JP5176594B2 - 回転機の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、回転機に対する指令電圧と搬送波との大小関係に基づき、前記回転機に接続される電力変換回路のスイッチング素子を操作する回転機の制御装置に関する。

回転機に対する指令電圧とキャリアとの大小関係に基づき、回転機に接続される電力変換回路(インバータ)のスイッチング素子を操作するＰＷＭ制御を行うことが周知である。ここで、回転機の高回転速度運転領域においては、電気角の一周期内におけるキャリア周期の数が少なくなる。このため、上記指令電圧が正となる領域と負となる領域とで対称性を有していたとしても、上記ＰＷＭ制御によるインバータの出力の対称性は崩れやすくなる。そして、対称性が崩れる場合には、インバータの出力に低次高調波が発生し、ビート現象とよばれる出力変動が生じることとなる。

そこで従来は、例えば下記特許文献１に見られるように、所定角度毎にキャリアをリセットすることが提案されている。図１０に、このリセット動作を模式的に示す。このように、所定角度毎にキャリアの値にかかわらずこれをリセットすることで、回転機の一回転周期とキャリアとを簡易に同期させることができる。
特開２０００−２３４８１号公報

ところで、上記態様にてリセット動作を行う場合には、リセット時にキャリアが急変することとなる。そして、これは回転機のトルクの急変を招くおそれがある。したがって、上記処理を行って回転機の一回転周期とキャリアとを同期させる場合、回転機の制御性が低下する。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、回転機に対する指令電圧と搬送波との大小関係に基づき、前記回転機に接続される電力変換回路のスイッチング素子を操作するに際し、回転機の制御性を高く維持することのできる回転機の制御装置を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。

請求項１記載の発明は、回転機に対する指令電圧と搬送波との大小関係に基づき、前記回転機に接続される電力変換回路のスイッチング素子を操作する回転機の制御装置において、前記回転機の回転角度に応じた信号を出力する出力手段と、前記回転機の回転の所定周期に該所定周期内に含まれる搬送波周期の合計を一致させるべく前記所定周期内の搬送波として一周期が互いに相違する複数種の搬送波を設定して且つ、前記出力手段の出力に基づき、前記スイッチング素子の操作のために前記指令電圧との大小が比較される前記搬送波の値を前記回転機の所定回転角度毎に変化させる設定手段とを備えることを特徴とする。

上記発明では、回転機の所定回転角度毎に搬送波の値を変化させることで、回転機の回転速度の変化にかかわらず、回転機の回転の所定周期に搬送波の複数周期の合計を一致させることができる。このため、搬送波をより適切に設定することができ、ひいては回転機の制御性を高く維持することができる。
ところで、単一種の搬送波を用いて回転機の所定周期に複数個の搬送波周期の合計を一致させるための手法としては、どれだけの回転角度の変化に応じてその値をどれだけ変化させるかを調節することが考えられる。ただしこの調節には、出力手段の出力特性等による制約がある。これに対し、上記発明では、回転機の所定周期に複数個の搬送波周期の合計を一致させるうえでの調節対象を、複数種の搬送波の特性とすることができるため、上記調節に際しての自由度を向上させることができる。したがって、上記発明では、設定手段を適切に実現することができる。
なお、上記出力手段は、「前記回転機の所定角度毎の信号を出力するものである」ことが望ましい。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記設定手段は、前記複数種の搬送波のそれぞれを前記所定周期内に均等に分散することを特徴とする。

上記発明では、複数種の搬送波のそれぞれを所定周期内に均等に分散させるために、電力変換回路の出力電圧と指令電圧との間の乖離が短期間に集中的に生じる事態を回避することができる。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記設定手段は、前記所定周期内における前記複数種の搬送波の時系列パターンが前記所定周期の中央に対して対称となるようにして前記搬送波を設定することを特徴とする。

上記発明では、複数種の搬送波の時系列パターンが前記所定周期の中央に対して対称となるために、複数種の搬送波のそれぞれを所定周期内に均等に分散させることができる。このため、電力変換回路の出力電圧と指令電圧との間の乖離が短期間に集中的に生じる事態を回避することができる。

請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発明において、前記所定周期は、電気角の１回転周期であることを特徴とする。

