JP7063008B2 - 磁極位置推定装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数相の巻線を有する同期式の回転電機を備えるシステムに適用され、回転電機の磁極位置を推定する磁極位置推定装置に関する。

この種の推定装置としては、特許文献１に見られるように、いずれか２相分の巻線に電流を流す場合に無通電相の巻線の誘起電圧を検出し、検出した誘起電圧の極性と、検出した誘起電圧のレベルの大小関係とに基づいて、磁極位置を推定するものが知られている。

特開２００４－１４０９７５号公報

特許文献１に記載の推定装置では、６０度間隔でしか磁極位置を推定できない。このため、磁極位置を推定する分解能を高める技術に関しては、未だ改善の余地を残すものとなっている。

本発明は、磁極位置を推定する分解能を高めることができる磁極位置推定装置を提供することを主たる目的とする。

本発明は、複数相の巻線を有する同期式の回転電機と、上下アームスイッチを有してかつ前記巻線に電気的に接続される電力変換器と、を備えるシステムに適用され、前記回転電機の磁極位置を推定する磁極位置推定装置において、複数相の前記巻線のうち、その端に接続される前記上下アームスイッチのいずれにも電流が流れない前記巻線を非接続巻線とし、その端に接続される前記上下アームスイッチのいずれかに電流が流れる前記巻線を接続巻線とする場合、複数相の前記巻線の中から、少なくとも２つの異なる組み合わせからなる前記接続巻線及び前記非接続巻線を選択する選択部と、前記選択部により選択された前記各組み合わせについて、前記電力変換器の操作により第１方向へと前記接続巻線に電流を流す場合における前記非接続巻線の電圧である第１電圧、及び前記電力変換器の操作により前記第１方向とは逆の第２方向へと前記接続巻線に電流を流す場合における前記非接続巻線の電圧である第２電圧を検出する電圧検出部と、前記選択部により選択された前記各組み合わせに対応する前記第１電圧と前記第２電圧との差に基づいて、前記磁極位置を推定する推定部と、を備える。

複数相の巻線のうち、その端に接続される上下アームスイッチのいずれにも電流が流れない巻線を非接続巻線とし、その端に接続される上下アームスイッチのいずれかに電流が流れる巻線を接続巻線とする。本発明の選択部は、複数相の巻線の中から、少なくとも２つの異なる組み合わせからなる接続巻線及び非接続巻線を選択する。電圧検出部は、選択された各組み合わせについて、電力変換器の操作により第１方向へと接続巻線に電流を流す場合における非接続巻線の電圧である第１電圧、及び電力変換器の操作により第１方向とは逆の第２方向へと接続巻線に電流を流す場合における非接続巻線の電圧である第２電圧を検出する。

回転電機の磁極から発生する磁束の影響により、磁極位置に応じて接続巻線のインダクタンスが変化するため、磁極位置に応じて上記第１，第２電圧も変化する。ここで、本願発明者は、磁極位置に応じて、第１電圧と第２電圧との差も変化することに着目した。そして、選択された少なくとも２つの組み合わせそれぞれに対応する第１電圧と第２電圧との差によれば、０度から３６０度の電気角範囲において現在の磁極位置がどの位置であるのかを特定できることを見出した。

この点に鑑み、本発明は推定部を備えている。本発明によれば、６０度よりも小さい間隔で磁極位置を推定することができ、磁極位置を推定する分解能を高めることができる。

第１実施形態に係る回転電機の制御システムの全体構成図。 磁極位置推定処理の手順を示すフローチャート。 各モードにおけるスイッチの操作態様等を示す図。 モード１における電流及び電圧の推移を示すタイムチャート。 モード１におけるバッテリ及び巻線の接続態様を示す図。 モード４における電流及び電圧の推移を示すタイムチャート。 各非通電電圧と磁極位置との関係を示す図。 磁極位置が非通電電圧に及ぼす影響を説明するための図。 各合計電圧と磁極位置との関係を示す図。 第２実施形態に係る各モードにおけるスイッチの操作態様等を示す図。 モード１におけるバッテリ及び巻線の接続態様を示す図。 第３実施形態に係る磁極位置推定処理の手順を示すフローチャート。 第４実施形態に係る磁極位置推定処理の手順を示すフローチャート。 合成ベクトルの一例を示す図。 第５実施形態に係る回転電機の制御システムの全体構成図。 各モードにおけるスイッチの操作態様等を示す図。

＜第１実施形態＞
以下、本発明に係る磁極位置推定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。

図１に示すように、制御システムは、直流電源としてのバッテリ１０、電力変換器としてのインバータ２０、回転電機３０及び制御装置４０を備えている。回転電機３０は、インバータ２０を介してバッテリ１０に接続されている。なお、バッテリ１０及びインバータ２０の間には、平滑コンデンサ１１が設けられている。また、回転電機３０は、ロータに磁極としての永久磁石を備える永久磁石界磁型の同期機である。

インバータ２０は、３相分の上，下アームスイッチを備えている。Ｕ相上，下アームスイッチＳＵＨ，ＳＵＬの接続点には、回転電機３０のＵ相巻線３１Ｕの第１端が接続されている。Ｖ相上，下アームスイッチＳＶＨ，ＳＶＬの接続点には、回転電機３０のＶ相巻線３１Ｖの第１端が接続されている。Ｗ相上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬの接続点には、回転電機３０のＷ相巻線３１Ｗの第１端が接続されている。各相巻線３１Ｕ，３１Ｖ，３１Ｗの第２端は、中性点で接続されている。すなわち、各相巻線３１Ｕ，３１Ｖ，３１Ｗは星形結線されている。本実施形態では、インバータ２０の各スイッチＳＵＨ～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、より具体的にはＮチャネルＭＯＳＦＥＴが用いられている。各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬには、ボディダイオードが内蔵されている。

制御システムは、電源電圧センサ４１を備えている。電源電圧センサ４１は、平滑コンデンサ１１の端子電圧を電源電圧ＶＤＣとして検出する。電源電圧センサ４１の検出値は、制御装置４０に入力される。

制御装置４０は、バッテリ１０の負極端子に接続されたグランドに対する各相巻線３１Ｕ，３１Ｖ，３１Ｗの第１端側の電位差を検出する機能を有している。また、制御装置４０は、回転電機３０の制御量をその指令値に制御すべく、各相において上アームスイッチと下アームスイッチとを交互にオンする。本実施形態において、制御量は、回転電機３０のロータの回転速度である。

回転電機３０の制御は、磁極位置（電気角）を直接検出するレゾルバ等の角度検出器の検出値を用いない位置センサレス制御である。このため、制御装置４０は、ロータの停止時において、初期の磁極位置を推定する処理を行う。

