特開 2025-1310 電動機制御方法及び電動機制御装置

(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】P2025001310

(43)【公開日】2025-01-08

(54)【発明の名称】電動機制御方法及び電動機制御装置

(51)【国際特許分類】

   H02P 21/05 20060101AFI20241225BHJP

【ＦＩ】

H02P21/05 ZHV

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023100821

(22)【出願日】2023-06-20

(71)【出願人】

【識別番号】000003997

【氏名又は名称】日産自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002468

【氏名又は名称】弁理士法人後藤特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】山内 亮佑

(72)【発明者】

【氏名】金堂 雅彦

(72)【発明者】

【氏名】浅原 康之

【テーマコード（参考）】

5H505

【Ｆターム（参考）】

5H505AA16

5H505BB04

5H505CC04

5H505DD03

5H505DD08

5H505EE41

5H505EE49

5H505HA09

5H505HB01

5H505JJ03

5H505JJ25

5H505JJ28

5H505LL01

5H505LL22

5H505LL41

5H505LL60

(57)【要約】

【課題】電動機の動作に伴って発生する騒音の低減及び効率低下の抑制を両立する。
【解決手段】
基本電流から定めた基準波とキャリア波を用いてＰＷＭ制御信号を生成し、ＰＷＭ制御信号により電力変換器２００を操作して電動機３００を駆動する電動機制御方法を提供する。この電動機制御方法では、電動機の動作状態に基づいて当該電動機の動作に伴う騒音の周波数を推定する。そして、推定した周波数が規定周波数範囲に含まれると判断した場合に、キャリア周波数を変更するキャリア周波数変更処理及び電動機の電磁加振力を抑制するための高調波電流を基本電流に重畳する高調波電流重畳処理を実行する。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基本電流から定めた基準波とキャリア波を用いてＰＷＭ制御信号を生成し、前記ＰＷＭ制御信号により電力変換器を操作して電動機を駆動する電動機制御方法であって、
前記電動機の動作状態に基づいて、前記電動機の動作に伴う騒音の周波数を推定し、
推定した前記周波数が規定周波数範囲に含まれると判断した場合に、
キャリア周波数を変更するキャリア周波数変更処理、及び前記電動機の電磁加振力を抑制するための高調波電流を前記基本電流に重畳する高調波電流重畳処理を実行する、
電動機制御方法。

【請求項2】

請求項１に記載の電動機制御方法であって、
前記キャリア周波数変更処理では、
前記キャリア周波数を、所定の基本キャリア周波数よりも高い補正キャリア周波数に設定する、
電動機制御方法。

【請求項3】

請求項２に記載の電動機制御方法であって、
前記規定周波数範囲を、電動機回転数に応じた前記電磁加振力における共振周波数と、構造系の共振周波数帯と、が重なり合う周波数範囲に定める、
電動機制御方法。

【請求項4】

請求項３に記載の電動機制御方法であって、
前記規定周波数範囲を、複数次数の前記電磁加振力におけるそれぞれの前記共振周波数に基づいて定める、
電動機制御方法。

【請求項5】

請求項１に記載の電動機制御方法であって、
前記電動機は車両に搭載され、
前記規定周波数範囲を、前記車両に設けられる加速度センサの検出値に基づいて調節する、
電動機制御方法。

【請求項6】

請求項２に記載の電動機制御方法であって、
前記電動機は車両に搭載され、
前記周波数が前記規定周波数範囲に含まれると判断すると、前記車両における車室内の暗騒音の大きさが基準値以下であるかを判定し、
前記暗騒音の大きさが前記基準値以下であると、前記キャリア周波数変更処理及び前記高調波電流重畳処理を実行し、
前記暗騒音の大きさが前記基準値を超えていると、前記キャリア周波数変更処理及び前記高調波電流重畳処理を何れも非実行とする、
電動機制御方法。

【請求項7】

基本電流から定まる基準波とキャリア波を用いてＰＷＭ制御信号を生成し、前記ＰＷＭ制御信号により電力変換器を操作して電動機を駆動する電動機制御装置であって、
前記電動機の動作状態に基づいて、前記電動機の動作に伴う騒音の周波数としての騒音周波数を推定する推定部と、
推定した前記周波数が規定周波数範囲に含まれると判断した場合に、キャリア周波数を変更するキャリア周波数変更処理、及び前記電動機の電磁加振力を抑制するための高調波電流を前記基本電流に重畳する高調波電流重畳処理を実行する、騒音抑制処理部と、を有する、
電動機制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電動機制御方法及び電動機制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御によってインバータを操作することで、電動車両の走行駆動源として機能する電動機の動作を制御する制御方法が開示されている。特に、特許文献１の制御方法では、車両周囲の騒音レベルが低いなどの状況において、キャリア周波数を走行用に定められた基本値から変更することで車両内部において発生する騒音を抑制する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第２００７/１４８５２１号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載の制御方法では、上記のように車両周囲の騒音レベル（暗騒音レベル）が低いなどの騒音が乗員に認識されやすい状況を検知してキャリア周波数を変更する。このため、そもそも車両内部において発生する騒音レベル自体が低い状況下であってもキャリア周波数が変更されることとなるので、スイッチング損失の増大を招き効率が低下する。

