(57)【要約】【課題】回転電機制御システムにおいて、同期ＰＷＭ制御の際の回転電機の温度上昇を抑制することである。【解決手段】回転電機制御システム１０は、回転電機１２と、同期ＰＷＭ制御のための制御ブロック１４と、インバータ１６と、制御部４０と、記憶部５０を含んで構成される。記憶部５０の設定同期パルス数データ５２は、電圧指令値１周期に対するキャリアの周期パルス数である設定同期パルス数を記憶し、最適キャリア位相データ５４は、キャリア位相と、そのキャリア位相で運転したときの回転電機の温度との関係を予め求め、その関係に基づいて、各設定同期パルス数について、回転電機の温度が最適条件となる最適キャリア位相をそれぞれ記憶する。制御部４０は回転電機１２の運転条件に応じ、インバータ１６のキャリアの位相を最適キャリア位相に設定する。【選択図】図１
2010213485.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電圧指令値とキャリアとの間で同期を取る同期ＰＷＭ制御を行う回転電機制御システムであって、
回転電機の運転条件に対応付けて、電圧指令値１周期に対するキャリアの周期パルス数である設定同期パルス数を記憶する設定同期パルス数記憶部と、
電圧指令値に対するキャリアの位相であるキャリア位相と、そのキャリア位相で運転したときの回転電機の温度との関係を予め求め、その関係に基づいて、各設定同期パルス数について、回転電機の温度が予め定めた最適条件となるキャリア位相である最適キャリア位相をそれぞれ記憶する最適キャリア位相記憶部と、
回転電機の運転条件を取得する運転条件取得手段と、
設定同期パルス数記憶部から、回転電機の運転条件に対応する設定同期パルス数を取得する設定同期パルス数取得手段と、
最適キャリア位相記憶部から、設定同期パルス数に対応する最適キャリア位相を取得する最適キャリア位相取得手段と、
取得された最適キャリア位相でキャリア位相を設定するキャリア位相設定手段と、
を備えることを特徴とする回転電機制御システム。
【請求項２】
請求項１に記載の回転電機制御システムにおいて、
同期ＰＷＭ制御を行う制御モードを含む複数の制御モードの間で回転電機の制御を切り替える制御モード切替手段を備え、
設定同期パルス数記憶部は、
回転電機の運転条件に対応付けて、回転電機の制御モードを記憶し、制御モードが同期ＰＷＭ制御を行う制御モードについて設定同期パルス数を記憶することを特徴とする回転電機制御システム。
【請求項３】
請求項１に記載の回転電機制御システムにおいて、
運転条件取得手段は、回転電機のトルクと回転数とを運転条件として取得し、
設定同期数記憶部は、回転電機のトルクと回転数に対応付けて設定同期パルス数を記憶することを特徴とする回転電機制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機制御システムに係り、特に、電圧指令値とキャリアとの間で同期を取って同期ＰＷＭ制御を行う回転電機制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
回転電機をインバータによって駆動する場合に、その制御方法として、正弦波制御モードと過変調制御モードと矩形波制御モードとを使い分けることが行われている。すなわち、回転電機の高出力化と小型化とを両立させるためには、１パルススイッチングを用いる矩形波制御モードが必要であり、低速領域で優れた特性を有する正弦波制御モードと、中速領域で用いられる過変調制御モードとの間のモード切替を行いながら、最適に回転電機を制御している。
【０００３】
ここで、正弦波制御モードと過変調制御モードとは、電流フィードバック制御であり、電圧指令値と搬送波（キャリア）とを比較することでパルス幅変調（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：ＰＷＭ）パターンを回転電機に出力する制御である。一方、矩形波制御モードは、電気角に応じて１パルススイッチング波形を回転電機に出力する制御であり、電圧振幅は最大値に固定され、位相を制御することでトルクをフィードバック制御している。
