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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-04-04
(45)【発行日】2022-04-12
(54)【発明の名称】インバータ制御装置
(51)【国際特許分類】
H02M 7/48 20070101AFI20220405BHJP
H02P 21/06 20160101ALI20220405BHJP
H02P 27/08 20060101ALI20220405BHJP
【ＦＩ】
H02M7/48 F
H02P21/06
H02P27/08
【請求項の数】
1
(21)【出願番号】P 2018245843
(22)【出願日】2018-12-27
(65)【公開番号】P2020108281
(43)【公開日】2020-07-09
【審査請求日】2021-03-19
(73)【特許権者】
【識別番号】000003218
【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機
(74)【代理人】
【識別番号】100105957
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 誠
(74)【代理人】
【識別番号】100068755
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 博宣
(72)【発明者】
【氏名】岡本 昌直
(72)【発明者】
【氏名】吉田 恒平
(72)【発明者】
【氏名】角田 武彦
(72)【発明者】
【氏名】池田 成喜
【審査官】麻生 哲朗
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１１－５０１７８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－５０４２７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１１－２１７４６９（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０２Ｍ ７／４８
Ｈ０２Ｐ ２１／０６
Ｈ０２Ｐ ２７／０８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
インバータ回路のスイッチング素子をトルク指令値に基づいて制御する際にＰＷＭ制御と矩形波制御とを切り替えるようにしたインバータ制御装置であって、前記トルク指令値と三相交流回転電機の推定トルク値又は実トルク値とのトルク差分値に基づいて前記スイッチング素子を矩形波制御するための矩形波制御信号を生成する矩形波制御部と、
前記スイッチング素子をＰＷＭ制御するためのＰＷＭ制御信号を生成するＰＷＭ制御部と、
を備え、
前記ＰＷＭ制御部は、
予め記憶した前記トルク指令値と電圧ベクトルの絶対値とを対応付けたテーブルに基づいて前記トルク指令値から前記電圧ベクトルの絶対値を演算する電圧ベクトル絶対値演算部と、
前記トルク指令値と前記三相交流回転電機の推定トルク値又は実トルク値とのトルク差分値に基づいて前記電圧ベクトルとｑ軸とのなす角度を演算する角度演算部と、
前記電圧ベクトルの絶対値及び前記角度によってｄ軸電圧指令値及びｑ軸電圧指令値を演算する指令値演算部と、
前記ｄ軸電圧指令値及び前記ｑ軸電圧指令値から前記三相交流回転電機の三相電圧指令値を演算する電圧指令値決定部と、
前記三相電圧指令値に基づき前記ＰＷＭ制御信号を生成するＰＷＭ制御信号生成部と、
を有していることを特徴とするインバータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、インバータ制御装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、三相交流回転電機に流れる各相の電流に基づいてインバータ回路に設けられたスイッチング素子を動作させるインバータ制御装置が知られている（特許文献１参照）。
