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(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】P2024081959
(43)【公開日】2024-06-19
(54)【発明の名称】回転電機の制御装置、及びプログラム
(51)【国際特許分類】
H02P 27/08 20060101AFI20240612BHJP
H02M 7/48 20070101ALI20240612BHJP
H02P 21/06 20160101ALI20240612BHJP
【ＦＩ】
H02P27/08
H02M7/48 E
H02P21/06
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022195586
(22)【出願日】2022-12-07
(71)【出願人】
【識別番号】000004260
【氏名又は名称】株式会社デンソー
(71)【出願人】
【識別番号】504139662
【氏名又は名称】国立大学法人東海国立大学機構
(74)【代理人】
【識別番号】100121821
【弁理士】
【氏名又は名称】山田 強
(74)【代理人】
【識別番号】100139480
【弁理士】
【氏名又は名称】日野 京子
(74)【代理人】
【識別番号】100125575
【弁理士】
【氏名又は名称】松田 洋
(74)【代理人】
【識別番号】100175134
【弁理士】
【氏名又は名称】北 裕介
(74)【代理人】
【識別番号】100207859
【弁理士】
【氏名又は名称】塩谷 尚人
(72)【発明者】
【氏名】今井 幸司
(72)【発明者】
【氏名】青木 康明
(72)【発明者】
【氏名】道木 慎二
(72)【発明者】
【氏名】阪内 亮介
【テーマコード（参考）】
5H505
5H770
【Ｆターム（参考）】
5H505AA03
5H505AA16
5H505AA18
5H505BB05
5H505CC04
5H505DD03
5H505EE41
5H505GG02
5H505GG04
5H505HA09
5H505HA10
5H505HB01
5H505JJ03
5H505KK05
5H505LL01
5H505LL22
5H505LL41
5H505LL58
5H770AA19
5H770BA01
5H770CA06
5H770DA03
5H770DA22
5H770DA30
5H770DA41
5H770HA02W
5H770HA02Y
5H770HA02Z
5H770HA03W
5H770HA07Z
5H770JA11W
(57)【要約】
【課題】デッドタイムの影響を考慮したモデル予測制御を行うことができる回転電機の制御装置及びプログラムを提供する。
【解決手段】制御装置は、インバータが有する上，下アームスイッチのうち一方から他方へとオンされるスイッチが切り替えられる場合に設定されるデッドタイムに基づいて、インバータの入力側コンデンサに流れるリップル電流を反映したインバータのスイッチングパターンを決定する。制御装置は、インバータのスイッチングパターンを、決定したスイッチングパターンとすべく、上，下アームスイッチのスイッチング制御を行う。
【選択図】 図１２
【解決手段】制御装置は、インバータが有する上，下アームスイッチのうち一方から他方へとオンされるスイッチが切り替えられる場合に設定されるデッドタイムに基づいて、インバータの入力側コンデンサに流れるリップル電流を反映したインバータのスイッチングパターンを決定する。制御装置は、インバータのスイッチングパターンを、決定したスイッチングパターンとすべく、上，下アームスイッチのスイッチング制御を行う。
【選択図】 図１２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ダイオードが逆並列接続された上，下アームスイッチ（ＳＵＨ～ＳＷＬ，ＳｕＡＨ～ＳｗＢＬ）を有する電力変換回路（２０，１２０Ａ～１２０Ｃ）と、
前記電力変換回路が電気的に接続された電機子巻線（１１Ｕ～１１Ｗ，ＵＡ～ＷＢ）を有する回転電機（１０，１００）と、
前記電力変換回路の入力側に設けられたコンデンサ（２１）と、を備えるシステムに適用される回転電機の制御装置（５０）において、
前記上，下アームスイッチのうち一方から他方へとオンされるスイッチが切り替えられる場合に設定されるデッドタイムに基づいて、前記コンデンサに流れるリップル電流を反映した前記電力変換回路のスイッチングパターンを決定する決定部と、
前記電力変換回路のスイッチングパターンを、前記決定部により決定されたスイッチングパターンとすべく、前記上，下アームスイッチのスイッチング制御を行うスイッチ制御部と、
を備える回転電機の制御装置。
前記電力変換回路が電気的に接続された電機子巻線（１１Ｕ～１１Ｗ，ＵＡ～ＷＢ）を有する回転電機（１０，１００）と、
前記電力変換回路の入力側に設けられたコンデンサ（２１）と、を備えるシステムに適用される回転電機の制御装置（５０）において、
前記上，下アームスイッチのうち一方から他方へとオンされるスイッチが切り替えられる場合に設定されるデッドタイムに基づいて、前記コンデンサに流れるリップル電流を反映した前記電力変換回路のスイッチングパターンを決定する決定部と、
前記電力変換回路のスイッチングパターンを、前記決定部により決定されたスイッチングパターンとすべく、前記上，下アームスイッチのスイッチング制御を行うスイッチ制御部と、
を備える回転電機の制御装置。
【請求項2】
前記決定部は、
１制御周期を複数に分割した予測周期それぞれにおいて前記電力変換回路のスイッチングモードを複数通りに仮設定し、
各予測周期で仮設定したスイッチングモードそれぞれについて、前記回転電機の制御量及び前記コンデンサに流れる電流を予測する予測処理を行い、
各予測周期で仮設定したスイッチングモードの組み合わせであるスイッチングパターンそれぞれについて、予測した前記制御量とその指令値との偏差、及び予測した前記コンデンサに流れる電流を入力パラメータとする評価関数を算出し、算出した前記評価関数に基づいて、次回の制御周期において採用するスイッチングパターンを決定し、
前記決定部は、
スイッチングモードを仮設定した後、前記予測処理の実行に先立ち、各相の中に、スイッチングモードの切り替えに伴い、前記上，下アームスイッチのうち一方から他方へとオンされるスイッチが切り替えられる相があると判定した場合、前記切り替えられる相において、切り替え前後のスイッチングモードの間にデッドタイムを設定し、
各相のうちデッドタイムを設定した相において、スイッチングモードが切り替えられたとしても相電圧のレベルが変化しないと判定した場合、切り替え前のスイッチングモードに対応する予測周期の終了タイミングをデッドタイムの長さ（Ｔｄｔ）だけ遅らせる、請求項１に記載の回転電機の制御装置。
１制御周期を複数に分割した予測周期それぞれにおいて前記電力変換回路のスイッチングモードを複数通りに仮設定し、
各予測周期で仮設定したスイッチングモードそれぞれについて、前記回転電機の制御量及び前記コンデンサに流れる電流を予測する予測処理を行い、
各予測周期で仮設定したスイッチングモードの組み合わせであるスイッチングパターンそれぞれについて、予測した前記制御量とその指令値との偏差、及び予測した前記コンデンサに流れる電流を入力パラメータとする評価関数を算出し、算出した前記評価関数に基づいて、次回の制御周期において採用するスイッチングパターンを決定し、
前記決定部は、
スイッチングモードを仮設定した後、前記予測処理の実行に先立ち、各相の中に、スイッチングモードの切り替えに伴い、前記上，下アームスイッチのうち一方から他方へとオンされるスイッチが切り替えられる相があると判定した場合、前記切り替えられる相において、切り替え前後のスイッチングモードの間にデッドタイムを設定し、
各相のうちデッドタイムを設定した相において、スイッチングモードが切り替えられたとしても相電圧のレベルが変化しないと判定した場合、切り替え前のスイッチングモードに対応する予測周期の終了タイミングをデッドタイムの長さ（Ｔｄｔ）だけ遅らせる、請求項１に記載の回転電機の制御装置。
【請求項3】
前記決定部は、設定したデッドタイムにおける前記電機子巻線の流通電流の方向を判定し、判定した方向に基づいて、相電圧のレベルが変化するか否かを判定する、請求項２に記載の回転電機の制御装置。
【請求項4】
前記電力変換回路（１２０Ａ～１２０Ｃ）は、複数であり、
前記コンデンサは、前記各電力変換回路に共通のコンデンサであり、
前記決定部は、
前記電機子巻線に印加する指令電圧ベクトル（ＶｔｒＡ～ＶｔｒＣ）に基づいて、規定周期（Ｔｓ／２，Ｔｓ）における前記各電力変換回路のスイッチングパターンを設定し、
前記各電力変換回路のうち一部の電力変換回路を算出対象回路（１２０Ａ）とし、前記算出対象回路のスイッチングパターンを対象パターン（ＶｔＡ）とする場合、設定した前記対象パターンを構成する各スイッチングモードのうち、一部のスイッチングモードの切り替えタイミングの候補タイミングを複数設定し、前記各候補タイミングを設定する場合における前記コンデンサのリップル電流を評価するための評価関数を算出する関数算出処理を行い、
算出した前記各評価関数に基づいて、前記規定周期における前記対象パターンを決定し、
前記各電力変換回路のうち前記算出対象回路以外の電力変換回路を非対象回路（１２０Ｂ，１２０Ｃ）とし、前記非対象回路のスイッチングパターンを基準パターンとする場合、前記スイッチ制御部は、前記規定周期における前記非対象回路のスイッチングパターンを、設定した前記基準パターンにするように前記非対象回路が有する前記上，下アームスイッチのスイッチング制御を行い、前記規定周期における前記算出対象回路のスイッチングパターンを、決定した前記対象パターンにするように前記算出対象回路が有する前記上，下アームスイッチのスイッチング制御を行い、
前記決定部は、
前記指令電圧ベクトルに基づいてスイッチングパターンを設定した後、前記候補タイミングの設定に先立ち、各相の中に、前記基準パターンを構成するスイッチングモードの切り替えに伴い、前記上，下アームスイッチのうち一方から他方へとオンされるスイッチが切り替えられる相があると判定した場合、前記切り替えられる相において、切り替え前後のスイッチングモードの間に予測周期よりも短いデッドタイムを設定し、
前記関数算出処理において、前記基準パターンを構成するスイッチングモードであって設定したデッドタイムを含むスイッチングモードが切り替えられるタイミングに対応するタイミングを前記候補タイミングに設定する、請求項１に記載の回転電機の制御装置。
前記コンデンサは、前記各電力変換回路に共通のコンデンサであり、
前記決定部は、
前記電機子巻線に印加する指令電圧ベクトル（ＶｔｒＡ～ＶｔｒＣ）に基づいて、規定周期（Ｔｓ／２，Ｔｓ）における前記各電力変換回路のスイッチングパターンを設定し、
前記各電力変換回路のうち一部の電力変換回路を算出対象回路（１２０Ａ）とし、前記算出対象回路のスイッチングパターンを対象パターン（ＶｔＡ）とする場合、設定した前記対象パターンを構成する各スイッチングモードのうち、一部のスイッチングモードの切り替えタイミングの候補タイミングを複数設定し、前記各候補タイミングを設定する場合における前記コンデンサのリップル電流を評価するための評価関数を算出する関数算出処理を行い、
算出した前記各評価関数に基づいて、前記規定周期における前記対象パターンを決定し、
前記各電力変換回路のうち前記算出対象回路以外の電力変換回路を非対象回路（１２０Ｂ，１２０Ｃ）とし、前記非対象回路のスイッチングパターンを基準パターンとする場合、前記スイッチ制御部は、前記規定周期における前記非対象回路のスイッチングパターンを、設定した前記基準パターンにするように前記非対象回路が有する前記上，下アームスイッチのスイッチング制御を行い、前記規定周期における前記算出対象回路のスイッチングパターンを、決定した前記対象パターンにするように前記算出対象回路が有する前記上，下アームスイッチのスイッチング制御を行い、
前記決定部は、
前記指令電圧ベクトルに基づいてスイッチングパターンを設定した後、前記候補タイミングの設定に先立ち、各相の中に、前記基準パターンを構成するスイッチングモードの切り替えに伴い、前記上，下アームスイッチのうち一方から他方へとオンされるスイッチが切り替えられる相があると判定した場合、前記切り替えられる相において、切り替え前後のスイッチングモードの間に予測周期よりも短いデッドタイムを設定し、
前記関数算出処理において、前記基準パターンを構成するスイッチングモードであって設定したデッドタイムを含むスイッチングモードが切り替えられるタイミングに対応するタイミングを前記候補タイミングに設定する、請求項１に記載の回転電機の制御装置。
【請求項5】
前記決定部は、前記関数算出処理において、前記基準パターンを構成する各スイッチングモードの切り替えタイミングの中から前記候補タイミングを設定する、請求項４に記載の回転電機の制御装置。
【請求項6】
前記決定部は、前記関数算出処理において、複数の前記候補タイミングの中に、前記電機子巻線に印加する電圧ベクトルを前記指令電圧ベクトルにできなくなる候補タイミングがある場合、前記指令電圧ベクトルにできなくなる候補タイミングに対応する前記評価関数の算出を実行しない、請求項４又は５に記載の回転電機の制御装置。
【請求項7】
前記決定部は、
前記規定周期において、前記指令電圧ベクトルを挟む３つ以上の有効電圧ベクトルの組み合わせからなるスイッチングパターンを設定し、
前記関数算出処理において、前記規定周期において最初に出現する有効電圧ベクトルの出力終了タイミングを探索対象として、前記候補タイミングを設定する、請求項４又は５に記載の回転電機の制御装置。
前記規定周期において、前記指令電圧ベクトルを挟む３つ以上の有効電圧ベクトルの組み合わせからなるスイッチングパターンを設定し、
前記関数算出処理において、前記規定周期において最初に出現する有効電圧ベクトルの出力終了タイミングを探索対象として、前記候補タイミングを設定する、請求項４又は５に記載の回転電機の制御装置。
【請求項8】
前記決定部は、
１制御周期を複数に分割した予測周期それぞれにおいて前記電力変換回路のスイッチングモードを複数通りに仮設定し、
各予測周期で仮設定したスイッチングモードそれぞれについて、前記回転電機の制御量及び前記コンデンサに流れる電流を予測する予測処理を行い、
各予測周期で仮設定したスイッチングモードの組み合わせであるスイッチングパターンそれぞれについて、予測した前記制御量とその指令値との偏差、及び予測した前記コンデンサに流れる電流を入力パラメータとする評価関数を算出し、算出した前記評価関数に基づいて、次回の制御周期におけるスイッチングパターンを規定する２値信号である指令信号（ｇｕ＊，ｇｖ＊，ｇｗ＊）を生成し、
前記指令信号の切り替わりタイミングの直後にデッドタイムが設定されると仮定した場合において、前記上，下アームスイッチのうち一方から他方へとオンされるスイッチが切り替えられたときに相電圧のレベルが変化しないデッドタイムに対応する前記指令信号の切り替わりタイミングをデッドタイムの長さだけ早めた信号を、補償後信号（ｇｕ＊＊，ｇｖ＊＊，ｇｗ＊＊）として生成し、
前記補償後信号に基づいて、前記上，下アームスイッチのオン指令及びオフ指令を規定する駆動信号（ｇＵＨ～ｇＷＬ）を生成する、請求項１に記載の回転電機の制御装置。
１制御周期を複数に分割した予測周期それぞれにおいて前記電力変換回路のスイッチングモードを複数通りに仮設定し、
各予測周期で仮設定したスイッチングモードそれぞれについて、前記回転電機の制御量及び前記コンデンサに流れる電流を予測する予測処理を行い、
