(57)【要約】【課題】高極駆動と低極駆動の切り替え時のトルク変動を小さく抑える。【解決手段】電動機制御装置（１０）は、極数が大きい高極における電圧指令を生成し、前記高極の動作を制御する高極制御部（４００Ｈ）と、極数が小さい低極における電圧指令を生成し、前記低極の動作を制御する低極制御部（４００Ｌ）と、前記高極の動作と前記低極の動作とを切り替えるときに、いずれの極の動作を優先して制御するかを決める優先極判定部（４１０）と、を備え、前記高極の動作と前記低極の動作とを切り替えるときに、前記高極制御部と前記低極制御部のうち前記優先極判定部により優先される極の制御部は、前記優先される極における電圧指令（ＶｄｑＨ＊＊とＶｄｑＬ＊＊の一方）を算出し、優先されない極の制御部は、前記優先する極の制御における電圧指令を用いて、優先されない極における電圧指令（ＶｄｑＨ＊＊とＶｄｑＬ＊＊の他方）を算出する。【選択図】図３
2019193502.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の巻き線（２０ｕ〜２０ｚ）を有する電動機（２０）に対してｍ通り（ｍは２以上の整数）の極数に極数の切り替えを行うことができる電動機制御装置（１０）であって、
極数が大きい高極における電圧指令を生成し、前記高極の動作を制御する高極制御部（４００Ｈ）と、
極数が小さい低極における電圧指令を生成し、前記低極の動作を制御する低極制御部（４００Ｌ）と、
前記高極の動作と前記低極の動作とを切り替えるときに、いずれの極の動作を優先して制御するかを決める優先極判定部（４１０）と、
を備え、
前記高極の動作と前記低極の動作とを切り替えるときに、
前記高極制御部と前記低極制御部のうち前記優先極判定部により優先される極の制御部は、前記優先される極における電圧指令（ＶｄｑＨ＊＊とＶｄｑＬ＊＊の一方）を算出し、
優先されない極の制御部は、前記優先する極の制御における電圧指令を用いて、前記優先されない極における電圧指令（ＶｄｑＨ＊＊とＶｄｑＬ＊＊の他方）を算出する、
電動機制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電動機制御装置であって、
前記高極制御部と前記低極制御部は、
前記電動機の動作状態に応じて、それぞれの極における第１電圧指令（ＶｄｑＨ＊、ＶｄｑＬ＊）を算出し、
前記優先される極における制御部は、前記優先される極における前記第１電圧指令を用いて、前記優先される極における第２電圧指令（ＶｄｑＨ＊＊、ＶｄｑＬ＊＊の一方）を前記優先される極における前記電圧指令として生成し、
前記優先されない極における制御部は、前記優先されない極における前記第１電圧指令と、前記優先される極における第２電圧指令（ＶｄｑＨ＊＊、ＶｄｑＬ＊＊の一方）とを用いて、前記優先されない極における第２電圧指令（ＶｄｑＨ＊＊、ＶｄｑＬ＊＊の他方）を前記優先されない極における前記電圧指令として生成し、
前記優先される極における前記第２電圧指令と、前記優先されない極における第２電圧指令は、前記高極と前記低極において、同時に出力できる電圧の組み合わせである、
電動機制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の電動機制御装置であって、
前記優先極判定部は、前記電動機の運転状態に応じて、前記高極の動作と前記低極の動作のいずれを優先するかを決定する、
電動機制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載の電動機制御装置であって、
前記制御部は、前記電動機の動作を前記高極の動作から前記低極の動作に切り替える場合、前記低極の動作を優先して前記第２電圧指令を生成させる、
電動機制御装置。
【請求項５】
請求項３に記載の電動機制御装置であって、
前記制御部は、前記電動機の動作を前記低極の動作から前記高極の動作に切り替える場合、前記低極の動作を優先して前記第２電圧指令を生成する、
電動機制御装置。
【請求項６】
請求項３に記載の電動機制御装置であって、
前記制御部は、前記電動機の動作を前記低極の動作から前記高極の動作に切り替える場合、前記高極の動作を優先して前記第２電圧指令を生成する、
電動機制御装置。
【請求項７】
請求項３に記載の電動機制御装置であって、
前記制御部は、前記電動機の動作を前記高極の動作から前記低極の動作に切り替える場合、前記高極の動作を優先して前記第２電圧指令を生成する、
電動機制御装置。
【請求項８】
請求項２から請求項７のいずれか一項に記載の電動機制御装置であって、
前記優先される極の制御部は、前記優先される極の前記第１電圧指令を第１変調率上限を超えないように制限することで、前記優先される極の前記第２電圧指令を生成し、
前記優先されない極の制御部は、前記優先されない極の前記第１電圧指令を前記優先される極の前記第２電圧指令から生成される第２変調率上限を越えないように制限することで、前記優先されない極の前記第２電圧指令を算出する、
電動機制御装置。
【請求項９】
請求項８に記載の電動機制御装置であって、
前記第１変調率上限（Ｍｍａｘ）は、前記電動機を前記高極または前記低極単独で動作するときにおいて、前記複数の巻き線の電圧（Ｖｕ〜Ｖｚ）を供給するインバータ（５０）の動作領域が線形領域となる値であり、
前記第２変調率上限（Ｍ’ｍａｘ＊）は、前記第１変調率の上限から、前記優先される極の前記第２電圧指令に対する変調率指令を減算した値である、
電動機制御装置。
【請求項１０】
請求項８に記載の電動機制御装置であって、
前記第１変調率上限は、前記電動機を前記高極または前記低極単独で動作するときにおいて、前記複数の巻き線の電圧を供給するインバータの動作領域が線形領域となる値よりも大きい値であり、
前記第２変調率上限は、前記優先される極の前記第２電圧指令と、前記優先されない極の前記第２電圧指令との合計相電圧指令のピークが電源電圧の１／２を越えるように設定された値である、
電動機制御装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の電動機制御装置であって、
前記第１変調率上限は、４／πである、電動機制御装置。
【請求項１２】
請求項２から請求項１１のいずれか一項に記載の電動機制御装置であって、
前記優先される極の前記第２電圧指令と前記優先されない極の前記第２電圧指令との合計相電圧指令のピークが電源電圧の１／２を越える場合、前記高極制御部と前記低極制御部は、それぞれの前記第２電圧指令に１よりも大きな振幅補償ゲイン（ＫＨ、ＫＬ）を乗じて第３電圧指令（ＶｄｑＨ＊＊＊、ＶｄｑＬ＊＊＊）を生成し、前記第３電圧指令を前記電圧指令とする、
