JP4501448B2 - モータ駆動装置 - Google Patents

Description

この発明は、騒音を低減するようにモータジェネレータを駆動するモータ駆動装置に関するものである。

従来、モータジェネレータは、その効率が最も良くなるように駆動される。具体的には、モータジェネレータが発生するトルクをモータジェネレータに流れる電流で除算したトルク／電流が最大になるようにモータジェネレータが駆動される。

しかし、このような効率を優先したモータジェネレータの駆動方法では、モータジェネレータで発生する騒音が大きくなるという問題がある。このモータジェネレータで発生する騒音の１つの原因は、トルクリプルが大きくなることである。したがって、モータジェネレータで発生する騒音を低減する１つの方法は、トルクリプルを低減することである。

そして、特許文献１にトルクリプルを低減する方法が開示されている。この方法は、出力トルクの交流成分の周波数がモータジェネレータの基本励磁周波数の整数倍であることに鑑み、一連の調波電流を基本の矩形電流に加えることによって未処理のトルクリプルに対抗するトルク成分を生成し、その生成したトルク成分によってトルクリプルを低減する（特許文献１）。
特開２００２−１１９０８６号公報 特開２０００−１５２６９７号公報 特開２００２−３７４６９１号公報

しかし、従来のトルクリプルを低減する方法は、基本の矩形電流に加えた一連の調波電流によって生成されるトルク成分によりトルクリプルを低減するため、基本の矩形電流の位相がずれるとトルクリプルを正確に低減できないという問題がある。

そこで、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、トルクリプルを正確に低減可能なモータ駆動装置を提供することである。

また、この発明の別の目的は、騒音の低減を要求されるときにトルクリプルを正確に低減可能なモータ駆動装置を提供することである。

さらに、この発明の別の目的は、モータジェネレータの動作モードに応じてトルクリプルを正確に低減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、位相角決定手段と、制御手段とを備える。位相角決定手段は、モータジェネレータが出力するトルクの平均値に対する実際に出力されるトルクの変動率を表すトルクリプルが所定値以下になるようにモータジェネレータに電流を流すための好適な電流位相角を決定する位相角決定処理を行なう。制御手段は、位相角決定手段によって決定された好適な電流位相角を用いてモータジェネレータを駆動制御する。

好ましくは、位相角決定手段は、トルクリプルが所定値以下になるときのトルクと電流位相角との関係を示すマップを保持しており、入力されたトルク指令値に対応する電流位相角をマップから抽出して好適な電流位相角を決定する。

好ましくは、位相角決定手段は、モータジェネレータの回生モードにおいて、モータジェネレータの回転数が所定の範囲であるとき、位相角決定処理を行なう。

好ましくは、位相角決定手段は、モータジェネレータの力行モードにおいて基準値以下の騒音が要求されるとき、位相角決定処理を行なう。

また、この発明によれば、モータ駆動装置は、位相角決定手段と、制御手段とを備える。位相角決定手段は、第１の動作モードにおいて、モータジェネレータが出力するトルクの平均値に対する実際に出力されるトルクの変動率を表すトルクリプルが所定値以下になるようにモータジェネレータに電流を流すための第１の電流位相角を決定する第１の位相角決定処理を行ない、第１の動作モード以外の第２の動作モードにおいて、モータジェネレータに流れる電流が最小になるようにモータジェネレータに電流を流すための第２の電流位相角を決定する第２の位相角決定処理を行なう。制御手段は、位相角決定手段によって決定された第１の電流位相角または第２の電流位相角を用いてモータジェネレータを駆動制御する。

好ましくは、位相角決定手段は、トルクリプルが所定値以下になるときのトルクと電流位相角との関係を示す第１のマップと、モータジェネレータに流れる電流が最小になるときのトルクと電流位相角との関係を示す第２のマップとを保持しており、第１の動作モードにおいて入力されたトルク指令値に対応する電流位相角を第１のマップから抽出して第１の電流位相角を決定し、第２の動作モードにおいて入力されたトルク指令値に対応する電流位相角を第２のマップから抽出して第２の電流位相角を決定する。

好ましくは、第１の動作モードは、ハイブリッド自動車がモータジェネレータによって発生されたトルクのみによって走行するモードである。第２の動作モードは、ハイブリッド自動車がモータジェネレータおよび内燃機関によって発生されたトルクによって走行するモードである。

好ましくは、第１の動作モードは、電気自動車が加速度走行以外の走行を行なうモードである。第２の動作モードは、電気自動車が加速度走行を行なうモードである。

好ましくは、位相角決定手段は、モータジェネレータの回生モードにおいて、モータジェネレータの回転数が所定の範囲であるとき、第１の位相角決定処理を行なう。

好ましくは、所定値は、トルクリプルの最小値である。

この発明によるモータ駆動装置は、電流位相角をトルクリプルが所定値以下になるようにモータジェネレータに電流を流すための好適な電流位相角に制御し、好適な電流位相角を用いてモータジェネレータを駆動する。

