(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転電機に電力を変換して出力するインバータに対し、指令値に基づいて前記回転電機の回転制御を行う信号を出力するインバータ制御装置において、
前記インバータに対して電圧制御信号を出力する電圧変換制御部と、
前記電圧変換制御部が出力する電圧制御信号の変調率が閾値を超えると、変調率，同期数，位相等のような前記電圧制御信号を制御する変数のうちで前記変調率，前記同期数および前記位相を含めて三以上の変数を引数とする補正用マップを用いて、電圧指令と出力電圧とが線形となるように補正する線形補正部と、
を有することを特徴とするインバータ制御装置。
【請求項２】
前記線形補正部は、前記位相を引数とする場合には、前記電圧位相、前記三角波位相、前記電圧位相と前記三角波位相との間の位相差のうちでいずれか一の位相を用いることを特徴とする請求項１に記載のインバータ制御装置。
【請求項３】
前記線形補正部は、前記位相を引数とする場合には、前記電圧位相と前記三角波位相との間の位相差を一定角度変化させたときの補正値の中心値を用いることを特徴とする請求項１に記載のインバータ制御装置。
【請求項４】
前記線形補正部は、前記位相を引数とする場合には、前記電圧位相と前記三角波位相との間の位相差を一定角度変化させたときの補正値の平均値を用いることを特徴とする請求項１に記載のインバータ制御装置。
【請求項５】
前記線形補正部は、前記変調率および前記同期数を含めて二以上の変数を引数とする前記補正用マップを用いるとともに、前記電圧位相と前記三角波位相との間の位相差を制御する位相差制御信号を前記電圧変換制御部に出力することを特徴とする請求項１に記載のインバータ制御装置。
【請求項６】
前記線形補正部は、前記変調率を引数とする場合には、電圧増幅率または電圧指令増幅率を用いることを特徴とする請求項１，２または５に記載のインバータ制御装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載のインバータ制御装置と、前記回転電機と、前記インバータと、を有することを特徴とする車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機に電力を変換して出力するインバータに対し、指令値に基づいて回転電機の回転制御を行う信号を出力するインバータ制御装置と、当該インバータ制御装置を備える車両とに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来では、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御を行い直流電圧を交流電圧に変換する際、第１の電圧指令値（モータに印加する正弦波状電圧の指令値）の大きさとＰＷＭ電圧生成手段の出力電圧の基本波成分の大きさとの関係を線形化し、第１の電圧指令値を補正して第２の電圧指令値を生成する技術の一例が開示されている（例えば特許文献１の請求項１，２を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３０９９９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１の技術を適用してみると、電圧位相とＰＷＭ三角波位相の位相差によっても出力電圧１次成分は変化するため、電圧指令と出力電圧１次成分とが常に線形な関係になるとは限らない。例えば図１２（Ａ）に示す経時的変化と図１２（Ｂ）に示す経時的変化とを比較すると明らかなように、電圧指令値（正弦波）とＰＷＭ信号（三角波）との位相に応じて出力電圧（矩形波）が異なる。このため、特に変調率が閾値以下の正弦波領域と、変調率が閾値を超える過変調領域とが切り替わる領域では、電圧指令値が乱れることで電流も乱れ、制御が不安定になる可能性がある。
【０００５】
本発明はこのような点に鑑みてなしたものであり、変調率が閾値以下の正弦波領域と、変調率が閾値を超える過変調領域とが切り替わっても、電圧指令と出力電圧１次成分とを線形に維持できるインバータ制御装置および車両を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するためになされた請求項１に記載の発明は、回転電機に電力を変換して出力するインバータに対し、指令値に基づいて前記回転電機の回転制御を行う信号を出力するインバータ制御装置において、前記インバータに対して電圧制御信号を出力する電圧変換制御部と、前記電圧変換制御部が出力する電圧制御信号の変調率が閾値を超えると、変調率，同期数，位相等のような前記電圧制御信号を制御する変数のうちで前記変調率，前記同期数および前記位相を含めて三以上の変数を引数とする補正用マップを用いて、電圧指令と出力電圧とが線形となるように補正する線形補正部とを有することを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、電圧制御信号の変調率が１を超える過変調制御では、線形補正部が
