(57)【要約】【課題】回転電機制御システムにおいて、矩形波電圧位相制御モードから過変調電流制御モードへの切替を滑らかに行うことである。【解決手段】回転電機制御システム１０の制御部３０は、ｄｑ平面上において、回転電機を最大効率で運転できる最大効率特性線上で第１電流指令を実行する第１電流指令モジュール４０と、回転電機の動作点が最大効率特性線よりも遅角側に予め設定された位相差を有する切替ラインを越えるときに矩形波電圧位相制御モードから過変調電流制御モードに切り替えるモード切替モジュール４２と、過変調電流制御モードに切り替えた後、切替ライン上で第２電流指令を実行する第２電流指令モジュール４４と、所定期間の間切替ライン上で第２電流指令を実行された後、再び最大効率特性線上における第１電流指令の実行に戻す復帰モジュール４６とを備える。【選択図】図１
2010081663.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正弦波電流制御モードと過変調電流制御モードと矩形波電圧位相制御モードとの間で制御を切り替える回転電機制御システムであって、
直交するｄ軸とｑ軸とで構成されるｄｑ平面上において、回転電機を最大効率で運転できるｄ軸電流とｑ軸電流の電流組を結んで得られる最大効率特性線上で、第１電流指令を実行する第１電流指令手段と、
ｄｑ平面上で、回転電機の動作点が最大効率特性線よりも遅角側に予め設定された位相差を有する切替ラインを越えるときに矩形波電圧位相制御モードから過変調電流制御モードに切り替えるモード切替手段と、
過変調電流制御モードに切り替えた後、予め設定された所定期間の間は、切替ライン上で第２電流指令を実行する第２電流指令手段と、
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、
第２電流指令手段によって所定期間の間切替ライン上で第２電流指令を実行された後、再び最大効率特性線上における第１電流指令の実行に戻す復帰手段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３】
請求項２に記載の回転電機制御システムにおいて、
復帰手段は、過変調電流制御モードから矩形波電圧指令制御モードへ制御を切り替えることで発生するチャタリングを防止できる遅れ時間に応じた時定数で制御周期を長めになまし変更して、切替ライン上から最大効率特性線上に電流指令の実行を戻すことを特徴とする回転電機制御システム。
【請求項４】
請求項２に記載の回転電機制御システムにおいて、
復帰手段は、予め設定された電流指令値の変化率範囲内で切替ライン上から最大効率特性線上に電流指令の実行を戻すことを特徴とする回転電機制御システム。
【請求項５】
請求項２に記載の回転電機制御システムにおいて、
ｄｑ平面上で最大効率特性線よりも遅角側で、切替ラインよりも進角側に予め設定される中間特性線上で電流指令を実行する中間電流指令実行手段を備え、
復帰手段は、切替ライン上から中間特性線上の電流指令の実行を経由して最大効率特性線上に電流指令の実行を戻すことを特徴とする回転電機制御システム。
【請求項６】
請求項２に記載の回転電機制御システムにおいて、
復帰手段は、トルク一定の条件の下で、切替ライン上の第２電流指令値とこれに対応する最大効率特性線上の第１電流指令値との差である電流指令偏差が、予め設定される電流偏差閾値以下となったときに、同じ制御周期内で瞬時的に切替ライン上から最大効率特性線上に電流指令の実行を戻すことを特徴とする回転電機制御システム。
【請求項７】
請求項２に記載の回転電機制御システムにおいて、
復帰手段は、ｄｑ平面上で、最大効率特性線に対応して予め計算によって求められるｄ軸電圧とｑ軸電圧の電圧組を結んで得られる第１電圧指令特性線と、切替ラインに対応して予め計算によって求められるｄ軸電圧とｑ軸電圧の電圧組を結んで得られる第２電圧指令特性線とが交差する電圧指令値に対応する電流指令値になったときに、切替ライン上から最大効率特性線上に電流指令の実行を戻すことを特徴とする回転電機制御システム。
【請求項８】
請求項７に記載の回転電機制御システムにおいて、
復帰手段は、トルク一定の条件の下で、切替ライン上の第２電流指令値に対応する第２電圧指令特性線上の第２電圧指令値と、最大効率特性線上の第１電流指令値に対応する第１電圧指令特性線上の第１電圧指令値との偏差である電圧偏差がゼロとなる前に予め設定される電圧偏差閾値以下となったときに、切替ライン上から最大効率特性線上に電流指令の実行を戻すことを特徴とする回転電機制御システム。
【請求項９】
請求項２に記載の回転電機制御システムにおいて、
復帰手段は、トルク一定の条件の下で、最大効率特性線上の第１電流指令値に対応する第１電圧指令特性線上の第１電圧指令値が正弦波電流制御モード実行領域に入ったときに、切替ライン上から最大効率特性線上に電流指令の実行を戻す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、正弦波電流制御モードと過変調電流制御モードと矩形波電圧位相制御モードとの間で制御を切り替える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、正弦波電流制御モードと過変調電流制御モードと矩形波電圧位相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電圧位相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電流制御モードと、中速領域で用いられる過変調電流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、正弦波電流制御モードと過変調電流制御モードとは、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、矩形波電圧位相制御モードは、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】
正弦波電流制御モードから過変調電流制御モード、過変調電流制御モードから矩形波電圧位相制御モードの３つのモードの間の切替は、変調率、あるいは変調率に相当する電圧指令振幅によって行われるが、矩形波電圧位相制御モードから過変調電流制御モードへの切替は、矩形波電圧位相制御モードにおいて電圧指令振幅が一定であるので、電流指令に対する実電流の位相によって切替のタイミングを判定することで行われる。
【０００５】
