(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャリア周波数に基づくパルス幅変調により直流と交流との間で電力を変換するインバータを用いて交流の回転電機を駆動制御する回転電機制御装置であって、
前記キャリア周波数は、前記回転電機の回転速度に応じた値に定められ、
前記キャリア周波数に応じた中心周波数の上下に現れる側帯波の周波数であるキャリアサイドバンド周波数が、予め規定された周波数帯に含まれないように、前記回転電機の前記回転速度が高くなるに従って前記キャリア周波数を高くする回転電機制御装置。
【請求項２】
前記キャリアサイドバンド周波数は、前記回転電機の前記回転速度の上昇に伴って低下しない請求項１に記載の回転電機制御装置。
【請求項３】
前記キャリアサイドバンド周波数は、前記回転電機の前記回転速度の上昇に伴って変化しない請求項１又は２に記載の回転電機制御装置。
【請求項４】
前記回転速度の下限値における前記キャリアサイドバンド周波数は、前記予め規定された周波数帯よりも高い周波数である請求項１から３の何れか一項に記載の回転電機制御装置。
【請求項５】
前記予め規定された周波数帯は、予め規定された不快可聴周波数帯である請求項１から４の何れか一項に記載の回転電機制御装置。
【請求項６】
前記キャリアサイドバンド周波数の内の低周波数側の周波数が、前記予め規定された周波数帯の上限周波数よりも高く、且つ、前記回転電機の前記回転速度の変化に伴って前記上限周波数に沿って変化するように、前記キャリア周波数を変化させる請求項１から５の何れか一項に記載の回転電機制御装置。
【請求項７】
前記回転電機は、ロータに永久磁石を備えた永久磁石型回転電機であり、
前記キャリアサイドバンド周波数は、前記キャリア周波数をｆｃ、前記回転電機の回転周波数をω、前記ロータにおける前記永久磁石の極対数をｐｐ、ｎを自然数として、
ｆｃ  ±  ω  ×  ｐｐ  ×  ｎで表される請求項１から６の何れか一項に記載の回転電機制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パルス幅変調により直流と交流との間で電力を変換するインバータを用いて交流の回転電機を駆動制御する回転電機制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インバータを用いて交流の回転電機を駆動する場合には、しばしばパルス幅変調が行われる。パルス幅変調では、正弦波状（変換効率を向上するために歪波となっている場合も含む）の電圧指令が、しきい値としての三角波状（鋸波も含む）のキャリアとの大小比較により方形波状のパルス信号に変換される。キャリアの周波数が高ければパルス信号は細かくなり、キャリアの周波数数が低ければパルス信号は粗くなる。下記に出典を示す非特許文献１においても指摘されているように、パルス幅変調を用いて回転電機（例えば、永久磁石型の同期モータ（PMSM：Permanent Magnet Synchronous Motor））を駆動する場合、キャリアの周波数に起因して生じる電磁加振力の周波数と、機械的要素の固有振動の周波数とが合致した場合に、共振して可聴帯域のノイズを生じることがある。このような可聴帯域のノイズは、キャリアの周波数に応じた中心周波数の前後の周波数を有する側帯波を持つ。この側帯波の周波数は、回転電機の回転速度が上昇するに従って、中心周波数から前後方向のそれぞれに広がる。【０００３】
ところで、可聴帯域には、人間が非常に不快感を覚える不快可聴周波数帯と称される周波数帯が存在することが知られている。可聴帯域のノイズの周波数が、この不快可聴周波数帯に含まれていると、その可聴帯域のノイズは人間にとって不快な騒音となる。例えば、キャリアの周波数に応じた中心周波数よりも、不快可聴周波数帯が低い周波数の場合、当該中心周波数よりも低い側の側帯波の周波数が不快可聴周波数帯に含まれる可能性がある。１つの対処法として、この側帯波の周波数が不快可聴周波数帯の上限周波数よりも高くなるように、中心周波数を高くすることが考えられる。中心周波数を高くするためには、キャリアの周波数を高くすればよい。しかし、キャリアの周波数を高くすると変調によって生成されるパルス信号も細かくなり（パルス信号の周波数も高くなり）、インバータのスイッチング損失の増大を招く可能性がある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】原崇文（Takefumi Hara）他“電圧型インバータのＰＷＭ方式による分布巻永久磁石同期モータの振動発生要因の検討（Study on Vibration Mechanism of Distributed Winding Permanent Magnet Synchronous Motor for PWM method of Voltage Source Inverters）”、平成２８年電気学会産業応用部門大会、電気学会（IEE Japan）、２０１６年、３−５９［III−３１９］
