特開 2024-85745 モータの制御装置

(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】P2024085745

(43)【公開日】2024-06-27

(54)【発明の名称】モータの制御装置

(51)【国際特許分類】

   H02P 27/08 20060101AFI20240620BHJP

   H02M 7/48 20070101ALI20240620BHJP

【ＦＩ】

H02P27/08

H02M7/48 E

H02M7/48 M

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022200440

(22)【出願日】2022-12-15

(71)【出願人】

【識別番号】509186579

【氏名又は名称】日立Ａｓｔｅｍｏ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100129425

【弁理士】

【氏名又は名称】小川 護晃

(74)【代理人】

【識別番号】100168642

【弁理士】

【氏名又は名称】関谷 充司

(72)【発明者】

【氏名】塙 智史

(72)【発明者】

【氏名】宇佐美 直輝

【テーマコード（参考）】

5H505

5H770

【Ｆターム（参考）】

5H505AA16

5H505BB04

5H505DD03

5H505DD08

5H505EE41

5H505EE50

5H505EE56

5H505HA09

5H505HA10

5H505HB01

5H505JJ03

5H505JJ10

5H505JJ16

5H505JJ17

5H505LL22

5H505LL41

5H505LL43

5H505LL45

5H505LL58

5H770AA07

5H770BA01

5H770BA02

5H770CA06

5H770DA03

5H770DA41

5H770EA02

5H770GA19

5H770HA06Z

5H770LB07

5H770LB10

(57)【要約】

【課題】インバータを介して交流モータを制御するモータの制御装置において、冷間時の交流モータの振動を早期に抑制する。
【解決手段】インバータ３２０を介して交流モータ２００を制御するマイクロコンピュータ３４０は、交流モータ２００の共振周波数を避けたキャリア周波数でインバータ３２０を駆動する。このとき、マイクロコンピュータ３４０は、交流モータ２００の温度が所定値より低ければ、デフォルトのキャリア周波数を高周波数側へと変更する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

インバータを介して交流モータを制御するモータの制御装置であって、
前記交流モータの共振周波数を避けたキャリア周波数で前記インバータを駆動するとき、前記交流モータの温度が所定値より低ければ、前記キャリア周波数を高周波数側へと変更する、
モータの制御装置。

【請求項2】

前記交流モータの温度は、当該交流モータの所定箇所に取り付けられた温度センサ、又は推定モデルにより取得される、
請求項１に記載のモータの制御装置。

【請求項3】

前記所定値は、前記交流モータのクリアランスが大きいか又は大きくなる可能性のある低温状態を規定する温度である、
請求項１に記載のモータの制御装置。

【請求項4】

前記キャリア周波数を高周波数側へと変更する変更量が固定値である、
請求項１～請求項３のいずれか１つに記載のモータの制御装置。

【請求項5】

前記キャリア周波数を高周波数側へと変更する変更量は、前記交流モータのトルク及び回転速度に応じた変更量が設定されたマップを参照して設定される、
請求項１～請求項３のいずれか１つに記載のモータの制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、インバータを介して交流モータを制御するモータの制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

車両に搭載された３相ブラシレスモータなどの交流モータの回転速度及びトルクを制御するために、任意の周波数及び電圧を有する交流電流に直流電流を変換するインバータが使用されている。交流モータから発生する騒音を低減させるために、特開２００２－１５３０９６号公報（特許文献１）に記載されるように、インバータを介して交流モータを制御するとき、交流モータの共振周波数を避けたキャリア周波数を使用する技術が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００２－１５３０９６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、交流モータの冷間時には、交流モータの軸受の温度が低くなり易く、軸受と駆動軸との間のクリアランス、軸受内部のクリアランス、及び軸受とモータハウジングとの間のクリアランスが大きくなってしまう。冷間時に交流モータを始動又は停止する場合、このようなクリアランスによって駆動軸が偏心してがたつきが発生し、交流モータの共振周波数近傍で振動が発生し易くなってしまう。しかしながら、特許文献１では、冷間時における交流モータのクリアランスによる不具合について考慮されていないため、冷間時に発生する交流モータの振動を早期に抑制することは困難であった。

【0005】

そこで、本発明は、インバータを介して交流モータを制御するモータの制御装置において、冷間時の交流モータの振動を早期に抑制することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

