(57)【要約】【課題】多相回転機に接続される電力変換回路のスイッチング素子を操作することで前記多相回転機の回転を制御するに際し、変調率によってはその制御性を高く維持することが困難なこと。【解決手段】シャント抵抗の電圧降下量ｒｕ，ｒｖ，ｒｗに基づき、極性検出部４２では、電動機を流れる線間電流の極性を検出し、変化極性検出部４４では、線間電流の変化量の極性を検出する。これら両検出結果に基づき、位相設定部３４では、線間電流のゼロクロスタイミングと線間電流の変化量のゼロクロスタイミングとを一致させるように、指令電圧の位相φを設定する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多相回転機の少なくとも２相が短絡されているとき、短絡された任意の２相の電流差である線間電流のゼロクロスタイミングを検出する電流ゼロクロス検出手段と、
前記少なくとも２相が短絡されているときの前記任意の２相の線間電流の変化量のゼロクロスタイミングを検出する変化ゼロクロス検出手段と、
前記電流ゼロクロス検出手段及び前記変化ゼロクロス検出手段の検出値に基づき、前記多相回転機に印加する電圧の指令値を設定する指令電圧設定手段と、
前記指令値に基づき前記多相回転機と接続される電力変換回路のスイッチング素子を操作する操作手段とを備えることを特徴とする多相回転機の制御装置。
【請求項２】
前記指令電圧設定手段は、前記線間電流のゼロクロスタイミングと前記線間電流の変化量のゼロクロスタイミングとの差を目標値に制御すべく前記指令値を設定することを特徴とする請求項１記載の多相回転機の制御装置。
【請求項３】
前記２つのゼロクロスタイミング間の差は、前記線間電流の変化の極性を反転したものと前記線間電流との同一の位相のゼロクロスタイミングの差として定義されてなることを特徴とする請求項２記載の多相回転機の制御装置。
【請求項４】
前記変化ゼロクロス検出手段によって検出される線間電流の変化のゼロクロスタイミング間の時間間隔に基づき前記多相回転機の回転速度を算出する速度算出手段と、
前記算出される回転速度に基づき前記ゼロクロスタイミング間の差の前記目標値を設定する手段とを更に備えることを特徴とする請求項２又は３記載の多相回転機の制御装置。
【請求項５】
前記指令電圧設定手段は、前記ゼロクロスタイミング間の差に基づき、前記指令値の振幅、位相差、及び電気角速度の少なくとも１つを可変設定することを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の多相回転機の制御装置。
【請求項６】
前記変化ゼロクロス検出手段によって検出される線間電流の変化のゼロクロスタイミング間の時間間隔に基づき前記多相回転機の回転速度を算出する速度算出手段と、
前記算出される回転速度を前記多相回転機に対する回転速度の指令値にフィードバック制御するフィードバック制御手段を更に備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の多相回転機の制御装置。
【請求項７】
前記指令電圧設定手段は、前記フィードバック制御手段を備えることで、前記算出される回転速度と前記多相回転機に対する回転速度の指令値との差に基づき前記電圧の指令値を設定することを特徴とする請求項６記載の多相回転機の制御装置。
【請求項８】
前記多相回転機が３相回転機であり、
前記電流ゼロクロス検出手段及び前記変化ゼロクロス検出手段は、前記電力変換回路の上側アームの各相に流れる電流を検出する高電位側検出手段及び前記電力変換回路の下側アームの各相に流れる電流を検出する低電位側検出手段のいずれかの検出値を用いて前記検出を行うものであって且つ、前記検出を行うタイミングを３相が短絡されているとき及び２相が短絡されているときのいずれとするかを、前記電圧の指令値の振幅に応じて切り替えることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の多相回転機の制御装置。
【請求項９】
前記電流ゼロクロス検出手段及び前記変化ゼロクロス検出手段は、前記電力変換回路の上側アームの各相に流れる電流を検出する高電位側検出手段及び前記電力変換回路の下側アームの各相に流れる電流を検出する低電位側検出手段の双方の検出値を用いて前記検出を行うものであって且つ、前記高電位側検出手段及び前記低電位側検出手段のいずれを用いるかを、前記多相回転機の電気角の変化に伴って切り替えることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の多相回転機の制御装置。
【請求項１０】
前記指令電圧設定手段の設定する電圧の指令値についての各２相間の値の差を保ちつつ前記電圧の指令値のうち前記電力変換回路の一対の入力端子のいずれかとの電圧の差が最小となるものを前記いずれかの入力端子の電圧に一致させる２相変調手段を更に備え、
前記操作手段は、前記２相変調手段によって変調された指令値となるように前記スイッチング素子を操作するものであり、
前記２相変調手段は、前記電流ゼロクロス検出手段及び前記変化ゼロクロス検出手段が高電位側検出手段を用いているときには前記いずれかの入力端子の電圧として前記高電位側の入力端子の電圧を用い、前記電流ゼロクロス検出手段及び前記変化ゼロクロス検出手段が低電位側検出手段を用いているときには前記いずれかの入力端子の電圧として前記低電位側の入力端子の電圧を用いることを特徴とする請求項９記載の多相回転機の制御装置。
【請求項１１】
前記指令電圧設定手段の設定する電圧の指令値について、前記少なくとも２相が短絡される期間を延長するように電圧の指令値を変更する手段を更に備え、
前記操作手段は、前記変更された指令値となるように前記スイッチング素子を操作することを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の多相回転機の制御装置。
【請求項１２】
前記指令電圧設定手段の設定する電圧の指令値についての各２相間の差を保ちつつ前記電圧の指令値のうち前記電力変換回路の一対の入力端子の電圧のいずれかとの差が最小となるものを前記いずれかの電圧に一致させる２相変調手段を更に備え、
前記操作手段は、前記２相変調手段によって変調された指令値となるように前記スイッチング素子を操作することを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の多相回転機の制御装置。
【請求項１３】
前記多相回転機の電気角速度よりも高周波の電流の振幅の変化に基づき、前記指令電圧を補正する補正手段を更に備えることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の多相回転機の制御装置。
【請求項１４】
前記変化ゼロクロス検出手段は、前記任意の２相が短絡されているときの当該２相の線間電流についての２つの異なるサンプリングタイミングにおける値の差、及び前記任意の２相が短絡されているときの当該２相の線間電流の微分値、前記任意の２相が短絡されているときの当該２相の線間電流の所定の時間間隔における積分値に対する前記時間間隔の始点及び終点のいずれかにおける線間電流値と時間間隔との積の差分、のいずれか１つに基づき前記検出を行うことを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載の多相回転機の制御装置。
【請求項１５】
前記電流ゼロクロス検出手段及び前記変化ゼロクロス検出手段は、前記電力変換回路の上側アームの各相及び前記電力変換回路の正極側入力端子間に接続されるシャント抵抗及び、前記電力変換回路の下側アームの各相及び前記電力変換回路の負極側入力端子間に接続されるシャント抵抗の少なくとも一方による電圧降下に基づき前記検出を行うことを特徴とする請求項１〜１４のいずれかに記載の多相回転機の制御装置。
【請求項１６】
前記電流ゼロクロス検出手段及び前記変化ゼロクロス検出手段は、前記電力変換回路の上側アームのスイッチング素子の入出力端子間の電圧降下量及び、前記電力変換回路の下側アームのスイッチング素子の入出力端子間の電圧降下量の少なくとも一方による電圧降下に基づき前記検出を行うことを特徴とする請求項１〜１４のいずれかに記載の多相回転機の制御装置。
【請求項１７】
前記多相回転機が３相回転機であり、
前記電流ゼロクロス検出手段及び前記変化ゼロクロス検出手段は、前記多相回転機の全相が短絡されているときに前記検出を行うことを特徴とする請求項１〜１６のいずれかに記載の多相回転機の制御装置。
【請求項１８】
前記多相回転機が３相回転機であり、
前記変化ゼロクロス検出手段は、前記多相回転機の全相が短絡されているときを挟んだ両側の任意の２相が短絡されているときに前記検出を行うことを特徴とする請求項１〜１６のいずれかに記載の多相回転機の制御装置。
【請求項１９】
前記多相回転機の力行制御時及び回生制御時のいずれであるかを判断する判断手段を更に備え、
前記指令電圧設定手段は、前記指令値の設定に際して、前記判断手段の判断結果を加味することを特徴とする請求項１〜１８のいずれか１項に記載の多相回転機の制御装置。
【請求項２０】
前記指令電圧設定手段は、前記ゼロクロスタイミング間の差を目標値に制御すべく前記指令値の振幅、位相差、及び電気角速度の少なくとも１つを可変設定するものであって且つ、前記多相回転機の力行制御時と回生制御時とで、前記差と前記目標値との乖離が同一である場合の前記少なくとも１つの操作方向を互いに逆とするものであることを特徴とする請求項１９記載の多相回転機の制御装置。
【請求項２１】
前記指令電圧設定手段は、前記変化量のゼロクロスタイミングに対する前記線間電流のゼロクロスタイミングの差を前記目標値に制御すべく前記指令値の位相を可変設定するものであって且つ、前記力行制御時には、前記差が前記目標値に対して遅れ側にずれるほど前記位相を進ませる側に設定し、前記回生制御時には、前記差が前記目標値に対して遅れ側にずれるほど前記位相を遅らせる側に設定することを特徴とする請求項２０記載の多相回転機の制御装置。
【請求項２２】
前記指令電圧設定手段は、前記変化量のゼロクロスタイミングに対する前記線間電流のゼロクロスタイミングの差を前記目標値に制御すべく前記指令値の振幅を可変設定するものであって且つ、前記力行制御時には、前記差が前記目標値に対して遅れ側にずれるほど前記振幅を増大させ、前記回生制御時には、前記差が前記目標値に対して遅れ側にずれるほど前記振幅を低減させることを特徴とする請求項２０又は２１記載の多相回転機の制御装置。
【請求項２３】
前記指令電圧設定手段は、前記変化量のゼロクロスタイミングに対する前記線間電流のゼロクロスタイミングの差を前記目標値に制御すべく前記指令値の電気角速度を可変設定するものであって且つ、前記力行制御時には、前記差が前記目標値に対して遅れ側にずれるほど前記電気角速度を増大させ、前記回生制御時には、前記差が前記目標値に対して遅れ側にずれるほど前記電気角速度を低減させることを特徴とする請求項２０〜２２のいずれか１項に記載の多相回転機の制御装置。
【請求項２４】
前記多相回転機は、３相回転機であり、
前記判断手段は、前記変化量の変化極性と前記任意の２相以外の相の相電流の極性とに基づき前記判断を行うことを特徴とする請求項１９〜２３のいずれか１項に記載の多相回転機の制御装置。
【請求項２５】
前記判断手段は、前記変化量のゼロクロスタイミング時における前記変化極性及び前記相電流の極性に基づき前記判断を行うことを特徴とする請求項２４記載の多相回転機の制御装置。
【請求項２６】
多相回転機の少なくとも２相が短絡されているときに、該短絡された少なくとも１相の電流に基づく電流パラメータ及び電流の変化量パラメータの双方のゼロクロスタイミングに基づき、前記多相回転機に印加する電圧の指令値を設定する指令電圧設定手段と、前記指令値に基づき前記多相回転機と接続される電力変換回路のスイッチング素子を操作する操作手段とを備える多相回転機の制御装置において、
前記多相回転機の力行制御時及び回生制御時のいずれであるかを判断する判断手段を更に備え、
前記指令電圧設定手段は、前記指令値の設定に際して、前記判断手段の判断結果を加味することを特徴とする多相回転機の制御装置。
【請求項２７】
前記多相回転機の全相が短絡されているとき、任意の相電流のゼロクロスタイミングを検出する電流ゼロクロス検出手段と、
前記全相が短絡されているときの前記相電流の変化量のゼロクロスタイミングを検出する変化ゼロクロス検出手段とを更に備え、
前記指令電圧設定手段は、前記電流パラメータ及び電流の変化量パラメータの双方のゼロクロスタイミングとして、前記電流ゼロクロス検出手段及び前記変化ゼロクロス検出手段の検出値を用いることを特徴とする請求項２６記載の多相回転機の制御装置。
【請求項２８】
前記指令電圧設定手段は、前記ゼロクロスタイミング間の差を目標値に制御すべく前記指令値の振幅、位相差、及び電気角速度の少なくとも１つを可変設定するものであって且つ、前記多相回転機の力行制御時と回生制御時とで、前記差と前記目標値との乖離が同一である場合の前記少なくとも１つの操作方向を互いに逆とするものであることを特徴とする請求項２７記載の多相回転機の制御装置。
【請求項２９】
前記指令電圧設定手段は、前記変化量のゼロクロスタイミングに対する前記相電流のゼロクロスタイミングの差を前記目標値に制御すべく前記指令値の位相を可変設定するものであって且つ、前記力行制御時には、前記差が前記目標値に対して遅れ側にずれるほど前記位相を進ませる側に設定し、前記回生制御時には、前記差が前記目標値に対して遅れ側にずれるほど前記位相を遅らせる側に設定することを特徴とする請求項２８記載の多相回転機の制御装置。
【請求項３０】
前記指令電圧設定手段は、前記変化量のゼロクロスタイミングに対する前記相電流のゼロクロスタイミングの差を前記目標値に制御すべく前記指令値の振幅を可変設定するものであって且つ、前記力行制御時には、前記差が前記目標値に対して遅れ側にずれるほど前記振幅を増大させ、前記回生制御時には、前記差が前記目標値に対して遅れ側にずれるほど前記振幅を低減させることを特徴とする請求項２８又は２９記載の多相回転機の制御装置。
【請求項３１】
前記指令電圧設定手段は、前記変化量のゼロクロスタイミングに対する前記相電流のゼロクロスタイミングの差を前記目標値に制御すべく前記指令値の電気角速度を可変設定するものであって且つ、前記力行制御時には、前記差が前記目標値に対して遅れ側にずれるほど前記電気角速度を増大させ、前記回生制御時には、前記差が前記目標値に対して遅れ側にずれるほど前記電気角速度を低減させることを特徴とする請求項２８〜３０のいずれか１項に記載の多相回転機の制御装置。
【請求項３２】
前記多相回転機は、３相回転機であり、
前記判断手段は、前記任意の相以外の２相の電流差である線間電流の極性と前記変化量の変化極性とに基づき前記判断を行うことを特徴とする請求項２７〜３１のいずれか１項に記載の多相回転機の制御装置。
【請求項３３】
