JPWO2019106729A1 - 電動機の制御方法、及び電動機の制御装置 - Google Patents

Abstract

電動機９の作動状態に応じて電動機９の供給電力を制御する電流ベクトル制御及び電圧位相制御のうちいずれかの制御を実行する制御装置１００は、電動機９の供給電圧の大きさを示す電圧ノルム指令値と、その供給電圧の位相を示す電圧位相指令値とに基づいて、電圧位相制御の電圧指令値を演算する。制御装置１００は、電動機９に生じる電圧の向きに応じて、電動機９に供給される電流のｄ軸及びｑ軸成分のうち少なくとも一方の電流成分を電圧ノルム指令値にフィードバックする。

Description

本発明は、電動機の制御方法、及び電動機の制御装置に関する。

電動機を制御するための制御手法としては、例えば、電動機に供給される電流を直交座標に変換したｄｑ軸電流成分をフィードバックする電流ベクトル制御、及び、電動機への供給電圧に関する電圧ベクトルの位相を変更する電圧位相制御などが知られている。これらの制御については、電動機の作動状態に合わせていずれか一つの制御が選択されて実行されることが多い。

上述の電圧位相制御においては、ｄ軸電流フィードバック値を用いて、電動機の電圧指令値の大きさを示す振幅を補正する制御装置が提案されている（ＪＰ２００３−２６４９９９Ａ）。

上述のような制御装置は、電動機への供給電圧の大きさを示す電圧ノルム指令値に対して電動機に供給されるｄ軸電流をフィードバックする構成であるため、電動機に生じる電圧の向きによっては制御の誤差が大きくなる。その結果、フィードバックの出力である電圧ノルム指令値が発散し、電動機の動作が不安定になることが懸念される。

本発明の目的は、電動機の動作が不安定になることを抑制する制御方法、及び電動機の制御装置を提供することにある。

本発明のある態様によれば、電動機の制御方法は、電動機の作動状態に応じて前記電動機の供給電力を制御する電流ベクトル制御及び電圧位相制御のうちいずれか一つの制御を実行する制御方法である。この制御方法は、前記電動機に対する供給電圧の大きさを示す電圧ノルム指令値と、当該供給電圧の位相を示す電圧位相指令値とに基づいて、前記電圧位相制御の電圧指令値を演算する電圧位相制御ステップを含む。前記電圧位相制御ステップは、前記電動機に生じる電圧の向きに応じて、前記電動機に供給される電流のｄ軸及びｑ軸成分のうち少なくとも一方の電流成分を前記電圧ノルム指令値にフィードバックする。

図１は、本発明の第１実施形態における電動機の制御装置の構成例を示す図である。 図２は、制御装置における電流ベクトル制御部の一部構成を例示するブロック図である。 図３は、制御装置における電圧位相制御部の構成の一例を示すブロック図である。 図４は、電圧位相制御の電流ＦＢ制御部における電流偏差を切り替える切替信号の生成手法を説明する図である。 図５は、電流ＦＢ制御部におけるＰＩ制御器の構成の一例を示すブロック図である。 図６は、電動機の中高速回転領域での電動機に生じる磁束ノルムと電圧ノルムとの関係を示す図である。 図７は、電動機での電圧位相が０°近傍にある場合における電動機におけるｄ軸及びｑ軸の各電流成分の電圧ノルムに対する相関性を示す図である。 図８は、電動機の電圧位相が±９０°近傍にある場合における各電流成分の電圧ノルムに対する相関性を示す図である。 図９Ａは、電動機の電圧位相ごとにｄ軸電流の電圧ノルムに対する相関性を示す図である。 図９Ｂは、電動機の電圧位相ごとにｑ軸電流の電圧ノルムに対する相関性を示す図である。 図１０は、ＰＩ制御器がアンチワインドアップ処理を実行する構成の一例を示すブロック図である。 図１１は、電圧位相制御部における電圧位相範囲の設定手法の一例を説明する図である。 図１２は、電流ベクトル制御部又は電圧位相制御部への制御切替えの判定を行う切替判定部の構成の一例を示すブロック図である。 図１３は、制御切替えの判定に用いられる変調率閾値の設定例を示す図である。 図１４は、制御装置における制御モード判定器の判定手法の一例を説明する図である。 図１５は、制御装置における制御切替器の詳細構成を例示するブロック図である。 図１６は、本実施形態における電動機の制御方法の一例を示すフローチャートである。 図１７は、電動機の制御方法に含まれる電圧位相制御処理の処理手順例を示すフローチャートである。 図１８Ａは、一般的な制御切替えの判定手法を説明する図である。 図１８Ｂは、本実施形態における制御切替えの判定手法を説明する図である。 図１９は、本発明の第２実施形態における制御モード判定器の判定手法の一例を示す図である。 図２０は、本実施形態における制御切替器の詳細構成を例示するブロック図である。 図２１は、本発明の第３実施形態における制御モード判定器の判定手法の一例を示す図である。 図２２は、本実施形態における制御切替器の詳細構成を例示するブロック図である。 図２３は、本発明の第４実施形態における制御装置の構成例を示す図である。 図２４は、本実施形態における切替判定部の構成の一例を示すブロック図である。 図２５は、切替判定部における制御モード判定器の判定手法の一例を示す図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態における電動機９を制御する制御装置１００の構成例を示す図である。

制御装置１００は、電動機９に供給される電力を制御する。制御装置１００は、電動機９の動作を制御するようにプログラムされた処理を実行する。制御装置１００は、１又は複数のコントローラにより構成される。

制御装置１００は、電流ベクトル制御部１と、電圧位相制御部２と、制御切替器３と、座標変換器４と、ＰＷＭ変換器５と、インバータ６と、バッテリ電圧検出器７と、電動機電流検出器８と、電動機９と、を備える。さらに制御装置１００は、回転子検出器１０と、回転速度演算器１１と、座標変換器１２と、切替判定部１３と、を備える。

電流ベクトル制御部１は、電動機９に生じるトルクがトルク目標値Ｔ^*に収束するよう、電動機９に供給される電流に関するベクトルを制御する電流ベクトル制御を実行する。電流ベクトル制御部１は、電動機９のトルク目標値Ｔ^*に基づいて、インバータ６から電動機９に供給される電力の電流値を電動機９の電圧指令値にフィードバックするフィードバック制御を実行する。

本実施形態の電流ベクトル制御部１は、電動機９のトルク目標値Ｔ^*と回転速度検出値Ｎとバッテリ電圧検出値Ｖ_dcとを用いて、ｄ軸電流検出値ｉ_dをｄ軸電圧指令値ｖ_{di_fin}にフィードバックし、ｑ軸電流検出値ｉ_qをｑ軸電圧指令値ｖ_{qi_fin}にフィードバックする。これにより、電流ベクトル制御部１は、電流ベクトル制御の電圧指令値としてｄ軸電圧指令値ｖ_{di_fin}及びｑ軸電圧指令値ｖ_{qi_fin}を制御切替器３に出力する。

上述のｄ軸電流検出値ｉ_d及びｑ軸電流検出値ｉ_qは、それぞれ、インバータ６から電動機９に供給される電流のｄ軸成分及びｑ軸成分の値を示す。ｄ軸及びｑ軸は、互いに直交する座標軸である。

電圧位相制御部２は、電動機９に生じるトルクがトルク目標値Ｔ^*に収束するよう、電動機９の各相に供給される電圧間の位相を制御する電圧位相制御を実行する。電圧位相制御部２は、トルク目標値Ｔ^*に基づいて、インバータ６から電動機９に供給される電流の値を電動機９の電圧指令値に対してフィードバック制御を実行する。

本実施形態の電圧位相制御部２は、トルク目標値Ｔ^*と回転速度検出値Ｎとバッテリ電圧検出値Ｖ_dcとを用いて、ｄ軸電流検出値ｉ_d及びｑ軸電流検出値ｉ_qを所定の電圧ノルム指令値及び電圧位相指令値にフィードバックする。そして電圧位相制御部２は、電圧ノルム指令値及び電圧位相指令値をｄ軸電圧指令値ｖ_{dv_fin}及びｑ軸電圧指令値ｖ_{qv_fin}に変換する。これにより、電圧位相制御部２は、電圧位相制御の電圧指令値としてｄ軸電圧指令値ｖ_{dv_fin}及びｑ軸電圧指令値ｖ_{qv_fin}を制御切替器３に出力する。

制御切替器３は、電流ベクトル制御部１の出力及び電圧位相制御部２の出力などの中から、切替判定部１３の判定結果に応じていずれか一つの出力を選択する。そして制御切替器３は、選択した制御の電圧指令値を、ｄ軸及びｑ軸の最終電圧指令値ｖ_{d_fin} ^*及びｖ_{q_fin} ^*として出力する。

座標変換器４は、式（１）のように、電動機９の電気角検出値θに基づいて、ｄ軸及びｑ軸の最終電圧指令値ｖ_{d_fin} ^*及びｖ_{q_fin} ^*を三相電圧指令値ｖ_u ^*、ｖ_v ^*及びｖ_w ^*に変換する。

ＰＷＭ変換器５は、バッテリ電圧検出値Ｖ_dcに基づいて、三相電圧指令値ｖ_u ^*、ｖ_v ^*及びｖ_w ^*を、インバータ６に備えられたパワー素子を駆動するためのパワー素子駆動信号Ｄ_uu ^*、Ｄ_ul ^*、Ｄ_vu ^*、Ｄ_vl ^*、Ｄ_wu ^*及びＤ_wl ^*に変換する。ＰＷＭ変換器５は、変換したパワー素子駆動信号Ｄ_uu ^*、Ｄ_ul ^*、Ｄ_vu ^*、Ｄ_vl ^*、Ｄ_wu ^*及びＤ_wl ^*をインバータ６に出力する。

インバータ６は、パワー素子駆動信号Ｄ_uu ^*、Ｄ_ul ^*、Ｄ_vu ^*、Ｄ_vl ^*、Ｄ_wu ^*及びＤ_wl ^*に基づいて、バッテリ６１の直流電圧を、電動機９を駆動するための三相交流電圧ｖ_u、ｖ_v及びｖ_wに変換する。インバータ６は、変換した三相交流電圧ｖ_u、ｖ_v及びｖ_wを電動機９に供給する。

バッテリ電圧検出器７は、インバータ６に接続されたバッテリ６１の電圧を検出する。バッテリ電圧検出器７は、検出した電圧を示すバッテリ電圧検出値Ｖ_dcを、電流ベクトル制御部１、電圧位相制御部２及び切替判定部１３の各々に出力する。

電動機電流検出器８は、インバータ６から電動機９に供給される三相の交流電流ｉ_u、ｉ_v及びｉ_wのうち少なくとも二相の交流電流を検出する。本実施形態の電動機電流検出器８は、Ｕ相及びＶ相の交流電流ｉ_u及びｉ_vを検出して座標変換器１２に出力する。

電動機９は、複数の相の各々に巻線（例えば、Ｕ、Ｖ及びＷの３相の巻線）を備えるモータであり、電動車両などの駆動源として用いることが可能である。例えば、電動機９は、ＩＰＭ（Interior Permanent Magnet）型の三相同期電動機により実現される。

回転子検出器１０は、電動機９の電気角を検出する。回転子検出器１０は、検出した電気角の値を示す電気角検出値θを座標変換器４及び座標変換器１２の各々に出力するとともに、電気角検出値θを回転速度演算器１１に出力する。

回転速度演算器１１は、電動機９の電気角検出値θの時間当たりの変化量から電動機９の回転速度を演算する。回転速度演算器１１は、演算した回転速度を、電動機９の回転速度検出値Ｎとして、電流ベクトル制御部１、電圧位相制御部２及び切替判定部１３の各々に出力する。

座標変換器１２は、式（２）のように、電動機９の電気角検出値θに基づいて、Ｕ相及びＶ相の交流電流ｉ_u及びｉ_vをｄ軸電流検出値ｉ_d及びｑ軸電流検出値ｉ_qに変換する。座標変換器１２は、ｄ軸電流検出値ｉ_d及びｑ軸電流検出値ｉ_qを、電流ベクトル制御部１、電圧位相制御部２及び切替判定部１３の各々に出力する。

切替判定部１３は、電動機９の作動状態に応じて、電流ベクトル制御、及び電圧位相制御などのうち電動機９に適用すべき制御を判定する。電動機９の作動状態を示すパラメータとして、本実施形態では、ｄ軸電流目標値ｉ_d ^*、ｄ軸電流検出値ｉ_d、ｄ軸電圧指令値ｖ_{d_fin} ^*、ｑ軸電圧指令値ｖ_{q_fin} ^*、バッテリ電圧検出値Ｖ_dc及び回転速度検出値Ｎなどが挙げられる。切替判定部１３は、判定結果に応じて電動機９に適用すべき制御を示す制御モード信号を制御切替器３に出力する。

