JP2022047695A - 回転電機の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回転電機の駆動制御を適正に行うことが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、インバータを構成するスイッチのスイッチングパターンを規定するパルスパターンを設定するパターン設定部と、回転電機の駆動制御を行うべく、設定されたパルスパターンに基づいて、スイッチのスイッチング制御を行うスイッチ制御部とを備えている。パターン設定部は、回転電機を構成するロータの回転速度及びトルクのうち少なくとも１つである判定パラメータを取得し、ロータの回転速度及びトルクで規定される動作領域が分割された複数の個別領域のうち、取得した判定パラメータが含まれる個別領域に対応したパルスパターンを設定する。複数の個別領域は、低ＮＶ領域、高トルク精度領域、共振抑制領域及び高効率領域である。【選択図】 図３

Description

本発明は、回転電機の制御装置に関する。

この種の制御装置としては、回転電機と、直流電源と、回転電機及び直流電源を電気的に接続するインバータとを備えるシステムに適用されるものが知られている。この制御装置は、インバータを構成するスイッチのスイッチングパターンを規定するパルスパターンを設定し、回転電機の駆動制御を行うべく、設定したパルスパターンに基づいてスイッチのスイッチング制御を行う。

また、制御装置としては、特許文献１に記載されているように、直流電源及びインバータの平滑コンデンサの間を流れる電流の高調波成分のうち、直流電源及び平滑コンデンサを含むＬＣ共振回路の共振周波数近傍の６×Ｎ次（Ｎは正の整数）の高調波成分を低減するとの条件が課されて定められたパルスパターンを用いるものも知られている。

特許第６２２１９５８号公報

直流電源及び平滑コンデンサの間を流れる電流の共振が問題となるのは、回転電機の動作領域のうち一部の領域である。このため、回転電機の動作領域のうち共振を抑制すべき領域以外の領域において、６×Ｎ次の高調波成分を低減するとの条件が課されて定められたパルスパターンがスイッチング制御に用いられると、システムの効率が悪化する等、回転電機の駆動制御を適正に実施できなくなる懸念がある。

なお、６×Ｎ次の高調波成分を低減するとの条件に限らず、特定の条件が課されて定められるパルスパターンが全ての動作領域において共通して用いられる場合にも、上述した問題が発生し得る。

本発明は、回転電機の駆動制御を適正に行うことが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。

本発明は、回転電機と、直流電源と、前記回転電機及び前記直流電源を電気的に接続するインバータと、を備えるシステムに適用される回転電機の制御装置において、
前記インバータを構成するスイッチのスイッチングパターンを規定するパルスパターンを設定するパターン設定部と、
前記回転電機の駆動制御を行うべく、設定された前記パルスパターンに基づいて、前記スイッチのスイッチング制御を行うスイッチ制御部と、を備え、
前記パターン設定部は、前記回転電機の動作点を示す判定パラメータを取得し、前記回転電機の動作領域が分割された複数の個別領域のうち、取得した前記判定パラメータが含まれる個別領域に対応した前記パルスパターンを設定し、
複数の前記個別領域に対応する前記パルスパターンは、互いに異なる条件が課されて定められるパルスパターンを含む。

本発明では、回転電機の動作領域が分割されて複数の個別領域とされている。本発明のパターン設定部は、回転電機の動作点を示す判定パラメータを取得し、複数の個別領域のうち取得した判定パラメータが含まれる個別領域に対応したパルスパターンを、スイッチ制御部のスイッチング制御で用いるパルスパターンとして設定する。ここで、複数の個別領域に対応するパルスパターンは、互いに異なる条件が課されて定められるパルスパターンを含む。このため、複数の個別領域それぞれにおいて、その領域で解決すべき問題に応じたスイッチング制御を行うことができ、回転電機の駆動制御を適正に行うことができる。

第１実施形態に係る制御システムの全体構成図。 制御装置が行う処理の機能ブロック図。 回転電機の動作領域等を示す図。 パルスパターン設定処理の手順を示すフローチャート。 第２実施形態に係る回転電機の動作領域を示す図。 パルスパターン設定処理の手順を示すフローチャート。 第３実施形態に係る回転電機の動作領域を示す図。 パルスパターン設定処理の手順を示すフローチャート。 第４実施形態に係る各領域の境界の補正態様を示す図。 第５実施形態に係る更新処理の手順を示すフローチャート。 第６実施形態に係るロータ回転速度の変動態様を示すタイムチャート。 パルスパターンの設定方法を示す図。 その他の実施形態に係るパルスパターン設定処理の手順を示すフローチャート。 その他の実施形態に係るパルスパターン設定処理の手順を示すフローチャート。

＜第１実施形態＞
以下、本発明に係る制御装置を具体化した第１実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態に係る制御装置は、走行動力源としての回転電機とともに制御システムを構成し、制御システムは車両に搭載されている。

図１に示すように、制御システムは、回転電機１０及びインバータ２０を備えている。回転電機１０は、車載主機であり、そのロータが図示しない駆動輪と動力伝達可能とされている。本実施形態では、回転電機１０として、同期機が用いられており、より具体的には、永久磁石同期機が用いられている。

インバータ２０は、上アームスイッチＳＷＨと下アームスイッチＳＷＬとの直列接続体を３相分備えている。各相において、上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬの接続点には、回転電機１０を構成するステータ巻線１１の第１端が接続されている。各相のステータ巻線１１の第２端は、中性点で接続されている。各相のステータ巻線１１は、電気角で互いに１２０°ずらされて配置されている。ちなみに、本実施形態では、各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬとして、電圧制御形の半導体スイッチング素子が用いられており、より具体的にはＩＧＢＴが用いられている。上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬには、フリーホイールダイオードである上，下アームダイオードＤＨ，ＤＬが逆並列に接続されている。

各上アームスイッチＳＷＨの高電位側端子であるコレクタには、高電位側電気経路２１Ｈを介して、直流電源３０の正極端子が接続されている。各下アームスイッチＳＷＬの低電位側端子であるエミッタには、低電位側電気経路２１Ｌを介して、直流電源３０の負極端子が接続されている。本実施形態において、直流電源３０は、２次電池であり、その出力電圧（定格電圧）が例えば百Ｖ以上である。

インバータ２０は、平滑コンデンサ２２を備えている。平滑コンデンサ２２は、高電位側電気経路２１Ｈと低電位側電気経路２１Ｌとを電気的に接続している。

制御システムは、電流センサ４０、角度センサ４１及び電圧センサ４２を備えている。電流センサ４０は、回転電機１０に流れる各相電流のうち、少なくとも２相分の電流を検出する。角度センサ４１は、回転電機１０の電気角を検出する。角度センサ４１は、例えばレゾルバである。電圧センサ４２は、平滑コンデンサ２２の端子電圧である電源電圧ＶＤＣを検出する。各センサ４０～４２の検出値は、制御装置５０に入力される。