特許文献１に開示のインバータ制御装置は、スイッチング素子をＰＷＭ制御（電流フィードバック制御）するＰＷＭ制御部と、スイッチング素子を矩形波制御（トルクフィードバック制御）する矩形波制御部と、ＰＷＭ制御と矩形波制御とを切り替える切替制御部とを備えている。なお、ＰＷＭ制御とは三相交流回転電機の低回転領域において実施される制御であり、矩形波制御とは三相交流回転電機の高回転領域において実施される制御である。
特許文献１に開示のインバータ制御装置は、スイッチング素子をＰＷＭ制御（電流フィードバック制御）するＰＷＭ制御部と、スイッチング素子を矩形波制御（トルクフィードバック制御）する矩形波制御部と、ＰＷＭ制御と矩形波制御とを切り替える切替制御部とを備えている。なお、ＰＷＭ制御とは三相交流回転電機の低回転領域において実施される制御であり、矩形波制御とは三相交流回転電機の高回転領域において実施される制御である。
【0003】
三相交流回転電機の回転数の増大に伴いＰＷＭ制御から矩形波制御に移行するとき、電流フィードバック制御からトルクフィードバック制御に制御方式が切り替わる。そのため、三相交流回転電機にトルクの変動が発生する可能性がある。すなわち、ＰＷＭ制御から矩形波制御に切り替わることで三相交流回転電機のトルク応答性が低下してしまうことがある。
【0004】
そのため、例えば特許文献２に開示されるインバータ制御装置のように、トルク指令値と検出トルクとのトルク差分値に基づいて三相交流回転電機のｄ軸電圧指令値及びｑ軸電圧指令値を演算し、ｄ軸電圧指令値及びｑ軸電圧指令値に基づき三相交流回転電機の三相電圧指令値を演算する技術が提案されている。すなわち、ＰＷＭ制御及び矩形波制御をトルク差分値に基づいた同一の制御方式とする技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開２０１６－２２６１９１号公報
【文献】特開２００８－５６２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
ところで、近年ではＰＷＭ制御から矩形波制御に移行するときのトルク応答性を向上させるための技術を開発する要求があり、その手法は特許文献２に記載されるものに限らず、技術開発の余地が残されている。
【0007】
本発明の目的は、ＰＷＭ制御から矩形波制御に移行したときのトルク応答性を向上させることができるインバータ制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記課題を解決するインバータ制御装置は、インバータ回路のスイッチング素子をトルク指令値に基づいて制御する際にＰＷＭ制御と矩形波制御とを切り替えるようにしたインバータ制御装置であって、前記トルク指令値と三相交流回転電機の推定トルク値又は実トルク値とのトルク差分値に基づいて前記スイッチング素子を矩形波制御するための矩形波制御信号を生成する矩形波制御部と、前記スイッチング素子をＰＷＭ制御するためのＰＷＭ制御信号を生成するＰＷＭ制御部と、を備え、前記ＰＷＭ制御部は、予め記憶した前記トルク指令値と電圧ベクトルの絶対値とを対応付けたテーブルに基づいて前記トルク指令値から前記電圧ベクトルの絶対値を演算する電圧ベクトル絶対値演算部と、前記トルク指令値と前記三相交流回転電機の推定トルク値又は実トルク値とのトルク差分値に基づいて前記電圧ベクトルとｑ軸とのなす角度を演算する角度演算部と、前記電圧ベクトルの絶対値及び前記角度によってｄ軸電圧指令値及びｑ軸電圧指令値を演算する指令値演算部と、前記ｄ軸電圧指令値及び前記ｑ軸電圧指令値から前記三相交流回転電機の三相電圧指令値を演算する電圧指令値決定部と、前記三相電圧指令値に基づき前記ＰＷＭ制御信号を生成するＰＷＭ制御信号生成部と、を有している。
【0009】
これによれば、ＰＷＭ制御部において、予め記憶した前記トルク指令値と電圧ベクトルの絶対値とを対応付けたテーブルに基づいて、トルク指令値から電圧ベクトルの絶対値が演算され、トルク指令値と三相交流回転電機の推定トルク値又は実トルク値とのトルク差分値に基づいて電圧ベクトルとｑ軸とのなす角度が演算され、電圧ベクトルの絶対値及び角度によってｄ軸電圧指令値及びｑ軸電圧指令値が演算される。そして、ｄ軸電圧指令値及びｑ軸電圧指令値から三相交流回転電機の三相電圧指令値が演算され、三相電圧指令値に基づきＰＷＭ制御信号が生成される。
【0010】
また、矩形波制御部において、トルク指令値と三相交流回転電機の推定トルク値又は実トルク値とのトルク差分値に基づいてスイッチング素子が矩形波制御される。