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記背景に鑑みて、回転電機をパルス幅変調により制御する際に、インバータ及び回転電機の総合電気効率の低下を抑制しつつ、パルス幅変調のキャリア周波数に応じて回転電機に生じる可聴帯域のノイズを低減させることが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記に鑑みた、キャリア周波数に基づくパルス幅変調により直流と交流との間で電力を変換するインバータを用いて交流の回転電機を駆動制御する回転電機制御装置は、前記キャリア周波数に応じた中心周波数の上下に現れる側帯波の周波数であるキャリアサイドバンド周波数が、予め規定された周波数帯に含まれないように、前記回転電機の回転速度が高くなるに従って高くなるように前記キャリア周波数を変化させる。【０００７】
キャリアサイドバンド周波数は、回転電機の回転速度に応じて変動する。このため、回転電機の回転速度との関係で、キャリアサイドバンド周波数が、例えば可聴帯域のノイズとなるような予め規定された周波数帯に含まれる周波数となる場合がある。しかし、キャリア周波数を回転電機の回転速度に応じて変化させることにより、キャリアサイドバンド周波数がそのような周波数帯に含まれないようにすることができる。別の方法として、回転電機を使用する回転速度域の全域で、キャリアサイドバンド周波数がそのような周波数帯に含まれないような周波数にキャリア周波数を固定しておくこともできる。しかし、この場合には、回転電機の回転速度が低い場合にも高いキャリア周波数が必要となるなど、インバータのスイッチング損失を増大させ、インバータ及び回転電機の総合電気効率を低下させる可能性がある。しかし、本構成のように、回転電機の回転速度が高くなるに従って高くなるようにキャリア周波数を変化させることによって、インバータや回転電機の総合電気効率の低下を抑制することができる。即ち、本構成によれば、回転電機をパルス幅変調により制御する際に、インバータ及び回転電機の総合電気効率の低下を抑制しつつ、パルス幅変調のキャリア周波数に応じて回転電機に生じる可聴帯域のノイズを低減させることができる。【０００８】
回転電機制御装置のさらなる特徴と利点は、図面を参照して説明する実施形態についての以下の記載から明確となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】回転電機制御装置の構成を模式的に示すブロック図
【図２】パルス幅変調の原理を示す説明図
【図３】回転速度に応じてキャリア周波数を変化させた場合の可聴帯域のノイズと不快可聴周波数帯との関係を示すグラフ
【図４】一定のキャリア周波数が一定の場合の可聴帯域のノイズと不快可聴周波数帯との関係を比較例として示すグラフ
【図５】キャリア周波数を高い側へオフセットさせた場合の可聴帯域のノイズと不快可聴周波数帯との関係を比較例として示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、車両の駆動力源となる回転電機を駆動制御する回転電機制御装置を例として説明する。図１の回路ブロック図は、回転電機制御装置２（CTRL）を含む回転電機駆動装置１のシステム構成を模式的に示している。本実施形態において駆動対象の回転電機８０は、ステータコイル８３を備えたステータ８１と、永久磁石８４を備えたロータ８２とを有する永久磁石型回転電機（PMSM：Permanent Magnet Synchronous Motor）である。図１には、ロータ８２として、４つの磁極（２つのＮ極及び２つのＳ極）を備えた４極（２極対）の形態を例示している。しかし、ロータ８２における磁極の極数（極対数ｐｐ）や永久磁石８４の配置は模式的なものであって、発明を限定するものではない。また、ここでは回転電機駆動装置１が駆動対象とする回転電機が永久磁石型回転電機である形態を例示しているが、誘導型回転電機など、永久磁石を用いない回転電機を駆動対象としてもよい。尚、回転電機８０は、電動機としても発電機としても機能することができる。図１に示すように、回転電機駆動装置１は、直流電力と複数相の交流電力との間で電力を変換するインバータ１０を備えている。
【００１１】
