JP2017051013A - モータ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電動モータの電磁騒音を低減する。【解決手段】ＰＷＭ信号Ｐｕを用いて電動モータを制御するモータ制御装置であって、電動モータに対する電圧指令信号Ｖｕに基づいて、第１デューティ信号Ｄｕ１を周期的に設定する第１デューティ設定部と、第１デューティ信号Ｄｕ１を第１区間信号ｄｕａと第２区間信号ｄｕｂとに変換し、第１区間信号ｄｕａおよび第２区間信号ｄｕｂからなる第２デューティ信号Ｄｕ２を設定する第２デューティ設定部と、第２デューティ信号Ｄｕ２と搬送波信号との比較結果に基づいて、ＰＷＭ信号Ｐｕを設定するパルス設定部と、を有し、第１区間信号ｄｕａと第２区間信号ｄｕｂとのいずれか一方は、第１デューティ信号Ｄｕ１よりも増加側に設定され、第１区間信号ｄｕａと第２区間信号ｄｕｂとのいずれか他方は、第１デューティ信号Ｄｕ１よりも減少側に設定される。【選択図】図６

Description

本発明は、ＰＷＭ信号を用いて電動モータを制御するモータ制御装置に関する。

交流モータ等の電動モータを制御するため、電動モータにはインバータが接続されている。インバータには複数のスイッチング素子が組み込まれており、これらのスイッチング素子はパルス幅変調制御であるＰＷＭ制御によって制御されている。ところで、ＰＷＭ制御を用いて駆動される電動モータにおいては、スイッチング素子のオンオフ周波数であるキャリア周波数に応じて電磁騒音が発生している。例えば、電動モータのモータ巻線には、キャリア周波数に応じた電流リップルが発生することから、これが電動モータを振動させる１つの要因となっていた。そこで、ＰＷＭ制御のキャリア周波数を周期的もしくはランダムに変化させるようにした電磁騒音の低減技術が提案されている（特許文献１および２参照）。

特開２００７−２０３２０号公報 特開２００８−９９４７５号公報

しかしながら、ＰＷＭ制御のキャリア周波数を変化させることは、デューティ信号の更新周期に対してキャリア周波数をずらす要因であることから、モータ巻線に対する印加電圧に遅れを生じさせる要因となっていた。このような印加電圧の遅れは、電動モータの制御精度を低下させる要因であることから、キャリア周波数を大きく変化させることなく、電動モータの電磁騒音を低減させることが求められている。

本発明の目的は、電動モータの電磁騒音を低減することにある。

本発明のモータ制御装置は、ＰＷＭ信号を用いて電動モータを制御するモータ制御装置であって、前記電動モータに対する電圧指令信号に基づいて、第１デューティ信号を周期的に設定する第１デューティ設定部と、前記第１デューティ信号を第１区間信号と第２区間信号とに変換し、前記第１区間信号および前記第２区間信号からなる第２デューティ信号を設定する第２デューティ設定部と、前記第２デューティ信号と搬送波信号との比較結果に基づいて、前記ＰＷＭ信号を設定するパルス設定部と、を有し、前記第１区間信号と前記第２区間信号とのいずれか一方は、前記第１デューティ信号よりも増加側に設定され、前記第１区間信号と前記第２区間信号とのいずれか他方は、前記第１デューティ信号よりも減少側に設定される。

本発明によれば、第１区間信号と第２区間信号とのいずれか一方は、第１デューティ信号よりも増加側に設定され、第１区間信号と第２区間信号とのいずれか他方は、第１デューティ信号よりも減少側に設定される。これにより、電動モータの電磁騒音を低減することができる。

