JP6880866B2 - インバータ制御装置及びインバータ制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、インバータ制御装置及びインバータ制御方法に関するものである。

直流電源の出力を平滑化する蓄電手段と、蓄電手段の両端子にそれぞれ接続された複数対のスイッチング素子と、各スイッチング素子に並列に接続された整流素子と、スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦを制御して直流電源の直流電力を交流電力に変換する制御手段と、を備えたインバータの放電装置において、制御手段は、蓄電手段に蓄積された電荷がスイッチング素子及び整流素子に変位電流として流れるように、スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ動作を制御している（特許文献１、２）。これらの放電装置は、各相の電圧指令値とキャリア信号の比較に基づいて、ＰＷＭ信号を生成し、生成したＰＷＭ信号をゲート駆動信号に変換することで、スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦを制御する。

特開２０１０−１３０８４１号公報 特開２０１０−１３０８４５号公報

しかしながら、従来技術では、放電処理において、各相の電圧指令値をゼロ電圧に設定するとともに、スイッチング素子が固定されたデューティ比でＯＮ／ＯＦＦ動作するように、スイッチング素子を制御するため、インバータから高ノイズが発生するという問題があった。

本発明は、平滑コンデンサに蓄積された電荷を放電するときに発生する、ノイズを抑制できるインバータ制御装置及びインバータ制御方法を提供することである。

本発明は、蓄電部に蓄積された電荷を放電する際に、インバータにより変換された各相の電圧に位相差がなく、かつ、当該各相の電圧が同一電圧であって経時的に変化するように、上アームの各スイッチング素子のみがＯＮとし、下アームの各スイッチング素子のみがＯＮとすることを交互に動作させることで上記課題を解決する。

本発明によれば、平滑コンデンサに蓄積された電荷を放電するときに発生する、ノイズを抑制できる。

図１は、ハイブリッド車両の構成図である。 図２は、第１施形態に係るインバータ制御装置のブロック図である。 図３は、第１実施形態に係るモータコントローラの要部を示すブロック図である。 図４は、第１実施形態の放電処理における、ゲート駆動信号のタイミングチャートである。 図５は、デッドタイム設定処理を示すフローチャートである。 図６は、第１実施形態の放電処理における、インバータの出力電圧の周波数スペクトルの一例である。 図７は、第２実施形態に係るモータコントローラの要部を示すブロック図である。 図８は、第２実施形態の放電処理における、ゲート駆動信号のタイミングチャートである。 図９は、ゼロ相電圧加算処理を示すフローチャートである。 図１０は、第２実施形態の放電処理における、インバータの出力電圧の周波数スペクトルの一例である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

≪第１実施形態≫
図１は、ハイブリッド車両の構成図である。本実施形態のインバータ制御装置はこのハイブリッド車両に搭載される。なお、本実施形態のインバータ制御装置は、ハイブリッド車両に限られず、モータを走行駆動源として走行する電気自動車に搭載してもよい。

図１に示すように、ハイブリッド車両は、モータ５とエンジン６を備えており、モータ５又はエンジン６の両方又はいずれか一方により車両を走行駆動する。モータ５は、エンジン６と連結されており、主としてエンジン６を始動するために用いられるが、必要に応じてエンジン始動時のトルク不足を補うために用いられる。モータ５には、誘導電動機又は同期電動機が用いられ、例えば、３相交流モータが挙げられる。エンジン６は、トランスミッション（Ｔ／Ｍ）７を介して駆動輪を駆動する。

また、本実施例のハイブリッド車両は、上記モータ５及びエンジン６の他に、モータ５の電源である、二次電池等で構成されるバッテリ１（直流電源）と、バッテリ１の直流電力を交流電力に変換するインバータ３と、直流電力を平滑化するためのコンデンサ４とを備えている。バッテリ１は、リレー２を介してインバータ３に接続されている。

インバータ３は、複数のスイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６と、各スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６に並列に接続され、スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６の電流方向とは逆方向に電流が流れる整流素子Ｄ１〜Ｄ６を有する。インバータ３は、バッテリ１の直流電圧を三相の交流電圧に変換してモータ５に出力する。本実施形態では、２つのスイッチング素子を直列接続した３対の回路がバッテリ１に並列に接続され、各対のスイッチング素子間とモータ５の三相入力部とがそれぞれ接続されている。スイッチング素子には、例えば、絶縁ゲートバイポーラトランジスタＩＧＢＴが挙げられ、整流素子には、例えば、ダイオードが挙げられる。

図１に示す例では、スイッチング素子Ｔｒ１とＴｒ２、スイッチング素子Ｔｒ３とＴｒ４、スイッチング素子Ｔｒ５とＴｒ６がそれぞれ直列に接続されている。スイッチング素子Ｔｒ１とＴｒ２の間とモータ５のＵ相、スイッチング素子Ｔｒ３とＴｒ４の間とモータ５のＶ相、スイッチング素子Ｔｒ５とＴｒ６の間とモータ５のＷ相がそれぞれ接続されている。また、以降の説明では、バッテリ１の正極とリレー２を介して電気的に接続可能なスイッチング素子Ｔｒ１、Ｔｒ３、Ｔｒ５を上アームとし、バッテリ１の負極とリレー２を介して電気的に接続可能なスイッチング素子Ｔｒ２、Ｔｒ４、Ｔｒ６を下アームとする。なお、インバータ３の動作の詳細については後述する。

リレー２とインバータ３との間には、直流電圧を平滑化するためのコンデンサ４がバッテリ１と並列に接続されている。

車両コントローラ８は、中央演算装置ＣＰＵ、リードオンメモリＲＯＭ及びランダムアクセスメモリＲＡＭを備える。車両コントローラ８は、ハイブリッド車両のアクセル信号、ブレーキ信号、シフトポジション信号、キースイッチ信号等の運転者による操作情報９に基づいて、駆動トルク指令及びトルク指令値Ｔ^＊を算出する。車両コントローラ８は、駆動トルク指令を、エンジン６を制御するエンジンコントローラ（図示しない）に出力するとともに、トルク指令値Ｔ^＊をモータコントローラ１０（図２参照)に出力する。

また、車両コントローラ８は、バッテリ１とインバータ３の間のリレー２を開閉する制御信号を出力する。車両コントローラ８は、運転者がキースイッチをオフにするのと連動して、リレー２を開放する制御信号を出力する。これにより、インバータ３には、バッテリ１の直流電圧が入力されなくなるため、インバータ３からモータ５への交流電圧の出力が停止される。さらに、車両コントローラ８は、コンデンサ４に蓄積された電荷を放電させるために、モータコントローラ１０に対して放電指令を出力する。

次に、図２を参照して、本実施形態に係るインバータ制御装置の概要について説明する。図２は、本実施形態に係るインバータ制御装置のブロック図である。本実施形態に係るインバータ制御装置は、インバータ３と、モータコントローラ１０を備えている。

図２では、図１と同じ構成には同一の記号を付し、繰り返しの説明は省略して、図１においてした説明を援用する。

回転子位置センサ１１は、モータ５に設けられており、モータ５の回転子位置を支援す位置センサ信号を検出する。回転子位置センサ１１は、検出した位置センサ信号をモータコントローラ１０に出力する。回転子位置センサ１１には、例えば、レゾルバ、エンコータ等が挙げられる。

電流センサ１２は、インバータ３からモータ５に供給される各相の電流iｕ、iｖ、iｗを検出する。電流センサ１２は、検出した各相の電流センサ信号をモータコントローラ１０に出力する。

モータコントローラ１０は、インバータ３の動作を制御する。モータコントローラ１０には、車両コントローラ８（図１参照）から、トルク指令値Ｔ^＊及び放電指令が入力される。また、モータコントローラ１０には、回転子位置センサ１１から、位置センサ信号が入力され、電流センサ１２から、各相の電流センサ信号が入力される。モータコントローラ１０は、トルク指令値Ｔ^＊、放電指令、位置センサ信号、各相の電流センサ信号に基づいて、パルス幅変調（ＰＷＭ）信号を生成する。そして、モータコントローラ１０は、生成したＰＷＭ信号に基づいて、インバータ３を構成する各スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６が所定のタイミングでＯＮ／ＯＦＦするように制御する。モータコントローラ１０は、各スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６のゲート端子にそれぞれゲート駆動信号（Ｐｕ／Ｎｕ、Ｐｖ／Ｎｖ、Ｐｗ／Ｎｗ）を出力する。

