(57)【要約】【課題】低速走行時において回転電機の制御性を低下させることなく電磁音をより効果的に発生し得る制御装置を提供する。【解決手段】  ＤＣ／ＤＣコンバータ１４と、インバータ１６と、モータジェネレータＭＧ２を備える。制御部１８は、車速が所定の閾値未満の低速域であって、相対的に低速の第１の低速域である場合に、高圧側電圧がシステム上限電圧まで昇圧するようにＤＣ／ＤＣコンバータ１４を制御するとともにＰＷＭ制御モードでインバータ１６を制御し、車速が第１の低速域よりも相対的に高速の第２の低速域である場合に、高圧側電圧が過変調制御モード可能な電圧まで昇圧するようにＤＣ／ＤＣコンバータ１４を制御するとともに過変調制御モードでインバータ１６を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータに接続されたインバータと、
前記インバータに接続された回転電機と、
を備える車両の電磁音制御装置であって、
車速が所定の閾値未満の低速域であって、相対的に低速の第１の低速域である場合に、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの高圧側電圧がシステム上限電圧まで昇圧するように前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御するとともにＰＷＭ制御モードで前記インバータを制御し、車速が前記第１の低速域よりも相対的に高速の第２の低速域である場合に、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの高圧側電圧が過変調制御モード可能な電圧まで昇圧するように前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御するとともに過変調制御モードで前記インバータを制御する制御部
を備えることを特徴とする車両の電磁音制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の電磁音制御装置に関し、特に車外の歩行者等に対して接近音を出力する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ハイブリッド車両（ＨＶ）や電気自動車（ＥＶ）等の電動車両において、回転電機及びインバータから電磁音を接近音として発生させる技術が提案されている。
【０００３】
下記の特許文献１には、電動走行している最中に車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ未満のときには、車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ以上のときに比べて昇圧コンバータの高電圧側の目標電圧ＶＨが高くなるように、かつ、車速Ｖが大きいほど昇圧コンバータの高電圧側の目標電圧ＶＨが高くなるように設定することで、歩行者等に車両の接近を車速Ｖに応じた接近音を用いて知らせる技術が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、インバータのキャリア周波数を変化させることにより、電動機から発生する電磁音の音量及び音程を制御できることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−９０５５３号公報
【特許文献２】特開２０１３−１４３９０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ未満の低速走行時において昇圧コンバータの高電圧側の目標電圧ＶＨを高くすることで電磁音を増大することが可能であり、さらに、インバータのキャリア周波数を低くすることによって電磁音を増大することが可能であるが、インバータのキャリア周波数を低くするとインバータの制御周期が長くなり、回転電機の相コイルに流れる電流に含まれるリプル成分が大きくなるため、その分だけ回転電機を適切に制御できる範囲が制限されてしまう。
【０００７】
本発明の目的は、低速走行時において回転電機の制御性を低下させることなく電磁音をより効果的に発生し得る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】
【０００８】
本発明は、ＤＣ／ＤＣコンバータと、前記ＤＣ／ＤＣコンバータに接続されたインバータと、前記インバータに接続された回転電機を備える車両の電磁音制御装置であって、車速が所定の閾値未満の低速域であって、相対的に低速の第１の低速域である場合に、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの高圧側電圧がシステム上限電圧まで昇圧するように前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御するとともにＰＷＭ制御モードで前記インバータを制御し、車速が前記第１の低速域よりも相対的に高速の第２の低速域である場合に、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの高圧側電圧が過変調制御モード可能な電圧まで昇圧するように前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御するとともに過変調制御モードで前記インバータを制御する制御部を備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明において、低速域のうち相対的に低速の第１低速域である場合にＤＣ／ＤＣコンバータの高圧側電圧をシステム上限まで昇圧してインバータをＰＷＭ制御することで電流のリプル成分を大きくして電磁音を増大でき、適宜、ＰＷＭ制御のキャリア周波数を低下させて電磁音をさらに増大できる。但し、ＰＷＭ制御において低キャリア周波数を設定できる回転数には上限があり、車速が高速になると回転電機の制御性が低下してしまう。そこで、同じ低速域であっても、第１低速域よりも相対的に高速な第２低速域では、インバータをＰＷＭ制御モードではなく過変調制御モードで制御することで、回転電機の制御性を低下させることなく、過変調による電流のリプル成分増大を利用して電磁音を増大できる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、低速走行時において回転電機の制御性を低下させることなく電磁音を発生することができる。これにより、車外の歩行者等に対し、効果的に接近音を生じさせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態のシステム構成図である。
