特開 2024-17954 モータ制御方法及びモータ制御装置

(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】P2024017954

(43)【公開日】2024-02-08

(54)【発明の名称】モータ制御方法及びモータ制御装置

(51)【国際特許分類】

   H02P 6/10 20060101AFI20240201BHJP

   H02P 21/05 20060101ALI20240201BHJP

   H02P 21/18 20160101ALI20240201BHJP

   H02P 6/185 20160101ALI20240201BHJP

【ＦＩ】

H02P6/10

H02P21/05

H02P21/18

H02P6/185

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022120943

(22)【出願日】2022-07-28

(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】森 憲一

(72)【発明者】

【氏名】正治 満博

【テーマコード（参考）】

5H505

5H560

【Ｆターム（参考）】

5H505AA16

5H505BB04

5H505CC04

5H505DD03

5H505DD08

5H505EE41

5H505EE48

5H505EE49

5H505GG04

5H505GG06

5H505GG07

5H505HB01

5H505JJ09

5H505JJ17

5H505JJ24

5H505JJ25

5H505LL14

5H505LL22

5H505LL24

5H505LL39

5H505LL41

5H560AA08

5H560BB04

5H560BB12

5H560DA12

5H560DB20

5H560DC01

5H560DC12

5H560DC13

5H560EB01

5H560RR01

5H560SS02

5H560TT08

5H560TT11

5H560TT15

5H560XA02

5H560XA06

5H560XA08

5H560XA12

5H560XA13

(57)【要約】

【課題】力行作動と回生作動の遷移に起因するトルク変動の抑制されたセンサレス制御を実現する。
【解決手段】
所定のトルク指令値Ｔ^＊に基づいてモータ２００に供給すべき電力を規定する電力指令値Ｖ_ｄ１ ^＊，Ｖ_ｑ１ ^＊，Ｖ_ｄ２ ^＊，Ｖ_ｑ２ ^＊を設定し、電力指令値に高周波電圧Ｖ_ｄｈ ^＊，Ｖ_ｑｈ ^＊を重畳し、高周波電圧の入力に対する応答電力値ｉ_ｄｈ，ｉ_ｑｈに基づいてモータの磁極位置θ′を推定し、高周波電圧を重畳した電力指令値と推定した磁極位置に基づいてモータに供給する電力を制御するモータ制御方法を提供する。特に、このモータ制御方法では、モータの駆動状態が力行作動であるか回生作動であるかを判定し、力行作動時には、高周波電圧のｄ軸成分に対するｑ軸成分の位相差φ_ｄｑとして力行時用位相差φ_ｄｑ１を設定し、回生作動時には、位相差φ_ｄｑとして力行時用位相差φ_ｄｑ１とは異なる回生時用位相差φ_ｄｑ２を設定する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

所定のトルク指令値に基づいてモータに供給すべき電力を規定する電力指令値を設定し、前記電力指令値に高周波電圧を重畳し、前記高周波電圧の入力に対する応答電力値に基づいて前記モータの磁極位置を推定し、前記高周波電圧を重畳した前記電力指令値と推定した前記磁極位置に基づいて前記モータに供給する電力を制御するモータ制御方法であって、
前記モータの駆動状態が力行作動であるか回生作動であるかを判定し、
力行作動時には、前記高周波電圧のｄ軸成分に対するｑ軸成分の位相差として力行時用位相差を設定し、
回生作動時には、前記位相差として前記力行時用位相差とは異なる回生時用位相差を設定する、
モータ制御方法。

【請求項2】

請求項１に記載のモータ制御方法であって、
前記力行時用位相差と前記回生時用位相差の差を１８０°に設定する、
モータ制御方法。

【請求項3】

請求項２に記載のモータ制御方法であって、
前記ｑ軸成分の振幅を規定する係数を設定し、
前記係数を前記モータのトルクに応じた可変値とし、
前記力行作動時と前記回生作動時とで前記係数の符号を反転させて、前記力行時用位相差と前記回生時用位相差の差を生成する、
モータ制御方法。

【請求項4】

請求項３に記載のモータ制御方法であって、
前記モータのトルク絶対値が所定の基準値以下となる遷移領域を設定し、
前記係数を、
前記遷移領域において、前記トルク絶対値の変化に応じて連続的に変化しつつ符号が反転するように定める、
モータ制御方法。

【請求項5】

請求項４に記載のモータ制御方法であって、
前記係数を、
前記遷移領域において、前記トルク絶対値が０に近づくにつれて漸次０に近づくように定める、
モータ制御方法。

【請求項6】

請求項３に記載のモータ制御方法であって、
前記モータのトルク絶対値が所定の基準値以下となる遷移領域を設定し、
前記係数の絶対値を、前記遷移領域において所定の最小係数値以上となるように定め、
前記係数の符号を、前記トルクが０となる遷移点において反転するように定める、
モータ制御方法。

【請求項7】

請求項６に記載のモータ制御方法であって、
前記最小係数値を、前記モータの突極比が大きいほど小さくする、
モータ制御方法。

【請求項8】

所定のトルク指令値に基づいてモータに供給すべき電力を規定する電力指令値を設定し、前記電力指令値に高周波電圧を重畳し、前記高周波電圧の入力に対する応答電力値に基づいて前記モータの磁極位置を推定し、前記高周波電圧を重畳した前記電力指令値と推定した前記磁極位置に基づいて前記モータに供給する電力を制御するモータ制御装置であって、
前記モータの駆動状態が力行作動であるか回生作動であるかを判定する判定部と、
力行作動時には、前記高周波電圧のｄ軸成分に対するｑ軸成分の位相差として力行時用位相差を設定する力行時用位相差設定部と、
回生作動時には、前記位相差として前記力行時用位相差とは異なる回生時用位相差を設定する回生時用位相差設定部と、を有する、
モータ制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、モータ制御方法及びモータ制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、モータを駆動するために印加する駆動用電力（電力指令値）に、駆動用電力の周波数よりも高い周波数の高周波電圧を重畳させてモータに供給し、その応答である高周波電流を抽出・処理してモータの回転子位相（磁極位置）を推定する制御方法（センサレス制御）が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００７－１８５０８０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１の制御方法では、モータの動作状態（力行作動か回生作動）を考慮せずに高周波電圧を設定する。このため、力行作動時と回生作動時のそれぞれにおいて高周波電圧を重畳させた駆動用電力に対するモータの出力トルクの応答がばらつき、トルク変動を生じる。

【0005】

したがって、本発明の目的は、力行作動時と回生作動時の双方においてトルク変動の発生が抑制されたセンサレス制御を実現するモータ制御方法及びモータ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】

