JP4635934B2 - 電動車両の制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、電動車両の制御装置に関し、特に、複数の電動機を搭載する電動車両の制御装置に関する。

近年、電気自動車（Electric Vehicle）やハイブリッド自動車（Hybrid Vehicle）などの電動車両が注目されている。これらの電動車両としては、インバータとインバータによって駆動される電動機とを動力源として走行するものが実用化されている。

一般に、インバータは、インバータを構成するスイッチング素子が動作する際に電磁ノイズを発生する。そして、多数の装置が密集して搭載される電動車両においては、インバータのノイズ対策が重要である。

特開２００１−３７２４８号公報（特許文献１）は、ノイズを減少可能なインバータ装置を開示する。このインバータ装置においては、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）キャリア周波数の変調係数を電流指令と電流検出との偏差に応じて可変にする。具体的には、定常時はキャリア周波数を下げて低ノイズ化を図り、電流の変化が大きい場合には適切にキャリア周波数を高めることにより電流応答特性の維持を図る。これにより、ノイズを減少させるためにキャリア周波数を低下させても応答性能を維持可能としている（特許文献１参照）。
特開２００１−３７２４８号公報 特開平９−２２４３９９号公報 特開平５−１１５１０６号公報 特開平１０−３３７０８３号公報 特開平５−１８４１８２号公報

いわゆるシリーズ型やシリーズ／パラレル型のハイブリッド自動車においては、エンジンに連結されて発電機として主に動作する電動機と、その電動機により発電された電力を用いて車両の駆動力を発生するもう１つの電動機とが搭載される。そして、２台の電動機に対応してインバータも２つ搭載される。

このような複数の電動機を搭載した電動車両の場合、一方の電動機に対応するインバータから発生するノイズが、他方の電動機に流れる電流を検出する電流センサの検出値に重畳し、その他方の電動機の出力に影響を与えることがある。

上記の特開２００１−３７２４８号公報に記載されたインバータ装置は、定常時にキャリア周波数を下げて低ノイズ化を図っているにすぎず、複数の電動機を搭載する電動車両において、一方の電動機に対応するインバータから発生するノイズが他方の電動機の出力に与える影響およびその抑制方法については考慮されていない。

この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、複数の電動機を搭載する電動車両において、他のインバータから発生するノイズが電動機の出力に与える影響を抑制する電動車両の制御装置を提供することである。

この発明によれば、電動車両の制御装置は、複数の電動機を搭載する電動車両の制御装置であって、複数の電動機にそれぞれ対応して設けられ、各々が所定のキャリア周波数に応じたスイッチング周波数で動作する複数のインバータと、複数の電動機に含まれる第１の電動機に流れる電流を所定のサンプリング周波数で検出する電流検出部と、電流検出部からの検出値に基づいて第１の電動機に対応するインバータを制御するインバータ制御部と、第１の電動機以外の電動機に対応するインバータのキャリア周波数とサンプリング周波数との関係に基づいてサンプリング周波数を変更可能なように構成された周波数変更部とを備える。

好ましくは、第１の電動機の回転軸は、電動車両の駆動軸に連結される。
好ましくは、周波数変更部は、第１の電動機以外の電動機に対応するインバータのキャリア周波数がサンプリング周波数の略整数倍のとき、その関係を回避するようにサンプリング周波数を変更する。

また、好ましくは、サンプリング周波数は、第１の電動機に対応するインバータのキャリア周波数に応じて決定される。周波数変更部は、第１の電動機以外の電動機に対応するインバータのキャリア周波数がサンプリング周波数の略整数倍のとき、その関係を回避するように第１の電動機に対応するインバータのキャリア周波数を変更する。

好ましくは、周波数変更部は、電動車両の速度が所定速度よりも低いとき、サンプリング周波数を変更し得る。

また、好ましくは、電動車両の制御装置は、第１の電動機に対応するインバータの温度を検出する温度センサをさらに備える。周波数変更部は、温度センサによって検出された温度が所定温度よりも低いとき、サンプリング周波数を変更し得る。

また、この発明によれば、電動車両の制御装置は、複数の電動機を搭載する電動車両の制御装置であって、複数の電動機にそれぞれ対応して設けられ、各々が所定のキャリア周波数に応じたスイッチング周波数で動作する複数のインバータと、複数の電動機に含まれる第１の電動機に流れる電流を所定のサンプリング周波数で検出する電流検出部と、電流検出部からの検出値に基づいて第１の電動機に対応するインバータを制御するインバータ制御部とを備える。サンプリング周波数は、第１の電動機以外の電動機に対応するインバータのキャリア周波数との関係に基づいて設定される。

好ましくは、第１の電動機の回転軸は、電動車両の駆動軸に連結される。
好ましくは、サンプリング周波数は、第１の電動機以外の電動機に対応するインバータのキャリア周波数がサンプリング周波数の略整数倍以外の周波数となるように設定される。

また、好ましくは、サンプリング周波数は、第１の電動機に対応するインバータのキャリア周波数に応じて設定される。第１の電動機に対応するインバータのキャリア周波数は、第１の電動機以外の電動機に対応するインバータのキャリア周波数がサンプリング周波数の略整数倍以外の周波数となるように設定される。

複数の電動機が電動車両に搭載されている場合、第１の電動機以外の電動機に対応するインバータのキャリア周波数と第１の電動機に流れる電流を検出する電流検出部のサンプリング周波数との関係によっては、第１の電動機に実際に流れる電流に対して電流検出部からの検出値にオフセットや低周波のうねりが発生し得る。そして、このオフセットや低周波のうねりが発生している検出値に基づいて第１の電動機に対応するインバータをインバータ制御部により制御すると、第１の電動機の出力が不安定化し得る。しかしながら、この発明においては、周波数変更部は、前記キャリア周波数と前記サンプリング周波数との関係に基づいて前記サンプリング周波数を変更可能なように構成されているので、電流検出部からの検出値のオフセットや低周波のうねりの発生を回避し得る。

したがって、この発明によれば、他のインバータから発生するノイズが電動機の出力に与える影響を抑制することができる。その結果、電動機の出力が安定化する。

また、この発明においては、上記のように第１の電動機の出力が不安定化し得るところ、第１の電動機に流れる電流を検出する電流検出部のサンプリング周波数は、第１の電動機以外の電動機に対応するインバータのキャリア周波数との関係に基づいて設定されるので、電流検出部からの検出値のオフセットや低周波のうねりの発生を回避し得る。