【0005】

本発明は上記課題に鑑みたものであり、電動機の動作に伴って発生する騒音の低減及び効率低下の抑制を両立し得る電動機制御方法及び電動機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】

本発明の一態様によれば、基本電流から定めた基準波とキャリア波を用いてＰＷＭ制御信号を生成し、ＰＷＭ制御信号により電力変換器を操作して電動機を駆動する電動機制御方法が提供される。

【0007】

この電動機制御方法では、電動機の動作状態に基づいて、電動機の動作に伴う騒音の周波数としての騒音周波数を推定する。そして、騒音周波数が規定周波数範囲に含まれると判断した場合に、キャリア周波数を変更するキャリア周波数変更処理、及び前記電動機の電磁加振力を抑制するための高調波電流を基本電流に重畳する高調波電流重畳処理を実行する。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、電動機の動作に伴って発生する騒音の低減及び効率の低下抑制を両立することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、本発明の各実施形態に共通するモータシステムの構成を示すブロック図である。

【図2】図２は、キャリア周波数の切り替え態様について説明する図である。

【図3】図３は、第１実施形態による騒音抑制処理実行判定の詳細を示すフローチャートである。

【図4】図４は、電磁加振力の共振周波数と構造系の共振周波数の関係を示すグラフである。

【図5】図５は、第２実施形態による騒音抑制処理実行判定の詳細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】

【0010】

以下、添付図面を参照しながら本発明の各実施形態について説明する。

【0011】

［第１実施形態］
図１は、本実施形態による電動機制御方法を実現するモータシステム１の構成を示す制御ブロック図である。なお、本実施形態のモータシステム１は、電動機を走行駆動源とするハイブリッド車両又は電気自動車（ＥＶ）などに搭載される。

【0012】

特に、モータシステム１は、主として、モータ制御部１００と、電力変換器として機能するインバータ２００と、電動機として機能するモータ３００と、により構成される。

【0013】

モータ制御部１００は、中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）等を有するコンピュータ（車載制御ユニット）により構成される。なお、モータ制御部１００は、一台又は複数台のコンピュータハードウェアにより構成される。

【0014】

モータ制御部１００は、モータ３００に対する要求出力を示唆する入力パラメータ（特に、指令トルク）に基づいて、電力指令値（後述の三相交流電圧指令値ｖ_ｕ ^＊＊、ｖ_ｖ ^＊＊、ｖ_ｗ ^＊＊）を演算してインバータ２００に出力する。なお、モータ制御部１００の詳細な構成については後述する。

【0015】

インバータ２００は、主として、三相交流電圧指令値ｖ_ｕ ^＊＊、ｖ_ｖ ^＊＊、ｖ_ｗ ^＊＊とキャリア波との比較結果に応じてＰＷＭ制御信号を生成するＰＷＭ制御部と、ＰＷＭ制御信号に応じたスイッチングパターンで動作する半導体スイッチング素子（例えば、ＳｉＣスイッチング素子）と、により構成される。このＰＷＭ制御信号に基づく半導体スイッチング素子のスイッチング動作により、図示しない直流電源（特に、車載のバッテリ）の出力電力が三相交流電力に変換されてモータ３００に供給される。

【0016】

さらに、本実施形態において、インバータ２００は、モータ制御部１００から制御実行フラグを参照して、キャリア波のキャリア周波数ｆ_ｃを、基本キャリア周波数ｆ_ｃ１と補正キャリア周波数ｆ_ｃ２との間で切り替える。

【0017】

図２は、キャリア周波数ｆ_ｃの切り替え態様について説明する図である。図示のように、インバータ２００は、制御実行フラグがオフであるとキャリア周波数ｆ_ｃを基本キャリア周波数ｆ_ｃ１に設定し、制御実行フラグがオンであるとキャリア周波数ｆ_ｃを補正キャリア周波数ｆ_ｃ２に設定する。

【0018】

ここで、基本キャリア周波数ｆ_ｃ１は、スイッチングによる損失を低減してインバータ２００の動作効率を最適化する観点から適切な値に定められる。より具体的に、基本キャリア周波数ｆ_ｃ１は、例えば数ｋＨｚ～１０ｋＨｚの範囲内に設定することができる。

