(57)【要約】【課題】駆動電圧の低下によるモータのトルクの低下を抑えつつ、モータの状態及びモータが置かれている環境に応じて、インバータに含まれるスイッチング素子のスイッチングによって発生し得る電圧ストレスを低減することが可能な車両駆動モータの制御装置を提供する。【解決手段】インバータ１４はスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を備え、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６をオン／オフすることにより、バッテリ１０からの直流電圧を交流電圧に変換してモータ１６に供給する。制御装置２０は、モータ１６の温度が高くなり、モータ１６が置かれている空間の気圧が低くなるほど、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のオン期間及びオフ期間のうち少なくとも一方の期間の長さを増大して、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のスイッチングを制御する。【選択図】図１
2012157102.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のスイッチング素子を備え、前記複数のスイッチング素子をオン／オフすることにより、電源装置から供給される直流電圧を交流電圧に変換して車両駆動モータに供給するインバータと、
前記複数のスイッチング素子のスイッチングを制御する制御部と、
を有する車両駆動モータの制御装置において、
前記制御部は、
前記車両駆動モータの温度が高くなるほど、スイッチング素子のオン期間及びオフ期間のうち少なくとも一方の期間の長さを増大させてスイッチングを制御する、
ことを特徴とする車両駆動モータの制御装置。
【請求項２】
複数のスイッチング素子を備え、前記複数のスイッチング素子をオン／オフすることにより、電源装置から供給される直流電圧を交流電圧に変換して車両駆動モータに供給するインバータと、
前記複数のスイッチング素子のスイッチングを制御する制御部と、
を有する車両駆動モータの制御装置において、
前記制御部は、
前記車両駆動モータが配置されている空間における気圧が低くなるほど、スイッチング素子のオン期間及びオフ期間のうち少なくとも一方の期間の長さを増大させてスイッチングを制御する、
ことを特徴とする車両駆動モータの制御装置。
【請求項３】
複数のスイッチング素子を備え、前記複数のスイッチング素子をオン／オフすることにより、電源装置から供給される直流電圧を交流電圧に変換して車両駆動モータに供給するインバータと、
前記複数のスイッチング素子のスイッチングを制御する制御部と、
を有する車両駆動モータの制御装置において、
前記制御部は、
前記車両駆動モータの温度が高くなり、かつ、前記車両駆動モータが配置されている空間における気圧が低くなるほど、スイッチング素子のオン期間及びオフ期間のうち少なくとも一方の期間の長さを増大させてスイッチングを制御する、
ことを特徴とする車両駆動モータの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両駆動モータの状態及び車両駆動モータが置かれている環境に応じて、車両駆動モータを制御する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド自動車、電気自動車、及び燃料電池自動車などのように、モータの駆動力により走行する車両が知られている。このような車両は、バッテリの出力電圧を調整する昇圧コンバータと、昇圧コンバータの出力電圧を交流電圧に変換してモータに出力するインバータとを備える。車両に搭載された制御装置は、昇圧コンバータの出力電圧の調整、及び、インバータの出力電圧のスイッチング制御により、モータの出力トルクを調整して走行制御を行う。一般的に、モータには３相交流モータが用いられる。モータの動作を制御する方法としては、ＰＷＭ制御が知られている。
【０００３】
ＰＷＭ制御を実行する場合、制御装置は、例えばアクセル開度や車速などのデータに基づいて、インバータに含まれる各相のスイッチング素子をオン／オフするためのＰＷＭ信号を生成し、このＰＷＭ信号をスイッチング素子に供給することで、各スイッチング素子のスイッチングを制御してモータの動作を制御する。この場合において、インバータの各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）におけるスイッチング素子のスイッチングの期間（時間間隔）が短くなる場合がある。例えば、同じスイッチング素子（自己のスイッチング素子）のオン期間及びオフ期間が短くなる場合がある。また、複数の異なるスイッチング素子（相互のスイッチング素子）間で、スイッチングの期間が短くなる場合がある。図７を参照して、例えばＵ相とＶ相とにおけるスイッチング素子のスイッチングのタイミングについて説明する。図７は、従来技術に係るＰＷＭ信号を示す図であり、Ｕ相とＶ相とにおけるスイッチング素子のスイッチングのタイミングを示す図である。例えばＶ相のスイッチング素子Ｑ４に着目する。このスイッチング素子Ｑ４においては、時間的に隣り合う２つのスイッチングＶｓｗの期間が短くなる場合がある。具体的には、Ｖ相のスイッチング素子Ｑ４がオフされたタイミングと、その次にスイッチング素子Ｑ４がオンされたタイミングとの間の時間が短くなる場合がある。すなわち、スイッチング素子Ｑ４のオフ期間が短くなる場合がある。また、Ｕ相のスイッチング素子Ｑ１とＶ相のスイッチング素子Ｑ３とに着目する。Ｕ相のスイッチング素子Ｑ１とＶ相のスイッチング素子Ｑ３とにおいて、時間的に隣り合うスイッチングＵｓｗとスイッチングＶｓｗとの間の時間が短くなる場合がある。具体的には、Ｖ相のスイッチング素子Ｑ３がオンされたタイミングと、Ｕ相のスイッチング素子Ｑ１がオフされたタイミングとの間の時間が短くなる場合がある。例えば、スイッチングの期間（時間間隔）が２μｓ未満となる場合がある。
