電動機装置および電気自動車
【課題】電動機をより適正に制御する。
【解決手段】同期数Ｎｓが変更されてから時間ｔ１の間は前回Ｉｏｓ＊から設定した仮オフセット電流Ｉｏｓｔｍｐに向かって変化量ｋの範囲内で変化するようようオフセット電流Ｉｏｓを設定し（Ｓ１００，Ｓ１３０，Ｓ１４０）、時間ｔ１から時間ｔ２の間は同期数Ｎｓを用いてオフセット電流Ｉｏｓを設定し（Ｓ１００，Ｓ１１０，Ｓ１５０）、オフセット電流Ｉｏｓを制御用目標電流に加えたものを目標相電流に設定し、ｄ軸，ｑ軸に流れる電流が目標相電流となるようにするためのフィードバック制御によりｄ軸，ｑ軸に印加すべき目標電圧を設定し、設定した目標電圧を２相−３相変換して目標相電圧を設定し、設定された目標相電圧が各相に印加されるようインバータをスイッチング制御する。こうした制御により、モータをより適正に制御することができる。
【解決手段】同期数Ｎｓが変更されてから時間ｔ１の間は前回Ｉｏｓ＊から設定した仮オフセット電流Ｉｏｓｔｍｐに向かって変化量ｋの範囲内で変化するようようオフセット電流Ｉｏｓを設定し（Ｓ１００，Ｓ１３０，Ｓ１４０）、時間ｔ１から時間ｔ２の間は同期数Ｎｓを用いてオフセット電流Ｉｏｓを設定し（Ｓ１００，Ｓ１１０，Ｓ１５０）、オフセット電流Ｉｏｓを制御用目標電流に加えたものを目標相電流に設定し、ｄ軸，ｑ軸に流れる電流が目標相電流となるようにするためのフィードバック制御によりｄ軸，ｑ軸に印加すべき目標電圧を設定し、設定した目標電圧を２相−３相変換して目標相電圧を設定し、設定された目標相電圧が各相に印加されるようインバータをスイッチング制御する。こうした制御により、モータをより適正に制御することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機装置および電気自動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の電動機装置としては、ある一定期間毎に３相モータの各相電流を検出する電流センサからの出力値のピーク値を検出し、各相の出力値のピーク値が等しくなるよう電流センサからの出力値を補正するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、こうした補正を行なうことにより、より適正に３相モータを駆動させることができるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１１００６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、一般に、電動機の目標相電圧と搬送波としての三角波の電圧との比較によりインバータのスイッチング素子のオン時間の割合を調整するパルス幅変調により電動機を制御する電動機装置では、スイッチング素子の製造ばらつきなどにより、スイッチング素子のオン時間が目標とする目標オン時間となるようスイッチング素子を制御しても、実際のオン時間が目標オン時間から大きくずれてしまい、電動機の実際の各相電流が目標とする相電流から大きくずれて、電動機から目標とするトルクを出力できない場合がある。したがって、こうした実際のオン時間と目標オン時間とのずれを考慮して、電動機をより適正に制御することが望まれている。
【０００５】
本発明の電動機装置および電気自動車は、電動機をより適正に制御することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の電動機装置および電気自動車は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明の電動機装置は、
三相交流により駆動する電動機と、直流電源からの電力を用いて前記電動機を駆動するインバータと、前記電動機の各相に印加すべき前記電動機のトルク指令に基づく制御用目標相電流を補正するためのオフセット電流を設定するオフセット電流設定手段と、前記制御用目標相電流に前記設定したオフセット電流を加えたものを前記電動機の目標相電流に設定する目標相電流設定手段と、前記電動機の各相に流れる各相電流が前記設定された目標相電流になるよう前記電動機の各相に印加すべき目標相電圧を設定する目標相電圧設定手段と、前記設定された目標相電圧と搬送波としての三角波の電圧との比較により前記インバータのスイッチング素子のオン時間の割合を調整するパルス幅変調によって前記直流電源からの電力が三相交流電力として前記電動機に供給されるよう前記インバータを制御する制御手段と、を備える電動機装置であって、
前記オフセット電流設定手段は、前記目標相電圧の一周期あたりの三角波の数である同期数を算出し、前記算出した同期数に基づいて前記オフセット電流を設定する手段である、
ことを特徴とする。
【０００８】
この本発明の電動機装置では、目標相電圧の一周期あたりの三角波の数である同期数を算出し、算出した同期数に基づいて電動機の各相に印加すべき電動機のトルク指令に基づく制御用目標相電流を補正するためのオフセット電流を設定し、制御用目標相電流に設定したオフセット電流を加えたものを電動機の目標相電流に設定し、電動機の各相に流れる各相電流が設定された目標相電流になるよう電動機の各相に印加すべき目標相電圧を設定し、設定された目標相電圧と搬送波としての三角波の電圧との比較によりインバータのスイッチング素子のオン時間の割合を調整するパルス幅変調によって直流電源からの電力が三相交流電力として電動機に供給されるようインバータを制御する。パルス幅変調では、電動機の目標相電圧と搬送波としての三角波の電圧との比較によりインバータのスイッチング素子のオン時間の割合を調整されるが、スイッチング素子の製造ばらつきなどにより、スイッチング素子を調整したオン時間の割合でオンするよう制御しても実際には調整したオン時間の割合にならず、電動機の実際の各相電流が制御用目標相電流からずれる場合がある。こうした電流のずれは、目標相電圧の一周期あたりの三角波の数である同期数により異なると考えられることから、目標相電圧の一周期あたりの三角波の数である同期数を算出し、算出した同期数に基づいてオフセット電流を設定することにより、より適正にオフセット電流を設定することができ、より適正に電動機を制御することができる。
【０００９】
こうした本発明の電動機装置において、同期数が大きくなるほど大きくなる傾向にオフセット電流を設定する手段であるものとすることもできる。同期数が大きくなるほど目標相電圧の一周期あたりのインバータのスイッチング素子のスイッチング回数が増えるため、目標相電圧の一周期において電動機の実際の各相電流と制御用目標相電流とのずれが大きくなると考えられる。したがって、同期数が大きくなるほど大きくなる傾向にオフセット電流を設定することにより、より適正にオフセット電流を設定することができる。
【００１０】
また、本発明の電動機装置において、前記電動機の各相に流れる各相電流を検出する相電流検出手段を備え、前記オフセット電流設定手段は、前記算出した同期数が変化したときには、前記算出した同期数が変化してから予め定められた所定期間は前記算出した同期数に基づいて前記オフセット電流を設定し、前記所定期間が経過した後次に前記電動機の回転数が変化するまでは前記目標相電圧の一周期に亘って前記検出された各相電流を積算して算出される電流積算値に基づいて前記オフセット電流を設定する手段であるものとすることもできる。所定期間が経過した後次に電動機の回転数が変化するまでは目標相電圧の一周期で検出された各相電流を積算して算出される電流積算値に基づいてオフセット電流を設定するから、より適正にオフセット電流を設定することができ、より適正に電動機を制御することができる。この場合において、前記所定期間は、前記目標相電圧の一周期と同じ時間であるものとすることもできる。また、前記オフセット電流設定手段は、前記同期数が変化してから前記所定期間より短い第１の期間が経過するまでは前記算出した同期数に基づいて前記オフセット電流の仮の値である仮オフセット電流を設定すると共に前記オフセット電流が仮オフセット電流に向かって予め定められた所定変化率以内の変換率で変化するよう前記オフセット電流を設定し、前記第１の期間が経過してから前記所定期間が経過するまでは前記算出した同期数に基づいて前記オフセット電流を設定し、前記所定期間が経過した後第２の期間が経過するまでは前記電流積算値に基づいて前記仮オフセット電流を設定すると共に前記オフセット電流が仮オフセット電流に向かって前記所定変化率以内の変換率で変化するよう前記オフセット電流を設定し、前記第２の期間が経過した後次に前記同期数が変化するまでは前記電流積算値に基づいて前記オフセット電流を設定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、同期数が変化してから間もない期間や所定期間が経過した直後におけるオフセット電流の急変を抑制することができる。
