(57)【要約】      （修正有）【課題】本発明は、電磁ノイズ及びスイッチング損失を低減できる回転電機の制御装置を提供する。【解決手段】制御装置は、パルス幅調整部３２と、操作部３３、３４とを備えている。パルス幅調整部は、回転電機の１電気角周期における上アームスイッチ及び下アームスイッチそれぞれのオン操作期間であるパルス幅Ｗを調整する。操作部は、各相に対応する上アームスイッチのオン操作期間を重複させないとの第１条件、及び各相に対応する下アームスイッチのオン操作期間を重複させないとの第２条件を課して、１電気角周期における上アームスイッチ及び下アームスイッチそれぞれのオン操作期間を上記パルス幅とすべく、１電気角周期において上アームスイッチ及び下アームスイッチをそれぞれ１回ずつオン操作する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多相の巻線群（１４，１５）を有する回転電機（１０）と、
上アームスイッチ（ＳＵｐ１〜ＳＷｐ２）及び下アームスイッチ（ＳＵｎ１〜ＳＷｎ２）の直列接続体を有し、前記上アームスイッチ及び前記下アームスイッチが交互にオン操作されることにより、前記巻線群に電圧を印加する電力変換回路（ＩＮＶ１，ＩＮＶ２）と、を備えるシステムに適用される回転電機の制御装置（３０）において、
前記回転電機の１電気角周期における前記上アームスイッチ及び前記下アームスイッチそれぞれのオン操作期間であるパルス幅を調整する調整部（３２）と、
各相に対応する前記上アームスイッチのオン操作期間を重複させないとの第１条件、及び各相に対応する前記下アームスイッチのオン操作期間を重複させないとの第２条件を課して、１電気角周期における前記上アームスイッチ及び前記下アームスイッチそれぞれのオン操作期間を前記調整部により調整された前記パルス幅とすべく、１電気角周期において前記上アームスイッチ及び前記下アームスイッチをそれぞれ１回ずつオン操作する操作部（３３，３４）と、を備える回転電機の制御装置。
【請求項２】
前記回転電機は、前記巻線群を複数有し、
前記電力変換回路は、複数の前記巻線群それぞれに電圧を印加し、
複数の前記巻線群のそれぞれが互いになす電気角がずらされており、
前記操作部は、複数の前記巻線群それぞれにおいて、前記第１条件及び前記第２条件を課して、１電気角周期における前記上アームスイッチ及び前記下アームスイッチそれぞれのオン操作期間を前記調整部により調整された前記パルス幅とすべく、１電気角周期において前記上アームスイッチ及び前記下アームスイッチをそれぞれ１回ずつオン操作する請求項１に記載の回転電機の制御装置。
【請求項３】
前記巻線群は、３相のものであり、
前記調整部は、前記パルス幅を電気角で１２０度以下に調整する請求項２に記載の回転電機の制御装置。
【請求項４】
前記調整部は、前記回転電機が電動機として駆動される場合、前記パルス幅を電気角で６０度よりも大きくてかつ１２０度以下に調整する請求項３に記載の回転電機の制御装置。
【請求項５】
前記巻線群を構成する巻線（１４Ｕ）に発生する相電圧と閾値との比較に基づいて、前記回転電機のロータの回転位置情報を推定する推定部（３７）を備える請求項１〜４のいずれか１項に記載の回転電機の制御装置。
【請求項６】
前記巻線に発生する相電圧にフィルタ処理を施すことにより、前記巻線に発生する誘起電圧の基本波成分を抽出するフィルタ部（３６）を備え、
前記推定部は、前記フィルタ部により抽出された基本波成分と前記閾値との比較に基づいて、前記回転位置情報を推定する請求項５に記載の回転電機の制御装置。
【請求項７】
前記巻線に実際に発生する誘起電圧の基本波成分に対する前記フィルタ部により抽出された基本波成分の位相遅れを補償する補償部（３８）を備え、