変調率，同期数および位相を含めて三以上の変数を引数とする補正用マップを用いて電圧指令と出力電圧とが線形となるように補正する。変調率が１以下の正弦波制御も当然に線形にできるので、正弦波制御と過変調制御との間における制御モードの切り替えをシームレスに行うことができる。すなわち、電圧指令と出力電圧１次成分とを線形に維持することができる。また、制御モードを切り替える際に制御が不安定になるのを防止できる。
【０００８】
なお「回転電機」は、例えば電動機，電動発電機，発電機等が該当する。「電圧制御信号」は、アナログ信号とデジタル信号とを問わない。「補正用マップ」は、例えば電圧指令振幅補正マップや他のマップ等が該当する。「変調率」は、例えば電圧指令の振幅／（直流電源電圧／２）で算出される値である。「閾値」には任意の数値を設定することができ、例えば１．００から１．１５までの間の数値を設定することが多い。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、前記線形補正部は、前記位相を引数とする場合には、前記電圧位相、前記三角波位相、前記電圧位相と前記三角波位相との間の位相差のうちでいずれか一の位相を用いることを特徴とする。この構成によれば、どの位相を引数に用いても、制御モードを切り替える際に制御が不安定になるのを防止できる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、前記線形補正部は、前記位相を引数とする場合には、前記電圧位相と前記三角波位相との間の位相差を一定角度変化させたときの補正値の中心値を用いることを特徴とする。この構成によれば、補正値の中心値は簡単な演算で求められ、補正用マップは位相差ごとにデータを記録する必要がなくなるのでデータ量を抑制できる。よって、演算速度を向上させることができ、補正用マップの記録に必要な容量を低減することができる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、前記線形補正部は、前記位相を引数とする場合には、前記電圧位相と前記三角波位相との間の位相差を一定角度変化させたときの補正値の平均値を用いることを特徴とする。この構成によれば、補正値の平均値は簡単な演算で求められ、補正用マップは位相差ごとにデータを記録する必要がなくなるのでデータ量を抑制できる。よって、演算速度を向上させることができ、補正用マップの記録に必要な容量を低減することができる。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、前記線形補正部は、前記変調率および前記同期数を含めて二以上の変数を引数とする前記補正用マップを用いるとともに、前記電圧位相と前記三角波位相との間の位相差を制御する位相差制御信号を前記電圧変換制御部に出力することを特徴とする。この構成によれば、電圧変換制御部は位相差制御信号に基づいて電圧制御信号を出力するので、制御モードを切り替える際に制御が不安定になるのを防止できる。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、前記線形補正部は、前記変調率を引数とする場合には、電圧増幅率または電圧指令増幅率を用いることを特徴とする。この構成によれば、どの変調率を引数に用いても、制御モードを切り替える際に制御が不安定になるのを防止できる。
【００１５】
請求項７に記載の発明は、車両において、請求項１から６のいずれか一項に記載のインバータ制御装置と、前記回転電機と、前記インバータとを有することを特徴とする。この構成によれば、回転電機の回転制御を行うために電圧変換制御部が出力する電圧制御信号の変調率が閾値以下の正弦波領域と変調率が閾値を超える過変調領域とが切り替わっても、電圧指令と出力電圧１次成分とを線形に維持できる車両を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】インバータ制御装置を含む電力変換システムの構成例を示す模式図である。
【図２】インバータ制御装置の第１構成例を示す模式図である。
【図３】電圧指令補正処理の第１手続き例を示すフローチャートである。
【図４】三角波位相と電圧１次成分増幅率との関係を示すグラフ図である。
【図５】三角波位相と電圧１次成分増幅率との関係を示すグラフ図である。
【図６】三角波位相と電圧１次成分増幅率との関係を示すグラフ図である。
【図７】三角波位相と電圧１次成分増幅率との関係を示すグラフ図である。
【図８】インバータ制御装置の第２構成例を示す模式図である。
【図９】電圧指令補正処理の第２手続き例を示すフローチャートである。
【図１０】インバータ制御装置の第３構成例を示す模式図である。
【図１１】車両の構成例を示す模式図である。