電動機制御装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の電動機制御装置であって、
前記振幅補償ゲインは、前記高極の前記第２電圧指令に対する高極変調指令と、前記低極の前記第２電圧指令に対する低極変調指令とを用いて決定され、
前記振幅補償ゲインの値は、インバータの出力相電圧の高極基本波成分の振幅及び低極基本波成分の振幅が、それぞれ前記高極の前記第２電圧指令に対する相電圧指令に基本波成分および前記低極の前記第２電圧指令に対する相電圧指令に基本波成分に一致するように定められた値である、
電動機制御装置。
【請求項１４】
請求項１２または請求項１３に記載の電動機制御装置であって、
前記優先される極の前記第２電圧指令と前記優先されない極の前記第２電圧指令との合計相電圧指令のピークが電源電圧の１／２以下の場合、前記振幅補償ゲインを乗じない、
電動機制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高回転ができ、かつ、高トルクを出せる電動機を実現するために様々な提案がなされている。特許文献１には、高回転と高トルクとを両立する電動機が開示されている。特許文献１の電動機は、６相の電動機であり、６相の電流の位相関係を変化させることで、低回転数領域で高いトルクを出すことができる高極駆動と、高回転まで回転させることができる低極駆動と、を切り替えている。特許文献１の運転制御装置は、高極側の電流指令を生成する高極側制御部と低極側の電流指令を生成する低極側制御部とを有し、高極駆動と低極駆動の切り替え時には、高極側制御部と低極側制御部の一方の電流指令を漸増すると共に他方の電流指令を漸減する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０８−２２３９９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
切り替えの遷移時においては、電動機の多相コイルに印加される相電圧は、高極側の電圧指令値によって決められる電圧と、低極側の電圧指令値によって決められる電圧との和となる。しかしながら、特許文献１では、高極側の電圧指令値と、低極側の電圧指令値とは、それぞれ独立して算出されるため、高極の動作と低極の動作とを切り替える過渡期に、両者を合算した電圧指令値が、電源から出力不可能な電圧になる可能性があった。このような場合、電圧指令通りに電流制御ができなくなって過電流が生じ、あるいは、トルク変動が大きくなるおそれがあった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一形態によれば、電動機制御装置が提供される。この電動機制御装置は、複数の巻き線を有する電動機に対してｍ通り（ｍは２以上の整数）の極数に極数の切り替えを行うことができる電動機制御装置（１０）であって、極数が大きい高極における電圧指令を生成し、前記高極の動作を制御する高極制御部（４００Ｈ）と、極数が小さい低極における電圧指令を生成し、前記低極の動作を制御する低極制御部（４００Ｌ）と、前記高極の動作と前記低極の動作とを切り替えるときに、いずれの極の動作を優先して制御するかを決める優先極判定部（４１０）と、を備え、前記高極の動作と前記低極の動作とを切り替えるときに、前記高極制御部と前記低極制御部のうち前記優先極判定部により優先される極の制御部は、前記優先される極における電圧指令（ＶｄｑＨ＊＊またはＶｄｑＬ＊＊の一方）を算出し、優先されない極の制御部は、前記優先する極の制御における電圧指令を用いて、前記優先されない極における電圧指令（ＶｄｑＨ＊＊またはＶｄｑＬ＊＊の他方）を算出する。この形態によれば、高極の動作と低極の動作とを切り替えるときに、高極制御部と低極制御部のうち優先極判定部により優先される極の制御部は、優先される極における電圧指令を算出し、優先されない極の制御部は、優先する極の制御における電圧指令を用いて、優先されない極における電圧指令を算出する。その結果、高極駆動と低極駆動との切り替えるときにおいて、電源から出力不可能な電圧になる可能性がなく、極側制御部の指令値と、低極側制御部の指令値とを、それぞれ独立して算出する場合に比べて、トルク変動を小さく抑えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】第１実施形態の電動機の電動機制御装置の概略構成を示す説明図である。
【図２】インバータの電圧を同一にしたときの高極駆動と低極駆動におけるトルク−回転数特性を示す説明図である。
【図３】高極・低極制御部の概略構成を示す説明図である。
【図４】高極駆動における電圧の余裕度を付記した高極駆動と低極駆動のトルク−回転数特性を示す説明図である。
【図５】電圧制限部の構成を詳しく説明する説明図である。
【図６】電圧制限部の動作の一例を示す説明図である。
【図７】電圧制限部の動作の変形例を示す説明図である。
【図８】図３の座標変換部の動作を示す行列である。
【図９】第１変調率上限が１のときのｕ相の電圧指令と、インバータのｕ相の出力電圧を示す説明図である。
【図１０】第１変調率上限が１．１５のときのｕ相の電圧指令と、インバータのｕ相の出力電圧を示す説明図である。
【図１１】高極駆動から低極駆動に切り替える場合における第１実施形態の効果を示す説明図である。
【図１２】低極駆動から高極駆動に切り替える場合における第１実施形態の効果を示す説明図である。
【図１３】第２実施形態における電圧制限部の構成を示す説明図である。
【図１４】ｕ相の電圧指令を示すグラフである。
【図１５】ｕ相の電圧指令のピークがＶＤＣ／２よりも大きい値であるときのｕ相の電圧指令と、インバータのｕ相の出力電圧を示す説明図である。
【図１６】第３実施形態の高極・低極制御部の概略構成を示す説明図である。
【図１７】高極振幅補償部と、低極振幅補償部の概略構成を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
・第１実施形態：
図１は、第１実施形態の電動機２０の電動機制御装置１０の概略構成を示す説明図である。本実施形態では、電動機２０は、スター結線された６相の巻き線２０ｕ〜２０ｚを有する６相モータであり、巻き線２０ｕ〜２０ｚの巻き方及び巻き線２０ｕ〜２０ｚへの電圧の印加の仕方により、高極駆動と、低極駆動の２つの動作が可能である。
【０００８】
電動機制御装置１０の概略構成について、説明する。電動機制御装置１０は、トルク指令生成部３０と、電流指令生成部３５と、高極・低極制御部４０と、インバータ５０と、電流センサ５５と、角速度センサ６０と、機械角電気角変換部７０Ｈ、７０Ｌと、加算器７５Ｈ、７５Ｌと、積分器８０Ｈ、８０Ｌと、座標変換部９０Ｈ、９０Ｌと、を備える。符号の末尾の「Ｈ」、「Ｌ」は、それぞれ高極用、低極用の装置であることを意味する。
