JP6828297B2 - 自動車 - Google Patents

Description

本発明は、自動車に関し、詳しくは、モータとインバータとバッテリと昇圧コンバータとを備える自動車に関する。

従来、この種の自動車としては、電動機と、複数のスイッチング素子のスイッチングによって電動機を駆動するインバータ回路を有する電力変換装置と、を備えるものにおいて、電動機のトルク指令に基づく電圧の変調率および電圧位相と、電動機の電気１周期のパルス数と、に基づいて複数のスイッチング素子のパルス信号を生成して複数のスイッチング素子のスイッチング制御を行なうものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この自動車では、変調率と電圧位相とパルス数とに基づいて電力変換装置および電動機の電力損失が最小となるようにパルス信号を生成することにより、電力変換装置および電動機を有する駆動システム全体の損失の低減を図っている。

特開２０１３−１６２６６０号公報

こうした自動車では、比較的高い静粛性が実現されることから、歩行者等が車両の接近に気づきにくい。このため、モータのトルク指令に基づく各相の電圧指令と搬送波電圧との比較によって複数のスイッチング素子のパルス信号を生成して複数のスイッチング素子のスイッチング制御を行なうものにおいて、複数のスイッチング素子のスイッチングに起因して生じる電磁音によって歩行者等に車両の接近を報知することが考えられている。この場合、搬送波電圧の周波数（キャリア周波数）を変化させることによって、電動機に供給される電流のリプル成分（リプル電流）を調節して、電磁音を調節している。しかしながら、上述の制御を行なうもの、即ち、電圧の変調率と電圧位相とパルス数とパルスタイプ（例えば、電力変換装置および電動機の電力損失が最小となるようにパルス信号を生成するタイプ）とに基づいて複数のスイッチング素子のパルス信号を生成して複数のスイッチング素子のスイッチング制御を行なうものにおいて、どのように電磁音を調節する（所望のものとする）かについては未だ課題とされている。

本発明の自動車は、電圧の変調率と電圧位相とパルスタイプとパルス数とを用いてインバータの複数のスイッチング素子のＰＷＭ信号を生成して複数のスイッチング素子のスイッチングを行なうものにおいて、インバータの駆動に伴って生じる電磁音を調節する（所望のものとする）ことを主目的とする。

本発明の自動車は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の自動車は、
走行用のモータと、
複数のスイッチング素子のスイッチングによって前記モータを駆動するインバータと、
バッテリと、
前記バッテリが接続された低電圧側電力ラインと前記インバータが接続された高電圧側電力ラインとの間で電圧の変換を伴って電力のやりとりを行なう昇圧コンバータと、
前記インバータと前記昇圧コンバータとを制御する制御装置と、
を備える自動車であって、
前記制御装置は、電圧の変調率と電圧位相とパルスタイプと前記モータの電気角の所定周期のパルス数とを用いて前記複数のスイッチング素子のＰＷＭ信号を生成して前記複数のスイッチング素子のスイッチングを行なうと共に、前記高電圧側電力ラインの目標電圧を用いて前記昇圧コンバータを制御し、
更に、前記制御装置は、前記複数のスイッチング素子のスイッチングに起因して生じる電磁音の音程が要求音程となるように前記パルスタイプと前記パルス数と要求変調率とを設定し、前記変調率が前記要求変調率となるように前記目標電圧を設定する、
ことを要旨とする。

この本発明の自動車では、電圧の変調率と電圧位相とパルスタイプとモータの電気角の所定周期のパルス数とを用いて複数のスイッチング素子のＰＷＭ信号を生成して複数のスイッチング素子のスイッチングを行なうと共に、高電圧側電力ラインの目標電圧を用いて昇圧コンバータを制御する。そして、この際において、複数のスイッチング素子のスイッチングに起因して生じる電磁音の音程が要求音程となるようにパルスタイプとパルス数と要求変調率とを設定し、変調率が要求変調率となるように目標電圧を設定する。このようにして設定した目標電圧を用いて昇圧コンバータを制御することにより、要求音程に応じたパルスタイプおよびパルス数および要求変調率（変調率）に基づいて複数のスイッチング素子のＰＷＭ信号を生成して複数のスイッチング素子のスイッチングを行なうことになるから、要求音程の電磁音を発生させて、歩行者等に車両の接近を報知することができる。ここで、パルスタイプは、モータの鉄損を低減するようにＰＷＭ信号を生成するタイプと高調波を低減するようにＰＷＭ信号を生成するタイプとを含む、ものとしてもよい。

