(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電圧源の正極および負極のそれぞれに回転機の端子を接続するスイッチング素子と、該スイッチング素子に逆並列接続された整流手段とを備える直流交流変換回路について、該直流交流変換回路の前記スイッチング素子を操作することで、前記回転機を流れる電流、前記回転機のトルクおよび前記回転機の鎖交磁束の少なくとも１つを有する制御量を制御する回転機の制御装置において、
前記スイッチング素子のそれぞれがオン状態であるかオフ状態であるかを示すスイッチングモードを仮設定し、該仮設定されたスイッチングモードに応じた前記制御量を予測する予測手段と、
前記予測手段による予測結果に基づき、前記直流交流変換回路の実際の操作に用いるスイッチングモードを決定する決定手段と、
前記決定手段によって決定されたスイッチングモードとなるように前記スイッチング素子を操作する操作手段とを備え、
前記決定手段は、前記予測手段によって予測された制御量とその指令値との差が小さいスイッチングモードの評価を高くして且つ、評価の高いスイッチングモードを前記実際の操作に用いるスイッチングモードに決定するものであり、
前記決定手段は、前記実際の操作に用いるスイッチングモードの決定に際し、前記スイッチング素子および該スイッチング素子に逆並列接続される整流手段を備える流通規制要素のそれぞれの発熱量の間の相違を低減するスイッチングモードを優先する優先手段を備え、
前記優先手段は、前記直流交流変換回路を構成するレッグのうち流れる電流が最大のものについて、前記直流電圧源の正極に接続される前記流通規制要素と前記直流電圧源の負極に接続される前記流通規制要素との発熱量の相違を低減制御すべくスイッチングモードを操作するレッグ内均等化手段を備え、
前記レッグ内均等化手段は、無効電圧ベクトルに対応するスイッチングモードの評価が有効電圧ベクトルに対応するスイッチングモードの評価よりも高くなる場合、下側アームのスイッチング素子の全てがオンとなるスイッチングモードと上側アームのスイッチング素子の全てがオンとなるスイッチングモードとのいずれに決定するかによって、前記低減制御を行なう無効電圧ベクトル期間調整手段を備えることを特徴とする回転機の制御装置。
【請求項２】
前記無効電圧ベクトル期間調整手段は、下側アームのスイッチング素子の全てがオンとなるものである期間と上側アームのスイッチング素子の全てがオンとなるものである期間との比を目標値に制御すべく、下側アームのスイッチング素子の全てがオンとなるスイッチングモードと上側アームのスイッチング素子の全てがオンとなるスイッチングモードとのいずれとするかの決定を行なうことを特徴とする請求項１記載の回転機の制御装置。
【請求項３】
前記無効電圧ベクトル期間調整手段は、前記流れる電流が最大のレッグについて、前記直流電圧源の正極に接続される前記流通規制要素の通電期間と前記直流電圧源の負極に接続される前記流通規制要素の通電期間との比を目標値に制御すべく、下側アームのスイッチング素子の全てがオンとなるスイッチングモードと上側アームのスイッチング素子の全てがオンとなるスイッチングモードとのいずれとするかの決定を行なうことを特徴とする請求項１記載の回転機の制御装置。
【請求項４】
前記無効電圧ベクトル期間調整手段は、前記流通規制要素のそれぞれに関する発熱量の積算値に関する情報を取得する取得手段を備え、下側アームのスイッチング素子の全てがオンとなるスイッチングモードと上側アームのスイッチング素子の全てがオンとなるスイッチングモードとの一対のスイッチングモードのうち、前記取得された発熱量の積算値が所定値に達したものに通電するスイッチングモードの使用を禁止することを特徴とする請求項１記載の回転機の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流電圧源の正極および負極のそれぞれに回転機の端子を接続するスイッチング素子と、該スイッチング素子に逆並列接続された整流手段とを備える直流交流変換回路について、該直流交流変換回路の前記スイッチング素子を操作することで、前記回転機を流れる電流、前記回転機のトルクおよび前記回転機の鎖交磁束の少なくとも１つを有する制御量を制御する回転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、モータの実際の電流を指令電流にフィードバック制御するための操作量として指令電圧を算出し、これに基づきインバータを操作するものが周知である。ここで、モータが停止状態または極低速状態となるいわゆるロック状態においては、指令電流が特定のレッグの電流を最大とする状態が継続する。このため、フィードバック制御によって、特定のレッグの電流を最大とする状態が継続されるようにインバータが操作される。そしてこの場合には、そのレッグの発熱量が過度に大きくなるおそれがある。
【０００３】
そこで従来、たとえば下記特許文献１に見られるように、ロック状態において、指令電流を変更することも提案されている。これにより、最大電流が流れるレッグが変更されるため、特定のレッグに発熱が集中する事態を緩和することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２６７５１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ただし、上記の場合、指令電流の設定を変更する手段を設計する必要が生じる。また、指令電流を変更することは、無効電流を増大させることを意味し、損失の増大につながる。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決する過程でなされたものであり、その目的は、直流電圧源の正極および負極のそれぞれに回転機の端子を接続するスイッチング素子と、該スイッチング素子に逆並列接続された整流手段とを備える直流交流変換回路について、該直流交流変換回路の前記スイッチング素子を操作することで、前記回転機を流れる電流、前記回転機のトルクおよび前記回転機の鎖交磁束の少なくとも１つを有する制御量を制御する新たな回転機の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以下、上記課題を解決するための手段、およびその作用効果について記載する。
【０００８】
構成１では、直流電圧源の正極および負極のそれぞれに回転機の端子を接続するスイッチング素子と、該スイッチング素子に逆並列接続された整流手段とを備える直流交流変換回路について、該直流交流変換回路の前記スイッチング素子を操作することで、前記回転機を流れる電流、前記回転機のトルクおよび前記回転機の鎖交磁束の少なくとも１つを有する制御量を制御する回転機の制御装置において、前記スイッチング素子のそれぞれがオン状態であるかオフ状態であるかを示すスイッチングモードを仮設定し、該仮設定されたスイッチングモードに応じた前記制御量を予測する予測手段と、前記予測手段による予測結果に基づき、前記直流交流変換回路の実際の操作に用いるスイッチングモードを決定する決定手段と、前記決定手段によって決定されたスイッチングモードとなるように前記スイッチング素子を操作する操作手段とを備え、前記決定手段は、前記実際の操作に用いるスイッチングモードの決定に際し、前記スイッチング素子および該スイッチング素子に逆並列接続される整流手段を備える流通規制要素のそれぞれの発熱量の間の相違を低減するスイッチングモードを優先する優先手段を備えることを特徴とする。
【０００９】
上記のようにモデル予測制御を用いる場合、決定手段は、スイッチングモードの決定に際し、予測手段の予測結果を踏まえるという制約があるのみであるため、電流フィードバック制御のようにスイッチングモードの選択に大きな制約はない。このため、上記発熱量の相違を低減するスイッチングモードを優先する処理が可能である。上記発明では、この点に鑑み、優先手段を備えることで、ロック状態であっても、特定のレッグの流通規制要素に発熱が集中する事態を好適に緩和することができる。
【００１０】
構成２では、構成１において、前記優先手段は、前記実際の操作に用いられるスイッチングモードが無効電圧ベクトルに対応するものから有効電圧ベクトルに対応するものを経て再度無効電圧ベクトルに対応するものとなるまでの期間において、前記直流交流変換回路を構成する各レッグのスイッチング状態の切替数が同一となるように制御すべくスイッチングモードを操作するレッグ均等化手段を備えることを特徴とする。
