特許 7641575 回転電機の制御装置、及びプログラム

(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】2025-02-27

(45)【発行日】2025-03-07

(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 21/14 20160101AFI20250228BHJP

   H02M 7/48 20070101ALI20250228BHJP

   H02P 25/22 20060101ALI20250228BHJP

   H02P 21/22 20160101ALI20250228BHJP

【ＦＩ】

H02P21/14

H02M7/48 E

H02P25/22

H02P21/22

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2021147819

(22)【出願日】2021-09-10

(65)【公開番号】P2023040694

(43)【公開日】2023-03-23

【審査請求日】2024-07-09

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(73)【特許権者】

【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

(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】鈴木 昭義

【審査官】加藤 啓

(56)【参考文献】

【文献】特開２００１－１９７７７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－０４０４２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－３０６７０５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｐ ２１／１４

Ｈ０２Ｍ ７／４８

Ｈ０２Ｐ ２５／２２

Ｈ０２Ｐ ２１／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転電機（１０）と、
前記回転電機に電気的に接続された複数の電力変換回路（２０Ａ～２０Ｃ）と、
前記各電力変換回路の入力側に設けられ、前記各電力変換回路に共通のコンデンサ（２２）と、を備えるシステムに適用され、前記各電力変換回路のスイッチング制御を行う回転電機の制御装置（４０）において、
前記回転電機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する設定部と、
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（２０Ａ）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、前記設定部により設定された前記対象パターンを構成する各電圧ベクトルのうち、一部の電圧ベクトル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部と、
算出され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する決定部と、
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（２０Ｂ，２０Ｃ）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、前記設定部により設定された前記基準パターンにするように前記非対象回路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、前記決定部により決定された前記対象パターンにするように前記算出対象回路のスイッチング制御を行うスイッチ制御部と、を備え、
前記関数算出部は、前記基準パターンを構成する電圧ベクトルの切り替え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、回転電機の制御装置。

【請求項2】

前記関数算出部は、前記基準パターンを構成する各電圧ベクトル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１に記載の回転電機の制御装置。

【請求項3】

前記算出対象回路に流れる電流を取得する電流取得部を備え、
前記関数算出部は、前記電流取得部により取得された電流と、該電流の平均値との偏差を算出し、算出した前記偏差の前記規定周期における累積値又は該累積値の相関値を前記評価関数として算出する、請求項１又は２に記載の回転電機の制御装置。

【請求項4】

前記関数算出部は、複数の前記候補タイミングの中に、前記回転電機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１～３のいずれか１項に記載の回転電機の制御装置。

【請求項5】

前記決定部は、前記各候補タイミングに対応する前記評価関数のうち、前記リップル電流を最も小さくできる評価関数に対応する前記候補タイミングを選択して前記対象パターンを決定する、請求項１～４のいずれか１項に記載の回転電機の制御装置。

【請求項6】

前記関数算出部は、
前記各候補タイミングの中から前記評価関数の算出に用いる候補タイミングを順次選択して前記評価関数を算出し、
前記各候補タイミング全てに対応する前記評価関数の算出が完了する前において、今回算出した前記評価関数の値が、これまで算出した前記評価関数の最小値よりも大きいと判定した場合、前記評価関数の算出を中止する、請求項５に記載の回転電機の制御装置。

【請求項7】

前記設定部は、前記規定周期において、前記指令電圧ベクトルを挟む２つの有効電圧ベクトルと、１つ以上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設定する、請求項１～６のいずれか１項に記載の回転電機の制御装置。

【請求項8】

前記設定部は、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との組み合わせからなるスイッチングパターンを設定し、
前記関数算出部は、前記規定周期において最初に出現する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７に記載の回転電機の制御装置。

【請求項9】

前記設定部は、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との組み合わせからなるスイッチングパターンを設定し、
前記関数算出部は、前記規定周期において最初に出現する無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７に記載の回転電機の制御装置。

【請求項10】

前記設定部は、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、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設定し、
前記関数算出部は、前記規定周期において最初に出現する無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７に記載の回転電機の制御装置。

【請求項11】

前記設定部は、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、
前記関数算出部は、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１～６のいずれか１項に記載の回転電機の制御装置。

【請求項12】

前記設定部は、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、前記指令電圧ベクトルを挟んでかつ１２０度の位相差を有する２つの有効電圧ベクトルのうち前記６０度の位相差を有する２つの有効電圧ベクトルとは異なる１つの有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設定し、
前記関数算出部は、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前記候補タイミングに設定する、請求項１１に記載の回転電機の制御装置。