インバータを介して交流モータを制御するモータの制御装置は、交流モータの共振周波数を避けたキャリア周波数でインバータを駆動するとき、交流モータの温度が所定値より低ければキャリア周波数を高周波数側に変更する。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、インバータを介して交流モータを制御するモータの制御装置において、冷間時の交流モータの振動を早期に抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】車両に搭載されたモータシステムの一例を示す概要図である。

【図2】マイクロコンピュータの内部構造の説明図である。

【図3】交流モータ制御処理のメインルーチンの一例を示すフローチャートである。

【図4】交流モータ制御処理の電費重視モードを実行するサブルーチンの一例を示すフローチャートである。

【図5】交流モータ制御処理の振動抑制重視モードを実行するサブルーチンの一例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、添付された図面を参照し、本発明を実施するための実施形態について詳述する。
図１は、本実施形態が適用され得る、自動車などの車両に搭載されたモータシステム１００の一例を示している。モータシステム１００は、３相ブラシレスモータなどの交流モータ２００と、モータコントローラ３００と、を備えている。ここで、交流モータ２００は、例えば、電気自動車、ハイブリッド自動車などのモータジェネレータとすることができる。なお、交流モータ２００としては、３相ブラシレスモータに限らず、当業者にとって周知の各種の交流モータであってもよい。

【0010】

交流モータ２００は、Ｕ相コイル２００Ｕ、Ｖ相コイル２００Ｖ及びＷ相コイル２００Ｗがスター結線されつつ巻き回された略円筒形状のステータ２００Ｓと、ステータ２００Ｓの内周面に回転自由に配置されたロータ２００Ｒと、を備えている。ロータ２００Ｒの回転駆動軸は、ステータ２００Ｓの軸方向の端部から外部へと突出し、ここから外部へと回転駆動力が取り出される。交流モータ２００の所定箇所には、基準位置を基点としたロータ２００Ｒの回転角度に応じた角度信号を出力する回転角度センサ２２０が取り付けられている。回転角度センサ２２０としては、例えば、エンコーダやレゾルバなどを使用することができる。なお、交流モータ２００のステータ２００Ｓは、Ｕ相コイル２００Ｕ、Ｖ相コイル２００Ｖ及びＷ相コイル２００Ｗがデルタ結線されつつ巻き回された略円筒形状を有していてもよい。また、交流モータ２００のロータ２００Ｒは、ステータ２００Ｓの外周面に回転自由に配置されていてもよい。

【0011】

モータコントローラ３００は、交流モータ２００を駆動する駆動回路としてのインバータ３２０と、マイクロコンピュータ３４０と、を備えている。ここで、マイクロコンピュータ３４０が、モータの制御装置の一例として挙げられる。

【0012】

インバータ３２０は、車両に搭載されたエネルギ貯蔵システム（ＥＳＳ）３６０から供給される直流電流を交流電流に変換し、これを交流モータ２００のＵ相コイル２００Ｕ、Ｖ相コイル２００Ｖ及びＷ相コイル２００Ｗに選択的に印加して駆動させる電源回路である。インバータ３２０は、還流ダイオードを有するＮチャネル型のＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）など、スイッチング素子３２０Ａ～３２０Ｆを適宜接続して構成された３相ブリッジ回路である。

【0013】

具体的には、インバータ３２０は、スイッチング素子３２０Ａ及び３２０Ｂが直列接続されたＵ相アームと、スイッチング素子３２０Ｃ及び３２０Ｄが直列接続されたＶ相アームと、スイッチング素子３２０Ｅ及び３２０Ｆが直列接続されたＷ相アームと、を有している。なお、スイッチング素子３２０Ａ～３２０Ｆとしては、Ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴに限らず、Ｐチャネル型のＭＯＳＦＥＴ、ＮＰＮ型のトランジスタ、ＰＮＰ型のトランジスタ、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などであってもよい。