【０００４】
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、相電圧指令振幅が三角波キャリアのピーク値を超える過変調ＰＷＭ制御においては、相電圧指令振幅の直線的増加に対して、インバータから出力されるパルス幅変調電圧の基本波成分の振幅が相電圧指令振幅に比べて小さくなるので、電圧指令値の補正を行うことが述べられている。ここでは、パルス幅変調電圧の基本波振幅が電圧指令振幅通りになるように、三角波キャリアと比較される相電圧指令を設定周期ごとに更新し、具体的には、ｄ軸電圧指令ｖｄBｑ軸電圧指令ｖｑBを相電圧指令１周期あたりの三角波キャリアの数である同期数Ｋに応じて補正することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−３１２４２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のように回転電機はその運転条件に応じて制御モードが切り替えられ、正弦波制御モードおよび過変調制御モードでは、相電圧指令１周期に対し三角波キャリアのパルス数が同期パルス数で同期をとる同期ＰＷＭ制御が行われる。
【０００７】
この同期ＰＷＭ制御では、キャリアの同期パルス数が小さいと電流のリップル成分が多くなり、回転電機の鉄心に渦電流を発生させ、回転電機の温度上昇につながることがある。
【０００８】
本発明の目的は、同期ＰＷＭ制御における回転電機の温度上昇を抑制できる回転電機制御システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る回転電機制御システムは、電圧指令値とキャリアとの間で同期を取る同期ＰＷＭ制御を行う回転電機制御システムであって、回転電機の運転条件に対応付けて、電圧指令値１周期に対するキャリアの周期パルス数である設定同期パルス数を記憶する設定同期パルス数記憶部と、電圧指令値に対するキャリアの位相であるキャリア位相と、そのキャリア位相で運転したときの回転電機の温度との関係を予め求め、その関係に基づいて、各設定同期パルス数について、回転電機の温度が予め定めた最適条件となるキャリア位相である最適キャリア位相をそれぞれ記憶する最適キャリア位相記憶部と、回転電機の運転条件を取得する運転条件取得手段と、設定同期パルス数記憶部から、回転電機の運転条件に対応する設定同期パルス数を取得する設定同期パルス数取得手段と、最適キャリア位相記憶部から、設定同期パルス数に対応する最適キャリア位相を取得する最適キャリア位相取得手段と、取得された最適キャリア位相でキャリア位相を設定するキャリア位相設定手段と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る回転電機制御システムにおいて、同期ＰＷＭ制御を行う制御モードを含む複数の制御モードの間で回転電機の制御を切り替える制御モード切替手段を備え、設定同期パルス数記憶部は、回転電機の運転条件に対応付けて、回転電機の制御モードを記憶し、制御モードが同期ＰＷＭ制御を行う制御モードについて設定同期パルス数を記憶することが好ましい。
【００１１】
また、本発明に係る回転電機制御システムにおいて、運転条件取得手段は、回転電機のトルクと回転数とを運転条件として取得し、設定同期数記憶部は、回転電機のトルクと回転数に対応付けて設定同期パルス数を記憶することが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
上記構成により、回転電機制御システムは、回転電機の運転条件に対応付けて、電圧指令値１周期に対するキャリアの周期パルス数である設定同期パルス数を記憶し、また、電圧指令値に対するキャリアの位相であるキャリア位相と、そのキャリア位相で運転したときの回転電機の温度との関係を予め求め、その関係に基づいて、各設定同期パルス数について、回転電機の温度が予め定めた最適条件となるキャリア位相である最適キャリア位相をそれぞれ記憶する。
