(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機の駆動トルクを示すトルクデータ、前記電動機の回転数を示す回転数データ及び前記電動機に交流電流を供給するインバータに供給される直流電圧を示す直流電圧データを取得するデータ取得部と、
前記トルクデータ、前記回転数データ、前記直流電圧データ、および第１参照情報に基づいて、前記インバータの制御方式としてワンパルス制御が採用された場合に、前記インバータで発生する損失及び前記電動機で発生する損失の少なくとも一部の合計である第一損失を推定する第一損失推定部と、
前記第１参照情報は、前記トルクデータ、前記回転数データ、および前記直流電圧データの組み合わせごとに、前記インバータの制御方式として前記ワンパルス制御が採用された場合の前記第一損失を示す情報であり、
前記トルクデータ、前記回転数データ、前記直流電圧データ、および第２参照情報に基づいて、前記インバータの制御方式としてパルス幅変調制御が採用された場合に、前記インバータで発生する損失及び前記電動機で発生する損失の少なくとも一部の合計である第二損失を推定する第二損失推定部と、
前記第２参照情報は、前記トルクデータ、前記回転数データ、および前記直流電圧データの組み合わせごとに、前記インバータの制御方式として前記パルス幅変調制御が採用された場合の前記第二損失を示す情報であり、
前記第一損失推定部により推定された前記第一損失が前記第二損失推定部により推定された前記第二損失よりも小さい場合、前記インバータの制御方式としてワンパルス制御を採用し、
前記第二損失推定部により推定された前記第二損失が前記第一損失推定部により推定された前記第一損失よりも小さい場合、前記インバータの制御方式として前記パルス幅変調制御を採用する、制御方式決定部と、
を備える制御装置。
【請求項２】
前記制御方式決定部は、前記回転数データにより示される前記回転数がワンパルス制御下限回転数以上である場合、前記インバータの制御方式としてワンパルス制御を採用する、
請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記制御方式決定部は、前記回転数データにより前記回転数がワンパルス制御下限回転数未満である場合、前記インバータの制御方式として前記パルス幅変調制御を採用する、
請求項１または２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記制御方式決定部は、前記回転数データにより示される前記回転数がワンパルス制御下限回転数以上であり、且つ前記トルクデータにより示される前記駆動トルクがパルス幅変調制御下限トルク未満である場合又は前記トルクデータにより示される前記駆動トルクがパルス幅変調制御上限トルクを超えている場合、前記インバータの制御方式として前記ワンパルス制御を採用する、
請求項１から３のうちいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項５】
前記制御方式決定部は、前記回転数データにより示される前記回転数がワンパルス制御下限回転数未満であり、且つ前記トルクデータにより示される前記駆動トルクがパルス幅変調制御下限トルク以上である場合又は前記トルクデータにより示される前記駆動トルクがパルス幅変調制御上限トルク以下である場合、前記インバータの制御方式として前記パルス幅変調制御を採用する、
請求項１から４のうちいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項６】
車両の動力源である電動機の駆動トルクを示すトルクデータ、前記電動機の回転数を示す回転数データ及び前記電動機に交流電流を供給するインバータに供給される直流電圧を示す直流電圧データを取得するデータ取得部と、
前記トルクデータ、前記回転数データ、前記直流電圧データ、および第１参照情報に基づいて、前記インバータの制御方式としてワンパルス制御が採用された場合に、前記インバータで発生する損失及び前記電動機で発生する損失の少なくとも一部の合計である第一損失を推定する第一損失推定部と、
前記第１参照情報は、前記トルクデータ、前記回転数データ、および前記直流電圧データの組み合わせごとに、前記インバータの制御方式として前記ワンパルス制御が採用された場合の前記第一損失を示す情報であり、
前記トルクデータ、前記回転数データ、前記直流電圧データ、および第２参照情報に基づいて、前記インバータの制御方式としてパルス幅変調制御が採用された場合に、前記インバータで発生する損失及び前記電動機で発生する損失の少なくとも一部の合計である第二損失を推定する第二損失推定部と、
前記第２参照情報は、前記トルクデータ、前記回転数データ、および前記直流電圧データの組み合わせごとに、前記インバータの制御方式として前記パルス幅変調制御が採用された場合の前記第二損失を示す情報であり、
前記第一損失推定部により推定された前記第一損失が前記第二損失推定部により推定された前記第二損失よりも小さい場合、前記インバータの制御方式としてワンパルス制御を採用し、
前記第二損失推定部により推定された前記第二損失が前記第一損失推定部により推定された前記第一損失よりも小さい場合、前記インバータの制御方式として前記パルス幅変調制御を採用する、制御方式決定部と、
を備える車両システム。
【請求項７】
電動機の駆動トルクを示すトルクデータ、前記電動機の回転数を示す回転数データ及び前記電動機に交流電流を供給するインバータに供給される直流電圧を示す直流電圧データを取得するデータ取得工程と、
