(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インバータ回路を構成するスイッチング素子を駆動するためのＰＷＭパルスを生成するインバータ制御装置であって、
前記インバータ回路の各スイッチング周期においてＰＷＭパルス演算処理を一度実行するとともに、
前記インバータ回路から交流回転電機に出力される交流電流を前記インバータ回路のスイッチング周期よりも長い周期で検出することにより、前記交流電流を検出する前記スイッチング周期と、前記交流電流を検出しない前記スイッチング周期とを設け、
前記交流電流を検出した前記スイッチング周期内においては、検出された当該期間の交流電流値を電流指令値に一致させるように前記ＰＷＭパルスを演算し、
前記交流電流を検出しない前記スイッチング周期内においては、推定される当該期間の交流電流値を電流指令値に一致させるように前記ＰＷＭパルスを演算するインバータ制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のインバータ制御装置であって、
過去に検出した交流電流値に基づいて、前記交流電流を検出しない期間における交流電流値を推定するインバータ制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載のインバータ制御装置であって、
過去に推定した交流電流値に基づいて、前記交流電流を検出しない期間における交流電流値を推定するインバータ制御装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載のインバータ制御装置であって、
前記交流回転電機の磁極位置を前記スイッチング周期よりも長い周期で検出するとともに、前記磁極位置を検出しない期間においては、当該期間の磁極位置を過去に推定した前記交流回転電機の磁極位置に基づいて推定するインバータ制御装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載のインバータ制御装置であって、
前記交流電流は、前記スイッチング周期に対して２以上の整数倍の周期ごとに検出されるインバータ制御装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載のインバータ制御装置であって、
前記インバータ回路の各相上アームを構成するスイッチング素子又は各相下アームを構成するスイッチング素子がすべてオンとなったタイミングから、当該スイッチング素子のいずれかがオフとなるタイミングまでの中間タイミングにおいて、前記交流電流を検出するインバータ制御装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載のインバータ制御装置と、
前記インバータ制御装置が生成したＰＷＭパルスに基づいて駆動するスイッチング素子と、を備え、
前記交流回転電機に交流電流を出力するインバータ装置。
【請求項８】
インバータ回路から交流回転電機に出力される交流電流を検出する電流検出処理と、
検出した電流値を電流指令値に一致させるように、前記インバータ回路を構成するスイッチング素子を駆動するためのＰＷＭパルスを演算するデューティ演算処理と、を含むインバータ制御方法であって、
前記インバータ回路の各スイッチング周期においてＰＷＭパルス演算処理を一度実行し、
前記電流検出処理は、前記インバータ回路のスイッチング周期よりも長い周期で前記交流電流を検出することにより、前記電流検出処理を実行する前記スイッチング周期と、前記電流検出処理を実行しない前記スイッチング周期とを設ける処理であり、
前記デューティ演算処理は、前記交流回転電機に出力される交流電流を推定する電流推定処理を含み、
前記電流検出処理を実行した前記スイッチング周期内においては、検出された当該期間の交流電流値を電流指令値に一致させるように前記ＰＷＭパルスを演算し、
前記電流検出処理を実行しない前記スイッチング周期内においては、前記電流推定処理により算出した当該期間の交流電流値を電流指令値に一致させるように前記ＰＷＭパルスを演算するインバータ制御方法。
【請求項９】
請求項８に記載のインバータ制御方法であって、
前記電流推定処理は、過去に検出した交流電流値に基づいて交流電流値を推定する処理であるインバータ制御方法。
【請求項１０】
請求項９に記載のインバータ制御方法であって、
前記電流推定処理は、過去に推定した交流電流値に基づいて交流電流値を推定する処理であるインバータ制御方法。
【請求項１１】
請求項８ないし１０のいずれかに記載のインバータ制御方法であって、
前記インバータ回路のスイッチング周期よりも長い周期で前記交流回転電機の磁極位置を検出する磁極位置検出処理と、
前記磁極位置検出処理を実行しない期間において、前記交流回転電機の磁極位置を推定する磁極位置推定処理と、をさらに含むインバータ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はインバータ制御装置に関し、特に車載用のインバータ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本技術分野の背景技術として、特開２００１−１９７７２５号公報（特許文献１）がある。この公報には、「演算手段により一定周期で演算される複数の出力電圧指令（以下、基準電圧指令という）を複数の出力電圧指令（以下、補間電圧指令という）により補間し、これらの補間電圧指令をキャリアと比較してＰＷＭパルスを発生させるＰＷＭパルスの発生方法において、前回演算した基準電圧指令と今回演算した基準電圧指令とを直線近似してその間の複数の補間電圧指令を生成する」と記載されている。これにより、マイコンの演算負荷を低減することができるため、マイコンのタスク管理を複雑化することなく、モータのトルクリプルや回転むらを抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１９７７２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の方法では、補間電圧指令を生成している期間において、電流フィードバック制御は停止しているため、補間電圧指令を生成している期間に、ｄ−ｑ軸電流指令やｄ−ｑ軸電流が変化した場合には、ｄ−ｑ軸電流指令やｄ−ｑ軸電流の変化分を補償するようにインバータの電圧指令を生成することができない。したがって、補間電圧指令を生成している期間に、ｄ−ｑ軸電流指令やｄ−ｑ軸電流が変化した場合には、モータのトルクリプルが増大する場合がある。
【０００５】
本発明の目的は、マイコンのタスク管理を複雑化することなく、モータのトルクリプル低減することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、「インバータ回路を構成するスイッチング素子を駆動するためのＰＷＭパルスを生成するインバータ制御装置であって、インバータ回路の各スイッチング周期においてＰＷＭパルス演算処理を一度実行するとともに、インバータ回路から交流回転電機に出力される交流電流をインバータ回路のスイッチング周期よりも長い周期で検出することにより、交流電流を検出するスイッチング周期と、交流電流を検出しないスイッチング周期とを設け、交流電流を検出したスイッチング周期内においては、検出された当該期間の交流電流値を電流指令値に一致させるようにＰＷＭパルスを演算し、交流電流を検出しないスイッチング周期内においては、推定される当該期間の交流電流値を電流指令値に一致させるようにＰＷＭパルスを演算すること」を特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係るインバータ制御装置によれば、マイコンのタスク管理を複雑化することなく、モータのトルクリプルを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】車両システム及びインバータ制御装置の構成を説明する図である。
【図２】インバータ制御装置１６０のカウンタ２７０の処理手順を説明する図である。
【図３】カウンタ２７０で生成したカウント値ＣＮＴ1とＣＮＴ2の波形を説明する図である。
【図４】インバータのスイッチング周期よりも長い周期で電流検出する処理を説明する図である。
【図５】図４に示したステップｂ6の処理を説明する図である。
【図６】Ｕ相上下アームのスイッチング信号Ｓup、Ｓunの生成手順を説明する図である。
【図７】Ｖ相上下アームのスイッチング信号Ｓvp、Ｓvnの生成手順を説明する図である。
