(57)【要約】【課題】変調率等の電圧指標に基づいて強め界磁制御及び矩形波制御を実行する構成において、適切に強め界磁制御を終了させることができる電動機駆動装置の制御装置を実現する。【解決手段】電圧波形制御部１０は、直流電圧Ｖｄｃに対する電圧指令値Ｖｄ、Ｖｑの大きさを表す電圧指標Ｍが所定の矩形波しきい値未満である場合にはＰＷＭ制御を実行し、電圧指標Ｍが矩形波しきい値以上である場合には矩形波制御を実行し、界磁調整部８は、電圧指標Ｍが矩形波しきい値より小さい所定の強め界磁しきい値以上となったことを条件として強め界磁制御を実行し、モード制御部５は、界磁調整指令値ΔＩｄが、界磁磁束を強める方向に目標トルクＴＭ及び電圧速度比ＲＶωに基づいて定まる調整指令しきい値ΔＩｄＴ以上となったことを条件として、界磁調整部８による強め界磁制御を終了させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電圧を交流電圧に変換して交流電動機に供給する直流交流変換部を備えた電動機駆動装置の制御を行う制御装置であって、
前記交流電動機の目標トルクに基づいて、前記直流交流変換部から前記交流電動機に供給する電流の指令値である基本電流指令値を決定する電流指令決定部と、
前記基本電流指令値の調整値である界磁調整指令値を決定する界磁調整部と、
前記界磁調整指令値により前記基本電流指令値を調整した後の調整後電流指令値、及び前記交流電動機の回転速度に基づいて、前記直流交流変換部から前記交流電動機に供給する電圧の指令値である電圧指令値を決定する電圧指令決定部と、
前記電圧指令値に基づいて前記直流交流変換部を制御し、パルス幅変調制御及び矩形波制御を少なくとも含む電圧波形制御を実行する電圧波形制御部と、
前記界磁調整部及び前記電圧波形制御部を制御するモード制御部と、を備え、
前記電圧波形制御部は、前記直流電圧に対する前記電圧指令値の大きさを表す電圧指標が所定の矩形波しきい値未満である場合には前記パルス幅変調制御を実行し、前記電圧指標が前記矩形波しきい値以上である場合には前記矩形波制御を実行し、
前記界磁調整部は、前記基本電流指令値に対して前記交流電動機の界磁磁束を強める調整を行うように前記界磁調整指令値を決定する強め界磁制御、及び前記基本電流指令値に対する調整を行わないように前記界磁調整指令値を決定する通常界磁制御を少なくとも含む界磁制御を実行するように構成され、前記電圧指標が前記矩形波しきい値より小さい所定の強め界磁しきい値以上となったことを条件として前記強め界磁制御を実行し、
前記モード制御部は、前記直流電圧と前記交流電動機の回転速度との比を電圧速度比として、前記界磁調整指令値が、前記界磁磁束を強める方向に、前記目標トルク及び前記電圧速度比に基づいて定まる調整指令しきい値以上となったことを条件として、前記界磁調整部による前記強め界磁制御を終了させる電動機駆動装置の制御装置。
【請求項２】
前記モード制御部は、前記強め界磁制御と共に前記矩形波制御を実行する強め界磁・矩形波制御モード中に、前記強め界磁制御を終了する際には、前記界磁磁束の調整量を減少させる方向に前記界磁調整指令値を次第に変化させることで前記電圧指標を次第に低下させ、前記強め界磁制御と共に前記パルス幅変調制御を実行する強め界磁・パルス幅変調制御モードを経て、前記通常界磁制御と共に前記パルス幅変調制御を実行する通常界磁・パルス幅変調制御モードに移行させる請求項１に記載の電動機駆動装置の制御装置。
【請求項３】
前記通常界磁制御と共に前記パルス幅変調制御を実行する通常界磁・パルス幅変調制御モードを実行した場合の前記交流電動機及び前記電動機駆動装置の損失を通常時損失とし、前記強め界磁制御と共に前記矩形波制御を実行する強め界磁・矩形波制御モードを実行した場合の前記交流電動機及び前記電動機駆動装置の損失を強め界磁時損失として、
前記強め界磁時損失が前記通常時損失より少なくなる前記界磁調整指令値の範囲における前記界磁磁束を強める方向の上限を、前記調整指令しきい値とする請求項１又は２に記載の電動機駆動装置の制御装置。
【請求項４】
前記モード制御部は、前記界磁調整指令値が前記調整指令しきい値以上となったこと、及び前記回転速度が所定の回転速度しきい値未満となったこと、の双方の条件を判断し、少なくとも一方の条件が満たされた場合に、前記強め界磁制御を終了させる請求項１から３のいずれか一項に記載の電動機駆動装置の制御装置。
【請求項５】
前記回転速度しきい値は、前記目標トルク及び前記直流電圧に基づいて定まる請求項４に記載の電動機駆動装置の制御装置。
【請求項６】
前記目標トルク及び前記直流電圧の双方の値に応じて、前記通常界磁制御の実行中において前記電圧指標が前記強め界磁しきい値となる回転速度を、前記回転速度しきい値とする請求項５に記載の電動機駆動装置の制御装置。
【請求項７】
前記モード制御部は、前記交流電動機の目標トルクが所定の強め界磁許容トルク範囲から外れている場合には、前記界磁調整部が前記強め界磁制御を実行しないように制御する請求項１から６のいずれか一項に記載の電動機駆動装置の制御装置。
【請求項８】
前記モード制御部は、前記強め界磁制御を終了させる際には、前記界磁調整指令値を現在値からゼロに向って一定の変化速度で変化させるように前記界磁調整部を制御する請求項１から７のいずれか一項に記載の電動機駆動装置の制御装置。
【請求項９】
前記電圧指令決定部は、直流交流変換部から前記交流電動機に供給される電流の実際の値である実電流値に基づいて、前記調整後電流指令値に対するフィードバック制御を行い、前記電圧指令値を決定する請求項１から８のいずれか一項に記載の電動機駆動装置の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流電圧を交流電圧に変換して交流電動機に供給する直流交流変換部を備えた電動機駆動装置の制御を行う制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
直流電源からの直流電圧をインバータにより交流電圧に変換して交流電動機を駆動する電動機駆動装置が一般的に用いられている。このような電動機駆動装置では、交流電動機の各相のコイルに正弦波状の交流電圧を供給して効率的にトルクを発生させるために、ベクトル制御に基づく正弦波ＰＷＭ（パルス幅変調）制御及び最大トルク制御が多く行われている。ところで、電動機は、回転速度が高くなるに従って誘起電圧が高くなり、電動機を駆動するために必要となる交流電圧（以下「必要電圧」という。）も高くなる。そして、この必要電圧が、インバータから出力し得る最大の交流電圧（以下「最大出力電圧」という。）を超えると、コイルに必要な電流を流すことができなくなり、電動機を適切に制御することができない。そこで、この誘起電圧を下げるために、電動機の界磁磁束を弱める弱め界磁制御が行われる。しかし、弱め界磁制御を行うと、最大トルク制御を行うことができなくなるために出力可能な最大トルクが低下するとともに効率も低下する。
【０００３】
このような問題に対して、下記の特許文献１には、電動機の回転速度が上昇して誘起電圧が高くなるに従って、正弦波ＰＷＭ制御から過変調ＰＷＭ制御、更には矩形波制御に移行する電動機駆動装置の制御装置の技術が記載されている。ここで、直流電源電圧（システム電圧）に対する交流電圧波形の基本波成分の実効値の比率である変調率に関して、正弦波ＰＷＭ制御では変調率の上限が０．６１である。これに対して、過変調ＰＷＭ制御では変調率を０．６１〜０．７８の範囲まで高めることができ、矩形波制御では変調率が最大の０．７８となる。従って、この特許文献１に記載された制御装置によれば、過変調ＰＷＭ制御又は矩形波制御によって交流電動機に供給する交流電圧波形の基本波成分の振幅を大きくする（変調率を高める）ことにより、正弦波ＰＷＭ制御のみを行う構成に比べて、直流電圧を有効利用して最大トルク制御を行うことが可能な回転速度領域を拡大している。そして、電動機の必要電圧が最大出力電圧より低い状態では正弦波ＰＷＭ制御又は過変調ＰＷＭ制御と共に最大トルク制御を行い、電動機の必要電圧が最大出力電圧に達すると矩形波制御と共に弱め界磁制御を行う。
【０００４】
ところで、特許文献１に記載された制御装置では、最大トルク制御を行うことが可能な動作領域においてＰＷＭ制御が行われるが、このようなＰＷＭ制御はインバータを構成するスイッチング素子のオンオフ回数が多いため、スイッチング損失が大きくなり易い。電動機の効率を更に向上させるためには、このようなスイッチング損失を抑制することが効果的である。一方、矩形波制御によればスイッチング素子のオンオフ回数をＰＷＭ制御に比べて大幅に少なくすることができるため、スイッチング損失を抑制することが可能である。下記の特許文献２には、ＰＷＭ制御を行うことが可能な動作領域においても、交流電動機の界磁磁束を強める方向に界磁調整指令値を決定することにより、変調率を最大値として矩形波制御（１パルス駆動）を行うことが記載されている。これにより、電動機に流れる電流が増加して電動機における損失は若干増加するが、インバータにおけるスイッチング損失を低減することができ、システム全体として効率を高めることが可能となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３１１７７０号公報
【特許文献２】特開２００８−０７９３９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、矩形波制御中は、変調率が最大値に維持されるため、変調率によって矩形波制御とＰＷＭ制御とを切り替える構成では、交流電動機の運転状態が変化しても矩形波制御を終了することができない。そのため、交流電動機の回転速度が低下し、或いは目標トルクが低下した場合であっても、界磁磁束を強める方向に界磁調整指令値が大きくなるだけで矩形波制御は終了しない。従って、界磁調整指令値が大きくなることにより効率が低下し、或いは回転速度が低い領域で矩形波制御を行うことにより交流電動機の出力トルクに振動等が生じる可能性がある。しかしながら、上記特許文献２には、このような界磁磁束を強める強め界磁制御によって矩形波制御を実行する構成において、当該矩形波制御及び強め界磁制御を適切に終了するための構成について一切記載されていない。
【０００７】
そこで、上記変調率等の電圧指標に基づいて強め界磁制御及び矩形波制御を実行する構成において、適切に強め界磁制御を終了させることができる電動機駆動装置の制御装置を実現することが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明に係る、直流電圧を交流電圧に変換して交流電動機に供給する直流交流変換部を備えた電動機駆動装置の制御を行う制御装置の特徴構成は、前記交流電動機の目標トルクに基づいて、前記直流交流変換部から前記交流電動機に供給する電流の指令値である基本電流指令値を決定する電流指令決定部と、前記基本電流指令値の調整値である界磁調整指令値を決定する界磁調整部と、前記界磁調整指令値により前記基本電流指令値を調整した後の調整後電流指令値、及び前記交流電動機の回転速度に基づいて、前記直流交流変換部から前記交流電動機に供給する電圧の指令値である電圧指令値を決定する電圧指令決定部と、前記電圧指令値に基づいて前記直流交流変換部を制御し、パルス幅変調制御及び矩形波制御を少なくとも含む電圧波形制御を実行する電圧波形制御部と、前記界磁調整部及び前記電圧波形制御部を制御するモード制御部と、を備え、前記電圧波形制御部は、前記直流電圧に対する前記電圧指令値の大きさを表す電圧指標が所定の矩形波しきい値未満である場合には前記パルス幅変調制御を実行し、前記電圧指標が前記矩形波しきい値以上である場合には前記矩形波制御を実行し、前記界磁調整部は、前記基本電流指令値に対して前記交流電動機の界磁磁束を強める調整を行うように前記界磁調整指令値を決定する強め界磁制御、及び前記基本電流指令値に対する調整を行わないように前記界磁調整指令値を決定する通常界磁制御を少なくとも含む界磁制御を実行するように構成され、前記電圧指標が前記矩形波しきい値より小さい所定の強め界磁しきい値以上となったことを条件として前記強め界磁制御を実行し、前記モード制御部は、前記直流電圧と前記交流電動機の回転速度との比を電圧速度比として、前記界磁調整指令値が、前記界磁磁束を強める方向に、前記目標トルク及び前記電圧速度比に基づいて定まる調整指令しきい値以上となったことを条件として、前記界磁調整部による前記強め界磁制御を終了させる点にある。
【０００９】
この特徴構成によれば、直流電圧に対する電圧指令値の大きさを表す電圧指標に基づいて強め界磁制御を実行し、当該強め界磁制御を実行することにより電圧指標を上昇させて電圧波形制御を矩形波制御に移行させることができる。従って、交流電動機における矩形波制御が行われる運転領域を広げることができ、直流交流変換部におけるスイッチング損失を低減して効率を高めることができる。またこの際、界磁調整部により界磁調整指令値を適切に決定して強め界磁の程度を変化させることにより、交流電動機の回転速度に関わらず目標トルクに応じたトルクを適切に交流電動機に出力させることができる。更にこの特徴構成によれば、界磁調整指令値が、界磁磁束を強める方向に、目標トルク及び電圧速度比に基づいて定まる調整指令しきい値以上となったことを条件として強め界磁制御を終了させるため、界磁調整指令値が大きくなることにより効率が低下する前に、適切に強め界磁制御を終了させることができる。すなわち、界磁調整指令値が大きくなることによる電動機における損失の増大と、矩形波制御を実行することによるスイッチング損失の低減との関係に応じて適切に強め界磁制御を終了することができるので、交流電動機及び電動機駆動装置を含むシステム全体としての効率が悪化することを抑制できる。この際、目標トルク及び電圧速度比に基づいて定まる調整指令しきい値を用いることにより、目標トルク及び電圧速度比に応じた適切な調整指令しきい値を設定することができる。
