(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動輪にトルクを伝達するモータと、直流電力を交流電力に変換して前記モータに供給するインバータと、前記インバータへ前記直流電力を供給する直流電源と、を備える車両において前記インバータのスイッチングを制御するインバータ制御方法であって、
前記インバータへの電力供給が停止されているか否かを判定し、
前記インバータへの電力供給が停止されていると判断した場合に、前記インバータが有するスイッチング素子をオン状態にする短絡スイッチング制御を実行し、
前記モータの状態を表す変数であって前記車両に振動が発生するか否かの判定指標となるモータ状態パラメータを取得し、
前記インバータへの電力供給が停止されている場合に、取得した前記モータ状態パラメータに基づいて、前記車両に振動が発生する以前に前記短絡スイッチング制御を停止する、
インバータ制御方法。
【請求項２】
請求項１に記載のインバータ制御方法であって、
前記モータ状態パラメータとしてのモータ回転数の絶対値が所定の回転数閾値未満の場合は前記短絡スイッチング制御を停止し、前記モータ回転数の絶対値が所定の回転数閾値以上の場合は前記短絡スイッチング制御を継続する、
インバータ制御方法。
【請求項３】
請求項２に記載のインバータ制御方法であって、
前記所定の回転数閾値は、前記インバータへの電力供給が停止された後に前記モータ回転数の振動が開始するタイミングにおける前記モータ回転数の絶対値以上の値が設定される、
インバータの制御方法。
ハイブリッド車両の制御方法。
【請求項４】
請求項１に記載のインバータ制御方法であって、
前記モータ状態パラメータとしての前記トルクの絶対値が所定のトルク閾値を超える場合は前記短絡スイッチング制御を停止し、前記トルクの絶対値が所定のトルク閾値以下の場合は前記短絡スイッチング制御を継続する、
インバータ制御方法。
【請求項５】
請求項４に記載のインバータ制御方法であって、
前記所定のトルク閾値は、前記インバータへの電力供給が停止された後に前記トルクの振動が開始するタイミングにおける前記トルクの絶対値以下の値が設定される、
インバータの制御方法。
【請求項６】
駆動輪にトルクを伝達するモータと、直流電力を交流電力に変換して前記モータに供給するインバータと、前記インバータへ前記直流電力を供給する直流電源と、前記インバータのスイッチングを制御するコントローラとを備え、車両に搭載されるインバータ制御システムであって、
前記コントローラは、
前記インバータへの電力供給が停止されているか否かを判定し、
前記インバータへの電力供給が停止されていると判断した場合に、前記インバータが有するスイッチング素子をオン状態にする短絡スイッチング制御を実行し、
前記モータの状態を表す変数であって前記車両に振動が発生するか否かの判定指標となるモータ状態パラメータを取得し、
前記インバータへの電力供給が停止されている場合に、取得した前記モータ状態パラメータに基づいて、前記車両に振動が発生する以前に前記短絡スイッチング制御を停止する、
インバータ制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インバータ制御方法及びインバータ制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＪＰ２００６−７４８４１Ａには、モータの回転中にモータへの電力供給が停止した場合に、インバータの入力側に接続されたコンデンサ（平滑コンデンサ）の電圧（インバータの直流電圧）が所定値以上になるとモータのコイルを短絡するようにインバータを制御（非通常スイッチング制御）するモータ制御装置が開示されている。
【発明の概要】
【０００３】
しかしながら、上記モータ制御装置において、モータの回転数が低下してきたときにコイルを短絡するようにインバータを制御すると、モータが発生する制動トルクが大きくなり、車体振動が引き起こされる場合がある。
【０００４】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、モータが発生する制動トルクが大きくなることに起因する車体振動の発生を回避し得るインバータ制御方法及びインバータ制御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】
【０００５】
