(57)【要約】【課題】回転電機制御装置において、回転電機の回転数が高速になっても制御処理を適切に行うことを可能とすることである。【解決手段】回転電機制御装置１０は、回転電機８に接続される電源回路１４と、電源回路１４の動作を制御する制御部３０を含んで構成される。制御部３０は、トルク指令値と回転電機８の出力トルクである実トルクとに基いて、回転電機８に印加する矩形波電圧信号の電圧位相操作量を算出する電圧位相操作量算出部３２と、回転電機８の回転数Ｎに基いて、電圧位相操作量を制限する操作量制限部３４と、制限された範囲内で矩形波信号を生成してインバータ２４に供給する矩形波生成部３６を含んで構成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転電機の回転数を取得する回転数取得手段と、
トルク指令に基いて、回転電機に印加する矩形波電圧信号の電圧位相操作量を算出する電圧位相操作量算出手段と、
回転電機の回転数に基いて、電圧位相操作量を制限する操作量制限手段と、
を備えることを特徴とする回転電機制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の回転電機制御装置において、
回転電機の出力トルク値を取得する出力トルク取得手段と、
取得された出力トルクとトルク指令値との差であるトルク偏差を生成するトルク偏差生成手段と、
を備え、
電圧位相操作量算出手段は、トルク偏差に基いて電圧位相操作量を算出することを特徴とする回転電機制御装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の回転電機制御装置において、
操作量制限手段は、算出された電圧位相操作量が、予め定められる制御周期に基いて設定される電圧位相操作量の制限値以下か否かを判断し、制限値以下の場合には制限を行わず、制限値を超えるときはその制限値に電圧位相操作量を制限することを特徴とする回転電機制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載の回転電機制御装置において、
操作量制限手段は、回転電機の回転数の上昇に応じて小さく設定される位相操作量制限値を用いて電圧位相操作量の制限を行うことを特徴とする回転電機制御装置。
【請求項５】
３相駆動型回転電機の出力トルク値を取得する出力トルク取得手段と、
取得された出力トルクとトルク指令値との差であるトルク偏差を生成するトルク偏差生成手段と、
トルク偏差に基いて、回転電機に印加する矩形波電圧信号の電圧位相操作量を算出する電圧位相操作量算出手段と、
回転電機の回転数を取得する回転数取得手段と、
回転電機の回転数の上昇に応じて小さく設定される電圧位相操作量の上限値を回転電機の回転数に関連づけて記憶する記憶部と、
記憶部から回転電機の回転数に対応する電圧位相操作量の上限値を電圧位相操作量の制限値として取得し、電圧位相操作量算出手段によって算出された電圧位相操作量が、取得された電圧位相操作量の制限値以下か否かを判断し、制限値以下の場合には制限を行わず、制限値を超えるときはその制限値に電圧位相操作量を制限する操作量制限手段と、
を備えることを特徴とする回転電機制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機制御装置に係り、特に、回転電機に印加する矩形波電圧信号の電圧位相操作量を用いる回転電機制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
