JP6986464B2 - モータ制御装置及びモータ制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、モータ制御装置及びモータ制御方法に関する。

例えば圧縮比可変機構により設定されるピストンの上死点位置等、車両装置の設定状態を変更する電動アクチュエータの駆動源として備えられたモータを駆動するに際して、車両装置の設定動作に高応答が求められる場合に、モータ回転速度を通常よりも上昇させるべく、モータの界磁磁束を弱める磁束を電機子巻線に発生させるように電流を流す、いわゆる弱め磁束制御を行うことが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−１８４０５７号公報

ところで、モータ回転速度には種々の観点から所定の上限回転速度を設定することが考えられる。例えば、車載システムの故障時におけるフェイルセーフ措置の実行性を担保すべく、モータ回転速度に上限回転速度が設定される。この例の場合には、上限回転速度は、フェイルセーフ措置に必要な時間である安全措置時間と、車載システムにおける可動部の目標位置からの乖離量の許容値である許容乖離量と、に基づいて設定される。

しかしながら、車載システムの特性上、可動部からモータに対してモータの回転方向と同一の方向にトルクが加わる場合には、弱め磁束制御を行うと、モータの回転速度が急速に上昇して所定の上限回転速度を超過して乖離するおそれがある。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、モータの弱め磁束制御中にモータ回転速度が所定の上限回転速度を超過して乖離することを抑制するモータ制御装置及びモータ制御方法を提供することを目的とする。

このため、本発明の一態様によれば、電動アクチュエータの駆動源として備えられたモータをｄｑ回転座標によるベクトル制御で駆動し、モータに対してモータの回転方向と同一の方向にトルクが加わっているときに、モータの界磁磁束を弱めるようにｄ軸電流指令値を設定する目標電流設定部を備えたモータ制御装置において、目標電流設定部は、モータの回転速度が所定の上限回転速度を超えたときに、モータの回転速度を所定の上限回転速度に収束させるように、ｄ軸電流指令値を補正している。

また、本発明の別の態様によれば、電動アクチュエータの駆動源として備えられたモータをｄｑ回転座標によるベクトル制御で駆動し、モータに対してモータの回転方向と同一の方向にトルクが加わっているときに、モータの界磁磁束を弱めるようにｄ軸電流指令値を設定するモータ制御方法では、モータの回転速度が所定の上限回転速度を超えたときに、モータの回転速度を所定の上限回転速度に収束させるように、ｄ軸電流指令値を補正している。

本発明に係るモータ制御装置及びモータ制御方法によれば、モータの弱め磁束制御中にモータ回転速度が所定の上限回転速度を超過して乖離することを抑制できる。

モータ制御装置を適用した車両用内燃機関の一例を示す構成図である。 モータ制御装置及び電動アクチュエータの一例を示す回路図である。 第１実施形態に係る目標電流設定部の各種処理を示す説明図である。 弱め磁束量設定マップの一例を示すテーブルである。 ｄ軸電流指令値設定処理の一例を示すフローチャートである。 第１実施形態に係るｄ軸電流指令値補正処理を示すフローチャートである。 弱め磁束制御による作用を示すタイムチャートである。 第２実施形態に係る目標電流設定部の各種処理を示す説明図である。 第２実施形態に係るｄ軸電流指令値補正処理を示すフローチャートである。 ｄ軸電流指令値の補正量の設定を示すタイムチャートである。 ｄ軸電流指令値補正処理の別例を示すフローチャートである。

以下、添付された図面を参照し、本発明を実施するための実施形態について詳述する。

［第１実施形態］
図１は、モータ制御装置を適用した車両用内燃機関の一例を示す。

内燃機関１０は、シリンダブロック１１と、シリンダブロック１１のシリンダボア１１Ａに往復動可能に嵌挿されたピストン１２と、吸気ポート１３Ａ及び排気ポート１３Ｂが形成されたシリンダヘッド１３と、を有している。

ピストン１２は、クランクシャフト１４に対して、ロアリンク１５Ａ及びアッパリンク１５Ｂを含むコンロッド（コネクティングロッド）１５介して連結されている。そして、ピストン１２の冠面１２Ａとシリンダヘッド１３の下面との間に、燃焼室Ｓが形成されている。

シリンダヘッド１３には、吸気ポート１３Ａの燃焼室Ｓに臨む開口端を開閉する吸気バルブ１６Ａと、排気ポート１３Ｂの燃焼室Ｓに臨む開口端を開閉する排気バルブ１６Ｂと、が備えられている。また、シリンダヘッド１３には、燃焼室Ｓに臨む位置に、燃料を噴射する燃料噴射弁１７と、燃料と空気との混合気を着火する点火栓１８と、が取り付けられている。

クランクシャフト１４は、複数のジャーナル部１４Ａとクランクピン部１４Ｂとを有し、シリンダブロック１１の主軸受（図示せず）に、ジャーナル部１４Ａが回転自在に支持されている。クランクピン部１４Ｂは、ジャーナル部１４Ａから偏心しており、ここにロアリンク１５Ａが回動可能に連結されている。アッパリンク１５Ｂは、下端側が連結ピン１５Ｃによりロアリンク１５Ａの一端に回動可能に連結され、上端側がピストンピン１２Ｂによりピストン１２に回動可能に連結されている。

また、内燃機関１０は、燃焼室Ｓの容積を変更することで、圧縮比を可変とする可変圧縮比（ＶＣＲ：Variable Compression Ratio）機構２０を備えている。ＶＣＲ機構２０は、例えば、特開２００２−２７６４４６号公報に開示されるような複リンク機構によって、燃焼室Ｓの容積を変更させることで、内燃機関１０の圧縮比を可変とする。

ＶＣＲ機構２０は、コントロールリンク２１、コントロールシャフト２２及び電動アクチュエータ２３を有している。コントロールリンク２１は、上端側が連結ピン２１Ａによりロアリンク１５Ａの他端に回動可能に連結され、下端側がコントロールシャフト２２を介してシリンダブロック１１の下部に回動可能に連結されている。詳しくは、コントロールシャフト２２は、回動可能にシリンダブロック１１に支持されていると共に、その回転中心から偏心している偏心カム部２２Ａを有し、この偏心カム部２２Ａにコントロールリンク２１の下端部が回動可能に嵌合している。

電動アクチュエータ２３は駆動源として後述のモータを内蔵し、モータの回転出力は、減速機２３Ａによって減速されて出力軸２３Ｂに伝達された後、出力軸２３Ｂに形成されたギア（例えばウォームギア）２３Ｃとコントロールシャフト２２に形成されたギア（例えばウォームホイール）２２Ｂとの噛合によって、コントロールシャフト２２に伝達される。出力軸２３Ｂの回転角度（実際の角度）βは、例えば出力軸２３Ｂにロータが取り付けられたレゾルバ等の回転角度センサ２３Ｄによって検出され、回転角度センサ２３Ｄは、実際の角度βに対応した実角度信号を出力する。

