JP2019146281A - 電動車両の制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】電動機の駆動電力における低次周波数成分による共振を抑制するだけでなく、高次周波数成分による共振も抑制する。【解決手段】電動車両の制御装置は、変調率によりパルス幅変調制御と矩形波制御とを切り替えて電動機を駆動するインバータのスイッチング素子をスイッチング制御する。矩形波制御によりスイッチング制御する際には、電動機の回転数が第１共振領域より小さい第１所定回転数以上のときには第１共振領域における共振を抑制するスイッチングパターンの第１スイッチングモードを用いてスイッチング制御を行ない、電動機の回転数が第１所定回転数未満のときには第１所定回転数より小さい第２共振領域における共振を抑制するスイッチングパターンの第２スイッチングモードを用いてスイッチング制御を行なう。【選択図】図２

Description

本発明は、電動車両の制御装置に関する。
従来、この種の電動車両の制御装置としては、モータの動作点が昇圧回路で共振が生じる共振領域に該当する場合には、１周期で３個のパルスによる新パルスパターンによる矩形波制御方式でインバータのスイッチング素子をスイッチング制御するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この新パルスパターンは、スイッチング制御によりモータの駆動電力における電気６次周波数を高周波化することにより、電気６次周波数での昇圧回路におけるＬＣ共振の発生を抑制している。
特開２０１７−１３１０９４号公報
しかしながら、上述の電動車両の制御装置では、モータの駆動電力における電気６次周波数を高周波化することにより、電気６次周波数によるＬＣ共振は抑制することができるが、電気６次周波数を高周波化するため、電気１２次等のより高次の周波数成分が大きくなり、これらの高次の周波数でＬＣ共振が生じる場合がある。
本発明の電動車両の制御装置は、電動機の駆動電力における低次周波数成分による共振を抑制するだけでなく、高次周波数成分による共振も抑制することを主目的とする。
本発明の電動車両の制御装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
本発明の電動車両の制御装置は、
走行用の電動機と、前記電動機を駆動するインバータと、前記電動機と前記インバータを介して電力のやりとりを行なう蓄電装置と、を備える電動車両に搭載され、変調率によりパルス幅変調制御と矩形波制御とを切り替えて前記インバータのスイッチング素子をスイッチング制御する電動車両の制御装置であって、
前記矩形波制御により前記スイッチング制御する際に、前記電動機の回転数が第１共振領域より小さい第１所定回転数以上のときには前記第１共振領域におけるＬＣ共振を抑制するスイッチングパターンの第１スイッチングモードを用いて前記スイッチング制御を行ない、前記電動機の回転数が前記第１所定回転数未満のときには前記第１所定回転数より小さい第２共振領域におけるＬＣ共振を抑制するスイッチングパターンの第２スイッチングモードを用いて前記スイッチング制御を行なう、
ことを特徴とする。
この本発明の電動車両の制御装置では、変調率によりパルス幅変調制御と矩形波制御とを切り替えて電動機を駆動するインバータのスイッチング素子をスイッチング制御する。矩形波制御によりスイッチング制御する際に、電動機の回転数が第１共振領域より小さい第１所定回転数以上のときには第１共振領域におけるＬＣ共振を抑制するスイッチングパターンの第１スイッチングモードを用いてスイッチング制御を行なう。一方、電動機の回転数が第１所定回転数未満のときには第１所定回転数より小さい第２共振領域におけるＬＣ共振を抑制するスイッチングパターンの第２スイッチングモードを用いてスイッチング制御を行なう。即ち、電動機の駆動電力における低次周波数（例えば電気６次周波数）が車両の電気系のＬＣ共振を生じる第１共振領域では、このＬＣ共振を抑制するスイッチングパターンの第１スイッチングモードを用いてスイッチング制御する。これにより、低次周波数によるＬＣ共振を抑制することができる。また、電動機の駆動電力における高次周波数（例えば電気１２次周波数や電気２４次周波数など）が車両の電気系のＬＣ共振を生じる第２共振領域では、このＬＣ共振を抑制するスイッチングパターンの第２スイッチングモードを用いてスイッチング制御する。これにより、高次周波数によるＬＣ共振を抑制することができる。この結果、電動機の駆動電力における低次周波数成分によるＬＣ共振を抑制するだけでなく、高次周波数成分によるＬＣ共振も抑制することができる。