【図１２】電圧指令値、電圧制御信号および出力電圧の経時的変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための形態について、図面に基づいて説明する。なお、特に明示しない限り、「接続する」という場合には電気的な接続を意味する。各図は、本発明を説明するために必要な要素を図示し、実際の全要素を図示してはいない。連続符号は記号「〜」を用いて簡略化する。例えば「スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６」は「スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６」を意味する。上下左右等の方向を言う場合には、図面の記載を基準とする。
【００１８】
〔実施の形態１〕
実施の形態１は、同期数と入力電圧とに基づいて、電圧指令と出力電圧とが線形となるように電圧指令値を補正する例であって、図１〜図７を参照しながら説明する。図１にはインバータ制御装置を含む電力変換システムの構成例を模式図で示す。図２にはインバータ制御装置の第１構成例を模式図で示す。図３には電圧指令補正処理の第１手続き例をフローチャートで示す。図４〜図７には、それぞれ三角波位相と電圧１次成分増幅率との関係をグラフ図で示す。
【００１９】
図１に示す電力変換システムは、コンバータ１０，インバータ２０，制御電源５０，インバータ制御装置６０などを有する。必要に応じて備えられるコンバータ１０は、第１直流電源Ｅ１（例えばバッテリ等）から平滑用のコンデンサＣ１を介して供給される直流電圧（電圧値Ｖ１；例えば３００[Ｖ]等）を、インバータ２０で必要とする直流電圧（電圧値Ｖdc）に変換して出力する機能を担う。なお、コンバータ１０の構成や作動等は周知であるので図示および説明を省略する。また、インバータ２０が必要とする直流電圧によっては、コンバータ１０を用いない場合もある。
【００２０】
インバータ２０は、供給される直流電圧（電圧値Ｖdc；例えば６６０[Ｖ]等）を電力変換して回転電機４０に出力（伝達）する機能を担う。第１直流電源Ｅ１とインバータ２０との間には、コンバータ１０を介在させている。コンバータ１０とインバータ２０との間には、平滑用のコンデンサＣ２が接続される。コンデンサＣ２は、コンバータ１０の出力電圧値（電圧値Ｖdc）の電位変動を低減する機能を担う。
【００２１】
インバータ２０は、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６やダイオードＤ１〜Ｄ６などを有する。スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６には例えばＩＧＢＴが用いられ、インバータ制御装置６０から個別に伝達される制御信号Ｓｐに従ってオン／オフが駆動される。ダイオードＤ１〜Ｄ６は、それぞれ対応するスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のコレクタ端子とエミッタ端子との間に並列接続される。これらのダイオードＤ１〜Ｄ６は、いずれもフリーホイールダイオードとして機能する。スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３やダイオードＤ１〜Ｄ３などは上アーム側に配置され、スイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６やダイオードＤ４〜Ｄ６などは下アーム側に配置される。共通電位Ｇ１はインバータ２０内で共通する電位（同電位グランド）であり、接地されるグランドＧ２と接続された場合には０[Ｖ]になる。共通電位Ｇ１とグランドＧ２とは必ずしも同電位でない場合があるので、両者は異なる図記号を用いる。
【００２２】
インバータ２０内の回路素子は、一点鎖線で囲って示すように三相（本例ではＵ相，Ｖ相，Ｗ相）に分けられ、インバータ制御装置６０によって相ごとに作動が制御される。Ｕ相は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ４やダイオードＤ１，Ｄ４などで構成される。Ｖ相は、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ５やダイオードＤ２，Ｄ５などで構成される。Ｗ相は、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ６やダイオードＤ３，Ｄ６などで構成される。Ｕ相のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ４は、直列接続されてハーフブリッジを構成する。Ｖ相のスイッチング素子Ｑ２，Ｑ５と、Ｗ相のスイッチング素子Ｑ３，Ｑ６とについても同様に、直列接続されてハーフブリッジを構成する。ハーフブリッジの各接続点と回転電機４０の三相端子とは、線路Ｋｕ，Ｋｖ，Ｋｗによって相ごとに接続されている。線路ＫｕにはＵ相電流Ｉｕが流れ、線路ＫｖにはＶ相電流Ｉｖが流れ、線路ＫｗにはＷ相電流Ｉｗが流れる。
【００２３】
制御電源５０は、第２直流電源Ｅ２（例えばバッテリ等）から供給される直流電圧Ｖ２（例えば１２[Ｖ]等）を、コンバータ１０やインバータ２０等で必要とする電圧や電流に変換して出力する機能を担う。この制御電源５０の構成や作動等は周知であるので図示および説明を省略する。これらの制御電源５０および第２直流電源Ｅ２は、ともにグランドＧ２に接続されて接地されている。