したがって、この発明によれば、他のインバータから発生するノイズが電動機の出力に与える影響を抑制することができる。その結果、電動機の出力が安定化する。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１による制御装置を備えた電動車両の一例として示されるハイブリッド車両の全体ブロック図である。図１を参照して、このハイブリッド車両１００は、蓄電装置Ｂと、電源ラインＰＬと、接地ラインＳＬと、コンデンサＣと、インバータ１０，２０と、モータジェネレータ３０，４０と、エンジン５０と、駆動輪６０と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）７０と、電圧センサ８２と、電流センサ８４，８６とを備える。

蓄電装置Ｂは、充放電可能な電池であり、たとえば、ニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池から成る。蓄電装置Ｂは、電源ラインＰＬおよび接地ラインＳＬを介してインバータ１０，２０へ直流電力を供給する。また、蓄電装置Ｂは、エンジン５０の動力を用いてモータジェネレータ３０により発電された電力および車両の回生制動時にモータジェネレータ４０により発電された電力によって充電される。なお、蓄電装置Ｂとして、大容量のキャパシタを用いてもよい。

電圧センサ８２は、蓄電装置Ｂの電圧ＶＢを検出し、その検出した電圧ＶＢをＥＣＵ７０へ出力する。コンデンサＣは、電源ラインＰＬと接地ラインＳＬとの間の電圧変動を平滑化する。

インバータ１０，２０は、それぞれモータジェネレータ３０，４０に対応して設けられる。インバータ１０は、エンジン５０の動力を受けてモータジェネレータ３０が発電した３相交流電力をＥＣＵ７０からの信号ＰＷＭ１に基づいて直流電力に変換し、その変換した直流電力を電源ラインＰＬへ供給する。また、インバータ１０は、エンジン５０の始動時、ＥＣＵ７０からの信号ＰＷＭ１に基づいて、電源ラインＰＬから供給される直流電力を３相交流電力に変換してモータジェネレータ３０を駆動する。

インバータ２０は、ＥＣＵ７０からの信号ＰＷＭ２に基づいて、電源ラインＰＬから供給される直流電力を３相交流電力に変換してモータジェネレータ４０を駆動する。これにより、モータジェネレータ４０は、指定されたトルクを発生するように駆動される。また、インバータ２０は、車両の回生制動時、駆動輪６０から受ける回転力を用いてモータジェネレータ４０が発電した３相交流電力をＥＣＵ７０からの信号ＰＷＭ２に基づいて直流電力に変換し、その変換した直流電力を電源ラインＰＬへ出力する。

モータジェネレータ３０，４０は、３相交流電動機であり、たとえば３相交流同期電動機から成る。モータジェネレータ３０は、エンジン５０の動力を用いて３相交流電力を発生し、その発生した３相交流電力をインバータ１０へ出力する。また、モータジェネレータ３０は、インバータ１０から受ける３相交流電力によって駆動力を発生し、エンジン５０の始動を行なう。モータジェネレータ４０は、インバータ２０から受ける３相交流電力によって駆動輪６０の駆動トルクを発生する。また、モータジェネレータ４０は、車両の回生制動時、駆動輪６０から受ける回転力を用いて３相交流電力を発生し、その発生した３相交流電力をインバータ２０へ出力する。

エンジン５０は、モータジェネレータ３０によりクランキングされて始動する。そして、エンジン５０は、ＥＣＵ７０からの制御指令に基づいて、吸気管に設けられるスロットルバルブや、点火装置、燃料噴射装置など（いずれも図示せず）を動作させて動力を発生する。

電流センサ８４は、モータジェネレータ３０に流れるモータ電流ＭＣＲＴ１を検出し、その検出したモータ電流ＭＣＲＴ１をＥＣＵ７０へ出力する。電流センサ８６は、モータジェネレータ４０に流れるモータ電流ＭＣＲＴ２を検出し、その検出したモータ電流ＭＣＲＴ２をＥＣＵ７０へ出力する。

ＥＣＵ７０は、図示されない外部ＥＣＵからモータジェネレータ３０，４０のトルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２およびモータ回転数ＭＲＮ１，ＭＲＮ２を受ける。また、ＥＣＵ７０は、電圧センサ８２から電圧ＶＢを受ける。さらに、ＥＣＵ７０は、電流センサ８４によって検出されたモータ電流ＭＣＲＴ１をインバータ１０のキャリア周波数に応じたサンプリング周波数でサンプリングして取込む。また、さらに、ＥＣＵ７０は、電流センサ８６によって検出されたモータ電流ＭＣＲＴ２をインバータ２０のキャリア周波数に応じたサンプリング周波数でサンプリングして取込む。

そして、ＥＣＵ７０は、モータジェネレータ３０のトルク指令値ＴＲ１、モータ電流ＭＣＲＴ１およびモータ回転数ＭＲＮ１、ならびに電圧ＶＢに基づいて、モータジェネレータ３０を駆動するための信号ＰＭＭ１を後述の方法により生成し、その生成した信号ＰＷＭ１をインバータ１０へ出力する。また、ＥＣＵ７０は、モータジェネレータ４０のトルク指令値ＴＲ２、モータ電流ＭＣＲＴ２およびモータ回転数ＭＲＮ２、ならびに電圧ＶＢに基づいて、モータジェネレータ４０を駆動するための信号ＰＭＭ２を後述の方法により生成し、その生成した信号ＰＷＭ２をインバータ２０へ出力する。

図２は、図１に示したＥＣＵ７０の機能ブロック図である。図２を参照して、ＥＣＵ７０は、電流サンプリング部１１０，１４０と、モータ制御用相電圧演算部１２０，１５０と、ＰＷＭ信号変換部１３０，１６０とを含む。

電流サンプリング部１１０は、モータ電流ＭＣＲＴ１の検出値を電流センサ８４から受け、インバータ１０のキャリア周波数ｆｃ１をＰＷＭ信号変換部１３０から受ける。そして、電流サンプリング部１１０は、キャリア周波数ｆｃ１に応じたサンプリング周波数で電流センサ８４からのモータ電流ＭＣＲＴ１の検出値をサンプリングして取込む。

