(57)【要約】【課題】インバータの制御モードをパルス幅変調制御モードから矩形波制御モードに切り替える際にモータのトルクが大きく変動するのを抑制する。【解決手段】パルス幅変調制御モードから矩形波制御モードへの切替準備が必要で且つパルス幅変調制御モードでの電圧位相が矩形波制御モードでの電圧位相上限よりも大きいときには、パルス幅変調制御モードでの電圧位相が少なくとも矩形波制御モードでの電圧位相上限以下に至るまで、トルク指令とモータの角速度とインバータの入力電圧とに基づく矩形波制御モードでの電流進角に向かって徐々に近づくように電流進角指令を設定し、電流進角指令とトルク指令とに基づいてインバータを制御する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータと、
複数のスイッチング素子のスイッチングにより前記モータを駆動するインバータと、
前記インバータに電力ラインを介して接続された蓄電装置と、
前記モータのトルク指令に基づいて前記インバータを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制御する制御装置と、
を備える駆動装置であって、
前記制御装置は、
前記パルス幅変調制御モードから前記矩形波制御モードへの切替準備が必要で且つ前記パルス幅変調制御モードでの電圧位相が前記矩形波制御モードでの電圧位相上限よりも大きいときには、
前記パルス幅変調制御モードでの電圧位相が少なくとも前記矩形波制御モードでの電圧位相上限以下に至るまで、
前記トルク指令と前記モータの角速度と前記インバータの入力電圧とに基づく前記矩形波制御モードでの電流進角に向かって徐々に近づくように電流進角指令を設定し、
前記電流進角指令と前記トルク指令とに基づいて前記インバータを制御する、
駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の駆動装置としては、複数のスイッチング素子のスイッチングによりモータを駆動するインバータをＰＷＭ制御モードで制御する際において、通常時には、各電流振幅に対して出力トルクが最大となる最適な電流位相を結んだ最適効率特性線にモータのトルク指令を適用して電流指令（電流位相および電流振幅）を設定してインバータを制御し、モータの発電電力が過剰になるときには、電流位相を最適値よりも進角させた損失増加特性線にモータのトルク指令を適用して電流指令を設定してインバータを制御するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１５１３３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の駆動装置では、損失増加特性線を用いたＰＷＭ制御モードでのインバータの制御から矩形波制御モードでのインバータの制御に切り替える際に、電圧位相や電圧位相が急変してモータのトルクが大きく変動する可能性がある。
【０００５】
本発明の駆動装置は、インバータの制御モードをパルス幅変調制御モードから矩形波制御モードに切り替える際にモータのトルクが大きく変動するのを抑制することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の駆動装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明の駆動装置は、
モータと、
複数のスイッチング素子のスイッチングにより前記モータを駆動するインバータと、
前記インバータに電力ラインを介して接続された蓄電装置と、
前記モータのトルク指令に基づいて前記インバータを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制御する制御装置と、
を備える駆動装置であって、
前記制御装置は、
前記パルス幅変調制御モードから前記矩形波制御モードへの切替準備が必要で且つ前記パルス幅変調制御モードでの電圧位相が前記矩形波制御モードでの電圧位相上限よりも大きいときには、
前記パルス幅変調制御モードでの電圧位相が少なくとも前記矩形波制御モードでの電圧位相上限以下に至るまで、
前記トルク指令と前記モータの角速度と前記インバータの入力電圧とに基づく前記矩形波制御モードでの電流進角に向かって徐々に近づくように電流進角指令を設定し、
