JP5929596B2 - モータ駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数のインバータ回路を用いて共通の電源から給電される複数のモータを駆動するモータ駆動装置に関する。

従来から、共通の電源から供給される直流電圧を複数のインバータ回路で交流に変換し、複数のインバータ回路のそれぞれに接続する複数のモータに出力して複数のモータを駆動するモータ駆動装置が知られている（例えば、下記特許文献１参照。）。

特開２００６−３０００３８号公報

しかしながら、上記従来技術のようなモータ駆動装置では、キャリア騒音（搬送波周波数に応じてモータやインバータ回路が振動して発する騒音）やスイッチング損失を抑制するために、複数のインバータ回路でＰＷＭ変調する際の搬送波周波数を比較的好適な同一周波数とすることが多く行われる。

複数のモータに対する搬送波周波数を同一として、複数のモータを同時に駆動した場合には、モータ負荷が増大した際などに電流リプルが大きくなるという不具合を生じる場合がある。大きな電流リプルの発生は、例えばフィルタ回路のコンデンサ要素やコイル要素にダメージを与え寿命低下等の原因となるという問題がある。

本発明は、上記点に鑑みてなされたものであり、複数のインバータ回路を用いて共通の電源から給電される複数のモータを駆動するものであっても、電流リプルを抑制することが可能なモータ駆動装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、開示された発明の一つでは、
複数のモータ（１、２、３）には、予め優先順位が付されており、
制御手段（４０、５０、６０）は、
ノッチ波を生成する際の基準搬送波の搬送波周波数を、複数のモータに対して全て同一の基本周波数とする第１モードと、搬送波周波数を、優先順位が高い方の一部のモータ（１）に対しては基本周波数とし、優先順位が低い方の残部のモータ（２、３）に対しては基本周波数とは異なるように予め設定したシフト周波数とする第２モードと、を設定切り替えが可能であり、
第１モードを設定しているときに、複数のインバータ回路（１１、２１、３１）のスイッチング動作に伴って発生する電流リプルもしくはその関連物理量を検出する物理量検出手段（４４、５４、６４）の検出結果に基づいて電流リプルが所定値以上であると判断した場合には、第２モードへの設定切り替えを行うものであり、
制御手段は、
第２モードを設定する際の残部のモータが複数である場合には、優先順位が高いモータに対するシフト周波数の方が、優先順位が低いモータに対するシフト周波数よりも、基本周波数からの乖離が小さくなるように、残部のモータに対するシフト周波数を相互に異ならせることを特徴としている。
また、開示された発明の他の一つでは、
複数のモータ（１、２、３）には、予め優先順位が付されており、
制御手段（４０、５０、６０）は、
ノッチ波を生成する際の基準搬送波の搬送波周波数を、複数のモータに対して全て同一の基本周波数とする第１モードと、搬送波周波数を、優先順位が高い方の一部のモータ（１）に対しては基本周波数とし、優先順位が低い方の残部のモータ（２、３）に対しては基本周波数とは異なるように予め設定したシフト周波数とする第２モードと、を設定切り替えが可能であり、
第１モードを設定しているときに、複数のインバータ回路（１１、２１、３１）のスイッチング動作に伴って発生する電流リプルもしくはその関連物理量を検出する物理量検出手段（４４、５４、６４）の検出結果に基づいて電流リプルが所定値以上であると判断した場合には、第２モードへの設定切り替えを行うものであり、
制御手段は、
第２モードへの設定切り替えを行う際には、物理量検出手段の検出結果に基づいて電流リプルが所定値未満に到達したと判断するまで、優先順位が低いモータからシフト周波数を順次適用していき、物理量検出手段の検出結果に基づいて電流リプルが所定値未満に到達したと判断した場合には、シフト周波数の順次適用を停止することを特徴としている。
また、開示された発明の別の他の一つでは、
複数のモータ（１、２、３）には、予め優先順位が付されており、
制御手段（４０、５０、６０）は、
ノッチ波を生成する際の基準搬送波の搬送波周波数を、複数のモータに対して全て同一の基本周波数とする第１モードと、搬送波周波数を、優先順位が高い方の一部のモータ（１）に対しては基本周波数とし、優先順位が低い方の残部のモータ（２、３）に対しては基本周波数とは異なるように予め設定したシフト周波数とする第２モードと、を設定切り替えが可能であり、
第１モードを設定しているときに、複数のインバータ回路（１１、２１、３１）のスイッチング動作に伴って発生する電流リプルもしくはその関連物理量を検出する物理量検出手段（４４、５４、６４）の検出結果に基づいて電流リプルが所定値以上であると判断した場合には、第２モードへの設定切り替えを行うものであり、
制御手段は、
物理量検出手段の検出結果に係わらず、複数のモータのうちの一部に対する搬送波周波数に、基本周波数とは異なる周波数を用いる第３モードを設定可能であり、
第３モードを設定しているときに、物理量検出手段の検出結果に基づいて電流リプルが所定値以上であると判断した場合には、第２モードへの設定切り替えを行うものであり、
第２モードへの設定切り替えを行う際に、異なる周波数を用いているモータを複数のモータの優先順位から除外することを特徴としている。

これらのいずれかによると、制御手段は、電流リプルが所定値以上となった場合には、第２モードを設定して、優先順位が高い方の一部のモータに対しては搬送波周波数を基本周波数とし、優先順位が低い方の残部のモータに対しては搬送波周波数を基本周波数とは異なるシフト周波数とする。したがって、同時に駆動する複数のモータの負荷が増大したとしても、複数のモータに対して搬送波周波数を全て同一の基本周波数とした場合よりも電流リプルを低減することができる。このようにして、複数のインバータ回路を用いて共通の電源（７０）から給電される複数のモータを駆動するものであっても、電流リプルを抑制することが可能となる。

