JP2012171369A - Hybrid vehicle and control method therefor - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To conduct random carrier control to appropriately control the level of electromagnetic noise according to the state of a vehicle, in a hybrid vehicle where an engine and a motor are mounted.SOLUTION: The turning-on/off of a semiconductor switching element for the electric power of a power converter for driving the motor is controlled by pulse width modulation control. The frequency of a carrier signal used for the pulse width modulation control is randomly changed within a frequency range having a control width Δf to a predetermined central frequency by random carrier control. The control width Δf is set to be relatively small during the stoppage of the engine when the vehicle tries to positively output noise to the outside of the vehicle (Δf=f1). Meanwhile, the control width Δf is set to be relatively large during the start of the engine when the vehicle tries to suppress the noise detected in the vehicle (Δf=f3).

Description

この発明は、ハイブリッド車両およびその制御方法に関し、より特定的には、ハイブリッド車両に搭載された電動機の制御に用いられるキャリア周波数の制御に関する。   The present invention relates to a hybrid vehicle and a control method thereof, and more specifically to control of a carrier frequency used for controlling an electric motor mounted on the hybrid vehicle.

従来より、電動機制御に用いられる電力変換器(インバータおよびコンバータ)に、パルス幅変調制御(PWM制御)を適用することが行なわれている。   Conventionally, pulse width modulation control (PWM control) has been applied to power converters (inverters and converters) used for motor control.

たとえば、特開2004−048844号公報(特許文献1)には、ハイブリッド車両に搭載された電動機を制御するインバータのキャリア周波数を、エンジン回転数および車速に応じて制御することが記載されている。具体的には、エンジン回転数が低いとインバータのキャリア周波数を高くする一方で、エンジン回転数が高いとキャリア周波数を低くすることが記載されている。また、車速が低いとキャリア周波数を高くする一方で、車速が高いとキャリア周波数を低くすることが記載されている。   For example, Japanese Patent Laid-Open No. 2004-048844 (Patent Document 1) describes that the carrier frequency of an inverter that controls an electric motor mounted on a hybrid vehicle is controlled according to the engine speed and the vehicle speed. Specifically, it is described that the carrier frequency of the inverter is increased when the engine speed is low, while the carrier frequency is decreased when the engine speed is high. Further, it is described that the carrier frequency is increased when the vehicle speed is low, while the carrier frequency is decreased when the vehicle speed is high.

また、特開2002−171606号公報(特許文献2)には、ハイブリッド車用インバータシステムにおいて、インバータ回路のPWM制御周波数(キャリア周波数)を、所定の周波数範囲で乱数的に変動することによって、電磁騒音を低減することが記載されている。さらに、電動機の速度増加に伴って、キャリア周波数を変調する周波数範囲を狭くすることが記載されている。   Japanese Patent Laid-Open No. 2002-171606 (Patent Document 2) discloses that in a hybrid vehicle inverter system, the PWM control frequency (carrier frequency) of an inverter circuit is changed randomly within a predetermined frequency range, thereby It is described that noise is reduced. Furthermore, it is described that the frequency range for modulating the carrier frequency is narrowed as the speed of the electric motor increases.

また、特開2010−130850号公報(特許文献3)および特開2007−020320号公報(特許文献4)にも、特許文献2と同様に、コンバータあるいはインバータのPWM制御に用いるキャリア周波数を、所定の周波数範囲内でランダムに変動させること(以下、「ランダムキャリア制御」とも称する)が記載されている。   Similarly to Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-130850 (Patent Document 3) and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-020320 (Patent Document 4), similarly to Patent Document 2, a carrier frequency used for PWM control of a converter or an inverter is predetermined. In the frequency range (hereinafter also referred to as “random carrier control”).

特開2004−048844号公報JP 2004-048844 A 特開2002−171606号公報JP 2002-171606 A 特開2010−130850号公報JP 2010-130850 A 特開2007−020320号公報JP 2007-020320 A

インバータおよびコンバータ等の電力変換器において、PWM制御でのキャリア周波数が低いと、出力電流(電圧)に含まれる高調波成分(リップル成分)が大きくなる。これにより、電動機制御では、ステータに生じる渦電流が大きくなることから、鉄損の増加による損失の増大が懸念される。さらに、リップル電流の影響によって電流誤差が大きくなる可能性がある。また、永久磁石モータでは、磁石温度の上昇によって減磁が発生することが懸念される。一方で、キャリア周波数が高いと、単位時間内のスイッチング回数が多くなることによって電力変換器での電力損失が増加することが懸念される。   In power converters such as inverters and converters, when the carrier frequency in PWM control is low, the harmonic component (ripple component) included in the output current (voltage) increases. Thereby, in the motor control, since the eddy current generated in the stator becomes large, there is a concern about an increase in loss due to an increase in iron loss. Further, the current error may increase due to the influence of the ripple current. Moreover, in a permanent magnet motor, there is a concern that demagnetization may occur due to an increase in magnet temperature. On the other hand, when the carrier frequency is high, there is a concern that the power loss in the power converter increases due to an increase in the number of switching times per unit time.

特許文献1に記載のキャリア周波数制御では、キャリア周波数を固定的に低下あるいは上昇させるため、キャリア周波数を固定的に低下する場合において、上述のようなリップル電流の増大による問題が懸念される。   In the carrier frequency control described in Patent Document 1, since the carrier frequency is fixedly decreased or increased, there is a concern about the above-described problem caused by the increase in ripple current when the carrier frequency is fixedly decreased.

特許文献2〜4に記載されたランダムキャリア制御では、キャリア周波数を所定周波数範囲内で変動させることにより、電磁騒音の発生レベルを抑制することができる。しかしながら、ハイブリッド車両の電動機制御では、ランダムキャリア制御における周波数の変化幅によっては、キャリア周波数が瞬間的に低くなったときに、リップル電流が大きくなることが懸念される。特に、キャリア周波数が低くなった期間で電流制御の誤差が大きくなることによって、車両駆動トルクの変動に起因して、走行性能が低下する虞がある。   In the random carrier control described in Patent Documents 2 to 4, the generation level of electromagnetic noise can be suppressed by changing the carrier frequency within a predetermined frequency range. However, in the electric motor control of the hybrid vehicle, there is a concern that the ripple current increases when the carrier frequency instantaneously decreases depending on the frequency change width in the random carrier control. In particular, the current control error increases during the period when the carrier frequency is low, and thus there is a concern that the running performance may deteriorate due to the fluctuation of the vehicle driving torque.

また、ハイブリッド車両では、エンジンを停止して電動機のみによって走行する場合に、車両の発生音が小さいため、車両周囲の歩行者等が車両の接近を認識し難いことが指摘されている。したがって、このような場面でランダムキャリア制御を適用すると、車両周囲に対する車両接近の報知性がさらに低下する虞がある。   Further, it has been pointed out that in a hybrid vehicle, when the engine is stopped and the vehicle is driven only by an electric motor, the generated sound of the vehicle is small, so that it is difficult for pedestrians around the vehicle to recognize the approach of the vehicle. Therefore, when random carrier control is applied in such a scene, there is a possibility that the notification of the approach of the vehicle to the surroundings of the vehicle is further deteriorated.

この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、エンジンおよび電動機を搭載したハイブリッド車両において、車両の状態に応じて電磁騒音のレベルを適切に制御するように、ランダムキャリア制御を実行することである。   The present invention has been made to solve such problems, and an object of the present invention is to appropriately set the level of electromagnetic noise in a hybrid vehicle equipped with an engine and an electric motor according to the state of the vehicle. Random carrier control is performed to control.

この発明のある局面では、内燃機関と電動機とを搭載したハイブリッド車両は、電力変換器と、電力変換器を制御するための制御装置とを含む。電力変換器は、蓄電装置と電動機との間に配置されるとともに、少なくとも1つのスイッチング素子を含むように構成される。制御装置は、スイッチング素子のオンオフ制御に用いられるキャリア信号を発生するためのキャリア発生部と、キャリア発生部が発生するキャリア信号の周波数を制御するためのキャリア周波数制御部と、パルス幅変調部とを含む。パルス幅変調部は、電力変換器の制御指令と、キャリア発生部からのキャリア信号との比較に基づいて、スイッチング素子のオンオフを制御する。キャリア周波数制御部は、内燃機関の起動時には、所定周波数を中心とした第1の周波数範囲内でキャリア信号の周波数を変動させる一方で、内燃機関の停止時には、所定周波数を含む第2の周波数範囲内でキャリア信号の周波数を変動させるようにキャリア発生部を制御する。そして、第2の周波数範囲は、第1の周波数範囲よりも狭い。   In one aspect of the present invention, a hybrid vehicle equipped with an internal combustion engine and an electric motor includes a power converter and a control device for controlling the power converter. The power converter is arranged between the power storage device and the electric motor and configured to include at least one switching element. The control device includes a carrier generation unit for generating a carrier signal used for on / off control of the switching element, a carrier frequency control unit for controlling the frequency of the carrier signal generated by the carrier generation unit, a pulse width modulation unit, including. The pulse width modulation unit controls on / off of the switching element based on a comparison between a control command for the power converter and a carrier signal from the carrier generation unit. The carrier frequency control unit varies the frequency of the carrier signal within a first frequency range centered on a predetermined frequency when the internal combustion engine is started, while the second frequency range including the predetermined frequency when the internal combustion engine is stopped. The carrier generator is controlled so as to vary the frequency of the carrier signal. The second frequency range is narrower than the first frequency range.

好ましくは、キャリア周波数制御部は、内燃機関の停止時であって、かつ、ハイブリッド車両の車速が所定速度よりも低いときには、キャリア信号の周波数を固定する。   Preferably, the carrier frequency control unit fixes the frequency of the carrier signal when the internal combustion engine is stopped and the vehicle speed of the hybrid vehicle is lower than a predetermined speed.

また好ましくは、キャリア周波数制御部は、内燃機関の起動後には、所定周波数を中心とした第3の周波数範囲内でキャリア信号の周波数を変動させるように、キャリア発生部を制御し、第3の周波数範囲は、内燃機関の回転数が高いほど狭くなるように設定される。   Preferably, the carrier frequency control unit controls the carrier generation unit so as to change the frequency of the carrier signal within a third frequency range centered on the predetermined frequency after the internal combustion engine is started, The frequency range is set to be narrower as the rotational speed of the internal combustion engine is higher.

あるいは好ましくは、キャリア周波数制御部は、内燃機関の停止時であって、かつ、ハイブリッド車両の車速が所定速度よりも高いときには、車速が高いほど第2の周波数範囲を狭く設定する。   Alternatively, preferably, when the internal combustion engine is stopped and the vehicle speed of the hybrid vehicle is higher than a predetermined speed, the carrier frequency control unit sets the second frequency range to be narrower as the vehicle speed is higher.

