JP2021103938A - モータ駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】モータへの要求トルクが大きくなる場合にキャリア周波数を確実に変更する。【解決手段】ＰＣＵ１４は、キャリア周波数に応じて変調した駆動信号を供給することで、移動体の動力源としてのＭＧ１２を駆動する。モータ駆動制御ＥＣＵ１８によって実現される予測部は、ＭＧ１２への要求トルクを予測する。そして、モータ駆動制御ＥＣＵ１８によって実現される制御部は、予測部によってＭＧ１２への要求トルクが大きくなると予測された場合に、ＰＣＵ１４のキャリア周波数を変更する。【選択図】図１

Description

本発明はモータ駆動装置に関する。

特許文献１には、モータ駆動システムから発生するＥＭＩ（Electro Magnetic Interference）ノイズ（電磁波ノイズともいう）のうち、発生させたくないＥＭＩノイズの周波数値を設定し、設定した周波数値のキャリア周波数を発生させないようにキャリア周波数を決定する技術が記載されている。

特開２００６−２８８１００号公報

例えば、上り勾配の大きい道路に車両が差し掛かったなどの場合、車両の動力源であるモータに対しては瞬間的に大きなトルクの発生が要求される。特許文献１に記載の技術では、モータに対して瞬間的に大きなトルクの発生が要求されると、キャリア周波数の変更が間に合わない可能性がある。これによりＥＭＩノイズを発生させてしまい、他の機器へ悪影響を与えるなどの不都合が発生する可能性がある。

本発明は上記事実を考慮して成されたもので、モータへの要求トルクが大きくなる場合にキャリア周波数を確実に変更できるモータ駆動装置を得ることが目的である。

請求項１記載の発明に係るモータ駆動装置は、キャリア周波数に応じて変調した駆動信号を供給することで、移動体の動力源としてのモータを駆動する駆動部と、前記モータへの要求トルクを予測する予測部と、前記予測部によって前記モータへの要求トルクが大きくなると予測された場合に、前記駆動部のキャリア周波数を変更する制御部と、を含んでいる。

請求項１記載の発明では、モータへの要求トルクが実際に大きくなるよりも前に、キャリア周波数を予め変更しておくことができるので、モータへの要求トルクが大きくなる場合にキャリア周波数を確実に変更することができる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記制御部は、前記予測部によって前記モータへの要求トルクが大きくなると予測された場合に、前記キャリア周波数を、変更前の前記キャリア周波数と比較して、前記モータからＥＭＩノイズを発生させ難いキャリア周波数へ変更する。

請求項２記載の発明では、モータへの要求トルクが大きくなると予測された場合に、モータからＥＭＩノイズを発生させ難いキャリア周波数へ変更するので、モータへの要求トルクが大きくなる場合のＥＭＩノイズの発生を抑制することができる。

請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２記載の発明において、前記移動体は車両であり、前記予測部は、前記モータの動作履歴と、アクセル開度、前記車両がこれから走行する道路の勾配、および、前記車両の重量の少なくとも１つと、に基づいて、前記モータへの要求トルクを予測する。

請求項３記載の発明では、アクセル開度、道路の勾配、および、車両の重量の少なくとも１つを用いることにより、モータへの要求トルクを予測する精度を向上させることができる。

請求項４記載の発明は、請求項１〜請求項３の何れか１項記載の発明において、前記予測部は、前記モータの回転数とトルクとの関係を表すトルクカーブにより規定される前記モータの駆動領域上で、前記モータへの要求トルクの推移を予測し、前記駆動領域のうち少なくともトルクが所定値以上の高トルク領域は、前記モータの回転数の方向に沿って複数の部分領域に分割され、前記部分領域の各々に前記キャリア周波数が予め設定され、前記制御部は、前記予測部によって予測された前記モータへの要求トルクのピークが前記高トルク領域に入る場合に、前記ピークにおけるキャリア周波数が低くなるように前記部分領域の境界位置を移動させることで、前記キャリア周波数の変更を行う。

請求項４記載の発明によれば、モータへの要求トルクのピークが高トルク領域に入る場合に、前記ピークにおけるキャリア周波数を低くしてＥＭＩノイズの発生を抑制することを、部分領域の境界位置を移動させるという簡易な処理で実現することができる。

請求項５記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記移動体は車両であり、前記駆動部は、第１モータおよび第２モータを含む複数のモータを駆動するように構成されており、前記第１モータの回転数とトルクとの関係を表す第１トルクカーブ、および前記第２モータの回転数とトルクとの関係を表す第２トルクカーブを変更することで前記車両の走行モードを変更する走行モード変更部をさらに備え、前記制御部は、前記走行モード変更部によって変更された前記第１トルクカーブおよび前記第２トルクカーブに基づいてキャリア周波数の変更を行う。

請求項５記載の発明によれば、駆動部は、第１モータおよび第２モータを含む複数のモータを駆動する。このため、１個のモータを駆動源とした車両と比較して、車両の走行性能が向上する。また、走行モード変更部は、第１トルクカーブおよび第２トルクカーブを変更することで車両の走行モードを変更する。これにより、燃費優先および加速性能優先など運転者の要望に応じて走行モードを変更することができる。

ここで、制御部は、走行モード変更部によって変更された第１トルクカーブおよび第２トルクカーブに基づいてキャリア周波数の変更を行う。これにより、走行モードの変更によって第１モータおよび第２モータのそれぞれのトルクカーブが変更された場合であっても、制御部がキャリア周波数を適宜変更することでＥＭＩノイズの発生を抑制することができる。

請求項６記載の発明は、請求項５記載の発明において、前記走行モード変更部は、前記第１トルクカーブおよび前記第２トルクカーブにおけるトルクの上限を変更することで走行モードを変更する。

請求項６記載の発明によれば、例えば、走行モード変更部が第１トルクカーブおよび第２トルクカーブにおけるトルクの上限値を設定する、又はトルクの上限値を下げることで、燃費優先で走行する走行モードに変更できる。また逆に、走行モード変更部が第１トルクカーブおよび第２トルクカーブにおけるトルクの上限値を解除する、又はトルクの上限値を上げることで、加速性能優先で走行する走行モードに変更できる。

