(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
目標トルクに応じて電圧位相指令値を操作する電圧位相制御を行なう電動機の制御装置において、
前記電圧位相指令値と電圧ベクトルノルム指令値に基づいてｄ軸電圧指令値とｑ軸電圧指令値を算出するｄｑ軸電圧生成部と、
前記電動機の印加電圧から出力電流までの伝達特性に基づいて決定された第１から第４のフィルタを含んで構成され、前記ｄ軸電圧指令値及び前記ｑ軸電圧指令値に対するｄ軸電流及びｑ軸電流の共振特性を除去し、最終ｄ軸電圧指令値及び最終ｑ軸電圧指令値を生成する安定化フィルタと
前記最終ｄ軸電圧指令値及び前記最終ｑ軸電圧指令値に基づいて前記電動機に交流電圧を印加する電圧印加部と、
を備え、
前記ｄｑ軸電圧生成部は、前記電圧位相指令値に基づいて変調率上昇の最大値を予測し、当該予測値が予め設定した変調率上限値以下となるように逆算することによって電圧ベクトルノルムを生成し、
前記安定化フィルタは、前記ｄ軸電圧指令値と前記ｑ軸電圧指令値にそれぞれ第１フィルタと第２フィルタによるフィルタ処理を施した結果に基づいて前記最終ｄ軸電圧指令値を生成し、かつ、前記ｄ軸電圧指令値と前記ｑ軸電圧指令値にそれぞれ第３フィルタと第４フィルタによるフィルタ処理を施した結果に基づいて前記最終ｑ軸電圧指令値を生成する電動機の制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電動機の制御装置において、
最終的な電圧ベクトルノルムと最終的な電圧位相指令値が、前記安定化フィルタのフィルタ処理によって、前記電圧位相指令値の変化に応じてそれぞれ電圧ベクトルノルムと電圧位相指令値に対してオフセットし、時間の経過とともにオフセット量がゼロに収束する電動機の制御装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電動機の制御装置において、
前記電動機の出力トルクを推定または検出するトルク検知部をさらに備え、
前記出力トルクと前記目標トルクとの偏差に基づいて電圧位相差指令値を操作するフィードバックループを構成する電動機の制御装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の電動機の制御装置において、
前記第１フィルタと前記第４フィルタがローパスフィルタとハイパスフィルタの合成により構成され、前記第２フィルタと前記第３フィルタがハイパスフィルタで構成される電動機の制御装置。
【請求項５】
請求項１から３のいずれかに記載の電動機の制御装置において、
前記第１フィルタと前記第４フィルタがローパスフィルタで構成され、前記第２フィルタと前記第３フィルタがハイパスフィルタで構成される電動機の制御装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載の電動機の制御装置において、
前記ｄｑ軸電圧生成部が、前記電圧位相指令値に加えてさらに前記電動機の回転速度にも基づいて前記変調率の最大値を予測する電動機の制御装置。
【請求項７】
目標トルクに応じて電圧位相指令値を操作する電圧位相制御を行なう電動機の制御方法において、
前記電圧位相指令値に基づいて変調率上昇の最大値を予測し、当該予測値が予め設定した変調率上限値以下となるように逆算することによって電圧ベクトルノルムを生成するステップと、
前記電圧位相指令値と電圧ベクトルノルム指令値に基づいてｄ軸電圧指令値とｑ軸電圧指令値を算出するステップと、
前記電動機の印加電圧から出力電流までの伝達特性に基づいて前記ｄ軸電圧指令値及び前記ｑ軸電圧指令値に対するｄ軸電流及びｑ軸電流の共振特性を除去し得るように決定された第１から第４のフィルタを用いて、前記ｄ軸電圧指令値と前記ｑ軸電圧指令値にそれぞれ第１フィルタと第２フィルタによるフィルタ処理を施した結果に基づいて最終ｄ軸電圧指令値を生成するステップと、
前記第１から第４のフィルタを用いて、前記ｄ軸電圧指令値と前記ｑ軸電圧指令値にそれぞれ第３フィルタと第４フィルタによるフィルタ処理を施した結果に基づいて最終ｑ軸電圧指令値を生成するステップと、
