(57)【要約】【課題】本発明は、車両駆動用のモータに流れる電流を適切な値に制御することを目的とする。【解決手段】車両駆動装置は、車両駆動用のモータ１４との間で電力を授受するインバータ１２と、車両を駆動または制動する第１状態と、当該車両を惰性走行させる第２状態とが、所定の切り換え周期で交互に繰り返されるように、インバータ１２を制御する制御部１０と備えている。制御部１０は、インバータ１２を第２状態に制御している間に、インバータ１２に対して電流抑制スイッチング制御を行い、インバータ１２に流れる電流を抑制する。また、制御部１０は、インバータ１２を第２状態に制御している間に、インバータ１２に流れる電流の値が所定範囲内となったときは、インバータ１２を第１状態に制御するまでの間、インバータ１２のスイッチングを停止する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両駆動用のモータとの間で電力を授受するインバータと、
車両を駆動または制動する第１状態と、当該車両を惰性走行させる第２状態とが、所定の切り換え周期で交互に繰り返されるように、前記インバータを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記インバータを前記第２状態に制御している間に、前記インバータに対して電流抑制スイッチング制御を行い、前記インバータに流れる電流を抑制することを特徴とする車両駆動装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両駆動装置において、
前記電流抑制スイッチング制御は、
前記インバータに流れる電流の検出値と、電流目標値との差異である制御誤差を０に近付け、または当該制御誤差を０に一致させる制御であることを特徴とする車両駆動装置。
【請求項３】
請求項２に記載の車両駆動装置において、
前記制御部は、
前記制御誤差に基づいて、前記インバータに対する制御目標値を求める目標値生成部と、
前記制御目標値と前記インバータに流れる電流とに基づいて、前記インバータに対するスイッチング信号であって、前記インバータに含まれるスイッチング素子をオンオフするスイッチング信号を生成するスイッチング信号生成部と、を備えることを特徴とする車両駆動装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の車両駆動装置において、
前記制御部は、
前記インバータを前記第２状態に制御している間に、前記インバータに流れる電流の値が所定範囲内となったときは、前記インバータを前記第１状態に制御するまでの間、前記インバータのスイッチングを停止することを特徴とする車両駆動装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の車両駆動装置において、
前記切り換え周期は、前記制御部が前記インバータをスイッチングする周期に基づいて決定されていることを特徴とする車両駆動装置。
【請求項６】
請求項５に記載の車両駆動装置において、
前記切り換え周期は、前記制御部が前記インバータをスイッチングする周期の１０倍以上であることを特徴とする車両駆動装置。
【請求項７】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の車両駆動装置において、
前記切り換え周期は、前記インバータに流れる電流の経路の時定数に基づいて決定されていることを特徴とする車両駆動装置。
【請求項８】
請求項７に記載の車両駆動装置において、
前記切り換え周期は、前記時定数の５倍以上であることを特徴とする車両駆動装置。
【請求項９】
車両駆動用のモータとの間で電力を授受するインバータと、
車両を駆動または制動する第１状態と、当該車両を惰性走行させる第２状態とが、所定の切り換え周期で交互に繰り返されるように、前記インバータを制御する制御部と、を備え、
前記切り換え周期は、前記制御部が前記インバータをスイッチングする周期に基づいて決定されていることを特徴とする車両駆動装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の車両駆動装置において、
前記切り換え周期は、前記制御部が前記インバータをスイッチングする周期の１０倍以上であることを特徴とする車両駆動装置。
【請求項１１】
車両駆動用のモータとの間で電力を授受するインバータと、
車両を駆動または制動する第１状態と、当該車両を惰性走行させる第２状態とが、所定の切り換え周期で交互に繰り返されるように、前記インバータを制御する制御部と、を備え、前記切り換え周期は、前記インバータに流れる電流の経路の時定数に基づいて決定されていることを特徴とする車両駆動装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の車両駆動装置において、
前記切り換え周期は、前記時定数の５倍以上であることを特徴とする車両駆動装置。
