特開 2024-129640 巻線界磁型モータの制御方法、及び、巻線界磁型モータの制御装置

(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】P2024129640

(43)【公開日】2024-09-27

(54)【発明の名称】巻線界磁型モータの制御方法、及び、巻線界磁型モータの制御装置

(51)【国際特許分類】

   H02P 29/028 20160101AFI20240919BHJP

   H02P 29/62 20160101ALI20240919BHJP

【ＦＩ】

H02P29/028

H02P29/62

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023038972

(22)【出願日】2023-03-13

(71)【出願人】

【識別番号】000003997

【氏名又は名称】日産自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002468

【氏名又は名称】弁理士法人後藤特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】水口 尊博

(72)【発明者】

【氏名】正治 満博

(72)【発明者】

【氏名】大野 翔

(72)【発明者】

【氏名】中川路 周作

【テーマコード（参考）】

5H501

【Ｆターム（参考）】

5H501AA20

5H501CC04

5H501DD10

5H501EE08

5H501GG05

5H501HB08

5H501LL01

5H501LL22

5H501LL35

5H501LL39

5H501MM09

5H501MM11

(57)【要約】

【課題】過熱保護時に出力トルクを補償し、要求された出力トルクを得られやすくした巻線界磁型モータの制御方法、及び、巻線界磁型モータの制御装置を提供する。
【解決手段】電機子と電機子を制御する制御器（インバータ１５）によって構成される電機子系が過熱状態であるか否かを判定し、また、界磁と界磁を制御する制御器（界磁電流出力器１６）によって構成される界磁系が過熱状態であるか否かを判定する。そして、電機子系または界磁系のうちいずれか一方が過熱状態であると判定した場合、過熱状態である一方の系に対する供給電力（例えばｖ_{ｄ－ｆｉｎ} ^＊，ｖ_{ｑ－ｆｉｎ} ^＊）を制限するとともに、過熱状態でない他方の系に対する供給電力（例えばｖ_{ｆ－ｆｉｎ} ^＊）を増加させる。
【選択図】図７

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電機子巻線を有する電機子と、界磁巻線を有する界磁と、を備える巻線界磁型モータの制御方法であって、
前記電機子と前記電機子を制御する制御器によって構成される電機子系が過熱状態であるか否かを判定し、
前記界磁と前記界磁を制御する制御器によって構成される界磁系が過熱状態であるか否かを判定し、
前記電機子系または前記界磁系のうちいずれか一方が過熱状態であると判定した場合、過熱状態である一方の系に対する供給電力を制限するとともに、過熱状態でない他方の系に対する供給電力を増加させる、
巻線界磁型モータの制御方法。

【請求項2】

請求項１に記載の巻線界磁型モータの制御方法であって、
過熱状態である前記一方の系における供給電力の減少に応じて、過熱状態でない前記他方の系に対する供給電力を増加させる、
巻線界磁型モータの制御方法。

【請求項3】

請求項２に記載の巻線界磁型モータの制御方法であって、
前記界磁巻線に流れる電流である界磁電流を取得し、
前記電機子巻線に流れる電流である電機子電流を取得し、
前記界磁電流及び前記電機子電流に基づいて、過熱状態でない前記他方の系に対する供給電力を決定する、
巻線界磁型モータの制御方法。

【請求項4】

請求項３に記載の巻線界磁型モータの制御方法であって、
前記電機子系が過熱状態であり、前記界磁系が過熱状態でないと判定した場合、
前記電機子電流を制限し、
前記界磁電流と、制限後の前記電機子電流と、に基づいて、出力トルクの推定値である推定トルクを演算し、
要求トルクと、前記要求トルクに応じて決定する前記界磁電流と、前記推定トルクと、に基づいて、前記界磁系に対する供給電力を決定する、
巻線界磁型モータの制御方法。

【請求項5】

請求項３に記載の巻線界磁型モータの制御方法であって、
前記界磁系が過熱状態であり、前記電機子系が過熱状態でないと判定した場合、
前記界磁電流を制限し、
要求トルク、前記電機子電流、及び、制限後の前記界磁電流に基づいて、前記電機子系に対する供給電力を決定する、
巻線界磁型モータの制御方法。

【請求項6】

請求項１～５のいずれか１項に記載の巻線界磁型モータの制御方法であって、
過熱状態であると判定し、供給電力の制限を開始する温度である制限開始温度は、前記電機子系と前記界磁系とで異なり、
前記電機子系と前記界磁系のうち相対的に応答が早い系の前記制限開始温度を、相対的に応答が遅い系の前記制限開始温度よりも低い値に設定する、
巻線界磁型モータの制御方法。

【請求項7】

請求項１～５のいずれか１項に記載の巻線界磁型モータの制御方法であって、
過熱状態であると判定し、供給電力の制限を開始する温度である制限開始温度は、前記電機子系と前記界磁系のうち相対的に応答が早い系において可変であり、
前記応答が早い系の温度の時間変化率が予め定める所定閾値以上であるときに、前記応答が早い系の前記制限開始温度を、前記電機子系と前記界磁系のうち相対的に応答が遅い系の前記制限開始温度よりも低い値に設定し、
前記応答が早い系の温度の時間変化率が前記所定閾値未満であるときに、前記応答が早い系の前記制限開始温度を、前記応答が遅い系の前記制限開始温度と等しい値に設定する、
巻線界磁型モータの制御方法。

【請求項8】

請求項１～５のいずれか１項に記載の巻線界磁型モータの制御方法であって、
温度変化に対する供給電力の制限率は、前記電機子系と前記界磁系で異なり、
前記電機子系と前記界磁系のうち応答が相対的に早い系の前記制限率を、相対的に応答が遅い系の前記制限率よりも小さい値に設定する、
巻線界磁型モータの制御方法。

【請求項9】

請求項１～５のいずれか１項に記載の巻線界磁型モータの制御方法であって、
温度変化に対する供給電力の制限率は、前記電機子系と前記界磁系のうち相対的に応答が早い系において可変であり、
前記応答が早い系の温度の時間変化率が予め定める所定閾値以上であるときに、前記応答が早い系の前記制限率を、前記電機子系と前記界磁系のうち相対的に応答が遅い系の前記制限率よりも低く設定し、
前記応答が早い系の温度の時間変化率が前記所定閾値未満であるときに、前記応答が早い系の前記制限率を、前記応答が遅い系の前記制限率と等しい値に設定する、
巻線界磁型モータの制御方法。

【請求項10】

電機子巻線を有する電機子と、界磁巻線を有する界磁と、を備える巻線界磁型モータの制御装置であって、
前記電機子と前記電機子を制御する制御器によって構成される電機子系が過熱状態であるか否かを判定し、
前記界磁と前記界磁を制御する制御器によって構成される界磁系が過熱状態であるか否かを判定し、
前記電機子系または前記界磁系のうちいずれか一方が過熱状態であると判定した場合、過熱状態である一方の系に対する供給電力を制限するとともに、過熱状態でない他方の系に対する供給電力を増加させる、
巻線界磁型モータの制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、巻線界磁型モータの制御方法及び制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、モータ及びモータコントロールユニットの推定温度が予定の過熱保護温度以上になったときにモータに供給する電流を制限し、モータ及びモータコントロールユニットを過熱から保護する構成を開示している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１１－０９８６２５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

モータやインバータの過熱保護は、モータやインバータの温度に基づいてモータへの電力供給を制限することによって行われる。しかし、モータへの供給電力が制限されると、モータの出力トルクが小さくなる。すなわち、過熱保護時には、モータの出力トルクが小さくなってしまうという問題がある。

【0005】

本発明は、特に巻線界磁型モータの制御に関し、過熱保護時に出力トルクを補償し、要求された出力トルクを得られやすくした巻線界磁型モータの制御方法、及び、巻線界磁型モータの制御装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明のある態様は、界磁巻線を有する界磁と、電機子巻線を有する電機子と、を備える巻線界磁型モータの制御方法である。この巻線界磁型モータの制御方法では、電機子と電機子を制御する制御器によって構成される電機子系が過熱状態であるか否かを判定し、界磁と界磁を制御する制御器によって構成される界磁系が過熱状態であるか否かを判定する。そして、電機子系または界磁系のうちいずれか一方が過熱状態であると判定した場合、過熱状態である一方の系に対する供給電力を制限するとともに、過熱状態でない他方の系に対する供給電力を増加させる。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、過熱保護時に出力トルクを補償し、要求された出力トルクを得られやすくした巻線界磁型モータの制御方法、及び、巻線界磁型モータの制御装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、巻線界磁型モータの制御装置を示すブロック図である。

【図2】図２は、電圧指令値演算部の構成を示すブロック図である。

【図3】図３は、電機子側トルク制限率演算部の構成を示すブロック図である。

【図4】図４は、電機子側トルク指令値演算部の構成を示すブロック図である。

【図5】図５は、第２電機子電流制御部の構成を示すブロック図である。

【図6】図６は、第２界磁電流制御部の構成を示すブロック図である。

【図7】図７は、過熱保護制御の作用を示すフローチャートである。

【図8】図８は、出力トルク等を示すタイムチャートである。

【図9】図９は、第２実施形態におけるトルク制限率の設定を示す説明図である。

【図10】図１０は、出力トルク等を示すタイムチャートである。

【図11】図１１は、第３実施形態における電機子側トルク制限率演算部の構成を示すブロック図である。

【図12】図１２は、第３実施形態における電機子側トルク制限率の設定を示す説明図である。

【図13】図１３は、電機子側トルク制限率の演算に係るフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

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。

【0010】

［第１実施形態］
図１は、巻線界磁型モータ１０の制御装置１００を示すブロック図である。巻線界磁型モータ１０及びその制御装置１００は、例えば、ハイブリッド自動車または電気自動車等の電動車両で用いられる。

【0011】

制御対象である巻線界磁型モータ１０は、界磁巻線を有する界磁（界磁子）と、電機子巻線を有する電機子と、を含む回転電機である。界磁は、界磁巻線に電流（以下、界磁電流という）を流すことにより、界磁磁束を生じさせる。電機子は、電機子巻線に電流（以下、電機子電流という）を流すことにより生じる磁束を、界磁磁束と相互作用させることによって、巻線界磁型モータ１０の出力軸にトルクを生じさせる。本実施形態では、巻線界磁型モータ１０は三相同期電動機である。本実施形態では、回転子が界磁であり、回転子が有する巻線（回転子巻線）が界磁巻線である。そして、固定子が電機子であり、固定子が有する巻線（固定子巻線）が電機子巻線である。界磁、界磁巻線、電機子、及び、電機子巻線の図示は省略する。

【0012】

図１に示すように、巻線界磁型モータ１０の制御装置１００は、電流指令値演算部１１、電圧指令値演算部１２、座標変換部１３、ＰＷＭ変換器１４、インバータ１５、界磁電流出力器１６、及び、直流電源１７を備える。

【0013】

電流指令値演算部１１は、トルク指令値Ｔ^＊、巻線界磁型モータ１０の回転数Ｎ、及び、直流電源１７が出力する直流電圧Ｖ_ｄｃに基づいて、ｄ軸電流指令値ｉ_ｄ ^＊、ｑ軸電流指令値ｉ_ｑ ^＊、及び、界磁電流指令値ｉ_ｆ ^＊を演算する。

【0014】

トルク指令値Ｔ^＊は、巻線界磁型モータ１０に対する要求トルクを表す指令値である。トルク指令値Ｔ^＊は、例えば、巻線界磁型モータ１０及び制御装置１００を搭載する車両のアクセル操作量（アクセル開度）等に基づいて決定される。本実施形態では、制御装置１００は、図示しない上位のコントローラからトルク指令値Ｔ^＊を取得するものとする。

【0015】

ｄ軸電流指令値ｉ_ｄ ^＊及びｑ軸電流指令値ｉ_ｑ ^＊（以下、ｄｑ軸電流指令値ｉ_ｄ ^＊，ｉ_ｑ ^＊という）は、ｄｑ軸座標系における電機子電流（ｄｑ軸電流ｉ_ｄ，ｉ_ｑ）についての指令値である。ｄｑ軸座標系は、巻線界磁型モータ１０の電気角速度ω_ｅで回転する直交二軸直流座標系である。ｄｑ軸電流指令値ｉ_ｄ ^＊，ｉ_ｑ ^＊は、特定の回転数Ｎ及び特定の直流電圧Ｖ_ｄｃの状態において、トルク指令値Ｔ^＊（要求トルク）を実現させるｄｑ軸電流ｉ_ｄ，ｉ_ｑを表す。

【0016】

界磁電流指令値ｉ_ｆ ^＊は、界磁電流ｉ_ｆについての指令値である。界磁電流指令値ｉｆ＊は、特定の回転数Ｎ及び特定の直流電圧Ｖ_ｄｃの状態において、トルク指令値Ｔ^＊（要求トルク）を実現させる界磁電流ｉ_ｆを表す。

【0017】

本実施形態では、電流指令値演算部１１は、トルク指令値Ｔ^＊、回転数Ｎ、及び、直流電圧Ｖ_ｄｃと、ｄｑ軸電流指令値ｉ_ｄ ^＊，ｉ_ｑ ^＊及び界磁電流指令値ｉ_ｆ ^＊と、を実験またはシミュレーション等によって予め対応付けた電流指令値マップ（図示しない）を有する。このため、電流指令値演算部１１は、電流指令値マップを参照することにより、トルク指令値Ｔ^＊、回転数Ｎ、及び、直流電圧Ｖ_ｄｃに対応するｄｑ軸指令値ｉ_ｄ ^＊，ｉ_ｑ ^＊及び界磁電流指令値ｉ_ｆ ^＊を演算する。なお、以下では、ｄｑ軸電流指令値ｉ_ｄ ^＊，ｉ_ｑ ^＊及び界磁電流指令値ｉ_ｆ ^＊を併せて、電流指令値ｉ^＊という場合がある。

【0018】

電圧指令値演算部１２は、ｄｑ軸電流指令値ｉ_ｄ ^＊，ｉ_ｑ ^＊及び界磁電流指令値ｉ_ｆ ^＊等に基づいて、最終電機子電圧指令値ｖ_{ｄ－ｆｉｎ} ^＊，ｖ_{ｑ－ｆｉｎ} ^＊及び最終界磁電圧指令値ｖ_{ｆ－ｆｉｎ} ^＊を演算する。具体的には、電圧指令値演算部１２は、トルク指令値Ｔ^＊、回転数Ｎ、ｄｑ軸電流指令値ｉ_ｄ ^＊，ｉ_ｑ ^＊、界磁電流指令値ｉ_ｆ ^＊、ｄｑ軸電流ｉ_ｄ，ｉ_ｑ、界磁電流ｉ_ｆ、電機子系の温度、及び、界磁系の温度に基づいて、最終電機子電圧指令値ｖ_{ｄ－ｆｉｎ} ^＊，ｖ_{ｑ－ｆｉｎ} ^＊及び最終界磁電圧指令値ｖ_{ｆ－ｆｉｎ} ^＊を演算する。

【0019】

ｄｑ軸電流ｉ_ｄ，ｉ_ｑは電機子電流の検出値または推定値であり、界磁電流ｉ_ｆは界磁電流の検出値または推定値である。本実施形態では、ｄｑ軸電流ｉ_ｄ，ｉ_ｑ及び界磁電流ｉ_ｆはいずれも検出値である。

【0020】

電機子系とは、巻線界磁型モータ１０の電機子、及び、電機子を制御する制御器によって構成される系である。電機子系の温度とは、電機子の温度（以下、電機子温度Γ_{ｍｏｔ－ｓ}という）、電機子を制御する制御器の温度（以下、電機子制御器温度Γ_{ｉｎｖ－ｓ}という）、または、これらの両方である。以下では、ｄｑ軸電圧指令値及び界磁電圧指令値の演算に、電機子温度Γ_{ｍｏｔ－ｓ}及び電機子制御器温度Γ_{ｉｎｖ－ｓ}の両方が用いられる。

