特開 2022-154706 回転電機制御システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022154706

(43)【公開日】2022-10-13

(54)【発明の名称】回転電機制御システム

(51)【国際特許分類】

   H02P 21/05 20060101AFI20221005BHJP

【ＦＩ】

H02P21/05

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021057865

(22)【出願日】2021-03-30

(71)【出願人】

【識別番号】000000011

【氏名又は名称】株式会社アイシン

(74)【代理人】

【識別番号】110001818

【氏名又は名称】特許業務法人Ｒ＆Ｃ

(72)【発明者】

【氏名】島田 有礼

(72)【発明者】

【氏名】山下 大輔

(72)【発明者】

【氏名】長永 解人

(72)【発明者】

【氏名】サハ スブラタ

【テーマコード（参考）】

5H505

【Ｆターム（参考）】

5H505AA16

5H505BB04

5H505CC04

5H505DD08

5H505EE41

5H505EE49

5H505GG04

5H505HA09

5H505HB01

5H505JJ09

5H505JJ24

5H505JJ26

5H505LL22

5H505LL58

(57)【要約】

【課題】回転電機の電流フィードバック制御において適切に当該回転電機に生じる振動及び振動によるノイズを抑制する。
【解決手段】回転電機制御システムは、回転電機の目標トルクに基づいて基本電流指令を設定する基本電流指令設定部と、基本電流指令に重畳される補正電流指令を設定する補正電流指令設定部とを備え、補正電流指令は、低減対象のトルクリップルに応じた周波数であって互いに異なる周波数の交流電流である第１補正電流指令と第２補正電流指令とを含み、補正対象領域Ｈとして、第１補正電流指令が設定される第１領域Ｈ６と第２補正電流指令が設定される第２領域Ｈ１２とが設定され、第１領域Ｈ６と第２領域Ｈ１２とは、一部が重複して設定されている。
【選択図】図７

【特許請求の範囲】

【請求項1】

Ｎ相交流（Ｎは任意の自然数）で駆動される永久磁石型の回転電機を制御対象として、永久磁石による界磁磁束の方向に沿ったｄ軸と前記ｄ軸に直交するｑ軸との直交ベクトル座標系において電流フィードバック制御を行う回転電機制御システムであって、
前記回転電機に流す電流の指令値である電流指令としての基本電流指令を、前記回転電機の目標トルクに基づいて設定する基本電流指令設定部と、
前記回転電機のトルクリップルを低減するために前記基本電流指令に重畳される補正電流指令を設定する補正電流指令設定部と、を備え、
前記補正電流指令は、低減対象の前記トルクリップルに応じた周波数であって、互いに異なる周波数の交流電流の指令である第１補正電流指令と第２補正電流指令とを含み、
前記目標トルクと前記回転電機の回転速度とに応じて前記補正電流指令が設定される補正対象領域として、第１領域と第２領域とが設定され、
前記補正電流指令設定部は、前記第１領域において前記補正電流指令として前記第１補正電流指令を設定し、前記第２領域において前記補正電流指令として前記第２補正電流指令を設定し、
前記第１領域と前記第２領域とは、一部が重複して設定されている、回転電機制御システム。

【請求項2】

前記補正電流指令の周波数は、Ｍを任意の自然数として、前記Ｎ相交流の基本周波数の（２ＮＭ）次高調波周波数であり、
前記第１補正電流指令の周波数は、Ｍが１の場合の（２Ｎ）次高調波周波数であり、
前記第２補正電流指令の周波数は、Ｍが２の場合の（４Ｎ）次高調波周波数である、請求項１に記載の回転電機制御システム。

【請求項3】

前記第１補正電流指令の周波数は、前記第２補正電流指令の周波数よりも低く、
前記第１領域の回転速度の上限は、前記第２領域の回転速度の上限よりも高く、
前記第１領域のトルクの下限は、前記第２領域のトルクの下限よりも高い、請求項１又は２に記載の回転電機制御システム。

【請求項4】

前記第１領域の外縁及び前記第２領域の外縁にヒステリシスが設定されている、請求項１から３の何れか一項に記載の回転電機制御システム。

【請求項5】

前記第１領域の回転速度の下限と前記第２領域の回転速度の下限とは、ゼロよりも高い回転速度である、請求項１から４の何れか一項に記載の回転電機制御システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、永久磁石型の回転電機を制御対象として、ｄｑ軸直交ベクトル座標系において電流フィードバック制御を行う回転電機制御システムに関する。

【背景技術】

【0002】

交流で駆動される永久磁石型の回転電機においては、周方向加振力（周方向のトルク変動であるトルクリップル）や径方向加振力（永久磁石とステータとの間で生じる吸引力及び反発力による力）により振動を生じる場合がある。この振動は、例えば可聴音の発生源となる場合があるため、回転電機の振動を軽減することが重要である。３相交流型の回転電機の場合、電気角の６次高調波に起因する周方向加振力や径方向加振力の影響が大きいことが知られている。特開２０１７－１１８７２６号公報には、永久磁石の磁界の方向であるｄ軸と、ｄ軸に直交するｑ軸とのベクトル座標系において回転電機に流れる電流をフィードバック制御するシステムにおいて、そのような６次の周方向加振力や径方向加振力を低減する技術が開示されている。これによれば、径方向加振力を抑制する補正値によりｄ軸ｑ軸の一方の電流指令を補正すると共に、周方向加振力を補正する補正値によりｄ軸ｑ軸の電流指令を補正する（［００８８］～［００９１］、［００９８］、［０１０５］等）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１７－１１８７２６公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記の文献では、３相交流型の回転電機の場合に、加振力への影響が大きい電気角の６次高調波に着目して加振力を低減させている。但し、加振力を生じさせる周波数は、６次高調波だけではない。従って、加振力をさらに低減させてノイズの発生を抑制する上では、まだ、改善の余地がある。また、上記のような補正用の電流指令により、加振力が低減される回転電機の動作領域が回転電機のトルクと回転速度とによって規定されるような場合には、低減対象の周波数によって加振力の低減効果が異なる可能性もある。

【0005】

上記に鑑みて、回転電機の電流フィードバック制御において適切に当該回転電機に生じる振動及び振動によるノイズを抑制する技術の提供が望まれる。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記に鑑みた回転電機制御システムは、Ｎ相交流（Ｎは任意の自然数）で駆動される永久磁石型の回転電機を制御対象として、永久磁石による界磁磁束の方向に沿ったｄ軸と前記ｄ軸に直交するｑ軸との直交ベクトル座標系において電流フィードバック制御を行う回転電機制御システムであって、前記回転電機に流す電流の指令値である電流指令としての基本電流指令を、前記回転電機の目標トルクに基づいて設定する基本電流指令設定部と、前記回転電機のトルクリップルを低減するために前記基本電流指令に重畳される補正電流指令を設定する補正電流指令設定部と、を備え、前記補正電流指令は、低減対象の前記トルクリップルに応じた周波数であって、互いに異なる周波数の交流電流の指令である第１補正電流指令と第２補正電流指令とを含み、前記目標トルクと前記回転電機の回転速度とに応じて前記補正電流指令が設定される補正対象領域として、第１領域と第２領域とが設定され、前記補正電流指令設定部は、前記第１領域において前記補正電流指令として前記第１補正電流指令を設定し、前記第２領域において前記補正電流指令として前記第２補正電流指令を設定し、前記第１領域と前記第２領域とは、一部が重複して設定されている。

