[发明专利]电动机的控制装置和控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及电动机的控制装置和控制方法，更具体地说，涉及在电动机控制中所使用的载波频率的控制。

背景技术

以往以来，在驱动控制交流电动机的电力变换器（inverter）中适用脉冲宽度调制控制（PWM控制）。

日本特开2004-48844号公报（专利文献1）中记载了适用脉冲宽度调制控制的变换器中的载波频率、噪声的音量以及电力损耗的关系。详细地说，当降低载波频率时，因变换器产生的噪声的音量变大，另一方面，开关损耗减少。对此，记载了当提高载波频率时，噪声的音量变小，另一方面，开关元件的损耗增大。专利文献1中记载了如下的控制：为了不给混合动力车辆的搭乘者的听觉带来不适感而提高燃料经济性，当发动机转速低时将载波频率设定得较高，另一方面，当发动机转速高时降低载波频率。

另外，日本特开2005-278281号公报（专利文献2）中记载了如下的控制：作为用于向行人通知车辆的存在的车辆的控制装置，当检测到行人等障碍物时，使载波频率降低到听觉频带。

另一方面，作为用于减少由PWM控制产生的噪声的技术，存在日本特开2007-20320号公报（专利文献3）和日本特开2008-99475号公报（专利文献4）。

专利文献3中记载了不增加损耗就减少听觉上的噪声的PWM变换器装置。具体地说，记载了使决定PWM脉冲的频率的载波频率以任意的载波频率为中心周期性或随机地变动预定频率范围。进而，在专利文献3中，记载了通过电动机电流值或频率指令值来变更该载波频率的变动宽度。

另外，日本特开2008-99475号公报（专利文献4）中记载了在电力变换装置的控制中，为了使所希望的频带中的噪声频谱平坦化，使载波频率离散且周期性地随时间变化。并记载了决定变化的载波频率的值以使高次谐波频率彼此不重叠。

现有技术文献

专利文献1：日本特开2004-48844号公报

专利文献2：日本特开2005-278281号公报

专利文献3：日本特开2007-20320号公报

专利文献4：日本特开2008-99475号公报

发明内容

发明要解决的问题

在能够通过来自电动机的驱动力行驶的混合动力车、燃料电池车以及电动汽车等电动车辆中，指出了如下问题：由于在仅通过来自电动机的驱动力行驶的情况下车辆产生的声音小，所以行人等难以意识到车辆的接近。

根据专利文献2，不新设发出警报音的装置等，而通过降低载波频率，能够产生听觉频带的电磁噪声作为附加的工作声。由此，期待向行人等通知车辆的接近。

另一方面，已知在从变换器向电动机供给的电流上重叠了与载波频率相应的高次谐波电流（脉动电流）。因此，当载波频率降低时，通过使脉动电流变大，从而使磁场的变动变大，因此，在定子产生的涡电流变大。其结果，因铁损的增加导致电力损耗增大，因此电动机效率降低。尤其在永磁体型的电动机中，由于涡电流的增大不但与磁体温度的上升有关，还与减磁的发生有关，所以进而有可能使电动机效率降低。

因此，在专利文献2的载波频率控制中，当产生工作声时，由于使载波频率固定地降低，所以当其适用频度高时，因电动机效率降低而有可能产生燃料经济性的恶化。

本发明是为了解决这样的问题而提出的，其目的在于，不会由于电动机的效率降低使燃料经济性恶化，通过在电动机控制中使用的载波频率的控制来增大电动车辆的工作声。

用于解决问题的手段

在本发明的一种方式中，搭载于电动车辆的电动机的控制装置，具有电动机指令运算部、载波产生部、载波频率控制部和脉冲宽度调制部。电动机指令运算部构成为产生从构成为至少包含1个开关元件的电力变换器向电动机供给的电压或电流的控制指令。载波产生部构成为产生在电力变换器的控制中所使用的载波信号。载波频率控制部将载波产生部产生的多个载波信号的频率控制成：当电动车辆的车速比预定速度高时使该频率在以预定频率为中心的第1频率范围内变动，另一方面，当车速比预定速度低时使该频率在以预定频率为中心的第2频率范围内变动。脉冲宽度调制部构成为基于来自电动机指令运算部的控制指令与来自载波产生部的载波信号的比较，控制电力变换器的开关元件的接通断开。电动车辆的搭载设备形成通过因载波信号产生的电磁振动而振动从而产生声音的多个机械振动系统。并且，第1频率范围和第2频率范围被设定成：载波信号的频率在第2频率范围内变动时从多个机械振动系统产生的声音比载波信号的频率在第1频率范围内变动时从多个机械振动系统产生的声音大。