JP2017139926A

JP2017139926A - 駆動装置

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Publication number: JP2017139926A
Application number: JP2016020841A
Authority: JP
Inventors: 亮次佐藤; Ryoji Sato; 昭吾田中; Shogo Tanaka; 拓也嶋路; Takuya Shimaji
Original assignee: Aisin AW Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Aisin AW Co Ltd; Toyota Motor Corp
Priority date: 2016-02-05
Filing date: 2016-02-05
Publication date: 2017-08-10
Anticipated expiration: 2036-02-05
Also published as: CN107046383B; JP6521881B2; US20170229984A1; CN107046383A; US10056853B2

Abstract

【課題】モータのトルクリプルをより十分に抑制する。【解決手段】モータのトルク指令に基づいてｄ軸，ｑ軸の基本電流指令Ｉｄｔｍｐ，Ｉｑｔｍｐを設定する（Ｓ１２０）。続いて、モータの回転数Ｎｍが大きいときに小さいときよりも大きくなるように電気角補償量Δθｅ２を設定し（Ｓ１５０）、回転位置検出センサからのモータの回転子の回転位置θｍに基づく電気角θｅから予測される予測電気角θｅｅｓ１に電気角補償量Δθｅ２を加えて補正後予測電気角θｅｅｓ２を設定する（Ｓ１６０）。そして、補正後予測電気角θｅｅｓ２に基づく補正係数ｋｉをｄ軸，ｑ軸の基本電流指令Ｉｄｔｍｐ，ｉｑｔｍｐに乗じてｄ軸，ｑ軸の電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を設定し（Ｓ１７０，Ｓ１８０）、この電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を用いてインバータを制御する（Ｓ１９０〜Ｓ２３０）。【選択図】図２

Description

本発明は、駆動装置に関する。

従来、この種の駆動装置としては、モータと、モータを駆動するインバータと、モータの磁極位相を検出する磁極位相検出器と、インバータを制御する制御装置と、を備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。ここで、制御装置は、モータのトルク指令の大きさに応じてモータの出力トルクに生じるトルクリプルの大きさを演算してトルクリプル振幅信号を作成し、磁極位相検出器によって検出されたモータの磁極位相からトルクリプルの位相に応じた正弦波信号を演算し、トルクリプル振幅信号と正弦波信号とを乗算してトルクリプル抑制信号を演算する。そして、モータのトルク指令にトルクリプル抑制信号を注入して新たなトルク指令を作成し、この新たなトルク指令を用いてインバータの複数のスイッチング素子をスイッチング制御する。こうした制御を行なうことにより、モータの出力トルクに生じるリプル成分を抑制している。

特開２００２−２２３５８２号公報

こうした駆動装置では、磁極位相検出検出器によって検出されたモータの磁極位相（電気角）と、インバータの複数のスイッチング素子のスイッチングに応じてモータの実際のトルク（電流）が変化する（脈動する）ときのモータの実際の磁極位相と、にずれが生じる。したがって、モータの磁極位相をそのまま用いて正弦波信号ひいてはトルクリプル抑制信号を演算すると、モータのトルクリプルを十分に抑制できない場合が生じる。特に、モータのトルクリプルが高周波数になると、こうした事象が生じやすい。

本発明の駆動装置は、モータのトルクリプルをより十分に抑制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って前記モータを駆動するインバータと、
前記インバータを制御する制御手段と、
を備える駆動装置であって、
前記モータの電気角および回転数を検出する検出手段を備え、
前記制御手段は、
前記検出手段によって検出された回転数が大きいときに小さいときよりも大きくなるように、前記インバータに制御信号を出力するときの前記モータの実際の電気角と前記モータのトルクが変化するときの前記モータの実際の電気角とのずれを補償するための電気角補償量を設定し、
前記検出手段によって検出された電気角と前記電気角補償量とを用いて補償用電気角を設定し、
前記モータに要求される要求トルクを、前記補償用電気角に基づいて、前記モータのトルクリプルが打ち消されるように補正して、補正後トルクを設定し、
前記補正後トルクが前記モータから出力されるように前記インバータを制御する、
ことを要旨とする。

