特開 2024-169856 回転電機の制御装置

(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】P2024169856

(43)【公開日】2024-12-06

(54)【発明の名称】回転電機の制御装置

(51)【国際特許分類】

   H02P 27/08 20060101AFI20241129BHJP

   H02P 21/05 20060101ALI20241129BHJP

【ＦＩ】

H02P27/08

H02P21/05

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023086671

(22)【出願日】2023-05-26

(71)【出願人】

【識別番号】324003048

【氏名又は名称】三菱電機モビリティ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002941

【氏名又は名称】弁理士法人ぱるも特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】林 聖人

(72)【発明者】

【氏名】林 健祐

(72)【発明者】

【氏名】北川 潤

(72)【発明者】

【氏名】松浦 大樹

【テーマコード（参考）】

5H505

【Ｆターム（参考）】

5H505AA16

5H505BB04

5H505CC04

5H505DD03

5H505DD08

5H505EE41

5H505EE49

5H505HA09

5H505HA10

5H505HB01

5H505JJ03

5H505JJ16

5H505JJ17

5H505JJ25

5H505JJ26

5H505KK05

5H505LL01

5H505LL22

5H505LL24

5H505LL41

(57)【要約】

【課題】回転電機の回転速度に含まれる振動成分の周波数が変化した場合でも、適切に振動成分を抽出し、振動を抑制することができる回転電機の制御装置を提供する。
【解決手段】回転電機の回転速度の検出値に対して、カットオフ周波数よりも低い周波数成分を減衰するフィルタ処理を行って、回転速度の高周波成分を抽出し、高周波成分に基づいて補償トルクを演算し、目標トルクを補償トルクにより補正し、補正後の目標トルクに基づいて、複数相の交流電圧指令値を演算し、回転電機の出力軸が連結された動力伝達機構に生じる捩れ振動の共振周波数の変化に応じて、カットオフ周波数を変化させる回転電機の制御装置。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数相の巻線を有する回転電機を、インバータを介して制御する回転電機の制御装置であって、
前記回転電機の回転速度を検出する回転検出部と、
カットオフ周波数を設定する周波数設定部と、
前記回転速度の検出値に対して、前記カットオフ周波数よりも低い周波数成分を減衰するフィルタ処理を行って、回転速度の高周波成分を抽出するフィルタ処理部と、
前記高周波成分に基づいて、前記高周波成分を低減させる補償トルクを演算する補償トルク演算部と、
目標トルクを前記補償トルクにより補正して、補正後の目標トルクを演算する目標トルク設定部と、
前記補正後の目標トルクに基づいて、前記複数相の巻線に印加する複数相の交流電圧指令値を演算する電圧指令演算部と、
前記複数相の交流電圧指令値に基づいて、前記インバータが有する複数のスイッチング素子をオンオフ制御するＰＷＭ制御部と、を備え、
前記周波数設定部は、前記回転電機の出力軸が連結された動力伝達機構に生じる捩れ振動の共振周波数の変化に応じて、前記カットオフ周波数を変化させる回転電機の制御装置。

【請求項2】

前記回転電機の出力軸は、前記動力伝達機構を介して、車両の車輪に連結され、
前記周波数設定部は、前記車両を制御する車両制御装置から取得した車両情報に基づいて、前記共振周波数を演算する請求項１に記載の回転電機の制御装置。

【請求項3】

前記周波数設定部は、前記車両制御装置から、前記車両情報として、前記車両の等価慣性重量に関する情報、前記車輪の半径、前記車輪のイナーシャモーメント、前記動力伝達機構のギア比、前記回転電機のイナーシャモーメント、及び前記捩れ振動が生じる軸の捩れ剛性の少なくとも一つを取得する請求項２に記載の回転電機の制御装置。

【請求項4】

前記周波数設定部は、前記車両制御装置から、前記車両情報として、少なくとも、前記車両の等価慣性重量に関する情報を取得する請求項２又は３に記載の回転電機の制御装置。

【請求項5】

前記回転電機の出力軸は、前記動力伝達機構を介して、車両の車輪に連結され、
前記周波数設定部は、前記車両を制御する車両制御装置から、前記共振周波数を取得する請求項１に記載の回転電機の制御装置。

【請求項6】

前記周波数設定部は、前記車両を制御する車両制御装置から、前記車両情報として、前記車両に乗車している乗員の情報を取得し、
前記乗員の情報に基づいて、前記車両の等価慣性重量を演算し、前記等価慣性重量に基づいて、前記共振周波数を演算する請求項２又は３に記載の回転電機の制御装置。

【請求項7】

前記周波数設定部は、前記車両の等価慣性重量、前記車輪の半径、前記車輪のイナーシャモーメント、前記動力伝達機構のギア比、前記回転電機のイナーシャモーメント、及び前記捩れ振動が生じる軸の捩れ剛性に基づいて、前記共振周波数を演算する請求項２又は３に記載の回転電機の制御装置。

【請求項8】

前記周波数設定部は、前記等価慣性重量をＭｅｑとし、前記車輪の半径をＲとし、前記車輪のイナーシャモーメントをＪｗとし、前記動力伝達機構のギア比をＮとし、前記回転電機のイナーシャモーメントをＪｍとし、前記捩れ剛性をＫｄとし、前記共振周波数をｆｒｓとして、

【数1】

の算出式を用い、前記共振周波数を演算する請求項７に記載の回転電機の制御装置。

【請求項9】

前記周波数設定部は、前記車両を制御する車両制御装置から前記車両情報として前記車両の加速度を取得し、又は前記回転電機の回転加速度を取得し、
前記回転電機の出力トルク、及び前記車両の加速度又は前記回転電機の回転加速度に基づいて、前記車両の等価慣性重量を推定し、前記等価慣性重量に基づいて、前記共振周波数を演算する請求項２に記載の回転電機の制御装置。

