特許 7572879 インバータの制御装置、プログラム、及びインバータの制御方法

(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】2024-10-16

(45)【発行日】2024-10-24

(54)【発明の名称】インバータの制御装置、プログラム、及びインバータの制御方法

(51)【国際特許分類】

   H02P 27/08 20060101AFI20241017BHJP

   H02M 7/48 20070101ALI20241017BHJP

【ＦＩ】

H02P27/08

H02M7/48 E

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2021033511

(22)【出願日】2021-03-03

(65)【公開番号】P2022134403

(43)【公開日】2022-09-15

【審査請求日】2023-11-09

(73)【特許権者】

【識別番号】000004695

【氏名又は名称】株式会社ＳＯＫＥＮ

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(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

(72)【発明者】

【氏名】高橋 芳光

(72)【発明者】

【氏名】山田 哲也

(72)【発明者】

【氏名】窪田 優

【審査官】島倉 理

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－０３４３３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０８０３８１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｐ ２７／０８

Ｈ０２Ｍ ７／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

多相の回転電機（１０）と、
前記回転電機を構成する各相の巻線（１１Ｕ，１１Ｖ，１１Ｗ）に電気的に接続されたインバータ（２０）と、を備えるシステムに適用されるインバータの制御装置（５０）において、
各相における前記巻線に印加する交流の電圧指令値を設定する設定部と、
設定された前記電圧指令値に基づいて、前記インバータを構成する各相におけるスイッチをオンオフするスイッチング制御を行う制御部と、を備え、
前記設定部は、
各相における前記巻線に流れる電流を指令電流に制御するための操作量として、前記電圧指令値を設定し、
前記スイッチの駆動状態の切り替えに伴って発生する２相分のサージ電圧の重畳値を低減すべく、前記指令電流の電流位相を変更することにより、前記スイッチング制御に用いられる前記電圧指令値に対する前記巻線に流れる電流の位相差を変更する変更処理を行うインバータの制御装置。

【請求項2】

前記スイッチは、ダイオードが逆並列接続された上，下アームのスイッチ（ＳＵＨ，ＳＶＨ，ＳＷＨ，ＳＵＬ，ＳＶＬ，ＳＷＬ）であり、
前記設定部は、前記変更処理として、前記スイッチのオン状態への切り替えに伴って発生する２相分のサージ電圧の重畳値が低減されるように、前記位相差を変更する処理を行う請求項１に記載のインバータの制御装置。

【請求項3】

前記設定部は、前記変更処理として、前記位相差が特定位相範囲から外れるように変更する処理を行う請求項２に記載のインバータの制御装置。

【請求項4】

前記設定部は、前記変更処理として、前記特定位相範囲の上限値及び下限値のうち、前記位相差の変化量が小さい方に前記位相差を変更する処理を行う請求項３に記載のインバータの制御装置。

【請求項5】

前記回転電機の出力トルクは、前記位相差が前記特定位相範囲の上限値以上となる場合に最大となる請求項３又は４に記載のインバータの制御装置。

【請求項6】

前記回転電機及び前記インバータは３相のものであり、
前記特定位相範囲の上限値は３０°であり、
前記特定位相範囲の下限値は０°よりも大きい請求項３～５のいずれか一項に記載のインバータの制御装置。

【請求項7】

前記巻線の温度又は該温度と相関する温度を取得する温度取得部を備え、
前記設定部は、前記温度取得部により取得された温度が温度閾値以上であることを条件として、前記変更処理を行う請求項１～６のいずれか一項に記載のインバータの制御装置。

【請求項8】

前記回転電機の周囲の気圧又は高度を取得する気圧情報取得部を備え、
前記設定部は、前記気圧情報取得部により取得された値に基づいて、前記変更処理を行うか否かを判定する請求項１～７のいずれか一項に記載のインバータの制御装置。

【請求項9】

前記回転電機の周囲の湿度を取得する湿度取得部を備え、
前記設定部は、前記湿度取得部により取得された湿度が湿度閾値以上であることを条件として、前記変更処理を行う請求項１～８のいずれか一項に記載のインバータの制御装置。

【請求項10】

前記制御部は、前記電圧指令値とキャリア信号との大小比較に基づいて、前記スイッチング制御を行う請求項１～９のいずれか一項に記載のインバータの制御装置。

【請求項11】

前記回転電機及び前記インバータの相数をｍとし、前記電圧指令値の周波数をｆｅとし、ｎを正の整数とする場合、前記制御部は、前記キャリア信号の周波数を「ｍ×ｎ×ｆｅ」に設定する請求項１０に記載のインバータの制御装置。

【請求項12】

多相の回転電機（１０）と、
前記回転電機を構成する各相の巻線（１１Ｕ，１１Ｖ，１１Ｗ）に電気的に接続されたインバータ（２０）と、を備えるシステムに適用されるプログラムにおいて、
コンピュータ（５０）に、
各相における前記巻線に印加する交流の電圧指令値を設定する設定処理と、
設定された前記電圧指令値に基づいて、前記インバータを構成する各相におけるスイッチをオンオフするスイッチング制御を行う制御処理と、を含む処理を実行させ、
前記設定処理では、
各相における前記巻線に流れる電流を指令電流に制御するための操作量として、前記電圧指令値を設定し、
前記スイッチの駆動状態の切り替えに伴って発生する２相分のサージ電圧の重畳値を低減すべく、前記指令電流の電流位相を変更することにより、前記スイッチング制御に用いられる前記電圧指令値に対する前記巻線に流れる電流の位相差を変更する変更処理を行うプログラム。

【請求項13】

多相の回転電機（１０）と、
前記回転電機を構成する各相の巻線（１１Ｕ，１１Ｖ，１１Ｗ）に電気的に接続されたインバータ（２０）と、を備えるシステムに適用されるインバータの制御方法において、
各相における前記巻線に印加する交流の電圧指令値を設定する設定ステップと、
設定された前記電圧指令値に基づいて、前記インバータを構成する各相におけるスイッチをオンオフするスイッチング制御を行う制御ステップと、を含み、
前記設定ステップでは、
各相における前記巻線に流れる電流を指令電流に制御するための操作量として、前記電圧指令値を設定し、
前記スイッチの駆動状態の切り替えに伴って発生する２相分のサージ電圧の重畳値を低減すべく、前記指令電流の電流位相を変更することにより、前記スイッチング制御に用いられる前記電圧指令値に対する前記巻線に流れる電流の位相差を変更する変更処理を行うインバータの制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、多相の回転電機と、回転電機を構成する巻線に電気的に接続されたインバータと、を備えるシステムに適用されるインバータの制御装置、プログラム、及びインバータの制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

この種の制御装置は、インバータにおける各相のスイッチをオンオフするスイッチング制御を行うことにより、巻線に電流を流し、回転電機の駆動制御を行う。ここで、スイッチの切り替えに伴うサージ電圧が発生する。各相におけるスイッチの駆動状態の切り替えに伴って発生するサージ電圧が重畳することにより、巻線及びスイッチに高電圧が印加され得る。その結果、回転電機やインバータ等、システムの信頼性が低下する可能性がある。

【0003】

特許文献１には、各相のスイッチのスイッチング間隔が過度に短くなることを回避する制御装置が記載されている。これにより、各相におけるスイッチの駆動状態の切り替えに伴って発生するサージ電圧が重畳することを回避し、巻線に印加される電圧を抑制している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特許第５６９４０４６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

