JP7415651B2 - スイッチング装置制御方法、及びスイッチング装置制御システム - Google Patents

スイッチング装置制御方法、及びスイッチング装置制御システム Download PDF

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Description

本発明は、スイッチング装置制御方法、及びスイッチング装置制御システムに関する。
特許文献1には、負荷(3相交流モータ)に供給する電力を調節するスイッチング装置としてのインバータにおいて、当該インバータのPWM(Pulse Width Modulation)制御を実行する制御方法が開示されている。
特に、特許文献1の制御方法では、インバータのリプル電流が増大するモータの高トルク領域又は高回転数領域において、搬送波の周波数(キャリア周波数)を変化(拡散)させる拡散モードを実行してリプル電流の増大に起因するノイズ(音振)を抑制している。
特開2015-106979号公報
しかしながら、インバータのリプル電流の増大は必ずしもモータの高トルク領域又は高回転数領域に限って発生するものではない。そのため、上述した従来の制御方法では、適切なシーンで拡散モードを実行することができない恐れがある。特に、モータの力行状態と回生状態では、拡散モードを実行する観点から好ましいモータの運転点が異なる。このため、拡散モードを実行すべきシーンにおいてこれが適切に実行されないことによるノイズの発生が懸念される。
したがって、本発明は、より適切な回転電機の運転点範囲において拡散モードを実行することのできるスイッチング装置制御方法、及びスイッチング装置制御システムを提供することを目的とする。
本発明のある態様によれば、PWM制御により直流電源からの電力を変換して回転電機に供給するスイッチング装置を制御し、回転電機の運転点に応じて搬送波のキャリア周波数を所定の切り替え周期で変化させる拡散モードを実行するスイッチング装置制御方法が提供される。
このスイッチング装置制御方法では、回転電機の力行時において、回転電機の運転点が力行時用に設定される力行時拡散領域に含まれる場合に拡散モードを実行し、回転電機の回生時において、回転電機の運転点が回生時用に設定される回生時拡散領域に含まれる場合に拡散モードを実行する。
上記態様によれば、より適切な回転電機の運転点範囲において拡散モードを実行することができる。
図1は、本発明の各実施形態に共通するスイッチング装置制御システムの構成を説明する図である。 図2は、拡散モードにおけるキャリア周波数の設定態様の一例を説明する図である。 図3は、第1実施形態におけるスイッチング装置制御方法を説明するフローチャートである。 図4は、力行時拡散領域判定の詳細を説明するフローチャートである。 図5は、回生時拡散領域判定の詳細を説明するフローチャートである。 図6は、拡散モード設定処理の詳細を説明するフローチャートである。 図7は、力行時拡散領域及び力行時通常領域を規定する運転点範囲を示すマップである。 図8は、回生時における拡散モードと通常モードを設定するための運転点範囲の一例を示すマップである。 図9は、第2実施形態による、力行時のモータの運転点に応じて力行時第2切り替え時間を変化させる処理を説明するフローチャートである。 図10は、第2実施形態による、回生時のモータの運転点に応じて回生時第2切り替え時間を変化させる処理を説明するフローチャートである。 図11は、力行時拡散領域において力行時第2切り替え時間を変化させるための分割領域に対応する運転点範囲を説明するマップである。 図12は、回生時拡散領域において回生時第2切り替え時間を変化させるための分割領域に対応する運転点範囲を説明するマップである。 図13は、第3実施形態による外部回路を取り付けた電力供給系統の構成を説明する図である。 図14は、電力供給系統の等価回路を示す図である。 図15は、力行時拡散領域を規定する運転点範囲の一例を示すマップである。 図16は、外部回路を取り付けた場合のリプル電流の周波数スペクトルを示す。 図17は、第4実施形態におけるスイッチング装置制御方法を説明するフローチャートである。
以下、図面を参照しながら本発明の各実施形態について説明する。
[各実施形態に共通する前提構成]
図1は、各実施形態に共通するスイッチング装置制御システム200の構成を説明する図である。
図示のように、スイッチング装置制御システム200は、スイッチング装置としてのインバータ10と、インバータ10を制御する制御装置100と、を有する。
インバータ10は、リチウムイオン二次電池等の蓄電デバイスにより構成される直流電源としてのバッテリ1と、例えば3相交流モータ(特に車載用の3相交流モータ)である回転電機としてのモータ2と、の間に配置される。
インバータ10は、複数の半導体素子から成るスイッチング回路11と、平滑コンデンサ15と、を備えている。
スイッチング回路11は、3相6アーム、すなわち、UVWの3相のそれぞれにおいて上アームと下アームとにより構成されており、半導体素子として構成される6つのスイッチング素子12を備える。
そして、モータ2の力行時には、制御装置100から入力されるPWM信号に応じてスイッチング回路11におけるスイッチング動作(スイッチング素子12の開閉)が実行されることで、バッテリ1からの直流電力が所望の交流電力に変換されてモータ2に供給される。一方、モータ2の回生時には、スイッチング回路11におけるスイッチング動作が実行されることで、モータ2の回転エネルギーが直流電力に変換されてバッテリ1に供給される。
また、平滑コンデンサ15は、バッテリ1の正極ラインと負極ラインとの間において、スイッチング回路11と並列且つスイッチング回路11に対してバッテリ1側に設けられている。平滑コンデンサ15は、インバータ10内で生じるリプル電流を平滑化する。
さらに、スイッチング装置制御システム200は、スイッチング素子12からモータ2に供給される電流を検出する電流センサ4と、モータ2の回転子の磁気位置を検出する磁気位置センサとしてのレゾルバ5と、バッテリ1の端子電圧を検出する電圧センサ16と、を備える。各センサの検出信号は制御装置100に出力される。なお、以下では、電流センサ4の検出値を単に「三相電流検出値(iur *,ivr *,iwr *)」とも称する。また、電圧センサ16の検出値を単に「直流電圧Vdc」とも称する。
次に、制御装置100の構成について説明する。制御装置100は、中央演算装置(CPU)、読み出し専用メモリ(ROM)、ランダムアクセスメモリ(RAM)及び入出力インタフェース(I/Oインタフェース)を備え、後述する各処理を実行可能となるようにプログラムされたコンピュータにより構成される。なお、制御装置100を、各処理を分散して実行する複数のコンピュータハードウェアにより構成することも可能である。
