特表 2024-510092 電気モータのための波形最適化方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-03-06

(54)【発明の名称】電気モータのための波形最適化方法

(51)【国際特許分類】

   H02P 27/08 20060101AFI20240228BHJP

【ＦＩ】

H02P27/08

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023550025

(86)(22)【出願日】2022-03-15

(85)【翻訳文提出日】2023-10-11

(86)【国際出願番号】 US2022020444

(87)【国際公開番号】W WO2022197742

(87)【国際公開日】2022-09-22

(31)【優先権主張番号】63/219,441

(32)【優先日】2021-07-08

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】63/161,405

(32)【優先日】2021-03-15

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】17/695,663

(32)【優先日】2022-03-15

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】520347203

【氏名又は名称】トゥラ イーテクノロジー，インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110001302

【氏名又は名称】弁理士法人北青山インターナショナル

(72)【発明者】

【氏名】フィリップス，アンドリュー，ダブリュー．

(72)【発明者】

【氏名】ユンキンズ，マシュー，エイ．

(72)【発明者】

【氏名】カーヴェル，ポール

(72)【発明者】

【氏名】フェルスト，ジョン，エム．

【テーマコード（参考）】

5H505

【Ｆターム（参考）】

5H505AA16

5H505BB04

5H505EE07

5H505GG03

5H505GG04

5H505GG05

5H505HA07

5H505HB02

5H505JJ03

5H505KK06

5H505LL01

5H505LL22

5H505LL23

5H505LL50

(57)【要約】

電気モータを制御する方法は、電気モータから標的トルクを送達するための電気モータのデューティサイクルを受け取るステップと、パルストレインを生成するステップと、電気モータを生成されたパルストレインでパルシングさせるステップと、を含む。パルストレインを生成するステップは、少なくとも一部、受け取ったデューティサイクルに基づく。生成されたパルストレインは、一定のパルス周波数と比較して、電気モータのノイズ、振動、又はハーシュネスのうちの少なくとも１つを改善するように最適化される。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電気モータを制御する方法において、
電気モータのための、前記電気モータから標的トルクを送達するためのデューティサイクルを受け取るステップと、
前記受け取ったデューティサイクルに少なくとも一部基づいてパルストレインを生成するステップと、
前記電気モータを前記生成されたパルストレインでパルシングさせるステップであって、前記生成されたパルストレインは、前記電気モータのノイズ、振動、又はハーシュネスのうちの少なくとも１つを改善するように最適化されるステップと、
を含む方法。

【請求項2】

前記パルストレインを生成するステップは、２～２０の範囲のパルスを有するパルストレインを生成するステップを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記パルストレインを生成するステップは、第一のパルス、第二のパルス、及び第三のパルスを含むパルストレインを生成するステップを含み、第一の時間は、前記第一のパルスの停止時間から前記第二のパルスの開始時間までに画定され、第二の時間は、前記第二のパルスの停止時間から前記第三のパルスの開始時間までに画定され、前記第一の時間は前記第二の時間とは異なる、請求項１に記載の方法。

【請求項4】

前記パルストレインを生成するステップは、前記第一の時間が前記第二の時間より長いパルストレインを生成するステップを含む、請求項３に記載の方法。

【請求項5】

前記パルストレインを生成するステップは、第一のパルスと第二のパルスとを含むパルストレインを生成するステップを含み、前記第一のパルスは第一のトルクを有し、前記第二のパルスは、前記第一のトルクとは異なる第二のトルクを有する、請求項１に記載の方法。

【請求項6】

前記パルストレインを生成するステップは、前記第一のトルク及び前記第二のトルクとは異なる第三のトルクを有する第三のパルスを含むパルストレインを生成するステップを含む、請求項５に記載の方法。

【請求項7】

前記パルストレインを生成するステップは、前記パルストレインの各パルスのパルストルクが前記パルストレインの平均トルクの１０％以内であるパルストレインを生成するステップを含む、請求項６に記載の方法。

【請求項8】

前記パルストレインを生成するステップは、被駆動機の動作条件に少なくとも一部基づいてパルストレインを生成するステップを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項9】

前記パルストレインを生成するステップは、前記パルストレインの各パルスが前記標的トルクより大きいパルストルクを有するパルストレインを生成するステップを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項10】

前記生成されたパルストレインによる前記電気モータのパルシングが自動車を推進させる、請求項１に記載の方法。

【請求項11】

電気モータを動作させて被駆動機を回転させるコントローラにおいて、
プロセッサと、
前記プロセッサに、
受け取ったデューティサイクルに少なくとも一部基づいてパルストレインを生成させ、
前記生成されたパルストレインで電気モータをパルシングさせ、前記生成されたパルストレインは標的トルクを送達する電気モータのノイズ、振動、又はハーシュネスのうちの少なくとも１つを改善するように最適化される
プログラムを含むメモリと、
を含むコントローラ。

【請求項12】

前記プロセッサは、２～２０の範囲のパルスを含むように前記パルストレインを生成する、請求項１１に記載のコントローラ。

【請求項13】

前記メモリは、受け取ったデューティサイクルに応じて対応する複数の最適化されたパルストレインを含む、請求項１１に記載のコントローラ。

【請求項14】

駆動システムにおいて、
少なくとも１つの共振周波数を有する構造と、
被駆動コンポーネントと、
前記被駆動コンポーネントを回転させるための、前記構造に固定されたる電気モータと、
請求項１１に記載のコントローラと、
を含む駆動システム。

【請求項15】

電気モータを制御する方法において、
自動車を推進させるように、前記電気モータのための要求されたトルクを受け取るステップと、
前記要求されたトルクを送達するように、前記要求されたトルクより大きいパルストルクで前記電気モータをパルシングさせるステップと、
を含む方法。

【請求項16】

前記電気モータのための前記要求されるトルクを受け取るステップは、前記電気モータを最適な効率点でパルシングさせることによって前記要求されたトルクを送達するための前記電気モータのデューティサイクルを受け取るか又は計算するステップを含む、請求項１５に記載の方法。

【請求項17】

前記受け取ったデューティサイクルに少なくとも一部基づいてパルストレインを生成するステップをさらに含み、前記パルストルクで前記電気モータをパルシングさせるステップは、前記生成されたパルストレインで前記電気モータをパルシングさせるステップを含み、前記生成されたパルストレインは、前記電気モータのノイズ、振動、又はハーシュネスのうちの少なくとも１つを改善するように最適化される、請求項１６に記載の方法。

【請求項18】

前記パルストレインを生成するステップは、２～２０の範囲のパルスを有するパルストレインを生成するステップを含む、請求項１７に記載の方法。

【請求項19】

前記パルストレインを生成するステップは、第一のパルス、第二のパルス、及び第三のパルスを含むパルストレインを生成するステップを含み、第一の時間は前記第一のパルスの停止時間から前記第二のパルスの開始時間までに画定され、第二の時間は前記第二のパルスの停止時間から前記第三のパルスの開始時間までに画定され、前記第一の時間は前記第二の時間とは異なる、請求項１７に記載の方法。