請求項７記載の発明は、請求項６記載の発明において、前記予測部は、前記走行モード変更部がトルクの上限値を上げた前記第１トルクカーブおよび前記第２トルクカーブの少なくとも一方に対して、前記要求トルクを予測するタイミングを遅らせる。

請求項７記載の発明によれば、例えば、走行モード変更部が第１トルクカーブの上限値を上げた場合、トルクのピークがより高いトルク値となる。このため、要求トルクを予測するタイミングを遅らせることで、より高いトルク値で要求トルクのピークを予測することとなり、ピークの位置をより正確に予測することができる。走行モード変更部が第１トルクカーブの上限値を上げた場合も同様に、要求トルクを予測するタイミングを遅らせることで、ピークの位置をより正確に予測することができる。

請求項８記載の発明は、請求項５〜請求項７の何れか１項記載の発明において、前記駆動部は、車両の前輪の動力源である前記第１モータ、および車両の後輪の動力源である前記第２モータをそれぞれ駆動する。

請求項８記載の発明によれば、車両の前輪が第１モータによって駆動され、後輪が第２モータによって駆動される。これにより、車両の前輪および後輪の一方のみをモータで駆動する構成と比較して、車両の走行性能を向上することができる。

本発明は、モータへの要求トルクが大きくなる場合にキャリア周波数を確実に変更できる、という効果を有する。

第１実施形態に係るモータ駆動システムの概略構成を示すブロック図である。 第１実施形態におけるモータ駆動制御ＥＣＵの機能ブロック図である。 ＭＧの駆動領域（全体）を示す線図である。 ＭＧの駆動領域のうち図３の拡大領域を拡大して示す線図である。 モータ駆動制御処理を示すフローチャートである。 アクセル開度の履歴の一例を示す線図である。 ＭＧに対する要求トルクのピーク位置を推定する処理を説明するための線図である。 部分領域の境界の位置をＭＧの回転数の方向に沿って移動させる処理を説明するための線図である。 第２実施形態に係るモータ駆動システムが適用された車両の概略図であり、後席に乗員が着座していない状態を示す図である。 車両の前席および後席に乗員が着座している状態を示す概略図である。 部分領域の境界の位置をＭＧの回転数の方向に対して傾斜させて移動させる処理を説明するための線図である。 第３実施形態に係るモータ駆動システムの概略構成を示すブロック図である。 第３実施形態に係るモータ駆動システムが適用された車両の概略図であり、車両の前席および後席に乗員が着座している状態を示す図である。 第３実施形態におけるモータ駆動制御ＥＣＵの機能ブロック図である。 第３実施形態における第１ＭＧの駆動領域を示す線図である。 第３実施形態における第２ＭＧの駆動領域を示す線図である。 第２ＭＧに対する要求トルクのピーク位置を推定する処理を説明するための線図である。 走行モード変更処理の流れの一例を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施形態の一例を詳細に説明する。

〔第１実施形態〕
図１に示すモータ駆動システム１０は、移動体の一例である車両に搭載され、車両を走行させる動力源であるモータとして動作したり発電機として動作するモータ・ジェネレータ（以下「ＭＧ」という）１２、パワー・コントロール・ユニット（以下「ＰＣＵ」という）１４およびバッテリ１６を含んでいる。バッテリ１６はＰＣＵ１４に接続されており、ＰＣＵ１４にはＭＧ１２が接続されている。なお、ＭＧ１２はモータの一例である。

ＰＣＵ１４は、直流電力の交流電力への変換および交流電力の直流電力への変換が可能なインバータを含んでいる。ＭＧ１２がモータとして動作する場合には、バッテリ１６からＰＣＵ１４を経由してＭＧ１２へ電力が供給される。このとき、ＰＣＵ１４は、後述するモータ駆動制御ＥＣＵ１８から入力されたキャリア周波数に応じて変調した駆動信号をＭＧ１２へ供給することでＭＧ１２を駆動する。ＭＧ１２はモータの一例であり、ＰＣＵ１４は駆動部の一例である。なお、ＭＧ１２が発電機として動作する場合には、ＭＧ１２で発電された電力がＰＣＵ１４を経由してバッテリ１６に供給されることで、バッテリ１６が充電される。

ＰＣＵ１４にはモータ駆動制御ＥＣＵ１８が接続されており、モータ駆動制御ＥＣＵ１８には、アクセル開度センサ３６、モータ回転数センサ３８、モータトルクセンサ４０、勾配予測ＥＣＵ４４および車重検出ＥＣＵ５０が接続されている。なお、ＰＣＵ１４およびモータ駆動制御ＥＣＵ１８はモータ駆動装置の一例である。

アクセル開度センサ３６は、車両のアクセルペダルの開度（アクセル開度）を検出し、モータ回転数センサ３８は、ＭＧ１２の出力軸の回転数を検出し、モータトルクセンサ４０は、ＭＧ１２の出力軸の発生トルクを検出する。勾配予測ＥＣＵ４４には、車両の現在位置を検出するＧＰＳ（global positioning system）センサ４２が接続されている。勾配予測ＥＣＵ４４は、ＧＰＳセンサ４２によって検出された車両の現在位置を地図情報と照合することで、車両がこれから走行する道路の勾配を予測する。

車重検出ＥＣＵ５０には、車両の車内を撮影する車内カメラ４６および車両の各シートに設けられた着座センサ４８の少なくとも一方が接続されている。車重検出ＥＣＵ５０は、車内カメラ４６および着座センサ４８の少なくとも一方によって検出された車両の乗車人数に基づいて、車両の重量を検出する。なお、車両の重量の検出には、例えば車両のサスペンションのストローク量などの別のパラメータを用いてもよい。

モータ駆動制御ＥＣＵ１８は、プロセッサの一例としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）２０と、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）などのメモリ２２と、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）などの不揮発性の記憶部２４と、通信部２６と、を含んでいる。ＣＰＵ２０、メモリ２２、記憶部２４および通信部２６は内部バス２８を介して互いに通信可能に接続されている。

