(57)【要約】【課題】交流回転機の相数に比べて同一タイミングで検出できる相数が少ない場合において、電流検出のタイミングのずれによって生じる出力トルクの誤差を低減することができる交流回転機の制御装置を提供する。【解決手段】ｍ相の第１巻線及びｍ相の第２巻線を有する交流回転機を制御し、第１巻線のｍ−１相の巻線の電流を検出する第１タイミングと、第２巻線のｍ−１相の巻線の電流を検出する第２タイミングとを、基準タイミングに対して前後対称に設定する交流回転機の制御装置。【選択図】図１
2020096452.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｍ相の第１巻線及びｍ相の第２巻線を有する交流回転機（ｍは３以上の整数）を制御する交流回転機の制御装置であって、
前記第１巻線のｍ−１相の巻線及び前記第２巻線のｍ−１相の巻線に流れる電流を検出する電流検出部と、
電流指令及び電流検出値に基づいて、前記第１巻線及び前記第２巻線の各相に印加する電圧指令を演算する電圧指令演算部と、
前記電圧指令と搬送波信号とを比較することにより、前記第１巻線及び前記第２巻線の各相に電圧を印加する電圧印加部と、を備え、
前記電流検出部は、第１タイミングで、前記第１巻線のｍ−１相の巻線の電流を検出し、第２タイミングで、前記第２巻線のｍ−１相の巻線の電流を検出し、
前記第１タイミングと前記第２タイミングとを基準タイミングに対して前後対称に設定している交流回転機の制御装置。
【請求項２】
前記基準タイミングは、三角波とされた前記搬送波信号の山の頂点及び谷の頂点の一方又は双方に設定されている請求項１に記載の交流回転機の制御装置。
【請求項３】
前記電圧指令演算部は、ロータの磁束方向に定めたｄ軸、及び前記ｄ軸より電気角でπ／２進んだ方向に定めたｑ軸からなるｄｑ軸回転座標系を設定し、
前記第１巻線のｄ軸電流指令及びｑ軸電流指令を設定し、前記第１巻線のｍ−１相の巻線の電流検出値を用い、座標変換を行って、前記第１巻線のｄ軸電流検出値及びｑ軸電流検出値を算出し、前記第１巻線のｄ軸電流検出値を前記第１巻線のｑ軸電流指令により補正し、前記第１巻線のｑ軸電流検出値を前記第１巻線のｄ軸電流指令により補正し、
前記第２巻線のｄ軸電流指令及びｑ軸電流指令を設定し、前記第２巻線のｍ−１相の巻線の電流検出値を用い、座標変換を行って、前記第２巻線のｄ軸電流検出値及びｑ軸電流検出値を算出し、前記第２巻線のｄ軸電流検出値を前記第２巻線のｑ軸電流指令により補正し、前記第２巻線のｑ軸電流検出値を前記第２巻線のｄ軸電流指令により補正し、
前記第１巻線の補正後のｄ軸電流検出値及びｑ軸電流検出値、前記第２巻線の補正後のｄ軸電流検出値及びｑ軸電流検出値に基づいて、前記電圧指令を算出する請求項１又は２に記載の交流回転機の制御装置。
【請求項４】
前記電圧指令演算部は、
前記第２タイミングに対する前記第１タイミングの相対時刻を２×δとし、ロータの電気角速度をωとし、
前記第１巻線のｄ軸電流検出値をＩｄ１＿ｄｅｔとし、前記第１巻線のｑ軸電流検出値をＩｑ１＿ｄｅｔとし、前記第１巻線のｄ軸電流指令をＩｄ１＿ｔｇｔとし、前記第１巻線のｑ軸電流指令をＩｑ１＿ｔｇｔとし、前記第１巻線の補正後のｄ軸電流検出値をＩｄ１＿ｄｅｔｈとし、前記第１巻線の補正後のｑ軸電流検出値をＩｑ１＿ｄｅｔｈとし、
Ｉｄ１＿ｄｅｔｈ＝Ｉｄ１＿ｄｅｔ＋ω×δ×Ｉｑ１＿ｔｇｔ
Ｉｑ１＿ｄｅｔｈ＝Ｉｑ１＿ｄｅｔ−ω×δ×Ｉｄ１＿ｔｇｔ
の算出式により前記第１巻線の補正後のｄ軸電流検出値及びｑ軸電流検出値を算出し、
前記第２巻線のｄ軸電流検出値をＩｄ２＿ｄｅｔとし、前記第２巻線のｑ軸電流検出値をＩｑ２＿ｄｅｔとし、前記第２巻線のｄ軸電流指令をＩｄ２＿ｔｇｔとし、前記第２巻線のｑ軸電流指令をＩｑ２＿ｔｇｔとし、前記第２巻線の補正後のｄ軸電流検出値をＩｄ２＿ｄｅｔｈとし、前記第２巻線の補正後のｑ軸電流検出値をＩｑ２＿ｄｅｔｈとし、
Ｉｄ２＿ｄｅｔｈ＝Ｉｄ２＿ｄｅｔ−ω×δ×Ｉｑ２＿ｔｇｔ
Ｉｑ２＿ｄｅｔｈ＝Ｉｑ２＿ｄｅｔ＋ω×δ×Ｉｄ２＿ｔｇｔ
の算出式により前記第２巻線の補正後のｄ軸電流検出値及びｑ軸電流検出値を算出する請求項３に記載の交流回転機の制御装置。
【請求項５】
前記電圧指令演算部は、ロータの磁束方向に定めたｄ軸、及び前記ｄ軸より電気角でπ／２進んだ方向に定めたｑ軸からなるｄｑ軸回転座標系を設定し、
前記第１巻線のｍ−１相の巻線の電流検出値を用い、座標変換を行って、前記第１巻線のｄ軸電流検出値及びｑ軸電流検出値を算出し、
前記第２巻線のｍ−１相の巻線の電流検出値を用い、座標変換を行って、前記第２巻線のｄ軸電流検出値及びｑ軸電流検出値を算出し、
前記第１巻線のｄ軸電流検出値と前記第２巻線のｄ軸電流検出値との和であるｄ軸電流検出値の和を算出し、前記第１巻線のｑ軸電流検出値と前記第２巻線のｑ軸電流検出値との和であるｑ軸電流検出値の和を算出し、
前記第１巻線のｄ軸電流検出値を、前記ｑ軸電流検出値の和により補正し、前記第１巻線のｑ軸電流検出値を、前記ｄ軸電流検出値の和により補正し、
前記第２巻線のｄ軸電流検出値を、前記ｑ軸電流検出値の和により補正し、前記第２巻線のｑ軸電流検出値を、前記ｄ軸電流検出値の和により補正し、
前記第１巻線の補正後のｄ軸電流検出値及びｑ軸電流検出値、前記第２巻線の補正後のｄ軸電流検出値及びｑ軸電流検出値に基づいて、前記電圧指令を算出する請求項１又は２に記載の交流回転機の制御装置。
【請求項６】
前記電圧指令演算部は、
前記第２タイミングに対する前記第１タイミングの相対時刻を２×δとし、ロータの電気角速度をωとし、
前記第１巻線のｄ軸電流検出値をＩｄ１＿ｄｅｔとし、前記第１巻線のｑ軸電流検出値をＩｑ１＿ｄｅｔとし、前記第１巻線の補正後のｄ軸電流検出値をＩｄ１＿ｄｅｔｈとし、前記第１巻線の補正後のｑ軸電流検出値をＩｑ１＿ｄｅｔｈとし、
前記第２巻線のｄ軸電流検出値をＩｄ２＿ｄｅｔとし、前記第２巻線のｑ軸電流検出値をＩｑ２＿ｄｅｔとし、前記第２巻線の補正後のｄ軸電流検出値をＩｄ２＿ｄｅｔｈとし、前記第２巻線の補正後のｑ軸電流検出値をＩｑ２＿ｄｅｔｈとし、
前記ｄ軸電流検出値の和をＩｄ＿ｄｅｔ＿ｓｕｍとし、前記ｑ軸電流検出値の和をＩｑ＿ｄｅｔ＿ｓｕｍとし、前記第１巻線と前記第２巻線との間の電流の分配比をＫａとし、
Ｉｄ１＿ｄｅｔｈ＝Ｉｄ１＿ｄｅｔ＋Ｋａ×ω×δ×Ｉｑ＿ｄｅｔ＿ｓｕｍ
Ｉｑ１＿ｄｅｔｈ＝Ｉｑ１＿ｄｅｔ−Ｋａ×ω×δ×Ｉｄ＿ｄｅｔ＿ｓｕｍ
Ｉｄ２＿ｄｅｔｈ＝Ｉｄ２＿ｄｅｔ−（１−Ｋａ）×ω×δ×Ｉｑ＿ｄｅｔ＿ｓｕｍ
Ｉｑ２＿ｄｅｔｈ＝Ｉｑ２＿ｄｅｔ＋（１−Ｋａ）×ω×δ×Ｉｄ＿ｄｅｔ＿ｓｕｍ
の算出式により前記第１巻線の補正後のｄ軸電流検出値及びｑ軸電流検出値、前記第２巻線の補正後のｄ軸電流検出値及びｑ軸電流検出値を算出する請求項５に記載の交流回転機の制御装置。
【請求項７】
前記電圧指令演算部は、ロータの磁束方向に定めたｄ軸、及び前記ｄ軸より電気角でπ／２進んだ方向に定めたｑ軸からなるｄｑ軸回転座標系を設定し、
前記第１巻線のｄ軸電流指令及びｑ軸電流指令を設定し、前記第１巻線のｍ−１相の巻線の電流検出値を用い、座標変換を行って、前記第１巻線のｄ軸電流検出値及びｑ軸電流検出値を算出し、
前記第２巻線のｄ軸電流指令及びｑ軸電流指令を設定し、前記第２巻線のｍ−１相の巻線の電流検出値を用い、座標変換を行って、前記第２巻線のｄ軸電流検出値及びｑ軸電流検出値を算出し、
前記第１巻線のｄ軸電流検出値と前記第２巻線のｄ軸電流検出値との差であるｄ軸電流検出値の差を算出し、前記第１巻線のｑ軸電流検出値と前記第２巻線のｑ軸電流検出値との差であるｑ軸電流検出値の差を算出し、前記第１巻線のｄ軸電流指令又は前記第１巻線のｄ軸電流検出値と、前記第２巻線のｄ軸電流指令又は前記第２巻線のｄ軸電流検出値との和であるｄ軸電流の和を算出し、前記第１巻線のｑ軸電流指令又は前記第１巻線のｑ軸電流検出値と、前記第２巻線のｑ軸電流指令又は前記第２巻線のｑ軸電流検出値との和であるｑ軸電流の和を算出し、
前記ｄ軸電流検出値の差を前記ｑ軸電流の和により補正し、前記ｑ軸電流検出値の差を前記ｄ軸電流の和により補正し、補正後のｄ軸電流検出値の差及び補正後のｑ軸電流検出値の差に基づいて、前記電圧指令を算出する請求項１から６のいずれか一項に記載の交流回転機の制御装置。
【請求項８】
前記電圧指令演算部は、
前記第２タイミングに対する前記第１タイミングの相対時刻を２×δとし、ロータの電気角速度をωとし、前記ｄ軸電流検出値の差をＩｄ＿ｄｅｔ＿ｄｉｆｆとし、前記ｑ軸電流の和をＩｑ＿ｓｕｍとし、前記補正後のｄ軸電流検出値の差をＩｄ＿ｄｅｔ＿ｄｉｆｆｈとし、
Ｉｄ＿ｄｅｔ＿ｄｉｆｆｈ＝Ｉｄ＿ｄｅｔ＿ｄｉｆｆ＋ω×δ×Ｉｑ＿ｓｕｍ
の算出式により前記補正後のｄ軸電流検出値の差を算出し、
前記ｑ軸電流検出値の差をＩｑ＿ｄｅｔ＿ｄｉｆｆとし、前記ｄ軸電流の和をＩｄ＿ｓｕｍとし、前記補正後のｑ軸電流検出値の差をＩｑ＿ｄｅｔ＿ｄｉｆｆｈとし、
Ｉｑ＿ｄｅｔ＿ｄｉｆｆｈ＝Ｉｑ＿ｄｅｔ＿ｄｉｆｆ−ω×δ×Ｉｄ＿ｓｕｍ
の算出式により前記補正後のｑ軸電流検出値の差を算出する請求項７に記載の交流回転機の制御装置。
【請求項９】
前記電圧指令演算部は、
前記第１巻線のｄ軸電流検出値と前記第２巻線のｄ軸電流検出値との和であるｄ軸電流検出値の和を算出し、前記第１巻線のｑ軸電流検出値と前記第２巻線のｑ軸電流検出値との和であるｑ軸電流検出値の和を算出し、
前記ｄ軸電流検出値の和を前記ｑ軸電流の和により補正し、前記ｑ軸電流検出値の和を前記ｄ軸電流の和により補正し、補正後のｄ軸電流検出値の和及び補正後のｑ軸電流検出値の和に基づいて、前記電圧指令を算出する請求項７又は８に記載の交流回転機の制御装置。
【請求項１０】
前記電圧指令演算部は、
前記第２タイミングに対する前記第１タイミングの相対時刻を２×δとし、ロータの電気角速度をωとし、前記ｄ軸電流検出値の和をＩｄ＿ｄｅｔ＿ｓｕｍとし、前記ｑ軸電流の和をＩｑ＿ｓｕｍとし、前記補正後のｄ軸電流検出値の和をＩｄ＿ｄｅｔ＿ｓｕｍｈとし、前記第１巻線と前記第２巻線との間の電流の分配比をＫａとし、
Ｉｄ＿ｄｅｔ＿ｓｕｍｈ＝Ｉｄ＿ｄｅｔ＿ｓｕｍ＋（２×Ｋａ−１）×ω×δ×Ｉｑ＿ｓｕｍ
の算出式により前記補正後のｄ軸電流検出値の和を算出し、
前記ｑ軸電流検出値の和をＩｑ＿ｄｅｔ＿ｓｕｍとし、前記ｄ軸電流の和をＩｄ＿ｓｕｍとし、前記補正後のｑ軸電流検出値の和をＩｑ＿ｄｅｔ＿ｓｕｍｈとし、
Ｉｑ＿ｄｅｔ＿ｓｕｍｈ＝Ｉｑ＿ｄｅｔ＿ｓｕｍ−（２×Ｋａ−１）×ω×δ×Ｉｄ＿ｓｕｍ
の算出式により前記補正後のｑ軸電流検出値の和を算出する請求項９に記載の交流回転機の制御装置。
【請求項１１】
ロータの回転に応じて、順番に電気角で９０ｄｅｇずつ位相がずれた第１正弦波信号、第２正弦波信号、第３正弦波信号、第４正弦波信号を出力する角度センサの出力信号を検出し、前記第１正弦波信号、前記第２正弦波信号、前記第３正弦波信号、及び前記第４正弦波信号の検出値に基づいて前記交流回転機の回転角度を演算する回転検出部を更に備え、
前記電圧指令演算部は、前記回転角度に基づいて、前記電圧指令を算出し、
前記回転検出部は、前記第１正弦波信号と前記第３正弦波信号とを対にし、前記第１正弦波信号の検出タイミングと前記第３正弦波信号の検出タイミングとを前記基準タイミングに対して前後対称に設定する共に、前記第２正弦波信号と前記第４正弦波信号とを対にし、前記第２正弦波信号の検出タイミングと前記第４正弦波信号の検出タイミングとを前記基準タイミングに対して前後対称に設定する請求項１から１０のいずれか一項に記載の交流回転機の制御装置。
【請求項１２】
前記回転検出部は、前記第１正弦波信号と前記第３正弦波信号との対と、前記第２正弦波信号と前記第４正弦波信号との対から、それぞれ１信号ずつ選択した１信号と１信号とをセットにした２セットを設定し、各セットの２信号を、同一タイミングで検出する請求項１１に記載の交流回転機の制御装置。
【請求項１３】
前記電流検出部は、前記第１タイミング及び前記第２タイミングを、前後対称に設定された前記第１正弦波信号、前記第２正弦波信号、前記第３正弦波信号、及び前記第４正弦波信号の検出タイミングの間に設定している請求項１１又は１２に記載の交流回転機の制御装置。
【請求項１４】
前記角度センサの軸倍角は、前記交流回転機の極対数以下である請求項１１から１３のいずれか一項に記載の交流回転機の制御装置。
【請求項１５】
ロータの回転に応じて、互いに電気角で９０ｄｅｇ位相が異なる正弦波信号及び余弦波信号を出力する角度センサの出力信号を検出し、前記正弦波信号及び前記余弦波信号の検出値に基づいて前記交流回転機の回転角度を演算する回転検出部を更に備え、
前記電圧印加部は、前記回転角度に基づいて、前記電圧指令を算出し、
前記回転検出部は、前記正弦波信号及び前記余弦波信号を前記基準タイミングで検出する請求項１から１０のいずれか一項に記載の交流回転機の制御装置。