したがって、この発明によれば、トルクリプルを正確に低減できる。その結果、モータジェネレータで発生する騒音および／または振動を低減できる。

また、この発明によるモータ駆動装置は、騒音の低減が要求されるときに、電流位相角をトルクリプルが所定値以下になるようにモータジェネレータに電流を流すための好適な電流位相角に制御し、好適な電流位相角を用いてモータジェネレータを駆動する。

したがって、この発明によれば、騒音の低減が要求されるときに、モータジェネレータで発生する騒音を低減できる。

さらに、この発明によるモータ駆動装置は、第１の動作モードにおいて、電流位相角をトルクリプルが所定値以下になるようにモータジェネレータに電流を流すための第１の電流位相角に制御し、その第１の電流位相角を用いてモータジェネレータを駆動する。そして、モータ駆動装置は、第２の動作モードにおいて、電流位相角をモータジェネレータに流れる電流が最小になるようにモータジェネレータに電流を流すための第２の電流位相角に制御し、その第２の電流位相角を用いてモータジェネレータを駆動する。

したがって、この発明によれば、動作モードに応じてトルクリプルを正確に低減できる。その結果、所定の動作モードにおいて、モータジェネレータで発生する騒音および／または振動を正確に低減できる。

本発明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返さない。

［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、実施の形態１によるモータ駆動装置１００は、直流電源１０と、電圧センサー１２と、コンデンサ３０と、インバータ４０と、電流センサー５０と、回転位置センサー７０と、制御装置８０とを備える。

直流電源１０は、電源ライン１とアースライン２との間に接続される。コンデンサ３０は、電源ライン１とアースライン２との間に直流電源１０に並列に接続される。電圧センサー１２は、コンデンサ３０の両端の電圧Ｖｍを検出して制御装置８０へ出力する。

インバータ４０は、コンデンサ３０を介して直流電圧を受け、その受けた直流電圧を制御装置８０からの信号ＰＷＭによって交流電圧に変換してモータジェネレータ６０を駆動する。

電流センサー５０は、モータジェネレータ６０に流れるモータ電流Ｉｕ，Ｉｖを検出し、その検出したモータ電流Ｉｕ，Ｉｖを制御装置８０へ出力する。なお、図１においては、電流センサー５０は、２個しか示されていない。これは、モータジェネレータ６０が３相モータの場合、２つの相に流れるモータ電流Ｉｕ，Ｉｖを検出すれば、その検出されたモータ電流Ｉｕ，Ｉｖに基づいて残りの相に流れるモータ電流Ｉｗを演算できるからである。したがって、３相の各々に流れるモータ電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを独自に検出する場合、３個の電流センサー５０を設けてもよい。

モータジェネレータ６０は、Ｕ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルをステータコイルとして含む３相のモータである。

回転位置センサー７０は、モータジェネレータ６０のロータの回転位置を検出し、その検出した回転位置を示すセンサー値θを制御装置８０へ出力する。

制御装置８０は、回転数検出部８１と、角度補正部８２と、３相／２相変換部８３と、電流指令生成部８４と、減算器８５，８６と、ＰＩ制御部８７と、２相／３相変換部８８と、ＰＷＭ生成部８９とを含む。

回転数検出部８１は、回転位置センサー７０からセンサー値θを受け、その受けたセンサー値θに基づいてモータ回転数ＭＲＮを検出する。そして、回転数検出部８１は、モータ回転数ＭＲＮを角度補正部８２および電流指令演算部８４へ出力する。

角度補正部８２は、回転１センサー７０からのセンサー値θを後述する方法によって補正し、その補正した補正値θ＋αを３相／２相変換部８３および２相／３相変換部８８へ出力する。

３相／２相変換部８３は、２個の電流センサー５０，５０からそれぞれモータ電流Ｉｕ，Ｉｖを受ける。そして、３相／２相変換部８３は、モータ電流Ｉｕ，Ｉｖに基づいてモータ電流Ｉｗ＝−Ｉｕ−Ｉｖを演算する。

そうすると、３相／２相変換部８３は、モータ電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを角度補正部８２からの補正値θ＋αを用いて三相二相変換する。すなわち、３相／２相変換部８３は、モータ電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗおよび補正値θ＋αを次式に代入して電流値Ｉｄ，Ｉｑを演算する。

つまり、３相／２相変換部８３は、モータジェネレータ６０の３相コイルの各相に流れる３相のモータ電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを補正値θ＋αを用いてｄ軸およびｑ軸に流れる電流値Ｉｄ，Ｉｑに変換する。そして、３相／２相変換部８３は、演算した電流値Ｉｄを減算器８５へ出力し、演算した電流値Ｉｑを減算器８６へ出力する。