【００１１】
上記発明では、再度無効電圧ベクトルに対応するものとなるまでの期間におけるスイッチング状態の切替による発熱量の各レッグ間のばらつきを低減することができる。
【００１２】
構成３では、構成２において、前記レッグ均等化手段は、前記切替数を奇数とすることを特徴とする。
【００１３】
上記発明では、無効電圧ベクトルに対応するスイッチングモードとして、上側アームのスイッチング素子が全てオンとなるスイッチングモードと、下側アームのスイッチング素子が全てオンとなるスイッチングモードとが交互に選択されるようになる。ここで、ロック状態においては、無効電圧ベクトルに対応するスイッチングモードが採用される期間の占める割合が大きくなることから、これにより、上側アームと下側アームとの導通損失による発熱量のばらつきも好適に低減される。
【００１４】
構成４では、構成３において、前記回転機は、３相回転機であり、前記決定手段は、スイッチング状態の切り替えがなされるレッグ数が１以下となるとの条件下、前記実際の操作に用いられるスイッチングモードを決定するものであり、前記レッグ均等化手段は、前記実際の操作に用いられるスイッチングモードが無効電圧ベクトルに対応するものから有効電圧ベクトルに対応するものを経て再度無効電圧ベクトルに対応するものとなるまでの期間において、有効電圧ベクトルに対応した互いに相違する２つのスイッチングモードを実際の操作に用いられるスイッチングモードに決定することを特徴とする。
【００１５】
上記発明では、無効電圧ベクトルに対応するスイッチングモードとして、上側アームのスイッチング素子が全てオンとなるスイッチングモードと、下側アームのスイッチング素子が全てオンとなるスイッチングモードとが交互に選択されるようになる。ここで、ロック状態においては、無効電圧ベクトルに対応するスイッチングモードが採用される期間の占める割合が大きくなることから、これにより、上側アームと下側アームとの導通損失による発熱量のばらつきも好適に低減される。
【００１６】
構成５では、構成１において、前記優先手段は、前記直流交流変換回路の各レッグについて、所定期間におけるスイッチング状態の切替頻度を所定値に制御すべく前記スイッチングモードを操作する切替頻度均等化手段を備えることを特徴とする。
【００１７】
上記発明では、スイッチング状態の切替に起因した発熱量についてのレッグ間のばらつきを低減することができる。
【００１８】
構成６では、構成３において、前記切替頻度均等化手段は、前記所定期間においてスイッチング状態の切替回数が規定値となったレッグについてスイッチング状態の切替を行なうスイッチングモードが実際の操作に用いるスイッチングモードに決定されることを禁止することを特徴とする。
【００１９】
構成７では、構成１において、前記優先手段は、前記直流交流変換回路を構成するレッグのうち流れる電流が最大のものについて、前記直流電圧源の正極に接続される前記流通規制要素と前記直流電圧源の負極に接続される前記流通規制要素との発熱量の相違を低減制御すべくスイッチングモードを操作するレッグ内均等化手段を備えることを特徴とする。
【００２０】
上記発明では、レッグ内均等化手段を備えることで、任意のレッグのいずれか一方のアームの流通規制要素の発熱量が他方のアームの流通規制要素の発熱量よりも過度に大きくなる事態を回避することができる。
【００２１】
構成８では、構成７において、前記決定手段は、前記予測手段によって予測された制御量とその指令値との差が小さいスイッチングモードの評価を高くして且つ、評価の高いスイッチングモードを前記実際の操作に用いるスイッチングモードに決定するものであり、前記レッグ内均等化手段は、無効電圧ベクトルに対応するスイッチングモードの評価が有効電圧ベクトルに対応するスイッチングモードの評価よりも高くなる場合、下側アームのスイッチング素子の全てがオンとなるスイッチングモードと上側アームのスイッチング素子の全てがオンとなるスイッチングモードとのいずれに決定するかによって、前記低減制御を行なう無効電圧ベクトル期間調整手段を備えることを特徴とする。
【００２２】
下側アームのスイッチング素子の全てがオンとなるスイッチングモードと上側アームのスイッチング素子の全てがオンとなるスイッチングモードとのいずれを採用しても制御量の挙動は同一と見てよい。このため、これらのいずれを採用するかを低減制御の操作量とすることで、制御量の制御性を低下させることなく、発熱量の相違を低減することができる。しかも、ロック状態においては、無効電圧ベクトル期間の占める割合が大きくなるため、上記操作のみで、制御のなされている期間の大部分において発熱の生じる流通規制要素をいずれにするかを選択可能となる。
【００２３】
構成９では、構成８において、前記無効電圧ベクトル期間調整手段は、下側アームのスイッチング素子の全てがオンとなるものである期間と上側アームのスイッチング素子の全てがオンとなるものである期間との比を目標値に制御すべく、下側アームのスイッチング素子の全てがオンとなるスイッチングモードと上側アームのスイッチング素子の全てがオンとなるスイッチングモードとのいずれとするかの決定を行なうことを特徴とする。
【００２４】
構成１０では、構成８において、前記無効電圧ベクトル期間調整手段は、前記流れる電流が最大のレッグについて、前記直流電圧源の正極に接続される前記流通規制要素の通電期間と前記直流電圧源の負極に接続される前記流通規制要素の通電期間との比を目標値に制御すべく、下側アームのスイッチング素子の全てがオンとなるスイッチングモードと上側アームのスイッチング素子の全てがオンとなるスイッチングモードとのいずれとするかの決定を行なうことを特徴とする。
【００２５】
流れる電流が最大のレッグの発熱量が、発熱量が最大のレッグとなりやすい。このため、直流電圧源の正極に接続される前記流通規制要素の通電期間と前記直流電圧源の負極に接続される前記流通規制要素の通電期間との比によっては、特定の流通規制要素の発熱量が過度に大きくなるおそれがある。上記発明では、この点に鑑み、上記設定とした。
【００２６】
構成１１では、構成８において、前記無効電圧ベクトル期間調整手段は、前記流通規制要素のそれぞれに関する発熱量の積算値に関する情報を取得する取得手段を備え、下側アームのスイッチング素子の全てがオンとなるスイッチングモードと上側アームのスイッチング素子の全てがオンとなるスイッチングモードとの一対のスイッチングモードのうち、前記取得された発熱量の積算値が所定値に達したものに通電するスイッチングモードの使用を禁止することを特徴とする。
【００２７】
構成１２では、構成７において、前記レッグ内均等化手段は、前記流通規制要素のそれぞれに関する発熱量の積算値に関する情報を取得する取得手段を備え、該取得された発熱量の積算値が所定値に達したものに通電するスイッチングモードの使用を禁止する禁止手段を備えることを特徴とする。
【００２８】
上記発明では、禁止手段を備えることで、特定の流通規制要素の温度が過度に高くなる事態を好適に回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】第１の実施形態にかかるシステム構成図。
【図２】同実施形態にかかるモータジェネレータの動作領域を示す図。
【図３】スイッチングモードを示す図。
【図４】同実施形態にかかるモデル予測制御の処理手順を示す流れ図。
【図５】上記モデル予測制御の一部詳細手順を示す流れ図。
【図６】同実施形態の原理を説明する図。
【図７】同実施形態の効果を示す図。
【図８】第２の実施形態にかかるモデル予測制御の一部詳細手順を示す流れ図。
【図９】同実施形態の効果を示す図。
【図１０】同実施形態の効果を示す図。
【図１１】同実施形態の効果を示す図。
【図１２】同実施形態の効果を示す図。
【図１３】同実施形態の効果を示す図。
【図１４】同実施形態の効果を示す図。
【図１５】同実施形態の効果を示す図。
【図１６】第３の実施形態にかかるモデル予測制御の一部詳細手順を示す流れ図。
【図１７】第４の実施形態にかかるモデル予測制御の一部詳細手順を示す流れ図。
【図１８】第５の実施形態にかかるモデル予測制御の一部詳細手順を示す流れ図。
【図１９】第６の実施形態にかかるモデル予測制御の一部詳細手順を示す流れ図。
【図２０】第７の実施形態にかかるモデル予測制御の一部詳細手順を示す流れ図。
