JP5782945B2

JP5782945B2 - 駆動制御装置、及び、駆動制御方法

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Publication number: JP5782945B2
Application number: JP2011200778A
Authority: JP
Inventors: 雅樹岩越
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Description

本発明は、電動機の駆動制御を行う駆動制御装置に関する。

従来より、電圧指令値がインバータの入力電圧ＶのＶ／２を超える場合に、電圧指令値の制御方式をＰＷＭ制御方式から矩形波制御方式に切り替える電動機の制御装置があった（例えば、特許文献１参照）。

特開２０００−０１４１５９号公報

ところで、上述のような従来の電動機の制御装置では、電圧指令値がインバータの入力電圧Ｖ_ＨのＶ_Ｈ／２を超えた場合に、制御方式の切り替えは一制御周期遅れて行われる。従って、電圧指令値がインバータの入力電圧Ｖ_ＨのＶ_Ｈ／２を超えても、切り替わる前の制御方式によって電圧指令値が生成される期間がある。

このため、電圧制御方式の切り替えが電圧指令値に反映されるまでに遅れが生じ、例えば、騒音又は振動等の発生によるドライバビリティの悪化や、非効率的な駆動制御による消費電力の増大等の問題が生じる場合があった。このような問題は、電圧制御方式の切り替え時における制御性の低下によって生じていた。

そこで、本発明は、電圧制御方式の切り替え時における電動機の制御性を改善した駆動制御装置、及び、駆動制御方法を提供することを目的とする。

本発明の一局面の駆動制御装置は、電動機の駆動制御に用いる第１電圧指令を第１方式で生成する第１領域と、前記駆動制御に用いる第２電圧指令を第２方式で生成する第２領域との境界を前記電動機の回転数とトルク指令値とで表すマップを格納する格納部と、前記回転数と前記トルク指令値とで決まる前記電動機の動作点が前記境界を含む所定の切替領域内にある場合は、前記第１方式で第１電圧指令を生成するとともに、前記第２方式で第２電圧指令を生成する電圧指令生成部と、前記第２方式から前記第１方式への切り替えが必要な場合は前記第１電圧指令を用いて前記電動機の駆動制御を行い、前記第１方式から前記第２方式への切り替えが必要な場合は前記第２電圧指令を用いて前記電動機の駆動制御を行う駆動制御部とを含み、前記第１方式は前記第１電圧指令を正弦波制御方式で生成する方式であるとともに、前記第２方式は前記第２電圧指令を過変調制御方式で生成する方式であり、前記切替領域は、前記第１領域内の第１切替領域と、前記第２領域内の第２切替領域とで構成されており、前記第１領域の前記回転数方向の第１幅と前記トルク指令値方向の第２幅は、それぞれ、前記第２領域の前記回転数方向の第３幅と前記トルク指令値方向の第４幅よりも広い。

本発明の一局面の駆動制御方法は、電動機の駆動制御を行う駆動制御装置が実行する駆動制御方法であって、前記電動機の回転数とトルク指令値とで決まる前記電動機の動作点が、前記電動機の駆動制御に用いる第１電圧指令を第１方式で生成する第１領域と、前記電動機の駆動制御に用いる第２電圧指令を第２方式で生成する第２領域との境界を含む所定の切替領域内にある場合は、前記第１方式で第１電圧指令を生成するとともに、前記第２方式で第２電圧指令を生成する第１ステップと、前記第２方式から前記第１方式への切り替えが必要な場合は、前記第１ステップにおいて前記第１方式で生成される第１電圧指令を用いて前記電動機の駆動制御を行い、前記第１方式から前記第２方式への切り替えが必要な場合は、前記第１ステップにおいて前記第２方式で生成される第２電圧指令を用いて前記電動機の駆動制御を行う第２ステップとを含み、前記第１方式は前記第１電圧指令を正弦波制御方式で生成する方式であるとともに、前記第２方式は前記第２電圧指令を過変調制御方式で生成する方式であり、前記切替領域は、前記第１領域内の第１切替領域と、前記第２領域内の第２切替領域とで構成されており、前記第１領域の前記回転数方向の第１幅と前記トルク指令値方向の第２幅は、それぞれ、前記第２領域の前記回転数方向の第３幅と前記トルク指令値方向の第４幅よりも広い。

本発明によれば、電圧制御方式の切り替え時における電動機の制御性を改善した駆動制御装置、及び、駆動制御方法を提供できるという効果が得られる。

正弦波制御モード、過変調制御モード、及び矩形波制御モードによる正弦波形、過変調波形、及び矩形波を示す図である。（Ａ）は、比較例の駆動制御装置において、制御モードを正弦波制御モードから過変調制御モードに切り替える際の制御指令の変化の様子を示す図であり、（Ｂ）は、制御の遅れが生じない理想的な状態における制御指令の変化の様子を示す図である。実施の形態の駆動制御装置によって駆動される電動機を含む駆動システムを示す図である。電動機１０の制御モードを定めるための制御モード設定用マップの一例を示す図である。実施の形態の駆動制御装置３０による制御モードの切り替え処理を表すフローチャートである。

本発明の駆動制御装置、及び、駆動制御方法を適用した実施の形態について説明する前に、図１及び図２を用いて、比較例の駆動制御装置による正弦波制御モード、過変調制御モード、及び矩形波制御モードの切り替え時に生じうる問題点について説明する。

図１は、正弦波制御モード、過変調制御モード、及び矩形波制御モードによる正弦波形、過変調波形、及び矩形波を示す図である。

駆動制御装置は、電動機の回転数とトルク指令値とに基づき、所定のマップを用いて、正弦波形、過変調波形、及び矩形波の制御指令を生成する。ここで、Ｖ_Ｈは、インバータの入力電圧であり、正弦波形、過変調波形、及び矩形波は、いずれも、振幅がＶ_Ｈに収まるように調整されている。