【0006】

本発明のある態様によれば、所定のトルク指令値に基づいてモータに供給すべき電力を規定する電力指令値を設定し、電力指令値に高周波電圧を重畳し、高周波電圧の入力に対する応答電力値に基づいてモータの磁極位置を推定し、高周波電圧を重畳した電力指令値と推定した磁極位置に基づいてモータに供給する電力を制御するモータ制御方法が提供される。このモータ制御方法では、モータの駆動状態が力行作動であるか回生作動であるかを判定し、力行作動時には、高周波電圧のｄ軸成分に対するｑ軸成分の位相差を力行時用位相差に設定し、回生作動時には、位相差を力行時用位相差とは異なる回生時用位相差に設定する。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、力行作動時と回生作動時の双方においてトルク変動の発生が抑制されたセンサレス制御を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、本発明の各実施形態によるモータ制御装置の構成を示すブロック図である。

【図2】図２は、トルク、楕円係数、及び扁平度の関係の一例を示す図である。

【図3】図３は、第１トルク－楕円係数テーブルを示す図である。

【図4】図４は、第２トルク－楕円係数テーブルを示す図である。

【図5】図５は、突極比－係数最小値テーブルを示す図である。

【図6】図６は、高周波電圧指令生成部における処理の流れを示すフローチャートである。

【図7】図７は、本実施形態のモータ制御方法による制御結果の一例を示すタイミングチャートである。

【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、モータ制御装置１００の構成を示すブロック図である。図１に示すように、モータ制御装置１００としては、モータ２００の磁極位置（回転子位置）や回転数（以下、「モータ回転数Ｎ」と称する）をレゾルバやエンコーダ等のセンサ類で計測する構成に代えて、後述する推定アルゴリズムに基づいて演算し、演算した推定値を用いてインバータ１８を操作しモータ２００に供給する電力を制御する装置を想定する。すなわち、本実施形態のモータ制御装置１００、インバータ１８、及びモータ２００を要素とするモータ制御システムは、位置センサレスのシステムとして構成することができる。特に、制御対象であるモータ２００としては、車載の走行駆動用モータ又は発電用モータを想定する。また、モータ２００は、例えば、三相交流ＩＰＭ（Interior Permanent Magnet）モータであり、ｑ軸インダクタンスＬ_ｑとｄ軸インダクタンスＬ_ｄが相互に異なる値を示す突極性モータとして構成される。

【0011】

モータ制御装置１００は、電流指令生成部１１、第１電圧指令生成部１２、第２電圧指令生成部１３、最終電圧指令生成部１４、制御モード信号生成部１５、座標変換部１６、ＰＷＭ変換部１７、位相／回転数推定部１９、高周波電圧指令生成部２０、及び座標変換部２３を備える。そして、モータ制御装置１００は、各部の機能を実現するようにプログラムを備えたコンピュータ（コントローラ）によって構成される。また、当該コンピュータを構成するハードウェアは、一台又は複数台で構成されていても良い。

【0012】

電流指令生成部１１は、トルク指令値Ｔ^＊、直流電圧Ｖ_ｄｃ、及び回転数推定値Ｎ′に基づいて、ｄ軸電流指令値ｉ_ｄ ^＊及びｑ軸電流指令値ｉ_ｑ ^＊を生成（算出）して出力する。

【0013】

ここで、トルク指令値Ｔ^＊は、上位制御装置により規定されるモータ２００の出力トルクの目標値である。特に、モータ２００を車両の走行駆動源として用いる際には、要求駆動力（アクセルペダルに対する操作量など）に応じて適切な値に定められる。また、直流電圧Ｖ_ｄｃは、モータ２００の駆動電力を供給するためのバッテリ２１の出力電圧である。直流電圧Ｖ_ｄｃは、電圧センサ２２によって検出される。なお、直流電圧Ｖ_ｄｃを、電圧センサ２２による検出値に代えて、バッテリコントローラ（図示しない）等で得られる推定値として取得しても良い。さらに、回転数推定値Ｎ′は、モータ２００の制御状態に応じて演算されるモータ２００の回転数（以下、「モータ回転数Ｎ」とも称する）の推定値である。回転数推定値Ｎ′は、位相／回転数推定部１９により、後述する推定アルゴリズム（高周波電圧印加法）にしたがって演算（推定）される。

【0014】

ｄ軸電流指令値ｉ_ｄ ^＊は、モータ２００のｄ軸電流ｉ_ｄについての指令値である。ｑ軸電流指令値ｉ_ｑ ^＊は、モータ２００のｑ軸電流ｉ_ｑについての指令値である。なお、以下では、表記の簡略化のため、適宜、ｄ軸電流ｉ_ｄ及びｑ軸電流ｉ_ｑを包括してｄｑ軸電流ｉ_ｄ，ｉ_ｑと称し、ｄ軸電流指令値ｉ_ｄ ^＊及びｑ軸電流指令値ｉ_ｑ ^＊を包括してｄｑ軸電流指令値ｉ_ｄ ^＊，ｉ_ｑ ^＊と称する。

【0015】

第１電圧指令生成部１２は、トルク指令値Ｔ^＊、直流電圧Ｖ_ｄｃ、回転数推定値Ｎ′、ｄｑ軸電流指令値ｉ_ｄ ^＊，ｉ_ｑ ^＊、及びｄｑ軸電流ｉ_ｄ，ｉ_ｑの検出値に基づいて、第１のｄ軸電圧指令値Ｖ_ｄ１ ^＊及び第１のｑ軸電圧指令値Ｖ_ｑ１ ^＊（以下、「第１電圧指令値Ｖ_ｄ１ ^＊，Ｖ_ｑ１ ^＊」とも称する）を生成（算出）して出力する。

【0016】

第１電圧指令値Ｖ_ｄ１ ^＊，Ｖ_ｑ１ ^＊は、いわゆる電流ベクトル制御によってモータ２００を制御するための電圧指令値である。すなわち、第１電圧指令生成部１２は、例えば下記の式（１）にしたがって、ｄｑ軸電流ｉ_ｄ，ｉ_ｑとｄｑ軸電流指令値ｉ_ｄ ^＊，ｉ_ｑ ^＊の偏差（ｉ_ｄ－ｉ_ｄ ^＊，ｉ_ｑ－ｉ_ｑ ^＊）に基づくＰＩ制御と、ｄｑ軸の非干渉化により、第１電圧指令値Ｖ_ｄ１ ^＊，Ｖ_ｑ１ ^＊を演算する。

【0017】

【数1】

【0018】

なお、式（１）における「ｓ」は微分演算子である。また、「Ｋ_ｐ１」は比例ゲインであり、「Ｋ_ｉ１」は積分ゲインである。さらに、「Ｖ_{ｄ－ｄｃｐｌ} ^＊」はｄ軸干渉電圧であり、「Ｖ_{ｑ－ｄｃｐｌ} ^＊」はｑ軸干渉電圧である。本実施形態では、第１電圧指令生成部１２は、トルク指令値Ｔ^＊、直流電圧Ｖ_ｄｃ、及び回転数推定値Ｎ′と、ｄ軸干渉電圧Ｖ_{ｄ－ｄｃｐｌ} ^＊及びｑ軸干渉電圧Ｖ_{ｑ－ｄｃｐｌ} ^＊と、を対応付ける干渉電圧テーブル（図示せず）を有する。このため、第１電圧指令生成部１２は、この干渉電圧テーブルを参照することにより、トルク指令値Ｔ^＊、直流電圧Ｖ_ｄｃ、及び回転数推定値Ｎ′に対応するｄ軸干渉電圧Ｖ_{ｄ－ｄｃｐｌ} ^＊及びｑ軸干渉電圧Ｖ_{ｑ－ｄｃｐｌ} ^＊を演算する。干渉電圧テーブルは、実験またはシミュレーション等によって予め設定される。