【請求項13】

回転電機（１０）と、
前記回転電機に電気的に接続された複数の電力変換回路（２０Ａ～２０Ｃ）と、
前記各電力変換回路の入力側に設けられ、前記各電力変換回路に共通のコンデンサ（２２）と、
コンピュータ（４０ａ）と、を備えるシステムに適用されるプログラムにおいて、
前記コンピュータを、
前記回転電機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する設定部と、
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（２０Ａ）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、前記設定部により設定された前記対象パターンを構成する各電圧ベクトルのうち、一部の電圧ベクトル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部と、
算出され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する決定部と、
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（２０Ｂ，２０Ｃ）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、前記設定部により設定された前記基準パターンにするように前記非対象回路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、前記決定部により決定された前記対象パターンにするように前記算出対象回路のスイッチング制御を行うスイッチ制御部と、して機能させ、
前記関数算出部は、前記基準パターンを構成する電圧ベクトルの切り替え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、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、回転電機と、回転電機に電気的に接続された電力変換回路と、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電力変換回路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、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状態を複数通りに設定する。これにより、スイッチング状態の組み合わせとしての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】

【文献】特開２０２１－４０４２３号公報

【非特許文献】

【0006】

【文献】“Capacitor current reducing control of the inverters for the dual winding motor”, IECON 2015- 41st Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, 2015, pp. 000499-000504

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

回転電機を駆動制御するシステムとして、回転電機に電気的に接続された複数の電力変換回路と、各電力変換回路の入力側に設けられ、各電力変換回路に共通のコンデンサとを備えるシステムも知られている。複数の電力変換回路を備えるシステムにモデル予測制御が適用される場合、各電力変換回路についてスイッチングパターンを複数通りに設定する必要がある。その結果、モデル予測制御において探索対象となるスイッチングパターンの候補が増加し、制御装置の計算量が増加する懸念がある。特に、予測周期が短く設定される場合には、計算量の増加が顕著になる懸念がある。

【0008】

なお、計算量の増加を抑制するために、予測周期を長めに設定することも考えられる。ただし、この場合、離散化誤差が大きくなり、コンデンサのリップル電流を低減できる最適なスイッチングパターンを設定することができなくなる懸念がある。

【0009】

本発明は、計算量を削減しつつ、コンデンサのリップル電流を低減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】

【0010】

本発明は、回転電機と、
前記回転電機に電気的に接続された複数の電力変換回路と、
前記各電力変換回路の入力側に設けられ、前記各電力変換回路に共通のコンデンサと、を備えるシステムに適用され、前記各電力変換回路のスイッチング制御を行う回転電機の制御装置において、
前記回転電機に印加する指令電圧ベクトルに基づいて、規定周期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する設定部と、
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とする場合、前記設定部により設定された前記対象パターンを構成する各電圧ベクトルのうち、一部の電圧ベクトル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部と、
算出され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する決定部と、
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、前記設定部により設定された前記基準パターンにするように前記非対象回路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、前記決定部により決定された前記対象パターンにするように前記算出対象回路のスイッチング制御を行うスイッチ制御部と、を備え、
前記関数算出部は、前記基準パターンを構成する電圧ベクトルの切り替え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。

【0011】

本発明では、設定部により算出対象回路の対象パターンが設定され、対象パターンを構成する一部の電圧ベクトルの切り替えタイミングを探索対象として、候補タイミングが複数設定される。そして、各候補タイミングが設定される場合におけるコンデンサのリップル電流を評価するための評価関数が算出される。各候補タイミングに対応して算出された評価関数に基づいて、規定周期における対象パターンが決定される。

【0012】

ここで、本発明では、各電力変換回路のうち非対象回路における基準パターンを構成する電圧ベクトルの切り替えタイミングに対応するタイミングが、算出対象回路における上記候補タイミングとして設定される。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、計算量を削減しつつ、コンデンサのリップル電流を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】第１実施形態に係る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】電圧ベクトルを示す図。

【図4】電圧ベクトル及び各相のスイッチング状態等の関係を示す図。

【図5】スイッチングパターンを構成する電圧ベクトルの一例を示す図。

【図6】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7】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8】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9】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10】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11】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12】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13】評価関数算出処理の手順を示すフローチャート。

【図14】サブルーチンＡの手順を示すフローチャート。

【図15】サブルーチンＢの手順を示すフローチャート。

【図16】第１実施形態の変形例に係る、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17】第１実施形態の変形例に係る、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18】第２実施形態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19】サブルーチンＡの手順を示すフローチャート。

【図20】サブルーチンＢの手順を示すフローチャート。

【図21】第３実施形態に係るスイッチングパターンを構成する電圧ベクトルの一例を示す図。

【図22】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23】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24】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25】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26】第４実施形態に係るスイッチングパターンを構成する電圧ベクトルの一例を示す図。

【図27】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28】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30】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31】第５実施形態に係るスイッチングパターンを構成する電圧ベクトルの一例を示す図。

