駆動装置および電動車両
【課題】パルス幅変調制御によるインバータの制御から矩形波制御によるインバータの制御への切替時にインバータの制御性が低下するのを抑制する。
【解決手段】インバータをＰＷＭ制御によって制御するか矩形波制御によって制御するかに拘わらず、電圧位相指令θｓ＊の今回値と前回値との差分としての電圧位相指令変化量Δθｓが変化許容値θｓｌｉｍ以下となるよう電圧位相指令θ＊を設定し（Ｓ３３０〜Ｓ４３０）、設定した電圧位相指令θｓ＊を用いて次の切替電気角θｓｗやスイッチングパターンを設定する（Ｓ４４０，Ｓ４５０）。
【解決手段】インバータをＰＷＭ制御によって制御するか矩形波制御によって制御するかに拘わらず、電圧位相指令θｓ＊の今回値と前回値との差分としての電圧位相指令変化量Δθｓが変化許容値θｓｌｉｍ以下となるよう電圧位相指令θ＊を設定し（Ｓ３３０〜Ｓ４３０）、設定した電圧位相指令θｓ＊を用いて次の切替電気角θｓｗやスイッチングパターンを設定する（Ｓ４４０，Ｓ４５０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動装置および電動車両に関し、詳しくは、モータと、複数のスイッチング素子のスイッチングによってモータを駆動するインバータと、インバータをパルス幅変調制御によって制御するか矩形波制御によって制御するかに拘わらずパルス幅変調制御用の制御信号と矩形波制御用の制御信号とを設定し、設定したパルス幅変調制御用の制御信号と矩形波制御用の制御信号とのうちいずれかを用いてインバータを制御する制御手段と、を備える駆動装置およびこうした駆動装置を備える電動車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の駆動装置としては、モータとモータを駆動するためのインバータとを備え、インバータの制御方法をＰＷＭ制御から矩形波制御に切り替えるときにおいて、ＰＷＭ制御における同期数が奇数のときには、ゼロクロス直後切替時電気角とゼロクロス直前切替時電気角とのうちゼロクロス時電気角により近いほうの電気角をゼロクロス切替時電気角として設定し、ＰＷＭ制御における同期数が偶数のときには、ゼロクロス直後切替時電気角とゼロクロス直前切替時電気角との中央の電気角をゼロクロス切替時電気角として設定し、ゼロクロス切替時電気角に基づいて演算した矩形波制御の電圧位相指令の初期値を用いて矩形波制御を開始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、こうした処理により、ＰＷＭ制御から矩形波制御に切り替えたときのモータの出力トルクの変動を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２７３４９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
こうした駆動装置では、インバータをＰＷＭ制御によって制御するか矩形波制御によって制御するかに拘わらずＰＷＭ制御用の制御信号と矩形波制御用の制御信号とを設定し、設定したＰＷＭ制御用の制御信号と矩形波制御用の制御信号とのうちいずれかを用いてインバータを制御することが考えられている。この場合、矩形波制御によるインバータの制御を継続するときだけでなく、ＰＷＭ制御によるインバータの制御から矩形波制御によるインバータの制御への切替時においても、インバータの制御性ができるだけ低下しないように矩形波制御用の制御信号を設定することが望まれる。
【０００５】
本発明の駆動装置および電動車両は、パルス幅変調制御によるインバータの制御から矩形波制御によるインバータの制御への切替時にインバータの制御性が低下するのを抑制することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の駆動装置および電動車両は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明の駆動装置は、
モータと、複数のスイッチング素子のスイッチングによって前記モータを駆動するインバータと、該インバータをパルス幅変調制御によって制御するか矩形波制御によって制御するかに拘わらず該パルス幅変調制御用の制御信号と該矩形波制御用の制御信号とを設定し、該設定したパルス幅変調制御用の制御信号と矩形波制御用の制御信号とのうちいずれかを用いて前記インバータを制御する制御手段と、を備える駆動装置において、
前記制御手段は、前記インバータを前記パルス幅変調制御によって制御するか前記矩形波制御によって制御するかに拘わらず、電圧位相の変化率が変化許容値以下となるよう前記矩形波制御用の制御信号を設定する手段である、
ことを特徴とする。
【０００８】
この本発明の駆動装置では、インバータをパルス幅変調制御によって制御するか矩形波制御によって制御するかに拘わらずパルス幅変調制御用の制御信号と矩形波制御用の制御信号とを設定し、設定したパルス幅変調制御用の制御信号と矩形波制御用の制御信号とのうちいずれかを用いてインバータを制御するものにおいて、インバータをパルス幅変調制御によって制御するか矩形波制御によって制御するかに拘わらず、電圧位相の変化率が変化許容値以下となるよう矩形波制御用の制御信号を設定する。一般に、矩形波制御によるインバータの制御は電圧位相の調節によって行なわれることから、このように矩形波制御用の制御信号を設定することにより、矩形波制御によるインバータの制御を継続するときだけでなく、パルス幅変調制御によるインバータの制御から矩形波制御によるインバータの制御への切替時においても、矩形波制御によるインバータの制御性が低下するのを抑制することができる。ここで、「矩形波制御用の制御信号」に関する「電圧位相の変化率」は、モータのトルク指令に基づいて設定する電圧位相指令（電圧ベクトル（モータに印加すべき電圧のベクトル）のｄ軸方向に対する角度（位相）の指令値）の今回値と前回値との差分である、ものとすることもできる。
【０００９】
こうした本発明の駆動装置において、前記変化許容値は、前記モータの回転数が所定回転数以下のときに、該モータの回転数が該所定回転数より高いときに比して大きくなる傾向に定められてなる、ものとすることもできる。
【００１０】
また、本発明の駆動装置において、前記制御手段は、前記インバータを前記パルス幅変調制御によって制御するか前記矩形波制御によって制御するかに拘わらず、電圧位相の変化率が第２の変化許容値以下となるよう前記パルス幅変調制御用の制御信号を設定する手段である、ものとすることもできる。ここで、「パルス幅変調制御用の制御信号」に関する「電圧位相の変化率」は、ｄ軸，ｑ軸の電圧指令を成分とする電圧ベクトル（モータに印加すべき電圧のベクトル）のｄ軸方向に対する角度の今回値と前回値との差分である、ものとすることもできる。
【００１１】
さらに、本発明の駆動装置において、前記制御手段は、前記矩形波制御によって前記インバータを制御するときには、前記複数のスイッチング素子のオンオフの組み合わせとしてのスイッチングパターンを切り替える切替位置より電圧位相指令だけ遅角側の切替電気角に前記モータの電気角が至ったときに前記スイッチングパターンを切り替える手段であり、更に、前記制御手段は、前記モータの電気角が前記切替電気角より所定電気角だけ進角側の計算用電気角に至ったときに次の前記切替電気角および前記スイッチングパターンを含む信号を前記矩形波制御用の制御信号として設定する手段である、ものとすることもできる。ここで、「切替位置」と「切替電気角」との関係は、電圧ベクトル（モータに印加すべき電圧のベクトル）の角度が切替位置となるときに、モータの電気角が切替位置より電圧位相指令だけ遅角側の切替電気角となる、関係である。この態様の本発明の駆動装置において、前記変化許容値と前記所定電気角とは、両者の和が前記切替位置の間隔未満となるよう定められてなる、ものとすることもできる。
【００１２】
本発明の電動車両は、上述のいずれかの態様の本発明の駆動装置、即ち、基本的には、モータと、複数のスイッチング素子のスイッチングによって前記モータを駆動するインバータと、該インバータをパルス幅変調制御によって制御するか矩形波制御によって制御するかに拘わらず該パルス幅変調制御用の制御信号と該矩形波制御用の制御信号とを設定し、該設定したパルス幅変調制御用の制御信号と矩形波制御用の制御信号とのうちいずれかを用いて前記インバータを制御する制御手段と、を備える駆動装置において、前記制御手段は、前記インバータを前記パルス幅変調制御によって制御するか前記矩形波制御によって制御するかに拘わらず、電圧位相の変化率が変化許容値以下となるよう前記矩形波制御用の制御信号を設定する手段である、ことを特徴とする駆動装置を備え、前記モータからの動力を用いて走行することを要旨とする。
【００１３】
この本発明の電動車両は、上述のいずれかの態様の本発明の駆動装置を搭載するから、本発明の駆動装置が奏する効果、例えば、パルス幅変調制御によるインバータの制御から矩形波制御によるインバータの制御への切替時に、矩形波制御によるインバータの制御性が低下するのを抑制することができる効果などと同様の効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施例としての駆動装置を搭載する電気自動車２０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】電機駆動系の構成の概略を示す構成図である。
【図３】インバータ３４のスイッチングパターン，ｄ軸，電圧ベクトル，モータ３２の電気角θｅ，電圧位相指令θｓ＊，電圧ベクトル角度θｖｖ（＝θｅ＋θｓ＊）について示す説明図である。
【図４】モータ３２の電気角θｅ，電圧位相指令θｓ＊，電圧ベクトル角度θｖｖ，Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ，インバータ３４のスイッチングパターンについて示す説明図である。
【図５】電子制御ユニット５０により実行されるインバータ制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図６】電子制御ユニット５０により実行されるＰＷＭ制御用信号設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図７】電子制御ユニット５０により実行される矩形波制御用信号設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図８】制御方法設定用マップの一例を示す説明図である。
【図９】ＰＷＭ制御によってインバータ３４を制御するときの電圧ベクトルの一例を示す説明図である。
【図１０】モータ３２の電気角θｅが計算用電気角θｓｃａｌとなる各時刻ｔ１〜ｔ４において、図７の矩形波制御用信号設定ルーチンの実行によって設定する切替位置θｖｖｓｗ，電圧位相指令θｓ＊，切替電気角θｓｗ，次回の計算用電気角θｓｃａｌの一例を示す説明図である。
【図１１】変形例のＰＷＭ制御用信号設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図１２】変形例のハイブリッド自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。
【図１３】変形例のハイブリッド自動車２２０の構成の概略を示す構成図である。
【図１４】変形例のハイブリッド自動車３２０の構成の概略を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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】
【００１６】
図１は、本発明の一実施例としての駆動装置を搭載する電気自動車２０の構成の概略を示す構成図であり、図２は、電機駆動系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１に示すように、駆動輪２６ａ，２６ｂにデファレンシャルギヤ２４を介して接続された駆動軸２２に動力を入出力可能なモータ３２と、モータ３２を駆動するためのインバータ３４と、例えばリチウムイオン二次電池として構成されたバッテリ３６と、インバータ３４が接続された電力ライン（以下、駆動電圧系電力ラインという）４２とバッテリ３６が接続された電力ライン（以下、電池電圧系電力ラインという）４４とに接続されて駆動電圧系電力ライン４２の電圧ＶＨを調節すると共に駆動電圧系電力ライン４２と電池電圧系電力ライン４４との間で電力のやりとりを行なう昇圧コンバータ４０と、車両全体をコントロールする電子制御ユニット５０と、を備える。
【００１７】
モータ３２は、永久磁石が埋め込まれたロータと三相コイルが巻回されたステータとを備える周知の同期発電電動機として構成されている。インバータ３４は、図２に示すように、６つのスイッチング素子としてのトランジスタＴ１１〜Ｔ１６と、トランジスタＴ１１〜Ｔ１６に逆方向に並列接続された６つのダイオードＤ１１〜Ｄ１６と、により構成されている。トランジスタＴ１１〜Ｔ１６は、駆動電圧系電力ライン４２の正極母線と負極母線とに対してソース側とシンク側となるよう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３２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、インバータ３４に電圧が作用している状態でトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のオン時間の割合を調節することにより、三相コイルに回転磁界を形成でき、モータ３２を回転駆動することができる。駆動電圧系電力ライン４２の正極母線と負極母線とには平滑用のコンデンサ４６が接続されている。以下、インバータ２１，２２のトランジスタＴ１１〜Ｔ１３，Ｔ２１〜Ｔ２３の全部または一部や昇圧コンバータ３０のトランジスタＴ３１を「上アーム」、インバータ２１，２２のトランジスタＴ１４〜Ｔ１６，Ｔ２４〜Ｔ２６の全部または一部や昇圧コンバータ３０のトランジスタＴ３２を「下アーム」と称することがある。
【００１８】
昇圧コンバータ４０は、図２に示すように、２つのトランジスタＴ３１，Ｔ３２とトランジスタＴ３１，Ｔ３２に逆方向に並列接続された２つのダイオードＤ３１，Ｄ３２とリアクトルＬとからなる昇圧コンバータとして構成されている。２つのトランジスタＴ３１，Ｔ３２は、それぞれ駆動電圧系電力ライン４２の正極母線，駆動電圧系電力ライン４２および電池電圧系電力ライン４４の負極母線に接続されており、トランジスタＴ３１，Ｔ３２同士の接続点と電池電圧系電力ライン４４の正極母線とにはリアクトルＬが接続されている。したがって、トランジスタＴ３１，Ｔ３２をオンオフすることにより、電池電圧系電力ライン４４の電力を昇圧して駆動電圧系電力ライン４２に供給したり、駆動電圧系電力ライン４２の電力を降圧して電池電圧系電力ライン４４に供給したりすることができる。電池電圧系電力ライン４４の正極母線と負極母線とには平滑用のコンデンサ４８が接続されている。
【００１９】
電子制御ユニット５０は、ＣＰＵ５２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ５２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ５４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ５６と、図示しない入出力ポートと、を備える。電子制御ユニット５０には、モータ３２のロータの回転位置を検出する回転位置検出センサ３２ａからのモータ３２のロータの回転位置θｍや、モータ３２の三相コイルのＶ相，Ｗ相に流れる相電流を検出する電流センサ３３Ｕ，３３Ｖからの相電流Ｉｕ，Ｉｖ，バッテリ３６の端子間に取り付けられた電圧センサ３７ａからの端子間電圧Ｖｂ，バッテリ３６の出力端子に取り付けられた電流センサ３７ｂからの充放電電流Ｉｂ，バッテリ３６に取り付けられた温度センサ３７ｃからの電池温度Ｔｂ，コンデンサ４６の端子間に取り付けられた電圧センサ４６ａからのコンデンサ４６の電圧（駆動電圧系電力ライン４２の電圧）ＶＨ，コンデンサ４８の端子間に取り付けられた電圧センサ４８ａからのコンデンサ４８の電圧（電池電圧系電力ライン４４の電圧）ＶＬ，イグニッションスイッチ６０からのイグニッション信号，シフトレバー６１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ６２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル６３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６４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル６５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６６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ６８からの車速Ｖなどが入力ポートを介して入力されている。電子制御ユニット５０からは、インバータ３４のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６へのスイッチング制御信号や昇圧コンバータ４０のトランジスタＴ３１，Ｔ３２へのスイッチング制御信号などが出力ポートを介して出力されている。なお、電子制御ユニット５０は、回転位置検出センサ３２ａにより検出されたモータ３２のロータの回転位置θｍに基づいてモータ３２のロータの電気角θｅや回転角速度ωｍ，回転数Ｎｍを演算したり、電流センサ３７ｂにより検出されたバッテリ３６の充放電電流Ｉｂに基づいてそのときのバッテリ３６から放電可能な電力量の全容量に対する割合である蓄電割合ＳＯＣを演算したり、演算した蓄電割合ＳＯＣと電池温度Ｔｂとに基づいてバッテリ３６を充放電してもよい最大許容電力である入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを演算したりしている。