【図２１】第８の実施形態にかかるモデル予測制御の一部詳細手順を示す流れ図。
【図２２】第９の実施形態にかかるモデル予測制御の一部詳細手順を示す流れ図。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
＜第１の実施形態＞
以下、本発明にかかる回転機の制御装置の第１の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００３１】
図１に、本実施形態にかかるモータジェネレータの制御システムの全体構成を示す。モータジェネレータ１０は、３相の永久磁石同期モータである。詳しくは、モータジェネレータ１０は、表面磁石同期モータ（ＳＰＭＳＭ）である。
【００３２】
モータジェネレータ１０は、インバータＩＮＶを介して高電圧バッテリ１２に接続されている。インバータＩＮＶは、スイッチング素子Ｓ￥ｐ，Ｓ￥ｎ（￥＝ｕ，ｖ，ｗ）の直列接続体を３組備えており、これら各直列接続体の接続点がモータジェネレータ１０のＵ，Ｖ，Ｗ相にそれぞれ接続されている。これらスイッチング素子Ｓ￥＃（￥＝ｕ，ｖ，ｗ；＃＝ｐ，ｎ）として、本実施形態では、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）が用いられている。そして、これらにはそれぞれ、ダイオードＤ￥＃が逆並列に接続されている。
【００３３】
本実施形態では、モータジェネレータ１０やインバータＩＮＶの状態を検出する検出手段として、以下のものを備えている。まずモータジェネレータ１０の回転角度（電気角θ）を検出する回転角度センサ１４を備えている。また、モータジェネレータ１０の各相を流れる電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗを検出する電流センサ１６を備えている。さらに、インバータＩＮＶの入力電圧（電源電圧ＶＤＣ）を検出する電圧センサ１８を備えている。
【００３４】
上記各種センサの検出値は、図示しないインターフェースを介して低電圧システムを構成する制御装置２０に取り込まれる。制御装置２０では、これら各種センサの検出値に基づき、インバータＩＮＶを操作する操作信号を生成して出力する。ここで、インバータＩＮＶのスイッチング素子Ｓ￥＃を操作する信号が、操作信号ｇ￥＃である。
【００３５】
上記制御装置２０は、モータジェネレータ１０のトルクを要求トルクＴ＊に制御すべく、インバータＩＮＶを操作する。ここで、要求トルクＴ＊は、図２に示すように制限トルクＴｔｈ以下の領域に制限される。制限トルクＴｔｈは、スイッチング素子Ｓ￥＃やダイオードＤ￥＃の発熱限界に応じて定まるものである。なお、図２において、電気角速度ωが閾値速度ωｔｈよりも大きい場合、トルクが低下しているが、これは、インバータＩＮＶの出力電圧の変調率が最大であるときにおけるモータジェネレータ１０のトルクと電気角速度との関係を示す曲線である。
【００３６】
制御装置２０は、要求トルクＴ＊を実現するための指令電流とモータジェネレータ１０を流れる電流とが一致するように、インバータＩＮＶを操作する。すなわち、本実施形態では、モータジェネレータ１０のトルクが最終的な制御量となるものであるが、トルクを制御すべく、モータジェネレータ１０を流れる電流を直接の制御量として、これを指令電流に制御する。特に、本実施形態では、モータジェネレータ１０を流れる電流を指令電流に制御すべく、スイッチングモードを複数通りのそれぞれに仮設定した場合についてのモータジェネレータ１０の電流を予測し、インバータＩＮＶの実際のスイッチングモードを決定するモデル予測制御を行う。
【００３７】
上記スイッチングモードは、インバータＩＮＶを構成するスイッチング素子Ｓ￥＃のそれぞれがオンであるかオフであるかを示すものであり、図３（ａ）に示される８通りのスイッチングモード０〜７からなる。例えば、低電位側のスイッチング素子Ｓｕｎ，Ｓｖｎ，Ｓｗｎの全てがオン状態となるスイッチングモードがスイッチングモード０であり、高電位側のスイッチング素子Ｓｕｐ，Ｓｖｐ，Ｓｗｐの全てがオン状態となるスイッチングモードがスイッチングモード７である。これらスイッチングモード０，７は、モータジェネレータ１０の全相を短絡させるものであり、インバータＩＮＶからモータジェネレータ１０に印加される電圧がゼロとなるものであるため、インバータＩＮＶの出力電圧ベクトルを無効電圧ベクトルとするものである。これに対し、残りの６つのスイッチングモード１〜６は、上側アームおよび下側アームの双方にオン状態となるスイッチング素子が存在する操作パターンによって規定されるものであり、インバータＩＮＶの出力電圧ベクトルを有効電圧ベクトルとするものである。
【００３８】
図３（ｂ）に、各スイッチングモード０〜７のそれぞれに対応する電圧ベクトルＶ０〜Ｖ７を示す。電圧ベクトルＶ０〜Ｖ７は、スイッチングモード０〜７のそれぞれにおけるインバータＩＮＶの出力電圧ベクトルを示すものである。なお、図示されるように、スイッチングモード１,３，５のそれぞれに対応する電圧ベクトルＶ１，Ｖ３，Ｖ５がＵ相、Ｖ相、Ｗ相の正側にそれぞれ対応している。
【００３９】
ここで、モデル予測制御について詳述する。
【００４０】
先の図１に示す電流センサ１６によって検出された相電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗは、ｄｑ変換部２２において、回転座標系の実電流ｉｄ，ｉｑに変換される。また、回転角度センサ１４によって検出される回転角度（電気角θ）は、速度算出部２４の入力となり、これにより、回転速度（電気角速度ω）が算出される。一方、指令電流設定部２６は、要求トルクＴ＊を入力とし、ｄｑ座標系での指令電流ｉｄ＊，ｉｑ＊を出力する。これら指令電流ｉｄ＊，ｉｑ＊、実電流ｉｄ，ｉｑ、電気角速度ωおよび電気角θは、モデル予測制御部３０の入力となる。モデル予測制御部３０では、これら入力パラメータに基づき、インバータＩＮＶのスイッチングモードを決定し、操作部２８に出力する。操作部２８では、入力されたスイッチングモードに基づき、上記操作信号ｇ￥＃を生成してインバータＩＮＶに出力する。
【００４１】
次に、モデル予測制御部３０の処理の詳細について説明する。モード設定部３１では、先の図３（ａ）に示したインバータＩＮＶのスイッチングモードを仮設定する。この処理は、実際には、スイッチングモードに対応する電圧ベクトルを仮設定する処理となる。ｄｑ変換部３２では、モード設定部３１によって仮設定された電圧ベクトルをｄｑ変換することで、ｄｑ座標系の電圧ベクトルＶｄｑ＝（ｖｄ，ｖｑ）を算出する。こうした変換を行うべく、モード設定部３１において仮設定された電圧ベクトルＶ０〜Ｖ７を、例えば上側アームがオンである場合を「ＶＤＣ／２」として且つ下側アームがオンである場合を「−ＶＤＣ／２」とすることで表現すればよい。この場合、例えば、電圧ベクトルＶ０は、（−ＶＤＣ／２，−ＶＤＣ／２，−ＶＤＣ／２）となり、電圧ベクトルＶ１は、（ＶＤＣ／２，−ＶＤＣ／２，−ＶＤＣ／２）となる。
【００４２】
予測部３３では、電圧ベクトル（ｖｄ，ｖｑ）と、実電流ｉｄ，ｉｑと、電気角速度ωとに基づき、インバータＩＮＶのスイッチングモードをモード設定部３１によって仮設定される状態とした場合の電流ｉｄ，ｉｑを予測する。この電流の予測は、以下の式（ｃ１），（ｃ２）にて表現されるモデル式に基づき、モード設定部３１によって仮設定される複数通りのスイッチングモードのそれぞれについて行われる。
ｖｄ＝Ｒ・ｉｄ＋Ｌｄ・（ｄｉｄ／ｄｔ）−ω・Ｌｑ・ｉｑ          …（ｃ１）
ｖｑ＝Ｒ・ｉｑ＋Ｌｑ・（ｄｉｑ／ｄｔ）＋ω・Ｌｄ・ｉｄ＋ω・φ  …（ｃ２）
ここで、抵抗Ｒ、電機子鎖交磁束定数φ、ｄ軸のインダクタンスＬｄ、ｑ軸のインダクタンスＬｑを用いた。
【００４３】
一方、モード決定部３４では、予測部３３によって予測された予測電流ｉｄｅ，ｉｑｅと、指令電流ｉｄ＊，ｉｑ＊とを入力として、インバータＩＮＶのスイッチングモードを決定する。こうして決定されたスイッチングモードに基づき、操作部２８では、操作信号ｇ￥＃を生成して出力する。
【００４４】
図４に、本実施形態にかかるモデル予測制御の処理手順を示す。この処理は、予め定められた長さを有する周期（制御周期Ｔｃ）で繰り返し実行される。
【００４５】