モータ駆動制御ＥＣＵ１８の記憶部２４にはモータ駆動制御プログラム３０およびキャリア周波数マップ３２が記憶されている。モータ駆動制御ＥＣＵ１８は、モータ駆動制御プログラム３０が記憶部２４から読み出されてメモリ２２に展開され、メモリ２２に展開されたモータ駆動制御プログラム３０がＣＰＵ２０によって実行されることで、図２に示す予測部５４および制御部５６として機能し、後述するモータ駆動制御処理を行う。

予測部５４は、ＭＧ１２の動作履歴、アクセル開度センサ３６によって検出されたアクセル開度、勾配予測ＥＣＵ４４によって検出された車両がこれから走行する道路の勾配、および、車重検出ＥＣＵ５０によって検出された車両の重量に基づいて、ＭＧ１２への要求トルクを予測する。制御部５６は、予測部５４によってＭＧ１２への要求トルクが大きくなると予測された場合に、ＰＣＵ１４のキャリア周波数を変更する。

本実施形態では、図３および図４に示すように、ＭＧ１２の回転数とトルクとの関係を表すトルクカーブ６０により規定されるＭＧ１２の駆動領域６２が複数の部分領域に分割されており、個々の分割領域に対してキャリア周波数が予め各々設定されている。詳しくは、ＭＧ１２の駆動領域のうちトルクが所定値未満の低トルク領域は１つの部分領域６２Ａとされ（図４参照）、当該部分領域に対しては、ＰＣＵ１４やＭＧ１２の温度、電費効率などを考慮したキャリア周波数Ｆ0が設定されている。

一方、ＭＧ１２の駆動領域のうちトルクが所定値以上の高トルク領域は、ＭＧ１２の回転数の方向に沿って複数（例えば３つ）の部分領域６２Ｂ，６２Ｃ，６２Ｄに分割されている。そして、ＥＭＩノイズなどを考慮して、部分領域６２Ｂに対してはキャリア周波数Ｆ1が予め設定され、部分領域６２Ｃに対してはキャリア周波数Ｆ2が予め設定され、部分領域６２Ｄに対してはキャリア周波数Ｆ3が予め設定されている。なお、キャリア周波数Ｆ1、Ｆ2、Ｆ3の大小関係は、Ｆ1＜Ｆ2＜Ｆ3とされている。キャリア周波数マップ３２は、ＭＧ１２の駆動領域上での複数の部分領域の境界位置を表す情報と、個々の分割領域に設定されたキャリア周波数を表す情報と、を含んでいる。

次に本第１実施形態の作用を説明する。モータ駆動制御ＥＣＵ１８は、車両のイグニッションスイッチがオンで、かつＭＧ１２をモータとして動作させている間、図５に示すモータ駆動制御処理を行う。

モータ駆動制御処理のステップ１００において、予測部５４は、アクセル開度センサ３６によって検出されたアクセル開度を取得し、取得したアクセル開度の履歴（一例を図６に示す）から、今後のアクセル開度の推移を表すアクセル挙動を、例えば外挿などにより推定する。

ステップ１０２において、予測部５４は、モータ回転数センサ３８によって検出されたＭＧ１２の出力軸の回転数、モータトルクセンサ４０によって検出されたＭＧ１２の出力軸の発生トルク、勾配予測ＥＣＵ４４によって予測された道路の勾配、および、車重検出ＥＣＵ５０によって検出された車両の重量を各々取得する。そして予測部５４は、取得したＭＧ１２の回転数と発生トルクの履歴、道路勾配の予測値および車重検出値から、例えば予め作成した予測式を用いるなどにより、車両の今後の走行負荷の推移を表す走行負荷の推定値を算出する。なお、ＭＧ１２の回転数と発生トルクの履歴は、モータの動作履歴の一例である。

ステップ１０４において、予測部５４は、ステップ１００で得られたアクセル挙動の推定値およびステップ１０２で得られた走行負荷の推定値から、ＭＧ１２に対する要求トルクの、ＭＧ１２の駆動領域上における推移を予測し、そのピーク位置（図７参照）を推定する。ＭＧ１２に対する要求トルクのピーク位置は、例えば、機械学習によって予め作成された学習済みモデルを用いて推定することができる。上記の学習済みモデルは、例えば、過去のアクセル挙動の推定値および走行負荷の推定値を入力とし、過去のＭＧ１２の回転数と発生トルクの履歴を出力とする学習用データを用いて作成することができる。

ステップ１０６において、制御部５６は、ステップ１０４の処理で推定したＭＧ１２に対する要求トルクのピーク位置に基づいて、ＭＧ１２の駆動領域のうち高トルク領域に設定された複数の部分領域（異なるキャリア周波数が設定された領域）の境界位置を移動させるか否か判定する。

ここで、ＭＧ１２に対する要求トルクのピークがＭＧ１２の駆動領域のうちの高トルク領域に至らない場合、および、ＭＧ１２に対する要求トルクのピークがＭＧ１２の駆動領域のうちの高トルク領域に達するものの部分領域の境界に掛からない場合には、ステップ１０６の判定が否定される。この場合は、部分領域の境界位置を移動させることなくステップ１１０へ移行する。

一方、例として図８に示すように、ＭＧ１２に対する要求トルクのピークがＭＧ１２の駆動領域のうちの高トルク領域に達しており、かつ前記ピークが部分領域の境界に掛かっている（図８では部分領域６２Ｂと部分領域６２Ｃを跨いでいる）場合には、ステップ１０６の判定が肯定されてステップ１０８へ移行する。