巻線に印加される電圧を抑制する制御が追加されることにより、制御装置の処理が複雑化し得る。例えば、特許文献１では、各相におけるスイッチのスイッチング間隔が過度に短くなる場合、スイッチング間隔を長くするように制御パラメータの補正処理が行われる。回転電機の駆動制御に加えて、制御パラメータの補正処理が行われる場合、制御装置の処理が複雑化することが懸念される。

【0006】

本発明は、簡素な制御によりシステムの信頼性を高めることができるインバータの制御装置、プログラム、及びインバータの制御方法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】

【0007】

本発明は、多相の回転電機と、前記回転電機を構成する各相の巻線に電気的に接続されたインバータと、を備えるシステムに適用されるインバータの制御装置において、各相における前記巻線に印加する交流の電圧指令値を設定する設定部と、設定された前記電圧指令値に基づいて、前記インバータを構成する各相におけるスイッチをオンオフするスイッチング制御を行う制御部と、を備え、前記設定部は、前記スイッチの駆動状態の切り替えに伴って発生する２相分のサージ電圧の重畳値が低減されるように、前記スイッチング制御に用いられる前記電圧指令値に対する前記巻線に流れる電流の位相差を変更する変更処理を行う。

【0008】

本発明では、設定された電圧指令値に基づいて、各相におけるスイッチをオンオフするスイッチング制御が行われる。これにより、各相の巻線に電流が流れる。本願発明者は、電圧指令値に対する巻線に流れる電流の位相差が変更されることにより、スイッチの駆動状態の切り替えに伴って発生する２相分のサージ電圧の重畳値が低減されることに着目した。

【0009】

そこで、本発明では、２相分のサージ電圧の重畳値が低減されるように、電圧指令値に対する巻線に流れる電流の位相差を変更する変更処理が行われる。変更処理は、位相差を変更するという簡素な処理である。これにより、２相分のサージ電圧の重畳値を低減することができる。その結果、簡素な制御によりシステムの信頼性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】第１実施形態に係るシステムの構成図。

【図2】マイコンの処理を示すブロック図。

【図3】トルク制御におけるｄｑ座標系のベクトル図。

【図4】最小電流最大トルク制御が行われる場合のトルク制御ラインを示す図。

【図5】相電流の大きさと、サージ電圧の大きさとの関係を示す図。

【図6】オフサージ電圧が発生する場合の電流経路の一例を示す図。

【図7】オフサージ電圧が発生する場合の電圧波形の一例を示す図。

【図8】オンサージ電圧が発生する場合の電流経路の一例を示す図。

【図9】オンサージ電圧が発生する場合の電圧波形の一例を示す図。

【図10】回転電機内で発生する電圧の推移の一例を示す図。

【図11】各規格化指令電圧の交差タイミングでの各相電流を示す図。

【図12】各規格化指令電圧の交差タイミングでの各相電流を示す図。

【図13】最小電流最大トルク制御が行われる場合のトルク制御ラインを示す図。

【図14】各規格化指令電圧の交差タイミングでの各相電流を示す図。

【図15】各規格化指令電圧の交差タイミングでの各相電流を示す図。

【図16】各規格化指令電圧の交差タイミングでの各相電流を示す図。

【図17】変更処理が行われる場合のトルク制御ラインを示す図。

【図18】トルク制御ライン上の点Ａでの各波形を示す図。

【図19】変更処理の手順を示す図。

【図20】第１実施形態の変形例に係る変更処理が行われる場合のトルク制御ラインを示す図。

【図21】各規格化指令電圧の波形と、キャリア信号の波形との関係の一例を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0011】

＜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。

【0012】

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。本実施形態において、回転電機１０は、ブラシレスの同期機であり、例えば永久磁石同期機である。回転電機１０は、電機子巻線であるＵ，Ｖ，Ｗ相巻線１１Ｕ，１１Ｖ，１１Ｗを備えている。

【0013】

回転電機１０は、インバータ２０を介して直流電源としてのバッテリ３０に接続されている。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、インバータ２０のＵ相端子２１Ｕ、Ｕ相導電部材２２Ｕ、及び回転電機１０のＵ相端子１２Ｕを介して、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、インバータ２０のＶ相端子２１Ｖ、Ｖ相導電部材２２Ｖ、及び回転電機１０のＶ相端子１２Ｖを介して、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、インバータ２０のＷ相端子２１Ｗ、Ｗ相導電部材２２Ｗ、及び回転電機１０のＷ相端子１２Ｗを介して、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。

【0014】

本実施形態において、Ｕ，Ｖ，Ｗ相巻線１１Ｕ，１１Ｖ，１１Ｗは、電気角で互いに１２０°ずれている。なお、各相の導電部材２２Ｕ，２２Ｖ，２２Ｗは、例えば、ケーブル又はバスバーである。

【0015】

本実施形態では、各スイッチＳＵＨ，ＳＵＬ，ＳＶＨ，ＳＶＬ，ＳＷＨ，ＳＷＬとして、電圧制御形の半導体スイッチング素子が用いられており、より具体的にはＮチャネルＭＯＳＦＥＴが用いられている。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。

【0016】

インバータ２０は、バッテリ３０から供給されるインバータ２０の入力電圧を平滑化するコンデンサ２３を備えている。コンデンサ２３の高電位側端子には、バッテリ３０の正極端子が接続され、コンデンサ２３の低電位側端子には、バッテリ３０の負極端子が接続されている。コンデンサ２３の高電位側端子には、上アームスイッチＳＵＨ～ＳＷＨの高電位側端子であるドレインが接続されている。コンデンサ２３の低電位側端子には、下アームスイッチＳＵＬ～ＳＷＬの低電位側端子であるソースが接続されている。なお、コンデンサ２３は、インバータ２０の外部に設けられていてもよい。

【0017】

制御システムは、電圧センサ４０、電流センサ４１、回転角センサ４２、温度センサ４３、気圧センサ４４及び湿度センサ４５を備えている。電圧センサ４０は、コンデンサ２３の端子電圧である電源電圧を検出する。回転角センサ４２は、例えばレゾルバ又はホール素子で構成され、回転電機１０を構成するロータの電気角を検出する。

【0018】

電流センサ４１は、回転電機１０に流れる各相電流のうち、少なくとも２相分の電流を検出する。各相電流の符号は、各相において、上，下アームスイッチの接続点から巻線の第１端へと流れる方向を正とし、巻線の第１端から上，下アームスイッチの接続点へと流れる方向を負とする。

【0019】

温度センサ４３は、回転電機１０及びインバータ２０の温度を検出する。回転電機１０の温度は、例えば、巻線１１Ｕ～１１Ｗの温度である。また、インバータ２０の温度は、例えば、各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬの温度である。

【0020】

気圧センサ４４は、回転電機１０及びインバータ２０の設置環境における大気圧を検出する。湿度センサ４５は、回転電機１０及びインバータ２０の設置環境における湿度を検出する。各センサ４０～４５の検出値は、制御システムに備えられるマイコン５０に入力される。

【0021】

マイコン５０は、「制御装置」として機能し、回転電機１０の制御量を指令値にフィードバック制御するべく、インバータ２０を構成する各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬのスイッチング制御を行う。本実施形態において、制御量はトルクであり、指令値は図示しない上位制御装置から出力されるトルク指令値Ｔｒｑ＊である。マイコン５０は、各相において、上，下アームスイッチを交互にオンオフするべく、上，下アームスイッチに対応する駆動信号を、上，下アームスイッチに対して個別に設けられた駆動回路Ｄｒに出力する。駆動信号は、オン指令又はオフ指令のいずれかをとる。