前記電流進角指令と前記トルク指令とに基づいて前記インバータを制御する、
ことを要旨とする。
【０００８】
この本発明の駆動装置では、パルス幅変調制御モードから矩形波制御モードへの切替準備が必要で且つパルス幅変調制御モードでの電圧位相が矩形波制御モードでの電圧位相上限よりも大きいときには、パルス幅変調制御モードでの電圧位相が少なくとも矩形波制御モードでの電圧位相上限以下に至るまで、トルク指令とモータの角速度とインバータの入力電圧とに基づく矩形波制御モードでの電流進角に向かって徐々に近づくように電流進角指令を設定し、電流進角指令とトルク指令とに基づいてインバータを制御する。こうした制御により、切替準備が必要なときに、モータのトルクがトルク指令からずれるのを抑制することができると共に、パルス幅変調制御モードから矩形波制御モードに切り替えたときに、電圧位相が大きく変動するのを抑制し、モータのトルクが大きく変動するのを抑制することができる。
【０００９】
ここで、「パルス幅変調制御モードから矩形波制御モードへの切替準備が必要なとき」は、変調率が閾値よりも大きいときであるものとしてもよい。また、「パルス幅変調制御モードでの電圧位相が矩形波制御モードでの電圧位相上限よりも大きいとき」は、弱め界磁制御（モータの制御に用いる電流進角指令を最適進角よりも進角側にしてモータの損失を増加させる制御）を行なっているときであるものとしてもよい。弱め界磁制御は、例えば、蓄電装置の許容入力電力が閾値以下のときに行なわれる。
【００１０】
こうした本発明の駆動装置において、前記制御装置は、前記矩形波制御モードでの電流進角を設定する際には、前記トルク指令と前記モータの角速度と前記インバータの入力電圧とに基づいて前記矩形波制御モードでのｄ軸およびｑ軸の電流を推定し、前記矩形波制御モードでのｄ軸およびｑ軸の電流に基づいて前記矩形波制御モードでの電流進角を設定するものとしてもよい。こうすれば、矩形波時電流進角をより適切に設定することができる。
【００１１】
この場合、前記制御装置は、前記矩形波制御モードでのｄ軸およびｑ軸の電流を推定する際には、前記トルク指令と前記モータの角速度と前記インバータの入力電圧とに基づいて前記矩形波制御モードでの電圧位相を推定し、前記矩形波制御モードでの電圧位相と前記インバータの入力電圧とに基づいて前記矩形波制御モードでのｄ軸およびｑ軸の電圧を推定し、前記矩形波制御モードでのｄ軸およびｑ軸の電圧と前記モータの角速度とに基づいて前記矩形波制御モードでのｄ軸およびｑ軸の電流を推定するものとしてもよい。こうすれば、ｄ軸およびｑ軸の矩形波時電流をより適切に推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施例としての駆動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。
【図２】電子制御ユニット５０により実行される電流進角指令等設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図３】モータ３２のトルクＴｍと最適進角ラインおよび損失増加ラインと電流進角φｉと電流実効値Ｉｒとの関係を定めたマップの一例を示す説明図である。
【図４】ＰＷＭ制御モードから矩形波制御モードへの切替準備が必要なときの電圧位相φｖおよび電流進角φｉの移動の様子を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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。
【実施例】
【００１４】
図１は、本発明の一実施例としての駆動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。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、蓄電装置としてのバッテリ３６と、電子制御ユニット５０とを備える。実施例の「駆動装置」としては、主として、モータ３２とインバータ３４と電子制御ユニット５０とが該当する。
【００１５】
モータ３２は、同期発電電動機として構成されており、回転子コアに永久磁石が埋め込まれた回転子と、固定子コアに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。