前記トルクデータ、前記回転数データ、前記直流電圧データ、および第１参照情報に基づいて、前記インバータの制御方式としてワンパルス制御が採用された場合に、前記インバータで発生する損失及び前記電動機で発生する損失の少なくとも一部の合計である第一損失を推定する第一損失推定工程と、
前記第１参照情報は、前記トルクデータ、前記回転数データ、および前記直流電圧データの組み合わせごとに、前記インバータの制御方式として前記ワンパルス制御が採用された場合の前記第一損失を示す情報であり、
前記トルクデータ、前記回転数データ、前記直流電圧データ、および第２参照情報に基づいて、前記インバータの制御方式としてパルス幅変調制御が採用された場合に、前記インバータで発生する損失及び前記電動機で発生する損失の少なくとも一部の合計である第二損失を推定する第二損失推定工程と、
前記第２参照情報は、前記トルクデータ、前記回転数データ、および前記直流電圧データの組み合わせごとに、前記インバータの制御方式として前記パルス幅変調制御が採用された場合の前記第二損失を示す情報であり、
前記第一損失推定工程により推定された前記第一損失が前記第二損失推定工程により推定された前記第二損失よりも小さい場合、前記インバータの制御方式としてワンパルス制御を採用し、
前記第二損失推定工程により推定された前記第二損失が前記第一損失推定工程により推定された前記第一損失よりも小さい場合、前記インバータの制御方式として前記パルス幅変調制御を採用する、制御方式決定工程と、
を含む制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御装置、車両システム及び制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から電動機を動力源とする車両、例えば、電気自動車（ＥＶ：Electric  Vehicle）、ハイブリッド自動車（ＨＶ：Hybrid  Vehicle）、燃料電池自動車（ＦＣＶ：Fuel  Cell  Vehicle）の開発が進められている。
【０００３】
また、上述した車両に搭載されている電動機に交流電流を供給するインバータの制御方式としてワンパルス制御及びパルス幅変調制御が開発されている。
【０００４】
例えば、特許文献１に係る電気車制御装置は、同期１パルス制御モードにおけるインバータ周波数が特定周波数帯域内にあるときに、同期１パルス制御モードから多パルス制御モードに切り替える手段を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１００５４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上述した電気車制御装置は、特定の信号周波数帯におけるインバータ高調波電流の低減を図ることができるものの、電費を向上させ得ないことがある。
【０００７】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、電費を向上させることができる制御装置、車両システム及び制御方法を提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る制御装置、車両システム及び制御方法は、以下の構成を採用した。
（１）：この発明の一態様に係る制御装置は、電動機の駆動トルクを示すトルクデータ、前記電動機の回転数を示す回転数データ及び前記電動機に交流電流を供給するインバータに供給される直流電圧を示す直流電圧データを取得するデータ取得部と、前記トルクデータ、前記回転数データ及び直流電圧データを使用して前記電動機の駆動効率に基づく判定基準を導出する判定基準導出部と、前記判定基準に基づいて、前記インバータの制御方式としてワンパルス制御及びパルス幅変調制御のいずれを採用するかを決定する制御方式決定部と、を備える制御装置である。
【０００９】
（２）：上記（１）の態様において、制御装置が前記インバータの制御方式として前記ワンパルス制御が採用された場合に、前記インバータで発生する損失及び前記電動機で発生する損失の少なくとも一部の合計である第一損失を推定する第一損失推定部と、前記インバータの制御方式として前記パルス幅変調制御が採用された場合に、前記インバータで発生する損失及び前記電動機で発生する損失の少なくとも一部の合計である第二損失を推定する第二損失推定部と、を更に備え、前記判定基準導出部は、前記第一損失推定部により推定された前記第一損失が前記第二損失推定部により推定された前記第二損失よりも小さい場合、前記インバータの制御方式として前記ワンパルス制御の方が好ましいことを示す前記判定基準を導出するものである。
【００１０】
（３）：上記（１）の態様において、制御装置が前記インバータの制御方式として前記ワンパルス制御が採用された場合に、前記インバータで発生する損失及び前記電動機で発生する損失の少なくとも一部の合計である第一損失を推定する第一損失推定部と、前記インバータの制御方式として前記パルス幅変調制御が採用された場合に、前記インバータで発生する損失及び前記電動機で発生する損失の少なくとも一部の合計である第二損失を推定する第二損失推定部と、を更に備え、前記判定基準導出部は、前記第二損失推定部により推定された前記第二損失が前記第一損失推定部により推定された前記第一損失よりも小さい場合、前記インバータの制御方式として前記パルス幅変調制御の方が好ましいことを示す前記判定基準を導出するものである。