【００２０】
こうして構成された実施例の電気自動車２０では、電子制御ユニット５０は、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに応じて駆動軸２２に出力すべき要求トルクＴｒ＊を設定し、バッテリ３６の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔをモータ３２の回転数Ｎｍで除してモータ３２から出力してもよいトルクの上下限としてのトルク制限Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘを設定し、要求トルクＴｒ＊をトルク制限Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘで制限してモータ３２から出力すべきトルクとしてのトルク指令Ｔｍ＊を設定し、設定したトルク指令Ｔｍ＊でモータ３２が駆動されるようインバータ３４を制御すると共に、駆動電圧系電力ライン４２の電圧ＶＨがモータ３２のトルク指令Ｔｍ＊および回転数Ｎｍに応じた目標電圧ＶＨｔａｇとなるよう昇圧コンバータ４０を制御する。
【００２１】
ここで、インバータ３４は、実施例では、正弦波制御，過変調制御，矩形波制御のいずれかによって制御するものとした。正弦波制御は、モータ３２の電圧指令と三角波（搬送波）電圧との比較によってトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のオン時間の割合を調節するパルス幅変調（ＰＷＭ）制御において、三角波電圧の振幅以下の振幅の正弦波状の電圧指令を変換して得られる擬似的三相交流電圧をモータ３２に供給する制御である。また、過変調制御は、パルス幅変調制御において、三角波電圧の振幅より大きな振幅の正弦波状の電圧指令を変換して得られる過変調電圧をモータ３２に供給する制御である。さらに、矩形波制御は、矩形波電圧をモータ３２に供給する制御である。なお、正弦波制御では、駆動電圧系電力ライン４２の電圧ＶＨに対する正弦波状の電圧指令の振幅の割合としての変調率（電圧利用率）Ｒｍが値０〜値Ｒｒｅｆ１（約０．６１）の範囲となり、過変調制御では、変調率Ｒｍが値Ｒｒｅｆ１（約０．６１）〜値Ｒｒｅｆ２（約０．７８）の範囲となり、矩形波制御では、変調率Ｒｍが値Ｒｒｅｆ２（約０．７８）で一定となる。
【００２２】
実施例では、インバータ３４の制御方法に拘わらず正弦波制御または過変調制御（以下、まとめてＰＷＭ制御と称することがある）によってインバータ３４を制御するためのトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のスイッチング制御信号（以下、ＰＷＭ制御用信号という）と、矩形波制御によってインバータ３４を制御するためのトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のスイッチング制御信号（以下、矩形波制御用信号という）とを設定し、設定したＰＷＭ制御用信号と矩形波制御用信号とのうちいずれかを用いてトランジスタＴ１１〜Ｔ１６をスイッチング制御するものとした。
【００２３】
ＰＷＭ制御用信号の設定は、詳細は後述するが、モータ３２の相電流Ｉｕ，Ｉｖを座標変換して得られるｄ軸，ｑ軸の電流Ｉｄ，Ｉｑと、トルク指令Ｔｍ＊に基づくｄ軸，ｑ軸の電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊と、の差分が打ち消されるようにｄ軸，ｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を設定し、設定したｄ軸，ｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を座標変換して得られるモータ３２の三相コイルのＵ相，Ｖ相，Ｗ相に印加すべき電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊をＰＷＭ信号に変換する、ことによって行なうものとした。なお、ｄ軸はモータ３２のロータに埋め込まれた永久磁石によって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３２の正回転方向にπ／２だけ電気角θｅが進んだ方向である。
【００２４】
また、矩形波制御用信号の設定は、詳細は後述するが、モータ３２から出力されていると推定される出力トルクＴｍｅｓｔと、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊との差分が打ち消されるように電圧位相指令θｓ＊（モータ３２に印加すべき電圧のベクトルである電圧ベクトルのｄ軸方向に対する角度（位相）の指令値）を設定し、設定した電圧位相指令θｓ＊に基づいて、インバータ３４のトランジスタＴ１１〜Ｔ１３のオンオフの組み合わせとしてのスイッチングパターンやそのスイッチングパターンを切り替えるモータ３２の電気角θｅである切替電気角θｓｗを設定する、ことによって行なうものとした。ここで、インバータ３４のスイッチングパターンとして、トランジスタＴ１１〜Ｔ１６の組み合わせではなくトランジスタＴ１１〜Ｔ１３の組み合わせを用いるのは、通常、トランジスタＴ１１〜Ｔ１６のうち対応する上アームと下アームとを同時にオンとすることはないため、トランジスタＴ１４〜Ｔ１６のオンオフの組み合わせを省略しても差し支えない、との理由に基づく。図３は、インバータ３４のスイッチングパターン，ｄ軸，電圧ベクトル，モータ３２の電気角θｅ，電圧位相指令θｓ＊，電圧ベクトルの角度である電圧ベクトル角度θｖｖ（＝θｅ＋θｓ＊）について示す説明図であり、図４は、モータ３２の電気角θｅ，電圧位相指令θｓ＊，電圧ベクトル角度θｖｖ，Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ，インバータ３４のスイッチングパターンについて示す説明図である。図３および図４から分かるように、モータ３２の電気角θｅ，電圧ベクトル角度θｖｖは、それぞれ固定座標系における基準方向である固定基準方向（図３中、０ｄｅｇ）に対するｄ軸方向，電圧ベクトル方向の角度であり、電圧位相指令θｓ＊は、ｄ軸方向と電圧ベクトル方向との間の角度（θｖｖ−θｅ）である。また、上述の切替電気角θｓｗは、電圧ベクトル角度θｖｖがインバータ３４のスイッチングパターンを切り替えるためのいずれかの切替位置θｖｖｓｗ（図３および図４の例では３０ｄｅｇ，９０ｄｅｇ，１５０ｄｅｇ，２１０ｄｅｇ，２７０ｄｅｇ，３３０ｄｅｇ）となるときの、モータ３２の電気角θｅ（切替位置θｖｖｓｗより電圧位相指令θｓ＊だけ遅角側の角度）に相当する。したがって、図３および図４から分かるように、電圧ベクトル角度θｖｖがいずれかの切替位置θｖｖｓｗに至ったとき即ちモータ３２の電気角θｅがいずれかの切替電気角θｓｗ（＝θｖｖｓｗ−θｓ＊）に至ったときに、インバータ３４のスイッチングパターンを切り替えるように、矩形波制御用信号を設定することになる。例えば、電圧ベクトル角度θｖｖが切替位置２１０ｄｅｇに至ったとき即ちモータ３２の電気角θｅが切替電気角θｓｗ（＝２１０−θｓ＊）に至ったときに、インバータ３４のスイッチングパターンを［０，１，１］から［０，０，１］に切り替える即ちＶ相の電圧Ｖｖが正の値から負の値となるように、矩形波制御用信号を設定することになる。
【００２５】
次に、こうして構成された実施例の電気自動車２０の動作、特に、インバータ３４の制御について説明する。図５は、電子制御ユニット５０により実行されるインバータ制御ルーチンの一例を示すフローチャートであり、図６は、電子制御ユニット５０により実行されるＰＷＭ制御用信号設定ルーチンの一例を示すフローチャートであり、図７は、電子制御ユニット５０により実行される矩形波制御用信号設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。以下、順に説明する。
【００２６】
まず、図５のインバータ制御ルーチンについて説明する。このルーチンは繰り返し実行される。図５のインバータ制御ルーチンが実行されると、電子制御ユニット５０のＣＰＵ５２は、まず、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊や回転数Ｎｍ，矩形波制御用信号（切替電気角θｓｗやスイッチングパターン），ＰＷＭ制御用信号（ＰＷＭ信号）など制御に必要なデータを入力し（ステップＳ１００）、入力したモータ３２のトルク指令Ｔｍ＊と回転数Ｎｍとを用いてインバータ３４の制御方法を設定する（ステップＳ１１０）。ここで、インバータ３４の制御方法の設定は、実施例では、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊と回転数Ｎｍとインバータ３４の制御方法（正弦波制御，過変調制御，矩形波制御）との関係を予め定めて制御方法設定用マップとしてＲＯＭ５４に記憶しておき、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊と回転数Ｎｍとが与えられると記憶したマップから対応する制御方法を導出して設定するものとした。制御方法設定用マップの一例を図８に示す。インバータ３４の制御方法は、図示するように、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊や回転数Ｎｍ２が小さい側から順に正弦波制御，過変調制御，矩形波制御となるよう定められている。モータ３２やインバータ３４の特性として、矩形波制御，過変調制御，正弦波制御の順で、モータ３２の出力応答性がよくなり、出力が小さくなり、インバータ３４のスイッチング損失などが大きくなることが分かっているから、低回転数低トルクの領域では、正弦波制御によってインバータ３４を制御することにより、モータ３２の出力応答性を良くすることができる。一方、高回転数高トルク領域では、矩形波制御によってインバータ３４を制御することにより、大きな出力を可能とすると共にインバータ３４のスイッチング損失などを低減することができる。
【００２７】
こうしてインバータ３４の制御方法を設定すると、設定したインバータ３４の制御方法を調べ（ステップＳ１２０）、設定したインバータ３４の制御方法が矩形波制御のときには、矩形波制御用信号（切替電気角θｓｗやスイッチングパターン）を用いて矩形波制御によってインバータ３４を制御して（ステップＳ１３０）、本ルーチンを終了し、設定したインバータ３４の制御方法がＰＷＭ制御のときには、ＰＷＭ制御用信号（ＰＷＭ信号）を用いてＰＷＭ制御（正弦波制御または過変調制御）によってインバータ３４を制御して（ステップＳ１４０）、本ルーチンを終了する。ここで、前者は、具体的には、モータ３２の電気角θｅが切替電気角θｓｗに至ったことを条件としてインバータ３４のスイッチングパターンを切り替えることによって行なう。また、後者は、具体的には、ＰＷＭ信号に応じてインバータ３４をスイッチング制御する、ことによって行なう。
【００２８】
次に、図６のＰＷＭ制御用信号設定ルーチンについて説明する。このルーチンは、所定時間毎（例えば、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊、Ｖｗ＊からＰＷＭ信号への変換に用いる三角波電圧の周波数（例えば、数ｋＨｚなど）の逆数（三角波電圧の周期）に相当する時間毎）に繰り返し実行される。
【００２９】
図６のＰＷＭ制御用信号設定ルーチンが実行されると、電子制御ユニット５０のＣＰＵ５２は、まず、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊や回転数Ｎｍ，電気角θｅ，相電流Ｉｕ，Ｉｖを入力し（ステップＳ２００）、モータ３２の三相コイルのＵ相，Ｖ相，Ｗ相に流れる相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの総和を値０としてモータ３２の電気角θｅを用いて次式（１）により相電流Ｉｕ，Ｉｖをｄ軸，ｑ軸の電流Ｉｄ，Ｉｑに座標変換（３相−２相変換）する（ステップＳ２１０）。
【００３０】
【数１】
【００３１】
続いて、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊に基づいてｄ軸，ｑ軸の電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を設定する（ステップ２２０）。ここで、ｄ軸，ｑ軸の電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊は、実施例では、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊とｄ軸，ｑ軸の電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊との関係、例えば、トルク指令Ｔｍ＊に対応するトルクをモータ３２から出力させるための電流指令大きさＩｒ（電流指令Ｉｄ＊の二乗と電流指令Ｉｑ＊の二乗との和の平方根）が最小となるトルク指令Ｔｍ＊と電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊との関係を予め定めて電流指令設定用マップとしてＲＯＭ５４に記憶しておき、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊が与えられると記憶したマップから対応するｄ軸，ｑ軸の電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を導出して設定するものとした。
【００３２】
そして、次式（２）および式（３）に示すように、ｄ軸，ｑ軸の電流Ｉｄ，Ｉｑと電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊との差が打ち消されるようにするための電流フィードバック制御によってｄ軸，ｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を設定する（ステップＳ２３０）。ここで、式（２）および式（３）中、「Ｋｐ１」，「Ｋｐ２」は比例項のゲインであり、「Ｋｉ１」，「Ｋｉ２」は積分項のゲインである。
【００３３】
【数２】
【００３４】
次に、モータ３２の電気角θｅを用いて次式（４）および式（５）によりｄ軸，ｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊をモータ２２の三相コイルのＵ相，Ｖ相，Ｗ相に印加すべき電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に座標変換（２相−３相変換）し（ステップＳ２４０）、座標変換した電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊をＰＷＭ信号に変換して（ステップＳ２５０）、本ルーチンを終了する。参考のために、この場合の電圧ベクトル（ｄ軸の電圧指令Ｖｄ＊，ｑ軸の電圧指令Ｖｑ＊を成分とするベクトル）の一例を図９に示す。図中、「Ｖｐ」は、電圧ベクトルの大きさとしての電圧指令大きさ（ｄ軸の電圧指令Ｖｄ＊の二乗とｑ軸の電圧指令Ｖｑ＊の二乗との和の平方根）であり、「θｐ」は電圧ベクトルのｄ軸方向に対する角度としての電圧指令角度である。実施例では、電圧指令角度θｐの本ルーチンの実行間隔（例えば三角波電圧の周期に相当する時間）当たりの変化量を制限しないから、電圧指令角度θｐの本ルーチンの実行間隔当たりの変化量を制限するものに比して、ＰＷＭ制御によってインバータ３４を制御する場合にモータ３２の出力応答性をより良好なものとすることができる。