【図８】Ｗ相上下アームのスイッチング信号Ｓwp、Ｓwnの生成手順を説明する図である。
【図９】スイッチング信号と３相交流電流の波形とを説明する図である。
【図１０】本実施例のインバータ制御装置の処理手順についての処理期間を説明する図である。
【図１１】比較例のインバータ制御装置の処理手順についての処理期間を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明に係るインバータ制御装置の実施の形態について説明する。なお、各図において同一要素については同一の符号を記し、重複する説明は省略する。
【００１０】
図１は、本実施形態にかかる車両システム及びインバータ制御装置の構成を説明する図である。図１を用いて、車両システムの構成要素について説明する。
【００１１】
本実施形態にかかる車両システムは、バッテリ１０と、平滑キャパシタ２０と、インバータ４０と、電流センサ５０と、モータ６０と、磁極位置センサ７０と、モータの出力軸８０と、トランスミッション９０と、クランクシャフト１００と、エンジン１１０と、プロペラシャフト１２０と、ディファレンシャルギア１３０と、ドライブシャフト１４０と、駆動輪１５０と、インバータ制御装置１６０と、を有する。
【００１２】
バッテリ１０は、ニッケル水素バッテリやリチウムイオンバッテリなどが用いられる。平滑キャパシタ２０は、フィルムコンデンサや電解コンデンサなどが用いられる。電流センサ５０は、ホール素子やカレントトランスなどが用いられる。モータ６０は、永久磁石同期モータや誘導機などが用いられる。磁極位置センサ７０は、レゾルバやエンコーダなどが用いられる。
【００１３】
インバータ４０の直流側には、バッテリ１０及び平滑キャパシタ２０が接続される。バッテリ１０は、インバータ４０に直流電圧を印加するものである。インバータ４０の交流側には、電流センサ５０を介して、モータ６０の固定子に巻かれた３相巻線６１、６２、６３が接続される。
【００１４】
インバータ４０は、インバータ制御装置１６０で生成されたスイッチング信号Ｓup、Ｓun、Ｓvp、Ｓvn、Ｓwp、Ｓwnに基づいて、各相上下アームのスイッチング素子４１、４２、４３、４４、４５、４６をオンもしくはオフする。これにより、インバータ４０は、バッテリ１０から印加された直流電圧を可変電圧・可変周波数の３相交流電圧に変換する。変換された３相交流電圧は、モータ６０の固定子に巻かれた３相巻線６１、６２、６３に印加される。３相巻線６１、６２、６３に印加された３３相交流電圧は、モータ６０の固定子に巻かれた３相巻線６１、６２、６３に３相交流電流ｉu1、ｉv1、ｉw1を発生させる。モータ６０は、固定子に巻かれた３相巻線６１、６２、６３に流れる３相交流電流ｉu1、ｉv1、ｉw1により回転磁界を生成する。生成された回転磁界により、回転子６４は、加速もしくは減速され、モータ６０のトルクを生成する。生成されたモータ６０のトルクは、モータ６０の出力軸８０を介して、トランスミッション９０に伝達される。
【００１５】
エンジン１１０は、車両制御装置（不図示）から受信したエンジン１１０のトルク指令に応じて、燃料の吸気、圧縮、爆発、排気を制御し、エンジン１１０のトルクを生成する。生成したエンジン１１０のトルクは、クランクシャフト１００を介して、トランスミッション９０に伝達される。
【００１６】
トランスミッション９０は、伝達されたモータ６０のトルクとエンジン１１０のトルクとを加算したトータルトルクを、プロペラシャフト１２０を介して、ディファレンシャルギア１３０に伝達する。
ディファレンシャルギア１３０は、トランスミッション９０から伝達されたトータルトルクを、駆動軸トルクに変換し、ドライブシャフト１４０に伝達する。ドライブシャフト１４０は、伝達された駆動軸トルクにより、車両の駆動輪１５０の回転を加速もしくは減速させ、車両（不図示）を加速もしくは減速させる。
【００１７】
また、モータ６０は、トランスミッション９０を介して、モータ６０の出力軸８０に伝達されたエンジン１１０のトルクを電力に変換する。変換された電力は、インバータ４０を介してバッテリ１０に充電することができる。また、モータ６０は、ドライブシャフト１４０とディファレンシャルギア１３０とプロペラシャフト１２０とトランスミッション９０を順に介して、モータ６０の出力軸８０に伝達された駆動輪１５０の回転エネルギーを電力に変換する。変換された電力は、インバータ４０を介してバッテリ１０に充電することができる。
【００１８】
ここで、インバータ４０を介して、バッテリ１０からモータ６０に電力を供給するモードを力行モードと定義する。そして、インバータ４０を介して、モータ６０で発電した電力をバッテリ１０に充電するモードを回生モードと定義する。ハイブリッド自動車は、低燃費化を実現するために、車両の発進時や加速時に、力行モードを最大限に利用し、車両の減速時には回生モードを最大限に利用する。
【００１９】
本実施形態にかかるインバータ４０の主回路は、Ｕ相上アームのスイッチング素子４１と、Ｕ相下アームのスイッチング素子４２と、Ｖ相上アームのスイッチング素子４３と、Ｖ相下アームのスイッチング素子４４と、Ｗ相上アームのスイッチング素子４５と、Ｗ相下アームのスイッチング素子４６を有する。
【００２０】
スイッチング素子４１、４２、４３、４４、４５、４６は、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）や金属酸化膜型電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）などと、ダイオードを組み合わせて構成されている。例えば、スイッチング素子４１、４２、４３、４４、４５、４６に、ＩＧＢＴとダイオードを用いるならば、スイッチング素子４１、４２、４３、４４、４５、４６は、ＩＧＢＴのコレクタ側とダイオードのカソード側を接続し、ＩＧＢＴのエミッタ側とダイオードのアノード側を接続して構成される。本実施形態では、ＩＧＢＴとダイオードを用いる構成で説明する。
【００２１】
インバータ４０の主回路は、スイッチング素子４１と４２からなるＵ相直列回路と、スイッチング素子４３と４４からなるＶ層直列回路と、スイッチング素子４５と４６からなるＷ相直列回路と、を並列に接続した構成である。
【００２２】
スイッチング素子４１のＩＧＢＴは、スイッチング信号Ｓupに基づいて、オンまたはオフする。スイッチング素子４２のＩＧＢＴは、スイッチング信号Ｓunに基づいて、オンまたはオフする。スイッチング素子４３のＩＧＢＴは、スイッチング信号Ｓvpに基づいて、オンまたはオフする。スイッチング素子４４のＩＧＢＴは、スイッチング信号Ｓvnに基づいて、オンまたはオフする。スイッチング素子４５のＩＧＢＴは、スイッチング信号Ｓwpに基づいて、オンまたはオフする。スイッチング素子４６のＩＧＢＴは、スイッチング信号Ｓwnに基づいて、オンまたはオフする。
【００２３】
本実施形態にかかるインバータ制御装置１６０は、電流検出部１７０、３相／ｄ−ｑ軸変換部１８０、磁極位置検出部１９０、磁極位置推定部２００、モータ回転速度演算部２１０、ｄ−ｑ軸電流推定部２２０、ｄ−ｑ軸電流制御部２４０、ｄ−ｑ軸／３相変換部２５０、スイッチング信号生成部２６０、カウンタ２７０を有する。
【００２４】
インバータ制御装置１６０は、カウンタ２７０において、予め定められたマイコンのクロック周波数でカウントアップするカウント値ＣＮＴ1を生成する。そして、インバータ制御装置１６０は、カウンタ２７０において、生成したカウント値ＣＮＴ1が予め定められた中間値Ｍｉｄ1と一致したときに、カウントアップするカウント値ＣＮＴ2を生成する。
【００２５】
電流検出部１７０には、電流センサ５０で得られた３相交流電流ｉu1、ｉv1、ｉw1が入力される。電流検出部１７０は、インバータ４０のスイッチング周期Ｔswの複数回に１回の頻度で、３相交流電流ｉu1、ｉv1、ｉw1を検出する。電流検出部１７０は、相交流電流の検出値ｉu2、ｉv2、ｉw2を出力する。
【００２６】
３相／ｄ−ｑ軸変換部１８０には、電流検出部１７０で検出された相交流電流の検出値ｉu2、ｉv2、ｉw2が入力される。また、３相／ｄ−ｑ軸変換部１８０には、後述する磁極位置検出部１９０から出力された回転子６４の磁極位置の検出値θe2と、後述する磁極位置推定部２００から出力された回転子６４の磁極位置の推定値θe3とが入力される。３相／ｄ−ｑ軸変換部１８０は、モータ６０のｄ−ｑ軸電流ｉd2、ｉq2を算出する。
【００２７】