例えば、特許文献１には、モータ駆動システムの制御装置において、従来では、矩形波電圧制御方式はｉｕ，ｉｖ，ｉｗと電圧ｖとからパワーを計算しトルク推定し、トルク偏差をトルク指令値に対しフィードバックしており、一方でＰＷＭ変調制御方式では、ｉｕ，ｉｖ，ｉｗからｉｄ，ｉｑに変換し、これからｉｄ偏差，ｉｑ偏差をｉｄ指令値とｉｑ指令値に対しフィードバックしていることから、ＰＷＭ変調制御方式と矩形波電圧制御方式の切換に際し出力トルクに変動が生じることを指摘している。そして、ここでは、ＰＷＭ変調制御方式と矩形波電圧制御方式のいずれも電流センサと回転角センサとから求められるｉｄ，ｉｑを用いることが開示され、これによって、出力トルク制御性を確保することができると述べられている。
【０００６】
特許文献２には、交流電動機の駆動制御装置として、電圧振幅が基準三角波のピーク値の１．００倍を超えたらＰＷＭ電流制御モードから過変調制御モードに切り替え、電圧振幅が基準三角波のピーク値の１．２７倍を超えたら矩形波電圧位相制御モードに切り替え、一方実電流位相の絶対値が電流指令位相の絶対値未満となったら矩形波電圧位相制御モードから過変調制御モードに切り替えることが述べられている。
【０００７】
そして、ｄ軸電流及びｑ軸電流には周期的なノイズや高調波が含まれるので測定電流にローパスフィルタ処理を行うが、このフィルタ処理のため、矩形波電圧位相制御モードから過変調制御モードへの切り替えが遅れることがあり、電流位相のハンチング等を引き起こし、制御が不安的になることを指摘している。そこで、ここでは、誘起電圧等を加味した必要電圧振幅ＶRと基準三角波のピーク値とを比較し、さらにチャタリングを起こさないようなオフセット値を設けることで、矩形波電圧位相制御モードから過変調制御モードへの切り替えの遅れが生じないようにすることが開示されている。
【０００８】
特許文献３には、モータ駆動システムとして、入力側である直流電源側で受入れ可能な電力を超えて交流モータが発電することにより過剰電力が発生する場合に、過大な回生電力によりモータ駆動システム内部に過電圧が発生することがあり、必要に応じ、交流モータでの電力消費を増大させて入力側への回生電力を抑制する構成が求められると述べられている。そして、ＰＷＭ制御方式の場合、電流振幅について電流位相と出力トルクとの関係で最高効率動作点を結ぶ最適効率特性線を求め、この最適効率特性線から電流位相をずらした電流動作点の集合として損失増加特性線を得て、この上で動作させることが開示されている。また、矩形波電圧制御方式では、モータ印加電圧の操作量が位相のみとなり、電流位相は調整不能な固定値となるので、トルクについてモータ必要電圧（モータ線間電圧）と電流位相との関係において、電流動作点を進角側に設定してモータ必要電圧を低下させ、ＰＷＭ制御方式に従ったモータ電流制御を行い、トルク制御性を確保した上でモータ駆動効率を低下させることが開示されている。
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−１５９３６８号公報
【特許文献２】特開２００８−１１６８２号公報
【特許文献３】特開２００７−１５１３３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記のように、矩形波電圧位相制御モードから過変調電流制御モードへの切替は、電流指令に対する実電流の位相によって切替のタイミングを判定することで行われる。このときに、切替判定は、電流指令を基準として、ｄｑ平面上における進角側で行うこととすると、モード切替の際に制御がチャタリングを起こし、電流乱れが生じる。そこで、切替判定は、電流指令を基準としてｄｑ平面上で遅角側において行われる。
【００１１】
このように電流指令を基準として遅角側にモード切替判定ラインを設定しても、矩形波電圧位相制御モードから過変調電流制御モードへの切替の直後において、切替判定ラインの状態である実電流と、戻すべき電流指令との間の偏差が大きい。この偏差のため、過変調電流制御モードにおいて演算される電圧指令が、矩形波電圧位相制御モードの最後の電圧指令である最大振幅とそのときの位相に対して急変することが生じる。これによって、回転電機に実際に出力されるＰＷＭパターンの対称性が大きく崩れ、電流が乱れ、トルク低下を招くことが起こる。
【００１２】
本発明の目的は、矩形波電圧位相制御モードから過変調電流制御モードへの切替を滑らかに行うことを可能とす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】
【００１３】
本発明に係る回転電機制御システムは、正弦波電流制御モードと過変調電流制御モードと矩形波電圧位相制御モードとの間で制御を切り替える回転電機制御システムであって、直交するｄ軸とｑ軸とで構成されるｄｑ平面上において、回転電機を最大効率で運転できるｄ軸電流とｑ軸電流の電流組を結んで得られる最大効率特性線上で、第１電流指令を実行する第１電流指令手段と、ｄｑ平面上で、回転電機の動作点が最大効率特性線よりも遅角側に予め設定された位相差を有する切替ラインを越えるときに矩形波電圧位相制御モードから過変調電流制御モードに切り替えるモード切替手段と、過変調電流制御モードに切り替えた後、予め設定された所定期間の間は、切替ライン上で第２電流指令を実行する第２電流指令手段と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係る回転電機制御システムにおいて、第２電流指令手段によって所定期間の間切替ライン上で第２電流指令を実行された後、再び最大効率特性線上における第１電流指令の実行に戻す復帰手段を備えることが好ましい。
【００１５】
また、本発明に係る回転電機制御システムにおいて、復帰手段は、過変調電流制御モードから矩形波電圧指令制御モードへ制御を切り替えることで発生するチャタリングを防止できる遅れ時間に応じた時定数で制御周期を長めになまし変更して、切替ライン上から最大効率特性線上に電流指令の実行を戻すことが好ましい。
【００１６】
また、本発明に係る回転電機制御システムにおいて、復帰手段は、予め設定された電流指令値の変化率範囲内で切替ライン上から最大効率特性線上に電流指令の実行を戻すことが好ましい。
【００１７】
また、本発明に係る回転電機制御システムにおいて、ｄｑ平面上で最大効率特性線よりも遅角側で、切替ラインよりも進角側に予め設定される中間特性線上で電流指令を実行する中間電流指令実行手段を備え、復帰手段は、切替ライン上から中間特性線上の電流指令の実行を経由して最大効率特性線上に電流指令の実行を戻すことが好ましい。
【００１８】
また、本発明に係る回転電機制御システムにおいて、復帰手段は、トルク一定の条件の下で、切替ライン上の第２電流指令値とこれに対応する最大効率特性線上の第１電流指令値との差である電流指令偏差が、予め設定される電流偏差閾値以下となったときに、同じ制御周期内で瞬時的に切替ライン上から最大効率特性線上に電流指令の実行を戻すことが好ましい。
