JP2018161017A - 回転電機制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】巻線界磁式回転電機において界磁電流を適正に制御する。【解決手段】回転電機ユニット２０は、電機子巻線及び界磁巻線を有する回転電機２１と、複数のスイッチング素子を有し当該スイッチング素子のオンオフに応じて界磁巻線を通電させる界磁回路２３とを備え、発電機能及び力行機能の少なくともいずれかを有する。回転電機ＥＣＵ２４は、パルス幅変調を用いた界磁電流制御によりスイッチング素子のオンオフを制御する。回転電機ＥＣＵ２４は、回転電機２１の動作時において、回転電機２１の状態に基づいて、パルス幅変調のキャリア信号の周波数であるキャリア周波数を設定する設定部と、設定部により設定したキャリア周波数を用いたパルス幅変調により界磁電流を制御する制御部と、を備える。【選択図】 図１

Description

本発明は、巻線界磁型回転電機に適用される回転電機制御装置に関するものである。

交流電動機である回転電機において、ステータにおける各相の相電流の制御を最適化するための技術が各種提案されている。例えば特許文献１には、パルス幅変調に用いるキャリアの周波数であるキャリア周波数を、交流電動機に印加する各相電圧の周波数である一次周波数に応じて設定する構成において、一次周波数が高くなるにつれてキャリア周波数を段階的に引き上げるとともに、一次周波数が切替周波数以下のときのキャリア周波数を、交流電動機に流れる電流の振幅に応じて調整する技術が開示されている。

特許第６０１９９０４号公報

ところで、例えばオルタネータに代表される巻線界磁式の回転電機では、ステータにおける各相の相電流が制御されるとともに、その相電流以外に、界磁巻線に流れる界磁電流が制御されるようになっており、その界磁電流の制御により発電出力が調整される。一般には、パルス幅変調（ＰＷＭ）により界磁電流制御が行われる。この場合、界磁電流制御のパルス幅変調に用いられるキャリアの周波数は所定値として予め定められ、そのキャリア周波数により定まるキャリア周期により、界磁回路を構成するスイッチング素子がオンオフされる。

ここで、回転電機においては、性能改善のための様々な要望があり、例えば応答性に関する要望や、熱低減の要望、電流リップル低減の要望などがある。この点、既存の技術では、界磁電流制御において、パルス幅変調のキャリア周波数を一定値としているため、これら様々な改善事項を実現することが困難であると考えられる。また、これら様々な改善事項は、実現すべき状況が各々異なることが考えられるため、界磁電流制御の適正化を実現するには、種々の状況に応じた制御を要すると考えられる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、巻線界磁式回転電機において界磁電流を適正に制御することができる回転電機制御装置を提供することにある。

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説明する。なお以下においては、理解の容易のため、発明の実施の形態において対応する構成の符号を括弧書き等で適宜示すが、この括弧書き等で示した具体的構成に限定されるものではない。

第１の手段では、
電機子巻線（２５）及び界磁巻線（２６）を有する回転電機（２１）と、複数のスイッチング素子（５１〜５４）を有し当該スイッチング素子のオンオフに応じて前記界磁巻線を通電させる界磁回路（２３）とを備え、発電機能及び力行機能の少なくともいずれかを有する回転電機システムに適用され、パルス幅変調を用いた界磁電流制御により前記スイッチング素子のオンオフを制御する回転電機制御装置（２４）であって、
前記回転電機の動作時において、当該回転電機の状態に基づいて、前記パルス幅変調のキャリア信号の周波数であるキャリア周波数を設定する設定部と、
前記設定部により設定したキャリア周波数を用いた前記パルス幅変調により前記界磁電流を制御する制御部と、
を備える。

上記構成によれば、回転電機の動作時において、回転電機の状態に基づいて、界磁電流制御でのキャリア周波数が可変に設定される。そして、そのキャリア周波数を用いたパルス幅変調により界磁電流が制御される。この場合、界磁電流制御におけるキャリア周波数の可変により、回転電機の動作時における応答性に関する要望や、熱低減の要望、電流リップル低減の要望などに適宜応えることが可能となる。また、都度の状況に応じた要望に応えることが可能となる。その結果、巻線界磁式回転電機において界磁電流を適正に制御することができる。

第２の手段では、前記回転電機は発電動作及び力行動作が可能であり、前記設定部は、前記回転電機の発電時と力行時とで前記キャリア周波数を異なる周波数で設定するものであり、前記力行時のキャリア周波数を、前記発電時のキャリア周波数よりも大きくする。

回転電機の力行時には、力行トルクの要求値に応じて界磁電流が制御される。かかる場合において、力行時における界磁電流制御のキャリア周波数を、発電時のキャリア周波数よりも大きくすることにより、力行トルクの制御性を高めることができる。キャリア周波数を大きくすることにより、例えば界磁電流を目標値に対して過渡変化させる際において、界磁電流をオーバーシュートを招くこと無く目標値にいち早く収束させることが可能となる。

なお、界磁電流制御でのキャリア周波数が大きいと、界磁回路での発熱量が大きくなることが考えられる。この点、発電時と力行時とのうち発電時にはキャリア周波数を比較的小さくしたため、発熱による悪影響を低減できる。

第３の手段では、前記回転電機システムは、内燃機関（１００）を備える車両に用いられる車載システムであり、前記内燃機関の燃焼エネルギにより発電を行う通常発電と、前記車両の走行エネルギにより発電を行う回生発電とが可能となっており、前記設定部は、前記回生発電の実施時において、前記通常発電の実施時よりも前記キャリア周波数を大きくする。

通常発電時と回生発電時とを比べると、回生発電時の方が回転電機での発電電流が大きいことから、回生発電時の方が界磁電流が大きくなると考えられる。ここで、回生発電時に界磁電流制御でのキャリア周波数を大きくすることにより、電流リップルの影響を低減できる。この場合、電流平滑のためのコンデンサの容量を小さくすることができるといった、副次的な効果も得られる。

なお、通常発電時には、回転電機の発電電流が比較的小さく、電流リップルの影響の程度が小さい。そのため、界磁電流制御でのキャリア周波数を小さくして、界磁回路での熱低減を優先した制御が実施されることが望ましい。

第４の手段では、前記回転電機システムは、内燃機関（１００）を備える車両に用いられる車載システムであり、力行動作による前記内燃機関の始動と、力行動作による前記始動以外のトルク付与とが可能となっており、前記設定部は、前記内燃機関の始動のための力行時において、前記始動以外のトルク付与のための力行時よりも前記キャリア周波数を大きくする。

力行動作による内燃機関の始動時と、始動時以外のトルク付与時とを比べると、内燃機関の始動時の方が回転電機の回転速度が小さいため、電流リップルの影響が出やすいと考えられる。この観点からして、内燃機関の始動時において、始動以外のトルク付与時よりも界磁電流制御でのキャリア周波数を大きくすることが望ましい。