【００１６】
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、電力ライン３８を介してバッテリ３６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、電力ライン３８の正極母線と負極母線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によってインバータ３４の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、モータ３２の三相コイルに回転磁界が形成され、モータ３２の回転子が回転駆動される。
【００１７】
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、上述したように、電力ライン３８を介してインバータ３４に接続されている。電力ライン３８の正極母線と負極母線とには、平滑コンデンサ３９が取り付けられている。
【００１８】
電子制御ユニット５０は、ＣＰＵ５１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、ＣＰＵ５１に加えて、処理プログラムを記憶するＲＯＭ５２や、データを一時的に記憶するＲＡＭ５３、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からのモータ３２の回転子の回転位置θｍや、モータ３２のＵ相、Ｖ相に取り付けられた電流センサ３２ｕ，３２ｖからのモータ３２のＵ相およびＶ相の電流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からのバッテリ３６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からのバッテリ３６の電流Ｉｂ、バッテリ３６に取り付けられた温度センサ３６ｃからのバッテリ３６の温度Ｔｂ、平滑コンデンサ３９の端子間に取り付けられた電圧センサ３９ａからの平滑コンデンサ３９（電力ライン３８）の電圧ＶＨも挙げることができる。さらに、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、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、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。
【００１９】
電子制御ユニット５０からは、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など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は、回転位置検出センサ３２ａからのモータ３２の回転子の回転位置θｍに基づいてモータ３２の電気角θｅや電気角速度ωｅ、回転数Ｎｍを演算している。また、電子制御ユニット５０は、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、演算した蓄電割合ＳＯＣと温度センサ３６ｃからのバッテリ３６の温度Ｔｂとに基づいてバッテリ３６の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを設定したりしている。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から放電可能な電力の容量の割合であり、入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、バッテリ３６を充放電してもよい許容入出力電力である。
【００２０】
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、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＊が駆動軸２６に出力されるようにモータ３２のトルク指令Ｔｍ＊を設定し、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。
【００２１】
