JP2022160874A - 電動機駆動装置および電動機駆動装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】損失の悪化を抑制しつつ、並列に接続された複数の昇圧コンバータによって生じる共振を抑制する。【解決手段】昇圧コンバータ２０が、バッテリ１とインバータ３０の間に、並列に複数設けられる。制御装置５０は、ＩＧＢＴ素子Ｑ１を閉成し昇圧動作を行わないとき（上アームＯＮ駆動時）、ＭＧ２の負荷変動周波数が、昇圧コンバータ２０の共振周波数と一致する共振領域である場合、上アームＯＮ駆動される昇圧コンバータの数を変更し、昇圧コンバータ２０の共振周波数を変化させる。【選択図】図１

Description

本開示は、電動機駆動装置および電動機駆動装置の制御方法に関する。

特開２０１７－１３１０９４号公報（特許文献１）には、バッテリとモータとの間に配置された昇圧コンバータ（昇圧回路）を備えるモータ制御装置が開示されている。この特許文献１のモータ制御装置では、モータの動作点が、昇圧コンバータで共振が生じる動作領域である共振領域に該当することを条件に、モータに係る電圧指令とモータに係る電流との位相差に基づいて、矩形波電圧に係る電圧極性が一時的に反転するようにインバータを制御することにより、昇圧コンバータの共振を抑制しつつ、エネルギー効率を向上させることができるとされている。

特開２０１７－１３１０９４号公報

特許文献１は単一の昇圧コンバータで生じる共振を抑制する技術であり、並列に接続された複数の昇圧コンバータによって生じる共振に関して、考慮されていない。

本開示は、損失の悪化を抑制しつつ、並列に接続された複数の昇圧コンバータによって生じる共振を抑制することが可能な電動機駆動装置を提供することを目的とする。

本開示の電動機駆動装置は、蓄電装置と、蓄電装置の電圧を昇圧する昇圧コンバータと、昇圧コンバータから出力された直流電力を交流電力に変換し、電動機を駆動するインバータと、制御装置と、を備えた電動機駆動装置である。昇圧コンバータは、蓄電装置の正極に接続する低圧側正極ラインへ一端が接続されたリアクトルと、リアクトルの他端と高圧側正極ラインに接続される第１スイッチング素子と、リアクトルの他端と蓄電装置の負極に接続する負極ラインへ接続される第２スイッチング素子を含み、昇圧コンバータは、蓄電装置とインバータの間に、電気的に並列に複数設けられる。制御装置は、第１スイッチング素子を閉成し昇圧コンバータの昇圧動作を行わないとき、電動機の負荷変動周波数が、第１スイッチング素子が閉成された昇圧回路の共振周波数と一致する共振領域である場合、第１スイッチング素子が閉成される昇圧コンバータの数を変更するよう構成されている。

この構成によれば、電動機駆動装置は、並列に接続された複数の昇圧コンバータを備える。昇圧コンバータが昇圧動作を行わないとき、昇圧コンバータの第１スイッチング素子が閉成され、蓄電装置の電圧を昇圧することなく、蓄電装置の直流電力がインバータへ供給される。

並列に接続された昇圧コンバータにおいて、蓄電装置の電圧を昇圧することなく、蓄電装置の直流電力をインバータへ供給する際、第１スイッチング素子が閉成されている昇圧コンバータの数によって、昇圧コンバータの共振周波数が変化し、第１スイッチング素子が閉成されている昇圧コンバータの数が多いほど、共振周波数が高周波側へ変化する。

制御装置は、第１スイッチング素子を閉成し昇圧コンバータの昇圧動作を行わないとき、電動機の負荷変動周波数が、第１スイッチング素子が閉成された昇圧コンバータの共振周波数と一致する共振領域である場合、第１スイッチング素子が閉成される昇圧コンバータの数を変更する。第１スイッチング素子が閉成される昇圧コンバータの数が変更されることにより、昇圧コンバータの共振周波数が変化し、共振領域から外れるので、昇圧コンバータによって生じる共振を抑制できる。また、昇圧コンバータの昇圧動作を行うことなく、共振を抑制するので、損失が悪化することも抑制できる。