【００１１】
本発明の電気自動車は、上述したいずれかの態様の本発明の電動機装置、すなわち、基本的には、三相交流により駆動する電動機と、直流電源からの電力を用いて前記電動機を駆動するインバータと、前記電動機の各相に印加すべき前記電動機のトルク指令に基づく制御用目標相電流を補正するためのオフセット電流を設定するオフセット電流設定手段と、前記制御用目標相電流に前記設定したオフセット電流を加えたものを前記電動機の目標相電流に設定する目標相電流設定手段と、前記電動機の各相に流れる各相電流が前記設定された目標相電流になるよう前記電動機の各相に印加すべき目標相電圧を設定する目標相電圧設定手段と、前記設定された目標相電圧と搬送波としての三角波の電圧との比較により前記インバータのスイッチング素子のオン時間の割合を調整するパルス幅変調によって前記直流電源からの電力が三相交流電力として前記電動機に供給されるよう前記インバータを制御する制御手段と、を備える電動機装置であって、前記オフセット電流設定手段は、前記目標相電圧の一周期あたりの三角波の数である同期数を算出し、前記算出した同期数に基づいて前記オフセット電流を設定する手段である、電動機装置を搭載し、前記電動機からの動力が車軸に連結された駆動軸に出力されてなることを要旨とする。
【００１２】
この本発明の電気自動車では、上述したいずれかの態様の本発明の電動機装置を搭載しているから、本発明の電動機装置が奏する効果、例えば、より適正に電動機を制御することができる効果などと同様の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施例としての電動機装置を搭載した電気自動車２０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】モータ２２の各相に実際に流れる相電流と目標相電流とのずれを説明するための説明図である。
【図３】電子制御ユニット５０によって実行されるオフセット電流設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図４】オフセット電流設定用マップの一例を示す説明図である。
【図５】同期数Ｎｓが値９から値６に変化したときのオフセット電流Ｉｏｓの時間変化を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
【実施例】
【００１５】
図１は、本発明の一実施例としての電動機装置を搭載した電気自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例の電気自動車２０は、図示するように、駆動輪２８ａ，２８ｂにデファレンシャルギヤ２６を介して駆動軸２６ａに回転子が接続されたモータ２２と、モータ２２を駆動するためのインバータ２４と、インバータ２４を介してモータ２２と電力をやりとりするバッテリ３０と、モータ２２の三相コイル（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）のＵ相，Ｖ相に流れる相電流を検出する電流センサ２２ｕ，２２ｖからの相電流やシフトレバーのポジションを検出するシフトポジションセンサ５２からのシフトポジション，アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ５４からのアクセル開度，ブレーキペダルの踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ５６からのブレーキポジション，車速センサ５８からの車速を入力してインバータ２４など車両全体を制御する電子制御ユニット５０と、を備える。
【００１６】
インバータ２４は、６個のトランジスタＴ１〜Ｔ６と、トランジスタＴ１〜Ｔ６に逆方向に並列接続された６個のダイオードＤ１〜Ｄ６とにより構成されている。各６個のトランジスタＴ１〜Ｔ６は、バッテリ３０の正極が接続された正極母線とバッテリ３０の負極が接続された負極母線とに対してソース側とシンク側になるよう２個ずつペアで配置されており、対となるトランジスタ同士の接続点の各々にモータ２２の三相コイル（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）の各々が接続されている。したがって、対をなすトランジスタＴ１〜Ｔ６のオン時間の割合を制御することによりモータ２２を駆動することができる。
【００１７】
実施例の電気自動車２０は、基本的には、電子制御ユニット５０によって実行される以下に説明する駆動制御によって走行する。電子制御ユニット５０では、まず、アクセルペダルポジションセンサ５４からのアクセル開度と車速センサ５８からの車速とに応じてモータ２２から出力すべき目標トルクを設定し、モータ２２の目標トルクに基づいてモータ２２のｄ軸，ｑ軸に印加すべき目標相電流を設定し、ｄ軸，ｑ軸に流れる電流が目標相電流となるようにするためのフィードバック制御によりｄ軸，ｑ軸に印加すべき目標電圧を設定し、設定した目標電圧を２相−３相変換してモータ２２の三相コイルの各相に印加すべき目標相電圧を設定する。ここで、ｄ軸はモータ２２のロータの永久磁石により形成される磁束の方向であり、ｑ軸はｄ軸に対してモータ２２を正回転させる方向に電気角をπ／２だけ進角させた方向である。そして、設定された目標相電圧が各相に印加されるようインバータ２４を制御する。インバータ２４の制御は、実施例では、モータ２２の目標相電圧と搬送波としての三角波の電圧（キャリア信号）との比較によりトランジスタＴ１〜Ｔ６のオン時間の割合を設定し、設定したオン時間でトランジスタＴ１〜Ｔ６がスイッチングするよう制御するパルス幅変調制御により行なわれる。ここで、搬送波としての三角波は、その周波数（キャリア周波数）が一定であるものとした。パルス幅変調では、モータ２２の目標相電圧と搬送波としての三角波の電圧との比較によりトランジスタＴ１〜Ｔ６のオン時間の割合が設定されるが、トランジスタＴ１〜Ｔ６の製造ばらつきなどにより、実際にトランジスタＴ１〜Ｔ６を設定したオン時間の割合でオンするようスイッチング制御しても実際には設定したオン時間の割合にならず、図２に示すように、モータ２２の相電流と目標相電流との間にずれが生じる場合がある。実施例の制御では、こうした電流のずれを補正するためのオフセット電流Ｉｏｓをモータ２２の目標トルクに基づいてモータ２２のｄ軸，ｑ軸に印加すべき制御用目標相電流に加えたものを目標相電流に設定してモータ２２を制御する。こうした制御により、モータ２２から目標トルクを出力して走行することができる。また、電子制御ユニット５０は、図示しないモータ２２の回転位置を検出する回転位置検出センサの検出値に基づいてモータ２２の回転数Ｎｍを演算したり、モータ２２の回転数Ｎｍに基づいて目標相電圧の一周期あたりの搬送波として三角波の数である同期数Ｎｓを算出したり、同期数Ｎｓが変化してからの経過時間Ｔｅを計時したり、目標相電圧の一周期毎にその周期において検出された電流センサ２２ｕ，２２ｖから検出値である相電流を各相毎に積算した電流積算値Ｃｉを演算している。
【００１８】