３相巻線のうち、通電対象とする巻線を通電巻線（接続巻線に相当）とし、通電対象としない巻線を非通電巻線（非接続巻線に相当）とする。制御装置４０は、３相巻線の中から、少なくとも２つの異なる組み合わせからなる通電巻線及び非通電巻線を選択する選択部を備える。制御装置４０は、選択部により選択した各組み合わせについて、インバータ２０の操作により第１方向へと通電巻線に電流を流す場合における非通電巻線の電圧である第１電圧、及びインバータ２０の操作により第１方向とは逆の第２方向へと通電巻線に電流を流す場合における非通電巻線の電圧である第２電圧を検出する電圧検出部を備える。制御装置４０は、選択部により選択した各組み合わせに対応する第１電圧と第２電圧との差に基づいて、磁極位置を推定する推定部を備える。以下、この推定処理について説明する。

図２は、磁極位置推定処理の手順を示すフローチャートである。この処理は、制御装置４０により、回転電機３０の起動前に、ロータが回転していない状態で実行される。

ステップＳ１０ではモードＩを選択し、ステップＳ１１では、選択したモードＩに応じた電圧が巻線に印加される。ステップＳ１２では、モードＩにおいて、Ｕ，Ｖ，Ｗ相巻線３１Ｕ，３１Ｖ，３１Ｗのうち通電されていない巻線の第１端とグランドとの電位差である非通電電圧を検出する。なお、Ｉの初期値は１とされている。

図３に示すように、モード１は、Ｖ相巻線３１ＶからＵ相巻線３１Ｕへと向かう方向（第１方向に相当）に電流を流し、Ｗ相巻線３１Ｗには電流を流さないモードである。モード１では、Ｕ相巻線３１Ｕ及びＶ相巻線３１Ｖが通電巻線に相当し、Ｗ相巻線３１Ｗが非通電巻線に相当する。モード１では、Ｗ相巻線３２Ｗの第１端に接続されたＷ相上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬのいずれにもドレイン電流が流れない。モード１では、極性を交互に反転させながらバッテリ１０の出力電圧をＵ相巻線３１Ｕ及びＶ相巻線３１Ｖの直列接続体に印加すべく、Ｖ相上アームスイッチＳＶＨ及びＵ相下アームスイッチＳＵＬがオンされて、かつ、Ｖ相下アームスイッチＳＶＬ及びＵ相上アームスイッチＳＵＨがオフされる状態と、Ｖ相上アームスイッチＳＶＨ及びＵ相下アームスイッチＳＵＬがオフされて、かつ、Ｖ相下アームスイッチＳＶＬ及びＵ相上アームスイッチＳＵＨがオンされる状態とが所定周期Ｔｓで交互に出現する。また、モード１では、Ｗ相巻線３１Ｗを非通電巻線とするために、Ｗ相上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬがオフに維持される。

モード２は、Ｗ相巻線３１ＷからＵ相巻線３１Ｕへと向かう方向（第１方向に相当）に電流を流し、Ｖ相巻線３１Ｖには電流を流さないモードである。モード２では、Ｕ相巻線３１Ｕ及びＷ相巻線３１Ｗが通電巻線に相当し、Ｖ相巻線３１Ｖが非通電巻線に相当する。モード２では、極性を交互に反転させながらバッテリ１０の出力電圧をＵ相巻線３１Ｕ及びＷ相巻線３１Ｗの直列接続体に印加すべく、Ｗ相上アームスイッチＳＷＨ及びＵ相下アームスイッチＳＵＬがオンされて、かつ、Ｗ相下アームスイッチＳＷＬ及びＵ相上アームスイッチＳＵＨがオフされる状態と、Ｗ相上アームスイッチＳＷＨ及びＵ相下アームスイッチＳＵＬがオフされて、かつ、Ｗ相下アームスイッチＳＷＬ及びＵ相上アームスイッチＳＵＨがオンされる状態とが所定周期Ｔｓで交互に出現する。また、モード２では、Ｖ相巻線３１Ｖを非通電巻線とするために、Ｖ相上，下アームスイッチＳＶＨ，ＳＶＬがオフに維持される。

モード３は、Ｗ相巻線３１ＷからＶ相巻線３１Ｖへと向かう方向（第１方向に相当）に電流を流し、Ｕ相巻線３１Ｕには電流を流さないモードである。モード３では、Ｖ相巻線３１Ｖ及びＷ相巻線３１Ｗが通電巻線に相当し、Ｕ相巻線３１Ｕが非通電巻線に相当する。モード３では、極性を交互に反転させながらバッテリ１０の出力電圧をＶ相巻線３１Ｖ及びＷ相巻線３１Ｗの直列接続体に印加すべく、Ｗ相上アームスイッチＳＷＨ及びＶ相下アームスイッチＳＶＬがオンされて、かつ、Ｗ相下アームスイッチＳＷＬ及びＶ相上アームスイッチＳＶＨがオフされる状態と、Ｗ相上アームスイッチＳＷＨ及びＶ相下アームスイッチＳＶＬがオフされて、かつ、Ｗ相下アームスイッチＳＷＬ及びＶ相上アームスイッチＳＶＨがオンされる状態とが所定周期Ｔｓで交互に出現する。また、モード３では、Ｕ相巻線３１Ｕを非通電巻線とするために、Ｕ相上，下アームスイッチＳＵＨ，ＳＵＬがオフに維持される。

モード４は、Ｕ相巻線３１ＵからＶ相巻線３１Ｖへと向かう方向（第２方向に相当）に電流を流し、Ｗ相巻線３１Ｗには電流を流さないモードである。モード４では、インバータ２０の各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬがモード１と同じように操作される。

モード５は、Ｕ相巻線３１ＵからＷ相巻線３１Ｗへと向かう方向（第２方向に相当）に電流を流し、Ｖ相巻線３１Ｖには電流を流さないモードである。モード５では、インバータ２０の各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬがモード２と同じように操作される。

モード６は、Ｖ相巻線３１ＶからＷ相巻線３１Ｗへと向かう方向（第２方向に相当）に電流を流し、Ｕ相巻線３１Ｕには電流を流さないモードである。モード６では、インバータ２０の各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬがモード３と同じように操作される。

ステップＳ１２の非通電電圧の検出方法について説明する。

まず、図４を用いてモード１が選択される場合について説明する。図４（ａ），（ｂ）は、Ｕ，Ｖ相巻線３１Ｕ，３１Ｖに流れるＵ，Ｖ相電流Ｉｕ，Ｉｖの推移を示し、図４（ｃ），（ｄ），（ｅ）は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相端子電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗの推移を示す。Ｕ，Ｖ，Ｗ相端子電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗは、グランドに対するＵ，Ｖ，Ｗ相巻線３１Ｕ，３１Ｖ，３１Ｗの第１端との電位差である。図４（ａ），（ｂ）の相電流は、中性点へと向かう方向に巻線に流れる電流を正と定義している。