図２は、本実施形態における電流ベクトル制御部１の一部構成を例示するブロック図である。

電流ベクトル制御部１は、非干渉電圧演算器１０１と、ＬＰＦ１０２と、電流目標値演算部１０３と、減算器１０４と、ＰＩ制御器１０５と、加算器１０６と、を備える。

非干渉電圧演算器１０１は、トルク目標値Ｔ^*と回転速度検出値Ｎとバッテリ電圧検出値Ｖ_dcとに基づいて、ｄ軸及びｑ軸の間で互いに干渉する干渉電圧を打ち消す非干渉電圧値ｖ_{d_dcpl} ^*を演算する。非干渉電圧演算器１０１には、例えば、あらかじめ定められた非干渉テーブルが記憶されている。具体的には、トルク目標値Ｔ^*、回転速度検出値Ｎ及びバッテリ電圧検出値Ｖ_dcにより特定される動作点ごとに、非干渉電圧値ｖ_{d_dcpl} ^*が非干渉テーブルに対応付けられている。

非干渉電圧演算器１０１は、トルク目標値Ｔ^*、回転速度検出値Ｎ及びバッテリ電圧検出値Ｖ_dcの各パラメータを取得すると、非干渉テーブルを参照し、各パラメータにより特定される動作点に対応付けられた非干渉電圧値ｖ_{d_dcpl} ^*を演算する。そして非干渉電圧演算器１０１は、演算した非干渉電圧値ｖ_{d_dcpl} ^*をＬＰＦ１０２に出力する。

ＬＰＦ１０２は、電動機９に生じる干渉電圧が電動機９への供給電流に依存することを考慮したローパスフィルタである。ＬＰＦ１０２の時定数は、目標とするd軸電流の応答性が確保されるように設定される。ＬＰＦ１０２は、非干渉電圧値ｖ_{d_dcpl} ^*に対してローパスフィルタ処理を施した値である非干渉電圧値ｖ_{d_dcpl_flt} ^*を加算器１０６に出力する。

電流目標値演算部１０３は、非干渉電圧演算器１０１と同様、あらかじめ定められた電流テーブルを参照し、電動機９のｄ軸電流目標値ｉ_d ^*を演算する。電流テーブルには、トルク目標値Ｔ^*、回転速度検出値Ｎ及びバッテリ電圧検出値Ｖ_dcによって定められる動作点ごとに、ｄ軸電流目標値ｉ_d ^*が対応付けられている。

電流テーブルのｄ軸電流目標値ｉ_d ^*には、電動機９がトルク目標値Ｔ^*で動作するにあたり、電動機９の効率が最大となる電流値が格納される。格納される電流値は、実験データやシミュレーションなどによってあらかじめ求められる。電流目標値演算部１０３は、演算したｄ軸電流目標値ｉ_d ^*を電圧位相制御部２及び切替判定部１３に出力するとともに、ｄ軸電流目標値ｉ_d ^*を減算器１０４に出力する。

減算器１０４は、ｄ軸電流目標値ｉ_d ^*からｄ軸電流検出値ｉ_dを減算する。減算器１０４は、減算した値をｄ軸電流偏差ｉ_{d_err}としてＰＩ制御器１０５に出力する。

ＰＩ制御器１０５は、ｄ軸電流検出値ｉ_dがｄ軸電流目標値ｉ_d ^*に追従するようにｄ軸電流偏差ｉ_{d_err}をｄ軸電圧指令値ｖ_{di_fin}にフィードバックする電流フィードバック制御を実行する。本実施形態のＰＩ制御器１０５は、式（３）のように、ｄ軸電流偏差ｉ_{d_err}（＝ｉ_d ^*−ｉ_d）に基づいて、電流ＦＢ電圧指令値ｖ_di’を算出する。

ただし、Ｋ_dpはｄ軸比例ゲインであり、Ｋ_diはｄ軸積分ゲインである。ｄ軸比例ゲインＫ_dp及びｄ軸積分ゲインＫ_diは、実験データやシミュレーション結果などにより求められる。ＰＩ制御器１０５は、電流ＦＢ電圧指令値ｖ_di’を加算器１０６に出力する。

加算器１０６は、式（４）のように電流ＦＢ電圧指令値ｖ_di’に非干渉電圧値ｖ_{d_dcpl_flt} ^*を加算し、加算した値を電流ベクトル制御のｄ軸電圧指令値ｖ_{di_fin} ^*として出力する。

このように、電流ベクトル制御部１は、トルク目標値Ｔ^*に基づいて、ｄ軸電流検出値ｉ_dをフィードバックすることにより、ｄ軸電圧指令値ｖ_{di_fin} ^*を出力する。

なお、図２には電流ベクトル制御のｄ軸電圧指令値ｖ_{di_fin} ^*を演算する構成例が示されているが、電流ベクトル制御のｑ軸電圧指令値ｖ_{qi_fin} ^*を演算する構成についても、図２に示した構成と同様の構成である。

したがって、電流ベクトル制御部１は、トルク目標値Ｔ^*に基づいて、電動機９に供給される電力のｄ軸及びｑ軸電流成分をそれぞれｄ軸及びｑ軸電圧指令値ｖ_{di_fin} ^*及びｖ_{qi_fin} ^*にフィードバックして制御切替器３に出力する。

図３は、本実施形態における電圧位相制御部２の構成の一例を示すブロック図である。

電圧位相制御部２は、電圧ノルム生成部２１０と、電流ＦＢ制御部２２０と、ノルム合成器２３０と、ノルム制限器２４０と、電圧位相生成部２５０と、トルクＦＢ制御部２６０と、位相合成器２７０と、位相制限器２８０と、ベクトル変換器２９０と、を備える。

電圧ノルム生成部２１０は、フィードフォワード制御により、バッテリ電圧検出値Ｖ_dcに基づいて基準変調率Ｍ^*に相当する電圧ノルム基準値Ｖ_{a_ff}を生成する。ここにいう基準変調率Ｍ^*は、電圧位相制御における変調率の基準値を示す。電圧位相制御における変調率とは、バッテリ電圧検出値Ｖ_dcに対する電動機９の相間電圧における基本波成分の振幅の比率のことである。電動機９の相間電圧とは、例えば、Ｕ相とＶ相との間の電圧ｖ_u−ｖ_vのことである。

例えば、電圧位相制御における変調率が０．０から１．０までの範囲は、ＰＷＭ変調により疑似正弦波電圧が生成可能な通常変調領域に該当する。これに対して変調率が１．０を上回る範囲は、過変調領域に該当し、疑似正弦波を生成しようとしても相間電圧の基本波成分の最大値及び最小値が制限される。例えば、変調率が約１．１まで大きくなると、相間電圧の基本波成分はいわゆる矩形波電圧と同様の波形になる。

本実施形態における電圧ノルム生成部２１０は、式（５）のように、電圧ノルム基準値Ｖ_{a_ff}を算出する。電圧ノルム生成部２１０は、算出した電圧ノルム基準値Ｖ_{a_ff}を電圧位相生成部２５０に出力するとともにノルム合成器２３０に出力する。

電流ＦＢ制御部２２０は、ｄ軸電流検出値ｉ_d及びｑ軸電流検出値ｉ_qを電圧ノルム指令値Ｖ_a ^*にフィードバックするための電圧ノルムＦＢ値Ｖ_{a_fb}を出力する。本実施形態の電流ＦＢ制御部２２０は、ｄ軸電流検出値ｉｄと電圧ノルム指令値Ｖ_a ^*との相関性、又は、ｑ軸電流検出値ｉ_qと電圧ノルム指令値Ｖ_a ^*との相関性の高さに応じて、ｄ軸電流検出値ｉ_d及びｑ軸電流検出値ｉ_qのうち一方の電流成分の検出値をフィードバックする。

電流ＦＢ制御部２２０は、ｄ軸参照生成器２２１と、ｄ軸偏差演算器２２２と、ｑ軸参照生成器２２３と、絶対値演算器２２４と、絶対値演算器２２５と、ｑ軸偏差演算器２２６と、電流成分切替器２２７と、ＦＢ選択器２２８と、ＰＩ制御器２２９と、を備える。

ｄ軸参照生成器２２１は、図２に示したＬＰＦ１０２と同様の構成である。ｄ軸参照生成器２２１は、ｄ軸電流目標値ｉ_d ^*に基づいてｄ軸電流の目標応答を表すｄ軸電流参照値ｉ_{d_ref} ^*を算出する。ｄ軸参照生成器２２１は、算出したｄ軸電流参照値ｉ_{d_ref} ^*をｄ軸偏差演算器２２２に出力する。

ｄ軸偏差演算器２２２は、ｄ軸電流参照値ｉ_{d_ref} ^*とｄ軸電流検出値ｉ_dとの偏差であるｄ軸電流偏差ｉ_{d_err}を演算し、演算したｄ軸電流偏差ｉ_{d_err}を電流成分切替器２２７に出力する。

ｑ軸参照生成器２２３は、ｄ軸参照生成器２２１と同じものである。ｑ軸参照生成器２２３は、ｑ軸電流目標値ｉ_q ^*に基づいてｑ軸電流の目標応答を表すｑ軸電流参照値ｉ_{q_ref} ^*を算出する。ｑ軸参照生成器２２３は、算出したｑ軸電流参照値ｉ_{q_ref} ^*を絶対値演算器２２４に出力する。

絶対値演算器２２４は、ｑ軸電流参照値の絶対値|ｉ_{q_ref} ^*|を取得してｑ軸偏差演算器２２６に出力する。絶対値演算器２２５は、ｑ軸電流検出値ｉ_qの絶対値|ｉ_q|を取得してｑ軸偏差演算器２２６に出力する。

ｑ軸偏差演算器２２６は、ｑ軸電流参照値ｉ_{q_ref} ^*の絶対値|ｉ_{q_ref} ^*|とｑ軸電流検出値ｉ_qの絶対値|ｉ_q|との偏差であるｑ軸電流絶対値偏差|ｉ_q|_errを演算する。ｑ軸偏差演算器２２６は、演算したｑ軸電流絶対値偏差|ｉ_q|_errを電流成分切替器２２７に出力する。

電流成分切替器２２７は、ＦＢ選択器２２８の指示に従って、ＰＩ制御器２２９への出力を、ｑ軸電流絶対値偏差|ｉ_q|_errとｄ軸電流偏差ｉ_{d_err}とのうち一方の電流偏差に切り替える。

ＦＢ選択器２２８は、電動機９に生じる電圧の向きと相関のあるパラメータに基づいてｑ軸電流絶対値偏差|ｉ_d|_errとｄ軸電流偏差ｉ_{d_err}とのうち一方の偏差を選択し、選択した偏差を示す切替信号を生成する。

本実施形態のＦＢ選択器２２８は、電動機９に供給すべき電圧の位相を示す電圧位相指令値α^*に基づいて切替信号を生成する。切替信号の生成手法については図４を参照して後述する。ＦＢ選択器２２８は、生成した切替信号を電流成分切替器２２７及びＰＩ制御器２２９に出力する。

ＰＩ制御器２２９は、電流成分切替器２２７から出力される電流偏差が無くなるよう、その電流偏差を電圧ノルム指令値ｖ_a ^*にフィードバックするための電流フィードバック制御を実行する。

すなわち、ＰＩ制御器２２９は、電動機９に供給される電流に関する参照値と推定値の電流偏差を入力し、電流偏差に基づき電圧ノルムＦＢ値Ｖ_{a_fb}を算出する。ＰＩ制御器２２９の詳細構成については図５を参照して後述する。ＰＩ制御器２２９は、電流フィードバック制御を実行することにより、電圧ノルムＦＢ値Ｖ_{a_fb}をノルム合成器２３０に出力する。

ノルム合成器２３０は、電圧ノルムＦＢ値Ｖ_{a_fb}を電圧ノルム基準値Ｖ_{a_ff}に加算し、加算した値を電圧ノルム指令値Ｖ_a ^*としてノルム制限器２４０に出力する。

ノルム制限器２４０は、電圧ノルム指令値Ｖ_a ^*を下限値（例えば０）から上限値Ｖ_{a_max}までの間に制限する。バッテリ電圧検出値Ｖ_dcが低下するほど、電圧ノルム上限値Ｖ_{a_max}は小さくなる。

上述の上限値Ｖ_{a_max}は、式（６）のように、電圧位相制御における変調率の最大許容設定値である変調率上限値Ｍ_max ^*とバッテリ電圧検出値Ｖ_dcとに基づいて算出される。変調率上限値Ｍ_max ^*はあらかじめ定められた値である。

ノルム制限器２４０は、電圧ノルム指令値Ｖ_a ^*が上限値Ｖ_{a_max}を上回っている間は、ベクトル変換器２９０に出力される電圧ノルム指令値Ｖ_a ^*を上限値Ｖ_{a_max}に設定する。電圧ノルム指令値Ｖ_a ^*が上限値Ｖ_{a_max}に固定されている間は、トルクＦＢ制御部２６０によりトルク推定値Ｔ_estが電圧位相指令値α^*にフィードバックされることで電動機９のトルクが増減される。

