JP2008125225A - モータ駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】モータの高効率化と安定した制振制御とを実現可能なモータ駆動装置を提供する。
【解決手段】昇圧コンバータの電圧指令の演算に用いるトルク指令は、目標駆動トルクに制振トルクＴｃｃｔを加算して生成される。制振トルクＴｃｃｔは、目標値Ｔｃｃｔ＊がモータ回転数に含まれる回転数変動成分とは無関係に、車両各部からの入力信号に基づいて検出した車両の状態に応じて設定される。そして、車両の状態の変化に応じて制振トルク目標値Ｔｃｃｔ＊が増加した場合には、制振トルクＴｃｃｔは、車両の振動の変動幅の変化率に応じて設定された増加率に従って増加する。これによれば、出力トルク不足を回避しつつ、電圧指令が車両の振動の抑制に必要なモータ駆動電圧よりも無駄に高く設定されるのを防止することができる。その結果、制振制御の安定性を確保しつつ、電圧変換器の電力損失を低減することができる。
【選択図】図９

Description

この発明は、モータ駆動装置に関し、特に、出力トルクの制振制御機能を備えたモータ駆動装置に関する。

最近、環境に配慮した自動車として、ハイブリッド自動車（Hybrid Vehicle）および電気自動車（Electric Vehicle）が注目されている。ハイブリッド自動車は、従来のエンジンに加え、直流電源とインバータとインバータによって駆動されるモータとを動力源とする自動車である。つまり、エンジンを駆動することにより動力源を得るとともに、直流電源からの直流電圧をインバータによって交流電圧に変換し、その変換した交流電圧によりモータを回転することによって動力源を得るものである。

また、電気自動車は、直流電源とインバータとインバータによって駆動されるモータとを動力源とする自動車である。

このようなハイブリッド自動車または電気自動車に搭載されるモータ駆動装置においては、たとえば特開２００５−１８４９９９号公報（特許文献１）および特開２００６−１３６１８４号公報（特許文献２）に開示されるように、モータの出力トルクをトルク指令に高精度に合致させ、トルク制御のずれによって生じる車両の振動を抑える制振制御技術が採用されている。

これによれば、モータ駆動装置に与えられるトルク指令は、本来モータが要求される出力トルクに対して、モータ回転数のうねり成分等に基づいて生成した制振トルクを加算したものとされる。この加算結果を最終的なトルク指令としてモータを駆動制御することにより、トルクの脈動成分が相殺され、結果として車両の振動を抑えることができる。
特開２００５−１８４９９９号公報 特開２００６−１３６１８４号公報

ところで、一部のタイプのハイブリッド自動車においては、モータを高効率で駆動するために、モータを駆動制御するモータ駆動装置に入力された直流電圧のレベル変換機能を持たせて、モータ駆動のための印加電圧（以下、「モータ駆動電圧」とも称する）をモータの動作状態（回転数・トルク等）に応じて調節可能とした構成が採用されている。特に、昇圧機能を持たせて、モータ駆動電圧を入力直流電圧よりも高くすることにより、直流電圧源としてのバッテリの小型化および、高圧化に伴なう電力損失低減によって、モータの高効率化が可能となる。

詳細には、バッテリからの直流電圧を昇圧コンバータによって昇圧してモータ駆動電圧を発生し、その発生したモータ駆動電圧をインバータで交流電圧に変換して車両走行用のモータを駆動制御する構成が採用されている。この構成において、モータ駆動電圧の目標値、すなわち、昇圧コンバータの電圧指令は、モータ回転数およびトルク指令に基づいて決定される。

ここで、上述した制振制御の実行時において、トルク指令に基づいて昇圧コンバータの電圧指令を決定する場合を考える。制振制御におけるトルク指令は、本来の要求トルクに制振トルクが加算されたものであるため、回転数のうねり成分を反映して振動している。

そのため、かかるトルク指令を基に決定された電圧指令は、トルク指令と同様に振動することになる。そして、電圧指令が振動することによって、昇圧コンバータにおいては、昇圧動作と降圧動作とが頻繁に繰り返されることになる。この結果、昇圧コンバータに生じる電力損失が増加し、モータ駆動装置のシステム効率が低下してしまう。

また、昇圧コンバータを具備した構成では、昇圧コンバータの出力側には、モータ駆動電圧を安定化させるための平滑用のコンデンサを設ける必要がある。このため、電圧指令が振動すると、平滑用コンデンサの保持電圧も変動し、その蓄積電力も変動する。したがって、電圧指令の振動に応じて昇圧動作と降圧動作とが頻繁に繰り返されると、昇圧コンバータには、モータの消費／発電電力のみならず平滑用コンデンサの蓄積電力変動分が授受されることとなる。この結果、昇圧コンバータには比較的大きな電流が通過することになる。このような電流が過大となると、昇圧コンバータを構成するスイッチング素子を破壊するおそれがある。また、昇圧コンバータにおける通過電流の増大は、電力損失を増加させるため、モータの高効率化を阻む要因となり得る。

それゆえ、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、モータの高効率化と安定した制振制御とを実現可能なモータ駆動装置を提供することである。

この発明によれば、モータ駆動装置は、車両の駆動トルクを発生するモータを駆動する駆動回路と、モータの出力トルクが目標トルクに一致するように駆動回路を制御するモータ駆動制御回路と、電源からの電力を電圧変換して駆動回路に入力する電圧変換器と、出力電圧が電圧指令に一致するように電圧変換器を制御する電圧変換制御回路とを備える。モータ駆動制御回路は、モータの回転数の変動成分に基づいてモータの出力トルクの脈動を抑制するための第１の制振トルクを生成し、その生成した第１の制振トルクを目標駆動トルクに加算して目標トルクとする第１の制振制御部を含む。電圧変換制御回路は、モータの回転数の変動成分とは独立に、目標トルクの脈動を抑制するための第２の制振トルクを生成し、その生成した第２の制振トルクと目標駆動トルクとの加算値に基づいて電圧指令を設定する第２の制振制御部を含む。第２の制振制御部は、車両の各部からの入力信号に基づいて判定された車両の状態に応じて、第２の制振トルクを可変に設定する制振トルク設定手段と、車両の振動を検出し、その検出した振動の変動幅の変化率を算出する車両振動検出手段と、制振トルク設定手段によって設定された第２の制振トルクが第１の設定値から第２の設定値に増加するときの変化率を、車両振動検出手段によって算出された振動の変動幅の変化率に応じて可変とする制振トルク制御手段とを含む。

上記のモータ駆動装置によれば、電圧変換器における電圧指令の設定に用いられる制振トルクは、モータ回転数の変動成分とは独立に、車両の状態に応じて制振制御に必要十分なトルクに適宜設定される。さらに、制振トルクは、車両の状態が変化したときには、増加率が、車両の振動の変動幅の変化率に応じた可変値となるように設定される。これによれば、振動を含まない制振トルクに基づいて電圧指令が設定されるため、電圧変換器の出力電圧が振動するのが抑えられる。また、電圧指令が車両の振動の大きさに応じた増加率で増加するため、車両の振動の抑制に必要なモータ駆動電圧よりも無駄に高く設定されるのが防止される。したがって、制振制御の安定性を確保しつつ、電圧変換器の電力損失を低減することができる。その結果、モータ駆動装置を搭載した車両の燃費向上と快適な乗り心地とが実現される。

好ましくは、制振トルク制御手段は、第２の制振トルクが第２の設定値から第１の値に減少するときの変化率を、車両振動検出手段によって算出された振動の変動幅の変化率に応じて可変に設定する。

上記のモータ駆動装置によれば、電圧指令の設定に用いられる制振トルクは、さらに、車両の状態が変化したときの減少率についても、車両の振動の変動幅の変化率に応じた可変値となるように設定される。これによれば、車両の振動の抑制に必要なモータ駆動電圧よりも無駄に高く設定されるのを抑制して電圧変換器の電力損失を低減できるとともに、電圧指令の急峻な減少に伴なって電源に過電圧が印加されるのを防止できる。また、モータの出力トルクに不連続部分が生じることによって車両が振動するのを抑制することができる。

好ましくは、車両振動検出手段は、車両に搭載された加速度センサの出力値に基づいて車両の振動を検出する。

上記のモータ駆動装置によれば、既存の加速度センサを利用して車両の振動を検出するため、簡易な装置構成で制振制御を実行することができる。

好ましくは、車両振動検出手段は、モータの回転数に基づいて車両の振動を検出する。
上記のモータ駆動装置によれば、モータ回転数に基づいて車両の振動を検出するため、簡易な装置構成で制振制御を実行することができる。