モード１では、Ｕ相巻線３１Ｕの第１端にバッテリ１０の正極端子が接続される第１Ａ期間（ｔ１～ｔ２，ｔ３～ｔ４）と、Ｖ相巻線３１Ｖの第１端にバッテリ１０の正極端子が接続される第１Ｂ期間（ｔ２～ｔ３，ｔ４～ｔ５）とが所定周期Ｔｓ毎に出現する。第１Ａ期間においては、図５（ａ）に示すような接続状態となる。第１Ａ期間において誘起電圧として発生するＷ相端子電圧Ｖｗは、下式（ｅｑ１）で表される。下式（ｅｑ１）において、Ｌｕ，ＬｖはＵ，Ｖ相巻線３１Ｕ，３１Ｖのインダクタンスを示し、ＶＢはバッテリ１０の出力電圧を示す。

一方、第１Ｂ期間においては、図５（ｖ）に示すような接続状態となる。第１Ｂ期間において誘起電圧として発生するＷ相端子電圧Ｖｗは、下式（ｅｑ２）で表される。

ステップＳ１２では、第１Ｂ期間から第１Ａ期間へと切り替えられるタイミングｔ３から規定時間Ｔｊ経過したタイミングでＷ相端子電圧Ｖｗ（第１電圧に相当）を検出し、第１Ａ期間から第１Ｂ期間へと切り替えられるタイミングｔ４から上記規定時間Ｔｊ経過したタイミングでＷ相端子電圧Ｖｗ（第１電圧に相当）を検出する。その後、第１Ｂ期間で検出したＷ相端子電圧Ｖｗから第１Ａ期間で検出したＷ相端子電圧Ｖｗを減算することにより、第１のＷ相非通電電圧Ｖｗ［１］（第１電圧差に相当）を算出する。

なお、図４（ｄ）に示すように、第１Ａ期間及び第１Ｂ期間のうち一方から他方へと切り替えられた後にＷ相端子電圧ＶｗがＵ，Ｖ相端子電圧Ｖｕ，Ｖｖのように急峻に変化しないのは、図５に示すように容量成分Ｃが形成され、この容量成分ＣとＷ相巻線３１Ｗとによりローパスフィルタが構成されているためである。容量成分Ｃは、例えばインバータ２０を構成する各スイッチのドレイン及びソース間の寄生容量や各スイッチに並列接続される図示しないスナバコンデンサに起因して、Ｗ相巻線３１Ｗの第１端とバッテリ１０の負極端子側との間に形成される。

続いて、図６を用いてモード４が選択される場合について説明する。図６（ａ）～図６（ｅ）は、先の図４（ａ）～（ｅ）に対応している。モード４では、Ｖ相巻線３１Ｖの第１端にバッテリ１０の正極端子が接続される第４Ａ期間（ｔ１～ｔ２，ｔ３～ｔ４）と、Ｕ相巻線３１Ｕの第１端にバッテリ１０の正極端子が接続される第４Ｂ期間（ｔ２～ｔ３，ｔ４～ｔ５）とが所定周期Ｔｓ毎に出現する。第４Ａ期間におけるＷ相端子電圧Ｖｗは、上式（ｅｑ２）で表される。一方、第４Ｂ期間におけるＷ相端子電圧Ｖｗは、上式（ｅｑ１）で表される。

ステップＳ１２では、第４Ｂ期間から第４Ａ期間へと切り替えられるタイミングｔ３から規定時間Ｔｊ経過したタイミングでＷ相端子電圧Ｖｗ（第２電圧に相当）を検出し、第４Ａ期間から第４Ｂ期間へと切り替えられるタイミングｔ４から上記規定時間Ｔｊ経過したタイミングでＷ相端子電圧Ｖｗ（第２電圧に相当）を検出する。その後、第４Ｂ期間で検出したＷ相端子電圧Ｖｗから第４Ａ期間で検出したＷ相端子電圧Ｖｗを減算することにより、第４のＷ相非通電電圧Ｖｗ［４］（第２電圧差に相当）を算出する。

続いて、モード２が選択される場合について説明する。モード２では、Ｕ相巻線３１Ｕの第１端にバッテリ１０の正極端子が接続される第２Ａ期間と、Ｗ相巻線３１Ｗの第１端にバッテリ１０の正極端子が接続される第２Ｂ期間とが所定周期Ｔｓ毎に出現する。第２Ａ期間におけるＶ相端子電圧Ｖｖは、下式（ｅｑ３）で表される。下式（ｅｑ３）において、ＬｗはＷ相巻線３１Ｗのインダクタンスを示す。

一方、第２Ｂ期間におけるＶ相端子電圧Ｖｖは、下式（ｅｑ４）で表される。

ステップＳ１２では、第２Ｂ期間から第２Ａ期間へと切り替えられるタイミングから規定時間Ｔｊ経過したタイミングでＶ相端子電圧Ｖｖ（第１電圧に相当）を検出し、第２Ａ期間から第２Ｂ期間へと切り替えられるタイミングから上記規定時間Ｔｊ経過したタイミングでＶ相端子電圧Ｖｖ（第１電圧に相当）を検出する。その後、第２Ｂ期間で検出したＶ相端子電圧Ｖｖから第２Ａ期間で検出したＶ相端子電圧Ｖｖを減算することにより、第２のＶ相非通電電圧Ｖｖ［２］（第１電圧差に相当）を算出する。

続いて、モード５が選択される場合について説明する。モード５では、Ｗ相巻線３１Ｗの第１端にバッテリ１０の正極端子が接続される第５Ａ期間と、Ｕ相巻線３１Ｕの第１端にバッテリ１０の正極端子が接続される第５Ｂ期間とが所定周期Ｔｓ毎に出現する。第５Ａ期間におけるＷ相端子電圧Ｖｗは、上式（ｅｑ４）で表される。一方、第５Ｂ期間におけるＷ相端子電圧Ｖｗは、上式（ｅｑ３）で表される。

ステップＳ１２では、第５Ｂ期間から第５Ａ期間へと切り替えられるタイミングから規定時間Ｔｊ経過したタイミングでＶ相端子電圧Ｖｖ（第２電圧に相当）を検出し、第５Ａ期間から第５Ｂ期間へと切り替えられるタイミングから上記規定時間Ｔｊ経過したタイミングでＶ相端子電圧Ｖｖ（第２電圧に相当）を検出する。その後、第５Ｂ期間で検出したＶ相端子電圧Ｖｖから第５Ａ期間で検出したＶ相端子電圧Ｖｖを減算することにより、第５のＶ相非通電電圧Ｖｖ［５］（第２電圧差に相当）を算出する。

続いて、モード３が選択される場合について説明する。モード３では、Ｖ相巻線３１Ｖの第１端にバッテリ１０の正極端子が接続される第３Ａ期間と、Ｗ相巻線３１Ｗの第１端にバッテリ１０の正極端子が接続される第３Ｂ期間とが所定周期Ｔｓ毎に出現する。第３Ａ期間におけるＵ相端子電圧Ｖｕは、下式（ｅｑ５）で表される。

