(57)【要約】【課題】車室の乗員が感じる、モータの動作音による不快な騒音を低減することができるハイブリッド車両用モータ制御装置を提供する。【解決手段】ハイブリッド車両用モータ制御装置は、原動機の動作状態を判断する判断部と、判断部により判断された動作状態に基づいて、インバータへの変調率を調整する変調率調整部とを有する。変調率調整部は、原動機のうちモータのみが運転している場合、エンジンが運転中の変調率よりも小さくなるように調整する。変調率の減少により騒音の原因となる高調波の振幅も小さくなるので、車室の乗員が感じる不快な騒音を低減することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原動機として、エンジンと、ステータにコイルが巻回されたモータとを有するハイブリッド車両に搭載され、インバータを介してモータを制御するハイブリッド車両用モータ制御装置において、
原動機の動作状態を判断する判断部と、
判断部により判断された動作状態に基づいて、インバータへの変調率を調整する変調率調整部と、
を有し、
変調率調整部は、判断部によりモータのみが運転していると判断された場合、エンジンが運転中であるときの変調率よりも小さくなるように調整する、
ことを特徴とするハイブリッド車両用モータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンとモータとの出力で走行するハイブリッド車両に搭載され、モータを制御するハイブリッド車両用モータ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータは、駆動力を発生させるために様々な用途に用いられる。例えば、ハイブリッド車両などの原動機としてモータが用いられる。ハイブリッド車両に原動機として搭載されるモータとしては、従来から埋込磁石型のものが知られている。この埋込磁石型モータは、ロータの内部に磁石を備え、コイルを有するステータで発生する回転磁界とロータとの間に働く電磁的作用によりロータを回転させる。
【０００３】
下記特許文献１には、インバータからモータに供給される電力に高調波が重畳することにより騒音が発生することが開示されている。そして、下記引用文献１には、この騒音を防止するために、高調波が重畳しないセンサレス制御によってモータを駆動する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２２０１０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１のようなインバータにより電力を供給されるモータにおいては、一般的に、その電力に高調波が重畳することにより騒音が発生する。ハイブリッド車両に搭載されるモータにおいては、この騒音を含むモータの動作音が、車室内の暗騒音が低い状態、例えば走行中であってもエンジンが停止している状態である場合、車室の乗員に不快感を与えてしまう可能性がある。
【０００６】
本発明の目的は、車室の乗員が感じる、モータの動作音による不快な騒音を低減することができるハイブリッド車両用モータ制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、原動機として、エンジンと、ステータにコイルが巻回されたモータとを有するハイブリッド車両に搭載され、インバータを介してモータを制御するハイブリッド車両用モータ制御装置において、原動機の動作状態を判断する判断部と、判断部により判断された動作状態に基づいて、インバータへの変調率を調整する変調率調整部と、を有し、変調率調整部は、判断部によりモータのみが運転していると判断された場合、エンジンが運転中であるときの変調率よりも小さくなるように調整することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のハイブリッド車両用モータ制御装置によれば、車室の乗員が感じる、モータの動作音による不快な騒音を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態におけるハイブリッド車両の構成を示す図である。
【図２】電圧と高調波振幅との関係を示す図である。
【図３】電圧と変調率との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明に係るハイブリッド車両用モータ制御装置の実施形態について、図に従って説明する。まず、本実施形態に係るハイブリッド車両用モータ制御装置（以下、単に、モータ制御装置と記す）１０を搭載するハイブリッド車両１２の構成について、図１を用いて説明する。図１は、本実施形態に係るハイブリッド車両１２の概略構成を示す図である。
【００１１】
まず、本実施形態に係る充電制御装置を搭載するハイブリッド車両（以下、単に、車両と記す）１２の構成について、図１を用いて説明する。車両１２は、原動機として内燃機関（以下、エンジンと記す）１４と、第一のモータ（以下、第一ＭＧと記す）１６と、第二のモータ（以下、第二ＭＧと記す）１８とを有する。原動機１４，１６，１８には、これらの動力を分配、統合する動力分配統合機構２０が接続されている。動力分配統合機構２０には、減速機構２２を介して駆動輪２４が接続されている。各原動機１４，１６，１８の動力は、動力分配統合機構２０により統合された後、減速機構２２を介して駆動輪２４に伝達され、車両１２が走行する。
【００１２】