この本発明の駆動装置では、モータの電気角および回転数を検出する検出手段を備える。そして、検出手段によって検出された回転数が大きいときに小さいときよりも大きくなるように、インバータに制御信号を出力するときのモータの実際の電気角とモータのトルクが変化するときのモータの実際の電気角とのずれを補償するための電気角補償量を設定し、検出手段によって検出された電気角と電気角補償量とを用いて補償用電気角を設定し、モータに要求される要求トルクを補償用電気角に基づいてモータのトルクリプルが打ち消されるように補正して補正後トルクを設定し、補正後トルクがモータから出力されるようにインバータを制御する。モータの回転数が大きい（モータのトルクリプルの周波数が高い）ときには、モータの回転数が小さい（モータのトルクリプルの周波数が小さい）ときに比して、検出手段によって検出された電気角と、インバータの複数のスイッチング素子のスイッチングに応じてモータの実際のトルク（電流）が変化するときのモータの実際の電気角と、のずれが大きくなる。したがって、モータの回転数が大きいときに小さいときよりも大きくなるように電気角補償量を設定し、要求トルクと、検出手段によって検出された電気角と電気角補償量とに応じた補償用電気角と、に基づいて、要求トルクからモータのトルクリプルを打ち消したトルク（補正後トルク）がモータから出力されるように制御することにより、モータのトルクリプルをより十分に抑制することができる。この結果、モータの振動，ノイズをより十分に抑制することができる。

こうした本発明の駆動装置において、前記制御手段は、前記要求トルクに基づいてｄ軸，ｑ軸の基本電流指令を設定し、前記要求トルクと前記補償用電気角とに基づいて前記トルクリプルを打ち消すための補正係数を設定し、前記ｄ軸，ｑ軸の基本電流指令に前記補正係数を乗じて前記ｄ軸，ｑ軸の電流指令を設定し、前記ｄ軸，ｑ軸の電流指令を用いて前記インバータを制御する、ものとしてもよい。この場合、補償用電気角に基づく補正係数を用いてｄ軸，ｑ軸の電流指令を設定することにより、モータのトルクリプルをより十分に抑制することができる。

この態様の本発明の駆動装置において、前記制御手段は、前記ｄ軸，ｑ軸の電流指令と前記ｄ軸，ｑ軸の電流とに基づいて前記ｄ軸，ｑ軸の電圧指令のフィードバック項を設定し、前記補償用電気角と前記要求トルクと前記検出手段によって検出された回転数とに基づいて前記ｄ軸，ｑ軸の電圧指令のフィードフォワード項を設定し、前記フィードフォワード項と前記フィードバック項とを用いて前記ｄ軸，ｑ軸の電圧指令を設定し、前記ｄ軸，ｑ軸の電圧指令を用いて前記インバータを制御する、ものとしてもよい。この場合、補償用電気角と要求トルクと回転数とに応じたフィードフォワード項を用いることにより、モータのトルクリプルをより十分に抑制することができる。

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によって実行されるモータ制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。電気角補償量設定用マップの一例を示す説明図である。補正係数設定用マップの一例を示す説明図である。フィードフォワード項設定用マップ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１に示すように、モータ３２と、インバータ３４と、バッテリ３６と、電子制御ユニット５０と、を備える。

モータ３２は、例えば同期発電電動機として構成されており、回転子が駆動輪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と接続されると共に電力ライン３８を介してバッテリ３６と接続されている。このインバータ３４は、６つのトランジスタ（スイッチング素子）Ｔ１１〜Ｔ１６と、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、電力ライン３８の正極ラインと負極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。６つのダイオードＤ１１〜Ｄ１６は、それぞれ、トランジスタＴ１１〜Ｔ１６に逆方向に並列接続されている。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。

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、上述したように、電力ライン３８を介してインバータ３４と接続されている。

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，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、以下のものを挙げることができる。
・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
・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からの電流Ｉｕ，Ｉｖ
・イグニッションスイッチ６０からのイグニッション信号
・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
・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
・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