前記最終ｄ軸電圧指令値及び前記最終ｑ軸電圧指令値に基づいて前記電動機に交流電圧を印加するステップと、
を備える電動機の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリから供給される直流電圧をインバータで交流電圧に変換して交流電動機に印加するシステムの制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
交流電動機のトルク制御として、ベクトル制御に基づくＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御により電流を制御するＰＷＭ制御や、矩形波電圧を印加することによって交流電動機を回転駆動する矩形波制御が知られている。また、いわゆる弱め磁束領域における出力向上を図るための制御として、矩形波電圧制御においてトルク指令値と実トルクとの偏差に応じて電圧位相を操作することにより交流電動機のトルクを制御する電圧位相制御が知られている。
【０００３】
ところで、上記の矩形波電圧制御によれば、弱め磁束領域での出力向上は図れるものの、制御応答性が悪化してしまう。このため、電動機の回転数が急激に変化したときに、印加電圧の制御応答が遅れ、出力電流が乱れるおそれがある。
【０００４】
そこで、特許文献１では、矩形波電圧制御においてトルク指令値と実トルクとの偏差に応じて電圧位相を操作し、電動機の回転数が急激に変化したときには、電動機の回転数の変化率に応じて電圧振幅を補正することで、制御応答性の悪化を防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３２００３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の制御方法では、電動機の入力電圧に対する出力電流の共振特性によって振動が発生し、制御安定性を失うおそれがある。電圧位相の操作をなますことで振動を抑制することはできるが、制御応答性が悪化してしまう。
【０００７】
そこで、本発明では制御応答性を悪化させることなく、電圧入力から電流出力までの制御系の安定性向上を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の電動機の制御装置は、目標トルクに応じて電圧位相指令値を操作する電圧位相制御を行なう。そして、電圧位相指令値と電圧ベクトルノルム指令値に基づいてｄ軸電圧指令値とｑ軸電圧指令値を算出するｄｑ軸電圧生成部を備える。ｄｑ軸電圧生成部は、電圧位相指令値に基づいて変調率上昇の最大値を予測し、当該予測値が予め設定した変調率上限値以下となるように逆算することによって電圧ベクトルノルムを生成する。さらに、電動機の印加電圧から出力電流までの伝達特性に基づいて決定された第１から第４のフィルタを含んで構成され、ｄ軸電圧指令値及びｑ軸電圧指令値に対するｄ軸電流及びｑ軸電流の共振特性を除去する安定化フィルタを備える。この安定化フィルタは、ｄ軸電圧指令値とｑ軸電圧指令値にそれぞれ第１フィルタと第２フィルタによるフィルタ処理を施した結果から最終ｄ軸電圧指令値を生成し、ｄ軸電圧指令値とｑ軸電圧指令値にそれぞれ第３フィルタと第４フィルタによるフィルタ処理を施した結果から最終ｑ軸電圧指令値を生成する。このようにして生成した最終ｄ軸電圧指令値及び最終ｑ軸電圧指令値に基づいて、電動機に交流電圧を印加する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ｄｑ軸電圧指令値に対するｄｑ軸電流の共振特性を除去する安定化フィルタを構成することによって、電動機の電圧入力から電流出力までの共振を除去することができる。その結果、制御応答性を悪化させることなく、応答に振動のない制御系を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は本発明の第１実施形態による電圧位相制御の制御ブロック図である。
【図２】図２は第１実施形態の安定化フィルタ３の構成を示す図である。