【図32】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33】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34】第６実施形態に係るスイッチングパターンを構成する電圧ベクトルの一例を示す図。

【図35】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７実施形態に係る制御システムの全体構成図。

【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。

【発明を実施するための形態】

【0014】

＜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。本実施形態の制御装置は、車両に搭載された制御システムを構成する。

【0015】

図１に示すように、制御システムは、回転電機１０を備えている。回転電機１０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１０は、永久磁石式の同期機である。回転電機１０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１２と、ステータ１３とを備えている。ロータ１２は、界磁極となる永久磁石を備えている。ステータ１３には、２つの電機子巻線群である第１巻線群１０Ａ及び第２巻線群１０Ｂが設けられている。第１，第２巻線群１０Ａ，１０Ｂに対して、ロータ１２が共通化されている。第１，第２巻線群１０Ａ，１０Ｂ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１０Ａ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１０Ｂ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１０Ａと第２巻線群１０Ｂとが同じ構成とされている。具体的には、第１巻線群１０Ａ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１０Ｂ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。

【0016】

ちなみに、第１巻線群１０Ａと第２巻線群１０Ｂ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。

【0017】

制御システムは、第１，第２巻線群１０Ａ，１０Ｂに対応した第１，第２インバータ２０Ａ，２０Ｂと、直流電源２１と、平滑コンデンサ２２とを備えている。第１，第２インバータ２０Ａ，２０Ｂ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２０Ａ及び第２インバータ２０Ｂのそれぞれには、共通の直流電源２１が接続されている。本実施形態において、直流電源２１は、蓄電池である。

【0018】

第１インバータ２０Ａ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１０Ａ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。

【0019】

第２インバータ２０Ｂは、第１インバータ２０Ａ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１０Ｂ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。

【0020】

なお、各インバータ２０Ａ，２０Ｂ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。

【0021】

第１インバータ２０Ａ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、平滑コンデンサ２２の第１端が接続されている。第１インバータ２０Ａ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、平滑コンデンサ２２の第２端が接続されている。平滑コンデンサ２２の第２端には、直流電源２１の負極端子が接続されている。平滑コンデンサ２２の第１端には、直流電源２１の正極端子が接続されている。

【0022】

第２インバータ２０Ｂ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２０Ｂ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２０Ａ，２０Ｂで平滑コンデンサ２２が共通化されている。

【0023】

制御システムは、電圧検出部３０、第１電流検出部３１Ａ、第２電流検出部３１Ｂ及び角度検出部３２を備えている。電圧検出部３０は、平滑コンデンサ２２の端子電圧を電源電圧ＶＤＣとして検出する。角度検出部３２は、回転電機１０の回転角（電気角）を検出する。角度検出部３２は、例えばレゾルバである。上記各検出部３０，３１Ａ，３１Ｂ，３２の検出値は、制御システムが備える制御装置４０に入力される。

【0024】

制御装置４０は、第１，第２電流検出部３１Ａ，３１Ｂの検出値に基づいて、第１巻線群１０Ａに流れる３相の電流と、第２巻線群１０Ｂ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３１Ａは、第１インバータ２０Ａと第１巻線群１０Ａ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１０Ａ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３１Ａ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２０Ａ側に流れる電流を検出する。この場合、制御装置４０は、第１電流検出部３１Ａの検出値と、図４に示す第１インバータ２０Ａ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１０Ａに流れる相電流を取得する。なお、第２電流検出部３１Ｂについても同様である。

【0025】

制御装置４０は、マイコン４０ａを主体として構成され、マイコン４０ａは、ＣＰＵを備えている。マイコン４０ａ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４０ａ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４０ａ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２及び図１２～図１５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。

【0026】

制御装置４０は、回転電機１０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２０Ａ，２０Ｂの各スイッチをオンオフする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２を用いて、制御装置４０により実行される回転電機１０のトルク制御について説明する。

【0027】

指令電流設定部４１は、指令トルクＴｒｑ＊に基づいて、第１インバータ２０Ａに対応する第１ｄ，ｑ軸指令電流ＩｄＡ＊，ＩｑＡ＊と、第２インバータ２０Ｂ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。

【0028】

第１変換部４２Ａは、第１電流検出部３１Ａの検出値と、角度検出部３２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１０Ａ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。

【0029】

第１電流制御部４３Ａ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４３Ａ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４３Ａ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。

【0030】

第２変換部４２Ｂは、第２電流検出部３１Ｂ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１０Ｂ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。

【0031】

第２電流制御部４３Ｂ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４３Ｂ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４３Ｂ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。

【0032】

モデル予測制御部（以下、予測制御部４４）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２０Ａから第１巻線群１０Ａ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２０Ａのスイッチングパターンと、第２インバータ２０Ｂから第２巻線群１０Ｂ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２０Ｂのスイッチングパターンとを決定する。予測制御部４４は、次回の規定周期における平滑コンデンサ２２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２０Ａ，２０Ｂのスイッチングパターンを決定する。