交流電動機等の回転電機の駆動制御法として、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号のパルスデューティ比を操作量として用いる方法と、矩形波電圧信号の電圧位相を操作量として用いる方法が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、交流電動機の駆動制御装置として、電圧位相を有する矩形波電圧が交流電動機に印加されるようにインバータをスイッチング制御する従来技術が述べられている。ここでは、この矩形波制御技術に加えて、バッテリ電圧の変動、磁石温度変化による磁束鎖交数の変化等によるトルク指令と実際の出力トルクとの偏差の発生に対応できるように、交流電動機の出力トルク値をフィードバックしてトルク偏差がなくなるように矩形波電圧、電圧位相を設定することが述べられている。
【０００４】
特許文献２には、電動機の電流フィードバック制御において、電流の現在値データを読み込んでから演算後のＰＷＭ出力を出すまでの制御無駄時間が存在するため、この制御無駄時間を見込んでディジタル演算処理を行うことにするとＣＰＵの演算処理周期が１００μｓを割る程度の高速となって演算負荷が重くなり、これを軽減するため演算処理周期を長くすると電流追従性が低下し、外乱変動に対する電流安定性が低下することを指摘している。そこで電動機の駆動制御装置として、例えば４００μｓごとに現在角度値と現在電流値とを読み込み、平均角速度を用いて、ディジタル演算周期１００μｓごとに対応する４つのＰＷＭ出力タイミングにおける補正演算を一度に行うことが開示されている。
【０００５】
特許文献３には、出力電圧の変動が大きい電源と比較的演算処理の低いＣＰＵを用いて正確なトルク制御を行うことができるモータ制御装置として、目標供給電力と実供給電力との偏差を解消するための操作量をＰＩ制御によって算出する操作量算出手段と、トルク指令、電源の出力電圧、モータの回転数からモータの電機子に供給することができる電流の上限値に対応した限界操作量を算出する限界操作量算出手段とを備え、算出された操作量と限界操作量とを比較して、限界操作量以内であるときはゲイン調整を行い、限界操作量を超える操作量であるときは界磁制御を行って界磁電流を補正することが述べられている。
【０００６】
特許文献４には、電動機の制御装置として、磁極位置の推定について、起動時、停止時、低速では搬送波に矩形波を重畳することで突極性のＬqとＬdとの相違から来る電流差が生じる原理に基いて行い、中高速では、周知の技術である同期電動機の誘起電圧に基づいて行うことが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−５０６８９号公報
【特許文献２】特開２００１−３３３５９１号公報
【特許文献３】特開２０００−６９７８３号公報
【特許文献４】特開２００２−３１５３８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記のように、回転電機に印加される矩形波駆動電圧の電圧位相角度を操作することで回転電機の出力トルクを制御できる。この場合に電圧位相角度の操作量は、矩形波駆動電圧信号のＯＮ／ＯＦＦの切り替わり周期の範囲で行われる。ところが、回転電機の制御処理も、この矩形波駆動信号のＯＮ／ＯＦＦの切り替わり周期の間で行われる。ここで、矩形波駆動電圧について電圧位相操作処理が行われると、矩形波駆動電圧信号の切り替わり周期がその電圧位相操作量の分だけ短くなる。つまり、電圧位相操作処理が行われると、その分、制御処理に回せる分が短くなることになる。
【０００９】
電圧位相操作量は、電気角の単位で設定される。例えば、３相駆動型回転電機の場合、電気角で６０度ごとに各相の駆動電圧信号のＯＮ／ＯＦＦの切り替わりが生じるので、電圧位相操作量は、６０度を限度として行うことができる。ここで、電圧位相操作量がゼロのときは、回転電機の制御処理がこの電気角６０度の範囲で行うことができる。しかし、電圧位相操作量が例えば、電気角で１０度必要とすると、回転電機の制御処理は６０度−１０度＝５０度の範囲で行わなければならない。
【００１０】