磁極位置検出部１９０には、磁極位置センサ７０で得られた回転子６４の磁極位置θe1が入力される。磁極位置検出部１９０は、インバータ４０のスイッチング周期Ｔswの複数回に１回の頻度で、回転子６４の磁極位置θe1を検出する。磁極位置検出部１９０は、回転子６４の磁極位置の検出値θe2を出力する。
【００２８】
磁極位置推定部２００には、磁極位置検出部１９０から出力された回転子６４の磁極位置の検出値θe2が入力される。磁極位置推定部２００は、磁極位置検出部１９０で既に検出した検出値θｅ２の過去値に基づいて、回転子６４の磁極位置の推定値θe3を算出する。なお、磁極位置検出部１９０で既に検出した検出値θｅ２の過去値ではなく、磁極位置推定部２００で既に算出した推定値θｅ３の過去値に基づいて、回転子６４の磁極位置の推定値θe3を算出する構成としてもよい。
【００２９】
モータ回転速度演算部２１０には、磁極位置検出部１９０から出力された検出値θe2と、磁極位置推定部２００で算出された推定値θe3と、が入力される。モータ回転速度演算部２１０は、回転子６４の電気角速度ωeを算出する。
【００３０】
ｄ−ｑ軸電流推定部２２０には、３相／ｄ−ｑ軸変換部１８０で算出されたｄ−ｑ軸電流ｉd2、ｉq2と、モータ回転速度演算部２１０で算出された電気角速度ωeと、が入力される。また、ｄ−ｑ軸電流推定部２２０には、後述するｄ−ｑ軸電流制御部２４０で既に生成されたｄ−ｑ軸電圧指令ｖd*、ｖq*の過去値が入力される。ｄ−ｑ軸電流推定部２２０は、ｄ−ｑ軸電流ｉd2、ｉq2の過去値、電気角速度ωe、ｄ−ｑ軸電圧指令ｖd*、ｖq*の過去値、およびモータ６０の固定子に巻かれた３相巻線６１、６２、６３の抵抗値やインダクタンス等のモータパラメータに基づいて、ｄ−ｑ軸電流の推定値ｉd3、ｉq3を算出する。なお、３相／ｄ−ｑ軸変換部１８０で既に算出したｄ−ｑ軸電流ｉd2、ｉq2の過去値ではなく、ｄ−ｑ軸電流推定部２２０で既に算出したｄ−ｑ軸電流の推定値ｉd3、ｉq3の過去値に基づいて、ｄ−ｑ軸電流の推定値ｉd3、ｉq3を算出する構成としてもよい。
【００３１】
ｄ−ｑ軸電流制御部２４０には、３相／ｄ−ｑ軸変換部１８０で算出されたｄ−ｑ軸電流ｉd2、ｉq2と、ｄ−ｑ軸電流推定部２２０で算出されたｄ−ｑ軸電流の推定値ｉd3、ｉq3と、ｄ−ｑ軸電流指令ｉd*、ｉq*と、が入力される。ｄ−ｑ軸電流制御部２４０は、モータ６０に印加するｄ−ｑ軸電圧指令ｖd*、ｖq*を算出する。
【００３２】
ｄ−ｑ軸／３相変換部２５０には、ｄ−ｑ軸電流制御部２４０で算出されたｄ−ｑ軸電圧指令ｖd*、ｖq*と、磁極位置検出部１９０で検出された磁極位置の検出値θe2と、磁極位置推定部２００で算出された磁極位置の推定値θe3と、が入力される。ｄ−ｑ軸／３相変換部２５０は、モータ６０の固定子に巻かれた３相巻線６１、６２、６３に印加する３相交流電圧指令ｖu*、ｖv*、ｖw*を算出する。
【００３３】
スイッチング信号生成部２６０には、ｄ−ｑ軸／３相変換部２５０で算出した３相交流電圧指令ｖu*、ｖv*、ｖw*が入力される。スイッチング信号生成部２６０は、スイッチング信号Ｓup、Ｓun、Ｓvp、Ｓvn、Ｓwp、Ｓwnを生成する。スイッチング信号Ｓup、Ｓun、Ｓvp、Ｓvn、Ｓwp、Ｓwnは、前述の通り、スイッチング素子４１、４２、４３、４４、４５、４６を構成するＩＧＢＴのオンとオフを制御する。
【００３４】
図２は、本実施形態に係るインバータ制御装置１６０のカウンタ２７０の処理手順を説明する図である。図２が説明する処理は、クロック信号に基づいて、後述する図３に示すようなカウント値ＣＮＴ1及びＣＮＴ2の波形を求めるための手順である。
【００３５】
ステップａ1において、カウンタ２７０は、マイコンのクロック信号がＨｉｇｈからＬｏｗに変化したか否かを判定する。マイコンのクロック信号がＨｉｇｈからＬｏｗに変化した場合には、カウンタ２７０は、ステップａ2を実行する。マイコンのクロック信号がＨｉｇｈからＬｏｗに変化していない場合は、カウンタ２７０は、ステップａ1に戻る。
【００３６】
ステップａ2において、カウンタ２７０は、現在のカウント値ＣＮＴ1に正の所定値Ｘ1を加算する（カウント値ＣＮＴ1をカウントアップする）。続いて、カウンタ２７０は、ステップａ3を実行する。
【００３７】
ステップａ3において、カウンタ２７０は、ステップａ2で算出したカウント値ＣＮＴ1が所定のピーク値Ｐｋ1よりも大きいか否かを判定する。カウント値ＣＮＴ1が所定のピーク値Ｐｋ1よりも大きい場合には、カウンタ２７０は、ステップａ4を実行する。カウント値ＣＮＴ1が所定のピーク値Ｐｋ1よりも大きくない場合には、カウンタ２７０は、ステップａ5を実行する。
【００３８】
ステップａ4において、カウンタ２７０は、カウント値ＣＮＴ1を所定のボトム値Ｂｏｔ1に設定する。続いて、カウンタ２７０は、ステップａ5を実行する。
【００３９】
ステップａ5において、カウンタ２７０は、カウント値ＣＮＴ1が所定の中間値であるＭｉｄ1に一致したか否かを判定する。ここで、所定の中間値Ｍｉｄ1とは、所定のピーク値Ｐｋ1と所定のボトム値Ｂｏｔ1の中間値である。所定の中間値Ｍｉｄ1は、（１）式を用いて予め設定されている。
【００４０】
【数１】
0006407683.tif 000002
【００４１】
カウント値ＣＮＴ1が所定の中間値であるＭｉｄ1に一致した場合には、カウンタ２７０は、ステップａ6を実行する。カウント値ＣＮＴ1が所定の中間値であるＭｉｄ1に一致していない場合には、カウンタ２７０は、ステップａ1に戻る。
【００４２】
ステップａ6において、カウンタ２７０は、現在のカウント値ＣＮＴ2に正の所定値Ｘ2を加算する（カウント値ＣＮＴ2をカウントアップする）。続いて、カウンタ２７０は、ステップａ7を実行する。
【００４３】
ステップａ7において、カウンタ２７０は、ステップａ6で算出されたカウント値ＣＮＴ2が所定のピーク値Ｐｋ2よりも大きいか否かを判定する。ステップａ6で算出されたカウント値ＣＮＴ2が所定のピーク値Ｐｋ2よりも大きい場合には、カウンタ２７０は、ステップａ8を実行する。ステップａ6で算出されたカウント値ＣＮＴ2が所定のピーク値Ｐｋ2よりも大きくない場合には、カウンタ２７０は、ステップａ1に戻る。
【００４４】
ステップａ8において、カウンタ２７０は、カウント値ＣＮＴ2を所定のボトム値Ｂｏｔ２に設定する。続いて、カウンタ２７０は、ステップａ1に戻る。
【００４５】
なお、上述した本実施例におけるカウンタ２７０では、ステップａ1において、マイコンのクロック信号がＨｉｇｈからＬｏｗに変化した場合に、ステップａ2以降の処理を実行するようにしたが、マイコンのクロック信号がＬｏｗからＨｉｇｈに変化した場合に、ステップａ2以降の処理を実行するようにしてもよい。
【００４６】
所定のピーク値Ｐｋ1、正の所定値Ｘ1、所定のボトム値Ｂｏｔ1は、インバータ４０のスイッチング周期Ｔswとカウント値ＣＮＴ1の周期とが一致するように、（２）式で予め設定されている。なお、（２）式中のＴclkは、マイコンのクロック信号の周期である。
【００４７】
【数２】
0006407683.tif 000003
【００４８】
所定のピーク値Ｐｋ2、正の所定値Ｘ2、所定のボトム値Ｂｏｔ2は、カウント値ＣＮＴ1の周期に対するカウント値ＣＮＴ2の周期が所定の倍数Ｍｕｌ1となるように、（３）式で予め設定されている。
【００４９】
【数３】
0006407683.tif 000004
【００５０】
図３は、本実施形態に係るインバータ制御装置１６０のカウンタ２７０で生成したカウント値ＣＮＴ1とＣＮＴ2の波形を説明する図である。
【００５１】
上述したように、カウント値ＣＮＴ1は、マイコンのクロック信号の立下りでカウントアップされる。そして、カウント値ＣＮＴ1は、所定のピーク値Ｐｋ1よりも大きくなったときに、所定のボトム値Ｂｏｔ1にリセットされる。このように生成されたカウント値ＣＮＴ1の周期は、インバータ４０のスイッチング周期Ｔswと一致する。
【００５２】
カウント値ＣＮＴ2は、カウント値ＣＮＴ1が所定の中間値Ｍｉｄ1と一致したときにカウントアップされる。そして、カウント値ＣＮＴ2は、所定のピーク値Ｐｋ2よりも大きくなったときに、所定のボトム値Ｂｏｔ2にリセットされている。このように生成されたカウント値ＣＮＴ2の周期は、カウント値ＣＮＴ1の周期に対して所定の倍数Ｍｕｌ1になる。
【００５３】
本実施例では、所定の倍数Ｍｕｌ1を３に設定したときのカウント値ＣＮＴ2の波形を説明したが、所定の倍数Ｍｕｌ1は３に限らず、２以上の整数であれば問題ない。
【００５４】