本発明のある態様によれば、駆動輪にトルクを伝達するモータと、直流電力を交流電力に変換してモータに供給するインバータと、インバータへ直流電力を供給する直流電源と、を備える車両においてインバータのスイッチングを制御するインバータ制御方法であって、インバータへの電力供給が停止されているか否かを判定し、インバータへの電力供給が停止されている場合に、インバータが有するスイッチング素子をオン状態にする短絡スイッチング制御を実行し、モータの状態を表す変数であって車両に振動が発生するか否かの判定指標となるモータ状態パラメータを取得する。そして、インバータへの電力供給が停止されている場合に、取得したモータ状態パラメータに基づいて、車両に振動が発生する以前に短絡スイッチング制御を停止する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、本発明の一実施形態によるインバータ制御システムを構成するモータ制御装置の概略構成図である。
【図２】図２は、短絡スイッチング制御の停止判定の流れを説明するフローチャートである。
【図３】図３は、三相短絡時のモータと、車両モデルとからなるブロック構成図である。
【図４】図４は、三相短絡時のモータの特性を示す図である。
【図５】図５は、車両の駆動力伝達系をモデル化した図である。
【図６】図６は、図３で示すブロック構成を用いたシミュレーション結果（時間応答）を示す図である。
【図７】図７は、本発明の一実施形態によるインバータ制御システムを構成するモータ制御装置の他の例を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
（第１実施形態）
以下、図面等を参照して、本発明の一実施形態について説明する。なお、以下の説明においては、記載の簡略化のため、電流及び電圧等の３相成分及びｄ−ｑ座標成分を、「ｄｑ軸電流値（id，iq）」、及び「３相電流値（iu,iv,iw）」等のように必要に応じてまとめて表記する。
【０００８】
図１は、本実施形態のモータ制御装置１００の構成を説明する図である。
【０００９】
本実施形態のインバータ制御システムを構成するモータ制御装置１００は、電動車両などに搭載されて車両の駆動輪に接続される電動機（永久磁石同期電動機）としてのモータ１０９の動作をインバータ１０５を介して制御する装置である。
【００１０】
図示のように、モータ制御装置１００は、主として、ドライバ操作情報指令部１０１と、車両コントローラ１０２と、バッテリ１０３と、リレー１０４と、インバータ１０５と、モータ制御部１０６と、を有している。
【００１１】
ドライバ操作情報指令部１０１は、EVキー、シフト・ブレーキ、及びアクセルペダルなどにドライバによる操作が行われた場合に、当該操作に基づいた操作検出信号を車両コントローラ１０２に送信する。
【００１２】
車両コントローラ１０２は、受信した操作検出信号に基づいて、リレー１０４にオン／オフを指令するオン／オフ指令信号を送信する。また、車両コントローラ１０２は、上記操作検出信号に応じたトルク指令値Ｔ*をモータ制御部１０６の電流指令値演算部２０１に出力する。
【００１３】
さらに、本実施形態の車両コントローラ１０２は、バッテリ１０３のSOC（state of charge）などの状態を表すパラメータに基づいて、バッテリ１０３の充電量が所定の基準値より低下した状態としての電欠状態であるか否かの判断を含むバッテリ１０３が正常であるか否かを判定するバッテリ診断を実行する。
【００１４】
そして、車両コントローラ１０２は、バッテリ１０３が正常ではないと判定すると、バッテリ１０３の充電量の消費を抑制する観点から、トルク指令値Ｔ*をゼロに設定して電流指令値演算部２０１に出力する。さらに、この場合、車両コントローラ１０２は、リレー１０４にオフ指令信号を送信する。
【００１５】
バッテリ１０３は、力行時にインバータ１０５を介してモータ１０９に電力を供給する電源として機能する。換言すれば、バッテリ１０３は、インバータ１０５に直流電源を供給する直流電源として機能する。また、バッテリ１０３は、回生時にインバータ１０５を介してモータ１０９から供給される電力を蓄電する。
【００１６】
リレー１０４は、車両コントローラ１０２からの上記オン／オフ指令信号に応じて、バッテリ１０３とインバータ１０５との間を導通させる状態（オン状態）、及びこれらの間を電気的に遮断する状態（オフ状態）が切り替わるように開閉する。特に、リレー１０４は、車両コントローラ１０２からのオフ指令信号を受けると、バッテリ１０３とインバータ１０５との間を電気的に遮断するように開放する。
【００１７】
インバータ１０５は、上記トルク指令値Ｔ*に基づいて生成されるモータ制御部１０６からのスイッチング信号に応じて、バッテリ１０３からの直流電力を３相交流電力に変換してモータ１０９に供給する。