この発明の他の局面では、ハイブリッド車両の制御方法であって、ハイブリッド車両は、内燃機関と、電動機と、蓄電装置と、蓄電装置および電動機の間に配置され、少なくとも1つのスイッチング素子を含むように構成された電力変換器とを搭載する。制御方法は、スイッチング素子のオンオフ制御に用いられるキャリア信号の周波数を制御するステップと、制御するステップにより決められたキャリア信号の周波数に従って、キャリア信号を発生するステップと、電力変換器の制御指令と、キャリア信号との比較に基づいて、スイッチング素子のオンオフを制御する信号を発生するステップとを含む。制御するステップは、内燃機関の起動時に、所定周波数を中心とした第1の周波数範囲内でキャリア信号の周波数を変動させるステップと、内燃機関の停止時に、所定周波数を含む第2の周波数範囲内でキャリア信号の周波数を変動させるステップとを含む。そして、第2の周波数範囲は、第1の周波数範囲よりも狭い。   In another aspect of the present invention, there is provided a method for controlling a hybrid vehicle, wherein the hybrid vehicle is disposed between an internal combustion engine, an electric motor, a power storage device, the power storage device and the motor, and includes at least one switching element. It is equipped with a power converter configured in the above. The control method includes a step of controlling a frequency of a carrier signal used for on / off control of the switching element, a step of generating a carrier signal according to the frequency of the carrier signal determined by the controlling step, a control command of the power converter, Generating a signal for controlling on / off of the switching element based on the comparison with the carrier signal. The controlling step includes a step of changing the frequency of the carrier signal within a first frequency range centered on a predetermined frequency when the internal combustion engine is started, and a second frequency range including the predetermined frequency when the internal combustion engine is stopped. And fluctuating the frequency of the carrier signal. The second frequency range is narrower than the first frequency range.

好ましくは、制御するステップは、内燃機関の停止時にハイブリッド車両の車速を所定速度と比較するステップと、内燃機関の停止時に、車速が所定速度よりも低いときに、キャリア信号の周波数を固定するステップとをさらに含む。   Preferably, the controlling step includes the step of comparing the vehicle speed of the hybrid vehicle with a predetermined speed when the internal combustion engine is stopped, and the step of fixing the frequency of the carrier signal when the vehicle speed is lower than the predetermined speed when the internal combustion engine is stopped. And further including.

また好ましくは、制御するステップは、内燃機関の起動後において、所定周波数を中心とした第3の周波数範囲内でキャリア信号の周波数を変動させるステップをさらに含む。この第3の周波数範囲は、内燃機関の回転数が高いほど狭くなるように設定される。   Also preferably, the controlling step further includes a step of changing the frequency of the carrier signal within a third frequency range centered on a predetermined frequency after the internal combustion engine is started. This third frequency range is set to become narrower as the rotational speed of the internal combustion engine is higher.

あるいは好ましくは、制御するステップは、内燃機関の停止時にハイブリッド車両の車速を所定速度と比較するステップと、内燃機関の停止時であって、かつ、車速が所定速度よりも高いときに、車速が高いほど第2の周波数範囲を狭く設定するステップとをさらに含む。   Alternatively, preferably, the controlling step includes the step of comparing the vehicle speed of the hybrid vehicle with a predetermined speed when the internal combustion engine is stopped, and the vehicle speed when the internal combustion engine is stopped and the vehicle speed is higher than the predetermined speed. A step of setting the second frequency range to be narrower as the value is higher.

この発明によれば、エンジンおよび電動機を搭載したハイブリッド車両において、車両の状態に応じて電磁騒音のレベルを適切に制御するように、ランダムキャリア制御を実行することができる。   According to this invention, in a hybrid vehicle equipped with an engine and an electric motor, random carrier control can be executed so as to appropriately control the level of electromagnetic noise in accordance with the state of the vehicle.

本発明の実施の形態によるハイブリッド車両の全体構成を説明するブロック図である。1 is a block diagram illustrating an overall configuration of a hybrid vehicle according to an embodiment of the present invention. 図1のハイブリッド車両におけるエンジンおよびモータジェネレータ間の回転数の関係を示す共線図である。FIG. 2 is a collinear diagram showing a rotational speed relationship between an engine and a motor generator in the hybrid vehicle of FIG. 1. 図1に示したモータジェネレータを駆動するための電気システムの構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the electric system for driving the motor generator shown in FIG. 本発明の実施の形態によるハイブリッド車両における電動機制御を説明するための機能ブロック図である。It is a functional block diagram for demonstrating the motor control in the hybrid vehicle by embodiment of this invention. 図4に示したパルス幅変調部によるPWM制御を説明するための概念的な波形図である。FIG. 5 is a conceptual waveform diagram for explaining PWM control by a pulse width modulation unit shown in FIG. 4. キャリア周波数とリップル電流との関係を説明するための概念的な波形図である。It is a conceptual waveform diagram for explaining the relationship between the carrier frequency and the ripple current. 各インバータでのキャリア周波数の制御を説明する概念図である。It is a conceptual diagram explaining control of the carrier frequency in each inverter. 図7に示したランダムキャリア制御における電磁騒音の音圧レベル分布を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the sound pressure level distribution of the electromagnetic noise in the random carrier control shown in FIG. 本発明の実施の形態によるハイブリッド車両における電動機制御の処理手順を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the process sequence of the motor control in the hybrid vehicle by embodiment of this invention. ランダムキャリア制御の処理手順の第1の例を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the 1st example of the process sequence of random carrier control. ランダムキャリア制御の処理手順の第2の例を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the 2nd example of the process sequence of random carrier control. 図3に示したコンバータに適用されるPWM制御を説明するための概念的な波形図である。FIG. 4 is a conceptual waveform diagram for explaining PWM control applied to the converter shown in FIG. 3.

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は原則的に繰返さないものとする。   Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In the following, the same or corresponding parts in the drawings are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated in principle.

図1は、本発明の実施の形態によるハイブリッド車両の全体構成を説明するブロック図である。   FIG. 1 is a block diagram illustrating the overall configuration of a hybrid vehicle according to an embodiment of the present invention.

図1を参照して、ハイブリッド車両は、エンジン100と、第1モータジェネレータ110(以下、単に「MG1」とも称する)と、第2モータジェネレータ120(以下、単に「MG2」とも称する)と、動力分割機構130と、減速機140と、バッテリ150と、ECU(Electronic Control Unit)170とを備える。MG1およびMG2の各々は、本発明の実施の形態による電動機制御の対象となる「電動機」に対応する。   Referring to FIG. 1, a hybrid vehicle includes an engine 100, a first motor generator 110 (hereinafter also simply referred to as “MG1”), a second motor generator 120 (hereinafter also simply referred to as “MG2”), and power. The division mechanism 130, the reduction gear 140, the battery 150, and ECU (Electronic Control Unit) 170 are provided. Each of MG1 and MG2 corresponds to a “motor” that is an object of motor control according to the embodiment of the present invention.

図1に示すハイブリッド車両は、エンジン100およびMG2のうちの少なくとも一方からの駆動力により走行する。エンジン100、MG1およびMG2は、動力分割機構130を介して接続されている。エンジン100が発生する動力は、動力分割機構130により、2経路に分割される。一方は減速機140を介して駆動輪190を駆動する経路である。もう一方は、MG1を駆動させて発電する経路である。   The hybrid vehicle shown in FIG. 1 travels by driving force from at least one of engine 100 and MG2. Engine 100, MG1 and MG2 are connected via power split device 130. The power generated by the engine 100 is divided into two paths by the power split mechanism 130. One is a path for driving the drive wheels 190 via the speed reducer 140. The other is a path for driving MG1 to generate power.

エンジン100は、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する「内燃機関」である。エンジン100は、ECU170からの指令に従って、停止あるいは起動される。エンジン起動後には、エンジン100がECU170によって定められた動作点(トルク・回転数)で動作するように、燃料噴射制御や点火制御、吸入空気量制御などのエンジン制御が実行される。エンジン100には、図示しないクランクシャフトのクランク角度やエンジン回転数等、エンジン100の運転状態を検出する各種センサが設けられている。これらのセンサ出力は、必要に応じてECU170へ伝達される。   The engine 100 is an “internal combustion engine” that outputs power using a hydrocarbon-based fuel such as gasoline or light oil. Engine 100 is stopped or started in accordance with a command from ECU 170. After the engine is started, engine control such as fuel injection control, ignition control, and intake air amount control is executed so that the engine 100 operates at an operating point (torque / rotational speed) determined by the ECU 170. The engine 100 is provided with various sensors for detecting the operating state of the engine 100 such as a crank angle of a crankshaft and an engine speed (not shown). These sensor outputs are transmitted to ECU 170 as necessary.

MG1およびMG2の各々は、代表的には三相の交流回転電機である。MG1は、動力分割機構130により分割されたエンジン100の動力により発電する。MG1により発電された電力は、車両の走行状態や、バッテリ150のSOC(State Of Charge)に応じて使い分けられる。たとえば、通常走行時では、MG1により発電された電力はそのままMG2を駆動させる電力となる。一方、バッテリ150のSOCが予め定められた値よりも低い場合、MG1により発電された電力は、後述するインバータにより交流から直流に変換される。その後、後述するコンバータにより電圧が調整されてバッテリ150に蓄えられる。   Each of MG1 and MG2 is typically a three-phase AC rotating electric machine. MG1 generates power using the power of engine 100 divided by power split device 130. The electric power generated by MG1 is selectively used according to the running state of the vehicle and the SOC (State Of Charge) of battery 150. For example, during normal travel, the electric power generated by MG1 becomes the electric power for driving MG2 as it is. On the other hand, when the SOC of battery 150 is lower than a predetermined value, the electric power generated by MG1 is converted from AC to DC by an inverter described later. Thereafter, the voltage is adjusted by a converter described later and stored in the battery 150.

MG1が発電機として作用している場合、MG1は負のトルクを発生している。ここで、負のトルクとは、エンジン100の負荷となるようなトルクをいう。MG1が電力の供給を受けて電動機として作用している場合、MG1は正のトルクを発生する。ここで、正のトルクとは、エンジン100の負荷とならないようなトルク、すなわち、エンジン100の回転をアシストするようなトルクをいう。なお、MG2についても同様である。代表的には、エンジン100の起動時に、MG1はエンジン100をモータリングするための正のトルクを出力する。   When MG1 is acting as a generator, MG1 generates a negative torque. Here, the negative torque means a torque that becomes a load on engine 100. When MG1 receives power supply and acts as an electric motor, MG1 generates a positive torque. Here, the positive torque means a torque that does not become a load on the engine 100, that is, a torque that assists the rotation of the engine 100. The same applies to MG2. Typically, when engine 100 is started, MG1 outputs a positive torque for motoring engine 100.