【請求項20】

前記パルストレインを生成するステップは、前記第一の時間が前記第二の時間より長いパルストレインを生成するステップを含む、請求項１９に記載の方法。

【請求項21】

前記パルストレインを生成するステップは、第一のパルスと第二のパルスとを含むパルストレインを生成するステップを含み、前記第一のパルスは第一のトルクを有し、前記第二のパルスは、前記第一のトルクとは異なる第二のトルクを有する、請求項１７に記載の方法。

【請求項22】

前記パルストレインを生成するステップは、前記第一のトルク及び前記第二のトルクとは異なる第三のトルクを有する第三のパルスを含むパルストレインを生成するステップを含む、請求項２１に記載の方法。

【請求項23】

前記パルストレインを生成するステップは、前記パルストレインの各パルスのトルクが前記パルストレインの平均トルクの１０％以内であるパルストレインを生成するステップを含む、請求項２２に記載の方法。

【請求項24】

前記パルストレインを生成するステップは、被駆動機の動作条件に少なくとも一部基づいてパルストレインを生成するステップを含む、請求項１７に記載の方法。

【請求項25】

前記パルストレインを生成するステップは、前記パルストレインの各パルスが前記要求されたトルクより大きいパルストルクを有するパルストレインを生成するステップを含む、請求項１７に記載の方法。

【請求項26】

電気モータを動作させて被駆動機を回転させるコントローラにおいて、
プロセッサと、
前記プロセッサに、
被駆動コンポーネントが自動車を推進するように、前記電気モータをパルストルクでパルシングさせて前記被駆動コンポーネントを回転させるために、請求項１５の前記方法を実行させる
プログラムを含むメモリと、
を含むコントローラ。

【請求項27】

前記プログラムはさらに、前記プロセッサに、
前記受け取ったデューティサイクルに少なくとも一部基づいてパルストレインを生成させ、
前記生成されたパルストレインにより前記電気モータをパルシングさせ、前記生成されたパルストレインは標的トルクを送達するために前記電気モータのノイズ、振動、又はハーシュネスのうちの少なくとも１つを改善するように最適化される
請求項２６に記載のコントローラ。

【請求項28】

駆動システムにおいて、
少なくとも１つの共振周波数を有する構造と、
被駆動コンポーネントと、
前記被駆動コンポーネントを回転させるための、前記構造に固定された電気モータと、
請求項２６に記載のコントローラと、
を含む駆動システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
本願は、２０２１年７月８日に出願された米国仮特許出願第６３／２１９，４４１号明細書及び２０２１年３月１５日に出願された米国仮特許出願第６３／１６１，４０５号明細書の利益とその優先権を主張するものである。これらの出願の各々の内容全体を参照によって本願に援用する。

【0002】

背景
１．技術分野
本開示は電気モータの波形を最適化する方法、より詳しくはパルス電気モータのノイズ、振動、及びハーシュネス特性を改善するために波形を最適化する方法に関する。

【背景技術】

【0003】

２．関連技術の考察
交通手段の電化は、化石燃料への依存を断ち切り、気候変動を緩和し、排気管からの排出ガスを排除する。電気自動車により消費されるエネルギーの量とコストがまもなく化石燃料自動車によるそれらと対等になる得ることを考えると、電気エネルギーの使用効率は従来のエネルギー源のそれと同程度に重要となり得る。

【0004】

バッテリ式電気自動車のパワートレインの効率を向上させることによって、電気自動車の有用性が高まり得る。希土類磁石を備える電気モータのピーク効率は９０％を超えるものの、実際の運転サイクルとパワートレインのアーキテクチャはこのピーク効率での速さ／負荷範囲外で動作することが多い。例えば、電気自動車の最大トルクの１０％で、効率は７０～８５％の範囲であり得る。それに加えて、多くの電気モータで使用される磁石はネオジム又はサマリウムの含有量が多く、これらはどちらも高価であり、その供給源は限られている。

【0005】

電気モータは、被駆動機に連続的なトルクを提供する効率が高いことで知られている。電気モータのトルク送達は典型的に、内燃機関にかかわるパルセーションが行われずに連続的である。一般に、電気モータは電気モータの最大トルクに関して中－低乃至中－高範囲内に最適効率点を有する。例えば、電気モータの最大効率は電気モータの最大トルクの３０％～８０％の範囲内であり得る。

【0006】

電気モータが電気モータの最大トルクの低範囲内の、例えば最大トルクの２０％未満の連続トルクを提供する場合、この電気モータの効率は典型的に低い。最適効率点での電気モータのパルシングによって電気モータのデューティサイクルを減らすと、電気モータから連続トルクを提供する場合より高い効率で電気モータの低範囲の標的トルクを提供できることがわかった。最適効率点での電気モータのパルシングには、変調周波数のパルスを送達することが含まれる。

【0007】

変調周波数での電気モータのパルシングは、電気モータにより駆動される機器の振動を誘導する可能性がある。例えば、電気モータが自動車を駆動する場合、電気モータのパルシングにより自動車の構造における振動が生じる可能性がある。これらの振動は、変調周波数が自動車構造の固有周波数共振に近いと増幅され得る。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本開示は一般に、電気モータのパルストレインのパルスを最適化して、電気自動車のパルシングに起因する振動を軽減し、又は打ち消す方法に関する。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本開示のある実施形態において、電気モータを制御する方法は、電気モータのデューティサイクルを受け取るステップと、受け取ったデューティサイクルに少なくとも一部基づいてパルストレインを生成するステップと、電気モータを生成されたパルストレインでパルシングさせるステップと、を含む。受け取ったデューティサイクルは、電気モータからの標的トルクを送達するように選択される。生成されたパルストレインは、電気モータのノイズ、振動、又はハーシュネス特性のうちの少なくとも１つを改善するように最適化される。

【0010】

実施形態において、パルストレインを生成するステップは、２～２０の範囲のパルスを有するパルストレインを含む。パルストレインを生成するステップは、第一のパルス、第二のパルス、及び第三のパルスを有するパルストレインを生成するステップを含み得る。第一の時間は、第一のパルスの停止時間から第二のパルスの開始時間までに画定され得る。第二の時間は、第二のパルスの停止時間から第三のパルスの開始時間までに画定され得る。第一の時間は第二の時間とは異なり得る。パルストレインを生成するステップは、第一の時間が第二の時間より長いパルストレインを生成するステップを含み得る。

【0011】

幾つかの実施形態において、パルストレインを生成するステップは、第一のパルスと第二のパルスとを含むパルストレインを生成するステップを含む。第一のパルスは第一のトルクを有し得て、第二のパルスは、第一のトルクとは異なる第二のトルクを有し得る。パルストレインを生成するステップは、第一のトルク及び第二のトルクとは異なる第三のトルクを有する第三のパルスを含むパルストレインを生成するステップを含み得る。パルストレインを生成するステップは、パルストレインの各パルスのトルクがパルストレインのパルスの平均トルクの１０％以内であるパルストレインを生成するステップを含み得る。