ところが、電気角が同じでも、回転電機の回転速度が高速になると、その電気角に相当する時間がどんどん短くなる。上記の例で、電気角５０度としても、回転数が倍になれば、電気角５０度に対応する時間が半分になる。つまり、制御に回せる時間である制御周期が半分になる。このように、回転電機の回転数が上昇すると、制御周期がどんどん短くなり、必要な制御処理がその制御周期で終了しなくなることが生じ得る。制御周期内で必要な制御処理が終了しないと、制御が適切に行えなくなる。これを避けるには高速のＣＰＵを用いればよいが、そのためにコストが上昇する。
【００１１】
本発明の目的は、回転電機の回転数が高速になっても制御処理を適切に行うことを可能とする回転電機制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る回転電機制御装置は、回転電機の回転数を取得する回転数取得手段と、トルク指令に基いて、回転電機に印加する矩形波電圧信号の電圧位相操作量を算出する電圧位相操作量算出手段と、回転電機の回転数に基いて、電圧位相操作量を制限する操作量制限手段と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る回転電機制御装置において、回転電機の出力トルク値を取得する出力トルク取得手段と、取得された出力トルクとトルク指令値との差であるトルク偏差を生成するトルク偏差生成手段と、を備え、電圧位相操作量算出手段は、トルク偏差に基いて電圧位相操作量を算出することが好ましい。
【００１４】
また、本発明に係る回転電機制御装置において、操作量制限手段は、算出された電圧位相操作量が、予め定められる制御周期に基いて設定される電圧位相操作量の制限値以下か否かを判断し、制限値以下の場合には制限を行わず、制限値を超えるときはその制限値に電圧位相操作量を制限することが好ましい。
【００１５】
また、本発明に係る回転電機制御装置において、操作量制限手段は、回転電機の回転数の上昇に応じて小さく設定される位相操作量制限値を用いて電圧位相操作量の制限を行うことが好ましい。
【００１６】
また、本発明に係る回転電機制御装置は、３相駆動型回転電機の出力トルク値を取得する出力トルク取得手段と、取得された出力トルクとトルク指令値との差であるトルク偏差を生成するトルク偏差生成手段と、トルク偏差に基いて、回転電機に印加する矩形波電圧信号の電圧位相操作量を算出する電圧位相操作量算出手段と、回転電機の回転数を取得する回転数取得手段と、回転電機の回転数の上昇に応じて小さく設定される電圧位相操作量の上限値を回転電機の回転数に関連づけて記憶する記憶部と、記憶部から回転電機の回転数に対応する電圧位相操作量の上限値を電圧位相操作量の制限値として取得し、電圧位相操作量算出手段によって算出された電圧位相操作量が、取得された電圧位相操作量の制限値以下か否かを判断し、制限値以下の場合には制限を行わず、制限値を超えるときはその制限値に電圧位相操作量を制限する操作量制限手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
上記構成により、回転電機制御装置は、回転電機の回転数を取得し、トルク指令に基いて、回転電機に印加する矩形波電圧信号の電圧位相操作量を算出し、その際に、回転電機の回転数に基いて、電圧位相操作量を制限する。例えば、回転電機の回転数が高くなっても、それ以上電圧位相操作量を増やさないよう制限をかけることができる。これによって、電圧位相操作量が増加することによる制御処理に回せる時間の減少に歯止めがかけられるので、回転電機の回転数が高くなっても、適切な制御を行うことができる。
【００１８】
また、回転電機制御装置において、回転電機の出力トルク値を取得し、取得された出力トルクとトルク指令値との差であるトルク偏差を生成し、電圧位相操作量算出手段は、トルク偏差に基いて電圧位相操作量を算出する。このように、トルクフィードバックを行いながら、回転電機の回転数が高くなっても、適切な制御を行うことができる。
【００１９】