【請求項１３】
請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の車両駆動装置において、
前記モータの回転数と、前記モータの効率とに基づいて、前記モータに対するトルク基準値を生成するトルク基準値出力部と、
前記第１状態に対応する有効値と、前記第２状態に対応する無効値を交互に繰り返す制御信号を生成し、前記有効値が現れる期間の時間長と前記無効値が現れる期間の時間長との比率を、前記モータに対するトルク目標値に応じて増減させる制御信号生成部と、
前記制御信号と前記トルク基準値との演算によって、前記モータに対するトルク目標信号を生成するトルク目標信号生成部と、
前記トルク目標信号に応じて前記インバータを制御するインバータ制御部と、を備えることを特徴とする車両駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両駆動装置に関し、特に、モータに流れる電流の制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータの駆動力によって走行する電気自動車、モータおよびエンジンのうち少なくともいずれかの駆動力によって走行するハイブリッド自動車が広く用いられている。このような電動車両については、走行中の消費電力を低減するため、モータの効率を向上させる研究開発が行われている。モータの効率は、モータが発生するトルクと、モータの単位時間当たりの回転数（以下、単に回転数という）に応じて定まる。モータの回転数は電動車両の走行状態によって異なるため、単に運転操作のみに応じてモータにトルクを発生させてしまったのでは、走行状態に応じて効率が異なり、モータの効率が低下してしまうことがある。
【０００３】
そこで、モータの効率を向上させるための様々な技術が提案されている。例えば、特許文献１に記載されている走行制御装置では、効率が最大となる基準トルクが発生するようにモータを制御する第１の期間と、トルクを発生させないようにモータを制御する第２の期間とが交互に繰り返される。さらに、第１の期間と第２の期間との比率を調整することで、回転数に応じて適切にモータのトルクが制御される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１１００８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載されているように、モータにトルクを発生させている状態と、モータにトルクを発生させていない状態とが交互に繰り返される制御を行った場合、各状態の期間の長さによっては、モータに流れる電流が適切な値に収束しないことがある。これによって、十分なトルクが得られないという問題や、トルクの発生に寄与しない電流がモータ等に流れて電力損失が増加するという問題が生じることがある。
【０００６】
本発明は、車両駆動用のモータに流れる電流を適切な値に制御することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、車両駆動用のモータとの間で電力を授受するインバータと、車両を駆動または制動する第１状態と、当該車両を惰性走行させる第２状態とが、所定の切り換え周期で交互に繰り返されるように、前記インバータを制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記インバータを前記第２状態に制御している間に、前記インバータに対して電流抑制スイッチング制御を行い、前記インバータに流れる電流を抑制することを特徴とする。
【０００８】
望ましくは、前記電流抑制スイッチング制御は、前記インバータに流れる電流の検出値と、電流目標値との差異である制御誤差を０に近付け、または当該制御誤差を０に一致させる制御である。
【０００９】
望ましくは、前記制御部は、前記制御誤差に基づいて、前記インバータに対する制御目標値を求める目標値生成部と、前記制御目標値と前記インバータに流れる電流とに基づいて、前記インバータに対するスイッチング信号であって、前記インバータに含まれるスイッチング素子をオンオフするスイッチング信号を生成するスイッチング信号生成部と、を備える。
【００１０】
望ましくは、前記制御部は、前記インバータを前記第２状態に制御している間に、前記インバータに流れる電流の値が所定範囲内となったときは、前記インバータを前記第１状態に制御するまでの間、前記インバータのスイッチングを停止する。
【００１１】
望ましくは、前記切り換え周期は、前記制御部が前記インバータをスイッチングする周期に基づいて決定されている。
【００１２】
望ましくは、前記切り換え周期は、前記制御部が前記インバータをスイッチングする周期の１０倍以上である。
【００１３】
望ましくは、前記切り換え周期は、前記インバータに流れる電流の経路の時定数に基づいて決定されている。
【００１４】