このようなＶＣＲ機構２０において、電動アクチュエータ２３の出力軸２３Ｂを正転又は逆転させることで、コントロールシャフト２２の回動角度が制御される。そして、コントロールシャフト２２が回動すると、コントロールシャフト２２の回動中心から偏心している偏心カム部２２Ａの中心位置が変化する。これにより、コントロールリンク２１の下端の搖動支持位置が変化することで、ピストン上死点（ＴＤＣ）におけるピストン１２の位置が高くなったり低くなったりして燃焼室Ｓの容積が増減し、内燃機関１０の圧縮比が低圧縮比又は高圧縮比のいずれかへ変更される。したがって、内燃機関１０の圧縮比は、出力軸２３Ｂの回転角度に応じて変化する。

内燃機関１０の燃焼制御は、ＥＣＵ（Engine Control Unit）３０が燃料噴射弁１７の噴射量および噴射時期、及び点火栓の点火時期等を電子制御することで行われる。ＥＣＵ３０は、マイクロコンピュータを内蔵し、内燃機関１０の運転状態を検出するために、内燃機関１０の回転速度Ｎｅを検出する回転速度センサ３１の出力信号、及び内燃機関１０の負荷Ｑを検出する負荷センサ３２の出力信号等、各種信号を入力するように構成されている。ここで、内燃機関１０の負荷Ｑとしては、例えば、吸気負圧、吸気流量、過給圧力、アクセル開度、スロットル開度など、内燃機関１０が発生するトルクと密接に関連する状態量を使用することができる。

また、ＥＣＵ３０は、例えば、内燃機関１０の回転速度及び負荷に適合した圧縮比が設定されたマップを参照する等して、内燃機関１０の回転速度Ｎｅ及び負荷Ｑに応じた目標圧縮比を演算し、さらに、目標圧縮比に応じた出力軸２３Ｂの回転角度（目標角度）βｔを演算する。そして、ＥＣＵ３０は、例えばＣＡＮ（Controller Area Network）等によって通信可能に接続されたＶＣＲコントローラ４０に対して、目標角度βｔに対応する信号（目標角度信号）を出力する。

ＶＣＲコントローラ４０は、ＥＣＵ３０から出力された目標角度信号、回転角度センサ２３Ｄから出力された実角度信号、及び、後述する電動アクチュエータ２３からの各種出力信号に基づいて、電動アクチュエータ２３のモータを制御するモータ制御装置であり、これにより出力軸２３Ｂの正逆回転駆動を制御している。

図２は、電動アクチュエータ２３及びＶＣＲコントローラ４０の内部構成を示す。電動アクチュエータ２３は、前述のように、モータ１００を内蔵している。モータ１００は、３相ブラシレスモータであり、Ｕ相コイル１００ｕ、Ｖ相コイル１００ｖ及びＷ相コイル１００ｗのスター結線された３相コイルをそれぞれ巻き回してなる略円筒状のステータ（図示省略）と、このステータの中央部に形成されている空間においてステータの軸線を中心として回転可能に配置されたロータ（永久磁石回転子）１００Ｒと、を備えている。モータ１００の近傍には、例えばホール素子又はホールＩＣ（Integrated Circuit）等、ロータ１００Ｒの回転による磁界変化を検出するための磁界検出センサＭＳが配置され、磁界検出センサＭＳはロータ１００Ｒの回転角度θに応じた磁界検出信号を出力する。

また、電動アクチュエータ２３は、車載バッテリＢの直流電力を交流電力に変換してモータ１００の３相コイルへ供給するインバータ２００を内蔵している。インバータ２００では、車載バッテリＢの正極側の母線と車載バッテリＢの負極側の母線との間において、スイッチング素子２０１ａ，２０１ｂを直列接続したＵ相アームと、スイッチング素子２０１ｃ，２０１ｄを直列接続したＶ相アームと、スイッチング素子２０１ｅ，２０１ｆを直列接続したＷ相アームと、が並列に接続されている。そして、各相アームにおける２つのスイッチング素子間が、モータ１００における対応相のコイルに接続されて、３相ブリッジ回路が構成されている。スイッチング素子２０１ａ〜２０１ｆは、例えば、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）又はＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等、ダイオードが逆並列に接続された、電力制御用の半導体素子で構成される。スイッチング素子２０１ａ〜２０１ｆの各制御端子（例えばゲート端子）はＶＣＲコントローラ４０の出力ポートと接続されている。

インバータ２００は、シャント抵抗によって各相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを検出するための電流検出手段（Ｕ相電流検出部２０２ｕ、Ｖ相電流検出部２０２ｖ及びＷ相電流検出部２０２ｗ）を各相アームに備えている。電流検出手段は、シャント抵抗の両端電位差をオペアンプ等によって検出できるように構成され、シャント抵抗における両端電位差Ｖｉｕ，Ｖｉｖ，Ｖｉｗに対応した電位差信号をそれぞれ出力する。

ＶＣＲコントローラ４０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）等のマイクロプロセッサ、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリデバイス、入出力インタフェースを含むマイクロコンピュータを備えている。

ＶＣＲコントローラ４０は、電流検出手段から出力された電位差信号と、磁界検出センサＭＳから出力された磁界検出信号と、ＥＣＵ３０から出力された目標角度信号と、回転角度センサ２３Ｄから出力された実角度信号と、に基づいて、インバータ２００におけるスイッチング素子２０１ａ〜２０１ｆのオン・オフ状態の切り替えを制御する制御信号を、スイッチング素子２０１ａ〜２０１ｆの各制御端子へ出力するように構成されている。ＶＣＲコントローラ４０がスイッチング素子２０１ａ〜２０１ｆの各制御端子へ制御信号を出力することで、電動アクチュエータ２３の出力軸２３Ｂを回転させ、これにより、ピストン１２の上死点位置を変更し、内燃機関１０の圧縮比を低圧縮比化する方向又は高圧縮比化する方向のいずれかの方向へ変更する。

ＶＣＲコントローラ４０は、これが有する機能を大別して示す機能ブロックとして、相電流検出部４１、ロータ回転角度演算部４２、モータ回転速度演算部４３、３相−２軸変換部４４、目標電流設定部４５、ベクトル制御部４６、２軸−３相変換部４７及び制御信号生成部４８を有している。

相電流検出部４１は、Ｕ相電流検出部２０２ｕ、Ｖ相電流検出部２０２ｖ及びＷ相電流検出部２０２ｗから出力された電位差信号をそれぞれＡ／Ｄ（Analog to Digital）変換し、変換後のＡ／Ｄ変換値に基づいて各相の相電流を相電流検出値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗとして検出する。

ロータ回転角度演算部４２は、磁界検出センサＭＳから出力された磁界検出信号に基づいて、モータ１００のロータ１００Ｒの回転角度θを演算する。モータ回転速度演算部４３は、ロータ回転角度演算部４２で算出したロータ１００Ｒの回転角度θの時間変化からモータ１００の実際の回転速度Ｎｍを演算する。ここで、実際の回転速度Ｎｍが負の値である場合には、高圧縮比化する方向にモータ１００が回転しているものとする一方、実際の回転速度Ｎｍが正の値である場合には、低圧縮比化する方向にモータ１００が回転しているものとする。