【0012】

特定の実施形態において、パルストレインを生成するステップは、被駆動機の動作条件に少なくとも一部基づく。パルストレインを生成するステップは、パルストレインの各パルスが標的トルクより大きいパルストルクを有するパルストレインを生成するステップを含み得る。生成されたパルストレインによる電気モータのパルシングは自動車を推進させ得る。

【0013】

本開示の他の実施形態において、コントローラにより実行されると、コントローラに、受け取ったデューティサイクルに少なくとも一部基づいてパルストレインを生成させ、生成されたパルストレインで電気モータをパルシングさせる命令がその上に保存された非一時的コンピュータ可読媒体。生成されたパルストレインは、標的トルクを送達する電気モータのノイズ、振動、又はハーシュネスのうちの少なくとも１つを改善するように最適化される。

【0014】

実施形態において、コントローラは、２～２０の範囲のパルスを含むパルストレインを生成する。コントローラは、第一のパルス、第二のパルス、及び第三のパルスを含むパルストレインを生成し得る。第一の時間は第一のパルスの停止時間から第二のパルスの開始時間までに画定され得て、第二の時間は第二のパルスの停止時間から第三のパルスの開始時間までに画定され得る。第一の時間は第二の時間とは異なり得る。コントローラは、第一の時間が第二の時間より長くなるようにパルストレインを生成し得る。

【0015】

幾つかの実施形態において、コントローラは、第一のパルスと第二のパルスとを含むようにパルストレインを生成する。第一のパルスは、第一のトルクと、第一のトルクとは異なる第二のトルクを有する第二のパルスを有し得る。コントローラは、被駆動機の動作条件に少なくとも一部基づくパルストレインを生成し得る。

【0016】

本開示の他の実施形態において、電気モータを作動させて被駆動コンポーネントを回転させるコントローラは、プロセッサと、プロセッサに、受け取ったデューティサイクルに少なくとも一部基づいてパルストレインを生成させ、生成されたパルストレインで電気モータをパルシングさせるプログラムを含むメモリを含む。生成されたパルストレインは、標的トルクを送達するために電気モータのノイズ、振動、又はハーシュネスのうちの少なくとも１つを改善するように最適化される。

【0017】

実施形態において、プロセッサは、２～２０の範囲のパルスを含むパルストレインを生成する。メモリは、受け取ったパルストレインに応じて対応する最適化された複数のパルストレインを含み得る。

【0018】

本開示の他の実施形態において、駆動システムは、少なくとも１つの共振周波数を有する構造と、被駆動コンポーネントと、被駆動コンポーネントを回転させるための、構造に固定された電気モータと、本明細書で説明され、詳細が記載されるコントローラと、を含む。

【0019】

本開示の他の実施形態において、電気モータを制御する方法は、自動車を推進させるように、電気モータのための要求されるトルクを受け取るステップと、要求されたトルクを送達するように、要求されたトルクより大きいパルストルクで電気モータをパルシングさせるステップと、を含む。

【0020】

幾つかの実施形態において、電気モータのための要求されるトルクを受け取るステップは、電気モータを最適な効率点でパルシングさせることによって要求されたトルクを送達するための電気モータのデューティサイクルを受け取るか又は計算するステップを含む。方法は、受け取ったデューティサイクルに少なくとも一部基づいてパルストレインを生成するステップをさらに含み得る。パルストルクで電気モータをパルシングさせるステップは、生成されたパルストレインで電気モータをパルシングさせるステップを含む。生成されたパルストレインは、電気モータのノイズ、振動、又はハーシュネスのうちの少なくとも１つを改善するように最適化され得る。

【0021】

特定の実施形態において、パルストレインを生成するステップは、２～２０の範囲のパルスを有するパルストレインを生成するステップを含む。パルストレインを生成するステップは、第一のパルス、第二のパルス、及び第三のパルスを含むパルストレインを生成するステップを含み得る。第一の時間は第一のパルスの停止時間から第二のパルスの開始時間までに画定され、第二の時間は第二のパルスの停止時間から第三のハルスの開始時間までに画定される。第一の時間は第二の時間とは異なり得る。パルストレインを生成するステップは、第一の時間が第二の時間より長いパルストレインを生成するステップを含み得る。

【0022】

特定の実施形態において、パルストレインを生成するステップは、第一のパルスと第二のパルスとを含むパルストレインを生成するステップを含む。第一のパルスは第一のトルクと第二のパルスを有する。第一のパルスは第一のトルクを有し、第二のトルクは第一のトルクとは異なる第二のトルクを有する。パルストレインを生成するステップは、第一のトルク及び第二のトルクとは異なる第三のパルクを有する第三のパルスを含むパルストレインを生成するステップを含み得る。パルストレインを生成するステップは、パルストレインの各パルスのトルクがそのパルストレインの平均トルクの１０％以内であるパルストレインを生成するステップを含み得る。

【0023】

実施形態において、パルストレインを生成するステップは、被駆動機の動作条件に少なくとも一部基づいてパルストレインを生成するステップを含む。パルストレインを生成するステップは、パルストレインの各パルスが要求されたトルクより大きいパルストルクを有するパルストレインを生成するステップを含み得る。

【0024】

本開示の他の実施形態において、電気モータを作動させて被駆動コンポーネントを回転させるコントローラは、プロセッサと、プロセッサに、自動車を推進させるように、電気モータのための要求されたトルクを受け取らせ、要求されたトルクを送達するように、要求されたトルクより大きいパルストルクで電気モータをパルシングさせて、被駆動コンポーネントが自動車を推進するように、電気モータをパルストルクでパルシングさせて前記被駆動コンポーネントを回転させるプログラムを含むメモリと、を含む。

【0025】

幾つかの実施形態において、プログラムはさらに、プロセッサに、受け取ったデューティサイクルに少なくとも一部基づいてパルストレインを生成させ、生成されたパルストレインで電気モータをパルシングさせる。生成されたパルストレインは、標的トルクを送達するために電気モータのノイズ、振動、又はハーシュネスのうちの少なくとも１つを改善するように最適化され得る。

【0026】

本開示の他の実施形態において、駆動システムは、少なくとも１つの共振周波数を有する構造と、被駆動コンポーネントと、構造に固定された、被駆動コンポーネントを回転させる電気モータと、を含み、電気モータを作動させて被駆動コンポーネントを回転させるコントローラは、プロセッサと、プロセッサに、自動車を推進させるために要求される電気モータのトルクを受け取らせ、電気モータを、要求されたトルクを送達するために、要求されたトルクより大きいパルストルクで電気モータをパルシングさせて、被駆動コンポーネントを回転させて被駆動コンポーネントが自動車を推進させるように、電気モータがパルストルクでパルシングするようにさせるプログラムを含むメモリと、を含む。