前記制御装置は、昇圧コンバータの昇圧動作を行わないとき、すべての昇圧コンバータの第１スイッチング素子を閉成し、電動機の負荷変動周波数が共振領域である場合、第１スイッチング素子が閉成される前記昇圧コンバータの数を減少するようにしてもよい。

この構成によれば、並列に接続された昇圧コンバータにおいて、蓄電装置の電圧を昇圧することなく、蓄電装置の直流電力をインバータへ供給する際、すべての昇圧コンバータの第１スイッチング素子を閉成する。これにより、並列に接続されたすべての昇圧コンバータの第１スイッチング素子を介してインバータに蓄電装置の電力が供給されるので、昇圧コンバータにおける銅損が最小となり、損失の悪化を抑制できる。

本開示の電動機駆動装置の制御方法は、蓄電装置の正極に接続する低圧側正極ラインへ一端が接続されたリアクトルと、リアクトルの他端と高圧側正極ラインに接続される第１スイッチング素子と、リアクトルの他端と蓄電装置の負極に接続する負極ラインへ接続される第２スイッチング素子を含む昇圧コンバータが、蓄電装置とインバータの間に、電気的に並列に複数設けられ、インバータによって、昇圧コンバータから出力された直流電力を交流電力に変換し電動機を駆動する、電動機駆動装置の制御方法である。電動機駆動装置の制御方法は、電動機の負荷変動周波数と取得するステップと、第１スイッチング素子を閉成し昇圧コンバータの昇圧動作を行わないとき、負荷変動周波数が、第１スイッチング素子が閉成された昇圧コンバータの共振周波数と一致する共振領域であるか否かを判定するステップと、負荷変動周波数が共振領域であると判定されたとき、第１スイッチング素子が閉成される昇圧コンバータの数を変更するステップと、を含む。

この構成によれば、第１スイッチング素子を閉成し昇圧コンバータの昇圧動作を行わないとき、負荷変動周波数が、第１スイッチング素子が閉成された昇圧コンバータの共振周波数と一致する共振領域であると判定されると、第１スイッチング素子が閉成される昇圧コンバータの数を変更する。したがって、昇圧コンバータの共振周波数が変化し、共振領域から外れるので、昇圧コンバータによって生じる共振を抑制できる。昇圧コンバータの昇圧動作を行うことなく、共振を抑制するので、損失が悪化することも抑制できる。

本開示によれば、損失の悪化を抑制しつつ、並列に接続された複数の昇圧コンバータによって生じる共振を抑制することができる。

本開示の実施の電動機駆動装置１００の概略構成を示す図である。 昇圧コンバータ２０の共振特性を示す図である。 制御装置５０で実行されるコンバータ制御ルーチンの概略を示すフローチャートである。 制御装置５０で実行される共振抑制処理の概略を示すフローチャートである。

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

図１は、本開示の実施の形態に係る電動機駆動装置１００の概略構成を示す図である。本実施の形態において、電動機駆動装置１００が電気自動車に搭載されている例を説明するが、電動機駆動装置１００は、電動機とエンジンとを車両の駆動に併用するハイブリッド自動車、燃料電池自動車等に対しても適用することができる、また、車両に搭載された電動機駆動装置に限られない。

図１を参照して、電動機駆動装置１００は、バッテリ１と、電動機としてのモータジェネレータ（ＭＧ）２とを備える。ＭＧ２は車両の駆動輪３を駆動するものであり、電動機駆動装置１００は、電気自動車に搭載されている。

蓄電装置としてのバッテリ１は、たとえば、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等の二次電池であり、図示しない充電設備によって充電可能に構成されている。なお、バッテリ１は、電気二重層キャパシタ等の蓄電装置であってもよい。

バッテリ１には、監視ユニット１１が設けられている。監視ユニット１１は、図示しない、電圧センサと、電流センサと、温度センサとを含む。電圧センサは、バッテリ１の端子間の電圧（バッテリ電圧）ＶＢを検出する。電流センサは、バッテリ１に入出力される電流ＩＢを検出する。温度センサは、バッテリ１の温度ＴＢを検出する。各センサは、その検出結果を制御装置５０に出力する。

