JP7153168B2 - 電動機の制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、電動機の制御装置に関する。
従来、この種の電動機の制御装置としては、モータの動作点が昇圧回路で共振が生じる共振領域に該当する場合には、１周期で３個のパルスによる新パルスパターンによる矩形波制御方式でインバータのスイッチング素子をスイッチング制御するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この新パルスパターンは、スイッチング制御によりモータの駆動電力における電気６次周波数を高周波化することにより、電気６次周波数での昇圧回路におけるＬＣ共振の発生を抑制している。
特開２０１７－１３１０９４号公報
しかしながら、上述の電動機の制御装置では、パルス幅変調制御モード（ＰＷＭ制御モード）から矩形波制御モードに切り替えるときに変調度が高い領域（例えば変調度が０．７０以上の領域）で共振が生じる場合がある。変調度が高い領域でＰＷＭ制御モードによりインバータのスイッチング素子をスイッチング制御すると、モータの駆動電力における電気６次成分が増加し、この成分の周波数がＬＣ共振周波数近傍となると共振が生じると考えられる。
また、矩形波制御モードにおいて、モータの回転数に応じて複数のスイッチングパターンを用いる場合、この複数のスイッチングパターンの切替時に変調度が急変することによりトルク変動による振動が生じる場合がある。
本発明の電動車両の制御装置は、制御モードやスイッチングパターンを切り替える際に生じ得る共振や振動を抑制することを主目的とする。
本発明の電動機の制御装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
本発明の第１の電動機の制御装置は、
電動機と、前記電動機を駆動するインバータと、前記電動機と前記インバータを介して電力のやりとりを行なう蓄電装置と、を備える駆動装置に搭載され、前記インバータのスイッチング素子をスイッチング制御する電動機の制御装置であって、
変調度が第１所定値未満のときには、パルス幅変調制御モードにより前記インバータのスイッチング素子をスイッチング制御し、
変調度が前記第１所定値より大きい第２所定値以上のときには、矩形波制御モードにより前記インバータのスイッチング素子をスイッチング制御し、
変調度が前記第１所定値以上で前記第２所定値未満のときには、前記矩形波制御モードにおけるパルスパターンにおいて、相電流がゼロクロスするタイミングでパルスが存在しているときにはスリットを形成し、パルスが存在していないときには前記スリットと同一幅の短パルスを形成したスイッチングパターンによる中間制御モードにより前記インバータのスイッチング素子をスイッチング制御する、
ことを特徴とする。
この本発明の第１の電動機の制御装置では、変調度が第１所定値未満のときにはパルス幅変調制御モードによりインバータのスイッチング素子をスイッチング制御し、変調度が第１所定値より大きい第２所定値以上のときには矩形波制御モードによりインバータのスイッチング素子をスイッチング制御し、変調度が第１所定値以上で第２所定値未満のときには、矩形波制御モードにおけるパルスパターンにおいて、相電流がゼロクロスするタイミングでパルスが存在しているときにはスリットを形成し、パルスが存在していないときにはスリットと同一幅の短パルスを形成したスイッチングパターンによる中間制御モードによりインバータのスイッチング素子をスイッチング制御する。これにより、変調度が第１所定値から第２所定値に急変しないから、トルク変動による振動を抑制することができる。また、パルス幅変調制御モードから中間制御モードを介して矩形波制御モードに切り替えることにより、共振が生じるような変調度が高い領域でパルス幅変調制御モードを用いないようにし、変調度が高い領域でパルス幅変調制御モードを用いることによって生じ得る共振を抑制することができる。
こうした本発明の第１の電動機の制御装置において、前記中間制御モードは、変調度が大きくなるほど前記スリットおよび前記短パルスの幅が小さくなるスイッチングパターンによるモードであるものとしてもよい。こうすれば、パルス幅変調制御モードから中間制御モードを介して矩形波制御モードに移行する際に変調度やスリットおよび短パルスの幅を滑らかに変化させることができる。この場合、前記中間制御モードから前記矩形波制御モードに切り替えるときには、前記スリットおよび前記短パルスの幅が値０となるまで徐変するものとしてもよい。こうすれば、中間制御モードから前記矩形波制御モードへの切り替えの際に生じ得るトルク変動を抑制することができる。
本発明の第１の電動機の制御装置において、前記矩形波制御モードは、前記電動機の回転数が第１共振領域より大きい第１所定回転数以上のときには、１周期の前半周期または後半周期が矩形波パルスとなる矩形波パルスパターンを用い、前記電動機の回転数が前記第１所定回転数未満のときには、前記矩形波パルスパターンにおける矩形波パルスが存在している領域に１つ以上のスリットを形成すると共に矩形波パルスが存在していない領域において前記スリットと同一のタイミングに前記スリットと同一幅の短パルスを形成したパターンであって前記第１共振領域におけるＬＣ共振を抑制する第１スイッチングパターンを用いるモードであり、前記第２所定値は、前記電動機の回転数が前記第１所定回転数以上のときの方が前記第１所定回転数未満のときより大きい値であるものとしてもよい。こうすれば、第１共振領域におけるＬＣ共振を抑制することができる。
本発明の第１の電動機の制御装置において、前記矩形波制御モードは、前記電動機の回転数が前記第１所定回転数より小さい第２所定回転数未満のときには、前記第１スイッチングパターンよりスリット数および短パルス数が多いパターンであって前記第２所定回転数より小さい回転数範囲に含まれる第２共振領域におけるＬＣ共振を抑制する第２スイッチングパターンを用いるモードであり、前記第２所定値は、前記電動機の回転数が前記第２所定回転数未満のときの方が前記第２所定回転数以上のときより小さい値であるものとしてもよい。こうすれば、第２共振領域におけるＬＣ共振を抑制することができる。
本発明の第２の電動機の制御装置は、
電動機と、前記電動機を駆動するインバータと、前記電動機と前記インバータを介して電力のやりとりを行なう蓄電装置と、を備える駆動装置に搭載され、変調度によりパルス幅変調制御モードと矩形波制御モードとを切り替えて前記インバータのスイッチング素子をスイッチング制御する電動機の制御装置であって、
前記矩形波制御モードは、前記電動機の回転数が第１共振領域より大きい第１所定回転数以上のときには、１周期の前半周期または後半周期が矩形波パルスとなる矩形波パルスパターンを用い、前記電動機の回転数が前記第１所定回転数未満のときには、前記矩形波パルスパターンにおける矩形波パルスが存在している領域に１つ以上のスリットを形成すると共に矩形波パルスが存在していない領域において前記スリットと同一のタイミングに前記スリットと同一幅の短パルスを形成したパターンであって前記第１共振領域におけるＬＣ共振を抑制する第１スイッチングパターンを用いるモードであり、
前記第１スイッチングパターンから前記矩形波パルスパターンに切り替えるときには、前記第１スイッチングパターンのスリットおよび短パルスの幅が小さくなるように徐変する第１徐変制御を実行する、
ことを特徴とする。
この本発明の第２の電動機の制御装置では、変調度によりパルス幅変調制御モードと矩形波制御モードとを切り替えて電動機を駆動するインバータのスイッチング素子をスイッチング制御する。矩形波制御モードとしては、電動機の回転数が第１共振領域より大きい第１所定回転数以上のときには、１周期の前半周期または後半周期が矩形波パルスとなる矩形波パルスパターンを用いる。また、電動機の回転数が第１所定回転数未満のときには、矩形波パルスパターンにおける矩形波パルスが存在している領域に１つ以上のスリットを形成すると共に矩形波パルスが存在していない領域においてスリットと同一のタイミングに前記スリットと同一幅の短パルスを形成したパターンであって第１共振領域におけるＬＣ共振を抑制する第１スイッチングパターンを用いる。これにより、電動機の回転数が第１所定回転数未満のときに生じ得る共振を抑制することができる。そして、第１スイッチングパターンから矩形波パルスパターンに切り替えるときには、第１スイッチングパターンのスリットおよび短パルスの幅が小さくなるように徐変する第１徐変制御を実行する。これにより、第１スイッチングパターンから矩形波パルスパターンに切り替えるときに生じ得る変調度の急変に伴うトルク変動による振動を抑制することができる。
こうした本発明の第２の電動機の制御装置において、前記第１徐変制御は、複数段階に分けて段階的にスリットおよび短パルスの幅および変調度を設定するものとしてもよい。こうすれば、段階的にスリットおよび短パルスの幅や変調度を変化させて第１スイッチングパターンから矩形波パルスパターンに切り替えることができ、切り替えの際に生じ得るトルク変動による振動を抑制することができる。