前記判断手段は、前記変化量のゼロクロスタイミング時における前記線間電流の極性及び前記変化極性に基づき前記判断を行うことを特徴とする請求項３２記載の多相回転機の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多相回転機に接続される電力変換回路のスイッチング素子を操作することで前記多相回転機の回転を制御する多相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、例えば下記特許文献１に見られるように、３相モータの全相が短絡されるときにおける各相を流れる電流(相電流)がゼロとなるタイミングと、その相電流の変化がゼロとなるタイミングとを一致させる制御を行うことも提案されている。ここでは、全相が短絡されるときには相電流がゼロとなるタイミングにおける誘起電圧が相電流の変化量によって定まる点に着目している。このため、上記制御によれば、各相の誘起電圧のゼロクロスタイミングと電流のゼロクロスタイミングとを一致させることができる。このため、３相モータの回転角度を検出する専用のセンサを備えることなく、３相モータを適切に制御することができる。
【０００３】
なお、多相回転機の制御装置としては、他にも例えば下記特許文献２に見られるものもある。
【特許文献１】特開２００５−１０２３５０号公報
【特許文献２】特許第３５９８９０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記制御装置では、３相モータと接続されるインバータの下側アームのスイッチング素子が全てオン状態となる電圧ベクトルＶ０期間において、電流を検出するため、変調率が高くなるにつれて、相電流の変化の検出期間が短くなる。このため、高変調率となるほど、相電流の変化の検出精度が低下するおそれがある。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、多相回転機に接続される電力変換回路のスイッチング素子を操作することで前記多相回転機の回転を制御するに際し、変調率にかかわらずその制御性を高く維持することのできる多相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】
【０００６】
以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。
【０００７】
請求項１記載の発明は、多相回転機の少なくとも２相が短絡されているとき、短絡された任意の２相の電流差である線間電流のゼロクロスタイミングを検出する電流ゼロクロス検出手段と、前記少なくとも２相が短絡されているときの前記任意の２相の線間電流の変化量のゼロクロスタイミングを検出する変化ゼロクロス検出手段と、前記電流ゼロクロス検出手段及び前記変化ゼロクロス検出手段の検出値に基づき、前記多相回転機に印加する電圧の指令値を設定する指令電圧設定手段と、前記指令値に基づき前記多相回転機と接続される電力変換回路のスイッチング素子を操作する操作手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
線間電流がゼロとなるゼロクロスタイミングにおいては、当該線間の誘起電圧を、線間電流の変化量によって表現することができる。このため、線間電流がゼロとなるゼロクロスタイミングにおける線間電流のゼロクロスタイミングと線間電流の変化のゼロクロスタイミングとには、線間電流と線間の誘起電圧との関係情報が含まれることとなる。上記発明では、この点に着目し、上記関係情報を用いて電圧の指令値を設定することで、多相回転機の回転を制御することができる。特に、線間電流と各相の電流との間には位相差が生じるため、線間電流を用いることで高変調率時であっても上記電流ゼロクロス検出手段や変化ゼロクロス検出手段による検出可能期間を確保しやすくなる。このため、上記発明によれば、変調率にかかわらずその制御性を高く維持することができる。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記指令電圧設定手段は、前記線間電流のゼロクロスタイミングと前記線間電流の変化量のゼロクロスタイミングとの差を目標値に制御すべく前記指令値を設定することを特徴とする。
【００１０】
上記発明によれば、ゼロクロスタイミング間の差についての目標値を定めることで、要求に応じた適切な制御を行うことができる。例えば埋め込み磁石同期電動機において、目標値を「０」とするなら、最小の電流で最大のトルクを生成するトルク最大化制御を行うことができ、また、ゼロでない所定の値とすることで効率が最大となる制御をすることができる。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記２つのゼロクロスタイミング間の差は、前記線間電流の変化の極性を反転したものと前記線間電流との同一の位相のゼロクロスタイミングの差として定義されてなることを特徴とする。
【００１２】
線間の誘起電圧がゼロよりも大きいときには、電流の変化量が負となり、線間の誘起電圧がゼロよりも小さいときには、電流の変化量が正となる。このため、線間の誘起電圧は、線間の電流の変化極性を反転したものによって表現することができることとなる。上記発明では、この点に着目し、上記２つのゼロクロスタイミング間の差を適切に定義することができる。
【００１３】
請求項４記載の発明は、請求項２又は３記載の発明において、前記変化ゼロクロス検出手段によって検出される線間電流の変化のゼロクロスタイミング間の時間間隔に基づき前記多相回転機の回転速度を算出する速度算出手段と、前記算出される回転速度に基づき前記ゼロクロスタイミング間の差の前記目標値を設定する手段とを更に備えることを特徴とする。
【００１４】
同一のゼロクロスタイミング間の位相差と対応する時間間隔は、回転速度に依存して変化する。この点、上記発明では、回転速度に基づきゼロクロスタイミング間の差の目標値を設定することで、位相差を時間間隔として適切に定義することができる。
【００１５】
請求項５記載の発明は、請求項２〜４のいずれかに記載の発明において、前記指令電圧設定手段は、前記ゼロクロスタイミング間の差に基づき、前記指令値の振幅、位相差、及び電気角速度の少なくとも１つを可変設定することを特徴とする。
【００１６】
振幅を大きくするほどゼロクロスタイミングを進めることができる。また、位相を進めることでもゼロクロスタイミングを進めることができる。更に、電気角速度を大きくすることでもゼロクロスタイミングを進めることができる。上記発明では、こうした点に着目し、ゼロクロスタイミング間の差を目標値に制御することができる。
【００１７】
請求項６記載の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の発明において、前記変化ゼロクロス検出手段によって検出される線間電流の変化のゼロクロスタイミング間の時間間隔に基づき前記多相回転機の回転速度を算出する速度算出手段と、前記算出される回転速度を前記多相回転機に対する回転速度の指令値にフィードバック制御するフィードバック制御手段を更に備えることを特徴とする。
【００１８】
回転速度をその指令値に制御する場合、例えばゼロクロスタイミング間の差を目標値にフィードバック制御することなどによっては、必ずしも実際の回転速度を指令値に制御することができないおそれがある。この点、上記発明では、回転速度を指令値にフィードバック制御することで、回転速度を指令値に適切に制御することができる。
【００１９】
なお、請求項６記載の発明は、請求項７記載の発明によるように、前記指令電圧設定手段は、前記フィードバック制御手段を備えることで、前記算出される回転速度と前記多相回転機に対する回転速度の指令値との差に基づき前記電圧の指令値を設定することを特徴としてもよい。
【００２０】
請求項８記載の発明は、請求項１〜７のいずれかに記載の発明において、前記多相回転機が３相回転機であり、前記電流ゼロクロス検出手段及び前記変化ゼロクロス検出手段は、前記電力変換回路の上側アームの各相に流れる電流を検出する高電位側検出手段及び前記電力変換回路の下側アームの各相に流れる電流を検出する低電位側検出手段のいずれかの検出値を用いて前記検出を行うものであって且つ、前記検出を行うタイミングを３相が短絡されているとき及び２相が短絡されているときのいずれとするかを、前記電圧の指令値の振幅に応じて切り替えることを特徴とする。
【００２１】
３相が短絡されているときにゼロクロスタイミングを検出する場合、検出可能なゼロクロスタイミングは、電気角度の１回転周期内に６回生じる。これに対し、２相が短絡しているときに当該２相の電流の検出によって検出可能なゼロクロスタイミングは、１回転周期に３回生じる。このように、３相が短絡されているときの方がゼロクロスタイミングの検出頻度を高く維持しやすい。しかし、３相が短絡しているときには、電圧の指令値の振幅が増大するにつれて検出可能期間が短くなる。このため、検出可能期間内での線間電流の変化が小さくなり、ひいては検出精度が低下する。これに対し、２相が短絡している期間は上記３相が短絡している期間を挟む両側に生じるために、これら２つの２相短絡期間は、指令値の振幅が増大しても、ある程度の長さを維持できる。上記発明では、この点に着目し、指令値の振幅に応じて切り替えを行うことで、振幅の大小にかかわらず、線間電流の変化量のゼロクロスタイミングの検出精度を高く維持することができる。
【００２２】
請求項９記載の発明は、請求項１〜７のいずれかに記載の発明において、前記電流ゼロクロス検出手段及び前記変化ゼロクロス検出手段は、前記電力変換回路の上側アームの各相に流れる電流を検出する高電位側検出手段及び前記電力変換回路の下側アームの各相に流れる電流を検出する低電位側検出手段の双方の検出値を用いて前記検出を行うものであって且つ、前記高電位側検出手段及び前記低電位側検出手段のいずれを用いるかを、前記多相回転機の電気角の変化に伴って切り替えることを特徴とする。
【００２３】
高電位側検出手段を用いて線間電流の検出が可能な期間と、低電位側検出手段を用いて線間電流の検出が可能な期間とのいずれが長いかは、多相回転機の電気角によって異なる。この点、上記発明では、電気角度の変化に伴って高電位側検出手段及び低電位側検出手段のいずれを用いるかを切り替えることで、検出可能期間として適切な期間を確保することができる。
【００２４】
なお、高電位側検出手段及び低電位側検出手段のいずれを用いるかの切り替えは、必ずしも電気角度の検出値に基づき行うものに限らない。要は、電気角の変化に伴っていずれが長いかが変化することを判断することのできるパラメータに基づき上記切り替えを行えばよい。
【００２５】
請求項１０記載の発明は、請求項９記載の発明において、前記指令電圧設定手段の設定する電圧の指令値についての各２相間の値の差を保ちつつ前記電圧の指令値のうち前記電力変換回路の一対の入力端子のいずれかとの電圧の差が最小となるものを前記いずれかの入力端子の電圧に一致させる２相変調手段を更に備え、前記操作手段は、前記２相変調手段によって変調された指令値となるように前記スイッチング素子を操作するものであり、前記２相変調手段は、前記電流ゼロクロス検出手段及び前記変化ゼロクロス検出手段が高電位側検出手段を用いているときには前記いずれかの入力端子の電圧として前記高電位側の入力端子の電圧を用い、前記電流ゼロクロス検出手段及び前記変化ゼロクロス検出手段が低電位側検出手段を用いているときには前記いずれかの入力端子の電圧として前記低電位側の入力端子の電圧を用いることを特徴とする。
【００２６】
２相変調処理を施すと、上記一対の入力端子のいずれか側に接続されるスイッチング素子がオンされる期間が長くなる。この点、上記発明では、電流ゼロクロス検出手段及び変化ゼロクロス検出手段が高電位側検出手段を用いているときには高電位側の入力端子の電圧側に指令値を補正することで、高電位側の入力端子と接続されるスイッチング素子がオンされる時間を伸張させることができる。このため、高電位側検出手段を用いて線間電流等を検出することが可能な期間を伸張させることができる。一方、電流ゼロクロス検出手段及び変化ゼロクロス検出手段が低電位側検出手段を用いているときには低電位側の入力端子の電圧側に指令値を補正することで、低電位側の入力端子と接続されるスイッチング素子がオンされる時間を伸張させることができる。このため、低電位側検出手段を用いて線間電流等を検出することが可能な期間を伸張させることができる。
【００２７】
請求項１１記載の発明は、請求項１〜９のいずれかに記載の発明において、前記指令電圧設定手段の設定する電圧の指令値について、前記少なくとも２相が短絡される期間を延長するように電圧の指令値を変更する手段を更に備え、前記操作手段は、前記変更された指令値となるように前記スイッチング素子を操作することを特徴とする。
【００２８】
上記発明では、上記少なくとも２相が短絡される期間を延長するように電圧の指令値を変更する手段を備えるために、線間電流の変化量のゼロクロスタイミングの検出精度が低下することが懸念される状況下、こうした状況を回避することができる。
【００２９】
請求項１２記載の発明は、請求項１〜１１のいずれかに記載の発明において、前記指令電圧設定手段の設定する電圧の指令値についての各２相間の差を保ちつつ前記電圧の指令値のうち前記電力変換回路の一対の入力端子の電圧のいずれかとの差が最小となるものを前記いずれかの電圧に一致させる２相変調手段を更に備え、前記操作手段は、前記２相変調手段によって変調された指令値となるように前記スイッチング素子を操作することを特徴とする。
【００３０】
２相変調処理を施すと、上記一対の入力端子のいずれか側に接続されるスイッチング素子がオンされる期間が長くなる。上記発明では、この点に着目し、２相変調処理を行うことで、上記一対の入力端子のいずれか側に接続されるスイッチング素子がオンされる期間の伸張を図る。そしてこれにより、２相以上が短絡される期間を伸張させることができ、ひいては電流ゼロクロス検出手段及び変化ゼロクロス検出手段による検出可能期間を伸張させることができる。
【００３１】
請求項１３記載の発明は、請求項１〜１２のいずれかに記載の発明において、前記多相回転機の電気角速度よりも高周波の電流の振幅の変化に基づき、前記指令電圧を補正する補正手段を更に備えることを特徴とする。
【００３２】
線間電流のゼロクロスタイミングや線間電流の変化量のゼロクロスタイミングの出現頻度は、限られたものとなる。このため、これらゼロクロスタイミング間の期間においては、ゼロクロスタイミングに基づく回転制御を行うことができない。ここで、回転機を流れる電流の位相とその振幅との間には、相関がある。すなわち、電流の位相が変化すると、振幅も変化する。上記発明では、この点に着目し、電流の振幅の変化に応じて位相の変化を把握することで、ゼロクロスタイミング間の期間においても、回転機の位相を制御することができる。
【００３３】
請求項１４記載の発明は、請求項１〜１３のいずれかに記載の発明において、前記変化ゼロクロス検出手段は、前記任意の２相が短絡されているときの当該２相の線間電流についての２つの異なるサンプリングタイミングにおける値の差、及び前記任意の２相が短絡されているときの当該２相の線間電流の微分値、前記任意の２相が短絡されているときの当該２相の線間電流の所定の時間間隔における積分値に対する前記時間間隔の始点及び終点のいずれかにおける線間電流値と時間間隔との積の差分、のいずれか１つに基づき前記検出を行うことを特徴とする。
