(57)【要約】【課題】  ＰＷＭ制御中に回転電機が極低回転状態となった際のインバータ回路の最大温度を低減可能な回転電機制御装置、及び回転電機制御方法を提供する。【解決手段】  変調オフセット計算部２５は、ＰＷＭモード判定部２１において、モータのストール状態と判定され、相電圧指令値に対するオフセット電圧値の合成が許可された場合、モータに対するトルク指令値から重み係数計算部２２により算出された重み係数と、電源電圧値及び目標デューティからオフセット目標値計算部２３により算出された目標電圧値と、相電圧順位判定部２４により判定された相電圧指令値（Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗ）の大きさと順位とに基づいて、相電圧指令値に合成するオフセット電圧値を算出する。そして、電圧合成計算部２６では、相電圧指令値（Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗ）にオフセット電圧値を合成し、新たな相電圧指令値（Ｖｕ’、Ｖｖ’、Ｖｗ’）を生成する。【選択図】  図８
2005253200.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチング素子とダイオードを逆並列に接続したブリッジ回路からなる複数相のインバータ回路と、前記インバータ回路に接続された回転電機にＰＷＭ波形を出力するために、該インバータ回路のスイッチング動作を制御するＰＷＭ制御装置とを備えた回転電機制御装置において、
前記回転電機のストール状態を検知するストール検知手段と、
オフセット電圧を算出するオフセット電圧計算手段と、
前記ＰＷＭ波形を生成するための指令値に前記オフセット電圧を合成する電圧合成手段とを備え、
前記ストール状態を検知した場合に、前記オフセット電圧に応じて前記ＰＷＭ波形の電圧の絶対値が最も大きい最大電圧相におけるデューティを低減し、他の相のデューティを増加する
ことを特徴とする回転電機制御装置。
【請求項２】
スイッチング素子とダイオードを逆並列に接続したブリッジ回路からなる複数相のインバータ回路と、前記インバータ回路に接続されると共に回転子が車両の駆動軸に連結された回転電機にＰＷＭ波形を出力するために、該インバータ回路のスイッチング動作を制御するＰＷＭ制御装置とを備えた回転電機制御装置において、
前記回転電機のストール状態を検知するストール検知手段と、
オフセット電圧を算出するオフセット電圧計算手段と、
前記ＰＷＭ波形を生成するための指令値に前記オフセット電圧を合成する電圧合成手段とを備え、
前記ストール状態を検知した場合に、前記オフセット電圧に応じて前記ＰＷＭ波形の電圧の絶対値が最も大きい最大電圧相におけるデューティを低減し、他の相のデューティを増加する
ことを特徴とする回転電機制御装置。
【請求項３】
前記ストール検知手段が、前記回転電機の回転数の瞬時値、あるいは前記回転数の積算値、あるいは前記回転数の平均値が所定値以下で、かつ前記回転電機に対するトルク指令値が所定値以上の場合に、前記ストール状態と判定する
ことを特徴とする請求項１、または請求項２に記載の回転電機制御装置。
【請求項４】
前記ストール検知手段が、前記回転電機の回転数の瞬時値、あるいは前記回転数の積算値、あるいは前記回転数の平均値が所定値以下で、かつ前記回転電機の相電流の検出値が所定値以上の場合に、前記ストール状態と判定する
ことを特徴とする請求項１、または請求項２に記載の回転電機制御装置。
【請求項５】
前記ストール検知手段が、前記回転電機の回転数の瞬時値、あるいは前記回転数の積算値、あるいは前記回転数の平均値が所定値以下で、かつ前記インバータ回路の素子温度が所定値以上の場合に、前記ストール状態と判定する
ことを特徴とする請求項１、または請求項２に記載の回転電機制御装置。
【請求項６】
前記ストール検知手段が、前記回転電機の回転数の瞬時値、あるいは前記回転数の積算値、あるいは前記回転数の平均値が所定値以下で、かつ前記インバータ回路の入力電流が所定値以上の場合に、前記ストール状態と判定する
ことを特徴とする請求項１、または請求項２に記載の回転電機制御装置。
【請求項７】
前記ストール検知手段が、前記回転電機の１相の連続通電時間が所定値以上で前記ストール状態と判定する
ことを特徴とする請求項１、または請求項２に記載の回転電機制御装置。
【請求項８】
前記ストール検知手段が、前記回転電機の１相の通電積算値が所定値以上でストール状態と判定する
ことを特徴とする請求項１、または請求項２に記載の回転電機制御装置。
【請求項９】
前記ストール検知手段が、前記車両の走行する路面の傾斜度が所定値以上で、かつ前記回転電機に対するトルク指令値が所定値以上の場合に、前記ストール状態と判定する
ことを特徴とする請求項２に記載の回転電機制御装置。
【請求項１０】
前記ストール検知手段が、前記車両の走行する路面の傾斜度が所定値以上で、かつ前記回転電機の相電流の検出値が所定値以上の場合に、前記ストール状態と判定する
ことを特徴とする請求項２に記載の回転電機制御装置。
【請求項１１】
前記ストール検知手段が、前記車両の走行する路面の傾斜度が所定値以上で、かつ前記インバータ回路の素子温度が所定値以上の場合に、前記ストール状態と判定する
ことを特徴とする請求項２に記載の回転電機制御装置。
【請求項１２】
前記ストール検知手段が、前記車両の走行する路面の傾斜度が所定値以上で、かつ前記インバータ回路の入力電流が所定値以上の場合に、前記ストール状態と判定する
ことを特徴とする請求項２に記載の回転電機制御装置。
【請求項１３】
前記インバータ回路の素子温度が所定値以上の場合に、前記オフセット電圧を増加させるオフセット電圧補正手段を備えた
ことを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれかに記載の回転電機制御装置。
【請求項１４】
前記回転電機の相電流の検出値が所定値以上の場合に、前記オフセット電圧を増加させるオフセット電圧補正手段を備えた
ことを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれかに記載の回転電機制御装置。
【請求項１５】
前記回転電機のトルクが所定値以上の場合に、前記オフセット電圧を増加させるオフセット電圧補正手段を備えた
ことを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれかに記載の回転電機制御装置。
【請求項１６】
前記回転電機に対するトルク指令値が所定値以上の場合に、前記オフセット電圧を増加させるオフセット電圧補正手段を備えた
ことを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれかに記載の回転電機制御装置。
【請求項１７】
前記回転電機に対するトルク指令値に基づいて重み係数を計算する重み係数計算手段を備え、
前記オフセット電圧計算手段が、前記重み係数に基づいて前記オフセット電圧を算出する
ことを特徴とする請求項１から請求項１６のいずれかに記載の回転電機制御装置。
【請求項１８】
前記オフセット電圧計算手段が、前記ＰＷＭ波形の電圧の絶対値が２番目に大きい第２最大電圧相の電圧と電源電圧とに基づいて算出されたオフセット可能値と、前記ＰＷＭ波形の最大電圧相の電圧に基づいて算出されたオフセット要求電圧値とを比較して、その絶対値が小さい方をオフセット電圧とすることを特徴とする請求項１から請求項１７のいずれかに記載の回転電機制御装置。
【請求項１９】
前記インバータ回路の素子温度を検出する温度検出手段と、
前記ＰＷＭ波形の最大電圧相におけるデューティと他の相のデューティとを変化させながら前記回転電機を駆動して、前記インバータ回路の素子温度をサンプリングする試運転手段とを備え、
サンプリングした前記インバータ回路の素子温度から温度特性の近似直線を算出し、算出された複数の近似直線の交点に対応するデューティを前記ＰＷＭ波形の目標デューティに設定する
ことを特徴とする請求項１から請求項１８のいずれかに記載の回転電機制御装置。
【請求項２０】
スイッチング素子とダイオードを逆並列に接続したブリッジ回路からなる複数相のインバータ回路のスイッチング動作を制御して、前記インバータ回路に接続された回転電機にＰＷＭ波形を出力する回転電機制御方法において、
前記回転電機のストール状態を検知するストール検知処理と、
オフセット電圧を算出するオフセット電圧計算処理と、
前記ＰＷＭ波形を生成するための指令値に前記オフセット電圧を合成する電圧合成処理とを含み、
前記ストール状態を検知した場合に、前記オフセット電圧に応じて前記ＰＷＭ波形の電圧の絶対値が最も大きい最大電圧相におけるデューティを低減し、他の相のデューティを増加する
ことを特徴とする回転電機制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インバータ回路を利用した回転電機制御装置、及び回転電機制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、三相交流モータ等の回転電機をインバータ制御するためのＰＷＭ波形の算出手法には、例えば、負荷への出力電圧を上げるために、所定周波数のキャリアとそれぞれ比較する三相の正弦波電圧を意図的に歪ませてＰＷＭ波形を求める方法がある。具体的には、互いに１２０度ずつ位相のずれた三相の正弦波電圧波形のそれぞれのピークを低くするように歪ませると共に、低くした分は他の２つの正弦波電圧に加算し、三相の正弦波電圧の相対的な関係は保持したまま、ピークを歪ませた正弦波電圧と所定周波数のキャリアとを比較して、その大小関係からＰＷＭ波形を生成する。これにより、負荷への出力電圧を上げて、正弦波とキャリアとの振幅比で表される制御率が「１」を超えるような状態でも、インバータ回路のスイッチング素子のスイッチング数を確保することができるので、スイッチング数が減少することによって負荷の電流波形に歪みが発生することを防止することができる（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平２−２４１３７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、三相交流モータ等の回転電機を駆動輪に直結しているＥＶ（Electric Vehicles）やＨＥＶ（Hybrid Electric Vehicles）等の電動車両では、車両が停止した状態にある場合、三相交流モータの通電位相が固定される。そのため、登坂路においてアクセル開度を調整することで車両を停止状態に保持した場合、インバータ回路の特定のスイッチング素子に連続して電流が流れ、該スイッチング素子に発熱が集中してしまうという問題がある。