【０００９】
トルク指令生成部３０は、電動機２０に要求するトルクを指令するトルク指令Ｔ＊を算出する。例えば、電動機２０が車両に用いられる場合、トルク指令生成部３０は、車両のアクセルペダルの踏み込み量と、車両の速度とを用いて、電動機２０に要求するトルクを指令するトルク指令Ｔ＊を算出する。
【００１０】
電流指令生成部３５は、トルク指令Ｔ＊と、電動機２０の機械角周波数ωｒとを用いて、高極駆動用のｄｑ軸電流指令ｉｄｑＨ＊と、低極駆動用のｄｑ軸電流指令ｉｄｑＬ＊と、高極すべり角周波数ωＨと、低極すべり角周波数ωＬと、を算出する。
【００１１】
高極・低極制御部４０は、高極駆動用のｄｑ軸電流指令ｉｄｑＨ＊と、低極駆動用のｄｑ軸電流指令ｉｄｑＬ＊と、高極ｄｑ軸電流ｉｄｑＨと、低極ｄｑ軸電流ｉｄｑＨと、高極磁束位置θＨと、低極磁束位置θＬとを用いて、各相の電圧指令Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊、Ｖｘ＊、Ｖｙ＊、Ｖｚ＊を算出する。
【００１２】
インバータ５０は、電圧指令Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊、Ｖｘ＊、Ｖｙ＊、Ｖｚ＊を用いて、各相の巻き線２０ｕ、２０ｖ、２０ｗ、２０ｘ、２０ｙ、２０ｚに印加する電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗ、Ｖｘ、Ｖｙ、Ｖｚを生成する。
【００１３】
電流センサ５５は、各相の巻き線２０ｕ、２０ｖ、２０ｗ、２０ｘ、２０ｙ、２０ｚに流れる電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗ、ｉｘ、ｉｙ、ｉｚ（図１では、これらをまとめて「i uvwxyz」と記載、以後明細書でも「i uvwxyz」を用いる）を取得する。
【００１４】
角速度センサ６０は、所定の位置を基準とする電動機２０のロータ（図示せず）の機械角周波数ωｒを取得する。
【００１５】
高極用の機械角電気角変換部７０Ｈは、機械角周波数ωｒを、高極の極対数を用いて高極側の電気角周波数である高極電気角周波数ωｒＨに変換し、低極用の機械角電気角変換部７０Ｌは、機械角周波数ωｒを、低極の極対数を用いて低極側の電気角周波数である低極電気角周波数ωｒＬに変換する。
【００１６】
高極用の加算器７５Ｈは、高極電気角周波数ωｒＨと、高極すべり角周波数ωＨとを加算する。高極用の積分器８０Ｈはこの加算値を積分し、高極磁束位置θＨを算出する。低極用の加算器７５Ｌは、低極電気角周波数ωｒＬと、低極すべり角周波数ωＬとを加算する。低極用の積分器８０Ｌは、この加算値を積分し、低極磁束位置θＬを算出する。
【００１７】
高極用の座標変換部９０Ｈは、多相電流i uvwxyzを、高極磁束位置θＨを用いて高極ｄｑ軸電流ｉｄｑＨに変換し、低極用の座標変換部９０Ｌは、電流i uvwxyzを、低極磁束位置θＬ用いて低極ｄｑ軸電流ｉｄｑＬに変換する。
【００１８】
図２は、インバータ５０の電圧を同一にしたときの高極駆動と低極駆動におけるトルク−回転数特性を示す説明図である。なお、電動機２０の巻き線２０ｕ〜２０ｚは、高極駆動用の巻き方及び低極駆動用の巻き方の両方を備える巻き方となっている。高極駆動は、低極駆動と比較すると、高回転数領域でトルクが小さいが、低回転数領域ではトルクが大きい。一方、低極駆動は、高極駆動と比較すると、低回転数領域でトルクは小さいが、高回転数領域ではトルクが大きい。したがって、電動機２０を、低回転数領域では高極駆動し、高回転数領域では低極駆動することで、トルクを大きくできる。なお、図２において、領域Ｘは、高極駆動のみが可能な領域であり、領域Ｙは、低極駆動のみが可能な領域である。領域Ｚは、高極駆動、低極駆動のいずれの駆動も可能である。
【００１９】
以下、高極駆動と低極駆動における各相の電圧と電流について説明する。
（１）高極駆動における各相の電圧と電流
高極駆動における各相の電圧と電流は、以下の通りである。
（ｉ）電圧
ｕ相  ＶｕＨ＝ＶｍＨ・ｃｏｓ（θＨ＋σＨ）
v相  ＶｖＨ＝ＶｍＨ・ｃｏｓ（θＨ＋σＨ−２π／３）
ｗ相  ＶｗＨ＝ＶｍＨ・ｃｏｓ（θＨ＋σＨ−４π／３）
ｘ相  ＶｘＨ＝ＶｍＨ・ｃｏｓ（θＨ＋σＨ）
ｙ相  ＶｙＨ＝ＶｍＨ・ｃｏｓ（θＨ＋σＨ−２π／３）
ｚ相  ＶｚＨ＝ＶｍＨ・ｃｏｓ（θＨ＋σＨ−４π／３）
（ｉｉ）電流
ｕ相  ＩｕＨ＝ＩｍＨ・ｃｏｓ（θＨ＋αＨ）
ｖ相  ＩｖＨ＝ＩｍＨ・ｃｏｓ（θＨ＋αＨ−２π／３）
ｗ相  ＩｘＨ＝ＩｍＨ・ｃｏｓ（θＨ＋αＨ−４π／３）
ｘ相  ＩｗＨ＝ＩｍＨ・ｃｏｓ（θＨ＋αＨ）
ｙ相  ＩｙＨ＝ＩｍＨ・ｃｏｓ（θＨ＋αＨ−２π／３）
ｚ相  ＩｚＨ＝ＩｍＨ・ｃｏｓ（θＨ＋αＨ−４π／３）
上式からわかるように、ｕ相の電圧ＶｕＨと、ｘ相の電圧ＶｘＨは同じである。また、ｖ相の電圧ＶｖＨと、ｙ相の電圧ＶｙＨは同じであり、ｗ相の電圧ＶｗＨと、ｚ相の電圧ＶｚＨは同じである。すなわち、高極駆動では、２相の巻き線を１組として、同じ電圧を印加する。また、ｕ相の巻き線２０ｕ及びｘ相の巻き線２０ｘに印加される電圧と、ｖ相の巻き線２０ｖ及びｙ相の巻き線２０ｙに印加される電圧と、ｗ相の巻き線２０ｗとｚ相の巻き線２０ｚに印加される電圧は、それぞれ位相が２π／３だけずれている。
【００２０】
（２）低極駆動における各相の電圧と電流
低極駆動における各相の電圧と電流は、以下の通りである。
（ｉ）電圧
ＶｕＬ＝ＶＭＬ・ｃｏｓ（θＬ＋σＬ）
ＶｖＬ＝ＶＭＬ・ｃｏｓ（θＬ＋σＬ−π／３）
ＶｗＬ＝ＶｍＬ・ｃｏｓ（θＬ＋σＬ−２π／３）
ＶｘＬ＝ＶｍＬ・ｃｏｓ（θＬ＋σＬ−３π／３）
ＶｙＬ＝ＶｍＬ・ｃｏｓ（θＬ＋σＬ−４π／３）
ＶｚＬ＝ＶｍＬ・ｃｏｓ（θＬ＋σＬ−５π／３）
（ｉｉ）電流
ＩｕＬ＝Ｉｍｌ・ｃｏｓ（θＬ＋αＬ）
ＩｖＬ＝Ｉｍｌ・ｃｏｓ（θＬ＋αＬ−π／３）
ＩｗＬ＝ＩｍＬ・ｃｏｓ（θＬ＋αＬ−２π／３）
ＩｘＬ＝ＩｍＬ・ｃｏｓ（θＬ＋αＬ−３π／３）
ＩｙＨ＝ＩｍＬ・ｃｏｓ（θＬ＋αＬ−４π／３）
ＩｚＬ＝ＩｍＬ・ｃｏｓ（θＬ＋αＬ−５π／３）
上式からわかるように、低極駆動では、ｕ相の電圧ＶｕＬとｖ相の電圧ＶｖＬとは位相がπ／３だけずれている。ｖ相の電圧ＶｖＬとｗ相の電圧ＶｗＬとも位相がπ／３だけずれている。以下、ｗ相の電圧ＶｗＬとｘ相の電圧ＶｘＬ、ｘ相の電圧ＶｘＬとｙ相の電圧ＶｙＬ、ｙ相の電圧ＶｙＬとｚ相の電圧ＶｚＬ、ｚ相の電圧ＶｚＬとｕ相の電圧ＶｕＬともそれぞれ位相がπ／３だけずれている。
【００２１】
高極駆動と低極駆動とは、以下の場合に切り替えられる。ここでは、電動機２０が、車両に用いられる場合を例にとって説明する。