また、回転電機制御装置において、算出された電圧位相操作量が、予め制御周期に基いて設定される位相操作量の制限値以下か否かを判断し、制限値以下の場合には電圧位相操作量の制限を行わず、制限値を超えるときはその制限値に電圧位相操作量を制限する。つまり、回転電機の回転数が高くなっても、それ以上に電圧位相操作量を増加させない。これにより、回転数が高くなっても制御処理に回せる時間を確保できるので、適切な制御を行うことができる。
【００２０】
また、回転電機制御装置において、回転電機の回転数の上昇に応じて小さく設定される電圧位相操作量制限値を用いて電圧位相操作量の制限が行われる。回転電機の回転数が上昇すると、同じ電気角でも対応する時間が短くなる。上記構成によれば、回転電機の回転数が上昇すると電圧位相操作量制限値を小さくするので、その分制御処理に回せる電気角が大きくなり、回転電機の回転数が高くなっても、制御処理に回せる時間を確保できる。これにより適切な制御を行うことができる。
【００２１】
また、回転電機制御装置は、３相駆動型回転電機の出力トルク値を取得して出力トルクとトルク指令値との差であるトルク偏差を生成し、トルク偏差に基いて、回転電機に印加する矩形波電圧信号の電圧位相操作量を算出し、回転電機の回転数の上昇に応じて小さく設定される電圧位相操作量の上限値を回転電機の回転数に関連づけて記憶する記憶部から回転電機の回転数に対応する電圧位相操作量の上限値を電圧位相操作量の制限値として取得し、電圧位相操作量の算出値が、記憶部から取得された電圧位相操作量の制限値以下か否かを判断し、制限値以下の場合には制限を行わず、制限値を超えるときはその制限値に電圧位相操作量を制限する。これにより、３相駆動型回転電機の回転数が高くなっても、制御処理に回せる時間を確保でき、適切な制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る実施の形態における回転電機制御装置の構成を説明する図である。
【図２】矩形波電圧位相制御法によって回転電機の作動を制御したときの電圧位相と回転電機の出力トルクの関係を模式的に説明する図である。
【図３】本発明に係る実施の形態において、回転電機の回転数と、電圧位相操作量の上限値である制限値との関係の１例を示す図である。
【図４】本発明に係る実施の形態において、電圧位相操作量がゼロの場合について、各相駆動電圧信号の相対的な時間変化の関係を示す図である。
【図５】本発明に係る実施の形態において、電圧位相操作量がある場合について、各相駆動電圧信号の相対的な時間変化の関係を示す図である。
【図６】図４の一部と図５の一部を、比較できるように並べて示す図である。
【図７】本発明に係る実施の形態において、回転電機の矩形波電圧位相制御を行うときの手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に図面を用いて、本発明に係る実施の形態につき、詳細に説明する。以下では、回転電機制御装置として、車両に搭載される１台の回転電機を制御する例を説明するが、勿論、これを２台、３台等の複数の回転電機の制御を行うものとできる。また、以下では、回転電機として、１台でモータ機能と発電機機能とを有するモータ・ジェネレータを説明するが、勿論、モータ機能のみを有する回転電機であってもよい。また、以下では、回転電機に接続される電源回路の構成として、蓄電装置、電圧変換器、平滑コンデンサ、インバータを有するものとして説明するが、これらの要素以外の他の要素を適宜付加するものとしてもよい。例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ、低電圧電源、システムメインリレー等を用いるものとしてもよい。また、蓄電装置を複数用いるものとしてもよく、この場合に電圧変換器を複数用いるものとしてもよい。また、インバータを複数用いるものとしてもよい。
【００２４】