３相−２軸変換部４４は、相電流検出部４１で検出した相電流検出値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを、そのときのロータ１００Ｒの回転角度θに基づいて、ｄｑ座標におけるｄ軸電流検出値Ｉｄ及びｑ軸電流検出値Ｉｑに変換する。ｄｑ座標は、モータ１００の永久磁石回転子であるロータ１００Ｒに同期して回転する界磁方向をｄ軸とするとともに、このｄ軸と直交するトルク生成方向をｑ軸とした回転座標である。

目標電流設定部４５は、目標角度信号から出力軸２３Ｂの目標角度βｔを求めるとともに、実角度信号から出力軸２３Ｂの実際の角度βを求める。そして、目標電流設定部４５は、目標角度βｔ及び実際の角度βと、モータ回転速度演算部４３で算出したモータ１００の実際の回転速度Ｎｍと、３相−２軸変換部４４で変換して得たｑ軸電流検出値Ｉｑと、に基づいて、ｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊及びｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊を設定する。目標電流設定部４５においてｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊及びｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊を設定する各種処理の詳細については後述する。

ベクトル制御部４６は、ｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊及びｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊と、モータ回転速度演算部４３で算出したモータ１００の実際の回転速度Ｎｍと、３相−２軸変換部４４で得られたｄ軸電流検出値Ｉｄ及びｑ軸電流検出値Ｉｑと、に基づいて、ｄｑ座標におけるｄ軸電圧の指令値（ｄ軸電圧指令値）Ｖｄ及びｑ軸電圧の指令値（ｑ軸電圧指令値）Ｖｑを演算する。要するに、ベクトル制御部４６は、モータ１００の実際の回転速度Ｎｍを考慮しつつ、ＰＩ制御等の電流フィードバック制御によって、ｄ軸電流検出値Ｉｄをｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊に近づけ、かつ、ｑ軸電流検出値Ｉｑをｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊に近づけるように、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ及びｑ軸電圧指令値Ｖｑを演算する。

２軸−３相変換部４７は、ベクトル制御部４６で演算されたｄ軸電圧指令値Ｖｄ及びｑ軸電圧指令値Ｖｑを、そのときのロータ１００Ｒの回転角度θに基づいて、Ｕ相電圧指令値Ｖｕ、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ及びＷ相電圧指令値Ｖｗの３相電圧指令値に変換する。

制御信号生成部４８では、３相電圧指令値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに基づいて、スイッチング素子２０１ａ〜２０１ｆに出力するための制御信号を生成する。例えば、制御信号生成部４８は、スイッチング素子２０１ａ〜２０１ｆを駆動するためのＰＷＭ（Pulse Width Modulation）パルスの立ち上げタイミング及び立ち下げタイミングを、３相電圧指令値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗと三角波キャリアとの比較に基づいて決定することで、ＰＷＭパルスを生成する。そして、制御信号生成部４８は、生成したＰＷＭパルスを制御信号として、インバータ２００のスイッチング素子２０１ａ〜２０１ｆの各制御端子に出力する。

図３は、第１実施形態に係るＶＣＲコントローラの目標電流設定部においてｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊及びｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊を算出するための各種処理の内容を示す。

目標電流設定部４５では、加減算処理３０１及びｑ軸電流指令値設定処理３０２を行うことでｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊を算出している。加減算処理３０１では、電動アクチュエータ２３の出力軸２３Ｂの目標角度βｔと実際の角度βとの角度偏差Ｄを算出する。ここで、角度偏差Ｄが負の値である場合には、実際の角度βを目標角度βｔに近づけるために高圧縮比化する方向にモータ１００を回転させる必要があることを意味する一方、角度偏差Ｄが正の値である場合には、実際の角度βを目標角度βｔに近づけるために低圧縮比化する方向にモータ１００を回転させる必要があることを意味するものとする。

ｑ軸電流指令値設定処理３０２では、角度偏差Ｄに基づくフィードバック制御（例えば比例積分制御）によって、実際の角度βが目標角度βｔに近づくようにｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊を算出する。

また、目標電流設定部４５では、モータ１００の界磁磁束を意図的に弱めるように３相コイル１００ｕ，１００ｖ，１００ｗに電流を流す弱め磁束制御を行うべく、ｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊を負の値に設定するｄ軸電流指令値設定処理を行う。目標電流設定部４５がｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊を負の値に設定するのは、ＶＣＲコントローラ４０が、ＶＣＲ機構２０によりピストン１２の上死点位置を少なくとも低圧縮比化の方向に変更するときである。これは、ピストン１２の上死点位置を低圧縮比化の方向に変更するときには、内燃機関１０の燃焼圧力によりモータ１００の回転方向と同一方向にトルクが加わるため、モータ１００の界磁磁束を弱めると、ピストン１２の上死点位置を高圧縮比化の方向に変更する場合と比較して、モータ１００の回転速度が上昇しやすくなり、ＶＣＲ機構２０の応答性を向上させることができるからである。

逆に、ＶＣＲコントローラ４０がＶＣＲ機構２０によりピストン１２の上死点位置を高圧縮比化の方向に変更するときには、内燃機関１０の燃焼圧力によりモータ１００の回転方向と反対方向にトルクが加わる。このとき、ＶＣＲコントローラ４０が弱め磁束制御を行うと、界磁磁束の減少によってモータ１００の発生トルクが低下しているにもかかわらず、さらに内燃機関１０の燃焼圧力によってモータ１００の回転方向と反対方向にトルクが加わるため、かえってＶＣＲ機構２０の応答性を低下させてしまうおそれがある。このため、ＶＣＲコントローラ４０がＶＣＲ機構２０によりピストン１２の上死点位置を高圧縮比化の方向に変更するときには、ＶＣＲコントローラ４０は弱め磁束制御を実施せず、目標電流設定部４５はｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊を零に設定する。

目標電流設定部４５は、ｄ軸電流指令値設定処理として、さらに、乗算処理３０３、ｄ軸電流指令値仮決め処理３０４、及びｄ軸電流指令値補正処理３０５を行う。

乗算処理３０３では、モータ１００の実際の回転速度Ｎｍに対して、ＲＯＭ等に予め格納されている所定のゲインＧを乗算することで、後述するように、弱め磁束量Ｉｄ_ａｓｍを設定する際のパラメータとなるモータ１００の目標回転速度Ｎｔを算出する。所定のゲインＧは、１よりも若干大きい値であり、したがって、目標回転速度Ｎｔの絶対値は、モータ１００の実際の回転速度Ｎｍの絶対値よりもわずかに大きい値となる。

ｄ軸電流指令値仮決め処理３０４では、出力軸２３Ｂの目標角度βｔと実際の角度βとの角度偏差Ｄ、モータ１００の実際の回転速度Ｎｍ、モータ１００の目標回転速度Ｎｔ、ｑ軸電流検出値Ｉｑ、及びＲＯＭ等に予め格納されたデータである、モータ１００の許容電流値Ｉmaxに基づいて、ｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊の仮決めを行う。例えば、ｄ軸電流指令値仮決め処理３０４は、弱め磁束量Ｉｄ_ａｓｍを各種パラメータに関連付けて設定した弱め磁束量設定マップ等を用いてｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊を仮決めする。ｄ軸電流指令値仮決め処理３０４の処理内容の詳細については後述する。

