(57)【要約】【解決手段】モータ駆動システムは、３相モータに電力を供給するインバータとスイッチング素子を制御する制御部とを備える。制御部は、３相モータへ交流電流を供給するようにスイッチング素子を制御する供給制御と、３相モータへの交流電流の供給を中断するようにスイッチング素子を制御する中断制御とを選択的に実行する。中断制御は、上アームのスイッチング素子のうち、３相モータへの交流電流の供給を中断するタイミングにおいて３相モータにおける電流の向きが３相モータに流れ込む向きである相のうち少なくとも１相に対応する上アームのスイッチング素子を継続して導通状態とすると共に、導通状態とされた上アームのスイッチング素子を除く上アームのスイッチング素子のすべておよび下アームのスイッチング素子のすべてを継続して非導通状態とする制御である。
2013057854.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチング素子と前記スイッチング素子に並列に接続された還流ダイオードとを有する少なくとも３つの上アームと、スイッチング素子と前記スイッチング素子に並列に接続された還流ダイオードとを有する少なくとも３つの下アームとを備え、３相モータに電力を供給するためのインバータと、
前記インバータが備える前記複数のスイッチング素子を制御する制御部と
を備えたモータ駆動システムにおいて、
前記制御部は、
前記３相モータの各相への交流電流を供給するように、前記複数のスイッチング素子を制御する供給制御と、
前記３相モータの各相への交流電流の供給を中断するように、前記複数のスイッチング素子を制御する中断制御と
を選択的に実行し、
前記中断制御は、前記上アームのスイッチング素子のうち、前記３相モータの各相への交流電流の供給を中断するタイミングにおいて前記３相モータにおける電流の向きが前記３相モータに流れ込む向きである相のうち少なくとも１相に対応する上アームのスイッチング素子を継続して導通状態とすると共に、導通状態とされた上アームのスイッチング素子を除く上アームのスイッチング素子のすべておよび下アームのスイッチング素子のすべてを継続して非導通状態とする制御である
モータ駆動システム。
【請求項２】
前記３相モータの回転数を検出する回転数検出手段
をさらに備え、
前記制御部は、
前記３相モータの回転数が所定値未満であれば、前記供給制御から前記中断制御に切換え、
前記３相モータの回転数が所定値以上であれば、前記供給制御から、前記複数のスイッチング素子のすべてを非導通状態とする制御に切換える
請求項１に記載のモータ駆動システム。
【請求項３】
前記３相モータの電流値を検出する電流検出手段
をさらに備え、
前記制御部は、
前記３相モータの電流値が所定値未満であれば、前記供給制御から、前記複数のスイッチング素子のすべてを非導通状態とする制御に切換え、
前記３相モータの電流値が所定値以上であれば、前記供給制御から前記中断制御に切換える
請求項１に記載のモータ駆動システム。
【請求項４】
前記３相モータの電流値を検出する電流検出手段
をさらに備え、
前記制御部は、前記供給制御から前記中断制御に切換えた後に、
前記３相モータの電流値が所定値未満となったタイミングで、さらに、前記複数のスイッチング素子のすべてを非導通状態とする制御に切換える
請求項１に記載のモータ駆動システム。
【請求項５】
前記制御部は、前記供給制御から前記中断制御に切換えた後に、
前記中断制御の開始から一定時間が経過したタイミングで、さらに、前記複数のスイッチング素子のすべてを非導通状態とする制御に切換える
請求項１に記載のモータ駆動システム。
【請求項６】
前記制御部は、前記中断制御において、
前記３相モータの各相への交流電流の供給を中断するタイミングにおいて前記３相モータにおける電流の向きが前記３相モータに流れ込む向きである相が２相ある場合、前記上アームのスイッチング素子のうち、当該２相に対応する上アームのスイッチング素子を継続して導通状態とし、導通状態とされた上アームのスイッチング素子を除く上アームのスイッチング素子のすべておよび下アームのスイッチング素子のすべてを非導通状態とする
請求項１から５のいずれかに記載のモータ駆動システム。
【請求項７】
前記制御部は、前記中断制御において、
前記３相モータの各相への交流電流の供給を中断するタイミングにおいて前記３相モータにおける電流の向きが前記３相モータに流れ込む向きである相が２相ある場合、前記上アームのスイッチング素子のうち、当該２相のうちのいずれか１相に対応する上アームのスイッチング素子を導通状態とし、導通状態とされた上アームのスイッチング素子を除く上アームのスイッチング素子のすべておよび下アームのスイッチング素子のすべてを非導通状態とする
請求項１から５のいずれかに記載のモータ駆動システム。
【請求項８】
スイッチング素子と前記スイッチング素子に並列に接続された還流ダイオードとを有する少なくとも３つの上アームと、スイッチング素子と前記スイッチング素子に並列に接続された還流ダイオードとを有する少なくとも３つの下アームとを備え、３相モータに電力を供給するためのインバータの駆動方法であって、
前記３相モータの各相への交流電流を供給するように、前記複数のスイッチング素子を制御する供給制御と、
前記３相モータの各相への交流電流の供給を中断するように、前記上アームのスイッチング素子のうち、前記３相モータの各相への交流電流の供給を中断するタイミングにおいて前記３相モータにおける電流の向きが前記３相モータに流れ込む向きである相のうち少なくとも１相に対応する上アームのスイッチング素子を継続して導通状態とすると共に、導通状態とされた上アームのスイッチング素子を除く上アームのスイッチング素子のすべておよび下アームのスイッチング素子のすべてを継続して非導通状態とする中断制御と
を選択的に実行する
インバータの駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータを駆動するためのインバータと制御部を備えたモータ駆動システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電動モータを動力源とする電気自動車の普及が進んでいる。電気自動車は、車両に搭載されて車両の走行駆動トルクを発生可能なモータと、モータに供給する３相交流電流を生成するインバータと、インバータを制御する制御部とを備える。モータを制御する場合、電力消費を出来る限り抑えるためにも、モータをいかに高効率で駆動するかが重要である。【０００３】
ところで、一般的なモータの回転速度および発生トルクとエネルギー効率との関係は、図１０に示す通りである。この図から分かるように、モータのエネルギー効率は、回転速度およびトルクによって異なってくる。即ち、回転速度が一定でもトルクが変化すればエネルギー効率が変化する。そこで、モータの高効率な駆動ポイントで断続的にモータを駆動し、平均的なモータの損失を減らし全体のエネルギー効率を高めるモータ駆動システムが開示されている（例えば、特許文献１）。【０００４】