なお、モータコントローラ１０には、放電指令が入力されていなければ、バッテリ１の直流電圧を交流変換してモータ５に供給する供給処理を実行し、放電指令が入力されると、コンデンサ４に蓄積された電荷を放電する放電処理を実行する。モータコントローラ１０は、放電指令の有無に応じて、異なるゲート駆動信号をインバータ３の各スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６に対して出力する。

図３は、本実施形態に係るモータコントローラ１０の要部を示すブロック図である。本実施形態のモータコントローラ１０は、電流指令演算部２１と、電流制御部２２と、２相３相変換部２３と、ＰＷＭ変換部２４と、３相２相変換部２５と、電気角速度／磁極位置検出部２６と、デッドタイム設定部２７とを備える。

電流指令演算部２１には、車両コントローラ８により算出されたトルク指令値Ｔ^＊と、後述する電気角速度／磁極位置検出部２６により演算されたモータ５の電気角速度ωとが入力される。電流指令演算部２１は、トルク指令値Ｔ^＊とモータ５の電気角速度ωに基づいて、ｄ軸電流指令値ｉｄ^＊及びｑ軸電流指令値ｉｑ^＊を演算する。ここで、ｄ軸電流とは、モータ５に流れる３相電流（iｕ、iｖ、iｗ）の励磁電流成分であり、ｑ軸電流とはトルク電流成分である。例えば、電流指令演算部２１は、トルク指令値Ｔ^＊とモータ５の電気角速度ωに対する、ｄ軸電流指令値ｉｄ^＊及びｑ軸電流指令値ｉｑ^＊を予め演算してマップ化してもよい。電流指令演算部２１は、演算したｄ軸電流指令値ｉｄ^＊及びｑ軸電流指令値ｉｑ^＊を、電流制御部２２へ出力する。

電流制御部２２には、電流指令演算部２１により演算されたｄ軸電流指令値ｉｄ^＊及びｑ軸電流指令値ｉｑ^＊と、後述する３相２相変換部により演算されたｄ軸電流ｉｄ及びｑ軸電流ｉｑとが入力される。電流制御部２２は、ｄ軸電流指令値ｉｄ^＊及びｑ軸電流指令値ｉｑ^＊とｄ軸電流ｉｄ及びｑ軸電流ｉｑとに基づいて、ｄ軸電圧指令値ｖｄ^＊及びｑ軸電圧指令値ｖｑ^＊を演算する。具体的には、電流指令値と実電流との変位差（ｉｄ^＊−ｉｄ）、（ｉｑ^＊−ｉｑ）をそれぞれ演算し、演算した変位差に対してＰＩ演算することにより、ｄ軸電圧指令値ｖｄ^＊及びｑ軸電圧指令値ｖｑ^＊を演算することができる。電流制御部２２は、演算したｄ軸電圧指令値ｖｄ^＊及びｑ軸電圧指令値ｖｑ^＊を、２相３相変換部２３へ出力する。なお、ＰＩ演算の例として、下記式（１）が挙げられる。

ただし、Ｋｐｄはｄ軸比例ゲイン、Ｋｐｑはｑ軸比例ゲイン、Ｋｉｄはｄ軸積分ゲイン、Ｋｉｑはｑ軸積分ゲイン、Ｌｄはｄ軸インダクタンス、Ｌｑはｑ軸インダクタンス、φ永久磁石鎖交磁束数を示す。

２相３相変換部２３には、電流制御部２２により演算されたｄ軸電圧指令値ｖｄ^＊及びｑ軸電圧指令値ｖｑ^＊と、後述する電気角速度／磁極位置検出部２６により演算された磁極位置検出値θとが入力される。２相３相変換部２３は、ｄ軸電圧指令値ｖｄ^＊及びｑ軸電圧指令値ｖｑ^＊と磁極位置検出値θに基づいて、３相交流電圧指令値ｖｕ^＊、ｖｖ^＊、ｖｗ^＊に変換する。２相３相変換部２３は、変換した３相交流電圧指令値ｖｕ^＊、ｖｖ^＊、ｖｗ^＊を、ＰＷＭ変換部２４へ出力する。

また、２相３相変換部２３には、車両コントローラ８から放電指令が入力される。２相３相変換部２３は、放電指令を受信すると、上記のような変換動作を停止するとともに、３相交流電圧指令値ｖｕ^＊、ｖｖ^＊、ｖｗ^＊をそれぞれ０Ｖ（ゼロ電圧）に設定する。つまり、２相３相変換部２３は、放電指令を受信すると、３相交流電圧指令値ｖｕ^＊、ｖｖ^＊、ｖｗ^＊をゼロ電圧に切り替えて、ＰＷＭ変換部２４へ出力する。これにより、インバータ３が出力する各相の電圧には、互いに電圧位相差が発生せず、当該各相の電圧は同一電圧となり、その結果、モータ５に対して電流を流さずにコンデンサ４に蓄積された電荷を放電する。

ＰＷＭ変換部２４には、２相３相変換部２３により変換された３相交流電圧指令値ｖｕ^＊、ｖｖ^＊、ｖｗ^＊と、後述するデッドタイム設定部２７により設定されたデッドタイムＴｄが入力される。ＰＷＭ変換部２４は、３相交流電圧指令値ｖｕ^＊、ｖｖ^＊、ｖｗ^＊と搬送波をそれぞれ比較することで、各交流電圧指令値に対応するＰＷＭ信号を生成する。搬送波には、例えば、周波数が数ｋＨｚ〜１０数ｋＨｚ程度の三角波が挙げられる。ＰＷＭ変換部２４は、搬送波の周波数ｆｃを後述するデッドタイム設定部２７へ出力する。

そして、ＰＷＭ変換部２４は、各相のＰＷＭ信号それぞれに同一のデッドタイムＴｄを付加するとともに、ＰＷＭ信号の電圧をインバータ３の各スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６のゲート端子が駆動する電圧までレベルシフトさせる。最後にＰＷＭ変換部２４は、レベルシフトされたＰＷＭ信号から各スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６に対応したゲート駆動信号（Ｐｕ／Ｎｕ、Ｐｖ／Ｎｖ、Ｐｗ／Ｎｗ）を生成する。ＰＷＭ変換部２４は、生成したゲート駆動信号をインバータ３の各スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６へ出力する。なお、ゲート駆動信号を生成する方法は、上記方法に限定されず、ゲート駆動信号に同一のデッドタイムＴｄが付加されていれば、他の回路構成であってもよい。

ここで、デッドタイムとは、インバータ３の対をなすスイッチング素子のＯＮ期間が互いに重ならない期間である。このデッドタイムは、対をなすスイッチング素子がともにＯＮすることで、対をなすスイッチング素子にバッテリ１又はコンデンサ４から大電流が流れることを防ぐために設けられる。図１又は図２では、デッドタイムとは、例えば、上アームのスイッチング素子Ｔｒ１のＯＮ期間と下アームのスイッチング素子Ｔｒ２のＯＮ期間とが重ならない期間となる。デッドタイムとは、対をなすスイッチング素子のうち、一方側のスイッチング素子Ｔｒ１のＯＦＦ期間と、他方側のスイッチング素子Ｔｒ２のＯＦＦ期間とが重なる期間となる。

ＰＷＭ変換部２４は、対をなすスイッチング素子のゲート駆動信号がともにＯＦＦとなるタイミングを基準として、デッドタイムＴｄをゲート駆動信号に付加する。そのため、ゲート駆動信号がＯＮするタイミングは、デッドタイムＴｄの大きさに応じて異なる。例えば、デッドタイムＴｄが大きくなると、ゲート駆動信号がＯＮするタイミングは遅れ、反対に、デッドタイムＴｄが小さくなると、ゲート駆動信号がＯＮするタイミングは早まる。再び、図３に戻り、モータコントローラ１０の各ブロックについて説明する。