図４は、本実施形態に係るインバータ制御装置１６０の全体の処理手順を説明する図である。図４が示す処理は、Ｕ、Ｖ、Ｗの三相交流電流を検出する処理を、インバータ回路のスイッチング周期よりも長い周期であるカウント値ＣＮＴ2の周期ごとに実行するための処理を表す。本実施例では、カウント値ＣＮＴ2の値が所定のピーク値Ｐｋ2から所定のボトム値Ｂｏｔ2に変化したタイミングで、三相交流電流検出処理を行う（後述する図１０参照）。以下、処理手順を順番に説明する。
【００５５】
ステップｂ1において、インバータ制御装置１６０は、カウンタ２７０で生成したカウント値ＣＮＴ2が所定のピーク値Ｐｋ2から所定のボトム値Ｂｏｔ2に変化したか否かを判定する。カウント値ＣＮＴ2がＰｋ2からＢｏｔ2に変化した場合には、インバータ制御装置１６０は、ステップｂ2を実行する。カウント値ＣＮＴ2がＰｋ2からＢｏｔ2に変化していない場合には、インバータ制御装置１６０は、ステップｂ6を実行する。
【００５６】
ステップｂ2において、インバータ制御装置１６０の電流検出部１７０は、電流センサ５０から出力されたＵ相交流電流ｉu1を検出する。続いて、インバータ制御装置１６０は、ステップｂ3を実行する。
【００５７】
ステップｂ3において、インバータ制御装置１６０の電流検出部１７０は、電流センサ５０から出力されたＶ相交流電流ｉv1を検出する。続いて、インバータ制御装置１６０は、ステップｂ4を実行する。
【００５８】
ステップｂ4において、インバータ制御装置１６０の電流検出部１７０は、電流センサ５０から出力されたＷ相交流電流ｉw1を検出する。続いて、インバータ制御装置１６０は、ステップｂ5を実行する。なお、上述したステップｂ2からｂ4は、順番を入れ替えても問題ない。
【００５９】
ステップｂ5において、インバータ制御装置１６０の磁極位置検出部１９０は、磁極位置センサ７０から出力された回転子６４の磁極位置θe1を検出する。続いて、インバータ制御装置１６０は、ステップｂ1に戻る。
【００６０】
ステップｂ6において、インバータ制御装置１６０は、後述する図５に示す処理を実行する。続いて、インバータ制御装置１６０は、ステップｂ1に戻る。
【００６１】
ここで、カウンタ２７０で生成したカウント値ＣＮＴ2が所定のピーク値Ｐｋ2から所定のボトム値Ｂｏｔ2に変化した場合には、インバータ制御装置１６０は、ステップｂ6よりも優先的に、ステップｂ2からｂ5を実施する。すなわち、インバータ制御装置１６０は、後述する図５に示す処理を実行している最中であっても、カウント値ＣＮＴ2がＰｋ2からＢｏｔ2に変化した場合には、図５に示す処理を停止し、ステップｂ2からｂ5を優先的に実行する。そして、インバータ制御装置１６０は、ステップｂ2からｂ5を終了させた後に、図５に示す処理を再開する。
【００６２】
このように、ステップｂ2からｂ5をステップｂ6よりも優先的に実行することにより、カウント値ＣＮＴ2が所定のピーク値Ｐｋ2から所定のボトム値Ｂｏｔ2に変化した場合には必ず、３相交流電流ｉu1、ｉv1、ｉw1と、磁極位置θe1を検出することができる。
【００６３】
また、カウント値ＣＮＴ2がＰｋ2からＢｏｔ2に変化した場合に３相交流電流ｉu1、ｉv1、ｉw1と磁極位置θe1を検出することにより、３相交流電流ｉu1、ｉv1、ｉw1と磁極位置θe1の検出頻度を、インバータ４０のスイッチング周期Ｔswの複数回に１回の頻度に低減することができる。例えば、所定の倍数Ｍｕｌ1を予め３に設定した場合には、インバータ４０のスイッチング周期Ｔswの３回に１回の頻度で、３相交流電流ｉu1、ｉv1、ｉw1と磁極位置θe1を検出することができる。
【００６４】
また、インバータ制御装置１６０のスイッチング信号生成部２６０は、ステップｂ1からｂ6と同時に、ステップｂ7において、インバータ４０の各相上下アームのスイッチング素子４１〜４６を構成するＩＧＢＴのスイッチング信号Ｓup、Ｓun、Ｓvp、Ｓvn、Ｓwp、Ｓwnを生成する。ステップｂ7におけるスイッチング信号を生成する詳細な手順は、図６乃至図８にて後述する。
【００６５】
図５は、図４に示したステップｂ6の処理を説明する図である。図５が表す処理は、三相交流電流を検出しない期間におけるインバータ制御装置１６０の処理手順を示すものである。本実施例では、インバータ制御装置１６０は、インバータ回路のスイッチング周期と同じ周期で、デューティ設定処理を実行し、そして三相交流電流を検出しない期間において磁極位置推定処理及び電流推定処理を実行する動作を基本とする（後述する図１０参照）。以下、処理手順を順番に説明する。
【００６６】
ステップｂ6-1において、インバータ制御装置１６０は、カウンタ２７０で生成したカウント値ＣＮＴ1が所定のピーク値Ｐｋ1から所定のボトム値Ｂｏｔ1に変化したか否かを判定する。カウント値ＣＮＴ1がＰｋ1からＢｏｔ1に変化した場合には、インバータ制御装置１６０は、ステップｂ6-2を実行する。
【００６７】
ステップｂ6-2において、インバータ制御装置１６０は、後述するステップｂ6-7により演算した閾値Ｕonof、Ｕofon、Ｖonof、Ｖofon、Ｗonof、Ｗofonを、デューティとして設定する。続いて、インバータ制御装置１６０は、ステップｂ6-3を実行する。
【００６８】
ここで、閾値Ｕonof、Ｖonof、Ｗonofは、インバータ４０の各相上アームのスイッチング素子４１、４３、４５を構成するＩＧＢＴのスイッチング状態をオンにするとともに、インバータ４０の各相下アームのスイッチング素子４２、４４、４６を構成するＩＧＢＴのスイッチング状態をオフにするための閾値である。また、閾値Ｕofon、Ｖofon、Ｗofonは、インバータ４０の各相上アームのスイッチング素子４１、４３、４５を構成するＩＧＢＴのスイッチング状態をオフにするとともに、インバータ４０の各相下アームのスイッチング素子４２、４４、４６を構成するＩＧＢＴのスイッチング状態をオンにするための閾値である。
【００６９】
上述した図４のステップｂ７において、インバータ制御装置１６０のスイッチング信号生成部２６０は、閾値Ｕonofに基づいて、スイッチング信号Ｓupをオンに設定するとともに、スイッチング信号Ｓunをオフに設定する。また、閾値Ｕofonに基づいて、スイッチング信号Ｓupをオフに設定するとともに、スイッチング信号Ｓunをオンに設定する。同様にして、閾値Ｖonof、Ｖofonに基づいて、スイッチング信号Ｓvp、Ｓvnのオン・オフを設定し、閾値Ｗonof、Ｗofonに基づいて、スイッチング信号Ｓwp、Ｓwnのオン・オフを設定する。
【００７０】
ステップｂ6-3において、インバータ制御装置１６０は、カウンタ２７０で生成したカウント値ＣＮＴ2が所定のボトム値Ｂｏｔ2に一致しているか否かを判定する。カウント値ＣＮＴ2が所定のボトム値Ｂｏｔ2に一致している場合には、インバータ制御装置１６０は、ステップｂ6-4を実行する。カウント値ＣＮＴ2が所定のボトム値Ｂｏｔ2に一致していない場合には、インバータ制御装置１６０は、ステップｂ6-9を実行する。
【００７１】
ステップｂ6-4において、インバータ制御装置１６０の３相／ｄ−ｑ軸変換部１８０は、上述した図４のステップｂ2からｂ5で検出した、３相交流電流の検出値ｉu2、ｉv2、ｉw2と、磁極位置の検出値θe2を（４）式に代入し、モータ６０のｄ−ｑ軸電流ｉd2、ｉq2を算出する。続いて、インバータ制御装置１６０は、ステップｂ6-5を実行する。
【００７２】
【数４】
0006407683.tif 000005
【００７３】
ステップｂ6-5において、インバータ制御装置１６０のｄ−ｑ軸電流制御部２４０は、ｄ−ｑ軸電流指令ｉd*、ｉq*と、ステップｂ6-4で算出したｄ−ｑ軸電流ｉd2、ｉq2を（５）式に代入し、ｄ−ｑ軸電流偏差Δｉd2、Δｉq2を算出する。
【００７４】
【数５】
0006407683.tif 000006
【００７５】
また、ステップｂ6-5において、インバータ制御装置１６０のｄ−ｑ軸電流制御部２４０は、（５）式で算出したｄ−ｑ軸電流偏差Δｉd2、Δｉq2と、所定のｄ−ｑ軸比例ゲインＧpd、Ｇpqと、所定のｄ−ｑ軸積分ゲインＧid、Ｇiqとを（６）式に代入し、ｄ−ｑ軸電圧指令ｖd*、ｖq*を算出する。続いて、インバータ制御装置１６０は、ステップｂ6-6を実行する。ここで、インバータ制御装置１６０に用いる数式は、離散系で表した方が望ましいが、説明を簡単化するために、本実施例では、連続系の数式を用いて説明する。
【００７６】
【数６】
0006407683.tif 000007
【００７７】