ここで、インバータ３４の制御について説明する。実施例では、電子制御ユニット５０は、インバータ３４をパルス幅変調（ＰＷＭ）制御モードと矩形波制御モードとを切り替えて制御するものとした。ＰＷＭ制御モードは、擬似的な三相交流電圧または過変調電圧がモータ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。ＰＷＭ制御モードでは、変調率Ｖｒが値０〜０．７８未満となり、矩形波制御モードでは、変調率Ｖｒが０．７８となる。
【００２２】
インバータ３４をＰＷＭ制御モードで制御する際には、電子制御ユニット５０は、最初に、モータ３２の各相の電流の総和が値０であるとして、モータ３２の電気角θｅを用いてＵ相およびＶ相の相電流Ｉｕ，Ｉｖをｄ軸およびｑ軸の電流Ｉｄ，Ｉｑに座標変換（３相−２相変換）する。続いて、後述の電流進角指令等設定ルーチンにより、モータ３２に供給する電流のｑ軸に対する進角指令である電流進角指令φｉ＊およびモータ３２に供給する電流の実効値である電流実効値Ｉｒを設定する。そして、設定した電流進角指令φｉ＊および電流実効値Ｉｒに基づいてｄ軸およびｑ軸の電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を設定する。この処理は、電流実効値Ｉｒがｄ軸の電流指令Ｉｄ＊の二乗とｑ軸の電流指令Ｉｑ＊の二乗との和の平方根を√３で割ったものとして得られることと、電流進角値θｉがｄ−ｑ座標系におけるｄ軸およびｑ軸の電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を成分とする電流ベクトルのｑ軸に対する角度（進角値）として得られることと、を考慮して行なわれる。
【００２３】
続いて、ｄ軸およびｑ軸の電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊と電流Ｉｄ，Ｉｑとの差分が打ち消されるようにｄ軸およびｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を演算する。こうしてｄ軸およびｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を設定すると、モータ３２の電気角θｅを用いてｄ軸およびｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を各相の電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に座標変換（２相−３相変換）し、この電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗと搬送波電圧との比較によってトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のＰＷＭ信号を生成してトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のスイッチング制御を行なう。また、ｄ軸およびｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊に基づいて変調率Ｖｒおよび電圧位相φｖを演算する。変調率Ｖｒは、ｄ軸の電圧指令Ｖｄ＊の二乗とｑ軸の電圧指令Ｖｑ＊の二乗との和の平方根を電力ライン３８の電圧ＶＨで除して得られ、電圧位相φｖは、ｄ軸およびｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を成分とする電圧ベクトルのｑ軸に対する角度（進角値）として得られる。
【００２４】
インバータ３４を矩形波制御モードで制御する際には、電子制御ユニット５０は、最初に、インバータ３４をＰＷＭ制御モードで制御する際と同様にｄ軸およびｑ軸の電流Ｉｄ，Ｉｑを演算し、演算したｄ軸およびｑ軸の電流Ｉｄ，Ｉｑに基づいてモータ３２の推定トルクＴｍｅｓを求める。続いて、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊と推定トルクＴｍｅｓとの差分が打ち消されるように電圧位相目標φｖｔａｇを設定し、電圧位相目標φｖｔａｇを電圧位相上限φｖｍａｘで制限（上限ガード）して電圧位相指令φｖ＊を設定する。こうして電圧位相指令φｖ＊を設定すると、設定した電圧位相指令φｖ＊および電気角θｅに基づいてトランジスタＴ１１〜Ｔ１６の矩形波信号を生成してトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のスイッチング制御を行なう。