【0022】

続いて、図２を用いて、マイコン５０によって実行される回転電機１０のトルク制御について説明する。本実施形態では、トルク制御として、電流フィードバック制御を行う。

【0023】

２相変換部５１は、電流センサ４１の検出値と、回転角センサ４２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各相電流Ｉｕｒ，Ｉｖｒ，Ｉｗｒを、２相回転座標系（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。

【0024】

指令電流設定部５２は、トルク指令値Ｔｒｑ＊に基づいて、ｄ，ｑ軸指令電流Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を設定する。本実施形態において、ｄ，ｑ軸指令電流Ｉｄ＊，Ｉｑ＊は、最小電流最大トルク制御（ＭＴＰＡ）により設定される。

【0025】

ここで、最小電流最大トルク制御について補足的に説明する。図３は、トルク制御におけるｄｑ座標系のベクトル図である。Ｉａは電流ベクトルを示し、φ０は鎖交磁束ベクトルを示し、Ｖａは電圧ベクトルを示す。電流ベクトルＩａは、ｄ軸電流Ｉｄと、ｑ軸電流Ｉｑとからなるものである。鎖交磁束ベクトルφ０は、回転電機１０が有する永久磁石の磁石磁束φａと、ｄ軸電機子反作用磁束Ｌｄ・ｉｄと、ｑ軸電機子反作用磁束Ｌｑ・ｉｑとを足し合わせたものである。電圧ベクトルＶａは、磁石磁束φａ及びｄ，ｑ軸電機子反作用磁束Ｌｄ・ｉｄ，Ｌｑ・ｉｑによる誘起電圧ｖ０と、電機子巻線抵抗による電圧降下Ｒａ・Ｉａとを足し合わせたものである。

【0026】

電流ベクトルＩａは、電流ベクトルＩａの大きさ｜Ｉａ｜と、電流位相βとによっても表すことができる。電流位相βは、電流ベクトルＩａとｑ軸とのなす角度である。電流位相βの符号は、ｑ軸から反時計回りに回る向きを正とする。電圧ベクトルＶａは、電圧ベクトルＶａの大きさ｜Ｖａ｜と、電圧位相とによっても表すことができる。電圧位相は、電圧ベクトルＶａとｑ軸とのなす角度である。

【0027】

最小電流最大トルク制御では、電流ベクトルＩａの大きさ｜Ｉａ｜を同じとした場合、回転電機１０の出力トルクが最大となるように電流位相βが制御される。図４に、最小電流最大トルク制御が行われた場合のトルク制御ラインを示す。最小電流最大トルク制御では、回転電機１０の出力トルクが大きいほど、電流位相βも大きくなる。なお、図４において、回転電機１０の回転速度は実線→破線→一点鎖線の順に増大する。

【0028】

先の図２の説明に戻り、指令電流設定部５２は、トルク指令値Ｔｒｑ＊に基づいて、電流ベクトルＩａの大きさ｜Ｉａ｜を設定するとともに、設定した｜Ｉａ｜に対して回転電機１０の出力トルクが最大となるように、電流位相βを設定する。

【0029】

ｄ軸偏差算出部５３は、ｄ軸指令電流Ｉｄ＊からｄ軸電流Ｉｄｒを減算した値として、ｄ軸電流偏差ΔＩｄを算出する。ｑ軸偏差算出部５４は、ｑ軸指令電流Ｉｑ＊からｑ軸電流Ｉｑｒを減算した値として、ｑ軸電流偏差ΔＩｑを算出する。

【0030】

ｄ軸指令電圧算出部５５は、ｄ軸電流偏差ΔＩｄに基づいて、ｄ軸電流Ｉｄｒをｄ軸指令電流Ｉｄ＊にフィードバック制御するための操作量として、ｄ軸指令電圧Ｖｄ＊を算出する。ｑ軸指令電圧算出部５６は、ｑ軸電流偏差ΔＩｑに基づいて、ｑ軸電流Ｉｑｒをｑ軸指令電流Ｉｑ＊にフィードバック制御するための操作量として、ｑ軸指令電圧Ｖｑ＊を算出する。なお、ｄ軸指令電圧算出部５５及びｑ軸指令電圧算出部５６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とすればよい。

【0031】

３相変換部５７は、ｄ，ｑ軸指令電圧Ｖｄ＊，Ｖｑ＊及び電気角θｅに基づいて、２相回転座標系におけるｄ，ｑ軸指令電圧Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を、３相固定座標系におけるＵ，Ｖ，Ｗ相指令電圧ＶＵ＊，ＶＶ＊，ＶＷ＊に変換する。本実施形態において、Ｕ，Ｖ，Ｗ相指令電圧ＶＵ＊，ＶＶ＊，ＶＷ＊は、電気角で位相が１２０°ずつずれた正弦波状の波形となる。

【0032】

信号生成部５８は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相指令電圧ＶＵ＊，ＶＶ＊，ＶＷ＊及び電圧センサ４０により検出された電源電圧（以下、電源電圧検出値Ｖｄｃ）に基づいて、各駆動信号ＧＵＨ，ＧＶＨ，ＧＷＨ，ＧＵＬ，ＧＶＬ，ＧＷＬを生成する。

【0033】

詳しくは、信号生成部５８は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相指令電圧ＶＵ＊，ＶＶ＊，ＶＷ＊を電源電圧検出値Ｖｄｃの１／２で除算することにより、Ｕ，Ｖ，Ｗ相規格化指令電圧ＶＵＳ，ＶＶＳ，ＶＷＳを算出する。信号生成部５８は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相規格化指令電圧ＶＵＳ，ＶＶＳ，ＶＷＳと、これら指令電圧に共通のキャリア信号Ｓｃとの大小比較に基づくＰＷＭ制御により、Ｕ，Ｖ，Ｗ相上，下アーム駆動信号ＧＵＨ，ＧＵＬ，ＧＶＨ，ＧＶＬ，ＧＷＨ，ＧＷＬとを生成する。本実施形態において、キャリア信号Ｓｃは、上昇速度及び下降速度が等しい三角波信号である。

【0034】

信号生成部５８は、生成したＵ相上，下アーム駆動信号ＧＵＨ，ＧＵＬを、Ｕ相上，下アームスイッチＳＵＨ，ＳＵＬの駆動回路Ｄｒに出力する。信号生成部５８は、生成したＶ相上，下アーム駆動信号ＧＶＨ，ＧＶＬを、Ｖ相上，下アームスイッチＳＶＨ，ＳＶＬの駆動回路Ｄｒに出力する。信号生成部５８は、生成したＷ相上，下アーム駆動信号ＧＷＨ，ＧＷＬを、Ｗ相上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬの駆動回路Ｄｒに出力する。なお、本実施形態において、マイコン５０の制御周期は、キャリア信号Ｓｃの周期よりも十分に短い。

【0035】

本実施形態において、２相変換部５１、指令電流設定部５２、ｄ，ｑ軸偏差算出部５３，５４、ｄ，ｑ軸指令電圧算出部５５，５６、３相変換部５７及び信号生成部５８が「設定部」に相当し、信号生成部５８が「制御部」に相当し、Ｕ，Ｖ，Ｗ相規格化指令電圧ＶＵＳ，ＶＶＳ，ＶＷＳが「電圧指令値」に相当する。