モータ制御用相電圧演算部１２０は、モータジェネレータ３０のトルク指令値ＴＲ１、電圧センサ８２からの電圧ＶＢ、および電流サンプリング部１１０からのモータ電流ＭＣＲＴ１に基づいて、モータジェネレータ３０の各相コイルに印加する電圧指令を算出し、その算出した各相コイルの電圧指令をＰＷＭ信号変換部１３０へ出力する。

ＰＷＭ信号変換部１３０は、インバータ１０のキャリア周波数ｆｃ１を設定するためのキャリア周波数マップを図示されないＲＯＭ（Read Only Memory）から読出し、その読出したキャリア周波数マップを用いてインバータ１０のキャリア周波数ｆｃ１を設定する。キャリア周波数ｆｃ１を設定するためのキャリア周波数マップは、インバータ１０によって駆動されるモータジェネレータ３０のモータ回転数およびトルクに応じたキャリア周波数がマップ化されており、ＰＷＭ信号変換部１３０は、ＲＯＭから読出したキャリア周波数マップを用いて、モータジェネレータ３０のトルク指令値ＴＲ１およびモータ回転数ＭＲＮ１に基づいてキャリア周波数ｆｃ１を設定する。

そして、ＰＷＭ信号変換部１３０は、モータ制御用相電圧演算部１２０から受ける各相コイルの電圧指令および設定したキャリア周波数ｆｃ１を有するキャリア信号に基づいて、インバータ１０を駆動するためのＰＷＭ信号を生成し、その生成したＰＷＭ信号を信号ＰＷＭ１としてインバータ１０へ出力する。

電流サンプリング部１４０は、電流センサ８６によって検出されるモータ電流ＭＣＲＴ２を受ける。また、電流サンプリング部１４０は、モータ電流ＭＣＲＴ２の検出値を電流センサ８６から受け、インバータ２０のキャリア周波数ｆｃ２をＰＷＭ信号変換部１６０から受ける。そして、電流サンプリング部１４０は、キャリア周波数ｆｃ２に応じたサンプリング周波数で電流センサ８６からのモータ電流ＭＣＲＴ２の検出値をサンプリングして取込む。具体的には、電流サンプリング部１４０は、キャリア周波数ｆｃ２の２倍のサンプリング周波数で電流センサ８６からのモータ電流ＭＣＲＴ２をサンプリングする。

モータ制御用相電圧演算部１５０は、モータジェネレータ４０のトルク指令値ＴＲ２、電圧センサ８２からの電圧ＶＢ、および電流サンプリング部１４０からのモータ電流ＭＣＲＴ２に基づいて、モータジェネレータ４０の各相コイルに印加する電圧指令を算出し、その算出した各相コイルの電圧指令をＰＷＭ信号変換部１６０へ出力する。

ＰＷＭ信号変換部１６０は、インバータ２０のキャリア周波数ｆｃ２を設定するためのキャリア周波数マップをＲＯＭから読出し、その読出したキャリア周波数マップを用いてインバータ２０のキャリア周波数ｆｃ２を設定する。キャリア周波数ｆｃ２を設定するためのキャリア周波数マップは、インバータ２０によって駆動されるモータジェネレータ４０のモータ回転数およびトルクに応じたキャリア周波数がマップ化されており、ＰＷＭ信号変換部１６０は、ＲＯＭから読出したキャリア周波数マップを用いて、モータジェネレータ４０のトルク指令値ＴＲ２およびモータ回転数ＭＲＮ２に基づいてキャリア周波数ｆｃ２を設定する。

ここで、上述のように、電流サンプリング部１４０は、ＰＷＭ信号変換部１６０からのキャリア周波数ｆｃ２に基づいて、キャリア周波数ｆｃ２の２倍のサンプリング周波数でモータ電流ＭＣＲＴ２をサンプリングするところ、このキャリア周波数ｆｃ２を設定するためのキャリア周波数マップにおいては、インバータ１０のキャリア周波数ｆｃ１が電流サンプリング部１４０のサンプリング周波数の整数倍にならないように、キャリア周波数ｆｃ２が設定されている。

以下、このキャリア周波数ｆｃ２の設定の考え方について詳しく説明する。
図３は、モータ電流ＭＣＲＴ２の波形を拡大して示した図である。この図３では、インバータ１０のキャリア周波数ｆｃ１が電流サンプリング部１４０のサンプリング周波数の整数倍である場合について示されており、たとえば、キャリア周波数ｆｃ１が４ｎＨｚに設定され、キャリア周波数ｆｃ２が仮にｎＨｚに設定されている場合（すなわち、電流サンプリング部１４０のサンプリング周波数は２ｎＨｚとなる。）について示されている。

図３を参照して、モータ電流ＭＣＲＴ２は、インバータ１０のスイッチング動作によってインバータ１０から発生する電磁ノイズの影響を受ける。その結果、インバータ１０のスイッチング周波数に応じたスパイク状のノイズがモータ電流ＭＣＲＴ２に現われている。なお、この図３では、理解を容易にするため、インバータ１０のキャリア周波数ｆｃ１に応じたノイズがモータ電流ＭＣＲＴ２に現われている場合について示されている。

一方、電流サンプリング部１４０は、ノイズの発生周期Ｔ１の２倍の周期Ｔ２でモータ電流ＭＣＲＴ２をサンプリングする。なお、この図３では、電流サンプリング部１４０は、時刻ｔ１〜ｔ５においてモータ電流ＭＣＲＴ２をサンプリングしており、サンプリングタイミングがノイズのピークに対応している場合が示されている。

この場合、電流サンプリング部１４０によるモータ電流ＭＣＲＴ２のサンプリング値は、実際のモータ電流ＭＣＲＴ２の出力値に対してオフセットを有する。実際には、電流サンプリング部１４０のサンプリングタイミングはノイズのピークに対応するとは限らず、また、ノイズの発生周期Ｔ１もインバータ１０の実際のスイッチング周波数に応じて変動するので、サンプリング値は、実際のモータ電流ＭＣＲＴ２の出力値に対して一方向に常時オフセットを有するとは限らず、大きな周期のうねりになる。

