JP6593372B2

JP6593372B2 - 駆動装置

Info

Publication number: JP6593372B2
Application number: JP2017041788A
Authority: JP
Inventors: 敏洋山本; 堅滋山田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2017-03-06
Filing date: 2017-03-06
Publication date: 2019-10-23
Anticipated expiration: 2037-03-06
Also published as: CN108540040B; US10374539B2; CN108540040A; US20180254730A1; JP2018148698A

Description

本発明は、駆動装置に関し、詳しくは、モータとインバータとを備える駆動装置に関する。

従来、この種の駆動装置としては、電動機と、電源からの直流電力を三相交流電力に変換して電動機に供給するインバータ装置とを備え、変調波と搬送波とに従ってＰＷＭパルスを生成してインバータ装置を制御するものにおいて、搬送波の周波数として、基本のキャリア周波数と平均値が略値０となる拡散周波数との和を用いるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この駆動装置では、このようにして搬送波の周波数を拡散させることにより、電磁音による騒音を低減している。

特開２００６−１７４６４５号公報

こうした駆動装置では、搬送波の周波数を拡散させる手法以外の新たな手法により、電磁音による騒音を低減することが要請されている。例えば、同期ＰＷＭ制御を行なう場合には、搬送波の周波数を不規則に拡散させることができないことから、新たな手法の構築が必要とされる。

本発明の駆動装置は、電磁音による騒音を低減することを主目的とする。

本発明の駆動装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の駆動装置は、
モータと、
複数のスイッチング素子のスイッチングにより前記モータを駆動するインバータと、
を備える駆動装置であって、
前記モータのトルク指令に基づく各相の仮電圧指令に基づいて各相の電圧指令を設定し、前記各相の電圧指令と搬送波電圧とを用いて前記複数のスイッチング素子のＰＷＭ信号を生成して前記複数のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう制御装置を備え、
前記制御装置は、前記電圧指令の設定手法を、前記仮電圧指令に高調波を重畳せずに前記電圧指令を設定する第１手法と、前記仮電圧指令に高調波を重畳して前記電圧指令を設定する第２手法と、で、不規則な時間間隔毎に切り替える、
ことを要旨とする。

この本発明の駆動装置では、モータのトルク指令に基づく各相の仮電圧指令に基づいて各相の電圧指令を設定し、各相の電圧指令と搬送波電圧とを用いて複数のスイッチング素子のＰＷＭ信号を生成して複数のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。そして、この際には、電圧指令の設定手法を、仮電圧指令に高調波を重畳せずに電圧指令を設定する第１手法と、仮電圧指令に高調波を重畳して電圧指令を設定する第２手法と、で、不規則な時間間隔毎に切り替える。電圧指令の設定手法を第１手法と第２手法とで切り替えることにより、複数のスイッチング素子をオンオフするタイミングを変化させることができ、含有する電流高調波（電流高調波における含有率の大きい周波数（次数））を変化させることができる。したがって、電圧指令の設定手法を第１手法と第２手法とで不規則な時間間隔毎に切り替えることにより、含有する電流高調波を不規則な時間間隔毎に変化させる（拡散させる）ことができる。この結果、電磁音による騒音を低減することができる。なお、電圧指令の設定手法の切替は、同期ＰＷＭ制御でも非同期ＰＷＭ制御でも行なうことができる。

こうした本発明の駆動装置において、前記高調波の次数は、３の倍数であるものとしてもよい。また、前記高調波の次数は、一定または可変であるものとしてもよい。さらに、前記高調波の振幅は、一定または可変であるものとしてもよい。加えて、前記仮電圧指令の位相と前記高調波の位相との関係は、一定または可変であるものとしてもよい。高調波の次数を可変としたり、高調波の振幅を可変としたり、仮電圧指令の位相と高調波の位相との関係を可変としたりすれば、含有する電流高調波をより拡散させることができる。

また、本発明の駆動装置において、前記制御装置は、前記電圧指令の設定手法の前記第１手法または前記第２手法での継続時間が閾値以上に至る毎に、前記電圧指令の設定手法を切り替えると共に前記閾値を不規則な値で更新することにより、前記電圧指令の設定手法を不規則な時間間隔毎に切り替えるものとしてもよい。

