JP7367628B2 - インバータの制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、磁極を含むロータ及びステータ巻線を有する多相の回転電機と、ステータ巻線に電気的に接続されたインバータと、を備えるシステムに適用されるインバータの制御装置に関する。

この種の制御装置は、インバータを構成する各相のスイッチのスイッチング制御を行うことによってステータ巻線に電流を流し、回転電機の駆動制御を行う。ここで、ステータ巻線のインダクタンス等に起因して、スイッチの駆動状態の切り替えに伴ってサージ電圧が発生する。

サージ電圧を低減するための制御装置として、特許文献１には、インバータの出力線間電圧の変化幅が予め設定された所定値を超える場合、スイッチング制御に用いるパルス幅変調信号の位相をずらすものが開示されている。これにより、複数相のスイッチそれぞれの駆動状態の切り替えタイミングが重ならないようにする。その結果、各相におけるサージ電圧が重畳することを防止し、重畳サージ電圧の低減を図っている。

特開２００２－２０４５７９号公報

スイッチの駆動状態の切り替えに伴いインバータの出力部で発生するサージ電圧は、回転電機へと伝播する。インバータの出力部のサージ電圧波形と、回転電機内に伝播したサージ電圧波形とは異なるものとなり、インバータの出力部のサージ電圧よりも回転電機内のサージ電圧の方が大きくなることもある。特許文献１に記載の制御装置では、駆動状態の切り替えタイミングが重ならないようにすることはできるものの、回転電機内のサージ電圧を低減することはできない。

本発明は、スイッチの駆動状態の切り替えに伴い発生する回転電機内のサージ電圧を低減できるインバータの制御装置を提供することを主たる目的とする。

第１の発明は、磁極を含むロータ及びステータ巻線を有する多相の回転電機と、
前記ステータ巻線に電気的に接続されたインバータと、を備えるシステムに適用されるインバータの制御装置において、
前記ロータの電気角を入力とし、前記インバータを構成するスイッチの駆動状態の切り替えに伴って発生する前記回転電機内のサージ電圧を出力とするサージ伝達特性において、１電気角周期のうちサージ電圧が最大となる電気角を含む一部の電気角範囲が特定位相範囲とされ、
前記回転電機の駆動制御を行うために、各相の前記スイッチのスイッチング制御を行う制御部と、
電気角が前記特定位相範囲に含まれる場合、前記スイッチの駆動状態の切り替えに伴って発生する前記回転電機内のサージ電圧を低減するサージ低減処理を行うサージ低減部と、を備える。

第１の発明の制御部は、回転電機の駆動制御を行うために、インバータを構成する各相のスイッチのスイッチング制御を行う。ここで、スイッチの駆動状態の切り替えに伴って発生する回転電機内のサージ電圧は、回転電機を構成するステータのインダクタンスやキャパシタンスの影響により変化することに加えて、ロータの磁極位置を示す情報である電気角によっても変化する。

この点に鑑み、第１の発明では、ロータの電気角を入力とし、スイッチの駆動状態の切り替えに伴って発生する回転電機内のサージ電圧を出力とするサージ伝達特性において、１電気角周期のうちサージ電圧が最大となる電気角を含む一部の電気角範囲が特定位相範囲とされている。そして、サージ低減部は、電気角が特定位相範囲に含まれる場合、スイッチの駆動状態の切り替えに伴って発生する回転電機内のサージ電圧を低減するサージ低減処理を行う。これにより、回転電機内のサージ電圧を低減することができる。

ここで、サージ低減処理については、第２～第４の発明のように具体化することができる。第２の発明では、前記サージ低減部は、前記サージ低減処理として、電気角が前記特定位相範囲に含まれる場合、前記スイッチの駆動状態の切り替えタイミングが重ならないように、前記制御部に前記スイッチのスイッチング制御を行わせる処理を行う。

第３の発明では、前記サージ低減部は、前記サージ低減処理として、電気角が前記特定位相範囲に含まれる場合、前記制御部による前記スイッチのスイッチング速度を、電気角が前記特定位相範囲に含まれない場合よりも低下させる処理を行う。

第４の発明では、前記サージ低減部は、前記サージ低減処理として、電気角が前記特定位相範囲に含まれる場合、前記制御部による前記スイッチのスイッチング制御を停止させる処理を行う。

第１実施形態に係る制御システムの全体構成図。 マイコンの処理を示すブロック図。 駆動回路を示す図。 サージ低減処理の手順を示すフローチャート。 サージ伝達特性を示す図。 サージ伝達特性を定めるための周波数応答関数を示す図。 所定時間の設定方法の一例を示す図。 第１実施形態の変形例に係るサージ低減処理の手順を示すフローチャート。 第２実施形態に係るサージ低減処理の手順を示すフローチャート。 第３実施形態に係るマイコンの処理を示すブロック図。 パルスパターンの一例を示す図。 パルスパターンに基づく駆動信号の生成方法を示す図。 サージ低減処理の手順を示すフローチャート。 第４実施形態に係る制御システムの全体構成図。 マイコンの処理を示すブロック図。 駆動回路を示す図。 サージ低減処理の手順を示すフローチャート。 第５実施形態に係るマイコンの処理を示すブロック図。 第６実施形態に係るマイコンの処理を示すブロック図。 サージ低減処理の手順を示すフローチャート。 第７実施形態に係るマイコンの処理を示すブロック図。

＜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。

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。本実施形態において、回転電機１０は、ブラシレスの同期機であり、具体的には永久磁石同期機である。回転電機１０は、ステータ巻線であるＵ，Ｖ，Ｗ相巻線１１Ｕ，１１Ｖ，１１Ｗと、永久磁石を有するロータ１２とを備えている。なお、図１には、便宜上、極数が２のロータ１２を示しているがこれに限らない。

回転電機１０は、インバータ２０を介して直流電源としてのバッテリ３０に接続されている。インバータ２０は、上アームスイッチＳＵＨ，ＳＶＨ，ＳＷＨと下アームスイッチＳＵＬ，ＳＶＬ，ＳＷＬとの直列接続体を備えている。Ｕ相上，下アームスイッチＳＵＨ，ＳＵＬの接続点には、インバータ２０のＵ相端子２１Ｕ、Ｕ相導電部材２２Ｕ、及び回転電機１０のＵ相端子１３Ｕを介して、Ｕ相巻線１１Ｕ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、インバータ２０のＶ相端子２１Ｖ、Ｖ相導電部材２２Ｖ、及び回転電機１０のＶ相端子１３Ｖを介して、Ｖ相巻線１１Ｖ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、インバータ２０のＷ相端子２１Ｗ、Ｗ相導電部材２２Ｗ、及び回転電機１０のＷ相端子１３Ｗを介して、Ｗ相巻線１１Ｗの第１端が接続されている。Ｕ，Ｖ，Ｗ相巻線１１Ｕ，１１Ｖ，１１Ｗの第２端は中性点で接続されている。本実施形態において、Ｕ，Ｖ，Ｗ相巻線１１Ｕ，１１Ｖ，１１Ｗは、電気角で互いに１２０°ずれている。なお、各相の導電部材２２Ｕ，２２Ｖ，２２Ｗは、例えば、ケーブル又はバスバーである。

本実施形態では、各スイッチＳＵＨ，ＳＵＬ，ＳＶＨ，ＳＶＬ，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ＮチャネルＭＯＳＦＥＴが用いられている。各スイッチＳＵＨ，ＳＵＬ，ＳＶＨ，ＳＶＬ，ＳＷＨ，ＳＷＬには、ボディダイオードが内蔵されている。