なお、始動以外のトルク付与時には、回転電機の回転速度が比較的大きく、電流リップルの影響の程度が小さい。そのため、界磁電流制御でのキャリア周波数を小さくして、界磁回路での熱低減を優先した制御が実施されることが望ましい。

また、始動以外のトルク付与として、内燃機関のトルクアシストを行う場合には、内燃機関の始動時とトルクアシスト時とを比べて、始動時の方が回転電機での駆動電流が大きいことから、始動時の方が界磁電流が大きくなると考えられる。ここで、内燃機関の始動時に界磁電流制御でのキャリア周波数を大きくすることにより、電流リップルの影響を低減できる。この場合、電流平滑のためのコンデンサの容量を小さくすることができるといった、副次的な効果も得られる。

第５の手段では、前記設定部は、前記回転電機の発電時又は力行時において、前記界磁電流が変化する過渡期間の前記キャリア周波数を、前記界磁電流が収束している定常期間の前記キャリア周波数よりも大きくする。

上記構成によれば、回転電機が発電動作又は力行動作する場合において、その発電動作又は力行動作の開始当初、すなわち界磁電流が変化する過渡期間では、界磁電流制御のキャリア周波数を大きくし、界磁電流が収束した後の定常期間では、界磁電流制御のキャリア周波数を小さくするといった制御が実施される。この場合、発電動作又は力行動作の開始当初には、界磁電流の目標値への収束性を優先して界磁電流制御が行われ、収束後には、熱低減を優先して界磁電流制御が行われる。

第６の手段では、前記設定部は、前記界磁電流制御における界磁電流の目標値に基づいて前記キャリア周波数を設定する。

界磁電流制御における界磁電流の大きさに応じて、電流リップルの影響度が相違すると考えられる。この場合、界磁電流制御における界磁電流の目標値に基づいてキャリア周波数を設定することにより、適切な界磁電流制御を実施できる。界磁電流の目標値が大きい場合に、小さい場合に比べてキャリア周波数を大きくするとよい。

第７の手段では、前記設定部は、前記回転電機の回転速度に基づいて前記キャリア周波数を設定する。

回転電機の回転速度に応じて、電流リップルの影響度が相違すると考えられる。この場合、回転電機の回転速度に基づいてキャリア周波数を設定することにより、適切な界磁電流制御を実施できる。回転電機の回転速度が小さい場合に、大きい場合に比べてキャリア周波数を大きくするとよい。

第８の手段では、前記設定部は、前記界磁回路の温度に基づいて前記キャリア周波数を設定する。

界磁回路が高温になっている状況下では、キャリア周波数が大きくなることに伴い発熱量が大きくなることは望ましくない。こうした事情を考慮することで、適切な界磁電流制御を実施できる。界磁回路の温度が高い場合に、低い場合に比べてキャリア周波数を小さくするとよい。

第９の手段では、前記電機子巻線として前記回転電機の相ごとの相巻線（２５Ｕ，２５Ｖ，２５Ｗ）を有するとともに、その相巻線を通電させるインバータ（２２）とを備える回転電機システムに適用され、パルス幅変調を用いた相電流制御により前記インバータの各スイッチング素子（Ｓｐ，Ｓｎ）のオンオフを制御する回転電機制御装置であって、前記設定部は、前記相電流制御でのパルス幅変調のキャリア周波数に対して「１／整数」倍となる周波数で前記界磁電流制御のキャリア周波数を設定し、前記制御部は、前記界磁電流制御のキャリア信号を前記相電流制御のキャリア信号に同期させ、かつ前記界磁巻線に対する電源部からの通電の位相と、前記相巻線に対する電源部からの通電の位相とをずらすようにして界磁電流制御を実施する。

上記構成によれば、界磁電流制御のキャリア信号を相電流制御のキャリア信号に同期させ、かつ界磁巻線に対する電源部からの通電の位相と、相巻線に対する電源部からの通電の位相とをずらすことで、電流リップルを低減させることが可能となる。

電源システムを示す電気回路図。 回転電機ユニットの電気的構成を示す回路図。 界磁回路における通電経路を示す回路図。 回転速度及びトルクに応じた回転電機の制御内容を示す図。 界磁電流制御におけるキャリア設定の処理手順を示すフローチャート。 界磁電流制御について具体的に示すタイムチャート。 別の形態において界磁電流制御におけるキャリア設定の処理手順を示すフローチャート。 界磁電流とキャリア周波数との関係を示す図。 回転電機の回転速度とキャリア周波数との関係を示す図。 界磁回路の温度とキャリア周波数との関係を示す図。 界磁電流制御の処理手順を示すフローチャート。 相電流キャリアと界磁電流キャリアとの関係を示す図。

以下、実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、エンジン（内燃機関）を駆動源として走行する車両において、車両の各種機器に電力を供給する電源システムを具体化するものとしている。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一又は均等である部分には、図中、同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。

図１に示すように、本実施形態の電源システムは、電源部として鉛蓄電池１１とリチウムイオン蓄電池１２とを有する２電源システムである。各蓄電池１１，１２からは、スタータ１３や、各種の電気負荷１４，１５、回転電機ユニット２０への給電が可能となっている。また、各蓄電池１１，１２に対しては、回転電機ユニット２０による充電が可能となっている。本システムでは、回転電機ユニット２０及び電気負荷１４，１５のそれぞれに対して、鉛蓄電池１１及びリチウムイオン蓄電池１２が並列に接続されている。

鉛蓄電池１１は周知の汎用蓄電池である。リチウムイオン蓄電池１２は、鉛蓄電池１１に比べて、充放電における電力損失が少なく、出力密度、及びエネルギ密度の高い高密度蓄電池である。リチウムイオン蓄電池１２は、鉛蓄電池１１に比べて充放電時のエネルギ効率が高い蓄電池であることが望ましい。このリチウムイオン蓄電池１２は、それぞれ複数の単電池を有してなる組電池として構成されている。これら各蓄電池１１，１２の定格電圧はいずれも同じであり、例えば１２Ｖである。

リチウムイオン蓄電池１２は、収容ケースに収容されて基板一体の電池ユニット３０として構成されている。電池ユニット３０は、出力端子Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を有しており、このうち出力端子Ｐ１，Ｐ３に鉛蓄電池１１とスタータ１３と電気負荷１４とが接続され、出力端子Ｐ２に電気負荷１５と回転電機ユニット２０とが接続されている。