【0021】

電機子温度Γ_{ｍｏｔ－ｓ}及び電機子制御器温度Γ_{ｉｎｖ－ｓ}は、検出値または推定値である。本実施形態では、電機子温度Γ_{ｍｏｔ－ｓ}及び電機子制御器温度Γ_{ｉｎｖ－ｓ}は、いずれも、図示しない温度センサを用いて、必要に応じた任意のタイミングで検出される。なお、本実施形態では、電機子温度Γ_{ｍｏｔ－ｓ}は、電機子（電機子巻線）の耐熱上限温度で正規化した正規化温度［％］である。同様に、電機子制御器温度Γ_{ｉｎｖ－ｓ}は、インバータ１５等の耐熱上限温度で正規化した正規化温度［％］である。

【0022】

本実施形態では、電機子系は、例えば、電機子（固定子）とインバータ１５によって構成される。電機子温度Γ_{ｍｏｔ－ｓ}は、電機子巻線（固定子巻線）の温度である。電機子制御器温度Γ_{ｉｎｖ－ｓ}は、インバータ１５の温度、すなわちインバータ１５を構成するパワーモジュール（スイッチング素子）やドライバ基板等の温度、または、それらの代表値等である。

【0023】

界磁系とは、巻線界磁型モータ１０の界磁、及び、界磁を制御する制御器によって構成される系である。界磁系の温度とは、界磁の温度（以下、界磁温度Γ_{ｍｏｔ－ｒ}という）、界磁を制御する制御器の温度（以下、界磁制御器温度Γ_{ｉｎｖ－ｒ}という）、または、これらの両方である。以下では、ｄｑ軸電圧指令値及び界磁電圧指令値の演算に、界磁温度Γ_{ｍｏｔ－ｒ}及び界磁制御器温度Γ_{ｉｎｖ－ｒ}の両方が用いられる。

【0024】

界磁温度Γ_{ｍｏｔ－ｒ}及び界磁制御器温度Γ_{ｉｎｖ－ｒ}は、検出値または推定値である。本実施形態では、界磁温度Γ_{ｍｏｔ－ｒ}及び界磁制御器温度Γ_{ｉｎｖ－ｒ}は、いずれも、図示しない温度センサを用いて、必要に応じた任意のタイミングで検出される。なお、本実施形態では、界磁温度Γ_{ｍｏｔ－ｒ}は、界磁（界磁巻線）の耐熱上限温度で正規化した正規化温度［％］である。同様に、界磁制御器温度Γ_{ｉｎｖ－ｒ}は、界磁電流出力器１６等の耐熱上限温度で正規化した正規化温度［％］である。

【0025】

本実施形態では、界磁系は、例えば、界磁（回転子）と界磁電流出力器１６によって構成される。界磁温度Γ_{ｍｏｔ－ｒ}は、界磁巻線（回転子巻線）の温度である。界磁制御器温度Γ_{ｉｎｖ－ｒ}は、界磁電流出力器１６の全体の温度、界磁電流出力器１６が含む素子の温度、または、それらの代表値等である。

【0026】

なお、以下では、前述の電機子温度Γ_{ｍｏｔ－ｓ}と上記の界磁温度Γ_{ｍｏｔ－ｒ}とを併せて、モータ温度Γ_ｍｏｔという場合がある。また、前述の電機子制御器温度Γ_{ｉｎｖ－ｓ}と上記の界磁制御器温度Γ_{ｉｎｖ－ｒ}とを併せて、制御器温度Γ_ｉｎｖという場合がある。

【0027】

ｄｑ軸電流ｉ_ｄ，ｉ_ｑ、すなわちｄ軸電流ｉ_ｄ及びｑ軸電流ｉ_ｑは、ｄｑ軸表示における電機子巻線に流れる電流の検出値または推定値である。同様に、界磁電流ｉ_ｆは、界磁巻線に流れる電流の検出値または推定値である。本実施形態では、ｄｑ軸電流ｉ_ｄ，ｉ_ｑ及び界磁電流ｉ_ｆは検出値である。

【0028】

最終電機子電圧指令値ｖ_{ｄ－ｆｉｎ} ^＊，ｖ_{ｑ－ｆｉｎ} ^＊は、電機子巻線に印加する電圧についての最終的な指令値であり、最終ｄ軸電圧指令値ｖ_{ｄ－ｆｉｎ} ^＊と最終ｑ軸電圧指令値ｖ_{ｑ－ｆｉｎ} ^＊とからなる。制御装置１００は、最終電機子電圧指令値ｖ_{ｄ－ｆｉｎ} ^＊，ｖ_{ｑ－ｆｉｎ} ^＊にしたがって電機子巻線に電圧を印加することにより、電機子巻線に対する供給電力、すなわち電機子電流及び電機子電圧を制御する。電機子電流は、ｄｑ軸電流ｉ_ｄ，ｉ_ｑあるいは三相電流ｉ_ｕ，ｉ_ｖ，ｉ_ｗである。電機子電圧は、ｄｑ軸電圧ｖ_ｄ，ｖ_ｑあるいは三相電圧ｖ_ｕ，ｖ_ｖ，ｖ_ｗである。

【0029】

最終界磁電圧指令値ｖ_{ｆ－ｆｉｎ} ^＊は、界磁巻線に印加する電圧についての最終的な指令値である。制御装置１００は、最終界磁電圧指令値ｖ_{ｆ－ｆｉｎ} ^＊にしたがって界磁巻線に電圧を印加することにより、界磁巻線に対する供給電力、すなわち界磁電流ｉ_ｆ及び界磁電圧ｖ_ｆを制御する。

【0030】

本実施形態においては、電圧指令値演算部１２は、上記のように最終電機子電圧指令値ｖ_{ｄ－ｆｉｎ} ^＊，ｖ_{ｑ－ｆｉｎ} ^＊及び最終界磁電圧指令値ｖ_{ｆ－ｆｉｎ} ^＊を演算するときに、電機子系が過熱状態であるか否かを判定する。そして、電圧指令値演算部１２は、電機子系が過熱状態であると判定したときには、電機子系に対する供給電力（特に電機子電流）を制限する。すなわち、電機子系が過熱状態である場合、電圧指令値演算部１２は、トルク指令値Ｔ^＊（要求トルク）に応じて最終電機子電圧指令値ｖ_{ｄ－ｆｉｎ} ^＊，ｖ_{ｑ－ｆｉｎ} ^＊を定めるときと比較して、電機子電流を抑制して電機子系における発熱が抑えられるように、制限された最終電機子電圧指令値ｖ_{ｄ－ｆｉｎ} ^＊，ｖ_{ｑ－ｆｉｎ} ^＊を演算する。これにより、電機子系は、過熱から保護される。

【0031】

同様に、電圧指令値演算部１２は、上記のように最終電機子電圧指令値ｖ_{ｄ－ｆｉｎ} ^＊，ｖ_{ｑ－ｆｉｎ} ^＊及び最終界磁電圧指令値ｖ_{ｆ－ｆｉｎ} ^＊を演算するときに、界磁系が過熱状態であるか否かを判定する。そして、電圧指令値演算部１２は、界磁系が過熱状態であると判定したときには、界磁系に対する供給電力（特に界磁電流ｉ_ｆ）を制限する。すなわち、界磁系が過熱状態である場合、電圧指令値演算部１２は、トルク指令値Ｔ^＊（要求トルク）に応じて最終界磁電圧指令値ｖ_ｆ ^＊を定めるときと比較して、界磁電流を抑制して界磁系における発熱が抑えられるように、制限された最終界磁電圧指令値ｖ_{ｆ－ｆｉｎ} ^＊を演算する。これにより、界磁系は、過熱から保護される。

【0032】

以下では、過熱から保護するために電機子系または界磁系に対する供給電力を制限する制御を過熱保護制御という。

【0033】

電圧指令値演算部１２は、上記のように、電機子系と界磁系で別個独立に過熱状態であるか否かを判定し、電機子系と界磁系でそれぞれに過熱保護制御を実行する。そして、特に本実施形態では、電圧指令値演算部１２は、電機子系または界磁系のうちいずれか一方が過熱状態であると判定した場合、過熱状態である一方の系に対する供給電力を制限するとともに、過熱状態でない他方の系に対する供給電力を増加させることにより、巻線界磁型モータ１０の出力トルクＴを補償する。

【0034】

すなわち、電圧指令値演算部１２は、電機子系が過熱状態であるときには、電機子系に対する供給電力を制限することによって電機子系を過熱から保護するとともに、過熱状態でない界磁系に対する供給電力を増加させる。これにより、電圧指令値演算部１２は、電機子系について過熱保護制御を行うときに、この過熱保護制御によって低下する巻線界磁型モータ１０の出力トルクＴを補償する。同様に、電圧指令値演算部１２は、界磁系が過熱状態であるときには、界磁系に対する供給電力を制限することによって界磁系を過熱から保護するとともに、過熱状態でない電機子系に対する供給電力を増加させる。これにより、電圧指令値演算部１２は、界磁系について過熱保護制御を行うときに、この過熱保護制御によって低下する巻線界磁型モータ１０の出力トルクＴを補償する。

【0035】

電圧指令値演算部１２の具体的構成等については、詳細を後述する。

【0036】

座標変換部１３は、ｄｑ軸座標系から三相交流座標系への座標変換処理により、最終電機子電圧指令値ｖ_{ｄ－ｆｉｎ} ^＊，ｖ_{ｑ－ｆｉｎ} ^＊からＵＶＷ各相の電圧指令値（以下、三相電圧指令値ｖ_ｕ ^＊，ｖ_ｖ ^＊，ｖ_ｗ ^＊という）を演算する。具体的には、座標変換部１３は、下記の式（１）にしたがって、巻線界磁型モータ１０の電気角θ_ｅを用いて、三相電圧指令値ｖ_ｕ ^＊，ｖ_ｖ ^＊，ｖ_ｗ ^＊を演算する。

【0037】

【数1】

【0038】

ＰＷＭ変換器１４は、三相電圧指令値ｖ_ｕ ^＊，ｖ_ｖ ^＊，ｖ_ｗ ^＊に基づいて、インバータ１５に入力するＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号Ｄ_ｕｕ ^＊、Ｄ_ｕｌ ^＊，Ｄ_ｕｖ ^＊，Ｄ_ｖｌ ^＊，Ｄ_ｗｕ ^＊，Ｄ_ｗｌ ^＊を生成する。また、本実施形態では、ＰＷＭ変換器１４は、最終界磁電圧指令値ｖ_ｆ ^＊に基づいて、界磁電流出力器１６に入力するＰＷＭ信号Ｄ_ｆｕ ^＊，Ｄ_ｆｌ ^＊を生成する。

【0039】

インバータ１５は、電機子を制御する制御器である。インバータ１５は、ＰＷＭ信号Ｄ_ｕｕ ^＊、Ｄ_ｕｌ ^＊，Ｄ_ｕｖ ^＊，Ｄ_ｖｌ ^＊，Ｄ_ｗｕ ^＊，Ｄ_ｗｌ ^＊にしたがってパワーモジュールを駆動することにより、直流電源１７が出力する直流電圧Ｖ_ｄｃを三相電圧ｖ_ｕ，ｖ_ｖ，ｖ_ｗに変換する。そして、インバータ１５は、ＵＶＷ各相の電機子巻線に三相電圧ｖ_ｕ，ｖ_ｖ，ｖ_ｗを印加することにより、巻線界磁型モータ１０の電機子の動作を制御する。インバータ１５は、巻線界磁型モータ１０の電機子とともに、電機子系を構成する。

【0040】

界磁電流出力器１６は、界磁を制御する制御器である。界磁電流出力器１６は、本実施形態においてはインバータである。このため、界磁電流出力器１６は、ＰＷＭ信号Ｄ_ｆｕ ^＊，Ｄ_ｆｌ ^＊にしたがってパワーモジュールを駆動することにより、直流電源１７が出力する直流電圧Ｖ_ｄｃを界磁電圧ｖ_ｆに変換する。そして、界磁電流出力器１６は、界磁巻線に界磁電圧ｖ_ｆを印加することにより、直流電源１７から界磁巻線に界磁電流ｉ_ｆを出力させる。これにより、巻線界磁型モータ１０の界磁磁束が制御される。界磁電流出力器１６は、巻線界磁型モータ１０の界磁とともに、界磁系を構成する。

【0041】

直流電源１７は、例えば、リチウムイオンバッテリ等である。直流電源１７が出力する直流電圧Ｖ_ｄｃは、図示しない電圧センサによって任意のタイミングで検出され得る。

【0042】

上記の他、本実施形態では、巻線界磁型モータ１０の制御装置１００は、回転子位置センサ２１、電機子電流センサ２２、界磁電流センサ２３、座標変換部２４、及び、回転数演算部２５を備える。

【0043】

回転子位置センサ２１は、巻線界磁型モータ１０の回転子の位置を検出する。具体的には、回転子位置センサ２１は、巻線界磁型モータ１０の電気角θ_ｅを検出する。

【0044】

電機子電流センサ２２は、直流電源１７からインバータ１５を介して電機子巻線に供給される三相電流ｉ_ｕ，ｉ_ｖ，ｉ_ｗのうち、少なくとも二相の電流を検出する。本実施形態では、電機子電流センサ２２は、Ｕ相電流ｉ_ｕ及びＶ相電流ｉ_ｖを検出する。Ｗ相電流ｉ_ｗは、下記の式（２）にしたがって演算により求められる。

【0045】

【数2】

【0046】

界磁電流センサ２３は、直流電源１７から界磁電流出力器１６を介して界磁巻線に供給される界磁電流ｉ_ｆを検出する。

【0047】

座標変換部２４は、三相交流座標系からｄｑ軸座標系への座標変換処理により、三相電流ｉ_ｕ，ｉ_ｖ，ｉ_ｗからｄｑ軸電流ｉ_ｄ，ｉ_ｑを演算する。具体的には、座標変換部２４は、下記の式（３）にしたがって、電気角θ_ｅを用いて、ｄｑ軸電流ｉ_ｄ，ｉ_ｑを演算する。なお、本実施形態では、前述のように、電機子電流センサ２２がＷ相電流ｉ_ｗを検出しないので、Ｗ相電流ｉ_ｗは演算によって求められる。

【0048】

【数3】

【0049】

回転数演算部２５は、電気角θ_ｅに基づいて、巻線界磁型モータ１０の電気角速度ω_ｅを演算する。下記の式（４）に示すように、電気角速度ω_ｅは、電気角θ_ｅの所定時間当たりの変換量である。さらに、回転数演算部２５は、下記の式（５）に示すように、電気角速度ω_ｅを、巻線界磁型モータ１０の極対数ｐで除算することにより、巻線界磁型モータ１０の回転数Ｎ［ｒｐｍ］を演算する。

【0050】

【数4】

【0051】

図２は、電圧指令値演算部１２の構成を示すブロック図である。図２に示すように、電圧指令値演算部１２は、電機子電圧指令値演算部３１と、界磁電圧指令値演算部３２と、を備える。

【0052】

電機子電圧指令値演算部３１は、トルク指令値Ｔ^＊、回転数Ｎ、ｄｑ軸電流指令値ｉ_ｄ ^＊，ｉ_ｑ ^＊、ｄｑ軸電流ｉ_ｄ，ｉ_ｑ、界磁電流ｉ_ｆ、電機子温度Γ_{ｍｏｔ－ｓ}、及び、電機子制御器温度Γ_{ｉｎｖ－ｓ}に基づいて、最終電機子電圧指令値ｖ_{ｄ－ｆｉｎ} ^＊，ｖ_{ｑ－ｆｉｎ} ^＊を演算する。具体的には、電機子電圧指令値演算部３１は、電機子側トルク制限率演算部４１、電機子側トルク指令値演算部４２、第１電機子電流制御部４３、第２電機子電流制御部４４、及び、電機子電圧指令値選択部４５を備える。

【0053】

電機子側トルク制限率演算部４１は、電機子温度Γ_{ｍｏｔ－ｓ}及び電機子制御器温度Γ_{ｉｎｖ－ｓ}に基づいて、電機子側トルク制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｓ}を演算する。