そうすると、モータ制御用相電圧演算部１５０において、実際のモータ電流ＭＣＲＴ２の出力値に対してオフセットまたはうねりを伴なったサンプリング値に基づいて各相コイルの電圧指令が生成され、その結果、上記の電流オフセットまたは電流のうねりに応じた実トルクがモータジェネレータ２０に発生する。そして、モータジェネレータ２０は駆動輪６０に連結されているので、上記の電流オフセットまたは電流のうねりに応じた実トルクが駆動輪６０に発生する。

図４は、モータ電流ＭＣＲＴ２の他の波形を拡大して示した図である。この図４では、インバータ１０のキャリア周波数ｆｃ１が電流サンプリング部１４０のサンプリング周波数の整数倍でない場合について示されており、たとえば、キャリア周波数ｆｃ１がｎＨｚに設定され、キャリア周波数ｆｃ２がｎＨｚに設定されている場合（すなわち、電流サンプリング部１４０のサンプリング周波数は２ｎＨｚとなる。）について示されている。

図４を参照して、電流サンプリング部１４０は、インバータ１０のキャリア周波数ｆｃ１に応じたスパイク状のノイズの発生周期Ｔ１の１／２倍の周期Ｔ２でモータ電流ＭＣＲＴ２をサンプリングする。なお、この図４でも、電流サンプリング部１４０によるサンプリングタイミングがノイズのピークに対応している場合が示されている。

この場合は、電流サンプリング部１４０によるモータ電流ＭＣＲＴ２のサンプリング値は、実際のモータ電流ＭＣＲＴ２の出力値を中心にキャリア周波数ｆｃ１で上下に変動する。すなわち、モータ電流ＭＣＲＴ２のサンプリング値が実際のモータ電流ＭＣＲＴ２の出力値に対してオフセットやうねりを有することはない。

そして、このような高周波のキャリア周波数ｆｃ１での変動に対しては、モータ制御用相電圧演算部１５０の制御は追従できず、ノイズに応じた実トルクがモータジェネレータ２０および駆動輪６０に発生することはない。

以上のことから分かるように、電流サンプリング部１４０のサンプリング周期Ｔ２がインバータ１０のキャリア周波数ｆｃ１に応じたノイズの発生周期Ｔ１の整数倍のとき、すなわち、インバータ１０のキャリア周波数ｆｃ１が電流サンプリング部１４０のサンプリング周波数ｆｓ２の整数倍のとき、インバータ１０から発生する電磁ノイズの影響がモータジェネレータ４０および駆動輪６０の出力に影響を与える。そして、電流サンプリング部１４０のサンプリング周波数ｆｓ２は、インバータ２０のキャリア周波数ｆｃ２に基づいて決定される。そこで、この実施の形態１においては、インバータ２０のキャリア周波数ｆｃ２を設定するためのキャリア周波数マップにおいて、インバータ１０のキャリア周波数ｆｃ１が電流サンプリング部１４０のサンプリング周波数の整数倍にならないようにキャリア周波数ｆｃ２が設定される。

図５，６は、それぞれインバータ１０，２０のキャリア周波数マップの一例を示す。図５は、インバータ１０のキャリア周波数マップの一例を示した図であり、図６は、インバータ２０のキャリア周波数マップの一例を示した図である。

図５を参照して、キャリア周波数ｆｃ１は、モータジェネレータ３０のモータ回転数ＭＲＮ１およびトルク指令値ＴＲ１に応じて４つの領域に分けられる。モータジェネレータ３０のモータ回転数ＭＲＮ１が低く、かつ、トルク指令値ＴＲ１が大きい程、キャリア周波数ｆｃ１が低くなるように設定される。たとえば、周波数ａ〜ｄＨｚは、それぞれ１．２５ｋＨｚ、２．５ｋＨｚ、５ｋＨｚおよび１０ｋＨｚに設定される。

なお、低回転域かつ大トルク領域であるほどキャリア周波数が低いのは、電流損失を抑えてインバータの素子を過熱から保護するためであり、高回転域でキャリア周波数を高くしているのは、スイッチングに伴なう電磁音を抑制するためである。

一方、図６を参照して、キャリア周波数ｆｃ２は、モータジェネレータ４０のモータ回転数ＭＲＮ２およびトルク指令値ＴＲ２に応じて３つの領域に分けられる。モータジェネレータ４０のモータ回転数ＭＲＮ２が低く、かつ、トルク指令値ＴＲ２が大きい程、キャリア周波数ｆｃ２が低くなるように設定される。そして、インバータ１０のキャリア周波数ｆｃ１が電流サンプリング部１４０のサンプリング周波数ｆｓ２の整数倍にならないように、たとえば、周波数ｅ〜ｇＨｚは、それぞれ１．１５ｋＨｚ、２．３ｋＨｚおよび４．６ｋＨｚに設定される。

再び図２を参照して、ＰＷＭ信号変換部１６０は、モータ制御用相電圧演算部１５０から受ける各相コイルの電圧指令および設定したキャリア周波数ｆｃ２を有するキャリア信号に基づいて、インバータ２０を駆動するためのＰＷＭ信号を生成し、その生成したＰＷＭ信号を信号ＰＷＭ２としてインバータ２０へ出力する。

図７は、図２に示したＰＷＭ信号変換部１３０，１６０による信号ＰＷＭ１，ＰＷＭ２の生成方法を説明するための波形図である。なお、この図７では、ＰＷＭ信号変換部１３０においてＵ相に対応する信号ＰＷＭ１の生成方法について代表的に示され、その他のＶ，Ｗ各相およびＰＷＭ信号変換部１６０の各相についても同様にして生成される。

図７を参照して、曲線ｋ１は、モータ制御用相電圧演算部１２０によって演算されたＵ相電圧指令信号である。三角波信号ｋ２は、ＰＷＭ信号変換部１３０により生成されるキャリア信号であり、キャリア周波数マップを用いて設定されたキャリア周波数ｆｃ１を有する。