【0027】

さらに、矛盾しないかぎり、本明細書に記載の実施形態又は態様の何れも、本明細書に記載の他の実施形態又は態様の何れか又は全部と共に使用し得る。

【0028】

本開示の様々な態様を、本明細書に組み込まれ、その一部を構成する下記のような図面を参照しながら以下に説明する。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】図１は、電気モータのある範囲の負荷及び速度での例示的な電気モータの効率の図である。

【図2A】図２Ａは、連続的なトルク送達による、例示的なトルク需要での、ある範囲の時間にわたる図１の電気モータの効率の図である。

【図2B】図２Ｂは、パルストルク送達による、図２Ｂの例示的なトルク需要での、ある範囲の時間の図１の電気モータの効率の図である。

【図3】図３は、本開示により提供される例示的な制御システムの略図である。

【図4】図４は、本開示により提供されるパルストルク送達の例である。

【図5】図５は、電気モータのトルク送達の振動に対する応答をモデル化するために自動車の構造に取り付けられた電気モータの略図である。

【図6】図６は、図１の自動車の構造の例示的な周波数応答を示す図表である。

【図7】図７は、ベースラインＰＷＭ及び本開示により提供される最適化されたＰＷＭパルストレインの図表である。

【図8】図８は、ベースラインＰＷＭ及び最適化されたＰＷＭパルストレインの入力トルクスペクトルの図表である。

【図9】図９は、ベースラインＰＷＭ及び最適化されたＰＷＭパルストレインの軸方向ねじれ振動スペクトルの図表である。

【図10】図１０は、ある周波数範囲での人間の振動及び音響感度の図表である。

【図11】図１１は、例示的な自動車のシートトラックの周波数応答関数である。

【図12】図１２は、例示的な自動車のハンドの周波数応答関数である。

【図13】図１３は、本開示のある実施形態により提供される電気モータの制御方法のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0030】

ここで、本開示を、その例示的な実施形態に関して図面を参照しながら以下により詳しく説明するが、図中、同様の参照番号は複数の図面の各々の同じ又は対応する要素を示す。これらの例示的実施形態は、本開示が漏れのない完全なものとなるように記載されており、当業者に対して開示の範囲を十分に伝える。１つの実施形態又は態様の特徴は、他の何れかの実施形態又は態様の特徴と、何れの適当な組合せでも結び付けることができる。例えば、方法の態様又は実施形態の何れの個別又は集合的な特徴も、装置、製品、又はコンポーネントの態様又は実施形態に適用でき、その逆とすることもできる。本開示は、多くの様々な形態で実施され得て、本明細書に記載されている実施形態に限定されると解釈すべきではなく、むしろこれらの実施形態は本開示が適用可能な法的要件を満たすように提供される。本明細書及び付属の特許請求の範囲で使用されるかぎり、単数形の冠詞（ａ、ａｎ、ｔｈｅ）等は、文脈上、明らかに他の解釈が必要な場合以外、複数形を含む。それに加えて、本明細書では定量的測定結果、数値、幾何学的関係、又はその他に言及されることがあるが、特に断りがないかぎり、これらのうち、全部ではないとしても何れの１つ又は複数も、絶対的であるか、又は例えば製造又は設計公差等によるもの等、発生し得る容認可能な変動を考慮して概数であり得る。

【0031】

電気モータの、その電気モータの低トルク範囲での効率を向上させるために、電気モータをパルシングさせて、電気モータのデューティサイクルを縮小し得て、それによって変調周波数で最適な効率点又はトルクにおいて電気モータをパルシングさせることにより、ある期間にわたり送達される平均トルクとして、標的トルク又は需要トルクを提供する。電気モータのこのパルシングは、トルク送達のためにパルス幅変調（ＰＷＭ：Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）波形を有し得る。デューティサイクルは、最適な効率点で電気モータをパルシングさせながら、低い標的トルクを被駆動機に提供するように選択される。変調周波数は、ノイズ、振動、及びハーシュネス（ＮＶＨ）要件を満たし、及び／又は電気モータのオフ状態とオン状態との間の遷移損失を軽減若しくは最小化するように選択され得る。特定の実施形態において、変調周波数は被駆動機のねじれ振動に基づいて選択される。例えば、電気モータは、２０％のデューティサイクルで効率トルク２００Ｎｍによりパルシングして４０Ｎｍの標的平均トルクを被駆動機に提供し得る。被駆動機のＮＶＨ特性に応じて、２００Ｎｍパルスが３０ヘルツ（Ｈｚ）の変調周波数で送達され得る。ある例示的な電気モータにおいて、特定の動作条件で、標的トルクを送達するために電気モータをパルシングさせてデューティサイクルを下げることは、連続的なトルク送達を通じて必要なトルクを提供する電気モータより９％効率が高いことが証明されている。

【0032】

電気モータの種類は、電気モータのパルシングからの効率向上に影響を与え得る。電気モータのパルシングにより、インバータ損失、銅損失、及び／又は鉄心損失を軽減し得る。インバータ損失は、波形の低トルク期間中にインバータをオフにすることにより軽減され得る。銅損失は電気モータの種類に応じて軽減され得る。例えば、銅損失の軽減は、トルクが生じる前に高レベルの電流を必要とする種類の電気モータにおいて見られ得る。例えば、同期リラクタンス型モータでは銅損失が軽減され得て、表面永久磁石モータでは銅損失が増大し得る。鉄心損失は、永久磁石への依存性のより低い電気モータにおいて磁束を周期的に切り替えることによって軽減され得る。

【0033】

図１を参照すると、連続動作中の例示的電気モータの効率が示されている。本明細書に詳述するように、ダイナミックモータドライブ、すなわちＤＭＳ（登録商標）は電気モータを間欠的にパルシングさせて、できるだけ高い電磁効率でのみ電気モータを動作させる方法である。電気モータの効率を向上させるために、要求されたトルクが電気モータの高効率ゾーンより低いときには、電気モータのコントローラが電気モータを高効率ゾーンで間欠的に動作させ得る。例えば、電気モータが最大トルクの３４％で最適効率点を有し、要求されたトルクが最大トルクの１９％であるとき、電気モータのコントローラは、時間の１９／３４又は５６％、すなわち５６％のデューティサイクルで最大トルクの３４％により電気モータを動作させ得て、それによって最大トルクの１９％を連続的トルク送達による場合より効率的に送達する。

【0034】

さらに図２Ａ及び２Ｂを参照すると、この、電気モータのコントローラによる電気モータの間欠的又はパルシングが、経時的に変化する要求トルクに合わせて示されている。図２Ａに示されるように、連続トルクが電気モータから送達される場合、電気モータの効率は高効率ゾーン、例えば約０．４５秒～約０．９５秒から低効率ゾーン、例えば約１．５秒～約１．７５秒へと変化する。それに対して、図２Ｂに示されるように、電気モータは、要求トルクが最適効率点又はそれ以下であるとき、例えば約２．２５秒までは、変化するデューティサイクルでの最適効率点で間欠的に動作するように制御され、要求トルクが最適効率点より高いとき、例えば約２．３秒以降では連続モードで動作する。