３相２相変換部２５には、電流センサ１２から各相の電流iｕ、iｖ、iｗが入力される。３相２相変換部２５は、各相の電流iｕ、iｖ、iｗをｄ軸電流ｉｄ及びｑ軸電流ｉｑに変換して、電流制御部２２へ出力する。

電気角速度／磁極位置検出部２６には、回転子位置センサ１１から、位置センサ信号が入力される。電気角速度／磁極位置検出部２６は、位置センサ信号に基づいて、磁極位置検出値θを演算する。また、電気角速度／磁極位置検出部２６は、演算した磁極位置検出値θを微分演算すること電気角速度ωを演算する。電気角速度／磁極位置検出部２６は、演算した磁極位置検出値θを、２相３相変換部２３と３相２相変換部２５それぞれに出力し、演算した電気角速度ωを、電流指令演算部２１へ出力する。

デッドタイム設定部２７には、車両コントローラ８から放電指令と、ＰＷＭ変換部２４から搬送波の周波数ｆｃとが入力される。

デッドタイム設定部２７は、放電指令を受信すると、デッドタイムＴｄを経時的に変化させる。デッドタイム設定部２７が設定するデッドタイムＴｄの具体例については後述する。反対に、デッドタイム設定部２７は、車両コントローラ８から放電指令を受信していない場合、すなわち、車両が走行中の場合には、デッドタイムＴｄを、所定の最小期間である最小デッドタイムＴｄ_＿ｍｉｎに設定する。

次に、放電処理におけるデッドタイムＴｄの設定方法について具体例を用いて説明する。

車両コントローラ８から放電指令を受信すると、ゲート駆動信号を生成するＰＷＭ変換部２４には、２相３相変換部２３で設定された、ゼロ電圧の３相交流電圧指令値ｖｕ^＊、ｖｖ^＊、ｖｗ^＊が入力される。本実施形態では、デッドタイム設定部２７は、インバータ３の出力電圧である交流電圧において、各相の相間電圧が変化しないようにするため、各相のデッドタイムＴｄを一律に変化させる。これにより、各相の相間電圧に影響を与えることなく、各スイッチング素子がＯＮ／ＯＦＦするデューティ比を制御する。

デッドタイム設定部２７は、まず、デッドタイムの範囲を設定するため、デッドタイムの最小値及び最大値を設定する。デッドタイム設定部２７は、最小値として上記最小デッドタイムＴｄ_＿ｍｉｎを設定する。

デッドタイム設定部２７は、スイッチング素子のターンオン期間（遅延時間）と搬送波の周波数ｆｃに基づいて、最大デッドタイムＴｄ_＿ｍａｘを設定する。具体的には、デッドタイム設定部２７は、スイッチング素子のＯＮ期間が最小期間となるように、最大デッドタイムＴｄ_＿ｍａｘを設定する。言い換えれば、最大デッドタイムＴｄ_＿ｍａｘは、スイッチング素子がターンオン期間中にＯＦＦへ切り替わらないように設定され、下記式（２）を満たす。これにより、スイッチング素子がＯＮ／ＯＦＦする回数は、デッドタイムＴｄを固定した場合にスイッチング素子がＯＮ／ＯＦＦする回数と同じとなる。

ただし、Ｔｄ_＿ｍａｘは最大デッドタイム、ｆｃは搬送波の周波数、Ｔ_ｏｎはスイッチング素子のターンオン期間を示す。なお、スイッチング素子のターンオン期間とは、スイッチング素子をＯＮさせるゲート駆動信号がスイッチング素子に入力されてから、スイッチング素子がＯＮ状態に切り替わるまでのスイッチング素子の遅延時間である。

なお、最小デッドタイムＴｄ_＿ｍｉｎ、最大デッドタイムＴｄ_＿ｍａｘを設定する方法は特に限定されない。例えば、最小デッドタイムＴｄ_＿ｍｉｎ、最大デッドタイムＴｄ_＿ｍａｘを、搬送波の周波数ｆｃ毎に予め実験等で求めておき、マップ保存してもよい。デッドタイム設定部２７は、保存したマップに基づいて、最小デッドタイムＴｄ_＿ｍｉｎ、最大デッドタイムＴｄ_＿ｍａｘを設定してもよい。

デッドタイム設定部２７は、次に、所定の波形を選択し、この波形の周波数でデッドタイムＴｄを変化させる。以降では、選択した波形として正弦波を用いて説明するが、これに限定されず、他の波形、例えば、余弦波、三角波であってもよい。

デッドタイム設定部２７は、正弦波の周波数ｆｄとして、予め定めた基準周波数よりも高く、かつ、搬送波の周波数ｆｃよりも低い周波数を設定する。基準周波数とは、搬送波の周波数ｆｃに応じて異なる周波数であり、後述するインバータ３の出力電圧の周波数スペクトルにおいて、周波数ｆｃで発生するピークを分散化（側帯波化）できる周波数である。例えば、周波数ｆｄ又は基準周波数を予め実験等で求めておき、上記最小デッドタイムＴｄ_＿ｍｉｎ、最大デッドタイムＴｄ_＿ｍａｘと同様に、マップ処理にて、搬送波の周波数ｆｃに対応する周波数ｆｄ又は基準周波数を設定してもよい。なお、正弦波の周波数ｆｄとしては、搬送波の周波数ｆｃの数％〜数１０％の周波数が好ましい。例えば、搬送波の周波数ｆｃが１０ｋＨｚの場合には、正弦波の周波数ｆｄを１００Ｈｚ〜１ｋＨｚに設定するのが好ましい。

以上のような設定処理を経て、デッドタイムＴｄは正弦波として設定される。ただし、当該正弦波は、最小値を最小デッドタイムＴｄ_＿ｍｉｎ、最大値を最大デッドタイムＴｄ_＿ｍａｘ、周波数を周波数ｆｄの正弦波とする。デッドタイムＴｄは、下記式（３）、（４）で表わせる。デッドタイム設定部２７は、設定したデッドタイムＴｄを、ＰＷＭ変換部２４へ出力する。

次に、図２、４を参照して、モータコントローラ１０の放電処理時のゲート駆動信号について説明する。図４は、本実施形態の放電処理における、ゲート駆動信号のタイミングチャートである。

図４（ａ）は、ＰＷＭ変換部２４に入力される３相交流電圧指令値ｖｕ^＊、ｖｖ^＊、ｖｗ^＊と搬送波のタイミングチャートである。

図４（ａ）に示すように、モータコントローラ１０の放電処理では、ＰＷＭ変換部２４には、３相交流電圧指令値ｖｕ^＊、ｖｖ^＊、ｖｗ^＊の０Ｖ（ゼロ電圧）が入力される。ＰＷＭ変換部２４は、この３相交流電圧指令値ｖｕ^＊、ｖｖ^＊、ｖｗ^＊と搬送波Ｃとをそれぞれ比較することで、各相に対応したＰＷＭ信号（図示なし）を生成する。３相交流電圧指令値ｖｕ^＊、ｖｖ^＊、ｖｗ^＊は全てゼロ電圧であるため、生成した各相のＰＷＭ信号には、位相差は発生せず（位相差ゼロ）、当該各相のＰＷＭ信号は全て同一のパルス信号となる。なお、ＰＷＭ変換部２４は、搬送波Ｃとして周波数ｆｃの三角波を用いる。