なお、上記各手段に付した括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

本発明を適用した第１の実施形態におけるモータ駆動装置を一部ブロックで示した回路図である。 制御装置の搬送波周波数設定フローを示すフローチャートである。 電流リプル検出手段の一例を一部ブロックで示した回路図である。 第２の実施形態における制御装置の搬送波周波数設定フローを示すフローチャートである。 第３の実施形態における制御装置の搬送波周波数設定フローを示すフローチャートである。 第４の実施形態における制御装置の搬送波周波数設定フローを示すフローチャートである。

以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した形態と同様とする。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組み合せることも可能である。

（第１の実施形態）
本発明を適用した第１の実施形態について、図１〜図３を参照して説明する。

図１に示すように、本実施形態のモータ駆動装置は、例えば車両に搭載されたモータ１、２、３を駆動するためのものである。モータ１は、例えば車両を走行させるための主機（車両走行用モータ）である。モータ２は、例えば図示を省略した電動圧縮機の圧縮機構を駆動するためのモータである。

電動圧縮機は、例えば二酸化炭素等を冷媒とする車両用空調装置のヒートポンプサイクル中に配設される圧縮機であり、内蔵するモータ２により負荷としての圧縮機構を駆動する。電動圧縮機は、圧縮機構において、気相冷媒を圧縮して（例えば二酸化炭素冷媒であれば臨界圧力以上まで圧縮して）吐出する電動コンプレッサである。

モータ３は、例えば送風機用のモータであり、車両用空調装置の空調ダクト内に設けらたブロワファンを回転させて車室内へ空調風を送風するためのものである。図示を省略しているが、モータ３が駆動するブロワファンが配設された空調ダクト内には、ブロワファンよりも下流側に、電動圧縮機とともに冷凍サイクル装置を構成する蒸発器が配設され、送風空気を冷却するようになっている。

本実施形態のモータ１、２、３は、いずれも、例えば磁石を埋設したロータを回転駆動する４極３相コイルを有する同期モータである。

図１に示す直流電源７０は、例えば２８８Ｖの電圧を出力可能な高電圧バッテリからなる直流電圧の供給源である。直流電源７０から各モータの駆動部１０、２０、３０へは、電力供給経路をなす一対の母線８０により電力が供給される。駆動部１０、２０、３０は、直流電源７０に対して並列に接続されている。

主機であるモータ１の駆動部１０は、直流電源７０から給電されるモータ駆動装置のうち、主たる駆動装置である。これに対し、補機であるモータ２、３の駆動部２０、３０は、従たる駆動装置である。ここで、主たる駆動装置とは、例えば、従たる駆動装置よりも、直流電源７０から給電される入力電力が大きい装置である。駆動部１０への入力電力は、駆動部２０、３０への入力電力に対して、例えば一桁以上（１０倍以上）大きい。主たる駆動装置は、全駆動装置への給電が困難なときに、優先的に給電が行われる装置となる場合がある。

駆動部１０は、インバータ回路１１、コンデンサ１２、制御手段である制御装置４０等により構成されている。

インバータ回路１１は、モータ１のステータコイルに対応した例えば図示左方側からＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３相分のアームからなり、母線８０を介して入力された直流電圧をＰＷＭ変調により交流に変換して出力するものである。

Ｕ相アームは、スイッチング素子と還流用のダイオードとを逆並列接続した図示上方の上アームと、同じくスイッチング素子とダイオードとを逆並列接続した図示下方の下アームとを直列接続して構成され、上アームと下アームとの接続部から延出した出力線１５がモータコイルに接続されている。Ｖ相アームおよびＷ相アームも、スイッチング素子とダイオードとにより同様に構成され、上アームと下アームとの接続部から延出した出力線１５がモータコイルに接続されている。

駆動部２０は、駆動部１０と同様に、インバータ回路２１、コンデンサ２２、制御手段である制御装置５０等により構成されている。また、駆動部３０も、駆動部１０と同様に、インバータ回路３１、コンデンサ３２、制御手段である制御装置６０等により構成されている。インバータ回路２１、３１は、例えばインバータ回路１１と同様の構成をなしており、それぞれの出力線２５、３５がモータ２、３のモータコイルに接続されている。

各インバータ回路１１、２１、３１のスイッチング素子には、例えばＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等の素子を用いることができる。また、スイッチング素子とダイオードとからなるアームを、例えばＩＧＢＴと逆導通用ダイオードとを１チップに集積したパワー半導体であるＲＣＩＧＢＴ（Ｒｅｖｅｒｓｅ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等のスイッチング素子としてもかまわない。

一対の母線８０間には、平滑手段としてのコンデンサ８２および前述したコンデンサ１２、２２、３２が介設されている。コンデンサ８２は、直流電源７０の電源電圧の変動を抑制するために設けられた高電圧用平滑コンデンサである。コンデンサ１２、２２、３２は、インバータ回路１１、２１、３１のスイッチング素子のスイッチングに伴って発生するサージやリプルを吸収するために設けられている。

制御装置４０は、インバータ回路１１の各スイッチング素子のスイッチング動作制御を行ってモータ１の回転駆動を制御する制御手段である。制御装置４０は、モータ回転数指令情報、図示を省略した電流検出部で検出したモータコイル電流値情報等を入力し、これらに基づいて、スイッチング信号であるノッチ波（スイッチング波と呼ぶ場合がある）を生成して、インバータ回路１１へ出力する。

制御装置４０は、ＰＷＭ制御手段４１、周波数発生手段４２、キャリア周波数設定手段４３および電流リプル推定手段４４等を有している。

ＰＷＭ制御手段４１は、例えばマイクロコンピュータからなり、モータ１のモータコイルへの印加電圧指令である変調波と、基準搬送波（キャリア、キャリア波と呼ぶ場合がある）との比較により、各相アームのスイッチング素子をスイッチングするスイッチング波を生成して各相アームに出力し、スイッチング素子を動作制御する。