ステップ１０８において、制御部５６は、ＭＧ１２に対する要求トルクのピークにおけるキャリア周波数が低下するように（変更後のキャリア周波数が、変更前のキャリア周波数と比較して、ＭＧ１２からＥＭＩノイズを発生させ難いキャリア周波数となるように）、キャリア周波数マップ３２を変更する。一例として図８では、ＭＧ１２に対する要求トルクのピークにおけるキャリア周波数が、キャリア周波数Ｆ2からキャリア周波数Ｆ1へ切り替わるように（矢印Ａ参照）、キャリア周波数Ｆ1の部分領域６２Ｂとキャリア周波数Ｆ2の部分領域６２Ｃとの境界の位置を、ＭＧ１２の回転数の方向に沿って移動させている。

なお、上記のように部分領域の境界位置を移動してキャリア周波数を変更する目的はＥＭＩノイズの低減であるが、ＥＭＩノイズがピークとなる位置はＭＧ１２に対する要求トルクがピークとなる位置と若干ずれている可能性がある。このため、ＭＧ１２からのＥＭＩノイズがピークとなる位置でのキャリア周波数を低下させるために、ＭＧ１２に対する要求トルクがピークとなる位置を基準とする前後の所定範囲を含む範囲でキャリア周波数が低下するように、キャリア周波数マップ３２を変更することが好ましい。

ステップ１１０において、制御部５６は、ＭＧ１２の現在の回転数およびトルクの組み合わせに対応するキャリア周波数をキャリア周波数マップ３２から読み出し、キャリア周波数マップ３２から読み出したキャリア周波数をＰＣＵ１４へ出力する。これにより、ＰＣＵ１４は、入力されたキャリア周波数に応じて変調した駆動信号をＭＧ１２へ供給することでＭＧ１２を駆動する。

ステップ１１０の処理を行うとステップ１００に戻る。これにより、ＭＧ１２をモータとして動作させている間、上述したステップ１００〜ステップ１１０の処理が繰り返される。そして、ＭＧ１２に対する要求トルクのピークが高トルク領域に達し、かつ前記ピークが部分領域の境界に掛かることが予測された場合は、前記ピークにおけるキャリア周波数が低下するように部分領域の境界の位置が移動されるので、ＥＭＩノイズの発生を抑制することができる。

〔第２実施形態〕
次に本発明の第２実施形態について説明する。なお、第２実施形態は第１実施形態と同一の構成であるので、各部分に同一の符号を付して構成の説明を省略する。

第１実施形態では、「ＭＧ１２に対する要求トルクのピークが高トルク領域に達し、かつ前記ピークが部分領域の境界に掛かることが予測された」という第１条件を満足した場合に、前記ピークにおけるキャリア周波数が低下するように部分領域の境界位置を移動させる態様を説明した。

これに対して第２実施形態に係る制御部５６は、上記の第１条件に加えて、「ＭＧ１２に対する要求トルクのピークが高トルク領域に達することが予測され、ＥＭＩノイズの発生源に近接した位置に乗員が着座している」という第２条件を満足した場合にも、ステップ１０６の判定が肯定されることで、ＭＧ１２に対する要求トルクのピークにおけるキャリア周波数が低下するように部分領域の境界位置を移動させる。

一例として図９には、車両Ｖの床下にバッテリ１６が配置され、車両Ｖのボンネット内にＰＣＵ１４が配置され、車両Ｖの後輪６６を駆動する位置にＭＧ１２が配置された構成を示す。この構成において、車両Ｖの走行時にはバッテリ１６、ＰＣＵ１４およびＭＧ１２からそれぞれ電磁波が放射されるが、車両の前席よりも後席の方がＥＭＩノイズの発生源（ＭＧ１２など）に接近している。

このため、第２実施形態では、車重検出ＥＣＵ５０から車両の車室内における乗員の着座状態を取得する。そして、車両Ｖの後席に乗員が着座している場合（図１０参照）には、ＭＧ１２に対する要求トルクのピークが高トルク領域に達することが予測されると、前述の第２条件を満足することで、ＭＧ１２に対する要求トルクのピークにおけるキャリア周波数が低下するように部分領域の境界位置を移動させる。これにより、ＥＭＩノイズの発生源に近接したＶ車両の後席に着座している乗員へのＥＭＩノイズによる影響を抑制することができる。

なお、車両Ｖの後席に乗員が着座していない場合（図９参照）には、ＭＧ１２に対する要求トルクのピークが高トルク領域に達することが予測されても、前述の第２条件を満足しないので、部分領域の境界位置の移動は行われない。

以上説明したように、上記の実施形態では、ＰＣＵ１４は、キャリア周波数に応じて変調した駆動信号を供給することで、車両の動力源としてのＭＧ１２を駆動し、予測部５４は、ＭＧ１２への要求トルクを予測する。そして制御部５６は、予測部５４によってＭＧ１２への要求トルクが大きくなると予測された場合に、ＰＣＵ１４のキャリア周波数を変更する。これにより、例えば車両Ｖが急発進したり勾配の大きい道路に差し掛かったなどによりＭＧ１２への要求トルクが大きくなる場合に、キャリア周波数を確実に変更することができる。

また、上記の実施形態では、制御部５６は、予測部５４によってＭＧ１２への要求トルクが大きくなると予測された場合に、キャリア周波数を、変更前のキャリア周波数と比較して、ＭＧ１２からＥＭＩノイズを発生させ難いキャリア周波数へ変更する。これにより、ＭＧ１２への要求トルクが大きくなる場合のＥＭＩノイズの発生を抑制することができる。

また、上記の実施形態では、予測部５４は、ＭＧ１２の動作履歴と、アクセル開度、車両がこれから走行する道路の勾配、および、車両の重量の少なくとも１つと、に基づいて、ＭＧ１２への要求トルクを予測する。これにより、ＭＧ１２への要求トルクを予測する精度を向上させることができる。