インバータ２０は、その入力側に、インバータ２０の入力電圧を平滑化するコンデンサ２３を備えている。コンデンサ２３の高電位側端子には、バッテリ３０の正極端子が接続され、コンデンサ２３の低電位側端子には、バッテリ３０の負極端子が接続されている。コンデンサ２３の高電位側端子には、上アームスイッチＳＵＨ～ＳＷＨの高電位側端子であるドレインが接続されている。コンデンサ２３の低電位側端子には、下アームスイッチＳＵＬ～ＳＷＬの低電位側端子であるソースが接続されている。なお、コンデンサ２３は、インバータ２０外部に設けられていてもよい。

制御システムは、電圧センサ４０、電流センサ４１、回転角センサ４２、温度センサ４３及び気圧センサ４４を備えている。電圧センサ４０は、コンデンサ２３の端子電圧である電源電圧を検出する。電流センサ４１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。回転角センサ４２は、例えばレゾルバ又はホール素子で構成され、回転電機１０を構成するロータの電気角を検出する。

温度センサ４３は、回転電機１０及びインバータ２０の温度を検出する。回転電機１０の温度は、例えば、巻線１１Ｕ～１１Ｗの温度である。また、インバータ２０の温度は、例えば、上，下アームスイッチの温度である。

気圧センサ４４は、回転電機１０及びインバータ２０の設置環境における大気圧を検出する。各センサ４０～４４の検出値は、制御システムに備えられるマイコン５０に入力される。

マイコン５０は、「制御装置」として機能し、回転電機１０の制御量を指令値にフィードバック制御すべく、インバータ２０を構成する各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬのスイッチング制御を行う。本実施形態において、制御量はトルクである。マイコン５０は、デッドタイムＤＴを挟みつつ上，下アームスイッチを交互にオン状態とすべく、上，下アームスイッチに対応する駆動信号を、上，下アームスイッチに対して個別に設けられた駆動回路Ｄｒに出力する。駆動信号は、オン指令又はオフ指令のいずれかをとる。

続いて、図２を用いて、マイコン５０によって実行される回転電機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。

２相変換部５１は、電流センサ４１により検出された相電流（以下、相電流検出値）と、回転角センサ４２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。

指令電流設定部５２は、トルク指令値Ｔｒｑ＊に基づいて、ｄ，ｑ軸指令電流Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を設定する。ｄ，ｑ軸指令電流Ｉｄ＊，Ｉｑ＊は、例えば、最小電流最大トルク制御（ＭＴＰＡ）により算出されればよい。

ｄ軸偏差算出部５３は、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５４は、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５５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。ｑ軸指令電圧算出部５６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。なお、ｄ軸指令電圧算出部５５及びｑ軸指令電圧算出部５６で用いられるフィードバック制御は、例えば比例積分制御とすればよい。

３相変換部５７は、ｄ，ｑ軸指令電圧Ｖｄ＊，Ｖｑ＊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１２０°ずつずれた正弦波状の波形となる。

信号生成部５８は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相指令電圧ＶＵ＊，ＶＶ＊，ＶＷ＊及び電圧センサ４０により検出された電源電圧（以下、電源電圧検出値Ｖｄｃ）に基づいて、各駆動信号ＧＵＨ，ＧＶＨ，ＧＷＨ，ＧＵＬ，ＧＶＬ，ＧＷＬを生成する。詳しくは、信号生成部５８は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相指令電圧ＶＵ＊，ＶＶ＊，ＶＷ＊を電源電圧検出値Ｖｄｃの１／２で除算することにより、Ｕ，Ｖ，Ｗ相規格化指令電圧ＶＵＳ，ＶＶＳ，ＶＷＳを算出する。信号生成部５８は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相規格化指令電圧ＶＵＳ，ＶＶＳ，ＶＷＳと、これら指令電圧に共通のキャリア信号Ｓｃとの大小比較に基づくＰＷＭ制御により、Ｕ相上，下アーム駆動信号ＧＵＨ，ＧＵＬと、Ｖ相上，下アーム駆動信号ＧＶＨ，ＧＶＬと、Ｗ相上，下アーム駆動信号ＧＷＨ，ＧＷＬとを生成する。本実施形態において、キャリア信号Ｓｃは、上昇速度及び下降速度が等しい三角波信号である。信号生成部５８は、生成したＵ相上，下アーム駆動信号ＧＵＨ，ＧＵＬをＵ相上，下アームスイッチＳＵＨ，ＳＵＬの駆動回路Ｄｒに出力し、生成したＶ相上，下アーム駆動信号ＧＶＨ，ＧＶＬをＶ相上，下アームスイッチＳＶＨ，ＳＶＬの駆動回路Ｄｒに出力し、生成したＷ相上，下アーム駆動信号ＧＷＨ，ＧＷＬをＷ相上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬの駆動回路Ｄｒに出力する。なお、本実施形態において、マイコン５０の制御周期は、キャリア信号Ｓｃの周期よりも十分に短い。また、本実施形態において、２相変換部５１、指令電流設定部５２、ｄ，ｑ軸偏差算出部５３，５４、ｄ，ｑ軸指令電圧算出部５５，５６、３相変換部５７及び信号生成部５８が「制御部」に相当する。

なお、図２に示す処理は、回転電機１０の動作点が正弦波ＰＷＭ制御の領域又は過変調制御の領域に含まれる場合に実行される。正弦波ＰＷＭ制御は、電機子巻線に印加される各相電圧のピーク値がバッテリ３０の端子電圧以下になる場合において、電機子巻線に印加される各相電圧をＰＷＭ電圧波形にするための上，下アームスイッチのスイッチング制御である。正弦波ＰＷＭ制御には、３相変調又は２相変調が含まれる。また、過変調制御は、電機子巻線に印加される各相電圧のピーク値がバッテリ３０の端子電圧を上回る場合において、電機子巻線に印加される各相電圧を、正弦波ＰＷＭ制御によるＰＷＭ電圧波形よりも変調率の高いＰＷＭ電圧波形にするための上，下アームスイッチのスイッチング制御である。

続いて、図３を用いて、駆動回路Ｄｒについて説明する。本実施形態の上，下アームの各駆動回路Ｄｒは、基本的には同じ構成である。図３には、便宜上、インバータ２０を構成するスイッチをＳＷにて示し、信号生成部５８から駆動回路Ｄｒに入力される駆動信号をＧＩＮにて示す。

駆動回路Ｄｒは、定電圧電源６０、充電スイッチ６１及び充電抵抗体６２を備えている。定電圧電源６０には、充電スイッチ６１及び充電抵抗体６２を介して、スイッチＳＷのゲートが接続されている。定電圧電源６０の出力電圧（例えば１５Ｖ）は、スイッチＳＷのゲートに供給されるゲート電源電圧となる。

駆動回路Ｄｒは、放電抵抗体６３及び放電スイッチ６４を備えている。スイッチＳＷのゲートには、放電抵抗体６３及び放電スイッチ６４を介して、グランド部としてのスイッチＳＷのソースが接続されている。

駆動回路Ｄｒは、駆動部６５を備えている。駆動部６５は、信号生成部５８から出力された駆動信号ＧＩＮを取得する。駆動部６５は、取得した駆動信号ＧＩＮがオン指令である場合、充電処理を行う。充電処理は、充電スイッチ６１をオン状態にして、かつ、放電スイッチ６４をオフ状態にする処理である。充電処理によれば、スイッチＳＷのゲート電圧が閾値電圧Ｖｔｈ以上となり、スイッチＳＷがオン状態に切り替えられる。

駆動部６５は、取得した駆動信号ＧＩＮがオフ指令である場合、放電処理を行う。放電処理は、充電スイッチ６１をオフ状態にして、かつ、放電スイッチ６４をオン状態にする処理である。放電処理によれば、スイッチＳＷのゲート電圧が閾値電圧Ｖｔｈ未満となり、スイッチＳＷがオフ状態に切り替えられる。