ノルム制限器２４０は、電圧ノルム指令値Ｖ_a ^*が上限値Ｖ_{a_max}又は下限値に固定さている間は、電圧ノルム指令値Ｖ_a ^*が制限されている旨の通知信号をＰＩ制御器２２９に出力する。

電圧位相生成部２５０は、フィードフォワード制御により、トルク目標値Ｔ^*に基づいて、電動機９に供給すべき電圧の位相を示す電圧位相ＦＦ値α_ffを生成する。本実施形態の電圧位相生成部２５０は、トルク目標値Ｔ^*と電圧ノルム基準値Ｖ_{a_ff}と回転速度検出値Ｎとを用いて電圧位相ＦＦ値α_ffを算出する。電圧位相生成部２５０には、あらかじめ定められた位相テーブルが記憶されている。

上述の位相テーブルには、トルク目標値Ｔ^*、電圧ノルム基準値Ｖ_{a_ff}及び回転速度検出値Ｎによって定まる動作点ごとに電圧位相ＦＦ値α_ffが対応付けられている。位相テーブルの電圧位相ＦＦ値α_ffには、例えば、実験において動作点ごとにノミナル状態で計測された電圧位相値が格納される。

電圧位相生成部２５０は、トルク目標値Ｔ^*、電圧ノルム基準値Ｖ_{a_ff}及び回転速度検出値Ｎの各パラメータを取得すると、位相テーブルを参照し、各パラメータにより特定される動作点に対応付けられた電圧位相ＦＦ値α_ffを算出する。そして電圧位相生成部２５０は、算出した電圧位相ＦＦ値α_ffを位相合成器２７０に出力する。

トルクＦＢ制御部２６０は、トルク目標値Ｔ^*に基づいて電動機９のトルク推定値Ｔ_estを電圧位相指令値α^*にフィードバックするための電圧位相ＦＢ値α_fbを出力する。トルクＦＢ制御部２６０は、参照トルク生成部２６１と、トルク演算器２６２と、トルク偏差演算器２６３と、ＰＩ制御器２６４と、を備える。

参照トルク生成部２６１は、図２に示したＬＰＦ１０２と同様の構成である。参照トルク生成部２６１は、トルク目標値Ｔ^*に基づいて電動機９でのトルクの目標応答を表すトルク参照値Ｔ_ref ^*を算出する。参照トルク生成部２６１は、算出したトルク参照値Ｔ_ref ^*をトルク偏差演算器２６３に出力する。

トルク演算器２６２は、ｄ軸電流検出値ｉ_d及びｑ軸電流検出値ｉ_qに基づいてトルク推定値Ｔ_estを演算する。トルク演算器２６２には、あらかじめ定められたトルクテーブルが記憶されている。トルクテーブルには、ｄ軸電流検出値ｉ_d及びｑ軸電流検出値ｉ_qにより特定められる動作点ごとにトルク推定値Ｔ_estが対応付けられている。トルクテーブルのトルク推定値Ｔ_estには、例えば、実験においてｄｑ軸電流の動作点ごとに計測したトルクの計測値があらかじめ格納される。

トルク演算器２６２は、ｄ軸電流検出値ｉ_d及びｑ軸電流検出値ｉ_qの各パラメータを取得すると、トルクテーブルを参照し、各パラメータにより特定される動作点に対応付けられたトルク推定値Ｔ_estを算出する。トルク演算器２６２は、算出したトルク推定値Ｔ_estをトルク偏差演算器２６３に出力する。

トルク偏差演算器２６３は、トルク参照値Ｔ_ref ^*とトルク推定値Ｔ_estとのトルク偏差Ｔ_errを演算し、演算したトルク偏差Ｔ_errをＰＩ制御器２６４に出力する。

ＰＩ制御器２６４は、トルク参照値Ｔ_ref ^*にトルク推定値Ｔ_estが追従するようトルク偏差演算器２６３からのトルク偏差Ｔ_errを電圧位相指令値α^*にフィードバックするためのトルクフィードバック制御を実行する。

本実施形態のＰＩ制御器２６４は、式(７)のように、トルク偏差Ｔ_err（Ｔ_ref ^*−Ｔ_est）に基づいて電圧位相ＦＢ値α_fbを算出する。ＰＩ制御器２６４は、算出した電圧位相ＦＢ値α_fbを位相合成器２７０に出力する。

なお、Ｋ_αpは比例ゲインであり、Ｋ_αiは積分ゲインである。比例ゲインＫ_αp及び積分ゲインＫ_αiは、実験データやシミュレーション結果などによって求められる。

位相合成器２７０は、電圧位相ＦＢ値α_fbを電圧位相ＦＦ値α_ffに加算し、加算した値を電圧位相制御の電圧位相指令値α^*として位相制限器２８０に出力する。

位相制限器２８０は、電圧位相下限値α_minから電圧位相上限値α_maxまでの所定の電圧位相範囲に電圧位相指令値α^*を制限する。所定の電圧位相範囲の設定手法については、図１０で後述する。位相制限器２８０は、電圧位相範囲内に制限した電圧位相指令値α^*をベクトル変換器２９０に出力する。

ベクトル変換器２９０は、式(８)のように、ノルム制限器２４０からの電圧ノルム指令値Ｖａ^*と位相制限器２８０からの電圧位相指令値α^*とをｄ軸電圧指令値ｖ_dv ^*及びｑ軸電圧指令値ｖ_qv ^*に変換し、電圧位相制御の電圧指令値として出力する。

このように、電圧位相制御部２は、トルク偏差Ｔ_errがゼロに収束するように電圧位相指令値α^*を変更する。これにより、電圧ノルム指令値Ｖ_a ^*が過変調領域において固定された状態であっても、電動機９のトルクを増減することができる。

さらに本実施形態では電圧位相制御部２は、電圧位相指令値α^*に応じてｄ軸及びｑ軸の電流偏差のうち一方を選択し、選択した電流偏差がゼロに収束するように電圧ノルム指令値Ｖ_a ^*を変更する。これにより、電動機９の電圧位相指令値α^*に応じて、適切に電圧ノルム指令値Ｖ_a ^*を増減させることができる。

図４は、ＦＢ選択器２２８から出力される切替信号の生成手法を説明する図である。

図４では、縦軸が切替信号のレベルを示し、横軸が電圧位相指令値α^*を示す。この例では、電動機９が正回転、力行動作である場合、電圧位相α＝０°であるときに電動機９のトルクＴ≒０であり、進み側が正トルクとなり、遅れ側は負トルクとなる。なお、電動機が逆回転、回生動作である場合、トルクＴ≒０となる電圧位相αの基準は１８０°となり、１８０°に対して進み側が正トルクとなり、遅れ側がトルクとなる。

図４に示すように、切替信号がＬレベルである場合には、電流成分切替器２２７からＰＩ制御器２２９にｄ軸電流偏差ｉ_{d_err}が出力されることにより、ｄ軸電流フィードバック制御が実行される。一方、切替信号がＨレベルである場合には、電流成分切替器２２７からＰＩ制御器２２９にｑ軸電流絶対値偏差|ｉ_q|_errが出力されることにより、ｑ軸電流フィードバック制御が実行される。

電流成分切替器２２７でのチャタリングの発生を回避するために、電圧位相指令値α^*に対して第１閾値α_th1と第２閾値α_th2との２つの閾値を用いてヒステリシスを持たせている。

そしてＦＢ選択器２２８は、電圧位相指令値α^*が±９０度の近傍にある場合にはｑ軸電流フィードバック制御を選択し、電圧位相指令値α^*が０度の近傍にある場合にはｄ軸電流フィードバック制御を選択する。

図５は、ＰＩ制御器２２９の機能構成の一例を示すブロック図である。

ＰＩ制御器２２９は、可変ゲイン演算器９１と、可変ゲイン乗算器９２と、インダクタンス切替器９３と、インダクタンス乗算器９４と、比例ゲイン乗算器９５と、積分ゲイン乗算器９６と、積分器９７と、加算器９８と、を備える。なお、可変ゲイン乗算器９２、インダクタンス乗算器９４、比例ゲイン乗算器９５、及び積分ゲイン乗算器９６に設定される各ゲインを総じてＰＩ制御器２２９の制御ゲインと称する。

可変ゲイン演算器９１は、式（９）のように、電動機９の回転速度検出値Ｎに基づいて、ＰＩ制御器２２９の制御ゲインを構成する可変ゲインとして電気角速度ω_reを演算する。

可変ゲイン乗算器９２は、ｑ軸電流絶対値偏差|ｉ_q|_err及びｄ軸電流偏差ｉ_{d_err}のうち、電流成分切替器２２７から出力される電流偏差に対して可変ゲインである電気角速度ω_reを乗算する。

インダクタンス切替器９３は、ＦＢ選択器２２８からの切替信号に応じて、インダクタンス乗算器９４に設定されるゲイン定数であるインダクタンスＬ_xをｄ軸インダクタンスＬ_d及びｑ軸インダクタンスＬ_qのうち一方の値に切り替える。

例えば、インダクタンス切替器９３は、切替信号がＬレベルである場合、すなわちＦＢ選択器２２８によりｄ軸電流フィードバック制御が選択された場合には、インダクタンスＬｘとしてｄ軸インダクタンスＬｄを設定する。一方、インダクタンス切替器９３は、切替信号がＨレベルである場合、すなわちＦＢ選択器２２８によりｑ軸電流フィードバック制御が選択された場合には、インダクタンスＬｘとしてｑ軸インダクタンスＬｑを設定する。

インダクタンス乗算器９４は、可変ゲイン乗算器９２の出力に対してインダクタンスＬｘを乗算する。そして比例ゲイン乗算器９５は、インダクタンス乗算器９４の出力に対して比例ゲインＫ_ipを乗算する。

積分ゲイン乗算器９６は、インダクタンス乗算器９４の出力に対して積分ゲインＫ_iiを乗算する。積分器９７は、積分ゲイン乗算器９６の出力を順次積分する。

加算器９８は、比例ゲイン乗算器９５の出力と積分器９７の出力とを加算し、加算した値を電圧ノルムＦＢ値Ｖ_{a_fb}として出力する。

したがって、ＦＢ選択器２２８がｄ軸電流フィードバック制御を選択した場合には、ＰＩ制御器２２９は、式（１０）のように、ｄ軸電流偏差ｉ_{d_err}に基づいて電圧ノルムＦＢ値Ｖ_{a_fb}を算出する。

一方、ＦＢ選択器２２８がｑ軸電流フィードバック制御を選択した場合には、ＰＩ制御器２２９は、式（１１）のように、ｑ軸電流絶対値偏差|ｉ_q|_errに基づいて電圧ノルムＦＢ値Ｖ_{a_fb}を算出する。

以上のように、ＰＩ制御器２２９の制御ゲインを構成する電気角速度ω_reは、電動機９の回転速度検出値Ｎに応じて変動する可変ゲインとして用いられる。また、ｄ軸電流フィードバック制御が選択された場合は、制御ゲインの定数としてｄ軸インダクタンスＬ_dが用いられ、ｑ軸電流フィードバック制御が選択された場合は、制御ゲインの定数としてｑ軸インダクタンスＬ_qが用いられる。すなわち、切替信号に応じて制御ゲインが切り替えられる。

次に、電動機９の電圧位相指令値α^*を用いてｄ軸電流フィードバック制御及びｑ軸電流フィードバック制御のうち一方の制御を実行する手法の一例を説明する。

図６は、電動機９の中高速回転領域において電動機９に生じる磁束ノルムφ₀と電圧ノルムＶ_aとの関係を示す図である。図６では、横軸がｄｑ軸の直交座標系におけるｄ軸を示し、縦軸がもう一方のｑ軸を示す。

図６に示すように、電動機９の回転速度検出値Ｎが中高回転領域にある場合は、電動機９の巻線抵抗による電圧降下は、誘起電圧の大きさω_reφ₀に比べて無視できるほど小さくなるので、電動機９の巻線抵抗による電圧降下を省略している。すなわち、電動機９の端子電圧の大きさを示す電圧ノルムＶ_aは、磁束ノルムφ₀及び電気角速度ω_reに比例しているとみなすことができる。

磁束ノルムφ₀は、ｄ軸電流ｉ_d及びｑ軸電流ｉ_qにより生じる電流磁束と、電動機９に設けられた磁石により生じる磁石磁束Φ_aとを合成した磁束の大きさである。磁束ノルムφ₀は、ｄ軸電流ｉ_d及びｄ軸インダクタンスＬ_dによるｄ軸磁束Ｌ_dｉ_dと、ｑ軸電流ｉ_q及びｑ軸インダクタンスＬ_qによるｑ軸磁束Ｌ_qｉ_qとに基づいて決まる。

