JP2008022671A - インバータの制御装置、インバータの制御方法および車両 - Google Patents

Abstract

【課題】インバータの低損失化を重視するユーザの要求に対応可能なインバータの制御装置、それを備える車両およびインバータの制御方法を提供する。
【解決手段】モード選択スイッチ４０は、運転者の要求走行モードを指示する信号を生成して制御装置３０へ出力する。制御装置３０は、要求走行モードがインバータ１４の低損失化を求める燃費重視モードのとき、交流モータＭ１のトルクおよび回転数に応じてキャリア周波数を設定するための第１のマップと、要求走行モードがインバータ１４の騒音抑制を求める静粛性重視モードのとき、交流モータＭ１のトルクおよび回転数に応じてキャリア周波数を設定するための第２のマップとを予め有する。第１および第２のマップは、同一のトルクおよび回転数に対して、第１のマップを用いて設定されるキャリア周波数が、第２のマップを用いて設定されるキャリア周波数以下となるように設定される。
【選択図】図１

Description

この発明は、インバータの制御装置、インバータの制御方法および車両に関し、特に、インバータに発生する電力損失を低減可能なインバータの制御装置、インバータの制御方法および車両に関する。

通常、電気自動車（ＥＶ：Electric Vehicle）やハイブリッド自動車（ＨＶ：Hybrid Vehicle）等の車両において、電気エネルギーによる駆動力は、高電圧の電池から供給される直流電力をインバータによって３相交流電力に変換し、これにより３相交流モータを回転させることにより得ている。また、車両の減速時には、逆に３相交流モータの回生発電により得られる回生エネルギーを電池に蓄電することにより、エネルギーを無駄なく利用して走行している。

このようなハイブリッド自動車または電気自動車において、インバータは６個のスイッチング素子（たとえばＩＧＢＴ（Isolated Gate Bipolar Transistor））を３アームのブリッジ接続にし、これらのＩＧＢＴのスイッチング動作により入力された直流電力から３相交流モータを駆動するための交流電力を得ている。

たとえばＰＷＭ制御により交流モータを駆動するとき、所定のキャリア周波数のキャリア信号（三角波信号）と電圧指令との比較により生成された信号に応じてＩＧＢＴがスイッチング動作を行なう。これにより、交流モータの各相コイルに流れる電流が制御されて交流モータのトルクおよび回転数が制御される。

このとき、キャリア周波数に応じたスイッチング周波数でＩＧＢＴがスイッチング動作を行なうことにより、インバータではスイッチング周波数のスイッチング音が発生するため、車両の静粛性を侵す可能性がある。車両の静粛性を保つためには、キャリア周波数を可聴帯域外の高い周波数に設定することが有効である。

その一方で、キャリア周波数を上昇させることによってＩＧＢＴで発生するスイッチング損失が増加する。スイッチング損失の増加は、交流モータの駆動効率を低下させて車両の燃費を悪化させる要因となる。

そこで、従来より、インバータの制御装置としては、インバータのキャリア周波数を外部要因に応じて変更可能なものが提案されている（たとえば特許文献１〜５参照）。

たとえば特許文献１は、スイッチング周波数を生成する制御装置と、生成されたスイッチング周波数に基づいてバッテリからの直流電圧を交流電圧に変換してモータを駆動するモータドライバとを備えるバッテリフォークリフトを開示する。

これによれば、制御装置は、モータの回転数、または、バッテリフォークリフトの操縦席で聞こえる騒音の程度に応じて、モータドライバに含まれるインバータのスイッチング周波数を生成する。具体的には、制御装置は、騒音の程度が所定値以上のときには最小値のスイッチング周波数を生成する一方で、騒音の程度が所定値未満のときには可聴周波数を超えるスイッチング周波数を生成する。その結果、インバータのスイッチング音が低減され、操縦者の不快感を低減することができる。

また、特許文献２には、空調機を駆動するインバータのキャリア周波数を、外部要因に基づいて変更するインバータの制御方法が開示される。

これによれば、外部要因としては、空調機の負荷状態、インバータの周囲温度、予め設定された時間帯および外部の制御機器からの指令が挙げられる。一例として、外部の制御機器としての空調機のリモコンに設けられた静音モードを指示するスイッチがオン状態に操作されたときには、キャリア周波数は高周波数に設定される。一方、スイッチがオフ状態に操作されたときには、キャリア周波数は低周波数に設定される。
特開２００２−３３８１９７号公報 特開２００２−２７２１２６号公報 特開２００２−１０６６８号公報 特開２００１−２３８３０６号公報 特開２００５−２７８２８１号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載のフォークリフトは、操縦者の不快感の低減を意図したものであるため、操縦席で聞こえる騒音の程度が低い場合に生成されるスイッチング周波数は、可聴帯域外の高い周波数に設定される。そのため、かかる場合にスイッチング損失が増加するのを避けることができない。

同様に、特許文献２に記載のインバータの制御方法においても、静音モードが指示されたことに応じてキャリア周波数を高めることによって、静粛性を求めるユーザの要求に応えることができるが、その一方でスイッチング損失の増加による燃費悪化を抑制することができない。

このようにインバータのキャリア周波数に関して、静粛性と低損失とは互いにトレードオフの関係にある。そして、当該関係において、上記特許文献に記載のインバータの制御装置は、専ら静粛性を優先してキャリア周波数を設定するものであった。

しかしながら、ユーザによっては、静粛性よりも低損失をより強く要求する場合が起こり得る。たとえば電気自動車やハイブリッド自動車においては、車両の静粛性よりもインバータの損失を低減して燃費を向上させたい運転者が少なからず存在する。このような運転者の要求に対して、従来のインバータの制御装置は十分に応えることが困難である。

それゆえ、この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、インバータの低損失化を重視するユーザの要求に応えることができるインバータの制御装置および制御方法を提供することである。

この発明の別の目的は、燃費性能を重視する運転者の要求に応えることができる車両を提供することである。

この発明によれば、インバータの制御装置は、スイッチング素子のスイッチング動作により電源と電気負荷との間で電力変換を行なうインバータの制御装置である。インバータの制御装置は、外部から要求されたインバータの運転モードを検出する運転モード検出手段と、検出された運転モードに応じて、インバータのキャリア周波数を設定するキャリア周波数設定手段とを備える。運転モードは、スイッチング動作に伴なうインバータの電力損失を低減するようにインバータを運転する第１の運転モードと、スイッチング動作に伴ない発生するインバータの騒音を抑制するようにインバータを運転する第２の運転モードとのうちの少なくとも１つを含む。キャリア周波数設定手段は、第１の運転モードが検出されたときに電気負荷の出力状態に応じてキャリア周波数を設定するための第１のマップと、第２の運転モードが検出されたときに電気負荷の出力状態に応じてキャリア周波数を設定するための第２のマップとを有する。第１および第２のマップは、同一の出力状態に対して、第１のマップを用いて設定されるキャリア周波数が、第２のマップを用いて設定されるキャリア周波数以下となるように設定される。

上記のインバータの制御装置によれば、インバータの低損失を重視した第１の運転モードおよびインバータの静粛性を重視した第２の運転モードのそれぞれに対応するキャリア周波数設定用のマップを予め有しておくことにより、多様なユーザの要求にも容易に対応することができる。その結果、専ら静粛性を優先してキャリア周波数を設定する従来のインバータの制御方法と比較して、低損失化を求めるユーザの要求に十分応えることができる。