【0019】

一方、補正キャリア周波数ｆ_ｃ２は、後述する高周波電流の重畳を実行する観点から、基本キャリア周波数ｆ_ｃ１よりも高い値に定められる。特に、補正キャリア周波数ｆ_ｃ２は、基本キャリア周波数ｆ_ｃ１に対して数倍～数十倍の値に設定される。より具体的に、補正キャリア周波数ｆ_ｃ２は、例えば１５ｋＨｚ～２０ｋＨｚの範囲内に設定することができる。

【0020】

図２に戻り、モータ３００は、例えば、永久磁石同期モータ（ＩＰＭモータ）等の三相交流同期電動機により構成され、車両の走行駆動源として機能する。

【0021】

次に、モータ制御部１００の詳細について説明する。図１に示すように、モータ制御部１００は、電流制御回路１０と、第１重畳制御回路３０と、第２重畳制御回路５０と、を備えている。

【0022】

電流制御回路１０は、基本電流制御器１１、減算器１２、重畳制御部１３、加算器１４、ｄｑ／三相変換器１５、及び三相／ｄｑ変換器１６を備えている。

【0023】

基本電流制御器１１は、基本波電流偏差（ｉ_ｄ ^＊－ｉ_ｄ）、（ｉ_ｑ ^＊－ｉ_ｑ）をＰＩ演算（比例・積分演算）することにより、基本ｄｑ軸電圧指令値ｖ_ｄ ^＊、ｖ_ｑ ^＊を算出する。

【0024】

減算器１２は、モータ電流の実計測値に相当するｄｑ軸電流ｉ_ｄ、ｉ_ｑと、モータ３００に対する要求出力（指令トルク）に基づいて定まる基本ｄｑ軸電流指令値ｉ_ｄ ^＊、ｉ_ｑ ^＊と、の差分を基本波電流偏差（ｉ_ｄ ^＊－ｉ_ｄ）、（ｉ_ｑ ^＊－ｉ_ｑ）として演算する。

【0025】

重畳制御部１３は、モータ回転数Ｎ_ｍに基づいて、基本波電流に対する高周波電流の重畳の実行と非実行を判定する。特に、重畳制御部１３は、高周波電流重畳を実行すると判断した場合には、後述する第１重畳電圧及び第２重畳電圧を加算器１４に出力するとともに、制御実行フラグをオンにしてインバータ２００に出力する。一方、重畳制御部１３は、各重畳電圧指令値の値を０として加算器１４に出力するとともに、制御実行フラグをオフにしてインバータ２００に出力する。なお、高周波電流の重畳実行判定（以下、「騒音抑制処理実行判定」と称する）の詳細は後述する。

【0026】

加算器１４は、基本ｄｑ軸電圧指令値ｖ_ｄ ^＊、ｖ_ｑ ^＊に、第１重畳電圧及び第２重畳電圧を加算することで補正ｄｑ軸電圧指令値ｖ_ｄ ^＊＊、ｖ_ｑ ^＊＊を算出し、インバータ２００に出力する。

【0027】

ｄｑ／三相変換器１５は、補正ｄｑ軸電圧指令値ｖ_ｄ ^＊＊、ｖ_ｑ ^＊＊に対して、モータ３００の電気角θを用いてｄｑ軸座標系から三相交流座標系への変換を行うことで三相交流電圧指令値ｖ_ｕ ^＊＊、ｖ_ｖ ^＊＊、ｖ_ｗ ^＊＊を算出して、インバータ２００に出力する。なお、電気角θは、レゾルバ等の図示しない回転位置センサの検出値から定めることができる。

【0028】

三相／ｄｑ変換器１６は、モータ電流の実計測値（三相電流ｉ_ｕ、ｉ_ｖ、ｉ_ｗ）に対して、電気角θを用いて三相交流座標系からｄｑ軸座標系への変換を行うことでｄｑ軸電流ｉ_ｄ、ｉ_ｑを算出する。なお、三相電流ｉ_ｕ、ｉ_ｖ、ｉ_ｗは、図示しない電流センサの検出値から定めることができる。

【0029】

第１重畳制御回路３０は、基本電流制御器１１のみでモータ電流を制御した場合に発生する所定次数の高調波成分と同等の周波数で回転する直交座標系、すなわち、基本電流の周波数の整数倍（次数ｍ１倍）の周波数で回転する高調波座標系（ｄｈ_１ｑｈ_１軸座標系）において、モータ電流に含まれる高調波成分を制御する回路である。