ＭＧ２は、たとえば埋込構造永久磁石同期電動機（ＩＰＭモータ）であって、電動機（モータ）としての機能と発電機（ジェネレータ）としての機能を有する。

電動機駆動装置１００は、さらに、バッテリ１の正極に接続する低圧側正極ラインＰＬ１と、高圧側正極ラインＰＬ２と、バッテリ１の負極に接続する負極ラインＰＮを含む。

コンデンサＣ１は、図示しないシステムメインリレーが導通しているときにバッテリ１に接続され、バッテリ１の端子間電圧を平滑化する。コンデンサＣ１は、低圧側正極ラインＰＬ１と負極ラインＰＮの間に接続される。電圧センサ１２は、コンデンサＣ１の両端間の電圧ＶＬを検知して制御装置５０に対して出力する。

電動機駆動装置１００は、複数の昇圧コンバータ２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄを備える。これら複数の昇圧コンバータ２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄを、まとめて説明するときは、昇圧コンバータ２０とも称する。昇圧コンバータ２０は、コンデンサＣ１の端子間電圧（バッテリ電圧ＶＢ）を昇圧する。平滑用コンデンサＣ２は、高圧側正極ラインＰＬ２と負極ラインＰＮの間に接続され、昇圧コンバータ２０によって昇圧された電圧を平滑化する。電圧センサ１３は、平滑用コンデンサＣ２の端子間電圧ＶＨ（システム電圧ＶＨとも称する）を検知して制御装置５０に出力する。インバータ３０は、昇圧コンバータ２０から出力される直流電力を三相交流電力に変換してＭＧ２に出力する。

昇圧コンバータ２０Ａは、一端が低圧側正極ラインＰＬ１に接続されるリアクトルＬ１と、高圧側正極ラインＰＬ２と負極ラインＰＮとの間に直列に接続されるＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）素子Ｑ１、Ｑ２と、ＩＧＢＴ素子Ｑ１、Ｑ２にそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ１、Ｄ２とを含む。ＩＧＢＴ素子Ｑ１は、本開示の「第１スイッチング素子」に相当し、ＩＧＢＴ素子Ｑ２は、本開示の「第２スイッチング素子」に相当する。

リアクトルＬ１の他端はＩＧＢＴ素子Ｑ１のエミッタおよびＩＧＢＴ素子Ｑ２のコレクタに接続される。ＩＧＢＴ素子Ｑ１のコレクタは高圧側正極ラインＰＬ２に接続され、ＩＧＢＴ素子Ｑ２のエミッタは負極ラインＰＮに接続される。ダイオードＤ１のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ１のコレクタと接続され、ダイオードＤ１のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ１のエミッタと接続される。ダイオードＤ２のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ２のコレクタと接続され、ダイオードＤ２のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ２のエミッタと接続される。

昇圧コンバータ２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄも、昇圧コンバータ２０Ａと同様に構成されている。そして、昇圧コンバータ２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄは、バッテリ１とインバータ３０に間に、電気的に並列に接続されている。昇圧コンバータ２０は、同一の部品から構成されているので、入手が容易であるとともに、その特性は部品の公差の範囲内でほぼ同一である。なお、ＩＧＢＴ素子Ｑ１とダイオードＤ１によって構成される回路を上アームと称し、ＩＧＢＴ素子Ｑ２とダイオードＤ２によって構成される回路を下アームとも称する。

インバータ３０は、高圧側正極ラインＰＬ２と負極ラインＰＮに接続されている。インバータ３０は、駆動輪３を駆動するＭＧ２に対して昇圧コンバータ２０の出力する直流電力を三相交流電力に変換して出力する。またインバータ３０は、回生制動に伴い、ＭＧ２において発電された電力を昇圧コンバータ２０に戻す。このとき昇圧コンバータ２０は、降圧回路として動作するように制御装置５０によって制御される。

インバータ３０は、Ｕ相アーム３１と、Ｖ相アーム３２と、Ｗ相アーム３３とを含む。Ｕ相アーム３１、Ｖ相アーム３２、およびＷ相アーム３３は、高圧側正極ラインＰＬ２と負極ラインＰＮとの間に並列に接続される。