【0054】

電機子側トルク制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｓ}は、電機子系を構成する各部のいずれもが耐熱温度を超えないようにするために、最終電機子電圧指令値ｖ_{ｄ－ｆｉｎ} ^＊，ｖ_{ｑ－ｆｉｎ} ^＊の演算においてトルク指令値Ｔ^＊（要求トルク）に課すべき制限の程度を表す。特に本実施形態では、電機子側トルク制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｓ}は、電機子系が過熱状態であるときに、電機子系に対する供給電力（電機子電流）を制限するためのパラメータとして機能する。また、本実施形態では、電機子側トルク制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｓ}はパーセンテージで表される。具体的には、電機子系の過熱保護のためにトルク指令値Ｔ^＊に対する制限（以下、トルク制限という）が必要でない通常の制御状態においては、電機子側トルク制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｓ}は１００％に設定される。一方、電機子系の過熱保護のためにトルク制限が必要なときには、電機子側トルク制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｓ}は１００％未満に設定される。

【0055】

すなわち、電機子側トルク制限率演算部４１は、電機子温度Γ_{ｍｏｔ－ｓ}及び電機子制御器温度Γ_{ｉｎｖ－ｓ}に基づいて、電機子系が過熱状態であるか否かを判定する。そして、この判定結果に応じて、電機子側トルク制限率演算部４１は電機子側トルク制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｓ}を設定する。

【0056】

また、電機子側トルク制限率演算部４１は、電機子側トルク制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｓ}に応じて、電機子側トルク制限フラグＦＬＧ_ｓを設定する。電機子側トルク制限フラグＦＬＧ_ｓは、電機子系を過熱から保護する必要があるか否かを表す。

【0057】

電機子側トルク制限フラグＦＬＧ_ｓは、例えば、「Ｈｉ」または「Ｌｏ」の２値で設定される。本実施形態では、電機子側トルク制限率演算部４１は、電機子側トルク制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｓ}が１００％であるときに、電機子側トルク制限フラグＦＬＧ_ｓを、電機子系については過熱保護制御の必要がないことを示す「Ｌｏ」に設定する。そして、電機子側トルク制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｓ}が１００％未満であるときに、電機子側トルク制限率演算部４１は、電機子側トルク制限フラグＦＬＧ_ｓを、電機子系の過熱保護を行う必要があることを示す「Ｈｉ」に設定する。

【0058】

電圧指令値演算部１２は、上記のように、電機子側トルク制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｓ}の演算によって、または、電機子側トルク制限フラグＦＬＧ_ｓの設定によって、電機子系が過熱状態であるか否かを判定している。

【0059】

電機子側トルク指令値演算部４２は、トルク指令値Ｔ^＊、回転数Ｎ、及び、電機子側トルク制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｓ}に基づいて、制限後電機子トルク指令値Ｔ_{ｌｉｍ－ｓ} ^＊を演算する。制限後電機子トルク指令値Ｔ_{ｌｉｍ－ｓ} ^＊は、電機子系の過熱保護のために、電機子側トルク制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｓ}にしたがって制限したトルク指令値である。

【0060】

第１電機子電流制御部４３は、ｄｑ軸電流指令値ｉ_ｄ ^＊，ｉ_ｑ ^＊とｄｑ軸電流ｉ_ｄ，ｉ_ｑに基づいて、第１ｄ軸電圧指令値ｖ_ｄ１ ^＊及び第１ｑ軸電圧指令値ｖ_ｑ１ ^＊（以下、第１ｄｑ軸電圧指令値ｖ_ｄ１ ^＊，ｖ_ｑ１ ^＊という）を演算する。第１ｄｑ軸電圧指令値ｖ_ｄ１ ^＊，ｖ_ｑ１ ^＊は、実電流であるｄｑ軸電流ｉ_ｄ，ｉ_ｑを、ｄｑ軸電流指令値ｉ_ｄ ^＊，ｉ_ｑ ^＊に追従させるｄ軸電圧ｖ_ｄ及びｑ軸電圧ｖ_ｑについての指令値である。

【0061】

前述のように、ｄｑ軸電流指令値ｉ_ｄ ^＊，ｉ_ｑ ^＊は、トルク指令値Ｔ^＊（要求トルク）を実現させるｄｑ軸電流ｉ_ｄ，ｉ_ｑを表す。このため、ｄｑ軸電流ｉ_ｄ，ｉ_ｑをｄｑ軸電流指令値ｉ_ｄ ^＊，ｉ_ｑ ^＊に追従させる第１ｄｑ軸電圧指令値ｖ_ｄ１ ^＊，ｖ_ｑ１ ^＊は、トルク指令値Ｔ^＊（要求トルク）を実現させるｄｑ軸電圧ｖ_ｄ，ｖ_ｑを表す。すなわち、第１ｄｑ軸電圧指令値ｖ_ｄ１ ^＊，ｖ_ｑ１ ^＊は、過熱保護を要しない通常の制御状態におけるｄｑ軸電圧指令値である。

【0062】

第１電機子電流制御部４３は、下記の式（６）にしたがって、第１ｄｑ軸電圧指令値ｖ_ｄ１ ^＊，ｖ_ｑ１ ^＊を演算する。すなわち、第１電機子電流制御部４３は、ｄｑ軸電流指令値ｉ_ｄ ^＊，ｉ_ｑ ^＊とｄｑ軸電流ｉ_ｄ，ｉ_ｑの偏差を演算し、この偏差に応じた電流フィードバック制御により、第１ｄｑ軸電圧指令値ｖ_ｄ１ ^＊，ｖ_ｑ１ ^＊を演算する。なお、式（６）において、「Ｋ_ｄｐ」はｄ軸比例ゲインであり、「Ｋ_ｄｉ」はｄ軸積分ゲインである。同様に、「Ｋ_ｑｐ」はｑ軸比例ゲインであり、「Ｋ_ｑｉ」はｑ軸積分ゲインである。これらの各ゲインは、実験またはシミュレーション等によって予め定められる。

【0063】

【数5】

【0064】

第２電機子電流制御部４４は、制限後電機子トルク指令値Ｔ_{ｌｉｍ－ｓ} ^＊、ｄｑ軸電流ｉ_ｄ，ｉ_ｑ、及び、界磁電流ｉ_ｆに基づいて、第２ｄ軸電圧指令値ｖ_ｄ２ ^＊及び第２ｑ軸電圧指令値ｖ_ｑ２ ^＊（以下、第２ｄｑ軸電圧指令値ｖ_ｄ２ ^＊，ｖ_ｑ２ ^＊という）を演算する。

【0065】

第２ｄｑ軸電圧指令値ｖ_ｄ２ ^＊，ｖ_ｑ２ ^＊は、原則として、電機子系の過熱保護のために低減したｄ軸電流ｉ_ｄ及び／またはｑ軸電流ｉ_ｑを実現するｄｑ軸電圧ｖ_ｄ，ｖ_ｑを表す。具体的には、電機子側トルク制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｓ}が１００％未満であって、制限後電機子トルク指令値Ｔ_{ｌｉｍ－ｓ} ^＊がトルク指令値Ｔ^＊よりも低減されているときには、第２ｄｑ軸電圧指令値ｖ_ｄ２ ^＊，ｖ_ｑ２ ^＊は、過熱保護制御用のｄｑ軸電圧ｖ_ｄ，ｖ_ｑを表す。

【0066】

一方、電機子系では過熱保護の必要がなく、界磁系の過熱保護制御が行われるときには、第２ｄｑ軸電圧指令値ｖ_ｄ２ ^＊，ｖ_ｑ２ ^＊は、界磁系の過熱保護制御によって減少する出力トルクＴを補償するｄｑ軸電圧ｖ_ｄ，ｖ_ｑを表す。具体的には、電機子系の過熱保護制御が必要でなく、電機子側トルク制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｓ}が１００％であるときには、制限後電機子トルク指令値Ｔ_{ｌｉｍ－ｓ} ^＊はトルク指令値Ｔ^＊と等しい。そして、界磁系で過熱保護制御が行われると界磁電流ｉ_ｆが減少するので、出力トルクＴが減少する。このとき、第２ｄｑ軸電圧指令値ｖ_ｄ２ ^＊，ｖ_ｑ２ ^＊は、減少した界磁電流ｉ_ｆに応じて、界磁系の過熱保護制御が行われない場合よりもｄ軸電流ｉ_ｄまたはｑ軸電流ｉ_ｑ（特にｑ軸電流ｉ_ｑ）が増加するように決定される。したがって、電機子系では過熱保護制御を行わず、界磁系で過熱保護制御が行われるときには、第２ｄｑ軸電圧指令値ｖ_ｄ２ ^＊，ｖ_ｑ２ ^＊は、界磁系に対する供給電力の減少に応じて電機子系に対する供給電力を増加させることよって出力トルクＴを補償するトルク補償用のｄｑ軸電圧ｖ_ｄ，ｖ_ｑを表す。

【0067】

電機子電圧指令値選択部４５は、電機子側トルク制限フラグＦＬＧ_ｓ及び界磁側トルク制限フラグＦＬＧ_ｒに基づき、第１ｄｑ軸電圧指令値ｖ_ｄ１ ^＊，ｖ_ｑ１ ^＊または第２ｄｑ軸電圧指令値ｖ_ｄ２ ^＊，ｖ_ｑ２ ^＊のいずれかを選択して最終電機子電圧指令値ｖ_{ｄ－ｆｉｎ} ^＊，ｖ_{ｑ－ｆｉｎ} ^＊として出力する。界磁側トルク制限フラグＦＬＧ_ｒは、界磁系を過熱から保護する必要があるかを表すフラグであり、後述するように界磁側トルク制限率演算部５１によって設定される。

【0068】

電機子電圧指令値選択部４５は、電機子側トルク制限フラグＦＬＧ_ｓが「Ｈｉ」であり、電機子系の過熱保護を行う必要があるときに、第２ｄｑ軸電圧指令値ｖ_ｄ２ ^＊，ｖ_ｑ２ ^＊を選択する。電機子側トルク制限フラグＦＬＧｓが「Ｌｏ」であり、電機子系の過熱保護を行う必要がないときには、電機子電圧指令値選択部４５は、界磁側トルク制限フラグＦＬＧ_ｒにしたがって、第１ｄｑ軸電圧指令値ｖ_ｄ１ ^＊，ｖ_ｑ１ ^＊または第２ｄｑ軸電圧指令値ｖ_ｄ２ ^＊，ｖ_ｑ２ ^＊のいずれかを選択する。具体的には、界磁側トルク制限フラグＦＬＧ_ｒが「Ｌｏ」であり、界磁系においても過熱保護を行う必要がないときには、電機子電圧指令値選択部４５は、第１ｄｑ軸電圧指令値ｖ_ｄ１ ^＊，ｖ_ｑ１ ^＊を選択する。一方、界磁側トルク制限フラグＦＬＧ_ｒが「Ｈｉ」であり、界磁系の過熱保護を行う必要があるときには、電機子電圧指令値選択部４５は、第２ｄｑ軸電圧指令値ｖ_ｄ２ ^＊，ｖ_ｑ２ ^＊を選択する。

【0069】

すなわち、電機子系及び界磁系のどちらにおいても過熱保護を行う必要がないときには、電機子電圧指令値選択部４５は、第１ｄｑ軸電圧指令値ｖ_ｄ１ ^＊，ｖ_ｑ１ ^＊を最終電機子電圧指令値ｖ_{ｄ－ｆｉｎ} ^＊，ｖ_{ｑ－ｆｉｎ} ^＊として出力する。また、電機子系の過熱保護を行う必要があるときには、電機子電圧指令値選択部４５は、過熱保護制御用の第２ｄｑ軸電圧指令値ｖ_ｄ２ ^＊，ｖ_ｑ２ ^＊を最終電機子電圧指令値ｖ_{ｄ－ｆｉｎ} ^＊，ｖ_{ｑ－ｆｉｎ} ^＊として出力する。そして、電機子系の過熱保護を行う必要がない場合でも、界磁系の過熱保護を行う必要があるときには、電機子電圧指令値選択部４５は、トルク補償用の第２ｄｑ軸電圧指令値ｖ_ｄ２ ^＊，ｖ_ｑ２ ^＊を最終電機子電圧指令値ｖ_{ｄ－ｆｉｎ} ^＊，ｖ_{ｑ－ｆｉｎ} ^＊として出力する。

【0070】

界磁電圧指令値演算部３２は、トルク指令値Ｔ^＊、回転数Ｎ、界磁電流指令値ｉ_ｆ ^＊、ｄｑ軸電流ｉ_ｄ，ｉ_ｑ、界磁電流ｉ_ｆ、界磁温度Γ_{ｍｏｔ－ｒ}、及び、界磁制御器温度Γ_{ｉｎｖ－ｒ}に基づいて、最終界磁電圧指令値ｖ_{ｆ－ｆｉｎ} ^＊を演算する。具体的には、界磁電圧指令値演算部３２は、界磁側トルク制限率演算部５１、界磁側トルク指令値演算部５２、第１界磁電流制御部５３、第２界磁電流制御部５４、推定トルク演算部５５、及び、界磁電圧指令値選択部５６を備える。

【0071】

界磁側トルク制限率演算部５１は、界磁温度Γ_{ｍｏｔ－ｒ}及び界磁制御器温度Γ_{ｉｎｖ－ｒ}に基づいて、界磁側トルク制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｒ}を演算する。

【0072】

界磁側トルク制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｒ}は、界磁系を構成する各部のいずれもが耐熱温度を超えないようにするために、最終界磁電圧指令値ｖ_{ｆ－ｆｉｎ} ^＊の演算においてトルク指令値Ｔ^＊（要求トルク）に課すべき制限の程度を表す。特に本実施形態では、界磁側トルク制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｒ}は、界磁系が過熱状態であるときに、界磁系に対する供給電力（界磁電流ｉ_ｆ）を制限するためのパラメータとして機能する。また、本実施形態では、界磁側トルク制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｒ}はパーセンテージで表される。具体的には、界磁系の過熱保護のためにトルク制限が必要でない通常の制御状態においては、界磁側トルク制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｒ}は１００％に設定される。一方、界磁系の過熱保護のためにトルク制限が必要なときには、界磁側トルク制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｒ}は１００％未満に設定される。

【0073】

すなわち、界磁側トルク制限率演算部５１は、界磁温度Γ_{ｍｏｔ－ｒ}及び界磁制御器温度Γ_{ｉｎｖ－ｒ}に基づいて、界磁系が過熱状態であるか否かを判定する。そして、この判定結果に応じて、界磁側トルク制限率演算部５１は界磁側トルク制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｒ}を設定する。以下では、前述の電機子側トルク制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｓ}と上記の界磁側トルク制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｒ}とを併せて、トルク制限率Ｔ_ｌｉｍという場合がある。

【0074】

また、界磁側トルク制限率演算部５１は、界磁側トルク制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｒ}に応じて、界磁側トルク制限フラグＦＬＧ_ｒを設定する。界磁側トルク制限フラグＦＬＧ_ｒは、界磁系を過熱から保護する必要があるか否かを表す。

【0075】

界磁側トルク制限フラグＦＬＧ_ｒは、例えば、「Ｈｉ」または「Ｌｏ」の２値で設定さえる。本実施形態では、界磁側トルク制限率演算部５１は、界磁側トルク制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｒ}が１００％であるときに、界磁側トルク制限フラグＦＬＧ_ｒを、界磁系については過熱保護制御の必要がないことを示す「Ｌｏ」に設定する。そして、界磁側トルク制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｒ}が１００％未満であるときに、界磁側トルク制限率演算部５１は、界磁側トルク制限フラグＦＬＧ_ｒを、界磁系の過熱保護を行う必要があることを示す「Ｈｉ」に設定する。

【0076】

電圧指令値演算部１２は、この界磁側トルク制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｒ}の演算によって、または、界磁側トルク制限フラグＦＬＧ_ｒの設定によって、界磁側が過熱状態であるか否かを判定している。

【0077】

界磁側トルク指令値演算部５２は、トルク指令値Ｔ^＊、回転数Ｎ、及び、界磁側トルク制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｒ}に基づいて、制限後界磁トルク指令値Ｔ_{ｌｉｍ－ｒ} ^＊を演算する。制限後界磁トルク指令値Ｔ_{ｌｉｍ－ｒ} ^＊は、界磁系の過熱保護のために、界磁側トルク制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｒ}にしたがって制限したトルク指令値である。

