JP2016178797A - 回転電機の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】部品数の増大を抑制しつつ、各相電流センサの電流検出精度を向上できる回転電機の制御装置を提供する。【解決手段】制御装置は、Ｕ相電流センサのＵ相温度上昇量ΔＴｕｅｓｔとＶ相電流センサのＶ相温度上昇量ΔＴｖｅｓｔとの差の絶対値を、第１偏差ΔＴｕｖとして算出し、Ｕ相温度上昇量ΔＴｕｅｓｔとＷ相電流センサのＷ相温度上昇量ΔＴｗｅｓｔとの差の絶対値を、第２偏差ΔＴｕｗとして算出する。そして、制御装置は、第２偏差ΔＴｕｗが第１偏差ΔＴｕｖよりも大きいと判断した場合、モータジェネレータのトルク制御用の相電流として、Ｕ，Ｖ相電流Ｉｕ，Ｉｖを選択する。一方、制御装置は、第２偏差ΔＴｕｗが第１偏差ΔＴｕｖ以下であると判断した場合、トルク制御用の相電流として、Ｕ，Ｗ相電流Ｉｕ，Ｉｗを選択する。【選択図】 図１０

Description

本発明は、３相交流回転電機に流れる相電流の検出値に基づいて、前記回転電機の制御量を制御する回転電機の制御装置に関する。

３相交流回転電機に流れる相電流を検出する電流検出部の電流検出値には、電流検出部の温度に依存する電流誤差が含まれ得る。電流誤差が含まれると、例えば回転電機の制御量が変動する等、制御量の制御性が低下する懸念がある。このため、電流検出部の温度を検出する温度検出部の温度検出値に基づいて、電流検出値を補正することが要求される。

そこで、この要求を実現するための技術として、下記特許文献１に記載されたものがある。詳しくは、この技術は、３相のそれぞれに対応して設けられる３つの電流検出部と、各電流検出部のそれぞれに対応して設けられる３つの温度検出部とを備える制御システムに適用されるものである。この技術によれば、３相のそれぞれについて、温度検出部の温度検出値に基づいて、電流検出部の電流検出値を補正することができる。これにより、電流検出値に含まれる電流誤差が、回転電機の制御量の制御性に及ぼす影響を抑制できる。

特許第３７１０６７３号公報

ここで、上記特許文献１に記載された技術では、３相分の温度検出部を制御システムに備えることが要求される。このため、部品数の増大が懸念される。

本発明は、部品数の増大を抑制しつつ、制御量の制御に用いる相電流の検出精度を向上できる回転電機の制御装置を提供することを主たる目的とする。

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。

本発明は、３相交流回転電機（１０）に交流電圧を印加すべく通電操作される電力変換回路（２０）と、前記回転電機（１０）の３相のそれぞれに対応して設けられ、前記回転電機に流れる相電流を検出する電流検出部（２４ｕ，２４ｖ，２４ｗ）と、３相の前記電流検出部のうち、１相の電流検出部を温度検出対象とする温度検出部（２７）と、を備える回転電機の制御システムに適用され、前記温度検出部の温度検出対象となる前記電流検出部を第１制御電流検出部（２４ｕ）とし、３相の前記電流検出部のうち、前記第１制御電流検出部以外の一方を第１電流検出部とし、他方を第２電流検出部とし、前記温度検出部の温度検出値に基づいて、前記第１制御電流検出部の電流検出値を第１補正電流値に補正する第１補正手段と、前記第１制御電流検出部、前記第１電流検出部及び前記第２電流検出部のそれぞれについて、自身の電流検出値に基づいて、自身が設けられる相に電流が流れることに伴う自身の温度上昇量を推定する温度上昇量推定手段と、前記温度検出部の温度検出値から、前記第１制御電流検出部の前記温度上昇量を差し引いた値を基準温度として算出する基準温度算出手段と、前記第１制御電流検出部の前記温度上昇量と前記第１電流検出部の前記温度上昇量との偏差を第１偏差とし、前記第１制御電流検出部の前記温度上昇量と前記第２電流検出部の前記温度上昇量との偏差を第２偏差とし、前記第１偏差及び前記第２偏差のうち小さい方の偏差に対応する相電流を検出した前記電流検出部であって、前記第１制御電流検出部以外の電流検出部を第２制御電流検出部とし、前記第２制御電流検出部の前記温度上昇量に前記基準温度を加算することにより、前記第２制御電流検出部の温度を推定する温度推定手段と、前記温度推定手段によって推定された前記第２制御電流検出部の温度に基づいて、前記第２制御電流検出部の電流検出値を第２補正電流値に補正する第２補正手段と、前記第１補正電流値及び前記第２補正電流値に基づいて前記電力変換回路を通電操作することにより、前記回転電機の制御量を制御する制御手段（３０ｃ，３０ｇ，３０ｈ，３０ｉ；３０ｃ，３０ｍ，３０ｐ）と、を備えることを特徴とする。

本発明は、各相電流を検出可能な３つの電流検出部と、１相の電流検出部の温度を検出可能な１つの温度検出部とを備える回転電機の制御システムに適用される。この制御システムは、温度検出部の数を減らして部品数の増大の抑制を図ったものである。この制御システムにおいて、回転電機の制御量の制御には、少なくとも２相分の電流検出値が必要となる。このため、本発明では、回転電機の制御量の制御に用いられる１つ目の電流検出値であって、温度検出部の温度検出対象となる第１制御電流検出部の電流検出値は、温度検出部の温度検出値に基づいて第１補正電流値に補正される。一方、制御量の制御に用いられる２つ目の電流検出値は、以下に説明する手法により、温度補正される。