望ましくは、前記切り換え周期は、前記時定数の５倍以上である。
【００１５】
本発明は、車両駆動用のモータとの間で電力を授受するインバータと、車両を駆動または制動する第１状態と、当該車両を惰性走行させる第２状態とが、所定の切り換え周期で交互に繰り返されるように、前記インバータを制御する制御部と、を備え、前記切り換え周期は、前記制御部が前記インバータをスイッチングする周期に基づいて決定されていることを特徴とする。
【００１６】
望ましくは、前記切り換え周期は、前記制御部が前記インバータをスイッチングする周期の１０倍以上である。
【００１７】
望ましくは、車両駆動用のモータとの間で電力を授受するインバータと、車両を駆動または制動する第１状態と、当該車両を惰性走行させる第２状態とが、所定の切り換え周期で交互に繰り返されるように、前記インバータを制御する制御部と、を備え、前記切り換え周期は、前記インバータに流れる電流の経路の時定数に基づいて決定されている。
【００１８】
望ましくは、前記切り換え周期は、前記時定数の５倍以上である。
【００１９】
望ましくは、前記モータの回転数と、前記モータの効率とに基づいて、前記モータに対するトルク基準値を生成するトルク基準値出力部と、前記第１状態に対応する有効値と、前記第２状態に対応する無効値を交互に繰り返す制御信号を生成し、前記有効値が現れる期間の時間長と前記無効値が現れる期間の時間長との比率を、前記モータに対するトルク目標値に応じて増減させる制御信号生成部と、前記制御信号と前記トルク基準値との演算によって、前記モータに対するトルク目標信号を生成するトルク目標信号生成部と、前記トルク目標信号に応じて前記インバータを制御するインバータ制御部と、を備える。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、車両駆動用のモータに流れる電流を適切な値に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１実施形態に係る車両駆動装置の構成を示す図である。
【図２】トルク目標信号Ｔ＊の時間波形を例示する図である。
【図３】インバータおよびモータの構成例を示す図である。
【図４】Ｕ相制御ブロックの構成を示す図である。
【図５】車両駆動装置についてのシミュレーション結果を示す図である。
【図６】車両駆動装置についてのシミュレーション結果を示す図である。
【図７】車両駆動装置についてのシミュレーション結果を示す図である。
【図８】第２実施形態に係るＵ相制御ブロックを示す図である。
【図９】車両駆動装置についてのシミュレーション結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１には、本発明の第１実施形態に係る車両駆動装置の構成が示されている。車両駆動装置は、車両駆動用のモータ１４との間で電力を授受するインバータ１２、インバータ１２を制御する制御部１０、およびインバータ１２の制御に必要な情報等を記憶する記憶部２８を備えている。制御部１０は、ユーザの運転操作に応じた操作情報Ｏｐ、車両速度γおよびモータ１４の回転数Ｎに応じてインバータ１２を制御する。操作情報Ｏｐには、例えば、アクセルの踏み込み量がある。インバータ１２は、制御部１０の制御に応じてスイッチングをし、車両の駆動または制動をさせる電流をモータ１４に流す。
【００２３】
制御部１０は、トルク目標値出力部１６、トルク基準値出力部１８、駆動時比率算出部２０、制御信号生成部２２、乗算部２４およびインバータ制御部２６を備えている。制御部１０はプロセッサによって構成されてよい。この場合、制御部１０としてのプロセッサは、記憶部２８に記憶されたプログラムを実行することで、内部にこれらの構成要素（トルク目標値出力部１６、トルク基準値出力部１８、駆動時比率算出部２０、制御信号生成部２２、乗算部２４、およびインバータ制御部２６）を構成する。
【００２４】
トルク目標値出力部１６は、操作情報Ｏｐおよび車両速度γに基づいてトルク目標値Ｔｔを求め、駆動時比率算出部２０に出力する。トルク基準値出力部１８は、モータ１４の回転数Ｎに基づいてトルク基準値Ｔｓを求め、駆動時比率算出部２０および乗算部２４に出力する。モータ１４およびインバータ１２の効率は、モータ１４の回転数Ｎによって異なる。トルク基準値Ｔｓは、モータ１４が回転数Ｎで回転しているときに、効率が最大となるトルクの値として定義される。記憶部２８には、モータ１４およびインバータ１２の効率が最大となるときのトルクの値をモータ１４の回転数に対応付けたトルク対回転数テーブルを記憶している。トルク基準値出力部１８は、記憶部２８に記憶されたトルク対回転数テーブルを参照し、モータ１４の回転数Ｎに対応するトルクの値をトルク基準値Ｔｓとして取得し、駆動時比率算出部２０および乗算部２４に出力する。
【００２５】