【００３５】
【数３】
【００３６】
次に、図７の矩形波制御用信号設定ルーチンについて説明する。このルーチンは、モータ３２の電気角θｅが切替電気角θｓｗに至った（電圧ベクトル角度θｖｖが切替位置θｖｖｓｗ（＝θｓｗ＋θｓ＊）に至った）後に、モータ３２の電気角θｅが、矩形波制御用信号（次の切替電気角θｓｗやインバータ３４のスイッチングパターン）を設定すべき計算用電気角θｓｃａｌに至ったときに実行される。ここで、計算用電気角θｓｃａｌは、切替電気角θｓｗより計算用進角量θａｄだけ進んだ角度である。実施例では、計算用進角量θａｄは後述のステップＳ３７０またはステップＳ３９０で設定され、計算用電気角θｓｃａｌは、後述のステップＳ４６０で設定される。なお、本ルーチンの実行間隔（実行タイミングの間隔）は、電圧位相指令θｓ＊の変化に応じて変化すると共にモータ３２の回転数Ｎｍ（モータ３２の電気角θｅの単位時間当たりの移動量）に応じて異なるが、通常、図６の矩形波制御用信号設定ルーチンの実行間隔に比して長い。ここで、本ルーチンの実行間隔が電圧位相指令θｓ＊の変化に応じて変化するのは、計算用電気角θｓｃａｌ（＝θｓｗ（＝θｖｖｓｗ−θｓ＊）＋θａｄ）の間隔が、電圧位相指令θｓ＊が一定のときには一定となるものの、電圧位相指令θｓ＊が変化するとそれに応じて変化するためである。また、本ルーチンの実行間隔がモータ３２の回転数Ｎｍに応じて異なるのは、モータ３２の回転数Ｎｍに応じて、モータ３２の電気角θｅが計算用電気角θｓｃａｌ［ｉ］に至ってから次の計算用電気角θｓｃａｌ［ｉ＋１］に至るまでの時間が異なるためである。
【００３７】
図７の矩形波制御用信号設定ルーチンが実行されると、電子制御ユニット５０のＣＰＵ５２は、まず、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊や回転数Ｎｍ，電気角θｅ，相電流Ｉｕ，Ｉｖを入力し（ステップＳ３００）、モータ３２の三相コイルのＵ相，Ｖ相，Ｗ相に流れる相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの総和を値０としてモータ３２の電気角θｅを用いて上述の式（１）により相電流Ｉｕ，Ｉｖをｄ軸，ｑ軸の電流Ｉｄ，Ｉｑに座標変換（３相−２相変換）し（ステップＳ３１０）、ｄ軸、ｑ軸の電流Ｉｄ，Ｉｑに基づいてモータ３２から出力されていると推定される出力トルクＴｍｅｓｔを推定する（ステップＳ３２０）。ここで、出力トルクＴｍｅｓｔの推定は、実施例では、ｄ軸，ｑ軸の電流Ｉｄ，Ｉｑと出力トルクＴｍｅｓｔとの関係を予め実験や解析などによって定めて出力トルク推定用マップとしてＲＯＭ５４に記憶しておき、ｄ軸，ｑ軸の電流Ｉｄ，Ｉｑが与えられると記憶したマップから対応する出力トルクＴｍｅｓｔを導出して設定することによって行なうものとした。
【００３８】
続いて、次式（６）に示すように、モータ３２の推定トルクＴｍｅｓｔとトルク指令Ｔｍ＊との差が打ち消されるようにするためのトルクフィードバック制御によって電圧位相指令θｓ＊を計算し（ステップＳ３３０）、計算した電圧位相指令θｓ＊と前回の本ルーチンの実行時に設定した電圧位相指令（前回θｓ＊）との差分（今回の電圧位相指令θｓ＊から前回の電圧位相指令（前回θｓ＊）を減じたものの絶対値）を電圧位相指令変化量Δθｓとして計算する（ステップＳ３４０）。ここで、式（６）中、「Ｋｐ３」は比例項のゲインであり、「Ｋｉ３」は積分項のゲインである。
【００３９】
【数４】
【００４０】
次に、モータ３２の回転数Ｎｍを閾値Ｎｒｅｆと比較し（ステップＳ３５０）、モータ３２の回転数Ｎｍが閾値Ｎｒｅｆ以上のときには、電圧位相指令変化量θｓの許容範囲の上限としての変化許容値θｓｌｉｍに所定値θｓｌｉｍ１を設定すると共に（ステップＳ３６０）、計算用進角量θａｄに所定値θａｄ１を設定する（ステップＳ３７０）。一方、モータ３２の回転数Ｎｍが閾値Ｎｒｅｆ未満のときには、変化許容値θｓｌｉｍに所定値θｓｌｉｍ１より大きな所定値θｓｌｉｍ２を設定すると共に（ステップＳ３８０）、計算用進角量θａｄに所定値θａｄ１より小さな所定値θａｄ２を設定する（ステップＳ３９０）。ここで、所定値θｓｌｉｍ１，θｓｌｉｍ２や所定値θａｄ１，θａｄ２は、変化許容値θｓｌｉｍと計算用進角量θａｄとの和が切替位置θｖｖｓｗの間隔（６０ｄｅｇ）未満となるように定められている。以下、この理由や、モータ３２の回転数Ｎｍに応じて変化許容値θｓｌｉｍや計算用進角量θａｄを設定する理由について説明する。
【００４１】
まず、変化許容値θｓｌｉｍと計算用進角量θａｄとの和が切替位置θｖｖｓｗの間隔未満となるように両者を設定する理由について説明する。まず、モータ３２の電気角θｅが通過する順序は、切替電気角θｓｗ［ｉ］（＝θｖｖｓｗ［ｉ］−θｓ＊［ｉ］），計算電気角θｓｃａｌ［ｉ＋１］（＝θｓｗ［ｉ］＋θａｄ），次の切替電気角θｓｗ［ｉ＋１］（＝θｖｖｓｗ［ｉ＋１］−θｓ＊［ｉ＋１］），・・・の順序となっている。このため、矩形波制御によってインバータ３４を適正に制御するためには、次の切替電気角θｓｗ［ｉ＋１］が計算用電気角θｓｃａｌ［ｉ＋１］より進角側となる必要がある。したがって、次の切替電気角θｓｗ［ｉ＋１］から計算電気角θｓｃａｌ［ｉ＋１］を減じて得られる値（θｖｖｓｗ［ｉ−１］−θｖｖｓｗ［ｉ］−（θｓ＊［ｉ＋１］−θｓ＊［ｉ］）−θａｄ１）が正の値となるようにすればよい。ここで、値（θｖｖｓｗ［ｉ−１］−θｖｖｓｗ［ｉ］）は切替位置θｖｖｓｗの間隔（６０ｄｅｇ）であるから、値（θｖｖｓｗ［ｉ−１］−θｖｖｓｗ［ｉ］−（θｓ＊［ｉ＋１］−θｓ＊［ｉ］）−θａｄ）が正の値となるようにするには、値（θｓ＊［ｉ＋１］−θｓ＊［ｉ］）と計算用進角量θａｄとの和が切替位置θｖｖｓｗの間隔未満となるようにすればよいことが分かる。実施例では、このことを踏まえて、電圧位相指令変化量Δθｓの制限に用いる変化許容値θｓｌｉｍと計算用進角量θａｄとの和が切替位置θｖｖｓｗの間隔未満となるように所定値θｓｌｉｍ１，θｓｌｉｍ２や所定値θａｄ１，θａｄ２を定めるものとした。例えば、所定値θｓｌｉｍ１としては３０ｄｅｇなど，所定値θａｄ１としては２５ｄｅｇなど，所定値θｓｌｉｍ２としては４０ｄｅｇなど，所定値θａｄ２としては１５ｄｅｇなどを用いることができる。なお、本ルーチンの実行に要する時間（次の切替電気角θｓｗなどの設定に要する時間）を考慮すれば、変化許容値θｓｌｉｍと計算用進角量θａｄとの和は、本ルーチンの実行に要する時間に相当する角度θｃｏｍを切替位置θｖｖｓｗの間隔（６０ｄｅｇ）から減じた値以下となるようにするのが好ましい。ここで、角度θｃｏｍは、モータ３２の回転数Ｎｍに応じて変化すると考えられるが、固定値（例えば、数ｄｅｇなど）を用いるものとしてもよい。
【００４２】
次に、モータ３２の回転数Ｎｍに応じて変化許容値θｓｌｉｍや計算用進角量θａｄを設定する理由について説明する。モータ３２の回転数Ｎｍが低いときには、モータ３２の回転数Ｎｍが高いときに比して図６のＰＷＭ制御用信号設定ルーチンの実行間隔（一定）に対する本ルーチンの実行間隔の程度が大きくなるから、本ルーチンの実行間隔に相当する時間における電圧指令角度θｐの変化量が大きくなりやすい。これを踏まえて、実施例では、電圧指令角度θｐと電圧位相指令θｓ＊との乖離を小さくするために、電圧位相指令θｓ＊の本ルーチンの実行間隔における変化量を大きくするものとした。一方、モータ３２の回転数Ｎｍが高いときには、モータ３２の電気角θｅが計算用電気角θｓｃａｌに至ってから切替電気角θｓｗに至るまで（矩形波制御によってインバータ３４を制御するときにおける、切替電気角θｓｗを設定してからインバータ３４のスイッチングパターンを切り替えるまで）の時間を短くする（矩形波制御によってインバータ３４を制御するときのインバータ３４の制御性の更なる向上を図る）ために、モータ３２の回転数Ｎｍが低いときに比して、大きな値を計算用電気角θａｄとして用いると共に小さな値を変化許容値θｓｃａｌとして用いるものとした。上述の閾値Ｎｒｅｆは、変化許容値θｓｌｉｍと計算用進角量θａｄとのうちいずれを重視する（大きくする）かの境界として用いられるものであり、例えば、８０００ｒｐｍや１００００ｒｐｍ，１２０００ｒｐｍなどを用いることができる。
【００４３】
このようにしてステップＳ３５０〜Ｓ３９０でモータ３２の回転数Ｎｍに応じて変化許容値θｓｌｉｍや計算用進角量θａｄを設定すると、計算した電圧位相指令変化量Δθｓを変化許容値θｓｌｉｍと比較する（ステップＳ４００）。そして、電圧位相指令変化量Δθｓが変化許容値θｓｌｉｍ以下のときには、電圧位相指令θｓ＊を再設定せずに、次の切替位置θｖｖｓｗから電圧位相指令θｓ＊を減じて次の切替電気角θｓｗを計算すると共に（ステップＳ４４０）、次の切替位置θｖｖｓｗに応じてインバータ３４の次のスイッチングパターンを設定し（図３や図４参照）（ステップＳ４５０）、次の切替電気角θｓｗに計算用進角量θａｄを加えて次回の計算用電気角θｓｃａｌを計算して（ステップＳ４６０）、本ルーチンを終了する。
【００４４】
一方、ステップＳ４００で電圧位相指令変化量Δθｓが変化許容値θｓｌｉｍより大きいときには、今回の電圧位相指令θｓ＊と前回の電圧位相指令（前回θｓ＊）とを比較し（ステップＳ４１０）、今回の電圧位相指令θｓ＊が前回の電圧位相指令（前回θｓ＊）より大きいときには、前回の電圧位相指令（前回θｓ＊）に変化許容値θｓｌｉｍを加えたものを電圧位相指令θｓ＊として再設定し（ステップＳ４２０）、今回の電圧位相指令θｓ＊が前回の電圧位相指令（前回θｓ＊）より小さいときには、前回の電圧位相指令（前回θｓ＊）から変化許容値θｓｌｉｍを減じたものを電圧位相指令θｓ＊として再設定する（ステップＳ４３０）。ここで、ステップＳ４２０，Ｓ４３０の処理は、電圧位相指令変化量Δθｓが変化許容値θｓｌｉｍとなるよう電圧位相指令θｓ＊を再設定する処理である。そして、ステップＳ４２０またはステップＳ４３０で再設定した電圧位相指令θｓ＊を次の切替位置θｖｖｓｗから減じて次の切替電気角θｓｗを計算すると共に（ステップＳ４４０）、次の切替位置θｖｖｓｗに応じてインバータ３４の次のスイッチングパターンを設定し（ステップＳ４５０）、次の切替電気角θｓｗに計算用進角量θａｄを加えて次回の計算用電気角θｓｃａｌを計算して（ステップＳ４６０）、本ルーチンを終了する。
【００４５】
図１０は、モータ３２の電気角θｅが計算用電気角θｓｃａｌとなる各時刻ｔ１〜ｔ４において、図７の矩形波制御用信号設定ルーチンの実行によって設定する切替位置θｖｖｓｗ，電圧位相指令θｓ＊，切替電気角θｓｗ，次回の計算用電気角θｓｃａｌの一例を示す説明図である。図１０（ａ）は、変化許容値θｓｌｉｍを用いずに、ステップＳ３３０で設定した電圧位相指令θｓ＊をそのまま切替電気角θｓｗの計算に用いる比較例の場合（ステップＳ４００〜４３０の処理を実行しない場合）を示す。また、図１０（ｂ）は、前回の電圧位相指令（前回θｓ＊）からの変化量が変化許容値θｓｌｉｍ以下となるよう、必要に応じて、ステップＳ３３０で設定した電圧位相指令θｓ＊を再設定して切替電気角θｓ＊の計算に用いる実施例の場合（ステップＳ４００〜Ｓ４３０の処理を実行する場合）を示す。図１０（ａ）では、時刻ｔ３のときに、時刻ｔ２のときに比して電圧位相指令θｓ＊が変化許容値θｓｌｉｍ（３０ｄｅｇ）より大きく変化したことにより（４０ｄｅｇ）、切替電気角θｓｗがモータ３２の電気角θｅより遅角側の角度となってしまっている。この場合、スイッチングパターンを［０，１，０］から［０，１，１］に切り替えることができずにインバータ３４の制御を適正に行なうことができなくなってしまうおそれがある。一方、実施例では、変化許容値θｓｌｉｍと計算用進角量θａｄとの和が切替位置θｖｖｓｗの間隔（スイッチングパターンの切替間隔）未満となるよう変化許容値θｓｌｉｍと計算用進角量θａｄとを定めておき、電圧位相指令θｓ＊の前回値から今回値の変化量（電圧位相指令変化量Δθｓ）を変化許容値θｓｌｉｍ以下とすることにより、切替電気角θｓｗがモータ３２の電気角θｅより遅角側とならないようにすることができ、インバータ３４の制御性をより確保することができる。
【００４６】
実施例では、インバータ３４をＰＷＭ制御によって制御するか矩形波制御によって制御するかに拘わらず電圧位相指令θｓ＊の今回値と前回値との差分（本ルーチンの実行間隔における差分）としての電圧位相指令変化量Δθｓが変化許容値θｓｌｉｍ以下となるよう設定した電圧位相指令θｓ＊を用いて次の切替電気角θｓｗやスイッチングパターンを設定する（矩形波制御用信号を設定する）。したがって、矩形波制御によるインバータ３４の制御を継続するときには、こうして設定した矩形波制御用信号を用いて矩形波制御によるインバータ３４の制御を実行することができる。また、ＰＷＭ制御によるインバータ３４の制御から矩形波制御によるインバータ３４の制御への切替時には、こうして設定した矩形波制御用信号を用いて矩形波制御によるインバータ３４の制御を開始することができる。これらより、矩形波制御によるインバータ３４の制御を継続するときだけでなく、ＰＷＭ制御によるインバータ３４の制御から矩形波制御によるインバータ３４の制御への切替時においても、矩形波制御によるインバータ３４の制御性が低下するのを抑制することができる。
【００４７】
以上説明した実施例の電気自動車２０によれば、インバータ３４をＰＷＭ制御によって制御するか矩形波制御によって制御するかに拘わらず矩形波制御用信号およびＰＷＭ制御用信号を設定し、設定した矩形波制御用信号とＰＷＭ制御用信号とのうちいずれかを用いてインバータ３４を制御するものにおいて、インバータ３４をＰＷＭ制御によって制御するか矩形波制御によって制御するかに拘わらず電圧位相指令θｓ＊の今回値と前回値との差分としての電圧位相指令変化量Δθｓが変化許容値θｓｌｉｍ以下となるよう電圧位相指令θ＊を設定すると共にこの電圧位相指令θｓ＊を用いて次の切替電気角θｓｗやスイッチングパターンを設定する（矩形波制御用信号を設定する）から、矩形波制御によるインバータ３４の制御を継続するときだけでなく、ＰＷＭ制御によるインバータ３４の制御から矩形波制御によるインバータ３４の制御への切替時においても、矩形波制御によるインバータ３４の制御性が低下するのを抑制することができる。
【００４８】
また、実施例の電気自動車２０によれば、モータ３２の回転数Ｎｍが閾値Ｎｒｅｆ未満のときには、モータ３２の回転数Ｎｍが閾値Ｎｒｅｆ以上のときに比して大きな値を変化許容値θｓｌｉｍとして用いて、電圧位相指令変化量Δθｓが変化許容値θｓｌｉｍ以下となるよう電圧位相指令θ＊を設定するから、ＰＷＭ制御用のｄ軸，ｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊に応じた電圧指令角度θｐと、電圧位相指令θｓ＊と、の乖離を小さくすることができる。この結果、ＰＷＭ制御によるインバータ３４の制御から矩形波制御によるインバータ３４の制御への切替時における、電圧位相の乖離（電圧指令角度θｐと電圧位相指令θｓ＊との乖離）を抑制することができ、切替をより滑らかなものとすることができる。
【００４９】
実施例の電気自動車２０では、図７の矩形波制御用信号設定ルーチンにおいて、モータ３２の回転数Ｎｍが閾値Ｎｒｅｆ以上のときには、変化許容値θｓｌｉｍに所定値θｓｌｉｍ１を設定すると共に計算用進角量θａｄに所定値θａｄ１を設定し、モータ３２の回転数Ｎｍが閾値Ｎｒｅｆ未満のときには、変化許容値θｓｌｉｍに所定値θｓｌｉｍ１より大きな所定値θｓｌｉｍ２を設定すると共に計算用進角量θａｄに所定値θａｄ１より小さな所定値θａｄ２を設定するものとしたが、モータ３２の回転数Ｎｍが小さいほど大きくなる傾向に変化許容値θｓｌｉｍを設定すると共にモータ３２の回転数Ｎｍが小さいほど小さくなる傾向に計算用進角量θａｄを設定するものとしてもよい。また、モータ３２の回転数Ｎｍに拘わらず固定値を変化許容値θｓｌｉｍや計算進角量θａｄとして用いるものとしてもよい。
【００５０】
