特許 6702466 インバータの制御装置および制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6702466

(24)【登録日】2020年5月11日

(45)【発行日】2020年6月3日

(54)【発明の名称】インバータの制御装置および制御方法

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/48 20070101AFI20200525BHJP

【ＦＩ】

   H02M7/48 E

【請求項の数】5

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2019-31173(P2019-31173)

(22)【出願日】2019年2月25日

【審査請求日】2019年11月29日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000006105

【氏名又は名称】株式会社明電舎

(74)【代理人】

【識別番号】100086232

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 博通

(74)【代理人】

【識別番号】100092613

【弁理士】

【氏名又は名称】富岡 潔

(74)【代理人】

【識別番号】100104938

【弁理士】

【氏名又は名称】鵜澤 英久

(74)【代理人】

【識別番号】100210240

【弁理士】

【氏名又は名称】太田 友幸

(72)【発明者】

【氏名】廣瀬 司

【審査官】 土井 悠生

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−０８０８９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１８−０４６６７８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｍ ７／４２−７／９８

Ｈ０２Ｐ ２１／００−２５／０３

２５／０４

２５／１０−２７／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

インバータによって駆動制御されるモータの回転数およびトルク指令に対応して、ｄ軸，ｑ軸電流指令を導出する制御部を備え、
制御部は、
回転数およびトルク指令に対応した比較用電圧値を出力する電圧マップ部と、
電圧マップ部から入力され電圧余裕度が乗じられた比較用電圧値と、インバータの直流電源電圧を検出して得た検出電圧値と、を比較する電圧比較部と、
第１，第２電流指令テーブルを有し、電圧比較部の比較結果に基づいてｄ軸，ｑ軸電流指令を導出する電流指令導出部と、
を備え、
第１電流指令テーブルは、インバータによるモータの駆動制御が可能な直流電源電圧の制御可能電圧範囲のうち、任意の第１電圧でモータの運転を行った場合において、回転数およびトルク指令毎に対応して総合効率が最適化されるｄ軸，ｑ軸電流指令により作成されたものであり、
第２電流指令テーブルは、制御可能電圧範囲のうち、第１電圧よりも小さい任意の第２電圧でモータの運転を行った場合において、回転数およびトルク指令毎に対応して総合効率が最適化されるｄ軸，ｑ軸電流指令により作成されたものであり、
電圧マップ部の比較用電圧値は、制御可能電圧範囲のうち、回転数およびトルク指令毎におけるモータの運転に必要な最小限電圧値であり、当該回転数およびトルク指令毎に対応して電圧マップ部に格納され、
電流指令導出部は、検出電圧値が制御可能電圧範囲の上限値以下で電圧余裕度が乗じられた比較用電圧値以上の場合には、第１電流指令テーブルにおいて回転数およびトルク指令に対応したｄ軸，ｑ軸電流指令を導出し、
検出電圧値が制御可能電圧範囲の下限値以上で電圧余裕度が乗じられた比較用電圧値未満の場合には、回転数およびトルク指令に対応した補間処理ｄ軸，ｑ軸電流指令を導出し、
補間処理ｄ軸，ｑ軸電流指令は、第１，第２電流指令テーブルにおいて回転数およびトルク指令に対応したｄ軸，ｑ軸電流指令をそれぞれ抽出して、当該抽出した各ｄ軸，ｑ軸電流指令において検出電圧値に対応した補間処理をして導出したものであることを特徴とするインバータの制御装置。

【請求項2】

電流指令導出部は、
第１，第２電流指令テーブルの他に、一つ以上の中間電流指令テーブルを有し、
中間電流指令テーブルは、第１電圧よりも小さく第２電圧よりも大きい任意の中間電圧でモータの運転を行った場合において、回転数およびトルク指令毎に対応して総合効率が最適化されるｄ軸，ｑ軸電流指令により作成されたものであり、
検出電圧値が制御可能電圧範囲の下限値以上で電圧余裕度が乗じられた比較用電圧値未満の場合、かつ当該検出電圧値が第１電圧，第２電圧，中間電圧のうち何れかの近似する同士の各電圧間にある場合には、回転数およびトルク指令に対応した補間処理ｄ軸，ｑ軸電流指令を導出し、
補間処理ｄ軸，ｑ軸電流指令は、第１，第２電流指令テーブルおよび中間電流指令テーブルのうち、前記近似する同士の各電圧に係る各電流指令テーブルから、回転数およびトルク指令に対応したｄ軸，ｑ軸電流指令をそれぞれ抽出して、当該抽出した各ｄ軸，ｑ軸電流指令において検出電圧値に対応した補間処理をして導出したものであることを特徴とする請求項１記載のインバータの制御装置。

【請求項3】

第１電圧は、式（１）を満たすように設定され、第２電圧は、制御可能電圧範囲の下限電圧に設定されていることを特徴とする請求項１または２記載のインバータの制御装置。
第１電圧＝ｍ×（制御可能電圧範囲の上限電圧）＋ｎ×制御可能電圧範囲の下限電圧）……（１）
式（１）中において、ｍ＋ｎ＝１、０＜ｍ≦１、０≦ｎ＜１とする。