【0030】

特に、第１重畳制御回路３０は、基本ｄｑ軸電圧指令値ｖ_ｄ ^＊、ｖ_ｑ ^＊に基づいてＰＷＭ信号を生成した場合に、モータ３００において生じる第６ｎ次（ｎは任意の整数）の電磁加振力を抑制できるように第１重畳電圧を演算し、当該第１重畳電圧を重畳制御部１３に出力する。なお、第１重畳制御回路３０では、想定する電磁加振力の次数よりも大きい次数成分及び小さい次数成分を含む高周波電流を生成し得る第１重畳電圧を定めることが好ましい。例えば、抑制対象として６次（ｎ＝１）の電磁加振力を想定する場合には、５次（ｍ１＝５）と７次（ｍ１＝７）の成分が複合した高周波電流を基本電流に重畳できるように第１重畳電圧を定める。

【0031】

特に、第１重畳制御回路３０は、重畳電流制御器３１、減算器３２、ｄｈ_１ｑｈ_１／ｄｑ変換器３５、及びｄｑ／ｄｈ_１ｑｈ_１変換器３６を備えている。

【0032】

重畳電流制御器３１は、第１重畳電流偏差（ｉ_ｄｈ１ ^＊－ｉ_ｄｈ１）、（ｉ_ｑｈ１ ^＊－ｉ_ｑｈ１）をＰＩ演算（比例・積分演算）することにより、第１重畳電圧指令値ｖ_ｄｈ１ ^＊、ｖ_ｑｈ１ ^＊を算出する。

【0033】

減算器３２は、重畳電流の計測値に相当する第１重畳電流ｉ_ｄｈ１、ｉ_ｑｈ１と、所定の第１重畳電流指令値ｉ_ｄｈ１ ^＊、ｉ_ｑｈ１ ^＊と、の差分を第１重畳電流偏差（ｉ_ｄｈ１ ^＊－ｉ_ｄｈ１）、（ｉ_ｑｈ１ ^＊－ｉ_ｑｈ１）として演算する。

【0034】

ｄｈ_１ｑｈ_１／ｄｑ変換器３５は、電気角θ及び第１重畳電圧指令値ｖ_ｄｈ１ ^＊、ｖ_ｑｈ１ ^＊を入力として第１重畳電圧を算出し、重畳制御部１３に出力する。より具体的に、ｄｈ_１ｑｈ_１／ｄｑ変換器３５は、電気角θと、当該電気角θに対して次数ｋ１を乗じた値θ_ｈ１と、の和を位相（θ＋θ_ｈ１）として演算する。そして、ｄｈ_１ｑｈ_１／ｄｑ変換器３５は、第１重畳電圧指令値ｖ_ｄｈ１ ^＊、ｖ_ｑｈ１ ^＊に対して、位相（θ＋θ_ｈ１）を用いてｄｈ_１ｑｈ_１軸座標系からｄｑ軸座標系への変換を行って第１重畳電圧を算出し、重畳制御部１３に出力する。

【0035】

ｄｑ／ｄｈ_１ｑｈ_１変換器３６は、電気角θ及びモータ電流の実計測値に相当するｄｑ軸電流ｉ_ｄ、ｉ_ｑを入力として第１重畳電流ｉ_ｄｈ１、ｉ_ｑｈ１を算出する。より具体的に、ｄｑ／ｄｈ_１ｑｈ_１変換器３６は、ｄｈ_１ｑｈ_１／ｄｑ変換器３５と同様に電気角θから位相（θ＋θ_ｈ１）を演算する。そして、ｄｑ／ｄｈ_１ｑｈ_１変換器３６は、ｄｑ軸電流ｉ_ｄ、ｉ_ｑに対して、位相（θ＋θ_ｈ１）を用いてｄｑ軸座標系からｄｈ_１ｑｈ_１軸座標系への変換を行うことで第１重畳電流ｉ_ｄｈ１、ｉ_ｑｈ１を算出する。

【0036】

第２重畳制御回路５０は、第１重畳制御回路３０とは異なる次数の高調波成分と同等の周波数で回転する直交座標系、すなわち、基本電流の周波数の整数倍（次数ｍ２倍）の周波数で回転する高調波座標系（ｄｈ_２ｑｈ_２軸座標系）において、モータ電流に含まれる高調波成分を制御する回路である。特に、第２重畳制御回路５０は、基本ｄｑ軸電圧指令値ｖ_ｄ ^＊、ｖ_ｑ ^＊に基づいてＰＷＭ信号を生成した場合に、モータ３００において生じる第６ｋ次（ｋはｎと異なる任意の整数）の電磁加振力を抑制できるように第２重畳電圧を演算し、当該第２重畳電圧を重畳制御部１３に出力する。