従来は、スイッチング素子の温度低減方法として、スイッチング素子自体の低損失化やスイッチング素子から素子の冷却系までの熱抵抗の低減、あるいはスイッチング素子のスイッチング周波数を制御する手法等が提案されてきたが、上述の従来装置のように電流波形に歪みを発生させることなく負荷への出力電圧を上げるためだけでなく、車両搭載時における熱対策を簡略化するために、スイッチング素子に流れる実行通電電流を維持しながら更にスイッチング素子の温度を低減するように、インバータ回路自体の制御を見直すことが求められている。
【０００４】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、ＰＷＭ制御中に回転電機が極低回転状態となった際のインバータ回路の最大温度を低減可能な回転電機制御装置、及び回転電機制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、請求項１の発明に係る回転電機制御装置は、スイッチング素子（例えば後述する実施例のスイッチング素子ＱＵＨ、ＱＵＬ、ＱＶＨ、ＱＶＬ、ＱＷＨ、ＱＷＬ）とダイオード（例えば後述する実施例のフリーホイーリングダイオードＤＵＨ、ＤＵＬ、ＤＶＨ、ＤＶＬ、ＤＷＨ、ＤＷＬ）を逆並列に接続したブリッジ回路からなる複数相のインバータ回路（例えば後述する実施例のＰＤＵ３）と、前記インバータ回路に接続された回転電機（例えば後述する実施例のモータ１）にＰＷＭ波形を出力するために、該インバータ回路のスイッチング動作を制御するＰＷＭ制御装置（例えば後述する実施例のＥＣＵ１０）とを備えた回転電機制御装置において、前記回転電機のストール状態を検知するストール検知手段（例えば後述する実施例のＰＷＭモード判定部２１、及び重み係数計算部２２）と、オフセット電圧を算出するオフセット電圧計算手段（例えば後述する実施例の変調オフセット計算部２５）と、前記ＰＷＭ波形を生成するための指令値に前記オフセット電圧を合成する電圧合成手段（例えば後述する実施例の電圧合成計算部２６）とを備え、前記ストール状態を検知した場合に、前記オフセット電圧に応じて前記ＰＷＭ波形の電圧の絶対値が最も大きい最大電圧相におけるデューティを低減し、他の相のデューティを増加することを特徴とする。
【０００６】
以上の構成を備えた回転電機制御装置は、ストール検知手段が、回転電機のストール状態を検知した場合に、電圧合成手段が、オフセット電圧手段の算出するオフセット電圧に応じて、インバータ回路から回転電機に供給するＰＷＭ波形の電圧の絶対値が最も大きい最大電圧相におけるデューティを低減し、他の相のデューティを増加することで、回転電機のストール中にインバータ回路の最大電圧相に対応する素子にかかる負担を、最大電圧相以外の他の各相に対応する素子に分担させることができる。
【０００７】
請求項２の発明に係る回転電機制御装置は、スイッチング素子（例えば後述する実施例のスイッチング素子ＱＵＨ、ＱＵＬ、ＱＶＨ、ＱＶＬ、ＱＷＨ、ＱＷＬ）とダイオード（例えば後述する実施例のフリーホイーリングダイオードＤＵＨ、ＤＵＬ、ＤＶＨ、ＤＶＬ、ＤＷＨ、ＤＷＬ）を逆並列に接続したブリッジ回路からなる複数相のインバータ回路（例えば後述する実施例のＰＤＵ３）と、前記インバータ回路に接続されると共に回転子が車両の駆動軸に連結された回転電機（例えば後述する実施例のモータ１）にＰＷＭ波形を出力するために、該インバータ回路のスイッチング動作を制御するＰＷＭ制御装置（例えば後述する実施例のＥＣＵ１０）とを備えた回転電機制御装置において、前記回転電機のストール状態を検知するストール検知手段（例えば後述する実施例のＰＷＭモード判定部２１、及び重み係数計算部２２）と、オフセット電圧を算出するオフセット電圧計算手段（例えば後述する実施例の変調オフセット計算部２５）と、前記ＰＷＭ波形を生成するための指令値に前記オフセット電圧を合成する電圧合成手段（例えば後述する実施例の電圧合成計算部２６）とを備え、前記ストール状態を検知した場合に、前記オフセット電圧に応じて前記ＰＷＭ波形の電圧の絶対値が最も大きい最大電圧相におけるデューティを低減し、他の相のデューティを増加することを特徴とする。
【０００８】
以上の構成を備えた回転電機制御装置は、車両に搭載され、該車両の駆動軸を駆動する回転電機を制御する回転電機制御装置において、ストール検知手段が、車両の駆動軸が極低回転化することにより連結された回転電機のストール状態を検知した場合に、電圧合成手段が、オフセット電圧手段の算出するオフセット電圧に応じて、インバータ回路から回転電機に供給するＰＷＭ波形の電圧の絶対値が最も大きい最大電圧相におけるデューティを低減し、他の相のデューティを増加することで、回転電機のストール中にインバータ回路の最大電圧相に対応する素子にかかる負担を、最大電圧相以外の他の各相に対応する素子に分担させることができる。
【０００９】
請求項３の発明に係る回転電機制御装置は、請求項１、または請求項２に記載の回転電機制御装置において、前記ストール検知手段が、前記回転電機の回転数の瞬時値、あるいは前記回転数の積算値、あるいは前記回転数の平均値が所定値以下で、かつ前記回転電機に対するトルク指令値が所定値以上の場合に、前記ストール状態と判定することを特徴とする。
【００１０】
以上の構成を備えた回転電機制御装置は、回転電機のストール状態の判定に、回転電機の回転数の瞬時値あるいは積算値あるいは平均値と、回転電機に対するトルク指令値とを利用することで、回転電機の回転数の瞬時値あるいは積算値あるいは平均値が所定値以下となり、回転電機が極低回転化したことと、回転電機に加えられている外力に反して回転電機の回転子を回転させようとして、回転電機に対するトルク指令値が所定値以上となったことの２点から、ストール状態を正確に判定することができる。
【００１１】
請求項４の発明に係る回転電機制御装置は、請求項１、または請求項２に記載の回転電機制御装置において、前記ストール検知手段が、前記回転電機の回転数の瞬時値、あるいは前記回転数の積算値、あるいは前記回転数の平均値が所定値以下で、かつ前記回転電機の相電流の検出値が所定値以上の場合に、前記ストール状態と判定することを特徴とする。
【００１２】
以上の構成を備えた回転電機制御装置は、回転電機のストール状態の判定に、回転電機の回転数の瞬時値あるいは積算値あるいは平均値と、回転電機の相電流の検出値とを利用することで、回転電機の回転数の瞬時値あるいは積算値あるいは平均値が所定値以下となり、回転電機が極低回転化したことと、回転電機に加えられている外力に反して回転電機の回転子を回転させようとして、回転電機の相電流の検出値が所定値以上となったことの２点から、ストール状態を正確に判定することができる。
【００１３】
請求項５の発明に係る回転電機制御装置は、請求項１、または請求項２に記載の回転電機制御装置において、前記ストール検知手段が、前記回転電機の回転数の瞬時値、あるいは前記回転数の積算値、あるいは前記回転数の平均値が所定値以下で、かつ前記インバータ回路の素子温度が所定値以上の場合に、前記ストール状態と判定することを特徴とする。
【００１４】
以上の構成を備えた回転電機制御装置は、回転電機のストール状態の判定に、回転電機の回転数の瞬時値あるいは積算値あるいは平均値と、インバータ回路の素子温度とを利用することで、回転電機の回転数の瞬時値あるいは積算値あるいは平均値が所定値以下となり、回転電機が極低回転化したことと、回転電機に加えられている外力に反して回転電機の回転子を回転させようとして、インバータ回路の素子温度が所定値以上となったことの２点から、ストール状態を正確に判定することができる。
【００１５】
請求項６の発明に係る回転電機制御装置は、請求項１、または請求項２に記載の回転電機制御装置において、前記ストール検知手段が、前記回転電機の回転数の瞬時値、あるいは前記回転数の積算値、あるいは前記回転数の平均値が所定値以下で、かつ前記インバータ回路の入力電流が所定値以上の場合に、前記ストール状態と判定することを特徴とする。
【００１６】
以上の構成を備えた回転電機制御装置は、回転電機のストール状態の判定に、回転電機の回転数の瞬時値あるいは積算値あるいは平均値と、インバータ回路の入力電流とを利用することで、回転電機の回転数の瞬時値あるいは積算値あるいは平均値が所定値以下となり、回転電機が極低回転化したことと、回転電機に加えられている外力に反して回転電機の回転子を回転させようとして、インバータ回路の入力電流が所定値以上となったことの２点から、ストール状態を正確に判定することができる。
【００１７】
請求項７の発明に係る回転電機制御装置は、請求項１、または請求項２に記載の回転電機制御装置において、前記ストール検知手段が、前記回転電機の１相の連続通電時間が所定値以上で前記ストール状態と判定することを特徴とする。
【００１８】
以上の構成を備えた回転電機制御装置は、回転電機のストール状態の判定に、回転電機の回転子の回転に同期して流れる相が変化する回転電機の相電流を利用することで、回転電機が極低回転化して回転電機の１相に集中して電流が流れ、電流の連続通電時間が所定値以上となったことから、ストール状態を正確に判定することができる。
【００１９】
請求項８の発明に係る回転電機制御装置は、請求項１、または請求項２に記載の回転電機制御装置において、前記ストール検知手段が、前記回転電機の１相の通電積算値が所定値以上でストール状態と判定することを特徴とする。
【００２０】
以上の構成を備えた回転電機制御装置は、回転電機のストール状態の判定に、回転電機の回転子の回転に同期して流れる相が変化する回転電機の相電流を利用することで、回転電機が極低回転化して回転電機の１相に集中して電流が流れ、電流の通電積算値が所定値以上となったことから、ストール状態を正確に判定することができる。
【００２１】