【0036】

各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬの駆動回路Ｄｒは、信号生成部５８から出力された駆動信号ＧＩＮを取得する。ここで、駆動信号ＧＩＮは、各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬの駆動回路Ｄｒに入力される各駆動信号ＧＵＨ～ＧＷＬを示す。駆動回路Ｄｒは、取得した駆動信号ＧＩＮがオン指令である場合、スイッチのゲートに充電電流を供給する。これにより、スイッチのゲート電圧が閾値電圧Ｖｔｈ以上となり、スイッチがオン状態に切り替えられる。一方、駆動回路Ｄｒは、取得した駆動信号ＧＩＮがオフ指令である場合、スイッチのゲートからソース側へと放電電流を流す。これにより、スイッチのゲート電圧が閾値電圧Ｖｔｈ未満となり、スイッチがオフ状態に切り替えられる。

【0037】

続いて、各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬの切り替えに伴い発生する各相のサージ電圧について説明する。ここでは、スイッチのオフ状態への切り替えに伴い発生するオフサージ電圧ΔＶ１と、スイッチのオン状態への切り替えに伴い発生するオンサージ電圧ΔＶ２とについて説明する。

【0038】

図５に、相電流の大きさと、サージ電圧の大きさΔＶとの関係を示す。図５において、実線はオフサージ電圧ΔＶ１の変化を示し、相電流の大きさが大きいほどオフサージ電圧ΔＶ１は大きくなる。一方、図５において、破線はオンサージ電圧ΔＶ２の変化を示し、相電流の大きさが小さいほどオンサージ電圧ΔＶ２は大きくなる。

【0039】

図６に、オフサージ電圧ΔＶ１が発生する場合の電流経路の一例を示す。図６では、便宜上、各相のうち１相の上アームスイッチＳＨ、１相の下アームスイッチＳＬ及び上，下アームスイッチＳＨ，ＳＬの接続点に接続された１相の巻線１１を示し、残りのスイッチ及び巻線の図示は省略している。

【0040】

上アームスイッチＳＨがオン状態とされる場合、上アームスイッチＳＨを介して巻線１１の相電流Ｉｒの符号が正となる向きに第１電流Ｉ１が流れる。この状態において、上アームスイッチＳＨがオフ状態へと切り替えられると、下アームスイッチＳＬのボディダイオードを介して、巻線１１の相電流Ｉｒの符号が正となる向きに第２電流Ｉ２が流れる。

【0041】

図７に、オフサージ電圧ΔＶ１が発生する場合の電圧波形の一例を示す。図７において、（ａ）は上アームスイッチＳＨの駆動信号ＧＩＮの推移を示し、（ｂ）は下アームスイッチＳＬの端子間電圧Ｖｄｓの推移を示す。図７（ｂ）において、破線は実線よりも相電流の大きさが大きい場合の下アームスイッチＳＬの端子間電圧Ｖｄｓの推移を示す。

【0042】

期間ｔ１では、上アームスイッチＳＨの駆動信号ＧＩＮがオン指令とされる。この場合、上アームスイッチＳＨがオン状態とされるため、第１電流Ｉ１が流れる。期間ｔ２では、上アームスイッチＳＨの駆動信号ＧＩＮがオフ指令とされる。この場合、上アームスイッチＳＨがオフ状態に切り替えられるため、第２電流Ｉ２が流れる。第２電流Ｉ２は時間経過とともに減少するため、第２電流Ｉ２の時間変化に伴いオフサージ電圧ΔＶ１が発生する。

【0043】

図８に、オンサージ電圧ΔＶ２が発生する場合の電流経路の一例を示す。図８では、便宜上、各相のうち１相の上アームスイッチＳＨ、１相の下アームスイッチＳＬ及び上，下アームスイッチＳＨ，ＳＬの接続点に接続された１相の巻線１１を示し、残りのスイッチ及び巻線の図示は省略している。

【0044】

下アームスイッチＳＬがオフ状態とされる場合、上アームスイッチＳＨのボディダイオードを介して、巻線１１の相電流Ｉｒの符号が負となる向きに第３電流Ｉ３が流れる。この状態において、下アームスイッチＳＬがオン状態へと切り替えられることに伴い、上アームスイッチＳＨのボディダイオードの逆回復が完了する間に流れる逆回復電流を含む第４電流Ｉ４が流れる。

【0045】

図９に、オンサージ電圧ΔＶ２が発生する場合の電圧波形の一例を示す。図９において、（ａ）は下アームスイッチＳＬの駆動信号ＧＩＮの推移を示し、（ｂ）は下アームスイッチＳＬの端子間電圧Ｖｄｓの推移を示す。図９（ｂ）において、破線は実線よりも相電流の大きさが小さい場合の下アームスイッチＳＬの端子間電圧Ｖｄｓの推移を示す。

【0046】

期間ｔ３では、下アームスイッチＳＬの駆動信号ＧＩＮがオフ指令とされる。この場合、下アームスイッチＳＬがオフ状態とされるため、第３電流Ｉ３が流れる。期間ｔ４では、下アームスイッチＳＬの駆動信号ＧＩＮがオン指令とされる。この場合、下アームスイッチＳＬがオン状態とされるため、第４電流Ｉ４が流れる。上アームスイッチＳＨのボディダイオードの逆回復電流は、逆回復が完了するとともに減少する。この際、第４電流Ｉ４の変化に伴いオンサージ電圧ΔＶ２が発生する。

【0047】

各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬの切り替えに伴い発生する各相のサージ電圧が重畳した場合、回転電機１０及びインバータ２０に高電圧が印加され得る。その結果、回転電機１０やインバータ２０等、制御システムの信頼性が低下する可能性がある。

【0048】

図１０に、各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬの切り替えに伴う回転電機１０内における電圧の推移の一例を示す。図１０において、ＶＡ，ＶＢは異なる２相のスイッチの切り替えに伴い発生する各相のサージ電圧に起因して、回転電機１０内における巻線で発生する電圧である。また、ＶＣは、各相の電圧ＶＡ，ＶＢが重畳した電圧である。スイッチの切り替えに伴い発生する各相のサージ電圧が重畳することにより、重畳した電圧ＶＣのピーク値が増大する。

【0049】

各規格化指令電圧ＶＵＳ，ＶＶＳ，ＶＷＳのうち２相分の指令電圧の交差タイミング近傍では、異なる２相のスイッチの切り替えが連続する。以下では、各規格化指令電圧ＶＵＳ，ＶＶＳ，ＶＷＳの交差タイミングにおける各相電流について説明する。

【0050】

各規格化指令電圧ＶＵＳ，ＶＶＳ，ＶＷＳの交差タイミングにおける各相電流は、先の図４における電流位相βと電圧位相との位相差γによって変化する。位相差γの符号は、電圧ベクトルＶａから時計回りに回る向きを正とする。本実施形態では、電流フィードバック制御が行われるため、位相差γは電流位相βに応じて定まる。