【００１０】
ここで、前記モード制御部は、前記強め界磁制御と共に前記矩形波制御を実行する強め界磁・矩形波制御モード中に、前記強め界磁制御を終了する際には、前記界磁磁束の調整量を減少させる方向に前記界磁調整指令値を次第に変化させることで前記電圧指標を次第に低下させ、前記強め界磁制御と共に前記パルス幅変調制御を実行する強め界磁・パルス幅変調制御モードを経て、前記通常界磁制御と共に前記パルス幅変調制御を実行する通常界磁・パルス幅変調制御モードに移行させると好適である。
【００１１】
この構成によれば、強め界磁・矩形波制御モードから強め界磁制御を終了する際に、強め界磁制御と共にパルス幅変調制御を実行する強め界磁・パルス幅変調制御モードを経て通常界磁・パルス幅変調制御モードに移行させるので、強め界磁制御を終了する際に界磁調整指令値及び電圧指標が急激に変化することを抑制できる。従って、交流電動機のコイルに流れる電流の急激な変化やオーバーシュートを抑制できると共に、交流電動機の出力トルクの振動が発生することを抑制することができる。
【００１２】
また、前記通常界磁制御と共に前記パルス幅変調制御を実行する通常界磁・パルス幅変調制御モードを実行した場合の前記交流電動機及び前記電動機駆動装置の損失を通常時損失とし、前記強め界磁制御と共に前記矩形波制御を実行する強め界磁・矩形波制御モードを実行した場合の前記交流電動機及び前記電動機駆動装置の損失を強め界磁時損失として、前記強め界磁時損失が前記通常時損失より少なくなる前記界磁調整指令値の範囲における前記界磁磁束を強める方向の上限を、前記調整指令しきい値とすると好適である。
【００１３】
この構成によれば、目標トルク及び電圧速度比に応じて変化する強め界磁時損失及び通常時損失に合わせて、強め界磁時損失が通常時損失より少ない範囲、すなわち強め界磁・矩形波制御モードを実行した方が通常界磁・パルス幅変調制御モードを実行するよりも損失が少ない範囲の上限に界磁調整指令値がなったことを条件として強め界磁制御を終了するように、適切に調整指令しきい値を設定することができる。これにより、界磁調整指令値が大きくなることによる電動機の損失増大に伴う効率低下が、矩形波制御を実行することによるスイッチング損失の低減に伴う効率向上を上回るときに強め界磁制御を終了することができる。従って、スイッチング損失を低減に伴う効率向上の効果を最大限に得ることができ、交流電動機及び電動機駆動装置を含むシステム全体としての効率を良くすることができる。
【００１４】
また、前記モード制御部は、前記界磁調整指令値が前記調整指令しきい値以上となったこと、及び前記回転速度が所定の回転速度しきい値未満となったこと、の双方の条件を判断し、少なくとも一方の条件が満たされた場合に、前記強め界磁制御を終了させると好適である。
【００１５】
この構成によれば、界磁調整指令値が調整指令しきい値以上となったことに加えて、回転速度が前記回転速度しきい値未満となったことも条件として判断し、少なくとも一方の条件が満たされた場合に強め界磁制御を終了させるため、交流電動機の回転速度が矩形波制御の実行に適した回転速度未満に低下する前に、適切に強め界磁制御を終了させることができる。従って、回転速度が低い領域で矩形波制御を行うことにより交流電動機の出力トルクに振動等が生じることを抑制できる。
【００１６】
ここで、前記回転速度しきい値は、前記目標トルク及び前記直流電圧に基づいて定まると好適である。この構成によれば、目標トルク及び直流電圧に応じた適切な回転速度しきい値を設定することができる。
【００１７】
また、前記目標トルク及び前記直流電圧の双方の値に応じて、前記通常界磁制御の実行中において前記電圧指標が前記強め界磁しきい値となる回転速度を、前記回転速度しきい値とすると好適である。
【００１８】
この構成によれば、通常界磁制御の実行中において、目標トルク及び直流電圧に応じて変化する電圧指標に合わせて、実質的に当該電圧指標が強め界磁しきい値未満となったことを条件として強め界磁制御を終了するように適切に回転速度しきい値を設定することができる。これにより、強め界磁制御を開始する条件と合致するように、強め界磁制御を終了する条件を設定することができる。また、このような強め界磁制御の終了条件を、目標トルク及び直流電圧の双方の値に応じた回転速度に基づいて判定することができるので、容易かつ適切に強め界磁制御を終了させることができる。
【００１９】
また、前記モード制御部は、前記交流電動機の目標トルクが所定の強め界磁許容トルク範囲から外れている場合には、前記界磁調整部が前記強め界磁制御を実行しないように制御する構成とすると好適である。
【００２０】
ここで、矩形波制御ではコイルに流れる電流に含まれる基本波成分以外の高調波成分が大きくなり易い。そのため、交流電動機の目標トルクの値によっては、強め界磁制御を行うことによって矩形波制御に移行することが適切でない場合がある。この構成によれば、強め界磁制御を行うことを許容するトルク範囲を制限することにより、矩形波制御に移行することが適切な状態でのみ強め界磁を行い、適切に矩形波制御を実行することができる。
【００２１】
また、前記モード制御部は、前記強め界磁制御を終了させる際には、前記界磁調整指令値を現在値からゼロに向って一定の変化速度で変化させるように前記界磁調整部を制御する構成とすると好適である。
【００２２】
この構成によれば、強め界磁制御を終了する際に、界磁調整指令値が一定の速度でゼロに向って減少するように変化させるので、電圧指標を次第に低下させることができる。これにより、電圧指標が矩形波しきい値から次第に低下する間に、適切に強め界磁・パルス幅変調制御モードを実行することができる。従って、強め界磁制御を終了する際に界磁調整指令値及び電圧指標が急激に変化することを抑制でき、交流電動機のコイルに流れる電流の急激な変化やオーバーシュートを抑制できると共に、交流電動機の出力トルクの振動が発生することを抑制することができる。
【００２３】
また、前記電圧指令決定部は、直流交流変換部から前記交流電動機に供給される電流の実際の値である実電流値に基づいて、前記調整後電流指令値に対するフィードバック制御を行い、前記電圧指令値を決定すると好適である。
【００２４】
この構成によれば、電流センサ等により検出される実電流値と、界磁調整指令値による調整後の電流指令値との偏差に基づく電流フィードバック制御により、電圧指令値を適切に決定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態に係る電動機駆動装置の構成を示す回路図である。
【図２】本発明の実施形態に係る制御装置の機能ブロック図である。
【図３】本発明の実施形態に係る電圧制御領域マップの例を示す図である
【図４】本発明の実施形態に係る基本ｄ軸電流指令値マップの例を示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係るｑ軸電流指令値マップの例を示す図である。
【図６】本発明の実施形態に係る積分入力調整部において用いられる変換マップの例を示す図である。
【図７】本発明の実施形態に係る回転速度しきい値の導出方法を示す概念図である。
【図８】本発明の実施形態に係る調整指令しきい値の導出方法を示す概念図である。
【図９】本発明の実施形態に係る制御装置の動作の流れを示すフローチャートである。
【図１０】本発明の実施形態に係る制御装置における、目標トルク及び回転速度の変化に伴うｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値の変化の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
まず、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。図１に示すように、本実施形態においては、電動機駆動装置１が、三相交流により動作する交流電動機としての埋込磁石構造の同期電動機４（ＩＰＭＳＭ、以下単に「電動機４」という。）を駆動する装置として構成されている場合を例として説明する。この電動機４は、必要に応じて発電機としても動作するように構成されている。この電動機４は、例えば、電動車両やハイブリッド車両等の駆動力源として用いられる。電動機駆動装置１は、直流電圧Ｖｄｃを交流に変換して電動機４に供給するインバータ６を有して構成されている。そして、本実施形態では、図２に示すように、制御装置２は、電動機駆動装置１を制御することにより、ベクトル制御法を用いて電動機４の電流フィードバック制御を行う。この際、制御装置２は、電圧波形制御として、パルス幅変調（Pulse Width Modulation、以下「ＰＷＭ」という）制御及び矩形波制御を実行可能に構成されている。また、制御装置２は、界磁調整制御として、目標トルクＴＭに基づいて決定された基本電流指令値Ｉｄｂ、Ｉｑｂに対する調整を行わない通常界磁制御、電動機４の界磁磁束を弱めるように基本電流指令値Ｉｄｂ、Ｉｑｂに対する調整を行う弱め界磁制御、及び電動機４の界磁磁束を強めるように基本電流指令値Ｉｄｂ、Ｉｑｂに対する調整を行う強め界磁制御を実行可能に構成されている。そして、この制御装置２は、電圧指標としての変調率Ｍに基づいて強め界磁制御及び矩形波制御を実行する構成において、電動機４の運転状態に応じて適切に強め界磁制御を終了させることができるように構成されている点に特徴を有している。以下、本実施形態に係る電動機駆動装置１及びその制御装置２について詳細に説明する。
【００２７】
１．電動機駆動装置の構成
まず、本実施形態に係る電動機駆動装置１の構成について図１に基づいて説明する。この電動機駆動装置１は、直流電圧Ｖｄｃを交流電圧に変換して電動機４に供給するインバータ６を備えている。また、電動機駆動装置１は、直流電圧Ｖｄｃを発生させる直流電源３と、直流電源３からの直流電圧Ｖｄｃを平滑化する平滑コンデンサＣ１と、を備えている。直流電源３としては、例えば、ニッケル水素二次電池やリチウムイオン二次電池等の各種二次電池、キャパシタ、或いはこれらの組合せ等が用いられる。直流電源３の電圧である直流電圧Ｖｄｃは、電圧センサ４１により検出されて制御装置２へ出力される。
【００２８】
インバータ６は、直流の直流電圧Ｖｄｃを交流電圧に変換して電動機４に供給するための装置であり、本発明における直流交流変換部に相当する。インバータ６は、複数組のスイッチング素子Ｅ１〜Ｅ６と、ダイオードＤ１〜Ｄ６と、を備えている。ここでは、インバータ６は、電動機４の各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相）のそれぞれについて一対のスイッチング素子、具体的には、Ｕ相用上アーム素子Ｅ１及びＵ相用下アーム素子Ｅ２、Ｖ相用上アーム素子Ｅ３及びＶ相用下アーム素子Ｅ４、並びにＷ相用上アーム素子Ｅ５及びＷ相用下アーム素子Ｅ６を備えている。これらのスイッチング素子Ｅ１〜Ｅ６として、本例では、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）を用いる。各相用の上アーム素子Ｅ１、Ｅ３、Ｅ５のエミッタと下アーム素子Ｅ２、Ｅ４、Ｅ６のコレクタとが、電動機４の各相のコイルにそれぞれ接続されている。また、各相用の上アーム素子Ｅ１、Ｅ３、Ｅ５のコレクタはシステム電圧線５１に接続され、各相用の下アーム素子Ｅ２、Ｅ４、Ｅ６のエミッタは負極線５２に接続されている。また、各スイッチング素子Ｅ１〜Ｅ６には、それぞれフリーホイールダイオードとして機能するダイオードＤ１〜Ｄ６が並列接続されている。なお、スイッチング素子Ｅ１〜Ｅ６としては、ＩＧＢＴの他に、バイポーラ型、電界効果型、ＭＯＳ型など種々の構造のパワートランジスタを用いることができる。
【００２９】
スイッチング素子Ｅ１〜Ｅ６のそれぞれは、制御装置２から出力されるスイッチング制御信号Ｓ１〜Ｓ６に従ってオンオフ動作を行う。これにより、インバータ６は、直流電圧Ｖｄｃを交流電圧に変換して電動機４に供給し、目標トルクＴＭに応じたトルクを電動機４に出力させる。この際、各スイッチング素子Ｅ１〜Ｅ６は、スイッチング制御信号Ｓ１〜Ｓ６に従って、後述するＰＷＭ制御又は矩形波制御に従ったスイッチング動作を行う。本実施形態では、スイッチング制御信号Ｓ１〜Ｓ６は、各スイッチング素子Ｅ１〜Ｅ６のゲートを駆動するゲート駆動信号である。一方、電動機４が発電機として機能する際には、インバータ６は、発電された交流電圧を直流電圧に変換してシステム電圧線５１に供給する。電動機４の各相のコイルに流れる各相電流、具体的には、Ｕ相電流Ｉｕｒ、Ｖ相電流Ｉｖｒ、及びＷ相電流Ｉｗｒは、電流センサ４２により検出されて制御装置２へ出力される。
【００３０】
また、電動機４のロータの各時点での磁極位置θは、回転センサ４３により検出されて制御装置２へ出力される。回転センサ４３は、例えばレゾルバ等により構成される。ここで、磁極位置θは、電気角上でのロータの回転角度を表している。電動機４の目標トルクＴＭは、図示しない車両制御装置等の他の制御装置等からの要求信号として制御装置２に入力される。すなわち、目標トルクＴＭは、電動機４に対する出力トルクの指令値（トルク指令値）とされている。
【００３１】
２．制御装置の構成
次に、図１に示される制御装置２の構成について、図２〜図７を用いて詳細に説明する。以下に説明する制御装置２の各機能部は、マイクロコンピュータ等の論理回路を中核部材として、入力されたデータに対して種々の処理を行うためのハードウエア又はソフトウエア（プログラム）或いはその両方により構成されている。上記のとおり、制御装置２には、目標トルクＴＭ及び磁極位置θが入力される。更に、制御装置２には、Ｕ相電流Ｉｕｒ、Ｖ相電流Ｉｖｒ、及びＷ相電流Ｉｗｒも入力される。そこで、図２に示すように、制御装置２は、これらの目標トルクＴＭ、磁極位置θ、磁極位置θから導出される電動機４の回転速度ω、及び各相電流Ｉｕｒ、Ｉｖｒ、Ｉｗｒに基づいて、ベクトル制御法を用いた電流フィードバック制御を行い、電動機４に供給する電圧の指令値である電圧指令値Ｖｄ、Ｖｑを決定する。そして、この電圧指令値Ｖｄ、Ｖｑに基づいてインバータ６を駆動するためのスイッチング制御信号Ｓ１〜Ｓ６を生成して出力し、当該インバータ６を介して電動機４の駆動制御を行う。