電流指令生成部８４は、モータ駆動装置１００の外部に設けられたＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）からトルク指令値ＴＲを受け、回転数検出部８１からモータ回転数ＭＲＮを受け、電圧センサー１２から電圧Ｖｍを受ける。そして、電流指令生成部８４は、トルク指令値ＴＲ、モータ回転数ＭＲＮおよび電圧Ｖｍに基づいて、トルク指令値ＴＲによって指定されたトルクを出力するための電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を生成し、その生成した電流指令Ｉｄ＊を減算器８５へ出力し、生成した電流指令Ｉｑ＊を減算器８６へ出力する。

減算器８５は、電流指令Ｉｄ＊と電流値Ｉｄとの偏差ΔＩｄを演算し、その演算した偏差ΔＩｄをＰＩ制御部８７へ出力する。また、減算器８６は、電流指令Ｉｑ＊と電流値Ｉｑとの偏差ΔＩｑを演算し、その演算した偏差ΔＩｑをＰＩ制御部８７へ出力する。

ＰＩ制御部８７は、偏差ΔＩｄ，ΔＩｑに対してＰＩゲインを用いてモータ電流調整用の電圧操作量Ｖｄ，Ｖｑを演算し、その演算した電圧操作量Ｖｄ，Ｖｑを２相／３相変換部８８へ出力する。

２相／３相変換部８８は、ＰＩ制御部８７からの電圧操作量Ｖｄ，Ｖｑを角度補正部８２からの補正値θ＋αを用いて二相三相変換する。すなわち、２相／３相変換部８８は、ＰＩ制御部８７からの電圧操作量Ｖｄ，Ｖｑおよび角度補正部８２からの補正値θ＋αを次式に代入してモータジェネレータ６０の３相コイルに印加する電圧操作量Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを演算する。

つまり、２相／３相変換部８８は、ｄ軸およびｑ軸に印加する電圧操作量Ｖｄ，Ｖｑを補正値θ＋αを用いてモータジェネレータ６０の３相コイルに印加する電圧操作量Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに変換する。

そして、２相／３相変換部８８は、電圧操作量Ｖｕ，Ｖｖ，ＶｗをＰＷＭ生成部８９へ出力する。

ＰＷＭ生成部８９は、電圧操作量Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗと、電圧センサー１２からの電圧Ｖｍとに基づいて信号ＰＷＭを生成し、その生成した信号ＰＷＭをインバータ４０へ出力する。より具体的には、ＰＷＭ生成部８９は、電圧Ｖｍの電圧レベルに応じて信号ＰＷＭの高さおよび幅を設定して信号ＰＷＭを生成する。この場合、ＰＷＭ生成部８９は、電圧Ｖｍの電圧レベルが相対的に高くなれば、信号ＰＷＭの高さを相対的に高くし、幅を相対的に狭くして信号ＰＷＭを生成し、電圧Ｖｍの電圧レベルが相対的に低くなれば、信号ＰＷＭの高さを相対的に低くし、幅を相対的に広くして信号ＰＷＭを生成する。

図２は、図１に示すインバータ４０の回路図である。図２を参照して、インバータ４０は、Ｕ相アーム１５と、Ｖ相アーム１６と、Ｗ相アーム１７とを含む。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１とアースライン２との間に並列に接続される。

Ｕ相アーム１５は、直列に接続されたＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２から成り、Ｖ相アーム１６は、直列に接続されたＮＰＮトランジスタＱ３，Ｑ４から成り、Ｗ相アーム１７は、直列に接続されたＮＰＮトランジスタＱ５，Ｑ６から成る。また、各ＮＰＮトランジスタＱ１〜Ｑ６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Ｄ１〜Ｄ６がそれぞれ接続されている。

インバータ４０の各相アームの中間点は、モータジェネレータ６０の各相コイルの各相端に接続されている。すなわち、モータジェネレータ６０のＵ相コイルの他端がＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２の中間点に、Ｖ相コイルの他端がＮＰＮトランジスタＱ３，Ｑ４の中間点に、Ｗ相コイルの他端がＮＰＮトランジスタＱ５，Ｑ６の中間点にそれぞれ接続されている。

図３は、トルクと電流進角との関係図である。図３において、縦軸はトルクを表し、横軸は電流進角を表す。なお、電流進角は、モータジェネレータ６０において、ロータの各ロータ磁極がステータの各ステータ磁極に最も近づくタイミングよりも、ステータ磁極を構成する各相コイルに交流電流を流すタイミングをどれだけ早くするかを示す電気角、すなわち、位相角である。

図３を参照して、曲線ｋ１は、モータジェネレータ６０の各相コイルに流れる電流をパラメータとしたときのトルクと電流進角との関係を示す。また、曲線ｋ２は、トルクリプルが最小となるときのトルクと電流進角との関係を示す。さらに、曲線ｋ３は、モータジェネレータ６０が発生するトルクをモータジェネレータ６０に流れる電流で除算したトルク／電流が最大となるときのトルクと電流進角との関係を示す。