前記推定部は、前記補償部により補償された基本波成分と前記閾値との比較に基づいて、前記回転位置情報を推定する請求項６に記載の回転電機の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の制御装置としては、特許文献１に見られるように、１８０度通電制御により、電力変換回路の上，下アームスイッチを交互にオン操作するものが知られている。制御装置は、電力変換回路に接続された回転電機の巻線に印加する電圧を、上アームスイッチのオン操作期間において、回転電機の電気角半周期よりも十分短い周期で上，下アームスイッチを交互にオン操作することで調整する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−１７８６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながた、電気角半周期よりも十分短い周期で上，下アームスイッチが交互にオン操作されると、電磁ノイズ及びスイッチング損失が増加するおそれがある。
【０００５】
本発明は、電磁ノイズ及びスイッチング損失を低減できる回転電機の制御装置を提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明は、多相の巻線群を有する回転電機と、上アームスイッチ及び下アームスイッチの直列接続体を有し、前記上アームスイッチ及び前記下アームスイッチが交互にオン操作されることにより、前記巻線群に電圧を印加する電力変換回路と、を備えるシステムに適用される。第１の発明は、前記回転電機の１電気角周期における前記上アームスイッチ及び前記下アームスイッチそれぞれのオン操作期間であるパルス幅を調整する調整部と、各相に対応する前記上アームスイッチのオン操作期間を重複させないとの第１条件、及び各相に対応する前記下アームスイッチのオン操作期間を重複させないとの第２条件を課して、１電気角周期における前記上アームスイッチ及び前記下アームスイッチそれぞれのオン操作期間を前記調整部により調整された前記パルス幅とすべく、１電気角周期において前記上アームスイッチ及び前記下アームスイッチをそれぞれ１回ずつオン操作する操作部と、を備える。
【０００７】
第１の発明によれば、巻線の印加電圧を、パルス幅を調整することにより調整できる。このため、電磁ノイズ及びスイッチング損失を低減することができる。
【０００８】
第２の発明では、前記回転電機は、前記巻線群を複数有し、前記電力変換回路は、複数の前記巻線群それぞれに電圧を印加し、複数の前記巻線群のそれぞれが互いになす電気角がずらされており、前記操作部は、複数の前記巻線群それぞれにおいて、前記第１条件及び前記第２条件を課して、１電気角周期における前記上アームスイッチ及び前記下アームスイッチそれぞれのオン操作期間を前記調整部により調整された前記パルス幅とすべく、１電気角周期において前記上アームスイッチ及び前記下アームスイッチをそれぞれ１回ずつオン操作する。
【０００９】
第２の発明の制御装置について説明する前に、比較例の制御装置について説明する。比較例の制御装置は、多相の巻線群を１つ有する回転電機を備えるシステムに適用される。比較例の制御装置は、第１条件及び第２条件を課して、１電気角周期において上アームスイッチ及び下アームスイッチをそれぞれ１回ずつオン操作する構成を備えている。この構成において、１電気角周期における上アームスイッチ及び下アームスイッチそれぞれのオン操作期間であるパルス幅を調整することにより、巻線の印加電圧を調整しようとすると、回転電機のトルクリップルが増加する。詳しくは、第１，第２条件が課されているため、オン操作期間を短くすると、巻線への無通電期間が出現する。その結果、回転電機のトルクリップルが増加する。
【００１０】