この一連の処理では、まずステップＳ１０において、電気角θ（ｎ）、実電流ｉｄ（ｎ），ｉｑ（ｎ）を検出し、前回の制御周期で決定された電圧ベクトルＶ（ｎ）を出力する。すなわち、インバータＩＮＶのスイッチングモードを、前回の制御周期で決定されたスイッチングモード（電圧ベクトルＶ（ｎ）に対応するスイッチングモード）に更新する。
【００４６】
続くステップＳ１２においては、インバータＩＮＶの平均的な出力電圧ベクトルである平均電圧ベクトル（ｖｄａ（ｎ），ｖｑａ（ｎ））を算出する。これは、上記の式（ｃ１）、（ｃ２）から電流の微分値の項を除いた式に、実電流ｉｄ（ｎ），ｉｑ（ｎ）を代入した以下の式（ｃ３）、（ｃ４）にて算出することができる。
ｖｄａ＝Ｒ・ｉｄ−ω・Ｌｑｓ・ｉｑ          …（ｃ３）
ｖｑａ＝Ｒ・ｉｑ＋ω・Ｌｄｓ・ｉｄ＋ω・φ  …（ｃ４）
続くステップＳ１４においては、１制御周期先における電流（ｉｄｅ（ｎ＋１），ｉｑｅ（ｎ＋１））を予測する。これは、上記ステップＳ１０によって出力された電圧ベクトルＶ（ｎ）によって、１制御周期先の電流がどうなるかを予測する処理である。これは、上記の式（ｃ１）、（ｃ２）の電圧ベクトル（ｖｄ，ｖｑ）を、平均電圧ベクトル（ｖｄａ，ｖｑａ）と瞬時電圧ベクトル（ｖｄ−ｖｄａ，ｖｑ−ｖｑａ）とに分解し、瞬時電圧ベクトル（ｖｄ−ｖｄａ，ｖｑ−ｖｑａ）と、上記の式（ｃ１）、（ｃ２）の電流の微分の項とが等しいとした下記の式（ｃ５），（ｃ６）を用いて行なうことができる。
ｖｄ−ｖｄａ＝Ｌｄ・（ｄｉｄ／ｄｔ）          …（ｃ５）
ｖｑ−ｖｑａ＝Ｌｑ・（ｄｉｑ／ｄｔ）          …（ｃ６）
詳しくは、上記の式（ｃ５），（ｃ６）を制御周期Ｔｃによって離散化した下記の式（ｃ７），（ｃ８）にて行なうことができる。
ｉｄｅ（ｎ＋１）
＝Ｔｃ・｛ｖｄ（ｎ）−ｖｄａ（ｎ）｝／Ｌｄ＋ｉｄ（ｎ）  …（ｃ７）
ｉｑｅ（ｎ＋１）
＝Ｔｃ・｛ｖｑ（ｎ）−ｖｑａ（ｎ）｝／Ｌｑ＋ｉｑ（ｎ）  …（ｃ８）
ちなみに、ここでの電圧ベクトル（ｖｄ（ｎ），ｖｑ（ｎ））は、ステップＳ１０において出力された電圧ベクトルＶ（ｎ）をステップＳ１０において検出された電気角θ（ｎ）による変換行列を用いて変換することで、ｄｑ軸上の電圧成分を算出したものである。
【００４７】
続くステップＳ１６〜Ｓ２２では、次回の制御周期におけるスイッチングモード（電圧ベクトルＶ（ｎ＋１））を複数通りに仮設定した場合のそれぞれについて、２制御周期先の電流を予測する処理を行う。すなわち、まずステップＳ１６において、電圧ベクトルＶ（ｎ＋１）を仮設定する。この処理については、後に詳述する。続くステップＳ１８においては、実電流ｉｄ（ｎ），ｉｑ（ｎ）に代えて予測電流ｉｄｅ（ｎ＋１），ｉｑｅ（ｎ＋１）を用いて上記ステップＳ１２の処理と同様にして平均電圧ベクトル（ｖｄａ（ｎ＋１），ｖｑａ（ｎ＋１））を算出する。さらに、ステップＳ２０においては、上記ステップＳ１４と同様にして、２制御周期先の予測電流ｉｄｅ（ｎ＋２），ｉｑｅ（ｎ＋２）を算出する。ここでは、実電流ｉｄ（ｎ），ｉｑ（ｎ）に代えて予測電流ｉｄｅ（ｎ＋１），ｉｑｅ（ｎ＋１）を用いて且つ、瞬時電圧ベクトル（ｖｄ（ｎ＋１）−ｖｄａ（ｎ＋１），ｖｑ（ｎ＋１）−ｖｑａ（ｎ＋１））を用いる。なお、ここでの電圧ベクトル（ｖｄ（ｎ＋１），ｖｑ（ｎ＋１））は、ステップＳ１６において仮設定された電圧ベクトルＶ（ｎ＋１）を上記電気角θ（ｎ）に「ωＴｃ」を加算した回転角度による変換行列によって変換することで、ｄｑ軸上の電圧成分を算出したものである。
【００４８】
ステップＳ２２においては、仮設定候補となるスイッチングモード（電圧ベクトル）のすべてについて、予測電流ｉｄｅ（ｎ＋２），ｉｑｅ（ｎ＋２）の算出が完了したか否かを判断する。ステップＳ２２において否定判断される場合には、ステップＳ１６に戻る。これに対し、ステップＳ２２において肯定判断される場合には、ステップＳ２４に移行する。
【００４９】
ステップＳ２４においては、次回の制御周期におけるスイッチングモード（電圧ベクトルＶ（ｎ＋１））を決定する処理を行う。ここでは、評価関数Ｊによる評価の最も高いスイッチングモードを最終的なスイッチングモード（電圧ベクトルＶ（ｎ＋１））とする。本実施形態では、指令電流ベクトルと予測電流ベクトルとの各成分の差が大きいほど評価が低くなる評価関数Ｊを用いてスイッチングモードを評価する。詳しくは、評価関数Ｊとして、評価が低いほど値が大きくなるものを採用する。具体的には、評価関数Ｊを、指令電流ベクトル（ｉｄ＊，ｉｑ＊）と、予測電流ベクトル（ｉｄｅ，ｉｑｅ）との差（誤差ベクトルｅｄｑ）のノルムの２乗（内積値）に基づき算出する。これは、指令電流ベクトルと予測電流ベクトルとの各成分の偏差が正、負の双方の値となりえることに鑑み、値が大きいほど評価が低いことを表現するための一手法である。
【００５０】
続くステップＳ２６においては、電圧ベクトルや電流、電気角のサンプリング番号を指定するパラメータｎを「１」ずつ減少補正することで、パラメータｎを更新し、この一連の処理を一旦終了する。
【００５１】
図５に、ステップＳ１６の処理の詳細を示す。この処理は、レッグ均等化手段を構成する。
【００５２】
この一連の処理では、まずステップＳ３０において、仮設定されるスイッチングモードを、モード０〜７の中から選択する。続くステップＳ３２においては、電気角速度ωの絶対値が規定値以下であるとの条件および要求トルクＴ＊がゼロでないとの条件について、それら一対の条件の論理積が真であるか否かを判断する。この処理は、なんら対策を施さない場合、特定のスイッチング素子を流れる電流が大きくなる事態が継続する状況か否かを判断するためのものである。ここで、上記規定値は、モータジェネレータ１０の停止または極低速回転状態を判断するための値に設定される。
【００５３】
そして、ステップＳ３２において肯定判断される場合、ステップＳ３４において、現在のスイッチングモードに対応する電圧ベクトルＶ（ｎ）が、無効電圧ベクトルＶ０，Ｖ７であるか否かを判断する。そして、無効電圧ベクトルＶ０，Ｖ７ではない（有効電圧ベクトルＶ１〜Ｖ６である）と判断される場合、ステップＳ３６において、ステップＳ３０において仮設定されるスイッチングモードに対応する電圧ベクトルＶ（ｎ＋１）によって、スイッチング状態が切り替えられて且つ、スイッチング状態の切り替えがなされる相において、既にスイッチング状態が切り替えられているか否かを判断する。ここで、既にスイッチング状態が切り替えられているか否かは、フラグＦ￥が「１」であるか否かによって判断される。フラグＦ￥は、スイッチング状態の切り替え履歴を示すものであり、たとえばＵ相のスイッチング状態の切り替えがなされている場合、Ｆｕ＝１となる。
【００５４】
そして、ステップＳ３６において肯定判断される場合、ステップＳ３４，Ｓ３６の処理を経て検討されてきたスイッチングモードを仮設定対象からはずし、仮設定されるスイッチングモードを変更するために、ステップＳ３０に戻る。
【００５５】
これに対し、ステップＳ３６において否定判断される場合、ステップＳ３８に移行する。ステップＳ３８においては、ステップＳ３４〜Ｓ３６の処理を経て検討されてきたスイッチングモードを評価関数Ｊの評価対象とし、これによって、スイッチング状態の切り替えがなされる場合、スイッチング状態の切り替えがなされる相のフラグＦ￥を更新する。
【００５６】
一方、上記ステップＳ３２において否定判断される場合やステップＳ３４において肯定判断される場合には、フラグＦｕ，Ｆｖ，Ｆｗをゼロにする。なお、上記ステップＳ３８，Ｓ４０の処理が完了する場合、先の図４のステップＳ１６の処理を一旦終了する。
【００５７】
ここで、図５の処理の技術的意義について説明する。
【００５８】
モータジェネレータ１０の回転速度が極めて小さい状態でトルクを出そうとする場合、特定の相の電流が最大となる事態が継続しうる。この状況が最もシビアとなるのは、たとえば、電気角θ＝−９０°で停止している場合に、最小電流最大トルク制御のための電流（ｉｄ＊＝０，ｉｑ＊＞０）を流した場合等である。この例では、指令電流ｉｑ＊は、Ｕ相正方向の電流となる。このため、図６（ａ）のように特定の相（ここでは、Ｕ相）の電流ｉｕが最大となる状態が生じうる。
【００５９】
この場合、たとえばスイッチングモードの仮設定に際して制約を設けないなら、スイッチングモード０とスイッチングモード１とが交互に選択される事態が生じうる。この場合、図６（ｂ）示すように、スイッチングモード１においては、スイッチング素子Ｓｕｐからスイッチング素子Ｓｖｎ，Ｓｗｎへと電流が流出し、スイッチング素子Ｓｕｐを流れる電流が最大となる。一方、図６（ｃ）に示すように、スイッチングモード０においては、ダイオードＤｕｎからスイッチング素子Ｓｖｎ，Ｓｗｎに電流が流出し、ダイオードＤｕｎを流れる電流が最大となる。