比較例の駆動制御装置では、制御モードが正弦波制御モード、過変調制御モード、及び矩形波制御モードの間で切り替わると、制御モードが切り替わった直後には、制御モードが切り替わる一制御周期前の制御モードによって生成される電圧指令が用いられる。

これは、切り替わった後の制御モードによる電圧指令の生成は、制御モードの切り替えが行われた次の制御周期において行われるため、制御モードが切り替えられた直後には、制御モードが切り替わる前の正弦波制御モードによって電圧指令が生成されるからである。すなわち、制御モードが切り替わる際には、一制御周期前までの切り替わる前の制御モードによって生成される電圧指令が用いられることになる。

ここで、例えば、制御モードが正弦波制御モードから過変調制御モードに切り替わった場合について検討する。

図２（Ａ）は、比較例の駆動制御装置において、制御モードを正弦波制御モードから過変調制御モードに切り替える際の制御指令の変化の様子を示す図であり、図２（Ｂ）は、制御の遅れが生じない理想的な状態における制御指令の変化の様子を示す図である。

図２（Ａ）に示すように、正弦波制御モードから過変調制御モードに制御モードを切り替えると、過変調制御モードに切り替わった一制御周期目は、過変調制御モードに切り替わる前の正弦波制御モードで生成される電圧指令を用いることになる。

これは、過変調制御モードによる電圧指令の生成は、制御モードの切り替えが行われた次の制御周期において行われるため、制御モードが切り替え時には、制御モードが切り替わる前の正弦波制御モードによって電圧指令が生成されるからである。すなわち、制御モードが正弦波制御モードから過変調制御モードに切り替わる際には、一制御周期前の正弦波制御モードによって生成される電圧指令が用いられることになる。

このため、図２（Ａ）に示すように、時刻ｔ１で制御モードが正弦波制御モードから過変調制御モードに切り替わっても、制御指令は時刻ｔ１よりも後の時刻ｔ２にならないと正弦波から過変調波に切り替わらない。

従って、時刻ｔ１〜ｔ２の間は、実際には制御モードが正弦波制御モードから過変調制御モードに切り替わっているのに、制御指令が正弦波から過変調波に切り替わっておらず、制御遅れが生じている状態である。

一方、制御モードの切り替わりと同時に制御遅れが生じることなく、理想的な状態で制御指令が正弦波から過変調波に切り替わるとすると、図２（Ｂ）に示すように、制御モードが正弦波制御モードから過変調制御モードに切り替わる時刻ｔ１において、制御指令も正弦波から過変調波に切り替わっている。

図２（Ｂ）に示すように理想的な制御指令の切り替わりは、比較例の駆動制御装置では実現することができず、実際には図２（Ａ）に示すように制御指令の切り替わりに制御遅れが生じていた。

このような制御遅れは、制御モードを過変調制御モードから正弦波制御モードに切り替える際においても、過変調制御モードと矩形波制御モードとの間で切り替える際においても、同様に生じていた。

以上のように、比較例の駆動制御装置では、制御モードの切り替え時に、制御指令の切り替わりが一制御周期遅れるという問題があった。制御指令の切り替わりが一制御周期遅れることにより、その後の制御指令の生成にも影響が残る場合があった。

従って、以下で説明する実施の形態では、上述のような問題を解決した駆動制御装置、及び、駆動制御方法を提供する。

以下、本発明の駆動制御装置、及び、駆動制御方法を適用した実施の形態について説明する。

図３は、実施の形態の駆動制御装置によって駆動される電動機を含む駆動システムを示す図である。

駆動システム１００は、電動機１０、電源回路２０、駆動制御装置３０、ＨＶＥＣＵ（Hybrid Vehicle Electronic Control Unit）４０、及びレゾルバ５０を含み、例えば、ハイブリッド車（Hybrid Vehicle）に用いられる。

電動機１０は、車両に搭載されるモータ・ジェネレータ（ＭＧ）であって、電源回路２０に含まれるバッテリ２１から電力が供給されるときはモータとして機能し、図示されていないエンジンによる駆動時、あるいは車両の制動時には発電機として機能する三相同期型回転電機である。

ここでは、電動機１０として、１台でモータの機能と発電機の機能とを有するモータ・ジェネレータを用いる形態について説明するが、これは例示であって、モータの機能のみを有する回転電機を１台、発電機の機能のみを有する回転電機を１台用いるものとしてもよい。また、モータ・ジェネレータを複数用いてもよい。

モータ・ジェネレータを複数用いる場合は、いずれか１つの電動機１０をバッテリ２１の充電のための発電機、いずれか他の電動機１０を主として動力を発生する駆動モータとして用いてもよい。

電源回路２０は、バッテリ２１、平滑キャパシタ２２、昇降圧コンバータ２３、平滑キャパシタ２４、及びインバータ２５を含む。

バッテリ２１は、充放電可能な二次電池である。バッテリ２１としては、例えば、約２００Ｖから約３００Ｖの端子電圧を有するリチウムイオン組電池あるいはニッケル水素組電池、又はキャパシタ等を用いることができる。

平滑キャパシタ２２は、バッテリ２１と昇降圧コンバータ２３との間に設けられ、電源回路２０内におけるバッテリ２１側の電圧変動を抑制する。

昇降圧コンバータ２３は、リアクトルと、複数のスイッチング素子を含み、電源回路２０内におけるバッテリ２１側の電圧を昇圧してインバータ２５側に出力するとともに、インバータ２５側の電圧を降圧してバッテリ２１側に出力する。