本発明の一実施の形態であるモータ制御装置を示す概略図である。 モータ制御装置の構成の一例を示すブロック図である。 デューティ出力部の構成の一例を示すブロック図である。 ＰＷＭ信号の設定手順の一例を示すフローチャートである。 ＰＷＭ信号の設定手順の一例を示すフローチャートである。 ＰＷＭ信号の設定状況の一例を示すタイミングチャートである。 シフト量の設定状況の一例を示すタイミングチャートである。 比較例のＰＷＭ信号を示す図である。 実施例のＰＷＭ信号を示す図である。 比較例のＰＷＭ信号と実施例のＰＷＭ信号とを比較する図である。 （ａ）は比較例のＰＷＭ信号による電動モータの電磁騒音を示す図であり、（ｂ）は実施例のＰＷＭ信号による電動モータの電磁騒音を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形態であるモータ制御装置１０を示す概略図である。図１に示すように、電動モータ１１には、電力変換回路であるインバータ１２を介してバッテリ１３が接続されている。なお、図示する電動モータ１１は、同期モータや誘導モータ等の三相交流モータであり、電気自動車やハイブリッド車両に搭載される電動モータである。電動モータ１１に接続されるインバータ１２には、６つのスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６からなる三相ブリッジ回路が設けられている。これらのスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６は、パルス幅変調制御（以下、ＰＷＭ制御と記載する）を用いて駆動されており、バッテリ１３からの直流電力は交流電力に変換されてモータ各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の界磁コイルに供給される。このように、電動モータ１１の界磁コイルに交流電力を供給することにより、ステータに回転磁界を発生させてロータを回転させることができる。なお、ＰＷＭとは「Pulse Width Modulation」である。

続いて、ＰＷＭ制御を実行するモータ制御装置１０の構成について説明する。図２はモータ制御装置１０の構成の一例を示すブロック図である。なお、モータ制御装置１０を構成する各機能部は、マイクロコンピュータ等を用いて構成されている。図１および図２に示すように、モータ制御装置１０は、キャリア出力部２０、デューティ出力部２１、パルス設定部２２およびゲート駆動部２３を有している。図２に示すように、キャリア出力部２０は、パルス設定部２２に向けて、一定周波数の搬送波信号つまりキャリア信号を出力する。また、デューティ出力部２１は、パルス設定部２２に向けて、後述する区間信号ｄｕａ，ｄｕｂからなるＵ相の指令デューティＤｕ２を出力する。同様に、デューティ出力部２１は、区間信号ｄｖａ，ｄｖｂからなるＶ相の指令デューティＤｖ２を出力し、区間信号ｄｗａ，ｄｗｂからなるＷ相の指令デューティＤｗ２を出力する。また、パルス設定部２２は、指令デューティＤｕ２，Ｄｖ２，Ｄｗ２とキャリア信号との比較結果に基づいて、各相のパルス信号であるＰＷＭ信号Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗを設定する。そして、パルス設定部２２は、ＰＷＭ信号Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗをゲート駆動部２３に送信する。図１に示すように、ゲート駆動部２３はスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６のゲート端子に接続されており、ゲート駆動部２３はＰＷＭ信号Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗに基づき各スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６にゲート信号を出力する。

図３はデューティ出力部２１の構成の一例を示すブロック図である。図３に示すように、デューティ出力部２１は、電流指令部３０、座標変換部３１、ＰＩ制御部３２、座標変換部３３、基礎デューティ設定部３４および指令デューティ設定部３５を有している。電流指令部３０は、電動モータ１１に要求される指令モータトルクＴｍに基づいて、目標ｄ軸電流Ｉｄおよび目標ｑ軸電流Ｉｑを設定する。なお、指令モータトルクＴｍは、車速やアクセル操作量等に基づき設定される電動モータ１１の目標トルクであり、図示しないコントローラから車載ネットワーク３６を介して電流指令部３０に送信される。また、座標変換部３１には、各相の通電ラインに設けられる電流センサ３７〜３９から、各相の通電ラインの実電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗが入力される。座標変換部３１は、三相固定座標系の電流値である実電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを、回転座標系の電流値である実ｄ軸電流Ｉｄ’および実ｑ軸電流Ｉｑ’に変換する。