各電気負荷１４，１５は、各蓄電池１１，１２からの供給電力の電圧に対する要求が相違するものである。このうち電気負荷１４には、供給電力の電圧が一定又は少なくとも所定範囲内で変動するよう安定であることが要求される定電圧要求負荷が含まれる。これに対し、電気負荷１５は、定電圧要求負荷以外の一般的な電気負荷である。

定電圧要求負荷である電気負荷１４の具体例としては、ナビゲーション装置やオーディオ装置、メータ装置、エンジンＥＣＵ等の各種ＥＣＵが挙げられる。この場合、供給電力の電圧変動が抑えられることで、上記各装置において不要なリセット等が生じることが抑制され、安定動作が確保される。電気負荷１４として、電動ステアリング装置やブレーキ装置等の走行系アクチュエータが含まれていてもよい。電気負荷１５の具体例としては、シートヒータやリヤウインドウのデフロスタ用ヒータ、ヘッドライト、フロントウインドウのワイパ、空調装置の送風ファン等が挙げられる。

回転電機ユニット２０は、回転電機２１と、インバータ２２と、界磁回路２３と、回転電機２１の作動を制御する回転電機ＥＣＵ２４とを備えている。回転電機ユニット２０は、モータ機能付き発電機であり、機電一体型のＩＳＧ（Integrated Starter Generator）として構成されている。回転電機２１の回転軸は、内燃機関であるエンジン１００の出力軸に対してベルト等の連結部材により駆動連結されている。回転電機ユニット２０の詳細については後述する。

電池ユニット３０には、ユニット内電気経路として、各出力端子Ｐ１，Ｐ２を繋ぐ電気経路Ｌ１と、電気経路Ｌ１上の点Ｎ１とリチウムイオン蓄電池１２とを繋ぐ電気経路Ｌ２とが設けられている。このうち電気経路Ｌ１にスイッチ３１が設けられ、電気経路Ｌ２にスイッチ３２が設けられている。

また、電池ユニット３０には、スイッチ３１を迂回するバイパス経路Ｌ３が設けられている。バイパス経路Ｌ３は、出力端子Ｐ３と電気経路Ｌ１上の点Ｎ１とを接続するようにして設けられている。出力端子Ｐ３は、ヒューズ３５を介して鉛蓄電池１１に接続されている。このバイパス経路Ｌ３によって、スイッチ３１を介さずに、鉛蓄電池１１と電気負荷１５及び回転電機ユニット２０との接続が可能となっている。バイパス経路Ｌ３には、例えば常閉式の機械式リレーからなるバイパススイッチ３６が設けられている。バイパススイッチ３６をオン（閉鎖）することで、スイッチ３１がオフ（開放）されていても鉛蓄電池１１と電気負荷１５及び回転電機ユニット２０とが電気的に接続される。

電池ユニット３０は、各スイッチ３１，３２のオンオフ（開閉）を制御する電池ＥＣＵ３７を備えている。電池ＥＣＵ３７は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インターフェース等を含むマイコンにより構成されている。電池ＥＣＵ３７は、各蓄電池１１，１２の蓄電状態や、上位制御装置であるエンジンＥＣＵ４０からの指令値に基づいて、各スイッチ３１，３２のオンオフを制御する。これにより、鉛蓄電池１１とリチウムイオン蓄電池１２とを選択的に用いて充放電が実施される。例えば、電池ＥＣＵ３７は、リチウムイオン蓄電池１２のＳＯＣ（State Of Charge）を算出し、ＳＯＣが所定の使用範囲内に保持されるようにリチウムイオン蓄電池１２への充電量及び放電量を制御する。

回転電機ユニット２０の回転電機ＥＣＵ２４や、電池ユニット３０の電池ＥＣＵ３７には、各ＥＣＵ２４，３７を統括的に管理する上位制御装置としてのエンジンＥＣＵ４０が接続されている。エンジンＥＣＵ４０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インターフェース等を含むマイコンにより構成されており、都度のエンジン運転状態や車両走行状態に基づいてエンジン４２の運転を制御する。エンジンＥＣＵ４０は、アイドリングストップ制御を実施する機能を有している。アイドリングストップ制御は、周知のとおり所定の自動停止条件の成立によりエンジンを自動停止させ、かつその自動停止状態下で所定の再始動条件の成立によりエンジンを再始動させるものである。

各ＥＣＵ２４，３７，４０や、その他図示しない各種の車載ＥＣＵは、ＣＡＮ等の通信ネットワークを構築する通信線４１により接続されて相互に通信可能となっており、所定周期で双方向の通信が実施される。これにより、各ＥＣＵ２４，３７，４０に記憶される各種データを互いに共有できるものとなっている。

次に、回転電機ユニット２０の電気的構成について図２を用いて説明する。回転電機２１は３相交流モータであり、３相電機子巻線２５としてのＵ相、Ｖ相、Ｗ相の相巻線２５Ｕ，２５Ｖ，２５Ｗと、界磁巻線２６とを備えている。各相巻線２５Ｕ，２５Ｖ，２５Ｗは星形結線され、中性点にて互いに接続されている。回転電機２１は、エンジン１００に対して駆動連結されていることから、エンジン出力軸の回転によって回転電機２１の回転軸が回転する一方、回転電機２１の回転軸の回転によってエンジン出力軸が回転する。つまり、回転電機２１は、エンジン出力軸や車軸の回転により発電（回生発電）を行う発電機能と、エンジン出力軸に回転力を付与する力行機能とを備えている。例えば、アイドリングストップ制御でのエンジン再始動時や車両加速のためのトルクアシスト時に、回転電機２１が力行駆動される。

インバータ２２は、各相巻線２５Ｕ，２５Ｖ，２５Ｗから出力される交流電圧を直流電圧に変換して電池ユニット３０に対して出力する。また、インバータ２２は、電池ユニット３０から入力される直流電圧を交流電圧に変換して各相巻線２５Ｕ，２５Ｖ，２５Ｗへ出力する。インバータ２２は、相巻線の相数と同数の上下アームを有するブリッジ回路であり、３相全波整流回路を構成している。インバータ２２は、回転電機２１に供給される電力を調節することで回転電機２１を駆動する駆動回路を構成している。

インバータ２２は、相ごとに上アームスイッチＳｐ及び下アームスイッチＳｎを備えており、各相のスイッチＳｐ，Ｓｎが互い違いにオンオフされることにより、相ごとに時系列の通電が行われる。本実施形態では、各スイッチＳｐ，Ｓｎ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、具体的には、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴを用いている。上アームスイッチＳｐには、上アームダイオードＤｐが逆並列に接続され、下アームスイッチＳｎには、下アームダイオードＤｎが逆並列に接続されている。すなわち、各ダイオードＤｐ，Ｄｎは、カソードを電源側、アノードをグランド側とする向きでそれぞれ設けられている。本実施形態では、各ダイオードＤｐ，Ｄｎとして、各スイッチＳｐ，Ｓｎの寄生ダイオードを用いている。なお、各ダイオードＤｐ，Ｄｎとしては、寄生ダイオードに限らず、例えば各スイッチＳｐ，Ｓｎとは別部品のダイオードであってもよい。各相におけるスイッチＳｐ，Ｓｎの直列接続体の中間点は、各相巻線２５Ｕ，２５Ｖ，２５Ｗの一端にそれぞれ接続されている。