Ｕ相アーム３１は、高圧側正極ラインＰＬ２と負極ラインＰＮとの間に直列接続されたＩＧＢＴ素子（スイッチング素子ともいう）Ｑ３、Ｑ４と、ＩＧＢＴ素子Ｑ３、Ｑ４とそれぞれ逆並列に接続されるダイオードＤ３、Ｄ４とを含む。ダイオードＤ３のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ３のコレクタと接続され、ダイオードＤ３のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ３のエミッタと接続される。ダイオードＤ４のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ４のコレクタと接続され、ダイオードＤ４のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ４のエミッタと接続される。

ＩＧＢＴ素子Ｑ５、Ｑ６と、ＩＧＢＴ素子Ｑ５、Ｑ６とそれぞれ逆並列に接続されるダイオードＤ５、Ｄ６とを含むＶ相アーム３２、および、ＩＧＢＴ素子Ｑ７、Ｑ８と、ＩＧＢＴ素子Ｑ７、Ｑ８とそれぞれ逆並列に接続されるダイオードＤ７、Ｄ８とを含むＷ相アーム３３の構成は、Ｕ相アーム３１の構成と同一であるので、詳細な説明は省く。各相のアームの中間点は、ＭＧ２の各相のコイルの一端に接続されている。

制御装置５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、メモリと、バッファ（いずれも図示せず）とを含んで構成される。制御装置５０は、各センサからの信号の入力ならびにメモリに記憶されたマップおよびプログラムに基づいて、昇圧コンバータ２０、インバータ３０を制御する。たとえば、制御装置５０は、ＭＧ２へのトルク指令ＴＲに基づいて、目標システム電圧ＶＨ＊を設定するとともに、バッテリ１からの電力が目標システム電圧ＶＨ＊になるよう、昇圧コンバータ２０を制御する。また、制御装置５０は、監視ユニット１１から受信した、バッテリ１の入出力電流ＩＢおよび／または電圧ＶＢの検出値に基づいてバッテリ１の蓄電量を示すＳＯＣを算出する。ＳＯＣは、たとえば、バッテリ１の満充電容量に対する現在の蓄電量を百分率で表される。

ＭＧ２の負荷変動周波数が昇圧コンバータ２０の共振周波数と一致すると、共振が生じてバッテリ１から出力される電圧、電流が大きく変動し、バッテリ１の劣化の進行や、各種部品の故障が懸念される。本実施の形態では、昇圧コンバータ２０は、同一特性の昇圧コンバータ２０が４個（昇圧コンバータ２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ）並列に接続されている。このため、上アームのＩＧＢＴ素子Ｑ１が閉成され、高圧側正極ラインＰＬ２を介して平滑用コンデンサＣ２と電気的に接続している昇圧コンバータ２０の数によって、昇圧コンバータ２０の共振周波数が変化する。

図２は、昇圧コンバータ２０の共振特性を示す図である。たとえば、リアクトルＬ１のインダクタンスをＬ、平滑用コンデンサＣ２の静電容量をＣとすると、１個（ｎ＝１）の昇圧コンバータ２０（たとえば、昇圧コンバータ２０Ａ）が接続している場合の共振周波数Ｒｆ１は、Ｒｆ１＝１／２π（Ｌ×Ｃ）^１／２である。２個（ｎ＝２）の昇圧コンバータ２０（たとえば、昇圧コンバータ２０Ａ、２０Ｂ）が接続している場合の共振周波数Ｒｆ２は、Ｒｆ２＝１／２π（（Ｌ／２）×Ｃ）^１／２であり、３個（ｎ＝３）の昇圧コンバータ２０（たとえば、昇圧コンバータ２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ）が接続している場合の共振周波数Ｒｆ３は、Ｒｆ３＝１／２π（（Ｌ／３）×Ｃ）^１／２であり、４個（ｎ＝４）の昇圧コンバータ２０（たとえば、昇圧コンバータ２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ）が接続している場合の共振周波数Ｒｆ４は、Ｒｆ４＝１／２π（（Ｌ／４）×Ｃ）^１／２である。したがって、図２に示すように、接続される昇圧コンバータ２０の数が多くなるほど共振周波数は高周波側に変化する。