本実施形態の電流ＦＢ制御部２２０は、図６に示した電動機９への供給電流の電流成分（ｉ_d及びｉ_q）と磁束ノルムφ₀と電圧ノルムＶ_aとの関係を利用して電圧ノルム指令値Ｖ_a ^*が増減するように構成されている。

図７は、電動機９の電圧位相αが０度近傍にある場合におけるｄ軸及びｑ軸の各電流成分ｉ_d及びｉ_qの電圧ノルムＶ_aに対する相関性を示す図である。

図７に示すように、電圧位相αが０°近傍にある場合は、ｑ軸磁束Ｌ_qｉ_qが小さいため、ｑ軸電流ｉ_qの増減に対して磁束ノルムφ₀の変化幅は小さくなるのに対して、ｄ軸電流ｉ_dの増減に対して磁束ノルムφ₀の変化幅は大きくなる。

このように、電圧ノルムＶ_aに比例する磁束ノルムφ₀の感度、すなわち磁束ノルムφ₀との相関性についてはｄ軸電流ｉ_dが支配的になる。したがって、電圧位相αが０°近傍にある場合は、電圧ノルムＶ_aに対してｄ軸電流ｉ_dの相関性が高くなり、ｑ軸電流ｉ_qの相関性が低くなる。

このため、本実施形態のＰＩ制御器２２９は、図４に示したように、電動機９に生じる電圧の向きを示す電圧位相指令値α^*が０近傍にある場合には、ｄ軸電流フィードバック制御が選択されるように切替信号をＬレベルに設定する。

図８は、電動機９の電圧位相αが±９０°近傍にある場合における電動機９の各電流成分ｉ_d及びｉ_qの電圧ノルムＶ_aに対する相関性を示す図である。

図８に示すように、電圧位相αが±９０度近傍にある場合は、ｄ軸磁束Ｌ_dｉ_dが大きくなるため、ｄ軸電流ｉ_dの増減に対して磁束ノルムφ₀の変化幅は小さくなるとともに、ｑ軸電流ｉ_qの増減に対して磁束ノルムφ₀の変化幅は大きくなる。

このように、電圧ノルムＶ_aに比例する磁束ノルムφ₀の感度についてはｑ軸電流ｉ_qが支配的になる。したがって、電圧位相αが±９０°近傍にある場合は、電圧ノルムＶ_aに対してｑ軸電流ｉ_qの相関性が高くなり、ｄ軸電流ｉ_dの相関性が低くなる。

このため、本実施形態のＰＩ制御器２２９は、図４に示したように、電圧位相指令値α^*が±９０°近傍にある場合には、ｑ軸電流フィードバック制御が選択されるように切替信号をＨレベルに設定する。

図９は、電動機９の供給電流と電圧ノルムＶ_aとの相関性を示す図である。図９Ａは、電動機９の電圧位相αごとにｄ軸電流ｉ_dの電圧ノルムＶ_aに対する相関性を示す図である。図９Ｂは、電圧位相αごとにｑ軸電流ｉ_qの電圧ノルムＶ_aに対する相関性を示す図である。

例えば、電圧位相αが±９０°の近傍では、図９Ａに示すように、ｄ軸電流ｉ_dと電圧ノルム指令値Ｖ_a ^*との間には相関性がない。このため、仮にｄ軸電流ｉ_dを電圧ノルム指令値Ｖ_a ^*にフィードバックすると、相関性がないにもかかわらずｄ軸電流ｉ_dの変化に応じて電圧ノルム指令値Ｖ_a ^*が変化してしまう。

これに対して、図９Ｂに示すように、電圧位相αが±９０°の近傍では、ｑ軸電流ｉ_qと電圧ノルム指令値Ｖ_a ^*との間には相関性がある。このため、ｑ軸電流ｉ_qを電圧ノルム指令値Ｖ_a ^*にフィードバックすることにより、ｑ軸電流ｉ_qの変化に応じて電圧ノルム指令値Ｖ_a ^*を適切に増減させることができる。

また、電圧位相αが０°の近傍では、図９Ａに示すように、ｄ軸電流ｉ_dと電圧ノルム指令値Ｖ_a ^*との間には十分な相関性がある。このため、ｄ軸電流ｉ_dを電圧ノルム指令値Ｖ_a ^*にフィードバックすることにより、ｄ軸電流ｉ_dの変化に応じて電圧ノルム指令値Ｖ_a ^*を適切に増減させることができる。

これに対して、電圧位相αが±０°の近傍では、図９Ｂに示すように、ｑ軸電流ｉ_qと電圧ノルム指令値Ｖ_a ^*との間には相関性がない。このため、仮にｑ軸電流ｉ_qを電圧ノルム指令値Ｖ_a ^*にフィードバックすると、電動機９に生じる電圧ノルムＶ_aが一定である状況でもｑ軸電流ｉ_qの変化に応じて電圧ノルム指令値Ｖ_a ^*が変化してしまう。

このため、本実施形態では、図４に示したように、ＦＢ選択器２２８により電圧位相指令値α^*が±９０°近傍にある場合にはｑ軸電流フィードバック制御が選択され、電圧位相指令値α^*が０°近傍にある場合には、ｄ軸電流フィードバック制御が選択される。これにより、電動機９の動作に応じた適切な電圧ノルム指令値Ｖ_a ^*に対し電動機９の電圧ノルムＶ_aが過大になるのを抑制することができる。

なお、ｑ軸電流ｉ_qと電圧ノルムＶ_aとの相関は、電圧位相αが正の値をとる力行領域と、電圧位相αが負の値をとる回生領域との間で逆の関係になる。これに対しては、相関関係がｑ軸電流ｉｑが０Ａ（アンペア）を基準に対称となるので、ｑ軸電流ｉ_qの絶対値を求める絶対値処理を施すことにより、力行領域でも回生領域でも共通のフィードバック構成で実現することができる。

図６乃至図９に示したように、電動機９が中高速回転領域にある場合に、電圧ノルムＶ_aは、磁束ノルムφ₀と比例関係にある。このため、電流ＦＢ制御部２２０は、磁束ノルムφ₀に対して相関性の高い電流成分のみでフィードバック制御を実行するので、電圧ノルム指令値Ｖ_a ^*の応答速度を確保しつつ、電圧ノルム指令値Ｖ_a ^*の演算負荷を低減することができる。

さらに電圧ノルムＶ_aは、磁束ノルムφ₀だけでなく電気角速度ω_reと比例関係にあるため、電流ＦＢ制御部２２０は、ＰＩ制御器２２９の制御ゲインを回転速度検出値Ｎに応じて変更する。これにより、電動機９の制御における応答速度を向上させることができる。

そして、磁束ノルムφ₀に対する電流成分ｉ_d及びｉ_qの相関性を考慮し、電流ＦＢ制御部２２０は、電圧位相指令値α^*に基づいてＰＩ制御器２２９の制御ゲインの定数にｄ軸インダクタンスＬ_d又はｑ軸インダクタンスＬ_qを設定する。これにより、電圧位相指令値α^*にかかわらず電動機９の制御における応答速度を確保することができる。

図１０は、図３に示したＰＩ制御器２２９においてアンチワインドアップ処理を実行する機能構成の一例を示すブロック図である。

ノルム制限器２４０が電圧ノルム指令値Ｖ_a ^*を制限している旨の通知信号をＰＩ制御器２２９に出力している間、図１０に示すように、ＰＩ制御器２２９はアンチワインドアップ処理を実行する。

この例では、ＰＩ制御器２２９の入力に対して積分器９７が更新されないよう０（ゼロ）が積分器９７に入力される。そしてＰＩ制御器２２９の出力である電圧ノルムＦＢ値Ｖ_{a_fb}と電圧ノルム基準値Ｖ_{a_ff}との和が電圧ノルム上限値Ｖ_{a_max}又は電圧ノルム下限値０となるように初期化処理が実行される。

なお、ノルム制限器２４０が電圧ノルム指令値Ｖ_a ^*を制限していない間は、ＰＩ制御器２２９は、図５に示した構成により電圧ノルムＦＢ値Ｖ_{a_fb}を算出する。

図１１は、図３に示した位相制限器２８０に設定される電圧位相範囲の設定手法の一例を説明する図である。

図１１には、電動機９における電圧位相αとトルクＴとの関係を示す電圧位相特性が例示されている。ここでは、横軸が電動機９の電圧位相αを示し、縦軸が電動機９のトルクＴを示す。

図１１に示すように、電動機９の電圧位相αとトルクＴとの相関が維持される電圧位相の範囲が凡そ−１０５度から＋１０５度までの範囲である。このような例では、図３で述べた位相制限器２８０に関する電圧位相範囲の電圧位相下限値α_min及び電圧位相上限値α_maxは、それぞれ、−１０５度及び＋１０５度に設定される。

図１２は、図１に示した切替判定部１３の構成の一例を示すブロック図である。

切替判定部１３は、第１乃至第３ノルム閾値演算器１３１乃至１３３と、平均化処理フィルタ１３４及び１３５と、ノルム演算器１３６と、ノイズ処理フィルタ１３７と、参照電流フィルタ１３８と、電流閾値演算器１３９と、制御モード判定器１４０とを備える。

第１ノルム閾値演算器１３１は、電圧位相制御から電流ベクトル制御へ切り替えるための変調率閾値Ｍ_th1に基づいて、電圧ノルムに関する閾値である第１ノルム閾値Ｖ_{a_th1}を演算する。第１ノルム閾値Ｖ_{a_th1}は、電圧位相制御から電流ベクトル制御への切替え条件として用いられる。

第２ノルム閾値演算器１３２は、電流ベクトル制御から電圧位相制御へ切り替えるための変調率閾値Ｍ_th2に基づいて、電圧ノルムに関する閾値である第２ノルム閾値Ｖ_{a_th2}を演算する。第２ノルム閾値Ｖ_{a_th2}は、電流ベクトル制御から電圧位相制御への切替え条件として用いられる。

第３ノルム閾値演算器１３３は、電圧位相制御から保護制御へ切り替えるための変調率閾値Ｍ_th3に基づいて、電圧ノルムに関する閾値である第３ノルム閾値Ｖ_{a_th3}を演算する。第３ノルム閾値Ｖ_{a_th3}は、電流ベクトル制御から保護制御への切替え条件として用いられる。

第１乃至第３変調率閾値Ｍ_th1乃至Ｍ_th3は、例えば、式（１２）のような関係になるように設定される。なお、変調率上限値Ｍ_max ^*は、１．０よりも大きな値に設定される。

本実施形態の第１乃至第３ノルム閾値演算器１３１乃至１３３は、それぞれ、式（１３）のように、バッテリ電圧検出値Ｖ_dcと第１乃至第３変調率閾値Ｍ_th1乃至Ｍ_th3とに基づいて、第１乃至第３ノルム閾値Ｖ_{a_th1}乃至Ｖ_{a_th3}を算出する。

平均化処理フィルタ１３４は、入力値に対して平均化処理を施して出力するフィルタである。本実施形態の平均化処理フィルタ１３４は、制御切替器３から出力されたｄ軸の最終電圧指令値ｖ_{d_fin} ^*に対して、入力値のノイズ成分を除去するノイズカット処理を施し、ノイズカット処理を施した値ｖ_{d_fin_flt}をノルム演算器１３６に出力する。平均化処理フィルタ１３４は、例えば、ローパスフィルタにより実現される。

平均化処理フィルタ１３５は、平均化処理フィルタ１３４と同様の構成である。平均化処理フィルタ１３５は、制御切替器３から出力されたｑ軸の最終電圧指令値ｖ_{d_fin} ^*に対してノイズカット処理を施し、ノイズカット処理を施した値ｖ_{q_fin_flt}をノルム演算器１３６に出力する。

ノルム演算器１３６は、式（１４）のように、平均化処理フィルタ１３４及び１３５の各出力値ｖ_{d_fin_flt}及びｖ_{q_fin_flt}に基づいて、電圧令指令値のノルム成分を示す平均化電圧ノルムＶ_{a_fin_flt} ^*を算出する。

なお、制御切替器３から電圧位相制御の電圧指令値が出力される場合には、平均化電圧ノルムＶ_{a_fin_flt} ^*に代えて、図３に示したベクトル変換器２９０に入力される電圧ノルム指令値Ｖ_a ^*を用いるようにしてもよい。

ノイズ処理フィルタ１３７は、入力値に対して平均化処理を施して出力するフィルタである。本実施形態のノイズ処理フィルタ１３７は、図１に示した座標変換器１２からのｄ軸電流検出値ｉ_dに対してノイズカット処理を施すことにより、平均化ｄ軸電流値ｉ_{d_flt}を算出する。ノイズ処理フィルタ１３７は、例えば、ローパスフィルタにより実現される。