実施例の電気自動車２０では、図７の矩形波制御用信号設定ルーチンにおいて、電圧位相指令変化量Δθｓが変化許容値θｓｌｉｍより大きく且つ今回の電圧位相指令θｓ＊が前回の電圧位相指令（前回θｓ＊）より大きいときには、前回の電圧位相指令（前回θｓ＊）に変化許容値θｓｌｉｍを加えたものを電圧位相指令θｓ＊として再設定し、電圧位相指令変化量Δθｓが変化許容値θｓｌｉｍより大きく且つ今回の電圧位相指令θｓ＊が前回の電圧位相指令（前回θｓ＊）より小さいときには、前回の電圧位相指令（前回θｓ＊）から変化許容値θｓｌｉｍを減じたものを電圧位相指令θｓ＊として再設定するものとしたが、前者の場合には電圧位相指令θｓ＊を再設定するものの、後者の場合には電圧位相指令θｓ＊を再設定しないものとしてもよい。これは、上述したように、次の切替電気角θｓｗ［ｉ＋１］が計算用電気角θｓｃａｌ［ｉ＋１］より進角側となるようにするには、値（θｓ＊［ｉ＋１］−θｓ＊［ｉ］）と計算用進角量θａｄとの和が切替位置θｖｖｓｗの間隔未満となるようにすればよい、との理由に基づく。
【００５１】
実施例の電気自動車２０では、図６のＰＷＭ制御用信号設定ルーチンにおいて、電圧指令角度θｐの図６のルーチンの実行間隔（例えば三角波電圧の周期に相当する時間）当たりの変化量を制限しないものとしたが、制限するものとしてもよい。この場合のＰＷＭ制御用信号設定ルーチンの一例を図１１に示す。図１１のＰＷＭ制御用信号設定ルーチンは、ステップＳ５００〜Ｓ５７０処理を追加した点を除いて、図６のＰＷＭ制御用信号設定ルーチンと同一である。したがって、同一の処理については同一のステップ番号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００５２】
図１１のＰＷＭ制御用信号設定ルーチンでは、ステップＳ２３０でｄ軸，ｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を設定すると、設定したｄ軸，ｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を用いて電圧指令大きさＶｐと電圧指令角度θｐとを設定する（ステップＳ５００）。電圧指令大きさＶｐと電圧指令角度θｐとは、ｄ軸，ｑ軸の電流指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊と電圧指令大きさＶｐや電圧指令角度θｐとの関係（図９参照）を考慮すれば、容易に求めることができる。そして、設定した電圧指令角度θｐと前回の本ルーチンの実行時に設定した電圧指令角度（前回θｐ）との差分を電圧指令角度変化量Δθｐとして計算し（ステップＳ５１０）、上述の図７で用いた変化許容値（電圧位相指令変化量θｓの許容範囲の上限）θｓｌｉｍとモータ３２の回転数Ｎｍとを用いて、次式（７）により、電圧指令角度変化量Δθｐの許容範囲の上限としての変化許容値θｐｌｉｍを計算する（ステップＳ５２０）。ここで、式（７）中、「Ｐ」はモータ３２のロータの極対数であり、「Δｔｐ」は本ルーチンの実行間隔（例えば三角波電圧の周期に相当する時間）である。この式（７）は、変化許容値θｓｌｉｍを変化許容値θｐｌｉｍに換算するための式である。
【００５３】
【数５】
【００５４】
次に、計算した電圧指令角度変化量Δθｐを変化許容値θｐｌｉｍと比較し（ステップＳ５３０）、電圧指令角度変化量Δθｐが変化許容値θｐｌｉｍ以下ときには、電圧指令角度θｐを再設定せずに、モータ３２の電気角θｅを用いてｄ軸，ｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊をモータ２２の三相コイルのＵ相，Ｖ相，Ｗ相に印加すべき電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に座標変換（２相−３相変換）し（ステップＳ２４０）、座標変換した電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊をＰＷＭ信号に変換して（ステップＳ２５０）、本ルーチンを終了する。
【００５５】
一方、ステップＳ５３０で電圧指令角度変化量Δθｐが変化許容値θｐｌｉｍより大きいときには、今回の電圧指令角度θｐと前回の電圧指令角度（前回θｐ）とを比較し（ステップＳ５４０）、今回の電圧指令角度θｐが前回の電圧指令角度（前回θｐ）より大きいときには、前回の電圧指令角度（前回θｐ）に変化許容値θｐｌｉｍを加えたものを電圧指令角度θｐとして再設定し（ステップＳ５５０）、今回の電圧指令角度θｐが前回の電圧指令角度（前回θｐ）より小さいときには、前回の電圧指令角度（前回θｐ）から変化許容値θｐｌｉｍを減じたものを電圧指令角度θｐとして再設定し（ステップＳ５６０）、ステップＳ５５０またはステップＳ５６０で再設定した電圧指令角度θｐとステップＳ５００で設定した電圧指令大きさＶｐとを用いてｄ軸，ｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を再設定する（ステップＳ５７０）。ここで、ステップＳ５５０〜Ｓ５７０の処理は、電圧指令角度変化量Δθｐが変化許容値θｐｌｉｍとなるようにｄ軸，ｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を再設定する処理である。そして、モータ３２の電気角θｅを用いてｄ軸，ｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊をモータ２２の三相コイルのＵ相，Ｖ相，Ｗ相に印加すべき電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に座標変換（２相−３相変換）し（ステップＳ２４０）、座標変換した電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊をＰＷＭ信号に変換して（ステップＳ２５０）、本ルーチンを終了する。
【００５６】
この変形例の電気自動車２０によれば、インバータ３４をＰＷＭ制御によって制御するか矩形波制御によって制御するかに拘わらず電圧指令角度θｐの今回値と前回値との差分としての電圧指令角度変化量Δθｐが変化許容値θｐｌｉｍ（変化許容値θｓｌｉｍをＰＷＭ制御用に換算したもの）以下となるようｄ軸，ｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を設定してＰＷＭ信号に変換する（ＰＷＭ制御用信号を設定する）から、インバータ３４をＰＷＭ制御によって制御するか矩形波制御によって制御するかに拘わらず電圧位相指令θｓ＊と電圧指令角度θｐとの乖離をより抑制することができる。この結果、ＰＷＭ制御によるインバータ３４の制御と矩形波制御によるインバータ３４の制御との切替時における電圧位相指令θｓ＊と電圧指令角度θｐとの乖離をより抑制することができ、切替処理をより滑らかに行なうことができる。なお、この変形例では、変化許容値θｓｌｉｍを変化許容値θｐｌｉｍに換算するから、図７の矩形波制御用信号設定ルーチンにおいて、モータ３２の回転数Ｎｍに拘わらず固定値を変化許容値θｓｌｉｍや計算進角量θａｄとして用いるものとしてもよい。
【００５７】
この変形例では、ステップＳ５３０で電圧指令角度変化量Δθｐが変化許容値θｐｌｉｍより大きいときには、今回の電圧指令角度θｐと前回の電圧指令角度（前回θｐ）との大小関係に応じて電圧指令角度θｐとして再設定し、再設定した電圧指令角度θｐとステップＳ５００で設定した電圧指令大きさＶｐとを用いてｄ軸，ｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を再設定し、再設定したｄ軸，ｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊をモータ３２の電気角θｅを用いてモータ２２のＵ相，Ｖ相，Ｗ相の電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に座標変換するものとしたが、ステップＳ５３０で電圧指令角度変化量Δθｐが変化許容値θｐｌｉｍより大きいときには、今回の電圧指令角度θｐと前回の電圧指令角度（前回θｐ）との大小関係に応じて電圧指令角度θｐとして再設定し、電圧指令大きさＶｐおよび電圧指令角度θｐとモータ２２のＵ相，Ｖ相，Ｗ相の電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊との関係に再設定した電圧指令角度θｐとステップＳ５００で設定した電圧指令大きさＶｐとを適用してモータ２２のＵ相，Ｖ相，Ｗ相の電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊を直接設定するものとしてもよい。即ち、再設定した電圧指令角度θｐとステップＳ５００で設定した電圧指令大きさＶｐとからｄ軸，ｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を再設定しないものとしてもよい。
【００５８】
実施例の電気自動車２０では、図５のインバータ制御ルーチンにおいて、入力したモータ３２のトルク指令Ｔｍ＊と回転数Ｎｍとを用いてインバータ３４の制御方法を設定するものとしたが、上述の変調率Ｒｍなどを用いてインバータ３４の制御方法を設定するものとしてもよい。例えば、正弦波制御と過変調制御との切替については、正弦波制御によってインバータ３４を制御している最中に変調率Ｒｍ（＝Ｖｐ／ＶＨ）が値Ｒｒｅｆ１（約０．６１）を超えたときに正弦波制御から過変調制御に切り替え、過変調制御によってインバータ３４を制御している最中に変調率Ｒｍが値Ｒｒｅｆ１以下になったときに過変調制御から正弦波制御に切り替えるものとしてもよい。また、過変調制御と矩形波制御との切替については、過変調制御によってインバータ３４を制御している最中に変調率Ｒｍ（＝Ｖｐ／ＶＨ）が値Ｒｒｅｆ２（約０．７８）に至ったときに過変調制御から矩形波制御に切り替え、矩形波制御によってインバータ３４を制御している最中にｄ軸，ｑ軸の電流が所定の切替ラインに至ったときに矩形波制御から過変調制御に切り替えるものとしてもよい。なお、この所定の切替ラインは、図６のＰＷＭ制御用信号設定ルーチンのステップＳ２２０の処理で用いるモータ３２のトルク指令Ｔｍ＊とｄ軸，ｑ軸の電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊との関係を示すラインよりｄ軸の電流Ｉｄの大きさが小さくなるよう定められるものとしてもよい。
【００５９】
実施例では、駆動輪２６ａ，２６ｂに接続された駆動軸２２に動力を入出力可能なモータ３２を備える電気自動車２０に適用するものしたが、例えば、図１２の変形例のハイブリッド自動車１２０に例示するように、遊星歯車機構１２６を介して駆動軸２２に接続されたエンジン１２２およびモータ１２４と、駆動軸２２に動力を入出力可能なモータ３２と、を備えるハイブリッド自動車１２０に適用するものとしてもよい。また、図１３の変形例のハイブリッド自動車２２０に例示するように、エンジン１２２のクランクシャフトに接続されたインナーロータ２３２と駆動輪２６ａ，２６ｂに連結された駆動軸２２に接続されたアウターロータ２３４とを有しエンジン１２２からの動力の一部を駆動軸２２に伝達すると共に残余の動力を電力に変換する対ロータ電動機２３０を備えるものとしてもよい。さらに、図１４の変形例のハイブリッド自動車３２０に例示するように、駆動軸２２に変速機３３０を介してモータ３２を取り付けると共に、モータ３２の回転軸にクラッチ３２９を介してエンジン１２２を接続する構成とし、エンジン１２２からの動力をモータ３２の回転軸と変速機３３０とを介して駆動軸２２に出力すると共にモータ３２からの動力を変速機３３０を介して駆動軸２２に出力するハイブリッド自動車３２０に適用するものとしてもよい。
【００６０】
実施例では、本発明をハイブリッド自動車の形態として説明したが、自動車以外の車両（例えば、列車など）の形態や駆動装置の形態としてもよい。
【００６１】
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３２が「モータ」に相当し、インバータ３４が「インバータ」に相当し、電子制御ユニット５０が「制御手段」に相当する。
【００６２】
ここで、「モータ」としては、同期発電電動機として構成されたモータ３２に限定されるものではなく、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３４に限定されるものではなく、モータを駆動するための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、インバータ３４をＰＷＭ制御によって制御するか矩形波制御によって制御するかに拘わらず電圧位相指令θｓ＊の今回値と前回値との差分としての電圧位相指令変化量Δθｓが変化許容値θｓｌｉｍ以下となるよう電圧位相指令θ＊を設定すると共にこの電圧位相指令θｓ＊を用いて次の切替電気角θｓｗやスイッチングパターンを設定する（矩形波制御用信号を設定する）ものに限定されるものではなく、インバータをパルス幅変調制御によって制御するか矩形波制御によって制御するかに拘わらずパルス幅変調制御用の制御信号と矩形波制御用の制御信号とを設定し、設定したパルス幅変調制御用の制御信号と矩形波制御用の制御信号とのうちいずれかを用いてインバータを制御するものにおいて、インバータをパルス幅変調制御によって制御するか矩形波制御によって制御するかに拘わらず電圧位相の変化率が変化許容値以下となるよう矩形波制御用の制御信号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。
【００６３】
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。
【００６４】
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】
【００６５】
本発明は、駆動装置や電動車両の製造産業などに利用可能である。
【符号の説明】
【００６６】
２０ 電気自動車、２２ 駆動軸、２４ デファレンシャルギヤ、２６ａ，２６ｂ 駆動輪、３２ モータ、３２ａ 回転位置検出センサ、３３Ｕ，３３Ｖ 電流センサ、３４ インバータ、３６ バッテリ、３７ａ 電圧センサ、３７ｂ 電流センサ、３７ｃ 温度センサ、４０ 昇圧コンバータ、４２ 駆動電圧系電力ライン、４４ 電池電圧系電力ライン、４６，４８ コンデンサ、４６ａ，４８ａ 電圧センサ、５０ 電子制御ユニット、５２ ＣＰＵ、５４ ＲＯＭ、５６ ＲＡＭ、６０ イグニッションスイッチ、６１ シフトレバー、６２ シフトポジションセンサ、６３ アクセルペダル、６４ アクセルペダルポジションセンサ、６５ ブレーキペダル、６６ ブレーキペダルポジションセンサ、６８ 車速センサ、１２０，２２０，３２０ ハイブリッド自動車、１２２ エンジン、１２４ モータ、１２６ 遊星歯車機構、２３０ 対ロータ電動機、２３２ インナーロータ、２３４ アウターロータ、３２９ クラッチ、３３０ 変速機、Ｄ１１〜Ｄ１６，Ｄ３１，Ｄ３２ ダイオード、Ｌ リアクトル、Ｔ１１〜Ｔ１６，Ｔ３１，Ｔ３２ トランジスタ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動装置および電動車両に関し、詳しくは、モータと、複数のスイッチング素子のスイッチングによってモータを駆動するインバータと、インバータをパルス幅変調制御によって制御するか矩形波制御によって制御するかに拘わらずパルス幅変調制御用の制御信号と矩形波制御用の制御信号とを設定し、設定したパルス幅変調制御用の制御信号と矩形波制御用の制御信号とのうちいずれかを用いてインバータを制御する制御手段と、を備える駆動装置およびこうした駆動装置を備える電動車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の駆動装置としては、モータとモータを駆動するためのインバータとを備え、インバータの制御方法をＰＷＭ制御から矩形波制御に切り替えるときにおいて、ＰＷＭ制御における同期数が奇数のときには、ゼロクロス直後切替時電気角とゼロクロス直前切替時電気角とのうちゼロクロス時電気角により近いほうの電気角をゼロクロス切替時電気角として設定し、ＰＷＭ制御における同期数が偶数のときには、ゼロクロス直後切替時電気角とゼロクロス直前切替時電気角との中央の電気角をゼロクロス切替時電気角として設定し、ゼロクロス切替時電気角に基づいて演算した矩形波制御の電圧位相指令の初期値を用いて矩形波制御を開始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、こうした処理により、ＰＷＭ制御から矩形波制御に切り替えたときのモータの出力トルクの変動を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２７３４９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