【００１１】
（４）：上記（１）の態様において、前記判定基準導出部は、前記直流電圧及び前記駆動トルクの関数であり、前記インバータの制御方式として前記ワンパルス制御が採用され得る場合における前記電動機の回転数の下限であるワンパルス制御下限回転数を前記判定基準として導出し、前記制御方式決定部は、前記回転数データにより示される前記回転数が前記ワンパルス制御下限回転数以上である場合、前記インバータの制御方式として前記ワンパルス制御を採用することを決定するものである。
【００１２】
（５）：上記（１）の態様において、前記判定基準導出部は、前記直流電圧及び前記駆動トルクの関数であり、前記インバータの制御方式として前記ワンパルス制御が採用され得る場合における前記電動機の回転数の下限であるワンパルス制御下限回転数を前記判定基準として導出し、前記制御方式決定部は、前記回転数データにより示される前記回転数が前記ワンパルス制御下限回転数未満である場合、前記インバータの制御方式として前記パルス幅変調制御を採用することを決定するものである。
【００１３】
（６）：上記（１）の態様において、前記判定基準導出部は、前記電動機回転数及び前記直流電圧の関数であり、前記インバータの制御方式として前記パルス幅変調制御が採用され得る場合における前記電動機の駆動トルクの上限及び下限であるパルス幅変調制御上限トルク及びパルス幅変調制御下限トルクを前記判定基準として導出し、前記制御方式決定部は、前記トルクデータにより示される前記駆動トルクが前記パルス幅変調制御下限トルク未満である場合又は前記トルクデータにより示される前記駆動トルクが前記パルス幅変調制御上限トルクを超えている場合、前記インバータの制御方式として前記ワンパルス制御を採用することを決定するものである。
【００１４】
（７）：上記（１）の態様において、前記判定基準導出部は、前記電動機回転数及び前記直流電圧の関数であり、前記インバータの制御方式として前記パルス幅変調制御が採用され得る場合における前記電動機の駆動トルクの上限及び下限であるパルス幅変調制御上限トルク及びパルス幅変調制御下限トルクを前記判定基準として導出し、前記制御方式決定部は、前記トルクデータにより示される前記駆動トルクが前記パルス幅変調制御下限トルク以上かつパルス幅変調制御上限トルク以下である場合、前記インバータの制御方式として前記パルス幅変調制御を採用することを決定するものである。
【００１５】
（８）：この発明の一態様に係る車両システムは、車両の動力源である電動機の駆動トルクを示すトルクデータ、前記電動機の回転数を示す回転数データ及び前記電動機に交流電流を供給するインバータに供給される直流電圧を示す直流電圧データを取得するデータ取得部と、前記トルクデータ、前記回転数データ及び直流電圧データを使用して前記電動機の駆動効率に基づく判定基準を導出する判定基準導出部と、前記判定基準に基づいて、前記インバータの制御方式としてワンパルス制御及びパルス幅変調制御のいずれを採用するかを決定する制御方式決定部と、を備える車両システムである。
【００１６】
（９）：この発明の一態様に係る制御方法は、電動機の駆動トルクを示すトルクデータ、前記電動機の回転数を示す回転数データ及び前記電動機に交流電流を供給するインバータに供給される直流電圧を示す直流電圧データを取得するデータ取得工程と、前記トルクデータ、前記回転数データ及び直流電圧データを使用して前記電動機の駆動効率に基づく判定基準を導出する判定基準導出工程と、前記判定基準に基づいて、前記インバータの制御方式としてワンパルス制御及びパルス幅変調制御のいずれを採用するかを決定する制御方式決定工程と、を含む制御方法である。
【発明の効果】
【００１７】
（１）から（９）によれば、制御装置は、トルクデータ、回転数データ及び直流電圧データを使用して導出された電動機の駆動効率に基づく判定基準に基づいて、ワンパルス制御及びパルス幅変調制御のいずれを採用するかを決定する。これにより、制御装置は、電費を向上させるができる。
【００１８】
（２）によれば、制御装置は、第一損失が第二損失よりも小さい場合、インバータの制御方式としてワンパルス制御の方が好ましいことを示す判定基準を導出する。これにより、制御装置は、パルス幅変調制御が採用された場合における損失よりもワンパルス制御が採用された場合における損失が小さいことを確認した上でワンパルス制御を採用して電費を向上させることができる。
【００１９】
（３）によれば、制御装置は、第二損失が第一損失よりも小さい場合、インバータの制御方式としてパルス幅変調制御の方が好ましいことを示す判定基準を導出する。これにより、制御装置は、ワンパルス制御が採用された場合における損失よりもパルス幅変調制御が採用された場合における損失が小さいことを確認した上でパルス幅変調制御を採用して電費を向上させることができる。
【００２０】
（４）によれば、制御装置は、ワンパルス制御下限回転数を判定基準として導出する。そして、制御装置は、回転数データにより示される回転数がワンパルス制御下限回転数以上である場合、ワンパルス制御を採用することを決定する。これにより、制御装置は、ワンパルス制御が採用された場合における第一損失を推定する処理、パルス幅変調制御が採用された場合における第二損失を推定する処理及び第一損失と第二損失との大小関係を比較する処理を実行すること無く、電動機１２の駆動トルクに合わせてワンパルス制御を採用して電費を向上させることができる。
【００２１】