回転電機８０は、例えばハイブリッド自動車や電気自動車等における車輪の駆動力源であり、本実実施形態では、好適には電気自動車の駆動力源である。本実施形態の回転電機制御装置２は、回転電機８０をパルス幅変調により制御する際に、インバータ１０及び回転電機８０の総合電気効率の低下を抑制しつつ、パルス幅変調のキャリア周波数ｆｃに応じて回転電機８０に生じる可聴帯域のノイズ（以下、適宜「可聴音」と称す場合がある。）を低減させるために特徴的な構成を有している。尚、聴力や年齢等によって、実際に聞くことが可能な音や、不快と感じる音も異なるため、可聴音には個人差がある。ここでいう可聴音は、個人個人の好みに応じたものではなく、例えば人間工学等に基づいて、周波数帯等によって一般的に規定されるものである。
【００１２】
ハイブリッド自動車は、よく知られているように、車輪の駆動力源として内燃機関（不図示）及び回転電機８０を有する。このため、ハイブリッド自動車の場合には、内燃機関が始動すると、その動作音によって回転電機８０に生じる可聴帯域のノイズ（可聴音）が隠され、ユーザー（乗員）が認知しにくくなる場合がある。一方、電気自動車では、内燃機関など回転電機８０が発生する可聴音を隠すような動作音を生じる機構が少ないため、ハイブリッド自動車に比べて回転電機８０が発生する可聴音が目立ち易い傾向がある。このため、本実施形態の回転電機制御装置２は特に電気自動車に適用されると効果的である。
【００１３】
インバータ１０は、交流の回転電機８０及び高圧バッテリ１１（直流電源）に接続されて、複数相の交流と直流との間で電力を変換する。高圧バッテリ１１は、例えば、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池などの充電可能な二次電池（バッテリ）や、電気二重層キャパシタなどにより構成されている。回転電機８０が、車両の駆動力源の場合、高圧バッテリ１１は、大電圧大容量の直流電源であり、定格の電源電圧は、例えば２００〜４００［Ｖ］である。インバータ１０の直流側には、正極と負極との間の電圧（直流リンク電圧Ｖｄｃ）を平滑化する平滑コンデンサ（直流リンクコンデンサ４）が備えられている。
【００１４】
インバータ１０は、複数のスイッチング素子３を有して構成される。スイッチング素子３には、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）やパワーＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）やＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴ（Silicon Carbide - Metal Oxide Semiconductor FET）やＳｉＣ−ＳＩＴ（SiC - Static Induction Transistor）、ＧａＮ−ＭＯＳＦＥＴ（Gallium Nitride - MOSFET）などの高周波での動作が可能なパワー半導体素子を適用すると好適である。図１に示すように、本実施形態では、スイッチング素子３としてＩＧＢＴが用いられる。
【００１５】
インバータ１０は、上段側スイッチング素子３Ｈと下段側スイッチング素子３Ｌとの直列回路により構成された交流１相分のアーム３Ａを複数本（ここでは３本）備えたブリッジ回路により構成される。３相の回転電機８０の場合には、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相に対応するステータコイル８３のそれぞれに一組の直列回路（アーム３Ａ）が対応したブリッジ回路が構成される。アーム３Ａの中間点、つまり、正極側のスイッチング素子３（上段側スイッチング素子３Ｈ）と負極側のスイッチング素子３（下段側スイッチング素子３Ｌ）との接続点は、回転電機８０の３相のステータコイル８３にそれぞれ接続される。尚、各スイッチング素子３には、負極から正極へ向かう方向（下段側から上段側へ向かう方向）を順方向として、並列にフリーホイールダイオード５が備えられている。
【００１６】
図１に示すように、インバータ１０は、回転電機制御装置２により制御される。回転電機制御装置２は、マイクロコンピュータ等の論理回路を中核部材として構築されている。例えば、回転電機制御装置２は、車両内の上位の制御装置の１つである車両ＥＣＵ（Electronic Control Unit）９０（VHL-ECU）等の他の制御装置等から要求信号として提供される回転電機８０の目標トルクに基づいて、ベクトル制御法を用いた電流フィードバック制御を行って、インバータ１０を介して回転電機８０を制御する。
【００１７】