本発明の第２の電動機の制御装置において、前記第１徐変制御は、前記電動機の回転数が前記第１スイッチングパターンから前記矩形波パルスパターンに切り替える第１閾値回転数を超える際に、変調度を前記第１スイッチングパターンの変調度から前記矩形波パルスパターンの変調度に向けて徐々に大きくなるように設定すると共に設定した変調度と変調度が大きくなるほど幅が小さくなる関係とを用いてスリットおよび短パルスの幅を設定するものとしてもよい。こうすれば、滑らかにスリットおよび短パルスの幅や変調度を変化させて第１スイッチングパターンから矩形波パルスパターンに切り替えることができ、切り替えの際に生じ得るトルク変動による振動を抑制することができる。
本発明の第２の電動機の制御装置において、前記第１徐変制御は、前記設定した変調度に応じて電圧位相を設定し、前記設定した幅のスリットおよび短パルスを用いた第１スイッチングパターンで前記設定した電圧位相となるように前記インバータのスイッチング素子をスイッチング制御するものとしてもよい。こうすれば、トルク変動を抑制することができる。
本発明の第２の電動機の制御装置において、前記矩形波制御モードは、前記電動機の回転数が前記第１所定回転数より小さい第２所定回転数未満のときには、前記第１スイッチングパターンよりスリット数および短パルス数が多いパターンであって前記第２所定回転数より小さい回転数範囲に含まれる第２共振領域におけるＬＣ共振を抑制する第２スイッチングパターンを用いるモードであり、前記第２スイッチングパターンから前記第１スイッチングパターンに切り替えるときには、前記第２スイッチングパターンのスリットおよび短パルスのうち前記第１スイッチングパターンのスリットおよび短パルスに相当しないスリットおよび短パルスの幅が小さくなるように徐変する第２徐変制御を実行するものとしてもよい。こうすれば、電動機の回転数が第２所定回転数未満のときに生じ得る共振を抑制することができると共に、第２スイッチングパターンから第１スイッチングパターンに切り替えるときに生じ得る変調度の急変に伴うトルク変動による振動を抑制することができる。
第２徐変制御を実行する態様の本発明の第２の電動機の制御装置において、前記第２徐変制御は、複数段階に分けて段階的にスリットおよび短パルスの幅および変調度を設定するものとしてもよい。こうすれば、段階的にスリットおよび短パルスの幅や変調度を変化させて第２スイッチングパターンから第１スイッチングパターンに切り替えることができ、切り替えの際に生じ得るトルク変動による振動を抑制することができる。
第２徐変制御を実行する態様の本発明の第２の電動機の制御装置において、前記第２徐変制御は、前記電動機の回転数が前記第２スイッチングパターンから前記第１スイッチングパターンに切り替える第２閾値回転数を超える際に、変調度を前記第２スイッチングパターンの変調度から前記第１スイッチングパターンの変調度に向けて徐々に大きくなるように設定すると共に設定した変調度と変調度が大きくなるほど幅が小さくなる関係とを用いてスリットおよび短パルスの幅を設定するものとしてもよい。こうすれば、滑らかにスリットおよび短パルスの幅や変調度を変化させて第２スイッチングパターンから第１スイッチングパターンに切り替えることができ、切り替えの際に生じ得るトルク変動による振動を抑制することができる。
第２徐変制御を実行する態様の本発明の第２の電動機の制御装置において、前記第２徐変制御は、前記設定した変調度に応じて電圧位相を設定し、前記設定した幅のスリットおよび短パルスを用いた第２スイッチングパターンで前記設定した電圧位相となるように前記インバータのスイッチング素子をスイッチング制御するものとしてもよい。こうすれば、トルク変動を抑制することができる。
第２徐変制御を実行する態様の本発明の第２の電動機の制御装置において、前記第２徐変制御は、前記第２スイッチングパターンから前記第１スイッチングパターンに切り替えるときには、前記第２スイッチングパターンのスリットおよび短パルスのうち前記第１スイッチングパターンのスリットおよび短パルスに相当するスリットおよび短パルスについては、タイミングおよび幅が徐々に前記第１スイッチングパターンのスリットおよび短パルスのタイミングおよび幅に一致するように徐変するものとしてもよい。こうすれば、第２スイッチングパターンから第１スイッチングパターンに切り替える際に、第２スイッチングパターンのスリットおよび短パルスのうち第１スイッチングパターンのスリットおよび短パルスに相当するスリットおよび短パルスのタイミングを滑らかに変化させることができ、切り替えの際に生じ得るトルク変動に伴う振動を抑制することができる。
本発明の第１実施例の電動車両の制御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。 電子制御ユニット５０により実行される制御モード設定処理の一例を示すフローチャートである。 モータ３２の回転数ＮｍとトルクＴｍと制御モードとの関係の一例を示す説明図である。 電子制御ユニット５０により実行される矩形波制御モードパルスパターン設定処理の一例を示すフローチャートである。 矩形波パルスパターンと第１スイッチングパターンと第２スイッチングパターンの一例を示す説明図である。 電子制御ユニット５０により実行される中間制御モードパルスパターン設定処理の一例を示すフローチャートである。 中間矩形波パルスパターンと中間第１スイッチングパターンと中間第２スイッチングパターンの一例を示す説明図である。 スリット幅設定用マップの一例を示す説明図である。 変形例のモータ３２の回転数ＮｍとトルクＴｍと制御モードとの関係の一例を示す説明図である。 変形例の制御モード設定処理の一例を示すフローチャートである。 変形例の中間制御モードパルスパターン設定処理の一例を示すフローチャートである。 変形例のモータ３２の回転数ＮｍとトルクＴｍと制御モードとの関係の一例を示す説明図である。 変形例のモータ３２の回転数ＮｍとトルクＴｍと制御モードとの関係の一例を示す説明図である。 変形例のモータ３２の回転数ＮｍとトルクＴｍと制御モードとの関係の一例を示す説明図である。 第２実施例の電子制御ユニット５０により実行される第１・矩形切替処理の一例を示すフローチャートである。 矩形波パルスパターンと第１スイッチングパターンとをスリットや短パルスの幅ｐ１と共に示す説明図である。 切替時スリット幅設定用マップの一例を示す説明図である。 モータ３２のトルクＴｍと電圧位相θとの関係の一例を示す説明図である。 第１スイッチングパターンおよび矩形波パルスパターンでモータ３２からトルク指令Ｔｍ＊のトルクを出力するのときの電圧ベクトルの一例を示す説明図である。 第２実施例の電子制御ユニット５０により実行される第２・第１切替処理の一例を示すフローチャートである。 第２スイッチングパターンと第１スイッチングパターンとをスリットや短パルスの幅ｐ１，ｐ２と共に示す説明図である。 変形例のパルスパターン切替処理の一例を示すフローチャートである。 変調度設定用マップの一例を示す説明図である。 タイミング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、本発明の第１実施例の電動機の制御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。第１実施例の電気自動車２０は、図示するように、モータ３２と、インバータ３４と、電源としてのバッテリ３６と、昇圧コンバータ４０と、電子制御ユニット５０と、を備える。電動機の制御装置としては、電子制御ユニット５０が相当する。
モータ３２は、同期発電電動機として構成されており、永久磁石が埋め込まれた回転子と、三相コイルが巻回された固定子と、を備える。このモータ３２の回転子は、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の駆動に用いられる。このインバータ３４は、高電圧側電力ライン４２を介して昇圧コンバータ４０に接続されており、６つのスイッチング素子としてのトランジスタＴ１１～Ｔ１６と、６つのトランジスタＴ１１～Ｔ１６のそれぞれに並列に接続された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、高電圧側電力ライン４２の正極側ラインと負極側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。また、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相のコイル）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。高電圧側電力ライン４２の正極側ラインと負極側ラインとには、平滑用のコンデンサ４６が取り付けられている。
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、低電圧側電力ライン４４を介して昇圧コンバータ４０に接続されている。低電圧側電力ライン４４の正極側ラインと負極側ラインとには、平滑用のコンデンサ４８が取り付けられている。