【００１３】
そして、回転電機の運転条件を取得して、これに対応する設定同期パルス数を取得し、この設定同期パルス数に対応する最適キャリア位相を取得し、その最適キャリア位相でキャリア位相を設定する。これにより、回転電機の運転条件で設定される設定同期キャリア数の下で、回転電機の温度を予め定めた最適条件とすることができ、設定同期キャリア数が低くても回転電機の温度上昇を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る実施の形態の回転電機制御システムの構成を示す図である。
【図２】本発明に係る実施の形態において、設定同期パルス数記憶部の記憶内容を説明する図である。
【図３】同期ＰＷＭ制御において設定同期パルス数によって電流リップルが異なる様子を説明する図である。
【図４】本発明に係る実施の形態において、キャリア位相によってＰＷＭパルス信号が異なる様子を説明する１つの図である。
【図５】図４と比較して、キャリア位相によってＰＷＭパルス信号が異なる様子を説明する図である。
【図６】本発明に係る実施の形態において、キャリア位相と回転電機温度の関係を説明する図である。
【図７】本発明に係る実施の形態において、最適キャリア位相記憶部の内容を説明する図である。
【図８】本発明に係る実施の形態において、回転電機温度上昇抑制のためのキャリア位相設定の手順を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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、回転電機制御システムが用いられるものとして回転電機が搭載される車両を説明するが、これは例示であって、少なくとも同期ＰＷＭ制御が行われる回転電機制御システムを用いるものであればよい。
【００１６】
また、この車両には、回転電機として、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１台用いるものとして説明するが、これは例示であって、モータ機能のみを有する回転電機を１台、発電機機能のみを有する回転電機を１台用いるものとしてもよい。また、モータ・ジェネレータを２台以上用いるものとしてもよい。なお、車両としては、回転電機の他に、エンジンを搭載するものとしてもよい。
【００１７】
以下で述べる設定同期パルス数等の数字は説明のための例示であり、回転電機の仕様等に応じ適宜変更が可能である。
【００１８】
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。
【００１９】
図１は、回転電機制御システム１０の構成を示す図である。回転電機制御システム１０は、車両に搭載される回転電機１２について、車両の運行状況に応じて回転電機１２の動作を制御する機能を有するシステムである。後述するように、回転電機１２は、その運転条件に応じて、正弦波制御モード、過変調制御モード、矩形波制御モードの間で制御モードを切り替えるが、図１では、正弦波制御モードと過変調制御モードに共通して用いられる同期ＰＷＭ制御のときの制御ブロック１４が示されている。
【００２０】
同期ＰＷＭ制御を行う回転電機制御システム１０は、回転電機１２と、同期ＰＷＭ制御のための制御ブロック１４と、回転電機１２に接続されるインバータ１６と、回転電機１２のトルクを算出するトルク演算部１８と、これらの各要素の動作を全体として制御する制御部４０と、制御部４０に接続される記憶部５０を含んで構成される。
【００２１】
図１において、回転電機１２は、図示されていない車両に搭載されるモータ・ジェネレータ（Ｍ／Ｇ）であって、電力が供給されるときは電動機として機能し、制動時には発電機として機能する三相同期型回転電機である。回転電機１２は、蓄電装置、電圧変換器、インバータ等を含む電源回路に接続されるが、図１では、その中で、制御ブロック１４に関連するインバータ１６のみが示されている。