図１１は、特許文献１に記載されたモータ駆動技術においてトルクの時間変化を示すタイミングチャートである。【０００５】
制御部は、モータによる走行駆動トルクが要求される力行時において、アクセル操作量に基づく要求トルクよりも小さい第１の走行駆動トルク指令値で電動モータを駆動する第1の駆動期間と、要求走行駆動トルクよりも大きい第２の走行駆動トルク指令値で電動モータを駆動する第２の駆動期間とを交互に設定する。これにより、モータに３相交流電流が断続的に供給され、かつ、モータで断続的にトルクが発生することとなる。また、第１および第２の駆動期間における第１および第２の走行駆動トルクの時間平均値は、所定誤差範囲内で要求トルクと一致し、第２の走行駆動トルク指令値におけるモータの駆動時のエネルギー効率は、要求トルクでのモータの駆動時のエネルギー効率よりも高い値に設定されたものである。【０００６】
このようにモータを駆動することで、第１および第２の走行駆動を時間平均した時の全体のエネルギー効率は、アクセル操作量に基づく要求走行駆動トルクを連続してモータが出力した場合のエネルギー効率よりも高くすることができる。よって、図１１に示すように、２つの走行駆動トルク指令値を設け、交互に指令値を変更してモータ発生トルクを変動させることで、要求走行駆動トルクを過不足なく満足しつつ全体のエネルギー効率を高めることができる。【０００７】
ところで、電気自動車には消費電力量の低減のみならず、快適な乗り心地の提供も要請される。そこで、特許文献１では、モータのトルク指令値を交互に変更する周波数が駆動系の固有振動数よりも十分高い周波数となるように、第１および第２駆動期間を設定する技術が開示されている。より具体的には、トルクの周波数は、例えば１００Ｈｚ程度、あるいはそれ以上に設定することが望ましい旨が開示されている。電気自動車の駆動系の固有振動数は数Ｈｚ程度であるため、トルクの周波数を上記のように設定すると、トルクの変動により生じる車体の振動等を抑制し、快適な乗り心地を実現できる。なお、ここでいう駆動系とは、モータのトルクを車輪に伝える装置全体をいう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１０−２４３６８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、上記従来のモータ駆動システムでは、１００Ｈｚ以上の周波数でトルクを断続的に発生させることにより、モータの各相に３相交流電流が断続的に供給される。３相交流電流が断続的に供給されると、３相交流電流の供給が中断する期間に、モータから電源方向へ電流が流れ込み、回生動作が起こる。例えば、電源と並列に接続されたキャパシタが備えられている場合、回生動作によりキャパシタに電流が流れ込むとキャパシタが膨張し、その後キャパシタから電流が流れ出すとキャパシタが収縮する。このようにキャパシタが膨張および収縮を繰り返すことによりキャパシタが振動し、キャパシタから音が発生する、という課題がある。特に、車両が低速走行をしている等で走行音が小さいとき、この音が耳障りになるおそれがある。【００１０】
本発明は、上記問題を鑑みてなされたものであり、低い周波数でトルクを断続的に発生させても、キャパシタから音が発生しにくい、モータ駆動システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、本明細書において開示されるモータ駆動システムは、スイッチング素子と前記スイッチング素子に並列に接続された還流ダイオードとを有する少なくとも３つの上アームと、スイッチング素子と前記スイッチング素子に並列に接続された還流ダイオードとを有する少なくとも３つの下アームとを備え、３相モータに電力を供給するためのインバータと、前記インバータが備える前記複数のスイッチング素子を制御する制御部とを備えたモータ駆動システムにおいて、前記制御部は、前記３相モータの各相への交流電流を供給するように、前記複数のスイッチング素子を制御する供給制御と、前記３相モータの各相への交流電流の供給を中断するように、前記複数のスイッチング素子を制御する中断制御とを選択的に実行し、前記中断制御は、前記上アームのスイッチング素子のうち、前記３相モータの各相への交流電流の供給を中断するタイミングにおいて前記３相モータにおける電流の向きが前記３相モータに流れ込む向きである相のうち少なくとも１相に対応する上アームのスイッチング素子を継続して導通状態とすると共に、導通状態とされた上アームのスイッチング素子を除く上アームのスイッチング素子のすべておよび下アームのスイッチング素子のすべてを継続して非導通状態とする制御である。
【発明の効果】
【００１２】
上記構成によると、低い周波数でトルクを断続的に発生させても、キャパシタからの音の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施の形態に係るモータ駆動システムの構成を示す制御ブロック図である。
【図２】（ａ）は、時分割制御を行う場合の選択信号とモータ電流の波形図の一例であり、（ｂ）は、（ａ）における一部拡大図である。
【図３】モータ電流波形の時間変化を表す波形図であり、（ａ）は実施の形態に係る供給制御から中断制御へ切換える場合、（ｂ）比較例に係る供給制御から非導通制御へ切換える場合の電流波形図である。
【図４】（ａ）は、実施の形態に係る中断制御におけるインバータの導通状態を表す回路図であり、（ｂ）非導通制御におけるインバータの導通状態を表す回路図である。
【図５】（ａ）は実施の形態に係る２相の上アームのスイッチング素子を導通状態とした場合のモータ電流波形の時間変化を表す波形図であり、（ｂ）は（ａ）の波形を得るために各スイッチング素子に出力される信号を示す図である。
【図６】（ａ）は実施の形態に係る１相の上アームのスイッチング素子を導通状態とした場合のモータ電流波形の時間変化を表す波形図であり、（ｂ）は（ａ）の波形を得るために各スイッチング素子に出力される信号を示す図である。
【図７】（ａ）は比較例に係るすべてのスイッチング素子を非導通状態とした場合のモータ電流波形の時間変化を表す波形図であり、（ｂ）は（ａ）の波形を得るために各スイッチング素子に出力される信号を示す図である。
【図８】インバータの導通状態を表す回路図であり、（ａ）は実施の形態に係る２相の上アームのスイッチング素子を導通状態とした場合、（ｂ）は実施の形態に係る１相の上アームのスイッチング素子を導通状態とした場合、（ｃ）は、比較例に係るすべてのスイッチング素子を非導通状態とした場合の回路図である。
【図９】（ａ）はモータの回転位相角を６０°毎に区分した各区間の電流波形を示す図であり、（ｂ）は各区間と導通状態に制御するスイッチング素子との関係を示す表である。