【0078】

第１界磁電流制御部５３は、界磁電流指令値ｉ_ｆ ^＊と界磁電流ｉ_ｆに基づいて、第１界磁電圧指令値ｖ_ｆ１ ^＊を演算する。第１界磁電圧指令値ｖ_ｆ１ ^＊は、実電流である界磁電流ｉ_ｆを、界磁電流指令値ｉ_ｆ ^＊に追従させる界磁電圧ｖ_ｆについての指令値である。

【0079】

前述のように、界磁電流指令値ｉ_ｆ ^＊は、トルク指令値Ｔ^＊（要求トルク）を実現させる界磁電流ｉ_ｆを表す。このため、界磁電流ｉ_ｆを界磁電流指令値ｉ_ｆ ^＊に追従させる第１界磁電圧指令値ｖ_ｆ１ ^＊は、トルク指令値Ｔ^＊（要求トルク）を実現させる界磁電圧ｖ_ｆを表す。すなわち、第１界磁電圧指令値ｖ_ｆ１ ^＊は、過熱保護を要しない通常の制御状態における界磁電圧指令値である。

【0080】

第１界磁電流制御部５３は、下記の式（７）にしたがって、第１界磁電圧指令値ｖ_ｆ１ ^＊を演算する。すなわち、第１界磁電流制御部５３は、界磁電流指令値ｉ_ｆ ^＊と界磁電流ｉ_ｆの偏差を演算し、この偏差に応じた電流フィードバック制御により、第１界磁電圧指令値ｖ_ｆ１ ^＊を演算する。なお、式（７）において「Ｋ_ｆｐ」は界磁比例ゲインであり、「Ｋ_ｆｉ」は界磁積分ゲインである。これらの各ゲインは、実験またはシミュレーション等によって予め定められる。

【0081】

【数6】

【0082】

第２界磁電流制御部５４は、制限後界磁トルク指令値Ｔ_{ｌｉｍ－ｒ} ^＊、界磁電流指令値ｉ_ｆ ^＊、及び、推定トルクＴ_ｅｓｔに基づいて、第２界磁電圧指令値ｖ_ｆ２ ^＊を演算する。推定トルクＴ_ｅｓｔは、後述するように、推定トルク演算部５５によって、ｄｑ軸電流ｉ_ｄ，ｉ_ｑ及び界磁電流ｉ_ｆに基づいて演算される。したがって、第２界磁電流制御部５４は、実質的に、制限後界磁トルク指令値Ｔ_{ｌｉｍ－ｒ} ^＊、界磁電流指令値ｉ_ｆ ^＊、ｄｑ軸電流ｉ_ｄ，ｉ_ｑ、及び、界磁電流ｉ_ｆに基づいて、第２界磁電圧指令値ｖ_ｆ２ ^＊を演算する。

【0083】

第２界磁電圧指令値ｖ_ｆ２ ^＊は、原則として、界磁系の過熱保護のために低減した界磁電流ｉ_ｆを実現する界磁電圧ｖ_ｆを表す。具体的には、界磁側トルク制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｒ}が１００％未満であって、制限後界磁トルク指令値Ｔ_{ｌｉｍ－ｒ} ^＊がトルク指令値Ｔ^＊よりも低減されているときには、第２界磁電圧指令値ｖ_ｆ２ ^＊は、過熱保護制御用の界磁電圧ｖ_ｆを表す。

【0084】

一方、界磁系では過熱保護の必要がなく、電機子系の過熱保護制御が行われるときには、第２界磁電圧指令値ｖ_ｆ２ ^＊は、電機子系の過熱保護制御によって減少する出力トルクＴを補償する界磁電圧ｖ_ｆを表す。具体的には、界磁系の過熱保護制御が必要でなく、界磁側トルク制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｒ}が１００％であるときには、制限後界磁トルク指令値Ｔ_{ｌｉｍ－ｒ} ^＊はトルク指令値Ｔ^＊と等しい。そして、電機子系で過熱保護制御が行われると電機子電流が減少するので、出力トルクＴが減少する。このとき、第２界磁電圧指令値ｖ_ｆ２ ^＊は、減少した電機子電流に応じて、電機子系の過熱保護制御が行われない場合よりも界磁電流ｉ_ｆが増加するように決定される。したがって、界磁系では過熱保護制御を行わず、電機子系で過熱保護制御が行われるときには、第２界磁電圧指令値ｖ_ｆ２ ^＊は、電機子系に対する供給電力の減少に応じて界磁系に対する供給電力を増加させることによって出力トルクＴを補償するトルク補償用の界磁電圧ｖ_ｆを表す。

【0085】

推定トルク演算部５５は、ｄｑ軸電流ｉ_ｄ，ｉ_ｑ及び界磁電流ｉ_ｆに基づいて、推定トルクＴ_ｅｓｔを演算する。推定トルクＴ_ｅｓｔは、巻線界磁型モータ１０の出力トルクＴの推定値である。本実施形態では、推定トルク演算部５５は、ｄｑ軸電流ｉ_ｄ，ｉ_ｑ及び界磁電流ｉ_ｆと、推定トルクＴ_ｅｓｔと、を実験またはシミュレーション等によって予め対応付けた推定トルクマップを有する。このため、推定トルク演算部５５は、推定トルクマップを参照することにより、ｄｑ軸電流ｉ_ｄ，ｉ_ｑ及び界磁電流ｉ_ｆに対応する推定トルクＴ_ｅｓｔを演算する。

【0086】

界磁電圧指令値選択部５６は、界磁電圧指令値選択部５６は、界磁側トルク制限フラグＦＬＧ_ｒ及び電機子側トルク制限フラグＦＬＧ_ｓに基づき、第１界磁電圧指令値ｖ_ｆ１ ^＊または第２界磁電圧指令値ｖ_ｆ２ ^＊のいずれかを選択して最終界磁電圧指令値ｖ_{ｆ－ｆｉｎ} ^＊として出力する。

【0087】

界磁電圧指令値選択部５６は、界磁側トルク制限フラグＦＬＧ_ｒが「Ｈｉ」であり、界磁系の過熱保護を行う必要があるときに、第２界磁電圧指令値ｖ_ｆ２ ^＊を選択する。界磁側トルク制限フラグＦＬＧ_ｒが「Ｌｏ」であり、界磁系の過熱保護を行う必要がないときには、界磁電圧指令値選択部５６は、電機子側トルク制限フラグＦＬＧ_ｓにしたがって、第１界磁電圧指令値ｖ_ｆ１ ^＊または第２界磁電圧指令値ｖ_ｆ２ ^＊のいずれかを選択する。具体的には、電機子側トルク制限フラグＦＬＧｓが「Ｌｏ」であり、電機子系においても過熱保護を行う必要がないときには、界磁電圧指令値選択部５６は、第１界磁電圧指令値ｖ_ｆ１ ^＊を選択する。一方、電機子側トルク制限フラグＦＬＧ_ｓが「Ｈｉ」であり、電機子系の過熱保護を行う必要があるときには、界磁電圧指令値選択部５６は、第２界磁電圧指令値ｖ_ｆ２ ^＊を選択する。

【0088】

すなわち、界磁系及び電機子系のどちらにおいても過熱保護を行う必要がないときには、界磁電圧指令値選択部５６は、第１界磁電圧指令値ｖ_ｆ１ ^＊を最終界磁電圧指令値ｖ_{ｆ－ｆｉｎ} ^＊として出力する。また、界磁系の過熱保護を行う必要があるときには、界磁電圧指令値選択部５６は、過熱保護用の第２界磁電圧指令値ｖ_ｆ２ ^＊を最終界磁電圧指令値ｖ_{ｆ－ｆｉｎ} ^＊として出力する。そして、界磁系の過熱保護を行う必要がない場合でも、電機子系の過熱保護を行う必要があるときには、界磁電圧指令値選択部５６は、トルク補償用の第２界磁電圧指令値ｖ_ｆ２ ^＊を最終界磁電圧指令値ｖ_{ｆ－ｆｉｎ} ^＊として出力する。

【0089】

図３は、電機子側トルク制限率演算部４１の構成を示すブロック図である。図４に示すように、電機子側トルク制限率演算部４１は、第１制限率演算部６１、第２制限率演算部６２、及び、最小値選択部６３を備える。

【0090】

第１制限率演算部６１は、電機子温度Γ_{ｍｏｔ－ｓ}に基づくトルク制限率（以下、第１制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｍｏｔ－ｓ}という）を演算する。本実施形態では、第１制限率演算部６１は、電機子温度Γ_{ｍｏｔ－ｓ}と、第１制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｍｏｔ－ｓ}［％］と、を予め対応付けた第１制限率テーブルを有する。このため、第１制限率演算部６１は、第１制限率テーブルを参照することにより、電機子温度Γ_{ｍｏｔ－ｓ}に対応する第１制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｍｏｔ－ｓ}を演算する。

【0091】

より具体的には、第１制限率演算部６１は、第１制限率テーブルを参照することにより、実質的に、正規化温度である電機子温度Γ_{ｍｏｔ－ｓ}［％］を予め定める閾値γ_１［％］と比較する。そして、第１制限率演算部６１は、電機子温度Γ_{ｍｏｔ－ｓ}が閾値γ_１以下であるときには、第１制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｍｏｔ－ｓ}を１００％に設定する。一方、電機子温度Γ_{ｍｏｔ－ｓ}が閾値γ_１よりも大きいときには、第１制限率演算部６１は、電機子温度Γ_{ｍｏｔ－ｓ}に応じて、第１制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｍｏｔ－ｓ}を低下させる。また、電機子（電機子巻線）の耐熱上限温度に到達し、電機子温度Γ_{ｍｏｔ－ｓ}が１００％となったときには、第１制限率演算部６１は、第１制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｍｏｔ－ｓ}を０％に設定する。

【0092】

なお、閾値γ_１は、安全等を考慮して、適合により予め設定される。閾値γ_１は、正規化温度について設定されるので、電機子制御器温度Γ_{ｉｎｖ－ｓ}等、過熱保護のために監視すべき対象の正規化温度について共通に設定され得る。本実施形態では、閾値γ_１は、原則として、過熱保護のために監視すべき対象の正規化温度について共通に設定される。

【0093】

第２制限率演算部６２は、電機子制御器温度Γ_{ｉｎｖ－ｓ}に基づくトルク制限率（以下、第２制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｉｎｖ－ｓ}という）を演算する。本実施形態では、第２制限率演算部６２は、正規化温度である電機子制御器温度Γ_{ｉｎｖ－ｓ}［％］と、第２制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｉｎｖ－ｓ}と、を予め対応付けた第２制限率テーブルを有する。このため、第２制限率演算部６２は、第２制限率テーブルを参照することにより、電機子制御器温度Γ_{ｉｎｖ－ｓ}に対応する第２制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｉｎｖ－ｓ}を演算する。

【0094】

より具体的には、第２制限率演算部６２は、第２制限率テーブルを参照することにより、実質的に、正規化温度である電機子制御器温度Γ_{ｉｎｖ－ｓ}を閾値γ_１と比較する。そして、第２制限率演算部６２は、電機子制御器温度Γ_{ｉｎｖ－ｓ}が閾値γ_１以下であるときには、第２制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｉｎｖ－ｓ}を１００％に設定する。一方、電機子制御器温度Γ_{ｉｎｖ－ｓ}が閾値γ_１よりも大きいときには、第２制限率演算部６２は、電機子制御器温度Γ_{ｉｎｖ－ｓ}に応じて、第２制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｉｎｖ－ｓ}を低下させる。また、電機子制御器（インバータ１５等）が耐熱上限温度に達し、電機子制御器温度Γ_{ｉｎｖ－ｓ}が１００％になったときには、第２制限率演算部６２は、第２制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｉｎｖ－ｓ}を０％に設定する。

【0095】

最小値選択部６３は、第１制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｍｏｔ－ｓ}と第２制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｉｎｖ－ｓ}を比較し、より値が小さい方を電機子側トルク制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｓ}として出力する。

【0096】

ここでは、電機子側トルク制限率演算部４１の構成を説明したが、界磁側トルク制限率演算部５１もこれと同様に構成される。すなわち、界磁側トルク制限率演算部５１は、閾値γ_１との比較により、界磁温度Γ_{ｍｏｔ－ｒ}に基づくトルク制限率（第１制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｍｏｔ－ｒ}）と界磁制御器温度Γ_{ｉｎｖ－ｒ}に基づくトルク制限率（第２制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｉｎｖ－ｒ}）を演算する。そして、界磁側トルク制限率演算部５１は、これらの各トルク制限率のうち、より値が小さい方を、最終的な界磁側トルク制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｒ}として出力する。

【0097】

図４は、電機子側トルク指令値演算部４２の構成を示すブロック図である。図４に示すように、電機子側トルク指令値演算部４２は、トルク範囲演算部６６、リミットトルク演算部６７、及び、リミット処理部６８を備える。

【0098】

トルク範囲演算部６６は、回転数Ｎの状態にある巻線界磁型モータ１０が出力可能なトルクの範囲を演算する。具体的には、トルク範囲演算部６６は、回転数Ｎに基づいて、巻線界磁型モータ１０が出力可能なトルクの最大値（以下、最大トルクＴ_ｍａｘという）と最小値（以下、最小トルクＴ_ｍｉｎという）を演算する。

【0099】

リミットトルク演算部６７は、最大トルクＴ_ｍａｘ及び最小トルクＴ_ｍｉｎと、電機子側トルク制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｓ}と、に基づいて、上限トルクＴ_{ｌｉｍ－ｍａｘ－ｓ}と下限トルクＴ_{ｌｉｍ－ｍｉｎ－ｓ}を演算する。上限トルクＴ_{ｌｉｍ－ｍａｘ－ｓ}は、電機子側トルク制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｓ}に応じた制限の下で出力可能なトルクの最大値である。下限トルクＴ_{ｌｉｍ－ｍｉｎ－ｓ}は、電機子側トルク制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｓ}に応じた制限の下で出力可能なトルクの最小値である。リミットトルク演算部６７は、最大トルクＴ_ｍａｘに電機子側トルク制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｓ}を乗じることにより、上限トルクＴ_{ｌｉｍ－ｍａｘ－ｓ}を演算する。同様に、リミットトルク演算部６７は、最小トルクＴ_ｍｉｎに電機子側トルク制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｓ}を乗じることにより、下限トルクＴ_{ｌｉｍ－ｍｉｎ－ｓ}を演算する。

【0100】

リミット処理部６８は、トルク指令値Ｔ^＊に、上限トルクＴ_{ｌｉｍ－ｍａｘ－ｓ}及び下限トルクＴ_{ｌｉｍ－ｍｉｎ－ｓ}に基づくリミット処理を施すことにより、制限後電機子トルク指令値Ｔ_{ｌｉｍ－ｓ} ^＊を演算する。具体的には、リミット処理部６８は、下記の式（８）にしたがって、トルク指令値Ｔ^＊にリミット処理を施す。これにより、トルク指令値Ｔ^＊が下限トルクＴ_{ｌｉｍ－ｍｉｎ－ｓ}以上かつ上限トルクＴ_{ｌｉｍ－ｍａｘ－ｓ}以下であるときには、トルク指令値Ｔ^＊が制限後電機子トルク指令値Ｔ_{ｌｉｍ－ｓ} ^＊として出力される。トルク指令値Ｔ^＊が上限トルクＴ_{ｌｉｍ－ｍａｘ－ｓ}を超えるときには、上限トルクＴ_{ｌｉｍ－ｍａｘ－ｓ}が制限後電機子トルク指令値Ｔ_{ｌｉｍ－ｓ} ^＊として出力される。また、トルク指令値Ｔ^＊が下限トルクＴ_{ｌｉｍ－ｍｉｎ－ｓ}を下回るときには、下限トルクＴ_{ｌｉｍ－ｍｉｎ－ｓ}が制限後電機子トルク指令値Ｔ_{ｌｉｍ－ｓ} ^＊として出力される。