【請求項１６】
請求項１から１５のいずれか一項に記載の交流回転機の制御装置と、
車輪の駆動力源となる前記交流回転機と、を備えた車両用交流回転機装置。
【請求項１７】
請求項１から１５のいずれか一項に記載の交流回転機の制御装置と、
車輪の操舵装置の駆動力源となる前記交流回転機と、を備えた電動パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、交流回転機の制御装置、車両用交流回転機装置、及び電動パワーステアリング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
交流回転機の制御装置を、例えば車両用の発電電動機で使用する場合は、出力トルクが車両の駆動力となるので、所望のトルクが得られなければ期待通りに加速せず、運転者の快適性が低下する。検出した電流と出力トルクは比例的な関係があるため、所望のトルクを得るためには検出した電流値と真の電流値のずれを抑制することが重要である。
【０００３】
また、交流回転機の制御装置を、運転者の操舵をアシストする電動パワーステアリング装置で使用する場合は、出力トルクの変動は運転者にハンドルを通して伝わるとともに、車両を伝達して車室内に不快な音を伝達する。トルク変動を抑制するためには検出した電流値と真の電流値の誤差に含まれる振動成分を小さくする必要がある。
【０００４】
特許文献１の電流検出装置では、第１相の電流値を検出するタイミングから所定時間だけ前後するタイミングにおいて第２相の電流値を合わせて２回検出し、第２相の電流値を両タイミングに検出した電流値の平均値とすることで、検出した電流値の誤差を抑制している。また、第３相の電流値を検出する場合には、第１相の電流値を検出するタイミングから所定時間の倍だけ前後するタイミングにおいて第３相の電流値を合わせて２回検出し、第３相の電流値を両タイミングに検出した電流値の平均値とすることで、検出した電流値の誤差を抑制している。
【０００５】
特許文献２のモータ制御装置では、最大相のスイッチングノイズによる中間相及び最小相の電流検出精度の悪化を抑制するために、最大相の高電位側のスイッチング素子をオン、低電位側のスイッチング素子をオフしたままとしている。
【０００６】
特許文献３の交流電動機制御装置では、平均電流と差電流により制御することで非干渉化を図っている。回転２軸座標系において、各インバータの出力電流の平均値と平均電流指令の偏差に基づいて平均電圧指令を求め、各インバータの出力電流の差と差電流指令の偏差に基づいて差電圧指令を求める。平均電圧指令及び差電圧指令を各巻線組の電圧指令に戻して出力することにより、不平衡電流を低減している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−６０７６号公報
【特許文献２】特開２０１０−２２０４１４号公報
【特許文献３】特開平４−３２５８９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１の電流検出装置では、基準とする第１相の電流値を検出するタイミングで検出することができない第２相を、基準タイミングＺに対して対称なタイミングで検出している。特許文献１の図２において、Δｔが十分に小さい場合には、時刻ｔｖａからｔｖｂまでのＶ相電流値はモータの回転に応じてほぼ線形に変化しているとみなすことができるため、時刻ｔｖａに検出した電流値Ｉｖａと時刻ｔｖｂに検出した電流値Ｉｖｂの平均値によりＩｖ０を推定している。
【０００９】
特許文献１の電流検出装置を、３相の第１巻線と３相の第２巻線を有する交流回転機に適用した場合、２相の電流を得るためには３回の検出、３相全ての電流を得るためには５回の検出が必要である。ｔｕでの電気角での角度がθであり、電気角での角速度がωであるのときのＩｕ０、Ｉｖ０、Ｉｗ０は、式（１）となる。
【数１】
2020096452.tif 000003
【００１０】
式（１）においてωΔｔが十分に小さい場合は、式（２）が成立し、Ｉｕ０、Ｉｖ０、Ｉｗ０は式（３）で与えられる。高回転になりωΔｔ又は２ωΔｔが大きくなれば、式（２）の近似による誤差が増加し、２ωΔｔが式に表れるＩｗ０の電流検出誤差は、ωΔｔが式に表れるＩｖ０に比べて大きい。つまり、検出回数が多くなるほど最初の検出タイミングから最後の検出タイミングまでの経過時間が長くなり、検出された電流値の精度が悪化する。
【数２】
2020096452.tif 000004
【数３】
2020096452.tif 000005
【００１１】
特許文献２のモータ制御装置では、電流検出可能相は、Ｄｍａｘ以下のＤｕｔｙである必要があり、Ｄｍａｘより大きいＤｕｔｙを出力する電流検出不能相のスイッチングノイズによって電流検出可能相の相電流値に誤差が生じることが述べられている。複数回の電流検出によって相電流値を得る場合、回数が多いほどＤｍａｘは更に小さい値となる。その場合には、特許文献２の図８のような電圧指令では検出誤差の小さい相電流値を得ることは難しくなる。つまり、電流検出可能相のＤｕｔｙの上限であるＤｍａｘを大きくするためには、検出回数を抑制する必要がある。
【００１２】
特許文献３の交流電動機制御装置では、平均電流をフィードバックして電圧指令を生成するため、電流検出タイミングが異なることによって生じる電流検出誤差の影響によって平均電流が変動する。
【００１３】
本願は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、交流回転機の相数に比べて同一タイミングで検出できる相数が少ない場合において、電流検出のタイミングのずれによって生じる出力トルクの誤差を低減することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本願に係る交流回転機の制御装置は、ｍ相の第１巻線及びｍ相の第２巻線を有する交流回転機（ｍは３以上の整数）を制御する交流回転機の制御装置であって、
前記第１巻線のｍ−１相の巻線及び前記第２巻線のｍ−１相の巻線に流れる電流を検出する電流検出部と、
電流指令及び電流検出値に基づいて、前記第１巻線及び前記第２巻線の各相に印加する電圧指令を演算する電圧指令演算部と、
前記電圧指令と搬送波信号とを比較することにより、前記第１巻線及び前記第２巻線の各相に電圧を印加する電圧印加部と、を備え、
前記電流検出部は、第１タイミングで、前記第１巻線のｍ−１相の巻線の電流を検出し、第２タイミングで、前記第２巻線のｍ−１相の巻線の電流を検出し、
前記第１タイミングと前記第２タイミングとを基準タイミングに対して前後対称に設定しているものである。
【００１５】
また、本願に係る車両用交流回転機装置は、上記の交流回転機の制御装置と、車輪の駆動力源となる交流回転機と、を備えたものである。
【００１６】
また、本願に係る電動パワーステアリング装置は、上記の交流回転機の制御装置と、車輪の操舵装置の駆動力源となる交流回転機と、を備えたものである。
【発明の効果】
【００１７】
本願に係る交流回転機の制御装置によれば、巻線の相数に比べて、同一タイミングで検出できる相数が少ない場合に、第１巻線及び第２巻線のそれぞれについて、電流を検出する相数をｍ−１相に低減することができる共に、第１巻線のｍ−１相の巻線の電流を検出する第１タイミングと、第２巻線のｍ−１相の巻線の電流を検出する第２タイミングとを、基準タイミングに対して前後対称に設定することで、巻線間の電流検出タイミングのずれによって生じる、ｄｑ軸電流の和の誤差を減少させ、出力トルクの誤差を減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施の形態１に係る交流回転機及び交流回転機の制御装置の概略構成図である。
【図２】実施の形態１に係る交流回転機の制御装置の概略ブロック図である。
【図３】実施の形態１に係る交流回転機の制御装置のハードウェア構成図である。
【図４】実施の形態１に係る第１巻線及び第２巻線の各相の位相を示す模式図である。
【図５】実施の形態１に係る駆動信号の生成を説明するタイムチャートである。
【図６】実施の形態１に係る電流ベクトルの位相を説明する図である。
【図７】実施の形態１に係る基準タイミングを基準にした、各相の電流の検出タイミングの定義を説明するためのタイムチャートである。
【図８】実施の形態１に係る第１タイミング及び第２タイミングの設定例を説明するタイムチャートである。
【図９】実施の形態１に係る電流検出タイミングの設定パターンを説明する図である。
【図１０】実施の形態４に係る角度センサの模式図である。
【図１１】実施の形態４に係る基準タイミングを基準にした、各角度信号の検出タイミングの定義を説明するためのタイムチャートである。
【図１２】実施の形態４に係る角度信号の検出タイミングの設定パターンを説明する図である。
【図１３】実施の形態４に係る第１タイミング及び第２タイミングと角度信号の検出タイミングの設定例を示すタイムチャートである。
【図１４】実施の形態４に係る第１タイミング及び第２タイミングと角度信号の検出タイミングの設定例を示すタイムチャートである。
【図１５】実施の形態１に係る車両用交流回転機装置の概略構成図である。
【図１６】実施の形態１に係る電動パワーステアリング装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
１．実施の形態１
実施の形態１に係る交流回転機の制御装置１（以下、単に制御装置１と称す）について図面を参照して説明する。図１は、本実施の形態に係る交流回転機１０及び制御装置１の概略構成図である。
【００２０】
１−１．交流回転機
交流回転機１０は、ステータ１８と、ステータ１８の径方向内側に配置されたロータ１４と、を備えている。交流回転機１０は、永久磁石型の同期回転機とされており、ステータ１８に巻線が巻装され、ロータ１４に極対数Ｐｒの永久磁石が設けられている。なお、交流回転機１０は、ロータ１４に電磁石が設けられた界磁巻線型の同期回転機とされてもよい。
【００２１】
交流回転機１０は、ｍ相の第１巻線１１及びｍ相の第２巻線１２を有している（ｍは３以上の整数）。本実施の形態では、ｍは３であり、交流回転機１０は、Ｕ１相、Ｖ１相、及びＷ１相の３相の第１巻線１１、及びＵ２相、Ｖ２相、及びＷ２相の３相の第２巻線１２を有している。図４に模式図を示すように、３相の第１巻線Ｕ１、Ｖ１、Ｗ２は、３相の第２巻線Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２に対して位相が電気角で３０ｄｅｇ進んでいる。電気角は、ロータ１４の機械角に極対数Ｐｒを乗算した角度になる。なお、第１巻線１１及び第２巻線１２は、１つのステータ１８に巻装されている。
【００２２】
ロータ１４には、ロータ１４の回転角度（磁極位置）を検出する角度センサ１５が設けられている。角度センサ１５の出力信号は、制御装置１に入力される。角度センサ１５には、各種のセンサが用いられる。例えば、角度センサ１５には、レゾルバ、ホール素子、ＴＭＲ素子、又はＧＭＲ素子などの位置検出器、電磁式、磁電式、又は光電式などの回転検出器が用いられる。
【００２３】
１−２．インバータ
直流電源１６の直流電力と３相の第１巻線Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１に供給する交流電力とを変換する第１インバータ２１と、直流電源１６の直流電力と第２巻線Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２に供給する交流電力とを変換する第２インバータ２２と、が備えられている。
【００２４】
第１インバータ２１及び第２インバータ２２は、それぞれ、直流電源１６の正極側に接続される正極側のスイッチング素子２３と、直流電源１６の負極側に接続される負極側のスイッチング素子２４と、が直列接続された直列回路を、３相各相の巻線に対応して３セット設けている。各直列回路における２つのスイッチング素子の接続点が、対応する相の巻線に接続される。
【００２５】
スイッチング素子には、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）、ダイオードが逆並列接続されたＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等が用いられる。各スイッチング素子のゲート端子は、ゲート駆動回路等を介して、制御装置１に接続されている。よって、各スイッチング素子は、制御装置１から出力される駆動信号によりオン又はオフされる。
【００２６】
直流電源１６には、鉛蓄電池又はリチウムイオン電池等の蓄電装置が用いられる。なお、直流電源１６には、直流電圧を昇圧したり降圧したりする直流電力変換器であるＤＣ−ＤＣコンバータが設けられてもよい。直流電源１６の電源電圧を検出するための電圧センサ１７が備えられている。電圧センサ１７の出力信号は、制御装置１に入力される。