図４（ｂ）は、デッドタイムＴｄが最小デッドタイムＴｄ_＿ｍｉｎの場合に、ＰＷＭ変換部２４が出力するゲート駆動信号のタイミングチャートである。図４（ｃ）は、デッドタイムＴｄが最小デッドタイムＴｄ_＿ｍｉｎよりも大きく、最大デッドタイムＴｄ_＿ｍａｘよりも小さい所定のデッドタイム（Ｔｄ_＿ｍｉｎ＜Ｔｄ＜Ｔｄ_＿ｍａｘ）の場合に、ＰＷＭ変換部２４が出力するゲート駆動信号のタイミングチャートである。図４（ｄ）は、デッドタイムＴｄが最大デッドタイムＴｄ_＿ｍａｘの場合に、ＰＷＭ変換部２４が出力するゲート駆動信号のタイミングチャートである。

図４（ｂ）では、ＰＷＭ変換部２４は、上記ＰＷＭ信号と最小デッドタイムＴｄ_＿ｍｉｎに基づいて、インバータ３の各スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６を駆動するゲート駆動信号（Ｐｕ／Ｎｕ、Ｐｖ／Ｎｖ、Ｐｗ／Ｎｗ）を出力している。

図４（ｂ）に示すように、モータコントローラ１０の放電処理時のゲート駆動信号は、上アームの各スイッチング素子（Ｔｒ１、Ｔｒ３、Ｔｒ５）のＯＮ期間と、下アームの各スイッチング素子（Ｔｒ２、Ｔｒ４、Ｔｒ６）のＯＮ期間とが重ならない信号となる。また、上アームの各スイッチング素子のゲート駆動信号のＯＮ及びＯＦＦの周期は同一となり、位相差はゼロとなる。同様に、下アームの各スイッチング素子のゲート駆動信号のＯＮ及びＯＦＦの周期は同一となり、位相差はゼロとなる。加えて、上アームの各スイッチング素子のＯＦＦ期間と、下アームの各スイッチング素子のＯＦＦ期間とが重なる期間は、最小デッドタイムＴｄ_＿ｍｉｎとなる。

図４（ｄ）では、デッドタイム設定部２７は、上記のように、スイッチング素子のＯＮ期間が最小期間となるデッドタイムを、最大デッドタイムＴｄ__ｍａｘに設定している。そのため、図４（ｄ）に示すゲート駆動信号がスイッチング素子に入力されると、スイッチング素子のＯＮ期間は最小期間となる。反対に、図４（ｂ）に示すゲート駆動信号がスイッチング素子に入力されると、スイッチング素子のＯＮ期間は最大期間となる。

なお、図４（ｃ）、（ｄ）に示すゲート駆動信号は、デッドタイムが異なる以外は、図４（ｂ）に示すゲート駆動信号と同様の信号であるため、図４（ｂ）の説明を援用する。

本実施形態では、モータコントローラ１０の放電処理において、デッドタイム設定部２７は、最小デッドタイムＴｄ_＿ｍｉｎから最大デッドタイムＴｄ_＿ｍａｘの範囲内で、デッドタイムＴｄを経時的に変化させる。例えば、デッドタイム設定部２７は、正弦波を選択して、デッドタイムＴｄを正弦波の周波数で変化させる。デッドタイムＴｄは、最小デッドタイムＴｄ_＿ｍｉｎに設定された後（図４（ｂ））、正弦波の周波数ｆｄで変化するように連続的に設定され（図４（ｃ））、所定期間が経過すると、最大デッドタイムＴｄ_＿ｍａｘに設定される（図４（ｄ））。つまり、ゲート駆動信号は、図４（ｂ）の状態から図４（ｃ）の状態を経て図４（ｄ）の状態となり、その後、再び図４（ｃ）の状態を経て図４（ｂ）の状態となる。以降、ゲート駆動信号は、時間の経過に応じて、図４（ｂ）から図４（ｄ）の状態へ又は図４（ｄ）の状態から図４（ｂ）の状態へ連続的に変化する。

ゲート駆動信号が経時的に変化すると、インバータ３が出力する各相の交流電圧は経時的に変化する。例えば、図４（ｂ）では、スイッチング素子のＯＮ期間は、スイッチング素子のＯＦＦ期間よりも長い。図４（ｄ）では、スイッチング素子のＯＮ期間は、スイッチング素子のＯＦＦ期間よりも短い。インバータ３は、スイッチング素子のＯＮ期間及びＯＦＦ期間に応じた交流電圧を出力するため、図４（ｂ）と図４（ｄ）では、インバータ３は異なる交流電圧を出力している。

なお、各スイッチング素子のゲート駆動信号のＯＮ及びＯＦＦが各相同一の動作であるため、デッドタイムＴｄの値にかかわらず、インバータ３が出力する交流電圧の相間電圧はゼロ電圧となる。例えば、デッドタイムが最小デッドタイムＴｄ_＿ｍｉｎ（図４（ｂ））の場合の相間電圧と、デッドタイムが最大デッドタイムＴｄ_＿ｍａｘ（図４（ｄ））の場合の相間電圧はゼロ電圧である。これにより、デッドタイムＴｄを経時的に変化させたとしても、モータ５を駆動させることなく、コンデンサ４に蓄積された電荷を放電する。

このように、本実施形態では、インバータ３が変換する各相の交流電圧は同一電圧であって経時的に変化する。

また、スイッチング素子がＯＦＦからＯＮへ切り替わるタイミングは経時的に変化する。例えば、図４（ｂ）では、上アーム又は下アームの各スイッチング素子は、インバータ３の各スイッチング素子が全てＯＦＦの状態から、最小デッドタイムＴｄ_＿ｍｉｎ経過後に、ＯＦＦからＯＮへ切り替わる。図４（ｄ）では、上アーム又は下アームの各スイッチング素子は、インバータ３の各スイッチング素子が全てＯＦＦの状態から、最大デッドタイムＴｄ_＿ｍａｘ経過後に、ＯＦＦからＯＮへ切り替わる。

ここで、コンデンサ４に蓄積された電荷の放電について説明する。インバータ３の各スイッチング素子がＯＦＦの状態から、上アームの各スイッチング素子がＯＮすると、コンデンサ４に蓄積された電荷は、上アームの各スイッチング素子及び下アームの各整流素子（Ｄ２、Ｄ４、Ｄ６）に流れて消費される。同様に、インバータ３の各スイッチング素子がＯＦＦの状態から、下アームの各スイッチング素子がＯＮすると、コンデンサ４に蓄積された電荷は、下アームの各スイッチング素子及び上アームの各整流素子（Ｄ１、Ｄ３、Ｄ５）に流れて消費される。このように、各スイッチング素子がＯＮ／ＯＦＦすると、コンデンサ４に蓄積された電荷は放電される。

ところで、各スイッチング素子がＯＦＦからＯＮへ切り替わるタイミングを固定して放電処理を実行することが一般的であり、この場合には、コンデンサ４に蓄積された電荷は、経時的に固定された一定タイミングで放電される。しかし、上記のように、本実施形態では、デッドタイムＴｄを経時的に変化させることで、スイッチング素子がＯＦＦからＯＮに切り替わるタイミング、つまり、スイッチング素子がＯＮ／ＯＦＦするデューティ比は経時的に変化する。そのため、本実施形態では、コンデンサ４に蓄積された電荷の放電周期を、経時的に変化せることができる。

次に、図５を参照して、本実施形態におけるデッドタイムの設定フローについて説明する。図５は、本実施形態のデッドタイム設定処理を示すフローチャートである。なお、以下に説明するデッドタイム設定処理は、モータコントローラ１０により実行される。

ステップＳ１０１では、モータコントローラ１０は、車両コントローラ８から放電指令を受信したか否かを判定する。放電指令が受信されていないと判定すると、ステップＳ１０２へ進み、反対に、放電指令が受信されたと判定すると、ステップＳ１０３へ進む。

ステップＳ１０２では、モータコントローラ１０は、車両が走行状態と判断し、デッドタイムＴｄを最小デッドタイムＴｄ_＿ｍｉｎに設定して固定する。デッドタイムＴｄが設定されると、モータコントローラ１０は、デッドタイム設定処理を終了する。