上記発明では、回転機の１回転周期単位で、電力変換回路の出力電圧を指令電圧に高精度に一致させることができる。

請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明において、前記回転機は、３相回転機であり、前記出力手段の出力は、前記回転機の所定角度毎のパルス信号であり、前記設定手段は、前記パルス信号のエッジに同期して値が変化する搬送波を用いて、奇数且つ３の倍数個の搬送波周期の合計を前記回転機の１回転周期に一致させることを特徴とする。

３相回転機においては、回転機の１回転周期に奇数且つ３の倍数個の搬送波周期の合計を一致させることで、上記指令電圧と搬送波との大小関係に基づく回転機の制御性を向上させることができることが知られている。ただしこうした設定を行うことは、所定角度毎のパルス信号に基づき値が変化する単一種の搬送波を用いたのでは、困難となるおそれがある。この点、上記発明では、複数種の搬送波を用いることで、上記設定を簡易に行うことができる。

請求項６記載の発明は、請求項５記載の発明において、前記出力手段の出力は、電気角の１回転周期において前記搬送波の値を変化させるためのエッジを偶数個有することを特徴とする。

上記発明では、単一種の搬送波によっては、回転機の１回転周期に奇数且つ３の倍数個の搬送波周期の合計を一致させることが特に困難となりやすい。このため、請求項２記載の発明特定事項の利用価値が特に高い。

請求項７記載の発明は、請求項５又は６記載の発明において、前記複数種の搬送波のそれぞれは、一周期においてその値を偶数回変化させることを特徴とする。

上記発明では、単一種の搬送波によっては、回転機の１回転周期に奇数且つ３の倍数個の搬送波周期の合計を一致させることが特に困難となりやすい。このため、請求項２記載発明特定事項の利用価値が特に高い。

請求項８記載の発明は、請求項１〜７のいずれか１項に記載の発明において、前記複数種の搬送波は、互いに波高値の相違する搬送波であることを特徴とする。

上記発明では、比較的簡易に複数種の搬送波を定義することができる。

請求項９記載の発明は、回転機に対する指令電圧と搬送波との大小関係に基づき、前記回転機に接続される電力変換回路のスイッチング素子を操作する回転機の制御装置において、前記回転機の回転角度に応じた信号を出力する出力手段と、前記回転機の回転の所定周期に該所定周期内に含まれる搬送波周期の合計を一致させるべく前記所定周期内の搬送波として一周期が互いに同一となる単一種の搬送波を設定して且つ、前記出力手段の出力に基づき、前記スイッチング素子の操作のために前記指令電圧との大小が比較される前記搬送波の値を前記回転機の所定回転角度毎に変化させる設定手段とを備え、前記出力手段の出力は、前記回転機の所定角度毎のパルス信号であり、前記パルス信号に対して逓倍処理及び分周処理の少なくとも一方を施す処理手段を更に備え、前記設定手段は、前記処理手段の出力によって前記搬送波の値を変化させることで、前記所定周期に複数個の搬送波周期の合計を一致させるものであることを特徴とする。

所定周期内における搬送波の値の変化するタイミング数は、上記パルス信号に依存する。このため、パルス信号の設定によっては、単一種の搬送波を用いて所定周期に複数個の搬送波周期の合計を一致させることが困難となる事態が生じ得る。ここで、上記発明では、逓倍処理や分周処理によって、処理手段の出力を、単一種の搬送波を用いて所定周期に複数個の搬送波周期の合計を一致させることができるものとすることができる。

なお、前記搬送波は、一周期においてその値を偶数回変化させるものであることが望ましい。

請求項１０記載の発明は、請求項９記載の発明において、前記回転機は、３相回転機であり、前記設定手段は、前記処理手段の出力によって前記搬送波の値を変化させることで、前記所定周期としての電気角の１回転周期に、奇数且つ３の倍数個の搬送波周期の合計を一致させるものであることを特徴とする。

上記発明では、処理手段の出力を用いることで、単一種の搬送波を用いて、電気角の１回転周期に、奇数且つ３の倍数個の搬送波周期の合計を一致させることができる。

請求項１１記載の発明は、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の発明において、前記設定手段は、前記回転機の回転速度に基づき、前記所定周期内の前記搬送波周期の数を可変設定することを特徴とする。