【0014】

Ｕ相アームでは、上段のスイッチング素子３２０Ａのドレインがエネルギ貯蔵システム３６０のプラス端子３６０Ａに接続され、上段のスイッチング素子３２０Ａのソースが下段のスイッチング素子３２０Ｂのドレインに接続され、下段のスイッチング素子３２０Ｂのソースがエネルギ貯蔵システム３６０のマイナス端子３６０Ｂに接続されている。そして、上段のスイッチング素子３２０Ａと下段のスイッチング素子３２０Ｂとの間に位置する電路は、Ｕ相駆動ライン３２０Ｕを介して交流モータ２００のＵ相コイル２００Ｕに接続されている。

【0015】

Ｖ相アームでは、上段のスイッチング素子３２０Ｃのドレインがエネルギ貯蔵システム３６０のプラス端子３６０Ａに接続され、上段のスイッチング素子３２０Ｃのソースが下段のスイッチング素子３２０Ｄのドレインに接続され、下段のスイッチング素子３２０Ｄのソースがエネルギ貯蔵システム３６０のマイナス端子３６０Ｂに接続されている。そして、上段のスイッチング素子３２０Ｃと下段のスイッチング素子３２０Ｄとの間に位置する電路は、Ｖ相駆動ライン３２０Ｖを介して交流モータ２００のＶ相コイル２００Ｖに接続されている。

【0016】

Ｗ相アームでは、上段のスイッチング素子３２０Ｅのドレインがエネルギ貯蔵システム３６０のプラス端子３６０Ａに接続され、上段のスイッチング素子３２０Ｅのソースが下段のスイッチング素子３２０Ｆのドレインに接続され、下段のスイッチング素子３２０Ｆのソースがエネルギ貯蔵システム３６０のマイナス端子３６０Ｂに接続されている。そして、上段のスイッチング素子３２０Ｅと下段のスイッチング素子３２０Ｆとの間に位置する電路は、Ｗ相駆動ライン３２０Ｗを介して交流モータ２００のＷ相コイル２００Ｗに接続されている。

【0017】

下段のスイッチング素子３２０Ｂ，３２０Ｄ及び３２０Ｆのソースとエネルギ貯蔵システム３６０のマイナス端子３６０Ｂとを接続する共通電路、即ち、インバータ３２０の母線には、シャント抵抗３２０Ｇが配置されている。このシャント抵抗３２０Ｇは、交流モータ２００のＵ相コイル２００Ｕ、Ｖ相コイル２００Ｖ及びＷ相コイル２００Ｗのうち、選択的に駆動される２相のコイルに流れる２相電流を検出する。なお、交流モータ２００のＵ相コイル２００Ｕ、Ｖ相コイル２００Ｖ及びＷ相コイル２００Ｗのうち、選択的に駆動される２相のコイルに流れる２相電流、又は３相のコイルに流れる３相電流などを検出するために、シャント抵抗３２０Ｇに代えて、当業者にとって周知の各種のセンサを使用してもよい。

【0018】

マイクロコンピュータ３４０は、図２に示すように、プロセッサ３４０Ａと、不揮発性メモリ３４０Ｂと、揮発性メモリ３４０Ｃと、通信回路３４０Ｄと、入出力回路３４０Ｅと、これらを相互通信可能に接続する内部バス３４０Ｆと、を内蔵している。

【0019】

プロセッサ３４０Ａは、アプリケーションプログラムに記述された命令セットを実行する電子部品であって、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などからなる。不揮発性メモリ３４０Ｂは、電源供給が遮断されてもデータを保持可能な半導体記憶素子であって、例えば、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）やフラッシュＲＯＭ（Read Only Memory）などからなる。揮発性メモリ３４０Ｃは、電源供給が遮断されるとデータが消失する半導体記憶素子であって、例えば、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）やＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）などからなる。

【0020】

通信回路３４０Ｄは、ＣＡＮ（Controller Area Network）などの車載ネットワークを介して他のコントローラと通信するためのデバイスであって、例えば、ＣＡＮトランシーバなどからなる。入出力回路３４０Ｅは、各種のセンサ又はスイッチなどからアナログ信号又はデジタル信号を読み込むとともに、アクチュエータなどにアナログ又はデジタルの駆動信号を出力するデバイスであって、例えば、Ａ／Ｄコンバータ、Ｄ／Ａコンバータ、Ｄ／Ｄコンバータなどからなる。内部バス３４０Ｆは、各デバイス間でデータを交換するための経路であって、アドレスを転送するためのアドレスバス、データを転送するためのデータバス、アドレスバスやデータバスで実際に入出力を行うタイミングや制御情報を遣り取りするコントロールバスを含んでいる。