【0019】

なお、第１電圧指令生成部１２が第１電圧指令値Ｖ_ｄ１ ^＊，Ｖ_ｑ１ ^＊の演算に用いるｄｑ軸電流ｉ_ｄ，ｉ_ｑは、モータ２００に流れる電流の検出値であって、座標変換部２３から取得される。座標変換部２３は、例えば位相／回転数推定部１９が出力する位相推定値θ′を用いた座標変換により、電流センサ２４が検出するモータ２００の各相の電流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２３は、下記の式（２）にしたがって、ｄｑ軸電流ｉ_ｄ，ｉ_ｑを演算する。

【0020】

【数2】

【0021】

また、本実施形態では、電流センサ２４は、モータ２００のＵ相電流ｉ_ｕとＶ相電流ｉ_ｖを検出し、座標変換部２３は、Ｗ相電流ｉ_ｗを下記の式（３）にしたがって演算により求める。

【0022】

【数3】

【0023】

なお、以下では、上記式（２）及び式（３）に基づいて演算されるｄｑ軸電流ｉ_ｄ，ｉ_ｑの値をｄｑ軸電流ｉ_ｄ，ｉ_ｑの検出値とみなし、特に検出値であることを明示する場合には「ｄｑ軸電流検出値ｉ_ｄｄｅｔ，ｉ_ｑｄｅｔ」、「ｄ軸電流検出値ｉ_ｄｄｅｔ」、或いは「ｑ軸電流検出値ｉ_ｑｄｅｔ」と表記する。

【0024】

第２電圧指令生成部１３は、トルク指令値Ｔ^＊、直流電圧Ｖ_ｄｃ、回転数推定値Ｎ′、及びｄｑ軸電流ｉ_ｄ，ｉ_ｑ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 ^＊を生成（演算）する。なお、以下では、第２ｄ軸電圧指令値Ｖ_ｄ２ ^＊及び第２ｑ軸電圧指令値Ｖ_ｑ２ ^＊を、適宜、「第２電圧指令値Ｖ_ｄ２ ^＊，Ｖ_ｑ２ ^＊」とも称する。

【0025】

第２電圧指令値Ｖ_ｄ２ ^＊，Ｖ_ｑ２ ^＊は、いわゆる電圧位相制御によってモータ２００を制御するための電圧指令値である。すなわち、第２電圧指令生成部１３は、電圧ノルムＶ_ａに対する指令値である電圧ノルム指令値Ｖ_ａ ^＊と、電圧位相αに対する指令値である電圧位相指令値α^＊と、を演算し、これらを用いて第２電圧指令値Ｖ_ｄ２ ^＊，Ｖ_ｑ２ ^＊を演算する。

【0026】

具体的には、第２電圧指令生成部１３は、例えば下記の式（４）にしたがって、直流電圧Ｖ_ｄｃと、変調率についての指令値である変調率指令値ＭＦ^＊と、に基づき、電圧ノルム指令値Ｖ_ａ ^＊を演算する。

【0027】

【数4】

【0028】

さらに、第２電圧指令生成部１３は、トルク指令値Ｔ^＊、直流電圧Ｖ_ｄｃ、及び回転数推定値Ｎ′に基づいて、電圧位相目標値α_ｆｆ ^＊を演算する。電圧位相目標値α_ｆｆ ^＊は、フィードフォワード制御による電圧位相αの目標値である。本実施形態では、第２電圧指令生成部１３は、トルク指令値Ｔ^＊、直流電圧Ｖ_ｄｃ、及び回転数推定値Ｎ′と、電圧位相目標値α_ｆｆ ^＊と、を対応付ける電圧位相目標値テーブル（図示しない）を有する。したがって、第２電圧指令生成部１３は、この電圧位相目標値テーブルを参照することにより、トルク指令値Ｔ^＊、直流電圧Ｖ_ｄｃ、及び回転数推定値Ｎ′に対応する電圧位相目標値α_ｆｆ ^＊を演算する。電圧位相目標値テーブルは、実験またはシミュレーション等によって予め設定される。

【0029】

また、第２電圧指令生成部１３は、ｄｑ軸電流検出値ｉ_ｄｄｅｔ，ｉ_ｑｄｅｔと回転数推定値Ｎ′に基づいて、モータ２００が出力するトルク（以下、単に「トルクＴ」とも称する）の推定値であるトルク推定値Ｔ_ｅｓｔを演算する。本実施形態では、第２電圧指令生成部１３は、ｄｑ軸電流ｉ_ｄ，ｉ_ｑ及び回転数推定値Ｎ′と、トルク推定値Ｔ_ｅｓｔと、を対応付けるトルク推定値テーブル（図示しない）を有する。したがって、第２電圧指令生成部１３は、このトルク推定値テーブルを参照することにより、ｄｑ軸電流検出値ｉ_ｄｄｅｔ，ｉ_ｑｄｅｔ及び回転数推定値Ｎ′に対応するトルク推定値Ｔ_ｅｓｔを演算する。トルク推定値テーブルは、実験またはシミュレーション等によって予め設定される。

【0030】

さらに、第２電圧指令生成部１３は、トルク指令値Ｔ^＊及びトルク推定値Ｔ_ｅｓｔに基づいて、電圧位相補正値α_ｆｂ ^＊を演算する。電圧位相補正値α_ｆｂ ^＊は、電圧位相目標値α_ｆｆ ^＊に対する補正値であり、フィードバック制御によって演算される。例えば、第２電圧指令生成部１３は、下記の式（５）にしたがって、トルク指令値Ｔ^＊とトルク推定値Ｔ_ｅｓｔとの偏差（Ｔ_ｆｉｎ ^＊－Ｔ_ｅｓｔ）に基づくＰＩ制御により、電圧位相補正値α_ｆｂ ^＊を演算する。

【0031】

【数5】

【0032】

式（５）における「Ｋ_ｐ２」は比例ゲインであり、「Ｋ_ｉ２」は積分ゲインである。

【0033】

そして、第２電圧指令生成部１３は、上記のように演算する電圧位相目標値α_ｆｆ ^＊に電圧位相補正値α_ｆｂ ^＊を加算することで、電圧位相指令値α^＊を演算する。

【0034】

さらに、第２電圧指令生成部１３は、下記の式（６）に示すように、電圧ノルム指令値Ｖ_ａ ^＊と電圧位相指令値α^＊に基づくベクトル変換により、第２電圧指令値Ｖ_ｄ２ ^＊，Ｖ_ｑ２ ^＊を演算する。