【請求項10】

前記周波数設定部は、前記車両制御装置から、前記車両情報として、前記車両の加速度及び前記車両の傾き角度を取得し、
前記回転電機の出力トルク、前記車両の加速度又は前記回転電機の回転加速度、及び車両の傾き角度に基づいて、前記車両の等価慣性重量を推定し、前記等価慣性重量に基づいて、前記共振周波数を演算する請求項９に記載の回転電機の制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願は、回転電機の制御装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

特許文献１の技術では、回転電機の回転速度に対してフィルタ処理を行って、振動成分を抽出し、振動成分に基づいて目標トルクの補正値を演算して、目標トルクを補正している。特許文献１には、目標トルクの補正値を演算する制御器の制御ゲインの事前の設定方法として、周波数フィッティング及びモデルマッチング法による設定方法が開示されており、十分な振動抑制効果が得られるまで、制御ゲインが繰り返し調整されることが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００２－１７１７７８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１の技術では、回転速度に重畳している振動成分の周波数が変化することが考慮されておらず、振動成分の周波数が変化した場合は、フィルタ処理により振動成分を十分に抽出することができず、十分な振動抑制効果を得られない問題がある。

【0005】

そこで、本願は、回転電機の回転速度に含まれる振動成分の周波数が変化した場合でも、適切に振動成分を抽出し、振動を抑制することができる回転電機の制御装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本願に係る回転電機の制御装置は、複数相の巻線を有する回転電機を、インバータを介して制御する回転電機の制御装置であって、
前記回転電機の回転速度を検出する回転検出部と、
カットオフ周波数を設定する周波数設定部と、
前記回転速度の検出値に対して、前記カットオフ周波数よりも低い周波数成分を減衰するフィルタ処理を行って、回転速度の高周波成分を抽出するフィルタ処理部と、
前記高周波成分に基づいて、前記高周波成分を低減させる補償トルクを演算する補償トルク演算部と、
目標トルクを前記補償トルクにより補正して、補正後の目標トルクを演算する目標トルク設定部と、
前記補正後の目標トルクに基づいて、前記複数相の巻線に印加する複数相の交流電圧指令値を演算する電圧指令演算部と、
前記複数相の交流電圧指令値に基づいて、前記インバータが有する複数のスイッチング素子をオンオフ制御するＰＷＭ制御部と、を備え、
前記周波数設定部は、前記回転電機の出力軸が連結された動力伝達機構に生じる捩れ振動の共振周波数の変化に応じて、前記カットオフ周波数を変化させるものである。

【発明の効果】

【0007】

本願に係る回転電機の制御装置によれば、動力伝達機構に生じる捩れ振動の共振周波数の変化に応じて、カットオフ周波数が変化されるので、回転電機の回転速度に重畳している振動成分の周波数が変化した場合も、フィルタ処理により高周波成分を適切に抽出でき、高周波成分を低減することができる補償トルクを演算することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施の形態１に係る回転電機及び回転電機の制御装置の概略構成図である。

【図2】実施の形態１に係る回転電機の制御装置の概略ブロック図である。

【図3】実施の形態１に係る制御装置の概略ハードウェア構成図である。

【図4】実施の形態１に係る動力伝達機構を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

１．実施の形態１
実施の形態１に係る回転電機の制御装置１について図面を参照して説明する。図１は、本実施の形態に係る回転電機２及び回転電機の制御装置１の概略構成図である。

【0010】

１－１．回転電機
回転電機２は、複数相の巻線を備えている。回転電機２は、ステータと、ステータの径方向内側に配置されたロータと、を備えている。ステータに複数相の巻線が設けられている。本実施の形態では、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相の巻線Ｃｕ、Ｃｖ、Ｃｗが設けられている。３相巻線Ｃｕ、Ｃｖ、Ｃｗは、スター結線とされている。なお、３相巻線は、デルタ結線とされてもよい。回転電機２は、永久磁石式の同期回転電機とされており、ロータに永久磁石が設けられている。

【0011】

回転電機２は、ロータの回転角度に応じた電気信号を出力する回転センサ１６を備えている。回転センサ１６は、ホール素子、エンコーダ、又はレゾルバ等とされる。回転センサ１６の出力信号は、回転電機の制御装置１に入力される。

【0012】

１－２．インバータ等
インバータ２０は、直流電源１０と３相巻線との間で電力変換を行う電力変換器であり、複数のスイッチング素子を有している。インバータ２０は、直流電源１０の高電位側に接続される高電位側のスイッチング素子２３Ｈ（上アーム）と直流電源１０の低電位側に接続される低電位側のスイッチング素子２３Ｌ（下アーム）とが直列接続された直列回路（レッグ）を、３相各相の巻線に対応して３セット設けている。そして、各相の直列回路における２つのスイッチング素子の接続点が、対応する相の巻線に接続されている。

【0013】

具体的には、各相の直列回路において、高電位側のスイッチング素子２３Ｈのコレクタ端子は、高電位側電線１４に接続され、高電位側のスイッチング素子２３Ｈのエミッタ端子は、低電位側のスイッチング素子２３Ｌのコレクタ端子に接続され、低電位側のスイッチング素子２３Ｌのエミッタ端子は、低電位側電線１５に接続されている。高電位側のスイッチング素子２３Ｈと低電位側のスイッチング素子２３Ｌとの接続点は、対応する相の巻線に接続されている。

【0014】

スイッチング素子には、ダイオード２２が逆並列接続されたＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、ダイオードが逆並列接続されたＦＥＴ（Field Effect Transistor）、逆並列接続されたダイオードの機能を有するＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）、ダイオードが逆並列接続されたバイポーラトランジスタ等が用いられる。各スイッチング素子のゲート端子は、回転電機の制御装置１に接続されている。各スイッチング素子は、回転電機の制御装置１から出力される制御信号によりオン又はオフされる。

【0015】

平滑コンデンサ１２が、高電位側電線１４と低電位側電線１５との間に接続される。直流電源１０からインバータ２０に供給される電源電圧を検出する電源電圧センサ１３が備えられている。電源電圧センサ１３は、高電位側電線１４と低電位側電線１５との間に接続されている。電源電圧センサ１３の出力信号は、回転電機の制御装置１に入力される。