特に、制御装置100は、外部からの要求負荷(車両の場合にはアクセルペダルに対する操作量など)に基づいて定まるモータ2の要求トルク(トルク指令値T*)、三相電流検出値(iur,ivr,iwr)、レゾルバ5の検出値、及び直流電圧Vdcを入力として取得し、これら各検出値に基づいてPWM信号を生成し、インバータ10に出力する。
具体的、制御装置100は、電流指令値演算部101、電流制御部102、dq/uvw変換部103、信号変換部104、uvw/dq変換部105、モータ位置演算部106を備える。
電流指令値演算部101は、トルク指令値T*、直流電圧Vdc、及び、モータ位置演算部106からの電気角速度ωの入力を受け付ける。電流指令値演算部101は、これらの入力に基づいて、予め定められたマップを用いてdq軸電流指令値(id *,iq *)を算出する。そして、電流指令値演算部101は、算出したdq軸電流指令値(id *,iq *)を電流制御部102に出力する。
電流制御部102は、電流指令値演算部101からのdq軸電流指令値(id *,iq *)、及び、uvw/dq変換部105からのdq軸電流検出値(idr,iqr)の入力を受け付ける。電流制御部102は、PI制御等のフィードバック制御により、dq軸電流指令値(id *,iq *)とdq軸電流検出値(idr,iqr)との偏差がゼロとなるように、dq電圧指令値(vd *,vq *)を演算する。電流制御部102は、dq電圧指令値(vd *,vq *)をdq/uvw変換部103に出力する。
dq/uvw変換部103は、電流制御部102からのdq電圧指令値(vd *,vq *)を、モータ位置演算部106からの磁極位置θeを用いて三相電圧指令値(vu *,vv *,vw *)に変換する。dq/uvw変換部103は、得られた三相電圧指令値(vu *,vv *,vw *)を信号変換部104に出力する。
信号変換部104は、三相電圧指令値(vu *,vv *,vw *)及び図示しない搬送波生成部で生成された搬送波(一般に数kHz~10数kHz程度のキャリア周波数を持つ三角波)とを比較して、インバータ10のスイッチング制御に用いるPWM信号を生成する。そして、信号変換部104は、生成したPWM信号をインバータ10に出力する。そして、インバータ10は、このPWM信号に応じたスイッチングパターンでスイッチング回路11のスイッチング素子12を操作する。
これにより、力行時には、バッテリ1から供給される直流電力を三相電圧指令値(vu *,vv *,vw *)に応じた3相の交流電力がモータ2に供給される。また、回生時には、モータ2の回転エネルギーが三相電圧指令値(vu *,vv *,vw *)に応じた直流電力に変換されてバッテリ1に供給される。
uvw/dq変換部105は、電流センサ4で検出される三相電流検出値(iur,ivr,iwr)を、モータ位置演算部106からの磁極位置θeを用いてdq軸電流検出値(idr,iqr)に変換する。そして、uvw/dq変換部105は、dq軸電流検出値(idr,iqr)を電流制御部102に出力する。
モータ位置演算部106は、レゾルバ5の検出値から磁極位置θe及び電気角速度ωを演算する。モータ位置演算部106は、演算した磁極位置θe及び電気角速度ωをそれぞれ、dq/uvw変換部103及びuvw/dq変換部105に出力する。
以上説明した構成を有する制御装置100(特に信号変換部104)は、モータ2が力行状態である場合及び回生状態である場合のそれぞれにおいて、モータ2の運転点に応じてキャリア周波数を一定にする通常モードとこれを変化させる拡散モードを設定する。
ここで、通常モードでは、キャリア周波数を、電圧指令値の制御周期tの2倍に相当する基本周波数F0に設定する。一方で、単一のキャリア周波数を設定する通常モードの場合、モータ2の運転点によっては、所定の周波数にリプル電流が集中して、当該周波数のリプル電圧レベルが大きくなる。このため、リプル電流を抑制すべきシーンにおいては、拡散モードを設定する。拡散モードでは、キャリア周波数として、基本周波数F0(第1周波数)と当該基本周波数F0の整数倍の拡散周波数F1(第2周波数)と、を交互に設定する。以下、拡散モードの詳細について説明する。
図2は、拡散モードにおけるキャリア周波数の設定態様の一例を説明する図である。図2で示す例では、拡散周波数F1が基本周波数F0の2倍に設定されている。また、拡散モードにおいて、基本周波数F0を設定する時間(以下、「第1切り替え時間t21」とも称する)は制御周期tの2倍に設定されている。さらに、拡散周波数F1を設定する時間(以下、「第2切り替え時間t22」とも称する)も制御周期tの2倍に設定されている。
したがって、図2に示す例では、拡散モードにおいては、キャリア周波数が制御周期tの2倍の時間ごとに基本周波数F0と拡散周波数F1の間で交互に繰り返すように設定されている。
なお、拡散周波数F1は基本周波数F0の2倍に限られない。すなわち、拡散周波数F1は基本周波数F0と異なる値(特に基本周波数F0よりも大きい値)であれば適宜任意の値に設定することができる。しかしながら、後述する理由により、拡散周波数F1は基本周波数F0の2倍、3倍、又は4倍等の整数倍に設定されることが好ましい。また、第1切り替え時間t21及び第2切り替え時間t22は図2に示したもの以外にも適宜設定することができる。特に、第1切り替え時間t21及び第2切り替え時間t22を相互に異なる値に設定しても良い。
上述の拡散モードを実行することで、キャリア周波数が特定の周波数に集中することに起因するリプル電圧の増加が抑制される。これにより、リプル電圧を平滑化させる観点から平滑コンデンサ15に要求される容量を低減させることができ、平滑コンデンサ15の小型化を図ることができる。
また、制御装置100は、電圧指令値と搬送波との大小関係を比較し、搬送波の瞬間値が電圧指令値以上であるときにオフ信号(またはオン信号)を送信し、当該瞬間値が電圧指令値よりも低くなるとオン信号(またはオフ信号)を送信することを繰り返すことによりPWM信号を生成する。特に、制御装置100は、オン信号(またはオフ信号)が継続している時間をパルス幅とし、当該パルス幅を周期的に変化させる。
また、搬送波の周期(基本周波数F0及び拡散周波数F1のそれぞれの逆数)が制御周期tの整数倍に設定される。これにより、キャリア周波数の切り替えのタイミングと電圧指令値の更新のタイミングの差(位相差)の変化を抑制し、搬送波と電圧指令値とを好適に同期させることができる。したがって、インバータ10において、キャリア周波数切り替え時のトルク精度の低下やトルクリプルの発生を抑制することができる。特に、搬送波と電圧指令値とを同期させることにより、両者の位相差をゼロにすることが好適である。
なお、キャリア周波数の切り替えは、搬送波の瞬間値が搬送波の振幅の中間(ゼロ点)となる位置に来たときに行うことができるが、当該瞬間値が搬送波の振幅のピーク(最大値、又は最小値)となる位置に来たときに切り替えることも可能である。