MG2は、バッテリ150に蓄えられた電力およびMG1により発電された電力のうちの少なくとも一方の電力によりトルクを発生する。MG2のトルクは、減速機140を介して駆動輪190に伝えられる。これにより、MG2はエンジン100をアシストしたり、MG2からの駆動力により車両を走行させたりする。   MG2 generates torque using at least one of the electric power stored in battery 150 and the electric power generated by MG1. The torque of MG2 is transmitted to the drive wheels 190 via the speed reducer 140. Thereby, MG2 assists engine 100 or causes the vehicle to travel by the driving force from MG2.

ハイブリッド車両の回生制動時には、減速機140を介して駆動輪190によりMG2が駆動され、MG2が発電機として作動する。これによりMG2は、制動エネルギを電力に変換する回生ブレーキとして作動する。MG2により発電された電力は、バッテリ150に蓄えられる。   At the time of regenerative braking of the hybrid vehicle, MG2 is driven by the drive wheel 190 via the speed reducer 140, and MG2 operates as a generator. Thus, MG2 operates as a regenerative brake that converts braking energy into electric power. The electric power generated by MG2 is stored in battery 150.

動力分割機構130は、サンギヤと、ピニオンギヤと、キャリアと、リングギヤとを含む遊星歯車から構成される。ピニオンギヤは、サンギヤおよびリングギヤと係合する。キャリアは、ピニオンギヤが自転可能であるように支持する。サンギヤはMG1の回転軸に連結される。キャリアはエンジン100のクランクシャフトに連結される。リングギヤはMG2の回転軸および減速機140に連結される。   Power split device 130 includes a planetary gear including a sun gear, a pinion gear, a carrier, and a ring gear. The pinion gear engages with the sun gear and the ring gear. The carrier supports the pinion gear so that it can rotate. The sun gear is connected to the rotation shaft of MG1. The carrier is connected to the crankshaft of engine 100. The ring gear is connected to the rotation shaft of MG 2 and the speed reducer 140.

エンジン100、MG1およびMG2が、遊星歯車からなる動力分割機構130を介して連結されることで、エンジン100、MG1およびMG2の回転数は、図2に示すように、共線図において直線で結ばれる関係になる。   Engine 100, MG1 and MG2 are connected via power split mechanism 130 formed of planetary gears, so that the rotational speeds of engine 100, MG1 and MG2 are connected in a straight line in the collinear diagram as shown in FIG. It becomes a relationship.

図1に示すハイブリッド車両は、発進時や低車速時等のエンジン100の効率が悪い運転領域では、基本的には、エンジン100を停止してMG2による駆動力のみによって走行する。そして、通常走行時には、エンジン100を効率の高い領域で作動させるとともに、動力分割機構130によりエンジン100の動力を2経路に分ける。一方の経路に伝達された動力は、駆動輪190を駆動する。他方の経路に伝達された動力は、MG1を駆動して発電を行なう。このとき、MG2は、MG1の発電電力を用いてトルクを出力することによって、駆動輪190の駆動を補助する。また、高速走行時には、さらにバッテリ150からの電力をMG2に供給することでMG2のトルクを増大させることにより、駆動輪190に対して駆動力の追加を行なう。   The hybrid vehicle shown in FIG. 1 basically travels only by the driving force of MG2 while the engine 100 is stopped in an operation region where the efficiency of the engine 100 is poor, such as at the time of starting or at a low vehicle speed. During normal traveling, engine 100 is operated in a highly efficient region, and power of engine 100 is divided into two paths by power split mechanism 130. The power transmitted to one path drives the drive wheels 190. The power transmitted to the other path drives MG1 to generate power. At this time, MG2 assists driving of driving wheel 190 by outputting torque using the generated power of MG1. Further, when driving at high speed, driving power is added to the driving wheels 190 by further increasing the torque of MG2 by supplying electric power from battery 150 to MG2.

一方、減速時には、駆動輪190により従動するMG2が発電機として機能して回生制動による発電を行なう。回生発電によって回収された電力は、バッテリ150に充電される。なお、ここで言う回生制動とは、ハイブリッド自動車を運転するドライバによるフットブレーキ操作があった場合の回生発電を伴う制動や、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両減速(または加速の中止)させることを含む。   On the other hand, at the time of deceleration, MG2 driven by drive wheel 190 functions as a generator to generate power by regenerative braking. Electric power collected by regenerative power generation is charged in the battery 150. In addition, regenerative braking here means regenerative power generation by braking with regenerative power generation when a driver operating a hybrid vehicle has a foot brake operation or by turning off the accelerator pedal while driving without operating the foot brake. Including decelerating the vehicle (or stopping acceleration) while

バッテリ150は、複数の二次電池セル(図示せず)により構成された組電池である。バッテリ150の電圧は、たとえば200V程度である。バッテリ150には、MG1およびMG2が発電した電力の他、車両の外部電源から供給される電力によって充電されてもよい。   The battery 150 is an assembled battery composed of a plurality of secondary battery cells (not shown). The voltage of the battery 150 is about 200V, for example. Battery 150 may be charged by electric power supplied from an external power source of the vehicle in addition to electric power generated by MG1 and MG2.

エンジン100、MG1およびMG2は、ECU170により制御される。なお、ECU170は複数のECUに分割するようにしてもよい。ECU170は、図示しないCPU(Central Processing Unit)およびメモリを内蔵した電子制御ユニットにより構成され、当該メモリに記憶されたマップおよびプログラムに基づいて、各センサによる検出値を用いた演算処理を行なうように構成される。あるいは、ECUの少なくとも一部は、電子回路等のハードウェアにより所定の数値・論理演算処理を実行するように構成されてもよい。   Engine 100, MG1 and MG2 are controlled by ECU 170. ECU 170 may be divided into a plurality of ECUs. ECU 170 is composed of a CPU (Central Processing Unit) (not shown) and an electronic control unit having a built-in memory, and performs arithmetic processing using detection values from each sensor based on a map and a program stored in the memory. Composed. Alternatively, at least a part of the ECU may be configured to execute predetermined numerical / logical operation processing by hardware such as an electronic circuit.

図3には、図1に示したMG1,MG2を駆動するための電気システムの構成が示される。   FIG. 3 shows a configuration of an electric system for driving MG1 and MG2 shown in FIG.

図3を参照して、ハイブリッド車両には、コンバータ200と、MG1に対応する第1インバータ210と、MG2に対応する第2インバータ220と、SMR(System Main Relay)250とが設けられる。   Referring to FIG. 3, the hybrid vehicle is provided with a converter 200, a first inverter 210 corresponding to MG1, a second inverter 220 corresponding to MG2, and an SMR (System Main Relay) 250.

SMR250は、バッテリ150とコンバータ200との間に設けられる。SMR250が開放されると、バッテリ150が電気システムから遮断される。一方、SMR250が閉成されると、バッテリ150が電気システムに接続される。これにより、バッテリ150の出力電圧に応じた直流電圧VLがコンバータ200へ供給される。直流電圧VLは、電圧センサ182により検出される。電圧センサ182の検出結果は、ECU170に送信される。   SMR 250 is provided between battery 150 and converter 200. When SMR 250 is opened, battery 150 is disconnected from the electrical system. On the other hand, when SMR 250 is closed, battery 150 is connected to the electrical system. Thereby, DC voltage VL corresponding to the output voltage of battery 150 is supplied to converter 200. The DC voltage VL is detected by the voltage sensor 182. The detection result of voltage sensor 182 is transmitted to ECU 170.

SMR250の状態は、ECU170により制御される。たとえば、ハイブリッド車両のシステム起動を指示するパワーオンスイッチ(図示せず)のオン操作に応答して、SMR250が閉成される一方で、パワーオンスイッチのオフ操作に応答して、SMR250は開放される。   The state of SMR 250 is controlled by ECU 170. For example, SMR 250 is closed in response to an on operation of a power-on switch (not shown) that instructs system activation of the hybrid vehicle, while SMR 250 is opened in response to an off operation of the power-on switch. The

コンバータ200は、リアクトルと、直列接続された2個の電力用半導体スイッチング素子(以下、単に「スイッチング素子」とも称する)Q1,Q2と、各スイッチング素子に対応して設けられた逆並列ダイオードと、リアクトルとを含む。電力用半導体スイッチング素子としては、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)、電力用MOS(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタ、電力用バイポーラトランジスタ等を適宜採用することができる。   Converter 200 includes a reactor, two power semiconductor switching elements connected in series (hereinafter, also simply referred to as “switching elements”) Q1 and Q2, antiparallel diodes provided corresponding to the switching elements, Including reactors. As the power semiconductor switching element, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), a power MOS (Metal Oxide Semiconductor) transistor, a power bipolar transistor, or the like can be appropriately employed.

リアクトルは、バッテリ150の正極側に一端が接続され、スイッチング素子Q1,Q2の接続点に他端が接続される。各スイッチング素子Q1,Q2のオンオフは、ECU170により制御される。以下では、スイッチング素子Q1を上アーム素子とも称し、スイッチング素子Q2を下アーム素子とも称する。   Reactor has one end connected to the positive electrode side of battery 150 and the other end connected to the connection point of switching elements Q1, Q2. On / off of each switching element Q1, Q2 is controlled by ECU 170. Hereinafter, the switching element Q1 is also referred to as an upper arm element, and the switching element Q2 is also referred to as a lower arm element.

コンバータ200と、第1インバータ210および第2インバータ220との間の直流電圧VH(以下、システム電圧VHとも称する)は、電圧センサ180により検出される。電圧センサ180の検出結果は、ECU170に送信される。   DC voltage VH (hereinafter also referred to as system voltage VH) between converter 200 and first inverter 210 and second inverter 220 is detected by voltage sensor 180. The detection result of voltage sensor 180 is transmitted to ECU 170.

コンバータ200は、スイッチング素子Q1および/またはQ2のオンオフ制御により、直流電圧VLおよびVHの間で双方向の直流電圧変換を実行するように構成されている。コンバータ200による電圧変換比(VH/VL)は、スイッチング素子Q1,Q2のデューティ比に応じて制御される。基本的には、スイッチング素子Q1およびQ2は、各スイッチング周期内で相補的かつ交互にオンオフするように制御される。このようにすると、コンバータ200の制御動作を特に切換えることなく、バッテリ150の充電および放電のいずれにも対応して、直流電圧VHを制御することができる。   Converter 200 is configured to perform bidirectional DC voltage conversion between DC voltages VL and VH by on / off control of switching elements Q1 and / or Q2. Voltage conversion ratio (VH / VL) by converter 200 is controlled according to the duty ratio of switching elements Q1, Q2. Basically, the switching elements Q1 and Q2 are controlled to be turned on and off in a complementary manner and alternately in each switching period. In this way, DC voltage VH can be controlled in accordance with both charging and discharging of battery 150 without particularly switching the control operation of converter 200.