【図３】図３（Ａ）は安定化フィルタを構成した場合のナイキスト線図、図３（Ｂ）は安定化フィルタを構成しない場合のナイキスト線図である。
【図４】図４は第１実施形態のｄｑ軸電圧生成部２の構成を示す図である。
【図５】図５は第１実施形態の電圧位相制御を行なう場合のタイムチャートである。
【図６】図６は変調率の算出結果を示す図である。
【図７】図７は電気角速度と最大変調率の関係を示す図である。
【図８】図８は第２実施形態の安定化フィルタの構成を示す図である。
【図９】図３（Ａ）は第１実施形態の安定化フィルタを構成した場合のナイキスト線図、図３（Ｂ）は第２実施形態の安定化フィルタを構成した場合のナイキスト線図である。
【図１０】図１０は第３実施形態の安定化フィルタの構成を示す図である。
【図１１】図１１は第３実施形態のｄｑ軸電圧生成部の構成を示す図である。
【図１２】図１２は第４実施形態のｄｑ軸電圧生成部の構成を示す図である。
【図１３】図１３は各実施形態に共通する制御ルーチンのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１２】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態による電動機制御の制御ブロック図である。この制御は、後述するフローチャートに従って実行される。
【００１３】
トルク制御器１は、運転状態に応じて図示しないコントローラで設定したトルク指令値Ｔ＊と、後述するトルク演算器１３の出力である電動機９の推定トルクＴｃａｌの差分が入力されて、式（１）によりＰＩ増幅した値を電圧位相指令値α＊として出力する。
【００１４】
【数１】
0005982901.tif 000002
【００１５】
なお、Ｋｐは比例ゲイン、Ｋｉは積分ゲインである。
【００１６】
ｄｑ軸電圧生成部２は、電圧位相指令値α＊と、直流電圧センサ１４で検出したバッテリ電圧検出値Ｖｄｃと、位置検出器１０で検出した回転子の電気角θに基づいて回転数演算器１１で算出した電動機９の電気角速度ωｒｅが入力される。そして、適切な電圧ベクトルノルム指令値Ｖａ＊を算出すると共に、ｄｑ軸電圧指令値ｖｄ＊、ｖｑ＊を生成し、出力する。ｄｑ軸電圧生成部２の詳細な内容については後述する。
【００１７】
安定化フィルタ３は、ｄｑ軸電圧指令値ｖｄ＊、ｖｑ＊に対するｄｑ軸電流ｉｄ、ｉｑの共振特性を相殺してフィードバックループを安定化するものであり、最終ｄｑ軸電圧指令値ｖｄ＊＊、ｖｑ＊＊を出力する。安定化フィルタ３の詳細については後述する。
【００１８】
ｄｑ軸／ＵＶＷ相変換器４は、位置検出器１０で検出した回転子の電気角θに基づき、最終ｄｑ軸電圧指令値ｖｄ＊＊、ｖｑ＊＊を式（２）により三相電圧指令値ｖｕ＊、ｖｖ＊、ｖｗ＊に変換して出力する。
【００１９】
【数２】
0005982901.tif 000003
【００２０】
ＰＷＭ変換器５は、デッドタイム補償や電圧利用率向上処理を行なうとともに、三相電圧指令値ｖｕ＊、ｖｖ＊、ｖｗ＊に対応したインバータ６のパワー素子駆動信号Ｄｕｕ＊、Ｄｕｌ＊、Ｄｖｕ＊、Ｄｖｌ＊、Ｄｗｕ＊、Ｄｗｌ＊を生成する。なお、デッドタイム補償及び電圧利用率向上処理はいずれも公知なので、説明を省略する。
【００２１】
インバータ６にはバッテリ７が接続されており、バッテリ電圧Ｖｄｃは直流電圧センサ１４により検出される。インバータ６は上述したパワー素子駆動信号Ｄｕｕ＊、Ｄｕｌ＊、Ｄｖｕ＊、Ｄｖｌ＊、Ｄｗｕ＊、Ｄｗｌ＊によりバッテリ電圧Ｖｄｃを擬似正弦波電圧ｖｕ、ｖｖ、ｖｗに変換して出力する。上記のｄｑ軸／ＵＶＷ相変換器４、ＰＷＭ変換器５、及びインバータ６で電圧印加部を構成する。
【００２２】
電動機９には、擬似正弦波電圧ｖｕ、ｖｖ、ｖｗが印加され、これにより電動機９の各相に流れる電流のうち、Ｕ相電流ｉｕ、Ｖ相電流ｉｖ、が電流センサ８により検出される。電流センサ８で検出しないＷ相電流ｉｗは、式（３）により求める。
【００２３】
【数３】
0005982901.tif 000004
【００２４】