本発明の電動車両の制御装置において、１周期のうちの前半周期と後半周期に１つ以上のパルスを有すると共に同数の電圧極性が一時的に反転する期間を有し、前記第１スイッチングモードは１周期に３以上のパルス数を有するスイッチングパターンのモードであり、前記第２スイッチングモードは前記第１スイッチングモードより多いパルス数を有するスイッチングパターンのモードであるものとしてもよい。この場合、第２スイッチングモードは、第１スイッチングモードと同様に１周期のうちの前半周期と後半周期に１つ以上のパルスを有すると共に同数の電圧極性が一時的に反転する期間を有するものを前提としている。また、前記第２スイッチングモードは、前記電動機の運転状態に応じて所定次数の高周波成分を除去する所定周期のパルス数およびスイッチング電気角が設定されると共に半波対称性と奇対称性とを備えるスイッチングパターンであるものとしてもよい。例えば、第１スイッチングモードでは、電動機の低次周波数（例えば電気６次周波数）を高周波化するスイッチングパターンを用いることができ、第２スイッチングモードでは、電動機の低次周波数（例えば電気６次周波数）と高次周波数（例えば電気１２次周波数や電気２４次周波数など）とを更に高周波化するスイッチングパターンを用いることができる。
本発明の電動車両の制御装置において、前記電動機の回転数が前記第１共振領域の上限回転数以上の第２所定回転数以上のときには、１周期に１個のパルス数のスイッチングパターンの矩形波モードにより前記スイッチング制御を行なうものとしてもよい。こうすれば、電動機の回転数が第２所定回転数以上では、スイッチング回数を少なくしてスイッチングロスを小さくすることができ、エネルギ効率を高くすることができる。
本発明の電動車両の制御装置において、前記矩形波制御により前記スイッチング制御する際に、前記電動機の回転数が前記第１共振領域内のときに前記第１スイッチングモードにより前記スイッチング制御を行ない、前記電動機の回転数が前記第２共振領域内のときに前記第２スイッチングモードにより前記スイッチング制御を行ない、前記電動機の回転数が前記第１共振領域外であり且つ前記第２共振領域外であるときには１周期に１個のパルス数のスイッチングパターンの矩形波モードにより前記スイッチング制御を行なうものとしてもよい。こうすれば、電動機の回転数が第１共振領域外であり且つ第２共振領域外であるときには、スイッチング回数を少なくしてスイッチングロスを小さくすることができ、エネルギ効率を高くすることができる。
本発明の一実施例としての電動車両の制御装置を搭載する電気自動車２０の構成の概略を示す構成図である。 電子制御ユニット５０により実行される矩形波制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 矩形波モードと第１スイッチングモードと第２スイッチングモードにおけるパルスパターンの一例を模式的に示す説明図である。 モータ３２の回転数Ｎｍと制御モードと共振領域との関係を模式的に示す説明図である。 変形例の矩形波制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 変形例におけるモータ３２の回転数Ｎｍと制御モードと共振領域との関係を模式的に示す説明図である。 変形例の矩形波制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 変形例におけるモータ３２の回転数Ｎｍと制御モードと共振領域との関係を模式的に示す説明図である。
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