一方、第３Ｂ期間におけるＵ相端子電圧Ｖｕは、下式（ｅｑ６）で表される。

ステップＳ１２では、第３Ｂ期間から第３Ａ期間へと切り替えられるタイミングから規定時間Ｔｊ経過したタイミングでＵ相端子電圧Ｖｕ（第１電圧に相当）を検出し、第３Ａ期間から第３Ｂ期間へと切り替えられるタイミングから上記規定時間Ｔｊ経過したタイミングでＵ相端子電圧Ｖｕ（第１電圧に相当）を検出する。その後、第３Ｂ期間で検出したＵ相端子電圧Ｖｕから第３Ａ期間で検出したＵ相端子電圧Ｖｕを減算することにより、第３のＵ相非通電電圧Ｖｕ［３］（第１電圧差に相当）を算出する。

続いて、モード６が選択される場合について説明する。モード６では、Ｗ相巻線３１Ｗの第１端にバッテリ１０の正極端子が接続される第６Ａ期間と、Ｖ相巻線３１Ｖの第１端にバッテリ１０の正極端子が接続される第６Ｂ期間とが所定周期Ｔｓ毎に出現する。第６Ａ期間におけるＵ相端子電圧Ｖｕは、上式（ｅｑ６）で表される。一方、第６Ｂ期間におけるＵ相端子電圧Ｖｕは、上式（ｅｑ５）で表される。

ステップＳ１２では、第６Ｂ期間から第６Ａ期間へと切り替えられるタイミングから規定時間Ｔｊ経過したタイミングでＵ相端子電圧Ｖｕ（第２電圧に相当）を検出し、第６Ａ期間から第６Ｂ期間へと切り替えられるタイミングから上記規定時間Ｔｊ経過したタイミングでＵ相端子電圧Ｖｕ（第２電圧に相当）を検出する。その後、第６Ｂ期間で検出したＵ相端子電圧Ｖｕから第６Ａ期間で検出したＵ相端子電圧Ｖｕを減算することにより、第６のＵ相非通電電圧Ｖｕ［６］（第２電圧差に相当）を算出する。

第３，第６のＵ相非通電電圧Ｖｕ［３］，Ｖｕ［６］は、図７（ａ）に示すようにロータの磁極位置θｅに応じて変化し、第２，第５のＶ相非通電電圧Ｖｖ［２］，Ｖｖ［５］も、図７（ｂ）に示すように磁極位置θｅに応じて変化し、第１，第４のＷ相非通電電圧Ｖｗ［１］，Ｖｗ［４］も、図７（ｃ）に示すように磁極位置θｅに応じて変化する。これは、磁極位置θｅに応じて、巻線と鎖交する永久磁石の磁束が変化することにより、巻線のインダクタンスが変化するためである。図８を用いて第２のＶ相非通電電圧Ｖｖ［２］を例に説明する。図８では、磁極位置の基準はＵ相とされている。磁極位置θｅが０度の場合、永久磁石の磁束の影響によりＵ相インダクタンスＬｕが減少し、Ｌｕ＜Ｌｗとなる。その結果、本実施形態では、Ｖｖ［２］＞０となる。磁極位置θｅが３０度付近の場合、Ｌｕ＝Ｌｗとなり、Ｖｖ［２］が０に近い値となる。磁極位置θｅが６０度の場合、永久磁石の磁束の影響によりＷ相インダクタンスＬｗが減少し、Ｌｕ＞Ｌｗとなる。その結果、本実施形態では、Ｖｖ［２］＜０となる。

ステップＳ１３では、６つのモード全てにおいて非通電電圧が算出されたか否かを判定する。ステップＳ１３において否定判定した場合には、ステップＳ１４を経由してステップＳ１０に戻る。これにより、次のモードが選択され、通電巻線及び非通電巻線の次の組み合わせが選択される。本実施形態において、ステップＳ１０、Ｓ１３、Ｓ１４の処理が選択部に相当する。また、ステップＳ１２の処理が電圧検出部に相当する。

一方、ステップＳ１３において６つのモード全てにおいて非通電電圧が算出されたと判定した場合には、ステップＳ１５に進む。ステップＳ１５では、第３のＵ相非通電電圧Ｖｕ［３］に第６のＵ相非通電電圧Ｖｕ［６］を加算することにより、Ｕ相合計電圧Ｖｕｓｕｍを算出する。また、第２のＶ相非通電電圧Ｖｖ［２］に第５のＶ相非通電電圧Ｖｖ［５］を加算することにより、Ｖ相合計電圧Ｖｖｓｕｍを算出する。また、第１のＷ相非通電電圧Ｖｗ［１］に第４のＷ相非通電電圧Ｖｗ［４］を加算することにより、Ｗ相合計電圧Ｖｗｓｕｍを算出する。ステップＳ１５の処理が電圧差算出部に相当する。

Ｕ相合計電圧Ｖｕｓｕｍ、Ｖ相合計電圧Ｖｖｓｕｍ及びＷ相合計電圧Ｖｗｓｕｍは、図９に示すように、磁極位置θｅに応じた値となる。ここで、Ｕ相合計電圧Ｖｕｓｕｍ、Ｖ相合計電圧Ｖｖｓｕｍ及びＷ相合計電圧Ｖｗｓｕｍそれぞれの値の組み合わせは、１電気角周期における各磁極位置で互いに異なる。このため、Ｕ相合計電圧Ｖｕｓｕｍ、Ｖ相合計電圧Ｖｖｓｕｍ及びＷ相合計電圧Ｖｗｓｕｍによれば、磁極位置θｅを一義的に特定することができる。

図２の説明に戻り、ステップＳ１６では、３相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）固定座標系におけるＵ相合計電圧Ｖｕｓｕｍ、Ｖ相合計電圧Ｖｖｓｕｍ及びＷ相合計電圧Ｖｗｓｕｍを、２相（α，β）固定座標系におけるα軸電圧Ｖα及びβ軸電圧Ｖβに変換する。

ステップＳ１７では、α軸電圧Ｖα及びβ軸電圧Ｖβに基づいて、磁極位置θｅを推定する。本実施形態では、下式（ｅｑ７）に示すように、α軸電圧Ｖα及びβ軸電圧Ｖβの比の逆正接を算出することにより磁極位置θｅを推定する。ステップＳ１７の処理が推定部に相当する。

なお、ステップＳ１６、Ｓ１７に処理に代えて、Ｕ相合計電圧Ｖｕｓｕｍ、Ｖ相合計電圧Ｖｖｓｕｍ及びＷ相合計電圧Ｖｗｓｕｍと磁極位置θｅとが関係付けられたマップ情報と、ステップＳ１５で算出した各合計電圧Ｖｕｓｕｍ，Ｖｖｓｕｍ，Ｖｗｓｕｍとに基づいて、磁極位置θｅを推定してもよい。

磁極位置推定処理により、磁極位置θｅが推定される。その後、推定された磁極位置θｅを初期値として正弦波駆動が開始され、正弦波状の相電流が流れるように回転磁界が発生する。これにより、回転電機３０が起動され、脱調することなくロータの回転速度が上昇し始める。この際、正弦波駆動できることから、回転電機３０の起動時に発生する騒音を低減できる。