好ましくは、制振トルク設定手段は、車両の状態が、車両の速度が相対的に低い状態であると判定されたとき、第２の制振トルクを相対的に大きいトルクに設定する。

上記のモータ駆動装置によれば、トルク脈動の大小は、車両の速度に左右されることから、制振トルクを常にトルク脈動の抑制に適当なトルクに設定することができる。これによれば、車両の振動を抑制しつつ、電圧変換器の電力損失を低減することができる。

好ましくは、制振トルク設定手段は、車両の状態が、目標駆動トルクの時間的変化率が相対的に高い状態であると判定されたとき、第２の制振トルクを相対的に大きいトルクに設定する。

上記のモータ駆動装置によれば、トルク脈動の大小は、目標駆動トルクの時間的変化率に左右されることから、制振トルクを常にトルク脈動の抑制に適当なトルクに設定することができる。これによれば、車両の振動を抑制しつつ、電圧変換器の電力損失を低減することができる。

好ましくは、車両は、モータとは独立の駆動源によって車両の駆動トルクを発生する内燃機関を有する。制振トルク設定手段は、車両の状態が、内燃機関を始動または停止させている状態であると判定されたとき、第２の制振トルクを相対的に大きいトルクに設定する。

上記のモータ駆動装置によれば、トルク脈動の大小は、内燃機関の運転状態に左右されることから、制振トルクを常にトルク脈動の抑制に適当なトルクに設定することができる。これによれば、車両の振動を抑制しつつ、電圧変換器の電力損失を低減することができる。

この発明によれば、出力トルクの制振制御機能を備えたモータ駆動装置において、モータの高効率化と安定した制振制御とを実現することができる。その結果、モータ駆動装置を搭載した車両の燃費向上と快適な乗り心地とを両立することができる。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。

［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１によるモータ駆動装置の概略ブロック図である。

図１を参照して、モータ駆動装置１００は、バッテリＢと、電圧センサ１０，１３と、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２と、コンデンサＣ１，Ｃ２と、昇圧コンバータ１２と、インバータ１４と、電流センサ２４と、回転位置センサ２６と、制御装置３０とを備える。

交流モータＭ１は、ハイブリッド自動車または電気自動車の駆動輪を駆動するためのトルクを発生するための駆動モータである。また、交流モータＭ１は、エンジンにて駆動される発電機の機能を持つように、そして、エンジンに対して電動機として動作し、たとえばエンジンを始動し得るようなモータである。

昇圧コンバータ１２は、リアクトルＬ１と、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）素子Ｑ１，Ｑ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２とを含む。

リアクトルＬ１の一方端はバッテリＢの電源ラインに接続され、他方端はＩＧＢＴ素子Ｑ１とＩＧＢＴ素子Ｑ２との中間点、すなわち、ＩＧＢＴ素子Ｑ１のエミッタとＩＧＢＴ素子Ｑ２のコレクタとの間に接続される。

ＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２は、電源ラインとアースラインとの間に直列に接続される。ＩＧＢＴ素子Ｑ１のコレクタは電源ラインに接続され、ＩＧＢＴ素子Ｑ２のエミッタはアースラインに接続される。また、各ＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側に電流を流すダイオードＤ１，Ｄ２がそれぞれ配されている。

インバータ１４は、Ｕ相アーム１５と、Ｖ相アーム１６と、Ｗ相アーム１７とからなる。Ｕ相アーム１５、Ｖ相アーム１６およびＷ相アーム１７は、電源ラインとアースラインとの間に並列に設けられる。

Ｕ相アーム１５は、直列接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ３，Ｑ４からなる。Ｖ相アーム１６は、直列接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ５，Ｑ６からなる。Ｗ相アーム１７は、直列接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ７，Ｑ８からなる。また、各ＩＧＢＴ素子Ｑ３〜Ｑ８のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードＤ３〜Ｄ８がそれぞれ接続されている。

各相アームの中間点は、交流モータＭ１の各相コイルの各相端に接続されている。すなわち、交流モータＭ１は、３相の永久磁石モータであり、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３つのコイルの一端が中点に共通に接続されて構成される。Ｕ相コイルの他端がＩＧＢＴ素子Ｑ３，Ｑ４の中間点に、Ｖ相コイルの他端がＩＧＢＴ素子Ｑ５，Ｑ６の中間点に、Ｗ相コイルの他端がＩＧＢＴ素子Ｑ７，Ｑ８の中間点にそれぞれ接続されている。

なお、昇圧コンバータ１２およびインバータ１４にそれぞれ含まれるスイッチング素子は、ＩＧＢＴ素子Ｑ１〜Ｑ８に限定されず、ＭＯＳＦＥＴ等の他のパワー素子で構成しても良い。

バッテリＢは、充放電可能な二次電池であり、例えば、ニッケル水素またはリチウムイオンなどからなる。また、バッテリＢに代えて、二次電池以外の充放電可能な蓄電器、例えばキャパシタを用いても良い。電圧センサ１０は、バッテリＢから出力される直流電圧Ｖｂを検出し、検出した直流電圧Ｖｂを制御装置３０へ出力する。

システムリレーＳＲ１，ＳＲ２は、制御装置３０からの信号ＳＥによりオン／オフされる。

コンデンサＣ１は、バッテリＢから供給された直流電圧Ｖｂを平滑化し、その平滑化した直流電圧Ｖｂを昇圧コンバータ１２へ出力する。

昇圧コンバータ１２は、バッテリＢから供給された直流電圧Ｖｂを昇圧してコンデンサＣ２へ供給する。より具体的には、昇圧コンバータ１２は、制御装置３０から信号ＰＷＭＣを受けると、信号ＰＷＭＣによってＩＧＢＴ素子Ｑ２がオンされた期間に応じて直流電圧を昇圧してコンデンサＣ２に供給する。

また、昇圧コンバータ１２は、制御装置３０から信号ＰＷＭＣを受けると、コンデンサＣ２を介してインバータ１４から供給された直流電圧を降圧してバッテリＢを充電する。

コンデンサＣ２は、昇圧コンバータ１２からの直流電圧を平滑化し、その平滑化した直流電圧をインバータ１４へ供給する。電圧センサ１３は、コンデンサＣ２の両端の電圧、すなわち、昇圧コンバータ１２の出力電圧Ｖｈ（インバータ１４への入力電圧に相当する。以下同じ。）を検出し、その検出した出力電圧Ｖｈを制御装置３０へ出力する。

インバータ１４は、コンデンサＣ２から直流電圧が供給されると、制御装置３０からの信号ＰＷＭＩに基づいて直流電圧を交流電圧に変換して交流モータＭ１を駆動する。これにより、交流モータＭ１は、トルク指令値ＴＲによって指定された要求トルクを発生するように駆動される。

また、インバータ１４は、モータ駆動装置１００が搭載されたハイブリッド自動車または電気自動車の回生制動時、交流モータＭ１が発電した交流電圧を制御装置３０からの信号ＰＷＭＩに基づいて直流電圧に変換し、変換した直流電圧をコンデンサＣ２を介して昇圧コンバータ１２へ供給する。

なお、ここで言う回生制動とは、ハイブリッド自動車または電気自動車を運転するドライバーによるフットブレーキ操作があった場合との回生発電を伴なう制動や、フットブレーキを操作しないものの、走行中にアクセルペダルをオフすることで回生発電をさせながら車速を減速（または加速を中止）させることを含む。

電流センサ２４は、交流モータＭ１に流れるモータ電流ＭＣＲＴを検出し、その検出したモータ電流ＭＣＲＴを制御装置３０へ出力する。

回転位置センサ２６は、交流モータＭ１の回転軸に取り付けられており、交流モータＭ１の回転子の回転角度θｎを検出して制御装置３０へ出力する。

制御装置３０は、外部に設けられたＥＣＵ（Electric Control Unit）から交流モータＭ１が要求される駆動トルクの目標値（以下、目標駆動トルクとも称する）Ｔｂｔおよびモータ回転数Ｎｍを受け、電圧センサ１３から出力電圧Ｖｈを受け、電圧センサ１０から直流電圧Ｖｂを受け、電流センサ２４からモータ電流ＭＣＲＴを受ける。そして、制御装置３０は、出力電圧Ｖｈ、目標駆動トルクＴｂｔ、モータ電流ＭＣＲＴに基づいて、後述する方法によりインバータ１４が交流モータＭ１を駆動するときにインバータ１４のＩＧＢＴ素子Ｑ３〜Ｑ８をスイッチング制御するための信号ＰＷＭＩを生成し、その生成した信号ＰＷＭＩをインバータ１４へ出力する。