図１は、本発明の一実施例としての電動車両の制御装置を搭載する電気自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例の電気自動車２０は、図示するように、モータ３２と、インバータ３４と、電源としてのバッテリ３６と、昇圧コンバータ４０と、電子制御ユニット５０と、を備える。電動車両の制御装置としては、電子制御ユニット５０が相当する。
モータ３２は、同期発電電動機として構成されており、永久磁石が埋め込まれた回転子と、三相コイルが巻回された固定子と、を備える。このモータ３２の回転子は、駆動輪２２ａ，２２ｂにデファレンシャルギヤ２４を介して連結された駆動軸２６に接続されている。
インバータ３４は、モータ３２の駆動に用いられる。このインバータ３４は、高電圧側電力ライン４２を介して昇圧コンバータ４０に接続されており、６つのスイッチング素子としてのトランジスタＴ１１〜Ｔ１６と、６つのトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のそれぞれに並列に接続された６つのダイオードＤ１１〜Ｄ１６と、を有する。トランジスタＴ１１〜Ｔ１６は、それぞれ、高電圧側電力ライン４２の正極側ラインと負極側ラインとに対してソース側とシンク側になるように２個ずつペアで配置されている。また、トランジスタＴ１１〜Ｔ１６の対となるトランジスタ同士の接続点の各々には、モータ３２の三相コイル（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相のコイル）の各々が接続されている。したがって、インバータ３４に電圧が作用しているときに、電子制御ユニット５０によって、対となるトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のオン時間の割合が調節されることにより、三相コイルに回転磁界が形成され、モータ３２が回転駆動される。高電圧側電力ライン４２の正極側ラインと負極側ラインとには、平滑用のコンデンサ４６が取り付けられている。
バッテリ３６は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池として構成されており、低電圧側電力ライン４４を介して昇圧コンバータ４０に接続されている。低電圧側電力ライン４４の正極側ラインと負極側ラインとには、平滑用のコンデンサ４８が取り付けられている。
昇圧コンバータ４０は、高電圧側電力ライン４２と低電圧側電力ライン４４とに接続されており、２つのトランジスタＴ３１，Ｔ３２と、２つのトランジスタＴ３１，Ｔ３２のそれぞれに並列に接続された２つのダイオードＤ３１，Ｄ３２と、リアクトルＬと、を有する。トランジスタＴ３１は、高電圧側電力ライン４２の正極側ラインに接続されている。トランジスタＴ３２は、トランジスタＴ３１と、高電圧側電力ライン４２および低電圧側電力ライン４４の負極側ラインと、に接続されている。リアクトルＬは、トランジスタＴ３１，Ｔ３２同士の接続点と、低電圧側電力ライン４４の正極側ラインと、に接続されている。昇圧コンバータ４０は、電子制御ユニット５０によって、トランジスタＴ３１，Ｔ３２のオン時間の割合が調節されることにより、低電圧側電力ライン４４の電力を昇圧して高電圧側電力ライン４２に供給したり、高電圧側電力ライン４２の電力を降圧して低電圧側電力ライン４４に供給したりする。
電子制御ユニット５０は、ＣＰＵ５２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ５２に加えて、処理プログラムを記憶するＲＯＭ５４や、データを一時的に記憶するＲＡＭ５６、入出力ポートを備える。電子制御ユニット５０には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。電子制御ユニット５０に入力される信号としては、例えば、モータ３２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ（例えばレゾルバ）３２ａからの回転位置θｍや、モータ３２の各相の相電流を検出する電流センサ３２ｕ，３２ｖからの相電流Ｉｕ，Ｉｖを挙げることができる。また、バッテリ３６の端子間に取り付けられた電圧センサ３６ａからの電圧Ｖｂや、バッテリ３６の出力端子に取り付けられた電流センサ３６ｂからの電流Ｉｂも挙げることができる。