【００２４】
インバータ制御装置６０は、コンバータ１０やインバータ２０等の動作を司る。本発明を実現するためのインバータ制御装置６０の構成例については後述する（図２を参照）。インバータ制御装置６０が入力する信号には、例えば「外部装置」に相当するＥＣＵ７０から伝達されるトルク指令値Ｔ＊や、電流センサ３０から伝達される電流Ｉ（すなわち相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）、レゾルバ４１から伝達される信号などが該当する。インバータ制御装置６０が出力する信号は、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の制御端子Ｐ１〜Ｐ６に伝達する電圧制御信号Ｖｃや、コンバータ１０に備える駆動回路に伝達する電圧制御信号などが該当する。
【００２５】
回転電機４０は、例えば発電機能と電動機能とを兼ね備える三相の発電電動機（図１には「ＭＧ」と記載する）を適用する。電流センサ３０には、回転電機４０を流れる相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを個々に検出可能なセンサを用いる。例えば、磁気比例型センサ，電磁誘導型センサ，ファラデー効果型センサ，変流器型センサなどが該当する。レゾルバ４１は、回転電機４０に備える回転部材（例えば主軸やロータ等）の電気角に基づく信号（ＳＩＮ検出信号ＳｓやＣＯＳ検出信号Ｓｃ等）を出力する。
【００２６】
次に図２に示すインバータ制御装置６０は、電流指令部６１、加合部６２，６９、ＰＩ制御部６３、三相変換部６４、電圧振幅補正部６５ａ、電圧変換制御部６６ａ、二相変換部６７、同期数演算部６８などを有する。このインバータ制御装置６０は「インバータＥＣＵ」とも呼ばれる。各要素の機能等については以下に説明する。
【００２７】
電流指令部６１は、ＥＣＵ７０から伝達されるトルク指令値Ｔ*に基づいて、回転電機４０を流れる電流Ｉ（相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）がトルク指令値Ｔ*に対応する指令値に追従するように制御するため、電流指令信号（ｄ軸電流指令値Ｉd*やｑ軸電流指令値Ｉq*などを含む）を指令する。
【００２８】
加合部６２は、入力信号の加え合わせを行う。図２の例では負帰還ループを形成するため、電流指令部６１から伝達される電流指令信号と、二相変換部６７から伝達されるｄｑ軸電流（すなわちｄ軸電流Ｉｄおよびｑ軸電流Ｉｑ）とを用いる。具体的には、ｄ軸電流指令値Ｉd*からｄ軸電流Ｉｄを差し引き、差分値をｄ軸電流偏差ΔＩｄとして出力する。また、ｑ軸電流指令値Ｉq*からｑ軸電流Ｉｑを差し引き、差分値をｑ軸電流偏差ΔＩｑとして出力する。二相変換部６７は、電流センサ３０によって検出される電流Ｉ（相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）と、ＲＤ変換部８０から伝達される回転電機４０の回転角度θとに基づいて三相・二相変換し、ｄ軸電流Ｉｄとｑ軸電流Ｉｑとを出力する。ＲＤ変換部８０は、レゾルバ４１から出力される信号（ＳＩＮ検出信号ＳｓやＣＯＳ検出信号Ｓｃ等）に基づいて、上記回転角度θを演算して出力する。回転角度θは、回転電機４０における所定位置を基準とする角度である。所定位置は任意に設定可能であり、ノースマーカの設置に伴う信号を検出することもできる。
【００２９】
ＰＩ制御部６３は、加合部６２から伝達される偏差（ｄ軸電流偏差ΔＩｄおよびｑ軸電流偏差ΔＩｑ）と、ゲイン（比例ゲインおよび積分ゲイン）とに基づいてＰＩ制御を行うため、電圧位相指令信号（ｄ軸電圧指令値Ｖd*およびｑ軸電圧指令値Ｖq*）を算出して出力する。三相変換部６４は、ＰＩ制御部６３から伝達される電圧位相指令信号と、ＲＤ変換部８０から伝達される回転電機４０の回転角度θとに基づいて二相・三相変換し、相電圧指令信号（Ｕ相電圧指令値Ｖu*，Ｖ相電圧指令値Ｖv*およびＷ相電圧指令値Ｖw*を含む）として出力する。
【００３０】
電圧振幅補正部６５ａは「線形補正部」に相当する。この電圧振幅補正部６５ａは、三相変換部６４から伝達される相電圧指令値Ｖu*，Ｖv*，Ｖw*と、インバータ２０から伝達される入力電圧Ｖinvと、同期数演算部６８から伝達される同期数ｋとに基づいて、各相の電圧を補正した相電圧補正指令値（Ｕ相電圧補正指令値Ｖu**，Ｖ相電圧補正指令値Ｖv**，Ｗ相電圧補正指令値Ｖw**を含む）を求めて出力する。相電圧補正指令値は、電圧変換制御部６６ａが出力する電圧制御信号Ｖｃの変調率が閾値を超える場合に、電圧制御信号Ｖｃを制御する複数の変数（例えば変調率，同期数，位相等）を引数とする補正用マップを用いて、電圧指令と出力電圧とが線形となるように相電圧指令値Ｖu*，Ｖv*，Ｖw*を補正するための値である。
【００３１】
一方、電圧制御信号Ｖｃの変調率が閾値以下の場合には、正弦波領域における電圧指令と出力電圧とが線形となるように各相の電圧を補正した相電圧補正指令値を求めて出力する。同期数演算部６８は、ＲＤ変換部８０から伝達される回転電機４０の回転角度θに基づいて同期数ｋを演算して出力する。