ステップｂ6-6において、インバータ制御装置１６０のｄ−ｑ軸／３相変換部２５０は、ステップｂ6-5で算出したｄ−ｑ軸電圧指令ｖd*、ｖq*と、上述した図４のステップｂ5で検出した回転子６４の磁極位置の検出値θe2を（７）式に代入し、３相交流電圧指令ｖu*、ｖv*、ｖw*を算出する。続いて、インバータ制御装置１６０は、ステップｂ6-7を実行する。
【００７８】
【数７】
0006407683.tif 000008
【００７９】
ステップｂ6-7において、インバータ制御装置１６０のスイッチング信号生成部２６０は、所定の中間値Ｍｉｄ1と、インバータ４０の入力電圧Ｖdcと、ステップｂ6-6で算出した３相交流電圧指令ｖu*、ｖv*、ｖw*と、所定のピーク値Ｐｋ1と、所定のボトム値Ｂｏｔ1とを（８）式に代入し、閾値Ｕofon、Ｖofon、Ｗofonを算出する。
【００８０】
【数８】
0006407683.tif 000009
【００８１】
また、ステップｂ6-7において、インバータ制御装置１６０のスイッチング信号生成部２６０は、（８）式と同様に、（９）式に基づいて、閾値Ｕonof、Ｖonof、Ｗonofを算出する。続いて、ンバータ制御装置１６０は、ステップｂ6-8を実行する。
【００８２】
【数９】
0006407683.tif 000010
【００８３】
ステップｂ6-8において、インバータ制御装置１６０は、フェールセーフなどのその他の処理を実行する。その後、インバータ制御装置１６０は、ステップｂ6-1に戻って処理を実行する。
【００８４】
ステップｂ6-9において、インバータ制御装置１６０の磁極位置推定部２００は、カウンタ２７０で生成したカウント値ＣＮＴ2が所定のボトム値Ｂｏｔ2に正の所定値Ｘ2を加算した値と等しいか否かを判定する。カウント値ＣＮＴ2がＢｏｔ2にＸ2を加算した値と等しい場合には、磁極位置推定部２００は、図４のステップｂ5により既に検出した磁極位置の検出値θe2の中の最新値θe2old1と、本ステップ（ステップｂ6-9）により既に算出した磁極位置の推定値θe3の中の最新値θe3old1を（１０）式に代入し、モータ６０の回転子６４の磁極位置の推定値θe3を算出する。これは、カウント値ＣＮＴ2がＢｏｔ2にＸ2を加算した値と等しい場合は、カウント値ＣＮＴ2が最後にＰｋ2からＢｏｔ2に変化した後、最初に磁極位置推定処理を実行することになるため、磁極位置の推定値θe3より磁極位置の検出値θe2の方が最新の値であるからである。
【００８５】
【数１０】
0006407683.tif 000011
【００８６】
一方、ステップｂ6-9において、カウント値ＣＮＴ2がＢｏｔ2にＸ2を加算した値と等しくない場合には、磁極位置推定部２００は、カウント値ＣＮＴ2がＢｏｔ2に正の所定値Ｘ2の２倍の値を加算した値と等しいか否かを判定する。カウント値ＣＮＴ2がＢｏｔ2にＸ2の２倍の値を加算した値と等しい場合には、磁極位置推定部２００は、図４のステップｂ5により既に検出した磁極位置の検出値θe2の中の最新値θe2old1と、本ステップ（ステップｂ6-9）により既に算出した磁極位置の推定値θe3の中の最新値θe3old1を（１１）式に代入し、モータ６０の回転子６４の磁極位置の推定値θe3を算出する。
【００８７】
【数１１】
0006407683.tif 000012
【００８８】
カウント値ＣＮＴ2がＢｏｔ2にＸ2の２倍の値を加算した値と等しくない場合には、磁極位置推定部２００は、本ステップ（ステップｂ6-9）により既に算出した磁極位置の推定値θe3の中の最新値θe3old1と、本ステップにより既に算出した磁極位置の推定値θe3の中の２番目に新しい値θe3old2を（１２）式に代入し、磁極位置の推定値θe3を算出する。
【００８９】
【数１２】
0006407683.tif 000013
【００９０】
以上説明したように、ステップｂ6-9において、インバータ制御装置１６０の磁極位置推定部２００は、カウンタ２７０で生成したカウント値ＣＮＴ2の状態に応じて、上述した（１０）式から（１２）式のいずれかを用いて、モータ６０の回転子６４の磁極位置の推定値θe3を算出する。続いて、インバータ制御装置１６０は、ステップｂ6-10を実行する。
【００９１】
ステップｂ6-10において、インバータ制御装置１６０のモータ回転速度演算部２１０は、ステップｂ6-9により算出した回転子６４の磁極位置の推定値θe3を（１３）式に代入し、回転子６４の電気角速度ωeを算出する。続いて、インバータ制御装置１６０は、ステップｂ6-11を実行する。
【００９２】
【数１３】
0006407683.tif 000014
【００９３】
ステップｂ6-11において、インバータ制御装置１６０のｄ−ｑ軸電流推定部２２０は、カウンタ２７０で生成したカウント値ＣＮＴ2が所定のボトム値Ｂｏｔ2に正の所定値Ｘ2を加算した値と等しいか否かを判定する。カウント値ＣＮＴ2がＢｏｔ2にＸ2を加算した値と等しい場合には、ｄ−ｑ軸電流推定部２２０は、ステップｂ6-4により既に演算したｄ−ｑ軸電流ｉd2、ｉq2の中の最新値ｉd2old1、ｉq2old1と、ステップｂ6-10により算出した回転子６４の電気角速度ωeと、ステップｂ6-5により既に算出したｄ−ｑ軸電圧指令ｖd*、ｖq*の中の最新値ｖdold1*、ｖqold1*と、あらかじめインバータ制御装置のメモリ（不図示）に記憶させておいたモータ６０の３相巻線６１、６２、６３の抵抗値Ｒと、ｄ−ｑ軸インダクタンスＬd、Ｌqと、誘起電圧定数Ｋeとを（１４）式に代入し、ｄ−ｑ軸電流の推定値id3、ｉq3を算出する。
【００９４】
【数１４】
0006407683.tif 000015
【００９５】
一方、カウント値ＣＮＴ2がＢｏｔ2にＸ2を加算した値と等しくない場合には、ｄ−ｑ軸電流推定部２２０は、本ステップ（ステップｂ6-11）により既に算出したｄ−ｑ軸電流の推定値ｉd3、ｉq3の中の最新値ｉd3old1、ｉq3old1と、ステップｂ6-10により算出した回転子６４の電気角速度ωeと、ステップｂ6-5により既に算出したｄ−ｑ軸電圧指令ｖd*、ｖq*の中の最新値ｖdold1*、ｖqold1*と、あらかじめインバータ制御装置のメモリ（不図示）に記憶させておいたモータ６０の３相巻線６１、６２、６３の抵抗値Ｒと、ｄ−ｑ軸インダクタンスＬd、Ｌqと、誘起電圧定数Ｋeを（１５）式に代入し、ｄ−ｑ軸電流の推定値ｉd3、ｉq3を算出する。
【００９６】
【数１５】
0006407683.tif 000016
【００９７】
また、上記の（１４）式および（１５）式に代入するモータ６０の３相巻線６１、６２、６３の抵抗値Ｒと、ｄ−ｑ軸インダクタンスＬd、Ｌqは、モータ６０の固定子の温度に対応させて予めインバータ制御装置のメモリ（不図示）に記憶させておき、サーミスタなどで検出したモータ６０の固定子の温度に対応した値を代入することとしても良い。
【００９８】
また、３相交流電流ｉu1、ｉv1、ｉw1を検出しない期間のｄ−ｑ軸電流を推定することができれば、（１４）式および（１５）式に限らず、他のｄ−ｑ軸電流推定式を用いても問題ない。
【００９９】
ステップｂ6-11においてｄ−ｑ軸電流を推定した後、ｄ−ｑ軸電流制御部２４０は、ステップｂ6-5において、ｄ−ｑ軸電流偏差Δｉd3、Δｉq3を算出する。ｄ−ｑ軸電流偏差Δｉd3、Δｉq3は、ｄ−ｑ軸電流指令ｉd*、ｉq*と、ステップｂ6-11で算出したｄ−ｑ軸電流の推定値ｉd3、ｉq3を（１６）式に代入して算出する。
【０１００】
【数１６】
0006407683.tif 000017
【０１０１】
また、ステップｂ6-5において、ｄ−ｑ軸電流制御部２４０は、（１６）式で算出したｄ−ｑ軸電流偏差Δｉd3、Δｉq3と、所定のｄ−ｑ軸比例ゲインＧpd、Ｇpqと、所定のｄ−ｑ軸積分ゲインＧid、Ｇiqを（１７）式に代入し、ｄ−ｑ軸電圧指令ｖd*、ｖq*を算出する。続いて、インバータ制御装置１６０は、ステップｂ6-6を実行する。
【０１０２】
【数１７】
0006407683.tif 000018
【０１０３】
ステップｂ6-6において、ｄ−ｑ軸／３相変換部２５０は、ステップｂ6-5により算出したｄ−ｑ軸電圧指令ｖd*、ｖq*と、ステップｂ6-9により算出した回転子６４の磁極位置の推定値θe3を（１８）式に代入し、３相交流電圧指令ｖu*、ｖv*、ｖw*を算出する。続いて、インバータ制御装置１６０は、ステップｂ6-7を実行する。
【０１０４】
【数１８】
0006407683.tif 000019
【０１０５】