さらに、リアクトルＬに直列に取り付けられた電流センサ４０ａからの電流ＩＬや、コンデンサ４６の端子間に取り付けられた電圧センサ４６ａからのコンデンサ４６（高電圧側電力ライン４２）の電圧ＶＨ、コンデンサ４８の端子間に取り付けられた電圧センサ４８ａからのコンデンサ４８（低電圧側電力ライン４４）の電圧ＶＬも挙げることができる。加えて、イグニッションスイッチ６０からのイグニッション信号や、シフトレバー６１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ６２からのシフトポジションＳＰも挙げることができる。また、アクセルペダル６３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ６４からのアクセル開度Ａｃｃや、ブレーキペダル６５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ６６からのブレーキペダルポジションＢＰ、車速センサ６８からの車速Ｖも挙げることができる。電子制御ユニット５０は、回転位置検出センサ３２ａからの回転位置θｍに基づいてモータ３２の回転数Ｎｍを演算したり、電流センサ３６ｂからのバッテリ３６の電流Ｉｂの積算値に基づいてバッテリ３６の蓄電割合ＳＯＣを演算したりしている。ここで、蓄電割合ＳＯＣは、バッテリ３６の全容量に対するバッテリ３６の蓄電量（放電可能な電力量）の割合である。
電子制御ユニット５０からは、各種制御信号が出力ポートを介して出力されている。電子制御ユニット５０から出力される信号としては、例えば、インバータ３４のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６へのスイッチング制御信号や、昇圧コンバータ４０のトランジスタＴ３１，Ｔ３２へのスイッチング制御信号を挙げることができる。
こうして構成された実施例の電気自動車２０では、電子制御ユニット５０は、以下の走行制御を行なう。走行制御では、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸２６に要求される要求トルクＴｄ＊を設定し、設定した要求トルクＴｄ＊をモータ３２のトルク指令Ｔｍ＊に設定し、モータ３２がトルク指令Ｔｍ＊で駆動されるようにインバータ３４のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のスイッチング制御を行なう。また、走行制御では、モータ３２をトルク指令Ｔｍ＊で駆動できるように高電圧側電力ライン４２の目標電圧ＶＨ＊を設定し、高電圧側電力ライン４２の電圧ＶＨが目標電圧ＶＨ＊となるように昇圧コンバータ４０のトランジスタＴ３１，Ｔ３２のスイッチング制御を行なう。
走行制御の際、電子制御ユニット５０は、インバータ３４を正弦波ＰＷＭ（パルス幅変調）制御モード、過変調ＰＷＭ制御モード、矩形波制御モードのうちの何れかの制御モードで制御する。正弦波ＰＷＭ制御モードは、擬似的な三相交流電圧がモータ３２に印加（供給）されるようにインバータ３４を制御する制御モードであり、過変調ＰＷＭ制御モードは、過変調電圧がモータ３２に印加されるようにインバータ３４を制御する制御モードであり、矩形波制御モードは、矩形波電圧がモータ３２に印加されるようにインバータ３４を制御する制御モードである。制御モードは変調率によって選択され、変調率が小さい順に、正弦波ＰＷＭ（パルス幅変調）制御モード、過変調ＰＷＭ制御モード、矩形波制御モードが選択される。実施例では、正弦波ＰＷＭ（パルス幅変調）制御モードと過変調ＰＷＭ制御モードはいずれもＰＷＭ制御を行なうことから一括してＰＷＭ制御モードとしており、基本的には、ＰＷＭ制御モードと矩形波制御モードとを切り替えて制御している。また、実施例では、インバータ３４のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のスイッチングロスを小さくしてエネルギ効率を高くするために、可能な範囲で矩形波制御モードによりインバータ３４を制御するようにしている。即ち、モータ３２をトルク指令Ｔｍ＊で駆動できるように高電圧側電力ライン４２の目標電圧ＶＨ＊を設定する際に、乗り心地などに影響を与えない範囲で変調率が矩形波制御モードになるように目標電圧ＶＨ＊をするようにしている。