各予測周期で仮設定したスイッチングモードの組み合わせであるスイッチングパターンそれぞれについて、予測した前記制御量とその指令値との偏差、及び予測した前記コンデンサに流れる電流を入力パラメータとする評価関数を算出し、算出した前記評価関数に基づいて、次回の制御周期におけるスイッチングパターンを規定する２値信号である指令信号（ｇｕ＊，ｇｖ＊，ｇｗ＊）を生成し、
前記指令信号の切り替わりタイミングの直後にデッドタイムが設定されると仮定した場合において、前記上，下アームスイッチのうち一方から他方へとオンされるスイッチが切り替えられたときに相電圧のレベルが変化しないデッドタイムに対応する前記指令信号の切り替わりタイミングをデッドタイムの長さだけ早めた信号を、補償後信号（ｇｕ＊＊，ｇｖ＊＊，ｇｗ＊＊）として生成し、
前記補償後信号に基づいて、前記上，下アームスイッチのオン指令及びオフ指令を規定する駆動信号（ｇＵＨ～ｇＷＬ）を生成する、請求項１に記載の回転電機の制御装置。
【請求項9】
ダイオードが逆並列接続された上，下アームスイッチ（ＳＵＨ～ＳＷＬ，ＳｕＡＨ～ＳｗＢＬ）を有する電力変換回路（２０，１２０Ａ～１２０Ｃ）と、
前記電力変換回路が電気的に接続された電機子巻線（１１Ｕ～１１Ｗ，ＵＡ～ＷＢ）を有する回転電機（１０，１００）と、
前記電力変換回路の入力側に設けられたコンデンサ（２１）と、
コンピュータ（５０ａ）と、を備えるシステムに適用されるプログラムにおいて、
前記コンピュータに、
前記上，下アームスイッチのうち一方から他方へとオンされるスイッチが切り替えられる場合に設定されるデッドタイムに基づいて、前記コンデンサに流れるリップル電流を反映した前記電力変換回路のスイッチングパターンを決定する決定処理と、
前記電力変換回路のスイッチングパターンを、前記決定処理により決定されたスイッチングパターンとすべく、前記上，下アームスイッチのスイッチング制御を行う処理と、
を実行させる、プログラム。
前記電力変換回路が電気的に接続された電機子巻線（１１Ｕ～１１Ｗ，ＵＡ～ＷＢ）を有する回転電機（１０，１００）と、
前記電力変換回路の入力側に設けられたコンデンサ（２１）と、
コンピュータ（５０ａ）と、を備えるシステムに適用されるプログラムにおいて、
前記コンピュータに、
前記上，下アームスイッチのうち一方から他方へとオンされるスイッチが切り替えられる場合に設定されるデッドタイムに基づいて、前記コンデンサに流れるリップル電流を反映した前記電力変換回路のスイッチングパターンを決定する決定処理と、
前記電力変換回路のスイッチングパターンを、前記決定処理により決定されたスイッチングパターンとすべく、前記上，下アームスイッチのスイッチング制御を行う処理と、
を実行させる、プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、回転電機の制御装置、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、特許文献１に記載されているように、上，下アームスイッチを有する電力変換回路と、電力変換回路が電気的に接続された電機子巻線を有する回転電機と、電力変換回路の入力側に設けられたコンデンサとを備えるシステムが知られている。このシステムは、回転電機の制御量を指令値に制御するために上，下アームスイッチのスイッチング制御を行う制御装置を備えている。
【0003】
コンデンサに流れるリップル電流を低減するために、制御装置は、モデル予測制御（ＭＰＣ）に基づいて、次回の制御周期において採用するスイッチングパターンを決定する。詳しくは、制御装置は、１制御周期を複数に分割した各予測周期において、電力変換回路のスイッチングモードを複数通りに設定する。これにより、１制御周期におけるスイッチングモードの組み合わせであるスイッチングパターンが複数通りに設定される。
【0004】
制御装置は、スイッチングパターンを複数通りに設定する場合において、制御量と指令値との偏差、及びコンデンサに流れる電流とを入力パラメータとする評価関数を算出する。制御装置は、設定した各スイッチングパターンに対応する評価関数のうち、値が最も小さい評価関数に対応するスイッチングパターンを、次回の制御周期において採用するスイッチングパターンとする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２０２１－４０４２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
電力変換回路の各相において、上，下アームスイッチのうち一方から他方へとオンされるスイッチが切り替えられる場合には、通常、デッドタイムが設定される。このデッドタイムの影響を考慮したモデル予測制御が望まれている。
【0007】
本発明は、デッドタイムの影響を考慮したモデル予測制御を行うことができる回転電機の制御装置及びプログラムを提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明は、ダイオードが逆並列接続された上，下アームスイッチを有する電力変換回路と、
前記電力変換回路が電気的に接続された電機子巻線を有する回転電機と、
前記電力変換回路の入力側に設けられたコンデンサと、を備えるシステムに適用される回転電機の制御装置において、
前記上，下アームスイッチのうち一方から他方へとオンされるスイッチが切り替えられる場合に設定されるデッドタイムに基づいて、前記コンデンサに流れるリップル電流を反映した前記電力変換回路のスイッチングパターンを決定する決定部と、
前記電力変換回路のスイッチングパターンを、前記決定部により決定されたスイッチングパターンとすべく、前記上，下アームスイッチのスイッチング制御を行うスイッチ制御部と、
を備える。
前記電力変換回路が電気的に接続された電機子巻線を有する回転電機と、
前記電力変換回路の入力側に設けられたコンデンサと、を備えるシステムに適用される回転電機の制御装置において、
前記上，下アームスイッチのうち一方から他方へとオンされるスイッチが切り替えられる場合に設定されるデッドタイムに基づいて、前記コンデンサに流れるリップル電流を反映した前記電力変換回路のスイッチングパターンを決定する決定部と、
前記電力変換回路のスイッチングパターンを、前記決定部により決定されたスイッチングパターンとすべく、前記上，下アームスイッチのスイッチング制御を行うスイッチ制御部と、
を備える。
【0009】
本発明によれば、デッドタイムの影響を考慮したモデル予測制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】第１実施形態に係る回転電機の制御システムの全体構成図。
【図2】制御装置の処理を示す機能ブロック図。
【図3】上，下アームスイッチの駆動状態、相電流の流通方向及び相電圧レベルの関係を示すタイムチャート。
【図4】相電流の流通態様及び相電圧レベルの関係を示す図。
【図5】相電流の流通態様及び相電圧レベルの関係を示す図。
【図6】相電流の流通態様及び相電圧レベルの関係を示す図。
【図7】相電流の流通態様及び相電圧レベルの関係を示す図。
【図8】１制御周期におけるデッドタイムを含むスイッチングパターン、各相のスイッチの駆動状態及び各相電圧を示す図。
【図9】電圧ベクトルを示す図。
【図10】電圧ベクトル及び各相のスイッチングモード等の関係を示す図。
【図11】１制御周期におけるデッドタイムを含むスイッチングパターン、各相のスイッチの駆動状態及び各相電圧を示す図。
【図12】ｄ，ｑ軸電流及びコンデンサ電流の予測処理の手順を示すフローチャート。
【図13】第２実施形態に係る制御システムの全体構成図。
【図14】制御装置の処理を示す機能ブロック図。
【図15】スイッチングパターンを定める電圧ベクトルの一例を示す図。
【図16】第１，第２インバータのスイッチングパターンを示す図。
【図17】基準となる第２インバータのスイッチングパターンの変更態様の一例を示す図。
【図18】第０電圧ベクトルの終了タイミングをモデル予測制御の探索対象として、複数の候補タイミングが設定されることを示す図。
【図19】モデル予測制御により決定された第１インバータのスイッチングパターン等を示す図。
【図20】第７電圧ベクトルの終了タイミングをモデル予測制御の探索対象として、複数の候補タイミングが設定されることを示す図。
【図21】モデル予測制御により決定された第１インバータのスイッチングパターン等を示す図。
【図22】第１インバータ電流、第２インバータ電流及びインバータ和電流の推移を示すタイムチャート。
【図23】モデル予測制御に基づく回転電機のトルク制御の手順を示すフローチャート。
【図24】評価関数算出処理の手順を示すフローチャート。
【図25】サブルーチンＡの手順を示すフローチャート。
【図26】サブルーチンＢの手順を示すフローチャート。
【図27】第２実施形態の変形例１に係る、モデル予測制御により決定された第１インバータのスイッチングパターン等を示す図。
【図28】第２実施形態の変形例１に係る、モデル予測制御により決定された第１インバータのスイッチングパターン等を示す図。
【図29】第２実施形態の変形例２に係る評価関数算出処理の手順を示すフローチャート。
【図30】サブルーチンＡの手順を示すフローチャート。
【図31】サブルーチンＢの手順を示すフローチャート。
【図32】第２実施形態の変形例３に係るスイッチングパターンを定める電圧ベクトルの一例を示す図。
【図33】第０電圧ベクトルの終了タイミングをモデル予測制御の探索対象として、複数の候補タイミングが設定されることを示す図。
【図34】モデル予測制御により決定された第１インバータのスイッチングパターン等を示す図。
【図35】第７電圧ベクトルの終了タイミングをモデル予測制御の探索対象として、複数の候補タイミングが設定されることを示す図。
【図36】モデル予測制御により決定された第１インバータのスイッチングパターン等を示す図。
【図37】第２実施形態の変形例４に係るスイッチングパターンを定める電圧ベクトルの一例を示す図。
【図38】第０電圧ベクトルの終了タイミングをモデル予測制御の探索対象として、複数の候補タイミングが設定されることを示す図。
【図39】モデル予測制御により決定された第１インバータのスイッチングパターン等を示す図。
【図40】第７電圧ベクトルの終了タイミングをモデル予測制御の探索対象として、複数の候補タイミングが設定されることを示す図。
【図41】モデル予測制御により決定された第１インバータのスイッチングパターン等を示す図。
【図42】第２実施形態の変形例５に係るスイッチングパターンを定める電圧ベクトルの一例を示す図。
【図43】第７電圧ベクトルの終了タイミングをモデル予測制御の探索対象として、複数の候補タイミングが設定されることを示す図。
【図44】モデル予測制御により決定された第１インバータのスイッチングパターン等を示す図。
【図45】第２実施形態の変形例６に係るスイッチングパターンを定める電圧ベクトルの一例を示す図。
【図46】第１電圧ベクトルの終了タイミングをモデル予測制御の探索対象として、複数の候補タイミングが設定されることを示す図。
【図47】モデル予測制御により決定された第１インバータのスイッチングパターン等を示す図。
【図48】第２実施形態の変形例７に係る制御システムの全体構成図。
【図49】第０電圧ベクトルの終了タイミングをモデル予測制御の探索対象として、複数の候補タイミングが設定されることを示す図。
【図50】モデル予測制御により決定された第１インバータのスイッチングパターン等を示す図。
【図51】第７電圧ベクトルの終了タイミングをモデル予測制御の探索対象として、複数の候補タイミングが設定されることを示す図。
【図52】モデル予測制御により決定された第１インバータのスイッチングパターン等を示す図。
【図53】第３実施形態に係る制御装置の処理を示す機能ブロック図。
【図54】デッドタイム補償前後の駆動指令の推移を示すタイムチャート。
【発明を実施するための形態】
【0011】
図面を参照しながら、複数の実施形態を説明する。複数の実施形態において、機能的に及び／又は構造的に対応する部分及び／又は関連付けられる部分には同一の参照符号、又は百以上の位が異なる参照符号が付される場合がある。対応する部分及び／又は関連付けられる部分については、他の実施形態の説明を参照することができる。
【0012】
＜第１実施形態＞
以下、本発明に係る制御装置を具体化した第１実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
以下、本発明に係る制御装置を具体化した第１実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【0013】
図１に示すように、制御システムは、回転電機１０及びインバータ２０を備えている。回転電機１０は、ブラシレスの同期機であり、本実施形態では永久磁石同期機である。回転電機１０は、ロータ１２と、電機子巻線であるＵ，Ｖ，Ｗ相巻線１１Ｕ，１１Ｖ，１１Ｗとを備えている。
【0014】
回転電機１０は、インバータ２０を介して直流電源としての蓄電池３０に接続されている。蓄電池３０は、充放電可能な２次電池であり、例えばリチウムイオン蓄電池又はニッケル水素蓄電池である。
【0015】
インバータ２０は、上アームスイッチＳＵＨ，ＳＶＨ，ＳＷＨと下アームスイッチＳＵＬ，ＳＶＬ，ＳＷＬとの直列接続体を備えている。Ｕ相上，下アームスイッチＳＵＨ，ＳＵＬの接続点には、Ｕ相巻線１１Ｕの第１端が接続されている。Ｖ相上，下アームスイッチＳＶＨ，ＳＶＬの接続点には、Ｖ相巻線１１Ｖの第１端が接続されている。Ｗ相上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬの接続点には、Ｗ相巻線１１Ｗの第１端が接続されている。Ｕ，Ｖ，Ｗ相巻線１１Ｕ，１１Ｖ，１１Ｗの第２端は、中性点で接続されている。本実施形態において、誘導性負荷であるＵ，Ｖ，Ｗ相巻線１１Ｕ，１１Ｖ，１１Ｗは、電気角で互いに１２０°ずれている。
【0016】
本実施形態において、各スイッチＳＵＨ，ＳＵＬ，ＳＶＨ，ＳＶＬ，ＳＷＨ，ＳＷＬは、電圧制御形の半導体スイッチング素子であり、より具体的にはＮチャネルＭＯＳＦＥＴである。各スイッチＳＵＨ，ＳＵＬ，ＳＶＨ，ＳＶＬ，ＳＷＨ，ＳＷＬには、ボディダイオードが内蔵されている。
【0017】
インバータ２０は、その入力側に、インバータ２０の入力電圧を平滑化するコンデンサ２１を備えている。コンデンサ２１の高電位側端子は、バスバー等の導電部材で構成された長尺状の高電位側電気経路３１Ｈに接続されている。コンデンサ２１の低電位側端子は、バスバー等の導電部材で構成された長尺状の低電位側電気経路３１Ｌに接続されている。
【0018】
高電位側電気経路３１Ｈには、蓄電池３０の正極端子が接続されている。また、高電位側電気経路３１Ｈにおいて、コンデンサ２１との接続点に対して蓄電池３０側とは反対側には、上アームスイッチＳＵＨ～ＳＷＨのドレインが接続されている。
【0019】
低電位側電気経路３１Ｌには、蓄電池３０の負極端子が接続されている。また、低電位側電気経路３１Ｌにおいて、コンデンサ２１との接続点に対して蓄電池３０側とは反対側には、下アームスイッチＳＵＬ～ＳＷＬのソースが接続されている。
【0020】
制御システムは、電流検出部４０及び角度検出部４１を備えている。電流検出部４０は、各相巻線１１Ｕ，１１Ｖ，１１Ｗに流れる相電流のうち、少なくとも２相分の電流を検出する。本実施形態では、インバータ２０から巻線へと向かう方向の相電流検出値を正とする。角度検出部４１は、例えばレゾルバ又はホール素子で構成され、ロータ１２の回転角（電気角）を検出する。
【0021】