【００３２】
電圧変換制御部６６ａは、電圧振幅補正部６５ａから伝達される相電圧補正指令値Ｖu**，Ｖv**，Ｖw**と、同期数演算部６８から伝達される同期数ｋとに基づいて、インバータ２０に含まれる各スイッチング素子を個別に駆動する電圧制御信号Ｖｃを出力する。電圧制御信号Ｖｃにパルス幅変調（ＰＷＭ）信号を含めるか否かは、任意に設定可能である。
【００３３】
上述のように構成されたインバータ制御装置６０（具体的には電圧振幅補正部６５ａ）で実行される電圧指令補正処理の手続きについて、図３を参照しながら説明する。当該図３に示す電圧指令補正処理では、三相変換部６４から伝達される相電圧指令値Ｖu*，Ｖv*，Ｖw*を受けると〔ステップＳ１０〕、電圧制御信号Ｖｃの変調率が閾値を超えるか否かを判別する〔ステップＳ１１〕。「閾値」には任意の数値を設定することができる。例えば、普通自動車などでは１．００から１．１５までの間の数値を設定することが多い。この閾値は、通常は一定値（例えば１．００から１．１５までの間の数値）で維持されるが、変更条件を満たすときに閾値の数値を変更してもよい。変更条件は任意の条件を設定することができる。例えば、電力変換システムの環境が変化（例えば寒冷地と温暖地との間の移動や、冬期と夏期の間の季節変化など）したことや、故障等で別種類の回転電機４０に交換されたことなどが該当する。
【００３４】
もし電圧制御信号Ｖｃの変調率が閾値を超える場合には（ＹＥＳ）、複数の変数を引数とする補正用マップを用いて電圧指令と出力電圧とが線形となるように補正して、相電圧補正指令値Ｖu**，Ｖv**，Ｖw**を出力し〔ステップＳ１２〕、電圧指令補正処理をリターンする。引数となる複数の変数は、電圧制御信号Ｖｃを制御するための変数である。変数の数は任意に設定でき、補正用マップに合わせるのが望ましい。例えば、変調率，同期数ｋ，位相を含む三以上の変数や、これらの変数の中から適切に選択した二以上の変数が該当する。変調率には、後述する電圧指令増幅率を用いるほか、電圧増幅率を用いてもよい。位相には、後述する三角波位相を用いるほか、電圧位相や、電圧位相と三角波位相との間の位相差などを用いてもよい。補正用マップは、例えば電圧指令振幅補正マップや他のマップ等が該当する。
【００３５】
図４〜図７に一例を示す電圧指令振幅補正マップは、横軸を三角波位相[°]とし、縦軸を電圧１次成分増幅率[％]とする場合において、電圧指令と出力電圧とが線形となるような電圧指令増幅率[％]ごとの変化を示す。電圧指令増幅率が１２０[％]以下を細線で示し、１２５〜１６０[％]を中線で示し、１７０[％]以上を太線で示す。同じ太さの線では、実線、一点鎖線、二点鎖線、破線で区別する。図４の電圧指令振幅補正マップは、同期数ｋが「９」における電圧指令増幅率[％]ごとの変化を示す。同様に図５の電圧指令振幅補正マップは、同期数ｋが「２１」における電圧指令増幅率[％]ごとの変化を示す。図４〜図７では横軸を三角波位相[°]を用いたが、電圧位相や、電圧位相と三角波位相との間の位相差を用いてもよい。
【００３６】
同期数ｋや電圧指令増幅率は、いずれも一例を示したに過ぎず、他の同期数ｋや他の電圧指令増幅率についても同様に電圧指令振幅補正マップを規定（記録を含む）してもよい。回転電機４０の種類や制御目的等に応じて、適切な同期数ｋおよび電圧指令増幅率にかかる電圧指令振幅補正マップを規定するのが望ましい。電圧指令振幅補正マップのデータ量を抑えるには、図４や図５に示す電圧指令増幅率で規定し、他の電圧指令増幅率については所定の補間法に従って補間してもよい。所定の補間法には、例えば０次補間（最近傍補間や最近傍点補間とも呼ぶ。）、線形補間（直線補間や１次補間とも呼ぶ。）、放物線補間（２次補間とも呼ぶ。）、多項式補間、キュービック補間（３次補間とも呼ぶ。）、キュービックコンボリューション、ラグランジュ補間、スプライン補間、Sinc関数、ランツォシュ（Lanczos-n）補間などが該当する。
【００３７】
図６および図７は、図４および図５に共通の電圧指令増幅率にかかる変化を参考のために図示したものである。すなわち、電圧指令増幅率が１０５[％]，１１０[％]，１２０[％]，１３０[％]，２００[％]について、それぞれ電圧指令と出力電圧とが線形となるような変化を示す。
【００３８】
図３に戻って、ステップＳ１１で電圧制御信号Ｖｃの変調率が閾値以下の場合には（ＮＯ）、正弦波領域における電圧指令と出力電圧とが線形となるように補正して、相電圧補正指令値Ｖu**，Ｖv**，Ｖw**を出力し〔ステップＳ１３〕、電圧指令補正処理をリターンする。ステップＳ１３の補正は、従来技術を適用することで実現できるので、図示および説明を省略する。このように電圧指令を補正することで、変調率が閾値を超えるか超えないかにかかわらず、電圧指令と出力電圧とが線形になる。
【００３９】