次に、実施例の電気自動車２０の駆動制御におけるオフセット電流Ｉｏｓを設定する処理について説明する。なお、実施例では、モータ２２の各相（ｕ相、ｖ相、ｗ相）のうちにｕ相におけるオフセット電流Ｉｏｓの設定について説明するが、他の２相についても同様に設定することができる。図３は、電子制御ユニット５０によって所定時間毎（例えば、数ｍｓｅｃ毎など）に実行されるオフセット電流設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。オフセット電流設定ルーチンが実行されると、電子制御ユニット５０は、同期数Ｎｓが変化してからの経過時間Ｔｅを、目標相電圧の半周期分の時間である時間ｔ１や目標相電圧の一周期分の時間である時間ｔ２，目標相電圧の１．５周期分の時間である時間ｔ３と比較する処理を実行する（ステップＳ１００〜Ｓ１２０）。経過時間Ｔｅが時間ｔ１以下であるとき、すなわち、モータ２２の回転数Ｎｍが変化して同期数Ｎｓが変化してからさほど時間が経過していないときには、同期数とオフセット電流との関係として実験や解析などにより定めたオフセット電流設定用マップを予め記憶しておき、同期数Ｎｓが与えられると記憶したマップから対応するオフセット電流を導出して仮オフセット電流Ｉｏｓｔｍｐに設定する（ステップＳ１３０）。オフセット電流設定用マップの一例を図４に示す。オフセット電流設定用マップにおいて、同期数が大きくなるほどオフセット電流が増加するよう設定するものとした。このように設定するのは、同期数が大きくなるほど目標相電圧の一周期あたりのインバータ２４のスイッチング回数が増えるため、目標相電圧の一周期あたりのオフセット電流が増加すると考えられるためである。
【００１９】
こうして仮オフセット電流Ｉｏｓｔｍｐを設定すると、次式（１）を用いて前回本ルーチンが実行される際に設定されたオフセット電流Ｉｏｓである前回Ｉｏｓ＊から設定した仮オフセット電流Ｉｏｓｔｍｐに向かって変化量ｋの範囲内で変化するようオフセット電流Ｉｏｓを設定して（ステップＳ１４０）、本ルーチンを終了する。こうした処理により、オフセット電流Ｉｏｓの急変を抑制することができ、目標相電流，目標電圧，目標相電圧の急変を抑制して、モータ２２から出力されるトルクの急変により車両に騒音や振動が生じることを抑制することができる。
【００２０】
Ios=max(前回Ios-k,min(前回Ios+k,Iostmp)) （１）
【００２１】
経過時間Ｔｅが時間ｔ１を超えているが時間ｔ２以下であるとき、すなわち、同期数Ｎｓが変化してからある程度の時間が経過しているが、同期数Ｎｓが変化してから目標相電圧の一周期分の時間が経過しておらず同期数Ｎｓが変化した後の電流積算値Ｃｉｕが演算できないため電流積算値Ｃｉｕを用いたオフセット電流の設定を行なうべきではないときには（ステップＳ１１０，Ｓ１２０）、図４に例示したオフセット電流設定用マップと同期数Ｎｓに対応するオフセット電流をオフセット電流Ｉｏｓに設定して（ステップＳ１５０）、本ルーチンを終了する。同期数Ｎｓが変化してから目標相電圧の一周期分の時間が経過しないときには、同期数Ｎｓが変化する前に演算された電流積算値Ｃｉｕを用いてオフセット電流Ｉｏｓを設定することになるため、オフセット電流Ｉｏｓが適正に設定できない場合があると考えられるが、上述したようにオフセット電流設定用マップを用いてオフセット電流Ｉｏｓを設定することにより、より適正にオフセット電流Ｉｏｓを設定して、モータ２２をより適正に制御することができる。
【００２２】
経過時間Ｔｅが時間ｔ２を超えているが時間ｔ３以下であるとき、すなわち、同期数Ｎｓが変化してから目標相電圧の一周期分の時間が経過しており同期数Ｎｓが変化した後の電流積算値Ｃｉｕを演算することが可能であるときには（ステップＳ１００〜Ｓ１２０）、電流積算値Ｃｉｕを目標相電圧の一周期の時間で除したものを仮オフセット電流Ｉｏｓｔｍｐに設定して（ステップＳ１６０）、上述した式（１）を用いて前回Ｉｏｓ＊から設定した仮オフセット電流Ｉｏｓｔｍｐに向かって変化量ｋの範囲内で変化するようオフセット電流Ｉｏｓを設定して（ステップＳ１７０）、本ルーチンを終了する。オフセット電流設定用マップを用いたオフセット電流Ｉｏｓの設定から電流積算値Ｃｉｕを用いたオフセット電流の設定に切り替える際には、切り替え直後にオフセット電流Ｉｏｓの変化が大きくなり、こうしたオフセット電流Ｉｏｓを用いてモータ２２を制御するとモータ２２から出力されるトルクが急変して車両に騒音や振動などが生じる場合がある。実施例では、ステップＳ１８０、Ｓ１９０のよりにオフセット電流を設定することにより、オフセット電流Ｉｏｓの急変を抑制することができ、モータ２２から出力されるトルクの急変により車両に騒音や振動が生じることを抑制することができ、より適正にモータ２２を制御することができる。
【００２３】
経過時間Ｔｅが時間ｔ３を超えているとき、すなわち、電流積算値Ｃｉｕを用いたオフセット電流Ｉｏｓの設定を開始してからある程度の時間が経過しているときには、電流積算値Ｃｉｕを目標相電圧の一周期の時間で除したものをオフセット電流Ｉｏｓに設定して（ステップＳ２００）、本ルーチンを終了する。このように、実際に電流センサ２２ｕにより検出された検出値により演算された電流積算値Ｃｉｕを用いてオフセット電流Ｉｏｓを設定することにより、より適正にモータ２２を制御することができる。
【００２４】
図５は、同期数Ｎｓが値９から値６に変化したときのオフセット電流Ｉｏｓの時間変化の一例を示す説明図である。オフセット電流Ｉｏｓは、図示するように、同期数Ｎｓが変更された時間ｔ０から時間ｔ１の間は前回Ｉｏｓ＊から設定した仮オフセット電流Ｉｏｓｔｍｐに向かって変化量ｋの範囲内で変化するようオフセット電流Ｉｏｓを設定し、時間ｔ１から時間ｔ２の間は同期数Ｎｓを用いてオフセット電流Ｉｏｓを設定し、時間ｔ２から時間ｔ３の間は前回Ｉｏｓ＊から設定した仮オフセット電流Ｉｏｓｔｍｐに向かって変化量ｋの範囲内で変化するようオフセット電流Ｉｏｓを設定を設定し、時間ｔ３以降は電流積算値Ｃｉｕを目標相電圧の一周期の時間で除したものをオフセット電流Ｉｏｓに設定する。経過時間Ｔｅの拘わらず電流積算値Ｃｉｕを目標相電圧の一周期の時間で除したものをオフセット電流Ｉｏｓにすると、時間ｔ０〜時間ｔ１までは同期数Ｎｓが値９であるときに積算して得られた電流積算値Ｃｉｕを用いてオフセット電流Ｉｏｓを設定することになるため、適正にオフセット電流Ｉｏｓを設定できない場合があると考えられるが、時間ｔ０〜時間ｔ１までの期間は変化した後の同期数Ｎｓとオフセット電流設定用マップとを用いてオフセット電流Ｉｏｓを設定することにより、より適正にモータ２２を制御することができる。
【００２５】
以上説明した実施例の電気自動車２０によれば、同期数Ｎｓが変更された時間Ｔ０から時間ｔ１の間は前回Ｉｏｓ＊から設定した仮オフセット電流Ｉｏｓｔｍｐに向かって変化量ｋの範囲内で変化するようオフセット電流Ｉｏｓを設定し、時間ｔ１から時間ｔ２の間は同期数Ｎｓを用いてオフセット電流Ｉｏｓを設定し、時間ｔ２から時間ｔ３の間は前回Ｉｏｓ＊から設定した仮オフセット電流Ｉｏｓｔｍｐに向かって変化量ｋの範囲内で変化するようオフセット電流Ｉｏｓを設定を設定し、時間ｔ３以降は電流積算値Ｃｉｕを目標相電圧の一周期の時間で除したものをオフセット電流Ｉｏｓに設定して、オフセット電流Ｉｏｓを制御用目標電流に加えたものを目標相電流に設定し、ｄ軸，ｑ軸に流れる電流が目標相電流となるようにするためのフィードバック制御によりｄ軸，ｑ軸に印加すべき目標電圧を設定し、設定した目標電圧を２相−３相変換してモータ２２の三相コイルの各相に印加すべき目標相電圧を設定し、設定された目標相電圧が各相に印加されるようインバータ２４をスイッチング制御する。こうした制御により、モータ２２をより適正に制御することができる。
【００２６】
実施例の電気自動車２０では、ステップＳ１３０やステップＳ１５０の処理で図４に例示したオフセット電流設定用マップと同期数Ｎｓとを用いて仮オフセット電流Ｉｏｓｔｍｐやオフセット電流Ｉｏｓを設定するものとしたが、オフセット電流設定用マップとしては、同期数Ｎｓが大きいほどオフセット電流が大きくなる傾向に設定すればよいから、例えば、同期数Ｎｓが大きいほどオフセット電流Ｉｏｓがステップ状に変化するものとしてもよい。
【００２７】
実施例の電気自動車２０では、電子制御ユニット５０は、時間ｔ１，ｔ２，ｔ３をそれぞれ目標相電圧の半周期分の時間，目標相電圧の一周期分の時間，目標相電圧の１．５周期分の時間であるものとしたが、時間ｔ１，ｔ２，ｔ３はこうした時間に限定されるものではなく、モータ２２やインバータ２４の特性などを考慮して適宜設定するものとしてもよい。
【００２８】
