(57)【要約】【課題】回転電機駆動システムにおいて、寄生抵抗等によって生じ得る共振現象の過電圧を抑制する制御を行なうことである。【解決手段】回転電機駆動システム１０は、蓄電装置１２、電圧変換器１６、インバータ２６を含む電源回路部と、制御装置４０と、制御装置４０に接続される記憶装置５０を含んで構成される。回転電機２８の回転数と予め定めた閾値回転数と比較する回転数比較部４４と、回転数比較部４４の比較結果に基づいて、電圧変換器１６の出力電圧を共振抑制電圧Ｖ1または所定昇圧電圧Ｖ2に設定する昇圧抑制部４６と、共振抑制電圧Ｖ1または所定昇圧電圧Ｖ2に設定後、所定の電圧変化率であるレートに従って電圧変換器１６の出力電圧を変化させるレート処理部４８を含む。【選択図】図１
2012135171.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部抵抗を有する蓄電装置と、
リアクトルとスイッチング素子を含み、蓄電装置の電圧を所望の電圧に変換して出力する電圧変換器と、
電圧変換器の出力側にコンデンサを介して接続される回転電機と、
蓄電装置の内部抵抗と電圧変換器のリアクトルとコンデンサによって生じる共振周波数帯に対応する共振回転数帯に回転電機の回転数が入ったときには、電圧変換器の昇圧電圧を低下させる制御装置と、
を備えることを特徴とする回転電機駆動システム。
【請求項２】
請求項１に記載の回転電機駆動システムにおいて、
制御装置は、
蓄電装置の内部抵抗と電圧変換器のリアクトルとコンデンサによって生じる共振周波数帯に対応する共振回転数帯の範囲の回転数と、回転電機の回転数とを比較する手段と、
共振回転数帯の上限回転数を超える回転電機の回転数であって、回転電機の出力トルクを確保するために電圧変換器の出力電圧を予め定めた所定昇圧電圧とする必要がある昇圧必要回転数と、回転電機の回転数とを比較する手段と、
共振回転数帯の下限回転数と昇圧必要回転数との間の回転数領域において、電圧変換器の出力電圧を所定昇圧電圧よりも低い共振抑制電圧に設定する昇圧抑制部と、
を有することを特徴とする回転電機駆動システム。
【請求項３】
請求項２に記載の回転電機駆動システムにおいて、
昇圧抑制部は、
回転電機の回転数を上昇させる制御を行なう際に、昇圧必要回転数よりも予め定めた上昇余裕回転数だけ低い回転数の第１回転数まで、電圧変換器の出力電圧を共振抑制電圧とし、第１回転数から昇圧必要回転数である第２回転数までの間の回転数において、電圧変換器の出力電圧にレート処理を行なって所定昇圧電圧まで昇圧するレート処理部を含むことを特徴とする回転電機駆動システム。
【請求項４】
請求項２に記載の回転電機駆動システムにおいて、
昇圧抑制部は、
回転電機の回転数を低下させる制御を行なう際に、共振回転数帯の上限回転数よりも予め定めた低下余裕回転数だけ高い回転数の第３回転数まで、電圧変換器の出力電圧を所定昇圧電圧とし、第３回転数から共振回転数帯の上限回転数である第４回転数までの間の回転数において、電圧変換器の出力電圧にレート処理を行なって共振抑制電圧まで降圧するレート処理部を含むことを特徴とする回転電機駆動システム。
【請求項５】
請求項１に記載の回転電機駆動システムにおいて、
蓄電装置は、リチウムイオン電池であることを特徴とする回転電機駆動システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機駆動システムに係り、蓄電装置の内部抵抗と電圧変換器のリアクトルを含む共振回路における共振の影響を考慮する回転電機駆動システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載される回転電機を駆動する回転電機駆動システムには、蓄電装置、リアクトルのエネルギ蓄積作用を利用する電圧変換器、平滑コンデンサ、インバータ回路等が含まれる。このように回転電機駆動システムには、リアクトル、コンデンサ、寄生抵抗成分を含むので、場合によっては共振回路が形成されて共振現象が発生することがある。