請求項９の発明に係る回転電機制御装置は、請求項２に記載の回転電機制御装置において、前記ストール検知手段が、前記車両の走行する路面の傾斜度が所定値以上で、かつ前記回転電機に対するトルク指令値が所定値以上の場合に、前記ストール状態と判定することを特徴とする。
【００２２】
以上の構成を備えた回転電機制御装置は、車両の駆動軸を駆動する回転電機のストール状態の判定に、車両の走行する路面の傾斜度と、回転電機に対するトルク指令値とを利用することで、車両の走行する路面の傾斜度が所定値以上となり、車両の走行速度が低速化して回転電機が極低回転化すると想定されると共に、回転電機に加えられている外力に反して回転電機の回転子を回転させようとして、インバータ回路の入力電流が所定値以上となったことの２点から、ストール状態を正確に判定することができる。
【００２３】
請求項１０の発明に係る回転電機制御装置は、請求項２に記載の回転電機制御装置において、前記ストール検知手段が、前記車両の走行する路面の傾斜度が所定値以上で、かつ前記回転電機の相電流の検出値が所定値以上の場合に、前記ストール状態と判定することを特徴とする。
【００２４】
以上の構成を備えた回転電機制御装置は、車両の駆動軸を駆動する回転電機のストール状態の判定に、車両の走行する路面の傾斜度と、回転電機の相電流の検出値とを利用することで、車両の走行する路面の傾斜度が所定値以上となり、車両の走行速度が低速化して回転電機が極低回転化すると想定されると共に、回転電機に加えられている外力に反して回転電機の回転子を回転させようとして、回転電機の相電流の検出値が所定値以上となったことの２点から、ストール状態を正確に判定することができる。
【００２５】
請求項１１の発明に係る回転電機制御装置は、請求項２に記載の回転電機制御装置において、前記ストール検知手段が、前記車両の走行する路面の傾斜度が所定値以上で、かつ前記インバータ回路の素子温度が所定値以上の場合に、前記ストール状態と判定することを特徴とする。
【００２６】
以上の構成を備えた回転電機制御装置は、車両の駆動軸を駆動する回転電機のストール状態の判定に、車両の走行する路面の傾斜度と、インバータ回路の素子温度とを利用することで、車両の走行する路面の傾斜度が所定値以上となり、車両の走行速度が低速化して回転電機が極低回転化すると想定されると共に、回転電機に加えられている外力に反して回転電機の回転子を回転させようとして、インバータ回路の素子温度が所定値以上となったことの２点から、ストール状態を正確に判定することができる。
【００２７】
請求項１２の発明に係る回転電機制御装置は、請求項２に記載の回転電機制御装置において、前記ストール検知手段が、前記車両の走行する路面の傾斜度が所定値以上で、かつ前記インバータ回路の入力電流が所定値以上の場合に、前記ストール状態と判定することを特徴とする。
【００２８】
以上の構成を備えた回転電機制御装置は、車両の駆動軸を駆動する回転電機のストール状態の判定に、車両の走行する路面の傾斜度と、インバータ回路の入力電流とを利用することで、車両の走行する路面の傾斜度が所定値以上となり、車両の走行速度が低速化して回転電機が極低回転化すると想定されると共に、回転電機に加えられている外力に反して回転電機の回転子を回転させようとして、インバータ回路の入力電流が所定値以上となったことの２点から、ストール状態を正確に判定することができる。
【００２９】
請求項１３の発明に係る回転電機制御装置は、請求項１から請求項１２のいずれかに記載の回転電機制御装置において、前記インバータ回路の素子温度が所定値以上の場合に、前記オフセット電圧を増加させるオフセット電圧補正手段（例えば後述する実施例の変調オフセット計算部２５が実行するステップＳ１５の処理）を備えたことを特徴とする。
【００３０】
以上の構成を備えた回転電機制御装置は、オフセット電圧補正手段が、インバータ回路の素子温度が所定値以上の場合に、まだインバータ回路の素子温度に偏りがあると推定してオフセット電圧を増加させることで、インバータ回路の最大電圧相に対応する素子にかかる負担を、より多く最大電圧相以外の他の各相に対応する素子に分担させ、インバータ回路の素子温度を平均化することができる。
【００３１】
請求項１４の発明に係る回転電機制御装置は、請求項１から請求項１２のいずれかに記載の回転電機制御装置において、前記回転電機の相電流の検出値が所定値以上の場合に、前記オフセット電圧を増加させるオフセット電圧補正手段（例えば後述する実施例の変調オフセット計算部２５が実行するステップＳ１５の処理）を備えたことを特徴とする。
【００３２】
以上の構成を備えた回転電機制御装置は、オフセット電圧補正手段が、回転電機の相電流の検出値が所定値以上の場合に、まだインバータ回路の素子温度に偏りがあると推定してオフセット電圧を増加させることで、インバータ回路の最大電圧相に対応する素子にかかる負担を、より多く最大電圧相以外の他の各相に対応する素子に分担させ、インバータ回路の素子温度を平均化することができる。
【００３３】
請求項１５の発明に係る回転電機制御装置は、請求項１から請求項１２のいずれかに記載の回転電機制御装置において、前記回転電機のトルクが所定値以上の場合に、前記オフセット電圧を増加させるオフセット電圧補正手段（例えば後述する実施例の変調オフセット計算部２５が実行するステップＳ１５の処理）を備えたことを特徴とする。
【００３４】
以上の構成を備えた回転電機制御装置は、オフセット電圧補正手段が、回転電機のトルクが所定値以上の場合に、まだインバータ回路の素子温度に偏りがあると推定してオフセット電圧を増加させることで、インバータ回路の最大電圧相に対応する素子にかかる負担を、より多く最大電圧相以外の他の各相に対応する素子に分担させ、インバータ回路の素子温度を平均化することができる。
【００３５】
請求項１６の発明に係る回転電機制御装置は、請求項１から請求項１２のいずれかに記載の回転電機制御装置において、前記回転電機に対するトルク指令値が所定値以上の場合に、前記オフセット電圧を増加させるオフセット電圧補正手段（例えば後述する実施例の変調オフセット計算部２５が実行するステップＳ１５の処理）を備えたことを特徴とする。
【００３６】
以上の構成を備えた回転電機制御装置は、オフセット電圧補正手段が、回転電機に対するトルク指令値が所定値以上の場合に、まだインバータ回路の素子温度に偏りがあると推定してオフセット電圧を増加させることで、インバータ回路の最大電圧相に対応する素子にかかる負担を、より多く最大電圧相以外の他の各相に対応する素子に分担させ、インバータ回路の素子温度を平均化することができる。
【００３７】
請求項１７の発明に係る回転電機制御装置は、請求項１から請求項１６のいずれかに記載の回転電機制御装置において、前記回転電機に対するトルク指令値に基づいて重み係数を計算する重み係数計算手段（例えば後述する実施例の重み係数計算部２２）を備え、前記オフセット電圧計算手段が、前記重み係数に基づいて前記オフセット電圧を算出することを特徴とする。
【００３８】
以上の構成を備えた回転電機制御装置は、重み係数計算手段において回転電機に対するトルク指令値から算出された重み係数によって、オフセット電圧計算手段がトルク指令値に応じたオフセット電圧を算出することができる。
【００３９】
請求項１８の発明に係る回転電機制御装置は、請求項１から請求項１７のいずれかに記載の回転電機制御装置において、前記オフセット電圧計算手段が、前記ＰＷＭ波形の電圧の絶対値が２番目に大きい第２最大電圧相の電圧と電源電圧とに基づいて算出されたオフセット可能値と、前記ＰＷＭ波形の最大電圧相の電圧に基づいて算出されたオフセット要求電圧値とを比較して、その絶対値が小さい方をオフセット電圧とすることを特徴とする。
【００４０】
以上の構成を備えた回転電機制御装置は、ＰＷＭ波形の電圧の絶対値が２番目に大きい第２最大電圧相の電圧と電源電圧とに基づいて算出されたオフセット可能値が、電源電圧を超えない範囲で第２最大電圧相に対応する素子が負担を増やせる電圧を表し、ＰＷＭ波形の最大電圧相の電圧に基づいて算出されたオフセット要求電圧値が、最大電圧相に対応する素子が負担を減らしたい電圧を表しているので、その絶対値が小さい方をオフセット電圧とすることで、電源電圧を超えない範囲で最大限、インバータ回路の最大電圧相に対応する素子の負担を第２最大電圧相に対応する素子に分担させることができる。
【００４１】
請求項１９の発明に係る回転電機制御装置は、請求項１から請求項１８のいずれかに記載の回転電機制御装置において、前記インバータ回路の素子温度を検出する温度検出手段と、前記ＰＷＭ波形の最大電圧相におけるデューティと他の相のデューティとを変化させながら前記回転電機を駆動して、前記インバータ回路の素子温度をサンプリングする試運転手段とを備え、サンプリングした前記インバータ回路の素子温度から温度特性の近似直線を算出し、算出された複数の近似直線の交点に対応するデューティを前記ＰＷＭ波形の目標デューティに設定することを特徴とする。
【００４２】
以上の構成を備えた回転電機制御装置は、試運転手段が、実際の回路や装置において、ＰＷＭ波形の最大電圧相におけるデューティと他の相のデューティとを変化させながら回転電機を駆動し、測定されたインバータ回路の各素子における温度特性の近似直線の交点からデューティを求めることで、ＰＷＭ波形の目標デューティを実際の回路や装置に応じた正確なものとすることができる。
【００４３】
請求項２０の発明に係る回転電機制御方法は、スイッチング素子とダイオードを逆並列に接続したブリッジ回路からなる複数相のインバータ回路のスイッチング動作を制御して、前記インバータ回路に接続された回転電機にＰＷＭ波形を出力する回転電機制御方法において、前記回転電機のストール状態を検知するストール検知処理と、オフセット電圧を算出するオフセット電圧計算処理と、前記ＰＷＭ波形を生成するための指令値に前記オフセット電圧を合成する電圧合成処理とを含み、前記ストール状態を検知した場合に、前記オフセット電圧に応じて前記ＰＷＭ波形の電圧の絶対値が最も大きい最大電圧相におけるデューティを低減し、他の相のデューティを増加することを特徴とする。
【発明の効果】
【００４４】
