特開 2023-31492 駆動装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023031492

(43)【公開日】2023-03-09

(54)【発明の名称】駆動装置

(51)【国際特許分類】

   H02M 1/14 20060101AFI20230302BHJP

   H02M 1/12 20060101ALI20230302BHJP

   H02M 7/48 20070101ALI20230302BHJP

   H02P 27/06 20060101ALI20230302BHJP

【ＦＩ】

H02M1/14

H02M1/12

H02M7/48 M

H02P27/06

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021137014

(22)【出願日】2021-08-25

(71)【出願人】

【識別番号】000004695

【氏名又は名称】株式会社ＳＯＫＥＮ

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000017

【氏名又は名称】弁理士法人アイテック国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】木田 喜啓

(72)【発明者】

【氏名】杉田 昌行

(72)【発明者】

【氏名】古川 達也

(72)【発明者】

【氏名】加藤 弘樹

(72)【発明者】

【氏名】山田 識由

(72)【発明者】

【氏名】望月 悠史

(72)【発明者】

【氏名】赤木 信介

【テーマコード（参考）】

5H505

5H740

5H770

【Ｆターム（参考）】

5H505BB05

5H505BB06

5H505CC04

5H505DD08

5H505EE41

5H505EE49

5H505GG04

5H505HA01

5H505HA05

5H505HA06

5H505HA10

5H505HB02

5H505JJ03

5H505JJ17

5H505JJ29

5H505KK06

5H505LL22

5H505LL41

5H505PP02

5H740BA11

5H740BB05

5H740BB09

5H740BC01

5H740BC02

5H740JA01

5H740JB01

5H740MM11

5H740NN02

5H740NN17

5H770AA05

5H770BA01

5H770CA01

5H770DA03

5H770DA41

5H770EA01

5H770GA17

5H770HA02Z

5H770HA07Z

5H770JA17Z

5H770KA01W

5H770LA00Z

5H770LB07

(57)【要約】

【課題】コモンモード電流のピーク値やモータのシャフト電圧のピーク値を抑制する。
【解決手段】ベアリングを介してケースにより回転自在に支持されるシャフトに固定されるロータ、三相巻線を有するステータを備えるモータと、直流電源と、直流電源に正極側電力ラインおよび負極側電力ラインを介して接続されると共に三相巻線に三相電力ラインを介して接続され、複数のスイッチング素子のスイッチングにより直流電源からの直流電力を三相交流電力に変換して三相巻線に供給するインバータと、を備える駆動装置であって、正極側電力ラインに接続された第１コンデンサと、負極側電力ラインに接続されると共に第１コンデンサに接続された第２コンデンサと、第１コンデンサおよび第２コンデンサの接続点に接続されると共にケースと等電位の基準電位部に接続された抵抗素子とを備える。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ベアリングを介してケースにより回転自在に支持されるシャフトに固定されるロータ、三相巻線を有するステータを備えるモータと、
直流電源と、
前記直流電源に正極側電力ラインおよび負極側電力ラインを介して接続されると共に前記三相巻線に三相電力ラインを介して接続され、複数のスイッチング素子のスイッチングにより前記直流電源からの直流電力を三相交流電力に変換して前記三相巻線に供給するインバータと、
を備える駆動装置であって、
前記正極側電力ラインに接続された第１コンデンサと、
前記負極側電力ラインに接続されると共に前記第１コンデンサに接続された第２コンデンサと、
前記第１コンデンサおよび前記第２コンデンサの接続点に接続されると共に前記ケースと等電位の基準電位部に接続された抵抗素子と、
を備える駆動装置。

【請求項2】

請求項１記載の駆動装置であって、
前記接続点および前記基準電位部に対して前記抵抗素子に並列に接続されたスイッチと、
前記三相電力ラインでコモンモード電流を検出するコモンモード電流検出部と、
前記コモンモード電流検出部からの信号に基づいて前記スイッチをオンオフするスイッチ制御部と、
を更に備える駆動装置。