好ましくは、第１のマップは、相対的に高い頻度で要求される電気負荷の出力状態に対するキャリア周波数が、インバータの電力損失が所定値以下となるときのキャリア周波数に設定される。第２のマップは、相対的に高い頻度で要求される電気負荷の出力状態に対するキャリア周波数が、インバータの騒音が所定の音量以下となるときのキャリア周波数に設定される。

上記のインバータの制御装置によれば、第１および第２のマップのそれぞれにおいて、相対的に高い頻度で要求される電気負荷の出力に対応するキャリア周波数を、対応する運転モードに適切な周波数に設定しておくことにより、効率的にユーザの要求に応えることができる。

好ましくは、電気負荷は、インバータによって駆動されるモータである。キャリア周波数設定手段は、第１の運転モードが検出されたとき、第１のマップを用いてモータのトルクおよび回転数に基づいてキャリア周波数を設定する一方で、第２の運転モードが検出されたとき、第２のマップを用いてモータのトルクおよび回転数に基づいてキャリア周波数を設定する。

上記のインバータの制御装置によれば、第１および第２の運転モードのそれぞれに対応するキャリア周波数設定用のマップを予め有しておくことにより、多様なユーザの要求にも容易に対応することができる。

この発明の別の局面によれは、車両は、電源と、スイッチング素子のスイッチング動作により電源からの直流電力を交流電力に変換するインバータと、インバータによって駆動されるモータと、インバータの運転を制御する制御装置とを備える。制御装置は、車両の運転者から要求されたインバータの運転モードを検出する運転モード検出手段と、検出された運転モードに応じて、インバータのキャリア周波数を設定するキャリア周波数設定手段とを含む。運転モードは、スイッチング動作に伴なうインバータの電力損失を低減するようにインバータを運転する第１の運転モードと、スイッチング動作に伴ない発生するインバータの騒音を低減するようにインバータを運転する第２の運転モードとのうちの少なくとも１つを含む。キャリア周波数設定手段は、第１の運転モードが検出されたときにモータのトルクおよび回転数に応じてキャリア周波数を設定するための第１のマップと、第２の運転モードが検出されたときにモータのトルクおよび回転数に応じてキャリア周波数を設定するための第２のマップとを有する。第１および第２のマップは、同一のモータのトルクおよび回転数に対して、第１のマップを用いて設定されるキャリア周波数が、第２のマップを用いて設定されるキャリア周波数以下となるように設定される。

上記の車両によれば、インバータの低損失を重視した第１の運転モードおよびインバータの静粛性を重視した第２の運転モードのそれぞれに対応するキャリア周波数設定用のマップを予め有しておくことにより、車両の静粛性を重視する運転者の要求のみならず、車両の燃費性能を重視する運転者の要求にも十分に応えることが可能となる。

好ましくは、第１のマップは、相対的に高い頻度で要求されるモータのトルクおよび回転数に対するキャリア周波数が、インバータの電力損失が所定値以下となるときのキャリア周波数に設定される。第２のマップは、相対的に高い頻度で要求されるモータのトルクおよび回転数に対するキャリア周波数が、インバータの騒音が所定の音量以下となるときのキャリア周波数に設定される。

上記の車両によれば、第１および第２のマップのそれぞれにおいて、相対的に高い頻度で要求されるモータ出力に対応するキャリア周波数を、対応する運転モードに適切な周波数に設定しておくことにより、効率的にユーザの要求に応えることができる。

好ましくは、車両は、車室内に設けられ、インバータの騒音よりも高い音量の音声を出力可能に構成された音響機器をさらに備える。制御装置は、第１の運転モードが検出されたことに応じて音響機器を起動する音響機器起動手段をさらに含む。

上記のインバータの制御装置によれば、第１の運転モードのときに音響機器を自動的に起動することにより、インバータの騒音を車両の運転者が不快に覚えるのを緩和することができる。

好ましくは、車両は、車室内に設けられ、インバータの騒音よりも高い音量の音声を出力可能に構成された音響機器をさらに備える。運転モードは、音響機器が起動したことに応じて、スイッチング動作に伴なうインバータの電力損失を低減するようにインバータを運転する第３の運転モードをさらに含む。制御装置は、第３の運転モードが検出されたとき、音響機器が起動したことに応じて、第１のマップを用いてモータのトルクおよび回転数に基づいてキャリア周波数を設定する。

上記のインバータの制御装置によれば、第３の運転モードのときには、音響機器の起動に応答して自動的に第１の運転モードに設定することにより、インバータの騒音が運転者に不快を与えない範囲において電力損失の低減を図ることができる。

好ましくは、車両は、車両の運転者の操作に応答して、車両の運転者が要求する運転モードを指定するための操作部をさらに備える。

上記のインバータの制御装置によれば、車両の運転者は要求する走行状態を簡易に指定することができる。

この発明の別の局面によれば、インバータの制御方法は、スイッチング素子のスイッチング動作により電源と電気負荷との間で電力変換を行なうインバータの制御方法である。インバータの制御方法は、外部から要求されたインバータの運転モードを検出する運転モード検出ステップと、検出された運転モードに応じて、インバータのキャリア周波数を設定するキャリア周波数設定ステップとを含む。運転モードは、スイッチング動作に伴なうインバータの電力損失を低減するようにインバータを運転する第１の運転モードと、スイッチング動作に伴ない発生する前記インバータの騒音を抑制するようにインバータを運転する第２の運転モードとのうちの少なくとも１つからなる。キャリア周波数設定ステップは、第１の運転モードが検出されたときに、電気負荷の出力状態に応じてキャリア周波数を設定するための第１のマップを用いてキャリア周波数を設定する第１のサブステップと、第２の運転モードが検出されたときに、電気負荷の出力状態に応じてキャリア周波数を設定するための第２のマップを用いてキャリア周波数を設定する第２のサブステップとを含む。第１および第２のマップは、同一の出力状態に対して、第１のマップを用いて設定されるキャリア周波数が、第２のマップを用いて設定されるキャリア周波数以下となるように設定される。

上記のインバータの制御方法によれば、インバータの低損失を重視した第１の運転モードおよびインバータの静粛性を重視した第２の運転モードのそれぞれに対応するキャリア周波数設定用のマップを予め有しておくことにより、多様なユーザの要求にも容易に対応することができる。その結果、専ら静粛性を優先してキャリア周波数を設定する従来のインバータの制御方法と比較して、低損失化を求めるユーザの要求に十分応えることができる。

この発明によれば、インバータの低損失化を重視するユーザの要求に応えることができる。その結果、インバータを搭載した車両の燃費性能を重視する車両の運転者の要求に応えることができる。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。

図１は、この発明の実施の形態によるインバータの制御装置が適用されるモータ駆動装置の概略ブロック図である。

図１を参照して、モータ駆動装置１００は、直流電源Ｂと、電圧センサ１０，１３と、電流センサ２４と、コンデンサＣ２と、昇圧コンバータ１２と、インバータ１４と、制御装置３０と、モード選択スイッチ４０とを備える。

交流モータＭ１は、ハイブリッド自動車または電気自動車の駆動輪を駆動するためのトルクを発生するための駆動モータである。また、交流モータＭ１は、エンジンにて駆動される発電機の機能を持つように、そして、エンジンに対して電動機として動作し、たとえばエンジン始動を行ない得るようなモータである。

昇圧コンバータ１２は、リアクトルＬ１と、ＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２とを含む。

リアクトルＬ１の一方端は直流電源Ｂの電源ラインに接続され、他方端はＩＧＢＴ素子Ｑ１とＩＧＢＴ素子Ｑ２との中間点、すなわち、ＩＧＢＴ素子Ｑ１のエミッタとＩＧＢＴ素子Ｑ２のコレクタとの間に接続される。

ＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２は、電源ラインとアースラインとの間に直列に接続される。ＩＧＢＴ素子Ｑ１のコレクタは電源ラインに接続され、ＩＧＢＴ素子Ｑ２のエミッタはアースラインに接続される。また、各ＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側に電流を流すダイオードＤ１，Ｄ２がそれぞれ配されている。

インバータ１４は、Ｕ相アーム１５と、Ｖ相アーム１６と、Ｗ相アーム１７とからなる。Ｕ相アーム１５、Ｖ相アーム１６およびＷ相アーム１７は、電源ラインとアースラインとの間に並列に設けられる。

Ｕ相アーム１５は、直列接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ３，Ｑ４からなる。Ｖ相アーム１６は、直列接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ５，Ｑ６からなる。Ｗ相アーム１７は、直列接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ７，Ｑ８からなる。また、各ＩＧＢＴ素子Ｑ３〜Ｑ８のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードＤ３〜Ｄ８がそれぞれ接続されている。

各相アームの中間点は、交流モータＭ１の各相コイルの各相端に接続されている。すなわち、交流モータＭ１は、３相の永久磁石モータであり、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３つのコイルの一端が中点に共通に接続されて構成される。Ｕ相コイルの他端がＩＧＢＴ素子Ｑ３，Ｑ４の中間点に、Ｖ相コイルの他端がＩＧＢＴ素子Ｑ５，Ｑ６の中間点に、Ｗ相コイルの他端がＩＧＢＴ素子Ｑ７，Ｑ８の中間点にそれぞれ接続されている。

直流電源Ｂは、ニッケル水素またはリチウムイオンなどの二次電池からなる。他にも、直流電源Ｂは、燃料電池あるいは電気二重層コンデンサ等の大容量キャパシタであってもよい。電圧センサ１０は、直流電源Ｂから出力される電圧Ｖｂを検出し、検出した電圧Ｖｂを制御装置３０へ出力する。

昇圧コンバータ１２は、直流電源Ｂから供給された直流電圧を昇圧してコンデンサＣ２に供給する。より具体的には、昇圧コンバータ１２は、制御装置３０から信号ＰＷＭＣを受けると、信号ＰＷＭＣによってＩＧＢＴ素子Ｑ２がオンされた期間に応じて直流電圧を昇圧してコンデンサＣ２に供給する。

また、昇圧コンバータ１２は、制御装置３０から信号ＰＷＭＣを受けると、コンデンサＣ２を介してインバータ１４から供給された直流電圧を降圧して直流電源Ｂへ供給する。

コンデンサＣ２は、昇圧コンバータ１２から出力された直流電圧を平滑化し、平滑化した直流電圧をインバータ１４へ供給する。電圧センサ１３は、コンデンサＣ２の両端の電圧Ｖｍを検出し、その検出した電圧Ｖｍを制御装置３０へ出力する。

インバータ１４は、コンデンサＣ２から直流電圧が供給されると、制御装置３０からの信号ＰＷＭＩに基づいて直流電圧を交流電圧に変換して交流モータＭ１を駆動する。これにより、交流モータＭ１は、トルク指令値ＴＲによって指定されたトルクを発生するように駆動される。

また、インバータ１４は、モータ駆動装置１００が搭載されたハイブリッド自動車または電気自動車の回生制動時、交流モータＭ１が発電した交流電圧を制御装置３０からの信号ＰＷＭＩに基づいて直流電圧に変換し、変換した直流電圧をコンデンサＣ２を介して昇圧コンバータ１２へ供給する。

なお、ここで言う回生制動とは、ハイブリッド自動車または電気自動車を運転するドライバーによるフットブレーキ操作があった場合との回生発電を伴なう制動や、フットブレーキを操作しないものの、走行中にアクセルペダルをオフすることで回生発電をさせながら車速を減速（または加速を中止）させることを含む。

電流センサ２４は、交流モータＭ１に流れるモータ電流ＭＣＲＴを検出し、検出したモータ電流ＭＣＲＴを制御装置３０へ出力する。

モード選択スイッチ４０は、たとえばモータ駆動装置１００を搭載した車両の運転席の近傍に設けられた押しボタン式スイッチからなる。運転者は、モード選択スイッチ４０を操作（プッシュ）して、予め設定された走行モードの中から所望の走行モードを選択する。モード選択スイッチ４０は、運転者の選択した走行モード（以下、要求走行モードＭＤとも称する）を指示する信号を生成して制御装置３０へ出力する。車両の走行モードについては、後に詳述する。

制御装置３０は、外部に設けられたＥＣＵ（Electrical Control Unit）からトルク指令値ＴＲおよびモータ回転数ＭＲＮを受け、電圧センサ１３から電圧Ｖｍを受け、電流センサ２４からモータ電流ＭＣＲＴを受け、モード選択スイッチ４０から要求走行モードＭＤを受ける。

制御装置３０は、電圧Ｖｍ、トルク指令値ＴＲ、モータ電流ＭＣＲＴおよびモード選択スイッチ４０からの要求走行モードＭＤに基づいて、後述する方法によりインバータ１４が交流モータＭ１を駆動するときにインバータ１４のＩＧＢＴ素子Ｑ３〜Ｑ８をスイッチング制御するための信号ＰＷＭＩを生成し、生成した信号ＰＷＭＩをインバータ１４へ出力する。

また、制御装置３０は、インバータ１４が交流モータＭ１を駆動するとき、電圧Ｖｂ、Ｖｍ、トルク指令値ＴＲおよびモータ回転数ＭＲＮに基づいて、昇圧コンバータ１２のＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２をスイッチング制御するための信号ＰＷＭＣを生成し、その生成した信号ＰＷＭＣを昇圧コンバータ１２へ出力する。

さらに、制御装置３０は、モータ駆動装置１００が搭載されたハイブリッド自動車または電気自動車の回生制動時、電圧Ｖｍ、トルク指令値ＴＲ、モータ電流ＭＣＲＴおよび要求走行モードＭＤに基づいて、交流モータＭ１が発電した交流電圧を直流電圧に変換するための信号ＰＷＭＩを生成し、生成した信号ＰＷＭＩをインバータ１４へ出力する。この場合、インバータ１４のＩＧＢＴ素子Ｑ３〜Ｑ８は、信号ＰＷＭＩによってスイッチング制御される。これにより、インバータ１４は、交流モータＭ１が発電した交流電圧を直流電圧に変換して昇圧コンバータ１２へ供給する。

さらに、制御装置３０は、回生制動時、電圧Ｖｂ，Ｖｍ、トルク指令値ＴＲおよびモータ回転数ＭＲＮに基づいて、インバータ１４から供給された直流電圧を降圧するための信号ＰＷＭＣを生成し、生成した信号ＰＷＭＣを昇圧コンバータ１２へ出力する。これにより、交流モータＭ１が発電した交流電圧は、直流電圧に変換され、降圧されて直流電源Ｂに供給される。

図２は、図１の制御装置３０におけるインバータ制御手段のブロック図である。
図２を参照して、制御装置３０は、モータ制御用相電圧演算部５０と、ＰＷＭ信号変換部５２と、キャリア周波数制御部５４とを含む。

モータ制御用相電圧演算部５０は、外部ＥＣＵからトルク指令値ＴＲを受け、電圧センサ１３から昇圧コンバータ１２の出力電圧Ｖｍ、すなわち、インバータ１４の入力電圧を受け、電流センサ２４からモータ電流ＭＣＲＴを受ける。そして、モータ制御用相電圧演算部５０は、これらの入力信号に基づいて、交流モータＭ１の各相に印加する電圧を計算し、その計算した結果をＰＷＭ信号変換部５２へ出力する。