以下で説明する各実施形態において、制御装置100は、モータ2が力行及び回生のそれぞれの場合において、モータ2の運転点に基づき、リプル電流の抑制、スイッチング回路11の熱上昇の抑制、ノイズの抑制、及びモータ2のエネルギー効率(電費)の間のバランスの観点から好ましい態様で通常モードと拡散モードの切り替えを行う。
[第1実施形態]
以下、第1実施形態について説明する。
図3は、第1実施形態におけるスイッチング装置制御方法を説明するフローチャートである。なお、制御装置100(特に信号変換部104)は、図3に示すルーチンを所定制御周期ごとに繰り返し実行する。
先ず、ステップS110において、制御装置100は、モータ2が力行状態であるか否かを判定する。具体的に、制御装置100は、モータ回転数N及びq軸電流指令値iq *の少なくとも何れかが正の値である場合にモータ2が力行状態であると判断し、そうでない場合にはモータ2が力行状態ではない(すなわち、回生状態)であると判断する。なお、モータ2が力行状態であるか否かを、モータ回転数N又はq軸電流指令値iq *に代えて、トルク指令値Tm *が正であるか否かにより判定しても良い。
そして、制御装置100はモータ2が力行状態であると判断すると、ステップS120に進み力行時拡散領域判定を実行する。一方、制御装置100はモータ2が回生状態であると判断すると、ステップS130に進み回生時拡散領域判定を実行する。
図4は、力行時拡散領域判定の詳細を説明するフローチャートである。
図示のように、力行時拡散領域判定においては、制御装置100は、現在のモータトルクTに相当するq軸電流検出値iqrが力行時基本電流閾値iq_d0以上であって、モータ回転数Nが力行時基本下限回転数N_d0_inf以上且つ力行時基本上限回転数N_d0_up以下である場合(ステップS121及びステップS122の判定結果が何れもYesの場合)に、モータ2の運転点が拡散領域(以下、「力行時拡散領域Adp」とも称する)に含まれると判断する(ステップS123)。
一方、それ以外の場合(ステップS121及びステップS122の判定結果の少なくとも一方がNoの場合)に、モータ2の運転点が通常領域(以下、「力行時通常領域Adb」とも称する)に含まれると判断する(ステップS124)。
また、図5は、回生時拡散領域判定の詳細を説明するフローチャートである。図示のように、制御装置100は、q軸電流検出値iqrが回生時基本電流閾値iq_r0以上であって、モータ回転数Nが回生時基本下限回転数N_r0_inf以上且つ回生時基本上限回転数N_r0_up以下である場合(ステップS131及びステップS132の判定結果が何れもYesの場合)に、モータ2の運転点が拡散領域(以下、「回生時拡散領域Arp」とも称する)に含まれると判断する(ステップS133)。
一方、それ以外の場合(ステップS131及びステップS132の判定結果の少なくとも一方がNoの場合)に、モータ2の運転点が通常領域(以下、「回生時通常領域Arb」とも称する)に含まれると判断する(ステップS134)。
図3に戻り、制御装置100は、ステップS120の力行時拡散領域判定又はステップS130の回生時拡散領域判定の後に、ステップS140の処理に移行する。
ステップS140において、制御装置100は、モータ2の運転点が力行時拡散領域Adp又は回生時拡散領域Arpに含まれると判断した場合にステップS150の拡散モード設定処理に移行する。一方で、制御装置100は、そうでない場合(モータ2の運転点が力行時通常領域Adb又は回生時通常領域Arbに含まれると判断した場合)にステップS160の通常モード設定処理に移行する。
ここで、通常モード設定処理では、制御装置100はキャリア周波数を一定とする。一方、拡散モード設定処理では、制御装置100は力行状態及び回生状態ごとに定められた態様でキャリア周波数を変化させる。以下、拡散モード設定処理の詳細を説明する。
図6は、拡散モード設定処理の詳細を説明するフローチャートである。
図示のように、制御装置100は、モータ2の運転点が力行時拡散領域Adpに含まれる場合には、力行時用に定められた拡散モード(以下、「力行時拡散モード」)を実行する(ステップS151のYes及びステップS152)。
具体的に、力行時拡散モードにおいて、制御装置100は、キャリア周波数を、第1周波数としての基本周波数F0と力行時用の拡散周波数F1として予め定められる力行時拡散周波数F1_dとの間で交互に切り替える。
また、制御装置100は、キャリア周波数として第1周波数を設定する時間である上述の第1切り替え時間t21として、力行時用に定められた力行時第1切り替え時間t21_dを設定する。さらに、制御装置100は、キャリア周波数として第2周波数を設定する時間である上述の第2切り替え時間t22として、力行時用に定められた力行時第2切り替え時間t22_dを設定する。
なお、本実施形態では、力行時拡散周波数F1_dを基本周波数F0の2倍に設定する。しかしながら、これに限られず、力行時拡散周波数F1_dを基本周波数F0の3倍以上の整数倍の値に設定しても良い。また、本実施形態では、力行時第1切り替え時間t21_d及び力行時第2切り替え時間t22_dは相互に同一であって、制御周期tの整数倍(例えば2倍)に設定する。
一方、制御装置100は、モータ2の運転点が回生時拡散領域Arpに含まれる場合には、回生時用に定められた拡散モード(以下、「回生時拡散モード」)を実行する(ステップS151のNo及びステップS153)。
具体的に、回生時拡散モードにおいて、制御装置100は、キャリア周波数を、第1周波数としての基本周波数F0と回生時用の拡散周波数F1として予め定められる回生時拡散周波数F1_rとの間で交互に切り替える。
また、制御装置100は、第1切り替え時間t21として、回生時用に定められた回生時第1切り替え時間t21_rを設定する。さらに、制御装置100は、第2切り替え時間t22として、回生時用に定められた回生時第2切り替え時間t22_rを設定する。
なお、本実施形態では、回生時拡散周波数F1_rを力行時拡散周波数F1_dと同様に、基本周波数F0の2倍に設定する。しかしながら、これに限られず、回生時拡散周波数F1_rを基本周波数F0の3倍以上の整数倍の値に設定しても良いし、力行時拡散周波数F1_dと異なる値に設定しても良い。
以上説明したように、本実施形態におけるスイッチング装置制御方法では、モータ2が力行状態である場合には、運転点が力行時拡散領域Adpに含まれる場合に拡散モードを実行し、力行時通常領域Adbに含まれる場合に通常モードを実行する。一方、モータ2が回生状態である場合には、運転点が回生時拡散領域Arpに含まれる場合に拡散モードを実行し、回生時通常領域Arbに含まれる場合に通常モードを実行する。すなわち、力行時及び回生時のそれぞれに応じて個別に規定した拡散領域と通常領域に基づいて、拡散モードと通常モードの切り替えを行う。
次に、本実施形態の力行時及び回生時における拡散モードと通常モードの切り替えによる技術的意義について説明する。