【0016】

電流センサ１７は、各相の巻線に流れる電流に応じた電気信号を出力する。電流センサ１７は、スイッチング素子の直列回路と巻線とをつなぐ各相の電線上に備えられている。電流センサ１７の出力信号は、回転電機の制御装置１に入力される。なお、電流センサ１７は、各相の直列回路に備えられてもよい。

【0017】

直流電源１０には、充放電可能な蓄電装置（例えば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、電気二重層キャパシタ）が用いられる。なお、直流電源１０には、直流電圧を昇圧したり降圧したりする直流電力変換器であるＤＣ－ＤＣコンバータが設けられてもよい。

【0018】

１－３．回転電機の制御装置１
回転電機の制御装置１は、インバータ２０を介して回転電機２を制御する。図２に示すように、回転電機の制御装置１は、回転検出部３１、直流電圧検出部３２、電流検出部３３、電圧指令値演算部３４、ＰＷＭ制御部３５、周波数設定部３６、フィルタ処理部３７、補償トルク演算部３８、及び目標トルク設定部３９等を備えている。回転電機の制御装置１の各機能は、回転電機の制御装置１が備えた処理回路により実現される。具体的には、回転電機の制御装置１は、図３に示すように、処理回路として、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算処理装置９０（コンピュータ）、演算処理装置９０とデータのやり取りする記憶装置９１、演算処理装置９０に外部の信号を入力する入力回路９２、演算処理装置９０から外部に信号を出力する出力回路９３、及び通信回路９４等を備えている。

【0019】

演算処理装置９０として、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＩＣ（Integrated Circuit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、各種の論理回路、及び各種の信号処理回路等が備えられてもよい。また、演算処理装置９０として、同じ種類のもの又は異なる種類のものが複数備えられ、各処理が分担して実行されてもよい。記憶装置９１として、演算処理装置９０からデータを読み出し及び書き込みが可能に構成されたＲＡＭ（Random Access Memory）、演算処理装置９０からデータを読み出し可能に構成されたＲＯＭ（Read Only Memory）等が備えられている。入力回路９２は、電源電圧センサ１３、回転センサ１６、電流センサ１７等の各種のセンサ、スイッチが接続され、これらセンサ、スイッチの出力信号を演算処理装置９０に入力するＡ／Ｄ変換器等を備えている。出力回路９３は、スイッチング素子をオンオフ駆動するゲート駆動回路等の電気負荷が接続され、これら電気負荷に演算処理装置９０から制御信号を出力する駆動回路等を備えている。通信回路９４は、車両制御装置６０等の外部の制御装置と接続され、通信を行う。

【0020】

そして、回転電機の制御装置１が備える図２の各制御部３１～３９等の各機能は、演算処理装置９０が、ＲＯＭ等の記憶装置９１に記憶されたソフトウェア（プログラム）を実行し、記憶装置９１、入力回路９２、及び出力回路９３等の回転電機の制御装置１の他のハードウェアと協働することにより実現される。なお、各制御部３１～３９等が用いる設定データは、ＲＯＭ等の記憶装置９１に記憶されている。以下、回転電機の制御装置１の各機能について詳細に説明する。

【0021】

１－３－１．回転検出部３１
回転検出部３１は、電気角でのロータの回転角度θｍｒ（磁極位置θｍｒ）及び回転角速度ωｍｒ（以下、回転速度ωｍｒとも称す）を検出する。本実施の形態では、回転角速度ωｍｒとして、電気角での回転角速度ωｍｒを、極対数を用いて機械角での回転角速度に変換したものが用いられる。

【0022】

本実施の形態では、回転検出部３１は、回転センサ１６の出力信号に基づいて、ロータの回転角度θｍｒ及び回転角速度ωｍｒを検出する。なお、回転検出部３１は、電流指令値に高調波成分を重畳することによって得られる電流情報等に基づいて、回転センサを用いずに、回転角度を推定するように構成されてもよい（いわゆる、センサレス方式）。

【0023】

１－３－２．直流電圧検出部３２
直流電圧検出部３２は、直流電源１０からインバータ２０に供給される直流電圧Ｖｄｃｒを検出する。本実施の形態では、直流電圧検出部３２は、電源電圧センサ１３の出力信号に基づいて、直流電圧Ｖｄｃｒを検出する。なお、直流電圧が可変でなく、直流電圧が規定値になる場合は、電源電圧センサ１３が設けられず、直流電圧の検出値Ｖｄｃｒの代わりに、予め設定された直流電圧の設定値が用いられてもよい。

【0024】

１－３－３．電流検出部３３
電流検出部３３は、電流センサ１７の出力信号に基づいて、Ｕ相の巻線に流れる電流Ｉｕｒを検出し、Ｖ相の巻線に流れる電流Ｉｖｒを検出し、Ｗ相の巻線に流れる電流Ｉｗｒを検出する。

【0025】

１－３－４．電圧指令値演算部３４
電圧指令値演算部３４は、後述する目標トルク設定部３９により演算された補正後の目標トルクＴｏｃｒに基づいて、３相の巻線に印加する３相の電圧指令値Ｖｕｏ、Ｖｖｏ、Ｖｗｏを演算する。

【0026】

本実施の形態では、電圧指令値演算部３４は、電流指令値演算部３４１、電流座標変換部３４２、電流制御部３４３、及び電圧座標変換部３４４を備えている。

【0027】

電流指令値演算部３４１は、補正後の目標トルクＴｏｃｒ、回転速度の検出値ωｍｒ、及び直流電圧の検出値Ｖｄｃｒに基づいて、ｄ軸の電流指令値Ｉｄｏ、及びｑ軸の電流指令値Ｉｑｏを算出する。公知の各種の方法が用いられる。