昇降圧コンバータ２３は、例えば、バッテリ２１側の約２００Ｖから約３００Ｖ程度の電圧を、リアクトルのエネルギ蓄積作用を利用して、例えば約６００Ｖの高電圧に昇圧する。また、昇降圧コンバータ２３は、インバータ２５側からの電力をバッテリ２１側に充電電力として供給するときには、インバータ２５の側の電圧を降圧してバッテリ２１側に出力する。

平滑キャパシタ２４は、昇降圧コンバータ２３とインバータ２５の間に設けられ、電源回路２０内におけるインバータ２５側の電圧変動を抑制する。

インバータ２５は、直流電力を交流三相駆動電力に変換し、電動機１０に供給するとともに、電動機１０で回生された交流三相回生電力をバッテリ２１に充電するための直流電力に変換する。

インバータ２５は、２つのスイッチング素子が直列に接続され、さらに各スイッチング素子にそれぞれダイオードが並列に接続されるアームを三相分有する。各アームの中点は、電動機１０の三相巻線に接続される。なお、インバータ２５の入力電圧及び出力電圧の電圧値を表す信号は、駆動制御装置３０に入力される。

駆動制御装置３０は、電源回路２０のインバータ２５の駆動制御を行うことにより、電動機１０の駆動制御を行う装置である。

駆動制御装置３０は、主制御部３１、正弦波制御処理部３２、過変調制御処理部３３、矩形波制御処理部３４、モード判定処理部３５、切替領域判定部３６、及びメモリ３７を有する。

主制御部３１は、駆動制御装置３０の制御処理を統括する処理部である。主制御部３１は、モード判定処理部３５によって正弦波制御処理部３２、過変調制御処理部３３、矩形波制御処理部３４のいずれかが選択されると、選択された制御処理部（３２〜３４のうちのいずれか１つ）によって生成される電圧指令を用いてインバータ２５の駆動制御を行う。

また、主制御部３１は、ある一定の条件の下において、正弦波制御処理部３２と過変調制御処理部３３、又は、過変調制御処理部３３と矩形波制御処理部３４に、同時に電圧指令を生成させる。

なお、主制御部３１、正弦波制御処理部３２、過変調制御処理部３３、及び矩形波制御処理部３４は、駆動制御部の一例である。

正弦波制御処理部３２は、正弦波制御モードによる電動機１０の駆動制御を行う。正弦波制御モードは、正弦波と三角波との比較によるパルス幅変調（ＰＷＭ（Pulse Width Modulation））制御における三角波の振幅以下の振幅で、正弦波状の電圧指令（ＰＷＭ信号）を生成するモードである。

過変調制御処理部３３は、過変調制御モードによる電動機１０の駆動制御を行う。過変調制御モードは、三角波の振幅を超えた振幅で、正弦波状の電圧指令（ＰＷＭ信号）を生成するモードである。

矩形波制御処理部３４は、矩形波制御モードによる電動機１０の駆動制御を行う。矩形波制御モードは、トルク指令値に応じた電圧位相をもつ矩形波状の電圧指令を生成するモードである。

なお、正弦波制御処理部３２、過変調制御処理部３３、及び矩形波制御処理部３４において用いる正弦波、過変調波、及び矩形波は、電動機１０の回転数とトルク指令値とに基づき、所定のマップを用いて生成される。

モード判定処理部３５は、電動機１０の運転状況に応じて、正弦波制御モードと過変調制御モードとの間のモード切り替え、又は、過変調制御モードと矩形波制御モードとの間のモード切り替えが必要であるか否かを判定する第１判定部の一例である。

制御モードの切り替えの判定基準としては、変調率又は変調率に相当する電圧指令値の振幅を用いる。変調率とは、インバータ２５の出力電圧の振幅に対する入力電圧の振幅の比である。

正弦波と三角波の比較によるＰＷＭ方式の場合は、変調率の最大は０．６１であり、矩形波を信号振幅とするときの変調率の最大は０．７８である。そこで、変調率が０．６１以下のときに正弦波制御モード、変調率が０．６１から０．７８の間は過変調制御モード、変調率が０．７８となれば矩形波制御モードを用いるように制御モードを切り替えるものとする。

駆動制御装置３０は、モード判定処理部３５によって制御モードが判定されると、判定された制御モードの処理部（３２〜３４のいずれか）に主制御部３１が電圧指令を生成させる。制御モードの処理部（３２〜３４のいずれか）によって生成された電圧指令は、主制御部３１によってインバータ２５のＩＧＢＴのゲートに入力される。この結果、駆動制御装置３０によって生成される電圧指令によってインバータ２５を介して、電動機１０の駆動制御が行われる。

切替領域判定部３６は、電動機１０の回転数と、トルク指令値とによって決定する電動機１０の動作点が、正弦波制御モード及び過変調制御モードの境界を含む所定の切替領域、又は、過変調制御モード及び矩形波制御モードの境界を含む所定の切替領域の内部にあるか否かを判定する第２判定部の一例である。

正弦波制御モード及び過変調制御モードの境界を含む所定の切替領域と、過変調制御モード及び矩形波制御モードの境界を含む所定の切替領域については、図４を用いて後述する。

メモリ３７は、モード判定処理部３５が制御モードを決定するためのマップを格納している格納部の一例であり、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ、又はハードディスク等であればよい。

メモリ３７が格納するマップは、電動機１０の回転数とトルク指令とにより、正弦波制御モード、過変調制御モード、及び矩形波制御モードによって駆動制御を行う領域を分けたものであり、正弦波制御モードと過変調制御モードの境界と、過変調制御モードと矩形波制御モードの境界を含む。