なお、直流電圧VHを直流電圧VLから昇圧する必要がない場合には、スイッチング素子Q1およびQ2をオンおよびオフにそれぞれ固定することにより、VH=VL(電圧変換比=1.0)とすることもできる。   When there is no need to boost DC voltage VH from DC voltage VL, switching elements Q1 and Q2 are fixed to ON and OFF, respectively, so that VH = VL (voltage conversion ratio = 1.0). You can also.

第1インバータ210は、一般的な三相インバータで構成され、並列接続されたU相アーム、V相アームおよびW相アームを含む。U相アーム、V相アームおよびW相アームは、各々、直列に接続された2個のスイッチング素子(上アーム素子および下アーム素子)を有する。各スイッチング素子には、逆並列ダイオードが接続される。   First inverter 210 is formed of a general three-phase inverter and includes a U-phase arm, a V-phase arm, and a W-phase arm connected in parallel. Each of the U-phase arm, the V-phase arm, and the W-phase arm has two switching elements (upper arm element and lower arm element) connected in series. An antiparallel diode is connected to each switching element.

MG1は、星型結線されたU相コイル、V相コイルおよびW相コイルを固定子巻線として有する。各相コイルの一端は、中性点112で互いに接続される。各相コイルの他端は、第1インバータ210の各相アームのスイッチング素子の接続点とそれぞれ接続される。   MG1 has a star-connected U-phase coil, V-phase coil, and W-phase coil as stator windings. One end of each phase coil is connected to each other at a neutral point 112. The other end of each phase coil is connected to the connection point of the switching element of each phase arm of first inverter 210.

第1インバータ210は、車両走行時には、車両走行に要求される出力(車両駆動トルク、発電トルク等)を発生するために設定される動作指令値(代表的にはトルク指令値)に従ってMG1が動作するように、MG1の各相コイルの電流または電圧を制御する。第1インバータ210は、バッテリ150から供給される直流電力を交流電力に変換してMG1に供給する電力変換動作と、MG1により発電された交流電力を直流電力に変換する電力変換動作との双方向の電力変換を実行可能である。   When the vehicle travels, the first inverter 210 operates MG1 according to an operation command value (typically a torque command value) set to generate an output (vehicle drive torque, power generation torque, etc.) required for vehicle travel. In this manner, the current or voltage of each phase coil of MG1 is controlled. First inverter 210 converts bidirectionally DC power supplied from battery 150 into AC power and supplies it to MG1 and bidirectional power conversion operation that converts AC power generated by MG1 into DC power. Power conversion can be performed.

第2インバータ220は、第1インバータ210と同様に、一般的な三相インバータで構成される。MG2は、MG1と同様に、星型結線されたU相コイル、V相コイルおよびW相コイルを固定子巻線として有する。各相コイルの一端は、中性点122で互いに接続される。各相コイルの他端は、第2インバータ220の各相アームのスイッチング素子の接続点とそれぞれ接続される。なお、MG1およびMG2の各々には、ロータ(図示せず)の回転位置(角度)を検出するための、図示しない回転角センサ(代表的にはレゾルバ)が配置される。この回転角センサの出力に基づいて、MG1およびMG2の回転数を検知することができる。   Similar to the first inverter 210, the second inverter 220 is configured by a general three-phase inverter. Similar to MG1, MG2 has a star-connected U-phase coil, V-phase coil, and W-phase coil as stator windings. One end of each phase coil is connected to each other at a neutral point 122. The other end of each phase coil is connected to the connection point of the switching element of each phase arm of second inverter 220. Each of MG1 and MG2 is provided with a rotation angle sensor (typically a resolver) (not shown) for detecting the rotation position (angle) of a rotor (not shown). Based on the output of the rotation angle sensor, the rotation speeds of MG1 and MG2 can be detected.

第2インバータ220は、車両走行時には、車両走行に要求される出力(車両駆動トルク、回生制動トルク等)を発生するために設定される動作指令値(代表的にはトルク指令値)に従ってMG2が動作するように、MG2の各相コイルの電流または電圧を制御する。第2インバータ220についても、バッテリ150から供給される直流電力を交流電力に変換してMG2に供給する電力変換動作と、MG2により発電された交流電力を直流電力に変換する電力変換動作との双方向の電力変換を実行可能である。   When the vehicle travels, the second inverter 220 has MG2 set according to an operation command value (typically a torque command value) set to generate an output (vehicle drive torque, regenerative braking torque, etc.) required for vehicle travel. The current or voltage of each phase coil of MG2 is controlled to operate. For the second inverter 220 as well, both a power conversion operation for converting DC power supplied from the battery 150 into AC power and supplying it to MG2, and a power conversion operation for converting AC power generated by MG2 into DC power. Direction power conversion is possible.

図4は、本発明の実施の形態によるハイブリッド車両における電動機制御を説明するための機能ブロック図である。図4に示した各機能ブロックについては、当該ブロックに相当機能を有する回路(ハードウェア)をECU170に構成してもよいし、予め設定されたプログラムに従ってECUがソフトウェア処理を実行することにより実現してもよい。   FIG. 4 is a functional block diagram for explaining motor control in the hybrid vehicle according to the embodiment of the present invention. For each functional block shown in FIG. 4, a circuit (hardware) having a function corresponding to the block may be configured in the ECU 170, or realized by the ECU executing software processing according to a preset program. May be.

図4を参照して、ECU170は、電動機指令演算部300,305と、パルス幅変調部310,315と、キャリア周波数制御部350と、キャリア発生部360,365とを含む。   Referring to FIG. 4, ECU 170 includes electric motor command calculation units 300 and 305, pulse width modulation units 310 and 315, a carrier frequency control unit 350, and carrier generation units 360 and 365.

電動機指令演算部300は、MG1のフィードバック制御により、第1インバータ210の制御指令を演算する。ここで、制御指令は、各インバータ210,220によって制御される、MG1,MG2へ供給される電圧または電流の指令値である。以下では、制御指令として、MG1,MG2の各相の電圧指令Vu,Vv,Vwを例示する。たとえば、電動機指令演算部300は、MG1の各相の電流Imt(1)のフィードバックにより、MG1の出力トルクを制御する。具体的には、電動機指令演算部300は、MG1のトルク指令値Tqcom(1)に対応した電流指令値を設定するとともに、当該電流指令値と電流Imt(1)との偏差に応じて電圧指令Vu,Vv,Vwを発生する。この際に、MG1の回転角θ(1)を用いた座標変換(代表的には、dq軸変換)を伴う制御演算を用いることが一般的である。   Electric motor command calculation unit 300 calculates a control command for first inverter 210 by feedback control of MG1. Here, the control command is a command value of voltage or current supplied to MG1 and MG2, which is controlled by each inverter 210 and 220. In the following, voltage commands Vu, Vv, Vw of each phase of MG1, MG2 will be exemplified as control commands. For example, electric motor command calculation unit 300 controls the output torque of MG1 by feedback of current Imt (1) of each phase of MG1. Specifically, electric motor command calculation unit 300 sets a current command value corresponding to torque command value Tqcom (1) of MG1, and also determines a voltage command according to the deviation between the current command value and current Imt (1). Vu, Vv, and Vw are generated. At this time, it is common to use a control calculation involving coordinate transformation (typically, dq axis transformation) using the rotation angle θ (1) of MG1.

電動機指令演算部305は、電動機指令演算部300と同様に、MG2のフィードバック制御によって、第2インバータ220の制御指令、具体的には、MG2の各相電圧指令Vu,Vv,Vwを発生する。すなわち、MG2の電流Imt(2)、回転角θ(2)およびトルク指令値Tqcom(2)に基づいて、電圧指令Vu,Vv,Vwが生成される。   Similarly to the motor command calculation unit 300, the motor command calculation unit 305 generates a control command for the second inverter 220, specifically, the phase voltage commands Vu, Vv, and Vw for MG2 by feedback control of MG2. That is, voltage commands Vu, Vv, Vw are generated based on current mt (2) of MG2, rotation angle θ (2), and torque command value Tqcom (2).

パルス幅変調部310は、キャリア発生部360からのキャリア信号160(1)と、電動機指令演算部300からの電圧指令Vu,Vv,Vwとに基づいて、第1インバータ210のスイッチング素子の制御信号S11〜S16を発生する。制御信号S11〜S16により、第1インバータ210のU相、V相、W相の上下アームを構成する6個のスイッチング素子のオンオフが制御される。   Based on the carrier signal 160 (1) from the carrier generator 360 and the voltage commands Vu, Vv, Vw from the electric motor command calculator 300, the pulse width modulator 310 controls the switching element control signal of the first inverter 210. S11 to S16 are generated. The control signals S11 to S16 control the on / off of the six switching elements that constitute the upper, lower, and lower arms of the first inverter 210.

同様に、パルス幅変調部315は、キャリア発生部365からのキャリア信号160(2)と、電動機指令演算部305からの電圧指令Vu,Vv,Vwとに基づいて、第2インバータ220のスイッチング素子の制御信号S21〜S26を発生する。制御信号S21〜S26により、第2インバータ220のU相、V相、W相の上下アームを構成する6個のスイッチング素子のオンオフが制御される。   Similarly, the pulse width modulation unit 315 is configured to switch the switching element of the second inverter 220 based on the carrier signal 160 (2) from the carrier generation unit 365 and the voltage commands Vu, Vv, and Vw from the electric motor command calculation unit 305. Control signals S21 to S26 are generated. By the control signals S21 to S26, on / off of the six switching elements constituting the U-phase, V-phase, and W-phase upper and lower arms of the second inverter 220 is controlled.

パルス幅変調部310,315では、キャリア信号160(160(1)および160(2)を総称するもの)と、電圧指令Vu,Vv,Vwとを比較するPWM制御が実行される。   In the pulse width modulation units 310 and 315, PWM control is performed for comparing the carrier signal 160 (which generically refers to 160 (1) and 160 (2)) and the voltage commands Vu, Vv, and Vw.

図5はパルス幅変調部310,315によるPWM制御を説明する波形図である。
図5を参照して、PWM制御では、キャリア信号160と、電圧指令270(電圧指令Vu,Vv,Vwを総称するもの)との電圧比較に基づき、インバータの各相のスイッチング素子のオンオフが制御される。この結果、MG1,MG2の各相コイル巻線には、各相に疑似正弦波電圧としてのパルス幅変調電圧280が印加される。キャリア信号160は、周期的な三角波やのこぎり波によって構成することができる。
FIG. 5 is a waveform diagram for explaining PWM control by the pulse width modulators 310 and 315.
Referring to FIG. 5, in PWM control, on / off of switching elements of each phase of the inverter is controlled based on voltage comparison between carrier signal 160 and voltage command 270 (a collective term for voltage commands Vu, Vv, and Vw). Is done. As a result, a pulse width modulation voltage 280 as a pseudo sine wave voltage is applied to each phase coil winding of MG1 and MG2. The carrier signal 160 can be composed of a periodic triangular wave or a sawtooth wave.