回転電機８０の各相のステータコイル８３を流れる実電流は電流センサ１２により検出され、回転電機制御装置２はその検出結果を取得する。また、回転電機８０のロータ８２の各時点での磁極位置やロータ８２の回転速度ωは、例えばレゾルバなどの回転センサ１３により検出され、回転電機制御装置２はその検出結果を取得する。回転電機制御装置２は、電流センサ１２及び回転センサ１３の検出結果を用いて、電流フィードバック制御を実行する。回転電機制御装置２は、電流フィードバック制御のために種々の機能部を有して構成されており、各機能部は、マイクロコンピュータ等のハードウエアとソフトウエア（プログラム）との協働により実現される。電流フィードバック制御については、公知であるのでここでは詳細な説明は省略する。
【００１８】
インバータ１０を構成する各スイッチング素子３の制御端子（例えばＩＧＢＴのゲート端子）は、インバータ駆動装置としての駆動装置２０（DRV）を介して回転電機制御装置２に接続されており、それぞれ個別にスイッチング制御される。車両ＥＣＵ９０や、スイッチング制御信号を生成する回転電機制御装置２は、マイクロコンピュータなどを中核として構成され、その動作電圧は、例えば５［Ｖ］や３．３［Ｖ］である。車両には、高圧バッテリ１１の他に、高圧バッテリ１１よりも低電圧（例えば１２〜２４［Ｖ］）の電源である低圧バッテリ（不図示）も搭載されており、回転電機制御装置２は、低圧バッテリからレギュレーション回路などの不図示の電力回路を介して電力を供給される。
【００１９】
このようにインバータ１０と回転電機制御装置２との動作電圧が大きく異なるため、回転電機駆動装置１には、各スイッチング素子３に対するスイッチング制御信号ＳＷ（ＩＧＢＴの場合、ゲート駆動信号）の駆動能力（例えば電圧振幅や出力電流など、後段の回路を動作させる能力）をそれぞれ高めて中継する駆動装置２０が備えられている。回転電機制御装置２により生成されたスイッチング制御信号は、駆動装置２０を介してインバータ１０に供給される。
【００２０】
回転電機制御装置２は、キャリア周波数ｆｃに基づくパルス幅変調によりインバータ１０をスイッチング制御して回転電機８０を駆動制御する。図２は、１相の電圧指令ｖ＊がパルス幅変調される原理を示している。図２に示すように、電圧指令ｖ＊と、パルス幅変調のためのキャリアＣＷとの比較により、電圧指令ｖ＊がパルス信号ＰＷ（変調パルス）に変換される。キャリアＣＷの周期ＴＰの逆数がキャリア周波数ｆｃである。図２から明らかなように、キャリア周波数ｆｃが高くなると（キャリアＣＷの周期ＴＰが短くなると）、電圧指令ｖ＊の１周期においてより多くのパルス信号ＰＷが生成されることになる。
【００２１】
パルス幅変調を用いて永久磁石型の回転電機を駆動する場合、キャリア周波数ｆｃに起因して生じる電磁加振力の周波数と、機械的要素の固有振動の周波数とが合致した場合に、これらが共振して可聴帯域のノイズ（可聴音）を生じることがある。図４は、キャリア周波数ｆｃが一定の場合における、このような可聴帯域のノイズを例示したグラフである。一例として、このような可聴帯域のノイズは、キャリア周波数ｆｃに応じた中心周波数ｆｍの前後の周波数（キャリアサイドバンド周波数（ｆｓ＋，ｆｓ−））を有する側帯波を持つことが多い。この側帯波の周波数（キャリアサイドバンド周波数（ｆｓ＋，ｆｓ−））は、回転電機８０の回転速度ωが上昇するに従って、中心周波数ｆｍから前後方向のそれぞれに広がる。
【００２２】
ところで、可聴帯域には、人間が非常に不快感を覚える不快可聴周波数帯ｆｂと称される周波数帯（例えば、２．５ｋ〜５ｋ［Ｈｚ］）が存在することが知られている。図４に示すように、可聴帯域のノイズ（可聴音）が、この不快可聴周波数帯ｆｂに該当する周波数帯に含まれると、人間にとって不快な騒音となる。図４に示すように、キャリア周波数ｆｃに応じた中心周波数ｆｍよりも、不快可聴周波数帯ｆｂの周波数帯が低い場合、中心周波数ｆｍよりも低い側のキャリアサイドバンド周波数（ｆｓ−）が不快可聴周波数帯ｆｂに含まれる可能性がある。１つの対処法として、このキャリアサイドバンド周波数（ｆｓ−）が不快可聴周波数帯ｆｂの上限周波数ｆ２よりも高くなるように、中心周波数ｆｍを高くすることが考えられる。図５は、そのように中心周波数ｆｍを高くした形態を例示している。図４における中心周波数ｆｍの値“ｆ４”に比べて、図５における中心周波数ｆｍの値“ｆ５”は高くなっている。図４に比べて図５では、中心周波数ｆｍよりも低い側のキャリアサイドバンド周波数（ｆｓ−）は、回転電機８０がより高い回転速度ωになるまで、不快可聴周波数帯ｆｂには達していない。
【００２３】