【００２７】
第１及び第２インバータ２１、２２は、それぞれ、ｍ−１相（本例では、ｍ−１＝２）の巻線に流れる電流を検出するための電流センサ１３を備えている。電流センサ１３は、ｍ−１相（本例では、Ｕ１相及びＶ１相、Ｕ２相及びＷ２相）それぞれについて、スイッチング素子の直列回路と巻線とをつなぐ電線上に備えられたホール素子等とされている。或いは、電流センサ１３は、ｍ−１相それぞれの直列回路に直列接続されたシャント抵抗であってもよい。各シャント抵抗の両端電位差が、制御装置１に入力される。例えば、各シャント抵抗は、負極側のスイッチング素子の負極側に直列接続される。なお、電流センサ１３が設けられる第１巻線のｍ−１相は、任意の相に設定されてもよく、電流センサ１３が設けられる第２巻線のｍ−１相は、任意の相に設定されてもよい。
【００２８】
１−３．制御装置１
制御装置１は、第１インバータ２１及び第２インバータ２２のスイッチング素子を介して、交流回転機１０を制御する。制御装置１は、図２に示すように、回転検出部３１、電源電圧検出部３２、電流検出部３３、電圧指令演算部３４、及び電圧印加部３５等の制御部を備えている。制御装置１の各機能は、制御装置１が備えた処理回路により実現される。具体的には、制御装置１は、図３に示すように、処理回路として、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算処理装置９０（コンピュータ）、演算処理装置９０とデータのやり取りする記憶装置９１、演算処理装置９０に外部の信号を入力する入力回路９２、及び演算処理装置９０から外部に信号を出力する出力回路９３等を備えている。
【００２９】
演算処理装置９０として、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＩＣ（Integrated Circuit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、各種の論理回路、及び各種の信号処理回路等が備えられてもよい。また、演算処理装置９０として、同じ種類のもの又は異なる種類のものが複数備えられ、各処理が分担して実行されてもよい。記憶装置９１として、演算処理装置９０からデータを読み出し及び書き込みが可能に構成されたＲＡＭ（Random Access Memory）、及び演算処理装置９０からデータを読み出し可能に構成されたＲＯＭ（Read Only Memory）等が備えられている。入力回路９２は、角度センサ１５、電圧センサ１７、電流センサ１３等の各種のセンサ及びスイッチが接続され、これらセンサ及びスイッチの出力信号を演算処理装置９０に入力するＡ／Ｄ変換器等を備えている。出力回路９３は、第１インバータ２１及び第２インバータ２２のスイッチング素子をオンオフ駆動するゲート駆動回路等の電気負荷が接続され、これら電気負荷に演算処理装置９０から制御信号を出力する駆動回路等を備えている。
【００３０】
そして、制御装置１が備える各制御部３１〜３５等の各機能は、演算処理装置９０が、ＲＯＭ等の記憶装置９１に記憶されたソフトウェア（プログラム）を実行し、記憶装置９１、入力回路９２、及び出力回路９３等の制御装置１の他のハードウェアと協働することにより実現される。なお、各制御部３１〜３５等が用いる設定データは、ソフトウェア（プログラム）の一部として、ＲＯＭ等の記憶装置９１に記憶されている。以下、制御装置１の各機能について詳細に説明する。
【００３１】
１−３−１．回転検出部３１
回転検出部３１は、ロータ１４の電気角での回転角度（磁極位置）、及び回転速度を検出する。本実施の形態では、回転検出部３１は、角度センサ１５の出力信号に基づいて、電気角での回転角度（磁極位置）及び回転速度を検出する。なお、回転検出部３１は、電流指令に高調波成分を重畳することによって得られる電流情報等に基づいて、角度センサを用いずに、回転角度（磁極位置）を推定するように構成されてもよい（いわゆる、センサレス方式）。
【００３２】
１−３−２．電源電圧検出部３２
電源電圧検出部３２は、直流電源１６の電源電圧を検出する。本実施の形態では、電源電圧検出部３２は、電圧センサ１７の出力信号に基づいて、電源電圧を検出する。
【００３３】
１−３−３．電流検出部３３
電流検出部３３は、第１巻線１１のｍ−１相の巻線（本例では、Ｕ１相及びＶ１相の巻線）及び第２巻線１２のｍ−１相の巻線（本例では、Ｕ２相及びＷ２相の巻線）に流れる電流を検出する。本実施の形態では、電流検出部３３は、電流センサ１３の出力信号に基づいて、第１インバータ２１から第１巻線のＵ１相及びＶ１相に流れる電流ｉｕ１＿ｄｅｔ、ｉｖ１＿ｄｅｔを検出すると共に、第２インバータ２２から第２巻線のＵ２相、Ｗ２相に流れる電流ｉｕ２＿ｄｅｔ、ｉｗ２＿ｄｅｔを検出する。本実施の形態では、電流検出部３３は、後述するタイミングで、各相の電流を検出する。
【００３４】
１−３−４．電圧指令演算部３４
電圧指令演算部３４は、電流指令、電流検出値、及び回転角度に基づいて、第１巻線及び第２巻線の各相に印加する電圧指令を演算する。本実施の形態では、電圧指令演算部３４は、電流指令演算部３４１、電流変換部３４２、電流フィードバック制御部３４３、及び電圧指令変換部３４４を備えている。
【００３５】
本実施の形態では、電圧指令演算部３４は、ｄｑ軸回転座標系で電流フィードバック制御を行うように構成されている。ｄｑ軸回転座標は、交流回転機１０のロータ１４の磁束方向に定めたｄ軸、及びｄ軸より電気角でπ／２進んだ方向に定めたｑ軸からなる回転座標とされている。本実施の形態では、ロータ１４の磁束方向は、ロータ１４に設けられた永久磁石のＮ極の向きとされている。第１巻線を基準にした磁極位置θ１は、第１巻線のＵ１相の巻線を基準としたｄ軸の進み角とされ、第２巻線を基準にした磁極位置θ２は、第２巻線のＵ２相の巻線を基準としたｄ軸の進み角とされている。
【００３６】
＜電流指令演算部３４１＞
電流指令演算部３４１は、第１巻線に流す電流指令、及び第２巻線に流す電流指令を演算する。電流指令演算部３４１は、第１巻線のｄ軸電流指令Ｉｄ１＿ｔｇｔ及びｑ軸電流指令Ｉｑ１＿ｔｇｔを演算すると共に、第２巻線のｄ軸電流指令Ｉｄ２＿ｔｇｔ及びｑ軸電流指令Ｉｑ２＿ｔｇｔを演算する。
【００３７】
電流指令演算部３４１は、合計のｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｔｇｔ及びｑ軸電流指令Ｉｑ＿ｔｇｔを演算し、合計のｄｑ軸電流指令Ｉｄ＿ｔｇｔ、Ｉｑ＿ｔｇｔを、第１巻線のｄｑ軸電流指令Ｉｄ１＿ｔｇｔ、Ｉｑ１＿ｔｇｔ及び第２巻線のｄｑ軸電流指令Ｉｄ２＿ｔｇｔ、Ｉｑ２＿ｔｇｔに分配する。本実施の形態では、電流指令演算部３４１は、合計のｄｑ軸電流指令Ｉｄ＿ｔｇｔ、Ｉｑ＿ｔｇｔの０．５倍値を、それぞれ、第１巻線のｄｑ軸電流指令Ｉｄ１＿ｔｇｔ、Ｉｑ１＿ｔｇｔ、及び第２巻線のｄｑ軸電流指令Ｉｄ２＿ｔｇｔ、Ｉｑ２＿ｔｇｔに設定する。
【００３８】
電流指令演算部３４１は、目標トルク、電源電圧、及び回転速度等に基づいて、最大トルク電流制御、弱め磁束制御、及びＩｄ＝０制御などの電流ベクトル制御方法に従って、合計のｄｑ軸電流指令Ｉｄ＿ｔｇｔ、Ｉｑ＿ｔｇｔを演算する。目標トルクは、外部の装置から伝達されてもよいし、電流指令演算部３４１内で演算されてもよい。
【００３９】
＜電流変換部３４２＞
電流変換部３４２は、次式に示すように、第１巻線の３相の電流検出値の合計が０になるように、第１巻線のＵ１相及びＶ１相の電流検出値ｉｕ１＿ｄｅｔ、ｉｖ１＿ｄｅｔに基づいて、残りのＷ１相の電流検出値ｉｗ１＿ｄｅｔを推定する。また、電流変換部３４２は、次式に示すように、第２巻線の３相の電流検出値の合計が０になるように、第２巻線のＵ２相及びＷ２相の電流検出値ｉｕ２＿ｄｅｔ、ｉｗ２＿ｄｅｔに基づいて、残りのＶ２相の電流検出値ｉｖ２＿ｄｅｔを推定する。ここで、推定した残りの１相の電流も、説明の容易化のため、電流検出値と称する。
【数４】
2020096452.tif 000006
【００４０】
電流変換部３４２は、第１巻線の各相の電流検出値ｉｕ１＿ｄｅｔ、ｉｖ１＿ｄｅｔ、ｉｗ１＿ｄｅｔを、第１巻線基準の磁極位置θ１に基づいて３相２相変換及び回転座標変換を行って、ｄｑ軸回転座標系で表した第１巻線のｄ軸電流検出値Ｉｄ１＿ｄｅｔ及びｑ軸電流検出値Ｉｑ１＿ｄｅｔに変換する。同様に、電流変換部３４２は、第２巻線の各相の電流検出値ｉｕ２＿ｄｅｔ、ｉｖ２＿ｄｅｔ、ｉｗ２＿ｄｅｔを、第２巻線基準の磁極位置θ２に基づいて３相２相変換及び回転座標変換を行って、ｄｑ軸回転座標系で表した第２巻線のｄ軸電流検出値Ｉｄ２＿ｄｅｔ及びｑ軸電流検出値Ｉｑ２＿ｄｅｔに変換する。
【００４１】
＜電流フィードバック制御部３４３＞
電流フィードバック制御部３４３は、第１巻線のｄｑ軸電流検出値Ｉｄ１＿ｄｅｔ、Ｉｑ１＿ｄｅｔが、第１巻線のｄｑ軸電流指令Ｉｄ１＿ｔｇｔ、Ｉｑ１＿ｔｇｔに近づくように、ＰＩ制御等により、第１巻線のｄ軸電圧指令Ｖｄ１及びｑ軸電圧指令Ｖｑ１を変化させるフィードバック制御を行う。同様に、電流フィードバック制御部３４３は、第２巻線のｄｑ軸電流検出値Ｉｄ２＿ｄｅｔ、Ｉｑ２＿ｄｅｔが、第２巻線のｄｑ軸電流指令Ｉｄ２＿ｔｇｔ、Ｉｑ２＿ｔｇｔに近づくように、ＰＩ制御等により、第２巻線のｄ軸電圧指令Ｖｄ２及びｑ軸電圧指令Ｖｑ２を変化させるフィードバック制御を行う。
【００４２】
＜電圧指令変換部３４４＞
電圧指令変換部３４４は、第１巻線のｄｑ軸電圧指令Ｖｄ１、Ｖｑ１を、第１巻線基準の磁極位置θ１に基づいて、固定座標変換及び２相３相変換を行って、第１巻線の各相の電圧指令ｖｕ１、ｖｖ１、ｖｗ１に変換する。同様に、電圧指令変換部３４４は、第２巻線のｄｑ軸電圧指令Ｖｄ２、Ｖｑ２を、第２巻線基準の磁極位置θ２に基づいて、固定座標変換及び２相３相変換を行って、第２巻線の各相の電圧指令ｖｕ２、ｖｖ２、ｖｗ２に変換する。
【００４３】
１−３−５．電圧印加部３５
電圧印加部３５は、第１巻線の各相の電圧指令ｖｕ１、ｖｖ１、ｖｗ１及び第２巻線の各相の電圧指令ｖｕ２、ｖｖ２、ｖｗ２と搬送波信号とを比較することにより、第１巻線及び第２巻線の各相に電圧を印加する。
【００４４】
図５に示すように、本実施の形態では、搬送波信号は、電源電圧の振幅を有する三角波とされており、電圧指令が三角波を上回った場合は、駆動信号をオンし、電圧指令が三角波を下回った場合は、駆動信号をオフする。正極側のスイッチング素子２３には、駆動信号がそのまま伝達され、負極側のスイッチング素子２４には、駆動信号を反転させた駆動信号が伝達される。各駆動信号は、ゲート駆動回路を介して、第１及び第２インバータ２１、２２の各スイッチング素子のゲート端子に入力され、各スイッチング素子をオン又はオフさせる。
【００４５】
１−３−６．電流検出タイミング
本実施の形態では、電流検出部３３は、第１タイミングＸで、第１巻線のｍ−１相の巻線（本例では、Ｕ１相及びＶ１相）の電流を検出し、第２タイミングＹで、第２巻線のｍ−１相の巻線（本例では、Ｕ２相及びＷ２相）の電流を検出し、第１タイミングＸと第２タイミングＹとを基準タイミングＺに対して前後対称に設定している。
【００４６】
以下で、電流検出部３３において、同一タイミングで検出する相の組み合わせについて原理を説明する。
【００４７】
＜６相の電流を同一タイミングで検出する理想的な場合＞
まず、６相の電流を全て同一タイミングで検出する理想的な場合について説明する。第１巻線の各相を流れる電流ｉｕ１、ｉｖ１、ｉｗ１、及び第２巻線の各相を流れる電流ｉｕ２、ｉｖ２、ｉｗ２は、式（５）で与えられる。ここで、βは、図６に示すように、ｄｑ軸の電流ベクトルＩのｑ軸からの位相を表し、Ｉｒｍｓは電流実効値を表す。また、第２巻線の各相の電流ｉｕ２、ｉｖ２、ｉｗ２を、第２巻線基準の磁極位置θ２の代わりに、第１巻線基準の磁極位置θ１を用いて表している。第２巻線基準の磁極位置θ２は、第１巻線基準の磁極位置θ１に対して、位相が電気角で３０ｄｅｇ（π／６）遅れる（θ２＝θ１−π／６）。
【数５】
2020096452.tif 000007
【００４８】
式（５）の第１巻線の各相の電流及び第２巻線の各相の電流を、それぞれ、３相２相変換及び回転座標変換することにより、ｄｑ軸回転座標系で表した第１巻線のｄ軸電流Ｉｄ１及びｑ軸電流Ｉｑ１、及び第２巻線のｄ軸電流Ｉｄ２及びｑ軸電流Ｉｑ２は、式（６）のように与えられる。
【数６】
2020096452.tif 000008
【００４９】
このとき交流回転機１０の出力トルクＴは、式（７）となる。ここで、Ｌｄはｄ軸自己インダクタンスを表し、Ｌｑはｑ軸自己インダクタンスを表し、φは磁束を表す。なお、ここでは相互インダクタンスの無い式としているが、相互インダクタンスがある場合にも同様の効果が得られる。