そこで、第２の発明は、多相の巻線群を複数有する回転電機を備えるシステムに適用される。そして、複数の巻線群のそれぞれが互いになす電気角がずらされている。このため、複数の巻線群それぞれに対応するトルクリップルが大きかったとしても、複数の巻線群それぞれに対応するトルクが合成されることにより、トルクリップルを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】回転電機の制御システムの全体構成図。
【図２】第１巻線群と第２巻線群との空間位相差を示す図。
【図３】制御装置の処理を示すブロック図。
【図４】ｄｑ座標系における電圧ベクトルを示す図。
【図５】スイッチの操作態様（Ｗ＝１２０度）を示すタイムチャート。
【図６】スイッチの操作態様（６０度＜Ｗ＜１２０度）を示すタイムチャート。
【図７】スイッチの操作態様（Ｗ＝６０度）を示すタイムチャート。
【図８】フィルタ前後の相電圧等を示すタイムチャート。
【図９】位相補償前後の電気角を示すタイムチャート。
【図１０】位相補償量と電気角速度との関係を示す図。
【図１１】角度推定に関する本実施形態の効果を示す図。
【図１２】トルクリップルの低減効果を示す図。
【図１３】直流電流のリップルの低減効果を示す図。
【図１４】ノイズの低減効果を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係る制御装置を具体化した一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、車載主機としてエンジンを備える車両に制御装置が搭載されている。
【００１３】
図１に示すように、制御システムは、回転電機１０を備えている。回転電機１０は、多相多重巻線を有し、具体的には、３相２重巻線を有する同期機である。本実施形態において、回転電機１０は、電動機及び発電機の機能を統合したＩＳＧ（Integrated Starter Generator）である。回転電機１０のロータ１１は、エンジン２０のクランク軸２０ａと動力伝達可能とされている。本実施形態において、ロータ１１は、例えばベルトを介してクランク軸２０ａに機械的に接続されている。
【００１４】
ロータ１１には、磁極部１２が設けられている。本実施形態では、回転電機１０が巻線界磁型であるため、磁極部１２は界磁巻線である。回転電機１０のステータ１３には、第１巻線群１４，第２巻線群１５が巻回されている。第１，第２巻線群１４，１５に対して、ロータ１１が共通化されている。第１巻線群１４及び第２巻線群１５のそれぞれは、異なる中性点を有する３相巻線からなる。第１巻線群１４は、電気角で互いに１２０°ずれたＵ，Ｖ，Ｗ相巻線１４Ｕ，１４Ｖ，１４Ｗを有し、第２巻線群１５は、電気角で互いに１２０°ずれたＵ，Ｖ，Ｗ相巻線１５Ｕ，１５Ｖ，１５Ｗを有している。本実施形態では、図２に示すように、第１巻線群１４と第２巻線群１５とのなす電気角である空間位相差Δθが３０°である。すなわち、第１巻線群１４のＵ相巻線１４Ｕと第２巻線群１５のＵ相巻線１５Ｕとのなす電気角が３０°とされている。本実施形態では、説明の便宜上、第２巻線群１５が、第１巻線群１４に対して進角側に空間位相差Δθだけずれているものとする。なお、本実施形態では、第１巻線群１４と第２巻線群１５とが同じ構成とされている。具体的には、第１巻線群１４を構成する各相巻線１４Ｕ〜１４Ｗそれぞれの巻数と、第２巻線群１５を構成する各相巻線１５Ｕ〜１５Ｗそれぞれの巻数とが等しく設定されている。
【００１５】
制御システムは、第１インバータＩＮＶ１、第２インバータＩＮＶ２及び直流電源２１を備えている。第１インバータＩＮＶ１には第１巻線群１４が接続され、第２インバータＩＮＶ２には第２巻線群１５が接続されている。第１インバータＩＮＶ１及び第２インバータＩＮＶ２のそれぞれには、共通の直流電源２１が接続されている。直流電源２１は、例えば２次電池である。
【００１６】