【００３２】
２−１．制御モード
本実施形態では、制御装置２は、電圧指令値Ｖｄ、Ｖｑに基づいてインバータ６を制御して行う電圧波形制御に関してＰＷＭ制御及び矩形波制御を実行可能に構成されている。また、基本電流指令値Ｉｄｂ、Ｉｑｂに対する界磁調整指令値としてのｄ軸電流調整指令値ΔＩｄを決定することにより電動機４の界磁磁束を調整する界磁制御に関して、通常界磁制御、強め界磁制御、及び弱め界磁制御を実行可能に構成されている。そして、制御装置２は、これらの電圧波形制御と界磁制御とを組み合わせて複数の制御モードの何れかを選択的に実行する。
【００３３】
ＰＷＭ制御では、インバータ６の各スイッチング素子Ｅ１〜Ｅ６のオンオフを、電圧指令値Ｖｄ、Ｖｑに基づく三相交流電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗ（図２参照）に基づいて制御する。具体的には、Ｕ、Ｖ、Ｗの各相のインバータ６の出力電圧波形であるＰＷＭ波形が、上アーム素子Ｅ１、Ｅ３、Ｅ５がオン状態となるハイレベル期間と、下アーム素子Ｅ２、Ｅ４、Ｅ６がオン状態となるローレベル期間とにより構成されるパルスの集合で構成されると共に、その基本波成分が一定期間で略正弦波状となるように、各パルスのデューティ比を制御する。本実施形態では、ＰＷＭ制御には、通常ＰＷＭ制御と過変調ＰＷＭ制御の２つの制御方式が含まれる。
【００３４】
通常ＰＷＭ制御は、交流電圧波形Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗがキャリア波形の振幅以下であるＰＷＭ制御である。このような通常ＰＷＭ制御としては、正弦波ＰＷＭ制御が代表的であるが、本実施形態では、正弦波ＰＷＭ制御の各相の基本波に対して中性点バイアス電圧を印加する空間ベクトルＰＷＭ（Space Vector PWM、以下「ＳＶＰＷＭ」という）制御を用いる。なお、ＳＶＰＷＭ制御では、キャリアとの比較によらずにデジタル演算により直接ＰＷＭ波形を生成するが、その場合でも交流電圧波形Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗは仮想的なキャリア波形の振幅以下である。本発明においては、このようにキャリアを用いずにＰＷＭ波形を生成する方式も、仮想的なキャリア波形の振幅との比較で通常ＰＷＭ制御又は過変調ＰＷＭ制御に含めることとする。直流電圧Ｖｄｃに対するインバータ６の出力電圧波形の基本波成分の実効値の比率を変調率Ｍ（後述する式（４）参照）とすると、通常ＰＷＭ制御としてのＳＶＰＷＭ制御では、変調率Ｍは「０〜０．７０７」の範囲で変化させることができる。
【００３５】
過変調ＰＷＭ制御は、交流電圧波形Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗの振幅がキャリア波形（三角波）の振幅を超えるＰＷＭ制御である。過変調ＰＷＭ制御では、通常ＰＷＭ制御に比べて、各パルスのデューティ比を基本波成分の山側で大きく谷側で小さくすることにより、インバータ６の出力電圧波形の基本波成分の波形を歪ませ、振幅が通常ＰＷＭ制御よりも大きくなるように制御する。過変調ＰＷＭ制御では、変調率Ｍは「０．７０７〜０．７８」の範囲で変化させることができる。
【００３６】
矩形波制御は、各スイッチング素子Ｅ１〜Ｅ６のオン及びオフが電動機４の電気角１周期につき１回ずつ行われ、各相について電気角半周期につき１回のパルスが出力される回転同期制御である。すなわち、矩形波制御では、Ｕ、Ｖ、Ｗの各相のインバータ６の出力電圧波形が、１周期につき前記ハイレベル期間と前記ローレベル期間とが１回ずつ交互に表れるとともにこれらのハイレベル期間とローレベル期間との比が１：１の矩形波となるように制御する。このとき、各相の出力電圧波形は、互いに１２０°位相をずらして出力される。これにより、矩形波制御は、インバータ６に矩形波状電圧を出力させる。矩形波制御では、変調率Ｍは最大変調率Ｍｍａｘである「０．７８」に固定される。すなわち、変調率Ｍが最大変調率Ｍｍａｘに到達すると矩形波制御が実行される。このため、本実施形態においては、矩形波制御を実行させるための変調率Ｍのしきい値である矩形波しきい値Ｍｂは、最大変調率Ｍｍａｘに設定されている。
【００３７】
上記のとおり、本実施形態における界磁制御には、通常界磁制御、強め界磁制御、及び弱め界磁制御が含まれる。後述するように、電流指令決定部７において、電動機４の目標トルクＴＭに基づく、インバータ６から電動機４に供給する電流の指令値である基本電流指令値Ｉｄｂ、Ｉｑｂが決定される。界磁制御は、このように決定された基本電流指令値Ｉｄｂ、Ｉｑｂを調整する界磁調整指令値（ｄ軸電流調整指令値ΔＩｄ）により、電動機４の界磁磁束を調整する制御である。具体的には、電流指令決定部７は、目標トルクＴＭに基づいて、基本電流指令値としての基本ｄ軸電流指令値Ｉｄｂ及び基本ｑ軸電流指令値Ｉｑｂを決定する。ここで、電流ベクトル制御法においては、ｄ軸は界磁の磁束方向に設定し、ｑ軸は界磁の向きに対して電気角でπ／２進んだ方向に設定する。そのため、基本ｄ軸電流指令値Ｉｄｂを調整するｄ軸電流調整指令値ΔＩｄを界磁調整指令値として適切に決定することにより、電動機４の界磁磁束を調整することができる。
【００３８】
後述するように、電流指令決定部７は、最大トルク制御を行うように基本電流指令値Ｉｄｂ、Ｉｑｂを決定する。ここで、最大トルク制御は、同一電流に対して電動機４の出力トルクが最大となるように電流位相を調節する制御である。この最大トルク制御では、電動機４の電機子コイルに流す電流に対して最も効率的にトルクを発生させることができる。なお、電流位相とは、ｄ軸電流指令値とｑ軸電流指令値との合成ベクトルのｑ軸に対する位相である。通常界磁制御は、電流指令決定部７により決定された基本電流指令値Ｉｄｂ、Ｉｑｂに対する調整を行わない界磁制御である。すなわち、通常界磁制御では、ｄ軸電流調整指令値ΔＩｄが基本ｄ軸電流指令値Ｉｄｂに対する調整を行わないようにゼロ（ΔＩｄ＝０）に設定される。従って、本実施形態においては、制御装置２は、通常界磁制御の実行中には、最大トルク制御を行うことになる。言い換えれば、本実施形態に係る通常界磁制御は最大トルク制御である。
【００３９】
強め界磁制御は、通常界磁制御（最大トルク制御）に比べて電動機４の界磁磁束を強めるように基本電流指令値Ｉｄｂ、Ｉｑｂに対する調整を行う界磁制御である。すなわち、強め界磁制御は、電動機４の界磁磁束を強める方向の磁束が電機子コイルから発生するように電流位相を調節する制御である。ここでは、強め界磁制御では、通常界磁制御よりも電流位相を遅らせるようにｄ軸電流調整指令値ΔＩｄを設定する。具体的には、強め界磁制御では、ｄ軸電流調整指令値ΔＩｄが、基本ｄ軸電流指令値Ｉｄｂを正方向に変化させる（増加させる）ように正の値（ΔＩｄ＞０）に設定される。
【００４０】
弱め界磁制御は、通常界磁制御（最大トルク制御）に比べて電動機４の界磁磁束を弱めるように基本電流指令値Ｉｄｂ、Ｉｑｂに対する調整を行う界磁制御である。すなわち、弱め界磁制御は、電動機４の界磁磁束を弱める方向の磁束が電機子コイルから発生するように電流位相を調節する制御である。ここでは、弱め界磁制御では、通常界磁制御よりも電流位相を進めるようにｄ軸電流調整指令値ΔＩｄを設定する。具体的には、弱め界磁制御では、ｄ軸電流調整指令値ΔＩｄが、基本ｄ軸電流指令値Ｉｄｂを負方向に変化させる（減少させる）ように負の値（ΔＩｄ＜０）に設定される。
【００４１】
図３は、回転速度ωと目標トルクＴＭとにより規定される電動機４の動作可能領域の中における各制御モードが実行される領域を規定した電圧制御領域マップ３４（図２参照）の例を示す図である。この図に示すように、本実施形態においては、制御装置２は、通常界磁制御と共にＰＷＭ制御を実行する通常界磁・ＰＷＭ制御モードＡ１、強め界磁制御と共にＰＷＭ制御を実行する強め界磁・ＰＷＭ制御モードＡ２、強め界磁制御と共に矩形波制御を実行する強め界磁・矩形波制御モードＡ３、弱め界磁制御と共に矩形波制御を実行する弱め界磁・矩形波制御モードＡ５を実行可能に構成されている。更に、この制御装置２は、強め界磁・ＰＷＭ制御モードＡ２及び強め界磁・矩形波制御モードＡ３を経ずに弱め界磁・矩形波制御モードＡ５へ移行する場合には、通常界磁・ＰＷＭ制御モードＡ１と弱め界磁・矩形波制御モードＡ５との間で、弱め界磁制御と共にＰＷＭ制御を実行する弱め界磁・ＰＷＭ制御モードＡ４を実行可能に構成されている。図３のマップに示される領域Ｆは、強め界磁制御が実行される強め界磁制御領域である。この強め界磁制御領域Ｆでは、基本的に強め界磁・矩形波制御モードＡ３が実行されるが、当該強め界磁・矩形波制御モードＡ３と他のモードとの間の移行の際に、強め界磁・ＰＷＭ制御モードＡ２が実行される。
【００４２】
また、上記のとおり、本実施形態ではＰＷＭ制御として通常ＰＷＭ制御及び過変調ＰＷＭ制御の２つの電圧波形制御を実行する。そのため、通常界磁・ＰＷＭ制御モードＡ１は、通常界磁制御と共に通常ＰＷＭ制御を実行する通常界磁・通常ＰＷＭ制御モードＡ１ａと、通常界磁制御と共に過変調ＰＷＭ制御を実行する通常界磁・過変調ＰＷＭ制御モードＡ１ｂとを含んでいる。一方、強め界磁・ＰＷＭ制御モードＡ２は、強め界磁制御と共に過変調ＰＷＭ制御を実行する強め界磁・過変調ＰＷＭ制御モードＡ２ｂとなっている。更にここでは、弱め界磁・ＰＷＭ制御モードＡ４は、弱め界磁制御と共に過変調ＰＷＭ制御を実行する弱め界磁・過変調ＰＷＭ制御モードＡ４ａとされている。
【００４３】
図３に示す電圧制御領域の例において、曲線Ｌ１〜Ｌ３は、いずれも通常界磁制御（最大トルク制御）中における変調率Ｍがある値になるときの電動機４の回転速度ω及び目標トルクＴＭにより定まる線である。曲線Ｌ１は、通常界磁制御中における変調率Ｍが、最大変調率Ｍｍａｘ（＝０．７８）となる線である。曲線Ｌ２は、通常界磁制御中における変調率Ｍが、通常ＰＷＭ制御と過変調ＰＷＭ制御との境界の値に設定された過変調しきい値Ｍｏ（＝０．７０７）となる線である。本実施形態では、後述する強め界磁しきい値Ｍｓが、過変調しきい値Ｍｏと一致するように設定されている。曲線Ｌ３は、通常界磁制御中における変調率Ｍが、過変調しきい値Ｍｏと最大変調率Ｍｍａｘとの間に設定された値（例えば、０．７６）となる線である。
【００４４】
ところで、電動機４は、回転速度ωが高くなるに従って誘起電圧が高くなり、電動機４を駆動するために必要となる交流電圧（以下「必要電圧」という。）も高くなる。そして、この必要電圧が、そのときの直流電圧Ｖｄｃを変換してインバータ６から出力し得る最大の交流電圧（以下「最大出力電圧」という。）を超えると、コイルに必要な電流を流すことができなり、電動機４を適切に制御することができない。そこで、直流電圧Ｖｄｃに基づく最大出力電圧に対する電動機４の必要電圧を表す変調率Ｍが最大変調率Ｍｍａｘに達する曲線Ｌ１より高回転側の領域では、弱め界磁・矩形波制御モードＡ５が実行される。なお、上記の必要電圧及び最大出力電圧は、共に交流電圧の実効値として互いに比較することができる。
【００４５】
更に、本実施形態においては、変調率Ｍが最大変調率Ｍｍａｘより低い状態でも、所定の条件を満たす場合には、強め界磁制御と共に矩形波制御を実行する強め界磁・矩形波制御モードＡ３を実行する。また、強め界磁・矩形波制御モードＡ３と他のモードとの間の移行に際して、調整後電流指令値Ｉｄ、Ｉｑが急激に変化することによって電動機４のコイルに流れる電流の急激な変化やオーバーシュートを抑制すると共に電動機４の出力トルクの振動を抑制するために、強め界磁・ＰＷＭ制御モードＡ２が実行される。強め界磁制御は、基本的に、通常界磁制御を行うとすれば変調率Ｍが最大変調率Ｍｍａｘより低くなる状態で目標トルクＴＭに応じたトルクを電動機４に出力させつつ矩形波制御を行うために実行される。
【００４６】
図３に示すように、強め界磁制御領域Ｆは、目標トルクＴＭについて規定された強め界磁許容トルク範囲ＴＭＲ内に設定されている。すなわち、強め界磁制御領域Ｆは、強め界磁許容トルク範囲ＴＭＲ内であって、通常界磁制御中における変調率Ｍが強め界磁しきい値Ｍｓ（ここでは過変調しきい値Ｍｏと一致、曲線Ｌ２）から最大変調率Ｍｍａｘ（曲線Ｌ１）までとなる領域（Ｍｓ≦Ｍ＜Ｍｍａｘ）に設定されている。電動機４の回転速度ω及び目標トルクＴＭにより定まる動作点が、通常界磁・ＰＷＭ制御モードＡ１の領域から移動して強め界磁制御領域Ｆ内に入った場合には、制御装置２は、通常界磁・ＰＷＭ制御モードＡ１から強め界磁・ＰＷＭ制御モードＡ２を経て強め界磁・矩形波制御モードＡ３へ移行する制御を行なう。逆に、電動機４の動作点が、強め界磁制御領域Ｆから移動して通常界磁・ＰＷＭ制御モードＡ１の領域内に入った場合には、制御装置２は、強め界磁・矩形波制御モードＡ３から強め界磁・ＰＷＭ制御モードＡ２を経て通常界磁・ＰＷＭ制御モードＡ１へ移行する制御を行なう。電動機４の動作点が強め界磁制御領域Ｆ内に留まっている場合には、強め界磁・矩形波制御モードＡ３の実行状態が継続される。このような強め界磁制御領域Ｆを設定していることにより、従来からある弱め界磁・矩形波制御モードＡ５だけを有する場合に比べて、電動機４の動作可能領域の中における矩形波制御が実行される領域が拡大されている。なお、図３において強め界磁制御領域Ｆ内を区画する破線は、電動機４の回転速度ω又は目標トルクＴＭが所定の変化速度で変化した場合に、強め界磁・ＰＷＭ制御モードＡ２が実行される領域と強め界磁・矩形波制御モードＡ３が実行される領域とが切り替わる境界の一例を示している。この境界の位置は、回転速度ω又は目標トルクＴＭの変化速度によって異なる位置となる。