上述した実施の形態１によれば、以下に示す各効果を得ることができる。まず請求項１に対応し、回転電機４０に電力を変換して出力するインバータ２０に対し、指令値に基づいて回転電機４０の回転制御を行う信号を出力するインバータ制御装置６０において、インバータ２０に対して電圧制御信号Ｖｃを出力する電圧変換制御部６６ａと、電圧変換制御部６６ａが出力する電圧制御信号Ｖｃの変調率が閾値を超えると、変調率，同期数ｋ，位相等のような電圧制御信号Ｖｃを制御する変数のうちで二以上の変数を引数とする補正用マップを用いて、電圧指令と出力電圧とが線形となるように補正する電圧振幅補正部６５ａ（線形補正部）とを有する構成とした（図２を参照）。この構成によれば、変調率が閾値以下の正弦波制御も当然に線形にできるので、正弦波制御と過変調制御との間における制御モードの切り替えをシームレスに行うことができる。すなわち、電圧指令と出力電圧１次成分とを線形に維持することができる。
【００４０】
また、電圧振幅補正部６５ａは、変調率，同期数ｋおよび三角波位相（位相）を含めて三以上の変数を引数とする補正用マップを用いる構成とした（図３のステップＳ１２を参照）。この構成によれば、引数となる変数を増やすことで、制御モードを切り替える際に制御が不安定になるのを防止できる。
【００４１】
請求項２に対応し、電圧振幅補正部６５ａは、位相を引数とする場合には、電圧位相、三角波位相、電圧位相と三角波位相との間の位相差のうちでいずれか一の位相を用いる構成とした（図３のステップＳ１２を参照）。この構成によれば、どの位相を引数に用いても、制御モードを切り替える際に制御が不安定になるのを防止できる。
【００４２】
請求項６に対応し、電圧振幅補正部６５ａは、変調率を引数とする場合には、電圧増幅率または電圧指令増幅率を用いる構成とした（図３のステップＳ１２を参照）。この構成によれば、どの変調率を引数に用いても、制御モードを切り替える際に制御が不安定になるのを防止できる。
【００４３】
〔実施の形態２〕
実施の形態２は、同期数，入力電圧および三角波位相に基づいて、電圧指令と出力電圧とが線形となるように電圧指令値を補正する例であって、図８，図９を参照しながら説明する。図８にはインバータ制御装置の第２構成例を模式図で示す。図９には電圧指令補正処理の第２手続き例をフローチャートで示す。なお、電力変換システムの構成等は実施の形態１と同様であるので、説明を簡単にするために実施の形態２では実施の形態１と異なる点について説明する。よって実施の形態１で用いた要素と関連する要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００４４】
図８に示す第２構成例は、図２に示す第１構成例に代わる。第２構成例は、次の２点で第１構成例と相違する。第１点は、電圧振幅補正部６５ａに代えて電圧振幅補正部６５ｂを用いる。第２点は、加合部６９を追加する。
【００４５】
電圧振幅補正部６５ｂは「線形補正部」に相当する。この電圧振幅補正部６５ｂは、電圧振幅補正部６５ａとほぼ同等の機能を担い、さらに加合部６９から伝達される位相差θｄに基づいて補正を行う点が相違する。加合部６９は、入力信号の加え合わせを行う。図８の例では、三相変換部６４から出力される電圧位相θｖから、電圧変換制御部６６ａから出力される三角波位相θｋを差し引き、差分値を位相差θｄとして出力する。
【００４６】
上述のように構成されたインバータ制御装置６０（具体的には電圧振幅補正部６５ｂ）で実行される電圧指令補正処理の手続きについて、図９を参照しながら説明する。当該図９に示す電圧指令補正処理は、図３に示す電圧指令補正処理に代わる手続き例である。図３に示すステップＳ１２に代えて、後述するステップＳ１４を実行する点で相違する。
【００４７】
ステップＳ１１で電圧制御信号Ｖｃの変調率が閾値を超える場合には（ＹＥＳ）、複数の変数を引数とする補正用マップを用いて電圧指令と出力電圧とが線形となるように補正して、相電圧補正指令値Ｖu**，Ｖv**，Ｖw**を出力し〔ステップＳ１４〕、電圧指令補正処理をリターンする。引数となる変数として位相差を用いる場合には、電圧位相と三角波位相との間の位相差を一定角度変化させたときの補正値の中心値を用いたり、電圧位相と三角波位相との間の位相差を一定角度変化させたときの補正値の平均値を用いる。補正用マップは、実施の形態１（図４〜図７）に示す通りである。
【００４８】
上述した実施の形態２によれば、以下に示す各効果を得ることができる。なお、請求項１，６については実施の形態１と同様の作用効果が得られる。
【００４９】
請求項３に対応し、電圧振幅補正部６５ｂ（線形補正部）は、位相を引数とする場合には、電圧位相と三角波位相との間の位相差を一定角度変化させたときの補正値の中心値を用いる構成とした（図９のステップＳ１４を参照）。この構成によれば、補正値の中心値は簡単な演算で求められ、補正用マップは位相差ごとにデータを記録する必要がなくなるのでデータ量を抑制できる。よって、演算速度を向上させることができ、補正用マップの記録に必要な容量を低減することができる。
【００５０】
請求項４に対応し、電圧振幅補正部６５ｂは、位相を引数とする場合には、電圧位相と三角波位相との間の位相差を一定角度変化させたときの補正値の平均値を用いる構成とした（図９のステップＳ１４を参照）。この構成によれば、補正値の平均値は簡単な演算で求められ、補正用マップは位相差ごとにデータを記録する必要がなくなるのでデータ量を抑制できる。よって、演算速度を向上させることができ、補正用マップの記録に必要な容量を低減することができる。