【０００３】
例えば、特許文献１には、電圧変換装置としての電圧変換器にスイッチングデューティから出力電圧までの周波数伝達特性に共振点が存在することを述べている。ここでは、電圧変換器のリアクトルのＬと電気負荷のインピーダンスＲｌｄと平滑コンデンサの容量値Ｃに基づく第１の周波数伝達特性の共振を、目標出力電圧からスイッチングデューティの第２の周波数伝達特性のパラメータを調整して、一巡伝達特性が共振しないようにすることが開示されている。
【０００４】
特許文献２には、トランスとメインスイッチ素子を有するスイッチング電源装置において、二次側出力回路のチョークコイルに磁気的に結合する補助コイルによってリップル検出回路を構成することが述べられている。そして、チョークコイルと平滑コンデンサのＬＣ共振に起因した出力電圧のリップルを検出し、これを出力電圧検出回路の検出電圧に重畳させることで、メインスイッチ素子のスイッチング制御により出力電圧のリップルを抑制できると述べられている。
【０００５】
また、本発明に関連する技術として、特許文献３には、電動ステアリング装置の昇圧装置において、昇圧回路に印加される電源電圧をマイコンが検出し、検出した電源電圧に基づいて上限電力を決定し、その上限電力以下となるように昇圧回路の出力電圧を制御することが述べられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２５２１４４号公報
【特許文献２】特開２００４−８８８８７号公報
【特許文献３】特開２００５−２２４０１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
回転電機駆動システムに共振現象が生じると、構成要素の動作許容範囲を超える過電圧等が発生する。例えば、蓄電装置の形式を変更した場合に、その内部抵抗が従来想定していた範囲を超えると、共振現象が想定していた範囲を超えて発生するおそれがある。ニッケル水素電池とリチウムイオン電池では内部抵抗がかなり相違するので、ニッケル水素電池を用いるときには問題にならなかった共振現象がリチウムイオン電池を用いるときに問題になることが生じ得る。
【０００８】
本発明の目的は、寄生抵抗等による共振現象の過電圧を抑制する回転電機駆動システムを提供することである。他の目的は、リチウムイオン電池を用いるときに生じ得る共振現象の過電圧を抑制する回転電機駆動システムを提供することである。以下の手段は、これらの目的の少なくとも１つに貢献する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る回転電機駆動システムは、内部抵抗を有する蓄電装置と、リアクトルとスイッチング素子を含み、蓄電装置の電圧を所望の電圧に変換して出力する電圧変換器と、電圧変換器の出力側にコンデンサを介して接続される回転電機と、蓄電装置の内部抵抗と電圧変換器のリアクトルとコンデンサによって生じる共振周波数帯に対応する共振回転数帯に回転電機の回転数が入ったときには、電圧変換器の昇圧電圧を低下させる制御装置と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る回転電機駆動システムにおいて、制御装置は、蓄電装置の内部抵抗と電圧変換器のリアクトルとコンデンサによって生じる共振周波数帯に対応する共振回転数帯の範囲の回転数と、回転電機の回転数とを比較する手段と、共振回転数帯の上限回転数を超える回転電機の回転数であって、回転電機の出力トルクを確保するために電圧変換器の出力電圧を予め定めた所定昇圧電圧とする必要がある昇圧必要回転数と、回転電機の回転数とを比較する手段と、共振回転数帯の下限回転数と昇圧必要回転数との間の回転数領域において、電圧変換器の出力電圧を所定昇圧電圧よりも低い共振抑制電圧に設定する昇圧抑制部と、を有することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る回転電機駆動システムにおいて、昇圧抑制部は、回転電機の回転数を上昇させる制御を行なう際に、昇圧必要回転数よりも予め定めた上昇余裕回転数だけ低い回転数の第１回転数まで、電圧変換器の出力電圧を共振抑制電圧とし、第１回転数から昇圧必要回転数である第２回転数までの間の回転数において、電圧変換器の出力電圧にレート処理を行なって所定昇圧電圧まで昇圧するレート処理部を含むことが好ましい。