【請求項3】

請求項２記載の駆動装置であって、
前記スイッチ制御部は、前記コモンモード電流の共振期間については、前記スイッチをオフにし、前記共振期間以外については、前記スイッチをオンにする、
駆動装置。

【請求項4】

請求項２または３記載の駆動装置であって、
前記スイッチ制御部は、前記モータの回転数が所定回転数範囲内であるときには、前記スイッチをオンで保持する、
駆動装置。

【請求項5】

請求項２ないし４のうちの何れか１つの請求項に記載の駆動装置であって、
前記コモンモード電流検出部は、前記モータと前記インバータとを接続する三相電力ラインを包囲する磁性体部と、前記磁性体部に巻回された巻線とを有する、
駆動装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、駆動装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、この種の駆動装置としては、モータと、交流電源と、交流電源からの交流電力を直流電力に変換する整流器と、整流器からの直流電力を三相交流電力に変換してモータの三相巻線に供給するインバータと、インバータの出力側に接続されたコモンモードキャンセラと、を備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。コモンモードキャンセラは、インバータの出力側の三相ケーブルにスター結線されてコモンモードを検出する第１コンデンサと、スター結線の中性点により得られるコモンモード電圧を電力増幅するエミッタホロワ回路と、エミッタホロワ回路の出力が第２コンデンサを介して入力される一次側コイルおよび三相ケーブルに設けられた二次側コイルを有するコモンモードトランスとを備える。このコモンモードキャンセラは、第１コンデンサにより検出されたコモンモード電圧により、エミッタホロワ回路のスイッチング素子がオンオフしてコモンモード電圧と同一の大きさで逆極性の電圧を発生し、コモンモードトランスによりこの電圧をインバータの出力に重畳させてコモンモード電圧を相殺することにより、コモンモード電流が流れるのを抑制している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平１０－９４２４４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述のコモンモードキャンセラは、インバータとモータとを接続する三相ケーブルにコモンモードトランスの二次側コイルを設ける必要がある。このため、コモンモードキャンセラひいてはこれを備える駆動装置が大型になりやすい。これを踏まえて、上述の構成とは異なる構成で、コモンモード電流のピーク値やモータのシャフト電圧のピーク値を抑制することが求められている。

【0005】

本発明の駆動装置は、コモンモード電流のピーク値やモータのシャフト電圧のピーク値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、
ベアリングを介してケースにより回転自在に支持されるシャフトに固定されるロータ、三相巻線を有するステータを備えるモータと、
直流電源と、
前記直流電源に正極側電力ラインおよび負極側電力ラインを介して接続されると共に前記三相巻線に三相電力ラインを介して接続され、複数のスイッチング素子のスイッチングにより前記直流電源からの直流電力を三相交流電力に変換して前記三相巻線に供給するインバータと、
を備える駆動装置であって、
前記正極側電力ラインに接続された第１コンデンサと、
前記負極側電力ラインに接続されると共に前記第１コンデンサに接続された第２コンデンサと、
前記第１コンデンサおよび前記第２コンデンサの接続点に接続されると共に前記ケースと等電位の基準電位部に接続された抵抗素子と、
を備えることを要旨とする。