本発明では、温度上昇量推定手段により、第１制御電流検出部、第１電流検出部及び第２電流検出部のそれぞれについて、自身の電流検出値に基づいて、自身が設けられる相に電流が流れることに伴う自身の温度上昇量が推定される。そして、温度検出部の温度検出値から、第１制御電流検出部の温度上昇量が差し引かれた値が、基準温度として算出される。

本発明では、第１制御電流検出部の温度上昇量と第１電流検出部の温度上昇量との偏差を第１偏差とし、第１制御電流検出部の温度上昇量と第２電流検出部の温度上昇量との偏差を第２偏差とする。第１偏差及び第２偏差のうち小さい方の偏差に対応する相電流を検出した電流検出部であって、第１制御電流検出部以外の電流検出部を、制御量の制御に用いる第２制御電流検出部とする。第２制御電流検出部の上述した選択手法は、温度検出部によって検出された第１制御電流検出部の温度に対する第２制御電流検出部の温度推定ばらつきを低減し、ひいては相電流の検出精度を向上させるために用いられる。

つまり、３つの電流検出部のうち、基準とすべき電流検出部は、上記基準温度の算出に用いられる第１制御電流検出部である。第１制御電流検出部の温度上昇量の推定値を基準とした場合、この推定値に最も近いのが、第１電流検出部及び第２電流検出部のうち第２制御電流検出部の温度上昇量の推定値となる。したがって、第２制御電流検出部の上述した選択手法を用いることにより、第１電流検出部及び第２電流検出部のうち、温度推定ばらつきが小さい方を選択して制御に用いることができる。

上述した手法によって選択された第２制御電流検出部の温度上昇量の推定値に、基準温度を加算することにより、第２制御電流検出部の温度が推定される。そして、第２制御電流検出部の推定温度に基づいて、第２制御電流検出部の電流検出値が第２補正電流値に補正される。そして、第１補正電流値及び第２補正電流値に基づいて、回転電機の制御量が制御される。これにより、制御量の変動等、制御量の制御性の低下を抑制することができる。

このように、本発明によれば、部品数の増大を抑制しつつ、制御量の制御に用いる相電流の検出精度を向上させることができる。

第１実施形態にかかるモータ制御システムの全体構成図。 電流フィードバック制御処理を示すブロック図。 電流誤差を示す図。 電流誤差に起因したトルク変動を示す図。 制御相選択部の行う一連の処理を示すフローチャート。 温度推定処理の手順を示すフローチャート。 電流センサの温度推定手法の概要を示す図。 電流検出値の温度補正処理の手順を示すフローチャート。 モータジェネレータの回転速度と相電流との関係を示すタイムチャート。 電流センサ選択処理の手順を示すフローチャート。 第２実施形態にかかるトルクフィードバック制御処理を示すブロック図。

（第１実施形態）
以下、本発明にかかる回転電機の制御装置を、車載主機として３相回転電機を備える車両（例えば、電気自動車やハイブリッド車）に適用した第１実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１に示すように、モータ制御システムは、モータジェネレータ１０、「電力変換回路」としての３相インバータ２０、及びモータジェネレータ１０を制御対象とする制御装置３０を備えている。本実施形態では、モータジェネレータ１０として、永久磁石同期機を用いており、より具体的には、突極機であるＩＰＭＳＭを用いている。

モータジェネレータ１０は、Ｕ相コイル１０ｕ、Ｖ相コイル１０ｖ及びＷ相コイル１０ｗを有する図示しないステータと、永久磁石を有してかつ駆動輪に機械的に連結される図示しないロータとを備えている。これらコイル１０ｕ，１０ｖ，１０ｗは、それぞれの第１端同士が中性点で接続されることによりＹ結線されている。

モータジェネレータ１０は、インバータ２０を介して、直流電源としてのバッテリ２１に接続されている。バッテリ２１の出力電圧は、例えば百Ｖ以上である。なお、バッテリ２１及びインバータ２０の間には、インバータ２０の入力電圧を平滑化する平滑コンデンサ２２が設けられている。ちなみに、制御システムにおいて、バッテリ２１とインバータ２０との間に昇降圧コンバータを設けてもよい。

インバータ２０は、上アームスイッチＳｕｐ，Ｓｖｐ，Ｓｗｐと下アームスイッチＳｕｎ，Ｓｖｎ，Ｓｗｎとの直列接続体を３組備えている。Ｕ相上，下アームスイッチＳｕｐ，Ｓｕｎの接続点には、導電部材であるＵ相バスバー２３ｕを介して、Ｕ相コイル１０ｕの第２端が接続されている。Ｖ相上，下アームスイッチＳｖｐ，Ｓｖｎの接続点には、Ｖ相バスバー２３ｖを介してＶ相コイル１０ｖの第２端が接続されている。Ｗ相上，下アームスイッチＳｗｐ，Ｓｗｎの接続点には、Ｗ相バスバー２３ｗを介してＷ相コイル１０ｗの第２端が接続されている。ちなみに、本実施形態では、各スイッチＳＵｐ〜ＳＷｎとして、電圧制御形の半導体スイッチング素子を用いており、より具体的には、ＩＧＢＴを用いている。そして、各スイッチＳＵｐ〜ＳＷｎには、各フリーホイールダイオードＤＵｐ〜ＤＷｎが逆並列に接続されている。