【００６０】
このように、Ｕ相の電流が最大であるために、スイッチング素子ＳｕｐとダイオードＤｕｎとの導通損失が大きくなることに加えて、スイッチング素子Ｓｕｐでのみスイッチング状態の切り替えに伴う損失（スイッチング損失）が発生するため、スイッチング素子Ｓｕｐの発熱量が過度に大きくなりやすい。
【００６１】
これに対し、本願の場合、スイッチングモードに対応する電圧ベクトルが無効電圧ベクトルから有効電圧ベクトルを経て無効電圧ベクトルとなるまでの各レッグのスイッチング状態の切り替え回数を１回に制限したため、スイッチングモード０とスイッチングモード７とが交互に採用されることとなる。このため、図７（ａ）に電気角θ＝−９０°で停止しているときに最小電流最大トルク制御のための電流（ｉｄ＊＝０，ｉｑ＊＞０）を流した場合について例示するように、第１に、スイッチング頻度を均等化することにより、特定の相のスイッチング損失が過度に大きくなる事態を回避することができる。なお、図７（ｂ）に示す従来例は、仮設定対象となるスイッチングモードに関する制約を設けることなくモデル予測制御を行った場合である。
【００６２】
第２に、特定の相の特定のアームのスイッチング素子Ｓ￥＃およびダイオードＤ￥＃の導通損失が過度に大きくなる事態を回避することができる。図７（ａ）は、ダイオードＤｕｎの導通損失を低減することができる例を示している。特に、モータジェネレータ１０の低回転速度領域においては、無効電圧ベクトルに対応するスイッチングモード０，７が採用される期間の割合が大きくなるため、この効果は顕著である。すなわち、スイッチングモード０，１のみが交互に採用される場合、スイッチングモード０の採用される期間の占める割合が大きくなることから、ダイオードＤｕｎの導通損失が過度に大きくなるおそれがある。これに対し、スイッチングモード０とスイッチングモード７とが交互に採用されることで、こうした事態を回避することができる。
【００６３】
なお、モータジェネレータ１０の低回転速度領域において、無効電圧ベクトルに対応するスイッチングモード０，７が採用される期間の割合が大きくなるのは、先の図２に示した設定と関係している。すなわち、閾値速度ωｔｈ（＞０）となるまでは許容最大トルクが一定値（制限トルクＴｔｈ）となるため、回転速度が低い領域においてはインバータＩＮＶの変調率が低くなる。特に本実施形態では、上記の式（ｃ１），（ｃ２）において電流の微分項と電気角速度ωとをゼロとして且つ電流を制限トルクＴｔｈに対応する値とした場合の電圧ベクトル（ｖｄ，ｖｑ）＝（Ｒ・ｉｄ，Ｒ・ｉｑ）のノルムが、変調率が「１」のノルムの「１／１０」以下となっている。このため、一対の無効電圧ベクトルＶ０，Ｖ７の一方のみを用いるものと比較して、双方を用いる場合には、導通損失を十分に低減することができる。
＜第２の実施形態＞
以下、第２の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００６４】
図８に、本実施形態にかかるステップＳ１６の処理の詳細を示す。この処理は、レッグ均等化手段を構成する。なお、図８において、先の図５に示した処理に対応するものについては、便宜上同一のステップ番号を付している。
【００６５】
本実施形態では、ステップＳ３０ａにおいて、仮設定されるスイッチングモードを、現在のスイッチングモードからスイッチング状態が切り替えられるモータジェネレータ１０のレッグ数（レッグ数）が「１」以下となるものに設定する。詳しくは、現在のスイッチングモードに対応する電圧ベクトルＶ（ｎ）が有効電圧ベクトルＶｉ（ｉ＝１〜６）である場合、仮設定されるスイッチングモードに対応する電圧ベクトルＶ（ｎ＋１）を、電圧ベクトルＶｉ−１、Ｖｉ，Ｖｉ＋１（ｉ：ｍｏｄ  ６）とするか、無効電圧ベクトルとする。ただし、無効電圧ベクトルの選択については、「Ｖ（ｎ）＝Ｖ２ｋ（ｋ＝１〜３）」であるなら、無効電圧ベクトルＶ７を選択し、「Ｖ（ｎ）＝Ｖ２ｋ−１」であるなら、無効電圧ベクトルＶ０を選択する。図中、「Ｖ（ｎ）＝Ｖ１」の場合について、電圧ベクトルＶ（ｎ＋１）として仮設定可能な４つの電圧ベクトルを示した。また、現在のスイッチングモードに対応する電圧ベクトルＶ（ｎ）が無効電圧ベクトルＶ０である場合、仮設定されるスイッチングモードに対応する電圧ベクトルＶ（ｎ＋１）を、奇数の電圧ベクトルＶ１，Ｖ３，Ｖ５または無効電圧ベクトルＶ０とする。さらに、現在のスイッチングモードに対応する電圧ベクトルＶ（ｎ）が無効電圧ベクトルＶ７である場合、仮設定されるスイッチングモードに対応する電圧ベクトルＶ（ｎ＋１）を、偶数の電圧ベクトルＶ２，Ｖ４，Ｖ６または無効電圧ベクトルＶ７とする。
【００６６】
そして、スイッチング状態の切り替えレッグ数に制限を設けつつも、上記第１の実施形態のように、スイッチングモードが無効電圧ベクトルに対応するものから有効電圧ベクトルに対応するものを経て無効電圧ベクトルに対応するものとなるまでに、各レッグにおいてスイッチング状態の切り替え回数を１とすべく、以下の処理を行なう。
【００６７】
すなわち、ステップＳ３２において肯定判断される場合、ステップＳ４６において、現在のスイッチングモードに対応する電圧ベクトルＶ（ｎ）が有効電圧ベクトルであって且つ、前回のスイッチングモードに対応する電圧ベクトルＶ（ｎ−１）が無効電圧ベクトルＶ０，Ｖ７であったか否かを判断する。そして、ステップＳ４６において肯定判断される場合、ステップＳ４８において、仮設定されるスイッチングモードに対応する電圧ベクトルＶ（ｎ＋１）を、有効電圧ベクトルＶ１〜Ｖ６に制限する。
【００６８】
これに対し、上記ステップＳ４６において否定判断される場合、ステップＳ５０において、現在のスイッチングモードおよび前回のスイッチングモードのそれぞれに対応する電圧ベクトルＶ（ｎ），Ｖ（ｎ−１）の双方が有効電圧ベクトルＶ１〜Ｖ６であって且つ、それらが相違するか否かを判断する。そして、ステップＳ５０において肯定判断される場合、ステップＳ５２において、仮設定されるスイッチングモードに対応する電圧ベクトルＶ（ｎ＋１）を、現在の電圧ベクトルＶ（ｎ）または、無効電圧ベクトルＶ０、Ｖ７とする。
【００６９】
なお、ステップＳ５０において否定判断される場合や、ステップＳ４８，Ｓ５２の処理が完了する場合には、この一連の処理を一旦終了する。
【００７０】
図９に、本実施形態の効果を示す。
【００７１】
図示されるように、本実施形態においても、スイッチング状態の切り替え頻度や、各レッグの各アーム毎の導通時間を均等化することができる。
【００７２】
図１０、図１１に、電気角θが「−９０°」である場合と併せて、それ以外の回転角度で停止している場合の効果を示す。図示されるように、停止位置に関わらず、通電時間の分散効果（図１０）や、スイッチング頻度の分散効果（図１１）を得ることができる。
【００７３】
図１２〜図１５に、電気角θが「−９０」，「７．５」，「１５」，「０」のそれぞれで停止している場合に最小電流最大トルク制御をする場合のスイッチング遷移例を示す。
＜第３の実施形態＞
以下、第３の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００７４】
本実施形態では、スイッチング状態の切り替え回数をカウントし、切り替え回数が閾値Ｃｔｈに達する場合にその相の切り替えを禁止することで、切り替え頻度を均等化する。
【００７５】
図１６に、本実施形態にかかるステップＳ１６の処理の詳細を示す。この処理は、切替頻度均等化手段を構成する。なお、図１６において、先の図５に示した処理に対応するものについては、便宜上同一のステップ番号を付している。
【００７６】
本実施形態では、ステップＳ３２において肯定判断される場合、ステップＳ５４において、ステップＳ３０ａにおいて選択されたスイッチングモードによって、スイッチング状態が切り替えられる相（レッグ）に関し、スイッチング状態の切替回数をカウントするカウンタＣ￥（￥＝ｕ，ｖ，ｗ）をインクリメントする。そして、ステップＳ５６においては、カウンタＣｕ，Ｃｖ，Ｃｗのうちの２つの値が閾値Ｃｔｈ以上であるか否かを判断する。そして、ステップＳ５６において否定判断される場合、ステップＳ５８において、ステップＳ３０ａにおいて選択されたスイッチングモードによって、スイッチング状態が切り替えられる相（レッグ）に関し、カウンタＣ￥が閾値Ｃｔｈ以上であるにもかかわらず、その相のスイッチング状態の切り替えがなされるか否かを判断する。そして、ステップＳ５８において肯定判断される場合、ここで検討されたスイッチングモードを評価関数Ｊによる評価対象からはずすべく、ステップＳ３０ａに戻る。この処理は、スイッチング状態の切り替え回数を閾値Ｃｔｈに制限するためのものである。