【００３４】
上記発明によれば、線間電流の変化量の検出に基づき、そのゼロクロスタイミングを適切に検出することができる。特に、上記所定時間間隔における積分値に基づく手法の場合には、線間電流に混入するノイズの影響を好適に抑制することができる。
【００３５】
なお、請求項１〜１４のいずれかに記載の発明は、請求項１５記載の発明によるように、前記電流ゼロクロス検出手段及び前記変化ゼロクロス検出手段は、前記電力変換回路の上側アームの各相及び前記電力変換回路の正極側入力端子間に接続されるシャント抵抗及び、前記電力変換回路の下側アームの各相及び前記電力変換回路の負極側入力端子間に接続されるシャント抵抗の少なくとも一方による電圧降下に基づき前記検出を行うことを特徴としてもよい。
【００３６】
また、請求項１〜１４のいずれかに記載の発明は、請求項１６記載の発明によるように、前記電流ゼロクロス検出手段及び前記変化ゼロクロス検出手段は、前記電力変換回路の上側アームのスイッチング素子の入出力端子間の電圧降下量及び、前記電力変換回路の下側アームのスイッチング素子の入出力端子間の電圧降下量の少なくとも一方による電圧降下に基づき前記検出を行うことを特徴としてもよい。
【００３７】
また、請求項１〜１６のいずれかに記載の発明は、請求項１７記載の発明によるように前記多相回転機が３相回転機であり、前記電流ゼロクロス検出手段及び前記変化ゼロクロス検出手段は、前記多相回転機の全相が短絡されているときに前記検出を行うことを特徴としてもよい。
【００３８】
上記発明によれば、例えば上側アーム及び下側アームのいずれか一方の各相に流れる電流を検出する手段のみを備える場合であっても、電気角の１回転周期内にゼロクロスタイミングを６回検出することができる。
【００３９】
また、請求項１〜１６のいずれかに記載の発明は、請求項１８記載の発明によるように、前記多相回転機が３相回転機であり、前記変化ゼロクロス検出手段は、前記多相回転機の全相が短絡されているときを挟んだ両側の任意の２相が短絡されているときに前記検出を行うことを特徴としてもよい。
【００４０】
上記発明によれば、全相短絡期間に線間電流の変化量を検出する場合と比較して、検出が可能な期間を長くすることができる。
【００４１】
請求項１９記載の発明は、請求項１〜１８のいずれか１項に記載の発明において、前記多相回転機の力行制御時及び回生制御時のいずれであるかを判断する判断手段を更に備え、前記指令電圧設定手段は、前記指令値の設定に際して、前記判断手段の判断結果を加味することを特徴とする。
【００４２】
力行制御時と回生制御時とでは電流の極性が逆となることなどに起因して、電流の位相を調節するうえで適切な電圧が互いに相違する。上記発明では、この点に鑑み、指令電圧の設定に際して力行制御時であるか回生制御時であるかの判断結果を加味することで、力行制御時及び回生制御時の双方において指令電圧を適切に設定することができる。
【００４３】
請求項２０記載の発明は、請求項１９記載の発明において、前記指令電圧設定手段は、前記ゼロクロスタイミング間の差を目標値に制御すべく前記指令値の振幅、位相差、及び電気角速度の少なくとも１つを可変設定するものであって且つ、前記多相回転機の力行制御時と回生制御時とで、前記差と前記目標値との乖離が同一である場合の前記少なくとも１つの操作方向を互いに逆とするものであることを特徴とする。
【００４４】
力行制御時と回生制御時とでは、誘起電圧と線間電流との位相関係が互いに逆となるために、上記差を目標値に制御するための指令電圧の振幅や位相差、電気角速度の操作方向が互いに逆となる。上記発明では、この点に着目することで、指令電圧を適切に設定することができる。
【００４５】
請求項２１記載の発明は、請求項２０記載の発明において、前記指令電圧設定手段は、前記変化量のゼロクロスタイミングに対する前記線間電流のゼロクロスタイミングの差を前記目標値に制御すべく前記指令値の位相を可変設定するものであって且つ、前記力行制御時には、前記差が前記目標値に対して遅れ側にずれるほど前記位相を進ませる側に設定し、前記回生制御時には、前記差が前記目標値に対して遅れ側にずれるほど前記位相を遅らせる側に設定することを特徴とする。
【００４６】
上記発明では、上記変化量のゼロクロスタイミングに対する線間電流のゼロクロスタイミングの差を目標値に適切に追従させるように指令電圧を操作することができる。
【００４７】
請求項２２記載の発明は、請求項２０又は２１記載の発明において、前記指令電圧設定手段は、前記変化量のゼロクロスタイミングに対する前記線間電流のゼロクロスタイミングの差を前記目標値に制御すべく前記指令値の振幅を可変設定するものであって且つ、前記力行制御時には、前記差が前記目標値に対して遅れ側にずれるほど前記振幅を増大させ、前記回生制御時には、前記差が前記目標値に対して遅れ側にずれるほど前記振幅を低減させることを特徴とする。
【００４８】
上記発明では、上記変化量のゼロクロスタイミングに対する線間電流のゼロクロスタイミングの差を目標値に適切に追従させるように指令電圧を操作することができる。
【００４９】
請求項２３記載の発明は、請求項２０〜２２のいずれか１項に記載の発明において、前記指令電圧設定手段は、前記変化量のゼロクロスタイミングに対する前記線間電流のゼロクロスタイミングの差を前記目標値に制御すべく前記指令値の電気角速度を可変設定するものであって且つ、前記力行制御時には、前記差が前記目標値に対して遅れ側にずれるほど前記電気角速度を増大させ、前記回生制御時には、前記差が前記目標値に対して遅れ側にずれるほど前記電気角速度を低減させることを特徴とする。
【００５０】
上記発明では、上記変化量のゼロクロスタイミングに対する線間電流のゼロクロスタイミングの差を目標値に適切に追従させるように指令電圧を操作することができる。
【００５１】
請求項２４記載の発明は、請求項１９〜２３のいずれか１項に記載の発明において、前記多相回転機は、３相回転機であり、前記判断手段は、前記変化量の変化極性と前記任意の２相以外の相の相電流の極性とに基づき前記判断を行うことを特徴とする。
【００５２】
３相回転機の任意の２相の線間電流と残りの１相の相電流との関係は、力行制御時と回生制御時とで変化しない。しかし、上記変化量の変化極性と相電流の極性との関係は、力行制御時と回生制御時とで互いに逆となる。このため、この関係を、力行制御と回生制御とを区別するために利用することができる。上記発明では、この点に鑑み、力行制御と回生制御とを的確に区別することができる。
【００５３】
請求項２５記載の発明は、請求項２４記載の発明において、前記判断手段は、前記変化量のゼロクロスタイミング時における前記変化極性及び前記相電流の極性に基づき前記判断を行うことを特徴とする。
【００５４】
上記発明では、上記変化量の変化極性と相電流の極性との関係が力行制御時と回生制御時とで互いに逆となることに鑑み、力行制御と回生制御とを的確に区別することができる。
【００５５】
請求項２６記載の発明は、多相回転機の少なくとも２相が短絡されているときに、該短絡された少なくとも１相の電流に基づく電流パラメータ及び電流の変化量パラメータの双方のゼロクロスタイミングに基づき、前記多相回転機に印加する電圧の指令値を設定する指令電圧設定手段と、前記指令値に基づき前記多相回転機と接続される電力変換回路のスイッチング素子を操作する操作手段とを備える多相回転機の制御装置において、前記多相回転機の力行制御時及び回生制御時のいずれであるかを判断する判断手段を更に備え、前記指令電圧設定手段は、前記指令値の設定に際して、前記判断手段の判断結果を加味することを特徴とする。
【００５６】
力行制御時と回生制御時とでは電流の極性が逆となることなどに起因して、電流の位相を調節するうえで適切な電圧が互いに相違する。上記発明では、この点に鑑み、指令電圧の設定に際して力行制御時であるか回生制御時であるかの判断結果を加味することで、力行制御時及び回生制御時の双方において指令電圧を適切に設定することができる。
【００５７】
請求項２７記載の発明は、請求項２６記載の発明において、前記多相回転機の全相が短絡されているとき、任意の相電流のゼロクロスタイミングを検出する電流ゼロクロス検出手段と、前記全相が短絡されているときの前記相電流の変化量のゼロクロスタイミングを検出する変化ゼロクロス検出手段とを更に備え、前記指令電圧設定手段は、前記電流パラメータ及び電流の変化量パラメータの双方のゼロクロスタイミングとして、前記電流ゼロクロス検出手段及び前記変化ゼロクロス検出手段の検出値を用いることを特徴とする。
【００５８】
相電流がゼロとなるゼロクロスタイミングにおいては、当該相の誘起電圧を、相電流の変化量によって表現することができる。このため、相電流がゼロとなるゼロクロスタイミングにおける相電流のゼロクロスタイミングと相電流の変化のゼロクロスタイミングとには、相電流とその相の誘起電圧との関係情報が含まれることとなる。上記発明では、この点に着目し、上記関係情報を用いて電圧の指令値を設定することで、多相回転機の回転を制御することができる。
【００５９】
請求項２８記載の発明は、請求項２７記載の発明において、前記指令電圧設定手段は、前記ゼロクロスタイミング間の差を目標値に制御すべく前記指令値の振幅、位相差、及び電気角速度の少なくとも１つを可変設定するものであって且つ、前記多相回転機の力行制御時と回生制御時とで、前記差と前記目標値との乖離が同一である場合の前記少なくとも１つの操作方向を互いに逆とするものであることを特徴とする。
【００６０】
力行制御時と回生制御時とでは、誘起電圧と相電流との位相関係が互いに逆となるために、上記差を目標値に制御するための指令電圧の振幅や位相差、電気角速度の操作方向が互いに逆となる。上記発明では、この点に着目することで、指令電圧を適切に設定することができる。
【００６１】
請求項２９記載の発明は、請求項２８記載の発明において、前記指令電圧設定手段は、前記変化量のゼロクロスタイミングに対する前記相電流のゼロクロスタイミングの差を前記目標値に制御すべく前記指令値の位相を可変設定するものであって且つ、前記力行制御時には、前記差が前記目標値に対して遅れ側にずれるほど前記位相を進ませる側に設定し、前記回生制御時には、前記差が前記目標値に対して遅れ側にずれるほど前記位相を遅らせる側に設定することを特徴とする。
【００６２】
上記発明では、上記変化量のゼロクロスタイミングに対する相電流のゼロクロスタイミングの差を目標値に適切に追従させるように指令電圧を操作することができる。
【００６３】
請求項３０記載の発明は、請求項２８又は２９記載の発明において、前記指令電圧設定手段は、前記変化量のゼロクロスタイミングに対する前記相電流のゼロクロスタイミングの差を前記目標値に制御すべく前記指令値の振幅を可変設定するものであって且つ、前記力行制御時には、前記差が前記目標値に対して遅れ側にずれるほど前記振幅を増大させ、前記回生制御時には、前記差が前記目標値に対して遅れ側にずれるほど前記振幅を低減させることを特徴とする。
【００６４】
上記発明では、上記変化量のゼロクロスタイミングに対する相電流のゼロクロスタイミングの差を目標値に適切に追従させるように指令電圧を操作することができる。
【００６５】
請求項３１記載の発明は、請求項２８〜３０のいずれか１項に記載の発明において、前記指令電圧設定手段は、前記変化量のゼロクロスタイミングに対する前記相電流のゼロクロスタイミングの差を前記目標値に制御すべく前記指令値の電気角速度を可変設定するものであって且つ、前記力行制御時には、前記差が前記目標値に対して遅れ側にずれるほど前記電気角速度を増大させ、前記回生制御時には、前記差が前記目標値に対して遅れ側にずれるほど前記電気角速度を低減させることを特徴とする。
【００６６】
上記発明では、上記変化量のゼロクロスタイミングに対する相電流のゼロクロスタイミングの差を目標値に適切に追従させるように指令電圧を操作することができる。
【００６７】
請求項３２記載の発明は、請求項２７〜３１のいずれか１項に記載の発明において、前記多相回転機は、３相回転機であり、前記判断手段は、前記任意の相以外の２相の電流差である線間電流の極性と前記変化量の変化極性とに基づき前記判断を行うことを特徴とする。
【００６８】
３相回転機の任意の２相の線間電流と残りの１相の相電流との関係は、力行制御時と回生制御時とで変化しない。しかし、上記変化量の変化極性と線間電流の極性との関係は、力行制御時と回生制御時とで互いに逆となる。このため、この関係を、力行制御と回生制御とを区別するために利用することができる。上記発明では、この点に鑑み、力行制御と回生制御とを的確に区別することができる。
【００６９】
請求項３３記載の発明は、請求項３２記載の発明において、前記判断手段は、前記変化量のゼロクロスタイミング時における前記線間電流の極性及び前記変化極性に基づき前記判断を行うことを特徴とする。
【００７０】
上記発明では、上記変化量の変化極性と線間電流の極性との関係が力行制御時と回生制御時とで互いに逆となることに鑑み、力行制御と回生制御とを的確に区別することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７１】
（第１の実施形態）
以下、本発明にかかる多相回転機の制御装置を車載エアコンディショナの備える３相電動機の制御装置に適用した第１の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００７２】
図１に、上記電動機及びその制御システムの全体構成を示す。
【００７３】
図示される電動機１０は、埋め込み磁石式同期電動機であり、車載エアコンディショナのブロアモータである。電動機１０の３つの相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）には、インバータ１２が接続されている。このインバータ１２は、３相インバータであり、３つの相のそれぞれとバッテリ１４の正極側又は負極側とを導通させるべく、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２とスイッチング素子ＳＷ３，ＳＷ４とスイッチング素子ＳＷ５，ＳＷ６との並列接続体を備えている。更に、インバータ１２は、各スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６に並列に接続されたフライホイールダイオードＤ１〜Ｄ６を備えている。そして、スイッチング素子ＳＷ１及びスイッチング素子ＳＷ２を直列接続する接続点が電動機１０のＵ相と接続されている。また、スイッチング素子ＳＷ３及びスイッチング素子ＳＷ４を直列接続する接続点が電動機１０のＶ相と接続されている。更に、スイッチング素子ＳＷ５及びスイッチング素子ＳＷ６を直列接続する接続点が電動機１０のＷ相と接続されている。ちなみに、これらスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６は、本実施形態では、ＭＯＳトランジスタによって構成されている。
【００７４】