目標システム電圧ＶＨ＊がバッテリ１の電圧と同じであり、昇圧コンバータ２０の昇圧動作を停止する場合には、上アームのＩＧＢＴ素子Ｑ１を常時閉成することにより、バッテリ１の電力をインバータ３０に供給する。なお、上アームのＩＧＢＴ素子Ｑ１を常時閉成することを、上アームＯＮ駆動とも称する。この場合、すべての昇圧コンバータ２０の上アームＯＮ駆動を行うことにより、スイッチング損失がなくなるとともに、銅損が最も小さくなり、エネルギー損失が小さくなる。この状態で、ＭＧ２の負荷変動周波数が、昇圧コンバータ２０の共振周波数と一致して共振が生じる場合には、昇圧コンバータ２０の昇圧動作を行い、システム電圧ＶＨを上昇させ、共振周波数をずらすことが考えられるが、昇圧動作によるスイッチング損失の増加等による損失の悪化が懸念される。本実施の形態では、ＭＧ２の負荷変動周波数が、昇圧コンバータ２０の共振周波数と一致して共振が生じる場合に、昇圧コンバータ２０の昇圧動作を行うことなく、上アームＯＮ駆動する昇圧コンバータ２０の数を変更することにより、共振周波数を変化させ、共振を抑制する。

図３は、制御装置５０で実行されるコンバータ制御ルーチンの概略を示すフローチャートである。このフローチャートは、電動機駆動装置１００の作動中（電気自動車の走行中）、所定期間毎に繰り返し処理される。ステップ（以下、ステップをＳと略す）３０では、ＭＧ２へのトルク指令ＴＲの大きさに応じて、目標システム電圧ＶＨ＊を算出する。たとえば、トルク指令ＴＲが大きくなるほど、目標システム電圧ＶＨ＊が高くなるよう算出される。目標システム電圧ＶＨ＊は、バッテリ電圧ＶＢ以上の値として算出される。

続く、Ｓ３１では、目標システム電圧ＶＨ＊がバッテリ電圧ＶＢであるか否かを判定する。目標システム電圧ＶＨ＊がバッテリ電圧ＶＢより大きい場合、昇圧コンバータ２０による昇圧動作が必要であり、否定判定されＳ３２へ進み、フラグＦを０にセットしたあと、Ｓ３３へ進む。

Ｓ３３では、ＭＧ２の駆動電流の大きさに基づいて、昇圧コンバータ２０の駆動数を決定する。たとえば、ＭＧ２の駆動電流が大きいほど、昇圧コンバータ２０の駆動数が多くなるよう決定する。なお、駆動数は、１～４である。そして、決定された数の昇圧コンバータ２０が昇圧チョッパ回路として作動し、システム電圧ＶＨが目標システム電圧ＶＨ＊になるようにＩＧＢＴ素子Ｑ１およびＩＧＢＴ素子Ｑ２を駆動し昇圧を行い、今回のルーチンを終了する。なお、駆動されない（停止する）昇圧コンバータ２０のＩＧＢＴ素子Ｑ１およびＩＧＢＴ素子Ｑ２は、開成される。

目標システム電圧ＶＨ＊がバッテリ電圧ＶＢである場合には、昇圧動作は不要であるので、Ｓ３１で肯定判定されてＳ３４に進み、フラグＦを１にセットしたあと、Ｓ３５へ進む。

Ｓ３５では、後述する共振抑制処理において決定された上アームＯＮ駆動数に応じて、昇圧コンバータ２０のＩＧＢＴ素子Ｑ１を閉成し、今回のルーチンを終了する。上アームＯＮ駆動の（ＩＧＢＴ素子Ｑ１が閉成された）昇圧コンバータ２０のＩＧＢＴ素子Ｑ２（下アーム）は、開成される。

図４は、制御装置５０で実行される共振抑制処理の概略を示すフローチャートである。このフローチャートは、電動機駆動装置１００の作動中（電気自動車の走行中）に所定期間毎に繰り返し処理される。まず、Ｓ４０において、昇圧コンバータ２０が上アームＯＮ駆動中であるか否かを判定する。昇圧コンバータ２０が上アームＯＮ駆動中であるか否かの判定は、フラグＦに基づいて行われる。フラグＦが０のときには、昇圧コンバータ２０は昇圧動作を行っており、上アームＯＮ駆動中でないので、否定判定され、今回のルーチンを終了する。フラグＦが１であり、昇圧コンバータ２０が昇圧動作を行っていない場合には、肯定判定されＳ４１へ進む。