次に、実施例の電気自動車２０の動作、特に、電子制御ユニット５０によってモータ３２の負荷変動周波数ｆｍに基づく共振を抑制する制御について説明する。モータ３２の負荷変動周波数ｆｍは、モータに依存する。共振は、電気６次変動周波数や電気１２次変動周波数が昇圧コンバータ４０のリアクトルＬと高電圧側電力ライン４２のコンデンサ４６，４７によるＬＣ回路の共振領域に属するときに生じる。電気６次変動周波数や電気１２次変動周波数はモータ３２の回転数Ｎｍに対してリニアに変化する。実施例では、電気６次変動周波数によってＬＣ共振が生じる領域をモータ３２の回転数に変換したものを第１共振領域と称し、電気１２次変動周波数によってＬＣ共振が生じる領域をモータ３２の回転数に変換したものを第２共振領域と称する。
図２は、電子制御ユニット５０により実行される矩形波制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、繰り返し実行される。矩形波制御ルーチンが実行されると、電子制御ユニット５０は、まず、モータ３２の回転数Ｎｍを入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。モータ３２の回転数Ｎｍは、回転位置検出センサ３２ａからの回転位置θｍに基づいて演算したものを入力することができる。続いて、モータ３２の回転数Ｎｍが閾値Ｎｒｅｆ以上であるか否かを判定する（ステップＳ１１０）。ここで、閾値Ｎｒｅｆは、第１共振領域より小さく第２共振領域より大きい回転数として予め定められるものである。モータ３２の回転数Ｎｍが閾値Ｎｒｅｆ以上のときには、電気６次変動周波数成分を高周波化するスイッチングパターン（パルスパターン）とした第１スイッチングモードによるスイッチング制御を選択し（ステップＳ１３０）、本ルーチンを終了する。一方、モータ３２の回転数Ｎｍが閾値Ｎｒｅｆ未満のときには、電気６次変動周波数成分に加えて電気１２次変動周波数成分を高周波化するスイッチングパターン（パルスパターン）とした第２スイッチングモードによるスイッチング制御を選択し（ステップＳ１２０）、本ルーチンを終了する。
図３に矩形波モードと第１スイッチングモードと第２スイッチングモードにおけるパルスパターンの一例を模式的に示す。矩形波モードは、１周期に１つのパルスとするモードである。第１スイッチングモードは、１周期のうちの前半周期と後半周期に１つ以上のパルスを有すると共に同数の電圧極性が一時的に反転する期間を有し、電気６次変動周波数成分を高周波化して低減するスイッチングパターンである。したがって、第１スイッチングモードでは、矩形波モードよりパルス数が多くなり、１周期のパルス数としては３以上のものとなる。なお、第１スイッチングモードの詳細については特開２０１７−１３１０９４号公報に記載されている。また、第１スイッチングモードでは、電気６次変動周波数成分を高周波化して低減するスイッチングパターンを実験により求めてテーブルとして用いたり、スイッチングパターンを演算により算出して用いたりすることができる。図３には、トランジスタＴ１１〜Ｔ１６のスイッチングロスを小さくするため、最小パルス数の３パルスのパターンを示した。第２スイッチングモードは、モータ３２の運転点に応じて所定次数の高周波成分を除去するパルス数や振幅，スイッチング電気角が設定されたスイッチングパターンであり、実施例では、電気６次変動周波数成分の高周波化して低減するだけでなく電気１２次変動周波数成分も高周波化して低減するスイッチングパターンを用いている。したがって、第２スイッチングモードでは、第１スイッチングモードのスイッチングパターンよりパルス数が多くなり、１周期のパルス数としては５以上のものとなる。なお、第２スイッチングモードの詳細については特開２０１３−１６２６６０号公報に記載されている。また、第２スイッチングモードでも、電気６次変動周波数成分の高周波化して低減するだけでなく電気１２次変動周波数成分も高周波化して低減するスイッチングパターンを実験により求めてテーブルとし用いたり、スイッチングパターンを演算により算出して用いたりすることができる。