【0033】

スイッチングパターンは、図３及び図４に示す電圧ベクトルの組み合わせからなる。図４において、「Ｈ」は上アームスイッチがオンされていることを示し、「Ｌ」は下アームスイッチがオンされていることを示す。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。以降、第１インバータ２０Ａ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２０Ｂ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。

【0034】

図４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１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２０Ａ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、平滑コンデンサ２２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、平滑コンデンサ２２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。

【0035】

図４のインバータ電流Ｉｉｎｖについて、第１インバータ２０Ａを例にして説明する。第１インバータ２０Ａ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２０Ａ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１０ＡのＵ相電流と等しくなる。第１インバータ２０Ａ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１０Ａ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。

【0036】

予測制御部４４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５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５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２０Ｂ（「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。

【0037】

図６（ｂ）に、第２インバータ２０Ｂ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６（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２０Ａ，２０Ｂ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。

【0038】

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４４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。

【0039】

予測制御部４４は、第２インバータ２０Ｂ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２０Ｂを構成する各スイッチＳｕＢＨ～ＳｗＢＬのスイッチング制御を行う。

【0040】

予測制御部４４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２０Ｂ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５参照）。図６（ａ）に、第１インバータ２０Ａ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２０Ａ（「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。

【0041】

図６に示すように、各インバータ２０Ａ，２０ＢのスイッチングパターンＶｔＡ，ＶｔＢは、第１インバータ２０Ａの無効電圧ベクトルと、第２インバータ２０Ｂ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２０Ａ，２０Ｂ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、平滑コンデンサ２２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、規定周期において平滑コンデンサ２２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。

【0042】

予測制御部４４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４４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６（ａ）を参照して説明すると、予測制御部４４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。

【0043】

予測制御部４４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４４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４４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。

【0044】

予測制御部４４は、第１インバータ２０Ａ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２０Ａを構成する各スイッチＳｕＡＨ～ＳｗＡＬのスイッチング制御を行う。

【0045】

図６～図１０を用いて、予測制御部４４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更に説明する。

【0046】

まず、図６～図８を用いて、図６に示した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。

【0047】

図６（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２０Ａ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。

【0048】

一方、１つ目の規定周期における第２インバータ２０Ｂ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（ｅｑ１）で表される。

【0049】

【数1】

Ｔｏｄｄは、０からＴｓ／２までの期間のうち、奇数の有効電圧ベクトル（第１電圧ベクトルＶ１Ｂ）の合計出力期間を示す。Ｔｅｖｅｎは、０からＴｓ／２までの期間のうち、偶数の有効電圧ベクトル（第２電圧ベクトルＶ２Ｂ）の合計出力期間を示す。図７及び図８に示すのは、ＳＢｍａｘ＝４の例である。

【0050】

図７に示すように、予測制御部４４は、第２インバータ２０Ｂ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。

【0051】

本実施形態において、予測制御部４４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４４は、図６（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１０Ａ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７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４０における計算量を削減することができる。

【0052】

予測制御部４４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、平滑コンデンサ２２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。

【0053】

予測制御部４４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。

【0054】

予測制御部４４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２０Ａのスイッチングパターンに決定する。図８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。図８（ａ）の第１電圧ベクトルＶ１Ａの出力期間（ｔＡ［１］～ｔＡ［２］）は、図６（ａ）のＴ１と同じ長さであり、図８（ａ）の第２電圧ベクトルＶ２Ａの出力期間（ｔＡ［２］～ｔＡ［３］）は、図６（ａ）のＴ２と同じ長さである。また、図８（ａ）の第０，第７電圧ベクトルＶ０Ａ，Ｖ７Ａの合計出力期間は、図６（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。

【0055】

続いて、図６、図９及び図１０を用いて、図６に示した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。

【0056】

図６（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２０Ａ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。

【0057】

一方、２つ目の規定周期における第２インバータ２０Ｂ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（ｅｑ２）で表される。

【0058】

【数2】

Ｔｏｄｄは、Ｔｓ／２からＴｓまでの期間のうち、奇数の有効電圧ベクトル（第１電圧ベクトルＶ１Ｂ）の合計出力期間を示す。Ｔｅｖｅｎは、Ｔｓ／２からＴｓまでの期間のうち、偶数の有効電圧ベクトル（第２電圧ベクトルＶ２Ｂ）の合計出力期間を示す。図９及び図１０に示すのは、ＳＢｍａｘ＝２の例である。

【0059】

図９に示すように、予測制御部４４は、第２インバータ２０Ｂ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。