次いで、ＰＩ制御部３２は、目標ｄ軸電流Ｉｄに実ｄ軸電流Ｉｄ’を収束させるとともに、目標ｑ軸電流Ｉｑに実ｑ軸電流Ｉｑ’を収束させるように、比例積分制御によってｄ軸電圧指令値Ｖｄおよびｑ軸電圧指令値Ｖｑを算出する。そして、座標変換部３３は、回転座標系の電圧指令値Ｖｄ，Ｖｑを、三相固定座標系の電圧指令値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに変換する。また、基礎デューティ設定部（第１デューティ設定部）３４は、各相の電圧指令値（電圧指令信号）Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに基づいて、各相の基礎デューティ（第１デューティ信号）Ｄｕ１，Ｄｖ１，Ｄｗ１を周期的に設定する。さらに、指令デューティ設定部（第２デューティ設定部）３５は、各相の基礎デューティＤｕ１，Ｄｖ１，Ｄｗ１に基づいて、各相の指令デューティ（第２デューティ信号）Ｄｕ２，Ｄｖ２，Ｄｗ２を周期的に設定する。なお、図１に示すように、電動モータ１１にはレゾルバ等の回転センサ４０が設けられている。回転センサ４０は、ロータの回転角度を検出するとともに、この回転角度をデューティ出力部２１内の座標変換部３１，３３に送信する。

［ＰＷＭ信号の設定手順：フローチャート］
以下、フローチャートに沿って、基礎デューティＤｕ１、指令デューティＤｕ２およびＰＷＭ信号Ｐｕの設定手順について説明する。以下の説明では、Ｕ相の基礎デューティＤｕ１、指令デューティＤｕ２およびＰＷＭ信号Ｐｕの設定手順について説明するが、これと同様の設定手順によって、Ｖ相やＷ相の基礎デューティＤｖ１，Ｄｗ１、指令デューティＤｖ２，Ｄｗ２、およびＰＷＭ信号Ｐｖ，Ｐｗについても設定することが可能である。また、基礎デューティＤｕ１，Ｄｖ１，Ｄｗ１や、指令デューティＤｕ２，Ｄｖ２，Ｄｗ２は、０％以上１００％以下の範囲で設定される。なお、デューティが０％とは、これによって得られるＰＷＭ信号のデューティ比が０％に設定されることを意味し、デューティが１００％とは、これによって得られるＰＷＭ信号のデューティ比が１００％に設定されることを意味している。

図４および図５はＰＷＭ信号Ｐｕの設定手順の一例を示すフローチャートである。なお、図４および図５のフローチャートにおいては、符号ａ，ｂの箇所で互いに接続されている。これらのフローチャートは、三角波信号等からなるキャリア信号の周期（以下、キャリア周期と記載する）毎に繰り返して実行され、基礎デューティＤｕ１、指令デューティＤｕ２およびＰＷＭ信号Ｐｕが周期的に更新される。図４に示すように、ステップＳ１０では、電圧指令値Ｖｕに基づいて、基礎デューティＤｕ１が設定される。続くステップＳ１１では、指令デューティＤｕ２の設定に用いられるシフト量Ｓ１，Ｓ２が、以下の式（１）および（２）に基づき設定される。なお、式（１）および（２）において、Ｓ１_n-1は直近のシフト量Ｓ１であり、Ｓ２_n-1は直近のシフト量Ｓ２である。また、ｋ１およびｋ２は「＋１」または「−１」の係数であり、ｋ１が「＋１」に設定される場合にはｋ２が「−１」に設定され、ｋ１が「−１」に設定される場合にはｋ２が「＋１」に設定される。すなわち、シフト量Ｓ１，Ｓ２の一方が正の値として設定される場合には、シフト量Ｓ１，Ｓ２の他方が負の値として設定される。このような式（１）および（２）に基づき、ステップＳ１１において、シフト量Ｓ１を設定する際には、直近のシフト量Ｓ１_n-1に１０％が加算（または減算）される一方、シフト量Ｓ２を設定する際には、直近のシフト量Ｓ２_n-1から１０％が減算（または加算）される。
Ｓ１＝Ｓ１_n-1＋（１０％×ｋ１） ・・（１）
Ｓ２＝Ｓ２_n-1＋（１０％×ｋ２） ・・（２）