【0008】

本発明の駆動装置では、正極側電力ラインに接続された第１コンデンサと、負極側電力ラインに接続されると共に第１コンデンサに接続された第２コンデンサと、第１コンデンサおよび第２コンデンサの接続点に接続されると共にケースと等電位の基準電位部に接続された抵抗素子とを備える。第１コンデンサ、第２コンデンサ、抵抗素子を備えない場合、インバータのスイッチング素子のスイッチングに伴って発生するコモンモード電流は、モータの三相巻線や、三相巻線と基準電位部との間の第１寄生容量などを介して基準電位部に至り、基準電位部と直流電源の正極端子との間の第２寄生容量や正極側電力ラインを介してインバータに戻ると共に基準電位部と直流電源の負極端子との間の第３寄生容量や負極側電力ラインを介してインバータに戻る。これに対して、本発明の駆動装置では、第１コンデンサ、第２コンデンサ、抵抗素子を備えることにより、基準電位部のコモンモード電流は、第２寄生容量、正極側電力ラインの経路や、第３寄生容量、負極側電力ラインの経路に加えて、抵抗素子、第１コンデンサ、正極側電力ラインの経路や、抵抗素子、第２コンデンサ、負極側電力ラインの経路にも分散して流れてインバータに戻る。コモンモード電流の一部が抵抗素子を流れて減衰されることにより、コモンモード電流の共振の鋭さ（Ｑ値）を小さくすることができる。この結果、コモンモード電流のピーク値や、モータのシャフト電圧（基準電位部の電位に対するシャフトの電位）のピーク値を抑制することができる。

【0009】

本発明の駆動装置において、前記接続点および前記基準電位部に対して前記抵抗素子に並列に接続されたスイッチと、前記三相電力ラインでコモンモード電流を検出するコモンモード電流検出部と、前記コモンモード電流検出部からの信号に基づいて前記スイッチをオンオフするスイッチ制御部とを更に備えるものとしてもよい。こうすれば、スイッチがオフのときには、上述の効果を奏することができる。一方、スイッチがオンのときには、基準電位部のコモンモード電流のうち第１コンデンサや第２コンデンサを流れる割合を大きくして、第２寄生容量や第３寄生容量を流れる割合を小さくすることができる。この結果、コモンモード電流が直流電源側に流れるのを抑制することができる。

【0010】

この場合、前記スイッチ制御部は、前記コモンモード電流の共振期間については、前記スイッチをオフにし、前記共振期間以外については、前記スイッチをオンにするものとしてもよい。また、前記スイッチ制御部は、前記モータの回転数が所定回転数範囲内であるときには、前記スイッチをオンで保持するものとしてもよい。前記所定回転数範囲は、前記コモンモード電流のピーク値が所定値以下になる範囲や、モータのシャフト電圧のピーク値が所定値以下になる範囲であるものとしてもよい。さらに、前記コモンモード電流検出部は、前記モータと前記インバータとを接続する三相電力ラインを包囲する磁性体部と、前記磁性体部に巻回された巻線とを有するものとしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の一実施例としての駆動装置２０の構成の概略を示す構成図である。

【図2】本発明の一実施例としての駆動装置２０の構成の概略を示す構成図である。

【図3】駆動装置２０が備えるコモンモード電流調節部４０の構成の概略を示す構成図である。

【図4】比較例の駆動装置２０Ｂの構成の概略を示す構図である。

【図5】所定期間におけるモータ２２のシャフト電圧の各周波数成分の一例を示す説明図である。

【図6】モータ２２の相電圧およびシャフト電圧とスイッチ４４の状態とインバータ３０の出力側のコモンモード電流との様子の一例を示す説明図である。

【図7】所定期間におけるモータ２２のシャフト電圧の各周波数成分の一例を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

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0013】

図１および図２は、本発明の一実施例としての駆動装置２０の構成の概略を示す構成図であり、図３は、駆動装置２０が備えるコモンモード電流調節部４０の構成の概略を示す構成図である。なお、図１では、コモンモード電流調節部４０の図示を省略した。実施例の駆動装置２０は、電気自動車やハイブリッド車に搭載され、図１や図２に示すように、モータ２２と、インバータ３０と、直流電源としてのバッテリ３４と、電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という）３９と、コモンモード電流調節部４０とを備える。