【0028】

電流座標変換部３４２は、３相の巻線の電流検出値Ｉｕｒ、Ｉｖｒ、Ｉｗｒを、磁極位置θｍｒに基づいて、ｄ軸の電流検出値Ｉｄｒ及びｑ軸の電流検出値Ｉｑｒに変換する。

【0029】

電流制御部３４３は、ｄ軸及びｑ軸の電流検出値Ｉｄｒ、Ｉｑｒがそれぞれｄ軸及びｑ軸の電流指令値Ｉｄｏ、Ｉｑｏに近づくように、ＰＩ制御等により、ｄ軸の電圧指令値Ｖｄｏ及びｑ軸の電圧指令値Ｖｑｏを変化させる。

【0030】

電圧座標変換部３４４は、ｄ軸及びｑ軸の電圧指令値Ｖｄｏ、Ｖｑｏを、磁極位置θｍｒに基づいて、３相の交流電圧指令値Ｖｕｏ、Ｖｖｏ、Ｖｗｏに変換する。なお、３相の交流電圧指令値Ｖｕｏ、Ｖｖｏ、Ｖｗｏに対して、２相変調、３次高調波重畳等の公知の変調が加えられてもよい。

【0031】

１－３－５．ＰＷＭ制御部３５
ＰＷＭ制御部３５は、３相の交流電圧指令値Ｖｕｏ、Ｖｖｏ、Ｖｗｏに基づいて、インバータ２０が有する複数のスイッチング素子をオンオフ制御する。ＰＷＭ制御部３５は、公知のキャリア比較ＰＷＭ又は空間ベクトルＰＷＭを用いる。

【0032】

キャリア比較ＰＷＭが用いられる場合は、ＰＷＭ制御部３５は、キャリア波と３相の電機子電圧指令値Ｖｕｏ、Ｖｖｏ、Ｖｗｏのそれぞれとを比較し、比較結果に基づいて、複数のスイッチング素子をオンオフするスイッチング信号を生成する。

【0033】

空間ベクトルＰＷＭが用いられる場合は、ＰＷＭ制御部３５は、３相の電機子電圧指令値Ｖｕｏ、Ｖｖｏ、Ｖｗｏから電圧指令ベクトルを生成し、電圧指令ベクトルに基づいて、ＰＷＭ周期における７つの基本電圧ベクトルの出力時間配分を決定し、７つの基本電圧ベクトルの出力時間配分に基づいて、ＰＷＭ周期において各スイッチング素子をオンオフするスイッチング信号を生成する。

【0034】

１－３－６．補償トルクＴｃｍｐの演算
周波数設定部３６は、カットオフ周波数ｆｃを設定する。フィルタ処理部３７は、回転速度の検出値ωｍｒに対して、カットオフ周波数ｆｃよりも低い周波数成分を減衰するフィルタ処理を行って、回転速度の高周波成分ωｍＨを抽出する。補償トルク演算部３８は、高周波成分ωｍＨに基づいて、高周波成分ωｍＨを低減させる補償トルクＴｃｍｐを演算する。目標トルク設定部３９は、目標トルクＴｏを補償トルクＴｃｍｐにより補正して、補正後の目標トルクＴｏｃｒを演算する。

【0035】

この構成によれば、カットオフ周波数ｆｃを有するフィルタ処理により抽出した回転速度の高周波成分ωｍＨに基づいて演算された補償トルクＴｃｍｐにより、目標トルクＴｏを補正することにより、回転速度に重畳している高周波成分ωｍＨを低減することができる。

【0036】

＜周波数設定部３６＞
上述したように、周波数設定部３６は、カットオフ周波数ｆｃを設定する。本実施の形態では、周波数設定部３６は、回転電機の出力軸３が連結された動力伝達機構５０に生じる捩れ振動の共振周波数ｆｒｓの変化に応じて、カットオフ周波数ｆｃを変化させる。

【0037】

この構成によれば、共振周波数ｆｒｓの変化に応じて、カットオフ周波数ｆｃが変化されるので、回転電機の回転速度ωｍｒに重畳している振動成分の周波数が変化した場合も、フィルタ処理により高周波成分ωｍＨを適切に抽出でき、高周波成分ωｍＨを低減することができる補償トルクＴｃｍｐを演算することができる。

【0038】

フィルタ処理により、回転速度の検出値ωｍｒに含まれる共振周波数ｆｒｓの振動成分を抽出できるように、後述する式（２）に示すように、カットオフ周波数ｆｃは、共振周波数ｆｒｓよりも所定値だけ低い周波数に設定される。

【0039】

本実施の形態では、回転電機２の出力軸３は、動力伝達機構５０を介して、車両の車輪５１に連結されている。

【0040】

例えば、図４に示すように、回転電機２の出力軸３は、減速機５２に連結され、減速機５２の出力軸は、左右二つの車輪５１の駆動軸５３に連結されている。左右二つの駆動軸５３に捩れ振動が生じる。

【0041】

周波数設定部３６は、車両の等価慣性重量Ｍｅｑ、車輪の半径Ｒ、車輪のイナーシャモーメントＪｗ、動力伝達機構のギア比Ｎ、回転電機のイナーシャモーメントＪｍ、及び捩れ振動が生じる軸（本例では、車輪の駆動軸５３）の捩れ剛性Ｋｄに基づいて演算された共振周波数ｆｒｓを用いる。例えば、共振周波数ｆｒｓの演算には次式が用いられる。

【数1】

【0042】

ここで、ギア比Ｎは、減速機５２の出力軸（車輪の駆動軸５３）の回転速度ωｗに対する回転電機２の出力軸３の回転速度ωｍの比率であり（Ｎ＝ωｍ／ωｗ）、１よりも大きくなる。よって、式（１）において、Ｎ²×Ｊｍにより、回転電機のイナーシャモーメントＪｍが、車輪の駆動軸５３回りのイナーシャモーメントに換算されている。また、Ｍｅｑ×Ｒ²により、車両の等価慣性重量Ｍｅｑが、車輪の駆動軸５３回りのイナーシャモーメントに換算されている。なお、動力伝達機構５０の種類に応じて、式（１）とは異なる式が用いられもよい。