インバータ１２の各１組のスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２とスイッチング素子ＳＷ３，ＳＷ４とスイッチング素子ＳＷ５，ＳＷ６との両端には、平滑コンデンサ１６及び電圧計１８が接続されている。
【００７５】
インバータ１２のうちバッテリ１４の負極端子側とスイッチング素子ＳＷ２との間には、スイッチング素子ＳＷ２に直列に、同スイッチング素子ＳＷ２やダイオードＤ２を流れる電流を感知するシャント抵抗Ｒｕが接続されている。また、バッテリ１４の負極端子側とスイッチング素子ＳＷ４との間には、スイッチング素子ＳＷ４に直列に、同スイッチング素子ＳＷ４やダイオードＤ４を流れる電流を感知するシャント抵抗Ｒｖが接続されている。更に、バッテリ１４の負極端子側とスイッチング素子ＳＷ６との間には、スイッチング素子ＳＷ６に直列に、同スイッチング素子ＳＷ６やダイオードＤ６を流れる電流を感知するシャント抵抗Ｒｗが接続されている。
【００７６】
一方、制御装置２０は、上記シャント抵抗Ｒｕ，Ｒｖ，Ｒｗの出力（シャント抵抗Ｒｕ，Ｒｖ，Ｒｗによる電圧降下量）を取り込む。そして、制御装置２０は、上記電動機１０の３つの相を流れるそれぞれの電流等に基づき、ゲート駆動回路２２を介してスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６を操作する。
【００７７】
図２に、上記制御装置２０の行う処理のうち、特にスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６の操作信号の生成に関する処理を示す。
【００７８】
振幅設定部３０は、電動機１０に対する速度の指令値（速度指令値ωｄ）に基づき、各相の指令電圧Ｖｕｃ１，Ｖｖｃ１，Ｖｗｃ１の振幅Ｖｍを設定する。ここでは、速度指令値ωｄにゲインＫωを乗算することで、振幅Ｖｍを設定すればよい。
【００７９】
指令電圧設定部３２は、振幅設定部３０によって定められた振幅Ｖｍ、速度指令値ωｄ、及び後に詳述する位相設定部３４によって設定される位相φに基づき、指令電圧Ｖｕｃ１，Ｖｖｃ１，Ｖｗｃ１を設定する。
【００８０】
デューティ信号生成部３６では、指令電圧Ｖｕｃ１，Ｖｖｃ１，Ｖｗｃ１をバッテリ１４の電圧ＶＢの「１／２」で除算することで、バッテリ１４の電圧ＶＢの「１／２」で規格化されたデューティ信号Ｄｕ１，Ｄｖ１，Ｄｗ１を生成する。
【００８１】
２相変調部３８では、デューティ信号Ｄｕ１，Ｄｖ１，Ｄｗ１の各相間の差を保ちつつこれらのうちの最小となるものをバッテリ１４の負極電位と一致させる２相変調を行う。図３に、２相変調部３８の行う処理の手順を示す。この一連の処理では、ステップＳ１０において、デューティ信号Ｄｕ１，Ｄｖ１，Ｄｗ１のオフセット補正量Δを算出する。オフセット補正量Δは、デューティ信号Ｄｕ１，Ｄｖ１，Ｄｗ１の最小値に対するバッテリ１４の負極側端子の電位の差である。換言すれば、デューティ信号Ｄｕ１，Ｄｖ１，Ｄｗ１に対する「−１」の差である。そして、ステップＳ１２では、デューティ信号Ｄｕ１，Ｄｖ１，Ｄｗ１にオフセット量Δを加算することで、デューティ信号Ｄｕ，Ｄｖ，Ｄｗを算出する。
【００８２】
続くステップＳ１４では、デューティ信号Ｄｕ，Ｄｖ，Ｄｗのうちその絶対値が１よりも大きいものがあるか否かを判断する。この処理は、デューティ信号Ｄｕ，Ｄｖ，Ｄｗにガード処理が必要か否かを判断するものである。そしてステップＳ１４において肯定判断されるときには、ステップＳ１６において、絶対値が「１」を超えたものについて、その絶対値を「１」に制限するガード処理を行う。なお、ステップＳ１６の処理が完了するときや、上記ステップＳ１４において否定判断されるときには、この一連の処理を一旦終了する。こうして算出されるデューティ信号Ｄｕ，Ｄｖ，Ｄｗが、最終的な指令電圧Ｖｕｃ，Ｖｖｃ，Ｖｗｃを、バッテリ１４の電圧ＶＢの「１／２」で規格化した信号である。
【００８３】
先の図２に示すＰＷＭ信号生成部４０では、デューティ信号Ｄｕ，Ｄｖ，Ｄｗとキャリア信号との大小関係に基づき、スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６の操作信号ｇｕｐ，ｇｕｎ，ｇｖｐ，ｇｖｎ，ｇｗｐ，ｇｗｎを生成する。特に本実施形態では、図４に示すように、上記指令電圧Ｖｕｃ１，Ｖｖｃ１，Ｖｗｃ１やデューティ信号Ｄｕ，Ｄｖ，Ｄｗの算出を、キャリアの周期に同期して行う。図４（ａ）に、本実施形態にかかるキャリアを示し、図４（ｂ）に、デューティ信号Ｄｕ，Ｄｖ，Ｄｗの算出タイミングを示す。図示されるように、本実施形態にかかるキャリアは、上昇速度及び下降速度が互いに等しい２等辺三角形状の信号である。そして、キャリアが下限値となる都度、デューティ信号Ｄｕ，Ｄｖ，Ｄｗが算出される。
【００８４】
図５に、ＰＷＭ信号生成部４０による操作信号ｇｕｎ，ｇｖｎ，ｇｗｎの生成態様を示す。詳しくは、図５（ａ）にキャリアを拡大したものを示し、また、図５（ｂ）にＵ相の操作信号ｇｕｎの推移を示し、図５（ｃ）に、Ｖ相の操作信号ｇｖｎの推移を示し、図５（ｄ）に、Ｗ相の操作信号ｇｗｎの推移を示す。図示されるように、デューティ信号Ｄｕ，Ｄｖ，Ｄｗは、キャリアが下限値から次の下限値となるまでの１周期に渡って変化しない。このため、デューティ信号Ｄｕ，Ｄｖ，Ｄｗとキャリアの大小関係は、キャリアが上限値となるタイミングに対して線対称となる。したがって、操作信号ｇｕｎ，ｇｖｎ，ｇｗｎもキャリアが上限値となるタイミングに対して線対称となる。
【００８５】
スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６の操作態様は、図６に示す８個の電圧ベクトルによって表される。ここで、電圧ベクトルＶ０は、下側アームのスイッチング素子ＳＷ２，ＳＷ４，ＳＷ６の全てがオン状態であることを表現する。また、奇数電圧ベクトルＶ１，Ｖ３，Ｖ５は、１相のみ上段のスイッチング素子がオン状態であることを表現する。また、偶数電圧ベクトルＶ２，Ｖ４，Ｖ６は、１相のみ下段のスイッチング素子がオン状態であることを表現する。そして、電圧ベクトルＶ７は、上側アームのスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ３，ＳＷ５の全てがオン状態である状態を表現する。
【００８６】
先の図２に示した位相設定部３４では、電動機１０を流れる電流を最小としつつその生成するトルクを最大とする最大トルク制御を行うように位相φを操作する。これは、図７に示すように、電動機１０の磁石に対して９０度進んだ位相に電流を流すことで実現することができる。この場合、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、各相の誘起電圧の位相と相電流の位相とが一致する。また、図７（ｃ）及び図７（ｄ）に示すように、線間（ＵＶ相間、ＶＷ相間、及びＷＵ相間）の誘起電圧の位相と線間電流の位相とも一致する。
【００８７】
したがって、最大トルク制御をするためには、図８に示すように、線間誘起電圧の位相に対して線間電流の位相が遅れた場合には線間電流の位相を進め、線間誘起電圧の位相に対して線間電流の位相が進んだ場合には、線間電流の位相を遅らせればよいこととなる。
【００８８】
上記制御を行うべく、本実施形態では、電圧ベクトルＶ０において、線間電流がゼロとなるゼロクロスタイミングと、線間電流の変化量がゼロとなるゼロクロスタイミングとを一致させる。以下、これについて説明する。
【００８９】
電圧ベクトルＶ０の期間においては、各１相の等価回路は、図９にＵ相について例示するように、電動機１０の抵抗成分Ｒ、インダクタンス成分Ｌ及び誘起電圧ｅＵ生成源の直列回路となる。このため、下記の式(ｃ１)で定義される。
【００９０】
Ｒ×Ｉｕ＋Ｌ（ｄＩｕ／ｄｔ）＋ｅＵ＝０  …（ｃ１）
同様に、Ｖ相については、下記の式(ｃ２)が成り立つ。
【００９１】
Ｒ×Ｉｖ＋Ｌ（ｄＩｖ／ｄｔ）＋ｅＶ＝０  …（ｃ２）
上記（ｃ１）から（ｃ２）を減算すると、
Ｒ×（Ｉｕ−Ｉｖ）＋Ｌ（ｄＩｕ／ｄｔ−ｄＩｖ／ｄｔ）＋（ｅＵ−ｅＶ）＝０
すなわち
Ｒ×Ｉｕｖ＋Ｌ×（ｄＩｕｖ／ｄｔ）＋ｅＵＶ＝０  …（ｃ３）
上記の式（ｃ３）において、線間電流Ｉｕｖがゼロとなるときには、下記の式が成立する。
【００９２】
ｅＵＶ＝−Ｌ×（ｄＩｕｖ／ｄｔ）  …（ｃ４）
上記の式（ｃ４）によれば、線間電流がゼロとなるときの線間誘起電圧ｅＵＶを、線間電流の変化量によって表現することができる。特に、線間電流がゼロとなるときの線間誘起電圧ｅＵＶをゼロとするためには、線間電流がゼロとなるときに線間電流の変化量もゼロとなるようにすればよい。
【００９３】
そこで本実施形態では、先の図２に示すように、シャント抵抗Ｒｕ，Ｒｖ，Ｒｗによる電圧降下量ｒｕ，ｒｖ，ｒｗに基づき、線間電流の極性を検出する極性検出部４２と、線間電流の変化量の極性を検出する変化極性検出部４４とを備えている。そして、極性検出部４２によって検出される極性の反転タイミングとしての線間電流のゼロクロスタイミングと、変化極性検出部４４によって検出される極性の反転タイミングとしての線間電流の変化量のゼロクロスタイミングとに基づき、位相設定部３４により、指令電圧Ｖｕｃ１，Ｖｖｃ１，Ｖｗｃ１の位相が設定される。図１０に、極性検出部４２及び変化極性検出部４４の行う処理の手順を示す。この処理は、制御装置２０により、例えば所定周期で繰り返し実行される。
【００９４】
この一連の処理では、まずステップＳ２０において、デューティ信号Ｄｕ，Ｄｖ，Ｄｗの最大値に基づき、電圧ベクトルＶ０の終了タイミングＴｆを算出する。すなわち、電圧ベクトルＶ０の期間は、デューティ信号Ｄｕ，Ｄｖ，Ｄｗの最大値がキャリアよりも小さくなる期間であるため、デューティ信号Ｄｕ，Ｄｖ，Ｄｗの最大値に基づき、電圧ベクトルＶ０の期間を知ることができる。このため、デューティ信号Ｄｕ，Ｄｖ，Ｄｗの最大値に基づき、電圧ベクトルＶ０の終了タイミングＴｆを算出する。
【００９５】
続くステップＳ２２においては、電圧ベクトルＶ０期間が開始したか否かを判断する。この処理は、操作信号ｇｕｎ，ｇｖｎ，ｇｗｎの論理値に基づき行うことができる。そして、電圧ベクトルＶ０期間の開始時期であると判断されるときには、ステップＳ２４において、該当する２相の線間電流Ｉｕｖ，Ｉｖｗ，Ｉｗｕ（線間電流Ｉ（ｎ−１））を算出する。ここで、「該当する２相」は、電気角度で「６０°」毎に切り替えられるものであり、これら各「６０°」の領域には、ゼロクロスタイミングが１つずつ含まれる。このため、該当する２相は、当該領域内にゼロクロスタイミングが含まれると想定される２相とする。
【００９６】
線間電流Ｉ（ｎ−１）の検出が完了すると、終了タイミングＴｆよりも所定時間αだけ短い規定時間となるまで待機する（ステップＳ２６：ＮＯ）。そして、規定時間となると、上記ステップＳ２４と同一の２相の線間電流Ｉ（ｎ）を検出する。続くステップＳ３０では、線間電流の極性を算出する。ここでは、ステップＳ２４によって検出される線間電流Ｉ（ｎ−１）とステップＳ２８によって検出される線間電流Ｉ（ｎ）との和の符号（極性）を、線間電流の極性とする。更に、ステップＳ３２においては、線間電流の変化量の極性を算出する。ここでは、ステップＳ２４によって検出される線間電流Ｉ（ｎ−１）に対するステップＳ３０によって検出される線間電流Ｉ（ｎ）の差の符号（極性）によって、線間電流の変化の極性を算出する。
【００９７】
なお、ステップＳ３２の処理が完了するときには、この一連の処理を一旦終了する。
【００９８】
図１１に、上記位相設定部３４の行う処理の手順を示す。この処理は、制御装置２０により、例えば所定周期で繰り返し実行される。
【００９９】
この一連の処理では、まずステップＳ４０において、線間電流の極性の反転タイミングを算出する。この処理は、線間電流のゼロクロスタイミングΦ（Ｉ＝０）を算出するものである。続くステップＳ４２においては、線間電流の変化極性の反転タイミングを算出する。この処理は、線間電流の変化量のゼロクロスタイミングΦ（ｄＩ／ｄｔ＝０）を算出するものである。そして、ステップＳ４４においては、ステップＳ４２において算出されたゼロクロスタイミングΦ（ｄＩ／ｄｔ＝０）に対するステップＳ４０において算出されたゼロクロスタイミングΦ（Ｉ−０）の時間差ΔΦに基づき、指令電圧Ｖｕｃ１，Ｖｖｃ１，Ｖｗｃ１の位相φを算出する。また、時間差ΔΦは、線間電流の位相と、線間電流の変化量の極性を反転させたものとの同一位相のゼロクロスタイミング間の時間差とする。これは、図１２に示す理由による。
【０１００】
図１２（ａ）に、線間の誘起電圧の推移を示し、図１２（ｂ）に、線間電流の推移を示し、図１２（ｃ）に、電圧ベクトルＶ０期間における線間電流の変化量の推移を示す。図示されるように、電圧ベクトルＶ０期間における線間電流の変化量は、線間の誘起電圧と位相が逆転している。これは、上記の式（ｃ４）の結果である。このため、誘起電圧と線間電流との位相を一致させるためには、線間電流の位相と線間電流の変化量の極性を反転させたものの位相とを一致させる必要がある。なお、図１２（ｂ）では、電圧ベクトルＶ０期間の線間電流の挙動を模式的に太線にて表記した。
【０１０１】
先の図１１のステップＳ４４においては、時間差ΔΦの比例積分演算に基づき位相φを算出する。ここでは、線間電流のゼロクロスタイミングΦ（Ｉ＝０）が、線間電流の変化量のゼロクロスタイミングΦ（ｄＩ／ｄｔ＝０）よりも遅れているときには、位相φを進角させる。これに対し、線間電流のゼロクロスタイミングΦ（Ｉ＝０）が、線間電流の変化量のゼロクロスタイミングΦ（ｄＩ／ｄｔ＝０）に対して進んでいるときには、位相φを遅角させる。
【０１０２】
なお、ステップＳ４４の処理が完了すると、この一連の処理を一旦終了する。
【０１０３】
上記処理により、最大トルク制御を行うことができる。特に、本実施形態では、２相変調処理を施して且つ、線間電流のゼロクロスタイミングを用いることで、ゼロクロスタイミング近傍における電圧ベクトルＶ０の期間を伸張させることができる。このため、線間電流の変化を高精度に算出することが可能となっている。すなわち、図１３（ａ１）に示すように２相変調を行って実際に電動機１０に印加する電圧を指令電圧Ｖｕｃ，Ｖｖｃ，Ｖｗｃに変換することで、図１３（ｂ１）に示すように、電圧ベクトルＶ０の期間が、図１３（ａ２）及び図１３（ｂ２）に示す場合と比較して伸張する。そして、これにより、図１４に示すように、電圧ベクトルＶ０の長さを確保しつつ、電気角の１回転周期内にゼロクロスタイミングを６回検出することが可能となる。ここで、図１４（ａ１）は、電圧ベクトルの推移例を示し、図１４（ｂ１）は、線間電流の推移を示し、図１４（ｃ１）は、電圧ベクトルＶ０のパルス幅を示し、図１４（ｄ１）は、指令電圧Ｖｕｃ，Ｖｖｃ，Ｖｗｃの推移を示す。線間電圧や線間電流は、相電圧の位相に対して「３０°」ずれるために、ゼロクロスタイミング近傍において電圧ベクトルＶ０のパルス幅が最大となる。このため、線間電流やその変化量の極性を検出する十分な時間を確保することができる。
【０１０４】