請求項１に記載の回転電機制御装置、及び請求項２０に記載の回転電機制御方法によれば、回転電機のストール中にインバータ回路の最大電圧相に対応する素子にかかる負担を、最大電圧相以外の他の各相に対応する素子に分担させることができる。
従って、回転電機がストール状態に陥った時に、インバータ回路の最大電圧相以外の各相に対応する素子の温度を多少上昇させても、最大電圧相に対応する素子に集中した発熱を各素子に分散させて平均化する損失分散制御を実行することで、最大電圧相に対応する素子の温度を下降させ、インバータ回路の最大温度を低減可能な回転電機制御装置を実現することができるという効果が得られる。
【００４５】
請求項２に記載の回転電機制御装置によれば、車両に搭載され、該車両の駆動軸を駆動する回転電機を制御する回転電機制御装置において、回転電機のストール中にインバータ回路の最大電圧相に対応する素子にかかる負担を、最大電圧相以外の他の各相に対応する素子に分担させることができる。
従って、車両の走行速度が低速化することにより回転電機がストール状態に陥った時に、インバータ回路の最大電圧相以外の各相に対応する素子の温度を多少上昇させても、最大電圧相に対応する素子に集中した発熱を各素子に分散させて平均化する損失分散制御を実行することで、最大電圧相に対応する素子の温度を下降させてインバータ回路の最大温度を低減し、車両搭載時における熱対策を簡略化可能な車両搭載に適した回転電機制御装置を実現することができるという効果が得られる。
【００４６】
請求項３から請求項８に記載の回転電機制御装置によれば、回転電機の回転数の瞬時値あるいは積算値あるいは平均値と回転電機に対するトルク指令値の組合せ、または回転電機の回転数の瞬時値あるいは積算値あるいは平均値と回転電機の相電流の検出値の組合せ、または回転電機の回転数の瞬時値あるいは積算値あるいは平均値とインバータ回路の素子温度の組合せ、または回転電機の回転数の瞬時値あるいは積算値あるいは平均値とインバータ回路の入力電流の組合せ、または回転電機の１相の連続通電時間、または回転電機の１相の通電積算値のいずれかから、回転電機のストール状態を正確に判定することができる。
従って、回転電機のストール状態を正確に判定することで、インバータ回路の最大電圧相に対応する素子に集中した発熱を各素子に分散させて平均化する損失分散制御を、回転電機がストール状態に陥っている時にだけ正確に実行し、効率よく回転電機を駆動することができるという効果が得られる。
【００４７】
請求項９から請求項１２に記載の回転電機制御装置によれば、車両の走行する路面の傾斜度と回転電機に対するトルク指令値の組合せ、車両の走行する路面の傾斜度と回転電機の相電流の検出値の組合せ、車両の走行する路面の傾斜度とインバータ回路の素子温度の組合せ、車両の走行する路面の傾斜度とインバータ回路の入力電流の組合せのいずれかから、回転電機のストール状態を正確に判定することができる。
従って、回転電機のストール状態を正確に判定することで、インバータ回路の最大電圧相に対応する素子に集中した発熱を各素子に分散させて平均化する損失分散制御を、傾斜が大きい路面において車両に重力が加わり、回転電機がストール状態に陥っている時にだけ正確に実行し、効率よく車両を走行させることができるという効果が得られる。
【００４８】
請求項１３から請求項１６に記載の回転電機制御装置によれば、インバータ回路の素子温度、回転電機の相電流の検出値、回転電機のトルク、回転電機に対するトルク指令値のいずれかから、まだインバータ回路の素子温度に偏りがあると推定して、インバータ回路の最大電圧相に対応する素子にかかる負担を、より多く最大電圧相以外の他の各相に対応する素子に分担させ、インバータ回路の素子温度を平均化することができる。
従って、インバータ回路の最大電圧相に対応する素子に集中した発熱を各素子に分散させて平均化する損失分散制御において、インバータ回路の素子温度の偏りを平均化するようにフィードバック制御を実行し、より効果的に最大電圧相に対応する素子の温度を下降させることができるという効果が得られる。
【００４９】
請求項１７に記載の回転電機制御装置によれば、回転電機に対するトルク指令値から算出された重み係数によって、トルク指令値に応じたオフセット電圧を算出することができる。
従って、インバータ回路の最大電圧相に対応する素子に集中した発熱を各素子に分散させて平均化する損失分散制御において、回転電機に要求された必要なトルクに応じてオフセット電圧を調整することで、損失分散制御が過度に実行されることを防止することができるという効果が得られる。
【００５０】
請求項１８に記載の回転電機制御装置によれば、電源電圧を超えない範囲で最大限、インバータ回路の最大電圧相に対応する素子の負担を第２最大電圧相に対応する素子に分担させることができる。
従って、インバータ回路の最大電圧相に対応する素子に集中した発熱を各素子に分散させて平均化する損失分散制御において、電源電圧を超えない範囲で、最大限インバータ回路の発熱を分散して素子温度を平均化することができるという効果が得られる。
【００５１】
請求項１９に記載の回転電機制御装置によれば、ＰＷＭ波形の目標デューティを実際の回路や装置に応じた正確なものとすることができる。
従って、インバータ回路の最大電圧相に対応する素子に集中した発熱を各素子に分散させて平均化する損失分散制御を、実際の回路や装置の動作環境が変化しても、動作環境が変化に対応して適切に実行することができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５２】
以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する。
【実施例】
【００５３】
（損失分散の原理）
まず最初に、後述する本発明の一実施例の回転電機制御装置で実現する損失分散の原理について説明する。本実施例では、集中する発熱を分散して平均化することにより、スイッチング素子やフリーホイーリングダイオードの最大温度を低下させるために、次のような損失分散制御を行う。具体的な概念を、図１に示すような２相の基本モデルであるＨブリッジ回路を用いて説明すると、図１に示すＨブリッジ回路では、電源ＶＢから供給される電力により、スイッチング素子ＱＵＨとスイッチング素子ＱＶＬをスイッチングすると、スイッチング素子ＱＵＨ、ＱＶＬをオンしたときに、スイッチング素子ＱＵＨ、ＱＶＬに電流が流れ、スイッチング素子ＱＵＨ、ＱＶＬをオフにしたとき、それぞれフリーホイーリングダイオードＤＵＬ、ＤＶＨに電流が流れる。なお、本実施例で説明するスイッチング素子とは、例えばサイリスタ、ＧＴＯ（Gate Turn Off thyristor）、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor ）、バイポーラトランジスタ等のデバイスのことを指す。
【００５４】
一方、図２に示すＨブリッジ回路のそれぞれの素子の電圧、電流のタイミングを用いて損失分散制御について説明すると、スイッチング素子ＱＵＨ、ＱＶＬ及びフリーホイーリングダイオードＤＵＬ、ＤＶＨは、通電する電流と通電デューティに依存して発熱する。従って、電流及び周期（Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３＋Ｔ４）を固定とすると、各素子の発熱は通電時間に依存することとなる。具体的には、スイッチング素子ＱＵＨの通電時間は、周期Ｔ２と周期Ｔ３と周期Ｔ４の和で示され、フリーホイーリングダイオードＤＵＬの通電時間は周期Ｔ１で示される。同様に、スイッチング素子ＱＶＬの通電時間は、周期Ｔ１と周期Ｔ２と周期Ｔ４の和で示され、フリーホイーリングダイオードＤＶＨの通電時間は周期Ｔ３で示される。
【００５５】
ここで、スイッチング素子ＱＵＨの発熱が最大と仮定し、これを低減する場合を考える。この時、モータへ通電される電流は、周期Ｔ２と周期Ｔ４の和で決定されるため、スイッチング素子に流れる実行通電電流を維持するためには、これを変えることはできない。従って、図２に示すように、周期Ｔ３を周期Ｔ３’へ短縮する。これにより、スイッチング素子ＱＵＨの通電時間は減少し、結果として発熱が低減する。
しかし、モータに対する通電周期は一定のため、周期Ｔ３を周期Ｔ３’へ短縮した分、周期Ｔ１が周期Ｔ１’へと増加し、その結果としてスイッチング素子ＱＶＬと、フリーホイーリングダイオードＤＵＬ、ＤＶＨの発熱は増加する。
【００５６】
このように、損失分散制御では、発熱が最大であったスイッチング素子ＱＵＨの発熱を低減させ、これに対して発熱が低かったスイッチング素子ＱＶＬ及びフリーホイーリングダイオードＤＵＬ、ＤＶＨの発熱を増加させて、両者をバランスさせるように通電時間を調整することで、回路を構成する素子の最大温度を低減することができるという効果を得る。
【００５７】
（３相インバータ回路への適用）
次に、損失分散制御の３相インバータ回路への適用について説明する。図３は、後述する本発明の一実施例の回転電機制御装置に用いられるインバータ回路の構成を示す図である。図３に示すように、インバータ回路は、スイッチング素子ＱＵＨ、ＱＵＬ、ＱＶＨ、ＱＶＬ、ＱＷＨ、ＱＷＬとフリーホイーリングダイオードＤＵＨ、ＤＵＬ、ＤＶＨ、ＤＶＬ、ＤＷＨ、ＤＷＬを逆並列に接続したブリッジ回路からなる３相インバータ回路であって、スイッチング素子ＱＵＨの制御端子に接続されたＰＷＭ制御信号ＵＨ、スイッチング素子ＱＵＬの制御端子に接続されたＰＷＭ制御信号ＵＬ、スイッチング素子ＱＶＨの制御端子に接続されたＰＷＭ制御信号ＶＨ、スイッチング素子ＱＶＬの制御端子に接続されたＰＷＭ制御信号ＶＬ、スイッチング素子ＱＷＨの制御端子に接続されたＰＷＭ制御信号ＷＨ、スイッチング素子ＱＷＬの制御端子に接続されたＰＷＭ制御信号ＷＬにより各素子のスイッチング動作が制御される。そして、インバータ回路は、ＰＷＭ制御信号により制御されたスイッチング動作に基づいて、後述するバッテリの電力から３相モータ（回転電機）を回転させる３相のＰＷＭ波形（Ｕ、Ｖ、Ｗ）を生成し３相モータへ出力する。
【００５８】
一方、図４は、上述のような３相インバータ回路の３相出力電流を示す図である。例えば、Ｕ相の出力電流を基準に考えると、ｂ領域にピーク電流があり発熱もピークとなる。従って、ｂ領域のデューティを下げることによりＵ相のスイッチング素子のピーク温度を下げることができる。但し、Ｖ相においてはａ領域、Ｗ相においてはｃ領域に温度のピークがあるため、それぞれのデューティを下げる必要がある。これにより、ａ領域及びｃ領域については、Ｕ相のデューティは増加して温度は高くなる。