周波数発生手段４２は、例えば発振子を有する所謂クロックであり、制御装置４０内の基本制御周波数を作成する。キャリア周波数設定手段４３は、周波数発生手段４２で作成された基本制御周波数を用いて、ＰＷＭ制御手段４１がスイッチング波を生成する際のキャリア波の搬送波周波数（キャリア周波数と呼ぶ場合がある）を生成して設定する。

電流リプル推定手段４４は、例えばモータ負荷情報（入力電流、出力電流、回転数等の情報）を入力して、例えばコンデンサ１２が設けられた回路へ流入する電流リプルを推定算出する。電流リプル推定手段４４は、算出した電流リプルをキャリア周波数設定手段４３へ出力するようになっている。

電流リプルとモータの負荷条件とには相関関係があることが一般的である。電流リプル推定手段４４は、例えば、予め３つのモータの負荷条件に対する電流リプルの値をマップ化したデータを記憶しており、入力された負荷情報から電流リプルを算出するようになっている。

このように、電流リプル推定手段４４は、モータ負荷情報から電流リプルを推定算出するため、電流リプルを取得するための構成を簡素化することができる。電流リプル推定手段を設けずに、例えば図３に示すように、直接電流リプルを検出する電流リプル検出手段をなす電流検出部９０を設けてもかまわない。

電流検出部９０は、例えば、コンデンサ１２と直列に設けた抵抗体９１と、抵抗体９１の両端の電位差を検出して電流値へ変換する変換手段としてもマイクロコンピュータとにより構成することができる。また、電流リプル検出手段としてコンデンサ１２と直列に電流センサを設け、電流リプルを検出するものであってもよい。このように電流リプル検出手段を設ければ、電流リプルを精度よく取得することができる。

制御装置５０は、インバータ回路２１の各スイッチング素子のスイッチング動作制御を行ってモータ２の回転駆動を制御する制御手段である。制御装置５０は、モータ回転数指令情報、図示を省略した電流検出部で検出したモータコイル電流値情報等を入力し、これらに基づいて、スイッチング波を生成して、インバータ回路２１へ出力する。

また、制御装置６０は、インバータ回路３１の各スイッチング素子のスイッチング動作制御を行ってモータ３の回転駆動を制御する制御手段である。制御装置６０も、モータ回転数指令情報、図示を省略した電流検出部で検出したモータコイル電流値情報等を入力し、これらに基づいて、スイッチング波を生成して、インバータ回路３１へ出力する。

制御装置５０、６０は、いずれも制御装置４０と同様に、ＰＷＭ制御手段５１、６１、周波数発生手段５２、６２、キャリア周波数設定手段５３、６３および電流リプル推定手段５４、６４等を有しており、制御装置５０、６０の各手段も制御装置４０の各手段と同様の機能を有している。

制御装置５０、６０においても、電流リプル推定手段に代えて、図３に示した電流検出部９０と同様構成を有し、電流リプルを直接検出する電流リプル検出手段を採用してもかまわない。電流リプル推定手段４４、５４、６４や電流リプル検出手段は、電流リプルもしくはその関連物理量を検出する物理量検出手段に相当する。

なお、電流リプル推定手段４４、５４、６４は、相互に連携して、あるいは、少なくともいずれか１つが、母線８０からコンデンサ８２を設けた回路に流入する電流リプルも推定算出するようになっている。コンデンサ８２が設けられた回路に流入する電流リプルも、推定算出によらず、電流リプル検出手段を設けて直接検出するものであってもよい。

制御装置４０、５０、６０は、それぞれのキャリア周波数設定手段４３、５３、６３が設定したキャリア周波数の基準搬送波を用いて、ＰＷＭ制御手段４１、５１、６１でスイッチング波を生成し、生成したスイッチング波を各インバータ回路１１、２１、３１の各相アームへ出力する。制御装置４０、５０、６０は、例えば５０μｓ毎に１ＰＷＭ期間毎のスイッチング出力を行うようになっている。

このように、制御装置４０、５０、６０が各インバータ回路１１、２１、３１へスイッチング出力を繰り返す際に、キャリア周波数設定手段４３、５３、６３は、互いに連携して各キャリア周波数を設定するキャリア周波数設定制御を繰り返し行うようになっている。

次に、図２を参照して、制御装置４０、５０、６０のキャリア周波数設定手段４３、５３、６３がキャリア周波数を設定する制御動作について説明する。

キャリア周波数設定手段４３、５３、６３は、まず、電流リプル推定手段４４、５４、６４から、各コンデンサ１２、２２、３２、８２が配設された回路へ流入する各電流リプルを取得する（ステップ１１０）。ここでは、前述したように、各電流リプル検出手段が直接検出した各電流リプルを取得するものであってもよい。

なお、ステップ１１０を最初に実行する際には、初期設定として、キャリア騒音やスイッチング損失による発熱を考慮して、各ＰＷＭ制御手段４１、５１、６１で用いる基準搬送波のキャリア周波数を、全て基本周波数ｆ０（例えば２０ｋＨｚ）としている。複数モータ１、２、３に対するキャリア周波数を全て同一の基本周波数ｆ０とするモードが、本実施形態における第１モードである。

各電流リプルを取得したら、各電流リプルが所定値未満であるか否かを判断する(ステップ１２０)。ここで、各電流リプルの比較対象となる各所定値は、例えば、各駆動部を構成する各要素の特性や駆動部のシステム特性等に基づいて決定される許容上限値とすることができる。

所定値を決定する特性の例としては、コンデンサ要素である各コンデンサの有する特性、各コンデンサを含む回路を構成する導体の特性（例えば、各インバータ回路と各コンデンサとを接続する母線８０等の長さや取り回し形状等に応じて形成されるコイル要素としての特性）、および、全て基本周波数としたときの高電流リプルの発生頻度等がある。回路に実体としてのコイル体が設けられている場合には、このコイル体の特性も考慮して所定値が決定される。

