｖ（＞０）だけずらす（ステップＳ１５）。具体的には、マイコン１１は、電気角θｅｖの現在の値に所定角Δθｅｖを加算することにより電気角θｅｖをずらす。

【0049】

マイコン１１は、ステップＳ１５の処理に続いてステップＳ１１の処理に戻り、ステップＳ１１〜Ｓ１４の処理を再度実行する。これにより、電気角θｅｖが所定角Δθｅｖだけ順次ずれるとともに、マイコン１１は、電気角θｅｖが所定角Δθｅｖだけずれる都度、基本高周波電流Ｉｈｂの検出値、及びその大きさ｜Ｉｈｂ｜を取得する。マイコン１１は、電気角θｅｖの回転数が所定回数ｎに達するまで、ステップＳ１１〜Ｓ１４の処理を繰り返し実行する。これにより、例えば所定回数ｎが１に設定されている場合、マイコン１１は、基本高周波電流Ｉｈｂの検出値、及びその大きさ｜Ｉｈｂ｜を所定の電気角Δθｅｖ毎に一周期分取得することができる。図５及び図６は、マイコン１１により取得される基本高周波電流の大きさ｜Ｉｈｂ｜の一例を示したものである。なお、図５及び図６では、回転子の初期位置が異なる場合について例示しているため、基本高周波電流の大きさ｜Ｉｈｂ｜の波形が異なっている。図５及び図６に示されるように、基本高周波電流の大きさ｜Ｉｈｂ｜は、電気角θｅｖの一周期の変化に対して極大値を２つ有している。また、回転子の初期位置が異なる場合、基本高周波電流の大きさ｜Ｉｈｂ｜が極大値を示す電気角θｅｖがずれる。所定回数ｎが２以上の整数に設定されている場合、マイコン１１は、基本高周波電流Ｉｈｂの検出値、及びその大きさ｜Ｉｈｂ｜を所定の電気角Δθｅｖ毎に複数周期分取得することができる。

【0050】

図３に示されるように、マイコン１１は、電気角θｅｖの回転数が所定回数ｎを超えた場合（ステップＳ１４：ＹＥＳ）、基本高周波電流の大きさ｜Ｉｈｂ｜が極大値となる２つの電気角θｅｖ１０及び電気角θｅｖ２０を選定する（ステップＳ１６）。

【0051】

具体的には、マイコン１１は、図５に示されるような基本高周波電流の大きさ｜Ｉｈｂ｜を取得できた場合には、図５に示されるように２つの電気角θｅｖ１０及び電気角θｅｖ２０を選定する。マイコン１１は、図６に示されるような基本高周波電流の大きさ｜Ｉｈｂ｜を取得できた場合には、図６に示されるように２つの電気角θｅｖ１０及び電気角θｅｖ２０を選定する。

【0052】

一方、所定回数ｎが２以上の整数に設定されている場合、マイコン１１は、図５及び図６に示されるような電気角Δθｅｖ毎の基本高周波電流の大きさ｜Ｉｈｂ｜を複数周期検出することができる。この場合、マイコン１１は、複数周期検出した電気角Δθｅｖ毎の基本高周波電流の大きさ｜Ｉｈｂ｜から電気角Δθｅｖ毎の基本高周波電流の大きさ｜Ｉｈｂ｜の平均値を演算する。例えば「ｎ」が２に設定されている場合、図７（Ａ），（Ｂ）に示されるように、マイコン１１は、電気角θｅｖ（ａ）に対応する基本高周波電流の大きさ｜Ｉｈｂ｜として、一周期目に「｜Ｉｈｂ（ａ１）｜」を取得し、２周期目に「｜Ｉｈｂ（ａ２）｜」を取得したとする。この場合、図７（Ｃ）に示されるように、マイコン１１は、それらの平均値「｛｜Ｉｈｂ（ａ１）｜＋｜Ｉｈｂ（ａ２）｜｝／２」を演算し、その演算値を電気角θｅｖ（ａ）に対応する基本高周波電流の大きさ｜Ｉｈｂ（ａ）｜として用いる。このような演算により、マイコン１１は、電気角Δθｅｖ毎の基本高周波電流の大きさ｜Ｉｈｂ｜の平均値を取得する。マイコン１１は、取得した電気角Δθｅｖ毎の基本高周波電流の大きさ｜Ｉｈｂ｜の平均値が極大値となる２つの電気角θｅｖ１０及び電気角θｅｖ２０を取得する。