よって、ＰＷＭ制御から矩形波制御に切り替える際において、ＰＷＭ制御部及び矩形波制御部は、いずれもトルク指令値と三相交流回転電機の推定トルク値又は実トルク値とのトルク差分値に基づいてスイッチング素子を制御している。したがって、ＰＷＭ制御から矩形波制御に移行したときのトルク応答性を向上させることができる。
よって、ＰＷＭ制御から矩形波制御に切り替える際において、ＰＷＭ制御部及び矩形波制御部は、いずれもトルク指令値と三相交流回転電機の推定トルク値又は実トルク値とのトルク差分値に基づいてスイッチング素子を制御している。したがって、ＰＷＭ制御から矩形波制御に移行したときのトルク応答性を向上させることができる。
【発明の効果】
【0011】
この発明によれば、ＰＷＭ制御から矩形波制御に移行したときのトルク応答性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】インバータ制御装置の構成を示すブロック図。
【図2】電圧ベクトルを説明するための概略図。
【図3】変更例におけるインバータ制御装置の構成を示すブロック図。
【図4】変更例におけるインバータ制御装置の構成を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、インバータ制御装置を具体化した実施形態を図１～図２にしたがって説明する。なお、本実施形態のインバータ制御装置は、三相交流回転電機の駆動を制御するインバータ装置に適用されていることを前提として説明する。
【0014】
図１に示すように、インバータ装置１は、インバータ回路１０と、インバータ制御装置２０とを備えている。インバータ回路１０は、６つのスイッチング素子Ｑ１～Ｑ６と、６つのダイオードＤ１～Ｄ６を備えている。スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６には、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）が採用されている。正極母線と負極母線との間に、三相交流回転電機としてのモータ６０のＵ相に接続される上アームを構成するスイッチング素子Ｑ１と、当該Ｕ相に接続される下アームを構成するスイッチング素子Ｑ２とが直列接続されている。また、正極母線と負極母線との間にモータ６０のＶ相に接続される上アームを構成するスイッチング素子Ｑ３と、当該Ｖ相に接続される下アームを構成するスイッチング素子Ｑ４とが直列接続されている。また、正極母線と負極母線との間にモータ６０のＷ相に接続される上アームを構成するスイッチング素子Ｑ５と、当該Ｗ相に接続される下アームを構成するスイッチング素子Ｑ６とが直列接続されている。各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）に対応する各上アームと各下アームとの間には、モータ６０のＵ相、Ｖ相、Ｗ相が接続配線Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３を介してそれぞれ接続されている。スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６には、ダイオードＤ１～Ｄ６のそれぞれが逆並列接続されている。正極母線及び負極母線には、コンデンサＣを介して直流電源としてのバッテリＢが接続されている。このように構成されたインバータ回路１０は、スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６のスイッチング動作に伴いバッテリＢの直流電圧を交流電圧に変換してモータ６０に供給できるようになっている。
【0015】
インバータ制御装置２０は、インバータ回路１０のスイッチング素子Ｑ１～Ｑ６をトルク指令値Ｔｒｅｆに基づいて制御する。インバータ制御装置２０は、スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６を制御する際にＰＷＭ制御と矩形波制御とを切り替える機能を有している。具体的には、インバータ制御装置２０は、座標変換部２１と、ドライブ回路２５と、ＰＷＭ制御部３０と、矩形波制御部４０と、切替制御部５０とを備えている。
【0016】