ｄ軸電流指令値補正処理３０５では、ｄ軸電流指令値仮決め処理３０４で仮決めされたｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊を、モータ１００の実際の回転速度Ｎｍと、ＲＯＭ等に予め格納されたデータである、モータ１００の所定の上限回転速度Ｎmaxと、に基づいて補正して、最終的なｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊を設定する。ｄ軸電流指令値補正処理３０５の処理内容の詳細については後述する。

図４は、ｄ軸電流指令値仮決め処理３０４において弱め磁束量Ｉｄ_ａｓｍを設定するために用いられる弱め磁束量設定マップの一例を示す。弱め磁束量設定マップは、図４に示すように、出力軸２３Ｂの目標回転角度と実際の角度との角度偏差、及び、モータ１００の目標回転速度、の２つを格子軸とし、各格子点に弱め磁束量Ｉｄ_ａｓｍが格納された３次元マップとして構成され、ＲＯＭ等に予め記憶されている。弱め磁束量設定マップにおいて、弱め磁束量Ｉｄ_ａｓｍと角度偏差及び目標回転速度とは、シミュレーションや実験等の結果に基づいて関連付けられている。

弱め磁束量設定マップにおいて、目標回転速度が負の値である場合には、高圧縮比化する方向にモータ１００を回転させる必要があるものとする一方、目標回転速度が正の値である場合には、低圧縮比化する方向にモータ１００を回転させる必要があるものとする。また、前述の角度偏差Ｄと同様に、弱め磁束量設定マップにおいても、角度偏差が負の値である場合には、高圧縮比化する方向にモータ１００を回転させる必要があることを意味するものとする。一方、角度偏差が正の値である場合には、低圧縮比化する方向にモータ１００を回転させる必要があることを意味するものとする。

弱め磁束量設定マップでは、モータ１００の目標回転速度及び角度偏差の少なくとも一方が負の値である場合には、弱め磁束量Ｉｄ_ａｓｍは零として格納されている。これは、モータ１００の目標回転速度及び角度偏差の少なくとも一方が負の値である場合には、内燃機関１０の燃焼圧力によってモータ１００には外部からモータ１００の回転方向と反対方向にトルクが加わるため、ＶＣＲコントローラ４０が弱め磁束制御を行うと、かえってＶＣＲ機構２０の応答性を低下させてしまうおそれがあるからである。したがって、ＶＣＲコントローラ４０が弱め磁束制御を行う範囲は、弱め磁束量設定マップにおいて、広くても、モータ１００の目標回転速度及び角度偏差のいずれもが正の値となる範囲（以下、「低圧縮比化範囲」という）である。

また、弱め磁束量設定マップでは、低圧縮比化範囲のうち、目標回転速度がモータ１００の所定回転速度Ｎ_０（例えば定格回転速度である２０００ｒｐｍ）より小さい範囲において、弱め磁束量Ｉｄ_ａｓｍは零として格納されている。これは、目標回転速度が所定回転速度Ｎ_０より小さい範囲で弱め磁束制御を行った場合に、ＶＣＲコントローラ４０がピストン１２の上死点位置を低圧縮比化の方向に変更する際のＶＣＲ機構２０の立ち上がり応答性が、弱め磁束制御を行っていない場合と比較して、モータ１００の界磁磁束が弱められることで低下するからである。

さらに、弱め磁束量設定マップでは、低圧縮比化範囲のうち、出力軸２３Ｂの目標角度と実際の角度との角度偏差が零近傍の所定偏差Ｄ_０（例えば１０ｄｅｇ）より小さい範囲において、弱め磁束量Ｉｄ_ａｓｍは零として格納されている。これは、ＶＣＲコントローラ４０が、実際の角度が目標角度に達したと判断してモータ１００の回転を停止させるときに、弱め磁束制御に伴うモータ１００の回転速度の上昇によって、モータシャフトと減速機との間で発生する衝撃力が増大したり、実際の角度が目標角度を超えるオーバーシュートが発生したりすることを抑制するためである。

したがって、ＶＣＲコントローラ４０は、低圧縮比化範囲のうち、目標回転速度がモータ１００の所定回転速度Ｎ_０（例えば２０００ｒｐｍ）以上となり、かつ、出力軸２３Ｂの目標角度と実際の角度との角度偏差が零近傍未満の所定偏差Ｄ_０（例えば１０ｄｅｇ）以上となる範囲を、弱め磁束制御実施範囲としている。

弱め磁束量設定マップの弱め磁束制御実施範囲において、角度偏差が大きくなるに従って出力軸２３Ｂの目標角度と実際の角度との乖離も大きくなる。したがって、実際の角度を迅速に目標角度に近づけるようにモータ１００の回転速度を上昇させるべく、弱め磁束量Ｉｄ_ａｓｍの絶対値は、角度偏差が大きくなるに従って増加している。

また、弱め磁束量設定マップの弱め磁束制御範囲において、モータ１００の目標回転速度が大きくなるに従って、弱め磁束量Ｉｄ_ａｓｍの絶対値も増加している。これは、目標回転速度が大きくなるに従って弱め磁束量Ｉｄ_ａｓｍの絶対値を増加させて界磁磁束を減少させないとモータ１００の回転速度が上昇しないからである。

なお、目標回転速度Ｎｔの絶対値が、前述の乗算処理３０３において、モータ１００の実際の回転速度Ｎｍに対して１より若干大きい所定のゲインＧを乗算して、実際の回転速度Ｎｍの絶対値よりわずかに大きい値として算出される理由は下記の通りである。ＶＣＲコントローラ４０がＶＣＲ機構２０によってピストン１２の上死点位置を低圧縮比化の方向に変更するとき、内燃機関１０の負荷状態によっては、モータ１００の実際の回転速度Ｎｍが目標回転速度Ｎｔに向けて上昇し難くなる場合も発生し得る。このような場合に、仮に目標回転速度Ｎｔを弱め磁束制御実施範囲の回転速度（例えば定格回転速度２０００ｒｐｍ）に固定してしまうと、弱め磁束制御の実施によって界磁磁束が弱まることに起因して、モータ１００の実際の回転速度Ｎｍがさらに目標回転速度Ｎｔまで上昇し難くなるだけでなく、電力を無駄に消費することにもなるからである。

図５は、車両のイグニッションスイッチのオン操作によりＶＣＲコントローラ４０に電源供給が開始されたことを契機として、目標電流設定部４５（ＶＣＲコントローラ４０）において繰り返し実行される、ｄ軸電流指令値設定処理の処理内容を示す。

ステップＳ１（図中「Ｓ１」と略記。以下同様である。）では、目標電流設定部４５は、目標回転速度Ｎｔ及び角度偏差Ｄが、それぞれｄ軸電流設定マップにおける低圧縮比化範囲となる目標回転速度及び角度偏差であるか否かを判定する。目標電流設定部４５は、目標回転速度Ｎｔ及び角度偏差Ｄが正の値であると判定した場合には（ＹＥＳ）、目標回転速度Ｎｔ及び角度偏差Ｄが低圧縮比化範囲に含まれると判定して、処理をステップＳ２へ進める。一方、目標電流設定部４５は、目標回転速度Ｎｔ及び角度偏差Ｄが零以下であると判定した場合には（ＮＯ）、目標回転速度Ｎｔ及び角度偏差Ｄが低圧縮比化範囲に含まれないと判定して、弱め磁束制御を実施しないようにすべく、処理をステップＳ８へ進める。

