(57)【要約】【課題】ステータ固有の共振周波数領域における回転電機の振動を抑制する。【解決手段】本実施形態の回転電機の制御装置は、電源と、電源の出力電圧を昇圧する昇圧器と、回転子及び固定子を有する回転電機と、昇圧器によって昇圧された電力を電力変換して回転電機に供給する電力変換器と、昇圧器を制御する制御部と、  を備えた回転電機の制御装置において、制御部は、回転子の回転数が、固定子固有の共振周波数に対応する共振回転数を含んで所定回転数幅を有する共振回転数領域の外側となる場合には、昇圧器の昇圧電圧を、回転電機又は電力変換器又は昇圧器又は電源の効率、或いはそれらの内の二つ以上の合計の効率が最大となる、最大効率電圧に設定し、回転子の回転数が、共振回転数領域の内側となる場合には、昇圧電圧を、最大効率電圧よりも高い電圧に設定する。【選択図】図１
2018170897.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源と、
前記電源の出力電圧を昇圧する昇圧器と、
回転子及び固定子を有する回転電機と、
前記昇圧器によって昇圧された電力を電力変換して前記回転電機に供給する電力変換器と、
前記昇圧器を制御する制御部と、
を備えた回転電機の制御装置において、
前記制御部は、
前記回転子の回転数が、前記固定子固有の共振周波数に対応する共振回転数を含んで所定回転数幅を有する共振回転数領域の外側となる場合には、
前記昇圧器の昇圧電圧を、前記回転電機又は前記電力変換器又は前記昇圧器又は前記電源の効率、或いはそれらの内の二つ以上の合計の効率が最大となる、最大効率電圧に設定し、
前記回転子の回転数が、前記共振回転数領域の内側となる場合には、
前記昇圧電圧を、前記最大効率電圧よりも高い電圧に設定する
ことを特徴とする、回転電機の制御装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記回転子の回転数が前記共振回転数領域の内側となる場合、前記固定子に流れる電流が所定の電流閾値以上のとき、前記昇圧電圧を、前記最大効率電圧よりも高い電圧に設定する
請求項１に記載の回転電機の制御装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記回転子の回転数が前記共振回転数領域の内側となる場合、前記共振回転数に近づくほど、前記昇圧電圧を、より高い電圧に設定する
請求項１又は２に記載の回転電機の制御装置。
【請求項４】
前記制御部は、
前記回転電機を駆動源として搭載している電動車両において、前記回転電機のみの駆動力で前記電動車両が走行し、且つ前記電動車両が搭載する前記回転電機と異なる他の発電装置が運転していない場合に、前記昇圧電圧を、前記最大効率電圧よりも高い電圧に設定する
請求項１〜３のいずれか１項に記載の回転電機の制御装置。
【請求項５】
電源と、
前記電源の出力電圧を昇圧する昇圧器と、
回転子及び固定子を有する回転電機と、
前記昇圧器によって昇圧された電力を電力変換して前記回転電機に供給する電力変換器と、
前記昇圧器を制御する制御部と、
を備えた回転電機の制御装置において、
前記制御部によって、
前記回転子の回転数が、前記固定子固有の共振周波数に対応する共振回転数を含んで所定回転数幅を有する共振回転数領域の外側となる場合には、
前記昇圧器の昇圧電圧を、前記回転電機又は前記電力変換器又は前記昇圧器又は前記電源の効率、或いはそれらの内の二つ以上の合計の効率が最大となる、最大効率電圧に設定し、
前記回転子の回転数が、前記共振回転数領域の内側となる場合には、
前記昇圧電圧を、前記最大効率電圧よりも高い電圧に設定する
回転電機の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機の制御装置および回転電機の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ハイブリッド車両において、モータ（回転電機）を駆動するインバータの直流入力電圧を、システム全体の電力損失が最小となるように設定する構成が開示されている。しかしながら、特許文献１では、モータにおける振動は考慮されておらず、ステータ固有の共振周波数領域では、モータ振動が大きくなってしまい、上記のモータ制御では、該周波数帯で振動が大きくなってしまう虞があり、車両商品性が低下してしまう虞がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３２５３５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、ステータ固有の共振周波数領域における回転電機の振動を抑制することができる回転電機の制御装置および回転電機の制御方法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】