（１）運転者の車両のアクセルペダルの踏み込み量が一定で、駆動力一定で加速するときには、図２の（１）で示すように、高極駆動から低極駆動に切り替えられる。
（２）運転者の車両のアクセルペダルの踏み込み量が一定で、駆動力が一定だが、車両が上り坂などで減速するときには、図２の（２）で示すように、低極駆動から高極駆動に切り替えられる。
（３）運転者が車両のアクセルペダルを踏み込んで、駆動力を急に増加させたときには、図２の（３）で示すように、高極駆動から低極駆動に切り替えられる。
（４）運転者が車両のアクセルペダルを緩めて、駆動力を急に減少させたときには、図２の（４）で示すように、低極駆動から高極駆動に切り替えられる。
【００２２】
電動機２０は、通常は、高極駆動と低極駆動のいずれかの動作モードで駆動される。しかし、高極駆動と低極駆動の切り替え時には、一方の極の電圧指令を順次下げ、他方の極の駆動の電圧指令を順次上げる。すなわち、切り替えの過渡期には、高極駆動と低極駆動とが混在する。本実施形態では、高極駆動と低極駆動のうち、いずれの極の動作を優先して制御するかを決め、先ず、優先する極の電圧指令を算出し、優先する極の電圧指令を用いて、優先されない極における電圧指令を算出する。
【００２３】
図３は、高極・低極制御部４０の概略構成を示す説明図である。高極・低極制御部４０は、高極制御部４００Ｈと、低極制御部４００Ｌと、優先極判定部４１０とを備える。高極制御部４００Ｈは、高極駆動を制御し、低極制御部４００Ｌは、低極駆動を制御する。
【００２４】
優先極判定部４１０は、高極駆動と低極駆動のどちらからどちらに切り替えるか、及び電動機２０の動作状態と、により優先する極を判定し、優先フラグＰｒを出力する。低極駆動を優先する場合の優先フラグＰｒの値は１であり、高極駆動を優先する場合の優先フラグＰｒの値は０である。
【００２５】
図３に示した高極・低極制御部４０の構成を説明する前に、優先極判定部４１０は、高極駆動と低極駆動のどちらを優先するかについて説明する。高極駆動から低極駆動に切り替える場合には、優先極判定部４１０は、低極駆動を優先する。この理由は、切り替え時のトルク変動を抑えるには、切り替え後の極のトルクを早く立ち上げる必要があるため、切り替え後の極である低極駆動を優先する。ただし、高極駆動を優先してもよい。高極駆動を優先すれば、高極駆動のトルクを維持できるため、トルク変動を抑制できる。
【００２６】
低極駆動から高極駆動に切り替える場合について説明する。図４は、高極駆動における電圧の余裕度を付記した高極駆動と低極駆動のトルク−回転数特性を示す説明図である。図４において、高極駆動の回転数が低い領域は、電圧の余裕がある領域であり、高極駆動の回転数が高い領域は、電圧の余裕がない領域である。優先極判定部４１０は、ｄｑ軸電流指令ｉｄｑＨ＊と、低極駆動用のｄｑ軸電流指令ｉｄｑＬ＊とを用いて、切り替え後の動作点を算出し、優先する極を決定する。
（１）切り替え後の高極駆動の動作点が電圧の余裕がある領域の場合には、優先極判定部４１０は、高極駆動を優先する。この理由は、切り替え時のトルク変動を抑えるには、切り替え後の極のトルクを早く立ち上げる必要があるため、切り替え後の極である高極駆動を優先するためである。
（２）切り替え後の高極駆動の動作点が電圧の余裕がない領域の場合には、優先極判定部４１０は、低極駆動を優先する。この理由は、高極駆動を優先すると、高極の電圧が制限に達したときに、低極駆動で使用できる電圧が無くなり、低極の制御ができなくなって、トルクショックが発生するおそれがあるからである。
【００２７】
図３に戻り、高極制御部４００Ｈと、低極制御部４００Ｌについて説明を続ける。高極制御部４００Ｈは、差分演算器４２０Ｈと、電流制御部４３０Ｈと、電圧制限部４４０と、座標変換部４７０と、を備える。低極制御部４００Ｌは、差分演算器４２０Ｌと、電流制御部４３０Ｌと、電圧制限部４４０と、座標変換部４７０と、を備える。高極制御部４００Ｈと、低極制御部４００Ｌは、電圧制限部４４０と、座標変換部４７０については、共用している。
【００２８】
差分演算器４２０Ｈは、高極駆動用のｄｑ軸電流指令ｉｄｑＨ＊と、高極ｄｑ軸電流ｉｄｑＨとの差分を算出し、電流制限部４３０Ｈに送る。電流制限部４３０Ｈは、高極駆動用のｄｑ軸電流指令ｉｄｑＨ＊と、高極ｄｑ軸電流ｉｄｑＨとの差分を用いて、第１高極ｄ軸電圧指令ＶｄＨ＊と、第１高極ｑ軸電圧指令ＶｑＨ＊と、第１高極変調率指令ＭＨ＊とを算出する。なお、図３では、第１高極ｄ軸電圧指令ＶｄＨ＊と、第１高極ｑ軸電圧指令ＶｑＨ＊とを合わせて、第１高極ｄｑ軸電圧指令ＶｄｑＨ＊として図示している。第１高極変調率指令ＭＨ＊は、以下の式により算出される。
【数１】
2019193502.tif 000003
ここで、ＶＤＣは、インバータ５０の電源電圧である。
【００２９】
同様に、差分演算器４２０Ｌは、低極駆動用のｄｑ軸電流指令ｉｄｑＬ＊と、低極ｄｑ軸電流ｉｄｑＬとの差分を算出し、電流制限部４３０Ｌに送る。電流制限部４３０Ｌは、低極駆動用のｄｑ軸電流指令ｉｄｑＬ＊と、低極ｄｑ軸電流ｉｄｑＬとの差分を用いて、第１低極ｄ軸電圧指令ＶｄＬ＊と、第１低極ｑ軸電圧指令ＶｑＬ＊と、第１低極変調率指令ＭＬ＊とを算出する。なお、図３では、第１低極ｄ軸電圧指令ＶｄＬ＊と、第１低極ｑ軸電圧指令ＶｑＬ＊とを合わせて、第１低極ｄｑ軸電圧指令ＶｄｑＬ＊として図示している。第１低極変調率指令ＭＬ＊は、以下の式により算出される。
【数２】
2019193502.tif 000004
【００３０】
電圧制限部４４０は、第１高極ｄｑ軸電圧指令ＶｄｑＨ＊と、第１高極変調率指令ＭＨ＊と、第１低極ｄｑ軸電圧指令ＶｄｑＬ＊と、第１低極変調率指令ＭＬ＊と、インバータ５０の電源電圧ＶＤＣの値と、第１変調率上限Ｍｍａｘを用いて、第２高極ｄｑ軸電圧指令ＶｄｑＨ＊＊と、第２低極ｄｑ軸電圧指令ＶｄｑＬ＊＊とを算出する。第１変調率上限Ｍｍａｘは、電動機２０が高極または低極のいずれか一方で動作するとき、インバータ５０の動作が線形領域、すなわち、各相の電圧指令（Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊、Ｖｘ＊、Ｖｙ＊、Ｖｚ＊）がＶＤＣ／２以下となる値である。電源電圧ＶＤＣの値と、第１変調率上限Ｍｍａｘについては、例えば、電動機１０によって、予め定められており、電圧制限部４４０に格納されている。
【００３１】
図５は、電圧制限部４４０の構成を詳しく説明する説明図である。電圧制限部４４０は、第１変調率セレクタ４４２と、変調率制限部４４４と、変調率制限決定部４４６と、電圧制限部４４８、４５０、４５２、４５４と、出力セレクタ４５６、４５８を備える。