実施例の電気自動車２０では、ステップＳ１００〜ステップＳ１２０の処理で経過時間Ｔｅを調べて、経過時間Ｔｅに応じてステップＳ１３０〜Ｓ１８０の処理を実行するものとしたが、ステップＳ１００，Ｓ１２０，Ｓ１３０，Ｓ１４０，Ｓ１６０，Ｓ１７０の処理を実行せずに、経過時間Ｔｅが時間ｔ２以下であるときには同期数Ｎｓに基づいてオフセット電流Ｉｏｓを設定し（ステップＳ１５０）、経過時間Ｔｅが時間ｔ２を超えたときには電流積算値Ｃｉｕに基づいてオフセット電流Ｉｏｓを設定する（ステップＳ１８０）ものとしてもよいし、ステップＳ１１０，Ｓ１２０，Ｓ１６０〜Ｓ１８０の処理を実行せずに同期数Ｎｓに基づいてオフセット電流Ｉｏｓを設定する（ステップＳ１００，Ｓ１３０〜Ｓ１５０）ものとしてもよいし、ステップＳ１００〜Ｓ１２０，Ｓ１３０，Ｓ１４０，ステップＳ１６０〜Ｓ１８０の処理を実行せずに同期数Ｎｓに基づいてオフセット電流Ｉｏｓを設定する（ステップＳ１５０）ものとしてもよい。
【００２９】
また、こうした電気自動車に適用するものに限定されるものではなく、列車などの自動車以外の車両や船舶，航空機などの移動体に搭載される電動機装置の形態や建設設備などの移動しない設備に組み込まれた電動機装置の形態としても構わない。
【００３０】
実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、モータ２２が「電動機」に相当し、インバータ２４が「インバータ」に相当し、同期数に基づいてオフセット電流を設定するステップＳ１３０〜Ｓ１７０の処理を実行する電子制御ユニット５０が「オフセット電流設定手段」に相当し、モータ２２の目標トルクに基づいてモータ２２のｄ軸，ｑ軸に印加すべき制御用目標相電流にオフセット電流Ｉｏｓを加えたものを目標相電流に設定する電子制御ユニット５０が「目標相電流設定手段」に相当し、フィードバック制御によりｄ軸，ｑ軸に印加すべき目標電圧を設定し、設定した目標電圧を２相−３相変換してモータ２２の三相コイルの各相に印加すべき目標相電圧を設定する電子制御ユニット５０が「目標相電圧設定手段」に相当し、モータ２２の目標相電圧と搬送波としての三角波の電圧との比較によりインバータ２４のトランジスタＴ１〜Ｔ６のオン時間の割合を設定して設定したオン時間でトランジスタＴ１〜Ｔ６がスイッチングするよう制御する電子制御ユニット５０が「制御手段」に相当する。
【００３１】
ここで、「電動機」としては、モータ２２に限定されたものではなく、三相交流により駆動するものであれば如何なるものとしても構わない。「インバータ」としては、インバータ２４に限定されるものではなく、直流電源からの電力を用いて電動機を駆動するものであれば如何なるものとしても構わない。「オフセット電流設定手段」としては、同期数に基づいてオフセット電流を設定するステップＳ１３０〜Ｓ１７０の処理を実行するものに限定されるものではなく、電動機の各相に印加すべき電動機のトルク指令に基づく制御用目標相電流を補正するためのオフセット電流を設定するものであれば如何なるものとしても構わない。「目標相電流設定手段」としては、モータ２２の目標トルクに基づいてモータ２２のｄ軸，ｑ軸に印加すべき制御用目標相電流にオフセット電流Ｉｏｓを加えたものを目標相電流に設定するものに限定されるものではなく、制御用目標相電流に設定したオフセット電流を加えたものを電動機の目標相電流に設定するものであれば如何なるものとしても構わない。「目標相電圧設定手段」としては、フィードバック制御によりｄ軸，ｑ軸に印加すべき目標電圧を設定し、設定した目標電圧を２相−３相変換してモータ２２の三相コイルの各相に印加すべき目標相電圧を設定するものに限定されるものではなく、電動機の各相に流れる各相電流が設定された目標相電流になるよう電動機の各相に印加すべき目標相電圧を設定するものであれば如何なるものとしても構わない。「制御手段」としては、モータ２２の目標相電圧と搬送波としての三角波の電圧との比較によりインバータ２４のトランジスタＴ１〜Ｔ６のオン時間の割合を設定して設定したオン時間でトランジスタＴ１〜Ｔ６がスイッチングするよう制御するものに限定されるものではなく、設定された目標相電圧と搬送波としての三角波の電圧との比較によりインバータのスイッチング素子のオン時間の割合を調整するパルス幅変調によって直流電源からの電力が三相交流電力として電動機に供給されるようインバータを制御するものであれば如何なるものとしても構わない。
【００３２】
なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
【００３３】
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例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、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明は、電動機装置や電気自動車などに利用可能である。
【符号の説明】
【００３５】
２０ 電気自動車、２２ モータ、２２ｕ，２２ｖ 電流センサ、２４ インバータ、２６ デファレンシャルギヤ、２６ａ 駆動軸、２８ａ，２８ｂ 駆動輪、３０ バッテリ、５０ 電子制御ユニット、５２ シフトポジションセンサ、５４ アクセルペダルポジションセンサ、５６ ブレーキペダルポジションセンサ、５８ 車速センサ、Ｄ１〜Ｄ６ ダイオード、Ｔ１〜Ｔ６ トランジスタ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機装置および電気自動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の電動機装置としては、ある一定期間毎に３相モータの各相電流を検出する電流センサからの出力値のピーク値を検出し、各相の出力値のピーク値が等しくなるよう電流センサからの出力値を補正するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、こうした補正を行なうことにより、より適正に３相モータを駆動させることができるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１１００６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、一般に、電動機の目標相電圧と搬送波としての三角波の電圧との比較によりインバータのスイッチング素子のオン時間の割合を調整するパルス幅変調により電動機を制御する電動機装置では、スイッチング素子の製造ばらつきなどにより、スイッチング素子のオン時間が目標とする目標オン時間となるようスイッチング素子を制御しても、実際のオン時間が目標オン時間から大きくずれてしまい、電動機の実際の各相電流が目標とする相電流から大きくずれて、電動機から目標とするトルクを出力できない場合がある。したがって、こうした実際のオン時間と目標オン時間とのずれを考慮して、電動機をより適正に制御することが望まれている。
【０００５】
本発明の電動機装置および電気自動車は、電動機をより適正に制御することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の電動機装置および電気自動車は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明の電動機装置は、
三相交流により駆動する電動機と、直流電源からの電力を用いて前記電動機を駆動するインバータと、前記電動機の各相に印加すべき前記電動機のトルク指令に基づく制御用目標相電流を補正するためのオフセット電流を設定するオフセット電流設定手段と、前記制御用目標相電流に前記設定したオフセット電流を加えたものを前記電動機の目標相電流に設定する目標相電流設定手段と、前記電動機の各相に流れる各相電流が前記設定された目標相電流になるよう前記電動機の各相に印加すべき目標相電圧を設定する目標相電圧設定手段と、前記設定された目標相電圧と搬送波としての三角波の電圧との比較により前記インバータのスイッチング素子のオン時間の割合を調整するパルス幅変調によって前記直流電源からの電力が三相交流電力として前記電動機に供給されるよう前記インバータを制御する制御手段と、を備える電動機装置であって、