【図１０】モータの回転速度と発生トルクとモータ効率の関係を表す図である。
【図１１】特許文献１に記載された従来のモータ駆動技術においてトルクの時間変化を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
低い周波数でトルクを断続的に発生させることで、キャパシタで発生する音を、走行音および、モータと補助的なエンジンを備えた車両におけるエンジンの振動音に近い低周波数の音に近づけることが考えられる。これにより、キャパシタからの音を走行音等に隠し、耳障りにならないようにできる。しかしながら、キャパシタからの音を低くするためにトルクの周波数を低くし３相交流電流の供給の周波数を駆動系の固有振動数に近づけると、キャパシタの振動の周波数も駆動系の固有振動数に近づいてしまう。キャパシタの振動の周波数が駆動系の固有振動数に近づくと、駆動系の振動が増幅されてしまい、駆動系の振動が発生しやすくなるという問題がある。
【００１５】
また、モータからキャパシタに電流が流れ込むと、モータは回生動作となるため、回転速度が減少し、ブレーキがかかる。トルク発生とブレーキとが低い周波数で断続的に発生することで、さらに振動が発生しやすくなるという問題がある。
【００１６】
一般に考えられるように、スイッチング素子のすべてを非導通状態とすることによりモータの各相への交流電流の供給を中断すると、モータから供給される電流は、電流が流れ出す相の上アームのダイオードを介して電源へ向かい、電流の流れは回生動作となる。ところが、上述の構成によりモータの各相への交流電流の供給を中断すると、モータから供給される電流の少なくとも一部は、電流が流れ出す相の上アームのダイオードを介して、他の相の上アームの導通状態のスイッチング素子を通り、モータへ戻る。このように、３相モータに流れ込む向きである相のスイッチング素子およびモータの巻線と、その他の相の巻線およびダイオードとから、還流経路が形成される。回生動作が起こらない還流経路に電流が流れることで、回生動作が起こる経路に流れる電流が小さくなり、急激な回生動作を緩和できる。なお、還流経路内に供給された電流がモータの抵抗や導線の抵抗で消費されることで、還流経路内を流れる電流はある程度の時間経過後にゼロとなる。
【００１７】
急激な回生動作を緩和できると、例えば、インバータに備えられたキャパシタへ流れ込む電流が小さくなり、キャパシタでの振動が抑制される。これにより、キャパシタと駆動系との振動の周波数が近づいても、駆動系の振動が増幅されにくく、駆動系の振動が発生しにくい。また、キャパシタでの振動による音の発生も抑制できる。
【００１８】
従って、低い周波数でトルクを断続的に発生させても、駆動系の振動の発生を抑制しつつ、キャパシタから音が発生しにくい、モータ駆動システムを提供できる。
【００１９】
また、急激な回生動作を緩和することにより、回生動作により発生するブレーキの振動を抑制することができる。
【００２０】
以下、本発明の一実施形態であるモータ駆動システムについて図面を用いて説明する。
＜実施の形態＞
１．全体構成
図１は、実施の形態に係るモータ駆動システム１の構成を示す制御ブロック図である。
【００２１】
図１に示すように、モータ駆動システム１は、インバータ１２、および制御部１３からなる。
【００２２】
インバータ１２は、Ｕ相上アームのスイッチング素子１４ＵＰと還流ダイオード、Ｕ相下アームのスイッチング素子１４ＵＮと還流ダイオード、Ｖ相上アームのスイッチング素子１４ＶＰと還流ダイオード、Ｖ相下アームのスイッチング素子１４ＶＮと還流ダイオード、Ｗ相上アームのスイッチング素子１４ＷＰと還流ダイオード、およびＷ相下アームのスイッチング素子１４ＷＮと還流ダイオードからなる３相ブリッジ回路を備える（以下、区別の必要が無いときには「スイッチング素子１４」と総称する）。各スイッチング素子１４と還流ダイオードとは、それぞれ並列に接続されている。スイッチング素子１４としては、例えば、ＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ：Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）やＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）が利用可能である。ＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴはシリコン（Ｓｉ）を素材としたスイッチング素子でも、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）を素材としたスイッチング素子であってもよい。インバータ１２は、力行時には、電源１０が出力した直流電力を直交変換しモータ１１に交流電力を供給し、回生時には、モータ１１で発生した交流電力を直流電力に変換し電源１０に供給する。
【００２３】
電源１０は、例えばリチウムイオン電池やニッケル水素電池のような二次電池が利用可能である。キャパシタなどの容量素子２８は、電源１０と並列に接続される。
【００２４】
３相モータ１１は、インバータ１２と接続され、電気自動車の動力源として働く。３相モータ１１としては、例えば、永久磁石埋め込み型や表面に磁石を配置した同期モータが利用可能である。
２．制御部１３の詳細な構成
制御部１３は、電流検出手段１５、回転数検出手段１６、位相角検出手段１７、時分割トルク制御手段１８、比較器２０、電圧指令手段１９、全ＯＦＦ信号生成手段２２、ＰＷＭ信号生成手段２１、特定信号生成手段２３、およびセレクタ２４、モータセンサ２８、および電流検出センサ２９、３０を備える。モータセンサ２８は、例えば、レゾルバ、エンコーダ、ホール素子などである。
【００２５】
電流検出手段１５は、Ｕ、Ｖ、Ｗ各相のうち、少なくともいずれかの２相のモータ電流を検出し、これらと後述する位相角検出手段１７にて検出されたモータ１１の回転位相角を用いてｄｑ変換する。ｄｑ変換により得られたｄ軸上の電流とｑ軸上の電流とは比較器２０に出力される。
【００２６】
回転数検出手段１６は、３相モータ１１に備えられたモータセンサ２８により、３相モータ１１の単位時間当たりのロータの回転数を検出し、この回転数を時分割トルク制御手段１８に出力する。単位時間当たりの回転数により、３相モータ１１の実際の回転速度を把握できる。
【００２７】
位相角検出手段１７は、３相モータ１１に備えられたモータセンサ２８により、モータ電流の位相角を検出し、ロータの位相角を電流検出手段１５、電圧指令手段１９、および時分割トルク制御手段１８へ出力する。
【００２８】