【0101】

【数7】

【0102】

ここでは、電機子側トルク指令値演算部４２の構成を説明したが、界磁側トルク指令値演算部５２もこれと同様に構成される。すなわち、界磁側トルク指令値演算部５２は、回転数Ｎに応じて定まる最大トルクＴ_ｍａｘ及び最小トルクＴ_ｍｉｎに、界磁側トルク制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｒ}を乗算することにより、上限トルクＴ_{ｌｉｍ－ｍａｘ－ｒ}及び下限トルクＴ_{ｌｉｍ－ｍｉｎ－ｒ}を演算する。そして、界磁側トルク指令値演算部５２は、トルク指令値Ｔ^＊に対して、上限トルクＴ_{ｌｉｍ－ｍａｘ－ｒ}及び下限トルクＴ_{ｌｉｍ－ｍｉｎ－ｒ}に応じたリミット処理を施すことにより、制限後界磁トルク指令値Ｔ_{ｌｉｍ－ｒ} ^＊を演算する。

【0103】

図５は、第２電機子電流制御部４４の構成を示すブロック図である。図５に示すように、第２電機子電流制御部４４は、ｄｑ軸電流マップ７１、ＰＩ制御器７２、及び、ＰＩ制御器７３を備える。

【0104】

ｄｑ軸電流マップ７１は、制限後電機子トルク指令値Ｔ_{ｌｉｍ－ｓ} ^＊及び界磁電流ｉ_ｆと、第２ｄ軸電流指令値ｉ_ｄ２ ^＊及び第２ｑ軸電流指令値ｉ_ｑ２ ^＊（以下、第２ｄｑ軸電流指令値ｉ_ｄ２ ^＊，ｉ_ｑ２ ^＊という）と、を実験またはシミュレーション等によって予め対応付けたマップである。第２ｄｑ軸電流指令値ｉ_ｄ２ ^＊，ｉ_ｑ２ ^＊は、特定の界磁電流ｉ_ｆの下で、制限後電機子トルク指令値Ｔ_{ｌｉｍ－ｓ} ^＊に対応する出力トルクＴを得るための電機子電流についての指令値である。第２電機子電流制御部４４は、ｄｑ軸電流マップ７１を参照することにより、制限後電機子トルク指令値Ｔ_{ｌｉｍ－ｓ} ^＊及び界磁電流ｉ_ｆに対応する第２ｄｑ軸電流指令値ｉ_ｄ２ ^＊，ｉ_ｑ２ ^＊を演算する。

【0105】

ＰＩ制御器７２は、第２ｄ軸電流指令値ｉ_ｄ２ ^＊と実電流であるｄ軸電流ｉ_ｄとの偏差に応じた電流フィードバック制御（ＰＩ（Proportional Integral）制御）により、第２ｄ軸電圧指令値ｖ_ｄ２ ^＊を演算する。このｄ軸用のＰＩ制御における比例ゲイン及び積分ゲインは、実験またはシミュレーション等によって予め定められる。

【0106】

ＰＩ制御器７３は、第２ｑ軸電流指令値ｉ_ｑ２ ^＊と実電流であるｑ軸電流ｉ_ｑとの偏差に応じた電流フィードバック制御（ＰＩ制御）により、第２ｑ軸電圧指令値ｖ_ｑ２ ^＊を演算する。このｑ軸用のＰＩ制御における比例ゲイン及び積分ゲインは、実験またはシミュレーション等によって予め定められる。

【0107】

上記のように、第２電機子電流制御部４４は、巻線界磁型モータ１０の出力トルクＴが制限後電機子トルク指令値Ｔ_{ｌｉｍ－ｓ} ^＊となるように、電流フィードバック制御によって、第２ｄｑ軸電圧指令値ｖ_ｄ２ ^＊，ｖ_ｑ２ ^＊を演算する。このため、電機子側トルク制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｓ}が１００％未満であって、制限後電機子トルク指令値Ｔ_{ｌｉｍ－ｓ} ^＊がトルク指令値Ｔ^＊よりも低減されているときには、第２ｄｑ軸電圧指令値ｖ_ｄ２ ^＊，ｖ_ｑ２ ^＊は、トルク指令値Ｔ^＊に基づく第１ｄｑ軸電圧指令値ｖ_ｄ１ ^＊，ｖ_ｑ１ ^＊を用いる場合よりも電機子電流を低減するように決定される。これにより電機子系における発熱が低減するので、電機子系が過熱から保護される。

【0108】

また、第２電機子電流制御部４４は、上述のように、ｄｑ軸電流ｉ_ｄ，ｉ_ｑだけでなく、界磁電流ｉ_ｆに基づいて、第２ｄｑ軸電圧指令値ｖ_ｄ２ ^＊，ｖ_ｑ２ ^＊を演算する。このため、電機子側トルク制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｓ}が１００％であって、制限後電機子トルク指令値Ｔ_{ｌｉｍ－ｓ} ^＊がトルク指令値Ｔ^＊と等しく、実質的に電機子系の過熱保護制御が行われないときには、第２ｄｑ軸電圧指令値ｖ_ｄ２ ^＊，ｖ_ｑ２ ^＊は、特定の界磁電流ｉ_ｆの下でトルク指令値Ｔ^＊に対応する出力トルクＴが得られるように決定される。より具体的には、界磁系の過熱保護制御が行われるときには界磁電流ｉ_ｆが低減されるが、第２ｄｑ軸電圧指令値ｖ_ｄ２ ^＊，ｖ_ｑ２ ^＊は、この低減された界磁電流ｉ_ｆの下でトルク指令値Ｔ^＊に対応する出力トルクＴが得られるように決定される。すなわち、電機子系の過熱保護制御が行われず、かつ、界磁系の過熱保護制御が行われるときには、第２電機子電流制御部４４は、トルク指令値Ｔ^＊に対応する出力トルクＴが得られるように、出力トルクＴを補償する第２ｄｑ軸電圧指令値ｖ_ｄ２ ^＊，ｖ_ｑ２ ^＊を演算する。

【0109】

図６は、第２界磁電流制御部５４の構成を示すブロック図である。図６に示すように、第２界磁電流制御部５４は、ＰＩ制御器７４及びＰＩ制御器７５を備える。

【0110】

ＰＩ制御器７４は、制限後界磁トルク指令値Ｔ_{ｌｉｍ－ｒ} ^＊と推定トルクＴ_ｅｓｔとの偏差Ｔ_ｅｒｒに基づくＰＩ制御により、フィードバック界磁電流指令値ｉ_ｆ－ｆｂ ^＊を演算する。このＰＩ制御における比例ゲイン及び積分ゲインは、実験またはシミュレーション等によって予め定められる。フィードバック界磁電流指令値ｉ_ｆ－ｆｂ ^＊は、出力トルクＴ（推定トルクＴ_ｅｓｔ）を制限後界磁トルク指令値Ｔ_{ｌｉｍ－ｒ} ^＊に追従させるために、界磁電流指令値ｉ_ｆ ^＊に施すべき補正の量を表す指令値である。このため、本実施形態では、第２界磁電流制御部５４は、界磁電流指令値ｉ_ｆ ^＊にフィードバック界磁電流指令値ｉ_ｆ－ｆｂ ^＊を加算することにより、第２界磁電流指令値ｉ_ｆ２ ^＊を演算する。第２界磁電流指令値ｉ_ｆ２ ^＊は、制限後界磁トルク指令値Ｔ_{ｌｉｍ－ｒ} ^＊に対応する出力トルクを得るための界磁電流ｉ_ｆについての指令値である。

【0111】

ＰＩ制御器７５は、第２界磁電流指令値ｉｆ２＊と実電流である界磁電流ｉ_ｆとの偏差に応じた電流フィードバック制御（ＰＩ制御）により、第２界磁電圧指令値ｖ_ｆ２ ^＊を演算する。このＰＩ制御における比例ゲイン及び積分ゲインは、実験またはシミュレーション等によって予め定められる。

【0112】

上記のように、第２界磁電流制御部５４は、巻線界磁型モータ１０の出力トルクＴが制限後界磁トルク指令値Ｔ_{ｌｉｍ－ｒ} ^＊となるように、電流フィードバック制御によって、第２界磁電圧指令値ｖ_ｆ２ ^＊を演算する。このため、界磁側トルク制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｒ}が１００％未満であって、制限後界磁トルク指令値Ｔ_{ｌｉｍ－ｒ} ^＊がトルク指令値Ｔ^＊よりも低減されているときには、第２界磁電圧指令値ｖ_ｆ２ ^＊は、トルク指令値Ｔ^＊に基づく第１界磁電圧指令値ｖ_ｆ１ ^＊を用いる場合よりも界磁電流ｉ_ｆを低減するように決定される。これにより界磁系における発熱が低減されるので、界磁系が過熱から保護される。

【0113】

また、第２界磁電流制御部５４は、上述のように、界磁電流ｉ_ｆだけでなく、推定トルクＴ_ｅｓｔに基づいて、第２界磁電圧指令値ｖ_ｆ２を演算する。推定トルクＴ_ｅｓｔは、前述のとおり、ｄｑ軸電流ｉ_ｄ，ｉ_ｑ及び界磁電流ｉ_ｆに基づいて演算される。このため、第２界磁電流制御部５４は、界磁電流ｉ_ｆだけでなく、電機子電流（ｄｑ軸電流ｉ_ｄ，ｉ_ｑ）に基づいて、第２界磁電圧指令値ｖ_ｆ２ ^＊を演算する。このため、界磁側トルク制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｒ}が１００％であって、制限後界磁トルク指令値Ｔ_{ｌｉｍ－ｒ} ^＊がトルク指令値Ｔ^＊と等しく、実質的に界磁系の過熱保護制御が行われないときには、第２界磁電圧指令値ｖ_ｆ２ ^＊は、特定の電機子電流（ｄｑ軸電流ｉ_ｄ，ｉ_ｑ）の下で、トルク指令値Ｔ^＊に対応する出力トルクＴが得られるように決定される。より具体的には、電機子系の過熱保護制御が行われるときには、電機子電流（ｄｑ軸電流ｉ_ｄ，ｉ_ｑ）が低減されるが、第２界磁電圧指令値ｖ_ｆ２ ^＊は、この低減された電機子電流（ｄｑ軸電流ｉ_ｄ，ｉ_ｑ）の下でトルク指令値Ｔ^＊に対応する出力トルクＴが得られるように決定される。すなわち、界磁系の過熱保護制御が行われず、かつ、電機子系の過熱保護制御が行われるときには、第２界磁電流制御部５４は、トルク指令値Ｔ^＊に対応する出力トルクＴが得られるように、出力トルクＴを補償する第２界磁電圧指令値ｖ_ｆ２ ^＊を演算する。

【0114】

以下、上記のように構成される制御装置１００の過熱保護制御に係る作用について説明する。

【0115】

図７は、過熱保護制御の作用を示すフローチャートである。図７に示すように、ステップＳ１０では、電圧指令値演算部１２が電機子温度Γ_{ｍｏｔ－ｓ}、電機子制御器温度Γ_{ｉｎｖ－ｓ}、界磁温度Γ_{ｍｏｔ－ｒ}、及び、界磁制御器温度Γ_{ｉｎｖ－ｒ}を取得する。

【0116】

ステップＳ１１では、電機子側トルク制限率演算部４１が電機子温度Γ_{ｍｏｔ－ｓ}及び電機子制御器温度Γ_{ｉｎｖ－ｓ}に基づいて電機子側トルク制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｓ}を演算する。このとき、電機子側トルク制限率演算部４１は、電機子側トルク制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｓ}に応じて電機子側トルク制限フラグＦＬＧ_ｓを設定する。

【0117】

また、同ステップＳ１１では、界磁側トルク制限率演算部５１が界磁温度Γ_{ｍｏｔ－ｒ}及び界磁制御器温度Γ_{ｉｎｖ－ｒ}に基づいて界磁側トルク制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｒ}を演算する。そして、界磁側トルク制限率演算部５１は、界磁側トルク制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｒ}に応じて界磁側トルク制限フラグＦＬＧ_ｒを設定する。

【0118】

ステップＳ１２では、電機子側トルク指令値演算部４２が電機子側トルク制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｓ}等に基づいて制限後電機子トルク指令値Ｔ_{ｌｉｍ－ｓ} ^＊を演算する。また、界磁側トルク指令値演算部５２が界磁側トルク制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｒ}等に基づいて制限後界磁トルク指令値Ｔ_{ｌｉｍ－ｒ} ^＊を演算する。

【0119】

ステップＳ１３では、第１電機子電流制御部４３がトルク指令値Ｔ^＊（要求トルク）を実現させる第１ｄｑ軸電圧指令値ｖ_ｄ１ ^＊，ｖ_ｑ１ ^＊を演算する。また、第２電機子電流制御部４４は、制限後電機子トルク指令値Ｔ_{ｌｉｍ－ｓ} ^＊、ｄｑ軸電流ｉ_ｄ，ｉ_ｑ、及び、界磁電流ｉ_ｆに基づいて、第２ｄｑ軸電圧指令値ｖ_ｄ２ ^＊，ｖ_ｑ２ ^＊を演算する。

【0120】

ステップＳ１４では、第１界磁電流制御部５３がトルク指令値Ｔ^＊（要求トルク）を実現させる第１界磁電圧指令値ｖ_ｆ１ ^＊を演算する。また、第２界磁電流制御部５４は、制限後界磁トルク指令値Ｔ_{ｌｉｍ－ｒ} ^＊、界磁電流指令値ｉ_ｆ ^＊、及び、推定トルクＴ_ｅｓｔに基づいて、第２界磁電圧指令値ｖ_ｆ２ ^＊を演算する。

【0121】

ステップＳ１５では、電圧指令値演算部１２は、電機子系が過熱状態であるか否かを判定する。具体的には、電機子側トルク制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｓ}が１００％未満であって、電機子側トルク制限フラグＦＬＧ_ｓが「Ｈｉ」に設定されたときには、電機子系が過熱状態であるため、ステップＳ１６に進む。

【0122】

ステップＳ１６では、電機子側トルク制限フラグＦＬＧ_ｓが「Ｈｉ」に設定されているので、電機子電圧指令値選択部４５は、第２ｄｑ軸電圧指令値ｖ_ｄ２ ^＊，ｖ_ｑ２ ^＊を選択し、最終電機子電圧指令値ｖ_{ｄ－ｆｉｎ} ^＊，ｖ_{ｑ－ｆｉｎ} ^＊として出力する。このとき、第２ｄｑ軸電圧指令値ｖ_ｄ２ ^＊，ｖ_ｑ２ ^＊は、ｄｑ軸電流ｉ_ｄ，ｉ_ｑを低減させるｄｑ軸電圧ｖ_ｄ，ｖ_ｑを表す。また、ステップＳ１７では、電機子側トルク制限フラグＦＬＧ_ｓが「Ｈｉ」に設定されているので、界磁電圧指令値選択部５６は、第２界磁電圧指令値ｖ_ｆ２ ^＊を選択し、最終界磁電圧指令値ｖ_{ｆ－ｆｉｎ} ^＊として出力する。このとき、第２界磁電圧指令値ｖ_ｆ２ ^＊は、界磁電流ｉ_ｆを増加させる界磁電圧ｖ_ｆを表す。

【0123】

したがって、電機子系が過熱状態であるときには、ｄｑ軸電流ｉ_ｄ，ｉ_ｑが低減され、これと同時に、ｄｑ軸電流ｉ_ｄ，ｉ_ｑの減少に応じて界磁電流ｉ_ｆが増加する。その結果、電機子系が過熱から保護され、かつ、巻線界磁型モータ１０の出力トルクＴはトルク指令値Ｔ^＊に対応する出力トルクＴとなるように補償される。

【0124】

一方、ステップＳ１５において、電機子側トルク制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｓ}が１００％であって、電機子側トルク制限フラグＦＬＧｓが「Ｌｏ」に設定されたときには、電機子系は過熱状態でないので、ステップＳ１８に進む。