座標変換部２１は、モータ６０の各相の電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗをモータ６０の回転位置を示す電気角θｅを用いてｄ軸電流値Ｉｄ及びｑ軸電流値Ｉｑに変換する。電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗは、接続配線Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３上にそれぞれ設けられた電流センサ６１，６２，６３を介して検出される。電気角θｅは、モータ６０に設けられた位置検出部６４により検出される。
【0017】
ＰＷＭ制御部３０は、ｄ軸電流値Ｉｄ、ｑ軸電流値Ｉｑ、電気角θｅ、及びトルク指令値Ｔｒｅｆに基づいてｄ軸成分であるｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊を演算するとともにスイッチング素子Ｑ１～Ｑ６をＰＷＭ制御するためのＰＷＭ制御信号Ｓ１を生成する。
【0018】
矩形波制御部４０は、ｄ軸電流値Ｉｄ、ｑ軸電流値Ｉｑ、電気角θｅ、及びトルク指令値Ｔｒｅｆに基づいてスイッチング素子Ｑ１～Ｑ６を矩形波制御するための矩形波制御信号Ｓ２を生成する。
【0019】
切替制御部５０は、直流電圧Ｖｄｃ、ＰＷＭ制御部３０により演算されたｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊に基づいて変調率Ｖａを演算し、変調率Ｖａに基づいてスイッチング素子Ｑ１～Ｑ６のスイッチング動作を制御するための制御信号ＳとしてＰＷＭ制御信号Ｓ１及び矩形波制御信号Ｓ２のいずれか一方を選択して出力する機能を有している。直流電圧Ｖｄｃは、バッテリＢに接続される電圧センサ６５により検出される。
【0020】
変調率Ｖａは、直流電圧Ｖｄｃに対するモータ電圧の比である。モータ電圧は、√（Ｖｄ＊＾２＋Ｖｑ＊＾２）で求められる。したがって、変調率Ｖａは、次式で求められる。
Ｖａ＝（√（Ｖｄ＊＾２＋Ｖｑ＊＾２））／Ｖｄｃ
切替制御部５０は、変調率Ｖａが閾値よりも小さいとインバータ回路１０をＰＷＭ制御するべくＰＷＭ制御信号Ｓ１を制御信号Ｓとして出力し、変調率Ｖａが閾値よりも大きいとインバータ回路１０を矩形波制御するべく矩形波制御信号Ｓ２を制御信号Ｓとして出力する。なお、当該変調率Ｖａは、製品仕様によって適宜係数を乗算するように変更してもよい。また、モータ６０の回転数が増加したときに変調率Ｖａが４／π（約１．２７）を超えるとＰＷＭ制御の制御性が極度に低下することが知られている。そのため、当該閾値は、変調率Ｖａが４／πとなるときの値に設定されている。これにより、モータ６０が低回転領域であるとき（変調率Ｖａが閾値より小さいとき）にＰＷＭ制御を実施し、モータ６０が高回転領域であるとき（変調率Ｖａが閾値より大きいとき）に矩形波制御を実施するように切替制御部５０が制御信号Ｓを選択することが可能となる。なお、切替制御部５０は、モータ６０を動作させる当初は、モータ６０が低回転領域で駆動されるためＰＷＭ制御部３０から出力されるＰＷＭ制御信号Ｓ１を制御信号Ｓとして選択する。
Ｖａ＝（√（Ｖｄ＊＾２＋Ｖｑ＊＾２））／Ｖｄｃ
切替制御部５０は、変調率Ｖａが閾値よりも小さいとインバータ回路１０をＰＷＭ制御するべくＰＷＭ制御信号Ｓ１を制御信号Ｓとして出力し、変調率Ｖａが閾値よりも大きいとインバータ回路１０を矩形波制御するべく矩形波制御信号Ｓ２を制御信号Ｓとして出力する。なお、当該変調率Ｖａは、製品仕様によって適宜係数を乗算するように変更してもよい。また、モータ６０の回転数が増加したときに変調率Ｖａが４／π（約１．２７）を超えるとＰＷＭ制御の制御性が極度に低下することが知られている。そのため、当該閾値は、変調率Ｖａが４／πとなるときの値に設定されている。これにより、モータ６０が低回転領域であるとき（変調率Ｖａが閾値より小さいとき）にＰＷＭ制御を実施し、モータ６０が高回転領域であるとき（変調率Ｖａが閾値より大きいとき）に矩形波制御を実施するように切替制御部５０が制御信号Ｓを選択することが可能となる。なお、切替制御部５０は、モータ６０を動作させる当初は、モータ６０が低回転領域で駆動されるためＰＷＭ制御部３０から出力されるＰＷＭ制御信号Ｓ１を制御信号Ｓとして選択する。
【0021】