【0060】

予測制御部４４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。

【0061】

予測制御部４４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４４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２０Ｂのスイッチングパターンを決定してもよい。図１０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。

【0062】

続いて、図１１を用いて、予測制御部４４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１１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。

【0063】

本実施形態では、候補タイミングｔｘが、第２インバータ２０Ｂ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１１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。

【0064】

規定周期（０～Ｔｓ／２）における平滑コンデンサ２２に流れる電流の実効値Ｉｃｒｍｓは、下式（ｅｑ３）で表される。コンデンサ電流の実効値Ｉｃｒｍｓは、平滑コンデンサ２２の電流リップルの相関値である。下式（ｅｑ３）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（ｅｑ４）で表される。

【0065】

【数3】

【0066】

【数4】

上式（ｅｑ４），（ｅｑ５）によれば、コンデンサ電流の実効値Ｉｃｒｍｓは、インバータ和電流Ｉｓｕｍと、和電流平均値Ｉｓａｖｅとの偏差を１つの規定周期において時間積分した値で評価できる。予測制御部４４は、下式（ｅｑ５）を用いて、評価関数Ｊｃｒを算出する。評価関数Ｊｃｒは、偏差の規定周期における累積値の相関値である。また、評価関数Ｊｃｒは、インバータ和電流Ｉｓｕｍが、直流目標値としての和電流平均値Ｉｓａｖｅに近づくほど小さくなる。コンデンサ電流の実効値Ｉｃｒｍｓをインバータ電流に基づいて評価できるため、例えば、コンデンサ電流を算出するための上記特許文献１に記載されたフィルタ回路モデルが不要になる。これにより、制御装置４０に実装される処理内容の簡素化することができる。

【0067】

【数5】

Ｓｍａｘは、第１，第２インバータ２０Ａ，２０Ｂの規定周期における電圧ベクトルの合計切り替わり回数である。図１１を参照して説明すると、ｔｓ［０］，ｔｓ［１］，ｔｓ［２］，…，ｔｓ［７］，ｔｓ［８］が切り替わりタイミングであり、合計切り替わり回数Ｓｍａｘは８である。ここで、ｔｓ［０］は１つの規定周期の開始タイミング（０）であり、ｔｓ［８］は１つの規定周期の終了タイミング（Ｔｓ／２）である。また、上式（ｅｑ５）において、「Δｔｓ＝ｔｓ［ｓ＋１］－ｔｓ［ｓ］」である。

【0068】

本実施形態において、予測制御部４４は、和電流平均値Ｉｓａｖｅを、下式（ｅｑ６）を用いて算出する。下式（ｅｑ６）において、ｍＡは、第１インバータ２０Ａの出力電圧の第１変調率を示し、ｍＢは、第２インバータ２０Ｂの出力電圧の第２変調率を示す。ＩＡは、第１インバータ２０Ａの出力相電流の最大値を示し、ＩＢは、第２インバータ２０Ｂの出力相電流の最大値を示す。φＡは、第１インバータ２０Ａの出力相電圧に対する第１インバータ２０Ａ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２０Ｂの出力相電圧に対する第１インバータ２０Ａの出力相電流の位相差を示す。

【0069】

【数6】

予測制御部４４は、例えば、電圧検出部３０により検出された電源電圧ＶＤＣ、及び第１ｄ，ｑ軸電圧ＶｄＡ＊，ＶｑＡ＊に基づいて第１変調率ｍＡを算出し、電源電圧ＶＤＣ、及び第２ｄ，ｑ軸電圧ＶｄＢ＊，ＶｑＢ＊に基づいて第２変調率ｍＢを算出すればよい。また、予測制御部４４は、第１ｄ，ｑ軸指令電流ＩｄＡ＊，ＩｑＡ＊又は第１ｄ，ｑ軸電流ＩｄＡｒ，ＩｑＡｒと電気角θｅとに基づいて相電流最大値ＩＡを算出し、第２ｄ，ｑ軸指令電流ＩｄＢ＊，ＩｑＢ＊又は第１ｄ，ｑ軸電流ＩｄＢｒ，ＩｑＢｒと電気角θｅとに基づいて相電流最大値ＩＢを算出すればよい。また、予測制御部４４は、第１ｄ，ｑ軸電圧ＶｄＡ＊，ＶｑＡ＊及び第１ｄ，ｑ軸指令電流ＩｄＡ＊，ＩｑＡ＊に基づいて位相差φＡを算出し、第２１ｄ，ｑ軸電圧ＶｄＢ＊，ＶｑＢ＊及び第２ｄ，ｑ軸指令電流ＩｄＢ＊，ＩｑＢ＊に基づいて位相差φＢを算出すればよい。