図7は、力行時拡散領域Adp及び力行時通常領域Adbを規定する運転点範囲を示すマップである。図8は、回生時拡散領域Arp及び回生時通常領域Arbを規定する運転点範囲を示すマップである。なお、図8において、回生時のモータトルクT(<0)及びモータ回転数N(<0)を表す観点からの便宜上、縦軸及び横軸の正負は反転させている。
また、図7及び図8に示されるマップは予め実験等により定められ、制御装置100内の図示しないメモリ又は該制御装置100が当該マップを取得するために通信可能な任意の装置の記憶領域に保存される。
先ず、図7に示すように、力行時拡散領域Adpは、モータトルクTが力行時基本トルク閾値Tq_d0(力行時基本電流閾値iq_d0に相当)以上であって、モータ回転数Nが力行時基本下限回転数N_d0_inf以上且つ力行時基本上限回転数N_d0_up以下の運転点範囲として設定される。
ここで、本実施形態の力行時の拡散モードでは、キャリア周波数として、制御周期tの2倍相当の基本周波数F0と、基本周波数F0の2倍相当の力行時拡散周波数F1_dを交互に設定する。このため、上述のように、リプル電流の増大を抑制しつつ、キャリア周波数切り替え時のトルク精度の低下やトルクリプルの発生を抑制することができる。一方で、このような切り替えを行うことで時間当たりのキャリア周波数の平均値が増大するため、キャリア周波数を基本周波数F0に固定する場合と比べてスイッチングによるエネルギー損失が大きくなりモータ2のエネルギー効率が低下することも想定される。したがって、拡散モードを実行する運転点の範囲は必要最低限にとどめることが望ましい。
このような状況に対して、本実施形態では、特にリプル電流(ノイズ)の増大を抑制するためにキャリア周波数を変化させる要求よりも、エネルギー効率の低下抑制の要求を優先すべき運転点範囲であるエネルギー抑制領域C1(図7において破線で示す)を設定し、少なくとも当該エネルギー抑制領域C1を避けるように力行時拡散領域Adpを設定する。
特に、エネルギー抑制領域C1を避ける観点から、力行時拡散領域Adpを規定するモータトルクTの下限値としての力行時基本トルク閾値Tq_d0(力行時基本電流閾値iq_d0)と定める。したがって、図4のステップS121の判定で用いる力行時基本電流閾値iq_d0は、エネルギー抑制領域C1内のモータトルクTの最大値相当のq軸電流iqの値を超えるように設定される。
さらに、モータ回転数Nが比較的低く且つモータトルクTが一定値以上となる運転点範囲である発熱領域C2(特に、低回転高トルク運転時及びモータロック時などに取り得る運転点範囲)においては、特定のスイッチング素子12に電流が集中して流れることにより、当該スイッチング素子12に熱が集中する。
したがって、本実施形態では、スイッチング動作の頻度が増えることに起因してインバータ10の設計上の耐熱容量を超えるような発熱を生じることを抑制する観点から、当該発熱領域C2においては拡散モードを実行しないように力行時拡散領域Adpを設定する。具体的に、発熱領域C2は、拡散モードを実行した場合にインバータ10の発熱量が許容値を超えるようなモータ回転数Nの運転点範囲として規定される。このため、図4のステップS122の判定で用いる力行時基本下限回転数N_d0_infは、発熱領域C2における回転数上限以上の値となるように設定される。
なお、本実施形態において、力行時拡散領域AdpにおけるモータトルクTの上限はモータ2の特性に応じた上限トルクと略一致するように設定される。これにより、モータ2の仕様に応じた最大トルクの範囲までを力行時拡散領域Adpに設定することができるので、リプル電流がより増大しやすい高トルク領域においてより確実に拡散モードを実行することができる。
また、力行時拡散領域Adpにおけるモータ回転数Nの上限(力行時基本上限回転数N_d0_up)は、モータ2の特性が定トルク領域から定出力領域に遷移する回転数未満に設定される。
次に、図8に示すように、回生時拡散領域Arpは、モータトルクTが回生時基本トルク閾値Tq_r0(回生時基本電流閾値iq_r0に相当)以上であって、モータ回転数Nが回生時基本下限回転数N_r0_inf以上且つ回生時基本上限回転数N_r0_up以下の運転点範囲として設定される。
ここで、車両に搭載されるモータ2の場合、モータ2が回生状態となるシーンとしては主に当該車両の減速時(特に、停車間際)が想定される。したがって、回生時は、力行時と比べて車両の走行音などの乗員が聴くノイズが比較的小さい。このため、回生時において、乗員はリプル電流の増大に起因するノイズをより知覚しやすいことが想定される。この点を考慮して、本実施形態では、回生時において、力行時よりも低いモータトルクTの範囲において拡散モードを実行する。したがって、回生時拡散領域ArpにおけるモータトルクTの下限(回生時基本トルク閾値Tq_r0)は、力行時拡散領域AdpにおけるモータトルクTの下限(力行時基本トルク閾値Tq_d0)に比べて低い値に設定される。
すなわち、図5のステップS132の判定で用いる回生時基本電流閾値iq_r0は、力行時基本電流閾値iq_d0よりも低い値に設定される。特に、上述のように、モータ2が車両に搭載される場合においては、回生時(停車間際)は力行時(走行時)に比べて、インバータ10のスイッチング素子12に流れる電流が小さいため、スイッチングによるエネルギー損失が少ない。このため回生時拡散領域ArpにおけるモータトルクTの下限を、力行時拡散領域Adpの場合よりも低くして力行時よりも拡散モードを実行するモータトルクTの範囲を広げたとしても、モータ2のエネルギー効率の低下を比較的抑えることができる。すなわち、回生時拡散領域Arpは、上述のエネルギー抑制領域C1の少なくとも一部を含む運転点範囲(特にモータトルクTの範囲)として規定される。
一方で、エネルギー効率の低下をさらに抑制するために、回生時拡散領域ArpのモータトルクTの下限は、少なくとも車両の乗員が知覚するレベルのノイズをもたらすリプル電流の増大が実質的に生じない低トルク領域を超えるように設定することが好ましい。
さらに、本実施形態において、回生時拡散領域Arpにおけるモータ回転数Nの下限及び上限をそれぞれ規定する回生時基本下限回転数N_r0_inf及び回生時基本上限回転数N_r0_upは、それぞれ力行時拡散領域Adpにおける力行時基本下限回転数N_d0_inf及び力行時基本上限回転数N_d0_upと略同一の値に設定する。しかしながら、本実施形態のスイッチング装置制御システム200が適用される用途に応じて、リプル電流の抑制及びエネルギー効率低下の抑制のバランスを考慮し、力行時拡散領域Adpを規定するモータ回転数Nの範囲と回生時拡散領域Arpを規定するモータ回転数Nの範囲を相互に異なる範囲に設定しても良い。
以上説明した本実施形態のスイッチング装置制御方法によれば、以下の作用効果を奏する。