電動機１０は、正弦波制御モード、過変調制御モード、又は矩形波制御モードのいずれかのモードによって駆動制御が行われる。

正弦波制御モード、過変調制御モード、又は矩形波制御モードの切り替えは、モード判定処理部３５によって行われるが、その詳細については後述する。

以上のような駆動制御装置３０は、車両に搭載に適した制御装置、例えばＥＣＵによって構成することもできる。

なお、駆動制御装置３０の正弦波制御処理部３２、過変調制御処理部３３、矩形波制御処理部３４、及びモード判定処理部３５は、例えば、コンピュータがソフトウェアを実行することで実現されるが、機能の一部をハードウェアによって実現するものとしてもよい。

ＨＶＥＣＵ４０は、スロットルポジションセンサに接続されており、車両の運転者がスロットルを踏み込む度合いに応じたトルク指令値を出力する。トルク指令値は、電動機１０に要求されるトルクを表す。ＨＶＥＣＵ４０が出力するトルク指令値は、駆動制御装置３０に入力される。

レゾルバ５０は、電動機１０の回転軸の回転数を検出する回転数検出部の一例である。レゾルバ５０によって検出される電動機１０の回転数を表す信号は、駆動制御装置３０に入力される。

図４は、電動機１０の制御モードを定めるための制御モード設定用マップの一例を示す図である。

駆動制御装置３０は、図４に示す制御モード設定用マップを用いる。制御モード設定用マップは、回転数及びトルク指令値が比較的小さい領域から回転数及びトルクが大きくなるにつれて、制御モードが正弦波制御モード、過変調制御モード、矩形波制御モードという順番で移行するよう定められている。

正弦波制御モード、過変調制御モード、及び矩形波制御モードは、正弦波制御モードと過変調制御モードとの切り替えにおいては、正弦波制御モードが第１方式の一例であり、過変調制御モードが第２方式の一例である。このため、正弦波制御モードと過変調制御モードとの切り替えにおいては、正弦波制御モードによって生成される電圧指令は、第１電圧指令の一例であり、過変調制御モードによって生成される電圧指令は、第２電圧指令の一例である。

また、過変調制御モードと矩形波制御モードとの切り替えにおいては、過変調制御モードが第１方式の一例であり、矩形波制御モードが第２方式の一例である。このため、過変調制御モードと矩形波制御モードとの切り替えにおいては、過変調制御モードによって生成される電圧指令は、第１電圧指令の一例であり、矩形波制御モードによって生成される電圧指令は、第２電圧指令の一例である。

駆動制御装置３０は、電動機１０の運転状況に応じて、モード判定処理部３５により、正弦波制御モードと過変調制御モードとの間のモード切り替え、又は、過変調制御モードと矩形波制御モードとの間のモード切り替えが必要と判断されると、モードを切り替える。モードの切り替えにより、電圧指令の生成は、正弦波制御処理部３２、過変調制御処理部３３、又は矩形波制御処理部３４のいずれかに切り替えられる。

電動機１０は、駆動制御装置３０が正弦波制御モード、過変調制御モード、又は矩形波制御モードのいずれかのモードで生成する電圧指令によって駆動される。

ここで、正弦波制御モードを行う領域と、過変調制御モードを行う領域との境界を境界（１）とし、過変調制御モードを行う領域と、矩形波制御モードを行う領域との境界を境界（２）とする。

本実施の形態１の駆動制御装置３０の制御モード設定用マップは、境界（１）を含む切替領域２０１、２０２と、境界（２）を含む切替領域２０３、２０４とを有する。

また、制御モード設定用マップは、境界（２）を含む切替領域２０５、２０６と、境界（２）を含む切替領域２０７、２０８とを有する。

切替領域２０１は、図４に破線で示すように、境界（１）よりも正弦波制御モードを行う領域側で、境界（１）に対して、回転数方向に一定の幅を有する領域である。回転数方向における幅は、一例として、正弦波制御モードの一制御周期における回転数の最大の変化幅に設定されている。

切替領域２０２は、図４に一点鎖線で示すように、境界（１）よりも正弦波制御モードを行う領域側で、境界（１）に対して、トルク指令値方向に一定の幅を有する領域である。トルク指令値方向における幅は、一例として、正弦波制御モードの一制御周期におけるトルク指令値の最大の変化幅に設定されている。

電動機１０の回転数と、トルク指令値とによって決定する電動機１０の動作点が、切替領域２０１及び切替領域２０２の内部にある場合は、制御モードが正弦波制御モードから過変調制御モードに切り替わる可能性がある。このため、切替領域判定部３６は、動作点が領域２０１及び領域２０２の内部にあるか否かを判定する。

切替領域２０３は、図４に破線で示すように、境界（１）よりも過変調制御モードを行う領域側で、境界（１）に対して、回転数方向に一定の幅を有する領域である。回転数方向における幅は、一例として、過変調制御モードの一制御周期における回転数の最大の変化幅に設定されている。

切替領域２０４は、図４に一点鎖線で示すように、境界（１）よりも過変調制御モードを行う領域側で、境界（１）に対して、トルク指令値方向に一定の幅を有する領域である。トルク指令値方向における幅は、一例として、過変調制御モードの一制御周期におけるトルク指令値の最大の変化幅に設定されている。

電動機１０の回転数と、トルク指令値とによって決定する電動機１０の動作点が、切替領域２０３及び切替領域２０４の内部にある場合は、制御モードが過変調制御モードから正弦波制御モードに切り替わる可能性がある。このため、切替領域判定部３６は、動作点が領域２０３及び領域２０４の内部にあるか否かを判定する。