前記オフセット電流設定手段は、前記目標相電圧の一周期あたりの三角波の数である同期数を算出し、前記算出した同期数に基づいて前記オフセット電流を設定する手段である、
ことを特徴とする。
【０００８】
この本発明の電動機装置では、目標相電圧の一周期あたりの三角波の数である同期数を算出し、算出した同期数に基づいて電動機の各相に印加すべき電動機のトルク指令に基づく制御用目標相電流を補正するためのオフセット電流を設定し、制御用目標相電流に設定したオフセット電流を加えたものを電動機の目標相電流に設定し、電動機の各相に流れる各相電流が設定された目標相電流になるよう電動機の各相に印加すべき目標相電圧を設定し、設定された目標相電圧と搬送波としての三角波の電圧との比較によりインバータのスイッチング素子のオン時間の割合を調整するパルス幅変調によって直流電源からの電力が三相交流電力として電動機に供給されるようインバータを制御する。パルス幅変調では、電動機の目標相電圧と搬送波としての三角波の電圧との比較によりインバータのスイッチング素子のオン時間の割合を調整されるが、スイッチング素子の製造ばらつきなどにより、スイッチング素子を調整したオン時間の割合でオンするよう制御しても実際には調整したオン時間の割合にならず、電動機の実際の各相電流が制御用目標相電流からずれる場合がある。こうした電流のずれは、目標相電圧の一周期あたりの三角波の数である同期数により異なると考えられることから、目標相電圧の一周期あたりの三角波の数である同期数を算出し、算出した同期数に基づいてオフセット電流を設定することにより、より適正にオフセット電流を設定することができ、より適正に電動機を制御することができる。
【０００９】
こうした本発明の電動機装置において、同期数が大きくなるほど大きくなる傾向にオフセット電流を設定する手段であるものとすることもできる。同期数が大きくなるほど目標相電圧の一周期あたりのインバータのスイッチング素子のスイッチング回数が増えるため、目標相電圧の一周期において電動機の実際の各相電流と制御用目標相電流とのずれが大きくなると考えられる。したがって、同期数が大きくなるほど大きくなる傾向にオフセット電流を設定することにより、より適正にオフセット電流を設定することができる。
【００１０】
また、本発明の電動機装置において、前記電動機の各相に流れる各相電流を検出する相電流検出手段を備え、前記オフセット電流設定手段は、前記算出した同期数が変化したときには、前記算出した同期数が変化してから予め定められた所定期間は前記算出した同期数に基づいて前記オフセット電流を設定し、前記所定期間が経過した後次に前記電動機の回転数が変化するまでは前記目標相電圧の一周期に亘って前記検出された各相電流を積算して算出される電流積算値に基づいて前記オフセット電流を設定する手段であるものとすることもできる。所定期間が経過した後次に電動機の回転数が変化するまでは目標相電圧の一周期で検出された各相電流を積算して算出される電流積算値に基づいてオフセット電流を設定するから、より適正にオフセット電流を設定することができ、より適正に電動機を制御することができる。この場合において、前記所定期間は、前記目標相電圧の一周期と同じ時間であるものとすることもできる。また、前記オフセット電流設定手段は、前記同期数が変化してから前記所定期間より短い第１の期間が経過するまでは前記算出した同期数に基づいて前記オフセット電流の仮の値である仮オフセット電流を設定すると共に前記オフセット電流が仮オフセット電流に向かって予め定められた所定変化率以内の変換率で変化するよう前記オフセット電流を設定し、前記第１の期間が経過してから前記所定期間が経過するまでは前記算出した同期数に基づいて前記オフセット電流を設定し、前記所定期間が経過した後第２の期間が経過するまでは前記電流積算値に基づいて前記仮オフセット電流を設定すると共に前記オフセット電流が仮オフセット電流に向かって前記所定変化率以内の変換率で変化するよう前記オフセット電流を設定し、前記第２の期間が経過した後次に前記同期数が変化するまでは前記電流積算値に基づいて前記オフセット電流を設定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、同期数が変化してから間もない期間や所定期間が経過した直後におけるオフセット電流の急変を抑制することができる。
【００１１】
本発明の電気自動車は、上述したいずれかの態様の本発明の電動機装置、すなわち、基本的には、三相交流により駆動する電動機と、直流電源からの電力を用いて前記電動機を駆動するインバータと、前記電動機の各相に印加すべき前記電動機のトルク指令に基づく制御用目標相電流を補正するためのオフセット電流を設定するオフセット電流設定手段と、前記制御用目標相電流に前記設定したオフセット電流を加えたものを前記電動機の目標相電流に設定する目標相電流設定手段と、前記電動機の各相に流れる各相電流が前記設定された目標相電流になるよう前記電動機の各相に印加すべき目標相電圧を設定する目標相電圧設定手段と、前記設定された目標相電圧と搬送波としての三角波の電圧との比較により前記インバータのスイッチング素子のオン時間の割合を調整するパルス幅変調によって前記直流電源からの電力が三相交流電力として前記電動機に供給されるよう前記インバータを制御する制御手段と、を備える電動機装置であって、前記オフセット電流設定手段は、前記目標相電圧の一周期あたりの三角波の数である同期数を算出し、前記算出した同期数に基づいて前記オフセット電流を設定する手段である、電動機装置を搭載し、前記電動機からの動力が車軸に連結された駆動軸に出力されてなることを要旨とする。
【００１２】
この本発明の電気自動車では、上述したいずれかの態様の本発明の電動機装置を搭載しているから、本発明の電動機装置が奏する効果、例えば、より適正に電動機を制御することができる効果などと同様の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施例としての電動機装置を搭載した電気自動車２０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】モータ２２の各相に実際に流れる相電流と目標相電流とのずれを説明するための説明図である。
【図３】電子制御ユニット５０によって実行されるオフセット電流設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図４】オフセット電流設定用マップの一例を示す説明図である。
【図５】同期数Ｎｓが値９から値６に変化したときのオフセット電流Ｉｏｓの時間変化を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
【実施例】
【００１５】
図１は、本発明の一実施例としての電動機装置を搭載した電気自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例の電気自動車２０は、図示するように、駆動輪２８ａ，２８ｂにデファレンシャルギヤ２６を介して駆動軸２６ａに回転子が接続されたモータ２２と、モータ２２を駆動するためのインバータ２４と、インバータ２４を介してモータ２２と電力をやりとりするバッテリ３０と、モータ２２の三相コイル（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）のＵ相，Ｖ相に流れる相電流を検出する電流センサ２２ｕ，２２ｖからの相電流やシフトレバーのポジションを検出するシフトポジションセンサ５２からのシフトポジション，アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ５４からのアクセル開度，ブレーキペダルの踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ５６からのブレーキポジション，車速センサ５８からの車速を入力してインバータ２４など車両全体を制御する電子制御ユニット５０と、を備える。
【００１６】