【0125】

ステップＳ１８では、電圧指令値演算部１２は、界磁系が過熱状態であるか否かを判定する。具体的には、界磁側トルク制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｒ}が１００％未満であって、界磁側トルク制限フラグＦＬＧ_ｒが「Ｈｉ」に設定されたときには、界磁系が過熱状態であるため、ステップＳ１９に進む。

【0126】

ステップＳ１９では、界磁側トルク制限フラグＦＬＧ_ｒが「Ｈｉ」に設定されているので、界磁電圧指令値選択部５６は、第２界磁電圧指令値ｖ_ｆ２ ^＊を選択し、最終界磁電圧指令値ｖ_{ｆ－ｆｉｎ} ^＊として出力する。このとき、第２界磁電圧指令値ｖ_ｆ２ ^＊は、界磁電流ｉ_ｆを減少させる界磁電圧ｖ_ｆを表す。また、ステップＳ２０では、界磁側トルク制限フラグＦＬＧ_ｒが「Ｈｉ」に設定されているので、電機子電圧指令値選択部４５は、第２ｄｑ軸電圧指令値ｖ_ｄ２ ^＊，ｖ_ｑ２ ^＊を選択し、最終電機子電圧指令値ｖ_{ｄ－ｆｉｎ} ^＊，ｖ_{ｑ－ｆｉｎ} ^＊として出力する。このとき、第２ｄｑ軸電圧指令値ｖ_ｄ２ ^＊，ｖ_ｑ２ ^＊は、ｄｑ軸電流ｉ_ｄ，ｉ_ｑを増加させるｄｑ軸電圧ｖ_ｄ，ｖ_ｑを表す。

【0127】

したがって、界磁系が過熱状態であるときには、界磁電流ｉ_ｆが低減され、これと同時に、界磁電流ｉ_ｆの減少に応じてｄｑ軸電流ｉ_ｄ，ｉ_ｑが増加する。その結果、界磁系が過熱から保護され、かつ、巻線界磁型モータ１０の出力トルクＴはトルク指令値Ｔ^＊に対応する出力トルクＴとなるように補償される。

【0128】

一方、ステップＳ１８において、界磁側トルク制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｒ}が１００％であって、界磁側トルク制限フラグＦＬＧ_ｒが「Ｌｏ」に設定されたときには、界磁系も過熱状態でないので、ステップＳ２１に進む。

【0129】

ステップＳ２１では、電機子側トルク制限フラグＦＬＧ_ｓ及び界磁側トルク制限フラグＦＬＧ_ｒがいずれも「Ｌｏ」に設定されており、電機子系も界磁系も過熱状態でない通常の制御状態である。このため、電機子電圧指令値選択部４５は、第１ｄｑ軸電圧指令値ｖ_ｄ１ ^＊，ｖ_ｑ１ ^＊を選択して最終電機子電圧指令値ｖ_{ｄ－ｆｉｎ} ^＊，ｖ_{ｑ－ｆｉｎ} ^＊として出力する。また、界磁電圧指令値選択部５６は、第１界磁電圧指令値ｖｆ_１ ^＊を選択して最終界磁電圧指令値ｖ_{ｆ－ｆｉｎ} ^＊として出力する。これにより、巻線界磁型モータ１０は、トルク指令値Ｔ^＊（要求トルク）に対応する出力トルクＴを出力する。

【0130】

なお、ここでは、電機子系と界磁系のいずれか一方が過熱状態である場合、及び、電機子系と界磁系のいずれもが過熱状態でない場合、について説明したが、電機子系と界磁系の両方が過熱状態であるときも、第２ｄｑ軸電圧指令値ｖ_ｄ２ ^＊，ｖ_ｑ２ ^＊が最終電機子電圧指令値ｖ_{ｄ－ｆｉｎ} ^＊，ｖ_{ｑ－ｆｉｎ} ^＊となり、かつ、第２界磁電圧指令値ｖ_ｆ２ ^＊は、が最終界磁電圧指令値ｖ_{ｆ－ｆｉｎ} ^＊となる。このとき、第２ｄｑ軸電圧指令値ｖ_ｄ２ ^＊，ｖ_ｑ２ ^＊はｄｑ軸電流ｉ_ｄ，ｉ_ｑを減少させるｄｑ軸電圧ｖ_ｄ，ｖ_ｑを表し、かつ、第２界磁電圧指令値ｖ_ｆ２ ^＊は界磁電流ｉ_ｆを減少させる界磁電圧ｖ_ｆを表す。このため、ｄｑ軸電流ｉ_ｄ，ｉ_ｑ及び界磁電流ｉ_ｆのいずれもが低減される。したがって、巻線界磁型モータ１０の出力トルクＴは補償されないが、電機子系及び界磁系はいずれも過熱から保護される。

【0131】

図８は、出力トルクＴ等を表すタイムチャートである。図８では、一例として、時刻ｔ_１までの間、出力トルクＴは所定のトルクＴ_１が維持されており、その後、時刻ｔ_１から時刻ｔ_２にかけて、出力トルクＴを所定のトルクＴ_２まで上昇させるシーンについて説明する。

【0132】

図８（Ａ）～（Ｄ）は第１比較例における出力トルクＴ等を表す。第１比較例は、電機子系または界磁系のいずれか一方の系において過熱保護制御を実行するときに、過熱保護制御を実行する必要がない他方の系の電流を増加させず、単に一方の系において過熱保護制御を行う例である。ここでは、電機子系において過熱保護制御が行われる例を示す。具体的には、図８（Ａ）は、トルク制限率Ｔ_ｌｉｍを示す。図８（Ｂ）は、モータ温度Γ_ｍｏｔを示す。図８（Ｃ）は、電流指令値ｉ^＊のうち、実質的に巻線界磁型モータ１０の出力トルクＴを決定づけるｑ軸電流指令値ｉ_ｑ ^＊と、界磁電流指令値ｉ_ｆ ^＊と、を示す。図８（Ｄ）は、巻線界磁型モータ１０の出力トルクＴを示す。

【0133】

図８（Ｅ）～（Ｆ）は第１実施形態における出力トルクＴ等を表す。第１実施形態は、前述のとおり、電機子系または界磁系のいずれか一方の系において過熱保護制御を実行するときに、過熱保護制御を実行する必要がない他方の系の電流を増加させる例である。具体的には、図８（Ｅ）は、モータ温度Γ_ｍｏｔを示す。図８（Ｆ）は、モータ温度Γ_ｍｏｔを示す。図８（Ｇ）は、電流指令値ｉ^＊のうち、ｑ軸電流指令値ｉ_ｑ ^＊と界磁電流指令値ｉ_ｆ ^＊を示す。図８（Ｈ）は、巻線界磁型モータ１０の出力トルクＴを示す。

【0134】

まず、第１比較例の制御では、図８（Ｄ）に示すように、時刻ｔ_１から時刻ｔ_２にかけて出力トルクＴを上昇させるときに、図８（Ｂ）に示すように、電機子温度Γ_{ｍｏｔ－ｓ}及び界磁温度Γ_{ｍｏｔ－ｒ}が上昇し、時刻ｔ_２に電機子温度Γ_{ｍｏｔ－ｓ}が閾値γ_１を超えたとする。但し、時刻ｔ_２以降も界磁温度Γ_{ｍｏｔ－ｒ}は閾値γ_１未満である。

【0135】

このとき、図８（Ａ）に示すように、時刻ｔ_２以後、界磁側トルク制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｒ}は１００％に維持されるが、電機子側トルク制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｓ}は１００％未満に低減される。すなわち、時刻ｔ_２から、界磁系では過熱保護を行わない通常の制御が継続されつつ、電機子系について過熱保護制御が実行される。

【0136】

したがって、図８（Ｃ）に示すように、電機子側トルク制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｓ}が１００％未満に低減されたことに応じて、例えばｑ軸電流指令値ｉ_ｑ ^＊が低下する。その結果、電機子系は、過熱から保護される。

【0137】

このとき、第１比較例では、界磁電流指令値ｉ_ｆ ^＊は、電機子系の過熱保護制御が行われているか否かにかかわらず、単に要求トルク（トルク指令値Ｔ^＊）を実現するように決定される。このため、図８（Ｄ）に示すように、第１比較例では、時刻ｔ_２から電機子系の過熱保護制御が開始されると、出力トルクＴは、電機子側トルク制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｓ}の低減に応じて低下する。したがって、第１比較例の制御では、電機子温度Γ_{ｍｏｔ－ｓ}が閾値γ_１以上であって、電機子系の過熱保護制御が継続される限り、出力トルクＴは、上昇後の要求トルクであるトルクＴ_２より小さい。

【0138】

第１実施形態の制御においても、図８（Ｈ）に示すように、時刻ｔ_１から時刻ｔ_２にかけて出力トルクＴを上昇させるときに、図８（Ｂ）に示すように、電機子温度Γ_{ｍｏｔ－ｓ}及び界磁温度Γ_{ｍｏｔ－ｒ}が上昇し、時刻ｔ_２に電機子温度Γ_{ｍｏｔ－ｓ}が閾値γ_１を超えたとする。但し、時刻ｔ_２以降も界磁温度Γ_{ｍｏｔ－ｒ}は閾値γ_１未満である。

【0139】

図８（Ｅ）に示すように、時刻ｔ_２以後、界磁側トルク制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｒ}は１００％に維持されるが、電機子側トルク制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｓ}は１００％未満に低減される。すなわち、時刻ｔ_２から、界磁系では過熱保護を行わない通常の制御が継続されつつ、電機子系について過熱保護制御が実行される。したがって、図８（Ｇ）に示すように、電機子側トルク制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｓ}が１００％未満に低減されたことに応じて、例えばｑ軸電流指令値ｉ_ｑ ^＊が低下する。その結果、電機子系は過熱から保護される。これらも第１比較例と同様である。

【0140】

しかし、第１実施形態の制御では、ｑ軸電流指令値ｉ_ｑ ^＊が低減されると、その減少に応じて界磁電流指令値ｉ_ｆ ^＊が増加される。ここでは、図８（Ｇ）に示すように、時刻ｔ_２から時刻ｔ_３にかけて界磁電流指令値ｉ_ｆ ^＊が増加する。その結果、図８（Ｆ）に示すように界磁温度Γ_{ｍｏｔ－ｒ}が上昇するものの、図８（Ｈ）に示すように、出力トルクＴは、電機子系の過熱保護制御が開始された時刻ｔ_２以降においても、上昇後の要求トルクであるトルクＴ_２が維持される。したがって、第１実施形態の制御では、電機子温度Γ_{ｍｏｔ－ｓ}が閾値γ_１以上となって、電機子系の過熱保護制御が開始された場合でも、電機子電流の減少に応じて、界磁電流ｉ_ｆ（界磁電流指令値ｉ_ｆ ^＊）を増加させることにより、出力トルクＴが補償される。

【0141】

なお、図８では、電機子温度Γ_{ｍｏｔ－ｓ}が閾値γ_１を超える例について説明したが、これに限らない。界磁温度Γ_{ｍｏｔ－ｒ}が閾値γ_１を超える場合についてもこれと同様である。この場合は、界磁系の過熱保護のために界磁電流ｉ_ｆ（界磁電流指令値ｉ_ｆ ^＊）が低減されるので、その減少に応じて電機子電流が増加される。すなわち、界磁系の過熱保護制御が開始された場合でも、界磁電流ｉ_ｆの減少に応じて、電機子電流を増加させることにより、出力トルクＴが補償される。

【0142】

図８では、電機子温度Γ_{ｍｏｔ－ｓ}が閾値γ１を超える例を説明したが、電機子制御器温度Γ_{ｉｎｖ－ｓ}が閾値γ_１を超える場合、あるいは、電機子温度Γ_{ｍｏｔ－ｓ}及び電機子制御器温度Γ_{ｉｎｖ－ｓ}が閾値γ_１を超える場合についても、これと同様である。さらに、界磁温度Γ_{ｍｏｔ－ｒ}、界磁制御器温度Γ_{ｉｎｖ－ｒ}、または、これらの両方が閾値γ_１を超える場合も、これと同様である。

【0143】

このように、電機子系または界磁系のうちいずれか一方が過熱状態である場合、過熱状態である一方の系に対する供給電力を制限する過熱保護制御を実行するとともに、過熱状態でない他方の系に対する供給電力を増加させれば、出力トルクＴが補償される。すなわち、巻線界磁型モータ１０の出力トルクＴを減少させずに、一方の系で過熱保護制御を行うことができる。

【0144】

［第２実施形態］
上記第１実施形態では、電機子系の温度である電機子温度Γ_{ｍｏｔ－ｓ}及び電機子制御器温度Γ_{ｉｎｖ－ｓ}と、界磁子系の温度である界磁温度Γ_{ｍｏｔ－ｒ}及び界磁制御器温度Γ_{ｉｎｖ－ｒ}と、について共通の閾値γ_１を設定している。これは、電機子系の電流応答と、界磁系の電流応答と、に実質的に差異がないときに特に好適である。しかし、電機子系と界磁系の電流応答に無視できない差異があるときには、以下に説明する第２実施形態のように構成することが好ましい。

【0145】

図９は、第２実施形態におけるトルク制限率Ｔ_ｌｉｍの設定を示す説明図である。ここでは、界磁系の電流応答が電機子系よりも遅いものとする。図９（Ａ）は、第２実施形態における電機子側の第１制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｍｏｔ－ｓ}を示す。図９（Ｂ）は、第２実施形態における界磁側の第１制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｍｏｔ－ｒ}を示す。

【0146】

図９（Ｂ）に示すように、相対的に電流応答が遅い界磁側の第１制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｍｏｔ－ｒ}は、第１実施形態と同様に、閾値γ_１から界磁温度Γ_{ｍｏｔ－ｒ}に応じて低下するように設定される。一方、図９（Ａ）に示すように、相対的に電流応答が早い電機子側の第１制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｍｏｔ－ｓ}は、第１実施形態とは異なり、閾値γ_１とは異なる閾値γ_２から電機子温度Γ_{ｍｏｔ－ｓ}に応じて低下するように設定される。

【0147】

そして、閾値γ_２は、安全等を考慮して設定される閾値γ_１よりも小さい値に設定される。すなわち、相対的に電流応答が早い電機子側において第１制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｍｏｔ－ｓ}の低下が始まる温度（閾値γ_２）は、相対的に電流応答が遅い界磁側において第１制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｍｏｔ－ｒ}の低下が始まる温度（閾値γ_１）よりも低い値に設定される。換言すれば、電機子系と界磁系で電流応答が異なるときには、電機子系と界磁系で、過熱保護のために供給電力の制限が開始される温度（以下、制限開始温度という）を異なる値に設定し、相対的に電流応答が早い系の制限開始温度は、相対的に応答が遅い系の制限開始温度よりも低い値に設定される。

【0148】

また、上記閾値γ_１，γ_２の設定により、図９にハッチング三角形で示すように、相対的に電流応答が早い電機子側の第１制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｍｏｔ－ｓ}は、温度上昇に対して、相対的に電流応答が遅い界磁側の第１制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｍｏｔ－ｒ}よりも緩やかに低減される。換言すれば、機子系と界磁系で電流応答が異なるときには、温度変化に対する供給電力の制限率（グラフの傾き）は電機子系と界磁系で異なる相対に設定し、相対的に電流応答が早い系の制限率は、相対的に電流応答が遅い系の制限率よりも小さい値に設定される。

【0149】

なお、相対的に電流応答が早い電機子系の制限開始温度を表す閾値γ_２は、実験またはシミュレーション等に基づき、相対的に電流応答が遅い界磁系との電流応答の早さの具体的な相違等に応じて予め定められる。

【0150】

図１０は、出力トルクＴ等を示すタイムチャートである。図１０では、一例として、時刻ｔ_１までの間、出力トルクＴは所定のトルクＴ_１が維持されており、その後、時刻ｔ_１から時刻ｔ_２にかけて、出力トルクＴを所定のトルクＴ_２まで上昇させるシーンについて説明する。