【請求項4】

モータの運転は、力行運転と回生運転を含み、
直流電源は、モータの回生運転による回生電力を蓄電し、
式（１）中において、ｍ＞ｎを満たすことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のインバータの制御装置。

【請求項5】

モータの回転数およびトルク指令に対応したｄ軸，ｑ軸電流指令を制御部により導出し、当該導出したｄ軸，ｑ軸電流指令に基づいてモータを駆動制御する制御方法であって、
制御部において、
比較用電圧値が格納されている電圧マップ部が、モータの回転数およびトルク指令に対応した比較用電圧値を出力する比較用電圧値出力過程と、
電圧比較部が、電圧マップ部から入力され電圧余裕度が乗じられた比較用電圧値と、インバータの直流電源電圧を検出して得た検出電圧値と、を比較する電圧値比較過程と、
第１，第２電流指令テーブルを有した電流指令導出部が、比較用電圧値出力過程の比較結果に基づいてｄ軸，ｑ軸電流指令を導出する指令導出過程と、
を有し、
第１電流指令テーブルは、インバータによるモータの駆動制御が可能な直流電源電圧の制御可能電圧範囲のうち、任意の第１電圧でモータの運転を行った場合において、回転数およびトルク指令毎に対応して総合効率が最適化されるｄ軸，ｑ軸電流指令により作成されたものであり、
第２電流指令テーブルは、制御可能電圧範囲のうち、第１電圧よりも小さい任意の第２電圧でモータの運転を行った場合において、回転数およびトルク指令毎に対応して総合効率が最適化されるｄ軸，ｑ軸電流指令により作成されたものであり、
電圧マップ部の比較用電圧値は、制御可能電圧範囲のうち、回転数およびトルク指令毎におけるモータの運転に必要な最小限電圧値であり、当該回転数およびトルク指令毎に対応して電圧マップ部に格納され、
電流指令導出部は、検出電圧値が制御可能電圧範囲の上限値以下で電圧余裕度が乗じられた比較用電圧値以上の場合には、第１電流指令テーブルにおいて回転数およびトルク指令に対応したｄ軸，ｑ軸電流指令を導出し、
検出電圧値が制御可能電圧範囲の下限値以上で電圧余裕度が乗じられた比較用電圧値未満の場合には、回転数およびトルク指令に対応した補間処理ｄ軸，ｑ軸電流指令を導出し、
補間処理ｄ軸，ｑ軸電流指令は、第１，第２電流指令テーブルにおいて回転数およびトルク指令に対応したｄ軸，ｑ軸電流指令をそれぞれ抽出して、当該抽出した各ｄ軸，ｑ軸電流指令において検出電圧値に対応した補間処理をして導出したものであることを特徴とするインバータの制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、モータを駆動制御するインバータの制御装置および制御方法に係るものであって、例えばインバータとモータの総合効率向上に貢献可能な技術に関するものである。

【背景技術】

【0002】

電流指令等に応じてモータを駆動制御して運転するインバータの制御装置の一例としては、予め作成された電流指令テーブルを用い、モータの回転数（回転速度）やトルク指令等の入力パラメータに基づいて所望の電流指令を適宜決定し出力できるようにしたものがある。

【0003】

電流指令テーブルは、例えば制御装置に入力される入力パラメータを適宜変更しながら、モータの試験運転等の事前運転（例えばモータが許容する全ての運転条件（モータの回転数（回転速度）やトルク指令等）による事前運転等）を行って作成することが挙げられる。この事前運転において、当該入力パラメータ毎に、総合効率（＝インバータ効率×モータ効率）を考慮した所望の電流指令を導出できるようにすることも可能である。

【0004】

しかしながら、電流指令テーブルが、例えばインバータの直流電源電圧を所定の固定電圧（定格電圧等）に設定して作成したものであると、モータの負荷状態等に応じて当該直流電源電圧が変動（例えば定格電圧未満に変動）した場合には、当該変動に適応した電流指令を出力できなくなるおそれがある。

【0005】

具体例として、車載用インバータにおいては、蓄電池等のバッテリを直流電源として適用されることが多く、この場合、モータの負荷状態の他に残存容量によって、直流電源電圧が変動してしまうことが考えられる。そして、直流電源電圧の変動に応じた電流指令を出力できなくなると、モータの駆動制御を所望通りに実施できないことや故障等（焼損等）を招く可能性がある。

【0006】

このような場合を想定し、例えば特許文献１の制御装置（以下、単に従来制御装置と適宜称する）においては、インバータの直流電源電圧を２つの固定電圧に設定して作成した２種類の電流指令テーブルを、備えている。

【0007】

この従来制御装置では、例えば直流電源電圧の検出電圧値に応じて、２種類の電流指令テーブルを適宜適用し、当該検出電圧値が２つの固定電圧の両者間の範囲内であれば補間処理を実施して、電流指令を出力できるようにしている。

【0008】

また、２つの固定電圧のうち大きい方には、直流電源電圧において正常な電圧範囲の下限電圧（例えば直流電源の残存容量が十分な場合において、モータを駆動制御して通常運転が可能な直流電源電圧の範囲のうち下限電圧）を適用している。そして、当該２つの固定電圧のうち小さい方には、当該直流電源電圧においてモータの駆動制御が可能な最低限の電圧（例えば直流電源電圧の残存容量が低減した場合において、モータを安全に駆動制御して安全優先の運転ができる最低限の電圧）を適用している。