【００３２】
第１変調率セレクタ４４２は、優先フラグＰｒの値を用いて、変調率制限部４４４に送る第１変調率Ｍｉｎ＊を、第１高極変調率指令ＭＨ＊とするか、第１低極変調率指令ＭＬ＊とするか、を決定する。第１変調率セレクタ４４２は、優先フラグＰｒが０の場合には、第１変調率Ｍｉｎ＊を第１高極変調率指令ＭＨ＊とし、優先フラグＰｒが０の場合には、第１変調率Ｍｉｎ＊を第１低極変調率指令ＭＬ＊とする。
【００３３】
変調率制限部４４４は、第１変調率Ｍｉｎ＊を用いて制限処理済変調率Ｍｐｒｉを算出する。具体的には、変調率制限部４４４は、第１変調率Ｍｉｎ＊が第１変調率上限Ｍｍａｘ以下の場合には、制限処理済変調率Ｍｐｒｉの値を第１変調率Ｍｉｎ＊と同じ値とし、第１変調率Ｍｉｎ＊が第１変調率上限Ｍｍａｘを越えている場合には、制限処理済変調率Ｍｐｒｉの値を第１変調率上限Ｍｍａｘと同じ値とする。
【００３４】
変調率制限決定部４４６は、第１変調率上限Ｍｍａｘから制限処理済変調率Ｍｐｒｉを引いて、第２変調率上限Ｍ’ｍａｘ＊を算出する。変調率制限決定部４４６は、例えば、制限処理済変調率Ｍｐｒｉから第２変調率上限Ｍ’ｍａｘ＊を算出するためのテーブルを備えていても良く、演算により制限処理済変調率Ｍｐｒｉから第２変調率上限Ｍ’ｍａｘ＊を算出してもよい。
【００３５】
電圧制限部４４８は、第１高極ｄｑ軸電圧指令ＶｄｑＨ＊と、第２変調率上限Ｍ’ｍａｘ＊と、電源電圧ＶＤＣと、を用いて、第２高極ｄｑ軸電圧指令ＶｄｑＨ＊＊を算出する。電圧制限部４５０は、第１高極ｄｑ軸電圧指令ＶｄｑＨ＊と、第１変調率上限Ｍｍａｘと、電源電圧ＶＤＣと、を用いて、第２高極ｄｑ軸電圧指令ＶｄｑＨ＊＊を算出する。電圧制限部４５２は、第１低極ｄｑ軸電圧指令ＶｄｑＬ＊と、第２変調率上限Ｍ’ｍａｘ＊と、電源電圧ＶＤＣと、を用いて、第２低極ｄｑ軸電圧指令ＶｄｑＬ＊＊を算出する。電圧制限部４５４は、第１低極ｄｑ軸電圧指令ＶｄｑＬ＊と、第１変調率上限Ｍｍａｘと、電源電圧ＶＤＣと、を用いて、第２低極ｄｑ軸電圧指令ＶｄｑＬ＊＊を算出する。
【００３６】
図６は、電圧制限部４４８の動作の一例を示す説明図である。図６の横軸はｄ軸電圧Ｖｄであり、縦軸はｑ軸電圧Ｖｑである。破線は、電圧制限値を示す。電圧制限値は、電源電圧ＶＤＣと、第２変調率上限Ｍ’ｍａｘ＊とから算出される。電圧制限部４４８は、第１高極ｄｑ軸電圧指令ＶｄｑＨ＊の電圧ベクトルの大きさが電圧制限値を越えている場合には、電圧の位相を維持したまま電圧制限値まで縮小して、第２高極ｄｑ軸電圧指令ＶｄｑＨ＊＊を算出し、第１高極ｄｑ軸電圧指令ＶｄｑＨ＊の電圧ベクトルの大きさが電圧制限値以下の場合には、第１高極ｄｑ軸電圧指令ＶｄｑＨ＊を第２高極ｄｑ軸電圧指令ＶｄｑＨ＊＊とする。
【００３７】
電圧制限部４５０は、電圧制限値を、電源電圧ＶＤＣと、第１変調率上限Ｍｍａｘとから算出し、第１高極ｄｑ軸電圧指令ＶｄｑＨ＊の電圧ベクトルの大きさが電圧制限値を越えている場合には、電圧の位相を維持したまま電圧制限値まで縮小して、第２高極ｄｑ軸電圧指令ＶｄｑＨ＊＊を算出し、第１高極ｄｑ軸電圧指令ＶｄｑＨ＊の電圧ベクトルの大きさが電圧制限値以下の場合には、第１高極ｄｑ軸電圧指令ＶｄｑＨ＊を第２高極ｄｑ軸電圧指令ＶｄｑＨ＊＊とする。
【００３８】
電圧制限部４５２は、電圧制限値を、電源電圧ＶＤＣと、第２変調率上限Ｍ’ｍａｘ＊とから算出し、第１低極ｄｑ軸電圧指令ＶｄｑＬ＊の電圧ベクトルの大きさが電圧制限値を越えている場合には、電圧の位相を維持したまま電圧制限値まで縮小して、第２低極ｄｑ軸電圧指令ＶｄｑＬ＊＊を算出し、第１低極ｄｑ軸電圧指令ＶｄｑＬ＊の電圧ベクトルの大きさが電圧制限値以下の場合には、第１低極ｄｑ軸電圧指令ＶｄｑＬ＊を第２低極ｄｑ軸電圧指令ＶｄｑＬ＊＊とする。
【００３９】
電圧制限部４５４は、電圧制限値を、電源電圧ＶＤＣと、第１変調率上限Ｍｍａｘとから算出し、第１低極ｄｑ軸電圧指令ＶｄｑＬ＊の電圧ベクトルの大きさが電圧制限値を越えている場合には、電圧の位相を維持したまま電圧制限値まで縮小して、第２低極ｄｑ軸電圧指令ＶｄｑＬ＊＊を算出し、第１低極ｄｑ軸電圧指令ＶｄｑＬ＊の電圧ベクトルの大きさが電圧制限値以下の場合には、第１低極ｄｑ軸電圧指令ＶｄｑＬ＊を第２低極ｄｑ軸電圧指令ＶｄｑＬ＊＊とする。
【００４０】
図７は、電圧制限部４４８の動作の変形例を示す説明図である。この変形例では、電圧制限部４４８は、第１高極ｄｑ軸電圧指令ＶｄｑＨ＊の電圧ベクトルの大きさが電圧制限値を越えている場合には、第１高極ｄｑ軸電圧指令ＶｄｑＨ＊のｄ軸成分ＶｄＨ＊を維持したまま、ｑ軸成分ＶｑＨ＊を小さくすることで、電圧制限値まで縮小して、第２高極ｄｑ軸電圧指令ＶｄｑＨ＊＊を算出する。電圧制限部４４８は、第１高極ｄｑ軸電圧指令ＶｄｑＨ＊の電圧ベクトルの大きさが電圧制限値以下の場合には、第１高極ｄｑ軸電圧指令ＶｄｑＨ＊を第２高極ｄｑ軸電圧指令ＶｄｑＨ＊＊とする。電圧制限部４５０、４５２、４５４の動作も同様である。
【００４１】
図５に戻り、出力セレクタ４５６、４５８について説明する。出力セレクタ４５６は、優先フラグＰｒの値が１の場合には、電圧制限部４４８から出力された第２高極ｄｑ軸電圧指令ＶｄｑＨ＊＊を選択し、優先フラグＰｒの値が０の場合には、電圧制限部４５０から出力された第２高極ｄｑ軸電圧指令ＶｄｑＨ＊＊を選択する。出力セレクタ４５８は、優先フラグＰｒの値が１の場合には、電圧制限部４５４から出力された第２低極ｄｑ軸電圧指令ＶｄｑＬ＊＊を選択し、優先フラグＰｒの値が０の場合には、電圧制限部４５２から出力された第２低極ｄｑ軸電圧指令ＶｄｑＬ＊＊を選択する。
【００４２】
以上説明した電圧制限部４４０の動作を整理して説明すると、以下の通りである。
電圧制限部４４０は、優先される極では、第１変調率上限Ｍｍａｘを上限に、第１高極ｄｑ軸電圧指令ＶｄｑＨ＊または第１低極ｄｑ軸電圧指令ＶｄｑＬ＊の電圧制限処理を行う。一方、電圧制限部４４０は、優先されない極では、第１変調率指令（第１高極変調率指令ＭＨ＊または第１低極変調率指令ＭＬ＊のうちの優先されない極の第１変調率指令）を第１変調率上限Ｍｍａｘで制限した制限処理済変調率Ｍｐｒｉを算出し、制限処理済変調率Ｍｐｒｉに基づいて第２変調率上限Ｍ’ｍａｘ＊を算出し、第２変調率上限Ｍ’ｍａｘ＊を上限に第１高極ｄｑ軸電圧指令ＶｄｑＨ＊または第１低極ｄｑ軸電圧指令ＶｄｑＬ＊の電圧制限処理を行う。
【００４３】
図８は、図３の座標変換部４７０の動作を示す行列である。座標変換部４７０は、この行列と、第２低極ｄ軸電圧指令ＶｄＬ＊＊と、第２低極ｑ軸電圧指令ＶｄＬ＊＊と、第２高極ｄ軸電圧指令ＶｄＨ＊＊と、第２高極ｑ軸電圧指令ＶｑＨ＊＊と、を用いて、各相の電圧指令Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊、Ｖｘ＊、Ｖｙ＊、Ｖｚ＊を算出する。