これに対し、図１４（ａ２）〜図１４（ｄ２）に、相電流を用いてゼロクロスタイミングを検出する場合を示す。この場合、ゼロクロスタイミング近傍において電圧ベクトルＶ０のパルス幅が略ゼロとなる。このため、相電流やその変化量の極性を適切に検出することができない。
【０１０５】
以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
【０１０６】
（１）線間電流及びその変化量のゼロクロスタイミングに基づきインバータ１２のスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６を操作した。これにより、高変調率時であっても線間電流や線間電流の変化量の検出可能期間を十分に確保することができるため、変調率にかかわらずその制御性を高く維持することができる。
【０１０７】
（２）線間電流のゼロクロスタイミングと線間電流の変化量のゼロクロスタイミングとの時間差をゼロにフィードバック制御した。これにより、最小の電流で最大のトルクを生成するトルク最大化制御を行うことができる。
【０１０８】
（３）線間電流の変化量の符号を反転したものの位相と、線間電流の位相とを一致させた。これにより、線間の誘起電圧の位相と線間電流の位相とを一致させることができる。
【０１０９】
（４）線間電流のゼロクロスタイミングと線間電流の変化量のゼロクロスタイミングとの時間差ΔΦに基づき、指令電圧Ｖｕｃ１、Ｖｖｃ１，Ｖｗｃ１の位相φを可変設定した。これにより、線間電流のゼロクロスタイミングと線間電流の変化量のゼロクロスタイミングとを好適に一致させることができる。
【０１１０】
（５）指令電圧Ｖｕｃ１、Ｖｖｃ１，Ｖｗｃ１に２相変調処理を施した。これにより、電圧ベクトルＶ０期間を伸張させることができ、ひいては線間電流の変化量のゼロクロスタイミングを高精度に検出することができる。また、２相変調処理を施すことで、指令電圧Ｖｕｃ１、Ｖｖｃ１，Ｖｗｃ１の振幅Ｖｍの上限値を、２相変調処理を施さない場合と比較して拡大することができるため、電圧利用率を向上させることができる。
【０１１１】
（６）インバータ１２の下側アームの各相及びインバータ１２の負極側入力端子間に接続されるシャント抵抗Ｒｕ，Ｒｖ，Ｒｗによる電圧降下量ｒｕ，ｒｖ，ｒｗに基づき、線間電流やその変化量を検出した。これにより、簡素なハードウェア構成により、線間電流やその変化量を検出することができる。
【０１１２】
（７）電圧ベクトルＶ０期間内に線間電流やその変化量を検出した。これにより、下側アームの各相及びインバータ１２の負極側入力端子間に接続されるシャント抵抗Ｒｕ，Ｒｖ，Ｒｗによる電圧降下量ｒｕ，ｒｖ，ｒｗに基づき、電気角の１回転周期内にゼロクロスタイミングを６回検出することができる。
【０１１３】
（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。
【０１１４】
本実施形態では、線間電流のゼロクロスタイミングΦ（Ｉ＝０）と線間電流の変化量のゼロクロスタイミングΦ（ｄＩ／ｄｔ＝０）との時間差ΔΦに基づき、指令電圧Ｖｕｃ１，Ｖｖｃ１，Ｖｗｃ１の電気角速度ωを可変設定する。図１５に、本実施形態にかかる電気角速度ωの設定手法を示す。この処理は、制御装置２０により、例えば所定周期で繰り返し実行される。なお、図１５において、先の図１１に示した処理と同一の処理については、便宜上同一のステップ番号を付している。
【０１１５】
この一連の処理では、ステップＳ４２の処理が完了するときには、ステップＳ４４ａに移行する。ステップＳ４４ａにおいては、指令電圧Ｖｕｃ１，Ｖｖｃ１，Ｖｗｃ１の電気角速度ωを設定する。ここでは、上記時間差ΔΦの比例積分演算によって、電気角速度ωを設定すればよい。なお、これにより、線間電流のゼロクロスタイミングΦ（Ｉ＝０）が線間電流の変化量のゼロクロスタイミングΦ（ｄＩ／ｄｔ＝０）よりも遅れている場合には、電気角速度ωを増大させ、線間電流のゼロクロスタイミングΦ（Ｉ＝０）が線間電流の変化量のゼロクロスタイミングΦ（ｄＩ／ｄｔ＝０）よりも進んでいる場合には、電気角速度ωを減少させる。
【０１１６】
以上説明した本実施形態によれば、先の第１の実施形態の上記（１）〜（３）、（５）〜（７）の効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。
【０１１７】
（８）線間電流のゼロクロスタイミングと線間電流の変化量のゼロクロスタイミングとの時間差ΔΦに基づき、指令電圧Ｖｕｃ１、Ｖｖｃ１，Ｖｗｃ１の電気角速度ωを可変設定した。これにより、線間電流のゼロクロスタイミングと線間電流の変化量のゼロクロスタイミングとを好適に一致させることができる。
【０１１８】
（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。
【０１１９】
本実施形態では、線間電流のゼロクロスタイミングΦ（Ｉ＝０）と線間電流の変化量のゼロクロスタイミングΦ（ｄＩ／ｄｔ＝０）との時間差ΔΦに基づき、指令電圧Ｖｕｃ１，Ｖｖｃ１，Ｖｗｃ１の振幅Ｖｍを可変設定する。図１６に、本実施形態にかかる電気角速度ωの設定手法を示す。この処理は、制御装置２０により、例えば所定周期で繰り返し実行される。なお、図１６において、先の図１１に示した処理と同一の処理については、便宜上同一のステップ番号を付している。
【０１２０】
この一連の処理では、ステップＳ４２の処理が完了するときには、ステップＳ４４ｂに移行する。ステップＳ４４ｂにおいては、指令電圧Ｖｕｃ１，Ｖｖｃ１，Ｖｗｃ１の振幅値Ｖｍを設定する。ここでは、上記時間差ΔΦの比例積分演算によって、振幅Ｖｍを設定すればよい。なお、これにより、線間電流のゼロクロスタイミングΦ（Ｉ＝０）が線間電流の変化量のゼロクロスタイミングΦ（ｄＩ／ｄｔ＝０）よりも遅れている場合には、振幅Ｖｍを増大させ、線間電流のゼロクロスタイミングΦ（Ｉ＝０）が線間電流の変化量のゼロクロスタイミングΦ（ｄＩ／ｄｔ＝０）よりも進んでいる場合には、振幅Ｖｍを減少させる。
【０１２１】
なお、ステップＳ４４ｂの処理が完了するときには、この一連の処理を一旦終了する。
【０１２２】
以上説明した本実施形態によれば、先の第１の実施形態の上記（１）〜（３）、（５）〜（７）の効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。
【０１２３】
（９）線間電流のゼロクロスタイミングと線間電流の変化量のゼロクロスタイミングとの時間差ΔΦに基づき、指令電圧Ｖｕｃ１、Ｖｖｃ１，Ｖｗｃ１の振幅Ｖｍを可変設定した。これにより、線間電流のゼロクロスタイミングと線間電流の変化量のゼロクロスタイミングとを好適に一致させることができる。
【０１２４】
（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。
【０１２５】
図１７に、本実施形態にかかる制御装置２０の行う処理のうち、特にスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６の操作信号の生成に関する処理を示す。なお、図１７において、先の図２に示した処理に対応する処理については、便宜上同一の符号を付している。
【０１２６】
本実施形態では、回転速度算出部５０を備えている。回転速度算出部５０では、変化極性検出部４４によって検出される線間電流の変化の極性の反転周期に基づき、電動機１０の電気角速度ωを算出する。そして、速度偏差算出部５２では、算出される電気角速度ωに対する指令値ωｄの差Δωを算出し、振幅設定部３０に出力する。振幅設定部３０では、差Δωに基づき、振幅Ｖｍを算出する。ここでは、差Δωの比例積分演算に基づき振幅Ｖｍを算出すればよい。
【０１２７】
以上説明した本実施形態によれば、先の第１の実施形態の上記（１）〜（７）の効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。
【０１２８】
（１０）線間電流の変化量のゼロクロスタイミング間の時間間隔に基づき電動機１０の電気角速度ωを算出し、電気角速度ωを指令値ωｄにフィードバック制御した。これにより、電気角速度ωを指令値ωｄに適切に制御することができる。
【０１２９】
(１１)電気角速度ωとその指令値ωｄとの差Δωに基づき、指令電圧Ｖｕｃ１，Ｖｖｃ１，Ｖｗｃ１の振幅Ｖｍを可変設定することで、上記フィードバック制御を簡易且つ適切に行うことができる。
【０１３０】
（第５の実施形態）
以下、第５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。
【０１３１】
本実施形態では、電圧ベクトルＶ０を挟む奇数電圧ベクトルＶ１，Ｖ３，Ｖ５期間において、線間電流及びその変化量を検出する。この場合、電動機１０の２相が短絡された状態となっている。図１８に、電圧ベクトルＶ１期間における電動機１０等の等価回路を示す。図示されるように、この場合、短絡されているＶＷ相間には、バッテリ１４の電圧ＶＢの影響はなく、電圧源としては、誘起電圧ｅＶ，ｅＷのみである。このときのこれらＶＷ相間の関係は、下記の式（ｃ５）で定義される。
【０１３２】
Ｒ×（Ｉｖ−Ｉｗ）＋Ｌ（ｄＩｖ／ｄｔ−ｄＩｗ／ｄｔ）＋（ｅＶ−ｅＷ）＝０
すなわち、
Ｒ×Ｉｖｗ＋Ｌ（ｄＩｖｗ／ｄｔ）＋ｅＶＷ＝０  …（ｄ５）
この式は、上記の式（ｃ３）と同一である。このため、奇数電圧ベクトルＶ１，Ｖ３，Ｖ５期間において線間電流やその変化量を検出することによっても、上記第１の実施形態と同様の制御を行うことができる。
【０１３３】
図１９に、本実施形態にかかる線間電流の変化量等の検出処理態様を例示する。図１９（ａ）〜図１９（ｅ）は、図１９の左側に示した図における破線で囲ったタイミングにおける線間電流等の検出態様を示している。詳しくは、図１９（ａ）に、デューティ信号Ｄｕ，Ｄｖ，Ｄｗを示し、図１９（ｂ）に、操作信号ｇｕｎ，ｇｖｎ，ｇｗｎの推移を示し、図１９（ｃ）に、電圧ベクトルの推移を示し、図１９（ｄ）に、誘起電圧を示し、図１９（ｅ）に、各相の電流の推移を示す。
【０１３４】
図示されるように、本実施形態では、電圧ベクトルＶ０を挟む両側の奇数電圧ベクトル期間において、電流値Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４を検出することで、電圧ベクトルＶ０期間内に検出する場合と比較して、これら電流値Ｉ１，Ｉ２及び電流値Ｉ３，Ｉ４の検出タイミング間の間隔を伸張させることができる。
【０１３５】
図２０（ａ１）〜図２０（ｄ１）に、奇数パルス幅の推移を示す。なお、図２０（ａ１）〜図２０（ｄ１）は、先の図１４（ａ１）〜図１４（ｄ１）と対応している。また、比較のために、図２０（ａ２）〜図２０（ｄ２）に、先の図１４（ａ１）〜図１４（ｄ１）を示す。図示されるように、本実施形態では、線間電流やその変化量の検出期間の間隔を先の第１の実施形態と比較して長くすることができる。
【０１３６】
ただし、この場合には、デューティ信号Ｄｕ，Ｄｖ，Ｄｗのうちの２相が負で交わるタイミングにおける線間電流のゼロクロスタイミングについては検出することができるものの、デューティ信号Ｄｕ，Ｄｖ，Ｄｗのうちの２相が正で交わるタイミングにおける線間電流のゼロクロスタイミングについてはこれを検出することができない。このため、力率が「１」となる制御時には、ゼロクロスタイミングを３回しか検出することができない。
【０１３７】
以上説明した本実施形態によれば、先の第１の実施形態の上記（１）〜（６）の効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。
【０１３８】
（１２）電動機１０の全相が短絡されているときを挟んだ両側の任意の２相が短絡されているときに線間電流やその変化量を検出した。これにより、電圧ベクトルＶ０期間に線間電流やその変化量を検出する場合と比較して、検出が可能な期間を長くすることができる。
【０１３９】
（第６の実施形態）
以下、第６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。
【０１４０】
本実施形態では、線間電流やその変化量の検出期間として、電圧ベクトルＶ０期間を用いるか、その両側の奇数電圧ベクトルＶ１，Ｖ３，Ｖ５期間を用いるかを、デューティ信号Ｄｕ，Ｄｖ，Ｄｗの値（２相変調後の指令電圧Ｖｕｃ，Ｖｖｃ，Ｖｗｃの振幅）に応じて切り替える。これは、図２１に示すように、デューティ信号Ｄｕ，Ｄｖ，Ｄｗの値（変調率）が大きくなるほど、電圧ベクトルＶ０期間が短くなるためである。一方、上述したように、奇数電圧ベクトル期間におけるゼロクロスタイミングの検出可能頻度は、電圧ベクトルＶ０のそれと比較して半減する。このため、変調率が所定以上であるときに限って、奇数電圧ベクトルＶ１，Ｖ３，Ｖ５期間において、電流を検出する。ちなみに、図２２は、電気角度毎の電圧ベクトル期間（パルス幅）の関係を示す。図示されるように、パルス幅は電気角度毎に異なる。このため、図２１では、ゼロクロスタイミングにおけるパルス幅を示した。
【０１４１】
以上説明した本実施形態によれば、先の第１の実施形態の上記（１）〜（６）の効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。
【０１４２】
（１３）線間電流やその変化量の検出を行うタイミングを電圧ベクトルＶ０期間及び奇数電圧ベクトルＶ１，Ｖ３，Ｖ５期間のいずれとするかを、デューティ信号Ｄｕ，Ｄｖ，Ｄｗの値に応じて切り替えた。これにより、振幅の大小にかかわらず、線間電流の変化量のゼロクロスタイミングの検出精度を高く維持することができる。
【０１４３】
（第７の実施形態）
以下、第７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。
【０１４４】
図２３に、本実施形態にかかる電動機１０の制御システムの全体構成を示す。なお、図２３において、先の図１と対応する部材については便宜上同一の符号を付している。本実施形態では、インバータ１２の負極側入力端子及びスイッチング素子ＳＷ２，ＳＷ４，ＳＷ６間のシャント抵抗Ｒｕｎ，Ｒｖｎ，Ｒｗｎのみならず、インバータ１２の正極側入力端子及びスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ３，ＳＷ５間のシャント抵抗Ｒｕｐ，Ｒｖｐ、Ｒｗｐを備える。そして、線間電流やその変化量の検出を、シャント抵抗Ｒｕｎ，Ｒｖｎ，Ｒｗｎで行うか、シャント抵抗Ｒｕｐ，Ｒｖｐ、Ｒｗｐで行うかを切り替える。これは以下の理由による。
【０１４５】
図２４に、電圧ベクトルＶ０及びその両側の奇数電圧ベクトルの合計の期間（パルス幅）と、偶数電圧ベクトル期間（パルス幅）との関係を示す。図示されるように、電圧ベクトルＶ０及びその両側の奇数電圧ベクトルの合計の期間は、電圧ベクトルＶ０の期間と比較して長いとはいえ、「６０°」周期で、偶数電圧ベクトル期間との長短が逆転する。このため、線間電流及びその変化量の検出可能な期間を極力長くすべく、本実施形態では、線間電流やその変化量の検出を、シャント抵抗Ｒｕｎ，Ｒｖｎ，Ｒｗｎの電圧降下量ｒｕｎ，ｒｖｎ，ｒｗｎに基づき行うか、シャント抵抗Ｒｕｐ，Ｒｖｐ、Ｒｗｐの電圧降下量ｒｕｐ，ｒｖｐ，ｒｗｐに基づき行うかを電気角の変化に伴って切り替える。