【0009】

ここで、インバータの効率に着目すると、インバータ出力電圧と直流電源電圧とが近似（例えば変調率が１に近似；以下、単に近似状態と適宜称する）しているほど、高効率になり易いとされている。また、直流電源電圧の変動に対し、インバータの駆動制御の最終的な電圧指令を適宜補正して電流指令を一定にする場合には、例えばインバータ出力電圧を一定にできるような電流指令を出力して適宜駆動制御する手法が採られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0010】

【特許文献1】特開２００４−０８０８９６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

従来制御装置において、直流電源電圧が正常な電圧範囲の下限電圧は、モータの運転状況によって変動（すなわち、入力パラメータによって変動）し得る。例えば、モータの回転数やトルク指令が比較的高い場合よりも、当該回転数やトルク指令が低い場合の方が、当該電圧範囲の下限電圧は低電圧方向に偏倚する傾向がある。

【0012】

すなわち、従来制御装置においては、例えば回転数やトルク指令が比較的低く補間処理が不要の場合（つまり、モータの駆動制御不能や故障等（焼損等）を招くおそれがない場合）であっても、直流電源電圧の検出電圧値が２つの固定電圧の両者間の範囲内であれば、補間処理を実施してしまうことになる。

【0013】

また、例えば最大トルクを発生させるような電流指令テーブルでは、入力パラメータの回転数が比較的低い領域にある場合には所定の電流指令を出力し、当該回転数が比較的高い領域にある場合にはインバータ出力電圧が一定となるような電流指令を出力することが考えられるが、これら両出力の境界は、直流電源電圧によって異なる。

【0014】

このため、補間処理においては、近似状態にすることが困難となる場合があり、インバータ効率を低下させてしまうおそれもある。したがって、必要性の高い補間処理は適宜実施し、必要性の低い補間処理は実施しないようにすることが好ましい。

【0015】

本発明は、かかる技術的課題を鑑みてなされたものであって、必要性の低い補間処理を実施しないように抑制して総合効率向上に貢献する技術を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0016】

この発明の一態様は、インバータによって駆動制御されるモータの回転数およびトルク指令に対応して、ｄ軸，ｑ軸電流指令を導出する制御部を備えた制御装置である。

【0017】

この制御装置の制御部は、回転数およびトルク指令に対応した比較用電圧値を出力する電圧マップ部と、電圧マップ部から入力され電圧余裕度が乗じられた比較用電圧値と、インバータの直流電源電圧を検出して得た検出電圧値と、を比較する電圧比較部と、第１，第２電流指令テーブルを有し、電圧比較部の比較結果に基づいてｄ軸，ｑ軸電流指令を導出する電流指令導出部と、を備えたものである。

【0018】

第１電流指令テーブルは、インバータによるモータの駆動制御が可能な直流電源電圧の制御可能電圧範囲のうち、任意の第１電圧でモータの運転を行った場合において、回転数およびトルク指令毎に対応して総合効率が最適化されるｄ軸，ｑ軸電流指令により作成されたものであり、第２電流指令テーブルは、制御可能電圧範囲のうち、第１電圧よりも小さい任意の第２電圧でモータの運転を行った場合において、回転数およびトルク指令毎に対応して総合効率が最適化されるｄ軸，ｑ軸電流指令により作成されたものである。電圧マップ部の比較用電圧値は、制御可能電圧範囲のうち、回転数およびトルク指令毎におけるモータの運転に必要な最小限電圧値であり、当該回転数およびトルク指令毎に対応して電圧マップ部に格納されたものである。

【0019】

そして、電流指令導出部は、検出電圧値が制御可能電圧範囲の上限値以下で比較用電圧値以上の場合には、第１電流指令テーブルにおいて回転数およびトルク指令に対応したｄ軸，ｑ軸電流指令を導出し、検出電圧値が制御可能電圧範囲の下限値以上で比較用電圧値未満の場合には、回転数およびトルク指令に対応した補間処理ｄ軸，ｑ軸電流指令を導出し、補間処理ｄ軸，ｑ軸電流指令は、第１，第２電流指令テーブルにおいて回転数およびトルク指令に対応したｄ軸，ｑ軸電流指令をそれぞれ抽出して、当該抽出した各ｄ軸，ｑ軸電流指令において検出電圧値に対応した補間処理をして導出したものであることを特徴とする。

【0020】

また、電流指令導出部は、第１，第２電流指令テーブルの他に、一つ以上の中間電流指令テーブルを有し、中間電流指令テーブルは、第１電圧よりも小さく第２電圧よりも大きい任意の中間電圧でモータの運転を行った場合において、回転数およびトルク指令毎に対応して総合効率が最適化されるｄ軸，ｑ軸電流指令により作成されたものであり、検出電圧値が制御可能電圧範囲の下限値以上で比較用電圧値未満の場合、かつ当該検出電圧値が第１電圧，第２電圧，中間電圧のうち何れかの近似する同士の各電圧間にある場合には、回転数およびトルク指令に対応した補間処理ｄ軸，ｑ軸電流指令を導出し、補間処理ｄ軸，ｑ軸電流指令は、第１，第２電流指令テーブルおよび中間電流指令テーブルのうち、前記近似する同士の各電圧に係る各電流指令テーブルから、前記２つの電圧に係る各電流指令テーブルから、回転数およびトルク指令に対応したｄ軸，ｑ軸電流指令をそれぞれ抽出して、当該抽出した各ｄ軸，ｑ軸電流指令において検出電圧値に対応した補間処理をして導出したものであることを特徴とするものでも良い。