【0021】

マイクロコンピュータ３４０には、その入出力回路３４０Ｅを介して、交流モータ２００の回転角度センサ２２０の角度信号、及びインバータ３２０のシャント抵抗３２０Ｇの２相電流信号が夫々入力されている。そして、マイクロコンピュータ３４０は、通信回路３４０Ｄを介して上位のコントローラからの指令を受信し、回転角度センサ２２０の角度信号、及びシャント抵抗３２０Ｇの２相電流信号に応じて、例えば、ベクトル制御や磁界方向制御によって交流モータ２００のＵ相コイル２００Ｕ、Ｖ相コイル２００Ｖ及びＷ相コイル２００Ｗの通電を制御する。なお、このような交流モータ２００の制御は、当業者にとって周知であるため、これ以上の説明は省略する。

【0022】

本実施形態におけるモータコントローラ３００による交流モータ２００の制御では、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）周期を決定するキャリア周波数を使用した、ＰＷＭ制御方式が採用されている。このようなＰＷＭ制御方式の特徴は、キャリア周波数が高いほど、インバータ３２０の出力の電流波形が正弦波により近づき、その結果として、交流モータ２００で発生する騒音が低下する。

【0023】

図３は、モータコントローラ３００のマイクロコンピュータ３４０が起動されたことを契機として、マイクロコンピュータ３４０が所定時間ごとに繰り返し実行する、交流モータ制御処理のメインルーチンの一例を示している。ここで、モータコントローラ３００のマイクロコンピュータ３４０は、不揮発性メモリ３４０Ｂに格納されたアプリケーションプログラムに従って交流モータ制御処理を実行する。なお、モータコントローラ３００のマイクロコンピュータ３４０は、図３に示す交流モータ制御処理に加えて、上述したように、上位のコントローラからの指令に応答して、ＰＷＭ制御方式によって交流モータ２００の駆動を制御する。

【0024】

交流モータ制御処理においては、運転席の近傍に取り付けられたスイッチや音声認識などを介して、車両のドライバによって、交流モータ２００の動作モードが任意に選択されている。この動作モードとしては、通常（従来）の交流モータ２００の制御を踏襲した「通常モード」、交流モータ２００の電費を重視する「電費重視モード」、及び交流モータ２００の振動抑制を重視する「振動抑制重視モード」が含まれている。なお、車両のドライバは、任意の時点で、交流モータ２００の動作モードを変更することもできる。

【0025】

ステップ１０（図３では「Ｓ１０」と略記する。以下同様。）では、モータコントローラ３００のマイクロコンピュータ３４０が、例えば、車両の所定箇所に取り付けられた外気温度センサの出力信号を読み込むことで、外気温度を含む外気温度情報を取得する。なお、モータコントローラ３００のマイクロコンピュータ３４０は、例えば、気象情報から外気温度を含む外気温度情報を推定して取得するようにしてもよい。

【0026】

ステップ１１では、モータコントローラ３００のマイクロコンピュータ３４０が、例えば、交流モータ２００の所定箇所に取り付けられたロータ温度センサの出力信号を読み込むことで、ロータ温度を含むロータ温度情報を取得する。ここで、ロータ温度センサが、温度センサの一例として挙げられる。なお、モータコントローラ３００のマイクロコンピュータ３４０は、所定の推定モデルを使用して、例えば、交流モータ２００のトルク、回転速度、作動開始からの経過時間、作動停止からの経過時間などから、ロータ温度を含むロータ温度情報を推定して取得するようにしてもよい。また、モータコントローラ３００のマイクロコンピュータ３４０は、交流モータ２００の周辺に存在する部品の温度が取得可能であれば、所定の推定モデルを使用して、周辺部品の温度からロータ温度を含むロータ温度情報を推定して取得するようにしてもよい。