キャリア周波数制御部５４は、モード選択スイッチ４０から要求走行モードＭＤを受けると、その要求走行モードＭＤに応じてＰＷＭ信号変換部５２において信号ＰＷＭＩの生成に用いられるキャリア周波数マップを変更するための信号ＣＨＧを生成し、その生成した信号ＣＨＧをＰＷＭ信号変換部５２へ出力する。

ＰＷＭ信号変換部５２は、モータ制御用相電圧演算部５０から受けた計算結果と、キャリア周波数制御部５４からの信号ＣＨＧとに基づいて、実際にインバータ１４の各ＩＧＢＴ素子Ｑ３〜Ｑ８をオン／オフするための信号ＰＷＭＩを生成し、その生成した信号ＰＷＭＩをインバータ１４の各ＩＧＢＴ素子Ｑ３〜Ｑ８へ出力する。

詳細には、ＰＷＭ信号変換部５２は、キャリア信号のキャリア周波数を設定するためのキャリア周波数マップを図示しないＲＯＭ（Read Only Memory）から読出し、その読出したキャリア周波数マップを用いてキャリア信号のキャリア周波数を設定する。キャリア周波数マップは、後述するように、交流モータＭ１の回転数およびトルクに応じたキャリア周波数がマップ化されている。ＰＷＭ信号変換部５２は、ＲＯＭから読出したキャリア周波数マップを用いて、交流モータＭ１のトルク指令値ＴＲおよびモータ回転数ＭＲＮに基づいてキャリア周波数を設定する。

ここで、ＰＷＭ信号変換部５２は、キャリア周波数制御部５４からの信号ＣＨＧの論理レベル（「Ｈ（論理ハイ）」または「Ｌ（論理ロー）」）に応じて、信号ＰＷＭＩの生成に用いるキャリア周波数のマップを変更する。すなわち、この発明によるインバータの制御装置によれば、ＰＷＭ信号変換部５２は、要求走行モードＭＤに応じて異なるキャリア周波数マップを用いてキャリア周波数を設定することを特徴的な構成とする。

最初に、運転者によって要求され得る走行モードとしては、車両の静粛性を重視した走行モード（以下、「静粛性重視モード」とも称する）と、車両の燃費向上を重視した走行モード（以下、「燃費重視モード」とも称する）とが含まれる。

静粛性重視モードとは、交流モータＭ１の駆動時においてインバータ１４で発生するスイッチング音を抑制することによって、車室内の静粛性を確保するものである。すなわち、静粛性重視モードは、運転者がインバータ１４の騒音に不快を覚え、騒音抑制を求める場合に好適である。

一方、燃費重視モードとは、交流モータＭ１の駆動時においてインバータ１４で発生する電力損失を低減することによって、車両の燃費向上を図るものである。すなわち、燃費重視モードは、運転者がインバータ１４の損失増加による燃費悪化を抑えたい場合に好適である。

ここで、上述したように、インバータ１４の静粛性と低損失とはトレードオフの関係にあるため、燃費重視モードを選択することによって静粛性が損なわれることになる。しかしながら、例えば運転者がカーオーディオを起動して音声を聴いているときであれば、インバータ１４の騒音がカーオーディオの音声に掻き消されて殆ど運転者の耳に届かない場合がある。また、運転者によってはインバータ１４の騒音を全く意に介しない場合もある。本願発明によれば、これらの場合において運転者自らが燃費重視モードを選択することによりインバータ１４の損失低減を促すことが可能となる。

そして、静粛性重視モードと燃費重視モードとは、運転者によるモード選択スイッチ４０の操作に応じて適宜選択される。キャリア周波数制御部５４は、要求走行モードＭＤが静粛性重視モードのとき、Ｌレベルの信号ＣＨＧを生成してＰＷＭ信号変換部５２へ出力する。一方、要求走行モードＭＤが燃費重視モードのとき、Ｈレベルの信号ＣＨＧを生成してＰＷＭ信号変換部５２へ出力する。

次に、要求走行モードＭＤに応じたキャリア周波数の設定方法について説明する。
静粛性重視モードおよび燃費重視モードの各々におけるキャリア周波数の設定は、図３に示すインバータ１４のスイッチング損失およびスイッチング音とキャリア周波数との関係を指標として行なわれる。

図３を参照して、インバータ１４のスイッチング音は、キャリア周波数の上昇に伴なって小さくなる傾向を示す。そして、キャリア周波数が人の聴覚における可聴域を越えると、人間の耳ではもはやスイッチング音を聞くことが不可能となる。

一方、インバータ１４のスイッチング損失は、キャリア周波数の上昇に伴なって大きくなる傾向を示す。

そして、ＰＷＭ信号変換部５２は、図３の関係に従って、要求走行モードＭＤが静粛性重視モードのときには、インバータ１４のスイッチング音の音量が所定の閾値Ｎ＿ｓｔｄ以下となるようにキャリア周波数を設定する。その一方、要求走行モードＭＤが燃費重視モードのときには、インバータ１４のスイッチング損失が所定値Ｌ＿ｓｔｄ以下となるようにキャリア周波数を設定する。

具体的には、ＰＷＭ信号変換部５２は、キャリア周波数制御部５４からの信号ＣＨＧがＬレベルのとき、静粛性重視モード用に予め設定されたキャリア周波数マップＭＡＰ１をＲＯＭから読出し、その読出したキャリア周波数マップＭＡＰ１を用いて、トルク指令値ＴＲおよびモータ回転数ＭＲＮに基づいてキャリア信号のキャリア周波数を設定する。

図４は、キャリア周波数マップＭＡＰ１の一例を示す図である。
図４を参照して、キャリア周波数ＭＡＰ１において、キャリア周波数は、交流モータＭ１のトルクおよび回転数に応じて３つの領域に区分される。交流モータＭ１の回転数が低く、かつ、トルクが大きい領域では、キャリア周波数は最も低い周波数ｆ１に設定される。そして、上記領域に対して回転数が高く、トルクが略同等となる領域では、キャリア周波数は周波数ｆ１よりも高い周波数ｆ２に設定される。さらに、上記２つの領域に対して、より高い回転数をも含む広い回転数域を有し、かつ、トルクが小さくなる領域では、キャリア周波数は最も高い周波数ｆ３に設定される。

具体的には、キャリア周波数ｆ１は、たとえば１．２５ｋＨｚ程度であり、キャリア周波数ｆ２は、たとえば２．５ｋＨｚ程度であり、キャリア周波数ｆ３はたとえば５．０ｋＨｚ程度である。

なお、トルクが大きい領域において、回転数の低下に伴なってキャリア周波数を低下させているのは、トルクが大きくなるほどモータ駆動電流が増加して電流損失が大きくなるため、キャリア周波数を低下させることによって電流損失を低減させていることによる。

これに対して、キャリア周波数ｆ３は、図３の関係において、インバータ１４で発生するスイッチング音の音量が所定の閾値Ｎ＿ｓｔｄ以下となるときのキャリア周波数に設定される。

さらに、図中の斜線で示した領域ＲＧＥ１は、モータ駆動装置１００が搭載された車両の走行中において交流モータＭ１が相対的に高い頻度で設定される動作領域に相当する。この動作領域は、モータ駆動装置１００が搭載された車両の走行状態（アクセル開度、車速等）のうちの相対的に高い頻度で実行される走行状態から導かれるものであり、図４の場合では、トルクが出力可能な最大トルクよりも小さく、かつ、回転数が低中速回転域となるときの領域となっている。