図２の説明に戻り、マイコン５０は、スイッチ指令部５９を備えている。スイッチ指令部５９には、トルク指令値Ｔｒｑ＊、気圧センサ４４により検出された大気圧（以下、気圧検出値Ｐｒ）、温度センサ４３により検出された温度（以下、温度検出値ＴＤｒ）、及び電気角θｅが入力される。なお、本実施形態において、スイッチ指令部５９が「サージ低減部」に相当する。

スイッチ指令部５９は、現在の電気角θｅが特定位相範囲に含まれるか否かを判定する。特定位相範囲は、スイッチＳＷのオフ状態への切り替えに伴って発生する回転電機１０内のサージ電圧が大きくなると想定される電気角範囲である。スイッチ指令部５９は、現在の電気角θｅが特定位相範囲に含まれると判定した場合、Ｕ，Ｖ，Ｗ相のうち異なる２相間のオフ指令への切り替えタイミングが重ならないように、信号生成部５８において生成された各駆動信号ＧＵＨ～ＧＷＬを補正するサージ低減処理を行う。

インバータ２０、各相巻線１１Ｕ～１１Ｗ及び各相導電部材２２Ｕ～２２Ｗのインダクタンス及びキャパシタンスに起因する共振及び反射により、スイッチＳＷの駆動状態の切り替えに伴ってサージ電圧が発生し、回転電機１０に過電圧として印加される。特に、スイッチＳＷのオフ状態への切り替えに伴って発生するサージ電圧は、オン状態への切り替えに伴って発生するリカバリサージ電圧よりも大きくなりやすい。ここで、２相における駆動状態の切り替えが連続すると、２相それぞれの駆動状態の切り替えに伴って発生するサージ電圧が重畳される。重畳されたサージ電圧は大きな電圧値である。このため、回転電機１０において近接する巻線間や、巻線とグランドとの間でサージ電圧が発生した場合、それらの間で部分放電が発生し、回転電機１０の劣化を招くおそれがある。

ここで、駆動状態の切り替えに伴いインバータ２０の出力部で発生するサージ電圧は、回転電機１０へと伝播する。インバータ２０の出力部のサージ電圧波形と、回転電機１０内に伝播したサージ電圧波形とは異なるものとなり、インバータ２０の出力部のサージ電圧よりも回転電機１０内のサージ電圧の方が大きくなることもある。そこで、本実施形態では、サージ低減処理により、回転電機１０内のサージ電圧を低減する。

続いて、図４を用いて、スイッチ指令部５９が実行するサージ低減処理の手順を説明する。この処理は、所定の制御周期で繰り返し実行される。

ステップＳ１０では、第１，第２条件が全て成立しているか否かを判定する。第１条件は、気圧検出値Ｐｒが気圧閾値Ｐｔｈよりも低いとの条件である。なお、気圧閾値は、例えば、１気圧未満の値（例えば、０．６～０．７気圧）に設定されればよい。第２条件は、温度検出値ＴＤｒが温度閾値ＴＤｔｈよりも高いとの条件である。第１，第２条件は、各ステータ巻線間の絶縁耐力が低下する状況であるか否かを判定するための条件である。

第１，第２条件が設けられることにより、回転電機１０のトルク制御性の低下を極力防止できる。つまり、後述するステップＳ１３又はＳ１６の処理が行われると、正弦波に対する相電流波形のひずみ度合いが大きくなることがあり、トルク制御性が低下し得る。このため、特定の条件が成立する場合に限ってステップＳ１３又はＳ１６の処理が行われるようにすることにより、トルク制御性の低下を極力防止する。

ステップＳ１０において第１，第２条件の少なくとも１つが成立していないと判定した場合には、信号生成部５８により生成された駆動信号を補正しない。このため、信号生成部５８により生成された駆動信号は、そのまま駆動回路Ｄｒに出力される。

一方、ステップＳ１０において第１，第２条件の全てが成立していると判定した場合には、ステップＳ１１に進み、第３条件が成立しているか否かを判定する。第３条件は、トルク指令値Ｔｒｑ＊が高トルク閾値ＴｒｑｔｈＨよりも大きいとの条件である。第３条件は、スイッチＳＷのオフ状態への切り替えに伴い発生するサージ電圧が大きくなる状況であるか否かを判定するための条件である。

ステップＳ１１において第３条件が成立していると判定した場合には、ステップＳ１２に進み、現在の電気角θｅが特定位相範囲に含まれるか否かを判定する。以下、図５及び図６を用いて、特定位相範囲の定め方について説明する。

図５（ａ）に、サージ伝達特性を示し、図５（ｂ）に、３相のうちいずれか１相の規格化指令電圧の推移を示す。サージ伝達特性は、電気角θｅを入力とし、サージ特性値を出力する特性である。サージ特性値は、スイッチＳＷのオフ状態への切り替え又はオン状態への切り替えに伴って発生する回転電機１０内のサージ電圧のピーク値、又はピーク値の相関値である。この相関値として、例えば、サージ電圧を時間軸上にプロットした場合において、ピーク値よりもやや小さいサージ電圧を採用できる。特定位相範囲は、サージ伝達特性において、１電気角周期のうちサージ特性値が最大値Ｓｍａｘとなる電気角を含む一部の電気角範囲である。図５（ａ）には、１電気角周期において、サージ特性値の極大値を１つ有するサージ伝達特性を示すが、回転電機１０等の構造によっては、サージ特性値の極大値を複数有するサージ伝達特性となる場合もある。この場合、例えば、複数の極大値のうち最も大きい極大値（つまり最大値）となる電気角を含む一部の電気角範囲を特定位相範囲とすればよい。

図５（ａ）に示すサージ伝達特性は、図６に示す伝達関数に基づいて算出できる。図６は、電気角θｅをある電気角θａに固定した場合において、インバータ２０における２相の出力部の電位差を入力とし、回転電機１０における２か所の電位差を出力とする周波数特性を示す伝達関数である。

入力及び出力の設定方法は、例えば以下に説明するものを採用することができる。１つ目の方法では、インバータ２０のＵ，Ｖ，Ｗ相端子２１Ｕ，２１Ｖ，２１Ｗのうちいすれか２相の端子間の電位差、又は回転電機１０のＵ，Ｖ，Ｗ相端子１３Ｕ，１３Ｖ，１３Ｗのうちいずれか２相の端子間の電位差を入力とする。そして、回転電機１０内の同相のステータ巻線においてステータ巻線同士が接触している一対の箇所の電位差、又は回転電機１０内の異なる２相のステータ巻線においてステータ巻線同士が接触している一対の箇所の電位差を出力とする。

２つ目の方法では、インバータ２０のＵ，Ｖ，Ｗ相端子２１Ｕ，２１Ｖ，２１Ｗのうちいすれか２相の端子間の電位差を入力とし、回転電機１０のＵ，Ｖ，Ｗ相端子１３Ｕ，１３Ｖ，１３Ｗのうち、入力となる２相と同じ２相の端子間の電位差を出力とする。

図６に示す伝達関数は、例えば、シグナルジェネレータにより入力に正弦波信号を供給し、出力の電圧波形をオシロスコープで計測し、計測した出力の振幅と正弦波信号の振幅との比を求めることにより算出される。伝達関数において、出力が最大となる周波数が共振周波数ｆｒｚである。このような伝達関数を１電気角周期について算出し、各電気角に対応する共振周波数ｆｒｚにおける入出力比であるサージ特性値と、各電気角とを関係付けた情報が図５（ａ）に示すサージ伝達特性となる。特定位相範囲は、例えば１／４電気角周期以下の範囲であり、本実施形態では、特定位相範囲の時間軸上の長さが、共振周波数ｆｒｚの逆数で表される期間に設定されている。なお、本実施形態では、入出力比が最大となる共振周波数ｆｒｚが１電気角周期において略一定であるとする。