【0037】

なお、第２重畳制御回路５０では、第１重畳制御回路３０とは異なる次数の電磁加振力を低減するための高周波重畳電流を生成する。そして、第２重畳制御回路５０においても、想定する電磁加振力の次数よりも大きい次数成分及び小さい次数成分を含む高周波電流を生成し得る第２重畳電圧を定めることが好ましい。例えば、抑制対象として１２次の電磁加振力を想定する場合には、１１次（ｍ２＝１１）と１３次（ｍ２＝１３）の成分が複合した高周波電流を基本電流に重畳できるように第２重畳電圧を定める。

【0038】

特に、第２重畳制御回路５０は、重畳電流制御器５１、減算器５２、ｄｈ_２ｑｈ_２／ｄｑ変換器５５、及びｄｑ／ｄｈ_２ｑｈ_２変換器５６を備えている。

【0039】

そして、これら第２重畳制御回路５０における各要素は、第１重畳制御回路３０における各要素と同様のロジックで演算を行うことで第２重畳電圧を算出し、重畳制御部１３に出力する。

【0040】

ここで、上記のように、重畳制御部１３は、騒音抑制処理実行判定の結果に応じて、第１重畳電圧及び第２重畳電圧の実行可否を決めるとともに、それに応じた制御実行フラグをインバータ２００に出力する。さらに、インバータ２００では、制御実行フラグがオフであるとキャリア周波数ｆ_ｃを基本キャリア周波数ｆ_ｃ１に設定する一方、制御実行フラグがオンであるとキャリア周波数ｆ_ｃを補正キャリア周波数ｆ_ｃ２に設定する。

【0041】

したがって、本実施形態では、キャリア周波数ｆ_ｃを補正キャリア周波数ｆ_ｃ２に設定する処理（以下、「キャリア周波数変更処理」と称する）と、基本電流に高調波電流を重畳する処理（以下、「高調波電流重畳処理」）と、が同じタイミングで実行される。このように、本実施形態では、キャリア周波数変更処理と高調波電流重畳処理が同じタイミングで実行されることで、モータ３００の動作に伴って発生する騒音を抑制しつつ、スイッチング損失を抑えて効率を高めることができる。

【0042】

以下、キャリア周波数変更処理及び高調波電流重畳処理を同じタイミングで実行することによる技術的意義について説明する。

【0043】

上述した特許文献１には、キャリア周波数ｆ_ｃを変化させることで、インバータ２００の作動により生じる騒音を低減する制御方法が開示されている。しかしながら、モータ３００の動作に伴い生じる騒音については、キャリア周波数ｆ_ｃを変化させても低減することができない。

【0044】

ここで、モータ３００の動作に伴い生じる騒音（信号）は、回転子が回転する際に生じる磁束の変化によって発生する電磁加振力の影響によるものである。そして、このような電磁加振力を低減する手法として、モータ３００にロータスキューや短節巻きといった構造的な工夫の採用、或いは上述した高調波電流重畳処理の実行が考えられる。

【0045】

しかしながら、ロータスキューや短節巻きなどの構造を採用すると、一般的にモータ３００の最大トルクや効率が低下する傾向にある。一方で、高調波電流重畳処理では、最大トルクや効率の低下は避けられるものの、生成可能な高調波電流の周波数がキャリア周波数ｆ_ｃに拘束されるという性質がある。すなわち、高調波電流重畳処理を実行可能な制御領域は、キャリア周波数ｆ_ｃの大きさによって制約されるため、騒音抑制が要求されるシーンにおいてこれを実行できないという事態が生じ得る。特に、モータ３００の高回転数領域（高車速域）では、低回転数領域（低車速域）と比べ、高調波電流重畳処理を実行するためにキャリア周波数ｆ_ｃをより高くすることが求められるため、高調波電流重畳処理を実行できなくなる。これに対して、高調波電流重畳処理の制御領域を拡大するために、キャリア周波数ｆ_ｃを常に高い値に設定する方法も考えられるが、スイッチング損が増大して効率の低下につながる。

【0046】

これに対して、本実施形態では、上述した騒音抑制処理実行判定により、高調波電流重畳処理を実行すべきタイミングを的確に検知して、当該タイミングにおいてのみ、キャリア周波数変更処理及び高調波電流重畳処理を同時に実行することで、モータ３００の動作に伴う騒音を低減しつつ効率の低下を回避することができる。以下、騒音抑制処理実行判定の詳細を説明する。