【００５１】
〔実施の形態３〕
実施の形態３は、同期数と入力電圧とに基づいて、電圧指令と出力電圧とが線形となるように電圧指令値を補正する例であって、図１０を参照しながら説明する。図１０にはインバータ制御装置の第３構成例を模式図で示す。なお、電力変換システムの構成等は実施の形態１と同様であるので、説明を簡単にするために実施の形態３では実施の形態１と異なる点について説明する。よって実施の形態１で用いた要素と関連する要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００５２】
図１０に示す第３構成例は、図２に示す第１構成例に代わる。第３構成例は、次の２点で第１構成例と相違する。第１点は、電圧振幅補正部６５ａに代えて電圧振幅補正部６５ｃを用いる。第２点は、電圧変換制御部６６ａに代えて電圧変換制御部６６ｂを用いる。電圧振幅補正部６５ｃは「線形補正部」に相当する。この電圧振幅補正部６５ｃは、電圧振幅補正部６５ａとほぼ同等の機能を担い、さらに三角波位相指令θk*を出力する点が相違する。三角波位相指令θk*は「位相差制御信号」に相当する。電圧変換制御部６６ｂは、さらに電圧振幅補正部６５ｃから伝達される三角波位相指令θk*に基づいて、インバータ２０に含まれる各スイッチング素子を個別に駆動する電圧制御信号Ｖｃを出力する点が相違する。
【００５３】
上述のように構成されたインバータ制御装置６０（具体的には電圧振幅補正部６５ｃ）で実行される電圧指令補正処理は、図３に示す電圧指令補正処理または図９に示す電圧指令補正処理が該当する。ただし、図３に示すステップＳ１２および図９に示すステップＳ１４では、さらに三角波位相指令θk*を出力する。補正用マップは、実施の形態１（図４〜図７）に示す通りである。
【００５４】
上述した実施の形態３によれば、以下に示す各効果を得ることができる。なお、請求項１，６については実施の形態１と同様の作用効果が得られる。
【００５５】
請求項５に対応し、電圧振幅補正部６５ｃ（線形補正部）は、変調率および同期数ｋを含めて二以上の変数を引数とする補正用マップを用いるとともに、電圧位相と三角波位相との間の位相差を制御する三角波位相指令θk*（位相差制御信号）を電圧変換制御部６６ｂに出力する構成とした（図１０を参照）。この構成によれば、電圧変換制御部６６ｂは三角波位相指令θk*に基づいて電圧制御信号Ｖｃを出力するので、制御モードを切り替える際に制御が不安定になるのを防止できる。
【００５６】
〔実施の形態４〕
実施の形態４は、実施の形態１〜３で説明した電力変換システムを車両に適用する例であって、図１１を参照しながら説明する。図１１には車両の構成例を模式図で示す。なお、電力変換システムの構成等は実施の形態１〜３と同様である。よって、図示および説明を簡単にするため、実施の形態１〜３で用いた要素と同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００５７】
図１１に示す車両１００は、回転電機４０および内燃機関（トルク発生源）の双方を動力源として走行可能なハイブリッド自動車（スプリット方式）の一例である。この車両１００は、インバータ２０および回転電機４０に加えて、内燃機関１０２，バッテリ１０６，発電機１０８，動力分割機構１１０，ＰＣＵ（パワー・コントロール・ユニット）１１２，車輪１１６などを有する。
【００５８】
車両１００は、内燃機関１０２および回転電機４０の双方を動力源として用い、一方または双方で発生した動力を車輪１１６に伝達して走行するように構成されている。内燃機関１０２は例えばガソリンエンジンやディーゼルエンジン等が該当し、炭化水素系燃料を燃焼させることで動力を発生させる。この内燃機関１０２は、発生させた動力（回転力）を出力軸１０４に伝達する。回転電機４０は、ＰＣＵ１１２から供給される電力を受けて動力を発生させる機能と、あるいは動力分割機構１１０から分割される動力を中継する機能とを有し、一方または双方の動力を回転軸１１４（伝達軸）に伝達する。
【００５９】
バッテリ１０６は蓄電と放電が可能な蓄電放電手段であり、例えば二次電池や燃料電池等が該当する。発電機１０８は、動力分割機構１１０によって分割された動力によって電力を発生させる。通常の発電機を用いてもよく、電動機能と発電機能とを兼ねる電動発電機（図１１では「ＭＧ」と示す。）を用いてもよい。発生した電力は、ＰＣＵ１１２を通じてバッテリ１０６に蓄電したり、回転電機４０を回転駆動させたりする。
【００６０】
ＰＣＵ１１２は、車両１００における電力の授受を司る。具体的には、発電機１０８で発生した電力をバッテリ１０６に蓄電する制御や、回転電機４０を回転駆動する電力を供給する制御などを行う。このＰＣＵ１１２は、例えばインバータ１３１，昇圧コンバータ，バッテリＥＣＵなどで構成される。バッテリＥＣＵは、バッテリ１０６との間における電力の蓄積や放出等の制御を行う。
【００６１】