また、以下では、回転電機の駆動方法として矩形波電圧位相制御法を専ら用いるものとして説明するが、回転電機の運転状態に応じて、矩形波電圧位相制御法、ＰＷＭ正弦波電流制御法、過変調電流制御モードの間で制御法を切り替えるものとしてもよい。
【００２５】
以下では、全ての図面において同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、本文中の説明においては、必要に応じそれ以前に述べた符号を用いるものとする。
【００２６】
図１は、車両に搭載される回転電機８の作動を制御するために用いられる回転電機制御装置１０の構成を説明する図である。この回転電機制御装置１０は、回転電機８について矩形波電圧位相角を操作することで出力トルクの制御を行う機能を有する。そして、特に、回転電機８の回転数が高くなっても適切な制御を行う機能を有する。
【００２７】
回転電機制御装置１０は、回転電機８に接続される電源回路１４と、電源回路１４の動作を制御する制御部３０を含んで構成される。電源回路１４は、蓄電装置１６と、蓄電装置側の平滑コンデンサ１８と、電圧変換器２０と、インバータ側の平滑コンデンサ２２と、インバータ２４を含んで構成される。
【００２８】
制御対象である回転電機８は、車両に搭載されるモータ・ジェネレータ（ＭＧ）であって、蓄電装置１６から電力が供給されるときはモータとして機能し、図示されていないエンジンによる駆動時、あるいは車両の制動時には発電機として機能する３相同期型回転電機である。
【００２９】
回転電機８に設けられる回転数検出器１２は、回転電機８の回転数Ｎを検出する機能を有する装置である。検出された回転数Ｎのデータは、適当な信号線を介して制御部３０に伝送される。
【００３０】
電源回路１４を構成する蓄電装置１６は、充放電可能な高電圧用２次電池である。蓄電装置１６としては、例えば、約２００Ｖの端子電圧を有するリチウムイオン組電池あるいはニッケル水素組電池、またはキャパシタ等を用いることができる。
【００３１】
電圧変換器２０は、蓄電装置１６とインバータ２４の間に配置され、電圧変換機能を有する回路である。電圧変換器２０としては、リアクトルと制御部３０の制御の下で作動するスイッチング素子等を含んで構成することができる。電圧変換機能としては、蓄電装置側の電圧をリアクトルのエネルギ蓄積作用を利用して昇圧しインバータ２４側に供給する昇圧機能と、インバータ側からの電力を蓄電装置１６側に降圧して充電電力として供給する降圧機能とを有する。昇圧機能に着目するときは、電圧変換器２０を昇圧回路と呼ぶことができる。
【００３２】
蓄電装置１６と電圧変換器２０の間に設けられる蓄電装置側の平滑コンデンサ１８と、電圧変換器２０とインバータ２４の間に設けられるインバータ側の平滑コンデンサ２２は、それぞれ、蓄電装置１６側およびインバータ２４側の電圧、電流の変動を抑制し平滑化する機能を有する。
【００３３】
インバータ２４は、交流電力と直流電力との間の電力変換を行う回路である。インバータ２４は、制御部３０の制御の下で作動する複数のスイッチング素子を含んで構成される。インバータ２４は、回転電機８を発電機として機能させるときは、回転電機８からの交流三相回生電力を直流電力に変換し、蓄電装置１６側に充電電流として供給する交直変換機能を有する。また、車両が力行するために回転電機８を電動機として機能させるときは、蓄電装置１６側からの直流電力を交流三相駆動電力に変換し、回転電機８に駆動電力として供給する直交変換機能と、車両が制動されるとき、逆に回転電機８からの交流三相回生電力を直流電力に変換し、蓄電装置１６側に充電電流として供給する交直変換機能とを有する。
【００３４】
制御部３０は、上記のように、電圧変換器２０、インバータ２４を含む電源回路１４の作動を制御する機能を有するが、ここでは特に、インバータ２４を介して、回転電機８に対し、矩形波電圧位相制御を行う機能を有する。かかる制御部３０は、車両搭載に適した制御装置、例えば、コンピュータによって構成することができる。
【００３５】