【0014】

モータ２２は、同期発電電動機として構成されており、ステータコアに三相巻線２２ｕ，２２ｖ，２２ｗが巻回されたステータ２２ｓと、ロータコアに永久磁石が埋め込まれたロータ２２ｒとを有する。ロータ２２ｒは、シャフト２３に固定されており、シャフト２３は、ベアリングＢｒを介して金属製のケース６０により回転自在に支持されており、ケース６０は、金属製の車体６２に固定されている。ステータ２２ｓの三相巻線２２ｕ，２２ｖ，２２ｗとロータ２２ｒとの間には、寄生容量２４ｕ，２４ｖ，２４ｗを有し、三相巻線２２ｕ，２２ｖ，２２ｗの中性点とケース６０や車体６２などによる接地としての基準電位部６４との間には、寄生容量２５を有し、シャフト２３と基準電位部６４との間には、寄生容量２６を有する。寄生容量２６は、主として、ベアリングＢｒにより形成されている。

【0015】

インバータ３０は、モータ２２の三相巻線２２ｕ，２２ｖ，２２ｗに電力ライン２８ｕ，２８ｖ，２８ｗを介して接続されていると共にバッテリ３４に正極側電力ライン３２ｐおよび負極側電力ライン３２ｎを介して接続されている。インバータ３０は、６個のスイッチング素子Ｓ１１～Ｓ１６と、６個のスイッチング素子Ｓ１１～Ｓ１６のそれぞれに並列に接続された６個のダイオードＤ１１～Ｄ１６とを有する。スイッチング素子Ｓ１１～Ｓ１６は、例えばＩＧＢＴとして構成されており、それぞれ、正極側電力ライン３２ｐおよび負極側電力ライン３２ｎに対してソース側とシンク側になるように２個ずつペアで配置されている。また、スイッチング素子Ｓ１１～Ｓ１６の対となるスイッチング素子の接続点の各々には、モータ２２の三相巻線２２ｕ，２２ｖ，２２ｗの各々が接続されている。このインバータ３０は、スイッチング素子Ｓ１１～Ｓ１６のスイッチングにより、バッテリ３４からの直流電力を三相交流電力に変換してモータ２２（三相巻線２２ｕ，２２ｖ，２２ｗ）に供給する。これにより、回転磁界が形成され、モータ２２（ロータ２２ｒ）が回転駆動される。正極側電力ライン３２ｐおよび負極側電力ライン３２ｎは、それぞれ寄生インダクタンスを有する。

【0016】

バッテリ３４は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池として構成されており、上述したように、正極側電力ライン３２ｐおよび負極側電力ライン３２ｎを介してインバータ３０に接続されている。バッテリ３４の正極端子と基準電位部６４との間には、寄生容量３５を有し、バッテリ３４の負極端子と基準電位部６４との間には、寄生容量３６を有する。

【0017】

ＥＣＵ３９は、図示しないが、ＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ、入出力ポート、通信ポートを有するマイクロコンピュータを備える。ＥＣＵ３９には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。ＥＣＵ３９に入力される信号としては、例えば、モータ２２のロータ２２ｒ（シャフト２３）の回転位置を検出する回転位置センサ（例えばレゾルバ）２３ａからの回転位置θｍや、モータ２２の各相の電流を検出する電流センサ２３ｕ，２３ｖからの相電流Ｉｕ，Ｉｖを挙げることができる。ＥＣＵ３９からは、インバータ３０のスイッチング素子Ｓ１１～Ｓ１６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。ＥＣＵ３９は、回転位置センサ２３ａからのモータ２２のロータ２２ｒ（シャフト２３）の回転位置θｍに基づいてモータ２２の電気角θｅや回転数Ｎｍを演算している。