本発明の一実施例としての駆動装置を搭載する電気自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例の電子制御ユニット５０により実行されるＰＷＭ信号生成ルーチンの一例を示すフローチャートである。モータ３２の電気角θｅと係数ｋｈの関係の一例を示す説明図である。Ｕ相，Ｖ相の仮電圧指令Ｖｕｔｍｐ，Ｖｖｔｍｐや重畳用の高調波Ｖｕｈ，Ｖｖｈ，電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｕ相−Ｖ相の線間電圧Ｖｕｖの一例を示す説明図である。図４（ｂ）や図４（ｃ）と同様の各相の電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊を用いてインバータ３４を制御した場合における電流高調波の各周波数（次数）の含有率の一例を示す説明図である。フラグ設定処理の一例を示すフローチャートである。継続時間閾値テーブルの一例を示す説明図である。変形例のＵ相，Ｖ相の仮電圧指令Ｖｕｔｍｐ，Ｖｖｔｍｐや重畳用の高調波Ｖｕｈ，Ｖｖｈ，電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊の一例を示す説明図である。変形例のＵ相，Ｖ相の仮電圧指令Ｖｕｔｍｐ，Ｖｖｔｍｐや重畳用の高調波Ｖｕｈ，Ｖｖｈ，電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊の一例を示す説明図である。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としての駆動装置を搭載する電気自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例の電気自動車２０は、図示するように、モータ３２と、インバータ３４と、バッテリ３６と、昇圧コンバータ４０と、電子制御ユニット５０と、を備える。

モータ３２は、同期発電電動機として構成されており、永久磁石が埋め込まれた回転子と、三相コイルが巻回された固定子と、を備える。このモータ３２の回転子は、駆動輪２２ａ，２２ｂにデファレンシャルギヤ２４を介して連結された駆動軸２６に接続されている。

インバータ３４は、モータ３２の駆動に用いられる。このインバータ３４は、高電圧側電力ライン４２を介して昇圧コンバータ４０に接続されており、６つのトランジスタＴ１１〜Ｔ１６と、６つのトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のそれぞれに並列に接続された６つのダイオードＤ１１〜Ｄ１６と、を有する。トランジスタＴ１１〜Ｔ１６は、それぞれ、高電圧側電力ライン４２の正極側ラインと負極側ラインとに対してソース側とシンク側になるように２個ずつペアで配置されている。また、トランジスタＴ１１〜Ｔ１６の対となるトランジスタ同士の接続点の各々には、モータ３２の三相コイル（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）の各々が接続されている。したがって、インバータ３４に電圧が作用しているときに、電子制御ユニット５０によって、対となるトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のオン時間の割合が調節されることにより、三相コイルに回転磁界が形成され、モータ３２が回転駆動される。高電圧側電力ライン４２の正極側ラインと負極側ラインとには、平滑用のコンデンサ４６が取り付けられている。

バッテリ３６は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池として構成されており、低電圧側電力ライン４４を介して昇圧コンバータ４０に接続されている。低電圧側電力ライン４４の正極側ラインと負極側ラインとには、平滑用のコンデンサ４８が取り付けられている。

昇圧コンバータ４０は、高電圧側電力ライン４２と低電圧側電力ライン４４とに接続されており、２つのトランジスタＴ３１，Ｔ３２と、２つのトランジスタＴ３１，Ｔ３２のそれぞれに並列に接続された２つのダイオードＤ３１，Ｄ３２と、リアクトルＬと、を有する。トランジスタＴ３１は、高電圧側電力ライン４２の正極側ラインに接続されている。トランジスタＴ３２は、トランジスタＴ３１と、高電圧側電力ライン４２および低電圧側電力ライン４４の負極側ラインと、に接続されている。リアクトルＬは、トランジスタＴ３１，Ｔ３２同士の接続点と、低電圧側電力ライン４４の正極側ラインと、に接続されている。昇圧コンバータ４０は、電子制御ユニット５０によって、トランジスタＴ３１，Ｔ３２のオン時間の割合が調節されることにより、低電圧側電力ライン４４の電力を昇圧して高電圧側電力ライン４２に供給したり、高電圧側電力ライン４２の電力を降圧して低電圧側電力ライン４４に供給したりする。