【０００５】
請求項１記載の発明は、電源（例えば実施形態の電源１２０）と、前記電源の出力電圧を昇圧する昇圧器（例えば実施形態の昇圧器１３０）と、回転子（例えば実施形態の回転子７１）及び固定子（例えば実施形態の固定子７２）を有する回転電機（例えば実施形態の回転電機７０）と、前記昇圧器によって昇圧された電力を電力変換して前記回転電機に供給する電力変換器（例えば実施形態の電力変換器１４０）と、前記昇圧器を制御する制御部（例えば実施形態の制御部１６０）と、を備えた回転電機の制御装置（例えば実施形態の回転電機の制御装置１１０）において、前記制御部は、前記回転子の回転数が、前記固定子固有の共振周波数に対応する共振回転数を含んで所定回転数幅を有する共振回転数領域の外側となる場合には、前記昇圧器の昇圧電圧を、前記回転電機又は前記電力変換器又は前記昇圧器又は前記電源の効率、或いはそれらの内の二つ以上の合計の効率が最大となる、最大効率電圧に設定し、前記回転子の回転数が、前記共振回転数領域の内側となる場合には、前記昇圧電圧を、前記最大効率電圧よりも高い電圧に設定することを特徴とする、回転電機の制御装置である。
【０００６】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の回転電機の制御装置であって、前記制御部は、前記回転子の回転数が前記共振回転数領域の内側となる場合、前記固定子に流れる電流が所定の電流閾値以上のとき、前記昇圧電圧を、前記最大効率電圧よりも高い電圧に設定する。
【０００７】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載の回転電機の制御装置であって、前記制御部は、前記回転子の回転数が前記共振回転数領域の内側となる場合、前記共振回転数に近づくほど、前記昇圧電圧を、より高い電圧に設定する。
【０００８】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の回転電機の制御装置であって、前記制御部は、前記回転電機を駆動源として搭載している電動車両において、前記回転電機のみの駆動力で前記電動車両が走行し、且つ前記電動車両が搭載する前記回転電機と異なる他の発電装置が運転していない場合に、前記昇圧電圧を、前記最大効率電圧よりも高い電圧に設定する。
【０００９】
請求項５記載の発明は、電源と、前記電源の出力電圧を昇圧する昇圧器と、回転子及び固定子を有する回転電機と、前記昇圧器によって昇圧された電力を電力変換して前記回転電機に供給する電力変換器と、前記昇圧器を制御する制御部と、を備えた回転電機の制御装置において、前記制御部によって、前記回転子の回転数が、前記固定子固有の共振周波数に対応する共振回転数を含んで所定回転数幅を有する共振回転数領域の外側となる場合には、前記昇圧器の昇圧電圧を、前記回転電機又は前記電力変換器又は前記昇圧器又は前記電源の効率、或いはそれらの内の二つ以上の合計の効率が最大となる、最大効率電圧に設定し、前記回転子の回転数が、前記共振回転数領域の内側となる場合には、前記昇圧電圧を、前記最大効率電圧よりも高い電圧に設定する回転電機の制御方法である。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１および請求項５に記載の発明によれば、制御部によって、回転子の回転数が、固定子固有の共振周波数に対応する共振回転数を含んで所定回転数幅を有する共振回転数領域の外側となる場合には、昇圧器の昇圧電圧が、回転電機、電力変換器、昇圧器や電源の効率が最大となる、最大効率電圧に設定される。一方、回転子の回転数が、共振回転数領域の内側となる場合には、昇圧電圧が、最大効率電圧よりも高い電圧に設定される。この構成によれば、共振回転数領域の内側では、昇圧電圧を高くすることで、振動の要因の一つである負の励磁電流成分の大きさを小さくすることができる。よって、ステータ固有の共振周波数領域における回転電機の振動を抑制することができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明によれば、固定子に流れる電流が所定の電流閾値以上の場合に昇圧電圧が最大効率電圧よりも高い電圧に設定される。これによれば、最大効率電圧よりも高い電圧に設定される範囲を限定することで、効率の低下をより抑制して、振動の発生を抑制することができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明によれば、共振回転数に近づくほど昇圧電圧がより高い電圧に設定される。これによれば、最大効率電圧よりも高い電圧に設定される範囲を限定することで、効率の低下をより抑制して、振動の発生を抑制することができる。