【0070】

予測制御部４４は、上式（ｅｑ５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４４は、第１電流検出部３１Ａ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４４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４４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４４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。なお、予測，算出処理により各電流ＩｉｎｖＡ，ＩｉｎｖＢ，Ｉｓｕｍを取得する処理が「電流取得部」に相当する。

【0071】

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４４は、第１，第２電流検出部３１Ａ，３１Ｂ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。

【0072】

図１２～図１５を用いて、予測制御部４４により実行される回転電機１０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１２～図１５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。

【0073】

ステップＳ１０では、第１インバータ２０Ａ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。

【0074】

ステップＳ１１では、第２インバータ２０Ｂ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。なお、ステップＳ１０，Ｓ１１の処理が「設定部」に相当する。

【0075】

ステップＳ１２～Ｓ１９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２０Ａの無効電圧ベクトルの出力期間を探索する。

【0076】

詳しくは、ステップＳ１２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。

【0077】

ステップＳ１３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。

【0078】

ステップＳ１４では、ステップＳ１２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２０Ａの規定周期におけるスイッチングパターンを設定する。

【0079】

ステップＳ１５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。

【0080】

ステップＳ１６では、ステップＳ１５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。

【0081】

ステップＳ１６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Ｓ１７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Ｓ１８に進む。

【0082】

ステップＳ１７の処理が完了した場合、又はステップＳ１６において否定判定した場合には、ステップＳ１８に進み、ステップＳ１２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Ｓ１２～Ｓ１８の処理が「関数算出部」に相当する。

【0083】

ステップＳ１８において完了していないと判定した場合には、ステップＳ１４に戻る。一方、ステップＳ１８において完了したと判定した場合には、ステップＳ１９に進む。ステップＳ１９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２０Ａのスイッチングパターンとして決定する。なお、ステップＳ１９の処理が「決定部」に相当する。

【0084】

ステップＳ２０では、第１インバータ２０Ａのスイッチングパターンを、ステップＳ１９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２０Ａ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２０Ｂのスイッチングパターンを、ステップＳ１１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２０Ｂ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Ｓ２０の処理が「スイッチ制御部」に相当する。

【0085】

図１３を用いて、ステップＳ１５の評価関数算出処理について説明する。なお、この処理の説明において、図１１のタイムチャートを参照されたい。

【0086】

ステップＳ３０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。

【0087】

ステップＳ３１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。

【0088】

ステップＳ３２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１１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。

【0089】

ステップＳ３２において肯定判定した場合には、ステップＳ３３に進み、第１インバータ２０Ａ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２０Ｂ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２０Ｂ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。

【0090】

ステップＳ３３において肯定判定した場合には、ステップＳ３４のサブルーチンＡに進み、ステップＳ３３において否定判定した場合には、ステップＳ３５のサブルーチンＢに進む。ステップＳ３４又はＳ３５の処理の完了後、ステップＳ３２に移行する。

【0091】

図１４に、サブルーチンＡの手順を示す。

【0092】

ステップＳ５０では、第１，第２インバータ２０Ａ，２０Ｂ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２０Ａ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。

【0093】

ステップＳ５１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。

【0094】

ステップＳ５２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。

【0095】

ステップＳ５３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Ｓ５２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１１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。

【0096】

ステップＳ５４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。

【0097】

図１５に、サブルーチンＢの手順を示す。

【0098】

ステップＳ６０では、第１，第２インバータ２０Ａ，２０Ｂ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２０Ｂの電圧ベクトルの切り替わりタイミングｔＢ［ＳＢ］にする。

【0099】

ステップＳ６１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。

【0100】

ステップＳ６２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。

【0101】

ステップＳ６３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Ｓ６２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。

【0102】

ステップＳ６４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。

【0103】

先の図１３に説明に戻り、ステップＳ３２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Ｓ３６に進む。

【0104】

ステップＳ３６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Ｓ３６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Ｓ３７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１４に示す処理である。

【0105】

ステップＳ３６の後、ステップＳ３８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Ｓ３８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Ｓ３９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１５に示す処理である。

【0106】

以上説明したように、本実施形態では、第１インバータ２０Ａ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２０Ｂ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４０の計算量を削減しつつ、平滑コンデンサ２２のリップル電流を低減することができる。

【0107】

除外処理により、第１インバータ２０Ａ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４０の計算量をより好適に削減することができる。

【0108】

＜第１実施形態の変形例＞
図１６，図１７に示すように、予測制御部４４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２０Ａ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２０Ｂ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２０Ａ，２０Ｂ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。

【0109】

＜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１８～図２０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１８～図２０は、先の図１３～図１５に対応している。なお、図１８～図２０において、図１３～図１５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。