ステップＳ２では、目標電流設定部４５は、角度偏差Ｄが弱め磁束量設定マップにおける所定偏差Ｄ_０以上であるか否かを判定し、角度偏差Ｄが所定偏差Ｄ_０以上であると判定した場合には（ＹＥＳ）、処理をステップＳ３へ進める。一方、目標電流設定部４５は、角度偏差Ｄが所定偏差Ｄ_０未満であると判定した場合には（ＮＯ）、角度偏差Ｄが弱め磁束制御実施範囲に含まれないので、弱め磁束制御を実施しないようにすべく、処理をステップＳ８へ進める。

ステップＳ３では、目標電流設定部４５は、目標回転速度Ｎｔが弱め磁束量設定マップにおける所定回転速度Ｎ_０以上であるか否かを判定する。目標電流設定部４５は、目標回転速度Ｎｔが所定回転速度Ｎ_０以上であると判定した場合には（ＹＥＳ）、目標回転速度Ｎｔ及び角度偏差Ｄが弱め磁束制御実施範囲に含まれるので、弱め磁束制御を実施すべく処理をステップＳ４へ進める。一方、目標電流設定部４５は、目標回転速度Ｎｔが所定回転速度Ｎ_０未満であると判定した場合には（ＮＯ）、目標回転速度Ｎｔが弱め磁束制御実施範囲に含まれないので、弱め磁束制御を実施しないようにすべく、処理をステップＳ８へ進める。

ステップＳ４では、目標電流設定部４５は、弱め磁束量設定マップを参照して、角度偏差Ｄ及び目標回転速度Ｎｔに対応する弱め磁束量Ｉｄ_ａｓｍを設定する。なお、目標電流角度偏差Ｄ及び目標回転速度Ｎｔが弱め磁束量マップの格子軸における角度偏差及び目標回転速度に対応していない場合には、公知の補間方法によって弱め磁束量Ｉｄ_ａｓｍを算出することができる。

ステップＳ５では、目標電流設定部４５は、ステップＳ４で設定された弱め磁束量Ｉｄ_ａｓｍの絶対値｜Ｉｄ_ａｓｍ｜がｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊の上限値Ｉｄmax^＊の絶対値｜Ｉｄmax^＊｜以下であるか否かを判定する。ここで、上限値Ｉｄmax^＊は、モータ１００の通電系統における耐熱限界により定まる固有の許容電流Ｉmaxと、３相−２軸変換部４４により算出したｑ軸電流検出値Ｉｑと、に基づいて、Ｉｄmax^＊＝−（Ｉmax^２−Ｉｑ^２）^１／２という関係式によって算出される値である。

ステップＳ５において、目標電流設定部４５は、弱め磁束量Ｉｄ_ａｓｍの絶対値｜Ｉｄ_ａｓｍ｜が上限値Ｉｄmax^＊の絶対値｜Ｉｄmax^＊｜以下であると判定した場合には（ＹＥＳ）、処理をステップＳ６へ進める。そして、ステップＳ６において、目標電流設定部４５は、ｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊として、ステップＳ４で設定した弱め磁束量Ｉｄ_ａｓｍを仮決めし（Ｉｄ^＊＝Ｉｄ_ａｓｍ）、処理をステップＳ９へ進める。

一方、ステップＳ５において、目標電流設定部４５は、弱め磁束量Ｉｄ_ａｓｍの絶対値｜Ｉｄ_ａｓｍ｜が上限値Ｉｄmax^＊の絶対値｜Ｉｄmax^＊｜を上回っていると判定した場合には（ＮＯ）、モータ１００の通電系統における耐熱保護を図るべく、処理をステップＳ７へ進める。そして、ステップＳ７において、目標電流設定部４５は、ｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊として、ｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊の上限値Ｉｄmax^＊を仮決めし（Ｉｄ^＊＝Ｉｄmax^＊）、処理をステップＳ９へ進める。

ステップＳ８では、目標電流設定部４５は、弱め磁束制御を実施しないようにｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊を零に設定し（Ｉｄ^＊＝０）、処理をステップＳ９へ進める。ステップＳ１〜Ｓ８までの処理がｄ軸電流指令値仮決め処理３０４に該当する。なお、ｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊が零である場合には、実際の回転速度Ｎｍが上限回転速度Ｎmaxを超える可能性は低いので、ステップＳ８の実行後にステップＳ９を省略して、ｄ軸電流指令値設定処理を終了してもよい。

ステップＳ９では、目標電流設定部４５は、ｄ軸電流指令値補正処理３０５を行って、ステップＳ６〜Ｓ８で仮決めされたｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊の補正を行う。ｄ軸電流指令値補正処理３０５により、仮決めされたｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊が補正された場合には、その補正値がベクトル制御部４６において用いられる最終的なｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊として設定される。一方、仮決めされたｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊が補正されなかった場合には、仮決めされたｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊がベクトル制御部４６において用いられる最終的なｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊として設定される。目標電流設定部４５は、ステップＳ９を実行した後、ｄ軸電流指令値設定処理を終了する。

ここで、ｄ軸電流指令値補正処理３０５によりステップＳ６〜Ｓ８で仮決めされたｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊を補正する必要性について説明する。ＶＣＲ機構２０の故障時（例えば電動アクチュエータ２３の故障時）にＶＣＲコントローラ４０におけるフェイルセーフ措置の実効性を担保すべく、モータ１００の回転速度には所定回転速度Ｎ_０（例えば２０００ｒｐｍ）よりも高い上限回転速度Ｎmax（例えば３０００ｒｐｍ）が設定されている。ＶＣＲコントローラ４０では、モータ１００の上限回転速度Ｎmaxは、フェイルセーフ措置に必要な時間である安全措置時間と、ピストン１２の上死点位置の目標位置と実際の位置との許容乖離量、すなわち出力軸２３Ｂの目標角度βｔと実際の角度βとの許容乖離量と、に基づいて設定されている。しかしながら、ピストン１２の上死点位置を低圧縮比化の方向に変更するときには、内燃機関１０の燃焼圧力によりモータ１００には外部からモータ１００の回転方向と同一方向にトルクが加わっている。このとき、ＶＣＲコントローラ４０が弱め磁界制御を行ってモータ１００の界磁磁束を弱めると、モータ１００の回転速度Ｎｍが急速に上昇して所定の上限回転速度Ｎmaxを超えてしまい、ＶＣＲ機構２０の故障時に有効なフェイルセーフ措置を行えなくなるおそれがある。そこで、目標電流設定部４５は、ＶＣＲコントローラ４０が弱め磁束制御を行う場合には、ｄ軸電流指令値補正処理３０５を行うことで、モータ１００の実際の回転速度Ｎｍが上限回転速度Ｎmaxを超えたときに、モータ１００の実際の回転速度Ｎｍを上限回転速度Ｎmaxに収束させるように、仮決めされたｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊を補正して最終的なｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊を設定している。