電子制御ユニット５０は、ＣＰＵ５２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ５２の他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭ５４やデータを一時的に記憶するＲＡＭ５６，入出力ポートを備える。電子制御ユニット５０には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。電子制御ユニット５０に入力される信号としては、例えば、モータ３２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ（例えばレゾルバ）３２ａからの回転位置θｍや、モータ３２の各相に流れる電流を検出する電流センサ３２ｕ，３２ｖからの相電流Ｉｕ，Ｉｖを挙げることができる。また、バッテリ３６の端子間に取り付けられた図示しない電圧センサからの電圧Ｖｂや、バッテリ３６の出力端子に取り付けられた図示しない電流センサからの電流Ｉｂも挙げることができる。さらに、コンデンサ４６の端子間に取り付けられた電圧センサ４６ａからのコンデンサ４６（高電圧側電力ライン４２）の電圧ＶＨや、コンデンサ４８の端子間に取り付けられた電圧センサ４８ａからのコンデンサ４８（低電圧側電力ライン４４）の電圧ＶＬも挙げることができる。加えて、イグニッションスイッチ６０からのイグニッション信号や、シフトレバー６１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ６２からのシフトポジションＳＰも挙げることができる。また、アクセルペダル６３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ６４からのアクセル開度Ａｃｃや、ブレーキペダル６５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ６６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ６８からの車速Ｖも挙げることができる。電子制御ユニット５０からは、各種制御信号が出力ポートを介して出力されている。電子制御ユニット５０から出力される信号としては、例えば、インバータ３４のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６へのスイッチング制御信号や、昇圧コンバータ４０のトランジスタＴ３１，Ｔ３２へのスイッチング制御信号を挙げることができる。電子制御ユニット５０は、回転位置検出センサ３２ａからのモータ３２の回転子の回転位置θｍに基づいてモータ３２の電気角θｅや回転数Ｎｍを演算している。また、電子制御ユニット５０は、図示しない電流センサからのバッテリ３６の電流Ｉｂの積算値に基づいてバッテリ３６の蓄電割合ＳＯＣを演算している。ここで、蓄電割合ＳＯＣは、バッテリ３６の全容量に対するバッテリ３６から放電可能な電力の容量の割合である。

こうして構成された実施例の電気自動車２０では、電子制御ユニット５０は、以下の走行制御を行なう。走行制御では、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸２６に要求される要求トルクＴｄ＊を設定し、設定した要求トルクＴｄ＊をモータ３２のトルク指令Ｔｍ＊に設定し、モータ３２がトルク指令Ｔｍ＊で駆動されるようにインバータ３４のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のスイッチング制御を行なう。実施例では、インバータ３４のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６をパルス幅変調制御（ＰＷＭ制御）によってスイッチング制御するものとした。ＰＷＭ制御は、モータ３２の各相の電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊と搬送波電圧（三角波電圧）とを用いてトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のＰＷＭ信号を生成してトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のスイッチングを行なう制御である。また、走行制御では、モータ３２をトルク指令Ｔｍ＊で駆動できるように高電圧側電力ライン４２の目標電圧ＶＨ＊を設定し、高電圧側電力ライン４２の電圧ＶＨが目標電圧ＶＨ＊となるように昇圧コンバータ４０のトランジスタＴ３１，Ｔ３２のスイッチング制御を行なう。

次に、こうして構成された実施例の電気自動車２０の動作、特に、インバータ３４の制御に用いるＰＷＭ信号を生成する際の動作について説明する。図２は、実施例の電子制御ユニット５０により実行されるＰＷＭ信号生成ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、繰り返し実行される。

ＰＷＭ信号生成ルーチンが実行されると、電子制御ユニット５０のＣＰＵ５２は、まず、モータ３２の相電流Ｉｕ，Ｉｖや電気角θｅ，トルク指令Ｔｍ＊などのデータを入力する（ステップＳ１００）。ここで、モータ３２の相電流Ｉｕ，Ｉｖは、電流センサ３２ｕ，３２ｖによって検出された値を入力するものとした。モータ３２の電気角θｅは、回転位置検出センサ３２ａによって検出されたモータ３２の回転子の回転位置θｍに基づいて演算された値を入力するものとした。モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊は、上述の走行制御によって設定された値を入力するものとした。

こうしてデータを入力すると、モータ３２の各相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）に流れる電流の総和が値０であるとして、モータ３２の電気角θｅを用いて、Ｕ相，Ｖ相の相電流Ｉｕ，Ｉｖをｄ軸，ｑ軸の電流Ｉｄ，Ｉｑに座標変換（３相−２相変換）する（ステップＳ１１０）。続いて、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊に基づいてｄ軸，ｑ軸の電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を設定し（ステップＳ１２０）、設定したｄ軸，ｑ軸の電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊とｄ軸，ｑ軸の電流Ｉｄ，Ｉｑとを用いて式（１）および式（２）によりｄ軸，ｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を設定する（ステップＳ１３０）。ここで、式（１）および式（２）中、「ｋｄ１」，「ｋｑ１」は、フィードバック制御における比例項のゲインであり、「ｋｄ２」，「ｋｑ２」は、フィードバック制御における積分項のゲインである。