所定周期内の搬送波周期の数が同一であっても、回転機の回転速度によって単位時間当たりのスイッチング頻度が変動する傾向にある。そして、スイッチング頻度によって、単位時間当たりのスイッチング状態の切り替えに伴う損失量が変化する。上記発明では、この点に鑑み、回転速度に基づき所定周期内の搬送波周期の数を可変設定することで、単位時間当たりのスイッチング損失量が過大となることを回避することができる。

請求項１２記載の発明は、請求項１１記載の発明において、前記出力手段の出力は、前記回転機の所定角度毎のパルス信号であり、前記パルス信号に対して逓倍処理及び分周処理の少なくとも一方を施す処理手段を更に備え、前記設定手段は、前記処理手段の出力によって前記搬送波の値を変化させることで、前記所定周期内の搬送波周期の数が多くなるほど前記所定周期内での搬送波の変化タイミング数を増大させることを特徴とする。

上記パルス信号を搬送波の値の変化タイミングを規定する信号として直接用いる場合には、所定周期内の搬送波周期の数が多くなるほど、一搬送波当たりの値の変化回数が低下するため、搬送波の分解能が低下し、ひいては回転機の制御性が低下する。上記発明では、この点に鑑み、処理手段を用いることで、所定周期内の搬送波周期の数の増加に起因した１搬送波当たりの値の変化回数の低下を好適に抑制又は回避することができる。このため、所定周期内の搬送波周期数の増加にかかわらず、回転機の制御性を高く維持することができる。

請求項１３記載の発明は、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の発明において、前記出力手段は、前記回転機の回転角度を検出するセンサの出力信号を直接出力する手段又は、該センサの出力信号に所定の処理を施したものを出力する手段のいずれかであることを特徴とする。

上記発明では、回転角度を検出するセンサの出力信号を用いることで、回転機の所定周期に複数個の搬送波周期を好適に一致させることができる。

（第１の実施形態）
以下、本発明にかかる回転機の制御装置をハイブリッド車の回転機の制御装置に適用した第１の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１に、本実施形態のシステム構成を示す。

モータジェネレータ１０は、車載動力発生装置としての３相回転機である。モータジェネレータ１０の出力軸には、その回転角度を検出するセンサ(エンコーダ１２)が接続されている。更に、モータジェネレータ１０のＶ相及びＷ相には、これらを流れる電流を検出する電流センサ１４，１６が設けられている。

上記電流センサ１４，１６の検出値(実電流ｉｖ，ｉｗ)は、２相変換部１８に取り込まれる。２相変換部１８では、エンコーダ１２によって検出される回転角度θに基づき、実電流ｉｖ，ｉｗを、ｄ軸上の実電流ｉｄ及びｑ軸上の実電流ｉｑに変換する。

一方、指令電流設定部２０では、要求トルクに基づき、ｄ軸上での指令電流ｉｄｃ及びｑ軸上での指令電流ｉｑｃを設定する。指令電圧設定部２２では、実電流ｉｄ，ｉｑを指令電流ｉｄｃ，ｉｑｃにフィードバック制御するための操作量としてのｄ軸上の指令電圧ｖｄｃ及びｑ軸上の指令電圧ｖｑｃを設定する。３相変換部２４では、ｄｑ軸上の指令電圧ｖｄｃ，ｖｑｃを、３相の指令電圧ｖｕｃ，ｖｖｃ，ｖｗｃに変換する。ＰＷＭ信号生成部２６では、キャリア生成部２８の出力するキャリアと、上記指令電圧ｖｕｃ，ｖｖｃ，ｖｗｃとのそれぞれの大小関係に基づき、インバータ３０の操作信号を生成する。図１では、ＰＷＭ信号生成部２６及びインバータ３０間に３本の信号線を記載している。これは、インバータ３０の高電位側スイッチング素子と低電位側スイッチング素子とが相補的に駆動されるために、単一の操作信号によってこれら一対のスイッチング素子を駆動することができることに対応している。

ＰＷＭ信号生成部２６では、モータジェネレータ１０の回転速度が規定速度未満である場合には、非同期式ＰＷＭ制御を実行する。すなわち、この場合には、キャリア生成部２８の出力信号に代えて、図示しない発振器の出力に基づき生成されるキャリアを用いて上記操作信号を生成する。これに対し、回転速度が規定速度以上となる場合には、モータジェネレータ１０の回転に同期したキャリアであるキャリア生成部２８の出力するキャリアを用いることで、同期式ＰＷＭ制御を行う。