【0035】

図３は、本開示のある実施形態により提供される電気モータ２０の例示的な概略制御アセンブリ５０である。制御アセンブリ５０は、コントローラ６０、トルク及び速度推定器７０、トルク制御インバータ８０、及びセンサ９０を含む。コントローラ６０は、平均トルク需要、すなわち要求されるトルクを受け取り、電気モータ２０を連続モードとパルスモードの何れで動作させるかを特定する。コントローラ６０が電気モータ２０をパルスモードで動作させることを特定した場合、コントローラ６０は電気モータのデューティサイクル、パルスの周波数、又は電気モータ２０のパルス波形を特定し得る。

【0036】

図４は、例示的なトルク要求とコントローラ６０に対するトルクコマンドを示す。トルク要求６２は一定で、電気モータ２０の最適効率点９３より低い。トルク要求６２に応答して、コントローラ６０はトルクコマンド６４を電気モータ２０に送達する。図のように、トルクコマンド６４は、最適効率で電気モータを動作させる最適効率点９３とゼロトルクとの間で振動する方形波である。考え得る波形は、事前にプログラムされてコントローラ６０に保存され得て、コントローラ６０は要求されたトルク及び／又は電気モータ２０の速度に基づいて、事前にプログラムされた波形の中から選択する。

【0037】

前述のように、電気モータは典型的に、実質的に連続的なトルクを提供する。その結果、電気モータは構造に直接取り付けられ得て、被駆動機に直接連結される。これは、典型的に振動がモータから構造に伝わるのを軽減するために１つ又は複数の防振マウントによって構造に取り付けられる内燃モータとは異なる。同様に、内燃モータは防振要素、例えばフライホイールを含み得て、それによって内燃モータからのトルク送達におけるパルセーションは被駆動機へと伝われないように隔離される。構造及び被駆動機に直接取り付けられることにより、電気モータを変調周波数でパルシングさせると、望ましくない振動が構造及び／又は被駆動機に伝わることになり得る。特に、電気モータのパルシングの結果であるねじれ振動は、構造及び／又は被駆動機内の望ましくない振動の原因となり得る。幾つかの実施形態において、電気モータは、一部の振動を電気モータから隔離するコンプライアントマウントで取り付けられ得る。

【0038】

図５を参照すると、パルス式電気モータ２０により駆動される自動車１０の簡略化モデルが示されている。図７は、固有共振周波数３２を含む周波数範囲にわたる自動車１０の周波数応答の例示的モデルを示す。図のように、自動車１０の構造は約１６Ｈｚの固有共振又は周波数応答ピーク３２を有する。

【0039】

すでに詳述したように、変調周波数において最適効率点で電気モータ２０をパルシングさせて電気モータ２０のデューティサイクルを縮小することにより、最適効率点より低い標的トルクを、電気モータ２０から標的トルクを連続的に提供する場合より高い効率で送達できる。低い標的トルクは、電気モータ２０の最適効率点の０パーセント～６０パーセントの範囲であり得る。幾つかの実施形態において、電気モータ２０は、パルシングにより電気モータ２０の最適効率点の０パーセント～１００パーセントを提供し得る。電気モータ２０により送達された標的トルクは、電気モータ２０がパルシング又は励起される励起トルクのデューティサイクルを増減することにより制御できる。励起トルクは、電気モータ２０にとっての最適効率点となるように選択され得て、電気モータ２０の最大トルク又は定格トルクの３０パーセント～８０パーセントの範囲、例えば６０パーセントであり得る。

【0040】

電気モータ２０の最適効率点で選択されるパルストルクにより、電気モータ２０によって送達されるトルクは、電気モータ２０のデューティサイクルを調整することにより制御できる。例えば、デューティサイクルを大きくすると送達されるトルクが増大し、デューティサイクルを小さくすると送達されるトルクが減少して低くなる。電気モータ２０の効率に関しては、より低い変調周波数又はより少ないパルス数は、より高い変調周波数又はより多いパルス数より効率的であり得る。例えば、電気モータ２０の効率の改善は、電気モータ２０がオフ状態とオン状態との間でパルシングされるときの電気モータ２０の遷移損失によるものであり得る。

【0041】

次に図７を参照すると、電気モータのパルシングはトルク送達のパルス幅変調（ＰＷＭ）波形を有し得る。ＰＷＭ波形のピークは、パルストルクが送達されることを表す。図７に示されるように、ベースラインＰＷＭ１０は一定の変調周波数と一定のパルストルクを有する。ベースラインＰＷＭ１０はあるデューティサイクルを有し、これは時間のうちパルストルクが送達されるパーセンテージである。ベースラインＰＷＭ１０により送達されるトルクは、ある時間にわたり送達されるトルクの平均であり、パルストルクとデューティサイクルの積により概算され得る。ベースラインＰＷＭ１０は、オフ状態とオン状態との間及びオン状態とオフ状態の間の遷移ランプを有し得る。この遷移ランプは、電気モータ２０のインバータの関数であり得る。図のように、ベースラインＰＷＭ１０は理想的な遷移を有し、遷移ランプは垂直に示されている。

【0042】

さらに図８及び９を参照すると、パルストルクと変調周波数が一定であるとき、入力ＰＷＭトルクスペクトルとねじれ振動スペクトルは変調周波数及びその倍数で有意なピークを有する。例えば、図４に示されるように、電気モータ２０が変調周波数３２Ｈｚ、１７５Ｎｍでパルシングされるとき、ＰＷＭトルクスペクトルは３２Ｈｚの変調周波数付近で初期ピーク応答を示すが、変調周波数の２倍及び３倍、例えば６４Ｈｚ及び９６Ｈｚでスペクトル中の二次的なピークも示しており、周波数の増大と共に振幅は縮小する。パルストルクに対する応答は変化し得るが、この例で示されるように、３２Ｈｚでの第一のピークは約５０Ｎｍであり、６４Ｈｚでの第二のピークは約４０Ｎｍであり、９６Ｈｚでの第三のピークは２０Ｎｍ強である。同様に、ねじれ振動スペクトルは３２Ｈｚの変調周波数での強いピークと、６４Ｈｚ及び９６Ｈｚでそれぞれ、より小さいピークを有する。例えば、３２Ｈｚでの第一のねじれピークは３ｒｐｍを超え、６４Ｈｚでの第二のねじれピークは０．５ｒｐｍ未満、及び９６Ｈｚでの第三のねじれピークは最小である。