【0047】

図３は、騒音抑制処理実行判定の詳細を示すフローチャートである。なお、図３に示す各処理は、重畳制御部１３により所定の演算周期で繰り返し実行される。

【0048】

図示のように、本ルーチンでは、先ず、モータ回転数Ｎ_ｍを取得する（Ｓ１００）。なお、モータ回転数Ｎ_ｍは、回転位置センサの検出値から適宜演算することができる。

【0049】

次に、モータ回転数Ｎ_ｍに基づいて、モータ３００の動作により発生する騒音の周波数（以下、「騒音周波数ｆ_ｍｏ」と称する）を推定する（Ｓ２００）。より具体的には、モータ回転数Ｎ_ｍから、予め準備したモータ回転数Ｎ_ｍと騒音周波数ｆ_ｍｏの関係を参照するなどして、騒音周波数ｆ_ｍｏを推定する。

【0050】

さらに、推定した騒音周波数ｆ_ｍｏが、振動増大周波数範囲Ｒに含まれるかを判定する（Ｓ３００）。ここで、振動増大周波数範囲Ｒとは、モータ３００の電磁加振力の共振周波数と構造系の共振周波数が重なる周波数範囲を意味する。

【0051】

図４は、電磁加振力の共振周波数と構造系の共振周波数の関係を示すグラフである。なお、図４においては、６ｎ次の電磁加振力の共振周波数に符号「Ｃ１」を付し、６ｋ次の電磁加振力の共振周波数に符号「Ｃ２」を付す。また、構造系の共振周波数帯であって、相対的に低い周波数帯（以下、「低周波共振帯」と称する）に符号「Ａ_{ｒｅ_Ｌ}」を付し、相対的に高い周波数帯（以下、「高周波共振帯」と称する）に符号「Ａ_{ｒｅ_Ｈ}」を付す。

【0052】

振動増大周波数範囲Ｒは、共振周波数Ｃ１，Ｃ２と、低周波共振帯Ａ_{ｒｅ_Ｌ}又は高周波共振帯Ａ_{ｒｅ_Ｈ}との共通領域として規定される。特に、図４の例では、高周波側に２つの振動増大周波数範囲Ｒ１，Ｒ２及び低周波側に１つの振動増大周波数範囲Ｒ３が規定される。そして、本実施形態では、予め所定の記憶領域に準備した振動増大周波数範囲Ｒのデータを参照し、騒音周波数ｆ_ｍｏとの対比結果を参照して、騒音抑制処理の実行可否を判断する。

【0053】

より具体的には、騒音周波数ｆ_ｍｏが振動増大周波数範囲Ｒに含まれる場合（Ｓ３００のＹｅｓ）には、制御実行フラグをオンにする（Ｓ４００）。一方、騒音周波数ｆ_ｍｏが振動増大周波数範囲Ｒに含まれない場合（Ｓ３００のＮｏ）には、制御実行フラグをオフにする（Ｓ５００）。

【0054】

なお、図４では、低周波共振帯Ａ_{ｒｅ_Ｌ}と、６ｋ次の電磁加振力における共振周波数Ｃ２と、の共通部分が振動増大周波数範囲Ｒ３として規定されている。一方で、振動増大周波数範囲Ｒ３は、振動増大周波数範囲Ｒ１，Ｒ２と比べて低回転数領域に含まれるため、キャリア周波数ｆ_ｃが低くても（基本キャリア周波数ｆ_ｃ１に設定されていても）、高調波電流重畳処理を実行することが可能となる。このため、騒音周波数ｆ_ｍｏが高周波側の振動増大周波数範囲Ｒ１，Ｒ２に含まれる場合に制御実行フラグをオンにして、低周波側の振動増大周波数範囲Ｒ３に含まれる場合には制御実行フラグをオフにするロジックを採用することが好ましい。特に、制御実行フラグをオンにすべき振動増大周波数範囲Ｒと、制御実行フラグをオフにすべき振動増大周波数範囲Ｒと、の切り分けを、モータ回転数Ｎ_ｍを参照して判定するロジックを採用することができる。

【0055】

さらに、図４に示すように、各振動増大周波数範囲Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３は、それぞれ、モータ回転数Ｎ_ｍがＮ_ｍ１～Ｎ_ｍ２の値をとる範囲、Ｎ_ｍ３～Ｎ_ｍ４の値をとる範囲、及びＮ_ｍ５～Ｎ_ｍ６の値をとる範囲として定まる。モータ３００の動作により発生する騒音の周波数を示唆するパラメータとしてモータ回転数Ｎ_ｍをそのまま用いて、上記Ｓ３００の判定を行うロジックを採用しても良い。