Ｓ４１では、ＭＧ２の負荷変動周波数が、昇圧コンバータ２０の共振周波数と一致しているか否かを判定する。ＭＧ２の負荷変動周波数は、ＭＧ２の回転数（回転速度）と負荷変動周波数との関係を予め調べてマップとして記憶しておき、ＭＧ２の回転数を検出しマップから負荷変動周波数を求める。ＭＧ２の負荷変動周波数はＭＧ２の回転数に対してリニアに変化する。このため、ＭＧ２の回転数に対して負荷変動周波数は一義的に定まる。

昇圧コンバータ２０の共振周波数は、上アームＯＮ駆動中の昇圧コンバータ２０の数（上アームＯＮ駆動数）を用いて、たとえば、図２の共振特性を示す図から求めてよい。本実施の形態では、上アームＯＮ駆動の開始時（最初にＳ３１で肯定判定されたとき）に、すべて（４個の）昇圧コンバータ２０の上アームＯＮ駆動を行う。すべての昇圧コンバータ２０の上アームＯＮ駆動を行うことにより、スイッチング損失がなくなるとともに、銅損が最も小さくなり、エネルギー損失が小さくなる。

したがって、最初にＳ４１が処置される際には、ＭＧ２の回転数（負荷変動周波数）が、ｎ＝４の共振周波数Ｒｆ４の共振領域にあるか否かが判定される。たとえば、ＭＧ２の回転数から算出した負荷変動周波数ｆｍが、「Ｒｆ４－α＜ｆｍ＜Ｒｆ４＋α」の範囲内にあるとき、ＭＧ２の負荷変動周波数が昇圧コンバータ２０の共振周波数と一致していると判定する。（ＭＧ２の回転数が昇圧コンバータ２０の共振領域にあると判定する。）ＭＧ２の負荷変動周波数が昇圧コンバータ２０の共振周波数と一致していると判定されると、Ｓ４２へ進む。なお、αは、たとえば共振周波数Ｒｆ４の５％に相当する値であってよい。

Ｓ４２では、上アームＯＮ駆動数（上アームＯＮ駆動中の昇圧コンバータ２０の数）が４であるか否かを判定する。最初にＳ４２が処理されるときには、上アームＯＮ駆動数は４であるので、肯定判定されＳ４３へ進む。Ｓ４３では、上アームＯＮ駆動数を３に設定し、今回のルーチンを終了する。Ｓ４３で、上アームＯＮ駆動数が３に設定されると、図３のＳ３５において、３個の昇圧コンバータ２０のＩＧＢＴ素子Ｑ１が閉成される。ＩＧＢＴ素子Ｑ１が閉成される昇圧コンバータ２０の数が変更され、上アームＯＮ駆動数が４から３に変更されて、昇圧コンバータ２０の共振周波数がＲｆ３となり、共振領域から外れるので、昇圧コンバータ２０によって生じる共振が抑制される。

最初にＳ４１が処置された際に、ＭＧ２の回転数から算出した負荷変動周波数ｆｍが「Ｒｆ４－α＜ｆｍ＜Ｒｆ４＋α」の範囲内にない場合、否定判定されＳ４４に進む。Ｓ４４は、上アームＯＮ駆動数を４に設定（維持）したあと、今回のルーチンを終了する。

Ｓ４３で上アームＯＮ駆動数が３に設定されたあと、Ｓ４１が処理される際には、上アームＯＮ駆動数は３であるので、ＭＧ２の回転数が、ｎ＝３の共振周波数Ｒｆ３の共振領域にあるか否かが判定される。たとえば、ＭＧ２の回転数から算出した負荷変動周波数ｆｍが、「Ｒｆ３－β＜ｆｍ＜Ｒｆ３＋αβ」の範囲内にあるか否かを判定する。なお、βは、たとえば共振周波数Ｒｆ３の５％に相当する値であってよい。

ＭＧ２の回転数から算出した負荷変動周波数ｆｍが、「Ｒｆ３－β＜ｆｍ＜Ｒｆ３＋β」の範囲内にあり、ＭＧ２の負荷変動周波数が昇圧コンバータ２０の共振周波数と一致していると判定されると、肯定判定されＳ４２へ進む。