【００２５】
次に、こうして構成された実施例の電気自動車２０の動作、特に、インバータ３４をＰＷＭ制御モードで制御する際の電流進角指令φｉ＊および電流実効値Ｉｒの設定処理について説明する。図２は、電子制御ユニット５０により実行される電流進角指令等設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、インバータ３４をＰＷＭ制御モードで制御する際に繰り返し実行される。
【００２６】
図２の電流進角指令等設定ルーチンが実行されると、電子制御ユニット５０は、最初に、バッテリ３６の入力制限Ｗｉｎや、変調率Ｖｒ、電圧位相φｖ、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊および電気角速度ωｅ、電力ライン３８の電圧ＶＨなどのデータを入力する（ステップＳ１００）。ここで、バッテリ３６の入力制限Ｗｉｎは、バッテリ３６の電流Ｉｂの積算値に基づく蓄電割合ＳＯＣとバッテリ３６の温度Ｔｂとに基づいて演算した値を入力するものとした。変調率Ｖｒや電圧位相φｖ、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊は、上述の処理により設定した値を入力するものとした。モータ３２の電気角速度ωｅは、モータ３２の回転位置θｍに基づいて演算した値を入力するものとした。電力ライン３８の電圧ＶＨは、電圧センサ３９ａにより検出された値を入力するものとした。
【００２７】
こうしてデータを入力すると、入力したバッテリ３６の入力制限Ｗｉｎの絶対値を閾値Ｗｉｎｒｅｆと比較する（ステップＳ１１０）。ここで、閾値Ｗｉｎｒｅｆは、モータ３２の電流進角指令φｉ＊を最適進角よりも進角側にしてモータ３２の損失を増加させる弱め界磁制御の実行が要求されているか否かを判定するのに用いられる閾値であり、例えば、値０やそれよりも若干大きい値が用いられる。ここで、「最適進角」は、モータ３２をトルク指令Ｔｍ＊で駆動する際に電流実効値Ｉｒが最小となる進角量をいう。
【００２８】
バッテリ３６の入力制限Ｗｉｎの絶対値が閾値Ｗｉｎｒｅｆよりも大きいときには、弱め界磁制御の実行が要求されていないと判断し、最適進角を電流進角目標φｉｔａｇに設定する（ステップＳ１２０）。図３は、モータ３２のトルクＴｍと最適進角ラインおよび損失増加ラインと電流進角φｉと電流実効値Ｉｒとの関係を定めたマップの一例を示す説明図である。ここで、「最適進角ライン」および「損失増加ライン」は、それぞれ、モータ３２のトルクの各値についての最適進角および弱め界磁制御用の電流進角を結んだラインである。このマップは、実験や解析により定められる。ステップＳ１２０の電流進角目標φｉｔａｇの設定処理は、図３のマップにモータ３２のトルク指令Ｔｍ＊を適用すると共に最適進角ラインを選択し、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊と最適進角ラインとの交点の電流進角φｉを電流進角目標φｉｔａｇとして設定することにより行なわれる。
【００２９】
こうして電流進角目標φｉｔａｇを設定すると、設定した電流進角目標φｉｔａｇにレート処理を施して電流進角指令φｉ＊を設定し（ステップＳ２５０）、設定した電流進角指令φｉ＊およびモータ３２のトルク指令Ｔｍ＊を図３のマップに適用して電流実効値Ｉｒを設定して（ステップＳ２６０）、本ルーチンを終了する。こうして電流進角指令φｉ＊および電流実効値Ｉｒを設定すると、上述したように、電流進角指令φｉ＊および電流実効値Ｉｒに基づいてインバータ３４を制御する。
【００３０】
ステップＳ１１０でバッテリ３６の入力制限Ｗｉｎの絶対値が閾値Ｗｉｎｒｅｆ以下のときには、弱め界磁制御の実行が要求されていると判断し、変調率Ｖｒを閾値Ｖｒｒｅｆと比較し（ステップＳ１３０）、変調率Ｖｒが閾値Ｖｒｒｅｆ以下のときには、変調率Ｖｒを閾値Ｖｒｒｅｆよりも所定値αだけ小さい値（Ｖｒｒｅｆ−α）と比較する（ステップＳ１４０）。ここで、閾値Ｖｒｒｅｆは、インバータ３４の制御モードをＰＷＭ制御モードから矩形波制御モードに切り替える可能性があり、その切替準備を必要とするか否かを判定するために用いられる閾値であり、例えば、０．７２〜０．７５程度が用いられる。