なお、トルク基準値Ｔｓは、モータ１４が回転数Ｎで回転しているときに、効率が所定の基準値を超えるトルクの値として定義されてもよい。この場合、記憶部２８には、モータ１４の効率が所定の基準値を超える１つのトルクの値をモータ１４の回転数に対応付けたトルク対回転数テーブルが記憶される。
【００２６】
駆動時比率算出部２０は、トルク目標値Ｔｔをトルク基準値Ｔｓで割った駆動時比率α＝Ｔｔ／Ｔｓを求め、制御信号生成部２２に出力する。制御信号生成部２２は、駆動時比率αに従う制御信号Ｔｃを生成し乗算部２４に出力する。制御信号Ｔｃは、時間平均値が駆動時比率αとなるような矩形波信号である。このような矩形波信号には、周期をＰとしたときに、１周期の間に時間αＰだけ１（有効値）になり、残りの時間（１−α）Ｐだけ０（無効値）になるような矩形波信号がある。すなわち、制御信号Ｔｃは、時間長αＰの１になる期間と、時間長（１−α）Ｐの０になる期間とが、交互に繰り返される矩形波信号である。
【００２７】
このように、制御信号生成部２２は、有効値と無効値とを交互に繰り返し、有効値が現れる期間の時間長と無効値が現れる期間の時間長との比率を、モータ１４に発生させるトルクに応じて増減させた制御信号を生成する。
【００２８】
乗算部２４は、トルク目標信号生成部としての機能を有し、制御信号Ｔｃとトルク基準値Ｔｓとの演算によってトルク目標信号Ｔ＊を生成する。すなわち、乗算部２４は、制御信号Ｔｃとトルク基準値Ｔｓとを掛け合わせてトルク目標信号Ｔ＊を生成し、インバータ制御部２６に出力する。トルク目標信号Ｔ＊は、波高値がＴｓであり時間平均値がαＴｓである矩形波信号である。
【００２９】
図２には、トルク目標信号Ｔ＊の時間波形が例示されている。時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間（第１期間）は、トルク目標信号Ｔ＊の値はトルク基準値Ｔｓとなる。時刻ｔ１から時刻ｔ２までの時間長はαＰである。時刻ｔ２から時刻ｔ３までの間（第２期間）は、トルク目標信号Ｔ＊の値は０となる。時刻ｔ２から時刻ｔ３までの時間長は（１−α）Ｐである。時刻ｔ３より後は、トルク目標信号Ｔ＊がトルク基準値Ｔｓとなる第１期間と、トルク目標信号Ｔ＊が０となる第２期間が繰り返され、時刻１から時刻ｔ３と同様の波形が繰り返される。
【００３０】
インバータ制御部２６は、第１期間においては、モータ１４のトルクがトルク基準値Ｔｓに近付き、または一致するようにインバータ１２を制御する。このとき車両はモータ１４によって駆動または制動される第１状態となる。インバータ制御部２６は、第２期間においては、インバータ１２のスイッチングを停止する。このとき車両は惰性によって走行する第２状態となる。車両駆動装置では、第１状態と第２状態とが交互に繰り返されるように、制御部１０によってインバータ１２が制御される。
【００３１】
図３には、インバータ１２およびモータ１４の構成例が示されている。インバータ１２は、Ｕ相スイッチングアームＵ、Ｖ相スイッチングアームＶ、およびＷ相スイッチングアームＷを備えている。Ｕ相スイッチングアームＵは、直列に接続された上スイッチング素子Ｓｕ１および下スイッチング素子Ｓｕ２から構成されている。図３には、上スイッチング素子Ｓｕ１および下スイッチング素子Ｓｕ２としてＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）を用いた例が示されている。上スイッチング素子Ｓｕ１としてのＩＧＢＴのエミッタ端子に、下スイッチング素子Ｓｕ２としてのＩＧＢＴのコレクタ端子が接続されている。なお、上スイッチング素子Ｓｕ１および下スイッチング素子Ｓｕ２における上下の用語は、回路図における上下を示す。
【００３２】
Ｖ相スイッチングアームＶは、直列に接続された上スイッチング素子Ｓｖ１および下スイッチング素子Ｓｖ２から構成され、Ｗ相スイッチングアームＷは、直列に接続された上スイッチング素子Ｓｗ１および下スイッチング素子Ｓｗ２から構成されている。Ｕ相スイッチングアームＵと同様、各スイッチング素子にはＩＧＢＴが用いられている。各ＩＧＢＴのコレクタ端子とエミッタ端子との間には、エミッタ端子側をアノード端子としてダイオードＤが接続されている。各スイッチング素子には、ＩＧＢＴの他、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）等の他の種類のスイッチング素子が用いられてもよい。
【００３３】
スイッチング素子Ｓｕ１とスイッチング素子Ｓｕ２との接続点には、モータ１４のＵ相端子ｕが接続されている。スイッチング素子Ｓｖ１とスイッチング素子Ｓｖ２との接続点には、モータ１４のＶ相端子ｖが接続されている。スイッチング素子Ｓｗ１とスイッチング素子Ｓｗ２との接続点にはモータ１４のＷ相端子ｗが接続されている。
【００３４】
スイッチング素子Ｓｕ１およびＳｕ２は、それぞれ、インバータ制御部２６から出力されるスイッチング信号Ｕ１およびＵ２によって交互にオンオフ制御される。スイッチング素子Ｓｕ１がオンからオフになったときは、スイッチング素子Ｓｕ２はオフからオンになり、スイッチング素子Ｓｕ１がオフからオンになったときは、スイッチング素子Ｓｕ２はオンからオフになる。