ステップ１２０において、全ての電流リプルが各所定値未満であると判断した場合には、各ＰＷＭ制御手段４１、５１、６１で用いる基準搬送波のキャリア周波数を、全て基本周波数であるｆ０に設定する（ステップ１３０）。

一方、ステップ１２０において、全ての電流リプルが各所定値未満でないと判断した場合、すなわち、少なくとも１つの電流リプルが所定値以上であると判断した場合には、各ＰＷＭ制御手段４１、５１、６１で用いる基準搬送波のキャリア周波数を、基本周波数ｆ０および基本周波数ｆ０に近似したシフト周波数ｆ１（例えば１８ｋＨｚ）、ｆ２（例えば１６ｋＨｚ）に設定する（ステップ１４０）。

ステップ１４０では、各モータに予め付されている優先順位に応じて、優先順位（優先度）が高い方から順にｆ０、ｆ１、ｆ２が割り当てられる。各モータの優先順位は、例えば、静音性を優先したい（騒音の発生を抑制したい）モータの順や、出力が高いモータの順等、モータの動作状態に関する特性の順により予め設定される。

本例では、静音性の優先度から、モータ１、モータ２、モータ３の順に優先順位が付されている。したがって、ＰＷＭ制御手段４１で用いる基準搬送波のキャリア周波数は基本周波数ｆ０となる。また、ＰＷＭ制御手段５１で用いる基準搬送波のキャリア周波数はシフト周波数ｆ１となり、ＰＷＭ制御手段６１で用いる基準搬送波のキャリア周波数はシフト周波数ｆ２となる。

複数モータ１、２、３に対するキャリア周波数を、優先順位が高いモータ１に対しては基本周波数ｆ０とし、優先順位が低い他のモータ２、３に対してはシフト周波数ｆ１、ｆ２とするモードが、本実施形態における第２モードである。

上述の構成および作動によれば、制御装置４０、５０、６０のキャリア周波数設定手段４３、５３、６３は、基準搬送波の搬送波周波数を、複数のモータ１、２、３に対して全て同一の基本周波数ｆ０とする第１モードと、基準搬送波の搬送波周波数を、優先順位が高い方の一部のモータ１に対しては基本周波数ｆ０とし、優先順位が低い方の残部のモータ２、３に対しては基本周波数ｆ０とは異なるように予め設定したシフト周波数ｆ１、ｆ２とする第２モードと、を設定切り替えが可能となっている。

そして、第１モードを設定しているときに電流リプル推定手段４４、５４、６４の算出結果に基づいていずれかの電流リプルが所定値以上であると判断した場合には、第２モードへの設定切り替えを行う。

これによると、制御装置４０、５０、６０は、いずれかの電流リプルが所定値以上となった場合には、第２モードを設定して、優先順位が高い方の一部のモータ１に対しては搬送波周波数を基本周波数ｆ０とし、優先順位が低い方の残部のモータ２、３に対しては搬送波周波数を基本周波数とは異なるシフト周波数ｆ１、ｆ２とする。

したがって、同時に駆動する複数のモータ１、２、３の負荷が増大したとしても、複数のモータ１、２、３に対して搬送波周波数を全て同一の基本周波数ｆ０とした場合よりも電流リプルを低減することができる。このようにして、複数のインバータ回路１１、２１、３１を用いて共通の直流電源７０から給電される複数のモータ１、２、３を駆動するものであっても、電流リプルを抑制することができる。

各コンデンサ要素を有する回路へ流入する各電流リプルを抑制することにより、各コンデンサ要素や、コンデンサ要素とともに回路を構成するコイル要素等へダメージを与えることを抑制することができる。

共通の電源である直流電源７０から各インバータ回路１１、２１、３１への電力供給経路に設けられた各フィルタ回路に流れる各電流リプルを抑制して、フィルタ回路の構成要素であるコンデンサ要素やコイル要素等へのダメージを抑制すると言うこともできる。

また、本実施形態では、第２モードを設定する際の残部のモータ２、３は複数である。制御装置４０、５０、６０は、このような場合には、優先順位が高いモータ２に対するシフト周波数ｆ１の方が、優先順位が低いモータ３に対するシフト周波数ｆ２よりも、基本周波数ｆ０からの乖離が小さくなるように、残部のモータ２、３に対するシフト周波数ｆ１、ｆ２を相互に異ならせている。

これによると、制御装置４０、５０、６０は、第２モードを設定して複数の残部のモータ２、３の搬送波周波数にシフト周波数を適用する際に、シフト周波数を相互に異なるものとするとともに、優先順位が高いモータ２に対するシフト周波数ほど基本周波数ｆ０に近いシフト周波数を割り当てる。したがって、電流リプルを確実に抑制できるとともに、優先順位が高いモータ２ほど駆動条件が変化することを抑制できる（駆動条件が好適な条件から離れることを抑制できる。）。

モータ１、２、３に対して、相互に異なるキャリア周波数ｆ０、ｆ１、ｆ２を割り当てている。すなわち、基本周波数ｆ０は、モータ１にのみ適用している。したがって、電流リプルを一層確実に抑制することができる。

本実施形態のように、複数のモータ１、２、３が車両に搭載されており、各駆動部１０、２０、３０が各モータ１、２、３とそれぞれ一体的に配設されている場合には、駆動部１０、２０、３０は相互に比較的離れて配置されることになる。このような配設状態では、複数の駆動部１０、２０、３０で基準搬送波を同期させ、位相を逆にして（位相を１８０°ずらして）電流リプルを抑制する手法は採用し難い。したがって、複数の駆動部１０、２０、３０が相互に離間している場合に、本発明を適用することは極めて有効である。