Vd*=kd1・(Id*-Id)+kd2∫(Id*-Id)dt (1)
Vq*=kq1・(Iq*-Iq)+kq2∫(Iq*-Iq)dt (2)

そして、モータ３２の電気角θｅを用いてｄ軸，ｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を各相の電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊の仮の値としての各相の仮電圧指令Ｖｕｔｍｐ，Ｖｖｔｍｐ，Ｖｗｔｍｐに座標変換（２相−３相変換）する（ステップＳ１４０）。続いて、後述のフラグ設定処理により高調波重畳フラグＦを設定する（ステップＳ１５０）。ここで、高調波重畳フラグＦは、各相の電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊の設定手法として、第１手法と第２手法とのうちの何れの手法を用いるかを示すフラグである。第１手法は、各相の仮電圧指令Ｖｕｔｍｐ，Ｖｖｔｍｐ，Ｖｗｔｍｐに高調波を重畳せずに各相の電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊を設定する手法である。第２手法は、各相の仮電圧指令Ｖｕｔｍｐ，Ｖｖｔｍｐ，Ｖｗｔｍｐに高調波を重畳して各相の電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊を設定する手法である。

次に、高調波重畳フラグＦの値を調べる（ステップＳ１６０）。そして、高調波重畳フラグＦが値０のときには、各相の電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊の設定手法として第１手法を用いると判断し、各相の仮電圧指令Ｖｕｔｍｐ，Ｖｖｔｍｐ，Ｖｗｔｍｐを各相の電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に設定し（ステップＳ１７０）、設定した各相の電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊と搬送波電圧との比較によりトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のＰＷＭ信号を生成して（ステップＳ２００）、本ルーチンを終了する。こうしてトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のＰＷＭ信号を生成すると、このＰＷＭ信号を用いてトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のスイッチング制御を行なう。

ステップＳ１６０で高調波重畳フラグＦが値１のときには、各相の電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊の設定手法として第２手法を用いると判断し、モータ３２の電気角θｅに基づいて重畳用の各相の高調波Ｖｕｈ，Ｖｖｈ，Ｖｗｈを設定し（ステップＳ１８０）、設定した重畳用の各相の高調波Ｖｕｈ，Ｖｖｈ，Ｖｗｈを各相の仮電圧指令Ｖｕｔｍｐ，Ｖｖｔｍｐ，Ｖｗｔｍｐに加えて各相の電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に設定する（ステップＳ１９０）。そして、設定した各相の電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊と搬送波電圧との比較によりトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のＰＷＭ信号を生成して（ステップＳ２００）、本ルーチンを終了する。

ここで、重畳用の各相の高調波Ｖｕｈ，Ｖｖｈ，Ｖｗｈは、何れも、振幅Ａｈとモータ３２の電気角θｅに基づく係数ｋｈとの積として得られる値を設定するものとした。したがって、重畳用の各相の高調波Ｖｕｈ，Ｖｖｈ，Ｖｗｈは、互いに同一の値となる。モータ３２の電気角θｅと係数ｋｈの関係の一例を図３に示す。図３では、高調波Ｖｕｈ，Ｖｖｈ，Ｖｗｈの次数（モータ３２の電気角θｅの１周期に対する周期数）が値３のときについて示した。図示するように、係数ｋｈは、モータ３２の電気角θｅの変化に対して値（−１）〜値１の範囲内で正弦波状に変化する。したがって、重畳用の各相の高調波Ｖｕｈ，Ｖｖｈ，Ｖｗｈは、モータ３２の電気角θｅの変化に対して値（−Ａｈ）〜値Ａｈの範囲内で正弦波状に変化することになる。

図４は、Ｕ相，Ｖ相の仮電圧指令Ｖｕｔｍｐ，Ｖｖｔｍｐや重畳用の高調波Ｖｕｈ，Ｖｖｈ，電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｕ相−Ｖ相の線間電圧Ｖｕｖの一例を示す説明図である。図４では、見やすさを考慮して、Ｗ相については図示を省略した。また、図中、縦軸の目盛りは、仮電圧指令Ｖｕｔｍｐ，Ｖｖｔｍｐの振幅を値１としたものである。図４（ａ）は、仮電圧指令Ｖｕｔｍｐ，Ｖｖｔｍｐおよび重畳用の高調波Ｖｕｈ，Ｖｖｈを示し、図４（ｂ）は、高調波重畳フラグＦが値０の場合における電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊を示し、図４（ｃ）は、高調波重畳フラグＦが値１の場合における電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊を示し、図４（ｄ）は、高調波重畳フラグＦが値０の場合および値１の場合におけるＵ相−Ｖ相の線間電圧Ｖｕｖを示す。