（５）によれば、制御装置は、ワンパルス制御下限回転数を判定基準として導出する。そして、制御装置は、回転数データにより示される回転数がワンパルス制御下限回転数未満である場合、パルス幅変調制御を採用することを決定する。これにより、制御装置は、ワンパルス制御が採用された場合における第一損失を推定する処理、パルス幅変調制御が採用された場合における第二損失を推定する処理及び第一損失と第二損失との大小関係を比較する処理を実行すること無く、電動機１２の駆動トルクに合わせてワンパルス制御を採用して電費を向上させることができる。
【００２２】
（６）によれば、制御装置は、パルス幅変調制御上限トルク及びパルス幅変調制御下限トルクを判定基準として導出する。そして、制御装置は、トルクデータにより示される駆動トルクがパルス幅変調制御下限トルク未満である場合又はトルクデータにより示される駆動トルクがパルス幅変調制御上限トルクを超えている場合、ワンパルス制御を採用することを決定する。これにより、制御装置は、ワンパルス制御が採用された場合における第一損失を推定する処理、パルス幅変調制御が採用された場合における第二損失を推定する処理及び第一損失と第二損失との大小関係を比較する処理を実行すること無く、電動機１２の駆動トルクに合わせてワンパルス制御を採用して電費を向上させることができる。
【００２３】
（７）によれば、制御装置は、パルス幅変調制御上限トルク及びパルス幅変調制御下限トルクを判定基準として導出する。そして、制御装置は、トルクデータにより示される駆動トルクがパルス幅変調制御下限トルク以上かつパルス幅変調制御上限トルク以下である場合、パルス幅変調制御を採用することを決定する。これにより、制御装置は、ワンパルス制御が採用された場合における第一損失を推定する処理、パルス幅変調制御が採用された場合における第二損失を推定する処理及び第一損失と第二損失との大小関係を比較する処理を実行すること無く、電動機１２の駆動トルクに合わせてワンパルス制御を採用して電費を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】第一実施形態に係る車両の一例を示す図である。
【図２】第一実施形態に係る第一ＰＤＵ及び制御装置と、これらの周辺の構成との一例を示す図である。
【図３】正弦波パルス幅変調制御が実行された場合に第一実施形態に係るインバータが出力する電圧の波形の一例を示す図である。
【図４】過変調パルス幅変調制御が実行された場合に第一実施形態に係るインバータが出力する電圧の波形の一例を示す図である。
【図５】ワンパルス制御が実行された場合に第一実施形態に係るインバータが出力する電圧の波形の一例を示す図である。
【図６】第一実施形態に係るインバータの制御方式としてワンパルス制御が採用された場合における電動機の駆動トルク、電動機の回転数及びインバータに供給される直流電圧と、第一損失との関係の一例を示す図である。
【図７】第一実施形態に係るインバータの制御方式としてパルス幅変調制御が採用された場合における電動機の駆動トルク、電動機の回転数及びインバータに供給される直流電圧と、第二損失との関係の一例を示す図である。
【図８】第一実施形態に係る制御装置が実行する処理の一例を示すフローチャートである。
【図９】第二実施形態に係る制御装置が導出するワンパルス制御下限回転数、パルス幅変調制御上限トルク及びパルス幅変調制御下限トルクの一例を説明するための図である。
【図１０】第二実施形態に係る制御装置が実行する処理の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面を参照し、本発明に係る制御装置、車両システム及び制御方法の実施形態について説明する。
【００２６】
＜第一実施形態＞
図１は、第一実施形態に係る車両の一例を示す図である。図１に示すように、車両１は、例えば、電動機ジェネレータ１０と、エンジン２０と、第一ＰＤＵ（Power  Drive  Unit）３０と、第二ＰＤＵ４０と、バッテリ５０と、駆動輪６０Ａと、駆動輪６０Ｂと、トランスミッション６２と、車軸６４と、制御装置８０とを備える。
【００２７】
電動機ジェネレータ１０は、電動機１２、センサ１４及びジェネレータ１６を備える。
【００２８】
電動機１２は、車両１の動力源である。電動機１２は、例えば、第一ＰＤＵ３０及びジェネレータ１６の少なくとも一方から供給される交流電流により駆動する。第一ＰＤＵ３０は、バッテリ５０から供給された直流電力をインバータ３８により交流電流に変換して電動機１２に供給する。電動機１２が発生させた動力は、トランスミッション６２を介して車軸６４に伝達される。また、電動機１２は、車両１が制動されている場合、回生発電機として機能する。この場合、電動機１２は、当該機能により発電した電力を第一ＰＤＵ３０経由でバッテリ５０に出力する。
【００２９】
センサ１４は、例えば、電動機１２の駆動トルク及び回転数を検出し、当該駆動トルクを示すトルクデータ及び当該回転数を示す回転数データを生成する。
【００３０】
ジェネレータ１６は、エンジン２０が発生させた動力を受けて回転することにより発電する。ジェネレータ１６が発電した電力は、第二ＰＤＵ４０を介してバッテリ５０に供給される。なお、ジェネレータ１６は、省略されてもよい。この場合、ジェネレータ１６の代わりに電動機１２が発電してバッテリ５０に電力を供給する。
【００３１】
エンジン２０は、車両１の動力源である。エンジン２０が発生させた動力は、トランスミッション６２を介して車軸６４に伝達される。或いは、エンジン２０が発生させた動力は、ジェネレータ１６に伝達される。