ステップＳ１０３では、モータコントローラ１０は、放電処理のために、経時的に変化するデッドタイムＴｄを設定する。例えば、モータコントローラ１０は、デッドタイムＴｄとして、最小値が最小デッドタイムＴｄ_＿ｍｉｎ、最大値が最大デッドタイムＴｄ_＿ｍａｘ、周波数が周波数ｆｄの正弦波を設定する（上記式（３）、（４）参照）。なお、ステップＳ１０３では、モータコントローラ１０は、３相交流電圧指令値ｖｕ^＊、ｖｖ^＊、ｖｗ^＊をゼロ電圧に設定して固定する。

ステップＳ１０４では、モータコントローラ１０は、ステップＳ１０３で設定された、デッドタイムＴｄと３相交流電圧指令値ｖｕ^＊、ｖｖ^＊、ｖｗ^＊に基づいて、ゲート駆動信号（Ｐｕ／Ｎｕ、Ｐｖ／Ｎｖ、Ｐｗ／Ｎｗ）を生成する。そして、モータコントローラ１０は、生成したゲート駆動信号をインバータ３の各スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６へ出力する。これにより、ステップＳ１０４では、コンデンサ４に蓄積された電荷の放電が開始される。

ステップＳ１０５では、モータコントローラ１０は、所定期間経過したか否かを判定する。所定期間が経過していない場合には、ステップＳ１０４に戻り、所定期間経過している場合には、ステップＳ１０６へ進む。

ステップＳ１０６では、モータコントローラ１０は、コンデンサ４に蓄積された電荷の放電が終了したか否かを判定する。モータコントローラ１０は、例えば、コンデンサ４に並列接続された電圧センサ（図示しない）の検出結果に基づいて、放電が終了したか否かを判定する。放電が終了していない場合には、ステップＳ１０４へ戻る。放電が終了している場合には、デッドタイム設定処理を終了させる。

次に、図６を参照して、本実施形態に係るインバータ制御装置の奏する効果について説明する。図６は、本実施形態の放電処理における、インバータの出力電圧の周波数スペクトルの一例である。

図６（ａ）は、比較例に係るインバータ制御装置において、インバータの出力電圧の周波数スペクトルの一例であり、図６（ｂ）は本実施形態に係るインバータ制御装置において、インバータ３の出力電圧の周波数スペクトルの一例である。なお、比較例に係るインバータ制御装置とは、本実施形態に係るインバータ制御装置と比べて、放電処理におけるデッドタイムＴｄが最小デッドタイムＴｄ_＿ｍｉｎに固定されている点以外は、同様の構成のものとする。

図６（ａ）、（ｂ）の横軸は周波数、縦軸は信号レベルを示す。信号レベルとは、出力電圧の周波数スペクトルの大きさを示しており、信号レベルが高くなるほど高ノイズの原因となる。

図６（ａ）では、周波数ｆｃ（搬送波の周波数）及び周波数ｆｃ３（周波数ｆｃの３倍周波数）において、信号レベルのピークが発生している。一般的に、搬送波により変調された信号を用いて交流電圧を発生させると、交流電圧の周波数成分には、搬送波の逓倍周波数毎に、信号レベルのピークが発生する。これらのピークは、ノイズとしてインバータ制御装置の周辺機器へ影響を与える恐れがある。また、これらのピークは、高周波騒音の原因となる恐れがある。

一方、図６（ｂ）では、周波数ｆｃ及び周波数ｆｃ３の周辺の周波数帯（側帯波帯）において、信号レベルが発生している。また、図６（ａ）と同様に、周波数ｆｃ及び周波数ｆｃ３において、信号レベルのピークが発生している。しかし、この２つのピークは、図６（ａ）に示す２つのピークに比べていずれも制されている。つまり、図６（ｂ）では、ノイズの原因となるピークの分散化（側帯波化）により、ピークが抑制していることを示している。これは、上記のように、本実施形態では、デッドタイムＴｄを経時的に変化させることで、スイッチング素子がＯＮ／ＯＦＦするデューティ比を経時的に変化させているためである。

以上のように、本実施形態に係るインバータ制御装置は、バッテリ１の両端子にそれぞれ電気的に接続された複数対のスイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６を有し、バッテリ１の直流電圧を多相の交流電圧に変換するインバータ３と、インバータ３とバッテリ１の間に並列接続されたコンデンサ４と、各スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ動作を制御するモータコントローラ１０と、を備えている。モータコントローラ１０は、コンデンサ４に蓄積された電荷を放電する際に、インバータ３が出力する各相の交流電圧を同一電圧であって経時的に変化するように、各スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６のＯＮ／ＯＦＦ動作を制御する。交流電圧の各相の相間電圧はゼロ電圧（位相差ゼロ）となるとともに、各スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６がＯＮ／ＯＦＦするデューティ比は経時的に変化する。これにより、モータ５を駆動させることなく、コンデンサ４に蓄積された電荷を放電することができるとともに、放電時に発生するピークを抑制することができる。

また、本実施形態において、モータコントローラ１０は、放電処理において、デッドタイムＴｄを経時的に変化させる。そして、モータコントローラ１０は、交流電圧の各相のゲート駆動信号に対して一律に同一のデッドタイムＴｄを設定する。これにより、複雑な方法を要することなく、デッドタイムＴｄを経時的に変化させれば、各スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６がＯＮ／ＯＦＦするデューティ比を経時的に変化させることができる。その結果、放電時に発生するピークを抑制することができる。

さらに、本実施形態において、モータコントローラ１０は、放電処理において、搬送波の周波数ｆｃに基づいてデッドタイムＴｄを変化させる。これにより、インバータ３の出力電圧の周波数スペクトルにおいて、ピークを分散化（側帯波化）することができ、その結果、ピークを抑制することができる。

加えて、本実施形態において、モータコントローラ１０は、放電処理において、各スイッチング素子Ｔｒ1〜Ｔｒ６がターンオン期間中にＯＦＦへと切り替わらないように、デッドタイムＴｄを設定する。各スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６がＯＮ／ＯＦＦする回数は、デッドタイムＴｄの値にかかわらず、同じ回数となる。これにより、デッドタイムＴｄを経時的に変化させても、デッドタイムＴｄを固定した場合の放電時間と同時間で、コンデンサ４に蓄積された電荷を放電することができる。

また、本実施形態において、モータコントローラ１０は、少なくとも搬送波の周波数ｆｃよりも低い周波数ｆｄでデッドタイムＴｄを変化させる。これにより、インバータ３の出力電圧の周波数スペクトルにおいて、ピークの分散度を増加させることができ、その結果、ピークをより抑制することができる。

≪第２実施形態≫
次に、第２実施形態に係るインバータ制御装置について説明する。本実施形態に係るインバータ制御装置は、インバータ３と、モータコントローラ３０を備えている。モータコントローラ３０は、上述の実施形態に係るモータコントローラ１０と比べてブロックの構成が異なる以外は、同様の構成であるため、上述の実施形態で図２を用いた説明を援用する。

次に図７を参照して、モータコントローラ３０について説明をする。図７は、本実施形態に係るモータコントローラ３０の要部を示すブロック図である。なお、上述の実施形態と同様の構成には同一の記号を付し、繰り返しの説明は省略して、上述の実施形態においてした説明を援用する。

本実施形態のモータコントローラ３０は、デッドタイム設定部２７の代わりに、ゼロ相電圧加算部４１を備えている点で、上述の実施形態に係るモータコントローラ１０と異なる。また、ＰＷＭ変換部２４は、上述の実施形態に係るＰＷＭ変換部２４と比べて、ゲート駆動信号を生成する際に使用するデッドタイムが異なる。

ゼロ相電圧加算部４１には、車両コントローラ８から放電指令と、２相３相変換部２３により変換された３相交流電圧指令値ｖｕ^＊、ｖｖ^＊、ｖｗ^＊と、ＰＷＭ変換部２４から搬送波の周波数ｆｃとが入力される。