こうした駆動装置では、インバータをＰＷＭ制御によって制御するか矩形波制御によって制御するかに拘わらずＰＷＭ制御用の制御信号と矩形波制御用の制御信号とを設定し、設定したＰＷＭ制御用の制御信号と矩形波制御用の制御信号とのうちいずれかを用いてインバータを制御することが考えられている。この場合、矩形波制御によるインバータの制御を継続するときだけでなく、ＰＷＭ制御によるインバータの制御から矩形波制御によるインバータの制御への切替時においても、インバータの制御性ができるだけ低下しないように矩形波制御用の制御信号を設定することが望まれる。
【０００５】
本発明の駆動装置および電動車両は、パルス幅変調制御によるインバータの制御から矩形波制御によるインバータの制御への切替時にインバータの制御性が低下するのを抑制することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の駆動装置および電動車両は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明の駆動装置は、
モータと、複数のスイッチング素子のスイッチングによって前記モータを駆動するインバータと、該インバータをパルス幅変調制御によって制御するか矩形波制御によって制御するかに拘わらず該パルス幅変調制御用の制御信号と該矩形波制御用の制御信号とを設定し、該設定したパルス幅変調制御用の制御信号と矩形波制御用の制御信号とのうちいずれかを用いて前記インバータを制御する制御手段と、を備える駆動装置において、
前記制御手段は、前記インバータを前記パルス幅変調制御によって制御するか前記矩形波制御によって制御するかに拘わらず、電圧位相の変化率が変化許容値以下となるよう前記矩形波制御用の制御信号を設定する手段である、
ことを特徴とする。
【０００８】
この本発明の駆動装置では、インバータをパルス幅変調制御によって制御するか矩形波制御によって制御するかに拘わらずパルス幅変調制御用の制御信号と矩形波制御用の制御信号とを設定し、設定したパルス幅変調制御用の制御信号と矩形波制御用の制御信号とのうちいずれかを用いてインバータを制御するものにおいて、インバータをパルス幅変調制御によって制御するか矩形波制御によって制御するかに拘わらず、電圧位相の変化率が変化許容値以下となるよう矩形波制御用の制御信号を設定する。一般に、矩形波制御によるインバータの制御は電圧位相の調節によって行なわれることから、このように矩形波制御用の制御信号を設定することにより、矩形波制御によるインバータの制御を継続するときだけでなく、パルス幅変調制御によるインバータの制御から矩形波制御によるインバータの制御への切替時においても、矩形波制御によるインバータの制御性が低下するのを抑制することができる。ここで、「矩形波制御用の制御信号」に関する「電圧位相の変化率」は、モータのトルク指令に基づいて設定する電圧位相指令（電圧ベクトル（モータに印加すべき電圧のベクトル）のｄ軸方向に対する角度（位相）の指令値）の今回値と前回値との差分である、ものとすることもできる。
【０００９】
こうした本発明の駆動装置において、前記変化許容値は、前記モータの回転数が所定回転数以下のときに、該モータの回転数が該所定回転数より高いときに比して大きくなる傾向に定められてなる、ものとすることもできる。
【００１０】
また、本発明の駆動装置において、前記制御手段は、前記インバータを前記パルス幅変調制御によって制御するか前記矩形波制御によって制御するかに拘わらず、電圧位相の変化率が第２の変化許容値以下となるよう前記パルス幅変調制御用の制御信号を設定する手段である、ものとすることもできる。ここで、「パルス幅変調制御用の制御信号」に関する「電圧位相の変化率」は、ｄ軸，ｑ軸の電圧指令を成分とする電圧ベクトル（モータに印加すべき電圧のベクトル）のｄ軸方向に対する角度の今回値と前回値との差分である、ものとすることもできる。
【００１１】
さらに、本発明の駆動装置において、前記制御手段は、前記矩形波制御によって前記インバータを制御するときには、前記複数のスイッチング素子のオンオフの組み合わせとしてのスイッチングパターンを切り替える切替位置より電圧位相指令だけ遅角側の切替電気角に前記モータの電気角が至ったときに前記スイッチングパターンを切り替える手段であり、更に、前記制御手段は、前記モータの電気角が前記切替電気角より所定電気角だけ進角側の計算用電気角に至ったときに次の前記切替電気角および前記スイッチングパターンを含む信号を前記矩形波制御用の制御信号として設定する手段である、ものとすることもできる。ここで、「切替位置」と「切替電気角」との関係は、電圧ベクトル（モータに印加すべき電圧のベクトル）の角度が切替位置となるときに、モータの電気角が切替位置より電圧位相指令だけ遅角側の切替電気角となる、関係である。この態様の本発明の駆動装置において、前記変化許容値と前記所定電気角とは、両者の和が前記切替位置の間隔未満となるよう定められてなる、ものとすることもできる。
【００１２】
本発明の電動車両は、上述のいずれかの態様の本発明の駆動装置、即ち、基本的には、モータと、複数のスイッチング素子のスイッチングによって前記モータを駆動するインバータと、該インバータをパルス幅変調制御によって制御するか矩形波制御によって制御するかに拘わらず該パルス幅変調制御用の制御信号と該矩形波制御用の制御信号とを設定し、該設定したパルス幅変調制御用の制御信号と矩形波制御用の制御信号とのうちいずれかを用いて前記インバータを制御する制御手段と、を備える駆動装置において、前記制御手段は、前記インバータを前記パルス幅変調制御によって制御するか前記矩形波制御によって制御するかに拘わらず、電圧位相の変化率が変化許容値以下となるよう前記矩形波制御用の制御信号を設定する手段である、ことを特徴とする駆動装置を備え、前記モータからの動力を用いて走行することを要旨とする。
【００１３】
この本発明の電動車両は、上述のいずれかの態様の本発明の駆動装置を搭載するから、本発明の駆動装置が奏する効果、例えば、パルス幅変調制御によるインバータの制御から矩形波制御によるインバータの制御への切替時に、矩形波制御によるインバータの制御性が低下するのを抑制することができる効果などと同様の効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施例としての駆動装置を搭載する電気自動車２０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】電機駆動系の構成の概略を示す構成図である。
【図３】インバータ３４のスイッチングパターン，ｄ軸，電圧ベクトル，モータ３２の電気角θｅ，電圧位相指令θｓ＊，電圧ベクトル角度θｖｖ（＝θｅ＋θｓ＊）について示す説明図である。
【図４】モータ３２の電気角θｅ，電圧位相指令θｓ＊，電圧ベクトル角度θｖｖ，Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ，インバータ３４のスイッチングパターンについて示す説明図である。
【図５】電子制御ユニット５０により実行されるインバータ制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図６】電子制御ユニット５０により実行されるＰＷＭ制御用信号設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図７】電子制御ユニット５０により実行される矩形波制御用信号設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図８】制御方法設定用マップの一例を示す説明図である。
【図９】ＰＷＭ制御によってインバータ３４を制御するときの電圧ベクトルの一例を示す説明図である。
【図１０】モータ３２の電気角θｅが計算用電気角θｓｃａｌとなる各時刻ｔ１〜ｔ４において、図７の矩形波制御用信号設定ルーチンの実行によって設定する切替位置θｖｖｓｗ，電圧位相指令θｓ＊，切替電気角θｓｗ，次回の計算用電気角θｓｃａｌの一例を示す説明図である。
【図１１】変形例のＰＷＭ制御用信号設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図１２】変形例のハイブリッド自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。
【図１３】変形例のハイブリッド自動車２２０の構成の概略を示す構成図である。
【図１４】変形例のハイブリッド自動車３２０の構成の概略を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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】
【００１６】
図１は、本発明の一実施例としての駆動装置を搭載する電気自動車２０の構成の概略を示す構成図であり、図２は、電機駆動系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１に示すように、駆動輪２６ａ，２６ｂにデファレンシャルギヤ２４を介して接続された駆動軸２２に動力を入出力可能なモータ３２と、モータ３２を駆動するためのインバータ３４と、例えばリチウムイオン二次電池として構成されたバッテリ３６と、インバータ３４が接続された電力ライン（以下、駆動電圧系電力ラインという）４２とバッテリ３６が接続された電力ライン（以下、電池電圧系電力ラインという）４４とに接続されて駆動電圧系電力ライン４２の電圧ＶＨを調節すると共に駆動電圧系電力ライン４２と電池電圧系電力ライン４４との間で電力のやりとりを行なう昇圧コンバータ４０と、車両全体をコントロールする電子制御ユニット５０と、を備える。
【００１７】
モータ３２は、永久磁石が埋め込まれたロータと三相コイルが巻回されたステータとを備える周知の同期発電電動機として構成されている。インバータ３４は、図２に示すように、６つのスイッチング素子としてのトランジスタＴ１１〜Ｔ１６と、トランジスタＴ１１〜Ｔ１６に逆方向に並列接続された６つのダイオードＤ１１〜Ｄ１６と、により構成されている。トランジスタＴ１１〜Ｔ１６は、駆動電圧系電力ライン４２の正極母線と負極母線とに対してソース側とシンク側となるよう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３２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、インバータ３４に電圧が作用している状態でトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のオン時間の割合を調節することにより、三相コイルに回転磁界を形成でき、モータ３２を回転駆動することができる。駆動電圧系電力ライン４２の正極母線と負極母線とには平滑用のコンデンサ４６が接続されている。以下、インバータ２１，２２のトランジスタＴ１１〜Ｔ１３，Ｔ２１〜Ｔ２３の全部または一部や昇圧コンバータ３０のトランジスタＴ３１を「上アーム」、インバータ２１，２２のトランジスタＴ１４〜Ｔ１６，Ｔ２４〜Ｔ２６の全部または一部や昇圧コンバータ３０のトランジスタＴ３２を「下アーム」と称することがある。
【００１８】
昇圧コンバータ４０は、図２に示すように、２つのトランジスタＴ３１，Ｔ３２とトランジスタＴ３１，Ｔ３２に逆方向に並列接続された２つのダイオードＤ３１，Ｄ３２とリアクトルＬとからなる昇圧コンバータとして構成されている。２つのトランジスタＴ３１，Ｔ３２は、それぞれ駆動電圧系電力ライン４２の正極母線，駆動電圧系電力ライン４２および電池電圧系電力ライン４４の負極母線に接続されており、トランジスタＴ３１，Ｔ３２同士の接続点と電池電圧系電力ライン４４の正極母線とにはリアクトルＬが接続されている。したがって、トランジスタＴ３１，Ｔ３２をオンオフすることにより、電池電圧系電力ライン４４の電力を昇圧して駆動電圧系電力ライン４２に供給したり、駆動電圧系電力ライン４２の電力を降圧して電池電圧系電力ライン４４に供給したりすることができる。電池電圧系電力ライン４４の正極母線と負極母線とには平滑用のコンデンサ４８が接続されている。
【００１９】
電子制御ユニット５０は、ＣＰＵ５２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ５２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ５４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ５６と、図示しない入出力ポートと、を備える。電子制御ユニット５０には、モータ３２のロータの回転位置を検出する回転位置検出センサ３２ａからのモータ３２のロータの回転位置θｍや、モータ３２の三相コイルのＶ相，Ｗ相に流れる相電流を検出する電流センサ３３Ｕ，３３Ｖからの相電流Ｉｕ，Ｉｖ，バッテリ３６の端子間に取り付けられた電圧センサ３７ａからの端子間電圧Ｖｂ，バッテリ３６の出力端子に取り付けられた電流センサ３７ｂからの充放電電流Ｉｂ，バッテリ３６に取り付けられた温度センサ３７ｃからの電池温度Ｔｂ，コンデンサ４６の端子間に取り付けられた電圧センサ４６ａからのコンデンサ４６の電圧（駆動電圧系電力ライン４２の電圧）ＶＨ，コンデンサ４８の端子間に取り付けられた電圧センサ４８ａからのコンデンサ４８の電圧（電池電圧系電力ライン４４の電圧）ＶＬ，イグニッションスイッチ６０からのイグニッション信号，シフトレバー６１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ６２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル６３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６４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル６５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６６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ６８からの車速Ｖなどが入力ポートを介して入力されている。電子制御ユニット５０からは、インバータ３４のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６へのスイッチング制御信号や昇圧コンバータ４０のトランジスタＴ３１，Ｔ３２へのスイッチング制御信号などが出力ポートを介して出力されている。なお、電子制御ユニット５０は、回転位置検出センサ３２ａにより検出されたモータ３２のロータの回転位置θｍに基づいてモータ３２のロータの電気角θｅや回転角速度ωｍ，回転数Ｎｍを演算したり、電流センサ３７ｂにより検出されたバッテリ３６の充放電電流Ｉｂに基づいてそのときのバッテリ３６から放電可能な電力量の全容量に対する割合である蓄電割合ＳＯＣを演算したり、演算した蓄電割合ＳＯＣと電池温度Ｔｂとに基づいてバッテリ３６を充放電してもよい最大許容電力である入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを演算したりしている。
【００２０】
こうして構成された実施例の電気自動車２０では、電子制御ユニット５０は、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに応じて駆動軸２２に出力すべき要求トルクＴｒ＊を設定し、バッテリ３６の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔをモータ３２の回転数Ｎｍで除してモータ３２から出力してもよいトルクの上下限としてのトルク制限Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘを設定し、要求トルクＴｒ＊をトルク制限Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘで制限してモータ３２から出力すべきトルクとしてのトルク指令Ｔｍ＊を設定し、設定したトルク指令Ｔｍ＊でモータ３２が駆動されるようインバータ３４を制御すると共に、駆動電圧系電力ライン４２の電圧ＶＨがモータ３２のトルク指令Ｔｍ＊および回転数Ｎｍに応じた目標電圧ＶＨｔａｇとなるよう昇圧コンバータ４０を制御する。