【0053】

マイコン１１は、図３に示されるステップＳ１６の処理を実行することにより、図８に示されるような基本高周波電流Ｉｈｂの楕円状軌跡において極大値を示す２つの電気角θｅｖ１０及び電気角θｅｖ２０を取得することができる。

【0054】

図３に示されるように、マイコン１１は、ステップＳ１６の処理に続いて、電気角θｅｖ１０及び電気角θｅｖ２０から１８０°ずれた電気角θｅｖ１１及び電気角θｅｖ２１を演算する（ステップＳ１７）。具体的には、マイコン１１は、以下の式ｆ４，ｆ５に基づいて電気角θｅｖ１１及び電気角θｅｖ２１を演算する。
θｅｖ１１＝θｅｖ１０＋１８０° （ｆ４）
θｅｖ２１＝θｅｖ２０＋１８０° （ｆ５）

【0055】

これにより、マイコン１１は、図８に示されるような４つの電気角θｅｖ１０，θｅｖ１１，θｅｖ２０，θｅｖ２１を取得することができる。本実施形態では、４つの電気角θｅｖ１０，θｅｖ１１，θｅｖ２０，θｅｖ２１が第１電気角、第２電気角、第３電気角、及び第４電気角にそれぞれ対応している。

【0056】

図３に示されるように、マイコン１１は、ステップＳ１７の処理に続いて、インバータ回路４を介して電気角θｅｖ１０，θｅｖ１１，θｅｖ２０，θｅｖ２１の位置に特定高周波電圧Ｖｈｓを印加する（ステップＳ１８）。特定高周波電圧Ｖｈｓとしては、例えば図９（Ａ）に示されるような時間に対して方形波状（パルス状）に変化するｄ軸電圧Ｖｄ２を用いることができる。具体的には、ｄ軸電圧Ｖｄ２は、電圧の印加開始時ｔ１０から所定時間Ｔ１０が経過する時刻ｔ１１までの期間において所定の電圧値Ｖｄ２０に設定されるとともに、時刻ｔ１１以降は「０」に設定される。なお、ｑ軸電圧Ｖｑ２は「０」に設定されている。マイコン１１は、ｄ軸電圧Ｖｄ２及びｑ軸電圧Ｖｑ２を各電気角θｅｖ１０，θｅｖ１１，θｅｖ２０，θｅｖ２１を用いて２相／３相変換することにより３相電圧指令値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを取得するとともに、この３相電圧指令値Ｖｕ，Ｖｖ，ＶｗからＰＷＭ信号を生成する。マイコン１１は、生成されたＰＷＭ信号をプリドライバ１２に送信することによりインバータ回路４を駆動させ、電気角θｅｖ１０，θｅｖ１１，θｅｖ２０，θｅｖ２１の位置に特定高周波電圧Ｖｈｓを印加する。

【0057】

電気角θｅｖ１０，θｅｖ１１，θｅｖ２０，θｅｖ２１の位置に特定高周波電圧Ｖｈｓが印加されると、図９（Ｂ）に示されるように電動機５の電流Ｉｈｓが変化する。この電流Ｉｈｓが特定高周波電流に対応している。本実施形態では、特定高周波電流Ｉｈｓはｄ軸電流である。特定高周波電流Ｉｈｓは、ｄ軸電圧Ｖｄ２が所定の電圧値Ｖｄ２０に設定されている期間において徐々に増加して最大値Ｉｈｓｍａｘを示した後、「０」付近に減少する。

【0058】

図３に示されるように、マイコン１１は、ステップＳ１８の処理に続いて、各電気角θｅｖ１０，θｅｖ１１，θｅｖ２０，θｅｖ２１の位置に特定高周波電圧Ｖｈｓを印加した際の特定高周波電流Ｉｈｓ１０，Ｉｈｓ１１，Ｉｈｓ２０，Ｉｈｓ２１を電流センサ８を介して検出する（ステップＳ１９）。本実施形態では、特定高周波電流Ｉｈｓ１０，Ｉｈｓ１１，Ｉｈｓ２０，Ｉｈｓ２１のそれぞれの検出値が、第１特定高周波電流の検出値、第２特定高周波電流の検出値、第３特定高周波電流の検出値、第４特定高周波電流の検出値にそれぞれ対応している。