制御システムは、モータジェネレータ１０のＵ，Ｖ，Ｗ相に流れる電流を検出するＵ，Ｖ，Ｗ相電流センサ２４ｕ，２４ｖ，２４ｗ（「電流検出部」に相当）を備えている。本実施形態では、各相電流センサ２４ｕ，２４ｖ，２４ｗが、各相バスバー２３ｕ，２３ｖ，２３ｗに接触した状態で直接取り付けられている。なお本実施形態では、各相電流センサ２４ｕ，２４ｖ，２４ｗとして、ＧＭＲ（Giant Magneto Resistive：巨大磁気抵抗）素子を備える電流センサを用いている。本実施形態において、ＧＭＲ素子を備える電流センサを用いたのは、電流センサの小型化等を図るためである。つまり、従来、電流センサとして、ホール素子を備えるものを用いていた。ホール素子を備える電流センサを用いる場合、磁気コア及びコイルが必要となる。これに対し、ＧＭＲ素子を備える電流センサを用いる場合、磁気コア及びコイルを不要できる。

制御システムは、また、インバータ２０の電源電圧（平滑コンデンサ２２の端子間電圧）を検出する電圧センサ２５と、モータジェネレータ１０の回転角（電気角θｅ）を検出する回転角センサ２６（例えばレゾルバ）とを備えている。制御システムは、さらに、各相電流センサ２４ｕ，２４ｖ，２４ｗのうち、予め定めた１つの電流センサの温度を検出する１つの温度センサ２７（「温度検出部」に相当）を備えている。本実施形態において、温度センサ２７は、Ｕ相電流センサ２４ｕ（「第１制御電流検出部」に相当）を温度検出対象としている。

制御装置３０は、マイコンを主体として構成され、モータジェネレータ１０の制御量（本実施形態ではトルク）をその指令値（以下、指令トルクＴｒｑ＊）にフィードバック制御すべく、インバータ２０を通電操作する制御手段である。詳しくは、制御装置３０は、インバータ２０を構成するスイッチＳｕｐ〜Ｓｗｎをオンオフ操作すべく、上記各種センサの検出値に基づいて、各スイッチＳｕｐ〜Ｓｗｎに対応する操作信号ｇｕｐ〜ｇｗｎを生成し、生成した各操作信号ｇｕｐ〜ｇｗｎを各スイッチＳｕｐ〜Ｓｗｎに対して出力する。ここで、上アームスイッチＳｕｐ，Ｓｖｐ，Ｓｗｐの操作信号ｇｕｐ，ｇｖｐ，ｇｗｐと、対応する下アームスイッチＳｕｐ，Ｓｖｐ，Ｓｗｐの操作信号ｇｕｎ，ｇｖｎ，ｇｗｎとは、互いに相補的な信号となっている。すなわち、上アームスイッチＳｕｐ，Ｓｖｐ，Ｓｗｐと、対応する下アームスイッチＳｕｎ，Ｓｖｎ，Ｓｗｎとは、交互にオン状態とされる。なお、指令トルクＴｒｑ＊は、例えば、制御装置３０の外部に設けられた制御装置であって、制御装置３０よりも上位の制御装置から制御装置３０に入力される。

続いて、図２を用いて、制御装置３０によって実行されるモータジェネレータ１０のトルク制御について説明する。本実施形態では、トルク制御として、電流フィードバック制御を行う。

速度算出部３０ａは、回転角センサ２６によって検出された電気角θｅに基づいて、モータジェネレータ１０の電気角速度ωを算出する。

制御相選択部３０ｂは、温度センサ２７の温度検出対象となるＵ相電流センサ２４ｕによって検出されたＵ相電流Ｉｕを温度補正し、補正したＵ相電流Ｉｕ（以下、Ｕ相補正電流値Ｉｕｃ）を２相変換部３０ｃに対して出力する。制御相選択部３０ｂは、また、Ｖ，Ｗ相電流センサ２４ｖ，２４ｗによって検出されたＶ，Ｗ相電流Ｉｖ，Ｉｗを温度補正し、補正したこれら相電流Ｉｖ，Ｉｗ（以下、Ｖ，Ｗ相補正電流値Ｉｖｃ，Ｉｗｃ）のうち、いずれか一方を選択して２相変換部３０ｃに対して出力する。制御相選択部３０ｂの処理は、後に詳述する。

２相変換部３０ｃは、制御相選択部３０ｂから出力された２相分の電流と、電気角θｅとに基づいて、３相固定座標系におけるＵ相電流Ｉｕ，Ｖ相電流Ｉｖ，Ｗ相電流Ｉｗを、２相回転座標系（ｄ−ｑ座標系）におけるｄ軸電流Ｉｄｒ及びｑ軸電流Ｉｑｒに変換する。ここでは、制御相選択部３０ｂから出力された２相分の電流に基づいて、キルヒホッフの法則により、残り１相の電流を算出できる。なお、キルヒホッフの法則は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相電流の和が理論的には０となることを示すものである。

指令電流設定部３０ｄは、指令トルクＴｒｑ＊に基づいて、ｄ，ｑ軸指令電流Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を設定する。ｄ軸偏差算出部３０ｅは、指令電流設定部３０ｄによって設定されたｄ軸指令電流Ｉｄ＊からｄ軸電流Ｉｄｒを減算した値として、ｄ軸電流偏差ΔＩｄを算出する。ｑ軸偏差算出部３０ｆは、指令電流設定部３０ｄによって設定されたｑ軸指令電流Ｉｑ＊からｑ軸電流Ｉｑｒを減算した値として、ｑ軸電流偏差ΔＩｑを算出する。