以上のように、境界（１）を含む切替領域は、境界（１）よりも正弦波制御モードを行う領域側の切替領域２０１及び２０２と、境界（１）よりも過変調制御モードを行う領域側の切替領域２０３及び２０４とによって構成されている。

ここで、正弦波制御モードにおける制御周期は、過変調制御モードにおける制御周期よりも長いため、切替領域２０１の回転数方向の幅と切替領域２０２のトルク指令値方向の幅は、それぞれ、切替領域２０３の回転数方向の幅と切替領域２０４のトルク指令値方向の幅よりも広く設定されている。

切替領域２０５は、図４に破線で示すように、境界（２）よりも過変調制御モードを行う領域側で、境界（２）に対して、回転数方向に一定の幅を有する領域である。回転数方向における幅は、一例として、過変調制御モードの一制御周期における回転数の最大の変化幅に設定されている。

切替領域２０６は、図４に一点鎖線で示すように、境界（２）よりも過変調制御モードを行う領域側で、境界（２）に対して、トルク指令値方向に一定の幅を有する領域である。トルク指令値方向における幅は、一例として、過変調制御モードの一制御周期におけるトルク指令値の最大の変化幅に設定されている。

電動機１０の回転数と、トルク指令値とによって決定する電動機１０の動作点が、切替領域２０５及び切替領域２０６の内部にある場合は、制御モードが過変調制御モードから矩形波制御モードに切り替わる可能性がある。このため、切替領域判定部３６は、動作点が領域２０５及び領域２０６の内部にあるか否かを判定する。

切替領域２０７は、図４に破線で示すように、境界（２）よりも矩形波制御モードを行う領域側で、境界（２）に対して、回転数方向に一定の幅を有する領域である。回転数方向における幅は、一例として、矩形波制御モードの一制御周期における回転数の最大の変化幅に設定されている。

切替領域２０８は、図４に一点鎖線で示すように、境界（２）よりも矩形波制御モードを行う領域側で、境界（２）に対して、トルク指令値方向に一定の幅を有する領域である。トルク指令値方向における幅は、一例として、矩形波制御モードの一制御周期におけるトルク指令値の最大の変化幅に設定されている。

電動機１０の回転数と、トルク指令値とによって決定する電動機１０の動作点が、切替領域２０７及び切替領域２０８の内部にある場合は、制御モードが矩形波制御モードから過変調制御モードに切り替わる可能性がある。このため、切替領域判定部３６は、動作点が領域２０７及び領域２０８の内部にあるか否かを判定する。

ここで、正弦波制御モード及び過変調制御モードは、制御周期が一定であるため、領域２０１、２０３、２０５の回転数方向の幅と、領域２０２、２０４、２０６のトルク指令値方向の幅は一定である。

これに対して、矩形波制御では、回転数の上昇に伴って制御周期が上昇するため、領域２０７の回転数方向の幅と、領域２０８のトルク指令値方向の幅は、ともに回転数の上昇に応じて狭まっている。

以上のように、境界（２）を含む切替領域は、境界（２）よりも過変調制御モードを行う領域側の切替領域２０５及び２０６と、境界（２）よりも矩形波制御モードを行う領域側の切替領域２０７及び２０８とによって構成されている。

なお、ここでは、領域２０１、２０３、２０５、２０７の回転数方向の幅が一制御周期における最大の変化幅に設定される形態について説明するが、領域２０１、２０３、２０５、２０７の回転数方向の幅は、このような幅に限られない。

例えば、領域２０１、２０３、２０５、２０７の回転数方向の幅を一制御周期における最大の変化幅に係数（１より大きい係数、又は、１より小さい係数）を乗じた幅に設定してもよい。

このような場合には、領域２０１、２０３、２０５、２０７の回転数方向の幅は、一制御周期における最大の変化幅に応じた値となる。

また、領域２０２、２０４、２０６、２０８のトルク指令値方向の幅が一制御周期における最大の変化幅に設定される形態について説明するが、領域２０２、２０４、２０６、２０８のトルク指令値方向の幅は、このような幅に限られない。

例えば、領域２０２、２０４、２０６、２０８のトルク指令値方向の幅を一制御周期における最大の変化幅に係数（１より大きい係数、又は、１より小さい係数）を乗じた幅に設定してもよい。

このような場合には、領域２０２、２０４、２０６、２０８のトルク指令値方向の幅は、一制御周期における最大の変化幅に応じた値となる。

領域２０１、２０３、２０５、２０７と、領域２０２、２０４、２０６、２０８の幅は、例えば、シミュレーションで求めた値、又は、実験で求めた値に設定すればよく、上述以外の値であってもよい。

次に、図５のフローチャートを用いて、実施の形態の駆動制御装置３０による制御モードの切り替え処理について説明する。

図５は、実施の形態の駆動制御装置３０による制御モードの切り替え処理を表すフローチャートである。

実施の形態の駆動制御装置３０を搭載した車両の運行が開始されると、駆動制御装置３０の主制御部３１は処理を開始する（スタート）。

駆動制御装置３０は、動作点が切替領域２０１〜２０４のいずれかの内部にあるか否かを判定する（ステップＳ１）。ステップＳ１の処理は、具体的には、切替領域判定部３６によって実行される。切替領域判定部３６は、現在の電動機１０の回転数と、トルク指令値とによって決まる動作点が、メモリ３７に格納された制御モード設定用マップに含まれる切替領域２０１〜２０４内にあるか否かを判定する。