【0007】

トルクリップルに起因する振動の周波数は、回転電機の回転速度に応じて異なる。従って、トルクリップルに起因する振動が、人間にとって耳障りな可聴音の原因となるか否かは、回転電機の回転速度に関係する。また、トルクが小さい場合にはトルクリップルも小さくなって可聴音のノイズも小さくなり、トルクが大きい場合にはトルクリップルによる可聴音のノイズが大きくなる。従って、目標トルクと回転電機の回転速度とに応じて設定された補正対象領域において補正電流指令を適切に設定することによって、回転電機に生じる振動及び振動によるノイズを抑制することができる。ここで、第１補正電流指令と第２補正電流指令とは、互いに異なる周波数の交流電流の指令であるから、それぞれの補正電流指令が設定される第１領域と第２領域とが設定されることにより、第１補正電流指令及び第２補正電流指令によって効果的に回転電機に生じる振動及び振動によるノイズを抑制することができる。さらに、第１領域と第２領域とが重複している領域では第１補正電流指令と第２補正電流指令との双方が設定されるため、複数の周波数成分の振動を抑制することが好ましい領域では、適切に当該振動を低減させることができる。一方、第１領域における第２領域と重複していない領域では第１補正電流指令のみが設定され、第２領域における第１領域と重複していない領域では第２補正電流指令のみが設定される。つまり、振動の抑制が必要ないにも拘わらず不要な補正電流が流れることによって生じる損失等の増加を抑制しつつ、抑制な必要な振動については適切に低減させることができる。即ち、本構成によれば、回転電機の電流フィードバック制御において適切に当該回転電機に生じる振動及び振動によるノイズを抑制することができる。

【0008】

回転電機制御システムのさらなる特徴と利点は、図面を参照して説明する例示的且つ非限定的な実施形態についての以下の記載から明確となる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】回転電機駆動装置の構成を模式的に示すブロック図

【図2】回転電機駆動装置の中核となる回転電機制御装置の構成を模式的に示すブロック図

【図3】回転電機制御装置における電流制御部の周辺の模式的な制御ブロック図

【図4】回転電機の実トルクの一例を示す波形図

【図5】高調波のリップル成分と逆位相のリップル低減トルクの一例を示す波形図

【図6】ｄｑ軸直交座標系におけるトルクと電流指令との関係を示す図

【図7】トルク及び回転速度に基づく回転電機の動作領域における補正領域を示す図

【図8】６次高調波に起因するノイズの音圧とトルクリップルの低減効果を示すグラフ

【図9】１２次高調波に起因するノイズの音圧とトルクリップルの低減効果を示すグラフ

【図10】電流制御部における周波数とゲインとの関係を示す特性図

【図11】トルク指令と出力トルクとの関係の一例を示す波形図

【図12】電流制御部における周波数とゲインとの関係を示す特性図

【図13】電流制御部における周波数とゲインとの関係を示す特性図

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、回転電機制御システムの実施形態を図面に基づいて説明する。回転電機制御システムは、例えば、車両の駆動力源となる回転電機を制御対象として、電流フィードバック制御を行う。図１のブロック図は、回転電機制御装置１０（MG-CTRL）を含む回転電機駆動装置１００のシステム構成を模式的に示している。また、図２のブロック図は、回転電機駆動装置１００の中核となる回転電機制御装置１０のシステム構成を模式的に示している。また、図３の制御ブロック図は、回転電機制御装置１０における電流制御部２の周辺の模式的な構成を示している。尚、広義には回転電機駆動装置１００が回転電機制御システムに相当し、狭義には回転電機制御装置１０が回転電機制御システムに相当する。

【0011】

回転電機制御システムによる駆動対象の回転電機８０は、ステータコア８５にＮ相（Ｎは任意の自然数）のステータコイル８３が配置されたステータ８１と、ロータコア８６に永久磁石８４が配置されたロータ８２とを有する埋め込み永久磁石型回転電機（IPMSM : Interior Permanent Magnet Synchronous Motor）である。図１には、８つの磁極（４つのＮ極及び４つのＳ極）を備えた８極（４極対）のロータ８２を例示しているが、これは模式的なものであって発明を限定するものではない。ステータ８１についても同様であり、図１は３相のステータコイル８３が中性点で短絡された形態を例示しているが、相数や結線の方法、また、ステータコイル８３の巻き方等は発明を限定するものではない。尚、回転電機８０は、電動機としても発電機としても機能することができる。回転電機８０が電動機と機能するとき、回転電機８０は力行状態であり、回転電機８０が発電機として機能するとき、回転電機８０は回生状態である。

【0012】

図１に示すように、回転電機駆動装置１００は、電圧型のインバータ５０を備えている。インバータ５０は、交流の回転電機８０及び直流電源４１に接続されて、複数相の交流と直流との間で電力を変換する。直流電源４１は、例えば、リチウムイオン電池などの充電可能な二次電池（バッテリ）や、電気二重層キャパシタなどにより構成されている。回転電機８０が、車両の駆動力源の場合、直流電源４１は、大電圧大容量の直流電源であり、定格の電源電圧は、例えば２００～４００［Ｖ］である。インバータ５０の直流側には、正極と負極との間の電圧（直流リンク電圧Ｖｄｃ）を平滑化する平滑コンデンサ（直流リンクコンデンサ４２）が備えられている。

【0013】

インバータ５０は、複数のスイッチング素子５１を有して構成される。スイッチング素子５１には、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）やパワーＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）やＳｉＣ－ＭＯＳＦＥＴ（Silicon Carbide - Metal Oxide Semiconductor FET）やＳｉＣ－ＳＩＴ（SiC - Static Induction Transistor）、ＧａＮ－ＭＯＳＦＥＴ（Gallium Nitride - MOSFET）などの高周波での動作が可能なパワー半導体素子を適用すると好適である。図１には、スイッチング素子５１としてＩＧＢＴが用いられる形態を例示している。尚、各スイッチング素子５１には、負極から正極へ向かう方向（下段側から上段側へ向かう方向）を順方向として、並列にフリーホイールダイオード５３が備えられている。

【0014】

図１に示すように、インバータ５０は、回転電機制御装置１０により制御される。回転電機制御装置１０は、マイクロコンピュータ等の論理回路を中核部材として構築されている。例えば、回転電機制御装置１０は、上位の制御装置の１つである車両制御装置９０（VHL-CTRL）等の他の制御装置等から要求信号として提供される回転電機８０の目標トルク（トルク指令Ｔ^＊：図２等参照）に基づいて、ベクトル制御法を用いた電流フィードバック制御を行って、インバータ５０を介して回転電機８０を駆動する。ベクトル制御法では、交流モータの３相（Ｎ相）各相のステータコイル８３に流れる電流（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ：図２参照）を、ロータ８２に配置された永久磁石８４が発生する磁界の方向であるｄ軸と、ｄ軸に直交する方向（磁界の向きに対して電気角でπ／２進んだ方向）のｑ軸とのベクトル成分に座標変換してフィードバック制御を行う。座標変換先の座標系をｄｑ軸直交座標系と称する。

【0015】

回転電機８０の各相のステータコイル８３を流れる実電流は電流センサ４３により検出され、回転電機制御装置１０はその検出結果を取得する。尚、ここでは３相の交流電流を検出する形態を例示しているが、例えば３相交流の場合には３相は平衡しており、その瞬時値の和はゼロであるから２相のみの電流を検出して残りの１相は回転電機制御装置１０が演算によって取得してもよい。また、回転電機８０のロータ８２の各時点での磁極位置θ（電気角）やロータ８２の回転速度（角速度ω）は、例えばレゾルバなどの回転センサ４４により検出され、回転電機制御装置１０はその検出結果を取得する。回転電機制御装置１０は、電流センサ４３及び回転センサ４４の検出結果を用いて、電流フィードバック制御を実行する。