再び図4を参照して、キャリア周波数制御部350は、第1インバータ210でのPWM制御に用いられるキャリア周波数f1と、第2インバータ220のPWM制御に用いられるキャリア周波数f2とを制御する。キャリア周波数制御部350には、エンジン100の状態と、ハイブリッド車両の車速とに関する情報が入力される。車速は、図示しない車速センサの出力信号によって検出できる。また、エンジン100の状態は、エンジン100が停止中/起動中/動作中(起動後)のいずれの状態であるかを検知できる情報と、エンジン回転数とを含む。   Referring to FIG. 4 again, carrier frequency control unit 350 controls carrier frequency f1 used for PWM control in first inverter 210 and carrier frequency f2 used for PWM control of second inverter 220. Information regarding the state of engine 100 and the vehicle speed of the hybrid vehicle is input to carrier frequency control unit 350. The vehicle speed can be detected by an output signal of a vehicle speed sensor (not shown). Further, the state of the engine 100 includes information that can detect whether the engine 100 is in a stopped state / starting state / operating state (after the starting state), and the engine speed.

キャリア発生部360は、キャリア周波数制御部350によって設定されたキャリア周波数f1に従ってキャリア信号160(1)を発生する。キャリア発生部365は、キャリア周波数制御部350によって設定されたキャリア周波数f2に従ってキャリア信号160(2)を発生する。   Carrier generating section 360 generates carrier signal 160 (1) according to carrier frequency f 1 set by carrier frequency control section 350. Carrier generation unit 365 generates carrier signal 160 (2) according to carrier frequency f 2 set by carrier frequency control unit 350.

すなわち、キャリア信号160(1)および160(2)の周波数は、キャリア周波数制御部350によって設定されたキャリア周波数f1およびf2に従って変化する。この結果、第1インバータ210および第2インバータ220での、PWM制御によるスイッチング周波数が、キャリア周波数制御部350によって制御される。   That is, the frequencies of carrier signals 160 (1) and 160 (2) change according to carrier frequencies f 1 and f 2 set by carrier frequency control unit 350. As a result, the carrier frequency control unit 350 controls the switching frequency by PWM control in the first inverter 210 and the second inverter 220.

インバータ210,220では、キャリア周波数に従って図3に示したスイッチング素子がオンオフされる。このため、インバータ210,220からMG1,MG2に供給される電流には、スイッチング周波数に従う高調波電流(リップル電流)が重畳される。   In inverters 210 and 220, the switching elements shown in FIG. 3 are turned on and off according to the carrier frequency. For this reason, a harmonic current (ripple current) according to the switching frequency is superimposed on the current supplied from the inverters 210 and 220 to the MG1 and MG2.

図6は、キャリア周波数とリップル電流との関係を説明するための概念的な波形図である。   FIG. 6 is a conceptual waveform diagram for explaining the relationship between the carrier frequency and the ripple current.

図6を参照して、制御指令値に従った交流電流285を発生するように、スイッチング素子のオンオフが、キャリア周波数に従って制御される。このため、モータジェネレータMG1,MG2へ供給される電流290は、交流電流285に、スイッチング周波数に従ったリップル電流が重畳した波形となる。リップル電流の大きさΔIrpは、電流経路のインダクタンスと、スイッチング周期(スイッチング周波数の逆数)によって決まる。したがって、スイッチング周波数が低くなると、ΔIrpが大きくなることが理解される。
ΔIrpが大きくなると、電流制御の誤差も大きくなる。このため、ランダムキャリア制御によってキャリア周波数が瞬間的に低くなったときに、電流誤差が大きくなることによって、車両駆動トルクの制御性が低下する虞がある。
Referring to FIG. 6, on / off of the switching element is controlled according to the carrier frequency so as to generate AC current 285 according to the control command value. Therefore, current 290 supplied to motor generators MG1 and MG2 has a waveform in which ripple current according to the switching frequency is superimposed on AC current 285. The magnitude ΔIrp of the ripple current is determined by the inductance of the current path and the switching period (reciprocal of the switching frequency). Therefore, it is understood that ΔIrp increases as the switching frequency decreases.
As ΔIrp increases, the current control error also increases. For this reason, when the carrier frequency is instantaneously lowered by random carrier control, there is a possibility that the controllability of the vehicle driving torque may be reduced due to an increase in current error.

図6に示したリップル電流によって、MG1,MG2に作用する電磁力が、スイッチング周波数に従った周期で変動する。一方、MG1,MG2を始めとするハイブリッド車両の搭載機器によって、質量要素およびばね要素の組み合わせによる機械振動系が複数形成される。たとえば、MG1,MG2では、ロータを質量要素とし、支持ベアリングをばね要素とする機械振動系や、ステータおよびケースによって構成される機械振動系が存在する。また、図示しないトランスミッションケース等によっても、機械振動系が構成される。これらの機械振動系は、外力の作用や、振動が伝達されることによって振動し、空気を振動させることによって音を発生する。   Due to the ripple current shown in FIG. 6, the electromagnetic force acting on MG1 and MG2 fluctuates at a cycle according to the switching frequency. On the other hand, a plurality of mechanical vibration systems based on a combination of mass elements and spring elements are formed by devices mounted on hybrid vehicles including MG1 and MG2. For example, in MG1 and MG2, there are a mechanical vibration system including a rotor as a mass element and a support bearing as a spring element, and a mechanical vibration system including a stator and a case. A mechanical vibration system is also configured by a transmission case or the like (not shown). These mechanical vibration systems vibrate by the action of external force and vibrations transmitted, and generate sound by vibrating air.

MG1,MG2では、リップル電流によって、ステータおよびロータ間に作用する電磁力がキャリア周波数に従って周期的に変動することにより、ロータおよびステータの機械振動系に振動が発生する。この振動は、さらに他の機械振動系へも伝達されるので、これら機械振動系の振動によって、音(いわゆる、電磁騒音)が生じることになる。電磁騒音は、電動車両の作動音として、車両外部へ伝播するとともに、車室内へも伝播する。   In MG1 and MG2, the electromagnetic force acting between the stator and the rotor periodically varies according to the carrier frequency due to the ripple current, thereby generating vibrations in the mechanical vibration system of the rotor and the stator. Since this vibration is further transmitted to other mechanical vibration systems, sound (so-called electromagnetic noise) is generated by the vibrations of these mechanical vibration systems. Electromagnetic noise propagates outside the vehicle as an operating sound of the electric vehicle and also propagates into the passenger compartment.

図7は、本発明の実施の形態によるハイブリッド車両における各インバータ210,220でのキャリア周波数制御(ランダムキャリア制御)を説明する概念図である。図7にはインバータ210のキャリア周波数f1の制御が例示される。   FIG. 7 is a conceptual diagram illustrating carrier frequency control (random carrier control) in each inverter 210, 220 in the hybrid vehicle according to the embodiment of the present invention. FIG. 7 illustrates control of the carrier frequency f1 of the inverter 210.

図7を参照して、キャリア周波数制御部350は、キャリア周波数f1を、所定の周波数範囲420内で、時間経過に応じて一定周期あるいはランダム周期で変化させる。周波数範囲420の中心値はfa(中心周波数)であり、周波数の制御幅はΔfである。この結果、キャリア周波数の上限値f1maxはfa+Δfであり、下限値f1minはfa−Δfとなる。   Referring to FIG. 7, carrier frequency control unit 350 changes carrier frequency f <b> 1 within a predetermined frequency range 420 at a constant cycle or a random cycle as time elapses. The center value of the frequency range 420 is fa (center frequency), and the frequency control width is Δf. As a result, the upper limit value f1max of the carrier frequency is fa + Δf, and the lower limit value f1min is fa−Δf.

キャリア周波数f1は、上限値f1max〜下限値f1minの周波数範囲内で、変更周期Trが経過するごとに変更される。Trが固定値であるときには、キャリア周波数は一定周期で変動することなる。一方、Trを変化させて、キャリア周波数をランダムな周期で変動させることも可能である。   The carrier frequency f1 is changed every time the change period Tr elapses within the frequency range of the upper limit value f1max to the lower limit value f1min. When Tr is a fixed value, the carrier frequency varies at a constant period. On the other hand, it is also possible to change the carrier frequency in a random cycle by changing Tr.

図8は、図7に示したランダムキャリア制御における電磁騒音の音圧レベル分布を示す概念図である。   FIG. 8 is a conceptual diagram showing a sound pressure level distribution of electromagnetic noise in the random carrier control shown in FIG.

図8を参照して、符号400は、キャリア周波数f1=faに固定した場合の音圧レベルの周波数分布が示される。この場合には、周波数faに対応した固定周波数の音圧レベルが高くなるため、当該周波数の騒音が車室内で感知されやすくなる。   Referring to FIG. 8, reference numeral 400 indicates a frequency distribution of the sound pressure level when the carrier frequency f1 = fa is fixed. In this case, since the sound pressure level of the fixed frequency corresponding to the frequency fa becomes high, noise at the frequency is easily detected in the passenger compartment.

一方で、符号410は、図7に示したようにキャリア周波数f1を下限値f1minから上限値f1maxの周波数範囲で変動させた場合の音圧レベルの周波数分布である。各キャリア周波数で発生する電磁騒音のレベルが一定であれば、キャリア周波数を変更する周期を短くすることにより(たとえば、Tr=2〜10[ms]程度)、人間の聴覚には、当該周波数範囲で一様な強度の音として認識される。この結果、符号410に示すように、当該周波数領域内で音圧レベルを分散することができるため、騒音の音圧レベルを低減することが可能となる。   On the other hand, reference numeral 410 denotes a frequency distribution of the sound pressure level when the carrier frequency f1 is varied in the frequency range from the lower limit value f1min to the upper limit value f1max as shown in FIG. If the level of electromagnetic noise generated at each carrier frequency is constant, by shortening the cycle of changing the carrier frequency (for example, about Tr = 2 to 10 [ms]), the frequency range for human hearing It is recognized as a sound with uniform intensity. As a result, as indicated by reference numeral 410, the sound pressure level can be dispersed within the frequency region, so that the sound pressure level of noise can be reduced.

このように、一般的には、ランダムキャリア制御によって、インバータによる電動機制御によって発生する電磁騒音を低減することができる。なお、ランダムキャリア制御の実行時には、キャリア周波数の平均値が中心周波数faとなるように、周波数の変動パターンが予め設定される。   As described above, generally, the electromagnetic noise generated by the motor control by the inverter can be reduced by the random carrier control. When the random carrier control is executed, the frequency variation pattern is set in advance so that the average value of the carrier frequencies becomes the center frequency fa.