また、上記の実施形態では、予測部５４は、ＭＧ１２の回転数とトルクとの関係を表すトルクカーブにより規定されるＭＧ１２の駆動領域上で、ＭＧ１２への要求トルクの推移を予測する。また、ＭＧ１２の駆動領域のうち少なくともトルクが所定値以上の高トルク領域は、ＭＧ１２の回転数の方向に沿って複数の部分領域に分割され、前記部分領域の各々にキャリア周波数が予め設定されている。そして、制御部５６は、予測部５４によって予測されたＭＧ１２への要求トルクのピークが高トルク領域に入る場合に、前記ピークにおけるキャリア周波数が低くなるように前記部分領域の境界位置を移動させることで、キャリア周波数の変更を行う。これにより、ＭＧ１２への要求トルクのピークが高トルク領域に入る場合に、前記ピークにおけるキャリア周波数を低くしてＥＭＩノイズの発生を抑制することを、部分領域の境界位置を移動させるという簡易な処理で実現することができる。

また、第２実施形態では、制御部５６は、ＭＧ１２に対する要求トルクのピークが高トルク領域に達することが予測され、ＥＭＩノイズの発生源に近接した位置に乗員が着座している場合にも、ＭＧ１２に対する要求トルクのピークにおけるキャリア周波数が低下するように部分領域の境界位置を移動させる。これにより、ＥＭＩノイズの発生源に近接した位置に着座している乗員へのＥＭＩノイズによる影響を抑制することができる。

なお、上記ではＭＧ１２に対する要求トルクのピークが高トルク領域に達し、かつ前記ピークが部分領域の境界に掛かることが予測された場合に、部分領域の境界位置をＭＧ１２の回転数の方向に沿って移動させる態様を説明したが、これに限定されるものではない。一例として図１１に矢印Ｂで示すように、部分領域の境界位置をＭＧ１２の回転数の方向に対して傾斜させて移動させるようにしてもよい。

また、上記ではＭＧ１２に対する要求トルクの推移を機械学習により予測する態様を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、アクセル開度の履歴、車両の走行負荷、ＭＧ１２の限界値、タイヤの転がり抵抗、車両のｃｄ値などの各種パラメータの少なくとも１つに基づいて、ＭＧ１２に対する要求トルクの推移を予測する予測式を作成しておき、当該予測式に基づいてＭＧ１２の要求トルクの推移を予測するようにしてもよい。

また、上記では移動体として車両を適用した態様を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、モータを動力源とする移動体であれば適用可能である。

〔第３実施形態〕
次に、図１２から図１８を参照して第３実施形態に係るモータ駆動システム７０ついて説明する。なお、第１実施形態および２実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

図１２に示されるように、第３実施形態に係るモータ駆動システム７０は、ＰＣＵ１４、バッテリ１６、第１モータ・ジェネレータ（以下「第１ＭＧ」という）７２、および第２モータ・ジェネレータ（以下「第２ＭＧ」という）７４を含んでいる。バッテリ１６はＰＣＵ１４に接続されている。また、ＰＣＵ１４には第１ＭＧ７２および第２ＭＧ７４が接続されている。なお、第１ＭＧ７２および第２ＭＧ７４は、モータの一例である。

図１３に示されるように、第１ＭＧ７２は、車両Ｖの前輪６８の動力源であり、車両Ｖの前部に配設されている。第２ＭＧ７４は、車両Ｖの後輪６６の動力源であり、車両Ｖの後部に配設されている。そして、バッテリ１６からＰＣＵ１４を経由して第１ＭＧ７２および第２ＭＧ７４へ電力が供給されることで、第１ＭＧ７２および第２ＭＧ７４が駆動する。なお、本実施形態では一例として、第１ＭＧ７２は、第２ＭＧ７４よりも大型のモータとなっている。このため、第１ＭＧ７２は、第２ＭＧ７４よりも出力が大きく、動力性能を高めたモータとなっている。一方、第２ＭＧ７４は、第１ＭＧ７２よりも出力が小さく、低消費電力のモータとなっている。

ＰＣＵ１４には第１ＭＧ７２および第２ＭＧ７４が接続されている。ＰＣＵ１４は、モータ駆動制御ＥＣＵ１８から入力されたキャリア周波数に応じて変調した駆動信号を第１ＭＧ７２へ供給する。また、ＰＣＵ１４は、モータ駆動制御ＥＣＵ１８から入力されたキャリア周波数に応じて変調した駆動信号を第２ＭＧ７４へ供給する。このようにして、ＰＣＵ１４が第１ＭＧ７２および第２ＭＧ７４を駆動する。なお、第１ＭＧ７２および第２ＭＧ７４で発電された電力がＰＣＵ１４を経由してバッテリ１６に供給されることで、バッテリ１６が充電される。

図１２に示されるように、モータ駆動制御ＥＣＵ１８の記憶部２４には、モータ駆動制御プログラム３０および走行モード変更プログラム７１が格納されている。そして、ＣＰＵ２０によってモータ駆動制御プログラム３０および走行モード変更プログラム７１が実行されることで、図１４に示す機能を実現する。

図１４に示されるように、モータ駆動制御ＥＣＵ１８は、機能構成として、予測部５４、制御部５６、走行モード変更部７６、走行シミュレーション部７８および再計画部８０を含んで構成されている。各機能構成は、ＣＰＵ２０がモータ駆動制御プログラム３０および走行モード変更プログラム７１を読み出して実行することにより実現される。

走行モード変更部７６は、第１ＭＧ７２の第１トルクカーブ、および第２ＭＧ７４の第２トルクカーブを変更することで、車両Ｖの走行モードを変更する。例えば、走行モード変更部７６は、通常の運転時に選択されるノーマルモード、低消費電力のエコモード、および動力性能を高めたスポーツモードの３つの走行モードに変更できるように構成されている。また、車両Ｖの始動直後の走行モードは、ノーマルモードに設定されている。

一例として、走行モード変更部７６がノーマルモードからエコモードに走行モードを変更した場合について説明する。この場合、走行モード変更部７６は、出力の大きい第１ＭＧ７２に対して、第１トルクカーブのトルクの上限値を下げる。また走行モード変更部７６は、出力の小さい第２ＭＧ７４に対して、第２トルクカーブのトルクの上限値を上げる。このように、出力の大きい第１ＭＧ７２のトルクの上限値を下げ、かつ、出力の小さい第２ＭＧ７４のトルクの上限値を上げることで、車両Ｖの走行時の消費電力を低減させる。この他に、走行モード変更部７６は、ノーマルモードで第１ＭＧ７２および第２ＭＧ７４にそれぞれ５０ずつの駆動力を配分されている状態から、第１ＭＧ７２および第２ＭＧ７４に分配する駆動力をそれぞれ４０ずつに変更することで電力消費量を低減してもよい。また、例えば、走行モード変更部７６は、エコモードで上り坂を走行する場合には、第１ＭＧ７２に３０の駆動力を配分し、第２ＭＧ７４に５０の駆動力を配分してもよい。