【００２２】
制御ブロック１４は、同期ＰＷＭ制御における電流フィードバック制御を行うブロックである。すなわち、この制御ブロック１４に示されるように、同期ＰＷＭ制御モードにおいては、３相２相座標変換部３４において回転電機１２の各相電流値をｄ軸電流値Ｉdとｑ軸電流値Ｉqとに変換し、一方でトルク指令値Ｔ*２０からｄ軸電流指令値Ｉd*とｑ軸電流指令値Ｉq*を算出する。そして、ｄ軸電流指令値Ｉd*にｄ軸電流値Ｉdをフィードバックし、ｑ軸電流指令値Ｉq*にｑ軸電流値Ｉqをフィードバックする電流フィードバックが行われる。
【００２３】
ここで、トルク指令値Ｔ*２０は、図示されていない車両のアクセル等から求められるユーザの要求トルクに基づいて算出される。電流指令生成部２２は、例えば予め作成したテーブル等を用いて、トルク指令値Ｔ*２０をｄ軸電流指令値Ｉd*とｑ軸電流指令値Ｉq*の組として算出する機能を有する。
【００２４】
減算器２４は、ｄ軸電流指令値Ｉd*からｄ軸電流値Ｉdを減算してｄ軸電流偏差ΔＩdを算出し、減算器２６は、ｑ軸電流指令値Ｉq*からｑ軸電流値Ｉqを減算してｑ軸電流偏差ΔＩqを算出する機能を有する。
【００２５】
ＰＩ演算部２８は、ｄ軸電流偏差ΔＩdとｑ軸電流偏差ΔＩqについて、所定のゲインの下で比例積分制御を行ってこれらに対応する制御偏差を求め、その制御偏差に応じたｄ軸電圧指令値Ｖd*とｑ軸電圧指令値Ｖq*を算出する機能を有する。
【００２６】
２相３相座標変換部３０は、先ほどの３相２相座標変換部３４と互いに逆変換の関係にあるもので、ｄｑ電圧値を各相電圧値に変換する機能を有する。すなわち、回転電機１２の回転角度αに基づいて、ｄ軸電圧指令値Ｖd*とｑ軸電圧指令値Ｖq*を、各相電圧指令値Ｖu，Ｖv，Ｖwに変換する機能を有する。なお、これらの変換に際し、インバータ１６に図示されていない電源回路のコンバータから供給されるシステム電圧も反映される。
【００２７】
ＰＷＭ信号生成部３２は、各相電圧指令値Ｖu，Ｖv，Ｖwと所定の搬送波であるキャリアとの比較によって、インバータ１６を構成する各スイッチング素子に対する制御信号を発生する機能を有する。キャリアは、三角波信号で、その周期は、各相電圧指令値Ｖu，Ｖv，Ｖwの１周期よりも短く、各相電圧指令値の１周期に対するキャリアの周期パルス数が予め定めた整数の設定同期パルス数となるように、同期が取られている。設定同期パルス数の内容については後述する。
【００２８】
インバータ１６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り、複数のスイッチング素子を含んで構成される。図１では３相作動インバータであるので、６つのスイッチング素子を含むので、ＰＷＭ信号生成部３２からは６つの制御信号がインバータ１６に供給される。これによって、各相電圧指令値に対応する各相のＰＷＭ信号が回転電機１２に供給される。
【００２９】
先ほど述べた３相２相座標変換部３４は、回転電機１２の各相電流のうち２つの電流値と回転角度αを取得し、各相電流値に基づいてｄ軸電流値Ｉdとｑ軸電流値Ｉqを算出する機能を有する。図１の例では、適当な電流検出手段によって取得されたＶ相電流値ＩvとＷ相電流値Ｉwと、レゾルバ等によって取得された回転電機１２の回転角度αに基づいて座標変換が行われている。
【００３０】
なお、回転数演算部３６は、レゾルバ等によって取得された回転電機１２の回転角度αに基づいて、回転電機１２の回転数を算出する機能を有する。算出された回転数は、ＰＩ演算部２８と制御部４０に伝達される。
【００３１】
このようにして、同期ＰＷＭ制御においては、トルク指令値Ｔ*に対応する電流指令値Ｉd*，Ｉq*に対し、回転電機１２の実電流値Ｉd，Ｉqがフィードバックされる制御が行われる。
【００３２】
なお、トルク演算部１８は、回転電機１２の電流とシステム電圧に基づいて回転電機１２のトルクを算出する機能を有する。算出されたトルクは、制御部４０に伝達される。なお、回転電機１２のトルクは、トルク計等によって取得することもできる。