【００１９】
また、本発明に係る回転電機制御システムにおいて、復帰手段は、ｄｑ平面上で、最大効率特性線に対応して予め計算によって求められるｄ軸電圧とｑ軸電圧の電圧組を結んで得られる第１電圧指令特性線と、切替ラインに対応して予め計算によって求められるｄ軸電圧とｑ軸電圧の電圧組を結んで得られる第２電圧指令特性線とが交差する電圧指令値に対応する電流指令値になったときに、切替ライン上から最大効率特性線上に電流指令の実行を戻すことが好ましい。
【００２０】
また、本発明に係る回転電機制御システムにおいて、復帰手段は、トルク一定の条件の下で、切替ライン上の第２電流指令値に対応する第２電圧指令特性線上の第２電圧指令値と、最大効率特性線上の第１電流指令値に対応する第１電圧指令特性線上の第１電圧指令値との偏差である電圧偏差がゼロとなる前に予め設定される電圧偏差閾値以下となったときに、切替ライン上から最大効率特性線上に電流指令の実行を戻すことが好ましい。
【００２１】
また、本発明に係る回転電機制御システムにおいて、復帰手段は、トルク一定の条件の下で、最大効率特性線上の第１電流指令値に対応する第１電圧指令特性線上の第１電圧指令値が正弦波電流制御モード実行領域に入ったときに、切替ライン上から最大効率特性線上に電流指令の実行を戻すことが好ましい。
【発明の効果】
【００２２】
上記構成により、回転電機制御システムは、ｄｑ平面上において最大効率特性線と、最大効率特性線よりも遅角側に設定される切替ラインとが設けられる。そして、最大効率特性線上で第１電流指令が実行され、回転電機の動作点が最大効率特性線側から移動して切替ラインを越えるときに矩形波電圧位相制御モードから過変調電流制御モードに切り替えが行われる。従来技術では、この切替が行われると、最大効率特性線上の第１電流指令の実行に戻される。上記構成では、この切替ラインが電流指令特性線として兼用され、回転電機の動作点が切替ライン上に達すると、そこで切替ライン上において第２電流指令が実行される。
【００２３】
切替ライン上において第２電流指令が実行されると、矩形波電圧位相制御モードの最後の電圧指令である最大振幅とそのときの位相に対し、過変調電流制御モードにおいて演算される電圧指令が滑らかに接続される。これによって回転電機に実際に出力されるＰＷＭパターンの対称性が崩れることが抑制され、電流が乱れることが抑制され、トルク低下を招くことが抑制される。
【００２４】
また、回転電機制御システムにおいて、第２電流指令手段によって切替ライン上で第２電流指令を所定期間実行された後に、再び最大効率特性線上における第１電流指令の実行に戻されるので、トルク特性等のオーバーシュート、アンダーシュートを抑制することができる。
【００２５】
また、回転電機制御システムにおいて、過変調電流制御モードから矩形波電圧指令制御モードへ制御を切り替えることで発生するチャタリングを防止できる遅れ時間に応じた時定数で制御周期を長めになまし変更して、切替ライン上から最大効率特性線上に電流指令の実行を戻す。これによって、チャタリングを防止し、トルク特性等のオーバーシュート、アンダーシュートを抑制できる。
【００２６】
また、回転電機制御システムにおいて、予め設定された電流指令値の変化率範囲内で切替ライン上から最大効率特性線上に電流指令の実行を戻すので、電流指令の急変を抑制でき、トルク特性等のオーバーシュート、アンダーシュートを抑制できる。
【００２７】
また、回転電機制御システムにおいて、切替ライン上から中間特性線上の電流指令の実行を経由して最大効率特性線上に電流指令の実行を戻すので、電流指令の急変を抑制でき、トルク特性等のオーバーシュート、アンダーシュートを抑制できる。
【００２８】
また、回転電機制御システムにおいて、トルク一定の条件の下で、切替ライン上の第２電流指令値とこれに対応する最大効率特性線上の第１電流指令値との差である電流指令偏差が、予め設定される電流偏差閾値以下となったときに、同じ制御周期内で瞬時的に切替ライン上から最大効率特性線上に電流指令の実行を戻す。電流指令偏差が小さくなれば、電流指令の急変を抑制でき、トルク特性等のオーバーシュート、アンダーシュートを抑制できる。
【００２９】
また、回転電機制御システムにおいて、第１電流指令が実行される最大効率特性線に対応する第１電圧指令特性線と、第２電流指令が実行される切替ラインに対応する第２電圧指令特性線とが交差する電圧指令値に対応する電流指令値になったときに、切替ライン上から最大効率特性線上に電流指令の実行を戻す。これによって、戻す前後における電圧偏差をなくすことができ、電流指令の復帰を滑らかなものとでき、トルク特性等のオーバーシュート、アンダーシュートを抑制できる。
【００３０】
また、回転電機制御システムにおいて、第２電圧指令値と第１電圧指令値との偏差である電圧偏差が予め設定される電圧偏差閾値以下となったときに、切替ライン上から最大効率特性線上に電流指令の実行を戻すので、戻す前後における電圧偏差を小さくでき、トルク特性等のオーバーシュート、アンダーシュートを抑制できる。電流指令の復帰を滑らかなものとできる。
【００３１】
また、回転電機制御システムにおいて、最大効率特性線上の第１電流指令値に対応する第１電圧指令特性線上の第１電圧指令値が正弦波電流制御モード実行領域に入ったときに、切替ライン上から最大効率特性線上に電流指令の実行を戻す。これによって、戻すときのトルク特性等のオーバーシュート、アンダーシュートを抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
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、正弦波電流制御モードと過変調電流制御モードと矩形波電圧位相制御モードとの間で制御を切り替える回転電機制御システムを用いるものであればよい。また、この車両には、車両には、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２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１台用いるものとしてもよく、３台以上用いるものとしてもよい。
【００３３】
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。
【００３４】