【数７】
2020096452.tif 000009
【００５０】
第１巻線及び第２巻線のｄｑ軸電流は、和よりも差が小さい状態で制御されており、式（８）をみたす。このとき、交流回転機１０の出力トルクＴは、式（９）のように近似でき、第１巻線及び第２巻線のｄｑ軸電流の和に比例したものになる。
【数８】
2020096452.tif 000010
【数９】
2020096452.tif 000011
【００５１】
＜各相の電流検出タイミングを同一にできない場合＞
式（５）から式（９）が成り立つには、６相の電流を同一タイミングで検出する必要がある。しかし、廉価なマイコンでは、同時にＡ／Ｄ変換できるチャンネル数が少なく、全てを同一タイミングで検出できない。また、電流を検出する相数を減らすことによって、電流センサ及びマイコンのコスト低減が可能になる。
【００５２】
６相の電流を同一タイミングで検出できない場合は、式（９）において、第１巻線及び第２巻線のｑ軸電流の和（Ｉｑ１＋Ｉｑ２）、及びｄ軸電流の和（Ｉｄ１＋Ｉｄ２）に誤差が生じ、出力トルクの誤差が生じるおそれがある。よって、各相の電流を同一タイミングで検出できない場合でも、電流を検出する相数を６相から４相に減らすと共に、４相の電流検出タイミングを調整することによって、ｑ軸電流の和（Ｉｑ１＋Ｉｑ２）及びｄ軸電流の和（Ｉｄ１＋Ｉｄ２）の誤差を低減することが考えられる。
【００５３】
＜ｄｑ軸電流の和の誤差低減の条件導出＞
以下で、ｄｑ軸電流の和の誤差を低減するための条件を導出する。図７は、搬送波信号の基準タイミングＺ（本例では、山の頂点）を基準にした、第１巻線のＵ１相、Ｖ１相、及び第２巻線のＵ２相、Ｗ２相の電流ｉｕ１、ｉｖ１、ｉｕ２、ｉｗ２の検出タイミングｔｕ１、ｔｖ１、ｔｕ２、ｔｗ２の定義を示している。基準タイミングＺ（山の頂点）を基準にした、第１巻線のＵ１相の電流ｉｕ１の検出タイミングをｔｕ１とし、第１巻線のＶ１相の電流ｉｖ１の検出タイミングをｔｖ１とし、第２巻線のＵ２相の電流ｉｕ２の検出タイミングをｔｕ２とし、第２巻線のＷ２相の電流ｉｗ２の検出タイミングをｔｗ２としている。
【００５４】
ところで、図５に示したように、各スイッチング素子のオンオフ駆動信号は、搬送波信号の山の頂点又は谷の頂点に対して、ほぼ左右対称になる。そのため、搬送波信号の山の頂点又は谷の頂点付近で電流を検出することで、オン期間の電流の平均値又はオフ期間の電流の平均値を検出することができ、電流リプルの影響を受け難く、電流の検出精度を向上させることができる。本実施の形態では、搬送波信号の基準タイミングＺは、搬送波信号の山の頂点及び谷の頂点の一方又は双方（本例では、山の頂点）に設定されている。なお、搬送波信号の山の頂点及び谷の頂点以外のタイミングを、基準タイミングＺに設定してもよい。また、搬送波信号は、のこぎり波等、三角波以外の他の形状であってもよく、この場合でも同様の効果が得られる。
【００５５】
各検出タイミングｔｕ１〜ｔｗ２で検出した検出電流は式（１０）で与えられる。なお、θ１は、基準タイミングＺにおける第１巻線基準の磁極位置を表し、ωは、電気角での回転速度を表す。
【数１０】
2020096452.tif 000012
【００５６】
このとき、推定する残りのＷ１相の電流検出値ｉｗ１＿ｄｅｔ、Ｖ２相の電流検出値ｉｖ２＿ｄｅｔは、式（１１）によって与えられる。
【数１１】
2020096452.tif 000013
【００５７】
基準タイミングＺで同時に６相の電流を検出した場合に得られる第１巻線及び第２巻線のｄｑ軸電流を、それぞれ、Ｉｄ１＿ｉｄｅａｌ、Ｉｑ１＿ｉｄｅａｌ、Ｉｄ２＿ｉｄｅａｌ、Ｉｑ２＿ｉｄｅａｌとする。また、各相の検出タイミングｔｕ１〜ｔｗ２で各相の電流を検出した場合に、式（１０）及び式（１１）から得られる第１巻線及び第２巻線のｄｑ軸電流を、それぞれ、Ｉｄ１＿ｄｅｔ、Ｉｑ１＿ｄｅｔ、Ｉｄ２＿ｄｅｔ、Ｉｑ２＿ｄｅｔとする。そうすると、式（１２）〜式（１５）が成り立つ。
【数１２】
2020096452.tif 000014
【数１３】
2020096452.tif 000015
【数１４】
2020096452.tif 000016
【数１５】
2020096452.tif 000017
【００５８】
式（１２）〜式（１５）において、第２項以降の誤差成分は、cosβ又はsinβに比例する直流のオフセット成分と、cos(2θ1+β)又はsin(2θ1+β)に比例する磁極位置θ１の２次の交流成分とからなる。
【００５９】
式（１２）のＩｄ１＿ｄｅｔと式（１３）のＩｄ２＿ｄｅｔとを合計したｄ軸電流検出値の和Ｉｄ＿ｄｅｔ＿ｓｕｍと、式（１４）のＩｑ１＿ｄｅｔと式（１５）のＩｑ１＿ｄｅｔとを合計したｑ軸電流検出値の和Ｉｑ＿ｄｅｔ＿ｓｕｍは、式（１６）で与えられる。また、式（１２）のＩｄ１＿ｄｅｔから式（１３）のＩｄ２＿ｄｅｔを減算したｄ軸電流検出値の差Ｉｄ＿ｄｅｔ＿ｄｉｆｆと、式（１４）のＩｑ１＿ｄｅｔから式（１５）のＩｑ２＿ｄｅｔを減算したｑ軸電流検出値の差Ｉｑ＿ｄｅｔ＿ｄｉｆｆは、式（１７）で与えられる。
【数１６】
2020096452.tif 000018
【数１７】
2020096452.tif 000019
【００６０】
式（１６）のｄ軸電流検出値の和Ｉｄ＿ｄｅｔ＿ｓｕｍ及びｑ軸電流検出値の和Ｉｑ＿ｄｅｔ＿ｓｕｍにおいて、第２項以降の誤差成分をゼロとするためには、式（１８）が成り立てばよい。
【数１８】
2020096452.tif 000020
【００６１】
式（１８）式から、ｄ軸電流検出値の和Ｉｄ＿ｄｅｔ＿ｓｕｍ及びｑ軸電流検出値の和Ｉｑ＿ｄｅｔ＿ｓｕｍの誤差成分をゼロにするための関係式は、式（１９）で与えられる。
【数１９】
2020096452.tif 000021
【００６２】
すなわち、図８に示すように、電流検出部３３は、第１巻線のＵ１相及びＶ１相の電流検出タイミングｔｕ１、ｔｖ１を同じ第１タイミングＸに設定し、第２巻線のＵ２相及びＷ２相の電流検出タイミングｔｕ２、ｔｗ２を同じ第２タイミングＹに設定し、第１タイミングＸと第２タイミングＹとを基準タイミングＺに対して前後対称に設定する。基準タイミングＺが搬送波信号の山の頂点又は谷の頂点に設定されている場合は、電流リプルによる電流検出精度の悪化を最小限に抑制することができる。
【００６３】
以上では、第１巻線についてＵ１相及びＶ１相の巻線電流を検出し、第２巻線についてＵ２相及びＷ２相の巻線電流を検出する場合を例に説明した。しかし、第１巻線について、任意の組み合わせのｍ−１相の巻線電流を検出し、第２巻線について、任意の組み合わせのｍ−１相の巻線電流を検出する場合についても同様のことが成り立つ。すなわち、電流検出部３３は、第１タイミングＸで、第１巻線のｍ−１相の巻線の電流を検出し、第２タイミングＹで、第２巻線のｍ−１相の巻線の電流を検出し、第１タイミングＸと第２タイミングＹとを基準タイミングＺに対して前後対称に設定すればよい。
【００６４】
具体的には、図９の（１）〜（９）の９パターンになる。電流検出部３３は、図９の（１）〜（９）のいずれか１つのパターンの電流検出タイミングで、第１巻線及び第２巻線のｍ−１相の巻線電流を検出する。ここで、第２タイミングＹに対する第１タイミングＸの相対時刻が２×δである。本実施の形態のように、第２タイミングＹが第１タイミングＸよりも前の場合は、δは正の値になる。本実施の形態とは逆に、第２タイミングＹが第１タイミングＸよりも後の場合は、δは負の値になる。よって、本実施の形態では、図９中の−δは、第２タイミングＹが基準タイミングＺよりもδだけ前に設定されていることを示し、δは、第１タイミングＸが基準タイミングＺよりもδだけ後に設定されていることを示す。なお、第１タイミングＸが基準タイミングＺよりも前になり、第２タイミングＹが基準タイミングＺよりも後になってもよく、δが負の値になってもよい。
【００６５】
以上のような電流検出タイミングに設定することにより、巻線の相数に比べて、Ａ／Ｄ変換器のチャンネル数が少なく、同一タイミングで検出できる相数が少ない場合に、電流を検出する相数をｍ相からｍ−１相に減らすと共に、相間の電流検出タイミングのずれによって生じる、ｄｑ軸電流の和の誤差を減少させ、出力トルクの誤差を減少させることができる。
【００６６】
＜同一タイミングの許容範囲＞
なお、第１タイミングＸ又は第２タイミングＹにおいて、ｍ−１相の巻線の電流検出タイミングが厳密に同一タイミングでは無い場合について、以下で説明する。式（２０）に示すように、第１又は第２タイミングにおいて、２相の巻線間で、電流検出タイミングがηずれている場合を考える。式（９）のリラクタンストルク成分があっても同様の考え方を適用できるが、説明を簡単にするため出力トルクＴは式（２１）のように与えられるものとする。
【数２０】
2020096452.tif 000022
【数２１】
2020096452.tif 000023
【００６７】
このとき、式（１６）より、ｄｑ軸電流検出値の和Ｉｄ＿ｄｅｔ＿ｓｕｍ、Ｉｑ＿ｄｅｔ＿ｓｕｍは、式（２２）のようにオフセット成分を含む式で与えられる。
【数２２】
2020096452.tif 000024
【００６８】
例えば、交流回転機１０が車輪の駆動力源となる場合は、交流回転機１０及び制御装置１は、車両用交流回転機装置５０を構成する。交流回転機１０のロータ１４の回転軸は、動力伝達機構５１を介して車輪５２に連結される。例えば、図１５に示すように、交流回転機１０の回転軸は、プーリ及びベルト機構５３を介して、内燃機関５４のクランク軸に連結され、内燃機関５４及び変速装置５５を介して車輪５２に連結される。或いは、交流回転機１０は、電気自動車の車輪の駆動力源として用いられてもよい。この場合は、交流回転機１０の回転軸は、変速装置を介して車輪に連結される。これらの場合は、電流指令演算部３４１は、車両を駆動するために要求されている車両要求トルク、又は要求発電電力等に基づいて、目標トルクを算出し、目標トルクに基づいて電流指令を算出する。
【００６９】
そのため、交流回転機１０の出力トルクの誤差は、定められた許容値Ｔｔｈ１以下である必要がある。つまり、式（２１）及び式（２２）より、ηは式（２３）をみたせばよい。Ｔｍａｘは、誤差がない場合の交流回転機１０の出力トルクである。
【数２３】
2020096452.tif 000025
【００７０】
例えば、許容トルク精度が１％以下であり、極対数が５であり、回転速度が１００００ｒｐｍである場合には、同じセットの２相間の電流検出タイミングのずれηは、１．９μｓ以下であればよい。一方、第１又は第２タイミングと基準タイミングＺとの時間差δは、搬送波信号の周期よりも十分に短い必要があるため、数μｓ程度である。つまり、第１又は第２タイミングにおけるｍ−１相間の電流検出タイミングのずれηを、第１又は第２タイミングと基準タイミングＺとの時間差δに対して一桁小さいレベル、例えば１／１０以下に設定すれば、出力トルクの精度要求を満足できる。
【００７１】
交流回転機１０が、車輪６２の操舵装置６３の駆動力源となる場合は、交流回転機１０及び制御装置１は、電動パワーステアリング装置６０を構成する。交流回転機１０のロータ１４の回転軸は、駆動力伝達機構６１を介して車輪６２の操舵装置６３に連結される。例えば、図１６に示すように、電動パワーステアリング装置６０は、運転者が左右に回転するハンドル６４と、ハンドル６４に連結されて、ハンドル６４による操舵トルクを車輪６２の操舵装置６３に伝達するシャフト６５と、シャフト６５に取り付けられ、ハンドル６４による操舵トルクＴｓを検出するトルクセンサ６６と、交流回転機１０の回転軸をシャフト６５に連結するウォームギヤ機構等の駆動力伝達機構６１と、を備えている。トルクセンサ６６の出力信号は、制御装置１（入力回路９２）に入力され、制御装置１は、トルクセンサ６６の出力信号に基づいて、運転者の操舵トルクＴｓを検出する。そして、電流指令演算部３４１は、操舵トルクＴｓに基づいて、操舵トルクＴｓを補助するための電流指令を算出する。例えば、電流指令演算部３４１は、操舵トルクＴｓに、係数Ｋｔを乗算して、ｑ軸電流指令Ｉｑ＿ｔｇｔを算出する（Ｉｑ＿ｔｇｔ＝Ｋｔ×Ｔｓ）。なお、公知の各種の制御方法が用いられてもよい。
【００７２】
交流回転機１０の出力軸は、駆動力伝達機構６１及びシャフト６５を介してハンドル６４に接続されているため、交流回転機１０の出力トルクのトルクリプルはハンドルを経由して運転者に伝達される。そのため、交流回転機の出力トルクのトルクリプルは、定められた許容値Ｔｔｈ２以下である必要がある。つまり、式（２１）及び式（２２）より、ηは式（２４）をみたせばよい。Ｔｍａｘは、誤差がない場合の交流回転機１０の出力トルクである。
【数２４】
2020096452.tif 000026
【００７３】