ステップｂ6-7において、スイッチング信号生成部２６０は、上述したように、（８）式および（９）式に基づいて閾値Ｕofon、Ｖofon、Ｗofon、Ｕonof、Ｖonof、Ｗonofを算出する。そして、インバータ制御装置１６０は、ステップｂ6-8において、上述したように、フェールセーフなどのその他の処理を実行する。その後、インバータ制御装置１６０は、ステップｂ６−１に戻って処理を実行する。
【０１０６】
図６は、図４に示したステップｂ7の処理において、インバータ４０のＵ相上下アームのスイッチング信号Ｓup、Ｓunの生成手順を説明する図である。図６に示される処理は、後述する図９の波形に示されるように、カウント値ＣＮＴ１と閾値Ｕofon及びＵonofを比較して、スイッチング信号Ｓup及びＳunの波形を算出する処理である。
【０１０７】
インバータ４０のＵ相上下アームのスイッチング素子４１、４２のＩＧＢＴの上下アーム短絡を防止するためには、スイッチング信号Ｓupとスイッチング信号Ｓunにデッドタイムを設定することが望ましいが、本実施例では、デッドタイムを省略して説明する。
【０１０８】
ステップｂ7-1において、インバータ制御装置１６０のスイッチング信号生成部２６０は、上述した図５のステップｂ6-7において演算した閾値Ｕofonが、（１）式により設定した所定の中間値Ｍｉｄ1よりも大きいか否かを判定する。閾値Ｕofonが所定の中間値Ｍｉｄ1よりも大きい場合には、スイッチング信号生成部２６０は、ステップｂ7-2を実行する。閾値Ｕofonが所定の中間値Ｍｉｄ1よりも大きくない場合には、スイッチング信号生成部２６０は、ステップｂ7-11を実行する。
【０１０９】
ステップｂ7-2において、スイッチング信号生成部２６０は、図５のステップｂ6-7において演算した閾値Ｕonofが、（１）式により設定した所定の中間値Ｍｉｄ1よりも小さいか否かを判定する。閾値Ｕonofが所定の中間値Ｍｉｄ1よりも小さい場合には、スイッチング信号生成部２６０は、ステップｂ7-3を実行する。閾値Ｕonofが所定の中間値Ｍｉｄ1よりも小さくない場合には、スイッチング信号生成部２６０は、ステップｂ7-9を実行する。
【０１１０】
ステップｂ7-3において、スイッチング信号生成部２６０は、カウンタ２７０で生成したカウント値ＣＮＴ1が、閾値Ｕofon以上であるか否かを判定する。カウント値ＣＮＴ1が閾値Ｕofon以上である場合には、スイッチング信号生成部２６０は、ステップｂ7-4を実行する。カウント値ＣＮＴ1が閾値Ｕofon以上ではない場合には、スイッチング信号生成部２６０は、ステップｂ7-6を実行する。
【０１１１】
ステップｂ7-4において、スイッチング信号生成部２６０は、インバータ４０のＵ相上アームのスイッチング素子４１を構成するＩＧＢＴのスイッチング信号Ｓupをオフに設定する。続いて、スイッチング信号生成部２６０は、ステップｂ7-5において、インバータ４０のＵ相下アームのスイッチング素子４２を構成するＩＧＢＴのスイッチング信号Ｓunをオンに設定する。その後、インバータ制御装置１６０は、処理がステップｂ7-1に戻る。
【０１１２】
ステップｂ7-6において、スイッチング信号生成部２６０は、カウンタ２７０で生成したカウント値ＣＮＴ1が、閾値Ｕonof以上であるか否かを判定する。カウント値ＣＮＴ1が閾値Ｕonof以上である場合には、スイッチング信号生成部２６０は、ステップｂ7-7を実行する。カウント値ＣＮＴ1が閾値Ｕonof以上ではない場合には、スイッチング信号生成部２６０は、処理がステップｂ7-1に戻る。
【０１１３】
ステップｂ7-7において、スイッチング信号生成部２６０は、インバータ４０のＵ相下アームのスイッチング素子４２を構成するＩＧＢＴのスイッチング信号Ｓunをオフに設定する。続いて、スイッチング信号生成部２６０は、ステップｂ7-8において、インバータ４０のＵ相上アームのスイッチング素子４１を構成するＩＧＢＴのスイッチング信号Ｓupをオンに設定する。その後、インバータ制御装置１６０は、処理がステップｂ7-1に戻る。
【０１１４】
ステップｂ7-9において、スイッチング信号生成部２６０は、インバータ４０のＵ相上アームのスイッチング素子４１を構成するＩＧＢＴのスイッチング信号Ｓupをオフに設定する。続いて、スイッチング信号生成部２６０は、ステップｂ7-10において、インバータ４０のＵ相下アームのスイッチング素子４２を構成するＩＧＢＴのスイッチング信号Ｓunをオンに設定する。その後、インバータ制御装置１６０は、処理がステップｂ7-1に戻る。
【０１１５】
ステップｂ7-11において、スイッチング信号生成部２６０は、インバータ４０のＵ相上アームのスイッチング素子４１を構成するＩＧＢＴのスイッチング信号Ｓupをオフに設定する。続いて、スイッチング信号生成部２６０は、ステップｂ7-12において、インバータ４０のＵ相下アームのスイッチング素子４２を構成するＩＧＢＴのスイッチング信号Ｓunをオンに設定する。その後、インバータ制御装置１６０は、処理がステップｂ7-1に戻る。
【０１１６】
図７は、図４に示したステップｂ7の処理において、インバータ４０のＶ相上下アームのスイッチング信号Ｓvp、Ｓvnの生成手順を説明する図である。図７に示される手順は、図６においてインバータ４０のＵ相上下アームのスイッチング信号Ｓup、Ｓunの生成手順と同様にして説明されるため、詳細な説明は省略する。
【０１１７】
図８は、図４に示したステップｂ7の処理において、インバータ４０のＷ相上下アームのスイッチング信号Ｓwp、Ｓwnの生成手順を説明する図である。図８に示される手順は、図６においてインバータ４０のＵ相上下アームのスイッチング信号Ｓup、Ｓunの生成手順と同様にして説明されるため、詳細な説明は省略する。
【０１１８】
図９は、図６から図８に示した手順に基づいて生成したスイッチング信号Ｓup、Ｓun、Ｓvp、Ｓvn、Ｓwp、Ｓwnと、３相巻線６１、６２、６３に流れる３相交流電流ｉu1、ｉv1、ｉw1の波形とを説明する図である。
【０１１９】
スイッチング信号Ｓupのスイッチング状態は、カウント値ＣＮＴ1が閾値Ｕonof以上になった瞬間にオフからオンに変化し、カウント値ＣＮＴ1が閾値Ｕofon以上になった瞬間にオンからオフに変化する。スイッチング信号Ｓunのスイッチング状態は、カウント値ＣＮＴ1が閾値Ｕonof以上になった瞬間にオンからオフに変化し、カウント値ＣＮＴ1が閾値Ｕofon以上になった瞬間にオフからオンに変化する。
【０１２０】
スイッチング信号Ｓvpのスイッチング状態は、カウント値ＣＮＴ1が閾値Ｖonof以上になった瞬間にオフからオンに変化し、カウント値ＣＮＴ1が閾値Ｖofon以上になった瞬間にオンからオフに変化する。スイッチング信号Ｓvnのスイッチング状態は、カウント値ＣＮＴ1が閾値Ｖonof以上になった瞬間にオンからオフに変化し、カウント値ＣＮＴ1が閾値Ｖofon以上になった瞬間にオフからオンに変化する。
【０１２１】
スイッチング信号Ｓwpのスイッチング状態は、カウント値ＣＮＴ1が閾値Ｗonof以上になった瞬間にオフからオンに変化し、カウント値ＣＮＴ1が閾値Ｗofon以上になった瞬間にオンからオフに変化する。スイッチング信号Ｓwnのスイッチング状態は、カウント値ＣＮＴ1が閾値Ｗonof以上になった瞬間にオンからオフに変化し、カウント値ＣＮＴ1が閾値Ｗofon以上になった瞬間にオフからオンに変化する。
【０１２２】
スイッチング信号Ｓｕｐ、Ｓｖｐ、Ｓｗｐを上述のように生成することにより、スイッチング信号Ｓup、Ｓvp、Ｓwpの全てがオン状態となる期間の中間の時刻ｔ2において、カウント値ＣＮＴ1は、所定の中間値Ｍｉｄ1と一致する。
【０１２３】
ここで、Ｓup、Ｓvp、Ｓwpの全てがオン状態となる時刻は、図中のｔ1であり、その後いずれかのスイッチング信号がオフ状態となる時刻は、図中のｔ3である。時刻ｔ2は、時刻ｔ1と時刻ｔ3の中間の時刻である。また、モータ６０の固定子に巻かれたＵ相巻線６１に流れるＵ相交流電流ｉu1と、Ｖ相巻線６２に流れるＶ相交流電流ｉv1とは、電流が順方向に流れ、Ｗ相巻線６３に流れるＷ相交流電流ｉw1は、電流が逆方向に流れている状態とする。
【０１２４】
Ｕ相交流電流ｉu1は、時刻ｔ1から低下し始め、時刻ｔ3で上昇し始める。また、Ｕ相交流電流ｉu1は、時刻ｔ2において、時刻ｔ1で得られるＵ相交流電流ｉu1の電流値と、時刻ｔ3で得られるＵ相交流電流ｉu1の電流値との平均値となる。
【０１２５】
本実施例では、図４で示したように、カウント値ＣＮＴ2が所定のピーク値Ｐｋ2から所定のボトム値Ｂｏｔ2に変化した時に、Ｕ相交流電流ｉu1を検出している。すなわち、カウント値ＣＮＴ1が所定の中間値Ｍｉｄ1と一致した時に、Ｕ相交流電流ｉu1の平均値を検出している。これにより、Ｕ相交流電流ｉu1の脈動に影響されることなく、Ｕ相交流電流ｉu1の基本波成分を制御することができる。