図１は、車両に搭載される回転電機についての回転電機制御システム１０についてその構成を示す図である。車両は、エンジン１２と、蓄電装置１４とを動力源とし、第１の回転電機（ＭＧ１）１８と第２の回転電機（ＭＧ２）２０とを備え、さらに、蓄電装置１４と２つの回転電機１８，２０との間に接続されて設けられるコンバータ・インバータである電源回路１６と、エンジン１２と第１の回転電機１８と第２の回転電機２０との間の動力分配を行うための動力分配機構２２と、動力分配機構２２と第２の回転電機２０との間に設けられる変速機２４と、変速機２４から駆動力を受け取る車輪あるいはタイヤ２６と、これらの要素の作動を全体として制御する制御部３０を備えて構成される。
【００３５】
回転電機制御システム１０は、これらの構成要素のうち、主に、２つの回転電機１８，２０と、電源回路１６と、制御部３０を含む部分に相当する。これら以外の構成要素は、いわゆるハイブリッド車両等によく用いられる要素であるので、詳細な説明を省略する。
【００３６】
第１の回転電機（ＭＧ１）１８と第２の回転電機（ＭＧ２）２０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１４から電力が供給されるときはモータとして機能し、エンジン１２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。
【００３７】
ここで、第１の回転電機（ＭＧ１）１８は、エンジン１２によって駆動されて発電機として用いられ、発電された電力を電源回路１６のコンバータ・インバータを介して蓄電装置１４に供給するものとして用いられる。また、第２の回転電機（ＭＧ２）２０は、車両走行のために用いられ、力行時には蓄電装置１４から直流電力の供給を受けて電源回路１６のコンバータ・インバータを介して変換された交流電力によってモータとして機能して車両のタイヤ２６を駆動し、制動時には発電機として機能して回生エネルギを回収し、電源回路１６のコンバータ・インバータを介して蓄電装置１４に供給するものとできる。
【００３８】
電源回路１６は、上記のように、蓄電装置１４と２つの回転電機１８，２０との間に配置される回路であって、コンバータ、インバータの他、平滑コンデンサ等を含んで構成される。
【００３９】
電源回路１６に含まれるコンバータは、蓄電装置１４とインバータの間に配置され、電圧変換機能を有する回路である。コンバータとしては、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、コンバータを昇圧回路と呼ぶことができる。
【００４０】
電源回路１６に含まれるインバータは、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。上記のように、第１の回転電機（ＭＧ１）１８と第２の回転電機（ＭＧ２）２０は、用途も動作点条件も異なるので、インバータは、その内部で２つのインバータ回路で構成されている。２つのインバータ回路のうち１つは第１の回転電機（ＭＧ１）１８の作動用のインバータ回路であり、もう１つは第２の回転電機（ＭＧ２）２０の作動用のインバータ回路である。
【００４１】
上記のように、第１の回転電機（ＭＧ１）１８を発電機として機能させるときは、その作動用インバータ回路は、第１の回転電機（ＭＧ１）１８からの交流３相回生電力を直流電力に変換し、蓄電装置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、第２の回転電機（ＭＧ２）２０の作動用インバータ回路は、車両が力行のとき、蓄電装置側からの直流電力を交流３相駆動電力に変換し、第２の回転電機（ＭＧ２）２０に駆動電力として供給する直交変換機能と、車両が制動のとき、逆に第２の回転電機（ＭＧ２）２０からの交流３相回生電力を直流電力に変換し、蓄電装置側に充電電流として供給する交直変換機能とを有する。
【００４２】
制御部３０は、上記の各要素の作動を全体として制御する機能を有する。例えば、エンジン１２の作動を制御する機能、２つの回転電機１８，２０の作動を制御する機能、電源回路１６の作動を制御する機能、動力分配機構２２の作動を制御する機能、変速機２４の作動を制御する機能等を有する。
【００４３】
かかる制御部３０は、車両の搭載に適した制御装置、例えば車載用コンピュータによって構成することができる。制御部３０を１つのコンピュータで構成することもできるが、必要な処理速度が各構成要素によって異なること等を考慮し、複数のコンピュータにこれらの機能を分担させることもできる。例えば、エンジン１２の作動を制御する機能をエンジン電気制御ユニット（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ：ＥＣＵ）に分担させ、２つの回転電機１８，２０の作動を制御する機能をＭＧ−ＥＣＵに分担させ、電源回路１６の作動を制御する機能をＰＣＵ（Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）に分担させ、全体を統合ＥＣＵで制御する等の構成とすることもできる。
【００４４】
図１において、制御部３０は、これらの機能のうち、特に回転電機制御機能として、２つの回転電機１８，２０の制御モードの切替を滑らかに行うための機能を有する部分が示されている。すなわち、制御部３０は、２つの回転電機１８，２０の制御について、正弦波電流制御モードを実行する正弦波電流制御モジュール３２、過変調電流制御モードを実行する過変調電流制御モジュール３４、矩形波電圧位相制御モードを実行する矩形波電圧位相制御モジュール３６を含んで構成される。
【００４５】
また、矩形波電圧位相制御モードから過変調電流制御モードに滑らかに移行するために、第１電流指令モジュール４０、モード切替モジュール４２、第２電流指令モジュール４４、復帰モジュール４６を含んで構成される。
【００４６】
第１電流指令モジュール４０は、直交するｄ軸とｑ軸とで構成されるｄｑ平面上において、回転電機を最大効率で運転できるｄ軸電流とｑ軸電流の電流組を結んで得られる最大効率特性線上で、第１電流指令を実行する機能を有する。ｄ軸、ｑ軸、ｄｑ平面については後述する。
【００４７】
モード切替モジュール４２は、ｄｑ平面上で、回転電機の動作点が最大効率特性線よりも遅角側に予め設定された位相差を有する切替ラインを越えるときに矩形波電圧位相制御モードから過変調電流制御モードに切り替える機能を有する。
【００４８】
第２電流指令モジュール４４は、過変調電流制御モードに切り替えた後、予め設定された所定期間の間は、切替ライン上で第２電流指令を実行する機能を有する。すなわち、ここでは、制御モードの切替判断に用いられる切替ラインが、そのまま第２電流指令としてのｄ軸電流とｑ軸電流の電流組を結んだ電流指令特性線として用いられる。
【００４９】