主制御部３１は、切替領域判定部３６によって動作点が切替領域２０１〜２０４内にあると判定された場合は、正弦波制御処理部３２と過変調制御処理部３３とに電圧指令を生成させる（ステップＳ２）。これにより、正弦波制御モードと過変調制御モードとの両方による電圧指令が生成される。主制御部３１は、ステップＳ２の処理が終了すると、モード判定処理部３５にステップＳ３の処理を実行させる。

モード判定処理部３５は、モードの切り替えがあるか否かを判定する（ステップＳ３）。モード判定処理部３５は、正弦波制御モードによる制御が行われている場合に、変調率が０．６１から０．７８の間であれば、過変調制御モードへの切り替えがあると判定する。また、モード判定処理部３５は、過変調制御モードによる制御が行われている場合に、変調率が０．６１以下であれば、正弦波制御モードへの切り替えがあると判定する。

なお、モード判定処理部３５は、正弦波制御モードによる制御が行われている場合に、変調率が０．６１以下である場合と、過変調制御モードによる制御が行われている場合に、変調率が０．６１から０．７８の間である場合は、モードの切り替えがないと判定する。

ステップＳ３において、モードの切り替えがあると判定された場合は、主制御部３１は、モード判定処理部３５による判定結果が正弦波制御モードへの切り替えであるか、又は、過変調制御モードへの切り替えであるかを判定する（ステップＳ４）。

主制御部３１は、モード判定処理部３５による判定結果が正弦波制御モードへの切り替えであると判定した場合は、ステップＳ２において正弦波制御処理部３２が生成した電圧指令を選択する（ステップＳ５）。

一方、主制御部３１は、モード判定処理部３５による判定結果が過変調制御モードへの切り替えであると判定した場合は、ステップＳ２において過変調制御処理部３３が生成した電圧指令を選択する（ステップＳ６）。

次いで、主制御部３１は、ステップＳ５又はＳ６で選択した電圧指令を駆動制御装置３０からインバータ２５のＩＧＢＴのゲートに出力する（ステップＳ７）。

この結果、電動機１０が一制御周期前に正弦波制御モードで駆動されていた場合は、ステップＳ７で出力される電圧指令により、過変調制御モードによる駆動に切り替えられる。

一方、電動機１０が一制御周期前に過変調制御モードで駆動されていた場合は、ステップＳ７で出力される電圧指令により、正弦波制御モードによる駆動に切り替えられる。

次いで、主制御部３１は、処理を終了するか否かを判定する（ステップＳ８）。処理の終了は、本実施の形態の駆動制御装置３０を搭載した車両の運行が終了する際に行われるものであり、例えば、主制御部３１は、イグニッションスイッチがオフにされた場合に、処理を終了する。

一方、処理を終了しないと判定した場合は、主制御部３１は、フローをステップＳ１にリターンする。引き続き、モードの切り替えを監視するためである。

また、主制御部３１は、ステップＳ３においてモードの切り替えがないと判定した場合においても、フローをステップＳ１にリターンする。引き続き、モードの切り替えを監視するためである。

また、ステップＳ１において、動作点が切替領域２０１〜２０４内にないと判定された場合は、主制御部３１はフローをステップＳ９に進行させる。

駆動制御装置３０は、動作点が切替領域２０５〜２０８のいずれかの内部にあるか否かを判定する（ステップＳ９）。ステップＳ９の処理は、具体的には、切替領域判定部３６によって実行される。切替領域判定部３６は、現在の電動機１０の回転数と、トルク指令値とによって決まる動作点が、メモリ３７に格納された制御モード設定用マップに含まれる切替領域２０５〜２０８内にあるか否かを判定する。

主制御部３１は、切替領域判定部３６によって動作点が切替領域２０５〜２０８内にあると判定された場合は、過変調制御処理部３３と矩形波制御処理部３４とに電圧指令を生成させる（ステップＳ１０）。これにより、過変調制御モードと矩形波制御モードとの両方による電圧指令が生成される。主制御部３１は、ステップＳ１０の処理が終了すると、モード判定処理部３５にステップＳ１１の処理を実行させる。

モード判定処理部３５は、モードの切り替えがあるか否かを判定する（ステップＳ１１）。モード判定処理部３５は、過変調制御モードによる制御が行われている場合に、変調率が０．７８以上であれば、矩形波制御モードへの切り替えがあると判定する。また、モード判定処理部３５は、矩形波制御モードによる制御が行われている場合に、変調率が０．６１から０．７８の間であれば、過変調制御モードへの切り替えがあると判定する。

なお、モード判定処理部３５は、過変調制御モードによる制御が行われている場合に、変調率が０．６１から０．７８の間である場合と、矩形波制御モードによる制御が行われている場合に、変調率が０．７８以上である場合は、モードの切り替えがないと判定する。

ステップＳ１１において、モードの切り替えがあると判定された場合は、主制御部３１は、モード判定処理部３５による判定結果が過変調制御モードへの切り替えであるか、又は、矩形波制御モードへの切り替えであるかを判定する（ステップＳ１２）。

主制御部３１は、モード判定処理部３５による判定結果が過変調制御モードへの切り替えであると判定した場合は、ステップＳ１０において過変調制御処理部３３が生成した電圧指令を選択する（ステップＳ１３）。

一方、主制御部３１は、モード判定処理部３５による判定結果が矩形波制御モードへの切り替えであると判定した場合は、ステップＳ１０において矩形波制御処理部３４が生成した電圧指令を選択する（ステップＳ１４）。

