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JP3358215B2 - 電気自動車用モータ制御装置 - Google Patents

電気自動車用モータ制御装置

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JP3358215B2
JP3358215B2 JP31177492A JP31177492A JP3358215B2 JP 3358215 B2 JP3358215 B2 JP 3358215B2 JP 31177492 A JP31177492 A JP 31177492A JP 31177492 A JP31177492 A JP 31177492A JP 3358215 B2 JP3358215 B2 JP 3358215B2
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Japan
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motor
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motors
power
noise
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隆志 今関
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Nissan Motor Co Ltd
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Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
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  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Control Of Multiple Motors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電気自動車において、
いわゆるスイッチング・ノイズまたはチョッパ・ノイズ
といわれる騒音を低減する技術に関する。
【0002】
【従来の技術】現在の電気自動車においては、バッテリ
に蓄電した直流電力をスイッチング回路で断続すること
により、モータに供給する電力を制御するのが通常であ
る。また、例えばデファレンシャル・ギアをなくすた
め、各駆動輪毎にモータを備え付けるため、複数個のモ
ータを有するのが一般的である。そして従来の電気自動
車では、上記のごとき複数個あるモータの制御用スイッ
チング周波数が各々全く独立で運転される構成となって
いたため、駆動されるモータ個数が増加するほど、スイ
ッチング・ノイズまたはチョッパ・ノイズと呼ばれる騒
音が増大するという問題があった。そして、効率向上の
ためには、スイッチング用のパワー素子で発生するスイ
ッチング・ロスを低減するため、スイッチング周波数を
低下させることが望ましいが、上記のような騒音対策の
ため、可聴域上限である約20kHz以下には下げられ
ないという問題があった。上記の問題を解決する装置と
して、特開昭61−109495号公報に記載の装置が
ある。この装置は、複数個のモータの回転数を一致さ
せ、位相を逆にするように制御することにより、複数個
のモータ間の干渉を利用して騒音を低減しようとするも
のである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記の従来装置におい
ては、複数個のモータの回転数を一致させて運転してい
る。しかし、電気自動車におけるモータの回転数は、そ
のシステムの構成と動作状態等に応じて決まるものであ
って、複数個のモータの回転数を常に同一にすることは
出来ない場合がある。例えば、左右の駆動輪にそれぞれ
モータを装着した場合に、曲線路を走行しているときに
は左右の回転数は旋回半径に応じて変化し、両者を同一
にすることは出来ない。上記のように従来の騒音低減方
法では、通常の電気自動車には適用出来ない場合があっ
た。
【0004】本発明は、上記のごとき従来技術の問題を
解決するためになされたものであり、通常の電気自動車
において、スイッチング・ノイズを有効に低減すること
の出来る電気自動車用モータ制御装置を提供することを
目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明においては、特許請求の範囲に記載するよう
に構成している。すなわち、請求項1に記載の発明にお
いては、2の倍数個からなるモータと、上記各モータ毎
に、該モータを駆動する交流を指示する交流指令値発生
手段と、該交流指令値とキャリア搬送波とを比較するこ
とによってPWM信号を発生するコンパレータと、上記
PWM信号に応じて直流電力を断続することにより交流
電力に変換してモータに供給するスイッチング手段と、
を備え、かつ、上記複数のモータを2個づつの組に分
け、各組内でそれぞれのモータの上記コンパレータに、
同一周波数で所定の位相差を有する上記キャリア搬送波
を与える手段を備えるように構成している。また、請求
項2に記載の発明においては、騒音を測定するマイクロ
ホンと、上記マイクロホンで測定した騒音値が最小の値