【０１２６】
また、Ｖ相交流電流ｉv1は、時刻ｔ1から低下し始め、時刻ｔ3で上昇し始める。Ｖ相交流電流ｉv1は、時刻ｔ2において、時刻ｔ1で得られるＶ相交流電流ｉv1の電流値と、時刻ｔ3で得られるＶ相交流電流ｉv1の電流値との平均値となる。
【０１２７】
本実施例では、図４で示したように、カウント値ＣＮＴ2が所定のピーク値Ｐｋ2から所定のボトム値Ｂｏｔ2に変化した時に、Ｖ相交流電流ｉv1を検出している。すなわち、カウント値ＣＮＴ1が所定の中間値Ｍｉｄ1と一致した時に、Ｖ相交流電流ｉv1の平均値を検出している。これにより、Ｖ相交流電流ｉv1の脈動に影響されることなく、Ｖ相交流電流ｉv1の基本波成分を制御することができる。
【０１２８】
また、Ｗ相交流電流ｉw1は、時刻ｔ１から上昇し始め、時刻ｔ３で下降し始める。Ｗ相交流電流ｉw1は、時刻ｔ2において、時刻ｔ1で得られるＷ相交流電流ｉw1の電流値と、時刻ｔ3で得られるＷ相交流電流ｉw1電流値との平均値となる。
【０１２９】
本実施例では、図４で示したように、カウント値ＣＮＴ2が所定のピーク値Ｐｋ2から所定のボトム値Ｂｏｔ2に変化した時に、Ｗ相交流電流ｉw1を検出している。すなわち、カウント値ＣＮＴ1が所定の中間値Ｍｉｄ1と一致した時に、Ｗ相交流電流ｉw1の平均値を検出している。これにより、Ｗ相交流電流ｉw1の脈動に影響されることなく、Ｗ相交流電流ｉw1の基本波成分を制御することができる。
【０１３０】
本実施例では、インバータ４０のスイッチング１周期における、３相交流電流ｉu1、ｉv1、ｉw1の平均値を検出する方法として、スイッチング信号Ｓup、Ｓvp、Ｓwpが全てオンになった瞬間から何れかのスイッチング信号がオフになるまでの中間点で３相交流電流ｉu1、ｉv1、ｉw1を検出する方法を説明した。しかし、３相交流電流ｉu1、ｉv1、ｉw1の平均値を検出する方法はこれに限られず、例えば、スイッチング信号Ｓun、Ｓvn、Ｓwnが全てオンになった瞬間から何れかのスイッチング信号がオフになるまでの中間点で３相交流電流ｉu1、ｉv1、ｉw1を検出する方法としてもよい。
【０１３１】
図１０は、図４から図９に示した本実施形態に係るインバータ制御装置１６０の処理手順について、それぞれの処理期間を説明する図である。ここでは、便宜上、期間Ａ1、Ｂ1、Ｃ1、Ｄ1と分けて説明をする。期間Ａ1ないしＤ1は、インバータ４０のスイッチング周期Ｔswと同じ周期の期間である。図１０には、カウント値ＣＮＴ1及びＣＮＴ2の波形と、３相交流電流の検出期間、磁極位置の検出期間、磁極位置推定処理期間、モータ回転速度演算処理期間、ｄ−ｑ軸電流推定処理期間、３相／ｄ−ｑ軸変換処理期間、ｄ−ｑ軸電流制御処理期間、ｄ−ｑ軸／３相変換処理期間、デューティ演算処理期間、その他の演算処理期間、デューティの設定期間が図示されている。これらについて、期間Ａ1から期間Ｂ1へ切り替わった時刻から順番に説明する。
【０１３２】
まず、インバータ制御装置１６０は、カウント値ＣＮＴ1が所定のピーク値Ｐｋ1から所定のボトム値Ｂｏｔ1に変化した瞬間において、図５のステップｂ6-2に基づき、デューティ設定処理を実行する。そして、カウント値ＣＮＴ2が所定のボトム値Ｂｏｔ2であるため、インバータ制御装置１６０は、ステップ6-4に基づき、３相／ｄ−ｑ軸変換処理を実行する。その後は、図５に示されるように、ｄ−ｑ軸電流制御処理（ステップｂ6-5）、ｄ−ｑ軸／３相変換処理（ステップｂ6-6）、デューティ演算処理（ステップｂ6-7）、フェールセーフ等のその他の処理（ステップｂ6-8）を順次実行していく。
【０１３３】
次に、カウント値ＣＮＴ1が所定のピーク値Ｐｋ1から所定のボトム値Ｂｏｔ1に変化して、期間Ｂ1から期間Ｃ1へと移行する。インバータ制御装置１６０は、カウント値ＣＮＴ1が所定のピーク値Ｐｋ1から所定のボトム値Ｂｏｔ1に変化した瞬間において、図５のステップｂ6-2に基づき、デューティ設定処理を実行する。
【０１３４】
カウント値ＣＮＴ2が所定のボトム値Ｂｏｔ2と一致しないので、インバータ制御装置１６０は、次はステップｂ6-9を実行する。カウント値ＣＮＴ2がＢｏｔ2にＸ2を加算した値と等しいので、インバータ制御装置１６０は、ステップｂ6-9では、（１０）式に基づいてモータ６０の回転子６４の磁極位置の推定値θe3を算出する。その後、インバータ制御装置１６０は、モータ回転速度演算処理（ステップｂ6-10）を実行し、（１４）式に基づいてｄ−ｑ軸電流推定処理（ステップｂ6-11）を実行する。ステップｂ6-11における（１４）式の演算では、期間Ｂ1における３相／ｄ−ｑ軸変換処理（ステップｂ6-4）により既に演算したｄ−ｑ軸電流の最新値ｉd2old1、ｉq2old1と、期間Ｂ1におけるｄ−ｑ軸電流推定処理（ステップｂ6-5）により既に算出したｄ−ｑ軸電圧指令の最新値ｖdold1*、ｖqold1*と、が用いられる。
【０１３５】
そして、インバータ制御装置１６０は、ｄ−ｑ軸電流制御処理（ステップｂ6-5）、ｄ−ｑ軸／３相変換処理（ステップｂ6-6）、デューティ演算処理（ステップｂ6-7）、フェールセーフ等のその他の処理（ステップｂ6-8）を順次実行していく。
【０１３６】
次に、カウント値ＣＮＴ1が所定のピーク値Ｐｋ1から所定のボトム値Ｂｏｔ1に変化して、期間Ｃ1から期間Ｄ1へと移行する。なお、図１０に示した期間Ｄ1と期間Ａ1とは、同じ処理である。インバータ制御装置１６０は、カウント値ＣＮＴ1が所定のピーク値Ｐｋ1から所定のボトム値Ｂｏｔ1に変化した瞬間において、図５のステップｂ6-2に基づき、デューティ設定処理を実行する。
【０１３７】
続いてインバータ制御装置１６０は、期間Ｃ1と同様にして、磁極位置推定処理（ステップｂ6-9）から順次ステップを実行していく。期間Ｄ1においては、磁極位置推定処理（ステップｂ6-9）は（１１）式に基づき実行され、ｄ−ｑ軸電流推定処理（ステップｂ6-11）は（１５）式に基づいて実行される。
【０１３８】
しかし、期間Ｄ1（Ａ1）では、ｄ−ｑ軸電流制御処理（ステップｂ6-5）を実行した後、ステップｂ6-6に基づいてｄ−ｑ軸／３相変換処理を実行しようとするが、カウント値ＣＮＴ2が所定のピーク値Ｐｋ2から所定のボトム値Ｂｏｔ2に変化したため、３相交流電流検出処理を実行する（図４のステップｂ2〜ｂ4）。そしてインバータ制御装置１６０は、磁極位置検出処理（ステップｂ5）を実行する。
【０１３９】
磁極位置検出処理（ステップｂ5）を実行した後は、インバータ制御装置１６０は、図５のステップｂ6-6に移行し、ｄ−ｑ軸／３相変換処理を実行する。その後は順次、デューティ演算処理（ステップｂ6-7）を実行し、フェールセーフ等のその他の処理（ステップｂ6-8）を実行しようとする。しかし、カウント値ＣＮＴ1が所定のピーク値Ｐｋ1から所定のボトム値Ｂｏｔ1に変化した（期間Ａ1から期間Ｂ1に切り替わった）ため、フェールセーフ等のその他の処理（ステップｂ6-8）を実行せず、デューティ設定処理を実行している（ステップｂ6-2）。
【０１４０】
その後は、インバータ制御装置１６０は、期間Ｂ1について上述した処理と同様にして、処理を繰り返すため、説明を省略する。
【０１４１】
続いて、比較例として、カウント値ＣＮＴ1と所定の中間値Ｍｉｄ1が一致する毎に、３相交流電流と磁極位置を検出した場合のインバータ制御装置１６０の演算処理について説明する。
【０１４２】
図１１は、インバータ制御装置１６０の処理手順の比較例について、それぞれの処理期間を説明する図である。図１１には、カウント値ＣＮＴ1の波形と、３相交流電流の検出期間、磁極位置の検出期間、３相／ｄ−ｑ軸変換処理期間、ｄ−ｑ軸電流制御処理期間、ｄ−ｑ軸／３相変換処理期間、デューティ演算処理期間、その他の演算処理期間、デューティの設定期間が図示されている。これらについて、期間Ａ2から期間Ｂ2へ切り替わった時刻から順番に説明する。
【０１４３】
まず、インバータ制御装置１６０は、カウント値ＣＮＴ1が所定のピーク値Ｐｋ1から所定のボトム値Ｂｏｔ1に変化した瞬間において、デューティ設定処理を実行する。そして、本実施系他のインバータ制御装置１６０（図１０）と同様に、３相／ｄ−ｑ軸変換処理、ｄ−ｑ軸電流制御処理、ｄ−ｑ軸／３相変換処理、デューティ演算処理を順次実行していく。
【０１４４】
続いて、カウント値ＣＮＴ1と所定の中間値Ｍｉｄ1が一致したため、３相交流電流検出処理と、磁極位置検出処理を実行する。そしてその後、インバータ制御装置１６０は、フェールセーフ等のその他の処理を実行する。