図１５に示されるように、第１ＭＧ７２に対して、回転数とトルクとの関係を表す第１トルクカーブ８２が設定されている。そして、走行モード変更部７６が第１トルクカーブ８２の上限値を下げることにより、第１トルクカーブ８２は、図中の二点鎖線の状態から実線の状態に変更される。これにより、第１ＭＧ７２の駆動領域８４が縮小される。なお、図示はしないが、第１ＭＧ７２の駆動領域８４は、第１実施形態と同様に複数の部分領域に分割されており、個々の分割領域に対してキャリア周波数が予め各々設定されている。

図１６に示されるように、第２ＭＧ７４に対して、回転数とトルクとの関係を表す第２トルクカーブ８６が設定されている。そして、走行モード変更部７６が第２トルクカーブ８６の上限値を上げることにより、第２トルクカーブ８６は、図中の二点鎖線の状態から実線の状態に変更される。

ここで、車両Ｖの走行モードが変更された後の状態において、第２ＭＧ７４の駆動領域８８のうち、トルクが所定値未満の低トルク領域は１つの部分領域８８Ａとされている。一方、第２ＭＧ７４の駆動領域８８のうち、トルクが所定値以上の高トルク領域は、第２ＭＧ７４の回転数の方向に沿って複数の部分領域に分割されている。本実施形態では一例として、高トルク領域が部分領域８８Ｂ，８８Ｃ，８８Ｄの３つの部分領域に分割されている。そして、ＥＭＩノイズなどを考慮して、部分領域８８Ｂにはキャリア周波数Ｆ１が予め設定されている。また、部分領域８８Ｃにはキャリア周波数Ｆ２が予め設定されている。さらに、部分領域８８Ｄにはキャリア周波数Ｆ３が予め設定されている。

なお、車両Ｖがエコモードで走行している場合、走行モード変更部７６は、走行区間毎に第１トルクカーブ８２および第２トルクカーブ８６を変更することで、消費電力が小さくなるようにする。すなわち、走行モード変更部７６は、走行区間毎に駆動力の配分を変更する。例えば、走行モード変更部７６は、ＧＰＳセンサ４２によって検出された車両Ｖの現在位置における制限速度を考慮して第１トルクカーブ８２および第２トルクカーブ８６を変更してもよい。また、走行モード変更部７６は、勾配予測ＥＣＵ４４によって予測された勾配に応じて第１トルクカーブ８２および第２トルクカーブ８６を変更してもよい。さらに、走行モード変更部７６は、高速道路などの自動車専用道路を走行している場合と、市街地を走行している場合とで第１トルクカーブ８２および第２トルクカーブ８６を変更してもよい。

図１４に示される走行シミュレーション部７８は、ナビゲーションシステムなどに登録された情報に基づいて、目的地までエコモードで走行した場合における駆動力の配分計画を策定する。そして、走行シミュレーション部７８は、策定された駆動力の配分計画に基づいて、目的地に到着するまでの所要時間と、目的地まで走行するのに必要な消費電力とを算出する。なお、本実施形態では一例として、走行シミュレーション部７８は、乗員からの指示を受けた場合に、駆動力の配分計画を策定する。また、走行シミュレーション部７８は、ノーマルモードで走行した場合における所要時間および消費電力についても算出する。そして、走行シミュレーション部７８は、ノーマルモードで走行した場合と、エコモードで走行した場合のそれぞれについて、到着予定時刻および残存電力に関する情報を乗員に通知する。例えば、車室内に設けられた図示しないモニタに到着予定時刻および残存電力に関する情報を表示することで通知してもよい。また、車室内に設けられた図示しないスピーカを通じて音声で到着予定時刻および残存電力に関する情報を通知してもよい。

再計画部８０は、乗員に到着予定時刻および残存電力に関する情報を通知した後、エコモードで走行している状態において、通知した情報との誤差が大きくなった場合に、駆動力の配分を再計画する。例えば、運転者のアクセル操作および加減速によって予測よりも消費電力が大きくなることがある。また、空調装置の稼働状況により予測よりも消費電力が大きくなることがある。このような場合において、再計画部８０は、目的地までの駆動力の配分を再計画し、算出された到着予定時刻および残存電力に関する情報を乗員に通知する。また、再計画部８０は、目的地に到着するまでに残存電力が無くなる場合のみ駆動力の配分を再計画してもよい。さらに、再計画部８０は、目的地に到着するまでに残存電力が無くなると判断した場合、乗員に対して、空調装置の設定温度の変更を提案してもよい。また、空調装置の他に消費電力が大きい車載機器が作動している場合、この車載機器を停止するように提案してもよい。

ここで、本実施形態では、制御部５６は、予測部５４によって第１ＭＧ７２に対する要求トルクが大きくなると予測された場合に、ＰＣＵ１４のキャリア周波数を変更する。また、制御部５６は、予測部５４によって第２ＭＧ７４に対する要求トルクが大きくなると予測された場合に、ＰＣＵ１４のキャリア周波数を変更する。このとき、制御部５６は、走行モード変更部７６によって変更された第１トルクカーブ８２および第２トルクカーブ８６に基づいてキャリア周波数の変更を行う。

また、本実施形態では、予測部５４は、走行モード変更部７６がトルクの上限値を上げた第２トルクカーブ８６に対して、要求トルクを予測するタイミングを遅らせる。具体的には、図１７に二点鎖線で示すように、走行モードがノーマルモードの第２トルクカーブ８６では、モータトルクがＰ１の時点で要求トルクのピーク位置を推定する。一方、図１７に実線で示すように、走行モードが変更されて第２トルクカーブ８６におけるトルクの上限値が上がった状態では、Ｐ１よりも高トルクとなるＰ２の時点で要求トルクのピーク位置を推定する。