また、複数の駆動部が車両等の移動体に搭載される場合には、屋内外等に定置される場合よりも、システムや各構成部品に小型化のニーズが比較的大きい。したがって、高電流リプルへの耐性向上にためにコンデンサを大型化したり、電圧変換装置等を追加したりして、電流リプルに対応することは困難である。このような制約条件がある場合にも、本発明を適用して極めて有効である。

さらに、直流電源の電圧が高電圧（例えば数百Ｖ）である場合には、低電圧である場合よりも、大型のコンデンサ等が必要とされる。したがって、本実施形態のように、高電圧システムにおいてコンデンサ等の大型化を抑制できる効果は極めて大きい。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について図４に基づいて説明する。

第２の実施形態は、前述の第１の実施形態と比較して、モータが動作しているか否かを考慮してキャリア周波数を割り当てる点が異なる。なお、第１の実施形態に係る図面と同一符号を付した構成、第２の実施形態において説明しない他の構成は、第１の実施形態と同様であり、また同様の作用効果を奏するものである。

本実施形態のモータ駆動装置では、制御装置４０、５０、６０のキャリア周波数設定手段４３、５３、６３は、ステップ１２０において、全ての電流リプルが各所定値未満でないと判断した場合、すなわち、少なくとも１つの電流リプルが所定値以上であると判断した場合には、停止しており動作しないモータがあるか否か判断する（ステップ２２０）。

ステップ２２０において、停止中のモータがないと判断した場合には、ステップ１４０へ進む。ステップ１４０では、例えば、モータ１（ＰＷＭ制御手段４１）のキャリア周波数に基本周波数ｆ０が割り当てられ、モータ２（ＰＷＭ制御手段５１）のキャリア周波数にシフト周波数ｆ１が割り当てられ、モータ３（ＰＷＭ制御手段６１）のキャリア周波数にシフト周波数ｆ２が割り当てられる。

ステップ２２０において、停止中のモータがあると判断した場合には、停止中のモータを、モータの優先順位から除外する。そして、停止中モータを除外した優先順位に応じて、キャリア周波数に基本周波数およびシフト周波数を割り当てる（ステップ２５０）。

ステップ２５０では、例えば、モータ１が停止中である場合には、モータ２（ＰＷＭ制御手段５１）のキャリア周波数に基本周波数ｆ０が割り当てられ、モータ３（ＰＷＭ制御手段６１）のキャリア周波数にシフト周波数ｆ１が割り当てられる。

本実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、制御装置４０、５０、６０は、駆動を停止しているモータ（本例では、モータ１）がある場合には、このモータを複数のモータ１、２、３の優先順位から除外する。

これによると、駆動していないモータ１に対して搬送波周波数の割り当てを行うことを省略することができる。したがって、第２モードを設定する際には、駆動していないモータ１よりも優先順位が低いモータ２、３に、基本周波数ｆ０を割り当てたり、比較的基本周波数に近いシフト周波数ｆ１を割り当てたりすることができる。

これにより、例えば、ＰＷＭ変調をする際に比較的好適な基本周波数ｆ０を用いなかったり、基本周波数ｆ０からの乖離度が比較的小さいシフト周波数ｆ１を用いずにシフト周波数ｆ２を用いたりするようなことを、抑止することができる。すなわち、動作中のモータについて、駆動条件が好適な条件から離れることを抑制することができる。

上記説明では、駆動を停止しているモータの例をモータ１としたが、例えば、春や秋等の特定の季節に電動圧縮機を動作させない場合には、モータ２が駆動を停止するモータとなる。このような場合には、ステップ２５０では、例えば、モータ１（ＰＷＭ制御手段４１）のキャリア周波数に基本周波数ｆ０が割り当てられ、モータ３（ＰＷＭ制御手段６１）のキャリア周波数にシフト周波数ｆ１が割り当てられる。また、走行用のモータ１も駆動を停止した場合には、ステップ２５０では、モータ３（ＰＷＭ制御手段６１）のキャリア周波数に基本周波数ｆ０が割り当てられる。

（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態について図５に基づいて説明する。

第３の実施形態は、前述の第２の実施形態と比較して、別の要因でキャリア周波数を基本周波数から変更している場合も考慮してキャリア周波数を割り当てる点が異なる。なお、第１、第２の実施形態に係る図面と同一符号を付した構成、第３の実施形態において説明しない他の構成は、第１、第２の実施形態と同様であり、また同様の作用効果を奏するものである。

本実施形態のモータ駆動装置では、制御装置４０、５０、６０のキャリア周波数設定手段４３、５３、６３は、ステップ１２０において、全ての電流リプルが各所定値未満でないと判断した場合には、停止中のモータ、および、電流リプル以外の要因により既にキャリア周波数が基本周波数ｆ０から変更されているモータがあるか否か判断する（ステップ３２０）。

電流リプル以外の要因によりキャリア周波数が既に変更されているケースとしては、例えば、モータ１が高負荷により比較的高温となっており、発熱を抑制するためにキャリア周波数を基本周波数ｆ０からｆａ（例えば、５ｋＨｚ）に低下させている場合等がある。

ステップ３２０において、停止中およびキャリア周波数変更済みのモータがないと判断した場合には、ステップ１４０へ進む。ステップ１４０では、例えば、モータ１（ＰＷＭ制御手段４１）のキャリア周波数に基本周波数ｆ０が割り当てられ、モータ２（ＰＷＭ制御手段５１）のキャリア周波数にシフト周波数ｆ１が割り当てられ、モータ３（ＰＷＭ制御手段６１）のキャリア周波数にシフト周波数ｆ２が割り当てられる。

ステップ３２０において、停止中およびキャリア周波数変更済みのモータがあると判断した場合には、停止中のモータおよびキャリア周波数変更済みのモータを、モータの優先順位から除外する。そして、停止中モータおよびキャリア周波数変更済みモータを除外した優先順位に応じて、キャリア周波数に基本周波数およびシフト周波数を割り当てる（ステップ３５０）。