【0056】

以上説明した本実施形態の電動機制御方法の構成及び作用効果をまとめて説明する。

【0057】

本実施形態では、基本電流（ｉ_ｄ ^＊，ｉ_ｑ ^＊）から定めた基準波（ｖ_ｄ ^＊＊，ｖ_ｑ ^＊＊）とキャリア波を用いてＰＷＭ制御信号を生成し、ＰＷＭ制御信号により電力変換器（インバータ２００）を操作して電動機（モータ３００）を駆動する電動機制御方法が提供される。

【0058】

この電動機制御方法では、モータ３００の動作状態に基づいて、モータ３００の動作により発生する騒音の周波数としての騒音周波数ｆ_ｍｏを推定し、推定した騒音周波数ｆ_ｍｏが規定周波数範囲（振動増大周波数範囲Ｒ）に含まれると判断した場合に、キャリア周波数ｆ_ｃを変更するキャリア周波数変更処理、及びモータ３００の駆動により発生する電磁加振力を抑制するための高調波電流を基本電流に重畳する高調波電流重畳処理を実行する。

【0059】

これにより、騒音抑制が要求されるシーンを適切に検知して、当該シーンにおいてのみキャリア周波数ｆｃの変更及び高調波電流重畳処理を同時に実行して、モータ３００が加振源となって発生する騒音を低減することができる。したがって、モータ３００の動作に伴って発生する騒音の低減及び効率の低下抑制を両立することができる。

【0060】

特に、本実施形態による制御を実行することで、モータ３００にロータスキューや短節巻きなどの構造を設けずとも電磁加振力を抑制することができる。すなわち、当該効率を採用することに伴う効率の低下を避けつつも、必要とされる騒音の抑制効果を得ることができる。

【0061】

また、本実施形態のキャリア周波数変更処理では、キャリア周波数ｆ_ｃを所定の基本キャリア周波数ｆ_ｃ１よりも高い補正キャリア周波数ｆ_ｃ２に設定する。

【0062】

これにより、騒音抑制が要求されるシーンにおいてより確実に、高調波電流重畳処理におけるキャリア周波数ｆ_ｃによる制約を緩和することができる。

【0063】

さらに、本実施形態では、振動増大周波数範囲Ｒを、電動機回転数（モータ回転数Ｎ_ｍ）に応じた電磁加振力における共振周波数Ｃ１，Ｃ２と、構造系の共振周波数帯（特に、高周波共振帯Ａ_{ｒｅ_Ｈ}）と、が重なり合う周波数範囲に定める。

【0064】

これにより、構造系の共振と電磁加振力の共振が重なり合うことで、モータ３００の動作に伴う振動が特に増大するシーンをより検知して、キャリア周波数変更処理及び高調波電流重畳処理を実行することができる。

【0065】

また、本実施形態では、振動増大周波数範囲Ｒを、複数次数（６ｎ次及び６ｋ次）の電磁加振力におけるそれぞれの共振周波数Ｃ１，Ｃ２に基づいて定める。

【0066】

これにより、単一次数の電磁加振力だけではなく、複数次数の電磁加振力を低減することができ、騒音抑制効果をより高めることができる。特に、ロータスキューや短節巻きなどの構造的工夫による電磁加振力の低減方法に比べて、より多種次数の電磁加振力に対する低減作用を得ることができる。

【0067】

なお、振動増大周波数範囲Ｒを、車両に設けられる加速度センサの検出値に基づいて調節する構成を採用しても良い。より具体的には、加速度センサの検出値（モータ３００の実出力トルク）が大きいほど振動増大周波数範囲Ｒを広くし、当該検出値が小さいほど振動増大周波数範囲Ｒを狭くする制御ロジックを採用することが好ましい。

【0068】

すなわち、モータ３００の電磁加振力における共振周波数Ｃ１，Ｃ２はモータ３００の実出力トルクに応じて変化する特性を持つところ、上記制御ロジックを採用することで当該特性を考慮した上で騒音抑制が要求されるシーンをより高精度に検出することができる。

【0069】

さらに、本実施形態では、上記電動機制御方法の実行に適した電動機制御装置として機能するモータ制御部１００が提供される。

【0070】

特に、モータ制御部１００は、モータ３００の動作状態に基づいて、モータ３００の動作により発生する騒音の周波数としての騒音周波数ｆ_ｍｏを推定する推定部（重畳制御部１３）と、推定した騒音周波数ｆ_ｍｏが規定周波数範囲（振動増大周波数範囲Ｒ）に含まれると判断した場合に、キャリア周波数ｆ_ｃを変更するキャリア周波数変更処理、及びモータ３００の駆動により発生する電磁加振力を抑制するための高調波電流を基本電流に重畳する高調波電流重畳処理を実行する騒音抑制処理部（インバータ２００、重畳制御部１３、加算器１４）と、を有する。