【０００４】
スイッチングの期間（時間間隔）が短くなる場合、時間的に隣り合う２つのスイッチングにおいて発生する過渡過電圧（サージ電圧）が重畳して、大きな電圧ストレスとなる場合がある。図８を参照して、この現象について説明する。図８は、従来技術に係るスイッチングのタイミングと、スイッチングによって発生する過渡過電圧とを説明するための図である。横軸は時間を示し、縦軸は電圧を示している。図８に示すように、スイッチングＡで発生した過渡過電圧（サージ電圧）に、別のスイッチングＢで発生した過渡過電圧が重畳して、結果的に大きな電圧ストレスとなる場合がある。２つのスイッチングの期間が短くなるほど、過渡過電圧が重畳しやすくなり、その結果、大きな電圧ストレスとなる。例えば、スイッチングの期間（時間間隔）が２μｓ未満となる場合には、過渡過電圧が重畳しやすくなり、その結果、大きな電圧ストレスとなる。
【０００５】
ところで、モータは、回転子にトルクを発生させるための界磁巻線を備えている。界磁巻線は、インバータから出力された電力に基づく磁界を発生する。回転子は、界磁巻線から発せられた磁界によってトルクを発生し回転する。界磁巻線は、導線をモータの突起部に巻きつけることにより構成される。
【０００６】
界磁巻線の表面は、アミドイミドなどの絶縁体で覆われている。そのため、スイッチング素子のスイッチングによって過渡過電圧が生じたとしても、過渡過電圧が絶縁許容電圧以下のときは絶縁が確保される。しかしながら、過渡過電圧が絶縁許容電圧を超えると界磁巻線の表面を覆う絶縁体の絶縁性能が低下し、モータの寿命が短くなることがある。過渡過電圧が重畳して大きな電圧ストレスとなる場合には、重畳した過渡過電圧が絶縁許容電圧を超えてしまう場合がある。
【０００７】
また、表面が絶縁体で覆われた界磁巻線の絶縁許容電圧は、界磁巻線の温度、及び、界磁巻線を取り巻く空気の気圧などによって変化する。モータの絶縁許容電圧は、高温で低気圧になるほど低下する。そのため、相対的に高温で低気圧の環境下では、重畳した過渡過電圧が絶縁許容電圧を超えて界磁巻線の絶縁に影響を与える場合がある。
【０００８】
下記に示す特許文献１には、モータ内に発生する電圧ストレスが絶縁許容電圧を超えないように、モータの温度とモータが配置された空間の気圧とに応じて、昇圧コンバータとインバータとを制御することにより、モータの界磁巻線に流れる電流又はモータのトルクを制御する技術が開示されている。各界磁巻線には、電流が流れることによって電圧降下が生じる。界磁巻線に電圧降下が生じることにより、近接する巻線導体間には分担電圧と称される電位差が生じる。特許文献１に記載の技術は、この分担電圧が絶縁許容電圧を超えないように、界磁巻線に流れる電流又はモータのトルクを制御している。上述したように、モータの絶縁許容電圧は、高温で低気圧になるほど低下する。そのため、低下する絶縁強度に相当する分、モータの界磁巻線に流れる電流を小さくすることにより、モータ内に発生する電圧ストレスを低減してモータの電気絶縁を確保している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１０−６３２０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記の特許文献１に記載の技術によると、モータ内に発生する電圧ストレスを低減するために、高温で低気圧になるほどモータの負荷率や駆動電圧を下げているため、高温で低気圧になるほどモータのトルクが低下してしまう。例えば、相対的に高温で低気圧の環境下で、過渡過電圧が絶縁許容電圧を超えないようにモータの負荷率や駆動電圧を下げると、モータのトルクが低下してしまう。
【００１１】
本発明の目的は、駆動電圧の低下によるモータのトルクの低下を抑えつつ、モータの状態及びモータが置かれている環境に応じて、インバータに含まれるスイッチング素子のスイッチングによって発生し得る電圧ストレスを低減することが可能な車両駆動モータの制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、複数のスイッチング素子を備え、前記複数のスイッチング素子をオン／オフすることにより、電源装置から供給される直流電圧を交流電圧に変換して車両駆動モータに供給するインバータと、前記複数のスイッチング素子のスイッチングを制御する制御部と、を有する車両駆動モータの制御装置において、前記制御部は、前記車両駆動モータの温度が高くなるほど、スイッチング素子のオン期間及びオフ期間のうち少なくとも一方の期間の長さを増大させてスイッチングを制御する、ことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、複数のスイッチング素子を備え、前記複数のスイッチング素子をオン／オフすることにより、電源装置から供給される直流電圧を交流電圧に変換して車両駆動モータに供給するインバータと、前記複数のスイッチング素子のスイッチングを制御する制御部と、を有する車両駆動モータの制御装置において、前記制御部は、前記車両駆動モータが配置されている空間における気圧が低くなるほど、スイッチング素子のオン期間及びオフ期間のうち少なくとも一方の期間の長さを増大させてスイッチングを制御する、ことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明は、複数のスイッチング素子を備え、前記複数のスイッチング素子をオン／オフすることにより、電源装置から供給される直流電圧を交流電圧に変換して車両駆動モータに供給するインバータと、前記複数のスイッチング素子のスイッチングを制御する制御部と、を有する車両駆動モータの制御装置において、前記制御部は、前記車両駆動モータの温度が高くなり、かつ、前記車両駆動モータが配置されている空間における気圧が低くなるほど、スイッチング素子のオン期間及びオフ期間のうち少なくとも一方の期間の長さを増大させてスイッチングを制御する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によると、車両駆動モータの温度が高くなるほど、スイッチング素子のオン期間及びオフ期間のうち少なくとも一方の期間を増大させることにより、駆動電圧の低下による車両駆動モータのトルクの低下を抑えつつ、スイッチング素子のスイッチングによって発生し得る電圧ストレスを低減することが可能となる。
【００１６】
また、本発明によると、車両駆動モータが配置されている空間における気圧が低くなるほど、スイッチング素子のオン期間及びオフ期間のうち少なくとも一方の期間を増大させることにより、駆動電圧の低下による車両駆動モータのトルクの低下を抑えつつ、スイッチング素子のスイッチングによって発生し得る電圧ストレスを低減することが可能となる。
【００１７】
また、本発明によると、車両駆動モータの温度が高くなり、かつ、車両駆動モータが配置されている空間における気圧が低くなるほど、スイッチング素子のオン期間及びオフ期間のうち少なくとも一方の期間の長さを増大させることにより、駆動電圧の低下による車両駆動モータのトルクの低下を抑えつつ、スイッチング素子のスイッチングによって発生し得る電圧ストレスを低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係る車両駆動モータ制御装置を示すブロック図である。
【図２】本実施形態に係るスイッチングのタイミングと、スイッチングによって発生する過渡過電圧とを説明するための図である。
【図３】スイッチング素子のスイッチングのタイミングの長さと電圧ストレスとの関係を示すグラフである。
【図４】本実施形態に係る車両駆動モータ制御装置による動作を示すフローチャートである。
【図５】温度及び気圧（標高）と、ＰＷＭ信号との対応関係を示す図である。
【図６】本実施形態に係るＰＷＭ信号を示す図であり、Ｕ相とＶ相とにおけるスイッチング素子のスイッチングのタイミングを示す図である。
【図７】従来技術に係るＰＷＭ信号を示す図であり、Ｕ相とＶ相とにおけるスイッチング素子のスイッチングのタイミングを示す図である。
【図８】従来技術に係るスイッチングのタイミングと、スイッチングによって発生する過渡過電圧とを説明するための図である。
【図９】従来技術に係るモータの使用温度と制御方法とを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１に、本発明の実施形態に係る車両駆動モータ制御装置の構成を示す。車両駆動モータ制御装置は、ユーザの運転操作に基づいて、バッテリ１０からモータ１６に供給される電力を調整し、車両の走行制御を行う。
【００２０】
モータ１６は、３相交流同期型モータであり、Ｕ、Ｖ、Ｗ相の３つのコイルを備えた固定子と、図示しない回転子とを含む。Ｕ、Ｖ、Ｗ相の３つのコイルの一端は、中点Ｎで互いに接続され、他端はインバータ１４に接続される。
【００２１】
コンバータ１２は、制御装置２０の制御に基づいて、直流電源であるバッテリ１０のバッテリ電圧を調整してインバータ１４に出力する。
【００２２】
インバータ１４は、制御装置２０の制御に基づいて、コンバータ１２から出力された直流電圧を３相交流電圧に変換してモータ１６に出力する。モータ１６は、インバータ１４から出力された３相交流電圧に基づいて回転し車両を駆動する。
【００２３】
インバータ１４は、電源ラインとアースラインとの間に互いに並行に配置されたＵ相、Ｖ相、Ｗ相のアームを含んで構成されている。Ｕ相アームは、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の直列接続からなり、Ｖ相アームは、スイッチング素子Ｑ３、Ｑ４の直列接続からなり、Ｗ相アームは、スイッチング素子Ｑ５、Ｑ６の直列接続からなる。スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６は、例えばＩＧＢＴである。各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のコレクタ−エミッタ間には、それぞれ、エミッタ側からコレクタ側に電流を流すダイオードＤ１〜Ｄ６が配置されている。Ｕ相アームのスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の中間点は、モータ１６のＵ相コイルに接続されている。Ｖ相アームのスイッチング素子Ｑ３、Ｑ４の中間点は、モータ１６のＶ相コイルに接続されている。Ｗ相アームのスイッチング素子Ｑ５、Ｑ６の中間点は、モータ１６のＷ相コイルに接続されている。インバータ１４は、制御装置２０からの制御信号（ＰＷＭ信号）に基づいて、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６をスイッチング（オン／オフ）することにより電圧を変換する。
【００２４】
運転操作部１８は、アクセルペダル、ブレーキペダル、ギアチェンジレバーなどを備え、運転操作に応じた運転操作指令を制御装置２０に出力する。