昇圧コンバータ４０は、高電圧側電力ライン４２と低電圧側電力ライン４４とに接続されており、２つのトランジスタＴ３１，Ｔ３２と、２つのトランジスタＴ３１，Ｔ３２のそれぞれに並列に接続された２つのダイオードＤ３１，Ｄ３２と、リアクトルＬと、を有する。トランジスタＴ３１は、高電圧側電力ライン４２の正極側ラインに接続されている。トランジスタＴ３２は、トランジスタＴ３１と、高電圧側電力ライン４２および低電圧側電力ライン４４の負極側ラインと、に接続されている。リアクトルＬは、トランジスタＴ３１，Ｔ３２同士の接続点と、低電圧側電力ライン４４の正極側ラインと、に接続されている。昇圧コンバータ４０は、電子制御ユニット５０によって、トランジスタＴ３１，Ｔ３２のオン時間の割合が調節されることにより、低電圧側電力ライン４４の電力を昇圧して高電圧側電力ライン４２に供給したり、高電圧側電力ライン４２の電力を降圧して低電圧側電力ライン４４に供給したりする。
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に加えて、処理プログラムを記憶するＲＯＭ５４や、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、例えば、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や、モータ３２の各相の相電流を検出する電流センサ３２ｕ，３２ｖからの相電流Ｉｕ，Ｉｖを挙げることができる。また、バッテリ３６の端子間に取り付けられた電圧センサ３６ａからの電圧Ｖｂや、バッテリ３６の出力端子に取り付けられた電流センサ３６ｂからの電流Ｉｂも挙げることができる。さらに、リアクトルＬに直列に取り付けられた電流センサ４０ａからの電流ＩＬや、コンデンサ４６の端子間に取り付けられた電圧センサ４６ａからのコンデンサ４６（高電圧側電力ライン４２）の電圧ＶＨ、コンデンサ４８の端子間に取り付けられた電圧センサ４８ａからのコンデンサ４８（低電圧側電力ライン４４）の電圧ＶＬも挙げることができる。加えて、イグニッションスイッチ６０からのイグニッション信号や、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も挙げることができる。また、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や、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も挙げることができる。電子制御ユニット５０は、回転位置検出センサ３２ａからの回転位置θｍに基づいてモータ３２の回転数Ｎｍを演算したり、電流センサ３６ｂからのバッテリ３６の電流Ｉｂの積算値に基づいてバッテリ３６の蓄電割合ＳＯＣを演算したりしている。ここで、蓄電割合ＳＯＣは、バッテリ３６の全容量に対するバッテリ３６の蓄電量（放電可能な電力量）の割合である。
電子制御ユニット５０からは、各種制御信号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から出力される信号としては、例えば、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や、昇圧コンバータ４０のトランジスタＴ３１，Ｔ３２へのスイッチング制御信号を挙げることができる。
こうして構成された実施例の電気自動車２０では、電子制御ユニット５０は、以下の走行制御を行なう。走行制御では、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Ｔｄ＊を設定し、設定した要求トルクＴｄ＊をモータ３２のトルク指令Ｔｍ＊に設定し、モータ３２がトルク指令Ｔｍ＊で駆動されるようにインバータ３４のトランジスタＴ１１～Ｔ１６のスイッチング制御を行なう。また、走行制御では、モータ３２をトルク指令Ｔｍ＊で駆動できるように高電圧側電力ライン４２の目標電圧ＶＨ＊を設定し、高電圧側電力ライン４２の電圧ＶＨが目標電圧ＶＨ＊となるように昇圧コンバータ４０のトランジスタＴ３１，Ｔ３２のスイッチング制御を行なう。
次に、第１実施例の電気自動車２０が搭載する制御装置における制御、特にインバータ３４のスイッチング素子のスイッチング制御について説明する。図２は、電子制御ユニット５０により実行される制御モード設定処理の一例を示すフローチャートである。この処理は所定時間毎に繰り返し実行される。
制御モード設定処理が実行されると、電子制御ユニット５０は、まず、モータ３２の回転数Ｎｍと変調度Ｍとを入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。モータ３２の回転数Ｎｍは、回転位置検出センサ３２ａからの回転位置θｍに基づいて演算したものを入力することができる。変調度Ｍは、電圧ベクトルにおけるｄ軸成分Ｖｄとｑ軸成分Ｖｑの２乗和の平方根を高電圧側電力ライン４２の電圧ＶＨで除することにより得ることができる。
続いて、入力したモータ３２の回転数Ｎｍを閾値Ｎｒｅｆ１および閾値Ｎｒｅｆ２と比較する（ステップＳ１１０）。閾値Ｎｒｅｆ１，閾値Ｎｒｅｆ２については後述する。モータ３２の回転数Ｎｍが閾値Ｎｒｅｆ１未満のときには閾値Ｍｒｅｆ２に値Ｍｓｅｔ１を設定し（ステップＳ１２０）、モータ３２の回転数Ｎｍが閾値Ｎｒｅｆ１以上で閾値Ｎｒｅｆ２未満のときには閾値Ｍｒｅｆ２に値Ｍｓｅｔ２を設定し（ステップＳ１３０）、モータ３２の回転数Ｎｍが閾値Ｎｒｅｆ２以上のときには閾値Ｍｒｅｆ２に値Ｍｓｅｔ３を設定する（ステップＳ１４０）。閾値Ｍｒｅｆ２，値Ｍｓｅｔ１，値Ｍｓｅｔ２、値Ｍｓｅｔ３については後述する。
次に、変調度Ｍを閾値Ｍｒｅｆ１および閾値Ｍｒｅｆ２と比較し（ステップＳ１５０）、変調度Ｍが閾値Ｍｒｅｆ１未満であると判定したときにはＰＷＭ制御モードを設定し（ステップＳ１６０）、変調度Ｍが閾値Ｍｒｅｆ１以上で閾値Ｍｒｅｆ２未満であると判定したときには中間制御モードを設定し（ステップＳ１７０）、変調度Ｍが閾値Ｍｒｅｆ２以上であると判定したときには矩形波制御モードを設定して（ステップＳ１８０）、本処理を終了する。閾値Ｍｒｅｆ１は、パルス幅変調制御モード（以下、ＰＷＭ制御モードと称す。）と中間制御モードとを区分けする変調度であり、閾値Ｍｒｅｆ２は、中間制御モードと矩形波制御モードとを区分けする変調度である。ＰＷＭ制御モードは、擬似的な三相交流電圧がモータ３２に印加（供給）されるようにインバータ３４を制御する制御モードであり、矩形波制御モードは、矩形波電圧がモータ３２に印加されるようにインバータ３４を制御する制御モードである。中間制御モードは、詳細は後述するが矩形波制御モードにおけるパルスパターンにおいて、相電流が値０を跨ぐゼロクロスするタイミングでスリットまたは短パルスを形成したパルスパターンの電圧がモータ３２に印加されるようにインバータ３４を制御する制御モードである。図３にモータ３２の回転数ＮｍとトルクＴｍと制御モードとの関係の一例を示す。図中、左下の領域がＰＷＭ制御モードであり、ハッチングの領域が中間制御モードであり、右上の領域が矩形波制御モードである。
ＰＷＭ制御モードにおける制御は周知のパルス幅変調により形成されるパルスパターンを用いており、本発明の中核をなさないからその詳細な説明は省略する。また、説明の容易のために、まず、矩形波制御モードにおけるパルスパターンについて説明し、その後、中間制御モードにおけるパルスパターンについて説明する。
第１実施例の電気自動車２０が搭載する制御装置では、矩形波制御モードは、第１スイッチングパターン、第２スイッチングパターン、矩形波パルスパターンの３つのパルスパターンによりインバータ３４を制御する。図４は、電子制御ユニット５０により実行される矩形波制御モードパルスパターン設定処理の一例を示すフローチャートである。矩形波制御モードパルスパターン設定処理では、まず、モータ３２の回転数Ｎｍを入力し（ステップＳ２００）、入力したモータ３２の回転数Ｎｍを閾値Ｎｒｅｆ１、閾値Ｎｒｅｆ２と比較する（ステップＳ２１０）。閾値Ｎｒｅｆ２は、モータ３２の電気６次変動周波数によってＬＣ共振が生じる領域をモータ３２の回転数に変換した第１共振領域の上限値より大きな回転数であり、閾値Ｎｒｅｆ１は、モータ３２の電気１２次変動周波数によってＬＣ共振が生じる領域をモータ３２の回転数に変換した第２共振領域の上限値より大きく第１共振領域の下限値より小さな回転数である。モータ３２の回転数Ｎｍが閾値Ｎｒｅｆ１未満であると判定したときには第２スイッチングパターンを設定し（ステップＳ２２０）、モータ３２の回転数Ｎｍが閾値Ｎｒｅｆ１以上で閾値Ｎｒｅｆ２未満であると判定したときには第１スイッチングパターンを設定し（ステップＳ２３０）、モータ３２の回転数Ｎｍが閾値Ｎｒｅｆ２以上であると判定したときには矩形波パルスパターンを設定して（ステップＳ２４０）、本処理を終了する。
図５は、矩形波パルスパターンと第１スイッチングパターンと第２スイッチングパターンの一例を示す説明図である。矩形波パルスパターンは、図示するように、時間Ｔ１～Ｔ２の１周期の前半周期全体が１つのパルス（矩形波パルス）となると共に後半周期にはパルスが形成されないパルスパターン（通常の矩形波制御におけるパルスパターン）である。第１スイッチングパターンは、時間Ｔ１～Ｔ２の１周期の前半周期の矩形波パルスパターンの矩形波パルスが存在する領域に１つのスリットが形成されると共に後半周期のスリットと同じタイミングに１つの短パルスが形成されたパルスパターンであり、電気６次変動周波数成分を高周波化するスイッチングパターンである。電気６次変動周波数成分を高周波化するスイッチングパターンとして、図示するように、１周期に３つのパルスを有するパルスパターンだけでなく、１周期に４つ以上のパルスを有するパルスパターンも有効であるが、第１実施例では、１周期のうち最もパルス数が少ないものを第１スイッチングパターンとして用いた。第２スイッチングパターンは、第１スイッチングパターンに加えて更に１つのスリット（合計２つのスリット）と１つの短パルス（合計２つの短パルス）が形成されたパルスパターンであり、電気６次変動周波数成分に加えて電気１２次変動周波数成分を高周波化するスイッチングパターンである。電気６次変動周波数成分に加えて電気１２次変動周波数成分を高周波化するスイッチングパターンは、図示するように、１周期に４つのパルスを有するパルスパターンだけでなく、１周期に５つ以上のパルスを有するパルスパターンも有効であるが、第１実施例では、１周期のうち最もパルス数が少ないものを第２スイッチングパターンとして用いた。図３における右上の領域の矩形波制御モードにおいても、閾値Ｎｒｅｆ１、閾値Ｎｒｅｆ２により区分される領域により、左から順に第２スイッチングパターン、第１スイッチングパターン、矩形波パルスパターンを示した。