【0043】

周波数設定部３６は、車両の等価慣性重量Ｍｅｑ、車輪の半径Ｒ、車輪のイナーシャモーメントＪｗ、動力伝達機構のギア比Ｎ、回転電機のイナーシャモーメントＪｍ、及び捩れ剛性Ｋｄの少なくとも一つのパラメータの変化に応じて、共振周波数ｆｒｓを変化させる。

【0044】

そして、周波数設定部３６は、次式に示すように、共振周波数ｆｒｓから、予め設定された周波数マージンΔｆを減算して、カットオフ周波数ｆｃを演算する。

【数2】

【0045】

＜フィルタ処理部３７＞
上述したように、フィルタ処理部３７は、回転速度の検出値ωｍｒに対して、カットオフ周波数ｆｃよりも低い周波数成分を減衰するフィルタ処理を行って、回転速度の高周波成分ωｍＨを抽出する。

【0046】

例えば、フィルタ処理部３７は、フィルタ処理として、次式に示す伝達関数を有する２次ハイパスフィルタ処理を行う。

【数3】

【0047】

ここで、Ｖｉｎは、フィルタ処理に対する入力であり、Ｖｏｕｔは、フィルタ処理からの出力であり、ｓは、ラプラス演算子であり、ζは、減衰係数であり、ωｃは、カットオフ角周波数である。減衰係数ζは、式（１）の伝達関数のゲイン特性がピークを持たない値、例えば、０．７に設定されればよい。

【0048】

なお、フィルタ処理の演算周期（例えば、１ｍｓ）と、電流制御部３４３の電流フィードバック制御（ＰＩ制御）の制御応答（例えば、１０００ｒａｄ／ｓ）とを考慮して、フィルタ処理として、一次ローパスフィルタ処理及び二次ハイパスフィルタ処理が用いられてもよい。カットオフ周波数ｆｃよりも低い周波数成分を減衰するフィルタ処理であれば、各種のフィルタ処理が用いられてもよい。また、共振周波数ｆｒｓを通過させるバンドパスフィルタ処理が用いられてもよい。

【0049】

上述したように、補償トルク演算部３８は、高周波成分ωｍＨに基づいて、高周波成分ωｍＨを低減させる補償トルクＴｃｍｐを演算する。すなわち、補償トルク演算部３８は、高周波成分ωｍＨを打ち消すような、補償トルクＴｃｍｐを演算する。

【0050】

例えば、補償トルク演算部３８は、高周波成分ωｍＨに、負値に設定された比例ゲインを乗算する共に、制御系の応答性を考慮した位相進み処理（例えば、微分処理）を行った値を、補償トルクＴｃｍｐとして演算する。これ以外にも、高周波成分ωｍＨを低減させることができる、各種の制御器が用いられてもよい。

【0051】

補償トルク演算部３８は、補償トルクＴｃｍｐに対して上限処理及び下限処理を行ってもよい。

【0052】

＜目標トルク設定部３９＞
目標トルク設定部３９は、目標トルクＴｏを補償トルクＴｃｍｐにより補正して、補正後の目標トルクＴｏｃｒを演算する。

【0053】

本実施の形態では、目標トルク設定部３９は、次式に示すように、目標トルクＴｏに補償トルクＴｃｍｐを加算して、補正後の目標トルクＴｏｃｒを演算する。目標トルクＴｏは、外部の制御装置（例えば、車両制御装置６０）から伝達されてもよいし、回転電機の制御装置１内で演算されてもよい。

【数4】

【0054】

２．実施の形態２
実施の形態２に係る回転電機２及び回転電機の制御装置１について説明する。上記の実施の形態１と同様の構成部分は説明を省略する。本実施の形態に係る回転電機２及び回転電機の制御装置１の基本的な構成は実施の形態１と同様であるが、周波数設定部３６が、車両制御装置６０から取得した共振周波数ｆｒｓに基づいて、カットオフ周波数ｆｃを演算する点が実施の形態１と異なる。

【0055】

実施の形態１と同様に、回転電機２の出力軸３は、動力伝達機構５０を介して、車両の車輪５１に連結されている。回転電機２の出力軸３は、減速機５２に連結され、減速機５２の出力軸は、左右二つの車輪５１の駆動軸５３に連結されている。左右二つの駆動軸５３に捩れ振動が生じる。

【0056】

本実施の形態では、周波数設定部３６は、車両を制御する車両制御装置６０から、共振周波数ｆｒｓを取得する。車両制御装置６０は、車両の走行を制御する装置であって、回転電機２の目標トルクＴｏを演算し、回転電機の制御装置１に伝達する。

【0057】

車両制御装置６０は、動力伝達機構５０を含めた車両の状態を把握しており、動力伝達機構５０に生じる共振周波数ｆｒｓの変化を把握している。例えば、車両制御装置６０は、車両の等価慣性重量Ｍｅｑ、車輪の半径Ｒ、車輪のイナーシャモーメントＪｗ、動力伝達機構のギア比Ｎ、回転電機のイナーシャモーメントＪｍ、及び捩れ剛性Ｋｄの少なくとも一つのパラメータの変化に応じて、共振周波数ｆｒｓを変化させる。車両制御装置６０と回転電機の制御装置１とは、ＣＡＮ通信などにより情報の伝達を行う。

【0058】

例えば、周波数設定部３６は、式（２）に示したように、共振周波数ｆｒｓから、予め設定された周波数マージンΔｆを減算した周波数を、カットオフ周波数ｆｃとして設定する。

【0059】

周波数設定部３６は、次式に示すように、カットオフ周波数ｆｃに対して、上限値ｆｍａｘにより上限制限すると共に、下限値ｆｍｉｎにより下限制限する。

【数5】

【0060】

本実施の形態によれば、車両制御装置６０は、動力伝達機構５０を含めた車両の状態を把握しており、動力伝達機構５０に生じる共振周波数ｆｒｓを把握することができる。よって、車両制御装置６０から伝達された共振周波数ｆｒｓに応じて、適切にカットオフ周波数ｆｃを設定することができる。