【００１８】
より具体的に、インバータ１０５は、直流電力と３相交流電力の間の変換を行うためのスイッチング素子１０７と、当該インバータ１０５内部の電圧を平滑化する平滑コンデンサ１０８と、を有する。
【００１９】
スイッチング素子１０７は、上アームSupの３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のスイッチング素子Supu，Supv，Supwと、下アームSdwの３相のスイッチング素子Sdwu，Sdwv，Sdww（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）とを備える。なお、各スイッチング素子は、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）により構成されるが、他にも、バイポーラトランジスタ、ＭＯＳＦＥＴ、及びＧＴＯ（Gate Turn-Off thyristor）などを用いてもよい。また、各スイッチング素子Supu，Supv，Supw，Sdwu，Sdwv，Sdwwには、逆並列にダイオードが接続されている。そして、各スイッチング素子Supu，Supv，Supw，Sdwu，Sdwv，Sdwwは、後述するスイッチ信号変換部２０４からスイッチング信号としてのＰＷＭ（Pulse Wide Modulation）信号を受信すると、当該ＰＷＭ信号に応じたディーティー比で開閉される。すなわち、スイッチング素子１０７は、ＰＷＭ信号に基づいたスイッチング制御（通常スイッチング制御）にしたがって開閉される。
【００２０】
これにより、モータ１０９は、トルク指令値Ｔ*（＞０）に応じたモータ駆動力を発生することとなる。なお、トルク指令値Ｔ*が負の場合には、インバータ１０５は、モータ１０９の回生電力を直流電力に変換してバッテリ１０３に充電する。
【００２１】
また、本実施形態のスイッチング素子１０７は、後述する短絡スイッチング制御部２０８からの短絡スイッチング開始信号をスイッチ信号変換部２０４が受信した場合には、各スイッチング素子Supu，Supv，Supw，Sdwu，Sdwv，Sdwwを全てオン（閉）状態とすることによりインバータ１０５を三相短絡状態とする短絡スイッチング制御を実行する。またさらに、スイッチング素子１０７は、短絡スイッチング制御部２０８からの短絡スイッチング停止信号をスイッチ信号変換部２０４が受信した場合には、短絡スイッチング制御を停止してインバータ１０５の三相短絡状態を解除する。短絡スイッチング制御の開始および停止の詳細については後述する。
【００２２】
次に、モータ制御部１０６は、電流指令値演算部２０１と、電流制御部２０２と、２相／３相変換部２０３と、スイッチ信号変換部２０４と、３相／２相変換部２０５と、モータ角検出部２０６と、直流電圧検出部２０７と、短絡スイッチング制御部２０８と、を有している。なお、本実施形態のモータ制御部１０６の構成は、ＣＰＵ等の各種演算・制御装置、ＲＯＭ及びＲＡＭ等の各種記憶装置、並びに入出力インターフェース等を備える１又は２以上のコントローラにより実現される。
【００２３】
電流指令値演算部２０１は、トルク指令値Ｔ*、モータ１０９の電気角速度（以下では、「モータ電気角速度ω」とも称する）、インバータ１０５の直流電圧であるインバータ電圧HVに基づいて、d軸電流指令値id*、及びq軸電流指令値iq*を演算する。
【００２４】
より詳細には、電流指令値演算部２０１は、トルク指令値Ｔ*、モータ電気角速度ω、及びインバータ電圧HVの間の関係を定めた所定のテーブルに基づいて、dq軸電流指令値（id*，iq*）を演算する。電流指令値演算部２０１は、演算したdq軸電流指令値（id*，iq*）を電流制御部２０２に出力する。
【００２５】
電流制御部２０２は、モータ１０９に実際に流れるdq軸電流値（id,iq）が、電流指令値演算部２０１から入力されるdq軸電流指令値（id*，iq*）に近づくように、dq軸電圧指令値（vd*，vq*）を演算する。なお、以下では、モータ１０９に実際に流れるdq軸電流値を、「モータ電流値（id,iq）」又は「モータ電流値i」とも称する。
【００２６】
例えば、電流制御部２０２は、以下の式（１）に従うＰＩ制御に基づいて、dq軸電圧指令値（vd*，vq*）を演算する。
【００２７】
【数１】
0006973641.tif 000002
【００２８】