復帰モジュール４６は、第２電流指令モジュールによって所定期間の間切替ライン上で第２電流指令を実行された後、再び最大効率特性線上における第１電流指令の実行に戻す機能を有する。
【００５０】
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中の制御モード切替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。
【００５１】
上記構成の作用、特に制御部３０の各機能について以下に詳細に説明する。なお、２つの回転電機１８，２０の制御は特に区別がないので、以下では、第２の回転電機２０に代表させて、その制御モードの切替等について説明する。
【００５２】
最初に、正弦波電流制御モード、過変調電流制御モード、矩形波電圧位相制御モードについて説明する。
【００５３】
正弦波電流制御モードと過変調電流制御モードとは、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２０に出力する制御である。一方、矩形波電圧位相制御モードは、電気角に応じて１パルススイッチング波形を回転電機２０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。上記のように、これら３つの制御モードは、それぞれ、正弦波電流制御モジュール３２、過変調電流制御モジュール３４、矩形波電圧位相制御モジュール３６によって実行される。
【００５４】
正弦波電流制御モード、過変調電流制御モード、矩形波電圧位相制御モードの３つのモードの間の切替は、変調率、あるいは変調率に相当する電圧指令振幅によって行われる。変調率とは、インバータの出力電圧に対する信号振幅の比である。正弦波と三角波の比較によるＰＷＭ方式の場合は、変調率が｛（３）1/2｝／２｛（２）1/2｝＝０．６１であり、矩形波を信号振幅とするときの変調率が｛（６）1/2｝／π＝０．７８である。
【００５５】
このように、回転電機２０を高出力にするには、変調率を大きくできる矩形波電圧位相制御の方が適している。一方で、正弦波電流制御モード、過変調電流制御モードにおいては、ＰＷＭ技術によって形成される擬似正弦波を用いるので、矩形波電圧位相制御モードに比べ、応答を速くすることができる。これらのことから、低速領域では、正弦波電流制御モード、中速領域では過変調電流制御モード、高速領域で矩形波電圧位相制御モードを用いることが好ましい。
【００５６】
図２は、回転電機の動作点に応じて制御モードが選択される様子を説明する図である。この図は、回転電機２０の回転数を横軸に、トルクを縦軸にとり、その最大トルク特性線５０を示し、さらに、最大トルク特性線５０で示される作動領域においてどの制御モードが用いられるかを示す図である。この図に示されるように、低速側に正弦波電流制御モード作動領域５２が、高速側に矩形波電圧位相制御モード作動領域５６が、その中間に過変調電流制御モード作動領域５４がそれぞれ設定されている。
【００５７】
次に、これら３つの制御モードの切替について説明する。図２で示されたように、回転数とトルクで与えられる回転電機２０の動作点の状態に応じて、制御モードの切替が行われる。速度とトルクを次第に上げて行くにつれて、正弦波電流制御モードから過変調電流制御モード、過変調電流制御モードから矩形波電圧位相制御モードへと制御モードを切り替える。その場合に、以下のように変調率によって、制御モードの切替を行うものとできる。すなわち、変調率が０．６１以下のときに正弦波電流制御モード、変調率が０．６１から０．７８の間は過変調電流制御モード、変調率が０．７８となれば矩形波電圧位相制御モードを用いるように制御モードを切り替える。
【００５８】
これと逆方向に制御モードを切り替えるときも変調率を用いることができるが、矩形波電圧位相制御モードから過変調電流制御モードへの切替は、矩形波電圧位相制御モードにおいて電圧指令振幅が一定であるので、電流指令に対する実電流の位相によって切替のタイミングを判定することで行われる。
【００５９】
図３は、電流指令に対する実電流の位相によって切替のタイミングを判定するための切替ラインを説明するための図である。ここでは、回転電機２０のベクトル制御に用いられるｄ軸とｑ軸によって規定されるｄｑ平面が示される。回転界磁型の３相同期型電動機に用いられるベクトル制御では、回転子の磁極が形成する磁束の方向がｄ軸にとられ、ｄ軸に直交する軸がｑ軸に取られる。ｄｑ平面は、このｄ軸とｑ軸とを直交する座標軸として構成される平面である。
【００６０】
ここで、回転電機２０のｄ軸インダクタンスをＬd、ｑ軸インダクタンスをＬq、巻線抵抗をＲ、電気角速度をω、逆起電力定数をψ、ｄ軸電流をＩd、ｑ軸電流をＩq、ｄ軸電圧をＶd、ｑ軸電圧をＶqとすると、回転電機の理論式は以下のように示すことができる。
【００６１】
すなわち、ｄ軸電圧Ｖdは、Ｖd＝Ｒ×Ｉd−ω×Ｌq×Ｉqで与えられる。また、ｑ軸電圧Ｖqは、Ｖq＝Ｒ×Ｉq＋ω×Ｌd×Ｉd＋ωψで与えられる。また、回転電機２０の極数をｐとして、トルクτは、τ＝ｐψＩq＋ｐ（Ｌd−Ｌq）ＩdＩqで与えられる。
【００６２】
ｄ軸電流とｑ軸電流とで規定される電流ベクトルの絶対値ＩaをＩa＝（Ｉd2＋Ｉq2）1/2とし、電流位相βをβ＝ｔａｎ-1（Ｉq／Ｉd）とすると、トルクτの式が電流位相βで表すことができる。すなわち、トルクτ＝ｐψＩaｓｉｎβ＋（１／２）×ｐ（Ｌd−Ｌq）Ｉa2×ｓｉｎ２βで与えられる。この式は、電流位相βでトルクτが制御できることを示している。すなわち、電流位相とは、電流におけるｄ軸電流成分とｑ軸電流成分との間の位相を示すものである。
【００６３】
このようにして、電流位相βを制御することで回転電機２０のトルクを制御できる。なお、最大トルクを与える電流位相βは、上記トルクτの式を電流位相βで微分してその値をゼロとおいた式に基いて求めることができる。すなわち、β＝ｃｏｓ-1〔［−ψ＋｛ψ2−８（Ｌd−Ｌq）2｝1/2］／４（Ｌd−Ｌq）Ｉa〕で最大トルクのときの電流位相βが求められる。このように計算で求められる関係式に、必要な場合に適当な補正を加えて、回転電機２０を最大効率で運転できる特性線を求めることができる。
【００６４】
図３には、このようにして求められる最大効率特性線６２が示される。この最大効率特性線６２上で電流指令を実行すれば、回転電機２０を最大効率で運転することができる。この最大効率特性線６２上で実行される電流指令を、後に出てくる他の電流指令と区別するために、第１電流指令と呼ぶことにする。
【００６５】
この最大効率特性線６２は、最大トルクのときの電流位相βを満たすｄ軸電流とｑ軸電流の電流組を結んで得られる特性線であるが、これらのｄ軸電流、ｑ軸電流に対応するｄ軸電圧、ｑ軸電圧の電圧組を結んで得られる特性線が図３において第１電圧指令特性線７２として示されている。