【0021】

また、第１電圧は、式（１）を満たすように設定され、第２電圧は、制御可能電圧範囲の下限電圧に設定されていることを特徴とするものでも良い。

【0022】

第１電圧＝ｍ×（制御可能電圧範囲の上限電圧）＋ｎ×制御可能電圧範囲の下限電圧）……（１）
式（１）中において、ｍ＋ｎ＝１、０＜ｍ≦１、０≦ｎ＜１とする。

【0023】

また、モータの運転は、力行運転と回生運転を含み、直流電源は、モータの回生運転による回生電力を蓄電し、式（１）中において、ｍ＞ｎを満たすことを特徴とするものでも良い。

【0024】

他の態様は、モータの回転数およびトルク指令に対応したｄ軸，ｑ軸電流指令を制御部により導出し、当該導出したｄ軸，ｑ軸電流指令に基づいてモータを駆動制御する制御方法であり、前記一態様による制御装置と同様の制御構成によって実現することを特徴とするものである。

【発明の効果】

【0025】

以上示したように本発明によれば、必要性の低い補間処理を実施しないように抑制して総合効率向上に貢献することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】本実施形態の一例であるインバータの制御装置１０を説明するための概略構成図。

【図2】トルク制御部１の一例を説明するための概略構成図。

【図3】実施例１による補間処理を示す電圧変化に対する電流指令値特性図。

【図4】実施例２による補間処理を示す電圧変化に対する電流指令値特性図

【発明を実施するための形態】

【0027】

本発明の実施形態によるインバータの制御装置および制御方法は、従来制御装置にように単に検出電圧値が２つの固定電圧の両者間の範囲内である場合に補間処理を実施するものとは、全く異なるものである。

【0028】

すなわち、本実施形態によるインバータの制御装置等は、制御可能電圧範囲（インバータによるモータの駆動制御が可能な直流電源電圧の制御可能電圧範囲）のうち任意の第１，第２電圧（第１電圧＞第２電圧）でモータの運転を行った場合（総合効率を最適化できるように運転を行った場合）のｄ軸，ｑ軸電流指令により作成した第１，第２電流指令テーブルを、適用する。また、前記制御可能電圧範囲のうち、回転数およびトルク指令毎におけるモータの運転に必要な最小限電圧値を、比較用電圧値として適用する。

【0029】

そして、モータの回転数およびトルク指令に対応した比較用電圧値と、インバータの直流電源電圧を検出して得た検出電圧値と、の比較結果に基づいて補間処理（直線補間，折線補間等による補間処理）の要否を判断し、補間処理をしていないｄ軸，ｑ軸電流指令、または当該補間処理をしたｄ軸，ｑ軸電流指令（以下、単に補間処理ｄ軸，ｑ軸電流指令と適宜称する）を適宜導出して出力する制御構成である。

【0030】

この本実施形態のような制御構成によれば、例えば回転数やトルク指令が比較的低い場合（従来制御装置では補間処理をしてしまうような場合）であっても、検出電圧値が制御可能電圧範囲の上限値以下で比較用電圧値以上であれば、第１電流指令テーブルにおいて回転数およびトルク指令に対応したｄ軸，ｑ軸電流指令を導出して出力（後述図２では導出機能部１３ａから出力）する。

【0031】

また、検出電圧値が制御可能電圧範囲の下限値以上で比較用電圧値未満の場合には、回転数およびトルク指令と、検出電圧値と、に対応して補間処理した補間処理ｄ軸，ｑ軸電流指令を導出して出力（後述図２では導出機能部１３ｂから出力）することができる。

【0032】

すなわち、本実施形態のような制御構成によれば、必要性の低い補間処理を実施しないように抑制でき、総合効率向上に貢献可能となる。

【0033】

本実施形態のインバータの制御装置および制御方法は、前述のようにモータの回転数およびトルク指令に対応した比較用電圧値と、インバータの直流電源電圧を検出して得た検出電圧値と、の比較結果に基づいて補間処理の要否を判断して当該補間処理を適宜実施し、回転数およびトルク指令に対応したｄ軸，ｑ軸電流指令を導出できる制御構成であれば、種々の分野（例えばインバータの駆動制御技術，モータ技術，電源技術等の分野）の技術常識を適宜適用して設計することが可能であり、その一例として以下に示すものが挙げられる。

【0034】

≪本実施形態によるインバータの制御装置の構成例≫
図１は、本実施形態の一例であるインバータの制御装置１０を説明するための回路構成図である。図１に示す制御装置１０は、トルク制御部１と、図１中の破線ブロックで示す電流制御系と、を主として備えており、モータ６に供給する電流を励磁電流成分とトルク電流成分との２軸に分離した制御構成となっている。