制御装置５０は、回転電機１０の制御量をトルク指令値Ｔｒｑ＊に制御すべく、インバータ２０を操作する。詳しくは、制御装置５０は、インバータ２０の各相の上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬをオンオフすべく、上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬに対応する上，下アーム駆動信号ＧＨ，ＧＬを生成する。各駆動信号ＧＨ，ＧＬは、オン指令又はオフ指令のいずれかとなる。各相において、上アーム駆動信号ＧＨと、下アーム駆動信号ＧＬとは、交互にオン指令とされる。

図２に、制御装置５０による駆動信号生成処理のブロック図を示す。

２相変換部５１は、電流センサ４０により検出された相電流と、角度センサ４１により検出された電気角θｅとに基づいて、３相固定座標系におけるＵ，Ｖ，Ｗ相電流を、２相回転座標系（ｄｑ座標系）におけるｄ軸電流Ｉｄｒ及びｑ軸電流Ｉｑｒに変換する。

トルク制御器５２は、トルク指令値Ｔｒｑ＊、ｄ，ｑ軸電流Ｉｄｒ，Ｉｑｒ、及び電圧センサ４２により検出された電源電圧ＶＤＣに基づいて、インバータ２０のｄｑ座標系における出力電圧ベクトルＶｄｑの位相である位相指令値δと、変調率指令値Ｍｒとを算出する。

詳しくは、トルク制御器５２は、トルク指令値Ｔｒｑ＊に応じたｄ，ｑ軸電流の指令値にｄ，ｑ軸電流Ｉｄｒ，Ｉｑｒを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ｄ，ｑ軸指令電圧Ｖｄ，Ｖｑを算出する。トルク制御器５２は、算出したｄ，ｑ軸指令電圧Ｖｄ，Ｖｑに基づいて、位相指令値δを算出する。

また、トルク制御器５２は、算出したｄ，ｑ軸指令電圧Ｖｄ，Ｖｑに基づいて、出力電圧ベクトルＶｄｑの振幅Ｖｒを算出し、算出した振幅Ｖｒと電源電圧ＶＤＣとに基づいて、変調率指令値Ｍｒを算出する。変調率指令値Ｍｒは、振幅Ｖｒを電源電圧ＶＤＣで規格化した値であり、例えば下式（ｅｑ１）で表される。

角度算出部５３は、位相指令値δに電気角θｅを加算した値として、固定座標系を基準（例えば、固定座標系のＵ相を基準）とした出力電圧ベクトルＶｄｑの位相である実位相θｖを算出する。

速度算出部５４は、電気角θｅに基づいて、回転電機１０のロータ回転速度Ｎｍｒを算出する。

パターン設定部５５は、変調率指令値Ｍｒ、実位相θｖ、ロータ回転速度Ｎｍｒ、トルク指令値Ｔｒｑ＊、及びメモリ５６の記憶情報に基づいて、１電気角周期における各相のパルスパターンＧ＊を設定する。パルスパターンＧ＊は、上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬのスイッチングパターンが規定された時系列パターンである。本実施形態において、パルスパターンＧ＊は、論理Ｈ，Ｌからなる２値のＰＷＭ信号であり、論理Ｈ，Ｌのうち、一方がオン指令を示し、他方がオフ指令を示す。本実施形態では、便宜上、論理Ｈがオン指令を示し、論理Ｌがオフ指令を示すこととする。

「記憶部」としてのメモリ５６には、実位相θｖ、変調率指令値Ｍｒ、ロータ回転速度Ｎｍｒ及びトルク指令値Ｔｒｑ＊と関係付けられた複数のパルスパターンがマップ情報として記憶されている。メモリ５６は、ＲＯＭ以外の非遷移的実体的記録媒体（例えば、ＲＯＭ以外の不揮発性メモリ）である。

パターン設定部５５は、メモリ５６に記憶されているパルスパターンの中から１つのパルスパターンＧ＊を取得する。パターン設定部５５は、取得したパルスパターンＧ＊のうち、角度算出部５３から入力された実位相θｖに対応する信号を信号生成部５７に出力する。

信号生成部５７は、「スイッチ制御部」に相当し、入力されたパルスパターンＧ＊と、その論理反転信号とに基づいて、まず、３相のうち１相分の上，下アーム駆動信号ＧＨ，ＧＬを生成する。詳しくは、信号生成部５７は、入力されたパルスパターンＧ＊のうち、論理がＨに反転するタイミングをデッドタイムだけ遅延させた信号を上アーム駆動信号ＧＨとして生成する。また、信号生成部５７は、入力されたパルスパターンＧ＊の論理反転信号のうち、論理がＨに反転するタイミングをデッドタイムだけ遅延させた信号を下アーム駆動信号ＧＬとして生成する。次に、信号生成部５７は、生成した上，下アーム駆動信号ＧＨ，ＧＬの位相を電気角で１２０度，２４０度ずらすことにより、残り２相分の上，下アーム駆動信号ＧＨ，ＧＬを生成する。生成された上，下アーム駆動信号ＧＨ，ＧＬは、ＰＷＭ信号として上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬのゲートに出力される。

メモリ５６には、パルスパターンとして、図３（ａ）に示すように、低ＮＶ領域に対応する低ＮＶパターン、高トルク精度領域に対応する高トルク精度パターン、共振抑制領域に対応する共振抑制パターン、及び高効率領域に対応する高効率パターンが記憶されている。

図３（ａ）には、ロータ回転速度Ｎｍｒ及びトルク指令値Ｔｒｑ＊で規定される回転電機１０の動作領域が記載されている。動作領域を規定するＴｍａｘは、トルク指令値Ｔｒｑ＊が取り得る範囲の最大値（以下、最大トルク）であり、動作領域を規定するＮｍａｘは、ロータ回転速度Ｎｍｒが取り得る範囲の最大値（以下、最大回転速度）である。動作領域において、低ＮＶ領域、高トルク精度領域、共振抑制領域及び高効率領域のそれぞれが、低速側から高速側にかけて順に配置されている。

パターン設定部５５は、ロータ回転速度Ｎｍｒが第１速度閾値Ｎｍ１以下であると判定した場合、変調率指令値Ｍｒに対応する低ＮＶパターンをメモリ５６から取得し、信号生成部５７に出力するパルスパターンとして設定する。

低ＮＶパターンは、回転電機１０のトルク制御に起因して発生する騒音及び振動を低減するためのパルスパターンであり、例えば特開２０１３－２１５０４１号公報に記載されているパルスパターンである。詳しくは、低ＮＶパターンは、フーリエ解析されたパルスパターンに含まれる高調波成分のうち、特定周波数範囲に含まれる特定次数の高調波成分を低減するとの条件が課されて定められたパルスパターンである。より具体的には、低ＮＶパターンは、特定周波数範囲に含まれる特定次数の高調波成分を０にするとの条件が課されて定められたパルスパターンである。低ＮＶパターンは、例えば、電気角１８０°を通る軸線に対して、０～１８０度の信号が１８０～３６０度の信号と線対称となるパルスパターンである。特定周波数範囲は、人間の可聴域に含まれる範囲の一部であり、例えば１ｋＨｚ以下の周波数範囲である。特定周波数範囲に含まれる高調波成分は、例えば、５次及び７次の高調波成分である。