電子制御ユニット５０からは、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など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および回転数Ｎｍを演算している。

こうして構成された実施例の電気自動車２０では、まず、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Ｔｐ＊を設定する。続いて、要求トルクＴｐ＊をモータ３２のトルク指令Ｔｍ＊に設定する。そして、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊を用いてインバータ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。ここで、ＰＷＭ制御は、モータ３２の電圧指令と搬送波（三角波）電圧との比較によってトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のオン時間の割合を調節する制御である。なお、実施例は、搬送波電圧として、数ｋＨｚ〜１０ｋＨｚ程度の三角波電圧を用いるものとした。

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、モータ３２を制御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によって実行されるモータ制御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。

モータ制御ルーチンが実行されると、電子制御ユニット５０は、まず、モータ３２の電気角θｅ，回転数Ｎｍ，Ｕ相，Ｖ相の電流Ｉｕ，Ｉｖ，トルク指令Ｔｍ＊を入力する（ステップＳ１００）。ここで、電気角θｅおよび回転数Ｎｍ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。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。トルク指令Ｔｍ＊は、上述の駆動制御によって設定された値を入力するものとした。

続いて、モータ３２の三相コイルのＵ相，Ｖ相，Ｗ相に流れる電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの総和を値０として、モータ３２の電気角θｅを用いて、Ｕ相，Ｖ相の電流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）。

そして、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＊の基本値としての基本電流指令Ｉｄｔｍｐ，Ｉｑｔｍｐを設定する（ステップＳ１２０）。ここで、ｄ軸，ｑ軸の基本電流指令Ｉｄｔｍｐ，Ｉｑｔｍｐは、実施例では、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊とｄ軸，ｑ軸の基本電流指令Ｉｄｔｍｐ，Ｉｑｔｍｐとの関係を予め定めて電流指令設定用マップとしてＲＯＭ５４に記憶しておき、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊が与えられると、このマップから対応するｄ軸，ｑ軸の基本電流指令Ｉｄｔｍｐ，Ｉｑｔｍｐを導出して設定するものとした。

次に、モータ３２の回転数Ｎｍに基づいて電気角補償量Δθｅ１を設定すると共に（ステップＳ１３０）、ステップＳ１００で入力したモータ３２の電気角θｅに電気角補償量Δθｅ１を加えて、モータ３２の予測電気角θｅｅｓ１を計算する（ステップＳ１４０）。ここで、電気角補償量Δθｅ１は、ステップＳ１００で入力した電気角θｅと、電子制御ユニット５０からＰＷＭ信号をインバータ３４に出力するときの実際の電気角と、のずれ（前者に対する後者の進み量）を補償するための補償量であり、実施例では、モータ３２の回転数Ｎｍに基づいて、搬送波電圧の１．５周期に相当する電気角の移動量を設定するものとした。実施例では、モータ３２の予測電気角θｅｅｓ１が本発明の「検出手段によって検出された電気角」に相当する。

続いて、モータ３２の回転数Ｎｍに基づいて電気角補償量Δθｅ２を設定し（ステップＳ１５０）、モータ３２の予測電気角θｅｅｓ１に電気角補償量Δθｅ２を加えて、モータ３２の補正後予測電気角θｅｅｓ２を計算する（ステップＳ１６０）。ここで、電気角補償量Δθｅ２は、電子制御ユニット５０からＰＷＭ信号をインバータ３４に出力するときのモータ３２の実際の電気角と、インバータ３４のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のスイッチングに応じてモータ３２の実際のトルク（電流）が変化する（脈動する）ときの実際の電気角と、のずれ（前者に対する後者の進み量）を補償するための補償量であり、実施例では、モータ３２の回転数Ｎｍと電気角補償量Δθｅ２との関係を予め定めて電気角補償量設定用マップとしてＲＯＭ５４に記憶しておき、モータ３２の回転数Ｎｍが与えられると、このマップから対応する電気角補償量Δθｅ２を導出して設定するものとした。電気角補償量設定用マップの一例を図３に示す。図示するように、電気角補償量Δθｅ２は、モータ３２の回転数Ｎｍが値０のときに値０となり、且つ、モータ３２の回転数Ｎｍ２が大きいときに小さいときよりも大きくなるように詳細にはモータ３２の回転数Ｎｍが大きいほど大きくなるように設定するものとした。これは、モータ３２の回転数Ｎｍが大きい（モータ３２のトルクリプルの周波数が高い）ときには、モータ３２の回転数Ｎｍが小さい（モータ３２のトルクリプルの周波数が低い）ときに比して、モータ３２の予測電気角θｅｅｓ１と、インバータ３４のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のスイッチングに応じてモータ３２の実際のトルク（電流）が変化するときのモータ３２の実際の電気角と、のずれ（前者に対する後者の進み量）が大きくなるからである。