回転電機８０が車両の駆動力源である場合、回転電機８０の回転速度ωが高い時は、車両の走行速度Ｖが高い時でもある。車両の走行速度Ｖが高い場合には、走行に伴う可聴ノイズ（例えばロードノイズ）も発生するため、回転電機８０による可聴帯域のノイズ（可聴音）は目立たなくなる。従って、相対的に回転速度ωが低いときに、低周波数側のキャリアサイドバンド周波数（ｆｓ−）が不快可聴周波数帯ｆｂに達しないように中心周波数ｆｍを高周波数側にシフトさせることで回転電機８０が発生させる可聴音の影響を低減させることができる。尚、中心周波数ｆｍを高くするためには、キャリア周波数ｆｃを高くすればよい。しかし、キャリア周波数ｆｃを高くすると変調によって生成されるパルス信号ＰＷの周波数も高くなる。回転電機８０の回転速度ωが低い場合には、高いキャリア周波数ｆｃによって高い分解能を有するパルス信号ＰＷを生成する必要はないが、回転電機８０の回転速度ωが低い場合にも高いキャリア周波数ｆｃによって高い分解能のパルス信号ＰＷが生成されることになる。このため、インバータ１０のスイッチング損失が増大し、インバータ１０及び回転電機８０の総合電気効率を低下させる可能性がある。
【００２４】
そこで、本実施形態では、図５に示すように、回転速度ωに拘わらず一律にキャリア周波数ｆｃを高くして可聴帯域のノイズの中心周波数ｆｍを上昇させるのではなく、図３に示すように、キャリアサイドバンド周波数（ｆｓ＋，ｆｓ−）が、予め規定された周波数帯（以下、「不快可聴周波数帯ｆｂ」が設定される場合を例示して説明する。）に含まれないように、キャリア周波数ｆｃを回転電機８０の回転速度ωに応じて変化させる。尚、いわゆる可聴帯域と称される周波数帯であっても、聴力、年齢等により、実際に聞くことが可能な周波数には個人差がある。予め規定された周波数帯（不快可聴周波数帯ｆｂ）は、個人個人の好みに応じて不快とされる周波数帯ではなく、例えば人間工学等に基づいて、一般的に規定される周波数帯である。従って、予め規定された周波数帯（不快可聴周波数帯ｆｂ）は、運転者や同乗者等の好みによって設定されるものではなく、回転電機制御装置２の仕様（パラメータ）として、予め設定されるものである。
【００２５】
図３は、中心周波数ｆｍが不快可聴周波数帯ｆｂの上限周波数ｆ２よりも高い場合に、キャリアサイドバンド周波数（ｆｓ＋，ｆｓ−）の内、低い側の周波数（ｆｓ−）が不快可聴周波数帯ｆｂに含まれないように、回転速度ωが高くなるに従ってキャリア周波数ｆｃが高くなるように変化している形態を例示している。しかし、図示は省略するが、中心周波数ｆｍが不快可聴周波数帯ｆｂの下限周波数ｆ１よりも低い場合に、キャリアサイドバンド周波数（ｆｓ＋，ｆｓ−）の内、高い側の周波数（ｆｓ＋）が不快可聴周波数帯ｆｂに含まれないように、回転速度ωが高くなるに従ってキャリア周波数ｆｃが低くなるように変化している形態を妨げるものではない。
【００２６】
また、図３では、中心周波数ｆｍが回転速度ωに比例して高くなる形態を例示しているが、中心周波数ｆｍと回転速度ωとの関係は線形ではなく非線形であってもよい。尚、中心周波数ｆｍはキャリア周波数ｆｃに応じた周波数であるから、中心周波数ｆｍとキャリア周波数ｆｃとの関係が線形である場合、図３のように中心周波数ｆｍと回転速度ωとの関係が線形であれば、キャリア周波数ｆｃと回転速度ωとの関係も線形となる。
【００２７】
上述したように、回転電機８０の回転速度ωに応じてキャリア周波数ｆｃを変化させることによって、インバータ１０及び回転電機８０の効率の低下を抑制しつつ、パルス幅変調のキャリア周波数ｆｃに応じて回転電機８０に生じる可聴帯域のノイズを低減させることができる。
【００２８】
本実施形態では、図３に例示したように、回転電機制御装置２は、回転電機８０の回転速度ωが高くなるに従って高くなるように、キャリア周波数ｆｃを変化させる。多くの場合、キャリアサイドバンド周波数（ｆｓ＋，ｆｓ−）は、回転電機８０の回転速度ωが上昇するに従って、キャリア周波数ｆｃに応じた中心周波数ｆｍから高周波数側及び低周波数側に離れていく。また、回転電機制御においては、多くの場合、不快可聴周波数帯ｆｂは、キャリア周波数ｆｃに応じた中心周波数ｆｍよりも低周波数側に存在している。このため、回転電機８０の回転速度ωが上昇すると、低周波数側のキャリアサイドバンド周波数（ｆｓ−）が、不快可聴周波数帯ｆｂに達する場合がある。
【００２９】
図３に示すように、回転電機８０の回転速度ωが高くなるに従ってキャリア周波数ｆｃ（中心周波数ｆｍ）が高くなるようにキャリア周波数ｆｃを変化させると、回転電機８０の回転速度ωが上昇しても、低周波数側のキャリアサイドバンド周波数（ｆｓ−）が、不快可聴周波数帯ｆｂに達しないようにすることができる。その結果、回転電機８０の回転速度ωが上昇しても、不快な可聴音を生じることが抑制される。また、一般的には、回転電機８０の回転速度ωが高い場合には、回転速度ωが低い場合に比べて、変調によって生成されるパルス信号ＰＷの周波数が高い方が高効率である。回転電機８０の回転速度ωが高くなるに従って高くなるようにキャリア周波数ｆｃを変化させることにより、可聴帯域のノイズを抑制すると共に効率よく回転電機８０を駆動することができる。
【００３０】