そして、ＰＷＭ信号変換部１３０は、曲線ｋ１を三角波信号ｋ２と比較し、曲線ｋ１と三角波信号ｋ２との大小関係に応じて電圧値が変化するパルス状のＰＷＭ信号を生成する。そして、ＰＷＭ信号変換部１３０は、その生成したＰＷＭ信号を信号ＰＷＭ１としてインバータ１０へ出力し、インバータ１０のＵ相アームを形成するトランジスタは、その信号ＰＷＭ１に応じてスイッチング動作を行なう。

このように、インバータ１０は、キャリア信号（三角波信号ｋ２）のキャリア周波数ｆｃ１に応じたスイッチング周波数で動作する。

以上のように、この実施の形態１においては、モータジェネレータ４０に対応する電流サンプリング部１４０のサンプリング周波数ｆｓ２は、モータジェネレータ３０に対応するインバータ１０のキャリア周波数ｆｃ１との関係に基づいて設定される。具体的には、サンプリング周波数ｆｓ２は、インバータ２０のキャリア周波数ｆｃ２に応じて決定され、キャリア周波数ｆｃ１がサンプリング周波数ｆｓ２の整数倍にならないようにキャリア周波数ｆｃ２が設定される。したがって、この実施の形態１によれば、インバータ１０から発生するノイズがモータジェネレータ４０の出力に与える影響を抑制することができる。その結果、モータジェネレータ４０の出力が安定化する。

なお、上記においては、サンプリング周波数ｆｓ２がキャリア周波数ｆｃ２に基づいて決定されることを前提に、キャリア周波数ｆｃ１がサンプリング周波数ｆｓ２の整数倍にならないようにキャリア周波数ｆｃ２を設定するものとしたが、キャリア周波数ｆｃ１がサンプリング周波数ｆｓ２の整数倍にならないように、サンプリング周波数ｆｓ２を直接設定してもよいし、サンプリング周波数ｆｓ２を基準としてキャリア周波数ｆｃ１を設定してもよい。

［実施の形態２］
実施の形態１では、インバータ１０のキャリア周波数ｆｃ１が電流サンプリング部１４０のサンプリング周波数ｆｓ２の整数倍にならないように、インバータ２０のキャリア周波数マップの設定値をインバータ１０のキャリア周波数マップの設定値に対してずらしたが、この実施の形態２では、キャリア周波数ｆｃ１がサンプリング周波数ｆｓ２の整数倍となった場合に、インバータ２０のキャリア周波数ｆｃ２を変更する。

この実施の形態２におけるハイブリッド車両１００Ａは、図１に示したハイブリッド車両１００の構成においてＥＣＵ７０に代えてＥＣＵ７０Ａを備える。

図８は、実施の形態２におけるＥＣＵ７０Ａの機能ブロック図である。図８を参照して、ＥＣＵ７０Ａは、図２に示したＥＣＵ７０の構成において、キャリア周波数制御部１７０をさらに含み、ＰＷＭ信号変換部１６０に代えてＰＷＭ信号変換部１６０Ａを含む。

キャリア周波数制御部１７０は、モータ電流ＭＣＲＴ２のサンプリング周波数ｆｓ２を電流サンプリング部１４０から受け、インバータ１０に対応するＰＷＭ信号変換部１３０からインバータ１０のキャリア周波数ｆｃ１を受ける。そして、キャリア周波数制御部１７０は、サンプリング周波数ｆｓ２およびインバータ１０のキャリア周波数ｆｃ１に基づいて、インバータ２０のキャリア周波数ｆｃ２を変更するか否かを後述の方法により判定し、キャリア周波数ｆｃ２を変更すると判定すると、制御信号ＣＴＬを活性化してＰＷＭ信号変換部１６０Ａへ出力する。

ＰＷＭ信号変換部１６０Ａは、インバータ２０のキャリア周波数ｆｃ２を設定するためのキャリア周波数マップをＲＯＭから読出し、その読出したキャリア周波数マップを用いてインバータ２０のキャリア周波数ｆｃ２を設定する。

また、ＰＷＭ信号変換部１６０Ａは、キャリア周波数制御部１７０からの制御信号ＣＴＬが活性化されると、キャリア周波数ｆｃ１がサンプリング周波数ｆｓ２の整数倍となっている関係を回避するようにキャリア周波数ｆｃ２を変更する。

なお、ＥＣＵ７０Ａのその他の構成は、ＥＣＵ７０と同じである。
図９は、図８に示したキャリア周波数制御部１７０の制御構造を示すフローチャートである。なお、このフローチャートによる処理は、一定時間毎または所定の条件が成立するごとにメインルーチンから呼び出されて実行される。

図９を参照して、キャリア周波数制御部１７０は、インバータ１０のキャリア周波数ｆｃ１をＰＷＭ信号変換部１３０から取得する（ステップＳ１１０）。また、キャリア周波数制御部１７０は、モータ電流ＭＣＲＴ２のサンプリング周波数ｆｓ２を電流サンプリング部１４０から取得する（ステップＳ１２０）。そして、キャリア周波数制御部１７０は、キャリア周波数ｆｃ１がサンプリング周波数ｆｓ２の整数倍であるか否かを判定する（ステップＳ１３０）。

キャリア周波数制御部１７０は、キャリア周波数ｆｃ１がサンプリング周波数ｆｓ２の整数倍であると判定すると（ステップＳ１３０においてＹＥＳ）、ＰＷＭ信号変換部１６０Ａへ出力される制御信号ＣＴＬを活性化する。そうすると、ＰＷＭ信号変換部１６０Ａは、キャリア周波数ｆｃ１がサンプリング周波数ｆｓ２の整数倍となっている関係を回避するようにインバータ２０のキャリア周波数ｆｃ２を変更する（ステップＳ１４０）。

一方、ステップＳ１３０において、キャリア周波数ｆｃ１がサンプリング周波数ｆｓ２の整数倍ではないと判定されると（ステップＳ１３０においてＮＯ）、キャリア周波数制御部１７０は、制御信号ＣＴＬを活性化することなく、一連の処理を終了する。