【0061】

３．実施の形態３
実施の形態３に係る回転電機２及び回転電機の制御装置１について説明する。上記の実施の形態１又は２と同様の構成部分は説明を省略する。本実施の形態に係る回転電機２及び回転電機の制御装置１の基本的な構成は実施の形態１又は２と同様であるが、周波数設定部３６のカットオフ周波数ｆｃの設定方法が実施の形態１又は２と異なる。

【0062】

本実施の形態では、周波数設定部３６は、車両制御装置６０から取得した車両情報に基づいて、共振周波数ｆｒｓを演算する。そして、周波数設定部３６は、式（２）に示したように、共振周波数ｆｒｓから、予め設定された周波数マージンΔｆを減算した周波数を、カットオフ周波数ｆｃとして設定する。また、周波数設定部３６は、式（５）に示したように、カットオフ周波数ｆｃに対して、上限値ｆｍａｘにより上限制限すると共に、下限値ｆｍｉｎにより下限制限する。

【0063】

この構成によれば、車両制御装置６０は、動力伝達機構５０を含めた車両の状態を把握しており、車両制御装置６０から取得した車両情報に基づいて共振周波数ｆｒｓを演算することにより、共振周波数ｆｒｓ及びカットオフ周波数ｆｃの設定精度を高めることができる。

【0064】

周波数設定部３６は、車両制御装置６０から、車両情報として、車両の等価慣性重量Ｍｅｑに関する情報、車輪の半径Ｒ、車輪のイナーシャモーメントＪｗ、動力伝達機構のギア比Ｎ、回転電機のイナーシャモーメントＪｍ、及び捩れ振動が生じる軸の捩れ剛性Ｋｄの少なくとも一つを取得する。

【0065】

特に、周波数設定部３６は、車両制御装置６０から、車両情報として、少なくとも、車両の等価慣性重量Ｍｅｑに関する情報を取得すればよい。車両の等価慣性重量Ｍｅｑは、車両の重量と、車両に積載された人及び物の積載重量とを合計した重量である。他の車両情報は、基本的に車両特有の規定値になるので、車両制御装置６０から取得できなくても、予め設定された値を用いることができる。なお、動力伝達機構のギア比Ｎが可変である場合は、周波数設定部３６は、車両制御装置６０から、動力伝達機構のギア比Ｎの情報を取得してもよい。

【0066】

本実施の形態では、周波数設定部３６は、車両制御装置６０から車両の等価慣性重量Ｍｅｑを取得し、取得した車両の等価慣性重量Ｍｅｑに基づいて、共振周波数ｆｒｓを演算する。なお、後述する実施の形態４のように、車両制御装置６０から車両の等価慣性重量Ｍｅｑに関する情報を、間接的に取得する場合は、周波数設定部３６は、車両の等価慣性重量Ｍｅｑに関する情報に基づいて、車両の等価慣性重量Ｍｅｑを設定すればよい。

【0067】

車両の等価慣性重量Ｍｅｑは、車両に乗車している乗員の人数及び重量、車両に積載されている荷物及び備品の重量に応じて変化する。式（１）に示したように、車両の等価慣性重量Ｍｅｑの変化に応じて、共振周波数ｆｒｓが変化する。よって、車両制御装置６０から取得した車両の等価慣性重量Ｍｅｑに基づいて、共振周波数ｆｒｓを演算することで、共振周波数ｆｒｓ及びカットオフ周波数ｆｃの設定精度を向上することができる。

【0068】

車両制御装置６０が、車両の速度等を自動的に制御する場合は、車両制御装置６０は、積載重量に応じて変化する車両の等価慣性重量Ｍｅｑを、後述する実施の形態５の方法により推定し、推定した車両の等価慣性重量Ｍｅｑが伝達されるとよい。

【0069】

そして、周波数設定部３６は、車両制御装置６０から、取得した車両情報に基づいて、共振周波数ｆｒｓを演算する。車両制御装置６０から取得していない車両情報については、予め設定された値が用いられる。周波数設定部３６は、式（１）を用い、取得した車両情報（例えば、車両の等価慣性重量Ｍｅｑ）に基づいて、共振周波数ｆｒｓを演算する。なお、取得する車両情報（例えば、車両の等価慣性重量Ｍｅｑ）と共振周波数ｆｒｓとの関係が予め設定された関数（例えば、マップデータ、近似式等）が用いられてもよい。また、動力伝達機構５０の種類に応じて、式（１）とは異なる式が用いられもよい。

【0070】

４．実施の形態４
実施の形態４に係る回転電機２及び回転電機の制御装置１について説明する。上記の実施の形態１、２、又は３と同様の構成部分は説明を省略する。本実施の形態に係る回転電機２及び回転電機の制御装置１の基本的な構成は実施の形態１、２、又は３と同様であるが、周波数設定部３６のカットオフ周波数ｆｃの設定方法が実施の形態１、２、又は３と異なる。

【0071】

本実施の形態では、周波数設定部３６は、車両を制御する車両制御装置６０から、車両情報として、車両に乗車している乗員の情報を取得する。そして、周波数設定部３６は、取得した乗員の情報に基づいて、車両の等価慣性重量Ｍｅｑを演算し、車両の等価慣性重量Ｍｅｑに基づいて、共振周波数ｆｒｓを演算する。

【0072】

この構成によれば、車両制御装置６０から取得した乗員の情報に基づいて、車両の等価慣性重量Ｍｅｑを演算するので、共振周波数ｆｒｓ及びカットオフ周波数ｆｃの設定精度を向上することができる。