【００１３】
請求項４に記載の発明によれば、回転電機のみの駆動力で電動車両が走行し、且つ電動車両が搭載する発電装置が運転していない場合に、昇圧電圧が、最大効率電圧よりも高い電圧に設定される。これによれば、最大効率電圧よりも高い電圧に設定される範囲を限定することで、効率の低下をより抑制して、振動の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る回転電機の制御装置の基本的構成例を示す概略ブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置の構成例を示す模式図である。
【図３】図１に示す制御部１６０の動作例を示すフローチャートである。
【図４】図１に示す制御部１６０の動作例を説明するためのタイミングチャートである。
【図５】図１に示す制御部１６０の動作例を説明するための回転数トルク特性図である。
【図６】図１に示す制御部１６０の動作例を説明するための回転数トルク特性図である。
【図７】図１に示す制御部１６０の動作例を示すフローチャートである。
【図８】図１に示す制御部１６０の動作例を説明するための回転数トルク特性図である。
【図９】図１に示す回転電機７０の動作の計測例を示す図である。
【図１０】図１に示す回転電機７０の振動特性の計測例を示す図である。
【図１１】図１に示す回転電機７０の動作の計測例を示す図である。
【図１２】図１に示す回転電機７０の振動特性の計測例を示す図である。
【図１３】本発明の第２実施形態に係る回転電機の制御装置の基本的構成例を示す概略ブロック図である。
【図１４】本発明の第３実施形態に係る回転電機の制御装置の基本的構成例を示す概略ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【００１６】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る回転電機の制御装置（以下、単に制御装置という）の基本的構成例を示す概略ブロック図である。図２は、図１に示す制御装置１１０を搭載したハイブリッド車両用駆動装置１００の構成例を示す模式図である。
【００１７】
本実施形態の制御装置１１０は、電源１２０、昇圧器１３０、電力変換器１４０、回転電機７０、電力変換器１５０、発電機６０、および制御部１６０を備える。
【００１８】
電源１２０は、直流電源であり、例えばリチウムイオン電池、ニッケル水素電池等の２次電池である。
【００１９】
昇圧器１３０は、電源１２０の直流出力電圧を、制御部１６０から出力された昇圧電圧指示信号に応じて所定の昇圧電圧に昇圧して、電力変換器１４０および電力変換器１５０へ出力する。なお、昇圧器１３０は、電力変換器１４０や電力変換器１５０の直流出力電圧を降圧して電源１２０に対して出力する機能を備えていてもよい。
【００２０】
電力変換器１４０は、複数のスイッチング素子を含んで構成されたインバータ回路等を有し、昇圧器１３０によって昇圧された直流電力を交流電力に電力変換して回転電機７０に供給する。なお、電力変換器１４０は、回転電機７０が発電機として動作する際に、回転電機７０が出力した交流電力を直流電力に電力変換して昇圧器１３０へ出力する機能を備えていてもよい。また、電力変換器１４０は、回転電機７０の固定子へ出力する電流を検知し、検知した結果を示す信号を制御部１６０へ出力する。電力変換器１４０は、出力電流を、例えば、振幅や位相、瞬時値等で表すことができる。
【００２１】
電力変換器１５０は、発電機６０が発電した交流電力を直流電力に電力変換して昇圧器１３０へ出力する。
【００２２】
回転電機７０は、図２に示すように、ロータ（回転子）７１と、ステータ（固定子）７２とを有する。ロータ７１は、例えば、その外周面に、ステータ７２と対向するように配置されたＮ極またはＳ極の複数の永久磁石および複数の突極部を有する。ステータ（固定子）７２は、例えば、円環状のステータ鉄心に巻回された三相（Ｕ相、Ｖ相およびＷ相）の巻線を有する。また、回転電機７０は、ホールセンサ、ロータリエンコーダ等を用いて検知したロータ７１の回転位置を示す信号を制御部１６０へ出力する。
【００２３】