ここで、キャリア生成部２８では、エンコーダ１２の出力信号に基づき、モータジェネレータ１０の所定回転角度毎に値を変化させるキャリアを生成する。詳しくは、キャリア生成部２８は、ＸＯＲ回路３２によるエンコーダ１２のＡ相信号及びＢ相信号の排他的論理和信号をキャリア生成信号として取り込む。そして、これに基づき、図２に模式的に示す態様にてキャリアを生成する。

図２（ａ）は、Ａ相信号の推移を示し、図２（ｂ）は、Ｂ相信号の推移を示し、図２（ｃ）は、キャリア生成信号の推移を示し、図２（ｄ）は、キャリアを示し、図２（ｅ）は、電気角の一回転周期を示す。図示されるように、同一周波数且つ互いに位相がずれたＡ相信号及びＢ相信号に基づき、これらの周期の半分の周期のキャリア生成信号が生成される。そして、キャリアは、２値信号としてのキャリア生成信号のエッジに同期してその値を変化させる。これにより、キャリアは、モータジェネレータ１０の所定回転角度毎に値を変化させる信号となる。ここで、本実施形態では、上記キャリア生成信号のエッジの数が、エンコーダ１２からの出力に基づき「４０９６」と定められている。

ところで、ＰＷＭ制御においては、図３に示すように、電気角の１回転周期に奇数且つ３の倍数個のキャリア周期を対応させることが良いとされている。こうした設定によれば、インバータ３０の出力電圧のうちの正側の電圧と負側の電圧とを対称とすることができるからである。ここで、図３（ａ）は、指令電圧の推移を示し、図３（ｂ）は、エンコーダ１２のＺ信号の推移を示し、図３（ｃ）及び図３（ｄ）は、指令電圧α、βのそれぞれに対応したインバータ３０の操作信号の推移を示す。なお、Ｚ信号は、電気角の１周期内の基準となる回転角度を知らせるためのものである。

ただし、「４０９６」個のエッジを用いてキャリアを変化させる場合、同一の波高値のキャリアによっては、電気角の１回転周期に奇数且つ３の倍数個のキャリア周期を対応付けることができず、先の図１０に示したように、リセット動作を必要とすることとなるおそれがある。

そこで本実施形態では、電気角の１回転周期に含まれるキャリアを、互いに異なる波高値を有する複数種のキャリアとすることで、電気角の１回転周期に、奇数且つ３の倍数個のキャリア周期の合計を一致させる。図４に、本実施形態にかかるキャリアの設定例を示す。この例では、電気角の１回転周期辺りのキャリア周期の数（同期数）が「９」である例を示している。これを可能とすべく、キャリアの波高値が「２２８」のものと、「２２６」のものとの２種類のキャリアを用意する。そして、波高値が「２２８」となるものをメインとして、且つ波高値が「２２６」となるものが電気角の１回転周期内に均等に分散されるようにして、キャリアの時系列パターンを設定する。この設定は、指令電圧Ｖｕｃ，Ｖｖｃ，Ｖｗｃに対するインバータ３０の出力電圧の誤差が特定の期間に集中しないためのものである。

こうして波高値を設定することで、キャリアを設定することができる。すなわち、パルス生成信号のエッジに同期してキャリアの値を単位量ずつ変化させることで、キャリアを明確に指定することができる。しかも、こうした設定によれば、所定角度当たりのキャリアの増加量及び減少量が等しくなるために、キャリアをその山及び谷に対して対称なものとすることができる。これは、電気角の１回転周期に奇数且つ３の倍数個のキャリア周期の合計を一致させることによる効果をより好適に奏することを可能とするものである。なお、変調率は、メインとなる波高値「２２８」のキャリアに基づき定義されるものとする。

図５に、本実施形態にかかるキャリアの設定処理の手順を示す。この処理は、キャリア生成部２８等によって例えば所定周期で実行される。

この一連の処理では、まずステップＳ１０において、電気角の１回転周期が経過したか否かを判断する。ここでは、エンコーダ１２のＺ信号の有無を判断すればよい。ステップＳ１０において肯定判断される場合には、ステップＳ１２において、回転速度ωに基づき、同期数ｎを設定する。具体的には、回転速度ωが大きいほど同期数を低下させる。これは、回転速度ωの増加に伴って、単位時間当たりのスイッチング状態の切替回数が増加し、ひいては、単位時間当たりのスイッチング損失が増加することに鑑みたものである。ここで、同期数を減少させるほど、電気角の１回転周期辺りのスイッチング状態の切替回数を減少させることができ、ひいてはスイッチング損失を低減させることができる。このため、回転速度ωが増加するにつれて同期数を低減することで、回転速度ωの増加に伴うスイッチング損失の増加を抑制又は回避することが可能となる。ちなみに、回転速度ωは、先の図１に示した速度算出部３４によるエンコーダ１２の検出値の時間微分演算（差分演算）に基づき算出されるものである。