【0016】

図２に示すように、回転電機制御装置１０は、電流フィードバック制御のために種々の機能部を有して構成されており、各機能部は、マイクロコンピュータ等のハードウエアとソフトウエア（プログラム）との協働により実現される。本実施形態では、回転電機制御装置１０は、トルク制御部（MTPA: Maximum Torque per Ampere Control）１と、電流制御部（Current Control）２と、２相３相座標変換部３と、３相２相座標変換部４と、変調部５（PWM）と、補正電流指令設定部６（高調波マップ（Harmonic MAP））とを備えている。

【0017】

トルク制御部１は、車両制御装置９０から伝達されるトルク指令Ｔ^＊（目標トルク）に基づいて、回転電機８０のステータコイル８３に流す目標電流（基本電流指令Ｉｄｑ^＊）を設定する。即ち、トルク制御部１は、基本電流指令設定部に相当する。上述したように、回転電機制御装置１０は、ｄｑ軸直交ベクトル座標系において回転電機８０をフィードバック制御するので、トルク制御部１は、基本電流指令Ｉｄｑ^＊として、ｄ軸基本電流指令Ｉｄ^＊及びｑ軸基本電流指令Ｉｑ^＊を演算する。後述するように、本実施形態では、基本電流指令Ｉｄｑ^＊に補正電流指令Ｉｄｑｈ^＊が重畳された補正後電流指令Ｉｄｑ^＊＊が後段の制御対象となる。即ち、補正後電流指令Ｉｄｑ^＊＊は、電流制御部２の制御対象の対象電流指令に相当する。

【0018】

電流制御部２は、補正後電流指令Ｉｄｑ^＊＊とステータコイル８３を流れる実電流（ｄ軸電流Ｉｄ、ｑ軸電流Ｉｑ）との偏差に基づいて、インバータ５０に印加する電圧の指令である電圧指令Ｖｄｑ^＊を演算する。電流センサ４３（SEN-I）により検出されるのは、ステータコイル８３を流れる３相の実電流（Ｕ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、Ｗ相電流Ｉｗ）である。３相の実電流は、３相２相座標変換部４においてｄｑ軸ベクトル座標系の２相の電流（ｄ軸電流Ｉｄ、ｑ軸電流Ｉｑ）に変換される。３相２相座標変換部４は、回転センサ４４（SEN-R）により検出されたロータ８２の各時点での磁極位置θ（電気角）に基づいて、座標変換を行う。

【0019】

電流制御部２は、ｄ軸の電流指令（ここでは補正後ｄ軸電流指令Ｉｄ^＊＊）とｄ軸電流Ｉｄとの偏差及び回転速度（角速度ω）に基づいてｄ軸電圧指令Ｖｄ^＊を演算すると共に、ｑ軸の電流指令（ここでは補正後ｑ軸電流指令Ｉｑ^＊＊）とｑ軸電流Ｉｑとの偏差及び回転速度（角速度ω）に基づいてｑ軸電圧指令Ｖｑ^＊を演算する。尚、図３を参照して後述するように、本実施形態では、電流制御部２が比例積分制御器（PI）を備えて構成されている形態を例示しているが、電流制御部２は、比例積分微分制御器（PID）を備えて構成されていてもよい。

【0020】

２相３相座標変換部３は、ｄｑ軸ベクトル座標系の２相の電圧指令Ｖｄｑ^＊（ｄ軸電圧指令Ｖｄ^＊、ｑ軸電圧指令Ｖｑ^＊）を３相のインバータ５０に対応した３相の電圧指令（Ｕ相電圧指令Ｖｕ^＊、Ｖ相電圧指令Ｖｖ^＊、Ｗ相電圧指令Ｖｗ^＊）に座標変換する。変調部５は、３相の電圧指令（Ｕ相電圧指令Ｖｕ^＊、Ｖ相電圧指令Ｖｖ^＊、Ｗ相電圧指令Ｖｗ^＊）のそれぞれに基づいて、インバータ５０の３相のスイッチング制御信号（Ｕ相スイッチング制御信号Ｓｕ、Ｖ相スイッチング制御信号Ｓｖ、Ｗ相スイッチング制御信号Ｓｗ）を生成する。ここでは、変調部５がパルス幅変調（PWM : Pulse Width Modulation）によりスイッチング制御信号を生成する形態を例示している。尚、図２においては、３つのスイッチング制御信号（Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗ）に簡略化しているが、変調部５は、インバータ５０の６つのスイッチング素子５１に対応して、６つのスイッチング制御信号（Ｕ相上段側スイッチング制御信号、Ｕ相下段側スイッチング制御信号、・・・）を生成する。

【0021】

図１及び図２に示すように、インバータ５０を構成する各スイッチング素子５１の制御端子（例えばＩＧＢＴのゲート端子）は、ドライブ回路１５（DRV-CCT）を介して回転電機制御装置１０に接続されており、各スイッチング素子５１はそれぞれ個別にスイッチング制御される。上述したように、スイッチング制御信号を生成する回転電機制御装置１０は、マイクロコンピュータなどを中核として構成され、その動作電圧は、例えば５［Ｖ］や３．３［Ｖ］である。一方、インバータ５０は、上述したように定格の電源電圧が例えば２００～４００［Ｖ］の直流電源４１に接続されており、スイッチング素子５１の制御端子には、例えば１５～２０［Ｖ］の駆動信号を入力する必要がある。ドライブ回路１５は、回転電機制御装置１０が生成したスイッチング制御信号の駆動能力（例えば電圧振幅や出力電流など、後段の回路を動作させる能力）をそれぞれ高めて、インバータ５０に中継する。

【0022】

ところで、埋め込み永久磁石型の回転電機８０は、ロータ８２が回転する際に磁束鎖交数が変化することによって、トルクリップルが発生する。即ち、図１に示す周方向Ｃにおいて加振力（トルクリップル）が生じる。また、ステータコア８５と永久磁石８４との間の吸引力及び反発力により、図１に示す径方向Ｒにおいてもトルクに変動が発生する。この径方向Ｒの加振力は、径方向加振力である。これらの加振力によりロータ８２が振動すると、可聴音を発生させる場合がある。この可聴音はユーザーにとって耳障りな場合があるため、これらの加振力が軽減されることが好ましい。可聴音に関しては、周方向加振力であるトルクリップルの寄与が大きく、本実施形態では、トルクリップルを打ち消すようなトルクを発生させることによってトルクリプルを低減させている。上述した補正後電流指令Ｉｄｑ^＊＊は、トルクリップルを打ち消すためのトルクを発生させる補正電流指令Ｉｄｑｈ^＊が、基本電流指令Ｉｄｑ^＊に重畳された指令である。

【0023】

図２に示すように、本実施形態の回転電機制御装置１０は、回転電機８０のトルクリップルを低減するために基本電流指令Ｉｄｑ^＊に重畳される補正電流指令Ｉｄｑｈ^＊を設定する補正電流指令設定部６を備える。補正電流指令設定部６は、トルク指令Ｔ^＊及び磁極位置θを引数とするマップ（高調波マップ（Harmonic MAP））を備えて構成されている。

【0024】

上述したように、ｄ軸補正電流指令Ｉｄｈ^＊及びｑ軸補正電流指令Ｉｑｈ^＊は、トルク制御部１が設定したｄ軸基本電流指令Ｉｄ^＊及びｑ軸基本電流指令Ｉｑ^＊にそれぞれ重畳される。電流制御部２は、補正後ｄ軸電流指令Ｉｄ^＊＊とｄ軸電流Ｉｄとの偏差及び回転速度（角速度ω）に基づいてｄ軸電圧指令Ｖｄ^＊を演算すると共に、補正後ｑ軸電流指令Ｉｑ^＊＊とｑ軸電流Ｉｑとの偏差及び回転速度（角速度ω）に基づいてｑ軸電圧指令Ｖｑ^＊を演算する。これにより、回転電機８０は、トルクリップルが低減されたトルクを出力することができる。