そして、この領域ＲＧＥ１におけるキャリア周波数を、スイッチング音を低減可能な周波数ｆ３に設定することによって、インバータ１４に発生する騒音を効率的に抑制することができる。

一方、キャリア周波数制御部５４からの信号ＣＨＧがＨレベルのとき、ＰＷＭ信号変換部５２は、燃費重視モード用に予め設定されたキャリア周波数マップＭＡＰ２をＲＯＭから読出し、その読出したキャリア周波数マップＭＡＰ２を用いてキャリア信号のキャリア周波数を設定する。

図５は、キャリア周波数マップＭＡＰ２の一例を示す図である。
図５を参照して、キャリア周波数マップＭＡＰ２において、キャリア周波数は、交流モータＭ１のトルクおよび回転数に応じて３つの領域に区分される。交流モータＭ１の回転数が低く、かつ、トルクが大きい領域では、キャリア周波数は最も低い周波数ｆ１に設定される。そして、上記領域以外の領域であって、回転数が高くなる一部の領域を除いた領域では、キャリア周波数は周波数ｆ１よりも高い周波数ｆ２が設定される。さらに、上記の回転数が高くなる一部の領域では、キャリア周波数は最も高い周波数ｆ３に設定される。

具体的には、キャリア周波数ｆ１は、たとえば１．２５ｋＨｚ程度であり、キャリア周波数ｆ２は、たとえば２．５ｋＨｚ程度であり、キャリア周波数ｆ３はたとえば５．０ｋＨｚ程度である。このうちのキャリア周波数ｆ２は、図３の関係において、インバータ１４のスイッチング損失が所定値Ｌ＿ｓｔｄ以下となるときのキャリア周波数に設定される。

ここで、図３のキャリア周波数マップＭＡＰ１と図４のキャリア周波数マップＭＡＰ２とを比較して明らかなように、キャリア周波数マップＭＡＰ２では、最も高い周波数ｆ３が設定される領域が高回転数域に限定され、かつ、周波数ｆ２が設定される領域がキャリア周波数マップＭＡＰ１に対して拡大されていることが分かる。その結果、交流モータＭ１が相対的に高い頻度で設定される動作領域（図中の領域ＲＧＥ１）においては、キャリア周波数マップＭＡＰ１における当該領域のキャリア周波数ｆ３よりも低い周波数ｆ２のキャリア周波数が設定されることになる。

このような構成とすることにより、要求走行モードＭＤが燃費重視モードのときには、交流モータＭ１が図中の領域ＲＧＥ１内で動作を行なうことによりインバータ１４では、キャリア周波数に応じた低いスイッチング周波数のスイッチング音が発生する。そのため、スイッチング音による騒音によって車両の静粛性が低下することとなる。

しかしながら、車両の静粛性が低下する反面、スイッチング周波数の低下に応じてインバータ１４に発生するスイッチング損失が低減する。特に、交流モータＭ１が相対的に高い頻度で設定される動作領域ＲＧＥ１におけるキャリア周波数を、スイッチング損失が所定値以下となるときの周波数ｆ２に設定することによって、インバータ１４に発生する損失を効率的に低減することができる。結果として、交流モータＭ１の駆動効率が高められ、車両の燃費向上を図ることができる。

なお、キャリア周波数マップＭＡＰ２において、高回転数域におけるキャリア周波数を高い周波数ｆ３に保っているのは、回転数が高くなるにつれてインバータ１４に高い制御応答性が求められることから、キャリア周波数を高く設定することによってインバータ１４の制御応答性を確保していることによる。

以上に述べたように、この発明によるインバータの制御装置によれば、車両の静粛性を求める運転者の要求に応答して、信号ＰＷＭの生成に用いるキャリア信号のキャリア周波数を高い周波数に設定する一方で、車両の燃費向上を求める運転者の要求に応答して、キャリア周波数を低い周波数に設定する。

これにより、車両の静粛性を優先してキャリア周波数を設定する従来のインバータの制御装置に対して、設定可能なキャリア周波数の下限値に対する制限が緩和される。そのため、車両の燃費向上を優先する運転者の要求に十分に応えることができる。

再び図２を参照して、ＰＷＭ信号変換部５２は、キャリア周波数制御部５４からの信号ＣＨＧに応じてキャリア周波数マップＭＡＰ１，ＭＡＰ２のいずれか一方をＲＯＭから読出すと、その読出したキャリア周波数マップＭＡＰ１（またはＭＡＰ２）を用いて、交流モータＭ１のトルク指令値ＴＲおよびモータ回転数ＭＲＮに基づいてキャリア周波数を設定する。そして、ＰＷＭ信号変換部５２は、その設定したキャリア周波数のキャリア信号（三角波信号）を生成する。

次に、ＰＷＭ信号変換部５２は、その生成したキャリア信号とモータ制御用相電圧演算部５０からの各相（Ｕ相、Ｖ相およびＷ相）電圧指令信号とを比較し、キャリア信号と各相電圧指令信号との大小関係に応じて電圧値が変化するパルス状の信号ＰＷＭＩを生成する。そして、ＰＷＭ信号変換部５２は、その生成した信号ＰＷＭＩをインバータ１４のＩＧＢＴ素子Ｑ３〜Ｑ８へ出力する。

これにより、各ＩＧＢＴ素子Ｑ３〜Ｑ８は、スイッチング制御され、交流モータＭ１が指令されたトルクを出力するように交流モータＭ１の各相に流す電流を制御する。このようにして、モータ駆動電流が制御され、トルク指令値ＴＲに応じたモータトルクが出力される。

図６は、この発明の実施の形態によるキャリア周波数の設定に係る制御のフローチャートである。

図６を参照して、制御装置３０のキャリア周波数制御部５４は、モード選択スイッチ４０からの信号に基づいて運転者の要求走行モードＭＤを検出する（ステップＳ０１）。そして、キャリア周波数制御部５４は、検出された要求走行モードＭＤが燃費重視モードか否かを判定する（ステップＳ０２）。要求走行モードＭＤが燃費重視モードであると判定されると、キャリア周波数制御部５４は、Ｈレベルの信号ＣＨＧを生成してＰＷＭ信号変換部５２へ出力する。

ＰＷＭ信号変換部５２は、キャリア周波数制御部５４からのＨレベルの信号ＣＨＧに応答して、ＲＯＭから燃費重視用に予め設定されたキャリア周波数マップＭＡＰ２を読出す（ステップＳ０３）。そして、ＰＷＭ信号変換部５２は、その読出したキャリア周波数マップＭＡＰ２を用いてトルク指令値ＴＲおよびモータ回転数ＭＲＮに基づいてキャリア周波数を設定する（ステップＳ０５）。

一方、ステップＳ０２において要求走行モードＭＤが燃費重視モードでない、すなわち、静粛性重視モードであると判定されると、キャリア周波数制御部５４は、Ｌレベルの信号ＣＨＧを生成してＰＷＭ信号変換部５２へ出力する。

ＰＷＭ信号変換部５２は、キャリア周波数制御部５４からのＬレベルの信号ＣＨＧに応答して、ＲＯＭから静粛性重視モード用に予め設定されたキャリア周波数マップＭＡＰ１を読出す（ステップＳ０４）。そして、ＰＷＭ信号変換部５２は、その読出したキャリア周波数マップＭＡＰ１を用いてトルク指令値ＴＲおよびモータ回転数ＭＲＮに基づいてキャリア周波数を設定する（ステップＳ０５）。