今回のＳ４２の処理では、上アームＯＮ駆動数は３であるので、否定判定され、Ｓ４４へ進み、上アームＯＮ駆動数を４に設定したあと、今回のルーチンを終了する。今回のルーチンにおいて、Ｓ４４で、上アームＯＮ駆動数が４に設定されると、図３のＳ３５において、４個の昇圧コンバータ２０のＩＧＢＴ素子Ｑ１が閉成される。ＩＧＢＴ素子Ｑ１が閉成される昇圧コンバータ２０の数が変更され、上アームＯＮ駆動数が３から４に変更されて、昇圧コンバータ２０の共振周波数がＲｆ４となり、共振領域から外れるので、昇圧コンバータ２０によって生じる共振が抑制される。

本実施の形態によれば、上アームのＩＧＢＴ素子Ｑ１を閉成し昇圧コンバータ２０の昇圧動作を行わないとき（上アームＯＮ駆動時）、ＭＧ２の負荷変動周波数が、ＩＧＢＴ素子Ｑ１が閉成された昇圧コンバータ２０の共振周波数と一致する共振領域である場合、ＩＧＢＴ素子Ｑ１が閉成される昇圧コンバータ２０の数（上アームＯＮ駆動数）を変更する。ＩＧＢＴ素子Ｑ１が閉成される昇圧コンバータ２０の数が変更されることにより、昇圧コンバータ２０の共振周波数が変化し、共振領域から外れるので、昇圧コンバータ２０によって生じる共振を抑制できる。また、昇圧コンバータ２０の昇圧動作を行うことなく共振を抑制するので、損失が悪化することも抑制できる。

本実施の形態では、ＩＧＢＴ素子Ｑ１が閉成される昇圧コンバータ２０の数（上アームＯＮ駆動数）を３と４の間で変更していた。しかし、上アームＯＮ駆動数の変更は、これに限られない。たとえば、４と２との間で変更してもよく、４から１までの間で適宜変更してもよい。また、昇圧コンバータの数は複数であればよく、４個に限られない。

本実施の形態では、上アームのＩＧＢＴ素子Ｑ１を閉成し昇圧コンバータ２０の昇圧動作を行わないとき（図４のＳ４０で肯定判定されたとき／上アームＯＮ駆動時）、昇圧コンバータ２０によって生じる共振を抑制している。しかし、昇圧コンバータ２０の昇圧動作を行っているときにも、昇圧コンバータ２０によって生じる共振を抑制してもよい。たとえば、図３のＳ３３において、昇圧コンバータ２０によって昇圧動作を行っているとき、そのときの昇圧コンバータの共振周波数とＭＧ２の負荷変動周波数が一致する場合、目標システム電圧ＶＨ＊を高くして昇圧比を大きくし、共振を抑制してもよい。

本実施の形態では、上アームのＩＧＢＴ素子Ｑ１を閉成し昇圧コンバータ２０の昇圧動作を行わないとき（上アームＯＮ駆動時）における共振を抑制している。昇圧コンバータ２０による昇圧を行わないので、システム電圧ＶＨはバッテリ電圧ＶＢであり、比較的低電圧である。電動機駆動装置１００のシステム全体の損失を少なくするためには、システム電圧ＶＨが低い領域では、ＭＧ２を矩形波電圧制御で制御し、システム電圧ＶＨが高い領域では、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御を行うことが望ましい。この場合、矩形波電圧制御を用いてＭＧ２を制御している際に、ＭＧ２の負荷変動周波数が昇圧コンバータ２０の共振周波数と一致し共振が生じると、特に、バッテリ１から出力される電圧、電流が大きく変動し易い。本実施の形態では、上アームのＩＧＢＴ素子Ｑ１を閉成し昇圧コンバータ２０の昇圧動作を行わないとき（上アームＯＮ駆動時）における共振を抑制できるので、矩形波電圧制御を用いてＭＧ２を制御する際に、好適である。また、パルスの形を固定して、電圧位相のみを制御するパルス制御を行う際においても、同様に、本実施の形態の適用が好適である。

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、上記した実施の形態の説明ではなくて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。