ステップＳ１２では、基礎デューティＤｕ１およびシフト量Ｓ１，Ｓ２に基づいて、第１区間信号ｄｕａおよび第２区間信号ｄｕｂからなる指令デューティＤｕ２が設定される。第１区間信号ｄｕａは、以下の式（３）に基づき設定され、基礎デューティＤｕ１にシフト量Ｓ１を加算（または減算）することで設定される。同様に、第２区間信号ｄｕｂは、以下の式（４）に基づき設定され、基礎デューティＤｕ１からシフト量Ｓ２を減算（または加算）することで設定される。なお、後述するように、第１区間信号ｄｕａは、キャリア周期の前半区間で設定される指令デューティＤｕ２であり、第２区間信号ｄｕｂは、キャリア周期の後半区間で設定される指令デューティＤｕ２である。すなわち、第１区間信号ｄｕａは、キャリア信号の山から谷に至る区間で設定される指令デューティＤｕ２であり、第２区間信号ｄｕｂは、キャリア信号の谷から山に至る区間で設定される指令デューティＤｕ２である。
ｄｕａ＝Ｄｕ１＋Ｓ１ ・・（３）
ｄｕｂ＝Ｄｕ１＋Ｓ２ ・・（４）

ステップＳ１３では、第１区間信号ｄｕａが、０％以上１００％以下であるか否かが判定される。ステップＳ１３において、第１区間信号ｄｕａが０％以上１００％以下であると判定された場合には、ステップＳ１４に進み、第２区間信号ｄｕｂが、０％以上１００％以下であるか否かが判定される。ステップＳ１４において、第２区間信号ｄｕｂが０％以上１００％以下であると判定された場合には、ステップＳ１５に進み、キャリア信号と指令デューティＤｕ２との大小関係が比較され、その比較結果に基づいてＰＷＭ信号Ｐｕが設定される。すなわち、第１区間信号ｄｕａと第２区間信号ｄｕｂとの双方が、０％以上１００％以下の範囲に収まる場合に、ステップＳ１５に進み、指令デューティＤｕ２に基づいてＰＷＭ信号Ｐｕが設定される。

一方、ステップＳ１３，Ｓ１４において、第１区間信号ｄｕａまたは第２区間信号ｄｕｂが、０％未満であると判定された場合や、１００％を超えると判定された場合には、ステップＳ１６に進み、以下の式（５）および（６）に基づいてシフト量Ｓ１，Ｓ２の増減方向であるシフト方向が反転される。つまり、第１区間信号ｄｕａまたは第２区間信号ｄｕｂが、下限値である０％に到達した場合や、上限値である１００％に到達した場合には、ステップＳ１６に進み、シフト量Ｓ１，Ｓ２のシフト方向が反転される。なお、式（５）および（６）において、ｋ１_n-1は直近の係数ｋ１であり、ｋ２_n-1は直近の係数ｋ２である。例えば、シフト量Ｓ１を設定する際の係数ｋ１が「＋１」であった場合には、係数ｋ１が「＋１」から「−１」に変換される。一方、シフト量Ｓ２を設定する際の係数ｋ２が「−１」であった場合には、係数ｋ２が「−１」から「＋１」に変換される。
ｋ１＝−ｋ１_n-1 ・・（５）
ｋ２＝−ｋ２_n-1 ・・（６）

図４に示すように、ステップＳ１６において、シフト量Ｓ１，Ｓ２のシフト方向が反転されると、図５に示すように、ステップＳ１７に進み、前述した式（１）および（２）に基づいて、シフト量Ｓ１，Ｓ２が再設定される。続いて、ステップＳ１８では、前述した式（３）および（４）に基づいて、第１区間信号ｄｕａおよび第２区間信号ｄｕｂからなる指令デューティＤｕ２が再設定される。そして、ステップＳ１９では、第１区間信号ｄｕａが０％以上１００％以下であるか否かが判定され、ステップＳ２０では、第２区間信号ｄｕｂが０％以上１００％以下であるか否かが判定される。ステップＳ１９，２０において、第１区間信号ｄｕａまたは第２区間信号ｄｕｂが、０％未満であると判定された場合や、１００％を超えると判定された場合には、ステップＳ１７に進み、シフト量Ｓ１，Ｓ２が再設定され、ステップＳ１８に進み、指令デューティＤｕ２が再設定される。一方、ステップＳ１９，Ｓ２０において、第１区間信号ｄｕａと第２区間信号ｄｕｂとの双方が、０％以上１００％以下の範囲に収まると判定された場合には、図４に示すように、ステップＳ１５に進み、指令デューティＤｕ２に基づいてＰＷＭ信号Ｐｕが設定される。