【0059】

マイコン１１は、ステップＳ１９の処理に続いて、特定高周波電流Ｉｈｓ１０，Ｉｈｓ１１，Ｉｈｓ２０，Ｉｈｓ２１のそれぞれの大きさ｜Ｉｈｓ１０｜、｜Ｉｈｓ１１｜，｜Ｉｈｓ２０｜，｜Ｉｈｓ２１｜を演算する（ステップＳ２０）。具体的には、マイコン１１は、図９（Ｂ）に示されるように変化する特定高周波電流Ｉｈｓの検出値を取得した場合、その最大値Ｉｈｓｍａｘを特定高周波電流の大きさ｜Ｉｈｓ｜として演算する。マイコン１１は、このような演算を、各特定高周波電流Ｉｈｓ１０，Ｉｈｓ１１，Ｉｈｓ２０，Ｉｈｓ２１の検出値に対して行うことにより、電気角θｅｖ１０，θｅｖ１１，θｅｖ２０，θｅｖ２１毎に特定高周波電流の大きさ｜Ｉｈｓ１０｜，｜Ｉｈｓ１１｜，｜Ｉｈｓ２０｜，｜Ｉｈｓ２１｜を演算する。

【0060】

図３に示されるように、マイコン１１は、ステップＳ２０の処理に続いて、特定高周波電流の大きさ｜Ｉｈｓ１０｜，｜Ｉｈｓ１１｜，｜Ｉｈｓ２０｜，｜Ｉｈｓ２１｜を比較することにより磁極位置の正のｄ軸方向を推定する（ステップＳ２１）。具体的には、マイコン１１は、特定高周波電流の大きさ｜Ｉｈｓ１０｜、｜Ｉｈｓ１１｜，｜Ｉｈｓ２０｜，｜Ｉｈｓ２１｜のうち、最大値のものを選定する。マイコン１１は、選定された特定高周波電流の大きさに対応する電気角の位置を磁極位置の正のｄ軸方向と推定する。例えば特定高周波電流の大きさ｜Ｉｈｓ１０｜が最大値である場合、マイコン１１は、特定高周波電流の大きさ｜Ｉｈｓ１０｜に対応する電気角θｅｖ１０の位置が磁極位置の正のｄ軸方向であると推定する。

【0061】

マイコン１１は、ステップＳ２１の処理に続いて、推定された磁極位置の正のｄ軸方向に基づいて回転子の初期位置を推定する（ステップＳ２２）。例えば、マイコン１１は、推定された磁極位置の正のｄ軸方向に対応する電気角と、固定座標系に対して電気角θｅｖの「０°」の位置がなす電気角とから回転子の初期位置を演算する。

【0062】

以上説明した本実施形態の電動機５のＥＣＵ１０によれば、以下の（１）〜（３）に示される作用及び効果を得ることができる。

【0063】

（１）本実施形態のＥＣＵ１０では、各電気角θｅｖ１０，θｅｖ１１，θｅｖ２０，θｅｖ２１の位置に印加される特定高周波電圧Ｖｈｓの電圧値Ｖｄ２０を大きくすれば、各特定高周波電流の大きさ｜Ｉｈｓ１０｜，｜Ｉｈｓ１１｜，｜Ｉｈｓ２０｜，｜Ｉｈｓ２１｜の差が大きくなる。そのため、磁極位置の正のｄ軸方向の推定精度を高めることができる。これにより、高周波電圧を電気角の全領域に亘って大きくする必要のある従来の電動機のＥＣＵと比較すると、例えばインバータ回路４や電動機５の発熱を抑制することができる。また、発熱の抑制により、放熱対策を含めた装置の大型化を回避することができる。すなわち、本実施形態のＥＣＵ１０では、従来の電動機のＥＣＵと比較すると、装置の小型化やコストの低減を図ることができる。なお、高周波電圧を電気角の全領域に亘って大きくする必要のある従来の電動機のＥＣＵと比較すると、消費電力を低減させることも可能である。

【0064】

（２）マイコン１１は、基本高周波電流の大きさ｜Ｉｈｂ｜が極大値となる２つの電気角θｅｖ１０及び電気角θｅｖ２０を取得する。また、マイコン１１は、２つの電気角θｅｖ１０及び電気角θｅｖ２０から１８０°ずれた電気角θｅｖ１１及び電気角θｅｖ２１を演算する。そして、マイコン１１は、４つの電気角θｅｖ１０，θｅｖ１１，θｅｖ２０，θｅｖ２１の中から磁極位置の正のｄ軸方向を推定する。これにより、電流楕円軌跡から得られる電気角だけで磁極位置の正のｄ軸方向を推定する場合と比較すると、磁極位置の正のｄ軸方向をある程度特定した電気角で推定するため、推定精度を向上させることができる。また、４つの電気角θｅｖ１０，θｅｖ１１，θｅｖ２０，θｅｖ２１は、磁極位置のｄ軸方向に対応しているため，特定高周波電流の大きさを比較するのに適切な特定高周波電圧を印加することができるため，磁極位置の正のｄ軸方向の推定精度を向上させることができる。