次に、モータ３２の補正後予測電気角θｅｅｓ２およびトルク指令Ｔｍ＊に基づいて、ｄ軸，ｑ軸の基本電流指令Ｉｄｔｍｐ，Ｉｑｔｍｐを補正するのに用いる補正係数ｋｉを設定し（ステップＳ１７０）、式（１）および式（２）に示すように、ｄ軸，ｑ軸の基本電流指令Ｉｄｔｍｐ，Ｉｑｔｍｐに補正係数ｋｉを乗じて、ｄ軸，ｑ軸の電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を計算する（ステップＳ１８０）。

Id*=Idtmp・ki (1)
Iq*=Iqtmp・ki (2)

ここで、補正係数ｋｉは、実施例では、モータ３２の補正後予測電気角θｅｅｓ２およびトルク指令Ｔｍ＊と補正係数ｋｉとの関係を予め定めて補正係数設定用マップとしてＲＯＭ５４に記憶しておき、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊と補正後予測電気角θｅｅｓ２とが与えられると、このマップから対応する補正係数ｋｉを導出して設定するものとした。補正係数設定用マップの一例を図４に示す。図４は、モータ３２のトルクリプルが電気角６次（電気角の１周期に対して６周期）で生じる場合の補正係数の一例を示す。図示するように、補正係数ｋｉは、補正後予測電気角θｅｅｓ２に基づいて、モータ３２のトルクリプルをキャンセルできるように、値１を中心に変動するように設定するものとした。ここで、補正係数ｋｉを値１よりも小さくする補正後予測電気角θｅｅｓ２の範囲は、ｄ軸，ｑ軸の基本電流指令Ｉｄｔｍｐ，Ｉｑｔｍｐをそのまま電流指令Ｉｄ＊、Ｉｑ＊に設定するとモータ３２のトルクリプルによって出力トルクがトルク指令Ｔｍ＊よりも大きくなる範囲、即ち、モータ３２のトルクリプルをキャンセルするために電流指令Ｉｄ＊、Ｉｑ＊を基本電流指令Ｉｄｔｍｐ，Ｉｑｔｍｐよりも小さくする必要がある補正後予測電気角θｅｅｓ２の範囲を意味する。また、補正係数ｋｉを値１よりも大きくする補正後予測電気角θｅｅｓ２の範囲は、ｄ軸，ｑ軸の基本電流指令Ｉｄｔｍｐ，Ｉｑｔｍｐをそのまま電流指令Ｉｄ＊、Ｉｑ＊に設定するとモータ３２のトルクリプルによって出力トルクがトルク指令Ｔｍ＊よりも小さくなる範囲、即ち、モータ３２のトルクリプルをキャンセルするために電流指令Ｉｄ＊、Ｉｑ＊を基本電流指令Ｉｄｔｍｐ，Ｉｑｔｍｐよりも大きくする必要がある補正後予測電気角θｅｅｓ２の範囲を意味する。そして、この補正係数ｋｉは、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊が大きいときに小さいときよりも値１を中心に大きく変動するように設定するものとした。これは、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊が大きいときに小さいときよりもモータ３２のトルクリプルが大きくなりやすいからである。補正係数ｋｉは、図４に限定されるものではなく、低減対象のトルクリプルの成分の次数（例えば、電気角６次，電気角１２次，電気２４次，・・・の１つまたは複数）に応じて設定すればよい。