【0051】

図１１及び図１２に、各規格化指令電圧ＶＵＳ，ＶＶＳ，ＶＷＳの交差タイミングでの各相電流Ｉｕｒ，Ｉｖｒ，Ｉｗｒを示す。図１１及び図１２において、（ａ）は各規格化指令電圧ＶＵＳ，ＶＶＳ，ＶＷＳの波形を示し、（ｂ）は電流センサ４１により検出された各相電流Ｉｕｒ，Ｉｖｒ，Ｉｗｒの波形を示す。図１１における回転電機１０の出力トルクはＴｒｑ１であり、図１２における回転電機１０の出力トルクはＴｒｑ２（＞Ｔｒｑ１）である。

【0052】

各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬのスイッチング制御は、各規格化指令電圧ＶＵＳ，ＶＶＳ，ＶＷＳと、図示しないキャリア信号との比較に基づくパルス幅変調により行われる。ここで、規格化指令電圧とキャリア信号との交差タイミングの近傍において、スイッチの駆動状態が切り替えられることに伴い、サージ電圧が発生する。そのため、２相の規格化指令電圧が重なる交差タイミングの近傍において、２相の規格化指令電圧とキャリア信号とが重なると、異なる相のスイッチの駆動状態が連続して切り替えられる。この際、異なる２相のスイッチで発生するサージ電圧が重畳してしまう。図１１では、交差タイミングの一例をＣＰａで示し、図１２では、交差タイミングの一例をＣＰｂで示している。交差タイミングＣＰａ，ＣＰｂは、Ｖ相規格化指令電圧ＶＶＳとＷ相規格化指令電圧ＶＷＳとの交差タイミングを示すものである。

【0053】

回転電機１０の出力トルクが小さい場合、最小電流最大トルク制御では電流位相βが小さく設定されるため、位相差γは小さくなる。そのため、図１１に示すように、位相差γが０となる場合、Ｖ相規格化指令電圧ＶＶＳとＷ相規格化指令電圧ＶＷＳとの交差タイミングＣＰａにおいて、Ｖ相電流Ｉｖｒの大きさ及びＷ相電流Ｉｗｒの大きさは、異なる２相の相電流が同じ値（交差電流値Ｉｃａ）となる。

【0054】

回転電機１０の出力トルクが大きい場合、最小電流最大トルク制御では電流位相βが大きく設定されるため、位相差γは大きくなる。そのため、例えば、図１２に示すように、Ｖ相規格化指令電圧ＶＶＳとＷ相規格化指令電圧ＶＷＳとの交差タイミングＣＰｂにおいて、Ｖ相電流Ｉｖｒの大きさは交差電流値Ｉｃｂよりも大きい値となり、Ｗ相電流Ｉｗｒの大きさは交差電流値Ｉｃｂよりも小さい値となる。

【0055】

本願発明者は、スイッチの駆動状態の切り替えに伴って発生する２相分のサージ電圧の重畳値が位相差γに応じて変化し、位相差γが変更されることによりサージ電圧の重畳値が低減されることに着目した。そこで、本実施形態では、サージ電圧の重畳値が低減されるように、位相差γが変更される変更処理が行われる構成とした。以下、変更処理について説明する。

【0056】

まず、スイッチの駆動状態の切り替えに伴って発生する２相分のサージ電圧の重畳値と、位相差γとの関係について説明する。

【0057】

図１３に、最小電流最大トルク制御が行われる場合のトルク制御ラインを示す。本実施形態において、位相差γは電流位相βに応じて定まるため、電流位相βの場合と同様に、回転電機１０の出力トルクが大きいほど、位相差γも大きくなる。なお、図１３において、回転電機１０の回転速度は実線→破線→一点鎖線の順に増大する。

【0058】

本実施形態では、スイッチの駆動状態の切り替えに伴って発生する２相分のサージ電圧の重畳値が増大する位相差γの範囲として、特定位相範囲γＰが設定される。本実施形態では、特定位相範囲γＰの上限値γＨは３０°であり、下限値γＬは２５°である。

【0059】

図１４～図１６に、各規格化指令電圧ＶＵＳ，ＶＶＳ，ＶＷＳの波形と、各相電流Ｉｕｒ，Ｉｖｒ，Ｉｗｒの波形とを示す。図１４～図１６において、（ａ）は各規格化指令電圧ＶＵＳ，ＶＶＳ，ＶＷＳ及びキャリア信号Ｓｃの波形を示し、（ｂ）は電流センサ４１により検出された各相電流Ｉｕｒ，Ｉｖｒ，Ｉｗｒの波形を示す。図１４～図１６のそれぞれは、トルク制御ライン上の制御点を変えた場合の推移を示す。詳しくは、図１４は位相差γが特定位相範囲γＰ内の場合を示し、図１５は位相差γが下限値γＬよりも小さい場合を示し、図１６は位相差γが上限値γＨよりも大きい場合を示す。

【0060】

図１４における第１交差タイミングＣＰ１、図１５における第２交差タイミングＣＰ２及び図１６における第３交差タイミングＣＰ３は、Ｖ相規格化指令電圧ＶＶＳとＷ相規格化指令電圧ＶＷＳとの交差タイミングの一例を示すものである。第１～第３交差タイミングＣＰ１～ＣＰ３の近傍では、Ｖ，Ｗ相規格化指令電圧ＶＶＳ，ＶＷＳとキャリア信号Ｓｃとが重なり、Ｖ，Ｗ相上アームスイッチＳＶＨ，ＳＷＨが連続してオフ状態に切り替えられ、Ｖ，Ｗ相下アームスイッチＳＶＬ，ＳＷＬが連続してオン状態に切り替えられる。

【0061】

図１４において、各規格化指令電圧ＶＵＳ，ＶＶＳ，ＶＷＳの交差タイミングにおける異なる２相の相電流のうち、１相の相電流の大きさは、交差電流値Ｉｃ１よりも小さく、０近傍の値である。例えば、Ｖ相規格化指令電圧ＶＶＳとＷ相規格化指令電圧ＶＷＳとの第１交差タイミングＣＰ１では、Ｖ，Ｗ相電流Ｉｖｒ，Ｉｗｒが負となるため、Ｖ，Ｗ相下アームスイッチＳＶＬ，ＳＷＬがオン状態に切り替えられることに伴い、オンサージ電圧ΔＶ２が発生する。ここで、Ｖ相電流Ｉｖｒの大きさが交差電流値Ｉｃ１よりも小さい０近傍の値であるため、Ｖ相におけるオンサージ電圧ΔＶ２が増大する。このため、２相分のオンサージ電圧ΔＶ２の重畳値が増大する。

【0062】

図１５において、各規格化指令電圧ＶＵＳ，ＶＶＳ，ＶＷＳの交差タイミングにおいて、異なる２相の相電流はともに交差電流値Ｉｃ２と同程度の値となる。例えば、Ｖ相規格化指令電圧ＶＶＳとＷ相規格化指令電圧ＶＷＳとの第２交差タイミングＣＰ２では、Ｖ，Ｗ相電流Ｉｖｒ，Ｉｗｒが負となるため、Ｖ，Ｗ相下アームスイッチＳＶＬ，ＳＷＬがオン状態に切り替えられることに伴い、オンサージ電圧ΔＶ２が発生する。ここで、Ｖ，Ｗ相電流Ｉｖｒ，Ｉｗｒの大きさが交差電流値Ｉｃ２と同程度の値となるため、Ｖ，Ｗ相電流Ｉｖｒ，Ｉｗｒの大きさが交差電流値Ｉｃ２よりも小さい場合に比べて、Ｖ，Ｗ相ともにオンサージ電圧ΔＶ２が増大しない。このため、２相分のオンサージ電圧ΔＶ２の重畳値が増大しない。