参照電流フィルタ１３８は、図２に示した電流目標値演算部１０３からのｄ軸電流目標値ｉ_d ^*に対して、電動機９の応答性を考慮したフィルタ処理を施すことにより、ｄ軸電流参照値ｉ_{d_ref} ^*を算出する。参照電流フィルタ１３８は、例えば、ローパスフィルタにより実現される。

電流閾値演算器１３９は、入力値に対して平均化処理を施して出力するフィルタである。本実施形態の電流閾値演算器１３９は、参照電流フィルタ１３８からのｄ軸電流参照値ｉ_{d_ref} ^*に対して、ノイズ処理フィルタ１３７と同様のノイズカット処理を施すことにより、平均化ｄ軸電流値ｉ_{d_flt}と同等の遅延特性を有するｄ軸電流閾値ｉ_{d_th} ^*を算出する。

ｄ軸電流閾値ｉ_{d_th} ^*は、電圧位相制御から電流ベクトル制御への切替条件のひとつとして用いられる。電流閾値演算器１３９は、例えば、ノイズ処理フィルタ１３７と同一のローパスフィルタにより実現される。

制御モード判定器１４０は、電圧位相制御、電流ベクトル制御、及び保護制御のうち電動機９の作動状態に応じて、電動機９に適した制御を判定する。そして制御モード判定器１４０は、判定結果を示す制御モードを制御切替器３に出力する。

本実施形態の制御モード判定器１４０は、平均化電圧ノルムＶ_{a_fin_flt} ^*と、平均化ｄ軸電流値ｉ_{d_flt}とに基づいて、電流ベクトル制御と電圧位相制御との間で電動機９の制御を切り替える。また、制御モード判定器１４０は、平均化電圧ノルムＶ_{a_fin_flt} ^*と、回転速度検出値Ｎとに基づいて、電動機９の制御を電圧位相制御から電動機９を保護するための保護制御に切り替える。

図１３は、第１乃至第３の変調率閾値Ｍ_th1乃至Ｍ_th3の設定例を示す図である。

図１３に示すように、変調率上限値Ｍ_max ^*は１．１に設定され、第２変調率閾値Ｍ_th2は１．０に設定され、第１変調率閾値Ｍ_th1は０．９に設定され、第３変調率閾値Ｍ_th3は０．５に設定される。

なお、図３に示した電圧ノルム生成部２１０の基準変調率Ｍ^*は、電圧位相制御の動作領域のうち電動機９の動作の大部分を占める第２変調率閾値Ｍ_th2から変調率上限値Ｍ_max ^*までの範囲内に設定するのが好ましい。

図１４は、制御モード判定器１４０による制御モードの判定手法の一例を説明する図である。

図１４に示すように、電流ベクトル制御の実行中において平均化電圧ノルムＶ_{a_fin_flt} ^*が第２ノルム閾値Ｖ_{a_th2}以上になったときに制御モード判定器１４０は、電動機９に適した制御が電圧位相制御であると判定する。そして制御モード判定器１４０は、電圧位相制御を示す制御モード信号を制御切替器３に出力する。これにより、電動機９の制御は、電流ベクトル制御から電圧位相制御へ切り替えられる。

電圧位相制御の実行中において、平均化電圧ノルムＶ_{a_fin_flt} ^*が第１ノルム閾値Ｖ_{a_th1}以下になり、かつ、平均化ｄ軸電流値ｉ_{d_flt}がｄ軸電流閾値ｉ_{d_th} ^*以上になったときに制御モード判定器１４０は、電動機９に適した制御が電流ベクトル制御であると判定する。そして制御モード判定器１４０は、電流ベクトル制御を示す制御モード信号を制御切替器３に出力する。これにより、電動機９の制御は、電圧位相制御から電流ベクトル制御へ切り替えられる。

さらに電圧位相制御の実行中においては、平均化電圧ノルムＶ_{a_fin_flt} ^*が第３ノルム閾値Ｖ_{a_th3}以下になり、又は、回転速度検出値Ｎの絶対値が回転速度閾値Ｎｔｈを下回ったときに制御モード判定器１４０は、電動機９に適した制御が保護制御であると判定する。

上述の回転速度閾値Ｎ_thは、電動機９の回転速度が下り過ぎているか否かを判定するための所定の閾値である。制御モード判定器１４０は、保護制御を示す制御モード信号を制御切替器３に出力する。これにより、電動機９の制御が電圧位相制御から保護制御へ切り替えられる。

なお、保護制御の実行中に電動機９に対して電流及び電圧が過剰に供給されておらず、電動機９の故障が起っていないときには、制御モード判定器１４０は、電動機９に適した制御が電流ベクトル制御であると判定する。すなわち、電動機９の制御は保護制御から電流ベクトル制御に復帰する。

図１５は、図１に示した制御切替器３の詳細構成を例示するブロック図である。

制御切替器３は、電流ベクトル制御部１からの電圧指令値ｖ_{di_fin}及びｖ_{qi_fin}と、電圧位相制御部２からの電圧指令値ｖ_{dv_fin}及びｖ_{qv_fin}と、保護制御に用いられる電圧指令値と、制御モード判定器１４０からの制御モード信号とを取得する。保護制御用のｄ軸電圧指令値及びｑ軸電圧指令値は、互いにゼロ（０）を示すゼロ電圧値に設定される。

制御切替器３は、制御モード判定器１４０からの制御モード信号に応じて、電流ベクトル制御部１の出力を用いて電動機９を駆動するか、電圧位相制御部２の出力を用いて電動機を駆動するかを選択する。

また、制御モードが保護制御を示す場合には、制御切替器３は、電動機電流検出器８及び回転子検出器１０などに依存しないゼロ電圧を選択する。これにより、インバータ６から電動機９に供給される交流電力を抑制することができる。

そして、制御切替器３からゼロ電圧が出力されている間、制御装置１００は、電動機９又は制御装置１００自体が異常状態であるか否かのチェック及び故障診断などを実行する。

図１６は、本実施形態における電動機９の制御方法の一例を示すフローチャートである。

ステップＳ１において座標変換器１２は、電動機電流検出器８により検出されるＵ相及びＶ相の電流ｉ_u及びｉ_vをｄ軸及びｑ軸の電流検出値ｉ_d及びｉ_qに変換する。

ステップＳ２において回転速度演算器１１は、回転子検出器１０により検出される電気角検出値θに基づいて、電動機９の回転速度検出値Ｎを演算する。

ステップＳ３において制御装置１００は、電動機９のトルク目標値Ｔ^*とバッテリ電圧検出器７からのバッテリ電圧検出値Ｖ_dcとを取得する。

ステップＳ４において切替判定部１３は、電動機９の作動状態に応じて、電動機９に適用すべき制御を判定する。

ステップＳ５において切替判定部１３は、電動機９に適用すべき制御が電流ベクトル制御であるか否かを判断する。

ステップＳ６において電流ベクトル制御部１は、電動機９に適用すべき制御が電流ベクトル制御であると判定された場合には、トルク目標値Ｔ^*に基づいてｄ軸及びｑ軸電流目標値ｉ_d ^*及びｉ_q ^*を演算する。

ステップＳ７において電流ベクトル制御部１は、ｄ軸電流目標値ｉ_d ^*とｄ軸電流検出値ｉ_dとの偏差に応じてｄ軸の電流ＦＢ電圧指令値ｖ_di ^*を算出するとともにｑ軸電流目標値ｉ_q ^*とｑ軸電流検出値ｉ_qとの偏差に応じてｑ軸の電流ＦＢ電圧指令値ｖ_qi ^*を算出する。

ステップＳ８において電流ベクトル制御部１は、トルク目標値Ｔ^*に基づいてｄ軸及びｑ軸の非干渉電圧値ｖ_{d_dcpl} ^*及びｖ_{q_dcpl} ^*を演算する。そして電流ベクトル制御部１は、その非干渉電圧値ｖ_{d_dcpl} ^*及びｖ_{q_dcpl} ^*の各々に対してローパスフィルタ処理を施した非干渉電圧値ｖ_{d_dcpl_flt} ^*及びｖ_{q_dcpl_flt} ^*を出力する。

ステップＳ９において電流ベクトル制御部１は、ｄ軸及びｑ軸の電流ＦＢ電圧指令値ｖ_qi ^*及びｖ_qi ^*に対して、それぞれ非干渉電圧値ｖ_{d_dcpl_flt} ^*及びｖ_{q_dcpl_flt} ^*を加算することにより、電流ベクトル制御のｄ軸及びｑ軸電圧指令値ｖ_{di_fin} ^*及びｖ_{qi_fin} ^*を出力する。

ステップＳ１０において座標変換器４は、ｄ軸及びｑ軸電圧指令値ｖ_{di_fin} ^*及びｖ_{qi_fin} ^*を三相電圧指令値ｖ_u ^*、ｖ_v ^*及びｖ_w ^*に変換する。

次に、ステップＳ５で電動機９に適用すべき制御が電流ベクトル制御ではないと判定された場合には、制御装置１００はステップＳ１１の処理に進む。

ステップＳ１１において切替判定部１３は、電動機９に適用すべき制御が電圧位相制御であるか否かを判断する。

ステップＳ１２において電圧位相制御部２は、電動機９に適用すべき制御が電圧位相制御であると判定された場合には、本実施形態における電圧位相制御処理を実行する。この電圧位相制御処理については図１７を参照して後述する。

ステップＳ１３において電圧位相制御部２は、電圧位相制御のｄ軸及びｑ軸電圧指令値ｖ_{dv_fin} ^*及びｖ_{qv_fin} ^*を出力する。その後、制御装置１００はステップＳ１０の処理に進む。

次に、ステップＳ１１で電動機９に適用すべき制御が電流ベクトル制御ではなく、かつ電圧位相制御でもないと判定された場合には、制御装置１００はステップＳ１４の処理に進む。

ステップＳ１４において制御切替器３は、電動機９に適用すべき制御が電流ベクトル制御ではなく、かつ電圧位相制御でもないと判定された場合には、保護制御のｄ軸及びｑ軸電圧指令値をそれぞれゼロに設定する。その後、制御装置１００はステップＳ１０の処理に進み、制御装置１００の制御方法を終了する。

図１７は、ステップＳ１２の電圧位相制御処理に関する処理手順例を示すフローチャートである。

ステップＳ１２１において電圧位相制御部２は、図３で述べたとおり、電流ベクトル制御部１からのｄ軸及びｑ軸電流目標値ｉ_d ^*及びｉ_q ^*と、電圧ノルム基準値Ｖ_{a_ff}と、電圧位相ＦＦ値α_ffとを取得する。

ステップＳ１２２において電圧位相制御部２は、トルク参照値Ｔ_refとトルク推定値Ｔ_estとを演算する。

ステップＳ１２３において電圧位相制御部２は、トルク参照値Ｔ_refとトルク推定値Ｔ_estとのトルク偏差Ｔ_errを用いて電圧位相ＦＢ値α_fbを演算する。

ステップＳ１２４において電圧位相制御部２は、電圧位相ＦＢ値α_fbを電圧位相ＦＦ値α_ffに加算した電圧位相指令値α^*を所定の電圧位相範囲内に制限する。

ステップＳ１２５において電圧位相制御部２は、電圧位相指令値α^*が電圧位相範囲の上限値に制限されたか否かを判断する。そして電圧位相制御部２は、電圧位相指令値α^*が電圧位相範囲の上限値に制限されていない場合には、ステップＳ１２６の処理に進む。

ステップＳ１２６において電圧位相制御部２は、電圧位相指令値α^*が電圧位相範囲の上限値に制限された場合には、トルク偏差Ｔ_errを電圧位相指令値α^*にフィードバックするためのＰＩ制御器２６４を初期化する。

ステップＳ１２７において電圧位相制御部２は、ｄ軸電流参照値ｉ_{d_ref} ^*とｄ軸電流検出値ｉ_dとの間のｄ軸電流偏差ｉ_{d_err}と、ｑ軸電流参照値の絶対値｜ｉ_{q_ref} ^*｜とｄ軸電流検出値の絶対値｜ｉ_q｜と間のｑ軸電流絶対値偏差｜ｉ_q｜_errとを演算する。

ステップＳ１２８において電圧位相制御部２は、ｄ軸又はｑ軸の電流偏差を電圧ノルム指令値Ｖ_a ^*にフィードバックするため、電圧位相指令値α^*に基づいてｄ軸電流偏差ｉ_{d_err}とｑ軸電流絶対値偏差｜ｉ_q｜_errとのうちいずれか一方の電流偏差を選択する。

ステップＳ１２９において電圧位相制御部２は、選択した電流偏差を用いて電圧ノルムＦＢ値Ｖ_{a_fb}を演算する。

ステップＳ１３０において電圧位相制御部２は、電圧ノルムＦＢ値Ｖ_{a_fb}を電圧ノルム基準値Ｖ_{a_ff}に加算した電圧ノルム指令値Ｖ_a ^*を所定の電圧ノルム範囲内に制限する。