低ＮＶパターンに対応する低ＮＶ領域は、動作領域のうち最も低速側の領域である。動作領域において、低ＮＶ領域の高速側には、後に詳述する高トルク精度領域が隣接している。動作領域において、低ＮＶ領域と高トルク精度領域との境界が第１速度閾値Ｎｍ１となる。

低ＮＶ領域では、車両の走行に伴い発生するロードノイズが比較的小さく、可聴域におけるノイズが問題となりやすい。この点、低ＮＶパターンによれば、この問題を解消することができる。

パターン設定部５５は、ロータ回転速度Ｎｍｒが、第１速度閾値Ｎｍ１よりも高くて、かつ、第２速度閾値Ｎｍ２（＞Ｎｍ１）以下であると判定した場合、変調率指令値Ｍｒに対応する高トルク精度パターンをメモリ５６から取得し、信号生成部５７に出力するパルスパターンとして設定する。

高トルク精度パターンは、特開２０１６－１８９６４８号公報及びこの公報に対応する特許公報である特許第６３９０４８９号公報に記載されているパルスパターンである。詳しくは、高トルク精度パターンは、回転電機１０に交流電流を流すための上，下アーム駆動信号ＧＨ，ＧＬの生成条件として、第１条件及び第２条件が課されて定められたパルスパターンである。第１条件は、制御装置５０の所定の制御周期において、インバータ２０の３相のうち相電圧が最大となる最大相に対応する上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＫの駆動状態を固定するとの条件である。第１条件は、スイッチング回数を減少させ、スイッチング損失を低減させるための条件である。

第２条件は、制御周期において、３相のうち相電圧が最小となる最小相に対応する上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬのスイッチング回数を、３相のうち上記最大相及び最小相以外の相である中間相に対応する上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬのスイッチング回数よりも増加させて、かつ、制御周期を２等分した期間のそれぞれにおいて、最小相及び中間相それぞれに対応する上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬのスイッチング制御を行うとの条件である。第２条件は、スイッチング損失の増加を極力抑制しつつ、第１条件を課すことによるスイッチング回数の減少を抑制し、高調波成分の抑制効果を高めるための条件である。第２条件を課すことにより、スイッチング損失の増加を抑制できるのは、スイッチングする相の相電流が小さいほどスイッチング損失が小さくなることから、スイッチング回数を増加させる相として上記最小相を選択しているためである。

高トルク精度パターンに含まれるパルス数は、低ＮＶパターンに含まれるパルス数よりも少ない。パルス数とは、例えば、１電気角周期におけるパルスパターンにおいて、信号の論理がＬからＨに反転する回数のことである。高トルク精度パターンによれば、１電気角周期あたりのスイッチング回数が、２相変調の場合のスイッチング回数よりも多く、３相変調の場合のスイッチング回数よりも少なくなる。

図３（ａ）に示すように、動作領域において、高トルク精度領域の高速側には、後に詳述する共振抑制領域が隣接している。動作領域において、高トルク精度領域と共振抑制領域との境界が第２速度閾値Ｎｍ２となる。

高トルク精度領域では、トルク指令値Ｔｒｑ＊が大きくなりやすいため、回転電機１０のトルクリップルが問題となりやすい。この点、高トルク精度パターンによれば、この問題を解消することができる。

パターン設定部５５は、ロータ回転速度Ｎｍｒが、第２速度閾値Ｎｍ２よりも高くて、かつ、第３速度閾値Ｎｍ３（＞Ｎｍ２）以下であると判定した場合、変調率指令値Ｍｒに対応する共振抑制パターンをメモリ５６から取得し、信号生成部５７に出力するパルスパターンとして設定する。

共振抑制パターンは、特許第６２２１９５８号公報に記載されているパルスパターンである。詳しくは、共振抑制パターンは、各電気経路２１Ｈ，２１Ｌを介して直流電源３０及び平滑コンデンサ２２の間を流れる電流の高調波成分のうち、直流電源３０、高電位側電気経路２１Ｈ、平滑コンデンサ２２及び低電位側電気経路２１Ｌを含むＬＣ共振回路の共振周波数近傍の特定次数の高調波成分を低減するとの条件が課されて定められるパルスパターンである。本実施形態において、共振周波数近傍の特定次数の高調波成分は、６次及び１２次の高調波成分である。

図３（ａ）に示すように、動作領域において、共振抑制領域の高速側には、後に詳述する高効率領域が隣接している。動作領域において、共振抑制領域と高効率領域の境界が第３速度閾値Ｎｍ３となる。

図３（ｂ）に、上記ＬＣ共振回路の周波数特性Ｉｂ／Ｉｍを示す。Ｉｍは、高電位側電気経路２１Ｈのうち、平滑コンデンサ２２との接続点からインバータ２０側に流れる電流を示し、Ｉｂは、直流電源３０を流れる電流を示す。この周波数特性により、直流電流のリップルの大きさを把握することができる。図３（ｂ）に示すＮｒｚは、ＬＣ共振回路の共振周波数をロータ回転速度の次元に換算した共振回転速度を示す。共振回転速度Ｎｒｚは、第２速度閾値Ｎｍ２よりも高くてかつ第３速度閾値Ｎｍ３未満の値である。

共振抑制パターンに含まれるパルス数は、高トルク精度パターンに含まれるパルス数よりも少ない。本実施形態では、共振抑制領域のうち、第２速度閾値Ｎｍ２よりも高くてかつ第１中間閾値Ｎα（＜Ｎｍ３）以下の領域の共振抑制パターンに含まれるパルス数は、第１中間閾値Ｎαよりも高くてかつ第３速度閾値Ｎｍ３以下の領域の共振抑制パターンに含まれるパルス数よりも多い。

共振抑制領域では、直流電源３０に流れる直流電流及び平滑コンデンサ２２の端子電圧が大きく変動しやすく、インバータ２０等が故障する懸念がある。この点、共振抑制パターンによれば、この問題を解消することができる。

パターン設定部５５は、ロータ回転速度Ｎｍｒが、第３速度閾値Ｎｍ３よりも高くて、かつ、最大回転速度Ｎｍａｘ（＞Ｎｍ３）以下であると判定した場合、変調率指令値Ｍｒに対応する高効率パターンをメモリ５６から取得し、信号生成部５７に出力するパルスパターンとして設定する。