【００３２】
図２は、第一実施形態に係る第一ＰＤＵ及び制御装置と、これらの周辺の構成との一例を示す図である。
【００３３】
図２に示すように、第一ＰＤＵ３０は、第一電圧センサ３２と、昇圧器３４と、第二電圧センサ３６と、インバータ３８と、電流センサ３９とを備える。
【００３４】
第一電圧センサ３２は、バッテリ５０と昇圧器３４との間に接続され、昇圧器３４に入力される直流電力の電圧を検出する。昇圧器３４は、当該電圧を増幅させてインバータ３８に供給する。第二電圧センサ３６は、昇圧器３４により電圧が増幅された直流電圧を検出し、当該直流電圧を示す直流電圧データを生成する。インバータ３８は、昇圧器３４から供給された直流電力を交流電力に変換して電動機１２に供給する。電流センサ３９は、電動機１２に供給されるＵ相、Ｖ相及びＷ相各々の電流を検出し、三つの電流各々を示すデータを制御装置８０に送信する。
【００３５】
図２に示すように、制御装置８０は、データ取得部８１と、第一損失推定部８２と、第二損失推定部８３と、判定基準導出部８４と、制御方式決定部８５とを備える。
【００３６】
制御装置８０が備える機能の少なくとも一部は、例えば、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）等のハードウェアプロセッサがプログラム（ソフトウェア）を実行することにより実現される。これらの構成要素のうち一部または全部は、ＬＳＩ（Large  Scale  Integration）、ＡＳＩＣ（Application  Specific  Integrated  Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable  Gate  Array）、ＧＰＵ（Graphics  Processing  Unit）等のハードウェア（回路部；circuitryを含む）によって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。
【００３７】
データ取得部８１は、センサ１４からトルクデータ及び回転数データ及び直流電圧データを取得し、第二電圧センサ３６から直流電圧データを取得する。
【００３８】
第一損失推定部８２は、インバータ３８の制御方式としてワンパルス制御が採用された場合に、インバータ３８で発生する損失及び電動機１２で発生する損失の全ての合計である第一損失を推定する。第二損失推定部８３は、インバータ３８の制御方式としてパルス幅変調（ＰＷＭ：Pulse  Width  Modulation）制御が採用された場合に、インバータ３８で発生する損失及び電動機１２で発生する損失の全ての合計である第二損失を推定する。
【００３９】
インバータ３８で発生する損失は、例えば、インバータ３８が備えるスイッチング素子が導通状態である際に電流が流れることにより発生する発熱損失、これらのスイッチング素子を導通状態又は非導通状態に切り替える際に電流が流れることにより発生する発熱損失である。また、電動機１２で発生する損失は、例えば、巻線の電気抵抗により発生する発熱損失、ステータ及びロータで発生する鉄損、ロータと電動機１２内部の空気等との摩擦により発生する風損、電動機１２が備える軸受で発生する機械損である。
【００４０】
上述したパルス幅変調制御は、例えば、正弦波パルス幅変調制御、過変調パルス幅変調制御である。正弦波パルス幅変調制御、過変調パルス幅変調制御及びワンパルス制御は、いずれもインバータ３８が備えるスイッチング素子の導通状態と非導通状態とを切り替える制御である。
【００４１】
図３は、正弦波パルス幅変調制御が実行された場合に第一実施形態に係るインバータが出力する電圧の波形の一例を示す図である。図３は、縦軸が電圧を示しており、横軸が時間を示している。正弦波パルス幅変調制御は、電圧パルスのデューティ比を調整することにより、図３に示した正弦波Ｗ１で表される交流電圧と同等の交流電圧を電動機１２に供給する制御方式である。また、正弦波パルス幅変調制御は、正弦波Ｗ１で表される交流電圧の振幅を電動機１２の線間に印加する電圧の振幅以下の状態にしてパルス幅変調を実行することにより、電圧とパルス幅変調制御信号との線形性を維持している。また、正弦波パルス幅変調制御は、当該線形性を維持する制御であるため、インバータ３８が備えるスイッチング素子の導通状態と非導通状態とを切り替えるスイッチングを実行する回数が過変調パルス幅変調制御及びワンパルス制御よりも多い。
【００４２】
図４は、過変調パルス幅変調制御が実行された場合に第一実施形態に係るインバータが出力する電圧の波形の一例を示す図である。図４は、縦軸が電圧を示しており、横軸が時間を示している。過変調パルス幅変調制御は、図４に示した正弦波Ｗ２で表される交流電圧の振幅が電動機１２の線間に印加する電圧の振幅よりも大きい状態でパルス幅変調を実行することにより、電圧とパルス幅変調信号との非線形性を許容する制御方式である。これにより、過変調パルス幅変調制御は、擬似的な正弦波である電動機１２の線間電圧を矩形波に近づくように歪ませ、当該線間電圧が擬似的な正弦波である場合よりも電圧利用率を増大させることを可能にしている。
【００４３】