第１インバータＩＮＶ１は、第１Ｕ，Ｖ，Ｗ相上アームスイッチＳＵｐ１，ＳＶｐ１，ＳＷｐ１と、第１Ｕ，Ｖ，Ｗ相下アームスイッチＳＵｎ１，ＳＶｎ１，ＳＷｎ１との直列接続体を３組備えている。Ｕ，Ｖ，Ｗ相における上記直列接続体の接続点は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相巻線１４Ｕ，１４Ｖ，１４Ｗの第１端に接続されている。Ｕ，Ｖ，Ｗ相巻線１４Ｕ，１４Ｖ，１４Ｗの第２端は、中性点で互いに接続されている。本実施形態では、各スイッチＳＵｐ１〜ＳＷｎ１として、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴを用いている。そして、各スイッチＳＵｐ１，ＳＶｐ１，ＳＷｐ１，ＳＵｎ１，ＳＶｎ１，ＳＷｎ１には、各ダイオードＤＵｐ１，ＤＶｐ１，ＤＷｐ１，ＤＵｎ１，ＤＶｎ１，ＤＷｎ１が逆並列に接続されている。なお、各ダイオードＤＵｐ１〜ＤＷｎ１は、各スイッチＳＵｐ１〜ＳＷｎ１のボディーダイオードであってもよい。また、各スイッチＳＵｐ１〜ＳＷｎ１としては、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴに限らず、例えばＩＧＢＴであってもよい。
【００１７】
第２インバータＩＮＶ２は、第１インバータＩＮＶ１と同様に、第２Ｕ，Ｖ，Ｗ相上アームスイッチＳＵｐ２，ＳＶｐ２，ＳＷｐ２と、第２Ｕ，Ｖ，Ｗ相下アームスイッチＳＵｎ２，ＳＶｎ２，ＳＷｎ２との直列接続体を３組備えている。Ｕ，Ｖ，Ｗ相における上記直列接続体の接続点は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相巻線１５Ｕ，１５Ｖ，１５Ｗの第１端に接続されている。Ｕ，Ｖ，Ｗ相巻線１５Ｕ，１５Ｖ，１５Ｗの第２端は、中性点で互いに接続されている。本実施形態では、各スイッチＳＵｐ２〜ＳＷｎ２として、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴを用いている。そして、各スイッチＳＵｐ２，ＳＶｐ２，ＳＷｐ２，ＳＵｎ２，ＳＶｎ２，ＳＷｎ２には、各ダイオードＤＵｐ２，ＤＶｐ２，ＤＷｐ２，ＤＵｎ２，ＤＶｎ２，ＤＷｎ２が逆並列に接続されている。なお、各ダイオードＤＵｐ２〜ＤＷｎ２は、各スイッチＳＵｐ２〜ＳＷｎ２のボディーダイオードであってもよい。また、各スイッチＳＵｐ２〜ＳＷｎ２しては、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴに限らず、例えばＩＧＢＴであってもよい。
【００１８】
第１，第２インバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２の各上アームスイッチの高電位側端子であるドレインには、直流電源２１の正極端子が接続されている。各下アームスイッチの低電位側端子であるソースには、直流電源２１の負極端子が接続されている。
【００１９】
第１，第２インバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２は、回転電機１０を電動機として駆動させる力行駆動時において、直流電源２１から出力された直流電圧を交流電圧に変換して第１，第２巻線群１４，１５に印加する機能を有する。これにより、例えば、エンジン２０を始動させたり、車両走行時に電動機の発生トルクを駆動輪に伝えるトルクアシストを実施したりすることができる。また、第１，第２インバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２は、回転電機１０を発電機として駆動させる回生駆動時において、第１，第２巻線群１４，１５から出力された交流電圧を直流電圧に変換して直流電源２１に印加する機能を有する。これにより、例えば、直流電源２１を充電することができる。
【００２０】