また、制御装置３０は、インバータ１４が交流モータＭ１を駆動するとき、直流電圧Ｖｂ、出力電圧Ｖｈ、目標駆動トルクＴｂｔおよびモータ回転数Ｎｍに基づいて、後述する方法により昇圧コンバータ１２のＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２をスイッチング制御するための信号ＰＷＭＣを生成して昇圧コンバータ１２へ出力する。

さらに、制御装置３０は、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２をオン／オフするための信号ＳＥを生成してシステムリレーＳＲ１，ＳＲ２へ出力する。

図２は、図１の制御装置３０の機能ブロック図である。
図２を参照して、制御装置３０は、インバータ制御回路３０１と、コンバータ制御回路３０２とを含む。

インバータ制御回路３０１は、目標駆動トルクＴｂｔ、モータ電流ＭＣＲＴおよび出力電圧Ｖｈに基づいて、交流モータＭ１の駆動時、後述する方法によりインバータ１４のＩＧＢＴ素子Ｑ３〜Ｑ８をオン／オフする信号ＰＷＭＩを生成し、その生成した信号ＰＷＭＩをインバータ１４へ出力する。

また、インバータ制御回路３０１は、モータ駆動装置１００が搭載されたハイブリッド自動車または電気自動車の回生制動時、目標駆動トルクＴｂｔ、モータ電流ＭＣＲＴおよび出力電圧Ｖｈに基づいて、交流モータＭ１が発電した交流電圧を直流電圧に変換するための信号ＰＷＭＩを生成してインバータ１４へ出力する。

コンバータ制御回路３０２は、目標駆動トルクＴｂｔ、モータ回転数Ｎｍ、出力電圧Ｖｈ、直流電圧Ｖｂに基づいて、後述する方法により昇圧コンバータ１２のＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２をオン／オフするための信号ＰＷＭＣを生成し、その生成した信号ＰＷＭＣを昇圧コンバータ１２へ出力する。

また、コンバータ制御回路３０２は、モータ駆動装置１００が搭載されたハイブリッド自動車または電気自動車の回生制動時、目標駆動トルクＴｂｔ、モータ回転数Ｎｍ、出力電圧Ｖｈおよび直流電圧Ｖｂに基づいて、インバータ１４からの直流電圧を降圧するための信号ＰＷＭＣを生成し、その生成した信号ＰＷＭＣを昇圧コンバータ１２へ出力する。

図３は、図２のインバータ制御回路３０１の機能ブロック図である。
図３を参照して、インバータ制御回路３０１は、インバータ用制振制御部４０と、モータ制御用相電圧演算部４２と、インバータ用ＰＷＭ信号変換部４４とを含む。

インバータ用制振制御部４０は、交流モータＭ１の出力トルクに生じる脈動を抑えるために、外部ＥＣＵからの目標駆動トルクＴｂｔにトルクの振れを相殺するためのトルク（以下、制振トルクとも称する）Ｔｃを加算する。

制振トルクＴｃは、一例として、モータ回転数Ｎｍの検出結果から回転数の変動成分を抽出し、この抽出した変動成分と逆位相となるトルク（制振トルク）を求めることにより生成される。そして、生成された制振トルクＴｃは、外部ＥＣＵからの目標駆動トルクＴｂｔに加算され、その加算結果がトルク指令Ｔｃｍｄとして、モータ制御用相電圧演算部４２へ出力される。

モータ制御用相電圧演算部４２は、インバータ１４の入力電圧Ｖｈを電圧センサ１３から受け、交流モータＭ１の各相に流れるモータ電流ＭＣＲＴを電流センサ２４から受け、トルク指令Ｔｃｍｄをインバータ用制振制御部４０から受ける。そして、モータ制御用相電圧演算部４２は、これらの入力信号に基づいて、交流モータＭ１の各相のコイルに印加する電圧の操作量Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊を出力する。

インバータ用ＰＷＭ信号変換部４４は、モータ制御用相電圧演算部４２からの電圧の操作量Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に基づいて、実際にインバータ１４の各ＩＧＢＴ素子Ｑ３〜Ｑ８をオン／オフする信号ＰＷＭＩを生成し、その生成した信号ＰＷＭＩを各ＩＧＢＴ素子Ｑ３〜Ｑ８へ出力する。

これにより、各ＩＧＢＴ素子Ｑ３〜Ｑ８は、スイッチング制御され、交流モータＭ１が指令されたトルクを出力するように交流モータＭ１の各相に流す電流を制御する。このようにして、モータ駆動電流ＭＣＲＴが制御され、トルク指令Ｔｃｍｄに応じたモータトルクが出力される。

図４は、図２のコンバータ制御回路３０２の機能ブロック図である。
図４を参照して、コンバータ制御回路３０２は、コンバータ用制振制御部５０と、電圧指令演算部５２と、コンバータ用デューティ比演算部５４と、コンバータ用ＰＷＭ信号変換部５６とを含む。

コンバータ用制振制御部５０は、外部ＥＣＵからの目標駆動トルクＴｂｔに制振トルクＴｃｃｔを加算して、昇圧コンバータ１２における電圧指令Ｖｈｔの演算に用いるトルク指令Ｔｈｔを生成する。

詳細には、コンバータ用制振制御部５０は、車両各部からの入力信号を受ける。入力信号には、車速センサによって検出される車速Ｖ、アクセルペダルポジションセンサによって検出されるアクセル踏込み量、イグニッションの操作状態を示す信号ＩＧ、および目標駆動トルクＴｂｔが含まれる。コンバータ用制振制御部５０は、これらの入力信号に基づいて車両の状態を判定し、その判定した車両の状態に応じて制振トルクＴｃｃｔを可変に設定する。そして、設定された制振トルクＴｃｃｔは、式（１）により外部ＥＣＵからの目標駆動トルクＴｂｔに加算され、その加算結果がトルク指令Ｔｈｔとして、電圧指令演算部５２へ出力される。

Ｔｈｔ＝Ｔｂｔ＋Ｔｃｃｔ （１）
電圧指令演算部５２は、コンバータ用制振制御部５０からのトルク指令Ｔｈｔおよび外部ＥＣＵからのモータ回転数Ｎｍに基づいて、式（２）によりインバータ入力電圧Ｖｈの最適値（目標値）、すなわち電圧指令Ｖｈｔを演算する。そして、電圧指令演算部５２は、その演算した電圧指令Ｖｈｔをコンバータ用デューティ比演算部５４へ出力する。

Ｖｈｔ＝Ｆ（Ｔｈｔ，Ｎｍ） （２）
ただし、Ｆ（Ｔｈｔ，Ｎｍ）は、交流モータＭ１の目標動作状態（Ｔｈｔ，Ｎｍ）に最適なモータ駆動電圧Ｖｈを算出するための関数である。

すなわち、本実施の形態によれば、電圧指令Ｖｈｔの演算に用いられる制振トルクＴｃｃｔは、図３で示したインバータ用制振制御部４０で生成される制振トルクＴｃとは異なり、モータ回転数Ｎｍに含まれる回転数変動成分とは独立に設定される。さらに、制振トルクＴｃｃｔは、車両の状態に応じて可変に設定される。その結果、電圧指令演算部５２で演算される電圧指令Ｖｈｔは、振動が抑えられるとともに、車両の状態に応じて制振制御の実行に必要十分な電圧に設定される。

コンバータ用デューティ比演算部５４は、電圧センサ１０から直流電圧Ｖｂを受け、電圧センサ１３から電圧Ｖｈ（＝インバータ入力電圧）を受け、電圧指令演算部５２から電圧指令Ｖｈｔを受ける。そして、コンバータ用デューティ比演算部５４は、直流電圧Ｖｂに基づいて、インバータ入力電圧Ｖｈを電圧指令Ｖｈｔに設定するためのデューティ比ＤＲを演算し、その演算したデューティ比ＤＲをコンバータ用ＰＷＭ信号変換部５６へ出力する。