インバータ２２には、相ごとの電流経路に、各相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを検出する電流検出部２９が設けられている。電流検出部２９は、例えばシャント抵抗やカレントトランスを備える構成を有する。

界磁回路２３は、複数のスイッチング素子のオンオフに応じて界磁巻線２６を通電させるものである。界磁回路２３は、１つの遮断スイッチ５０と、４つの界磁スイッチ５１，５２，５３，５４とを有してなり、界磁スイッチ５１〜５４によりＨブリッジ整流回路が構成されている。各スイッチ５０〜５４の基本構成はインバータ２２の各スイッチと同じであり、各々において半導体スイッチング素子にはダイオードＤｉが逆並列に接続されている。

界磁回路２３では、界磁スイッチ５１，５２が、電源部（図２では電池ユニット３０）とグランドとの間に直列接続されるとともに、界磁スイッチ５３，５４が、電源部とグランドとの間に直列接続されている。そして、界磁スイッチ５１，５３のハイサイドどうし、界磁スイッチ５１，５２及び界磁スイッチ５３，５４の中間点どうし、界磁スイッチ５２，５４のローサイドどうしがそれぞれ電気的に接続されることで、各界磁スイッチ５１〜５４がＨブリッジ状に接続されている。この場合、界磁スイッチ５３は界磁スイッチ５１に並列に設けられ、界磁スイッチ５４は界磁スイッチ５２に並列に設けられている。界磁巻線２６は、界磁スイッチ５１，５２の中間点と界磁スイッチ５３，５４の中間点とを繋ぐ経路部分に設けられている。なお以下においては、説明の便宜上、界磁スイッチ５１〜５４を、それぞれ第１スイッチ５１、第２スイッチ５２、第３スイッチ５３、第４スイッチ５４とも称する。

遮断スイッチ５０は、電源部と第１スイッチ５１との間、より詳しくは、電池ユニット３０に繋がる母線と第１スイッチ５１及び第３スイッチ５３の分岐点との間に設けられている。遮断スイッチ５０のオンオフにより、界磁回路２３に対する電力供給と電力遮断とが切り替えられる。

界磁回路２３により界磁巻線２６の通電を行う際には、以下のように各スイッチ５０〜５４がオンオフされる。図３には界磁回路２３における通電経路を示す。回転電機２１の作動に伴う界磁巻線２６の通電時には、遮断スイッチ５０が常時オン（オン固定）されるとともに、第３スイッチ５３が常時オフ（オフ固定）、第４スイッチ５４が常時オン（オン固定）とされる。そして、その状態下で第１スイッチ５１及び第２スイッチ５２が相反する期間でオンオフされる。この場合、第１スイッチ５１がオン、第２スイッチ５２がオフとなる状態では、図３に破線で示すように、遮断スイッチ５０→第１スイッチ５１→界磁巻線２６→第４スイッチ５４→グランドの順となる経路Ｙ１で電流が流れる。また、その後、第１スイッチ５１がオフ、第２スイッチ５２がオンとなる状態では、図３に二点鎖線で示すように、界磁巻線２６→第４スイッチ５４→第２スイッチ５２→界磁巻線２６の順となる還流経路Ｙ２で電流（還流電流）が流れる。

第４スイッチ５４のグランド側には、界磁巻線２６を流れる界磁電流Ｉｆを検出する電流検出部５５が設けられている。電流検出部５５は、例えばシャント抵抗やカレントトランスを備える構成を有する。

図２に戻り、インバータ２２の高圧側経路には、インバータ２２の入出力の電圧（すなわち電源電圧）を検出する電圧センサ４５が設けられている。回転電機２１には、回転電機２１の温度として例えばステータの温度を検出する温度センサ４６が設けられている。温度センサ４６は、半導体スイッチング素子の温度を検出するものであってもよい。これらを含め各センサの検出信号は回転電機ＥＣＵ２４に適宜入力される。

インバータ２２及び界磁回路２３を構成する各スイッチは、ドライバ２７を介してそれぞれ独立にオン／オフ駆動が切り替えられる。

回転電機ＥＣＵ２４は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インターフェース等を含むマイコンにより構成されている。回転電機ＥＣＵ２４は、その内部の図示しないＩＣレギュレータにより、界磁巻線２６に流す励磁電流を調整する。これにより、回転電機ユニット２０の発電電圧（電池ユニット３０に対する出力電圧）が制御される。また、回転電機ＥＣＵ２４は、通電位相に応じて各相のスイッチＳｐ，Ｓｎのオンオフを制御するとともに、各相の通電時にオンオフ比率（例えばデューティ比）を調整することで各相の相電流を制御する。

本実施形態の回転電機ユニット２０は、発電機能として、エンジン１００の燃焼エネルギにより発電を行う通常発電と、車両の走行エネルギ（回生エネルギ）により発電を行う回生発電との実施が可能となっている。また、回転電機ユニット２０は、力行動作によるエンジン１００の始動と、エンジン始動以外のトルク付与としてエンジン１００に対するトルクアシストとの実施が可能となっている。こうした回転電機２１の発電時や力行時において、インバータ２２でのスイッチング制御に伴う相電流制御が実施される。

回転電機ＥＣＵ２４によるインバータ２２の相電流制御について補足する。回転電機ＥＣＵ２４は、上位制御装置であるエンジンＥＣＵ４０からの力行トルク指令値や発電電圧指令値に基づいて相電流指令値を算出するとともに、その相電流指令値と実際の相電流（電流検出部２９の電流検出値）との偏差に基づいて、各相の相電流制御のためのデューティ信号として操作信号を生成する。具体的には、相電流指令値と電流検出値との偏差に基づいて相ごとに指令電圧を算出するとともに、その指令電圧とキャリア信号（例えば三角波信号）との大小比較に基づくＰＷＭ処理によって操作信号（ＰＷＭ信号）を生成する。そして、回転電機ＥＣＵ２４は、各相の操作信号により、相ごとに上アームスイッチＳｐ及び下アームスイッチＳｎを各々オンオフさせる。これにより、回転電機２１の各相電流がフィードバック制御される。相電流制御のキャリア周波数は、例えば１〜数ｋＨｚである。