制御システムは、制御装置３０を備えている。制御装置３０は、ＣＰＵ及びメモリを備え、メモリに格納されたプログラムをＣＰＵにて実行する。制御装置３０は、回転電機１０の制御量をその指令値に制御すべく、第１インバータＩＮＶ１及び第２インバータＩＮＶ２を構成する各スイッチを操作する。本実施形態において、制御量はトルクであり、指令値は指令トルクＴｒｑ＊である。なお、制御装置３０が提供する機能は、例えば、実体的なメモリ装置に記録されたソフトウェア及びそれを実行するコンピュータ、ハードウェア、又はそれらの組み合わせによって提供することができる。
【００２１】
制御装置３０は、回転電機１０の回転角を直接検出する角度検出器の検出値を用いない位置センサレス制御を行う。位置センサレス制御を行うために、制御システムは、巻線に発生する誘起電圧の基本波成分を検出するための構成を備えている。詳しくは、制御システムは、第１抵抗体２２ａ及び第２抵抗体２２ｂの直列接続体を備えている。各抵抗体２２ａ，２２ｂの直列接続体は、直流電源２１に並列接続されている。本実施形態において、各抵抗体２２ａ，２２ｂの抵抗値は同じ値である。各抵抗体２２ａ，２２ｂにより分圧された直流電源２１の出力電圧ＶＤＣは、制御装置３０に入力される。また、Ｕ相巻線１４Ｕの第１端側の電圧も、制御装置３０に入力される。制御装置３０は、各抵抗体２２ａ，２２ｂによる分圧値「ＶＤＣ／２」を基準として、Ｕ相巻線１４Ｕの第１端側の電圧に基づいて、第１巻線群１４におけるＵ相電圧ＶＵ１を取得する。なお、取得される相電圧は、第１巻線群１４のＵ相巻線１４Ｕの相電圧に限らない。
【００２２】
図３に、制御装置３０が行うトルク制御処理のブロック図を示す。
【００２３】
設定部３１は、指令トルクＴｒｑ＊に基づいて、電圧ベクトルＶｎの大きさである電圧振幅Ｖａｍｐと、電圧ベクトルＶｎの位相である電圧位相δとを設定する。電圧ベクトルＶｎは、図４に示すように、ｄｑ座標系において、ｄ軸電圧とｑ軸電圧とからなるベクトルのことである。なお、図４には、ｑ軸の正方向を基準とし、この基準から反時計回りの方向が電圧位相δの正方向（進角側）とされていることを示す。各巻線群１４，１５に対応するｄｑ座標系のｄ軸の進み角は、各巻線群１４，１５のＵ相巻線１４Ｕ，１５Ｕを基準に定義されている。なお、設定部３１は、指令トルクＴｒｑ＊と電圧振幅Ｖａｍｐ及び電圧位相δとが関係付けられたマップ情報に基づいて、電圧振幅Ｖａｍｐ及び電圧位相δを設定すればよい。
【００２４】
パルス幅調整部３２は、電圧振幅Ｖａｍｐに基づいて、通電期間の長さを示すパルス幅Ｗを調整する。パルス幅Ｗは、電圧振幅Ｖａｍｐが大きいほど大きくされる。本実施形態において、パルス幅Ｗは、１２０度以下とされる。また、本実施形態において、回転電機１０が電動機として駆動される場合、パルス幅Ｗは、６０度よりも大きくてかつ１２０度以下とされる。
【００２５】
第１操作部３３は、パルス幅Ｗと、電圧位相δと、後述する位相補償部３８から出力された回転位置情報に相当する推定電気角θｅｓｔとに基づいて、図５に示すように、第１インバータＩＮＶ１の各スイッチＳＵｐ〜ＳＷｎ１の操作信号を生成して出力する。図５（ａ）〜図５（ｃ）において、１は、上アームスイッチがオン操作されて、かつ、下アームスイッチがオフ操作されることを示す。０は、上，下アームスイッチの双方がオフ操作されるデッドタイムを示す。−１は、上アームスイッチがオフ操作されて、かつ、下アームスイッチがオン操作されることを示す。例えば、図５（ａ）の１は、第１Ｕ相上アームスイッチＳＵｐ１がオン操作されて、かつ、第１Ｕ相下アームスイッチＳＵｎ１がオフ操作されることを示す。
【００２６】
図５は、パルス幅Ｗが１２０度に設定される場合を示し、図６は、パルス幅Ｗが６０度よりも大きくてかつ１２０度よりも小さい値に設定される場合を示す。図６（ａ）〜図６（ｃ）は、図５（ａ）〜図５（ｃ）に対応している。