【００５９】
具体的に本制御を適用したときのインバータ回路のＵ相ＨＩＧＨ側のスイッチング素子ＱＵＨ、及びＵ相ＬＯＷ側のフリーホイーリングダイオードＤＵＬの温度を図５に示すと、図５に示すように、スイッチング素子ＱＵＨはｂ領域でデューティを低減し、ａ領域及びｃ領域ではデューティを増加させる。これにより、ｂ領域ではスイッチング素子ＱＵＨの温度は低減され、フリーホイーリングダイオードＤＵＬの温度は増加する。また、ａ領域及びｃ領域では、スイッチング素子ＱＵＨの温度は増加し、フリーホイーリングダイオードＤＵＬの温度は低減される。
【００６０】
（目標デューティの求め方）
そこで、スイッチング素子ＱＵＨのａ領域の温度ピーク点をＰ１、ｂ領域の温度ピーク点をＰ２、ｃ領域の温度ピーク点をＰ３、フリーホイーリングダイオードＤＵＬの温度ピーク点をＰ４と定義し、集中する発熱を分散して平均化することによって素子の最大温度を下げるために、温度ピーク点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４の中の１つが突出して高くならないようにバランスさせるデューティを選択する。具体的には、前述した通り１つのデューティを変えると、それに応じて他のデューティも必然的に変わるので、温度ピーク点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４をバランスさせつつ、デューティの割合を決定する。
【００６１】
更に、デューティの決定方法について図面を参照して説明すると、図６に示すようになる。すなわち、図６は、基準をＵ相ＨＩＧＨ側のスイッチング素子ＱＵＨのデューティとした時に、スイッチング素子ＱＵＨのピーク温度Ｐ１（＝Ｐ３）と、スイッチング素子ＱＵＨのピーク温度Ｐ２、及びフリーホイーリングダイオードＤＵＬのピーク温度Ｐ４の関係を示す図であって、ピーク温度Ｐ１（＝Ｐ３）とピーク温度Ｐ２の交差する点が、温度ピーク点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４をバランスさせるデューティであり、このデューティを後述する回転電機制御装置における目標デューティの設定値とすることで、発熱を分散して平均化する効果を最大限得ることができる。なお、実際に目標デューティを算出する際は、スイッチング素子ＱＵＨのピーク温度Ｐ１（＝Ｐ３）と、スイッチング素子ＱＵＨのピーク温度Ｐ２を、実験的にデューティを変えて何点か測定し、例えば直線近似によりその交点を求めて目標デューティとする。
【００６２】
（損失分散制御の適用条件）
次に、上述の損失分散制御を実際の走行時に適用する際の適用条件とその判定手段について説明する。損失分散制御を実際の走行時に適用する際の適用条件には、表１に示す条件１と、表２に示す条件２とがある。具体的には、条件１については、（１）モータ回転数が非常に低い、（２）路面傾きが大きい、（３）モータ電流が大きいという３つの条件があり、（３）モータ電流が大きい場合には、この条件が成立しているだけで損失分散制御を実行する。
【００６３】
一方、条件２には、（１）トルクが大きい、（２）相電流が大きい、（３）素子温度が高い、（４）電源電流が大きいという４つの条件があり、条件１において（１）モータ回転数が非常に低い場合、あるいは（２）路面傾きが大きい場合については、更に表２に示す条件２のいずれかが成立し、条件１と条件２の両方の条件が成立している場合のみ損失分散制御を実行する。
【００６４】
【表１】
2005253200.tif 000003
【００６５】
【表２】
2005253200.tif 000004
【００６６】
なお、表１に示すように、条件１において「（１）モータ回転数が非常に低い」か否かを判定するには、判定手段として、モータ回転数瞬時値が所定値以下か、あるいはモータ回転数積算値が所定値以下か、あるいはモータ回転数平均値が所定値以下かを判定する。また、条件１において「（２）路面傾きが大きい」か否かを判定するには、判定手段として、路面傾きが所定値以上かを判定する。また、条件１において「（３）モータ電流が大きい」か否かを判定するには、判定手段として、モータ電流の１相の通電連続時間が所定値以上か、あるいはモータ電流の１相の積算値が所定値以上かを判定する。
【００６７】
また、表２に示すように、条件２において「（１）トルクが大きい」か否かを判定するには、判定手段として、モータに対するトルク指令値が所定値以上か否かを判定する。また、条件２において「（２）相電流が大きい」か否かを判定するには、判定手段として、相電流検出値が所定値以上か否かを判定する。また、条件２において「（３）素子温度が高い」か否かを判定するには、判定手段として、素子温度が所定値以上か否かを判定する。更に、条件２において「（４）電源電流が大きい」か否かを判定するには、判定手段として、インバータ回路の入力電流値が所定値以上か否かを判定する。
【００６８】
（回転電機制御装置の構成）
次に、上述の損失分散制御を実現する本発明の一実施例の回転電機制御装置について説明する。なお、本実施例の回転電機制御装置は、一例として上述する損失分散制御の適用条件において、条件１についてはモータ回転数が低いか否かを適用条件とし、条件２についてはトルクが大きいか否かを適用条件とした場合について示す。
【００６９】
図７は、本実施例の回転電機制御装置の構成を示すブロック図である。図７において、モータ１は、例えば３個のコイル（巻き線）を備えると共に、ＥＶ（ Electric Vehicles）やＨＥＶ（Hybrid Electric Vehicles）等の車両に搭載され、車両を走行駆動するエンジンを補助するか、または車両を走行駆動するように、その回転子が車両の駆動装置（図示せず）に連結された３相の回転電機であって、モータ１には、車両に搭載されたバッテリ（蓄電池）２から直流電力を得ると共に、該直流電力を３相の交流電力へ変換してモータ１を駆動し、一方、モータ１の回生電力を直流電力へ変換してバッテリ２を充電する、主にインバータ回路から構成されたＰＤＵ（Power Drive Unit ）３が接続されている。なお、ＰＤＵ３を構成するインバータ回路は、図３を用いて既に説明した通り、スイッチング素子ＱＵＨ、ＱＵＬ、ＱＶＨ、ＱＶＬ、ＱＷＨ、ＱＷＬとフリーホイーリングダイオードＤＵＨ、ＤＵＬ、ＤＶＨ、ＤＶＬ、ＤＷＨ、ＤＷＬを逆並列に接続したブリッジ回路からなる３相のインバータ回路である。
【００７０】
また、バッテリ２とＰＤＵ３とを接続し、バッテリ２とＰＤＵ３との間で電力を交換するための電力供給線には、バッテリ２の電源電圧Ｖｂを検出するためのバッテリ電圧センサ４と、バッテリ２とＰＤＵ３との間を流れるＰＤＵ入力電流Ｉｐｉｎを測定するためのＰＤＵ電流センサ５とが設けられ、更に、ＰＤＵ３には、ＰＤＵ３を構成するインバータ回路のスイッチング素子温度Ｔｐｄｕを検出するＰＤＵ温度センサ６が設けられている。なお、バッテリ２の電源電圧Ｖｂと、ＰＤＵ入力電流Ｉｐｉｎと、ＰＤＵ３を構成するインバータ回路のスイッチング素子温度Ｔｐｄｕは、後述するＥＣＵ１０に入力されている。
【００７１】
一方、モータ１とＰＤＵ３とを接続する３相電力供給線には、モータ１の相電流を測定するための相電流センサ７ａ、７ｂが設けられると共に、モータ１には、モータ１の回転子の回転角度を電圧変化として出力する、例えばレゾルバ等を含む磁極センサ８が設けられている。
そして、相電流センサ７ａ、７ｂにより検出されたモータ１の相電流と磁極センサ８により検出されたモータ１の回転子の回転角度、及び制御部９から設定されるモータ１へのトルク指令値に応じたｄ軸指令電流（Ｉｄ＿ｃ）とｑ軸指令電流（Ｉｑ＿ｃ）とに基づいて、本実施例の回転電機制御装置の全体動作を制御するＣＰＵ（中央演算装置）を備えたＥＣＵ（Electronic Control Unit ）１０により、モータ１を駆動するためのＰＤＵ３に対する制御が行われる。なお、ＰＤＵ３は、ＥＣＵ１０の出力するＰＷＭ制御信号「（ＵＨ、ＵＬ）、（ＶＨ、ＶＬ）、（ＷＨ、ＷＬ）」に基づいて、モータ１を回転させるＰＷＭ波形（Ｕ、Ｖ、Ｗ）をモータ１へ出力する。
【００７２】
次に、ＥＣＵ１０について更に詳細に説明すると、ＥＣＵ１０は、磁極センサ８の出力する電圧値を、モータ１の回転子の角度θと角速度ωに変換するＲ／Ｄ（レゾルバ／デジタル）変換器１１と、相電流センサ７ａ、７ｂにより検出されたモータ１の相電流ｉｕ、ｉｖを、回転電機のベクトル制御におけるトルク分電流ｉｄａｃｔ（ｄ軸成分）と磁束分電流ｉｑａｃｔ（ｑ軸成分）へ変換する３相／ｄｑ電流変換器１２とを備えている。
【００７３】
また、ＥＣＵ１０は、モータ１へのトルク指令値に基づいて設定された、ＰＤＵ３に対するベクトル制御におけるトルク分電流指令値ｉｄｔｇ及び磁束分電流指令値ｉｑｔｇと、３相／ｄｑ電流変換器１２が出力するモータ１のトルク分電流ｉｄａｃｔ及び磁束分電流ｉｑａｃｔとの偏差Δｉｄ、Δｉｑを算出する電流演算器１３ａ、１３ｂと、算出されたトルク分電流指令値ｉｄｔｇとトルク分電流ｉｄａｃｔとの偏差Δｉｄ、及び磁束分電流指令値ｉｑｔｇと磁束分電流ｉｑａｃｔとの偏差Δｉｑから、最適なトルク分電圧指令値Ｖｄ（ｄ軸成分）及び磁束分電圧指令値Ｖｑ（ｑ軸成分）を算出するフィードバック（Ｆ／Ｂ）演算器１４ａ、１４ｂとを備えている。
【００７４】
また、ＥＣＵ１０は、Ｒ／Ｄ変換器１１が出力するモータ１の角速度ωと、３相／ｄｑ電流変換器１２が出力するモータ１のトルク分電流ｉｄａｃｔ及び磁束分電流ｉｑａｃｔとに基づいて、フィードバック演算器１４ａ、１４ｂが出力するトルク分電圧指令値Ｖｄと磁束分電圧指令値Ｖｑとの間の干渉を除去するための非干渉制御器１５及び電圧演算器１６ａ、１６ｂと、トルク分電圧指令値Ｖｄ及び磁束分電圧指令値Ｖｑを、モータ１の３相制御のための相電圧指令値（Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗ）へ変換するｄｑ／３相電圧変換器１７とを備えている。
【００７５】