【0035】

【数6】

【0036】

最終電圧指令生成部１４は、制御モード信号生成部１５から入力される制御モード信号Ｍｓｗに基づき、第１電圧指令値Ｖ_ｄ１ ^＊，Ｖ_ｑ１ ^＊及び第２電圧指令値Ｖ_ｄ２ ^＊，Ｖ_ｑ２ ^＊の一方を選択し、最終的な電圧指令値である最終電圧指令値Ｖ_ｄ ^＊，Ｖ_ｑ ^＊として出力する。すなわち、最終電圧指令生成部１４は、制御モード信号Ｍｓｗにしたがって、制御モードを、第１電圧指令値Ｖ_ｄ１ ^＊，Ｖ_ｑ１ ^＊を用いる電流ベクトル制御モードと、第２電圧指令値Ｖ_ｄ２ ^＊，Ｖ_ｑ２ ^＊を用いる電圧位相制御モードと、の間で選択的に切り替える。

【0037】

そして、本実施形態では、最終電圧指令生成部１４は、制御モード信号Ｍｓｗに基づいて選択した第１電圧指令値Ｖ_ｄ１ ^＊，Ｖ_ｑ１ ^＊又は第２電圧指令値Ｖ_ｄ２ ^＊，Ｖ_ｑ２ ^＊に、高周波電圧指令生成部２０から入力される後述の高周波電圧Ｖ_ｄｈ ^＊，Ｖ_ｑｈ ^＊を重畳させて（加算して）出力する。なお、これは、位相／回転数推定部１９により、高周波電圧Ｖ_ｄｈ ^＊，Ｖ_ｑｈ ^＊を重畳させた最終電圧指令値Ｖ_ｄ ^＊，Ｖ_ｑ ^＊に対する応答電力値（応答高周波電流ｉ_ｄｈ，ｉ_ｑｈ）から回転数推定値Ｎ′及び位相推定値θ′を演算するためである。

【0038】

制御モード信号生成部１５は、直流電圧Ｖ_ｄｃ及び最終電圧指令値Ｖ_ｄ ^＊，Ｖ_ｑ ^＊に基づいて、制御モード信号Ｍｓｗを生成する。

【0039】

具体的には、制御モード信号生成部１５は、下記の式（７）にしたがって、直流電圧Ｖ_ｄｃ及び最終電圧指令値Ｖ_ｄ ^＊，Ｖ_ｑ ^＊に基づき、変調率ＭＦを演算する。

【0040】

【数7】

【0041】

また、制御モード信号生成部１５は、演算した変調率ＭＦを、予め定められた所定の閾値（変調率閾値ＴＨ_ＭＦ）と比較する。そして、制御モード信号生成部１５は、例えば変調率ＭＦが変調率閾値ＴＨ_ＭＦ未満であるときに、第１電圧指令値Ｖ_ｄ１ ^＊，Ｖ_ｑ１ ^＊（電流ベクトル制御モード）を選択させる制御モード信号Ｍ_ｓｗを生成して出力する。一方、制御モード信号生成部１５は、例えば変調率ＭＦが変調率閾値ＴＨ_ＭＦ以上であるときに、第２電圧指令値Ｖ_ｄ２ ^＊，Ｖ_ｑ２ ^＊（電圧位相制御モード）を選択させる制御モード信号Ｍｓｗを生成して出力する。

【0042】

なお、電流ベクトル制御モードから電圧位相制御モードへの切り替え判定に用いる変調率閾値ＴＨ_ＭＦと、電圧位相制御モードから電流ベクトル制御モードへの切り替え判定に用いる変調率閾値ＴＨ_ＭＦと、を異なる値に設定しても良い。この場合、電流ベクトル制御モードと電圧位相制御モードの切り替えにヒステリシスを持たせることができるので、各モード間の頻繁な切り替わり（いわゆるチャタリング）が抑制される。

【0043】

座標変換部１６は、例えば位相／回転数推定部１９が出力する位相推定値θ′を用いた座標変換により、最終電圧指令値Ｖ_ｄ ^＊，Ｖ_ｑ ^＊から、三相電圧指令値Ｖ_ｕ ^＊，Ｖ_ｖ ^＊，Ｖ_ｗ ^＊を演算する。具体的には、座標変換部１６は、下記の式（８）にしたがって、三相電圧指令値Ｖ_ｕ ^＊，Ｖ_ｖ ^＊，Ｖ_ｗ ^＊を演算する。

【0044】

【数8】

【0045】

ＰＷＭ変換部１７は、直流電圧Ｖ_ｄｃ及び三相電圧指令値Ｖ_ｕ ^＊，Ｖ_ｖ ^＊，Ｖ_ｗ ^＊に基づいて、インバータ１８のパワー素子を駆動するＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号を生成する。具体的には、ＰＷＭ変換部１７は、三相電圧指令値Ｖ_ｕ ^＊，Ｖ_ｖ ^＊，Ｖ_ｗ ^＊に対応するパワー素子駆動信号Ｄ_ｕｕ ^＊，Ｄ_ｕｌ ^＊，Ｄ_ｖｕ ^＊，Ｄ_ｖｌ ^＊，Ｄ_ｗｕ ^＊，Ｄ_ｗｌ ^＊を生成し、これをインバータ１８に入力する。なお、ＰＷＭ変換部１７は、ＰＷＭ信号を生成するときに、いわゆるデッドタイム補償処理や電圧利用率向上処理を行うことができる。

【0046】

インバータ１８は、ＰＷＭ信号にしたがってパワー素子をスイッチングすることにより、バッテリ２１の直流電圧Ｖ_ｄｃを擬似交流電圧Ｖ_ｕ，Ｖ_ｖ，Ｖ_ｗに変換し、モータ２００のＵＶＷ各相に入力する。これにより、モータ２００は、トルク指令値Ｔ^＊に応じたトルクＴを出力するように制御される。

【0047】

位相／回転数推定部１９は、ｄｑ軸電流検出値ｉ_ｄｄｅｔ，ｉ_ｑｄｅｔ及び最終電圧指令値Ｖ_ｄ ^＊，Ｖ_ｑ ^＊に基づいて、回転数推定値Ｎ′及び位相推定値θ′を演算して出力する。なお、位相推定値θ′は、モータ２００の回転子位置を規定する位相θの推定値である。特に、位相／回転数推定部１９は、モータ２００のｑ軸インダクタンスＬ_ｑとｄ軸インダクタンスＬ_ｄに違いがあることを利用した磁気位置の推定アルゴリズムである高周波電圧印加法（鏡相推定法）によって、回転数推定値Ｎ′及び位相推定値θ′を演算する。

【0048】

具体的に、先ず、位相／回転数推定部１９は、位相誤差推定値θ_γ′を演算して出力する。ここで、位相誤差推定値θ_γ′は、ｄｑ軸座標系と予め定めた２軸制御座標系（γδ軸座標系）との間の位相誤差θ_γの推定値である。