次いで、主制御部３１は、ステップＳ１３又はＳ１４で選択した電圧指令を駆動制御装置３０からインバータ２５のＩＧＢＴのゲートに出力する（ステップＳ７）。

この結果、電動機１０が一制御周期前に過変調制御モードで駆動されていた場合は、ステップＳ７で出力される電圧指令により、矩形波制御モードによる駆動に切り替えられる。

一方、電動機１０が一制御周期前に矩形波制御モードで駆動されていた場合は、ステップＳ７で出力される電圧指令により、過変調制御モードによる駆動に切り替えられる。

次いで、主制御部３１は、ステップＳ８の処理を実行する。

また、ステップＳ９において、切替領域判定部３６によって動作点が切替領域２０５〜２０８のいずれかの内部にもないと判定された場合は、主制御部３１はフローをステップＳ１５に進行させる。この場合は、動作点が切替領域２０１〜２０４及び２０５〜２０８のいずれの内部にも存在せず、モードが切り替わることが想定されない場合である。

主制御部３１は、一制御周期前の制御モードにおける電圧指令を算出させる（ステップＳ１５）。一制御周期前の制御モードが正弦波制御モードであれば、主制御部３１は、正弦波制御処理部３２に電圧指令を算出させる。また、一制御周期前の制御モードが過変調制御モードであれば、主制御部３１は、過変調制御処理部３３に電圧指令を算出させる。また、一制御周期前の制御モードが矩形波制御モードであれば、主制御部３１は、矩形波制御処理部３４に電圧指令を算出させる。

ステップＳ１５で一制御周期前の制御モードで電圧指令を算出させるのは、一制御周期前と、現在の制御周期における制御モードは同一であるため、一制御周期前の制御モードと同一の制御モードで電圧指令を算出させればよいからである。

また、ステップＳ１１で制御モードの切り替えがないと判定された場合は、主制御部３１は、フローをステップＳ１にリターンする。

以上で、一連の処理が終了する。

本実施の形態の駆動制御装置３０によれば、制御モードの切り替えの可能性がある場合には、現在の制御モードでの電圧指令と、切り替わる可能性のある制御モードでの電圧指令とを両方とも生成しておく（ステップＳ２、Ｓ１０）。

このため、制御モードが切り替わった場合に、切り替わった後の制御モードで（ステップＳ２又はＳ１０において）予め演算しておいた電圧指令を用いて電動機１０の駆動制御を行うことができる。

従って、従来のように、制御モードが切り替わった直後に、制御モードが切り替わる一制御周期前の制御モードによって演算される電圧指令を用いて電動機１０を駆動することが行われない。

すなわち、制御モードが切り替る前に、制御モードが切り替わった後の制御モードでの電圧指令を予め演算しておくことにより、制御モードが切り替わった際に、一制御周期前の制御モードによって演算される電圧指令を用いることなく、電動機１０の制御性を向上させることができる。

これにより、電動機１０の騒音又は振動の発生又は増大等のドライバビリティの低下や、非効率的な駆動制御による消費電力の増大等の問題の発生を抑制することができ、電圧制御方式の切り替え時における電動機１０の制御性を改善した駆動制御装置３０を提供することができる。

なお、以上では、正弦波制御モード、過変調制御モード、及び矩形波制御モードの３つの制御モードを切り替える形態について説明した。しかしながら、本実施の形態の駆動制御装置及び駆動制御方法は、制御モードがこれらのうちのいずれか２つのみであり、２つの制御モードを切り替える場合についても、同様に適用可能である。

また、正弦波制御モード、過変調制御モード、及び矩形波制御モードの３つの制御モードを切り替える形態について説明した。しかしながら、本実施の形態の駆動制御装置及び駆動制御方法は、正弦波制御モード、過変調制御モード、及び矩形波制御モード以外の制御モードについても適用可能である。

以上では、本実施の形態の駆動制御装置、及び、駆動制御方法をハイブリッド車（ＨＶ車）に用いる形態について説明したが、本実施の形態の駆動制御装置は、電気自動車（Electric Vehicle）に用いることもできる。

以上、本発明の例示的な実施の形態の駆動制御装置、及び、駆動制御方法について説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。

１００駆動システム
１０電動機
２０電源回路
３０駆動制御装置
４０ＨＶＥＣＵ
５０レゾルバ
２１バッテリ
２２平滑キャパシタ
２３昇降圧コンバータ
２４平滑キャパシタ
２５インバータ
３１主制御部
３２正弦波制御処理部
３３過変調制御処理部
３４矩形波制御処理部
３５モード判定処理部
３６切替領域判定部
３７メモリ
２０１、２０２、２０３、２０４、２０５、２０６、２０７、２０８領域