最後に、ＰＷＭ信号変換部５２は、ステップＳ０５において設定したキャリア周波数のキャリア信号を生成すると、その生成したキャリア信号とモータ制御用相電圧演算部５０からの各相の電圧指令信号とに基づいて信号ＰＷＭＩを生成してインバータ１４へ出力する。これにより、インバータ１４の各ＩＧＢＴ素子Ｑ３〜Ｑ８は、信号ＰＷＭＩに応じてスイッチング動作を行なう。

このときインバータ１４からは、キャリア周波数に応じたスイッチング周波数のスイッチング音が発生するとともに、スイッチング周波数に比例した大きさのスイッチング損失が発生する。この発明の実施の形態によれば、要求走行モードが燃費重視モードのときには、インバータ１４からの騒音により車両の静粛性が低下するものの、スイッチング損失が抑制されるため、燃費向上を優先する運転者の要求を満足させることができる。一方、要求走行モードが静粛性重視モードのときには、インバータ１４のスイッチング損失が増加するものの、騒音の発生が抑制されるため、車両の静粛性を優先する運転者の要求を満足させることができる。

［変更例１］
図７は、この発明の実施の形態の変更例１に係るインバータの制御装置のブロック図である。なお、図７の制御装置３０Ａは、図２の制御装置３０にカーオーディオ６０を制御するためのオーディオ制御部５６を付加したものである。

オーディオ制御部５６は、モード選択スイッチ４０から要求走行モードＭＤを受けると、その要求走行モードＭＤに応じてカーオーディオ６０を起動するための信号ＤＲＶを生成し、その生成した信号ＤＲＶをカーオーディオ６０へ出力する。

詳細には、オーディオ制御部５６は、要求走行モードＭＤが燃費重視モードのとき、Ｈレベルの信号ＤＲＶを生成してカーオーディオ６０へ出力する。これにより、カーオーディオ６０は、運転者の操作の有無に依らず、Ｈレベルの信号ＤＲＶに応答して自動的に起動する。

一方、要求走行モードＭＤが静粛性重視モードのとき、オーディオ制御部５６は、Ｌレベルの信号ＤＲＶを生成してカーオーディオ６０へ出力する。このとき、カーオーディオ６０は、Ｌレベルの信号ＤＲＶに応答して起動しない。

すなわち、本変更例によるインバータの制御装置は、車両の走行モードに燃費重視モードが選択されたことに応じてカーオーディオ６０を自動的に起動することを特徴的な構成とする。このような構成とすることにより、インバータ１４が発生する騒音はカーオーディオ６０から出力される音声によって掻き消されるため、騒音が運転者の耳に届くのを積極的に防止することができる。

図８は、この発明の実施の形態の変更例によるカーオーディオの起動に係る制御のフローチャートである。なお、図８のフローチャートは、制御装置３０Ａにおいて、図６のフローチャートで説明したキャリア周波数の設定に係る制御と並行して実行されるものである。

図８を参照して、制御装置３０Ａのオーディオ制御部５６は、モード選択スイッチ４０からの信号に基づいて運転者の要求走行モードＭＤを検出する（ステップＳ０１）。そして、オーディオ制御部５６は、検出された要求走行モードＭＤが燃費重視モードか否かを判定する（ステップＳ０２）。要求走行モードＭＤが燃費重視モードであると判定されると、オーディオ制御部５６は、Ｈレベルの信号ＤＲＶを生成してカーオーディオ６０へ出力する（ステップＳ１０）。カーオーディオ６０は、Ｈレベルの信号ＤＲＶに応答して、運転者の操作無しでも自動的に起動する。

一方、ステップＳ０２において要求走行モードＭＤが燃費重視モードでない、すなわち、静粛性重視モードであると判定されると、オーディオ制御部５６は、Ｌレベルの信号ＤＲＶを生成してカーオーディオ６０へ出力する。カーオーディオ６０は、Ｌレベルの信号に応答して起動しない。

このときインバータ１４からは、キャリア周波数に応じたスイッチング周波数のスイッチング音が発生するとともに、スイッチング周波数に比例した大きさのスイッチング損失が発生する。この発明の実施の形態の変更例によれば、要求走行モードが燃費重視モードのときには、インバータ１４の騒音が運転者に不快を与えることなく、燃費向上を優先する運転者の要求を満足させることができる。

［変更例２］
図９は、この発明の実施の形態の変更例２に係るインバータの制御装置のブロック図である。

図９を参照して、制御装置３０Ｂは、モータ制御用相電圧演算部５０と、ＰＷＭ信号変換部５２と、キャリア周波数制御部５４Ｂと、オーディオ監視部５８とを含む。

モータ制御用相電圧演算部５０は、図２の制御装置３０において説明したように、外部ＥＣＵからトルク指令値ＴＲを受け、電圧センサ１３から昇圧コンバータ１２の出力電圧Ｖｍを受け、電流センサ２４からモータ電流ＭＣＲＴを受ける。そして、モータ制御用相電圧演算部５０は、これらの入力信号に基づいて、交流モータＭ１の各相に印加する電圧を計算し、その計算した結果をＰＷＭ信号変換部５２へ出力する。

キャリア周波数制御部５４Ｂは、モード選択スイッチ４０Ｂから要求走行モードＭＤを受け、オーディオ監視部５８からカーオーディオ６０の動作状態を示す信号ＣＡを受ける。キャリア周波数制御部５４Ｂは、後述する方法によって要求走行モードＭＤおよび信号ＣＡに応じてＰＷＭ信号変換部５２において信号ＰＷＭＩの生成に用いられるキャリア周波数マップを変更するための信号ＣＨＧを生成し、その生成した信号ＣＨＧをＰＷＭ信号変換部５２へ出力する。

ＰＷＭ信号変換部５２は、モータ制御用相電圧演算部５０から受けた計算結果と、キャリア周波数制御部５４からの信号ＣＨＧとに基づいて、実際にインバータ１４の各ＩＧＢＴ素子Ｑ３〜Ｑ８をオン／オフするための信号ＰＷＭＩを生成し、その生成した信号ＰＷＭＩをインバータ１４の各ＩＧＢＴ素子Ｑ３〜Ｑ８へ出力する。

ここで、本変更例によるインバータの制御装置では、運転者によって要求され得る走行モードとして、上述した静粛性重視モードおよび燃費重視モードに加えて、インバータ１４の発生する騒音が運転者に不快を与えない範囲において、インバータ１４のスイッチング損失の低減を図る走行モード（以下、「準燃費重視モード」とも称する）が新たに含まれる。

詳細には、準燃費重視モードは、カーオーディオ６０が起動されたことに連動して自動的に静粛性重視モードから燃費重視モードに切換わる走行モードである。本変更例では、インバータ１４の発生する騒音を考慮することなくスイッチング損失を低減する燃費重視モードに準ずるものであるいう位置付けから、当該走行モードを準燃費重視モードと称する。

以下に、要求走行モードＭＤが準燃費重視モードのときのキャリア周波数の設定動作について説明する。

運転者は、モード選択スイッチ４０Ｂを操作して、予め設定されたこれらの３つの走行モードの中から所望の走行モードを選択する。モード選択スイッチ４０Ｂは、要求走行モードＭＤを指示する信号を生成して制御装置３０Ｂへ出力する。