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。

Ｕ，Ｖ，Ｗ相合計電圧Ｖｕｓｕｍ，Ｖｖｓｕｍ，Ｖｗｓｕｍに基づいてα軸電圧Ｖα及びβ軸電圧Ｖβを算出し、算出したα軸電圧Ｖα及びβ軸電圧Ｖβに基づいて磁極位置θｅを推定した。これにより、連続的に磁極位置を推定することができ、磁極位置を推定する分解能を高めることができる。その結果、回転電機３０の起動時において正弦波駆動を実施することができ、回転電機３０の起動時に発生する騒音を低減することができる。

非通電電圧を検出する際に、バッテリ１０の出力電圧の極性を反転させながら通電巻線に電圧を印加した。このため、非通電巻線の端子電圧の変化量を大きくすることができ、検出される非通電電圧を大きくすることができ、磁極位置の推定精度をより高めることができる。

＜第１実施形態の変形例＞
２相分の巻線の直列接続体に印加されるバッテリ１０の電圧が正極性になる期間及び負極性になる期間の合計期間を単位周期とする。単位周期は、例えば、図４の第１Ａ期間及び第１Ｂ期間の合計期間である。この場合、単位周期の長さを変化させないことを条件として、正極性になる期間の長さと、負極性になる期間の長さとを異ならせてもよい。例えば、図４において、第１Ａ期間が第１Ｂ期間よりも長くされていてもよい。

＜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、各モードのスイッチＳＵＨ～ＳＷＬの操作態様を変更する。以下、図１０を用いて、図２のステップＳ１１の変更点について主に説明する。

モード１では、Ｕ相巻線３１Ｕ及びＶ相巻線３１Ｖの直列接続体に印加される電圧が、バッテリ１０の出力電圧とグランドの電圧（０）とに交互に切り替えられる。このために、Ｕ相上アームスイッチＳＵＨがオンされてかつＵ相下アームスイッチＳＵＬがオフされる状態と、Ｕ相上アームスイッチＳＵＨがオフされてかつＵ相下アームスイッチＳＵＬがオフされる状態とが所定周期Ｔｓで交互に出現する。また、モード１では、Ｖ相上アームスイッチＳＶＨ及びＷ相上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬがオフに維持され、Ｖ相下アームスイッチＳＶＬがオンに維持される。モード１では、Ｕ相巻線３１Ｕ及びＶ相巻線３１Ｖの直列接続体にバッテリ１０の出力電圧が印加される期間が第１Ａ期間に相当し、Ｕ相巻線３１Ｕ及びＶ相巻線３１Ｖの直列接続体にグランド電圧が印加される期間が第１Ｂ期間に相当する。

＜第２実施形態の変形例＞
第１実施形態の変形例と同様に、単位周期の長さを変化させないことを条件として、正極性になる期間の長さと、負極性になる期間の長さとを異ならせてもよい。

モード１の期間のうち、Ｕ相巻線３１Ｕ及びＶ相巻線３１Ｖの直列接続体にバッテリ１０の出力電圧が印加される期間においては、図１１（ａ）に示すような接続状態となる。一方、Ｕ相巻線３１Ｕ及びＶ相巻線３１Ｖの直列接続体にグランド電圧が印加される期間においては、図１１（ｂ）に示すような接続状態となる。

モード４では、インバータ２０の各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬがモード１と同じように操作される。モード４では、Ｕ相巻線３１Ｕ及びＶ相巻線３１Ｖの直列接続体にグランド電圧が印加される期間が第４Ａ期間に相当し、Ｕ相巻線３１Ｕ及びＶ相巻線３１Ｖの直列接続体にバッテリ１０の出力電圧が印加される期間が第４Ｂ期間に相当する。

モード２では、Ｕ相巻線３１Ｕ及びＷ相巻線３１Ｗの直列接続体に印加される電圧が、バッテリ１０の出力電圧とグランド電圧とに交互に切り替えられる。このために、Ｕ相上アームスイッチＳＵＨがオンされてかつＵ相下アームスイッチＳＵＬがオフされる状態と、Ｕ相上アームスイッチＳＵＨがオフされてかつＵ相下アームスイッチＳＵＬがオフされる状態とが所定周期Ｔｓで交互に出現する。また、モード２では、Ｗ相上アームスイッチＳＷＨ及びＶ相上，下アームスイッチＳＶＨ，ＳＶＬがオフに維持され、Ｗ相下アームスイッチＳＷＬがオンに維持される。モード２では、Ｕ相巻線３１Ｕ及びＷ相巻線３１Ｗの直列接続体にバッテリ１０の出力電圧が印加される期間が第２Ａ期間に相当し、Ｕ相巻線３１Ｕ及びＷ相巻線３１Ｗの直列接続体にグランド電圧が印加される期間が第２Ｂ期間に相当する。

モード５では、インバータ２０の各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬがモード２と同じように操作される。モード５では、Ｕ相巻線３１Ｕ及びＷ相巻線３１Ｗの直列接続体にグランド電圧が印加される期間が第５Ａ期間に相当し、Ｕ相巻線３１Ｕ及びＷ相巻線３１Ｗの直列接続体にバッテリ１０の出力電圧が印加される期間が第５Ｂ期間に相当する。

モード３では、Ｖ相巻線３１Ｖ及びＷ相巻線３１Ｗの直列接続体に印加される電圧が、バッテリ１０の出力電圧とグランド電圧とに交互に切り替えられる。このために、Ｗ相上アームスイッチＳＷＨがオンされてかつＷ相下アームスイッチＳＷＬがオフされる状態と、Ｗ相上アームスイッチＳＷＨがオフされてかつＷ相下アームスイッチＳＷＬがオフされる状態とが所定周期Ｔｓで交互に出現する。また、モード３では、Ｖ相上アームスイッチＳＶＨ及びＵ相上，下アームスイッチＳＵＨ，ＳＵＬがオフに維持され、Ｖ相下アームスイッチＳＶＬがオンに維持される。モード３では、Ｖ相巻線３１Ｖ及びＷ相巻線３１Ｗの直列接続体にバッテリ１０の出力電圧が印加される期間が第３Ａ期間に相当し、Ｖ相巻線３１Ｖ及びＷ相巻線３１Ｗの直列接続体にグランド電圧が印加される期間が第３Ｂ期間に相当する。

モード６では、インバータ２０の各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬがモード３と同じように操作される。モード６では、Ｖ相巻線３１Ｖ及びＷ相巻線３１Ｗの直列接続体にグランド電圧が印加される期間が第６Ａ期間に相当し、Ｖ相巻線３１Ｖ及びＷ相巻線３１Ｗの直列接続体にバッテリ１０の出力電圧が印加される期間が第６Ｂ期間に相当する。

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、ロータの備える永久磁石が減磁しているか否かを判定する。この判定について、図１２を用いて説明する。なお、図１２において、先の図２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Ｓ１７の処理の完了後、ステップＳ１８に進み、ステップＳ１５で算出した各合計電圧Ｖｕｓｕｍ，Ｖｖｓｕｍ，Ｖｗｓｕｍのうち、最大となる合計電圧を最大電圧Ｖｍａｘとして選択し、最小となる合計電圧を最小電圧Ｖｍｉｎとして選択する。