ＵＶＷ相／ｄｑ軸変換器１２は、位置検出器１０で検出した回転子の電気角θと、電流センサ８で検出したＵ相電流ｉｕ、Ｖ相電流ｉｖ、及び式（３）でＷ相電流ｉｗを用いて、式（４）によりｄｑ軸電流検出値ｉｄ、ｉｑに変換する。
【００２５】
【数４】
0005982901.tif 000005
【００２６】
回転数演算器１１は、電気角θの時間当たりの変化量から、電動機の電気角速度であるωｒｅを算出し出力する。
【００２７】
トルク演算器１３は、ｄｑ軸電流検出値ｉｄ、ｉｑを用いて式（５）によりトルク演算値Ｔｃａｌを算出して出力する。
【００２８】
【数５】
0005982901.tif 000006
【００２９】
ｐは極対数、Φａは回転子の磁石磁束、Ｌｄ、Ｌｑはｄｑ軸のインダクタンス値である。なお、歪みセンサ等を用いてトルクを検出するようにしてもよい。
【００３０】
次に、安定化フィルタ３の詳細について説明する。
【００３１】
図２は安定化フィルタ３の構成を示す図である。τｍはｄｑ軸電圧指令値ｖｄ＊、ｖｑ＊に対するｄｑ軸電流ｉｄ、ｉｑの所望の応答時定数である。安定化フィルタ３は、この時定数をもつローパスフィルタＬＰＦ１、ＬＰＦ２と、ハイパスフィルタＨＰＦ１、ＨＰＦ２と、ｋ１１、ｋ１２、ｋ２１、ｋ２２からなるゲインとで構成される。
【００３２】
各ゲインは式（６）−（９）により決定する。
【００３３】
【数６】
0005982901.tif 000007
【００３４】
【数７】
0005982901.tif 000008
【００３５】
【数８】
0005982901.tif 000009
【００３６】
【数９】
0005982901.tif 000010
【００３７】
ただし、Ｒは巻線抵抗であり、Ｌｄ及びＬｑはｄｑ軸の静的インダクタンス値であり、Ｌｄ’及びＬｑ’は同じく動的インダクタンス値である。各ゲインは電気角速度ωｒｅが含まれるので、電気角速度に応じてスケジューリングしている。
【００３８】
上記のような構成にすることで、ｄｑ軸電圧指令値ｖｄ＊、ｖｑ＊からｄｑ軸電流ｉｄ、ｉｑへの伝達関数として式（１０）が得られる。
【００３９】
【数１０】
0005982901.tif 000011
【００４０】
式（１０）は、定常ゲインは電動機本来のｄｑ軸電圧とｄｑ軸電流の関係を維持したまま、過渡的なダイナミクスが時定数τｍとする一次遅れとなることを表わしている。
【００４１】
図３は、上述した安定化フィルタ３を構成した場合と、構成しない場合の安定性について、トルク指令値Ｔ＊からトルク演算値Ｔｃａｌまでの開ループ伝達関数を線形近似してナイキスト線図で比較した例を示している。図３（Ａ）が安定化フィルタ３を構成した場合、図３（Ｂ）が安定化フィルタ３を構成しない場合である。
【００４２】
安定化フィルタ３を構成した場合と構成しない場合のいずれも、位相余裕は充分である。しかし、安定化フィルタ３を構成しない場合は、ゲイン余裕が２．３５［ｄＢ］であり、一般的に必要とされる１２［ｄＢ］に対して大きく不足している。このため、ＰＩゲインを下げる等してゲイン余裕を確保する必要があり、フィードバックループの応答速度はさらに下げざるを得ない。一方、安定化フィルタ３を構成した場合は、ゲイン余裕は３６．４［ｄＢ］となっており、さらにＰＩゲインを上げてフィードバックループの応答速度向上を図ることが可能である。
【００４３】
次に、ｄｑ軸電圧生成部２の詳細について説明する。
【００４４】
図４はｄｑ軸電圧生成部２の構成を示す図である。図５は上述した構成で電圧位相制御を行なう場合の各値の変動を示すタイムチャートである。
【００４５】
一般的に、電圧位相制御では電動機の端子電圧がバッテリ電圧による上限に達するような高回転領域において用いられ、図５の左端に示すように、電圧ベクトルノルム指令値Ｖａ＊をバッテリ電圧により定める上限に固定し、電圧位相指令値α＊のみを操作してトルクを制御する。電圧位相指令値α＊を図５に示すようにステップ的に増大させると、ｄｑ軸電圧生成部２で生成されるｄｑ軸電圧指令値ｖｄ＊、ｖｑ＊は、図５の左端から２番目に示すようにステップ的に低下する。そして、安定化フィルタ３を構成すると、ｄｑ軸電圧指令値ｖｄ＊、ｖｑ＊から算出される最終ｄｑ軸電圧指令値ｖｄ＊＊、ｖｑ＊＊、及び式（１１）で表される最終的に電動機９に印加される電圧ベクトルノルムＶａ＊＊は図５に示すような過渡的な変動を示す。すなわち、最終的な電圧ベクトルノルムＶａ＊＊と最終的な電圧位相指令値α＊＊は、電圧位相指令値α＊の変化に応じてそれぞれ電圧ベクトルノルムＶａ＊と電圧位相指令値α＊に対してオフセットするが、時間の経過とともにオフセット量がゼロに収束する。