【００１２】
また、本発明に係る回転電機駆動システムにおいて、昇圧抑制部は、回転電機の回転数を低下させる制御を行なう際に、共振回転数帯の上限回転数よりも予め定めた低下余裕回転数だけ高い回転数の第３回転数まで、電圧変換器の出力電圧を所定昇圧電圧とし、第３回転数から共振回転数帯の上限回転数である第４回転数までの間の回転数において、電圧変換器の出力電圧にレート処理を行なって共振抑制電圧まで降圧するレート処理部を含むことが好ましい。
【００１３】
また、本発明に係る回転電機駆動システムにおいて、蓄電装置は、リチウムイオン電池であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
上記構成により、回転電機駆動システムは、蓄電装置の内部抵抗と電圧変換器のリアクトルとコンデンサによって生じる共振周波数帯に対応する共振回転数帯に回転電機の回転数が入ると、電圧変換器の昇圧電圧を低下させる。これによって、共振回転数帯において、構成要素の電圧レベルが低下するので、共振が生じてもその構成要素の許容電圧を超えないようにできる。
【００１５】
また、回転電機駆動システムは、共振回転数帯の下限回転数と、回転電機の出力トルクを確保するために電圧変換器の出力電圧を予め定めた所定昇圧電圧とする必要がある昇圧必要回転数との間の回転数領域において、電圧変換器の出力電圧を所定昇圧電圧よりも低い共振抑制電圧に設定する。例えば、共振周波数帯において電圧が上昇しても、構成要素の許容電圧を超えないように、共振抑制電圧を設定することで、共振現象の過電圧を防止できる。
【００１６】
また、回転電機駆動システムにおいて、回転電機の回転数を上昇させる制御を行なう際に、昇圧必要回転数よりも予め定めた上昇余裕回転数だけ低い回転数の第１回転数まで、電圧変換器の出力電圧を共振抑制電圧とし、第１回転数から昇圧必要回転数である第２回転数までの間の回転数において、電圧変換器の出力電圧にレート処理を行なって所定昇圧電圧まで昇圧する。これによって、共振回転数帯の回転数では、電圧変換器の出力を低下させて共振現象が生じても構成要素の許容電圧を超えないようにでき、また、回転電機の出力トルクを確保する必要がある回転数においては、所定昇圧電圧とすることができる。このようにして、共振現象の過電圧の防止を図りながら、要求される回転電機の特性を満足することができる。
【００１７】
また、回転電機駆動システムにおいて、回転電機の回転数を低下させる制御を行なう際に、共振回転数帯の上限回転数よりも予め定めた低下余裕回転数だけ高い回転数の第３回転数まで、電圧変換器の出力電圧を所定昇圧電圧とし、第３回転数から共振回転数帯の上限回転数である第４回転数までの間の回転数において、電圧変換器の出力電圧にレート処理を行なって共振抑制電圧まで降圧する。これによって、共振回転数帯の回転数では、電圧変換器の出力を低下させて共振現象が生じても構成要素の許容電圧を超えないようにでき、また、回転電機の出力トルクを確保する必要がある回転数においては、所定昇圧電圧とすることができる。このようにして、共振現象の過電圧の防止を図りながら、要求される回転電機の特性を満足することができる。
【００１８】