時分割トルク制御手段１８は、電流指令生成手段２５、時分割制御手段２６、および３相モータ効率マップ２７を備える。時分割トルク制御手段は、トルク指令値、モータ電流、３相モータ１１の回転数、３相モータ１１の回転位相角に基づいて、インバータ１２の動作を決定するものである。具体的には、時分割トルク制御手段１８は、３相モータ１１の各相への交流電流の供給の中断および交流電流の供給を繰り返す時分割制御を実行するか、３相モータ１１の各相への交流電流の供給を連続的に実施する通常制御を実行するかを決定する。この決定は、例えば、トルク指令値に基づく要求トルクと回転数検出手段１６により得られた回転数と３相モータ効率マップ２７とを用いて、時分割制御を実施した場合のエネルギー効率と通常制御を実施した場合のエネルギー効率とを比べることにより行われる。
【００２９】
電流指令生成手段２５は、時分割制御の場合は、３相モータ効率マップ２７を参照し、現在の回転数においてエネルギー効率が最大となる最大効率トルクを求め、最大効率トルクに基づくｄ軸上およびｑ軸上の電流指令を生成する。なお、要求トルクより大きいトルクであれば、最大効率トルクに限らず、当該指令トルクに基づく電流指令を生成しても良い。また、電流指令生成手段２５は、通常制御の場合は、要求トルクに基づくｄ軸上およびｑ軸上の電流指令を生成する。
【００３０】
時分割制御手段２６は、セレクタ２４を制御するための選択信号と、特定信号生成手段２３を制御するための特定導通指令信号とを生成する。選択信号と特定導通指令信号との生成方法については後述する。
【００３１】
３相モータ効率マップ２７は、図１０に示したモータ回転速度およびトルクとモータの効率との関係をマップ化した情報である。
【００３２】
比較器２０は、ｄ，ｑ軸それぞれについて、電流検出センサ２９、３０でのサンプリングを基に電流検出手段１５が得て出力するモータ電流値と、電流指令生成手段２５から取得した電流指令値とを比較し、これらの電流誤差を演算し、電圧指令手段１９に出力する。具体的には、ｄ軸上の電流指令値とｄ軸上のモータ電流値との比較による電流誤差、およびｑ軸上の電流指令値とｑ軸上のモータ電流値との比較による電流誤差を、それぞれ電圧指令手段１９に出力する。電流誤差は、実際に３相モータ１１に供給されている電流と、ユーザーが希望する駆動に必要な電流との差である。
【００３３】
電圧指令手段１９は、比較器２０から出力された電流誤差に基づき、電圧指令値を演算する。具体的には、電圧指令手段１９は、ｄ軸上およびｑ軸上の電流誤差に、例えばＰＩ制御（比例積分制御）を施し、ｄ軸上およびｑ軸上の電圧指令値をそれぞれ演算する。そして、電圧指令手段１９は、ｄ，ｑ軸上の電圧指令値と３相モータ１１の回転位相角とを用いて逆ｄｑ変換を行い、Ｕ、Ｖ、Ｗ相の各電圧指令値を演算し、これをＰＷＭ信号生成手段２１に出力する。
【００３４】
全ＯＦＦ信号生成手段２２は、各スイッチング素子１４のすべてを非導通状態にする信号（例えば、ＬＯＷレベルの信号）を、Ｕ、Ｖ、Ｗ相ごとに生成しセレクタ２４に出力する。
【００３５】
ＰＷＭ信号生成手段２１は、電圧指令に基づいて、各スイッチング素子１４にＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：パルス幅変調）制御に基づき導通状態と非導通状態とを繰り返させる信号（例えば、ＨＩＧＨレベルとＬＯＷレベルとを繰り返す信号）を、Ｕ、Ｖ、Ｗ相ごとに生成しセレクタ２４に出力する。
【００３６】
特定信号生成手段２３は、時分割制御手段２６から出力された特定導通指令信号に基づいて、特定のスイッチング素子１４を継続して導通状態とし、残りのスイッチング素子１４を継続して非導通状態とする信号（例えば、特定のスイッチング素子１４にはＨＩＧＨレベルの信号であり、残りのスイッチング素子１４にはＬＯＷレベルの信号）を生成しセレクタ２４に出力する。
【００３７】
セレクタ２４は、時分割制御手段２６から出力された選択信号に基づいて、全ＯＦＦ信号生成手段２２から出力された信号、ＰＷＭ信号生成手段２１から出力された信号、および、特定信号生成手段２３から出力された信号のいずれかを選択して、インバータ１２に出力する。
【００３８】
なお、制御部１３は、１つのプロセッサないし複数のプロセッサの組み合わせで構成されることが考えられる。具体的には、マイクロコンピュータ、ＤＳＰ（Ｄｅｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）、または専用ＩＣ（集積回路：Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）を用いればよい。なお、制御部１３はこれらを用いずに構成してもよい。
３．動作
次に、モータ電流の波形を参照しながら、時分割制御を行う場合のモータ駆動システムの動作を説明する。
【００３９】
図２（ａ）は、時分割制御を行う場合の選択信号とモータ電流の波形図の一例であり、図２（ｂ）は図２（ａ）における一部拡大図である。
【００４０】
選択信号は、全ＯＦＦ信号生成手段２２を選択する状態Ｓ１と、ＰＷＭ信号生成手段２１を選択する状態Ｓ２と、特定信号生成手段２３を選択する状態Ｓ３との３種類の状態を取り得る。以下、本明細書において、状態Ｓ１が選択されたときの制御を非導通制御ともいう。
【００４１】
特定導通指令信号は、スイッチング素子１４ＵＰ、１４ＶＰ、１４ＷＰ、１４ＵＮ、１４ＶＮ、１４ＷＮのうち、選択信号が状態Ｓ３のときにいずれのスイッチング素子を導通状態とするかを示している。
【００４２】
時刻ｔ１まで、選択信号が状態Ｓ２を示すので、セレクタ２４は、ＰＷＭ信号生成手段２１から出力された信号をインバータ１２に出力する。これにより、各スイッチング素子１４がＰＷＭ制御に基づいて導通状態と非導通状態とを繰り返し、その結果、インバータ１２から３相交流電流が出力される。以下、本明細書において、この区間における制御を供給制御ともいう。
【００４３】
時刻ｔ１から時刻ｔ２まで、選択信号が状態Ｓ３を示すので、セレクタ２４は、特定信号生成手段２３から出力された信号をインバータ１２に出力する。これにより、特定のスイッチング素子１４が継続して導通状態となり、残りのスイッチング素子１４が継続して非導通状態となる。導通状態とするスイッチング素子１４は、特定導通指令信号の状態Ｓ３１により決まる。ここでは、状態Ｓ３１は、Ｕ相上アームのスイッチング素子１４ＵＰを導通状態とし、残りの上アームのスイッチング素子１４ＶＰ、１４ＷＰ、および下アームのスイッチング素子１４ＵＮ、１４ＶＮ、１４ＷＮのすべてを非導通状態とすることを示しているものとする。これにより、時刻ｔ１から時刻ｔ２まで、スイッチング素子１４ＵＰが導通状態となり、残りのスイッチング素子１４ＵＮ、１４ＶＰ、１４ＶＮ、１４ＷＰ、１４ＷＮが非導通状態となる。このとき、Ｕ相には３相モータ１１に流れ込む向きの電流が流れ、Ｗ相にはモータ１１から流れ出す向きの電流が流れる。そして、図２（ｂ）に示すように、Ｕ相の電流とＷ相の電流が時間経過と共に減少する。以下、本明細書において、この区間における制御を中断制御ともいう。