１ バッテリ、２ モータジェネレータ（ＭＧ）、３ 駆動輪、１１ 監視ユニット、１２ 電圧センサ、１３ 電圧センサ、２０（２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ） 昇圧コンバータ、３０ インバータ、３１ Ｕ相アーム、３２ Ｖ相アーム、３３ Ｗ相アーム、５０ 制御装置、１００ 電動機駆動装置、Ｃ１ コンデンサ、Ｃ２ 平滑コンデンサ、Ｄ１～Ｄ８ ダイオード、Ｌ１ リアクトル、ＰＬ１ 低圧側正極ライン、ＰＬ２ 高圧側正極ライン、ＰＮ 負極ライン、Ｑ１～Ｑ８ ＩＧＢＴ素子。

Claims (6)

1. 蓄電装置と、
   前記蓄電装置の電圧を昇圧する昇圧コンバータと、
   前記昇圧コンバータから出力された直流電力を交流電力に変換し、電動機を駆動するインバータと、
   制御装置と、を備えた電動機駆動装置であって、
   前記昇圧コンバータは、前記蓄電装置の正極に接続する低圧側正極ラインへ一端が接続されたリアクトルと、前記リアクトルの他端と高圧側正極ラインに接続される第１スイッチング素子と、前記リアクトルの他端と前記蓄電装置の負極に接続する負極ラインへ接続される第２スイッチング素子を含み、
   前記昇圧コンバータは、前記蓄電装置と前記インバータの間に、電気的に並列に複数設けられ、
   前記制御装置は、前記第１スイッチング素子を閉成し前記昇圧コンバータの昇圧動作を行わないとき、前記電動機の負荷変動周波数が、前記第１スイッチング素子が閉成された前記昇圧コンバータの共振周波数と一致する共振領域である場合、前記第１スイッチング素子が閉成される前記昇圧コンバータの数を変更するよう構成されている、電動機駆動装置。
2. 複数の前記昇圧コンバータにおける、前記リアクトル、前記第１スイッチング素子、および、前記第２スイッチング素子は、同一の部品からなり、複数の前記昇圧コンバータの特性が同一である、請求項１に記載の電動機駆動装置。
3. 前記高圧側正極ラインと前記負極ラインの間に平滑コンデンサが設けられており、前記平滑コンデンサは、複数の前記昇圧コンバータで昇圧された電圧を平滑化する、請求項１または２に記載の電動機駆動装置。
4. 前記制御装置は、前記昇圧コンバータの昇圧動作を行わないとき、すべての前記昇圧コンバータの前記第１スイッチング素子を閉成し、前記電動機の負荷変動周波数が前記共振領域である場合、前記第１スイッチング素子が閉成される前記昇圧コンバータの数を減少する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電動機駆動装置。
5. 蓄電装置の正極に接続する低圧側正極ラインへ一端が接続されたリアクトルと、前記リアクトルの他端と高圧側正極ラインに接続される第１スイッチング素子と、前記リアクトルの他端と前記蓄電装置の負極に接続する負極ラインへ接続される第２スイッチング素子を含む昇圧コンバータが、前記蓄電装置とインバータの間に、電気的に並列に複数設けられ、前記インバータによって、前記昇圧コンバータから出力された直流電力を交流電力に変換し電動機を駆動する、電動機駆動装置の制御方法であって、
   前記電動機の負荷変動周波数と取得するステップと、
   前記第１スイッチング素子を閉成し前記昇圧コンバータの昇圧動作を行わないとき、前記負荷変動周波数が、前記第１スイッチング素子が閉成された前記昇圧コンバータの共振周波数と一致する共振領域であるか否かを判定するステップと、
   前記負荷変動周波数が前記共振領域であると判定されたとき、前記第１スイッチング素子が閉成される前記昇圧コンバータの数を変更するステップと、を含む、電動機駆動装置の制御方法。
6. 前記昇圧コンバータの昇圧動作を行わないとき、すべての前記昇圧コンバータの前記第１スイッチング素子を閉成するステップを、さらに含み、
   前記昇圧コンバータの数を変更するステップでは、前記第１スイッチング素子が閉成される前記昇圧コンバータの数を減少する、請求項５に記載の電動機駆動装置の制御方法。

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