となるように、上記キャリア搬送波の位相差を制御する
手段と、を備えたものである。
【0006】
【作用】請求項1に記載の発明においては、各スイッチ
ング手段のスイッチング周波数は全て同一とし、かつ複
数のモータを2個づつの組に分け、各組内で一方のスイ
ッチング手段と他方のスイッチング手段のスイッチング
の位相に所定値だけ差を設けるように構成しているの
で、スイッチングによって発生する騒音が各組内で位相
差によってキャンセルされ、全体としての騒音を低下さ
せることが出来る。また、請求項2に記載の発明におい
ては、マイクロホンで測定した騒音値が最小の値となる
ように、スイッチングの位相差を制御することにより、
最適の位相差に制御することが出来るので、騒音を更に
減少させることが出来る。
【0007】
【実施例】以下、この発明を図面に基づいて説明する。
図1は、この発明の一実施例の回路図であり、誘導モー
タ方式の場合を例示している。図1において、1はアク
セルペダルの開度を検出するアクセル開度センサ、2は
複数の各モータのトルク指令演算器、3は第1のモータ
11の交流電流指令発生演算器、4は第2のモータ12
の交流電流指令発生演算器、5、6はそれぞれ交流電流
指令発生演算器3、4の出力である交流電流指令値とキ
ャリア搬送波とを比較してPWMパルスに変換するコン
パレータ、7、8は各々IGBT素子等のパワー素子か
らなるインバータブリッジ、9はキャリア搬送波の発振
器、10は発振器9の出力の位相を遅らせた信号を出力
する遅延器、13、14は各々モータ11、12に設け
られたロータ回転数検出器、15はバッテリである。ま
た、図2は、上記交流電流指令発生演算器3、4の詳細
を示すブロック図、図3は上記モータ11、12で構成
した複数モータ動力装置の一例の断面図である。
【0008】次に作用を説明する。まず、アクセル開度
センサ1からアクセルペダル開度に対応したアクセル指
令信号が入力されると、トルク指令演算器2において第
1のモータ11のトルク指令信号T1と第2のモータ1
2のトルク指令信号T2とが演算される。例えば、アク
セル指令信号が0から或る所定値までの間の部分負荷状
態では、T1のみがT1>0となり、T2はT2=0とな
る。すなわち、一方のモータのみが駆動され片方のモー
タは停止することになる。そして、アクセル指令信号が
或る所定値を越えると、T2もT2>0となり、第1のモ
ータ11と第2のモータ12の両方が運転される状態と
なる。一般に、一定速運転等の負荷の軽い時に前者のよ
うに制御され、加速運転等の負荷の高い時には後者のよ
うに制御される。また、第1のモータ11と第2のモー
タ12が同じトルク指令信号で運転される例もある。
【0009】上記のようにして、トルク指令演算器2か
らトルク指令信号T1、T2が出力され、それぞれ交流電
流指令発生演算器3、4に入力される。
【0010】交流電流指令発生演算器3、4では、図2
に示すように、まず、演算部16において、ロータ回転
数検出器13、14で検出した各モータの回転速度情報
ωi(i=1、2、…、n 以下同じ)と、上記のトル
ク指令信号Tiとにより、予め用意したマップに基づい
てTiを実現するための電流振幅値Ii、およびすべり周
波数値ωSiを決定する。この得られたすべり周波数はロ
ータ回転数検出器13、14で得られた現在の周波数と
加算され、印加周波数指令値ωiが決定される。次に、
3相交流指令部17〜19において、演算部16で得ら
れた電流振幅値Iiと印加周波数指令値ωiとから3相交
流指令値(Iui、Ivi、Iwi)が求められて出力され
る。すなわち、交流電流指令発生演算器3からは第1の
モータ11用の3相交流指令値(Iu1、Iv1、Iw1)が
出力され、交流電流指令発生演算器4からは第2のモー
タ12用の3相交流指令値(Iu2、Iv2、Iw2)が出力
される。上記の指令値はアナログの信号であり、それら
がそれぞれコンパレータ5、6に入力する。一方、コン
パレータ5にはキャリア搬送波9が与えられ、コンパレ
ータ6にはキャリア搬送波9を遅延器10で位相を遅ら
せたキャリア搬送波が与えられる。そして上記の指令値
とキャリア搬送波とがコンパレータで比較され、PWM
信号列となって出力される。上記コンパレータ5、6の
出力は、それぞれインバータブリッジ7、8の入力端子
に与えられ、インバータを駆動する。その結果、バッテ
リ15の直流電力が3相交流電力となってモータ11、
12に供給され、モータ11、12が所望のトルクで駆
動される。
【0011】上記の動作において、コンパレータ5と6
に与えるキャリア搬送波は、周波数が同一であって位相
が所定値だけずれている。したがってコンパレータ5と
6から出力するPWM信号も周波数が同一で位相が所定
値だけずれており、インバータのスイッチング位相も所
定値だけずれることになる。そのため第1のモータ11
と第2のモータ12で発生するスイッチングノイズの位
相も所定値だけずれることになり、その位相差によって
騒音がキャンセルされて小さくなる。
【0012】上記の点について、さらに説明する。図3
において、20は第1のモータ11のロータ、21はそ
のコイル、22は第2のモータ12のロータ、23はコ
イル、24はケースである。図3に示すように、第1の
モータ11と第2のモータ12とが1つのケースにパッ
ケージングされている場合を想定すると、2つの音源が
近接してかなり点音源に近い形で存在するものと考えら
れる。そのため、図3に示すように、2つのモータから