発電機６０は、回転電機７０と同様の構成を有していて、図２に示すようにエンジン５０によって駆動され、発電した３相交流電力を電力変換器１５０へ出力する。
【００２４】
制御部１６０は、内部にＣＰＵ（中央処理装置）、記憶装置、入出力装置等を備え、ＣＰＵで所定のプログラムを実行することで、昇圧器１３０等を制御する。制御部１６０は、例えば、回転電機７０のロータ７１の回転数が、ステータ７２の共振周波数に対応する共振回転数を含んで所定回転数幅を有する共振回転数領域の外側となる場合には、昇圧器１３０の昇圧電圧を最大効率電圧に設定する。ここで、最大効率電圧は、回転電機７０、発電機６０、電力変換器１４０もしくは１５０、昇圧器１３０または電源１２０の効率、あるいはそれらの内の二つ以上の合計の効率が最大となる電圧である。また、制御部１６０は、ロータ７１の回転数が、共振回転数領域の内側となる場合には、昇圧電圧を、最大効率電圧よりも高い電圧に設定する。
【００２５】
なお、共振周波数領域（モータ共振回転数領域ともいう）は、例えば、ステータ７２固有の共振周波数を、ステータ７２の円環中心径によって定まる円環０次固有振動数と定義し、その円環０次固有振動数を含む所定周波数幅の領域である。ここで、円環０次固有振動数は、ステータ７２の半径方向振動（円形輪の半径が伸縮する方向の振動）における節直径数＝０個での固有振動数である。例えば、ステータ７２の共振周波数領域は、円環０次固有振動数ｆｒを用いると、ｆｒ−Δｆ≦ｆ≦ｆｒ＋Δｆの周波数領域（回転数領域）と表すことができる。なお、ｆは共振周波数領域内の周波数であり、Δｆは所定周波数幅の２分の１に対応する。また、円環０次固有振動数ｆｒは、ｆｒ＝ｋ・（１／φ）として定められる。ここで、ｋはステータの物性によって定まる定数であり、φは円環中心径である。ただし、ステータ７２固有の共振周波数としては、円環０次固有振動数に限定されず、例えば他の次数の固有振動数であってもよい。
【００２６】
なお、本実施形態において、電力変換器１４０は、ベクトル制御によってステータ７２が有する三相の巻線に流れる三相の駆動電流ｉｕ、ｉｖおよびｉｗを制御する。ベクトル制御では、回転電機７０のロータ７１の回転位置（回転角度）に応じた座標変換を導入することで、回転電機７０に流れる三相の駆動電流ｉｕ、ｉｖおよびｉｗが、トルクを発生するトルク電流Ｉｑ（ｑ軸成分）とそれに直交して磁束を発生する励磁電流Ｉｄ（ｄ軸成分）に変換され、直流モータ的に各成分が独立して制御される。
【００２７】
また、図２に示すように、本実施形態において、図１に示す制御装置１１０を搭載するハイブリッド車両用駆動装置１００は、それぞれ平行に配置されたエンジン軸１と、発電機軸２と、アイドラー軸３とを備える。また、発電機軸２は少なくとも内周軸２ａとその内周軸２ａに相対回転可能に取り付けられた中空の外周軸２ｂとを備える。エンジン５０のクランク軸５１に接続されたエンジン軸１は、発電機駆動ギヤ１０を介して、発電機６０をその軸線上に備えた発電機軸２の内周軸２ａに接続される。また、回転電機７０をその軸線上に備えた発電機軸２の外周軸２ｂは回転電機駆動力伝達ギヤ２０を介してアイドラー軸３に接続され、エンジン軸１とアイドラー軸３はエンジン駆動力伝達ギヤ３０を介して接続される。アイドラー軸３とデファレンシャル装置４５はファイナルギヤ４０を介して接続され、デファレンシャル装置４５はデフ軸４６を介して駆動輪４７および４７に接続されている。また、エンジン軸１には、エンジン駆動力伝達ギヤ３０を介してエンジン軸１とアイドラー軸３間の動力伝達を接続または開放するクラッチ８０が設けられている。
【００２８】
このような要素を主な構成要素とする本実施形態のハイブリッド車両用駆動装置１００は、回転電機７０の駆動力を駆動輪４７および４７に伝達して車両を走行させる伝達経路とエンジン５０の駆動力を駆動輪４７および４７に伝達して車両を走行させる伝達経路とを備え、これら２つの伝達経路を択一的に選択または併用して走行するように構成されたものである。
【００２９】
先ず、図２を参照して、回転電機７０の駆動力を駆動輪４７および４７に伝達して車両を走行させる伝達経路について説明する。エンジン軸１から発電機駆動ギヤ１０を介して発電機軸２の内周軸２ａに入力されたエンジン駆動力が発電機軸２の内周軸２ａを回転させることにより、発電機軸２の内周軸２ａに固定された発電機６０が発電機軸２とともに一体回転し発電する。発電機軸２の内周軸２ａに対し相対回転可能に配置された外周軸２ｂ上に接続された回転電機７０は、発電機６０によって発電された電力を用いて発電機軸２の外周軸２ｂを回転させ、回転電機駆動力伝達ギヤ２０を介してアイドラー軸３にその駆動力を伝達し、伝達された駆動力はファイナルギヤ４０、デファレンシャル装置４５、デフ軸４６を介して駆動輪４７および４７に伝達する。これにより、エンジン５０の駆動力を全て発電機６０で電気に変えて運転する、いわゆるシリーズ運転が可能となっている。