ステップＳ１９では、最大電圧Ｖｍａｘから最小電圧Ｖｍｉｎを減算することにより、判定電圧ΔＶを算出する。本実施形態において、ステップＳ１８、Ｓ１９の処理が判定算出部に相当する。

ステップＳ２０では、電源電圧センサ４１により検出された電源電圧ＶＤＣが高いほど、判定閾値Ｖｔｈを大きく設定する。ステップＳ２０の処理は、バッテリ１０の出力電圧が大きいと判定電圧ΔＶが大きくなる傾向があることに鑑み、減磁が発生していないにもかかわらず、減磁が発生していると誤判定されることを避けるための処理である。なお、判定閾値Ｖｔｈは、例えば、１２Ｖの電圧範囲で変化する電圧を１２ｂｉｔの分解能のＡＤ変換器で検出する場合において、検出した電圧が１０ＬＳＢ以上となるような値に設定されればよい。また本実施形態において、ステップＳ２０の処理が設定部に相当する。

ステップＳ２１では、ステップＳ１９で算出した判定電圧ΔＶが、ステップＳ２０で設定した判定閾値Ｖｔｈを下回っているか否かを判定する。ステップＳ２１において下回っていると判定した場合には、ステップＳ２２に進み、永久磁石の減磁が発生していると判定する。本実施形態において、ステップＳ２１、Ｓ２２の処理が減磁判定部に相当する。

永久磁石の磁束量が減少すると、判定電圧ΔＶが小さくなり、ステップＳ２０において肯定判定される。このように本実施形態によれば、ロータの永久磁石の減磁を適正に検出することができる。

＜第３実施形態の変形例＞
今回算出した判定電圧ΔＶが、過去に算出した判定電圧ΔＶから所定値γを減算した値「ΔＶ－γ」よりも小さくなっていると判定した場合に減磁が発生していると判定してもよい。この場合、「ΔＶ－γ」が閾値に相当する。

＜第４実施形態＞
以下、第４実施形態について、第３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、永久磁石の減磁を判定する手法を変更する。この判定について、図１３を用いて説明する。なお、図１３において、先の図１２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Ｓ１７の処理の完了後、ステップＳ２３に進み、ステップＳ１５で算出した各合計電圧Ｖｕｓｕｍ，Ｖｖｓｕｍ，Ｖｗｓｕｍに基づいて、３相固定座標系における合成ベクトルの大きさである電圧振幅Ｖａｍｐを算出する。合成ベクトルは、Ｕ相合計電圧ＶｕｓｕｍをＵ相成分とし、Ｖ相合計電圧ＶｖｓｕｍをＶ相成分とし、Ｗ相合計電圧ＶｗｓｕｍをＷ相成分とするベクトルである。図１４には、Ｖ相合計電圧Ｖｖｓｕｍのみが０となる場合の例を示す。

ステップＳ２４では、電源電圧センサ４１により検出された電源電圧ＶＤＣが高いほど、判定閾値Ｖｒを大きく設定する。

ステップＳ２５では、ステップＳ２３で算出した電圧振幅Ｖａｍｐが、ステップＳ２４で設定した判定閾値Ｖｒを下回っているか否かを判定する。ステップＳ２５において下回っていると判定した場合には、ステップＳ２２に進む。

以上説明した本実施形態によれば、第３実施形態と同様の効果を得ることができる。

＜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、図１５に示すように、巻線がΔ結線されている。なお、図１５において、先の図１に示した構成と同一の構成については、便宜上、同一の符号を付している。

回転電機３０は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相巻線３２Ｕ，３２Ｖ，３２Ｗを備えている。Ｕ相上，下アームスイッチＳＵＨ，ＳＵＬの接続点には、Ｕ相巻線３２Ｕ及びＶ相巻線３２Ｖの接続点が接続されている。Ｖ相上，下アームスイッチＳＶＨ，ＳＶＬの接続点には、Ｖ相巻線３２Ｖ及びＷ相巻線３２Ｗの接続点が接続されている。Ｗ相上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬの接続点には、Ｕ相巻線３２Ｕ及びＷ相巻線３２Ｗの接続点が接続されている。

続いて、本実施形態の磁極位置推定処理について説明する。以下、図１６を用いて、図２のステップＳ１１、Ｓ１２の変更点について主に説明する。なお、図１６では、電流の流れ等を示す矢印を接続巻線のみに付している。

モード１は、Ｕ相上アーム側からＷ相下アーム側に向かう方向に、各相巻線３２Ｕ～３２Ｗに電流を流すモードである。モード１では、Ｕ相巻線３２Ｕが接続巻線に相当し、Ｖ，Ｗ相巻線３２Ｖ，３２Ｗが非接続巻線に相当する。モード１では、極性を交互に反転させながらバッテリ１０の出力電圧を各相巻線３２Ｕ～３２Ｗに印加すべく、Ｕ相上アームスイッチＳＵＨ及びＷ相下アームスイッチＳＷＬがオンされて、かつ、Ｕ相下アームスイッチＳＵＬ及びＷ相上アームスイッチＳＷＨがオフされる状態と、Ｗ相上アームスイッチＳＷＨ及びＵ相下アームスイッチＳＵＬがオンされて、かつ、Ｗ相下アームスイッチＳＷＬ及びＵ相上アームスイッチＳＵＨがオフされる状態とが所定周期Ｔｓで交互に出現する。また、モード１では、Ｖ，Ｗ相巻線３２Ｖ，３２Ｗを非接続巻線とするために、Ｖ相上，下アームスイッチＳＶＨ，ＳＶＬがオフに維持される。これにより、Ｖ，Ｗ相巻線３２Ｖ，３２Ｗの一端に接続されたＶ相上，下アームスイッチＳＶＨ，ＳＶＬにドレイン電流が流れない。モード１では、Ｕ相巻線３２Ｕ及びＶ相巻線３２Ｖの接続点にバッテリ１０の正極端子が接続される期間が第１Ａ期間に相当し、Ｕ相巻線３２Ｕ及びＷ相巻線３２Ｗの接続点にバッテリ１０の正極端子が接続される期間が第１Ｂ期間に相当する。モード１では、グランドに対するＶ相巻線３２Ｖ及びＷ相巻線３２Ｗの接続点の電位差がＷ相端子電圧Ｖｗとして検出される。

モード４は、Ｗ相下アーム側からＵ相上アーム側に向かう方向に、各相巻線３２Ｕ～３２Ｗに電流を流すモードである。モード４では、インバータ２０の各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬがモード１と同じように操作される。モード４では、Ｕ相巻線３２Ｕ及びＷ相巻線３２Ｗの接続点にバッテリ１０の正極端子が接続される期間が第４Ａ期間に相当し、Ｕ相巻線３２Ｕ及びＶ相巻線３２Ｖの接続点にバッテリ１０の正極端子が接続される期間が第４Ｂ期間に相当する。モード４では、グランドに対するＶ相巻線３２Ｖ及びＷ相巻線３２Ｗの接続点の電位差がＷ相端子電圧Ｖｗとして検出される。