続くステップＳ１４においては、同期数ｎに基づき、電気角の１回転周期内のキャリアの時系列パターンを設定する。図５には、同期数が奇数且つ３の倍数の例として、同期数９及び同期数１５の場合についての具体的な時系列パターンを示した。これらは、テーブルデータとして記憶保持されるものである。ここで、同期数１５における時系列パターンには、波高値１３６のキャリアと波高値１３８のキャリアとが含まれる。そして、波高値が「１３６」となるものをメインとして、且つ波高値が「１３８」となるものが電気角の１回転周期内に均等に分散されるようにして、パターン設定がなされている。この設定も、指令電圧Ｖｕｃ，Ｖｖｃ，Ｖｗｃに対するインバータ３０の出力電圧の誤差が特定の期間に集中しないためになされるものである。なお、変調率は、メインとなる波高値「１３６」のキャリアに基づき定義されるものとする。

なお、ステップＳ１４の処理が完了する場合や、ステップＳ１０において否定判断される場合には、この一連の処理を一旦終了する。

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。

（１）モータジェネレータ１０の１回転周期に含まれるキャリアの複数周期の合計を一致させるべく、モータジェネレータ１０の所定回転角度（３６０／４０９６）毎にキャリアの値を変化させた。これにより、モータジェネレータ１０の制御性を高く維持することができる。

（２）電気角の１回転周期内のキャリアとして一周期が互いに相違する複数種のキャリアを設定した。このように、電気角の１回転周期にキャリア周期の合計を一致させるうえでの調節対象を複数種のキャリアとすることで、上記調節に際しての自由度を向上させることができる。

（３）複数種のキャリアのそれぞれを電気角の１回転周期内に均等に分散した。これにより、インバータ３０の出力電圧と指令電圧との間の乖離が短期間に集中的に生じる事態を回避することができる。

（４）電気角の１回転周期内における複数種のキャリアの時系列パターンが１回転周期の中央に対して対称となるようにしてキャリアを設定した。これにより、インバータ３０の出力電圧と指令電圧との間の乖離が短期間に集中的に生じる事態を回避することができる。

（５）奇数且つ３の倍数個のキャリア周期の合計をモータジェネレータ１０の１回転周期に一致させた。これにより、指令電圧とキャリアとの大小関係に基づく回転機の制御性を向上させることができる一方、キャリア生成信号に基づきその値が変化する単一種のキャリアを用いたのでは、１回転周期に複数個のキャリア周期の合計を一致させることが困難となるおそれがある。このため、複数種のキャリアを用いるメリットが特に大きい。

（６）パルス生成信号を、電気角の１回転周期において偶数個のエッジを有する信号とした。この場合、単一種のキャリアによっては、１回転周期に奇数且つ３の倍数個のキャリア周期の合計を一致させることが特に困難となりやすい。このため、複数種のキャリアの利用価値が特に高い。

（７）複数種のキャリアのそれぞれの一周期を、キャリア生成信号の偶数個のエッジに対応させた。これにより、単一種のキャリアによっては、１回転周期に奇数且つ３の倍数個のキャリア周期の合計を一致させることが特に困難となりやすい。このため、複数種のキャリアの利用価値が特に高い。

（８）複数種のキャリアを、互いに波高値の相違するキャリアとした。これにより、比較的簡易に複数種のキャリアを定義することができる。

（９）回転速度ωに基づき、１回転周期内のキャリア周期の数(同期数)を可変設定した。これにより、単位時間当たりのスイッチング損失量が過大となることを回避することができる。

（１０）エンコーダ１２の出力信号に所定の処理を施したものをキャリア生成信号とした。これにより、モータジェネレータ１０の１回転周期に複数個のキャリア周期を好適に一致させることができる。