【0025】

加振力を低減するための補正トルクは、図４に示すような回転電機８０の実トルクＴから抽出される高調波トルク成分（トルクリップル）の内、周方向加振力の（２ＮＭ）次高調波トルク成分（Ｍは任意の自然数）の逆位相のトルクである。本実施形態では、交流の相数を示すＮは３であるから、例えば“Ｍ＝１”とした場合は、実トルクＴから抽出される高調波トルク成分の内、６次高調波トルク成分の逆位相のトルクが補正トルクとなる。図５の実線の波形は、図４に示す実トルクＴから抽出された（２ＮＭ）次高調波トルク成分（トルクリップル）を表しており、一点鎖線の波形は、（２ＮＭ）次高調波トルク成分の逆位相の補正トルクを示している。

【0026】

補正電流指令Ｉｄｑｈ^＊の位相は、補正トルクの位相がトルクリップルの位相と１８０度異なるように設定されている。また、図５に示す例では、トルクリップルの振幅と、補正トルクの振幅とが同等である。このように、トルクリップルの位相と補正トルクの位相とが１８０度異なり、振幅が同等であると、補正トルクとトルクリップルとが相殺されて、ほぼ全てのトルクリップルが低減される。

【0027】

ここで、図５に示すように、補正トルクの大きい側のピーク値を第１トルクＴ１とし、補正トルクの小さい側のピーク値を第２トルクＴ２とし、補正トルクの平均値を平均補正トルクＴａｖとする。平均補正トルクＴａｖは、補正トルクや回転電機８０の実トルクＴの直流成分に対応する。トルク指令Ｔ^＊に基づく電流フィードバック制御が適切に実行されている場合には、補正トルクに影響されることなく、回転電機８０の出力トルクはトルク指令Ｔ^＊（目標トルク）にほぼ等しい値となる。

【0028】

ところで、上述したように、基本電流指令Ｉｄｑ^＊は直流電流であるが、補正電流指令Ｉｄｑｈ^＊は交流電流である。従って、補正後電流指令Ｉｄｑ^＊＊は、直流成分と交流成分とを有する。一般的な電流制御部２は比例積分制御器（PI）を備えて構成されているが、比例積分制御器は高い周波数に対する応答性に限界がある。つまり、補正電流指令Ｉｄｑｈ^＊に相当する交流成分に関して電流制御が十分に追従しない可能性がある。このため、本実施形態では、電流制御部２が、基本電流指令Ｉｄｑ^＊に相当する直流成分に対する電流制御を行う第１電流制御部２０と、補正電流指令Ｉｄｑｈ^＊に相当する交流成分に対する電流制御を行う第２電流制御部２１とを備えている。第１電流制御部２０は、一般的な電流制御部と同様に、比例積分制御器（PI）により構成されている。

【0029】

第２電流制御部２１は、補正電流指令Ｉｄｑｈ^＊に相当する交流成分を直流成分に座標変換して、比例積分制御を行い、直流成分を交流成分に逆座標変換することによって、補正電流指令Ｉｄｑｈ^＊に対して電流制御を行う。図３に示すように、第２電流制御部２１は、ｄｑ軸直交ベクトル座標系からγδ軸直交座標系へ補正電流指令Ｉｄｑｈ^＊に相当する交流成分を座標変換し、ローパスフィルタを介した後、比例積分制御を行い、γδ軸直交座標系からｄｑ軸直交ベクトル座標系へ逆座標変換することによって、補正電流指令Ｉｄｑｈ^＊に対して電流制御を行う。第２電流制御部２１は、補正電流指令Ｉｄｑｈ^＊に対してｄｑ軸電流Ｉｄｑの位相が進んでいる場合と、遅れている場合とのそれぞれに対応するように、２系統（２２～２５のパス、２６～２９のパス）備えられている。それぞれ、符号“２２”、“２６”は座標変換部、“２３”、“２７”はローパスフィルタ（LPF）、“２４”、“２８”は比例積分制御器（PI）、“２５”、“２９”は逆座標変換部である。

【0030】

図６は、ｄｑ軸直交座標系におけるトルクと基本電流指令Ｉｄｑ^＊との関係を示している。図６において符号“３０”で示す曲線は、ｄｑ軸直交ベクトル座標系において一定のトルクを出力可能なｄ軸電流とｑ軸電流との組み合わせ（ｄｑ直交ベクトル座標系における電流のベクトル軌跡）を表す等トルクラインである。符号“３１”は上述した第１トルクＴ１の等トルクライン３０である第１等トルクラインであり、符号“３２”は第２トルクＴ２の等トルクライン３０である第２等トルクラインである。また、符号“３３”は上述した回転電機８０の目標トルク（トルク指令Ｔ^＊）に相当する基準トルクＴ０の等トルクライン３０である基準等トルクラインである。

【0031】

符号“６０”は、回転電機８０を標準的な条件で制御する際（以下この制御を“基本制御”と称する）のｄ軸電流とｑ軸電流との組み合わせ（ｄｑ直交ベクトル座標系における電流のベクトル軌跡）を示す基本制御ラインである。一般的に、基本制御ライン６０は、ｄｑ軸直交ベクトル座標系において任意のトルクを出力するために最適なｄ軸電流とｑ軸電流との組み合わせを示すベクトル軌跡である。一例として、基本制御ライン６０は、最も高い効率で各トルクを出力可能なｄ軸電流とｑ軸電流との組み合わせのベクトル軌跡を示す最大トルクラインや最大効率ラインとすることができる。トルク制御部１は、このようなベクトル軌跡を示す基本電流指令Ｉｄｑ^＊を設定する機能部ということができる。

【0032】

例えば、トルクリップルの低減を考慮しない場合、つまり、単純にトルク指令Ｔ^＊に応じてｄ軸基本電流指令Ｉｄ^＊及びｑ軸基本電流指令Ｉｑ^＊を設定する場合には、図６に示す基準点Ｐ０における電流値が設定される。この基準点Ｐ０は、ｄｑ軸直交ベクトル座標系において、基本制御ライン６０とトルク指令Ｔ^＊（目標トルク）に対応した等トルクライン（この場合は基準等トルクライン３３）との交点である。本実施形態においては、トルクリップルを低減するため、図５を参照して上述したように、補正トルクを出力可能な補正電流指令Ｉｄｑｈ^＊を、ｄ軸基本電流指令Ｉｄ^＊及びｑ軸基本電流指令Ｉｑ^＊に重畳させる。つまり、ｄｑ軸直交ベクトル座標系において直流成分であるｄ軸基本電流指令Ｉｄ^＊及びｑ軸基本電流指令Ｉｑ^＊（トルク指令Ｔ^＊に応じた電流指令Ｉｄｑ^＊）のそれぞれに対して、交流成分（ここでは（２ＮＭ）次高調波成分）によって構成されるｄ軸補正電流指令Ｉｄｈ^＊及びｑ軸補正電流指令Ｉｑｈ^＊がそれぞれ重畳される。

【0033】

例えば、補正トルクは、平均補正トルクＴａｖ（基準トルクＴ０）を経由して第１トルクＴ１と第２トルクＴ２との間で振動するトルクである。補正トルクを出力するためのｄ軸補正電流指令Ｉｄｈ^＊及びｑ軸補正電流指令Ｉｑｈ^＊のｄｑ軸直交ベクトル座標系におけるベクトル軌跡は、基準点Ｐ０を通って、例えば第１等トルクライン３１と第２等トルクライン３２とを結ぶ直線（線分）である。基準点Ｐ０を通るこの直線を以下、補正直線Ｋと称する。また、第１等トルクライン３１と補正直線Ｋとの交点を第１交点Ｐ１、第２等トルクライン３２と補正直線Ｋとの交点を第２交点Ｐ２と称する。