【００４４】
図９は、第１変調率上限Ｍｍａｘが１のときのｕ相の電圧指令Ｖｕ＊と、インバータ５０のｕ相の出力電圧を示す説明図である。電圧指令Ｖｕ＊は、正弦波となっている。
【００４５】
図１０は、第１変調率上限Ｍｍａｘが１．１５のときのｕ相の電圧指令Ｖｕ＊と、インバータ５０のｕ相の出力電圧Ｖｕを示す説明図である。制限処理をしなければ、電圧指令Ｖｕ＊がＤＣ／２あるいは、−ＶＤＣ／２を越える位相において、電圧指令Ｖｕ＊が制限されている。
【００４６】
図１１は、高極駆動から低極駆動に切り替える場合における第１実施形態の効果を示す説明図である。比較例は、座標変換部４７０が図８に示す行列と、第１低極ｄ軸電圧指令ＶｄＬ＊と、第１低極ｑ軸電圧指令ＶｄＬ＊と、第１高極ｄ軸電圧指令ＶｄＨ＊と、第１高極ｄ軸電圧指令ＶｄＨ＊と、を用いて、各相の電圧指令Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊、Ｖｘ＊、Ｖｙ＊、Ｖｚ＊を算出した場合であり、極の優先が行われない例である。比較例における高極駆動から低極駆動に切り替える場合の合計トルクの変動はΔＴＨＬ０であり、第１実施形態における高極駆動から低極駆動に切り替える場合の合計トルクの変動はでΔＴＨＬ１であり、第１実施形態の方が、比較例よりも、ΔＴＨＬだけトルクの変動が小さい。
【００４７】
図１２は、低極駆動から高極駆動に切り替える場合における第１実施形態の効果を示す説明図である。比較例における低極駆動から高極駆動に切り替える場合の合計トルクの変動はΔＴＬＨ０であり、第１実施形態における高極駆動から低極駆動に切り替える場合の合計トルクの変動はでΔＴＬＨ１であり、第１実施形態の方が、比較例よりも、ΔＴＬＨだけトルクの変動が小さい。
【００４８】
以上、第１実施形態によれば、高極制御部４００Ｈと低極制御部４００Ｌのうち優先極判定部４１０により優先される極の制御部は、優先される極における電圧指令を算出し、優先されない極の制御部は、優先する極の制御における電圧指令を用いて、優先されない極における電圧指令を算出するので、高極駆動から低極駆動に切り替えるとき、あるいは、低極駆動から高極駆動へ切り替えるときのトルク変動を小さく抑えることができる。
【００４９】
第１実施形態によれば、第２ｄｑ軸電圧指令ＶｄｑＨ＊＊とＶｄｑＬ＊＊は、電圧制限処理により、同時に出力できる電圧の組み合わせとなる。
【００５０】
・第２実施形態：
図１３は、第２実施形態における電圧制限部４４０の構成を示す説明図である。第２実施形態は、第１変調率上限Ｍｍａｘが、電動機２０が、高極または低極のいずれか一方で動作するとき、インバータ５０の動作が線形領域、すなわち、各相の電圧指令（Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊、Ｖｘ＊、Ｖｙ＊、Ｖｚ＊）のピークがＶＤＣ／２よりも大きい値であるときに採用される。
【００５１】
第２実施形態における電圧制限部４４０は、変調率制限決定部４４６の代わりに、変調率制限決定部４４７を備える点が、第１実施形態と異なっている。図１３に示すように、横軸を制限処理済変調率Ｍｐｒｉ、縦軸を第２変調率上限Ｍ’ｍａｘ＊とすると、上に凸のグラフとなる。変調率制限決定部４４７は、例えば、制限処理済変調率Ｍｐｒｉから第２変調率上限Ｍ’ｍａｘ＊を算出するためのテーブルを備えていても良く、演算により制限処理済変調率Ｍｐｒｉから第２変調率上限Ｍ’ｍａｘ＊を算出してもよい。また、第１変調率上限は、４／πであってもよい。インバータ５０の電源電圧ＶＤＣを最大限利用できる。
【００５２】
図１４は、ｕ相の電圧指令Ｖｕ＊を示すグラフである。電圧指令Ｖｕ＊は、高極駆動の電圧指令ＶｕＨ＊と、低極駆動の電圧指令ＶｕＬ＊の和である。
【００５３】
図１５は、ｕ相の電圧指令Ｖｕ＊のピークがＶＤＣ／２よりも大きい値であるときのｕ相の電圧指令Ｖｕ＊と、インバータ５０のｕ相の出力電圧Ｖｕを示す説明図である。ｕ相の電圧指令Ｖｕ＊が、ＶＤＣ／２を越える範囲では、出力電圧Ｖｕは、１つの幅広いパルスとなっている。
【００５４】
第２実施形態における第２変調率上限Ｍ’ｍａｘ＊の値は、優先される極の第２電圧指令と、優先されない極の第２電圧指令との合計相電圧指令のピークが電源電圧の１／２を越えるように設定された値であり、第１実施形態における第２変調率上限Ｍ’ｍａｘ＊の値よりも大きい。そのため、より高出力の領域から極を切り替えることができる。また、極の切り替え時に、高極、低極ともより大きい電圧を利用でき、切り替え時の電流応答性を向上できる。
【００５５】
上記説明では、第１実施形態では、変調率制限決定部４４６を用い、第２実施形態では、変調率制限決定部４４７を用いているが、変調率制限決定部４４６のテーブルと、変調率制限決定部４４７のテーブルの両方を備え、各相の電圧指令（Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊、Ｖｘ＊、Ｖｙ＊、Ｖｚ＊）のピークに応じて、これらのテーブルを使い分けても良い。演算による場合も同様である。
【００５６】
・第３実施形態：
図１６は、第３実施形態の高極・低極制御部４０の概略構成を示す説明図である。第３実施形態は、優先される極の第２電圧指令と優先されない極の第２電圧指令との合計相電圧指令のピークが電源電圧の１／２を越える場合に適用できる。第３実施形態の高極・低極制御部４０は、電圧制限部４４０と、座標変換部４７０との間に、さらに、高極振幅補償部４６０Ｈと、低極振幅補償部４６０Ｌを備える点で、第２実施形態の高極・低極制御部４０と異なっている。
【００５７】
電圧制限部４４０は、第１高極ｄｑ軸電圧指令ＶｄｑＨ＊と、第１高極変調率指令ＭＨ＊と、第１低極ｄｑ軸電圧指令ＶｄｑＬ＊と、第１低極変調率指令ＭＬ＊と、インバータ５０の電源電圧ＶＤＣと、第１変調率上限Ｍｍａｘと、を用いて、第２高極ｄｑ軸電圧指令ＶｄｑＨ＊＊と、第２低極ｄｑ軸電圧指令ＶｄｑＬ＊＊とを算出することに加え、第２高極変調率指令ＭＨ＊＊と、第２低極変調率指令ＭＬ＊＊を算出する。第２高極変調率指令ＭＨ＊＊と、第２低極変調率指令ＭＬ＊＊は、それぞれ、以下の式により算出される。
【数３】
2019193502.tif 000005
【数４】
2019193502.tif 000006
【００５８】
図１７は、高極振幅補償部４６０Ｈと、低極振幅補償部４６０Ｌの概略構成を示す説明図である。高極振幅補償部４６０Ｈは、高極振幅補償ゲイン算出部４６２Ｈと、積算部４６４Ｈを備える。高極振幅補償ゲイン算出部４６２Ｈは、第２高極変調率指令ＭＨ＊＊と、第２低極変調率指令ＭＬ＊＊と、を用いて、高極振幅補償ゲインＫＨを算出する２次元のテーブルを備える。図１７に示すテーブルは、グラデーションの色が濃いほど高極振幅補償ゲインＫＨの値が大きい。積算部４６４Ｈは、第２高極ｄｑ軸電圧指令ＶｄｑＨ＊＊と高極振幅補償ゲインＫＨとを積算して、第３高極ｄｑ軸電圧指令ＶｄｑＨ＊＊＊を算出する。