図４では、重畳用の高調波Ｖｕｈ，Ｖｖｈの次数ｎが値３で一定で、且つ、高調波Ｖｕｈ，Ｖｖｈの振幅Ａｈが一定で、且つ、Ｕ相の仮電圧指令Ｖｕｔｍｐの位相θｕと高調波Ｖｕｈの位相θｈとの関係（以下、「位相関係」という）が一定であるときについて示した。ここで、位相関係について説明する。Ｕ相の仮電圧指令Ｖｕｔｍｐは、振幅Ａｕとモータ３２の電気角θｅと電気角θｅが値０のときの位相としての基準位相αとを用いれば、式（１）により表わすことができる。また、Ｕ相の高調波Ｖｕｈは、次数ｎと振幅Ａｈとモータ３２の電気角θｅと基準位相βとを用いれば、式（２）により表わすことができる。式（１）における値（θｅ＋α）がＵ相の仮電圧指令Ｖｕｔｍｐの位相θｕに相当し、式（２）における値（ｎ・θｅ＋β）がＵ相の高調波Ｖｕｈの位相θｈに相当する。したがって、位相関係は、値（θｅ＋α）と値（ｎ・θｅ＋β）との関係として考えることができる。そして、基準位相α，βが共に一定であれば、値（θｅ＋α）と値（ｎ・θｅ＋β）との関係が一定であり、位相関係が一定であると考えることができる。図４では、基準位相α，βが共に値０で一定であることにより位相関係が一定であるときについて示した。

Vutmp=Au・sin(θe+α) (1)
Vuh=Ah・sin(n・θe+β) (2)

図４（ｂ）および図４（ｃ）から分かるように、高調波重畳フラグＦが値０の場合と値１の場合とでは、電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊の波形が異なっている。また、図４（ｄ）から分かるように、高調波重畳フラグＦが値０か値１かに拘わらずに、Ｕ相−Ｖ相の線間電圧Ｖｕｖは同一になっている。

図５は、図４（ｂ）や図４（ｃ）と同様の各相の電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊を用いてインバータ３４を制御した場合における電流高調波の各周波数（次数）の含有率の一例を示す説明図である。図５（ａ）は、図４（ｂ）と同様の各相の電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊を用いた場合を示し、図５（ｂ）は、図４（ｃ）と同様の各相の電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊を用いた場合を示す。図５（ａ）および図５（ｂ）から分かるように、高調波重畳フラグＦが値０の場合と値１の場合とでは、含有する高調波（電流高調波における含有率の大きい周波数（次数））が異なっている。これは、高調波重畳フラグＦが値０の場合と値１の場合とで、各相の電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊の波形が異なることにより（図４（ｂ）および図４（ｃ）参照）、トランジスタＴ１１〜Ｔ１６のＰＷＭ信号が異なり、トランジスタＴ１１〜Ｔ１６をオンオフするタイミングが異なるためであると考えられる。

次に、図２のＰＷＭ信号生成ルーチンのステップＳ１５０の処理、即ち、図６のフラグ設定処理により高調波重畳フラグＦを設定する処理について説明する。図６のフラグ設定処理では、電子制御ユニット５０のＣＰＵ５２は、まず、今回のトリップ（イグニッションオンからイグニッションオフまで）における初回のフラグ設定処理であるか否かを判定し（ステップＳ３００）、今回のトリップにおける初回のフラグ設定処理であると判定されたときには、高調波重畳フラグＦに値０を設定する、即ち、各相の電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊の設定手法を第１手法とする（ステップＳ３１０）。

続いて、番号ｋに初期値としての値１を設定し（ステップＳ３２０）、この番号ｋと継続時間閾値テーブルとを用いて継続時間閾値Ｃｒｅｆを設定し（ステップＳ３３０）、継続時間カウンタＣを値０にリセットする（ステップＳ３４０）。ここで、継続時間閾値Ｃｒｅｆは、高調波重畳フラグＦを値０または値１で継続する（各相の電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊の設定手法を第１手法または第２手法で継続する）時間に相当するカウンタ値である。また、継続時間テーブルは、番号ｋと継続時間閾値Ｃｒｅｆとの関係を示すテーブルである。継続時間閾値テーブルの一例を図７に示す。図示するように、継続時間閾値Ｃｒｅｆは、番号ｋが値１だけインクリメントされる毎に、不規則に変化するように設定されている。継続時間閾値Ｃｒｅｆは、番号ｋを継続時間閾値テーブルに適用して設定することができる。継続時間カウンタＣは、高調波重畳フラグＦを初回のフラグ設定処理で設定してからまたは切り替えてからの時間に相当するカウンタ値である。ステップＳ３００で今回のトリップにおける初回のフラグ設定処理でないと判定されたときには、ステップＳ３１０〜Ｓ３４０の処理を実行しない。