【００２５】
温度センサ２２はモータ１６の筐体に取り付けられ、モータ１６の温度を測定し、測定温度を制御装置２０に出力する。気圧センサ２４は、車両においてモータ１６が配置されている空間の気圧を測定し、測定気圧を制御装置２０に出力する。また、モータ１６には、レゾルバなどの回転角センサ２６が設けられている。回転角センサ２６は、回転子の回転角を検出し、回転角を制御装置２０に出力する。
【００２６】
制御装置２０は、運転操作指令や車速などに基づいてコンバータ１２とインバータ１４とを制御することにより、モータ１６の動作を制御する。制御装置２０は、コンバータ１２の昇圧電圧（インバータ１４の入力電圧）が目標昇圧電圧となるように、コンバータ１２を制御する。また、制御装置２０は、モータ１６が目標トルクを出力するように、インバータ１４のスイッチング制御を行う。スイッチング制御において、制御装置２０は、モータ１６が目標トルクを出力するように、インバータ１４の各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６をオン／オフするための基準ＰＷＭ信号を生成する。この基準ＰＷＭ信号は、例えば図７に示すＰＷＭ信号である。
【００２７】
制御装置２０は、一つの態様では、ハードウェア資源とソフトウェアとの協働により実現され、例えば電子制御ユニット（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）である。具体的には、制御装置２０の機能は、記録媒体に記録された制御プログラムがメインメモリに読み出されてＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）により実行されることによって実現される。この制御プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されて提供されることも可能であるし、データ信号として通信により提供されることも可能である。ただし、制御装置２０は、ハードウェアのみにより実現されてもよい。また、制御装置２０は、物理的に１つの装置により実現されてもよいし、複数の装置により実現されてもよい。
【００２８】
ところで、図８を参照して説明したように、スイッチングの期間（時間間隔）が短くなるほど、それぞれのスイッチングで発生した過渡過電圧（サージ電圧）が重畳しやすくなり、その結果、大きな電圧ストレスとなる。一方で、コイルの絶縁許容電圧は、モータ１６の温度と、モータ１６が配置された空間の気圧とによって変化する。モータ１６が高温になり気圧が低くなるほど、絶縁許容電圧は低下する。
【００２９】
そこで、本実施形態では、制御装置２０は、温度センサ２２から出力されたモータ１６の温度と気圧センサ２４から出力された気圧とに応じて、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のスイッチングの期間（時間間隔）を変えてインバータ１４を制御する。例えば、制御装置２０は、モータ１６の温度が高くなり、モータ１６が配置されている空間の気圧が低くなるほど、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のスイッチングの期間（時間間隔）が相対的に長いＰＷＭ信号を用いる。制御装置２０は、そのＰＷＭ信号をスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のベースに供給することにより、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のスイッチングを制御する。このように、制御装置２０は、モータ１６の温度が高くなり、気圧が低くなるほど、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のスイッチングの期間を増大させて、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のスイッチングを制御する。
【００３０】
各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のスイッチングのタイミングには、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６がオンされるタイミングと、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６がオフされるタイミングと、が含まれる。スイッチングの期間（時間間隔）には、同じスイッチング素子（自己のスイッチング素子）のスイッチングの期間と、複数の異なるスイッチング素子（相互のスイッチング素子）間でのスイッチングの期間と、が含まれる。同じスイッチング素子のスイッチングの期間には、同じスイッチング素子がオンされてからオフされるまでの期間（オン期間）と、同じスイッチング素子がオフされてからオンされるまでの期間（オフ期間）と、が含まれる。また、複数の異なるスイッチング素子間でのスイッチングの期間は、あるスイッチング素子がオン又はオフされるタイミングと、別のスイッチング素子がオン又はオフされるタイミングと、の間の期間である。以下では、スイッチングの期間には、同じスイッチング素子のスイッチングの期間と、複数の異なるスイッチング素子間でのスイッチングのタイミングの期間と、を含むものとして説明する。
【００３１】