［ＰＷＭ信号の設定状況：タイミングチャート］
以下、タイミングチャートに沿って、基礎デューティＤｕ１、指令デューティＤｕ２およびＰＷＭ信号Ｐｕの設定状況について説明する。図６はＰＷＭ信号Ｐｕの設定状況の一例を示すタイミングチャートである。

図６に符号α１，α２で示すように、キャリア周期の起点毎、つまりキャリア信号の山Ｃ１が入力されるタイミングにて、基礎デューティＤｕ１が電圧指令値Ｖｕに基づき設定される。符号α１で示すように、基礎デューティＤｕ１が設定されると、初めのキャリア周期Ｐｃ１では、キャリア周期の前半区間において、基礎デューティＤｕ１にシフト量Ｓ１（例えば１０％）が加算されて第１区間信号ｄｕａが設定される。また、キャリア周期Ｐｃ１では、キャリア周期の後半区間において、基礎デューティＤｕ１からシフト量Ｓ２（例えば−１０％）が減算されて第２区間信号ｄｕｂが設定される。このように、第１区間信号ｄｕａは基礎デューティＤｕ１よりも増加側に設定され、第２区間信号ｄｕｂは基礎デューティＤｕ１よりも減少側に設定される。また、キャリア信号の谷Ｃ２を境に、一方側には第１区間信号ｄｕａが設定され、他方側には第２区間信号ｄｕｂが設定される。そして、キャリア信号が第１区間信号ｄｕａおよび第２区間信号ｄｕｂを下回る領域では、ＰＷＭ信号Ｐｕがハイレベルに設定され、キャリア信号が第１区間信号ｄｕａおよび第２区間信号ｄｕｂを上回る領域では、ＰＷＭ信号Ｐｕがローレベルに設定される。

続いて、符号α２で示すように、基礎デューティＤｕ１が更新されると、次のキャリア周期Ｐｃ２では、キャリア周期の前半区間において、基礎デューティＤｕ１にシフト量Ｓ１（例えば２０％）が加算されて第１区間信号ｄｕａが設定される。また、キャリア周期Ｐｃ２では、キャリア周期の後半区間において、基礎デューティＤｕ１からシフト量Ｓ２（例えば−２０％）が減算されて第２区間信号ｄｕｂが設定される。このように、第１区間信号ｄｕａは基礎デューティＤｕ１よりも増加側に設定され、第２区間信号ｄｕｂは基礎デューティＤｕ１よりも減少側に設定される。また、キャリア信号の谷Ｃ２を境に、一方側には第１区間信号ｄｕａが設定され、他方側には第２区間信号ｄｕｂが設定される。そして、キャリア信号が第１区間信号ｄｕａおよび第２区間信号ｄｕｂを下回る領域では、ＰＷＭ信号Ｐｕがハイレベルに設定され、キャリア信号が第１区間信号ｄｕａおよび第２区間信号ｄｕｂを上回る領域では、ＰＷＭ信号Ｐｕがローレベルに設定される。

このように、図６に示す例では、基礎デューティＤｕ１が更新されると、基礎デューティＤｕ１と第１区間信号ｄｕａとの第１乖離量であるシフト量Ｓ１は直近の値よりも増加し、基礎デューティＤｕ１と第２区間信号ｄｕｂとの第２乖離量であるシフト量Ｓ２は直近の値よりも増加している。ところで、前述のフローチャートで説明したように、第１または第２区間信号ｄｕａ，ｄｕｂが上限値や下限値に到達した場合には、シフト量Ｓ１，Ｓ２のシフト方向つまり区間信号ｄｕａ，ｄｕｂの増減方向が反転するため、シフト量Ｓ１，Ｓ２が直近の値に対して減少する状況も発生する。

続いて、シフト量Ｓ１，Ｓ２におけるシフト方向の反転について説明する。図７は区間信号ｄｕａ，ｄｕｂの設定状況、つまりシフト量Ｓ１，Ｓ２の設定状況の一例を示すタイミングチャートである。なお、図７に示される状況とは、電圧指令値Ｖｕおよび基礎デューティＤｕ１が一定に保たれた状況である。また、図７においては、シフト量Ｓ１に基づき設定される第１区間信号ｄｕａが実線で示され、シフト量Ｓ２に基づき設定される第２区間信号ｄｕｂが破線で示される。