【0151】

図１０（Ａ）～（Ｄ）は第２比較例における出力トルクＴ等を表す。第２比較例は、電機子系と界磁系で電流応答に差異がある巻線界磁型モータ１０において、制限開始温度である閾値γ_１を電機子系と界磁系で共通に設定し、第１実施形態の過熱保護及び出力トルクＴの補償に係る制御を行う例である。ここでは、電機子系において過熱保護制御が行われる例を示す。具体的には、図１０（Ａ）は、トルク制限率Ｔ_ｌｉｍを示す。図１０（Ｂ）は、モータ温度Γ_ｍｏｔを示す。図１０（Ｃ）は、電流指令値ｉ^＊のうち、ｑ軸電流指令値ｉ_ｑ ^＊と界磁電流指令値ｉ_ｆ ^＊を示す。図１０（Ｄ）は、巻線界磁型モータ１０の出力トルクＴを示す。

【0152】

図１０（Ｅ）～（Ｆ）は第２実施形態における出力トルクＴ等を表す。第２実施形態は、前述のとおり、電機子系と界磁系で電流応答に差異がある巻線界磁型モータ１０において、制限開始温度である閾値γ_１，γ_２、及び、温度変化に対する制限率を、電機子系と界磁系で異なる値に設定し、第１実施形態の過熱保護及び出力トルクＴの補償に係る制御を行う例である。具体的には、図１０（Ｅ）は、モータ温度Γ_ｍｏｔを示す。図１０（Ｆ）は、モータ温度Γ_ｍｏｔを示す。図１０（Ｇ）は、電流指令値ｉ^＊のうち、ｑ軸電流指令値ｉ_ｑ ^＊と界磁電流指令値ｉ_ｆ ^＊を示す。図１０（Ｈ）は、巻線界磁型モータ１０の出力トルクＴを示す。

【0153】

まず、第２比較例において、図１０（Ｄ）に示すように、時刻ｔ_１から時刻ｔ_２にかけて出力トルクＴを上昇させるときに、図１０（Ｂ）に示すように、時刻ｔ_２において電機子温度Γ_{ｍｏｔ－ｓ}が閾値γ_１を超えたとする。このとき、図１０（Ａ）に示すように、時刻ｔ_２以後、界磁側トルク制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｒ}は１００％に維持されるが、電機子側トルク制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｓ}は１００％未満に低減される。すなわち、時刻ｔ_２から、界磁系では過熱保護を行わない通常の制御が継続されつつ、電機子系について過熱保護制御が実行される。その結果、図１０（Ｃ）に示すように、時刻ｔ_２から時刻ｔ_３にかけて、ｑ軸電流指令値ｉ_ｑ ^＊が低下するので、これに応じて界磁電流指令値ｉ_ｆ ^＊が増加される。

【0154】

このとき、界磁系の電流応答が早く、界磁電流ｉ_ｆが、界磁電流指令値ｉ_ｆ ^＊にしたがって、ｑ軸電流ｉ_ｑの減少に追従して増加することができれば、第１実施形態のとおり、出力トルクＴが補償される。しかし、第２比較例のように、界磁系の電流応答が遅い場合、ｑ軸電流指令値ｉ_ｑ ^＊の減少に応じて界磁電流指令値ｉ_ｆ ^＊を増加させても、図１０（Ｃ）に示すように、界磁系の電流応答の遅れによって、増加した界磁電流指令値ｉ_ｆ ^＊と実際の界磁電流ｉ_ｆが乖離する。その結果、図１０（Ｄ）に矢印で示すように、出力トルクＴに、アンダーシュートに類似するトルク変動（トルク不足）が生じる。

【0155】

一方、第２実施形態の制御においても、図１０（Ｈ）に示すように、時刻ｔ_１から時刻ｔ_２にかけて出力トルクＴを上昇させるときに、図１０（Ｆ）に示すように、電機子温度Γ_{ｍｏｔ－ｓ}し、制限開始温度を超える。但し、第２実施形態の制御では、電流応答の早い電機子系の制限開始温度は、閾値γ_１ではなく、閾値γ_２に低下されている。このため、電機子温度Γ_{ｍｏｔ－ｓ}が制限開始温度（閾値γ_２）を超える時刻は、閾値γ_１を超える時刻ｔ_２よりも早まり、時刻ｔ_２′となる。これにより、電機子系の過熱保護制御が開始されるタイミングが時刻ｔ_２′となる。すなわち、図１０（Ｅ）に示すように電機子側トルク制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｓ}が１００％未満になる時刻、及び、図１０（Ｇ）に示すようにｑ軸電流指令値ｉ_ｑ ^＊が低減され始まる時刻は、いずれも時刻ｔ_２′に早まる。

【0156】

これにより、図１０（Ｇ）に示すように、ｑ軸電流指令値ｉ_ｑ ^＊の減少、及び、これに応じた界磁電流指令値ｉ_ｆ ^＊の増加が緩やかになる。これにより、界磁電流指令値ｉ_ｆ ^＊の増加速度（グラフの傾き）は、応答が遅い界磁系が追従可能な増加速度となる。その結果、図１０（Ｈ）に示すように、第２実施形態の制御では、第２比較例で生じるようなトルク変動が低減され、出力トルクＴが特に正確に補償される。

【0157】

なお、第２実施形態では界磁系の電流応答が電機子系よりも遅い場合について説明したが、これとは逆に、電機子系の電流応答が界磁系よりも遅い場合についても同様である。この場合、電流応答が遅い電機子系の制限開始温度が閾値γ_１に設定され、電流応答が早い界磁系の制限開始温度が閾値γ_２に設定される。また、相対的に電流応答が早い界磁系における制限率は、相対的に電流応答が遅い電機子系における制限率よりも小さい値に設定される。また、ここでは、電機子側及び界磁側の各第１制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｍｏｔ－ｓ}，Ｔ_{ｌｉｍ－ｍｏｔ－ｒ}を対比して説明したが、電機子側及び界磁側の各第２制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｉｎｖ－ｓ}，Ｔ_{ｌｉｍ－ｉｎｖ－ｒ}についてもこれと同様である。

【0158】

また、上記第２実施形態では、電機子系と界磁系で制限開始温度（閾値γ_１，γ_２）を異なる温度に設定することにより、温度変化に対する供給電力の制限率を変更しているが、これに限らない。例えば、電機子系と界磁系で制限開始温度（閾値γ_１，γ_２）を実質的に等しい温度に設定する場合に、相対的に電流応答が早い系の制限率（例えば電機子系の第１制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｍｏｔ－ｓ}）を、温度上昇に対して、相対的に電流応答が遅い系の制限率（例えば界磁系の第１制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｍｏｔ－ｒ}）よりも緩やかに変化させてもよい。この場合も、温度上昇に対し、電流応答が早い系における制限率を緩やかにすることで、相対的に遅い系の電流応答が追従しやすくなる。このため、上記第２実施形態のように、電機子系と界磁系で電流応答に差異があっても、トルク変動を低減し、出力トルクＴが特に正確に補償される。

【0159】

［第３実施形態］
上記第２実施形態では、電機子系と界磁系で電流応答が異なるときに、相対的に応答が早い系の制限開始温度（閾値γ_２）を、相対的に応答が遅い系の制限開始温度（閾値γ_１）よりも低い値に設定しているが、以下に説明する第３実施形態のように、相対的に応答が早い系の制限開始温度は、より柔軟に設定され得る。第３実施形態では、界磁系の電流応答は電機子系よりも遅い例について説明する。

【0160】

図１１は、第３実施形態における電機子側トルク制限率演算部４１の構成を示すブロック図である。図１１に示すように、第３実施形態の電機子側トルク制限率演算部４１は、第１温度変化率演算部８１及び第２温度変化率演算部８２を備える。そして、第１制限率演算部６１及び第２制限率演算部６２は、制限開始温度が可変となっている。その他の構成は、第１実施形態と同様である。

【0161】

第１温度変化率演算部８１は、単位時間あたりの電機子温度Γ_{ｍｏｔ－ｓ}の変化率（以下、第１時間変化率δΓ_{ｍｏｔ－ｓ}という）を演算する。本実施形態では、第１温度変化率演算部８１は、例えば、予め定められた制御周期あたりの電機子温度Γ_{ｍｏｔ－ｓ}の変化率を演算する。

【0162】

同様に、第２温度変化率演算部８２は、単位時間あたりの電機子制御器温度Γ_{ｉｎｖ－ｓ}の変化率（以下、第２時間変化率δΓ_{ｉｎｖ－ｓ}という）を演算する。

【0163】

そして、第３実施形態では、第１制限率演算部６１は、第１時間変化率δΓ_{ｍｏｔ－ｓ}に基づいて、過熱保護のための制限開始温度を閾値γ_１と閾値γ_２とで切り替える。また、これにより、第１制限率演算部６１は、温度変化に応じた供給電力（電機子電流）の制限率を切り替える。これらの切り替えは、例えば、制限開始温度を閾値γ_１とし、電機子温度Γ_{ｍｏｔ－ｓ}と、第１制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｍｏｔ－ｓ}と、を予め対応付けた制限率テーブルと、制限開始温度を閾値γ_２とし、電機子温度Γ_{ｍｏｔ－ｓ}と、第１制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｍｏｔ－ｓ}と、を予め対応付けた制限率テーブルと、を予め用意しておき、参照する制限率テーブルを変更することによって行われる。

【0164】

同様に、第２制限率演算部６２は、第２時間変化率δΓ_{ｉｎｖ－ｓ}に基づいて、過熱保護のための制限開始温度を閾値γ_１と閾値γ_２とで切り替える。また、これにより、第２制限率演算部６２は、温度変化に応じた供給電力（電機子電流）の制限率を切り替える。これらの切り替えは、例えば、制限開始温度を閾値γ_１とし、電機子制御器温度Γ_{ｉｎｖ－ｓ}と、第２制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｉｎｖ－ｓ}と、を予め対応付けた制限率テーブルと、制限開始温度を閾値γ_２とし、電機子制御器温度Γ_{ｉｎｖ－ｓ}と、第２制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｉｎｖ－ｓ}と、を予め対応付けた制限率テーブルと、を予め用意しておき、参照する制限率テーブルを変更することによって行われる。

【0165】

図１２は、第３実施形態における電機子側トルク制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｓ}の演算を示す説明図である。図１２では、電機子温度Γ_{ｍｏｔ－ｓ}に基づく第１制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｍｏｔ－ｓ}の演算について例示する。

【0166】

図１２に示すように、第３実施形態の第１制限率演算部６１は、閾値γ_１から第１制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｍｏｔ－ｓ}を低下させる第１制限率線８３にしたがって、または、閾値γ_２から第１制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｍｏｔ－ｓ}を低下させる第２制限率線８４にしたがって、電機子温度Γ_{ｍｏｔ－ｓ}に基づく第１制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｍｏｔ－ｓ}を演算する。そして、第１制限率演算部６１は、第１時間変化率δΓ_{ｍｏｔ－ｓ}に基づいて、第１制限率線８３と第２制限率線８４のどちらにしたがって第１制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｍｏｔ－ｓ}を演算するかを決定する。具体的には、第１制限率演算部６１は、第１時間変化率δΓ_{ｍｏｔ－ｓ}を、実験またはシミュレーション等によって予め定める閾値Δ_ｍｏｔと比較する。そして、第１時間変化率δΓ_{ｍｏｔ－ｓ}が閾値Δ_ｍｏｔより小さく、電機子温度Γ_{ｍｏｔ－ｓ}の時間変化率が小さいと判定したときには、第１制限率演算部６１は、第１制限率線８３にしたがって、第１制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｍｏｔ－ｓ}を演算する。一方、第１時間変化率ΔΓ_{ｍｏｔ－ｓ}が閾値Δ_ｍｏｔ以上であり、電機子温度Γ_{ｍｏｔ－ｓ}の時間変化率が大きいと判定したときには、第２制限率線８４にしたがって、第１制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｍｏｔ－ｓ}を演算する。

【0167】

ここでは、第１制限率演算部６１における電機子温度Γ_{ｍｏｔ－ｓ}に基づく第１制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｍｏｔ－ｓ}の演算について説明したが、第２制限率演算部６２における電機子制御器温度Γ_{ｉｎｖ－ｓ}に基づく第２制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｍｏｔ－ｓ}の演算についても同様である。第２時間変化率δΓ_{ｉｎｖ－ｓ}と比較すべき閾値Δ_ｉｎｖは、実験またはシミュレーション等によって予め定められる。閾値Δ_ｉｎｖは、例えば、第１時間変化率δΓ_{ｍｏｔ－ｓ}と比較すべき閾値Δ_ｍｏｔと同じ値に設定される。

【0168】

図１３は、電機子側トルク制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｓ}の演算に係るフローチャートである。図１３では、特に、電機子温度Γ_{ｍｏｔ－ｓ}に基づく第１制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｍｏｔ－ｓ}の演算部分について説明するが、電機子制御器温度Γ_{ｉｎｖ－ｓ}に基づく第２制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｍｏｔ－ｒ}の演算部分についても同様である。

【0169】

図１３に示すように、ステップＳ３０では、電機子側トルク制限率演算部４１が、電機子温度Γ_{ｍｏｔ－ｓ}を取得する。ステップＳ３１では、第１温度変化率演算部８１が、電機子温度Γ_{ｍｏｔ－ｓ}の前回値と今回値に基づいて、第１時間変化率δΓ_{ｍｏｔ－ｓ}を演算する。ステップＳ３２では、第１制限率演算部６１が、第１時間変化率δΓ_{ｍｏｔ－ｓ}を閾値Δ_ｍｏｔと比較することにより、電機子温度Γ_{ｍｏｔ－ｓ}の時間変化率が大きいか否かを判定する。

【0170】

ステップＳ３２において、第１時間変化率δΓ_{ｍｏｔ－ｓ}が閾値Δ_ｍｏｔ以上であり、電機子温度Γ_{ｍｏｔ－ｓ}の時間変化率が大きいと判定されたときには、ステップＳ３３に進む。

【0171】

ステップＳ３３では、第１制限率演算部６１は電機子温度Γ_{ｍｏｔ－ｓ}を閾値γ_２と比較する。ステップＳ３３において、電機子温度Γ_{ｍｏｔ－ｓ}が閾値γ_２よりも大きいときには、ステップＳ３４に進み、第２制限率線８４にしたがって、電機子温度Γ_{ｍｏｔ－ｓ}に応じて第１制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｍｏｔ－ｓ}を低下させる。また、ステップＳ３３において、電機子温度Γ_{ｍｏｔ－ｓ}が閾値γ_２以下であるときには、ステップＳ３５に進み、電機子温度Γ_{ｍｏｔ－ｓ}に依らず、第１制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｍｏｔ－ｓ}を１００％に設定する。

【0172】

一方、ステップＳ３２において、第１時間変化率δΓ_{ｍｏｔ－ｓ}が閾値Δ_ｍｏｔ未満であり、電機子温度Γ_{ｍｏｔ－ｓ}の時間変化率が小さいと判定されたときには、ステップＳ３６に進む。

【0173】

ステップＳ３６では、第１制限率演算部６１は電機子温度Γ_{ｍｏｔ－ｓ}を閾値γ_１と比較する。ステップＳ３６において、電機子温度Γ_{ｍｏｔ－ｓ}が閾値γ_１よりも大きいときには、ステップＳ３７に進み、第１制限率線８３にしたがって、電機子温度Γ_{ｍｏｔ－ｓ}に応じて第１制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｍｏｔ－ｓ}を低下させる。また、ステップＳ３６において、電機子温度Γ_{ｍｏｔ－ｓ}が閾値γ_１以下であるときには、ステップＳ３８に進み、電機子温度Γ_{ｍｏｔ－ｓ}に依らず、第１制限率Ｔ_{ｌｉｍ－ｍｏｔ－ｓ}を１００％に設定する。