【0063】

図１６において、各規格化指令電圧ＶＵＳ，ＶＶＳ，ＶＷＳの交差タイミングにおいて、異なる２相の相電流の符号は互いに異なるものとなる。例えば、Ｖ相規格化指令電圧ＶＶＳとＷ相規格化指令電圧ＶＷＳとの第３交差タイミングＣＰ３では、Ｖ相電流Ｉｖｒの符号が正となり、Ｗ相電流Ｉｗｒの符号が負となる。この場合、Ｖ相上アームスイッチＳＶＨがオフ状態に切り替えられることに伴いオフサージ電圧ΔＶ１が発生し、Ｗ相下アームスイッチＳＷＬがオン状態に切り替えられることに伴いオンサージ電圧ΔＶ２が発生する。Ｖ相電流Ｉｖｒの大きさは交差電流値Ｉｃ３よりも小さい０近傍の値であるため、オフサージ電圧ΔＶ１は小さくなる。Ｗ相電流Ｉｗｒの大きさは交差電流値Ｉｃ３よりも大きい値であるため、オンサージ電圧ΔＶ２は小さくなる。このため、Ｖ相上アームスイッチＳＶＨがオフ状態に切り替えられることに伴い発生するオフサージ電圧ΔＶ１と、Ｗ相下アームスイッチＳＷＬがオン状態に切り替えられることに伴い発生するオンサージ電圧ΔＶ２との重畳値が増大しない。

【0064】

図１４～図１６において説明したように、位相差γが特定位相範囲γＰ内である場合、スイッチの駆動状態の切り替えに伴って発生する２相分のサージ電圧の重畳値が増大し得る。そこで、変更処理では、２相分のサージ電圧の重畳値が低減されるように、位相差γが特定位相範囲γＰから外れるように変更される。

【0065】

続いて、図１７に、変更処理が行われる場合のトルク制御ラインを示す。図１７において、実線は変更処理が行われる場合のトルク制御ラインを示し、破線は最小電流最大トルク制御が行われる場合のトルク制御ラインを示す。なお、回転電機１０の回転速度は、ω１→ω２→ω３の順に大きくなる。

【0066】

指令電流設定部５２は、最小電流最大トルク制御を行うことにより、ｄ，ｑ軸指令電流Ｉｄ＊，Ｉｑ＊の電流位相βを設定する。指令電流設定部５２は、設定した電流位相βに基づく位相差γが特定位相範囲γＰから外れている場合、設定した電流位相βをｄ，ｑ軸指令電流Ｉｄ＊，Ｉｑ＊の設定に用いる。一方、指令電流設定部５２は、設定した電流位相βに基づく位相差γが特定位相範囲γＰ内の場合、位相差γを上限値γＨ又は下限値γＬにする変更処理を行う。この場合、上限値γＨ又は下限値γＬに対応した電流位相βがｄ，ｑ軸指令電流Ｉｄ＊，Ｉｑ＊の設定に用いられる。

【0067】

詳しくは、指令電流設定部５２は、位相差γが中間値γｃ以上、かつ、上限値γＨ未満になる場合、位相差γを上限値γＨに変更する。一方、指令電流設定部５２は、位相差γが下限値γＬより大きく、かつ、中間値γｃ未満の場合、位相差γを下限値γＬに変更する。ここで、中間値γｃは、上限値γＨ及び下限値γＬの中央値「（γＨ＋γＬ）／２」である。このため、本実施形態では、位相差γが特定位相範囲γＰ内の場合、上限値γＨ及び下限値γＬのうち位相差γの変化量が少なくなる方に位相差γが変更される。

【0068】

図１８に、先の図１７に示したトルク制御ライン上の点Ａでの各波形を示す。制御点Ａは、変更処理が行われることにより、位相差γが上限値γＨに変更された場合のトルク制御ライン上の制御点である。図１８（ａ），（ｂ）は、先の図１４～１６（ａ），（ｂ）に対応している。制御点Ａでは、先の図１６で説明したように、２相分のサージ電圧の重畳値が増大しない。

【0069】

詳しくは、例えばＶ相規格化指令電圧ＶＶＳとＷ相規格化指令電圧ＶＷＳとの第４交差タイミングＣＰ４では、Ｖ相電流Ｉｖｒの符号が正となり、Ｗ相電流Ｉｗｒの符号が負となる。この場合、Ｖ相上アームスイッチＳＶＨがオフ状態に切り替えられることに伴いオフサージ電圧ΔＶ１が発生し、Ｗ相下アームスイッチＳＷＬがオン状態に切り替えられることに伴いオンサージ電圧ΔＶ２が発生する。Ｖ相電流Ｉｖｒの大きさは交差電流値Ｉｃ４よりも小さい０近傍の値であるため、オフサージ電圧ΔＶ１は小さくなる。Ｗ相電流Ｉｗｒの大きさは交差電流値Ｉｃ４よりも大きい値であるため、オンサージ電圧ΔＶ２は小さくなる。これにより、Ｖ相上アームスイッチＳＶＨがオフ状態に切り替えられることに伴い発生するオフサージ電圧ΔＶ１と、Ｗ相下アームスイッチＳＷＬがオン状態に切り替えられることに伴い発生するオンサージ電圧ΔＶ２との重畳値が増大しない。その結果、最小電流最大トルク制御が行われる場合に比べて、２相分のサージ電圧の重畳値が低減される。

【0070】

一方、変更処理が行われる場合のトルク制御ライン上の制御点Ｂでは、位相差γが、最小電流最大トルク制御が行われる場合のトルク制御ライン上の位相差γから、下限値γＬへと変更される。これにより、先の図１５で説明したように、２相分のサージ電圧の重畳値が増大しない。その結果、最小電流最大トルク制御が行われる場合に比べて、２相分のサージ電圧の重畳値が低減される。

【0071】

変更処理が行われることにより、電流位相βが最小電流最大トルク制御のトルク制御ラインから外れた値に変更され得る。この場合、同じ電流ベクトルＩａの大きさ｜Ｉａ｜に対して、最小電流最大トルク制御が行われる場合に比べて効率が低下することが懸念される。そこで、本実施形態では、効率の低下を抑制するべく、ｄ，ｑ軸指令電流Ｉｄ＊，Ｉｑ＊の電流位相βの変更が行われるための条件が設定されることとした。

【0072】

指令電流設定部５２は、温度センサ４３の検出温度Ｔｒ、気圧センサ４４の気圧検出値Ｐｒ及び湿度センサ４５の検出湿度Ｈｒを取得する。指令電流設定部５２は、温度センサ４３の検出温度Ｔｒ、気圧センサ４４の気圧検出値Ｐｒ及び湿度センサ４５の検出湿度Ｈｒに基づいて、ｄ，ｑ軸指令電流Ｉｄ＊，Ｉｑ＊の電流位相βを変更するか否かを判定する。