【００３３】
制御部４０は、上記の各要素の動作を全体として制御する機能を有する。すなわち、車両の運行状況に応じ、回転電機１２の制御モードを正弦波制御モード、過変調制御モード、矩形波制御モードの間で制御モードを切り替える機能を有する。特にここでは、同期ＰＷＭ制御が行われる正弦波制御モードと過変調制御モードにおいて、回転電機１２の温度上昇を抑制する機能を有する。かかる制御部４０は、車両搭載に適したコンピュータで構成することができる。
【００３４】
そのために、制御部４０は、回転電機１２の運転条件を取得する運転条件取得モジュール４２と、記憶部５０から回転電機１２の運転条件に対応する設定同期パルス数を取得する設定同期パルス数取得モジュール４４と、記憶部５０から、設定同期パルス数に対応する最適キャリア位相を取得する最適キャリア位相取得モジュール４６と、取得された最適キャリア位相でキャリア位相を設定するキャリア位相設定モジュール４８を含んで構成される。設定同期パルス数、最適キャリア位相の詳細については後述する。
【００３５】
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、回転電機制御プログラムの温度抑制制御パート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によって実現するものとしてもよい。
【００３６】
制御部４０に接続される記憶部５０には、制御部４０において実行されるプログラム等が格納されるほか、設定同期パルス数データ５２と、回転電機１２の温度が予め設定された最適条件となるキャリア位相である最適キャリア位相データ５４が記憶される。
【００３７】
ここで、回転電機１２の各制御モードと、同期ＰＷＭ制御における設定同期パルス数と、最適キャリア位相について詳細に説明する。
【００３８】
上記のように、回転電機１２をインバータ１６によって駆動する場合に、その制御方法として、正弦波制御モードと過変調制御モードと矩形波制御モードとを使い分けることが行われている。
【００３９】
正弦波制御モードは、電流フィードバック制御であり、電圧指令値と搬送波（キャリア）とを比較することでパルス幅変調（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：ＰＷＭ）パターンを回転電機に出力する制御である。このように電圧指令値を細かいＰＷＭパターンによって制御するので、周波数応答性がよく、回転電機１２の低速領域の制御に適している。しかしながら、相電圧指令振幅が三角波キャリアのピーク値を超えない範囲で制御を行うことから、電圧利用率に限界があり、回転電機１２の高出力化には限界がある。
【００４０】
矩形波制御モードは、電気角に応じて１パルススイッチング波形を回転電機に出力する制御であり、電圧振幅は最大値に固定され、位相を制御することでトルクをフィードバック制御している。１パルススイッチングの矩形電圧駆動信号を用いるので、周波数応答性が低いが、回転電機１２の高出力化に向いている。したがって、回転電機１２の高出力領域では矩形波制御モードを用いることが好ましい。
【００４１】
過変調制御モードは、正弦波制御モードと同じ電流フィードバック制御で、同じくＰＷＭパターンを回転電機１２に出力するが、ある範囲で、相電圧指令振幅が三角波キャリアのピーク値を超えて制御を行うものである。その範囲には限度があるので、正弦波制御モードと矩形波制御モードとの中間の中速領域で用いることができる。
【００４２】
正弦波制御モードと過変調制御モードとは、電圧指令値と搬送波（キャリア）とを比較することでパルス幅変調を行うが、このときに、電圧指令値とキャリアとの間で同期を取ることが行われる。すなわち、電圧指令値１周期に対し、キャリアの周期パルス数が整数であるように設定される。この電圧指令値１周期に対して設定されるキャリアの周期パルス数を設定同期パルス数と呼ぶことにすると、設定同期パルス数は、回転電機１２の運転条件によって定められる。