【0065】

（３）マイコン１１は、図３のステップＳ１４の処理で用いられる所定回数ｎが２以上の整数に設定されている場合、複数周期検出した電気角Δθｅｖ毎の基本高周波電流の大きさ｜Ｉｈｂ｜から電気角Δθｅｖ毎の基本高周波電流の大きさ｜Ｉｈｂ｜の平均値を演算する。また、マイコン１１は、電気角Δθｅｖ毎の基本高周波電流の大きさ｜Ｉｈｂ｜の平均値が極大値となる２つの電気角θｅｖ１０及び電気角θｅｖ２０を選出することとした。これにより、所定回数ｎが「１」に設定されている場合、すなわち電気角Δθｅｖ毎の基本高周波電流の大きさ｜Ｉｈｂ｜を一周期分しか取得しない場合と比較すると、基本高周波電流の大きさ｜Ｉｈｂ｜の２つの極大値をより精度良く選定することができる。結果的に磁極位置の正のｄ軸方向の推定精度を向上させることができる。

【0066】

なお、上記実施形態は、以下の形態にて実施することもできる。
・図３のステップＳ１１で用いられる基本高周波電圧Ｖｈｂは、ｄ軸電圧Ｖｄ１及びｑ軸電圧Ｖｑ１で表されるものに限らず、適宜変更可能である。例えば、基本高周波電圧Ｖｈｂは、例えば固定座標系であるαβ座標系上のα軸電圧Ｖα及びβ軸電圧Ｖβで表されるものであってもよい。α軸電圧Ｖα及びβ軸電圧Ｖβは以下の式ｆ６及び式ｆ７でそれぞれ表すことができる。
Ｖα＝Ｖ×ｓｉｎ（θｅｖ＋π／２） （ｆ６）
Ｖβ＝Ｖ×ｓｉｎ（θｅｖ） （ｆ７）

【0067】

・図３のステップＳ１５において電気角θｅｖをずらす方法は、電気角θｅｖに所定角Δθｅｖを加算する方法に限らず、例えば電気角θｅｖから所定角Δθｅｖを減算する方法等、適宜の方法を採用することができる。

【0068】

・図３のステップＳ１３において基本高周波電流の大きさ｜Ｉｈｂ｜を演算する方法は、式ｆ３に基づく方法に限らず、適宜変更可能である。例えば、マイコン１１は，以下の式ｆ８に基づいて基本高周波電流の大きさ｜Ｉｈｂ｜を演算してもよい。
｜Ｉｈｂ｜＝√（Ｉｄ²＋Ｉｑ²） （ｆ８）

【0069】

また、マイコン１１は、ｄ軸電流Ｉｄや、その二乗値Ｉｄ²を基本高周波電流の大きさ｜Ｉｈｂ｜として用いてもよい。さらに、図３のステップＳ１３において基本高周波電流の大きさ｜Ｉｈｂ｜を演算する方法は、ｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑを用いる方法に限らず、適宜変更可能である。例えば、マイコン１１は、固定座標系であるαβ座標系上のα軸電流及びβ軸電流を用いて基本高周波電流の大きさ｜Ｉｈｂ｜を演算してもよい。また、マイコン１１は、固定座標系である三相座標系（ＵＶＷ座標系）の各相電流値を用いて基本高周波電流の大きさ｜Ｉｈｂ｜を演算してもよい。同様に、図３のステップＳ２０の特定高周波電流の大きさ｜Ｉｈｓ１０｜、｜Ｉｈｓ１１｜，｜Ｉｈｓ２０｜，｜Ｉｈｓ２１｜を演算する方法も適宜変更することも可能である。

【0070】

・基本高周波電圧Ｖｈｂの周波数ωは、電動機５を駆動させるために用いられる駆動電圧の周波数よりも高い周波数に設定することが有効である。これにより、回転子の初期位置を推定するために用いられる電圧と、電動機５を駆動させるために用いられる電圧とを周波数で分離することができる。よって、マイコン１１は、図２のステップＳ２の起動制御を実行する初期の段階で、初期位置推定処理と電動機５の起動制御とを分離して実行することができるため、初期位置推定処理から起動制御への切り替えをスムーズに行うことができる。