図４の説明に戻り、ステップＳ１２において現在の電気角θｅが特定位相範囲に含まれていないと判定した場合には、信号生成部５８により生成された駆動信号を補正しない。

一方、ステップＳ１２において現在の電気角θｅが特定位相範囲に含まれると判定した場合には、ステップＳ１３に進み、Ｕ，Ｖ，Ｗ相のうち互いに異なる２相間におけるオフ指令への切り替えタイミングの時間差Δｔоｆｆが第１所定時間以上となるように、信号生成部５８により生成された駆動信号を補正する。これにより、時間差Δｔоｆｆを確保し、異なる２相の重畳サージ電圧を低減する。

詳しくは、Ｕ相上アーム駆動信号ＧＵＨ又はＵ相下アーム駆動信号ＧＵＬのオフ指令への切り替えタイミングと、Ｖ相上アーム駆動信号ＧＶＨ又はＶ相下アーム駆動信号ＧＶＬのオフ指令への切り替えタイミングとの時間差Δｔоｆｆが所定時間より短い場合、この時間差Δｔоｆｆが第１所定時間又は第１所定時間よりも長い時間になるように、Ｕ相上アーム駆動信号ＧＵＨ又はＵ相下アーム駆動信号ＧＵＬのオフ指令への切り替えタイミング、及びＶ相上アーム駆動信号ＧＶＨ又はＶ相下アーム駆動信号ＧＶＬのオフ指令への切り替えタイミングのうち、少なくとも一方のタイミングを遅延させる補正を行う。例えば、Ｕ相上アーム駆動信号ＧＵＨのオフ指令への切り替えタイミングと、このタイミングに続くＶ相上アーム駆動信号ＧＶＨのオフ指令への切り替えタイミングとの時間差Δｔоｆｆが第１所定時間より短い場合、Ｖ相上アーム駆動信号ＧＶＨのオフ指令への切り替えタイミングを遅延させる補正を行う。

また、Ｖ相上アーム駆動信号ＧＶＨ又はＶ相下アーム駆動信号ＧＶＬのオフ指令への切り替えタイミングと、Ｗ相上アーム駆動信号ＧＷＨ又はＷ相下アーム駆動信号ＧＷＬのオフ指令への切り替えタイミングとの時間差Δｔоｆｆが第１所定時間より短い場合、この時間差Δｔоｆｆが第１所定時間又は第１所定時間よりも長い時間になるように、Ｖ相上アーム駆動信号ＧＶＨ又はＶ相下アーム駆動信号ＧＶＬのオフ指令への切り替えタイミング、及びＷ相上アーム駆動信号ＧＷＨ又はＷ相下アーム駆動信号ＧＷＬのオフ指令への切り替えタイミングのうち、少なくとも一方のタイミングを遅延させる補正を行う。

また、Ｕ相上アーム駆動信号ＧＵＨ又はＵ相下アーム駆動信号ＧＵＬのオフ指令への切り替えタイミングと、Ｗ相上アーム駆動信号ＧＷＨ又はＷ相下アーム駆動信号ＧＷＬのオフ指令への切り替えタイミングとの時間差Δｔоｆｆが第１所定時間より短い場合、この時間差Δｔоｆｆが第１所定時間又は第１所定時間よりも長い時間になるように、Ｕ相上アーム駆動信号ＧＵＨ又はＵ相下アーム駆動信号ＧＵＬのオフ指令への切り替えタイミング、及びＷ相上アーム駆動信号ＧＷＨ又はＷ相下アーム駆動信号ＧＷＬのオフ指令への切り替えタイミングのうち、少なくとも一方のタイミングを遅延させる補正を行う。

ここで、第１所定時間は、例えば、ある１相のスイッチＳＷがオフ状態に切り替えられてから、このオフ状態への切り替えに伴って発生する回転電機１０内のサージ電圧が減衰するまでの期間である第１減衰時間β１に設定されてもよい。第１減衰時間β１は、例えば実験又は計算により予め定められた値である。ここで、サージ電圧が減衰するとは、例えば、スイッチＳＷのドレイン及びソース間電圧が、スイッチＳＷのオフ状態への切り替えに伴ってピーク値になった後、バッテリ３０の端子電圧と同じ電圧に収束することとすればよい。

また、第１所定時間は、例えば、キャリア信号Ｓｃの１周期（つまり、スイッチＳＷの１スイッチング周期）の１／２よりも短い期間に設定されてもよい。図７には、第１所定時間が判定時間Δｔｃに設定される例を示す。判定時間Δｔｃについて説明すると、図７に示す三角形の相似の関係から、「α：Δｔｃ＝１００：１／（２ｆｃ）」→「Δｔｃ＝α／（２００×ｆｃ）」が導かれる。ここで、αは判定閾値を示し、ｆｃは、キャリア信号Ｓｃの周波数を示す。判定閾値αは、異なる２相における規格化指令電圧が近接しているか否か、すなわち、異なる２相におけるスイッチＳＷのオフ状態への切り替えが連続するか否かを判定するための値である。キャリア信号Ｓｃの振幅を「Ａｍｐ／２」とする場合、判定閾値αは、「Ａｍｐ／２」よりも小さい値、又は規格化指令電圧の振幅が取り得る最大値の１／２よりも小さい値に設定される。具体的には例えば、判定閾値αは、０よりも大きくて、かつ、Ａｍｐの５％以下の値に設定される。例えば、ｆｃ＝５ｋＨｚとし、判定閾値αをＡｍｐの５％（つまり、α＝５）とする場合、Δｔｃ＝５μｓとなる。

ちなみに、第１減衰時間β１がキャリア信号Ｓｃの１周期の１／２よりも短い期間に設定されていてもよい。また、特定位相範囲は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相で共通の特定位相範囲に限らず、Ｕ，Ｖ，Ｗ相それぞれにおいて個別に設定される特定位相範囲であってもよい。

図４の説明に戻り、ステップＳ１１において否定判定した場合には、ステップＳ１４に進み、第４条件が成立しているか否かを判定する。第４条件は、トルク指令値Ｔｒｑ＊が低トルク閾値ＴｒｑｔｈＬ（＜ＴｒｑｔｈＨ）よりも小さいとの条件である。第４条件は、上，下アームのうち、一方のアームにおけるスイッチＳＷのオン状態への切り替えに伴い、他方のアームにおけるボディダイオードのリカバリに起因して発生するリカバリサージ電圧が大きくなる状況であるか否かを判定するための条件である。

ステップＳ１４において第４条件が成立していると判定した場合には、ステップＳ１５に進み、現在の電気角θｅが特定位相範囲に含まれるか否かを判定する。一方、ステップＳ１４又はＳ１５において否定判定した場合には、信号生成部５８により生成された駆動信号を補正しない。

一方、ステップＳ１５において現在の電気角θｅが特定位相範囲に含まれていると判定した場合には、ステップＳ１６に進み、Ｕ，Ｖ，Ｗ相のうち互いに異なる２相間におけるオン指令への切り替えタイミングの時間差Δｔоｎが第２所定時間以上となるように、信号生成部５８により生成された駆動信号を補正する。これにより、時間差Δｔоｎを確保し、異なる２相の重畳サージ電圧を低減する。