また、回転電機駆動システムにおいて、蓄電装置はリチウムイオン電池である。リチウムイオン電池は、ニッケル水素電池等に比べ、内部抵抗が小さいので、ニッケル水素電池を用いる場合と異なる共振現象が生じ得る。このような場合でも、共振現象の過電圧抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る実施の形態の回転電機駆動システムの構成を説明する図である。
【図２】図１の記憶装置に記憶されるデータであって、回転数・トルク特性と昇圧電圧の関係を説明する図である。
【図３】図１の記憶装置に記憶されるデータであって、回転数と昇圧電圧の関係を説明する図である。
【図４】本発明に係る実施の形態において、回転電機が始動時から回転数が上昇する際に、昇圧抑制をどのように行なうかを説明する図である。
【図５】本発明に係る実施の形態の作用を説明する図である。
【図６】本発明に係る実施の形態において、昇圧抑制を行なう手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態につき、詳細に説明する。以下では、ハイブリッド車両に搭載される回転電機についての回転電機駆動システムを説明するが、ハイブリッド車両搭載用以外の回転電機を対象としてもよい。以下では、回転電機を車両駆動用の回転電機として説明するが、これは説明の一例である。すなわち、車両に複数の回転電機が搭載された場合でも、共振現象が特に影響する回転電機は、車両駆動用の回転電機であると考えられるために、これについて説明したものである。したがって、車両駆動用以外の回転電機を対象としてもよい。また、蓄電装置として、リチウムイオン電池を説明するが、これは、内部抵抗が低い２次電池の例であって、これ以外の形式の蓄電装置であってもよい。例えば、ニッケル水素電池であってもよい。
【００２１】
また、回転電機駆動システムとして、蓄電装置、電圧変換器、平滑コンデンサ、インバータを含むものとして説明するが、これは主たる構成要素を述べたもので、これ以外の構成要素を含むものとしてもよい。例えば、低電圧インバータ回路、システムメインリレー、ＤＣ／ＤＣコンバータ等を含むものとしてもよい。
【００２２】
以下では、全ての図面において同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、本文中の説明においては、必要に応じそれ以前に述べた符号を用いるものとする。
【００２３】
図１は、回転電機駆動システム１０の全体の構成を示す図である。この回転電機駆動システム１０は、ハイブリッド車両に搭載される回転電機２８の動作を制御するシステムである。回転電機駆動システム１０は、蓄電装置１２、電圧変換器１６、インバータ２６を含む電源回路部と、制御装置４０と、制御装置４０に接続される記憶装置５０を含んで構成される。図１では、回転電機駆動システム１０の構成要素ではないが、駆動の対象である回転電機２８が図示されている。
【００２４】
制御対象の回転電機２８は、ハイブリッド車両に搭載されるモータ・ジェネレータ（Ｍ／Ｇ）であって、インバータ２６を含む電源回路部から電力が供給されるときはモータとして機能し、図示されていないエンジンによる駆動時、あるいはハイブリッド車両の制動時には発電機として機能する３相同期型回転電機である。回転電機２８の回転状態は、図示されていない回転状態検出手段によって検出され、適当な信号線によって、制御装置４０に伝送される。伝送されたデータは、制御装置４０において、回転電機２８の回転数データとされて、制御に用いられる。
【００２５】
電源回路部を構成する蓄電装置１２は、充放電可能な高電圧用２次電池である。具体的には、約２００Ｖから約３００Ｖの端子電圧を有するリチウムイオン組電池である。組電池は、単電池または電池セルと呼ばれる端子電圧が１Ｖから数Ｖの電池を複数個組み合わせて、上記の所定の端子電圧を得るようにしたものである。蓄電装置１２であるリチウムイオン電池は、ニッケル水素電池等に比較して低い内部抵抗を有するが、図１では、抵抗値Ｒを有する抵抗素子１４でこの内部抵抗が示されている。
【００２６】