【0049】

まず、前提として、上述のように第１電圧指令値Ｖ_ｄ１ ^＊，Ｖ_ｑ１ ^＊又は第２電圧指令値Ｖ_ｄ２ ^＊，Ｖ_ｑ２ ^＊に重畳される高周波電圧Ｖ_ｄｈ ^＊，Ｖ_ｑｈ ^＊は、γ軸及びδ軸のそれぞれと一致する方向の長軸及び短軸を有する楕円軌道を描く。そして、高周波電圧Ｖ_ｄｈ ^＊，Ｖ_ｑｈ ^＊に対する応答電力値である応答高周波電流ｉ_ｄｈ，ｉ_ｑｈも、γδ軸座標系上で楕円軌道を描く。ここで、応答高周波電流ｉ_ｄｈ，ｉ_ｑｈの長軸はｄ軸に対して所定の位相差（以下、「長軸位相θ_ｒｅ」と称する）の分ずれを生じる。一方で、上述したｄｑ軸座標系とγδ軸座標系の間の位相誤差θ_γ及び長軸位相θ_γｅがともに微小であるときには、これらが相互に一致するものとみなすことができる。このため、長軸位相θ_γｅを求めれば、これを位相誤差θ_γの推定値（以下、「位相誤差推定値θ_γ′」とも称する）とすることができる。

【0050】

したがって、位相／回転数推定部１９は、ｄｑ軸電流検出値ｉ_ｄｄｅｔ，ｉ_ｑｄｅｔ及び最終電圧指令値Ｖ_ｄ ^＊，Ｖ_ｑ ^＊から長軸位相θ_γｅを定める下記の演算ロジックを実行して、位相誤差推定値θ_γ′を演算する。

【0051】

具体的に、位相／回転数推定部１９は、例えばバンドパスフィルタ等によるフィルタリング処理によって、ｄｑ軸電流検出値ｉ_ｄｄｅｔ，ｉ_ｑｄｅｔから応答高周波電流ｉ_ｄｈ，ｉ_ｑｈを抽出する。バンドパスフィルタは、例えば、高周波電圧Ｖ_ｄｈ ^＊，Ｖ_ｑｈ ^＊の周波数ω_ｈに応じて、ｄｑ軸電流検出値ｉ_ｄｄｅｔ，ｉ_ｑｄｅｔから直流成分を除去又は低減するように構成される。次いで、位相／回転数推定部１９は、下記の式（９）及び式（１０）にしたがって、応答高周波電流ｉ_ｄｈ，ｉ_ｑｈの正相成分（同相成分）である［ｃ_ｐ，ｓ_ｐ］と、逆相成分（鏡相成分）である［ｃ_ｎ，ｓ_ｎ］と、を演算する。

【0052】

【数9】

【0053】

そして、位相／回転数推定部１９は、さらにローパスフィルタ等を用いて、式（９）及び式（１０）の正相成分［ｃ_ｐ，ｓ_ｐ］及び逆相成分［ｃ_ｎ，ｓ_ｎ］から、周波数２ω_ｈ等の高調波成分を除去又は低減するフィルタリング処理を行う。当該フィルタリング処理後の正相成分［ｃ_ｐ，ｓ_ｐ］と逆相成分［ｃ_ｎ，ｓ_ｎ］は、γδ軸座標系上において長軸位相θ_ｒｅ（位相誤差推定値θ_γ′）に対して対称（鏡相関係）をとる。このため、位相／回転数推定部１９は、次式（１１）にしたがって、正相成分［ｃ_ｐ，ｓ_ｐ］及び逆相成分［ｃ_ｎ，ｓ_ｎ］から位相誤差推定値θ_γ′を演算する。

【0054】

【数10】

【0055】

また、位相／回転数推定部１９は、式（１１）で定まる位相誤差推定値θ_γ′に基づいて、次式（１２）のＰＩ制御により、モータ２００の電気角速度ωの推定値である電気角速度推定値ω′を演算する。

【0056】

【数11】

【0057】

さらに、位相／回転数推定部１９は、次式（１３）にしたがって、電気角速度推定値ω′を積分することにより、位相推定値θ′を演算する。

【0058】

【数12】

【0059】

また、位相／回転数推定部１９は、電気角速度推定値ω′［ｒａｄ／ｓｅｃ］を単位変換することで回転数推定値Ｎ′［ｒａｄ］を演算する。

【0060】

高周波電圧指令生成部２０は、トルク指令値Ｔ^＊を入力として、上述の高周波電圧Ｖ_ｄｈ ^＊，Ｖ_ｑｈ ^＊を生成して出力する。

【0061】

より具体的に、高周波電圧指令生成部２０は、例えば次式（１４）で表される高周波電圧Ｖ_ｄｈ ^＊，Ｖ_ｑｈ ^＊を生成する。

【0062】

【数13】

【0063】

式（１４）における「Ｖ_ｈ」は、高周波電圧Ｖ_ｄｈ ^＊，Ｖ_ｑｈ ^＊の基本振幅であり、「ω_ｈ」は周波数である。なお、基本振幅Ｖ_ｈ、及び周波数ω_ｈは、適合により予め設定される。

【0064】

また、係数「Ｋ_ｈ」（－１≦Ｋ_ｈ≦１）は、ｄｑ軸座標系に対して所定の位相差（後述の位相誤差θ_γ）を持つ２軸制御座標系（γδ軸座標系）における高周波電圧Ｖ_ｄｈ ^＊，Ｖ_ｑｈ ^＊の軌跡を定める係数である。特に、Ｋ_ｈ＝０である場合には高周波電圧Ｖ_ｄｈ ^＊，Ｖ_ｑｈ ^＊の軌跡はγ軸に沿う直線となり、－１＜Ｋ_ｈ＜０，０＜Ｋ_ｈ＜１である場合の軌跡はγδ軸の原点（ｄｑ軸の原点）を中心とする楕円形状となる。さらに、Ｋ_ｈ＝－１又は１である場合の軌跡はγδ軸の原点を中心とする真円形状となる。また、式（１４）からわかるように、「Ｋ_ｈ」はｄ軸高周波電圧Ｖ_ｄｈ ^＊に対するｑ軸高周波電圧Ｖ_ｑｈ ^＊の振幅の比を規定する。なお、以下では、これを「楕円係数Ｋ_ｈ」と称する。

【0065】

ここで、式（１４）で示す高周波電圧Ｖ_ｄｈ ^＊，Ｖ_ｑｈ ^＊において、ｄ軸高周波電圧Ｖ_ｄｈ ^＊に対するｑ軸高周波電圧Ｖ_ｑｈ ^＊の位相差（以下、「ｄｑ軸間位相差φ_ｄｑ」とも称する）は、楕円係数Ｋ_ｈの符号により変化する。