図１では、制御部３０の構成として、特に矩形波電圧位相制御を行う部分が示されている。制御部３０は、トルク指令に基いて、回転電機８に印加する矩形波電圧信号の電圧位相操作量を算出する電圧位相操作量算出部３２と、回転電機８の回転数Ｎに基いて、電圧位相操作量を制限する操作量制限部３４と、制限された範囲内で矩形波信号を生成してインバータ２４に供給する矩形波生成部３６を含んで構成される。
【００３６】
これらの機能は、ソフトウェアを実行することで実現でき、具体的には、対応する回転電機制御プログラムを実行することで実現できる。これらの機能の一部をハードウェアで実現するものとしてもよい。
【００３７】
図２は、矩形波電圧位相制御法によって回転電機８の作動を制御したときの電圧位相と回転電機８の出力トルクの関係を模式的に説明する図である。ここでは横軸に電圧位相、縦軸に回転電機８の出力トルクがとられている。図２に示されるように、電圧位相が大きくなると出力トルクが増大する。この特性を利用して、制御部３０の電圧位相操作量算出部３２は、必要なトルクが増大すると、その増大に応じて電圧位相操作量を増加させる処理を行う。電圧位相操作量とは、基準の電圧位相の角度から任意の電圧位相の角度まで変化させるときの電圧位相の角度差である。
【００３８】
図１に示すように、電圧位相操作量算出部３２は、トルク指令値に基いて電圧位相操作量を算出するが、トルクフィードバック制御を行うときは、回転電機８が実際に出力しているトルクである実トルクを取得し、取得した出力トルク値とトルク指令値との差であるトルク偏差を生成し、そのトルク偏差をゼロにするのに必要な電圧位相の増減量を算出しこれを電圧位相操作量として出力する。なお、回転電機８の実トルクは、回転電機８の駆動電流等から求めて取得することができる。
【００３９】
トルク偏差は、トルク指令値が変更されることで一時的に生じる。また、トルク指令値が一定であっても、例えば回転電機８の温度変化によって、磁束状態が変化して実トルクが変化すること等によっても生じる。
【００４０】
このようにトルク偏差が生じると、電圧位相操作量算出部３２が、図２の特性線を用いて、そのトルク偏差をゼロとするために必要な電圧位相操作量を算出する。算出された電圧位相操作量は、操作量制限部３４を介して矩形波生成部３６に供給され、インバータ２４の作用によって、電圧位相を有する矩形波の駆動電圧信号として回転電機８に供給される。そして、回転電機８はその電圧位相に応じて出力トルクを変化させて、トルク偏差がゼロとなる。このようにして、トルクフィードバックが行われる。
【００４１】
図２に示されるように、電圧位相操作量は、ある制限値Ｂ以下の電圧位相角度の範囲で設定される。電圧位相操作量の制限値Ｂは、制御部３０の制御周期に基いて定められる。制御処理に必要な時間は、制御部３０のＣＰＵの演算速度と、回転電機８の制御に必要な演算処理量、つまり演算負荷量で定まるもので、予め定められた値とすることができ、その時間が制御周期となる。
【００４２】
一例を示すと、３相駆動型回転電機８の電気角の１周期を２ｍｓとすると、各相の駆動電圧信号のＯＮ／ＯＦＦの切り替わり周期は電気角で６０度であるので、３３３μｓである。制御周期を１４０μｓとすれば、これに対応する電気角は２５度である。したがって、制御周期を確保するためには、電圧位相操作量は、６０度−２５度＝３５度が制限値Ｂとなる。このようにして、制御処理に必要な制御周期の分を確保するように、電圧位相操作量の制限値が定められる。
【００４３】
上記の例では、制御周期が１４０μｓであるが、３相駆動型回転電機８の電気角の１周期を２ｍｓの場合に、電気角で５０度に相当している。ところが、電気角が同じでも、回転電機の回転速度が高速になると、その電気角に相当する時間がどんどん短くなる。例えば、３相駆動型回転電機８の回転数が倍になると、電気角の１周期が半分の１ｍｓとなり、制御周期１４０μｓは、電気角で５０度に相当してしまう。この場合には、電圧位相操作量は、６０度−５０度＝１０度となる。このように、予め定められた制御周期を確保するためには、電圧位相操作量の制限値Ｂを、回転電機８の回転数Ｎに応じて変更する必要がある。