【００３０】
一方、エンジン５０の駆動力を駆動輪４７および４７に伝達して車両を走行させる伝達経路は、エンジン軸１に設けられたクラッチ８０を接続することにより、エンジン軸１の駆動力がエンジン駆動力伝達ギヤ３０を介してアイドラー軸３に伝達し、ファイナルギヤ４０、デファレンシャル装置４５、デフ軸４６を介して駆動輪４７および４７に伝達される。このとき、エンジン軸１と発電機軸２の内周軸２ａは常に発電機駆動ギヤ１０を介して接続されているため、発電機６０を発電させ、発電させた電力により回転電機７０を回転することで、機械と電気の両方を足し合わせて運転する、いわゆるパラレル運転も可能となっている。他にも、回転電機７０および発電機６０に零トルク制御を行なうことで、引きずり損失を最小化してエンジン５０のみで走行することも可能である。
【００３１】
なお、エンジン軸１に固定されたオイルポンプ駆動ギヤ９０を構成する出力ギヤ９１ａは、エンジン軸１と平行に配置されたオイルポンプ軸４の入力ギヤ９１ｂと噛合し、オイルポンプ９５にエンジン軸１の駆動力を伝達する。オイルポンプ９５は、クラッチ８０の作動油圧を発生させたり、各部の潤滑や冷却のための油を圧送する。
【００３２】
次に、図３および図４を参照して、本実施形態の制御装置１００の動作例について説明する。図３は、図１に示す制御部１６０が所定時間毎に実行する処理の流れを示す。図４は、ハイブリッド車両用駆動装置１００を搭載するハイブリッド車両１０１（電動車両）の車速と昇圧器１３０の出力電圧である昇圧電圧の時間変化を模式的に示す。図４に示す例では、ハイブリッド車両１０１が停止状態から走行を開始して加速し、ある速度で定常走行をした後、減速して停止している。この例では、車速と回転電機７０の回転速度であるロータ回転数が同じ傾向を有して変化するものとする。
【００３３】
図３に示す処理において、制御部１６０は、まず、車速（あるいは回転電機７０のロータ回転数）を監視する（ステップＳ１１）。次に、制御部１６０は、ＮＶ（Ｎｏｉｃｅ  Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ；騒音振動）悪化車速（あるいはモータ共振回転数領域内）であるか否かを判定する（ステップＳ１２）。ＮＶ悪化車速でない場合（あるいはモータ共振回転数領域内でない場合）（ステップＳ１３でＮＯの場合）、制御部１６０は、システム最大効率電圧を昇圧電圧として指示する昇圧電圧指示信号を昇圧器１３０に対して出力する（ステップＳ１３）。ＮＶ悪化車速（あるいはモータ共振回転数領域内）の場合（ステップＳ１２でＹＥＳの場合）、制御部１６０は、電源電圧可変マップに基づき昇圧電圧を選択して、選択した昇圧電圧を指示する昇圧電圧指示信号を昇圧器１３０に対して出力する（ステップＳ１４）。
【００３４】
ここで、システム最大効率電圧は、車速（あるいは回転電機７０のロータ回転数）等をパラメータとして、回転電機７０、電力変換器１４０および１５０、昇圧器１３０、電源１２０、ならびに発電機６０のうちの１つの効率または２以上の合計の効率を最大化する昇圧電圧である。ここで効率は出力と損失の和に対する出力の比率である。システム最大効率電圧は、例えば開発段階において実測したり、シミュレーションによって算出したりすることで設定することができる。また、電源電圧可変マップとは、例えば、車速（あるいは回転電機７０のロータ回転数）と昇圧電圧をパラメータとして、回転電機７０、電力変換器１４０および１５０、昇圧器１３０、電源１２０、ならびに発電機６０の推定効率と回転電機７０の推定される振動レベルを対応づけるテーブルである。ステップＳ１４において、制御部１６０は、例えば、まず、ステップＳ１１で取得した車速（あるいは回転電機７０のロータ回転数）を指定し、電源電圧可変マップから振動レベルが所定のレベル以下となる昇圧電圧を選択する。次に制御部１６０は、選択した昇圧電圧から最大定格電圧まで、所定の変化分で電圧を上昇させ、電源電圧可変マップから各効率値を取得する。そして、制御部１６０は、例えば、各効率値に基づく損失を合算した値が最小となる昇圧電圧を選択して、選択した昇圧電圧を指示する昇圧電圧指示信号を昇圧器１３０に対して出力する。
【００３５】
また、ＮＶ悪化車速とは、あらかじめ例えばハイブリッド車両１０１において騒音や振動を確認した結果、一定の基準を超える騒音や振動が確認された車速の領域である。