図７に示すように、シフト量Ｓ１，Ｓ２はキャリア周期毎に更新されることから、基礎デューティＤｕ１が一定に保たれる場合であっても、区間信号ｄｕａ，ｄｕｂの一方が増加方向に更新され、区間信号ｄｕａ，ｄｕｂの他方が減少方向に更新される。そして、増加方向に更新される第１区間信号ｄｕａが、上限値である１００％に到達した場合（符号Ｘａ）には、シフト量Ｓ１，Ｓ２のシフト方向つまり区間信号ｄｕａ，ｄｕｂの増減方向が反転するため、第１区間信号ｄｕａが減少方向に更新され、第２区間信号ｄｕｂが増加方向に更新される。その後、増加方向に更新される第２区間信号ｄｕｂが、上限値である１００％に到達した場合（符号Ｘｂ）には、シフト量Ｓ１，Ｓ２のシフト方向つまり区間信号ｄｕａ，ｄｕｂの増減方向が反転するため、第１区間信号ｄｕａが増加方向に更新され、第２区間信号ｄｕｂが減少方向に更新される。

このように、指令デューティＤｕ２を構成する第１および第２区間信号ｄｕａ，ｄｕｂは、基礎デューティＤｕ１を中心に周期的に増減するように設定される。また、第１区間信号ｄｕａが増加する際には第２区間信号ｄｕｂが減少する一方、第１区間信号ｄｕａが減少する際には第２区間信号ｄｕｂが増加する。このような指令デューティＤｕ２に基づいてＰＷＭ信号Ｐｕを設定し、このＰＷＭ信号Ｐｕを用いて電動モータ１１を駆動制御することにより、ＰＷＭ制御に伴う電動モータ１１の電磁騒音を低減することができる。

［電動モータの電磁騒音低減］
以下、指令デューティＤｕ２による電動モータ１１の電磁騒音低減について説明する。図８は比較例のＰＷＭ信号Ｐｕ’を示す図であり、図９は実施例のＰＷＭ信号Ｐｕを示す図である。また、図１０は比較例のＰＷＭ信号Ｐｕ’と実施例のＰＷＭ信号Ｐｕとを比較する図である。図８に比較例として示したＰＷＭ信号Ｐｕ’とは、キャリア信号と基礎デューティＤｕ１とを比較することで設定されたＰＷＭ信号である。一方、図９に実施例として示したＰＷＭ信号Ｐｕとは、キャリア信号と指令デューティＤｕ２とを比較することで設定されたＰＷＭ信号である。なお、図８および図９に示される状況とは、電圧指令値Ｖｕおよび基礎デューティＤｕ１が一定に保たれた状況である。

図８に示すように、キャリア信号が基礎デューティＤｕ１を下回る領域では、ＰＷＭ信号Ｐｕ’がハイレベルに設定され、キャリア信号が基礎デューティＤｕ１を上回る領域では、ＰＷＭ信号Ｐｕ’がローレベルに設定される。このように設定される比較例のＰＷＭ信号Ｐｕ’は、図１０（ａ）に示すように、キャリア周期Ｐ１に相当する一定の周期Ｔｘでオン時間ｔｏが出現するＰＷＭ信号である。一方、図９に示すように、キャリア信号が指令デューティＤｕ２（区間信号ｄｕａ，ｄｕｂ）を下回る領域では、ＰＷＭ信号Ｐｕがハイレベルに設定され、キャリア信号が指令デューティＤｕ２（区間信号ｄｕａ，ｄｕｂ）を上回る領域では、ＰＷＭ信号Ｐｕがローレベルに設定される。このように設定される実施例のＰＷＭ信号Ｐｕは、図１０（ｂ）に示すように、互いに異なる周期Ｔａ〜Ｔｅでオン時間ｔｏが出現するＰＷＭ信号である。