高効率パターンは、回転電機１０で発生する損失を低減するためのパルスパターンであり、例えば特開２０１６－１３６８３８号公報に記載されているパルスパターンである。詳しくは、高効率パターンは、フーリエ解析されたパルスパターンに含まれる高調波成分のうち、回転電機１０で発生する損失（鉄損）の増加をもたらす特定次数の高調波成分を低減するとの条件が課されて定められたパルスパターンである。より具体的には、高効率パターンは、特定次数の高調波成分を０にするとの条件が課されて定められたパルスパターンである。高効率パターンは、例えば、電気角１８０°を通る軸線に対して、０～１８０度の信号が１８０～３６０度の信号と線対称となるパルスパターンである。高調波成分の特定次数は、例えば、５次及び７次である。

高効率パターンに含まれるパルス数は、共振抑制パターンに含まれるパルス数よりも少ない。図３（ａ）に示すように、本実施形態では、高効率領域のうち、第３速度閾値Ｎｍ３よりも高くてかつ第２中間閾値Ｎβ（＜Ｎｍａｘ）以下の領域の高効率パターンに含まれるパルス数は、第２中間閾値Ｎβよりも高くてかつ最大回転速度Ｎｍａｘ以下の領域の高効率パターンに含まれるパルス数よりも多い。

高効率領域では、回転電機１０の電気角周波数が高くなり、１電気角周期あたりのスイッチング回数が少なくなる。この場合、相電流のリップルが大きくなり、回転電機１０の鉄損が増加しやすいといった問題がある。この点、高効率パターンによれば、この問題を解消することができる。

なお、低ＮＶパターン、高トルク精度パターン、共振抑制パターン及び高効率パターンのそれぞれは、各パターンに含まれる基本波成分の振幅が変調率指令値Ｍｒと同じ値になるように定められていればよい。また、本実施形態において、低ＮＶ領域、高トルク精度領域、共振抑制領域及び高効率領域のそれぞれが「個別領域」に相当する。

図４に、パルスパターン設定処理の手順を示す。この処理は、制御装置５０により所定の制御周期で実行される。

ステップＳ１０では、トルク制御器５２が変調率指令値Ｍｒを算出する。

ステップＳ１１では、速度算出部５４がロータ回転速度Ｎｍｒを算出する。

ステップＳ１２～Ｓ１８では、パターン設定部５５が各種処理を実行する。詳しくは、ステップＳ１２では、算出されたロータ回転速度Ｎｍｒが第１速度閾値Ｎｍ１以下であるか否かを判定する。ステップＳ１２において肯定判定した場合には、ステップＳ１３に進み、算出された変調率指令値Ｍｒに対応する低ＮＶパターンをメモリ５６から取得し、信号生成部５７に出力するパルスパターンとして設定する。なお、本実施形態では、ロータ回転速度Ｎｍｒが、回転電機１０の動作点を示す「判定パラメータ」に相当する。

ステップＳ１２において否定判定した場合には、ステップＳ１４に進み、ロータ回転速度Ｎｍｒが、第１速度閾値Ｎｍ１よりも高くて、かつ、第２速度閾値Ｎｍ２以下であるか否かを判定する。ステップＳ１４において肯定判定した場合には、ステップＳ１５に進み、算出された変調率指令値Ｍｒに対応する高トルク精度パターンをメモリ５６から取得し、信号生成部５７に出力するパルスパターンとして設定する。

ステップＳ１４において否定判定した場合には、ステップＳ１６に進み、ロータ回転速度Ｎｍｒが、第２速度閾値Ｎｍ２よりも高くて、かつ、第３速度閾値Ｎｍ３以下であるか否かを判定する。ステップＳ１６において肯定判定した場合には、ステップＳ１７に進み、算出された変調率指令値Ｍｒに対応する共振抑制パターンをメモリ５６から取得し、信号生成部５７に出力するパルスパターンとして設定する。

ステップＳ１６において否定判定した場合には、ロータ回転速度Ｎｍｒが、第３速度閾値Ｎｍ３よりも高いと判定し、ステップＳ１８に進む。ステップＳ１８では、算出された変調率指令値Ｍｒに対応する高効率パターンをメモリ５６から取得し、信号生成部５７に出力するパルスパターンとして設定する。

以上説明したように、本実施形態では、低ＮＶ領域、高トルク精度領域、共振抑制領域及び高効率領域それぞれにおいて、解決すべき問題に応じた条件が課されてパルスパターンが定められている。このため、各領域に応じたインバータ２０のスイッチング制御を行うことができ、ひいては回転電機１０のトルク制御を適正に行うことができる。

＜第２実施形態＞
以下、第２実施形態について、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、パターン設定部５５は、図５に示すように、ロータ回転速度Ｎｍｒに代えて、トルク指令値Ｔｒｑ＊に基づいて、パルスパターンのグループを選択する。この選択処理の手順を図６に示す。なお、図６において、先の図４に示した処理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。

ステップＳ１０の処理の完了後、ステップＳ２０では、トルク指令値Ｔｒｑ＊が第１トルク閾値Ｔｒｑ１以下であるか否かを判定する。第１トルク閾値Ｔｒｑ１は、動作領域において、高効率領域と共振抑制領域との境界となる。ステップＳ２０において肯定判定した場合には、ステップＳ１８に進み、変調率指令値Ｍｒに対応する高効率パターンをメモリ５６から取得し、信号生成部５７に出力するパルスパターンとして設定する。なお、本実施形態では、トルク指令値Ｔｒｑ＊が、回転電機１０の動作点を示す「判定パラメータ」に相当する。

ステップＳ２０において否定判定した場合には、ステップＳ２１に進み、トルク指令値Ｔｒｑ＊が、第１トルク閾値Ｔｒｑ１よりも大きくて、かつ、第２トルク閾値Ｔｒｑ２（＞Ｔｒｑ１）以下であるか否かを判定する。第２トルク閾値Ｔｒｑ２は、動作領域において、共振抑制領域と低ＮＶ領域との境界となる。ステップＳ２１において肯定判定した場合には、ステップＳ１７に進み、変調率指令値Ｍｒに対応する共振抑制パターンをメモリ５６から取得し、信号生成部５７に出力するパルスパターンとして設定する。

ステップＳ２１において否定判定した場合には、トルク指令値Ｔｒｑ＊が、第２トルク閾値Ｔｒｑ２よりも大きくて、かつ、最大トルクＴｍａｘ以下であると判定し、ステップＳ１３に進む。ステップＳ１３では、変調率指令値Ｍｒに対応する低ＮＶパターンをメモリ５６から取得し、信号生成部５７に出力するパルスパターンとして設定する。

以上説明した本実施形態によれば、第１実施形態の効果に準じた効果を得ることができる。

＜第３実施形態＞
以下、第３実施形態について、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、パターン設定部５５は、図７に示すように、ロータ回転速度Ｎｍｒを各閾値Ｌ１～Ｌ３と比較することによりパルスパターンのグループを選択する。各閾値Ｌ１～Ｌ３は、トルク指令値Ｔｒｑ＊が大きいほど小さくなる。

図８に、パルスパターン設定処理の手順を示す。この処理は、制御装置５０により所定の制御周期で実行される。なお、図８において、先の図４に示した処理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。