【００３５】
同様に、スイッチング素子Ｓｖ１およびＳｖ２は、それぞれ、インバータ制御部２６から出力されるスイッチング信号Ｖ１およびＶ２によって交互にオンオフ制御される。また、スイッチング素子Ｓｗ１およびＳｗ２は、それぞれ、インバータ制御部２６から出力されるスイッチング信号Ｗ１およびＷ２によって交互にオンオフ制御される。スイッチング素子Ｓｕ１、Ｓｖ１およびＳｗ１のスイッチングの相互の位相差１２０°である。
【００３６】
スイッチングアームＵ、ＶおよびＷは並列接続されており、上側の並列接続点には正極端子４２が接続され、下側の並列接続点には負極端子４４が接続されている。各スイッチングアームのスイッチングによって、正極端子４２と負極端子４４に印加された直流電圧は、三相交流電圧に変換されてモータ１４に印加される。
【００３７】
Ｕ相スイッチングアームＵとモータ１４のＵ相端子ｕとを接続するＵ相導線には、Ｕ相電流検出器４０ｕが取り付けられている。Ｕ相電流検出器４０ｕは、Ｕ相導線に流れる電流を検出し、検出値をインバータ制御部２６に出力する。Ｖ相スイッチングアームＶとモータ１４のＶ相端子ｖとを接続するＶ相導線には、Ｖ相電流検出器４０ｖが取り付けられている。Ｖ相電流検出器４０ｖは、Ｖ相導線に流れる電流を検出し、検出値をインバータ制御部２６に出力する。Ｗ相スイッチングアームＷとモータ１４のＷ相端子ｗとを接続するＷ相導線には、Ｗ相電流検出器４０ｗが取り付けられている。Ｗ相電流検出器４０ｗは、Ｗ相導線に流れる電流を検出し、検出値をインバータ制御部２６に出力する。
【００３８】
図１に示されているインバータ制御部２６には、Ｕ相スイッチングアームＵ、Ｖ相スイッチングアームＶおよびＷ相スイッチングアームＷに対して、それぞれ、Ｕ相制御ブロック２６ｕ、Ｖ相制御ブロック２６ｖ、およびＷ相制御ブロック２６ｗが設けられている。
【００３９】
図４には、Ｕ相制御ブロック２６ｕの構成が示されている。Ｕ相制御ブロック２６ｕは、制御目標値生成部５０、スイッチング信号生成部５２およびキャリア信号生成部５４を備えている。
【００４０】
トルク目標信号Ｔ＊の値がトルク基準値Ｔｓである第１期間の動作について説明する。制御目標値生成部５０は、インバータ１２のＵ相電流に対する制御目標値Ｇｔをトルク基準値Ｔｓに基づいて生成し、スイッチング信号生成部５２に出力する。制御目標値Ｇｔは、トルク基準値Ｔｓに応じて振幅が定められた正弦波を時間波形とする信号の値であってよい。
【００４１】
キャリア信号生成部５４は、キャリア信号Ｃｒをスイッチング信号生成部５２に出力する。キャリア信号には、例えば、三角波を時間波形とする信号が用いられる。スイッチング信号生成部５２は、制御目標値Ｇｔとキャリア信号Ｃｒとの比較に基づいて、スイッチング信号Ｕ１およびＵ２を生成する。すなわち、制御目標値Ｇｔの値がキャリア信号Ｃｒの値未満である時間にローとなり、制御目標値Ｇｔの値がキャリア信号Ｃｒの値以上である時間にハイとなるスイッチング信号Ｕ１を生成しインバータ１２に出力する。また、スイッチング信号生成部５２は、スイッチング信号Ｕ１のハイおよびローを反転したスイッチング信号Ｕ２を生成しインバータ１２に出力する。インバータ１２におけるＵ相スイッチングアームＵは、スイッチング信号Ｕ１およびＵ２に応じてスイッチングする。
【００４２】
図１に示されているＶ相制御ブロック２６ｖは、Ｕ相制御ブロック２６ｕと同様の構成を有している。ただし、Ｖ相制御ブロック２６ｖが備えるキャリア信号生成部５４が出力するキャリア信号Ｃｒは、Ｕ相制御ブロック２６ｕが備えるキャリア信号生成部５４が出力するキャリア信号に対して位相が１２０°遅れている。Ｖ相制御ブロック２６ｖは、Ｕ相制御ブロック２６ｕが実行する処理と同様の処理によって、スイッチング信号Ｖ１およびＶ２を生成し、インバータ１２に出力する。インバータ１２におけるＶ相スイッチングアームＶは、スイッチング信号Ｖ１およびＶ２に応じてスイッチングする。
【００４３】
図１に示されているＷ相制御ブロック２６ｗもまた、Ｕ相制御ブロック２６ｕと同様の構成を有している。ただし、Ｗ相制御ブロック２６ｗが備えるキャリア信号生成部５４が出力するキャリア信号Ｃｒは、Ｕ相制御ブロック２６ｕが備えるキャリア信号生成部５４が出力するキャリア信号Ｃｒに対して位相が２４０°遅れている。Ｗ相制御ブロック２６ｗは、Ｕ相制御ブロック２６ｕと同様の処理によって、スイッチング信号Ｗ１およびＷ２を生成し、インバータ１２に出力する。インバータ１２におけるＷ相スイッチングアームＷは、スイッチング信号Ｗ１およびＷ２に応じてスイッチングする。
【００４４】
次に、トルク目標信号Ｔ＊の値が０である第２期間の動作について説明する。Ｕ相制御ブロック２６ｕにおけるスイッチング信号生成部５２は、トルク目標信号Ｔ＊がトルク基準値Ｔｓから０になったときは、次の第１期間が開始するまでの間、スイッチング信号Ｕ１およびＵ２を０にして、スイッチング信号Ｕ１およびＵ２の出力を停止する。