なお、式（１）中のKpd及びKpqはそれぞれd軸比例ゲイン及びq軸比例ゲインを意味する。また、Kid及びKiqはそれぞれd軸積分ゲイン及びq軸積分ゲインを意味する。さらに、Ld及びLqはそれぞれd軸インダクタンス及びq軸インダクタンスを意味する。また、φは永久磁石鎖交磁束数を意味する。
【００２９】
そして、電流制御部２０２は、演算したdq軸電圧指令値（vd*，vq*）を２相／３相変換部２０３に出力する。
【００３０】
２相／３相変換部２０３は、モータ角検出部２０６で検出したモータ１０９の回転子の電気角θを用いて、入力されたdq軸電圧指令値（vd*，vq*）を以下の式（２）に基づいて３相電圧指令値（vu*,vv*,vw*）に変換する。
【００３１】
【数２】
0006973641.tif 000003
【００３２】
そして、２相／３相変換部２０３は、演算した３相電圧指令値（vu*,vv*,vw*）をスイッチ信号変換部２０４に出力する。
【００３３】
スイッチ信号変換部２０４は、３相電圧指令値（vu*,vv*,vw*）と搬送波(例えば数kHz〜10数kHz程度の三角波)との比較結果に基づいて、インバータ１０５にスイッチング素子１０７をスイッチングするためのスイッチング信号（ＰＷＭ信号）を生成する。そして、スイッチ信号変換部２０４は、このスイッチング信号をインバータ１０５に出力することによりモータ１０９に所望のトルクを発生させる。
【００３４】
さらに、本実施形態のスイッチ信号変換部２０４は、短絡スイッチング制御部２０８から短絡スイッチング開始信号を受信した場合には、スイッチング信号に基づく通常スイッチング制御を停止して、短絡スイッチング制御を実行するためにスイッチング素子１０７をオン（閉）状態にするためのスイッチング信号（オン信号）を生成し、インバータ１０５に出力する。また、本実施形態のスイッチ信号変換部２０４は、短絡スイッチング制御部２０８から短絡スイッチング停止信号を受信した場合には、短絡スイッチング制御の停止を指令するスイッチング信号（停止信号）をインバータ１０５に出力する。
【００３５】
これにより、インバータ１０５は、上記スイッチング信号に基づいて、通常スイッチング制御と短絡スイッチング制御（非通常スイッチング制御）とを適宜実行する。
【００３６】
３相／２相変換部２０５は、モータ角検出部２０６からの電気角θに基づいて、電流センサ１１１で検出された３相実電流値（ｉu，ｉv，ｉw）を以下の式（３）に基づいてモータ電流値（id,iq）に変換する。
【００３７】
【数３】
0006973641.tif 000004
【００３８】
３相／２相変換部２０５は、得られたモータ電流値（id,iq）を電流制御部２０２及び短絡スイッチング制御部２０８に出力する。
【００３９】
モータ角検出部２０６は、モータ１０９に設けたレゾルバ等の回転位置検出器１１０により、電気角θ、及びモータ電気角速度ωを検出する。モータ角検出部２０６は、検出した電気角θを３相／２相変換部２０５に出力するとともに、検出したモータ電気角速度ωを電流指令値演算部２０１及び短絡スイッチング制御部２０８に出力する。
【００４０】
直流電圧検出部２０７は、インバータ電圧HVを検出する。より詳細には、直流電圧検出部２０７は、インバータ１０５の平滑コンデンサ１０８の電圧をインバータ電圧HVとして検出する。直流電圧検出部２０７は、検出したインバータ電圧HVを電流指令値演算部２０１に出力する。
【００４１】
短絡スイッチング制御部２０８は、車両コントローラ１０２から入力されるリレーオン／オフ信号に基づいて、短絡スイッチング制御を実行するか否かの判定を行う。また、短絡スイッチング制御部２０８は、短絡スイッチング制御の実行中に、モータ１０９の状態に応じて短絡スイッチング制御を停止するか否かの判定を行う。短絡スイッチング制御部２０８は、短絡スイッチング制御を実行すると判定した場合には、通常スイッチング制御を停止するとともに短絡スイッチング制御を実行する短絡スイッチング開始信号をスイッチ信号変換部２０４に出力する。また、短絡スイッチング制御部２０８は、短絡スイッチング制御を停止すると判定した場合には、短絡スイッチング停止信号をスイッチ信号変換部２０４に出力する。以下では、短絡スイッチング制御部２０８による処理について詳細に説明する。
【００４２】
図２は、短絡スイッチング制御部２０８により実行される短絡スイッチング制御の開始／停止判定の流れを説明するフローチャートである。なお、以下の制御ルーチンは、インバータ制御システムの起動中に所定周期で繰り返し実行されるように上記コントローラにプログラムされている。
【００４３】