【００４７】
曲線Ｌ２より低回転側の領域で、通常界磁・通常ＰＷＭ制御モードＡ１ａが実行される。また、強め界磁許容トルク範囲ＴＭＲ以外では、曲線Ｌ２より高回転側であって曲線Ｌ３より低回転側の領域で、通常界磁・過変調ＰＷＭ制御モードＡ１ｂが実行される。更に、強め界磁許容トルク範囲ＴＭＲ以外では、曲線Ｌ３より高回転側であって曲線Ｌ１より低回転側の領域で弱め界磁・過変調ＰＷＭ制御モードＡ４ａ（弱め界磁・ＰＷＭ制御モードＡ４）が実行される。この弱め界磁・過変調ＰＷＭ制御モードＡ４ａは、通常界磁・過変調ＰＷＭ制御モードＡ１ｂから急激に弱め界磁制御と共に矩形波制御を行う状態に移行させることにより、調整後電流指令値Ｉｄ、Ｉｑが急激に変化することを抑制するために実行される。
【００４８】
２−２．制御装置の機能部
次に、図２に示す制御装置２の機能ブロック図に基づいて、制御装置２の各機能部について説明する。図２に示すように、ｄ軸電流指令値導出部２１には、目標トルクＴＭが入力される。ｄ軸電流指令値導出部２１は、入力された目標トルクＴＭに基づいて基本ｄ軸電流指令値Ｉｄｂを導出する。ここで、基本ｄ軸電流指令値Ｉｄｂは、最大トルク制御を行う場合におけるｄ軸電流の指令値に相当する。本実施形態では、ｄ軸電流指令値導出部２１は、図４に示す基本ｄ軸電流指令値マップを用いて、目標トルクＴＭの値に応じた基本ｄ軸電流指令値Ｉｄｂを導出する。図示の例では、目標トルクＴＭとして「ＴＭ１」の値が入力された場合には、これに応じて、ｄ軸電流指令値導出部２１は、基本ｄ軸電流指令値Ｉｄｂとして「Ｉｄ１」を導出する。同様に、ｄ軸電流指令値導出部２１は、目標トルクＴＭとして「ＴＭ３」、「ＴＭ５」の値が入力された場合には、基本ｄ軸電流指令値Ｉｄｂとして「Ｉｄ３」、「Ｉｄ５」をそれぞれ導出する。このように導出された基本ｄ軸電流指令値Ｉｄｂは、加算器２３へ入力される。加算器２３には、後述する積分器３２により導出されたｄ軸電流調整指令値ΔＩｄが更に入力される。加算器２３は、下記の式（１）に示すように、基本ｄ軸電流指令値Ｉｄｂにｄ軸電流調整指令値ΔＩｄを加算し、調整後ｄ軸電流指令値Ｉｄを導出する。
Ｉｄ＝Ｉｄｂ＋ΔＩｄ・・・（１）
【００４９】
ｑ軸電流指令値導出部２２には、目標トルクＴＭ及びｄ軸電流調整指令値ΔＩｄが入力される。ｑ軸電流指令値導出部２２は、入力された目標トルクＴＭとｄ軸電流調整指令値ΔＩｄとに基づいて調整後ｑ軸電流指令値Ｉｑを導出する。本実施形態では、ｑ軸電流指令値導出部２２は、図５に示すｑ軸電流指令値マップを用いて、目標トルクＴＭ及びｄ軸電流調整指令値ΔＩｄの値に応じた調整後ｑ軸電流指令値Ｉｑを導出する。図５において、細い実線は、ＴＭ１〜ＴＭ５の各トルクを出力するためのｄ軸電流とｑ軸電流との値の組み合わせを示す等トルク線６１であり、太い実線は最大トルク制御を行うためのｄ軸電流及びｑ軸電流の値を示す最大トルク制御線６２である。また、図５において、太い一点鎖線は、そのときの電動機４の回転速度ω及び直流電圧Ｖｄｃにより制限されるｄ軸電流及びｑ軸電流が取り得る値の範囲を示す電圧制限楕円６３である。この電圧制限楕円６３の径は、電動機４の回転速度ωに反比例し、直流電圧Ｖｄｃに比例する。調整後ｄ軸電流指令値Ｉｄ及び調整後ｑ軸電流指令値Ｉｑがこの電圧制限楕円６３上の値をとる際には、変調率Ｍは最大変調率Ｍｍａｘ（＝０．７８）となる。このとき、制御装置２は電圧波形制御部１０に矩形波制御を行わせる。また、図５にハッチングを施して示す強め界磁制御領域Ｆは、強め界磁・ＰＷＭ制御モードＡ２及び強め界磁・矩形波制御モードＡ３が実行される領域を示している。この強め界磁制御領域Ｆの上限は最大トルク制御線６２が電圧制限楕円６３と交差する点で規定される。また、後述するように、強め界磁制御は、通常界磁制御中における変調率Ｍが強め界磁しきい値Ｍｓとなったときに開始し、所定の強め界磁終了条件を満たしたときに終了する。従って、強め界磁制御領域Ｆの下限は、これらの強め界磁しきい値Ｍｓ及び強め界磁終了条件によって規定される。
【００５０】
図示の例では、目標トルクＴＭとして「ＴＭ１」の値が入力された場合には、ｑ軸電流指令値導出部２２は、目標トルクＴＭ＝ＴＭ１の等トルク線６１と最大トルク制御線６２との交点のｑ軸電流の値である「Ｉｑ１」を基本ｑ軸電流指令値Ｉｑｂとして導出する。ここで、基本ｑ軸電流指令値は、最大トルク制御を行う場合におけるｑ軸電流の指令値に相当する。この場合、弱め界磁制御及び強め界磁制御の双方が行われず、後述する積分器３２から入力されるｄ軸電流調整指令値ΔＩｄはゼロ（ΔＩｄ＝０）である。従って、調整後ｑ軸電流指令値Ｉｑは基本ｑ軸電流指令値Ｉｑｂと同じ値となる。このとき制御装置２は、通常界磁・ＰＷＭ制御モードＡ１を実行する。
【００５１】
また、目標トルクＴＭとして「ＴＭ３」の値が入力された場合には、ｑ軸電流指令値導出部２２は、目標トルクＴＭ＝ＴＭ３の等トルク線６１と最大トルク制御線６２との交点のｑ軸電流の値である「Ｉｑ３」を基本ｑ軸電流指令値Ｉｑｂとして導出する。この際、基本ｄ軸電流指令値Ｉｄｂ及び基本ｑ軸電流指令値Ｉｑｂは、強め界磁制御領域Ｆ内に入っているため強め界磁制御が行われる。この場合、ｄ軸電流調整指令値ΔＩｄとして正の値、ここでは「ΔＩｄ１」（ΔＩｄ１＞０）が後述する積分器３２から入力される。従って、ｑ軸電流指令値導出部２２は、目標トルクＴＭ＝ＴＭ３の等トルク線６１に沿ってｄ軸の正方向に「ΔＩｄ１」だけ移動した電圧制限楕円６３上のｑ軸電流の値である「Ｉｑ４」を調整後ｑ軸電流指令値Ｉｑとして導出する。このとき制御装置２は、強め界磁・矩形波制御モードＡ３を実行する。
【００５２】
また、目標トルクＴＭとして「ＴＭ５」の値が入力された場合には、ｑ軸電流指令値導出部２２は、目標トルクＴＭ＝ＴＭ５の等トルク線６１と最大トルク制御線６２との交点のｑ軸電流の値である「Ｉｑ５」を基本ｑ軸電流指令値Ｉｑｂとして導出する。この際、基本ｄ軸電流指令値Ｉｄｂ及び基本ｑ軸電流指令値Ｉｑｂは、電圧制限楕円６３よりも外側にあるため、弱め界磁制御が行われる。この場合、ｄ軸電流調整指令値ΔＩｄとして負の値、ここでは「−ΔＩｄ２」（−ΔＩｄ２＜０）が後述する積分器３２から入力される。従って、ｑ軸電流指令値導出部２２は、目標トルクＴＭ＝ＴＭ５の等トルク線６１に沿ってｄ軸の負方向に「−ΔＩｄ２」だけ移動した電圧制限楕円６３上のｑ軸電流の値である「Ｉｑ６」を調整後ｑ軸電流指令値Ｉｑとして導出する。このとき制御装置２は、弱め界磁・矩形波制御モードＡ５を実行する。
【００５３】
なお、図５のｑ軸電流指令値マップにより求められる基本ｑ軸電流指令値Ｉｑｂ（Ｉｑ１、Ｉｑ３、Ｉｑ５）に対応するｄ軸電流の値（Ｉｄ１、Ｉｄ３、Ｉｄ５）は、図４に示す基本ｄ軸電流指令値マップを用いて求められる基本ｄ軸電流指令値Ｉｄｂの値と一致する。よって、基本ｄ軸電流指令値Ｉｄｂをこの図５に示すマップにより求めることも可能である。本実施形態においては、電動機４の目標トルクＴＭに基づいて基本ｄ軸電流指令値Ｉｄｂ及び基本ｑ軸電流指令値Ｉｑｂを決定するｄ軸電流指令値導出部２１及びｑ軸電流指令値導出部２２が、本発明における電流指令決定部７を構成している。そして、基本ｄ軸電流指令値Ｉｄｂ及び基本ｑ軸電流指令値Ｉｑｂが、インバータ６から電動機４に供給する電流の指令値である、本発明における基本電流指令値となる。
【００５４】
電流制御部２４には、上記のように導出された調整後ｄ軸電流指令値Ｉｄ及び調整後ｑ軸電流指令値Ｉｑが入力される。更に、電流制御部２４には、三相二相変換部２７から実ｄ軸電流Ｉｄｒ及び実ｑ軸電流Ｉｑｒが入力され、回転速度導出部２８から電動機４の回転速度ωが入力される。実ｄ軸電流Ｉｄｒ及び実ｑ軸電流Ｉｑｒは、インバータ６から電動機４に供給される電流の実際の値に対応しており、電流センサ４２（図１参照）により検出されたＵ相電流Ｉｕｒ、Ｖ相電流Ｉｖｒ、及びＷ相電流Ｉｗｒと回転センサ４３（図１参照）により検出された磁極位置θとに基づいて、三相二相変換部２７により三相二相変換を行って導出される。また、電動機４の回転速度ωは、回転センサ４３（図１参照）により検出された磁極位置θに基づいて回転速度導出部２８により導出される。
【００５５】
電流制御部２４は、実ｄ軸電流Ｉｄｒ及び実ｑ軸電流Ｉｑｒに基づいて、調整後ｄ軸電流指令値Ｉｄ及び調整後ｑ軸電流指令値Ｉｑに対するフィードバック制御を行い、電圧指令値Ｖｄ、Ｖｑを決定する。そのために、電流制御部２４は、調整後ｄ軸電流指令値Ｉｄと実ｄ軸電流Ｉｄｒとの偏差であるｄ軸電流偏差δＩｄ、及び調整後ｑ軸電流指令値Ｉｑと実ｑ軸電流Ｉｑｒとの偏差であるｑ軸電流偏差δＩｑを導出する。そして、電流制御部２４は、ｄ軸電流偏差δＩｄに基づいて比例積分制御演算（ＰＩ制御演算）を行って基本ｄ軸電圧指令値Ｖｚｄを導出すると共に、ｑ軸電流偏差δＩｑに基づいて比例積分制御演算を行って基本ｑ軸電圧指令値Ｖｚｑを導出する。なお、これらの比例積分制御演算に代えて比例積分微分制御演算（ＰＩＤ制御演算）を行っても好適である。
【００５６】
そして、電流制御部２４は、下記の式（２）に示すように、基本ｄ軸電圧指令値Ｖｚｄに対してｑ軸電機子反作用Ｅｑを減算する調整を行ってｄ軸電圧指令値Ｖｄを導出する。
Ｖｄ＝Ｖｚｄ−Ｅｑ
＝Ｖｚｄ−ω・Ｌｑ・Ｉｑｒ・・・（２）
この式（２）に示されるように、ｑ軸電機子反作用Ｅｑは、電動機４の回転速度ω、実ｑ軸電流Ｉｑｒ、及びｑ軸インダクタンスＬｑに基づいて導出される。
【００５７】
更に、電流制御部２４は、下記の式（３）に示すように、基本ｑ軸電圧指令値Ｖｚｑに対してｄ軸電機子反作用Ｅｄ及び永久磁石の電機子鎖交磁束による誘起電圧Ｅｍを加算する調整を行ってｑ軸電圧指令値Ｖｑを導出する。
Ｖｑ＝Ｖｚｑ＋Ｅｄ＋Ｅｍ
＝Ｖｚｑ＋ω・Ｌｄ・Ｉｄｒ＋ω・ＭＩｆ・・・（３）
この式（３）に示されるように、ｄ軸電機子反作用Ｅｄは、電動機４の回転速度ω、実ｄ軸電流Ｉｄｒ、及びｄ軸インダクタンスＬｄに基づいて導出される。また、誘起電圧Ｅｍは、永久磁石の電機子鎖交磁束の実効値により定まる誘起電圧定数ＭＩｆ及び電動機４の回転速度ωに基づいて導出される。
【００５８】
本実施形態においては、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ及びｑ軸電圧指令値Ｖｑが、本発明における電圧指令値に相当する。そして、基本電流指令値Ｉｄｂ、Ｉｑｂに対してｄ軸電流調整指令値ΔＩｄによる界磁調整を行った後の調整後電流指令値Ｉｄ、Ｉｑと、電動機４の回転速度ωと、実ｄ軸電流Ｉｄｒ及び実ｑ軸電流Ｉｑｒとに基づいて、電圧指令値Ｖｄ、Ｖｑが決定される。よって、この電流制御部２４により、本発明における電圧指令決定部９が構成されている。
【００５９】
電圧波形制御部１０は、電圧指令値Ｖｄ、Ｖｑに基づいてインバータ６を制御し、ＰＷＭ制御及び矩形波制御を少なくとも含む電圧波形制御を実行する。本実施形態では、電圧波形制御部１０は、通常ＰＷＭ制御、過変調ＰＷＭ制御、及び矩形波制御のいずれかを選択的に実行する。本実施形態では、電圧波形制御部１０は、後述するモード制御部５からの指令に従って、変調率Ｍが矩形波しきい値Ｍｂ（＝０．７８）以上である場合には矩形波制御を実行する。また、電圧波形制御部１０は、変調率Ｍが矩形波しきい値Ｍｂ未満である場合には、更に過変調しきい値Ｍｏ（＝０．７０７）に基づいて通常ＰＷＭ制御又は過変調ＰＷＭ制御を実行する。電圧波形制御部１０には、三相二相変換部２５及び制御信号生成部２６が含まれる。
【００６０】
二相三相変換部２５には、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ及びｑ軸電圧指令値Ｖｑが入力される。また、二相三相変換部２５には、回転センサ４３（図１参照）により検出された磁極位置θも入力される。二相三相変換部２５は、磁極位置θを用いてｄ軸電圧指令値Ｖｄ及びｑ軸電圧指令値Ｖｑに対して二相三相変換を行い、三相の交流電圧指令値、すなわちＵ相電圧指令値Ｖｕ、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ、及びＷ相電圧指令値Ｖｗを導出する。但し、これらの交流電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗの波形は、制御モード毎に異なるため、二相三相変換部２５は、制御モード毎に異なる電圧波形の交流電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗを制御信号生成部２６に出力する。具体的には、二相三相変換部２５は、後述するモード制御部５から通常ＰＷＭ制御の実行指令を受けた場合には、当該通常ＰＷＭ制御に応じた交流電圧波形の交流電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗを出力する。ここでは、通常ＰＷＭ制御はＳＶＰＷＭ制御とされているので、当該ＳＶＰＷＭ制御用の交流電圧波形に従って交流電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗを出力する。また、二相三相変換部２５は、モード制御部５から過変調ＰＷＭ制御の実行指令を受けた場合には、当該過変調ＰＷＭ制御に応じた交流電圧波形の交流電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗを出力する。また、二相三相変換部２５は、モード制御部５から矩形波制御の実行指令を受けた場合には、当該矩形波制御に応じた交流電圧波形の交流電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗを出力する。ここで、矩形波制御を実行する際の交流電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗは、インバータ６の各スイッチング素子Ｅ１〜Ｅ６のオンオフ切替位相の指令値とすることができる。この指令値は、各スイッチング素子Ｅ１〜Ｅ６のオンオフ制御信号に対応し、各スイッチング素子Ｅ１〜Ｅ６のオン又はオフを切り替えるタイミングを表す磁極位置θの位相を表す指令値である。