ドライブ回路２５には、各スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６のゲート端子が接続されている。また、ドライブ回路２５には、切替制御部５０が接続されている。ドライブ回路２５は、切替制御部５０により出力された制御信号Ｓに基づいてインバータ回路１０のスイッチング素子Ｑ１～Ｑ６をスイッチング動作させる。
【0022】
矩形波制御部４０についてより詳細に説明する。
矩形波制御部４０は、推定トルク演算部４１と、電圧位相制御部４３と、矩形波制御信号生成部４４とを備えている。推定トルク演算部４１には、位置検出部６４により検出される電気角θｅと、ｄ軸電流値Ｉｄ及びｑ軸電流値Ｉｑとが入力される。推定トルク演算部４１は、電気角θｅと、ｄ軸電流値Ｉｄ及びｑ軸電流値Ｉｑとに基づいて推定トルク値Ｔｄｅｔを演算する。推定トルク値Ｔｄｅｔは、例えば矩形波制御部４０に設けられた記憶部（図示略）に予め記憶されるｄ軸電流値Ｉｄ、ｑ軸電流値Ｉｑ、電気角θｅ、及び推定トルク値Ｔｄｅｔが対応付けられたテーブルを用いて演算される。
矩形波制御部４０は、推定トルク演算部４１と、電圧位相制御部４３と、矩形波制御信号生成部４４とを備えている。推定トルク演算部４１には、位置検出部６４により検出される電気角θｅと、ｄ軸電流値Ｉｄ及びｑ軸電流値Ｉｑとが入力される。推定トルク演算部４１は、電気角θｅと、ｄ軸電流値Ｉｄ及びｑ軸電流値Ｉｑとに基づいて推定トルク値Ｔｄｅｔを演算する。推定トルク値Ｔｄｅｔは、例えば矩形波制御部４０に設けられた記憶部（図示略）に予め記憶されるｄ軸電流値Ｉｄ、ｑ軸電流値Ｉｑ、電気角θｅ、及び推定トルク値Ｔｄｅｔが対応付けられたテーブルを用いて演算される。
【0023】
電圧位相制御部４３は、減算部４２により演算されるトルク指令値Ｔｒｅｆと推定トルク値Ｔｄｅｔとのトルク差分値ΔＴを小さくするように電圧位相角指令値φｉを調整する。電圧位相角指令値φｉの調整は、例えば、トルク差分値ΔＴが小さくなるようにフィードバック制御することで演算できる。そのため、推定トルク値Ｔｄｅｔをトルク指令値Ｔｒｅｆと一致させることが可能である。
【0024】
矩形波制御信号生成部４４は、電圧位相制御部４３から出力される電圧位相角指令値φｉに対応するカウント値から目標カウント値後のタイミングにおいて、矩形波制御信号Ｓ２を立ち上げる、もしくは立ち下げる。具体的には、矩形波制御信号Ｓ２は、電圧位相角指令値φｉに対応するカウント値から目標カウント値後に同一周期で「Ｖｂｃ／２」と「－Ｖｂｃ／２」とを交互に変化する矩形波状の制御信号である。すなわち、矩形波制御部４０は、トルク指令値Ｔｒｅｆとモータ６０の推定トルク値Ｔｄｅｔとのトルク差分値ΔＴに基づいてスイッチング素子Ｑ１～Ｑ６を矩形波制御するための矩形波制御信号Ｓ２を生成する。
【0025】
ＰＷＭ制御部３０についてより詳しく説明する。
ＰＷＭ制御部３０は、推定トルク演算部３１と、減算部３２と、電圧ベクトル絶対値演算部３３と、角度演算部としてのＰＩ制御部３４と、指令値演算部３５と、電圧指令値決定部３６と、ＰＷＭ制御信号生成部３７とを備えている。
ＰＷＭ制御部３０は、推定トルク演算部３１と、減算部３２と、電圧ベクトル絶対値演算部３３と、角度演算部としてのＰＩ制御部３４と、指令値演算部３５と、電圧指令値決定部３６と、ＰＷＭ制御信号生成部３７とを備えている。
【0026】
推定トルク演算部３１は、上記した矩形波制御部４０における推定トルク演算部４１と同一の構成を有している。
電圧ベクトル絶対値演算部３３は、トルク指令値Ｔｒｅｆと電圧ベクトルＢｖの絶対値Ｖｄｑとを対応付けたテーブルを記憶している。電圧ベクトル絶対値演算部３３は、当該テーブルに基づいて入力されるトルク指令値Ｔｒｅｆに対応する電圧ベクトルＢｖの絶対値Ｖｄｑを演算し出力する。ここで、電圧ベクトルＢｖの絶対値Ｖｄｑとは、トルク指令値Ｔｒｅｆに応じてモータ６０をＰＷＭ制御するときにスイッチング素子Ｑ１～Ｑ６に印加されるべき電圧の大きさを示している。なお、トルク指令値Ｔｒｅｆと電圧ベクトルＢｖの絶対値Ｖｄｑとの相関は、予め実験的にモータ６０を駆動させたときにトルク指令値Ｔｒｅｆに対する電圧ベクトルＢｖの絶対値Ｖｄｑの値を確認した上でテーブルにまとめられる。詳しくは、モータ６０が適用されるユニット（例えば、車両）が置かれる環境、すなわち、あらゆる外的要因が作用する環境下において、トルク指令値Ｔｒｅｆに応じてモータ６０を実験的に駆動させることで電圧ベクトルＢｖの絶対値Ｖｄｑを確認している。よって、電圧ベクトル絶対値演算部３３に記憶されているトルク指令値Ｔｒｅｆに対する電圧ベクトルＢｖの絶対値Ｖｄｑは、モータ６０に加わる外的要因も考慮した上で決定されている。そのため、ＰＷＭ制御信号Ｓ１に基づいてスイッチング素子Ｑ１～Ｑ６をＰＷＭ制御するときにモータ６０に外的要因が作用したとしてもスイッチング素子Ｑ１～Ｑ６のスイッチング動作を円滑に実施することができる。