【００４５】
同様に、Ｖ相制御ブロック２６ｖにおけるスイッチング信号生成部５２は、第２期間の間はスイッチング信号Ｖ１およびＶ２を０にして、スイッチング信号Ｖ１およびＶ２の出力を停止し、Ｗ相制御ブロック２６ｗにおけるスイッチング信号生成部５２は、第２期間の間はスイッチング信号Ｗ１およびＷ２を０にして、スイッチング信号Ｗ１およびＷ２の出力を停止する。
【００４６】
このような制御によれば、第１期間ではモータ１４のトルクがトルク基準値Ｔｓに近付き、または一致する。第１期間においてモータ１４は車両を駆動または制動する。第２期間では、インバータ１２のスイッチングが停止することによってモータ１４のトルクが過渡的に減少し、車両は惰性で走行する。第１期間および第２期間が繰り返されることで、モータ１４が発生するトルクの時間平均値は、トルク基準値Ｔｓに駆動時比率αを掛け合わせたαＴｓとなる。この値はトルク目標値Ｔｔに等しい。第１期間では、効率が最大となるトルクで車両が駆動または制動されるため、車両が走行する際の効率が向上する。
【００４７】
図５には、車両駆動装置についてのシミュレーション結果が示されている。このシミュレーション結果は、トルク目標信号Ｔ＊の切り換え周期Ｐをキャリア信号Ｃｒの周期（キャリア周期）の２倍としたものである。図５（ａ）には、制御目標値Ｇｔおよびキャリア信号Ｃｒが示されている。横軸は時間を示し、縦軸は制御目標値Ｇｔおよびキャリア信号Ｃｒの値を示す。実線によって示されている値は制御目標値Ｇｔであり、破線によって示されている値はキャリア信号Ｃｒの値である。図５（ｂ）には、スイッチング信号Ｕ１の時間波形が示されている。横軸は時間を示し、縦軸はスイッチング信号Ｕ１の値を示す。第１期間Ｐ１におけるスイッチング信号Ｕ１の波高値はＡｍであり、第２期間Ｐ２におけるスイッチング信号は０である。図５（ｃ）にはＵ相電流Ｉｕが示されている。横軸は時間を示し、縦軸はＵ相電流Ｉｕの値を示す。Ｕ相電流Ｉｕとしてスイッチング信号Ｕ１の周期に応じた周期波形が得られることが示されている。
【００４８】
図６には、トルク目標信号Ｔ＊の切り換え周期Ｐをキャリア周期の１０倍とした場合におけるシミュレーション結果が示されている。図５（ａ）〜図５（ｃ）に示されているシミュレーション結果と同様、図６（ａ）は、制御目標値Ｇｔおよびキャリア信号Ｃｒを示し、図６（ｂ）および図６（ｃ）は、それぞれ、スイッチング信号Ｕ１およびＵ相電流Ｉｕを示す。
【００４９】
図７には、トルク目標信号Ｔ＊の切り換え周期Ｐをキャリア周期の２０倍とした場合におけるシミュレーション結果が示されている。図５（ａ）〜図５（ｃ）に示されているシミュレーション結果と同様、図７（ａ）は、制御目標値Ｇｔおよびキャリア信号Ｃｒを示し、図７（ｂ）および図７（ｃ）は、それぞれ、スイッチング信号Ｕ１およびＵ相電流Ｉｕを示す。
【００５０】
図５（ｃ）、図６（ｃ）および図７（ｃ）に見られるように、Ｕ相電流Ｉｕの大きさ（絶対値）は、切り換え周期Ｐが長い程大きくなっている。十分な大きさのＵ相電流Ｉｕを得るため、望ましくは、切り換え周期Ｐはキャリア周期（インバータ１２をスイッチングする周期）の１０倍以上とする。
【００５１】
また、切り換え周期Ｐが短くなる程、Ｕ相電流Ｉｕが小さくなる理由は、Ｕ相電流Ｉｕが流れる経路の応答特性に遅延があるため、第１期間および第２期間のそれぞれにおいてＵ相電流が収束しないためである。Ｕ相電流のループに直列に挿入された抵抗の抵抗値をＲとし、インダクタのインダクタンスをＬとしたとき、応答特性の遅延を表す時定数τは、τ＝Ｌ／Ｒである。十分な大きさのＵ相電流Ｉｕを得るため、望ましくは、切り換え周期Ｐは時定数τの５倍以上とする。
【００５２】
なお、上記の各シミュレーションにおけるキャリア周期は１ｍｓであり、Ｕ相電流のループの時定数τは２ｍｓである。また、切り換え周期Ｐは２０ｍｓである。
【００５３】
第２実施形態に係る車両駆動装置について説明する。第２実施形態に係る車両駆動装置の全体的な構成については、第１実施形態に係る車両駆動装置と同様であるため、図１を援用する。ただし、第１実施形態と第２実施形態では、インバータ制御部が実行する制御に相違があるため、以下の説明では、インバータ制御部の符号を「２６−２」とし、Ｕ相制御ブロック、Ｖ相制御ブロックおよびＷ相制御ブロックの符号を、それぞれ「２６ｕ−２」、「２６ｖ−２」および「２６ｗ−２」と表す。
【００５４】
インバータ制御部２６−２は、第１期間において、第１実施形態に係るインバータ制御部２６が実行する制御と同一の制御を実行する。インバータ制御部２６−２は、第２期間において、インバータ１２およびモータ１４に流れる電流が抑制されるようにインバータ１２をフィードバック制御する。そして、インバータ１２およびモータ１４に流れる電流が所定範囲内になったときに、インバータ制御部２６−２はインバータ１２のスイッチングを停止する。ここで、所定範囲内とは、絶対値が所定値以下若しくは所定値未満となること、あるいは、正負の振れ幅が所定値以下または所定値未満となることをいう。