詳しくは、例えば、Ｕ相上アーム駆動信号ＧＵＨ又はＵ相下アーム駆動信号ＧＵＬのオン指令への切り替えタイミングと、Ｖ相上アーム駆動信号ＧＶＨ又はＶ相下アーム駆動信号ＧＶＬのオン指令への切り替えタイミングとの時間差Δｔоｎが第２所定時間より短い場合、この時間差Δｔоｎが第２所定時間又は第２所定時間よりも長い時間になるように、Ｕ相上アーム駆動信号ＧＵＨ又はＵ相下アーム駆動信号ＧＵＬのオン指令への切り替えタイミング、及びＶ相上アーム駆動信号ＧＶＨ又はＶ相下アーム駆動信号ＧＶＬのオン指令への切り替えタイミングのうち、少なくとも一方のタイミングを遅延させる補正を行う。

ここで、第２所定時間は、例えば、ある１相のスイッチＳＷがオン状態に切り替えられてから、このオン状態への切り替えに伴って発生する回転電機１０内のサージ電圧が減衰するまでの期間である第２減衰時間β２に設定されてもよい。第２減衰時間β２は、例えば実験又は計算により予め定められた値である。ここで、サージ電圧が減衰するとは、例えば、スイッチＳＷのドレイン及びソース間電圧が、スイッチＳＷのオン状態への切り替えに伴ってピーク値になった後、バッテリ３０の負極端子側に接続されたグランドの電位に収束することとすればよい。

また、第２所定時間は、第１所定時間と同様に、例えば、キャリア信号Ｓｃの１周期の１／２よりも短い期間に設定されてもよい。

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。

現在の電気角θｅが特定位相範囲に含まれる場合、Ｕ，Ｖ，Ｗ相のうち互いに異なる２相間におけるオフ指令又はオン指令への切り替えタイミングの時間差が所定時間以上となるように、駆動信号が補正されるサージ低減処理が行われる。これにより、回転電機１０内のサージ電圧が大きくなるおそれがある状況において、各相のサージ電圧の重畳を抑制でき、ひいては回転電機１０内のサージ電圧を低減することができる。

また、本実施形態では、サージ電圧が大きくなりやすい大電流が流れる場合のオフ状態への切り替え、又はリカバリサージ電圧が大きくなりやすい小電流が流れる場合のオン状態への切り替えに着目したサージ低減処理が行われるため、回転電機１０内の重畳サージ電圧の低減効果が大きい。

トルク指令値Ｔｒｑ＊が高トルク閾値ＴｒｑｔｈＨよりも大きいと判定された場合にサージ低減処理が行われる。トルク指令値Ｔｒｑ＊が高トルク閾値ＴｒｑｔｈＨよりも大きい状況は、インバータ２０及び回転電機１０に流れる電流が大きくなる状況であるため、重畳サージ電圧が大きくなりやすい。重畳サージ電圧が大きくなりやすい状況においてのみサージ低減処理が行われる構成によれば、重畳サージ電圧を抑制しつつ、回転電機１０のトルク制御性の低下を極力防止することができる。

トルク指令値Ｔｒｑ＊が低トルク閾値ＴｒｑｔｈＬよりも小さいと判定された場合にサージ低減処理が行われる。トルク指令値Ｔｒｑ＊が低トルク閾値ＴｒｑｔｈＬよりも小さい状況は、リカバリサージ電圧が大きくなる状況であるため、重畳サージ電圧が大きくなりやすい。重畳サージ電圧が大きくなりやすい状況においてのみサージ低減処理が行われる構成によれば、重畳サージ電圧を抑制しつつ、回転電機１０のトルク制御性の低下を極力防止することができる。

気圧検出値Ｐｒが気圧閾値Ｐｔｈよりも低いと判定された場合に速度低下処理が行われる。気圧検出値Ｐｒが気圧閾値Ｐｔｈよりも低い状況は、回転電機１０の絶縁耐力が低くなる状況である。このような状況においてのみサージ低減処理が行われるため、重畳サージ電圧を抑制しつつ、回転電機１０のトルク制御性の低下を極力防止することができる。

温度検出値ＴＤｒが温度閾値ＴＤｔｈよりも高いと判定された場合に速度低下処理が行われる。温度検出値ＴＤｒが温度閾値ＴＤｔｈよりも高い状況は、回転電機１０の絶縁耐力が低くなる状況である。このような状況においてのみサージ低減処理が行われるため、重畳サージ電圧を抑制しつつ、回転電機１０のトルク制御性の低下を極力防止することができる。

＜第１実施形態の変形例＞
・図４のステップＳ１０の処理を、図８のステップＳ１７に示すように、第１，第２条件の全てが成立しているか否かを判定する処理に置き換えてもよい。

また、第１～第３条件の全てが用いられることなく、第１～第３条件のうち、一部であってかつ少なくとも１つの条件が用いられてもよい。ここで、第１～第３条件のうち２つが用いられる場合、これら条件は、論理積（ＡＮＤ）又は論理和（ＯＲ）により適宜組み合わせられればよい。

・図４のステップＳ１１において、第３条件を、指令電流ベクトルの大きさが所定閾値よりも大きいとの条件に置き換えてもよい。ここで、指令電流ベクトルの大きさＩｒは、トルク指令値Ｔｒｑと相関する値であり、例えば、下式（ｅｑ１）により算出されればよい。

また、第３条件において用いられる値は、指令値に限らず、ステータ巻線に流れる電流の検出値であってもよい。例えば、第３条件を、相電流検出値に基づいて算出した相電流の実効値が所定実効値よりも大きいとの条件、又は相電流検出値に基づいて算出した相電流の振幅が所定振幅よりも大きいとの条件に置き換えてもよい。なお、図４のステップＳ１４においても、トルク指令値Ｔｒｑ＊に代えて、上述した指令電流ベクトルの大きさ、又はステータ巻線に流れる電流の検出値が用いられてもよい。

・図４のステップＳ１３又はＳ１６において、Ｕ，Ｖ，Ｗ相のうち、互いに異なる２相ではなく、いずれか２相間におけるオフ指令への切り替えタイミング又はオン指令への切り替えタイミングの時間差が所定時間以上となるように、駆動信号が補正されてもよい。この場合、例えば、Ｕ相上アーム駆動信号ＧＵＨ又はＵ相下アーム駆動信号ＧＵＬと、Ｖ相上アーム駆動信号ＧＶＨ又はＶ相下アーム駆動信号ＧＶＬとは補正されるものの、Ｗ相上，下アーム駆動信号ＧＷＨ，ＧＷＬは補正されない。

・補正対象となるタイミングは、オン指令への切り替えタイミング又はオフ指令への切り替えタイミングのいずれかに限らない。Ｕ，Ｖ，Ｗ相のいずれかのオン指令への切り替えタイミングと、Ｕ，Ｖ，Ｗ相のいずれかのオフ指令への切り替えタイミングとの時間差が所定時間以上となるように、駆動信号が補正されてもよい。なお、この場合、時間差を確保すべき２つのタイミングが、同相におけるオン指令への切り替えタイミング及びオフ指令への切り替えタイミングであってもよい。

・信号生成部５８において、キャリア信号Ｓｃと比較される電圧が、規格化指令電圧ではなく、Ｕ，Ｖ，Ｗ相指令電圧ＶＵ＊，ＶＶ＊，ＶＷ＊であってもよい。この場合、電源電圧検出値Ｖｄｃに基づいて、キャリア信号Ｓｃの振幅が変更されればよい。

＜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、回転電機１０の回転速度及び極数に基づいて、特定位相範囲が設定される。