【0027】

ステップ１２では、モータコントローラ３００のマイクロコンピュータ３４０が、例えば、外気温度センサ及びロータ温度センサの故障診断結果、外気温度及びロータ温度の推定機能の故障診断結果などに応じて、外気温度情報及びロータ温度情報を正常に取得できたか否かを判定する。そして、モータコントローラ３００のマイクロコンピュータ３４０は、外気温度情報及びロータ温度情報が正常に取得できたと判定すれば（Ｙｅｓ）、処理をステップ１３へと進める。一方、モータコントローラ３００のマイクロコンピュータ３４０は、外気温度情報及びロータ温度情報が正常に取得できなかった、即ち、外気温度情報及びロータ温度情報の少なくとも一方が正常に取得できなかったと判定すれば（Ｎｏ）、今回の制御サイクルにおける交流モータ制御処理を終了させる。なお、モータコントローラ３００のマイクロコンピュータ３４０は、外気温度情報及びロータ温度情報が正常に取得できなかった場合、これらに故障が発生した可能性があるため、例えば、警告灯を点灯させるようにしてもよい。

【0028】

ステップ１３では、モータコントローラ３００のマイクロコンピュータ３４０が、例えば、外気温度及びロータ温度に応じた共振周波数が設定されたマップを参照し、外気温度情報により特定可能な外気温度、及びロータ温度情報により特定可能なロータ温度に応じた交流モータ２００の共振周波数を計算する。ここで、交流モータ２００の共振周波数を計算するためのマップは、外気温度及びロータ温度によって交流モータ２００のクリアランスが変化することを考慮し、実験やシミュレーションを介して事前に求めて不揮発性メモリ３４０Ｂに格納しておくことができる。

【0029】

ステップ１４では、モータコントローラ３００のマイクロコンピュータ３４０が、デフォルトのキャリア周波数が交流モータ２００の共振周波数の近傍にあるか否かを判定する。具体的には、モータコントローラ３００のマイクロコンピュータ３４０は、交流モータ２００の共振周波数を中心として、その両側に所定幅を持たせた所定範囲内にキャリア周波数が入っているか否かを判定する。ここで、共振周波数の両側に所定幅を設ける理由は、例えば、交流モータ２００の個体間のバラツキにより、共振周波数が必ずしも同一とならないためである。従って、この所定幅は、例えば、交流モータ２００の個体間のバラツキなどを考慮して適宜決定することができる（例えば、０．１［ｋＨｚ］など）。そして、モータコントローラ３００のマイクロコンピュータ３４０は、キャリア周波数が交流モータ２００の共振周波数の近傍にあると判定すれば（Ｙｅｓ）、処理をステップ１５へと進める。一方、モータコントローラ３００のマイクロコンピュータ３４０は、キャリア周波数が交流モータ２００の共振周波数の近傍にないと判定すれば（Ｎｏ）、今回の制御サイクルにおける交流モータ制御処理を終了させる。

【0030】

ステップ１５では、モータコントローラ３００のマイクロコンピュータ３４０が、交流モータ２００の動作モードに応じた分岐処理を実行する。具体的には、モータコントローラ３００のマイクロコンピュータ３４０は、交流モータ２００の動作モードが「通常モード」であると判定すれば、キャリア周波数を変更する必要がないので、今回の制御サイクルにおける交流モータ制御処理を終了させる。モータコントローラ３００のマイクロコンピュータ３４０は、交流モータ２００の動作モードが「電費重視モード」であると判定すれば、処理をステップ１６へと進めて、電費重視モードの処理を実行するサブルーチンをコールする。モータコントローラ３００のマイクロコンピュータ３４０は、交流モータ２００の動作モードが「振動抑制重視モード」であると判定すれば、処理をステップ１７へと進めて、振動抑制重視モードの処理を実行するサブルーチンをコールする。

【0031】

図４は、モータコントローラ３００のマイクロコンピュータ３４０が実行する、電費重視モードのサブルーチンの一例を示している。電費重視モードでは、詳細について以下で説明するように、インバータ３２０のスイッチング素子３２０Ａ～３２０Ｆの単位時間当たりの開閉回数を少なくすることで、スイッチングロスの低減を通して電費改善を図るべく、キャリア周波数を低周波数側へと変更させる。