【０１４６】
図２５に、上記切り替え処理の手順を示す。この処理は、制御装置２０により、例えば所定周期で繰り返し実行される。
【０１４７】
この一連の処理では、まずステップＳ５０において、デューティ信号Ｄｕ，Ｄｖ，Ｄｗのうち、最大の値を有するものと中間の値を有するものとの差が、中間の値を有するものと最小の値を有するものとの差よりも大きいか否かを判断する。この処理は、奇数電圧ベクトル期間と偶数電圧ベクトル期間とのいずれが長いかを判断するためのものである。そして、最大の値を有するものと中間の値を有するものとの差の方が大きいと判断されるときには、奇数電圧ベクトル期間の方が長いと考えられることから、ステップＳ５２において、シャント抵抗Ｒｕｎ，Ｒｖｎ，Ｒｗｎの電圧降下量ｒｕｎ，ｒｖｎ，ｒｗｎに基づき電圧ベクトルＶ０及びその両側の奇数電圧ベクトルの合計期間にて線間電流及びその変化を検出する。これに対し、ステップＳ５０において否定判断されるときには、偶数電圧ベクトル期間の方が長いと判断されることから、ステップＳ５４において、シャント抵抗Ｒｕｐ，Ｒｖｐ、Ｒｗｐの電圧降下量ｒｕｐ，ｒｖｐ，ｒｗｐに基づき偶数電圧ベクトル期間にて線間電流及びその変化を検出する。
【０１４８】
以上説明した本実施形態によれば、先の第１の実施形態の上記（１）〜（６）の効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。
【０１４９】
（１４）線間電流やその変化量の検出を、シャント抵抗Ｒｕｎ，Ｒｖｎ，Ｒｗｎの電圧降下量ｒｕｎ，ｒｖｎ，ｒｗｎに基づき行うか、シャント抵抗Ｒｕｐ，Ｒｖｐ、Ｒｗｐの電圧降下量ｒｕｐ，ｒｖｐ，ｒｗｐに基づき行うかを電気角の変化に伴って切り替えた。これにより、線間電流やその変化量の検出可能期間として適切な期間を確保することができる。
【０１５０】
（第８の実施形態）
以下、第８の実施形態について、先の第７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。
【０１５１】
本実施形態では、線間電流やその変化量の検出を、シャント抵抗Ｒｕｎ，Ｒｖｎ，Ｒｗｎの電圧降下量ｒｕｎ，ｒｖｎ，ｒｗｎに基づき行うか、シャント抵抗Ｒｕｐ，Ｒｖｐ、Ｒｗｐの電圧降下量ｒｕｐ，ｒｖｐ，ｒｗｐに基づき行うかに応じて、２相変調処理も変更する。図２６に、本実施形態にかかる２相変調処理態様等の切り替えに関する処理の手順を示す。この処理は、制御装置２０により、例えば所定周期で繰り返し実行される。
【０１５２】
この一連の処理では、まずステップＳ６０において、デューティ信号Ｄｕ１，Ｄｖ１，Ｄｗ１のうち、最大の値を有するものと中間の値を有するものとの差が、中間の値を有するものと最小の値を有するものとの差よりも大きいか否かを判断する。この処理は、奇数電圧ベクトル期間と偶数電圧ベクトル期間とのいずれが長いかを判断するためのものである。そして、最大の値を有するものと中間の値を有するものとの差の方が長いと判断されるときには、奇数電圧ベクトル期間の方が長いと考えられることから、ステップＳ６２に移行する。ステップＳ６２では、先の図３に示した処理同様、バッテリ１４の負極側電位へのシフトによる２相変調処理を行う。続くステップＳ６４においては、先の図２５のステップＳ５２と同様、電圧ベクトルＶ０及びその両側の奇数ベクトルの合計期間にて線間電流及びその変化を検出する。
【０１５３】
これに対し、ステップＳ６０において否定判断されるときには、偶数電圧ベクトル期間の方が長いと考えられるため、ステップＳ６６に移行する。ステップＳ６６においては、バッテリ１４の正極側電位へのシフトによる２相変調処理を行う。すなわち、指令電圧Ｖｕｃ１，Ｖｖｃ１，Ｖｗｃ１の各２相間の差を保ちつつ、その最大となるものをインバータ１２の正極側入力端子電位に引き上げるように補正を行う。そして、ステップＳ６８においては、電圧ベクトルＶ７及びその両側の偶数ベクトルの合計期間にて線間電流及びその変化を検出する。
【０１５４】
以上説明した本実施形態によれば、先の第７の実施形態の効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。
【０１５５】
（１５）線間電流やその変化量の検出を、シャント抵抗Ｒｕｎ，Ｒｖｎ，Ｒｗｎの電圧降下量ｒｕｎ，ｒｖｎ，ｒｗｎに基づき行うか、シャント抵抗Ｒｕｐ，Ｒｖｐ、Ｒｗｐの電圧降下量ｒｕｐ，ｒｖｐ，ｒｗｐに基づき行うかに応じて、２相変調処理も変更した。これにより、電圧ベクトルＶ０及びその両側の奇数ベクトルの合計期間を用いて線間電流やその変化量を検出するときには同期間を伸張させることができ、また、電圧ベクトルＶ７及びその両側の偶数ベクトルの合計期間を用いて線間電流やその変化量を検出するときには、同期間を伸張させることができる。
【０１５６】
（第９の実施形態）
以下、第９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。
【０１５７】
本実施形態では、最大トルク制御に代えて、最大効率制御を行う。図２７に、本実施形態において、先の図２に示した位相設定部３４の行う処理の手順を示す。この処理は、制御装置２０により、例えば所定周期で繰り返し実行される。なお、図２７において、先の図１１に示した処理と対応する処理については、便宜上同一のステップ番号を付している。
【０１５８】
この一連の処理では、ステップＳ４２の処理が完了すると、ステップＳ７０に移行する。ステップＳ７０においては、線間電流の変化極性の反転周期に基づき、電動機１０の電気角速度ωを算出する。続くステップＳ７２においては、電気角速度ωに基づき、目標時間差ΔΦｔを算出する。この処理は、最大効率制御にとって適切な位相差を時間間隔として設定するものである。すなわち、線間電流のゼロクロスタイミングΦ（Ｉ＝０）及び線間電流の変化量のゼロクロスタイミングΦ（ｄＩ／ｄｔ＝０）との時間差ΔΦは、同一の位相差であっても電気角速度ωに応じて異なる時間間隔となる。このため、目標時間差ΔΦｔを、電気角速度ωに応じて設定する。続くステップＳ７４では、時間差ΔΦに対する目標時間差ΔΦｔの差に基づき、指令電圧Ｖｕｃ１，Ｖｖｃ１，Ｖｗｃ１の位相φを算出する。ここでは、時間差ΔΦに対する目標時間差ΔΦｔの比例積分演算に基づき、位相φを算出する。
【０１５９】
以上説明した本実施形態によれば、先の第１の実施形態の上記（１）、（２）〜（７）の効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。
【０１６０】
（１６）算出される電気角速度ωに基づき時間差ΔΦの目標値（目標時間差ΔΦｔ）を設定した。これにより、目標時間差ΔΦｔを適切に定義することができる。
【０１６１】
（第１０の実施形態）
以下、第１０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。
【０１６２】
図２８に、制御装置２０の行う処理のうち、特にスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６の操作信号の生成に関する処理を示す。なお、図２８において、先の図２と対応する処理については、便宜上同一の符号を付している。
【０１６３】
図示されるように、本実施形態では、電圧降下量ｒｕ，ｒｖ，ｒｗに応じて、電動機１０を流れる電流のベクトルの長さを算出する電流ベクトルノルム算出部６０を備えている。これは、例えば電圧降下量ｒｕ，ｒｖ，ｒｗのうちの２つから、α軸上の電流及びβ軸上の電流を算出し、これら各軸上の電流成分の生成するベクトルの長さを算出することで行うことができる。算出される電流ベクトルノルムＮＩは、ハイパスフィルタ６２にてフィルタ処理される。ハイパスフィルタ６２は、電動機１０の電気角速度よりも高周波の信号のみを透過させるものである。ここでは、速度指令値ωｄに応じて、透過周波数を可変設定することができるものであることがより望ましい。ハイパスフィルタ６２の出力は、補正量算出部６４に取り込まれる。補正量算出部６４では、ハイパスフィルタ６２の出力、すなわち、電動機１０を流れる電流の振幅の変化の高周波成分に応じて、指令電圧Ｖｕｃ１，Ｖｖｃ１，Ｖｗｃ１の位相φの補正量Δφを算出する。そして、位相補正部６６では、位相設定部３４の設定する位相φを補正量Δφで補正する。
【０１６４】
これにより、ゼロクロスタイミング間の期間においても位相φを制御することができるようになる。すなわち、図２９に示すように、電流の位相に応じて電流の振幅が変化するため、ハイパスフィルタ６２の出力には、電動機１０の位相の急激な変化に関する情報が混入している。このため、これに基づき位相φを補正することで、電動機１０を流れる電流の位相が急激に変化した場合でも、これを抑制することができる。
【０１６５】
なお、位相設定部３４による位相φの変更がなされるときに、補正量Δφによってその補正が相殺されることのないように、ハイパスフィルタ６２の透過周波数は、十分に高い値に設定する。これにより、位相設定部３４による位相の変更による電流の振幅の変化がハイパスフィルタ６２を完全に透過することはないため、位相設定部３４による位相の設定と、補正量Δφとの干渉を好適に抑制することができる。
【０１６６】
以上説明した本実施形態によれば、先の第１の実施形態の上記（１）〜（７）の効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。
【０１６７】
（１７）電流の振幅の変化量についての電動機１０の電気角速度よりも高周波成分に基づき、指令電圧Ｖｕｃ１，Ｖｖｃ１，Ｖｗｃ１の位相φを補正した。これにより、電流の振幅の変化に応じて位相の変化を把握することができ、ひいてはゼロクロスタイミング間の期間においても、電動機１０の位相を制御することができる。
【０１６８】
（第１１の実施形態）
以下、第１１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。
【０１６９】
図３０に、本実施形態にかかる極性検出部４２及び変化極性検出部４４の行う処理の手順を示す。この処理は、制御装置２０により、例えば所定周期で繰り返し実行される。なお、図３０において、先の図１０に示した処理と対応する処理については、便宜上同一のステップ番号を付している。
【０１７０】
この一連の処理では、ステップＳ２４において、電圧ベクトルＶ０開始時の該当する２相の線間電流Ｉ（ｎ−１）が検出されると、ステップＳ８０において、該当する２相の線間電流Ｉの時間積分演算を行う。また、ステップＳ８２においては、上記ステップＳ２４において検出された線間電流Ｉ（ｎ−１）の時間積分演算を行う。これらステップＳ８０、Ｓ８２の処理は、電圧ベクトルＶ０の終了タイミングＴｆ近傍まで行われる（ステップＳ２６）。そして、ステップＳ２６において、電圧ベクトルＶ０の終了タイミングＴｆから所定時間αだけ前の規定時間であると判断されると、ステップＳ３０ａにおいて、上記ステップＳ３０ａにおいて検出された線間電流Ｉ（ｎ−１）の符号として、線間電流の極性を算出する。続くステップＳ３２ａでは、上記規定時間内での線間電流Ｉ（ｎ−１）の時間積分値に対する線間電流の時間積分値の差の符号として、線間電流の変化量の極性を算出する。
【０１７１】
以上説明した本実施形態によれば、先の第１の実施形態の上記（１）〜（７）の効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。
【０１７２】
（１８）線間電流の所定の時間間隔における積分値ＩｎｔＩ１に対する上記時間間隔の始点における線間電流Ｉ（ｎ−１）と時間間隔との積の差分に基づき、線間電流の変化量の極性を検出した。これにより、線間電流の変化量の極性の検出に際し、線間電流に混入するノイズの影響を好適に抑制することができる。
【０１７３】
（第１２の実施形態）
以下、第１２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。
【０１７４】
本実施形態では、電動機１０を、車載冷却ファンの３相回転機に適用する。この場合、車両の走行速度が増加して冷却ファンに作用する気流の速度が増加するなどすると、冷却ファンが機械的な外力によって回転される現象が生じる。この場合、電動機１０は、バッテリ１４からの電気的なエネルギの供給によって電動機として機能する代わりに、外部からの力学的なエネルギを電気エネルギに変換する発電機として機能する。そして、この場合には、線間電流の変化量のゼロクロスタイミングと線間電流のゼロクロスタイミングとのずれを低減すべく上記第１の実施形態に示した態様にて位相φを操作したのでは、これらゼロクロスタイミング同士を一致させることができない。以下、これについて、図３１を用いて説明する。
【０１７５】
図３１に、力行制御時と回生制御時との誘起電圧、線間電流等の推移を示す。ここで、線間電流については、ゼロベクトル期間における挙動を実線で、それ以外の期間における挙動を破線で示している。
【０１７６】
図示されるように、力行制御時と回生制御時とでは、誘起電圧と線間電流との関係が互いに相違する。換言すれば、力行制御時と回生制御時とでは、線間電流の変化量と線間電流との関係が互いに相違する。このため、線間電流のゼロクロスタイミングと、変化量のゼロクロスタイミングとを一致させる最大トルク制御を実行すべく先の第１の実施形態に例示した位相φの操作を行ったのでは、電動機１０が外力によって回転される回生制御時にはゼロクロスタイミングを一致させることができない。
【０１７７】
詳しくは、図中、下方に示すように、力行制御時においては、ｄｑ軸上の誘起電圧ベクトルに対して電流ベクトルの位相が進んでいる場合、電圧ベクトルの位相を遅らせる操作をすることで、誘起電圧ベクトルと電流ベクトルとを一致させることができる。これに対し、回生制御時には、ｄｑ軸上の誘起電圧ベクトルに対して電流ベクトルの位相が進んでいる場合、電圧ベクトルの位相を進める操作をすることで、誘起電圧ベクトルと電流ベクトルとを一致させることができる。このため、力行制御時と回生制御時とで同一の操作をしたのでは、これら双方の制御において最大トルク制御を行うことはできない。
【０１７８】
そこで本実施形態では、力行制御時と回生制御時とのいずれの制御時であるかを判断し、これらに応じて指令電圧の操作態様を可変とする。ここでは、まず、本実施形態にかかる力行制御時と回生制御時との識別手法について、図３２を用いて説明する。
【０１７９】
図示されるように、力行制御時には、線間誘起電圧（ここではＵＶ相の線間誘起電圧を例示）の立ち下がりのゼロクロスタイミングにおいて、残りの１相（ここではＷ相を例示）の相電流の極性が負となっている。これに対し、回生制御時には、線間誘起電圧の立ち下がりのゼロクロスタイミングにおいて、残りの１相の相電流の極性が正となっている。このように、線間誘起電圧のゼロクロスタイミングにおける残りの１相の相電流の極性は、力行制御時と回生制御時とで互いに逆となるため、これに基づき力行制御時であるか回生制御時であるかを識別することができる。ここで、本実施形態においては、電動機１０の回転速度が所定以上となる領域、換言すれば誘起電圧が顕著となる領域にて電動機１０を駆動することを想定している。このため、上記の式（ｃ３）の関係において、線間電流の項が誘起電圧と比較して無視できるため、変化量のゼロクロスタイミング近傍におけるその極性は、誘起電圧のゼロクロスタイミング近傍における極性と逆となると考えられる。このため、変化量の立ち上がりのゼロクロスタイミングや立ち下がりのゼロクロスタイミングにおける相電流の極性に基づき、力行制御時であるか回生制御時であるかを識別することができる。