(第２の実施形態)
以下、第２の実施形態について、先の第１の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。

図６に、本実施形態のシステム構成を示す。なお、図６において先の図１に示した部材と対応する部材については、便宜上同一の符号を付している。

図示されるように、本実施形態では、逓倍処理部４０を備えている。そして、ＸＯＲ回路３２の出力信号が逓倍処理部４０にて逓倍処理されたものが、キャリア生成信号として用いられる。図７に、本実施形態にかかるキャリアの設定処理の手順を示す。この処理は、キャリア生成部２８等によって例えば所定周期で繰り返し実行される。なお、図７において、先の図５に示した処理に対応する処理については、便宜上同一のステップ番号を付している。

この一連の処理では、先の図５の処理と同様にしてステップＳ１２までの処理が完了すると、ステップＳ２０に移行する。ステップＳ２０においては、回転速度ωに基づき、逓倍処理部４０における逓倍処理態様を設定する。ここでは、回転速度ωが小さいほどＸＯＲ回路３２の出力信号の周波数をより拡大するようにして逓倍処理を行う。これは、回転速度ωが小さくなるにつれて同期数ｎを増大させることに対応させたものである。すなわち、キャリア生成信号のパルス数(エッジ数)を固定する場合、同期数ｎが大きくなるほど各キャリアの値の変化回数が減少することとなり、ひいてはキャリアの分解能が低下する。そしてこれは、インバータ３０の出力電圧の指令電圧への追従性の低下を招くおそれがある。このため、同期数ｎの変化によるキャリアの変化回数の低下を抑制又は回避するために、回転速度ωが低下するにつれて逓倍数を増大させる。

こうしてステップＳ２０の処理が完了する場合には、ステップＳ１４ａに移行する。ステップＳ１４ａにおいては、先の図５のステップＳ１４の処理と同様、同期数ｎに基づきキャリアの時系列パターンを定める。ただし、このパターンは、同期数ｎにかかわらず、各キャリアの波高値が略一定となるようなものとされる。

以上説明した本実施形態によれば、先の第１の実施形態の上記（１）〜（１０）の効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。

（１１）逓倍処理部４０を用いることで、１回転周期内のキャリア周期の数が多くなるほど１回転周期内でのキャリアの変化タイミング数を増大させた。これにより、１回転周期内のキャリア周期の数の増加に起因したキャリアの分解能の低下を好適に抑制又は回避することができる。このため、１回転周期内のキャリア周期の数の増加にかかわらず、モータジェネレータ１０の制御性を高く維持することができる。

(第３の実施形態)
以下、第３の実施形態について、先の第１の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。

図８に、本実施形態のシステム構成を示す。なお、図８において先の図１に示した部材と対応する部材については、便宜上同一の符号を付している。

図示されるように、本実施形態では、分周・逓倍処理部４２を備える。そして、ＸＯＲ回路３２の出力信号が分周・逓倍処理部４２にて分周・逓倍処理されたものが、キャリア生成信号として用いられる。図９に、本実施形態にかかるキャリアの設定処理の手順を示す。この処理は、キャリア生成部２８等によって例えば所定周期で繰り返し実行される。なお、図９において、先の図５に示した処理に対応する処理については、便宜上同一のステップ番号を付している。

この一連の処理では、先の図５の処理と同様にしてステップＳ１２までの処理が完了すると、ステップＳ３０に移行する。ステップＳ３０においては、ＸＯＲ回路３２の出力信号に対し、分周及び逓倍の少なくとも一方の処理を行う。そして、これにより、電気角の１回転周期内におけるキャリア生成信号のエッジ数を、単一周期からなるキャリアの周期の合計が電気角の１回転周期に一致するように設定する。これは、簡易には、電気角の１回転周期におけるＸＯＲ回路３２の出力信号のエッジの数Ｎ１（４０９６）が偶数であることに鑑みれば、１回転周期におけるパルス生成信号のエッジ数Ｎを「Ｎ１・ｎ」とすることで実現することができる。しかし、この場合には、同期数ｎに応じてキャリアの分解能が大きく変化するため、パルス信号のエッジ数Ｎを、「（Ｎ１／Ｎ２）・ｎ」とする。ここで、分周比Ｎ２は、回転速度ωに応じて可変設定される。これにより、同期数にかかわらず、各キャリアの値の変化回数を適切なものとすることができる。