【0032】

ステップ２０では、モータコントローラ３００のマイクロコンピュータ３４０が、キャリア周波数を低周波数側へと変更させるための変更量を設定する。具体的には、モータコントローラ３００のマイクロコンピュータ３４０は、例えば、不揮発性メモリ３４０Ｂから、実験やシミュレーションなどによって得られた最適な固定値である変更量（例えば、０．１［ｋＨｚ］など）を読み込み、これをキャリア周波数の変更量に設定する。また、モータコントローラ３００のマイクロコンピュータ３４０は、例えば、交流モータ２００のトルク及び回転速度に応じた変更量が設定されたマップを参照し、交流モータ２００の回転角度センサ２２０の角度信号、及び所定演算によって求められたトルクに応じた変更量を設定してもよい。このマップには、例えば、実験やシミュレーションなどによって得られた最適な変更量（低周波数側への変更量）が設定されており、これが不揮発性メモリ３４０Ｂに格納されている。従って、モータコントローラ３００のマイクロコンピュータ３４０は、不揮発性メモリ３４０Ｂに格納されたマップを参照することで、キャリア周波数の変更量を求めることができる。

【0033】

ステップ２１では、モータコントローラ３００のマイクロコンピュータ３４０が、デフォルトのキャリア周波数に対してステップ２０で設定した変更量を加算（又は減算）することで、キャリア周波数を低周波数側へと変更量分だけ変更する。

【0034】

図５は、モータコントローラ３００のマイクロコンピュータ３４０が実行する、振動抑制重視モードのサブルーチンの一例を示している。振動抑制重視モードでは、詳細について以下で説明するように、交流モータ２００のクリアランスが大きいか又は大きくなる可能性のある低温状態のときに、暖機を促進してクリアランスを短時間で小さくして振動抑制を図るべく、キャリア周波数を高周波数側へと変更する。

【0035】

ステップ３０では、モータコントローラ３００のマイクロコンピュータ３４０が、現在実行されているＰＷＭ制御方式に応じた分岐処理を実行する。具体的には、モータコントローラ３００のマイクロコンピュータ３４０は、現在実行されているＰＷＭ制御方式が通常の制御方式、即ち、ランダム制御方式以外の制御方式であると判定すれば、処理をステップ３２へと進める。また、モータコントローラ３００のマイクロコンピュータ３４０は、現在実行されているＰＷＭ制御方式がランダム制御方式であると判定すれば、処理をステップ３１へと進める。ここで、ランダム制御方式とは、キャリア周波数がランダムに変更される方式のことを言う。

【0036】

ステップ３１では、モータコントローラ３００のマイクロコンピュータ３４０が、デフォルトのキャリア周波数を中心として、その両側に所定幅を有する不感帯を設定し、ランダム制御方式においてこの不感帯をとらないようにする。ここで、デフォルトのキャリア周波数の両側に設けられる不感帯の所定幅は、例えば、交流モータ２００の個体間のバラツキなどを考慮して適宜決定することができる（例えば、０．１［ｋＨｚ］など）。その後、モータコントローラ３００のマイクロコンピュータ３４０は、処理をステップ３２へと進める。

【0037】

ステップ３２では、モータコントローラ３００のマイクロコンピュータ３４０が、メインルーチンのステップ１１で取得されたロータ温度情報により特定可能なロータ温度が第１の閾値未満であるか否かを判定する。ここで、第１の閾値は、交流モータ２００のクリアランスが大きいか又は大きくなる可能性のある低温状態にあるか否かを判定するための閾値であって、制御動作や官能評価などによって、例えば、クリアランスによりある程度の振動が発生すると考えられる「－７℃」に設定される。そして、モータコントローラ３００のマイクロコンピュータ３４０は、ロータ温度が第１の閾値未満であると判定すれば（Ｙｅｓ）、処理をステップ３３へと進める。一方、モータコントローラ３００のマイクロコンピュータ３４０は、ロータ温度が第１の閾値未満でない、即ち、ロータ温度が第１の閾値以上であると判定すれば（Ｎｏ）、処理をステップ３５へと進める。