なお、この発明において、「トルクリプル」とは、モータジェネレータ６０が出力するトルクの平均値に対する実際に出力されるトルクの変動率を言う。

モータジェネレータ６０に流れる各電流は、増加するに伴って電流進角の影響を大きく受ける（曲線ｋ１参照）。したがって、モータジェネレータ６０によって大きいトルクを出力しようとするときは、電流進角を正確に制御する必要がある。

図４は、トルクリプルとトルクとの関係図である。図４において、縦軸はトルクリプルを表し、横軸はトルクを表す。また、図４中の丸、三角および四角等の各種の図形は、パラメータである電流進角を表す。図４を参照して、各電流進角において、トルクリプルは、トルクの増加に伴って急激に減少し、その後、ほぼ一定値を保持する。また、各トルクにおいて、トルクリプルは、所定の電流進角に対して最小になる。たとえば、５０［Ｎｍ］のトルクにおいては、トルクリプルは、電流進角に対して約１５〜３０％の範囲で変化し、０度付近の電流進角において最小となる。

したがって、図４から各トルクにおいてトルクリプルが最小になる電流進角を抽出し、その抽出した電流進角とトルクとの関係をプロットした曲線が図３に示す曲線ｋ２である。

図５は、電流とトルクとの関係図である。図５において、縦軸は電流であり、横軸はトルクである。また、図５中の丸、三角および四角等の各種の図形は、パラメータである電流進角を表す。図５を参照して、各電流進角において、トルクは、電流に略比例する。また、各トルクにおいて、電流は、所定の電流進角に対して最小となる。たとえば、１００［Ｎｍ］のトルクにおいては、電流は、電流進角に対して約１２０〜２４０［Ａｒｍｓ］の範囲で変化し、３０度付近の電流進角において最小となる。

したがって、図５から各トルクにおいて電流が最小になる電流進角を抽出し、その抽出した電流進角とトルクとの関係をプロットした曲線が図３に示す曲線ｋ３である。

なお、上記においては、図３の曲線ｋ３は、トルク／電流が最大となるときのトルクと電流進角との関係を示すと説明したが、各トルクにおいて電流が最小になれば、トルク／電流が最大になるので、図５から各トルクにおいて電流が最小になる電流進角を抽出し、その抽出した電流進角とトルクとの関係は、図３の曲線ｋ３に等しくなる。

再び、図３を参照して、通常のモータ制御においては、モータジェネレータ６０の効率が最も良くなるように曲線ｋ３に従って各トルクにおける電流進角を決定し、その決定した電流進角を用いてモータジェネレータ６０を駆動する。

しかし、このような効率を優先したモータ駆動方法では、トルクリプルが大きくなり、モータジェネレータ６０で発生する騒音が大きくなる。

そこで、実施の形態１においては、曲線ｋ２に従って各トルクにおいて電流進角を決定し、その決定した電流進角を用いてモータジェネレータ６０を駆動する。

再び、図１を参照して、角度補正部８２は、図３に示す曲線ｋ２をマップとして保持している。そして、角度補正部８２は、外部ＥＣＵからトルク指令値ＴＲを受け、その受けたトルク指令値ＴＲに対応する電流進角αをマップ（曲線ｋ２）から抽出する。そうすると、角度補正部８２は、抽出した電流進角αを回転位置センサー７０からのセンサー値θに加算してセンサー値θを補正値θ＋αに補正し、その補正した補正値θ＋αを３相／２相変換部８３および２相／３相変換部８８へ出力する。

そうすると、３相／２相変換部８３は、補正値θ＋αを用いて３相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを２相電流Ｉｄ，Ｉｑに変換する。そして、電流指令生成部８４は、上述した方法によって電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を生成してそれぞれ減算器８５，８６へ出力する。減算器８５は、電流指令Ｉｄ＊から電流Ｉｄを減算して偏差ΔＩｄをＰＩ制御部８７へ出力し、減算器８６は、電流指令Ｉｑ＊から電流Ｉｑを減算して偏差ΔＩｑをＰＩ制御部８７へ出力する。

そして、ＰＩ制御部８７は、上述した方法によって偏差ΔＩｄ，ΔＩｑに基づいて電圧操作量Ｖｄ，Ｖｑを演算し、その演算した電圧操作量Ｖｄ，Ｖｑを２相／３相変換部８８へ出力する。２相／３相変換部８８は、上述した方法によって、補正値θ＋αを用いて電圧操作量Ｖｄ，Ｖｑを電圧操作量Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに変換してＰＷＭ生成部８９へ出力する。ＰＷＭ生成部８９は、上述した方法によって、電圧操作量Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに基づいて信号ＰＷＭを生成してインバータ４０へ出力する。

すなわち、３相／２相変換部８３、電流指令生成部８４、減算器８５，８６、ＰＩ制御部８７、２相／３相変換部８８およびＰＷＭ生成部８９は、補正値θ＋αを用いて信号ＰＷＭを生成してインバータ４０へ出力する。

そして、インバータ４０は、モータジェネレータ６０で発生するトルクリプルが最小になるようにモータジェネレータ６０の各相コイルに電流を流し、モータジェネレータ６０を駆動する。