電流検出部４０及び角度検出部４１の検出値は、制御システムに備えられる制御装置５０に入力される。制御装置５０は、マイコン５０ａを主体として構成され、マイコン５０ａは、ＣＰＵを備えている。マイコン５０ａが提供する機能は、実体的なメモリ装置に記録されたソフトウェアおよびそれを実行するコンピュータ、ソフトウェアのみ、ハードウェアのみ、あるいはそれらの組合せによって提供することができる。例えば、マイコン５０ａがハードウェアである電子回路によって提供される場合、それは多数の論理回路を含むデジタル回路、又はアナログ回路によって提供することができる。例えば、マイコン５０ａは、自身が備える記憶部としての非遷移的実体的記録媒体（non-transitory tangible storage medium）に格納されたプログラムを実行する。プログラムには、例えば、図１２等に示す処理のプログラムが含まれる。プログラムが実行されることにより、プログラムに対応する方法が実行される。記憶部は、例えば不揮発性メモリである。なお、記憶部に記憶されるプログラムは、ＯＴＡ（Over The Air）等、インターネット等のネットワークを介して更新可能である。
【0022】
制御装置５０は、回転電機１０の制御量を指令値にフィードバック制御すべく、インバータ２０が有する各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬのスイッチング制御を行う。本実施形態において、制御量は電気角速度（回転速度）であり、指令値は指令角速度ω＊である。
【0023】
制御装置５０は、各相巻線１１Ｕ～１１Ｗに印加される電圧ベクトルが、電気角速度を指令角速度ω＊に制御するための指令電圧ベクトルＶｔｒになるように、インバータ２０の各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬのスイッチング制御を行う。これにより、互いに１２０度ずれた正弦波状の相電流が各相巻線１１Ｕ，１１Ｖ，１１Ｗに流れる。
【0024】
続いて、図２のブロック図を用いて、制御装置５０の処理について詳しく説明する。なお、本実施形態では、制御装置５０を構成する制御系として、制御量が電気角速度（回転速度）である速度制御系を例にして説明するがこれに限らず、例えば、制御量がトルクであるトルク（電流）制御系であってもよい。
【0025】
速度偏差算出部５１は、指令角速度ω＊から電気角速度ωｅを減算することにより、速度偏差Δωを算出する。電気角速度ωｅは、電気角θｅに基づいて速度算出部５２により算出される。
【0026】
速度制御器５３は、速度偏差Δωを０にフィードバック制御するための操作量として、回転電機１０の指令トルクＴｒｑ＊を算出する。なお、速度制御器５３におけるフィードバック制御は、例えば比例積分制御である。
【0027】
電流変換部５４は、電気角θｅと、電流検出部４０により検出された相電流とに基づいて、３相固定座標系であるＵＶＷ座標系におけるＵ，Ｖ，Ｗ相電流を、２相回転座標系であるｄｑ座標系におけるｄ軸電流Ｉｄｒ及びｑ軸電流Ｉｑｒに変換する。
【0028】
指令電流設定部５５は、指令トルクＴｒｑ＊に基づいて、ｄ軸指令電流Ｉｄ＊と、ｑ軸指令電流Ｉｑ＊とを設定する。
【0029】
予測制御部５６は、１制御周期毎に、１制御周期を構成する複数の予測周期それぞれで用いる電圧ベクトルを決定する。電圧ベクトルにより、各相の上，下アームスイッチの駆動状態を示すスイッチングモードが定まる。予測制御部５６は、１制御周期毎に、決定した各予測周期の電圧ベクトルを実現するためのスイッチングパターンを出力する。詳しくは、予測制御部５６は、スイッチングパターンを規定するＵ相上，下アーム駆動信号ｇＵＨ，ｇＵＬ、Ｖ相上，下アーム駆動信号ｇＶＨ，ｇＶＬ及びＷ相上，下アーム駆動信号ｇＷＨ，ｇＷＬを出力する。各駆動信号は、スイッチのオン指令及びオフ指令からなる。
【0030】
予測制御部５６は、デッドタイムを考慮したスイッチングパターンを決定する。以下、Ｕ相を例にして、この決定方法について説明する。
【0031】
図３は、Ｕ相上アーム駆動信号ｇＵＨ及びＵ相下アーム駆動信号ｇＵＬの推移を示す。Ｕ相上，下アームスイッチＳＵＨ，ＳＵＬの上下アーム短絡の発生を防止するために、デッドタイムが設定される。予測制御部５６は、図３に示すように、上，下アーム駆動信号ｇＵＨ，ｇＵＬのうち、一方の駆動信号がオフ指令に切り替えられるタイミングからデッドタイムの長さＴｄｔだけ経過したタイミングを、他方の駆動信号がオン指令に切り替えられるタイミングとして設定する。図３に示す例では、駆動信号がオン指令に切り替えられてからスイッチが実際にオンに切り替えられるまでの遅延時間、及び駆動信号がオフに切り替えられてからスイッチが実際にオフに切り替えられるまでの遅延時間が無視されている。
【0032】
時刻ｔ１においてＵ相上アームスイッチＳＵＨがオフに切り替えられ、時刻ｔ１からデッドタイムの長さＴｄｔだけ経過した時刻ｔ２において、Ｕ相下アームスイッチＳＵＬがオンに切り替えられる。その後、時刻ｔ３において、Ｕ相下アームスイッチＳＵＬがオフに切り替えられ、時刻ｔ３からデッドタイムの長さＴｄｔだけ経過した時刻ｔ４において、Ｕ相上アームスイッチＳＵＨがオンに切り替えられる。
【0033】
デッドタイムにおいては、Ｕ相上，下アームスイッチＳＵＨ，ＳＵＬがオフになっているものの、Ｕ相巻線１１Ｕに流れる電流の極性に応じて、Ｕ相電圧Ｖｕのレベルが変化する。以下、Ｕ相巻線１１Ｕの両端のうちインバータ２０側から中性点側に流れる相電流を正とする。
【0034】
まず、Ｕ相電流Ｉｕが正の場合（Ｉｕ＞０）について説明する。
【0035】
Ｕ相下アームスイッチＳＵＬがオフされた状態でＵ相上アームスイッチＳＵＨがオンに切り替えられる時刻ｔ１の直前においては、図４の上側に示すように、Ｕ相上アームスイッチＳＵＨのうちボディダイオードを経由しない経路からＵ相巻線１１Ｕへと向かう方向に電流が流れる。このため、Ｕ相電圧ＶｕはＨレベル（Ｖｕ≒Ｖｄｃ）となる。Ｖｄｃは、蓄電池３０の電圧を示す。
【0036】
その後、時刻ｔ１直後のデッドタイムにおいては、図４の下側に示すように、Ｕ相下アームスイッチＳＵＬのボディダイオードからＵ相巻線１１Ｕへと向かう方向に還流電流が流れる。このため、Ｕ相電圧ＶｕはＬレベル（Ｖｕ≒０）となる。
【0037】
その後、Ｕ相下アームスイッチＳＵＬがオンに切り替えられる。Ｕ相上アームスイッチＳＵＨがオフされた状態でＵ相下アームスイッチＳＵＬがオフに切り替えられる時刻ｔ３の直前においては、図５の上側に示すように、Ｕ相下アームスイッチＳＵＬのうちボディダイオードを経由しない経路からＵ相巻線１１Ｕへと向かう方向に電流が流れる。このため、Ｕ相電圧ＶｕはＬレベルとなる。
【0038】
その後、時刻ｔ３直後のデッドタイムにおいては、図５の下側に示すように、Ｕ相下アームスイッチＳＵＬのボディダイオードからＵ相巻線１１Ｕへと向かう方向に還流電流が流れる。このため、Ｕ相電圧ＶｕはＬレベルに維持される。
【0039】
続いて、Ｕ相電流Ｉｕが負の場合（Ｉｕ＜０）について説明する。
【0040】
図３に示すように、時刻ｔ１の直前においては、Ｕ相上アームスイッチＳＵＨがオンされるとともにＵ相下アームスイッチＳＵＬがオフされている。時刻ｔ１の直前においては、図６の上側に示すように、Ｕ相巻線１１ＵからＵ相上アームスイッチＳＵＨのうちボディダイオードを経由しない経路へと向かう方向に電流が流れる。このため、Ｕ相電圧ＶｕはＨレベルとなる。
【0041】
その後、時刻ｔ１直後のデッドタイムにおいては、図６の下側に示すように、Ｕ相巻線１１ＵからＵ相下アームスイッチＳＵＬのボディダイオードへと向かう方向に還流電流が流れる。このため、Ｕ相電圧ＶｕはＨレベルに維持される。
【0042】
その後、Ｕ相下アームスイッチＳＵＬがオンに切り替えられる。図３の時刻ｔ３の直前においては、図７の上側に示すように、Ｕ相巻線１１ＵからＵ相下アームスイッチＳＵＬのうちボディダイオードを経由しない経路へと向かう方向に電流が流れる。このため、Ｕ相電圧ＶｕはＬレベルとなる。
【0043】
その後、時刻ｔ３直後のデッドタイムにおいては、図７の下側に示すように、Ｕ相巻線１１ＵからＵ相下アームスイッチＳＵＬのボディダイオードへと向かう方向に還流電流が流れる。このため、Ｕ相電圧ＶｕはＨレベルになる。
【0044】
このように、相電流の極性に応じて、デッドタイム中の相電圧のレベルは変化する。この変化を考慮したスイッチングパターンを決定する。以下では、説明の便宜上、１予測周期の初期値Ｔｐは、１制御周期の長さＴｃを４等分した期間に設定されている。
【0045】
図８は、１制御周期を構成する各予測周期における電圧ベクトル、各相上，下アームスイッチの駆動状態、及び各相電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗの推移を示す。各相上，下アームスイッチの駆動状態において、Ｈは、上アームスイッチがオンされてかつ下アームスイッチがオフされていることを示し、Ｌは、上アームスイッチがオフされてかつ下アームスイッチがオンされていることを示す。また、図８において、Ｔｎ（ｉ）は、１制御周期が開始されてからｉ番目の予測周期の開始タイミングまでの期間の長さを示す。また、図８には、Ｕ相電流Ｉｕ及びＷ相電流Ｉｗが正であって、かつ、Ｖ相電流Ｉｖが負である場合を示す。
【0046】
図８に示す例では、予測制御部５６は、１つ目の予測周期において第２電圧ベクトルＶ２を仮設定し、２つ目の予測周期において第３電圧ベクトルＶ３を仮設定し、３つ目の予測周期において第４電圧ベクトルＶ４を仮設定し、４つ目の予測周期において第３電圧ベクトルＶ３を仮設定する。図９及び図１０に、電圧ベクトルを示す。第１～第６電圧ベクトルＶ１～Ｖ６は有効電圧ベクトル（非零電圧ベクトル）であり、第０，第７電圧ベクトルＶ０，Ｖ７は無効電圧ベクトル（零電圧ベクトル）である。図１０に、各電圧ベクトルとスイッチングパターンとの関係を示す。
【0047】
予測制御部５６は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の中に、電圧ベクトル（スイッチングモード）の切り替えに伴い、上，下アームスイッチのうち一方から他方へとオンされるスイッチが切り替えられる相があると判定した場合、上記切り替えられる相において、切り替え前後のスイッチングモードの間に予測周期の長さよりも短いデッドタイムを設定する。図８に示す例では、予測制御部５６は、１つ目の予測周期から２つ目の予測周期に移行する場合においてＵ相にデッドタイムを設定し、２つ目の予測周期から３つ目の予測周期に移行する場合においてＷ相にデッドタイムを設定し、３つ目の予測周期から４つ目の予測周期に移行する場合においてＷ相にデッドタイムを設定する。
【0048】
図８に示す例では、予測制御部５６は、各予測周期におけるスイッチングモードを仮設定した後、各相のうちデッドタイムを設定した相において、スイッチングモードの切り替えに伴って相電圧のレベルがデッドタイム中に変化すると判定する。この場合、予測制御部５６は、仮設定した当初のスイッチングモードのまま、電流予測処理に移行する。
【0049】
一方、図１１に示す例では、予測制御部５６は、１つ目の予測周期において第３電圧ベクトルＶ３を仮設定し、２つ目の予測周期において第４電圧ベクトルＶ４を仮設定し、３つ目の予測周期において第７電圧ベクトルＶ７を仮設定し、４つ目の予測周期において第６電圧ベクトルＶ６を仮設定する。
【0050】
予測制御部５６は、１つ目の予測周期から２つ目の予測周期に移行する場合においてＷ相にデッドタイムを設定し、２つ目の予測周期から３つ目の予測周期に移行する場合においてＵ相にデッドタイムを設定し、３つ目の予測周期から４つ目の予測周期に移行する場合においてＶ相にデッドタイムを設定する。
【0051】
図１１に示す例では、予測制御部５６は、各予測周期におけるスイッチングモードを仮設定した後、デッドタイムを設定したＵ，Ｖ，Ｗ相において、スイッチングモードの切り替えに伴って相電圧のレベルがデッドタイム中に変化しないと判定する。この場合、予測制御部５６は、切り替え前のスイッチングモードに対応する予測周期の終了タイミングをデッドタイムの長さＴｄｔだけ長くする。
【0052】
詳しくは、予測制御部５６は、第２電圧ベクトルＶ２とされる１つ目の予測周期の終了タイミングをデッドタイムの長さＴｄｔだけ遅らせる。これにより、１つ目の予測周期の長さは、Ｔｐから「Ｔｐ＋Ｔｄｔ」に長くなる。
【0053】
予測制御部５６は、第４電圧ベクトルＶ４とされる２つ目の予測周期の終了タイミングをデッドタイムの長さＴｄｔだけ遅らせ、第７電圧ベクトルＶ７とされる３つ目の予測周期の終了タイミングをデッドタイムの長さＴｄｔだけ遅らせる。ただし、１，２つ目の予測周期の終了タイミングも遅らされているため、２，３つ目の予測周期の長さは変化しない。
【0054】
予測制御部５６は、各予測周期のうち最後である４つ目の予測周期が、１制御周期に収まらないと判定する。この場合、予測制御部５６は、１制御周期の長さＴｃ（＝４Ｔｐ）から、更新後の１～３つ目の予測周期の合計長さ「３Ｔｐ＋Ｔｄｔ」を差し引いた値を、４つ目の予測周期の長さ「Ｔｐ－Ｔｄｔ」として設定する。つまり、４つ目の予測周期の長さが短縮される。このように更新されたスイッチングモードにより電流予測処理が実行される。
【0055】
続いて、図１２を用いて、予測制御部５６により実行される電流予測処理について説明する。
【0056】
ステップＳ１０では、第１変数ｉを１にする。第１変数ｉは、１制御周期を構成する各予測周期のうち、何番目の予測周期の終了タイミングにおける予測演算を行っているかを示す変数である。例えば、ｉ＝２の場合、２番目の予測周期の終了タイミングにおける予測演算を行っていることを示す。
【0057】
ステップＳ１１では、１制御周期が開始されてからｉ番目の予測周期の開始タイミングまでの期間の長さＴ（ｉ）を０とする。０とするのは、ｉ＝１の場合、１制御周期の開始タイミングと１番目の予測周期の開始タイミングとが一致するためである。
【0058】
ステップＳ１２では、第２変数ｊを０にする。第２変数ｊは、０～７の値をとり、現在選択している電圧ベクトルが第ｊ電圧ベクトルであることを示す変数である。
【0059】
ステップＳ１３では、第１条件及び第２条件の双方が成立しているか否かを判定する。
【0060】
第１条件は、ｉ－１番目の予測周期で選択した電圧ベクトルからｉ番目の予測周期で選択した電圧ベクトルへの切り替えに伴い、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の中に、上，下アームスイッチのうち一方から他方へとオンされるスイッチが切り替えられる相があるとの条件である。第１条件が成立すると判定した場合、上記切り替えられる相において、図１１に例示したように、切り替え前後のスイッチングモードの間に予測周期よりも短いデッドタイムを設定する。
【0061】
第２条件は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相のうちデッドタイムを設定した相において、スイッチングモードが切り替えられたとしても相電圧のレベルがデッドタイム中に変化しないとの条件である。第２条件が成立しているか否かは、例えば、ｉ－１番目の予測周期で選択した電圧ベクトル、ｉ番目の予測周期で選択した電圧ベクトル、及び各相電流の流通方向に基づいて判定されればよい。上記流通方向は、例えば、電流検出部４０の検出値に基づいて判定されればよい。
【0062】
ちなみに、各予測周期において、電流検出部４０の検出値に基づいて上記流通方向が判定されてもよいし、１制御周期の開始時に判定された上記流通方向が１制御周期にわたって用いられてもよい。
【0063】