【００４４】
時刻ｔ２から時刻ｔ３まで、選択信号が状態Ｓ２を示すので、時刻ｔ１までと同様に、各スイッチング素子１４がＰＷＭ制御に基づいて導通状態と非導通状態とを繰り返し、その結果、インバータ１２から３相交流電流が出力される。これ以降は、特定導通指令信号により示されるスイッチング素子が異なること以外は、上記の動作の繰り返しである。なお、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間の長さは、以下の方法で決定される。
【００４５】
まず、時分割制御手段２６は、エネルギー効率が最大となる最大効率トルクと要求トルクとの比率に基づいて、オンデューティーを決定する。具体的には、オンデューティーは、オンデューティー＝要求トルク／最大効率トルクの関係式により決定される。オンデューティーとは、３相モータ１１への電流供給を実施する時間を通電時間、３相モータ１１への３相交流電流の供給を中断する時間を非通電時間とすると、オンデューティー＝通電時間／（通電時間＋非通電時間）の関係式により定まる比率である。なお、最大効率トルク以外の指令トルクを用いた場合は、オンデューティーは、オンデューティー＝要求トルク／指令トルクの関係式により決定すれば良い。
【００４６】
次に、時分割制御手段２６は、通電時間と非通電時間との合計の長さおよびオンデューティーから通電時間を決定する。通電時間は、通電時間＝オンデューティー×（通電時間＋非通電時間）の関係式により決定される。本実施形態では、通電時間と非通電時間との合計の長さは一定であり、固定値とする。
【００４７】
そして、時分割制御手段２６は、決定した通電時間を時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間の長さに設定する。これにより、３相モータ１１の発生トルクの時間平均を要求トルクに近づけることができる。
【００４８】
なお、制御部１３は、供給制御、中断制御、および非導通制御以外の制御を実行することができるように構成されていてもよい。例えば、供給制御と中断制御との間に、他の制御が実行されてもよい。この場合、例えば、他の信号生成手段を設けて、時分割制御手段２６が当該信号生成手段を選択する選択信号をセレクタ２４に出力するようにすればよい。
４．選択信号の生成方法
時分割制御手段２６は、一定周期でパルスが立ち上がるパルス信号を内部で生成しており、パルスの立ち上がりのタイミングを３相モータ１１に電流供給を実施するタイミングを決める目安として用いる。
【００４９】
制御部１３が供給制御から中断制御へ切換えられる場合および供給制御から非導通制御へ切換えられる場合における、制御部１３の動作を図３および図４を用いて詳細に説明する。
【００５０】
図３は、モータ電流波形の時間変化を表す波形図であり、図３（ａ）は実施の形態に係る供給制御から中断制御へ切換える場合、図３（ｂ）比較例に係る供給制御から非導通制御へ切換える場合の電流波形図である。図４（ａ）は、実施の形態に係る中断制御におけるインバータ１２の導通状態を表す回路図であり、図４（ｂ）は比較例に係る非導通制御におけるインバータ１２の導通状態を表す回路図である。Ｕ相、Ｗ相の電流の大きさは最大効率トルクに依存し、トルクと電流の大きさとは略比例関係にある。
【００５１】
供給制御では、３相モータ１１に要求される要求トルクにもとづいて、Ｕ、Ｖ、Ｗ各相に電流が流れている。ここで、図３（ａ）に示すように、供給制御から中断制御への切換えは、Ｕ、Ｖ、Ｗのいずれか１相の電流が略０アンペアとなるタイミングで行っている。いずれか１相が略０Ａ（アンペア）となる導通位相角は、電気角３６０°に対して６０°ごとに６回発生するが、いずれのタイミングでもスイッチング素子の制御については、同様である。
【００５２】
図３（ａ）に示すように、供給制御から中断制御に切換える時刻ｔ１における電流の状態は、Ｕ相の電流が正、Ｗ相の電流が負である。（本実施の形態では、３相モータ１１に流れ込む向きを正、３相モータ１１から流れ出す向きを負とする）。これに対応して、供給制御から中断制御に切換えるタイミングにおいて、時分割制御手段２６は、特定信号生成手段２３からの信号をスイッチング素子１４に出力するよう、セレクタ２４を制御する。さらに、当該タイミングにおいて、時分割制御手段２６は、図４（ａ）に示すように、Ｕ相上アームのスイッチング素子１４ＵＰを継続して導通状態とし、その他のスイッチング素子１４ＶＰ、１４ＷＰ、１４ＵＮ、１４ＶＮ、１４ＷＮは非導通状態とするよう、特定信号生成手段２３に信号を出力する。そうすると、Ｗ相上アームのダイオード、Ｕ相上アームのスイッチング素子、Ｕ相のモータの巻線、およびＷ相のモータの巻線からなる還流経路ができて、キャパシタ２８（電源１０側）に電流が流れなくなる。
【００５３】
供給制御から中断制御に切換える時刻ｔ１において、いずれのスイッチング素子１４を導通させるかは、ｔ１における各相の電流の向きに依存する。具体的には、３相モータ１１に流れ込む向きに電流が流れる相の上アームのスイッチング素子１４を導通状態とすればよい。例えば、時刻ｔ１におけるＶ相電流が正のとき、Ｖ相上アームのスイッチング素子１４ＶＰを導通状態とすれば良く、時刻ｔ１におけるＷ相電流が正のとき、Ｗ相上アームのスイッチング素子１４ＷＰを導通状態とすれば良い。
【００５４】
中断制御から再び供給制御に移行するまで、スイッチング素子１４の動作は保持される。当該供給制御への切換えのタイミングにおいて、時分割制御手段２６は、ＰＷＭ信号生成手段２１からの信号をスイッチング素子１４に出力するよう、セレクタ２４を制御する。
【００５５】
なお、各相のモータ電流値の合計が０Ａになることから、図１では、３相のモータ電流のうちいずれか２相を検出することで、すべてのモータ電流値を演算しているが、この構成に限らない。各相のモータ電流値を時分割トルク制御手段１８に入力し直接検出しても良い。
【００５６】
一方、比較例として、供給制御から非導通制御に切換える場合の動作について、図３（ｂ）および図４（ｂ）を用いて説明する。図３（ｂ）に示すように、供給制御から非導通状態に切換える時刻ｔ１において、Ｕ相の電流が正、Ｗ相の電流が負である。このとき、時分割制御手段２６は、図３（ｂ）に示すように、全ＯＦＦ信号生成手段２２からの信号がスイッチング素子１４に出力されるよう、セレクタ２４に選択信号を出力する。これにより、すべてのスイッチング素子１４を非導通状態とする。そうすると、図４（ｂ）に示すようにＷ相上アームのダイオード、キャパシタ、Ｕ相下アームのダイオード、Ｕ相のモータの巻線、およびＷ相のモータの巻線からなる回生経路ができる。キャパシタ２８に電流が流れることで、回生動作が起こる。
【００５７】
中断制御から再び供給制御に切換える場合と同様に、非導通制御から再び供給制御に移行するまで、スイッチング素子１４の動作は保持される。その後の制御についても、中断制御から切換える場合と同様である。