【００３６】
以上の処理によって、昇圧電圧は、図４に示すように、モータ共振回転数領域においてシステム最大効率電圧より高い昇圧電圧（高昇圧電圧）に制御される。電力変換器１４０の入力電圧であって昇圧器１３０の出力電圧である昇圧電圧を上昇させた場合、電力変換器１４０の入力電圧が回転電機７０の逆起電圧を下回るロータ回転数の上限値を上昇させることができる。電力変換器１４０の入力電圧が回転電機７０の逆起電圧を下回った場合、電力変換器１４０によるベクトル制御では励磁電流Ｉｄ（ｄ軸成分）を負の値とする界磁弱め制御が行われる。この負の励磁電流Ｉｄを発生させることは、振動を悪化させる要因の一つである。昇圧電圧を上昇させた場合、同一回転数では、振動の要因の一つである負の励磁電流成分の大きさを小さくすることができる。よって、ステータ固有の共振周波数領域における回転電機の振動を抑制することができる。すなわち、本実施形態では、共振回転数領域の内側においては、昇圧電圧を、最大効率電圧よりも高い電圧に設定することにより、界磁弱めのために必要となる負のｄ軸成分を抑制することが出来、例えば回転電機の回転子と固定子との間の電磁的な吸引・反発力を抑制して、回転電機の振動や騒音を抑制することが出来る。
【００３７】
なお、図３のステップＳ１２の判定処理を設けることで、回転電機７０の出力特性において高昇圧電圧が適用される領域は、例えば図５に示すように界磁弱め制御が実施され、固有値の影響がある領域（破線で囲んだ領域）に限定される。図５は横軸をロータ回転数、縦軸を出力トルクとして、回転電機７０の出力特性を示す。出力トルクが正の領域は回転電機７０を電動機として動作させた場合に対応し、出力トルクが負の領域は回転電機７０を発電機として動作させた場合に対応する。なお、図５において網掛けした領域がｄ軸成分が負となる界磁弱め制御が行われる領域である。また、網掛けしていない領域がｄ軸成分が０となる直交制御が行われる領域である。
【００３８】
次に、図６を参照して、図３に示すステップＳ１２の判定処理の判定基準について説明する。図６は、回転電機７０の出力特性（出力トルクと回転数の関係）を模式的に示す図であり、横軸がロータ回転数、縦軸が出力トルクである。図６に示す例では、ステップＳ１２の判定処理の判定基準をモータ共振回転数領域とする場合に、ステータ７２の円環０次モードの固有振動数をモータ共振回転数領域の中心周波数とする。この場合、モータ共振回転数領域は、円環０次モードの固有振動数に対応するロータ回転数を中心として、それより低いロータ回転数である第１閾値と、高いロータ回転数である第２閾値とを用いて設定することができる。
【００３９】
次に、図７および図８を参照して、図３を参照して説明した図１に示す制御部１６０が実行する処理の変形例について説明する。図７は、図３に示す処理の変形例を示すフローチャートである。図８は、図６と同様の模式図であり、図７に示す変形例の処理で用いられる各閾値や高昇圧電圧の適用領域を示す図である。
【００４０】
図７は、図１に示す制御部１６０が所定時間毎に実行する処理の流れを示す。図７に示す処理において、制御部１６０は、まず、回転電機７０から取得した回転位置に基づき、回転電機７０のロータ回転数を算出する（ステップＳ２１）。次に、制御部１６０は、ステップＳ２１で算出したロータ回転数が第１閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ２２）。ロータ回転数が第１閾値以上である場合（ステップＳ２２でＹＥＳの場合）、制御部１６０は、ステップＳ２１で算出したロータ回転数が第２閾値以下であるか否かを判定する（ステップＳ２３）。ロータ回転数が第２閾値以下である場合（ステップＳ２３でＹＥＳの場合）、制御部１６０は、電力変換器１４０から取得した回転電機７０の駆動電流の振幅が第４閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ２４）。駆動電流の振幅が第４閾値以上である場合（ステップＳ２４でＹＥＳの場合）、制御部１６０は、駆動電流の振幅と第４閾値との差分に応じてシステム最大効率電圧より高い電圧となるように昇圧器１３０の昇圧電圧を制御する（ステップＳ２５）。すなわち、差分が小さいほどシステム最大効率電圧からの電圧上昇値が小さくなるように昇圧電圧が制御される。一方、ステップＳ２２〜Ｓ２４のいずれかの判定が不成立の場合（ステップＳ２２〜Ｓ２４のいずれかでＮＯの場合）、制御部１６０は、システム最大効率電圧となるように昇圧器１３０の昇圧電圧を制御する（ステップＳ２６）。
【００４１】