【００４６】
【数１１】
0005982901.tif 000012
【００４７】
そこで、図４の最大変調率予測部４１は、後述する方法により電圧ベクトルノルムが最大でどの程度上昇するかを予測し、電圧ベクトルノルム生成部４２では、後述する方法により過渡的に最大変調率を超えない電圧ベクトルノルム指令値Ｖａ＊を決定している。
【００４８】
まず、最大変調率予測部４１について説明する。
【００４９】
現在の電圧位相指令値α＊をα＊０とすると、次にα＊１にステップした場合に変化が最大となったときの変調率Ｍｓｔｅｐは式（１２）−（１５）で求めることができる。なお、定常的な変調率を１とする。
【００５０】
【数１２】
0005982901.tif 000013
【００５１】
【数１３】
0005982901.tif 000014
【００５２】
【数１４】
0005982901.tif 000015
【００５３】
【数１５】
0005982901.tif 000016
【００５４】
図６は、現在の電圧指令値α＊０と次の電圧指令値α＊１の種々の組み合わせ毎に変調率Ｍｓｔｅｐを算出した結果を示している。
【００５５】
電圧指令値α＊０は現在の情報として得られるが、次の電圧指令値α＊１は実際にはドライバーのアクセル操作により決定される未来値なので、予測することが難しい。そこで、電圧指令値α＊の取り得る範囲内で最大の変調率ＭｓｔｅｐをＭｍａｘとして選択し、これを最大変調率予測部４１の出力とする。なお、実際に図６のような演算をリアルタイムで実行すると演算負荷が過大になるおそれがあるので、予めオフラインで求めた最大変調率Ｍｍａｘをテーブル化しておき、現在の電圧位相指令値α＊で参照するようにしてもよい。
【００５６】
また、式（１３）、（１４）に安定化フィルタ３の係数（電気角速度ωｒｅを含む）が含まれていることからもわかるように、最大変調率Ｍｍａｘは図７に示すように電気角速度ωｒｅによって変化する。したがって、最大変調率Ｍｍａｘのテーブルは、電圧位相指令値α＊と電気角速度ωｒｅから参照する２次元テーブルとすることが、より望ましい。
【００５７】
次に電圧ベクトルノルム生成部４２について説明する。
【００５８】
電圧ベクトルノルム生成部４２では、最大変調率Ｍｍａｘ及びバッテリ電圧Ｖｄｃと、予め設定した最大変調率指令値Ｍｍａｘ＊とから、安定化フィルタ３の効果を維持しつつ電圧利用率が最大となる電圧ベクトルノルム指令値ｖａ＊を、式（１６）により算出する。
【００５９】
【数１６】
0005982901.tif 000017
【００６０】
最大変調率指令値Ｍｍａｘ＊は、線形性限界を超えないようにする場合、つまり電動機９の端子間電圧が正弦波を維持できる範囲としたい場合は１とする。一方、物理的な限界を超えないようにする場合、つまり、端子間電圧は飽和して歪むものの基本波が最大となる矩形波電圧相当としたい場合は１．１とする。
【００６１】
上記のように求めた電圧ベクトルノルム指令値Ｖａ＊及び電圧位相指令値α＊と、式（１７）により、ｄｑ軸電圧指令値ｖｄ＊、ｖｑ＊を算出する。
【００６２】
【数１７】
0005982901.tif 000018
【００６３】
以上説明した第1実施形態の作用効果を説明する。
【００６４】
公知のトルクフィードバック電圧位相制御を行なう制御装置に対して、ｄｑ軸電圧指令値にモデルマッチングされた安定化フィルタ３を構成し、最終ｄｑ軸電圧指令値を生成するので、電圧入力から電流出力までの共振が除去され、応答に振動の無い制御系を構成できる。
【００６５】