また、ＥＣＵ１０は、制御部９からモータ１へのトルク指令値と損失分散制御のための目標デューティとを取得して、ｄｑ／３相電圧変換器１７の出力する相電圧指令値（Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗ）に前述の損失分散制御を実行し、オフセット電圧値が合成された新たな相電圧指令値（Ｖｕ’、Ｖｖ’、Ｖｗ’）を出力する損失分散制御器１８を備えている。
更に、ＥＣＵ１０は、損失分散制御器１８の出力する相電圧指令値（Ｖｕ’、Ｖｖ’、Ｖｗ’）を、ＰＤＵ３に含まれるインバータ回路のスイッチング素子をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御するための３相のＰＷＭ制御信号「（ＵＨ、ＵＬ）、（ＶＨ、ＶＬ）、（ＷＨ、ＷＬ）」へ変換するＰＷＭタイマ１９を備えている。なお、制御部９から取得する目標デューティとは、図６を用いて説明したように、スイッチング素子のピーク温度Ｐ１（＝Ｐ３）と、スイッチング素子のピーク温度Ｐ２を、実験的にデューティを変えて何点か測定し、例えば直線近似によりその交点を求めて算出したものである。
【００７６】
（損失分散制御器の詳細）
次に、図面を参照して上述の損失分散制御器１８について更に詳細に説明する。図８は、損失分散制御器１８の構成を示すブロック図である。
図８において、磁極センサ８の出力に基づいて得られたモータ１の回転数は、相電圧指令値に対するオフセット電圧値の合成を許可するか否かを判定するＰＷＭモード判定部２１へ入力される。ＰＷＭモード判定部２１は、入力されたモータ１の回転数瞬時値が所定値以下の場合、あるいは入力されたモータ１の回転数積算値が所定値以下の場合、あるいは入力されたモータ１の回転数平均値が所定値以下の場合、モータ１のストール状態と判定し、相電圧指令値に対するオフセット電圧値の合成を許可（ＰＷＭモード＝許可）する一方、それ以外では相電圧指令値に対するオフセット電圧値の合成を禁止（ＰＷＭモード＝禁止）し、判定結果のＰＷＭモードを出力する。
【００７７】
また、制御部９から設定されたトルク指令値は、オフセット電圧を算出する際に利用する重み係数を算出するための重み係数計算部２２へ入力される。重み係数計算部２２は、例えば図９に示す制御マップのように、入力されたトルク指令値が所定値以上の場合、重み係数には０［％］より大きい値を制御マップに基づいて設定する一方、それ以外では重み係数には０［％］を設定し、該重み係数を出力する。すなわち、重み係数計算部２２は、モータ１に対するトルク指令値が所定値以上で、モータ１のストール状態と判定し、後述する変調オフセット計算部２５においてオフセット要求電圧値またはオフセット可能値（詳細は後述）に掛け合わされる重み係数に、０［％］より大きい値を設定してオフセット電圧を有効にする。また、それ以外では重み係数に０［％］を設定して、オフセット電圧を無効とする。
【００７８】
一方、バッテリ電圧センサ４が出力する電源電圧値と、制御部９から設定された目標デューティは、相電圧指令値にオフセット電圧値を合成した後の目標電圧値を算出するオフセット目標値計算部２３へ入力される。オフセット目標値計算部２３は、入力された電源電圧値を入力された目標デューティでスイッチングした場合に得られる電圧値を目標電圧値として出力する。
【００７９】
更に、ｄｑ／３相電圧変換器１７の出力する３相の相電圧指令値（Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗ）は、相電圧の大きさの順位を判定する相電圧順位判定部２４へ入力される。相電圧順位判定部２４は、随時ｄｑ／３相電圧変換器１７の出力する３相の相電圧指令値（Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗ）それぞれの大きさを比較して順位を設定すると共に、その時の相電圧指令値（Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗ）の大きさと順位を出力する。
また、ＰＷＭモード判定部２１の出力するＰＷＭモード（許可または禁止）と、重み係数計算部２２の出力する重み係数と、オフセット目標値計算部２３の出力する目標電圧値と、相電圧順位判定部２４の出力する相電圧指令値（Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗ）の大きさと順位は、変調オフセット計算部２５へ入力される。
【００８０】
変調オフセット計算部２５では、入力されたＰＷＭモード（許可または禁止）と、重み係数と、目標電圧値と、相電圧指令値（Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗ）の大きさと順位とに基づいて、相電圧指令値（Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗ）に合成するオフセット電圧値を算出する。なお、変調オフセット計算部２５におけるオフセット電圧値の計算方法については、詳細を後述する。
【００８１】
また、変調オフセット計算部２５において算出されたオフセット電圧値は電圧合成計算部２６へ入力され、電圧合成計算部２６は、ｄｑ／３相電圧変換器１７の出力する３相の相電圧指令値（Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗ）に、変調オフセット計算部２５の出力するオフセット電圧値を合成し、新たな相電圧指令値（Ｖｕ’、Ｖｖ’、Ｖｗ’）をＰＷＭタイマ１９へ出力する。
【００８２】
（変調オフセット計算処理）
次に、本実施例の回転電機制御装置の変調オフセット計算部２５における変調オフセット計算処理について図面を参照して詳細に説明する。図１０は、変調オフセット計算部２５における変調オフセット計算処理の手順を示すフローチャートである。変調オフセット計算部２５は、図１０に示す処理を定期的に起動して実行する。
図１０において、まず変調オフセット計算部２５は、ＰＷＭモード判定部２１の判定結果に従って、ＰＷＭモード、すなわち相電圧指令値に対するオフセット電圧値の合成が許可されたか否かを確認する（ステップＳ１）。
【００８３】
もし、ステップＳ１において、ＰＷＭモードが許可されていた場合（ステップＳ１のＹＥＳ）、次に変調オフセット計算部２５は、相電圧順位判定部２４の判定結果に従って、ＰＷＭ波形の電圧の絶対値が最も大きい最大電圧相の電圧が非飽和状態であるか否かを確認する（ステップＳ２）。
また、ステップＳ２において、最大電圧相の電圧が非飽和状態であった場合（ステップＳ２のＹＥＳ）、変調オフセット計算部２５は、同様に相電圧順位判定部２４の判定結果に従って、最大電圧相の電圧の符号が「正（プラス）」か「負（マイナス）」かを確認する（ステップＳ３）。
【００８４】
もし、ステップＳ３において、最大電圧相の電圧の符号が「正（プラス）」であった場合（ステップＳ３：＋）、変調オフセット計算部２５は、下記（１）式に従って、電源電圧を超えない範囲で第２最大電圧相に対応する素子が負担を増やせる電圧を表すオフセット可能値を設定する（ステップＳ４）。なお、下記（１）式で用いる第２最大電圧相の電圧値とは、ＰＷＭ波形の電圧の絶対値が２番目に大きい相の電圧値を示す。
また、変調オフセット計算部２５は、下記（２）式に従って、最大電圧相に対応する素子が負担を減らしたい電圧を表すオフセット要求電圧値として、オフセット最小値を設定する（ステップＳ４）。
更に、変調オフセット計算部２５は、オフセット最大値に対し「０」を設定する（ステップＳ６）。
【００８５】
オフセット可能値＝−（電源電圧値／２＋第２最大電圧相の電圧値）    ・・・（１）
【００８６】
オフセット最小値＝−最大電圧相の電圧値＋目標電圧値    ・・・（２）
【００８７】
一方、ステップＳ３において、最大電圧相の電圧の符号が「負（マイナス）」であった場合（ステップＳ３：−）、変調オフセット計算部２５は、下記（３）式に従って、電源電圧を超えない範囲で第２最大電圧相に対応する素子が負担を増やせる電圧を表すオフセット可能値を設定する（ステップＳ７）。
また、変調オフセット計算部２５は、オフセット最小値に対し「０」を設定する（ステップＳ８）。
更に、変調オフセット計算部２５は、下記（４）式に従って、最大電圧相に対応する素子が負担を減らしたい電圧を表すオフセット要求電圧値として、オフセット最大値を設定する（ステップＳ９）。
【００８８】
オフセット可能値＝電源電圧値／２−第２最大電圧相の電圧値    ・・・（３）
【００８９】
オフセット最大値＝−最大電圧相の電圧値−目標電圧値    ・・・（４）
【００９０】
そして、オフセット可能値、オフセット最小値、オフセット最大値を設定することができたら、変調オフセット計算部２５は、オフセット可能値がオフセット最小値よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ１０）。
もし、ステップＳ１０において、オフセット可能値がオフセット最小値よりも小さい場合（ステップＳ１０のＹＥＳ）、変調オフセット計算部２５は、下記（５）式に従ってオフセット電圧値を設定する（ステップＳ１１）。
【００９１】
オフセット電圧値＝オフセット最小値×重み係数    ・・・（５）
【００９２】
また、ステップＳ１０において、オフセット可能値がオフセット最小値以上である場合（ステップＳ１０のＮＯ）、変調オフセット計算部２５は、オフセット可能値がオフセット最大値よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ１２）。
そして、ステップＳ１２において、オフセット可能値がオフセット最大値よりも小さい場合（ステップＳ１２のＹＥＳ）、変調オフセット計算部２５は、下記（６）式に従ってオフセット電圧値を設定する（ステップＳ１３）。
【００９３】
オフセット電圧値＝オフセット可能値×重み係数    ・・・（６）
【００９４】
また、ステップＳ１２において、オフセット可能値がオフセット最大値以上である場合（ステップＳ１２のＮＯ）、変調オフセット計算部２５は、下記（７）式に従ってオフセット電圧値を設定する（ステップＳ１４）。
【００９５】
オフセット電圧値＝オフセット最大値×重み係数    ・・・（７）
【００９６】