コンバータ用ＰＷＭ信号変換部５６は、コンバータ用デューティ比演算部５４からのデューティ比ＤＲに基づいて昇圧コンバータ１２のＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２をオン／オフするための信号ＰＷＭＣを生成し、その生成した信号ＰＷＭＣを昇圧コンバータ１２へ出力する。

［コンバータ用制振制御部の制御構造］
図５は、図４のコンバータ用制振制御部５０の機能ブロック図である。

図５を参照して、コンバータ用制振制御部５０は、制振トルク指標決定部５０２と、コンバータ用制振トルク目標値設定部５０４、コンバータ用制振トルク制御部５０６と、加算器５０８とを含む。

本実施の形態において、コンバータ用制振制御部５０は、制振トルクＴｃｃｔの目標値（以下、制振トルク目標値Ｔｃｃｔ＊とも称する）を設定する手段と、設定された制振トルク目標値Ｔｃｃｔ＊と一致するように制振トルクＴｃｃｔを制御する手段とを含んで構成される。制振トルク指標決定部５０２およびコンバータ用制振トルク目標値設定部５０４が制振トルク目標値Ｔｃｃｔ＊の設定手段を構成し、コンバータ用制振トルク制御部５０６が制振トルクＴｃｃｔの制御手段を構成する。

以下では、最初に、制振トルク目標値Ｔｃｃｔ＊の設定手段について説明し、次に、制振トルクＴｃｃｔの制御手段について説明する。

（制振トルク目標値Ｔｃｃｔ＊の設定手段）
制振トルク指標決定部５０２は、外部ＥＣＵを介して車両各部からの入力信号を受ける。入力信号には、例えば、車速センサによって検出される車速Ｖ、アクセルペダルポジションセンサによって検出されるアクセル踏込み量、イグニッション（ＩＧ）の操作状態を示す信号ＩＧ、および目標駆動トルクＴｂｔが含まれる。

そして、制振トルク指標決定部５０２は、これらの入力信号に基づいて車両の状態を判定する。具体的には、車速Ｖに基づいて、車両が極低速走行を行なっているか否かが判定される。また、アクセル踏込み量に基づいて、車両が加速時か否かが判定される。さらに、信号ＩＧに基づいて、車両がエンジン始動または停止状態か否かが判定される。

次に、制振トルク指標決定部５０２は、判定された車両の状態に基づいて制振トルク指標Ｋｃを決定する。制振トルク指標Ｋｃは、制振トルクＴｃｃｔの目標値（以下、制振トルク目標値Ｔｃｃｔ＊とも称する）の設定に用いられる。詳細には、制振トルク目標値Ｔｃｃｔ＊は、式（３）のように制振トルク指標Ｋｃの関数で表わされる。

Ｔｃｃｔ＊＝Ｔｃｃｖ＿ｔｂｌ（Ｋｃ） （３）
ただし、Ｔｃｃｖ＿ｔｂｌ（ｘ）は、ｘに対応する制振トルク目標値Ｔｃｃｔ＊を算出するための関数である。

ここで、制振トルク指標Ｋｃの決定は、図６に示す車両の状態と制振トルク指標Ｋｃとの関係を予めテーブルとして備えておき、判定された車両の状態に対応する制振トルク指標Ｋｃを当該テーブルから選択することにより行なわれる。

図６は、車両の状態と制振トルク指標との関係を示す図である。
図６を参照して、複数の車両の状態の各々に対応して制振トルク指標Ｋｃが設定される。一例として、車両が極低車速時のときの制振トルク指標Ｋｃは“０”に設定される。これに対して、車両が極低車速時以外のとき、すなわち、低中車速および高車速時のときの制振トルク指標Ｋｃは“１”に設定される。

他の例として、車両がエンジン始動時およびエンジン停止時のいずれかであるときには、制振トルク指標Ｋｃは“２”に設定される。また、目標駆動トルクＴｂｔの急変時、またはアクセル踏込み量の急変時には、制振トルク指標Ｋｃは“３”に設定される。

なお、設定される車両の状態はこれらに限定されるものではなく、例えば、ナビゲーション装置等から得られる車両の走行路の状態（路面凸凹情報など）に対応して、路面凹凸が相対的に大きいときの制振トルク指標Ｋｃを“４”に設定しておくことも可能である。

制振トルク指標決定部５０２は、図６のテーブルの中から、各種入力信号に基づいて判定された車両の状態に対応する制振トルク指標Ｋｃを選択すると、その選択した制振トルク指標Ｋｃをコンバータ用制振トルク目標値設定部５０４へ出力する。コンバータ用制振トルク目標値設定部５０４は、選択された制振トルク指標Ｋｃを受けると、制振トルク指標Ｋｃを上記の式（１）に代入して制振トルク目標値Ｔｃｃｔ＊を算出する。

図７は、制振トルク指標Ｋｃと制振トルク目標値Ｔｃｃｔ＊との関係を示す図である。
図７を参照して、制振トルク指標Ｋｃに基づいて算出された制振トルク目標値Ｔｃｃｔ＊は、制振トルク指標Ｋｃごとに異なる値を示す。すなわち、制振トルク目標値Ｔｃｃｔ＊は、車両の状態に応じて異なる値に設定される可変値となる。

図８は、図６および図７に基づいて生成された制振制御フラグ、制振トルク指標Ｋｃおよび制振トルク目標値Ｔｃｃｔ＊のタイミングチャートである。

図８を参照して、車両がエンジン始動時・エンジン停止時（制振トルク指標Ｋｃ＝“２”）における制振トルク目標値Ｔｃｃｔ＊が最も高く、車両が極低速時（Ｋｃ＝“０”）と、目標駆動トルク急変時およびアクセル踏込み量急変時（Ｋｃ＝“３”）とにおける制振トルク目標値Ｔｃｃｔ＊が次に高く、車両が低中車速時または高車速時（Ｋｃ＝“１”）における制振トルク目標値Ｔｃｃｔ＊が最も低い。

これによれば、エンジン回転数の急変によってモータ回転数Ｎｍが変化し、駆動トルクの脈動が相対的に大きくなるエンジン始動時・エンジン停止時において、制振トルク目標値Ｔｃｃｔ＊は最も高い値に設定される。また、エンジン始動時・エンジン停止時よりもトルク脈動が小さいものの、モータ回転数Ｎｍにうねりが生じ易い極低車速時や、目標駆動トルクまたはアクセル踏込み量が急変する加速時には、制振トルク目標値Ｔｃｃｔ＊は、２番目に高い値に設定される。そして、トルク脈動が相対的に小さい低中車速時・高車速時のような定常走行時には、制振トルク目標値Ｔｃｃｔ＊は最も低い値に設定されることとなる。

図８から明らかなように、本実施の形態によるコンバータ用制振制御部５０は、制振トルク目標値Ｔｃｃｔ＊を、モータ回転数Ｎｍの変動成分とは無関係に設定するとともに、その大きさを車両の状態に応じて可変に設定することを特徴的な構成としている。なお、各々の車両の状態において、制振トルク目標値Ｔｃｃｔ＊は、駆動トルクの脈動を抑制するのに必要十分な値に設定される。かかる構成によって、本実施の形態によるモータ駆動装置１００は、以下のような効果を奏する。

第１に、トルク指令Ｔｈｔは、インバータ用制振制御部４０（図３）において設定されるトルク指令Ｔｃｍｄとは異なり、モータ回転数Ｎｍの変動成分とは無関係に設定されて振動を含まないことから、電圧指令Ｖｈｔの振動に起因して昇圧コンバータ１２の通過電流が増大するのを防止することができる。その結果、昇圧コンバータ１２の電力損失の低減により交流モータＭ１の高効率化を図ることができる。また、昇圧コンバータ１２を素子破壊から保護することができる。

詳細には、コンバータ制御回路３０２においても同様に、トルク指令Ｔｃｍｄに基づいて電圧指令Ｖｈｔを演算したとすれば、演算された電圧指令Ｖｈｔは、本来の目標駆動トルクＴｂｔに対応する電圧指令に対して増減を繰り返すように振動することとなる。そして、この振動的な電圧指令Ｖｈｔに従って昇圧コンバータ１２の電圧変換制御を行なうと、昇圧コンバータ１２においては、電圧指令Ｖｈｔの増減に応じて昇圧動作と降圧動作とが頻繁に繰り返されることになる。