こうした本発明の自動車において、前記制御装置は、前記モータのトルク指令および回転数に基づいて前記高電圧側電力ラインの許容電圧範囲を設定し、前記許容範囲に基づいて前記変調率として選択可能な変調率範囲を設定し、前記変調率範囲に基づいて前記音程として選択可能な音程グループを設定し、前記音程グループ内で前記要求音程を設定する、ものとしてもよい。こうすれば、高電圧側電力ラインの許容電圧範囲を考慮して要求音程を設定することができる。

本発明の一実施例としての駆動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。 実施例の電子制御ユニット５０により実行される制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 モータ３２の回転数Ｎｍが或る値のときの電磁音の各周波数成分の一例を示す説明図である。

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駆動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、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。

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に接続されると共に高電圧側電力ライン４２を介して昇圧コンバータ４０に接続されている。このインバータ３４は、６つのトランジスタＴ１１〜Ｔ１６と、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の正極母線と負極母線とに対して、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。６つのダイオードＤ１１〜Ｄ１６は、それぞれ、トランジスタＴ１１〜Ｔ１６に逆方向に並列接続されている。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。以下、トランジスタＴ１１〜Ｔ１３を「上アーム」，トランジスタＴ１４〜Ｔ１６を「下アーム」ということがある。高電圧側電力ライン４２の正極母線と負極母線とには、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の正極母線と負極母線とには、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とに接続されている。この昇圧コンバータ４０は、２つのトランジスタＴ３１，Ｔ３２と、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の正極母線に接続されている。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の負極母線と、に接続されている。２つのダイオードＤ３１，Ｄ３２は、それぞれ、トランジスタＴ３１，Ｔ３２に逆方向に並列接続されている。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の正極母線と、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の電力を電圧の昇圧を伴っ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の電力を電圧の降圧を伴っ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の他に、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，モータ３２の各相に流れる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，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、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，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，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，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も挙げることができる。また、車速センサ６８からの車速ＶＳも挙げることができる。

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，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。

電子制御ユニット５０は、回転位置検出センサ３２ａからのモータ３２の回転子の回転位置θｍに基づいてモータ３２の電気角θｅや角速度ωｍ，回転数Ｎｍを演算している。また、電子制御ユニット５０は、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から放電可能な電力の容量の割合である。

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ＶＳ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、モータ３２をトルク指令Ｔｍ＊に基づいて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。

ここで、インバータ３４の制御について説明する。実施例では、インバータ３４の制御として、正弦波ＰＷＭ（パルス幅変調）制御，過変調ＰＷＭ制御，矩形波制御の何れかを実行する。正弦波ＰＷＭ制御は、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を制御する制御であり、過変調ＰＷＭ制御は、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を制御する制御であり、矩形波制御は、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を制御する制御である。正弦波ＰＷＭ制御を実行する場合、正弦波電圧に基づくパルス幅変調電圧を擬似的な三相交流電圧とするときには、変調率Ｒｍは値０〜略０．６１となり、正弦波電圧に３ｎ次（例えば３次）高調波電圧を重畳して得られる重畳後電圧に基づくパルス幅変調電圧を擬似的な三相交流電圧とするときには、変調率Ｒｍは値０〜略０．７１となる。変調率Ｒｍは、インバータ３４の入力電圧（高電圧側電力ライン４２の電圧ＶＨ）に対する出力電圧（モータ３２の印加電圧）の実効値の割合である。実施例では、正弦波ＰＷＭ制御を実行できる変調率Ｒｍの領域を大きくするために、重畳後電圧に基づくパルス幅変調電圧を擬似的な三相交流電圧とするものとした。また、矩形波制御を実行する場合、変調率Ｒｍは略０．７８となる。実施例では、これらを踏まえて、変調率Ｒｍに基づいて、正弦波ＰＷＭ制御，過変調ＰＷＭ制御，矩形波制御の何れかを実行するものとした。以下、正弦波ＰＷＭ制御について説明する。過変調ＰＷＭ制御や矩形波制御については本発明の中核をなさないことから、詳細な説明は省略する。