その結果、電流進角を考慮してモータジェネレータ６０の各相コイルに流れる電流が制御されるので、トルクリプルを正確に低減できる。

図６は、モータジェネレータ６０における騒音および振動を測定するための概念図である。図６の（ａ）は、モータジェネレータ６０の側面図であり、図６の（ｂ）は、図６の（ａ）に示すＡ方向から見たモータジェネレータ６０の平面図である。

図６の（ａ）および（ｂ）を参照して、Ｚ軸方向における一方端には、面板６１が取り付けられている。また、振動ピック６２は、Ｚ軸方向において面板６１と反対側のモータジェネレータ６０の他方端に取り付けられる。さらに、マイク６３は、Ｚ軸方向におけるモータジェネレータ６０のほぼ中央において、モータジェネレータ６０の上側に配置される。

そして、モータジェネレータ６０が出力するトルクを３０［Ｎｍ］に一定に保持し、回転数を１０００〜８０００ｒｐｍの範囲で変化させて振動ピック６２およびマイク６３によってそれぞれモータジェネレータ６０が発生する振動および騒音を測定した。なお、振動ピック６２は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向の振動を検出する。

図７は、図６において説明した条件で測定した振動−回転数の関係および音−回転数の関係を示す図である。図７の（ａ）、（ｂ）および（ｃ）において、縦軸は振動を表し、横軸は回転数を表す。また、図７の（ｄ）において、縦軸は音（騒音）を表し、横軸は回転数を表す。さらに、曲線ｋ４，ｋ６，ｋ８，ｋ１０は、図３に示す曲線ｋ２に従ってトルクリプルが最小になるように電流進角を決定し、その決定した電流進角を用いてモータジェネレータ６０を駆動した場合を示し、曲線ｋ５，ｋ７，ｋ９，ｋ１１は、図３に示す曲線ｋ３に従って電流が最小になるように電流進角を決定し、その決定した電流進角を用いてモータジェネレータ６０を駆動した場合を示す。

図７を参照して、Ｘ軸方向の振動は、回転数の高い領域において、トルクリプルが最小になるようにモータジェネレータ６０を駆動した方が小さくなる。また、Ｙ軸方向およびＺ軸方向の振動は、トルクリプルが最小になるようにモータジェネレータ６０を駆動する方が若干小さくなる（図７の（ａ）〜（ｃ）参照）。

また、音（騒音）は、回転数の全領域において、トルクリプルが最小になるようにモータジェネレータ６０を駆動した方が小さい。

したがって、トルクリプルが最小になるようにモータジェネレータ６０を駆動することによって騒音および振動を低減できる。

図８は、モータ回生音および制動力の配分とモータの回転速度との関係図である。図８において、横軸は、モータの回転速度を表し、縦軸は、モータ回生音および制動力の配分を表す。

図８を参照して、直線ＬＮ１よりも上側の領域ＲＧＥ１は、油圧ブレーキによる制動力を示し、直線ＬＮ１よりも下側の領域ＲＧＥ２は、回生による制動力を示す。このように、油圧ブレーキによる制動力と、回生による制動力との和によって全体の制動力が決定される。

そして、曲線ｋ１２は、電流が最小になるようにモータジェネレータ６０を駆動した場合におけるモータ回生音とモータの回転速度との関係を示す。また、曲線ｋ１３は、モータ回転速度がＭＲＳ１〜ＭＲＳ２の範囲において、トルクリプルが最小になるようにモータジェネレータ６０を駆動した場合におけるモータ回生音とモータの回転速度との関係を示す。

モータの回転速度がＭＲＳ１〜ＭＲＳ２の範囲においては、モータの回生音が急激に大きくなるので、この回転速度の範囲においては、角度補正部８２は、トルクリプルが最小になるように電流進角αを決定し、モータ駆動装置１００は、トルクリプルが最小になるようにモータジェネレータ６０を駆動する。

その結果、曲線ｋ１３によって示されるように回転速度がＭＲＳ１〜ＭＲＳ２の範囲においてモータの回生音を大幅に減少できる。

したがって、角度補正部８２は、モータジェネレータ６０の回生モードにおいて、回転数検出部８１からモータ回転数ＭＲＮを受け、その受けたモータ回転数ＭＲＮに基づいて回転速度ＭＲＳを演算する。そして、角度補正部８２は、演算した回転速度ＭＲＳが図８に示す回転速度ＭＲＳ１〜ＭＲＳ２の範囲であるとき、図３に示す曲線ｋ２に従ってトルクリプルが最小になるように電流進角を決定するようにしてもよい。