【0034】

補正直線Ｋは、原理的には無限に設定することができる。図６には、３本の補正直線Ｋ（Ｋ１１，Ｋ１２，Ｋ１３）を例示している。第１補正直線Ｋ１１は、ｑ軸に沿って電流を変化させてトルクを変化させた形態、第２補正直線Ｋ１２は、ｄ軸に沿って電流を変化させてトルクを変化させた形態、第３補正直線Ｋ１３は、ｄ軸及びｑ軸に対して傾斜した方向に沿って電流を変化させてトルクを変化させた形態を示している。

【0035】

補正電流指令Ｉｄｑｈ^＊のベクトル軌跡が第１補正直線Ｋ１１の場合、補正電流指令Ｉｄｑｈ^＊はｑ軸補正電流指令Ｉｑｈ^＊のみによって構成される。第１補正直線Ｋ１１は、ｑ軸と平行であるから、ｄ軸補正電流指令Ｉｄｈ^＊は一定値であり、その値は、トルク指令Ｔ^＊に応じたｄ軸基本電流指令Ｉｄ^＊の値（基準点Ｐ０におけるｄ軸電流の値）である。補正電流指令Ｉｄｑｈ^＊のベクトル軌跡が第２補正直線Ｋ１２の場合、補正電流指令Ｉｄｑｈ^＊はｄ軸補正電流指令Ｉｄｈ^＊のみによって構成される。第２補正直線Ｋ１２は、ｄ軸と平行であるから、ｑ軸補正電流指令Ｉｑｈ^＊は一定値であり、その値は、基準点Ｐ０におけるｑ軸電流の値である。補正電流指令Ｉｄｑｈ^＊のベクトル軌跡が第３補正直線Ｋ１３となる場合、補正電流指令Ｉｄｑｈ^＊はｄ軸補正電流指令Ｉｄｈ^＊及びｑ軸補正電流指令Ｉｑｈ^＊の双方によって構成される。尚、補正直線Ｋを適切に設定することによって、周方向Ｃにおける加振力（トルクリップル）と、径方向Ｒの加振力とを低減させることができる。

【0036】

補正電流指令Ｉｄｑｈ^＊は、複数の（２ＮＭ）次高調波トルク成分を低減対象として設定することができる。本実施形態のように、Ｎ相の交流が３相の交流であり、Ｍが１の場合には、６次高調波トルク成分となり、Ｍが２の場合には、１２次高調波トルク成分となる。また、補正直線Ｋは、高調波トルク成分の次数に応じて異なるものであってもよい。例えば、６次高調波トルク成分と１２次高調波トルク成分とを低減対象とする場合、６次高調波トルク成分に対する補正直線Ｋと、１２次高調波成分に対する補正直線Ｋとが異なる補正直線Ｋであってもよい。本実施形態では、互いに異なる複数の高調波トルク成分が低減対象となる形態を例示する。ここで、異なる複数の高調波トルク成分とは、６次高調波トルク成分及び１２次高調波トルク成分である。

【0037】

また、補正電流指令Ｉｄｑｈ^＊の振幅及び位相は、回転電機８０のトルク（トルク指令Ｔ^＊）に応じて異なる。即ち、補正電流指令Ｉｄｑｈ^＊は、低減対象のトルクリップルに応じた周波数であって、回転電機８０のトルク指令Ｔ^＊に応じて位相及び振幅が異なる交流電流である。そして、上述したように、互いに異なる複数の高調波トルク成分（６次高調波トルク成分及び１２次高調波トルク成分）が低減対象となる形態を例示する。

【0038】

ところで、補正トルクはトルクリップルによる振動が可聴音となることを抑制するために出力される。トルクリップルの周波数は、回転電機８０の回転速度に応じて異なり、また、可聴音となる周波数は２０［Ｈｚ］～２０［ｋＨｚ］程度であり、特に１［ｋＨｚ］以下の周波数が人間にとって耳障りである。従って、本実施形態では、補正電流指令設定部６は、回転電機８０の回転速度が予め規定された補正対象回転速度の場合に、補正電流指令Ｉｄｑｈ^＊を設定する。図７は、トルク及び回転速度に基づく回転電機８０の動作領域における補正対象領域Ｈ（第１領域Ｈ６，第２領域Ｈ１２）を示している。詳細は後述するが、補正対象領域Ｈは、補正電流指令Ｉｄｑｈ^＊が設定される上限の回転速度と下限の回転速度との間に設定されている。尚、ここでは、回転電機８０が力行動作する場合（トルクが正）における補正対象領域Ｈを例示しているが、回転電機８０が回生動作する場合（トルクが負）における補正対象領域Ｈも同様に設定することができる。

【0039】

トルクリップルに起因する振動の周波数は、ロータ８２の構造（極対数）、ロータ８２の回転速度、トルクリップルの高調波の周波数に応じて、下記式（１）によって定まる。
本実施形態では、回転電機８０のロータ８２が４極対である。ここで、回転電機８０の回転速度が１０００［ｒｐｍ］の場合、６次高調波に起因する振動の周波数は、下記式（２－１）に示すように４００［Ｈｚ］となり、１２次高調波に起因する振動の周波数は、下記式（３－１）に示すように８００［Ｈｚ］となる。

【0040】

振動周波数[Hz] = 回転速度[rpm]・（極対数／60[sec]）・2MN ・・・（１）
400 [Hz] = 1000 [rpm] ・ (4 / 60 [sec])・6 ・・・（２－１）
800 [Hz] = 1000 [rpm] ・ (4 / 60 [sec])・12 ・・・（３－１）

【0041】

また、回転電機８０の回転速度が２５００［ｒｐｍ］の場合、６次高調波に起因する振動の周波数は、下記式（２－２）に示すように１０００［Ｈｚ］となり、１２次高調波に起因する振動の周波数は、下記式（３－２）に示すように２０００［Ｈｚ］となる。

【0042】

1000 [Hz] = 2500 [rpm] ・ (4 / 60 [sec])・6 ・・・（２－２）
2000 [Hz] = 2500 [rpm] ・ (4 / 60 [sec])・12 ・・・（３－２）

【0043】

上述したように、補正トルクはトルクリップルによる振動が可聴音となることを抑制するために出力される。そして、可聴音となる周波数は２０［Ｈｚ］～２０［ｋＨｚ］程度であり、特に１［ｋＨｚ］以下の周波数が人間にとって耳障りである。式（２－１）、式（３－１）に示すように、回転電機８０の回転速度が１０００［ｒｐｍ］の場合には、６次高調波に起因する振動の周波数も、１２次高調波に起因する振動の周波数も、１［ｋＨｚ］以下である。一方、式（２－２）、式（３－２）に示すように、回転電機８０の回転速度が２５００［ｒｐｍ］の場合には、６次高調波に起因する振動の周波数が１［ｋＨｚ］であるのに対して、１２次高調波に起因する振動の周波数は１［ｋＨｚ］を越えている。即ち、回転電機８０の回転速度が同じであっても、６次高調波に起因する可聴音に比べて、１２次高調波に起因する可聴音の方が人間にとって耳障りではなくなる場合がある。

【0044】

また、トルクが小さい場合にはトルクリップルも小さくなって可聴音のノイズも小さくなる。トルクが大きい場合にはトルクリップルも大きくなるが、当該トルクリップルを抑制するための補正電流の振幅も大きくなり、損失が増大する。従って、補正電流指令設定部６は、回転電機８０のトルク（トルク指令Ｔ^＊）が予め規定された補正対象トルクの場合に、補正電流指令Ｉｄｑｈ^＊を設定する。即ち、補正対象領域Ｈは、補正電流指令Ｉｄｑｈ^＊が設定される上限のトルクと下限のトルクとの間に設定されている（図７参照、詳細は後述する）。