【0035】

トルク制御部１は、例えば後述図２に示すように電圧マップ部１１，電圧比較部１２，電流指令導出部１３，テーブルＴｂ１およびＴｂ２を備えており、モータ６の回転数（回転速度）ωと、トルク指令Ｔ^*と、インバータ５の直流電源（図示省略）電圧を検出して得た検出電圧値Ｖ_dcと、を入力パラメータとし、当該モータ６に流すｄ軸電流指令（励磁電流指令）Ｉ_d^*，ｑ軸電流指令（トルク電流指令）Ｉ_q^*を導出できるように構成されている。

【0036】

トルク指令Ｔ^*，モータ６，直流電源においては、種々の態様を適用することが可能であり、特に限定されるものではない。例えば制御装置１０が電気自動車に適用されるものである場合、トルク指令Ｔ^*は当該電機自動車のアクセル操作等に応じて与えられるものが挙げられ、モータ６は力行運転および回生運転が可能なものが挙げられ、直流電源は蓄電池等の充放電可能なバッテリが挙げられる。

【0037】

破線ブロックで示す電流制御系において、電流制御部２は、トルク制御部１から出力されたｄ軸，ｑ軸電流指令Ｉ_d^*，Ｉ_q^*と、後述の回転座標変換部３から出力された電流検出値Ｉ_d，Ｉ_qと、を比較し、当該比較結果および回転数ωに基づいてｄ軸，ｑ軸電圧指令Ｖ_d^*，Ｖ_q^*を導出できるように構成されている。

【0038】

回転座標変換部３は、モータ６の２相電流検出値Ｉ_u，Ｉ_wとＶ相電流計算値Ｉ_v（＝−Ｉ_u−Ｉ_w）をモータ６の磁極位相θに基づいて変換し、ｄ，ｑ軸電流検出値Ｉ_q，Ｉ_dを導出できるように構成されている。

【0039】

逆回転座標変換部４は、電流制御部２から出力されたd軸，q軸電圧指令Ｖ_d^*，Ｖ_q^*を磁極位相θに基づいて変換し、三相電圧指令Ｖ_u^*，Ｖ_v^*，Ｖ_w^*を導出できるように構成されている。

【0040】

インバータ５は、逆回転座標変換部４から出力された三相電圧指令Ｖ_u^*，Ｖ_v^*，Ｖ_w^*に基づいて出力電圧制御を行うことにより、モータ６を駆動制御（電機子電流を制御）して、当該モータ６において所望の運転をできるように構成されている。

【0041】

検出部６１は、例えばエンコーダによって構成され、モータ６のロータ位置信号を発生し、この信号から位置検出器６２にて磁極位相θを導出し、速度検出器６３にて回転数ωを導出できるように構成されている。

【0042】

〈トルク制御部１の構成例〉
図２はトルク制御部１の構成例を示すものである。以下、図１に示すものと同様のものには、同一符号を適用する等により、その詳細な説明を適宜省略する。

【0043】

図２に示すトルク制御部１は、電圧マップ部１１，電圧比較部１２，電流指令導出部１３を主として備えており、電流指令導出部１３には、所望の第１，第２電流指令テーブルＴｂ１，Ｔｂ２が格納されている。

【0044】

この第１，第２電流指令テーブルＴｂ１，Ｔｂ２には、それぞれ任意の第１，第２電圧において、総合効率が最適化されるｄ軸，ｑ軸電流指令Ｉ_d^*，Ｉ_q^*のテーブルデータが、回転数ωおよびトルク指令Ｔ^*毎に対応するように格納されている（つまり第１，第２電流指令テーブルＴｂ１，Ｔｂ２は、回転数ωおよびトルク指令Ｔ^*をパラメータとしたテーブルとなっている）。

【0045】

第１，第２電流指令テーブルＴｂ１，Ｔｂ２は、例えばインバータ５の直流電源電圧をそれぞれ任意の第１，第２電圧に設定して、トルク制御部１に入力される回転数ωとトルク指令Ｔ^*に対応するｄ軸，ｑ軸電流指令Ｉ_d^*，Ｉ_q^*を適宜変更させるインバータ５とモータ６の事前運転を行い、その都度総合効率を計測して、総合効率が最高値×ｋとなるときのｄ軸，ｑ軸電流指令Ｉ_d^*，Ｉ_q^*を探索することによって作成することが可能である（ｋは余裕係数で、ｋ＝０．９〜１程度とする。最高値よりも若干低い総合効率のときのｄ軸，ｑ軸電流指令Ｉ_d^*，Ｉ_q^*をテーブルに格納してもよく、この場合でも総合効率は最適化されているとみなす）。

【0046】

第１，第２電圧は、例えばインバータ５によるモータ６の駆動制御が可能な直流電源電圧の範囲（以下、単に制御可能電圧範囲と適宜称する）において、第１電圧＞第２電圧の関係式を満たすように、それぞれ任意の電圧に設定することが挙げられる。

【0047】

具体例としては、制御可能電圧範囲の上限電圧Ｖ_highと下限電圧Ｖ_lowとの間で、第１電圧を下記式（１）を満たすように設定し、第２電圧を下限電圧Ｖ_lowに設定することが挙げられる。なお、式（１）中において、ｍ＋ｎ＝１、０＜ｍ≦１、０≦ｎ＜１とする。