例えば、許容トルクリプルが１％以下であり、極対数が５であり、回転速度が１００００ｒｐｍである場合には、第１又は第２タイミングにおけるｍ−１相間の電流検出タイミングのずれηは、３．３μｓ以下であればよい。一方、第１又は第２タイミングと基準タイミングＺとの時間差δは、搬送波信号の周期よりも十分に短い必要があるため、数μｓ程度である。つまり、第１又は第２タイミングにおけるｍ−１相間の電流検出タイミングのずれηを、第１又は第２タイミングと基準タイミングＺとの時間差δに対して一桁小さいレベル、例えば１／１０以下に設定すれば、出力トルクの精度要求を満足できる。
【００７４】
上記の２つの例を用いて説明したように、第１タイミングＸ又は第２タイミングＹにおける、ｍ−１相の巻線の電流検出タイミングは、時間ずれがゼロの場合に限定するものでは無く、許容される出力トルクの精度、又は許容されるトルクリプルに対して、問題の無い程度の時間ずれも含む。これらの例を勘案して、第１タイミングＸ又は第２タイミングＹにおける、ｍ−１相の巻線の電流検出タイミングは、少なくとも、第１又は第２タイミングにおけるｍ−１相間の電流検出タイミングのずれηが、第１又は第２タイミングと基準タイミングＺとの時間差δの１／１０以下であればよい。
【００７５】
理想的には、第１タイミングＸ又は第２タイミングＹにおける、ｍ−１相の巻線の電流検出タイミングは、Ａ／Ｄ変換器の最大チャンネル数の範囲内のチャンネル数を、トリガ信号により一斉にＡ／Ｄ変換するタイミングであればよい。
【００７６】
＜第１巻線と第２巻線との位相差が３０ｄｅｇ以外の場合＞
本実施の形態では、第１巻線と第２巻線との位相差が電気角で３０ｄｅｇである場合を説明した。しかし、第１巻線と第２巻線との位相差が電気角で３０ｄｅｇ以外である場合でも、第１タイミングＸで、第１巻線のｍ−１相の巻線の電流を検出し、第２タイミングＹで、第２巻線のｍ−１相の巻線の電流を検出し、第１タイミングＸと第２タイミングＹとを基準タイミングＺに対して前後対称に設定すれば、同様の効果を得ることができる。
【００７７】
２．実施の形態２
次に、実施の形態２に係る交流回転機１０及び制御装置１について説明する。上記の実施の形態１と同様の構成部分は説明を省略する。本実施の形態に係る交流回転機１０及び制御装置１の基本的な構成は実施の形態１と同様であるが、ｄｑ軸電流検出値に含まれる誤差を更に低減する補正を行う点が実施の形態１と異なる。
【００７８】
第１巻線のｄｑ軸電流指令Ｉｄ１＿ｔｇｔ、Ｉｑ１＿ｔｇｔ、及び第２巻線のｄｑ軸電流指令Ｉｄ２＿ｔｇｔ、Ｉｑ２＿ｔｇｔは、図６に示す電流ベクトルの位相β及び電流実効値Ｉｒｍｓを用いて、式（２５）で与えられる。
【数２５】
2020096452.tif 000027
【００７９】
また、式（１２）〜式（１５）において、実施の形態１と同様に式（１９）を満たす電流検出タイミングｔｕ１〜ｔｗ２が設定され、電流検出タイミングｔｕ１〜ｔｗ２の代わりに、第２タイミングＹに対する第１タイミングＸの相対時刻２×δのδを用いると、式（２６）が成り立つ。なお、本実施の形態ように、第２タイミングＹが第１タイミングＸよりも後の場合は、δは正の値になる。本実施の形態とは逆に、第２タイミングＹが第１タイミングＸよりも後の場合は、δは負の値になる。
【数２６】
2020096452.tif 000028
【００８０】
すなわち、実施の形態１の方法では、第１巻線のｄｑ軸電流検出値Ｉｄ１＿ｄｅｔ、Ｉｑ１＿ｄｅｔ、及び第２巻線のｄｑ軸電流検出値Ｉｄ２＿ｄｅｔ、Ｉｑ２＿ｄｅｔに、式（２６）の右辺の第２項のオフセット誤差が生じる。
【００８１】
式（２６）を、基準タイミングＺで６相の電流を検出した場合の誤差のないｄｑ軸電流検出値Ｉｄ１＿ｉｄｅａｌ、Ｉｑ１＿ｉｄｅａｌ、Ｉｄ２＿ｉｄｅａｌ、Ｉｑ２＿ｉｄｅａｌについて整理し、式（２５）を代入すると、式（２７）を得る。
【数２７】
2020096452.tif 000029
【００８２】
式（２７）より、ｄｑ軸電流検出値を、ｄｑ軸電流指令により補正することにより、ｄｑ軸電流検出値の誤差を低減できることがわかる。そこで、本実施の形態では、電流フィードバック制御部３４３は、式（２８）に示すように、第１巻線のｄ軸電流検出値Ｉｄ１＿ｄｅｔを第１巻線のｑ軸電流指令Ｉｑ１＿ｔｇｔにより補正して、第１巻線の補正後のｄ軸電流検出値Ｉｄ１＿ｄｅｔｈを算出し、第１巻線のｑ軸電流検出値Ｉｑ１＿ｄｅｔを第１巻線のｄ軸電流指令Ｉｄ１＿ｔｇｔにより補正して、第１巻線の補正後のｑ軸電流検出値Ｉｑ１＿ｄｅｔｈを算出し、第２巻線のｄ軸電流検出値Ｉｄ２＿ｄｅｔを第２巻線のｑ軸電流指令Ｉｑ２＿ｔｇｔにより補正して、第２巻線の補正後のｄ軸電流検出値Ｉｄ２＿ｄｅｔｈを算出し、第２巻線のｑ軸電流検出値Ｉｑ２＿ｄｅｔを第２巻線のｄ軸電流指令Ｉｄ２＿ｔｇｔにより補正して、第２巻線の補正後のｑ軸電流検出値Ｉｑ２＿ｄｅｔｈを算出する。
【数２８】
2020096452.tif 000030
【００８３】
本実施の形態では、電流フィードバック制御部３４３は、第１巻線の補正後のｄｑ軸電流検出値Ｉｄ１＿ｄｅｔｈ、Ｉｑ１＿ｄｅｔｈが、それぞれ第１巻線のｄｑ軸電流指令Ｉｄ１＿ｔｇｔ、Ｉｑ１＿ｔｇｔに近づくように、ＰＩ制御等により、第１巻線のｄ軸電圧指令Ｖｄ１及びｑ軸電圧指令Ｖｑ１を変化させ、第２巻線の補正後のｄｑ軸電流検出値Ｉｄ２＿ｄｅｔｈ、Ｉｑ２＿ｄｅｔｈが、それぞれ第２巻線のｄｑ軸電流指令Ｉｄ２＿ｔｇｔ、Ｉｑ２＿ｔｇｔに近づくように、ＰＩ制御等により、第２巻線のｄ軸電圧指令Ｖｄ２及びｑ軸電圧指令Ｖｑ２を変化させる。
【００８４】
ｄｑ軸電流指令Ｉｄ＿ｔｇｔ、Ｉｑ＿ｔｇｔが、第１巻線のｄｑ軸電流指令Ｉｄ１＿ｔｇｔ、Ｉｑ１＿ｔｇｔ、及び第２巻線のｄｑ軸電流指令Ｉｄ２＿ｔｇｔ、Ｉｑ２＿ｔｇｔに均等に分配される場合は、式（２９）を用いて、補正が行われてもよい。第１巻線と第２巻線の間の電流が、分配比Ｋａ：（１−Ｋａ）で分配される場合は、式（３０）を用いて、補正が行われてもよい。電流の分配比Ｋａは、０から１の間の値に設定される。
【００８５】
【数２９】
2020096452.tif 000031
【数３０】
2020096452.tif 000032
【００８６】
このように、実施の形態１の処理に加えて、ｄｑ軸電流検出値をｄｑ軸電流指令により補正することにより、ｄｑ軸電流の和の誤差を減少させるだけでなく、ｄｑ軸電流検出値の精度を向上させることができる。
【００８７】
実施の形態１のように、第１タイミングＸ及び第２タイミングＹを基準タイミングＺに対して前後対称に設定したことで、式（１６）の誤差成分はゼロとなるから、式（１６）のｄ軸電流検出値の和Ｉｄ＿ｄｅｔ＿ｓｕｍ及びｑ軸電流検出値の和Ｉｑ＿ｄｅｔ＿ｓｕｍは、式（２５）を用いて、式（３１）で与えられる。
【数３１】
2020096452.tif 000033
【００８８】
式（３１）及び式（２５）を式（２８）に代入すると式（３２）を得る。上述したように、第１巻線と第２巻線の間の電流が、分配比Ｋａで分配される場合は、式（３３）となる。電流の分配比Ｋａは、０から１の間の値に設定される。
【数３２】
2020096452.tif 000034
【数３３】
2020096452.tif 000035
【００８９】
よって、電流フィードバック制御部３４３は、第１巻線のｄ軸電流検出値Ｉｄ１＿ｄｅｔと第２巻線のｄ軸電流検出値Ｉｄ２＿ｄｅｔとの和であるｄ軸電流検出値の和Ｉｄ＿ｄｅｔ＿ｓｕｍを算出し、第１巻線のｑ軸電流検出値Ｉｑ１＿ｄｅｔと第２巻線のｑ軸電流検出値Ｉｑ２＿ｄｅｔとの和であるｑ軸電流検出値の和Ｉｑ＿ｄｅｔ＿ｓｕｍを算出する。そして、電流フィードバック制御部３４３は、式（３２）又は式（３３）に示すように、第１巻線のｄ軸電流検出値Ｉｄ１＿ｄｅｔを、ｑ軸電流検出値の和Ｉｑ＿ｄｅｔ＿ｓｕｍにより補正して、第１巻線の補正後のｄ軸電流検出値Ｉｄ１＿ｄｅｔｈを算出し、第１巻線のｑ軸電流検出値Ｉｑ１＿ｄｅｔを、ｄ軸電流検出値の和Ｉｄ＿ｄｅｔ＿ｓｕｍにより補正して、第１巻線の補正後のｑ軸電流検出値Ｉｑ１＿ｄｅｔｈを算出し、第２巻線のｄ軸電流検出値Ｉｄ２＿ｄｅｔを、ｑ軸電流検出値の和Ｉｑ＿ｄｅｔ＿ｓｕｍにより補正して、第２巻線の補正後のｄ軸電流検出値Ｉｄ２＿ｄｅｔｈを算出し、第２巻線のｑ軸電流検出値Ｉｑ２＿ｄｅｔを、ｄ軸電流検出値の和Ｉｄ＿ｄｅｔ＿ｓｕｍにより補正して、第２巻線の補正後のｑ軸電流検出値Ｉｑ２＿ｄｅｔｈを算出する。
【００９０】
３．実施の形態３
次に、実施の形態３に係る交流回転機１０及び制御装置１について説明する。上記の実施の形態１と同様の構成部分は説明を省略する。本実施の形態に係る交流回転機１０及び制御装置１の基本的な構成は実施の形態１と同様であるが、ｄ軸電流検出値の差Ｉｄ＿ｄｅｔ＿ｄｉｆｆ及びｑ軸電流検出値の差Ｉｑ＿ｄｅｔ＿ｄｉｆｆに含まれる誤差を更に低減する補正を行う点が実施の形態１と異なる。
【００９１】
上述したように、第１巻線のｄｑ軸電流指令Ｉｄ１＿ｔｇｔ、Ｉｑ１＿ｔｇｔ、及び第２巻線のｄｑ軸電流指令Ｉｄ２＿ｔｇｔ、Ｉｑ２＿ｔｇｔは、図６に示す電流ベクトルの位相β及び電流実効値Ｉｒｍｓを用いて、式（２５）で与えられる。
【００９２】
また、式（１７）において、実施の形態１と同様に式（１９）を満たす電流検出タイミングｔｕ１〜ｔｗ２が設定され、電流検出タイミングｔｕ１〜ｔｗ２の代わりに、第２タイミングＹに対する第１タイミングＸの相対時刻２δのδを用いると、式（３４）が成り立つ。なお、本実施の形態ように、第２タイミングＹが第１タイミングＸよりも後の場合は、δは正の値になる。本実施の形態とは逆に、第２タイミングＹが第１タイミングＸよりも後の場合は、δは負の値になる。
【数３４】
2020096452.tif 000036
【００９３】
すなわち、実施の形態１の方法では、ｄ軸電流検出値の差Ｉｄ＿ｄｅｔ＿ｄｉｆｆ及びｑ軸電流検出値の差Ｉｑ＿ｄｅｔ＿ｄｉｆｆに、式（３４）の右辺の第２項のオフセット誤差が生じる。
【００９４】
式（３４）を、誤差のないｄ軸電流検出値の差（Ｉｄ１＿ｉｄｅａｌ−Ｉｄ２＿ｉｄｅａｌ）及びｑ軸電流検出値の差（Ｉｑ１＿ｉｄｅａｌ−Ｉｑ２＿ｉｄｅａｌ）について整理し、式（２５）を代入すると、式（３５）を得る。
【数３５】
2020096452.tif 000037
【００９５】
式（３５）より、ｄ軸電流検出値の差及びｑ軸電流検出値の差を、ｄｑ軸電流指令により補正することにより、誤差を低減できることがわかる。そこで、本実施の形態では、電流フィードバック制御部３４３は、式（３６）に示すように、第１巻線のｄ軸電流検出値Ｉｄ１＿ｄｅｔと第２巻線のｄ軸電流検出値Ｉｄ２＿ｄｅｔとの差であるｄ軸電流検出値の差Ｉｄ＿ｄｅｔ＿ｄｉｆｆを算出し、第１巻線のｑ軸電流検出値Ｉｑ１＿ｄｅｔと第２巻線のｑ軸電流検出値Ｉｑ２＿ｄｅｔとの差であるｑ軸電流検出値の差Ｉｑ＿ｄｅｔ＿ｄｉｆｆを算出し、第１巻線のｄ軸電流指令Ｉｄ１＿ｔｇｔと第２巻線のｄ軸電流指令Ｉｄ２＿ｔｇｔとの和であるｄ軸電流指令の和Ｉｄ＿ｔｇｔを算出し、第１巻線のｑ軸電流指令Ｉｑ１＿ｔｇｔと第２巻線のｑ軸電流指令Ｉｑ２＿ｔｇｔとの和であるｑ軸電流指令の和Ｉｑ＿ｔｇｔを算出する。そして、電流フィードバック制御部３４３は、式（３６）に示すように、ｄ軸電流検出値の差Ｉｄ＿ｄｅｔ＿ｄｉｆｆをｑ軸電流指令の和Ｉｑ＿ｔｇｔにより補正して、補正後のｄ軸電流検出値の差Ｉｄ＿ｄｅｔ＿ｄｉｆｆｈを算出し、ｑ軸電流検出値の差Ｉｑ＿ｄｅｔ＿ｄｉｆｆをｄ軸電流指令の和Ｉｄ＿ｔｇｔにより補正して、補正後のｑ軸電流検出値の差Ｉｑ＿ｄｅｔ＿ｄｉｆｆｈを算出する。
【数３６】
2020096452.tif 000038
【００９６】
また、電流フィードバック制御部３４３は、ｄ軸電流指令の和Ｉｄ＿ｔｇｔ及びｑ軸電流指令の和Ｉｑ＿ｔｇｔの代わりに、式（３７）に示すように、ｄ軸電流検出値の和Ｉｄ＿ｄｅｔ＿ｓｕｍ及びｑ軸電流検出値の和Ｉｑ＿ｄｅｔ＿ｓｕｍを用いてもよい。
【数３７】
2020096452.tif 000039
【００９７】
電流フィードバック制御部３４３は、補正後のｄ軸電流検出値の差Ｉｄ＿ｄｅｔ＿ｄｉｆｆｈ及び補正後のｑ軸電流検出値の差Ｉｑ＿ｄｅｔ＿ｄｉｆｆｈを用いて、ＰＩ制御等により、第１巻線のｄ軸電圧指令Ｖｄ１及びｑ軸電圧指令Ｖｑ１、第２巻線のｄ軸電圧指令Ｖｄ２及びｑ軸電圧指令Ｖｑ２を変化させる。例えば、補正後のｄｑ軸電流検出値の差は、特許文献３に開示されているような制御に用いられる。
【００９８】
交流回転機１０における電圧と電流の関係式は、第１巻線のｄｑ軸電圧をｖｄ１、ｖｑ１とし、第２巻線のｄｑ軸電圧をｖｄ２、ｖｑ２とし、第１巻線のｄｑ軸電流をｉｄ１、ｉｑ１とし、第２巻線のｄｑ軸電流をｉｄ２、ｉｑ２とすると、式（３８）のようになる。ｓはラプラス変換の微分演算子であり、Ｒは抵抗であり、ωは電気角速度であり、φは磁束であり、Ｌｄはｄ軸自己インダクタンスであり、Ｌｑはｑ軸自己インダクタンスであり、Ｍｄはｄ軸相互インダクタンスであり、Ｍｑはｑ軸相互インダクタンスである。