【0073】

例えば、車両制御装置６０は、車内をモニタする監視カメラの画像情報から、車両に乗車している乗員の数及び乗員の特徴（大きさ、推定重量等）を識別し、回転電機の制御装置１に伝達する。或いは、車両制御装置６０は、シートベルトの装着状態を検出するセンサの出力信号に基づいて、車両に乗車している乗員の数を検出し、回転電機の制御装置１に伝達する。或いは、車両制御装置６０は、各座席の下に配置された重量センサの出力信号に基づいて、車両に乗車している乗員の数及び乗員の重量を検出し、回転電機の制御装置１に伝達する。

【0074】

周波数設定部３６は、乗員の数及び各乗員の重量を取得できる場合は、各乗員の重量を合計して、全乗員の積載重量を演算する。周波数設定部３６は、乗員の数を取得できる場合は、乗員の数に標準重量を乗算して、全乗員の積載重量を演算する。そして、周波数設定部３６は、車両制御装置６０から取得した、又は予め設定された車両の重量と、全乗員の積載重量とを合計して、車両の等価慣性重量Ｍｅｑを演算する。なお、車両制御装置６０が車両に積載された荷物の重量も検出でき、荷物の積載重量も伝達される場合は、荷物の積載重量も車両の等価慣性重量Ｍｅｑに加算される。

【0075】

そして、周波数設定部３６は、式（１）を用い、演算した車両の等価慣性重量Ｍｅｑに基づいて、共振周波数ｆｒｓを演算する。なお、車両の等価慣性重量Ｍｅｑと共振周波数ｆｒｓとの関係が予め設定された関数（例えば、マップデータ、近似式等）が用いられてもよい。また、動力伝達機構５０の種類に応じて、式（１）とは異なる式が用いられもよい。

【0076】

そして、周波数設定部３６は、式（２）に示したように、共振周波数ｆｒｓから、予め設定された周波数マージンΔｆを減算した周波数を、カットオフ周波数ｆｃとして設定する。また、周波数設定部３６は、式（５）に示したように、カットオフ周波数ｆｃに対して、上限値ｆｍａｘにより上限制限すると共に、下限値ｆｍｉｎにより下限制限する。

【0077】

５．実施の形態５
実施の形態５に係る回転電機２及び回転電機の制御装置１について説明する。上記の実施の形態１、２、３、又は４と同様の構成部分は説明を省略する。本実施の形態に係る回転電機２及び回転電機の制御装置１の基本的な構成は実施の形態１、２、３、又は４と同様であるが、周波数設定部３６のカットオフ周波数ｆｃの設定方法が実施の形態１、２、３、又は４と異なる。

【0078】

本実施の形態では、周波数設定部３６は、車両を制御する車両制御装置２０から、車両情報として、車両の加速度ａｖを取得する。車両の加速度ａｖは、車両の縦方向の加速度である。周波数設定部３６は、回転電機の出力トルクＴｍ、及び車両の加速度ａｖに基づいて、車両の等価慣性重量Ｍｅｑを推定し、車両の等価慣性重量Ｍｅｑに基づいて、共振周波数ｆｒｓを演算する。周波数設定部３６は、式（２）に示したように、共振周波数ｆｒｓから、予め設定された周波数マージンΔｆを減算した周波数を、カットオフ周波数ｆｃとして設定する。

【0079】

この構成によれば、車両制御装置２０から車両の等価慣性重量Ｍｅｑに関する情報が得られない場合でも、車両制御装置２０から得られる車両の加速度ａｖ及び回転電機の出力トルクＴｍに基づいて、積載重量に応じて変化する車両の等価慣性重量Ｍｅｑを推定することができ、共振周波数ｆｒｓ及びカットオフ周波数ｆｃの設定精度を向上することができる。回転電機の出力トルクＴｍとして、目標トルクＴｏが用いられてもよいし、公知の方法により巻線電流の検出値に基づいて推定された出力トルクが用いられてもよい。

【0080】

例えば、周波数設定部３６は、次式を用いて、車両の等価慣性重量Ｍｅｑを推定する。車両の傾き等の外乱の影響を低減するため、式（６）により演算された車両の等価慣性重量Ｍｅｑに対して、平均化処理などの統計的な処理が行われてもよい。

【数6】

【0081】

車両制御装置２０から、車両情報として、車両の加速度ａｖに加えて、車両の傾き角度θｖを取得できる場合は、周波数設定部３６は、次式を用いて、車両の等価慣性重量Ｍｅｑを推定してもよい。ここで、車両の傾き角度θｖは、水平面に対する車両の縦方向の傾き角度である。車両制御装置２０は、水平センサにより車両の傾き角度θｖを検出する。ｇは、重力加速度である。外乱の影響を低減するため、式（７）により演算された車両の等価慣性重量Ｍｅｑに対して、平均化処理などの統計的な処理が行われてもよい。

【数7】

【0082】

なお、周波数設定部３６は、車両の加速度ａｖの代わりに、回転電機の回転角速度ωｍｒを微分して演算される回転電機の回転角加速度αｍｒに、ギア比Ｎ及び車輪の半径Ｒに応じた変換係数（Ｒ／Ｎ）が乗算された値（αｍｒ×Ｒ／Ｎ）を用いてもよい。

【0083】

周波数設定部３６は、式（１）を用い、推定した車両の等価慣性重量Ｍｅｑに基づいて、共振周波数ｆｒｓを演算する。なお、車両の等価慣性重量Ｍｅｑと共振周波数ｆｒｓとの関係が予め設定された関数（例えば、マップデータ、近似式等）が用いられてもよい。また、動力伝達機構５０の種類に応じて、式（１）とは異なる式が用いられもよい。

【0084】

＜その他の実施の形態＞
上記の各実施の形態では、３相の巻線が設けられる場合を例として説明した。しかし、巻線の相数は、複数相であれば、２相、４相等の任意の数に設定されてもよい。

【0085】

上記の各実施の形態では、１組の３相の巻線及びインバータが設けられる場合を例として説明した。しかし、２組以上の３相巻線及びインバータが設けられ、各組の３相巻線及びインバータに対して、各実施の形態と同様の制御が行われてもよい。