スイッチングの期間（時間間隔）を長くすることにより、それぞれのスイッチングで発生した過渡過電圧（サージ電圧）が重畳し難くなり、その結果、電圧ストレスを低減することができる。図２を参照して、この現象について説明する。図２は、本実施形態に係るスイッチングのタイミングと、スイッチングによって発生する過渡過電圧とを説明するための図である。横軸は時間を示し、縦軸は電圧を示している。図２において実線で示す曲線は、スイッチングの期間（時間間隔）が２μｓ以上のときの電圧を示し、破線で示す曲線は、スイッチングの期間（時間間隔）が２μｓ未満のときの電圧を示す。スイッチングＡのタイミングとスイッチングＢのタイミングとの間の期間（時間間隔）を相対的に長くすることにより、スイッチングＡで発生した過渡過電圧（サージ電圧）と、スイッチングＢで発生した過渡過電圧とが重畳し難くなり、その結果、電圧ストレスを低減することができる。すなわち、スイッチングＡによって過渡過電圧が発生するタイミングと、スイッチングＢによって過渡過電圧が発生するタイミングとがずれるため、その結果、電圧ストレスを低減することができる。図２に示す例では、スイッチングの期間（時間間隔）を２μｓ以上とすることにより、電圧ストレスを低減することができる。
【００３２】
ここで、図３を参照して、スイッチングの期間（時間間隔）と電圧ストレスとの関係について説明する。図３は、スイッチング素子のスイッチングのタイミングの長さと電圧ストレスとの関係を示すグラフである。図３において、横軸はスイッチングの期間（時間間隔）を示し、縦軸はスイッチングによって過渡過電圧が重畳した電圧ストレスを示す。スイッチングの期間（時間間隔）が相対的に短くなるほど、過渡過電圧の重畳によって発生する電圧ストレスが大きくなる。一方、スイッチングの期間（時間間隔）が相対的に長くなるほど、過渡過電圧の重畳によって発生する電圧ストレスが小さくなる。
【００３３】
本実施形態では一例として、ＰＷＭ信号を、スイッチングの期間（時間間隔）がそれぞれ異なる４種類のＰＷＭ信号Ａ〜Ｄに分類する。ＰＷＭ信号Ａにおけるスイッチングの期間が一番短く、ＰＷＭ信号Ｄにおけるスイッチングの期間が一番長い。例えばＰＷＭ信号Ａにおいては、スイッチングの期間（時間間隔）が時間間隔ＴＡ以上となっている。すなわち、ＰＷＭ信号Ａにおいては、同じスイッチング素子のスイッチングの期間（時間間隔）が時間間隔ＴＡ以上であり、かつ、複数の異なるスイッチング素子間でのスイッチングの期間（時間間隔）が時間間隔ＴＡ以上となっている。また、ＰＷＭ信号Ｂにおいては、スイッチングの期間（時間間隔）が時間間隔ＴＢ以上となっている。すなわち、ＰＷＭ信号Ｂにおいては、同じスイッチング素子のスイッチングの期間（時間間隔）が時間間隔ＴＢ以上であり、かつ、複数の異なるスイッチング素子間でのスイッチングの期間（時間間隔）が時間間隔ＴＢ以上となっている。また、ＰＷＭ信号Ｃにおいては、スイッチングの期間（時間間隔）が時間間隔ＴＣ以上となっている。すなわち、ＰＷＭ信号Ｃにおいては、同じスイッチング素子のスイッチングの期間（時間間隔）が時間間隔ＴＣ以上であり、かつ、複数の異なるスイッチング素子間でのスイッチングの期間（時間間隔）が時間間隔ＴＣ以上となっている。また、ＰＷＭ信号Ｄにおいては、スイッチングの期間（時間間隔）が時間間隔ＴＤ以上となっている。すなわち、ＰＷＭ信号Ｄにおいては、同じスイッチング素子のスイッチングの期間（時間間隔）が時間間隔ＴＤ以上であり、かつ、複数の異なるスイッチング素子間でのスイッチングの期間（時間間隔）が時間間隔ＴＤ以上となっている。時間間隔ＴＡ〜ＴＤは、ＴＡ＜ＴＢ＜ＴＣ＜ＴＤの関係が成立している。
【００３４】
記憶装置２８には、モータ１６の温度と気圧とに対応付けられたＰＷＭ信号Ａ〜Ｄが記憶されている。例えばモータ１６の温度を、相対的に低温、中温、高温に分類する。また、モータ１６が置かれた環境の気圧を、相対的に高気圧と低気圧とに分類する。一例として、低温かつ低気圧の環境と、ＰＷＭ信号Ａとが対応付けられている。また、中温かつ高気圧の環境と、ＰＷＭ信号Ｂとが対応付けられている。また、中温かつ低気圧の環境と、ＰＷＭ信号Ｃとが対応付けられている。また、高温の環境とＰＷＭ信号Ｄとが対応付けられている。
【００３５】
時間間隔ＴＡ〜ＴＤは、ＰＷＭ信号Ａ〜Ｄのそれぞれが対応する温度と気圧とにおいて、過渡過電圧の重畳によって発生し得る電圧ストレスが絶縁許容電圧を超えない時間間隔である。例えば時間間隔ＴＡは、低温かつ低気圧の環境下で、過渡過電圧の重畳によって発生し得る電圧ストレスが絶縁許容電圧を超えない時間間隔である。また、時間間隔ＴＢは、中温かつ高気圧の環境下で、過渡過電圧の重畳によって発生し得る電圧ストレスが絶縁許容電圧を超えない時間間隔である。また、時間間隔ＴＣは、中温かつ低気圧の環境下で、過渡過電圧の重畳によって発生し得る電圧ストレスが絶縁許容電圧を超えない時間間隔である。また、時間間隔ＴＤは、高温の環境下で、過渡過電圧の重畳によって発生し得る電圧ストレスが絶縁許容電圧を超えない時間間隔である。
【００３６】
制御装置２０は、モータ１６の温度を温度センサ２２から受け、モータ１６が置かれた空間の気圧を気圧センサ２４から受けて、モータ１６の温度と気圧とに対応するＰＷＭ信号を記憶装置２８から取得する。
【００３７】
図４及び図５を参照して、制御装置２０による制御について説明する。図４は、本実施形態に係る車両駆動モータ制御装置による動作を示すフローチャートである。図５は、温度及び気圧（標高）と、ＰＷＭ信号との対応関係を示す図である。図５において、横軸はモータ１６が置かれている空間の標高であり、縦軸はモータ１６の温度を示している。標高は気圧に対応する。標高が高くなるほど気圧は低くなる。
【００３８】