電圧ベクトル絶対値演算部３３は、トルク指令値Ｔｒｅｆと電圧ベクトルＢｖの絶対値Ｖｄｑとを対応付けたテーブルを記憶している。電圧ベクトル絶対値演算部３３は、当該テーブルに基づいて入力されるトルク指令値Ｔｒｅｆに対応する電圧ベクトルＢｖの絶対値Ｖｄｑを演算し出力する。ここで、電圧ベクトルＢｖの絶対値Ｖｄｑとは、トルク指令値Ｔｒｅｆに応じてモータ６０をＰＷＭ制御するときにスイッチング素子Ｑ１～Ｑ６に印加されるべき電圧の大きさを示している。なお、トルク指令値Ｔｒｅｆと電圧ベクトルＢｖの絶対値Ｖｄｑとの相関は、予め実験的にモータ６０を駆動させたときにトルク指令値Ｔｒｅｆに対する電圧ベクトルＢｖの絶対値Ｖｄｑの値を確認した上でテーブルにまとめられる。詳しくは、モータ６０が適用されるユニット（例えば、車両）が置かれる環境、すなわち、あらゆる外的要因が作用する環境下において、トルク指令値Ｔｒｅｆに応じてモータ６０を実験的に駆動させることで電圧ベクトルＢｖの絶対値Ｖｄｑを確認している。よって、電圧ベクトル絶対値演算部３３に記憶されているトルク指令値Ｔｒｅｆに対する電圧ベクトルＢｖの絶対値Ｖｄｑは、モータ６０に加わる外的要因も考慮した上で決定されている。そのため、ＰＷＭ制御信号Ｓ１に基づいてスイッチング素子Ｑ１～Ｑ６をＰＷＭ制御するときにモータ６０に外的要因が作用したとしてもスイッチング素子Ｑ１～Ｑ６のスイッチング動作を円滑に実施することができる。
【0027】
減算部３２は、トルク指令値Ｔｒｅｆとモータ６０の推定トルク値Ｔｄｅｔとのトルク差分値ΔＴを演算して出力する。
ＰＩ制御部３４は、減算部３２により出力されたトルク差分値ΔＴに基づいて電圧ベクトルとｑ軸とのなす角度θを演算する。具体的には、ＰＩ制御部３４は、減算部３２により演算されるトルク指令値Ｔｒｅｆと推定トルク値Ｔｄｅｔとのトルク差分値ΔＴを小さくするようにフィードバック制御することによりｄｑ座標における電圧ベクトルとｑ軸とのなす角度θを演算する。
ＰＩ制御部３４は、減算部３２により出力されたトルク差分値ΔＴに基づいて電圧ベクトルとｑ軸とのなす角度θを演算する。具体的には、ＰＩ制御部３４は、減算部３２により演算されるトルク指令値Ｔｒｅｆと推定トルク値Ｔｄｅｔとのトルク差分値ΔＴを小さくするようにフィードバック制御することによりｄｑ座標における電圧ベクトルとｑ軸とのなす角度θを演算する。
【0028】
図２に示すように、２極に着磁されている永久磁石６６は、モータ６０のロータに採用されている。ｄｑ座標におけるｄ軸は、永久磁石６６の磁化方向に沿った基準線である。ｑ軸は、永久磁石６６の磁化方向に直交する方向（ｄ軸に直交する方向）に延びる基準線である。上記した角度θとは、本図に示されるように電圧ベクトルとｑ軸とのなす角度を示している。
【0029】
図１に示すように、一般的に、推定トルク値Ｔｄｅｔが大きくなると角度θが大きくなることが知られている。すなわち、推定トルク値Ｔｄｅｔと角度θとには相関がある。よって、ＰＩ制御部３４においてトルク差分値ΔＴを小さくするようにＰＩ制御を実施すると、それに対応した角度θが演算される。
【0030】
指令値演算部３５は、電圧ベクトル絶対値演算部３３により出力された電圧ベクトルＢｖの絶対値Ｖｄｑ、及びＰＩ制御部３４により演算された角度θが入力される。指令値演算部３５は、電圧ベクトルＢｖの絶対値Ｖｄｑと角度θに基づいてｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊を演算する。
【0031】
図２に示すように、詳しくは、電圧ベクトルＢｖの絶対値Ｖｄｑを角度θによってｄ軸成分であるｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊及びｑ軸成分であるｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊に分解する。ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊は、次式で求められる。