ステップ３５０では、例えば、停止中のモータがなく、上記例のようにモータ１に基本周波数とは異なるキャリア周波数ｆａが既に割り当てられている場合には、モータ２（ＰＷＭ制御手段５１）のキャリア周波数に基本周波数ｆ０が割り当てられ、モータ３（ＰＷＭ制御手段６１）のキャリア周波数にシフト周波数ｆ１が割り当てられる。

また、例えば、モータ１が停止中であり、モータ２（ＰＷＭ制御手段５１）に基本周波数とは異なるキャリア周波数ｆａが既に割り当てられている場合には、モータ３（ＰＷＭ制御手段６１）のキャリア周波数に基本周波数ｆ０が割り当てられる。

本実施形態によれば、第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、制御装置４０、５０、６０は、電流リプル推定手段４４、５４、６４の算出結果に係わらず（電流リプルの値に係わらず）、複数のモータ１、２、３のうちの一部に対する搬送波周波数に、基本周波数ｆ０とは異なる周波数ｆａを用いる第３モードを設定可能である。

そして、第３モードを設定しているときに、電流リプル推定手段４４、５４、６４の算出結果に基づいていずれかの電流リプルが所定値以上であると判断した場合には、第２モードへの設定切り替えを行う。

第２モードへの設定切り替えを行う際に、異なる周波数ｆａを用いているモータを複数のモータの優先順位から除外する。

これによると、電流リプル抑制以外の目的のために既に搬送波周波数に基本周波数ｆ０とは異なる周波数ｆａが割り当てられているモータに対して搬送波周波数の割り当てを行うことを省略することができる。したがって、第２モードを設定する際には、既に異なる周波数ｆａが割り当てられているモータよりも優先順位が低いモータに、基本周波数ｆ０を割り当てたり、比較的基本周波数ｆ０に近いシフト周波数ｆ１を割り当てたりすることができる。

これにより、例えば、ＰＷＭ変調をする際に比較的好適な基本周波数ｆ０を用いなかったり、基本周波数ｆ０からの乖離度が比較的小さいシフト周波数ｆ１を用いずにシフト周波数ｆ２を用いたりするようなことを、確実に抑止することができる。すなわち、電流リプル抑制以外の目的で既にキャリア周波数ｆａを割り当てられているモータを除く動作中のモータについて、駆動条件が好適な条件から離れることを抑制することができる。

（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態について図６に基づいて説明する。

第４の実施形態は、前述の第１の実施形態と比較して、キャリア周波数を基本周波数からシフト周波数に変更するモータの数を極力抑制する点が異なる。なお、第１の実施形態に係る図面と同一符号を付した構成、第４の実施形態において説明しない他の構成は、第１の実施形態と同様であり、また同様の作用効果を奏するものである。

本実施形態のモータ駆動装置では、制御装置４０、５０、６０のキャリア周波数設定手段４３、５３、６３は、ステップ１２０において、全ての電流リプルが各所定値未満でないと判断した場合には、優先順位が低いモータからキャリア周波数を基本周波数からシフト周波数に変更する（ステップ４４０）。

ステップ４４０を初めて実行する際には、優先順位が最も低いモータのキャリア周波数に、基本周波数に最も近似したシフト周波数を割り当て、他のモータのキャリア周波数は基本周波数を維持する。

初回のステップ４４０では、例えば、モータ１（ＰＷＭ制御手段４１）のキャリア周波数およびモータ２（ＰＷＭ制御手段５１）のキャリア周波数に基本周波数ｆ０が割り当てられ、モータ３（ＰＷＭ制御手段６１）のキャリア周波数にシフト周波数ｆ１が割り当てられる。

ステップ４４０を実行したら、電流リプル推定手段４４、５４、６４から、ステップ４４０で割り当てたキャリア周波数を用いた際の各電流リプルを取得する（ステップ４５０）。ここでも、電流リプル推定手段を採用せず電流リプル検出手段を採用している場合には、直接検出した各電流リプルを取得する。

ステップ４５０で各電流リプルを取得したら、ステップ１２０と同様に、各電流リプルが所定値未満であるか否かを判断する(ステップ４６０)。

ステップ４６０において、全ての電流リプルが各所定値未満であると判断した場合には、終了する。すなわち、各ＰＷＭ制御手段４１、５１、６１で用いる基準搬送波のキャリア周波数を、直前のステップ４４０で割り当てた周波数に設定する。

一方、ステップ４６０において、全ての電流リプルが各所定値未満でないと判断した場合、すなわち、少なくとも１つの電流リプルが所定値以上であると判断した場合には、ステップ４４０へリターンして、ステップ４４０〜４６０を再度実行する。

ステップ４４０を２回目以降実行する際には、先回のステップ４４０でシフト周波数を割り当てた優先順位が最上位のモータよりも１つ上位のモータにまで、シフト周波数を割り当てる。

初回のステップ４４０において、例えば、前述したように、モータ１のキャリア周波数およびモータ２のキャリア周波数に基本周波数ｆ０を割り当て、モータ３のキャリア周波数にシフト周波数ｆ１を割り当てている場合には、２回目のステップ４４０では、下記のようにキャリア周波数を割り当てる。

２回目のステップ４４０を実行するときには、モータ１のキャリア周波数に基本周波数ｆ０を割り当て、モータ２のキャリア周波数にシフト周波数ｆ１を割り当て、モータ３のキャリア周波数にシフト周波数ｆ２を割り当てる。換言すれば、シフト周波数ｆ１を適用対象を、モータ３からモータ２に繰り上げ、モータ３にはシフト周波数ｆ２を適用する。