次に、継続時間カウンタＣを値１だけインクリメントし（ステップＳ３５０）、この継続時間カウンタＣを継続時間閾値Ｃｒｅｆと比較し（ステップＳ３６０）、継続時間カウンタＣが継続時間閾値Ｃｒｅｆ未満のときには、高調波重畳フラグＦを保持して（ステップＳ３７０）、フラグ設定処理を終了する。

ステップＳ３６０で継続時間カウンタＣが継続時間閾値Ｃｒｅｆ以上のときには、現在の高調波重畳フラグＦの値を調べる（ステップＳ３８０）。そして、現在の高調波重畳フラグＦが値０のときには、これを値１に切り替える（ステップＳ３９０）。一方、現在の高調波重畳フラグＦが値１のときには、これを値０に切り替える（ステップＳ４００）。このステップＳ３８０〜Ｓ４００の処理は、各相の電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊の設定手法を第１手法と第２手法とで切り替える処理である。

次に、番号ｋを値１だけインクリメントして更新し（ステップＳ４１０）、上述のステップＳ３３０，Ｓ３４０の処理と同様に、番号ｋと継続時間閾値テーブル（図７参照）とを用いて継続時間閾値Ｃｒｅｆを設定し（ステップＳ４２０）、継続時間カウンタＣを値０にリセットして（ステップＳ４３０）、フラグ設定処理を終了する。

この図６のフラグ設定処理により、不規則に変化する継続時間閾値Ｃｒｅｆの間隔毎に高調波重畳フラグＦ（各相の電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊の設定手法）を切り替えることになる。上述したように、第１手法と第２手法とでは、トランジスタＴ１１〜Ｔ１６をオンオフするタイミングが異なり、含有する電流高調波（電流高調波における含有率の大きい周波数（次数））が異なる。したがって、不規則に変化する継続時間閾値Ｃｒｅｆの間隔毎に高調波重畳フラグＦを切り替えることにより、含有する電流高調波を不規則な時間間隔毎に変化させる（拡散させる）ことができ、電磁音による騒音を低減することができる。

以上説明した実施例の電気自動車２０に搭載される駆動装置では、各相の電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊の設定手法を、各相の仮電圧指令Ｖｕｔｍｐ，Ｖｖｔｍｐ，Ｖｗｔｍｐに高調波を重畳せずに各相の電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊を設定する第１手法と、各相の仮電圧指令Ｖｕｔｍｐ，Ｖｖｔｍｐ，Ｖｗｔｍｐに高調波を重畳して各相の電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊を設定する第２手法と、で、不規則な時間間隔毎に切り替える。これにより、含有する電流高調波（電流高調波における含有率の大きい周波数（次数））を不規則な時間間隔毎に変化させる（拡散させる）ことができ、電磁音による騒音を低減することができる。なお、各相の電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊の設定手法の切替は、同期ＰＷＭ制御でも非同期ＰＷＭ制御でも行なうことができる。

実施例の電気自動車２０に搭載される駆動装置では、各相の電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊の設定手法として第２手法を用いる場合、重畳用の各相の高調波Ｖｕｈ，Ｖｖｈ，Ｖｗｈの次数ｎは、値３とした。しかし、次数ｎは、３の倍数であれば、値３に限定されるものではなく、例えば、値６や値９などとしてもよい。重畳用の高調波Ｖｕｈ，Ｖｖｈ，Ｖｗｈの次数ｎが値６のときのＵ相，Ｖ相の仮電圧指令Ｖｕｔｍｐ，Ｖｖｔｍｐや重畳用の高調波Ｖｕｈ，Ｖｖｈ，電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊の一例を図８に示す。図８（ａ）は、仮電圧指令Ｖｕｔｍｐ，Ｖｖｔｍｐおよび重畳用の高調波Ｖｕｈ，Ｖｖｈを示し、図８（ｂ）は、高調波重畳フラグＦが値１の場合における電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊を示す。図８（ｂ）を図４（ｃ）と比較すると、電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊の波形が異なっていることが分かる。このため、両者は、トランジスタＴ１１〜Ｔ１６のＰＷＭ信号が異なり、トランジスタＴ１１〜Ｔ１６をオンオフするタイミングが異なり、含有する高調波（電流高調波における含有率の大きい周波数（次数））が異なると考えられる。