図４に示すように、時刻ｔ１から時刻ｔ２の非線形期間及び時刻ｔ３から時刻ｔ４の非線形期間において、正弦波Ｗ２で表される電圧の絶対値は、実際に印加される電圧の絶対値よりも大きい。つまり、これら二つの非線形期間では、電動機１２の線間電圧が正弦波状から矩形波状に近づいており、電圧利用率が増大している。また、過変調パルス幅変調制御は、電圧とパルス幅変調制御信号との線形性を維持しない制御であるため、スイッチングを実行する回数が正弦波パルス幅変調制御よりも少ない。
【００４４】
図５は、ワンパルス制御が実行された場合に第一実施形態に係るインバータが出力する電圧の波形の一例を示す図である。図５は、縦軸が電圧を示しており、横軸が時間を示している。ワンパルス制御は、一周期ごとにスイッチングを二回実行する。例えば、図５に示すように、正弦波Ｗ３の周期に等しい時刻ｔ１から時刻ｔ３の期間において、時刻ｔ１及び時刻ｔ２の２つの時点でスイッチングが実行される。また、図４と図５とを比較すると、ワンパルス制御は、過変調パルス幅変調制御よりも更に電圧利用率を増大させることを可能にしていることが分かる。さらに、ワンパルス制御は、スイッチングを実行する回数が過変調パルス幅変調制御よりも少ない。
【００４５】
図６は、第一実施形態に係るインバータの制御方式としてワンパルス制御が採用された場合における電動機の駆動トルク、電動機の回転数及びインバータに供給される直流電圧と、第一損失との関係の一例を示す図である。図６は、インバータ３８に供給される直流電圧Ｖａ、直流電圧Ｖｂ、直流電圧Ｖｃ、…各々において、縦軸を駆動トルクとし、横軸を回転数とした場合に第一損失推定部８２が推定する第一損失を示している。
【００４６】
図６に示したドットハッチングが濃い領域程、第一損失が大きく、図６に示したドットハッチングが薄い領域程、第一損失が小さい。したがって、図６に示した例では、駆動トルクに関わらず、回転数が小さい程、パルス幅変調制御が採用された方が有利であり、回転数が大きい程、ワンパルス制御が採用された方が有利であることが分かる。
【００４７】
なお、図６に示した点線Ｄは、電動機１２の出力の限界により駆動トルク及び回転数が制限される範囲を示している。また、図６の各点に対応する第一損失は、予め算出されていてもよいし、第一損失推定部８２が第一損失を推定する処理を実行する度に算出されてもよい。
【００４８】
図７は、第一実施形態に係るインバータの制御方式としてパルス幅変調制御が採用された場合における電動機の駆動トルク、電動機の回転数及びインバータに供給される直流電圧と、第二損失との関係の一例を示す図である。図７は、インバータ３８に供給される直流電圧Ｖａ、直流電圧Ｖｂ、直流電圧Ｖｃ、…各々において、縦軸を駆動トルクとし、横軸を回転数とした場合に第二損失推定部８３が推定する第二損失を示している。
【００４９】
図７に示したドットハッチングが濃い領域程、第二損失が大きく、図７に示したドットハッチングが薄い領域程、第二損失が小さい。したがって、図７に示した例では、駆動トルクに関わらず、回転数が小さい程、パルス幅変調制御が採用された方が有利であり、回転数が大きい程、ワンパルス制御が採用された方が有利であることが分かる。
【００５０】
なお、図７に示した点線Ｄは、電動機１２の出力の限界により駆動トルク及び回転数が制限される範囲を示している。また、図７の各点に対応する第二損失は、予め算出されていてもよいし、第二損失推定部８３が第二損失を推定する処理を実行する度に算出されてもよい。
【００５１】
第一損失推定部８２及び第二損失推定部８３は、上述した全ての項目の損失の合計を推定しなくてもよい。すなわち、第一損失推定部８２は、インバータ３８の制御方式としてワンパルス制御が採用された場合に、上述した項目の一部の合計を第一損失として推定してもよい。同様に、第二損失推定部８３は、インバータ３８の制御方式としてワンパルス制御が採用された場合に、上述した項目の一部の合計を第二損失として推定してもよい。ただし、第一損失に含まれる項目と第二損失に含まれる項目とが一致していることが好ましい。
【００５２】
判定基準導出部８４は、トルクデータ、回転数データ及び直流電圧データを使用して電動機１２の駆動効率に基づく判定基準を導出する。例えば、判定基準導出部８４は、第一損失推定部８２により推定された第一損失が第二損失推定部８３により推定された第二損失よりも小さい場合、インバータ３８の制御方式としてワンパルス制御の方が好ましいことを示す判定基準を導出する。或いは、判定基準導出部８４は、第二損失推定部８３により推定された第二損失が第一損失推定部８２により推定された第一損失よりも小さい場合、インバータ３８の制御方式としてパルス幅変調制御の方が好ましいことを示す判定基準を導出する。また、判定基準導出部８４は、これら二つの判定基準を合わせた判定基準を導出してもよい。
【００５３】
制御方式決定部８５は、判定基準に基づいて、インバータ３８の制御方式としてワンパルス制御及びパルス幅変調制御のいずれを採用するかを決定する。
【００５４】
次に、図８を参照しながら、第一実施形態に係る制御装置８０が実行する処理について説明する。図８は、第一実施形態に係る制御装置が実行する処理の一例を示すフローチャートである。制御装置８０は、図８に示した処理を任意のタイミングで実行する。
【００５５】
ステップＳ１１において、データ取得部８１は、トルクデータ、回転数データ及び直流電圧データを取得する。
【００５６】
ステップＳ１２において、第一損失推定部８２は、第一損失を推定する。また、ステップＳ１２において、第二損失推定部８３は、第二損失を推定する。
【００５７】
ステップＳ１３において、判定基準導出部８４は、電動機１２の駆動効率に基づく判定基準を導出する。