オーディオ監視部５８は、モード選択スイッチ４０Ｂから要求走行モードＭＤを受けると、要求走行モードＭＤが準燃費重視モードであるか否かを判定する。そして、要求走行モードＭＤが準燃費重視モードであると判定されると、オーディオ監視部５８は、カーオーディオ６０が動作（オン）状態であるか、または非動作（オフ）状態であるかを検出し、その検出した結果を示す信号ＣＡを生成してキャリア周波数制御部５４Ｂへ出力する。具体的には、オーディオ監視部５８は、カーオーディオ６０がオン状態のとき、Ｈレベルの信号ＣＡを生成してキャリア周波数制御部５４へ出力する。一方、カーオーディオ６０がオフ状態のとき、Ｌレベルの信号ＣＡを生成してキャリア周波数制御部５４Ｂへ出力する。

キャリア周波数制御部５４Ｂは、モード選択スイッチ４０Ｂから要求走行モードＭＤを受け、オーディオ監視部５８から信号ＣＡを受けると、要求走行モードＭＤが準燃費重視モードであることに応じて、信号ＣＡに基づいてカーオーディオ６０がオン状態であるか否かを判定する。そして、カーオーディオ６０がオン状態であると判定されたとき、キャリア周波数制御部５４Ｂは、Ｈレベルの信号ＣＨＧを生成してＰＷＭ信号変換部５２へ出力する。一方、カーオーディオ６０がオフ状態であると判定されたとき、キャリア周波数制御部５４Ｂは、Ｌレベルの信号ＣＨＧを生成してＰＷＭ信号変換部５２へ出力する。

ＰＷＭ信号変換部５２は、信号ＣＨＧがＨレベルのとき、燃費重視モード用に予め設定されたキャリア周波数マップＭＡＰ２を用いて、トルク指令値ＴＲおよびモータ回転数ＭＲＮに基づいてキャリア信号のキャリア周波数を設定する。

一方、信号ＣＨＧがＬレベルのときには、ＰＷＭ信号変換部５２は、静粛性重視モード用に予め設定されたキャリア周波数マップＭＡＰ１を用いて、トルク指令値ＴＲおよびモータ回転数ＭＲＮに基づいてキャリア信号のキャリア周波数を設定する。

すなわち、本変更例によれば、要求走行モードＭＤが準燃費重視モードのときには、カーオーディオ６０がオン状態であることに応答して、自動的に燃費重視モードが設定される。その一方で、カーオーディオ６０がオフ状態であることに応答して自動的に静粛性重視モードが設定される。その結果、準燃費重視モードにおいては、インバータ１４の発生する騒音が運転者に不快を与えない範囲において、インバータ１４のスイッチング損失の低減を図ることができる。

図１０は、この発明の実施の形態の変更例２によるキャリア周波数の設定に係る制御のフローチャートである。

図１０を参照して、制御装置３０Ｂのキャリア周波数制御部５４Ｂは、モード選択スイッチ４０Ｂからの信号に基づいて運転者の要求走行モードＭＤを検出する（ステップＳ０１）。そして、キャリア周波数制御部５４Ｂは、検出された要求走行モードＭＤが燃費重視モードか否かを判定する（ステップＳ０２）。要求走行モードＭＤが燃費重視モードであると判定されると、キャリア周波数制御部５４Ｂは、Ｈレベルの信号ＣＨＧを生成してＰＷＭ信号変換部５２へ出力する。

一方、ステップＳ０２において、要求走行モードＭＤが燃費重視モードでないと判定されると、キャリア周波数制御部５４Ｂは、続いて、要求走行モードＭＤが準燃費重視モードか否かを判定する（ステップＳ０２１）。

そして、ステップＳ０２１において要求走行モードＭＤが準燃費重視モードでない、すなわち、静粛性重視モードであると判定されると、キャリア周波数制御部５４Ｂは、Ｌレベルの信号ＣＨＧを生成してＰＷＭ信号変換部５２へ出力する。

一方、ステップＳ０２１において要求走行モードＭＤが準燃費重視モードであると判定されると、キャリア周波数制御部５４Ｂは、オーディオ監視部５８からの信号ＣＡに基づいてカーオーディオ６０がオン状態か否かを判定する（ステップＳ０２２）。カーオーディオ６０がオン状態と判定されると、キャリア周波数制御部５４Ｂは、Ｈレベルの信号ＣＨＧを生成してＰＷＭ信号変換部５２へ出力する。

ＰＷＭ信号変換部５２は、キャリア周波数制御部５４ＢからのＨレベルの信号ＣＨＧに応答して、ＲＯＭから燃費重視用に予め設定されたキャリア周波数マップＭＡＰ２を読出す（ステップＳ０３）。そして、ＰＷＭ信号変換部５２は、その読出したキャリア周波数マップＭＡＰ２を用いてトルク指令値ＴＲおよびモータ回転数ＭＲＮに基づいてキャリア周波数を設定する（ステップＳ０５）。

一方、ステップＳ０２２においてカーオーディオ６０がオン状態でない、すなわちオフ状態であると判定されると、キャリア周波数制御部５４Ｂは、Ｌレベルの信号ＣＨＧを生成してＰＷＭ信号変換部５２へ出力する。

ＰＷＭ信号変換部５２は、キャリア周波数制御部５４ＢからのＬレベルの信号ＣＨＧに応答して、ＲＯＭから静粛性重視モード用に予め設定されたキャリア周波数マップＭＡＰ１を読出す（ステップＳ０４）。そして、ＰＷＭ信号変換部５２は、その読出したキャリア周波数マップＭＡＰ１を用いてトルク指令値ＴＲおよびモータ回転数ＭＲＮに基づいてキャリア周波数を設定する（ステップＳ０５）。

最後に、ＰＷＭ信号変換部５２は、ステップＳ０５において設定したキャリア周波数のキャリア信号を生成すると、その生成したキャリア信号とモータ制御用相電圧演算部５０からの各相の電圧指令信号とに基づいて信号ＰＷＭＩを生成してインバータ１４へ出力する。これにより、インバータ１４の各ＩＧＢＴ素子Ｑ３〜Ｑ８は、信号ＰＷＭＩに応じてスイッチング動作を行なう。

このときインバータ１４からは、キャリア周波数に応じたスイッチング周波数のスイッチング音が発生するとともに、スイッチング周波数に比例した大きさのスイッチング損失が発生する。

本変更例２によれば、要求走行モードが燃費重視モードのときには、インバータ１４からの騒音により車両の静粛性が低下するものの、スイッチング損失が抑制されるため、燃費向上を優先する運転者の要求を満足させることができる。一方、要求走行モードが静粛性重視モードのときには、インバータ１４のスイッチング損失が増加するものの、騒音の発生が抑制されるため、車両の静粛性を優先する運転者の要求を満足させることができる。さらに、要求走行モードが準燃費重視モードのときには、カーオーディオがオンされたことに応じて自動的に燃費重視モードに設定されることから、インバータ１４の騒音が運転者に不快を与えない範囲において、スイッチング損失を低減することができる。

なお、上記の実施の形態においては、インバータのスイッチング素子にＩＧＢＴを採用した場合について説明したが、その他のパワー素子、たとえば、ＮＰＮトランジスタおよびＭＯＳトランジスタであってもよい。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明は、モータを駆動制御するインバータの制御装置およびそれを搭載した車両に適用することができる。

この発明の実施の形態によるインバータの制御装置が適用されるモータ駆動装置の概略ブロック図である。 図１の制御装置におけるインバータ制御手段のブロック図である。 インバータのスイッチング損失およびスイッチング音とキャリア周波数との関係を示す図である。 キャリア周波数マップＭＡＰ１の一例を示す図である。 キャリア周波数マップＭＡＰ２の一例を示す図である。 この発明の実施の形態によるキャリア周波数の設定に係る制御のフローチャートである。 この発明の実施の形態の変更例１に係るインバータの制御装置のブロック図である。 この発明の実施の形態の変更例１によるカーオーディオの起動に係る制御のフローチャートである。 この発明の実施の形態の変更例２に係るインバータの制御装置のブロック図である。 この発明の実施の形態の変更例２によるキャリア周波数の設定に係る制御のフローチャートである。