【0018】

コモンモード電流調節部４０は、図２や図３に示すように、コンデンサ４１，４２と、抵抗素子４３と、スイッチ４４と、コモンモード電流検出部４６と、スイッチ制御部５０とを備える。コンデンサ４１の一方の端子は、正極側電力ライン３２ｐに接続されており、コンデンサ４２の一方の端子は、負極側電力ライン３２ｎに接続されており、コンデンサ４１の他方の端子とコンデンサ４２の他方の端子とは、互いに接続されている。抵抗素子４３の一方の端子は、コンデンサ４１，４２の互いの接続点に接続されており、抵抗素子４３の他方の端子は、基準電位部６４に接続されている。スイッチ４４は、例えばＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴとして構成されており、コンデンサ４１，４２の互いの接続点と基準電位部６４とに対して抵抗素子４３に並列に接続されている。

【0019】

コモンモード電流検出部４６は、図３に示すように、磁性体により形成されると共に電力ライン２８ｕ，２８ｖ，２８ｗを包囲する環状（例えば、矩形環状）の環状部４７と、環状部４７に巻回される巻線４８とを有する。巻線４８の一方の端子は、スイッチ制御部５０のダイオード５１に接続されており、他方の端子は、基準電位部６４に接続されている。電力ライン２８ｕ，２８ｖ，２８ｗを１次側、巻線４８を２次側として考えることができる。コモンモード電流検出部４６では、インバータ３０のスイッチング素子Ｓ１１～Ｓ１６のスイッチングに伴って発生するコモンモード電流が電力ライン２８ｕ，２８ｖ，２８ｗに流れるときに、環状部４７に磁界が形成され、巻線４８の両端子間に電圧が発生する。

【0020】

スイッチ制御部５０は、図３に示すように、ダイオード５１と、コンデンサ５２と、抵抗素子５３と、コンパレータ５４と、抵抗素子５５とを備える。ダイオード５１のアノードは、コモンモード電流検出部４６の巻線４８の一方の端子に接続されており、ダイオード５１のカソードは、コンパレータ５４の入力端子に接続されている。コンデンサ５２および抵抗素子５３は、ダイオード５１のカソードおよびコンパレータ５４の入力端子と、基準電位部６４および巻線４８の他方の端子とに対して、互いに並列に接続されている。コンパレータ５４は、ダイオード５１やコンデンサ５２、抵抗素子５３に接続される第１入力端子と、閾値電位が入力される第２入力端子と、抵抗素子５５を介してスイッチ４４に接続される出力端子とを有する。このコンパレータ５４は、スイッチ４４がオンのときに、スイッチング素子Ｓ１１～Ｓ１６のスイッチングに伴って発生するコモンモード電流により巻線４８の両端子間の電圧が高くなって、第１入力端子の電位（ダイオード５１やコンデンサ５２、抵抗素子５３側の電位）が第２入力端子の電位（閾値電位）以上に至ると、出力端子の電位をＬｏ電位とすることによりスイッチ４４をオフとする。このとき、コンデンサ５２に電荷が蓄えられる。その後に、巻線４８の両端子間の電圧が低下すると共にコンデンサ５２の電荷が放電され、第１入力端子の電位が第２入力端子の電位未満に至ると、出力端子の電位をＨｉ電位とすることによりスイッチ４４をオンとする。このようにして、スイッチ４４がオンオフする。閾値電位は、コモンモード電流調節部４０の仕様などに基づいて適宜調節される。

【0021】

次に、こうして構成された実施例の駆動装置２０の動作について説明する。図４は、比較例の駆動装置２０Ｂの構成の概略を示す構図である。比較例の駆動装置２０Ｂは、コモンモード電流調節部４０を備えない点で、実施例の駆動装置２０とは異なる。最初に、実施例および比較例の駆動装置２０，２０Ｂにおけるインバータ３０の制御について説明する。実施例および比較例において、ＥＣＵ３９は、モータ２２の電気角θｅを用いてモータ２２のＵ相、Ｖ相の電流Ｉｕ，Ｉｖをｄ軸およびｑ軸の電流Ｉｄ，Ｉｑに座標変換（３相－２相変換）すると共に、モータ２２のトルク指令Ｔｍ＊に基づいてｄ軸およびｑ軸の電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を設定する。続いて、ｄ軸およびｑ軸の電流Ｉｄ，Ｉｑと電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊との差分が打ち消されるようにｄ軸およびｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を設定し、モータ２２の電気角θｅを用いてｄ軸およびｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊をＵ相、Ｖ相、Ｗ相の電圧指令Ｖｕ、Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に座標変換（２相－３相変換）する。そして、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の電圧指令Ｖｕ、Ｖｖ＊，Ｖｗ＊と三角波（搬送波）とを用いてインバータ３０のスイッチング素子Ｓ１１～Ｓ１６のＰＷＭ信号を生成し、生成したスイッチング素子Ｓ１１～Ｓ１６のＰＷＭ信号を用いてスイッチング素子Ｓ１１～Ｓ１６のスイッチング制御を行なう。