電圧変換器１６は、蓄電装置１２とインバータ２６の間に配置され、直流電圧変換機能を有する回路である。電圧変換器１６は、リアクトル１８と、スイッチング素子２０，２２を含んで構成される。リアクトル１８のインダクタンス値は、Ｌとして示されている。電圧変換機能としては、蓄電装置１２側の電圧をリアクトル１８のエネルギ蓄積作用を利用して昇圧しインバータ２６側に供給する昇圧機能と、インバータ２６側からの電力を蓄電装置１２側に降圧して充電電力として供給する降圧機能とを有する。
【００２７】
蓄電装置１２の両端子間の電圧であるいわゆるバッテリ電圧と、インバータ２６の両端子電圧であるシステム電圧との比は、昇圧比と呼ばれる。例えば、昇圧比＝１とは、電圧変換器１６を作動させず、バッテリ電圧をそのままインバータ２６のシステム電圧として供給するものである。昇圧比＝２は、バッテリ電圧を２８８Ｖとすれば、これを５７６Ｖに昇圧して、インバータ２６に供給するものである。昇圧比の制御は、制御装置４０の昇圧制御部４２の制御の下で、スイッチング素子２０，２２のオン・オフのデューティ比等を変更することで行われる。
【００２８】
なお、以下では、電圧変換器１６の出力電圧として、共振抑制電圧Ｖ1と、所定昇圧電圧Ｖ2の２つを説明するが、これは、共振抑制のためのものである。通常の車両走行時等においては、電圧変換器１６は、回転電機２８に対する要求トルク等に応じて、昇圧比を
変更する動作を行なうものである。
【００２９】
平滑コンデンサ２４は、スイッチング素子２０，２２のオン・オフ制御によって出力される電圧、電流を平滑化する作用を有する。平滑コンデンサ２４の容量値はＣとして示されている。
【００３０】
インバータ２６は、回転電機２８に接続される回路で、複数のスイッチング素子と逆接続ダイオード等を含んで構成され、交流電力と直流電力との間の電力変換を行う機能を有する。すなわち、インバータ２６は、回転電機２８を発電機として機能させるときは、回転電機２８からの交流３相回生電力を直流電力に変換し、蓄電装置１２側に充電電流として供給する交直変換機能を有する。また、回転電機２８をモータとして機能させるときは、蓄電装置１２側からの直流電力を交流３相駆動電力に変換し、回転電機２８に交流駆動電力として供給する直交変換機能を有する。
【００３１】
インバータ２６の入力側に図示されている波形３０は、電圧変換器１６の出力電圧である直流電圧に重畳するノイズ信号を示すものである。ここでは、蓄電装置１２の内部抵抗である抵抗素子１４の抵抗値Ｒ、リアクトル１８のインダクタンス値Ｌ、平滑コンデンサ２４の容量値Ｃによって形成されるＬＣＲ共振回路の共振信号が波形３０として示されている。抵抗素子１４の抵抗値Ｒ、リアクトル１８のインダクタンス値Ｌ、平滑コンデンサ２４の容量値Ｃを用いて、共振周波数を計算することができる。
【００３２】
実際には、これら以外の寄生抵抗、寄生インダクタンス、寄生容量も存在するので、共振現象は、ある程度の周波数帯を含む。その周波数帯を共振周波数帯と呼ぶことにする。回転電機２８の回転数が、この共振周波数帯に対応する回転数帯である共振回転数帯になると、波形３０が共振波形として大きな電圧ノイズとなる。電圧変換器１６の出力電圧にこの共振波形の最大値を加えた値が、スイッチング素子２０，２２、平滑コンデンサ２４、インバータ２６のスイッチング素子等の構成要素の許容電圧範囲を超えると、これらの構成要素の過熱、劣化等を招く。したがって、共振回転数帯において、電圧変換器１６の出力電圧にこの共振波形の最大値を加えた値が、各構成要素の許容電圧範囲を超えないようにする必要がある。
【００３３】