制御装置２０は、モータ１６の温度を温度センサ２２から受け、モータ１６が置かれた空間の気圧を気圧センサ２４から受ける（ステップＳ０１）。制御装置２０は、温度と気圧とに対応するＰＷＭ信号を記憶装置２８から取得する。
【００３９】
例えば、モータ１６の温度が１６０℃未満で、標高が１０００ｍ未満の場合には、制御装置２０は基準ＰＷＭ信号に基づいてインバータ１４を制御する（ステップＳ０２）。すなわち、モータ１６の環境が相対的に低温で高気圧の場合には、制御装置２０は規準ＰＷＭ信号に基づいてインバータ１４を制御する。相対的に低温で高気圧の環境においては、コイルの絶縁許容電圧が相対的に高いため、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のスイッチングの期間（時間間隔）を基準ＰＷＭ信号から変えずにインバータ１４を制御する。
【００４０】
モータ１６の温度が１６０℃未満で、標高が１０００ｍ以上の場合には、制御装置２０はＰＷＭ信号Ａを記憶装置２８から取得し、そのＰＷＭ信号Ａに基づいてインバータ１４を制御する（ステップＳ０３）。すなわち、モータ１６の環境が相対的に低温かつ低気圧の場合には、制御装置２０はＰＷＭ信号Ａに基づいてインバータ１４を制御する。相対的に低温かつ低気圧の環境においては、低温かつ高気圧の環境と比べてコイルの絶縁許容電圧が低くなる。そのため、制御装置２０は、スイッチングの期間（時間間隔）が基準ＰＷＭ信号よりも長いＰＷＭ信号Ａに基づいてインバータ１４を制御する。具体的には、制御装置２０は、同じスイッチング素子のスイッチングの期間が時間間隔ＴＡ以上となり、かつ、複数の異なるスイッチング素子間でのスイッチングの期間が時間間隔ＴＡ以上となるように、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のスイッチングを制御する。
【００４１】
モータ１６の温度が１６０℃以上１８０℃未満で、標高が１０００ｍ未満の場合には、制御装置２０はＰＷＭ信号Ｂを記憶装置２８から取得し、そのＰＷＭ信号Ｂに基づいてインバータ１４を制御する（ステップＳ０４）。すなわち、モータ１６の環境が相対的に中温かつ高気圧の場合には、制御装置２０はＰＷＭ信号Ｂに基づいてインバータ１４を制御する。相対的に中温かつ高気圧の環境においては、低温かつ低気圧の環境と比べてコイルの絶縁許容電圧が低くなる。そのため、制御装置２０は、スイッチングの期間（時間間隔）がＰＷＭ信号Ａよりも長いＰＷＭ信号Ｂに基づいてインバータ１４を制御する。具体的には、制御装置２０は、同じスイッチング素子のスイッチングの期間が時間間隔ＴＢ以上となり、かつ、複数の異なるスイッチング素子間でのスイッチングの期間が時間間隔ＴＢ以上となるように、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のスイッチングを制御する。
【００４２】
なお、低温かつ低気圧の環境と、中温かつ高気圧の環境とを比較した場合、低温かつ低気圧の環境下よりも、中温かつ高気圧の環境下でのスイッチングの期間を増大させて、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のスイッチングを制御する。すなわち、温度が相対的に高くなり気圧が相対的に高くなる場合には、温度による制御を気圧による制御よりも優先してスイッチングの期間を増大させる。
【００４３】
モータ１６の温度が１６０℃以上１８０℃未満で、標高が１０００ｍ以上の場合には、制御装置２０はＰＷＭ信号Ｃを記憶装置２８から取得し、そのＰＷＭ信号Ｃに基づいてインバータ１４を制御する（ステップＳ０５）。すなわち、モータ１６の環境が相対的に中温かつ低気圧の場合には、制御装置２０はＰＷＭ信号Ｃに基づいてインバータ１４を制御する。相対的に中温かつ低気圧の環境においては、中温かつ高気圧の環境と比べてコイルの絶縁許容電圧が低くなる。そのため、制御装置２０は、スイッチングの期間（時間間隔）がＰＷＭ信号Ｂよりも長いＰＷＭ信号Ｃに基づいてインバータ１４を制御する。具体的には、制御装置２０は、同じスイッチング素子のスイッチングの期間が時間間隔ＴＣ以上となり、かつ、複数の異なるスイッチング素子間でのスイッチングの期間が時間間隔ＴＣ以上となるように、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のスイッチングを制御する。
【００４４】
モータ１６の温度が１８０℃以上２００℃未満の場合には、制御装置２０はＰＷＭ信号Ｄを記憶装置２８から取得し、そのＰＷＭ信号Ｄに基づいてインバータ１４を制御する（ステップＳ０６）。すなわち、モータ１６の環境が相対的に高温の場合には、制御装置２０は、ＰＷＭ信号Ａ〜Ｄのうちスイッチングの期間（時間間隔）が最も長いＰＷＭ信号Ｄに基づいてインバータ１４を制御する。相対的に高温の環境においては、５つの環境のうちでコイルの絶縁許容電圧が最も低くなるため、制御装置２０は、スイッチングの期間が最も長いＰＷＭ信号Ｄに基づいてインバータ１４を制御する。具体的には、制御装置２０は、同じスイッチング素子のスイッチングの期間が時間間隔ＴＤ以上となり、かつ、複数の異なるスイッチング素子間でのスイッチングの期間が時間間隔ＴＤ以上となるように、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のスイッチングを制御する。
【００４５】