このとき、昇圧コンバータ１２の出力側とインバータ１４の入力側との間に設けられた平滑用のコンデンサＣ２においては、電圧指令Ｖｈｔの増加に応じて昇圧動作が行なわれると、交流モータＭ１の出力電力のみならずコンデンサＣ２での蓄積電力増加分が昇圧コンバータ１２から供給されることになる。この結果、昇圧コンバータ１２の出力電力が過大となり、昇圧コンバータ１２を構成するＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２の通過電流が増大するおそれが生じる。逆に、電圧指令Ｖｈｔの減少に応じて降圧動作が行なわれた場合においても、コンデンサＣ２での蓄積電力減少分が昇圧コンバータ１２に回生されることになる。この結果、ＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２には過大な電流が通過するおそれがある。

このように振動的な電圧指令Ｖｈｔにより昇圧コンバータ１２には過大電流が流れることにより、昇圧コンバータ１２を構成するＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２が破壊されてハード故障を生じるという問題が起こる。

さらには、昇圧コンバータ１２における電力損失が増大することにより、交流モータＭ１を高効率運転させることが困難となる。これは、バッテリＢからの直流電圧のレベル変換機能を持たせて、モータ駆動のためのインバータ１４への印加電圧であるモータ駆動電圧をモータの動作状態（回転数・トルク等）に応じて調整可能とすることにより、交流モータＭ１を高効率運転させるという本来の趣旨に背反する結果となる。

これに対して、本実施の形態によれば、トルク指令Ｔｈｔは振動を含まないことから、電圧指令Ｖｈｔが振動せず、ＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２に過大な電流が流れるのを防止することができる。その結果、昇圧コンバータ１２の電力損失の低減により交流モータＭ１の高効率化を図ることができる。また、昇圧コンバータ１２を素子破壊から保護することができる。

第２に、制振トルク目標値Ｔｃｃｔ＊を車両の状態に応じて可変としたことにより、制振トルクＴｃｃｔが、制振制御の実行に必要十分な値を上回って設定されるのを防止することができる。したがって、あらゆるトルク脈動の大きさに対して制振制御を保証するように制振トルクＴｃｃｔを設定可能な上限値に固定して設定する場合と比較して、電圧指令Ｖｈｔが無駄に高く設定されるのを防止することができる。

すなわち、車両の状態に応じて制振制御の実行に必要十分な制振トルクが適宜設定されて電圧変換が行われるため、インバータ入力電圧Ｖｈは、制振制御に必要十分なモータ駆動電圧に保たれる。この結果、車両の乗り心地を損なうことなく、昇圧コンバータ１２の電力損失を低減させて車両の燃費向上を図ることができる。

以上に述べたように、本実施の形態によるコンバータ制御回路３０２は、制振トルク目標値Ｔｃｃｔ＊を車両の状態に応じて可変に設定することによって、制振制御の安定性を確保しながら、昇圧コンバータ１２の素子保護および電力損失の低減を図ることができる。

（制振トルクＴｃｃｔの制御手段）
ここで、図８にて説明したように、車両の状態に応じて制振トルク目標値Ｔｃｃｔ＊を設定し、その設定された制振トルク目標値Ｔｃｃｔ＊と一致するように制振トルクＴｃｃｔを変化させた場合には、車両の状態が変化したことに応じて、制振トルクＴｃｃｔがステップ状に変化することになる。そのため、トルク指令Ｔｈｔもステップ状に変化し、その結果、トルク指令Ｔｈｔに基づいて演算される電圧指令Ｖｈｔもステップ状に変化することになる。

しかしながら、昇圧コンバータ１２における昇圧動作は、所定の時定数を持って行なわれるため、実際には、昇圧コンバータ１２の出力電圧Ｖｈを電圧指令Ｖｈｔの急峻な増加に追従させることが困難となる。そのため、出力電圧Ｖｈが電圧指令Ｖｈｔに満たない場合には、交流モータＭ１がトルク指令Ｔｈｔに指定されたトルクを出力できず、制振制御が不安定になるという問題が生じる。

このような不具合を解消するための方策としては、制振トルクＴｃｃｔが増加するときの変化率（以下、増加率とも称する）を、所定の増加率に予め設定しておき、その設定した増加率で制振トルク目標値Ｔｃｃｔ＊に向かって制振トルクＴｃｃｔを増加させる方法が考えられる。

この方法によれば、電圧指令Ｖｈｔも、制振トルクＴｃｃｔの増加率に比例した増加率で増加するため、昇圧コンバータ１２の出力電圧Ｖｈを電圧指令Ｖｈｔに追従させることが可能となり、制振制御の安定性が確保される。しかしながら、一方で、制振制御を実行する必要性の高低によらず、すなわち、車両の振動の大小によらず、常に一定の増加率で制振トルクＴｃｃｔを増加させることから、制振制御の必要性が低い場合、すなわち、車両の振動が小さい場合には、昇圧コンバータ１２の出力電圧Ｖｈが、制振制御に必要十分なモータ駆動電圧を上回ってしまう可能性がある。このような場合には、昇圧コンバータ１２の電力損失を無駄に増加させることとなり、交流モータＭ１の効率を低下させるという問題が生じる。

また、制振制御の必要性が高い場合、すなわち、車両の振動が大きい場合には、昇圧コンバータ１２の出力電圧Ｖｈが、制振制御に必要なモータ駆動電圧に及ばない可能性がある。このような場合には、交流モータＭ１のトルク不足によって制振制御が不安定となるおそれがある。

そこで、本発明の実施の形態においては、コンバータ用制振トルク制御部５０６（図５）が、制振トルクＴｃｃｔの増加率を、車両の振動の大きさに応じて可変に設定する構成とする。本構成において、制振トルクＴｃｃｔの増加率は、以下に述べるように、車両の振動の変動幅の変化率に応じて設定される。

図９は、制振トルクＴｃｃｔの増加率の設定方法を説明するためのタイミングチャートである。

図９を参照して、制振トルク目標値Ｔｃｃｔ＊がタイミングｔ１０において、０Ｎｍから２０Ｎｍに増加した場合には、制振トルクＴｃｃｔが２０Ｎｍを目標値として増加する。このとき、制振トルクＴｃｃｔの増加率は、コンバータ用制振トルク制御部５０６によって、車両の振動の変動幅の変化率が演算され、その演算した変化率に応じて設定される。

詳細には、コンバータ用制振トルク制御部５０６は、車両に搭載された加速度センサ（Ｇセンサ）の出力値（以下、Ｇセンサ値とも称する）に基づいて、車両の振動の変動幅の変化率を演算する。図９に示すように、Ｇセンサ値には、車両の振動を反映した振動が含まれる。そして、このＧセンサ値に含まれる振動は、車両の振動が大きくなるに従って、その変動幅が増加する。コンバータ用制振トルク制御部５０６は、所定の制御タイミングごとに、当該制御タイミング以前の所定期間におけるＧセンサ値の振動の変動幅の時間的変化を抽出する（図中のラインＬＮ１に相当）。そして、コンバータ用制振トルク制御部５０６は、その抽出した変動幅の時間的変化から変動幅の変化率を演算する。演算された変化率は、図中のラインＬＮ１の傾きに相当する。

そして、コンバータ用制振トルク制御部５０６は、Ｇセンサ値に基づいて車両の振動の変動幅の変化率を演算すると、その演算した変化率を制振トルクＴｃｃｔの増加率に設定する。これにより、制振トルクＴｃｃｔは、図９に示すように、タイミングｔ１０を起点として、設定された増加率で、制振トルク目標値Ｔｃｃｔ＊（＝２０Ｎｍ）まで増加する。

コンバータ用制振トルク制御部５０６は、制御タイミングごとに、設定した増加率に基づいて制振トルクＴｃｃｔを設定する。そして、その設定した制振トルクＴｃｃｔを加算器５０８（図５）へ出力する。これにより、目標駆動トルクＴｂｔと制振トルクＴｃｃｔとの加算結果がトルク指令Ｔｈｔとして電圧指令演算部５２（図４）へ出力される。

同様に、図９において、タイミングｔ１１にて制振トルク目標値Ｔｃｃｔ＊が２０Ｎｍから４０Ｎｍに増加した場合においても、コンバータ用制振トルク制御部５０６は、Ｇセンサ値に基づいて演算した車両の振動の変動幅の変化率に一致した増加率で、制振トルクＴｃｃｔを増加させる。図９の例では、タイミングｔ１１以降において車両の振動の変動幅の変化率が増加しており、この増加に応じて制振トルクＴｃｃｔの増加率も増加している。