そして、オフセット電圧値が設定できたら、変調オフセット計算部２５は、オフセット電圧値の補正を実行し（ステップＳ１５）、算出されたオフセット電圧値を電圧合成計算部２６へ出力して変調オフセット計算処理を終了する。
ここで、ステップＳ１５のオフセット電圧値の補正について具体的に説明すると、例えば上述の処理で計算に利用する目標電圧値は、前述のように実験的に求めた目標デューティからオフセット目標値計算部２３が算出しているので、実際には誤差を生じることがある。
【００９７】
そこで、オフセット電圧値の補正では、例えばＰＤＵ３の素子温度を測定するＰＤＵ温度センサ６の出力値に基づき、素子温度が所定値以上に上昇したらオフセット電圧値を大きくするとか、相電流センサ７ａ、７ｂの出力値に基づき、モータに流れる相電流が所定値以上に増加したらオフセット電圧値を大きくするとか、ＥＣＵ１０にフィードバックされたモータのトルクが所定値以上に大きくなったらオフセット電圧値を大きくするとか、モータ１に対する制御部９からのトルク指令値が所定値以上に大きくなったらオフセット電圧値を大きくする等、実際の動作に合わせてオフセット電圧値の補正を実行する。
なお、ＰＤＵ３の素子温度、モータ１に流れる相電流、モータ１のトルクは、直接測定せずに、ＰＤＵ３の入力電流やインバータ回路のスイッチングデューティ等から推定するようにしても良い。
【００９８】
一方、ステップＳ１において、ＰＷＭモードが許可されていない場合（ステップＳ１のＮＯ）、あるいはステップＳ２において、最大電圧相の電圧が飽和状態であった場合（ステップＳ２のＮＯ）、変調オフセット計算部２５は、オフセット電圧値に「０」を設定し（ステップＳ１６）、オフセット電圧値を電圧合成計算部２６へ出力して変調オフセット計算処理を終了する。
【００９９】
従って、上述の変調オフセット計算処理では、モータ１に対するトルク指令値が所定値より小さく、モータ１がストール状態ではないと判定されて、重み係数に０［％］が設定されている場合、及びＰＷＭモード判定部２１によりモータ１がストール状態ではないと判定されてＰＷＭモードが許可されていない場合、及び最大電圧相の電圧が飽和状態であった場合には、オフセット電圧値に「０」が設定されるので、相電圧指令値に対するオフセット電圧値の合成、すなわち損失分散制御は実行されないことになる。
【０１００】
（オフセット電圧の計算例）
次に、図面を参照しながら、上述の変調オフセット計算処理によって得られたオフセット電圧の計算例について説明する。図１１、図１２、図１３は、変調オフセット計算部２５におけるオフセット電圧の計算例を示す図である。
まず、図１１では、上述の変調オフセット計算処理において、ステップＳ４、Ｓ５、Ｓ６の処理を実行し、ステップＳ１１においてオフセット電圧がオフセット最小値から算出される場合を示す。
【０１０１】
具体的には、バッテリ２の電源電圧を１００［Ｖ］、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の相電圧の最大振幅を２０［Ｖ］、オフセット目標値計算部２３が算出する目標電圧値を−１０［Ｖ］とした場合に、例えば図１１に示す電気角度Ｒ１では、ＰＷＭ波形の電圧の絶対値が最も大きい最大電圧相であるＵ相の電圧値の符号が「正（プラス）」の状態なので、オフセット最大値Ｖｍａｘに「０」が設定される。一方、電気角度Ｒ１の時のＰＷＭ波形の電圧の絶対値が２番目に大きい第２最大電圧相であるＷ相の電圧値と電源電圧値とから算出されたオフセット可能値Ｖｐｏｓｓｉｂｌｅと、電気角度Ｒ１の時の最大電圧相であるＵ相の電圧値と目標電圧値とから算出されたオフセット最小値Ｖｍｉｎとが比較された結果、オフセット電圧値Ｖｏｆｆｓｅｔとしてオフセット最小値Ｖｍｉｎが選択される。
【０１０２】
次に、図１２では、上述の変調オフセット計算処理において、ステップＳ７、Ｓ８、Ｓ９の処理を実行し、ステップＳ１４においてオフセット電圧がオフセット最大値から算出される場合を示す。具体的には、バッテリ２の電源電圧を１００［Ｖ］、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の相電圧の最大振幅を２０［Ｖ］、オフセット目標値計算部２３が算出する目標電圧値を１０［Ｖ］とした場合に、例えば図１２に示す電気角度Ｒ２では、ＰＷＭ波形の電圧の絶対値が最も大きい最大電圧相であるＵ相の電圧値の符号が「負（マイナス）」の状態なので、オフセット最小値Ｖｍｉｎに「０」が設定される。一方、電気角度Ｒ２の時のＰＷＭ波形の電圧の絶対値が２番目に大きい第２最大電圧相であるＷ相の電圧値と電源電圧値とから算出されたオフセット可能値Ｖｐｏｓｓｉｂｌｅと、電気角度Ｒ２の時の最大電圧相であるＵ相の電圧値と目標電圧値とから算出されたオフセット最大値Ｖｍａｘとが比較された結果、オフセット電圧値としてオフセット最大値Ｖｍａｘが選択される。
【０１０３】
また、図１３では、上述の変調オフセット計算処理において、ステップＳ７、Ｓ８、Ｓ９の処理を実行し、ステップＳ１３においてオフセット電圧がオフセット可能値から算出される場合を示す。具体的には、バッテリ２の電源電圧を１００［Ｖ］、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の相電圧の最大振幅を３５［Ｖ］、オフセット目標値計算部２３が算出する目標電圧値を−１０［Ｖ］とした場合に、例えば図１３に示す電気角度Ｒ３では、ＰＷＭ波形の電圧の絶対値が最も大きい最大電圧相であるＵ相の電圧値の符号が「正（プラス）」の状態なので、オフセット最大値Ｖｍａｘに「０」が設定される。一方、電気角度Ｒ３の時のＰＷＭ波形の電圧の絶対値が２番目に大きい第２最大電圧相であるＷ相の電圧値と電源電圧値とから算出されたオフセット可能値Ｖｐｏｓｓｉｂｌｅと、電気角度Ｒ３の時の最大電圧相であるＵ相の電圧値と目標電圧値とから算出されたオフセット最小値Ｖｍｉｎとが比較された結果、オフセット電圧値としてオフセット可能値Ｖｐｏｓｓｉｂｌｅが選択される。
【０１０４】
（相電圧の計算例）
次に、図面を参照しながら、上述の電圧合成計算部２６で実行される相電圧の計算例について説明する。図１４は、電圧合成計算部２６における相電圧の計算例を示す図であって、バッテリ２の電源電圧を１００［Ｖ］、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の相電圧の最大振幅を２０［Ｖ］、オフセット目標値計算部２３が算出する目標電圧値を−１０［Ｖ］とした場合である。
図１４に示す（ａ）相指令電圧値と、（ｂ）オフセット電圧値と、（ａ）相指令電圧値に（ｂ）オフセット電圧値を合成した（ｃ）合成指令電圧値との比較からわかるように、例えばＵ−Ｖ間の線間電圧は、損失分散制御によってオフセット電圧が合成された後の（ｃ）合成指令電圧値でも、損失分散制御を実行する前の（ａ）相指令電圧値から変化がないことがわかる。
【０１０５】
なお、上述の実施例では、損失分散制御の適用条件において、条件１についてはモータ回転数が低いか否かを適用条件とし、条件２についてはトルクが大きいか否かを適用条件として説明したが、当然の如く、前述の表１及び表２に示した損失分散制御の適用条件に基づいて、損失分散制御の可否あるいは度合いを制御しても良い。その場合、路面傾き（路面の傾斜度）は、車両に搭載された車両のピッチ、ロール、ヨーの三次元角度や角速度、及び加速度を検出する角度センサ（図示せず）の出力値から判定すれば良い。但し、路面傾き（路面の傾斜度）は、アクセル開度に対する車両の走行速度や加速度の変化から推定することもできる。また、モータ電流あるいは相電流は、相電流センサ７ａ、７ｂの出力値から判定すれば良い。また、素子温度はＰＤＵ温度センサ６の出力値から判定すれば良い。更に、電源電流は、ＰＤＵ電流センサ５の出力値から．判定すれば良い。
【０１０６】
そして、条件１に関してはＰＷＭモード判定部２１を条件１に対応する処理部に置き換え、一方条件２に関しては重み係数計算部２２を条件２に対応する処理部に置き換えれば良い。この場合、ＰＷＭモード判定部２１の入力信号は、表１に示した判定手段のための信号とし、ＰＷＭモード判定部２１は入力された信号が表１に示す条件を満たすか否かでモータ１のストール状態を判定し、判定結果のＰＷＭモード（許可あるいは禁止）を出力する。
【０１０７】
一方、重み係数計算部２２の入力信号は、表２に示した判定手段のための信号とし、重み係数計算部２２は、表２に基づき、入力された信号が所定値以上の場合、重み係数には０［％］より大きい値を制御マップに基づいて設定する一方、それ以外では重み係数には０［％］を設定し、該重み係数を出力する。すなわち、重み係数計算部２２は、入力された信号が所定値以上の場合、モータ１のストール状態と判定し、変調オフセット計算部２５においてオフセット電圧値に掛け合わされる重み係数に、０［％］より大きい値を設定してオフセット電圧を有効にする。また、それ以外では重み係数に０［％］を設定して、オフセット電圧を無効とする。
【０１０８】
また、上述の実施例では、オフセット電圧値の補正を変調オフセット計算部２５において実行したが、オフセット電圧値の補正はオフセット目標値計算部２３の出力する目標電圧値を補正することで実行しても良いし、また、電圧合成計算部２６においてオフセット電圧値を相電圧指令値に合成する際に補正するようにしても良い。
【０１０９】
更に、上述する実施例では、電圧合成計算部２６において、ｄｑ／３相電圧変換器１７の出力する３相の相電圧指令値（Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗ）に、変調オフセット計算部２５の出力するオフセット電圧値を合成すると説明したが、変調オフセット計算部２５の出力するオフセット電圧値は、ＰＷＭタイマ１９において相電圧指令値（Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗ）をＰＷＭ波形に変換する際に合成しても良い。
【０１１０】
また、本実施例では、ＰＷＭ波形の電圧の絶対値が最も大きい最大電圧相の負担を、ＰＷＭ波形の電圧の絶対値が２番目に大きい第２最大電圧相に分担させる例について説明したが、３相インバータ回路を利用する場合は残るもう一つの相に、またそれ以上の複数相のインバータ回路を利用する場合は最大電圧相及び第２最大電圧相以外のその他の相に、最大電圧相の負担を分担して、インバータ回路を構成する全てのスイッチング素子の発熱を平均化するようにしても良い。