【００５８】
中断制御では、３相モータ１１で発生したエネルギーがキャパシタ２８で回収されないため、モータから電流が流れ出る期間が長く、３相モータ１１は弱い回生動作となり、弱いブレーキがかかる。非導通制御では、３相モータ１１から流れ出た電流が、インバータ１２の入力側に備えられたキャパシタ２８に流れこむ。従って、非導通制御では、中断制御よりも、３相モータ１１から電流が流れ出る期間が短縮され、且つ、３相モータ１１で発生したエネルギーがキャパシタ２８で回収される。そのため３相モータ１１から電流が流れ出る期間において、３相モータ１１が急激な回生動作となり、強いブレーキがかかる。このように、供給制御以外の期間を供給制御とするか非導通制御とするかで、３相モータ１１の回生動作の強さを選択できる。
【００５９】
なお、図４（ａ）の例では、偶然、時刻ｔ１でのＶ相の電流値がゼロであるが、３相モータ１１に電流供給を実施するタイミングにおいていずれの相の電流値もゼロではない場合もある。例えば、図２（ａ）に示す時刻ｔ３では、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のいずれの電流値もゼロではない。この場合について説明する。
【００６０】
図５から図７は、モータ電流波形の時間変化を表す波形図である。図８は、インバータの導通位相を表す回路図である。図５および図８（ａ）は実施の形態に係る２相の上アームのスイッチング素子１４を導通状態とした場合、図６および図８（ｂ）は実施の形態に係る１相の上アームのスイッチング素子１４を導通状態とした場合、図７および図８（ｃ）は、比較例に係るすべてのスイッチング素子１４を非導通状態とした場合に、それぞれ対応する。
【００６１】
供給制御から中断制御への切換えの時刻ｔ３において、これらの例では、Ｕ相およびＶ相の電流が３相モータ１１に流れ込む向きに流れており、Ｗ相の電流が３相モータ１１から流れ出る向きに流れている。
【００６２】
図８（ａ）に示すように、供給制御から中断制御への切換えのタイミングにおいて、Ｕ相およびＶ相の上アームのスイッチング素子１４ＵＰ、１４ＶＰを継続して導通状態とし、その他のスイッチング素子１４ＷＰ、１４ＵＮ、１４ＶＮ、１４ＷＮを非導通状態とする。具体的な制御としては、図５（ｂ）に示すように、時刻ｔ３までは、スイッチング素子１４の全部にオン信号とオフ信号とが繰り返し出力されている。次に、時刻ｔ３からは、スイッチング素子１４ＵＰ、１４ＶＰにはオン信号が出力され、スイッチング素子１４ＵＮ、１４ＶＮ、１４ＷＰ、１４ＷＮにはオフ信号が出力されている。これにより、図５（ａ）に示すように、まず、Ｕ相の電流が０Ａとなり、その後、Ｖ相およびＷ相の電流が同時に０Ａとなる。
【００６３】
図８（ｂ）に示すように、供給制御から中断制御への切換えのタイミングにおいて、Ｕ相の上アームのスイッチング素子１４ＵＰを継続して導通状態とし、その他のスイッチング素子１４ＶＰ、１４ＷＰ、１４ＵＮ、１４ＶＮ、１４ＷＮを非導通状態とする。具体的な制御としては、図６（ｂ）に示すように、時刻ｔ３までは、スイッチング素子１４の全部にオン信号とオフ信号とが繰り返し出力されている。次に、時刻ｔ３からは、スイッチング素子１４ＵＰにはオン信号が出力され、スイッチング素子１４ＵＮ、１４ＶＰ、１４ＶＮ、１４ＷＰ、１４ＷＮにはオフ信号が出力されている。これにより、図６（ａ）に示すように、まず、Ｕ相の電流が０Ａとなり、その後、Ｖ相およびＷ相の電流が同時に０Ａとなる。
【００６４】
図８（ｃ）に示すように、供給制御から非導通制御への切換えのタイミングにおいて、すべてのスイッチング素子１４を非導通状態とする。具体的な制御としては、図７（ｂ）に示すように、時刻ｔ３までは、スイッチング素子１４の全部にオン信号とオフ信号とが繰り返し出力されている。次に、時刻ｔ３からは、スイッチング素子１４の全部にオフ信号が出力されている。これにより、図７（ａ）に示すように、まず、Ｕ相の電流が０Ａとなり、その後、Ｖ相およびＷ相の電流が同時に０Ａとなる。
【００６５】
時刻ｔ３からすべての相の電流が０Ａとなる時刻ｔ４までの時間は、２相の上アームのスイッチング素子を導通状態としたとき、１相の上アームのスイッチング素子を導通状態としたとき、すべてのスイッチング素子を非導通状態としたとき、の順に短くなる。
【００６６】
なお、上記記載では、Ｕ相およびＶ相の電流が正である例を示したが、これに限らない。図９はモータの回転位相角を６０°毎に区分した各区間と、各区間において導通状態にするスイッチング素子とを示す図である。図９（ａ）の区間１〜６が、図９（ｂ）の区間１〜６に対応している。区間１は位相角が０°以上６０°未満であり、区間２は位相角が６０°以上１２０°未満であり、以下、同様である。図９（ｂ）において「ＯＮ」は、導通状態にできるスイッチング素子を示す。例えば、３相モータ１１の３相交流電流の供給を中断するタイミングが区間１に含まれていれば、Ｖ相上アームのスイッチング素子１４ＶＰとＷ相上アームのスイッチング素子１４ＷＰの少なくとも１つを導通状態とし、残りのスイッチング素子１４ＵＰ、１４ＵＮ、１４ＶＮ、１４ＷＮを非導通状態とする。なお、図２（ａ）の時刻ｔ１の位相角は、位相角２４０°であり、区間５に含まれる。このように、１相の電流が０Ａであるときは、正の電流が流れる相の上アームのスイッチング素子１つを導通状態とし、残りのスイッチング素子を非導通状態とする。また、図２（ｂ）の時刻ｔ３の位相角は、位相角２９０°付近であり、区間５に含まれる。
４．効果
このように、制御部１３が、３相モータ１１に電流が流れ込む相の上アームのスイッチング素子１４を導通状態とし、それ以外のスイッチング素子１４を非導通状態とする中断制御を行うことで、３相モータ１１の動作が弱い回生動作となり、低い周波数でトルクを断続的に発生させても、駆動系の振動の発生を抑制しつつ、キャパシタから音が発生しにくい、モータ駆動システムを提供できる。
【００６７】
駆動系の振動の発生を抑制できるのは、インバータ１２に備えられたキャパシタ２８へ流れ込む電流が小さくなり急激な回生動作が緩和されると、キャパシタ２８に流れ込む電流が小さくなるため、キャパシタ２８での振動が抑制されるためである。これにより、キャパシタ２８と駆動系との振動の周波数が近付いても、駆動系の振動が増幅されにくく、駆動系の振動の発生を抑制できる。
【００６８】
また、上述のように、供給制御以外の期間を中断制御とするか非導通制御とするかで、３相モータ１１の回生動作の強さを選択できるため、回生動作により発生するブレーキの振動を抑制することができる。ここでいうブレーキとは、モータからキャパシタにモータ電流が回収されるときに生じるものであり、電流が流れ続けている期間におけるモータの回生動作によるブレーキである。
＜変形例＞