【0073】

２相分のサージ電圧の重畳値が増大することにより、各巻線１１Ｕ，１１Ｖ，１１Ｗに過度な高電圧が印加され、各巻線１１Ｕ，１１Ｖ，１１Ｗにおいて部分放電が発生することがある。これにより、各巻線１１Ｕ，１１Ｖ，１１Ｗが劣化する可能性がある。部分放電は、各巻線１１Ｕ，１１Ｖ，１１Ｗの温度が高くなるほど生じ易くなり、回転電機１０の周囲の気圧が低下するほど生じ易くなり、回転電機１０の周囲の湿度が高いほど生じ易くなることが知られている。そこで、本実施形態では、指令電流設定部５２は、以下の第１～第３条件のうち少なくとも１つが成立すると判定した場合、ｄ，ｑ軸指令電流Ｉｄ＊，Ｉｑ＊の電流位相βの変更が行われるべき状況であると判定する。

【0074】

第１条件は、温度センサ４３の検出温度Ｔｒが温度閾値Ｔｔｈ以上との条件である。例えば、温度閾値Ｔｔｈは、気圧センサ４４の気圧検出値Ｐｒ及び湿度センサ４５の検出湿度Ｈｒのうち少なくとも１つと、部分放電の発生を抑制できる温度閾値Ｔｔｈとが予め対応付けられた対応情報（例えば、マップ情報又は数式情報）を用いて設定されればよい。

【0075】

第２条件は、気圧センサ４４の気圧検出値Ｐｒが気圧閾値Ｐｔｈ以下との条件である。例えば、気圧閾値Ｐｔｈは、温度センサ４３の検出温度Ｔｒ及び湿度センサ４５の検出湿度Ｈｒのうち少なくとも１つと、部分放電の発生を抑制できる気圧閾値Ｐｔｈとが予め対応付けられた対応情報（例えば、マップ情報又は数式情報）を用いて設定されればよい。

【0076】

第３条件は、湿度センサ４５の検出湿度Ｈｒが湿度閾値Ｈｔｈ以上との条件である。例えば、湿度閾値Ｈｔｈは、温度センサ４３の気圧検出値Ｐｒ及び気圧センサ４４の気圧検出値Ｐｒのうち１つと、部分放電の発生を抑制できる湿度閾値Ｈｔｈとが予め対応付けられた対応情報（例えば、マップ情報又は数式情報）を用いて設定されればよい。

【0077】

図１９に、指令電流設定部５２により行われる変更処理の手順を示す。この処理は所定の周期で繰り返し行われる。

【0078】

ステップＳ１０では、ｄ，ｑ軸指令電流Ｉｄ＊，Ｉｑ＊の電流位相βの変更が行われるべき状況であるか否かを判定する。具体的には、温度センサ４３の検出温度Ｔｒ、気圧センサ４４の気圧検出値Ｐｒ及び湿度センサ４５の検出湿度Ｈｒを取得する。そして、上述した第１～第３条件のうち少なくとも１つが成立するか否かを判定する。ステップＳ１０において否定判定した場合、ステップＳ１１に進む。一方、ステップＳ１０において肯定判定した場合、ステップＳ１２に進む。本実施形態において、ステップＳ１０が、「温度取得部」、「気圧情報取得部」及び「湿度取得部」に相当する。

【0079】

ステップＳ１１では、ｄ，ｑ軸指令電流Ｉｄ＊，Ｉｑ＊の電流位相βを変更しない。この場合、ｄ，ｑ軸指令電流Ｉｄ＊，Ｉｑ＊の電流位相βは最小電流最大トルク制御により設定したものを用いる。これにより、位相差γは最小電流最大トルク制御が行われる場合のトルク制御ライン上に制御される。

【0080】

ステップＳ１２では、ｄ，ｑ軸指令電流Ｉｄ＊，Ｉｑ＊の電流位相βに応じて定まる位相差γが、特定位相範囲γＰ内であるか否かを判定する。具体的には、位相差γが上限値γＨ未満、かつ、下限値γＬより大きいか否かを判定する。ステップＳ１２において否定判定した場合、ステップＳ１１に進む。一方、ステップＳ１２において肯定判定した場合、ステップＳ１３に進む。

【0081】

ステップＳ１３では、ｄ，ｑ軸指令電流Ｉｄ＊，Ｉｑ＊の電流位相βに応じて定まる位相差γを上限値γＨ又は下限値γＬに変更する。本実施形態では、最小電流最大トルク制御が行われる場合のトルク制御ラインに対して、上限値γＨ及び下限値γＬのうち位相差γの変化量が少なくなる方に位相差γを変更する。

【0082】

以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。

【0083】

２相分のサージ電圧の重畳値が低減されるように、位相差γを変更する変更処理が行われる。変更処理は、位相差γを変更するという簡素な処理である。これにより、２相分のサージ電圧の重畳値を低減することができる。その結果、簡素な制御によりシステムの信頼性を高めることができる。

【0084】

温度センサ４３の検出温度Ｔｒが温度閾値Ｔｔｈ以上となることを条件として、ｄ，ｑ軸指令電流Ｉｄ＊，Ｉｑ＊の電流位相βが変更される。これにより、電流位相βが最小電流最大トルク制御のトルク制御ラインから外れた値に変更され、効率の低下を抑制することができる。

【0085】

気圧センサ４４の気圧検出値Ｐｒが気圧閾値Ｐｔｈ以下となることを条件として、ｄ，ｑ軸指令電流Ｉｄ＊，Ｉｑ＊の電流位相βが変更される。これにより、電流位相βが最小電流最大トルク制御のトルク制御ラインから外れた値に変更され、効率の低下を抑制することができる。

【0086】

湿度センサ４５の検出湿度Ｈｒが湿度閾値Ｈｔｈ以上となることを条件として、ｄ，ｑ軸指令電流Ｉｄ＊，Ｉｑ＊の電流位相βが変更される。これにより、電流位相βが最小電流最大トルク制御のトルク制御ラインから外れた値に変更され、効率の低下を抑制することができる。

【0087】

最小電流最大トルク制御が行われる場合のトルク制御ラインに対して、上限値γＨ及び下限値γＬのうち位相差γの変化量が少なくなる方に位相差γが変更される。これにより、最小電流最大トルク制御のトルク制御ラインからずれることを最小限に抑えることができる。その結果、効率の低下を抑制することができる。

【0088】

＜第１実施形態の変形例＞
先の図１７では、回転電機１０の回転速度が小さい場合のトルク制御ラインω１において、回転電機１０の出力トルクの最大値が特定位相範囲γＰの範囲内とされる。この場合、トルク制御ラインω１上の制御では、変更処理が行われることにより位相差γが下限値γＬに変更され、回転電機１０の出力トルクを最大値にて駆動することができなくなることが懸念される。

【0089】

そこで、本実施形態では、図２０に示すようなトルク制御ラインとなるように、回転電機１０が設計される。図２０では、回転電機１０の駆動中において、回転電機１０の回転速度が取り得る範囲のうち、最も回転速度が低い場合のトルク制御ラインω１において、回転電機１０の出力トルクの最大値が特定位相範囲γＰの上限値γＨよりも大きくなるようにされる。これにより、回転電機１０の出力トルクの最大値における位相差γが、特定位相範囲γＰ外となる。そのため、変更処理が行われることにより位相差γが下限値γＬに制限され、回転電機１０の出力トルクの最大値にて駆動することができないといった事態が発生することを回避できる。

【0090】

＜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、各規格化指令電圧ＶＵＳ，ＶＶＳ，ＶＷＳの周波数に応じて、キャリア信号Ｓｃの周波数が設定される。