ｄ軸指令電圧算出部３０ｇは、ｄ軸電流偏差ΔＩｄに基づいて、ｄ軸電流Ｉｄｒをｄ軸指令電流Ｉｄ＊にフィードバック制御するための操作量として、ｄ軸指令電圧Ｖｄ＊を算出する。詳しくは、ｄ軸電流偏差ΔＩｄを入力とする比例積分制御によってｄ軸指令電圧Ｖｄ＊を算出する。ｑ軸指令電圧算出部３０ｈは、ｑ軸電流偏差ΔＩｑに基づいて、ｑ軸電流Ｉｑｒをｑ軸指令電流Ｉｑ＊にフィードバック制御するための操作量として、ｑ軸指令電圧Ｖｑ＊を算出する。

３相変換部３０ｉは、ｄ，ｑ軸指令電圧Ｖｄ＊，Ｖｑ＊、電圧センサ２５によって検出された電源電圧Ｖｓｙｓ、及び電気角θｅに基づいて、２相回転座標系におけるｄ，ｑ軸指令電圧Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を、３相固定座標系におけるＵ，Ｖ，Ｗ相指令電圧Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に変換する。本実施形態において、Ｕ，Ｖ，Ｗ相指令電圧Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊は、電気角で位相が互いに１２０°ずつずれた正弦波状の波形となる。

操作信号生成部３０ｊは、３相指令電圧Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に基づいて、各操作信号ｇｕｐ，ｇｖｐ，ｇｗｐ，ｇｕｎ，ｇｖｎ，ｇｗｎを生成する。本実施形態では、３相指令電圧Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊と、キャリア信号（例えば三角波信号）との大小比較に基づくＰＷＭ処理によって各操作信号ｇｕｐ，ｇｖｐ，ｇｗｐ，ｇｕｎ，ｇｖｎ，ｇｗｎを生成する。操作信号生成部３０ｊは、生成した各操作信号ｇｕｐ，ｇｖｐ，ｇｗｐ，ｇｕｎ，ｇｖｎ，ｇｗｎを、各スイッチＳｕｐ，Ｓｖｐ，Ｓｗｐ，Ｓｕｎ，Ｓｖｎ，Ｓｗｎに対して出力する。なお、各操作信号の生成手法としては、ＰＷＭ処理によるものに限らず、例えばパルスパターンを用いる手法であってもよい。

続いて、制御相選択部３０ｂについて説明する。本実施形態では、まず、制御相選択部３０ｂを制御装置３０に備えた理由について説明した後、制御相選択部３０ｂの処理について説明する。

制御相選択部３０ｂを備えたのは、各相電流センサ２４ｕ，２４ｖ，２４ｗによって検出された各相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗに電流誤差が含まれることに起因したトルク制御性の低下を回避するためである。電流誤差は、図３に示すように、オフセット誤差と、ゲイン誤差とからなる。オフセット誤差は、実際の相電流（真値）の大きさにかかわらず、実際の相電流から電流検出値が所定値ずれる誤差のことである。ゲイン誤差は、その絶対値が相電流が大きくなるほど大きくなる誤差のことである。オフセット誤差及びゲイン誤差は、電流センサの温度に依存する。具体的には、オフセット誤差及びゲイン誤差のそれぞれの絶対値は、電流センサの基準となる温度（例えば２５℃）から、電流センサの温度が離れるほど大きくなる。

本実施形態では、各相電流センサ２４ｕ，２４ｖ，２４ｗを各相バスバー２３ｕ，２３ｖ，２３ｗに直接取り付けた。各相バスバー２３ｕ，２３ｖ，２３ｗに相電流が流れることにより、各相バスバー２３ｕ，２３ｖ，２３ｗは発熱する。このため、各相電流センサ２４ｕ，２４ｖ，２４ｗによって検出された各相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗには、温度依存性を有する電流誤差が含まれやすい。この場合、各相電流センサ２４ｕ，２４ｖ，２４ｗによって検出された各相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗと、実際の各相電流との誤差が大きくなり、モータジェネレータ１０のトルク変動が発生する。

詳しくは、例えばＵ相電流Ｉｕにオフセット誤差が含まれる場合、図４に示すように、モータジェネレータ１０のトルク平均値が電気１次（電気角１周期＝３６０°）で変動する。また、例えばＵ相電流Ｉｕにゲイン誤差が含まれる場合、トルク平均値が電気２次（電気角０．５周期＝１８０°）で変動する。トルク変動が発生すると、車両が振動し、車両の乗り心地が悪化し得る。

そこで、上述した問題を解決すべく、制御相選択部３０ｂを制御装置３０に備えた。以下、図５〜図１０を用いて、制御相選択部３０ｂの行う処理について説明する。

図５に、制御相選択部３０ｂの行う処理の手順を示す。この処理は、制御相選択部３０ｂによって例えば所定周期で繰り返し実行される。

この一連の処理では、まずステップＳ１０において、各相電流センサ２４ｕ，２４ｖ，２４ｗによって検出されたＵ，Ｖ，Ｗ相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗと、温度センサ２７によって検出された温度（以下、Ｕ相温度検出値Ｔｕ）とを取得する。その後、ステップＳ２０の温度推定処理、ステップＳ３０の補正処理、及びステップＳ４０の電流センサ選択処理を順次行う。