【0048】

第１電圧＝ｍ×（制御可能電圧範囲の上限電圧）＋ｎ×制御可能電圧範囲の下限電圧）……（１）
式（１）を満たす第１電圧の具体例としては、後述の図３に示すように、上限電圧Ｖ_highと下限電圧Ｖ_lowとの平均（すなわち式（１）がｍ＝ｎ＝０．５の場合）である平均電圧Ｖ_aveに設定することが挙げられる。

【0049】

電圧マップ部１１は、回転数ωおよびトルク指令Ｔ^*に対応した比較用電圧値Ｖ_coのマップデータが格納されており、当該回転数ωおよびトルク指令Ｔ^*が入力される毎に、対応する比較用電圧値を適宜導出し出力できるように構成（比較用電圧値出力過程を実行できるように構成）されているものである。

【0050】

マップデータは、例えばインバータ５の直流電源電圧が制御可能電圧範囲の状態で、回転数ωおよびトルク指令Ｔ^*を適宜変化させながら事前運転を行って作成することが可能である。具体的には、事前運転において回転数ωおよびトルク指令Ｔ^*毎のモータ６の運転に必要な最小限電圧値を検出して、これら各最小限電圧値をそれぞれ比較用電圧値Ｖ_coとし、回転数ωおよびトルク指令Ｔ^*に対応するようにマップデータ化して作成することが挙げられる。

【0051】

電圧比較部１２は、電圧マップ部１１から出力された比較用電圧値Ｖ_coと、検出電圧値Ｖ_dcと、の両者が入力され、当該両者の比較結果を導出して出力できるように構成（電圧比較過程を実行できるように構成）されているものである。電圧マップ部１１から入力される比較用電圧値Ｖ_coにおいては、例えば過渡的な制御の安定性を加味した電圧余裕度（１以上の係数）を乗じたうえで適用しても良い。図２のトルク制御部１の場合、電圧余裕度が記録されている記録部１４を備えており、乗算器１５を介して、比較用電圧値Ｖ_coに電圧余裕度を乗じることが可能な構成となっている。

【0052】

電流指令導出部１３は、導出機能部１３ａ，１３ｂを備えており、電圧比較部１２の比較結果と、検出電圧値Ｖ_dcと、の両者が入力され、当該比較結果に基づいて補間処理の要否を判断したうえで、回転数ωおよびトルク指令Ｔ^*に対応したｄ軸，ｑ軸電流指令Ｉ_d^*，Ｉ_q^*を適宜導出して出力できるように構成（指令導出過程を実行できるように構成）されているものである。

【0053】

電流指令導出部１３による補間処理の要否判断は、例えば電圧比較部１２の比較結果において、検出電圧値Ｖ_dcが制御可能電圧範囲の上限電圧Ｖ_high以下で比較用電圧値Ｖ_co以上の場合（以下、単に、Ｖ_dc≧Ｖ_coの場合と適宜称する）に、当該補間処理が不要であるものと判断する。また、検出電圧値Ｖ_dcが制御可能電圧範囲の下限電圧Ｖ_low以上で比較用電圧値Ｖ_co未満の場合（以下、単にＶ_dc＜Ｖ_coの場合と適宜称する）には、当該補間処理が必要であるものと判断する。

【0054】

補間処理が不要であるものと判断した場合には、導出機能部１３ａが機能し、第１電流指令テーブルＴｂ１から、回転数ωおよびトルク指令Ｔ^*に対応したｄ軸，ｑ軸電流指令Ｉ_d^*，Ｉ_q^*を適宜導出し、図１に示した電流制御部２に出力する。

【0055】

また、補間処理が必要であると判断した場合には、導出機能部１３ｂが機能し、まず、第１，第２電流指令テーブルＴｂ１，Ｔｂ２から、回転数ωおよびトルク指令Ｔ^*に対応したｄ軸，ｑ軸電流指令Ｉ_d^*，Ｉ_q^*をそれぞれ抽出する。その後、当該抽出した各ｄ軸，ｑ軸電流指令Ｉ_d^*，Ｉ_q^*において、検出電圧値Ｖ_dcに対応した補間処理をすることにより、補間処理ｄ軸，ｑ軸電流指令Ｉ_d^*，Ｉ_q^*を導出し、図１に示した電流制御部２に出力する。

【0056】

以上示した電流指令導出部１３による補間処理および要否判断等は、種々の方法（例えば特許文献１に示す方法）により実行することが可能であり、具体的には以下に示す実施例１〜３のように実行することが挙げられる。なお、図１，図２に示したものと同様のものには、同一符号を適用する等により、その詳細な説明を適宜省略する。

【0057】

〈実施例１〉
実施例１では、電流指令導出部１３において、第１，第２電圧をそれぞれ平均電圧Ｖ_ave，下限電圧Ｖ_lowに設定して第１，第２電流指令テーブルＴｂ１，Ｔｂ２を作成し、図３に示すような電圧変化に対する電流指令値特性（関数特性）を有するものとする。なお、図３（および後述の図４）においては、図中の実線が電流指令値となる。

