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公開番号2025080071
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-23
出願番号2023193073
出願日2023-11-13
発明の名称モータ制御方法及びモータシステム
出願人日産自動車株式会社
代理人弁理士法人後藤特許事務所
主分類H02P 25/024 20160101AFI20250516BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】システムを大型化させずに、部品を保護しつつ、モータのトルクを増加可能なモータ制御方法及びモータシステムを提供する。
【解決手段】オープン巻線型のモータと、電力を変換してモータに供給するインバータとを備えるモータシステムにおけるモータ制御方法が提供される。このモータ制御方法は、モータに供給する電流において、回転磁界を発生させる基本波電流に、零相磁界を発生させるN次高調波電流を重畳し、N次高調波電流の高調波次数Nは、nを1以上の自然数とした場合に、以下の式(1)または(2)のいずれかを満たし、
【数1】
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基本波電流の90°位相と、N次高調波電流の270°位相とを一致させる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
オープン巻線型のＮ相モータと、電力を変換して前記モータに供給するインバータとを備えるモータシステムにおけるモータ制御方法であって、
前記モータに供給する電流において、回転磁界を発生させる基本波電流に、零相磁界を発生させるＮ次高調波電流を重畳し、
前記Ｎ次高調波電流の高調波次数及びモータ相数Ｎは、ｎを１以上の自然数とした場合に、以下の式（１）または（２）のいずれかを満たし、
TIFF
2025080071000004.tif
10
170
前記基本波電流の９０°位相と、前記Ｎ次高調波電流の２７０°位相とを一致させる、
モータ制御方法。
続きを表示（約 1,600 文字）【請求項２】
請求項１に記載のモータ制御方法であって、
前記Ｎ次高調波電流の振幅を、前記基本波電流の位相９０°の電流値と位相（９０+３６０/Ｎ＊４）°の電流値との差の値に一致させる、
モータ制御方法。
【請求項３】
請求項１に記載のモータ制御方法であって、
前記Ｎ次高調波電流を、前記モータのすべての相の相電流の瞬時値における最大値と最小値の和に２分の１を乗じた値にする、
モータ制御方法。
【請求項４】
請求項１に記載のモータ制御方法であって、
前記モータのトルクを増加させる場合、前記モータの相電流のピーク値が、前記モータに出力可能な電流の最大値である電流制限値を超えないように、前記基本波電流の振幅を、式（３）の範囲で増加させる、
TIFF
2025080071000005.tif
9
170
（ただし、ΔＡは、前記基本波電流の最大振幅である）
モータ制御方法。
【請求項５】
請求項４に記載のモータ制御方法であって、
前記モータのトルクを増加させる要求がある場合、
トルクを増加させるように前記モータに供給する電流を増大させることが可能か否かを判断し、
可能な場合にのみ電流を増大させる、
モータ制御方法。
【請求項６】
請求項５に記載のモータ制御方法であって、
前記モータシステムのインバータは、半導体スイッチング素子を備え、
前記モータに供給する電流を増大させても、前記半導体スイッチング素子の半導体の温度が所定の値以下となる場合に、前記モータに供給する電流を増大させることが可能であると判断する、
モータ制御方法。
【請求項７】
請求項５に記載のモータ制御方法であって、
前記インバータを冷却する冷却水の温度が所定の値以下の場合に、前記モータに供給する電流を増大させることが可能であると判断する、
モータ制御方法。
【請求項８】
請求項５に記載のモータ制御方法であって、
前記モータに供給する電力の電源の電圧が所定の値以下の場合に、前記モータに供給する電流を増大させることが可能であると判断する、
モータ制御方法。
【請求項９】
請求項６から８のいずれか一つに記載のモータ制御方法であって、
前記モータシステムのインバータは、半導体スイッチング素子を備え、
前記モータに供給する電流を増大させることが可能ではないと判断した場合においても、電流増加の必須要求がある場合、要求される電流に基づき、前記半導体スイッチング素子のスイッチング周波数を減少させることが可能か否かを判断し、スイッチング周波数を減少させた場合の前記半導体スイッチング素子の半導体温度が、所定の値以下の場合に、前記モータに供給する電流を増大させることが可能であると再判断する、
モータ制御方法。
【請求項１０】
オープン巻線型のＮ相モータと、
電力を変換して前記モータに供給するインバータと、
前記インバータの動作を制御するコントローラと、
を備えるモータシステムであって、