制御装置４０は、電圧変換器１６について、回転電機２８に要求される動作状況に応じて昇圧比を制御する機能を有する昇圧制御部４２を含んで構成される。さらに、ここでは、上記の共振回転数帯において、共振現象の過電圧を抑制するように、電圧変換器１６の出力電圧を制御する機能を有する。すなわち、制御装置４０は、回転電機２８の回転数と予め定めた閾値回転数と比較する回転数比較部４４と、回転数比較部４４の比較結果に基づいて、電圧変換器１６の出力電圧を共振抑制電圧Ｖ1または所定昇圧電圧Ｖ2に設定する昇圧抑制部４６と、共振抑制電圧Ｖ1または所定昇圧電圧Ｖ2に設定後、所定の電圧変化率であるレートに従って電圧変換器１６の出力電圧を変化させるレート処理部４８を含んで構成される。かかる制御装置４０は、車両の搭載に適したコンピュータで構成することができる。また、上記の機能は、ソフトウェアを実行することで実現でき、具体的には、昇圧抑制プログラムを実行することで実現できる。上記機能の一部をハードウェアで実現するものとしてもよい。
【００３４】
制御装置４０に接続される記憶装置は、プログラム等を記憶する機能を有する。また、昇圧抑制プログラムを実行するために用いられるデータ、ファイル等を記憶する機能を有する。図１には、回転数・トルク特性と昇圧電圧の関係を示すファイル５２と、回転数と昇圧電圧の関係を示すファイル５４が示されている。
【００３５】
図２は、記憶装置５０に記憶される回転数・トルク特性と昇圧電圧の関係を示すファイル５２の内容を説明する図である。このファイルは、横軸に回転電機２８の回転数Ｎをとり、縦軸に回転電機２８が出力するトルクＴをとり、パラメータとして電圧変換器１６の出力電圧Ｖが用いられているデータファイルである。ここでは、電圧変換器１６の出力電圧Ｖ＝Ｖ1においては、回転電機２８として、回転数Ｎ2以下であれば、最大トルクＴ0を出力できることが示されている。また、回転数Ｎ2を超えるときに最大トルクＴ0を出力するには、電圧変換器１６の出力電圧ＶをＶ2に昇圧することが必要であることが示されている。
【００３６】
このように、回転数・トルク特性と昇圧電圧の関係を示すファイル５２は、回転電機２８の回転数・トルク特性を所望のものにするときに必要な電圧変換器１６の出力電圧を示す。図２は、マップ形式であるが、これを回転数ＮとトルクＴと出力電圧Ｖとの関係を示す数式形式、またはルックアップ形式等で記憶するものとしてもよい。
【００３７】
図３は、記憶装置５０に記憶される回転数と昇圧電圧の関係を示すファイル５４の内容を説明する図である。このファイル５４には、共振現象が生じるときに、共振回転数帯において、各構成要素の過熱等を回避するように、電圧変換器１６の出力電圧Ｖを回転電機２８の回転数Ｎに応じて変更する内容が示される。このファイル５４は、横軸に回転電機２８の回転数Ｎ、縦軸に電圧変換器１６の出力電圧がとられる。このファイル５４は、共振現象が生じるときに、共振回転数帯において過電圧とならないように、電圧変換器１６の出力電圧Ｖを回転電機２８の回転数Ｎに応じて変更するときに用いられる。
【００３８】
図３の縦軸の電圧Ｖ＝Ｖ1，Ｖ2と、横軸のＮ＝Ｎ2は、図２で説明した電圧Ｖ＝Ｖ1，Ｖ2、Ｎ＝Ｎ2と同じである。したがって、回転数Ｎ＝Ｎ2以下では、Ｖ＝Ｖ1で最大トルクＴ0を出力できるが、回転数Ｎ＝Ｎ2を超えて最大トルクＴ0を出力するには、Ｖ＝Ｖ2にする必要がある。この意味で、Ｎ＝Ｎ2は、回転電機２８の出力トルクを確保するために電圧変換器１６の出力電圧を予め定めた所定昇圧電圧Ｖ2とする必要がある昇圧必要回転数と呼ぶことができる。
【００３９】
図３の横軸の回転数Ｎ＝Ｎ4は、共振回転数帯の上限回転数である。すなわち、回転数Ｎ＝Ｎ4を超える回転数では、共振の影響が生じないが、回転数Ｎ＝Ｎ4以下では、共振の影響が生じる。共振周波数帯の上限回転数は、上記のように、抵抗素子１４の抵抗値Ｒ、リアクトル１８のインダクタンス値Ｌ、平滑コンデンサ２４の容量値Ｃを用いて計算される共振回転数に、その他の寄生抵抗、寄生インダクタンス、寄生容量を加味して計算される回転数の範囲である。共振回転数帯について、その上限回転数と下限回転数を計算することができるが、計算誤差、測定誤差等が生じる。そこで、計算値にこれらの誤差を加えた値を、上限回転数、下限回転数として用いる。