以上の説明から、上述の矩形波制御モードパルスパターン設定処理では、ステップＳ２１０において、モータ３２の回転数Ｎｍが閾値Ｎｒｅｆ１未満であると判定したときには、モータ３２の電気１２次変動周波数によるＬＣ共振を抑制するために、第２スイッチングパターンを設定し、モータ３２の回転数Ｎｍが閾値Ｎｒｅｆ１以上で閾値Ｎｒｅｆ２未満であるときには、電気６次変動周波数によるＬＣ共振を抑制するために、第１スイッチングパターンを設定し、モータ３２の回転数Ｎｍが閾値Ｎｒｅｆ２以上であるときには、ＬＣ共振は生じないことから、矩形波パルスパターンを設定するものとなる。これにより、電気６次変動周波数や電気１２次変動周波数によるＬＣ共振によって生じ得る振動を抑制することができる。
ここで、図２のステップＳ１１０～Ｓ１４０で閾値Ｍｒｅｆ２に設定する値Ｍｓｅｔ１や値Ｍｓｅｔ２、値Ｍｓｅｔ３の意義について説明する。値Ｍｓｅｔ１は、矩形波制御モードにおいて第２スイッチングパターンを用いているときの変調度であり、第１実施例では０．７５を用いている。値Ｍｓｅｔ２は、第１スイッチングパターンを用いているときの変調度であり、値Ｍｓｅｔ１より大きな値、第１実施例では０．７５６を用いている。値Ｍｓｅｔ３は矩形波パルスパターンを用いているときの変調度であり、値Ｍｓｅｔ２より大きな値、第１実施例では０．７８を用いている。図３に示すように、中間制御モードの変調度Ｍの上限値としての閾値Ｍｒｅｆ２には矩形波制御モードにおける変調度を用いるから、モータ３２の回転数Ｎｍが閾値Ｎｒｅｆ１未満のときには第２スイッチングパターンを用いているときの変調度（値Ｍｓｅｔ１）となり、回転数Ｎｍが閾値Ｎｒｅｆ１以上で閾値Ｎｒｅｆ２未満のときには第１スイッチングパターンを用いているときの変調度（値Ｍｓｅｔ２）となり、回転数Ｎｍが閾値Ｎｒｅｆ２以上のときには矩形波パルスパターンを用いているときの変調度（値Ｍｓｅｔ３）となる。図２の制御モード設定処理に蹴るステップＳ１１０～Ｓ１４０の処理は、この事情を考慮して閾値Ｍｒｅｆ２を設定している。
次に、中間制御モードにおけるパルスパターンについて説明する。図６は、電子制御ユニット５０により実行される中間制御モードパルスパターン設定処理の一例を示すフローチャートである。中間制御モードパルスパターン設定処理では、まず、モータ３２の回転数Ｎｍを入力し（ステップＳ３００）、入力したモータ３２の回転数Ｎｍを閾値Ｎｒｅｆ１、閾値Ｎｒｅｆ２と比較する（ステップＳ３１０）。モータ３２の回転数Ｎｍが閾値Ｎｒｅｆ１未満であると判定したときには中間第２スイッチングパターンを設定し（ステップＳ３２０）、モータ３２の回転数Ｎｍが閾値Ｎｒｅｆ１以上で閾値Ｎｒｅｆ２未満であると判定したときには中間第１スイッチングパターンを設定し（ステップＳ３３０）、モータ３２の回転数Ｎｍが閾値Ｎｒｅｆ２以上であると判定したときには中間矩形波パルスパターンを設定する（ステップＳ３４０）。中間矩形波パルスパターンと中間第１スイッチングパターンと中間第２スイッチングパターンの一例を図７に示す。中間矩形波パルスパターンは、矩形波パルスパターン（図５参照）に対して、時間Ｔ１～Ｔ２の１周期のうち前半周期では相電流が値０を跨ぐゼロクロスのタイミングＴ１（１）で矩形波パルスにスリットが形成され、後半周期ではゼロクロスのタイミングＴ１（２）でスリットと同じ幅の短パルスが形成されるパルスパターンである。即ち、中間矩形波パルスパターンは、矩形波パルスパターンに対して、相電流がゼロクロスするタイミングでパルスが存在しているときにはスリットを形成し、パルスが存在していないときにはスリットと同一幅の短パルスを形成したスイッチングパターンとなる。中間第１スイッチングパターンおよび中間第２スイッチングパターンは、中間矩形波パルスパターンと同様に、第１スイッチングパターンや第２スイッチングパターン（図５参照）に対して、前半周期ではゼロクロスのタイミングＴ１（１）で矩形波パルスにスリットが形成され、後半周期ではゼロクロスのタイミングＴ１（２）でスリットと同じ幅の短パルスが形成されるパルスパターンである。即ち、中間第１スイッチングパターンおよび中間第２スイッチングパターンは、第１スイッチングパターンや第２スイッチングパターンに対して、相電流がゼロクロスするタイミングでパルスが存在しているときにはスリットを形成し、パルスが存在していないときにはスリットと同一幅の短パルスを形成したスイッチングパターンとなる。図３におけるハッチングの領域の中間制御モードにおいても、閾値Ｎｒｅｆ１、閾値Ｎｒｅｆ２により区分される領域により、左から順に中間第２スイッチングパターン、中間第１スイッチングパターン、中間矩形波パルスパターンを示した。
そして、変調度Ｍに基づいてスリット幅ｐを設定し（ステップＳ３５０）、本処理を終了する。上述したように、短パルスはスリットと同じ幅であるから、ステップＳ３５０のスリット幅ｐの設定は短パルス幅ｐの設定と同意となる。スリット幅ｐは、実施例では、各パルスパターンにおいて、変調度Ｍが閾値Ｍｒｅｆ１から閾値Ｍｒｅｆ２まで変化するように実験などにより求めたパルス幅ｐと変調度Ｍとの関係をスリット幅設定用マップとして予め記憶しておき、変調度Ｍが与えられるとマップから対応するスリット幅を導出することにより設定するものとした。スリット幅設定用マップの一例を図８に示す。スリット幅ｐは、図示するように、変調度Ｍが大きくなるほど小さくなり、変調度Ｍが閾値Ｍｒｅｆ２に至ると値０となる。即ち、変調度Ｍが閾値Ｍｒｅｆ２に至ると、中間制御モードから矩形波制御モードに切り替えられるため、中間矩形波パルスパターンや中間第１スイッチングパターン、中間第２スイッチングパターンは矩形波パルスパターンや第１スイッチングパターン、第２スイッチングパターンに切り替えられる。このとき、スリット幅ｐが変調度Ｍが大きくなるに従って徐々に小さくなって値０となるから、中間制御モードから矩形波制御モードへの切り替えの際にトルク変動は生じない。なお、相電流のゼロクロスのタイミングでスリットや短パルスを形成するのは、相電流の波形への影響を小さくするためであると考えている。
以上説明した第１実施例の電気自動車２０が搭載する制御装置では、変調度Ｍが閾値Ｍｒｅｆ１以上で閾値Ｍｒｅｆ２未満のときには、中間制御モードとして、矩形波制御モードにおけるパルスパターンにおいて、相電流がゼロクロスするタイミングでパルスが存在しているときにはスリットを形成し、パルスが存在していないときにはスリットと同一幅の短パルスを形成したスイッチングパターンを設定する。そして、スリット幅ｐ（短パルス幅ｐ）を変調度Ｍが大きくなるに従って徐々に小さくなって閾値Ｍｒｅｆ２に至ったときに値０となるスリット幅設定用マップを用いて設定し、求めたスイッチングパターンによりインバータのスイッチング素子をスイッチング制御する。これにより、変調度Ｍが閾値Ｍｒｅｆ１から閾値Ｍｒｅｆ２まで徐変することができるから、変調度Ｍが急変することによって生じるトルク変動による振動を抑制することができる。
しかも、第１実施例の電気自動車２０が搭載する制御装置では、中間制御モードにおいて、モータ３２の電気６次変動周波数によるＬＣ共振が生じ得る閾値Ｎｒｅｆ１以上で閾値Ｎｒｅｆ２未満のモータ３２の回転数領域では、電気６次変動周波数を高周波化する第１スイッチングパターンに対して相電流がゼロクロスするタイミングでパルスが存在しているときにはスリットを形成し、パルスが存在していないときにはスリットと同一幅の短パルスを形成した中間第１スイッチングパターンとすることにより、電気６次変動周波数によるＬＣ共振によって生じ得る振動を抑制することができる。また、中間制御モードにおいて、モータ３２の電気１２次変動周波数によるＬＣ共振が生じ得る閾値Ｎｒｅｆ１未満のモータ３２の回転数領域では、電気６次変動周波数だけでなく電気１２次変動周波数も高周波化する第２スイッチングパターンに対して相電流がゼロクロスするタイミングでパルスが存在しているときにはスリットを形成し、パルスが存在していないときにはスリットと同一幅の短パルスを形成した中間第１スイッチングパターンとすることにより、電気１２次変動周波数によるＬＣ共振によって生じ得る振動を抑制することができる。