図８に示すように第１閾値および第２閾値は、図６を参照して説明した第１閾値および第２閾値と同様、モータ共振回転数領域を定める閾値である。第１閾値および第２閾値は、例えば円環０次モードの固有振動数に対応するロータ回転数を挟む所定の範囲を定義する。一方、第４閾値は、電流の閾値である。回転電機７０の出力トルクは電流に比例するので、図８で網掛けして示すように、電流が第４閾値以上である場合に適用領域を限定することで、出力トルクが所定値未満の場合に、昇圧電圧を上昇させる制御を不実行とすることができる。また、図７に示す変形例では、電流と第４閾値との差分に応じて昇圧電圧を上昇させているので、より効率的に（効率低下をできるだけ抑制して）、振動および騒音レベルを抑制させることができる。
【００４２】
また、本実施形態における昇圧電圧の制御は、例えば次のように実行してもよい。すなわち、制御部１６０は、ロータ７１の回転数が共振回転数領域の内側となる場合、共振回転数に近づくほど、昇圧電圧を、より高い電圧に設定することができる。この構成では、昇圧電圧を回転数に応じて変化させることで、システムの効率の低下をより抑制することができる。また、制御部１６０は、回転電機７０を駆動源として搭載している電動車両（例えばハイブリッド車両１０１）において、回転電機７０のみの駆動力で電動車両が走行し、且つ電動車両が搭載する回転電機７０と異なる他の発電機６０（発電装置）が運転していない場合に、昇圧電圧を、最大効率電圧よりも高い電圧に設定するようにしてもよい。この構成では、最大効率電圧よりも高い電圧に設定される範囲を限定することで、発電機６０の効率が低下することを抑制する等、効率の低下をより抑制して、振動の発生を抑制することができる。
【００４３】
次に、図９〜図１２を参照して、上記実施形態の効果を確認した結果について説明する。図９は、横軸を時間とし、縦軸をロータ回転数、昇圧電圧、励磁電流Ｉｄまたはトルク電流Ｉｑとして、昇圧電圧を１８０Ｖ、２６０および３１０Ｖとした場合の、ロータ回転数、昇圧電圧、励磁電流Ｉｄおよびトルク電流Ｉｑの時間変化を示す。図１０は、横軸をロータ回転数、縦軸をステータ７２の周方向の振動レベルとし、昇圧電圧を１８０Ｖ、２６０および３１０Ｖとした場合のステータ７２の振動特性を示す。ただし、図９と図１０に示す特性は、回転電機７０の出力トルクを０Ｎｍ（無負荷）とした場合である。一方、図１１は、図９と同様、横軸を時間とし、縦軸をロータ回転数、昇圧電圧、励磁電流Ｉｄまたはトルク電流Ｉｑとして、昇圧電圧を１８０Ｖ、２６０および３１０Ｖとした場合の、ロータ回転数、昇圧電圧、励磁電流Ｉｄおよびトルク電流Ｉｑの時間変化を示す。図１２は、図１０と同様、横軸をロータ回転数、縦軸をステータ７２の周方向の振動レベルとし、昇圧電圧を１８０Ｖ、２６０および３１０Ｖとした場合のステータ７２の振動特性を示す。ただし、図１１と図１２に示す特性は、回転電機７０の出力トルクを１０Ｎｍとした場合である。図９に示す場合、昇圧電圧を１８０Ｖ、２６０Ｖおよび３１０Ｖとしたとき、おおむねロータ回転数がＡ１ｒｐｍ、Ｂ１ｒｐｍおよびＣ１ｒｐｍでそれぞれ負の励磁電流Ｉｄが増大し始めている。また、図１０に示すように、昇圧電圧を高くすることで、回転電機７０の周方向の振動レベルを抑制できている。また、図１１に示す場合、昇圧電圧を１８０Ｖ、２６０Ｖおよび３１０Ｖとしたとき、おおむねロータ回転数がＡ２ｒｐｍ、Ｂ２ｒｐｍおよびＣ２ｒｐｍでそれぞれ負の励磁電流Ｉｄが増大し始めている。また、図１２に示すように、昇圧電圧を高くすることで、回転電機７０の周方向の振動レベルを抑制できている。
【００４４】
以上のように、本実施形態によれば、共振回転数領域の内側においては、昇圧電圧を、最大効率電圧よりも高い電圧に設定することにより、界磁弱めのために必要となる負のｄ軸電流を抑制することが出来、回転電機の回転子と固定子との間の電磁的な吸引・反発力を抑制して、回転電機の振動又は騒音を抑制することができる。
【００４５】
＜第２実施形態＞
次に、図１３を参照して、本発明の第２実施形態に係る制御装置１１０ａ（回転電機の制御装置）について説明する。なお、図１３において、図１に示すものと同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。本実施形態の制御装置１１０ａは、図１に示す制御装置１００と比較して次の点が異なる。すなわち、本実施形態の制御装置１１０ａは、図１に示す制御装置１００に対して、電力変換器１７０と回転電機１８０が新たに設けられている。
【００４６】