車両１２は、エンジン１４と第一及び第二ＭＧ１６，１８の出力を制御することにより、様々な態様の走行を行うことができる。例えば、エンジン１４または第二ＭＧ１８のどちらか一方で走行する、エンジン１４と第二ＭＧ１８とを協調して走行する、またエンジン１４の出力の一部により第一ＭＧ１６で発電を行うなど様々な態様の走行を行うことができる。さらに、減速時において、駆動輪２４から入力される車両１２の運動エネルギにより第二ＭＧ１８で回生発電を行うこともできる。
【００１３】
第一及び第二ＭＧ１６，１８は、発電機として機能するとともに、電動機として機能する同期モータである。本実施形態における第一及び第二ＭＧ１６，１８は、シャフト（図示せず）に固定され、これと一体に回転するロータ（図示せず）と、ロータの周囲に配置されたステータ（図示せず）とを有する。ロータには、永久磁石が設けられ、ステータにはコイルが巻回されている。このように構成される第一及び第二ＭＧ１６，１８においては、コイルの通電より、ステータに回転磁界が発生し、この回転磁界に吸引される力が、永久磁石を有するロータに発生して、ロータが回転する。本実施形態においては、永久磁石を用いた永久磁石界磁式同期モータについて説明したが、この構成に限定されず、誘導モータであってもよい。
【００１４】
第一及び第二ＭＧ１６，１８は、第一及び第二インバータ２６，２８とコンバータ３０を介してバッテリ３２に電気的に接続される。
【００１５】
バッテリ３２は、充放電可能な二次電池、例えばニッケル水素二次電池またはリチウムイオン二次電池などで構成される。バッテリ３２は、複数のセルを直列に接続して構成されるモジュールを複数有し、これらのモジュールをさらに直列接続している。すなわち、バッテリ３２は、直列接続されたモジュールに含まれるセルをすべて直列接続している。これにより、バッテリ３２は、車両１２を駆動するのに必要な高電圧を確保する。なお、バッテリ３２は、大容量コンデンサとすることもできる。
【００１６】
コンバータ３０は、リアクトルとスイッチング素子とを有し、スイッチング素子のスイッチング動作によりリアクトルにおけるエネルギの蓄積と放出とを繰り返し、入力電圧を変換して出力電圧を得る装置である。本実施形態のコンバータ３０は、直流電力を昇圧および降圧する双方向ＤＣ／ＤＣコンバータである。
【００１７】
第一及び第二インバータ２６，２８は、第一及び第二ＭＧ１６，１８にそれぞれ対応して設けられている。第一及び第二インバータ２６，２８は、６個のスイッチング素子を含む三相ブリッジ回路を有し、これらのスイッチング素子のスイッチング動作により直流電力を三相交流電力に変換したり、三相交流電力を直流電力に変換したりする装置である。
【００１８】
バッテリ３２に蓄えられた電力は、コンバータ３０に供給されると、コンバータ３０により昇圧され、第一及び第二インバータ２６，２８に供給される。そして、昇圧された電力は、第一及び第二インバータ２６，２８により直流電力から三相交流電力に変換された後に、第一及び第二ＭＧ１６，１８に供給されて、これらのＭＧ１６，１８を駆動する。また、回生時に第一及び第二ＭＧ１６，１８で発電された電力は、第一及び第二インバータ２６，２８により三相交流電力から直流電力に変換された後に、コンバータ３０に供給される。そして、直流電力は、コンバータ３０により降圧された後に、バッテリ３２に送られて蓄えられる。
【００１９】
車両１２はモータ制御装置１０を有する。モータ制御装置１０は、第一及び第二インバータ２６，２８をＰＷＭ（Pulse Width Modulation：パルス幅変調）制御して、第一及び第二ＭＧ１６，１８を制御する装置である。モータ制御装置１０は、一つの態様では、ハードウェア資源とソフトウェアとの協働により実現され、例えば電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）である。具体的には、モータ制御装置１０の機能は、記録媒体に記録された制御プログラムがメインメモリに読み出されてＣＰＵ（Central Processing Unit）により実行されることによって実現される。制御プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されて提供されることも可能であるし、データ信号として通信により提供されることも可能である。ただし、モータ制御装置１０は、ハードウェアのみにより実現されてもよい。また、モータ制御装置１０は、物理的に１つの装置により実現されてもよいし、複数の装置により実現されてもよい。
【００２０】
モータ制御装置１０には、別のＥＣＵ（図示せず）が接続されている。このＥＣＵは、第一及び第二ＭＧ１６，１８のトルク指令値及びエンジンの動作状態を示す信号をモータ制御装置１０へ出力する。エンジンの動作状態とは、エンジンが停止している状態とエンジンが運転している状態のことである。
【００２１】
また、モータ制御装置１０には、対象機器の状態を検出する各種センサが接続されている。具体的には、モータ制御装置１０には、第一及び第二ＭＧ１６，１８のロータの回転角度をそれぞれ検出する回転角度センサ（図示せず）が接続される。これらのセンサは、例えばレゾルバであり、第一及び第二ＭＧ１６，１８のシャフトにそれぞれ取り付けられる。また、モータ制御装置１０には、第一ＭＧ１６と第一インバータ２６を接続するケーブルと、第二ＭＧ１８と第二インバータ２８を接続するケーブルとを流れる電流をそれぞれ検出する電流センサ（図示せず）が接続されている。また、モータ制御装置１０には、コンバータ３０と第一及び第二インバータ２６，２８との間に設けられるコンデンサ（図示せず）の両端の電圧ＶＨを検出する電圧センサ（図示せず）が接続されている。コンデンサは、コンバータ３０からの直流電圧を平滑化し、その平滑化した直流電圧を第一及び第二インバータ２６，２８へ供給する。上述したセンサは、検出値をモータ制御装置１０へ出力する。