図９に、スイッチ指令部５９により実行されるサージ低減処理の手順を示す。なお、図９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において肯定判定した場合には、ステップＳ１８に進む。ステップＳ１８では、電気角θｅに基づいて、回転電機１０の電気角周波数ωｅを算出する。そして、算出した電気角周波数ωｅが低いほど、特定位相範囲を狭くする。具体的には例えば、算出した電気角周波数ωｅが低いほど、特定位相範囲の電気角軸上の長さを狭くする。電気角周波数ωｅが低いほど、１電気角周期の時間が長くなり、駆動信号が補正される時間が長くなる。補正される時間が長くなると、トルク制御性の低下度合いが大きくなることが懸念される。そこで、トルク制御性の低下を抑制すべく、電気角周波数ωｅが低いほど、特定位相範囲を狭くする。

ステップＳ１８では、極数が少ないほど、特定位相範囲を狭くする。具体的には例えば、極数が少ないほど、特定位相範囲の電気角軸上の長さを狭くする。極数が少ないほど、１機械角周期に占める１電気角周期が長くなり、駆動信号が補正される時間が長くなる。補正される時間が長くなると、トルク制御性の低下度合いが大きくなることが懸念される。そこで、トルク制御性の低下を抑制すべく、極数が少ないほど、特定位相範囲を狭くする。なお、ステップＳ１８の処理の完了後、ステップＳ１１に進む。

＜第２実施形態の変形例＞
図９のステップＳ１８において、電気角周波数ωｅに代えて、機械角周波数ωｍが用いられてもよい。また、ステップＳ１８において、電気角周波数ωｅに基づく特定位相範囲の設定処理は必須ではない。

＜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、キャリア信号Ｓｃに基づく駆動信号の生成方法に代えて、パルスパターンに基づく駆動信号の生成方法が用いられる。

図１０に、本実施形態に係るトルク制御処理のブロック図を示す。なお、図１０において、先の図２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。

トルク制御器７０は、トルク指令値Ｔｒｑ＊、ｄ，ｑ軸電流Ｉｄｒ，Ｉｑｒ及び電源電圧検出値Ｖｄｃに基づいて、ｄｑ座標系における電圧ベクトルＶｎｖｔの位相である電圧位相δと、指令変調率Ｍｒとを算出する。電圧ベクトルＶｎｖｔは、ｄｑ座標系における電圧ベクトルのｄ軸成分であるｄ軸電圧Ｖｄとｑ軸成分であるｑ軸電圧Ｖｑとによって定義される。電圧位相δは、例えば、ｄ軸の正方向を基準とし、この基準から反時計回りの方向が正方向として定義される。

指令変調率Ｍｒは、電圧ベクトルＶｎｖｔの大きさである電圧振幅Ｖｒを電源電圧検出値Ｖｄｃで規格化した値である。電圧振幅Ｖｒは、ｄ軸電圧Ｖｄの２乗値とｑ軸電圧Ｖｑの２乗値との和の平方根として定義される。指令変調率Ｍｒは、例えば下式（ｅｑ２）により算出されればよい。

角度算出部７１は、電圧位相δに電気角θｅを加算した値として、固定座標系を基準とした電圧ベクトルＶｎｖｔの位相である実位相θｒを算出する。なお、固定座標系の基準としては、例えば固定座標系のＵ相を用いることができる。

速度算出部７２は、電気角θｅに基づいて、回転電機１０の電気角周波数ωｅを算出する。

パターン生成部７３は、電気角周波数ωｅ、指令変調率Ｍｒ及び実位相θｒに基づいて、スイッチングパターンの指令値であるパルスパターンを生成する。パルスパターンは、電気角周波数ωｅ及び指令変調率Ｍｒと関係付けられたマップ情報としてパターン記憶部７４に記憶されている。パターン記憶部７４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。パターン生成部７３は、電気角周波数ωｅ及び指令変調率Ｍｒに基づいて、記憶されているパルスパターンの中から該当するパルスパターンを選択する。

パルスパターンは、例えば図１１に示すように、電気角で０～３６０度に渡って規定されている。パルスパターンは、オン指令とオフ指令とのそれぞれが電気角θｅと関係付けられたマップ情報である。ちなみに、パルスパターンは、指令変調率Ｍｒに代えて、電圧振幅Ｖｒと関係付けられていてもよい。

パターン生成部７３は、入力される実位相θｒに基づいて、選択したパルスパターンを信号生成部７５に出力する。ここで、出力される各相のパルスパターンは、選択されたパルスパターンが電気角で１２０度ずつずらされた信号である。本実施形態では、各相のパルスパターンのうち、Ｕ相のものをＵ相ＰＷＭ信号ＧＵ＊と称し、Ｖ相のものをＶ相ＰＷＭ信号ＧＶ＊と称し、Ｗ相のものをＷ相ＰＷＭ信号ＧＷ＊と称す。

信号生成部７５は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相ＰＷＭ信号ＧＵ＊，ＧＶ＊，ＧＷ＊とその論理反転信号との論理反転タイミング同士をデッドタイムＤＴだけ離間させる処理を行うことにより、各スイッチＳＵＨ、ＳＵＬ，ＳＶＨ，ＳＶＬ，ＳＷＨ，ＳＷＬの駆動信号ＧＵＨ，ＧＵＬ，ＧＶＨ，ＧＶＬ，ＧＷＨ，ＧＷＬを生成する。図１２には、Ｕ相上，下アーム駆動信号ＧＵＨ，ＧＵＬの生成方法を示す。図１２（ａ）はＵ相ＰＷＭ信号ＧＵ＊の推移を示し、図１２（ｂ）はＵ相ＰＷＭ信号ＧＵ＊の論理反転信号の推移を示し、図１２（ｃ），（ｄ）はＵ相上，下アーム駆動信号ＧＵＨ，ＧＵＬの推移を示す。なお、パルスパターンには、矩形波制御を行うためのパルスパターンも含まれる。矩形波制御は、１電気角周期においてデッドタイムＤＴを挟みつつ上アームスイッチ及び下アームスイッチをそれぞれ１回ずつオン状態にするスイッチング制御である。また、本実施形態において、２相変換部５１、トルク制御器７０、角度算出部７１、速度算出部７２、パターン生成部７３、パターン記憶部７４及び信号生成部７５が「制御部」に相当する。

パターン生成部７３には、トルク指令値Ｔｒｑ＊、気圧検出値Ｐｒ、温度検出値ＴＤｒ及び電気角θｅが入力される。本実施形態において、パターン生成部７３は、サージ低減部として機能し、サージ低減処理を行う。図１３に、パターン生成部７３により実行されるサージ低減処理の手順を示す。この処理は、所定の制御周期で繰り返し実行される。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Ｓ１４において否定判定した場合には、ステップＳ２０に進み、電気角周波数ωｅ及び指令変調率Ｍｒに基づいて、パターン記憶部７４に記憶されているパルスパターンの中から該当するパルスパターンを選択する。そして、入力される実位相θｒに基づいて、選択したパルスパターンを信号生成部７５に出力する。

一方、ステップＳ１１において肯定判定した場合には、ステップＳ２１に進み、電気角周波数ωｅ及び指令変調率Ｍｒに基づいて、パターン記憶部７４に記憶されているパルスパターンの中から該当するパルスパターンを選択する。ここでは、１電気角周期のうち電気角が特定位相範囲に含まれるにおいて、Ｕ，Ｖ，Ｗ相のうち互いに異なる２相間における駆動信号のオフ指令への切り替えタイミングの時間差Δｔоｆｆが第１所定時間以上となるようなパルスパターンを選択し、信号生成部７５に出力する。

ステップＳ１４において否定判定した場合には、ステップＳ２０に進む。一方、ステップＳ１４において肯定判定した場合には、ステップＳ２２に進み、電気角周波数ωｅ及び指令変調率Ｍｒに基づいて、パターン記憶部７４に記憶されているパルスパターンの中から該当するパルスパターンを選択する。ここでは、１電気角周期のうち電気角が特定位相範囲に含まれるにおいて、Ｕ，Ｖ，Ｗ相のうち互いに異なる２相間における駆動信号のオン指令への切り替えタイミングの時間差Δｔоｎが第２所定時間以上となるようなパルスパターンを選択し、信号生成部７５に出力する。