【0066】

具体的に、Ｋ_ｈが正のときは、ｄｑ軸間位相差φ_ｄｑはｃｏｓ関数に対するｓｉｎ関数の位相進み分に相当する９０°となる。一方、Ｋ_ｈが負のときは、ｄｑ軸間位相差φ_ｄｑはｃｏｓ関数に対する－ｓｉｎ関数の位相遅れ分に相当する－９０°となる。なお、Ｋ_ｈ＝０のときは、ｑ軸高周波電圧Ｖ_ｑｈ ^＊は０となる。すなわち、高周波電圧Ｖ_ｄｈ ^＊，Ｖ_ｑｈ ^＊はｄ軸成分のみを持つこととなるので、ｄｑ軸間位相差φ_ｄｑは０となる。

【0067】

したがって、楕円係数Ｋ_ｈの符号を適宜変化させることで、ｄｑ軸間位相差φ_ｄｑを調節することができる。特に、本実施形態の高周波電圧指令生成部２０は、トルク指令値Ｔ^＊を参照して現在のモータ２００の駆動状態が力行動作であるのか回生動作であるのかを判定し、当該判定結果に応じて楕円係数Ｋ_ｈの符号を変化させる。

【0068】

ここで、本発明者らは、モータ２００に高周波電圧Ｖ_ｄｈ ^＊，Ｖ_ｑｈ ^＊を印加する場合、同一のトルクＴに対しても、楕円係数Ｋ_ｈの符号の正負（すなわち、ｄｑ軸間位相差φ_ｄｑ）が異なると応答高周波電流ｉ_ｄｈ，ｉ_ｑｈの描くγδ軸上の楕円軌跡の扁平度ｆ（＝［長半径－短半径］／長半径）が異なることを実験的に見出している。

【0069】

図２は、トルクＴ、楕円係数Ｋ_ｈ、及び扁平度ｆの関係の一例を示す図である。特に、図２では、楕円係数Ｋ_ｈの絶対値が同一であることを前提として、その符号を正としたときのトルクＴ及び扁平度ｆの関係を実線グラフで示し、その符号を負としたときのトルクＴ及び扁平度ｆの関係を破線グラフで示す。

【0070】

図示のように、楕円係数Ｋ_ｈが正のときには、力行領域（Ｔ＞０）における高トルク域で扁平度ｆが急激に減少する。一方、楕円係数Ｋ_ｈが負のときには、扁平度ｆは高トルク域においても比較的大きい値に維持されている。ここで、応答高周波電流ｉ_ｄｈ，ｉ_ｑｈの描く楕円軌跡の扁平度ｆが大きいほど、高いトルク域であってもモータ２００の磁極位置の推定精度を確保しやすいことが確認されている。言い換え得れば、扁平度ｆが大きいほど、磁極位置の推定値に基づくモータ駆動（センサレス駆動）を可能とするトルク領域を広くすることができる。したがって、力行動作時には、楕円係数Ｋ_ｈの符号を負に設定すると、正に設定する場合に比べてセンサレス駆動可能な最大トルクを大きくすることができる（センサレス駆動可能なトルク領域を広げることができる）。

【0071】

その一方で、回生領域（Ｔ＜０）における楕円係数Ｋ_ｈの符号と扁平度ｆの大小関係は、力行領域におけるそれとは逆の傾向を示す。このため、回生動作時には、楕円係数Ｋ_ｈの符号を正に設定すると、負に設定する場合に比べてセンサレス駆動可能な最大トルクを大きくすることができる（センサレス駆動可能なトルク領域を広げることができる）。

【0072】

さらに、本発明者らは、具体的な楕円係数Ｋ_ｈの絶対値によらずに、上述した力行領域及び回生領域における、楕円係数Ｋ_ｈの符号と扁平度ｆの大小関係の傾向が成り立つことを確認している。

【0073】

したがって、本実施形態では、高周波電圧指令生成部２０は、モータ２００の力行領域（Ｔ＞０）では負及び回生領域では正にそれぞれ設定した楕円係数Ｋ_ｈを用いて式（１４）に基づく高周波電圧Ｖ_ｄｈ ^＊，Ｖ_ｑｈ ^＊を定める。これにより、力行作動時及び回生作動時の双方において、センサレス駆動可能なトルク領域をより広くすることができる。

【0074】

以下、より具体的な処理について説明する。まず、高周波電圧指令生成部２０は、トルク指令値Ｔ^＊に対して制御系の応答遅れを考慮して定めたフィルタを施すことで、モータ２００が実際に出力するトルクＴの理論値（トルク規範値）を算出し、当該トルク規範値から第１トルク－楕円係数テーブルを参照して楕円係数Ｋ_ｈを定める。

【0075】

図３は、第１トルク－楕円係数テーブルを示す図である。図示のように、第１トルク－楕円係数テーブルでは、楕円係数Ｋ_ｈの符号が力行領域において負に設定され、回生領域において正に設定されている。また、第１トルク－楕円係数テーブルでは、力行領域及び回生領域の双方において、同一のトルクＴの絶対値に対しては同一の絶対値をとる楕円係数Ｋ_ｈを規定している。このため、上記第１トルク－楕円係数テーブルを参照することで定まる楕円係数Ｋ_ｈを用いることで、モータ２００の力行作動時及び回生作動時において、同一のトルク絶対値｜Ｔ｜に対して、ｄ軸高周波電圧Ｖ_ｄｈ ^＊及びｑ軸高周波電圧Ｖ_ｑｈ ^＊の振幅の比は変わらず、それらの位相差が反転する。言い換えれば、力行作動時におけるｄｑ軸間位相差φ_ｄｑ（以下、「力行時用位相差φ_ｄｑ１」とも称する）と、回生作動時におけるｄｑ軸間位相差φ_ｄｑ（以下、「回生時用位相差φ_ｄｑ２」とも称する）と、の差が１８０°となる。

【0076】

さらに、第１トルク－楕円係数テーブルでは、力行領域及び回生領域の双方で、トルクＴの絶対値が所定の基準値Ａ以下となる領域（以下、「遷移領域」とも称する）において、楕円係数Ｋ_ｈをトルク絶対値｜Ｔ｜が小さくくなるにつれて連続的に変化するように規定している。すなわち、楕円係数Ｋ_ｈは、力行と回生の間の遷移点（Ｔ＝０）の付近において、緩やかに正負が切り替わるように定められている。

【0077】

これにより、楕円係数Ｋ_ｈの正負を急変させることによる位相推定値θ′の急激な変化及びそれに伴うトルクＴの急変を抑制することができる。

【0078】

特に、第１トルク－楕円係数テーブルでは、上記遷移領域において、トルク絶対値｜Ｔ｜値が０に近づく漸次０に近づくように楕円係数Ｋ_ｈを規定している。

【0079】

ここで、本発明者らは、トルク絶対値｜Ｔ｜が小さいほど位相誤差推定値θ_γ′が小さくなること、及び楕円係数Ｋ_ｈが大きいほど位相誤差推定値θ_γ′に対する安定領域（長軸位相θ_ｒｅと位相誤差θ_γが正の相関を示す位相誤差推定値θ_γ′の範囲）が広くなることを確認している。これに対して、第１トルク－楕円係数テーブルでは、楕円係数Ｋ_ｈの大きさ（絶対値）を、位相誤差推定値θ_γ′に対する安定領域の一定程度の狭まりが許容される低トルク領域において漸次減少させて、トルクＴの急変を防ぎつつ推定精度を確保することができる。より具体的には、位相誤差の出やすい領域（相対的にトルク絶対値｜Ｔ｜が大きい領域）では楕円係数Ｋ_ｈの大きさをある程度維持して位相誤差推定値θ_γ′に対する安定領域の広さを確保しながら、位相誤差が出にくい領域（相対的にトルク絶対値｜Ｔ｜が小さい領域）では楕円係数Ｋ_ｈを小さくして遷移点においてその符号が切り替わるようにしたことで、推定精度を確保しつつ楕円係数Ｋ_ｈの正負を緩やかに切り替えてトルクＴの急変を回避することができる。