【００４０】
図３のファイル５４は、次のような内容を含む。すなわち、回転電機２８の回転数を上昇させる制御を行なう際に、昇圧必要回転数Ｎ2よりも予め定めた上昇余裕回転数だけ低い回転数Ｎ1までは、電圧変換器１６の出力電圧Ｖを所定昇圧電圧Ｖ2よりも低いＶ1とする。そして、回転数Ｎ1から昇圧必要回転数Ｎ2までの間の回転数においては、電圧変換器１６の出力電圧Ｖにレート処理を行なって、所定昇圧電圧Ｖ2まで昇圧する。レート処理とは、所定の電圧上昇率で出力電圧を変化させる処理である。
【００４１】
また、回転電機２８の回転数を低下させる制御を行なう際に、共振回転数帯の上限回転数Ｎ4よりも予め定めた低下余裕回転数だけ高い回転数Ｎ3までは、電圧変換器１６の出力電圧Ｖを所定昇圧電圧Ｖ2とし、回転数Ｎ3から共振回転数帯の上限回転数Ｎ4までの間の回転数において、電圧変換器１６の出力電圧Ｖにレート処理を行なって所定昇圧電圧Ｖ2よりも低いＶ1まで降圧する。
【００４２】
図３における回転数Ｎ1，Ｎ2，Ｎ3，Ｎ4のうち、Ｎ2は昇圧必要回転数、Ｎ4は共振回転数帯の上限回転数である。これら４つの回転数を相互に簡単に区別するために、Ｎ1を第１回転数、Ｎ2を第２回転数、Ｎ3を第３回転数、Ｎ4を第４回転数と呼んでもよい。これら４つの回転数が、制御装置４０の回転数比較部４４で用いられる閾値回転数である。
【００４３】
図３は、マップ形式であるが、これを回転数Ｎと出力電圧Ｖとの関係を示す数式形式、またはルックアップ形式等で記憶するものとしてもよい。
図４は、電圧変換器１６の出力電圧Ｖを、回転電機２８の回転数Ｎに応じて、Ｖ1とＶ2の間で使い分ける理由を説明する図である。図４の横軸は、回転電機２８の始動時からの時間である。縦軸の下段は、回転電機２８の回転数Ｎであり、上段は、電圧変換器１６の出力電圧Ｖである。
【００４４】
回転電機２８が最大トルクＴ0を広い動作範囲で確保するには、図２から分かるように、電圧変換器１６の出力電圧ＶをＶ1ではなくて、Ｖ2とすることがよい。したがって、共振現象を考えなければ、電圧変換器１６の出力電圧ＶはＶ2に設定することができる。
【００４５】
ところで、回転電機２８が始動時の回転数Ｎ＝０から次第に回転数Ｎが上昇すると、共振回転数帯ＮRにかかってくる。この共振回転数帯ＮRでは、共振ノイズが電圧変換器１６の出力電圧Ｖに重畳するので、Ｖ＝Ｖ2のままでは、各構成要素の許容電圧を超えるおそれがある。そこで、この区間では、電圧変換器１６の出力電圧Ｖについて、最大トルクＴ0を確保できる範囲で低くすることがよい。
【００４６】
図２から、回転数Ｎ2までは、Ｖ＝Ｖ2でなくても、Ｖ＝Ｖ1で最大トルクＴ0を確保できる。そこで、回転数Ｎ＝Ｎ2までは、Ｖ＝Ｖでなく、これより低いＶ＝Ｖ1とし、Ｎ＝Ｎ2になれば、Ｖ＝Ｖ2とする。
【００４７】
実際には、レート処理を行なうので、回転数Ｎ＝Ｎ2の手前までがＶ＝Ｖ1である。いずれにせよ、回転数Ｎ＝Ｎ2までは、電圧変換器１６の出力電圧Ｖは、Ｖ2未満の出力電圧に抑制される。その意味で、Ｖ＝Ｖ1は、共振を考慮して抑制された電圧、これを縮めて、共振抑制電圧と呼ぶことができる。
【００４８】
図５は、電圧変換器１６の出力電圧Ｖを、所定昇圧電圧Ｖ2から共振抑制電圧Ｖ1に低下するときの効果を説明する図である。図５の横軸は回転電機２８の回転数Ｎ、縦軸は電圧である。縦軸でＯＶＨとして示される電圧は、回転電機駆動システム１０の各構成要素の許容電圧の中で最も低い電圧である。図５で細い実線で示されているのが、電圧変換器１６の出力電圧Ｖを所定昇圧電圧Ｖ2としたときに、それに重畳される共振ノイズである。ここで示されるように、共振回転数帯ＮRのところで共振ノイズが重畳し、ＯＶＨを超える状態となる。
【００４９】
図５で太い実線で示されているのが、電圧変換器１６の出力電圧Ｖを共振抑制電圧Ｖ1としたときに、それに重畳される共振ノイズである。ここで示されるように、共振回転数帯ＮRのところで共振ノイズが重畳するが、電圧レベルがＶ2からＶ1に抑制されているので、共振ノイズはＯＶＨを超えない。