ステップＳ３０以降の処理は、パターン設定部５５により実行される。ステップＳ３０では、算出されたロータ回転速度Ｎｍｒが第１閾値Ｌ１以下であるか否かを判定する。ここでは、トルク指令値Ｔｒｑ＊が大きいほど、第１閾値Ｌ１を小さく設定する。第１閾値Ｌ１は、低ＮＶ領域と高トルク精度領域との境界となる。ステップＳ３０において肯定判定した場合には、ステップＳ１３に進む。なお、本実施形態では、ロータ回転速度Ｎｍｒ及びトルク指令値Ｔｒｑ＊が、回転電機１０の動作点を示す「判定パラメータ」に相当する。

ステップＳ３０において否定判定した場合には、ステップＳ３１に進み、ロータ回転速度Ｎｍｒが、第１閾値Ｌ１よりも高くて、かつ、第２閾値Ｌ２（＞Ｌ１）以下であるか否かを判定する。ここでは、トルク指令値Ｔｒｑ＊が大きいほど、第２閾値Ｌ２を小さく設定する。第２閾値Ｌ２は、高トルク精度領域と共振抑制領域との境界となる。ステップＳ３１において肯定判定した場合には、ステップＳ１５に進む。

ステップＳ３１において否定判定した場合には、ステップＳ３２に進み、ロータ回転速度Ｎｍｒが、第２閾値Ｌ２よりも高くて、かつ、第３閾値Ｌ３（＞Ｌ２）以下であるか否かを判定する。ここでは、トルク指令値Ｔｒｑ＊が大きいほど、第３閾値Ｌ３を小さく設定する。第３閾値Ｌ３は、共振抑制領域と高効率領域との境界となる。ステップＳ３２において肯定判定した場合には、ステップＳ１７に進む。

ステップＳ３２において否定判定した場合には、ロータ回転速度Ｎｍｒが第３閾値Ｌ３よりも高くて、かつ、最大回転速度Ｎｍａｘ以下であると判定し、ステップＳ１８に進む。

以上説明した本実施形態によれば、第１実施形態の効果と同様の効果を得ることができる。

＜第４実施形態＞
以下、第４実施形態について、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、パターン設定部５５は、電源電圧ＶＤＣが高いほど、第１速度閾値Ｎｍ１、第２速度閾値Ｎｍ２及び第３速度閾値Ｎｍ３を増加補正する処理を行う。この処理は、電源電圧ＶＤＣが高いほど、変調率指令値Ｍｒが小さくなり、１電気角周期あたりに必要となるスイッチング回数が多くなることに鑑みた処理である。

図９には、電源電圧ＶＤＣが低い場合及び高い場合の各速度閾値Ｎｍ１～Ｎｍ３を示す。例えば、低ＮＶ領域と高トルク精度領域との境界となる第１速度閾値Ｎｍ１は、電源電圧ＶＤＣが高い場合、電源電圧ＶＤＣが低い場合よりも高速側に補正される。なお、図９には、高速側に補正された結果、第２中間閾値Ｎβが消失した例を示す。

以上説明した本実施形態によれば、実際の変調率を変調率指令値Ｍｒにする上で必要となる各相のスイッチング回数を電源電圧ＶＤＣに応じて適正に設定できる。このため、回転電機１０のトルク制御性を高めることができる。

＜第５実施形態＞
以下、第５実施形態について、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、先の図４の処理で用いられる各速度閾値Ｎｍ１～Ｎｍ３を更新する処理が行われる。

この更新には、低ＮＶパターン、高トルク精度パターン、共振抑制パターン及び高効率パターンそれぞれに対応する評価関数が用いられる。各評価関数は、同じ次元（例えば無次元）で定められる値である。本実施形態では、評価関数の値が小さいほど、その評価関数に対応するパルスパターンを用いる優先度が高くなる。例えば、低ＮＶパターン及び高トルク精度パターンのうち、低ＮＶパターンの評価関数の方が小さい場合、低ＮＶパターンを用いる優先度が高トルク精度パターンよりも高いとして、第１速度閾値Ｎｍ１を増加補正する。つまり、動作領域のうち低ＮＶ領域が占める領域を拡大する。

図１０に、各速度閾値Ｎｍ１～Ｎｍ３の更新処理の手順を示す。この処理は、制御装置５０により所定の制御周期で実行される。

ステップＳ４０では、低ＮＶパターンに対応する第１評価関数Ｈ１を算出する。詳しくは、電流センサ４０により検出された相電流（具体的には例えば、相電流の振幅又は実効値）が大きいほど、第１評価関数Ｈ１を大きく算出する。例えば、「Ｈ１∝相電流」のように第１評価関数Ｈ１を算出する。つまり、相電流が大きいほど、高トルク精度パターンに対する低ＮＶパターンの優先度を低くする。相電流が大きいほど、相電流に含まれる高調波成分が大きくなるため、低ＮＶパターンよりも相電流に含まれる高調波成分の低減効果が高い高トルク精度パターンの優先度が高くされる。

また、ロータ回転速度Ｎｍｒが高いほど、第１評価関数Ｈ１を小さく算出する。例えば、「Ｈ１∝１／Ｎｍｒ」のように第１評価関数Ｈ１を算出する。つまり、ロータ回転速度Ｎｍｒが高いほど、高トルク精度パターンに対する低ＮＶパターンの優先度を高くする。ロータ回転速度Ｎｍｒが低いほど、回転電機１０の駆動に伴い発生する車両振動が低周波の振動となる。振動が低周波になると、車両のユーザが揺れとして感じる度合いが小さくなる。このため、ロータ回転速度Ｎｍｒが高いほど、高トルク精度パターンよりも低ＮＶパターンの優先度が高くされる。

また、トルク指令値Ｔｒｑ＊が大きいほど、第１評価関数Ｈ１を大きく算出する。例えば、「Ｈ１∝Ｔｒｑ＊」のように第１評価関数Ｈ１を算出する。つまり、トルク指令値Ｔｒｑ＊が大きいほど相電流が大きくなるため、高トルク精度パターンに対する低ＮＶパターンの優先度を低くする。

ステップＳ４１では、高トルク精度パターンに対応する第２評価関数Ｈ２を算出する。詳しくは、電源電圧ＶＤＣが高いほど、第２評価関数Ｈ２を小さく算出する。例えば、「Ｈ２∝１／ＶＤＣ」のように第２評価関数Ｈ２を算出する。電源電圧ＶＤＣが高いほど、変調率指令値Ｍｒが小さくなり、動作領域においてＰＷＭ制御が実施される領域が増える。ＰＷＭ制御は、過変調制御又は矩形波制御よりも１電気角周期あたりのスイッチング回数が多く、トルクを高精度に制御できる。このため、電源電圧ＶＤＣが高いほど、低ＮＶパターン及び共振抑制パターンに対する高トルク精度パターンの優先度を高くする。