前記コントローラは、前記モータに供給する電流において、回転磁界を発生させる電流の基本波電流に、零相磁界を発生させるＮ次高調波電流を重畳するとともに、前記基本波電流の９０°位相と、前記Ｎ次高調波電流の２７０°位相とを一致させるように制御し、
前記Ｎ次高調波電流の高調波次数及びモータ相数Ｎは、ｎを１以上の自然数とした場合に、以下の式（４）または（５）のいずれかを満たす、
TIFF
2025080071000006.tif
10
170
モータシステム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ制御方法及びモータシステムに関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、モータとインバータとを備えるモータシステムが開示されている。このシステムでは、回転磁界を発生させる基本波電流に、零相磁界を発生させる高調波電流を重畳し、モータの電流を増加させることで、モータのトルクを増加させている。これにより、システムのサイズを変えずにモータのトルクを増加させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許第７１８１８１７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に記載のモータシステムでは、高調波電流を重畳することで電流を増加させているが、電流が制限値を超えてしまい、電流の増加に伴う熱の上昇により、インバータが破損する虞がある。また、インバータの部品等を保護するための出力制限を受け、例えばモータシステムを搭載した車両の乗員等に不安を与える虞がある。
【０００５】
本発明は上記課題に鑑みたものであり、システムを大型化させずに、部品を保護しつつ、モータのトルクを増加可能なモータ制御方法及びモータシステム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、オープン巻線型のＮ相モータと、電力を変換してモータに供給するインバータとを備えるモータシステムにおけるモータ制御方法が提供される。このモータ制御方法は、モータに供給する電流において、回転磁界を発生させる基本波電流に、零相磁界を発生させるＮ次高調波電流を重畳し、Ｎ次高調波電流の高調波次数及びモータ相数Ｎは、ｎを１以上の自然数とした場合に、以下の式（１）または（２）のいずれかを満たし、
TIFF
2025080071000002.tif
10
170
基本波電流の９０°位相と、Ｎ次高調波電流の２７０°位相とを一致させる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、Ｎ相のモータに供給する電流において、基本波電流の９０°位相と、モータのトルクに寄与しないＮ次高調波電流の２７０°位相とを一致させて重畳するため、基本波電流の正のピークとＮ次高調波電流の負のピーク、及び基本波電流の負のピークと、Ｎ次高調波電流の正のピークとが同位相となる。このため、トルクを減少させずに、重畳後の電流波形のピークを基本波電流のピークよりも小さくすることができる。従って、重畳後にモータの相電流のピークを重畳前の基本波電流のピークまで上昇させることで、基本波電流のピークよりも相電流のピークを上げずにモータへの供給電流を増やすことができる。即ち、重畳前よりも電流波形のピークを上げずに、トルクを増加させることができる。よって、部品を保護しつつ、モータのトルクを増加させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図１は、本発明の第１実施形態によるモータ制御方法を適用したモータシステムの概略構成図である。
図２は、３次高調波電流を重畳した場合の相電流波形を示す図である。
図３は、５次高調波電流を重畳した場合の相電流波形を示す図である。
図４は、基本波電流の振幅をあげた場合の相電流波形を示す図である。
図５は、第１実施形態のモータ制御方法におけるモータトルク制御を説明するフローチャートである。
図６は、第１実施形態の変形例によるモータ制御方法におけるモータトルク制御を説明するフローチャートである。
図７は、第２実施形態によるモータ制御方法における相電流波形示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面等を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
【００１０】
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態によるモータ制御方法が適用されるモータシステム１００の概略構成図である。本実施形態に係るモータシステム１００は、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車等の電動車両を駆動するシステムであるが、必ずしもこれに限られるものではない。
（【００１１】以降は省略されています）

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