【００２１】
ここで、インバータ３４は、実施例では、正弦波制御，過変調制御，矩形波制御のいずれかによって制御するものとした。正弦波制御は、モータ３２の電圧指令と三角波（搬送波）電圧との比較によってトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のオン時間の割合を調節するパルス幅変調（ＰＷＭ）制御において、三角波電圧の振幅以下の振幅の正弦波状の電圧指令を変換して得られる擬似的三相交流電圧をモータ３２に供給する制御である。また、過変調制御は、パルス幅変調制御において、三角波電圧の振幅より大きな振幅の正弦波状の電圧指令を変換して得られる過変調電圧をモータ３２に供給する制御である。さらに、矩形波制御は、矩形波電圧をモータ３２に供給する制御である。なお、正弦波制御では、駆動電圧系電力ライン４２の電圧ＶＨに対する正弦波状の電圧指令の振幅の割合としての変調率（電圧利用率）Ｒｍが値０〜値Ｒｒｅｆ１（約０．６１）の範囲となり、過変調制御では、変調率Ｒｍが値Ｒｒｅｆ１（約０．６１）〜値Ｒｒｅｆ２（約０．７８）の範囲となり、矩形波制御では、変調率Ｒｍが値Ｒｒｅｆ２（約０．７８）で一定となる。
【００２２】
実施例では、インバータ３４の制御方法に拘わらず正弦波制御または過変調制御（以下、まとめてＰＷＭ制御と称することがある）によってインバータ３４を制御するためのトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のスイッチング制御信号（以下、ＰＷＭ制御用信号という）と、矩形波制御によってインバータ３４を制御するためのトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のスイッチング制御信号（以下、矩形波制御用信号という）とを設定し、設定したＰＷＭ制御用信号と矩形波制御用信号とのうちいずれかを用いてトランジスタＴ１１〜Ｔ１６をスイッチング制御するものとした。
【００２３】
ＰＷＭ制御用信号の設定は、詳細は後述するが、モータ３２の相電流Ｉｕ，Ｉｖを座標変換して得られるｄ軸，ｑ軸の電流Ｉｄ，Ｉｑと、トルク指令Ｔｍ＊に基づくｄ軸，ｑ軸の電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊と、の差分が打ち消されるようにｄ軸，ｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を設定し、設定したｄ軸，ｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を座標変換して得られるモータ３２の三相コイルのＵ相，Ｖ相，Ｗ相に印加すべき電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊をＰＷＭ信号に変換する、ことによって行なうものとした。なお、ｄ軸はモータ３２のロータに埋め込まれた永久磁石によって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３２の正回転方向にπ／２だけ電気角θｅが進んだ方向である。
【００２４】
また、矩形波制御用信号の設定は、詳細は後述するが、モータ３２から出力されていると推定される出力トルクＴｍｅｓｔと、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊との差分が打ち消されるように電圧位相指令θｓ＊（モータ３２に印加すべき電圧のベクトルである電圧ベクトルのｄ軸方向に対する角度（位相）の指令値）を設定し、設定した電圧位相指令θｓ＊に基づいて、インバータ３４のトランジスタＴ１１〜Ｔ１３のオンオフの組み合わせとしてのスイッチングパターンやそのスイッチングパターンを切り替えるモータ３２の電気角θｅである切替電気角θｓｗを設定する、ことによって行なうものとした。ここで、インバータ３４のスイッチングパターンとして、トランジスタＴ１１〜Ｔ１６の組み合わせではなくトランジスタＴ１１〜Ｔ１３の組み合わせを用いるのは、通常、トランジスタＴ１１〜Ｔ１６のうち対応する上アームと下アームとを同時にオンとすることはないため、トランジスタＴ１４〜Ｔ１６のオンオフの組み合わせを省略しても差し支えない、との理由に基づく。図３は、インバータ３４のスイッチングパターン，ｄ軸，電圧ベクトル，モータ３２の電気角θｅ，電圧位相指令θｓ＊，電圧ベクトルの角度である電圧ベクトル角度θｖｖ（＝θｅ＋θｓ＊）について示す説明図であり、図４は、モータ３２の電気角θｅ，電圧位相指令θｓ＊，電圧ベクトル角度θｖｖ，Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ，インバータ３４のスイッチングパターンについて示す説明図である。図３および図４から分かるように、モータ３２の電気角θｅ，電圧ベクトル角度θｖｖは、それぞれ固定座標系における基準方向である固定基準方向（図３中、０ｄｅｇ）に対するｄ軸方向，電圧ベクトル方向の角度であり、電圧位相指令θｓ＊は、ｄ軸方向と電圧ベクトル方向との間の角度（θｖｖ−θｅ）である。また、上述の切替電気角θｓｗは、電圧ベクトル角度θｖｖがインバータ３４のスイッチングパターンを切り替えるためのいずれかの切替位置θｖｖｓｗ（図３および図４の例では３０ｄｅｇ，９０ｄｅｇ，１５０ｄｅｇ，２１０ｄｅｇ，２７０ｄｅｇ，３３０ｄｅｇ）となるときの、モータ３２の電気角θｅ（切替位置θｖｖｓｗより電圧位相指令θｓ＊だけ遅角側の角度）に相当する。したがって、図３および図４から分かるように、電圧ベクトル角度θｖｖがいずれかの切替位置θｖｖｓｗに至ったとき即ちモータ３２の電気角θｅがいずれかの切替電気角θｓｗ（＝θｖｖｓｗ−θｓ＊）に至ったときに、インバータ３４のスイッチングパターンを切り替えるように、矩形波制御用信号を設定することになる。例えば、電圧ベクトル角度θｖｖが切替位置２１０ｄｅｇに至ったとき即ちモータ３２の電気角θｅが切替電気角θｓｗ（＝２１０−θｓ＊）に至ったときに、インバータ３４のスイッチングパターンを［０，１，１］から［０，０，１］に切り替える即ちＶ相の電圧Ｖｖが正の値から負の値となるように、矩形波制御用信号を設定することになる。
【００２５】
次に、こうして構成された実施例の電気自動車２０の動作、特に、インバータ３４の制御について説明する。図５は、電子制御ユニット５０により実行されるインバータ制御ルーチンの一例を示すフローチャートであり、図６は、電子制御ユニット５０により実行されるＰＷＭ制御用信号設定ルーチンの一例を示すフローチャートであり、図７は、電子制御ユニット５０により実行される矩形波制御用信号設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。以下、順に説明する。
【００２６】
まず、図５のインバータ制御ルーチンについて説明する。このルーチンは繰り返し実行される。図５のインバータ制御ルーチンが実行されると、電子制御ユニット５０のＣＰＵ５２は、まず、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊や回転数Ｎｍ，矩形波制御用信号（切替電気角θｓｗやスイッチングパターン），ＰＷＭ制御用信号（ＰＷＭ信号）など制御に必要なデータを入力し（ステップＳ１００）、入力したモータ３２のトルク指令Ｔｍ＊と回転数Ｎｍとを用いてインバータ３４の制御方法を設定する（ステップＳ１１０）。ここで、インバータ３４の制御方法の設定は、実施例では、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊と回転数Ｎｍとインバータ３４の制御方法（正弦波制御，過変調制御，矩形波制御）との関係を予め定めて制御方法設定用マップとしてＲＯＭ５４に記憶しておき、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊と回転数Ｎｍとが与えられると記憶したマップから対応する制御方法を導出して設定するものとした。制御方法設定用マップの一例を図８に示す。インバータ３４の制御方法は、図示するように、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊や回転数Ｎｍ２が小さい側から順に正弦波制御，過変調制御，矩形波制御となるよう定められている。モータ３２やインバータ３４の特性として、矩形波制御，過変調制御，正弦波制御の順で、モータ３２の出力応答性がよくなり、出力が小さくなり、インバータ３４のスイッチング損失などが大きくなることが分かっているから、低回転数低トルクの領域では、正弦波制御によってインバータ３４を制御することにより、モータ３２の出力応答性を良くすることができる。一方、高回転数高トルク領域では、矩形波制御によってインバータ３４を制御することにより、大きな出力を可能とすると共にインバータ３４のスイッチング損失などを低減することができる。
【００２７】
こうしてインバータ３４の制御方法を設定すると、設定したインバータ３４の制御方法を調べ（ステップＳ１２０）、設定したインバータ３４の制御方法が矩形波制御のときには、矩形波制御用信号（切替電気角θｓｗやスイッチングパターン）を用いて矩形波制御によってインバータ３４を制御して（ステップＳ１３０）、本ルーチンを終了し、設定したインバータ３４の制御方法がＰＷＭ制御のときには、ＰＷＭ制御用信号（ＰＷＭ信号）を用いてＰＷＭ制御（正弦波制御または過変調制御）によってインバータ３４を制御して（ステップＳ１４０）、本ルーチンを終了する。ここで、前者は、具体的には、モータ３２の電気角θｅが切替電気角θｓｗに至ったことを条件としてインバータ３４のスイッチングパターンを切り替えることによって行なう。また、後者は、具体的には、ＰＷＭ信号に応じてインバータ３４をスイッチング制御する、ことによって行なう。
【００２８】
次に、図６のＰＷＭ制御用信号設定ルーチンについて説明する。このルーチンは、所定時間毎（例えば、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊、Ｖｗ＊からＰＷＭ信号への変換に用いる三角波電圧の周波数（例えば、数ｋＨｚなど）の逆数（三角波電圧の周期）に相当する時間毎）に繰り返し実行される。
【００２９】
図６のＰＷＭ制御用信号設定ルーチンが実行されると、電子制御ユニット５０のＣＰＵ５２は、まず、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊や回転数Ｎｍ，電気角θｅ，相電流Ｉｕ，Ｉｖを入力し（ステップＳ２００）、モータ３２の三相コイルのＵ相，Ｖ相，Ｗ相に流れる相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの総和を値０としてモータ３２の電気角θｅを用いて次式（１）により相電流Ｉｕ，Ｉｖをｄ軸，ｑ軸の電流Ｉｄ，Ｉｑに座標変換（３相−２相変換）する（ステップＳ２１０）。
【００３０】
【数１】
【００３１】
続いて、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊に基づいてｄ軸，ｑ軸の電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を設定する（ステップ２２０）。ここで、ｄ軸，ｑ軸の電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊は、実施例では、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊とｄ軸，ｑ軸の電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊との関係、例えば、トルク指令Ｔｍ＊に対応するトルクをモータ３２から出力させるための電流指令大きさＩｒ（電流指令Ｉｄ＊の二乗と電流指令Ｉｑ＊の二乗との和の平方根）が最小となるトルク指令Ｔｍ＊と電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊との関係を予め定めて電流指令設定用マップとしてＲＯＭ５４に記憶しておき、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊が与えられると記憶したマップから対応するｄ軸，ｑ軸の電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を導出して設定するものとした。
【００３２】
そして、次式（２）および式（３）に示すように、ｄ軸，ｑ軸の電流Ｉｄ，Ｉｑと電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊との差が打ち消されるようにするための電流フィードバック制御によってｄ軸，ｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を設定する（ステップＳ２３０）。ここで、式（２）および式（３）中、「Ｋｐ１」，「Ｋｐ２」は比例項のゲインであり、「Ｋｉ１」，「Ｋｉ２」は積分項のゲインである。
【００３３】
【数２】
【００３４】
次に、モータ３２の電気角θｅを用いて次式（４）および式（５）によりｄ軸，ｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊をモータ２２の三相コイルのＵ相，Ｖ相，Ｗ相に印加すべき電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に座標変換（２相−３相変換）し（ステップＳ２４０）、座標変換した電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊をＰＷＭ信号に変換して（ステップＳ２５０）、本ルーチンを終了する。参考のために、この場合の電圧ベクトル（ｄ軸の電圧指令Ｖｄ＊，ｑ軸の電圧指令Ｖｑ＊を成分とするベクトル）の一例を図９に示す。図中、「Ｖｐ」は、電圧ベクトルの大きさとしての電圧指令大きさ（ｄ軸の電圧指令Ｖｄ＊の二乗とｑ軸の電圧指令Ｖｑ＊の二乗との和の平方根）であり、「θｐ」は電圧ベクトルのｄ軸方向に対する角度としての電圧指令角度である。実施例では、電圧指令角度θｐの本ルーチンの実行間隔（例えば三角波電圧の周期に相当する時間）当たりの変化量を制限しないから、電圧指令角度θｐの本ルーチンの実行間隔当たりの変化量を制限するものに比して、ＰＷＭ制御によってインバータ３４を制御する場合にモータ３２の出力応答性をより良好なものとすることができる。
【００３５】
【数３】
【００３６】
次に、図７の矩形波制御用信号設定ルーチンについて説明する。このルーチンは、モータ３２の電気角θｅが切替電気角θｓｗに至った（電圧ベクトル角度θｖｖが切替位置θｖｖｓｗ（＝θｓｗ＋θｓ＊）に至った）後に、モータ３２の電気角θｅが、矩形波制御用信号（次の切替電気角θｓｗやインバータ３４のスイッチングパターン）を設定すべき計算用電気角θｓｃａｌに至ったときに実行される。ここで、計算用電気角θｓｃａｌは、切替電気角θｓｗより計算用進角量θａｄだけ進んだ角度である。実施例では、計算用進角量θａｄは後述のステップＳ３７０またはステップＳ３９０で設定され、計算用電気角θｓｃａｌは、後述のステップＳ４６０で設定される。なお、本ルーチンの実行間隔（実行タイミングの間隔）は、電圧位相指令θｓ＊の変化に応じて変化すると共にモータ３２の回転数Ｎｍ（モータ３２の電気角θｅの単位時間当たりの移動量）に応じて異なるが、通常、図６の矩形波制御用信号設定ルーチンの実行間隔に比して長い。ここで、本ルーチンの実行間隔が電圧位相指令θｓ＊の変化に応じて変化するのは、計算用電気角θｓｃａｌ（＝θｓｗ（＝θｖｖｓｗ−θｓ＊）＋θａｄ）の間隔が、電圧位相指令θｓ＊が一定のときには一定となるものの、電圧位相指令θｓ＊が変化するとそれに応じて変化するためである。また、本ルーチンの実行間隔がモータ３２の回転数Ｎｍに応じて異なるのは、モータ３２の回転数Ｎｍに応じて、モータ３２の電気角θｅが計算用電気角θｓｃａｌ［ｉ］に至ってから次の計算用電気角θｓｃａｌ［ｉ＋１］に至るまでの時間が異なるためである。
【００３７】