また、電流センサ４０により検出された相電流（具体的には例えば、相電流の振幅又は実効値）が大きいほど、第２評価関数Ｈ２を大きく算出する。例えば、「Ｈ２∝相電流」のように第２評価関数Ｈ２を算出する。相電流が大きいほど、電流センサ４０の検出値に含まれる検出誤差が大きくなる。検出誤差が大きくなる場合、高トルク精度パターンを用いる必要性が低下する。このため、相電流が大きいほど、低ＮＶパターン及び共振抑制パターンに対する高トルク精度パターンの優先度を低くする。

また、ロータ回転速度Ｎｍｒが高いほど、第２評価関数Ｈ２を大きく算出する。例えば、「Ｈ２∝Ｎｍｒ」のように第２評価関数Ｈ２を算出する。ロータ回転速度Ｎｍｒが低い領域では、ＰＷＭ制御が実施されやすくなる。ＰＷＭ制御は、過変調制御又は矩形波制御よりも１電気角周期あたりのスイッチング回数が多く、トルクを高精度に制御できる。このため、ロータ回転速度Ｎｍｒが低いほど、低ＮＶパターン及び共振抑制パターンに対する高トルク精度パターンの優先度を高くする。

また、トルク指令値Ｔｒｑ＊が大きいほど、第２評価関数Ｈ２を大きく算出する。例えば、「Ｈ２∝Ｔｒｑ＊」のように第２評価関数Ｈ２を算出する。トルク指令値Ｔｒｑ＊が相電流が大きいほど、電流センサ４０の検出値に含まれる検出誤差が大きくなる。このため、低ＮＶパターン及び共振抑制パターンに対する高トルク精度パターンの優先度を低くする。

ステップＳ４２では、共振抑制パターンに対応する第３評価関数Ｈ３を算出する。詳しくは、電源電圧ＶＤＣが高いほど、第３評価関数Ｈ３を大きく算出する。例えば、「Ｈ３∝ＶＤＣ」のように第３評価関数Ｈ３を算出する。電源電圧ＶＤＣが低いほど、変調率指令値Ｍｒが大きくなり、相電流に含まれる高調波成分が大きくなる。この高調波成分は、上述したＬＣ共振の原因となる。このため、電源電圧ＶＤＣが低いほど、高トルク精度パターン及び高効率パターンに対する共振抑制パターンの優先度を高くする。

また、電流センサ４０により検出された相電流（具体的には例えば、相電流の振幅又は実効値）が大きいほど、第３評価関数Ｈ３を小さく算出する。相電流が大きいほど、相電流に含まれる高調波成分が大きくなる。このため、相電流が大きいほど、高トルク精度パターン及び高効率パターンに対する共振抑制パターンの優先度を高くする。

また、ロータ回転速度Ｎｍｒが共振回転速度Ｎｒｚ近傍の場合、第３評価関数Ｈ３を小さく算出し、共振抑制パターンの優先度を高くする。例えば、ロータ回転速度Ｎｍｒが共振回転速度Ｎｒｚに近づくほど、第３評価関数Ｈ３を小さく算出する。

また、トルク指令値Ｔｒｑ＊が大きいほど、第３評価関数Ｈ３を小さく算出する。トルク指令値＊が大きいほど相電流が大きくなり、相電流に含まれる高調波成分が大きくなる。このため、トルク指令値＊が大きいほど、高トルク精度パターン及び高効率パターンに対する共振抑制パターンの優先度を高くする。

ステップＳ４３では、高効率パターンに対応する第４評価関数Ｈ４を算出する。詳しくは、電源電圧ＶＤＣに基づいて、第４評価関数Ｈ４を算出する。例えば、電源電圧ＶＤＣ及び第４評価関数Ｈ４が関係づけられたマップ情報に基づいて、第４評価関数Ｈ４を算出すればよい。電源電圧ＶＤＣが高くなると、スイッチング損失が増えてインバータ２０の効率が低下するものの、弱め界磁電流が小さくなるため、回転電機１０の効率は向上する傾向にある。この傾向を踏まえて上記マップ情報が定められればよい。

また、電流センサ４０により検出された相電流（具体的には例えば、相電流の振幅又は実効値）が大きいほど、第４評価関数Ｈ４を大きく算出する。例えば、「Ｈ４∝相電流^２」のように第４評価関数Ｈ４を算出する。相電流が大きくなると、インバータ２０及び回転電機１０における銅損が大きくなる。この場合、共振抑制パターンに対する高効率パターンの優先度を低くする。

また、ロータ回転速度Ｎｍｒが高いほど、第４評価関数Ｈ４を小さく算出する。ロータ回転速度Ｎｍｒが高いほど鉄損が大きくなる。この場合、共振抑制パターンに対する高効率パターンの優先度を高くする。

また、トルク指令値Ｔｒｑ＊が大きいほど、第４評価関数Ｈ４を大きく算出する。例えば、「Ｈ４∝Ｔｒｑ＊」のように第４評価関数Ｈ４を算出する。トルク指令値＊が大きいほど相電流が大きくなる。この場合、共振抑制パターンに対する高効率パターンの優先度を低くする。

ステップＳ４４では、ステップＳ４１で算出した第２評価関数Ｈ２からステップＳ４０で算出した第１評価関数Ｈ１を減算する。そして、「Ｈ２－Ｈ１」に第１係数Ｋ１（＞０）を乗算し、補正量としての「Ｋ１×（Ｈ２－Ｈ１）」を現在の第１速度閾値Ｎｍ１に加算した値を新たな第１速度閾値Ｎｍ１に設定する。

第１評価関数Ｈ１が第２評価関数Ｈ２よりも小さい場合、第１評価関数Ｈ１に対応する低ＮＶパターンの方が第２評価関数Ｈ２に対応する高トルク精度パターンよりも優先度が高い。この場合、第１速度閾値Ｎｍ１が増加補正され、「低速領域」としての低ＮＶ領域が高速側に拡大されるとともに、「高速領域」としての高トルク精度領域が縮小されることとなる。

一方、第２評価関数Ｈ２が第１評価関数Ｈ１よりも小さい場合、高トルク精度パターンの方が低ＮＶパターンよりも優先度が高い。この場合、第１速度閾値Ｎｍ１が減少補正され、高トルク精度領域が低速側に拡大されるとともに、低ＮＶ領域が低速側に縮小されることとなる。

ステップＳ４４では、新たな第１速度閾値Ｎｍ１を含む低ＮＶパターン及び高トルク精度パターンの情報をメモリ５６に記憶する。これにより、低ＮＶパターン及び高トルク精度パターンの情報が更新される。更新された情報が、先の図４の処理で用いられるようになる。

ステップＳ４５では、ステップＳ４２で算出した第３評価関数Ｈ３からステップＳ４１で算出した第２評価関数Ｈ２を減算する。そして、「Ｈ３－Ｈ２」に第２係数Ｋ２（＞０）を乗算し、補正量としての「Ｋ２×（Ｈ３－Ｈ２）」を現在の第２速度閾値Ｎｍ２に加算した値を新たな第２速度閾値Ｎｍ２に設定する。