【００３１】
変調率Ｖｒが閾値Ｖｒｒｅｆよりも大きいときには、切替準備が必要であると判断し、切替準備フラグＦｓに値１を設定する（ステップＳ１５０）。また、変調率Ｖｒが値（Ｖｒｒｅｆ−α）未満のときには、切替準備は必要でないと判断し、切替準備フラグＦｓに値０を設定する（ステップＳ１６０）。変調率Ｖｒが閾値Ｖｒｒｅｆ以下で且つ値（Ｖｒｒｅｆ−α）以上のときには、前回の切替準備フラグ（前回Ｆｓ）の値を保持する（ステップＳ１７０）。所定値αは、切替準備フラグＦｓが頻繁に切り替わるのを抑制するのに用いられる値であり、例えば、０．０２〜０．０５程度が用いられる。
【００３２】
こうして切替準備フラグＦｓを設定すると、設定した切替準備フラグＦｓの値を調べる（ステップＳ１８０）。切替準備フラグＦｓが値０のときには、切替準備は必要でないと判断し、弱め界磁進角を電流進角目標φｉｔａｇに設定し（ステップＳ２１０）、上述のステップＳ２５０，Ｓ２６０の処理によって電流進角指令φｉ＊および電流実効値Ｉｒを設定して、本ルーチンを終了する。ここで、ステップＳ２１０の電流進角目標φｉｔａｇの設定処理は、図３のマップにモータ３２のトルク指令Ｔｍ＊を適用すると共に損失増加ラインを選択し、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊と損失増加ラインとの交点の電流進角φｉを電流進角目標φｉｔａｇとして設定することにより行なわれる。
【００３３】
ステップＳ１８０で切替準備フラグＦｓが値１のときには、切替準備が必要であると判断し、電圧位相φｖを矩形波制御モードでの電圧位相上限φｖｍａｘと比較し（ステップＳ１９０）、電圧位相φｖが矩形波制御モードでの電圧位相上限φｖｍａｘ以下のときには、電圧位相φｖを矩形波制御モードでの電圧位相上限φｖｍａｘよりも所定値βだけ小さい値（φｖｍａｘ−β）と比較する（ステップＳ２００）。
【００３４】
電圧位相φｖが矩形波制御モードでの電圧位相上限φｖｍａｘよりも大きいときには、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊および電気角速度ωｅと電力ライン３８の電圧ＶＨとに基づいて、インバータ３４を矩形波制御モードで制御する際の電圧位相（以下、「矩形波時電圧位相φｖｓ」という）、ｄ軸およびｑ軸の電圧（以下、「矩形波時電圧Ｖｄｓ，Ｖｑｓ」という）、ｄ軸およびｑ軸の電流（以下、「矩形波時電流Ｉｄｓ，Ｉｑｓ」という）を順に推定する（ステップＳ２２０）。
【００３５】
ここで、矩形波時電圧位相φｖｓは、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊とモータ３２の電気角速度ωｅと電力ライン３８の電圧ＶＨと矩形波時電圧位相φｖｓとの関係として定められる式（１）を用いて推定することができる。ｄ軸およびｑ軸の矩形波時電圧Ｖｄｓ，Ｖｑｓは、矩形波時電圧位相φｖｓと電力ライン３８の電圧ＶＨとに基づいて推定することができる。ｄ軸およびｑ軸の矩形波時電流Ｉｄｓ，Ｉｑｓは、ｄ軸およびｑ軸の矩形波時電圧Ｖｄｓ，Ｖｑｓとｄ軸およびｑ軸の矩形波時電流Ｉｄｓ，Ｉｑｓとモータ３２の電気角速度ωｅとの関係を定めた式（２）および式（３）を用いて推定することができる。ここで、式（１）〜式（３）中、「Ｐ」はモータ３２の極対数であり、「φａ」は逆起電圧定数であり、「０．７８」は、矩形波制御モードでの変調率Ｖｒであり、「Ｌｄ」および「Ｌｑ」は、それぞれｄ軸およびｑ軸のインダクタンスである。
【００３６】
【数１】
2020137217.tif 000003
【００３７】
こうしてｄ軸およびｑ軸の矩形波時電流Ｉｄｓ，Ｉｑｓを推定すると、推定したｄ軸およびｑ軸の矩形波時電流Ｉｄｓ，Ｉｑｓに基づいて電流進角目標φｉｔａｇを設定し（ステップＳ２３０）、上述のステップＳ２５０，Ｓ２６０の処理によって電流進角指令φｉ＊および電流実効値Ｉｒを設定して、本ルーチンを終了する。この場合の電流進角目標φｉｔａｇは、ｄ−ｑ座標系におけるｄ軸およびｑ軸の矩形波時電流Ｉｄｓ，Ｉｑｓを成分とする電流ベクトルのｑ軸に対する角度（進角値）として求めることができる。
【００３８】