【0022】

比較例の駆動装置２０Ｂでは、インバータ３０のスイッチング素子Ｓ１１～Ｓ１６のスイッチングに伴って発生するコモンモード電流は、三相電力ライン２８ｕ，２８ｖ，２８ｗ、モータ２２の三相巻線２２ｕ，２２ｖ，２２ｗに流れ、中性点、寄生容量２５の経路と、寄生容量２４ｕ，２４ｖ，２４ｗ、ロータ２２ｒ、シャフト２３、寄生容量２６の経路と、に分散して流れて基準電位部６４に至る。そして、寄生容量３５，３６、バッテリ３４、正極側電力ライン３２ｐおよび負極側電力ライン３２ｎを介してインバータ３０に戻る。このコモンモード電流の伝搬経路に含まれる静電容量成分および寄生容量成分により、伝搬経路の共振周波数で、インバータ３０の出力側でコモンモード電流の比較的大きいピーク値が発生し、同様に、モータ２２のシャフト電圧（接地すなわち基準電位部６４の電位に対するシャフト２３の電位）にも比較的大きいピーク値が発生してしまう。

【0023】

これに対して、実施例の駆動装置２０では、コモンモード電流調節部４０のスイッチ４４がオフのときには、基準電位部６４のコモンモード電流は、寄生容量３５，３６、バッテリ３４、正極側電力ライン３２ｐおよび負極側電力ライン３２ｎの経路と、抵抗素子４３、コンデンサ４１，４２、正極側電力ライン３２ｐおよび負極側電力ライン３２ｎの経路と、に分散して流れてインバータ３０に戻る。コモンモード電流の一部が抵抗素子４３を流れて減衰されることにより、コモンモード電流の共振の鋭さ（Ｑ値）を小さくすることができる。この結果、コモンモード電流のピーク値や、モータ２２のシャフト電圧のピーク値を抑制することができる。

【0024】

図５は、所定期間におけるモータ２２のシャフト電圧の各周波数成分の一例を示す説明図である。図５は、発明者らによる解析結果の一例であり、所定期間をインバータ３０の制御におけるＰＷＭ信号（三角波）の１周期とし、横軸を線形軸とすると共に縦軸を対数軸とした。図５中、実線は実施例の駆動装置２０でスイッチ４４をオフで保持したときの結果を示し、破線は比較例の駆動装置２０Ｂの結果を示す。図示するように、周波数が値ｆ１付近で、比較例ではモータ２２のシャフト電圧のピーク値（極大値）が発生しているのに対し、実施例ではモータ２２のシャフト電圧のピーク値を抑制できていることが解る。ここで、周波数ｆ１は、上述の伝搬経路の共振周波数に相当する。

【0025】

また、実施例の駆動装置２０では、スイッチ４４がオンのときには、基準電位部６４のコモンモード電流のうち、コンデンサ４１，４２を流れる割合を大きくし、寄生容量３５，３６を流れる割合を小さくすることができる。この結果、コモンモード電流がバッテリ３４側に流れる程度を低減することができる。