なお、角度補正部８２において、モータジェネレータ６０が回生モードであるか否かは、トルク指令値ＴＲおよびモータ回転数ＭＲＮに基づいて判定される。すなわち、モータ回転数を横軸にとり、トルク指令値を縦軸にとった直交座標において、モータ回転数ＭＲＮとトルク指令値ＴＲとの関係が第１象限または第２象限に存在するとき、モータジェネレータ６０は力行モードにあり、モータ回転数ＭＲＮとトルク指令値ＴＲとの関係が第３象限または第４象限に存在するとき、モータジェネレータ６０は、回生モードにある。したがって、角度補正部８２が第１象限または第２象限に存在するモータ回転数ＭＲＮとトルク指令値ＴＲとをそれぞれ回転数検出部８１および外部ＥＣＵから受けたとき、角度補正部８２は、モータジェネレータ６０が力行モードにあると判定し、角度補正部８２が第３象限または第４象限に存在するモータ回転数ＭＲＮとトルク指令値ＴＲとをそれぞれ回転数検出部８１および外部ＥＣＵから受けたとき、角度補正部８２は、モータジェネレータ６０が回生モードにあると判定する。

図９は、騒音とトルクリプルとの関係図である。図９において、縦軸は騒音を表し、横軸はトルクリプルを表す。図９を参照して、騒音とトルクリプルとの関係は曲線ｋ１４によって表され、騒音は、トルクリプルがしきい値Ｔｒｐｔｈまでは殆ど大きくならず、トルクリプルがしきい値Ｔｒｐｔｈを超えるとトルクリプルに比例して大きくなる。

この発明においては、騒音の基準値ＬＶを設定し、騒音が基準値ＬＶになるトルクリプルの値Ｔｒｐ１を曲線ｋ１４から抽出する。そして、トルクリプルが値Ｔｒｐ１になるときのトルクと電流進角との関係を図４において説明した方法によって作成し、その作成したトルクと電流進角との関係をマップとして角度補正部８２に格納しておく。

角度補正部８２は、外部ＥＣＵからトルク指令値ＴＲを受けると、トルクリプルが値Ｔｒｐ１以下になるように電流進角をマップから抽出する。

これにより、モータ駆動装置１００は、トルクリプルが値Ｔｒｐ１以下になるようにモータジェネレータ６０を駆動することができる。

つまり、この実施の形態１によるモータ駆動装置１００は、トルクリプルが最小になるようにモータジェネレータ６０を駆動するモータ駆動装置に限らず、トルクリプルが所定値以下になるようにモータジェネレータ６０を駆動するモータ駆動装置であればよい。

なお、角度補正部８２は、トルクリプルが所定値以下になるようにモータジェネレータ６０に電流を流すための好適な電流位相角を決定する位相角決定処理を行なう「位相角決定手段」を構成する。

また、インバータ４０、３相／２相変換部８３、電流指令生成部８４、減算器８５，８６、ＰＩ制御部８７、２相／３相変換部８８およびＰＷＭ生成部８９は、位相角決定手段（角度補正部８２）によって決定された位相角を用いてモータジェネレータ６０を駆動制御する「制御手段」を構成する。

［実施の形態２］
図１０は、実施の形態２によるモータ駆動装置の概略ブロック図である。図１０を参照して、実施の形態２によるモータ駆動装置１００Ａは、図１に示すモータ駆動装置１００の制御装置８０を制御装置８０Ａに代えたものであり、その他は、モータ駆動装置１００と同じである。

制御装置８０Ａは、制御装置８０の角度補正部８２を角度補正部８２Ａに代えたものであり、その他は、制御装置８０と同じである。

モータ駆動装置１００Ａは、ハイブリッド自動車または電気自動車に搭載される。そして、モータジェネレータ６０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。

モータ駆動装置１００Ａがハイブリッド自動車に搭載される場合について説明する。角度補正部８２Ａは、ハイブリッド自動車がモータジェネレータ６０のみによって走行する場合、図３に示す曲線ｋ２に従ってトルクリプルが最小になるように電流進角を決定し、ハイブリッド自動車がモータジェネレータ６０およびエンジン（図示せず）によって走行する場合、図３に示す曲線ｋ３に従って電流が最小になるように電流進角を決定する。

なお、角度補正部８２Ａは、ハイブリッド自動車がモータジェネレータ６０のみによって走行するかモータジェネレータ６０およびエンジンによって走行するかをハイブリッド自動車の全体を制御する制御装置（図示せず）から受ける信号によって判定できる。

そして、角度補正部８２Ａは、図３に示す曲線ｋ２またはｋ３に従って決定した電流進角αを用いて回転位置センサー７０からのセンサー値θを補正し、その補正した補正値θ＋αを３相／２相変換部８３および２相／３相変換部８８へ出力する。

そうすると、３相／２相変換部８３、電流指令生成部８４、減算器８５，８６、ＰＩ制御部８７、２相／３相変換部８８およびＰＷＭ生成部８９は、ハイブリッド自動車がモータジェネレータ６０のみによって走行する場合、角度補正部８２Ａからの補正値θ＋αを用いてトルクリプルが最小になるようにモータジェネレータ６０を駆動するための信号ＰＷＭを生成してインバータ４０へ出力し、ハイブリッド自動車がモータジェネレータ６０およびエンジンによって走行する場合、角度補正部８２Ａからの補正値θ＋αを用いて電流が最小になるようにモータジェネレータ６０を駆動するための信号ＰＷＭを生成してインバータ４０へ出力する。