以上のように、この実施の形態２においては、キャリア周波数制御部１７０は、モータジェネレータ３０に対応するインバータ１０のキャリア周波数ｆｃ１とモータジェネレータ４０に対応する電流サンプリング部１４０のサンプリング周波数ｆｓ２との関係に基づいて、サンプリング周波数ｆｓ２を変更させる。具体的には、キャリア周波数制御部１７０は、キャリア周波数ｆｃ１がサンプリング周波数ｆｓ２の整数倍にならないようにキャリア周波数ｆｃ２の変更をＰＷＭ信号変換部１６０Ａに指示する。したがって、この実施の形態２によれば、インバータ１０から発生するノイズがモータジェネレータ４０の出力に与える影響を抑制することができる。その結果、モータジェネレータ４０の出力が安定化する。

なお、上記においては、サンプリング周波数ｆｓ２がキャリア周波数ｆｃ２に基づいて決定されることを前提に、キャリア周波数ｆｃ１がサンプリング周波数ｆｓ２の整数倍にならないようにキャリア周波数ｆｃ２を変更するものとしたが、キャリア周波数ｆｃ１がサンプリング周波数ｆｓ２の整数倍にならないように、サンプリング周波数ｆｓ２を直接変更してもよいし、キャリア周波数ｆｃ１を変更してもよい。

［実施の形態３］
上述のように、インバータ１０のキャリア周波数ｆｃ１が電流サンプリング部１４０のサンプリング周波数ｆｓ２の整数倍であると、電流サンプリング部１４０によるモータ電流ＭＣＲＴ２のサンプリング値に実電流にはないうねりが発生する。そして、この検出電流のうねりに応じてモータジェネレータ４０の電圧指令が生成されることにより、うねりに応じた実トルクが発生し、その結果、車両振動が発生する。

そして、このような車両振動は、低速走行時や停車時ほど車内快適性を阻害するものであるので、この実施の形態３では、低速走行時または停車時であって、かつ、車両振動が発生し得る条件が成立したとき、インバータ２０のキャリア周波数ｆｃ２を変更し得るものとする。

また、アクセルペダルとブレーキペダルとが同時に踏込まれると（以下、この状態を「両踏み」と称する。）、インバータ２０において電流集中が発生するので、この実施の形態３では、両踏み時、インバータ２０の温度上昇を緩和するためにインバータ２０のスイッチング周波数を低下させる。具体的には、インバータ２０のキャリア周波数ｆｃ２を低下させる。

しかしながら、キャリア周波数ｆｃ２を低下させると、電流サンプリング部１４０のサンプリング周波数ｆｓ２も低下するので、インバータ１０のキャリア周波数ｆｃ１との関係において、キャリア周波数ｆｃ１がサンプリング周波数ｆｓ２の整数倍となる状況が増加し得る。

たとえば、キャリア周波数ｆｃ１，ｆｃ２がいずれも５ｋＨｚ（すなわち、サンプリング周波数ｆｓ２は１０ｋＨｚ）であるときに両踏み状態が発生し、キャリア周波数ｆｃ２を１．２５ｋＨｚに低下させると、サンプリング周波数ｆｓ２も２．５ｋＨｚに低下し、キャリア周波数ｆｃ１がサンプリング周波数ｆｓ２の整数倍となる関係が成立する。

そこで、この実施の形態３では、両踏みのときにインバータ２０のキャリア周波数ｆｃ２の変更条件が成立した場合、キャリア周波数ｆｃ２を変更する。

この実施の形態３におけるハイブリッド車両１００Ｂは、図１に示したハイブリッド車両１００の構成においてＥＣＵ７０に代えてＥＣＵ７０Ｂを備える。

図１０は、実施の形態３におけるＥＣＵ７０Ｂの機能ブロック図である。図１０を参照して、ＥＣＵ７０Ｂは、図８に示したＥＣＵ７０Ａの構成において、両踏み判定部１８０をさらに含み、キャリア周波数制御部１７０に代えてキャリア周波数制御部１７０Ａを含む。

両踏み判定部１８０は、アクセルペダルが踏込まれているときに活性化されるアクセルペダル信号ＡＰと、ブレーキペダルが踏込まれているときに活性化されるブレーキペダル信号ＢＰとを受ける。そして、両踏み判定部１８０は、アクセルペダル信号ＡＰおよびブレーキペダル信号ＢＰのいずれもが活性化されているとき、信号ＡＢを活性化してキャリア周波数制御部１７０Ａへ出力する。

キャリア周波数制御部１７０Ａは、ＰＷＭ信号変換部１３０からのキャリア周波数ｆｃ１、電流サンプリング部１４０からのサンプリング周波数ｆｓ２、両踏み判定部１８０からの信号ＡＢ、およびこのハイブリッド車両１００Ｂの車両速度ＳＶに基づいて、インバータ２０のキャリア周波数ｆｃ２を変更するか否かを後述の方法により判定し、キャリア周波数ｆｃ２を変更すると判定すると、制御信号ＣＴＬを活性化してＰＷＭ信号変換部１６０Ａへ出力する。

図１１は、図１０に示したキャリア周波数制御部１７０Ａの制御構造を示すフローチャートである。なお、このフローチャートによる処理も、一定時間毎または所定の条件が成立するごとにメインルーチンから呼び出されて実行される。

図１１を参照して、このフローチャートは、図９に示したフローチャートにおいてステップＳ１０，Ｓ３０，Ｓ５０をさらに含む。すなわち、キャリア周波数制御部１７０Ａは、メインルーチンから呼出されると、両踏み判定部１８０からの信号ＡＢに基づいて、アクセルペダルおよびブレーキペダルが両踏み中であるか否かを判定する（ステップＳ１０）。キャリア周波数制御部１７０Ａは、信号ＡＢが不活性化されており、両踏み中でないと判定すると（ステップＳ１０においてＮＯ）、以降の処理を行なうことなく処理を終了する。

信号ＡＢが活性化されており、ステップＳ１０において両踏み中であると判定されると（ステップＳ１０においてＹＥＳ）、キャリア周波数制御部１７０Ａは、インバータ２０のキャリア周波数ｆｃ２を通常の設定値よりも低い両踏み時用の周波数に設定する（ステップＳ３０）。