【００５９】
低極振幅補償部４６０Ｌは、低極振幅補償ゲイン算出部４６２Ｌと、積算部４６４Ｌを備える。低極振幅補償ゲイン算出部４６２Ｌは、第２低極変調率指令ＭＬ＊＊と、第２高極変調率指令ＭＨ＊＊と、を用いて、低極振幅補償ゲインＫＬを算出する２次元のテーブルを備える。図１７に示すテーブルは、グラデーションの色が濃いほど低極振幅補償ゲインＫＬの値が大きい。積算部４６４Ｌは、第２低高極ｄｑ軸電圧指令ＶｄｑＬ＊＊と低極振幅補償ゲインＫＬとを積算して、第３低極ｄｑ軸電圧指令ＶｄｑＬ＊＊＊を算出する。なお、振幅補償ゲインＫＨ、ＫＬの値は、インバータ５０の出力相電圧の高極基本波成分の振幅及び低極基本波成分の振幅が、それぞれ高極の第２電圧指令ＶｄｑＨ＊＊に対する相電圧指令に基本波成分および低極の第２電圧指令ＶｄｑＬ＊＊に対する相電圧指令に基本波成分に一致するように定められた値である。
【００６０】
高極振幅補償ゲインＫＨと、低極振幅補償ゲインＫＬの値は、第２高極ｄｑ軸電圧指令ＶｄｑＨ＊＊と第２低極ｄｑ軸電圧指令ＶｄｑＬ＊＊による各相の電圧指令Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊、Ｖｘ＊、Ｖｙ＊、Ｖｚ＊がＶＤＣ／２を越える場合には、１よりも大きく、ＶＤＣ／２以下の場合には、１であり、振幅補償ゲインを掛けない値と等しい。
【００６１】
第３実施形態では、図１６の座標変換部４７０は、図８に示す行列と、第３低極ｄ軸電圧指令ＶｄＬ＊＊＊と、第３低極ｑ軸電圧指令ＶｄＬ＊＊＊と、第３高極ｄ軸電圧指令ＶｄＨ＊＊＊と、第３高極ｄ軸電圧指令ＶｄＨ＊＊＊と、を用いて、各相の電圧指令Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊、Ｖｘ＊、Ｖｙ＊、Ｖｚ＊を算出する。
【００６２】
以上、第３実施形態によれば、第２高極ｄｑ軸電圧指令ＶｄｑＨ＊＊と第２低極ｄｑ軸電圧指令ＶｄｑＬ＊＊に、それぞれ高極振幅補償ゲインＫＨ、低極振幅補償ＫＬを乗ずることで、インバータ５０の出力電圧の平均電圧がＶｄｑＨ＊＊、ＶｄｑＬ＊＊となる第３高極ｄｑ軸電圧指令ＶｄｑＨ＊＊＊と第３低極ｄｑ軸電圧指令ＶｄｑＬ＊＊＊を算出できる。
【００６３】
上記各実施形態において、電動機２０は、巻き線２０ｕ〜２０ｚがスター結線されているとしたが、高極駆動と低極駆動の両方が可能であれば、スター結線に限られない。例えば、巻き線２０ｕ〜２０ｚがデルタ結線されていてもよい。また、何組かに分けて結線してもよい。例えば、巻き線２０ｕ〜２０ｗで一組のスター結線、巻き線２０ｘ〜２０ｚでもう一組のスター結線としてもよい。また、電動機２０は、６相の電動機に限られず、それ以上の相の電動機であってもよい。
【００６４】
本発明は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。例えば、上記実施形態においてハードウェアにより実現した構成の一部は、ソフトウェアにより実現することができる。また、ソフトウェアにより実現している構成の少なくとも一部は、ディスクリートな回路構成により実現することも可能である。
【００６５】
本発明は、上述の課題を踏まえてなされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
【００６６】
（１）本発明の一形態によれば、電動機制御装置（１０）が提供される。この電動機制御装置は、複数の巻き線（２０ｕ〜２０ｚ）を有する電動機（２０）に対してｍ通り（ｍは２以上の整数）の極数に極数の切り替えを行うことができる電動機制御装置であって、極数が大きい高極における電圧指令を生成し、前記高極の動作を制御する高極制御部（４００Ｈ）と、極数が小さい低極における電圧指令を生成し、前記低極の動作を制御する低極制御部（４００Ｌ）と、前記高極の動作と前記低極の動作とを切り替えるときに、いずれの極の動作を優先して制御するかを決める優先極判定部（４１０）と、を備え、前記高極の動作と前記低極の動作とを切り替えるときに、前記高極制御部と前記低極制御部のうち前記優先極判定部により優先される極の制御部は、前記優先される極における電圧指令（ＶｄｑＨ＊＊とＶｄｑＬ＊＊の一方）を算出し、優先されない極の制御部は、前記優先する極の制御における電圧指令を用いて、前記優先されない極における電圧指令（ＶｄｑＨ＊＊とＶｄｑＬ＊＊の他方）を算出する。この形態によれば、高極の動作と低極の動作とを切り替えるときに、高極制御部と低極制御部のうち優先極判定部により優先される極の制御部は、優先される極における電圧指令を算出し、優先されない極の制御部は、優先する極の制御における電圧指令を用いて、優先されない極における電圧指令を算出する。その結果、高極駆動と低極駆動との切り替えるときにおいて、電源から出力不可能な電圧になる不安定化を回避し、高極側制御部の指令値と、低極側制御部の指令値とを、それぞれ独立して算出する場合に比べて、トルク変動を小さく抑えることが可能となる。
【００６７】
（２）上記形態の電動機制御装置であって、前記高極制御部と前記低極制御部は、前記電動機の動作状態に応じて、それぞれの極における第１電圧指令（ＶｄｑＨ＊、ＶｄｑＬ＊）を算出し、前記優先される極における制御部は、前記優先される極における前記第１電圧指令を用いて、前記優先される極における第２電圧指令（ＶｄｑＨ＊＊、ＶｄｑＬ＊＊の一方）を前記優先される極における前記電圧指令として生成し、前記優先されない極における制御部は、前記優先されない極における前記第１電圧指令と、前記優先される極における第２電圧指令（ＶｄｑＨ＊＊、ＶｄｑＬ＊＊の一方）とを用いて、前記優先されない極における第２電圧指令（ＶｄｑＨ＊＊、ＶｄｑＬ＊＊の他方）を前記優先されない極における前記電圧指令として生成し、前記優先される極における前記第２電圧指令と、前記優先されない極における第２電圧指令は、前記高極と前記低極において、同時に出力できる電圧の組み合わせであってもよい。この形態によれば、高極駆動と低極駆動との切り替えるときにおいて、電源から出力不可能な電圧になる不安定化を回避し、高極側制御部の指令値と、低極側制御部の指令値とを、それぞれ独立して算出する場合に比べて、トルク変動を小さく抑えることが可能となる。
【００６８】
（３）上記形態の電動機制御装置であって、前記優先極判定部は、前記電動機の運転状態に応じて、前記高極の動作と前記低極の動作のいずれを優先するかを決定してもよい。この形態によれば、電動機の運転状態に応じて、電動機を適切に制御できる。