ステップＳ４５では、新たな第２速度閾値Ｎｍ２を含む高トルク精度パターン及び共振抑制パターンの情報をメモリ５６に記憶する。これにより、高トルク精度パターン及び共振抑制パターンの情報が更新される。

ステップＳ４６では、ステップＳ４３で算出した第４評価関数Ｈ４からステップＳ４２で算出した第３評価関数Ｈ３を減算する。そして、「Ｈ４－Ｈ３」に第３係数Ｋ３（＞０）を乗算し、補正量としての「Ｋ３×（Ｈ４－Ｈ３）」を現在の第３速度閾値Ｎｍ３に加算した値を新たな第３速度閾値Ｎｍ３に設定する。

ステップＳ４６では、新たな第３速度閾値Ｎｍ３を含む共振抑制パターン及び高効率パターンの情報をメモリ５６に記憶する。これにより、共振抑制パターン及び高効率パターンの情報が更新される。

以上説明した本実施形態によれば、低ＮＶパターン、高トルク精度パターン、共振抑制パターン及び高効率パターンそれぞれに対応する優先度を踏まえ、メモリ５６に記憶されるパルスパターンが更新される。このため、各領域に応じたインバータ２０のスイッチング制御をより適正に行うことができる。

＜第５実施形態の変形例＞
・ステップＳ４０～Ｓ４３それぞれにおいて評価関数の算出に用いられるパラメータとしては、各ステップで説明したパラメータの全てに限らず一部であってもよい。

・評価関数の値が大きいほど優先度が高くなるように評価関数が定められていてもよい。この場合、例えばステップＳ４４を例にして説明すると、補正量が「Ｋ１×（Ｈ１－Ｈ２）」で算出されればよい。

・速度閾値の更新方法としては、現在の速度閾値に補正量を加える方法に限らない。例えば、第１速度閾値Ｎｍ１を例にして説明すると、第１，第２評価関数Ｈ１，Ｈ２に応じて算出される補正係数を現在の第１速度閾値Ｎｍ１に乗算することにより、新たな第１速度閾値Ｎｍ１を算出してもよい。この場合、補正係数は、第１評価関数Ｈ１の値と第２評価関数Ｈ２の値とが同じ場合に１とされ、第１評価関数Ｈ１の値が第２評価関数Ｈ２の値よりも大きい場合に１未満の値とされ、第１評価関数Ｈ１の値が第２評価関数Ｈ２の値よりも小さい場合に１よりも大きい値とされればよい。

＜第６実施形態＞
以下、第６実施形態について、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、ロータ回転速度Ｎｍｒと比較する速度閾値にヒステリシスが設けられている。これは、図１１に示すように、ロータ回転速度Ｎｍｒが変動することに起因して、選択されるパルスパターンのグループが頻繁に切り替えられることを防止するためである。

詳しくは、図１２に示すように、パターン設定部５５は、ロータ回転速度Ｎｍｒが第１速度閾値Ｎｍ１よりも高いと判定した場合、算出された変調率指令値Ｍｒに対応する高トルク精度パターンをメモリ５６から取得し、信号生成部５７に出力するパルスパターンとして設定する。一方、パターン設定部５５は、ロータ回転速度Ｎｍｒが第１速度閾値Ｎｍ１よりも高くなった後、ロータ回転速度Ｎｍｒが、第１速度閾値Ｎｍ１から所定値ΔＮだけ小さい値以下になったと判定した場合、算出された変調率指令値Ｍｒに対応する低ＮＶパターンをメモリ５６から取得し、信号生成部５７に出力するパルスパターンとして設定する。

なお、所定値ΔＮは、例えば、定常状態のロータ回転速度Ｎｍｒが取り得る変動量の最大値よりも大きい値に設定されていることが望ましい。所定値ΔＮは、例えば、実験又は計算により適合されていればよい。

パターン設定部５５は、ロータ回転速度Ｎｍｒが第２速度閾値Ｎｍ２よりも高いと判定した場合、算出された変調率指令値Ｍｒに対応する共振抑制パターンをメモリ５６から取得し、信号生成部５７に出力するパルスパターンとして設定する。一方、パターン設定部５５は、ロータ回転速度Ｎｍｒが第２速度閾値Ｎｍ２よりも高くなった後、ロータ回転速度Ｎｍｒが「Ｎｍ２－ΔＮ」以下になったと判定した場合、算出された変調率指令値Ｍｒに対応する高トルク精度パターンをメモリ５６から取得し、信号生成部５７に出力するパルスパターンとして設定する。

パターン設定部５５は、ロータ回転速度Ｎｍｒが第３速度閾値Ｎｍ３よりも高いと判定した場合、算出された変調率指令値Ｍｒに対応する高効率パターンをメモリ５６から取得し、信号生成部５７に出力するパルスパターンとして設定する。一方、パターン設定部５５は、ロータ回転速度Ｎｍｒが第３速度閾値Ｎｍ３よりも高くなった後、ロータ回転速度Ｎｍｒが「Ｎｍ３－ΔＮ」以下になったと判定した場合、算出された変調率指令値Ｍｒに対応する共振抑制パターンをメモリ５６から取得し、信号生成部５７に出力するパルスパターンとして設定する。

以上説明した本実施形態によれば、選択されるパルスパターンのグループが頻繁に切り替えられることを防止することができる。

＜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。

・第６実施形態のヒステリシスを用いる方法が第２実施形態に適用されてもよい。

・ロータ回転速度Ｎｍｒが変動することに起因して、選択されるパルスパターンのグループが頻繁に切り替えられることを防止するための処理としては、第６実施形態に例示したものに限らず、図１３及び図１４に示す処理であってもよい。

まず、図１３について説明する。なお、図１３において、先の図４に示した処理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。

ステップＳ１１ａでは、速度算出部５４がロータ回転速度Ｎｍｒを算出する。そして、速度算出部５４は、算出したロータ回転速度Ｎｍｒの時間平均値である平均回転速度Ｎａｖｅを算出する。例えば、複数の制御周期それぞれにおいて算出したロータ回転速度Ｎｍｒの平均値を平均回転速度Ｎａｖｅとして算出する。算出された平均回転速度Ｎａｖｅは、ステップＳ１２ａ，Ｓ１４ａ，Ｓ１６ａにおいて、ロータ回転速度Ｎｍｒに代えて用いられる。

続いて、図１４について説明する。なお、図１４において、先の図４に示した処理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。

ステップＳ１１ｂでは、速度算出部５４がロータ回転速度Ｎｍｒを算出する。そして、速度算出部５４は、算出したロータ回転速度Ｎｍｒにローパスフィルタ処理を施すことにより、フィルタ後回転速度Ｎｆを算出する。算出されたフィルタ後回転速度Ｎｆは、ステップＳ１２ｂ，Ｓ１４ｂ，Ｓ１６ｂにおいて、ロータ回転速度Ｎｍｒに代えて用いられる。