したがって、ステップＳ２２０，Ｓ２３０，Ｓ２５０の処理を繰り返し実行する場合、電流進角指令φｉ＊を弱め界磁進角からｄ軸およびｑ軸の矩形波時電流Ｉｄｓ，Ｉｑｓに対応する電流進角（以下、「矩形波時電流進角φｉｓ」という）に向かって徐々に近づけると共にこれに伴って電圧位相φｖを矩形波時電圧位相φｖｓに向かって徐々に近づけることになる。
【００３９】
ステップＳ２００で電圧位相φｖが値（φｖｍａｘ−β）未満のときには、弱め界磁進角を電流進角目標φｉｔａｇに設定し（ステップＳ２１０）、上述のステップＳ２５０，Ｓ２６０の処理によって電流進角指令φｉ＊および電流実効値Ｉｒを設定して、本ルーチンを終了する。
【００４０】
したがって、ステップＳ２１０，Ｓ２５０の処理を繰り返し実行する場合、モータ３２からトルク指令Ｔｍ＊のトルクを出力しつつ、電流進角指令φｉ＊を弱め界磁進角に向かって徐々に近づけると共にこれに伴って電圧位相φｖを損失増加ラインのｄ軸およびｑ軸の電流Ｉｄ，Ｉｑに対応する電圧位相（以下、「弱め界磁電圧位相φｖｗ」という）に徐々に近づけることになる。
【００４１】
ステップＳ１９０，Ｓ２００で電圧位相φｖが矩形波制御モードでの電圧位相上限φｖｍａｘ以下で且つ値（φｖｍａｘ−β）以上のときには、前回の設定方法で電流進角目標φｉｔａｇを設定し（ステップＳ２４０）、上述のステップＳ２５０，Ｓ２６０の処理によって電流進角指令φｉ＊および電流実効値Ｉｒを設定して、本ルーチンを終了する。
【００４２】
したがって、電圧位相φｖが矩形波制御モードでの電圧位相上限φｖｍａｘよりも大きい状態から電流進角指令φｉ＊を矩形波時電流進角φｉｓに向かって徐々に近づけると共に電圧位相φｖを矩形波時電圧位相φｖｓに向かって徐々に近づけているときには、電圧位相φｖが値（φｖｍａｘ−β）に至るまでこれを継続することになる。また、電圧位相φｖが値（φｖｍａｘ−β）未満の状態から電流進角指令φｉ＊を弱め界磁進角に向かって徐々に近づけると共に電圧位相φｖを弱め界磁電圧位相φｖｗに向かって徐々に近づけているときには、電圧位相φｖが矩形波制御モードでの電圧位相上限φｖｍａｘに至るまでこれを継続することになる。
【００４３】
このようにして、電圧位相φｖが矩形波制御モードでの電圧位相上限φｖｍａｘから値（φｖｍａｘ−β）の範囲内になるように電流進角指令φｉ＊を設定することができる。そして、この電流進角指令φｉ＊とモータ３２のトルク指令Ｔｍ＊とを図３のマップに適用して電流実効値Ｉｒを設定し、設定した電流進角指令φｉ＊および電流実効値Ｉｒに基づいてｄ軸およびｑ軸の電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を設定してインバータ３４を制御することにより、モータ３２からトルク指令Ｔｍ＊のトルクを出力することができる。即ち、モータ３２のトルクがトルク指令Ｔｍ＊からずれるのを抑制することができる。
【００４４】
また、電圧位相φｖが矩形波制御モードでの電圧位相上限φｖｍａｘから値（φｖｍａｘ−β）の範囲内になるように電流進角指令φｉ＊を設定することにより、インバータ３４の制御モードをＰＷＭ制御モードから矩形波制御モードに切り替えたときに、電圧位相φｖが大きく変動するのを抑制し、モータ３２のトルクが大きく変動するのを抑制することができる。
【００４５】
図４は、ＰＷＭ制御モードから矩形波制御モードへの切替準備が必要なときの電圧位相φｖおよび電流進角φｉの移動の様子を説明するための説明図である。図４（ａ）は、モータ３２のトルクと電圧位相φｖとの関係を定めたマップであり、図４（ｂ）は、図３と同様のマップである。図４（ｂ）中、「φｖ＝φｖｓ」となるラインは、モータ３２のトルクの各値についての「φｖ＝φｖｓ」となる電流進角φｉを結んだラインであり、電力ライン３８の電圧ＶＨやモータ３２の電気角速度ωｅにより異なる。また、点Ａと点Ａ’、点Ｂと点Ｂ’、点Ｃと点Ｃ’は、それぞれ対応する。図示するように、ＰＷＭ制御モードから矩形波制御モードへの切替準備が必要で電圧位相φｖが矩形波制御モードでの電圧位相上限φｖｍａｘよりも大きい（電流進角φｉが、電圧位相上限φｖｍａｘに対応する電流位相φｉよりも大きい）ときには（点Ａ、点Ａ’参照）、電圧位相φｖが少なくとも電圧位相上限φｖｍａｘ（点Ｃ’参照）以下に至るまで、矩形波時電流進角φｉｓ（点Ｂ’参照）に向かって電流進角φｉを徐々に近づける。そして、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊が保持されるように電流実効値Ｉｒを設定する。こうした制御により、切替準備が必要なときに、モータ３２のトルクがトルク指令Ｔｍ＊からずれるのを抑制することができると共に、ＰＷＭ制御モードから矩形波制御モードに切り替えたときに、電圧位相φｖが大きく変動するのを抑制し、モータ３２のトルクが大きく変動するのを抑制することができる。