正弦波ＰＷＭ制御として、実施例では、電圧の変調率Ｒｍおよび電圧位相θｐとパルスパターンＰＰとに基づいてトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のＰＷＭ信号を生成してトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のスイッチング制御を行なうものとした。ここで、パルスパターンＰＰは、パルスタイプＰＴと所定周期（例えば、モータ３２の電気角θｅの半周期や１周期など）のパルス数Ｎｐとの組み合わせである。パルスタイプＰＴとしては、モータ３２の鉄損を低減する（例えば最小にする）ようにＰＷＭ信号を生成するタイプＰＴａと、電圧や電流の高調波（特に、モータ３２の回転６次や回転１２次などの低次高調波）を低減する（例えば最小にする）ようにＰＷＭ信号を生成するタイプＰＴｂと、を用いるものとした。これにより、モータ３２の鉄損を低減したり高調波を低減したりすることができる。

次に、こうして構成された実施例の電気自動車２０の動作について説明する。図２は、実施例の電子制御ユニット５０により実行される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。

制御ルーチンが実行されると、電子制御ユニット５０のＣＰＵ５２は、まず、モータ３２のＩｕ，Ｉｖや電気角θｅ，回転数Ｎｍ，トルク指令Ｔｍ＊，高電圧側電力ライン４２の電圧ＶＨなどのデータを入力する（ステップＳ１００）。ここで、モータ３２の相電流Ｉｕ，Ｉｖは、電流センサ３２ｕ，３２ｖによって検出された値を入力するものとした。モータ３２の電気角θｅや回転数Ｎｍは、回転位置検出センサ３２ａによって検出されたモータ３２の回転子の回転位置θｍに基づいて演算された値を入力するものとした。モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊は、上述の走行制御によって設定された値を入力するものとした。高電圧側電力ライン４２の電圧ＶＨは、電圧センサ４６ａによって検出されたものを入力するものとした。

こうしてデータを入力すると、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊に基づいてｄ軸，ｑ軸の電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を設定する（ステップＳ１１０）。続いて、モータ３２の各相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）に流れる電流の総和が値０であるとして、モータ３２の電気角θｅを用いて、Ｕ相，Ｖ相の相電流Ｉｕ，Ｉｖをｄ軸，ｑ軸の電流Ｉｄ，Ｉｑに座標変換（３相−２相変換）する（ステップＳ１１２）。そして、ｄ軸，ｑ軸の電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊とｄ軸，ｑ軸の電流Ｉｄ，Ｉｑとの差分ΔＩｄ，ΔＩｑに基づくフィードバック項と、ｄ軸，ｑ軸の各軸相互に干渉する項をキャンセルするためのフィードフォワード項と、の和によって、ｄ軸，ｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を設定する（ステップＳ１１４）。

次に、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊および回転数Ｎｍに基づいて、高電圧側電力ライン４２の許容下限電圧ＶＨｍｉｎを設定する（ステップＳ１２０）。ここで、高電圧側電力ライン４２の許容下限電圧ＶＨｍｉｎは、実施例では、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊および回転数Ｎｍと高電圧側電力ライン４２の許容下限電圧ＶＨｍｉｎとの予め定められた関係に、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊および回転数Ｎｍを適用して設定するものとした。

続いて、高電圧側電力ライン４２の許容下限電圧ＶＨｍｉｎおよび許容上限電圧ＶＨｍａｘとモータ３２のトルク指令Ｔｍ＊および回転数Ｎｍとに基づいて、変調率Ｒｍとして選択可能な変調率範囲を設定する（ステップＳ１３０）。ここで、変調率範囲は、高電圧側電力ライン４２の許容下限電圧ＶＨｍｉｎおよび許容上限電圧ＶＨｍａｘとモータ３２のトルク指令Ｔｍ＊および回転数Ｎｍと変調率範囲との予め定められた関係に、高電圧側電力ライン４２の許容下限電圧ＶＨｍｉｎおよび許容上限電圧ＶＨｍａｘとモータ３２のトルク指令Ｔｍ＊および回転数Ｎｍとを適用して設定するものとした。なお、高電圧側電力ライン４２の許容上限電圧ＶＨｍａｘは、高電圧側電力ライン４２の仕様などに基づいて定められる。