【００２２】
モータ制御装置１０は、別のＥＣＵから入力されたトルク指令値、エンジンの動作状態を示す信号、回転角度センサから入力された回転角度、電流センサから入力された電流、電圧センサから入力された電圧ＶＨに基づいて第一及び第二インバータ２６，２８に設けられたスイッチング素子を制御するための信号を生成し、その生成した信号を第一及び第二インバータ２６，２８にそれぞれ出力する。そして、モータ制御装置１０から第一及び第二インバータ２６，２８に入力された信号によりスイッチング素子が動作し、この動作により変換された電力が第一及び第二ＭＧ２６，２８に供給されて、第一及び第二ＭＧ２６，２８がそれぞれ駆動する。
【００２３】
従来技術で述べたように、モータに電力が供給されると、その電力に重畳する高調波により騒音が発生する。ハイブリッド車両に搭載されるモータにおいては、この騒音を含むモータの動作音が、車室内の暗騒音が低い状態、例えば走行中であってもエンジンが停止している状態である場合、車室の乗員に不快感を与えてしまうという問題があった。
【００２４】
そこで、この問題を解決するために、本実施形態に係るモータ制御装置１０は、原動機の動作状態を判断する判断部３４と、判断部３４により判断された動作状態に基づいて、第一及び第二インバータ２６，２８への変調率Ｄを調整する変調率調整部３６とを有する。変調率調整部３６が、判断部３４によりエンジン１４が停止状態であり、かつ第一及び第二ＭＧ１６，１８の少なくとも一方が運転していると判断された場合、エンジン１４が運転中であるときの変調率Ｄよりも小さくなるように調整する。変調率Ｄの減少により騒音の原因となる高調波の振幅も小さくなる。よって、走行中の車室内の暗騒音が低い状態、すなわちエンジンが停止中であるときの状態であっても、車室の乗員が感じる、第一及び第二ＭＧ１６，１８の動作音による不快な騒音を低減することができる。以下、本発明に係るモータ制御装置１０について、具体的に説明する。ここで、変調率Ｄとは、キャリア周波数の振幅に対する、第一及び第二ＭＧ１６，１８のコイルに印加する電圧操作量がＰＷＭ変調される際の振幅の割合である。
【００２５】
判断部３４は、別のＥＣＵからモータ制御装置１０に入力されるエンジンの動作状態を示す信号と、第一及び第二インバータ２６，２８のスイッチング素子を制御するための信号とに基づいて原動機の動作状態を判断する。具体的には、判断部３４は、エンジンの動作状態を示す信号から、エンジン１４が運転中であるか停止中であるかを判断する。そして、判断部３４は、スイッチング素子を制御するための信号から、第一及び第二ＭＧ１６，１８が運転中であるか停止中であるかをそれぞれ判断する。なお、本実施形態はこの構成に限定されず、判断部３４が、回転角度センサにより検出された回転角度、または電流センサにより検出された電流から第一及び第二ＭＧ１６，１８の動作状態を判断することもできる。
【００２６】
電圧ＶＨと高調波の振幅との関係について、図２を用いて説明する。一般的に、図２に示されるように、電圧ＶＨが高くなるにつれて、高調波の振幅は徐々に小さくなる。上述したように、高調波の振幅は、騒音の原因となるものであり、高調波の振幅が小さくなると騒音も小さくなる。つまり、図２から、騒音を低減するためには、電圧ＶＨを高くすれば良いことがわかる。
【００２７】
次に、電圧ＶＨと変調率Ｄとの関係について、図３を用いて説明する。一般的に、図３に示されるように、電圧ＶＨは変調率Ｄに依存する。具体低には、変調率Ｄが小さくなるにつれて、電圧ＶＨが大きくなる。
【００２８】
上述の関係を用いて、変調率調整部３６は、判断部３４によりエンジン１４が停止状態であり、かつ第一及び第二ＭＧ１６，１８の少なくとも一方が運転していると判断された場合、エンジン１４が運転中であるときの変調率Ｄよりも小さくなるように調整する。エンジン１４が停止状態であり、かつ第一及び第二ＭＧ１６，１８の少なくとも一方が運転している状態とは、車室内の暗騒音が低い状態であり、モータの動作音が、車室の乗員に不快感を与えてしまう可能性がある状態である。判断部３４がこのような状態であると判断した場合、変調率調整部３６は、変調率Ｄを低減する。変調率Ｄが小さくなると高調波の振幅も小さくなるので、乗員が感じる、モータの動作音による不快な騒音を低減することができる。
【００２９】
本実施形態においては、車両１０が、原動機として２つのモータと、これらに対応する２つのインバータを有する場合について説明したが、この構成に限定されず、原動機として１つのモータと、これに対応する１つのインバータとを有することもできる。
【符号の説明】
【００３０】
１０  車両用モータ制御装置、１２  ハイブリッド車両、１４  エンジン、１６  第一ＭＧ、１８  第二ＭＧ、２６  第一インバータ、２８  第二インバータ、３０  コンバータ、３２  バッテリ。
【図１】
2011051554.tif 000003
【図２】
2011051554.tif 000004
【図３】
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