本実施形態によれば、PWM制御により直流電源としてのバッテリ1からの電力を変換して回転電機としてもモータ2に供給するスイッチング装置としてのインバータ10を制御し、モータ2の運転点に応じて搬送波のキャリア周波数を所定の切り替え周期で変化させる拡散モード(図2参照)を実行するスイッチング装置制御方法が提供される。
このスイッチング装置制御方法では、モータ2の力行時において(図3のステップS110のYesの場合)、モータ2の運転点が力行時用に設定される力行時拡散領域Adpに含まれる場合に拡散モードを実行する(ステップS120、ステップS140、ステップS150、及びステップS160)。
一方、モータ2の回生時において(図3のステップS110のNoの場合)、モータ2の運転点が回生時用に設定される回生時拡散領域Arpに含まれる場合に拡散モードを実行する(ステップS130、ステップS140、ステップS150、及びステップS160)。
これにより、少なくとも力行時及び回生時のそれぞれにおいてより適切なモータ2の運転点範囲で拡散モードを実行することができる。特に、力行時及び回生時のそれぞれのシーンの違いを考慮して、リプル電流の増大の抑制(ノイズの抑制)とモータ2のエネルギー効率の低下の抑制との間のバランスを取って好適に拡散モードを実行することができる。
また、本実施形態によれば、拡散モードを実行した場合にインバータ10の発熱量が許容値を超えるようなモータ2の運転点範囲(力行時基本下限回転数N_d0_inf又は回生時基本下限回転数N_r0_inf未満の回転数領域)である発熱領域C2を設定する。そして、力行時拡散領域Adp及び回生時拡散領域Arpの少なくとも何れか一方を、発熱領域C2を避けて設定する(図7及び図8)。
これにより、上述のようにリプル電流の増大の抑制及びエネルギー効率の低下の抑制のバランスを取った上で、インバータ10の耐熱制限をより確実に守りつつ拡散モードを実行することができる。
さらに、本実施形態によれば、力行時においてスイッチング装置の動作で生じるノイズの抑制よりもモータ2のエネルギー効率低下の抑制を優先させる運転点範囲としてのエネルギー抑制領域C1を設定する。そして、力行時拡散領域Adpを、エネルギー抑制領域C1を避けて設定する(図7参照)。
これにより、力行時において、より好適にノイズの抑制とエネルギー効率低下の抑制との間のバランスをとりつつ拡散モードを実行することができる。
そして、回生時拡散領域Arpを、エネルギー抑制領域C1(図7の破線で囲まれる範囲)の少なくとも一部を含むように設定する。
本実施形態のスイッチング装置制御方法を車両などの走行体に適用する場合において、既に説明したように、力行時においては乗員に知覚できない或いは気にならないレベルのノイズであったとしても、回生時においては乗員に不快感を与えることが想定される。また、回生時は力行時に比べてスイッチング素子12のスイッチングによる損失が小さい。
この点を考慮して、回生時拡散領域Arpを、力行時に拡散モードを実行しないエネルギー抑制領域C1の一部を含むように設定する。より具体的には、回生時拡散領域Arpの下限トルク(回生時基本トルク閾値Tq_r0)を、力行時拡散領域Adpの下限トルク(力行時基本トルク閾値Tq_d0)よりも小さく設定する(図7及び図8)。
これにより、力行時及び回生時のそれぞれのシーンに応じて、ノイズの抑制とモータ2のエネルギー効率の低下の抑制との間のバランスがより好適に維持されるように、拡散モードを実行することができる。
さらに、本実施形態における拡散モード(力行拡散モード及び回生時拡散モードの双方)では、モータ2に印加すべき電圧の値として演算する電圧指令値(dq電圧指令値(vd *,vq *))の制御周期tの2倍と略一致する第1周波数としての基本周波数F0と、第1周波数の整数倍の第2周波数である拡散周波数F1(力行時拡散周波数F1_d及び回生時拡散周波数F1_r)と、を交互に設定する。
これにより、キャリア周波数の切り替えのタイミングと電圧指令値の更新のタイミングの差(位相差)の変化を抑制し、搬送波と電圧指令値とを好適に同期させることができる。したがって、インバータ10において、キャリア周波数切り替え時のトルク精度の低下やトルクリプルの発生を抑制することができる
さらに、本実施形態では、上記スイッチング装置制御方法が実行されるスイッチング装置制御システム200が提供される。特に、スイッチング装置制御システム200は、PWM制御により直流電源(バッテリ1)からの電力を変換して回転電機(モータ2)に供給するスイッチング装置(インバータ10)と、インバータ10のPWM制御を行う制御装置100と、を備える(図1)。制御装置100(特に、信号変換部104)は、モータ2の運転点に応じて搬送波のキャリア周波数を所定の切り替え周期で変化させる拡散モード(図2参照)を実行する。
そして、制御装置100は、モータ2の力行時において(図3のステップS110のYesの場合)、モータ2の運転点が力行時用に設定される力行時拡散領域Adpに含まれる場合に拡散モードを実行する力行時拡散モード実行部(ステップS120、ステップS140、ステップS150、及びステップS160)として機能する。
さらに、制御装置100は、モータ2の回生時において(図3のステップS110のNoの場合)、モータ2の運転点が回生時用に設定される回生時拡散領域Arpに含まれる場合に拡散モードを実行する回生時拡散モード実行部(ステップS130、ステップS140、ステップS150、及びステップS160)として機能する。
特に、このスイッチング装置制御システム200において、インバータ10は、バッテリ1側に配置された平滑コンデンサ15と、モータ2側に配置されたスイッチング素子12と、を備える。さらに、スイッチング装置制御システム200は、インバータ10からモータ2に入力される電流(三相電流検出値(iur,ivr,iwr))を検出する電流センサ4と、バッテリ1の電圧(直流電圧Vdc)を検出する電圧センサ16と、をさらに含む。そして、制御装置100は、電流センサ4の検出値及び電圧センサ16の検出値に基づいて電圧指令値としての三相電圧指令値(vu *,vv *,vw *)を演算する電圧指令値演算部(電流制御部102及びdq/uvw変換部103)と、三相電圧指令値(vu *,vv *,vw *)と搬送波に基づいてPWM信号を生成するPWM信号生成部(信号変換部104)と、を備える(図1参照)。
これにより、本実施形態のスイッチング装置制御方法を実行するための好適なシステム構成が実現されることとなる。
[第2実施形態]
以下、第2実施形態について説明する。なお、第1実施形態と同様の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
本実施形態では、力行時拡散モードを設定する場合におけるキャリア周波数の切り替え周期(力行時第1切り替え時間t21_d又は力行時第2切り替え時間t22_d)と、回生時拡散モードを設定する場合におけるキャリア周波数の切り替え周期(回生時第1切り替え時間t21_r又は回生時第2切り替え時間t22_r)と、をモータ2の運転点に応じて変化させる。