【００４４】
制御部３０の操作量制限部３４は、上記のように、回転電機８の回転数Ｎに基いて、電圧位相操作量を制限する機能を有する。具体的には、あらかじめ定めた制御周期を確保するように、電圧位相操作量の上限値を定める。そして、その上限値を回転電機８の回転数Ｎに応じて設定する。
【００４５】
図３は、回転電機８の回転数Ｎと、電圧位相操作量の上限値である制限値Ｂとの関係の１例を示す図である。ここでは、回転電機８を３相駆動型とし、ｕ相、ｖ相、ｗ相の各相駆動電圧信号が１２０度の電気角度で順次変化するものとし、６０度の電気角が電圧位相操作処理の最大限界値であるところ、矩形波電圧位相制御を極力早い制御とするために、この電気角６０度を２分して、２度の制御を行うものとして、電圧操作処理の最大限界値を（６０度／２）＝３０度とした場合が示されている。
【００４６】
図３の例では、Ｎ＝５，０００ｒｐｍのとき、Ｂ＝２０度であるのに対し、Ｎ＝２０，０００ｒｐｍのときは、Ｂ＝３度となり、回転電機８の回転数Ｎが上昇するにつれて、制限値Ｂは小さな電気角として設定される。
【００４７】
そして、具体的には、電圧位相操作量算出部３２で算出された電圧位相操作量が、図３で与えられる制限値Ｂである電圧位相操作量の上限値以下か否かを判断し、制限値Ｂ以下の場合には制限を行わずに電圧位相操作量算出部３２で算出された電圧位相操作量そのままを矩形波生成部３６に伝送し、制限値Ｂを超えるときは制限値Ｂに電圧位相操作量を制限して、矩形波生成部３６に伝送する。
【００４８】
その様子を図４から図６を用いてさらに説明する。図４と図５は、横軸に時間をとり、縦軸に電圧をとって、ｕ相電圧Ｖｕ、ｖ相電圧Ｖｖ、ｗ相電圧Ｖｗの相対的な時間変化の関係を示す図である。図４は電圧位相操作量がゼロの場合、図５は、Ｖｕについて電圧位相操作量Δ＝１０度の電圧位相制御が行われた場合である。図６は、図５の電圧位相操作処理されたＶｕをＶｕ’として、図４のＶｕと比較できるように並べて示す図である。
【００４９】
具体的例として、回転電機８を８極（４極対）の３相駆動型とすると、回転数Ｎ＝１５，０００ｒｐｍ＝２５０ｒｐｓの場合、電気角１周期は１ｍｓとなる。したがって電気角６０度は、１６６．６μｓ、電気角３０度は８３．３μｓとなる。
【００５０】
図４は、電圧位相操作量がゼロの場合で、各相の駆動電圧信号のＯＮ／ＯＦＦの切り替わりが電気角で６０度ごとに行われていることが示されている。制御処理がこの各相の駆動電圧信号のＯＮ／ＯＦＦの切り替わり周期の間に２度行われるものとすると、図６のＶｕで示されるように、電気角で３０度ごとに制御処理が行われる。ここで、予め定められる制御周期が７０μｓとすれば、上記のように、電気角は８３．３μｓに相当するので、この間に７０μｓの制御処理を終了させることができる。
【００５１】
図５は、Ｖｕの電圧位相操作量Δ＝１０度の場合である。ここでは、Ｖｕの電圧位相操作が行われたところから、次の駆動電圧信号のＯＮ／ＯＦＦの切り替わりであるＶｗがＯＮするところまでの電気角が６０度−１０度＝５０度と短くなっている。したがって、図６のＶｕ’に示されるように、制御処理を行うことができる時間は、５０度／２＝２５度に相当する時間となり、これは６９μｓとなり、予め定められた制御周期である７０μｓよりも短く、制御処理がこの時間内で終了しない。したがって、電圧位相操作量Δ＝１０度とすると、制御処理が適切に行うことができない。
【００５２】
このような場合には、電圧位相操作量を制限して、制御周期を確保することが必要となる。上記の例では、回転数Ｎ＝１５，０００ｒｐｍで、電圧位相操作量Δを１０度より少し小さくなるように制限すればよいことになるが、これは計算値であるので、実際には余裕をみて、電圧位相操作量の制限を行うことがよい。図３は、そのようにして定められた電圧位相操作量の制限値を示すものである。