動力分割機構１１０は、内燃機関１０２で発生する動力を分割（分配）する機能を担う。すなわち車両１００の状況（すなわち走行や停止等の状態）に応じて、発電機１０８および回転電機４０のうちで一方または双方に動力を伝達する。動力分割機構１１０は任意に構成可能であるが、例えばキャリア，サンギヤ，プラネタリギヤなどで構成される。
【００６２】
インバータ制御装置６０には、実施の形態１〜３に示す電圧振幅補正部６５ａ，６５ｂ，６５ｃや電圧変換制御部６６ａ，６６ｂなどが含まれている。電流センサ３０から伝達される相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗや、レゾルバ４１から伝達される信号に基づいてＲＤ変換部８０から伝達される回転角度θなどに基づいて、車両１００に備えられる回転電機４０の回転状態が把握できる。電圧指令と出力電圧１次成分とを線形に維持できるので、車両１００の走行をスムーズに変化させることができる。
【００６３】
上述した実施の形態４によれば、請求項７に対応し、車両１００において、請求項１から６のいずれか一項に記載のインバータ制御装置６０と、回転電機４０と、インバータ２０とを備える構成とした（図１１を参照）。この構成によれば、回転電機４０の回転制御を行うために電圧変換制御部６６が出力する電圧制御信号Ｖｃの変調率が閾値以下の正弦波領域と、変調率が閾値を超える過変調領域とが切り替わっても、電圧指令と出力電圧１次成分とを線形に維持できる車両１００を提供できる。なお、請求項１〜６については実施の形態１〜３と同様であるので、各実施の形態に対応する作用効果を得ることができる。
【００６４】
〔他の実施の形態〕
以上では本発明を実施するための形態について実施の形態１〜４に従って説明したが、本発明は当該形態に何ら限定されるものではない。言い換えれば、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施することもできる。例えば、次に示す各形態を実現してもよい。
【００６５】
上述した実施の形態１〜４では、回転電機４０には三相の発電電動機を適用した（図１，図２，図８，図１０，図１１を参照）。この形態に代えて（あるいは加えて）、他の回転電機を適用してもよい。他の回転電機には、例えば三相以外の相数（二相や四相以上）からなる発電電動機、相数を問わず電動機や発電機などが該当する。電圧制御信号Ｖｃの変調率が閾値以下の正弦波領域と、変調率が閾値を超える過変調領域とが切り替わっても、電圧指令と出力電圧１次成分とを線形に維持できるので、実施の形態１〜４と同様の作用効果を得ることができる。
【００６６】
上述した実施の形態１〜４では、ＰＩ制御部６３は比例要素と積分要素を含むＰＩ制御を行う構成とした（図２，図５，図７を参照）。この形態に代えて、さらに微分要素を含めてＰＩＤ制御を行う構成としてもよい。ＰＩＤ制御について、図２，図５，図７では括弧内に示す。回転電機４０の性能や用途等によっては回転数Ｎが急激に変化する場合があり、このような回転電機４０についても制御応答性が向上する。
【００６７】
上述した実施の形態４では、車両１００として回転電機４０および内燃機関１０２の双方を動力源として走行可能なハイブリッド自動車（スプリット方式）を適用した（図９を参照）。この形態に代えて、回転電機４０を備える他の車両に適用することもできる。他の車両は、例えば他の方式（シリーズ方式またはパラレル方式）のハイブリッド自動車や、回転電機４０の動力のみを利用する車両（いわゆる電気自動車や燃料電池自動車）などが該当する。他の車両であっても形態が相違するに過ぎないので、実施の形態４と同様の作用効果が得られる。
【符号の説明】
【００６８】
１０  コンバータ
２０  インバータ
３０  電流センサ
４０  回転電機
４１  レゾルバ（回転センサ）
６０  インバータ制御装置
６１  電流指令部
６３  ＰＩ制御部（ＰＩＤ制御部）
６４  三相変換部
６５ａ，６５ｂ，６５ｃ  電圧振幅補正部（線形補正部）
６６ａ，６６ｂ  電圧変換制御部
６７  二相変換部
６８  同期数演算部
７０  ＥＣＵ（外部装置）
８０  ＲＤ変換部
１００  車両
ｋ  同期数
Ｖｃ  電圧制御信号
Ｖinv  入力電圧
θ  回転角度
θk*  三角波位相指令（位相差制御信号）
【図１】
0005557038.tif 000002
【図２】
0005557038.tif 000003
【図３】
0005557038.tif 000004
【図４】
0005557038.tif 000005
【図５】
0005557038.tif 000006
【図６】
0005557038.tif 000007
【図７】
0005557038.tif 000008
【図８】
0005557038.tif 000009
【図９】
0005557038.tif 000010
【図１０】
0005557038.tif 000011
【図１１】
0005557038.tif 000012
【図１２】
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