【0071】

［第２実施形態］
以下、第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同様の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。本実施形態では、特に、第１実施形態とは異なる騒音抑制処理実行判定のロジックを採用する例を説明する。

【0072】

図５は、本実施形態における騒音抑制処理実行判定の詳細を示すフローチャートである。図示のように、本実施形態の騒音抑制処理実行判定では、モータシステム１を搭載する車両の車室内の暗騒音の大きさが予め定めた基準値以下であるかの判定（Ｓ３５０）をさらに実行する。

【0073】

ここで、車室内の暗騒音とは、走行時におけるロードノイズや風切り音などの、モータ３００又はインバータ２００の動作により生じる騒音以外のノイズを意味する。したがって、Ｓ３５０の判定においては、暗騒音の大きさは上記ノイズに相関する任意のパラメータから推定する。特に、本実施形態では、暗騒音の大きさを図示しない車輪速センサの検出値などから推定することができる。

【0074】

そして、本実施形態においては、騒音周波数ｆ_ｍｏが振動増大周波数範囲Ｒに含まれる場合（Ｓ３００がＹｅｓの場合）を前提とし、推定した暗騒音の大きさが基準値以下である場合（Ｓ３５０がＹｅｓの場合）に、制御実行フラグをオンにする。一方、騒音周波数ｆ_ｍｏが振動増大周波数範囲Ｒに含まれていても、暗騒音の大きさが基準値を超える場合（Ｓ３５０がＮｏの場合）には、制御実行フラグをオフにする。

【0075】

以上説明したように、本実施形態では、車両に搭載されるモータ３００に対して実行する電動機制御方法が提供される。この電動機制御方法では、騒音周波数ｆ_ｍｏが振動増大周波数範囲Ｒに含まれると判断すると、上記車両における車室内の暗騒音の大きさが基準値以下であるかを判定する。

【0076】

そして、暗騒音の大きさが基準値以下であると、キャリア周波数変更処理及び高調波電流重畳処理を実行する。一方、暗騒音が基準値を超えていると、暗騒音が基準値を超えていると、キャリア周波数変更処理及び高調波電流重畳処理を何れも非実行とする。

【0077】

これにより、暗騒音が小さくモータ３００の動作に伴う騒音が乗員に認識され易いシーンにおいてのみ騒音抑制処理を実行することができる。言い換えれば、暗騒音が小さくモータ３００の動作に伴う騒音が乗員に認識され難いシーンにおいては、騒音抑制処理を実行せずにキャリア周波数ｆ_ｃを基本キャリア周波数ｆ_ｃ１に維持することができるため、スイッチング損失の増大による効率の低下に対する抑制効果をより高めることができる。

【0078】

以上、本発明の各実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記各実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

【0079】

例えば、上記各実施形態の制御では、抑制対象とする電磁加振力の次数がｎ次とｋ次の２種類である例を想定して説明したが、３種以上の次数の電磁加振力に対する抑制を想定して、高周波電流を基本電流に重畳し得る制御ロジックを採用しても良い。この制御ロジックは、例えば、図１に示すｎ次の電磁加振力を低減するための第１重畳制御回路３０及びｋ次の電磁加振力を低減するための第２重畳制御回路５０に加えて、ｍ次（ｍ≠ｎ，ｋ）を低減するための第３重畳制御回路を設けることで実現することができる。

【0080】

また、上記各実施形態では、キャリア周波数変更処理において、キャリア周波数ｆ_ｃを基本キャリア周波数ｆ_ｃ１から、当該基本キャリア周波数ｆ_ｃ１よりも大きい固定の補正キャリア周波数ｆ_ｃ２に切り替える例を説明した。一方で、これに代えて、キャリア周波数ｆ_ｃを段階的又は連続的に増大させる構成、或いはキャリア周波数ｆ_ｃを基本キャリア周波数ｆ_ｃ１よりも高い周波数帯で周期的に変化させる構成を採用しても良い。

【0081】

さらに、上記各実施形態では、インバータ２００として、ＳｉＣスイッチング素子を有するもの（Ｓ_ｉＣインバータ）を用いる例について説明した。しかしながら、これに限られず、上記各実施形態における制御は、インバータ２００をＳ_ｉＣインバータとは異なるタイプのインバータ（Ｓｉインバータなど）で構成した場合であっても同様に実行することができる。その一方で、高調波電流重畳処理を実行する制御範囲をより広くする観点から、キャリア周波数ｆ_ｃを比較的高くすることのできるＳ_ｉＣインバータを用いることがより好ましい。

【符号の説明】

【0082】

１ モータシステム
１００ モータ制御部
２００ インバータ
３００ モータ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】