【0045】

上述したように、本実施形態では、互いに異なる複数の高調波トルク成分が低減対象となる。従って、補正電流指令Ｉｄｑｈ^＊は、低減対象のトルクリップルに応じた周波数であって、互いに異なる周波数の交流電流の指令である第１補正電流指令と第２補正電流指令とを含む。そして、図７に示すように、トルク指令Ｔ^＊（目標トルク）と回転電機の回転速度とに応じて補正電流指令Ｉｄｑｈ^＊が設定される補正対象領域Ｈとして、第１領域Ｈ６と第２領域Ｈ１２とが設定されている。補正電流指令設定部６は、第１領域Ｈ６において補正電流指令Ｉｄｑｈ^＊として第１補正電流指令を設定し、第２領域Ｈ１２において補正電流指令Ｉｄｑｈ^＊として前記第２補正電流指令を設定する。図７に示すように、第１領域Ｈ６と第２領域Ｈ１２とは、一部が重複して設定されている。

【0046】

トルクリップルに起因する振動の周波数は、ロータ８２の回転速度に応じて異なる。従って、トルクリップルに起因する振動が、人間にとって耳障りな可聴音の原因となるか否かは、回転電機８０の回転速度に関係する。また、トルクが小さい場合にはトルクリップルも小さくなって可聴音のノイズも小さくなり、トルクが大きい場合にはトルクリップルによる可聴音のノイズが大きくなる。従って、トルク指令Ｔ^＊（目標トルク）と回転電機８０の回転速度とに応じて設定された補正対象領域Ｈにおいて補正電流指令Ｉｄｑｈ^＊が設定されることによって、不要な補正電流が流れることによる損失等の増加を抑制しつつ、回転電機８０に生じる振動及び振動によるノイズを抑制することができる。

【0047】

また、第１補正電流指令と第２補正電流指令とは、互いに異なる周波数の交流電流の指令であるから、それぞれの補正電流指令Ｉｄｑｈ^＊が設定される第１領域Ｈ６と第２領域Ｈ１２とが設定されることにより、第１補正電流指令及び第２補正電流指令によって効果的に回転電機８０に生じる振動及び振動によるノイズを抑制することができる。さらに、第１領域Ｈ６と第２領域Ｈ１２とが重複している領域では第１補正電流指令と第２補正電流指令との双方が設定されるため、複数の周波数成分の振動を抑制することが好ましい領域では、適切に当該振動を低減させることができる。一方、第１領域Ｈ６における第２領域Ｈ１２と重複していない領域では第１補正電流指令のみが設定され、第２領域Ｈ１２における第１領域Ｈ６と重複していない領域では第２補正電流指令のみが設定される。つまり、振動の抑制が必要ないにも拘わらず不要な補正電流が流れることによって生じる損失等の増加を抑制しつつ、抑制な必要な振動については適切に低減させることができる。

【0048】

尚、本実施形態では、補正電流指令Ｉｄｑｈ^＊の周波数は、Ｍを任意の自然数として、Ｎ相交流の基本周波数の（２ＮＭ）次高調波周波数であり、第１補正電流指令の周波数は、Ｍが１の場合の（２Ｎ）次高調波周波数であり、第２補正電流指令の周波数は、Ｍが２の場合の（４Ｎ）次高調波周波数である。ここで、本実施形態では、Ｎは３（３相交流）であるから、第１補正電流指令の周波数は、６次高調波周波数であり、第２補正電流指令の周波数は、１２次高調波周波数である。

【0049】

凸極性の永久磁石型の３相交流回転電機では、最も低次の６次高調波トルク成分がトルクリップルの主要な成分となることが知られている。従って、トルクリップルの主要な成分である６次高調波トルク成分を低減すべく、第１補正電流指令が設定されていると好適である。また、発明者らによる実験やシミュレーションによれば、トルクリップルには、６次高調波の他、１２次高調波、１８次高調波、２４次高調波などの高調波トルク成分が含まれていることが判っている。回転電機８０の振動を抑制する上では、これらの高調波トルク成分も低減させることが好ましい。発明者らによる実験やシミュレーションによれば、６次高調波の次に振動への影響の大きい高調波成分が１２次高調波であることが判った。従って、第２補正電流指令を１２次高調波周波数とすることによって、適切に振動を低減させることができる。

【0050】

図７に示すように、第１補正電流指令が設定される第１領域Ｈ６と、第２補正電流指令が設定される第２領域Ｈ１２とは、一部が重複するように設定されている。図７に例示する形態では、第１領域Ｈ６は、回転電機８０の回転速度が第１下限回転速度Ｒ６Ｌ以上、第１上限回転速度Ｒ６Ｈ以下、且つ、トルク指令Ｔ^＊が第１下限トルクＴ６Ｌ以上、第１上限トルクＴ６Ｈ以下の範囲に設定されている。また第２領域Ｈ１２は、回転電機８０の回転速度が第２下限回転速度Ｒ１２Ｌ以上、第２上限回転速度Ｒ１２Ｈ以下、且つ、トルク指令Ｔ^＊が第２下限トルクＴ１２Ｌ以上、第２上限トルクＴ１２Ｈ以下の範囲に設定されている。そして、本実施形態では、第１上限回転速度Ｒ６Ｈは、第２上限回転速度Ｒ１２Ｈよりも高い。また、第１下限トルクＴ６Ｌは、第２下限トルクＴ１２Ｌよりも高い。更に図示の例では、第１下限回転速度Ｒ６Ｌは、第２下限回転速度Ｒ１２Ｌよりも高い。また、第１上限トルクＴ６Ｈは、第２上限トルクＴ１２Ｈよりも高い。

【0051】

上述したように、補正トルクはトルクリップルによる振動が２０［Ｈｚ］～２０［ｋＨｚ］の可聴音となることを抑制するために出力される。そして、特に１［ｋＨｚ］以下の周波数が人間にとって耳障りである。上記の式（２－１）、式（３－１）に示すように、回転電機８０の回転速度が１０００［ｒｐｍ］の場合には、６次高調波に起因する振動の周波数も、１２次高調波に起因する振動の周波数も、１［ｋＨｚ］以下である。一方、式（２－２）、式（３－２）に示すように、回転電機８０の回転速度が２５００［ｒｐｍ］の場合には、６次高調波に起因する振動の周波数が１［ｋＨｚ］であるのに対して、１２次高調波に起因する振動の周波数は１［ｋＨｚ］を越えている。即ち、６次高調波に起因する振動の周波数は、１２次高調波に起因する振動の周波数に比べて、回転電機８０の回転速度が高い場合に人間にとって耳障りになり易いと言える。このため、本実施形態では、図７に例示するように、第１上限回転速度Ｒ６Ｈは第２上限回転速度Ｒ１２Ｈよりも高くされている。このように、少なくとも、第１領域Ｈ６の回転速度の上限（第１上限回転速度Ｒ６Ｈ）は、第２領域Ｈ１２の回転速度の上限（第２上限回転速度Ｒ１２Ｈ）よりも高く設定されると好適である。

【0052】

ここで、下限の回転速度に関しては、トルクリップルによる振動が２０［Ｈｚ］を超える回転速度に依存するになる。しかし、いわゆる聞こえ始める可聴音については、それほど問題とはならない。また、回転電機８０の回転速度が遅い場合には、インバータ５０のスイッチング周波数の低くなり、インバータ５０の発熱や損失が比較的小さい。ここで、補正電流指令Ｉｄｑｈ^＊に基づく電流が流れると、インバータ５０の発熱や損失が増加することになる。従って、回転速度が低い動作領域（回転速度がゼロに近い領域）は、補正対象領域Ｈに含めないことが好適である。即ち、第１領域Ｈ６の回転速度の下限と第２領域Ｈ１２の回転速度の下限とは、ゼロよりも高い回転速度であるとよい。また、このような観点より、下限の回転速度に関しては、第１領域Ｈ６と第２領域Ｈ１２とで同じであってもよい。例えば、第１領域Ｈ６の回転速度の下限（第１下限回転速度Ｒ６Ｌ）は、第２領域Ｈ１２の回転速度の下限（第２下限回転速度Ｒ１２Ｌ）以上に設定されると好適である。