ここで、回転電機２１では、力行時と発電時とにおいて、回転電機２１の回転速度及びトルク（要求トルク）に応じてインバータ２２により異なる制御が実施される。すなわち、回転電機２１の力行時には、回転電機２１の回転速度とトルクとに基づいて、ＰＷＭ制御と矩形波制御とが適宜切り替えられ、回転電機２１の発電時には、回転電機２１の回転速度とトルクとに基づいて、ＰＷＭ制御と同期整流制御とダイオード整流制御とが適宜切り替えられる。

なお、ＰＷＭ制御では、インバータ２２を構成する各相のスイッチＳｐ，Ｓｎの通電に際し所定のキャリア周期に占めるオン期間の長さを変化させることで、正弦波交流制御が実施される。矩形波制御では、各相のスイッチＳｐ，Ｓｎを電気角１周期の半周期ずつ交互にオンとオフとに切り替えることで、矩形波交流制御が実施される。同期整流制御では、回転電機２１の発電時において、各スイッチＳｐ，Ｓｎにそれぞれ並列接続されたダイオードＤｐ，Ｄｎに電流が流れる期間に同期させて、電流が流れるダイオードに並列接続されたスイッチが順次オンされ、これにより整流が行われる。ダイオード整流制御では、各スイッチＳｐ，Ｓｎが全てオフにされ、各スイッチＳｐ，Ｓｎに並列接続されたダイオードＤｐ，Ｄｎにより整流が行われる。

回転速度及びトルクに応じた回転電機２１の制御の切り分けについて図４を用いて具体的に説明する。なお、図４において上側が力行時の制御内容を示し、下側が発電時の制御内容を示している。

回転電機２１の力行時において、回転速度が第１回転速度Ｆ１未満の領域ＡではＰＷＭ制御が実施され、回転速度が第１回転速度Ｆ１以上の領域Ｂでは矩形波制御が実施される。第１回転速度Ｆ１は、トルクに応じて変化する値に設定されている。なお、第１回転速度Ｆ１は、トルクに依存しない固定値であってもよい。

力行時において、ＰＷＭ制御は、矩形波制御よりも回転電機２１の出力トルクを大きくすることができる一方で、回転電機２１の回転速度が上昇すると制御における負荷、及び、スイッチング損失が増加する。そのため、回転速度の低い領域ＡでＰＷＭ制御が実施され、回転速度の高い領域Ｂで矩形波制御が実施される。

また、回転電機２１の発電時において、回転速度が第２回転速度Ｆ２未満の領域ＣではＰＷＭ制御が実施され、回転速度が第２回転速度Ｆ２以上、第３回転速度Ｆ３未満であって、かつトルク（発電トルク）が所定のトルクＴ１以上の領域Ｄでは同期整流制御が実施される（Ｆ２＜Ｆ３）。また、回転速度が第２回転速度Ｆ２以上であって、かつトルクがトルクＴ１未満、又は、回転速度が第３回転速度Ｆ３以上の領域Ｅではダイオード整流制御が実施される。第２回転速度Ｆ２及び第３回転速度Ｆ３は、それぞれトルクに依らない固定値である。なお、第２回転速度Ｆ２及び第３回転速度Ｆ３は、それぞれトルクに応じて変化する値に設定されていてもよい。

発電時において、ＰＷＭ制御を実施すると、同期整流制御及びダイオード整流制御を実施した場合と比較して、発電電力を大きくすることができる一方で、回転電機２１の回転速度が上昇すると制御における負荷、及び、スイッチング損失が増加する。そのため、回転速度の低い領域ＣでＰＷＭ制御が実施される。また、発電電力の小さい領域では、同期整流制御におけるスイッチング損失がダイオード整流制御におけるダイオード損失よりも大きくなる。そのため、発電電力、すなわち、回転電機２１のトルクが大きい領域Ｄで同期整流制御が実施され、回転電機２１のトルクが小さい領域Ｅでダイオード整流制御が実施される。また、同期整流制御は、回転電機２１の回転速度が上昇すると制御における負荷が増加する。そのため、回転電機２１の回転速度が高い領域Ｅにおいて、ダイオード整流制御が実施される。

次に、回転電機ＥＣＵ２４による界磁電流制御について補足する。回転電機ＥＣＵ２４は、エンジンＥＣＵ４０からの力行トルク指令値や発電電圧指令値に基づいて、界磁電流指令値を算出するとともに、その界磁電流指令値と実際の界磁電流（電流検出部５５の電流検出値）との偏差に基づいて、界磁電流制御のためのデューティ信号として操作信号を生成する。具体的には、界磁電流指令値と電流検出値との偏差に基づいて指令電圧を算出するとともに、その指令電圧とキャリア信号との大小比較に基づくＰＷＭ処理によって操作信号（ＰＷＭ信号）を生成する。そして、回転電機ＥＣＵ２４は、操作信号により、第１スイッチ５１及び第２スイッチ５２を各々オンオフさせる。これにより、界磁電流がフィードバック制御される。

本実施形態では、回転電機２１の動作時において、回転電機２１の状態に基づいて、ＰＷＭ制御のキャリア周波数を可変に設定し、そのキャリア周波数を用いたＰＷＭ制御により界磁電流を制御することを特徴としている。本実施形態では、大きくは以下の各特徴点を有している。

（１）回転電機２１の発電時と力行時との違い
回転電機２１の発電時と力行時とでキャリア周波数を異なる周波数で設定することとし、回転電機ＥＣＵ２４は、力行時のキャリア周波数を、発電時のキャリア周波数よりも大きくする。この場合、力行時における界磁電流制御のキャリア周波数を大きくすることにより、力行トルクの制御性を高めることができる。キャリア周波数を大きくすることにより、例えば界磁電流を目標値に対して過渡変化させる際において、界磁電流をオーバーシュートを招くこと無く目標値にいち早く収束させることが可能となる。

なお、界磁電流制御でのキャリア周波数が大きいと、界磁回路２３での発熱量が大きくなることが考えられる。この点、発電時と力行時とのうち発電時にはキャリア周波数を比較的小さくしたため、発熱による悪影響を低減できる。

（２）回転電機２１の通常発電時と回生発電時との違い
回転電機ＥＣＵ２４は、回転電機２１の回生発電の実施時において、通常発電の実施時よりもキャリア周波数を大きくする。通常発電時と回生発電時とを比べると、回生発電時の方が回転電機２１での発電電流が大きいことから、回生発電時の方が界磁電流が大きくなると考えられる。ここで、回生発電時に界磁電流制御でのキャリア周波数を大きくすることにより、電流リップルの影響を低減できる。

なお、通常発電時には、回転電機２１の発電電流が比較的小さく、電流リップルの影響の程度が小さい。そのため、界磁電流制御でのキャリア周波数を小さくして、界磁回路２３での熱低減を優先した制御が実施されることが望ましい。