ステップＳ１３において第１条件及び第２条件の少なくとも一方が成立していないと判定した場合には、ステップＳ１４に進み、時間間隔ΔＴを予測周期の初期値Ｔｐに設定する。
【0064】
一方、ステップＳ１３において第１条件及び第２条件の双方が成立していると判定した場合には、ステップＳ１５に進み、時間間隔ΔＴを、予測周期の初期値Ｔｐにデッドタイムの長さＴｄｔだけ加算した値とする。
【0065】
ステップＳ１６では、ステップＳ１４又はＳ１５で算出した時間間隔ΔＴにＴｎ（ｉ）を加算した値が、１制御周期の長さＴｃを超えているか否かを判定する。ステップＳ１６の処理は、各予測周期のうち最後の予測周期が、１制御周期に収まるか否かを判定するための処理である。
【0066】
ステップＳ１６において「Ｔｃ≧Ｔｎ（ｉ）＋ΔＴ」であると判定した場合には、最後の予測周期が１制御周期に収まると判定し、ステップＳ１７に進む。
【0067】
ステップＳ１７では、１制御周期を構成する各予測周期のうち、ｉ番目の予測周期の終了タイミングにおけるｄ，ｑ軸電流Ｉｄ（ｎ＋ｉ），Ｉｑ（ｎ＋ｉ）を予測する。詳しくは、下式（ｅｑ１）を用いて、ｄ，ｑ軸電流Ｉｄ（ｎ＋ｉ），Ｉｑ（ｎ＋ｉ）を予測する。
【0068】
【数1】
【0069】
そして、ｄ，ｑ軸電流Ｉｄ（ｎ＋ｉ），Ｉｑ（ｎ＋ｉ）を、「Ｉｄ（ｎ＋ｉ）＝Ｉｄ（ｎ＋ｉ－１）＋ΔＩｄ」，「Ｉｑ（ｎ＋ｉ）＝Ｉｑ（ｎ＋ｉ－１）＋ΔＩｑ」により算出すればよい。
【0070】
ステップＳ１８では、ｉ番目の予測周期の終了タイミングにおけるコンデンサ２１に流れる電流Ｉｃ（ｎ＋ｉ）を予測する。詳しくは、まず、蓄電池３０に流れる電流である電源電流Ｉｄｃを算出する。本実施形態では、下式（ｅｑ２）を用いて電源電流Ｉｄｃを算出する。
【0071】
【数2】
【0072】
続いて、ステップＳ１２で仮設定した第ｊ電圧ベクトルＶｊが有効電圧ベクトルであるか否かを判定する。
【0073】
有効電圧ベクトルであると判定した場合には、コンデンサ２１に流れる電流Ｉｃ（ｎ＋ｉ）を「Ｉｃ（ｎ＋ｉ）＝Ｉｉｎｖ－Ｉｄｃ」の関係式を用いて算出する。有効電圧ベクトルとされる期間においては、コンデンサ２１から放電される。ここで、コンデンサ電流Ｉｃは、コンデンサ２１から放電される場合を正とする。また、Ｉｉｎｖは、高電位側電気経路３１Ｈのうちコンデンサ２１との接続点よりもインバータ２０側に流れる電流であるインバータ電流を示す。インバータ電流Ｉｉｎｖは、高電位側電気経路３１Ｈのうちコンデンサ２１との接続点からインバータ２０へと流れる方向を正とする。
【0074】
インバータ電流Ｉｉｎｖは、先の図１０に示すように、仮設定した電圧ベクトルから定めることができる。例えば、第１電圧ベクトルＶ１を仮設定した場合、インバータ電流Ｉｉｎｖは「Ｉｕ」であるため、インバータ電流Ｉｉｎｖとして、電流検出部４０により検出されたＵ相電流が用いられる。また、例えば、第２電圧ベクトルＶ２を選択した場合、インバータ電流Ｉｉｎｖは「－Ｉｗ」であるため、インバータ電流Ｉｉｎｖとして、電流検出部４０により検出されたＷ相電流に「－１」を乗算した値が用いられる。
【0075】
一方、第ｊ電圧ベクトルＶｊが無効電圧ベクトルであると判定した場合には、「Ｉｃ（ｎ＋ｉ）＝－Ｉｄｃ」の関係式を用いてコンデンサ電流Ｉｃ（ｎ＋ｉ）を算出する。無効電圧ベクトルとされる期間においては、コンデンサ２１が充電されるため、コンデンサ電流Ｉｃ（ｎ＋ｉ）が負の値となる。
【0076】
ちなみに、蓄電池３０に流れる電流を検出する電源電流検出部が制御システムに備えられる場合、上記電源電流Ｉｄｃを電源電流検出部の検出値としてもよい。
【0077】
一方、ステップＳ１６において「Ｔｃ＜Ｔｎ（ｉ）＋ΔＴ」であると判定した場合には、最後の予測周期が１制御周期に収まらないと判定し、ステップＳ１９に進む。ステップＳ１９では、１制御周期の長さＴｃからＴｎ（ｉ）だけ差し引いた値を時間間隔ΔＴとして設定する。そして、ステップＳ１７に進む。
【0078】
ステップＳ２０では、第２変数ｊが７であるか否かを判定する。ステップＳ２０において否定判定した場合には、ステップＳ２１に進み、第２変数ｊを１インクリメントし、ステップＳ１３に移行する。
【0079】
一方、ステップＳ２０において肯定判定した場合には、ステップＳ２２に進み、第１変数ｉが１制御周期の分割数を超えているか否かを判定する。この分割数は、図８，１１に示す例では４である。
【0080】
ステップＳ２２において否定判定した場合には、ステップＳ２３に進み、第１変数ｉを１インクリメントし、ステップＳ２４に進む。ステップＳ２４では、次の予測周期の終了タイミングＴｎ（ｉ）を決定し、ステップＳ１２に移行する。一方、ステップＳ２２において肯定判定した場合には、１制御周期において仮設定した複数のスイッチングパターンそれぞれに対応する電流の予測を終了する。
【0081】
ちなみに、各予測周期で仮設定する電圧ベクトルは、Ｖ０～Ｖ７の８つの電圧ベクトルに限らない。例えば、ｉ番目の予測周期の終了タイミングにおける電流を予測するために、８つの電圧ベクトルのうち、ｉ－１番目で仮設定した電圧ベクトルに隣接する電圧ベクトルのみを仮設定してもよい。例えば、図９及び図１０を参照すると、ｉ－１番目で仮設定した電圧ベクトルが第３電圧ベクトルＶ３である場合、第３電圧ベクトルＶ３に隣接する電圧ベクトルは、第０，第２，第４電圧ベクトルＶ０，Ｖ２，Ｖ４である。
【0082】
予測制御部５６は、図１２に示す電流予測処理の完了後、１制御周期において仮設定したスイッチングパターンそれぞれについて、下式（ｅｑ３）に示す評価関数Ｊを算出する。
【0083】
【数3】
【0084】
以上詳述した本実施形態によれば、モデル予測制御において、デッドタイムの影響を受けたｄ，ｑ軸電流及びコンデンサ電流の挙動を正しく予測することができる。これにより、コンデンサ電流の予測精度を高めることができ、コンデンサ２１に流れるリップル電流を好適に低減できる。
【0085】
＜第１実施形態の変形例＞
予測周期の長さがデッドタイムの長さよりも短く設定されていてもよい。
予測周期の長さがデッドタイムの長さよりも短く設定されていてもよい。
【0086】
＜第２実施形態＞
以下、第２実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、図１３に示すように、制御システムにインバータが２つ備えられている。
以下、第２実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、図１３に示すように、制御システムにインバータが２つ備えられている。
【0087】
制御システムは、回転電機１００を備えている。回転電機１００は、３相２重巻線を有する永久磁石界磁型の同期機である。本実施形態の回転電機１００は、永久磁石式の同期機である。回転電機１００は、車両の走行動力源となり、駆動輪と動力伝達が可能なロータ１０２と、図示しないステータとを備えている。ロータ１０２は、界磁極となる永久磁石を備えている。ステータには、２つの電機子巻線群である第１巻線群１１０Ａ及び第２巻線群１１０Ｂが設けられている。第１，第２巻線群１１０Ａ，１１０Ｂに対して、ロータ１０２が共通化されている。第１，第２巻線群１１０Ａ，１１０Ｂのそれぞれは、異なる中性点を有する３相巻線からなる。第１巻線群１１０Ａは、電気角で互いに１２０度ずつずれたＵ，Ｖ，Ｗ相巻線ＵＡ，ＶＡ，ＷＡを有し、第２巻線群１１０Ｂは、電気角で互いに１２０度ずつずれたＵ，Ｖ，Ｗ相巻線ＵＢ，ＶＢ，ＷＢを有している。なお、本実施形態では、第１巻線群１１０Ａと第２巻線群１１０Ｂとが同じ構成とされている。具体的には、第１巻線群１１０Ａを構成するＵ，Ｖ，Ｗ相巻線ＵＡ，ＶＡ，ＷＡそれぞれの巻数と、第２巻線群１１０Ｂを構成するＵ，Ｖ，Ｗ相巻線ＵＢ，ＶＢ，ＷＢそれぞれの巻数とが等しい。
【0088】
ちなみに、第１巻線群１１０Ａと第２巻線群１１０Ｂとの位相差Δθは、例えば、電気角で０度であってもよいし、電気角で３０度であってもよい。
【0089】
制御システムは、第１，第２巻線群１１０Ａ，１１０Ｂに対応した第１，第２インバータ１２０Ａ，１２０Ｂと、蓄電池３０と、コンデンサ２１とを備えている。第１，第２インバータ１２０Ａ，１２０Ｂは、入力される直流電圧を交流電圧に変換して出力する電力変換回路に相当する。第１インバータ１２０Ａ及び第２インバータ１２０Ｂのそれぞれには、共通の蓄電池３０が接続されている。
【0090】
第１インバータ１２０Ａは、第１Ｕ，Ｖ，Ｗ相上アームスイッチＳｕＡＨ，ＳｖＡＨ，ＳｗＡＨと、第１Ｕ，Ｖ，Ｗ相下アームスイッチＳｕＡＬ，ＳｖＡＬ，ＳｗＡＬとの直列接続体を備えている。Ｕ，Ｖ，Ｗ相における上記直列接続体の接続点には、第１巻線群１１０Ａを構成するＵ，Ｖ，Ｗ相巻線ＵＡ，ＶＡ，ＷＡが接続されている。本実施形態において、各スイッチＳｕＡＨ～ＳｗＡＬは、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴであり、ボディダイオードを備えている。
【0091】
第２インバータ１２０Ｂは、第１インバータ１２０Ａと同様に、第２Ｕ，Ｖ，Ｗ相上アームスイッチＳｕＢＨ，ＳｖＢＨ，ＳｗＢＨと、第２Ｕ，Ｖ，Ｗ相下アームスイッチＳｕＢＬ，ＳｖＢＬ，ＳｗＢＬとの直列接続体を備えている。Ｕ，Ｖ，Ｗ相における上記直列接続体の接続点には、第２巻線群１１０Ｂを構成するＵ，Ｖ，Ｗ相巻線ＵＢ，ＶＢ，ＷＢが接続されている。本実施形態において、各スイッチＳｕＢＨ～ＳｗＢＬは、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴであり、ボディダイオードを備えている。
【0092】
第１インバータ１２０Ａにおいて各上アームスイッチＳｕＡＨ，ＳｖＡＨ，ＳｗＡＨの高電位側端子であるドレインには、第１高電位側経路ＬＨＡを介して、コンデンサ２１の第１端が接続されている。第１インバータ１２０Ａにおいて各下アームスイッチＳｕＡＬ，ＳｖＡＬ，ＳｗＡＬの低電位側端子であるソースには、第１低電位側経路ＬＬＡを介して、コンデンサ２１の第２端が接続されている。
【0093】
第２インバータ１２０Ｂにおいて各上アームスイッチＳｕＢＨ，ＳｖＢＨ，ＳｗＢＨのドレインには、第２高電位側経路ＬＨＢを介して、第１高電位側経路ＬＨＡの途中部分が接続されている。第２インバータ１２０Ｂにおいて各下アームスイッチＳｕＢＬ，ＳｖＢＬ，ＳｗＢＬのソースには、第２低電位側経路ＬＬＢを介して、第１低電位側経路ＬＬＡの途中部分が接続されている。つまり、本実施形態では、各インバータ１２０Ａ，１２０Ｂでコンデンサ２１が共通化されている。
【0094】
制御システムは、電圧検出部１３０、第１電流検出部１３１Ａ、第２電流検出部１３１Ｂ及び角度検出部４１を備えている。電圧検出部１３０は、コンデンサ２１の端子電圧を電源電圧ＶＤＣとして検出する。上記各検出部１３０，１３１Ａ，１３１Ｂ，４１の検出値は、制御装置５０に入力される。
【0095】
制御装置５０は、第１，第２電流検出部１３１Ａ，１３１Ｂの検出値に基づいて、第１巻線群１１０Ａに流れる３相の電流と、第２巻線群１１０Ｂに流れる３相の電流とを取得する。例えば、第１電流検出部１３１Ａは、第１インバータ１２０Ａと第１巻線群１１０Ａとを電気的に接続する導電部材（例えばバスバー）に流れる電流を検出対象とし、第１巻線群１１０Ａに流れる３相電流のうち少なくとも２相分の電流を検出する。また、例えば、第１電流検出部１３１Ａは、第１高電位側経路ＬＨＡのうち第２高電位側経路ＬＨＢとの接続点よりも第１インバータ１２０Ａ側に流れる電流を検出する。この場合、制御装置５０は、第１電流検出部１３１Ａの検出値と、先の図１０に示す第１インバータ１２０Ａのスイッチング状態及び相電流の関係とに基づいて、第１巻線群１１０Ａに流れる相電流を取得する。なお、第２電流検出部１３１Ｂについても同様である。
【0096】
制御装置５０は、回転電機１００の制御量を指令値に制御すべく、入力された検出値に基づいて、第１，第２インバータ１２０Ａ，１２０Ｂの各スイッチのスイッチング制御を行うための駆動信号を生成する。駆動信号がスイッチのゲートに入力されることにより、スイッチがオンオフされる。各相において、上アームスイッチと下アームスイッチとは、デッドタイムを挟みつつ交互にオンされる。本実施形態の制御量はトルクである。図１４を用いて、制御装置５０により実行される回転電機１００のトルク制御について説明する。
【0097】
指令電流設定部６０は、指令トルクＴｒｑ＊に基づいて、第１インバータ１２０Ａに対応する第１ｄ，ｑ軸指令電流ＩｄＡ＊，ＩｑＡ＊と、第２インバータ１２０Ｂに対応する第２ｄ，ｑ軸指令電流ＩｄＢ＊，ＩｑＢ＊とを設定する。各指令電流ＩｄＡ＊，ＩｑＡ＊，ＩｄＢ＊，ＩｑＢ＊は、例えば、最小電流最大トルク制御（ＭＴＰＡ）により算出されればよい。
【0098】
第１変換部６１Ａは、第１電流検出部１３１Ａの検出値と、角度検出部４１により検出された電気角θｅとに基づいて、３相固定座標系における第１巻線群１１０ＡのＵ，Ｖ，Ｗ相電流を、２相回転座標系（ｄｑ座標系）における第１ｄ軸電流ＩｄＡｒ及び第１ｑ軸電流ＩｑＡｒに変換する。
【0099】
第１電流制御部６２Ａは、第１ｄ軸電流ＩｄＡｒを第１ｄ軸指令電流ＩｄＡ＊にフィードバック制御するための操作量として、第１ｄ軸指令電圧ＶｄＡ＊を算出する。第１電流制御部６２Ａは、第１ｑ軸電流ＩｑＡｒを第１ｑ軸指令電流ＩｑＡ＊にフィードバック制御するための操作量として、第１ｑ軸指令電圧ＶｑＡ＊を算出する。なお、第１電流制御部６２Ａで用いられるフィードバック制御は、例えば比例積分制御である。
【0100】
第２変換部６１Ｂは、第２電流検出部１３１Ｂの検出値と電気角θｅとに基づいて、３相固定座標系における第２巻線群１１０ＢのＵ，Ｖ，Ｗ相電流を、ｄｑ座標系における第２ｄ軸電流ＩｄＢｒ及び第２ｑ軸電流ＩｑＢｒに変換する。
【0101】
第２電流制御部６２Ｂは、第２ｄ軸電流ＩｄＢｒを第２ｄ軸指令電流ＩｄＢ＊にフィードバック制御するための操作量として、第２ｄ軸指令電圧ＶｄＢ＊を算出する。第２電流制御部６２Ｂは、第２ｑ軸電流ＩｑＢｒを第２ｑ軸指令電流ＩｑＢ＊にフィードバック制御するための操作量として、第２ｑ軸指令電圧ＶｑＢ＊を算出する。なお、第２電流制御部６２Ｂで用いられるフィードバック制御は、例えば比例積分制御である。
【0102】
予測制御部６３は、算出された各値ＶｄＡ＊，ＶｑＡ＊，ＩｄＡｒ，ＩｑＡｒ，ＶｄＢ＊，ＶｑＢ＊，ＩｄＢｒ，ＩｑＢｒ、及び電気角θｅ等に基づいて、第１インバータ１２０Ａから第１巻線群１１０Ａに印加する電圧ベクトルを実現するための第１インバータ１２０Ａのスイッチングパターンと、第２インバータ１２０Ｂから第２巻線群１１０Ｂに印加する電圧ベクトルを実現するための第２インバータ１２０Ｂのスイッチングパターンとを決定する。予測制御部６３は、次回の規定周期におけるコンデンサ２１の電流リップルが小さくなるように、今回の規定周期において、次回の規定周期における第１，第２インバータ１２０Ａ，１２０Ｂのスイッチングパターンを決定する。
【0103】
スイッチングパターンは、先の図９及び図１０に示す電圧ベクトルの組み合わせからなる。以降、第１インバータ１２０Ａに対応する電圧ベクトルの符号に添え字Ａを付し、第２インバータ１２０Ｂに対応する電圧ベクトルの符号に添え字Ｂを付すことがある。
【0104】
図１０の「Ｉｉｎｖ」は、インバータに流れる電流である。本実施形態では、図１３に示すように、第１高電位側経路ＬＨＡのうち第１低電位側経路ＬＬＡとの接続点よりも第１インバータ１２０Ａ側を流れる電流を第１インバータ電流ＩｉｎｖＡと称す。また、第２高電位側経路ＬＨＢに流れる電流を第２インバータ電流ＩｉｎｖＢと称す。各インバータ電流ＩｉｎｖＡ，ＩｉｎｖＢは、コンデンサ２１側からインバータ側へと向かう方向に流れる場合の符号を正とする。また、第１インバータ電流ＩｉｎｖＡ及び第２インバータ電流ＩｉｎｖＢの加算値をインバータ和電流Ｉｓｕｍと称す。インバータ和電流Ｉｓｕｍは、コンデンサ２１側からインバータ側へと向かう方向に流れる場合の符号を正とする。