【００２７】
図５及び図６に示すように、Ｕ，Ｖ，Ｗ相それぞれの上アームスイッチのオン操作への切り替えタイミングが１２０度ずれている。また、Ｕ，Ｖ，Ｗ相それぞれの下アームスイッチのオン操作への切り替えタイミングも１２０度ずれている。このようなタイミングのずれと、パルス幅Ｗが６０度よりも大きくてかつ１２０度以下にされることとにより、Ｕ，Ｖ，Ｗ相それぞれの上アームスイッチのオン操作期間が重複していないとの条件である第１条件が課される。また、Ｕ，Ｖ，Ｗ相それぞれの下アームスイッチのオン操作期間が重複していないとの条件である第２条件が課される。
【００２８】
なお、図５に示すように、パルス幅Ｗが１２０度に設定される場合、第１巻線群１４において各相巻線１４Ｕ〜１４Ｗの無通電期間が互いに重複しない。各相の無通電期間は、電気角で６０度に渡る。
【００２９】
本実施形態では、回転電機１０が電動機として駆動される場合、パルス幅Ｗが６０度よりも大きい値に設定される。この設定は、直流電源２１から各インバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２に電力を供給できない事態の発生を防止するためである。図７に、パルス幅Ｗが６０度に設定される場合を示す。図７（ａ）〜図７（ｃ）は、図５（ａ）〜図５（ｃ）に対応している。図７に示すように、パルス幅Ｗが６０度とされる場合、互いに異なる相の上アームスイッチと下アームスイッチとが同時にオン操作されない。このため、直流電源２１から第１インバータＩＮＶ１に電力を供給できない。
【００３０】
図３の説明に戻り、第２操作部３４は、パルス幅Ｗと、電圧位相δと、後述する加算部３５の出力値「θｅｓｔ＋Δθ」とに基づいて、第２インバータＩＮＶ２の各スイッチＳＵｐ２〜ＳＷｎ２の操作信号を生成して出力する。第２インバータＩＮＶ２の各スイッチＳＵｐ２〜ＳＷｎ２の操作態様は、図５，図６に示した操作態様を空間位相差Δθだけ進ませたものとなる。
【００３１】
続いて、推定電気角θｅｓｔの算出方法について説明する。
【００３２】
フィルタ部３６は、取得した相電圧ＶＵ１にローパスフィルタ処理を施すことにより、Ｕ相巻線１４Ｕの誘起電圧の基本波成分を抽出する。以下、抽出した基本波成分をフィルタ後電圧ＶＦと称す。図８（ａ）には、Ｕ相巻線１４Ｕの実際の誘起電圧の基本波成分ＥＵ１を破線で示し、取得される相電圧ＶＵ１を実線にて示す。図８（ａ）において、時刻ｔ２〜ｔ３の期間は、第１Ｕ相上アームスイッチＳＵｐ１がオン操作されて、かつ、第１Ｕ相下アームスイッチＳＵｎ１がオフ操作される期間である。この期間における相電圧ＶＵ１は、直流電源２１の正極側の電圧に対応した値にクランプされる。
【００３３】
時刻ｔ４〜ｔ５の期間は、第１Ｕ相上アームスイッチＳＵｐ１がオフ操作されて、かつ、第１Ｕ相下アームスイッチＳＵｎ１がオン操作される期間である。この期間における相電圧ＶＵ１は、直流電源２１の負極側の電圧に対応した値にクランプされる。
【００３４】
時刻ｔ１〜ｔ２，ｔ３〜ｔ４の期間は、デッドタイムである。なお、デッドタイムにおいて、相電圧ＶＵ１に２つのノイズが重畳している。これらノイズは、第１巻線群１４においてＵ相以外の相に対応するスイッチングノイズと、第２巻線群１５におけるいずれかの相に対応するスイッチングノイズとである。空間位相差Δθが３０°であるため、例えば、これらノイズの発生間隔は電気角で３０°である。これらノイズは、フィルタ部３６のローパスフィルタ処理により除去できる。
【００３５】