ステップＳ１３１において電圧位相制御部２は、電圧ノルム指令値Ｖ_a ^*が電圧ノルム範囲の上限値Ｖ_{a_max}に制限されたか否かを判断する。そして電圧位相制御部２は、電圧ノルム指令値Ｖ_a ^*が上限値Ｖ_{a_max}に制限されていない場合には、ステップＳ１３３の処理に進む。

ステップＳ１３２において電圧位相制御部２は、電圧ノルム指令値Ｖ_a ^*が上限値Ｖ_{a_max}に制限された場合には、電流偏差を電圧ノルム指令値Ｖ_a ^*にフィードバックするためのＰＩ制御器２２９を初期化する。

ステップＳ１３３において電圧位相制御部２は、電圧ノルム指令値Ｖ_a ^*と電圧位相指令値α^*とにより特定される電圧指令ベクトルをｄ軸及びｑ軸電圧指令値ｖ_{dv_fin} ^*及びｖ_{qv_fin} ^*に変換する。

ステップＳ１３３の処理が終了すると、制御装置１００は、電圧位相制御処理を終了させ、図１６に示した制御方法の処理手順に戻る。

次に、本実施形態における電動機９の制御によって得られる作用効果について次図を参照して説明する。

図１８Ａ及び図１８Ｂは、電圧位相制御と電流ベクトル制御と間の切替え手法を説明する図である。図１８Ａ及び図１８Ｂにおいては、横軸が電動機９の回転速度を示し、縦軸が電動機９の各相に供給される電力の相間電圧に関する電圧ノルムを示す。

図１８Ａは、本実施形態との比較例として一般的な制御切替えの手法を説明する図である。

一般的に、電流ベクトル制御では電動機９への供給電流が最小となるように又は電動機９の運転効率が最大となるように電動機９の制御が行われ、電圧位相制御では電動機９の電圧ノルムが一定となるように電動機９の制御が行われる。このため、電流ベクトル制御動作ラインと電圧位相制御の動作ラインとが互いに交わる交点で電動機９の制御を切り替えることが理想である。

しかしながら、交点でチャタリングが発生することがあるため、この対策として、図１８Ａに示すように、いずれかの制御が交点を超えてもある程度その制御を継続して行うことを許容したり、ヒステリシスを持たせるために切替周期に対して所定の時間幅を持たせたりすることが一般的である。

また、電圧位相制御については、主に過変調領域から矩形波領域で用いられるため、電動機９への供給電流に含まれる高調波電流が増加する。その結果、制御切替の判定に用いられる電流値から高調波成分を除去するローパスフィルタの時定数を大きくすることが必要になり、理想的な切替えタイミングに対して切替え判定の遅れが大きくなる傾向にある。

さらに、上述のような構成では、電動機９の負荷が急変することなどに起因して電動機９の回転速度が急峻に減少したときには、電圧位相制御が許容範囲を超えて継続して行われる場合がある。このような場合には、電動機９への過電流を引き起こすことが懸念される。これに対し、本実施形態における電流ベクトル制御と電圧位相制御との間の制御切替え手法について図１８Ｂを参照して説明する。

図１８Ｂは、本実施形態における電動機９の制御を切り替える手法を説明する図である。

まず、本実施形態の電圧位相制御部２には、図３に示したように、ｄ軸及びｑ軸の電流目標値ｉ_d ^*及びｉ_q ^*並びに電流検出値ｉ_d及びｉ_qを電圧ノルム指令値Ｖ_a ^*に対してフィードバックする構成が備えられている。このような構成をとることにより、電圧位相制御を用いて電動機９を駆動している状態であっても、電動機９の回転速度が低下した場合には、回転速度の低下に合わせて適切に電圧ノルムを小さくすることができる。

これにより、図１８Ｂに示すように、電圧位相制御の実行中に電動機９の電圧ノルムが電流ベクトル制御の動作ライン近傍を追従するので、制御切替えのポイントとなる第１乃至第３電圧ノルム閾値Ｖ_{a_th1} ^*乃至Ｖ_{a_th3} ^*を任意の変調率又は電圧ノルム値に設定することができる。

これに伴い、高調波電流が増加してしまう過変調領域を避けるように、制御切替えのポイントを設定することが可能になる。したがって、図１２に示したノイズ処理フィルタ１３７の時定数を小さくすることが可能になるので、切替判定部１３での電圧位相制御から電流ベクトル制御への切替え判定の遅れを短くすることができる。

仮に、判定の遅れに起因して電圧位相制御が制御切替えのポイントを超えて実行されたとしても、同一の回転速度における電圧位相制御と電流ベクトル制御との電圧ノルムの差が小さいため、どちらの制御でも動作可能なマージンを十分に確保することができる。これにより、電動機９での過電流の発生を抑制することができる。

また、何らかの異常が原因となり電圧位相制御において電圧ノルムが第１電圧ノルム閾値Ｖ_{a_th1} ^*よりも低下した場合であっても、電圧ノルム指令値Ｖ_a ^*を監視することにより、電圧ノルムの低下を検出して異常を検知することが可能になる。そして異常を検知した場合には、電動機９の制御を電圧位相制御から保護制御へと移行させることにより、電動機９を保護することができる。

本発明の第１実施形態によれば、電動機９を制御する制御方法は、電動機９の作動状態に応じて電動機９の供給電力を制御する電流ベクトル制御及び電圧位相制御のうちいずれか一つの制御を実行する制御方法である。この制御方法において電圧位相制御部２は、電動機９に対する供給電圧の大きさを示す電圧ノルム指令値Ｖ_a ^*と、その供給電圧の位相を示す電圧位相指令値α^*とに基づいて電圧位相制御の電圧指令値を演算する。

そして電圧位相制御部２は、電動機９に生じる電圧の向きに応じて、電動機９に供給される電流のｄ軸及びｑ軸成分のうち少なくとも一方の電流成分を示す電流検出値ｉ_d又はｉ_qを電圧ノルム指令値Ｖ_a ^*にフィードバックする。

例えば、図７に示したように、直交座標系において電動機９に生じる電圧Ｖ_aの向きがｄ軸に比べてｑ軸に近い場合には、電圧ノルムＶ_aに対するｄ軸電流検出値ｉ_dの相関性が、電圧ノルムＶ_aに対するｑ軸電流検出値ｉ_qの相関性に比べて高くなる。一方、図８に示したように、電動機９に生じる電圧Ｖ_aの向きがｑ軸に比べてｄ軸に近い場合には、電圧ノルムＶ_aに対するｑ軸電流検出値ｉ_qの相関性が、電圧ノルムＶ_aに対するｄ軸電流検出値ｉ_dの相関性に比べて高くなる。

すなわち、電動機９に生じる電圧の向きがｄ軸に近づくほど、電圧ノルムＶ_aに対するｄ軸電流検出値ｉ_dの相関性が高くなり、電動機９に生じる電圧の向きがｑ軸に近づくほど、電圧ノルムＶ_aに対するｑ軸電流検出値ｉ_qの相関性が高くなる。

このため、電圧位相制御部２は、電動機９に生じる電圧の向きがｄ軸に近づくほど、ｑ軸電流検出値ｉ_qを電圧ノルム指令値Ｖ_a ^*にフィードバックし、電動機９に生じる電圧の向きがｑ軸に近づくほど、ｑ軸電流検出値ｉ_qを電圧ノルム指令値Ｖ_a ^*にフィードバックすることが可能になる。

これにより、図１８Ｂに示したように、電動機９の回転速度が急峻に低下した場合であっても、電圧位相制御の実行中に電圧ノルム指令値Ｖ_a ^*と電圧ノルムＶ_aとの誤差が過大になるのを抑制することができる。このため、制御の誤差が過大になることに伴う電圧ノルム指令値Ｖ_a ^*の発散を抑えられるので、電動機９の動作が不安定になるのを回避することができる。

また、本実施形態によれば、電動機９の制御方法において電流ベクトル制御部１は、図１に示したように、電動機９のトルク目標値Ｔ^*に基づいて、電動機９の電流に関するｄ軸目標値及びｑ軸目標値を示すｄ軸電流目標値ｉ_d ^*及びｑ軸電流目標値ｉ_q ^*を演算する。

そして、電圧位相制御部２は、図３に示したように、ｄ軸電流検出値ｉ_dがｄ軸電流目標値ｉ_d ^*に収束するように電圧ノルム指令値Ｖ_a ^*を算出するｄ軸ＦＢ処理と、ｑ軸電流検出値ｉ_qがｑ軸電流目標値ｉ_q ^*に収束するように電圧ノルム指令値Ｖ_a ^*を算出するｑ軸ＦＢ処理とを実行する。さらに電圧位相制御部２の電流ＦＢ制御部２２０は、電圧位相指令値α^*を用いてｄ軸ＦＢ処理及びｑ軸ＦＢ処理のうち一方のＦＢ処理を選択し、選択したＦＢ処理を実行して電圧ノルム指令値Ｖ_a ^*を変更する。

このように、電動機９に生じる電圧の向きを特定するパラメータとして電圧位相指令値α^*を用いることにより、ｄ軸電流検出値ｉ_d及びｑ軸電流検出値ｉ_qのうち電動機９の電圧ノルムＶ_aに対して相関性の高い電流検出値を的確に選択することができる。したがって、電動機９の低回転領域において電圧ノルム指令値Ｖ_a ^*に対し電動機９の電圧ノルムＶａが過大になるのを抑制することができる。

また、本実施形態によれば、電流ＦＢ制御部２２０におけるｄ軸偏差演算器２２２がｄ軸電流検出値ｉ_dとｄ軸電流目標値ｉ_d ^*との間のｄ軸電流偏差を演算し、ｑ軸偏差演算器２２６がｑ軸電流検出値ｉ_qとｑ軸電流目標値ｉ_q ^*との間のｑ軸電流偏差を演算する。そしてＦＢ選択器２２８は、電圧位相指令値α^*に応じてｄ軸電流偏差及びｑ軸電流偏差のうち一方の電流偏差を選択し、ＰＩ制御器２２９は、ＦＢ選択器２２８により選択された電流偏差に応じて電圧ノルム指令値Ｖ_a ^*を増減させる。

これにより、ｄ軸ＦＢ処理及びｑ軸ＦＢ処理の各々においてフィードバックするためのＰＩ制御器を設けることなく、ひとつのＰＩ制御器２２９を用いて電圧ノルム指令値Ｖ_a ^*にフィードバックさせることができる。したがって、簡易な構成により、電動機９の電圧ノルムＶ_aに対する相関性の高い電流偏差の変化に応じて電圧ノルム指令値Ｖ_a ^*を増減させることができる。

また、本実施形態によれば、電動機９の制御方法において電動機電流検出器８は、電動機９に供給される三相交流電流を検出する。そして座標変換器１２は、電動機電流検出器８により検出された三相交流電流をｑ軸電流検出値ｉ_qに変換し、ｑ軸偏差演算器２２６は、ｑ軸電流検出値の絶対値｜ｉ_q｜とｑ軸電流目標値の絶対値｜ｉ_q ^*｜との絶対値差分であるｑ軸電流偏差を演算する。

ｑ軸電流検出値ｉ_qと電圧ノルムＶ_aとの相関は、電動機９が力行領域から回生領域へと切り替われば逆転する。そのため、ｑ軸電流に関する検出値ｉ_q及び目標値ｉ_q ^*の絶対値を求める絶対値処理を行うことなく電動機９の力行領域で電流ＦＢ制御部２２０が動作するように構成すると、回生領域ではｑ軸電流検出値ｉ_qの増加に対して電圧ノルムＶ_aが減少してしまう。その結果、電動機９の回転速度が急峻に低下するような状況では、かえって電圧ノルムＶａに対し電圧ノルム指令値Ｖ_a ^*が過大になり、電動機９の動作が不安定になる。

これに対して、本実施形態ではｑ軸電流に関する検出値及び目標値の絶対値を求めることにより、ｑ軸電流偏差を電圧ノルム指令値Ｖ_a ^*にフィードバックさせる際に、回生領域及び力行領域のうちいずれの領域であっても電動機９を安定して制御することができる。

また、本実施形態によれば、ＰＩ制御器２２９において、ｄ軸電流検出値ｉ_d又はｑ軸電流検出値ｉ_qをフィードバックする際の制御ゲインを電動機９の電気角速度ω_reに応じて変更する。これにより、電動機９の回転速度にかかわらず、電圧ノルム指令値Ｖ_a ^*のｄ軸電流検出値ｉ_d及びｑ軸電流検出値ｉ_qに対する応答速度を的確に調整することができる。

また、本実施形態によれば、ＰＩ制御器２２９において、ｑ軸電流検出値ｉ_qをフィードバックする際の制御ゲインの定数Ｌ_qは、ｄ軸電流検出値ｉ_dをフィードバックする際の制御ゲインの定数Ｌ_dに対して異なる値に設定される。