次に、第３実施形態に係るモータ駆動システム７０の作用を説明する。本実施形態のモータ駆動制御処理は、第１実施形態と同様に図５に示すフローチャートに基づいて実施されるため、説明を省略する。図１８は、モータ駆動制御ＥＣＵ１８による走行モード変更処理の流れの一例を示すフローチャートである。この走行モード変更処理は、ＣＰＵ２０が記憶部２４から走行モード変更プログラム７１を読み出して実行することによって実行される。また、本実施形態の走行モード変更処理は、運転者がエコモードの走行シミュレーションを指示した場合に行われる。なお、残存電力が所定値よりも少なくなった場合には、運転者からの指示を受け付けていない状態であっても、走行モード変更処理が行われるようにしてもよい。

図１８に示されるように、ＣＰＵ２０は、ステップ２０２で目的地までの経路情報を取得する。具体的には、ＣＰＵ２０は、ナビゲーションシステムなどに登録された情報に基づいて、目的地および目的地までの経路に関する情報を取得する。なお、目的地が設定されていない場合には、ＣＰＵ２０は、走行シミュレーションが実施できない旨の通知を乗員に行うようにしてもよい。

ＣＰＵ２０は、ステップ２０４で取得した経路情報に基づいて、駆動力の配分計画を策定する。具体的には、ＣＰＵ２０は、走行モード変更部７６の機能により、目的地までの経路を区切った走行区間毎に第１トルクカーブ８２および第２トルクカーブ８６を設定する。

ＣＰＵ２０は、ステップ２０６で到着予定時刻および予想残存電力を通知する。具体的には、ＣＰＵ２０は、走行シミュレーション部７８の機能により、ノーマルモードで走行した場合とエコモードで走行した場合のそれぞれについて、到着予定時刻および残存電力に関する情報を乗員に通知する。例えば、ＣＰＵ２０は、車室内に設けられた図示しないモニタに情報を表示することで通知する。また、モニタには、乗員がエコモードを承諾するか否かを入力するための操作受付用の表示が行われるようにしてもよい。

ＣＰＵ２０は、ステップ２０８でエコモードが選択されたか否かについて判定する。具体的には、ＣＰＵ２０は、エコモードを承諾する内容の操作を受け付けた場合には、ステップ２０８の判定が肯定されてステップ２１０の処理へ移行する。一方、ＣＰＵ２０は、エコモードを承諾しない内容の操作を受け付けた場合、又は操作受付用の表示が行われた後に所定の時間が経過した場合には、ステップ２０８の判定が否定されて走行モード変更処理を終了する。

ＣＰＵ２０は、ステップ２１０で走行区間毎にトルクの上限値を変更する。具体的には、ＣＰＵ２０は、ステップ２０４で策定した配分計画に基づいて、第１トルクカーブ８２のトルク上限値、および第２トルクカーブ８６のトルク上限値を走行区分毎に変更する。これにより、ノーマルモードと比較して、車両Ｖの走行時の消費電力が低減する。

ＣＰＵ２０は、ステップ２１２で電力消費量の誤差が閾値よりも大きいか否かについて判定する。具体的には、ＣＰＵ２０は、エコモードでの走行を開始してから現在までの電力消費量を取得する。また、ＣＰＵ２０は、ステップ２０４で駆動力の配分計画を策定した際の電力消費量と実際の電力消費量とを比較する。そして、ＣＰＵ２０は、計画時の電力消費量と実際の電力消費量との誤差が所定の閾値よりも大きい場合、ステップ２１２の判定が肯定されてステップ２１４の処理へ移行する。一方、ＣＰＵ２０は、計画時の電力消費量と実際の電力消費量との誤差が所定の閾値よりも小さい場合、ステップ２１２の判定が否定されて、車両Ｖが目的地へ到着するまでの間、ステップ２１０とステップ２１２の処理を繰り返す。

なお、ＣＰＵ２０は、ステップ２１２の処理を走行区間毎に行ってもよい。この場合、例えば、走行区間が切り替わるタイミングで電力消費量を比較して誤差を算出してもよい。また、ＣＰＵ２０は、常時、電力消費量を比較して誤差を算出してもよい。

ＣＰＵ２０は、ステップ２１４で駆動力の配分を再計画する。具体的には、ＣＰＵ２０は、再計画部８０の機能により、現在の車両Ｖの走行状態に基づいて目的地までの駆動力の配分を再計画する。例えば、ＣＰＵ２０は、航続距離を伸ばすために、第１ＭＧ７２および第２ＭＧ７４に分配する駆動力を共に下げる。

ＣＰＵ２０は、ステップ２１６で再計画後の到着予定時刻および予想残存電力を通知する。具体的には、ＣＰＵ２０は、車室内に設けられた図示しないモニタに到着予定時刻および残存電力に関する情報を表示する。このとき、ＣＰＵ２０は、目的地に到着するまでに残存電力が無くなると判断した場合、空調装置の設定温度の変更、および車載機器の停止などを提案する内容をモニタに表示してもよい。空調装置の設定温度と外気温と差が大きい場合、電力消費量が多くなる。このため、ＣＰＵ２０が設定温度を外気温に近づける提案を表示することで、残存電力で走行できる航続距離を伸ばすことができることを乗員に示唆する。同様に、ＣＰＵ２０が空調装置を含む車載機器を停止する提案を表示することで、残存電力で走行できる航続距離を伸ばすことができることを乗員に示唆する。

以上のように、本実施形態では、走行モード変更部７６が第１トルクカーブ８２および第２トルクカーブ８６を変更することで車両Ｖの走行モードを変更することで、燃費優先および加速性能優先など運転者の要望に応じて走行モードを変更することができる。