【0174】

上記のように、第３実施形態では、電流応答が早い電機子系の温度（Γ_{ｍｏｔ－ｓ}，Γ_{ｉｎｖ－ｓ}）の時間変化率（δΓ_{ｍｏｔ－ｓ}，δΓ_{ｉｎｖ－ｓ}）が予め定める閾値（Δ_ｍｏｔ，Δ_ｉｎｖ）以上であって、電機子系の温度の時間変化率が大きいときには、制限開始温度が、安全等を考慮して設定される閾値γ_１よりも小さい閾値γ_２に設定される。また、第１制限率線８３及び第２制限率線８４の傾きで示されるとおり、電流応答が早い電機子系では、温度変化に対する供給電力の制限率が可変である。そして、電機子系の温度の時間変化率が大きいときには、第２制限率線８４を用いることにより、温度変化に対する供給電力の制限率が低減され、緩やかになる。

【0175】

このように、電流応答が早い電機子系の温度の時間変化率が大きいシーンでは、電機子電流の減少が大きいので、電機子電流の減少に応じて増加させる界磁電流指令値ｉ_ｆ ^＊に、実際の界磁電流ｉ_ｆが追従できない。このため、第２実施形態で説明したようにトルク変動が生じる。しかし、上記のように、制限開始温度や、温度変化に対する供給電力の制限率を可変とし、電機子系の温度の時間変化率が大きいときに、制限開始温度を閾値γ_２とする第２制限率線８４を用いれば、界磁電流指令値ｉ_ｆ ^＊の増加は、実際の界磁電流ｉ_ｆが追従し得るものに緩和される。このため、電流応答が早い電機子系の過熱保護制御を実行するときに、界磁系の電流応答遅れによるトルク変動を抑制しつつ、出力トルクＴを補償することができる。

【0176】

一方、第３実施形態では、電流応答が早い電機子系の温度（Γ_{ｍｏｔ－ｓ}，Γ_{ｉｎｖ－ｓ}）の時間変化率（δΓ_{ｍｏｔ－ｓ}，δΓ_{ｉｎｖ－ｓ}）が閾値（Δ_ｍｏｔ，Δ_ｉｎｖ）未満であって、電機子系の温度の時間変化率が小さいときには、制限開始温度が、安全等を考慮して設定される閾値γ_１に設定される。また、電機子系の温度の時間変化率が小さいときには、第１制限率線８３を用いることにより、温度変化に対する供給電力の制限率は、電流応答が遅い界磁系と等しくなる。

【0177】

このように、電流応答が早い電機子系の温度の時間変化率が小さいシーンでは、電機子電流の減少が小さい。このため、電機子電流の減少に応じて増加させる界磁電流指令値ｉ_ｆ ^＊に、実際の界磁電流ｉ_ｆが追従可能である。したがって、電機子系の温度の時間変化率が小さいときには、制限開始温度を閾値γ_１とする第１制限率線８３にしたがって、比較的急峻に制限率を変化させても、界磁系の応答遅れに起因したトルク変化を生じさせることなく、出力トルクＴを補償することができる。また、第１制限率線８３にしたがって、電機子系に適切なタイミングで過熱保護制御が実行されるので、そもそも過熱保護制御による出力トルクＴの低下が生じ難くなる。

【0178】

上記第３実施形態では、界磁系の電流応答は電機子系よりも遅い例について説明したが、電機子系の電流応答が界磁系よりも遅い場合には、界磁系の制御を上記第３実施形態と同様に構成すればよい。すなわち、界磁側トルク制限率演算部５１を、上記第３実施形態の電機子側トルク制限率演算部４１と同様に構成すればよい。

【0179】

また、上記第３実施形態では、第１時間変化率δΓ_{ｍｏｔ－ｓ}に応じて、参照すべき制限率線を第１制限率線８３と第２制限率線８４とで切り替えているが、これに限らない。第１時間変化率δΓ_{ｍｏｔ－ｓ}の大きさに応じて、制限率線が、第１制限率線８３から第２制限率線８４に（あるいは第２制限率線８４から第１制限率線８３に）、徐々に遷移するようにしてもよい。この場合、制限開始温度は、第１時間変化率δΓ_{ｍｏｔ－ｓ}の大きさに応じて、閾値γ_１から閾値γ_２に（あるいは閾値γ_２から閾値γ_１に）、徐々に遷移する。また、温度変化に対する供給電力の制限率（制限率線の傾き）も、第１時間変化率δΓ_{ｍｏｔ－ｓ}の大きさに応じて、徐々に遷移する。

【0180】

以上のように、上記第１～第３実施形態に係る巻線界磁型モータの制御方法は、電機子巻線を有する電機子と、界磁巻線を有する界磁と、を備える巻線界磁型モータ１０の制御方法である。この巻線界磁型モータ１０の制御方法では、電機子と電機子を制御する制御器（インバータ１５）によって構成される電機子系が過熱状態であるか否かを判定し、また、界磁と界磁を制御する制御器（界磁電流出力器１６）によって構成される界磁系が過熱状態であるか否かを判定する。そして、電機子系または界磁系のうちいずれか一方が過熱状態であると判定した場合、過熱状態である一方の系に対する供給電力（例えばｖ_{ｄ－ｆｉｎ} ^＊，ｖ_{ｑ－ｆｉｎ} ^＊）を制限するとともに、過熱状態でない他方の系に対する供給電力（例えばｖ_{ｆ－ｆｉｎ} ^＊）を増加させる。

【0181】

電機子系または界磁系のうち、過熱状態である一方の系に対する供給電力を制限する過熱保護制御を実行すると、通常は、巻線界磁型モータ１０の出力トルクＴが低下し、要求トルクを実現できない。しかし、上記のように、過熱状態でない他方の系に対する供給電力を増加させることにより、一方の系で過熱保護制御を実行する場合でも、巻線界磁型モータ１０の出力トルクＴを補償し、要求トルクを実現することができる。

【0182】

上記第１～第３実施形態に係る巻線界磁型モータの制御方法では、過熱状態である一方の系における供給電力の減少に応じて、過熱状態でない他方の系に対する供給電力を増加させる。

【0183】

このように、電機子系または界磁系のうち、過熱状態である一方の系における供給電力の減少に応じて、他方の系の供給電力を増加させることにより、特に、適切かつ正確に、巻線界磁型モータ１０の出力トルクＴを補償することができる。

【0184】

上記第１～第３実施形態に係る巻線界磁型モータの制御方法では、具体的に、界磁巻線に流れる電流である界磁電流（ｉ_ｆ）を取得し、電機子巻線に流れる電流である電機子電流（ｉ_ｄ，ｉ_ｑ）を取得し、界磁電流及び電機子電流に基づいて、過熱状態でない他方の系に対する供給電力を決定する。

【0185】

このように、実際の界磁電流（ｉ_ｆ）及び電機子電流（ｉ_ｄ，ｉ_ｑ）に基づくフィードバック制御によって、過熱状態でない系に対する供給電力を決定すると、過熱状態である一方の系の供給電力の減少に応じて、適切かつ正確に、過熱状態でない他方の系に対する供給電力を増加させることができる。その結果、特に、適切かつ正確に、巻線界磁型モータ１０の出力トルクＴを補償することができる。

【0186】

上記第１～第３実施形態に係る巻線界磁型モータの制御方法では、電機子系が過熱状態であり、界磁系が過熱状態でないと判定した場合、電機子電流（ｉ_ｄ，ｉ_ｑ）を制限する。そして、界磁電流（ｉ_ｆ）と、制限後の電機子電流（ｉ_ｄ，ｉ_ｑ）と、に基づいて、出力トルクの推定値である推定トルク（Ｔ_ｅｓｔ）を演算し、要求トルク（Ｔ^＊）と、要求トルクに応じて決定する界磁電流（ｉ_ｆ ^＊）と、推定トルク（Ｔ_ｅｓｔ）と、に基づいて、界磁系に対する供給電力を決定する。

【0187】

このように、電機子系が過熱状態であるときには、推定トルク（Ｔ_ｅｓｔ）を演算し、この推定トルク（Ｔ_ｅｓｔ）に基づいて界磁系に対する供給電力を決定すると、電機子電流（ｉ_ｄ，ｉ_ｑ）の減少に応じて適切かつ適切に出力トルクＴを補償するように、界磁系に対する供給電力を決定することができる。したがって、電機子系が過熱状態であるときに、特に、適切かつ正確に、巻線界磁型モータ１０の出力トルクＴを補償することができる。

【0188】

上記第１～第３実施形態に係る巻線界磁型モータの制御方法では、界磁系が過熱状態であり、電機子系が過熱状態でないと判定した場合、界磁電流（ｉ_ｆ）を制限する。そして、要求トルク（Ｔ^＊）、電機子電流（ｉ_ｄ，ｉ_ｑ）、及び、制限後の界磁電流（ｉ_ｆ）に基づいて、電機子系に対する供給電力を決定する。

【0189】

このように、界磁系が過熱状態であるときには、過熱保護のために制限された界磁電流（ｉ_ｆ）をフィードバックすることによって、界磁電流（ｉ_ｆ）の減少に応じて適切かつ適切に出力トルクＴを補償するように、電機子系に対する供給電力を決定することができる。したがって、界磁系が過熱状態であるときに、特に、適切かつ正確に、巻線界磁型モータ１０の出力トルクＴを補償することができる。

【0190】

上記第２実施形態及び第３実施形態に係る巻線界磁型モータの制御方法では、過熱状態であると判定し、供給電力の制限を開始する温度である制限開始温度は、電機子系と界磁系とで異なる。そして、電機子系と界磁系のうち相対的に応答が早い系の制限開始温度を、相対的に応答が遅い系の制限開始温度（γ_１）よりも低い値（γ_２）に設定する。

【0191】

このように、電機子系と界磁系で応答が異なるときに、応答が早い系の制限開始温度を、応答が遅い系の制限開始温度（γ_１）よりも低い値（γ_２）に設定すると、応答が早い系の過熱保護制御を実行するときに、応答が遅い系における供給電力の増加を追従させることができる。その結果、電機子系と界磁系の応答に差異があっても、応答遅延に起因したトルク変化を生じさせずに、適切かつ正確に、巻線界磁型モータ１０の出力トルクＴを補償することができる。

【0192】

特に、上記第３実施形態に係る巻線界磁型モータの制御方法では、過熱状態であると判定し、供給電力の制限を開始する温度である制限開始温度は、電機子系と界磁系のうち相対的に応答が早い系において可変である。そして、応答が早い系の温度の時間変化率が予め定める所定閾値（Δ_ｍｏｔあるいはΔ_ｉｎｖ）以上であるときに、応答が早い系の制限開始温度を、電機子系と界磁系のうち相対的に応答が遅い系の制限開始温度（γ_１）よりも低い値（γ_２）に設定する。また、応答が早い系の温度の時間変化率が所定閾値（Δ_ｍｏｔあるいはΔ_ｉｎｖ）未満であるときに、応答が早い系の制限開始温度を、応答が遅い系の制限開始温度と等しい値（γ_１）に設定する。

【0193】

このように、電機子系と界磁系で応答が異なるときに、応答が早い系の制限開始温度を、その温度の時間変化率に応じて変更可能とすると、応答が早い系の温度の時間変化率が大きいときには、応答が遅い系に対する供給電力の増加を追従させることができる。そして、応答が早い系の温度の時間変化率が小さいときには、適切なタイミングで過熱保護制御が実行し、そもそも過熱保護制御による出力トルクＴの低下が生じ難くすることができる。

【0194】

上記第２実施形態及び第３実施形態に係る巻線界磁型モータの制御方法では、温度変化に対する供給電力の制限率は、電機子系と界磁系で異なる。そして、電機子系と界磁系のうち応答が相対的に早い系の制限率を、相対的に応答が遅い系の制限率よりも小さい値に設定する。

【0195】

このように、電機子系と界磁系で応答が異なるときに、応答が早い系の温度変化に対する供給電力の制限率を、応答が遅い系の温度変化に対する供給電力の制限率よりも小さい値に設定すると、応答が早い系の過熱保護制御を実行するときに、応答が遅い系における供給電力の増加を追従させることができる。その結果、電機子系と界磁系の応答に差異があっても、応答遅延に起因したトルク変化を生じさせずに、適切かつ正確に、巻線界磁型モータ１０の出力トルクＴを補償することができる。

【0196】

特に、上記第３実施形態に係る巻線界磁型モータの制御方法では、温度変化に対する供給電力の制限率は、電機子系と界磁系のうち相対的に応答が早い系において可変である。そして、応答が早い系の温度の時間変化率が予め定める所定閾値（Δ_ｍｏｔあるいはΔ_ｉｎｖ）以上であるときに、応答が早い系の制限率を、電機子系と界磁系のうち相対的に応答が遅い系の制限率よりも低く設定する。また、応答が早い系の温度の時間変化率が所定閾値（Δ_ｍｏｔあるいはΔ_ｉｎｖ）未満であるときに、応答が早い系の制限率を、応答が遅い系の前記制限率と等しい値に設定する。

【0197】

このように、電機子系と界磁系で応答が異なるときに、応答が早い系の温度変化に対する供給電力の制限率を、温度の時間変化率に応じて変更可能とすると、応答が早い系の温度の時間変化率が大きいときには、応答が遅い系に対する供給電力の増加を追従させることができる。そして、応答が早い系の温度の時間変化率が小さいときには、適切なタイミングで過熱保護制御が実行し、そもそも過熱保護制御による出力トルクＴの低下が生じ難くすることができる。

【0198】

上記第１～第３実施形態に係る巻線界磁型モータの制御装置は、電機子巻線を有する電機子と、界磁巻線を有する界磁と、を備える巻線界磁型モータ１０の制御装置１００である。この制御装置１００は、電機子と電機子を制御する制御器（インバータ１５）によって構成される電機子系が過熱状態であるか否かを判定し、界磁と界磁を制御する制御器（界磁電流出力器１６）によって構成される界磁系が過熱状態であるか否かを判定する。そして、制御装置１００は、電機子系または界磁系のうちいずれか一方が過熱状態であると判定した場合、過熱状態である一方の系に対する供給電力を制限するとともに、過熱状態でない他方の系に対する供給電力を増加させる。

【0199】

このように、過熱状態でない他方の系に対する供給電力を増加させることにより、制御装置１００は、一方の系で過熱保護制御を実行する場合でも、巻線界磁型モータ１０の出力トルクＴを補償し、要求トルクを実現させることができる。

【0200】

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記各実施形態等で説明した構成は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を限定する趣旨ではない。例えば、上記各実施形態等では、電機子系及び界磁系の各過熱保護制御において、トルク制限率Ｔ_ｌｉｍを介して、電機子系に対する供給電力、及び、界磁系に対する供給電力を低減させてしているが、これに限らない。トルク制限率Ｔ_ｌｉｍ以外のパラメータを用いて、または、電機子系及び界磁系の各過熱保護制御に係るその他のパラメータを補正することにより、電機子系に対する供給電力、及び、界磁系に対する供給電力を調整してもよい。

【符号の説明】

【0201】

１０：巻線界磁型モータ，１１：電流指令値演算部，１２：電圧指令値演算部，１３：座標変換部，１４：ＰＷＭ変換器，１５：インバータ，１６：界磁電流出力器，１７：直流電源，２１：回転子位置センサ，２２：電機子電流センサ，２３：界磁電流センサ，２４：座標変換部，２５：回転数演算部，３１：電機子電圧指令値演算部，３２：界磁電圧指令値演算部，４１：電機子側トルク制限率演算部，４２：電機子側トルク指令値演算部，４３：第１電機子電流制御部，４４：第２電機子電流制御部，４５：電機子電圧指令値選択部，５１：界磁側トルク制限率演算部，５２：界磁側トルク指令値演算部，５３：第１界磁電流制御部，５４：第２界磁電流制御部，５５：推定トルク演算部，５６：界磁電圧指令値選択部，６１：第１制限率演算部，６２：第２制限率演算部，６３：最小値選択部，６６：トルク範囲演算部，６７：リミットトルク演算部，６８：リミット処理部，７１：ｄｑ軸電流マップ，７２：ＰＩ制御器，７３：ＰＩ制御器，７４：ＰＩ制御器，７５：ＰＩ制御器，８１：第１温度変化率演算部，８２：第２温度変化率演算部，８３：第１制限率線，８４：第２制限率線，１００：制御装置

【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】