ステップＳ１０１において、短絡スイッチング制御部２０８は、車両コントローラ１０２から例えばバッテリ１０３が正常ではないと判定された場合に出力されるリレーオフ信号を受信したか否かを判定する。すなわち、短絡スイッチング制御部２０８は、バッテリ１０３からインバータ１０５への電力供給が停止されたか否かを判定する。短絡スイッチング制御部２０８は、リレーオフ信号を受信したと判定すると、バッテリ１０３からインバータ１０５への電力供給が停止されたと判断して、ステップＳ１０２の処理へ移行する。一方、短絡スイッチング制御部２０８は、リレーオフ信号を受信していないと判定すると、バッテリ１０３からインバータ１０５への電力供給は行われていると判断して、ステップＳ１０３へ移行し、通常スイッチング制御を継続する。
【００４４】
ステップＳ１０２において、短絡スイッチング制御部２０８は、短絡スイッチング制御を開始するためにスイッチ信号変換部２０４にスイッチング開始信号を出力する。これにより、インバータ１０５が有するスイッチング素子Supu，Supv，Supw，Sdwu，Sdwv，Sdwwが全てオン状態となる短絡スイッチング制御が開始される。短絡スイッチング制御が開始され、インバータ１０５が三相短絡状態になると、続くステップＳ１０４の処理が実行される。
【００４５】
ステップＳ１０４において、短絡スイッチング制御部２０８は、車両に振動が発生するか否かの判定指標となるモータ状態パラメータに基づいて、短絡スイッチング制御を停止するか否かを判定する。本実施形態のモータ状態パラメータは、モータ１０９の回転数（以下、モータ回転数）、又は、モータ１０９の制動トルクの推定値（以下、推定トルク）である。すなわち、本実施形態の短絡スイッチング制御部２０８は、モータ回転数、又は、推定トルクに基づいて短絡スイッチング制御を停止するか否かを判定する。
【００４６】
まず、ステップＳ１０４の処理がモータ回転数に基づいて実行される場合の詳細について説明する。
【００４７】
この場合のステップＳ１０４では、短絡スイッチング制御部２０８は、モータ回転数（回転速度）の絶対値が所定の回転数閾値未満か否かを判定する。なお、モータ状態パラメータとしてのモータ回転数（ｒｐｍ）はモータ角検出部２０６から出力されるモータ電気角速度ω（ｒａｄ／ｓ）に６０／（２π）を乗算することによって取得される。
【００４８】
モータ回転数の絶対値が所定の回転数閾値未満の場合は、短絡スイッチング制御部２０８は、ステップＳ１０５に移行し、短絡スイッチング制御を停止する。
【００４９】
ここで、永久磁石同期電動機であるモータ１０９は、リレー１０４が開放（リレーカット）されインバータ１０５に供給される電圧（インバータ電圧HV）が０Vになった場合に短絡スイッチング制御を継続すると、モータ回転数に応じた制動トルクを発生する。この制動トルクの変化はドライブシャフト１１４のねじり振動の原因となる。そして、制動トルクの変化率は、モータ回転数が低回転時に大きくなる特性を持つ。このため、リレーカット時の低回転領域において制動トルクが大きく変化すると、ドライブシャフト１１４のねじり振動を励起してしまう。
【００５０】
従って、ステップＳ１０４では、モータ回転数の絶対値が所定の回転数閾値未満の場合は短絡スイッチング制御を停止すると判定する。これにより、低回転領域において制動トルクが変化することに起因する上記のドライブシャフト１１４のねじり振動の発生を抑制することができる。
【００５１】
一方、モータ回転数の絶対値が所定の回転数閾値以上の場合は、短絡スイッチング制御部２０８は、ステップＳ１０６に移行して短絡スイッチング制御を継続する。これにより、短絡スイッチング制御の停止によって誘起電圧が発生することによりインバータ電圧HVが上昇して高電圧となるリスクを回避することができる。なお、所定の回転数閾値の具体的な設定方法については後述する。
【００５２】
次に、ステップＳ１０４の処理が推定トルクに基づいて実行される場合の詳細について説明する。
【００５３】
この場合のステップＳ１０４では、短絡スイッチング制御部２０８は、推定トルクの絶対値が所定のトルク閾値を超えるか否かを判定する。なお、モータ１０９の制動トルクは、公知の方法で推定（取得）すればよく、推定（取得）方法は特に限定されない。
【００５４】
推定トルクの絶対値が所定のトルク閾値を超える場合は、上述のモータ回転数の絶対値が所定の回転数閾値未満の場合と同様に、当該トルクの変化がドライブシャフト１１４のねじり振動を励起してしまう。従って、推定トルクの絶対値が所定のトルク閾値を超える場合は、短絡スイッチング制御部２０８は、ステップＳ１０５に移行し、短絡スイッチング制御を停止する。すなわち、ステップＳ１０４の処理は、上述のモータ回転数に代えて、ドライブシャフト１１４のねじり振動の直接的な原因である制動トルク（推定トルク）を判定指標として用いてもよい。なお、所定のトルク閾値の具体的な設定方法については後述する。