１．供給制御から中断制御または非導通制御への選択的切換え
実施の形態では、供給制御から中断制御へ切換えるモータ駆動システムの具体的な動作を説明した。本変形例では、供給制御から中断制御または非導通制御へ選択的に切換える動作を説明する。中断制御では、３相モータ１１の動作が弱い回生動作なので、振動の発生を抑制できる一方、キャパシタ２８に回収される電流は、原理的には０である。これに対し、非導通制御では、常に３相モータ１１の動作が強い回生動作なので、振動の発生を抑制することはできないが、キャパシタ２８に回収される電流が多い。そのため、中断制御または非導通制御を選択できるようにすることで、場合に応じて振動の発生の抑制を重視したり、電力回収を重視したりする制御を実現することができる。以下に、供給制御または中断制御のいずれを選択するかの条件として、モータの回転数またはモータ電流を用いた場合について説明する。
１−１．モータの回転数
供給制御から非導通制御への切換えタイミングを、モータの回転数により設定する実施例について説明する。
【００６９】
一般に、すべてのスイッチング素子１４を非導通状態として、３相モータ１１から流れ出た電流のすべてをキャパシタ２８に回収する場合、キャパシタ２８が回収するエネルギーはモータ電流値で決まる。これは、回収されるエネルギーが３相モータ１１で発生する慣性エネルギーの一部であり、モータ電流値によりキャパシタ２８が回収するエネルギー量が決まるためである。そのため、キャパシタ２８が回収するエネルギーは、３相モータ１１の回転数に依存しない。一方、３相モータ１１は回転数が高いほど、より大きな慣性エネルギーを有する。
【００７０】
ここで、３相モータ１１から流れ出る電流値が同等の大きさで、且つ、回転数が異なる２つの場合を比較する。３相モータ１１の回転数が低い場合、慣性エネルギーが元々小さく、元々保有している慣性エネルギーに対するキャパシタ２８に回収されるエネルギーの割合は大きくなる。そのため、キャパシタ２８に回収されるエネルギーによって失われる回転力の割合は大きくなる。一方、３相モータ１１の回転数が高い場合、モータの回転数が低い場合と同じ量のエネルギーがキャパシタ２８に回収されても、失われる回転力の割合は小さくなる。このように、３相モータ１１の回転数が低い場合は、回生することによる回転数の変化が大きいため供給制御から非導通制御への切換えの際に発生する振動が大きくなり、３相モータ１１の回転数が高い場合は、回転数の変化が小さいため当該切換えの際に発生する振動が小さくなる。
【００７１】
従って、３相モータ１１の回転数の所定値を、発生する振動の大きさによって決めれば良い。３相モータ１１の回転数が所定値以上である場合は、非導通制御に切換えることでエネルギーをキャパシタ２８に回収してエネルギー損失を低減できる。一方、所定値よりも３相モータ１１の回転数が低い場合は、中断制御に切換えることで振動が発生することを抑制できる。
１−２．モータ電流
供給制御から非導通制御への切換えタイミングを、モータ電流値により設定する実施例について説明する。
【００７２】
キャパシタ２８に回収されるエネルギーは電流値の大きさに比例するため、キャパシタ２８へのエネルギー回収によって失われる慣性エネルギーは、モータ電流の大小に依存する。従って、モータ電流の大きさに基づいて、中断制御または非導通制御のいずれに切換えるかを選択しても良い。
【００７３】
より具体的には、モータ電流値が小さい場合、キャパシタ２８にエネルギーを回収しても、回収されるエネルギーが小さいので慣性エネルギーの減少も小さく、振動が小さくなる。従って、３相モータ１１の電流値の所定値を、発生する振動の大きさによって決め、所定値よりもモータ電流が小さい場合は非導通制御へ切換えれば良い。一方、モータ電流が大きい場合、キャパシタ２８に回収されるエネルギーは大きいので慣性エネルギーの減少も大きく、振動などが大きくなる。従って、モータ電流が所定値以上である場合は、中断制御へ切換えれば良い。
２．供給制御から中断制御を介した非導通制御への切換え
実施の形態では、供給制御から中断制御へ切換えるモータ駆動システムの具体的な動作を説明した。この場合、中断制御の動作中においてモータ電流は回収されない。これに対し、本変形例では、供給制御から中断制御に切換え、一定時間経過後、非導通制御へ切換える。このように、非導通制御を設けることで、キャパシタ２８にモータ電流の一部を回収することができる。なお、一定時間は、中断制御により電流が低下するもののゼロには到達しない程度の時間に設定してある。そのため、中断制御において振動を抑制しつつ、非導通制御においてエネルギー損失を少なくすることができるモータ駆動システムを提供することができる。
【００７４】
なお、上述した実施の形態および変形例は、モータの位相角や回転数の検出をモータセンサを用いて実施しているが、本発明はこれに限定されない。例えば、モータ電流とモータパラメータを用いて位相角や回転数を推定する、いわゆるセンサレス制御方式であってもよい。また、図１では、電流検出センサ２９、３０の２つのセンサにてモータ電流を検出しているが、本発明はこれに限定されない。例えば、抵抗値の低い抵抗、いわゆるシャント抵抗をインバータ１２と電源１０の間に接続し、上記の抵抗にかかる電圧をインバータ１２のＰＷＭ制御の状態と連動して検出することで、３相モータ１１に流れる電流を検出する方式が実用化されている。本発明においても、モータ電流の検出にシャント抵抗を用いてもよい。また、本実施の形態は検出されたモータ電流をｄｑ変換し、ｄ軸上およびｑ軸上の電流指令との誤差に基づいて電圧制御を行っているが、本発明はこれに限定されない。トルク指令値によって生成された要求トルクをモータが出力する制御方式であればよい。すなわち、トルク指令と電流指令とは略比例関係にあるため、モータ電流が、モータ電流指令値の通りになるようにフィードバック制御ループが構成されている制御方式であればよい。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明に係るモータ駆動システムは、例えば、空気調和機の圧縮機インバータ制御、冷蔵庫用インバータ制御、ヒートポンプ給湯器のインバータ制御、産業用サーボアンプのインバータ制御、電気自動車やハイブリッド自動車のインバータ制御などに広く適用可能である。
【符号の説明】
【００７６】
１１  ３相モータ
１２  インバータ
１３  制御部
１４  スイッチング素子
２１  ＰＷＭ信号生成手段
２２  全ＯＦＦ信号生成手段
２３  特定信号生成手段
２４  セレクタ
２６  時分割制御手段
【図１】
2013057854.tif 000003
【図２】
2013057854.tif 000004
【図３】
2013057854.tif 000005
【図４】
2013057854.tif 000006
【図５】
2013057854.tif 000007
【図６】