すなわち、本実施の形態によれば、車両の振動が大きくなるに従って、制振トルクＴｃｃｔの増加率が高くなる。これによれば、図１０に示すように、制振トルクＴｃｃｔを常に一定の増加率で増加させる場合と比較して、車両の振動が小さいときの昇圧コンバータ１２の電力損失を低減できるとともに、車両の振動が大きいときの制振制御の安定性を確保することができる。

図１０は、制振トルクＴｃｃｔの増加率の設定方法を説明するためのタイミングチャートである。

図１０を参照して、ラインＬＮ１０は、本実施の形態に係る制振トルクＴｃｃｔの時間的変化を示す。なお、ラインＬＮ１０で示される制振トルクＴｃｃｔは、図９で説明した制振トルクＴｃｃｔと同じである。すなわち、制振トルクＴｃｃｔは、タイミングｔ１０からタイミングｔ１１までの期間においては、車両の振動の変動幅の変化率が低いことに応じて低い増加率で増加し、タイミングｔ１１以降においては、車両の振動の変動幅の変化率が高いことに応じて高い増加率で増加する。

ラインＬＮ１１は、比較のために、増加率を所定値に固定したときの制振トルクＴｃｃｔの時間的変化を示したものである。両者を比較すると、タイミングｔ１０からタイミングｔ１１までの期間においては、増加率を固定としたときの制振トルクが増加率を可変としたときの制振トルクを上回っていることが分かる。なお、図中の領域ＲＧ１は、２つの制振トルクの差分を表わしている。

この制振トルクの差分は、電圧指令Ｖｈｔを介して、昇圧コンバータ１２の出力電圧Ｖｈにおける電圧差に反映される。すなわち、制振トルクＴｃｃｔの増加率を固定とした場合には、制振制御に必要なモータ駆動電圧に対して、この電圧差相当分だけ無駄に昇圧動作が行なわれていることになる。

これに対して、本実施の形態によれば、制振トルクＴｃｃｔの増加率を可変とすることにより、車両の振動が小さい場合における昇圧コンバータ１２の電力損失をさらに低減することができる。その結果、交流モータＭ１を高効率運転でき、車両の燃費をより一層向上することができる。

また、本実施の形態によれば、タイミングｔ１１以降においては、車両の振動が大きくなるのに応じて制振トルクＴｃｃｔの増加率を高めることにより、増加率を固定とした場合と比較して、より迅速に、昇圧コンバータ１２の出力電圧Ｖｈを制振制御に必要なモータ駆動電圧にまで昇圧することができる。その結果、交流モータＭ１が出力トルク不足に陥ることなく、制振制御を安定して行なうことができる。

図１１は、この発明の実施の形態１における電圧変換制御を説明するためのフローチャートである。

図１１を参照して、交流モータＭ１の駆動制御が開始されると、運転者のアクセル操作等に応じて交流モータＭ１の目標駆動トルクＴｂｔが算出される。算出された目標駆動トルクＴｂｔは、モータ回転数Ｎｍとともに、インバータ制御回路３０１およびコンバータ制御回路３０２にそれぞれ入力される（ステップＳ０１）。

コンバータ制御回路３０２においては、コンバータ用制振制御部５０が、最初に、制振制御の実行／停止を指示する制振制御フラグがオン状態に設定されているか否かを判定する（ステップＳ０２）。

なお、制振制御フラグは、外部ＥＣＵから入力される目標駆動トルクＴｂｔが急変した、あるいはモータ回転数Ｎｍが急変したときには、制振制御の実行を指示するオン状態に設定される。一方、制振制御フラグは、目標駆動トルクＴｂｔおよびモータ回転数Ｎｍが急変しないときには、制振制御の停止を指示するオフ状態に設定される。

ステップＳ０２において、制振制御フラグがオン状態に設定されている場合には、コンバータ用制振制御部５０は、各種入力信号に基づいて車両の状態を検出し（ステップＳ０３）、その検出された車両の状態に対応する制振トルク指標Ｋｃを図１６のテーブルから選択して制振トルク指標Ｋｃに決定する（ステップＳ０４）。そして、コンバータ用制振制御部５０は、決定された制振トルク指標Ｋｃに基づいて制振トルク目標値Ｔｃｃｔ＊を算出する（ステップＳ０５）。

一方、ステップＳ０２において、制振制御フラグがオフ状態に設定されている場合には、コンバータ用制振制御部５０は、制振トルク目標値Ｔｃｃｔ＊を零（Ｔｃｃｔ＊＝０）に設定する（ステップＳ１１）。

次に、コンバータ用制振制御部５０は、ステップＳ０５において算出された制振トルク目標値Ｔｃｃｔ＊、または、ステップＳ１１において設定された制振トルク目標値Ｔｃｃｔ＊が前回の制御タイミングにおける制振トルクＴｃｃｔよりも上回っているか否かを判定する（ステップＳ０６）。制振トルク目標値Ｔｃｃｔ＊が前回の制御タイミングにおける制振トルクＴｃｃｔを上回っていると判定された場合には、コンバータ用制振制御部５０は、Ｇセンサ値に基づいて、今回の制御タイミング以前の所定期間における車両の振動の変動幅の変化率を演算する（ステップＳ０７）。そして、コンバータ用制振制御部５０は、その演算した変化率に応じて制振トルクＴｃｃｔの増加率を設定するとともに（ステップＳ０８）、その設定した増加率に従って増加するように、今回の制御タイミングにおける制振トルクＴｃｃｔを設定する（ステップＳ０９）。ステップＳ０９にて設定された制振トルクＴｃｃｔは、外部ＥＣＵからの目標駆動トルクＴｂｔと加算されてトルク指令Ｔｈｔに設定される（ステップＳ１０）。

一方、ステップＳ０６において、制振トルク目標値Ｔｃｃｔ＊が前回の制御タイミングにおける制振トルクＴｃｃｔを上回っていないと判定された場合には、コンバータ用制振制御部５０は、制振トルク目標値Ｔｃｃｔ＊を直接的に、今回の制御タイミングにおける制振トルクＴｃｃｔに設定する（ステップＳ１２）。そして、設定された制振トルクＴｃｃｔは、外部ＥＣＵからの目標駆動トルクＴｂｔと加算されてトルク指令Ｔｈｔに設定される（ステップＳ１０）。

なお、設定されたトルク指令Ｔｈｔと外部ＥＣＵからのモータ回転数Ｎｍとに基づいて電圧指令Ｖｈｔが演算されると、その演算された電圧指令Ｖｈｔに基づいて昇圧コンバータ１２のＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング制御が行なわれる。これにより、インバータ１４には、トルク指令Ｔｃｍｄに指定されたトルクを出力するのに十分なモータ駆動電圧Ｖｈが安定して入力される。

以上のように、この発明の実施の形態１によれば、車両の状態に応じて、コンバータ制御用の制振トルクを可変とするとともに、当該制振トルクが増加するときの増加率を、車両の振動の変動幅の変化率に応じて可変に設定することにより、昇圧コンバータの電力損失を低減してモータ駆動装置を搭載した車両の燃費を向上することができる。さらに、安定した制振制御に基づく快適な車両の乗り心地を確保することができる。

［実施の形態２］
図１２は、この発明の実施の形態２によるモータ駆動装置におけるコンバータ用制振制御部の機能ブロック図である。なお、本発明の実施の形態によるモータ駆動装置は、図１のモータ駆動装置１００に対して、制御装置３０におけるコンバータ制御回路３０２（図４）を、コンバータ制御回路３０２Ａに置き換えたものである。そして、コンバータ制御回路３０２Ａは、コンバータ制御回路３０２におけるコンバータ用制振制御部５０（図５）を、図１２のコンバータ用制振制御部５０Ａに置き換えたものである。よって、重複する部分についての詳細な説明は省略する。

図１２を参照して、コンバータ用制振制御部５０Ａは、制振トルク指標決定部５０２と、コンバータ用制振トルク目標値設定部５０４と、コンバータ用制振トルク制御部５０６Ａと、加算器５０８とを含む。

コンバータ用制振制御部５０Ａは、図５のコンバータ用制振制御部５０におけるコンバータ用制振トルク制御部５０６を、コンバータ用制振トルク制御部５０６Ａに置き換えたものである。よって、重複する部分についての詳細な説明は省略する。