図６を参照して、本実施形態に係るスイッチング素子のスイッチングのタイミングについて説明する。一例として、Ｕ相とＶ相とにおけるスイッチング素子のスイッチングのタイミングについて説明する。図６は、本実施形態に係るＰＷＭ信号を示す図であり、Ｕ相とＶ相とにおけるスイッチング素子のスイッチングのタイミングを示す図である。一例として、Ｖ相のスイッチング素子Ｑ４に着目する。このスイッチング素子Ｑ４について、制御装置２０は、時間的に隣り合う２つのスイッチングＶｓｗの期間（時間間隔）が時間間隔ＴＡ〜ＴＤ以上となるように、スイッチング素子Ｑ４のスイッチングのタイミングを制御する。例えば、制御装置２０は、スイッチング素子Ｑ４がオンされるタイミングと、次にスイッチング素子Ｑ４がオフされるタイミングとの間の期間（オン期間）が、時間間隔ＴＡ〜ＴＤ以上となるように、スイッチング素子Ｑ４のスイッチングのタイミングを制御する。また、制御装置２０は、スイッチング素子Ｑ４がオフされるタイミングと、次にスイッチング素子Ｑ４がオンされるタイミングとの間の期間（オフ期間）が、時間間隔ＴＡ〜ＴＤ以上となるように、スイッチング素子Ｑ４のスイッチングのタイミングを制御する。
【００４６】
また、一例として、Ｖ相のスイッチング素子Ｑ３とＵ相のスイッチング素子Ｑ２とに着目する。Ｖ相のスイッチング素子Ｑ３とＵ相のスイッチング素子Ｑ２とについて、制御装置２０は、時間的に隣り合うスイッチングＶｓｗのタイミングとスイッチングＵｓｗのタイミングとの間の期間（時間間隔）が時間間隔ＴＡ〜ＴＤ以上となるように、スイッチング素子Ｑ２、Ｑ３のスイッチングのタイミングを制御する。例えば、制御装置２０は、スイッチング素子Ｑ３がオンされるタイミングと、スイッチング素子Ｑ２がオフされるタイミングとの間の期間が、時間間隔ＴＡ〜ＴＤ以上となるように、スイッチング素子Ｑ２、Ｑ３のスイッチングのタイミングを制御する。
【００４７】
なお、図６に示す例は一例である。制御装置２０は、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６について、同じスイッチング素子のスイッチングの期間（時間間隔）が時間間隔ＴＡ〜ＴＤ以上となり、かつ、複数の異なるスイッチング素子間でのスイッチングの期間（時間間隔）が時間間隔ＴＡ〜ＴＤ以上となるように、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のスイッチングのタイミングを制御する。例えば、制御装置２０は、スイッチングの期間（時間間隔）が２μｓ以上となるように、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のスイッチングのタイミングを制御する。
【００４８】
また、別の形態として、制御装置２０は、モータ１６の温度と気圧とに応じてスイッチングの期間（時間間隔）を基準ＰＷＭ信号から変えて、ＰＷＭ信号Ａ〜ＤのうちのいずれかのＰＷＭ信号を生成してもよい。すなわち、制御装置２０は、同じスイッチング素子のスイッチングの期間が時間間隔ＴＡ〜ＴＤ以上となり、かつ、複数の異なるスイッチング素子間でのスイッチングの期間が時間間隔ＴＡ〜ＴＤ以上となるように、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のスイッチングのタイミングを基準ＰＷＭ信号から変えて、新たなＰＷＭ信号を生成してもよい。例えば、制御装置２０は、スイッチングの期間が２μｓ以上となるＰＷＭ信号を生成し、そのＰＷＭ信号に基づいてインバータ１４を制御してもよい。
【００４９】
以上のように、モータ１６の温度と気圧とに応じて、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のスイッチングの期間（時間間隔）を変えてインバータ１４を制御することにより、コイルの絶縁許容電圧が低下する環境下でも、過渡過電圧の重畳による電圧ストレスを低減して、モータ１６の電気絶縁を確保することが可能となる。また、モータ１６の駆動電圧を制限する必要がないため、駆動電圧の低下によるモータ１６のトルクの低下を抑えつつ、モータ１６内の電圧ストレスを低減して、コイルの電気絶縁を確保することができる。なお、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のスイッチングのタイミングを変えることにより、モータ１６のトルクが低下する可能性があるが、モータ１６の駆動電圧を制限する場合と比べて、モータ１６のトルクの低下を抑制することが可能となる。
【００５０】
また、相対的に高温になるほどモータ１６の絶縁許容電圧は低下するが、本実施形態では高温になるほどスイッチングの期間（時間間隔）を長くすることにより電圧ストレスを低減することができるため、電圧ストレスの低減に相当する分、モータ１６の使用温度を高めることができる。図５及び図９を参照して、モータ１６の使用温度について説明する。図９は、従来技術に係るモータの使用温度と制御方法とを示す図である。図９に示すように、従来技術においては、相対的に低温かつ低気圧（温度が１６０℃未満で、標高が１０００ｍ以上）の環境下では、絶縁許容電圧の低下に対応するためにモータの駆動電圧を制限して、モータを駆動している。また、相対的に中温かつ高気圧（温度が１６０℃以上１８０℃未満で、標高が１０００ｍ未満）の環境下では、モータの負荷率を制限して、モータを駆動している。また、相対的に中温かつ低気圧（温度が１６０℃以上１８０℃未満で、標高が１０００ｍ以上）の環境下では、モータの駆動電圧と負荷率とを制限して、モータを駆動している。ところが、温度が１８０℃以上２００℃未満となる高温の環境下では、モータの負荷率と駆動電圧とを制限しても、モータ内に発生する電圧ストレスを絶縁許容電圧以下にすることが困難であるため、高温の環境下でモータを駆動させることが困難となる。これに対して本実施形態では、高温になるほどスイッチングの期間を長くして電圧ストレスを低減することができるため、相対的に高温の環境下でも、モータを駆動させることが可能となる。