ここで、図９に示すように、指令デューティＤｕ２を構成する第１区間信号ｄｕａは、基礎デューティＤｕ１よりも増加側に設定されており、指令デューティＤｕ２を構成する第２区間信号ｄｕｂは、基礎デューティＤｕ１よりも減少側に設定されている。このため、図９に符号ｔ１で示すように、ＰＷＭ信号Ｐｕがハイレベルに切り替えられるタイミングを早めることができ、符号ｔ２で示すように、ＰＷＭ信号Ｐｕがローレベルに切り替えられるタイミングを早めることができる。すなわち、指令デューティＤｕ２を用いてＰＷＭ信号Ｐｕを設定することにより、ＰＷＭ信号Ｐｕのオン時間ｔｏを矢印ａ方向に進めることができる。このように、オン時間ｔｏの位相をずらす一対の区間信号ｄｕａ，ｄｕｂは、基礎デューティＤｕ１を中心に周期的に増減している。このため、図１０（ｂ）に示すように、実施例のＰＷＭ信号Ｐｕにおいては、互いに異なる周期Ｔａ〜Ｔｅでオン時間ｔｏを出現させることができる。なお、前述したように、指令デューティＤｕ２（区間信号ｄｕａ，ｄｕｂ）が上限値や下限値に達した場合には、シフト量Ｓ１，Ｓ２のシフト方向つまり区間信号ｄｕａ，ｄｕｂの増減方向が反転する。このため、図１０（ａ）に矢印ａ，ｂで示すように、ＰＷＭ信号Ｐｕのオン時間ｔｏは、キャリア周期Ｐ１内で周期的に往復する。

前述したように、オン時間ｔｏの出現周期が変化するＰＷＭ信号Ｐｕを用いることにより、ＰＷＭ制御におけるキャリア周波数を一定に維持しながら、インバータ１２に組み込まれるスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２の駆動周期をキャリア周波数からずらすことができる。これにより、電動モータ１１のモータ巻線に生じる電流リップル等の発生周期をずらすことができるため、電動モータ１１の電磁騒音を抑制することができる。しかも、キャリア周波数を一定に維持することができるため、基礎デューティＤｕ１および指令デューティＤｕ２の更新周期をキャリア周波数に合わせることができ、電動モータ１１の制御精度を向上させることができる。

ここで、図１１（ａ）は、比較例のＰＷＭ信号Ｐｕ’による電動モータ１１の電磁騒音を示す図であり、図１１（ｂ）は、実施例のＰＷＭ信号Ｐｕによる電動モータ１１の電磁騒音を示す図である。図１１においては、縦軸に電磁騒音の振幅スペクトルが示され、横軸に電磁騒音の周波数が示されている。図１０（ａ）に示すように、一定の周期Ｔｘでオン時間ｔｏが出現するＰＷＭ信号Ｐｕ’を用いて電動モータ１１を制御した場合には、図１１（ａ）に示すように、電磁騒音の周波数成分が特定の周波数に集中することから、周波数成分の振幅スペクトルが高い強度で現れることになる。これに対し、図１０（ｂ）に示すように、互いに異なる周期Ｔａ〜Ｔｅでオン時間ｔｏが出現するＰＷＭ信号Ｐｕを用いて電動モータ１１を制御した場合には、図１１（ｂ）に示すように、電磁騒音の周波数成分が幅広い周波数に分散することから、周波数成分の振幅スペクトル強度を抑制することができる。これにより、電動モータ１１の電磁騒音を抑制することができる。

しかも、図９に示すように、基礎デューティＤｕ１と第１区間信号ｄｕａとの第１乖離量に相当するシフト量Ｓ１の絶対値と、基礎デューティＤｕ１と第２区間信号ｄｕｂとの第２乖離量に相当するシフト量Ｓ２の絶対値とは、互いに等しい値に設定されている。このため、図９に示した時間ｔ１，ｔ２を互いに一致させることができるため、ＰＷＭ信号Ｐｕにおけるオン時間ｔｏの長さを維持したまま、オン時間ｔｏの出現周期をずらすことができる。これにより、ＰＷＭ信号Ｐｕ’に代えてＰＷＭ信号Ｐｕを用いた場合であっても、電動モータ１１に対する供給電力を増減させることなく、電動モータ１１の電磁騒音を抑制することができる。なお、図示する例では、キャリア信号の三角波形状は二等辺三角形に設定されている。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、モータ制御装置１０によって制御される電動モータとしては、電気自動車やハイブリッド車両に搭載される電動モータ１１に限られることはなく、ＰＷＭ信号を用いて制御される電動モータであれば如何なる電動モータであっても良い。また、前述の説明では、シフト量Ｓ１，Ｓ２の増減量を一定（１０％）に設定しているが、これに限られることはなく、シフト量Ｓ１，Ｓ２の増減量を変化させても良い。また、前述の説明では、シフト量Ｓ１，Ｓ２のシフト方向を反転する際の下限値の例として０％を挙げ、上限値の例として１００％を挙げているが、これに限られることはない。例えば、下限値として例えば１０％を採用しても良く、上限値として例えば９０％を採用しても良い。