ゼロ相電圧加算部４１は、放電指令を受信すると、各相の電圧指令値を経時的に変化させる。ゼロ相電圧加算部４１が設定する電圧指令値の具体例については後述する。反対に、ゼロ相電圧加算部４１は、車両コントローラ８から放電指令を受信していない場合、すなわち、車両が走行中の場合には、後述するゼロ相電圧Ｖｚをゼロ電圧に設定する。そして、ゼロ相電圧加算部４１は、最終３相交流電圧指令値Ｖｕ１^＊、Ｖｖ１^＊、Ｖｗ１^＊を、入力される３相交流電圧指令値ｖｕ^＊、ｖｖ^＊、ｖｗ^＊に置き換えるとともに、ＰＷＭ変換部２４へ出力する。

次に、放電処理における各相の電圧指令値の設定方法について具体例を用いて説明する。

車両コントローラ８から放電指令を受信すると、ゼロ相電圧加算部４１には、２相３相変換部２３で設定された、ゼロ電圧の３相交流電圧指令値ｖｕ^＊、ｖｖ^＊、ｖｗ^＊が入力される。本実施形態では、ゼロ相電圧加算部４１は、インバータ３の出力電圧である三相交流電圧において、各相の相間電圧が変化しないようにするため、３相交流電圧指令値ｖｕ^＊、ｖｖ^＊、ｖｗ^＊を一律に変化させる。具体的には、ゼロ相電圧加算部４１は、各相の相電圧の直流成分（ゼロ相電圧Ｖｚ）を、各相の電圧指令値に一律に加算する。これにより、インバータ３が出力する各相の相間電圧に影響を与えることなく、各スイッチング素子がＯＮ／ＯＦＦするデューティ比を制御する。

ゼロ相電圧加算部４１は、まず、ゼロ相電圧Ｖｚの範囲を設定するため、ゼロ相電圧Ｖｚの絶対値Ｋｚを設定する。

ゼロ相電圧加算部４１は、スイッチング素子のターンオン期間（遅延時間）と搬送波の周波数ｆｃに基づいて、絶対値Ｋｚを設定する。具体的には、ゼロ相電圧加算部４１は、スイッチング素子のＯＮ期間が最小期間となるように、絶対値Ｋｚを設定する。言い換えれば、絶対値Ｋｚは、スイッチング素子がターンオン期間中にＯＦＦへ切り替わらないように設定され、下記式（５）を満たす。これにより、スイッチング素子がＯＮ／ＯＦＦする回数は、ゼロ相電圧Ｖｚを固定した場合にスイッチング素子がＯＮ／ＯＦＦする回数と同じとなる。

ただし、Ｋｚはゼロ相電圧の絶対値、ｆｃは搬送波の周波数、Ｔｄはデッドタイムを示す。なお、デッドタイムＴｄは、最小デッドタイムＴｄ_＿ｍｉｎとする。また、上記式（５）は、搬送波の最大値が１、かつ、搬送波の最小値が−１の場合の式とする。

なお、ゼロ相電圧Ｖｚの絶対値Ｋｚを設定する方法は特に限定されない。例えば、搬送波の周波数ｆｃ毎に絶対値Ｋｚを予め実験等で求めておき、マップ保存してもよい。ゼロ相電圧加算部４１は、保存したマップに基づいて、ゼロ相電圧Ｖｚの絶対値Ｋｚを設定してもよい。

ゼロ相電圧加算部４１は、次に、所定の波形を選択し、この波形の周波数でゼロ相電圧Ｖｚを変化させる。以降では、選択した波形として正弦波を用いて説明するが、これに限定されず、他の波形、例えば、余弦波、三角波であってもよい。

ゼロ相電圧加算部４１は、正弦波の周波数ｆｚとして、予め定めた基準周波数よりも高く、かつ、搬送波の周波数ｆｃよりも低い周波数を設定する。例えば、周波数ｆｚ又は基準周波数を予め実験等で求めておき、上記ゼロ相電圧Ｖｚの絶対値Ｋｚと同様に、マップ処理にて、搬送波の周波数ｆｃに対応した周波数ｆｚを設定してもよい。なお、正弦波の周波数ｆｚとしては、搬送波の周波数ｆｃの数％〜数１０％の周波数が好ましい。例えば、搬送波の周波数ｆｃが１０ｋＨｚの場合には、正弦波の周波数ｆｚを１００Ｈｚ〜１ｋＨｚに設定するのが好ましい。なお、上記基準周波数は、上述の実施形態の説明で使用した基準周波数と同じ周波数であっても異なる周波数でもよい。

以上のような設定処理を経て、ゼロ相電圧Ｖｚは正弦波として設定される。ただし、当該正弦波は、振幅をゼロ相電圧の絶対値Ｋｚ、振幅の中心をゼロ電圧、周波数を周波数ｆｚの正弦波とする。ゼロ相電圧Ｖｚは、下記式（６）で表せる。

ゼロ相電圧加算部４１は、設定したゼロ相電圧Ｖｚを３相交流電圧指令値ｖｕ^＊、ｖｖ^＊、ｖｗ^＊に一律に加算して、最終３相交流電圧指令値Ｖｕ１^＊、Ｖｖ１^＊、Ｖｗ１^＊を演算する。そして、ゼロ相電圧加算部４１は、最終３相交流電圧指令値Ｖｕ１^＊、Ｖｖ１^＊、Ｖｗ１^＊を、ＰＷＭ変換部２４へ出力する。

本実施形態では、ＰＷＭ変換部２４には、ゼロ相電圧加算部４１により演算された最終３相交流電圧指令値Ｖｕ１^＊、Ｖｖ１^＊、Ｖｗ１^＊が入力される。また、ＰＷＭ変換部２４は、予め設定されたデッドタイムＴｄ（例えば、上述した実施形態の最小デッドタイムＴｄ_＿ｍｉｎ）を有しており、このデッドタイムＴｄを用いて、ゲート駆動信号を生成する。なお、ＰＷＭ変換部２４は、この２点以外の点は、上述した実施形態のＰＷＭ変換部２４と同様の機能を有しているため、説明を省略する。本実施形態では、放電処理において、ＰＷＭ変換部２４は、ゼロ相電圧加算部４１により演算された、経時的に変化する各相の電圧指令値（最終３相交流電圧指令値ｖｕ１^＊、Ｖｖ１^＊、Ｖｗ１^＊）に基づいて、ゲート駆動信号を生成して各スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６へ出力する。

次に、図２、８を参照して、モータコントローラ３０の放電処理時のゲート駆動信号について説明する。図８は、本実施形態の放電処理における、ゲート駆動信号のタイミングチャートである。

図８（ａ）は、ＰＷＭ変換部２４に入力される最終３相交流電圧指令値Ｖｕ１^＊、Ｖｖ１^＊、Ｖｗ１^＊と搬送波のタイミングチャートである。図８（ａ）では、最終３相交流電圧指令値Ｖｕ１^＊、Ｖｖ１^＊、Ｖｗ１^＊を、ゼロ電圧に設定された３相交流電圧指令値ｖｕ^＊、ｖｖ^＊、ｖｗ^＊に上記式（６）で表されるゼロ相電圧Ｖｚを加算したものとする。

図８（ａ）に示すように、モータコントローラ３０の放電処理では、ＰＷＭ変換部２４には、ゼロ相電圧加算部４１で演算された、経時的に変化する各相の電圧指令値が入力され、ＰＷＭ変換部２４は、この電圧指令値に基づいてゲート駆動信号を生成する。ＰＷＭ変換部４４は、最終３相交流電圧指令値Ｖｕ１^＊、Ｖｖ１^＊、Ｖｗ１^＊と搬送波Ｃとをそれぞれ比較することで、各相に対応したＰＷＭ信号（図示なし）を生成する。最終３相交流電圧指令値Ｖｕ１^＊、Ｖｖ１^＊、Ｖｗ１^＊には、各相間の位相差はないため、生成した各相のＰＷＭ信号には、位相差は発生せず（位相差ゼロ）、当該各相のＰＷＭ信号は全て同一のパルス信号となる。なお、ＰＷＭ変換部４４は、搬送波Ｃとして周波数ｆｃの三角波を用いるものとする。