モード２は、Ｕ相上アーム側からＶ相下アーム側に向かう方向に、各相巻線３２Ｕ～３２Ｗに電流を流すモードである。モード２では、Ｖ相巻線３２Ｖが接続巻線に相当し、Ｕ，Ｗ相巻線３２Ｕ，３２Ｗが非接続巻線に相当する。モード２では、極性を交互に反転させながらバッテリ１０の出力電圧をＶ相巻線３２Ｖに印加すべく、Ｕ相上アームスイッチＳＵＨ及びＶ相下アームスイッチＳＶＬがオンされて、かつ、Ｕ相下アームスイッチＳＵＬ及びＶ相上アームスイッチＳＶＨがオフされる状態と、Ｖ相上アームスイッチＳＶＨ及びＵ相下アームスイッチＳＵＬがオンされて、かつ、Ｖ相下アームスイッチＳＶＬ及びＵ相上アームスイッチＳＵＨがオフされる状態とが所定周期Ｔｓで交互に出現する。また、モード２では、Ｕ，Ｗ相巻線３２Ｕ，３２Ｗを非接続巻線とするために、Ｗ相上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬがオフに維持される。モード２では、Ｕ相巻線３２Ｕ及びＶ相巻線３２Ｖの接続点にバッテリ１０の正極端子が接続される期間が第２Ａ期間に相当し、Ｖ相巻線３２Ｖ及びＷ相巻線３２Ｗの接続点にバッテリ１０の正極端子が接続される期間が第２Ｂ期間に相当する。モード２では、グランドに対するＵ相巻線３２Ｕ及びＷ相巻線３２Ｗの接続点の電位差がＶ相端子電圧Ｖｖとして検出される。

モード５は、Ｖ相下アーム側からＵ相上アーム側に向かう方向に、各相巻線３２Ｕ～３２Ｗに電流を流すモードである。モード５では、インバータ２０の各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬがモード２と同じように操作される。モード５では、Ｖ相巻線３２Ｖ及びＷ相巻線３２Ｗの接続点にバッテリ１０の正極端子が接続される期間が第５Ａ期間に相当し、Ｕ相巻線３２Ｕ及びＶ相巻線３２Ｖの接続点にバッテリ１０の正極端子が接続される期間が第５Ｂ期間に相当する。モード５では、グランドに対するＵ相巻線３２Ｕ及びＷ相巻線３２Ｗの接続点の電位差がＶ相端子電圧Ｖｖとして検出される。

モード３は、Ｗ相上アーム側からＶ相下アーム側に向かう方向に、各相巻線３２Ｕ～３２Ｗに電流を流すモードである。モード３では、Ｗ相巻線３２Ｗが接続巻線に相当し、Ｕ，Ｖ相巻線３２Ｕ，３２Ｖが非接続巻線に相当する。モード３では、極性を交互に反転させながらバッテリ１０の出力電圧をＷ相巻線３２Ｗに印加すべく、Ｗ相上アームスイッチＳＷＨ及びＶ相下アームスイッチＳＶＬがオンされて、かつ、Ｗ相下アームスイッチＳＷＬ及びＶ相上アームスイッチＳＶＨがオフされる状態と、Ｖ相上アームスイッチＳＶＨ及びＷ相下アームスイッチＳＷＬがオンされて、かつ、Ｖ相下アームスイッチＳＶＬ及びＷ相上アームスイッチＳＷＨがオフされる状態とが所定周期Ｔｓで交互に出現する。また、モード３では、Ｕ，Ｖ相巻線３２Ｕ，３２Ｖを非接続巻線とするために、Ｕ相上，下アームスイッチＳＵＨ，ＳＵＬがオフに維持される。モード３では、Ｕ相巻線３２Ｕ及びＷ相巻線３２Ｗの接続点にバッテリ１０の正極端子が接続される期間が第３Ａ期間に相当し、Ｖ相巻線３２Ｖ及びＷ相巻線３２Ｗの接続点にバッテリ１０の正極端子が接続される期間が第３Ｂ期間に相当する。モード３では、グランドに対するＵ相巻線３２Ｕ及びＶ相巻線３２Ｖの接続点の電位差がＵ相端子電圧Ｖｕとして検出される。

モード６は、Ｖ相下アーム側からＷ相上アーム側に向かう方向に、各相巻線３２Ｕ～３２Ｗに電流を流すモードである。モード６では、インバータ２０の各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬがモード３と同じように操作される。モード６では、Ｖ相巻線３２Ｖ及びＷ相巻線３２Ｗの接続点にバッテリ１０の正極端子が接続される期間が第６Ａ期間に相当し、Ｕ相巻線３２Ｕ及びＷ相巻線３２Ｗの接続点にバッテリ１０の正極端子が接続される期間が第６Ｂ期間に相当する。モード６では、グランドに対するＵ相巻線３２Ｕ及びＶ相巻線３２Ｖの接続点の電位差がＵ相端子電圧Ｖｕとして検出される。

各モードにおいて、磁極位置θｅに応じて接続巻線のインダクタンスが変化する。例えば、モード１の場合を例にして説明すると、磁極位置θｅに応じてＵ相巻線３２Ｕのインダクタンスが変化し、Ｗ相端子電圧Ｖｗが変化する。このため、端子電圧から算出された各合計電圧Ｖｕｓｕｍ，Ｖｖｓｕｍ，Ｖｗｓｕｍに基づいて、上記第１実施形態と同様に、磁極位置θｅを推定することができる。

＜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。

・６つのモードに限らず、４つのモードを用いて磁極位置を推定してもよい。具体的には例えば、第１，第２，第４，第５モードを用いてＶ相合計電圧Ｖｖｓｕｍ及びＷ相合計電圧Ｖｗｓｕｍを算出し、算出したＶ相合計電圧Ｖｖｓｕｍ及びＷ相合計電圧Ｖｗｓｕｍに基づいて磁極位置を推定してもよい。

・回転電機の相数としては３相に限らない。例えば、星形結線の５相の回転電機の場合、５相分の巻線のうち磁極位置推定に用いる３相を決める。そして、この３相の巻線について、上記各実施形態で説明した磁極位置推定処理を適用すればよい。

・インバータを構成するスイッチとしては、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴに限らず、例えばＩＧＢＴであってもよい。この場合、ＩＧＢＴにフリーホイールダイオードが逆並列に接続されていればよい。

・回転電機の制御量としては、ロータの回転速度に限らず、例えば回転電機のトルクであってもよい。

・回転電機としては、ロータに界磁巻線を備える界磁巻線型のものであってもよい。

２０…インバータ、３０…回転電機、４０…制御装置。

Claims (7)