図６に、本実施形態にかかる温度補正処理の手順を示す。

温度補正処理において、ステップＳ２１（「温度上昇量推定手段に相当」）では、Ｕ，Ｖ，Ｗ相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの時間積分値に基づいて、Ｕ，Ｖ，Ｗ相温度上昇量ΔＴｕｅｓｔ，ΔＴｖｅｓｔ，ΔＴｗｅｓｔを推定する。Ｕ，Ｖ，Ｗ相温度上昇量ΔＴｕｅｓｔ，ΔＴｖｅｓｔ，ΔＴｗｅｓｔは、各相バスバー２３ｕ，２３ｖ，２３ｗに相電流が流れることによって各相バスバー２３ｕ，２３ｖ，２３ｗが発熱することに伴う各相電流センサ２４ｕ，２４ｖ，２４ｗの温度上昇量である。本実施形態では、下式（ｅｑ１）により、Ｕ，Ｖ，Ｗ相温度上昇量ΔＴｕｅｓｔ，ΔＴｖｅｓｔ，ΔＴｗｅｓｔを推定する。

上式（ｅｑ１）において、「Ｒ」は、各相バスバー２３ｕ，２３ｖ，２３ｗにおける各相電流センサ２４ｕ，２４ｖ，２４ｗの取り付け部分の抵抗値を示す。「Ｉ＾２」は、各相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの実効値を示し、例えば、各相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの複数のサンプリング値に基づいて算出される値である。「Ｋ」は各相バスバー２３ｕ，２３ｖ，２３ｗの材質から定まる値であり、「∫Ｒ×Ｉ＾２×ｄｔ」（Ｗｓ）で表されるエネルギを温度上昇量に換算する係数である。なお、上式（ｅｑ１）において、「Ｉ＾２」の積分時間（ｔ１〜ｔ２）は、例えば、電気角速度ωが後述する閾値速度ωｍｉｎ以下となる場合において、相電流の１周期よりも短い時間に設定すればよい。

続くステップＳ２２（「基準温度算出手段に相当」）では、ステップＳ２１で推定したＵ相温度上昇量ΔＴｕｅｓｔをＵ相温度検出値Ｔｕから減算することにより、基準温度Ｔｂｅｓｔを算出する。そしてステップＳ２３（「温度推定手段に相当」）では、ステップＳ２１で推定したＶ相温度上昇量ΔＴｖｅｓｔを基準温度Ｔｂｅｓｔに加算することにより、Ｖ相温度推定値Ｔｖｅｓｔを算出する。また、ステップＳ２１で推定したＷ相温度上昇量ΔＴｗｅｓｔを基準温度Ｔｂｅｓｔに加算することにより、Ｗ相温度推定値Ｔｗｅｓｔを算出する。このようにしてＶ，Ｗ相温度推定値Ｔｖｅｓｔ，Ｔｗｅｓｔを算出できるのは、各相電流センサ２４ｕ，２４ｖ，２４ｗの周囲温度が互いに略等しいと考えられることから、図７に示すように、基準温度Ｔｂｅｓｔを、各相電流センサ２４ｕ，２４ｖ，２４ｗの周囲温度に応じた共通の温度として取り扱うことができるためである。

続いて、図８に、本実施形態にかかる補正処理の手順を示す。

補正処理において、ステップＳ３１では、速度算出部３０ａによって算出された電気角速度ωの絶対値が、閾値速度ωｍｉｎよりも高いか否かを判断する。この処理は、実際の各相電流の時間平均値が互いに大きくずれ、実際の各相温度上昇量が互いに大きくずれている状況であるか否かを判断するための処理である。つまり、各相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗのそれぞれは、電気角で位相が互いに１２０°ずつずれた正弦波状の電流となる。ここで、電気角速度ωが高い領域においては、図９（ａ）に示すように、実際の各相電流の規定時間ｔＬにおける時間平均値Ｉａｖｅｕ，Ｉａｖｅｖ，Ｉａｖｅｗは互いに略等しくなる。これは、規定時間ｔＬ内に、各相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの１周期分の波形が複数含まれ、１周期分の波形が時間平均値に及ぼす影響が小さいためである。これにより、実際の各相温度上昇量が略等しくなり、各相電流センサ２４ｕ，２４ｖ，２４ｗの実際の温度が略等しくなる。一方、電気角速度ωが低い領域においては、図９（ｂ）に示すように、実際の各相電流の規定時間ｔＬにおける時間平均値Ｉａｖｅｕ，Ｉａｖｅｖ，Ｉａｖｅｗは、互いに大きくずれる。これは、例えば規定時間ｔＬ内に各相電流の１周期がおさまらず、各相電流の大小関係に偏りが生じるためである。これにより、実際の各相温度上昇量が互いに大きくずれ、各相電流センサ２４ｕ，２４ｖ，２４ｗの実際の温度が互いに異なることとなる。

先の図８の説明に戻り、ステップＳ３１で肯定判断した場合には、ステップＳ３２に進み、各相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗに含まれる電流誤差を除去すべく、Ｕ相温度検出値Ｔｕに基づいて、各相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを補正する。各相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの補正にＵ相温度検出値Ｔｕを共通して用いることができるのは、Ｖ，Ｗ相電流センサ２４ｖ，２４ｗの実際の温度が、Ｕ相電流センサ２４ｕの実際の温度と略等しいことに基づくものである。つまり、電気角速度ωが高い領域においては、上述したように、実際のＵ，Ｖ，Ｗ相温度上昇量も互いに略等しくなる。このため、Ｖ，Ｗ相電流センサ２４ｖ，２４ｗの実際の温度がＵ相温度検出値Ｔｕと略等しくなる。