インバータ２４は、６個のトランジスタＴ１〜Ｔ６と、トランジスタＴ１〜Ｔ６に逆方向に並列接続された６個のダイオードＤ１〜Ｄ６とにより構成されている。各６個のトランジスタＴ１〜Ｔ６は、バッテリ３０の正極が接続された正極母線とバッテリ３０の負極が接続された負極母線とに対してソース側とシンク側になるよう２個ずつペアで配置されており、対となるトランジスタ同士の接続点の各々にモータ２２の三相コイル（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）の各々が接続されている。したがって、対をなすトランジスタＴ１〜Ｔ６のオン時間の割合を制御することによりモータ２２を駆動することができる。
【００１７】
実施例の電気自動車２０は、基本的には、電子制御ユニット５０によって実行される以下に説明する駆動制御によって走行する。電子制御ユニット５０では、まず、アクセルペダルポジションセンサ５４からのアクセル開度と車速センサ５８からの車速とに応じてモータ２２から出力すべき目標トルクを設定し、モータ２２の目標トルクに基づいてモータ２２のｄ軸，ｑ軸に印加すべき目標相電流を設定し、ｄ軸，ｑ軸に流れる電流が目標相電流となるようにするためのフィードバック制御によりｄ軸，ｑ軸に印加すべき目標電圧を設定し、設定した目標電圧を２相−３相変換してモータ２２の三相コイルの各相に印加すべき目標相電圧を設定する。ここで、ｄ軸はモータ２２のロータの永久磁石により形成される磁束の方向であり、ｑ軸はｄ軸に対してモータ２２を正回転させる方向に電気角をπ／２だけ進角させた方向である。そして、設定された目標相電圧が各相に印加されるようインバータ２４を制御する。インバータ２４の制御は、実施例では、モータ２２の目標相電圧と搬送波としての三角波の電圧（キャリア信号）との比較によりトランジスタＴ１〜Ｔ６のオン時間の割合を設定し、設定したオン時間でトランジスタＴ１〜Ｔ６がスイッチングするよう制御するパルス幅変調制御により行なわれる。ここで、搬送波としての三角波は、その周波数（キャリア周波数）が一定であるものとした。パルス幅変調では、モータ２２の目標相電圧と搬送波としての三角波の電圧との比較によりトランジスタＴ１〜Ｔ６のオン時間の割合が設定されるが、トランジスタＴ１〜Ｔ６の製造ばらつきなどにより、実際にトランジスタＴ１〜Ｔ６を設定したオン時間の割合でオンするようスイッチング制御しても実際には設定したオン時間の割合にならず、図２に示すように、モータ２２の相電流と目標相電流との間にずれが生じる場合がある。実施例の制御では、こうした電流のずれを補正するためのオフセット電流Ｉｏｓをモータ２２の目標トルクに基づいてモータ２２のｄ軸，ｑ軸に印加すべき制御用目標相電流に加えたものを目標相電流に設定してモータ２２を制御する。こうした制御により、モータ２２から目標トルクを出力して走行することができる。また、電子制御ユニット５０は、図示しないモータ２２の回転位置を検出する回転位置検出センサの検出値に基づいてモータ２２の回転数Ｎｍを演算したり、モータ２２の回転数Ｎｍに基づいて目標相電圧の一周期あたりの搬送波として三角波の数である同期数Ｎｓを算出したり、同期数Ｎｓが変化してからの経過時間Ｔｅを計時したり、目標相電圧の一周期毎にその周期において検出された電流センサ２２ｕ，２２ｖから検出値である相電流を各相毎に積算した電流積算値Ｃｉを演算している。
【００１８】
次に、実施例の電気自動車２０の駆動制御におけるオフセット電流Ｉｏｓを設定する処理について説明する。なお、実施例では、モータ２２の各相（ｕ相、ｖ相、ｗ相）のうちにｕ相におけるオフセット電流Ｉｏｓの設定について説明するが、他の２相についても同様に設定することができる。図３は、電子制御ユニット５０によって所定時間毎（例えば、数ｍｓｅｃ毎など）に実行されるオフセット電流設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。オフセット電流設定ルーチンが実行されると、電子制御ユニット５０は、同期数Ｎｓが変化してからの経過時間Ｔｅを、目標相電圧の半周期分の時間である時間ｔ１や目標相電圧の一周期分の時間である時間ｔ２，目標相電圧の１．５周期分の時間である時間ｔ３と比較する処理を実行する（ステップＳ１００〜Ｓ１２０）。経過時間Ｔｅが時間ｔ１以下であるとき、すなわち、モータ２２の回転数Ｎｍが変化して同期数Ｎｓが変化してからさほど時間が経過していないときには、同期数とオフセット電流との関係として実験や解析などにより定めたオフセット電流設定用マップを予め記憶しておき、同期数Ｎｓが与えられると記憶したマップから対応するオフセット電流を導出して仮オフセット電流Ｉｏｓｔｍｐに設定する（ステップＳ１３０）。オフセット電流設定用マップの一例を図４に示す。オフセット電流設定用マップにおいて、同期数が大きくなるほどオフセット電流が増加するよう設定するものとした。このように設定するのは、同期数が大きくなるほど目標相電圧の一周期あたりのインバータ２４のスイッチング回数が増えるため、目標相電圧の一周期あたりのオフセット電流が増加すると考えられるためである。
【００１９】
こうして仮オフセット電流Ｉｏｓｔｍｐを設定すると、次式（１）を用いて前回本ルーチンが実行される際に設定されたオフセット電流Ｉｏｓである前回Ｉｏｓ＊から設定した仮オフセット電流Ｉｏｓｔｍｐに向かって変化量ｋの範囲内で変化するようオフセット電流Ｉｏｓを設定して（ステップＳ１４０）、本ルーチンを終了する。こうした処理により、オフセット電流Ｉｏｓの急変を抑制することができ、目標相電流，目標電圧，目標相電圧の急変を抑制して、モータ２２から出力されるトルクの急変により車両に騒音や振動が生じることを抑制することができる。
【００２０】
Ios=max(前回Ios-k,min(前回Ios+k,Iostmp)) （１）
【００２１】
経過時間Ｔｅが時間ｔ１を超えているが時間ｔ２以下であるとき、すなわち、同期数Ｎｓが変化してからある程度の時間が経過しているが、同期数Ｎｓが変化してから目標相電圧の一周期分の時間が経過しておらず同期数Ｎｓが変化した後の電流積算値Ｃｉｕが演算できないため電流積算値Ｃｉｕを用いたオフセット電流の設定を行なうべきではないときには（ステップＳ１１０，Ｓ１２０）、図４に例示したオフセット電流設定用マップと同期数Ｎｓに対応するオフセット電流をオフセット電流Ｉｏｓに設定して（ステップＳ１５０）、本ルーチンを終了する。同期数Ｎｓが変化してから目標相電圧の一周期分の時間が経過しないときには、同期数Ｎｓが変化する前に演算された電流積算値Ｃｉｕを用いてオフセット電流Ｉｏｓを設定することになるため、オフセット電流Ｉｏｓが適正に設定できない場合があると考えられるが、上述したようにオフセット電流設定用マップを用いてオフセット電流Ｉｏｓを設定することにより、より適正にオフセット電流Ｉｏｓを設定して、モータ２２をより適正に制御することができる。
【００２２】
経過時間Ｔｅが時間ｔ２を超えているが時間ｔ３以下であるとき、すなわち、同期数Ｎｓが変化してから目標相電圧の一周期分の時間が経過しており同期数Ｎｓが変化した後の電流積算値Ｃｉｕを演算することが可能であるときには（ステップＳ１００〜Ｓ１２０）、電流積算値Ｃｉｕを目標相電圧の一周期の時間で除したものを仮オフセット電流Ｉｏｓｔｍｐに設定して（ステップＳ１６０）、上述した式（１）を用いて前回Ｉｏｓ＊から設定した仮オフセット電流Ｉｏｓｔｍｐに向かって変化量ｋの範囲内で変化するようオフセット電流Ｉｏｓを設定して（ステップＳ１７０）、本ルーチンを終了する。オフセット電流設定用マップを用いたオフセット電流Ｉｏｓの設定から電流積算値Ｃｉｕを用いたオフセット電流の設定に切り替える際には、切り替え直後にオフセット電流Ｉｏｓの変化が大きくなり、こうしたオフセット電流Ｉｏｓを用いてモータ２２を制御するとモータ２２から出力されるトルクが急変して車両に騒音や振動などが生じる場合がある。実施例では、ステップＳ１８０、Ｓ１９０のよりにオフセット電流を設定することにより、オフセット電流Ｉｏｓの急変を抑制することができ、モータ２２から出力されるトルクの急変により車両に騒音や振動が生じることを抑制することができ、より適正にモータ２２を制御することができる。
【００２３】
経過時間Ｔｅが時間ｔ３を超えているとき、すなわち、電流積算値Ｃｉｕを用いたオフセット電流Ｉｏｓの設定を開始してからある程度の時間が経過しているときには、電流積算値Ｃｉｕを目標相電圧の一周期の時間で除したものをオフセット電流Ｉｏｓに設定して（ステップＳ２００）、本ルーチンを終了する。このように、実際に電流センサ２２ｕにより検出された検出値により演算された電流積算値Ｃｉｕを用いてオフセット電流Ｉｏｓを設定することにより、より適正にモータ２２を制御することができる。