図8から理解されるように、制御幅Δfが広く設定されるほど、電磁騒音の音圧レベルが低下するので、電磁騒音は抑制される。一方で、キャリア周波数の下限値も低下することから、キャリア周波数低下に伴う、電流制御性(トルク制御性)の低下が懸念される。   As understood from FIG. 8, the sound pressure level of the electromagnetic noise decreases as the control width Δf is set wider, so that the electromagnetic noise is suppressed. On the other hand, since the lower limit value of the carrier frequency is also lowered, there is a concern that the current controllability (torque controllability) is lowered due to the carrier frequency reduction.

これに対して、制御幅Δfが狭く設定されるほど、電磁騒音の音圧レベルは高くなるため、電磁騒音は相対的に大きくなる。一方で、キャリア周波数低下に伴う制御性の低下は抑制される。   On the other hand, as the control width Δf is set narrower, the sound pressure level of the electromagnetic noise becomes higher, so that the electromagnetic noise becomes relatively larger. On the other hand, a decrease in controllability associated with a decrease in carrier frequency is suppressed.

図9は、本発明の実施の形態によるハイブリッド車両における電動機制御の処理手順を説明するためのフローチャートである。図9に示す制御処理は、ECU170によって所定周期で実行される。すなわち、図9を始めとする各フローチャートに記載された各ステップは、ECU170によるソフトウェア処理および/またはハードウェア処理によって実現されるものとする。   FIG. 9 is a flowchart for illustrating a procedure of electric motor control in the hybrid vehicle according to the embodiment of the present invention. The control process shown in FIG. 9 is executed by the ECU 170 at a predetermined cycle. That is, each step described in each flowchart including FIG. 9 is realized by software processing and / or hardware processing by the ECU 170.

図9を参照して、ECU170は、ステップS100により、インバータ210,220でのキャリア周波数を決定するためのランダムキャリア制御を行なう。ステップS100による処理は、図4のキャリア周波数制御部350の機能に対応する。   Referring to FIG. 9, ECU 170 performs random carrier control for determining carrier frequencies in inverters 210 and 220 in step S100. The processing in step S100 corresponds to the function of the carrier frequency control unit 350 in FIG.

図10は、図9のステップS100(ランダムキャリア制御)の処理手順の第1の例を説明するためのフローチャートである。   FIG. 10 is a flowchart for explaining a first example of the processing procedure of step S100 (random carrier control) in FIG.

図10を参照して、ECU170は、ステップS110では、エンジン100が停止中であるか否かを判定する。そして、エンジン停止中(S110のYES判定時)には、ECU170は、ステップS150に処理を進めて、ランダムキャリア制御の制御幅Δf=f1に設定する。   Referring to FIG. 10, ECU 170 determines in step S110 whether engine 100 is stopped. Then, when the engine is stopped (when YES is determined in S110), ECU 170 proceeds to step S150 and sets the control width Δf = f1 of random carrier control.

一方、エンジン停止中でないとき(S110のNO判定時)には、ECU170は、ステップS120により、エンジン100の起動中であるかどうかを判定する。エンジン起動中(S120のYES判定時)には、ECU170は、ステップS160により、制御幅Δf=f3に設定する。   On the other hand, when the engine is not stopped (NO determination in S110), ECU 170 determines whether engine 100 is being started in step S120. During engine startup (when YES is determined in S120), ECU 170 sets control width Δf = f3 in step S160.

これに対して、ECU170は、エンジンの起動後、すなわち、エンジン動作中(S120のNO判定時)には、ステップS170に処理を進めて、制御幅Δf=f2に設定する。   On the other hand, after starting the engine, that is, during engine operation (when NO is determined in S120), ECU 170 proceeds to step S170 and sets the control width Δf = f2.

制御幅f1〜f3の間には、f1<f2<f3の関係が成立する。すなわち、ランダムキャリア制御の制御幅Δfは、エンジン停止中には最も狭く設定される。なお、f1=0として、エンジン停止中には、ランダムキャリア制御を中止して、キャリア周波数を中心周波数faに固定してもよい。   A relationship of f1 <f2 <f3 is established between the control widths f1 to f3. That is, the control width Δf of random carrier control is set to be the narrowest while the engine is stopped. Note that, with f1 = 0, the random carrier control may be stopped and the carrier frequency may be fixed at the center frequency fa while the engine is stopped.

車両の発生音が小さいエンジン停止中には、制御幅Δfを相対的に狭くすることにより、電磁騒音を相対的に大きくする。この結果、車両周囲に対する車両接近の報知性を高めることができる。なお、本願発明において、エンジン停止中の周波数変化範囲が相対的に狭く設定されることは、エンジン停止時以外にランダムキャリア制御を実行する一方で、エンジン停止中にランダムキャリア制御を中止(キャリア周波数を固定)することを含む概念である点について、確認的に記載する。   While the engine is generating a small amount of vehicle noise, the electromagnetic noise is relatively increased by relatively narrowing the control width Δf. As a result, it is possible to improve the notification of approaching the vehicle to the surroundings of the vehicle. In the present invention, setting the frequency change range when the engine is stopped to be relatively narrow means that the random carrier control is executed when the engine is stopped, while the random carrier control is stopped while the engine is stopped (carrier frequency). The point that is a concept that includes fixing) is confirmed.

さらに、エンジン停止時には、モータジェネレータMG2の出力のみで走行することになるが、ランダムキャリア制御によるキャリア周波数の低下が抑制されるため、電流制御性、すなわち、車両駆動トルクの制御性の低下を抑制することができる。   Furthermore, when the engine is stopped, the vehicle travels only with the output of the motor generator MG2, but since the decrease in the carrier frequency due to the random carrier control is suppressed, the current controllability, that is, the decrease in the controllability of the vehicle driving torque is suppressed. can do.

一方、ランダムキャリア制御の制御幅Δfは、エンジン起動中には最も広く設定される。そして、エンジン動作中には、ランダムキャリア制御の制御幅Δfは、エンジン起動中と、エンジン停止中との中間の広さに設定される。   On the other hand, the control width Δf of the random carrier control is set to the widest during engine startup. During engine operation, the control width Δf of random carrier control is set to an intermediate width between when the engine is starting and when the engine is stopped.

エンジン停止時以外では、車外への発生音を高める必要性が低いので、車内騒音を抑制するために、ランダムキャリア制御の制御幅を相対的に広くして、電磁騒音の音圧レベルを低くする。特に、エンジン回転数が低いエンジン起動時には、ランダムキャリア制御の制御幅Δfは最も広くなる(Δf=f3)。エンジン動作中には、制御幅Δfは、エンジン停止時とエンジン起動時との中間的な値とされる(Δf=f2)。   Since it is not necessary to increase the sound generated outside the vehicle except when the engine is stopped, the control range of the random carrier control is relatively widened to reduce the sound pressure level of electromagnetic noise in order to suppress in-vehicle noise. . In particular, when the engine is started at a low engine speed, the control width Δf of the random carrier control becomes the widest (Δf = f3). During engine operation, the control width Δf is an intermediate value between when the engine is stopped and when the engine is started (Δf = f2).

図11には、図9のステップS100(ランダムキャリア制御)の処理手順の第2の例が示される。   FIG. 11 shows a second example of the processing procedure of step S100 (random carrier control) in FIG.

図11を参照して、ECU170は、図10と同様のステップS110およびS120により、「エンジンが停止中であるか否か」および、「エンジン起動中であるか否か」を判定する。そして、ECU170は、エンジン停止中(S110のYES判定時)には、ステップS130により、ハイブリッド車両の車速が所定のしきい値V1よりも低いか否かを判定する。このしきい値V1は、車両周囲の歩行者等に対して車両接近を報知することが必要と思われる低車速領域を峻別できるように、予め設定される。   Referring to FIG. 11, ECU 170 determines “whether the engine is stopped” and “whether the engine is starting” by steps S110 and S120 similar to FIG. Then, ECU 170 determines whether or not the vehicle speed of the hybrid vehicle is lower than a predetermined threshold value V1 in step S130 while the engine is stopped (YES in S110). This threshold value V1 is set in advance so that a low vehicle speed region where it is necessary to notify the approach of the vehicle to pedestrians and the like around the vehicle can be distinguished.

ECU170は、車速<V1の低車速時(S120のYES判定時)には、ステップS155により、Δf=f1に設定する。好ましくは、f1=0として、ランダムキャリア制御を中止することにより、エンジン100が停止されている低車速時において、車外へ出力される電磁騒音を高めることができる。   ECU 170 sets Δf = f1 in step S155 when the vehicle speed is lower than V1 (when YES is determined in S120). Preferably, by setting f1 = 0 and stopping the random carrier control, the electromagnetic noise output to the outside of the vehicle can be increased at the low vehicle speed when the engine 100 is stopped.

一方、車速>V1のとき(S120のNO判定時)には、ECU170は、ステップS152により、車速に応じてΔfを設定する。具体的には、車速が高くなるほど、ロードノイズの増加によって電磁騒音が車室内で感知されにくくなるので、Δfは狭く設定される。なお、ステップS152では、ステップS155で設定されるf1よりも高い範囲に制御幅Δfを設定する。   On the other hand, when vehicle speed> V1 (NO in S120), ECU 170 sets Δf according to the vehicle speed in step S152. Specifically, as the vehicle speed increases, the increase in road noise makes it difficult for electromagnetic noise to be detected in the vehicle interior, so Δf is set narrower. In step S152, the control width Δf is set in a range higher than f1 set in step S155.

一方、エンジンの非停止時(S100のNO判定時)であって、エンジン起動中のとき(S120のYES判定時)には、ECU170は、図10と同様のステップS160を実行して、制御幅Δf=f3に設定する。図10の場合と同様に、f3>f1である。   On the other hand, when the engine is not stopped (NO in S100) and the engine is running (YES in S120), ECU 170 executes step S160 similar to FIG. Δf = f3 is set. As in the case of FIG. 10, f3> f1.

これに対して、ECU170は、エンジンの起動完了後、すなわち、エンジン動作中(S120のNO判定時)には、ステップS170♯に処理を進めて、エンジン回転数に応じて制御幅Δfを設定する。具体的には、エンジン回転数が高くなるほど、作動音の増大によって電磁騒音が車室内で感知されにくくなるので、Δfは狭く設定される。なお、ステップS170♯で設定される制御幅Δfは、ステップS160で設定されるf3よりも狭い。   In contrast, ECU 170 proceeds to step S170 # after engine startup is completed, that is, during engine operation (when NO is determined in S120), and sets control width Δf in accordance with the engine speed. . Specifically, as the engine speed increases, electromagnetic noise is less likely to be detected in the passenger compartment due to an increase in operating noise, so Δf is set narrower. Control width Δf set in step S170 # is narrower than f3 set in step S160.