図３の説明に戻り、推定部３７は、フィルタ部３６から出力されたフィルタ後電圧ＶＦに基づいて、補償前電気角θｐを算出する。詳しくは、推定部３７は、まず、図８（ｂ）に示すように、フィルタ後電圧ＶＦと閾値とを比較し、フィルタ後電圧ＶＦが閾値をクロスするタイミングを算出する。本実施形態では、閾値が０に設定されている。このため、フィルタ後電圧ＶＦが閾値とクロスするタイミングは、ゼロクロスタイミングとなる。そして、推定部３７は、算出したゼロクロスタイミングに基づいて、図９（ａ）に示すように、補償前電気角θｐを算出する。ゼロクロスタイミングに基づいて電気角を推定できるのは、例えば、実際の誘起電圧の基本波成分ＥＵ１のゼロクロスタイミングを、電気角を推定するための基準となるタイミングとして用いることができるためである。なお、図９は、回転電機１０の電気角速度が一定の場合の補償前電気角θｐの推移を示す。
【００３６】
推定部３７は、さらに、算出したゼロクロスタイミングの時間間隔に基づいて、回転電機１０の電気角速度ωｅｓｔを算出する。
【００３７】
位相補償部３８は、位相の進む側に補償前電気角θｐを補正することにより、推定電気角θｅｓｔを算出する。位相の進む側に補正するのは、ローパスフィルタ処理が施されることにより、図８（ｂ）に示すように、実際の誘起電圧の基本波成分ＥＵ１に対してフィルタ後電圧ＶＦの位相が遅れるためである。位相補償することにより、電気角の推定精度を高めることができる。
【００３８】
位相補償部３８は、電気角速度ωｅｓｔに基づいて、図１０に示す位相補償値β（＜０）を算出し、算出した位相補償値βを補償前電気角θｐに加算することにより、推定電気角θｅｓｔを算出する。なお、位相補償部３８は、電気角速度ωｅｓｔ及び位相補償値βが関係付けられたマップ情報に基づいて、位相補償値βを算出すればよい。これにより、補償前電気角θｐの位相遅れを簡易な構成で補償できる。
【００３９】
加算部３５は、位相補償部３８から出力された推定電気角θｅｓｔに空間位相差Δθを加算して出力する。
【００４０】
続いて、図１１〜図１４を用いて、本実施形態の効果について説明する。
【００４１】
まず、図１１を用いて、電気角の推定精度の向上効果について説明する。図１１（ａ）は、本実施形態のＵ相電圧ＶＵ１及びフィルタ後電圧ＶＦの推移を示し、図１１（ｂ）は、比較例のＵ相電圧ＶＵ１及びフィルタ後電圧ＶＦの推移を示す。図１１（ｂ）の比較例は、上記特許文献１に記載されているように、上アームスイッチのオン操作期間において、上，下アームスイッチが交互にオンされる構成である。
【００４２】
本実施形態では、０Ｖに対して相電圧ＶＵ１の対称性がある程度確保されているため、フィルタ後電圧ＶＦは、０Ｖからオフセットしない。このため、電気角の推定精度を向上できる。これに対し、比較例では、０Ｖに対して相電圧ＶＵ１の対称性が確保されていないため、フィルタ後電圧ＶＦは、０Ｖから所定量ΔＶオフセットする。その結果、電気角を推定するための基準となるタイミングを適正に把握できず、電気角の推定精度が低下する。なお、比較例において、電気角の推定精度の低下を防止すべく、相電圧ＶＵ１を取得する場合の基準電圧を、直流電源２１の出力電圧の分圧値「ＶＤＣ／２」に代えて、仮想中性点の電圧とすることも考えられる。ただし、この場合、構成部品数が増加し、制御システムのコストが増加してしまう。
【００４３】
続いて、図１２を用いて、トルクリップルの低減効果について説明する。図１１（ａ）は、第１巻線群１４に対応する回転電機１０のトルクＴｒｑ１の推移を示し、図１１（ｂ）は、第２巻線群１５に対応する回転電機１０のトルクＴｒｑ２の推移を示す。図１１（ｃ）は、各トルクＴｒｑ１，Ｔｒｑ２の合計値である合成トルクＴｔｏｔａｌの推移を示す。
【００４４】
パルス幅Ｗが１２０よりも小さくなると、第１，第２巻線群１４，１５それぞれにおいて巻線に対する無通電期間が出現する。この場合、各トルクＴｒｑ１，Ｔｒｑ２に６次のトルクリップルが発生する。しかし、第１，第２巻線群１４，１５それぞれに対応するトルクリップルが大きかったとしても、各トルクＴｒｑ１，Ｔｒｑ２を合成することにより、図１２（ｃ）に示すように、トルクリップルを低減することができる。特に本実施形態では、空間位相差Δθが３０度に設定されていることがトルクリップルの低減効果をより向上させている。