【００５５】
図８には、第２実施形態に係るＵ相制御ブロック２６ｕ−２の構成が示されている。Ｕ相制御ブロック２６ｕ−２は、制御目標値生成部５０、フィードバック部５８、選択部５６、スイッチング信号生成部５２、およびキャリア信号生成部５４を備えている。図４に示された構成要素と同一の構成要素については同一の符号を付してその説明を簡略化する。
【００５６】
第１期間の動作について説明する。制御目標値生成部５０は、インバータ１２のＵ相電流に対する制御目標値Ｇｔをトルク基準値Ｔｓに基づいて生成し、選択部５６に出力する。選択部５６は、制御目標値生成部５０およびフィードバック部５８のうち制御目標値生成部５０を処理対象として選択し、制御目標値生成部５０が出力する制御目標値Ｇｔをスイッチング信号生成部５２に出力する。
【００５７】
キャリア信号生成部５４は、キャリア信号Ｃｒをスイッチング信号生成部５２に出力する。スイッチング信号生成部５２は、制御目標値Ｇｔとキャリア信号Ｃｒとの比較に基づいて、スイッチング信号Ｕ１およびＵ２を生成する。すなわち、制御目標値Ｇｔの値がキャリア信号Ｃｒの値未満である時間にローとなり、制御目標値Ｇｔの値がキャリア信号Ｃｒの値以上である時間にハイとなるスイッチング信号Ｕ１を生成し、インバータ１２に出力する。また、スイッチング信号生成部５２は、スイッチング信号Ｕ１のハイおよびローを反転したスイッチング信号Ｕ２を生成し、インバータ１２に出力する。インバータ１２におけるＵ相スイッチングアームＵは、スイッチング信号Ｕ１およびＵ２に応じてスイッチングする。
【００５８】
次に、トルク目標信号Ｔ＊の値が０である第２期間の動作について説明する。フィードバック部５８は、インバータ１２およびモータ１４のＵ相電流を０に近付け、あるいは０に一致させるような制御目標値Ｇｅを生成し選択部５６に出力する。制御目標値Ｇｅは、次に説明するようなフィードバック制御（電流抑制スイッチング制御）において求められる。この制御は、電流検出器４０ｕによるＵ相電流検出値Ｉｕと、電流目標値Ｉ＊との差異である制御誤差を０に近付け、または制御誤差を０に一致させる制御である。
【００５９】
減算器６０には、Ｕ相電流目標値Ｉｕ＊として０が入力されている。また、減算器６０には、Ｕ相電流検出器４０ｕのＵ相電流検出値Ｉｕが入力されている。減算器６０は、Ｕ相電流目標値Ｉｕ＊からＵ相電流検出値Ｉｕを減算した制御誤差ｅを求め、比例積分器６２に出力する。比例積分器６２は、制御誤差ｅを積分して制御目標値Ｇｅを求め、選択部５６に出力する。
【００６０】
選択部５６は、制御目標値生成部５０およびフィードバック部５８のうちフィードバック部５８を処理対象として選択し、スイッチング信号生成部５２に出力する。
【００６１】
キャリア信号生成部５４は、キャリア信号Ｃｒをスイッチング信号生成部５２に出力する。スイッチング信号生成部５２は、制御目標値Ｇｅとキャリア信号Ｃｒとの比較に基づいて、スイッチング信号Ｕ１およびＵ２を生成する。すなわち、制御目標値Ｇｅの値がキャリア信号Ｃｒの値未満である時間にローとなり、制御目標値Ｇｅの値がキャリア信号Ｃｒの値以上である時間にハイとなるスイッチング信号Ｕ１を生成しインバータ１２に出力する。また、スイッチング信号生成部５２は、スイッチング信号Ｕ１のハイおよびローを反転したスイッチング信号Ｕ２を生成しインバータ１２に出力する。インバータ１２におけるＵ相スイッチングアームＵは、スイッチング信号Ｕ１およびＵ２に応じてスイッチングする。
【００６２】
スイッチング信号生成部５２は、Ｕ相電流検出値Ｉｕが所定の閾値未満になったときは、次の第１期間が開始するまでの間、スイッチング信号Ｕ１およびＵ２を０にして、スイッチング信号Ｕの出力を停止する。
【００６３】
第２実施形態に係るＶ相制御ブロック２６ｖ−２は、Ｕ相制御ブロック２６ｕ−２と同様の構成を有している。ただし、Ｖ相制御ブロック２６ｖ−２が備えるキャリア信号生成部５４が出力するキャリア信号Ｃｒは、Ｕ相制御ブロック２６ｕ−２が備えるキャリア信号生成部５４が出力するキャリア信号Ｃｒに対して位相が１２０°遅れている。Ｖ相制御ブロック２６ｖ−２は、Ｕ相制御ブロック２６ｕ−２が実行する処理と同様の処理によって、スイッチング信号Ｖ１およびＶ２を生成し、インバータ１２に出力する。インバータ１２におけるＶ相スイッチングアームＶは、スイッチング信号Ｖ１およびＶ２に応じてスイッチングする。
【００６４】
第２実施形態に係るＷ相制御ブロック２６ｗ−２もまた、Ｕ相制御ブロック２６ｕ−２と同様の構成を有している。ただし、Ｗ相制御ブロック２６ｗ−２が備えるキャリア信号生成部５４が出力するキャリア信号Ｃｒは、Ｕ相制御ブロック２６ｕ−２が備えるキャリア信号生成部５４が出力するキャリア信号Ｃｒに対して位相が２４０°遅れている。Ｗ相制御ブロック２６ｗ−２は、Ｕ相制御ブロック２６ｕ−２と同様の処理によって、スイッチング信号Ｗ１およびＷ２を生成し、インバータ１２に出力する。インバータ１２におけるＷ相スイッチングアームＷは、スイッチング信号Ｗ１およびＷ２に応じてスイッチングする。