そして、設定した変調率範囲に基づいて、インバータ３４のスイッチングに起因して生じる電磁音の音程として選択可能な音程グループを設定する（ステップＳ１４０）。ここで、音程グループは、変調率範囲と音程グループとの予め定められた関係に変調率範囲を適用して設定するものとした。図３は、モータ３２の回転数Ｎｍが或る値のときの電磁音の各周波数成分の一例を示す説明図である。なお、電磁音の音程は、電磁音の各周波数成分のうち比較的音レベルの大きい周波数成分や各周波数の積算値などに応じて定まり、各周波数成分は、パルスパターンＰＰ（パルスタイプＰＴおよびパルス数Ｎｐ）と変調率Ｒｍと応じて定まる。図３の例では、音程Ａについてはパルス数Ｎｐが１１でパルスタイプＰＴがタイプＰＴａで変調率Ｒｍが０．３０のときの音程を示し、音程Ｂについてはパルス数Ｎｐが１１でパルスタイプＰＴがタイプＰＴｂで変調率Ｒｍが０．３０のときの音程を示し、音程Ｃについてはパルス数Ｎｐが１１でパルスタイプＰＴがタイプＰＴａで変調率Ｒｍが０．４０のときの音程を示し、音程Ｄについてはパルス数Ｎｐが１１でパルスタイプＰＴがタイプＰＴｂで変調率Ｒｍが０．４０のときの音程を示す。なお、電磁音の音程は、パルス数ＮｐとパルスタイプＰＴと変調率Ｒｍとの組み合わせの数だけ設定することができる。音程グループとしては、例えば、音程Ａ，Ｃ，・・・などの変調率Ｒｍが０．３０のグループを選択したり、音程Ｂ，Ｄ，・・・などの変調率Ｒｍが０．４０のグループを選択したりすることができる。

こうして音程グループを設定すると、設定した音程グループ内で要求音程を設定し（ステップＳ１５０）、設定した要求音程に基づいて要求変調率ＲｍｔａｇおよびパルスパターンＰＰ（パルスタイプＰＴおよびパルス数Ｎｐ）を設定する（ステップＳ１６０）。ここで、要求変調率ＲｍｔａｇおよびパルスパターンＰＰは、要求音程の変調率ＲｍおよびパルスパターンＰＰを設定すればよい。

続いて、ｄ軸，ｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊および要求変調率Ｒｍｔａｇに基づいて、変調率Ｒｍが要求変調率Ｒｍｔａｇとなるように高電圧側電力ライン４２の目標電圧ＶＨ＊を設定し（ステップＳ１７０）、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（ステップＳ１８０）。ここで、高電圧側電力ライン４２の目標電圧ＶＨ＊は、ｄ軸，ｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊および要求変調率Ｒｍｔａｇと高電圧側電力ライン４２の目標電圧ＶＨ＊との予め定められた関係に、ｄ軸，ｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊および要求変調率Ｒｍｔａｇを適用して設定するものとした。

次に、高電圧側電力ライン４２の電圧ＶＨを入力し（ステップＳ１９０）、ｄ軸，ｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊と高電圧側電力ライン４２の電圧ＶＨとに基づいて電圧の変調率Ｒｍおよび電圧位相θｐを設定する（ステップＳ２００）。ここで、変調率Ｒｍは、ｄ軸の電圧指令Ｖｄ＊の二乗とｑ軸の電圧指令Ｖｑ＊の二乗との和の平方根として計算される電圧指令絶対値Ｖｄｑを高電圧側電力ライン４２の電圧ＶＨで除して得ることができる。実施例では、上述したように、変調率Ｒｍが要求変調率Ｒｍｔａｇとなるように高電圧側電力ライン４２の目標電圧ＶＨ＊を設定すると共に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を制御するから、ステップＳ２００の処理では、高電圧側電力ライン４２の電圧ＶＨに基づいて、要求変調率Ｒｍｔａｇと略同一の値を変調率Ｒｍとして設定することになる。電圧位相θｐは、ｄ軸，ｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を成分とする電圧ベクトルのｑ軸に対する角度として得ることができる。

続いて、パルスパターンＰＰと変調率Ｒｍと電圧位相θｐとに基づいてスイッチング角θｓとスイッチングパターンＶとを設定し（ステップＳ２１０）、設定したスイッチング角θｓとスイッチングパターンＶとに基づいてインバータ３４のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のＰＷＭ信号を生成し（ステップＳ２２０）、生成したＰＷＭ信号を用いてトランジスタＴ１１〜Ｔ１６の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。

ここで、スイッチング角θｓは、モータ３２の各相の相電圧（トランジスタＴ１１〜Ｔ１６のうち対応する相のトランジスタのオンオフ、例えばＵ相についてはトランジスタＴ１１，Ｔ１４のオンオフ）を切り替える角度である。