図６は、ｄ軸電流指令値設定処理のステップＳ８において行われる第１実施形態に係るｄ軸電流指令値補正処理３０５の処理内容を示す。

ステップＳ１１では、目標電流設定部４５は、モータ回転速度演算部４３で算出した実際の回転速度Ｎｍが、ＲＯＭ等に予め記憶された上限回転速度Ｎmaxを上回ったか否かを判定する。換言すれば、目標電流設定部４５は、実際の回転速度Ｎｍから上限回転速度Ｎmaxを減算した速度偏差ΔＮ（＝Ｎｍ−Ｎmax）が零より大きいか否かを判定する。そして、目標電流設定部４５は、速度偏差ΔＮが零より大きいと判定した場合には（ＹＥＳ）、実際の回転速度Ｎｍが上限回転速度Ｎmaxに収束するようにすべく、処理をステップＳ１２へ進める。一方、目標電流設定部４５は、速度偏差ΔＮが零以下であると判定した場合には（ＮＯ）、仮決めされたｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊を補正する必要がないので、ｄ軸電流指令値補正処理３０５を終了する。

ステップＳ１２では、目標電流設定部４５は、実際の回転速度Ｎｍが上限回転速度Ｎmaxに収束するように、ステップＳ１１で算出した速度偏差ΔＮに基づいて、仮決めされたｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊の補正量ΔＩｄを算出する。仮決めされたｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊の補正量ΔＩｄは、様々なフィードバック制御を適宜採用することで算出できる。

例えば、仮決めされたｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊の補正量ΔＩｄは、速度偏差ΔＮに基づく比例積分制御（ＰＩ制御）によって、下式に従って算出できる。
補正量ΔＩｄ＝ΔＮ＊比例ゲイン＋ΔＮの積分値＊積分ゲイン

また、比例積分制御を用いない場合、仮決めされたｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊の補正量ΔＩｄは、例えば、速度偏差ΔＮに基づく比例積分微分制御（ＰＩＤ制御）によって、下式に従って算出できる。
補正量ΔＩｄ＝ΔＮ＊比例ゲイン＋ΔＮの積分値＊積分ゲイン＋ΔＮの微分値＊微分ゲイン

ステップＳ１３では、目標電流設定部４５は、仮決めされたｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊に補正量ΔＩｄを加算して、最終的なｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊を算出する（Ｉｄ^＊＝Ｉｄ^＊＋ΔＩｄ）。

ステップＳ１４では、目標電流設定部４５は、ステップＳ１３で算出したｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊が零未満であるか否かを判定する。そして、目標電流設定部４５は、ｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊が零未満であると判定した場合には（ＹＥＳ）、ｄ軸電流指令値補正処理３０５を終了する。一方、目標電流設定部４５は、ｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊が零以上であると判定した場合には（ＮＯ）、弱め磁束制御を行わないことになるので、処理をステップＳ１５へ進め、最終的なｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊を零に設定して（Ｉｄ^＊＝０）、ｄ軸電流指令値補正処理３０５を終了する。

次に、図７を参照して、ＶＣＲコントローラ４０の弱め磁束制御による作用について説明する。図７は、（ａ）モータ１００の実際の回転速度Ｎｍの時間変化、（ｂ）内燃機関１０のトルクの時間変化、（ｃ）ｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊の時間変化及び（ｄ）ｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊の時間変化を模式的に示す。

ＶＣＲコントロール４０がＶＣＲ機構２０によってピストン１２の上死点位置を低圧縮比化の方向に変更する場合、図７（ａ）に示すように、モータ１００の実際の回転速度Ｎｍを負の値とすべく、目標電流設定部４５は、図７（ｄ）に示すように、出力軸２３Ｂの実際の角度βと目標角度βｔとの角度偏差Ｄに基づいてｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊を算出する。このとき、図７（ｂ）に示すように、モータ１００には回転方向と同一方向に内燃機関１０のトルクが加わる。目標電流設定部４５は、図７（ａ）及び（ｃ）に示すように、モータ１００の実際の回転速度Ｎｍ（厳密には、実際の回転速度ＮｍにゲインＧが乗算される目標回転速度Ｎｔ）が所定回転速度Ｎ_０となるまでは弱め磁束制御を行わないので、ｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊を零に設定している。

図７（ａ）及び（ｃ）に示すように、目標電流設定部４５は、目標回転速度Ｎｔ（実際の回転速度Ｎｍ）が所定回転速度Ｎ_０に達すると、弱め磁束制御を開始すべく弱め磁束量Ｉｄ_ａｓｍに基づいてｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊を負の値に設定する。これによりモータ１００の実際の回転速度Ｎｍが上昇すると、目標回転速度Ｎｔが上昇し、弱め磁束量Ｉｄ_ａｓｍの絶対値｜Ｉｄ_ａｓｍ｜も増大するため、実際の回転速度Ｎｍがさらに上昇する。目標電流設定部４５は、実際の回転速度Ｎｍが上限回転速度Ｎmaxを超えると、実際の回転速度Ｎｍが上限回転速度Ｎmaxに収束するように、ｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊を補正する。ｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊の補正は、図７（ａ）及び（ｃ）に示すように、弱め磁束量Ｉｄ_ａｓｍに速度偏差ΔＮ（＝Ｎｍ−Ｎmax）に応じた補正量ΔＩｄを加算して行う。これにより、図７（ａ）に示すように、実際の回転速度Ｎｍが上限回転速度Ｎmaxに収束する。

第１実施形態に係るＶＣＲコントローラ４０によれば、内燃機関１０の燃焼圧力によってモータ１００に対して外部からモータ１００の回転方向と同一の方向にトルクが加わっているときに、モータの界磁磁束を弱めるようにｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊を設定する弱め磁束制御を行っても、モータ１００の実際の回転速度Ｎｍが上限回転速度Ｎmaxを超過して乖離することを抑制できる。したがって、上限回転速度Ｎmaxは、ＶＣＲ機構２０（例えば電動アクチュエータ２３）の故障時にＶＣＲコントローラ４０によるフェイルセーフ措置の実効性を担保するために設定されているので、ＶＣＲ機構２０の故障時に有効なフェイルセーフ措置を行うことができる。

［第２実施形態］
図８は、第２実施形態に係るＶＣＲコントローラの目標電流設定部においてｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊及びｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊を算出するための各種処理の内容を示す。以下、第１実施形態と同じ構成要素については同一の符号を付して説明を省略又は簡略化する。

第２実施形態に係るＶＣＲコントローラ４０は目標電流設定部４５Ａを備えている。目標電流設定部４５Ａにおいて行われるｄ軸電流指令値補正処理３０５Ａでは、ｄ軸電流指令値仮決め処理３０４で仮決めされたｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊を、モータ１００の実際の回転速度Ｎｍ及び上限回転速度Ｎmaxに加え、内燃機関１０のトルクＴ及び出力軸２３Ｂの実際の角度βに基づいて補正して、最終的なｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊を設定する。