【0091】

信号生成部５８は、各規格化指令電圧ＶＵＳ，ＶＶＳ，ＶＷＳに基づいて、キャリア信号Ｓｃの周波数を変更する。詳しくは、キャリア信号Ｓｃの周波数をｆｃとして、ｆｃ＝ｍ×ｎ×ｆｅを満たす値に設定する。ここで、ｍは回転電機１０及びインバータ２０の相数であり、ｆｅは各規格化指令電圧ＶＵＳ，ＶＶＳ，ＶＷＳの周波数であり、ｎは正の整数である。本実施形態では、ｎ＝２とする。

【0092】

図２１に、各規格化指令電圧ＶＵＳ，ＶＶＳ，ＶＷＳの波形と、キャリア信号Ｓｃの波形との関係の一例を示す。図２１では、各規格化指令電圧ＶＵＳ，ＶＶＳ，ＶＷＳの周期Ｔｅは、キャリア信号Ｓｃの周期Ｔｃの６倍の値とされる。すなわち、キャリア信号Ｓｃの周波数ｆｃは、各規格化指令電圧ＶＵＳ，ＶＶＳ，ＶＷＳの周波数ｆｅの６倍の値とされる。これにより、各規格化指令電圧ＶＵＳ，ＶＶＳ，ＶＷＳの交差タイミングと、キャリア信号Ｓｃの値との相対的な関係が固定される。そのため、各規格化指令電圧ＶＵＳ，ＶＶＳ，ＶＷＳの交差タイミング近傍において、異なる２相のスイッチの連続駆動の切替パターンが固定される。

【0093】

例えば、図２１において、負側の３つの交差タイミングＣＰｘ，ＣＰｙ，ＣＰｚでは、上アームスイッチＳＨがオフ状態に切り替えられ、かつ、下アームスイッチＳＬがオン状態に切り替えられる切替パターンが共通して発生する。そのため、第１実施形態で説明したように位相差γが上限値γＨ又は下限値γＬに変更されることにより、各交差タイミングＣＰｘ，ＣＰｙ，ＣＰｚにおいて、異なる２相のスイッチの切り替えに伴い発生するサージ電圧の重畳値を好適に低減することができる。

【0094】

＜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。

【0095】

・第１実施形態において、巻線１１の相電流Ｉｒの符号が正となる向きに電流が流れる場合、上アームスイッチＳＨがオフ状態に切り替えられることに伴い、オフサージ電圧ΔＶ１が発生することを説明したが、オフサージ電圧ΔＶ１が発生するスイッチの切替パターンはこれに限られない。例えば、巻線１１の相電流Ｉｒの符号が負となる向きに電流が流れる場合、下アームスイッチＳＬがオフ状態に切り替えられることに伴いオフサージ電圧ΔＶ１が発生する。

【0096】

・第１実施形態において、巻線１１の相電流Ｉｒの符号が負となる向きに電流が流れる場合、下アームスイッチＳＬがオン状態に切り替えられることに伴い、オンサージ電圧ΔＶ２が発生することを説明したが、オンサージ電圧ΔＶ２が発生するスイッチの切替パターンはこれに限られない。例えば、巻線１１の相電流Ｉｒの符号が正となる向きに電流が流れる場合、上アームスイッチＳＨがオン状態に切り替えられることに伴いオンサージ電圧ΔＶ２が発生する。

【0097】

・第１実施形態において、２相分のサージ電圧の重畳値が増大するのは、各規格化指令電圧ＶＵＳ，ＶＶＳ，ＶＷＳの負側の交差タイミングとしたが、これに限られない。各規格化指令電圧ＶＵＳ，ＶＶＳ，ＶＷＳの正側の交差タイミングでも、２相分のサージ電圧の重畳値が増大し得る。具体的には、先の図１４の各規格化指令電圧ＶＵＳ，ＶＶＳ，ＶＷＳの正側の交差タイミングにおいて、異なる２相のスイッチがオン状態に切り替えられる場合、オンサージ電圧ΔＶ２が発生する。この場合、位相差γが特定位相範囲γＰ内では、先の図１４において説明したように、オンサージ電圧ΔＶ２の重畳値が増大する。

【0098】

この点、本実施形態では、変更処理が行われることにより、位相差γが上限値γＨ又は下限値γＬに変更される。これにより、第１実施形態と同様に、２相分のサージ電圧の重畳値が低減される。

【0099】

・特定位相範囲γＰの上限値γＨは３０°に限られず、下限値γＬは２５°に限られない。異なる２相のオンサージ電圧ΔＶ２の重畳値が閾値以上となる位相差γの範囲を特定位相範囲γＰとして、上限値γＨ及び下限値γＬを設定してもよい。また、異なる２相のオフサージ電圧ΔＶ１の重畳値が閾値以上となる位相差γの範囲を特定位相範囲γＰとして、上限値γＨ及び下限値γＬを設定してもよい。また、１相のオフサージ電圧ΔＶ１と、１相のオンサージ電圧ΔＶ２との重畳値が閾値以上となる位相差γの範囲を特定位相範囲γＰとして、上限値γＨ及び下限値γＬを設定してもよい。

【0100】

・第１実施形態において、変更処理が行われることにより、位相差γが上限値γＨ又は下限値γＬに変更されたが、これに限らない。位相差γが上限値γＨより大きい値又は下限値γＬ未満の値に変更してもよい。

【0101】

・第１実施形態の変更処理では、位相差γを変更する処理として、ステップＳ１２及びステップＳ１３の処理が行われるとしたが、これに限らない。例えば、指令電流設定部５２は、ステップＳ１０において肯定判定した場合、ステップＳ１２及びステップＳ１３の処理を行わずに、位相差γが特定位相範囲γＰから外れるように予め設定されたトルク制御ラインに従い、位相差γを設定してもよい。

【0102】

・システムは、気圧センサ４４に代えて、高度を取得する高度センサを備えていてもよい。高度センサにより検出された高度情報は、マイコン５０に入力される。マイコン５０は、高度情報に基づいて、回転電機１０の周囲の気圧検出値Ｐｒを取得する。

【0103】

・回転電機及びインバータは３相のものに限られない。

【0104】

・回転電機の制御量はトルクに限らず、例えば回転速度であってもよい。

【0105】

・インバータを構成するスイッチとしては、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、スイッチの高電位側端子がコレクタとなり、低電位側端子がエミッタとなる。また、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に接続されていればよい。

【0106】

・キャリア信号としては、三角波信号に限らず、例えばのこぎり波信号であってもよい。

【0107】

・回転電機１０のトルク制御として、電流フィードバック制御に代えて、トルクフィードバック制御が行われてもよい。この場合、変更処理において位相差γが変更されるのに、電流位相βが変更されることに代えて、電圧ベクトルＶａの電圧位相が変更されればよい。

【0108】

・第１実施形態において、中間値γｃは、（γＨ＋γＬ）／２であり、特定位相範囲γＰ内において、上限値γＨまでの変化量ΔγＨと、下限値γＬまでの変化量ΔγＬとが等しくなる値とされたが、これに限られない。中間値γｃは、上限値γＨまでの変化量ΔγＨが下限値γＬまでの変化量ΔγＬよりも大きくなるように設定されてもよいし、下限値γＬまでの変化量ΔγＬが上限値γＨまでの変化量ΔγＨよりも大きくなるように設定されてもよい。

【0109】

・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】

【0110】

１０…回転電機、１１Ｕ，１１Ｖ，１１Ｗ…Ｕ，Ｖ，Ｗ相巻線、２０…インバータ、５０…マイコン。

【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】