【0080】

なお、上述したトルクＴの急変及び推定精度の低下を抑制する観点から、第１トルク－楕円係数テーブルとは異なる第２トルク－楕円係数テーブルを用いても良い。

【0081】

図４は、第２トルク－楕円係数テーブルを示す図である。図示のように、第２トルク－楕円係数テーブルでは、楕円係数Ｋ_ｈを、その絶対値が遷移領域（－Ａ≦Ｔ≦Ａ）において所定の最小係数値Ｂに到達するまで漸次減少するが、最小係数値Ｂに到達するとその値を遷移点まで維持するように規定している。そして、遷移点においては、楕円係数Ｋ_ｈを、その絶対値が最小係数値Ｂに維持された状態で符号が反転するように規定している。

【0082】

ここで、最小係数値Ｂは、位相誤差推定値θ_γ′に対する安定領域の広さを一定以上とする観点から定められる楕円係数Ｋ_ｈの値である。最小係数値Ｂは予め実験又はシミュレーションにより適切な値に定めることができる。また、本発明者らは、位相誤差推定値θ_γ′に対する安定領域の広さがモータ２００の突極比Ｌ_ｑ／Ｌ_ｄ（ｄ軸インダクタンスＬ_ｄに対するｑ軸インダクタンスＬ_ｑの比）の大きさに相関することを見出している。このため、第２トルク－楕円係数テーブルを用いる場合には、予め準備した突極比－最小係数値テーブルを参照して、モータ２００の突極比Ｌ_ｑ／Ｌ_ｄから最小係数値Ｂを定める。

【0083】

図５は、突極比－最小係数値テーブルを示す図である。図示のように、突極比－最小係数値テーブルでは、最小係数値Ｂを、突極比Ｌ_ｑ／Ｌ_ｄが大きいほど小さい値をとるように規定している。これにより、突極比Ｌ_ｑ／Ｌ_ｄが大きいほど位相誤差推定値θ_γ′に対する安定領域が広がる傾向に合わせて、最小係数値Ｂを適切に定めることができる。したがって、第２トルク－楕円係数テーブル及び突極比－最小係数値テーブルを用いて、トルクＴ（トルク規範値）及び突極比Ｌ_ｑ／Ｌ_ｄから楕円係数Ｋ_ｈを定めることで、位相推定値θ′の急激な変化を抑制しつつ、その推定精度を確保することができる。

【0084】

なお、第２トルク－楕円係数テーブル及び突極比－最小係数値テーブルを用いる場合、高周波電圧指令生成部２０は、以下の処理を行う。

【0085】

高周波電圧指令生成部２０は、先ず、予め実験又は解析により求められるｄｑ軸インダクタンステーブルを参照して、ｄｑ軸電流検出値ｉ_ｄｄｅｔ，ｉ_ｑｄｅｔから突極比Ｌ_ｑ／Ｌ_ｄを定める。そして、この突極比Ｌ_ｑ／Ｌ_ｄ及び上述のトルク指令値Ｔ^＊に基づき定めたトルク規範値から、第２トルク－楕円係数テーブル及び突極比－最小係数値テーブルを参照して楕円係数Ｋ_ｈを演算する。

【0086】

次に、高周波電圧指令生成部２０における一連の処理をまとめて説明する。

【0087】

図６は、高周波電圧指令生成部２０における処理の流れを示すフローチャートである。なお、以下の各処理は、所定の演算周期で繰り返し実行される。

【0088】

図示のように、先ずステップＳ１０において、トルク指令値Ｔ^＊、及びｄｑ軸電流検出値ｉ_ｄｄｅｔ，ｉ_ｑｄｅｔを取得する。

【0089】

ステップＳ２０において、モータ２００の突極比Ｌ_ｑ／Ｌ_ｄを演算する。具体的に、予め実験又は解析により求められるｄｑ軸インダクタンステーブルを参照して、ｄｑ軸電流検出値ｉ_ｄｄｅｔ，ｉ_ｑｄｅｔから突極比Ｌ_ｑ／Ｌ_ｄを定める。

【0090】

ステップＳ３０において、楕円係数Ｋ_ｈを演算する。第１の方法として、第１トルク－楕円係数テーブルを参照して、トルク指令値Ｔ^＊をフィルタ処理して得られたトルク規範値から楕円係数Ｋ_ｈを演算する。また、第２の方法として、第２トルク－楕円係数テーブル及び突極比－最小係数値テーブルを参照して、トルク規範値及びステップＳ２０で求めた突極比Ｌ_ｑ／Ｌ_ｄから楕円係数Ｋ_ｈを演算する。

【0091】

ステップＳ４０において、高周波電圧Ｖ_ｄｈ ^＊，Ｖ_ｑｈ ^＊を生成する。具体的に、ステップＳ３０で求めた楕円係数Ｋ_ｈを式（１４）に適用した高周波電圧Ｖ_ｄｈ ^＊，Ｖ_ｑｈ ^＊を生成する。

【0092】

［制御結果の一例］
図７は、本実施形態のモータ制御方法による制御結果の一例を示すタイミングチャートである。特に、図７（ａ）は力行作動時に楕円係数Ｋ_ｈの符号を正に設定した場合の制御結果（比較例）を示し、図７（ｂ）は力行作動時に楕円係数Ｋ_ｈの符号を負に設定した場合の制御結果（実施例）を示す。

【0093】

図７（ａ）に示す比較例では、時刻ｔ１付近において位相誤差推定値θ_γ′が発散しており、モータ２００の実出力トルクがトルク指令値Ｔ^＊に対して大きくずれている。これに対して、図７（ｂ）に示す実施例では、位相誤差推定値θ_γ′の発散が見られず、実出力トルクがトルク指令値Ｔ^＊に維持されている。すなわち、力行作動時に楕円係数Ｋ_ｈの符号を負に設定することで、力行作動時におけるセンサレス駆動可能なトルク領域が拡大していることがわかる。