【００６１】
制御信号生成部２６には、三相二相変換部２５により生成されたＵ相電圧指令値Ｖｕ、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ、及びＷ相電圧指令値Ｖｗが入力される。制御信号生成部２６は、それらの交流電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗに従って、図１に示すインバータ６の各スイッチング素子Ｅ１〜Ｅ６を制御するスイッチング制御信号Ｓ１〜Ｓ６を生成する。そして、インバータ６は、スイッチング制御信号Ｓ１〜Ｓ６に従って各スイッチング素子Ｅ１〜Ｅ６のオンオフ動作を行う。これにより、電動機４のＰＷＭ制御（通常ＰＷＭ制御又は過変調ＰＷＭ制御）又は矩形波制御が行われる。
【００６２】
変調率導出部２９には、電流制御部２４により導出されたｄ軸電圧指令値Ｖｄ及びｑ軸電圧指令値Ｖｑが入力される。また、変調率導出部２９には、電圧センサ４１により検出された直流電圧Ｖｄｃの値が入力される。変調率導出部２９は、これらの値に基づいて変調率Ｍを、下記の式（４）に従って導出する。
Ｍ＝√（Ｖｄ２＋Ｖｑ２）／Ｖｄｃ・・・（４）
本実施形態では、変調率Ｍは、直流電圧Ｖｄｃに対するインバータ６の出力電圧波形の基本波成分の実効値の比率であり、ここでは、３相の線間電圧実効値を直流電圧Ｖｄｃの値で除算した値として導出される。本実施形態においては、この変調率Ｍが、そのときの直流電圧Ｖｄｃに対する電圧指令値Ｖｄ、Ｖｑの大きさを表す電圧指標に相当する。上記のとおり、変調率Ｍの最大値（最大変調率Ｍｍａｘ）は、矩形波制御を実行している際の変調率Ｍに相当する「０．７８」である。ここでは、この最大変調率Ｍｍａｘは、矩形波しきい値Ｍｂでもある。
【００６３】
減算器３０には、変調率導出部２９により導出された変調率Ｍと、所定の指令変調率ＭＴとが入力される。本実施形態では、指令変調率ＭＴは、最大変調率Ｍｍａｘ（＝０．７８）に設定している。減算器３０は、下記の式（５）に示すように、変調率Ｍから指令変調率ＭＴを減算した変調率偏差ΔＭを導出する。
ΔＭ＝Ｍ−ＭＴ・・・（５）
本実施形態では、変調率偏差ΔＭは、電圧指令値Ｖｄ、Ｖｑがそのときの直流電圧Ｖｄｃによって出力し得る最大の交流電圧の値を超えている程度を表す。従って、変調率偏差ΔＭは、実質的には直流電圧Ｖｄｃの不足の程度を表す電圧不足指標として機能する。
【００６４】
積分入力調整部３１には、減算器３０により導出された変調率偏差ΔＭが入力される。積分入力調整部３１は、変調率偏差ΔＭの値に対して所定の調整を行い、当該調整後の値である調整値Ｙを積分器３２へ出力する。図６は、この積分入力調整部３１により用いられる変換マップの一例を示す図である。この図に示すように、本実施形態においては、積分入力調整部３１は、変調率偏差ΔＭが所定の強め界磁開始偏差ΔＭｓ（ΔＭｓ＜０）以上ゼロ未満の状態（ΔＭｓ≦ΔＭ＜０）では正の調整値Ｙ（Ｙ＞０）を出力し、変調率偏差ΔＭがゼロより大きい状態（０＜ΔＭ）では負の調整値Ｙ（Ｙ＜０）を出力し、変調率偏差ΔＭが強め界磁開始偏差ΔＭｓ未満の状態（ΔＭ＜ΔＭｓ）及び変調率偏差ΔＭがゼロの状態（ΔＭ＝０）では調整値Ｙとしてゼロ（Ｙ＝０）を出力する。より詳しくは、積分入力調整部３１は、変調率偏差ΔＭが強め界磁開始偏差ΔＭｓ以上であって中間偏差ΔＭｓｍ未満の状態（ΔＭｓ≦ΔＭ＜ΔＭｓｍ）では、変調率偏差ΔＭが増加するに従って増加する調整値Ｙを出力する。この範囲では、変調率偏差ΔＭと調整値Ｙとの関係は一次関数により表すことができる。このように変調率偏差ΔＭの増加に従って調整値Ｙが増加する変換マップの領域を設定することにより、強め界磁制御を開始した直後にｄ軸電流調整指令値ΔＩｄが急激に上昇することを抑制できる。よって、ｄ軸電流調整指令値ΔＩｄによる調整後の電流指令値Ｉｄ、Ｉｑが急激に変化することによる、電動機４のコイルに流れる電流の急激な変化やオーバーシュートを抑制すると共に電動機４の出力トルクの振動を抑制することができる。
【００６５】
また、積分入力調整部３１は、変調率偏差ΔＭが中間偏差ΔＭｓｍ以上の状態（ΔＭｓｍ≦ΔＭ）では、変調率偏差ΔＭが増加するに従って減少する調整値Ｙを出力する。この範囲では、調整値Ｙは変調率偏差ΔＭに比例し、比例定数は負の値となる。ここで、強め界磁開始偏差ΔＭｓは、強め界磁制御を開始するための変調率偏差ΔＭのしきい値であり、ゼロ未満の値に設定される。この強め界磁開始偏差ΔＭｓは、指令変調率ＭＴと合わせて強め界磁制御の開始条件を構成する。よって、強め界磁開始偏差ΔＭｓは、指令変調率ＭＴ（＝０．７８）と合わせて決定される強め界磁しきい値Ｍｓが適切な値となるように設定される。上記のとおり、本実施形態では、強め界磁しきい値Ｍｓは過変調しきい値Ｍｏ（＝０．７０７）と一致するように設定される。よって、ここでは強め界磁開始偏差ΔＭｓは、「−０．０７３」（＝０．７０７−０．７８）に設定される。なお、中間偏差ΔＭｓｍは、強め界磁開始偏差ΔＭｓより大きくゼロ未満の値、例えば「−０．０３５」に設定される。このように、強め界磁しきい値Ｍｓは、矩形波しきい値Ｍｂ（本実施形態では、指令変調率ＭＴ及び最大変調率Ｍｍａｘに等しい）より小さい値に設定される。強め界磁制御は、変調率Ｍがこの強め界磁しきい値Ｍｓ以上となったことを条件として実行される。
【００６６】
図２に示すように、積分器３２には積分入力調整部３１により導出された調整値Ｙが入力される。積分器３２は、この調整値Ｙを所定のゲインを用いて積分し、当該積分値をｄ軸電流調整指令値ΔＩｄとして導出する。本実施形態では、このｄ軸電流調整指令値ΔＩｄが、基本電流指令値Ｉｄｂ、Ｉｑｂの調整値であり、電動機４の界磁磁束を調整するための界磁調整指令値に相当する。このｄ軸電流調整指令値ΔＩｄは、変調率導出部２９、減算器３０、積分入力調整部３１、及び積分器３２により決定される。よって、本実施形態では、変調率導出部２９、減算器３０、積分入力調整部３１、及び積分器３２により、界磁調整部８が構成されている。そして、ｄ軸電流調整指令値ΔＩｄに応じて、通常界磁制御（最大トルク制御）、強め界磁制御、又は弱め界磁制御が選択的に実行される。ここで、ｄ軸電流調整指令値ΔＩｄがゼロである場合（ΔＩｄ＝０）には通常界磁制御（最大トルク制御）が行われる。ｄ軸電流調整指令値ΔＩｄが正の値をとる場合（ΔＩｄ＞０）、基本電流指令値Ｉｄｂ、Ｉｑｂに対して電動機４の界磁磁束を強める調整が行われる。すなわち正のｄ軸電流調整指令値ΔＩｄである強め界磁電流が流れることにより、通常界磁制御に比べて電動機４の界磁磁束が強められ、強め界磁制御が行われる。ｄ軸電流調整指令値ΔＩｄが負の値をとる場合（ΔＩｄ＜０）、基本電流指令値Ｉｄｂ、Ｉｑｂに対して電動機４の界磁磁束を弱める調整が行われる。すなわち負のｄ軸電流調整指令値ΔＩｄである弱め界磁電流が流れることにより、通常界磁制御に比べて電動機４の界磁磁束が弱められ、弱め界磁制御が行われる。
【００６７】
上記のように、変調率偏差ΔＭが強め界磁開始偏差ΔＭｓ以上ゼロ未満の状態（ΔＭｓ≦ΔＭ＜０）では、調整値Ｙとして正の値（Ｙ＞０）が出力されるので、積分器３２により導出されるｄ軸電流調整指令値ΔＩｄは増加（正方向に変化）し、電動機４の界磁磁束を強める方向にｄ軸電流調整指令値ΔＩｄが変化する。また、変調率偏差ΔＭがゼロより大きい状態（０＜ΔＭ）では、調整値Ｙとして負の値（Ｙ＜０）が出力されるので、積分器３２により導出されるｄ軸電流調整指令値ΔＩｄは減少（負方向に変化）し、電動機４の界磁磁束を弱める方向にｄ軸電流調整指令値ΔＩｄが変化する。変調率偏差ΔＭが強め界磁開始偏差ΔＭｓ未満（ΔＭ＜ΔＭｓ）及び変調率偏差ΔＭがゼロの状態（ΔＭ＝０）では、調整値Ｙとしてゼロ（Ｙ＝０）が出力されるので、積分器３２により導出されるｄ軸電流調整指令値ΔＩｄは変化せず、電動機４の界磁磁束を変化させないようにｄ軸電流調整指令値ΔＩｄが決定される。
【００６８】
上記のとおり、本実施形態に係る通常界磁制御では、同一電流に対して電動機４の出力トルクが最大となるように電流位相を調節する最大トルク制御が行われる。そのため、通常界磁制御を実行するためのｄ軸電流調整指令値ΔＩｄの基準値（ΔＩｄ＝０）から、電動機４の界磁磁束を強める方向にｄ軸電流調整指令値ΔＩｄが変化するに従って、同一トルクを出力するために必要とされる調整後の電流指令値Ｉｄ、Ｉｑは増加し、それに基づいて導出される電圧指令値Ｖｄ、Ｖｑ及び変調率Ｍは増加する。言い換えると、電圧指令決定部９は、ｄ軸電流調整指令値ΔＩｄが基準値（ΔＩｄ＝０）から増加する（正方向に変化する）に従って電圧指令値Ｖｄ、Ｖｑを増大させる。また、変調率導出部２９は、ｄ軸電流調整指令値ΔＩｄが基準値（ΔＩｄ＝０）から増加する（正方向に変化する）に従って変調率Ｍを増大させる。
【００６９】
モード制御部５は、回転速度ω及び目標トルクＴＭを含む電動機４の動作状態並びに直流電圧Ｖｄｃに基づいて複数の制御モードの中から実行する制御モードを決定し、当該制御モードに応じて界磁調整部８及び電圧波形制御部１０を含む制御装置２の各部を制御する。更に、モード制御部５は、強め界磁制御の実行中には強め界磁終了条件の判定を行い、当該強め界磁終了条件が満たされた場合には強め界磁制御を終了させる強め界磁終了制御も行う。ここでは、図２に示すように、モード制御部５には、回転速度ω、目標トルクＴＭ、直流電圧Ｖｄｃ、変調率Ｍ、及びｄ軸電流調整指令値ΔＩｄが入力され、これらに基づいてモード制御部５の制御動作が行われる。本実施形態では、モード制御部５は、基本的に、図３に例を示す電圧制御領域マップ３４に基づいて制御モードの決定を行う。また、モード制御部５は、強め界磁制御の実行中は、図７及び図８に例を示す強め界磁終了条件マップに基づいて強め界磁制御の終了判定を行う。このモード制御部５の詳細については以下に説明する。
【００７０】
２−３．モード制御部の詳細
図３に示すように、モード制御部５は、強め界磁制御領域Ｆを除いて、電動機４の回転速度ω及び目標トルクＴＭが高くなるに従って、通常界磁・通常ＰＷＭ制御モードＡ１ａ、通常界磁・過変調ＰＷＭ制御モードＡ１ｂ、弱め界磁・過変調ＰＷＭ制御モードＡ４ａ、弱め界磁・矩形波制御モードＡ５の順に制御モードを移行させる。上記のとおり、これらの各制御モード間の境界（曲線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３）は、通常界磁制御（最大トルク制御）中における変調率Ｍが一定となる位置に設定されている。この中で、曲線Ｌ１は、通常界磁制御中における変調率Ｍが最大変調率Ｍｍａｘ（＝０．７８）となる位置に設定されており、回転速度ω及び目標トルクＴＭに基づいて通常界磁制御を行うべく導出した変調率Ｍが最大変調率Ｍｍａｘを超える状態では、制御装置２は、弱め界磁・矩形波制御モードＡ５を実行する。
【００７１】
強め界磁制御領域Ｆは、目標トルクＴＭについて規定された強め界磁許容トルク範囲ＴＭＲ内に設定されている。また、強め界磁制御領域Ｆは、弱め界磁制御領域（弱め界磁・矩形波制御モードＡ５が実行される領域）を除く領域全体で、強め界磁制御を行わずに通常界磁制御を行ったと仮定した場合における変調率Ｍが、強め界磁しきい値Ｍｓ（曲線Ｌ２）から最大変調率Ｍｍａｘ（曲線Ｌ１）までとなる領域（Ｍｓ≦Ｍ＜Ｍｍａｘ）に設定されている。ここで、強め界磁しきい値Ｍｓは、指令変調率ＭＴと強め界磁開始偏差ΔＭｓとの双方の設定によって定まる。すなわち、変調率Ｍが次第に上昇して指令変調率ＭＴに近づく状況において、積分入力調整部３１は、上記のとおり、変調率偏差ΔＭが強め界磁開始偏差ΔＭｓ（ΔＭｓ＜０）以上ゼロ未満の状態（ΔＭｓ≦ΔＭ＜０）で正の調整値Ｙ（Ｙ＞０）を出力する。そして、変調率偏差ΔＭは、上記式（５）に示すように、変調率Ｍから指令変調率ＭＴを減算して求められる。従って、強め界磁制御を開始するときの変調率Ｍの値である強め界磁しきい値Ｍｓは、下記の式（６）に示すように、指令変調率ＭＴに強め界磁開始偏差ΔＭｓを加算して求められる。
Ｍｓ＝ＭＴ＋ΔＭｓ・・・（６）
本実施形態では、指令変調率ＭＴが「０．７８」に設定され、強め界磁開始偏差ΔＭｓが「−０．０７３」に設定されているので、強め界磁しきい値Ｍｓは過変調しきい値Ｍｏと等しい「０．７０７」となる。このため、目標トルクＴＭが強め界磁許容トルク範囲ＴＭＲ内にある状態で通常界磁・通常ＰＷＭ制御モードＡ１ａの実行中に変調率Ｍが強め界磁しきい値Ｍｓを超えた場合、すなわち電動機４の動作点が強め界磁制御領域Ｆに入った場合、界磁調整部８は強め界磁制御を開始する。
【００７２】
また、モード制御部５は、変調率Ｍが矩形波しきい値Ｍｂ（最大変調率Ｍｍａｘ）以上の状態では電圧波形制御部１０に矩形波制御を実行させ、変調率Ｍが矩形波しきい値Ｍｂ未満の状態では電圧波形制御部１０にＰＷＭ制御を実行させる。更に本実施形態では、ＰＷＭ制御には通常ＰＷＭ制御と過変調ＰＷＭ制御の２つが含まれるため、モード制御部５は、変調率Ｍが矩形波しきい値Ｍｂ未満の状態であって、過変調しきい値Ｍｏ（＝０．７０７）以下の状態では電圧波形制御部１０に通常ＰＷＭ制御を実行させ、過変調しきい値Ｍｏ（＝０．７０７）より大きい状態では電圧波形制御部１０に過変調ＰＷＭ制御を実行させる。上記のとおり、電圧波形制御部１０は、三相二相変換部２５及び制御信号生成部２６を備えて構成されており、これらによってＰＷＭ制御及び矩形波制御を含む電圧波形制御が実行される。
【００７３】