Claims

電動機の駆動制御に用いる第１電圧指令を第１方式で生成する第１領域と、前記駆動制御に用いる第２電圧指令を第２方式で生成する第２領域との境界を前記電動機の回転数とトルク指令値とで表すマップを格納する格納部と、
前記回転数と前記トルク指令値とで決まる前記電動機の動作点が前記境界を含む所定の切替領域内にある場合は、前記第１方式で第１電圧指令を生成するとともに、前記第２方式で第２電圧指令を生成する電圧指令生成部と、
前記第２方式から前記第１方式への切り替えが必要な場合は前記第１電圧指令を用いて前記電動機の駆動制御を行い、前記第１方式から前記第２方式への切り替えが必要な場合は前記第２電圧指令を用いて前記電動機の駆動制御を行う駆動制御部と
を含み、
前記第１方式は前記第１電圧指令を正弦波制御方式で生成する方式であるとともに、前記第２方式は前記第２電圧指令を過変調制御方式で生成する方式であり、
前記切替領域は、前記第１領域内の第１切替領域と、前記第２領域内の第２切替領域とで構成されており、
前記第１領域の前記回転数方向の第１幅と前記トルク指令値方向の第２幅は、それぞれ、前記第２領域の前記回転数方向の第３幅と前記トルク指令値方向の第４幅よりも広い、駆動制御装置。
前記第１幅は、前記正弦波制御方式の一制御周期における前記回転数の最大変化幅に応じて設定される幅であり、前記第２幅は、前記正弦波制御方式の一制御周期における前記トルク指令値の最大変化幅に応じて設定される幅である、請求項１記載の駆動制御装置。
前記第３幅は、前記過変調制御方式の一制御周期における前記回転数の最大変化幅に応じて設定される幅であり、前記第４幅は、前記過変調制御方式の一制御周期における前記トルク指令値の最大変化幅に応じて設定される幅である、請求項１記載の駆動制御装置。
電動機の駆動制御に用いる第１電圧指令を第１方式で生成する第１領域と、前記駆動制御に用いる第２電圧指令を第２方式で生成する第２領域との境界を前記電動機の回転数とトルク指令値とで表すマップを格納する格納部と、
前記回転数と前記トルク指令値とで決まる前記電動機の動作点が前記境界を含む所定の切替領域内にある場合は、前記第１方式で第１電圧指令を生成するとともに、前記第２方式で第２電圧指令を生成する電圧指令生成部と、
前記第２方式から前記第１方式への切り替えが必要な場合は前記第１電圧指令を用いて前記電動機の駆動制御を行い、前記第１方式から前記第２方式への切り替えが必要な場合は前記第２電圧指令を用いて前記電動機の駆動制御を行う駆動制御部と
を含み、
前記第１方式は前記第１電圧指令を過変調制御方式で生成する方式であるとともに、前記第２方式は前記第２電圧指令を矩形波制御方式で生成する方式であり、
前記切替領域は、前記第１領域内の第１切替領域と、前記第２領域内の第２切替領域とで構成されており、
前記第１領域の前記回転数方向の第１幅は、前記過変調制御方式の一制御周期における前記回転数の最大変化幅に応じて設定される幅であり、前記第１領域の前記トルク指令値方向の第２幅は、前記過変調制御方式の一制御周期における前記トルク指令値の最大変化幅に応じて設定される幅である、駆動制御装置。
前記第２領域の前記回転数方向の第３幅は、前記矩形波制御方式の一制御周期における前記回転数の最大変化幅に応じて設定される幅であり、前記第２領域の前記トルク指令値方向の第４幅は、前記矩形波制御方式の一制御周期における前記トルク指令値の最大変化幅に応じて設定される幅である、請求項４記載の駆動制御装置。
前記第３幅及び前記第４幅は、前記回転数が高い側において、前記回転数が低い側よりも幅が狭い、請求項５記載の駆動制御装置。
電動機の駆動制御を行う駆動制御装置が実行する駆動制御方法であって、
前記電動機の回転数とトルク指令値とで決まる前記電動機の動作点が、前記電動機の駆動制御に用いる第１電圧指令を第１方式で生成する第１領域と、前記電動機の駆動制御に用いる第２電圧指令を第２方式で生成する第２領域との境界を含む所定の切替領域内にある場合は、前記第１方式で第１電圧指令を生成するとともに、前記第２方式で第２電圧指令を生成する第１ステップと、
前記第２方式から前記第１方式への切り替えが必要な場合は、前記第１ステップにおいて前記第１方式で生成される第１電圧指令を用いて前記電動機の駆動制御を行い、前記第１方式から前記第２方式への切り替えが必要な場合は、前記第１ステップにおいて前記第２方式で生成される第２電圧指令を用いて前記電動機の駆動制御を行う第２ステップと
を含み、
前記第１方式は前記第１電圧指令を正弦波制御方式で生成する方式であるとともに、前記第２方式は前記第２電圧指令を過変調制御方式で生成する方式であり、
前記切替領域は、前記第１領域内の第１切替領域と、前記第２領域内の第２切替領域とで構成されており、
前記第１領域の前記回転数方向の第１幅と前記トルク指令値方向の第２幅は、それぞれ、前記第２領域の前記回転数方向の第３幅と前記トルク指令値方向の第４幅よりも広い、駆動制御方法。
電動機の駆動制御を行う駆動制御装置が実行する駆動制御方法であって、
前記電動機の回転数とトルク指令値とで決まる前記電動機の動作点が、前記電動機の駆動制御に用いる第１電圧指令を第１方式で生成する第１領域と、前記電動機の駆動制御に用いる第２電圧指令を第２方式で生成する第２領域との境界を含む所定の切替領域内にある場合は、前記第１方式で第１電圧指令を生成するとともに、前記第２方式で第２電圧指令を生成する第１ステップと、
前記第２方式から前記第１方式への切り替えが必要な場合は、前記第１ステップにおいて前記第１方式で生成される第１電圧指令を用いて前記電動機の駆動制御を行い、前記第１方式から前記第２方式への切り替えが必要な場合は、前記第１ステップにおいて前記第２方式で生成される第２電圧指令を用いて前記電動機の駆動制御を行う第２ステップと
を含み、
前記第１方式は前記第１電圧指令を過変調制御方式で生成する方式であるとともに、前記第２方式は前記第２電圧指令を矩形波制御方式で生成する方式であり、
前記切替領域は、前記第１領域内の第１切替領域と、前記第２領域内の第２切替領域とで構成されており、
前記第１領域の前記回転数方向の第１幅は、前記過変調制御方式の一制御周期における前記回転数の最大変化幅に応じて設定される幅であり、前記第１領域の前記トルク指令値方向の第２幅は、前記過変調制御方式の一制御周期における前記トルク指令値の最大変化幅に応じて設定される幅である、駆動制御方法。