その結果、モータ駆動装置１００Ａは、ハイブリッド自動車がモータジェネレータ６０のみによって走行する場合、トルクリプルが最小になるようにモータジェネレータ６０を駆動し、ハイブリッド自動車がモータジェネレータ６０およびエンジンによって走行する場合、電流が最小になるようにモータジェネレータ６０を駆動する。

これによって、ハイブリッド自動車がモータジェネレータ６０のみによって走行する静かな走行モードにおいて、モータジェネレータ６０で発生するトルクリプルを最小にでき、ハイブリッド自動車における騒音を低減できる。

なお、ハイブリッド自動車がモータジェネレータ６０のみによって走行する場合、角度補正部８２Ａは、トルクリプルが所定値以下になるように電流進角αを決定し、モータ駆動装置１００Ａは、トルクリプルが所定値以下になるようにモータジェネレータ６０を駆動するようにしてもよい。

次に、モータ駆動装置１００Ａが電気自動車に搭載される場合について説明する。角度補正部８２Ａは、電気自動車が加速度走行する場合、図３に示す曲線ｋ３に従って電流が最小になるように電流進角を決定し、電気自動車が加速度走行以外のモードで走行する場合、図３に示す曲線ｋ２に従ってトルクリプルが最小になるように電流進角を決定する。

なお、角度補正部８２Ａは、電気自動車が加速度走行するか加速度走行以外のモードで走行するかを電気自動車の全体を制御する制御装置（図示せず）から受ける信号によって判定できる。

そして、角度補正部８２Ａは、図３に示す曲線ｋ２またはｋ３に従って決定した電流進角αを用いて回転位置センサー７０からのセンサー値θを補正し、その補正した補正値θ＋αを３相／２相変換部８３および２相／３相変換部８８へ出力する。

そうすると、３相／２相変換部８３、電流指令生成部８４、減算器８５，８６、ＰＩ制御部８７、２相／３相変換部８８およびＰＷＭ生成部８９は、電気自動車が加速度走行する場合、角度補正部８２Ａからの補正値θ＋αを用いて電流が最小になるようにモータジェネレータ６０を駆動するための信号ＰＷＭを生成してインバータ４０へ出力し、電気自動車が加速度走行以外のモードで走行する場合、角度補正部８２Ａからの補正値θ＋αを用いてトルクリプルが最小になるようにモータジェネレータ６０を駆動するための信号ＰＷＭを生成してインバータ４０へ出力する。

その結果、モータ駆動装置１００Ａは、電気自動車が加速度走行する場合、電流が最小になるようにモータジェネレータ６０を駆動し、電気自動車が加速度走行以外のモードで走行する場合、トルクリプルが最小になるようにモータジェネレータ６０を駆動する。

これによって、電気自動車が加速度走行以外のモードで走行する静かな走行モードにおいて、モータジェネレータ６０で発生するトルクリプルを最小にでき、電気自動車における騒音を低減できる。

なお、電気自動車が加速度走行以外のモードで走行する場合、角度補正部８２Ａは、トルクリプルが所定値以下になるように電流進角αを決定し、モータ駆動装置１００Ａは、トルクリプルが所定値以下になるようにモータジェネレータ６０を駆動するようにしてもよい。

また、モータ駆動装置１００Ａは、直流電源１０からの直流電圧をインバータ４０に直接供給するモータ駆動装置に限らず、直流電源１０からの直流電圧を昇圧してインバータ４０に供給するモータ駆動装置であってもよく、燃料電池からの直流電圧をインバータ４０に主に供給し、燃料電池からの電力が不足した場合に直流電源１０からも直流電圧をインバータ４０へ供給するモータ駆動装置であってもよい。

すなわち、この発明において、電気自動車は、燃料電池自動車を含む。

なお、角度補正部８２Ａは、第１の動作モードにおいてトルクリプルが所定値以下になるようにモータジェネレータ６０に流す電流の第１の位相角を決定する第１の位相角決定処理を行ない、第１の動作モード以外の第２の動作モードにおいてモータジェネレータに流れる電流が最小になるようにモータジェネレータに流す電流の第２の位相角を決定する第２の位相角決定処理を行なう「位相角決定手段」を構成する。

また、インバータ４０、３相／２相変換部８３、電流指令生成部８４、減算器８５，８６、ＰＩ制御部８７、２相／３相変換部８８およびＰＷＭ生成部８９は、位相角決定手段（角度補正部８２Ａ）によって決定された第１の位相角または第２の位相角を用いてモータジェネレータ６０を駆動制御する「制御手段」を構成する。