【００６６】
図３で示される最大電圧円７０は、回転電機２０に供給される最大電圧を示す線であり、矩形波電圧位相制御モードでは、その電圧振幅が一定のときは、この最大電圧円７０の上で、電圧位相を制御することで出力されるトルクの大きさを制御することができる。したがって、この最大電圧円７０の内部の第１電圧指令特性線７２は、正弦波電流制御モードおよび過変調電流制御モードにおける最大効率運転のときの電圧指令のｄ軸電圧とｑ軸電圧の電圧組を示すものである。第１電流指令に対応して、この電圧指令を第１電圧指令と呼ぶことにする。
【００６７】
このようにして、ｄｑ平面を用いることで、正弦波電流制御モードおよび過変調電流制御モードにおける最大効率運転のときの第１電流指令が実行される最大効率特性線６２、これに対応する第１電圧指令が実行される第１電圧指令特性線７２が示される。また、矩形波電圧位相制御モードにおける電圧指令は、最大電圧円７０上で実行されることが示される。
【００６８】
図３において示される切替ライン６４は、ｄｑ平面上で、最大効率特性線６２よりも遅角側に予め設定された位相差を有する特性線である。切替ライン６４は、このラインを越えるときに、矩形波電圧位相制御モードから過変調電流制御モードに切り替えるものとする判断基準としての機能を有する。
【００６９】
切替ライン６４が最大効率特性線６２よりも遅角側、すなわち、ｄｑ平面で、時計方向に位相が戻されたところに設定される理由は以下の通りである。すなわち、回転電機２０が高トルク、高回転数の状態において矩形波電圧位相制御モードで運転されており、その状態から低トルク、低回転数の状態に移行するときに、電流位相が次第に遅角側に移動する。そして、その動作点が最大効率特性線６２と交差するようになる。
【００７０】
矩形波電圧位相制御モードから過変調電流制御モードに切り替えた後は、この最大効率特性線６２上で第１電流指令を実行すれば最大効率で回転電機２０を運転できる。したがって、この最大効率特性線６２よりも手前側、つまり進角側に切替ラインを設定することが考えられる。しかし、制御モードの切替を進角側で行うこととすると、モード切替の際に制御がチャタリングを起こし、電流乱れが生じることが知られている。そこで、切替判定は、第１電流指令が実行される最大効率特性線６２を基準としてｄｑ平面上で遅角側において行われ、その後、最大効率特性線６２の上に動作点を戻すことが行われるのである。
【００７１】
図３に示される第２電圧指令特性線７４は、切替ライン６４に対応するもので、切替ライン６４を構成するｄ軸電流とｑ軸電流の電流組に対応するｄ軸電圧とｑ軸電圧の電圧組を結んで得られる特性線である。
【００７２】
図４は、図１の制御部３０の第１電流指令モジュール４０、モード切替モジュール４２、第２電流指令モジュール４６の作用を説明する図である。図３で説明したように、従来技術では、切替ライン６４は、矩形波電圧位相制御モードから過変調電流制御モードに切り替えるものとする判断基準としての機能を有している。図４では、切替ライン６４は、このモード切替判断基準としての機能と共に、第２電流指令がこのライン上で実行されるという電流指令特性線としての機能も有する。
【００７３】
図４を用いて回転電機２０の動作点の軌跡を説明する。図４では、電流位相軌跡８０と電圧位相軌跡８２が示されている。矢印は、低速低トルクの状態から高速高トルクの状態になり、再び低速低トルクの状態に戻る方向を示している。
【００７４】
回転電機２０が起動し、低速低トルクの状態から速度を上げトルクを上げてゆくときは、正弦波電流制御モードを用い、最大効率特性線６２上で第１電流指令が実行される。この工程は、制御部３０の正弦波電流制御モジュール３２と第１電流指令モジュール４０の機能によって実行される。
【００７５】
そして、中速領域になり、例えば、変調率が０．６１を超えるようになると、過変調電流制御モードに切り替えられるが、そこでも最大効率特性線６２上で第１電流指令が実行される。この工程は、制御部３０の過変調電流制御モジュール３４と第１電流指令モジュール４０の機能によって実行される。
【００７６】
さらに速度とトルクが上がり、例えば、変調率が０．７８を超えると、矩形波電圧位相制御モードに切り替えられ、電流位相は最大効率特性線６２から進角側に離れてゆく。矩形波電圧位相制御モードでは、電圧指令が第１電圧指令特性線７２から最大電圧円７０の上に移り、電圧位相の制御によってトルクが制御される。この工程は、制御部３０の矩形波電圧位相制御モジュール３６の機能によって実行される。
【００７７】
矩形波電圧位相制御モードの状態から速度が下りトルクが下がると、上記の軌跡を逆にたどる。そして、電流位相が最大効率特性線６２を超え、切替ライン６４に達すると、切替ライン６４のモード切替判断基準機能により、矩形波電圧位相制御モードから過変調電流制御モードに切替が行われる。この工程は、制御部３０のモード切替モジュール４２の機能によって実行される。
【００７８】
そして、その切替のあとは、切替ライン６４の電流指令特性線の機能により、この切替ライン６４で示される電流位相特性に従った第２電流指令が実行される。すなわち、この切替ライン６４上で、過変調電流制御モードが実行され、この切替ライン６４に沿って、回転電機２０が低速低トルク側に移行するように電流指令が実行される。
【００７９】
ここでは、従来技術のように、切替の後、すぐ最大効率特性線６２上に動作点が戻されない。したがって、矩形波電圧位相制御モードの最後の電圧指令である最大振幅とそのときの位相に対し、過変調電流制御モードにおいて演算される電圧指令が滑らかに接続される。これによって、従来技術で課題となっていた回転電機に実際に出力されるＰＷＭパターンの対称性が崩れることが抑制され、また、電流が乱れることが抑制され、さらに、トルク低下を招くことが抑制される。
【００８０】
切替ライン６４は、最大効率特性線６２とは電流位相が異なるので、切替ライン６４の電流組で与えられる第２電流指令を実行すると、最大効率特性線６２で示される電流位相特性に従った第１電流指令の実行に比べ、回転電機２０の効率はやや低下する。そこで、切替ライン６４上における第２電流指令の実行を予め設定された所定期間の間に止め、再び最大効率特性線６２上の第１電流指令の実行に復帰することが行われる。この工程は、制御部３０の復帰モジュール４６の機能によって実行される。
【００８１】
復帰のための所定期間が短すぎると、従来技術の課題が解消できず、長すぎると回転電機２０の効率が低下する。そこで、復帰の仕方として適切ないくつかの方法を以下に説明する。
【００８２】