第１実施例の電気自動車２０が搭載する制御装置では、中間制御モードにおいて、中間第２スイッチングパターンと中間第１スイッチングパターンと中間矩形波パルスパターンとを有するものとしたが、図９の変形例のモータ３２の回転数ＮｍとトルクＴｍと制御モードとの関係に示すように、中間制御モードにおいて、中間第２スイッチングパターンと中間第１スイッチングパターンとを有するものの、中間矩形波パルスパターンは有しないものとしてもよい。上述したように、中間制御モードでは、電気６次変動周波数や電気１２次変動周波数によるＬＣ共振が生じるのを抑制することを考えると、中間制御モードを電気６次変動周波数によるＬＣ共振が生じる領域の上限値より大きな閾値Ｎｒｅｆ２までの領域とすることができる。この場合、図２の制御モード設定処理に代えて図１０の制御モード設定処理を実行すると共に、図６の中間制御モードパルスパターン設定処理に代えて図１１の中間制御モードパルスパターンを実行すればよい。
図１０の制御モード設定処理では、モータ３２の回転数Ｎｍと変調度Ｍとを入力し（ステップＳ１００）、モータ３２の回転数Ｎｍが閾値Ｎｒｅｆ１以上であるか否かを判定する（ステップＳ１１０Ｂ）。モータ３２の回転数Ｎｍが閾値Ｎｒｅｆ１未満であると判定したときには、閾値Ｍｒｅｆ２に値Ｍｓｅｔ１を設定し（ステップＳ１２０）、モータ３２の回転数Ｎｍが閾値Ｎｒｅｆ１以上であると判定したときには閾値Ｍｒｅｆ２に値Ｍｓｅｔ２を設定する（ステップＳ１３０）。そして、変調度Ｍを閾値Ｍｒｅｆ１および閾値Ｍｒｅｆ２と比較し（ステップＳ１５０）、変調度Ｍが閾値Ｍｒｅｆ１未満であると判定したときにはＰＷＭ制御モードを設定し（ステップＳ１６０）、変調度Ｍが閾値Ｍｒｅｆ１以上で閾値Ｍｒｅｆ２未満であると判定したときには中間制御モードを設定し（ステップＳ１７０）、変調度Ｍが閾値Ｍｒｅｆ２以上であると判定したときには矩形波制御モードを設定して（ステップＳ１８０）、本処理を終了する。即ち、図２の制御モード設定処理からステップＳ１４０を削除した処理を実行するのである。
図１１の中間制御モードパルスパターン設定処理では、モータ３２の回転数Ｎｍを入力し（ステップＳ３００）、モータ３２の回転数Ｎｍが閾値Ｎｒｅｆ１以上であるか否かを判定する（ステップＳ３１０Ｂ）。モータ３２の回転数Ｎｍが閾値Ｎｒｅｆ１未満であると判定したときには中間第２スイッチングパターンを設定し（ステップＳ３２０）、モータ３２の回転数Ｎｍが閾値Ｎｒｅｆ１以上であると判定したときには中間第１スイッチングパターンを設定する（ステップＳ３３０）。そして、変調度Ｍに基づいてスリット幅ｐを設定し（ステップＳ３５０）、本処理を終了する。即ち、図６の中間制御モードパルスパターン設定処理のステップＳ３４０を削除した処理を実行するのである。
こうした変形例の電気自動車が搭載する制御装置でも、第１実施例の電気自動車２０が搭載する制御装置が奏する効果と同様の効果を奏することができる。
また、図１２や図１３に例示する変形例のモータ３２の回転数ＮｍとトルクＴｍと制御モードとの関係のように、矩形波制御モードにおいて、矩形波パルスパターンと第１スイッチングパターンを有するものの、第２スイッチングパターンを有しないものとしてもよい。この場合、制御モード設定処理としては、図２の制御モード設定処理のステップＳ１１０をモータ３２の回転数Ｎｍが閾値Ｎｒｅｆ２以上であるか否かを判定する処理に変更すると共にステップＳ１２０を削除するものを実行するか、図１０の制御モード設定処理のステップＳ１１０ＢとステップＳ１２０とを削除したものを実行すればよい。また、中間制御モードパルスパターン設定処理としては、図６の中間制御モードパルスパターン設定処理のステップＳ３１０をモータ３２の回転数Ｎｍが閾値Ｎｒｅｆ２以上であるか否かを判定する処理に変更すると共にステップＳ３２０を削除するものを実行するか、図１１の中間制御モードパルスパターン設定処理のステップＳ３１０ＢとステップＳ３２０とを削除したものを実行すればよい。この場合でも、変調度Ｍが急変することによって生じるトルク変動による振動を抑制することができると共に、電気６次変動周波数によるＬＣ共振によって生じ得る振動を抑制することができる。
さらに、図１４に例示する変形例のモータ３２の回転数ＮｍとトルクＴｍと制御モードとの関係のように、矩形波制御モードにおいて、矩形波パルスパターンだけを有するものとしてもよい。この場合、制御モード設定処理としては、図２の制御モード設定処理のステップＳ１１０～Ｓ１４０を削除したものを実行し、中間制御モードパルスパターン設定処理としては、図６の中間制御モードパルスパターン設定処理のステップＳ３１０～Ｓ３３０を削除したものを実行すればよい。この場合でも、変調度Ｍが急変することによって生じるトルク変動による振動を抑制することができる。
次に、第２実施例の電気自動車１２０が搭載する制御装置について説明する。第２実施例の電気自動車１２０は、図１に例示する第１実施例の電気自動車２０と同一の構成をしている。したがって、重複する説明を回避するため、第２実施例の電気自動車１２０の構成については、図１に例示する第１実施例の電気自動車２０の構成と同一の符号を付し、その説明は省略する。第２実施例の電気自動車１２０が搭載する制御装置でも、第１実施例の電気自動車２０と同様に、図２のモータ３２の回転数ＮｍとトルクＴｍと制御モードとの関係に示すように、ＰＷＭ制御モード、中間制御モード、矩形波制御モードを有する。したがって、図２の制御モード設定処理が実行される。また、第２実施例の電気自動車１２０が搭載する制御装置は、第１実施例の電気自動車２０と同様に、矩形波制御モードにおいて、モータ３２の回転数Ｎｍが閾値Ｎｒｅｆ１未満であるときには第２スイッチングパターンが用いられ、モータ３２の回転数Ｎｍが閾値Ｎｒｅｆ１以上で閾値Ｎｒｅｆ２未満であるときには第１スイッチングパターンが用いられ、モータ３２の回転数Ｎｍが閾値Ｎｒｅｆ２以上であるときには矩形波パルスパターンが用いられる。即ち、図４の矩形波制御モードパルスパターン設定処理も実行される。さらに、第２実施例の電気自動車１２０が搭載する制御装置は、第１実施例の電気自動車２０と同様に、中間制御モードにおいて、モータ３２の回転数Ｎｍが閾値Ｎｒｅｆ１未満であるときには中間第２スイッチングパターンが用いられ、モータ３２の回転数Ｎｍが閾値Ｎｒｅｆ１以上で閾値Ｎｒｅｆ２未満であるときには中間第１スイッチングパターンが用いられ、モータ３２の回転数Ｎｍが閾値Ｎｒｅｆ２以上であるときには中間矩形波パルスパターンが用いられる。したがって、図６の中間制御モードパルスパターン設定処理も実行される。
次に、第２実施例の電気自動車１２０が搭載する制御装置の制御、特に第１スイッチングパターンから矩形波パルスパターンに切り替える際の制御や第２スイッチングパターンから第１スイッチングパターンに切り替える際の制御について説明する。図１５は、第１スイッチングパターンから矩形波パルスパターンに切り替える際に、第２実施例の電気自動車１２０の電子制御ユニット５０により実行される第１・矩形切替処理の一例を示すフローチャートである。
第１・矩形切替処理では、まず、モータ３２の回転数Ｎｍや電圧センサ４６ａからの高電圧側電力ライン４２の電圧ＶＨ、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊などを入力し（ステップＳ４００）、カウンタＣを値０に初期化する（ステップＳ４１０）。モータ３２の回転数Ｎｍは、回転位置検出センサ３２ａからの回転位置θｍに基づいて演算したものを入力することができる。トルク指令Ｔｍ＊は、走行制御により設定されたものを入力することができる。カウンタＣは、本処理で用いるカウンタである。
続いて、カウンタＣが閾値Ｃｒｅｆ１に至るまで、ステップＳ４２０～Ｓ４６０の処理を繰り返す。閾値Ｃｒｅｆ１は変調度Ｍを段階的に変更する段数である。繰り返し処理は、まず、カウンタＣを値１だけインクリメントし（ステップＳ４２０）、次式（１）により変調度Ｍを設定する（ステップＳ４３０）。変調度Ｍは、式（１）に示すように、閾値Ｍｓｅｔ３から閾値Ｍｓｅｔ２を減じ、これを閾値Ｃｒｅｆ１で除したものにカウンタＣの値を乗じ、これを閾値Ｍｒｅｆ２に加えたものとして計算する。即ち、変調度Ｍは、閾値Ｍｓｅｔ３と閾値Ｍｓｅｔ２との差分を繰り返し回数の閾値Ｃｒｅｆ１で按分して１段分の変化量を定め、閾値Ｍｓｅｔ２からカウンタＣの値（段数）に応じた変化量だけ変化させたものとして計算するのである。
Ｍ＝Ｍｓｅｔ２＋Ｃ・（Ｍｓｅｔ３－Ｍｓｅｔ２）／Ｃｒｅｆ１ （１）
続いて、変調度Ｍに基づいて第１スイッチングパターンのスリット幅ｐ１を設定する（ステップＳ４４０）。上述したように、第１スイッチングパターンにおけるスリットと短パルスは同一の幅であるから、スリット幅ｐ１の設定は短パルス幅ｐ１の設定を意味する。図１６に矩形波パルスパターンと第１スイッチングパターンをスリットや短パルスの幅ｐ１と共に示す。スリット幅ｐ１は、第２実施例では、スリット幅ｐ１と変調度Ｍとの関係を予め調べて切替時スリット幅設定用マップとして記憶しておき、変調度Ｍが与えられるとマップから対応するスリット幅ｐ１を導出することにより設定するものとした。切替時スリット幅設定用マップの一例を図１７に示す。図１７には、第２スイッチングパターンから第１スイッチングパターンに切り替える際の２つのスリットの幅ｐ１，ｐ２における切替時スリット幅設定用マップも記載されている。第１・矩形切替処理で用いる切替時スリット幅設定用マップは、図１７において閾値Ｍｓｅｔ２から閾値Ｍｓｅｔ３の間のｐ１である。スリット幅ｐ１は、変調度Ｍが閾値Ｍｓｅｔ２から大きくなるほど閾値Ｍｓｅｔ２の値ｐ１（１）から徐々に小さくなり、変調度Ｍが閾値Ｍｓｅｔ３に至ったときに値０となる。なお、変調度Ｍは、カウンタＣにより段階的に設定されるから、スリット幅ｐ１も段階的に設定されることになる。