【００４５】
なお、空間位相差Δθは、３０度に限らず、３０度に近い値に設定される場合であっても、トルクリップルの低減効果を得ることはできる。
【００４６】
続いて、図１３を用いて、直流電流のリップルの低減効果について説明する。図１３（ａ）は、直流電源２１と第１インバータＩＮＶ１との間に流れる第１直流電流ＩＤＣ１の推移を示し、図１３（ｂ）は、直流電源２１と第２インバータＩＮＶ２との間に流れる第２直流電流ＩＤＣ２の推移を示す。図１３（ｃ）は、各直流電流ＩＤＣ１，ＩＤＣ２の合計値である合成電流Ｉｔｏｔａｌの推移を示す。
【００４７】
本実施形態によれば、トルクリップルと同様に、直流電流のリップルを低減することができる。このため、各インバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２と直流電源２１との間に設けられてかつ直流電源２１に並列接続される平滑コンデンサの容量を低下させることができ、平滑コンデンサの体格を低減できる。特に本実施形態では、直流電流のリップルを低減させることにより、平滑コンデンサが制御システムに備えられない構成とされている。
【００４８】
続いて、図１４を用いて、電磁ノイズの低減効果について説明する。なお、図１４に示す比較例は、図１１（ｂ）の比較例と同じである。
【００４９】
本実施形態では、回転電機１０のトルクを調整するために、パルス幅Ｗが調整される。このため、電磁ノイズを比較例よりも低減することができる。また、各インバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２で発生するスイッチング損失を比較例よりも低減することもできる。
【００５０】
＜その他の実施形態＞
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
【００５１】
・相電圧を取得するための基準電圧としては、各抵抗体２２ａ，２２ｂの分圧値「ＶＤＣ／２」に限らず、例えば、直流電源２１の負極側の電圧であるグランド電圧（０Ｖ）であってもよい。
【００５２】
・推定部３７で用いられる閾値は、０に限らず、０以外の値であってもよい。
【００５３】
・電気角の推定方法としては、ローパスフィルタが用いられるものに限らない。例えば、巻線の無通電期間における相電圧と閾値との比較に基づいて、電気角を推定する方法であってもよい。また、電気角としては、位置センサレス制御により推定されるものに限らない。例えば、レゾルバ等の角度検出器により検出された電気角がトルク制御に用いられてもよい。
【００５４】
・回転電機としては、巻線群を２つ備えるものに限らず、巻線群を３つ以上備えるものであってもよい。この場合、巻線群の数をＮとすると、各巻線群の空間位相差Δθは、「Δθ＝６０度／Ｎ」とされればよい。例えば、巻線群の数が３つの場合、第１〜第３巻線群の互いの空間位相差Δθは２０度とされる。
【００５５】
・回転電機の制御量としては、トルクに限らず、例えば回転速度であってもよい。
【００５６】
・回転電機としては、３相以外の複数相のものであってもよい。また、回転電機としては、巻線界磁型のものに限らず、例えば、永久磁石界磁型のものであってもよい。この場合、磁極部は、永久磁石である。
【符号の説明】
【００５７】
１０…回転電機、１４，１５…第１，第２巻線群、３０…制御装置、ＩＮＶ１，ＩＮＶ２…第１，第２インバータ。
【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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