図７の矩形波制御用信号設定ルーチンが実行されると、電子制御ユニット５０のＣＰＵ５２は、まず、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊や回転数Ｎｍ，電気角θｅ，相電流Ｉｕ，Ｉｖを入力し（ステップＳ３００）、モータ３２の三相コイルのＵ相，Ｖ相，Ｗ相に流れる相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの総和を値０としてモータ３２の電気角θｅを用いて上述の式（１）により相電流Ｉｕ，Ｉｖをｄ軸，ｑ軸の電流Ｉｄ，Ｉｑに座標変換（３相−２相変換）し（ステップＳ３１０）、ｄ軸、ｑ軸の電流Ｉｄ，Ｉｑに基づいてモータ３２から出力されていると推定される出力トルクＴｍｅｓｔを推定する（ステップＳ３２０）。ここで、出力トルクＴｍｅｓｔの推定は、実施例では、ｄ軸，ｑ軸の電流Ｉｄ，Ｉｑと出力トルクＴｍｅｓｔとの関係を予め実験や解析などによって定めて出力トルク推定用マップとしてＲＯＭ５４に記憶しておき、ｄ軸，ｑ軸の電流Ｉｄ，Ｉｑが与えられると記憶したマップから対応する出力トルクＴｍｅｓｔを導出して設定することによって行なうものとした。
【００３８】
続いて、次式（６）に示すように、モータ３２の推定トルクＴｍｅｓｔとトルク指令Ｔｍ＊との差が打ち消されるようにするためのトルクフィードバック制御によって電圧位相指令θｓ＊を計算し（ステップＳ３３０）、計算した電圧位相指令θｓ＊と前回の本ルーチンの実行時に設定した電圧位相指令（前回θｓ＊）との差分（今回の電圧位相指令θｓ＊から前回の電圧位相指令（前回θｓ＊）を減じたものの絶対値）を電圧位相指令変化量Δθｓとして計算する（ステップＳ３４０）。ここで、式（６）中、「Ｋｐ３」は比例項のゲインであり、「Ｋｉ３」は積分項のゲインである。
【００３９】
【数４】
【００４０】
次に、モータ３２の回転数Ｎｍを閾値Ｎｒｅｆと比較し（ステップＳ３５０）、モータ３２の回転数Ｎｍが閾値Ｎｒｅｆ以上のときには、電圧位相指令変化量θｓの許容範囲の上限としての変化許容値θｓｌｉｍに所定値θｓｌｉｍ１を設定すると共に（ステップＳ３６０）、計算用進角量θａｄに所定値θａｄ１を設定する（ステップＳ３７０）。一方、モータ３２の回転数Ｎｍが閾値Ｎｒｅｆ未満のときには、変化許容値θｓｌｉｍに所定値θｓｌｉｍ１より大きな所定値θｓｌｉｍ２を設定すると共に（ステップＳ３８０）、計算用進角量θａｄに所定値θａｄ１より小さな所定値θａｄ２を設定する（ステップＳ３９０）。ここで、所定値θｓｌｉｍ１，θｓｌｉｍ２や所定値θａｄ１，θａｄ２は、変化許容値θｓｌｉｍと計算用進角量θａｄとの和が切替位置θｖｖｓｗの間隔（６０ｄｅｇ）未満となるように定められている。以下、この理由や、モータ３２の回転数Ｎｍに応じて変化許容値θｓｌｉｍや計算用進角量θａｄを設定する理由について説明する。
【００４１】
まず、変化許容値θｓｌｉｍと計算用進角量θａｄとの和が切替位置θｖｖｓｗの間隔未満となるように両者を設定する理由について説明する。まず、モータ３２の電気角θｅが通過する順序は、切替電気角θｓｗ［ｉ］（＝θｖｖｓｗ［ｉ］−θｓ＊［ｉ］），計算電気角θｓｃａｌ［ｉ＋１］（＝θｓｗ［ｉ］＋θａｄ），次の切替電気角θｓｗ［ｉ＋１］（＝θｖｖｓｗ［ｉ＋１］−θｓ＊［ｉ＋１］），・・・の順序となっている。このため、矩形波制御によってインバータ３４を適正に制御するためには、次の切替電気角θｓｗ［ｉ＋１］が計算用電気角θｓｃａｌ［ｉ＋１］より進角側となる必要がある。したがって、次の切替電気角θｓｗ［ｉ＋１］から計算電気角θｓｃａｌ［ｉ＋１］を減じて得られる値（θｖｖｓｗ［ｉ−１］−θｖｖｓｗ［ｉ］−（θｓ＊［ｉ＋１］−θｓ＊［ｉ］）−θａｄ１）が正の値となるようにすればよい。ここで、値（θｖｖｓｗ［ｉ−１］−θｖｖｓｗ［ｉ］）は切替位置θｖｖｓｗの間隔（６０ｄｅｇ）であるから、値（θｖｖｓｗ［ｉ−１］−θｖｖｓｗ［ｉ］−（θｓ＊［ｉ＋１］−θｓ＊［ｉ］）−θａｄ）が正の値となるようにするには、値（θｓ＊［ｉ＋１］−θｓ＊［ｉ］）と計算用進角量θａｄとの和が切替位置θｖｖｓｗの間隔未満となるようにすればよいことが分かる。実施例では、このことを踏まえて、電圧位相指令変化量Δθｓの制限に用いる変化許容値θｓｌｉｍと計算用進角量θａｄとの和が切替位置θｖｖｓｗの間隔未満となるように所定値θｓｌｉｍ１，θｓｌｉｍ２や所定値θａｄ１，θａｄ２を定めるものとした。例えば、所定値θｓｌｉｍ１としては３０ｄｅｇなど，所定値θａｄ１としては２５ｄｅｇなど，所定値θｓｌｉｍ２としては４０ｄｅｇなど，所定値θａｄ２としては１５ｄｅｇなどを用いることができる。なお、本ルーチンの実行に要する時間（次の切替電気角θｓｗなどの設定に要する時間）を考慮すれば、変化許容値θｓｌｉｍと計算用進角量θａｄとの和は、本ルーチンの実行に要する時間に相当する角度θｃｏｍを切替位置θｖｖｓｗの間隔（６０ｄｅｇ）から減じた値以下となるようにするのが好ましい。ここで、角度θｃｏｍは、モータ３２の回転数Ｎｍに応じて変化すると考えられるが、固定値（例えば、数ｄｅｇなど）を用いるものとしてもよい。
【００４２】
次に、モータ３２の回転数Ｎｍに応じて変化許容値θｓｌｉｍや計算用進角量θａｄを設定する理由について説明する。モータ３２の回転数Ｎｍが低いときには、モータ３２の回転数Ｎｍが高いときに比して図６のＰＷＭ制御用信号設定ルーチンの実行間隔（一定）に対する本ルーチンの実行間隔の程度が大きくなるから、本ルーチンの実行間隔に相当する時間における電圧指令角度θｐの変化量が大きくなりやすい。これを踏まえて、実施例では、電圧指令角度θｐと電圧位相指令θｓ＊との乖離を小さくするために、電圧位相指令θｓ＊の本ルーチンの実行間隔における変化量を大きくするものとした。一方、モータ３２の回転数Ｎｍが高いときには、モータ３２の電気角θｅが計算用電気角θｓｃａｌに至ってから切替電気角θｓｗに至るまで（矩形波制御によってインバータ３４を制御するときにおける、切替電気角θｓｗを設定してからインバータ３４のスイッチングパターンを切り替えるまで）の時間を短くする（矩形波制御によってインバータ３４を制御するときのインバータ３４の制御性の更なる向上を図る）ために、モータ３２の回転数Ｎｍが低いときに比して、大きな値を計算用電気角θａｄとして用いると共に小さな値を変化許容値θｓｃａｌとして用いるものとした。上述の閾値Ｎｒｅｆは、変化許容値θｓｌｉｍと計算用進角量θａｄとのうちいずれを重視する（大きくする）かの境界として用いられるものであり、例えば、８０００ｒｐｍや１００００ｒｐｍ，１２０００ｒｐｍなどを用いることができる。
【００４３】
このようにしてステップＳ３５０〜Ｓ３９０でモータ３２の回転数Ｎｍに応じて変化許容値θｓｌｉｍや計算用進角量θａｄを設定すると、計算した電圧位相指令変化量Δθｓを変化許容値θｓｌｉｍと比較する（ステップＳ４００）。そして、電圧位相指令変化量Δθｓが変化許容値θｓｌｉｍ以下のときには、電圧位相指令θｓ＊を再設定せずに、次の切替位置θｖｖｓｗから電圧位相指令θｓ＊を減じて次の切替電気角θｓｗを計算すると共に（ステップＳ４４０）、次の切替位置θｖｖｓｗに応じてインバータ３４の次のスイッチングパターンを設定し（図３や図４参照）（ステップＳ４５０）、次の切替電気角θｓｗに計算用進角量θａｄを加えて次回の計算用電気角θｓｃａｌを計算して（ステップＳ４６０）、本ルーチンを終了する。
【００４４】
一方、ステップＳ４００で電圧位相指令変化量Δθｓが変化許容値θｓｌｉｍより大きいときには、今回の電圧位相指令θｓ＊と前回の電圧位相指令（前回θｓ＊）とを比較し（ステップＳ４１０）、今回の電圧位相指令θｓ＊が前回の電圧位相指令（前回θｓ＊）より大きいときには、前回の電圧位相指令（前回θｓ＊）に変化許容値θｓｌｉｍを加えたものを電圧位相指令θｓ＊として再設定し（ステップＳ４２０）、今回の電圧位相指令θｓ＊が前回の電圧位相指令（前回θｓ＊）より小さいときには、前回の電圧位相指令（前回θｓ＊）から変化許容値θｓｌｉｍを減じたものを電圧位相指令θｓ＊として再設定する（ステップＳ４３０）。ここで、ステップＳ４２０，Ｓ４３０の処理は、電圧位相指令変化量Δθｓが変化許容値θｓｌｉｍとなるよう電圧位相指令θｓ＊を再設定する処理である。そして、ステップＳ４２０またはステップＳ４３０で再設定した電圧位相指令θｓ＊を次の切替位置θｖｖｓｗから減じて次の切替電気角θｓｗを計算すると共に（ステップＳ４４０）、次の切替位置θｖｖｓｗに応じてインバータ３４の次のスイッチングパターンを設定し（ステップＳ４５０）、次の切替電気角θｓｗに計算用進角量θａｄを加えて次回の計算用電気角θｓｃａｌを計算して（ステップＳ４６０）、本ルーチンを終了する。
【００４５】
図１０は、モータ３２の電気角θｅが計算用電気角θｓｃａｌとなる各時刻ｔ１〜ｔ４において、図７の矩形波制御用信号設定ルーチンの実行によって設定する切替位置θｖｖｓｗ，電圧位相指令θｓ＊，切替電気角θｓｗ，次回の計算用電気角θｓｃａｌの一例を示す説明図である。図１０（ａ）は、変化許容値θｓｌｉｍを用いずに、ステップＳ３３０で設定した電圧位相指令θｓ＊をそのまま切替電気角θｓｗの計算に用いる比較例の場合（ステップＳ４００〜４３０の処理を実行しない場合）を示す。また、図１０（ｂ）は、前回の電圧位相指令（前回θｓ＊）からの変化量が変化許容値θｓｌｉｍ以下となるよう、必要に応じて、ステップＳ３３０で設定した電圧位相指令θｓ＊を再設定して切替電気角θｓ＊の計算に用いる実施例の場合（ステップＳ４００〜Ｓ４３０の処理を実行する場合）を示す。図１０（ａ）では、時刻ｔ３のときに、時刻ｔ２のときに比して電圧位相指令θｓ＊が変化許容値θｓｌｉｍ（３０ｄｅｇ）より大きく変化したことにより（４０ｄｅｇ）、切替電気角θｓｗがモータ３２の電気角θｅより遅角側の角度となってしまっている。この場合、スイッチングパターンを［０，１，０］から［０，１，１］に切り替えることができずにインバータ３４の制御を適正に行なうことができなくなってしまうおそれがある。一方、実施例では、変化許容値θｓｌｉｍと計算用進角量θａｄとの和が切替位置θｖｖｓｗの間隔（スイッチングパターンの切替間隔）未満となるよう変化許容値θｓｌｉｍと計算用進角量θａｄとを定めておき、電圧位相指令θｓ＊の前回値から今回値の変化量（電圧位相指令変化量Δθｓ）を変化許容値θｓｌｉｍ以下とすることにより、切替電気角θｓｗがモータ３２の電気角θｅより遅角側とならないようにすることができ、インバータ３４の制御性をより確保することができる。
【００４６】
実施例では、インバータ３４をＰＷＭ制御によって制御するか矩形波制御によって制御するかに拘わらず電圧位相指令θｓ＊の今回値と前回値との差分（本ルーチンの実行間隔における差分）としての電圧位相指令変化量Δθｓが変化許容値θｓｌｉｍ以下となるよう設定した電圧位相指令θｓ＊を用いて次の切替電気角θｓｗやスイッチングパターンを設定する（矩形波制御用信号を設定する）。したがって、矩形波制御によるインバータ３４の制御を継続するときには、こうして設定した矩形波制御用信号を用いて矩形波制御によるインバータ３４の制御を実行することができる。また、ＰＷＭ制御によるインバータ３４の制御から矩形波制御によるインバータ３４の制御への切替時には、こうして設定した矩形波制御用信号を用いて矩形波制御によるインバータ３４の制御を開始することができる。これらより、矩形波制御によるインバータ３４の制御を継続するときだけでなく、ＰＷＭ制御によるインバータ３４の制御から矩形波制御によるインバータ３４の制御への切替時においても、矩形波制御によるインバータ３４の制御性が低下するのを抑制することができる。
【００４７】
以上説明した実施例の電気自動車２０によれば、インバータ３４をＰＷＭ制御によって制御するか矩形波制御によって制御するかに拘わらず矩形波制御用信号およびＰＷＭ制御用信号を設定し、設定した矩形波制御用信号とＰＷＭ制御用信号とのうちいずれかを用いてインバータ３４を制御するものにおいて、インバータ３４をＰＷＭ制御によって制御するか矩形波制御によって制御するかに拘わらず電圧位相指令θｓ＊の今回値と前回値との差分としての電圧位相指令変化量Δθｓが変化許容値θｓｌｉｍ以下となるよう電圧位相指令θ＊を設定すると共にこの電圧位相指令θｓ＊を用いて次の切替電気角θｓｗやスイッチングパターンを設定する（矩形波制御用信号を設定する）から、矩形波制御によるインバータ３４の制御を継続するときだけでなく、ＰＷＭ制御によるインバータ３４の制御から矩形波制御によるインバータ３４の制御への切替時においても、矩形波制御によるインバータ３４の制御性が低下するのを抑制することができる。
【００４８】
また、実施例の電気自動車２０によれば、モータ３２の回転数Ｎｍが閾値Ｎｒｅｆ未満のときには、モータ３２の回転数Ｎｍが閾値Ｎｒｅｆ以上のときに比して大きな値を変化許容値θｓｌｉｍとして用いて、電圧位相指令変化量Δθｓが変化許容値θｓｌｉｍ以下となるよう電圧位相指令θ＊を設定するから、ＰＷＭ制御用のｄ軸，ｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊に応じた電圧指令角度θｐと、電圧位相指令θｓ＊と、の乖離を小さくすることができる。この結果、ＰＷＭ制御によるインバータ３４の制御から矩形波制御によるインバータ３４の制御への切替時における、電圧位相の乖離（電圧指令角度θｐと電圧位相指令θｓ＊との乖離）を抑制することができ、切替をより滑らかなものとすることができる。
【００４９】
実施例の電気自動車２０では、図７の矩形波制御用信号設定ルーチンにおいて、モータ３２の回転数Ｎｍが閾値Ｎｒｅｆ以上のときには、変化許容値θｓｌｉｍに所定値θｓｌｉｍ１を設定すると共に計算用進角量θａｄに所定値θａｄ１を設定し、モータ３２の回転数Ｎｍが閾値Ｎｒｅｆ未満のときには、変化許容値θｓｌｉｍに所定値θｓｌｉｍ１より大きな所定値θｓｌｉｍ２を設定すると共に計算用進角量θａｄに所定値θａｄ１より小さな所定値θａｄ２を設定するものとしたが、モータ３２の回転数Ｎｍが小さいほど大きくなる傾向に変化許容値θｓｌｉｍを設定すると共にモータ３２の回転数Ｎｍが小さいほど小さくなる傾向に計算用進角量θａｄを設定するものとしてもよい。また、モータ３２の回転数Ｎｍに拘わらず固定値を変化許容値θｓｌｉｍや計算進角量θａｄとして用いるものとしてもよい。
【００５０】
実施例の電気自動車２０では、図７の矩形波制御用信号設定ルーチンにおいて、電圧位相指令変化量Δθｓが変化許容値θｓｌｉｍより大きく且つ今回の電圧位相指令θｓ＊が前回の電圧位相指令（前回θｓ＊）より大きいときには、前回の電圧位相指令（前回θｓ＊）に変化許容値θｓｌｉｍを加えたものを電圧位相指令θｓ＊として再設定し、電圧位相指令変化量Δθｓが変化許容値θｓｌｉｍより大きく且つ今回の電圧位相指令θｓ＊が前回の電圧位相指令（前回θｓ＊）より小さいときには、前回の電圧位相指令（前回θｓ＊）から変化許容値θｓｌｉｍを減じたものを電圧位相指令θｓ＊として再設定するものとしたが、前者の場合には電圧位相指令θｓ＊を再設定するものの、後者の場合には電圧位相指令θｓ＊を再設定しないものとしてもよい。これは、上述したように、次の切替電気角θｓｗ［ｉ＋１］が計算用電気角θｓｃａｌ［ｉ＋１］より進角側となるようにするには、値（θｓ＊［ｉ＋１］−θｓ＊［ｉ］）と計算用進角量θａｄとの和が切替位置θｖｖｓｗの間隔未満となるようにすればよい、との理由に基づく。
【００５１】
実施例の電気自動車２０では、図６のＰＷＭ制御用信号設定ルーチンにおいて、電圧指令角度θｐの図６のルーチンの実行間隔（例えば三角波電圧の周期に相当する時間）当たりの変化量を制限しないものとしたが、制限するものとしてもよい。この場合のＰＷＭ制御用信号設定ルーチンの一例を図１１に示す。図１１のＰＷＭ制御用信号設定ルーチンは、ステップＳ５００〜Ｓ５７０処理を追加した点を除いて、図６のＰＷＭ制御用信号設定ルーチンと同一である。したがって、同一の処理については同一のステップ番号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００５２】
図１１のＰＷＭ制御用信号設定ルーチンでは、ステップＳ２３０でｄ軸，ｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を設定すると、設定したｄ軸，ｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を用いて電圧指令大きさＶｐと電圧指令角度θｐとを設定する（ステップＳ５００）。電圧指令大きさＶｐと電圧指令角度θｐとは、ｄ軸，ｑ軸の電流指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊と電圧指令大きさＶｐや電圧指令角度θｐとの関係（図９参照）を考慮すれば、容易に求めることができる。そして、設定した電圧指令角度θｐと前回の本ルーチンの実行時に設定した電圧指令角度（前回θｐ）との差分を電圧指令角度変化量Δθｐとして計算し（ステップＳ５１０）、上述の図７で用いた変化許容値（電圧位相指令変化量θｓの許容範囲の上限）θｓｌｉｍとモータ３２の回転数Ｎｍとを用いて、次式（７）により、電圧指令角度変化量Δθｐの許容範囲の上限としての変化許容値θｐｌｉｍを計算する（ステップＳ５２０）。ここで、式（７）中、「Ｐ」はモータ３２のロータの極対数であり、「Δｔｐ」は本ルーチンの実行間隔（例えば三角波電圧の周期に相当する時間）である。この式（７）は、変化許容値θｓｌｉｍを変化許容値θｐｌｉｍに換算するための式である。