【0105】
図１０のインバータ電流Ｉｉｎｖについて、第１インバータ１２０Ａを例にして説明する。第１インバータ１２０Ａから出力される電圧ベクトルが第０，第７電圧ベクトルＶ０，Ｖ７の場合、第１インバータ電流ＩｉｎｖＡは０になる。第１インバータ１２０Ａから出力される電圧ベクトルが第１電圧ベクトルＶ１の場合、第１インバータ電流ＩｉｎｖＡは、第１巻線群１１０ＡのＵ相電流と等しくなる。第１インバータ１２０Ａから出力される電圧ベクトルが第４電圧ベクトルＶ４の場合、第１インバータ電流ＩｉｎｖＡは、第１巻線群１１０ＡのＵ相電流と大きさが等しく、かつ、Ｕ相電流の流れる向きと逆向きの電流となる。Ｖ，Ｗ相の有効電圧ベクトルと第１インバータ電流ＩｉｎｖＡとの関係も、Ｕ相と同様である。
【0106】
予測制御部６３は、第２ｄ，ｑ軸指令電圧ＶｄＢ＊，ＶｑＢ＊により定まるｄｑ座標系における第２指令電圧ベクトルＶｔｒＢに基づいて、規定周期におけるスイッチングパターンを決定する。本実施形態では、図１５に示すように、６つの有効電圧ベクトルのうち、第２指令電圧ベクトルＶｔｒＢを挟んで、かつ、６０度の位相差を有する２つの有効電圧ベクトルと、２つの無効電圧ベクトルＶ０，Ｖ７との組み合わせからなるスイッチングパターンを決定する。図１５には、第２指令電圧ベクトルＶｔｒＢを挟む２つの有効電圧ベクトルとして、第１，第２電圧ベクトルＶ１，Ｖ２が選択される例を示した。本実施形態では、以降、第２インバータ１２０Ｂ（「非対象回路」に相当）において、第１，第２電圧ベクトルＶ１，Ｖ２及び第０，第７電圧ベクトルＶ０，Ｖ７が選択される場合を例にして説明する。
【0107】
図１６（ｂ）に、第２インバータ１２０Ｂのスイッチングパターン（「基準パターン」に相当）を示す。なお、図１６（ｂ）には、２規定周期におけるスイッチングパターンを示す。２規定周期が、各インバータ１２０Ａ，１２０Ｂを構成する各スイッチの１スイッチング周期に相当する。キャリア信号が用いられる場合、１スイッチング周期は、キャリア信号の１周期である。ちなみに、規定周期は、例えば、１スイッチング周期よりも長い周期に設定されてもよい。
【0108】
１つの規定周期の長さをＴｓ／２とし、６０度の位相差を有する２つの有効電圧ベクトルの規定周期における合計出力期間を「ＴＥ１＋ＴＥ２」とする。予測制御部６３は、２つの無効電圧ベクトルＶ０，Ｖ７の規定周期における合計出力期間Ｔｚを「Ｔｓ／２－（ＴＥ１＋ＴＥ２）」に設定する。
【0109】
予測制御部６３は、第２インバータ１２０Ｂのスイッチングパターンを、上述した方法で決定したスイッチングパターンにするように、第２インバータ１２０Ｂを構成する各スイッチＳｕＢＨ～ＳｗＢＬのスイッチング制御を行う。
【0110】
予測制御部６３は、第１ｄ，ｑ軸指令電圧ＶｄＡ＊，ＶｑＡ＊により定まるｄｑ座標系における第１指令電圧ベクトルＶｔｒＡに基づいて、規定周期におけるスイッチングパターン（「対象パターン」に相当）を決定する。本実施形態では、第２インバータ１２０Ｂの場合と同様に、第１指令電圧ベクトルＶｔｒＡを挟んで、かつ、６０度の位相差を有する２つの有効電圧ベクトルと、２つの無効電圧ベクトルＶ０，Ｖ７との組み合わせからなるスイッチングパターンを決定する（図１５参照）。図１６（ａ）に、第１インバータ１２０Ａのスイッチングパターンを示す。本実施形態では、以降、第１インバータ１２０Ａ（「算出対象回路」に相当）において、第１，第２電圧ベクトルＶ１，Ｖ２及び第０，第７電圧ベクトルＶ０，Ｖ７が選択される場合を例にして説明する。
【0111】
図１６に示すように、各インバータ１２０Ａ，１２０ＢのスイッチングパターンＶｔＡ，ＶｔＢは、第１インバータ１２０Ａの無効電圧ベクトルと、第２インバータ１２０Ｂの無効電圧ベクトルとが交互に出現するスイッチングパターンになっている。具体的には、第１，第２インバータ１２０Ａ，１２０ＢのスイッチングパターンＶｔＡ，ＶｔＢの開始タイミングは、１／２規定周期ずつずれている。これは、コンデンサ２１の電流リップルを低減するためである。電流リップルは、例えば、規定周期においてコンデンサ２１に流れる電流の最大値と最小値との差で定量化される値である。
【0112】
予測制御部６３は、第２インバータ１２０Ｂのスイッチングパターンを決定した後、このスイッチングパターンを規定する各電圧ベクトルの終了タイミングのうち、特定条件が成立するタイミングをデッドタイムの長さＴｄｔだけ遅らせる。特定条件は、先の図１２のステップＳ１３で説明した第１，第２条件に準じた条件である。以下、この遅延処理について図１７を用いて説明する。
【0113】
図１７は、Ｉｕ＞０、Ｉｖ＜０、Ｉｗ＞０の場合における電圧ベクトル等の推移を示す図である。
【0114】
予測制御部６３は、図１７の最上段に記載されているように、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ７、Ｖ２、Ｖ１の順に出現する電圧ベクトルを決定する。
【0115】
Ｕ相について説明すると、予測制御部６３は、Ｖ１→Ｖ２→Ｖ７→Ｖ２→Ｖ１の切り替えがあってもＵ相電圧ＶｕがＨレベルに維持されると判定する。このため、予測制御部６３は、Ｕ相についてはデッドタイムを設定しない。
【0116】
Ｖ相について説明すると、予測制御部６３は、Ｖ１→Ｖ２→Ｖ７→Ｖ２→Ｖ１の切り替えのうちＶ１→Ｖ２への切り替えに伴い、オンされるスイッチが下アームスイッチから上アームスイッチに切り替えられると判定する。そして、予測制御部６３は、第１電圧ベクトルＶ１の期間から第２電圧ベクトルＶ２の期間に移行する場合にＶ相にデッドタイムを設定する。
【0117】
予測制御部６３は、デッドタイムの設定後、Ｖ１→Ｖ２への切り替えに伴い相電圧のレベルがＬからＨに変化すると判定する。このため、予測制御部６３は、第１ベクトルＶ１の期間の終了タイミングを変更しない。
【0118】
予測制御部６３は、Ｖ１→Ｖ２→Ｖ７→Ｖ２→Ｖ１の切り替えのうちＶ２→Ｖ１への切り替えに伴い、オンされるスイッチが上アームスイッチから下アームスイッチに切り替えられると判定する。そして、予測制御部６３は、第２電圧ベクトルＶ２の期間から第１電圧ベクトルＶ１の期間に移行する場合にＶ相にデッドタイムを設定する。
【0119】
予測制御部６３は、デッドタイムの設定後、第２電圧ベクトルＶ２から第１電圧ベクトルＶ１への切り替えがあったとしても、相電圧のレベルがＨに維持されると判定する。このため、予測制御部６３は、第２ベクトルＶ２の出現期間の終了タイミングをデッドタイムの長さＴｄｔだけ遅らせる。なお、Ｗ相についても同様である。
【0120】
このようにして、予測制御部６３は、当初決定したスイッチングパターンを変更する。変更後のスイッチングパターンが、後述する候補タイミングを定める基準パターンとなる。
【0121】
予測制御部６３は、電流リップルをさらに低減するために、各規定周期において最初に出現する無効電圧ベクトルの終了タイミングｔｘをモデル予測制御により探索する。換言すれば、予測制御部６３は、最初に出現する無効電圧ベクトルの出力期間を探索する。図１６（ａ）を参照して説明すると、予測制御部６３は、１つ目の規定周期において、最初に出現する第０電圧ベクトルＶ０Ａの出力期間Ｔ０を探索し、２つ目の規定周期において、最初に出現する第７電圧ベクトルＶ７Ａの出力期間を探索する。
【0122】
予測制御部６３は、電流リップルを低減できる終了タイミングｔｘの探索を完了すると、第１指令電圧ベクトルＶｔｒＡに基づいて設定した第１，第２電圧ベクトルＶ１Ａ，Ｖ２Ａの出力期間Ｔ１，Ｔ２を変更せずに、第１，第２電圧ベクトルＶ１Ａ，Ｖ２Ａを第０電圧ベクトルＶ０Ａの次に配置する。予測制御部６３は、第２電圧ベクトルＶ２Ａの次に第７電圧ベクトルＶ７Ａを配置する。予測制御部６３は、規定周期において最後に出現する第７電圧ベクトルＶ７Ａの出力期間Ｔ７を「Ｔｓ／２－（Ｔ０＋Ｔ１＋Ｔ２）」に設定する。
【0123】
予測制御部６３は、第１インバータ１２０Ａのスイッチングパターンを、上述した方法で決定したスイッチングパターンにするように、第１インバータ１２０Ａを構成する各スイッチＳｕＡＨ～ＳｗＡＬのスイッチング制御を行う。
【0124】
【0125】
【0126】
図１６（ａ）に示したように、１つ目の規定周期における第１インバータ１２０Ａのスイッチングパターンにおいて、電圧ベクトルの第１最大切り替わり回数ＳＡｍａｘは３回である。
【0127】
一方、１つ目の規定周期における第２インバータ１２０Ｂのスイッチングパターンにおいて、電圧ベクトルの第２最大切り替わり回数ＳＢｍａｘは下式（ｅｑ４）で表される。
【0128】
【数4】
【0129】
図１８に示すように、予測制御部６３は、第２インバータ１２０ＢのスイッチングパターンＶｔＢを構成する電圧ベクトルの４つの切り替えタイミングｔＢ［１］，ｔＢ［２］，ｔＢ［３］，ｔＢ［４］の中から、第０電圧ベクトルＶ０Ａの終了タイミングｔｘの候補タイミングを選択する。候補タイミングを定める基準となる第２インバータ１２０Ｂのスイッチングパターンは、先の図１７を例に説明した変更後のスイッチングパターンである。
【0130】
本実施形態において、予測制御部６３は、第１指令電圧ベクトルＶｔｒＡに基づいて設定した第０，第７電圧ベクトルＶ０Ａ，Ｖ７Ａの合計出力期間「Ｔ０＋Ｔ７」を、終了タイミングｔｘの調整前後で同じ期間に維持できる切り替えタイミングを終了タイミングｔｘの候補タイミングとして選択する。つまり、予測制御部６３は、図１６（ａ）に示す第０，第７電圧ベクトルＶ０Ａ，Ｖ７Ａの合計出力期間「Ｔ０＋Ｔ７」よりも、第０電圧ベクトルＶ０Ａの出力期間が長くなる切り替えタイミングを、終了タイミングｔｘの候補タイミングから除外する除外処理を行う。これは、第１巻線群１１０Ａに印加される電圧ベクトルを第１指令電圧ベクトルＶｔｒＡにできなくなることを回避するためである。図１８に示す例では、４つの切り替えタイミングｔＢ［１］，ｔＢ［２］，ｔＢ［３］，ｔＢ［４］のうち、第３，第４切り替えタイミングｔＢ［３］，ｔＢ［４］が、第０電圧ベクトルＶ０Ａの終了タイミングｔｘの候補タイミングから除外される。これにより、第３，第４切り替えタイミングｔＢ［３］，ｔＢ［４］に対応する評価関数Ｊｃｒの算出処理が省略され、制御装置５０における計算量を削減することができる。
【0131】
予測制御部６３は、終了タイミングｔｘを第１切り替えタイミングｔＢ［１］に設定した場合におけるスイッチングパターンＶｔＡを決定し、このスイッチングパターンＶｔＡを採用した場合における評価関数Ｊｃｒを算出する。評価関数Ｊｃｒは、コンデンサ２１のリップル電流を評価するための関数であり、値が小さいほど、リップル電流が小さいことを示す。評価関数Ｊｃｒの算出方法については、後に詳述する。
【0132】
予測制御部６３は、終了タイミングｔｘを第２切り替えタイミングｔＢ［２］に設定した場合におけるスイッチングパターンＶｔＡを決定し、このスイッチングパターンＶｔＡを採用した場合における評価関数Ｊｃｒを算出する。
【0133】
予測制御部６３は、２つの評価関数Ｊｃｒのうち、値が小さい方の評価関数に対応するスイッチングパターンＶｔＡを、第１インバータ１２０Ａのスイッチングパターンに決定する。図１９には、第１切り替えタイミングｔＢ［１］が、第１インバータ１２０Ａの第０電圧ベクトルＶ０Ａの終了タイミングｔＡ［１］とされる例を示す。図１９（ａ）の第１電圧ベクトルＶ１Ａの出力期間（ｔＡ［１］～ｔＡ［２］）は、図１６（ａ）のＴ１と同じ長さであり、図１９（ａ）の第２電圧ベクトルＶ２Ａの出力期間（ｔＡ［２］～ｔＡ［３］）は、図１６（ａ）のＴ２と同じ長さである。また、図１９（ａ）の第０，第７電圧ベクトルＶ０Ａ，Ｖ７Ａの合計出力期間は、図１６（ａ）の第０，第７電圧ベクトルＶ０Ａ，Ｖ７Ａの合計出力期間と同じ長さである。
【0134】
【0135】
図１６（ａ）に示したように、２つ目の規定周期における第１インバータ１２０Ａのスイッチングパターンにおいて、電圧ベクトルの第１最大切り替わり回数ＳＡｍａｘは３回である。
【0136】
一方、２つ目の規定周期における第２インバータ１２０Ｂのスイッチングパターンにおいて、電圧ベクトルの第２最大切り替わり回数ＳＢｍａｘは下式（ｅｑ５）で表される。
【0137】
【数5】
【0138】
図２０に示すように、予測制御部６３は、第２インバータ１２０ＢのスイッチングパターンＶｔＢを構成する電圧ベクトルの２つの切り替えタイミングｔＢ［１］，ｔＢ［２］の中から、第７電圧ベクトルＶ７Ａの終了タイミングｔｘの候補タイミングを選択する。
【0139】
予測制御部６３は、上述した除外処理を行うことにより、第２切り替えタイミングｔＢ［２］を候補タイミングから除外し、第１切り替えタイミングｔＢ［１］を候補タイミングｔｘとして選択する。
【0140】
予測制御部６３は、終了タイミングｔｘを第１切り替えタイミングｔＢ［１］に設定した場合におけるスイッチングパターンＶｔＡを決定し、このスイッチングパターンＶｔＡを採用した場合における評価関数Ｊｃｒを算出する。ちなみに、候補タイミングｔｘが１つしかない場合、予測制御部６３は、評価関数Ｊｃｒを算出することなく、１つしかない候補タイミングを採用した第２インバータ１２０Ｂのスイッチングパターンを決定してもよい。図２１には、第１切り替えタイミングｔＢ［１］が、第１インバータ１２０Ａの第７電圧ベクトルＶ７Ａの終了タイミングｔＡ［１］とされる例を示す。
【0141】
続いて、図２２を用いて、予測制御部６３により実行される評価関数Ｊｃｒの算出処理について説明する。図２２には、第１インバータ電流ＩｉｎｖＡ、第２インバータ電流ＩｉｎｖＢ及びインバータ和電流Ｉｓｕｍの推移を示す。
【0142】
本実施形態では、候補タイミングｔｘが、第２インバータ１２０Ｂの電圧ベクトルの切り替わりタイミングと一致する。ただし、本実施形態の変形例として、候補タイミングｔｘが電圧ベクトルの切り替わりタイミングからずれた構成を採用することもできる。候補タイミングｔｘが切り替わりタイミングと一致する構成、及び候補タイミングｔｘが切り替わりタイミングからずれた構成それぞれにおける評価関数Ｊｃｒの算出方法を説明するために、図２２には、候補タイミングｔｘが切り替わりタイミングからずれた場合の推移を示す。
【0143】
規定周期（０～Ｔｓ／２）におけるコンデンサ２１に流れる電流の実効値Ｉｃｒｍｓは、下式（ｅｑ６）で表される。コンデンサ電流の実効値Ｉｃｒｍｓは、コンデンサ２１の電流リップルの相関値である。下式（ｅｑ６）において、Ｉｓｒｍｓは、規定周期（０～Ｔｓ／２）におけるインバータ和電流Ｉｓｕｍの実効値を示す。Ｉｓａｖｅは、規定周期（０～Ｔｓ／２）におけるインバータ和電流Ｉｓｕｍの平均値（以下、和電流平均値）を示す。インバータ和電流Ｉｓｕｍの実効値Ｉｓｒｍｓは、下式（ｅｑ７）で表される。
【0144】
【数6】
【0145】
【数7】
【0146】
【数8】
【0147】
本実施形態において、予測制御部６３は、和電流平均値Ｉｓａｖｅを、下式（ｅｑ９）を用いて算出する。下式（ｅｑ９）において、ｍＡは、第１インバータ１２０Ａの出力電圧の第１変調率を示し、ｍＢは、第２インバータ１２０Ｂの出力電圧の第２変調率を示す。ＩＡは、第１インバータ１２０Ａの出力相電流の最大値を示し、ＩＢは、第２インバータ１２０Ｂの出力相電流の最大値を示す。φＡは、第１インバータ１２０Ａの出力相電圧に対する第１インバータ１２０Ａの出力相電流の位相差（すなわち、力率）を示す。φＢは、第２インバータ１２０Ｂの出力相電圧に対する第２インバータ１２０Ｂの出力相電流の位相差を示す。
【0148】
【数9】
【0149】