【0053】

また、上述したように、トルクが大きい場合にはトルクリップルも大きくなるが、当該トルクリップルを抑制するための補正電流の振幅も大きくなり、損失が増大する。従って、損失を増大させないという観点では、トルクが大きい領域では、補正電流指令Ｉｄｑｈ^＊が設定されないことが好ましい。このため、本実施形態では、図７に例示するように、第１領域Ｈ６は第１上限トルクＴ６Ｈ以下の領域に設定され、第２領域Ｈ１２は第２上限トルクＴ１２Ｈ以下の領域に設定されている。尚、これらの上限トルクは、補正電流による損失の増大を抑制するための制限でもあり、第１上限トルクＴ６Ｈと第２上限トルクＴ１２Ｈとは、同じ値であってもよい。例えば、第１上限トルクＴ６Ｈは、第２上限トルクＴ１２Ｈ以上に設定されると好適である。

【0054】

また、上述したように、トルクが小さい場合にはトルクリップルも小さくなって可聴音のノイズも小さくなる。従って、第１領域Ｈ６及び第２領域Ｈ１２は、トルクが小さい領域（ゼロに近い領域）には設定されず、それぞれ第１下限トルクＴ６Ｌ以上、第２下限トルクＴ１２Ｌ以上の領域に設定されている。尚、図７に示すように、本実施形態では、第１領域Ｈ６のトルクの下限（第１下限トルクＴ６Ｌ）は、第２領域Ｈ１２のトルクの下限（第２下限トルクＴ１２Ｌ）よりも高い。

【0055】

尚、本実施形態では、第１補正電流指令の振幅に比べて、第２補正電流指令の振幅の方が大きい場合がある。つまり、第１領域Ｈ６における補正電流に比べて、第２領域Ｈ１２における補正電流の方が大きい場合がある。補正電流が小さい場合、ステータコイル８３に流れる電流を検出する電流センサ４３の精度との関係により、電流フィードバック制御が精度良く実行できない場合がある。このため、相対的に補正電流が大きい第２領域Ｈ１２の方が第１領域Ｈ６に比べて低いトルクから補正対象となっている。つまり、図７に示すように、第１下限トルクＴ６Ｌは第２下限トルクＴ１２Ｌよりも高い。上述したように、第１上限トルクＴ６Ｈと第２上限トルクＴ１２Ｈとは、同じ値であってもよいので、少なくとも、第１領域Ｈ６のトルクの下限が第２領域Ｈ１２のトルクの下限よりも高く設定されると好適である。

【0056】

ところで、回転電機８０の回転速度が上昇して、回転電機８０の動作点が補正対象領域Ｈの境界の近傍にあるとき、当該動作点が補正対象領域Ｈへの入出を頻繁に繰り返す場合がある。このような場合には、電流フィードバック制御がうまく追従しない可能性がある。従って、第１領域Ｈ６の境界（外縁）、及び第２領域Ｈ１２の境界（外縁）にヒステリシスが設定されていると好適である。ヒステリシスが設定されていることによって、電流フィードバック制御が収束しにくくなることが抑制される。

【0057】

図８は、６次高調波に起因するノイズの音圧とトルクリップルの低減効果を示すグラフであり、図９は、１２次高調波に起因するノイズの音圧とトルクリップルの低減効果を示すグラフである。図８に示すように、６次高調波に起因するトルクリップルは、特に回生時（トルクが負）において、補正電流を重畳させる対策により低減されている。その結果、力行時（トルクが正）及び回生時（トルクが負）の双方において、ノイズの音圧が低下している。ノイズの音圧は、例えば概ね９０［ｄＢ］以下に抑制することが求められているが、補正電流を重畳する対策を行うことによって、目標が達成されていることが判る。また、１２次高調波に起因するトルクリップルは、力行時及び回生時の双方において、補正電流を重畳させる対策により低減されている。その結果、力行時及び回生時の双方において、ノイズの音圧が低下し、９０［ｄＢ］以下に抑制されている。

【0058】

以上、回転電機８０の動作領域における動作点が、補正対象領域Ｈに位置するか否かによって、補正電流指令Ｉｄｑｈ^＊を与えるか否かが決定される形態について説明した。しかし、さらにこの他の条件によって、補正電流指令Ｉｄｑｈ^＊を与えるか否かが決定されてもよい。

【0059】

例えば、インバータ５０が回転電機８０の回転に同期したパルスによって駆動される同期制御で駆動される場合には、回転電機８０の回転に同期しないキャリアと電圧指令との比較によってパルスを生成する場合とは電流フィードバック制御の形態が異なる。また、一般的に、そのような同期制御（矩形波制御や複数パルス制御（５パルス制御等））は、回転電機８０の回転速度が高い領域で実行されることが多い。従って、回転電機８０の制御方式が同期制御となる場合には、補正電流指令Ｉｄｑｈ^＊を与えるノイズ振動低減制御（ＮＶ低減制御）が実行されないと好適である。

【0060】

また、低回転且つ高トルクの動作領域においては、非同期制御においてキャリアの周波数が低く変更される場合がある。このような場合には、補正電流を含む電流フィードバック制御の追従性が低下する可能性があるため、ＮＶ低減制御が実行されないと好適である。

【0061】

また、回転電機８０の回転速度が低い動作領域において、いわゆるコギングトルクを低減するために、トルクリップルとは逆相のトルクをトルク指令Ｔ^＊に与える制御が実行される場合がある。異なる方式によるトルクリップルの低減制御による制御の発散を抑制するため、また、上述したように低い回転速度では、上記の補正電流指令Ｉｄｑｈ^＊を与えるＮＶ低減制御の必要性が低いため、このような場合にも、ＮＶ低減制御が実行されないと好適である。

【0062】

また、回転電機８０の回転速度が高く、逆起電力が高くなる動作領域では、界磁電流（ｄ軸電流）を減少させて界磁を弱め、逆起電力を抑制する弱め界磁制御が実行されることがある。ｄ軸電流を減少させる一方で補正電流を流すことによる弊害を抑制するため、このような弱め界磁制御が実行される動作領域においても、ＮＶ低減制御が実行されないと好適である。

【0063】

また、各種センサ（電流センサ４３、回転センサ４４、電圧センサ等）が故障した場合などで、車両が退避走行を行う場合も、確実に退避走行を行うことを優先し、当該ＮＶ低減制御が実行されないと好適である。

【0064】

ところで、図３を参照して上述したように、高調波成分である補正電流指令Ｉｄｑｈ^＊に対する電流制御の応答性を向上するために、電流制御部２は、第２電流制御部２１を備えている。図１０のグラフは、電流制御部２の周波数特性を示しており、縦軸はゲイン、横軸は周波数を示している。尚、図１０は横軸が対数軸の片対数グラフである（図１２及び図１３も同様。）。図１０において二点鎖線は、第１電流制御部２０のみの周波数特性を示しており、実線は、第１電流制御部２０及び第２電流制御部２１を合わせた電流制御部２の全体の周波数特性を示している。また、図中における（６ｆｅ）は６次高調波の補正電流指令Ｉｄｑｈ^＊に対応する周波数を示し、（１２ｆｅ）は１２次高調波の補正電流指令Ｉｄｑｈ^＊に対応する周波数を示している。