このように、ステップ４４０を繰り返す度に、優先順位が低いモータからシフト周波数を順次適用していく。

本実施形態によれば、第１の実施形態とほぼ同様の効果を得ることができる。

これに加えて、制御装置４０、５０、６０は、第２モードへの設定切り替えを行う際には、電流リプル推定手段４４、５４、６４の算出結果に基づいて全ての電流リプルが所定値未満に到達したと判断するまで、優先順位が低いモータからシフト周波数を順次適用していき、電流リプル推定手段４４、５４、６４の算出結果に基づいて全ての電流リプルが所定値未満に到達したと判断した場合には、シフト周波数の順次適用を停止してキャリア周波数設定を維持する。

これによると、シフト周波数を適用するモータが必要以上に増加することを抑制することができる。したがって、駆動条件が変化する（駆動条件が好適な条件から離れる）モータ数を抑制しつつ、電流リプルを一層確実に抑制することができる。

なお、本実施形態においても、第２の実施形態や第３の実施形態のように、動作していないモータや、電流リプル以外の要因でキャリア周波数を既に変更しているモータを、複数のモータの優先順位から除外するものであってもよい。

（他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。

上記各実施形態では、３つのモータを駆動制御するモータ駆動装置について説明したが、これに限定されるものではない。モータの数は、２つもしくは４つ以上であってもよい。モータ駆動装置が車載用である場合には、モータの例としては、上記各実施形態で説明したモータ以外に、ラジエータファンモータ、ウォータポンプモータ、オイルポンプモータ、電動ステアリング用モータ等がある。

また、上記第１〜第３の実施形態では、モータ１、２、３に対して、第２モードでは相互に異なるキャリア周波数ｆ０、ｆ１、ｆ２を割り当てていたが、これに限定されるものではない。第１の実施形態の第２モードにおいて割り当てられるキャリア周波数を、モータの優先順位の上位から括弧内に並べて、（ｆ０、ｆ１、ｆ２）と表すとすると、これに限定されるものではなく、例えば、（ｆ０、ｆ１、ｆ１）としてもかまわない。

また、モータが４つである場合には、（ｆ０、ｆ１、ｆ２、ｆ３）に限らず、（ｆ０、ｆ０、ｆ１、ｆ１）、（ｆ０、ｆ１、ｆ１、ｆ１）、（ｆ０、ｆ１、ｆ１、ｆ２）等のように、一部に同じキャリア周波数を用いてもかまわない。

また、上記第４の実施形態では、第１モード設定時の（ｆ０、ｆ０、ｆ０）から、第２モードに設定を切り替えたときには、全ての電流リプルが所定値未満になるまで、（ｆ０、ｆ０、ｆ１）→（ｆ０、ｆ１、ｆ２）とキャリア周波数を変更していくものであったが、これに限定されるものではなく、一部に同じキャリア周波数を用いてもかまわない。例えば、（ｆ０、ｆ０、ｆ０）から、（ｆ０、ｆ０、ｆ１）→（ｆ０、ｆ１、ｆ１）と変更するものであってもよい。また、モータが４つである場合には、例えば、（ｆ０、ｆ０、ｆ０、ｆ０）から、（ｆ０、ｆ０、ｆ０、ｆ１）→（ｆ０、ｆ０、ｆ１、ｆ１）と変更するものであってもよい。

また、上記各実施形態では、制御装置４０、５０、６０は、それぞれのモータ１、２、３と一体的に設けられていたが、これに限定されるものではない。例えば、１つの制御装置で複数のインバータ回路のスイッチング動作を制御するものであってもよい。また、複数のインバータ回路も各モータと一体的に設けられるものに限定されず、例えば複数のインバータ回路の少なくとも配線の一部が共通使用される統合型のインバータ回路であってもかまわない。

また、上記実施形態では、モータ１、２、３は、いずれも３相モータであったが、これに限定されるものではない。例えば、４相以上の複数相のモータであってもかまわない。

また、上記各実施形態では、複数のモータとこれらを駆動するモータ駆動装置が車両に搭載される例について説明したが、これに限定されるものではない。複数のモータとこれらを駆動するモータ駆動装置は、車両以外の移動体に搭載されるものであってもよいし、定置されて用いられるものであってもよい。

１、２、３ モータ
１１、２１、３１ インバータ回路
４０、５０、６０ 制御装置（制御手段）
４４、５４、６４ リプル電流推定手段（物理量検出手段）
７０ 直流電源（共通の電源）

Claims (6)