ステップＳ３０の処理が完了すると、ステップＳ１４ｂに移行する。ステップＳ１４ｂでは、同期数ｎに基づきキャリアを設定する。ここでは、上記分周・逓倍態様に基づき、単一のキャリアの波高値を設定すればよい。

以上説明した本実施形態によれば、先の第１の実施形態の上記（１）、（９）、（１０）の効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。

（１２）分周・逓倍処理部４２の出力によってキャリア生成信号を生成した。これにより、単一種のキャリアを用いて、電気角の１回転周期に複数個のキャリア周期の合計を一致させることができる。

（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。

・モータジェネレータ１０の１回転周期に複数個のキャリア周期の合計を一致させるべく、１回転周期内に複数種のキャリアを設定する手段としては、上記第１の実施形態で例示したものに限らない。例えば、複数種のキャリア同士で周期を相違させつつも波高値を一致させるべく、キャリア生成信号の１パルスにおけるキャリアの変化幅を変化させてもよい。すなわち例えば、先の図５のステップＳ１４の処理における同期数９の場合において、波高値「２２６」とする代わりに、このキャリアの値が山に達する最終ステップで値を「２２５」から「２２８」に変化させて且つ、山から減少を開始するステップで値を「２２８」から「２２５」に変化させてもよい。この場合であっても、キャリアは、電気角の変化において、山及び谷に対して対称性を保つことができるため、モータジェネレータ１０の制御性を高く維持することができる。

・上記実施形態では、単位電気角度あたりの増加量と低下量とが互いに等しい三角波をキャリアとしたが、これに限らず、例えば漸増した後所定値となることでゼロとなる鋸波としてもよい。この場合であっても、モータジェネレータ１０の１回転周期に複数個のキャリア周期の合計を一致させるうえでは、本発明の適用は有効である。

・上記実施形態では、指令電圧Ｖｕｃ，Ｖｖｃ，Ｖｗｃが正であるときと負であるときとでインバータ３０の出力電圧を極力対称とすべく、複数種のキャリアを１回転周期内において均等に分散させたが、これに限らない。こうした処理を行わなくても、１回転周期に複数個のキャリア周期の合計を一致させるなら、高回転速度領域であってもモータジェネレータ１０の制御性を向上させることができる。

・上記実施形態では、モータジェネレータ１０の１回転周期内のキャリア周期の数(同期数)を、奇数且つ３の倍数としたが、これに限らない。こうした設定としなくても、１回転周期に複数個のキャリア周期の合計を一致させるなら、高回転速度領域であってもモータジェネレータ１０の制御性を向上させることができる。

・上記発明では、パルス生成信号の立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジの双方においてキャリアの値を変化させたが、これに限らず、いずれか一方のエッジに同期して値を変化させてもよい。

・モータジェネレータ１０の１回転周期に複数個のキャリア周期の合計を一致させるものに限らず、モータジェネレータ１０の複数回の回転周期（電気角）に複数個のキャリア周期の合計を一致させるものであってもよい。

・回転機の回転角度に応じた信号を出力する出力手段としては、ＸＯＲ回路３２及びエンコーダ１２を備えて構成される手段に限らない。例えば、センサレスの制御システムにおいて、回転角度の推定手段を備えて出力手段を構成してもよい。この場合であっても、推定される回転角度の所定角度毎にキャリアの値を変化させることで、上記第１の実施形態の上記（１）の効果を得ることはできる。

・回転機としては、３相回転機に限らず、例えば５相回転機や単相回転機であってもよい。

・回転機の制御装置としては、ハイブリッド車に搭載されるものに限らず、電気自動車に搭載されるものであってもよい。

第１の実施形態にかかるシステム構成図。 同実施形態にかかるキャリアの生成手法を模式的に示す図。 同実施形態にかかるＰＷＭ制御態様を例示する図。 同実施形態にかかるキャリアの設定手法を示すタイムチャート。 同実施形態にかかるキャリアの設定処理の手順を示す流れ図。 第２の実施形態にかかるシステム構成図。 同実施形態にかかるキャリアの設定処理の手順を示す流れ図。 第３の実施形態にかかるシステム構成図。 同実施形態にかかるキャリアの設定処理の手順を示す流れ図。 従来のキャリアの生成手法を模式的に示す図。