【００６９】
（４）上記形態の電動機制御装置であって、前記制御部は、前記電動機の動作を前記高極の動作から前記低極の動作に切り替える場合、前記低極の動作を優先して前記第２電圧指令を生成してもよい。この形態によれば、低極の動作におけるトルクを早く立ち上げることができ、切り替え時間を短縮できる。
【００７０】
（５）上記形態の電動機制御装置であって、前記制御部は、前記電動機の動作を前記低極の動作から前記高極の動作に切り替える場合、前記低極の動作を優先して前記第２電圧指令を生成してもよい。この形態によれば、低極の動作におけるトルクを早く立ち上げることができ、切り替え時間を短縮できる。
【００７１】
（６）上記形態の電動機制御装置であって、前記制御部は、前記電動機の動作を前記低極の動作から前記高極の動作に切り替える場合、前記高極の動作を優先して前記第２電圧指令を生成してもよい。この形態によれば、高極の動作におけるトルクを早く立ち上げることができ、切り替え時間を短縮できる。
【００７２】
（７）上記形態の電動機制御装置であって、前記制御部は、前記電動機の動作を前記高極の動作から前記低極の動作に切り替える場合、前記高極の動作を優先して前記第２電圧指令を生成してもよい。この形態によれば、高極のトルクを維持することで、トルク変動を抑制できる。
【００７３】
（８）上記形態の電動機制御装置であって、前記優先される極の制御部は、前記優先される極の前記第１電圧指令を第１変調率上限を超えないように制限することで、前記優先される極の前記第２電圧指令を生成し、前記優先されない極の制御部は、前記優先されない極の前記第１電圧指令を前記優先される極の前記第２電圧指令から生成される第２変調率上限を越えないように制限することで、前記優先されない極の前記第２電圧指令を算出してもよい。この形態によれば、高極、低極それぞれの電圧指令を、高極と低極の同時に出力できる電圧の制限できる。
【００７４】
（９）上記形態の電動機制御装置であって、前記第１変調率上限（Ｍｍａｘ）は、前記電動機を前記高極または前記低極単独で動作するときにおいて、前記複数の巻き線の電圧（Ｖｕ〜Ｖｚ）を供給するインバータ（５０）の動作領域が線形領域となる値であり、前記第２変調率上限（Ｍ’ｍａｘ＊）は、前記第１変調率上限から、前記優先される極の前記第２電圧指令に対する変調率指令を減算した値であってもよい。この形態によれば、高極、低極の同時駆動においても、インバータを線形領域で動作させることができ、高調波によるトルクリップルを抑制できる。
【００７５】
（１０）上記形態の電動機制御装置であって、前記第１変調率上限は、前記電動機を前記高極または前記低極単独で動作するときにおいて、前記複数の巻き線の電圧を供給するインバータの動作領域が線形領域となる値よりも大きい値であり、
前記第２変調率上限は、前記優先される極の前記第２電圧指令と、前記優先されない極の前記第２電圧指令との合計相電圧指令のピークが電源電圧の１／２を越えるように設定された値であってもよい。この形態によれば、より高出力の領域から極数を切り替えることができる。また、極数の切り替え時に、高極、低極共により大きい電圧を利用でき、切り替え時の電流応答性を向上できる。
【００７６】
（１１）上記形態の電動機制御装置であって、前記第１変調率上限は、４／πであってもよい。この形態によれば、インバータの電源電圧を最大限利用できる。
【００７７】
（１２）上記形態の電動機制御装置であって、前記優先される極の前記第２電圧指令と前記優先されない極の前記第２電圧指令との合計相電圧指令のピークが電源電圧の１／２を越える場合、前記高極制御部と前記低極制御部は、それぞれの前記第２電圧指令に１よりも大きな振幅補償ゲイン（ＫＨ、ＫＬ）を乗じて第３電圧指令（ＶｄｑＨ＊＊＊、ＶｄｑＬ＊＊＊）を生成し、前記第３電圧指令を前記電圧指令としてもよい。この形態によれば、相電圧指令のピークが、電源電圧の１／２を越える場合でも、インバータ出力相電圧に高調基本波成分の振幅及び低調基本波成分の振幅を、高極、低極それぞれの第２電圧指令に対する相電圧の基本波電圧振幅と一致させることができる。
【００７８】
（１３）上記形態の電動機制御装置であって、前記振幅補償ゲインは、前記高極の前記第２電圧指令に対する高極変調指令と、前記低極の前記第２電圧指令に対する低極変調指令とを用いて決定され、前記振幅補償ゲインの値は、インバータの出力相電圧の高極基本波成分の振幅及び低極基本波成分の振幅が、それぞれ前記高極の前記第２電圧指令に対する相電圧指令に基本波成分および前記低極の前記第２電圧指令に対する相電圧指令に基本波成分に一致するように定められた値であってもよい。この形態によれば、適切に振幅補償ゲインを算出できる。
【００７９】
（１４）上記形態の電動機制御装置であって、前記優先される極の前記第２電圧指令と前記優先されない極の前記第２電圧指令との合計相電圧指令のピークが電源電圧の１／２以下の場合、前記振幅補償ゲインを乗じなくてもよい。この形態によれば、振幅補償をしないので、演算を簡素にできる。
【００８０】
なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、電動機制御装置の他、電動機制御方法で実現することができる。
【符号の説明】
【００８１】
１０…電動機制御装置    ２０…電動機    ２０ｕ、２０ｖ、２０ｗ、２０ｘ、２０ｙ、２０ｚ…巻き線    ３０…トルク指令生成部    ３５…電流指令生成部    ４０…高極・低極制御部    ５０…インバータ    ５５…電流センサ    ６０…角速度センサ    ７０Ｈ、７０Ｌ…機械角電気角変換部    ７５Ｈ、７５Ｌ…加算器    ８０Ｈ、８０Ｌ…積分器    ９０Ｈ、９０Ｌ…座標変換部    ４００Ｈ…高極制御部    ４００Ｌ…低極制御部    ４１０…優先極判定部    ４２０Ｈ、４２０Ｌ…差分演算器    ４３０Ｈ、４３０Ｌ…電流制限部    ４４０…電圧制限部    ４４２…第１変調率セレクタ    ４４４…変調率制限部    ４４６、４４７…変調率制限決定部    ４４８、４５０、４５２、４５４…電圧制限部    ４５６、４５８…出力セレクタ    ４６０Ｈ…高極振幅補償部    ４６０Ｌ…低極振幅補償部    ４６２Ｈ…高極振幅補償ゲイン算出部    ４６２Ｌ…低極振幅補償ゲイン算出部    ４６４Ｈ、４６４Ｌ…積算部    ４７０…座標変換部
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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