したがって、ｄ軸，ｑ軸の基本電流指令Ｉｄｔｍｐ，Ｉｑｔｍｐに補正係数ｋｉを乗じて計算されるｄ軸，ｑ軸の電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊は、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊を補正後予測電気角θｅｅｓ２に基づいてモータ３２のトルクリプルが打ち消されるように補正した補正後トルクに相当する電流指令となる。

次に、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（３）および式（４）によってｄ軸，ｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊のフィードバック項Ｖｄｆｂ，Ｖｑｆｂを設定する（ステップＳ１９０）。ここで、式（３）および式（４）中、「ｋｄ１」，「ｋｑ１」は，比例項のゲインであり、「ｋｄ２」，「ｋｑ２」は、積分項のゲインである。

Vdfb=kd1・(Id*-Id)+kd2∫(Id*-Id)dt (3)
Vqfb=kq1・(Iq*-Iq)+kq2∫(Iq*-Iq)dt (4)

続いて、モータ３２の補正後予測電気角θｅｅｓ２とトルク指令Ｔｍ＊と回転数Ｎｍとに基づいて、ｄ軸，ｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊のフィードフォワード項Ｖｄｆｆ，Ｖｑｆｆを設定する（ステップＳ２００）。ここで、フィードフォワード項Ｖｄｆｆ，Ｖｑｆｆは、実施例では、モータ３２の補正後予測電気角θｅｅｓ２とトルク指令Ｔｍ＊と回転数Ｎｍとフィードフォワード項Ｖｄｆｆ，Ｖｑｆｆとの関係を予め定めてフィードフォワード項設定用マップとしてＲＯＭ５４に記憶しておき、モータ３２の補正後予測電気角θｅｅｓ２とトルク指令Ｔｍ＊と回転数Ｎｍとが与えられると、このマップから対応するフィードフォワード項Ｖｄｆｆ，Ｖｑｆｆを導出して設定するものとした。フィードフォワード項設定用マップの一例を図５に示す。図５（ａ）は、フィードフォワード項Ｖｄｆｆの設定用のマップであり、図５（ｂ）は、フィードフォワード項Ｖｑｆｆの設定用のマップである。このフィードフォワード項設定用マップでは、モータ３２のトルクリプルをキャンセルするのに適したフィードフォワード項Ｖｄｆｆ，Ｖｑｆｆを、モータ３２の補正後予測電気角θｅｅｓ２とトルク指令Ｔｍ＊と回転数Ｎｍとに応じて、予め実験や解析によって定めておくものとした。

そして、式（５）および式（６）に示すように、フィードフォワード項Ｖｄｆｆ，Ｖｑｆｆとフィードバック項Ｖｄｆｂ，Ｖｑｆｂとの和をｄ軸，ｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊に設定する（ステップＳ２１０）。

Vd*=Vdff+Vdfb (5)
Vq*=Vqff+Vqfb (6)

次に、モータ３２の予測電気角θｅｅｓ１を用いて、ｄ軸，ｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊をＵ相，Ｖ相，Ｗ相の電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に座標変換（２相−３相変換）する（ステップＳ２２０）。そして、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊をインバータ３４のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６をスイッチングするためのＰＷＭ信号に変換し、このＰＷＭ信号をインバータ３４に出力することによってインバータ３４のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のスイッチング制御を行なって（ステップＳ２３０）、本ルーチンを終了する。