1. 複数相の巻線（３１Ｕ～３１Ｗ，３２Ｕ～３２Ｗ）を有する同期式の回転電機（３０）と、上下アームスイッチを有してかつ前記巻線に電気的に接続される電力変換器（２０）と、を備えるシステムに適用され、前記回転電機の磁極位置を推定する磁極位置推定装置（４０）において、
   複数相の前記巻線のうち、その端に接続される前記上下アームスイッチのいずれにも電流が流れない前記巻線を非接続巻線とし、その端に接続される前記上下アームスイッチのいずれかに電流が流れる前記巻線を接続巻線とする場合、前記接続巻線及び前記非接続巻線の組み合わせを少なくとも２相分の前記非接続巻線について選択する選択部と、
   前記選択部により選択された前記各組み合わせについて、前記電力変換器の操作により第１方向へと前記接続巻線に電流を流す場合における前記非接続巻線の電圧である第１電圧、及び前記電力変換器の操作により前記第１方向とは逆の第２方向へと前記接続巻線に電流を流す場合における前記非接続巻線の電圧である第２電圧を検出する電圧検出部と、を備え、
   前記電圧検出部は、前記第１方向へと前記接続巻線に電流を流す場合において、前記電力変換器に電気的に接続される直流電源（１０）の電圧を前記接続巻線に印加するときにおける前記第１電圧と、前記直流電源の極性を反転させた電圧を前記接続巻線に印加するときにおける前記第１電圧とを検出し、また、前記第２方向へと前記接続巻線に電流を流す場合において、前記直流電源の電圧を前記接続巻線に印加するときにおける前記第２電圧と、前記直流電源の極性を反転させた電圧を前記接続巻線に印加するときにおける前記第２電圧とを検出し、
   前記第１方向へと前記接続巻線に電流を流す場合において、前記直流電源の電圧を前記接続巻線に印加するときに検出された前記第１電圧と、前記直流電源の極性を反転させた電圧を前記接続巻線に印加するときに検出された前記第１電圧との差である第１電圧差を前記各組み合わせについて算出し、前記第２方向へと前記接続巻線に電流を流す場合において、前記直流電源の電圧を前記接続巻線に印加するときに検出された前記第２電圧と、前記直流電源の極性を反転させた電圧を前記接続巻線に印加するときに検出された前記第２電圧との差である第２電圧差を前記各組み合わせについて算出する電圧差算出部と、
   前記各組み合わせについて前記第１電圧差及び前記第２電圧差の加算値である合計電圧を算出し、前記各組み合わせに対応する前記合計電圧に基づいて、前記磁極位置を推定する推定部と、を備える磁極位置推定装置。
2. 複数相の巻線（３１Ｕ～３１Ｗ，３２Ｕ～３２Ｗ）を有する同期式の回転電機（３０）と、上下アームスイッチを有してかつ前記巻線に電気的に接続される電力変換器（２０）と、を備えるシステムに適用され、前記回転電機の磁極位置を推定する磁極位置推定装置（４０）において、
   複数相の前記巻線のうち、その端に接続される前記上下アームスイッチのいずれにも電流が流れない前記巻線を非接続巻線とし、その端に接続される前記上下アームスイッチのいずれかに電流が流れる前記巻線を接続巻線とする場合、前記接続巻線及び前記非接続巻線の組み合わせを少なくとも２相分の前記非接続巻線について選択する選択部と、
   前記選択部により選択された前記各組み合わせについて、前記電力変換器の操作により第１方向へと前記接続巻線に電流を流す場合における前記非接続巻線の電圧である第１電圧、及び前記電力変換器の操作により前記第１方向とは逆の第２方向へと前記接続巻線に電流を流す場合における前記非接続巻線の電圧である第２電圧を検出する電圧検出部と、を備え、
   前記電圧検出部は、前記第１方向へと前記接続巻線に電流を流す場合において、前記電力変換器に電気的に接続された直流電源（１０）の電圧を前記接続巻線に印加するときにおける前記第１電圧と、前記直流電源のグランド側の電圧を前記接続巻線に印加するときにおける前記第１電圧とを検出し、また、前記第２方向へと前記接続巻線に電流を流す場合において、前記直流電源の電圧を前記接続巻線に印加するときにおける前記第２電圧と、前記直流電源のグランド側の電圧を前記接続巻線に印加するときにおける前記第２電圧とを検出し、
   前記第１方向へと前記接続巻線に電流を流す場合において、前記直流電源の電圧を前記接続巻線に印加するときに検出された前記第１電圧と、前記直流電源のグランド側の電圧を前記接続巻線に印加するときに検出された前記第１電圧との差である第１電圧差を前記各組み合わせについて算出し、前記第２方向へと前記接続巻線に電流を流す場合において、前記直流電源の電圧を前記接続巻線に印加するときに検出された前記第２電圧と、前記直流電源のグランド側の電圧を前記接続巻線に印加するときに検出された前記第２電圧との差である第２電圧差を前記各組み合わせについて算出する電圧差算出部と、
   前記各組み合わせについて前記第１電圧差及び前記第２電圧差の加算値である合計電圧を算出し、前記各組み合わせに対応する前記合計電圧に基づいて、前記磁極位置を推定する推定部と、を備える磁極位置推定装置。
3. 前記選択部は、前記接続巻線及び前記非接続巻線の組み合わせを３相分の前記非接続巻線について選択し、
   前記各組み合わせについて前記第１電圧差と前記第２電圧差との加算値を算出し、算出した前記各組み合わせに対応する前記加算値の最大値と最小値との差を判定電圧（ΔＶ）として算出する判定算出部と、
   算出された前記判定電圧が閾値（Ｖｔｈ）を下回ったと判定した場合、前記回転電機の磁極の減磁が発生していると判定する減磁判定部と、を備える請求項１又は２に記載の磁極位置推定装置。
4. 前記選択部は、前記接続巻線及び前記非接続巻線の組み合わせを３相分の前記非接続巻線について選択し、
   前記各組み合わせについて前記第１電圧差と前記第２電圧差との加算値を算出し、算出した前記各組み合わせに対応する前記加算値に基づいて前記非接続巻線に印加される電圧ベクトルの大きさである電圧振幅（Ｖａｍｐ）を算出する判定算出部と、
   算出された前記電圧振幅が閾値（Ｖｒ）を下回ったと判定した場合、前記回転電機の磁極の減磁が発生していると判定する減磁判定部と、を備える請求項１又は２に記載の磁極位置推定装置。
5. 前記直流電源の電圧が高いほど、前記閾値を大きく設定する設定部を備える請求項３又は４に記載の磁極位置推定装置。
6. 複数相の前記巻線（３１Ｕ～３１Ｗ）は星形結線されており、
   前記接続巻線は、複数相の前記巻線のうち通電対象とする通電巻線であり、前記非接続巻線は、複数相の前記巻線のうち通電対象としない非通電巻線である請求項１～５のいずれか１項に記載の磁極位置推定装置。
7. 前記接続巻線及び前記非接続巻線の組み合わせは、２相分の前記通電巻線及び１相分の前記非通電巻線の組み合わせである請求項６に記載の磁極位置推定装置。

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