【０１４５】
そして、インバータ制御装置１６０は、カウント値ＣＮＴ1が所定のピーク値Ｐｋ1から所定のボトム値Ｂｏｔ1に変化した瞬間に、その他の処理を中断し、デューティ設定処理の実行に移行する。図１１に示した期間Ａ2と期間Ｃ2と期間Ｄ2は、期間Ｂ2と同じ処理であるため、説明を省略する。
【０１４６】
このように、カウント値ＣＮＴ1と所定の中間値Ｍｉｄ1が一致する毎に、３相交流電流と磁極位置を検出する方法では、カウント値ＣＮＴ1の１周期内において、その他の演算処理のために確保できる時間が短くなる。このため、フェールセーフなどの信頼性にかかわる重要な処理を、カウント値ＣＮＴ1の１周期内で処理しきれない場合があり、信頼性を著しく低下させる問題がある。
【０１４７】
また、フェールセーフなどの信頼性にかかわる重要な処理を、カウント値ＣＮＴ1の１周期内で処理しきれない場合には、カウント値ＣＮＴ1の複数周期に跨って処理を分割する方法もあるが、演算処理手順や演算タイミングなどのタスク管理が複雑化するとともに、各期間の演算内容を把握することが困難となり、やはり、安全性および信頼性を著しく低下させる問題がある。
【０１４８】
一方で、本実施形態に係るインバータ制御装置１６０では、上述したような処理を実行することにより、フェールセーフ等のその他の演算処理を実行するための時間を十分に確保することができる。特に、３相交流電流および磁極位置を検出した期間（Ａ1）の次の期間である期間（Ｂ1）において、フェールセーフ等のその他の演算処理を実行するための時間を十分に確保することができる。したがって、フェールセーフなどの信頼性にかかわる重要な処理を期間Ｂ1で実行することにより、カウント値ＣＮＴ1の１周期内で演算処理を完了させることができるため、安全性および信頼性を向上することができる。
【０１４９】
また、３相交流電流ｉu1、ｉv1、ｉw1および磁極位置θe1を検出しない期間である期間Ｂ1や期間Ｃ1におけるｄ−ｑ軸電流と磁極位置を推定することにより、期間Ｂ1や期間Ｃ1においてｄ−ｑ軸電流指令やｄ−ｑ軸電流が変化した場合においても、ｄ−ｑ軸電流指令やｄ−ｑ軸電流の変化分を補償するようにインバータの電圧指令を生成することができる。これにより、３相交流電流および磁極位置を検出しない期間に、ｄ−ｑ軸電流指令やｄ−ｑ軸電流が変化した場合においても、モータのトルクリプルを抑制することができる。
【０１５０】
本実施形態にかかるインバータ制御装置１６０は、上述したように、インバータのスイッチング周期よりも長い周期でモータ電流と磁極位置を検出する。そして、モータ電流を検出しない期間ではモータ電流を推定し、推定したモータ電流を電流指令値に一致させるようにスイッチング信号Ｓｕｐ、Ｓｕｎ、Ｓｖｐ、Ｓｖｎ、Ｓｗｐ、Ｓｗｎを生成する。したがって、本実施形態にかかるインバータ制御装置１６０は、インバータ４０のスイッチング１周期内において、マイコンに搭載されているＡ／Ｄコンバータへの供給電圧が変動していない状態（すなわち、インバータ制御装置１６０の磁極位置検出部１９０および電流検出部１７０が停止している状態）であっても、モータ電流の振幅や周波数が変化したときに、その変化分を補償するようにインバータ４０の出力電圧指令を生成する。そのため、マイコンに搭載されているＡ／Ｄコンバータへの供給電圧が変動していない状態であっても、モータ電流の振幅や周波数の変化分に応じて、スイッチング信号のオンおよびオフする時間が変化する。
【０１５１】
本実施例では、カウンタ２７０で生成するカウント値ＣＮＴ2の周期を、カウント値ＣＮＴ1の周期に対して３倍に設定した状態で説明した。しかし、実施の形態としてはこれに限られるものではなく、カウンタ２７０で生成するカウント値ＣＮＴ2の周期を、カウント値ＣＮＴ1の周期に対して２倍以上に設定すれば問題ない。
【符号の説明】
【０１５２】
１０・・・バッテリ
２０・・・平滑キャパシタ
４０・・・インバータ
４１・・・インバータ４０のＵ相上アームのスイッチング素子
４２・・・インバータ４０のＵ相下アームのスイッチング素子
４３・・・インバータ４０のＶ相上アームのスイッチング素子
４４・・・インバータ４０のＶ相下アームのスイッチング素子
４５・・・インバータ４０のＷ相上アームのスイッチング素子
４６・・・インバータ４０のＷ相下アームのスイッチング素子
５０・・・電流センサ
６０・・・モータ
６１・・・モータ６０の固定子に巻かれたＵ相巻線
６２・・・モータ６０の固定子に巻かれたＶ相巻線
６３・・・モータ６０の固定子に巻かれたＷ相巻線
６４・・・モータ６０の回転子
７０・・・磁極位置センサ
８０・・・モータ６０の出力軸
９０・・・トランスミッション
１００・・・クランクシャフト
１１０・・・エンジン
１２０・・・プロペラシャフト
１３０・・・ディファレンシャルギア
１４０・・・ドライブシャフト
１５０・・・駆動輪
１６０・・・インバータ制御装置
１７０・・・電流検出部
１８０・・・３相／ｄ−ｑ軸変換部
１９０・・・磁極位置検出部
２００・・・磁極位置推定部
２１０・・・モータ回転速度演算部
２２０・・・ｄ−ｑ軸電流推定部
２４０・・・ｄ−ｑ軸電流制御部
２５０・・・ｄ−ｑ軸／３相変換部
２６０・・・スイッチング信号生成部
２７０・・・カウンタ
Ｒ・・・モータ６０の３相巻線６１、６２、６３の抵抗値
Ｌd、Ｌq・・・モータ６０のｄ軸、ｑ軸インダクタンス
Ｋe・・・モータ６０の誘起電圧定数
ωe・・・モータ６０の回転子６４の電気角速度
Ｘ1、Ｘ2・・・正の所定値
ｉu1、ｉv1、ｉw1・・・電流センサ５０から出力されたＵ相、Ｖ相、Ｗ相交流電流
ｉu2、ｉv2、ｉw2・・・電流検出部１７０で検出したＵ相、Ｖ相、Ｗ相交流電流の検出値
ｉd2、ｉq2・・・モータ６０のｄ軸、ｑ軸電流
ｉd3、ｉq3・・・ｄ−ｑ軸電流推定部２２０で算出したモータ６０のｄ軸、ｑ軸電流の推定値
ｉd*、ｉq*・・・ｄ軸、ｑ軸電流指令
ｖu*、ｖv*、ｖw*・・・Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相交流電圧指令
ｖd*、ｖq*・・・ｄ軸、ｑ軸電圧指令
Ｖdc・・・インバータ４０の入力電圧
θe1・・・磁極位置センサ７０から出力された回転子６４の磁極位置
θe2・・・磁極位置検出部１９０で検出した回転子６４の磁極位置の検出値
θe3・・・磁極位置推定部２００で算出した回転子６４の磁極位置の推定値
Ｓup、Ｓun、Ｓvp、Ｓvn、Ｓwp、Ｓwn・・・スイッチング素子４１〜４６のスイッチング信号
Ｇpd、Ｇpq・・・所定のｄ軸、ｑ軸比例ゲイン
Ｇid、Ｇiq・・・所定のｄ軸、ｑ軸積分ゲイン
Ｔsw・・・インバータ４０のスイッチング周期
Ｐk1、Ｐk2・・・所定のピーク値
Δｉd2、Δｉq2・・・ｄ軸、ｑ軸電流偏差
Δｉd3、Δｉq3・・・ｄ軸、ｑ軸電流偏差
ＣＮＴ1、ＣＮＴ2・・・カウント値
Ｔclk・・・マイコンのクロック信号の周期
Ｍｉｄ1・・・所定のピーク値Ｐｋ１と所定のボトム値Ｂｏｔ１の中間値
Ｂｏｔ1、Ｂｏｔ2・・・所定のボトム値
Ｍｕｌ1・・・所定の倍数
Ｕonof、Ｕofon、Ｖonof、Ｖofon、Ｗonof、Ｗofon・・・閾値
ｉd2old1・・・３相／ｄ−ｑ軸変換部１８０で既に演算したｄ軸電流の最新値
ｉq2old1・・・３相／ｄ−ｑ軸変換部１８０で既に演算したｑ軸電流の最新値
ｉd3old1・・・ｄ−ｑ軸電流推定部２２０で既に算出したｄ軸電流の推定値の最新値
ｉq3old1・・・ｄ−ｑ軸電流推定部２２０で既に算出したｑ軸電流の推定値の最新値
ｖdold1*・・・ｄ−ｑ軸電流制御部２４０で既に算出したｄ軸電圧指令の最新値
ｖqold1*・・・ｄ−ｑ軸電流制御部２４０で既に算出したｑ軸電圧指令の最新値
θe2old1・・・磁極位置検出部１９０で既に検出した磁極位置の検出値の最新値
θe3old1・・・磁極位置推定部２００で既に推定した磁極位置の推定値の最新値
θe3old1・・・磁極位置推定部２００で既に推定した磁極位置の推定値の２番目に新しい値
【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】
0006407683.tif 000026
【図８】
0006407683.tif 000027
【図９】
0006407683.tif 000028
【図１０】
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【図１１】
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