図８（ｂ）は、ＰＷＭ変換部２４が出力するゲート駆動信号のタイミングチャートである。

図８（ｂ）では、ＰＷＭ変換部２４は、上記ＰＷＭ信号と最小デッドタイムＴｄ_＿ｍｉｎに基づいて、インバータ３の各スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６を駆動するゲート駆動信号（Ｐｕ／Ｎｕ、Ｐｖ／Ｎｖ、Ｐｗ／Ｎｗ）を出力している。

図８（ｂ）に示すように、モータコントローラ３０の放電処理時のゲート駆動信号は、上アームの各スイッチング素子（Ｔｒ１、Ｔｒ３、Ｔｒ５）のＯＮ期間と、下アームの各スイッチング素子（Ｔｒ２、Ｔｒ４、Ｔｒ６）のＯＮ期間とが重ならない信号となる。また、上アームの各スイッチング素子のゲート駆動信号のＯＮ及びＯＦＦの位相差はゼロとなり、同様に、下アームの各スイッチング素子のゲート駆動信号のＯＮ及びＯＦＦの位相差はゼロとなる。

また、本実施形態では、最終３相交流電圧指令値Ｖｕ１^＊、Ｖｖ１^＊、Ｖｗ１^＊が正弦波で表せるように、各相の電圧指令値は経時的に変化する。そのため、図８（ｂ）に示すように、上アームの各スイッチング素子のゲート駆動信号について、ＯＮ期間とＯＦＦ期間のＯＮ／ＯＦＦデューティ比は経時的に変化するとともに、ＯＦＦからＯＮへ切り替わるタイミングも経時的に変化する。同様に、下アームの各スイッチング素子のゲート駆動信号について、ＯＮ期間とＯＦＦ期間のＯＮ／ＯＦＦデューティ比は経時的に変化するとともに、ＯＦＦからＯＮへ切り替わるタイミングも経時的に変化する。これにより、上述した実施形態と同様に、インバータ３が出力する各相の交流電圧は同一電圧であって経時的に変化する。これにより、コンデンサ４に蓄積された電荷の放電タイミングは経時的に変化する。

次に、図９を参照して、本実施形態におけるゼロ相電圧の設定フローについて説明する。図９は、本実施形態のゼロ相電圧加算処理を示すフローチャートである。なお、以下に説明するゼロ相電圧加算処理は、モータコントローラ３０により実行される。

ステップＳ２０１では、モータコントローラ３０は、車両コントローラ８から放電指令を受信したか否かを判定する。放電指令が受信されていないと判定すると、ステップＳ２０２へ進み、反対に、放電指令が受信されたと判定すると、ステップＳ２０３へ進む。

ステップＳ２０２では、モータコントローラ３０は、車両が走行状態と判断し、ゼロ相電圧Ｖｚを演算しない（Ｖｚ＝０）とともに、最終３相交流電圧指令値Ｖｕ１^＊、Ｖｖ１^＊、Ｖｗ１^＊を、入力される３相交流電圧指令値ｖｕ^＊、ｖｖ^＊、ｖｗ^＊に置き換えて、ゼロ相電圧加算処理を終了する。

ステップＳ２０３では、モータコントローラ３０は、放電処理のために、ゼロ相電圧Ｖｚを設定して、各相の電圧指令値（最終３相交流電圧指令値Ｖｕ１^＊、Ｖｖ１^＊、Ｖｗ１^＊）を設定する。例えば、モータコントローラ３０は、ゼロ相電圧Ｖｚとして、振幅をゼロ相電圧の絶対値Ｋｚ、振幅の中心がゼロ電圧、周波数が周波数ｆｚの正弦波を設定する（上記式（６）参照）。

ステップＳ２０４では、モータコントローラ３０は、ステップＳ２０３で設定された、各相の電圧指令値に基づいて、ゲート駆動信号（Ｐｕ／Ｎｕ、Ｐｖ／Ｎｖ、Ｐｗ／Ｎｗ）を生成する。そして、モータコントローラ３０は、生成したゲート駆動信号をインバータ３の各スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６へ出力する。これにより、ステップＳ２０４では、コンデンサ４に蓄積された電荷の放電が開始される。

ステップＳ２０５、Ｓ２０６は、上述した実施形態に係るステップＳ１０５、Ｓ１０６と同様である。すなわち、ステップＳ２０５では、モータコントローラ１０により、所定期間が経過した否かの判定が行われ、所定期間が経過している場合には、ステップＳ２０６へ進み、所定期間が経過していない場合には、ステップＳ２０４へ戻る。また、ステップＳ２０６では、コンデンサ４に蓄積された電荷の放電が終了したか否の判定が行われ、放電が終了している場合には、放電処理を終了させ、放電が終了していない場合には、ステップＳ２０４へ戻る。

次に、図１０を参照して、本実施形態に係るインバータ制御装置の奏する効果について説明する。図１０は、本実施形態の放電処理における、インバータの出力電圧の周波数スペクトルの一例である。

図１０（ａ）は、比較例に係るインバータ制御装置において、インバータの出力電圧の周波数スペクトルの一例であり、図１０（ｂ）は本実施形態に係るインバータ制御装置において、インバータ３の出力電圧の周波数スペクトルの一例である。なお、比較例に係るインバータ制御装置とは、本実施形態に係るインバータ制御装置と比べて、放電処理における各相の電圧指令値がゼロ電圧に固定されている点以外は、同様の構成のものとする。

図１０（ａ）、（ｂ）の横軸は周波数、縦軸は信号レベルを示し、上述した実施形態で説明した図６（ａ）、（ｂ）と同様である。

図１０（ａ）では、周波数ｆｃ（搬送波の周波数）及び周波数ｆｃ３（周波数ｆｃの３倍周波数）において、信号レベルのピークが発生している。これは、上述した実施形態で説明した図６（ａ）と同様であるため、説明は省略する。

図１０（ｂ）では、周波数ｆｃ及び周波数ｆｃ３の周辺の周波数帯（側帯波帯）に、信号レベルが発生している。また、図１０（ａ）と同様に、周波数ｆｃ及び周波数ｆｃ３において、信号レベルのピークが発生している。しかし、この２つのピークは、図１０（ａ）に示す２つのピークに比べていずれも抑制されている。つまり、図１０（ｂ）では、ノイズの原因となるピークの分散化（側帯波化）により、ピークが抑制していることを示している。これは、上記のように、本実施形態では、各相の電圧指令値を経時的に変化させることで、スイッチング素子がＯＮ／ＯＦＦするデューティ比を経時的に変化させているためである。つまり、本実施形態においても、上述した実施形態と同様の効果が得られている。

なお、本実施形態では、各相の電圧指令値を正弦波により経時的に変化させているため、図１０（ｂ）では、周波数ｆｃ２（周波数ｆｃの２倍周波数）及び周波数ｆｃ４（周波数ｆｃの４倍周波数）においても、信号レベルのピークが発生している。しかし、本実施形態と比較例では、スイッチング素子がＯＮ／ＯＦＦする回数は同じ回数であるため、コンデンサ４から放電される電荷の総量は同じとなる。そのため、本実施形態では、比較例の放電時間と同じ時間で、コンデンサ４に蓄積された電荷を放電している。

以上のように、本実施形態では、モータコントローラ３０は、放電処理において、各相の電圧指令値（最終３相交流電圧指令値Ｖｕ１^＊、Ｖｖ１^＊、Ｖｗ１^＊）を経時的に変化させる。そして、モータコントローラ３０は、一律に同一の電圧指令値を設定する。これにより、複雑な方法を要することなく、各相の電圧指令値を経時的に変化させれば、一定周期内において各スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６がＯＮ／ＯＦＦするデューティ比を経時的に変化させることができる。その結果、放電時に発生するピークを抑制することができる。

また、本実施形態では、モータコントローラ３０は、放電処理において、搬送波の周波数ｆｃに基づいて各相の電圧指令値を変化させる。これにより、インバータ３の出力電圧の周波数スペクトルにおいて、ピークを分散化（側帯波化）することができ、その結果、ピークを抑制することができる。