【0038】

ステップ３３では、モータコントローラ３００のマイクロコンピュータ３４０が、メインルーチンのステップ１０で取得された外気温度情報により特定可能な外気温度が第２の閾値未満であるか否かを判定する。ここで、第２の閾値は、外気温度によって交流モータ２００が冷やされてクリアランスが大きくなる可能性のある低温状態にあるか否かを判定するための閾値であって、第１の閾値と同様に、制御動作や官能評価などによって、例えば、クリアランスによりある程度の振動が発生すると考えられる「－７℃」に設定される。そして、モータコントローラ３００のマイクロコンピュータ３４０は、外気温度が第２の閾値未満であると判定すれば（Ｙｅｓ）、処理をステップ３４へと進める。一方、モータコントローラ３００のマイクロコンピュータ３４０は、外気温度が第２の閾値未満でない、即ち、外気温度が第２の閾値以上であると判定すれば（Ｎｏ）、処理をステップ３５へと進める。

【0039】

ステップ３４では、モータコントローラ３００のマイクロコンピュータ３４０が、ロータ温度が第１の閾値未満、かつ外気温度が第２の閾値未満であるため低温状態にあると判断し、デフォルトのキャリア周波数を低温状態に適合した高周波数側へと変更するための変更量を設定する。具体的には、モータコントローラ３００のマイクロコンピュータ３４０は、例えば、不揮発性メモリ３４０Ｂから、実験やシミュレーションなどによって得られた最適な固定値である変更量を読み込み、これをキャリア周波数の変更量に設定する。また、モータコントローラ３００のマイクロコンピュータ３４０は、例えば、交流モータ２００のトルク及び回転速度に応じた変更量が設定されたマップを参照し、交流モータ２００の回転角度センサ２２０の角度信号、及び所定演算によって求められたトルクに応じた変更量を設定してもよい。このマップには、例えば、実験やシミュレーションなどによって得られた最適な変更量（高周波数側への変更量）が設定されており、これが不揮発性メモリ３４０Ｂに予め格納されている。従って、モータコントローラ３００のマイクロコンピュータ３４０は、不揮発性メモリ３４０Ｂに格納されたマップを参照することで、キャリア周波数の変更量を求めることができる。その後、モータコントローラ３００のマイクロコンピュータ３４０は、処理をステップ３６へと進める。

【0040】

ステップ３５では、モータコントローラ３００のマイクロコンピュータ３４０が、ロータ温度が第１の閾値以上、又は外気温度が第２の閾値以上であるため低温状態にないと判断し、デフォルトのキャリア周波数を変更するための変更量を設定する。具体的には、モータコントローラ３００のマイクロコンピュータ３４０は、例えば、不揮発性メモリ３４０Ｂから、実験やシミュレーションなどによって得られた最適な固定値である変更量を読み込み、これをキャリア周波数の変更量に設定する。また、モータコントローラ３００のマイクロコンピュータ３４０は、例えば、交流モータ２００のトルク及び回転速度に応じた変更量が設定されたマップを参照し、交流モータ２００の回転角度センサ２２０の角度信号、及び所定演算によって求められたトルクに応じた変更量を設定してもよい。このマップには、例えば、実験やシミュレーションなどによって得られた最適な変更量（低周波数側又は高周波数側への変更量）が設定されており、これが不揮発性メモリ３４０Ｂに予め格納されている。従って、モータコントローラ３００のマイクロコンピュータ３４０は、不揮発性メモリ３４０Ｂに格納されたマップを参照することで、キャリア周波数の変更量を求めることができる。その後、モータコントローラ３００のマイクロコンピュータ３４０は、処理をステップ３６へと進める。

【0041】

ステップ３６では、モータコントローラ３００のマイクロコンピュータ３４０が、デフォルトのキャリア周波数に対してステップ３４又はステップ３５で設定した変更量を加算（又は減算）することで、キャリア周波数を低周波数側へと変更量分だけ変更する。

【0042】

かかる交流モータ制御処理によれば、交流モータ２００の外気温度及びロータ温度が正常に取得できたことを前提として、交流モータ２００の共振周波数が求められる。そして、デフォルトのキャリア周波数が共振周波数の近傍にあれば、交流モータ２００の動作モードに応じて「通常モード」、「電費重視モード」及び「振動抑制重視モード」のいずれかが実行される。一方、デフォルトのキャリア周波数が共振周波数の近傍になければ、共振による振動を考慮する必要がないため、デフォルトのキャリア周波数を使用した交流モータの制御が実行される。