符号の説明

１０，１３ 電圧センサ、１２ 昇圧コンバータ、１４ インバータ、１５ Ｕ相アーム、１６ Ｖ相アーム、１７ Ｗ相アーム、２４ 電流センサ、３０，３０Ａ，３０Ｂ 制御装置、４０，４０Ｂ モード選択スイッチ、５０ モータ制御用相電圧演算部、５２ ＰＷＭ信号変換部、５４，５４Ｂ キャリア周波数制御部、５６ オーディオ制御部、５８ オーディオ監視部、６０ カーオーディオ、１００ モータ駆動装置、Ｂ 直流電源、Ｃ２ コンデンサ、Ｄ１〜Ｄ８ ダイオード、Ｌ１ リアクトル、Ｍ１ 交流モータ、Ｑ１〜Ｑ８ ＩＧＢＴ素子。

Claims (9)

1. スイッチング素子のスイッチング動作により電源と電気負荷との間で電力変換を行なうインバータの制御装置であって、
   外部から要求された前記インバータの運転モードを検出する運転モード検出手段と、
   検出された前記運転モードに応じて、前記インバータのキャリア周波数を設定するキャリア周波数設定手段とを備え、
   前記運転モードは、
   前記スイッチング動作に伴なう前記インバータの電力損失を低減するように前記インバータを運転する第１の運転モードと、
   前記スイッチング動作に伴ない発生する前記インバータの騒音を抑制するように前記インバータを運転する第２の運転モードとのうちの少なくとも１つを含み、
   前記キャリア周波数設定手段は、
   前記第１の運転モードが検出されたときに前記電気負荷の出力状態に応じて前記キャリア周波数を設定するための第１のマップと、
   前記第２の運転モードが検出されたときに前記電気負荷の出力状態に応じて前記キャリア周波数を設定するための第２のマップとを有し、
   前記第１および第２のマップは、同一の前記出力状態に対して、前記第１のマップを用いて設定される前記キャリア周波数が、前記第２のマップを用いて設定される前記キャリア周波数以下となるように設定される、インバータの制御装置。
2. 前記第１のマップは、相対的に高い頻度で要求される前記電気負荷の出力状態に対する前記キャリア周波数が、前記インバータの電力損失が所定値以下となるときのキャリア周波数に設定され、
   前記第２のマップは、相対的に高い頻度で要求される前記電気負荷の出力状態に対する前記キャリア周波数が、前記インバータの騒音が所定の音量以下となるときのキャリア周波数に設定される、請求項１に記載のインバータの制御装置。
3. 前記電気負荷は、前記インバータによって駆動されるモータであり、
   前記キャリア周波数設定手段は、前記第１の運転モードが検出されたとき、前記第１のマップを用いて前記モータのトルクおよび回転数に基づいて前記キャリア周波数を設定する一方で、前記第２の運転モードが検出されたとき、前記第２のマップを用いて前記モータのトルクおよび回転数に基づいて前記キャリア周波数を設定する、請求項２に記載のインバータの制御装置。
4. 電源と、
   スイッチング素子のスイッチング動作により前記電源からの直流電力を交流電力に変換するインバータと、
   前記インバータによって駆動されるモータと、
   前記インバータの運転を制御する制御装置とを備え、
   前記制御装置は、
   前記車両の運転者から要求された前記インバータの運転モードを検出する運転モード検出手段と、
   検出された前記運転モードに応じて、前記インバータのキャリア周波数を設定するキャリア周波数設定手段とを含み、
   前記運転モードは、
   前記スイッチング動作に伴なう前記インバータの電力損失を低減するように前記インバータを運転する第１の運転モードと、
   前記スイッチング動作に伴ない発生する前記インバータの騒音を低減するように前記インバータを運転する第２の運転モードとのうちの少なくとも１つを含み、
   前記キャリア周波数設定手段は、前記第１の運転モードが検出されたときに前記モータのトルクおよび回転数に応じて前記キャリア周波数を設定するための第１のマップと、
   前記第２の運転モードが検出されたときに前記モータのトルクおよび回転数に応じて前記キャリア周波数を設定するための第２のマップとを有し、
   前記第１および第２のマップは、同一の前記モータのトルクおよび回転数に対して、前記第１のマップを用いて設定される前記キャリア周波数が、前記第２のマップを用いて設定される前記キャリア周波数以下となるように設定される、車両。
5. 前記第１のマップは、相対的に高い頻度で要求される前記モータのトルクおよび回転数に対する前記キャリア周波数が、前記インバータの電力損失が所定値以下となるときのキャリア周波数に設定され、
   前記第２のマップは、相対的に高い頻度で要求される前記モータのトルクおよび回転数に対する前記キャリア周波数が、前記インバータの騒音が所定の音量以下となるときのキャリア周波数に設定される、請求項４に記載の車両。
6. 車室内に設けられ、前記インバータの騒音よりも高い音量の音声を出力可能に構成された音響機器をさらに備え、
   前記制御装置は、前記第１の運転モードが検出されたことに応じて前記音響機器を起動する音響機器起動手段をさらに含む、請求項５に記載の車両。
7. 車室内に設けられ、前記インバータの騒音よりも高い音量の音声を出力可能に構成された音響機器をさらに備え、
   前記運転モードは、
   前記音響機器が起動したことに応じて、前記スイッチング動作に伴なう前記インバータの電力損失を低減するように前記インバータを運転する第３の運転モードをさらに含み、
   前記制御装置は、前記第３の運転モードが検出されたとき、前記音響機器が起動したことに応じて、前記第１のマップを用いて前記モータのトルクおよび回転数に基づいて前記キャリア周波数を設定する、請求項５に記載の車両。
8. 前記車両の運転者の操作に応答して、前記車両の運転者が要求する前記運転モードを指定するための操作部をさらに備える、請求項４から請求項７のいずれか１項に記載の車両。
9. スイッチング素子のスイッチング動作により電源と電気負荷との間で電力変換を行なうインバータの制御方法であって、
   外部から要求された前記インバータの運転モードを検出する運転モード検出ステップと、
   検出された前記運転モードに応じて、前記インバータのキャリア周波数を設定するキャリア周波数設定ステップとを含み、
   前記運転モードは、
   前記スイッチング動作に伴なう前記インバータの電力損失を低減するように前記インバータを運転する第１の運転モードと、
   前記スイッチング動作に伴ない発生する前記インバータの騒音を抑制するように前記インバータを運転する第２の運転モードとのうちの少なくとも１つからなり、
   前記キャリア周波数設定ステップは、
   前記第１の運転モードが検出されたときに、前記電気負荷の出力状態に応じて前記キャリア周波数を設定するための第１のマップを用いて前記キャリア周波数を設定する第１のサブステップと、
   前記第２の運転モードが検出されたときに、前記電気負荷の出力状態に応じて前記キャリア周波数を設定するための第２のマップを用いて前記キャリア周波数を設定する第２のサブステップとを含み、
   前記第１および第２のマップは、同一の前記出力状態に対して、前記第１のマップを用いて設定される前記キャリア周波数が、前記第２のマップを用いて設定される前記キャリア周波数以下となるように設定される、インバータの制御方法。

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