【0043】

これらの強力なピークの結果として、ベースラインＰＷＭ１０は電気モータ２０内の被駆動機内に振動を誘導し得る。これらの振動は、例えば自動車等の被駆動機内で乗員が経験するような、不満足な、又は心地の悪いＮＶＨを生じさせ得る。不満足な、又は心地の悪いＮＶＨは、入力ピークが被駆動機の感応周波数と同じかそれに近いと強調され得る。例えば、自動車は特定の周波数に対する感受性を有し得る。これらの感受性は周波数応答関数（ＦＲＦ）として表現できる。ＦＲＦの振幅が特定の周波数で高い場合、このような周波数は感応周波数と考えることができる。被駆動機が自動車であれば、ＦＲＦは、感応周波数を示す際に乗員によるＮＶＨの認識を考慮し得る。例えば、乗員が特定の周波数の振動に気付いた場合、その周波数はＦＲＦの中で高振幅を有するように示され得る。同様に、周波数の結果として耳に聞こえるノイズが発生した場合、このような周波数はＦＲＦの中で高振幅を有し得る。幾つかの実施形態において、ＦＲＦは被駆動機の構造のものであり得、固有共振はＦＲＦの中で高振幅を有し得る。例えば、図２は被駆動機に関するＦＲＦを示し得る。

【0044】

入力トルクスペクトル及びねじれ振動スペクトルの強いピークは、自動車１０のコンポーネントの早期摩耗又は故障の原因となり得る。例えば、ドライブトレインのコンポーネントにおける望ましくない振動の結果、これらのコンポーネントが早期に摩耗及び／又は故障し得る。そのため、振幅を縮小するか、自動車１０及び／又はドライブトレインの望ましくない振動を排除して、被駆動機の寿命を延ばすことが望ましい。

【0045】

図１０は、振動に対する人間の感度の例である。図表の影付き部分は、人間が０．３Ｈｚ～３０Ｈｚの範囲の振動に対して敏感であり、７ｋＨｚ～９ｋＨｚの範囲の音声又は音響に対して敏感であることを示している。そのため、これらの範囲の変調周波数により、自動車の人間の乗員にとって不満足な、又は心地の悪いＮＶＨが生じ得る。

【0046】

図１１及び１２はそれぞれ、例示的な自動車のシートトラックＦＲＦ及びハンドルＦＲＦの例である。人間が感受性を有する低い方の振動、例えば０．３Ｈｚ～３０Ｈｚは影付きとされて、この範囲が変調周波数にとって望ましくないことが示されている。それに加えて、より濃いＦＲＦの応答線により示されているように、シートトラック及びハンドルを通じた振動の伝達のエリアは低い。図の振動伝達の低い範囲は、運転者及び／又は人間の乗員にとってのＮＶＨを最小化するのに適した変調周波数であり得る。図のように、２５Ｈｚ～４０Ｈｚ及び４８Ｈｚ～５２Ｈｚ及び１２０Ｈｚ～１８５Ｈｚの大きい範囲は全て、この例示的自動車にとって適当であるように見える。これらのＦＲＦプロットは、変調周波数の適当な範囲が自動車のモデル又はタイプに特有のものになり得るよう、特定のモデル又はタイプの自動車に特有のものであり得る。特定の自動車のＮＶＨを最適化するために、シートトラック及びハンドルＦＲＦに加えて、その他のＦＲＦが考慮され得る。例えば、自動車の特定のコンポーネントのＦＲＦが特定されてよく、例えばこれはトライブトレインのコンポーネント又は被駆動機である。

【0047】

再び図７を参照すると、本開示のある実施形態による変調された、又は最適化されたＰＷＭ波形が開示されており、概して変調ＰＷＭ１１０で示されている。変調ＰＷＭ１１０はベースラインＰＷＭ１０に重ねられている。変調ＰＷＭ１１０とベースラインＰＷＭ１０はオフ状態とオン状態との間の理想的な、すなわち瞬時の遷移で示されているが、オフ状態とオン状態との間には遷移ランプがあり得ると想定される。図のように、変調ＰＷＭ１１０とベースラインＰＷＭ１０のデューティサイクルは同じであり、そのため変調ＰＷＭ１１０とベースラインＰＷＭ１０により送達される平均トルクは同じである。

【0048】

変調ＰＷＭ１１０は、標的トルクを提供しながら、被駆動機及び／又は電気モータの関連構造のためのＮＶＨ評定を最大にするように最適化されたパルス数を含むパルストレインを創出することによって生成される。ＮＶＨ評定は、ＰＷＭ入力スペクトル及び／又はパルストレインのねじれ振動スペクトルを被駆動機のＦＲＦと比較することによって解析され得る。例えば、図８及び９のスペクトルを図６及び１０～１２のＦＲＦと比較すること。

【0049】

最適化されたパルストレインは、パルストレインの各パルスのタイミングを変調して、被駆動機及び／又は電気モータの関連構造の応答スペクトルを最小化する。図のように、変調ＰＷＭのパルストレイン１２０は８つのパルス１２１～１２８を含む。あるパルストレイン内のパルス数は２～２０パルスの範囲、例えば８パルスであり得る。幾つかの実施形態において、そのパルストレイン内のパルス数は、２０より多いパルスであり得る。パルストレイン１２０は、パルストレイン１２０の全長にわたりベースラインＰＷＭ１０の一定のパルスと同じ数のパルスを有する。しかしながら、パルストレイン１２０のパルス１２１～１２８は、被駆動機及び／又は電気モータの関連構造の応答スペクトルが小さくなるようなタイミングとされる。このことは、ＰＷＭ１０とＰＷＭ１１０が、ＰＷＭ１０とＰＷＭ１１０が繰り返される前に約０．２５秒にわたって８つのパルスを有することにより示されている。

【0050】

ＰＷＭ１０は３２Ｈｚの一定のパルスレート又は０．０３１２５秒ごとに始まるパルスを示すが、パルストレイン１２０のパルス１２１～１２８は、相互に均等に離間されていないパルス１２１～１２８間に変化する間隔を有する。図のように、パルス１２１～１２８の長さ、すなわち持続時間は、相互に関して変化し得る。例えば、パルス１２４及び１２５の持続時間、すなわち長さは、他のパルス１２１、１２２、１２３、１２６、１２７、１２８の幾つかより短い。幾つかの実施形態において、各パルス１２１～１２８の持続時間又は長さは同じである。また、図のように、各パルス１２１～１２８のトルクは一定である。幾つかの実施形態において、各パルス１２１～１２８のトルクは相互に異なり得る。このような実施形態では、各パルス１２１～１２８のトルクは変化し得るが、各パルスの効率は実質的に相互に同じであり得る。パルス１２１～１２８の幾つかのトルクが変化すると、各パルス１２１～１２８のトルクは全パルス１２１～１２８のトルクの平均の１０％以内であり得る。

【0051】

パルストレイン１２０は、電気モータ２０のあるデューティサイクル、例えば２０％のデューティサイクルに対する最適なパルストレインであり得る。異なる標的トルクが求められた場合、デューティサイクルは異なる標的トルクを送達するように変化し得る。デューティサイクルの変化により、新たなデューティサイクルに対する新たな最適パルストレインが生成され得る。デューティサイクルのこの変化は、パルストルクが電気モータ２０の最適な効率点で実質的に一定であることの結果であり、それによってデューティサイクルの変更により、送達されるトルクが変更される。新たなデューティサイクルが選択されると、新たなデューティサイクル及びそれゆえ、被駆動機のＮＶＨ特性についても最適化された新たな標的トルクを送達するために新たなパルストレイン１２０が生成される。