トルク演算部１３をさらに備え、出力トルクと目標トルクとの偏差に基づいて電圧位相差指令値α＊を操作するフィードバックループを構成するので、より安定余裕度の高いフィードバック系を構成することができ、速応性を高めることができる。
【００６６】
ｄｑ軸電圧生成部２は、過渡的な変調率の最大値が予め設定した変調率上限値以下となる電圧ベクトルノルムを設定する。これにより、安定化フィルタ３の動作に必要な範囲で電圧利用率が最大となる変調率で駆動できるようになり、フィードバックループの応答性向上、安定性向上、及び高効率化を図ることができる。
【００６７】
ｄｑ軸電圧生成部２は、電圧位相指令値α＊に基づいて変調率上昇の最大値Ｍｍａｘを予測し、当該予測値が変調率上限値Ｍｍａｘ＊以下となるように逆算することによって電圧ベクトルノルムを設定する。これにより、現在の電圧位相毎に異なる変調率の最大値に対応して、適切な電圧ベクトルノルムを生成することができる。
【００６８】
ｄｑ軸電圧生成部２は、変調率の最大値の予測に、電圧位相指令値α＊に加えて電動機９の回転速度も用いる。変調率の上昇過渡期における最大値は電動機９の回転速度によっても異なるので、これによって、より適切な電圧ベクトルノルムを生成することができる。
【００６９】
（第２実施形態）
本実施形態は、第１実施形態と安定化フィルタ３の構成が異なる。ここでは、第１実施形態との相違点について説明する。
【００７０】
図８は、本実施形態の安定化フィルタ３の構成を示す図である。本実施形態では、図２の安定化フィルタ３の各係数（ｋ１１、ｋ１２、ｋ２１、ｋ２２）を以下のように簡略化している。
【００７１】
第１に、電気角速度ωｒｅが分子に無い係数は、有る係数に比べて十分に小さいので、無視する。
【００７２】
【数１８】
0005982901.tif 000019
【００７３】
【数１９】
0005982901.tif 000020
【００７４】
第２に、各係数の分母の第１項（Ｒ２）は、第２項や分子に比べて充分に小さいので無視する。
【００７５】
【数２０】
0005982901.tif 000021
【００７６】
【数２１】
0005982901.tif 000022
【００７７】
図９は、上記のように簡略化したものについてのナイキスト線図による解析結果を示す図であり、図９（Ａ）は安定化フィルタ３を簡略化しない場合、図９（Ｂ）は簡略化した場合について示している。
【００７８】
解析結果によれば、簡略化した場合は、簡略化しない場合に比べて殆ど特性は変わらず、効果を維持したまま演算負荷を低減できることがわかる。また、定数設計や適合に要する工数も低減できることがわかる。
【００７９】
なお、本実施形態では、第１実施形態における式（１３）、（１４）も、式（１８）−（２１）の簡略化に対応して式（２２）、（２３）のように置き換える。
【００８０】
【数２２】
0005982901.tif 000023
【００８１】
【数２３】
0005982901.tif 000024
【００８２】
以上説明した第２実施形態によれば、第1実施形態と同様の効果に加え、さらに、安定化フィルタ３の構成を簡略化することができ、演算負荷の低減や定数適合の簡略化を実現することができる。
【００８３】
（第３実施形態）
本実施形態は、第２実施形態と安定化フィルタ３及びｄｑ軸電圧生成部２の構成が異なる。ここでは、第２実施形態との相違点について説明する。
【００８４】
図１０は、本実施形態の安定化フィルタ３の構成を示す図である。
【００８５】
ゲインを構成するインダクタンス値Ｌｄ、Ｌｑ、Ｌｄ’、Ｌｑ’が電流に依存する特性を有することを考慮して、電気角速度ωｒｅ、ｄ軸電流ｉｄ、及びｑ軸電流ｉｑを指標としたゲインマップを予め作成し記憶しておき、マップ参照によってゲインをスケジューリングするようにしている。
【００８６】
なお、ゲインマップの指標を、ｄ軸電流ｉｄ、ｑ軸電流ｉｑに代えてトルク指令値Ｔ＊、バッテリ電圧値Ｖｄｃとすることもできる。
【００８７】
上記のような構成にすることで、電動機９の駆動条件が変化しても適切なゲインが設定されるようになり、一定の安定性及び一定の応答性が得られる。
【００８８】