このように、図10および図11を通じて、ランダムキャリア制御における制御幅Δfは、エンジン100の状態に応じて可変に設定される。好ましくは、図11に示されるように、ハイブリッド車両の車速をさらに反映して、制御幅Δfは可変に設定される。   As described above, through FIG. 10 and FIG. 11, the control width Δf in the random carrier control is variably set according to the state of the engine 100. Preferably, as shown in FIG. 11, the control width Δf is variably set to further reflect the vehicle speed of the hybrid vehicle.

図10,図11において、エンジン起動中にステップS160で設定された制御幅によって決まる周波数範囲は、「第1の周波数範囲」に対応する。同様に、エンジン停止中にステップS150〜S155で設定された制御幅によって決まる周波数範囲は、「第2の周波数範囲」に対応する。また、エンジン動作中(起動後)にステップS170,S170♯で設定された制御幅によって決まる周波数範囲は、「第3の周波数範囲」に対応する。これらの第1〜第3の周波数範囲の間で中心周波数faは共通とすることが好ましいが、エンジンの状態等の条件に応じて、第1〜第3の周波数範囲の中心周波数を変化させてもよい。   10 and 11, the frequency range determined by the control width set in step S160 during engine startup corresponds to the “first frequency range”. Similarly, the frequency range determined by the control width set in steps S150 to S155 while the engine is stopped corresponds to the “second frequency range”. Further, the frequency range determined by the control width set in steps S170 and S170 # during engine operation (after startup) corresponds to the “third frequency range”. The center frequency fa is preferably common between these first to third frequency ranges, but the center frequency in the first to third frequency ranges is changed according to conditions such as the state of the engine. Also good.

再び図9を参照して、ECU170は、ステップS200では、ステップS100で決定されたキャリア周波数f1,f2に従って、キャリア信号160(1),160(2)を発生する。すなわち、ステップS200による処理は、図4のキャリア発生部360,365の機能に対応する。   Referring to FIG. 9 again, in step S200, ECU 170 generates carrier signals 160 (1) and 160 (2) according to carrier frequencies f1 and f2 determined in step S100. That is, the processing in step S200 corresponds to the functions of the carrier generation units 360 and 365 in FIG.

ECU170は、ステップS300では、第1インバータ210および第2インバータ220の制御指令を演算する。代表的には、制御指令として、インバータ各相の電圧指令Vu,Vv,Vwが演算される。すなわち、ステップS300による演算は、図4の電動機指令演算部300,305と同様に実行できる。   In step S300, ECU 170 calculates control commands for first inverter 210 and second inverter 220. Typically, voltage commands Vu, Vv, Vw for each phase of the inverter are calculated as control commands. That is, the calculation in step S300 can be executed in the same manner as the motor command calculation units 300 and 305 in FIG.

ECU170は、ステップS400では、第1インバータ210の制御指令とキャリア信号160(1)とを比較するPWM制御によって、第1インバータ210のスイッチング素子のオンオフ制御信号を発生する。ステップS400では、さらに、第2インバータ220の制御指令とキャリア信号160(2)とを比較するPWM制御によって、第2インバータ220のスイッチング素子のオンオフ制御信号が発生される。すなわち、ステップS400による処理は、図4のパルス幅変調部310,315と同様に実行できる。   In step S400, ECU 170 generates an on / off control signal for the switching element of first inverter 210 by PWM control that compares the control command for first inverter 210 with carrier signal 160 (1). In step S400, an ON / OFF control signal for the switching element of the second inverter 220 is further generated by PWM control that compares the control command for the second inverter 220 with the carrier signal 160 (2). That is, the processing in step S400 can be executed in the same manner as the pulse width modulation units 310 and 315 in FIG.

ステップS100〜S400の処理を所定周期で繰返すことによって、図10または図11で説明したランダムキャリア制御に従ったキャリア周波数を用いて、MG1,MG2を制御する第1インバータ210および第2インバータ220でのPWM制御を実行できる。   The first inverter 210 and the second inverter 220 that control MG1 and MG2 using the carrier frequency according to the random carrier control described in FIG. 10 or FIG. 11 by repeating the processes of steps S100 to S400 at a predetermined cycle. PWM control can be executed.

以上説明したように、本実施の形態によるハイブリッド車両では、ランダムキャリア制御におけるキャリア周波数の変化範囲(Δf)を、エンジンの状態に応じて設定する。これにより、車外に対して積極的に音を出力したい車両状態と、車室内で感知される騒音を抑制したい車両状態とを判別して、ランダムキャリア制御を適切に実行することができる。   As described above, in the hybrid vehicle according to the present embodiment, the carrier frequency change range (Δf) in the random carrier control is set according to the state of the engine. As a result, it is possible to discriminate between a vehicle state in which sound is positively output to the outside of the vehicle and a vehicle state in which noise detected in the vehicle interior is to be suppressed, and to appropriately execute random carrier control.

さらに、車速に応じて、車室内で騒音が感知されにくい状態になる程、キャリア周波数の変化範囲を小さくすることにより、キャリア周波数の低下に伴うデメリットを最小限に抑制しつつ、電磁騒音が車室内で感知されること抑制するように、ランダムキャリア制御を適切に実行することができる。   Furthermore, by reducing the carrier frequency change range so that the noise is less likely to be detected in the passenger compartment depending on the vehicle speed, electromagnetic noise can be reduced while minimizing the disadvantages associated with the decrease in carrier frequency. Random carrier control can be appropriately performed so as to suppress sensing in the room.

なお、以上の実施の形態では、インバータ210,220でのPWM制御におけるランダムキャリア制御について説明したが、同様のランダムキャリア制御は、コンバータ200にも適用することもできる。   In the above embodiment, the random carrier control in the PWM control in inverters 210 and 220 has been described, but the same random carrier control can also be applied to converter 200.

図12は、図3に示したコンバータに適用されるPWM制御を説明するための概念的な波形図である。   FIG. 12 is a conceptual waveform diagram for explaining the PWM control applied to the converter shown in FIG.

図12を参照して、コンバータ200のスイッチング素子Q1,Q2のオンオフは、キャリア信号165と、制御電圧指令値Vcntとの比較に基づいて制御される。制御電圧指令値Vcntは、コンバータ制御での「制御指令」に対応する。   Referring to FIG. 12, on / off of switching elements Q1, Q2 of converter 200 is controlled based on a comparison between carrier signal 165 and control voltage command value Vcnt. Control voltage command value Vcnt corresponds to a “control command” in converter control.

制御電圧指令値Vcntは、システム電圧VHを電圧指令値と一致させるためのフィードフォワード制御および/またはフィードバック制御によって演算された値である。たとえば、直流電圧VHの指令値と、直流電圧VLとの電圧比に基づいてフィードフォワード制御が実行される。また、直流電圧VHの指令値と検出値との偏差に基づいて、フィードバック制御を実行することができる。   The control voltage command value Vcnt is a value calculated by feedforward control and / or feedback control for making the system voltage VH coincide with the voltage command value. For example, feedforward control is executed based on a voltage ratio between the command value of DC voltage VH and DC voltage VL. Further, feedback control can be executed based on the deviation between the command value of the DC voltage VH and the detected value.

キャリア信号165の方が制御電圧指令値Vcntよりも高電圧の区間では、上アーム素子Q1がオンされる(下アーム素子Q2はオフ)一方で、制御電圧指令値Vcntの方がキャリア信号165よりも高電圧の区間では、下アーム素子Q2がオンされる(上アーム素子Q1はオフ)。   In a section where the carrier signal 165 is higher in voltage than the control voltage command value Vcnt, the upper arm element Q1 is turned on (the lower arm element Q2 is off), while the control voltage command value Vcnt is more than the carrier signal 165. In the high voltage section, the lower arm element Q2 is turned on (the upper arm element Q1 is turned off).

制御電圧指令値Vcntが高くなると、下アーム素子Q2がオンされる期間が長くなるので、コンバータ200の昇圧比が高くなる。すなわち、システム電圧VHが上昇する。反対に、制御電圧指令値Vcntが低くなると、上アーム素子Q1がオンされる期間が長くなるので、コンバータ200の昇圧比が低くなる。すなわち、システム電圧VHが低下する。このようにして、コンバータ200は、PWM制御によって、システム電圧VHを制御することができる。   When control voltage command value Vcnt increases, the period during which lower arm element Q2 is turned on becomes longer, so that the boost ratio of converter 200 increases. That is, the system voltage VH increases. On the contrary, when the control voltage command value Vcnt is lowered, the period during which the upper arm element Q1 is turned on becomes longer, so that the boost ratio of the converter 200 is lowered. That is, the system voltage VH decreases. Thus, converter 200 can control system voltage VH by PWM control.

コンバータ200では、キャリア信号165の周波数に従ったリップル電流がリアクトル(図3)を通過する。このため、リップル電流に起因してリアクトルに作用する磁界の変動することにより、キャリア周波数に従う電磁騒音が発生する可能性がある。一方、コンバータ200の制御に用いるキャリア信号165についても、インバータ制御に用いるキャリア信号160と同様に、キャリア周波数を任意に制御可能な構成とすることは容易である。   In converter 200, a ripple current according to the frequency of carrier signal 165 passes through the reactor (FIG. 3). For this reason, the electromagnetic noise according to a carrier frequency may generate | occur | produce by the fluctuation | variation of the magnetic field which acts on a reactor resulting from a ripple current. On the other hand, carrier signal 165 used for control of converter 200 can be easily configured to arbitrarily control the carrier frequency, similarly to carrier signal 160 used for inverter control.

したがって、コンバータ200のPWM制御へも、本実施の形態で説明したランダムキャリア制御を適用することが可能である。すなわち、キャリア信号165の周波数についても、図10または図11に示した制御処理に従って、同様に設定することができる。   Therefore, the random carrier control described in the present embodiment can also be applied to the PWM control of converter 200. That is, the frequency of the carrier signal 165 can be set similarly in accordance with the control process shown in FIG.

このように、本実施の形態(図1,図3)の構成であれば、コンバータ200、インバータ210およびインバータ220の各々について、上述のランダムキャリア制御を適用することができる。また、コンバータ200、インバータ210およびインバータ220の一部のみにランダムキャリア制御を適用してもよい。   Thus, with the configuration of the present embodiment (FIGS. 1 and 3), the above-described random carrier control can be applied to each of converter 200, inverter 210, and inverter 220. Random carrier control may be applied to only a part of converter 200, inverter 210, and inverter 220.