次いで、キャリア周波数制御部１７０Ａは、車両が低速または停車していることを示すしきい値Ｖｔｈを車両速度ＳＶが下回っているか否かを判定する（ステップＳ５０）。キャリア周波数制御部１７０Ａは、車両速度ＳＶがしきい値Ｖｔｈを下回っていると判定すると（ステップＳ５０においてＹＥＳ）、ステップＳ１１０へ処理を進める。一方、ステップＳ５０において車両速度ＳＶがしきい値Ｖｔｈ以上であると判定されると（ステップＳ５０においてＮＯ）、キャリア周波数制御部１７０Ａは、その後の処理を行なうことなく一連の処理を終了する。

なお、ステップＳ１１０以下の処理は、図９に示される処理と同じであるので説明を繰返さない。

なお、上記においては、ステップＳ１０において両踏み中であると判定されると、ステップＳ３０においてキャリア周波数ｆｃ２が通常の設定値よりも低い両踏み時用の周波数に設定されるところ、キャリア周波数制御部１７０Ａは、ステップＳ１３０においてキャリア周波数ｆｃ１がサンプリング周波数ｆｓ２の整数倍であると判定したとき、キャリア周波数ｆｃ２を通常の設定値に戻すようにステップＳ１４０においてキャリア周波数ｆｃ２を変更してもよい。

以上のように、この実施の形態３においては、キャリア周波数ｆｃ１がサンプリング周波数ｆｓ２の整数倍となり得る状況がアクセルペダルおよびブレーキペダルの両踏み時に多く発生し得るものと想定し、両踏みのときにインバータ２０のキャリア周波数ｆｃ２の変更条件が成立した場合、すなわち、低速走行時または停車時であって、かつ、車両振動が発生し得る条件が成立した場合、キャリア周波数ｆｃ２を変更する。したがって、この実施の形態３によれば、不必要にキャリア周波数ｆｃ２を変更するのを防止することができる。

［実施の形態３の変形例］
実施の形態３では、キャリア周波数ｆｃ１がサンプリング周波数ｆｓ２の整数倍であると判定されると、アクセルペダルおよびブレーキペダルが両踏み中であっても車両振動の抑制を優先してキャリア周波数ｆｃ２を変更し、または、両踏み用の設定値から通常の設定値に戻した。これに対して、この実施の形態３の変形例では、インバータ２０の素子温度を検出し、素子温度が低いときのみ、車両振動の抑制を図るためにキャリア周波数ｆｃ２を変更し、または、両踏み用の設定値から通常の設定値に戻す。言い換えると、インバータ２０の素子温度が高いときは、キャリア周波数ｆｃ２を両踏み時用の周波数に維持し、インバータ２０の素子保護を優先する。

この実施の形態３の変形例におけるハイブリッド車両１００Ｃは、図１に示したハイブリッド車両１００の構成において、温度センサ８８をさらに備え、ＥＣＵ７０に代えてＥＣＵ７０Ｃを備える。温度センサ８８は、インバータ２０に含まれるスイッチング素子の温度Ｔを検出し、その検出した温度ＴをＥＣＵ７０Ｃへ出力する。

再び図１０を参照して、ＥＣＵ７０Ｃは、実施の形態３におけるＥＣＵ７０Ｂの構成において、キャリア周波数制御部１７０Ａに代えてキャリア周波数制御部１７０Ｂを含む。

キャリア周波数制御部１７０Ｂは、ＰＷＭ信号変換部１３０からのキャリア周波数ｆｃ１、電流サンプリング部１４０からのサンプリング周波数ｆｓ２、両踏み判定部１８０からの信号ＡＢ、車両速度ＳＶ、および温度センサ８８からの温度Ｔに基づいて、インバータ２０のキャリア周波数ｆｃ２を変更するか否かを後述の方法により判定し、キャリア周波数ｆｃ２を変更すると判定すると、制御信号ＣＴＬを活性化してＰＷＭ信号変換部１６０Ａへ出力する。

図１２は、実施の形態３の変形例におけるキャリア周波数制御部１７０Ｂの制御構造を示すフローチャートである。なお、このフローチャートによる処理も、一定時間毎または所定の条件が成立するごとにメインルーチンから呼び出されて実行される。

図１２を参照して、このフローチャートは、図１１に示したフローチャートにおいて、ステップＳ３０に代えてステップＳ４０を含み、ステップＳ６０をさらに含む。すなわち、ステップＳ１０においてアクセルペダルおよびブレーキペダルが両踏み中であると判定されると、キャリア周波数制御部１７０Ｂは、温度センサ８８からの温度Ｔに基づいて、インバータ２０の素子温度がしきい値Ｔｔｈ以上であるか否かを判定する（ステップＳ４０）。なお、このしきい値Ｔｔｈは、インバータ２０に含まれるスイッチング素子の耐熱温度に基づいて決定される。

そして、キャリア周波数制御部１７０Ｂは、温度Ｔがしきい値Ｔｔｈ以上であると判定すると（ステップＳ４０においてＹＥＳ）、インバータ２０のキャリア周波数ｆｃ２を通常の設定値よりも低い両踏み時用の周波数に設定する（ステップＳ６０）。その後、キャリア周波数制御部１７０Ｂは、一連の処理を終了する。

一方、ステップＳ４０において温度Ｔがしきい値Ｔｔｈよりも低いと判定されると（ステップＳ４０においてＮＯ）、キャリア周波数制御部１７０Ｂは、ステップＳ５０へ処理を進める。

なお、ステップＳ５０以下の処理は、図１１に示される処理と同じであるので説明を繰返さない。

なお、上記においても、ステップＳ１３０においてキャリア周波数ｆｃ１がサンプリング周波数ｆｓ２の整数倍であると判定されたとき、キャリア周波数制御部１７０Ｂは、キャリア周波数ｆｃ２を通常の設定値に戻すようにステップＳ１４０においてキャリア周波数ｆｃ２を変更してもよい。

以上のように、この実施の形態３の変形例においては、インバータ２０の素子温度がしきい値Ｔｔｈ以上のときは、インバータ２０の素子保護を車両振動の抑制よりも優先し、キャリア周波数ｆｃ２を両踏み時用のキャリア周波数に設定する。したがって、この実施の形態３の変形例によれば、車両振動の抑制を図りつつ、インバータ２０の素子保護を図ることができる。