回転速度ω及び目標トルクＴＭにより定まる電動機４の動作点が強め界磁制御領域Ｆに入った場合には、上記のような指令変調率ＭＴ及び強め界磁開始偏差ΔＭｓの設定によって、積分入力調整部３１から正の調整値Ｙが出力され、積分器３２により正のｄ軸電流調整指令値ΔＩｄが出力される。これにより強め界磁制御が開始される。上記のとおり、強め界磁制御領域Ｆを規定する強め界磁しきい値Ｍｓ（曲線Ｌ２）は、指令変調率ＭＴ（＝０．７８）及び強め界磁開始偏差ΔＭｓ（＝−０．０７３）により定まり、本例では過変調しきい値Ｍｏ（＝０．７０７）に一致している。モード制御部５は、強め界磁制御の開始後、まず、電圧波形制御部１０にＰＷＭ制御を実行させる。本例では、強め界磁制御の開始時の変調率Ｍは過変調しきい値Ｍｏであるので、モード制御部５は、電圧波形制御部１０に過変調ＰＷＭ制御を実行させる。すなわち、モード制御部５は、強め界磁制御を開始した際には、まず強め界磁・過変調ＰＷＭ制御モードＡ２ｂを実行する。その後、強め界磁制御によって変調率Ｍが次第に上昇し、最終的には矩形波しきい値Ｍｂに到達する。変調率Ｍが矩形波しきい値Ｍｂに到達した後には、モード制御部５は、電圧波形制御部１０に矩形波制御を実行させる。これにより、強め界磁・矩形波制御モードＡ３が実行される。
【００７４】
ところで、界磁制御部８は、変調率Ｍが強め界磁しきい値Ｍｓを超えて強め界磁制御を開始した後は、変調率Ｍを指令変調率ＭＴに一致させるようにｄ軸電流調整指令値ΔＩｄを調整する。ここで、指令変調率ＭＴは矩形波しきい値Ｍｂと同じく最大変調率Ｍｍａｘ（＝０．７８）値とされている。従って、強め界磁制御を開始した後、変調率Ｍは、最終的には最大変調率Ｍｍａｘに収束する。このように変調率Ｍが矩形波しきい値Ｍｂである最大変調率Ｍｍａｘに達した後は、モード制御部５が電圧波形制御部１０に矩形波制御を実行させる。また、この状態から、電動機４の目標トルクＴＭや回転速度ωが変化することに伴って変調率Ｍが変化した場合、当該変調率Ｍの変化に応じて変調率偏差ΔＭも変化するため、界磁制御部８において界磁磁束を強める方向又は弱める方向にｄ軸電流調整指令値ΔＩｄが適宜変更される。これにより、ｄ軸電流調整指令値ΔＩｄは、強め界磁制御が行われる正の値から弱め界磁制御が行われる負の値まで適宜変化する。ｄ軸電流調整指令値ΔＩｄが負の値になった状態では、弱め界磁制御が実行される。強め界磁制御及び弱め界磁制御のいずれが行われる場合においても、変調率Ｍは矩形波しきい値Ｍｂである最大変調率Ｍｍａｘに収束し、矩形波制御を実行する状態が維持される。
【００７５】
２−４．強め界磁終了制御
上記のとおり、本実施形態に係る制御装置２では、矩形波制御の実行中は、変調率Ｍを矩形波しきい値Ｍｂである最大変調率Ｍｍａｘに維持するようにｄ軸電流調整指令値ΔＩｄが決定され、強め界磁制御や弱め界磁制御が実行される。そのため、変調率Ｍのみによって矩形波制御とＰＷＭ制御とを切り替える構成では、電動機４の運転状態が変化しても矩形波制御は終了しない。すなわち、回転速度ω及び目標トルクＴＭの一方又は双方が低下して電動機４の動作点が、図３の曲線Ｌ２より左側の通常界磁・通常ＰＷＭ制御モードＡ１ａの領域に入った場合であっても、界磁磁束を強める方向にｄ軸電流調整指令値ΔＩｄが大きくなるだけで矩形波制御及び強め界磁制御は終了しない。このため、ｄ軸電流調整指令値ΔＩｄが大きくなることにより効率が低下し、或いは回転速度ωが低い領域で矩形波制御を行うことにより電動機４の出力トルクに振動等が生じる可能性がある。そこで、モード制御部５は、このような場合に適切に強め界磁制御を終了させることにより、矩形波制御を終了させることができるように強め界磁終了制御を行う。
【００７６】
すなわち、モード制御部５は、目標トルクＴＭ、直流電圧Ｖｄｃ、及びｄ軸電流調整指令値ΔＩｄに基づいて、強め界磁制御を終了する条件である強め界磁終了条件を判定する。そして、強め界磁終了条件を満たす場合には、モード制御部５は、界磁調整部８による強め界磁制御を終了させる。本実施形態においては、強め界磁終了条件は、以下の（Ａ）、（Ｂ）、及び（Ｃ）の３つの条件のいずれかを満たすこととしている。
（Ａ）電動機４の回転速度ω＜回転速度しきい値ωＴ
（Ｂ）ｄ軸電流調整指令値ΔＩｄ≧調整指令しきい値ΔＩｄＴ
（Ｃ）目標トルクＴＭが強め界磁許容トルク範囲ＴＭＲ外であること
なお、本実施形態においては、上記の条件（Ｃ）に示すように、目標トルクＴＭが強め界磁許容トルク範囲ＴＭＲ外であることも強め界磁終了条件に含めて判定することにより、強め界磁許容トルク範囲ＴＭＲ内でのみ強め界磁制御を行なうように規制している。以下では、これらの強め界磁終了条件及び強め界磁制御の終了動作について詳細に説明する。
【００７７】
２−４−１．強め界磁終了条件（Ａ）：回転速度ωに基づく終了条件
上記のように、モード制御部５は、強め界磁終了条件（Ａ）として、電動機４の回転速度ωに基づく終了条件を用いる。すなわち、モード制御部５は、電動機４の回転速度ωが、目標トルクＴＭ及び直流電圧Ｖｄｃに基づいて定まる回転速度しきい値ωＴ未満となったこと（ω＜ωＴ）を条件として、界磁調整部８による強め界磁制御を終了させる。本実施形態では、目標トルクＴＭ及び直流電圧Ｖｄｃの双方の値に応じて、通常界磁制御の実行中において変調率Ｍが上述した強め界磁しきい値Ｍｓ（＝０．７０７）となる電動機４の回転速度ωを、回転速度しきい値ωＴとする。
【００７８】
制御装置２は、目標トルクＴＭ及び直流電圧Ｖｄｃに関連付けて適切な回転速度しきい値ωＴを規定した回転速度しきい値マップ３５Ａ（図７（ｃ）参照）を強め界磁終了条件マップ３５（図１参照）として備えている。モード制御部５は、この回転速度しきい値マップ３５Ａに基づいて、目標トルクＴＭ及び直流電圧Ｖｄｃに応じた適切な回転速度しきい値ωＴを導出する。図７は、この回転速度しきい値ωＴの導出方法、言い換えれば、回転速度しきい値マップ３５Ａの作成方法を示す概念図である。
【００７９】
適切な回転速度しきい値ωＴは、実際の制御装置２を用いて実験的に求めることができる。例えば、図７（ａ）に示すように、まず、直流電源３が取り得る直流電圧Ｖｄｃの範囲内から任意の電圧、ここでは「Ｖｄｃ１」を選択する（Ｖｄｃ＝Ｖｄｃ１）。また、電動機４が取り得る目標トルクＴＭの範囲内から任意のトルク、例えば「ＴＭ１」を選択する（ＴＭ＝ＴＭ１）。次に、選択した直流電圧Ｖｄｃ＝Ｖｄｃ１及び目標トルクＴＭ＝ＴＭ１を制御装置２に入力し、インバータ６にＰＷＭ制御（ここでは通常ＰＷＭ制御）を実行させ、電動機４の回転速度ωをゼロから次第に上昇させる。そして、回転速度ωに応じたｄ軸電流調整指令値ΔＩｄを計測し、ｄ軸電流調整指令値ΔＩｄがゼロから正の値に変化する瞬間の回転速度ωを計測する。上記のとおり、界磁調整部８は、変調率Ｍが強め界磁しきい値Ｍｓを超えたときに正のｄ軸電流調整指令値ΔＩｄが出力されるように構成されている。従って、ｄ軸電流調整指令値ΔＩｄを監視することにより、変調率Ｍが強め界磁しきい値Ｍｓとなるときの回転速度ωを計測することができる。図７（ａ）に示す例では、このときの回転速度ωは「ω１１」となっている。このようにして求めた回転速度ω＝ω１を、その直流電圧Ｖｄｃ＝Ｖｄｃ１及び目標トルクＴＭ＝ＴＭ１での回転速度しきい値ωＴとする。すなわち、この回転速度しきい値ωＴ＝ω１が、引数としての直流電圧Ｖｄｃ＝Ｖｄｃ１及び目標トルクＴＭ＝ＴＭ１に対応する回転速度しきい値マップ３５Ａ（図７（ｃ）参照）の値となる。
【００８０】
その後、直流電圧Ｖｄｃ＝Ｖｄｃ１を維持したまま、電動機４が取り得る目標トルクＴＭの範囲内で様々なトルクを選択し、同様に、ＰＷＭ制御を実行させながら、電動機４の回転速度ωをゼロから次第に上昇させ、ｄ軸電流調整指令値ΔＩｄがゼロから正の値に変化する瞬間の回転速度ωを計測する。図７（ａ）の例では、目標トルクＴＭ＝ＴＭ２での回転速度ωは「ω１２」、目標トルクＴＭ＝ＴＭ３での回転速度ωは「ω１３」となっている。多数のトルクを選択し、各トルクについての回転速度ωを計測することで、図７（ａ）に曲線ＬωＴとして示すように、直流電圧Ｖｄｃが「Ｖｄｃ１」である状態で、通常界磁制御中において変調率Ｍが強め界磁しきい値Ｍｓ（＝０．７０７）となる目標トルクＴＭと回転速度ωとの関係を求めることができる。この曲線ＬωＴは、上述した変調率Ｍが過変調しきい値Ｍｏ（＝０．７０７）となる曲線Ｌ２と理論上一致する。図７（ｂ）に示すように、このように求めた目標トルクＴＭと回転速度ωとの関係（曲線ＬωＴ）を、当該直流電圧Ｖｄｃ＝Ｖｄｃ１についての回転速度しきい値ωＴのマップとする。その後、直流電圧Ｖｄｃ＝Ｖｄｃ２、直流電圧Ｖｄｃ＝Ｖｄｃ３、・・・のように、直流電源３が取り得る直流電圧Ｖｄｃの範囲内で様々な電圧を選択し、同様に、変調率Ｍが強め界磁しきい値Ｍｓ（＝０．７０７）となる目標トルクＴＭと回転速度ωとの関係を求める。そして、各直流電圧Ｖｄｃについて求めた目標トルクＴＭと回転速度ωとの関係を、各直流電圧Ｖｄｃについての回転速度しきい値ωＴのマップとし、回転速度しきい値マップ３５Ａに登録する。
【００８１】
以上により、図７（ｃ）に示すように、目標トルクＴＭ及び直流電圧Ｖｄｃに関連付けて適切な回転速度しきい値ωＴを規定した回転速度しきい値マップ３５Ａが作成できる。制御装置２は、図１に示す強め界磁終了条件マップ３５の一部として、上記のような回転速度しきい値マップ３５Ａをモード制御部５から参照可能に備えている。
【００８２】
２−４−２．強め界磁終了条件（Ｂ）：ｄ軸電流調整指令値ΔＩｄに基づく終了条件
上記のように、モード制御部５は、強め界磁終了条件（Ｂ）として、界磁調整指令値としてのｄ軸電流調整指令値ΔＩｄに基づく終了条件を用いる。すなわち、モード制御部５は、ｄ軸電流調整指令値ΔＩｄが、界磁磁束を強める方向に、目標トルクＴＭ及び電圧速度比ＲＶωに基づいて定まる調整指令しきい値ΔＩｄＴ以上となったこと（ΔＩｄ≧ΔＩｄＴ）を条件として、界磁調整部８による強め界磁制御を終了させる。ここで、電圧速度比ＲＶωは、直流電圧Ｖｄｃと電動機４の回転速度ωとの比である。本実施形態では、強め界磁制御と共に矩形波制御を実行することにより得られるインバータ６におけるスイッチング損失の低減効果と、界磁磁束を強める方向にｄ軸電流調整指令値ΔＩｄを増大することによる効率の悪化との関係に着目する。具体的には、通常界磁・ＰＷＭ制御モードＡ１（ここでは通常界磁・通常ＰＷＭ制御モードＡ１ａ）を実行した場合の電動機４及び電動機駆動装置１の損失を通常時損失Ｌｏｓｓ１とし、強め界磁・矩形波制御モードＡ３を実行した場合の電動機４及び電動機駆動装置１の損失を強め界磁時損失Ｌｏｓｓ２とし、強め界磁制御を実行することによる効率向上分を損失差分ΔＬｏｓｓ（＝Ｌｏｓｓ１−Ｌｏｓｓ２）とする。そして、強め界磁時損失Ｌｏｓｓ２が通常時損失Ｌｏｓｓ１より少なくなる、すなわち、損失差分ΔＬｏｓｓが正（ΔＬｏｓｓ＞０）となるｄ軸電流調整指令値ΔＩｄの範囲における界磁磁束を強める方向の上限を、調整指令しきい値ΔＩｄＴとする。
【００８３】
制御装置２は、目標トルクＴＭ及び電圧速度比ＲＶωに関連付けて適切な調整指令しきい値ΔＩｄＴを規定した調整指令しきい値マップ３５Ｂ（図８（ｃ）参照）を強め界磁終了条件マップ３５（図１参照）として備えている。モード制御部５は、この調整指令しきい値マップ３５Ｂに基づいて、目標トルクＴＭ及び電圧速度比ＲＶωに応じた適切な調整指令しきい値ΔＩｄＴを導出する。図８は、この調整指令しきい値ΔＩｄＴの導出方法、言い換えれば、調整指令しきい値マップ３５Ｂの作成方法を示す概念図である。
【００８４】
適切な調整指令しきい値ΔＩｄＴは、実際の制御装置２を用いて実験的に求めることができる。例えば、図８（ａ）に示すように、まず、直流電源３が取り得る直流電圧Ｖｄｃの範囲内から任意の電圧、及び電動機４が取り得る目標トルクＴＭの範囲内から任意のトルクを選択する。ここでは、一例として、直流電圧Ｖｄｃとして「Ｖｄｃ１」、目標トルクＴＭとして「ＴＭ３」を選択する（Ｖｄｃ＝Ｖｄｃ１、ＴＭ＝ＴＭ３）。そして、選択した直流電圧Ｖｄｃ＝Ｖｄｃ１及び目標トルクＴＭ＝ＴＭ３において、ＰＷＭ制御を実行可能な回転速度ωであるＰＷＭ可能上限速度ωＵを導出する。このＰＷＭ可能上限速度ωＵは、図８（ａ）に示すようなＩｄ−Ｉｑ平面上において、直流電圧Ｖｄｃ＝Ｖｄｃ１とした場合に、最大トルク制御線６２及び目標トルクＴＭ＝ＴＭ３の等トルク線６１の交点を通る電圧制限楕円６３Ｕの回転速度ωとして求めることができる。次に、選択した直流電圧Ｖｄｃ＝Ｖｄｃ１及び目標トルクＴＭ＝ＴＭ３を制御装置２に入力し、インバータ６にＰＷＭ制御（ここでは通常ＰＷＭ制御）を実行させ、電動機４の回転速度ωをＰＷＭ可能上限速度ωＵから次第に低下させる。そして、回転速度ωに応じて変化するｄ軸電流調整指令値ΔＩｄと通常時損失Ｌｏｓｓ１との関係を計測する。また、同じ直流電圧Ｖｄｃ及び目標トルクＴＭの条件で、インバータ６に矩形波制御を実行させ、電動機４の回転速度ωをＰＷＭ可能上限速度ωＵから次第に低下させる。そして、回転速度ωに応じて変化するｄ軸電流調整指令値ΔＩｄと強め界磁時損失Ｌｏｓｓ２との関係を計測する。ここで、通常時損失Ｌｏｓｓ１及び強め界磁時損失Ｌｏｓｓ２は、それぞれ、ＰＷＭ制御又は矩形波制御での、電動機４における銅損及び鉄損、並びに電動機駆動装置１におけるスイッチング損失等を含み、直流電源３から電動機駆動装置１に供給した電力と電動機４により得られた出力との差により求められる。
【００８５】
以上より、回転速度ωに応じて変化するｄ軸電流調整指令値ΔＩｄと、通常時損失Ｌｏｓｓ１と、強め界磁時損失Ｌｏｓｓ２と、の関係が求まる。そこで、各ｄ軸電流調整指令値ΔＩｄ（回転速度ω）での通常時損失Ｌｏｓｓ１と強め界磁時損失Ｌｏｓｓ２との差分（Ｌｏｓｓ１−Ｌｏｓｓ２）から、図８（ａ）に示すように、回転速度ωに応じて変化するｄ軸電流調整指令値ΔＩｄと損失差分ΔＬｏｓｓとの関係を導出する。そして、ｄ軸電流調整指令値ΔＩｄと損失差分ΔＬｏｓｓとの関係に基づいて、損失差分ΔＬｏｓｓが正から負に変化する瞬間（損失差分ΔＬｏｓｓ＝０となる瞬間）の回転速度ω及びｄ軸電流調整指令値ΔＩｄを計測する。図８（ａ）に示す例では、このときの回転速度ωは「ω１」、ｄ軸電流調整指令値ΔＩｄは「ΔＩｄ３１」となっている。このように求めた回転速度ω＝ω１と直流電圧Ｖｄｃ＝Ｖｄｃ１との比が、このときの電圧速度比ＲＶω１となる。そして、このように求めたｄ軸電流調整指令値ΔＩｄ＝ΔＩｄ３１を、その電圧速度比ＲＶω＝ＲＶω１及び目標トルクＴＭ＝ＴＭ３での調整指令しきい値ΔＩｄＴとする。すなわち、この調整指令しきい値ΔＩｄＴ＝ΔＩｄ３１が、引数としての電圧速度比ＲＶω＝ＲＶω１及び目標トルクＴＭ＝ＴＭ３に対応する調整指令しきい値マップ３５Ｂ（図８（ｃ）参照）の値となる。