【0058】

そして、Ｖ_dc＜Ｖ_coの場合には導出機能部１３ｂが機能し、第１，第２電流指令テーブルＴｂ１，Ｔｂ２から、下記式（２）（３）に基づいて、回転数ωおよびトルク指令Ｔ^*に対応した補間処理ｄ軸，ｑ軸電流指令Ｉ_d^*，Ｉ_q^*を導出することが挙げられる。なお、ｉ_dave，ｉ_qaveは第１電流指令テーブルＴｂ１のテーブル値とし、ｉ_dlow，ｉ_qlowは第２電流指令テーブルＴｂ２のテーブル値とする。

【0059】

Ｉ_d^*＝ｉ_dlow＋（ｉ_dave−ｉ_dlow）×（Ｖ_dc−Ｖ_low）÷（Ｖ_ave−Ｖ_low）……（２）
Ｉ_q^*＝ｉ_qlow＋（ｉ_qave−ｉ_qlow）×（Ｖ_dc−Ｖ_low）÷（Ｖ_ave−Ｖ_low）……（３）
なお、式（２）（３）は、第１電圧が平均電圧Ｖ_aveの場合の式である。第１電圧が平均電圧Ｖ_ave以外の場合では、式（２）（３）のＶ_aveには式（１）で求めた第１電圧を用いる。

【0060】

図３において、Ｖ_dc≧Ｖ_coの場合には補間処理は不要であるため、導出機能部１３ａが機能し、単に第１電流指令テーブルＴｂ１から、回転数ωおよびトルク指令Ｔ^*に対応したｄ軸，ｑ軸電流指令Ｉ_d^*，Ｉ_q^*を適宜導出する。

【0061】

本実施例１のように電流指令導出部１３による補間処理および要否判断等を行うことにより、例えば従来制御装置の場合と比較すると、必要性の高い補間処理は適宜実施し、必要性の低い補間処理は実施しないように抑制でき、総合効率に貢献可能であることが判る。

【0062】

〈実施例２〉
実施例２では、電流指令導出部１３において、第１，第２電流指令テーブルＴｂ１，Ｔｂ２の両者を備える他に、当該両者の中間的な電流指令テーブル（以下、単に中間電流指令テーブルと適宜称する）を一つ以上備えたものとする。なお、実施例１に示すものと同様のものには、同一符号を適用する等により、その詳細な説明を適宜省略する。

【0063】

中間電流指令テーブルは、例えばインバータ５の直流電源電圧を第１電圧よりも小さく第２電圧よりも大きい任意の中間電圧（中間電流指令テーブルが複数ある場合には、それぞれ異なる中間電圧）に設定して、トルク制御部１に入力される回転数ωとトルク指令Ｔ^*を適宜変更しながらモータ６の事前運転を行い、当該事前運転におけるｄ軸，ｑ軸電流指令Ｉ_d^*，Ｉ_q^*を当該回転数ωおよびトルク指令Ｔ^*に対応するようにテーブルデータ化して作成することが可能である。

【0064】

ここで、第１，第２電圧をそれぞれ平均電圧Ｖ_ave，Ｖ_lowに設定して第１，第２電流指令テーブルＴｂ１，Ｔｂ２を作成し、２種類の中間電圧をそれぞれ第１，第２中間電圧Ｖ_mid1，Ｖ_mid2に設定（Ｖ_mid1＞Ｖ_mid2を満たすように設定）して第１，第２中間電流指令テーブル（図示省略）を作成したものとすると、例えば図４に示すような電圧変化に対する電流指令値特性（関数特性）を有することとなる。

【0065】

図４に示す電流指令値特性（関数特性）を有した電流指令導出部１３では、Ｖ_dc≧Ｖ_coの場合に補間処理が不要であるものと判断して、導出機能部１３ａが機能する。そして、導出機能部１３ａにより、第１電流指令テーブルＴｂ１から、回転数ωおよびトルク指令Ｔ^*に対応したｄ軸，ｑ軸電流指令Ｉ_d^*，Ｉ_q^*を適宜導出し、図１に示した電流制御部２に出力する。

【0066】

一方、Ｖ_dc＜Ｖ_coの場合、かつ検出電圧値Ｖ_dcが第１電圧（図４の場合は平均電圧Ｖ_ave），第２電圧（図４の場合は下限電圧Ｖ_low），第１中間電圧Ｖ_mid1，第２中間電圧Ｖ_mid2のうち何れかの近似する同士の各電圧間にある場合には、当該近似する同士の各電圧に係る各電流指令テーブルを適用した補間処理が必要であると判断する。例えば、Ｖ_dc＜Ｖ_coの場合、かつ検出電圧値Ｖ_dcが第１中間電圧Ｖ_mid1と第２中間電圧Ｖ_mid2との間にある場合には、第１，第２中間電流指令テーブルを適用した補間処理が必要であると判断する。

【0067】

そして、導出機能部１３ｂが機能し、まず、第１，第２中間電流指令テーブルから、回転数ωおよびトルク指令Ｔ^*に対応したｄ軸，ｑ軸電流指令Ｉ_d^*，Ｉ_q^*をそれぞれ抽出する。その後、当該抽出した各ｄ軸，ｑ軸電流指令Ｉ_d^*，Ｉ_q^*において、検出電圧値Ｖ_dcに対応した補間処理をすることにより、補間処理ｄ軸，ｑ軸電流指令Ｉ_d^*，Ｉ_q^*を導出し、図１に示した電流制御部２に出力する。