【００５５】
一方、推定トルクの絶対値が所定のトルク閾値以下の場合は、短絡スイッチング制御部２０８は、ステップＳ１０６に移行し、短絡スイッチング制御を継続する。
【００５６】
次に、上述の「所定の回転数閾値」および「所定のトルク閾値」の設定方法について説明する。
【００５７】
図３は、短絡スイッチング制御中、すなわち三相短絡時のモータ１０９と、モータ１０９が搭載される車両の伝達特性を表した車両モデルからなるブロック構成を示す。可変ゲイン３０１（ゲインＫ）は、三相短絡時のモータ１０９の特性を示すゲインである。可変ゲイン３０１は、図４で示すような特性を有している。
【００５８】
図４は、可変ゲイン３０１の特性、即ち、三相短絡時のモータ１０９の特性を示す図である。図示のとおり、三相短絡時のモータ１０９は回転数に応じてトルクが非線形に変化する特性を有している。なお、インバータ１０５のインバータ電圧HVが０Vになると、相間電圧が０Vになるためモータ１０９は三相短絡時と同じ状態となる。従って、三相短絡時のモータ１０９の特性とは、換言すると、リレー１０４が開放（リレーカット）された場合、すなわち、バッテリ１０３からインバータ１０５への電力供給が停止されている場合のモータ１０９の特性と言い表すことができる。
【００５９】
図３で示す車両モデル３０２（Ｇｐ（ｓ））は、車両の駆動力伝達系をモデル化した車両モデルであって、車両の出力トルク（モータトルクＴｍ）からモータ回転数までの伝達特性を示すモデルである。以下、モデルＧｐ（ｓ）の詳細について説明する。
【００６０】
図５は、車両の駆動力伝達系をモデル化した図であり、同図における各パラメータは、以下に示すとおりである。
【００６１】
Ｊm：モータのイナーシャ
Ｊw：駆動輪のイナーシャ
Ｍ：車両の重量
ＫD：駆動系のねじり剛性
ＫT：タイヤと路面の摩擦に関する係数
Ｎ：オーバーオールギヤ比
ｒ：タイヤの荷重半径
ωm：モータの角速度（モータ回転数）
Ｔm：モータのトルク
ＴD：駆動輪のトルク
Ｆ：車両に加えられる力
ｖ：車両の速度
ωw：駆動輪の角速度
そして、図１１より、以下の運動方程式を導くことができる。
【００６２】
【数４】
0006973641.tif 000005
【００６３】
【数５】
0006973641.tif 000006
【００６４】
【数６】
0006973641.tif 000007
【００６５】
【数７】
0006973641.tif 000008
【００６６】
【数８】
0006973641.tif 000009
【００６７】
式（４）〜（８）で示す運動方程式に基づいて、モータトルクＴｍからモータ回転数までの伝達特性Ｇｐ（ｓ）を求めると、次式（９）で表される。
【００６８】
【数９】
0006973641.tif 000010
【００６９】
ただし、式（９）中のａ4、ａ3、ａ2、ａ1、ｂ3、ｂ2、ｂ1、ｂ0は、次式（１０）〜（１７）で表される。
【００７０】
【数１０】
0006973641.tif 000011
【００７１】
【数１１】
0006973641.tif 000012
【００７２】
【数１２】
0006973641.tif 000013
【００７３】
【数１３】
0006973641.tif 000014
【００７４】
【数１４】
0006973641.tif 000015
【００７５】
【数１５】
0006973641.tif 000016
【００７６】
【数１６】
0006973641.tif 000017
【００７７】
【数１７】
0006973641.tif 000018
【００７８】
式（９）に示す伝達関数の極と零点を調べると、次式（１８）で示す伝達関数に近似することができ、１つの極と１つの零点は極めて近い値を示す。これは、次式（１８）のαとβが極めて近い値を示すことに相当する。
【００７９】
【数１８】
0006973641.tif 000019
【００８０】
従って、式（１８）における極零相殺（α＝βと近似する）を行うことにより、次式（１９）に示すように、Ｇｐ（ｓ）は、（２次）／（３次）の伝達特性を構成する。
【００８１】
【数１９】
0006973641.tif 000020
【００８２】
以上、図３で示す可変ゲイン３０１（可変ゲインＫ）と車両モデル３０２（Ｇｐ（ｓ））の詳細を説明した。次に、図３で示すブロック構成を用いたシミュレーション結果（時間応答）について説明する。