・動作領域に配置される個別領域の種類は図３や図５に示したものに限らない。例えば、図３に示す動作領域に、高トルク精度領域を配置することなく、共振抑制領域の低速側に隣接させて低ＮＶ領域を配置してもよい。

・回転電機としては、車載主機として用いられるものに限らず、電動パワーステアリング装置や空調用電動コンプレッサを構成する電動機等、他の用途に用いられるものであってもよい。

・回転電機としては、３相のものに限らず、４相以上のものであってもよい。

・インバータを構成するスイッチとしては、ＩＧＢＴに限らず、例えばボディダイオードを内蔵するＮチャネルＭＯＳＦＥＴであってもよい。この場合、スイッチの高電位側端子がドレインであり、低電位側端子がソースである。

・制御システムが搭載される移動体としては、車両に限らず、例えば、航空機又は船舶であってもよい。例えば、移動体が航空機の場合、制御システムを構成する回転電機は航空機の飛行動力源となる。また、例えば、移動体が船舶の場合、制御システムを構成する回転電機は船舶の航行動力源となる。さらに、制御システムの搭載先は、移動体に限らない。

・本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウエア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウエア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。

１０…回転電機、２０…インバータ、３０…直流電源、５０…制御装置。

Claims (13)

1. 回転電機（１０）と、直流電源（３０）と、前記回転電機及び前記直流電源を電気的に接続するインバータ（２０）と、を備えるシステムに適用される回転電機の制御装置（５０）において、
   前記インバータを構成するスイッチ（ＳＷＨ，ＳＷＬ）のスイッチングパターンを規定するパルスパターンを設定するパターン設定部（５５）と、
   前記回転電機の駆動制御を行うべく、設定された前記パルスパターンに基づいて、前記スイッチのスイッチング制御を行うスイッチ制御部（５７）と、を備え、
   前記パターン設定部は、前記回転電機の動作点を示す判定パラメータを取得し、前記回転電機の動作領域が分割された複数の個別領域のうち、取得した前記判定パラメータが含まれる個別領域に対応した前記パルスパターンを設定し、
   複数の前記個別領域に対応する前記パルスパターンは、互いに異なる条件が課されて定められるパルスパターンを含む、回転電機の制御装置。
2. 複数の前記個別領域は、
   前記直流電源と前記インバータの平滑コンデンサ（２２）との間を流れる電流の高調波成分のうち、前記直流電源及び前記平滑コンデンサを含むＬＣ共振回路の共振周波数近傍の特定次数の高調波成分を低減するとの条件が課されて定められるパルスパターンに対応する共振抑制領域と、
   ２値信号で表されるパルスパターンに含まれる高調波成分のうち、人間の可聴域における特定周波数範囲に含まれる特定次数の高調波成分を低減するとの条件が課されて定められるパルスパターンに対応する低ＮＶ領域と、
   前記インバータの３相のうち相電圧が最大となる最大相に対応する前記スイッチの駆動状態を固定するとの条件と、３相のうち相電圧が最小となる最小相に対応する前記スイッチのスイッチング回数を、３相のうち前記最大相及び前記最小相以外の相である中間相に対応する前記スイッチのスイッチング回数よりも増加させるとの条件が課されて定められたパルスパターンに対応する高トルク精度領域と、
   ２値信号で表されるパルスパターンに含まれる高調波成分のうち、前記回転電機で発生する損失を低減するための特定次数の高調波成分を低減するとの条件が課されて定められるパルスパターンに対応する高効率領域と、
   のうち少なくとも２つを含む、請求項１に記載の回転電機の制御装置。
3. 前記判定パラメータは、前記回転電機を構成するロータの回転速度及び前記回転電機のトルクのうち少なくとも１つであり、
   前記回転電機の動作領域は、前記ロータの回転速度及び前記回転電機のトルクで規定される領域である、請求項１又は２に記載の回転電機の制御装置。
4. 前記動作領域において、複数の前記個別領域のそれぞれが、前記ロータの回転速度の低速側から高速側にかけて順に配置されている、請求項３に記載の回転電機の制御装置。
5. 複数の前記個別領域は、前記低ＮＶ領域、前記共振抑制領域及び前記高効率領域を含み、
   前記低ＮＶ領域が前記共振抑制領域の低速側に配置され、前記高効率領域が前記共振抑制領域の高速側に配置されている、請求項４に記載の回転電機の制御装置。
6. 複数の前記個別領域それぞれに対応する前記パルスパターンにより定まる前記スイッチのスイッチング回数は、高速側の前記個別領域ほど少なくなっており、
   前記パターン設定部は、前記インバータの電源電圧が高い場合、前記電源電圧が低い場合よりも、前記動作領域において隣接する前記個別領域の境界を高速側に補正する、請求項４又は５に記載の回転電機の制御装置。
7. 前記パターン設定部は、
   前記動作領域において隣接する前記個別領域のうち、低速側の個別領域である低速領域、及び高速側の個別領域である高速領域それぞれに対応する評価関数を算出し、
   算出した前記評価関数に基づいて、前記低速領域と前記高速領域との境界を補正する、請求項４～６のいずれか１項に記載の回転電機の制御装置。
8. 前記パターン設定部は、前記インバータの電源電圧、前記回転電機に流れる電流、前記回転電機のトルク、及び前記ロータの回転速度のうち、少なくとも１つに基づいて、前記評価関数を算出する、請求項７に記載の回転電機の制御装置。
9. 前記パターン設定部は、前記低速領域の前記評価関数の値と、前記高速領域の前記評価関数の値との差に基づいて、前記低速領域と前記高速領域との境界の補正量を算出する、請求項７又は８に記載の回転電機の制御装置。
10. 複数の前記個別領域それぞれに対応する前記パルスパターンを記憶する記憶部（５６）を備え、
    前記パターン設定部は、
    前記記憶部の記憶情報に基づいて前記パルスパターンを設定し、
    補正後の前記境界の情報を前記記憶部に記憶させる、請求項７～９のいずれか１項に記載の回転電機の制御装置。
11. 前記パターン設定部は、取得した前記判定パラメータが、複数の前記個別領域のいずれに含まれるかを判定するための閾値にヒステリシスを設定する、請求項１～１０のいずれか１項に記載の回転電機の制御装置。
12. 前記パターン設定部は、取得した前記判定パラメータの時間平均値を算出し、複数の前記個別領域のうち、算出した前記時間平均値が含まれる個別領域に対応した前記パルスパターンを設定する、請求項１～１０のいずれか１項に記載の回転電機の制御装置。
13. 前記パターン設定部は、取得した前記判定パラメータにローパスフィルタ処理を施し、複数の前記個別領域のうち、前記ローパスフィルタ処理が施された前記判定パラメータが含まれる個別領域に対応した前記パルスパターンを設定する、請求項１～１０のいずれか１項に記載の回転電機の制御装置。

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