図９は、ｄ軸電流指令値設定処理のステップＳ８において行われる第２実施形態に係るｄ軸電流指令値補正処理３０５Ａの処理内容を示す。ｄ軸電流指令値補正処理３０５Ａは、ステップＳ１２とステップＳ１３との間で、ステップＳ１２１及びステップＳ１２２の処理を実行する点で、第１実施形態のｄ軸電流指令値補正処理３０５（図６参照）と異なる。

目標電流設定部４５Ａは、ステップＳ１２において、ｄ軸電流指令値仮決め処理３０４により仮決めされたｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊の補正量ΔＩｄを、速度偏差ΔＮに基づいて算出すると、ステップＳ１２１において、補正量ΔＩｄが直近で算出された前回値より大きいか否かを判定する。そして、目標電流設定部４５Ａは、補正量ΔＩｄが前回値より大きいと判定した場合には（ＹＥＳ）、処理をステップＳ１３へ進めて、仮決めしたｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊をステップＳ１２で算出した補正量ΔＩｄで補正する。一方、ステップＳ１２１において、目標電流設定部４５Ａは、補正量ΔＩｄが前回値以下であると判定した場合には（ＮＯ）、処理をステップＳ１２２へ進める。

ステップＳ１２２では、目標電流設定部４５Ａは、補正量ΔＩｄの減少を許可してよいか否かを判定し、補正量ΔＩｄの減少を許可した場合にはステップＳ１２で算出した補正量ΔＩｄを減少させる。目標電流設定部４５Ａが補正量ΔＩｄの減少を許可してよいと判定するのは、内燃機関１０の燃焼圧によってモータ１００の回転方向にトルクが加わり難い状況のときである。

モータ１００の回転方向に外部からトルクが加わり難い状況は、例えば、モータ１００の回転方向と同一方向に加わる内燃機関１０の発生トルクＴが所定トルクＴ_０未満である第１の状況が考えられる。また、モータ１００の回転方向に外部からトルクが加わり難い状況は、例えば、電動アクチュエータ２３の作動位置、すなわち出力軸２３Ｂの実際の角度βが、ピストン１２とコントロールシャフト２２とを接続するリンク機構（コントロールリンク２１等）の特性上、出力軸２３Ｂが回転する方向に外部から負荷を受け難い角度範囲Ｒ_βに含まれる第２の状況が考えられる。さらに、モータ１００の回転方向に外部からトルクが加わり難い状況は、例えば、第１及び第２の状況が同時に起こる第３の状況が考えられる。

したがって、ステップＳ１２２において、目標電流設定部４５Ａは、モータ１００の回転方向と同一方向に加わる内燃機関１０の発生トルクＴが所定トルクＴ_０未満であること、及び、出力軸２３Ｂの実際の角度βが角度範囲Ｒ_βに含まれることの少なくとも一方を満たしたときに（図１０（ａ）の時刻ｔ１）、補正量ΔＩｄの減少を許可してよいと判定する。そして、目標電流設定部４５Ａは、補正量ΔＩｄを零にして、仮決めされたｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊の補正を停止することができる。これにより、最終的なｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊は弱め磁束量Ｉｄ_ａｓｍに設定される。

一方、ステップＳ１２２において、モータ１００の回転方向と同一方向に加わる内燃機関１０の発生トルクＴが所定トルクＴ_０未満であること、及び、出力軸２３Ｂの実際の角度βが角度範囲Ｒ_βに含まれることの両方を満たさない場合には、ステップＳ１３において、仮決めしたｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊をステップＳ１２で算出した補正量ΔＩｄで補正し、最終的なｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊を設定する。

あるいは、ステップＳ１２２において、目標電流設定部４５Ａは、モータ１００の回転方向と同一方向に加わる内燃機関１０の発生トルクＴが所定トルクＴ_０未満であること、及び、出力軸２３Ｂの実際の角度βが角度範囲Ｒ_βに含まれることの少なくとも一方を満たしたときに（図１０（ｂ）の時刻ｔ１）、補正量ΔＩｄの減少を許可してよいと判定する。そして、目標電流設定部４５Ａは、補正量ΔＩｄを徐々に減少させて、仮決めされたｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊の補正を緩和することができる。具体的には、目標電流設定部４５Ａは、内燃機関１０の発生トルクＴが大きくなるに従って、あるいは、出力軸２３Ｂの実際の角度βが角度範囲Ｒ_βに近づくに従って、補正量ΔＩｄを徐々に減少させる。これにより、ステップＳ１３において、最終的なｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊は徐々に減少し、最終的には弱め磁束量Ｉｄ_ａｓｍに設定される（図１０（ｂ）の時刻ｔ２）。

第２実施形態に係るＶＣＲコントローラ４０によれば、モータ１００の回転方向に外部からトルクが加わり難い状況では、ｄ軸電流指令値補正処理３０５Ａにおいて補正量ΔＩｄを必要以上に大きく算出せず、モータ１００の実際の回転速度Ｎｍを過剰に低下させないようにすることができる。これは、モータ１００の回転方向にトルクが加わり難い状況では、トルクが加わり易い状況と比較すると、モータ１００の実際の回転速度Ｎｍも上昇し難いからである。

なお、前述の第２実施形態のｄ軸電流指令値補正処理３０５Ａにおいて、目標電流設定部４５Ａは、ステップＳ１２２で補正量ΔＩｄの減少を許可してよいか否かを判定し、補正量ΔＩｄの減少を許可した場合にはステップＳ１２で算出した補正量ΔＩｄを減少させていた。これに代えて、あるいは、これに加えて、目標電流設定部４５Ａは、補正量ΔＩｄの増大を許可してよいか否かを判定し、補正量ΔＩｄの増大を許可した場合にはステップＳ１２で算出した補正量ΔＩｄを増大させることができる。

具体的には、図１１に示すように、目標電流設定部４５Ａは、ステップＳ１２１でΔＩｄが前回値より大きいと判定した場合（ＹＥＳ）、処理をステップＳ１２３へ進める。ステップＳ１２３では、目標電流設定部４５Ａは、補正量ΔＩｄの増大を許可してよいか否かを判定し、補正量ΔＩｄの増大を許可した場合にはステップＳ１２で算出した補正量ΔＩｄを増大させる。目標電流設定部４５Ａが補正量ΔＩｄの増大を許可してよいと判定するのは、内燃機関１０の燃焼圧によってモータ１００に対してモータ１００の回転方向に外部からトルクが加わり易い状況のときである。

モータ１００の回転方向に外部からトルクが加わり易い状況としては以下のような状況が考えられる。例えば、モータ１００の回転方向と同一方向に加わる内燃機関１０の発生トルクＴが所定トルクＴ_０以上である第１の状況や、電動アクチュエータ２３の作動位置、すなわち出力軸２３Ｂの実際の角度βが前述の角度範囲Ｒ_β外に含まれる第２の状況や、第１及び第２の状況が同時に発生する第３の状況が考えられる。