ここで、実施例では、フィードフォワード項Ｖｄｆｆ，Ｖｑｆｆに対応するトルクと、ｄ軸，ｑ軸の電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊から基本電流指令Ｉｄｔｍｐ，Ｉｑｔｍｐを減じたｄ軸，ｑ軸の値（Ｉｄ＊−Ｉｄｔｍｐ），（Ｉｑ＊−Ｉｑｔｍｐ）に対応するトルクと、が、モータ３２のトルクリプルを打ち消すためのキャンセルトルクＴｃｎに相当すると考えることができる。実施例では、ｄ軸，ｑ軸の電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊の演算に用いる補正係数ｋｉをモータ３２の回転数Ｎｍに基づく電気角補償量Δθｅ２を考慮した補正後予測電気角θｅｅｓ２を用いて設定すると共にフィードフォワード項Ｖｄｆｆ，Ｖｑｆｆを補正後予測電気角θｅｅｓ２を用いて設定するから、電気角θｅまたは予測電気角θｅｅｓ１を用いてこれらを設定するものに比して、キャンセルトルクＴｃｎをより適切なものとすることができる。これにより、モータ３２のトルクリプルをより十分に抑制することができ、モータ３２の振動，ノイズをより十分に抑制することができる。なお、モータ３２の回転数Ｎｍが比較的大きくなると、モータ３２のトルクリプルの周期時間が比較的短くなるから、補正後予測電気角θｅｅｓ２に基づく補正係数ｋｉを用いたフィードバック項Ｖｄｆｂ，Ｖｑｆｂだけでは、モータ３２のトルクリプルを十分に抑制することができない可能性がある。実施例では、補正後予測電気角θｅｅｓ２に応じたフィードフォワード項Ｖｄｆｆ，Ｖｑｆｆを用いることにより、モータ３２の回転数Ｎｍが比較的高いときでも、モータ３２のトルクリプルをより十分に抑制することができ、モータ３２の振動，ノイズをより十分に抑制することができる。

以上説明した実施例の電気自動車２０が備える駆動装置では、まず、モータ３２の回転数Ｎｍが大きいときに小さいときよりも大きくなるように電気角補償量Δθｅ２を設定する。続いて、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に基づく電気角θｅから予測される予測電気角θｅｅｓ１に電気角補償量Δθｅ２を加えて補正後予測電気角θｅｅｓ２を設定する。そして、補正後予測電気角θｅｅｓ２に基づく補正係数ｋｉをｄ軸，ｑ軸の基本電流指令Ｉｄｔｍｐ，Ｉｑｔｍｐに乗じてｄ軸，ｑ軸の電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を設定し、このｄ軸，ｑ軸の電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を用いてインバータ３４のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６をスイッチング制御する。こうしたインバータ３４の制御により、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊を、補正後予測電気角θｅｅｓ２に基づいてモータ３２のトルクリプルが打ち消されるように補正した補正後トルクを、モータ３２から出力することができる。これにより、モータ３２のトルクリプルをより十分に抑制することができ、モータ３２の振動，ノイズをより十分に抑制することができる。

実施例の電気自動車２０が備える駆動装置では、補正後予測電気角θｅｅｓ２に基づく補正係数ｋｉをｄ軸，ｑ軸の基本電流指令Ｉｄｔｍｐ，Ｉｑｔｍｐに乗じてｄ軸，ｑ軸の電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を設定することによって、トルク指令Ｔｍ＊を補正後予測電気角θｅｅｓ２に基づいてモータ３２のトルクリプルが打ち消されるように補正した（モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊とキャンセルトルクＴｃｎとの和のトルクに相当する）電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を設定するものとした。しかし、補正後予測電気角θｅｅｓ２に基づくキャンセルトルクＴｃｎをｄ軸，ｑ軸のキャンセル電流指令Ｉｄｃｎ，Ｉｑｃｎに換算し、式（７）および式（８）に示すように、ｄ軸，ｑ軸の基本電流指令Ｉｄｔｍｐ，Ｉｑｔｍｐにｄ軸，ｑ軸のキャンセル電流指令Ｉｄｃｎ，Ｉｑｃｎを加えてｄ軸，ｑ軸の電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を設定するものとしてもよい。

Id*=Idtmp+Idcn (7)
Iq*=Iqtmp+Iqcn (8)