なお、ステップＳ２１又はＳ２２で選択されるパルスパターンは、電気角周波数ωｅが低かったり、極数が少なかったりするほど、特定位相範囲が狭くされたパルスパターンであってもよい。

以上説明した本実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

＜第３実施形態の変形例＞
オン指令への切り替えタイミング又はオフ指令への切り替えタイミングのいずれかに着目したサージ低減処理に限らず、双方に着目したサージ低減処理であってもよい。詳しくは、Ｕ，Ｖ，Ｗ相のいずれかのオン指令への切り替えタイミングと、Ｕ，Ｖ，Ｗ相のいずれかのオフ指令への切り替えタイミングとの時間差Δｔが所定時間以上となるようなパルスパターンがパターン記憶部７４に記憶されていてもよい。

＜第４実施形態＞
以下、第４実施形態について、第１実施形態等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１４及び図１５に示すように、マイコン５０から各駆動回路Ｄｒに速度指令が入力されるようになっている。これに伴い、サージ低減処理として、スイッチング速度を低下させる処理が行われる。なお、図１４及び図１５において、先の図１及び図２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。

図１５に示すように、マイコン５０は、速度指令部８０を備えている。速度指令部８０には、トルク指令値Ｔｒｑ＊、気圧検出値Ｐｒ、温度検出値ＴＤｒ及び電気角θｅが入力される。速度指令部８０は、サージ低減部として機能し、Ｕ相上，下アームの駆動回路Ｄｒに対してＵ相速度指令ＳＰＵを出力し、Ｖ相上，下アームの駆動回路Ｄｒに対してＶ相速度指令ＳＰＶを出力し、Ｗ相上，下アームの駆動回路Ｄｒに対してＷ相速度指令ＳＰＷを出力する。

続いて、図１６を用いて、駆動回路Ｄｒについて説明する。なお、図１６において、先の図３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。また、図１６には、便宜上、速度指令部８０から駆動回路Ｄｒに入力される速度指令をＳＶにて示す。

駆動回路Ｄｒは、第１放電抵抗体６３Ａ、第１放電スイッチ６４Ａ、第２放電抵抗体６３Ｂ及び第２放電スイッチ６４Ｂを備えている。スイッチＳＷのゲートには、第１放電抵抗体６３Ａ及び第１放電スイッチ６４Ａを介して、スイッチＳＷのソースが接続されている。また、スイッチＳＷのゲートには、第２放電抵抗体６３Ｂ及び第２放電スイッチ６４Ｂを介して、スイッチＳＷのソースが接続されている。第１放電抵抗体６３Ａの抵抗値ＲＡは、第２放電抵抗体６３Ｂの抵抗値ＲＢよりも大きい。

駆動部６５は、取得した駆動信号ＧＩＮがオフ指令である場合、放電処理を行う。本実施形態において、放電処理は、低速放電処理又は高速放電処理のいずれかである。駆動部６５は、取得した速度指令ＳＶが低速スイッチング指令である場合、低速放電処理を行う。低速放電処理は、充電スイッチ６１及び第２放電スイッチ６４Ｂをオフ状態にして、かつ、第１放電スイッチ６４Ａをオン状態にする処理である。低速放電処理によれば、スイッチＳＷのゲート電圧が閾値電圧Ｖｔｈ未満となり、スイッチＳＷがオフ状態に切り替えられる。

駆動部６５は、取得した速度指令ＳＶが高速スイッチング指令である場合、高速放電処理を行う。高速放電処理は、充電スイッチ６１及び第１放電スイッチ６４Ａをオフ状態にして、かつ、第２放電スイッチ６４Ｂをオン状態にする処理である。高速放電処理によれば、低速放電処理よりもスイッチＳＷのゲート電荷の放電速度が高くなり、低速放電処理よりもスイッチＳＷをオフ状態に切り替える場合のスイッチング速度が高くなる。

図１７に、速度指令部８０により実行されるサージ低減処理の手順を示す。この処理は、所定の制御周期で繰り返し実行される。なお、図１７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、Ｓ１１又はＳ１２において否定判定した場合には、ステップＳ２３に進み、Ｕ，Ｖ，Ｗ相速度指令ＳＰＵ，ＳＰＶ，ＳＰＷを高速スイッチング指令にして出力する。

一方、ステップＳ１２において肯定判定した場合には、ステップＳ２４に進み、Ｕ，Ｖ，Ｗ相のうち少なくとも２相の速度指令を低速スイッチング指令にして出力する。本実施形態では、Ｕ，Ｖ，Ｗ相のうち２相の速度指令を低速スイッチング指令にして出力し、残り１相の速度指令を高速スイッチング指令にして出力する。

以上説明した本実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

＜第４実施形態の変形例＞
・図１７のステップＳ２４において、Ｕ，Ｖ，Ｗ相全ての速度指令を低速スイッチング指令にして出力してもよい。

・ステップＳ１１において肯定判定した場合、第２実施形態の図９のステップＳ１８の処理を経由してステップＳ１２に進んでもよい。

・スイッチＳＷをオフ状態に切り替える場合のスイッチング速度に限らず、オン状態に切り替える場合のスイッチング速度を変更可能な駆動回路Ｄｒであってもよい。この場合、例えば、トルク指令値Ｔｒｑ＊が低トルク閾値ＴｒｑｔｈＬよりも小さくて、かつ、電気角θｅが特定位相範囲に含まれていると判定されたとき、Ｕ，Ｖ，Ｗ相のうち２相をオン状態に切り替える場合のスイッチング速度を低速度とし、残り１相をオン状態に切り替える場合のスイッチング速度を高速度にすればよい。

また、オン状態又はオフ状態のいずれかに限らず、オン状態及びオフ状態それぞれにおいてスイッチング速度を変更可能な駆動回路Ｄｒであってもよい。この場合、オン状態への切り替え及びオフ状態への切り替えそれぞれにおいて、スイッチング速度をステップＳ２３よりも低下させればよい。

＜第５実施形態＞
以下、第５実施形態について、第４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、キャリア信号Ｓｃに基づく駆動信号の生成方法に代えて、パルスパターンに基づく駆動信号の生成方法が用いられる。

図１８に、本実施形態に係るトルク制御処理のブロック図を示す。なお、図１８において、先の図１０及び図１５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。

本実施形態において、速度指令部８０は、図１７に示した処理と同様の処理を行えばよい。

以上説明した本実施形態によれば、第４実施形態と同様の効果を奏することができる。

＜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、サージ低減処理として、スイッチング制御を停止させる処理が行われる。

図１９に、本実施形態に係るトルク制御処理のブロック図を示す。なお、図１９において、先の図２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。

マイコン５０は、停止指令部８１を備えている。停止指令部８１には、トルク指令値Ｔｒｑ＊、気圧検出値Ｐｒ、温度検出値ＴＤｒ及び電気角θｅが入力される。停止指令部８１は、サージ低減部として機能し、サージ低減処理を行う。

図２０に、停止指令部８１により実行されるサージ低減処理の手順を示す。この処理は、所定の制御周期で繰り返し実行される。なお、図２０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、Ｓ１１又はＳ１２において否定判定した場合には、ステップＳ２５に進み、Ｕ，Ｖ，Ｗ相のスイッチング制御を許可する。このため、信号生成部５８により生成された駆動信号は、そのまま駆動回路Ｄｒに出力される。