【数３８】
2020096452.tif 000040
【００９９】
式（３８）において、ｄｑ軸電圧ｖｄ１、ｖｑ１、ｖｄ２、ｖｑ２の代わりに、ｄｑ軸電圧指令Ｖｄ１、Ｖｑ１、Ｖｄ２、Ｖｑ２を用い、ｄｑ軸電流ｉｄ１、ｉｑ１、ｉｄ２、ｉｑ２の代わりに、ｄｑ軸電流検出値Ｉｄ１＿ｄｅｔ、Ｉｑ１＿ｄｅｔ、Ｉｄ２＿ｄｅｔ、Ｉｑ２＿ｄｅｔを用い、式（３８）を変形することにより、式（３９）および式（４０）が得られる。
【数３９】
2020096452.tif 000041
【数４０】
2020096452.tif 000042
【０１００】
電流フィードバック制御部３４３は、式（３９）を用い、ｄ軸電流検出値の和Ｉｄ＿ｄｅｔ＿ｓｕｍ（＝Ｉｄ１＿ｄｅｔ＋Ｉｄ２＿ｄｅｔ）及びｑ軸電流検出値の和Ｉｑ＿ｄｅｔ＿ｓｕｍ（＝Ｉｑ１＿ｄｅｔ＋Ｉｑ２＿ｄｅｔ）に基づいて、ｄ軸電圧指令の和（Ｖｄ１＋Ｖｄ２）及びｑ軸電圧指令の和（Ｖｑ１＋Ｖｑ２）を算出する。電流フィードバック制御部３４３は、式（４０）を用い、ｄ軸電流検出値の差Ｉｄ＿ｄｅｔ＿ｄｉｆｆ（＝Ｉｄ１＿ｄｅｔ−Ｉｄ２＿ｄｅｔ）及びｑ軸電流検出値の差Ｉｑ＿ｄｅｔ＿ｄｉｆｆ（＝Ｉｑ１＿ｄｅｔ−Ｉｑ２＿ｄｅｔ）に基づいて、ｄ軸電圧指令の差（Ｖｄ１−Ｖｄ２）及びｑ軸電圧指令の差（Ｖｑ１−Ｖｑ２）を算出する。
【０１０１】
電流フィードバック制御部３４３は、式（４１）を用い、ｄ軸電圧指令の和（Ｖｄ１＋Ｖｄ２）、ｑ軸電圧指令の和（Ｖｑ１＋Ｖｑ２）、ｄ軸電圧指令の差（Ｖｄ１−Ｖｄ２）、及びｑ軸電圧指令の差（Ｖｑ１−Ｖｑ２）に基づいて、第１巻線のｄｑ軸電圧指令Ｖｄ１、Ｖｑ１及び第２巻線のｄｑ軸電圧指令Ｖｄ２、Ｖｑ２を算出する。
【数４１】
2020096452.tif 000043
【０１０２】
本実施の形態では、電流フィードバック制御部３４３は、式（４０）において、ｄ軸電流検出値の差Ｉｄ＿ｄｅｔ＿ｄｉｆｆ（＝Ｉｄ１＿ｄｅｔ−Ｉｄ２＿ｄｅｔ）の代わりに、補正後のｄ軸電流検出値の差Ｉｄ＿ｄｅｔ＿ｄｉｆｆｈを用い、ｑ軸電流検出値の差Ｉｑ＿ｄｅｔ＿ｄｉｆｆ（＝Ｉｑ１＿ｄｅｔ−Ｉｑ２＿ｄｅｔ）の代わりに、補正後のｑ軸電流検出値の差Ｉｑ＿ｄｅｔ＿ｄｉｆｆｈを用いる。
【０１０３】
なお、分配比Ｋａが０．５でない場合は、電流検出タイミングを実施の形態１のように設定しても、ｄ軸電流検出値の和Ｉｄ＿ｄｅｔ＿ｓｕｍ、ｑ軸電流検出値の和Ｉｑ＿ｄｅｔ＿ｓｕｍに誤差が残る。分配比Ｋａが０．５でない場合は、電流フィードバック制御部３４３は、式（４２）に示すように、ｄ軸電流検出値の和Ｉｄ＿ｄｅｔ＿ｓｕｍをｑ軸電流指令の和Ｉｑ＿ｔｇｔにより補正して、補正後のｄ軸電流検出値の和Ｉｄ＿ｄｅｔ＿ｓｕｍｈを算出し、ｑ軸電流検出値の和Ｉｑ＿ｄｅｔ＿ｓｕｍをｄ軸電流指令の和Ｉｄ＿ｔｇｔにより補正して、補正後のｑ軸電流検出値の和Ｉｑ＿ｄｅｔ＿ｓｕｍｈを算出してもよい。或いは、電流フィードバック制御部３４３は、ｄ軸電流指令の和Ｉｄ＿ｔｇｔ及びｑ軸電流指令の和Ｉｑ＿ｔｇｔの代わりに、式（４３）に示すように、ｄ軸電流検出値の和Ｉｄ＿ｄｅｔ＿ｓｕｍ及びｑ軸電流検出値の和Ｉｑ＿ｄｅｔ＿ｓｕｍを用いてもよい。
【数４２】
2020096452.tif 000044
【数４３】
2020096452.tif 000045
【０１０４】
そして、分配比Ｋａが０．５でない場合は、電流フィードバック制御部３４３は、式（３９）において、ｄ軸電流検出値の和Ｉｄ＿ｄｅｔ＿ｓｕｍ（＝Ｉｄ１＿ｄｅｔ＋Ｉｄ２＿ｄｅｔ）の代わりに、補正後のｄ軸電流検出値の和Ｉｄ＿ｄｅｔ＿ｓｕｍｈを用い、ｑ軸電流検出値の和Ｉｑ＿ｄｅｔ＿ｓｕｍ（＝Ｉｑ１＿ｄｅｔ＋Ｉｑ２＿ｄｅｔ）の代わりに、補正後のｑ軸電流検出値の和Ｉｑ＿ｄｅｔ＿ｓｕｍｈを用いてもよい。
【０１０５】
４．実施の形態４
次に、実施の形態４に係る交流回転機１０及び制御装置１について説明する。上記の実施の形態１から３と同様の構成部分は説明を省略する。本実施の形態では、角度センサ１５の構成が特定されており、それに伴って、回転検出部３１の処理が異なる。
【０１０６】
本実施の形態では、角度センサ１５は、ロータ１４の回転に応じて、順番に電気角で９０ｄｅｇずつ位相がずれた第１正弦波信号ｓｉｎｐ、第２正弦波信号ｃｏｓｐ、第３正弦波信号ｓｉｎｎ、第４正弦波信号ｃｏｓｎを出力する。ロータ１４の回転速度が増加すると、各正弦波信号の周波数が増加する。角度センサ１５の電気角は、ロータ１４の機械角に、角度センサ１５に設けられた磁石の極対数を乗算した角度になる。
【０１０７】
図１０に示すように、角度センサ１５は、ロータ１４の軸心上に配置され、ロータ１４の軸と一体回転する磁石５０（本例では、極対数は１）と、磁石５０と対向するように取り付けられたセンサ部５１とを備えている。センサ部５１は、互いに電気角で９０ｄｅｇの位相差を有して配置された４つのセンサ素子５２を備えている。４つのセンサ素子５２は、磁気抵抗素子、又はホール素子等とされ、磁石５０の回転に応じて、互いに電気角で９０ｄｅｇずつ位相がずれた正弦波信号を出力する。
【０１０８】
回転検出部３１は、角度センサ１５の出力信号をＡ／Ｄ変換して検出した、第１正弦波信号ｓｉｎｐ＿ｄｅｔ、第２正弦波信号ｃｏｓｐ＿ｄｅｔ、第３正弦波信号ｓｉｎｎ＿ｄｅｔ、第４正弦波信号ｃｏｓｎ＿ｄｅｔに基づいて、交流回転機１０の角度を演算する。本実施の形態では、回転検出部３１は、後述するタイミングで、各正弦波信号を検出する。
【０１０９】
例えば、回転検出部３１は、式（４４）を用いて、ロータ１４の電気角での回転角度θ１を検出する。なお、Ｐｒは、ロータ１４に設けられた磁石の極対数を表し、Ｐｓは、角度センサ１５の磁石５０の極対数（軸倍角）を表し、θｓは、角度センサ１５（磁石５０）の電気角での回転角度を表す。式（４４）は一例であって、角度センサ１５の電気角での回転角度θｓを算出する際には、テーブルを用いたり、公知の手法で誤差成分を補正したりしてもよく、θ１とθｓのゼロ点がオフセットしている場合にはオフセット補正してもよい。
【数４４】
2020096452.tif 000046
【０１１０】
第１から第４正弦波信号を全て同一タイミングで検出できれば理想的であるが、廉価なマイコンでは、同時にＡ／Ｄ変換できるチャンネル数が少なく、全てを同一タイミングで検出できない。
【０１１１】
図１１は、搬送波信号の基準タイミングＺ（本例では、山の頂点）を基準にした、各正弦波信号ｓｉｎｐ〜ｃｏｓｎの検出タイミングｔ１〜ｔ４の定義を示している。基準タイミングＺ（山の頂点）を基準にした、第１正弦波信号ｓｉｎｐの検出タイミングをｔ１とし、第２正弦波信号ｃｏｓｐの検出タイミングをｔ２とし、第３正弦波信号ｓｉｎｎの検出タイミングをｔ３とし、第４正弦波信号ｃｏｓｎの検出タイミングをｔ４としている。
【０１１２】
各検出タイミングｔ１〜ｔ４で検出した、各正弦波信号の検出値ｓｉｎｐ＿ｄｅｔ〜ｃｏｓｎ＿ｄｅｔは、式（４５）で与えられる。ここで、θｓ及びωｓは、それぞれ、基準タイミングＺにおける、角度センサ１５の電気角での回転角度及び回転角速度を表す。
【数４５】
2020096452.tif 000047
【０１１３】
このとき、第１正弦波信号と第３正弦波信号の差、及び第２正弦波信号と第４正弦波信号の差は、式（４６）となる。
【数４６】
2020096452.tif 000048
【０１１４】
式（４４）及び式（４６）により、検出角誤差εｓは式（４７）で表現できる。つまり、検出タイミングによって検出角度にオフセット成分及び検出角２次成分の誤差を生じる。
【数４７】
2020096452.tif 000049
【０１１５】
式（４７）において右辺をゼロにするためには、式（４８）が成り立てばよい。すなわち、回転検出部３１は、互いに電気角で位相が反転する第１正弦波信号と第３正弦波信号とを対にし、第１正弦波信号の検出タイミングｔ１と第３正弦波信号の検出タイミングｔ３とを基準タイミングＺに対して前後対称に設定する。また、回転検出部３１は、互いに電気角で位相が反転する第２正弦波信号と第４正弦波信号とを対にし、第２正弦波信号の検出タイミングｔ２と第４正弦波信号の検出タイミングｔ４とを基準タイミングＺに対して前後対称に設定する。この構成によれば、基準タイミングＺに対して前後対称なタイミングで検出することによって、基準タイミングＺに４つの信号を検出した場合と同等の角度検出精度を得ることができる。
【数４８】
2020096452.tif 000050
【０１１６】
基準タイミングＺに対する角度信号の検出タイミングのずれ量を最小にするためには、Ａ／Ｄ変換できるチャンネル数の範囲内で、複数の検出タイミングを同じタイミングにまとめて、基準タイミングＺに対して前後対称に設定すればよい。本実施の形態では、回転検出部３１は、第１正弦波信号と第３正弦波信号との対と、第２正弦波信号と第４正弦波信号との対から、それぞれ１信号ずつ選択した１信号と１信号とをセットにした２セットを設定し、各セットの２信号を、同一タイミングで検出する。この場合の設定パターンは、図１２の（１）〜（４）の４パターンになる。回転検出部３１は、図１２の（１）〜（４）のいずれか１つのパターンの角度信号の検出タイミングで、各正弦波信号を検出する。ここで、図１２中の−Ｔａは、角度信号の検出タイミングが基準タイミングＺよりもＴａだけ前に設定されていることを示し、Ｔａは、角度信号の検出タイミングが基準タイミングＺよりもＴａだけ後に設定されていることを示す。
【０１１７】
式（４５）では、振幅を１として理想的に９０ｄｅｇ位相がずれた信号としているが、信号にオフセット、振幅ずれ、位相差ずれがある場合であっても同様の効果が得られることはいうまでもない。
【０１１８】
＜電流検出タイミングと角度信号の検出タイミング＞
電流検出部３３は、巻線電流を検出する第１タイミングＸ及び第２タイミングＹを、前後対称に設定された第１、第２、第３、及び第４正弦波信号の検出タイミングの間に設定する。図１３に設定例を示す。図１３には、図が煩雑になるのを防ぐため第１巻線の電圧指令ｖｕ１〜ｖｗ１のみを示している。電流検出タイミングは、図９のパターン（１）に設定されている。
【０１１９】
各相の巻線の電流検出タイミングｉｕ１、ｉｖ１、ｉｕ２、ｉｗ２は、前後対称に設定された第１正弦波信号ｓｉｎｐ及び第２正弦波信号ｃｏｓｐの検出タイミングと、第３正弦波信号ｓｉｎｎ及び第４正弦波信号ｃｏｓｎの検出タイミングとの間に設定されている。
【０１２０】
より詳細には、第１正弦波信号ｓｉｎｐ及び第２正弦波信号ｃｏｓｐの検出タイミングは、基準タイミングＺよりも３／２γ前に設定され、第３正弦波信号ｓｉｎｎ及び第４正弦波信号ｃｏｓｎの検出タイミングは、基準タイミングＺよりも３／２γ後に設定されている。ｉｕ１とｉｖ１の第１タイミングＸが基準タイミングＺよりもγ／２後に設定され、ｉｕ２とｉｗ２の第２タイミングＹが基準タイミングＺよりもγ／２前に設定されている。
【０１２１】
この場合は、ｄｑ軸電流の差Ｉｄ＿ｄｉｆｆ、Ｉｑ＿ｄｉｆｆは式（４９）で与えられる。電流検出タイミングのずれによって、ｄｑ軸電流の差には、√（３）×γに比例するオフセット誤差が生じる。
【数４９】
2020096452.tif 000051
【０１２２】
一方、図１４に示すように、第１タイミングＸ及び第２タイミングＹを、前後対称に設定された角度信号の検出タイミングの外に設定する場合を説明する。第１正弦波信号ｓｉｎｐ及び第２正弦波信号ｃｏｓｐの検出タイミングは、基準タイミングＺよりもγ／２前に設定され、第３正弦波信号ｓｉｎｎ及び第４正弦波信号ｃｏｓｎの検出タイミングは、基準タイミングＺよりもγ／２後に設定されている。ｉｕ１とｉｖ１の第１タイミングＸが基準タイミングＺよりも３／２γ後に設定され、ｉｕ２とｉｗ２の第２タイミングＹが基準タイミングＺよりも３／２γ前に設定されている。この場合は、ｄｑ軸電流の差Ｉｄ＿ｄｉｆｆ、Ｉｑ＿ｄｉｆｆは式（５０）で与えられる。電流検出タイミングのずれによって、ｄｑ軸電流の差には、３√（３）×γに比例するオフセット誤差が生じる。
【数５０】
2020096452.tif 000052
【０１２３】
つまり、第１タイミングＸと第２タイミングＹとの間の期間に比例して、ｄｑ軸電流の差におけるオフセット誤差が大きくなる。電圧が飽和する領域では、この直流成分の影響によって電圧指令が過大あるいは過小になる可能性がある。影響を小さくするためには、第１タイミングＸと第２タイミングＹとの間の期間をできる限り短くすることが求められる。
【０１２４】
また、図１３ではＶｕ１＞Ｖｖ１＞Ｖｗ１の電圧指令となっているが、最大相であるＶｕ１の変調率が高くなってくると、基準タイミングＺ前後のＯＦＦ時間が短くなる。負極側のスイッチング素子の負極側に設けられたシャント抵抗で電流を検出する場合には、高変調率では最大相の電流を検出できなくなる。また、特許文献２のように、最大相のスイッチングによって他の相の電流検出精度が低下するという問題もある。できる限り高い変調率まで電流検出精度を確保しようとすると、第１タイミングＸと第２タイミングＹとの間の期間を短くする必要がある。