【0032】
Ｖｄ＊＝Ｖｄｑ（Ｓｉｎθ）
Ｖｑ＊＝Ｖｄｑ（Ｃｏｓθ）
図１に示すように、電圧指令値決定部３６には、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊、ｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊、及び電気角θｅが入力される。電圧指令値決定部３６は、電気角θｅに基づいてｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊をモータ６０の各相に出力される電圧値の目標値である三相電圧指令値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを演算する。
Ｖｑ＊＝Ｖｄｑ（Ｃｏｓθ）
図１に示すように、電圧指令値決定部３６には、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊、ｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊、及び電気角θｅが入力される。電圧指令値決定部３６は、電気角θｅに基づいてｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊をモータ６０の各相に出力される電圧値の目標値である三相電圧指令値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを演算する。
【0033】
ＰＷＭ制御信号生成部３７は、ＰＷＭ制御により基準となる三角波と三相電圧指令値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗとの比較結果に基づいてインバータ回路１０の各スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６を動作させるためのＰＷＭ制御信号Ｓ１を生成し、出力する。
【0034】
本実施形態では以下の作用及び効果を得ることができる。
本実施形態では、ＰＷＭ制御部３０において、予め記憶したトルク指令値Ｔｒｅｆと電圧ベクトルＢｖの絶対値Ｖｄｑとを対応付けたテーブルに基づいて、トルク指令値Ｔｒｅｆから電圧ベクトルＢｖの絶対値Ｖｄｑが演算され、トルク指令値Ｔｒｅｆとモータ６０の推定トルク値とＴｄｅｔのトルク差分値ΔＴに基づいて電圧ベクトルとｑ軸とのなす角度θが演算され、電圧ベクトルＢｖの絶対値Ｖｄｑ及び角度θによってｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊が演算される。そして、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊からモータ６０の三相電圧指令値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗが演算され、三相電圧指令値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに基づきＰＷＭ制御信号Ｓ１が生成される。
本実施形態では、ＰＷＭ制御部３０において、予め記憶したトルク指令値Ｔｒｅｆと電圧ベクトルＢｖの絶対値Ｖｄｑとを対応付けたテーブルに基づいて、トルク指令値Ｔｒｅｆから電圧ベクトルＢｖの絶対値Ｖｄｑが演算され、トルク指令値Ｔｒｅｆとモータ６０の推定トルク値とＴｄｅｔのトルク差分値ΔＴに基づいて電圧ベクトルとｑ軸とのなす角度θが演算され、電圧ベクトルＢｖの絶対値Ｖｄｑ及び角度θによってｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊が演算される。そして、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊からモータ６０の三相電圧指令値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗが演算され、三相電圧指令値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに基づきＰＷＭ制御信号Ｓ１が生成される。