【０１８０】
図３３に、本実施形態にかかるスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６の操作信号の生成に関する処理を示す。なお、図３３において、先の図２に示した処理と対応する処理については、便宜上同一の符号を付している。
【０１８１】
図示されるように、本実施形態では、シャント抵抗Ｒｕ，Ｒｖ，Ｒｗの電圧降下量ｒｕ，ｒｖ，ｒｗを入力として、上記相電流の極性に基づき力行制御時であるか回生制御時であるかを判断する駆動状態検出部７０を備えている。そして、位相設定部３４では、駆動状態検出部７０の判断結果に基づき、位相φを設定する。図３４に、本実施形態にかかる位相φの設定処理の手順を示す。この処理は、制御装置２０によって、例えば所定周期で繰り返し実行される。
【０１８２】
この一連の処理では、まずステップＳ９０において、線間電流の変化量の極性反転タイミングであるか否かを判断する。この処理は、相電流の極性に基づき力行制御時であるか回生制御時であるかを判断するためのものである。そして、反転タイミングであると判断されるときには、ステップＳ９２において、変化量が負から正に反転したか否かを判断する。この処理は、線間誘起電圧の極性が正から負に反転したか否かを判断するものである。すなわち、上述したように本実施形態では電動機１０を所定以上の回転速度で駆動する関係上、線間電流の変化量のゼロクロスタイミングと線間誘起電圧のゼロクロスタイミングとは互いに近似して且つ、これらの前後における極性は互いに逆となると考えられる。このため、線間電流の変化量のゼロクロスタイミング前後の極性に基づき、線間誘起電圧が正から負に反転する立ち下がりのゼロクロスタイミングであるか否かを判断することができる。
【０１８３】
続くステップＳ９４においては、残りの１相の相電流が負であるか否かを判断する。この処理は、力行制御時であるか否かを判断するためのものである。一方、ステップＳ９２において否定判断される場合、残りの１相の相電流が正であるか否かを判断する。この処理も、力行制御時であるか否かを判断するためのものである。すなわち、ステップＳ９２において否定判断される場合、誘起電圧の立ち上がりゼロクロスタイミング時近傍であることから、力行制御時には残りの１相の相電流が正となる。
【０１８４】
そして、ステップＳ９４、Ｓ９６において肯定判断される場合、ステップＳ９８において、力行制御時であると判断する。一方、ステップＳ９４、Ｓ９６において否定判断される場合、ステップＳ１００において、回生制御時であると判断する。そして、回生制御時であると判断される場合、ステップＳ１０２において、指令電圧の位相φを設定するためのゲインＫｐ，Ｋｉの符号を力行制御時のものに対して反転させる。そして、このステップＳ１０２の処理や、ステップＳ９８の処理が完了する場合には、ステップＳ１０４において、位相φを設定する。
【０１８５】
なお、ステップＳ９０において否定判断される場合や、ステップＳ１０４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。
【０１８６】
図３５に、力行制御時における上記処理の態様を示す。図示されるように、線間電流の変化量のゼロクロスタイミングに対して線間電流のゼロクロスタイミングが遅れている場合には、指令電圧の位相φを進角操作する。これに対し、線間電流の変化量のゼロクロスタイミングに対して線間電流のゼロクロスタイミングが進んでいる場合には、指令電圧の位相φを遅角操作する。
【０１８７】
一方、図３６に、回生制御時における上記処理の態様を示す。図示されるように、線間電流の変化量のゼロクロスタイミングに対して線間電流のゼロクロスタイミングが進んでいる場合には、指令電圧の位相φを進角操作する。これに対し、線間電流の変化量のゼロクロスタイミングに対して線間電流のゼロクロスタイミングが遅れている場合には、指令電圧の位相φを遅角操作する。
【０１８８】
以上説明した本実施形態によれば、先の第１の実施形態の上記（１）〜（７）の効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。
【０１８９】
（１９）指令電圧の設定に際して、電動機１０の力行制御時及び回生制御時のいずれであるかの判断結果を加味した。これにより、力行制御時及び回生制御時の双方において指令電圧を適切に設定することができる。
【０１９０】
（２０）力行制御時には、変化量のゼロクロスタイミングに対して線間電流のゼロクロスタイミングが遅れ側にずれるほど指令電圧の位相φを進ませる側に設定し、回生制御時には、変化量のゼロクロスタイミングに対して線間電流のゼロクロスタイミングが遅れ側にずれるほど指令電圧の位相φを遅らせる側に設定した。また、力行制御時には、変化量のゼロクロスタイミングに対して線間電流のゼロクロスタイミングが進み側にずれるほど指令電圧の位相φを遅れさせる側に設定し、回生制御時には、変化量のゼロクロスタイミングに対して線間電流のゼロクロスタイミングが進み側にずれるほど指令電圧の位相φを進める側に設定した。これにより、指令電圧を適切に操作することができる。
【０１９１】
（２１）変化量の変化極性（誘起電圧の立ち上がり、立ち下がり）と残りの相の相電流の極性とに基づき、力行制御時であるか回生制御時であるかを判断した。これにより、力行制御と回生制御とを的確に区別することができる。
【０１９２】
（２２）変化量のゼロクロスタイミング時におけるその変化極性及び相電流の極性に基づき、力行制御時であるか回生制御時であるかを判断した。これにより、力行制御と回生制御とをより的確に区別することができる。
【０１９３】
（第１３の実施形態）
以下、第１３の実施形態について、先の第１２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。
【０１９４】
図３７に、本実施形態にかかる指令電圧の設定処理の手順を示す。この処理は、制御装置２０によって、例えば所定周期で繰り返し実行される。なお、図３７において、先の図３４に示した処理と同様の処理については、便宜上同一の符号を付している。
【０１９５】
この一連の処理では、ステップＳ１００において回生制御時であると判断される場合、ステップＳ１０２ａにおいて、角速度ωの設定用のゲインＫｐ，Ｋｉの符号を、力行制御時のものに対して反転させる。そして、ステップＳ１０２ａの処理やステップＳ９８の処理が完了する場合には、ステップＳ１０４ａにおいて、角速度ωを設定する。
【０１９６】
これにより、変化量のゼロクロスタイミングに対して線間電流のゼロクロスタイミングが遅れ側にずれるほど、力行制御時には指令電圧の角速度ωが増大され、回生制御時には指令電圧の角速度ωが低減されることとなる。また、変化量のゼロクロスタイミングに対して線間電流のゼロクロスタイミングが進み側にずれるほど、力行制御時には指令電圧の角速度ωが低減され、回生制御時には指令電圧の角速度ωが増大されることとなる。これにより、指令電圧を適切に操作することができる。
【０１９７】
以上説明した本実施形態によれば、先の第２の実施形態や第１２の実施形態の効果に準じた効果が得られるようになる。
【０１９８】
（第１４の実施形態）
以下、第１４の実施形態について、先の第１２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。
【０１９９】
図３８に、本実施形態にかかる指令電圧の設定処理の手順を示す。この処理は、制御装置２０によって、例えば所定周期で繰り返し実行される。なお、図３８において、先の図３４に示した処理と同様の処理については、便宜上同一の符号を付している。
【０２００】
この一連の処理では、ステップＳ１００において回生制御時であると判断される場合、ステップＳ１０２ｂにおいて、振幅Ｖｍの設定用のゲインＫｐ，Ｋｉの符号を、力行制御時のものに対して反転させる。そして、ステップＳ１０２ｂの処理やステップＳ９８の処理が完了する場合には、ステップＳ１０４ｂにおいて、振幅Ｖｍを設定する。
【０２０１】
これにより、変化量のゼロクロスタイミングに対して線間電流のゼロクロスタイミングが遅れ側にずれるほど、力行制御時には指令電圧の振幅Ｖｍが増大され、回生制御時には指令電圧の振幅Ｖｍが低減されることとなる。また、変化量のゼロクロスタイミングに対して線間電流のゼロクロスタイミングが進み側にずれるほど、力行制御時には指令電圧の振幅Ｖｍが低減され、回生制御時には指令電圧の振幅Ｖｍが増大されることとなる。これにより、指令電圧を適切に操作することができる。
【０２０２】
以上説明した本実施形態によれば、先の第３の実施形態や第１２の実施形態の効果に準じた効果が得られるようになる。
【０２０３】
（第１５の実施形態）
以下、第１５の実施形態について、先の第１２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。
【０２０４】
本実施形態では、上記特許文献１に記載されているように、相電流のゼロクロスタイミングと相電流の変化量のゼロクロスタイミングとを一致させることで、最大トルク制御を行う。換言すれば、相電流のゼロクロスタイミングと相誘起電圧のゼロクロスタイミングとを一致させることで、最大トルク制御を行う。ただし、この場合であっても、力行制御時と回生制御時とで、相電流のゼロクロスタイミングと相電流の変化量のゼロクロスタイミングとがずれているときの指令電圧の操作を一致させる場合には、最大トルク制御を適切に行うことができない。このため、力行制御時であるか回生制御時であるかに応じて、指令電圧の操作態様を可変とする。
【０２０５】
図３９に、本実施形態にかかる力行制御時と回生制御時との識別手法を示す。図示されるように、力行制御時には、相誘起電圧（ここでは、Ｕ相を例示）の立ち下がりのゼロクロスタイミング時において、残りの２相の線間電流の極性は正となっている。これに対し、回生制御時には、相誘起電圧（ここでは、Ｕ相を例示）の立ち下がりのゼロクロスタイミング時において、残りの２相の線間電流の極性は負となっている。このため、上記第１２の実施形態と同様の理由から、相電流の変化量のゼロクロスタイミング時における同変化量の変化極性と、残りの２相の線間電流の極性とに基づき、力行制御時であるか回生制御時であるかを判断することができる。以下では、この判断に基づく指令電圧の設定にかかる処理について説明する。
【０２０６】
ここではまず、図４０に基づき、相電流及びその変化量の極性の検出処理の手順について説明する。なお、図４０において、先の図１０に示した処理に対応する処理については、便宜上同一のステップ番号を付し、その説明を割愛する。
【０２０７】
この一連の処理では、ステップＳ２２において電圧ベクトルＶ０期間の開始時期であると判断される場合、ステップＳ２４ｂにおいて、該当する相の相電流Ｉ（ｎ−１）を検出する。ここで、「該当する相」とは、電気角度で「６０°」毎に切り替えられるものであり、これら各「６０°」の領域には、ゼロクロスタイミングが１つずつ含まれる。このため、該当する相は、当該領域内にゼロクロスタイミングが含まれると想定される相とする。
【０２０８】
一方、ステップＳ２６において肯定判断される場合、ステップＳ２８ｂにおいて、ステップＳ２４ｂにおける該当する相と同一の相について、相電流Ｉ（ｎ）を検出する。そして、ステップＳ３０ｂ、Ｓ３２ｂにおいては、それぞれ先の図１０に示したステップＳ３０、Ｓ３２の処理と同様の処理によって、相電流の極性及び相電流の変化量の極性を算出する。
【０２０９】
図４１に、本実施形態にかかる位相φの設定処理の手順を示す。この処理は、制御装置２０によって、例えば所定周期で繰り返し実行される。なお、図４１において、先の図３４に示した処理と同様の処理については、便宜上同一の符号を付している。
【０２１０】
この一連の処理では、まずステップＳ９０ａにおいて、相電流の変化量の極性反転タイミングであるか否かを判断する。この処理は、相誘起電圧の極性反転タイミングを判断するものである。そして、反転タイミングであると判断されると、先の図３４のステップＳ９２の処理と同様の処理を行う。そして、ステップＳ９２において肯定判断される場合には、ステップＳ９４ａにおいて残りの２相の線間電流が正であるか否かを判断する。一方、ステップＳ９２において否定判断される場合には、ステップＳ９６ａにおいて、残りの２相の線間電流が負であるか否かを判断する。これらステップＳ９４ａ、Ｓ９６ａの処理は、いずれも力行制御時であるか否かを判断するものである。
【０２１１】
こうした処理によれば、相電流の変化量のゼロクロスタイミングに対して相電流のゼロクロスタイミングが遅れ側にずれるほど、力行制御時には位相φが進み側に設定され、回生制御時には位相φが遅れ側に設定されることとなる。また、相電流の変化量のゼロクロスタイミングに対して相電流のゼロクロスタイミングが進み側にずれるほど、力行制御時には位相φが遅れ側に設定され、回生制御時には位相φが進み側に設定されることとなる。
【０２１２】
以上説明した本実施形態によれば、先の第１２の実施形態の効果に準じた効果を得ることができる。
【０２１３】
（第１６の実施形態）
以下、第１６の実施形態について、先の第１５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。
【０２１４】
図４２に、本実施形態にかかる指令電圧の設定処理の手順を示す。この処理は、制御装置２０によって、例えば所定周期で繰り返し実行される。なお、図４２において、先の図４２及び図３７に示した処理と同様の処理については、便宜上同一の符号を付している。
【０２１５】
この一連の処理では、ステップＳ１００において回生制御時であると判断される場合、ステップＳ１０２ａにおいて、角速度ωの設定用のゲインＫｐ，Ｋｉの符号を、力行制御時のものに対して反転させる。そして、ステップＳ１０２ａの処理やステップＳ９８の処理が完了する場合には、ステップＳ１０４ａにおいて、角速度ωを設定する。
【０２１６】
これにより、変化量のゼロクロスタイミングに対して相電流のゼロクロスタイミングが遅れ側にずれるほど、力行制御時には指令電圧の角速度ωが増大され、回生制御時には指令電圧の角速度ωが低減されることとなる。また、変化量のゼロクロスタイミングに対して相電流のゼロクロスタイミングが進み側にずれるほど、力行制御時には指令電圧の角速度ωが低減され、回生制御時には指令電圧の角速度ωが増大されることとなる。これにより、指令電圧を適切に操作することができる。
【０２１７】
以上説明した本実施形態によれば、先の第１３の実施形態の効果に準じた効果が得られるようになる。
【０２１８】
（第１７の実施形態）