１つの方法は、過変調電流制御モードから矩形波電圧指令制御モードへ制御を切り替えることで発生するチャタリングを防止できる遅れ時間に応じた時定数で制御周期を長めになまし変更して、切替ライン６４上から最大効率特性線６２上に電流指令の実行を戻すことである。例えば、通常の制御周期をｔSとして、チャタリングを防止できる遅れ時間がＴSとすれば、ｔSをＴS以上となるように、適当な時定数を定めて制御周期を長くし、ゆっくりと電流指令の変更を行う処理を行い、その長くなった制御周期を所定期間として、切替ライン６４上から最大効率特性線６２上に電流指令の実行を戻すものとできる。
【００８３】
図５と図６にその様子を示す。図５は上記の方法で制御周期を長くして復帰を実行する場合の様子を示し、図６は通常の制御周期のままで復帰を実行する場合を示す図である。これらの図は、横軸に時間をとり、縦軸に電流指令の切替、トルク、ｄ軸電流、ｑ軸電流をとったものである。
【００８４】
図５では、制御周期になまし処理が施されて第２電流指令から第１電流指令に復帰が行われているので、ｄ軸電流、ｑ軸電流とも滑らかに変化している様子が示されている。なまし処理は、このように、電流指令の変化をゆっくりと変化させることができる。そして、第２電流指令から第１電流指令に復帰することでのトルク変動がほとんど見られない。
【００８５】
これに対し、図６に示されるように、制御周期になまし処理を施さない場合は、第２指令から第１電流指令に戻すことで、ｄ軸電流とｑ軸電流にオーバーシュート、アンダーシュートが生じる。また、第２電流指令から第１電流指令に復帰することで、トルク変動が生じることが示されている。
【００８６】
また、予め設定された電流指令値の変化率範囲内で切替ライン６４上から最大効率特性線６２上に電流指令の実行を戻すものとすることができる。電流指令値の変化率は、図５で示されるように、なまし処理と同様な内容を有するので、電流指令値の変化率範囲を、チャタリングを防止できる遅れ時間に対応できるように緩やかに設定するものとできる。
【００８７】
また、ｄｑ平面上で最大効率特性線６２よりも遅角側で、切替ライン６４よりも進角側に中間特性線を設定し、この中間特性線を経由して切替ライン６４上から最大効率特性線６２上に電流指令の実行を戻すものとしてもよい。図７は中間特性線６６の設定の様子を示す図であり、図８は、中間特性線６６上において実行される電流指令を第３電流指令として、第２電流指令から第３電流指令を介して第１電流指令に戻す手順を示すフローチャートである。
【００８８】
図７は、図３、図４と同様のｄｑ平面図であり、ここでは、電流位相において、最大効率特性線６２と切替ライン６４との間に中間特性線６６が設定される様子が示される。なお、図７には、等トルク特性線６０がいくつか例示されている。等トルク特性線は、トルクτの式であるτ＝ｐψＩq＋ｐ（Ｌd−Ｌq）ＩdＩqで示されるように、ｄｑ平面で双曲線に似た特性線として与えられる。
【００８９】
図８のフローチャートに従えば、切替ライン６４上において第２電流指令が選択されるとタイマＴ２が設定されカウントダウンを始め、カウントダウンが進んでタイマＴ２のカウントがゼロになると、中間特性線６６上の第３電流指令が選択される。第３電流指令が選択されると共にタイマＴ３が設定されカウントダウンを始める。そしてカウントダウンが進んでタイマＴ３のカウントがゼロになると、最大効率特性線６２上の第１電流指令が選択される。
【００９０】
このようにして、切替ライン６４上でタイマＴ２がカウントダウンするまで第２電流指令が順次実行され、その後、中間特性線６６上でタイマＴ３がカウントダウンするまで第３電流指令が順次実行され、その後に最大効率特性線６２上の第１電流指令の実行に戻される。このように、時間をかけて切替ライン６４上から最大効率特性線６２上に電流指令の実行を戻すので、電流指令の変化に起因するｄ軸電流とｑ軸電流のオーバーシュート、アンダーシュート等を抑制することができる。
【００９１】
別の方法として、トルク一定の条件の下で、切替ライン６４上の第２電流指令値とこれに対応する最大効率特性線６２上の第１電流指令値との差である電流指令偏差が、予め設定される電流偏差閾値以下となったときに、同じ制御周期内で瞬時的に切替ライン６４上から最大効率特性線６２上に電流指令の実行を戻すものとできる。
【００９２】
図５から理解できるように、第２電流指令から第１電流指令に戻すときに電流偏差が少なければ、ｄ軸電流とｑ軸電流のオーバーシュート、アンダーシュートも少なくなる。したがって、トルク変動が生じない程度のオーバーシュート、アンダーシュートに対応する電流偏差を予め求め、これを電流偏差閾値として設定するものとすれば、瞬時的に電流指令を変更してもトルク変動を生じないようにできる。
【００９３】
その様子を図９に示す。この図は、図５と図６と同様の図で、ここでは、第２電流指令から第１電流指令に戻すときに電流偏差が少ないので、図５のようになまし処理を行わなくても、ｄ軸電流とｑ軸電流のオーバーシュート、アンダーシュートが少ない。そして、トルク変動がほとんど生じていないことが示されている。
【００９４】
また、別の方法として、ｄｑ平面上で、第１電圧指令特性線７２と第２電圧指令特性線７４とが交差する電圧指令値に対応する電流指令値になったときに、切替ライン６４上から最大効率特性線６２上に電流指令の実行を戻すものとしてもよい。
【００９５】
図１０にその様子を示す。図９は図３、図４と同様のｄｑ平面図であり、ここでは、第１電圧指令特性線７２と第２電圧指令特性線７４とが交差する動作点７６が示されている。切替ライン６４上における第２電流指令の値が、この動作点７６に対応する電流指令値になったときには、第２電流指令から第１電流指令に変更しても電圧偏差が生じない。したがって、ｄ軸電流とｑ軸電流のオーバーシュート、アンダーシュート等を抑制することができる。
【００９６】
また、第１電圧指令特性線７２と第２電圧指令特性線７４とが交差する前に、つまり電圧偏差がゼロとなる前に、適当に設定された電圧偏差閾値以下に電圧偏差がなったときに、切替ライン上から最大効率特性線上に電流指令の実行を戻すものとしてもよい。電圧偏差閾値としては、トルク変動が生じない程度のオーバーシュート、アンダーシュートに対応する電圧偏差を予め求めておき、これを用いることができる。
【００９７】
また、第１電圧指令特性線上の第１電圧指令値が正弦波電流制御モード実行領域に入ったときに、切替ライン６４上から最大効率特性線６２上に電流指令の実行を戻すものとしてもよい。正弦波電流制御モード実行領域では、電圧も電流も小さく、また応答性も速いので、第２電流指令と第１電流指令との偏差も小さくなっているので、ｄ軸電流とｑ軸電流のオーバーシュート、アンダーシュート等を抑制することができる。