【０１２５】
図１３のように、第１タイミングＸ及び第２タイミングＹを、前後対称に設定された角度信号の検出タイミングの間に設定することで、電流検出タイミングを、優先的に基準タイミングＺに近づけて、第１タイミングＸと第２タイミングＹとの間の期間を短くすることができる。これにより、ｄｑ軸電流の差におけるオフセット誤差を小さくでき、電圧飽和領域での制御安定性を確保でき、負極側のシャント抵抗で電流を検出する場合でも、高い変調率まで電流検出精度を確保できる。
【０１２６】
また、ｓｉｎｐ及びｃｏｓｐを検出する１回目の検出タイミングからｓｉｎｎ及びｃｏｓｎを検出する２回目の検出タイミングまでの回転角度の変化は、回転速度が増加するほど大きくなる。式（４６）の近似は、ωs(t1+t3)及びωs(t2+t4)が微小であることを利用したものであるため、微小でなければ更に別の項が表れてくる。また微小である場合でもωs(t1+t3)及びωs(t2+t4)を更に抑制することで角度精度を向上できる。式（４４）からわかるように、ロータ１４の機械角での回転速度に、角度センサ１５の磁石５０の極対数Ｐｓ（軸倍角）を乗算することで、角度センサ１５の電気角での回転角速度ωｓが得られ、ロータ１４の機械角での回転速度に、ロータ１４の磁石の極対数Ｐｒを乗算することで、ロータ１４の電気角での回転角速度ωが得られる。つまり、ω≧ωｓとするには、角度センサ１５の磁石５０の極対数Ｐｓ（軸倍角）を、ロータ１４の磁石の極対数Ｐｒ以下とすればよく（Ｐｒ≧Ｐｓ）、それによって、角度精度を向上できる。
【０１２７】
５．実施の形態５
次に、実施の形態５に係る交流回転機１０及び制御装置１について説明する。上記の実施の形態１から３と同様の構成部分は説明を省略する。本実施の形態では、角度センサ１５の構成が特定されており、それに伴って、回転検出部３１の処理が異なる。
【０１２８】
本実施の形態では、角度センサ１５は、ロータ１４の回転に応じて、互いに電気角で９０ｄｅｇ位相が異なる正弦信号ｓｉｎ＿ｄｅｔ及び余弦信号ｃｏｓ＿ｄｅｔを出力する。例えば、角度センサ１５は、ロータ１４の軸と一体回転する磁石と、磁石と対向するように取り付けられたセンサ部とを備えている。センサ部は、互いに電気角で９０ｄｅｇの位相差を有して配置された２つのセンサ素子を備えている。２つのセンサ素子は、磁気抵抗素子、又はホール素子等とされている。
【０１２９】
例えば、回転検出部３１は、式（５１）を用いて、ロータ１４の電気角での回転角度θ１を検出する。なお、Ｐｒは、ロータに設けられた磁石の極対数を表し、Ｐｓは、角度センサ１５の磁石の極対数（軸倍角）を表し、θｓは、角度センサ１５（磁石）の電気角での回転角度を表す。式（５１）は一例であって、角度センサ１５の電気角での回転角度θｓを算出する際には、テーブルを用いたり、公知の手法で誤差成分を補正したりしてもよく、θ１とθｓのゼロ点がオフセットしている場合にはオフセット補正してもよい。
【数５１】
2020096452.tif 000053
【０１３０】
実施の形態１〜３で述べたように、第１タイミングＸ及び第２タイミングＹを基準タイミングＺに対して前後対称に設定することによって、電流検出タイミングのずれによって生じるｄｑ軸電流検出値の和の誤差を抑制している。本実施の形態では、回転検出部３１は、正弦信号ｓｉｎ＿ｄｅｔ及び余弦信号ｃｏｓ＿ｄｅｔの２つの信号を検出するため、１回のタイミングで検出できる。第１タイミングＸ及び第２タイミングＹの前又は後に、角度検出のタイミングを設定すると、角度検出のタイミングと基準タイミングＺとのずれの分だけ、３相電流検出値をｄｑ軸電流検出値に座標変換する際の誤差となる。
【０１３１】
そこで、回転検出部３１は、正弦信号ｓｉｎ＿ｄｅｔ及び余弦信号ｃｏｓ＿ｄｅｔを、第１タイミングＸと第２タイミングＹとの間の基準タイミングＺで検出するように構成されている。これにより、角度検出の３相電流検出値をｄｑ軸電流検出値に座標変換する際の誤差を低減することができる。よって、電流検出の精度及び角度検出の精度を両立できる。
【０１３２】
なお、実施の形態１〜５では、ｍ＝３とされ、ｍ−１＝２とされている場合を例として説明した。しかし、ｍは、３以上の整数であればよく、例えば、ｍ＝６とされ、ｍ−１＝５とされてもよい。
【０１３３】
また、実施の形態１〜５では、第１巻線のｍ−１相、及び第２巻線のｍ−１相に電流センサ１３が設けられている場合を例として説明した。しかし、第１巻線のｍ相、及び第２巻線のｍ相に電流センサ１３が設けられてもよい。この場合であっても、電流検出部３３は、第１タイミングＸで、第１巻線のｍ−１相の巻線の電流を検出し、第２タイミングＹで、第２巻線のｍ−１相の巻線の電流を検出すればよい。
【０１３４】
また、本願に係る交流回転機１０及び交流回転機の制御装置１は、上述したように、車両用交流回転機装置５０又は電動パワーステアリング装置６０を構成してもよく、或いは、各種の用途の交流回転機及びその制御装置とされてもよい。
【０１３５】
本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
【符号の説明】
【０１３６】
１  交流回転機の制御装置、１０  交流回転機、１３  電流センサ、１５  角度センサ、１６  直流電源、１７  電圧センサ、２１  第１インバータ、２２  第２インバータ、２３  正極側のスイッチング素子、２４  負極側のスイッチング素子、３１  回転検出部、３２  電源電圧検出部、３３  電流検出部、３４  電圧指令演算部、３５  電圧印加部、５０  車両用交流回転機装置、６０  電動パワーステアリング装置、Ｐｒ  ロータの磁石の極対数、Ｐｓ  角度センサの極対数（軸倍角）、ｓｉｎｐ  第１正弦波信号、ｃｏｓｐ  第２正弦波信号、ｓｉｎｎ  第３正弦波信号、ｃｏｓｎ  第４正弦波信号、ｉｕ１  第１巻線のＵ１相の電流、ｉｖ１  第１巻線のＶ１相の電流、ｉｗ１  第１巻線のＷ１相の電流、ｉｕ２  第２巻線のＵ２相の電流、ｉｖ２  第２巻線のＶ２相の電流、ｉｗ２  第２巻線のＷ２相の電流、ｔ１  第１正弦波信号の検出タイミング、ｔ２  第２正弦波信号の検出タイミング、ｔ３  第３正弦波信号の検出タイミング、ｔ４  第４正弦波信号の検出タイミング、ｔｕ１  第１巻線のＵ１相の電流検出タイミング、ｔｖ１  第１巻線のＶ１相の電流検出タイミング、ｔｕ２  第２巻線のＵ２相の電流検出タイミング、ｔｗ２  第２巻線のＷ２相の電流検出タイミング、Ｘ  第１タイミング、Ｙ  第２タイミング、Ｚ  基準タイミング、Ｉｄ１＿ｄｅｔ  第１巻線のｄ軸電流検出値、Ｉｑ１＿ｄｅｔ  第１巻線のｑ軸電流検出値、Ｉｄ１＿ｔｇｔ  第１巻線のｄ軸電流指令、Ｉｑ１＿ｔｇｔ  第１巻線のｑ軸電流指令、Ｉｄ１＿ｄｅｔｈ  第１巻線の補正後のｄ軸電流検出値、Ｉｑ１＿ｄｅｔｈ  第１巻線の補正後のｑ軸電流検出値、Ｉｄ＿ｔｇｔ  ｄ軸電流指令の和、Ｉｑ＿ｔｇｔ  ｑ軸電流指令の和、Ｉｄ２＿ｄｅｔ  第２巻線のｄ軸電流検出値、Ｉｑ２＿ｄｅｔ  第２巻線のｑ軸電流検出値、Ｉｄ２＿ｔｇｔ  第２巻線のｄ軸電流指令、Ｉｑ２＿ｔｇｔ  第２巻線のｑ軸電流指令、Ｉｄ２＿ｄｅｔｈ  第２巻線の補正後のｄ軸電流検出値、Ｉｑ２＿ｄｅｔｈ  第２巻線の補正後のｑ軸電流検出値、Ｉｄ＿ｄｅｔ＿ｄｉｆｆ  ｄ軸電流検出値の差、Ｉｑ＿ｄｅｔ＿ｄｉｆｆ  ｑ軸電流検出値の差、Ｉｄ＿ｄｅｔ＿ｓｕｍ  ｄ軸電流検出値の和、Ｉｑ＿ｄｅｔ＿ｓｕｍ  ｑ軸電流検出値の和、Ｉｄ＿ｄｅｔ＿ｄｉｆｆｈ  補正後のｄ軸電流検出値の差、Ｉｑ＿ｄｅｔ＿ｄｉｆｆｈ  補正後のｑ軸電流検出値の差、Ｋａ  電流の分配比
【図１】
2020096452.tif 000054
【図２】
2020096452.tif 000055
【図３】
2020096452.tif 000056
【図４】
2020096452.tif 000057
【図５】
2020096452.tif 000058
【図６】
2020096452.tif 000059
【図７】
2020096452.tif 000060
【図８】
2020096452.tif 000061
【図９】
2020096452.tif 000062
【図１０】
2020096452.tif 000063
【図１１】
2020096452.tif 000064
【図１２】
2020096452.tif 000065
【図１３】
2020096452.tif 000066
【図１４】
2020096452.tif 000067
【図１５】
2020096452.tif 000068
【図１６】
2020096452.tif 000069
【手続補正書】
【提出日】令和2年2月26日(2020.2.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｍ相の第１巻線及びｍ相の第２巻線を有する交流回転機（ｍは３以上の整数）を制御する交流回転機の制御装置であって、
前記第１巻線のｍ−１相の巻線及び前記第２巻線のｍ−１相の巻線に流れる電流を検出する電流検出部と、
電流指令及び電流検出値に基づいて、前記第１巻線及び前記第２巻線の各相に印加する電圧指令を演算する電圧指令演算部と、
前記電圧指令と搬送波信号とを比較することにより、前記第１巻線及び前記第２巻線の各相に電圧を印加する電圧印加部と、を備え、
前記電流検出部は、第１タイミングで、前記第１巻線のｍ−１相の巻線の電流を検出し、第２タイミングで、前記第２巻線のｍ−１相の巻線の電流を検出し、
前記第１タイミングと前記第２タイミングとを基準タイミングに対して前後対称に設定し、
前記基準タイミングは、三角波とされた前記搬送波信号の山の頂点及び谷の頂点の一方又は双方に設定されている交流回転機の制御装置。
【請求項２】
ｍ相の第１巻線及びｍ相の第２巻線を有する交流回転機（ｍは３以上の整数）を制御する交流回転機の制御装置であって、
前記第１巻線のｍ−１相の巻線及び前記第２巻線のｍ−１相の巻線に流れる電流を検出する電流検出部と、
電流指令及び電流検出値に基づいて、前記第１巻線及び前記第２巻線の各相に印加する電圧指令を演算する電圧指令演算部と、
前記電圧指令と搬送波信号とを比較することにより、前記第１巻線及び前記第２巻線の各相に電圧を印加する電圧印加部と、を備え、
前記電流検出部は、第１タイミングで、前記第１巻線のｍ−１相の巻線の電流を検出し、第２タイミングで、前記第２巻線のｍ−１相の巻線の電流を検出し、
前記第１タイミングと前記第２タイミングとを基準タイミングに対して前後対称に設定し、
前記電圧指令演算部は、ロータの磁束方向に定めたｄ軸、及び前記ｄ軸より電気角でπ／２進んだ方向に定めたｑ軸からなるｄｑ軸回転座標系を設定し、
前記第１巻線のｄ軸電流指令及びｑ軸電流指令を設定し、前記第１巻線のｍ−１相の巻線の電流検出値を用い、座標変換を行って、前記第１巻線のｄ軸電流検出値及びｑ軸電流検出値を算出し、前記第１巻線のｄ軸電流検出値を前記第１巻線のｑ軸電流指令により補正し、前記第１巻線のｑ軸電流検出値を前記第１巻線のｄ軸電流指令により補正し、
前記第２巻線のｄ軸電流指令及びｑ軸電流指令を設定し、前記第２巻線のｍ−１相の巻線の電流検出値を用い、座標変換を行って、前記第２巻線のｄ軸電流検出値及びｑ軸電流検出値を算出し、前記第２巻線のｄ軸電流検出値を前記第２巻線のｑ軸電流指令により補正し、前記第２巻線のｑ軸電流検出値を前記第２巻線のｄ軸電流指令により補正し、
前記第１巻線の補正後のｄ軸電流検出値及びｑ軸電流検出値、前記第２巻線の補正後のｄ軸電流検出値及びｑ軸電流検出値に基づいて、前記電圧指令を算出する交流回転機の制御装置。
【請求項３】
前記電圧指令演算部は、
前記第２タイミングに対する前記第１タイミングの相対時刻を２×δとし、ロータの電気角速度をωとし、
前記第１巻線のｄ軸電流検出値をＩｄ１＿ｄｅｔとし、前記第１巻線のｑ軸電流検出値をＩｑ１＿ｄｅｔとし、前記第１巻線のｄ軸電流指令をＩｄ１＿ｔｇｔとし、前記第１巻線のｑ軸電流指令をＩｑ１＿ｔｇｔとし、前記第１巻線の補正後のｄ軸電流検出値をＩｄ１＿ｄｅｔｈとし、前記第１巻線の補正後のｑ軸電流検出値をＩｑ１＿ｄｅｔｈとし、
Ｉｄ１＿ｄｅｔｈ＝Ｉｄ１＿ｄｅｔ＋ω×δ×Ｉｑ１＿ｔｇｔ
Ｉｑ１＿ｄｅｔｈ＝Ｉｑ１＿ｄｅｔ−ω×δ×Ｉｄ１＿ｔｇｔ
の算出式により前記第１巻線の補正後のｄ軸電流検出値及びｑ軸電流検出値を算出し、
前記第２巻線のｄ軸電流検出値をＩｄ２＿ｄｅｔとし、前記第２巻線のｑ軸電流検出値をＩｑ２＿ｄｅｔとし、前記第２巻線のｄ軸電流指令をＩｄ２＿ｔｇｔとし、前記第２巻線のｑ軸電流指令をＩｑ２＿ｔｇｔとし、前記第２巻線の補正後のｄ軸電流検出値をＩｄ２＿ｄｅｔｈとし、前記第２巻線の補正後のｑ軸電流検出値をＩｑ２＿ｄｅｔｈとし、