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。

この発明は、トルクリプルを正確に低減可能なモータ駆動装置に適用される。また、この発明は、騒音の低減を要求されるときにトルクリプルを正確に低減可能なモータ駆動装置に適用される。さらに、この発明は、モータジェネレータの動作モードに応じてトルクリプルを正確に低減可能なモータ駆動装置に適用される。

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に示すインバータの回路図である。 トルクと電流進角との関係図である。 トルクリプルとトルクとの関係図である。 電流とトルクとの関係図である。 モータジェネレータにおける騒音および振動を測定するための概念図である。 図６において説明した条件で測定した振動−回転数の関係および音−回転数の関係を示す図である。 モータ回生音および制動力の配分とモータの回転速度との関係図である。 騒音とトルクリプルとの関係図である。 実施の形態２によるモータ駆動装置の概略ブロック図である。

符号の説明

１ 電源ライン、２ アースライン、１０ 直流電源、１２ 電圧センサー、１５ Ｕ相アーム、１６ Ｖ相アーム、１７ Ｗ相アーム、３０ コンデンサ、４０ インバータ、５０ 電流センサー、６０ モータジェネレータ、６１ 面板、６２ 振動ピック、６３ マイク、７０ 回転位置センサー、８０，８０Ａ 制御装置、８１ 回転数検出部、８２，８２Ａ 角度補正部、８３ ３相／２相変換部、８４ 電流指令生成部、８５，８６ 減算器、８７ ＰＩ制御部、８８ ２相／３相変換部、８９ ＰＷＭ生成部、１００，１００Ａ モータ駆動装置、Ｑ１〜Ｑ６ ＮＰＮトランジスタ、Ｄ１〜Ｄ６ ダイオード。

Claims (8)

1. モータジェネレータが出力するトルクの平均値に対する実際に出力されるトルクの変動率を表すトルクリプルが所定値以下になるように前記モータジェネレータに電流を流すための好適な電流位相角を決定する位相角決定処理を行なう位相角決定手段と、
   前記決定された好適な電流位相角を用いて前記モータジェネレータを駆動制御する制御手段とを備え、
   前記位相角決定手段は、前記トルクリプルが前記所定値以下になるときの前記トルクと前記電流位相角との関係を示すマップを保持しており、入力されたトルク指令値に対応する電流位相角を前記マップから抽出して前記好適な電流位相角を決定する、モータ駆動装置。
2. 前記位相角決定手段は、前記モータジェネレータの回生モードにおいて、前記モータジェネレータの回転数が所定の範囲であるとき、前記位相角決定処理を行なう、請求項１に記載のモータ駆動装置。
3. 前記位相角決定手段は、前記モータジェネレータの力行モードにおいて基準値以下の騒音が要求されるとき、前記位相角決定処理を行なう、請求項１に記載のモータ駆動装置。
4. 第１の動作モードにおいて、モータジェネレータが出力するトルクの平均値に対する実際に出力されるトルクの変動率を表すトルクリプルが所定値以下になるように前記モータジェネレータに電流を流すための第１の電流位相角を決定する第１の位相角決定処理を行ない、前記第１の動作モード以外の第２の動作モードにおいて、前記モータジェネレータに流れる電流が最小になるように前記モータジェネレータに電流を流すための第２の電流位相角を決定する第２の位相角決定処理を行なう位相角決定手段と、
   前記決定された第１の電流位相角または前記第２の電流位相角を用いて前記モータジェネレータを駆動制御する制御手段とを備え、
   前記位相角決定手段は、前記トルクリプルが前記所定値以下になるときの前記トルクと前記電流位相角との関係を示す第１のマップと、前記モータジェネレータに流れる電流が最小になるときの前記トルクと前記電流位相角との関係を示す第２のマップとを保持しており、前記第１の動作モードにおいて入力されたトルク指令値に対応する電流位相角を前記第１のマップから抽出して前記第１の電流位相角を決定し、前記第２の動作モードにおいて入力されたトルク指令値に対応する電流位相角を前記第２のマップから抽出して前記第２の電流位相角を決定する、モータ駆動装置。
5. 前記第１の動作モードは、ハイブリッド自動車が前記モータジェネレータによって発生されたトルクのみによって走行するモードであり、
   前記第２の動作モードは、前記ハイブリッド自動車が前記モータジェネレータおよび内燃機関によって発生されたトルクによって走行するモードである、請求項４に記載のモータ駆動装置。
6. 前記第１の動作モードは、電気自動車が加速度走行以外の走行を行なうモードであり、
   前記第２の動作モードは、前記電気自動車が前記加速度走行を行なうモードである、請求項４に記載のモータ駆動装置。
7. 前記位相角決定手段は、前記モータジェネレータの回生モードにおいて、前記モータジェネレータの回転数が所定の範囲であるとき、前記第１の位相角決定処理を行なう、請求項４から請求項６のいずれか１項に記載のモータ駆動装置。
8. 前記所定値は、前記トルクリプルの最小値である、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のモータ駆動装置。

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