【0110】

図１８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Ｓ３０において、フラグＦを０に初期化する。

【0111】

ステップＳ３４又はＳ３５の完了後、ステップＳ４１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。

【0112】

ステップＳ４１においてフラグＦが１であると判定した場合には、図１８に示す処理を一旦終了し、図１２のステップＳ１８に進む。一方、ステップＳ４１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Ｓ３２に進む。本実施形態では、フラグＦが０のままステップＳ４０の処理が完了した場合、図１２のステップＳ１６に進む。

【0113】

図１９に、図１８に示すステップＳ３４のサブルーチンＡの処理手順を示す。

【0114】

ステップＳ５３の処理の完了後、ステップＳ５５に進み、ステップＳ５３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Ｓ５５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Ｓ５４を経由して、図１８のステップＳ４１に進む。

【0115】

一方、ステップＳ５５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Ｓ５６に進み、フラグＦを１に切り替える。その後、図１８のステップＳ４１に進む。

【0116】

図２０に、図１８に示すステップＳ３５のサブルーチンＢの処理手順を示す。

【0117】

ステップＳ６３の処理の完了後、ステップＳ６５に進み、ステップＳ６３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Ｓ６５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Ｓ６４を経由して、図１８のステップＳ４１に進む。

【0118】

一方、ステップＳ６５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Ｓ６６に進み、フラグＦを１に切り替える。その後、図１８のステップＳ４１に進む。

【0119】

なお、図１８のステップＳ３７のサブルーチンＡは、先の図１４のサブルーチンＡと同じである。また、図１８のステップＳ３９のサブルーチンＢは、先の図１５のサブルーチンＢと同じである。

【0120】

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、平滑コンデンサ２２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４０の計算量をいっそう好適に削減することができる。

【0121】

＜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、図２１に示すように、予測制御部４４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２１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２０Ａ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。

【0122】

予測制御部４４は、第１インバータ２０Ａ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２０Ｂ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。

【0123】

図２２～図２５を用いて、予測制御部４４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。

【0124】

まず、図２２，図２３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。

【0125】

図２３（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２０Ａ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。

【0126】

一方、１つ目の規定周期における第２インバータ２０Ｂ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（ｅｑ７）で表される。

【0127】

【数7】

ＴｚＢは、０からＴｓ／２までの期間のうち、第２インバータ２０Ｂの無効電圧ベクトルの合計出力期間を示す。Ｔ１Ｂは、０からＴｓ／２までの期間のうち、第２インバータ２０Ｂの第１電圧ベクトルＶ１Ｂの合計出力期間を示す。Ｔ２Ｂは、０からＴｓ／２までの期間のうち、第２インバータ２０Ｂの第２電圧ベクトルＶ２Ｂの合計出力期間を示す。図２２及び図２３に示すのは、ＳＢｍａｘ＝６の例である。

【0128】

図２２に示すように、予測制御部４４は、第２インバータ２０Ｂ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４４は、上述した除外処理を行ってもよい。

【0129】

図２３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。

【0130】

続いて、図２４，図２５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。

【0131】

図２５（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２０Ａ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。

【0132】

一方、２つ目の規定周期における第２インバータ２０Ｂ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（ｅｑ７）で表される。図２４及び図２５に示すのは、ＳＢｍａｘ＝２の例である。

【0133】

図２４に示すように、予測制御部４４は、第２インバータ２０Ｂ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４４は、上述した除外処理を行ってもよい。

【0134】

図２５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。

【0135】

以上説明した本実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

【0136】

＜第４実施形態＞
以下、第４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２６に示すように、予測制御部４４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２６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２０Ａ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。

【0137】

予測制御部４４は、第１インバータ２０Ａ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２０Ｂ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。

【0138】

図２７～図３０を用いて、予測制御部４４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。

【0139】

まず、図２７，図２８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。

【0140】

図２８（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２０Ａ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。

【0141】

一方、１つ目の規定周期における第２インバータ２０Ｂ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（ｅｑ８）で表される。

【0142】

【数8】

Ｔ６Ｂは、０からＴｓ／２までの期間のうち、第２インバータ２０Ｂの第６電圧ベクトルＶ６Ｂの合計出力期間を示す。図２７及び図２８に示すのは、ＳＢｍａｘ＝４の例である。

【0143】

図２７に示すように、予測制御部４４は、第２インバータ２０Ｂ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４４は、上述した除外処理を行ってもよい。

【0144】

図２８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。

【0145】

続いて、図２９，図３０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。

【0146】

図３０（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２０Ａ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。

【0147】

一方、２つ目の規定周期における第２インバータ２０Ｂ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（ｅｑ８）で表される。図２９及び図３０に示すのは、ＳＢｍａｘ＝２の例である。

【0148】

図２９に示すように、予測制御部４４は、第２インバータ２０Ｂ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４４は、上述した除外処理を行ってもよい。