本実施形態では、電流センサの温度と電流誤差とが実験等により予め関係付けられた温度特性情報に基づいて、各相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを各相補正電流値Ｉｕｃ，Ｉｖｃ，Ｉｗｃに補正する。詳しくは、まず、Ｕ相温度検出値Ｔｕ及び温度特性情報に基づいて、電流誤差を除去するための電流補正量を算出する。そして、各相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを電流補正量によって補正する。ちなみに、温度特性情報を、電流センサの温度とオフセット誤差とが実験等により予め関係付けられた第１温度特性情報と、電流センサの温度とゲイン誤差とが実験等により予め関係付けられた第２温度特性情報とに分けてもよい。

一方、ステップＳ３１において否定判断した場合には、各相電流センサ２４ｕ，２４ｖ，２４ｗの実際の温度が互いに大きくずれている状況であると判断する。このため、ステップＳ３３において、まず、Ｕ相温度検出値Ｔｕ及び温度特性情報に基づいて、Ｕ相電流ＩｕをＵ相補正電流値Ｉｕｃに補正する。そして、ステップＳ３４において、Ｖ相温度推定値Ｔｖｅｓｔ及び温度特性情報に基づいて、Ｖ相電流ＩｕをＶ相補正電流値Ｉｖｃに補正し、Ｗ相温度推定値Ｔｗｅｓｔ及び温度特性情報に基づいて、Ｗ相電流ＩｕをＷ相補正電流値Ｉｗｃに補正する。

続いて、図１０に、本実施形態にかかる電流センサ選択処理の手順を示す。

電流センサ選択処理において、ステップＳ４１では、電気角速度ωの絶対値が閾値速度ωｍｉｎよりも高いか否かを判断する。この処理は、先の図８のステップＳ３１と同じ目的で設けられる処理である。ステップＳ４１で肯定判断した場合には、ステップＳ４２に進み、各相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの中から、トルク制御に用いる制御用相電流を選択する。本実施形態では、制御用相電流として、Ｕ相補正電流値Ｉｕｃに加え、Ｖ相補正電流値Ｉｖｃを予め選択することとしている。これは、各相電流センサ２４ｕ，２４ｖ，２４ｗの実際の温度が互いに略等しい状況であるため、Ｖ，Ｗ相温度推定値Ｔｖｅｓｔ，Ｔｗｅｓｔのいずれについても、Ｕ相温度検出値Ｔｕに対する温度推定ばらつきが小さいことに基づくものである。これにより、後に説明するステップＳ４３，Ｓ４４の処理が不要となり、制御装置３０の演算負荷を低減できる。ステップＳ４２で選択されたＵ，Ｖ相補正電流値Ｉｕｃ，Ｉｖｃは、２相変換部３０ｃに入力される。

ちなみに、ステップＳ４１において肯定判断した場合、制御用相電流として、Ｖ相補正電流値Ｉｖｃに代えて、Ｗ相補正電流値Ｉｗｃを選択してもよい。

一方、ステップＳ４１で否定判断した場合には、各相電流センサ２４ｕ，２４ｖ，２４ｗの実際の温度が互いに大きくずれている状況であると判断し、ステップＳ４３に進む。ステップＳ４３（「偏差算出手段」に相当）では、Ｕ相温度上昇量ΔＴｕｅｓｔとＶ相温度上昇量ΔＴｖｅｓｔとの差の絶対値を第１偏差ΔＴｕｖとして算出する。また、Ｕ相温度上昇量ΔＴｕｅｓｔとＷ相温度上昇量ΔＴｗｅｓｔとの差の絶対値を第２偏差ΔＴｕｗとして算出する。

続くステップＳ４４では、第２偏差ΔＴｕｗが第１偏差ΔＴｕｖよりも大きいか否かを判断する。この処理は、制御用相電流として、Ｕ相補正電流値Ｉｕｃ以外に、Ｖ相補正電流値Ｉｖｃ及びＷ相補正電流値Ｉｗｃのうちいずれを選択するかを決めるための処理である。ここで、ステップＳ４４で肯定判断した場合、ステップＳ４２に進み、制御用相電流としてＶ相補正電流値Ｉｖを選択する。これは、第１偏差ΔＴｕｖが第２偏差ΔＴｕｗよりも小さい場合、Ｖ相電流Ｉｖの補正に用いたＶ相温度推定値Ｔｖｅｓｔの方が、Ｗ相電流Ｉｗの補正に用いたＷ相温度推定値Ｔｗｅｓｔよりも、Ｕ相温度検出値Ｔｕに対する温度推定ばらつきが小さいことに基づくものである。これにより、例えば、２相変換部３０ｃにおいて、補正された２相分の電流に基づく残り１相分の電流の算出精度を向上でき、ひいてはトルク変動の発生を抑制できる。

一方、ステップＳ４４で否定判断した場合、ステップＳ４５に進む、制御用相電流としてＷ相補正電流値Ｉｗｃを選択する。これは、Ｗ相電流Ｉｗの補正に用いたＷ相温度推定値Ｔｗｅｓｔの方が、Ｖ相電流Ｉｖの補正に用いたＶ相温度推定値Ｔｖｅｓｔよりも、Ｕ相温度検出値Ｔｕに対する温度推定ばらつきが小さいことに基づくものである。