次に、角速度ωや変調度Ｍ、高電圧側電力ライン４２の電圧ＶＨ、トルク指令Ｔｍ＊に基づいて電圧位相θを設定する（ステップＳ４５０）。角速度ωは、モータ３２の回転数Ｎｍから計算することができる。電圧位相θとモータ３２のトルクＴｍとの関係は次式（２）により得られる。式（２）中、Ｖは電圧ＶＨと変調度Ｍの積であり、ｐはモータ３２の極対数であり、φは磁束であり、Ｌｄはｄ軸インダクタンスであり、Ｌｑはｑ軸インダクタンスである。したがって、式（２）に角速度ω、変調度Ｍ、高電圧側電力ライン４２の電圧ＶＨを適用すれば、トルクＴｍと電圧位相θとの関係を図に示すことができる。トルクＴｍと電圧位相θとの関係の一例を図１８に示す。図中、実線による曲線は第１スイッチングパターンのときのトルクＴｍと電圧位相θとの関係であり、破線による曲線は矩形波パルスパターンのときのトルクＴｍと電圧位相θとの関係である。また、Ｔｍ＊はモータ３２のトルク指令であり、θ１は第１スイッチングパターンでモータ３２からトルク指令Ｔｍ＊のトルクを出力するのときの電圧位相であり、θ２は矩形波パルスパターンでモータ３２からトルク指令Ｔｍ＊のトルクを出力するのときの電圧位相である。図示するように、トルク指令Ｔｍ＊に対する各パターンにおける電圧位相θは複数（図中２個）存在することになるが、用いる電圧位相θは、そのうち最も小さいものとなる。いま、第１スイッチングパターンから矩形波パルスパターンへの切り替え時を考えているから、トルクＴｍと電圧位相θとの関係は、両曲線の中間の曲線となる。このため、求めるべき電圧位相θはθ１とθ２の間の値となる。第１スイッチングパターンおよび矩形波パルスパターンでモータ３２からトルク指令Ｔｍ＊のトルクを出力するのときの電圧ベクトルを図１９に示す。この図から、第１スイッチングパターンから矩形波パルスパターンに切り替える際にモータ３２のトルクＴｍを同一にするには、電圧ベクトルのｑ軸成分Ｖｑが同一になるようにすればよいことが解る。求めるべき電圧位相θはθ１とθ２の間の値であるから、その電圧ベクトルは図１９における２つのベクトルの中間のベクトルとなる。なお、ステップＳ４４０の処理は、第２実施例では、角速度ωや変調度Ｍ、高電圧側電力ライン４２の電圧ＶＨ、トルク指令Ｔｍ＊に対して最も小さい電圧位相θを予め求めて電圧位相設定用マップとして記憶しておき、角速度ωや変調度Ｍ、高電圧側電力ライン４２の電圧ＶＨ、トルク指令Ｔｍ＊が与えられるとマップから対応する電圧位相θを導出することにより設定するものとした。
Figure 0007153168000001
続いて、カウンタＣが閾値Ｃｒｅｆ１に至ったか否かを判定する（ステップＳ４６０）、カウンタＣが閾値Ｃｒｅｆ１に至っていないと判定したときにはステップＳ４２０に戻り、カウンタＣが閾値Ｃｒｅｆ１に至ったと判定したときには本処理を終了する。閾値Ｃｒｅｆ１は、上述したように、変調度Ｍを段階的に変更する段数であるが、このステップＳ４２０～Ｓ４６０を繰り返すのに必要な時間により定められる。即ち、閾値Ｃｒｅｆ１は、ステップＳ４２０～Ｓ４６０を実行するのに必要な時間が長い場合には小さくなり、ステップＳ４２０～Ｓ４６０を実行するのに必要な時間が短い場合には大きくなる。従って、閾値Ｃｒｅｆ１が大きいほど変調度Ｍを変更する段数を多くすることができるから、第１スイッチングパターンから矩形波パルスパターンへの切り替えを滑らかに行なうことができる。
図１５の第１・矩形切替処理は、第１スイッチングパターンから矩形波パルスパターンに切り替える際の処理であるが、同様に矩形波パルスパターンから第１スイッチングパターンに切り替える際の処理とすることができる。
図２０は、第２スイッチングパターンから第１スイッチングパターンに切り替える際に、第２実施例の電気自動車１２０の電子制御ユニット５０により実行される第２・第１切替処理の一例を示すフローチャートである。第２・第１切替処理では、まず、モータ３２の回転数Ｎｍや電圧センサ４６ａからの高電圧側電力ライン４２の電圧ＶＨ、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊などを入力し（ステップＳ５００）、カウンタＣを値０に初期化する（ステップＳ５１０）。続いて、カウンタＣが閾値Ｃｒｅｆ２に至るまで、ステップＳ５２０～Ｓ５６０の処理を繰り返す。閾値Ｃｒｅｆ２は変調度Ｍを段階的に変更する段数である。
繰り返し処理では、まず、カウンタＣを値１だけインクリメントし（ステップＳ５２０）、次式（３）により変調度Ｍを設定する（ステップＳ５３０）。変調度Ｍは、式（３）に示すように、閾値Ｍｓｅｔ２から閾値Ｍｓｅｔ１を減じ、これを閾値Ｃｒｅｆ２で除したものにカウンタＣの値を乗じ、これを閾値Ｍｒｅｆ１に加えたものとして計算する。即ち、変調度Ｍは、閾値Ｍｓｅｔ２と閾値Ｍｓｅｔ１との差分を繰り返し回数の閾値Ｃｒｅｆ２で按分して１段分の変化量を定め、閾値Ｍｓｅｔ１からカウンタＣの値（段数）に応じた変化量だけ変化させたものとして計算するのである。
Ｍ＝Ｍｓｅｔ１＋Ｃ・（Ｍｓｅｔ２－Ｍｓｅｔ１）／Ｃｒｅｆ２ （３）
続いて、変調度Ｍに基づいて第２スイッチングパターンの２つのスリット幅ｐ１，ｐ２を設定する（ステップＳ５４０）。上述したように、第１スイッチングパターンにおける２つのスリットと２つの短パルスは各々同一の幅であるから、スリット幅ｐ１，ｐ２の設定は短パルス幅ｐ１，ｐ２の設定を意味する。図２１に第２スイッチングパターンと第１スイッチングパターンをスリットや短パルスの幅ｐ１，ｐ２と共に示す。スリット幅ｐ１，ｐ２は、第２実施例では、スリット幅ｐ１，ｐ２と変調度Ｍとの関係を予め調べて切替時スリット幅設定用マップとして記憶しておき、変調度Ｍが与えられるとマップから対応するスリット幅ｐ１，ｐ２を導出することにより設定するものとした。このスリット幅ｐ１，ｐ２を設定する切替時スリット幅設定用マップは、図１７において閾値Ｍｓｅｔ１から閾値Ｍｓｅｔ２の間のｐ１，ｐ２である。スリット幅ｐ１は、変調度Ｍが閾値Ｍｓｅｔ１から大きくなるほど閾値Ｍｓｅｔ１の値ｐ１（２）から徐々に閾値Ｍｓｅｔ２の値ｐ１（１）に近づき、変調度Ｍが閾値Ｍｓｅｔ２に至ったときに値ｐ１（１）となる。スリット幅ｐ２は、変調度Ｍが閾値Ｍｓｅｔ１から大きくなるほど閾値Ｍｓｅｔ１の値ｐ２（２）から徐々に小さくなり、変調度Ｍが閾値Ｍｓｅｔ２に至ったときに値０となる。なお、変調度Ｍは、カウンタＣにより段階的に設定されるから、スリット幅ｐ１，ｐ２も段階的に設定されることになる。
次に、第２スイッチングパターンの２つのスリットと２つの短パルスのうち第１スイッチングパターンのスリットと短パルスに相当するスリットと短パルス（図２１ではスリット幅ｐ１のスリットと短パルス）のタイミングｔｐ１を次式（４）により設定する（ステップＳ５４５）。式（４）中、ｔｐｉ（２）は第２スイッチングパターンにおけるスリット幅ｐ１のスリットや短パルスの前半周期や後半周期の始点からのタイミングであり、ｔｐｉ（１）は第１スイッチングパターンにおけるスリット幅ｐ１のスリットや短パルスの前半周期や後半周期の始点からのタイミングである。タイミングｔｐ１は、式（４）に示すように、タイミングｔｐ１（１）からタイミングｔｐ１（２）を減じ、これを閾値Ｃｒｅｆ２で除したものにカウンタＣの値を乗じ、これをタイミングｔｐ１（２）に加えたものとして計算する。即ち、タイミングｔｐ１は、タイミングｔｐ１（１）とタイミングｔｐ１（２）との差分を繰り返し回数の閾値Ｃｒｅｆ２で按分して１段分の変化量を定め、タイミングｔｐ１（２）からカウンタＣの値（段数）に応じた変化量だけ変化させたものとして計算するのである。第１スイッチングパターンのスリットや短パルスのタイミングｔｐ１（１）と第２スイッチングパターンの対応するスリットや短パルスのタイミングｔｐ１（２）が若干異なるのは、電気６次変動周波数に加えて電気１２次変動周波数を高周波化するためにスリットや短パルスを形成して最適化したことによる。なお、第１スイッチングパターンのスリットや短パルスの幅ｐ１（１）と第２スイッチングパターンの対応するスリットや短パルスの幅ｐ１（２）とが若干異なるのも同様の理由である。変調度Ｍは、カウンタＣにより段階的に設定されるから、タイミングｔｐ１も段階的に設定されることになる。
ｔｐ１＝ｔｐ１（２）＋Ｃ・（ｔｐ１（１）－ｔｐ１（２））／Ｃｒｅｆ２ （４）
次に、図１５の第１・矩形切替処理のステップＳ４５０と同様に、角速度ωや変調度Ｍ、高電圧側電力ライン４２の電圧ＶＨ、トルク指令Ｔｍ＊に基づいて電圧位相θを設定し（ステップＳ５５０）、カウンタＣが閾値Ｃｒｅｆ２に至ったか否かを判定し（ステップＳ５６０）、カウンタＣが閾値Ｃｒｅｆ２に至っていないと判定したときにはステップＳ５２０に戻り、カウンタＣが閾値Ｃｒｅｆ２に至ったと判定したときには本処理を終了する。閾値Ｃｒｅｆ２は、上述したように、変調度Ｍを段階的に変更する段数であるが、このステップＳ５２０～Ｓ５６０を繰り返すのに必要な時間により定められる。即ち、閾値Ｃｒｅｆ２は、ステップＳ５２０～Ｓ５６０を実行するのに必要な時間が長い場合には小さくなり、ステップＳ５２０～Ｓ５６０を実行するのに必要な時間が短い場合には大きくなる。従って、閾値Ｃｒｅｆ２が大きいほど変調度Ｍを変更する段数を多くすることができ、第２スイッチングパターンから第１スイッチングパターンへの切り替えを滑らかに行なうことができる。