予測制御部６３は、上式（ｅｑ８）の各Δｔｓにおけるインバータ和電流Ｉｓｕｍを算出するために、各Δｔｓにおける第１，第２インバータ電流ＩｉｎｖＡ，ＩｉｎｖＢを予測する。この予測方法は、例えば上記特許文献１に記載の電流予測方法が用いられればよい。第１インバータ電流ＩｉｎｖＡを例にして説明すると、予測制御部６３は、第１電流検出部１３１Ａの検出値に基づいて把握されるｔｓ［０］の第１インバータ電流ＩｉｎｖＡ［０］と、ｔｓ［０］，ｔｓ［１］における電圧ベクトルと、モータモデルとに基づいて、ｔｓ［０］よりも未来のｔｓ［１］の第１インバータ電流ＩｉｎｖＡ［１］を予測する。そして、予測制御部６３は、ｔｓ［１］の第１インバータ電流ＩｉｎｖＡ［１］と、ｔｓ［１］，ｔｓ［２］における電圧ベクトルと、モータモデルとに基づいて、ｔｓ［１］よりも未来のｔｓ［２］の第１インバータ電流ＩｉｎｖＡ［２］を予測する。これを繰り返すことにより、予測制御部６３は、１つの規定周期（０～Ｔｓ／２）における各Δｔｓにおける第１インバータ電流ＩｉｎｖＡを予測する。予測制御部６３は、予測した各Δｔｓにおける第１，第２インバータ電流ＩｉｎｖＡ，ＩｉｎｖＢに基づいて、各Δｔｓにおけるインバータ和電流Ｉｓｕｍを算出する。
【0150】
なお、各Δｔｓにおける第１，第２インバータ電流ＩｉｎｖＡ，ＩｉｎｖＢは、上述した方法に代えて、例えば以下の方法により予測されてもよい。予測制御部６３は、第１，第２電流検出部１３１Ａ，１３１Ｂの検出値に基づいて把握される相電流を取得し、取得した相電流の位相をずらすことにより、未来の各Δｔｓにおける第１，第２インバータ電流ＩｉｎｖＡ，ＩｉｎｖＢを予測する。これにより、モータモデルを用いることなく、電流予測を行うことができる。
【0151】
図２３～図２６を用いて、予測制御部６３により実行される回転電機１００のトルク制御の手順について説明する。この制御処理は、例えば所定の処理周期で繰り返し実行される。処理周期は、Ｔｓ／４よりも十分短い。また、候補タイミングｔｘが切り替わりタイミングと一致する構成、及び候補タイミングｔｘが切り替わりタイミングからずれた構成それぞれにおけるトルク制御を説明するために、図２３～図２６には、候補タイミングｔｘが切り替わりタイミングからずれた構成を考慮した処理手順を示す。
【0152】
ステップＳ１００では、第１インバータ１２０Ａの規定周期におけるスイッチングパターンを選択する。詳しくは、第１ｄ，ｑ軸指令電圧ＶｄＡ＊，ＶｑＡ＊により定まる第１指令電圧ベクトルＶｔｒＡを挟んで、かつ、６０度の位相差を有する２つの有効電圧ベクトルと、２つの無効電圧ベクトルＶ０Ａ，Ｖ７Ａとの組み合わせからなるスイッチングパターンを選択する。
【0153】
ステップＳ１０１では、第２インバータ１２０Ｂの規定周期におけるスイッチングパターンを決定する。詳しくは、第２ｄ，ｑ軸指令電圧ＶｄＢ＊，ＶｑＢ＊により定まる第２指令電圧ベクトルＶｔｒＢを挟んで、かつ、６０度の位相差を有する２つの有効電圧ベクトルと、２つの無効電圧ベクトルＶ０Ｂ，Ｖ７Ｂとの組み合わせからなるスイッチングパターンを決定する。そして、決定したスイッチングパターンを、先の図１７を例に説明したように変更する。変更後のスイッチングパターンが、候補タイミングを定める基準となるスイッチングパターンとなる。
【0154】
ステップＳ１０２～Ｓ１０９では、評価関数Ｊｃｒの値が最も小さくなるような、規定周期の最初に出現する第１インバータ１２０Ａの無効電圧ベクトルの出力期間を探索する。
【0155】
詳しくは、ステップＳ１０２では、無効電圧ベクトルの出力期間の終了タイミングｔｘの候補タイミングを決定する。この際、上述した除外処理により、候補タイミングの数が絞られる。
【0156】
ステップＳ１０３では、評価関数最小値Ｊｃｍｉｎを初期化する。初期化された値は、評価関数Ｊｃｒの値として想定される最大値よりも十分大きな値にされていればよい。
【0157】
ステップＳ１０４では、ステップＳ１０２で決定した候補タイミングの中から１つを選択し、第１インバータ１２０Ａの規定周期におけるスイッチングパターンを設定する。
【0158】
ステップＳ１０５では、評価関数算出処理を行う。この処理の詳細は、後に詳述する。
【0159】
ステップＳ１０６では、ステップＳ１０５において算出した評価関数Ｊｃｒが、評価関数最小値Ｊｃｍｉｎよりも小さいか否かを判定する。
【0160】
ステップＳ１０６において評価関数Ｊｃｒが評価関数最小値Ｊｃｍｉｎよりも小さいと判定した場合には、ステップＳ１０７に進み、今回の処理周期で算出した評価関数Ｊｃｒを評価関数最小値Ｊｃｍｉｎとし、評価関数最小値Ｊｃｍｉｎを更新する。その後、ステップＳ１０８に進む。
【0161】
ステップＳ１０７の処理が完了した場合、又はステップＳ１０６において否定判定した場合には、ステップＳ１０８に進み、ステップＳ１０２で決定した候補タイミング全てに対する評価関数Ｊｃｒの算出が完了したか否かを判定する。なお、ステップＳ１０２～Ｓ１０８の処理が関数算出処理に相当する。
【0162】
ステップＳ１０８において完了していないと判定した場合には、ステップＳ１０４に戻る。一方、ステップＳ１０８において完了したと判定した場合には、ステップＳ１０９に進む。ステップＳ１０９では、候補タイミングと紐づけられた評価関数Ｊｃｒのうち、最小の評価関数に紐づけられた候補タイミングを採用する。そして、採用した候補タイミングが無効電圧ベクトルの出力終了タイミングとなるスイッチングパターンを、第１インバータ１２０Ａのスイッチングパターンとして決定する。
【0163】
ステップＳ１１０では、第１インバータ１２０Ａのスイッチングパターンを、ステップＳ１０９で決定したスイッチングパターンにするように、第１インバータ１２０Ａを構成する各スイッチＳｕＡＨ～ＳｗＡＬのスイッチング制御を行う。また、第２インバータ１２０Ｂのスイッチングパターンを、ステップＳ１０１で決定したスイッチングパターンにするように、第２インバータ１２０Ｂを構成する各スイッチＳｕＢＨ～ＳｗＢＬのスイッチング制御を行う。なお、ステップＳ１１０の処理が「スイッチ制御部」に相当する。
【0164】
【0165】
ステップＳ１３０では、第１カウンタＳＡ、第２カウンタＳＢ、順序パラメータＳ、及び評価関数Ｊｃｒを初期値（０）にする。
【0166】
ステップＳ１３１では、初期状態の算出処理を行う。例えば、上述した各Δｔｓにおける第１，第２インバータ電流ＩｉｎｖＡ，ＩｉｎｖＢ、及び上述した各Δｔｓにおけるインバータ和電流Ｉｓｕｍ等を算出する処理を行う。
【0167】
ステップＳ１３２では、第１カウンタＳＡが第１最大切り替わり回数ＳＡｍａｘ以下であるとの第１条件、及び第２カウンタＳＢが第２最大切り替わり回数ＳＢｍａｘ以下であるとの第２条件の双方が成立しているか否かを判定する。図２２に示す例では、第１最大切り替わり回数ＳＡｍａｘは４であり、第２最大切り替わり回数ＳＢｍａｘは５である。
【0168】
ステップＳ１３２において肯定判定した場合には、ステップＳ１３３に進み、第１インバータ１２０Ａの電圧ベクトルの切り替わりタイミングｔＡ［ＳＡ］が、第２インバータ１２０Ｂの電圧ベクトルの切り替わりタイミングｔＢ［ＳＢ］よりも前のタイミング、又は第２インバータ１２０Ｂの電圧ベクトルの切り替わりタイミングｔＢ［ＳＢ］と同じタイミングであるか否かを判定する。
【0169】
ステップＳ１３３において肯定判定した場合には、ステップＳ１３４のサブルーチンＡに進み、ステップＳ１３３において否定判定した場合には、ステップＳ１３５のサブルーチンＢに進む。ステップＳ１３４又はＳ１３５の処理の完了後、ステップＳ１３２に移行する。
【0170】
図２５に、サブルーチンＡの手順を示す。
【0171】
ステップＳ１５０では、第１，第２インバータ１２０Ａ，１２０Ｂの電圧ベクトルの切り替えタイミングを示すｔｓ［Ｓ］を、第１インバータ１２０Ａの電圧ベクトルの切り替わりタイミングｔＡ［ＳＡ］にする。なお、［］内のＳは、上述した順序パラメータである。
【0172】
ステップＳ１５１では、第１インバータ電流ＩｉｎｖＡ［ＳＡ］と第２インバータ電流ＩｉｎｖＢ［ＳＢ－１］とを加算することにより、インバータ和電流Ｉｓｕｍ［Ｓ］を算出する。
【0173】
ステップＳ１５２では、切り替わりタイミングｔｓ［Ｓ］から、１ステップ前の切り替わりタイミングｔｓ［Ｓ－１］を差し引くことにより、時間間隔Δｔｓ［Ｓ］を算出する。
【0174】
ステップＳ１５３では、インバータ和電流Ｉｓｕｍ［Ｓ－１］から和電流平均値Ｉｓａｖｅを差し引した値を２乗する。そして、２乗した値に、ステップＳ１５２の時間間隔Δｔｓを乗算することにより、１区間分（ｔｓ［Ｓ］－ｔｓ［Ｓ－１］）における、和電流平均値Ｉｓａｖｅとインバータ和電流Ｉｓｕｍ［Ｓ－１］とで区画された領域の面積を算出する。この面積は、図２２を参照すると、例えば、ｔｓ［１］～ｔｓ［２］の１区間においてハッチングにて示された領域の面積である。この面積を、前回までに算出した評価関数Ｊｃｒに加算することにより、評価関数Ｊｃｒを更新する。
【0175】
ステップＳ１５４では、第１カウンタＳＡ及び順序パラメータＳを１インクリメントする。
【0176】
図２６に、サブルーチンＢの手順を示す。
【0177】
ステップＳ１６０では、第１，第２インバータ１２０Ａ，１２０Ｂの電圧ベクトルの切り替えタイミングを示すｔｓ［ｓ］を、第２インバータ１２０Ｂの電圧ベクトルの切り替わりタイミングｔＢ［ＳＢ］にする。
【0178】
ステップＳ１６１では、第１インバータ電流ＩｉｎｖＡ［ＳＡ－１］と第２インバータ電流ＩｉｎｖＢ［ＳＢ］とを加算することにより、インバータ和電流Ｉｓｕｍ［Ｓ］を算出する。
【0179】
ステップＳ１６２では、切り替わりタイミングｔｓ［Ｓ］から、１ステップ前の切り替わりタイミングｔｓ［Ｓ－１］を差し引くことにより、時間間隔Δｔｓ［Ｓ］を算出する。
【0180】
ステップＳ１６３では、インバータ和電流Ｉｓｕｍ［Ｓ－１］から和電流平均値Ｉｓａｖｅを差し引した値を２乗する。そして、２乗した値に、ステップＳ１６２の時間間隔Δｔｓを乗算することにより、１区間分（ｔｓ［Ｓ］－ｔｓ［Ｓ－１］）における、和電流平均値Ｉｓａｖｅとインバータ和電流Ｉｓｕｍ［Ｓ－１］とで区画された領域の面積を算出する。この面積を、前回までに算出した評価関数Ｊｃｒに加算することにより、評価関数Ｊｃｒを更新する。
【0181】
ステップＳ１６４では、第２カウンタＳＢ及び順序パラメータＳを１インクリメントする。
【0182】
先の図２４に説明に戻り、ステップＳ１３２において、第１カウンタＳＡが第１最大切り替わり回数ＳＡｍａｘよりも大きいと判定した場合、又は第２カウンタＳＢが第２最大切り替わり回数ＳＢｍａｘよりも大きいと判定した場合には、ステップＳ１３６に進む。
【0183】
ステップＳ１３６では、第１カウンタＳＡが第１最大切り替わり回数ＳＡｍａｘ以下であるか否かを判定する。ステップＳ１３６において第１カウンタＳＡが第１最大切り替わり回数ＳＡｍａｘよりも大きいと判定されるまで、ステップＳ１３７においてサブルーチンＡを実行する。サブルーチンＡは、図２５に示す処理である。
【0184】
ステップＳ１３６の後、ステップＳ１３８では、第２カウンタＳＢが第２最大切り替わり回数ＳＢｍａｘ以下であるか否かを判定する。ステップＳ１３８において第２カウンタＳＢが第２最大切り替わり回数ＳＢｍａｘよりも大きいと判定されるまで、ステップＳ１３９においてサブルーチンＢを実行する。サブルーチンＢは、図２６に示す処理である。
【0185】
以上説明したように、本実施形態では、第１インバータ１２０Ａのスイッチングパターンにおいて、規定周期の最初に出現する無効電圧ベクトルの終了タイミングが探索される。この探索処理により、複数の候補タイミングの中から、評価関数Ｊｃｒを最も小さくする候補タイミングが終了タイミングとして選択される。この際、第２インバータ１２０Ｂの各電圧ベクトルの切り替えタイミングが、候補タイミングとして選択される。このため、探索対象となる候補タイミングの数を減らすことができる。これにより、制御装置５０の計算量を削減しつつ、コンデンサ２１のリップル電流を低減することができる。
【0186】
除外処理により、第１インバータ１２０Ａの出力電圧ベクトルを第１指令電圧ベクトルＶｔｒＡにできなくなる候補タイミングが除外される。その結果、候補タイミングを絞ることができ、算出すべき評価関数Ｊｃｒの数を削減できる。これにより、制御装置５０の計算量をより好適に削減することができる。
【0187】
また、本実施形態によれば、第１実施形態と同様に、モデル予測制御において、デッドタイムの影響を受けたｄ，ｑ軸電流及びコンデンサ電流の挙動を正しく予測することができ、コンデンサ電流の予測精度を高めることができる。
【0188】
＜第２実施形態の変形例１＞
・図２７，図２８に示すように、予測制御部６３は、電圧ベクトルの切り替えに第１，第２キャリア信号ＳｉｇＡ，ＳｉｇＢ（三角波信号）を用いてもよい。第１キャリア信号ＳｉｇＡは、第１インバータ１２０Ａの電圧ベクトルの切り替えに用いられ、第２キャリア信号ＳｉｇＢは、第２インバータ１２０Ｂの電圧ベクトルの切り替えに用いられる。第１キャリア信号ＳｉｇＡに対して第２キャリア信号ＳｉｇＢの位相が１／２規定周期ずれている。これは、第１，第２インバータ１２０Ａ，１２０ＢのスイッチングパターンＶｔＡ，ＶｔＢの開始タイミングを１／２規定周期ずらすためである。なお、Ｃｍａｘは、各キャリア信号ＳｉｇＡ，ＳｉｇＢの最大値を示し、Ｃｍｉｎは、各キャリア信号ＳｉｇＡ，ＳｉｇＢの最小値を示す。
・図２７，図２８に示すように、予測制御部６３は、電圧ベクトルの切り替えに第１，第２キャリア信号ＳｉｇＡ，ＳｉｇＢ（三角波信号）を用いてもよい。第１キャリア信号ＳｉｇＡは、第１インバータ１２０Ａの電圧ベクトルの切り替えに用いられ、第２キャリア信号ＳｉｇＢは、第２インバータ１２０Ｂの電圧ベクトルの切り替えに用いられる。第１キャリア信号ＳｉｇＡに対して第２キャリア信号ＳｉｇＢの位相が１／２規定周期ずれている。これは、第１，第２インバータ１２０Ａ，１２０ＢのスイッチングパターンＶｔＡ，ＶｔＢの開始タイミングを１／２規定周期ずらすためである。なお、Ｃｍａｘは、各キャリア信号ＳｉｇＡ，ＳｉｇＢの最大値を示し、Ｃｍｉｎは、各キャリア信号ＳｉｇＡ，ＳｉｇＢの最小値を示す。
【0189】
＜第２実施形態の変形例２＞
本実施形態では、図２９～図３１に示す評価関数算出処理において、計算量をより削減する工夫がなされている。図２９～図３１は、先の図２４～図２６に対応している。なお、図２９～図３１において、図２９～図３１に示した処理と同一の処理については、便宜上、同一の符号を付している。
本実施形態では、図２９～図３１に示す評価関数算出処理において、計算量をより削減する工夫がなされている。図２９～図３１は、先の図２４～図２６に対応している。なお、図２９～図３１において、図２９～図３１に示した処理と同一の処理については、便宜上、同一の符号を付している。
【0190】
図２９に、評価関数算出処理の手順を示す。なお、本実施形態では、ステップＳ１３０において、フラグＦを０に初期化する。
【0191】
ステップＳ１３４又はＳ１３５の完了後、ステップＳ１４１に進み、フラグＦが１であるか否かを判定する。フラグＦは、０によって評価関数Ｊｃｒの算出を継続することを示し、１によって評価関数Ｊｃｒの算出を中止することを示す。
【0192】
ステップＳ１４１においてフラグＦが１であると判定した場合には、図２９に示す処理を一旦終了し、図２３のステップＳ１０８に進む。一方、ステップＳ１４１においてフラグＦが０であると判定した場合には、ステップＳ１３２に進む。本実施形態では、フラグＦが０のままステップＳ１４０の処理が完了した場合、図２３のステップＳ１０６に進む。
【0193】
【0194】