より詳細には、制御装置100は、相対的に高いキャリア周波数を維持する時間である力行時第2切り替え時間t22_d及び回生時第2切り替え時間t22_rをモータ2の運転点に応じて段階的に変化させる。
特に、本実施形態では、力行時拡散領域Adp及び回生時拡散領域Arpにおいてリプル電流(ノイズ)の大きさに応じた複数の分割領域を予め設定する。そして、モータ2の運転点がこの複数の分割領域に含まれるかに応じて、力行時第2切り替え時間t22_d及び回生時第2切り替え時間t22_rを変化させる。
より具体的に、本実施形態では、q軸電流検出値iqr及びモータ回転数Nが力行時拡散領域Adpにおけるどの分割領域に含まれるかに応じて、力行時第2切り替え時間t22_dを、基本時間t0、第1時間t1、及び第2時間t2の間で切り替える。また、q軸電流検出値iqr及びモータ回転数Nが回生時拡散領域Arpにおけるどの分割領域に含まれるかに応じて、回生時第2切り替え時間t22_rを、第1時間t1、及び第2時間t2の間で切り替える。基本時間t0、第1時間t1、及び第2時間t2の間には、t0<t1<t2の関係が成り立つ。
図9は、力行時にモータ2の運転点に応じて力行時第2切り替え時間t22_dを変化させる処理を説明するフローチャートである。
図示のように、制御装置100は、ステップS210~ステップS240の各判定結果に応じて、力行時第2切り替え時間t22_dを変化させる。
より詳細には、制御装置100は、q軸電流検出値iqrが力行時第1電流閾値iq_d1未満、又はモータ回転数Nが力行時第1下限回転数N_d1_inf未満若しくは力行時第1上限回転数N_d1_upを超えると判断した場合(ステップS210又はステップS220がNo判定の場合)に、力行時第2切り替え時間t22_dを基本時間t0に設定する(ステップS270)。
また、制御装置100は、上記ステップS210及びステップS220の判定結果がいずれも肯定的である場合であって、q軸電流検出値iqrが力行時第2電流閾値iq_d2以上又はモータ回転数Nが力行時第2下限回転数N_d2_inf未満若しくは力行時第2上限回転数N_d2_upを超えると判断した場合(ステップS230又はステップS240がNo判定の場合)に、力行時第2切り替え時間t22_dを第1時間t1に設定する(ステップS260)。
さらに、制御装置100は、ステップS210~ステップS240の各判定結果が全て肯定的である場合に、力行時第2切り替え時間t22_dを第2時間t2に設定する(ステップS250)。
図10は、回生時にモータ2の運転点に応じて回生時第2切り替え時間t22_rを変化させる処理を説明するフローチャートである。
図示のように、制御装置100は、ステップS310及びステップS320の各判定結果に応じて、回生時第2切り替え時間t22_rを変化させる。
より詳細には、制御装置100は、q軸電流検出値iqrが回生時第1電流閾値iq_r1未満、又はモータ回転数Nが回生時第1下限回転数N_r1_inf未満若しくは力回生時第1上限回転数N_r1_upを超えると判断した場合(ステップS310又はステップS320がNo判定の場合)に、回生時第2切り替え時間t22_rを第1時間t1に設定する(ステップS340)。
一方、制御装置100は、ステップS310及びステップS320の判定結果が何れも肯定的である場合に、回生時第2切り替え時間t22_rを第2時間t2に設定する(ステップS330)。
次に、モータ2の運転点に応じて、力行時第2切り替え時間t22_d及び回生時第2切り替え時間t22_rを変化させることによる技術的意義について説明する。
図11は、力行時拡散領域Adpにおいて力行時第2切り替え時間t22_dを変化させるための分割領域に対応する運転点範囲を説明するマップである。また、図12は、回生時拡散領域Arpにおいて回生時第2切り替え時間t22_rを変化させるための分割領域に対応する運転点範囲を説明するマップである。なお、図12においては、回生時のモータトルクT(<0)及びモータ回転数N(<0)を表す観点からの便宜上、縦軸及び横軸の正負は反転させている。
なお、図11及び図12に示されるマップは予め実験等により定められ、制御装置100内の図示しないメモリ又は該制御装置100が当該マップを取得するために通信可能な任意の装置の記憶領域に保存される。
先ず、図11に示すように、力行時拡散領域Adpには、ノイズの大きさに応じたモータ2の運転点を規定する複数の分割領域として、基本力行時拡散領域Adp0、第1力行時拡散領域Adp1、及び第2力行時拡散領域Adp2が設定される。
ここで、基本力行時拡散領域Adp0は、力行時第2切り替え時間t22_dを基本時間t0に設定すべきモータ2の動作点範囲である。第1力行時拡散領域Adp1は、力行時第2切り替え時間t22_dを第1時間t1に設定すべきモータ2の動作点範囲である。第2力行時拡散領域Adp2は、力行時第2切り替え時間t22_dを第2時間t2に設定すべきモータ2の動作点範囲である。
したがって、本実施形態では、力行時拡散領域Adpはノイズが段階的に大きくなる3つの運転点範囲を規定する基本力行時拡散領域Adp0、第1力行時拡散領域Adp1、及び第2力行時拡散領域Adp2に分けられ、力行時拡散周波数F1_dが維持される力行時第2切り替え時間t22_dはこの順番で段階的に長くするように設定されることとなる。
一方、図12に示すように、回生時拡散領域Arpにおいては、ノイズの大きさに応じたモータ2の運転点を規定する複数の分割領域として、第1力行時拡散領域Adp1、及び第2力行時拡散領域Adp2が設定される。したがって、回生時拡散領域Arpは、ノイズが段階的に大きくなる2つの運転点範囲に分けられ、回生時拡散周波数F1_rが維持される回生時第2切り替え時間t22_rはこの順番で段階的に長くするように設定されることとなる。
以上説明した本実施形態のスイッチング装置制御方法によれば、以下の作用効果を奏する。
本実施形態のスイッチング装置制御方法によれば、力行時拡散領域Adp及び回生時拡散領域Arpに、インバータ10におけるスイッチング動作に起因して生じるノイズの強さに応じた複数の分割領域を設定する(図11及び図12)。そして、モータ2の運転点が複数の分割領域の内のいずれに含まれるかに応じて、キャリア周波数の切り替え時間(力行時第2切り替え時間t22_d及び回生時第2切り替え時間t22_r)を変化させる(図9及び図10)。
これにより、力行時及び回生時の双方において拡散モードの実行時には、運転点の変化に応じたノイズの強さ(ノイズ音の振幅又は振動数など)の変化に応じて力行時第2切り替え時間t22_d又は回生時第2切り替え時間t22_rを調節することができる。すなわち、ノイズの強さに応じて当該ノイズを抑制する観点からより適切なスイッチングの頻度を実現することができる。