【0043】

「通常モード」では、共振による振動が発生する可能性があるが、車両のドライバの意思を尊重して、デフォルトのキャリア周波数のまま交流モータの制御が実行される。また、「電費重視モード」では、共振による振動が発生する可能性があることを考慮して、共振周波数を避けながら、デフォルトのキャリア周波数が所定の変更量だけ低周波数側に変更される。従って、「電費重視モード」では、キャリア周波数が低周波数側に変更されることで、インバータ３２０のスイッチング素子３２０Ａ～３２０Ｆの単位時間当たりの開閉回数が減り、スイッチングロスの低減によって電費を改善することができる。このとき、交流モータ２００のトルク及び回転速度に応じた変更量が設定されたマップを参照して変更量を設定することで、変更量の適正化が図られ、多様な動作状態での電費をより改善することができる。

【0044】

「振動抑制重視モード」では、最初に、交流モータ２００のＰＷＭ制御方式がランダム制御方式であれば、ランダムに変更するキャリア周波数の不感帯が設定される。このため、交流モータ２００をランダム制御方式で制御しても、キャリア周波数が共振周波数近傍となることが回避され、これによって、キャリア周波数が共振周波数近傍になって共振して振動が増長することを抑制できる。

【0045】

その後、ロータ温度が第１の閾値未満、かつ外気温度が第２の閾値未満となる低温状態、即ち、交流モータ２００の温度が所定値より低い冷間時であると判定されると、交流モータ２００のクリアランスが大きいか又は大きくなる可能性があると判断し、共振周波数を避けながら、キャリア周波数が所定の変更量だけ高周波数側へと変更される。キャリア周波数が高周波数側へと変更されると、交流モータ２００のロータ２００Ｒで発生する鉄損が大きくなり、ロータ２００Ｒの温度上昇により交流モータ２００の暖機が促進されて、軸受と駆動軸との間のクリアランス、軸受内部のクリアランス、及び軸受とモータハウジングとの間のクリアランスが短時間で小さくなる。このとき、交流モータ２００のトルク及び回転速度に応じた変更量が設定されたマップを参照して変更量を設定することで、変更量の適正化が図られ、多様な動作状態での振動抑制の実効を図ることができる。

【0046】

また、ロータ温度が第１の閾値未満、かつ外気温度が第２の閾値未満となる低温状態にないと判定されると、交流モータ２００のクリアランスが小さいか又は小さくなる高温状態であると判断し、共振周波数を避けながら、キャリア周波数が所定の変更量だけ高周波数側又は低周波数側へと変更される。キャリア周波数が高周波数側へと変更されると、交流モータ２００のクリアランスが比較的小さいことから必然的に振動が抑制されつつ、上述したように、交流モータ２００のロータ２００Ｒで発生する鉄損が大きくなって暖機を促進することができる。一方、キャリア周波数が低周波数側へと変更されると、交流モータ２００のクリアランスが比較的小さいことから必然的に振動が抑制されつつ、上述したように、スイッチングロスの低減によって電費を改善することができる。このとき、交流モータ２００のトルク及び回転速度に応じた変更量が設定されたマップを参照して変更量を設定することで、変更量の適正化が図られ、多様な動作状態での電費改善及び振動抑制の実効を図ることができる。

【0047】

「振動抑制重視モード」において、ＰＷＭ制御方式がランダム制御方式である場合、キャリア周波数の不感帯を設定する代わりに、ＰＷＭ制御方式を通常の制御方式に変更するようにしてもよい。このようにすれば、キャリア周波数が共振周波数近傍となることが回避され、これによって、キャリア周波数が共振周波数近傍になって共振して振動が増長することを抑制できる。

【0048】

なお、当業者であれば、様々な上記実施形態の技術的思想について、その一部を省略したり、その一部を相互に適宜組み合わせたり、その一部を周知技術に置換したりすることで、新たな実施形態を生み出せることを容易に理解できるであろう。

【0049】

その一例を挙げると、交流モータ２００は、電気自動車やハイブリッド自動車のモータジェネレータに限らず、振動や騒音が認知され易い交流モータであってもよい。また、インバータ３２０に直流電流を供給する電源は、エネルギ貯蔵システム３６０の代わりに、車両に搭載されたバッテリであってもよい。

【符号の説明】

【0050】

２００…交流モータ ３００…モータコントローラ ３２０…インバータ ３４０…マイクロコンピュータ（モータの制御装置）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】