回転電機制御装置２は、図３に例示する形態では、キャリアサイドバンド周波数（ｆｓ＋，ｆｓ−）の内の低周波数側の周波数（ｆｓ−）が、不快可聴周波数帯ｆｂの上限周波数ｆ２よりも高い周波数“ｆ３”であり、且つ、回転電機８０の回転速度ωの変化に伴って上限周波数ｆ２に沿って変化するように、キャリア周波数ｆｃを変化させている。
【００３１】
上述したように、一般的には、回転電機８０の回転速度ωが高い場合には、回転速度ωが低い場合に比べて、変調によって生成されるパルス信号ＰＷの周波数が高い方が高効率である。しかし、必要以上にキャリア周波数ｆｃを高くして、パルス信号ＰＷの周波数が高くなると、インバータ１０や回転電機８０の損失を増大させ、効率を低下させる可能性がある。可聴帯域のノイズの低減に着目すれば、キャリアサイドバンド周波数（ｆｓ＋，ｆｓ−）の内の低周波数側の周波数（ｆｓ−）が、不快可聴周波数帯ｆｂに達するまで低下しなければよい。つまり、当該低周波数側の周波数（ｆｓ−）が、回転電機８０の回転速度ωに拘わらず、不快可聴周波数帯ｆｂの上限周波数ｆ２よりも高い状態を保っていればよい。キャリア周波数ｆｃが、上限周波数ｆ２よりも高く、且つ、回転電機８０の回転速度ωの変化に伴って上限周波数ｆ２に沿って変化することで、必要以上にキャリア周波数ｆｃを高くしてインバータ１０や回転電機８０の効率を低下させることなく、可聴帯域のノイズを抑制することができる。
【００３２】
回転電機８０が、ロータ８２に永久磁石８４を備えた永久磁石型回転電機である場合、キャリアサイドバンド周波数（ｆｓ＋，ｆｓ−）は、一例として、キャリア周波数ｆｃを“ｆｃ”、回転電機８０の回転周波数（回転速度ω）を“ω”、ロータ８２における永久磁石８４の極対数を“ｐｐ”とすると共に“ｎ”を自然数として、下記式で表される。
【００３３】
ｆｓ＋  ＝  ｆｃ  ＋  ω  ×  ｐｐ  ×  ｎ
ｆｓ−  ＝  ｆｃ  −  ω  ×  ｐｐ  ×  ｎ
【００３４】
回転電機８０の構造と、キャリア周波数ｆｃと、回転電機８０の回転速度ωとによって、キャリアサイドバンド周波数（ｆｓ＋，ｆｓ−）を規定することで、キャリアサイドバンド周波数（ｆｓ＋，ｆｓ−）が不快可聴周波数帯ｆｂに含まれないように、回転速度ωに応じたキャリア周波数ｆｃを適切に設定することができる。尚、“ｎ”は、高調波の次数を表している。多くの場合、３次高調波が強い影響を与えるため、１つの態様として“ｎ＝３”とすると好適である。影響力の強い高調波成分については、実験やシミュレーションによって同定することが可能であるから、“ｎ”は“３”に限らず、回転電機８０の構成や、車両の構成、インバータ１０を含む回転電機駆動装置１の構成等に応じて設定されると好適である。
【００３５】
尚、上記の式は一例であり、これとは異なる関係式により、キャリア周波数ｆｃと回転速度ωとを関連付けてもよい。また、キャリア周波数ｆｃと回転速度ωとが線形ではなく、非線形の場合であっても、両者をテーブル等によって関連付けておくことによって、回転速度ωに応じたキャリア周波数ｆｃを適切に設定することができる。そのようなテーブルは、実験やシミュレーションによって設定することができる。
【００３６】
また、上記においては、回転電機８０の回転速度ωに応じてキャリア周波数ｆｃを変化させる形態を例示して説明した。しかし、回転電機８０が車両の駆動力源の場合、回転電機８０の回転速度ωは、車輪の回転速度（走行速度Ｖ）や動力伝達機構（不図示）の各部における回転速度に関連する。多くの場合、回転電機８０の回転速度ωと走行速度Ｖなどの動力伝達機構の回転速度とは線形である。従って、回転電機制御装置２は、車両の走行速度Ｖや車輪の回転速度、或いは動力伝達機構の各部における回転部材の回転速度に応じてキャリア周波数ｆｃを変化させてもよい。尚、動力伝達機構とは、ギヤ、チェーン、ベルト、スプロケット、プーリー等の回転部材部材を有して、回転電機８０と車輪との間で動力を伝達可能に駆動連結された機構である。例えば、動力伝達機構には、変速装置や動力分配装置等を含む。
【００３７】
〔実施形態の概要〕
以下、上記において説明した回転電機制御装置（２）の概要について簡単に説明する。
【００３８】
１つの態様として、キャリア周波数（ｆｃ）に基づくパルス幅変調により直流と交流との間で電力を変換するインバータ（１０）を用いて交流の回転電機（８０）を駆動制御する回転電機制御装置（２）は、前記キャリア周波数（ｆｃ）に応じた中心周波数（ｆｍ）の上下に現れる側帯波の周波数であるキャリアサイドバンド周波数（ｆｓ＋，ｆｓ−）が、予め規定された周波数帯に含まれないように、前記回転電機（８０）の回転速度（ω）が高くなるに従って高くなるように前記キャリア周波数（ｆｃ）を変化させる。
【００３９】