【００５３】
【数５】
【００５４】
次に、計算した電圧指令角度変化量Δθｐを変化許容値θｐｌｉｍと比較し（ステップＳ５３０）、電圧指令角度変化量Δθｐが変化許容値θｐｌｉｍ以下ときには、電圧指令角度θｐを再設定せずに、モータ３２の電気角θｅを用いてｄ軸，ｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊をモータ２２の三相コイルのＵ相，Ｖ相，Ｗ相に印加すべき電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に座標変換（２相−３相変換）し（ステップＳ２４０）、座標変換した電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊をＰＷＭ信号に変換して（ステップＳ２５０）、本ルーチンを終了する。
【００５５】
一方、ステップＳ５３０で電圧指令角度変化量Δθｐが変化許容値θｐｌｉｍより大きいときには、今回の電圧指令角度θｐと前回の電圧指令角度（前回θｐ）とを比較し（ステップＳ５４０）、今回の電圧指令角度θｐが前回の電圧指令角度（前回θｐ）より大きいときには、前回の電圧指令角度（前回θｐ）に変化許容値θｐｌｉｍを加えたものを電圧指令角度θｐとして再設定し（ステップＳ５５０）、今回の電圧指令角度θｐが前回の電圧指令角度（前回θｐ）より小さいときには、前回の電圧指令角度（前回θｐ）から変化許容値θｐｌｉｍを減じたものを電圧指令角度θｐとして再設定し（ステップＳ５６０）、ステップＳ５５０またはステップＳ５６０で再設定した電圧指令角度θｐとステップＳ５００で設定した電圧指令大きさＶｐとを用いてｄ軸，ｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を再設定する（ステップＳ５７０）。ここで、ステップＳ５５０〜Ｓ５７０の処理は、電圧指令角度変化量Δθｐが変化許容値θｐｌｉｍとなるようにｄ軸，ｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を再設定する処理である。そして、モータ３２の電気角θｅを用いてｄ軸，ｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊をモータ２２の三相コイルのＵ相，Ｖ相，Ｗ相に印加すべき電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に座標変換（２相−３相変換）し（ステップＳ２４０）、座標変換した電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊をＰＷＭ信号に変換して（ステップＳ２５０）、本ルーチンを終了する。
【００５６】
この変形例の電気自動車２０によれば、インバータ３４をＰＷＭ制御によって制御するか矩形波制御によって制御するかに拘わらず電圧指令角度θｐの今回値と前回値との差分としての電圧指令角度変化量Δθｐが変化許容値θｐｌｉｍ（変化許容値θｓｌｉｍをＰＷＭ制御用に換算したもの）以下となるようｄ軸，ｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を設定してＰＷＭ信号に変換する（ＰＷＭ制御用信号を設定する）から、インバータ３４をＰＷＭ制御によって制御するか矩形波制御によって制御するかに拘わらず電圧位相指令θｓ＊と電圧指令角度θｐとの乖離をより抑制することができる。この結果、ＰＷＭ制御によるインバータ３４の制御と矩形波制御によるインバータ３４の制御との切替時における電圧位相指令θｓ＊と電圧指令角度θｐとの乖離をより抑制することができ、切替処理をより滑らかに行なうことができる。なお、この変形例では、変化許容値θｓｌｉｍを変化許容値θｐｌｉｍに換算するから、図７の矩形波制御用信号設定ルーチンにおいて、モータ３２の回転数Ｎｍに拘わらず固定値を変化許容値θｓｌｉｍや計算進角量θａｄとして用いるものとしてもよい。
【００５７】
この変形例では、ステップＳ５３０で電圧指令角度変化量Δθｐが変化許容値θｐｌｉｍより大きいときには、今回の電圧指令角度θｐと前回の電圧指令角度（前回θｐ）との大小関係に応じて電圧指令角度θｐとして再設定し、再設定した電圧指令角度θｐとステップＳ５００で設定した電圧指令大きさＶｐとを用いてｄ軸，ｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を再設定し、再設定したｄ軸，ｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊をモータ３２の電気角θｅを用いてモータ２２のＵ相，Ｖ相，Ｗ相の電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に座標変換するものとしたが、ステップＳ５３０で電圧指令角度変化量Δθｐが変化許容値θｐｌｉｍより大きいときには、今回の電圧指令角度θｐと前回の電圧指令角度（前回θｐ）との大小関係に応じて電圧指令角度θｐとして再設定し、電圧指令大きさＶｐおよび電圧指令角度θｐとモータ２２のＵ相，Ｖ相，Ｗ相の電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊との関係に再設定した電圧指令角度θｐとステップＳ５００で設定した電圧指令大きさＶｐとを適用してモータ２２のＵ相，Ｖ相，Ｗ相の電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊を直接設定するものとしてもよい。即ち、再設定した電圧指令角度θｐとステップＳ５００で設定した電圧指令大きさＶｐとからｄ軸，ｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を再設定しないものとしてもよい。
【００５８】
実施例の電気自動車２０では、図５のインバータ制御ルーチンにおいて、入力したモータ３２のトルク指令Ｔｍ＊と回転数Ｎｍとを用いてインバータ３４の制御方法を設定するものとしたが、上述の変調率Ｒｍなどを用いてインバータ３４の制御方法を設定するものとしてもよい。例えば、正弦波制御と過変調制御との切替については、正弦波制御によってインバータ３４を制御している最中に変調率Ｒｍ（＝Ｖｐ／ＶＨ）が値Ｒｒｅｆ１（約０．６１）を超えたときに正弦波制御から過変調制御に切り替え、過変調制御によってインバータ３４を制御している最中に変調率Ｒｍが値Ｒｒｅｆ１以下になったときに過変調制御から正弦波制御に切り替えるものとしてもよい。また、過変調制御と矩形波制御との切替については、過変調制御によってインバータ３４を制御している最中に変調率Ｒｍ（＝Ｖｐ／ＶＨ）が値Ｒｒｅｆ２（約０．７８）に至ったときに過変調制御から矩形波制御に切り替え、矩形波制御によってインバータ３４を制御している最中にｄ軸，ｑ軸の電流が所定の切替ラインに至ったときに矩形波制御から過変調制御に切り替えるものとしてもよい。なお、この所定の切替ラインは、図６のＰＷＭ制御用信号設定ルーチンのステップＳ２２０の処理で用いるモータ３２のトルク指令Ｔｍ＊とｄ軸，ｑ軸の電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊との関係を示すラインよりｄ軸の電流Ｉｄの大きさが小さくなるよう定められるものとしてもよい。
【００５９】
実施例では、駆動輪２６ａ，２６ｂに接続された駆動軸２２に動力を入出力可能なモータ３２を備える電気自動車２０に適用するものしたが、例えば、図１２の変形例のハイブリッド自動車１２０に例示するように、遊星歯車機構１２６を介して駆動軸２２に接続されたエンジン１２２およびモータ１２４と、駆動軸２２に動力を入出力可能なモータ３２と、を備えるハイブリッド自動車１２０に適用するものとしてもよい。また、図１３の変形例のハイブリッド自動車２２０に例示するように、エンジン１２２のクランクシャフトに接続されたインナーロータ２３２と駆動輪２６ａ，２６ｂに連結された駆動軸２２に接続されたアウターロータ２３４とを有しエンジン１２２からの動力の一部を駆動軸２２に伝達すると共に残余の動力を電力に変換する対ロータ電動機２３０を備えるものとしてもよい。さらに、図１４の変形例のハイブリッド自動車３２０に例示するように、駆動軸２２に変速機３３０を介してモータ３２を取り付けると共に、モータ３２の回転軸にクラッチ３２９を介してエンジン１２２を接続する構成とし、エンジン１２２からの動力をモータ３２の回転軸と変速機３３０とを介して駆動軸２２に出力すると共にモータ３２からの動力を変速機３３０を介して駆動軸２２に出力するハイブリッド自動車３２０に適用するものとしてもよい。
【００６０】
実施例では、本発明をハイブリッド自動車の形態として説明したが、自動車以外の車両（例えば、列車など）の形態や駆動装置の形態としてもよい。
【００６１】
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３２が「モータ」に相当し、インバータ３４が「インバータ」に相当し、電子制御ユニット５０が「制御手段」に相当する。
【００６２】
ここで、「モータ」としては、同期発電電動機として構成されたモータ３２に限定されるものではなく、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３４に限定されるものではなく、モータを駆動するための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、インバータ３４をＰＷＭ制御によって制御するか矩形波制御によって制御するかに拘わらず電圧位相指令θｓ＊の今回値と前回値との差分としての電圧位相指令変化量Δθｓが変化許容値θｓｌｉｍ以下となるよう電圧位相指令θ＊を設定すると共にこの電圧位相指令θｓ＊を用いて次の切替電気角θｓｗやスイッチングパターンを設定する（矩形波制御用信号を設定する）ものに限定されるものではなく、インバータをパルス幅変調制御によって制御するか矩形波制御によって制御するかに拘わらずパルス幅変調制御用の制御信号と矩形波制御用の制御信号とを設定し、設定したパルス幅変調制御用の制御信号と矩形波制御用の制御信号とのうちいずれかを用いてインバータを制御するものにおいて、インバータをパルス幅変調制御によって制御するか矩形波制御によって制御するかに拘わらず電圧位相の変化率が変化許容値以下となるよう矩形波制御用の制御信号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。
【００６３】
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。
【００６４】
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】
【００６５】
本発明は、駆動装置や電動車両の製造産業などに利用可能である。
【符号の説明】
【００６６】
２０ 電気自動車、２２ 駆動軸、２４ デファレンシャルギヤ、２６ａ，２６ｂ 駆動輪、３２ モータ、３２ａ 回転位置検出センサ、３３Ｕ，３３Ｖ 電流センサ、３４ インバータ、３６ バッテリ、３７ａ 電圧センサ、３７ｂ 電流センサ、３７ｃ 温度センサ、４０ 昇圧コンバータ、４２ 駆動電圧系電力ライン、４４ 電池電圧系電力ライン、４６，４８ コンデンサ、４６ａ，４８ａ 電圧センサ、５０ 電子制御ユニット、５２ ＣＰＵ、５４ ＲＯＭ、５６ ＲＡＭ、６０ イグニッションスイッチ、６１ シフトレバー、６２ シフトポジションセンサ、６３ アクセルペダル、６４ アクセルペダルポジションセンサ、６５ ブレーキペダル、６６ ブレーキペダルポジションセンサ、６８ 車速センサ、１２０，２２０，３２０ ハイブリッド自動車、１２２ エンジン、１２４ モータ、１２６ 遊星歯車機構、２３０ 対ロータ電動機、２３２ インナーロータ、２３４ アウターロータ、３２９ クラッチ、３３０ 変速機、Ｄ１１〜Ｄ１６，Ｄ３１，Ｄ３２ ダイオード、Ｌ リアクトル、Ｔ１１〜Ｔ１６，Ｔ３１，Ｔ３２ トランジスタ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータと、複数のスイッチング素子のスイッチングによって前記モータを駆動するインバータと、該インバータをパルス幅変調制御によって制御するか矩形波制御によって制御するかに拘わらず該パルス幅変調制御用の制御信号と該矩形波制御用の制御信号とを設定し、該設定したパルス幅変調制御用の制御信号と矩形波制御用の制御信号とのうちいずれかを用いて前記インバータを制御する制御手段と、を備える駆動装置において、
前記制御手段は、前記インバータを前記パルス幅変調制御によって制御するか前記矩形波制御によって制御するかに拘わらず、電圧位相の変化率が変化許容値以下となるよう前記矩形波制御用の制御信号を設定する手段である、
ことを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
請求項１記載の駆動装置であって、
前記変化許容値は、前記モータの回転数が所定回転数以下のときに、該モータの回転数が該所定回転数より高いときに比して大きくなる傾向に定められてなる、
駆動装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の駆動装置であって、
前記制御手段は、前記インバータを前記パルス幅変調制御によって制御するか前記矩形波制御によって制御するかに拘わらず、電圧位相の変化率が第２の変化許容値以下となるよう前記パルス幅変調制御用の制御信号を設定する手段である、
駆動装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１つの請求項に記載の駆動装置を備え、前記モータからの動力を用いて走行する電動車両。
【請求項１】
モータと、複数のスイッチング素子のスイッチングによって前記モータを駆動するインバータと、該インバータをパルス幅変調制御によって制御するか矩形波制御によって制御するかに拘わらず該パルス幅変調制御用の制御信号と該矩形波制御用の制御信号とを設定し、該設定したパルス幅変調制御用の制御信号と矩形波制御用の制御信号とのうちいずれかを用いて前記インバータを制御する制御手段と、を備える駆動装置において、
前記制御手段は、前記インバータを前記パルス幅変調制御によって制御するか前記矩形波制御によって制御するかに拘わらず、電圧位相の変化率が変化許容値以下となるよう前記矩形波制御用の制御信号を設定する手段である、
ことを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
請求項１記載の駆動装置であって、
前記変化許容値は、前記モータの回転数が所定回転数以下のときに、該モータの回転数が該所定回転数より高いときに比して大きくなる傾向に定められてなる、
駆動装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の駆動装置であって、
前記制御手段は、前記インバータを前記パルス幅変調制御によって制御するか前記矩形波制御によって制御するかに拘わらず、電圧位相の変化率が第２の変化許容値以下となるよう前記パルス幅変調制御用の制御信号を設定する手段である、
駆動装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１つの請求項に記載の駆動装置を備え、前記モータからの動力を用いて走行する電動車両。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１３−２７１６０（Ｐ２０１３−２７１６０Ａ）
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５９９８０（Ｐ２０１１−１５９９８０）
【出願日】平成２３年７月２１日（２０１１．７．２１）
【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２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２１日（２０１１．７．２１）
【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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