【００４３】
すなわち、設定同期パルス数が多いほど、電圧指令値１周期に対してきめ細かい制御を行うことができるので、応答性がよい。したがって、回転電機１２が低速のときの設定同期パルス数は、高速のときの設定同期パルス数よりも多いことが好ましい。
【００４４】
このようにして、回転電機１２の運転条件に応じて、正弦波制御モード、過変調制御モード、矩形波制御モードの間で制御モードが切り替えられ、さらに正弦波制御モードと過変調制御モードにおいては、同期ＰＷＭ制御が行われて、回転電機１２の運転状況に応じ、設定同期パルス数が切り替えられる。もっとも、場合によっては、過変調制御モードを非同期型として設計することも可能であるが、ここでは、過変調制御モードも同期ＰＷＭ制御が行われるものとして説明を進める。
【００４５】
図２は、回転電機１２の運転条件として、トルクＴと回転数Ｎをとって、上記の制御モードがどのように設定されるかを示す図である。ここでは、回転電機１２のパワーの上限が与えられたとして、その範囲で、正弦波制御モード、過変調制御モード、矩形波制御モードが、低速領域、中速領域、高速領域に応じて切り替えられる様子が示されている。そして、正弦波制御モードと過変調制御モードを合わせたＰＷＭ制御の領域では、ごく低速の領域で非同期制御が行われるが、その領域を除いて、同期ＰＷＭ制御が行われることが示されている。
【００４６】
図２の例では、回転電機１２の回転数Ｎが、低速側から高速側に変化するに応じて、同期１５パルス、同期９パルス、同期６パルスと切り替えられる様子が示されている。ここで、領域６０における同期１５パルスとは、電圧指令値１周期に対し、キャリアの周期パルス数が１５であることを示す。すなわち、設定同期パルス数＝１５である。同様に、領域６２における同期９パルスとは、設定同期パルス数＝９であり、領域６４における同期６パルスとは、設定同期パルス数＝６である。このように、領域６０，６２，６４が、同期ＰＷＭ制御が行われる領域に相当する。
【００４７】
図２の内容は、図１で説明した記憶部５０の設定同期パルス数データ５２の内容である。このように、設定同期パルス数データ５２は、回転電機１２の運転条件としてのトルクＴと回転数Ｎとに対応付けて、正弦波制御モード、過変調制御モード、矩形波制御モードの間の制御モードの切替を記憶し、さらに、同期ＰＷＭ制御における設定同期パルス数の切替を記憶する機能を有する。
【００４８】
図２では、マップで設定同期パルス数データ５２を記憶するものとして説明したが、回転電機１２の運転条件を検索キーとして、設定同期パルス数を出力できる記憶形態であればよい。例えば、ルックアップテーブル、計算式等で、回転電機１２の運転条件と設定同期パルス数とを関連付けて記憶するものとしてもよい。
【００４９】
次に、最適キャリア位相について説明する。図３は、横軸に時間、縦軸に回転電機１２の電流をとり、キャリアの設定同期パルス数が大のときと、小のときの相違を比較した図である。設定同期パルス数が大のときの電流波形７０は、きれいな正弦波であるが、設定同期パルス数が小のときの電流波形７２は、周期が粗いために、基本正弦波にリップル成分が顕著に現れることが示されている。このように、電流波形にリップル成分が多く含まれると、回転電機１２の鉄心に渦電流を発生させて、回転電機１２の温度が上昇することがある。
【００５０】
図２で説明したように、回転電機１２の回転数Ｎが高速になるに応じて、設定同期パルス数は小さくなるので、回転電機１２の温度上昇が高くなることがある。回転電機１２の温度が回転電機１２に用いられる磁石の減磁限界温度を超えると、磁石の磁力が低下し、回転電機１２の性能が低下する。そのために、同期ＰＷＭ制御において、設定同期パルス数が小さいときでも回転電機１２の温度上昇を抑制するようにすることが望まれる。これが本発明の課題である。
【００５１】