ｄ軸電流検出値ｉ_dにより生じる電流磁束は、図６に示したようにｄ軸インダクタンスＬ_dに依存し、ｑ軸電流検出値ｉ_qにより生じる電流磁束は、ｑ軸インダクタンスＬ_qに依存する。特にＩＰＭ型電動機においては、ｄ軸インダクタンスＬ_dとｑ軸インダクタンスＬ_qとの差異が大きくなる。

このため、ｄ軸インダクタンスＬ_d及びｑ軸インダクタンスＬ_qを考慮したうえでｄ軸ＦＢ処理の制御ゲインに対してｑ軸ＦＢ処理の制御ゲインを異なる値に設定する。これにより、ｄ軸ＦＢ処理及びｑ軸ＦＢ制御の両者において同等の応答速度を確保することができる。

また、本実施形態によれば、ＰＩ制御器２２９は、図５に示したように、ｄ軸電流偏差又はｑ軸電流偏差を電圧ノルム指令値Ｖ_a ^*にフィードバックする際に積分器９７により積分処理を実行する。そしてノルム制限器２４０は、電圧ノルム指令値Ｖ_a ^*が所定の上限値Ｖ_{a_max}を上回る場合には、電圧ノルム指令値Ｖ_a ^*を上限値Ｖ_{a_max}に制限するとともに、ＰＩ制御器２２９は、積分器９７による積分処理を停止する。

または、ノルム制限器２４０は、電圧ノルム指令値Ｖ_a ^*を上限値Ｖ_{a_max}に制限するとともに、ＰＩ制御器２２９は、図１０に示したように、所定のアンチワインドアップ処理を実行する。アンチワインドアップ処理とは、ノルム制限器２４０によって制限される前の電圧ノルム指令値Ｖ_a ^*が上限値Ｖ_{a_max}と一致するよう、積分器９７の入出力バッファに保持された積分値（前回値）を更新する処理のことをいう。

このように、電圧ノルム指令値Ｖ_a ^*に対してノルム制限器２４０により上限値Ｖ_{a_max}に制限するリミット処理が実行されるときには、ＰＩ制御器２２９によりアンチワインドアップ処理が実行される。

これにより、電動機９の高速回転領域では、図３に示した電圧位相制御部２の構成から、電圧ノルム指令値Ｖ_a ^*を固定してトルク推定値Ｔ_estを電圧位相指令値α^*にフィードバックする他の構成に切り替えるような制御構成であっても電圧位相制御中に２つの構成をシームレスに切り替えることができる。

また、本実施形態によれば、制御モード判定器１４０は、電圧位相制御の実行中に、電圧ノルム指令値Ｖ_a ^*に相関のある相関パラメータ又は電圧ノルム指令値Ｖ_a ^*が第１ノルム閾値Ｖ_{a_th1}を下回るときには、電動機９の制御を電流ベクトル制御に切り替える。

本実施形態の電圧位相制御では、図１８Ｂに示したように、電圧ノルム指令値Ｖ_a ^*が電動機９の電圧ノルムＶ_aに追従するので、電動機９に供給される電圧の過変調による電圧歪みが小さく、かつ、高調波電流が小さい動作領域に第１ノルム閾値Ｖ_{a_th1}を設定することが可能となる。これにより、切替え判定用の電圧ノルム指令値Ｖ_a ^*又はこれと相関のあるパラメータに含まれるノイズ成分が小さくなる。

このため、ノイズ成分を除去する平均化処理フィルタ１３４及び１３５を省略したり、平均化処理フィルタ１３４及び１３５の時定数を小さくしたりできるので、制御切替えの遅れを短くすることができる。したがって、電動機９の負荷が急変した場合であっても、電動機９の回転速度が電圧位相制御の許容範囲を超えて電圧位相制御が実行されるのを抑制することができ、電動機９に対する過電流の発生を抑制することができる。

例えば、上述の相関パラメータとしては、電圧ノルム指令値Ｖ_a ^*に平均化処理を施した平均化処理値、ｄ軸及びｑ軸電圧指令値ｖ_{d_fin} ^*及びｖ_{q_fin} ^*で特定される電圧指令ベクトルのノルム成分、及び、このノルム成分の平均化処理値Ｖ_{a_fin_flt} ^*などが挙げられる。あるいは、これらのうち少なくともひとつを相関パラメータとして用いてもよい。そして、第１ノルム閾値Ｖ_{a_th1}は、電圧ノルム指令値Ｖ_a ^*の上限値よりも小さな値に設定される。

また、本実施形態によれば、制御モード判定器１４０は、電動機９の電流成分にひとつであるｄ軸電流検出値ｉ_d又はこの平均化処理値が所定の電流閾値ｉ_{d_th} ^*を上回る場合には、電圧位相制御から電流ベクトル制御へ切り替える。これにより、電動機９の負荷が急変したことを検出することが可能になるので、電圧位相制御から電流ベクトル制御への切替えの際に電動機９に与える影響を抑制することが可能になる。

また、本実施形態によれば、所定の電流閾値ｉ_{d_th} ^*は、電流ベクトル制御のｄ軸電流目標値ｉ_d ^*又はこの平均化処理値に設定される。これにより、電流成分の検出値が目標値に対して追従しているか否かを判断することが可能になる。このため、目標値が急峻に変化した際に検出値の追従が遅くなるようなシーンを特定することが可能になるので、電圧位相制御から電流ベクトル制御への切替えに伴う電動機９の供給電流又はトルクの急変を抑制することができる。

また、本実施形態によれば、制御モード判定器１４０は、電流ベクトル制御の実行中に、ｄ軸及びｑ軸の電圧指令値ｖ_{d_fin} ^*及びｖ_{q_fin} ^*で特定される電圧指令ベクトルのノルム成分が第２ノルム閾値Ｖ_{a_th2}を上回るときには、電圧位相制御に切り替える。そして第２ノルム閾値Ｖ_{a_th2}は、電圧ノルム指令値Ｖ_a ^*の上限値Ｖ_{a_max}よりも小さく、かつ、第１ノルム閾値Ｖ_{a_th1}よりも大きい特定の電圧閾値に設定される。

本実施形態の電圧位相制御では、図１８Ｂに示したように、電圧ノルム指令値Ｖ_a ^*が電動機９の電圧ノルムＶ_aに追従する。このため、電圧位相制御と電流ベクトル制御との間の切替えにおいて、第１ノルム閾値Ｖ_{a_th1}に対してヒステリシスを持たせつつ、過変調による電圧歪みが小さく、かつ、高調波電流が小さい動作領域に第２ノルム閾値Ｖ_{a_th2}を設定することが可能となる。これにより、切替え判定用の電圧ノルム指令値Ｖ_a ^*又はこれと相関のあるパラメータに含まれるノイズ成分が小さくなるので切替え判定の遅れを抑制することができるとともに、チャタリングの発生を抑制することができる。

また、本実施形態によれば、制御モード判定器１４０は、電圧位相制御の実行中に、電圧ノルム指令値Ｖ_a ^*が第３ノルム閾値Ｖ_{a_th3}を下回るとき、又は電動機９の回転速度検出値Ｎが回転速度閾値Ｎ_thを下回るときには、電動機９の供給電力を抑制する保護制御に切り替える。第３ノルム閾値Ｖ_{a_th3}は、電圧位相制御から電流ベクトル制御へ切り替えるための第１ノルム閾値Ｖ_{a_th1}よりも小さい第１閾値であり、回転速度閾値Ｎ_thは、第２閾値である。

このように、電圧ノルム指令値Ｖ_a ^*に関する平均化処理値又は電動機９の回転速度が電動機９の正常動作で想定される値よりも低下した場合には、判定用パラメータの平均化処理に起因する判定遅れに対して許容できない電動機９の負荷変動が起きた可能性がある。そのため、電圧ノルム指令値Ｖ_a ^*又は電動機９の回転速度が想定よりも低下した場合に、速やかに電動機９を保護する制御に移行することができる。

また、本実施形態によれば、制御切替器３は、電動機９の保護制御として、ｄ軸及びｑ軸の電圧指令値をゼロに設定する、又は、電動機に設けられた各相の電源線を短絡する。これにより、電圧ノルム指令値Ｖ_a ^*又は電動機９の回転速度が想定よりも低下した場合には、電動機電流検出器８の故障など、何らかの異常が起きた可能性がある。このため、電動機９への通電を速やかに停止することにより、電動機９の耐久性を超えるようなトルクが発生するという事態を回避することができる。

なお、第１実施形態では電圧ノルム指令値Ｖ_a ^*に関する平均化処理値又は電動機９の回転速度が正常動作時に想定される値よりも低下した場合には電圧位相制御から保護制御に遷移した。しかしながら、制御装置１００として厳しいフェールセーフが要求される場合は、電動機９が想定外の動作をしたときに電動機９を完全に停止することを優先することも考えられる。

（第２実施形態）
そこで次の実施形態では、電圧ノルム指令値Ｖ_a ^*に関する平均化処理値又は電動機９の回転速度が正常動作時に想定される値よりも低下した場合に、保護制御のひとつとして電動機９を停止する停止制御を実行する例について図１９を参照して説明する。

図１９は、本発明の第２実施形態における制御モード判定器１４０による判定手法の一例を示す図である。

図１９に示すように、電圧位相制御の実行中に平均化電圧ノルムＶ_{a_fin_flt} ^*が第３ノルム閾値Ｖ_{a_th3}以下になり、又は、回転速度検出値Ｎの絶対値が回転速度閾値Ｎｔｈを下回ったときに制御モード判定器１４０は、電動機９に適した制御が停止制御であると判定する。そして制御モード判定器１４０は、停止制御を示す制御モード信号を制御切替器３に出力する。これにより、電動機９の停止制御が実行されて停止シーケンスに移行する。

図２０は、本実施形態における制御切替器３の詳細構成を例示するブロック図である。

本実施形態の制御切替器３は、電圧指令値切替器３１と、出力停止切替器３２とを含む。電圧指令値切替器３１については、図１５に示した構成と同一であるため、構成の説明については省略する。

出力停止切替器３２は、制御モード判定器１４０から停止制御を示す制御モード信号を受信すると、ＰＷＭ変換器５の出力を停止（ＯＦＦ）するゲート信号をＰＷＭ変換器５に出力する。一方、出力停止切替器３２は、電圧位相制御又は電流ベクトル制御を示す制御モード信号を受信すると、ＰＷＭ変換器５の出力を許可（ＯＮ）するゲート信号をＰＷＭ変換器５に出力する。

このように、電圧位相制御の実行中に電圧ノルム指令値Ｖ_a ^*に関する平均化処理値又は電動機９の回転速度が想定よりも低下した場合には電圧位相制御から停止制御に遷移させることができる。これにより、電動機９による想定外の動作を検出した場合には、インバータ６に備えられたスイッチング素子のゲート電流が停止するので、電動機９での異常な動作の再発を抑制することができる。

本発明の第２実施形態によれば、出力停止切替器３２は、電動機９の保護制御として、インバータ６に備えられたスイッチング素子のゲート電流を停止する。これにより、電動機９をより確実に保護することができる。

なお、本実施形態では電動機９が想定外な動作をしたときに電動機９を完全に停止する例にいて説明したが、制御装置１００以外の仕組みにより電動機９のフェールセーフが担保されているような場合は電動機９の制御を可能な限り継続させることも考えられる。

（第３実施形態）
そこで次の実施形態では、電圧ノルム指令値Ｖ_a ^*に関する平均化処理値又は電動機９の回転速度が正常動作で想定される値よりも低下した場合に、保護制御として電流ベクトル制御に切り替える例について図２１を参照して説明する。

図２１は、本発明の第３実施形態における制御モード判定器１４０による判定手法の一例を示す図である。

図２１に示すように、電圧位相制御の実行中に平均化電圧ノルムＶ_{a_fin_flt} ^*が第３ノルム閾値Ｖ_{a_th3}以下になり、又は、回転速度検出値Ｎの絶対値が回転速度閾値Ｎｔｈを下回ったときでも制御モード判定器１４０は、電動機９に適した制御が電流ベクトル制御であると判定する。

そして制御モード判定器１４０は、電流ベクトル制御を示す制御モード信号を制御切替器３に出力する。これにより、電圧ノルム指令値Ｖ_a ^*に関する平均化処理値又は電動機９の回転速度が正常動作時に想定される値よりも低下した場合に、強制的に電流ベクトル制御に切り替えられるので、電動機９の制御を継続することができる。

図２２は、本実施形態における制御切替器３の詳細構成を例示するブロック図である。

本実施形態の制御切替器３は、図１５に示した保護制御のゼロ電圧値の入力が削除されている。このため、制御切替器３は、制御モード判定器１４０から制御モード信号を受信すると、電流ベクトル制御又は電圧位相制御のいずれか一方の電圧指令値を出力する。