【００２４】
図５は、同期数Ｎｓが値９から値６に変化したときのオフセット電流Ｉｏｓの時間変化の一例を示す説明図である。オフセット電流Ｉｏｓは、図示するように、同期数Ｎｓが変更された時間ｔ０から時間ｔ１の間は前回Ｉｏｓ＊から設定した仮オフセット電流Ｉｏｓｔｍｐに向かって変化量ｋの範囲内で変化するようオフセット電流Ｉｏｓを設定し、時間ｔ１から時間ｔ２の間は同期数Ｎｓを用いてオフセット電流Ｉｏｓを設定し、時間ｔ２から時間ｔ３の間は前回Ｉｏｓ＊から設定した仮オフセット電流Ｉｏｓｔｍｐに向かって変化量ｋの範囲内で変化するようオフセット電流Ｉｏｓを設定を設定し、時間ｔ３以降は電流積算値Ｃｉｕを目標相電圧の一周期の時間で除したものをオフセット電流Ｉｏｓに設定する。経過時間Ｔｅの拘わらず電流積算値Ｃｉｕを目標相電圧の一周期の時間で除したものをオフセット電流Ｉｏｓにすると、時間ｔ０〜時間ｔ１までは同期数Ｎｓが値９であるときに積算して得られた電流積算値Ｃｉｕを用いてオフセット電流Ｉｏｓを設定することになるため、適正にオフセット電流Ｉｏｓを設定できない場合があると考えられるが、時間ｔ０〜時間ｔ１までの期間は変化した後の同期数Ｎｓとオフセット電流設定用マップとを用いてオフセット電流Ｉｏｓを設定することにより、より適正にモータ２２を制御することができる。
【００２５】
以上説明した実施例の電気自動車２０によれば、同期数Ｎｓが変更された時間Ｔ０から時間ｔ１の間は前回Ｉｏｓ＊から設定した仮オフセット電流Ｉｏｓｔｍｐに向かって変化量ｋの範囲内で変化するようオフセット電流Ｉｏｓを設定し、時間ｔ１から時間ｔ２の間は同期数Ｎｓを用いてオフセット電流Ｉｏｓを設定し、時間ｔ２から時間ｔ３の間は前回Ｉｏｓ＊から設定した仮オフセット電流Ｉｏｓｔｍｐに向かって変化量ｋの範囲内で変化するようオフセット電流Ｉｏｓを設定を設定し、時間ｔ３以降は電流積算値Ｃｉｕを目標相電圧の一周期の時間で除したものをオフセット電流Ｉｏｓに設定して、オフセット電流Ｉｏｓを制御用目標電流に加えたものを目標相電流に設定し、ｄ軸，ｑ軸に流れる電流が目標相電流となるようにするためのフィードバック制御によりｄ軸，ｑ軸に印加すべき目標電圧を設定し、設定した目標電圧を２相−３相変換してモータ２２の三相コイルの各相に印加すべき目標相電圧を設定し、設定された目標相電圧が各相に印加されるようインバータ２４をスイッチング制御する。こうした制御により、モータ２２をより適正に制御することができる。
【００２６】
実施例の電気自動車２０では、ステップＳ１３０やステップＳ１５０の処理で図４に例示したオフセット電流設定用マップと同期数Ｎｓとを用いて仮オフセット電流Ｉｏｓｔｍｐやオフセット電流Ｉｏｓを設定するものとしたが、オフセット電流設定用マップとしては、同期数Ｎｓが大きいほどオフセット電流が大きくなる傾向に設定すればよいから、例えば、同期数Ｎｓが大きいほどオフセット電流Ｉｏｓがステップ状に変化するものとしてもよい。
【００２７】
実施例の電気自動車２０では、電子制御ユニット５０は、時間ｔ１，ｔ２，ｔ３をそれぞれ目標相電圧の半周期分の時間，目標相電圧の一周期分の時間，目標相電圧の１．５周期分の時間であるものとしたが、時間ｔ１，ｔ２，ｔ３はこうした時間に限定されるものではなく、モータ２２やインバータ２４の特性などを考慮して適宜設定するものとしてもよい。
【００２８】
実施例の電気自動車２０では、ステップＳ１００〜ステップＳ１２０の処理で経過時間Ｔｅを調べて、経過時間Ｔｅに応じてステップＳ１３０〜Ｓ１８０の処理を実行するものとしたが、ステップＳ１００，Ｓ１２０，Ｓ１３０，Ｓ１４０，Ｓ１６０，Ｓ１７０の処理を実行せずに、経過時間Ｔｅが時間ｔ２以下であるときには同期数Ｎｓに基づいてオフセット電流Ｉｏｓを設定し（ステップＳ１５０）、経過時間Ｔｅが時間ｔ２を超えたときには電流積算値Ｃｉｕに基づいてオフセット電流Ｉｏｓを設定する（ステップＳ１８０）ものとしてもよいし、ステップＳ１１０，Ｓ１２０，Ｓ１６０〜Ｓ１８０の処理を実行せずに同期数Ｎｓに基づいてオフセット電流Ｉｏｓを設定する（ステップＳ１００，Ｓ１３０〜Ｓ１５０）ものとしてもよいし、ステップＳ１００〜Ｓ１２０，Ｓ１３０，Ｓ１４０，ステップＳ１６０〜Ｓ１８０の処理を実行せずに同期数Ｎｓに基づいてオフセット電流Ｉｏｓを設定する（ステップＳ１５０）ものとしてもよい。
【００２９】
また、こうした電気自動車に適用するものに限定されるものではなく、列車などの自動車以外の車両や船舶，航空機などの移動体に搭載される電動機装置の形態や建設設備などの移動しない設備に組み込まれた電動機装置の形態としても構わない。
【００３０】
実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、モータ２２が「電動機」に相当し、インバータ２４が「インバータ」に相当し、同期数に基づいてオフセット電流を設定するステップＳ１３０〜Ｓ１７０の処理を実行する電子制御ユニット５０が「オフセット電流設定手段」に相当し、モータ２２の目標トルクに基づいてモータ２２のｄ軸，ｑ軸に印加すべき制御用目標相電流にオフセット電流Ｉｏｓを加えたものを目標相電流に設定する電子制御ユニット５０が「目標相電流設定手段」に相当し、フィードバック制御によりｄ軸，ｑ軸に印加すべき目標電圧を設定し、設定した目標電圧を２相−３相変換してモータ２２の三相コイルの各相に印加すべき目標相電圧を設定する電子制御ユニット５０が「目標相電圧設定手段」に相当し、モータ２２の目標相電圧と搬送波としての三角波の電圧との比較によりインバータ２４のトランジスタＴ１〜Ｔ６のオン時間の割合を設定して設定したオン時間でトランジスタＴ１〜Ｔ６がスイッチングするよう制御する電子制御ユニット５０が「制御手段」に相当する。
【００３１】
ここで、「電動機」としては、モータ２２に限定されたものではなく、三相交流により駆動するものであれば如何なるものとしても構わない。「インバータ」としては、インバータ２４に限定されるものではなく、直流電源からの電力を用いて電動機を駆動するものであれば如何なるものとしても構わない。「オフセット電流設定手段」としては、同期数に基づいてオフセット電流を設定するステップＳ１３０〜Ｓ１７０の処理を実行するものに限定されるものではなく、電動機の各相に印加すべき電動機のトルク指令に基づく制御用目標相電流を補正するためのオフセット電流を設定するものであれば如何なるものとしても構わない。「目標相電流設定手段」としては、モータ２２の目標トルクに基づいてモータ２２のｄ軸，ｑ軸に印加すべき制御用目標相電流にオフセット電流Ｉｏｓを加えたものを目標相電流に設定するものに限定されるものではなく、制御用目標相電流に設定したオフセット電流を加えたものを電動機の目標相電流に設定するものであれば如何なるものとしても構わない。「目標相電圧設定手段」としては、フィードバック制御によりｄ軸，ｑ軸に印加すべき目標電圧を設定し、設定した目標電圧を２相−３相変換してモータ２２の三相コイルの各相に印加すべき目標相電圧を設定するものに限定されるものではなく、電動機の各相に流れる各相電流が設定された目標相電流になるよう電動機の各相に印加すべき目標相電圧を設定するものであれば如何なるものとしても構わない。「制御手段」としては、モータ２２の目標相電圧と搬送波としての三角波の電圧との比較によりインバータ２４のトランジスタＴ１〜Ｔ６のオン時間の割合を設定して設定したオン時間でトランジスタＴ１〜Ｔ６がスイッチングするよう制御するものに限定されるものではなく、設定された目標相電圧と搬送波としての三角波の電圧との比較によりインバータのスイッチング素子のオン時間の割合を調整するパルス幅変調によって直流電源からの電力が三相交流電力として電動機に供給されるようインバータを制御するものであれば如何なるものとしても構わない。
【００３２】
なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
【００３３】