【００８３】
図６は、図３で示すブロック構成を用いたシミュレーション結果（時間応答）を示す図である。上段は制動トルク（推定トルク）の時間応答を示し、下段はモータ回転数の時間応答を示している。図中のＡ、Ｂで示す点線は、三相短絡後にモータ回転数が徐々に低下していく過程において、モータ回転数と推定トルクとが振動を開始するポイントを示している。
【００８４】
すなわち、本実施形態の「所定のトルク閾値」は推定トルクが振動を開始する推定トルクを示すＡ、「所定の回転数閾値」はモータ回転数が振動を開始するモータ回転数を示すＢに基づいて設定される。ただし、図上段で示すトルクは制動トルクであるため、少なくともＡで示すポイント付近のトルクは原則負の値である。従って、「所定のトルク閾値」はＡで示すトルクの絶対値に基づいて設定される。
【００８５】
ここで、上述したように、永久磁石同期電動機であるモータ１０９は、リレー１０４が開放され、インバータ電圧HVが０Vになった場合に短絡スイッチング制御を継続すると、モータ回転数に応じた制動トルクを発生する。この制動トルクの変化率は、モータ回転数が低回転時に大きくなる特性を持つ。このため、リレーカット時の低回転領域において制動トルクが大きく変化することによってドライブシャフト１１４のねじり振動を励起してしまう。
【００８６】
本実施形態では、「所定の回転数閾値」をモータ回転数が振動を開始する回転数（Ｂ参照）の絶対値以上の値に設定する。これにより、図２で示すステップＳ１０２においてモータ回転数の絶対値が所定の回転数閾値未満と判定された場合に、モータ回転数が振動を開始する前に短絡スイッチング制御が停止されるので、ドライブシャフト１１４のねじり振動の発生を回避することができる。
【００８７】
また、本実施形態では、「所定のトルク閾値」をモータ１０９のトルクが振動を開始するトルクの絶対値以下の値に設定する。これにより、図２で示すステップＳ１０２において推定トルクの絶対値が所定のトルク閾値を超えると判定された場合に、モータ１０９のトルクが振動を開始する前に短絡スイッチング制御が停止されるので、ドライブシャフト１１４のねじり振動の発生を回避することができる。
【００８８】
以上が本実施形態の「所定の回転数閾値」および「所定のトルク閾値」の設定方法の詳細である。以下、図２のフローチャートに戻って説明を続ける。
【００８９】
上述のとおり、モータ回転数が所定の回転数閾値未満と判定された場合、又は、推定トルクが所定のトルク閾値を超えると判定された場合は、短絡スイッチング制御部２０８は、インバータ１０５の短絡スイッチング制御を停止するためにステップＳ１０５の処理に移行する。
【００９０】
ステップＳ１０５では、短絡スイッチング制御部２０８は、インバータ１０５の三相短絡状態を解除するためにスイッチ信号変換部２０４に短絡スイッチング停止信号を出力する。これにより、インバータ１０５の短絡スイッチング制御が停止される。なお、短絡スイッチング制御が停止されると、例えばインバータ１０５が有するスイッチング素子Supu，Supv，Supw，Sdwu，Sdwv，Sdwwは全てオフ（開）状態となる。
【００９１】
一方、ステップＳ１０４がＮＯ判定の場合は、ステップＳ１０６の処理が実行される。
【００９２】
ステップＳ１０６では、短絡スイッチング制御部２０８は、上述したドライブシャフト１１４の振動が発生する虞はないと判断して、スイッチング停止信号を出力せず、短絡スイッチング制御の開始／停止判定処理を終了する。これにより、車両コントローラ１０２からのトルク指令値Ｔ*に基づくインバータ１０５の短絡スイッチング制御は継続される。
【００９３】
以上説明した一実施形態に係るインバータ制御方法によれば、以下の作用効果を奏する。
【００９４】
一実施形態のインバータ制御方法は、駆動輪１１５にトルクを伝達するモータ１０９と、直流電力を交流電力に変換してモータ１０９に供給するインバータ１０５と、インバータ１０５へ直流電力を供給する直流電源（バッテリ１０３）と、を備える車両においてインバータ１０５のスイッチングを制御するインバータ制御方法である。このインバータ制御方法は、インバータ１０５への電力供給が停止されているか否かを判定し、モータ１０９の状態を表す変数であって車両に振動が発生するか否かの判定指標となるモータ状態パラメータを取得する。そして、インバータ１０５への電力供給が停止されている場合に、取得したモータ状態パラメータに基づいて、車両に振動が発生する以前にインバータ１０５の短絡スイッチング制御を停止する。これにより、ドライブシャフト１１４のねじり振動に起因する車両の振動発生以前にインバータ１０５の短絡スイッチング制御を停止することができるので、バッテリ１０３からインバータ１０５への電力供給が停止している際に車両に振動が発生することを回避することができる。