また、スイッチングパターンＶは、トランジスタＴ１１〜Ｔ１３のオンオフの組み合わせを示すパターンであり、パターンＶ０〜Ｖ７を用いるものとした。なお、トランジスタＴ１１〜Ｔ１６のオンオフの組み合わせでなくトランジスタＴ１１〜Ｔ１３のオンオフの組み合わせを用いるのは、通常、トランジスタＴ１１〜Ｔ１６のうち対応する上アームと下アームとを同時にオンとすることはなく、トランジスタＴ１４〜Ｔ１６のオンオフの組み合わせを省略しても差し支えないためである。パターンＶ０〜Ｖ７は以下の通りである。
パターンＶ０：トランジスタＴ１１〜Ｔ１３の全てがオフ
パターンＶ１：トランジスタＴ１１，Ｔ１２がオフでトランジスタＴ１３がオン
パターンＶ２：トランジスタＴ１１，Ｔ１３がオフでトランジスタＴ１２がオン
パターンＶ３：トランジスタＴ１１がオフでトランジスタＴ１２，Ｔ１３がオン
パターンＶ４：トランジスタＴ１１がオンでトランジスタＴ１２，Ｔ１３がオフ
パターンＶ５：トランジスタＴ１１，Ｔ１３がオンでトランジスタＴ１２がオフ
パターンＶ６：トランジスタＴ１１，Ｔ１２がオンでトランジスタＴ１３がオフ
パターンＶ７：トランジスタＴ１１〜Ｔ１３が全てオン

こうしてＰＷＭ信号を生成すると、生成したＰＷＭ信号を用いてインバータ３４のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のスイッチングを行なう。即ち、モータ３２のスイッチング角θｓで、スイッチング角θｓに対応するスイッチングパターンＶとなるようにトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のスイッチングを行なう。こうしたインバータ３４の制御により、パルスタイプＰＴ（タイプＰＴａまたはタイプＰＴｂ）およびパルス数ＮｐからなるパルスパターンＰＰに応じて、モータ３２の鉄損を低減したり電圧や電流の高調波を低減したりすることができる。

電気自動車２０では、比較的高い静粛性が実現されることから、歩行者等が車両の接近に気づきにくい。このため、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊に基づく各相の電圧指令と搬送波電圧（三角波電圧）との比較によってトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のＰＷＭ信号を生成してトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のスイッチング制御を行なうものにおいて、トランジスタＴ１１〜Ｔ１６のスイッチングに起因して生じる電磁音によって歩行者等に車両の接近を報知することが考えられている。この場合、搬送波電圧の周波数（キャリア周波数）を変化させることによって、モータ３２に供給される電流のリプル成分（リプル電流）を調節して、電磁音を調節している。しかしながら、実施例のように変調率Ｒｍと電圧位相θｐとパルスパターンＰＰとパルス数Ｎｐとに基づいてトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のＰＷＭ信号を生成してトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のスイッチング制御を行なうものにおいて、どのように電磁音を調節するかについては未だ課題とされていた。このことを踏まえて、実施例では、高電圧側電力ライン４２の電圧ＶＨが要求音程に応じた変調率Ｒｍとなるように高電圧側電力ライン４２の目標電圧ＶＨ＊を設定して昇圧コンバータ４０を制御するものとした。これにより、要求音程に応じた要求変調率Ｒｍｔａｇ（変調率Ｒｍ）およびパルスタイプＰＴおよびパルス数Ｎｐに基づいてインバータ３４のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のＰＷＭ信号を生成してトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のスイッチング制御を行なうことになるから、要求音程（所望の音程）の電磁音を発生させて、歩行者等に車両の接近を報知することができる。しかも、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊および回転数Ｎｍに基づく高電圧側電力ライン４２の許容下限電圧ＶＨｍｉｎと、許容上限電圧ＶＨｍａｘと、に基づいて変調率範囲を設定すると共に変調率Ｒｍが変調率範囲内となる音程グループから要求音程を設定する。これにより、高電圧側電力ライン４２の許容下限電圧ＶＨｍｉｎおよび許容上限電圧ＶＨｍａｘを考慮して（高電圧側電力ライン４２の電圧ＶＨが許容下限電圧ＶＨｍｉｎおよび許容上限電圧ＶＨｍａｘの範囲内となるように）要求音程を設定することができる。