電力変換器１７０は、電力変換器１４０と同様、複数のスイッチング素子を含んで構成されたインバータ回路等を有し、昇圧器１３０によって昇圧された直流電力を交流電力に電力変換して回転電機１８０に供給する。なお、電力変換器１７０は、回転電機１８０が発電機として動作する際に、回転電機１８０が出力した交流電力を直流電力に電力変換して昇圧器１３０へ出力する機能を備えていてもよい。また、電力変換器１７０は、回転電機１８０の固定子へ出力する電流を検知し、検知した結果を示す信号を制御部１６０ａへ出力する。
【００４７】
回転電機１８０は回転電機１７０と同様な構成を有する。例えば回転電機１７０が前輪を駆動する構成である場合、回転電機１８０は後輪を駆動する構成である。
【００４８】
また、制御部１６０ａは、図１に示す制御部１６０に対応する構成であり、回転電機７０の回転数や駆動電流と回転電機１８０の駆動電流に応じて昇圧器１３０の昇圧電圧を制御する。その際、制御部１６０ａは、回転電機７０および１７０、電力変換器１４０、１５０および１７０、昇圧器１３０、電源１２０、ならびに発電機６０の推定効率等に基づいて昇圧電圧を設定する。
【００４９】
第２実施形態においても、第１実施形態と同様、ステータ固有の共振周波数領域における回転電機の振動を抑制することができる。
【００５０】
＜第３実施形態＞
次に、図１４を参照して、本発明の第３実施形態に係る制御装置１１０ｂ（回転電機の制御装置）について説明する。なお、図１４において、図１および図１３に示すものと同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。本実施形態の制御装置１１０ｂは、図１３に示す制御装置１００ａと比較して次の点が異なる。すなわち、本実施形態の制御装置１１０ｂは、図１３に示す制御装置１００ａに対して、新たに昇圧器１９０を備えている。
【００５１】
昇圧器１９０は、昇圧器１３０と同様の構成を備え、電源１２０の直流出力電圧を、制御部１６０ｂから出力された昇圧電圧指示信号に応じて所定の昇圧電圧に昇圧して、電力変換器１７０へ出力する。なお、昇圧器１９０は、電力変換器１７０の直流出力電圧を降圧して電源１２０に対して出力する機能を備えていてもよい。
【００５２】
また、電力変換器１７０は、昇圧器１９０によって昇圧された直流電力を交流電力に電力変換して回転電機１８０に供給する。また、回転電機１８０は、ロータの回転位置を示す信号を制御部１６０ｂに対して出力する。
【００５３】
本実施形態において制御部１６０ｂは、図１３に示す制御部１６０ａに対応する構成であり、回転電機７０の回転数や駆動電流に応じて昇圧器１３０の昇圧電圧を制御するともに、回転電機１８０の回転数や駆動電流に応じて昇圧器１９０の昇圧電圧を制御する。その際、制御部１６０ｂは、回転電機７０、電力変換器１４０および１５０、昇圧器１３０、電源１２０、ならびに発電機６０の推定効率等に基づいて昇圧器１３０の昇圧電圧を設定する。また、制御部１６０ｂは、回転電機１８０、電力変換器１７０、昇圧器１９０および電源１２０の推定効率等に基づいて昇圧器１９０の昇圧電圧を設定する。
【００５４】
第３実施形態においても、第２実施形態と同様、ステータ固有の共振周波数領域における回転電機の振動を抑制することができる。また、第３実施形態では、電力変換器１４０の入力電圧と電力変換器１７０の入力電圧を独立して制御することができる。
【００５５】
以上、本発明を実施するための形態について上記実施形態を用いて説明したが、本発明はこうした実施形態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の変形及び置換を加えることができる。例えば、図１等に示す各ブロックは、互いに全部または一部を統合したり、制御部１６０が他のブロックに含まれていたりしてもよい。
【００５６】
なお、図１に示す制御部１６０等は、１または複数のコンピュータと、そのコンピュータが実行するプログラムとを用いて構成することができ、そのプログラムの一部または全部はコンピュータ読取可能な記録媒体や通信回線を介して頒布することができる。
【符号の説明】
【００５７】
６０…発電機、７０、１８０…回転電機、７１…ロータ（回転子）、７２…ステータ（固定子）、１００…ハイブリッド車両用駆動装置、１１０、１１０ａ、１１０ｂ…制御装置（回転電機の制御装置）、１２０…電源、１３０、１９０…昇圧器、１４０、１５０、１７０…電力変換器、１６０、１６０ａ、１６０ｂ…制御部
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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