【００６５】
また、第２期間においてＶ相電流検出値Ｉｖが所定の閾値未満となったときは、次の第１期間が開始されるまでの間、Ｖ相制御ブロック２６ｖ−２はＶ相スイッチング信号Ｖ１およびＶ２の出力を停止する。同様に、第２期間においてＷ相電流検出値Ｉｗが所定の閾値未満となったときは、次の第１期間が開始されるまでの間、Ｗ相制御ブロック２６ｗ−２はＷ相スイッチング信号Ｗ１およびＷ２の出力を停止する。
【００６６】
このような処理によれば、第１期間では、トルク基準値Ｔｓにモータ１４のトルクが近付き、または一致する。第２期間では、モータ１４およびインバータ１２に流れる電流が抑制されると共に、モータ１４のトルクは０に近付き、または０となる。
【００６７】
第１期間および第２期間が繰り返されることで、モータ１４が発生するトルクの時間平均値は、トルク基準値Ｔｓに駆動時比率αを掛け合わせたαＴｓとなる。この値はトルク目標値Ｔｔに等しい。第１期間では、効率が最大となるトルクで車両が駆動または制動され、第２期間では、モータ１４およびインバータ１２に流れる電流が抑制され、電力損失が抑制される。これによって、車両が走行する際の効率が向上する。
【００６８】
図９には、第２実施形態に係る車両駆動装置のシミュレーション結果が示されている。このシミュレーションにおいてはキャリア周期は１ｍｓであり、Ｕ相電流のループの時定数τは２ｍｓである。また、切り換え周期Ｐは２０ｍｓである。図９（ａ）には、制御目標値Ｇｔ、Ｇｅおよびキャリア信号Ｃｒが示されている。横軸は時間を示し、縦軸は制御目標値Ｇｔ、Ｇｅおよびキャリア信号Ｃｒの値を示す。第１期間Ｐ１において実線の時間波形によって示されている値は制御目標値Ｇｔである。第２期間Ｐ２のうち、電流抑制スイッチング制御が行われる電流抑制期間Ｑ１において実線によって示されている値は制御目標値Ｇｅである。また、第１期間Ｐ１および第２期間Ｐ２において破線によって示されている値はキャリア信号Ｃｒの値である。図９（ｂ）には、スイッチング信号Ｕ１の時間波形が示されている。横軸は時間を示し、縦軸はスイッチング信号Ｕ１の値を示す。第１期間Ｐ１および電流抑制期間Ｑ１におけるスイッチング信号Ｕ１の波高値はＡｍであり、第２期間Ｐ２のうち電流抑制期間Ｑ１より後のスイッチング停止期間Ｑ２におけるスイッチング信号Ｕ１は０である。図９（ｃ）にはＵ相電流Ｉｕが示されている。横軸は時間を示し、縦軸はＵ相電流Ｉｕの値を示す。第１期間Ｐ１では、Ｕ相電流Ｉｕとして制御目標値Ｇｔに応じた時間波形が得られている。電流抑制期間Ｑ１では、Ｕ相電流Ｉｕが０に近付けられている。スイッチング停止期間Ｑ２ではＵ相電流Ｉｕは０である。
【００６９】
図９（ｃ）に示されているように、第１期間Ｐ１の終了後における電流抑制期間Ｑ１では、図５（ｃ）、図６（ｃ）および図７（ｃ）に示されているシミュレーション結果に比べて、Ｕ相電流Ｉｕの大きさが抑制されている。これによって、第２期間Ｐ２においてモータ１４およびインバータ１２に流れる電流が抑制され、電力損失が低減され、さらには効率が向上する。
【００７０】
なお、上記では、３相のモータを制御する実施形態について説明したが、モータの相数は任意である。この場合、インバータ制御部には、モータの相数に応じた数の制御ブロックが用いられる。また、インバータには、モータの相数と同数のスイッチングアームが並列接続されたものが用いられる。各制御ブロックは、インバータにおける対応するスイッチングアームをスイッチング制御する。
【符号の説明】
【００７１】
１０  制御部、１２  インバータ、１４  モータ、１６  トルク目標値出力部、１８  トルク基準値出力部、２０  駆動時比率算出部、２２  制御信号生成部、２４  乗算部、２６  インバータ制御部、２６ｕ，２６ｕ−２  Ｕ相制御ブロック、２６ｖ，２６ｖ−２  Ｖ相制御ブロック、２６ｗ，２６ｗ−２  Ｗ相制御ブロック、２８  記憶部、４０ｕ  Ｕ相電流検出器、４０ｖ  Ｖ相電流検出器、４０ｗ  Ｗ相電流検出器、４２  正極端子、４４  負極端子、５０  制御目標値生成部、５２  スイッチング信号生成部、５４  キャリア信号生成部、５６  選択部、５８  フィードバック部、６０  減算器、６２  比例積分器、Ｓｕ１，Ｓｖ１，Ｓｗ１  上スイッチング素子、Ｓｕ２，Ｓｖ２，Ｓｗ２  下スイッチング素子、Ｄ  ダイオード、Ｐ１  第１期間、Ｐ２  第２期間、Ｑ１  電流抑制期間、Ｑ２  スイッチング停止期間。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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