【0086】

上記の各実施の形態では、回転電機の出力軸３は、動力伝達機構５０を介して、車両の車輪５１に連結されている場合を例として説明した。しかし、回転電機の出力軸３は、動力伝達機構５０を介して、車両の車輪５１以外の各種の駆動対象に連結されていてもよい。

【0087】

＜本願の諸態様のまとめ＞
以下、本願の諸態様を付記としてまとめて記載する。
（付記１）
複数相の巻線を有する回転電機を、インバータを介して制御する回転電機の制御装置であって、
前記回転電機の回転速度を検出する回転検出部と、
カットオフ周波数を設定する周波数設定部と、
前記回転速度の検出値に対して、前記カットオフ周波数よりも低い周波数成分を減衰するフィルタ処理を行って、回転速度の高周波成分を抽出するフィルタ処理部と、
前記高周波成分に基づいて、前記高周波成分を低減させる補償トルクを演算する補償トルク演算部と、
目標トルクを前記補償トルクにより補正して、補正後の目標トルクを演算する目標トルク設定部と、
前記補正後の目標トルクに基づいて、前記複数相の巻線に印加する複数相の交流電圧指令値を演算する電圧指令演算部と、
前記複数相の交流電圧指令値に基づいて、前記インバータが有する複数のスイッチング素子をオンオフ制御するＰＷＭ制御部と、を備え、
前記周波数設定部は、前記回転電機の出力軸が連結された動力伝達機構に生じる捩れ振動の共振周波数の変化に応じて、前記カットオフ周波数を変化させる回転電機の制御装置。

【0088】

（付記２）
前記回転電機の出力軸は、前記動力伝達機構を介して、車両の車輪に連結され、
前記周波数設定部は、前記車両を制御する車両制御装置から取得した車両情報に基づいて、前記共振周波数を演算する付記１に記載の回転電機の制御装置。

【0089】

（付記３）
前記周波数設定部は、前記車両制御装置から、前記車両情報として、前記車両の等価慣性重量に関する情報、前記車輪の半径、前記車輪のイナーシャモーメント、前記動力伝達機構のギア比、前記回転電機のイナーシャモーメント、及び前記捩れ振動が生じる軸の捩れ剛性の少なくとも一つを取得する付記２に記載の回転電機の制御装置。

【0090】

（付記４）
前記周波数設定部は、前記車両制御装置から、前記車両情報として、少なくとも、前記車両の等価慣性重量に関する情報を取得する付記２又は３に記載の回転電機の制御装置。

【0091】

（付記５）
前記回転電機の出力軸は、前記動力伝達機構を介して、車両の車輪に連結され、
前記周波数設定部は、前記車両を制御する車両制御装置から、前記共振周波数を取得する付記１に記載の回転電機の制御装置。

【0092】

（付記６）
前記周波数設定部は、前記車両を制御する車両制御装置から、前記車両情報として、前記車両に乗車している乗員の情報を取得し、
前記乗員の情報に基づいて、前記車両の等価慣性重量を演算し、前記等価慣性重量に基づいて、前記共振周波数を演算する付記２又は３に記載の回転電機の制御装置。

【0093】

（付記７）
前記周波数設定部は、前記車両の等価慣性重量、前記車輪の半径、前記車輪のイナーシャモーメント、前記動力伝達機構のギア比、前記回転電機のイナーシャモーメント、及び前記捩れ振動が生じる軸の捩れ剛性に基づいて、前記共振周波数を演算する付記２から６のいずれか一項に記載の回転電機の制御装置。

【0094】

（付記８）
前記周波数設定部は、前記等価慣性重量をＭｅｑとし、前記車輪の半径をＲとし、前記車輪のイナーシャモーメントをＪｗとし、前記動力伝達機構のギア比をＮとし、前記回転電機のイナーシャモーメントをＪｍとし、前記捩れ剛性をＫｄとし、前記共振周波数をｆｒｓとして、

【数8】

の算出式を用い、前記共振周波数を演算する付記７に記載の回転電機の制御装置。

【0095】

（付記９）
前記周波数設定部は、前記車両を制御する車両制御装置から、前記車両情報として、前記車両の加速度を取得し、又は前記回転電機の回転加速度を取得し、
前記回転電機の出力トルク、及び前記車両の加速度又は前記回転電機の回転加速度に基づいて、前記車両の等価慣性重量を推定し、前記等価慣性重量に基づいて、前記共振周波数を演算する付記２に記載の回転電機の制御装置。

【0096】

（付記１０）
前記周波数設定部は、前記車両制御装置から、前記車両情報として、前記車両の加速度及び前記車両の傾き角度を取得し、
前記回転電機の出力トルク、前記車両の加速度又は前記回転電機の回転加速度、及び車両の傾き角度に基づいて、前記車両の等価慣性重量を推定し、前記等価慣性重量に基づいて、前記共振周波数を演算する付記９に記載の回転電機の制御装置。

【0097】

本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。

【符号の説明】

【0098】

１：回転電機の制御装置、２０：インバータ、３１：回転検出部、３４：電圧指令値演算部、３５：ＰＷＭ制御部、３６：周波数設定部、３７：フィルタ処理部、３８：補償トルク演算部、３９：目標トルク設定部、５０：動力伝達機構、５１：車輪、５２：減速機、５３：駆動軸、６０：車両制御装置、Ｊｍ：回転電機のイナーシャモーメント、Ｊｗ：車輪のイナーシャモーメント、Ｋｄ：捩れ剛性、Ｍｅｑ：車両の等価慣性重量、Ｎ：ギア比、Ｔｃｍｐ：補償トルク、Ｔｏ：目標トルク、Ｔｏｃｒ：補正後の目標トルク、ｆｃ：カットオフ周波数、ｆｍａｘ：上限値、ｆｍｉｎ：下限値、ｆｒｓ：共振周波数、Ｒ：車輪の半径、ωｍｒ：回転電機の回転速度、ωｍＨ：高周波成分

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】