なお、本実施形態では、ノイズの強さに応じて、力行時拡散領域Adpを3つの分割領域、及び回生時拡散領域Arpを2つの分割領域に分ける例を説明した。しかしながら、これに限られず、力行時拡散領域Adp及び回生時拡散領域Arpをそれぞれ、適宜、任意の数の分割領域に分けても良い。
特に、発生するノイズを特徴付ける振動数などの物理量に応じて、当該ノイズを聴く人間の違和感を緩和させる観点からキャリア周波数の切り替え周期を段階的に変化させることができるように、上記分割領域の数及び運転点範囲を設定することが好ましい。これにより、例えば、本実施形態のスイッチング装置制御方法を車両に適用する場合において、ノイズにより乗員に与える不快感をより低減することのできる拡散モードの実行態様が実現される。
[第3実施形態]
以下、第3実施形態について説明する。なお、第1実施形態又は第2実施形態と同様の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。本実施形態では、特に、スイッチング装置制御システム200における電力供給系統(バッテリ1、インバータ10、及びモータ2)に外部回路30が取り付けられる場合における力行時拡散領域Adpの設定について説明する。
図13は、外部回路30を取り付けた電力供給系統の構成を説明する図である。また、図14は、電力供給系統の等価回路40を示す図である。
図示のように、外部回路30は、バッテリ1とインバータ10の間に並列に接続されている。特に、本実施形態では、外部回路30は、車両の補機や他のインバータ等の車両付属回路30aと、車両付属回路30aを保護するフィルタ回路30bにより構成される。なお、このような外部回路30は、電力供給系統に後付けされる場合がある。
図14の等価回路40では、中央にバッテリ1、抵抗42、インダクタ43による直列回路41が配置され、当該直列回路41に右側回路44と左側回路49が並列に接続されている。
右側回路44は、例えばインバータ10側の回路であって、抵抗45及びインダクタ46の直列回路にキャパシタ47(平滑コンデンサ15)及び電流源48の並列回路が直列に接続されたものである。
左側回路49は、例えば外部回路30側の回路であって、抵抗50及びインダクタ51の直列回路にキャパシタ52(フィルタ回路30b)及び電流源53の並列回路が直列に接続されたものである。
上述のように、インバータ10ではリプル電圧が発生する。このため、図14において右側回路44及び直列回路41においてリプル電流がループするが、キャパシタ47(平滑コンデンサ15)がリプル電圧を平滑化することでリプル電圧が低減される。
等価回路40は、直列回路41、右側回路44、及び左側回路49との結合回路になっている。ここで、搬送波(基本周波数F0)の側帯波のリプル電流成分の周波数が上記結合回路の共振周波数(LCR回路における共振の共振周波数)に近い値である場合には、当該リプル電流が等価回路40全体で増幅されることが想定される。
これに対して、本実施形態では、力行時において、結合回路の共振周波数に近い周波数の側帯波のリプル電流成分を生じさせる運転点範囲を予め設定し、これを力行時拡散領域Adpとして設定する。
図15は、本実施形態において、力行時拡散領域Adpを規定する運転点範囲を示すマップである。
図示のように、本実施形態の力行時拡散領域Adpは、図7又は図11で示した領域に加え、さらに、第3力行時拡散領域Adp3を含むように設定される。特に、第3力行時拡散領域Adp3は、エネルギー抑制領域C1よりも高い回転数領域に設定される。
したがって、本実施形態において、制御装置100は、モータ2の運転点が図7又は図11で示した領域に含まれる場合に加えて、第3力行時拡散領域Adp3に含まれる場合に拡散モードを実行する。
以下、運転点が第3力行時拡散領域Adp3に含まれる場合に拡散モードを設定することによる作用効果を説明する。
図16は、外部回路30を取り付けた場合のリプル電流の周波数スペクトルを示す。特に、図16(a)は第3力行時拡散領域Adp3を設定した場合におけるリプル電流の周波数スペクトルを示す。また、図16(b)は第3力行時拡散領域Adp3を設定しない場合におけるリプル電流の周波数スペクトルを示す。
図16(b)に示すように、インバータ10に外部回路30が取り付けられたことで側帯波のリプル電流成分の周波数が結合回路の共振周波数(特にF0)に近い値であると、当該リプル電流成分が増幅される。
これに対して、本実施形態では、第3力行時拡散領域Adp3を設定することによって、結合回路の共振周波数に近い周波数の側帯波のリプル電流成分を生じさせる運転点範囲では拡散モードを実行するようにしている。このため、図16(a)に示すように、結合回路の共振周波数に近い周波数のリプル電流成分がより低減される。
以上説明した本実施形態のスイッチング装置制御方法によれば、以下の作用効果を奏する。
本実施形態では、力行時拡散領域Adpを、インバータ10及び該インバータ10に接続される外部回路30により構成される結合回路(等価回路40)の共振周波数に対して差が所定値以下となる周波数のリプル電流成分を発生させる運転点範囲としての第3力行時拡散領域Adp3を含む。
これにより、インバータ10にフィルタ回路30bなどの外部回路30が接続された場合において、インバータ10及び外部回路30からなる結合回路の電気的共振によるリプル電流の増幅をより確実に抑制するように拡散モードを実行することができる。
なお、本実施形態では、力行時に、インバータ10に外部回路30が接続された場合の共振を考慮して拡散モードを実行すべき運転点範囲として第3力行時拡散領域Adp3を設定する例を説明した。一方で、回生時においても同様にインバータ10に外部回路30が接続された場合の共振を考慮して、拡散モードを実行すべき運転点範囲を設定しても良い。
[第4実施形態]
以下、第4実施形態について説明する。なお、第1~第3実施形態と同様の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。第4実施形態では、第1~第3実施形態の何れかのスイッチング装置制御方法において、拡散モードを実行している状態から通常モードへの切り替えにあたり、ヒステリシス判定を実行する。
図17は、第4実施形態におけるスイッチング装置制御方法を説明するフローチャートである。なお、ステップS110~ステップS140、及びステップS150の処理については第1実施形態と同様である。
一方、本実施形態において制御装置100は、モータ2の運転点が力行時拡散領域Adp及び回生時拡散領域Arpの何れにも含まれないと判断すると(ステップS140のNoの場合)、ステップS141のヒステリシス判定を実行する。
具体的に、制御装置100は、力行時拡散領域Adp(又は回生時拡散領域Arp)と力行時通常領域Adb(又は回生時通常領域Arb)の境界を規定するモータトルクT及びモータ回転数Nの値(例えば、力行時基本電流閾値iq_d0及び力行時基本下限回転数N_d0_inf)にヒステリシス幅を持たせた閾値と、現在のモータ2の運転点と、の比較に基づいて、拡散モードから通常モードへの切り替えを行うか否かを判定する(ステップS142)。