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。

（１）電気角速度ωの絶対値が閾値速度ωｍｉｎ以下であると判断された場合、Ｕ相温度上昇量ΔＴｕｅｓｔとＶ相温度上昇量ΔＴｖｅｓｔとの差の絶対値を第１偏差ΔＴｕｖとして算出し、Ｕ相温度上昇量ΔＴｕｅｓｔとＷ相温度上昇量ΔＴｗｅｓｔとの差の絶対値を第２偏差ΔＴｕｗとして算出した。そして、第２偏差ΔＴｕｗが第１偏差ΔＴｕｖよりも大きいと判断された場合、制御用相電流として、Ｕ，Ｖ相補正電流値Ｉｕｃ，Ｉｖｃを選択し、第２偏差ΔＴｕｗが第１偏差ΔＴｕｖ以下であると判断された場合、制御用相電流として、Ｕ，Ｗ相補正電流値Ｉｕｃ，Ｉｗｃを選択した。これにより、制御システムに温度センサ２７が１つ備えられる構成において、温度センサが設けられない相に対応する電流センサの検出精度を向上できる。これにより、モータジェネレータ１０のトルク変動を抑制することができる。

（２）電気角速度ωの絶対値が閾値速度ωｍｉｎよりも高いと判断された場合、ステップＳ４３，Ｓ４４の処理を行うことなく、制御用相電流としてＵ，Ｖ相補正電流値Ｉｕｃ，Ｉｖｃを選択した。これにより、制御装置３０の演算負荷を低減させることができる。

（第２実施形態）
以下、第２実施形態について、上記第１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。本実施形態では、図１１に示すように、トルク制御として、電流フィードバック制御に代えて、トルクフィードバック制御を行う。なお、図１１において、先の図２と同一の処理については、便宜上、同一の符号を付している。

振幅算出部３０ｋは、指令トルクＴｒｑ＊を入力として、規格化電圧振幅「Ｖｎ／ω」を算出する。ここで、規格化電圧振幅「Ｖｎ／ω」とは、２相回転座標系におけるインバータ２０の電圧ベクトルの振幅指令値（以下、電圧振幅Ｖｎ）を電気角速度ωで除算した値のことである。なお、電圧ベクトルの振幅Ｖｎは、電圧ベクトルのｄ軸成分ｖｄの２乗値及びｑ軸成分の２乗値の和の平方根として定義される。電圧振幅Ｖｎは、例えば、指令トルクＴｒｑ＊及び電圧振幅Ｖｎが関係付けられたマップを用いて算出すればよい。

速度乗算部３０ｌは、規格化電圧振幅「Ｖｎ／ω」に電気角速度ωを乗算することで、電圧振幅Ｖｎを算出する。

トルク推定器３０ｍは、２相変換部３０ｃから出力されたｄ軸電流Ｉｄｒ及びｑ軸電流Ｉｑｒに基づいて、モータジェネレータ１０の推定トルクＴｅを算出する。ここで、推定トルクＴｅは、ｄ軸電流Ｉｄｒ及びｑ軸電流Ｉｑｒと推定トルクＴｅとの関係を記憶したマップを用いて算出してもよいし、モデル式を用いて算出してもよい。

トルク偏差算出部３０ｎは、指令トルクＴｒｑ＊から推定トルクＴｅを減算することでトルク偏差ΔＴを算出する。

位相算出部３０ｐは、トルク偏差ΔＴに基づいて、推定トルクＴｅを指令トルクＴｒｑ＊にフィードバック制御するための操作量として、ｄｑ座標系における電圧ベクトルの位相である電圧位相δを算出する。本実施形態では、トルク偏差ΔＴを入力とする比例積分制御によって電圧位相δを算出する。

Ｖｄｑ算出部３０ｑは、電圧振幅Ｖｎ及び電圧位相δに基づいて、ｄ，ｑ軸指令電圧Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を算出する。算出されたｄ，ｑ軸指令電圧Ｖｄ＊，Ｖｑ＊は、３相変換部３０ｉに入力される。

以上説明した本実施形態によっても、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

（その他の実施形態）
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。

・上記第１実施形態では、図５のステップＳ３０の補正処理によって３相電流全ての温度補正を行った後、ステップＳ４０の電流センサ選択処理を行ったがこれに限らない。例えば、補正処理に先立ち、電流センサ選択処理を行い、電流センサ選択処理によって選択された制御用相電流に対して、補正処理によって温度補正を行ってもよい。

・先の図１０のステップＳ４１の処理を除去してもよい。この場合、電流センサ選択処理をステップＳ４３の処理から開始すればよい。

・上記第１実施形態において、温度センサの温度検出対象となる電流センサとしては、Ｕ相のものに限らず、Ｖ相又はＷ相のものであってもよい。

・上記各実施形態では、１相分の電流センサの温度を検出する１つの温度センサが制御システムに備えられる構成とした。この構成に代えて、２相分の電流センサのそれぞれの温度を検出する２つの温度センサが制御システムに備えられる構成としてもよい。この場合であっても、２つの温度センサのうちいずれかが故障した場合において、本発明の適用が有効である。

・電流センサとしては、シャント抵抗を備えるもの等、他の電流センサであってもよい。また、電流センサとしては、バスバーに直接取り付けられるものに限らず、例えばホール素子を備える電流センサのように、バスバーと非接触で相電流を検出可能なものであってもよい。この場合であっても、相電流が流れることに伴う発熱により電流センサの温度上昇量が大きいなら、本発明の適用が有効である。

・モータジェネレータの制御量としては、トルクに限らず、例えば回転速度であってもよい。また、モータジェネレータとしては、突極機に限らず、ＳＰＭＳＭ等の非突極機であってもよい。また、モータジェネレータとしては、永久磁石型同期機に限らず、例えば巻線界磁型同期機であってもよい。さらに、モータジェネレータとしては、同期機に限らない。