【0068】

補間処理ｄ軸，ｑ軸電流指令Ｉ_d^*，Ｉ_q^*の導出は、下記式（４）〜（９）に基づく。なお、ｉ_dmid1，ｉ_qmid1は第１中間電流指令テーブルのテーブル値とし、ｉ_dmid2，ｉ_qmid2は第２中間電流指令テーブルのテーブル値とする。

【0069】

・Ｖ_mid1≦Ｖ_dc＜Ｖ_coの場合
Ｉ_d^*＝ｉ_dmid1＋（ｉ_dave−ｉ_dmid1）×（Ｖ_dc−Ｖ_mid1）÷（Ｖ_ave−Ｖ_mid1）……（４）
Ｉ_q^*＝ｉ_qmid1＋（ｉ_qave−ｉ_qmid1）×（Ｖ_dc−Ｖ_mid1）÷（Ｖ_ave−Ｖ_mid1）……（５）
・Ｖ_mid2≦Ｖ_dc＜Ｖ_mid1の場合
Ｉ_d^*＝ｉ_dmid2＋（ｉ_dmid1−ｉ_dmid2）×（Ｖ_dc−Ｖ_mid2）÷（Ｖ_mid1−Ｖ_mid2）……（６）
Ｉ_q^*＝ｉ_qmid2＋（ｉ_qmid1−ｉ_qmid2）×（Ｖ_dc−Ｖ_mid2）÷（Ｖ_mid1−Ｖ_mid2）……（７）
・Ｖ_low≦Ｖ_dc＜Ｖ_mid2の場合
Ｉ_d^*＝ｉ_low＋（ｉ_dmid2−ｉ_dlow）×（Ｖ_dc−Ｖ_low）÷（Ｖ_mid2−Ｖ_low）……（８）
Ｉ_q^*＝ｉ_low＋（ｉ_qmid2−ｉ_qlow）×（Ｖ_dc−Ｖ_low）÷（Ｖ_mid2−Ｖ_low）……（９）
なお、式（４）〜（９）は、第１電圧が平均電圧Ｖ_aveの場合の式である。第１電圧が平均電圧Ｖ_ave以外の場合では、式（４）〜（９）のＶ_aveには式（１）で求めた第１電圧を用いる。

【0070】

本実施例２のように電流指令導出部１３による補間処理および要否判断等を行うことにより、実施例１と同様の作用効果を奏する他に、以下に示すことが言える。すなわち、実施例１よりも多い電流指令テーブルによって補間処理を行うため、当該実施例１と比較すると、例えばインバータ５の直流電源電圧の変動に対して、より綿密に対応した駆動制御をできる可能性がある。

【0071】

〈実施例３〉
実施例３においては、モータ６の運転が力行運転と回生運転を含み、インバータ５の直流電源が当該モータ６の回生運転による回生電力を蓄電できるものとする。また、第１電圧においては、式（１）中においてｍ＞ｎを満たすように（つまり、第1電圧＞平均電圧Ｖ_aveとなるように）設定する。

【0072】

本実施例３によれば、実施例１，２と同様の作用効果を奏する他に、以下に示すことが言える。すなわち、例えばモータ６の回生運転が多くなるような状況では、回生電力によって直流電源が蓄電されて直流電源電圧が高めになる期間が長くなるため、例えば第１電圧を平均電圧Ｖ_aveに設定した場合と比較すると、よりモータ６の運転状況に対応した駆動制御をできる可能性がある。

【0073】

以上、本発明において、記載された具体例に対してのみ詳細に説明したが、本発明の技術思想の範囲で多彩な変更等が可能であることは、当業者にとって明白なことであり、このような変更等が特許請求の範囲に属することは当然のことである。

【符号の説明】

【0074】

１０…制御装置
１…トルク制御部
１１…電圧マップ部
１２…電圧比較部
１３…電流指令導出部
５…インバータ
６…モータ

【要約】

【課題】必要性の低い補間処理を実施しないように抑制して総合効率向上に貢献する技術を提供する。
【解決手段】インバータ５によるモータ６の駆動制御が可能な直流電源電圧の制御可能電圧範囲のうち、任意の第１，第２電圧でモータ６の運転を行った場合のｄ軸，ｑ軸電流指令Ｉ_d^*，Ｉ_q^*により、第１，第２電流指令テーブルＴｂ１，Ｔｂ２を作成する。また、前記制御可能電圧範囲のうち、回転数ωおよびトルク指令Ｔ^*毎におけるモータ６の運転に必要な最小限電圧値を、比較用電圧値Ｖ_coとして適用する。そして、回転数ωおよびトルク指令Ｔ^*に対応した比較用電圧値Ｖ_coと、インバータの直流電源電圧の検出電圧値Ｖ_dcと、の比較結果に基づいて補間処理の要否を判断し、補間処理をしていないｄ軸，ｑ軸電流指令Ｉ_d^*，Ｉ_q^*、または補間処理ｄ軸，ｑ軸電流指令Ｉ_d^*，Ｉ_q^*を適宜導出して出力する。
【選択図】図２

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】