図４と図５は、同じ設定同期パルス数であっても、電圧指令値に対するキャリアの位相であるキャリア位相を変化させると、電圧指令値１周期に対するＰＷＭパターンが相違することを説明する図である。電圧指令値１周期に対するＰＷＭパターンが相違すれば、回転電機１２に流れる電流パターンが相違し、従って回転電機１２の温度上昇が相違することになる。
【００５２】
図４、図５は、横軸に時間をとり、縦軸に電圧をとって、電圧指令値８０の１周期分と、これに対応するキャリア８２，８３と、このキャリア８２，８３と電圧指令値８０とによって生成されるＰＷＭパルス信号８６，８７とが示されている。ここでは、キャリア８２，８３は三角波とし、設定同期パルス数＝６の例が示されている。ＰＷＭ制御は、電圧指令値８０がキャリア８２よりも大きいときにＨレベル、小さいときにＬレベルのＰＷＭパルス信号８６を生成するように実行される。
【００５３】
ここで、電圧指令値８０の原点を、正弦波のゼロクロス原点とし、キャリア８２，８３の原点を、三角波の勾配が負のときのゼロクロス原点として、キャリア位相θを次のように定めるものとする。すなわち、キャリア位相θは、キャリア８２，８３の１周期の時間を３６０度の角度として時間を角度に換算して表すものとし、その大きさは、電圧指令値８０の原点に対するキャリア８２，８３の原点の時間差を角度に換算した値とし、符号は、キャリア８２，８３の原点が電圧指令値８０の原点よりも時間的に先行するときにプラス（＋）とする。
【００５４】
上記のように定めると、図４では、キャリア８２の原点８４が電圧指令値８０の１周期の原点と一致するように設定されている。したがって、キャリア位相θ＝０度である。これに対し、図５では、キャリア８３の原点８４がキャリア周期の１／４だけ電圧指令値８０の原点より先行している。したがって、キャリア位相θ＝＋９０度である。
【００５５】
このように、図４と図５とでは、設定同期パルス数が同じであるが、キャリア位相θが相互に＋９０度相違している。このときに、ＰＷＭパルス信号８６，８７を比較すると、電圧指令値の１周期におけるＰＷＭパターンが相互に相違していることが分かる。この例では、ＰＷＭパルス信号８７の方がＰＷＭパルス信号８６よりもＨレベルの期間が長い。
【００５６】
図６は、設定同期パルス数を一定として、キャリア位相θを変化させたときの回転電機１２の温度を測定したときの様子を示す図である。回転電機１２の温度としては、磁石の近傍の温度を用いることが好ましい。この図に示されるように、キャリア位相θを変化させると、回転電機１２の温度は周期性を有して変化し、あるキャリア位相θMINにおいて最低の温度となることが分かる。このキャリア位相θMINとなるように、インバータ１６においてキャリア位相θを設定すれば、回転電機１２の温度上昇を最も低く抑制し、回転電機１２の温度を最適条件とできるので、このキャリア位相θMINを、最適キャリア位相と呼ぶことができる。
【００５７】
図７は、設定同期パルス数と最適キャリア位相θMINとの関係を示す図である。この関係は、上記のように、実験等によって予め求めておくことができる。この図７の内容が、図１における記憶部５０の最適キャリア位相データ５４の内容である。
【００５８】
図７では、ルックアップテーブルで最適キャリア位相データ５４を記憶するものとして説明したが、設定同期パルス数を検索キーとして、最適キャリア位相を出力できる記憶形態であればよい。例えば、計算式等で、設定同期パルス数と最適キャリア位相とを関連付けて記憶するものとしてもよい。
【００５９】
上記構成の作用について図８を用いて説明する。図８は、回転電機温度上昇抑制のためのキャリア位相設定の手順を説明するフローチャートであり、各手順は、回転電機制御プログラムの温度抑制制御パートの対応する各処理手順にそれぞれ対応するものである。
【００６０】
回転電機制御プログラムの温度抑制制御パートが立ち上がると、回転電機１２のトルクＴと回転数Ｎとが取得される（Ｓ１０，Ｓ１２）。この工程は、制御部４０の運転条件取得モジュール４２の機能によって実行される。具体的には、図１で説明したトルク演算部１８の算出したトルクＴを取得し、回転数演算部３６が算出した回転数Ｎを取得する。