ステップＳ１５３の処理の完了後、ステップＳ１５５に進み、ステップＳ１５３で算出した評価関数Ｊｃｒが、評価関数最小値Ｊｃｍｉｎ以下であるか否かを判定する。ステップＳ１５５において評価関数Ｊｃｒが評価関数最小値Ｊｃｍｉｎ以下であると判定した場合には、ステップＳ１５４を経由して、図２９のステップＳ１４１に進む。
【0195】
一方、ステップＳ１５５において評価関数Ｊｃｒが評価関数最小値Ｊｃｍｉｎよりも大きいと判定した場合には、ステップＳ１５６に進み、フラグＦを１に切り替える。その後、図２９のステップＳ１４１に進む。
【0196】
【0197】
ステップＳ１６３の処理の完了後、ステップＳ１６５に進み、ステップＳ１６３で算出した評価関数Ｊｃｒが、評価関数最小値Ｊｃｍｉｎ以下であるか否かを判定する。ステップＳ１６５において評価関数Ｊｃｒが評価関数最小値Ｊｃｍｉｎ以下であると判定した場合には、ステップＳ１６４を経由して、図２９のステップＳ１４１に進む。
【0198】
一方、ステップＳ１６５において評価関数Ｊｃｒが評価関数最小値Ｊｃｍｉｎよりも大きいと判定した場合には、ステップＳ１６６に進み、フラグＦを１に切り替える。その後、図２９のステップＳ１４１に進む。
【0199】
【0200】
以上説明した本実施形態によれば、評価関数算出処理において、コンデンサ２１のリップル電流の低減効果が小さい候補タイミングに対応する評価関数Ｊｃｒの算出を途中で打ち切ることができる。これにより、制御装置５０の計算量をいっそう好適に削減することができる。
【0201】
＜第２実施形態の変形例３＞
本実施形態では、図３２に示すように、予測制御部６３は、６つの有効電圧ベクトルのうち、第１指令電圧ベクトルＶｔｒＡを挟んで、かつ、６０度の位相差を有する２つの有効電圧ベクトルと、他の１つの有効電圧ベクトルと、２つの無効電圧ベクトルＶ０，Ｖ７との組み合わせからなるスイッチングパターンを決定する。他の１つの有効電圧ベクトルは、第１指令電圧ベクトルＶｔｒＡを挟んで、かつ、１２０度の位相差を有する２つの２つの有効電圧ベクトルのうち、上記６０度の位相差を有する有効電圧ベクトルとは異なる電圧ベクトルである。図３２には、３つの有効電圧ベクトルとして、第１，第２，第６電圧ベクトルＶ１，Ｖ２，Ｖ６が選択される例を示した。本実施形態では、以降、第１インバータ１２０Ａにおいて、第１，第２，第６電圧ベクトルＶ１，Ｖ２，Ｖ６及び第０，第７電圧ベクトルＶ０，Ｖ７が選択される場合を例にして説明する。
本実施形態では、図３２に示すように、予測制御部６３は、６つの有効電圧ベクトルのうち、第１指令電圧ベクトルＶｔｒＡを挟んで、かつ、６０度の位相差を有する２つの有効電圧ベクトルと、他の１つの有効電圧ベクトルと、２つの無効電圧ベクトルＶ０，Ｖ７との組み合わせからなるスイッチングパターンを決定する。他の１つの有効電圧ベクトルは、第１指令電圧ベクトルＶｔｒＡを挟んで、かつ、１２０度の位相差を有する２つの２つの有効電圧ベクトルのうち、上記６０度の位相差を有する有効電圧ベクトルとは異なる電圧ベクトルである。図３２には、３つの有効電圧ベクトルとして、第１，第２，第６電圧ベクトルＶ１，Ｖ２，Ｖ６が選択される例を示した。本実施形態では、以降、第１インバータ１２０Ａにおいて、第１，第２，第６電圧ベクトルＶ１，Ｖ２，Ｖ６及び第０，第７電圧ベクトルＶ０，Ｖ７が選択される場合を例にして説明する。
【0202】
予測制御部６３は、第１インバータ１２０Ａの場合と同様に、第２指令電圧ベクトルＶｔｒＢを挟む３つの有効電圧ベクトルと、２つの無効電圧ベクトルＶ０，Ｖ７との組み合わせからなるスイッチングパターンを決定する。本実施形態では、以降、第２インバータ１２０Ｂにおいて、第１，第２，第６電圧ベクトルＶ１，Ｖ２，Ｖ６及び第０，第７電圧ベクトルＶ０，Ｖ７が選択される場合を例にして説明する。
【0203】
【0204】
まず、図３３，３４を用いて、１つ目の規定周期（０～Ｔｓ／２）における探索処理について説明する。
【0205】
図３４（ａ）に示すように、１つ目の規定周期における第１インバータ１２０Ａのスイッチングパターンにおいて、電圧ベクトルの第１最大切り替わり回数ＳＡｍａｘは４回である。
【0206】
一方、１つ目の規定周期における第２インバータ１２０Ｂのスイッチングパターンにおいて、電圧ベクトルの第２最大切り替わり回数ＳＢｍａｘは下式（ｅｑ１０）で表される。
【0207】
【数10】
【0208】
図３３に示すように、予測制御部６３は、第２インバータ１２０ＢのスイッチングパターンＶｔＢを構成する電圧ベクトルの６つの切り替えタイミングｔＢ［１］～ｔＢ［６］の中から、第０電圧ベクトルＶ０Ａの終了タイミングｔｘの候補タイミングを選択する。予測制御部６３は、上述した除外処理を行ってもよい。
【0209】
図３４には、第１切り替えタイミングｔＢ［１］が、第１インバータ２０Ａの第０電圧ベクトルＶ０Ａの終了タイミングｔＡ［１］とされる例を示す。
【0210】
【0211】
図３６（ａ）に示すように、２つ目の規定周期における第１インバータ１２０Ａのスイッチングパターンにおいて、電圧ベクトルの第１最大切り替わり回数ＳＡｍａｘは４回である。
【0212】
一方、２つ目の規定周期における第２インバータ１２０Ｂのスイッチングパターンにおいて、電圧ベクトルの第２最大切り替わり回数ＳＢｍａｘは上式（ｅｑ１０）で表される。図３５及び図３６に示すのは、ＳＢｍａｘ＝２の例である。
【0213】
図３５に示すように、予測制御部６３は、第２インバータ１２０ＢのスイッチングパターンＶｔＢを構成する電圧ベクトルの２つの切り替えタイミングｔＢ［１］，ｔＢ［２］の中から、第７電圧ベクトルＶ７Ａの終了タイミングｔｘの候補タイミングを選択する。予測制御部６３は、上述した除外処理を行ってもよい。
【0214】
図３６には、第１切り替えタイミングｔＢ［１］が、第１インバータ１２０Ａの第７電圧ベクトルＶ７Ａの終了タイミングｔＡ［１］とされる例を示す。
【0215】
＜第２実施形態の変形例４＞
本実施形態では、図３７に示すように、予測制御部６３は、６つの有効電圧ベクトルのうち、第１指令電圧ベクトルＶｔｒＡを挟んで、かつ、１２０度の位相差を有する２つの有効電圧ベクトルと、２つの無効電圧ベクトルＶ０，Ｖ７との組み合わせからなるスイッチングパターンを決定する。この決定方法は、例えば、変調率が低い場合に用いられる。図３７には、２つの有効電圧ベクトルとして、第２，第６電圧ベクトルＶ２，Ｖ６が選択される例を示した。本実施形態では、以降、第１インバータ１２０Ａにおいて、第２，第６電圧ベクトルＶ２，Ｖ６及び第０，第７電圧ベクトルＶ０，Ｖ７が選択される場合を例にして説明する。
本実施形態では、図３７に示すように、予測制御部６３は、６つの有効電圧ベクトルのうち、第１指令電圧ベクトルＶｔｒＡを挟んで、かつ、１２０度の位相差を有する２つの有効電圧ベクトルと、２つの無効電圧ベクトルＶ０，Ｖ７との組み合わせからなるスイッチングパターンを決定する。この決定方法は、例えば、変調率が低い場合に用いられる。図３７には、２つの有効電圧ベクトルとして、第２，第６電圧ベクトルＶ２，Ｖ６が選択される例を示した。本実施形態では、以降、第１インバータ１２０Ａにおいて、第２，第６電圧ベクトルＶ２，Ｖ６及び第０，第７電圧ベクトルＶ０，Ｖ７が選択される場合を例にして説明する。
【0216】
予測制御部６３は、第１インバータ１２０Ａの場合と同様に、第２指令電圧ベクトルＶｔｒＢを挟む２つの有効電圧ベクトルと、２つの無効電圧ベクトルＶ０，Ｖ７との組み合わせからなるスイッチングパターンを決定する。本実施形態では、以降、第２インバータ１２０Ｂにおいて、第２，第６電圧ベクトルＶ２，Ｖ６及び第０，第７電圧ベクトルＶ０，Ｖ７が選択される場合を例にして説明する。
【0217】
図３８～４１を用いて、予測制御部６３により実行される無効電圧ベクトルの終了タイミングｔｘの探索処理について説明する。
【0218】
まず、図３８，３９を用いて、１つ目の規定周期（０～Ｔｓ／２）における探索処理について説明する。
【0219】
図３９（ａ）に示すように、１つ目の規定周期における第１インバータ１２０Ａのスイッチングパターンにおいて、電圧ベクトルの第１最大切り替わり回数ＳＡｍａｘは３回である。
【0220】
一方、１つ目の規定周期における第２インバータ１２０Ｂのスイッチングパターンにおいて、電圧ベクトルの第２最大切り替わり回数ＳＢｍａｘは下式（ｅｑ１１）で表される。
【0221】
【0222】
図３８に示すように、予測制御部６３は、第２インバータ１２０ＢのスイッチングパターンＶｔＢを構成する電圧ベクトルの４つの切り替えタイミングｔＢ［１］～ｔＢ［４］の中から、第０電圧ベクトルＶ０Ａの終了タイミングｔｘの候補タイミングを選択する。予測制御部６３は、上述した除外処理を行ってもよい。
【0223】
図３９には、第１切り替えタイミングｔＢ［１］が、第１インバータ１２０Ａの第０電圧ベクトルＶ０Ａの終了タイミングｔＡ［１］とされる例を示す。
【0224】
続いて、図４０，４１を用いて、２つ目の規定周期（Ｔｓ／２～Ｔｓ）における探索処理について説明する。
【0225】
図４１（ａ）に示すように、２つ目の規定周期における第１インバータ１２０Ａのスイッチングパターンにおいて、電圧ベクトルの第１最大切り替わり回数ＳＡｍａｘは３回である。
【0226】
一方、２つ目の規定周期における第２インバータ１２０Ｂのスイッチングパターンにおいて、電圧ベクトルの第２最大切り替わり回数ＳＢｍａｘは上式（ｅｑ１１）で表される。図４０及び図４１に示すのは、ＳＢｍａｘ＝２の例である。
【0227】
図４０に示すように、予測制御部６３は、第２インバータ１２０ＢのスイッチングパターンＶｔＢを構成する電圧ベクトルの２つの切り替えタイミングｔＢ［１］，ｔＢ［２］の中から、第７電圧ベクトルＶ７Ａの終了タイミングｔｘの候補タイミングを選択する。予測制御部６３は、上述した除外処理を行ってもよい。
【0228】
図４１には、第１切り替えタイミングｔＢ［１］が、第１インバータ１２０Ａの第７電圧ベクトルＶ７Ａの終了タイミングｔＡ［１］とされる例を示す。
【0229】
＜第２実施形態の変形例５＞
本実施形態では、図４２に示すように、予測制御部６３は、１２０度の位相差を有する２つの有効電圧ベクトルと、１つの無効電圧ベクトルとの組み合わせからなるスイッチングパターンを決定する。無効電圧ベクトルの数が１つ減らされることにより、インバータの規定周期におけるスイッチング回数を削減できる。図４２には、２つの有効電圧ベクトルとして、第２，第６電圧ベクトルＶ２，Ｖ６が選択され、１つ無効電圧ベクトルとして、第７電圧ベクトルＶ７が選択される例を示した。本実施形態では、以降、第１インバータ１２０Ａにおいて、第２，第６電圧ベクトルＶ２，Ｖ６及び第７電圧ベクトルＶ７が選択される場合を例にして説明する。
本実施形態では、図４２に示すように、予測制御部６３は、１２０度の位相差を有する２つの有効電圧ベクトルと、１つの無効電圧ベクトルとの組み合わせからなるスイッチングパターンを決定する。無効電圧ベクトルの数が１つ減らされることにより、インバータの規定周期におけるスイッチング回数を削減できる。図４２には、２つの有効電圧ベクトルとして、第２，第６電圧ベクトルＶ２，Ｖ６が選択され、１つ無効電圧ベクトルとして、第７電圧ベクトルＶ７が選択される例を示した。本実施形態では、以降、第１インバータ１２０Ａにおいて、第２，第６電圧ベクトルＶ２，Ｖ６及び第７電圧ベクトルＶ７が選択される場合を例にして説明する。
【0230】
予測制御部６３は、第１インバータ１２０Ａの場合と同様に、１２０度の位相差を有する２つの有効電圧ベクトルと、１つの無効電圧ベクトルとの組み合わせからなる第２インバータ１２０Ｂのスイッチングパターンを決定する。本実施形態では、以降、第２インバータ１２０Ｂにおいて、第２，第６電圧ベクトルＶ２，Ｖ６及び第７電圧ベクトルＶ７が選択される場合を例にして説明する。
【0231】
図４３，４４を用いて、予測制御部６３により実行される無効電圧ベクトルの終了タイミングｔｘの探索処理について説明する。本実施形態では、規定周期の長さが、１スイッチング周期に相当するＴｓとされている。
【0232】
図４４（ａ）に示すように、規定周期（０～Ｔｓ）における第１インバータ１２０Ａのスイッチングパターンにおいて、電圧ベクトルの第１最大切り替わり回数ＳＡｍａｘは４回である。また、規定周期における第２インバータ１２０Ｂのスイッチングパターンにおいて、電圧ベクトルの第２最大切り替わり回数ＳＢｍａｘは４回である。
【0233】
図４３に示すように、予測制御部６３は、第２インバータ１２０ＢのスイッチングパターンＶｔＢを構成する電圧ベクトルの４つの切り替えタイミングｔＢ［１］～ｔＢ［４］の中から、第７電圧ベクトルＶ７Ａの終了タイミングｔｘの候補タイミングを選択する。予測制御部６３は、上述した除外処理を行ってもよい。
【0234】
図４４には、第１切り替えタイミングｔＢ［１］が、第１インバータ１２０Ａの第７電圧ベクトルＶ７Ａの終了タイミングｔＡ［１］とされる例を示す。
【0235】
以上説明した本実施形態によれば、インバータのスイッチング回数を削減しつつ、コンデンサ２１のリップル電流を低減することができる。
することができる。
することができる。
【0236】
＜第２実施形態の変形例６＞
本実施形態では、図４５に示すように、予測制御部６３は、第２実施形態の変形例３で説明した３つの有効電圧ベクトルの組み合わせからなるスイッチングパターンを決定する。スイッチングパターンには、無効電圧ベクトルが含まれない。図４５には、３つの有効電圧ベクトルとして、第１，第２，第６電圧ベクトルＶ１，Ｖ２，Ｖ６が選択される例を示した。本実施形態では、以降、第１インバータ１２０Ａにおいて、第１，第２，第６電圧ベクトルＶ１，Ｖ２，Ｖ６が選択される場合を例にして説明する。
本実施形態では、図４５に示すように、予測制御部６３は、第２実施形態の変形例３で説明した３つの有効電圧ベクトルの組み合わせからなるスイッチングパターンを決定する。スイッチングパターンには、無効電圧ベクトルが含まれない。図４５には、３つの有効電圧ベクトルとして、第１，第２，第６電圧ベクトルＶ１，Ｖ２，Ｖ６が選択される例を示した。本実施形態では、以降、第１インバータ１２０Ａにおいて、第１，第２，第６電圧ベクトルＶ１，Ｖ２，Ｖ６が選択される場合を例にして説明する。
【0237】
予測制御部６３は、第１インバータ１２０Ａの場合と同様に、３つの有効電圧ベクトルの組み合わせからなる第２インバータ１２０Ｂのスイッチングパターンを決定する。本実施形態では、以降、第２インバータ１２０Ｂにおいて、第１，第２，第６電圧ベクトルＶ１，Ｖ２，Ｖ６が選択される場合を例にして説明する。
【0238】
本実施形態では、規定周期の長さが、１スイッチング周期に相当するＴｓとされている。また、予測制御部６３は、規定周期の最初に出現する有効電圧ベクトル（第１電圧ベクトルＶ１Ａ）の終了タイミングｔｘを探索対象とする。図４６，４７を用いて、予測制御部６３により実行される第１電圧ベクトルＶ１Ａの終了タイミングｔｘの探索処理について説明する。
【0239】
図４７（ａ）に示すように、規定周期（０～Ｔｓ）における第１インバータ１２０Ａのスイッチングパターンにおいて、電圧ベクトルの第１最大切り替わり回数ＳＡｍａｘは４回である。また、規定周期における第２インバータ１２０Ｂのスイッチングパターンにおいて、電圧ベクトルの第２最大切り替わり回数ＳＢｍａｘは４回である。
【0240】
図４６に示すように、予測制御部６３は、第２インバータ１２０ＢのスイッチングパターンＶｔＢを構成する電圧ベクトルの４つの切り替えタイミングｔＢ［１］～ｔＢ［４］の中から、第１電圧ベクトルＶ１Ａの終了タイミングｔｘの候補タイミングを選択する。予測制御部６３は、上述した除外処理を行ってもよい。
【0241】