一方、ステップＳ１２において肯定判定した場合には、ステップＳ２６に進み、Ｕ，Ｖ，Ｗ相のスイッチング制御を停止させる。詳しくは、信号生成部５８から各駆動回路Ｄｒに出力される各駆動信号ＧＵＨ～ＧＷＬを強制的にオフ指令にする。これにより、電気角θｅが特定位相範囲となる期間において、スイッチング制御が停止される。

以上説明した本実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

＜第６実施形態の変形例＞
図２０のステップＳ２６において、Ｕ，Ｖ，Ｗ相のうち、一部の相（例えば２相）の駆動信号を強制的にオフ指令にしてもよい。

＜第７実施形態＞
以下、第７実施形態について、第６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、本実施形態では、キャリア信号Ｓｃに基づく駆動信号の生成方法に代えて、パルスパターンに基づく駆動信号の生成方法が用いられる。

図２１に、本実施形態に係るトルク制御処理のブロック図を示す。なお、図２１において、先の図１０及び図１９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。

本実施形態において、停止指令部８１は、図２０に示した処理と同様の処理を行えばよい。

以上説明した本実施形態によれば、第６実施形態と同様の効果を奏することができる。

＜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。

・スイッチング速度の変更方法としては、スイッチＳＷのゲートに接続されたゲート抵抗体の抵抗値を変更する方法に限らない。例えば、スイッチＳＷのゲート電荷の放電先となるグランドの電位をスイッチＳＷのソース電位よりも低い電位に切り替え可能な構成を駆動回路Ｄｒが備える場合、グランドの電位を低下させることによりスイッチング速度を高くすることができる。

・キャリア信号としては、三角波信号に限らず、例えばのこぎり波信号であってもよい。

・インバータを構成するスイッチとしては、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、スイッチの高電位側端子がコレクタとなり、低電位側端子がエミッタとなる。また、この場合、スイッチ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。

・インバータは、３相のものに限らない。

・回転電機としては、ロータに永久磁石を備えるものに限らず、例えば、ロータに、磁極として機能する界磁巻線を備えるものであってもよい。

・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ェ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ェ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、１１Ｕ～１１Ｗ…Ｕ～Ｗ相巻線、２０…インバータ、５０…マイコン。

Claims (16)

1. 磁極を含むロータ（１２）及びステータ巻線（１１Ｕ～１１Ｗ）を有する多相の回転電機（１０）と、
   前記ステータ巻線に電気的に接続されたインバータ（２０）と、を備えるシステムに適用されるインバータの制御装置（５０）において、
   前記ロータの電気角を入力とし、前記インバータを構成するスイッチ（ＳＵＨ～ＳＷＬ）の駆動状態の切り替えに伴って発生する前記回転電機内のサージ電圧を出力とするサージ伝達特性において、１電気角周期のうちサージ電圧が最大となる電気角を含む一部の電気角範囲が特定位相範囲とされ、
   前記回転電機の駆動制御を行うために、各相の前記スイッチのスイッチング制御を行う制御部と、
   電気角が前記特定位相範囲に含まれる場合、前記スイッチの駆動状態の切り替えに伴って発生する前記回転電機内のサージ電圧を低減するサージ低減処理を行うサージ低減部と、を備えるインバータの制御装置。
2. 前記サージ低減部は、前記サージ低減処理として、電気角が前記特定位相範囲に含まれる場合、前記スイッチの駆動状態の切り替えタイミングが重ならないように、前記制御部に前記スイッチのスイッチング制御を行わせる処理を行う請求項１に記載のインバータの制御装置。
3. 前記サージ低減部は、前記サージ低減処理として、電気角が前記特定位相範囲に含まれる場合、各相のうち互いに異なる２相間における前記スイッチの駆動状態の切り替えタイミングの時間差が所定時間以上となるように、前記制御部に前記スイッチのスイッチング制御を行わせる処理を行う請求項２に記載のインバータの制御装置。
4. 前記制御部は、電気角と関係付けられてスイッチングパターンが規定された情報であるパルスパターンに基づいて、各相の前記スイッチの制御を行い、
   前記サージ低減部は、前記サージ低減処理として、電気角が前記特定位相範囲に含まれる場合、前記スイッチの駆動状態の切り替えタイミングの時間差が所定時間以上となるような前記パルスパターンが前記スイッチのスイッチング制御で用いられるようにする処理を行う請求項２又は３に記載のインバータの制御装置。
5. 前記制御部は、各相の電圧指令値とキャリア信号とに基づくＰＷＭ制御により前記スイッチの駆動信号を生成し、生成した前記駆動信号に基づいて各相の前記スイッチのスイッチング制御を行い、
   前記サージ低減部は、前記サージ低減処理として、電気角が前記特定位相範囲に含まれる場合、前記スイッチの駆動状態の切り替えタイミングの時間差が所定時間以上となるように、前記駆動信号により規定される駆動状態の切り替えタイミングをずらす処理である請求項２又は３に記載のインバータの制御装置。
6. 前記所定時間は、各相のうちいずれか１相の前記スイッチの駆動状態が切り替えられてから、該駆動状態の切り替えに伴って発生する前記回転電機内のサージ電圧が減衰するまでの期間である請求項４又は５に記載のインバータの制御装置。
7. 前記所定時間は、前記スイッチの１スイッチング周期の１／２よりも短い期間である請求項４～６のいずれか１項に記載のインバータの制御装置。
8. 前記サージ低減部は、前記サージ低減処理として、電気角が前記特定位相範囲に含まれる場合、前記制御部による前記スイッチのスイッチング速度を、電気角が前記特定位相範囲に含まれない場合よりも低下させる処理を行う請求項１に記載のインバータの制御装置。
9. 前記サージ低減部は、前記サージ低減処理として、電気角が前記特定位相範囲に含まれる場合、前記制御部による前記スイッチのスイッチング制御を停止させる処理を行う請求項１に記載のインバータの制御装置。
10. 前記インバータにおける２相の出力部の電位差を入力とし、前記回転電機における２か所の電位差を出力とし、電気角に依存する周波数特性において、出力が最大となる周波数が共振周波数とされ、
    各電気角に対応する共振周波数における出力と、各電気角とを関係付けた情報が前記サージ伝達特性であり、
    前記特定位相範囲の時間軸上の長さは、前記共振周波数の逆数で表される期間である請求項１～９のいずれか１項に記載のインバータの制御装置。
11. 前記特定位相範囲は、前記回転電機のロータの回転速度が低いほど狭く設定される請求項１～１０のいずれか１項に記載のインバータの制御装置。
12. 前記特定位相範囲は、前記ロータの極数が少ないほど狭く設定される請求項１～１１のいずれか１項に記載のインバータの制御装置。
13. 前記サージ低減部は、前記回転電機の回転速度が速度閾値よりも高いことを条件として、前記サージ低減処理を行う請求項１～１２のいずれか１項に記載のインバータの制御装置。
14. 前記サージ低減部は、前記ステータ巻線に流れる電流値又は該電流値の指令値が閾値よりも大きいことを条件として、前記サージ低減処理を行う請求項１～１３のいずれか１項に記載のインバータの制御装置。
15. 前記システムは、前記回転電機又は前記インバータの温度を検出する温度センサ（４３）を備え、
    前記サージ低減部は、前記温度センサにより検出された温度が温度閾値よりも高いことを条件として、前記サージ低減処理を行う請求項１～１４のいずれか１項に記載のインバータの制御装置。
16. 前記システムは、気圧を検出する気圧センサ（４４）を備え、
    前記サージ低減部は、前記気圧センサにより検出された気圧が気圧閾値よりも低いことを条件として、前記サージ低減処理を行う請求項１～１５のいずれか１項に記載のインバータの制御装置。

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