【００９５】
また、一実施形態のインバータ制御方法は、モータ状態パラメータとしてのモータ回転数の絶対値が所定の回転数閾値未満の場合はの短絡スイッチング制御を停止し、モータ回転数の絶対値が所定の回転数閾値以上の場合は短絡スイッチング制御を継続する。これにより、モータ回転数を判定指標として、車両の振動発生以前に短絡スイッチング制御を停止することができる。また、モータ回転数の絶対値が所定の回転数閾値以上の場合には短絡スイッチング制御を継続するので、誘起電圧によりインバータ電圧HVが高電圧になることを回避することができる。
【００９６】
また、一実施形態のインバータ制御方法は、所定の回転数閾値は、インバータ１０５への電力供給が停止された後にモータ回転数の振動が開始するタイミングにおけるモータ回転数の絶対値以上の値が設定される。これにより、モータ回転数と比較する所定の回転数閾値が車両の振動が開始する回転数の絶対値以上に設定されるので、車両に振動が発生することを確実に回避することができる。
【００９７】
また、一実施形態のインバータ制御方法は、モータ状態パラメータとしてのトルクの絶対値が所定のトルク閾値を超える場合は短絡スイッチング制御を停止し、トルクの絶対値が所定のトルク閾値以下の場合は短絡スイッチング制御を継続する。これにより、推定トルクを判定指標として、車両の振動発生以前にインバータ１０５の短絡スイッチング制御を停止することができる。
【００９８】
また、一実施形態のインバータ制御方法は、所定のトルク閾値は、インバータ１０５への電力供給が停止された後にトルクの振動が開始するタイミングにおけるトルクの絶対値以下の値が設定される。これにより、推定トルクと比較する所定のトルク閾値が車両の振動が開始するトルクの絶対値以上に設定されるので、車両に振動が発生することを確実に回避することができる。
【００９９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【０１００】
例えば、上記実施形態では、短絡スイッチング制御部２０８は、リレー１０４がオフ（遮断）されたことを示すリレーオフ信号の受信をトリガとして、短絡スイッチング制御を実行している。しかしながら、リレーオフ信号の受信に代えて、インバータ電圧HVがバッテリ１０３の仕様電圧範囲を超えたことをトリガとして、短絡スイッチング制御を実行するようにしても良い。すなわち、短絡スイッチング制御を実行するトリガとしては、バッテリ１０３の状態に応じて短絡スイッチング制御の実行要求が生じたことを示す任意のイベントの検出を採用することができる。
【０１０１】
また、上記各実施形態では、モータ１０９の状態を表すモータ状態パラメータとしてのモータ回転数、又は、推定トルクに基づいて、短絡スイッチング制御の停止判定を実行する例を説明した。
【０１０２】
しかしながら、バッテリ１０３からインバータ１０５への電力供給の停止後における車両の振動発生を示唆し得るものであれば、モータ１０９の状態を表す他のパラメータ（例えばモータ電気角速度ω）を用いて短絡スイッチング制御の停止判定を実行しても良い。
【０１０３】
また、本発明にかかるインバータ制御方法は、必ずしも図１で示すモータ制御装置１００を前提に実行される必要はなく、図７で示すモータ制御装置２００を前提に実行されても良い。
【０１０４】
図７で示すように、モータ制御装置２００は、モータ制御装置１００の構成に加えて、モータ１０９に設けられてモータ温度を検出するサーミスタ１１２と、平滑コンデンサ１０８に設けられてコンデンサ温度を検出するサーミスタ１１３と、有している。そして、検出されたモータ温度とコンデンサ温度とは、短絡スイッチング制御部２０８に出力される。すなわち、モータ制御装置２００によれば、短絡スイッチング制御部２０８は、短絡スイッチング制御の停止判定を検出されたモータ温度とコンデンサ温度を考慮して実行することができる。これにより、モータ１０９とインバータ１０５の少なくとも一方の温度特性を考慮して、より高精度な停止判定を実行することができる。
【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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