【0052】

各デューティサイクルを送達するための固有のパルストレインに加えて、あるデューティサイクルは、天候、乗客及び／又は積荷の重量、傾斜、道路状態、音響設定（ラジオの音量）、温度、モータ速度（ＲＰＭ）、自動車の速さ、速度、又は加速度を含むがこれらに限定されない様々な条件について固有のパルストレインを有し得る。例えば、車内で１人の乗員が感知されたときには２０％のデューティサイクルの固有のパルストレイン及び、車内で２人の乗員、３人の乗員、４人の乗員が感知されるか、乗員が１人も感知されないときには２０％のデューティサイクルの異なる固有のパルストレインがあり得る。幾つかの実施形態において、自動車が悪路を走行している場合、より高いＮＶＨ評定の場合よりも効率的な動作を提供するためには、電気モータのＮＶＨ評定はより悪く、道路状態によってマスクされ得る。

【0053】

各デューティサイクル又は条件に対する最適化により、関係する周波数範囲の場合のＮＶＨ評定、変調ＰＷＭ１１０とベースラインＰＷＭ１０との間の効率損失、及び電気モータと関連コンポーネントが変調ＰＷＭ１１０を送達する能力を含む費用関数が最小となり得る。

【0054】

ＮＶＨ評定は、関連する周波数のための周波数応答関数（ＦＲＦ）、例えばＲＭＳ平均に鑑みた乗員認識レベルの合計であり得る。ＦＲＦは、電気モータ２０のパルスに関する乗員によるＮＶＨの認識の周波数依存性の改善の推定を含み得る。ＦＲＦは、高感受性の周波数範囲を含み得る。例えば、動力伝達系統のねじれ共振、車体の構造的共振、又は人間の乗員はどこでノイズ及び／又は振動に敏感かを含み得る周波数。ＦＲＦまた、低感受性の周波数範囲、例えば本来的に感受性が低いか、又は低感受性となるように調整された周波数も特定し得る。

【0055】

あるデューティサイクルについての最適化は、各デューティサイクルについて表に保存された最適化パルストレインを用いてモデル化され得る。表は、各デューティサイクルについての様々な条件に対する最適化パルストレインを含み得る。表に保存される最適化パルストレインは、そのパルストレイン内の各パルスの特性を含む。各パルスの特性には、開始時間、停止時間、パルスの長さ、又はトルクが含まれ得る。パルストレイン内の各パルスの特性を最適化することにより、励起エネルギーを高感受性のＦＲＦの周波数、例えば高振幅のＦＲＦの周波数から、より低感受性のＦＲＦの周波数、例えば低振幅のＦＲＦの周波数に向かってシフトさせることが可能となり得る。幾つかの実施形態において、励起エネルギーは、パルストレインの半分、３分の１、又は４分の１の長さを有するパルスのサブシーケンス又はフレーズの繰り返しに向かってシフトされ得る。これらのパルスのサブシーケンスの繰り返しの結果として、副高調波周波数のグループ全体の振幅がゼロになり得る。例えば、図７に示されるように、パルストレイン１２０は、パルス１２１～１２４を含む第一のフェーズとパルス１２５～１２８を含む第二のフェーズを含み、第一のフェーズと第二のフェーズの各々は、パルストレイン１２０の長さの半分である。

【0056】

再び図８及び９を参照すると、変調ＰＷＭ１１０のトルクスペクトル及びねじれ振動スペクトルがベースラインＰＷＭ１０のスペクトルに重ねて示されている。図のように、変調ＰＷＭ１１０のスペクトルは同様の振幅の複数のピークを有する。それに加えて、ピークは、図６に示されるように、自動車の感応周波数である１６Ｈｚからシフトしている。特に図８を参照すると、複数のピークは約１０Ｈｚの振幅を有し、それによってこれらのピークはホワイトノイズとして機能し得て、それによってピークは自動車の乗員にとって認識不能であり得る。同様に、図９に示されるねじれ振動スペクトルは、ピークの振幅が０．５～１ＲＰＭへと大きく減少していることを示しており、その範囲においてベースラインＰＷＭ１０では３ＲＰＭを超えるピークとなる。トルクスペクトルと同様に、変調ＰＷＭ１１０のねじれ振動スペクトルのピークはホワイトノイズとして機能し得て、それによってピークは自動車の乗員にとって認識不能であり得る。

【0057】

振動を打ち消す方法は電気モータ２０のコントローラにおいて実行でき、振動緩和ハードウェア、例えば防振エンジンマウント又はフライホイールは不要である。この方法は、あるデューティサイクルのためのパルスの最適化されたパルストレインを生成して、電気モータのパルシングにより誘導される振動が軽減されるか完全に打ち消されるようにすることを含む。パルストレインは、モータの励起エネルギーを、感度の高い被駆動機のＦＲＦの周波数からより感度の低い被駆動機のＦＲＦの周波数へとシフトするように最適化され得る。励起エネルギーのこのシフトは、被駆動機のねじれ振動応答全体が定常フェーズのパルセーションと比較して最小化され、他方でインバータの限度内で動作し、電気モータ２０のパルシングからの効率向上が保持されるような方法で行われ得る。電気モータ２０を励起させるために、電気モータ２０のコントローラは、電気モータ２０に信号を提供するか、電流を提供することができる。振動を打ち消す方法２００は、コントローラが電気モータをパルシングさせるときは常にアクティブとされても、又は電気モータ２０を定常ＰＷＭでパルシングさせることによって被駆動機のＮＶＨが容認不能となるような場合のみ、アクティブとされてもよい。

【0058】

各デューティサイクル及び／又は動作条件について最適化又は変調されたパルストレインは、生成されて表に保存されるか、リアルタイムで生成され得る。デューティサイクルについて最適化されたパルストレインを生成するために、ベースラインＰＷＭの周波数は、広いデューティサイクル範囲にわたるオプションを提供するように選択され得る。例えば、４０ＨｚのベースラインＰＷＭ周波数が開始点として選択され得る。パルストレインは、様々なモータ速度に関して１０％～９０％までの複数のデューティサイクルについて５％、１０％、又は２０％刻みでモデル化され得る。各パルストレインモデルは、各パルスのための、費用関数を最小化するように最適化された開始時間、停止時間、及びパルストルクを有し得る。これらのパルストレインモデルは表に保存され得て、それによって、デューティサイクルが電気モータ２０のコントローラから要求されたときに、コントローラはそのデューティサイクルのパルストレインモデルを参照できる。