前述の説明では、キャリア信号として三角波信号を採用しているが、これに限られることはなく、他の形式のキャリア信号を採用しても良い。また、前述の説明では、シフト量Ｓ１の絶対値とシフト量Ｓ２の絶対値とを互いに一致させているが、これに限られることはなく、シフト量Ｓ１の絶対値とシフト量Ｓ２の絶対値とを変化させても良い。また、前述の説明では、指令デューティＤｕ２を設定する際に、キャリア信号の谷Ｃ２を境に、一方側に第１区間信号ｄｕａを設定し、他方側に第２区間信号ｄｕｂを設定しているが、これに限られることはなく、キャリア信号の山Ｃ１を境に、一方側に第１区間信号ｄｕａを設定し、他方側に第２区間信号ｄｕｂを設定しても良い。

１０ モータ制御装置
１１ 電動モータ
２２ パルス設定部
３４ 基礎デューティ設定部（第１デューティ設定部）
３５ 指令デューティ設定部（第２デューティ設定部）
Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ 電圧指令値（電圧指令信号）
Ｄｕ１，Ｄｖ１，Ｄｗ１ 基礎デューティ（第１デューティ信号）
Ｄｕ２，Ｄｖ２，Ｄｗ２ 指令デューティ（第２デューティ信号）
ｄｕａ 第１区間信号
ｄｕｂ 第２区間信号
Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗ ＰＷＭ信号
Ｓ１ シフト量（第１乖離量）
Ｓ２ シフト量（第２乖離量）

Claims (6)

1. ＰＷＭ信号を用いて電動モータを制御するモータ制御装置であって、
   前記電動モータに対する電圧指令信号に基づいて、第１デューティ信号を周期的に設定する第１デューティ設定部と、
   前記第１デューティ信号を第１区間信号と第２区間信号とに変換し、前記第１区間信号および前記第２区間信号からなる第２デューティ信号を設定する第２デューティ設定部と、
   前記第２デューティ信号と搬送波信号との比較結果に基づいて、前記ＰＷＭ信号を設定するパルス設定部と、
   を有し、
   前記第１区間信号と前記第２区間信号とのいずれか一方は、前記第１デューティ信号よりも増加側に設定され、
   前記第１区間信号と前記第２区間信号とのいずれか他方は、前記第１デューティ信号よりも減少側に設定される、モータ制御装置。
2. 請求項１記載のモータ制御装置において、
   前記搬送波信号の周波数は一定である、モータ制御装置。
3. 請求項１または２記載のモータ制御装置において、
   前記搬送波信号の山または谷を境に、一方側には前記第１区間信号が設定され、他方側には前記第２区間信号が設定される、モータ制御装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のモータ制御装置において、
   前記第１デューティ信号と前記第１区間信号との第１乖離量は、前記第１デューティ信号と前記第２区間信号との第２乖離量に等しい、モータ制御装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のモータ制御装置において、
   前記第１デューティ信号と前記第１区間信号との第１乖離量は、前記第１デューティ信号が更新される度に増加または減少し、
   前記第１デューティ信号と前記第２区間信号との第２乖離量は、前記第１デューティ信号が更新される度に増加または減少する、モータ制御装置。
6. 請求項５記載のモータ制御装置において、
   前記第１区間信号または前記第２区間信号が上限値または下限値に到達すると、前記第１乖離量および前記第２乖離量は増加方向から減少方向に反転する、モータ制御装置。

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