以下、第１７の実施形態について、先の第１４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。
【０２１９】
図４３に、本実施形態にかかる指令電圧の設定処理の手順を示す。この処理は、制御装置２０によって、例えば所定周期で繰り返し実行される。なお、図４３において、先の図３８、図４１に示した処理と同様の処理については、便宜上同一の符号を付している。
【０２２０】
この一連の処理では、ステップＳ１００において回生制御時であると判断される場合、ステップＳ１０２ｂにおいて、振幅Ｖｍの設定用のゲインＫｐ，Ｋｉの符号を、力行制御時のものに対して反転させる。そして、ステップＳ１０２ｂの処理やステップＳ９８の処理が完了する場合には、ステップＳ１０４ｂにおいて、振幅Ｖｍを設定する。
【０２２１】
これにより、変化量のゼロクロスタイミングに対して相電流のゼロクロスタイミングが遅れ側にずれるほど、力行制御時は指令電圧の振幅Ｖｍが増大され、回生制御時には指令電圧の振幅Ｖｍが低減されることとなる。また、変化量のゼロクロスタイミングに対して相電流のゼロクロスタイミングが進み側にずれるほど、力行制御時には指令電圧の振幅Ｖｍが低減され、回生制御時には指令電圧の振幅Ｖｍが増大されることとなる。これにより、指令電圧を適切に操作することができる。
【０２２２】
以上説明した本実施形態によれば、先の第１４の実施形態の効果に準じた効果が得られるようになる。
【０２２３】
（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。
【０２２４】
・第５の実施形態の第１の実施形態に対する変更点によって、第２〜第４の実施形態や第７〜第１１の実施形態を変更してもよい。
【０２２５】
・第２の実施形態の第１の実施形態に対する変更点によって、第３〜第４の実施形態や第６〜第１１の実施形態を変更してもよい。
【０２２６】
・第４の実施形態の第１の実施形態に対する変更点によって、第６〜第１１の実施形態を変更してもよい。
【０２２７】
・第１１の実施形態において、積分区間の始点における線間電流Ｉ（ｎ−１）を用いる代わりに、積分区間の終点における線間電流Ｉ（ｎ）を用いてもよい。
【０２２８】
・第４の実施形態において、回転速度をフィードバック制御すべく、振幅Ｖｍを設定したが、これに限らず、例えば指令電圧Ｖｕｃ１，Ｖｖｃ１，Ｖｗｃ１の電気角速度ωを可変設定してもよい。また、指令電圧Ｖｕｃ１，Ｖｖｃ１，Ｖｗｃ１を補正する構成としてもよい。
【０２２９】
・第６の実施形態においては、電圧ベクトルＶ０及び奇数電圧ベクトルのいずれを用いるかを決定するパラメータとして指令電圧を用いたが、これに限らない。例えば電気角度に応じて切り替えを行ってもよい。
【０２３０】
・線間電流のゼロクロスタイミングと線間電流の変化量のゼロクロスタイミングとに基づき、指令電圧Ｖｕｃ１、Ｖｖｃ１，Ｖｗｃ１のいずれか１つのみを可変設定するものに限らず、任意の２つ又は全てを可変設定してもよい。
【０２３１】
・上記実施形態では、第２〜第４、第９の実施形態等におけるフィードバック制御として、比例積分制御を用いたが、これに限らず、例えば比例積分微分制御であってもよい。
【０２３２】
・第１〜第１０の実施形態において、線間電流の極性を、いずれか１点での相電流同士の差の符号として検出してもよい。
【０２３３】
・少なくとも２相が短絡される期間を延長するように指令電圧Ｖｕｃ１，Ｖｖｃ１，Ｖｗｃ１を変更する手段としては、上記２相変調を行う手段に限らない。例えば電圧ベクトルＶ０期間となったら、電流の変化量の検出を高精度に行うことのできる最小時間の間、強制的に電圧ベクトルＶ０期間を保持するものであってもよい。
【０２３４】
・線間電流の変化量の検出手法としては、上記各実施形態で例示したものに限らず、例えばアナログの微分回路を用いるものであってもよい。
【０２３５】
・第１の実施形態に対する第４〜第７（第８）、第９〜第１１の実施形態の変更点によって、第１２〜第１４の実施形態を変更してもよい。
【０２３６】
・上記第１２〜第１７の実施形態では、フィードバック制御として、比例積分制御を用いたが、これに限らず、例えば比例積分微分制御であってもよい。
【０２３７】
・上記第１２〜第１７の実施形態では、最大トルク制御を実施したが、これに限らず、最大効率制御等をしてもよい。これは例えば、線間電流のゼロクロスタイミングと線間電流の変化量のゼロクロスタイミングとの差や、相電流のゼロクロスタイミングと相電流の変化量のゼロクロスタイミングとの差を目標値（≠０）に制御することで実現することができる。なお、この場合、変化量のゼロクロスタイミングは、誘起電圧のゼロクロスタイミングとはずれたものとなる。このため、上記目標値を、誘起電圧のゼロクロスタイミングと電流のゼロクロスタイミングとの差として最大効率制御を行う上で適切な値からずらすようにして適合することが望ましい。これにより、誘起電圧のゼロクロスタイミングと電流のゼロクロスタイミングとの差を、最大効率制御のために適切な値に制御することができる。
【０２３８】
・上記第１２〜第１７の実施形態では、誘起電圧のゼロクロスタイミングと相関を有する線間電流（相電流）の変化量のゼロクロスタイミングにおける残りの１相の相電流（残りの２相の線間電流）の極性に基づき、力行制御と回生制御との識別を行ったが、これに限らない。例えば、所定領域における線間電流変化の変化極性と残りの１相の相電流の極性や、所定領域における相電流変化の変化極性と残りの２相の線間電流の極性とに基づき識別を行ってもよい。すなわち、例えば、先の図３２に示されるように、誘起電圧のゼロクロスタイミング近傍において、線間電流の変化量の変化極性が正である際に残りの１相の相電流の極性が負なら力行制御であり、また正なら回生制御であるため、こうした現象に着目することで力行制御と回生制御とを識別することができる。
【０２３９】
・力行制御と回生制御との識別処理としては、上記のものに限らない。例えばインバータ１２の入力端子側に電流センサを備え、入力端子における電流の流動方向に基づき、力行制御と回生制御とを区別してもよい。
【０２４０】
・電動機１０を流れる電流を検出する手法としては、先の図１や、先の図２３に示したシャント抵抗の電圧降下量を用いる手法に限らない。例えば、図４４に示すように、インバータ１２の正極側入力端子とスイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ３，ＳＷ５との間に接続されるスイッチング素子の電圧降下量ｒｕ，ｒｖ，ｒｗを用いる手法であってもよい。なお、この場合、キャリアが最小値となるタイミングでデューティ信号Ｄｕ，Ｄｖ，Ｄｗを更新することが望ましい。もっとも、デューティ信号Ｄｕ，Ｄｖ，Ｄｗの更新タイミングとキャリアとの関係は任意でよい。
【０２４１】
また、図４５に示すように、スイッチング素子ＳＷ２、ＳＷ４，ＳＷ６の入出力端子間の電圧降下量に基づくものであってもよい。また、これに代えて、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ３、ＳＷ５の入出力端子間の電圧降下量を用いてもよく、更に、スイッチング素子ＳＷ２、ＳＷ４，ＳＷ６の入出力端子間の電圧降下量及びスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ３、ＳＷ５の入出力端子間の電圧降下量の双方を適宜用いることで、第７、第８の実施形態のような処理を行ってもよい。特にスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６としてＭＯＳトランジスタを用いる場合には、その入出力端子間（ドレイン及びソース間）の電圧降下量とこれを流れる電流との関係が線形関係となるため、電流の検出が容易である。これに対し、例えば絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）等にあっては、入出力端子間（コレクタ及びエミッタ間）の電圧降下量とこれを流れる電流との関係の非線形性が強い。もっとも、上記第１〜第１０の実施形態では、電流やその変化量の極性のみを検出すればよいため、ＩＧＢＴのように非線形性が強い場合であっても、特に問題はない。
【０２４２】
また、図４６に示すように、任意の２相（又は３相）に、電流センサ２４、２６を備える構成としてもよい。
【０２４３】
更に、図４７に示すように、スイッチング素子ＳＷ２、ＳＷ４，ＳＷ６を、センス端子ＳＴつきのＩＧＢＴとし、センス端子ＳＴを流れる電流に基づき、スイッチング素子ＳＷ２、ＳＷ４，ＳＷ６の入出力端子間を流れる電流を検出してもよい。また、これに代えて、スイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ３，ＳＷ５のみセンス端子を備えるようにしてもよい。更に、スイッチング素子ＳＷ〜ＳＷ６の全てにセンス端子を備えることで、第７、第８の実施形態のような処理を行ってもよい。なお、センス端子とは、スイッチング素子の入出力端子間を流れる電流に応じた微小電流を出力する端子である。
【０２４４】
更に、インバータ１２の正極側入力端子及び負極側入力端子の少なくとも一方に単一のシャント抵抗を備えてこれを利用してもよい。すなわち、例えば負極側入力端子にのみシャント抵抗を備える場合、電圧ベクトルＶ２期間に、Ｗ相の電流を検出し、これと隣接する電圧ベクトルＶ１期間に、Ｖ相及びＷ相の電流の合計の値を検出することができる。そして、電圧ベクトルＶ１期間への切り替え直後のＷ相の電流は、それ以前の電圧ベクトルＶ２期間におけるＷ相の電流と略等しいと考えられるため、これらからＶ相単独の電流も算出できる。これにより、ＶＷ相の線間電流を算出することができる。
【０２４５】
・電動機１０としては、車載エアコンディショナーに設けられるものに限らず、例えば車載冷却ファンに設けられるものであってもよい。更に回転機としては、電動機に限らず、発電機であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【０２４６】
【図１】第１の実施形態にかかる電動機の制御システムの全体構成を示す図。
【図２】同実施形態にかかる制御装置の処理内容を示すブロック図。
【図３】同実施形態にかかる２相変調処理の手順を示す流れ図。
【図４】同実施形態にかかるＰＷＭ処理態様を示すタイムチャート。
【図５】同実施形態にかかるＰＷＭ処理態様を示すタイムチャート。
【図６】電圧ベクトルを説明する図。
【図７】本実施形態にかかる電動機の制御態様を示すタイムチャート。
【図８】本実施形態にかかる電動機の制御態様を示すタイムチャート。
【図９】電圧ベクトルＶ０期間におけるＵ相の等価回路を示す回路図。
【図１０】上記実施形態にかかる線間電流及びその変化量の極性を検出する処理の手順を示す流れ図。
【図１１】同実施形態にかかる指令電圧の設定処理の手順を示す流れ図。
【図１２】同実施形態にかかる線間電流及びその変化量の位相差の定義手法を示すタイムチャート。
【図１３】同実施形態にかかる２相変調処理のメリットを示すタイムチャート。
【図１４】同実施形態にかかる線間電流を用いるメリットを示すタイムチャート。
【図１５】第２の実施形態にかかる指令電圧の設定処理の手順を示す流れ図。
【図１６】第３の実施形態にかかる指令電圧の設定処理の手順を示す流れ図。
【図１７】第４の実施形態にかかる制御装置の処理内容を示すブロック図。
【図１８】奇数電圧ベクトル時の等価回路を示す回路図。
【図１９】第５の実施形態にかかる線間電流及びその変化量の検出手法を示すタイムチャート。
【図２０】同実施形態のメリットを示すタイムチャート。
【図２１】変調率とゼロ電圧ベクトル等のパルス幅との関係を示す図。
【図２２】第６の実施形態にかかる実施形態の切り替え対象となる２つの処理の特徴を示すタイムチャート。
【図２３】第７の実施形態にかかる電動機の制御システムの全体構成を示す図。
【図２４】同実施形態の動機を説明するタイムチャート。
【図２５】同実施形態にかかる切り替え処理の手順を示す流れ図。
【図２６】第８の実施形態にかかる切り替え処理の手順を示す流れ図。
【図２７】第９の実施形態にかかる指令電圧の設定処理の手順を示す流れ図。
【図２８】第１０の実施形態にかかる制御装置の処理内容を示すブロック図。
【図２９】同実施形態の利用する電流位相と振幅との関係を示す図。
【図３０】第１１の実施形態にかかる線間電流及びその変化量の極性の検出処理の手順を示す流れ図。
【図３１】上記第１の実施形態の問題点を説明するための図。
【図３２】第１２の実施形態にかかる力行制御及び回生制御の識別手法を示すタイムチャート。
【図３３】同実施形態にかかる制御装置の処理内容を示すブロック図。
【図３４】同実施形態にかかる指令電圧の設定処理の手順を示す流れ図。
【図３５】同実施形態にかかる力行制御の態様を示す図。
【図３６】同実施形態にかかる回生制御の態様を示す図。
【図３７】第１３の実施形態にかかる指令電圧の設定処理の手順を示す流れ図。
【図３８】第１４の実施形態にかかる指令電圧の設定処理の手順を示す流れ図。
【図３９】第１５の実施形態にかかる力行制御及び回生制御の識別手法を示すタイムチャート。
【図４０】同実施形態にかかる相電流及びその変化量の極性を検出する処理の手順を示す流れ図。
【図４１】同実施形態にかかる指令電圧の設定処理の手順を示す流れ図。
【図４２】第１６の実施形態にかかる指令電圧の設定処理の手順を示す流れ図。
【図４３】第１７の実施形態にかかる指令電圧の設定処理の手順を示す流れ図。
【図４４】上記各実施形態の変形例における電動機の制御システムの全体構成を示す図。
【図４５】上記各実施形態の変形例における電動機の制御システムの全体構成を示す図。
【図４６】上記各実施形態の変形例における電動機の制御システムの全体構成を示す図。
【図４７】上記各実施形態の変形例における電動機の制御システムの全体構成を示す図。
【符号の説明】
【０２４７】
１０…電動機、１２…インバータ、２０…制御装置、４２…極性検出部、４４…変化極性検出部、３４…位相設定部。
【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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【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２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３７】
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【図３８】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図３２】
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【図３６】
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【図３９】
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