【００７７】
これに対し、ステップＳ３２において否定判断される場合、ステップＳ６０において、カウンタＣ￥を初期化する。
【００７８】
なお、ステップＳ５８，Ｓ６０の処理が完了する場合や、ステップＳ５６において肯定判断される場合には、この一連の処理を一旦終了する。
＜第４の実施形態＞
以下、第４の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００７９】
本実施形態では、スイッチングモード０〜７の全てを仮設定し、各スイッチングモード毎に、評価関数Ｊを算出する。そして、評価関数Ｊの評価が最大となるものに対応する電圧ベクトルが無効電圧ベクトルである場合、電圧ベクトルＶ０，Ｖ７の採用される期間を均等化するように、電圧ベクトルＶ０，Ｖ７のいずれを用いるかを選択する。
【００８０】
図１７に、本実施形態にかかるステップＳ２４の処理の詳細を示す。この処理は、無効電圧ベクトル期間調整手段を構成する。なお、図１７において、先の図５に示した処理に対応するものについては、便宜上同一のステップ番号を付している。
【００８１】
本実施形態では、まずステップＳ３１において、評価関数Ｊを最小とするスイッチングモードに対応する電圧ベクトルを次回の電圧ベクトルＶ（ｎ＋１）として仮設定する。なお、無効電圧ベクトルＶ０，Ｖ７は、評価関数Ｊを等しい値にするものであるが、この処理では、無効電圧ベクトルの評価関数Ｊが最小の場合、たとえばランダムにいずれかを選択すればよい。
【００８２】
続くステップＳ３２において肯定判断される場合、ステップＳ６４において、評価が最高となったスイッチングモードに対応する電圧ベクトルＶ（ｎ＋１）が無効電圧ベクトルＶ０，Ｖ７であるか否かを判断する。そして、無効電圧ベクトルである場合、ステップＳ６６において、電圧ベクトルＶ０の採用回数をカウントするカウンタＣ０の値が閾値Ｃｔｈ未満であるか否かを判断する。そしてステップＳ６６において閾値Ｃｔｈ未満であると判断される場合、ステップＳ６８において、次回のスイッチングモードに対応する電圧ベクトルＶ（ｎ＋１）を電圧ベクトルＶ０とするとともに、カウンタＣ０をインクリメントする。
【００８３】
これに対し、ステップＳ６６において否定判断される場合、ステップＳ７０において、電圧ベクトルＶ７の採用回数をカウントするカウンタＣ７の値が閾値Ｃｔｈ未満であるか否かを判断する。そしてステップＳ７０において閾値Ｃｔｈ以上であると判断される場合、ステップＳ７２において、カウンタＣ０，Ｃ７を初期化する。一方、ステップＳ７０において肯定判断される場合や、ステップＳ７２の処理が完了する場合には、ステップＳ７４において、次回のスイッチングモードに対応する電圧ベクトルＶ（ｎ＋１）を電圧ベクトルＶ７とするとともに、カウンタＣ７をインクリメントする。
【００８４】
これに対し、ステップＳ３２において否定判断される場合、ステップＳ７６においてカウンタＣ０，Ｃ７を初期化する。
【００８５】
なお、ステップＳ６４において否定判断される場合や、ステップＳ６８，Ｓ７４，Ｓ７６の処理が完了する場合には、この一連の処理を一旦終了する。
＜第５の実施形態＞
以下、第５の実施形態について、先の第４の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００８６】
本実施形態では、無効電圧ベクトル期間調整手段を、先の第４の実施形態とは相違する処理手段として構成する。
【００８７】
図１８に、本実施形態にかかるステップＳ２４の処理の詳細を示す。この処理は、無効電圧ベクトル期間調整手段を構成する。なお、図１８において、先の図１７に示した処理に対応するものについては、便宜上同一のステップ番号を付している。
【００８８】
この一連の処理では、ステップＳ６４において肯定判断される場合、ステップＳ８０において、カウンタＣ７の値がカウンタＣ０の値以上であるか否かを判断する。そしてステップＳ８０において肯定判断される場合、ステップＳ８２において、次回のスイッチングモードに対応する電圧ベクトルＶ（ｎ＋１）を電圧ベクトルＶ０とするとともに、カウンタＣ０をインクリメントする。これに対し、ステップＳ８０において否定判断される場合、ステップＳ８４において、次回のスイッチングモードに対応する電圧ベクトルＶ（ｎ＋１）を電圧ベクトルＶ７とするとともに、カウンタＣ７をインクリメントする。
【００８９】
ステップＳ８２，Ｓ８４の処理が完了する場合、ステップＳ８６において、カウンタＣ０，Ｃ７のそれぞれに減衰係数Ｋ（０＜Ｋ＜１）を乗算する。これは、カウンタＣ０，Ｃ７の初期化処理に代えてなされるものであり、カウンタＣ０，Ｃ７の値の発散を回避するためのものである。
＜第６の実施形態＞
以下、第６の実施形態について、先の第４の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００９０】
本実施形態では、無効電圧ベクトル期間調整手段を、先の第４の実施形態とは相違する処理手段として構成する。
【００９１】
図１９に、本実施形態にかかるステップＳ２４の処理の詳細を示す。この処理は、無効電圧ベクトル期間調整手段を構成する。なお、図１９において、先の図１７に示した処理に対応するものについては、便宜上同一のステップ番号を付している。
【００９２】
本実施形態では、ステップＳ３２において肯定判断される場合、ステップＳ８８において、各相の電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗのうちの最大値ｉｘを特定する。続くステップＳ９０においては、評価が最大となったスイッチングモードに対応する電圧ベクトルＶ（ｎ＋１）が無効電圧ベクトルＶ０，Ｖ７であるか否かを判断する。そして、ステップＳ９０において肯定判断される場合、ステップＳ９２に移行する。
【００９３】
ステップＳ９２においては、最大値ｉｘをとる相（ｘ相）の上側アームの通電期間をカウントするカウンタＣｘｐが、閾値Ｃｔｈ以上であるか否かを判断する。そして、閾値Ｃｔｈ以上であると判断される場合、ステップＳ９４において、次回のスイッチングモードに対応する電圧ベクトルＶ（ｎ＋１）を電圧ベクトルＶ０とするとともに、最大値ｉｘとなる相（ｘ相）の下側アームの通電期間をカウントするカウンタＣｘｎをインクリメントする。これに対し、ステップＳ９２において否定判断される場合、ステップＳ９６において、次回のスイッチングモードに対応する電圧ベクトルＶ（ｎ＋１）を電圧ベクトルＶ７とするとともに、カウンタＣｘｐをインクリメントする。これらステップＳ９４，９６の処理は、無効電圧ベクトルＶ０の採用される期間と無効電圧ベクトルＶ７の採用される期間とを操作することで、電流が最大の相（ｘ相）における上側アームの通電時間と下側アームの通電時間とを均等化するものである。なお、電流が最大の相（ｘ相）における上側アームの通電時間とは、スイッチング素子ＳｘｐとダイオードＤｘｐのいずれかの通電時間のことであり、電流が最大の相（ｘ相）における下側アームの通電時間とは、スイッチング素子ＳｘｎとダイオードＤｘｎのいずれかの通電時間のことである。
【００９４】
これに対し、ステップＳ９０において否定判断される場合、次回のスイッチングモード（電圧ベクトルＶ（ｎ＋１））が、スイッチング素子Ｓｘｐをオンとするものである場合にはカウンタＣｘｐをインクリメントし、スイッチング素子Ｓｘｎをオンとするものである場合にはカウンタＣｘｎをインクリメントする。
【００９５】
上記ステップＳ９４，Ｓ９６，Ｓ９８の処理が完了する場合、ステップＳ１００において、カウンタＣ￥ｐ，Ｃ￥ｎ（￥＝ｕ，ｖ，ｗ）の双方が閾値以上であるか否かを判断する。そして、ステップＳ１００において肯定判断される場合や、ステップＳ３２において否定判断される場合には、ステップＳ１０２において、カウンタＣ￥ｐ，Ｃ￥ｎを初期化する。
【００９６】
なお、ステップＳ１０２の処理が完了する場合や、ステップＳ１００において否定判断される場合には、この一連の処理を一旦終了する。
＜第７の実施形態＞