キャリアサイドバンド周波数（ｆｓ＋，ｆｓ−）は、回転電機（８０）の回転速度（ω）に応じて変動する。このため、回転電機（８０）の回転速度（ω）との関係で、キャリアサイドバンド周波数（ｆｓ＋，ｆｓ−）が、例えば可聴帯域のノイズとなるような予め規定された周波数帯に含まれる周波数となる場合がある。しかし、キャリア周波数（ｆｃ）を回転電機（８０）の回転速度（ω）に応じて変化させることにより、キャリアサイドバンド周波数（ｆｓ＋，ｆｓ−）がそのような周波数帯に含まれないようにすることができる。別の方法として、回転電機（８０）を使用する回転速度域の全域で、キャリアサイドバンド周波数（ｆｓ＋，ｆｓ−）がそのような周波数帯に含まれないような周波数にキャリア周波数（ｆｃ）を固定しておくこともできる。しかし、この場合には、回転電機（８０）の回転速度（ω）が低い場合にも高いキャリア周波数（ｆｃ）が必要となるなど、インバータ（１０）のスイッチング損失を増大させ、インバータ（１０）及び回転電機（８０）の総合電気効率を低下させる可能性がある。しかし、本構成のように、回転電機（８０）の回転速度（ω）が高くなるに従って高くなるようにキャリア周波数（ｆｃ）を変化させることによって、インバータ（１０）や回転電機（８０）の総合電気効率の低下を抑制することができる。即ち、本構成によれば、回転電機（８０）をパルス幅変調により制御する際に、インバータ（１０）及び回転電機（８０）の総合電気効率の低下を抑制しつつ、パルス幅変調のキャリア周波数（ｆｃ）に応じて回転電機（８０）に生じる可聴帯域のノイズを低減させることができる。
【００４０】
多くの場合、可聴帯域のノイズの側帯波の周波数は、回転電機（８０）の回転速度（ω）の上昇に従って中心周波数（ｆｍ）から離れていく。つまり、キャリアサイドバンド周波数（ｆｓ＋，ｆｓ−）は、回転電機（８０）の回転速度（ω）が上昇するに従って、キャリア周波数（ｆｃ）に応じた中心周波数（ｆｍ）から高周波数側及び低周波数側に離れていく。また、回転電機制御においては、一般的に、可聴帯域のノイズとなるような周波数帯は、キャリア周波数（ｆｃ）に応じた中心周波数（ｆｍ）よりも低周波数側に存在している。このため、回転電機（８０）の回転速度（ω）が上昇すると、低周波数側のキャリアサイドバンド周波数（ｆｓ−）が、可聴帯域のノイズとなるような周波数帯に達する場合がある。上述したように、回転電機（８０）の回転速度（ω）が高くなるに従ってキャリア周波数（ｆｃ）が高くなるようにキャリア周波数（ｆｃ）を変化させると、回転電機（８０）の回転速度（ω）が上昇しても、低周波数側のキャリアサイドバンド周波数（ｆｓ−）が、そのような可聴帯域のノイズとなるような周波数帯に達しないようにすることができる。その結果、回転電機（８０）の回転速度（ω）が上昇しても、不快な可聴帯域のノイズを生じることが抑制される。また、一般的には、回転電機（８０）の回転速度（ω）が高い場合には、回転速度（ω）が低い場合に比べて、変調によって生成されるパルス信号（ＰＷ）の周波数が高い方が高効率である。本構成によれば、回転電機（８０）の回転速度（ω）が高くなるに従って高くなるようにキャリア周波数（ｆｃ）を変化させるので、可聴帯域のノイズを抑制すると共に効率よく回転電機（８０）を駆動することができる。
【００４１】
１つの態様として、前記キャリアサイドバンド周波数（ｆｓ＋，ｆｓ−）は、前記回転電機（８０）の前記回転速度（ω）の上昇に伴って低下しないと好適である。
【００４２】
上述したように、回転電機制御においては、一般的に、可聴帯域のノイズとなるような周波数帯は、キャリア周波数（ｆｃ）に応じた中心周波数（ｆｍ）よりも低周波数側に存在している。キャリアサイドバンド周波数（ｆｓ＋，ｆｓ−）が回転電機（８０）の回転速度（ω）の上昇に伴って低下しなければ、低周波数側のキャリアサイドバンド周波数（ｆｓ−）が、可聴帯域のノイズとなるような周波数帯に達しないようにすることができる。従って、回転電機（８０）の回転速度（ω）が上昇しても、不快な可聴帯域のノイズを生じることが抑制される。
【００４３】
また、１つの態様として、前記キャリアサイドバンド周波数（ｆｓ＋，ｆｓ−）は、前記回転電機（８０）の前記回転速度（ω）の上昇に伴って変化しないと好適である。
【００４４】
上述したように、回転電機制御においては、一般的に、可聴帯域のノイズとなるような周波数帯は、キャリア周波数（ｆｃ）に応じた中心周波数（ｆｍ）よりも低周波数側に存在している。キャリアサイドバンド周波数（ｆｓ＋，ｆｓ−）が回転電機（８０）の回転速度（ω）が上昇に伴って変化しなければ、低周波数側のキャリアサイドバンド周波数（ｆｓ−）が、可聴帯域のノイズとなるような周波数帯に達しないようにすることができる。従って、回転電機（８０）の回転速度（ω）が上昇しても、不快な可聴帯域のノイズを生じることが抑制される。
【００４５】