さらに、本実施形態では、モータコントローラ３０は、放電処理において、各スイッチング素子Ｔｒ1〜Ｔｒ６がターンオン期間中にＯＦＦへと切り替わらないように、各相の電圧指令値を設定する。各スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６がＯＮ／ＯＦＦする回数は、電圧指令値の値にかかわらず、同じ回数となる。これにより、各相の電圧指令値を経時的に変化させても、各相の電圧指令値を固定した場合の放電時間と同時間で、コンデンサ４に蓄積された電荷を放電することができる。

加えて、本実施形態では、モータコントローラ３０は、少なくとも搬送波の周波数ｆｃよりも低い周波数ｆｚで各相の電圧指令値を変化させる。これにより、インバータ３の出力電圧の周波数スペクトルにおいて、ピークの分散度を増加させることができ、その結果、ピークをより抑制することができる。

なお、以上に説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

例えば、上述した第１実施形態では、デッドタイムＴｄを経時的に変化させ、また、上述した第２実施形態では、各相の電圧指令値を経時的に変化させる構成を例示したが、これに限定されない。放電処理において、デッドタイムＴｄ及び各相の電圧指令値を、同時に経時的に変化させる構成であってもよい。また、デッドタイムＴｄを経時的に変化する期間と、各相の電圧指令値を経時的に変化させる期間とを切り替える構成でもよい。いずれの場合においても、放電処理において、各スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６のＯＮ／ＯＦＦするタイミングは経時的に変化する。そのため、インバータ３の出力電圧の周波数スペクトルにおいて、信号レベルのピークを、インバータ制御装置の周辺環境に応じた最小ピークまで抑制することができ、これにより、インバータ制御装置の周辺環境に柔軟に対応することができる。

また、例えば、上述した２つの実施形態では、デッドタイムＴｄ又はゼロ相電圧Ｖｚを経時的に変化させるために、波形を選択する構成を例示したが、これに限定されない。例えば、経時的に変化するランダム値や乱数を選択してもよい。

さらに、例えば、上述した第２実施形態では、ゼロ電圧の３相交流電圧指令値ｖｕ^＊、ｖｖ^＊、ｖｗ^＊にゼロ相電圧を加算して、最終３相交流電圧指令値Ｖｕ１^＊、Ｖｖ１^＊、Ｖｗ１^＊を設定する構成を例示したがこれに限られない。例えば、予め、ゼロ電圧の３相交流電圧指令値ｖｕ^＊、ｖｖ^＊、ｖｗ^＊に所定の直流電圧指令値を加算し（オフセットを付加）、加算した３相交流電圧指令値ｖｕ^＊、ｖｖ^＊、ｖｗ^＊にゼロ相電圧Ｖｚを加算してもよい。なお、この場合には、ゼロ相電圧の絶対値Ｋｚから上記所定の直流電圧指令値を減算する必要があるが、上述した実施形態と同様に、各スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６のＯＮ／ＯＦＦするタイミングは経時的に変化する。

上記の直流電源は本発明のバッテリ１に相当し、上記のコンデンサ４は本発明の蓄電部に相当し、モータコントローラ１０、３０は本発明のコントローラに相当する。

１・・・バッテリ
２・・・リレー
３・・・インバータ
４・・・コンデンサ
５・・・モータ
１０・・・モータコントローラ
１１・・・回転子位置センサ
１２・・・電流センサ

Claims (10)

1. 直流電源の両端子にそれぞれ電気的に接続された複数対のスイッチング素子と、前記スイッチング素子に流れる電流の方向とは逆方向に電流が流れるように、前記各スイッチング素子に並列接続された複数の整流素子とを有し、前記直流電源の直流電圧を多相の交流電圧に変換するインバータと、
   前記インバータと前記直流電源の間に並列接続された蓄電部と、
   前記各スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ動作を制御するコントローラと、を備え、
   前記対のスイッチング素子は、上アームのスイッチング素子と下アームのスイッチング素子とが直列接続されることで構成され、
   前記コントローラは、前記蓄電部に蓄積された電荷を放電する際に、前記インバータにより変換された各相の電圧に位相差がなく、かつ、前記各相の電圧が同一電圧であって経時的に変化するように、前記上アームの前記各スイッチング素子のみがＯＮとし、前記下アームの前記各スイッチング素子のみがＯＮとすることを交互に動作させるインバータ制御装置。
2. 請求項１に記載のインバータ制御装置であって、
   前記コントローラは、デッドタイムを経時的に変化させ、
   前記デッドタイムは、前記上アームの前記スイッチング素子がＯＦＦする期間と、前記下アームの前記スイッチング素子がＯＦＦする期間とが重なる期間であるインバータ制御装置。
3. 請求項２に記載のインバータ制御装置であって、
   前記コントローラは、ＰＷＭ制御に用いられる搬送波の周波数に基づいて前記デッドタイムを変化させるインバータ制御装置。
4. 請求項３に記載のインバータ制御装置であって、
   前記スイッチング素子は、前記スイッチング素子をＯＮさせるスイッチング信号の入力時からターンオン期間を経て、ＯＦＦからＯＮに切り替わり、
   前記コントローラは、前記スイッチング素子が前記ターンオン期間中にＯＦＦへと切り替わらないように、前記デッドタイムを変化させるインバータ制御装置。
5. 請求項３又は４に記載のインバータ制御装置であって、
   前記スイッチング素子は、前記スイッチング素子をＯＮさせるスイッチング信号の入力時からターンオン期間を経て、ＯＦＦからＯＮに切り替わり、
   前記デッドタイムの最大値は、
   Ｔｄ_ｍａｘ＜（１／（２×ｆｃ））−Ｔｏｎ
   を満たすインバータ制御装置。
   ただし、Ｔｄ_ｍａｘは前記デッドタイムの最大値、ｆｃは前記搬送波の周波数、Ｔｏｎは前記スイッチング素子のターンオン期間を示す。
6. 請求項３〜５のいずれか一項に記載のインバータ制御装置であって、
   前記コントローラは、少なくとも前記搬送波の周波数よりも低い周波数で、前記デッドタイムを変化させるインバータ制御装置。
7. 請求項１又は２に記載のインバータ制御装置であって、
   前記コントローラは、各相の電圧指令値を経時的に変化させるインバータ制御装置。
8. 請求項７に記載のインバータ制御装置であって、
   前記コントローラは、ＰＷＭ制御に用いられる搬送波の周波数に基づいて前記各相の電圧指令値を変化させるインバータ制御装置。
9. 請求項１に記載のインバータ制御装置であって、
   前記コントローラは、デッドタイムを経時的に変化させるとともに、各相の電圧指令値を予め定められた所定の値に固定する第１の期間と、前記デッドタイムを予め定められた所定値に固定するとともに、前記各相の電圧指令値を経時的に変化させる第２の期間とを切り替え、
   前記デッドタイムは、前記上アームの前記スイッチング素子がＯＦＦする期間と、前記下アームの前記スイッチング素子がＯＦＦする期間とが重なる期間であるインバータ制御装置。
10. 直流電源の両端子にそれぞれ電気的に接続された複数対のスイッチング素子と、前記スイッチング素子に流れる電流の方向とは逆方向に電流が流れるように、前記各スイッチング素子に並列接続された複数の整流素子とを有し、前記直流電源の直流電圧を多相の交流電圧に変換するインバータと、前記インバータと前記直流電源の間に並列接続された蓄電部と、を備えたインバータ制御装置のインバータ制御方法であって、
    前記対のスイッチング素子は、上アームのスイッチング素子と下アームのスイッチング素子とが直列接続されることで構成され、
    前記蓄電部に蓄積された電荷を放電する際に、前記インバータにより変換された各相の電圧に位相差がなく、かつ、前記各相の電圧が同一電圧であって経時的に変化するように、前記上アームの前記各スイッチング素子のみがＯＮとし、前記下アームの前記各スイッチング素子のみがＯＮとすることを交互に動作させるインバータ制御方法。

Images