本発明の第３実施形態によれば、制御モード判定器１４０は、電圧位相制御の実行中に平均化電圧ノルムＶ_{a_fin_flt} ^*が第３ノルム閾値Ｖ_{a_th3}以下になり、又は、回転速度検出値Ｎの絶対値が回転速度閾値Ｎｔｈを下回ったときに、電流ベクトル制御に切り替えられる。これにより、電動機９が想定外の動作をしている場合であっても、電動機９の制御を可能な限り継続させることができる。

（第４実施形態）
図２３は、本発明の第４実施形態における電動機９の制御装置１１０の構成例を示す図である。

本実施形態の制御装置１１０では、図１に示した制御装置１００の電流ベクトル制御部１から、ｄ軸目標電流ｉ_dが切替判定部１３に供給されているのに対してｑ軸目標電流ｉ_qが切替判定部１３に供給されている点が異なる。他の構成については制御装置１００と同じ構成である。

図２４は、本実施形態における切替判定部１３の構成の一例を示すブロック図である。

本実施形態の切替判定部１３は、図１２に示した構成に加えて、絶対値演算器１４１及び１４２を備える。他の構成については、図１２に示した構成と同様であるため、ここでの説明を省略する。

本実施形態においては、ノイズ処理フィルタ１３７がｑ軸電流検出値ｉ_qに対してノイズカット処理を施し、参照電流フィルタ１３８がｑ軸電流目標値ｉ_q ^*に対して電動機９の応答遅れを模擬するフィルタ処理を施す。

絶対値演算器１４１は、ノイズ処理フィルタ１３７により算出された平均化ｑ軸電流値ｉ_{q_flt}に対する絶対値｜ｉ_{q_flt}｜を演算する。

絶対値演算器１４２は、電流閾値演算器１３９により算出されたｑ軸電流閾値ｉ_{q_th} ^*に対する絶対値｜ｉ_{q_th} ^*｜を演算する。

制御モード判定器１４０は、平均化電圧ノルムＶ_{a_fin_flt} ^*と、平均化ｑ軸電流値の絶対値｜ｉ_{q_flt}｜とに基づいて、電流ベクトル制御と電圧位相制御と保護制御との間で電動機９の制御を切り替える。

制御モード判定器１４０は、電動機９の電流検出値が電流目標値近傍に達していることを確認することにより、電圧位相制御から電流位相制御へ切り替えるべきか否かを判断する。切替え判定に用いられるｑ軸電流に関する検出値ｉ_q及び目標値ｉ_q ^*は、電動機９の回生領域と力行領域とで符号が反対になるため、切替判定部１３に絶対値演算器１４１及び１４２が備えられている。

このように、ｑ軸電流に関する検出値ｉ_q及び目標値ｉ_q ^*に対して絶対値を取ることにより、ｑ軸電流を用いても制御切替えの判定を行うことができる。なお、ｑ軸電流だけでなくｄ軸電流の両者を用いても制御切替えの判定を行うことができる。

図２５は、本実施形態における制御モード判定器１４０による判定手法の一例を示す図である。

本実施形態では、電圧位相制御から電流ベクトル制御への切替え条件が図１４に示した切替え条件と異なるため、この条件についてのみ説明する。なお、本実施形態の他の条件については、図１４に示した切替え条件と同じである。

図２５に示すように、電圧位相制御の実行中において平均化電圧ノルムＶ_{a_fin_flt} ^*が第１ノルム閾値Ｖ_{a_th1}以下になり、かつ、平均化ｑ軸電流値の絶対値｜ｉ_{q_flt}｜がｑ軸電流閾値｜ｉ_{q_th} ^*｜以上になったときに制御モード判定器１４０は、電動機９に適した制御が電流ベクトル制御であると判定する。そして制御モード判定器１４０は、電流ベクトル制御を示す制御モード信号を制御切替器３に出力する。これにより、電動機９の制御は、電圧位相制御から電流ベクトル制御へ切り替えられる。

本発明の第４実施形態によれば、制御切替器３は、電動機９の電流成分のひとつであるｑ軸電流検出値ｉ_qの平均化処理値の絶対値｜ｉ_{q_flt}｜又はｑ軸電流検出値の絶対値｜ｉ_q｜が所定の電流閾値であるｑ軸電流閾値｜ｉ_{q_th} ^*｜を上回る場合には、電圧位相制御から電流ベクトル制御に切り替える。ｑ軸電流閾値｜ｉ_{q_th} ^*｜は、電流ベクトル制御のｑ軸電流目標値ｉ_q ^*の絶対値又はｑ軸電流目標値の平均化処理値ｉ_{q_ref} ^*の絶対値である。

このように、ｑ軸電流に関する検出値ｉ_q及び目標値ｉ_q ^*に対して絶対値を取ることにより、電動機９の動作点が目標値近傍に達しているか否かを判断することが可能になる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。また、上記実施形態は、適宜組み合わせ可能である。

例えば、図６に示したように、ｄ軸電流ｉ_d及びｑ軸電流ｉ_qの両者を用いて電圧ノルム指令値Ｖ_a ^*にフィードバックするようにしてもよい。この場合には、例えば、電圧位相指令値α^*が９０°近傍にあるときに、ｄ軸電流フィードバックの制御ゲインを小さくし、ｑ軸電流フィードバックの制御ゲインを大きくする。

Claims (17)

1. 電動機の作動状態に応じて前記電動機の供給電力を制御する電流ベクトル制御及び電圧位相制御のうちいずれか一つの制御を実行する制御方法であって、
   前記電動機に対する供給電圧の大きさを示す電圧ノルム指令値と、当該供給電圧の位相を示す電圧位相指令値とに基づいて、前記電圧位相制御の電圧指令値を演算する電圧位相制御ステップを含み、
   前記電圧位相制御ステップは、前記電動機に生じる電圧の向きに応じて、前記電動機に供給される電流のｄ軸成分及びｑ軸成分のうち少なくとも一方の電流成分を前記電圧ノルム指令値にフィードバックする、
   電動機の制御方法。
2. 請求項１に記載の電動機の制御方法であって、
   前記電動機のトルク目標値に基づいて、前記電動機の電流に関するｄ軸目標値及びｑ軸目標値を演算する目標電流演算ステップをさらに含み、
   前記電圧位相制御ステップは、
   前記電流のｄ軸成分が前記ｄ軸目標値に収束するように前記電圧ノルム指令値を算出するｄ軸ＦＢステップと、
   前記電流のｑ軸成分が前記ｑ軸目標値に収束するように前記電圧ノルム指令値を算出するｑ軸ＦＢステップと、
   前記電圧位相指令値を用いて前記ｄ軸ＦＢステップ及び前記ｑ軸ＦＢステップのうち一方のステップを選択し、前記選択したステップを実行することにより前記電圧ノルム指令値を変更するノルム変更ステップと、を含む、
   電動機の制御方法。
3. 請求項２に記載の電動機の制御方法であって、
   前記ｄ軸ＦＢステップは、前記電流のｄ軸成分と前記ｄ軸目標値との間のｄ軸偏差を演算し、
   前記ｑ軸ＦＢステップは、前記電流のｑ軸成分と前記ｑ軸目標値との間のｑ軸偏差を演算し、
   前記ノルム変更ステップは、前記電圧位相指令値に応じて前記ｄ軸偏差及び前記ｑ軸偏差のうち一方の電流偏差を選択し、前記選択した電流偏差に応じて前記電圧ノルム指令値を増減する、
   電動機の制御方法。
4. 請求項３に記載の電動機の制御方法であって、
   前記電動機に供給される電流を検出する検出ステップをさらに含み、
   前記ｑ軸ＦＢステップは、前記検出した電流のｑ軸成分の絶対値と前記ｑ軸目標値との差分を前記ｑ軸偏差として演算する、
   電動機の制御方法。
5. 請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の電動機の制御方法であって、
   前記電圧位相制御ステップは、前記電流のｄ軸成分又はｑ軸成分をフィードバックする際の制御ゲインを前記電動機の電気角速度に応じて変更する、
   電動機の制御方法。
6. 請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の電動機の制御方法であって、
   前記電圧位相制御ステップは、前記電流のｄ軸成分をフィードバックする際の制御ゲインに対して、前記電流のｑ軸成分をフィードバックする際の制御ゲインを異なる値に設定する、
   電動機の制御方法。
7. 請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の電動機の制御方法であって、
   前記電圧位相制御ステップは、
   前記電圧ノルム指令値が所定の上限値を上回る場合には、当該電圧ノルム指令値を前記所定の上限値に設定するとともに、
   前記電流成分を前記電圧ノルム指令値にフィードバックする際に実行される積分処理を停止する、又は当該フィードバックする際に所定のアンチワインドアップ処理を実行する、
   電動機の制御方法。
8. 請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の電動機の制御方法であって、
   前記電動機の制御が前記電流ベクトル制御から前記電圧位相制御に切り替えられた場合において、前記電圧ノルム指令値に相関のあるパラメータ又は前記電圧ノルム指令値が所定の電圧閾値を下回るときには、前記電動機の制御を前記電流ベクトル制御に切り替える切替ステップをさらに含む、
   電動機の制御方法。
9. 請求項８に記載の電動機の制御方法であって、
   前記相関のあるパラメータは、前記電圧ノルム指令値に対して平均化処理を施した値、前記電圧指令値のノルム成分、及び、前記電圧指令値のノルム成分に対して平均化処理を施した値のうち少なくとも１つを含み、
   前記所定の電圧閾値は、前記電圧ノルム指令値の上限値よりも小さな値である、
   電動機の制御方法。
10. 請求項８又は請求項９に記載の電動機の制御方法であって、
    前記切替ステップは、前記電流成分に対して平均化処理を施した値又は前記電流成分が所定の電流閾値を上回る場合には、前記電圧位相制御から前記電流ベクトル制御に切り替える、
    電動機の制御方法。
11. 請求項１０に記載の電動機の制御方法であって、
    前記所定の電流閾値は、
    前記電流成分が前記ｄ軸成分である場合には、前記電流ベクトル制御のｄ軸目標値又は当該ｄ軸目標値に対して平均化処理を施した値であり、
    前記電流成分が前記ｑ軸成分である場合には、前記電流ベクトル制御のｑ軸目標値又は当該ｑ軸目標値に対して平均化処理を施した値である、
    電動機の制御方法。
12. 請求項８から請求項１１までのいずれか１項に記載の電動機の制御方法であって、
    前記切替ステップは、前記電流ベクトル制御により前記電動機の制御が行われている場合において、前記電圧指令値のノルム成分が特定の電圧閾値を上回るときには、前記電動機の制御を前記電圧位相制御に切り替え、
    前記特定の電圧閾値は、前記電圧ノルム指令値の上限値よりも小さく、かつ、前記所定の電圧閾値よりも大きい値に設定される、
    電動機の制御方法。
13. 請求項８から請求項１２までのいずれか１項に記載の電動機の制御方法であって、
    前記切替ステップは、前記電動機の制御が前記電流ベクトル制御から前記電圧位相制御に切り替えられた場合において、前記電圧ノルム指令値が所定の電圧閾値よりも小さい第１閾値を下回るとき又は前記電動機の回転速度が第２閾値を下回るときには、前記電動機の制御を前記電動機の供給電力を抑制する保護制御に切り替える、
    電動機の制御方法。
14. 請求項１３に記載の電動機の制御方法であって、
    前記切替ステップは、前記電動機の保護制御として、前記電圧指令値をゼロに設定する、又は、前記電動機に設けられた各相の電源線を短絡する、
    電動機の制御方法。
15. 請求項１３に記載の電動機の制御方法であって、
    前記切替ステップは、前記電動機の保護制御として、前記電動機に交流電力を供給するインバータに備えられたスイッチング素子のゲート電流を停止する、
    電動機の制御方法。
16. 請求項１３に記載の電動機の制御方法であって、
    前記切替ステップは、前記電動機の保護制御として、前記電圧位相制御から前記電流ベクトル制御に切り替える、
    電動機の制御方法。
17. 電動機の作動状態に応じて前記電動機の供給電力を制御する電流ベクトル制御及び電圧位相制御のうちいずれか一つの制御を実行する制御装置であって、
    前記電動機の電圧指令値に基づいて前記電動機に交流電力を供給するインバータと、
    前記インバータから前記電動機に供給される電流を検出するセンサと、
    前記電動機の供給電圧の大きさを示す電圧ノルム指令値と、当該供給電圧の位相を示す電圧位相指令値とに基づいて、前記電圧位相制御の電圧指令値を演算するコントローラと、を含み、
    前記コントローラは、前記電動機に生じる電圧の向きに応じて、前記センサにより検出された電流のｄ軸及びｑ軸成分のうち少なくとも一方の電流成分を前記電圧ノルム指令値にフィードバックする、
    電動機の制御装置。

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