実施例の電気自動車２０に搭載される駆動装置では、各相の電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊の設定手法として第２手法を用いる場合、重畳用の各相の高調波Ｖｕｈ，Ｖｖｈ，Ｖｗｈの次数ｎは、値３で一定であるものとした。しかし、次数ｎは、可変であるものとしてもよい。この場合、次数ｎは、各相の電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊の設定手法を第１手法から第２手法に切り替える毎に、所定の規則性で変化する（例えば、３，６，９，３，６，９，・・・）ものとしたり、不規則に変化する（例えば、３，６，３，９，６，・・・）ものとしたりしてもよい。また、次数ｎは、各相の仮電圧指令Ｖｕｔｍｐ，Ｖｖｔｍｐ，Ｖｗｔｍｐの振幅または変調率Ｒｍなどに応じて変化するものとしてもよい。なお、変調率Ｒｍは、インバータ３４の入力電圧（高電圧系電力ライン４２の電圧ＶＨ）に対する出力電圧（モータ３２の印加電圧）の実効値の割合である。次数ｎを可変とすれば、含有する電流高調波（電流高調波における含有率の大きい周波数（次数））をより拡散させることができ、電磁音による騒音をより低減することができる。

実施例や上述の変形例の電気自動車２０に搭載される駆動装置では、重畳用の高調波の次数ｎは、値３や値６，値９など、３の倍数とした。しかし、次数ｎは、値２や値４，値５など、３の倍数でないものとしてもよい。

実施例の電気自動車２０に搭載される駆動装置では、各相の電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊の設定手法として第２手法を用いる場合、重畳用の各相の高調波Ｖｕｈ，Ｖｖｈ，Ｖｗｈの振幅Ａｈは、一定であるものとした。しかし、振幅Ａｈは、可変であるものとしてもよい。この場合、振幅Ａｈは、各相の電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊の設定手法を第１手法から第２手法に切り替える毎に、所定の規則性で変化するものとしたり、不規則に変化するものとしたりしてもよい。また、振幅Ａｈは、各相の仮電圧指令Ｖｕｔｍｐ，Ｖｖｔｍｐ，Ｖｗｔｍｐの振幅または変調率Ｒｍなどに応じて変化するものとしてもよい。振幅Ａｈを可変とすれば、含有する電流高調波（電流高調波における含有率の大きい周波数（次数））をより拡散させることができ、電磁音による騒音をより低減することができる。

実施例の電気自動車２０に搭載される駆動装置では、各相の電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊の設定手法として第２手法を用いる場合、図４に示したように、基準位相α，βが共に値０で一定であることにより位相関係が一定であるものとした。しかし、基準位相α，βとのうちの一方が値０で一定で且つ他方が値０以外で一定であることにより位相関係が一定であるものとしてもよいし、基準位相α，βが共に値０以外で一定で且つ互いに等しいまたは異なることにより位相関係が一定であるものとしてもよい。基準位相αが値０で一定で且つ基準位相βが値０以外で一定であることにより位相関係が一定であるときのＵ相，Ｖ相の仮電圧指令Ｖｕｔｍｐ，Ｖｖｔｍｐや重畳用の高調波Ｖｕｈ，Ｖｖｈ，電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊の一例を図９に示す。図９（ａ）は、仮電圧指令Ｖｕｔｍｐ，Ｖｖｔｍｐおよび重畳用の高調波Ｖｕｈ，Ｖｖｈを示し、図９（ｂ）は、高調波重畳フラグＦが値１の場合における電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊を示す。図９（ｂ）を図４（ｃ）と比較すると、電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊の波形が異なっていることが分かる。このため、両者は、トランジスタＴ１１〜Ｔ１６のＰＷＭ信号が異なり、トランジスタＴ１１〜Ｔ１６をオンオフするタイミングが異なり、含有する高調波（電流高調波における含有率の大きい周波数（次数））が異なると考えられる。

実施例の電気自動車２０に搭載される駆動装置では、各相の電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊の設定手法として第２手法を用いる場合、位相関係は、一定であるものとした。しかし、位相関係は、可変であるものとしてもよい。この場合、位相関係は、各相の電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊の設定手法を第１手法から第２手法に切り替える毎に、所定の規則性で変化するものとしたり、不規則に変化するものとしたりしてもよい。また、位相関係は、各相の仮電圧指令Ｖｕｔｍｐ，Ｖｖｔｍｐ，Ｖｗｔｍｐの振幅または変調率Ｒｍなどに応じて変化するものとしてもよい。位相関係を可変とすれば、含有する電流高調波（電流高調波における含有率の大きい周波数（次数））をより拡散させることができ、電磁音による騒音をより低減することができる。