【００９８】
このように、矩形波電圧位相制御モードから過変調電流制御モードにモード切替を行う場合、制御モードの切替の後、そのまま切替ライン６４上で所定期間の間、第２電流指令を実行し、所定期間の後に最大効率特性線６２上の第１電圧指令に復帰させることで、ｄ軸電流とｑ軸電流のオーバーシュート、アンダーシュートを抑制し、トルク低下を抑制することができる。
【００９９】
次に、図１１から図１６を用いて、上記の作用効果について、従来技術を用いた場合と比較しながら説明する。ここで、従来技術を用いた場合とは、切替ライン６４が制御モード切替判断基準としての機能のみを有し、切替後は最大効率特性線６２上でのみ電流指令を実行する場合のことである。
【０１００】
図１１は、従来技術を用いた場合のｄｑ平面上の電流位相軌跡８０を示す図である。この図に示されるように、切替ライン６４において制御モードが切り替えられた後、最大効率特性線６２に戻るまで、電流の乱れが大きくなることが示されている。
【０１０１】
図１２は、従来技術を用いた場合のｄｑ平面上の電圧位相軌跡８２を示す図である。この図に示されるように、矩形波電圧位相制御モードから過変調電流制御モードに切り替わると、正弦波電流制御モードにさらに切り替わるまで、電圧の乱れが大きく生じていることが示されている。
【０１０２】
図１３は、従来技術を用いた場合のトルクの状態を示す図である。ここでは、横軸に時間をとり、縦軸に時間をとって、トルク指令が大きな値から次第に小さな値となるときの様子が示されている。トルク指令が大きな値のときは矩形波電圧位相制御モードが用いられ、トルク指令が小さな値となるにつれて、矩形波電圧位相制御モードから過変調電流制御モード、さらに正弦波電流制御モードへと切替が行われる。図１３では、破線で示されるトルク指令に対し、実線で示される実際に出力されるトルクが、過変調電流制御モードのところで低下している様子が示されている。
【０１０３】
図１４は、切替ライン６４上で電流指令を実行し、所定期間の後に最大効率特性線６２に電流指令を戻す場合についての電圧位相軌跡８２を示す図である。ここでは、トルクがゼロの状態から最大トルクまで上昇させ、またトルクゼロの状態に戻している。図１４に示されるように、第１電圧指令特性線に沿ってトルクを上昇させ、最大電圧円７０上で矩形波電圧位相制御モードとなり、そこから過変調電流制御モードへモード切替して第２電圧指令特性線上で制御が行われる様子が示されている。ここで、第２電圧指令特性線から第１電圧指令特性線に戻る間の電圧に乱れがないことが示されている。図１４に対応する従来技術を示す図は、図１２であるが、ここでは、過変調電流制御モードにおいてかなりの電圧の乱れが認められている。
【０１０４】
図１５と図１６は、電流制御の安定性を比較したもので、図１５が従来技術の場合、図１６が切替ライン６４において第２電流指令を実行するものとした場合である。これらの図は、横軸に時間をとり、縦軸にＵ相とＶ相の間の相間電圧であるＶU=Vと、Ｖ相電流であるＩV、Ｗ相電流であるＩWをとったもので、矩形波電圧位相制御モードから過変調電流制御モードに切替が行われたときが示されている。
【０１０５】
図１５では、破線枠で囲まれた部分、すなわち、矩形波電圧位相制御モードから過変調電流制御モードに切替が行われた直後において電圧波形に乱れが生じ、電流制御の安定性が低下していることが示されている。図１６においては、矩形波電圧位相制御モードから過変調電流制御モードに切替が行われても、そのような電圧の乱れが生じていず、電流制御の安定性が優れていることが示されている。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】本発明に係る実施の形態における回転電機制御システムの構成を示す図である。
【図２】回転電機の動作点に応じて制御モードが選択される様子を説明する図である。
【図３】電流指令に対する実電流の位相によって切替のタイミングを判定するための切替ラインを説明するための図である。
【図４】本発明に係る実施の形態において、制御部の第１電流指令モジュール、モード切替モジュール、第２電流指令モジュールの作用を説明する図である。
【図５】本発明に係る実施の形態において、制御周期を長くして第２電流指令から第１電流指令への復帰を実行する場合の様子を示す図である。
【図６】図５と比較するもので、通常の制御周期のままで第２電流指令から第１電流指令への復帰を実行する場合を示す図である。
【図７】本発明に係る実施の形態において、中間特性線の設定の様子を示す図である。
【図８】本発明に係る実施の形態において、中間特性線を用い、第３電流指令として、第２電流指令から第３電流指令を介して第１電流指令に戻す手順を示すフローチャートである。
【図９】本発明に係る実施の形態において、第２電流指令から第１電流指令に戻すときの電流偏差が電流偏差閾値より小さい場合を示す図である。
【図１０】本発明に係る実施の形態において、第１電圧指令特性線と第２電圧指令特性線とが交差する動作点を示す図である。
【図１１】従来技術を用いた場合のｄｑ平面上の電流位相軌跡を示す図である。
【図１２】従来技術を用いた場合のｄｑ平面上の電圧位相軌跡を示す図である。
【図１３】従来技術を用いた場合のトルクの状態を示す図である。
【図１４】本発明に係る実施の形態において、電圧位相軌跡を示す図である。
【図１５】従来技術の場合の電流制御の安定性を説明する図である。
【図１６】本発明に係る実施の形態において、電流制御の安定性を説明する図である。
【符号の説明】
【０１０７】
１０  回転電機制御システム、１２  エンジン、１４  蓄電装置、１６  電源回路、１８，２０  回転電機、２２  動力分配機構、２４  変速機、２６  タイヤ、３０  制御部、３２  正弦波電流制御モジュール、３４  過変調電流制御モジュール、３６  矩形波電圧位相制御モジュール、４０  第１電流指令モジュール、４２  モード切替モジュール、４４  第２電流指令モジュール、４６  復帰モジュール、５０  最大トルク特性線、５２  正弦波電流制御モード作動領域、５４  過変調電流制御モード作動領域、５６  矩形波電圧位相制御モード作動領域、６０  等トルク特性線、６２  最大効率特性線、６４  切替ライン、６６  中間特性線、７０  最大電圧円、７２  第１電圧指令特性線、７４  第２電圧指令特性線、７６  動作点、８０  電流位相軌跡、８２  電圧位相軌跡。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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