【0065】

上述したように、第２電流制御部２１は、高調波成分を含む交流電流である補正電流指令Ｉｄｑｈ^＊に対する比例積分制御の応答性を改善するために備えられている。図１０に示すように、第１電流制御部２０のみの周波数特性では、６次高調波の補正電流指令Ｉｄｑｈ^＊、及び１２次高調波の補正電流指令Ｉｄｑｈ^＊に対応する周波数におけるゲインが低く、補正電流指令Ｉｄｑｈ^＊に対する電流制御の応答性が十分ではないことが示されている。

【0066】

これに対して、第１電流制御部２０及び第２電流制御部２１を合わせた電流制御部２の全体の周波数特性では、６次高調波の補正電流指令Ｉｄｑｈ^＊、及び１２次高調波の補正電流指令Ｉｄｑｈ^＊に対応する周波数におけるゲインが低下しておらず、補正電流指令Ｉｄｑｈ^＊に対する電流制御が十分な応答性を有していることが示されている。但し、１２次高調波の補正電流指令Ｉｄｑｈ^＊に対応する周波数よりもさらに高い周波数において、ゲインが大きく上昇している。例えば、図１１に示すように、ステップ応答のようにトルク指令Ｔ^＊が急激に高くなった場合、基本電流指令Ｉｄｑ^＊もステップ応答することになる。電流制御部２では、ステップ応答における立ち上がりに応じた高い周波数での制御が実行されるため、図１０に示すように大きなゲインが生じる。その結果、図１１に示すように、出力トルクにオーバーシュートを生じたり、その後に振動が発生したりする可能性がある。

【0067】

そこで、本実施形態では、第２電流制御部２１のゲインが、第１電流制御部２０のゲインに比べて低く設定されている。図１２及び図１３は、第２電流制御部２１のゲインが、第１電流制御部２０のゲインに比べて“１／６”に設定されている場合の周波数特性を例示している。尚、図１２に対して、図１３の方が回転電機８０の回転速度が高い場合の周波数特性を示している。補正電流指令Ｉｄｑｈ^＊に対応する周波数は、回転電機８０の回転速度にも依存する（式（１）～（３）参照）。このため、６次高調波の補正電流指令Ｉｄｑｈ^＊、及び１２次高調波の補正電流指令Ｉｄｑｈ^＊に対応する周波数も、図１２に比べて、図１３の方が高い周波数の側にシフトしている。

【0068】

図１２及び図１３に示すように、第２電流制御部２１が制御対象とする周波数においては、適切に応答し、他の周波数における過剰な応答が抑制される。従って、トルク指令Ｔ^＊（目標トルク）が急激に変化したような場合でも、出力トルクがオーバーシュートしたり、その後に振動したりすることなく、適切に回転電機８０を制御することができる。

【0069】

このように、第２電流制御部２１のゲインを第１電流制御部２０に比べて低くした場合には、補正電流指令Ｉｄｑｈ^＊に対する電流制御の応答性が低下するので、収束時間が長くなる可能性がある。そこで、本実施形態では、さらに、回転電機８０のトルクリップルを低減するためにフィードフォワード制御により電圧指令Ｖｄｑ^＊に重畳される補正電圧指令Ｖｄｑｈ^＊を設定する補正電圧指令設定部７（Harmonic Voltage MAP）を備えている。補正電圧指令設定部７は、補正電流指令設定部６と同様に、マップにより構成されている。このマップは、実験やシミュレーションによって、補正電流指令Ｉｄｑｈ^＊を基本電流指令Ｉｄｑ^＊に重畳して電流制御を実行させて収束した後の定常値に基づいて設定されている。

【0070】

このようにフィードフォワード制御によって電圧指令Ｖｄｑ^＊に補正電圧指令Ｖｄｑｈ^＊が重畳されることで、電流制御部２による制御の収束時間が短縮され、応答性が改善する。例えば、第１電流制御部２０に比べて第２電流制御部２１のゲインが低く設定されていても、補正トルクを生じさせるための補正電圧指令Ｖｄｑｈ^＊を含む電圧指令Ｖｄｑ^＊を適切に演算することができる。

【0071】

尚、補正電圧指令設定部７は、トルク指令Ｔ^＊、回転電機８０の回転速度及び磁極位置θに基づいて補正電圧指令Ｖｄｑｈ^＊を設定する。トルクリップルは、回転電機８０の出力トルク及び回転速度に応じて発生する。従って、補正電圧指令Ｖｄｑｈ^＊は、トルクリップルを低減するための補正トルクを出力するための電圧指令であるから、トルク指令Ｔ^＊及び回転電機８０の回転速度に基づくことにより適切に設定される。

【0072】

〔その他の実施形態〕
以下、その他の実施形態について説明する。尚、以下に説明する各実施形態の構成は、それぞれ単独で適用されるものに限られず、矛盾が生じない限り、他の実施形態の構成と組み合わせて適用することも可能である。

【0073】

（１）上記においては、第１補正電流指令が６次高調波周波数であり、第２補正電流指令が１２次高調波トルク成分である形態を例示して説明した。しかし、第１補正電流指令及び第２補正電流指令は、６次及び１２次以外の高調波周波数であってもよい。また、補正電流指令は、２つの高調波周波数のみに限らず、３つ以上の高調波周波数を含んでいてもよい。

【0074】

（２）上記においては、電流制御部２が、第１電流制御部２０と第２電流制御部２１とを備えており、さらに、フィードバック制御を実行する電流制御部２に加えて、フィードフォワード制御を実行する補正電圧指令設定部７を備える形態を例示して説明した。しかし、電流制御部２が第１電流制御部２０しか備えておらず、補正電圧指令設定部７も備えられていない形態を妨げるものではない。また、電流制御部２が、第２電流制御部２１を備えていない形態において、補正電圧指令設定部７を備えていてもよいし、補正電圧指令設定部７を備えていない形態において電流制御部２が、第２電流制御部２１を備えていてもよい。

【0075】

（３）上記においては、フィードバック制御を実行する電流制御部２が、第１電流制御部２０と第２電流制御部２１とを備え、第２電流制御部２１のゲインが第１電流制御部２０のゲインよりも低く設定され、さらにフィードフォワード制御を実行する補正電圧指令設定部７を備える形態を例示した。しかし、制御の収束時間を満足することができる場合などでは、補正電圧指令設定部７を備えることなく回転電機制御装置１０が構成されていてもよい。また、第２電流制御部２１のゲインを第１電流制御部２０のゲインよりも低く設定する構成には、第２電流制御部２１のゲインをゼロとすることを含めてもよい。この場合、実質的に電流制御部２は、第１電流制御部２０のみで構成されることになる。尚、この場合には、第１電流制御部２０（電流制御部２）に加えて、補正電圧指令設定部７が備えられると好適である。

【符号の説明】

【0076】

１：トルク制御部（基本電流指令設定部）、６：補正電流指令設定部、１０：回転電機制御装置（回転電機制御システム）、８０：回転電機、８４：永久磁石、１００：回転電機駆動装置（回転電機制御システム）、Ｈ：補正対象領域、Ｈ１２：第２領域、Ｈ６：第１領域、Ｉｄｑ^＊：基本電流指令、Ｉｄｑｈ^＊：補正電流指令、Ｒ１２Ｈ：第２上限回転速度（第２領域の回転速度の上限）、Ｒ６Ｈ：第１上限回転速度（第１領域の回転速度の上限）、Ｔ^＊：トルク指令（目標トルク）、Ｔ１２Ｌ：第２下限トルク（第２領域のトルクの下限）、Ｔ６Ｌ：第１下限トルク（第１領域のトルクの下限）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】