予測制御部６３は、電流リップルを低減できる終了タイミングｔｘの探索を完了すると、第１指令電圧ベクトルＶｔｒＡに基づいて設定した第２，第６，第２電圧ベクトルＶ２Ａ，Ｖ６Ａ，Ｖ２Ａそれぞれの出力期間を変更せずに、第２，第６，第２電圧ベクトルＶ２Ａ，Ｖ６Ａ，Ｖ２Ａを第１電圧ベクトルＶ１Ａの次に配置する。予測制御部６３は、第２，第６，第２電圧ベクトルＶ２Ａ，Ｖ６Ａ，Ｖ２Ａの並びの次に、第１電圧ベクトルＶ１Ａを配置する。予測制御部６３は、規定周期において最後に出現する第１電圧ベクトルＶ１Ａの出力期間を、「Ｔｓ－ＴＫ」に設定する。ＴＫは、規定周期の最初に出現する第１電圧ベクトルＶ１Ａの出力期間と、第２，第６，第２電圧ベクトルＶ２Ａ，Ｖ６Ａ，Ｖ２Ａの合計出力期間との加算値である。図４７には、第１切り替えタイミングｔＢ［１］が、第１インバータ２０Ａの第１電圧ベクトルＶ１Ａの終了タイミングｔＡ［１］とされる例を示す。
【0242】
以上説明した本実施形態のように、有効電圧ベクトルの終了タイミングを探索する処理によっても、コンデンサ２１のリップル電流を低減することができる。
【0243】
＜第２実施形態の変形例７＞
本実施形態では、図４８に示すように、回転電機１００は、第３巻線群１１０Ｃを更に備えている。図４８において、先の図１に示した構成と同一の構成については、便宜上、同一の符号を付している。
本実施形態では、図４８に示すように、回転電機１００は、第３巻線群１１０Ｃを更に備えている。図４８において、先の図１に示した構成と同一の構成については、便宜上、同一の符号を付している。
【0244】
制御システムは、第３巻線群１１０Ｃに電気的に接続された第３インバータ１２０Ｃを備えている。第３インバータ１２０Ｃの構成は、第１，第２インバータ１２０Ａ，１２０Ｂの構成と同様である。
【0245】
第３インバータ１２０Ｃにおいて各相の上アームスイッチのドレインには、第３高電位側経路ＬＨＣを介して、第２高電位側経路ＬＨＢの途中部分が接続されている。第３インバータ１２０Ｃにおいて各相の下アームスイッチのソースには、第３低電位側経路ＬＬＣを介して、第２低電位側経路ＬＬＢの途中部分が接続されている。つまり、本実施形態では、各インバータ１２０Ａ～１２０Ｃでコンデンサ２１が共通化されている。
【0246】
制御システムは、第３電流検出部を備えている。制御装置５０は、第１，第２電流検出部１３１Ａ，１３１Ｂの場合と同様に、第３電流検出部の検出値に基づいて、第３巻線群１１０Ｃに流れる３相の電流を取得する。
【0247】
制御装置５０は、回転電機１００のトルクを指令トルクＴｒｑ＊に制御すべく、入力された検出値に基づいて、第１～第３インバータ１２０Ａ～１２０Ｃの各スイッチのスイッチング制御を行うための駆動信号を生成する。
【0248】
なお、図４８において、第３高電位側経路ＬＨＣに流れる電流を第３インバータ電流ＩｉｎｖＣと称す。第３インバータ電流ＩｉｎｖＣは、コンデンサ２１側から第３インバータ１２０Ｃ側へと向かう方向に流れる場合の符号を正とする。また、第１～第３インバータ電流ＩｉｎｖＡ～ＩｉｎｖＣの加算値をインバータ和電流Ｉｓｕｍと称す。
【0249】
予測制御部６３は、第２実施形態と同様に、第１～第３インバータ１２０Ａ～１２０Ｃについて、第１～第３指令電圧ベクトルＶｔｒＡ～ＶｔｒＣを算出する。そして、予測制御部６３は、各インバータ１２０Ａ～１２０Ｃについて、６つの有効電圧ベクトルのうち、指令電圧ベクトルＶｔｒを挟んで、かつ、６０度の位相差を有する２つの有効電圧ベクトルと、２つの無効電圧ベクトルＶ０，Ｖ７との組み合わせからなるスイッチングパターンを決定する。本実施形態では、以降、各インバータ１２０Ａ～１２０Ｃにおいて、第１，第２電圧ベクトルＶ１，Ｖ２及び第０，第７電圧ベクトルＶ０，Ｖ７が選択される場合を例にして説明する。
【0250】
第１，第２，第３インバータ１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０ＣのスイッチングパターンＶｔＡ，ＶｔＢ，ＶｔＣの開始タイミングは、１／３規定周期ずつずれている。これは、コンデンサ２１の電流リップルを低減するためである。
【0251】
【0252】
まず、図４９，５０を用いて、１つ目の規定周期（０～Ｔｓ／２）における探索処理について説明する。
【0253】
図５０（ａ）に示すように、１つ目の規定周期における第１，第２インバータ１２０Ａ，１２０Ｂのスイッチングパターンにおいて、第１，第２最大切り替わり回数ＳＡｍａｘ，ＳＢｍａｘは３回である。また、１つ目の規定周期における第３インバータ１２０Ｃのスイッチングパターンにおいて、電圧ベクトルの第３最大切り替わり回数ＳＣｍａｘは３回である。
【0254】
図４９に示すように、予測制御部６３は、第２インバータ１２０ＢのスイッチングパターンＶｔＢを構成する電圧ベクトルの３つの切り替えタイミングｔＢ［１］～ｔＢ［３］、及び第３インバータ１２０ＣのスイッチングパターンＶｔＣを構成する電圧ベクトルの３つの切り替えタイミングｔＣ［１］～ｔＣ［３］の中から、第１インバータ１２０Ａの第０電圧ベクトルＶ０Ａの終了タイミングｔｘの候補タイミングを選択する。候補タイミングを定める基準となる第２，第３インバータ１２０Ｂ，１２０Ｃのスイッチングパターンは、先の図１７を例に説明した変更後のスイッチングパターンである。予測制御部６３は、上述した除外処理を行ってもよい。
【0255】
なお、候補タイミングは、第２インバータ１２０Ｂの切り替えタイミングｔＢ［１］～ｔＢ［３］のグループ、又は第３インバータ１２０Ｃの切り替えタイミングｔＣ［１］～ｔＣ［３］のグループのどちらかから選択されてもよい。
【0256】
図５０には、第２インバータ１２０Ｂの第２切り替えタイミングｔＢ［２］が、第１インバータ１２０Ａの第０電圧ベクトルＶ０Ａの終了タイミングｔＡ［１］とされる例を示す。
【0257】
続いて、図５１，５２を用いて、２つ目の規定周期（Ｔｓ／２～Ｔｓ）における探索処理について説明する。
【0258】
図５２に示すように、２つ目の規定周期における各最大切り替わり回数ＳＡｍａｘ，ＳＢｍａｘ，ＳＣｍａｘは３回である。
【0259】
図５１に示すように、予測制御部６３は、第２インバータ１２０ＢのスイッチングパターンＶｔＢを構成する電圧ベクトルの３つの切り替えタイミングｔＢ［１］～ｔＢ［３］、及び第３インバータ１２０ＣのスイッチングパターンＶｔＣを構成する電圧ベクトルの３つの切り替えタイミングｔＣ［１］～ｔＣ［３］の中から、第１インバータ１２０Ａの第７電圧ベクトルＶ７Ａの終了タイミングｔｘの候補タイミングを選択する。予測制御部６３は、上述した除外処理を行ってもよい。
【0260】
なお、候補タイミングは、第２インバータ１２０Ｂの切り替えタイミングｔＢ［１］～ｔＢ［３］のグループ、又は第３インバータ１２０Ｃの切り替えタイミングｔＣ［１］～ｔＣ［３］のグループのどちらかから選択されてもよい。
【0261】
図５２には、第２インバータ１２０Ｂの第２切り替えタイミングｔＢ［２］が、第１インバータ１２０Ａの第７電圧ベクトルＶ７Ａの終了タイミングｔＡ［１］とされる例を示す。
【0262】
＜第３実施形態＞
以下、第３実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、先の図１２のステップＳ１３～Ｓ１６，Ｓ１９の処理が除かれている。このため、時間間隔ΔＴはＴｐに固定され、ステップＳ１２の完了後、ステップＳ１７に移行する。つまり、図１２の処理の段階では、デッドタイムの影響が考慮されない。
以下、第３実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、先の図１２のステップＳ１３～Ｓ１６，Ｓ１９の処理が除かれている。このため、時間間隔ΔＴはＴｐに固定され、ステップＳ１２の完了後、ステップＳ１７に移行する。つまり、図１２の処理の段階では、デッドタイムの影響が考慮されない。
【0263】
予測制御部５６は、図１２に示す電流予測処理の完了後、１制御周期において仮設定したスイッチングパターンそれぞれについて、上式（ｅｑ３）に示す評価関数Ｊを算出する。
【0264】
予測制御部５６は、算出した各評価関数Ｊの中から、最も小さい評価関数を選択する。予測制御部５６は、選択した評価関数Ｊに対応する１制御周期分の４つの電圧ベクトルＶ（ｎ＋１）～Ｖ（ｎ＋４）の組み合わせを、次回の１制御周期において用いるスイッチングパターンとして決定する。
【0265】
予測制御部５６は、決定したスイッチングパターンを実現するためのＵ，Ｖ，Ｗ相指令信号ｇｕ＊，ｇｖ＊，ｇｗ＊を生成する（図５４参照）。各指令信号は、２値信号であり、上，下アームスイッチのうちオンするスイッチ及びオフするスイッチを指示する信号である。本実施形態では、Ｈによって上アームスイッチをオンしてかつ下アームスイッチをオフすることを指示し、Ｌによって下アームスイッチをオンしてかつ上アームスイッチをオフすることを指示する。
【0266】
図５３に示すように、制御装置５０が備えるデッドタイム補償部５７は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相指令信号ｇｕ＊，ｇｖ＊，ｇｗ＊に基づいて、Ｕ，Ｖ，Ｗ相補償後信号ｇｕ＊＊，ｇｖ＊＊，ｇｗ＊＊を生成する。まず、Ｕ相について、Ｉｕ＞０、Ｉｖ＜０、Ｉｗ＞０の場合を例にして説明する。
【0267】
デッドタイム補償部５７は、図５４に示すように、Ｕ相補償後信号ｇｕ＊＊のＬからＨへの切り替えタイミングを、Ｕ相指令信号ｇｕ＊のＬからＨへの切り替わりタイミングをデッドタイムの長さＴｄｔだけ早めたタイミングとする。先の図５に示すように、Ｉｕ＞０の場合、Ｕ相下アームスイッチＳＵＬがオフに切り替えられた直後のデッドタイムにおいてＵ相電圧ＶｕがＬレベルに維持される。このため、切り替えタイミングを早めることにより、Ｕ相電圧Ｖｕのレベルの変化をＵ相指令信号ｇｕ＊の変化に近づけることができる。
【0268】
また、デッドタイム補償部５７は、Ｕ相補償後信号ｇｕ＊＊のＨからＬへの切り替えタイミングを、Ｕ相指令信号ｇｕ＊のＨからＬへの切り替わりタイミングと同じタイミングとする。同じタイミングとするのは、先の図４に示すように、Ｉｕ＞０の場合、Ｕ相上アームスイッチＳＵＨのオフへの切り替えに伴い、Ｕ相電圧ＶｕがＬレベルからＨレベルに速やかに変化するためである。なお、Ｗ相補償後信号ｇｗ＊＊は、Ｕ相補償後信号ｇｕ＊＊と同様の方法で生成される。
【0269】
続いて、Ｖ相について説明すると、デッドタイム補償部５７は、Ｖ相補償後信号ｇｖ＊＊のＬからＨへの切り替えタイミングを、Ｖ相指令信号ｇｖ＊のＬからＨへの切り替わりタイミングと同じタイミングとする。同じタイミングとするのは、先の図７に示すように、Ｉｖ＜０の場合、Ｖ相下アームスイッチＳＶＬのオフへの切り替えに伴い、Ｖ相電圧ＶｖがＬレベルからＨレベルに速やかに変化するためである。
【0270】
また、デッドタイム補償部５７は、Ｖ相補償後信号ｇｖ＊＊のＨからＬへの切り替えタイミングを、Ｖ相指令信号ｇｖ＊のＨからＬへの切り替わりタイミングをデッドタイムの長さＴｄｔだけ早めたタイミングとする。先の図６に示すように、Ｉｖ＜０の場合、Ｖ相上アームスイッチＳＶＨがオフに切り替えられた直後のデッドタイムにおいてＶ相電圧ＶｖがＨレベルに維持される。このため、切り替えタイミングを早めることにより、Ｖ相電圧Ｖｖのレベルの変化をＶ相指令信号ｇｖ＊の変化に近づけることができる。
【0271】
制御装置５０が備えるデッドタイム付与部５８は、Ｕ相補償後信号ｇｕ＊＊のＬからＨへの切り替えタイミングからデッドタイムの長さＴｄｔだけ経過したタイミングを、Ｕ相上アーム駆動信号ｇＵＨのオフ指令からオン指令への切り替えタイミングに設定する。また、デッドタイム付与部５８は、Ｕ相補償後信号ｇｕ＊＊のＨからＬへの切り替えタイミングを、Ｕ相上アーム駆動信号ｇＵＨのオン指令からオフ指令への切り替えタイミングに設定する。Ｖ，Ｗ相についても同様である。
【0272】
以上説明した本実施形態によれば、各相電圧の挙動をモデル予測制御の予測結果に近づけることができる。このため、コンデンサ電流の予測精度を高めることができ、コンデンサ２１に流れるリップル電流を好適に低減できる。
【0273】
また、本実施形態の構成は、デッドタイム付与機能を有するゲートドライバを用いる場合や、モデル予測制御の計算負荷を低減したい場合に適している。
【0274】
＜その他の実施形態＞
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
【0275】
・上記各実施形態において、制御装置５０は、インバータを構成するスイッチに対してオン指令がなされてからスイッチが実際にオンするまでの時間、及びオフ指令がなされてからスイッチが実際にオフするまでの時間を計測してもよい。この計測には、例えば、スイッチのゲート電圧又はスイッチのドレイン及びソース間電圧を検出する検出部の検出値が用いられればよい。制御装置５０は、計測した時間に基づいて、予測演算に用いるデッドタイムを算出すればよい。
【0276】
・第２実施形態において、評価関数Ｊｃｒは、上式（ｅｑ８）に示す関数に代えて、例えば下式（ｅｑ１２）に示すように、インバータ和電流Ｉｓｕｍと和電流平均値Ｉｓａｖｅとの偏差の絶対値により規定される関数であってもよい。
【0277】
【数12】
【0278】
・インバータと同数の回転電機が制御システムに備えられていてもよい。例えば、図１３に示す制御システムにおいて、第１インバータ１２０Ａが第１回転電機に電気的に接続され、第２インバータ１２０Ｂが第２回転電機に電気的に接続される。
【0279】
・第２実施形態において、インバータの数は、４つ以上であってもよい。インバータの数をＮとする場合、各インバータのスイッチングパターンの開始タイミングは、例えば、１／Ｎ規定周期ずつずれていてもよい。
【0280】
・インバータが備えるスイッチは、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴに限らず、例えばＩＧＢＴであってもよい。この場合、スイッチにフリーホイールダイオードが逆並列接続されていればよい。
【0281】
・インバータの相数は３相に限らず、４相以上の相数（例えば５相）であってもよい。
【0282】
・回転電機は、例えば、車両の駆動輪に一体に設けられるインホイールモータであってもよいし、車両の車体に備えられるオンボードモータであってもよい。また、回転電機及びインバータが変速機と一体化されていてもよい。
【0283】
・制御システムの適用対象としては、車両に限らず、例えば、航空機、船舶又は鉄道車両であってもよい。また、制御システムの適用対象としては、車両等の移動体に限らず、ロボット（例えば産業用ロボット）、発電機又はエレベータであってもよい。
【0284】
・本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウェア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウェア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。
【符号の説明】
【0285】
１０…回転電機、２０…インバータ、２１…コンデンサ、５０…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】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】
【図35】
【図36】
【図37】
【図38】
【図39】
【図40】
【図41】
【図42】
【図43】
【図44】
【図45】
【図46】
【図47】
【図48】
【図49】
【図50】
【図51】
【図52】
【図53】
【図54】