【0026】

図６は、モータ２２の相電圧およびシャフト電圧とスイッチ４４の状態とインバータ３０の出力側のコモンモード電流との様子の一例を示す説明図である。図６中、モータ２２の相電圧については、実施例および比較例の様子が共通であり、モータ２２のシャフト電圧およびインバータ３０の出力側のコモンモード電流については、実線が実施例の様子を示すと共に点線が比較例の様子を示し、スイッチ４４の状態については実施例の様子のみである。比較例では、インバータ３０のスイッチング素子Ｓ１１，Ｓ１４のスイッチングによってモータ２２のＵ相の相電圧が低下したときに、これに伴ってインバータ３０の出力側のコモンモード電流が比較的大きく変動して（コモンモード電流の共振が発生して）モータ２２のシャフト電圧が比較的大きく変動し、その後にコモンモード電流やシャフト電圧が収束している。発明者らは、解析により、コモンモード電流の共振周波数付近で、コモンモード電流やシャフト電圧の変動が顕著に大きくなることを確認した。これに対して、実施例では、モータ２２のＵ相の相電圧が低下したときに、これに伴ってインバータ３０の出力側のコモンモード電流が負側に大きくなる（コモンモード電流の共振が発生する）と、スイッチ４４がオフになり、基準電位部６４のコモンモード電流の一部が抵抗素子４３を流れて減衰されることにより、コモンモード電流が大きく変動するのを抑制し、モータ２２のシャフト電圧が大きく変動するのを抑制することができる。その後に、コモンモード電流が収束する頃に、スイッチ４４がオンになる。したがって、コモンモード電流の共振期間についてはスイッチ４４をオフとし、共振期間以外についてはスイッチ４４をオンとしていると考えることもできる。

【0027】

以上説明した実施例の駆動装置２０では、一方の端子が正極側電力ライン３２ｐに接続されたコンデンサ４１と、一方の端子が負極側電力ライン３２ｎに接続されると共に他方の端子がコンデンサ４１の他方の端子に接続されたコンデンサ４２と、コンデンサ４１，４２の接続点と基準電位部６４とに接続された抵抗素子４３とを備える。これにより、コモンモード電流の一部が抵抗素子４３を流れて減衰されることにより、コモンモード電流の共振の鋭さ（Ｑ値）を小さくすることができる。この結果、コモンモード電流のピーク値や、モータ２２のシャフト電圧のピーク値を抑制することができる。

【0028】

実施例の駆動装置２０では、スイッチ制御部５０は、モータ２２の回転数Ｎｍに拘わらずに、コモンモード電流検出部４６からの信号に基づいてスイッチ４４をオンオフするものとした。しかし、モータ２２の回転数Ｎｍが閾値Ｎｍｒｅｆ以上であるときには、コモンモード電流検出部４６からの信号に基づいてスイッチ４４をオンオフし、モータ２２の回転数Ｎｍが閾値Ｎｍｒｅｆ未満であるときには、スイッチ４４をオンで保持するものとしてもよい。図７は、上述の所定期間におけるモータ２２のシャフト電圧の各周波数成分の一例を示す説明図である。図７は、実施例の駆動装置２０でスイッチ４４をオフで保持したときの発明者らによる解析結果の一例であり、所定期間をインバータ３０の制御におけるＰＷＭ信号（三角波）の１周期とし、横軸を線形軸とすると共に縦軸を対数軸とした。図７中、実線はモータ２２の回転数Ｎｍが値Ｎｍ１のときの結果を示し、破線はモータ２２の回転数Ｎｍが値Ｎｍ１よりも低い値Ｎｍ２のときの結果を示す。図示するように、モータ２２の回転数Ｎｍが低いときに高いときに比して、モータ２２のシャフト電圧の各周波数成分が小さくなっていることが解る。これは、モータ２２の回転数Ｎｍが低いほど、寄生容量２６の容量値が大きくなって、シャフト２３と基準電位部６４との間のインピーダンスが小さくなり、シャフト電圧が低くなりやすいためであると考えられる。これを踏まえて、この変形例では、モータ２２の回転数Ｎｍが閾値Ｎｍｒｅｆ未満であるときには、スイッチ４４をオンで保持するものとした。これにより、コモンモード電流がバッテリ３４側に流れる程度を低減することができる。閾値Ｎｍｒｅｆとしては、例えば、コモンモード電流のピーク値が所定値以下になる回転数範囲の上限値や、モータ２２のシャフト電圧のピーク値が所定値以下になる回転数範囲の上限値などが用いられる。