図２０の第２・第１切替処理は、第２スイッチングパターンから第１スイッチングパターンに切り替える際の処理であるが、同様に第１スイッチングパターンから第２スイッチングパターンに切り替える際の処理とすることができる。
中間制御モードにおける中間第１スイッチングパターンから中間矩形波パルスパターンへの切り替えは、第１スイッチングパターンを中間第１スイッチングパターンに変更すると共に矩形波パルスパターンを中間矩形波パルスパターンに変更して図１５の第１・矩形切替処理を適用することにより、第１スイッチングパターンから矩形波パルスパターンへの切り替えと同様に行なうことができる。また、中間制御モードにおける中間第２スイッチングパターンから中間第１スイッチングパターンへの切り替えは、第２スイッチングパターンを中間第２スイッチングパターンに変更すると共に第１スイッチングパターンを中間第１スイッチングパターンに変更して図２０の第１・第２切替処理を適用することにより、第２スイッチングパターンから第１スイッチングパターンへの切り替えと同様に行なうことができる。
以上説明した第２実施例の電気自動車１２０が搭載する制御装置では、矩形波制御モードにおいて、第１スイッチングパターンから矩形波パルスパターンに切り替えるときには、第１スイッチングパターンのスリットおよび短パルスの幅ｐ１が徐々に小さくなるように徐変する。これにより、第１スイッチングパターンから矩形波パルスパターンに切り替えるときに生じ得る変調度Ｍの急変に伴うトルク変動による振動を抑制することができる。また、矩形波制御モードにおいて、第２スイッチングパターンから第１スイッチングパターンに切り替えるときには、第２スイッチングパターンの２つのスリットおよび２つの短パルスのうち第１スイッチングパターンのスリットおよび短パルスに相当する幅ｐ１のスリットおよび短パルスについては幅ｐ１が徐々に第１スイッチングパターンのスリットおよび短パルスの幅ｐ１（１）に近づくように徐変し、第２スイッチングパターンの２つのスリットおよび２つの短パルスのうち追加したスリットおよびパルスについては幅ｐ２が徐々に小さくなるように徐変する。これにより、第２スイッチングパターンから第１スイッチングパターンに切り替えるときに生じ得る変調度Ｍの急変に伴うトルク変動による振動を抑制することができる。
また、中間制御モードにおける中間第１スイッチングパターンから中間矩形波パルスパターンへの切り替えや中間第２スイッチングパターンから中間第１スイッチングパターンへの切り替えも、矩形波制御モードにおける第１スイッチングパターンから矩形波パルスパターンへの切り替えや第２スイッチングパターンから第１スイッチングパターンへの切り替えと同様に処理する。これにより、中間制御モードにおける中間第１スイッチングパターンから中間矩形波パルスパターンへの切り替えや中間第２スイッチングパターンから中間第１スイッチングパターンへの切り替えの際に生じ得る変調度Ｍの急変に伴うトルク変動による振動を抑制することができる。
第２実施例の電気自動車１２０が搭載する制御装置では、矩形波制御モードにおける第１スイッチングパターンから矩形波パルスパターンへの切り替えや第２スイッチングパターンから第１スイッチングパターンへの切り替えをカウンタＣを用いて段階的に行なうものとした。しかし、カウンタＣを用いずにスリット幅ｐ１、ｐ２を徐変するものとしてもよい。例えば、図１５の第１・矩形切替処理や図２０の第２・第１切替処理に代えて図２２のパルスパターン切替処理を実行するものとしてもよい。この図２２のパルスパターン切替処理は、矩形波制御モードにおいて所定時間毎（例えば数ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。
パルスパターン切替処理では、まず、モータ３２の回転数Ｎｍや電圧センサ４６ａからの高電圧側電力ライン４２の電圧ＶＨ、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊などを入力し（ステップＳ６００）、モータ３２の回転数Ｎｍに応じて変調度Ｍを設定する（ステップＳ６１０）。変調度Ｍは、この変形例では、モータ３２の回転数Ｎｍと変調度Ｍとを予め定めて変調度設定用マップとして記憶しておき、モータ３２の回転数Ｎｍが与えられるとマップから対応する変調度Ｍを導出することにより設定するものとした。変調度設定用マップの一例を図２３に示す。図示するように、変調度Ｍは、閾値Ｎｒｅｆ１および閾値Ｎｒｅｆ２を中心として滑らかに変化するように傾斜が設けられている。即ち、モータ３２の回転数Ｎｍが大きくなって閾値Ｎｒｅｆ１に近づくと、回転数Ｎｍが大きくなるほど変調度Ｍは値Ｍｓｅｔ１から値Ｍｓｅｔ２に向けて大きくなり、モータ３２の回転数Ｎｍが大きくなって閾値Ｎｒｅｆ２に近づくと、回転数Ｎｍが大きくなるほど変調度Ｍは値Ｍｓｅｔ２から値Ｍｓｅｔ３に向けて大きくなる。
続いて、変調度Ｍに基づいて第１スイッチングパターンのスリット幅ｐ１や第２スイッチングパターンの２つのスリット幅ｐ１，ｐ２を設定する（ステップＳ６２０）。このスリット幅ｐ１，ｐ２の設定については図１５の第１・矩形切替処理のステップＳ４４０の処理や図２０の第２・第１切替処理のステップＳ５４０の処理と同様である。そして、パルスパターンの切り替えが第２スイッチングパターンから第１スイッチングパターンへの切り替えか否かを判定し（ステップＳ６３０）、第２スイッチングパターンから第１スイッチングパターンへの切り替えであると判定したときには、変調度Ｍに基づいて幅ｐ１のスリットや短パルスのタイミングｔｐ１を設定する（ステップＳ６４０）。タイミングｔｐ１は、この変形例では、変調度Ｍとタイミングｔｐ１との関係を予め定めてタイミング設定用マップとして記憶しておき、変調度Ｍが与えられるとマップから対応するタイミングｔｐ１を導出することにより設定するものとした。タイミング設定用マップの一例を図２４に示す。この変形例では、タイミングｔｐ１は、図示するように、変調度Ｍが値Ｍｓｅｔ１の第２スイッチングパターンにおけるスリット幅ｐ１のスリットや短パルスのタイミングｔｐ１（２）から変調度Ｍが大きくなるほど変調度Ｍが値Ｍｓｅｔ２の第１スイッチングパターンにおけるスリット幅ｐ１のスリットや短パルスのタイミングｔｐ１（１）に近づくように設定されている。なお、ステップＳ６３０で第２スイッチングパターンから第１スイッチングパターンへの切り替えではないと判定したときには、第１スイッチングパターンから矩形波パルスパターンへの切り替えであるから、このタイミングｔｐ１を設定する処理は不要である。
次に、図１５の第１・矩形切替処理のステップＳ４５０と同様に、角速度ωや変調度Ｍ、高電圧側電力ライン４２の電圧ＶＨ、トルク指令Ｔｍ＊に基づいて電圧位相θを設定し（ステップＳ６５０）、本処理を終了する。
以上では、パルスパターン切替処理を用いて、第２スイッチングパターンから第１スイッチングパターンへの切り替えや第１スイッチングパターンから矩形波パルスパターンへの切り替えについて説明したが、パルスパターン切替処理では、矩形波パルスパターンから第１スイッチングパターンへの切り替えや第１スイッチングパターンから第２スイッチングパターンへの切り替えも同様に行なうことができる。また、図２２のパルスパターン切替処理は、中間制御モードにおける中間第２スイッチングパターンと中間第１スイッチングパターンとの切り替えや、中間第１スイッチングパターンと中間矩形波パルスパターンとの切り替えについても同様に適用することができる。
以上説明した変形例の電気自動車が搭載する制御装置でも、矩形波制御モードにおいて、第１スイッチングパターンと矩形波パルスパターンとを切り替えるときには、第１スイッチングパターンのスリットおよび短パルスの幅ｐ１を徐変する。これにより、第１スイッチングパターンと矩形波パルスパターンとを切り替えるときに生じ得る変調度Ｍの急変に伴うトルク変動による振動を抑制することができる。また、矩形波制御モードにおいて、第２スイッチングパターンと第１スイッチングパターンとを切り替えるときには、第２スイッチングパターンの２つのスリットおよび２つの短パルスのうち第１スイッチングパターンのスリットおよび短パルスに相当する幅ｐ１のスリットおよび短パルスについては幅ｐ１を徐変し、第２スイッチングパターンの２つのスリットおよび２つの短パルスのうち追加したスリットおよびパルスについては幅ｐ２を徐変する。これにより、第２スイッチングパターンと第１スイッチングパターンとを切り替えるときに生じ得る変調度Ｍの急変に伴うトルク変動による振動を抑制することができる。
第２実施例の電気自動車１２０が搭載する制御装置やその変形例では、中間制御モードにおいて、中間第２スイッチングパターンと中間第１スイッチングパターンと中間矩形波パルスパターンとを有するものとしたが、図９の変形例のモータ３２の回転数ＮｍとトルクＴｍと制御モードとの関係に示すように、中間制御モードにおいて、中間第２スイッチングパターンと中間第１スイッチングパターンとを有するものの、中間矩形波パルスパターンは有しないものとしてもよい。また、図１２や図１３に例示する変形例のモータ３２の回転数ＮｍとトルクＴｍと制御モードとの関係のように、矩形波制御モードにおいて、矩形波パルスパターンと第１スイッチングパターンを有するものの、第２スイッチングパターンを有しないものとしてもよい。さらに、中間制御モードを有しないものとしても構わない。