【００５８】
ステップＳ１４において、制御方式決定部８５は、第一損失が第二損失よりも小さいか否かを判定する。制御方式決定部８５は、第一損失が第二損失よりも小さいと判定した場合（ステップＳ１４：ＹＥＳ）、処理をステップＳ１５に進める。一方、制御方式決定部８５は、第一損失が第二損失よりも大きいと判定した場合（ステップＳ１４：ＮＯ）、処理をステップＳ１６に進める。なお、第一損失と第二損失とが等しい場合は、処理をステップＳ１５に進めるようにしてもよいし、処理をステップＳ１６に進めるようにしてもよい。
【００５９】
ステップＳ１５において、制御方式決定部８５は、インバータ３８の制御方式としてワンパルス制御を採用し、処理を終了させる。
【００６０】
ステップＳ１６において、制御方式決定部８５は、インバータ３８の制御方式としてパルス幅変調制御を採用し、処理を終了させる。
【００６１】
以上、第一実施形態に係る制御装置について説明した。制御装置８０は、トルクデータ、回転数データ及び直流電圧データを使用して導出された電動機１２の駆動効率に基づく判定基準に基づいて、ワンパルス制御及びパルス幅変調制御のいずれを採用するかを決定する。これにより、制御装置８０は、電費の駆動効率がより高い制御方式を採用することを決定することにより、車両１の電費を向上させることができる。
【００６２】
また、制御装置８０は、第一損失が第二損失よりも小さい場合、インバータ３８の制御方式としてワンパルス制御の方が好ましいことを示す判定基準を導出する。これにより、制御装置８０は、パルス幅変調制御が採用された場合における損失よりもワンパルス制御が採用された場合における損失が小さいことを確認した上でワンパルス制御を採用して車両１の電費を向上させることができる。
【００６３】
また、制御装置８０は、第二損失が第一損失よりも小さい場合、インバータ３８の制御方式としてパルス幅変調制御の方が好ましいことを示す判定基準を導出する。これにより、制御装置８０は、ワンパルス制御が採用された場合における損失よりもパルス幅変調制御が採用された場合における損失が小さいことを確認した上でパルス幅変調制御を採用して車両１の電費を向上させることができる。
【００６４】
＜第二実施形態＞
以下、第二実施形態について説明する。第二実施形態の説明では、第一実施形態と重複する事項に関する説明を適宜省略し、第一実施形態と同様の構成要素等については第一実施形態と同じ符号を使用する。第二実施形態に係る制御装置は、図２に示した第一損失推定部８２及び第二損失推定部８３を備えておらず、図２に示したデータ取得部８１、判定基準導出部８４及び制御方式決定部８５を備える。第二実施形態では、判定基準導出部８４及び制御方式決定部８５は、それぞれ以下に説明するように動作する。
【００６５】
例えば、判定基準導出部８４は、直流電圧及び駆動トルクの関数であり、インバータ３８の制御方式としてワンパルス制御が採用され得る場合における電動機１２の回転数の下限であるワンパルス制御下限回転数を判定基準として導出する。
【００６６】
この場合、制御方式決定部８５は、回転数データにより示される回転数がワンパルス制御下限回転数以上である場合、インバータ３８の制御方式としてワンパルス制御を採用することを決定する。また、制御方式決定部８５は、回転数データにより示される回転数がワンパルス制御下限回転数未満である場合、インバータ３８の制御方式としてパルス幅変調制御を採用することを決定する。
【００６７】
図９は、第二実施形態に係る制御装置が導出するワンパルス制御下限回転数、パルス幅変調制御上限トルク及びパルス幅変調制御下限トルクの一例を説明するための図である。図９は、インバータ３８に供給される直流電圧Ｖａ、直流電圧Ｖｂ、直流電圧Ｖｃ、…各々において、縦軸を駆動トルクとし、横軸を回転数とした場合におけるワンパルス制御下限回転数、パルス幅変調制御上限トルク及びパルス幅変調制御下限トルクを示している。
【００６８】
例えば、直流電圧データにより示される直流電圧が直流電圧Ｖａである場合、パルス幅変調制御が採用された方が有利な領域とワンパルス制御が採用された方が有利な領域との境界は、曲線Ｓ９となる。また、直流電圧データにより示される直流電圧が直流電圧Ｖａ以外の直流電圧であっても曲線Ｓ９と同種の曲線が存在する。
【００６９】
制御方式決定部８５は、例えば、トルクデータにより示される駆動トルクが図９に示した直線Ｃ９１上の点で表される駆動トルクであり、回転数データにより示される回転数が点Ｌ９１よりも回転数が小さい領域に位置する場合、パルス幅変調制御を採用することを決定する。一方、制御方式決定部８５は、例えば、トルクデータにより示される駆動トルクが図９に示した直線Ｃ９１上の点で表される駆動トルクであり、回転数データにより示される回転数が点Ｌ９１と一致しているか点Ｌ９１よりも回転数が大きい領域に位置する場合、ワンパルス制御を採用することを決定する。なお、点Ｌ９１は、曲線Ｓ９と直線Ｃ９１との交点であり、上述したワンパルス制御下限回転数を示している。
【００７０】
次に、図１０を参照しながら、第二実施形態に係る制御装置８０が実行する処理について説明する。図１０は、第二実施形態に係る制御装置が実行する処理の一例を示すフローチャートである。制御装置８０は、図１０に示した処理を任意のタイミングで実行する。
【００７１】
ステップＳ２１において、データ取得部８１は、トルクデータ、回転数データ及び直流電圧データを取得する。
【００７２】
ステップＳ２３において、判定基準導出部８４は、電動機１２の駆動効率に基づく判定基準を導出する。