【0071】

・マイコン１１は、図３に示されるステップＳ１１〜ステップＳ１６までの処理を複数回行うとともに、その複数回の処理結果に基づいて基本高周波電流の大きさ｜Ｉｈｂ｜が極大値となる２つの電気角θｅｖ１０及び電気角θｅｖ２０を選定してもよい。換言すれば、マイコン１１は、磁極位置のｄ軸方向の推定を複数回行うとともに、その推定結果に基づいて磁極位置のｄ軸方向に対応する２つの電気角θｅｖ１０及び電気角θｅｖ２０を選定してもよい。これにより、磁極位置のｄ軸方向に対応する電気角の推定精度を向上させることができる。

【0072】

・マイコン１１は、図２に示されるステップＳ１の初期位置推定処理を複数回実行するとともに、その複数回の処理の推定結果に基づいて回転子の初期位置を推定してもよい。これにより、回転子の初期位置、換言すれば磁極位置の正のｄ軸方向の推定精度を向上させることができる。

【0073】

・マイコン１１は、電気角Δθｅｖ毎の基本高周波電流の大きさ｜Ｉｈｂ｜が極大値を示す２つの電気角θｅｖ１０及び電気角θｅｖ２０のいずれか一方のみに基づいて磁極位置の正のｄ軸方向を判定してもよい。例えば、図１０に示されるように、マイコン１１は、電気角Δθｅｖ毎の基本高周波電流の大きさ｜Ｉｈｂ｜が極大値を示す１つの電気角θｅｖ１０を選定する（ステップＳ２３）。具体的には、マイコン１１は、極大値を示す一方の電気角に対応する基本高周波電流の大きさと、極大値を示す他方の電気角に対応する基本高周波電流の大きさとを比較し、より大きい基本高周波電流に対応する電気角を電気角θｅｖ１０として選出する。すなわち、電気角θｅｖ１０は、基本高周波電流の大きさ｜Ｉｈｂ｜の最大値に対応する電気角である。マイコン１１は、ステップＳ２３の処理に続いて、図３のステップＳ１７〜Ｓ２０の処理に準じたステップＳ２４〜Ｓ２７の処理を実行した後、特定高周波電流の大きさ｜Ｉｈｓ１０｜，｜Ｉｈｓ１１｜を比較することにより磁極位置の正のｄ軸方向を推定する（ステップＳ２１）。このような方法であっても、磁極位置の正のｄ軸方向を推定することは可能である。

【0074】

・マイコン１１は、電気角θｅｖ１１として、電気角θｅｖ１０から所定角度θαだけずれた電気角を用いてもよい。所定角度θαは、例えば１８０°から若干ずれた角度である。同様に、マイコン１１は、電気角θｅｖ２１として、電気角θｅｖ２０から所定角度θαだけずれた電気角を用いてもよい。

【0075】

・基本高周波電圧Ｖｈｂは、時間に対して正弦波状に変化する高周波電圧に限らず、任意の波形を有する高周波電圧を用いることができる。要は、基本高周波電圧Ｖｈｂは、磁極位置のｄ軸方向に対応する電気角を判定することのできる高周波電圧であればよい。

【0076】

・特定高周波電圧Ｖｈｓは、時間に対して方形波状に変化する高周波電圧に限らず、例えば正弦波状や台形状等の任意の波形を有する高周波電圧を用いることができる。要は、特定高周波電圧Ｖｈｓは、磁極位置のｄ軸方向に対応する電気角の複数の候補の中から磁極位置の正のｄ軸方向に対応する電気角を選定することのできる高周波電圧であればよい。

【0077】

・実施形態の電動機５のＥＣＵ１０の構成は、圧縮機６を駆動させるための制御システム１に限らず、任意の機器を駆動させるための制御システムに適用することができる。なお、車載用電動圧縮機は、広い電圧範囲を高効率で駆動可能にするために、突極比が比較的小さい設計になっている場合が多い。実施形態の電動機５のＥＣＵ１０の構成は、このような突極比の小さい同期電動機に用いると特に効果的である。

【0078】

・本発明は上記の具体例に限定されるものではない。すなわち、上記の具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、前述した各具体例が備える各要素及びその配置や条件等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、前述した実施形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。

【符号の説明】

【0079】

５：電動機
８：電流センサ
１０：ＥＣＵ（制御装置）
１１：マイコン（制御部）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】