（３）エンジン始動時とトルクアシスト時との違い
回転電機ＥＣＵ２４は、エンジン始動のための力行時において、トルクアシストのための力行時よりもキャリア周波数を大きくする。力行動作によるエンジン始動時とトルクアシスト時とを比べると、エンジン始動時の方が回転電機２１の回転速度が小さいため、電流リップルの影響が出やすいと考えられる。この観点からして、エンジン始動時において、トルクアシスト時よりも界磁電流制御でのキャリア周波数を大きくすることが望ましい。

なお、トルクアシスト時には、回転電機２１の回転速度が比較的大きく、電流リップルの影響の程度が小さい。そのため、界磁電流制御でのキャリア周波数を小さくして、界磁回路２３での熱低減を優先した制御が実施されることが望ましい。

また、エンジン始動時とトルクアシスト時とを比べると、エンジン始動時の方が回転電機２１での駆動電流が大きいことから、エンジン始動時の方が界磁電流が大きくなると考えられる。ここで、エンジン始動時に界磁電流制御でのキャリア周波数を大きくすることにより、電流リップルの影響を低減できる。

図５は、界磁電流制御におけるキャリア設定の処理手順を示すフローチャートであり、本処理は、回転電機ＥＣＵ２４により所定周期で実施される。

図５において、ステップＳ１１では、回転電機２１の発電時であるか否かを判定する。発電時であれば、ステップＳ１２に進み、通常発電時であるか回生発電時であるかを判定する。通常発電時である場合、ステップＳ１３に進み、キャリア周波数ｆｃをｆｃ１とする。例えばｆｃ１＝２５０Ｈｚである。また、回生発電時である場合、ステップＳ１４に進み、キャリア周波数ｆｃをｆｃ２とする。例えばｆｃ２＝５００Ｈｚである。ここで、回生発電時には、通常発電時よりもキャリア周波数ｆｃが大きい周波数に設定されるようになっている（ｆｃ２＞ｆｃ１）。

また、ステップＳ１５では、回転電機２１の力行時であるか否かを判定する。力行時であれば、ステップＳ１６に進み、エンジン始動時であるかトルクアシスト時であるかを判定する。エンジン始動時である場合、ステップＳ１７に進み、キャリア周波数ｆｃをｆｃ３とする。例えばｆｃ３＝１ｋＨｚである。また、トルクアシスト時である場合、ステップＳ１８に進み、キャリア周波数ｆｃをｆｃ４とする。例えばｆｃ４＝７５０Ｈｚである。ここで、エンジン始動時には、トルクアシスト時よりもキャリア周波数ｆｃが大きい周波数に設定されるようになっている（ｆｃ３＞ｆｃ４）。

図６は、車両のアイドリングストップ制御が実施される場合における界磁電流制御について具体的に示すタイムチャートである。

図６において、タイミングｔ１以前においては車両走行状態にあり、エンジン１００が燃焼運転されている。この状態下では、各蓄電池１１，１２の蓄電状態等に応じて、回転電機２１における通常発電が適宜実施される。例えば期間Ｔａで通常発電が実施される場合、その期間Ｔａでは、界磁電流制御のキャリア周波数ｆｃがｆｃ１に設定される。

そして、タイミングｔ１で例えばアクセル操作が解除され、車両の減速が開始されると、エンジン回転速度ＮＥの所定範囲において回転電機２１の回生発電が実施される。このとき、回生発電が実施される期間Ｔｂでは、界磁電流制御のキャリア周波数ｆｃがｆｃ２に設定される。そして、タイミングｔ２で、車速の低下に伴いエンジン１００の自動停止条件が成立すると、エンジン１００が自動停止される。

その後、タイミングｔ３でブレーキ操作量が解除されること等によりエンジン１００の再始動条件が成立すると、回転電機２１の力行動作によりエンジン１００の再始動が行われる。このとき、回転電機２１が力行動作する期間Ｔｃでは、界磁電流制御のキャリア周波数ｆｃがｆｃ３に設定される。さらに、タイミングｔ４でアクセル操作により車両走行が開始される際には、回転電機２１の力行動作によりエンジン１００のトルクアシストが行われる。このとき、回転電機２１が力行動作する期間Ｔｄでは、界磁電流制御のキャリア周波数ｆｃがｆｃ４に設定される。なお、車両発進時以外に、車両加速時においても同様にトルクアシストが実施される。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。

回転電機２１の動作時において、回転電機２１の状態に基づいて、界磁電流制御でのキャリア周波数ｆｃを可変に設定し、そのキャリア周波数ｆｃを用いたパルス幅変調により界磁電流を制御する構成とした。この場合、界磁電流制御におけるキャリア周波数ｆｃの可変により、回転電機２１の動作時における応答性に関する要望や、熱低減の要望、電流リップル低減の要望などに適宜応えることが可能となる。また、都度の状況に応じた要望に応えることが可能となる。その結果、巻線界磁式の回転電機２１において界磁電流を適正に制御することができる。

回転電機２１の力行時のキャリア周波数を、発電時のキャリア周波数よりも大きくするようにした（ｆｃ１，ｆｃ２＜ｆｃ３，ｆｃ４とした）。これにより、力行トルクの制御性を高めることができることに加え、発熱による悪影響を極力低減することができる。

回転電機２１による回生発電の実施時において、通常発電の実施時よりもキャリア周波数を大きくするようにした（ｆｃ１＜ｆｃ２とした）。これにより、通常発電時と回生発電時とにおける発電電流の差を考慮しつつ、界磁電流を適正に制御することができる。このとき、回生発電時におけるキャリア周波数を大きくすることにより、電流リップルの影響を低減できる。電流リップル低減により、電流平滑のために電源ラインに接続されたコンデンサの容量を小さくすることができるといった、副次的な効果も得られる。また、通常発電時におけるキャリア周波数を小さくすることで、界磁回路２３での熱低減を図ることできる。

エンジン始動のための力行時において、トルクアシストのための力行時よりもキャリア周波数を大きくするようにした（ｆｃ３＞ｆｃ４とした）。これにより、回転電機２１によるエンジン始動時とトルクアシスト時とにおける回転電機２１の回転速度の差を考慮しつつ、界磁電流を適正に制御することができる。このとき、エンジン始動時におけるキャリア周波数を大きくすることにより、電流リップルの影響を低減できる。また、トルクアシスト時におけるキャリア周波数を小さくすることで、界磁回路２３での熱低減を図ることできる。

また、エンジン始動時とトルクアシスト時とにおける回転電機２１の駆動電流の差を考慮して界磁電流制御を実施することができるため、やはり電流リップルの影響を低減できる。