コンバータ用制振トルク制御部５０６Ａは、コンバータ用制振トルク制御部５０６と同様に、車両の振動の変動幅の変化率に応じて制振トルクＴｃｃｔの増加率を設定する。

詳細には、コンバータ用制振トルク制御部５０６Ａは、車両の振動の変動幅の変化率を、外部ＥＣＵからのモータ回転数Ｎｍに基づいて演算する。なお、この発明において、車両の振動の変動幅の変化率は、先述したＧセンサ値のほかに、モータ回転数Ｎｍに基づいて行なうことも可能である。あるいは、回転位置センサ２６（図１）にて検出される交流モータＭ１の回転子の回転角度θｎに基づいて行なうように構成してもよい。

具体的には、コンバータ用制振トルク制御部５０６Ａは、所定の制御タイミングごとに、当該制御タイミング以前の所定期間におけるモータ回転数Ｎｍの変動幅の時間的変化を抽出し、その抽出した変動幅の時間的変化から変動幅の変化率を演算する。そして、コンバータ用制振トルク制御部５０６Ａは、モータ回転数Ｎｍに基づいて車両の振動の変動幅の変化率を演算すると、その演算した変化率を制振トルクＴｃｃｔの増加率に設定する。

このように、コンバータ用制振トルク制御部５０６Ａは、モータ回転数Ｎｍに基づいて車両の振動の変動幅の変化率を演算し、その演算した変化率に応じて制振トルクＴｃｃｔの増加率を可変とする。

さらに、本実施の形態において、コンバータ用制振トルク制御部５０６Ａは、制振トルクＴｃｃｔが減少するときの変化率（以下、減少率とも称する）についても、車両の振動の変動幅の変化率に応じて可変とする。

図１３は、制振トルクＴｃｃｔの減少率の設定方法を説明するためのタイミングチャートである。

図１３を参照して、タイミングｔ１５において、制振制御フラグがオン状態からオフ状態に切換えられたことに応じて、制振トルク目標値Ｔｃｃｔ＊が４０Ｎｍから０Ｎｍに減少するものとする。この場合、制振トルクＴｃｃｔは、制振トルク目標値Ｔｃｃｔ＊の減少に従い、４０Ｎｍから０Ｎｍに向かって減少する。本実施の形態では、このときの制振トルクＴｃｃｔの減少率を、モータ回転数Ｎｍに基づいて演算された車両の振動の変動幅の変化率に応じて設定する。

図１３においては、図中に示されるラインＬＮ２が、コンバータ用制振トルク制御部５０６Ａによって抽出されたモータ回転数Ｎｍの変動幅の時間的変化に相当する。そして、ラインＬＮ２の傾きが、モータ回転数Ｎｍの変動幅の時間的変化から演算された変化率に相当する。

そして、コンバータ用制振トルク制御部５０６Ａは、モータ回転数Ｎｍの変動幅の変化率を制振トルクＴｃｃｔの減少率に設定する。これにより、制振トルクＴｃｃｔは、図１３に示すように、設定された減少率で、制振トルク目標値Ｔｃｃｔ＊（＝０Ｎｍ）まで減少する。

このように、本実施の形態においては、制振トルクＴｃｃｔの増加率のみならず、制振トルクＴｃｃｔの減少率においても車両の振動の変動幅の変化率に応じて可変とする。これによれば、制振トルクＴｃｃｔを瞬時に減少させる場合と比較して、昇圧コンバータ１２の出力電圧Ｖｈの減少分に相当するコンデンサＣ２の蓄積エネルギーが、コンデンサＣ２からバッテリＢに一度に流れ込むのを抑制することができる。また、交流モータＭ１の出力トルクに制振トルクＴｃｃｔの減少分の変動が生じて車両に振動を与えるのを防止することができる。

すなわち、図１３を参照して、タイミングｔ１５において、制振トルク目標値Ｔｃｃｔ＊が４０Ｎｍから０Ｎｍに切換えられたことに応じて、制振トルクＴｃｃｔを４０Ｎｍから０Ｎｍに急激に減少させた場合には、昇圧コンバータ１２の出力電圧Ｖｈ、すなわち、コンデンサＣ２の両端の電圧Ｖｈが制振トルクＴｃｃｔの減少分だけ急激に降圧するため、コンデンサＣ２の蓄積エネルギーに急激な変動が生じる。このときの蓄積エネルギーの減少分は、昇圧コンバータ１２を介してコンデンサＣ１およびバッテリＢに一度に供給される。そのため、図９に示すように、コンデンサＣ１の両端の電圧Ｖｌには、瞬間的に電圧サージＶｓ（図中のラインＬＮ２１に相当）が発生し、バッテリＢに過電圧が印加されるおそれがある。特に、バッテリＢの電池温度が低いときには、バッテリＢに入力可能な電力が著しく制限されるため、この入力可能な電力を上回る電力が一度に充電されることによってバッテリＢを損傷する可能性がより顕著となる。

なお、モータ駆動装置１００（図１）において、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２と昇圧コンバータ１２との間に、コンデンサＣ１および昇圧コンバータ１２と並列にＤＣ／ＤＣコンバータ（図示せず）が接続されている場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータを構成するスイッチング素子の耐圧を上回る過電圧がＤＣ／ＤＣコンバータに瞬間的に印加されることとなり、当該素子を耐圧破壊する可能性が生じてしまう。

さらに、制振トルクＴｃｃｔを４０Ｎｍから０Ｎｍに急激に減少させた場合には、交流モータＭ１の出力トルクには制振トルク分の変動が生じることになる。この変動は、出力トルクにおける不連続部分となり、車両に振動を与えることとなる。

これに対して、本実施の形態によれば、制振トルクＴｃｃｔを、車両の振動の変動幅の変化率に応じた減少率で減少させることから、コンデンサＣ２の蓄積エネルギーの急激な変動が抑えられる。その結果、コンデンサＣ１の両端の電圧Ｖｌにおいては、図中のラインＬＮ２０で示すように、電圧サージＶｓの発生が抑えられる。その結果、バッテリＢおよびＤＣ／ＤＣコンバータに過電圧が印加されるのを防止することができる。

さらに、交流モータＭ１の出力トルクに不連続部分が発生するのが抑えられるため、車両の振動を防止することができる。

なお、本実施の形態を、制振トルクＴｃｃｔの減少率を固定とした場合と比較すると、車両の振動が小さくなるのに従って電圧指令Ｖｈｔも低下するため、車両の振動が小さいにも拘らず電圧指令Ｖｈｔが無駄に高く設定されるのを防止することができる。その結果、昇圧コンバータ１２の電力損失を低減することができる。

図１４は、この発明の実施の形態２における電圧変換制御を説明するためのフローチャートである。なお、図１４のフローチャートは、図１１のフローチャートに対して、ステップＳ０１〜ステップＳ０５およびステップＳ０１１を共通とし、かつ、ステップＳ０６以降をステップＳ０６〜ステップＳ１７に変更したものである。よって、共通するステップについての図示および説明は省略する。

図１４を参照して、コンバータ用制振制御部５０Ａは、図示しないステップＳ０４にて決定された制振トルク指標Ｋｃに基づいて制振トルク目標値Ｔｃｃｔ＊を算出する（ステップＳ０５）。

また、コンバータ用制振制御部５０Ａは、図示しないステップＳ０２において、制振制御フラグがオフ状態に設定されている場合には、制振トルク目標値Ｔｃｃｔ＊を零（Ｔｃｃｔ＊＝０）に設定する（ステップＳ１１）。

次に、コンバータ用制振制御部５０Ａは、ステップＳ０５において算出された制振トルク目標値Ｔｃｃｔ＊、または、ステップＳ１１において設定された制振トルク目標値Ｔｃｃｔ＊が前回の制御タイミングにおける制振トルクＴｃｃｔよりも上回っているか否かを判定する（ステップＳ０６）。

ステップＳ０６にて、制振トルク目標値Ｔｃｃｔ＊が前回の制御タイミングにおける制振トルクＴｃｃｔを上回っていると判定された場合、コンバータ用制振制御部５０Ａは、外部ＥＣＵからのモータ回転数Ｎｍに基づいて、今回の制御タイミング以前の所定期間におけるモータ回転数Ｎｍの変動幅の変化率を演算する（ステップＳ０７１）。そして、コンバータ用制振制御部５０Ａは、その演算した変化率に応じて制振トルクＴｃｃｔの増加率を設定するとともに（ステップＳ０８）、その設定した増加率に従って増加するように、今回の制御タイミングにおける制振トルクＴｃｃｔを設定する（ステップＳ０９）。ステップＳ０９にて設定された制振トルクＴｃｃｔは、外部ＥＣＵからの目標駆動トルクＴｂｔと加算されてトルク指令Ｔｈｔに設定される（ステップＳ１０）。