なお、本実施の形態では、本発明によるランダムキャリア制御が適用されるハイブリッド車両として図1および図3の構成を例示したが、本発明の適用はこのような例に限定されるものではない。すなわち、キャリア信号を用いるPWM制御によって制御される電力変換器(インバータおよび/またはインバータ)によって駆動される電動機と、エンジンとを搭載したハイブリッド車両であれば、図1とは異なる駆動系の構成を有するハイブリッド車両にも、本発明を適用可能である。すなわち、電動機(モータジェネレータ)の個数についても特に限定されることはなく、電動機が1個、あるいは3個以上搭載されるハイブリッド車両に対しても、本発明は適用可能である点について確認的に記載する。   In the present embodiment, the configurations of FIGS. 1 and 3 are exemplified as hybrid vehicles to which the random carrier control according to the present invention is applied, but the application of the present invention is not limited to such examples. That is, if the hybrid vehicle is equipped with an electric motor driven by a power converter (inverter and / or inverter) controlled by PWM control using a carrier signal and an engine, the configuration of the driving system different from that shown in FIG. The present invention can also be applied to a hybrid vehicle having the same. That is, the number of motors (motor generators) is not particularly limited, and it is confirmed that the present invention can be applied to a hybrid vehicle in which one or three or more motors are mounted. Describe.

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て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。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

本発明は、PWM制御によって制御される電力変換器によって駆動される電動機と、エンジンとを搭載したハイブリッド車両に適用することができる。   The present invention can be applied to a hybrid vehicle equipped with an electric motor driven by a power converter controlled by PWM control and an engine.

100 エンジン、110 第1モータジェネレータ(MG1)、112,122 中性点、120 第2モータジェネレータ(MG2)、130 動力分割機構、140 減速機、150 バッテリ、160(1),160(2),165 キャリア信号、180 電圧センサ、190 駆動輪、200 コンバータ、210,220 インバータ、270 電圧指令、280 パルス幅変調電圧、285 交流電流、290 リップル電流、300,305 電動機指令演算部、310,315 パルス幅変調部、350 キャリア周波数制御部、360,365 キャリア発生部、420 周波数範囲(ランダムキャリア制御)、Q1 電力用半導体スイッチング素子(上アーム素子)、Q2 電力用半導体スイッチング素子(下アーム素子)、S11〜S16,S21〜S26 制御信号、Imt(1),Imt(2) 電流(MG1,MG2)、Tqcom(1),Tqcom(2) トルク指令値、Tr 変更周期(ランダムキャリア制御)、VH 直流電圧(システム電圧)、VL 直流電圧、Vcnt 制御電圧指令値、Vu,Vv,Vw 各相電圧指令、Δf,f1〜f3 制御幅、f1max キャリア周波数上限値、f1min キャリア周波数下限値、f1,f2 キャリア周波数、fa 中心周波数。   100 Engine, 110 First motor generator (MG1), 112, 122 Neutral point, 120 Second motor generator (MG2), 130 Power split mechanism, 140 Reducer, 150 Battery, 160 (1), 160 (2), 165 carrier signal, 180 voltage sensor, 190 driving wheel, 200 converter, 210, 220 inverter, 270 voltage command, 280 pulse width modulation voltage, 285 AC current, 290 ripple current, 300, 305 motor command calculation unit, 310, 315 pulse Width modulation unit, 350 carrier frequency control unit, 360, 365 carrier generation unit, 420 frequency range (random carrier control), Q1 power semiconductor switching element (upper arm element), Q2 power semiconductor switching element (lower arm element), S11 ~ S16, S21 ~ S26 Control signal, Imt (1), Imt (2) Current (MG1, MG2), Tqcom (1), Tqcom (2) Torque command value, Tr change cycle (random carrier control), VH DC voltage (System voltage), VL DC voltage, Vcnt control voltage command value, Vu, Vv, Vw phase voltage command, Δf, f1-f3 control width, f1max carrier frequency upper limit value, f1min carrier frequency lower limit value, f1, f2 carrier frequency , Fa Center frequency.

Claims (8)

内燃機関と電動機とを搭載したハイブリッド車両であって、
蓄電装置と前記電動機との間に配置された、少なくとも1つのスイッチング素子を含むように構成された電力変換器と、
前記電力変換器を制御するための制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記スイッチング素子のオンオフ制御に用いられるキャリア信号を発生するためのキャリア発生部と、
前記キャリア発生部が発生するキャリア信号の周波数を制御するためのキャリア周波数制御部と、
前記電力変換器の制御指令と、前記キャリア発生部からの前記キャリア信号との比較に基づいて、前記スイッチング素子のオンオフを制御するためのパルス幅変調部とを含み、
前記キャリア周波数制御部は、前記内燃機関の起動時には、所定周波数を中心とした第1の周波数範囲内で前記キャリア信号の周波数を変動させる一方で、前記内燃機関の停止時には、前記所定周波数を含む第2の周波数範囲内で前記キャリア信号の周波数を変動させるように前記キャリア発生部を制御し、
前記第2の周波数範囲は、前記第1の周波数範囲よりも狭い、ハイブリッド車両。
A hybrid vehicle equipped with an internal combustion engine and an electric motor,
A power converter configured to include at least one switching element disposed between a power storage device and the electric motor;
A control device for controlling the power converter,
The controller is
A carrier generating unit for generating a carrier signal used for on / off control of the switching element;
A carrier frequency control unit for controlling the frequency of the carrier signal generated by the carrier generation unit;
A pulse width modulation unit for controlling on / off of the switching element based on a comparison between the control command of the power converter and the carrier signal from the carrier generation unit;
The carrier frequency control unit varies the frequency of the carrier signal within a first frequency range centered on a predetermined frequency when the internal combustion engine is started, and includes the predetermined frequency when the internal combustion engine is stopped. Controlling the carrier generator to vary the frequency of the carrier signal within a second frequency range;
The hybrid vehicle, wherein the second frequency range is narrower than the first frequency range.
前記キャリア周波数制御部は、前記内燃機関の停止時であって、かつ、前記ハイブリッド車両の車速が所定速度よりも低いときには、前記キャリア信号の周波数を固定する、請求項1記載のハイブリッド車両。   The hybrid vehicle according to claim 1, wherein the carrier frequency control unit fixes the frequency of the carrier signal when the internal combustion engine is stopped and the vehicle speed of the hybrid vehicle is lower than a predetermined speed. 前記キャリア周波数制御部は、前記内燃機関の起動後には、前記所定周波数を中心とした第3の周波数範囲内で前記キャリア信号の周波数を変動させるように、前記キャリア発生部を制御し、
前記第3の周波数範囲は、前記内燃機関の回転数が高いほど狭くなるように設定される、請求項1または2記載のハイブリッド車両。
The carrier frequency control unit controls the carrier generation unit so as to vary the frequency of the carrier signal within a third frequency range centered on the predetermined frequency after the internal combustion engine is started.
3. The hybrid vehicle according to claim 1, wherein the third frequency range is set to become narrower as the rotational speed of the internal combustion engine is higher.
前記キャリア周波数制御部は、前記内燃機関の停止時であって、かつ、前記ハイブリッド車両の車速が所定速度よりも高いときには、前記車速が高いほど前記第2の周波数範囲を狭く設定する、請求項1記載のハイブリッド車両。   The carrier frequency control unit is configured to set the second frequency range to be narrower as the vehicle speed is higher when the internal combustion engine is stopped and the vehicle speed of the hybrid vehicle is higher than a predetermined speed. 1. The hybrid vehicle according to 1. 内燃機関と、電動機と、蓄電装置と、前記蓄電装置および前記電動機の間に配置され、少なくとも1つのスイッチング素子を含むように構成された電力変換器とを搭載したハイブリッド車両の制御方法であって、
前記スイッチング素子のオンオフ制御に用いられるキャリア信号の周波数を制御するステップと、
前記制御するステップにより決められたキャリア信号の周波数に従って、前記キャリア信号を発生するステップと、
前記電力変換器の制御指令と、前記キャリア信号との比較に基づいて、前記スイッチング素子のオンオフを制御する信号を発生するステップとを備え、
前記制御するステップは、
前記内燃機関の起動時に、所定周波数を中心とした第1の周波数範囲内で前記キャリア信号の周波数を変動させるステップと、
前記内燃機関の停止時に、前記所定周波数を含む第2の周波数範囲内で前記キャリア信号の周波数を変動させるステップとを含み、
前記第2の周波数範囲は、前記第1の周波数範囲よりも狭い、ハイブリッド車両の制御方法。
A control method for a hybrid vehicle including an internal combustion engine, an electric motor, a power storage device, and a power converter disposed between the power storage device and the motor and configured to include at least one switching element. ,
Controlling the frequency of a carrier signal used for on / off control of the switching element;
Generating the carrier signal according to the frequency of the carrier signal determined by the controlling step;
Generating a signal for controlling on / off of the switching element based on a comparison between the control command of the power converter and the carrier signal;
The controlling step includes
Varying the frequency of the carrier signal within a first frequency range centered on a predetermined frequency when the internal combustion engine is started; and
Varying the frequency of the carrier signal within a second frequency range including the predetermined frequency when the internal combustion engine is stopped,
The method for controlling a hybrid vehicle, wherein the second frequency range is narrower than the first frequency range.
前記制御するステップは、
前記内燃機関の停止時に前記ハイブリッド車両の車速を所定速度と比較するステップと、
前記内燃機関の停止時に、前記車速が前記所定速度よりも低いときに、前記キャリア信号の周波数を固定するステップとをさらに含む、請求項5記載のハイブリッド車両の制御方法。
The controlling step includes
Comparing the vehicle speed of the hybrid vehicle with a predetermined speed when the internal combustion engine is stopped;
The hybrid vehicle control method according to claim 5, further comprising: fixing the frequency of the carrier signal when the vehicle speed is lower than the predetermined speed when the internal combustion engine is stopped.
前記制御するステップは、
前記内燃機関の起動後において、前記所定周波数を中心とした第3の周波数範囲内で前記キャリア信号の周波数を変動させるステップをさらに含み、
前記第3の周波数範囲は、前記内燃機関の回転数が高いほど狭くなるように設定される、請求項5または6記載のハイブリッド車両の制御方法。
The controlling step includes
After starting the internal combustion engine, further comprising the step of changing the frequency of the carrier signal within a third frequency range centered on the predetermined frequency;
The method for controlling a hybrid vehicle according to claim 5 or 6, wherein the third frequency range is set to become narrower as the rotational speed of the internal combustion engine is higher.
前記制御するステップは、
前記内燃機関の停止時に前記ハイブリッド車両の車速を所定速度と比較するステップと、
前記内燃機関の停止時であって、かつ、前記車速が所定速度よりも高いときに、前記車速が高いほど前記第2の周波数範囲を狭く設定するステップとをさらに含む、請求項5記載のハイブリッド車両の制御方法。
The controlling step includes
Comparing the vehicle speed of the hybrid vehicle with a predetermined speed when the internal combustion engine is stopped;
6. The hybrid according to claim 5, further comprising a step of setting the second frequency range to be narrower as the vehicle speed is higher when the internal combustion engine is stopped and the vehicle speed is higher than a predetermined speed. Vehicle control method.
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