（他の実施形態）
上記実施形態を例えば次のように変更してもよい。

・回転電機２１の発電時又は力行時において、界磁電流が変化する過渡期間のキャリア周波数を、界磁電流が収束している定常期間のキャリア周波数よりも大きくする構成としてもよい。例えば、回転電機２１の発電動作又は力行動作の開始当初、すなわち界磁電流が変化する過渡期間では、界磁電流制御のキャリア周波数を大きくし、界磁電流が収束した後の定常期間では、界磁電流制御のキャリア周波数を小さくする。この場合、例えば所定時間内における界磁電流の変化量が所定以上であれば過渡期間であるとし、所定時間内における界磁電流の変化量が所定未満であれば定常期間であるとするとよい。

回転電機ＥＣＵ２４は、例えば回転電機２１の力行動作によるエンジン始動時において、図７の処理を実施する。図７において、ステップＳ２１では、回転電機２１の力行によるエンジン始動時であるか否かを判定する。ステップＳ２１がＹＥＳの場合、ステップＳ２２では、界磁電流の過渡期間であるか否かを判定する。過渡期間であれば、ステップＳ２３に進み、キャリア周波数ｆｃをｆｃ１１とし、定常期間であれば、ステップＳ２４に進み、キャリア周波数ｆｃをｆｃ１２とする。この場合、ｆｃ１１＞ｆｃ１２である。回転電機２１の力行動作によるトルクアシスト時、回転電機２１の通常発電時、回生発電時のいずれにおいても同様の制御を実施できる。

なお、図７の処理は、図５のステップＳ１７の処理として実施されるとよい。また、回転電機ＥＣＵ２４において、図５に代えて図７が実施される構成であってもよい。

上記構成では、回転電機２１の発電動作又は力行動作の開始当初には、界磁電流の目標値への収束性を優先して界磁電流制御が行われ、収束後には、熱低減を優先して界磁電流制御が行われる。これにより、界磁電流制御の更なる適正化を実現できる。

・界磁電流制御における界磁電流の目標値に基づいてキャリア周波数ｆｃを設定する構成としてもよい。回転電機ＥＣＵ２４は、例えば図８の関係に基づいてキャリア周波数ｆｃを設定する。この場合、界磁電流に応じて、電流リップルの影響度が相違することを考慮し、界磁電流が大きい場合に、小さい場合に比べてキャリア周波数ｆｃを大きくするとよい。本構成は、例えば図５や図７の処理において併せて実施することが可能である。また、図５や図７とは別に実施することも可能である。界磁電流に基づいてキャリア周波数ｆｃを設定することにより、適切な界磁電流制御を実施できる。

・回転電機２１の回転速度に基づいてキャリア周波数ｆｃを設定する構成としてもよい。回転電機ＥＣＵ２４は、例えば図９の関係に基づいてキャリア周波数ｆｃを設定する。この場合、回転電機２１の回転速度に応じて、電流リップルの影響度が相違することを考慮し、回転電機２１の回転速度が小さい場合に、大きい場合に比べてキャリア周波数ｆｃを大きくするとよい。本構成は、例えば図５や図７の処理において併せて実施することが可能である。また、図５や図７とは別に実施することも可能である。回転電機２１の回転速度に基づいてキャリア周波数ｆｃを設定することにより、適切な界磁電流制御を実施できる。

・界磁回路２３の温度に基づいてキャリア周波数ｆｃを設定する構成としてもよい。回転電機ＥＣＵ２４は、例えば図１０の関係に基づいてキャリア周波数ｆｃを設定する。この場合、界磁回路２３が高温になっている状況下で、キャリア周波数ｆｃが大きくなることに伴い発熱量が大きくなることは望ましくないことを考慮し、界磁回路２３の温度が高い場合に、低い場合に比べてキャリア周波数ｆｃを小さくするとよい。本構成は、例えば図５や図７の処理において併せて実施することが可能である。また、図５や図７とは別に実施することも可能である。なお、界磁回路２３の温度として、例えばステータ温度を検出する温度センサ４６の検出値を用いることが可能である。また、界磁回路２３に温度センサを設け、その検出値を用いることも可能である。

・上記実施形態では、回転電機２１によるエンジン始動以外のトルク付与時として、エンジン１００のトルクアシスト時を想定したが、これに限定されない。例えば、車両のクリープ走行時において回転電機２１を力行動作させて、走行トルクを生じさせる構成としてもよい。この場合にも、力行動作によるエンジン始動時と走行トルク付与時との回転電機２１の回転速度の差を考慮し、エンジン始動時において、走行トルク付与時よりも界磁電流制御でのキャリア周波数ｆｃを大きくするとよい。

・相電流制御のキャリア周波数に対して「１／整数」倍となる周波数で界磁電流制御のキャリア周波数を設定し、界磁電流制御のキャリア信号を相電流制御のキャリア信号に同期させ、かつ界磁巻線２６に対する電源部からの通電の位相と、相巻線２５Ｕ，２５Ｖ，２５Ｗに対する電源部からの通電の位相とをずらすようにして界磁電流制御を実施するようにしてもよい。

図１１は、回転電機ＥＣＵ２４による制御手順を示すフローチャートであり、本処理は所定周期で実施される。ステップＳ３１では、インバータ２２においてＰＷＭ制御が実施されているか否かを判定し、ＰＷＭ制御が実施されていれば、後続のステップＳ３２に進む。ステップＳ３２では、相電流制御のキャリア周波数に対して「１／整数」倍となる周波数で界磁電流制御のキャリア周波数を設定する。例えば、回転電機ＥＣＵ２４は、例えば相電流制御のキャリア周波数と同じ周波数、１／２倍となる周波数、１／３倍となる周波数など界磁電流制御のキャリア周波数を設定する。このとき、回転電機ＥＣＵ２４は、相電流制御のキャリア周波数に対して「１／整数」倍としつつ、上述したとおり回転電機２１の状態に基づいてキャリア周波数を設定する。

その後、ステップＳ３３では、界磁電流制御のキャリア信号を相電流制御のキャリア信号に同期させ、かつ界磁巻線２６に対する電源部からの通電の位相と、相巻線２５Ｕ，２５Ｖ，２５Ｗに対する電源部からの通電の位相とをずらすようにして界磁電流制御を実施する。このとき、既述のとおりＰＷＭ制御による界磁電流制御が実施される。なお、ステップＳ３１がＮＯの場合には、ステップＳ３２，ｓ３３以外の手法で界磁電流制御が実施される。

例えば図１２に示す事例では、相電流制御のキャリア周波数に対して１／２倍となる周波数で界磁電流制御のキャリア周波数が設定される。この場合、各キャリア信号（三角波信号）は折り返しピークがタイミングｔｘで一致するようにして同期されている。そして、相電流制御においてキャリア信号と指令電圧との比較により、インバータ２２の上アームスイッチ用のデューティ信号が算出されるとともに、界磁電流制御においてキャリア信号と指令電圧との比較により、界磁回路２３の第１スイッチ５１用のデューティ信号が算出される。これら各デューティ信号は通電の位相が互いにずれるようになっている。この場合、相電流デューティ信号のオン期間の中心と、界磁電流デューティ信号のオン期間の中心とが一致しないようになっている。