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例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、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明は、電動機装置や電気自動車などに利用可能である。
【符号の説明】
【００３５】
２０ 電気自動車、２２ モータ、２２ｕ，２２ｖ 電流センサ、２４ インバータ、２６ デファレンシャルギヤ、２６ａ 駆動軸、２８ａ，２８ｂ 駆動輪、３０ バッテリ、５０ 電子制御ユニット、５２ シフトポジションセンサ、５４ アクセルペダルポジションセンサ、５６ ブレーキペダルポジションセンサ、５８ 車速センサ、Ｄ１〜Ｄ６ ダイオード、Ｔ１〜Ｔ６ トランジスタ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
三相交流により駆動する電動機と、直流電源からの電力を用いて前記電動機を駆動するインバータと、前記電動機の各相に印加すべき前記電動機のトルク指令に基づく制御用目標相電流を補正するためのオフセット電流を設定するオフセット電流設定手段と、前記制御用目標相電流に前記設定したオフセット電流を加えたものを前記電動機の目標相電流に設定する目標相電流設定手段と、前記電動機の各相に流れる各相電流が前記設定された目標相電流になるよう前記電動機の各相に印加すべき目標相電圧を設定する目標相電圧設定手段と、前記設定された目標相電圧と搬送波としての三角波の電圧との比較により前記インバータのスイッチング素子のオン時間の割合を調整するパルス幅変調によって前記直流電源からの電力が三相交流電力として前記電動機に供給されるよう前記インバータを制御する制御手段と、を備える電動機装置であって、
前記オフセット電流設定手段は、前記目標相電圧の一周期あたりの三角波の数である同期数を算出し、前記算出した同期数に基づいて前記オフセット電流を設定する手段である、
電動機装置。
【請求項２】
請求項１記載の電動機装置であって、
前記オフセット電流設定手段は、前記同期数が大きいほど大きくなる傾向にオフセット電流を設定する手段である
電動機装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の電動機装置であって、
前記電動機の各相に流れる各相電流を検出する相電流検出手段、
を備え、
前記オフセット電流設定手段は、前記算出した同期数が変化したときには、前記算出した同期数が変化してから予め定められた所定期間は前記算出した同期数に基づいて前記オフセット電流を設定し、前記所定期間が経過した後次に前記電動機の回転数が変化するまでは前記目標相電圧の一周期に亘って前記検出された各相電流を積算して算出される電流積算値に基づいて前記オフセット電流を設定する手段である
電動機装置。
【請求項４】
請求項３記載の電動機装置であって、
前記所定期間は、前記目標相電圧の一周期と同じ時間である
電動機装置。
【請求項５】
請求項３または４記載の電動機装置であって、
前記オフセット電流設定手段は、前記同期数が変化してから前記所定期間より短い第１の期間が経過するまでは前記算出した同期数に基づいて前記オフセット電流の仮の値である仮オフセット電流を設定すると共に前記オフセット電流が仮オフセット電流に向かって予め定められた所定変化率以内の変換率で変化するよう前記オフセット電流を設定し、前記第１の期間が経過してから前記所定期間が経過するまでは前記算出した同期数に基づいて前記オフセット電流を設定し、前記所定期間が経過した後第２の期間が経過するまでは前記電流積算値に基づいて前記仮オフセット電流を設定すると共に前記オフセット電流が仮オフセット電流に向かって前記所定変化率以内の変換率で変化するよう前記オフセット電流を設定し、前記第２の期間が経過した後次に前記同期数が変化するまでは前記電流積算値に基づいて前記オフセット電流を設定する手段である
電動機装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１つの請求項に記載の電動機装置を搭載し、前記電動機からの動力が車軸に連結された駆動軸に出力されてなる電気自動車。
【請求項１】
三相交流により駆動する電動機と、直流電源からの電力を用いて前記電動機を駆動するインバータと、前記電動機の各相に印加すべき前記電動機のトルク指令に基づく制御用目標相電流を補正するためのオフセット電流を設定するオフセット電流設定手段と、前記制御用目標相電流に前記設定したオフセット電流を加えたものを前記電動機の目標相電流に設定する目標相電流設定手段と、前記電動機の各相に流れる各相電流が前記設定された目標相電流になるよう前記電動機の各相に印加すべき目標相電圧を設定する目標相電圧設定手段と、前記設定された目標相電圧と搬送波としての三角波の電圧との比較により前記インバータのスイッチング素子のオン時間の割合を調整するパルス幅変調によって前記直流電源からの電力が三相交流電力として前記電動機に供給されるよう前記インバータを制御する制御手段と、を備える電動機装置であって、
前記オフセット電流設定手段は、前記目標相電圧の一周期あたりの三角波の数である同期数を算出し、前記算出した同期数に基づいて前記オフセット電流を設定する手段である、
電動機装置。
【請求項２】
請求項１記載の電動機装置であって、
前記オフセット電流設定手段は、前記同期数が大きいほど大きくなる傾向にオフセット電流を設定する手段である
電動機装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の電動機装置であって、
前記電動機の各相に流れる各相電流を検出する相電流検出手段、
を備え、
前記オフセット電流設定手段は、前記算出した同期数が変化したときには、前記算出した同期数が変化してから予め定められた所定期間は前記算出した同期数に基づいて前記オフセット電流を設定し、前記所定期間が経過した後次に前記電動機の回転数が変化するまでは前記目標相電圧の一周期に亘って前記検出された各相電流を積算して算出される電流積算値に基づいて前記オフセット電流を設定する手段である
電動機装置。
【請求項４】
請求項３記載の電動機装置であって、
前記所定期間は、前記目標相電圧の一周期と同じ時間である
電動機装置。
【請求項５】
請求項３または４記載の電動機装置であって、
前記オフセット電流設定手段は、前記同期数が変化してから前記所定期間より短い第１の期間が経過するまでは前記算出した同期数に基づいて前記オフセット電流の仮の値である仮オフセット電流を設定すると共に前記オフセット電流が仮オフセット電流に向かって予め定められた所定変化率以内の変換率で変化するよう前記オフセット電流を設定し、前記第１の期間が経過してから前記所定期間が経過するまでは前記算出した同期数に基づいて前記オフセット電流を設定し、前記所定期間が経過した後第２の期間が経過するまでは前記電流積算値に基づいて前記仮オフセット電流を設定すると共に前記オフセット電流が仮オフセット電流に向かって前記所定変化率以内の変換率で変化するよう前記オフセット電流を設定し、前記第２の期間が経過した後次に前記同期数が変化するまでは前記電流積算値に基づいて前記オフセット電流を設定する手段である
電動機装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１つの請求項に記載の電動機装置を搭載し、前記電動機からの動力が車軸に連結された駆動軸に出力されてなる電気自動車。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−２０５３８９（Ｐ２０１２−２０５３８９Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６７５８３（Ｐ２０１１−６７５８３）
【出願日】平成２３年３月２５日（２０１１．３．２５）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２５日（２０１１．３．２５）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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