【0029】

実施例の駆動装置２０では、コモンモード電流調節部４０は、コンデンサ４１，４２と抵抗素子４３とスイッチ４４とコモンモード電流検出部４６とスイッチ制御部５０とを備えるものとした。しかし、コモンモード電流調節部４０は、コンデンサ４１，４２と抵抗素子４３とを備えるものであればよく、スイッチ４４とコモンモード電流検出部４６とスイッチ制御部５０とを備えないものとしてもよい。

【0030】

実施例の駆動装置２０では、スイッチ制御部５０を、ダイオード５１とコンデンサ５２と抵抗素子５３とコンパレータ５４と抵抗素子５５とを含んでハード構成により実現するものとした。しかし、スイッチ制御部５０は、コモンモード電流検出部４６からの信号に基づいてスイッチ４４をオンオフするものであればよく、ソフトウェアがインストールされたマイクロコンピュータ（マイコン）や、ＡＳＩＣなどにより実現するものとしてもよい。

【0031】

実施例の駆動装置２０では、スイッチング素子Ｓ１１～Ｓ１６のスイッチングによりバッテリ３４からの直流電力を三相交流電力に変換してモータ２２（三相巻線２２ｕ，２２ｖ，２２ｗ）に供給するインバータ３０を備えるものとした。しかし、これに加えて、バッテリ３４からの電力を昇圧してインバータ３０に供給可能な昇圧コンバータを更に備えるものとしてもよい。

【0032】

実施例の駆動装置２０では、直流電源として、バッテリ３４を備えるものとしたが、これに代えて、キャパシタを備えるものとしてもよい。

【0033】

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「モータ」に相当し、バッテリ３４が「直流電源」に相当し、インバータ３０が「インバータ」に相当し、コンデンサ４１が「第１コンデンサ」に相当し、コンデンサ４２が「第２コンデンサ」に相当し、抵抗素子４３が「抵抗素子」に相当する。スイッチ４４が「スイッチ」に相当し、スイッチ制御部５０が「スイッチ制御部」に相当する。コモンモード電流検出部４６が「コモンモード電流検出部」に相当する。

【0034】

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。

【0035】

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】

【0036】

本発明は、駆動装置の製造産業などに利用可能である。

【符号の説明】

【0037】

２０，２０Ｂ 駆動装置、２２ モータ、２２ｒ ロータ、２２ｓ ステータ、２２ｕ，２２ｖ，２２ｗ 三相巻線、２３ シャフト、２３ａ 回転位置センサ、２３ｕ，２３ｖ 電流センサ、２４ インバータ、２４ｕ，２４ｖ，２４ｗ，２５，２６，３５，３６ 寄生容量、２８ｕ，２８ｖ，２８ｗ 電力ライン、３０ インバータ、３２ｎ 負極側電力ライン、３２ｐ 正極側電力ライン、３４ バッテリ、３８ 抵抗素子、３９ ＥＣＵ、４０ コモンモード電流調節部、４１，４２ コンデンサ、４３ 抵抗素子、４４ スイッチ、４６ コモンモード電流検出部、４７ 環状部、４８ 巻線、５０ スイッチ制御部、５１ ダイオード、５２ コンデンサ、５３，５５ 抵抗素子、５４ コンパレータ、６０ ケース、６２ 車体、６４ 基準電位部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】