【００７３】
ステップＳ２４において、制御方式決定部８５は、回転数データにより示される回転数がワンパルス制御下限回転数以上であるか否かを判定する。制御方式決定部８５は、回転数データにより示される回転数がワンパルス制御下限回転数以上であると判定した場合（ステップＳ２４：ＹＥＳ）、処理をステップＳ２５に進める。一方、制御方式決定部８５は、回転数データにより示される回転数がワンパルス制御下限回転数未満であると判定した（ステップＳ２４：ＮＯ）、処理をステップＳ２６に進める。
【００７４】
ステップＳ２５において、制御方式決定部８５は、インバータ３８の制御方式としてワンパルス制御を採用し、処理を終了させる。
【００７５】
ステップＳ２６において、制御方式決定部８５は、インバータ３８の制御方式としてパルス幅変調制御を採用し、処理を終了させる。
【００７６】
以上、第二実施形態に係る制御装置について説明した。制御装置８０は、トルクデータ、回転数データ及び直流電圧データを使用して導出された電動機１２の駆動効率に基づく判定基準に基づいて、ワンパルス制御及びパルス幅変調制御のいずれを採用するかを決定する。これにより、制御装置８０は、電費２の駆動効率がより高い制御方式を採用することを決定することにより、車両１の電費を向上させることができる。
【００７７】
また、制御装置８０は、回転数データにより示される回転数がワンパルス制御下限回転数以上である場合、ワンパルス制御を採用することを決定する。これにより、制御装置８０は、ワンパルス制御が採用された場合における第一損失とパルス幅変調制御が採用された場合における第二損失との大小関係を比較する処理を実行すること無く、電動機１２の回転数に合わせてワンパルス制御を採用して車両１の電費を向上させることができる。
【００７８】
また、制御装置８０は、回転数データにより示される回転数がワンパルス制御下限回転数未満である場合、パルス幅変調制御を採用することを決定する。これにより、制御装置８０は、ワンパルス制御が採用された場合における第一損失とパルス幅変調制御が採用された場合における第二損失との大小関係を比較する処理を実行すること無く、電動機１２の回転数に合わせてパルス幅変調制御を採用して車両１の電費を向上させることができる。
【００７９】
なお、第二実施形態では、判定基準導出部８４がワンパルス制御下限回転数を判定基準として導出する場合を例に挙げたが、これに限定されない。
【００８０】
例えば、判定基準導出部８４は、モータ回転数及び直流電圧の関数であり、インバータ３８の制御方式としてパルス幅変調制御が採用され得る場合における電動機１２の駆動トルクの上限及び下限であるパルス幅変調制御上限トルク及びパルス幅変調制御下限トルクを判定基準として導出してもよい。
【００８１】
そして、制御方式決定部８５は、トルクデータにより示される駆動トルクがパルス幅変調制御下限トルク未満である場合又はトルクデータにより示される駆動トルクがパルス幅変調制御上限トルクを超えている場合、インバータ３８の制御方式としてワンパルス制御を採用することを決定する。また、制御方式決定部８５は、トルクデータにより示される駆動トルクがパルス幅変調制御下限トルク以上かつパルス幅変調制御上限トルク以下である場合、インバータ３８の制御方式としてパルス幅変調制御を採用することを決定する。
【００８２】
制御方式決定部８５は、例えば、回転数データにより示される回転数が図９に示した直線Ｃ９２上の点で表される回転数であり、トルクデータにより示される駆動トルクが点Ｕ９２と点Ｌ９２とを結んだ線分上、点Ｕ９２上又は点Ｌ９２上に位置している点で表される場合、パルス幅変調制御を採用することを決定する。一方、制御方式決定部８５は、例えば、回転数データにより示される回転数が図９に示した直線Ｃ９２上の点で表される回転数であり、トルクデータにより示される駆動トルクが直線Ｃ９２から当該線分、点Ｕ９２及び点Ｌ９２を除いた部分に位置している点で表される場合、ワンパルス制御を採用することを決定する。
【００８３】
これにより、制御装置８０は、ワンパルス制御が採用された場合における第一損失を推定する処理、パルス幅変調制御が採用された場合における第二損失を推定する処理及び第一損失と第二損失との大小関係を比較する処理を実行すること無く、電動機１２の駆動トルクに合わせてワンパルス制御を採用して車両１の電費を向上させることができる。
【００８４】
以上、本発明を実施するための形態について実施形態を用いて説明したが、本発明は上述した実施形態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の変形及び置換を加えることができる。
【符号の説明】
【００８５】
８０…制御装置、８１…データ取得部、８２…第一損失推定部、８３…第二損失推定部、８４…判定基準導出部、８５…制御方式決定部
【図１】
0006989574.tif 000002
【図２】
0006989574.tif 000003
【図３】
0006989574.tif 000004
【図４】
0006989574.tif 000005
【図５】
0006989574.tif 000006
【図６】
0006989574.tif 000007
【図７】
0006989574.tif 000008
【図８】
0006989574.tif 000009
【図９】
0006989574.tif 000010
【図１０】
0006989574.tif 000011