【００５０】
なお、図４で説明したように、回転数Ｎが上昇する増速時には、昇圧必要回転数Ｎ2で電圧変換器１６の出力電圧Ｖを所定昇圧電圧Ｖ2に昇圧すればよい。そして、回転数Ｎが低下する減速時には、共振回転数帯ＮRの手前で、共振抑制電圧Ｖ1に下げることが必要である。図５にはその様子が示されている。このようにして、少なくとも、共振回転数帯ＮRの下限回転数と昇圧必要回転数Ｎ2との間の回転数領域において、電圧変換器１６の出力電圧Ｖが、所定昇圧電圧Ｖ2よりも低い共振抑制電圧Ｖ1に設定される。
【００５１】
上記構成の作用、特に制御装置４０の各機能について、図６を用いて詳細に説明する。図６は、昇圧抑制を行なう手順を示すフローチャートである。各手順は、昇圧抑制プログラムの各処理手順に対応する。
【００５２】
ここでは、回転電機２８が始動したときから始まる（Ｓ１０）。ここで、電圧変換器１６の出力電圧Ｖが共振抑制電圧Ｖ1に設定される（Ｓ１２）。この手順は、制御装置４０の昇圧抑制部４６の機能によって実行される。次に、回転電機２８が増速時か否かが判断される（Ｓ１４）。増速時であれば、回転電機２８の回転数Ｎが第１回転数Ｎ1以上か否かが判断される（Ｓ１６）。Ｓ１４とＳ１６の手順は、制御装置４０の回転数比較部４４の機能によって実行される。
【００５３】
Ｓ１６の判断が肯定されると、電圧変換器１６の出力電圧Ｖが所定昇圧電圧Ｖ2に設定される（Ｓ１８）。この手順は、制御装置４０の昇圧抑制部４６の機能によって実行される。そして、レート処理が行なわれ（Ｓ２０）、回転数Ｎが昇圧必要回転数である第２回転数Ｎ2以上となるときに、電圧変換器１６の実際の出力電圧が所定昇圧電圧Ｖ2となる（Ｓ２２）。Ｓ２０の手順は、制御装置４０のレート処理部４８の機能によって実行される。
【００５４】
次に、回転電機２８が減速時か否かが判断される（Ｓ２４）。減速時であれば、回転電機２８の回転数Ｎが第３回転数Ｎ3以下か否かが判断される（Ｓ２６）。Ｓ２４とＳ２６の手順は、制御装置４０の回転数比較部４４の機能によって実行される。
【００５５】
Ｓ２６の判断が肯定されると、電圧変換器１６の出力電圧Ｖが共振抑制電圧Ｖ1に設定される（Ｓ２８）。この手順は、制御装置４０の昇圧抑制部４６の機能によって実行される。そして、レート処理が行なわれ（Ｓ３０）、回転数Ｎが共振回転数帯の上限回転数である第４回転数Ｎ2以下となるときに、電圧変換器１６の実際の出力電圧が共振抑制電圧Ｖ1となる（Ｓ３２）。Ｓ３０の手順は、制御装置４０のレート処理部４８の機能によって実行される。Ｓ３２の後は、再びＳ１４に戻り、上記の手順が繰り返される。
【００５６】
上記では、回転電機２８が始動時から共振抑制電圧Ｖ1が設定され、その後回転数が上昇すると所定昇圧電圧Ｖ2に設定されるものとして説明したが、これは例示である。共振回転数帯を含む任意の回転数の範囲で、共振抑制電圧Ｖ1と所定昇圧電圧Ｖ2を設定するものとしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明に係る回転電機駆動システムは、車両に搭載される回転電機の駆動制御に利用される。
【符号の説明】
【００５８】
１０  回転電機駆動システム、１２  蓄電装置、１４  抵抗素子、１６  電圧変換器、１８  リアクトル、２０，２２  スイッチング素子、２４  平滑コンデンサ、２６  インバータ、２８  回転電機、３０  波形、４０  制御装置、４２  昇圧制御部、４４  回転数比較部、４６  昇圧抑制部、４８  レート処理部、５０  記憶装置、５２，５４  ファイル。
【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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