なお、上記の各実施の形態においては、ハイブリッド車両１００，１００Ａ〜１００Ｃは、モータジェネレータ３０を駆動するためにのみエンジン５０を用い、モータジェネレータ３０により発電された電力を使うモータジェネレータ４０でのみ車両の駆動力を発生するシリーズ型のハイブリッド車両であってもよいし、図示されない動力分割機構によりエンジン５０の動力を車軸とモータジェネレータ３０とに分割して伝達可能なシリーズ／パラレル型のハイブリッド車両であってもよい。

また、上記においては、この発明による制御装置を備えた電動車両の一例としてハイブリッド車両について説明したが、この発明は、複数の電動機を備えた電動車両全般に適用可能である。

なお、上記において、モータジェネレータ３０，４０は、この発明における「複数の電動機」に対応し、インバータ１０，２０は、この発明における「複数のインバータ」に対応する。また、モータジェネレータ４０は、この発明における「第１の電動機」に対応し、電流センサ８６および電流サンプリング部１４０は、この発明における「電流検出部」を形成する。さらに、モータ制御用相電圧演算部１５０およびＰＷＭ信号変換部１６０，１６０Ａは、この発明における「インバータ制御部」を形成し、キャリア周波数制御部１７０Ａ，１７０Ｂは、この発明における「周波数変換部」に対応する。

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、上記した実施の形態の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。

この発明の実施の形態１による制御装置を備えた電動車両の一例として示されるハイブリッド車両の全体ブロック図である。 図１に示すＥＣＵの機能ブロック図である。 モータ電流の波形を拡大して示した図である。 モータ電流の他の波形を拡大して示した図である。 インバータ１０のキャリア周波数マップの一例を示した図である。 インバータ２０のキャリア周波数マップの一例を示した図である。 図２に示すＰＷＭ信号変換部による信号の生成方法を説明するための波形図である。 実施の形態２におけるＥＣＵの機能ブロック図である。 図８に示すキャリア周波数制御部の制御構造を示すフローチャートである。 実施の形態３におけるＥＣＵの機能ブロック図である。 図１０に示すキャリア周波数制御部の制御構造を示すフローチャートである。 実施の形態３の変形例におけるキャリア周波数制御部の制御構造を示すフローチャートである。

符号の説明

１０，２０ インバータ、３０，４０ モータジェネレータ、５０ エンジン、６０ 駆動輪、７０，７０Ａ〜７０Ｃ ＥＣＵ、８２ 電圧センサ、８４，８６ 電流センサ、８８ 温度センサ、１１０，１４０ 電流サンプリング部、１２０，１５０ モータ制御用相電圧演算部、１３０，１６０，１６０Ａ ＰＷＭ信号変換部、１７０，１７０Ａ，１７０Ｂ キャリア周波数制御部。

Claims (8)

1. 複数の電動機を搭載する電動車両の制御装置であって、
   前記複数の電動機にそれぞれ対応して設けられ、各々が所定のキャリア周波数に応じたスイッチング周波数で動作する複数のインバータと、
   前記複数の電動機に含まれる第１の電動機に流れる電流を所定のサンプリング周波数で検出する電流検出部と、
   前記電流検出部からの検出値に基づいて前記第１の電動機に対応するインバータを制御するインバータ制御部と、
   前記第１の電動機以外の電動機に対応するインバータのキャリア周波数を示す第１のキャリア周波数と前記サンプリング周波数との関係に基づいて前記サンプリング周波数を変更可能なように構成された周波数変更部とを備え、
   前記周波数変更部は、前記第１のキャリア周波数が前記サンプリング周波数の略整数倍となるとき、前記第１のキャリア周波数が前記サンプリング周波数の略整数倍とならないように前記サンプリング周波数を変更する、電動車両の制御装置。
2. 前記第１の電動機の回転軸は、前記電動車両の駆動軸に連結される、請求項１に記載の電動車両の制御装置。
3. 前記サンプリング周波数は、前記第１の電動機に対応するインバータのキャリア周波数を示す第２のキャリア周波数に応じて決定され、
   前記周波数変更部は、前記第１のキャリア周波数が前記サンプリング周波数の略整数倍となるとき、前記第１のキャリア周波数が前記サンプリング周波数の略整数倍とならないように前記第２のキャリア周波数を変更する、請求項１または請求項２に記載の電動車両の制御装置。
4. 前記周波数変更部は、前記電動車両の速度が所定速度よりも低い場合に前記第１のキャリア周波数が前記サンプリング周波数の略整数倍となるとき、前記第１のキャリア周波数が前記サンプリング周波数の略整数倍とならないように前記サンプリング周波数を変更する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電動車両の制御装置。
5. 前記第１の電動機に対応するインバータの温度を検出する温度センサをさらに備え、
   前記周波数変更部は、前記温度センサによって検出された温度が所定温度よりも低く、かつ、前記電動車両の速度が所定速度よりも低い場合に前記第１のキャリア周波数が前記サンプリング周波数の略整数倍となるとき、前記第１のキャリア周波数が前記サンプリング周波数の略整数倍とならないように前記サンプリング周波数を変更する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電動車両の制御装置。
6. 複数の電動機を搭載する電動車両の制御装置であって、
   前記複数の電動機にそれぞれ対応して設けられ、各々が所定のキャリア周波数に応じたスイッチング周波数で動作する複数のインバータと、
   前記複数の電動機に含まれる第１の電動機に流れる電流を所定のサンプリング周波数で検出する電流検出部と、
   前記電流検出部からの検出値に基づいて前記第１の電動機に対応するインバータを制御するインバータ制御部とを備え、
   前記サンプリング周波数は、前記第１の電動機以外の電動機に対応するインバータのキャリア周波数を示す第１のキャリア周波数との関係に基づいて設定され、
   前記サンプリング周波数は、前記第１のキャリア周波数が前記サンプリング周波数の略整数倍以外の周波数となるように設定される、電動車両の制御装置。
7. 前記第１の電動機の回転軸は、前記電動車両の駆動軸に連結される、請求項６に記載の電動車両の制御装置。
8. 前記サンプリング周波数は、前記第１の電動機に対応するインバータのキャリア周波数を示す第２のキャリア周波数に応じて設定され、
   前記第２のキャリア周波数は、前記第１のキャリア周波数が前記サンプリング周波数の略整数倍以外の周波数となるように設定される、請求項６または請求項７に記載の電動車両の制御装置。

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