実施例では、トランジスタＴ１１〜Ｔ１６のスイッチングロスを小さくするため、最小パルス数の５パルスのパターンを示した。第１スイッチングモードおよび第２スイッチングモードでは、図示するように、モータ３２の回転子の角速度を「ω」、時間を「ｔ」としたときに「ｆ（ωｔ）＝−ｆ（ωｔ＋π）」で表される半波対称性を有するように且つ「ｆ（ωｔ）＝ｆ（π−ωｔ）」で表される奇対称性も有するように作成される。半波対称性の制約条件を用いることにより、偶数次数の高調波成分の消去や制御の簡素化を図ることができ、奇対称性の制約条件を用いることにより、高調波の余弦波成分を消去することができる。
図４にモータ３２の回転数Ｎｍと制御モードと共振領域との関係を模式的に示す。図４では、モータ３２の回転数ＮｍによりＰＷＭ制御モードと矩形波制御モードとが切り替えられるように示しているが、上述したように、ＰＷＭ制御モードと矩形波制御モードとの切り替えは、変調率によって行なわれ、変調率は高電圧側電力ライン４２の電圧ＶＨとモータ３２の回転数Ｎｍとモータ３２から出力するトルクＴｍとによって定めるから、図４は高電圧側電力ライン４２の電圧ＶＨが一定でモータ３２から出力するトルクＴｍが一定のときを想定していると解することができる。図４に示すように、実施例では、矩形波制御モードにおいて、モータ３２の回転数Ｎｍが第１共振領域を含む閾値Ｎｒｅｆ以上の範囲では、第１共振領域における共振（電気６次変動周波数による共振）を低減する第１スイッチングモードによりスイッチング制御を行なうから、第１共振領域における共振を抑制することができる。また、矩形波制御モードにおいて、モータ３２の回転数Ｎｍが第２共振領域を含む閾値Ｎｒｅｆ未満の範囲では、第２共振領域における共振（電気６次変動周波数および電気１２次変動周波数による共振）を低減する第２スイッチングモードによりスイッチング制御を行なうから、第２共振領域における共振を抑制することができる。
以上説明した実施例の電気自動車２０が搭載する制御装置では、矩形波制御モードにおいて、モータ３２の回転数Ｎｍが第１共振領域を含む閾値Ｎｒｅｆ以上の範囲では、第１共振領域における共振（電気６次変動周波数による共振）を低減する第１スイッチングモードによりスイッチング制御を行なうから、第１共振領域における共振を抑制することができる。また、矩形波制御モードにおいて、モータ３２の回転数Ｎｍが第２共振領域を含む閾値Ｎｒｅｆ未満の範囲では、第２共振領域における共振（電気６次変動周波数および電気１２次変動周波数による共振）を低減する第２スイッチングモードによりスイッチング制御を行なうから、第２共振領域における共振を抑制することができる。これらの結果、モータ３２の駆動電力における低次周波数成分による共振を抑制するだけでなく、高次周波数成分による共振も抑制することができる。
実施例の電気自動車２０が搭載する制御装置では、矩形波制御モードにおいて、モータ３２の回転数Ｎｍが第１共振領域を含む閾値Ｎｒｅｆ以上の範囲では第１スイッチングモードによりスイッチング制御を行ない、モータ３２の回転数Ｎｍが第２共振領域を含む閾値Ｎｒｅｆ未満の範囲では第２スイッチングモードによりスイッチング制御を行なうものとした。しかし、モータ３２の回転数Ｎｍが第１共振領域より大きいときには、矩形波モード（１パルスパターン）によりスイッチング制御を行なうものとしてもよい。この場合図５に例示する矩形波制御ルーチンを実行すればよい。図５の矩形波制御ルーチンでは、モータ３２の回転数Ｎｍを入力し（ステップＳ２００）、回転数Ｎｍが第２共振領域を含む閾値Ｎｒｅｆ１未満の領域であるか、回転数Ｎｍが第１共振領域を含む閾値Ｎｒｅｆ１以上で閾値Ｎｒｅｆ２未満の領域であるか、回転数Ｎｍが第１共振領域より大きい閾値Ｎｒｅｆ２以上の領域であるか、を判定する（ステップＳ２１０）。そして、モータ３２の回転数Ｎｍが第２共振領域を含む閾値Ｎｒｅｆ１未満の領域であると判定したときには、第２スイッチングモードによりスイッチング制御を行なって（ステップＳ２２０）、本ルーチンを終了する。