【００４６】
以上説明した実施例の電気自動車２０に搭載される駆動装置では、ＰＷＭ制御モードから矩形波制御モードへの切替準備が必要で且つ電圧位相φｖが矩形波制御モードでの電圧位相上限φｖｍａｘよりも大きいときには、電圧位相φｖが値（φｖｍａｘ−β）に至るまで、矩形波時電流進角φｉｓを電流進角目標φｉｔａｇに設定し、電流進角目標φｉｔａｇにレート処理を施して電流進角指令φｉ＊を設定し、電流進角指令φｉ＊およびトルク指令Ｔｍ＊に基づいて電流実効値Ｉｒを設定し、電流進角指令φｉ＊および電流実効値Ｉｒに基づいてインバータ３４を制御する。こうした制御により、切替準備が必要なときに、モータ３２のトルクがトルク指令Ｔｍ＊からずれるのを抑制することができると共に、ＰＷＭ制御モードから矩形波制御モードに切り替えたときに、電圧位相φｖが大きく変動するのを抑制し、モータ３２のトルクが大きく変動するのを抑制することができる。
【００４７】
実施例の電気自動車２０に搭載される駆動装置では、ｄ軸およびｑ軸の矩形波時電流Ｉｄｓ，Ｉｑｓを推定する際には、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊および電気角速度ωｅと電力ライン３８の電圧ＶＨとに基づいて矩形波時電圧位相φｖｓを推定し、矩形波時電圧位相φｖｓと電力ライン３８の電圧ＶＨとに基づいてｄ軸およびｑ軸の矩形波時電圧Ｖｄｓ，Ｖｑｓを推定し、ｄ軸およびｑ軸の矩形波時電圧Ｖｄｓ，Ｖｑｓとモータ３２の電気角速度ωｅとに基づいてｄ軸およびｑ軸の矩形波時電流Ｉｄｓ，Ｉｑｓを推定するものとした。しかし、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊および電気角速度ωｅと電力ライン３８の電圧ＶＨとｄ軸およびｑ軸の矩形波時電流Ｉｄｓ，Ｉｑｓとの関係を定めたマップなどを用いて、矩形波時電圧位相φｖｓやｄ軸およびｑ軸の矩形波時電圧Ｖｄｓ，Ｖｑｓを推定することなく、ｄ軸およびｑ軸の矩形波時電流Ｉｄｓ，Ｉｑｓを推定するものとしてもよい。
【００４８】
実施例の電気自動車２０に搭載される駆動装置では、蓄電装置として、バッテリ３６を用いるものとしたが、キャパシタを用いるものとしてもよい。
【００４９】
実施例では、モータ３２およびインバータ３４を備える電気自動車２０に搭載される駆動装置の形態とした。しかし、モータ３２およびインバータ３４に加えてエンジンも備えるハイブリッド自動車に搭載される駆動装置の形態としてもよいし、自動車以外の車両や船舶、航空機などの移動体に搭載される駆動装置の形態としてもよいし、建設設備などの移動しない設備に搭載される駆動装置の形態としてもよい。
【００５０】
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「モータ」に相当し、インバータ３４が「インバータ」に相当し、電子制御ユニット５０が「制御装置」に相当する。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、駆動装置の製造産業などに利用可能である。
【符号の説明】
【００５４】
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、３６ｃ  温度センサ、３８  電力ライン、３９  平滑コンデンサ、３９ａ  電圧センサ、５０  電子制御ユニット、５１  ＣＰＵ、５２  ＲＯＭ、５３  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  ダイオード、Ｔ１１〜Ｔ１６  トランジスタ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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