【００８６】
その後、図８（ｂ）に示すように、直流電圧Ｖｄｃ＝Ｖｄｃ１を維持したまま、目標トルクＴＭ＝ＴＭ１、目標トルクＴＭ＝ＴＭ２、・・・のように、電動機４が取り得る目標トルクＴＭの範囲内で様々なトルクを選択し、同様に、回転速度ωに応じて変化するｄ軸電流調整指令値ΔＩｄと損失差分ΔＬｏｓｓとの関係を導出する。そして、各目標トルクＴＭについて、損失差分ΔＬｏｓｓが正から負に変化する瞬間の回転速度ω及びｄ軸電流調整指令値ΔＩｄを求め、その回転速度ωと直流電圧Ｖｄｃとの比をこのときの電圧速度比ＲＶωとして、このように求めたｄ軸電流調整指令値ΔＩｄを、その電圧速度比ＲＶω及び目標トルクＴＭでの調整指令しきい値ΔＩｄＴとする。また、直流電圧Ｖｄｃ＝Ｖｄｃ２、直流電圧Ｖｄｃ＝Ｖｄｃ３、・・・のように、直流電源３が取り得る直流電圧Ｖｄｃの範囲内で様々な電圧を選択し、各直流電圧Ｖｄｃについて、上記と同様に目標トルクＴＭを様々に選択して、回転速度ωに応じて変化するｄ軸電流調整指令値ΔＩｄと損失差分ΔＬｏｓｓとの関係を導出する。そして、直流電圧Ｖｄｃと目標トルクＴＭとの組み合わせのそれぞれについて、損失差分ΔＬｏｓｓが正から負に変化する瞬間の回転速度ω及びｄ軸電流調整指令値ΔＩｄを求め、その回転速度ωと直流電圧Ｖｄｃとの比をこのときの電圧速度比ＲＶωとして、このように求めたｄ軸電流調整指令値ΔＩｄを、その電圧速度比ＲＶω及び目標トルクＴＭでの調整指令しきい値ΔＩｄＴとする。そして、電圧速度比ＲＶωと目標トルクＴＭと調整指令しきい値ΔＩｄＴとの関係を、調整指令しきい値ΔＩｄＴのマップとして調整指令しきい値マップ３５Ｂに登録する。
【００８７】
以上により、図８（ｃ）に示すように、目標トルクＴＭ及び電圧速度比ＲＶωに関連付けて適切な調整指令しきい値ΔＩｄＴを規定した調整指令しきい値マップ３５Ｂが作成できる。制御装置２は、図１に示す強め界磁終了条件マップ３５の一部として、上記のような調整指令しきい値マップ３５Ｂをモード制御部５から参照可能に備えている。なお、上記の方法では、損失差分ΔＬｏｓｓが正から負に変化する瞬間の回転速度ωに基づいて、調整指令しきい値ΔＩｄＴの引数としての電圧速度比ＲＶωを求める構成としている。そのため、調整指令しきい値マップ３５Ｂの縦軸を構成する電圧速度比ＲＶωが、各目標トルクＴＭについて同じ値とならない場合がある。その場合には、線形補間等により、電圧速度比ＲＶωを所定の値に揃えた場合の調整指令しきい値ΔＩｄＴを求めてマップ化すると好適である。
【００８８】
２−４−３．強め界磁終了条件（Ｃ）：強め界磁許容トルク範囲ＴＭＲに基づく終了条件
また、本実施形態では、モード制御部５は、強め界磁終了条件（Ｃ）として、強め界磁許容トルク範囲ＴＭＲに基づく終了条件を用いる。すなわち、モード制御部５は、電動機４の目標トルクＴＭが所定の強め界磁許容トルク範囲ＴＭＲから外れている場合には、界磁調整部８が強め界磁制御を実行しないように、強め界磁制御を終了させる。すなわち、モード制御部５は、強め界磁許容トルク範囲ＴＭＲの上限を許容トルク上限ＴＭＲＨとし、下限を許容トルク下限ＴＭＲＬとして、目標トルクＴＭ＜許容トルク下限ＴＭＲＬ、又は目標トルクＴＭ＞許容トルク上限ＴＭＲＨのときに強め界磁制御を終了させる。ここで、許容トルク上限ＴＭＲＨは、例えば、電動機４に流れる交流電流の基本波成分以外の高調波成分が大きくなり易い矩形波制御を行った際に、電動機４の電機子コイルに流れる電流が当該電動機４に許容される電流制限値を超えないように設定すると好適である。また、許容トルク下限ＴＭＲＬは、例えば、出力トルクが小さすぎるために矩形波制御を行うのに適さないトルク範囲を強め界磁許容トルク範囲ＴＭＲから除外するように設定すると好適である。
【００８９】
２−４−４．強め界磁制御の終了動作
そして、モード制御部５は、上述した強め界磁終了条件（Ａ）〜（Ｃ）のいずれかを満たす場合には、ｄ軸電流調整指令値ΔＩｄをゼロとする制御を行う。すなわち、モード制御部５は、強め界磁終了条件を満たす場合には、ｄ軸電流調整指令値ΔＩｄをゼロとする指令を積分器３２へ出力し、積分器３２が出力するｄ軸電流調整指令値ΔＩｄをゼロとする。この際、モード制御部５は、ｄ軸電流調整指令値ΔＩｄを現在値からゼロに向って一定の変化速度で変化させるように界磁調整部８を制御する。すなわち、強め界磁制御の実行中は、ｄ軸電流調整指令値ΔＩｄは正の値となっているので、モード制御部５は、強め界磁制御を終了させる際には、ｄ軸電流調整指令値ΔＩｄを時間の経過に従って現在値からゼロまで次第に低下（減少）させる。モード制御部５は、このように強め界磁制御を終了する際に、界磁磁束の調整量を減少させる方向にｄ軸電流調整指令値ΔＩｄを次第に変化させることで変調率Ｍを次第に低下させる制御を行う。これにより、変調率Ｍを、矩形波制御モードが実行される矩形波しきい値Ｍｂ（最大変調率Ｍｍａｘ＝０．７８）から次第に低下させ、ｄ軸電流調整指令値ΔＩｄがゼロとなるまでの間であって且つ変調率Ｍが過変調しきい値Ｍｏ（＝０．７０７）となるまでの間に強め界磁・過変調ＰＷＭ制御モードＡ２ｂ（強め界磁・ＰＷＭ制御モードＡ２）を実行する。そして、ｄ軸電流調整指令値ΔＩｄがゼロとなり、変調率Ｍが過変調しきい値Ｍｏ未満となったときに、通常界磁・通常ＰＷＭ制御モードＡ１ａ（通常界磁・ＰＷＭ制御モードＡ１）に移行する。
【００９０】
よって、本実施形態では、モード制御部５は、強め界磁制御を終了する際には、強め界磁・矩形波制御モードＡ３から強め界磁・ＰＷＭ制御モードＡ２を経て通常界磁・ＰＷＭ制御モードＡ１に移行させる。これにより、強め界磁制御を終了する際にｄ軸電流調整指令値ΔＩｄによる調整後の電流指令値Ｉｄ、Ｉｑが急激に変化すること、及び変調率Ｍが急激に変化することを抑制でき、電動機４のコイルに流れる電流の急激な変化やオーバーシュートを抑制できると共に、電動機４の出力トルクの振動が発生することを抑制することができる。なお、モード制御部５は、上記強め界磁終了条件（Ａ）、（Ｂ）、及び（Ｃ）の全てが満たされなくなったときには、ｄ軸電流調整指令値ΔＩｄを強制的にゼロとするための終了動作を停止する。これにより、積分器３２が調整値Ｙを積分してｄ軸電流調整指令値ΔＩｄを導出する制御が再開される。
【００９１】
３．制御装置の動作
次に、制御装置２の各部の動作について、図９及び図１０を用いて詳細に説明する。図９は、本実施形態に係る制御装置２における電圧指令値Ｖｄ、Ｖｑの導出までの各部の動作の流れを示すフローチャートである。
【００９２】
図８に示すように、制御装置２は、まず、変調率導出部２９により変調率Ｍを導出する（ステップ＃０１）。次に、減算器３０により、変調率Ｍから指令変調率ＭＴ（最大変調率Ｍｍａｘ＝０．７８）を減算した変調率偏差ΔＭ（＝Ｍ−ＭＴ）を導出する（ステップ＃０２）。その後、制御装置２は、ｄ軸電流調整指令値ΔＩｄがゼロより大きい（ΔＩｄ＞０）か否かを判定する（ステップ＃０３）。この判定は、そのときに制御装置２が強め界磁制御中であるか否かを判定するものである。ｄ軸電流調整指令値ΔＩｄがゼロ以下（ΔＩｄ≦０）である場合には（ステップ＃０３：Ｎｏ）、制御装置２が通常界磁制御中又は弱め界磁制御中であると判定できる。そこで次に、変調率偏差ΔＭがゼロ未満（ΔＭ＜０）であるか否かを判定する（ステップ＃０４）。この判定は、変調率Ｍが指令変調率ＭＴ未満であるか否かを判定するものである。変調率偏差ΔＭがゼロ以上（ΔＭ≧０）である場合には（ステップ＃０４：Ｎｏ）、処理はステップ＃０６へ進み、当該変調率偏差ΔＭに基づいて積分入力調整部３１から出力されるゼロ以下の調整値Ｙ（図６参照）を積分器３２により積分し、ｄ軸電流調整指令値ΔＩｄを導出する（ステップ＃０６）。これにより、ｄ軸電流調整指令値ΔＩｄは負方向、すなわち電動機４の界磁磁束を弱める方向に変化する。このとき、通常界磁制御中であれば弱め界磁制御が開始され、弱め界磁制御中であれば弱め界磁の程度が増大する。
【００９３】
変調率偏差ΔＭがゼロ未満（ΔＭ＜０）である場合には（ステップ＃０４：Ｙｅｓ）、次に、変調率偏差ΔＭが強め界磁開始偏差ΔＭｓ以上（ΔＭ≧ΔＭｓ）であるか否かを判定する（ステップ＃０５）。変調率偏差ΔＭが強め界磁開始偏差ΔＭｓ未満（ΔＭ＜ΔＭｓ）である場合には（ステップ＃０５：Ｎｏ）、積分入力調整部３１により調整値Ｙとしてゼロが出力される（図６参照）。従って、積分器３２による調整値Ｙの積分は行わず、処理はステップ＃０７へ進む。よって、ｄ軸電流調整指令値ΔＩｄは変化しない。このとき、通常界磁制御中であれば当該通常界磁制御が継続され、弱め界磁制御中であれば当該弱め界磁制御が継続される。変調率偏差ΔＭが強め界磁開始偏差ΔＭｓ以上（ΔＭ≧ΔＭｓ）である場合には（ステップ＃０５：Ｙｅｓ）、積分入力調整部３１により調整値Ｙとして正の値が出力される（図６参照）。そこで、積分器３２により正の調整値Ｙを積分し、ｄ軸電流調整指令値ΔＩｄを導出する（ステップ＃０６）。これにより、ｄ軸電流調整指令値ΔＩｄは正方向、すなわち電動機４の界磁磁束を強める方向に変化する。このとき、通常界磁制御中であれば強め界磁制御が開始され、弱め界磁制御中であれば弱め界磁の程度が減少し或いは強め界磁制御に移行する。
【００９４】
一方、ｄ軸電流調整指令値ΔＩｄがゼロより大きい（ΔＩｄ＞０）場合には（ステップ＃０３：Ｙｅｓ）、制御装置２が強め界磁制御中であると判定できる。そこで次に、モード制御部５により、上述した強め界磁終了条件（Ａ）〜（Ｃ）を判定する。具体的には、条件（Ａ）：電動機４の回転速度ωが、目標トルクＴＭ及び直流電圧Ｖｄｃに基づいて定まる回転速度しきい値ωＴ未満である（ω＜ωＴ）か否か（ステップ＃１０）、条件（Ｂ）：ｄ軸電流調整指令値ΔＩｄが、目標トルクＴＭ及び電圧速度比ＲＶωに基づいて定まる調整指令しきい値ΔＩｄＴ以上である（ΔＩｄ≧ΔＩｄＴ）か否か（ステップ＃１１）、条件（Ｃ）：電動機４の目標トルクＴＭが所定の強め界磁許容トルク範囲ＴＭＲ外であるか否か（ステップ＃１２）を判定する。これらの強め界磁終了条件（Ａ）〜（Ｃ）のいずれかを満たす場合（ステップ＃１０：Ｙｅｓ、ステップ＃１１：Ｙｅｓ、又はステップ＃１２：Ｙｅｓ）には、モード制御部５が強め界磁制御の終了動作を行う。すなわち、モード制御部５は、強め界磁制御を終了するために、ｄ軸電流調整指令値ΔＩｄを一定の変化速度でゼロにする（ステップ＃１３）。これにより、強め界磁制御が終了し、通常界磁制御が実行される状態となる。上記の強め界磁終了条件（Ａ）〜（Ｃ）のいずれも満たさない場合（ステップ＃１０：Ｎｏ、ステップ＃１１：Ｎｏ、及びステップ＃１２：Ｎｏ）には、強め界磁制御を継続することとし、処理はステップ＃０６へ進む。従って、変調率偏差ΔＭに応じて積分入力調整部３１により出力された調整値Ｙを積分器３２により積分し、ｄ軸電流調整指令値ΔＩｄを導出する（ステップ＃０６）。これにより、強め界磁制御中も、変調率偏差ΔＭに応じてｄ軸電流調整指令値ΔＩｄが適切に調整される。この際、ｄ軸電流調整指令値ΔＩｄが負方向に変化して強め界磁制御から弱め界磁制御へ移行することもある。
【００９５】
その後、ｄ軸電流指令値導出部２１により導出された基本ｄ軸電流指令値Ｉｄｂと積分器３２により導出されたｄ軸電流調整指令値ΔＩｄとを加算して調整後ｄ軸電流指令値Ｉｄを導出する（ステップ＃０７）。また、ｑ軸電流指令値導出部２２により調整後ｑ軸電流指令値Ｉｑを導出する（ステップ＃０８）。そして、これらの調整後ｄ軸電流指令値Ｉｄ及び調整後ｑ軸電流指令値Ｉｑに基づいて、電流制御部２４により電圧指令値Ｖｄ、Ｖｑを導出する（ステップ＃１８）。以上で処理を終了する。
【００９６】
次に、図９に示すフローチャートに従う制御装置２の動作の具体例について、図３及び図１０を用いて説明する。図１０は、時間Ｔの経過に従って図３に示す点ｔ０からｔ６へ向かって順に電動機４の動作点を変化させ、その後点ｔ７からｔ１３へ向かって順に電動機４の動作点を変化させた際における、目標トルクＴＭ、回転速度ω、及びｄ軸電流調整指令値ΔＩｄによる調整後の電流指令値Ｉｄ、Ｉｑの変化の一例を示す図である。具体的には、図１０（ａ）は時間軸Ｔに沿った目標トルクＴＭの変化、図１０（ｂ）はそのとき回転速度ωの変化、図１０（ｃ）はそのときの調整後ｄ軸電流指令値Ｉｄ及び調整後ｑ軸電流指令値Ｉｑの変化をそれぞれ示している。
【００９７】
本例では、時点ｔ０〜ｔ１では、目標トルクＴＭがゼロの状態で回転速度ωをゼロからω１まで上昇させる。このとき、調整後ｄ軸電流指令値Ｉｄ及び調整後ｑ軸電流指令値Ｉｑはゼロのままである。時点ｔ１〜ｔ２では、回転速度ωをω１で一定とした状態で目標トルクＴＭをゼロからＴＭ６まで上昇させる。このとき、調整後ｄ軸電流指令値Ｉｄは目標トルクＴＭに比例してＩｄ８まで減少し、調整後ｑ軸電流指令値Ｉｑは目標トルクＴＭに比例してＩｑ８まで増加する。時点ｔ２〜ｔ６では、目標トルクＴＭをＴＭ６で一定とした状態で回転速度ωをω１からω２まで上昇させる。このとき、電動機４の動作点が強め界磁制御領域Ｆに入るまでの時点ｔ２〜ｔ３では、調整後ｄ軸電流指令値Ｉｄ及び調整後ｑ軸電流指令値Ｉｑは一定に維持される。時点ｔ０〜ｔ３では、通常界磁・ＰＷＭ制御モードＡ１（通常界磁・通常ＰＷＭ制御モードＡ１ａ）が実行される。電動機４の動作点が強め界磁制御領域Ｆに入ってからの時点ｔ３〜ｔ４で、ｄ軸電流調整指令値ΔＩｄが増加することにより強め界磁制御が実行され、調整後ｄ軸電流指令値ＩｄはＩｄ８からＩｄ９まで増加し、調整後ｑ軸電流指令値ＩｑはＩｑ８からＩｑ９まで増加する。この際、変調率Ｍが矩形波しきい値Ｍｂに到達するまでの間（時点ｔ３〜ｔ４）に強め界磁・ＰＷＭ制御モードＡ２が実行される。