そして、制御装置100は、運転点がヒステリシス幅を持たせた閾値を超えて通常モード側の領域に含まれると判断すると、ステップS160に移行し、拡散モードから通常モードへの切り替えを行う。なお、既に通常モードが設定されている場合にはこれをそのまま維持する。一方、ステップS142の判定結果が否定的である場合、制御装置100は、処理をステップS140に戻す。
以上のように、拡散モードから通常モードへの切り替えの判断時にヒステリシス判定を実行することで、当該切り替え時に生じるチャタリングを抑制することができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記各実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
例えば、上記各実施形態では、モータ2の運転点としてモータトルクT(q軸電流検出値iqr)及びモータ回転数Nが所定範囲(力行時拡散領域Adp又は回生時拡散領域Arp)に含まれる場合に拡散モードを実行する例について説明した。しかしながら、これに限られず、モータトルクT及びモータ回転数N以外の運転点を規定し得る任意のパラメータについて拡散モードを実行すべき範囲を設定し、当該範囲を拡散モードの実行基準として設定しても良い。
このようなパラメータとしては、例えば電流指令値、d軸電流、及び変調率Mfなどが挙げられる。特に、上記各実施形態で説明した拡散領域(力行時拡散領域Adp又は回生時拡散領域Arp)を画定するためのパラメータとして、さらに変調率Mfを用いても良い。特に、変調率Mfは低~中負荷領域においてモータ回転数Nと相関するため、モータ回転数Nに代えて又はこれとともに拡散領域を規定するパラメータとして用いることが可能である。
また、上記各実施形態は矛盾しない範囲で任意に組み合わせることができる。
1 バッテリ
4 電流センサ
5 レゾルバ
10 インバータ
11 スイッチング回路
12 スイッチング素子
15 平滑コンデンサ
16 電圧センサ
30 外部回路
100 制御装置
101 電流指令値演算部
102 電流制御部
103 dq/uvw変換部
104 信号変換部
105 uvw/dq変換部
106 モータ位置演算部
200 スイッチング装置制御システム

Claims (9)

  1. PWM制御により直流電源からの電力を変換して回転電機に供給するスイッチング装置を制御し、前記回転電機の運転点に応じて搬送波のキャリア周波数を所定の切り替え周期で変化させる拡散モードと前記キャリア周波数を単一にする通常モードとを切り替えて実行するスイッチング装置制御方法であって、
    前記回転電機の力行時において、前記回転電機の運転点が力行時用に設定される力行時拡散領域に含まれる場合に前記拡散モードを実行し、
    前記回転電機の回生時において、前記回転電機の運転点が回生時用に設定される回生時拡散領域に含まれる場合に前記拡散モードを実行する、
    スイッチング装置制御方法。
  2. 請求項1に記載のスイッチング装置制御方法であって、
    前記拡散モードを実行した場合に前記スイッチング装置の発熱量が許容値を超えるような運転点範囲である発熱領域を設定し、
    前記力行時拡散領域及び前記回生時拡散領域の少なくとも何れか一方を、前記発熱領域を避けて設定する、
    スイッチング装置制御方法。
  3. 請求項1又は2に記載のスイッチング装置制御方法であって、
    力行時において前記スイッチング装置の動作で生じるノイズの抑制よりも前記回転電機のエネルギー効率低下の抑制を優先させる運転点範囲としてのエネルギー抑制領域を設定し、
    前記力行時拡散領域を、前記エネルギー抑制領域を避けて設定する、
    スイッチング装置制御方法。
  4. 請求項3に記載のスイッチング装置制御方法であって、
    前記回生時拡散領域を、前記エネルギー抑制領域の少なくとも一部を含むように設定する、
    スイッチング装置制御方法。
  5. 請求項1~4の何れか1項に記載のスイッチング装置制御方法であって、
    前記力行時拡散領域及び前記回生時拡散領域の少なくとも一方に、前記スイッチング装置の動作で生じるノイズの大きさに応じた複数の分割領域を設定し、
    前記回転電機の運転点が前記複数の分割領域の内のいずれに含まれるかに応じて、前記キャリア周波数の切り替え時間を変化させる、
    スイッチング装置制御方法。
  6. 請求項1~5の何れか1項に記載のスイッチング装置制御方法であって、
    前記力行時拡散領域は、
    前記スイッチング装置及び該スイッチング装置に接続される外部回路により構成される結合回路の共振周波数に対して差が所定値以下となる周波数のリプル電流成分を発生させる運転点範囲を含む、
    スイッチング装置制御方法。
  7. 請求項1~6の何れか1項に記載のスイッチング装置制御方法であって、
    前記拡散モードでは、
    前記回転電機に印加すべき電圧の値として演算する電圧指令値の制御周期の2倍の周期の逆数に相当する第1周波数と、前記第1周波数の整数倍の第2周波数と、を交互に設定する、
    スイッチング装置制御方法。
  8. 直流電源からの電力を変換して回転電機に供給するスイッチング装置と、前記スイッチング装置に対してPWM制御を行う制御装置と、を備え、前記制御装置が前記回転電機の運転点に応じて搬送波のキャリア周波数を所定の切り替え周期で変化させる拡散モードと前記キャリア周波数を単一にする通常モードとを切り替えて実行するスイッチング装置制御システムであって、
    前記制御装置は、
    前記回転電機の力行時において、前記回転電機の運転点が力行時用に設定される力行時拡散領域に含まれる場合に前記拡散モードを実行する力行時拡散モード実行部と、
    前記回転電機の回生時において、前記回転電機の運転点が回生時用に設定される回生時拡散領域に含まれる場合に前記拡散モードを実行する回生時拡散モード実行部と、を含む、
    スイッチング装置制御システム。
  9. 請求項8に記載のスイッチング装置制御システムであって、
    前記スイッチング装置は、前記直流電源側に配置された平滑コンデンサと、前記回転電機側に配置されたスイッチング素子と、を備え、
    前記スイッチング装置から前記回転電機に入力される電流を検出する電流センサと、前記直流電源の電圧を検出する電圧センサと、をさらに含み、
    前記制御装置は、
    前記電流センサの検出値及び前記電圧センサの検出値に基づいて電圧指令値を演算する電圧指令値演算部と、
    前記電圧指令値と前記搬送波に基づいてPWM信号を生成するPWM信号生成部と、を備える、
    スイッチング装置制御システム。
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