符号の説明

１０…モータジェネレータ、１２…エンコーダ、２６…ＰＷＭ信号生成部、２８…キャリア生成部、３２…ＸＯＲ回路。

Claims (13)

1. 回転機に対する指令電圧と搬送波との大小関係に基づき、前記回転機に接続される電力変換回路のスイッチング素子を操作する回転機の制御装置において、
   前記回転機の回転角度に応じた信号を出力する出力手段と、
   前記回転機の回転の所定周期に該所定周期内に含まれる搬送波周期の合計を一致させるべく前記所定周期内の搬送波として一周期が互いに相違する複数種の搬送波を設定して且つ、前記出力手段の出力に基づき、前記スイッチング素子の操作のために前記指令電圧との大小が比較される前記搬送波の値を前記回転機の所定回転角度毎に変化させる設定手段とを備えることを特徴とする回転機の制御装置。
2. 前記設定手段は、前記複数種の搬送波のそれぞれを前記所定周期内に均等に分散することを特徴とする請求項１記載の回転機の制御装置。
3. 前記設定手段は、前記所定周期内における前記複数種の搬送波の時系列パターンが前記所定周期の中央に対して対称となるようにして前記搬送波を設定することを特徴とする請求項１又は２記載の回転機の制御装置。
4. 前記所定周期は、電気角の１回転周期であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の回転機の制御装置。
5. 前記回転機は、３相回転機であり、
   前記出力手段の出力は、前記回転機の所定角度毎のパルス信号であり、
   前記設定手段は、前記パルス信号のエッジに同期して値が変化する搬送波を用いて、奇数且つ３の倍数個の搬送波周期の合計を前記回転機の１回転周期に一致させることを特徴とする請求項４記載の回転機の制御装置。
6. 前記出力手段の出力は、電気角の１回転周期において前記搬送波の値を変化させるためのエッジを偶数個有することを特徴とする請求項５記載の回転機の制御装置。
7. 前記複数種の搬送波のそれぞれは、一周期においてその値を偶数回変化させることを特徴とする請求項５又は６記載の回転機の制御装置。
8. 前記複数種の搬送波は、互いに波高値の相違する搬送波であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の回転機の制御装置。
9. 回転機に対する指令電圧と搬送波との大小関係に基づき、前記回転機に接続される電力変換回路のスイッチング素子を操作する回転機の制御装置において、
   前記回転機の回転角度に応じた信号を出力する出力手段と、
   前記回転機の回転の所定周期に該所定周期内に含まれる搬送波周期の合計を一致させるべく前記所定周期内の搬送波として一周期が互いに同一となる単一種の搬送波を設定して且つ、前記出力手段の出力に基づき、前記スイッチング素子の操作のために前記指令電圧との大小が比較される前記搬送波の値を前記回転機の所定回転角度毎に変化させる設定手段とを備え、
   前記出力手段の出力は、前記回転機の所定角度毎のパルス信号であり、
   前記パルス信号に対して逓倍処理及び分周処理の少なくとも一方を施す処理手段を更に備え、
   前記設定手段は、前記処理手段の出力によって前記搬送波の値を変化させることで、前記所定周期に複数個の搬送波周期の合計を一致させるものであることを特徴とする回転機の制御装置。
10. 前記回転機は、３相回転機であり、
    前記設定手段は、前記処理手段の出力によって前記搬送波の値を変化させることで、前記所定周期としての電気角の１回転周期に、奇数且つ３の倍数個の搬送波周期の合計を一致させるものであることを特徴とする請求項９記載の回転機の制御装置。
11. 前記設定手段は、前記回転機の回転速度に基づき、前記所定周期内の前記搬送波周期の数を可変設定することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の回転機の制御装置。
12. 前記出力手段の出力は、前記回転機の所定角度毎のパルス信号であり、
    前記パルス信号に対して逓倍処理及び分周処理の少なくとも一方を施す処理手段を更に備え、
    前記設定手段は、前記処理手段の出力によって前記搬送波の値を変化させることで、前記所定周期内の搬送波周期の数が多くなるほど前記所定周期内での搬送波の変化タイミング数を増大させることを特徴とする請求項１１記載の回転機の制御装置。
13. 前記出力手段は、前記回転機の回転角度を検出するセンサの出力信号を直接出力する手段又は、該センサの出力信号に所定の処理を施したものを出力する手段のいずれかであることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の回転機の制御装置。

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