図１１は、本実施形態のｄｑ軸電圧生成部２の構成を示す図である。
【００８９】
安定化フィルタ３の係数ｋ１２’、ｋ２１’がマップ参照でスケジューリングするようにしたのに対して、図１１に示すように、最大変調率予測に用いる安定化フィルタ３のゲインｋ１２’、ｋ２１’も同様にマップ参照でスケジューリングされた値を用いる。
【００９０】
このような構成にすることで、安定化フィルタ３のゲインが変化しても、それに対応した変調率の最大値を精度よく予測することができるようになり、電動機９に印加される電圧の飽和を防止することができる。
【００９１】
（第４実施形態）
本実施形態は、第３実施形態とｄｑ軸電圧生成部２の構成が異なる。ここでは第３実施形態との相違点について説明する。
【００９２】
図１２は本実施形態のｄｑ軸電圧生成部２の構成を示す図である。
【００９３】
電圧ベクトルノルムマップは、トルク指令値Ｔ＊、バッテリ電圧Ｖｄｃ、及び電気角速度ωｒｅを指標とするマップであり、オフラインで計算した電圧ベクトルノルム指令値を用いて作成したものである。
【００９４】
これは、トルクとバッテリ電圧により決まる電流に依存する定数（Ｌｄ、Ｌｑ、Ｌｄ’、Ｌｑ’）と電気角速度ωｒｅが、安定化フィルタ３のゲインに含まれることに対応している。また、トルクと電圧位相には相関性があるので、トルク指令値を指標とすることで、近似的に電圧位相指令値α＊に対応した電圧ベクトルノルムを参照することができる。
【００９５】
ただし、トルクと電圧位相の関係は電動機９の温度変化等により変動する。そこで、電圧ベクトルノルムマップに格納する値は、そのような変動要因を考慮しても電動機９への印加電圧が飽和しないように、余裕をもたせて設計することが望ましい。
【００９６】
図１３は、上述した第１実施形態から第４実施形態に共通する制御ルーチンのフローチャートである。フローチャートの内容は以下の通りである。
【００９７】
ステップＳ１で、トルク指令値Ｔ＊、電流値ｉｄ、ｉｑ、回転子の電気角θ、電気角速度ωｒｅ、バッテリ電圧Ｖｄｃを取得する。
【００９８】
ステップＳ２で、トルク演算器１３にて、電流値ｉｄ、ｉｑを用いて推定トルクＴｃａｌを算出する。
【００９９】
ステップＳ３で、トルク制御器１にてトルク指令値Ｔ＊と推定トルクＴｃａｌの偏差をＰＩ増幅して電圧位相指令値α＊を算出する。
【０１００】
ステップＳ４で、ｄｑ軸電圧生成部２にて、安定化フィルタ３による変調率上昇を考慮した電圧ベクトルノルム指令値Ｖａ＊を算出し、ステップＳ５で、電圧位相指令値α＊及び電圧ベクトルノルム指令値Ｖａ＊をｄｑ軸成分ｖｄ＊、ｖｑ＊に変換する。
【０１０１】
ステップＳ６で、安定化フィルタ３によりｄｑ軸成分ｖｄ＊、ｖｑ＊を安定化処理して最終ｄｑ軸電圧指令値ｖｄ＊＊、ｖｑ＊＊を算出する。
【０１０２】
ステップＳ７で、最終ｄｑ軸電圧指令値ｖｄ＊＊、ｖｑ＊＊を三相交流電圧指令に変換し、ステップＳ８でＰＷＭ変換器５及びインバータ６を介して三相交流電圧を電動機９に印加する。
【０１０３】
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲に記載の技術的思想の範囲内で様々な変更を成し得ることは言うまでもない。
【符号の説明】
【０１０４】
１    トルク制御器
２    ｄｑ軸電圧生成部
３    安定化フィルタ
４    ｄｑ軸／ＵＷＭ相変換器
５    ＰＷＭ変換器
６    インバータ
７    バッテリ
８    電流センサ
９    電動機
１０  位置検出器
１１  回転数演算器
１２  ＵＷＭ相／ｄｑ軸変換器
１３  トルク演算器（トルク検知部）
【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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【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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