以下、第７の実施形態について、先の第６の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００９７】
本実施形態では、無効電圧ベクトル期間調整手段を、先の第６の実施形態とは相違する処理手段として構成する。
【００９８】
図２０に、本実施形態にかかるステップＳ２４の処理の詳細を示す。この処理は、無効電圧ベクトル期間調整手段を構成する。なお、図２０において、先の図１９に示した処理に対応するものについては、便宜上同一のステップ番号を付している。
【００９９】
本実施形態では、ステップＳ９０において肯定判断される場合、ステップＳ９２ａにおいて、カウンタＣｘｐの値がカウンタＣｘｎの値以上であるか否かを判断する。この処理は、無効電圧ベクトルＶ０，Ｖ７のいずれを選択するかを決定するためのものである。そして、ステップＳ９２ａにおいて肯定判断される場合、ステップＳ９４において次回のスイッチングモードに対応する電圧ベクトルＶ（ｎ＋１）を、無効電圧ベクトルＶ０とするとともに、カウンタＣｘｎをインクリメントする。これに対し、ステップＳ９２ａにおいて否定判断される場合、ステップＳ９６において次回のスイッチングモードに対応する電圧ベクトルＶ（ｎ＋１）を、無効電圧ベクトルＶ７とするとともに、カウンタＣｘｐをインクリメントする。
【０１００】
また、上記ステップＳ９４，Ｓ９６，Ｓ９８の処理が完了する場合、ステップＳ１０４において、カウンタＣｘｐ，Ｃｘｎに減衰係数Ｋ（０＜Ｋ＜１）を乗算する。
＜第８の実施形態＞
以下、第８の実施形態について、先の第６の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【０１０１】
本実施形態では、無効電圧ベクトル期間調整手段を、先の第６の実施形態とは相違する処理手段として構成する。
【０１０２】
図２１に、本実施形態にかかるステップＳ２４の処理の詳細を示す。この処理は、無効電圧ベクトル期間調整手段を構成する。なお、図２１において、先の図１９に示した処理に対応するものについては、便宜上同一のステップ番号を付している。
【０１０３】
本実施形態では、ステップＳ３２において肯定判断される場合、ステップＳ１０６において、評価関数Ｊの評価が最大の電圧ベクトルＶ（ｎ＋１）が、無効電圧ベクトルＶ０，Ｖ７であるか否かを判断する。そして無効電圧ベクトルＶ０，Ｖ７であると判断される場合、ステップＳ１０８において、上側アームのスイッチング素子Ｓ￥ｐおよびこれに逆並列接続されるダイオードＤ￥ｐの組のうち温度Ｔ￥ｐの最大値（上側最高温度Ｔｐ）と、下側アームのスイッチング素子Ｓ￥ｎおよびこれに逆並列接続されるダイオードＤ￥ｎの組のうち温度Ｔ￥ｎの最大値（下側最高温度Ｔｎ）とのうちの高い方（最高温度Ｔｙ）を特定する。この処理は、スイッチング素子Ｓ￥＃およびダイオードＤ￥＃の組（流通規制要素）のうち発熱量の積算値が最大となるものに対応するアームを特定する処理である。ここで、温度は、発熱量の積算値と相関を有するパラメータである。
【０１０４】
続くステップＳ１１０においては、最高温度Ｔｙが上側最高温度Ｔｐであるか否かを判断し、否定判断される場合、ステップＳ１１２において、次回のスイッチングモードに対応する電圧ベクトルＶ（ｎ＋１）を無効電圧ベクトルＶ７とし、肯定判断される場合、ステップＳ１１４において、電圧ベクトルＶ（ｎ＋１）を無効電圧ベクトルＶ０とする。この処理は、発熱量の積算値が最大のものに通電しないスイッチングモードを選択する処理である。すなわちたとえば、ステップＳ１１０において否定判断される場合、発熱量の積算値が最大となるのが下側アームに存在するため、無効電圧ベクトルＶ７を選択することで、下側アームのスイッチング素子Ｓ￥ｎやダイオードＤ￥ｎに通電する事態を回避する。
【０１０５】
なお、上記ステップＳ３２，Ｓ１０６において否定判断される場合や、ステップＳ１１２，Ｓ１１４の処理が完了する場合には、この一連の処理を一旦終了する。
＜第９の実施形態＞
以下、第９の実施形態について、先の第６の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【０１０６】
本実施形態では、スイッチング素子Ｓ￥＃およびダイオードＤ￥＃の組のうち発熱量の積算値が最大となるものに通電するスイッチングモードの採用を禁止する禁止手段を構成する。
【０１０７】
図２２に、本実施形態にかかるステップＳ１６の処理の詳細を示す。この処理は、禁止手段を構成する。なお、図２２において、先の図５に示した処理に対応するものについては、便宜上同一のステップ番号を付している。
【０１０８】
本実施形態では、ステップＳ３２において肯定判断される場合、ステップＳ１１６において、上側アームのスイッチング素子Ｓ￥ｐおよびこれに逆並列接続されるダイオードＤ￥ｐの組のうち温度Ｔ￥ｐの最大値と、下側アームのスイッチング素子Ｓ￥ｎおよびこれに逆並列接続されるダイオードＤ￥ｎの組のうち温度Ｔ￥ｎの最大値とのうちの高い方（最高温度Ｔｘｙ）を特定する。この処理は、スイッチング素子Ｓ￥＃およびダイオードＤ￥＃の組のうち発熱量の積算値が最大となるものを特定する処理である。ここで、温度は、発熱量の積算値と相関を有するパラメータである。
【０１０９】
続くステップＳ１１８では、ステップＳ３０において設定されたスイッチングモードに対応する電圧ベクトルＶ（ｎ＋１）が、上記特定されたスイッチング素子ＳｘｙおよびダイオードＤｘｙの組を通電しないか否かを判断する。そして、ステップＳ１１８において否定判断される場合、このスイッチングモードの仮設定を禁止し、ステップＳ３０に戻る。これに対し、ステップＳ１１８において肯定判断される場合、この一連の処理を一旦終了する（仮設定されたスイッチングモードに基づき、先の図４のステップＳ１８移行の処理を実行する）。
＜その他の実施形態＞
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
【０１１０】
「レッグ均等化手段について」
上記第２の実施形態（図８）において、同一の有効電圧ベクトルＶ１〜Ｖ６に対応するスイッチングモードが採用される回数に制限を設けてもよい。
【０１１１】
一度にスイッチング状態が切り替えられるレッグ数を１以下とするとの制約が設けられる状況において採用されるものに限らない。たとえば上記第１の実施形態において、スイッチング状態の切替レッグ数を２以下としてもよい。
【０１１２】
上記第１の実施形態においては、無効電圧ベクトルに対応するスイッチングモードが再度選択されるまでにおける各レッグにおけるスイッチング状態の切替数を「１」としたがこれに限らない。たとえば２以上の規定数であってもよい。これは、たとえば、有効電圧ベクトルＶ１〜Ｖ６に対応するスイッチングモードが選択される都度、スイッチング状態の切替数をカウントし、切替数が少ないものの切替数を増大させるスイッチングモードの評価を、切替数が多いものの切替数を増大させるスイッチングモードの評価よりも高くするように評価関数Ｊを設計することで行なうことができる。なお、無効電圧ベクトルＶ０と無効電圧ベクトルＶ７とが交互に採用されるようにする上では、切替数を奇数とすることが有効である。
【０１１３】
「切替頻度均等化手段について」
上記第３の実施形態（図１６）において、２つ目のレッグにおけるスイッチング状態の切替回数が閾値Ｃｔｈに達する場合、そのレッグのスイッチング状態の切替を禁止する条件で、スイッチングモードを選択してもよい。こうした処理は、最後のレッグにおけるスイッチング状態の切替回数が閾値Ｃｔｈに達するまで継続すればよい。
【０１１４】
また、スイッチング状態の切替頻度についてのレッグ同士の差が大きいほど評価関数Ｊの評価が低くなるように設定してもよい。これは、たとえば、Ｕ，Ｖ相間のスイッチング状態の切替頻度の差の２乗と、Ｖ，Ｗ相間のスイッチング状態の切替頻度の差の２乗と、Ｗ，Ｕ相間のスイッチング状態の切替頻度の差の２乗との和を評価関数Ｊに加えることで行なうことができる。ちなみに、ここでの切替頻度は、次回のスイッチングモード（電圧ベクトルＶ（ｎ＋１））として仮設定されるものに伴うスイッチング状態の切り替えを含めて算出する。
【０１１５】
「無効電圧ベクトル期間調整手段について」