の騒音は位相のずれによってキャンセルされ、車室内で
は2音源から発生する音が広い範囲で減少する。
【0013】また、図4に示すように、2つのモータ1
1と12の間隔が大きく、点音源から外れた場合には、
スイッチング周波数が数kHzのときには数十cm間隔
で2つの音のキャンセルする場所が現われるため、車室
全体を低騒音化するのは困難であるが、スイッチング周
波数を数百Hzとすれば、数m間隔で2つの音がキャン
セルできる場所が広がるため、車室内全体を低騒音化す
ることが可能となる。なお、スイッチング周波数を数百
Hzにすれば、スイッチング・ロスを低下させることが
出来るので、効率向上の面からも好都合である。
【0014】次に、図5は、本発明の第2の実施例の回
路図であり、DCモータ方式の場合を例示している。図
5において、25、26はモータ、27、28はチョッ
パ制御を行なうパワースイッチ、29はバッテリ、30
はアクセル開度センサ、31は騒音を計測するマイクロ
ホン、32はDCモータへの通流率を決定するトルク指
令変換器、33はキャリアの発振器、34は発振器33
のキャリアの位相を遅延させ、かつ遅延量を可変にする
ことの出来る遅延器、35、36はコンパレータであ
る。
【0015】次に作用を説明する。まず、アクセル開度
センサ30の信号に応じて、トルク指令変換器32でモ
ータ25、26へ印加する電流量を決定し、その信号で
パワースイッチ27、28をオンオフ制御する。このよ
うにモータ25、26が駆動される。この方式は、いわ
ゆるDCモータのチョッパ制御である。上記の制御にお
いて、パワースイッチ27と28のオンオフ・パルス
は、周波数が同一であり、かつ遅延器34によって設定
された値だけ位相がずれた状態になっている。そして上
記遅延器34における位相差は、マイクロホン31で検
出した室内騒音レベルを最小にするように制御される。
なお、チョッパの周期を数百Hzにしておけば、騒音の
波長が数mとなるため、前記図4に示したように、2つ
の音波を干渉させて、車室内全体を低騒音化することが
可能になる。
【0016】
【発明の効果】以上説明したごとく、本発明において
は、各スイッチング手段のスイッチング周波数は全て同
一とし、かつ複数のモータを2個づつの組に分け、各組
内で一方のスイッチング手段と他方のスイッチング手段
のスイッチングの位相に所定値だけ差を設けるように構
成しているので、スイッチングによって発生する騒音が
各組内で位相差によってキャンセルされ、全体としての
騒音を低下させることが出来る。また、請求項2に記載
の発明においては、マイクロホンで測定した騒音値が最
小の値となるように、スイッチングの位相差を制御する
ことにより、最適の位相差に制御することが出来るの
で、騒音を更に減少させることが出来る、という効果が
得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の回路図。
【図2】交流電流指令発生演算器3、4の詳細を示すブ
ロック図。
【図3】モータ11、12で構成した複数モータ動力装
置の一例の断面図。
【図4】2つのモータ(音源)が離れて設置された場合
の音場を示す図。
【図5】本発明の第2の実施例の回路図。
【符号の説明】
1…アクセル開度センサ 2…トルク指令演算器 3…第1のモータ11の交流電流指令発生演算器 4…第2のモータ12の交流電流指令発生演算器 5、6…コンパレータ 7、8…インバータブリッジ 9…発振器 24…ケース 10…遅延器 25、26
…モータ 13、14…ロータ回転数検出器 27、28
…パワースイッチ 15…バッテリ 29…バッ
テリ 16…演算部 30…アク
セル開度センサ 17、18、19…3相交流指令部 31…マイ
クロホン 20…第1のモータ11のロータ 32…トル
ク指令変換器 21…第1のモータ11のコイル 33…発振
器 22…第2のモータ12のロータ 34…遅延
器 23…第2のモータ12のコイル 35、36
…コンパレータ

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数のモータを備え、バッテリに蓄電した
    直流電力を各モータ毎に設けたスイッチング手段で断続
    してモータに供給することにより、各モータ毎に供給す
    る電力をそれぞれ独立して制御する電気自動車用モータ
    制御装置において、 2の倍数個からなるモータと、 上記各モータ毎に、該モータを駆動する交流を指示する
    交流指令値発生手段と、該交流指令値とキャリア搬送波
    とを比較することによってPWM信号を発生するコンパ
    レータと、上記PWM信号に応じて直流電力を断続する
    ことにより交流電力に変換してモータに供給するスイッ
    チング手段と、を備え、 かつ、上記複数のモータを2個づつの組に分け、各組内
    でそれぞれのモータの上記コンパレータに、同一周波数
    で所定の位相差を有する上記キャリア搬送波を与える手
    を備えたことを特徴とする電気自動車用モータ制御装
    置。
  2. 【請求項2】請求項1に記載の電気自動車用モータ制御
    装置において、 騒音を測定するマイクロホンと、 上記マイクロホンで測定した騒音値が最小の値となるよ
    うに、上記キャリア搬送波の位相差を制御する手段と、 を備えたことを特徴とする電気自動車用モータ制御装
    置。
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