【００５１】
また、絶縁許容電圧が相対的に高い環境下において、スイッチングの期間（時間間隔）を調整する必要がないにも関わらず時間間隔を調整した場合には、運転操作の快適性が損なわれるおそれがある。本実施形態では、モータ１６の温度と気圧とに応じてスイッチングの期間を変えているため、絶縁許容電圧が相対的に高い環境下において、運転操作の快適性が損なわれる問題を回避することができる。例えば、相対的に低温で高気圧の環境下においては、相対的に高温の環境下ほどスイッチングの期間（時間間隔）を長くしなくても、モータ１６の電気絶縁を確保することができる。本実施形態では、相対的に低温で高気圧になるほど、基準ＰＷＭ信号が示すスイッチングの時間間隔に近い時間間隔でスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のスイッチングを制御するため、絶縁許容電圧が相対的に高い環境下では、運転操作の快適性を確保することができる。
【００５２】
なお、上述した温度、気圧（標高）、及びスイッチングの期間（時間間隔）の具体的な数値は一例であり、車両やモータの構成などによって具体的な値は変わる。
【００５３】
また、制御装置２０は、モータ１６の温度とモータ１６が置かれている環境の気圧とに基づいて、許容時間間隔を決定してもよい。この許容時間間隔は、過渡過電圧の重畳によって発生し得る電圧ストレスが、絶縁許容電圧を超えない時間間隔に相当する。この場合、温度と気圧とに対応付けられた許容時間間隔を、記憶装置２８に予め記憶させておく。制御装置２０は、温度と気圧とに対応する許容時間間隔を記憶装置２８から取得する。そして、制御装置２０は、同じスイッチング素子のスイッチングの期間（時間間隔）が許容時間間隔以上となり、かつ、複数のスイッチング素子間でのスイッチングの期間が許容時間間隔以上となるように、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のスイッチングのタイミングを基準ＰＷＭ信号から変えて、新たなＰＷＭ信号を生成する。制御装置２０は、その新たなＰＷＭ信号に基づいて、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のスイッチングを制御する。このようにスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のスイッチングを制御する場合であっても、過渡過電圧の重畳によって発生し得る電圧ストレスが、絶縁許容電圧を超えないため、モータ１６の電気絶縁を確保することが可能となる。
【００５４】
上述した実施形態においては、制御装置２０は、モータ１６の温度と気圧とに応じて、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のスイッチングの期間（時間間隔）を変えてインバータ１４を制御する。別の形態として、制御装置２０は、モータ１６の温度と気圧とのうち少なくとも一方に応じて、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のスイッチングの期間を変えてインバータ１４を制御してもよい。例えば、制御装置２０は、モータ１６の温度に応じて、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のスイッチングの期間を変えてインバータ１４を制御する。具体的には、制御装置２０は、モータ１６の温度が相対的に高くなるほど、同じスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のスイッチングの期間を増大させ、複数のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６間でのスイッチングの期間を増大させてスイッチングを制御する。または、制御装置２０は、モータ１６が置かれている環境における気圧に応じて、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のスイッチングの期間を変えてインバータ１４を制御してもよい。具体的には、制御装置２０は、気圧が相対的に低くなるほど、同じスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のスイッチングの期間を増大させ、複数のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６間でのスイッチングの期間を増大させてスイッチング制御する。このように、モータ１６の温度と気圧とのうち少なくとも一方に応じてスイッチングの期間を変えた場合においても、過渡過電圧の重畳による電圧ストレスを低減して、モータ１６の電気絶縁を確保することが可能となる。
【符号の説明】
【００５５】
１０  バッテリ、１２  コンバータ、１４  インバータ、１６  モータ、１８  運転操作部、２０  制御装置、２２  温度センサ、２４  気圧センサ、２６  回転角センサ、２８  記憶装置。
【図１】
2012157102.tif 000003
【図２】
2012157102.tif 000004
【図３】
2012157102.tif 000005
【図４】
2012157102.tif 000006
【図５】
2012157102.tif 000007
【図６】
2012157102.tif 000008
【図７】
2012157102.tif 000009
【図８】
2012157102.tif 000010
【図９】
2012157102.tif 000011