モータ３２の回転数Ｎｍが第１共振領域を含む閾値Ｎｒｅｆ１以上で閾値Ｎｒｅｆ２未満の領域であると判定したときには、第１スイッチングモードによりスイッチング制御を行なって（ステップＳ２３０）、本ルーチンを終了する。モータ３２の回転数Ｎｍが第１共振領域より大きい閾値Ｎｒｅｆ２以上の領域であると判定したときには、矩形波モードによりスイッチング制御を行なって（ステップＳ２４０）、本ルーチンを終了する。図６に変形例におけるモータ３２の回転数Ｎｍと制御モードと共振領域との関係を模式的に示す。このように、モータ３２の回転数Ｎｍが第１共振領域より大きい閾値Ｎｒｅｆ２以上の領域であるときには、矩形波モードによりスイッチング制御を行なうことにより、この領域で第１スイッチングモードでスイッチング制御を行なうものに比して、スイッチングロスを小さくし、エネルギ効率を高くすることができる。
また、矩形波モードにおいて、モータ３２の回転数Ｎｍが第１共振領域に属するときに第１スイッチングモードによりスイッチング制御を行ない、モータ３２の回転数Ｎｍが第２共振領域に属するときに第２スイッチングモードによりスイッチング制御を行ない、モータ３２の回転数Ｎｍが第１共振領域にも第２共振領域にも属しないときには矩形波モードによりスイッチング制御を行なうものとしてもよい。この場合、図７の矩形波制御ルーチンを実行すればよい。図７の矩形波制御ルーチンでは、モータ３２の回転数Ｎｍを入力し（ステップＳ３００）、回転数Ｎｍが第１共振領域に属するか否か（ステップＳ３１０）、或いは第２共振領域に属するか否か（ステップＳ３２０）を判定する。モータ３２の回転数Ｎｍが第１共振領域にも第２共振領域にも属しないと判定したときには、矩形波モードによりスイッチング制御を行なって（ステップＳ３３０）、本ルーチンを終了する。モータ３２の回転数Ｎｍが第２共振領域に属すると判定したときには、第２スイッチングモードによりスイッチング制御を行なって（ステップＳ３４０）、本ルーチンを終了する。モータ３２の回転数Ｎｍが第１共振領域に属すると判定したときには、第１スイッチングモードによりスイッチング制御を行なって（ステップＳ３５０）、本ルーチンを終了する。図８に変形例におけるモータ３２の回転数Ｎｍと制御モードと共振領域との関係を模式的に示す。このように、モータ３２の回転数Ｎｍが第１共振領域にも第２共振領域にも属さないときに矩形波モードによりスイッチング制御を行なうことにより、これらの領域で第１スイッチングモードや第２スイッチングモードによりスイッチング制御を行なうものに比して、スイッチングロスを小さくし、エネルギ効率を高くすることができる。
実施例の電気自動車２０では、モータ３２とインバータ３４とバッテリ３６と昇圧コンバータ４０とを備えるものとしたが、昇圧コンバータ４０を備えないものとしてもよい。この場合でもバッテリ３６とインバータ３４との間には平滑用のコンデンサを有するから、回路におけるリアクトル成分（例えばバッテリ３６のリアクトル成分）とコンデンサとによりＬＣ回路を有するものとなる。このため、電気６次変動周波数や電気１２次変動周波数が回路におけるリアクトル成分とコンデンサとによるＬＣ回路の共振領域に属すときに共振が生じる。したがって、実施例やその変形例と同様に制御することにより、モータ３２の駆動電力における低次周波数成分による共振を抑制すると共に高次周波数成分による共振を抑制することができる。
実施例の電気自動車２０では、単一のモータ３２とこのモータ３２を駆動するインバータ３４とを備えるものとしたが、複数のモータ３２とこれらのモータを各々駆動する複数のインバータとを備えるものとしてもよい。この場合、各モータの電気６次変動周波数成分による共振領域を第１共振領域とすると共に電気１２次変動周波数成分による共振領域を第２共振領域とし、各モータ毎に実施例や変形例の矩形波制御ルーチンを実行すればよい。
実施例の電気自動車２０では、蓄電装置として、バッテリ３６を用いるものとしたが、蓄電可能な装置であればよく、キャパシタなどを用いるものとしてもよい。
実施例では、モータ３２を備える電気自動車２０に搭載される駆動装置の形態とした。しかし、モータ３２に加えてエンジンも備えるハイブリッド自動車に搭載される駆動装置の形態としてもよい。