【0059】

コントローラが要求されたデューティサイクルを受け取ると、コントローラは、要求されたデューティサイクルに基づいてパルストレインモデルを特定できる。幾つかの実施形態において、コントローラは、要求されたトルクと、モータ速度等の他の動作条件に基づいてパルストレインを特定できる。要求されたデューティサイクルがパルストレインモデルを有する場合、コントローラは、モデルの通りに電気モータ２０が励起されるように指示する。要求されたデューティサイクルが２つのパルストレインモデル間にあるとき、コントローラは、要求されたデューティサイクルより高いデューティサイクルのためのパルストレインと要求されたデューティサイクルより低いデューティサイクルとの間を補間し得る。幾つかの実施形態において、コントローラは、そのためのパルストレインモデルがある要求されたデューティサイクルに最も近いデューティサイクルを特定することによってパルストレイン間を補間し、要求されたデューティサイクルを提供するためにパルストレインモデル内の各パルスの長さを増減し得る。

【0060】

特定の実施形態において、隣接するデューティサイクルは相互に異なるパルストレインモデルを有し得て、それにより、新たなデューティサイクルが要求されたとき、コントローラは、以前のパルストレインの終了点を特定するか、又はパルストレイン内に中止点を作り、新たに要求されたデューティサイクルのための新たなパルストレインに切り替え得る。以前のパルストレインと新たなパルストレインが相互に大きく異なる場合、例えば異なる境界を有する場合、コントローラは以前のパルストレインと新たなパルストレインを切り替えるためにブリッジパルストレインを生成し得る。コントローラは費用関数解析を行って、新たなパルストレインに切り替える場合より低コストで新たなデューティサイクルを提供するために、ブリッジパルストレインが必要か否か、又は以前のパルストレインを変調できるか、例えばパルス長を変調できるかを特定し得る。しかしながら、コントローラが、捕間された費用関数の、以前のパルストレインのままでいることの不利益は、捕間された費用関数の、新たなパルストレインに切り替えることの不利益を、所定のヒステリシス費用値だけ上回ると判断した場合、コントローラは新たなパルストレインに切り替える。

【0061】

図１３を参照すると、本開示の実施形態による電気モータのパルシングによる振動を打ち消す方法が詳しく示され、概して方法２００として示されている。方法２００はコントローラ上で実行され、それが標的トルクを駆動コンポーネントに送達させる信号を電気モータに提供する。方法２００は、図５の電気モータ２０及び自動車１０のモデルにしたがって説明される。しかしながら、駆動コンポーネントは自動車の駆動軸又は車軸であっても、１つの機器を回転させるための駆動軸であってもよい。

【0062】

方法２００は、電気モータ２０のコントローラが電気モータ２０から標的トルクを要求する入力信号を受け取ることを含み得る（ステップ２１０）。コントローラは、要求された標的トルクを解析して、その標的トルクが電気モータ２０の連続動作範囲内にあるかを特定する（ステップ２２０）。連続動作範囲は、電気モータ２０の最適効率点かそれより高いトルクの範囲であり得る。連続動作範囲は、電気モータ２０の最適効率点より低いトルクの範囲を含み得る。例えば、電気モータ２０の最適効率点が電気モータ２０の最大トルクの６０％である場合、連続動作範囲は電気モータ２０の最大トルクの４０％～１００％であり得る。連続動作範囲は、電気モータ２０の連続動作が、電気モータ２０をパルシングさせてそのデューティサイクルを小さくすることによって要求されたトルクを提供する場合より高い効率を有するトルク範囲をカバーし得る。

【0063】

要求された標的トルクが連続動作範囲内にあるとき、コントローラは、電気モータ２０を動作させて標的トルクを連続トルクとして送達する（ステップ２３０）。

【0064】

要求された標的トルクが連続動作範囲より低い場合、コントローラは、電気モータ２０をパルシングさせるために最適な効率のトルク又は点を選択し、電気モータ２０が標的トルクを送達するためのデューティサイクルを計算する（ステップ２４０）。デューティサイクルは、電気モータ２０をパルシングさせる間に電気モータ２０から送達されるトルクを標的トルクに設定するように調整される。例えば、電気モータ２０から送達されるトルクを大きくするために、デューティサイクルは増大され、電気モータ２０から送達されるトルクを小さくするために、デューティサイクルは縮小される。

【0065】

選択されたデューティサイクルで、コントローラは、デューティサイクル及び動作条件に鑑みて標的トルクを送達するためのパルスのパルストレインを生成する（ステップ２５０）。生成されるパルストレインは、標的トルクを送達しながら被駆動機内の応答を減少させるように最適化される。生成されるパルストレインは、パルス数及び／又は、パルストレイン内の各パルスの開始時間、停止時間、パルス長、又はトルク若しくは振幅を含み得る。生成されるパルストレインは、被駆動機のＦＲＦについて、及び／又は動作条件について最適化され得る。パルストレインを生成するステップは、コントローラがデューティサイクル及び適用可能な動作条件を特定し、デューティサイクル及び動作条件を含む表から最適化されたパルストレインを参照することを含み得る。動作条件には、天候、乗客及び／若しくは積荷の重量、傾斜、道路状態、音響設定（ラジオの音量）、温度、モータ速度（ＲＰＭ）、自動車の速さ、速度、又は加速度が含まれ得るがこれらに限定されない。幾つかの実施形態において、パルストレインを生成するステップは、計算されたデューティサイクルのみに基づいて決定される。

【0066】

特定の実施形態において、パルストレインを生成するステップは、コントローラがパルストレインのパルス数及び／又はパルストレイン内の各パルスの開始時間、停止時間、パルス長、トルク若しくは振幅をリアルタイムで特定することを含み得る。特定の実施形態において、パルストレインを生成するステップは、生成されたパルストレインを、振動センサ、加速度計、及び音響センサを含むがこれらに限定されない被駆動機のリアルタイムのセンサデータに基づいて最適化するステップを含み得る。

【0067】

パルストレインが生成されると、コントローラは生成されたパルストレインで電気モータをパルシングさせる（ステップ２６０）。コントローラは、コントローラが新たな標的トルクを受け取るまで、生成されたパルストレインで電気モータ２０をパルシングさせ得る。

【0068】

これまでに詳述したコントローラはスタンドアロン型コントローラでも、他のコントローラの一部であってもよい。コントローラはプロセッサとメモリを含む。コントローラはまた、所望のトルク等の入力を受け取るための入力を含み得る。コントローラはモータ出力を含み、これは電気モータと信号通信して、標的トルクを提供するように電気モータを動作させる。これまでに詳述した方法は、コントローラのプロセッサ上で実行されると、コントローラに方法２００を含む、これまでに詳述した方法を実行させる非一時的コンピュータ可読媒体としてコントローラのメモリに保存され得る。

【0069】

本開示の幾つかの実施形態が図面に示されているが、本開示はそれに限定されることは意図されておらず、これは、本開示が技術的に可能なかぎり広い範囲を有し、本明細書もそのように読み取られることが意図されているからである。上述の実施形態のあらゆる組合せが想定され、付属の特許請求項の範囲内に含まれる。したがって、上述の説明は限定的と解釈すべきではなく、単に特定の実施形態の事例として解釈すべきである。当業者であれば、本明細書に付属特許請求の範囲内での他の変更も着想するであろう。

【図1】

【図2A-2B】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【国際調査報告】