【０１１１】
また、本実施例の回転電機制御装置に、ＰＷＭ波形の最大電圧相におけるデューティと他の相のデューティとを変化させながらモータ１を駆動して、ＰＤＵ温度センサ６によりＰＤＵ３に含まれるインバータ回路の素子温度をサンプリングする試運転装置を備え、サンプリングしたインバータ回路の素子温度から、図６に示したような温度特性の近似直線を算出し、算出された２本の近似直線の交点に対応するデューティをＰＷＭ波形の目標デューティに設定するようにしても良い。
【０１１２】
これにより、試運転装置が、実際の回路や装置においてＰＷＭ波形の最大電圧相におけるデューティと他の相のデューティとを変化させながらモータ１を駆動して、測定されたインバータ回路の各素子における温度特性の近似直線の交点からデューティを求めることで、ＰＷＭ波形の目標デューティを実際の回路や装置に応じた正確なものとすることができる。従って、インバータ回路の最大電圧相に対応する素子に集中した発熱を各素子に分散させて平均化する損失分散制御を、実際の回路や装置の動作環境が変化しても、動作環境の変化に対応して適切に実行することができるという効果が得られる。また、事前に実験から目標デューティを算出する手間も省くことができる。
【０１１３】
更に、本実施例では、変調オフセット計算部２５がオフセット電圧補正手段を含んでいる。より具体的には、図１０のステップＳ１５の処理がオフセット電圧補正手段に相当する。
【０１１４】
以上説明したように、本実施例の回転電機制御装置によれば、例えば登坂路においてアクセル開度を調整して車両を停止状態に保持することで、ＰＷＭモード判定部２１において、モータ１のストール状態と判定され、相電圧指令値に対するオフセット電圧値の合成が許可された場合、変調オフセット計算部２５は、制御部９から設定されるモータ１に対するトルク指令値から重み係数計算部２２により算出された重み係数と、バッテリ電圧センサ４が出力する電源電圧値及び制御部９から設定された目標デューティからオフセット目標値計算部２３により算出された目標電圧値と、相電圧順位判定部２４により判定されたｄｑ／３相電圧変換器１７の出力する３相の相電圧指令値（Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗ）の大きさと順位とに基づいて、ＰＤＵ３からモータ１に供給するＰＷＭ波形の電圧の絶対値が最も大きい最大電圧相におけるデューティを低減し、他の相のデューティを増加するような、相電圧指令値（Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗ）に合成するオフセット電圧値を算出する。そして、電圧合成計算部２６では、ｄｑ／３相電圧変換器１７の出力する３相の相電圧指令値（Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗ）に、変調オフセット計算部２５の出力するオフセット電圧値を合成し、新たな相電圧指令値（Ｖｕ’、Ｖｖ’、Ｖｗ’）をＰＷＭタイマ１９へ出力する。
【０１１５】
このように、モータ１がストール状態に陥った時に、ＰＤＵ３からモータ１に供給するＰＷＭ波形の電圧の絶対値が最も大きい最大電圧相におけるデューティを低減し、他の相のデューティを増加することで、ＰＤＵ３に含まれるインバータ回路の最大電圧相に対応する素子にかかる負担を、最大電圧相以外の他の各相に対応する素子に分担させることができる。従って、モータ１がストール状態に陥った時に、ＰＤＵ３に含まれるインバータ回路の最大電圧相以外の各相に対応する素子の温度を多少上昇させても、最大電圧相に対応する素子に集中した発熱を各素子に分散させて平均化する損失分散制御を実行することで、最大電圧相に対応する素子の温度を下降させ、インバータ回路の最大温度を低減可能な回転電機制御装置を実現することができるという効果が得られる。
【０１１６】
また、特にモータ１に対するトルク指令値から算出された重み係数によって、オフセット電圧を算出することで、モータ１に要求された必要なトルクに応じてオフセット電圧を調整し、損失分散制御が過度に実行されることを防止することができるという効果が得られる。更に、ＰＷＭ波形の電圧の絶対値が２番目に大きい第２最大電圧相の電圧と電源電圧とに基づいて算出されたオフセット可能値と、ＰＷＭ波形の最大電圧相の電圧に基づいて算出されたオフセット要求電圧値とを比較して、その絶対値が小さい方をオフセット電圧とすることで、電源電圧を超えない範囲で最大限、インバータ回路の最大電圧相に対応する素子の負担を第２最大電圧相に対応する素子に分担させることができ、電源電圧を超えない範囲で損失分散制御の効果を最大限得ることができる。
【０１１７】
また、モータ１の回転数の瞬時値あるいは積算値あるいは平均値とモータ１に対するトルク指令値を利用してモータ１のストール状態を正確に判定する上述のＰＷＭモード判定部２１や重み係数計算部２２の他、モータ１の回転数の瞬時値あるいは積算値あるいは平均値と、モータ１の相電流の検出値、インバータ回路の素子温度、インバータ回路の入力電流のいずれかとの組合せや、あるいはモータ１の１相の連続通電時間、あるいはモータ１の１相の通電積算値のいずれかを利用して、モータ１のストール状態を正確に判定することで、インバータ回路の最大電圧相に対応する素子に集中した発熱を各素子に分散させて平均化する損失分散制御を、必要な時にだけ実行し、効率よくモータ１を駆動することができるという効果が得られる。
【０１１８】
また、特に上述の実施例のように、回転電機制御装置が車両に搭載される場合は、車両の走行する路面の傾斜度と、モータ１に対するトルク指令値、モータ１の相電流の検出値、インバータ回路の素子温度、インバータ回路の入力電流のいずれかを組み合わせてモータ１のストール状態を判定しても良く、この場合は特に、傾斜が大きい路面において車両に重力が加わり、モータ１がストール状態に陥っている時にだけ正確に損失分散制御を実行し、効率よく車両を走行させることができるという効果が得られる。
【０１１９】
更に前述のように、例えばＰＤＵ３の素子温度を測定するＰＤＵ温度センサ６の出力値、相電流センサ７ａ、７ｂの出力値、ＥＣＵ１０にフィードバックされたモータのトルク、更にはモータ１に対するトルク指令値等により、算出されたオフセット電圧値を実際の動作に合わせて更に補正することで、実際の動作からインバータ回路の素子温度に偏りがあると推定して、インバータ回路の最大電圧相に対応する素子にかかる負担を、より多く最大電圧相以外の他の各相に対応する素子に分担させることができる。従って、インバータ回路の素子温度を平均化し、より効果的に最大電圧相に対応する素子の温度を下降させ、インバータ回路の最大温度を低減することができるという効果が得られる。
なお、具体的には、電気角度に対するスイッチング素子最高温度を示す図１５のように、損失分散制御の効果により７．１［℃］の温度低減効果を得ることができた。
【図面の簡単な説明】
【０１２０】
【図１】インバータ回路の損失分散制御を説明するための２相の基本モデルであるＨブリッジ回路を示す図である。
【図２】Ｈブリッジ回路の各素子の電圧、電流のタイミングを示す図である。
【図３】本発明の一実施例の回転電機制御装置に用いられるインバータ回路の構成を示す図である。
【図４】３相インバータ回路の３相出力電流を示す図である。
【図５】損失分散制御を適用したときのインバータ回路のＵ相ＨＩＧＨ側のスイッチング素子ＱＵＨ、及びＵ相ＬＯＷ側のフリーホイーリングダイオードＤＵＬの温度を示す図である。
【図６】損失分散制御の目標デューティの決定方法を示す図である。
【図７】本発明の一実施例の回転電機制御装置の構成を示すブロック図である。
【図８】同実施例の回転電機制御装置の損失分散制御器の構成を示すブロック図である。
【図９】同実施例の回転電機制御装置の重み係数計算部で利用される制御マップを示す図である。
【図１０】同実施例の回転電機制御装置の変調オフセット計算部における変調オフセット計算処理の手順を示すフローチャートである。
【図１１】同実施例の回転電機制御装置の変調オフセット計算部におけるオフセット電圧の計算例を示す図である。
【図１２】同実施例の回転電機制御装置の変調オフセット計算部におけるオフセット電圧の計算例を示す図である。
【図１３】同実施例の回転電機制御装置の変調オフセット計算部におけるオフセット電圧の計算例を示す図である。
【図１４】同実施例の回転電機制御装置の電圧合成計算部における相電圧の計算例を示す図である。
【図１５】電気角度に対するスイッチング素子最高温度を示す図である。
【符号の説明】
【０１２１】
ＱＵＨ、ＱＵＬ、ＱＶＨ、ＱＶＬ、ＱＷＨ、ＱＷＬ    スイッチング素子
ＤＵＨ、ＤＵＬ、ＤＶＨ、ＤＶＬ、ＤＷＨ、ＤＷＬ    フリーホイーリングダイオード
１    モータ（回転電機）
３    ＰＤＵ（インバータ回路）
１０    ＥＣＵ（ＰＷＭ制御装置）
２１    ＰＷＭモード判定部（ストール検知手段）
２２    重み係数計算部（ストール検知手段、重み係数計算手段）
２５    変調オフセット計算部（オフセット電圧計算手段）
２６    電圧合成計算部（電圧合成手段）
Ｓ１５    オフセット電圧補正手段
【図１】
2005253200.tif 000005
【図２】
2005253200.tif 000006
【図３】
2005253200.tif 000007
【図４】
2005253200.tif 000008
【図５】
2005253200.tif 000009
【図６】
2005253200.tif 000010
【図７】
2005253200.tif 000011
【図８】
2005253200.tif 000012
【図９】
2005253200.tif 000013
【図１０】
2005253200.tif 000014
【図１１】
2005253200.tif 000015
【図１２】
2005253200.tif 000016
【図１３】
2005253200.tif 000017
【図１４】
2005253200.tif 000018
【図１５】
2005253200.tif 000019