実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、モータ３２が「電動機」に相当し、インバータ３４が「インバータ」に相当し、バッテリ３６が「蓄電装置」に相当し、電子制御ユニット５０が「制御装置」に相当する。
なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
本発明は、電動車両の制御装置の製造産業などに利用可能である。
２０ 電気自動車、２２ａ，２２ｂ 駆動輪、２４ デファレンシャルギヤ、２６ 駆動軸、３２ モータ、３２ａ 回転位置検出センサ、３２ｕ，３２ｖ 電流センサ、３４ インバータ、３６ バッテリ、３６ａ 電圧センサ、３６ｂ 電流センサ、４０ 昇圧コンバータ、４０ａ 電流センサ、４２ 高電圧側電力ライン、４４ 低電圧側電力ライン、４６，４８ コンデンサ、４６ａ，４８ａ 電圧センサ、５０ 電子制御ユニット、５２ ＣＰＵ、５４ ＲＯＭ、５６ ＲＡＭ、６０ イグニッションスイッチ、６１ シフトレバー、６２ シフトポジションセンサ、６３ アクセルペダル、６４ アクセルペダルポジションセンサ、６５ ブレーキペダル、６６ ブレーキペダルポジションセンサ、６８ 車速センサ、Ｄ１１〜Ｄ１６，Ｄ３１，Ｄ３２ ダイオード、Ｌ リアクトル、Ｔ１１〜Ｔ１６，Ｔ３１，Ｔ３２ トランジスタ。

Claims (5)

  1. 走行用の電動機と、前記電動機を駆動するインバータと、前記電動機と前記インバータを介して電力のやりとりを行なう蓄電装置と、を備える電動車両に搭載され、変調率によりパルス幅変調制御と矩形波制御とを切り替えて前記インバータのスイッチング素子をスイッチング制御する電動車両の制御装置であって、
    前記矩形波制御により前記スイッチング制御する際に、前記電動機の回転数が第１共振領域より小さい第１所定回転数以上のときには前記第１共振領域におけるＬＣ共振を抑制するスイッチングパターンの第１スイッチングモードを用いて前記スイッチング制御を行ない、前記電動機の回転数が前記第１所定回転数未満のときには前記第１所定回転数より小さい第２共振領域におけるＬＣ共振を抑制するスイッチングパターンの第２スイッチングモードを用いて前記スイッチング制御を行なう、
    ことを特徴とする電動車両の制御装置。
  2. 請求項１記載の電動車両の制御装置であって、
    前記第１スイッチングモードは、１周期のうちの前半周期と後半周期に１つ以上のパルスを有すると共に同数の電圧極性が一時的に反転する期間を有し、１周期に３以上のパルス数を有するスイッチングパターンのモードであり、
    前記第２スイッチングモードは、前記第１スイッチングモードより多いパルス数を有するスイッチングパターンのモードである、
    電動車両の制御装置。
  3. 請求項２記載の電動車両の制御装置であって、
    前記第２スイッチングモードは、前記電動機の運転状態に応じて所定次数の高周波成分を除去する所定周期のパルス数およびスイッチング電気角が設定されると共に半波対称性と奇対称性とを備えるスイッチングパターンである、
    電動車両の制御装置。
  4. 請求項１ないし３のうちのいずれか１つの請求項に記載の電動車両の制御装置であって、
    前記電動機の回転数が前記第１共振領域の上限回転数以上の第２所定回転数以上のときには、１周期に１個のパルス数のスイッチングパターンの矩形波モードにより前記スイッチング制御を行なう、
    電動車両の制御装置。
  5. 請求項１ないし３のうちのいずれか１つの請求項に記載の電動車両の制御装置であって、
    前記矩形波制御により前記スイッチング制御する際に、前記電動機の回転数が前記第１共振領域内のときに前記第１スイッチングモードにより前記スイッチング制御を行ない、前記電動機の回転数が前記第２共振領域内のときに前記第２スイッチングモードにより前記スイッチング制御を行ない、前記電動機の回転数が前記第１共振領域外であり且つ前記第２共振領域外であるときには１周期に１個のパルス数のスイッチングパターンの矩形波モードにより前記スイッチング制御を行なう、
    電動車両の制御装置。
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