【0094】

以上説明した本実施形態のモータ制御方法による作用効果をまとめて説明する。

【0095】

本実施形態によれば、所定のトルク指令値Ｔ^＊に基づいてモータ２００に供給すべき電力を規定する電力指令値（第１電圧指令値Ｖ_ｄ１ ^＊，Ｖ_ｑ１ ^＊又は第２電圧指令値Ｖ_ｄ２ ^＊，Ｖ_ｑ２ ^＊）を設定し、電力指令値に高周波電圧Ｖ_ｄｈ ^＊，Ｖ_ｑｈ ^＊を重畳し、高周波電圧Ｖ_ｄｈ ^＊，Ｖ_ｑｈ ^＊の入力に対する応答電力値（応答高周波電流ｉ_ｄｈ，ｉ_ｑｈ）に基づいてモータ２００の磁極位置（位相推定値θ′）を推定し、高周波電圧Ｖ_ｄｈ ^＊，Ｖ_ｑｈ ^＊を重畳した電力指令値（最終電圧指令値Ｖ_ｄ ^＊，Ｖ_ｑ ^＊）と推定した磁極位置に基づいてモータ２００に供給する電力を制御するモータ制御方法が提供される。

【0096】

このモータ制御方法では、モータ２００の駆動状態が力行作動であるか回生作動であるかを判定し、力行作動時には、高周波電圧Ｖ_ｄｈ ^＊，Ｖ_ｑｈ ^＊のｄ軸成分（ｄ軸高周波電圧Ｖ_ｄｈ ^＊）に対するｑ軸成分（ｑ軸高周波電圧Ｖ_ｑｈ ^＊）の位相差（ｄｑ軸間位相差φ_ｄｑ）として力行時用位相差（力行時用位相差φ_ｄｑ１）を設定し、回生作動時には、ｄｑ軸間位相差φ_ｄｑとして力行時用位相差φ_ｄｑ１とは異なる回生時用位相差（回生時用位相差φ_ｄｑ２）を設定する。

【0097】

これにより、モータ２００の駆動状態が力行作動である回生作動であるかに応じて電力指令値に重畳させる高周波電圧Ｖ_ｄｈ ^＊，Ｖ_ｑｈ ^＊を調節しつつ、モータ２００の磁極位置を適切に推定することができる。したがって、力行作動時と回生作動時の双方においてトルク変動の発生が抑制されたセンサレス制御を実現することができる。

【0098】

特に、本実施形態では、力行時用位相差φ_ｄｑ１と回生時用位相差φ_ｄｑ２の差を１８０°に設定する。

【0099】

これにより、力行作動及び回生作動の双方のシーンにおいて、高周波電圧Ｖ_ｄｈ ^＊，Ｖ_ｑｈ ^＊に対する応答高周波電流ｉ_ｄｈ，ｉ_ｑｈの楕円軌跡の扁平度ｆの大きさを一定以上に確保して、センサレス駆動可能なトルク領域を広げることができる。

【0100】

より詳細には、ｑ軸高周波電圧Ｖ_ｑｈ ^＊の振幅を規定する係数（楕円係数Ｋ_ｈ）を設定し、楕円係数Ｋ_ｈをモータ２００のトルクＴに応じた可変値とし、力行作動時と回生作動時とで楕円係数Ｋ_ｈの符号を反転させて、力行時用位相差φ_ｄｑ１と回生時用位相差φ_ｄｑ２の差を生成する。

【0101】

これにより、力行時用位相差φ_ｄｑ１と回生時用位相差φ_ｄｑ２の差を１８０°とするための具体的な演算ロジックが実現される。

【0102】

さらに、本実施形態では、モータ２００のトルク絶対値｜Ｔ｜が所定の基準値Ａ以下となる遷移領域を設定し、楕円係数Ｋ_ｈを、遷移領域においてトルク絶対値の変化に応じて連続的に変化しつつ符号が反転するように定める。

【0103】

これにより、センサレス駆動可能なトルク領域を広げつつも、楕円係数Ｋ_ｈの正負の急変による位相推定値θ′の急激な変化及びそれに伴うトルクの急変が抑制されるように、高周波電圧Ｖ_ｄｈ ^＊，Ｖ_ｑｈ ^＊を生成することができる。

【0104】

特に、楕円係数Ｋ_ｈを、上記遷移領域において、トルク絶対値｜Ｔ｜が０に近づくにつれて漸次０に近づくように定める（図３参照）。

【0105】

これにより、トルク絶対値｜Ｔ｜が比較的小さいシーン、すなわち位相誤差推定値θ_γ′が小さいことで当該位相誤差推定値θ_γ′の安定領域の狭まりがある程度許容される状況に合わせて楕円係数Ｋ_ｈを小さくして推定精度を確保しつつ、緩やかな楕円係数Ｋ_ｈの切り替えを実現してトルクの急変を抑制することができる。

【0106】

また、本実施形態では、モータ２００のトルク絶対値｜Ｔ｜が所定の基準値Ａ以下となる遷移領域を設定し、楕円係数Ｋ_ｈの絶対値を、遷移領域において所定の最小係数値Ｂ以上となるように定める。そして、楕円係数Ｋ_ｈの符号を、トルクＴが０となる遷移点において反転するように定める（図４参照）。

【0107】

これにより、楕円係数Ｋ_ｈを一定値以上に維持して位相誤差推定値θ_γ′に対する安定領域を確保しつつ、力行及び回生の間の遷移時における楕円係数Ｋ_ｈの符号の切り替えを行うことができる。

【0108】

特に、本実施形態では、最小係数値Ｂを、モータ２００の突極比Ｌ_ｑ／Ｌ_ｄが大きいほど小さくする（図５参照）。

【0109】

これにより、位相誤差推定値θ_γ′に対する安定領域を確保するための最小係数値Ｂ（正負を切り替える際の楕円係数Ｋ_ｈの大きさ）を、突極比Ｌ_ｑ／Ｌ_ｄと当該安定領域との相関関係も考慮した上でより適切に定めることができる。

【0110】

さらに、本実施形態では、上記モータ制御方法の実行に適したモータ制御装置１００が提供される。

【0111】

このモータ制御装置１００は、モータ２００の駆動状態が力行作動であるか回生作動であるかを判定する判定部と、力行作動時には、高周波電圧Ｖ_ｄｈ ^＊，Ｖ_ｑｈ ^＊のｄ軸成分（ｄ軸高周波電圧Ｖ_ｄｈ ^＊）に対するｑ軸成分（ｑ軸高周波電圧Ｖ_ｑｈ ^＊）の位相差（ｄｑ軸間位相差φ_ｄｑ）として力行時用位相差（力行時用位相差φ_ｄｑ１）を設定する力行時用位相差設定部と、回生作動時には、ｄｑ軸間位相差φ_ｄｑとして力行時用位相差φ_ｄｑ１とは異なる回生時用位相差（回生時用位相差φ_ｄｑ２）を設定する回生時用位相差設定部と、を有する。

【0112】

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態及び各変形例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。

【符号の説明】

【0113】

１１ 電流指令生成部
１２ 第１電圧指令生成部
１３ 第２電圧指令生成部
１４ 最終電圧指令生成部
１８ インバータ
１９ 位相／回転数推定部
２０ 高周波電圧指令生成部
１００ モータ制御装置
２００ モータ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】