実施例の電気自動車２０が備える駆動装置では、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊に基づくｄ軸，ｑ軸の基本電流指令Ｉｄｔｍｐ，Ｉｑｔｍｐに補正後予測電気角θｅｅｓ２に基づいて補正係数ｋｉを乗じてｄ軸，ｑ軸の電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を設定し、このｄ軸，ｑ軸の電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を用いてインバータ３４を制御するものとした。しかし、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊に補正後予測電気角θｅｅｓ２に基づく補正係数を乗じてトルク指令Ｔｍ＊を再設定し、再設定後のトルク指令Ｔｍ＊がモータ３２から出力されるようにインバータ３４を制御するものとしてもよい。また、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊に補正後予測電気角θｅｅｓ２に基づくキャンセルトルクＴｃｎを加えてトルク指令Ｔｍ＊を再設定し、再設定後のトルク指令Ｔｍ＊がモータ３２から出力されるようにインバータ３４を制御するものとしてもよい。これらの場合、ｄ軸，ｑ軸の電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を設定する際には、トルク指令Ｔｍ＊に基づくｄ軸，ｑ軸の基本電流指令Ｉｄｔｍｐ，Ｉｑｔｍｐをそのままｄ軸，ｑ軸の電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊に設定すればよい。

実施例の電気自動車２０が備える駆動装置では、モータ３２の回転数Ｎｍに拘わらずに、補正後予測電気角θｅｅｓ２に基づく補正係数ｋｉをｄ軸，ｑ軸の基本電流指令Ｉｄｔｍｐ，Ｉｑｔｍｐに乗じてｄ軸，ｑ軸の電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を設定するものとした。しかし、モータ３２の回転数Ｎｍが閾値Ｎｍｒｅｆ以下のときには、補正後予測電気角θｅｅｓ２に基づく補正係数ｋｉをｄ軸，ｑ軸の基本電流指令Ｉｄｔｍｐ，Ｉｑｔｍｐに乗じてｄ軸，ｑ軸の電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を設定し、モータ３２の回転数Ｎｍが閾値Ｎｍｒｅｆよりも大きいときには、ｄ軸，ｑ軸の基本電流指令Ｉｄｔｍｐ，Ｉｑｔｍｐをそのままｄ軸，ｑ軸の電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊に設定するものとしてもよい。ここで、閾値Ｎｍｒｅｆは、補正後予測電気角θｅｅｓ２に基づく補正係数ｋｉを用いたフィードバック項Ｖｄｆｂ，Ｖｑｆｂによってモータ３２のトルクリプルを十分に抑制することができるモータ３２の回転数の範囲の上限である。

実施例の電気自動車２０が備える駆動装置では、モータ３２の回転数Ｎｍに拘わらずに、フィードフォワード項Ｖｄｆｆ，Ｖｑｆｆを設定し、このフィードフォワード項Ｖｄｆｆ，Ｖｑｆｆとフィードバック項Ｖｄｆｂ，Ｖｑｆｂとを用いてｄ軸，ｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を設定するものとした。しかし、モータ３２の回転数Ｎｍが閾値Ｎｍｒｅｆ２よりも大きいときには、フィードフォワード項Ｖｄｆｆ，Ｖｑｆｆを設定すると共にこのフィードフォワード項Ｖｄｆｆ，Ｖｑｆｆとフィードバック項Ｖｄｆｂ，Ｖｑｆｂとを用いてｄ軸，ｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を設定し、モータ３２の回転数Ｎｍが閾値Ｎｍｒｅｆ２以下のときには、フィードフォワード項Ｖｄｆｆ，Ｖｑｆｆを設定せずに、フィードバック項Ｖｄｆｂ，Ｖｑｆｂだけを用いてｄ軸，ｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を設定するものとしてもよい。これは、モータ３２の回転数Ｎｍが比較的低いときには、フィードバック項Ｖｄｆｂ，Ｖｑｆｂだけでも、モータ３２のトルクリプルを十分にキャンセルすることができると考えられるからである。そして、モータ３２の回転数Ｎｍが閾値Ｎｍｒｅｆ２よりも大きいときにだけ、フィードフォワード項設定用マップを用いてフィードフォワード項Ｖｄｆｆ，Ｖｑｆｆを設定することにより、フィードフォワード項設定用マップのデータ量（ＲＯＭ５４に記憶させるデータ量）を少なくすることができる。ここで、閾値Ｎｍｒｅｆ２は、上述の閾値Ｎｍｒｅｆと同一の値を用いるものとしてもよいし、閾値Ｎｍｒｅｆよりも若干小さい値を用いるものとしてもよい。