上記構成によれば、電流リップルを低減させることが可能となる。

なお、上記開示内容からすると、次の技術思想が抽出できる。

相ごとの相巻線（２５Ｕ，２５Ｖ，２５Ｗ）よりなる電機子巻線（２５）及び界磁巻線（２６）を有する回転電機（２１）と、複数のスイッチング素子（Ｓｐ，Ｓｎ）のオンオフにより前記相巻線を通電させるインバータ（２２）と、複数のスイッチング素子（５１〜５４）のオンオフにより前記界磁巻線を通電させる界磁回路（２３）とを備え、発電機能及び力行機能の少なくともいずれかを有する回転電機システムに適用され、パルス幅変調を用いた相電流制御により前記インバータのスイッチング制御を実施するとともに、パルス幅変調を用いた界磁電流制御により前記界磁回路のスイッチング制御を実施する回転電機制御装置（２４）であって、
前記回転電機の動作時において、前記相電流制御でのパルス幅変調のキャリア周波数に対して「１／整数」倍となる周波数で前記界磁電流制御のキャリア周波数を設定する設定部と、
前記界磁電流制御のキャリア信号を前記相電流制御のキャリア信号に同期させ、かつ前記界磁巻線に対する電源部からの通電の位相と、前記相巻線に対する電源部からの通電の位相とをずらすようにして界磁電流制御を実施する制御部と、
を備える回転電機制御装置。

・上記実施形態では、発電機能及び力行機能の両方を有する回転電機システムを想定したが、発電機能及び力行機能のいずれか一方のみを有する回転電機システムへの適用も可能である。この場合、発電機能のみを有する回転電機システムであれば、図５のステップＳ１１〜Ｓ１４のみを実施する構成とすればよく、力行機能のみを有する回転電機システムであれば、図５のステップＳ１５〜Ｓ１８のみを実施する構成とすればよい。

・上記実施形態では、界磁回路２３をＨブリッジ回路にて構成したが、これに代えて、界磁回路２３をハーフブリッジ回路にて構成してもよい。

・上記実施形態では、回転電機２１と、インバータ２２や界磁回路２３の回路部とを回転電機ユニット２０として一体に設けたが、これに限定されない。回転電機２１と、インバータ２２や界磁回路２３の回路部が別体で設けられる構成であってもよい。

・２つの蓄電池を有する電源システム以外への適用も可能である。例えば蓄電池として、鉛蓄電池１１のみを有する構成、又はリチウムイオン蓄電池１２のみを有する構成であってもよい。

・本発明が適用される電源システムを、車両以外の用途で用いることも可能である。

２１…回転電機、２３…界磁回路、２４…回転電機ＥＣＵ（回転電機制御装置）、２５…電機子巻線、２６…界磁巻線、５１〜５４…スイッチ。

Claims (9)

1. 電機子巻線（２５）及び界磁巻線（２６）を有する回転電機（２１）と、複数のスイッチング素子（５１〜５４）を有し当該スイッチング素子のオンオフに応じて前記界磁巻線を通電させる界磁回路（２３）とを備え、発電機能及び力行機能の少なくともいずれかを有する回転電機システムに適用され、パルス幅変調を用いた界磁電流制御により前記スイッチング素子のオンオフを制御する回転電機制御装置（２４）であって、
   前記回転電機の動作時において、当該回転電機の状態に基づいて、前記パルス幅変調のキャリア信号の周波数であるキャリア周波数を設定する設定部と、
   前記設定部により設定したキャリア周波数を用いた前記パルス幅変調により前記界磁電流を制御する制御部と、
   を備える回転電機制御装置。
2. 前記回転電機は発電動作及び力行動作が可能であり、
   前記設定部は、前記回転電機の発電時と力行時とで前記キャリア周波数を異なる周波数で設定するものであり、前記力行時のキャリア周波数を、前記発電時のキャリア周波数よりも大きくする請求項１に記載の回転電機制御装置。
3. 前記回転電機システムは、内燃機関（１００）を備える車両に用いられる車載システムであり、前記内燃機関の燃焼エネルギにより発電を行う通常発電と、前記車両の走行エネルギにより発電を行う回生発電とが可能となっており、
   前記設定部は、前記回生発電の実施時において、前記通常発電の実施時よりも前記キャリア周波数を大きくする請求項１又は２に記載の回転電機制御装置。
4. 前記回転電機システムは、内燃機関（１００）を備える車両に用いられる車載システムであり、力行動作による前記内燃機関の始動と、力行動作による前記始動以外のトルク付与とが可能となっており、
   前記設定部は、前記内燃機関の始動のための力行時において、前記始動以外のトルク付与のための力行時よりも前記キャリア周波数を大きくする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の回転電機制御装置。
5. 前記設定部は、前記回転電機の発電時又は力行時において、前記界磁電流が変化する過渡期間の前記キャリア周波数を、前記界磁電流が収束している定常期間の前記キャリア周波数よりも大きくする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の回転電機制御装置。
6. 前記設定部は、前記界磁電流制御における界磁電流の目標値に基づいて前記キャリア周波数を設定する請求項１乃至５のいずれか１項に記載の回転電機制御装置。
7. 前記設定部は、前記回転電機の回転速度に基づいて前記キャリア周波数を設定する請求項１乃至６のいずれか１項に記載の回転電機制御装置。
8. 前記設定部は、前記界磁回路の温度に基づいて前記キャリア周波数を設定する請求項１乃至７のいずれか１項に記載の回転電機制御装置。
9. 前記電機子巻線として前記回転電機の相ごとの相巻線（２５Ｕ，２５Ｖ，２５Ｗ）を有するとともに、その相巻線を通電させるインバータ（２２）とを備える回転電機システムに適用され、パルス幅変調を用いた相電流制御により前記インバータの各スイッチング素子（Ｓｐ，Ｓｎ）のオンオフを制御する回転電機制御装置であって、
   前記設定部は、前記相電流制御でのパルス幅変調のキャリア周波数に対して「１／整数」倍となる周波数で前記界磁電流制御のキャリア周波数を設定し、
   前記制御部は、前記界磁電流制御のキャリア信号を前記相電流制御のキャリア信号に同期させ、かつ前記界磁巻線に対する電源部からの通電の位相と、前記相巻線に対する電源部からの通電の位相とをずらすようにして界磁電流制御を実施する請求項１乃至８のいずれか１項に記載の回転電機制御装置。

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