1. 共通の電源（７０）から電力が供給される複数のモータ（１、２、３）のそれぞれの相数に対応して設けられたスイッチング素子を有する複数のインバータ回路（１１、２１、３１）と、
   前記複数のモータの各相への印加電圧指令である変調波と基準搬送波との比較結果に基づいて生成したノッチ波によって前記スイッチング素子をスイッチングし、前記共通の電源の直流電圧をＰＷＭ変調により交流電圧に変換して前記複数のモータへ出力するように前記複数のインバータ回路を制御する制御手段（４０、５０、６０）と、
   前記複数のインバータ回路のスイッチング動作に伴って発生する電流リプルもしくはその関連物理量を検出する物理量検出手段（４４、５４、６４）と、を備え、
   前記複数のモータ（１、２、３）には、予め優先順位が付されており、
   前記制御手段（４０、５０、６０）は、
   前記ノッチ波を生成する際の前記基準搬送波の搬送波周波数を、前記複数のモータに対して全て同一の基本周波数とする第１モードと、前記搬送波周波数を、前記優先順位が高い方の一部の前記モータ（１）に対しては前記基本周波数とし、前記優先順位が低い方の残部の前記モータ（２、３）に対しては前記基本周波数とは異なるように予め設定したシフト周波数とする第２モードと、を設定切り替えが可能であり、
   前記第１モードを設定しているときに、前記物理量検出手段（４４、５４、６４）の検出結果に基づいて前記電流リプルが所定値以上であると判断した場合には、前記第２モードへの設定切り替えを行うものであり、
   前記制御手段は、
   前記第２モードを設定する際の前記残部のモータが複数である場合には、前記優先順位が高い前記モータに対する前記シフト周波数の方が、前記優先順位が低い前記モータに対する前記シフト周波数よりも、前記基本周波数からの乖離が小さくなるように、前記残部のモータに対する前記シフト周波数を相互に異ならせることを特徴とするモータ駆動装置。
2. 前記制御手段は、
   前記第２モードへの設定切り替えを行う際には、前記物理量検出手段の検出結果に基づいて前記電流リプルが所定値未満に到達したと判断するまで、前記優先順位が低い前記モータから前記シフト周波数を順次適用していき、前記物理量検出手段の検出結果に基づいて前記電流リプルが所定値未満に到達したと判断した場合には、前記順次適用を停止することを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動装置。
3. 共通の電源（７０）から電力が供給される複数のモータ（１、２、３）のそれぞれの相数に対応して設けられたスイッチング素子を有する複数のインバータ回路（１１、２１、３１）と、
   前記複数のモータの各相への印加電圧指令である変調波と基準搬送波との比較結果に基づいて生成したノッチ波によって前記スイッチング素子をスイッチングし、前記共通の電源の直流電圧をＰＷＭ変調により交流電圧に変換して前記複数のモータへ出力するように前記複数のインバータ回路を制御する制御手段（４０、５０、６０）と、
   前記複数のインバータ回路のスイッチング動作に伴って発生する電流リプルもしくはその関連物理量を検出する物理量検出手段（４４、５４、６４）と、を備え、
   前記複数のモータ（１、２、３）には、予め優先順位が付されており、
   前記制御手段（４０、５０、６０）は、
   前記ノッチ波を生成する際の前記基準搬送波の搬送波周波数を、前記複数のモータに対して全て同一の基本周波数とする第１モードと、前記搬送波周波数を、前記優先順位が高い方の一部の前記モータ（１）に対しては前記基本周波数とし、前記優先順位が低い方の残部の前記モータ（２、３）に対しては前記基本周波数とは異なるように予め設定したシフト周波数とする第２モードと、を設定切り替えが可能であり、
   前記第１モードを設定しているときに、前記物理量検出手段（４４、５４、６４）の検出結果に基づいて前記電流リプルが所定値以上であると判断した場合には、前記第２モードへの設定切り替えを行うものであり、
   前記制御手段は、
   前記第２モードへの設定切り替えを行う際には、前記物理量検出手段の検出結果に基づいて前記電流リプルが所定値未満に到達したと判断するまで、前記優先順位が低い前記モータから前記シフト周波数を順次適用していき、前記物理量検出手段の検出結果に基づいて前記電流リプルが所定値未満に到達したと判断した場合には、前記順次適用を停止することを特徴とするモータ駆動装置。
4. 前記制御手段は、
   前記物理量検出手段の検出結果に係わらず、前記複数のモータのうちの一部に対する前記搬送波周波数に、前記基本周波数とは異なる周波数を用いる第３モードを設定可能であり、
   前記第３モードを設定しているときに、前記物理量検出手段の検出結果に基づいて前記電流リプルが所定値以上であると判断した場合には、前記第２モードへの設定切り替えを行うものであり、
   前記第２モードへの設定切り替えを行う際に、前記異なる周波数を用いている前記モータを前記複数のモータの前記優先順位から除外することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載のモータ駆動装置。
5. 共通の電源（７０）から電力が供給される複数のモータ（１、２、３）のそれぞれの相数に対応して設けられたスイッチング素子を有する複数のインバータ回路（１１、２１、３１）と、
   前記複数のモータの各相への印加電圧指令である変調波と基準搬送波との比較結果に基づいて生成したノッチ波によって前記スイッチング素子をスイッチングし、前記共通の電源の直流電圧をＰＷＭ変調により交流電圧に変換して前記複数のモータへ出力するように前記複数のインバータ回路を制御する制御手段（４０、５０、６０）と、
   前記複数のインバータ回路のスイッチング動作に伴って発生する電流リプルもしくはその関連物理量を検出する物理量検出手段（４４、５４、６４）と、を備え、
   前記複数のモータ（１、２、３）には、予め優先順位が付されており、
   前記制御手段（４０、５０、６０）は、
   前記ノッチ波を生成する際の前記基準搬送波の搬送波周波数を、前記複数のモータに対して全て同一の基本周波数とする第１モードと、前記搬送波周波数を、前記優先順位が高い方の一部の前記モータ（１）に対しては前記基本周波数とし、前記優先順位が低い方の残部の前記モータ（２、３）に対しては前記基本周波数とは異なるように予め設定したシフト周波数とする第２モードと、を設定切り替えが可能であり、
   前記第１モードを設定しているときに、前記物理量検出手段（４４、５４、６４）の検出結果に基づいて前記電流リプルが所定値以上であると判断した場合には、前記第２モードへの設定切り替えを行うものであり、
   前記制御手段は、
   前記物理量検出手段の検出結果に係わらず、前記複数のモータのうちの一部に対する前記搬送波周波数に、前記基本周波数とは異なる周波数を用いる第３モードを設定可能であり、
   前記第３モードを設定しているときに、前記物理量検出手段の検出結果に基づいて前記電流リプルが所定値以上であると判断した場合には、前記第２モードへの設定切り替えを行うものであり、
   前記第２モードへの設定切り替えを行う際に、前記異なる周波数を用いている前記モータを前記複数のモータの前記優先順位から除外することを特徴とするモータ駆動装置。
6. 前記制御手段は、
   駆動を停止している前記モータがある場合には、当該モータを前記複数のモータの前記優先順位から除外することを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１つに記載のモータ駆動装置。

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