ここで、前記回転速度（ω）の下限値における前記キャリアサイドバンド周波数（ｆｓ＋，ｆｓ−）は、前記予め規定された周波数帯よりも高い周波数であると好適である。
【００４６】
この構成によれば、回転電機（８０）の回転速度（ω）が高くなるに従って高くなるようにキャリア周波数（ｆｃ）を変化させた場合に、全ての回転速度（ω）において低周波数側のキャリアサイドバンド周波数（ｆｓ−）が、可聴帯域のノイズとなるような周波数帯に達しにくくすることができる。特に、キャリアサイドバンド周波数（ｆｓ＋，ｆｓ−）が、回転電機（８０）の回転速度（ω）の上昇に伴って低下しないように制御された場合には、全ての回転速度（ω）において低周波数側のキャリアサイドバンド周波数（ｆｓ−）が、可聴帯域のノイズとなるような周波数帯に達しないようにすることができる。また、キャリアサイドバンド周波数（ｆｓ＋，ｆｓ−）が、回転電機（８０）の回転速度（ω）の上昇に伴って変化しないように制御された場合にも、全ての回転速度（ω）において低周波数側のキャリアサイドバンド周波数（ｆｓ−）が、可聴帯域のノイズとなるような周波数帯に達しないようにすることができる。
【００４７】
ここで、前記予め規定された周波数帯は、予め規定された不快可聴周波数帯（ｆｂ）であると好適である。
【００４８】
このように周波数帯が設定されていると、キャリアサイドバンド周波数（ｆｓ＋，ｆｓ−）に基づいて、可聴帯域のノイズが発生することを抑制することができる。
【００４９】
また、回転電機制御装置（２）は、前記回転電機（８０）の前記回転速度（ω）が高くなるに従って高くなるように、前記キャリア周波数（ｆｃ）を変化させるに際して、前記キャリアサイドバンド周波数（ｆｓ＋，ｆｓ−）の内の低周波数側の周波数（ｆｓ−）が、前記予め規定された周波数帯の上限周波数（ｆ２）よりも高く、且つ、前記回転電機（８０）の前記回転速度（ω）の変化に伴って前記上限周波数（ｆ２）に沿って変化するように、前記キャリア周波数（ｆｃ）を変化させると好適である。
【００５０】
上述したように、一般的には、回転電機（８０）の回転速度（ω）が高い場合には、回転速度（ω）が低い場合に比べて、変調によって生成されるパルス信号の周波数が高い方が高効率である。しかし、必要以上にキャリア周波数（ｆｃ）を高くして、パルス信号（ＰＷ）の周波数が高くなると、インバータ（１０）や回転電機（８０）の損失を増大させ、効率を低下させる可能性がある。可聴帯域のノイズの低減に着目すれば、キャリアサイドバンド周波数（ｆｓ＋，ｆｓ−）の内の低周波数側の周波数（ｆｓ−）が、予め規定された周波数帯に達するまで低下しなければよい。つまり、当該低周波数側の周波数（−ｆｃ）が、回転電機（８０）の回転速度（ω）に拘わらず、予め規定された周波数帯の上限周波数（ｆ２）よりも高い一定の水準を保っていればよい。本構成によれば、キャリア周波数（ｆｃ）は、当該低周波数側の周波数（−ｆｃ）が予め規定された周波数帯の上限周波数（ｆ２）よりも高く、且つ、回転電機（８０）の回転速度（ω）の変化に伴って上限周波数（ｆ２）に沿って変化する。これにより、必要以上にキャリア周波数（ｆｃ）を高くしてインバータ（１０）や回転電機（８０）の総合電気効率を低下させることなく、可聴帯域のノイズを抑制することができる。
【００５１】
１つの態様として、前記回転電機（８０）が、ロータ（８２）に永久磁石（８４）を備えた永久磁石型回転電機である場合、前記キャリアサイドバンド周波数（ｆｓ＋，ｆｓ−）は、前記キャリア周波数（ｆｃ）をｆｃ、前記回転電機（８０）の回転周波数をω、前記ロータ（８２）における前記永久磁石（８４）の極対数をｐｐ、ｎを自然数として、
ｆｃ  ±  ω  ×  ｐｐ  ×  ｎで表されると好適である。
【００５２】
回転電機（８０）の構造と、キャリア周波数（ｆｃ）と、回転電機（８０）の回転速度（ω）と、によって、キャリアサイドバンド周波数（ｆｓ＋，ｆｓ−）を規定することで、キャリアサイドバンド周波数（ｆｓ＋，ｆｓ−）が不快可聴周波数帯（ｆｂ）に含まれないように、回転速度（ω）に応じたキャリア周波数（ｆｃ）を適切に設定することができる。
【符号の説明】
【００５３】
２      ：回転電機制御装置
１０    ：インバータ
８０    ：回転電機
８２    ：ロータ
８４    ：永久磁石
ＰＷ    ：パルス信号
ｆ２    ：上限周波数
ｆｂ    ：不快可聴周波数帯
ｆｃ    ：キャリア周波数
ｆｍ    ：中心周波数
ｆｓ＋，ｆｓ−    ：キャリアサイドバンド周波数
ｐｐ    ：極対数
ω      ：回転速度
【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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