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「電動機」に相当し、インバータ３４が「インバータ」に相当し、バッテリ３６が「蓄電装置」に相当し、電子制御ユニット５０が「制御装置」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、電動機の制御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、３６ａ 電圧センサ、３６ｂ 電流センサ、４０ 昇圧コンバータ、４０ａ 電流センサ、４２ 高電圧側電力ライン、４４ 低電圧側電力ライン、４６，４８ コンデンサ、４６ａ，４８ａ 電圧センサ、５０ 電子制御ユニット、５２ ＣＰＵ、５４ ＲＯＭ、５６ ＲＡＭ、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、Ｄ１１～Ｄ１６，Ｄ３１，Ｄ３２ ダイオード、Ｌ リアクトル、Ｔ１１～Ｔ１６，Ｔ３１，Ｔ３２ トランジスタ。

Claims (14)

  1. 電動機と、前記電動機を駆動するインバータと、前記電動機と前記インバータを介して電力のやりとりを行なう蓄電装置と、を備える駆動装置に搭載され、前記インバータのスイッチング素子をスイッチング制御する電動機の制御装置であって、
    変調度が第１所定値未満のときには、パルス幅変調制御モードにより前記インバータのスイッチング素子をスイッチング制御し、
    変調度が前記第１所定値より大きい第２所定値以上のときには、矩形波制御モードにより前記インバータのスイッチング素子をスイッチング制御し、
    変調度が前記第１所定値以上で前記第２所定値未満のときには、前記矩形波制御モードにおけるパルスパターンにおいて、相電流がゼロクロスするタイミングでパルスが存在しているときにはスリットを形成し、パルスが存在していないときには前記スリットと同一幅の短パルスを形成したスイッチングパターンによる中間制御モードにより前記インバータのスイッチング素子をスイッチング制御する、
    ことを特徴とする電動機の制御装置。
  2. 請求項１記載の電動機の制御装置であって、
    前記中間制御モードは、変調度が大きくなるほど前記スリットおよび前記短パルスの幅が小さくなるスイッチングパターンによるモードである、
    電動機の制御装置。
  3. 請求項２記載の電動機の制御装置であって、
    前記中間制御モードから前記矩形波制御モードに切り替えるときには、前記スリットおよび前記短パルスの幅が値０となるまで徐変する、
    電動機の制御装置。
  4. 請求項１ないし３のうちのいずれか１つの請求項に記載の電動機の制御装置であって、
    前記矩形波制御モードは、前記電動機の回転数が第１共振領域より大きい第１所定回転数以上のときには、１周期の前半周期または後半周期が矩形波パルスとなる矩形波パルスパターンを用い、前記電動機の回転数が前記第１所定回転数未満のときには、前記矩形波パルスパターンにおける矩形波パルスが存在している領域に１つ以上のスリットを形成すると共に矩形波パルスが存在していない領域において前記スリットと同一のタイミングに前記スリットと同一幅の短パルスを形成したパターンであって前記第１共振領域におけるＬＣ共振を抑制する第１スイッチングパターンを用いるモードであり、
    前記第２所定値は、前記電動機の回転数が前記第１所定回転数以上のときの方が前記第１所定回転数未満のときより大きい値である、
    電動機の制御装置。
  5. 請求項４記載の電動機の制御装置であって、
    前記矩形波制御モードは、前記電動機の回転数が前記第１所定回転数より小さい第２所定回転数未満のときには、前記第１スイッチングパターンよりスリット数および短パルス数が多いパターンであって前記第２所定回転数より小さい回転数範囲に含まれる第２共振領域におけるＬＣ共振を抑制する第２スイッチングパターンを用いるモードであり、
    前記第２所定値は、前記電動機の回転数が前記第２所定回転数未満のときの方が前記第２所定回転数以上のときより小さい値である、
    電動機の制御装置。
  6. 電動機と、前記電動機を駆動するインバータと、前記電動機と前記インバータを介して電力のやりとりを行なう蓄電装置と、を備える駆動装置に搭載され、変調度によりパルス幅変調制御モードと矩形波制御モードとを切り替えて前記インバータのスイッチング素子をスイッチング制御する電動機の制御装置であって、
    前記矩形波制御モードは、前記電動機の回転数が第１共振領域より大きい第１所定回転数以上のときには、１周期の前半周期または後半周期が矩形波パルスとなる矩形波パルスパターンを用い、前記電動機の回転数が前記第１所定回転数未満のときには、前記矩形波パルスパターンにおける矩形波パルスが存在している領域に１つ以上のスリットを形成すると共に矩形波パルスが存在していない領域において前記スリットと同一のタイミングに前記スリットと同一幅の短パルスを形成したパターンであって前記第１共振領域におけるＬＣ共振を抑制する第１スイッチングパターンを用いるモードであり、
    前記第１スイッチングパターンから前記矩形波パルスパターンに切り替えるときには、前記第１スイッチングパターンのスリットおよび短パルスの幅が小さくなるように徐変する第１徐変制御を実行する、
    ことを特徴とする電動機の制御装置。
  7. 請求項６記載の電動機の制御装置であって、
    前記第１徐変制御は、複数段階に分けて段階的にスリットおよび短パルスの幅および変調度を設定する、
    電動機の制御装置。
  8. 請求項６記載の電動機の制御装置であって、
    前記第１徐変制御は、前記電動機の回転数が前記第１スイッチングパターンから前記矩形波パルスパターンに切り替える第１閾値回転数を超える際に、変調度を前記第１スイッチングパターンの変調度から前記矩形波パルスパターンの変調度に向けて徐々に大きくなるように設定すると共に設定した変調度と変調度が大きくなるほど幅が小さくなる関係とを用いてスリットおよび短パルスの幅を設定する、
    電動機の制御装置。
  9. 請求項７または８記載の電動機の制御装置であって、
    前記第１徐変制御は、前記設定した変調度に応じて電圧位相を設定し、前記設定した幅のスリットおよび短パルスを用いた第１スイッチングパターンで前記設定した電圧位相となるように前記インバータのスイッチング素子をスイッチング制御する、
    電動機の制御装置。
  10. 請求項６ないし９のうちのいずれか１つの請求項に記載の電動機の制御装置であって、
    前記矩形波制御モードは、前記電動機の回転数が前記第１所定回転数より小さい第２所定回転数未満のときには、前記第１スイッチングパターンよりスリット数および短パルス数が多いパターンであって前記第２所定回転数より小さい回転数範囲に含まれる第２共振領域におけるＬＣ共振を抑制する第２スイッチングパターンを用いるモードであり、
    前記第２スイッチングパターンから前記第１スイッチングパターンに切り替えるときには、前記第２スイッチングパターンのスリットおよび短パルスのうち前記第１スイッチングパターンのスリットおよび短パルスに相当しないスリットおよび短パルスの幅が小さくなるように徐変する第２徐変制御を実行する、
    電動機の制御装置。
  11. 請求項１０記載の電動機の制御装置であって、
    前記第２徐変制御は、複数段階に分けて段階的にスリットおよび短パルスの幅および変調度を設定する、
    電動機の制御装置。
  12. 請求項１０記載の電動機の制御装置であって、
    前記第２徐変制御は、前記電動機の回転数が前記第２スイッチングパターンから前記第１スイッチングパターンに切り替える第２閾値回転数を超える際に、変調度を前記第２スイッチングパターンの変調度から前記第１スイッチングパターンの変調度に向けて徐々に大きくなるように設定すると共に設定した変調度と変調度が大きくなるほど幅が小さくなる関係とを用いてスリットおよび短パルスの幅を設定する、
    電動機の制御装置。
  13. 請求項１１または１２記載の電動機の制御装置であって、
    前記第２徐変制御は、前記設定した変調度に応じて電圧位相を設定し、前記設定した幅のスリットおよび短パルスを用いた第２スイッチングパターンで前記設定した電圧位相となるように前記インバータのスイッチング素子をスイッチング制御する、
    電動機の制御装置。
  14. 請求項１０ないし１３のうちのいずれか１つの請求項に記載の電動機の制御装置であって、
    前記第２徐変制御は、前記第２スイッチングパターンから前記第１スイッチングパターンに切り替えるときには、前記第２スイッチングパターンのスリットおよび短パルスのうち前記第１スイッチングパターンのスリットおよび短パルスに相当するスリットおよび短パルスについては、タイミングおよび幅が徐々に前記第１スイッチングパターンのスリットおよび短パルスのタイミングおよび幅に一致するように徐変する、
    電動機の制御装置。
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