また、本実施形態の制御部５６は、走行モード変更部７６によって変更された第１トルクカーブ８２、および第２トルクカーブ８６に基づいてキャリア周波数の変更を行う。これにより、走行モードの変更によって第１モータ７２および第２モータ７４のそれぞれのトルクカーブが変更された場合であっても、制御部５６がキャリア周波数を適宜変更することでＥＭＩノイズの発生を抑制することができる。

さらに、本実施形態では、走行モード変更部７６が第１トルクカーブ８２および第２トルクカーブ８６におけるトルクの上限値を下げることで、燃費優先で走行する走行モードに変更できる。また逆に、走行モード変更部７６が第１トルクカーブ８２および第２トルクカーブ８６におけるトルクの上限値を上げることで、加速性能優先で走行する走行モードに変更できる。

さらに、本実施形態では、走行モード変更部７６が第１トルクカーブ８２の上限値を上げた場合に要求トルクを予測するタイミングを遅らせることで、より高いトルク値で要求トルクのピークを予測することとなり、ピークの位置をより正確に予測することができる。走行モード変更部７６が第２トルクカーブ８６の上限値を上げた場合も同様である。

さらにまた、本実施形態では、車両Ｖの前輪６８が第１モータ７２によって駆動され、後輪６６が第２モータ７４によって駆動されるため、車両Ｖの前輪６８および後輪６６の一方のみをモータで駆動する構成と比較して、車両Ｖの走行性能を向上することができる。

なお、上記第３実施形態では、車両Ｖの前後に第１ＭＧ７２および第２ＭＧ７４の２個のモータが搭載された構成について説明したが、これに限定されない。例えば、車両Ｖの左側の後輪に第１モータとしてのインホイールモータを搭載し、車両Ｖの右側の後輪に第２モータとしてのインホイールモータを搭載した構成としてもよい。この場合、ＰＣＵ１４は、モータ駆動制御ＥＣＵ１８から入力されたキャリア周波数に応じて変調した駆動信号を左右それぞれのインホイールモータへ供給する。

また、３個以上のモータを備えた車両にモータ駆動システムを適用してもよい。例えば、左右一対の前輪、および左右一対の後輪の全てにインホイールモータが搭載された構成としてもよい。この場合、ＰＣＵ１４は、モータ駆動制御ＥＣＵ１８から入力されたキャリア周波数に応じて変調した駆動信号を４個のインホイールモータへ供給する。

１０、７０ モータ駆動システム
１２ ＭＧ（モータ）
１４ ＰＣＵ（駆動部）
１８ モータ駆動制御ＥＣＵ
３２ キャリア周波数マップ
５４ 予測部
５６ 制御部
６０ トルクカーブ
６２ 駆動領域
６２Ｂ，６２Ｃ，６２Ｄ 部分領域
６６ 後輪
６８ 前輪
７２ 第１ＭＧ（第１モータ）
７４ 第２ＭＧ（第２モータ）
７６ 走行モード変更部
８２ 第１トルクカーブ
８４ 駆動領域
８６ 第２トルクカーブ
８８Ｂ，８８Ｃ，８８Ｄ 部分領域
Ｖ 車両

Claims (8)

1. キャリア周波数に応じて変調した駆動信号を供給することで、移動体の動力源としてのモータを駆動する駆動部と、
   前記モータへの要求トルクを予測する予測部と、
   前記予測部によって前記モータへの要求トルクが大きくなると予測された場合に、前記駆動部のキャリア周波数を変更する制御部と、
   を含むモータ駆動装置。
2. 前記制御部は、前記予測部によって前記モータへの要求トルクが大きくなると予測された場合に、前記キャリア周波数を、変更前の前記キャリア周波数と比較して、前記モータからＥＭＩノイズを発生させ難いキャリア周波数へ変更する請求項１記載のモータ駆動装置。
3. 前記移動体は車両であり、
   前記予測部は、前記モータの動作履歴と、アクセル開度、前記車両がこれから走行する道路の勾配、および、前記車両の重量の少なくとも１つと、に基づいて、前記モータへの要求トルクを予測する請求項１または請求項２記載のモータ駆動装置。
4. 前記予測部は、前記モータの回転数とトルクとの関係を表すトルクカーブにより規定される前記モータの駆動領域上で、前記モータへの要求トルクの推移を予測し、
   前記駆動領域のうち少なくともトルクが所定値以上の高トルク領域は、前記モータの回転数の方向に沿って複数の部分領域に分割され、前記部分領域の各々に前記キャリア周波数が予め設定され、
   前記制御部は、前記予測部によって予測された前記モータへの要求トルクのピークが前記高トルク領域に入る場合に、前記ピークにおけるキャリア周波数が低くなるように前記部分領域の境界位置を移動させることで、前記キャリア周波数の変更を行う請求項１〜請求項３の何れか１項記載のモータ駆動装置。
5. 前記移動体は車両であり、
   前記駆動部は、第１モータおよび第２モータを含む複数のモータを駆動するように構成されており、
   前記第１モータの回転数とトルクとの関係を表す第１トルクカーブ、および前記第２モータの回転数とトルクとの関係を表す第２トルクカーブを変更することで前記車両の走行モードを変更する走行モード変更部をさらに備え、
   前記制御部は、前記走行モード変更部によって変更された前記第１トルクカーブおよび前記第２トルクカーブに基づいてキャリア周波数の変更を行う請求項１に記載のモータ駆動装置。
6. 前記走行モード変更部は、前記第１トルクカーブおよび前記第２トルクカーブにおけるトルクの上限を変更することで走行モードを変更する請求項５に記載のモータ駆動装置。
7. 前記予測部は、前記走行モード変更部がトルクの上限値を上げた前記第１トルクカーブおよび前記第２トルクカーブの少なくとも一方に対して、前記要求トルクを予測するタイミングを遅らせる請求項６に記載のモータ駆動装置。
8. 前記駆動部は、車両の前輪の動力源である前記第１モータ、および車両の後輪の動力源である前記第２モータをそれぞれ駆動する請求項５〜７の何れか１項に記載のモータ駆動装置。

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