【００６１】
次に、制御モードの判定を行う（Ｓ１４）。ここでは、回転電機１２の運転条件が同期ＰＷＭ制御を行う領域であるか否かが判断される（Ｓ１６）。具体的には、記憶部５０の設定同期パルス数データ５２を読み出し、回転電機１２のトルクＴと回転数Ｎがどの制御領域にあるかを判断し、同期ＰＷＭ制御を行う領域にあれば、次のＳ１８に進んで、回転電機１２の運転条件に対応する設定同期パルス数を取得する。これらの工程は、制御部４０の設定同期パルス数取得モジュール４４の機能によって実行される。
【００６２】
設定同期パルス数データ５２は、図２で説明した内容であるので、回転電機１２の運転条件であるトルクＴと回転数Ｎの組み合わせが領域６０，６２，６４にあれば、同期ＰＷＭ制御が行われる領域である。したがって、この場合にはＳ１８に進み、例えば、回転電機１２の運転条件が領域６４にあれば、設定同期パルス数＝６が取得される。
【００６３】
回転電機１２の運転条件であるトルクＴと回転数Ｎの組み合わせが領域６０，６２，６４になければ、Ｓ１６の判断が否定されるので、Ｓ１０に戻って、次の制御タイミングのときに、再び上記の手順が繰り返される。
【００６４】
Ｓ１８で設定同期パルス数が取得されると、次に、最適キャリア位相が取得される（Ｓ２０）。この工程は、制御部４０の最適キャリア位相取得モジュール４６の機能によって実行される。具体的には、記憶部５０の最適キャリア位相データ５４において、Ｓ１８で取得された設定同期パルス数を検索キーとして検索を実行し、これに対応する最適キャリア位相を取得する。最適キャリア位相データ５４は、図７の内容であるので、上記の例で、設定同期パルス数＝６を検索キーとして検索することで、最適キャリア位相＝θ6を取得することができる。
【００６５】
次に、取得された最適キャリア位相で、インバータ１６におけるキャリアの位相を設定する（Ｓ２２）。この工程は制御部４０のキャリア位相設定モジュール４８の機能によって実行される。具体的には、インバータ１６で用いられるキャリアの周期の時間軸上の原点を、電圧指令値の原点に対し、最適キャリア位相の値だけシフトさせる。上記の例では、θ6だけシフトさせる。このようにキャリアの位相設定が行われると、Ｓ１４，Ｓ１６で判断された制御モードの下で、インバータ１６の制御が実行される。
【００６６】
このように、回転電機１２の運転条件に応じた設定同期パルス数の下で、最適キャリア位相でキャリアの位相を設定して、回転電機１２の同期ＰＷＭ制御を行うことで、回転電機１２の温度が最も低くなる最適条件とすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明に係る回転電機制御システムは、車両に搭載される回転電機の制御に利用できるほか、同期ＰＷＭ制御が行われる一般的な回転電機の制御に利用できる。
【符号の説明】
【００６８】
１０  回転電機制御システム、１２  回転電機、１４  制御ブロック、１６  インバータ、１８  トルク演算部、２０  トルク指令値、２２  電流指令生成部、２４，２６  減算器、２８  ＰＩ演算部、３０  ２相３相座標変換部、３２  ＰＷＭ信号生成部、３４  ３相２相座標変換部、３６  回転数演算部、４０  制御部、４２  運転条件取得モジュール、４４  設定同期パルス数取得モジュール、４６  最適キャリア位相取得モジュール、４８  キャリア位相設定モジュール、５０  記憶部、５２  設定同期パルス数データ、５４  最適キャリア位相データ、６０，６２，６４  領域、７０，７２  電流波形、８０  電圧指令値、８２，８３  キャリア、８４  原点、８６，８７  ＰＷＭパルス信号。
【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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【図８】
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