実施例の電気自動車２０が備える駆動装置では、モータ３２の補正後予測電気角θｅｅｓ２とトルク指令Ｔｍ＊と回転数Ｎｍとに基づいて、ｄ軸，ｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊のフィードフォワード項Ｖｄｆｆ，Ｖｑｆｆを設定するものとした。しかし、モータ３２の補正後予測電気角θｅｅｓ２と、トルク指令Ｔｍ＊と回転数Ｎｍとの何れかと、に基づいてフィードフォワード項Ｖｄｆｆ，Ｖｑｆｆを設定するものとしてもよい。また、モータ３２の補正後予測電気角θｅｅｓ２だけに基づいてフィードフォワード項Ｖｄｆｆ，Ｖｑｆｆを設定するものとしてもよい。

実施例の電気自動車２０が備える駆動装置では、フィードフォワード項Ｖｄｆｆ，Ｖｑｆｆとフィードバック項Ｖｄｆｂ，Ｖｑｆｂとを用いてｄ軸，ｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を設定するものとした。しかし、フィードバック項Ｖｄｆｂ，Ｖｑｆｂだけを用いてｄ軸，ｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を設定するものとしてもよい。

実施例では、モータ３２からの動力だけを用いて走行する電気自動車２０に搭載される駆動装置の構成とした。しかし、モータからの動力とエンジンからの動力とを用いて走行するハイブリッド自動車に搭載される駆動装置の構成としてもよい。また、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、回転位置検出センサおよび電子制御ユニット５０が「検出手段」に相当し、図２のモータ制御ルーチンを実行する電子制御ユニット５０が「制御手段」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、３８電力ライン、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。

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って前記モータを駆動するインバータと、
前記インバータを制御する制御手段と、
を備える駆動装置であって、
前記モータの電気角および回転数を検出する検出手段を備え、
前記制御手段は、
前記検出手段によって検出された回転数が大きいときに小さいときよりも大きくなるように、前記インバータに制御信号を出力するときの前記モータの実際の電気角と前記モータのトルクが変化するときの前記モータの実際の電気角とのずれを補償するための電気角補償量を設定し、
前記検出手段によって検出された電気角と前記電気角補償量とを用いて補償用電気角を設定し、
前記モータに要求される要求トルクを、前記補償用電気角に基づいて、前記モータのトルクリプルが打ち消されるように補正して、補正後トルクを設定し、
前記補正後トルクが前記モータから出力されるように前記インバータを制御する、
駆動装置。
請求項１記載の駆動装置であって、
前記制御手段は、
前記要求トルクに基づいてｄ軸，ｑ軸の基本電流指令を設定し、
前記要求トルクと前記補償用電気角とに基づいて前記トルクリプルを打ち消すための補正係数を設定し、
前記ｄ軸，ｑ軸の基本電流指令に前記補正係数を乗じて前記ｄ軸，ｑ軸の電流指令を設定し、
前記ｄ軸，ｑ軸の電流指令を用いて前記インバータを制御する、
駆動装置。
請求項２記載の駆動装置であって、
前記制御手段は、
前記ｄ軸，ｑ軸の電流指令と前記ｄ軸，ｑ軸の電流とに基づいて前記ｄ軸，ｑ軸の電圧指令のフィードバック項を設定し、
前記補償用電気角と前記要求トルクと前記検出手段によって検出された回転数とに基づいて前記ｄ軸，ｑ軸の電圧指令のフィードフォワード項を設定し、
前記フィードフォワード項と前記フィードバック項とを用いて前記ｄ軸，ｑ軸の電圧指令を設定し、
前記ｄ軸，ｑ軸の電圧指令を用いて前記インバータを制御する、
駆動装置。