【００５３】
これらの制限値は、制御部３０の適当なメモリに予め記憶させておくことができる。例えば、回転数Ｎを検索キーとして制限値Ｂを読み出すことができるように、マップ、ルックアップテーブル、計算式等で記憶させておくことができる。このように、予め設定されたマップ等を用いることで、例えば、低回転数において過度に電圧位相操作量を制限することを抑制できる。
【００５４】
上記構成の作用を図７のフローチャートを用いて説明する。図７は、回転電機８の駆動制御、特に矩形波電圧位相制御を行うときの手順を示すフローチャートで、これらの手順は、回転電機制御プログラムの中の矩形波電圧位相制御パートの各処理手順に対応する。
【００５５】
矩形波電圧位相制御を行うには、回転電機８の実トルクである出力トルクを制御部３０にフィードバックし（Ｓ１０）、トルク指令値と比較してトルク偏差を算出し、トルク偏差がゼロにするための電圧位相操作量Ａを算出する（Ｓ１２）。この工程は、制御部３０の電圧位相操作量算出部３２の機能によって実行される。例えば、回転電機８を上記の例のように、８極の３相駆動型として、電気角６０度ごとに各相の電圧駆動信号のＯＮ／ＯＦＦが切り替わるものとし、算出された電圧位相操作量Ａ＝１０度とする。
【００５６】
次に、回転電機８の回転数Ｎを取得する（Ｓ１４）。上記の例で、Ｎ＝１５，０００ｒｐｍとする。そして取得された回転数Ｎに対応する電圧位相操作量の制限値Ｂを制御部３０のメモリから読み出して取得する（Ｓ１６）。回転数Ｎと制限値Ｂの関係は、図３で説明した内容である。ここでは、Ｎ＝１５，０００ｒｐｍに対応して、制限値Ｂ＝５度が取得される。
【００５７】
そこで、ここで、Ｓ１２で算出された電圧位相操作量Ａとメモリから読み出された制限値Ｂとを比較し、電圧位相操作量Ａが制限値Ｂ以下か否かが判断される（Ｓ１８）。判断が肯定されると、電圧位相操作量としてＡが設定され（Ｓ２０）、判断が否定され、ＡがＢを超える場合は、電圧位相操作量として、Ｂが設定される（Ｓ２２）。上記の例では、算出された電圧位相操作量Ａ＝１０度で、回転数Ｎ＝１５，０００ｒｐｍに対応して取得された制限値Ｂ＝５度であるので、Ｓ１８において判断が否定され、電圧位相操作量は算出値である１０度から制限値の５度に制限される。Ｓ１４，Ｓ１６，Ｓ１８，Ｓ２０，Ｓ２２の各工程は、制御部３０の操作量制限部３４の機能によって実行される。
【００５８】
このようにして回転電機８の回転数Ｎに応じて電圧位相操作量の制限が必要か否かが判断され、必要と判断されると、電圧位相操作量が回転数Ｎに応じた制限値Ｂに制限される。Ｓ２０，Ｓ２２によって設定された電圧位相操作量は制御部３０の矩形波生成部３６に伝送され、設定された電圧位相操作量に対応する電圧位相を有する矩形波が生成される（Ｓ２４）。生成された矩形波信号はインバータ２４に供給され、矩形波駆動電圧信号として回転電機８に供給され、回転電機８は、その電圧位相に応じたトルクを出力する。
【００５９】
Ｓ２４の後は、再びＳ１０に戻り、上記の工程が繰り返される。この繰り返しは、一連の制御処理であるので、Ｓ１０からＳ２４までの工程が予め定めた制御周期で繰り返される。そして、上記のように、回転電機８の回転数が変化しても、この制御周期の時間を確保するように電圧位相操作量の制限が行われるので、常に適切な制御を行うことができる。
【符号の説明】
【００６０】
８  回転電機、１０  回転電機制御装置、１２  回転数検出器、１４  電源回路、１６  蓄電装置、１８，２２  平滑コンデンサ、２０  電圧変換器、２４  インバータ、３０  制御部、３２  電圧位相操作量算出部、３４  操作量制限部、３６  矩形波生成部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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