【0035】
また、矩形波制御部４０において、トルク指令値Ｔｒｅｆとモータ６０の推定トルク値Ｔｄｅｔとのトルク差分値ΔＴに基づいてスイッチング素子Ｑ１～Ｑ６が矩形波制御される。
【0036】
よって、ＰＷＭ制御から矩形波制御に切り替える際において、ＰＷＭ制御部３０及び矩形波制御部４０は、いずれもトルク指令値Ｔｒｅｆとモータ６０の推定トルク値Ｔｄｅｔとのトルク差分値ΔＴに基づいてスイッチング素子Ｑ１～Ｑ６を制御している。したがって、ＰＷＭ制御から矩形波制御に移行したときのトルク応答性を向上させることができる。
【0037】
なお、本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
〇 推定トルク値Ｔｄｅｔは、ｄ軸電流値Ｉｄ、ｑ軸電流値Ｉｑ、電気角θｅ、及び推定トルク値Ｔｄｅｔが対応付けられたテーブルを用いて演算されていたが、これに限らいない。例えば、推定トルク値Ｔｄｅｔは、モータ６０の極対数、誘起電圧定数、ｄ軸及びｑ軸のインダクタンス等を考慮した数式を用いて演算するようにしてもよい。
〇 推定トルク値Ｔｄｅｔは、ｄ軸電流値Ｉｄ、ｑ軸電流値Ｉｑ、電気角θｅ、及び推定トルク値Ｔｄｅｔが対応付けられたテーブルを用いて演算されていたが、これに限らいない。例えば、推定トルク値Ｔｄｅｔは、モータ６０の極対数、誘起電圧定数、ｄ軸及びｑ軸のインダクタンス等を考慮した数式を用いて演算するようにしてもよい。
【0038】
〇 ＰＩ制御部３４は、一般的に公知であるＰＩＤ制御を実施するＰＩＤ制御部としてもよい。
〇 インバータ制御装置２０は、推定トルク演算部３１，４１のいずれか一方を有する構成であればよい。
〇 インバータ制御装置２０は、推定トルク演算部３１，４１のいずれか一方を有する構成であればよい。
【0039】
例えば、図３に示すように、推定トルク演算部４１が採用され、推定トルク演算部３１が割愛された構成としてもよい。この場合、推定トルク演算部４１において演算されたトルク差分値ΔＴをＰＷＭ制御部３０の減算部３２に出力するように変更する。なお、推定トルク演算部３１が採用され、推定トルク演算部４１が割愛された構成を採用してもよい。
【0040】
〇 図４に示すように、推定トルク値Ｔｄｅｔは、実トルク値Ｔとしてもよい。そのため、モータ６０に対してトルク検出部６７を設けることが好ましい。この場合、本実施形態の推定トルク演算部３１，４１を割愛してもよい。なお、実トルク値Ｔは、モータ６０の回転力を示すトルク値の一例である。
【0041】
〇 座標変換部２１は、ＰＷＭ制御部３０又は矩形波制御部４０に含まれるように構成されていてもよい。
〇 座標変換部２１は、インバータ制御装置２０の外部で演算されてからインバータ制御装置２０のＰＷＭ制御部３０及び矩形波制御部４０に入力されるようにしてもよい。
〇 座標変換部２１は、インバータ制御装置２０の外部で演算されてからインバータ制御装置２０のＰＷＭ制御部３０及び矩形波制御部４０に入力されるようにしてもよい。
【0042】
〇 本実施形態では、モータ６０のＶ相の電流値Ｉｖを電流センサ６２により検出していたが、例えば座標変換部２１により電流値Ｉｕ，Ｉｗから電流値Ｉｖを演算するように変更してもよい。
【0043】
〇 モータ６０の適用先は、車両に限らない。モータ６０の適用先は、適宜変更してもよい。
【符号の説明】
【0044】
１０…インバータ回路、２０…インバータ制御装置、３０…ＰＷＭ制御部、３３…電圧ベクトル絶対値演算部、３４…ＰＩ制御部、３５…指令値演算部、３６…電圧指令値演算部、３７…ＰＷＭ制御信号生成部、４０…矩形波制御部、５０…切替制御部、６０…モータ、Ｔｒｅｆ…トルク指令値、Ｔｄｅｔ…推定トルク値、Ｔ…実トルク値、ΔＴ…トルク差分値、Ｓ…制御信号、Ｓ１…ＰＷＭ制御信号、Ｓ２…矩形波制御信号、θ…電圧ベクトルとｑ軸とのなす角度、Ｂｖ…電圧ベクトル、Ｖｄｑ…電圧ベクトルの絶対値、Ｖｄ＊…ｄ軸電圧指令値、Ｖｑ＊…ｑ軸電圧指令値、Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ…三相電圧指令値、Ｑ１～Ｑ６…スイッチング素子。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