【００９８】
その後、時点ｔ４〜ｔ５では、回転速度ωが上昇することによって図５に示す電圧制限楕円６３の径が縮小するため、矩形波制御中には電圧制限楕円６３上に設定される調整後ｄ軸電流指令値Ｉｄ及び調整後ｑ軸電流指令値Ｉｑが共に減少する。具体的には、調整後ｄ軸電流指令値ＩｄはＩｄ９からＩｄ８まで減少し、調整後ｑ軸電流指令値ＩｑはＩｑ９からＩｑ８まで減少する。このとき、ｄ軸電流調整指令値ΔＩｄも減少する。時点ｔ４〜ｔ５では強め界磁・矩形波制御モードＡ３が実行される。そして、時点ｔ５でｄ軸電流調整指令値ΔＩｄがゼロとなり強め界磁制御が終了する。強め界磁制御領域Ｆから出てからの時点ｔ５〜ｔ６では、ｄ軸電流調整指令値ΔＩｄが更に減少して負の値になることにより弱め界磁制御が実行され、調整後ｄ軸電流指令値ＩｄはＩｄ８からＩｄ７まで減少し、調整後ｑ軸電流指令値ＩｑはＩｑ８からＩｑ７まで減少する。時点ｔ６〜ｔ７では、回転速度ω及び目標トルクＴＭの双方が一定に維持されるため、調整後ｄ軸電流指令値Ｉｄ及び調整後ｑ軸電流指令値Ｉｑは共に変化しない。
【００９９】
時点ｔ７〜ｔ１１では、目標トルクＴＭをＴＭ６で一定とした状態で回転速度ωをω２からω１まで下降させる。このとき、電動機４の動作点が強め界磁制御領域Ｆに入るまでの時点ｔ７〜ｔ８では、弱め界磁制御が実行されつつｄ軸電流調整指令値ΔＩｄが次第に増加し、調整後ｄ軸電流指令値ＩｄはＩｄ７からＩｄ８まで増加し、調整後ｑ軸電流指令値ＩｑはＩｑ７からＩｑ８まで増加する。そして、時点ｔ８でｄ軸電流調整指令値ΔＩｄがゼロとなり弱め界磁制御が終了する。時点ｔ５〜ｔ８では弱め界磁・ＰＷＭ制御モードＡ４が実行される。電動機４の動作点が強め界磁制御領域Ｆに入ってからの時点ｔ８〜ｔ９では、回転速度ωが下降することによって図５に示す電圧制限楕円６３の径が拡大するため、矩形波制御中に電圧制限楕円６３上に設定される調整後ｄ軸電流指令値Ｉｄ及び調整後ｑ軸電流指令値Ｉｑが共に増加する。具体的には、調整後ｄ軸電流指令値ＩｄはＩｄ８からＩｄ９まで増加し、調整後ｑ軸電流指令値ＩｑはＩｑ８からＩｑ９まで増加する。このとき、ｄ軸電流調整指令値ΔＩｄも増加する。時点ｔ８〜ｔ９では強め界磁・矩形波制御モードＡ３が実行される。本例では、時点ｔ９で強め界磁終了条件（Ａ）〜（Ｃ）のいずれかが満たされる状態となり、その後時点ｔ１０までの間に、ｄ軸電流調整指令値ΔＩｄを一定の変化速度（減少速度）でゼロにする。これにより、調整後ｄ軸電流指令値ＩｄはＩｄ９からＩｄ８まで減少し、調整後ｑ軸電流指令値ＩｑはＩｑ９からＩｑ８まで減少する。このようにｄ軸電流調整指令値ΔＩｄの減少速度が規制されるため、ｄ軸電流調整指令値ΔＩｄによる調整後の調整後ｄ軸電流指令値Ｉｄ及び調整後ｑ軸電流指令値Ｉｑの減少速度も規制されて緩やかな曲線を描くように増加する。これにより、変調率Ｍの変化速度（下降速度）が規制され、変調率Ｍが強め界磁しきい値Ｍｓ（図３の曲線Ｌ２）に到達するまでに所定の時間が確保されるので、この間（時点ｔ９〜ｔ１０）に強め界磁・ＰＷＭ制御モードＡ２が実行される。
【０１００】
電動機４の動作点が強め界磁制御領域Ｆから出てからの時点ｔ１０〜ｔ１１では、調整後ｄ軸電流指令値Ｉｄ及び調整後ｑ軸電流指令値Ｉｑは一定に維持される。時点ｔ１１〜ｔ１２では、回転速度ωをω１で一定とした状態で目標トルクＴＭをＴＭ６からゼロまで下降させる。このとき、調整後ｄ軸電流指令値Ｉｄは目標トルクＴＭに比例してＩｄ８からゼロまで増加し、調整後ｑ軸電流指令値Ｉｑは目標トルクＴＭに比例してＩｑ８からゼロまで減少する。時点ｔ１２〜ｔ１３では、目標トルクＴＭがゼロの状態で回転速度ωをω１からゼロまで下降させる。このとき、調整後ｄ軸電流指令値Ｉｄ及び調整後ｑ軸電流指令値Ｉｑはゼロのままである。時点ｔ１０〜ｔ１３では、通常界磁・ＰＷＭ制御モードＡ１（通常界磁・通常ＰＷＭ制御モードＡ１ａ）が実行される。
【０１０１】
４．その他の実施形態
（１）上記の実施形態では、強め界磁終了条件（Ａ）で用いる回転速度しきい値ωＴとして、目標トルクＴＭ及び直流電圧Ｖｄｃに基づいて定まる値を用いる場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。例えば、回転速度しきい値ωＴを、目標トルクＴＭ及び直流電圧Ｖｄｃに関わらず一定の値に設定することも、本発明の好適な実施形態の一つである。また、回転速度しきい値ωＴを、目標トルクＴＭ及び直流電圧Ｖｄｃのいずれか一方に基づいて定まる値とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。更に、回転速度しきい値ωＴを、目標トルクＴＭ、直流電圧Ｖｄｃ、調整指令しきい値ΔＩｄＴ等に基づいて所定の式により算出した値としても好適である。このように回転速度しきい値ωＴを定める場合、当該回転速度しきい値ωＴに基づく強め界磁終了条件（Ａ）と、上述した調整指令しきい値ΔＩｄＴに基づく強め界磁終了条件（Ｂ）との双方が満たされた場合に強め界磁制御を終了させる構成とすると特に好適である。この場合、モード制御部５は、ｄ軸電流調整指令値ΔＩｄが、界磁磁束を強める方向に調整指令しきい値ΔＩｄＴ以上となり、且つ回転速度ωが回転速度しきい値ωＴ未満となったことを条件として、強め界磁制御を終了させる。なお、この場合においても、強め界磁許容トルク範囲ＴＭＲに基づく強め界磁終了条件（Ｃ）は選択的条件とし、条件（Ａ）且つ条件（Ｂ）と条件（Ｃ）とのいずれかが満たされた場合に強め界磁制御を終了させる構成とすると更に好適である。
【０１０２】
（２）上記の実施形態では、（Ａ）電動機４の回転速度ω＜回転速度しきい値ωＴ、（Ｂ）ｄ軸電流調整指令値ΔＩｄ≧調整指令しきい値ΔＩｄＴ、及び（Ｃ）目標トルクＴＭが強め界磁許容トルク範囲ＴＭＲ外であること、の３つの強め界磁終了条件のいずれかを満たす場合に強め界磁制御を終了させる場合を例と説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。例えば、モード制御部５が、強め界磁終了条件（Ｂ）のみを判断する構成とし、当該条件（Ｂ）が満たされた場合にのみ強め界磁終了制御を行う構成とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。また、モード制御部５が、強め界磁終了条件（Ｂ）及び（Ａ）、或いは強め界磁終了条件（Ｂ）及び（Ｃ）を判断し、これらのいずれかの強め界磁終了条件が満たされた場合にのみ強め界磁終了制御を行う構成とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。
【０１０３】
（３）上記の実施形態では、強め界磁終了条件（Ａ）で用いる回転速度しきい値ωＴとして、変調率Ｍが強め界磁しきい値Ｍｓ（＝０．７０７）となる電動機４の回転速度ωを用いる場合について説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではない。回転速度しきい値ωＴを、変調率Ｍが強め界磁しきい値Ｍｓ以外の一定値となるときの回転速度ωに設定することも可能である。従って、回転速度しきい値ωＴを、変調率Ｍが強め界磁しきい値Ｍｓより小さい値（例えばＭ＝０．７、Ｍ＝０．６５、Ｍ＝０．５等）となるときの回転速度ωに設定し、或いは変調率Ｍが強め界磁しきい値Ｍｓより大きい値（例えばＭ＝０．７２、Ｍ＝０．７５等）となるときの回転速度ωに設定することも、本発明の好適な実施形態の一つである。また、変調率Ｍが一定値となるときの回転速度ωに限定されず、目標トルクＴＭと直流電圧Ｖｄｃとに基づいて定まる所定の回転速度ωを回転速度しきい値ωＴとして設定することも可能である。例えば、ＴＭ＝−αω＋β（α、βは定数）を満たす回転速度ωを直流電圧Ｖｄｃの値毎に設定し、それを回転速度しきい値ωＴとすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。
【０１０４】
（４）上記の実施形態では、強め界磁終了条件（Ｂ）で用いる調整指令しきい値ΔＩｄＴを、強め界磁制御を実行することによる効率向上分である損失差分ΔＬｏｓｓ（＝Ｌｏｓｓ１−Ｌｏｓｓ２）が正となるｄ軸電流調整指令値ΔＩｄの範囲の上限に設定する場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。例えば、調整指令しきい値ΔＩｄＴを、損失差分ΔＬｏｓｓが正となるｄ軸電流調整指令値ΔＩｄの範囲内の任意の値に設定し、或いは損失差分ΔＬｏｓｓが負となるｄ軸電流調整指令値ΔＩｄの範囲内に設定することも可能である。また、調整指令しきい値ΔＩｄＴを、損失差分ΔＬｏｓｓとは無関係に、目標トルクＴＭ及び電圧速度比ＲＶωに基づいて定まる値を調整指令しきい値ΔＩｄＴとして設定することも可能である。
【０１０５】
（５）上記の実施形態では、強め界磁・矩形波制御モード中に、強め界磁制御を終了する際には、ｄ軸電流調整指令値ΔＩｄを一定の変化速度で次第に減少させることで変調率Ｍを次第に低下させ、強め界磁・パルス幅変調制御モードを経て通常界磁・パルス幅変調制御モードに移行させる制御を行なう場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。例えば、強め界磁制御を終了する際のｄ軸電流調整指令値ΔＩｄの現在値の大きさに関わらず、ｄ軸電流調整指令値ΔＩｄが現在値からゼロとなるまでの変化時間が一定となるように、ｄ軸電流調整指令値ΔＩｄを次第に減少させる構成とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。この場合にも、ｄ軸電流調整指令値ΔＩｄがゼロとなるまでの時間が確保されるため、強め界磁・矩形波制御モードから通常界磁・パルス幅変調制御モードに移行する際に、強め界磁・パルス幅変調制御モードを実行することができる。
【０１０６】
（６）上記の実施形態では、強め界磁しきい値Ｍｓが過変調しきい値Ｍｏ（＝０．７０７）と一致するように設定される場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。強め界磁しきい値Ｍｓを、過変調しきい値Ｍｏより小さい値（例えばＭ＝０．７、Ｍ＝０．６５、Ｍ＝０．５等）に設定し、或いは過変調しきい値Ｍｏより大きい値（例えばＭ＝０．７２、Ｍ＝０．７５等）に設定することも、本発明の好適な実施形態の一つである。なお、強め界磁しきい値Ｍｓを、過変調しきい値Ｍｏより大きい値に設定した場合には、強め界磁制御が開始される前に、通常界磁・ＰＷＭ制御モードＡ１として通常界磁・過変調ＰＷＭ制御モードＡ１ｂが実行される。
【０１０７】
（７）上記の実施形態では、電動機駆動装置１が直流電源３からの直流電圧Ｖｄｃをインバータ６へ供給する構成である場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、直流電源３からの電源電圧を変換して所望値のシステム電圧を生成するＤＣ−ＤＣコンバータ等の電圧変換部を備え、当該電圧変換部により生成されたシステム電圧を直流交流変換部としてのインバータ６に供給する構成とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。この場合において、電圧変換部は、電源電圧を昇圧する昇圧コンバータとすることができる他、電源電圧を降圧する降圧コンバータとし、或いは電源電圧の昇圧及び降圧の双方を行う昇降圧コンバータとすることもできる。
【０１０８】
（８）上記の実施形態では、交流電動機４が三相交流により動作する埋込磁石構造の同期電動機（ＩＰＭＳＭ）である場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではなく、例えば、交流電動機４として、表面磁石構造の同期電動機（ＳＰＭＳＭ）を用いることができ、或いは、同期電動機以外にも、例えば、誘導電動機等を用いることもできる。また、このような交流電動機に供給する交流として、三相以外の単相、二相、又は四相以上の多相交流を用いることができる。
【０１０９】
（９）上記の実施形態では、例えば電動機４が電動車両やハイブリッド車両等の駆動力源として用いられる場合を例として説明した。しかし、本実施形態に係る電動機４の用途はこれに限定されるものではなく、あらゆる用途の電動機について、本発明を適用することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１１０】
本発明は、直流電圧を交流電圧に変換して交流電動機に供給する直流交流変換部を備えた電動機駆動装置の制御を行う制御装置に好適に利用可能である。
【符号の説明】
【０１１１】
１：電動機駆動装置
２：制御装置
４：交流電動機
５：モード制御部
６：インバータ（直流交流変換部）
７：電流指令決定部
８：界磁調整部
９：電圧指令決定部
１０：電圧波形制御部
Ｖｄｃ：直流電圧
ＴＭ：目標トルク
ω：回転速度
Ｉｄｂ：基本ｄ軸電流指令値（基本電流指令値）
Ｉｄ：調整後ｄ軸電流指令値（調整後電流指令値）
Ｉｑｂ：基本ｑ軸電流指令値（基本電流指令値）
Ｉｑ：調整後ｑ軸電流指令値（調整後電流指令値）
ΔＩｄ：ｄ軸電流調整指令値（界磁調整指令値）
Ｖｄ：ｄ軸電圧指令値（電圧指令値）
Ｖｑ：ｑ軸電圧指令値（電圧指令値）
Ｍ：変調率（電圧指標）
Ｍｂ：矩形波しきい値
Ｍｓ：強め界磁しきい値
ＲＶω：電圧速度比
ωＴ：回転速度しきい値
ΔＩｄＴ：調整指令しきい値
ＴＭＲ：強め界磁許容トルク範囲
Ａ１：通常界磁・ＰＷＭ制御モード
Ａ２：強め界磁・ＰＷＭ制御モード
Ａ３：強め界磁・矩形波制御モード
【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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