したがって、ステップＳ１２３において、目標電流設定部４５Ａは、モータ１００の回転方向と同一方向に加わる内燃機関１０の発生トルクＴが所定トルクＴ_０以上であること、及び、出力軸２３Ｂの実際の角度βが角度範囲Ｒ_β外に含まれることの少なくとも一方を満たしたときに、補正量ΔＩｄの増大を許可してよいと判定できる。この場合、目標電流設定部４５Ａは、補正量ΔＩｄを零にして、ステップＳ１３において最終的なｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊を弱め磁束量Ｉｄ_ａｓｍに設定する。あるいは、目標電流設定部４５Ａは、モータ１００の回転方向と同一方向に加わる内燃機関１０の発生トルクＴが大きくなるに従って、又は、出力軸２３Ｂの実際の角度βが角度範囲Ｒ_βから離れるに従って、補正量ΔＩｄを徐々に増大させて、ステップＳ１３において最終的なｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊を零に向けて増大させる。

一方、ステップＳ１２３において、モータ１００の回転方向と同一方向に加わる内燃機関１０の発生トルクＴが所定トルクＴ_０以上であること、又は、出力軸２３Ｂの実際の角度βが角度範囲Ｒ_βに含まれることの両方を満たさない場合には、ステップＳ１３において、仮決めしたｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊をステップＳ１２で算出した補正量ΔＩｄで補正し、これを最終的なｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊に設定する。

このような第２実施形態の変形例によれば、モータ１００の回転方向に外部からトルクが加わり易い状況では、実際の回転速度をより早期に上限回転速度以下に抑えることが可能となる。

前述の第１及び第２実施形態において、ｄ軸電流指令値補正処理３０５，３０５Ａによって、モータ１００の実際の回転速度Ｎｍが上限回転速度Ｎmaxを超えたときに、モータ１００の実際の回転速度Ｎｍを上限回転速度Ｎmaxに収束させるように、仮決めされたｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊を補正して最終的なｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊を設定した。これに代えて、目標電流設定部４５，４５Ａは、目標回転速度Ｎｔが上限回転速度Ｎmaxあるいはその近傍値になったとときに、乗算処理３０３において実際の回転速度ＮｍにゲインＧを乗算しないようにしてもよい。これにより、ｄ軸電流指令値仮決め処理３０４において、弱め磁束量Ｉｄ_ａｓｍの絶対値｜Ｉｄ_ａｓｍ｜が増大しないようにして、モータ１００の実際の回転速度Ｎｍが上昇しないようにすることができる。

あるいは、目標電流設定部４５，４５Ａは、ｑ軸電流指令値設定処理３０２において、モータ１００の実際の回転速度Ｎｍが上限回転速度Ｎmaxを超えないように、ｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊を設定してもよい。ｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊は角度偏差Ｄに加え速度偏差ΔＮに基づいて設定する。

前述の第１及び第２実施形態において、モータ１００をＶＣＲ機構２０における電動アクチュエータ２３の駆動源として適用した例について説明したが、これに限らず、内燃機関１０における様々な電動アクチュエータの駆動源として適用可能である。例えば、内燃機関１０における吸排気バルブの開閉タイミングやリフト量を可変とする可変バルブ機構の電動アクチュエータの駆動源として適用することができる。したがって、本発明に係るモータ制御装置は、ＶＣＲ機構２０の電動アクチュエータ２３におけるモータ１００を制御するＶＣＲコントローラ４０に限らず、内燃機関１０のおける様々な電動アクチュエータの駆動源として用いられるモータを制御するものにも適用可能である。また、上限回転速度Ｎmaxもモータ１００の適用対象に従って変化し得る。

前述の第１及び第２実施形態において、ｄ軸電流指令値仮決め処理３０４では、弱め磁束量設定マップを参照することでｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊を仮決めしていたが、これに限らず、他の様々な方法によってｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊を仮決めしてもよい。

１０…内燃機関、１２…ピストン、２０…ＶＣＲ機構、２３…電動アクチュエータ、２３Ｂ…出力軸、４０…ＶＣＲコントローラ、４５，４５Ａ…目標電流設定部、１００…モータ、Ｉｄ^＊…ｄ軸電流指令値、Ｎｍ…モータの実際の回転速度、Ｎmax…上限回転速度、ΔＮ…速度偏差、ΔＩｄ…ｄ軸電流指令値の補正量、β…出力軸の実際の角度、Ｔ…内燃機関の発生トルク、３０５，３０５Ａ…ｄ軸電流指令値補正処理

Claims (9)

1. 電動アクチュエータの駆動源として備えられたモータをｄｑ回転座標によるベクトル制御で駆動し、外部から前記モータに対して前記モータの回転方向と同一の方向にトルクが加わっているときに、前記モータの界磁磁束を弱めるようにｄ軸電流指令値を設定する目標電流設定部を備えたモータ制御装置であって、
   前記目標電流設定部は、前記モータの回転速度が所定の上限回転速度を超えたときに、前記モータの回転速度を前記所定の上限回転速度に収束させるように、前記ｄ軸電流指令値を補正する、モータ制御装置。
2. 前記目標電流設定部は、前記モータの回転速度が所定回転速度を超過したときに、前記モータの回転速度と前記所定の上限回転速度との偏差に基づいて、前記ｄ軸電流指令値を補正する、請求項１に記載のモータ制御装置。
3. 前記目標電流設定部は、前記偏差が大きくなるに従って前記ｄ軸電流指令値が零に近づくように、前記ｄ軸電流指令値を補正する、請求項２に記載のモータ制御装置。
4. 前記所定の上限回転速度は、前記電動アクチュエータが故障した場合に前記電動アクチュエータがフェイルセーフ措置を実行可能な時間に基づいて設定される、請求項１〜３のいずれか１つに記載のモータ制御装置。
5. 前記電動アクチュエータは、内燃機関の圧縮比を調整する可変圧縮比機構において、前記内燃機関のピストンの上死点位置を変更するように構成されている、請求項１〜４のいずれか１つに記載のモータ制御装置。
6. 前記目標電流設定部は、前記モータの回転速度が前記所定の上限回転速度を超過している場合でも、前記モータに対して前記モータの回転方向と同一の方向に加わるトルクの状況に応じて、前記ｄ軸電流指令値の補正を停止する、請求項１〜５のいずれか１つに記載のモータ制御装置。
7. 前記目標電流設定部は、前記モータの回転速度が前記所定の上限回転速度を超過している場合でも、前記モータに対して前記モータの回転方向と同一の方向に加わるトルクの状況に応じて、前記ｄ軸電流指令値の補正を緩和する、請求項１〜５のいずれか１つに記載のモータ制御装置。
8. 前記トルクの状況は、前記内燃機関が発生するトルクと前記電動アクチュエータの作動位置との少なくとも一方によって決定される、請求項６又は請求項７に記載のモータ制御装置。
9. 電動アクチュエータの駆動源として備えられたモータをｄｑ回転座標によるベクトル制御で駆動し、前記モータに対して前記モータの回転方向と同一の方向にトルクが加わっているときに、前記モータの界磁磁束を弱めるようにｄ軸電流指令値を設定するモータ制御方法であって、
   前記モータの回転速度が所定の上限回転速度を超えたときに、前記モータの回転速度を前記所定の上限回転速度に収束させるように、前記ｄ軸電流指令値を補正する、モータ制御方法。

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