一方、ステップＳ０６において、制振トルク目標値Ｔｃｃｔ＊が前回の制御タイミングにおける制振トルクＴｃｃｔを上回っていないと判定された場合には、コンバータ用制振制御部５０Ａは、続いて、制振トルク目標値Ｔｃｃｔ＊が前回の制御タイミングにおける制振トルクＴｃｃｔを下回っていないか否かを判定する（ステップＳ１３）。そして、制振トルク目標値Ｔｃｃｔ＊が前回の制御タイミングにおける制振トルクＴｃｃｔを下回っていると判定された場合、コンバータ用制振制御部５０Ａは、外部ＥＣＵからのモータ回転数Ｎｍに基づいて、今回の制御タイミング以前の所定期間におけるモータ回転数Ｎｍの変動幅の変化率を演算する（ステップＳ１４）。そして、コンバータ用制振制御部５０Ａは、その演算した変化率に応じて制振トルクＴｃｃｔの減少率を設定するとともに（ステップＳ１５）、その設定した減少率に従って減少するように、今回の制御タイミングにおける制振トルクＴｃｃｔを設定する（ステップＳ１６）。ステップＳ１６にて設定された制振トルクＴｃｃｔは、外部ＥＣＵからの目標駆動トルクＴｂｔと加算されてトルク指令Ｔｈｔに設定される（ステップＳ１０）。

一方、ステップＳ１３において、制振トルク目標値Ｔｃｃｔ＊が前回の制御タイミングにおける制振トルクＴｃｃｔを下回っていないと判定された場合、すなわち、制振トルク目標値Ｔｃｃｔ＊が前回の制御タイミングにおける制振トルクＴｃｃｔと等しいと判定された場合には、コンバータ用制振制御部５０Ａは、制振トルク目標値Ｔｃｃｔ＊を直接的に、今回の制御タイミングにおける制振トルクＴｃｃｔに設定する（ステップＳ１７）。そして、設定された制振トルクＴｃｃｔは、外部ＥＣＵからの目標駆動トルクＴｂｔと加算されてトルク指令Ｔｈｔに設定される（ステップＳ１０）。

なお、設定されたトルク指令Ｔｈｔと外部ＥＣＵからのモータ回転数Ｎｍとに基づいて電圧指令Ｖｈｔが演算されると、その演算された電圧指令Ｖｈｔに基づいて昇圧コンバータ１２のＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング制御が行なわれる。これにより、インバータ１４には、トルク指令Ｔｃｍｄに指定されたトルクを出力するのに十分なモータ駆動電圧Ｖｈが安定して入力される。

以上のように、この発明の実施の形態２によれば、車両の状態に応じてコンバータ制御用の制振トルクを可変とするとともに、当該制振トルクが増加するときの増加率および制振トルクが減少するときの減少率を、車両の振動の変動幅の変化率に応じて設定する。これにより、モータ駆動装置を搭載した車両の燃費向上と快適な乗り心地とが実現されるとともに、バッテリに過電圧が印加されるのを防止することができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明は、出力トルクの制振制御機能を備えたモータ駆動装置に利用することができる。

この発明の実施の形態１によるモータ駆動装置の概略ブロック図である。 図１の制御装置の機能ブロック図である。 図２のインバータ制御回路の機能ブロック図である。 図２のコンバータ制御回路の機能ブロック図である。 図４のコンバータ用制振制御部の機能ブロック図である。 車両の状態と制振トルク指標との関係を示す図である。 制振トルク指標と制振トルク目標値との関係を示す図である。 制振制御フラグ、制振トルク指標および制振トルク目標値のタイミングチャートである。 制振トルクの増加率の設定方法を説明するためのタイミングチャートである。 制振トルクの増加率の設定方法を説明するためのタイミングチャートである。 この発明の実施の形態１における電圧変換制御を説明するためのフローチャートである。 この発明の実施の形態２によるモータ駆動装置におけるコンバータ用制振制御部の機能ブロック図である。 制振トルクの減少率の設定方法を説明するためのタイミングチャートである。 この発明の実施の形態２における電圧変換制御を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１０，１３ 電圧センサ、１２ 昇圧コンバータ、１４ インバータ、１５ Ｕ相アーム、１６ Ｖ相アーム、１７ Ｗ相アーム、２４ 電流センサ、２６ 回転位置センサ、３０ 制御装置、４０ インバータ用制振制御部、４２ モータ制御用相電圧演算部、４４ インバータ用ＰＷＭ 信号変換部、５０，５０Ａ コンバータ用制振制御部、５２ 電圧指令演算部、５４ コンバータ用デューティ比演算部、５６ コンバータ用ＰＷＭ信号変換部、１００ モータ駆動装置、３０１ インバータ制御回路、３０２，３０２Ａ コンバータ制御回路、５０２ 制振トルク指標決定部、５０４ コンバータ用制振トルク目標値設定部、５０６，５０６Ａ コンバータ用制振トルク制御部、５０８ 加算器、Ｂ バッテリ、Ｃ１，Ｃ２ コンデンサ、Ｄ１〜Ｄ８ ダイオード、Ｌ１ リアクトル、Ｍ１ 交流モータ、Ｑ１〜Ｑ８ ＩＧＢＴ素子ＳＲ１，ＳＲ２ システムリレー。

Claims (7)

1. 車両の駆動トルクを発生するモータを駆動する駆動回路と、
   前記モータの出力トルクが目標トルクに一致するように前記駆動回路を制御するモータ駆動制御回路と、
   電源からの電力を電圧変換して前記駆動回路に入力する電圧変換器と、
   出力電圧が電圧指令に一致するように前記電圧変換器を制御する電圧変換制御回路とを備え、
   前記モータ駆動制御回路は、前記モータの回転数の変動成分に基づいて前記モータの出力トルクの脈動を抑制するための第１の制振トルクを生成し、その生成した前記第１の制振トルクを目標駆動トルクに加算して前記目標トルクとする第１の制振制御部を含み、
   前記電圧変換制御回路は、前記モータの回転数の変動成分とは独立に、前記目標トルクの脈動を抑制するための第２の制振トルクを生成し、その生成した前記第２の制振トルクと前記目標駆動トルクとの加算値に基づいて前記電圧指令を設定する第２の制振制御部を含み、
   前記第２の制振制御部は、
   前記車両の各部からの入力信号に基づいて判定された前記車両の状態に応じて、前記第２の制振トルクを可変に設定する制振トルク設定手段と、
   前記車両の振動を検出し、その検出した前記振動の変動幅の変化率を算出する車両振動検出手段と、
   前記制振トルク設定手段によって設定された前記第２の制振トルクが第１の設定値から第２の設定値に増加するときの変化率を、前記車両振動検出手段によって算出された前記振動の変動幅の変化率に応じて可変とする制振トルク制御手段とを含む、モータ駆動装置。
2. 前記制振トルク制御手段は、前記第２の制振トルクが前記第２の設定値から前記第１の値に減少するときの変化率を、前記車両振動検出手段によって算出された前記振動の変動幅の変化率に応じて可変に設定する、請求項１に記載のモータ駆動装置。
3. 前記車両振動検出手段は、前記車両に搭載された加速度センサの出力値に基づいて前記車両の振動を検出する、請求項１または請求項２に記載のモータ駆動装置。
4. 前記車両振動検出手段は、前記モータの回転数に基づいて前記車両の振動を検出する、請求項１または請求項２に記載のモータ駆動装置。
5. 前記制振トルク設定手段は、前記車両の状態が、前記車両の速度が相対的に低い状態であると判定されたとき、前記第２の制振トルクを相対的に大きいトルクに設定する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のモータ駆動装置。
6. 前記制振トルク設定手段は、前記車両の状態が、前記目標駆動トルクの時間的変化率が相対的に高い状態であると判定されたとき、前記第２の制振トルクを相対的に大きいトルクに設定する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のモータ駆動装置。
7. 前記車両は、前記モータとは独立の駆動源によって前記車両の駆動トルクを発生する内燃機関を有し、
   前記制振トルク設定手段は、前記車両の状態が、前記内燃機関を始動または停止させている状態であると判定されたとき、前記第２の制振トルクを相対的に大きいトルクに設定する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のモータ駆動装置。

Images