Ｉｄ２＿ｄｅｔｈ＝Ｉｄ２＿ｄｅｔ−ω×δ×Ｉｑ２＿ｔｇｔ
Ｉｑ２＿ｄｅｔｈ＝Ｉｑ２＿ｄｅｔ＋ω×δ×Ｉｄ２＿ｔｇｔ
の算出式により前記第２巻線の補正後のｄ軸電流検出値及びｑ軸電流検出値を算出する請求項２に記載の交流回転機の制御装置。
【請求項４】
ｍ相の第１巻線及びｍ相の第２巻線を有する交流回転機（ｍは３以上の整数）を制御する交流回転機の制御装置であって、
前記第１巻線のｍ−１相の巻線及び前記第２巻線のｍ−１相の巻線に流れる電流を検出する電流検出部と、
電流指令及び電流検出値に基づいて、前記第１巻線及び前記第２巻線の各相に印加する電圧指令を演算する電圧指令演算部と、
前記電圧指令と搬送波信号とを比較することにより、前記第１巻線及び前記第２巻線の各相に電圧を印加する電圧印加部と、を備え、
前記電流検出部は、第１タイミングで、前記第１巻線のｍ−１相の巻線の電流を検出し、第２タイミングで、前記第２巻線のｍ−１相の巻線の電流を検出し、
前記第１タイミングと前記第２タイミングとを基準タイミングに対して前後対称に設定し、
前記電圧指令演算部は、ロータの磁束方向に定めたｄ軸、及び前記ｄ軸より電気角でπ／２進んだ方向に定めたｑ軸からなるｄｑ軸回転座標系を設定し、
前記第１巻線のｍ−１相の巻線の電流検出値を用い、座標変換を行って、前記第１巻線のｄ軸電流検出値及びｑ軸電流検出値を算出し、
前記第２巻線のｍ−１相の巻線の電流検出値を用い、座標変換を行って、前記第２巻線のｄ軸電流検出値及びｑ軸電流検出値を算出し、
前記第１巻線のｄ軸電流検出値と前記第２巻線のｄ軸電流検出値との和であるｄ軸電流検出値の和を算出し、前記第１巻線のｑ軸電流検出値と前記第２巻線のｑ軸電流検出値との和であるｑ軸電流検出値の和を算出し、
前記第１巻線のｄ軸電流検出値を、前記ｑ軸電流検出値の和により補正し、前記第１巻線のｑ軸電流検出値を、前記ｄ軸電流検出値の和により補正し、
前記第２巻線のｄ軸電流検出値を、前記ｑ軸電流検出値の和により補正し、前記第２巻線のｑ軸電流検出値を、前記ｄ軸電流検出値の和により補正し、
前記第１巻線の補正後のｄ軸電流検出値及びｑ軸電流検出値、前記第２巻線の補正後のｄ軸電流検出値及びｑ軸電流検出値に基づいて、前記電圧指令を算出する交流回転機の制御装置。
【請求項５】
前記電圧指令演算部は、
前記第２タイミングに対する前記第１タイミングの相対時刻を２×δとし、ロータの電気角速度をωとし、
前記第１巻線のｄ軸電流検出値をＩｄ１＿ｄｅｔとし、前記第１巻線のｑ軸電流検出値をＩｑ１＿ｄｅｔとし、前記第１巻線の補正後のｄ軸電流検出値をＩｄ１＿ｄｅｔｈとし、前記第１巻線の補正後のｑ軸電流検出値をＩｑ１＿ｄｅｔｈとし、
前記第２巻線のｄ軸電流検出値をＩｄ２＿ｄｅｔとし、前記第２巻線のｑ軸電流検出値をＩｑ２＿ｄｅｔとし、前記第２巻線の補正後のｄ軸電流検出値をＩｄ２＿ｄｅｔｈとし、前記第２巻線の補正後のｑ軸電流検出値をＩｑ２＿ｄｅｔｈとし、
前記ｄ軸電流検出値の和をＩｄ＿ｄｅｔ＿ｓｕｍとし、前記ｑ軸電流検出値の和をＩｑ＿ｄｅｔ＿ｓｕｍとし、前記第１巻線と前記第２巻線との間の電流の分配比をＫａとし、
Ｉｄ１＿ｄｅｔｈ＝Ｉｄ１＿ｄｅｔ＋Ｋａ×ω×δ×Ｉｑ＿ｄｅｔ＿ｓｕｍ
Ｉｑ１＿ｄｅｔｈ＝Ｉｑ１＿ｄｅｔ−Ｋａ×ω×δ×Ｉｄ＿ｄｅｔ＿ｓｕｍ
Ｉｄ２＿ｄｅｔｈ＝Ｉｄ２＿ｄｅｔ−（１−Ｋａ）×ω×δ×Ｉｑ＿ｄｅｔ＿ｓｕｍ
Ｉｑ２＿ｄｅｔｈ＝Ｉｑ２＿ｄｅｔ＋（１−Ｋａ）×ω×δ×Ｉｄ＿ｄｅｔ＿ｓｕｍ
の算出式により前記第１巻線の補正後のｄ軸電流検出値及びｑ軸電流検出値、前記第２巻線の補正後のｄ軸電流検出値及びｑ軸電流検出値を算出する請求項４に記載の交流回転機の制御装置。
【請求項６】
ｍ相の第１巻線及びｍ相の第２巻線を有する交流回転機（ｍは３以上の整数）を制御する交流回転機の制御装置であって、
前記第１巻線のｍ−１相の巻線及び前記第２巻線のｍ−１相の巻線に流れる電流を検出する電流検出部と、
電流指令及び電流検出値に基づいて、前記第１巻線及び前記第２巻線の各相に印加する電圧指令を演算する電圧指令演算部と、
前記電圧指令と搬送波信号とを比較することにより、前記第１巻線及び前記第２巻線の各相に電圧を印加する電圧印加部と、を備え、
前記電流検出部は、第１タイミングで、前記第１巻線のｍ−１相の巻線の電流を検出し、第２タイミングで、前記第２巻線のｍ−１相の巻線の電流を検出し、
前記第１タイミングと前記第２タイミングとを基準タイミングに対して前後対称に設定し、
前記電圧指令演算部は、ロータの磁束方向に定めたｄ軸、及び前記ｄ軸より電気角でπ／２進んだ方向に定めたｑ軸からなるｄｑ軸回転座標系を設定し、
前記第１巻線のｄ軸電流指令及びｑ軸電流指令を設定し、前記第１巻線のｍ−１相の巻線の電流検出値を用い、座標変換を行って、前記第１巻線のｄ軸電流検出値及びｑ軸電流検出値を算出し、
前記第２巻線のｄ軸電流指令及びｑ軸電流指令を設定し、前記第２巻線のｍ−１相の巻線の電流検出値を用い、座標変換を行って、前記第２巻線のｄ軸電流検出値及びｑ軸電流検出値を算出し、
前記第１巻線のｄ軸電流検出値と前記第２巻線のｄ軸電流検出値との差であるｄ軸電流検出値の差を算出し、前記第１巻線のｑ軸電流検出値と前記第２巻線のｑ軸電流検出値との差であるｑ軸電流検出値の差を算出し、前記第１巻線のｄ軸電流指令又は前記第１巻線のｄ軸電流検出値と、前記第２巻線のｄ軸電流指令又は前記第２巻線のｄ軸電流検出値との和であるｄ軸電流の和を算出し、前記第１巻線のｑ軸電流指令又は前記第１巻線のｑ軸電流検出値と、前記第２巻線のｑ軸電流指令又は前記第２巻線のｑ軸電流検出値との和であるｑ軸電流の和を算出し、
前記ｄ軸電流検出値の差を前記ｑ軸電流の和により補正し、前記ｑ軸電流検出値の差を前記ｄ軸電流の和により補正し、補正後のｄ軸電流検出値の差及び補正後のｑ軸電流検出値の差に基づいて、前記電圧指令を算出する交流回転機の制御装置。
【請求項７】
前記電圧指令演算部は、
前記第２タイミングに対する前記第１タイミングの相対時刻を２×δとし、ロータの電気角速度をωとし、前記ｄ軸電流検出値の差をＩｄ＿ｄｅｔ＿ｄｉｆｆとし、前記ｑ軸電流の和をＩｑ＿ｓｕｍとし、前記補正後のｄ軸電流検出値の差をＩｄ＿ｄｅｔ＿ｄｉｆｆｈとし、
Ｉｄ＿ｄｅｔ＿ｄｉｆｆｈ＝Ｉｄ＿ｄｅｔ＿ｄｉｆｆ＋ω×δ×Ｉｑ＿ｓｕｍ
の算出式により前記補正後のｄ軸電流検出値の差を算出し、
前記ｑ軸電流検出値の差をＩｑ＿ｄｅｔ＿ｄｉｆｆとし、前記ｄ軸電流の和をＩｄ＿ｓｕｍとし、前記補正後のｑ軸電流検出値の差をＩｑ＿ｄｅｔ＿ｄｉｆｆｈとし、
Ｉｑ＿ｄｅｔ＿ｄｉｆｆｈ＝Ｉｑ＿ｄｅｔ＿ｄｉｆｆ−ω×δ×Ｉｄ＿ｓｕｍ
の算出式により前記補正後のｑ軸電流検出値の差を算出する請求項６に記載の交流回転機の制御装置。
【請求項８】
前記電圧指令演算部は、
前記第１巻線のｄ軸電流検出値と前記第２巻線のｄ軸電流検出値との和であるｄ軸電流検出値の和を算出し、前記第１巻線のｑ軸電流検出値と前記第２巻線のｑ軸電流検出値との和であるｑ軸電流検出値の和を算出し、
前記ｄ軸電流検出値の和を前記ｑ軸電流の和により補正し、前記ｑ軸電流検出値の和を前記ｄ軸電流の和により補正し、補正後のｄ軸電流検出値の和及び補正後のｑ軸電流検出値の和に基づいて、前記電圧指令を算出する請求項６又は７に記載の交流回転機の制御装置。
【請求項９】
前記電圧指令演算部は、
前記第２タイミングに対する前記第１タイミングの相対時刻を２×δとし、ロータの電気角速度をωとし、前記ｄ軸電流検出値の和をＩｄ＿ｄｅｔ＿ｓｕｍとし、前記ｑ軸電流の和をＩｑ＿ｓｕｍとし、前記補正後のｄ軸電流検出値の和をＩｄ＿ｄｅｔ＿ｓｕｍｈとし、前記第１巻線と前記第２巻線との間の電流の分配比をＫａとし、
Ｉｄ＿ｄｅｔ＿ｓｕｍｈ＝Ｉｄ＿ｄｅｔ＿ｓｕｍ＋（２×Ｋａ−１）×ω×δ×Ｉｑ＿ｓｕｍ
の算出式により前記補正後のｄ軸電流検出値の和を算出し、
前記ｑ軸電流検出値の和をＩｑ＿ｄｅｔ＿ｓｕｍとし、前記ｄ軸電流の和をＩｄ＿ｓｕｍとし、前記補正後のｑ軸電流検出値の和をＩｑ＿ｄｅｔ＿ｓｕｍｈとし、
Ｉｑ＿ｄｅｔ＿ｓｕｍｈ＝Ｉｑ＿ｄｅｔ＿ｓｕｍ−（２×Ｋａ−１）×ω×δ×Ｉｄ＿ｓｕｍ
の算出式により前記補正後のｑ軸電流検出値の和を算出する請求項８に記載の交流回転機の制御装置。
【請求項１０】
ｍ相の第１巻線及びｍ相の第２巻線を有する交流回転機（ｍは３以上の整数）を制御する交流回転機の制御装置であって、
前記第１巻線のｍ−１相の巻線及び前記第２巻線のｍ−１相の巻線に流れる電流を検出する電流検出部と、
電流指令及び電流検出値に基づいて、前記第１巻線及び前記第２巻線の各相に印加する電圧指令を演算する電圧指令演算部と、
前記電圧指令と搬送波信号とを比較することにより、前記第１巻線及び前記第２巻線の各相に電圧を印加する電圧印加部と、を備え、
前記電流検出部は、第１タイミングで、前記第１巻線のｍ−１相の巻線の電流を検出し、第２タイミングで、前記第２巻線のｍ−１相の巻線の電流を検出し、
前記第１タイミングと前記第２タイミングとを基準タイミングに対して前後対称に設定し、
ロータの回転に応じて、順番に電気角で９０ｄｅｇずつ位相がずれた第１正弦波信号、第２正弦波信号、第３正弦波信号、第４正弦波信号を出力する角度センサの出力信号を検出し、前記第１正弦波信号、前記第２正弦波信号、前記第３正弦波信号、及び前記第４正弦波信号の検出値に基づいて前記交流回転機の回転角度を演算する回転検出部を更に備え、
前記電圧指令演算部は、前記回転角度に基づいて、前記電圧指令を算出し、
前記回転検出部は、前記第１正弦波信号と前記第３正弦波信号とを対にし、前記第１正弦波信号の検出タイミングと前記第３正弦波信号の検出タイミングとを前記基準タイミングに対して前後対称に設定する共に、前記第２正弦波信号と前記第４正弦波信号とを対にし、前記第２正弦波信号の検出タイミングと前記第４正弦波信号の検出タイミングとを前記基準タイミングに対して前後対称に設定する交流回転機の制御装置。
【請求項１１】
前記回転検出部は、前記第１正弦波信号と前記第３正弦波信号との対と、前記第２正弦波信号と前記第４正弦波信号との対から、それぞれ１信号ずつ選択した１信号と１信号とをセットにした２セットを設定し、各セットの２信号を、同一タイミングで検出する請求項１０に記載の交流回転機の制御装置。
【請求項１２】
前記電流検出部は、前記第１タイミング及び前記第２タイミングを、前後対称に設定された前記第１正弦波信号、前記第２正弦波信号、前記第３正弦波信号、及び前記第４正弦波信号の検出タイミングの間に設定している請求項１０又は１１に記載の交流回転機の制御装置。
【請求項１３】
前記角度センサの軸倍角は、前記交流回転機の極対数以下である請求項１０から１２のいずれか一項に記載の交流回転機の制御装置。
【請求項１４】
ロータの回転に応じて、互いに電気角で９０ｄｅｇ位相が異なる正弦波信号及び余弦波信号を出力する角度センサの出力信号を検出し、前記正弦波信号及び前記余弦波信号の検出値に基づいて前記交流回転機の回転角度を演算する回転検出部を更に備え、
前記電圧印加部は、前記回転角度に基づいて、前記電圧指令を算出し、
前記回転検出部は、前記正弦波信号及び前記余弦波信号を前記基準タイミングで検出する請求項１から９のいずれか一項に記載の交流回転機の制御装置。
【請求項１５】
請求項１から１４のいずれか一項に記載の交流回転機の制御装置と、
車輪の駆動力源となる前記交流回転機と、を備えた車両用交流回転機装置。
【請求項１６】
請求項１から１４のいずれか一項に記載の交流回転機の制御装置と、
車輪の操舵装置の駆動力源となる前記交流回転機と、を備えた電動パワーステアリング装置。
【請求項１７】
前記基準タイミングは、三角波とされた前記搬送波信号の山の頂点及び谷の頂点の一方又は双方に設定されている請求項２から１６のいずれか一項に記載の交流回転機の制御装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
本願に係る交流回転機の制御装置は、ｍ相の第１巻線及びｍ相の第２巻線を有する交流回転機（ｍは３以上の整数）を制御する交流回転機の制御装置であって、
前記第１巻線のｍ−１相の巻線及び前記第２巻線のｍ−１相の巻線に流れる電流を検出する電流検出部と、
電流指令及び電流検出値に基づいて、前記第１巻線及び前記第２巻線の各相に印加する電圧指令を演算する電圧指令演算部と、
前記電圧指令と搬送波信号とを比較することにより、前記第１巻線及び前記第２巻線の各相に電圧を印加する電圧印加部と、を備え、
前記電流検出部は、第１タイミングで、前記第１巻線のｍ−１相の巻線の電流を検出し、第２タイミングで、前記第２巻線のｍ−１相の巻線の電流を検出し、
前記第１タイミングと前記第２タイミングとを基準タイミングに対して前後対称に設定し、
前記基準タイミングは、三角波とされた前記搬送波信号の山の頂点及び谷の頂点の一方又は双方に設定されているものである。