以上説明した実施例の電気自動車２０では、変調率Ｒｍと電圧位相θｐとパルスタイプＰＴおよびパルス数Ｎｐとを用いてインバータ３４のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のＰＷＭ信号を設定してトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のスイッチング制御を行なうと共に、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。そして、この際において、トランジスタＴ１１〜Ｔ１６のスイッチングに起因して生じる電磁音の音程が要求音程となるようにパルスタイプＰＴとパルス数Ｎｐと要求変調率Ｒｍｔａｇとを設定し、この変調率Ｒｍに基づいて目標電圧ＶＨ＊を設定する。これにより、要求音程に応じた要求変調率Ｒｍｔａｇ（変調率Ｒｍ）およびパルスタイプＰＴおよびパルス数Ｎｐに基づいてインバータ３４のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のＰＷＭ信号を生成してトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のスイッチング制御を行なうことになるから、要求音程（所望の音程）の電磁音を発生させて、歩行者等に車両の接近を報知することができる。

実施例の電気自動車２０では、高電圧側電力ライン４２の許容下限電圧ＶＨｍｉｎおよび許容上限電圧ＶＨｍａｘとモータ３２のトルク指令Ｔｍ＊および回転数Ｎｍとに基づいて変調率範囲を設定し、この変調率範囲に基づいて音程グループを設定し、この音程グループ内で要求音程を設定するものとした。しかし、高電圧側電力ライン４２の許容下限電圧ＶＨｍｉｎおよび許容上限電圧ＶＨｍａｘとモータ３２のトルク指令Ｔｍ＊および回転数Ｎｍとに基づいて、変調率範囲や音程グループを設定することなく、要求音程を直接設定するものとしてもよい。

実施例の電気自動車２０では、昇圧コンバータ４０の目標電圧ＶＨ＊は、ｄ軸，ｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊および要求変調率Ｒｍｔａｇに基づいて設定するものとした。しかし、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊および回転数Ｎｍと要求変調率Ｒｍｔａｇとに基づいて設定するものとしてもよい。

実施例の電気自動車２０では、パルスパターンＰＰのパルスタイプＰＴとして、モータ３２の鉄損を低減するようにＰＷＭ信号を生成するタイプＰＴａと、電圧や電流の高調波を低減するようにＰＷＭ信号を生成するタイプＰＴｂと、の２つのタイプを用いるものとした。しかし、パルスタイプＰＴとして、３つ以上のパルスタイプＰＴを用いるものとしてもよい。この場合、例えば、モータ３２の鉄損を低減するようにＰＷＭ信号を生成するタイプ，モータ３２の銅損を低減するようにＰＷＭ信号を生成するタイプ，モータ３２のトルクリプルを低減するようにＰＷＭ信号を生成するタイプ，インバータ３４の損失を低減するようにＰＷＭ信号を生成するタイプ，モータ３２およびインバータ３４のトータル損失を低減するようにＰＷＭ信号を生成するタイプ，電圧の高調波を低減するようにＰＷＭ信号を生成するタイプ，電流の高調波を低減するようにＰＷＭ信号を生成するタイプなどを用いるものとしてもよい。

実施例では、走行用のモータ３２を備える電気自動車２０の構成とした。しかし、複数のモータを備える電気自動車の構成としてもよいし、モータの他にエンジンを備える、パラレルタイプやシリーズタイプのハイブリッド自動車の構成としてもよい。

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「モータ」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「バッテリ」に相当し、昇圧コンバータ４０が「昇圧コンバータ」に相当し、図２の制御ルーチンを実行する電子制御ユニット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、電気自動車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，３６ｂ 電流センサ、３４ インバータ、３６ バッテリ、３６ａ，４６ａ，４８ａ 電圧センサ、４０ 昇圧コンバータ、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、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 (1)

1. 走行用のモータと、
   複数のスイッチング素子のスイッチングによって前記モータを駆動するインバータと、
   バッテリと、
   前記バッテリが接続された低電圧側電力ラインと前記インバータが接続された高電圧側電力ラインとの間で電圧の変換を伴って電力のやりとりを行なう昇圧コンバータと、
   前記インバータと前記昇圧コンバータとを制御する制御装置と、
   を備える自動車であって、
   前記制御装置は、電圧の変調率と電圧位相とパルスタイプと前記モータの電気角の所定周期のパルス数とを用いて前記複数のスイッチング素子のＰＷＭ信号を生成して前記複数のスイッチング素子のスイッチングを行なうと共に、前記高電圧側電力ラインの目標電圧を用いて前記昇圧コンバータを制御し、
   更に、前記制御装置は、前記複数のスイッチング素子のスイッチングに起因して生じる電磁音の音程が要求音程となるように前記パルスタイプと前記パルス数と要求変調率とを設定し、前記変調率が前記要求変調率となるように前記目標電圧を設定する、
   自動車。

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