2013057854.tif 000008
【図７】
2013057854.tif 000009
【図８】
2013057854.tif 000010
【図９】
2013057854.tif 000011
【図１０】
2013057854.tif 000012
【図１１】
2013057854.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成25年1月8日(2013.1.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチング素子と前記スイッチング素子に並列に接続された還流ダイオードとを有する少なくとも３つの上アームと、スイッチング素子と前記スイッチング素子に並列に接続された還流ダイオードとを有する少なくとも３つの下アームとを備え、３相モータに電力を供給するためのインバータと、
前記インバータに接続されたキャパシタと、
前記インバータが備える前記複数のスイッチング素子を制御する制御部と
を備えたモータ駆動システムにおいて、
前記制御部は、
前記３相モータの各相への交流電流を供給するように、前記複数のスイッチング素子を制御する供給制御と、
前記３相モータの各相への交流電流の供給を中断するように、前記複数のスイッチング素子を制御する中断制御と
を選択的に実行し、
前記中断制御は、前記上アームのスイッチング素子のうち、前記３相モータの各相への交流電流の供給を中断するタイミングにおいて前記３相モータにおける電流の向きが前記３相モータに流れ込む向きである相のうち少なくとも１相に対応する上アームのスイッチング素子を継続して導通状態とすると共に、導通状態とされた上アームのスイッチング素子を除く上アームのスイッチング素子のすべておよび下アームのスイッチング素子のすべてを継続して非導通状態とする制御であり、
前記３相モータの回転中の少なくとも一部の期間において、
前記供給制御と前記中断制御とを含むセットを繰り返す
モータ駆動システム。
【請求項２】
前記制御部は、
前記中断制御を実行する期間と前記供給制御を実行する期間とで出力されるトルクの時間平均値が、要求トルクに略一致するように、前記供給制御で出力されるトルクの大きさを設定し、前記供給制御において前記設定されたトルクが出力されるように前記３相モータの各相に供給される電流の大きさを調整する
請求項１に記載のモータ駆動システム。
【請求項３】
前記３相モータの回転数を検出する回転数検出手段
をさらに備え、
前記制御部は、
さらに、前記複数のスイッチング素子のすべてを非導通状態とする非導通制御を実行可能であり、
前記３相モータの回転数が所定値未満であれば、前記少なくとも一部の期間として前記セットを繰り返し、
前記３相モータの回転数が所定値以上であれば、残りの期間として前記セット内の前記中断制御に代えて非導通制御に置き換えたセットを繰り返す
請求項１に記載のモータ駆動システム。
【請求項４】
前記３相モータの電流値を検出する電流検出手段
をさらに備え、
前記制御部は、
さらに、前記複数のスイッチング素子のすべてを非導通状態とする非導通制御を実行可能であり、
前記３相モータの電流値が所定値以上であれば、前記少なくとも一部の期間として前記セットを繰り返し、
前記３相モータの電流値が所定値未満であれば、残りの期間として前記セット内の前記中断制御に代えて非導通制御に置き換えたセットを繰り返す
請求項１に記載のモータ駆動システム。
【請求項５】
前記セットには、前記供給制御と前記中断制御との後に、前記複数のスイッチング素子のすべてを非導通状態とする非導通制御が含まれ、
前記制御部は、前記供給制御から前記中断制御に切換えた後に、
前記中断制御の開始から一定時間が経過したタイミングで、さらに、前記非導通制御に切換える
請求項１に記載のモータ駆動システム。
【請求項６】
前記制御部は、前記中断制御において、
前記３相モータの各相への交流電流の供給を中断するタイミングにおいて前記３相モータにおける電流の向きが前記３相モータに流れ込む向きである相が２相ある場合、前記上アームのスイッチング素子のうち、当該２相に対応する上アームのスイッチング素子を継続して導通状態とし、導通状態とされた上アームのスイッチング素子を除く上アームのスイッチング素子のすべておよび下アームのスイッチング素子のすべてを非導通状態とする
請求項１から５のいずれかに記載のモータ駆動システム。
【請求項７】
前記制御部は、前記中断制御において、
前記３相モータの各相への交流電流の供給を中断するタイミングにおいて前記３相モータにおける電流の向きが前記３相モータに流れ込む向きである相が２相ある場合、前記上アームのスイッチング素子のうち、当該２相のうちのいずれか１相に対応する上アームのスイッチング素子を導通状態とし、導通状態とされた上アームのスイッチング素子を除く上アームのスイッチング素子のすべておよび下アームのスイッチング素子のすべてを非導通状態とする
請求項１から５のいずれかに記載のモータ駆動システム。
【請求項８】
スイッチング素子と前記スイッチング素子に並列に接続された還流ダイオードとを有する少なくとも３つの上アームと、スイッチング素子と前記スイッチング素子に並列に接続された還流ダイオードとを有する少なくとも３つの下アームとを備え、前記３つの上アームおよび３つの下アームに接続されたキャパシタと、３相モータに電力を供給するためのインバータの駆動方法であって、
前記３相モータの各相への交流電流を供給するように、前記複数のスイッチング素子を制御する供給制御と、
前記３相モータの各相への交流電流の供給を中断するように、前記上アームのスイッチング素子のうち、前記３相モータの各相への交流電流の供給を中断するタイミングにおいて前記３相モータにおける電流の向きが前記３相モータに流れ込む向きである相のうち少なくとも１相に対応する上アームのスイッチング素子を継続して導通状態とすると共に、導通状態とされた上アームのスイッチング素子を除く上アームのスイッチング素子のすべておよび下アームのスイッチング素子のすべてを継続して非導通状態とする中断制御と
を選択的に実行し、
前記３相モータの回転中の少なくとも一部の期間において、
前記供給制御と前記中断制御とを含むセットを繰り返す
インバータの駆動方法。
【請求項９】
前記制御部は、
前記中断制御を実行する期間と前記供給制御を実行する期間とで出力されるトルクの時間平均値が、要求トルクに略一致するように、前記供給制御で出力されるトルクの大きさを設定し、前記供給制御において前記設定されたトルクが出力されるように前記３相モータの各相に供給される電流の大きさを調整する
請求項８に記載のインバータの駆動方法。
【国際調査報告】
2013057854.tif 000014
2013057854.tif 000015
2013057854.tif 000016
2013057854.tif 000017