上記第４の実施形態（図１７）において、カウンタＣ０とカウンタＣ７との閾値を互いに相違させてもよい。これにより、スイッチング素子Ｓ￥＃とダイオードＤ￥＃との発熱量に相違がある場合であっても、上下アームの発熱量をより均等化することができる。すなわち、たとえばＵ相の実電流ｉｕが最大であって且つこれが正の場合、ロック時においては、スイッチング素子ＳｕｐとダイオードＤｕｎとに電流が流れる状態が継続する。そしてこの間において、それらスイッチング素子ＳｕｐとダイオードＤｕｎとの発熱量をより均一にする上では、上記閾値を互いに相違させることが有効である。
【０１１６】
同様の理由で、第５の実施形態（図１８）における減衰係数Ｋを、カウンタＣ０とカウンタＣ７とで相違させてもよい。同じく、第６の実施形態（図１９）における閾値Ｃｔｈを、カウンタＣｘｐとカウンタＣｎとで相違させてもよい。また、第７の実施形態（図２０）において、減衰係数Ｋを、カウンタＣｘｐとカウンタＣｎとで相違させてもよい。
【０１１７】
もっとも、電流が最大となる相の上側アームのスイッチング素子Ｓ￥ｐおよびダイオードＤ￥＃の通電期間と下側アームのスイッチング素子Ｓ￥ｎおよびダイオードＤ￥ｎの通電期間とを均等化する目的で、カウンタＣ０とカウンタＣ７との閾値を互いに相違させてもよい（電圧ベクトルＶ０と電圧ベクトルＶ７との採用頻度同士の比を１からずらしてもよい）。これは、変調率に応じて有効電圧ベクトルが採用される期間の占める割合が相違することに鑑みたものである。すなわち、たとえば図７（ａ）のように、電圧ベクトルＶ０，Ｖ１，Ｖ７のみが利用される場合、電圧ベクトルＶ０，Ｖ７の使用頻度を均一とすることで、電流最大の相（Ｕ相）の上下アームの通電時間が均等化されるとはいえ、電圧ベクトルＶ１の利用期間の占める割合に応じて通電時間が均一なものからずれる。図７（ａ）に例示したものでは、上下アームの通電時間の差が４％に過ぎないが、変調率が高まる場合にはこの差が拡大すると考えられる。このため、要求トルクＴ＊が大きくなることで変調率が大きくなる場合、カウンタＣ０，Ｃ７の閾値を互いに相違させてもよい。もっとも、この場合、たとえば電気角θ＝−９０°の場合、有効電圧ベクトルとして電圧ベクトルＶ１が選択されやすいため、カウンタＣ０の閾値を大きくすることが望ましい一方、電気角θ＝９０°の場合、有効電圧ベクトルとして電圧ベクトルＶ４が選択されやすいため、カウンタＣ７の閾値を大きくすることが望ましい。
【０１１８】
このように、カウンタＣ０，Ｃ７の閾値を、電気角θおよび変調率に応じて可変設定することで、電流が最大となる相の上下アームの通電時間をより均等に制御することができる。もっとも、変調率に代えて、要求トルクＴ＊や実電流ｉｄ，ｉｑから推定されるトルク、指令電流ｉｄ＊，ｉｑ＊や実電流ｉｄ，ｉｑのベクトルノルム等を入力としてもよい。なお、電気角θに応じた閾値の可変設定は、電流ベクトルの位相角に応じて行なうことが望ましい。
【０１１９】
「取得手段について」
発熱量の積算値に関する情報を取得する取得手段としては、スイッチング素子Ｓ￥＃およびダイオードＤ￥＃についての検出された温度Ｔ￥＃を取得するものに限らない。たとえば、１度のスイッチング状態の切替による発熱量と、導通損失による単位時間当たりの発熱量との情報を予め記憶しておき、発熱量を都度積算する手段を備えてもよい。
【０１２０】
「禁止手段について」
上記第９の実施形態（図２２）では、通電を禁止する発熱量の積算値（この場合、温度）を、スイッチング素子Ｓ￥＃およびダイオードＤ￥＃の組のうち最高温度の値そのものとしたがこれに限らない。たとえば、予め定められた値の温度となることで通電を禁止してもよい。またたとえば、最高温度のものが規定温度に達することで、それに通電するスイッチングモードを禁止してもよい。さらにたとえば、ロック時においては、無効電圧ベクトル期間の占める割合が高くなることに鑑みれば、評価関数Ｊの評価によって無効電圧ベクトルが選択されるに際して、最高温度のものに通電されるスイッチングモードに通電する無効電圧ベクトルを禁止するものであってもよい。
【０１２１】
「予測手段について」
次回のスイッチングモードに対応する電圧ベクトルＶ（ｎ＋１）によって生じる制御量のみを予測するものに限らない。たとえば、数制御周期先の更新タイミングにおけるインバータＩＮＶの操作による制御量まで順次予測するものであってもよい。
【０１２２】
「決定手段について」
たとえば、上記第１の実施形態において、予測電流ｉｄｅ（ｎ＋２）と指令電流ｉｄ＊（ｎ＋２）との差の絶対値と、予測電流ｉｑｅ（ｎ＋２）と指令電流ｉｑ＊（ｎ＋２）との差の絶対値との加重平均処理値を、予測電流と指令電流との乖離度合いの評価対象とするパラメータとしてもよい。要は、乖離度合いが大きいほど評価が低くなることを定量化すべく、乖離度合いと評価パラメータとの間に正または負の相関関係があるパラメータによって定量化すればよい。
【０１２３】
「制御量について」
指令値と予測値とに基づきインバータＩＮＶのスイッチングモードを決定するために用いる制御量としては電流に限らない。例えば、トルクおよび鎖交磁束としたり、トルクのみまたは鎖交磁束のみとしたりしてもよい。また例えば、トルクおよびｄ軸電流またはトルクおよびｑ軸電流等、トルクおよび電流であってもよい。ここで、制御量を電流以外とする場合等において、センサによる直接の検出対象を電流以外としてもよい。
【０１２４】
上記各実施形態では、回転機の究極の制御量（予測対象であるか否かにかかわらず、最終的に所望の量とされることが要求される制御量）を、トルクとしたが、これに限らず、例えば回転速度等としてもよい。
【０１２５】
「回転機について」
回転機としては、３相回転機に限らず、５相回転機等、４相以上の回転機であってもよい。
【０１２６】
上記実施形態では、固定子巻線がスター結線されたものを想定したがこれに限らず、デルタ結線されたものであってもよい。この場合、回転機の端子と相とは一致しない。
【０１２７】
回転機としては、表面磁石同期機に限らず、埋め込み磁石同期機や、界磁巻線型同期機等、任意の同期機であってよい。更に、同期機にも限らず、誘導モータ等、誘導回転機であってもよい。
【０１２８】
「回転機の駆動領域について」
先の図２に示したものに限らない。たとえば最大変調率においてトルクがゼロとなる回転速度よりも小さい回転速度以下の領域で駆動するようにしてもよい。この場合であっても、最大トルクが一定となる回転速度領域が存在する場合には、停止時や極低速回転速度運転領域においては、無効電圧ベクトルに対応するスイッチングモードの占める割合が大きくなるため、上記各実施形態と同等の効果を得ることができる。なお、この効果は、最大変調率以下との条件下、出しうるトルクが低下し始める回転速度（閾値速度ωｔｈ）から実際に駆動領域であるか否かに関わらずトルクがゼロとなる回転速度までの回転速度領域よりも最大トルクが一定となる回転速度領域の方が広い場合に特に顕著となる。
【０１２９】
もっとも、最大トルクが一定となる領域を有しない場合であっても、たとえば上記第１の実施形態によれば、スイッチング頻度を均等化することで特定のレッグのスイッチング損失を低減したり、上側アームと下側アームとの通電時間の不均衡を低減したりする効果を奏することはできる。
【０１３０】
「そのほか」
直流電圧源としては、高電圧バッテリ１２に限らず、例えば高電圧バッテリ１２の電圧を昇圧するコンバータの出力端子であってもよい。
【０１３１】
直流交流変換回路を構成するスイッチング素子としては、ＩＧＢＴに限らず、たとえばＭＯＳ電界効果トランジスタ等であってもよい。
【符号の説明】
【０１３２】
１０…モータジェネレータ（回転機の一実施形態）、２０…制御装置、ＩＮＶ…インバータ（直流交流変換回路の一実施形態）。
【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８】
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【図１０】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図７】
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【図９】
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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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