実施例の電気自動車２０に搭載される駆動装置では、継続時間カウンタＣが継続時間閾値Ｃｒｅｆ以上に至ると、高調波重畳フラグＦを切り替え（電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊の設定手法を切り替え）、番号ｋを値１だけインクリメントして更新すると共に更新後の番号ｋと継続時間閾値テーブルとを用いて継続時間閾値Ｃｒｅｆを設定（更新）するものとした。しかし、継続時間カウンタＣが継続時間閾値Ｃｒｅｆ以上に至ると、高調波重畳フラグＦを切り替え、番号ｋや継続時間閾値テーブルを用いずに、ランダムに（リアルタイムで乱数を発生する乱数発生器などを用いて）継続時間閾値Ｃｒｅｆを設定（更新）するものとしてもよい。

実施例の電気自動車２０に搭載される駆動装置では、バッテリ３６とインバータ３４との間に昇圧コンバータ４０を設けるものとしたが、この昇圧コンバータ４０を設けないものとしてもよい。

実施例では、電気自動車２０に搭載される駆動装置の構成とした。しかし、モータとインバータとを備えるものであればよく、ハイブリッド自動車に搭載される駆動装置の構成としたり、建設設備などの移動しない設備に搭載される駆動装置の構成としたりしてもよい。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、モータ３２が「モータ」に相当し、インバータ３４が「インバータ」に相当し、電子制御ユニット５０が「制御装置」に相当する。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、駆動装置の製造産業などに利用可能である。

２０電気自動車、２２ａ，２２ｂ駆動輪、２４デファレンシャルギヤ、２６駆動軸、３２モータ、３２ａ回転位置検出センサ、３２ｕ，３２ｖ電流センサ、３４インバータ、３６バッテリ、４６ａ，４８ａ電圧センサ、４０昇圧コンバータ、４２高電圧側電力ライン、４４低電圧側電力ライン、４６，４８コンデンサ、５０電子制御ユニット、５２ＣＰＵ、５４ＲＯＭ、５６ＲＡＭ、６０イグニッションスイッチ、６１シフトレバー、６２シフトポジションセンサ、６３アクセルペダル、６４アクセルペダルポジションセンサ、６５ブレーキペダル、６６ブレーキペダルポジションセンサ、６８車速センサ、Ｄ１１〜Ｄ１６，Ｄ３１，Ｄ３２ダイオード、Ｌリアクトル、Ｔ１１〜Ｔ１６，Ｔ３１，Ｔ３２トランジスタ。

Claims

モータと、
複数のスイッチング素子のスイッチングにより前記モータを駆動するインバータと、
を備える駆動装置であって、
前記モータのトルク指令に基づく各相の仮電圧指令に基づいて各相の電圧指令を設定し、前記各相の電圧指令と搬送波電圧とを用いて前記複数のスイッチング素子のＰＷＭ信号を生成して前記複数のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう制御装置を備え、
前記制御装置は、前記電圧指令の設定手法を、前記仮電圧指令に高調波を重畳せずに前記電圧指令を設定する第１手法と、前記仮電圧指令に高調波を重畳して前記電圧指令を設定する第２手法と、で、不規則な時間間隔毎に切り替える、
駆動装置。
請求項１記載の駆動装置であって、
前記高調波の次数は、３の倍数である、
駆動装置。
請求項１または２記載の駆動装置であって、
前記高調波の次数は、一定または可変である、
駆動装置。
請求項１ないし３のうちの何れか１つの請求項に記載の駆動装置であって、
前記高調波の振幅は、一定または可変である、
駆動装置。
請求項１ないし４のうちの何れか１つの請求項に記載の駆動装置であって、
前記仮電圧指令の位相と前記高調波の位相との関係は、一定または可変である、
駆動装置。
請求項１ないし５のうちの何れか１つの請求項に記載の駆動装置であって、
前記制御装置は、前記電圧指令の設定手法の前記第１手法または前記第２手法での継続時間が閾値以上に至る毎に、前記電圧指令の設定手法を切り替えると共に前記閾値を不規則な値で更新することにより、前記電圧指令の設定手法を不規則な時間間隔毎に切り替える、
駆動装置。