・本発明の適用対象としては、車両に限らない。

１０…モータジェネレータ、２４ｕ，２４ｖ，２４ｗ…Ｕ，Ｖ，Ｗ相電流センサ、３０…制御装置。

Claims (5)

1. ３相交流回転電機（１０）に交流電圧を印加すべく通電操作される電力変換回路（２０）と、
   前記回転電機（１０）の３相のそれぞれに対応して設けられ、前記回転電機に流れる相電流を検出する電流検出部（２４ｕ，２４ｖ，２４ｗ）と、
   ３相の前記電流検出部のうち、１相の電流検出部を温度検出対象とする温度検出部（２７）と、を備える回転電機の制御システムに適用され、
   前記温度検出部の温度検出対象となる前記電流検出部を第１制御電流検出部（２４ｕ）とし、
   ３相の前記電流検出部のうち、前記第１制御電流検出部以外の一方を第１電流検出部とし、他方を第２電流検出部とし、
   前記温度検出部の温度検出値に基づいて、前記第１制御電流検出部の電流検出値を第１補正電流値に補正する第１補正手段と、
   前記第１制御電流検出部、前記第１電流検出部及び前記第２電流検出部のそれぞれについて、自身の電流検出値に基づいて、自身が設けられる相に電流が流れることに伴う自身の温度上昇量を推定する温度上昇量推定手段と、
   前記温度検出部の温度検出値から、前記第１制御電流検出部の前記温度上昇量を差し引いた値を基準温度として算出する基準温度算出手段と、
   前記第１制御電流検出部の前記温度上昇量と前記第１電流検出部の前記温度上昇量との偏差を第１偏差とし、前記第１制御電流検出部の前記温度上昇量と前記第２電流検出部の前記温度上昇量との偏差を第２偏差とし、前記第１偏差及び前記第２偏差のうち小さい方の偏差に対応する相電流を検出した前記電流検出部であって、前記第１制御電流検出部以外の電流検出部を第２制御電流検出部とし、前記第２制御電流検出部の前記温度上昇量に前記基準温度を加算することにより、前記第２制御電流検出部の温度を推定する温度推定手段と、
   前記温度推定手段によって推定された前記第２制御電流検出部の温度に基づいて、前記第２制御電流検出部の電流検出値を第２補正電流値に補正する第２補正手段と、
   前記第１補正電流値及び前記第２補正電流値に基づいて前記電力変換回路を通電操作することにより、前記回転電機の制御量を制御する制御手段（３０ｃ，３０ｇ，３０ｈ，３０ｉ；３０ｃ，３０ｍ，３０ｐ）と、を備えることを特徴とする回転電機の制御装置。
2. 前記第１偏差及び前記第２偏差のそれぞれを算出する偏差算出手段をさらに備え、
   前記温度推定手段は、前記回転電機の回転速度が閾値速度以下の場合、算出された前記第１偏差及び前記第２偏差のうち小さい方の偏差に対応する相電流を検出した前記電流検出部を前記第２制御電流検出部として選択し、前記回転速度が前記閾値速度よりも高い場合、前記偏差算出手段による前記第１偏差及び前記第２偏差のそれぞれの算出処理を行うことなく、前記第１電流検出部及び前記第２電流検出部のうち、予め定めた一方を前記第２制御電流検出部として選択する請求項１に記載の回転電機の制御装置。
3. 前記制御手段は、
   前記第１補正電流値、前記第２補正電流値及び前記回転電機の電気角に基づいて、前記回転電機の３相固定座標系における３相電流を、前記回転電機の２相回転座標系における電流に変換する２相変換手段（３０ｃ）と、
   前記２相変換手段によって変換された電流を指令電流にフィードバック制御するための操作量として、前記回転電機の指令電圧を算出する指令電圧算出手段（３０ｇ，３０ｈ，３０ｉ）と、を含み、前記指令電圧に基づいて前記電力変換回路を通電操作することにより、前記制御量を制御する請求項１又は２に記載の回転電機の制御装置。
4. 前記制御手段は、
   前記第１補正電流値、前記第２補正電流値及び前記回転電機の電気角に基づいて、前記回転電機の３相固定座標系における３相電流を、前記回転電機の２相回転座標系における電流に変換する２相変換手段（３０ｃ）と、
   前記２相変換手段によって変換された電流に基づいて、前記回転電機のトルクを推定するトルク推定手段（３０ｍ）と、
   前記トルク推定手段によって推定されたトルクを指令トルクにフィードバック制御するための操作量として、前記２相回転座標系における前記電力変換回路の電圧ベクトルの位相を算出する位相算出手段（３０ｐ）と、を含み、前記電圧ベクトルの位相に基づいて前記電力変換回路を通電操作することにより、前記制御量を制御する請求項１又は２に記載の回転電機の制御装置。
5. 前記電力変換回路は、前記回転電機の３相のそれぞれに対応して設けられる直列接続体であって、上アームスイッチ（Ｓｕｐ〜Ｓｗｐ）及び下アームスイッチ（Ｓｕｎ〜Ｓｗｎ）の直列接続体を有し、
   ３相のそれぞれにおいて、前記上アームスイッチと前記下アームスイッチとの接続点と、前記回転電機のコイル（１０ｕ〜１０ｗ）とは、導電部材（２３ｕ〜２３ｗ）を介して電気的に接続され、
   前記電流検出部は、自身が設けられる相の前記導電部材に接触した状態で設けられている請求項１〜４のいずれか１項に記載の回転電機の制御装置。

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