【0149】

図３０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。

【0150】

以上説明した本実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

【0151】

＜第５実施形態＞
以下、第５実施形態について、第４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３１に示すように、予測制御部４４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３１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２０Ａ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。

【0152】

予測制御部４４は、第１インバータ２０Ａ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２０Ｂ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２０Ｂ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。

【0153】

図３２，図３３を用いて、予測制御部４４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。

【0154】

図３３（ａ）に示すように、規定周期（０～Ｔｓ）における第１インバータ２０Ａ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２０Ｂ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。

【0155】

図３２に示すように、予測制御部４４は、第２インバータ２０Ｂ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４４は、上述した除外処理を行ってもよい。

【0156】

図３３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。

【0157】

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、平滑コンデンサ２２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。

【0158】

＜第６実施形態＞
以下、第６実施形態について、第３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３４に示すように、予測制御部４４は、第３実施形態で説明した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３４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２０Ａ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。

【0159】

予測制御部４４は、第１インバータ２０Ａ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２０Ｂ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２０Ｂ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。

【0160】

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４４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３５，図３６を用いて、予測制御部４４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。

【0161】

図３６（ａ）に示すように、規定周期（０～Ｔｓ）における第１インバータ２０Ａ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２０Ｂ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。

【0162】

図３５に示すように、予測制御部４４は、第２インバータ２０Ｂ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４４は、上述した除外処理を行ってもよい。

【0163】

予測制御部４４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４４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４４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３６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。

【0164】

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、平滑コンデンサ２２のリップル電流を低減することができる。

【0165】

＜第７実施形態＞
以下、第７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３７に示すように、回転電機１０は、第３巻線群１０Ｃを更に備えている。図３７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。

【0166】

制御システムは、第３巻線群１０Ｃに電気的に接続された第３インバータ２０Ｃを備えている。第３インバータ２０Ｃの構成は、第１，第２インバータ２０Ａ，２０Ｂの構成と同様である。

【0167】

第３インバータ２０Ｃ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２０Ｃ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２０Ａ～２０Ｃで平滑コンデンサ２２が共通化されている。

【0168】

制御システムは、第３電流検出部を備えている。制御装置４０は、第１，第２電流検出部３１Ａ，３１Ｂ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１０Ｃに流れる３相の電流を取得する。

【0169】

制御装置４０は、回転電機１０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２０Ａ～２０Ｃの各スイッチをオンオフする駆動信号を生成する。

【0170】

なお、図３７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、平滑コンデンサ２２側から第３インバータ２０Ｃ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。

【0171】

予測制御部４４は、第１実施形態と同様に、第１～第３インバータ２０Ａ～２０Ｃ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４４は、各インバータ２０Ａ～２０Ｃ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２０Ａ～２０Ｃ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。

【0172】

第１，第２，第３インバータ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ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、平滑コンデンサ２２の電流リップルを低減するためである。

【0173】

図３８～図４１を用いて、予測制御部４４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。

【0174】

まず、図３８，図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。

【0175】

図３９（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２０Ａ，２０Ｂ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２０Ｃ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。

【0176】

図３８に示すように、予測制御部４４は、第２インバータ２０Ｂ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２０Ｃ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２０Ａ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。予測制御部４４は、上述した除外処理を行ってもよい。

【0177】

なお、候補タイミングは、第２インバータ２０Ｂ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２０Ｃ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。

【0178】

図３９には、第２インバータ２０Ｂの第２切り替えタイミングｔＢ［２］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。

【0179】

続いて、図４０，図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。

【0180】

図４１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。

【0181】

図４０に示すように、予測制御部４４は、第２インバータ２０Ｂ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２０Ｃ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２０Ａ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４４は、上述した除外処理を行ってもよい。

【0182】

なお、候補タイミングは、第２インバータ２０Ｂ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２０Ｃ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。

【0183】

図４１には、第２インバータ２０Ｂの第２切り替えタイミングｔＢ［２］が、第１インバータ２０Ａ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。

【0184】

＜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。

【0185】

・評価関数Ｊｃｒは、上式（ｅｑ５）に示す関数に代えて、例えば下式（ｅｑ９）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。

【0186】

【数9】

【0187】

・探索対象となる電圧ベクトルの終了のタイミングの候補タイミングが、第２インバータ２０Ｂのスイッチングパターンを構成する各電圧ベクトルの切り替えタイミングからずれていてもよい。

【0188】

・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１に示す制御システムにおいて、第１インバータ２０Ａが第１回転電機に電気的に接続され、第２インバータ２０Ｂが第２回転電機に電気的に接続される。

【0189】

・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。

【0190】

・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。

【0191】

・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。

【0192】

・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。

【0193】

・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】

【0194】

１０…回転電機、２０Ａ，２０Ｂ…第１，第２インバータ、２２…平滑コンデンサ、４０…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】