【図２】実施形態の制御フローチャートである。
【図３】他の実施形態の制御フローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。
【００１３】
図１に、本実施形態における電磁音制御装置を搭載する車両の制御システムを示す。制御システム１０は、図示しないエンジンと、主に走行用モータとして使用される回転電機であるモータジェネレータＭＧ２との一方または両方を主駆動源として使用するハイブリッド車両に搭載される。
【００１４】
制御システム１０は、モータジェネレータＭＧ２と、バッテリ１２と、バッテリ１２に接続されたＤＣ／ＤＣコンバータ１４と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４に接続された平滑コンデンサＣ１，Ｃ２と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４の昇圧側とモータジェネレータＭＧ２との間に接続されたインバータ１６と、制御部１８とを備える。
【００１５】
モータジェネレータＭＧ２は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相型回転電機であり、バッテリ１２から電力が供給される場合にモータとして機能し、車両の制動時には発電機として機能する。発電された電力は、インバータ１６を介してバッテリ１２に供給される。
【００１６】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１４は、リアクトル２０と、互いに直列接続された２つのスイッチング素子Ｓａを含む。２つのスイッチング素子Ｓａの間にリアクトル２０の一端が接続され、リアクトル２０の他端がシステムリレーＳＲ及びヒューズＦを介してバッテリ１２の正極側に接続される。システムリレーＳＲは、第１リレーＲ１と、第２リレーＲ２を含み、第２リレーＲ２は、第１リレーＲ１に並列接続され、抵抗ＲＷが直列に接続される。制御部１８は、第１リレーＲ１及び第２リレーＲ２の一方をオンし、他方をオフするように制御することで、バッテリ１２とＤＣ／ＤＣコンバータ１４とを電気的に接続可能とする。
【００１７】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１４の各スイッチング素子Ｓａに逆並列にダイオードＤａが接続され、２つのスイッチング素子Ｓａの片側のスイッチング素子Ｓａにバッテリ１２の負極側が接続される。リアクトル２０の他端とバッテリ１２の負極側との間に平滑コンデンサＣ１が接続される。２つのスイッチング素子Ｓａの両端間とインバータ１６との間に第２平滑コンデンサＣ２が接続される。
【００１８】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１４は、制御部１８によりスイッチング素子Ｓａのスイッチングが制御され、バッテリ１２の出力側電圧である低圧側電圧ＶＬを昇圧した高圧側電圧ＶＨをインバータ１６に供給する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１４の低圧側電圧ＶＬ及び高圧側電圧ＶＨは、それぞれ低圧センサ２２、高圧センサ２４で検出される。
【００１９】
インバータ１６は、互いに並列接続されたＵ相、Ｖ相、Ｗ相に対応する３本のアームＡｕ、Ａｖ、Ａｗを含み、各相のアームは互いに直列接続された２つのスイッチング素子Ｓｗを含む。各スイッチング素子Ｓｗには逆並列にダイオードＤｉが接続される。各スイッチング素子Ｓｗは、制御部１８によりスイッチング制御され、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４の高圧側から供給された直流電圧を３相交流電圧に変換してモータジェネレータＭＧ２に出力する。車両の制動時には、モータジェネレータＭＧ２からインバータ１６に出力された３相交流電圧を直流電圧に変換し、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４で降圧してバッテリ１２に供給する。
【００２０】
モータジェネレータＭＧ２の各相のステータコイル２６ｕ、２６ｖ、２６ｗとインバータ１６とを接続する動力線を流れる電流は、電流センサ２８で検出される。
【００２１】
制御部１８は、単一または複数の車載用コンピュータで構成され、機能ブロックとして、ＰＷＭ制御部と、過変調制御部と、矩形波制御部と、変調度切替部を備える。ＰＷＭ制御部は、モータジェネレータＭＧ２をＰＷＭ制御モードで制御する。過変調制御部は、モータジェネレータＭＧ２を過変調制御モードで制御する。矩形波制御部は、モータジェネレータＭＧ２を矩形波制御モードで制御する。変調度切替部は、基本制御として、ＰＷＭ制御モードと、過変調制御モードと、矩形波制御モードとを変調度で切り替える。変調度は、システム電圧でありインバータ１６の入力電圧であるＤＣ／ＤＣコンバータ１４の高圧側電圧ＶＨに対する、トルク指令値等から決定されるモータジェネレータＭＧ２の必要印加電圧である線間電圧の実効値Ｊの比（Ｊ／ＶＨ）である。変調度が予め設定された第１比率である０．６１以下ではＰＷＭ制御モードでインバータ１６を制御し、変調度が０．６１を上回り予め設定された第２比率である０．７８未満のときには過変調制御モードでインバータ１６を制御し、変調度が０．７８以上のときには矩形波制御モードでインバータ１６を制御する。
【００２２】
ＰＷＭ制御モードに加え、過変調制御モードや矩形波制御モードを用いるのは、正弦波ＰＷＭ制御では変調度０．６１が最大であり、それ以上の変調度とするためには、ＰＷＭキャリアの振幅よりも大きな振幅の電圧指令を用いる過変調制御や、モータ電圧指令を矩形波とする矩形波制御が必要となるからである。従来においては、低速から中速域においては、ＰＷＭ制御モードで問題ないためＰＷＭ制御モードを採用し、中速域において出力を向上するために過変調制御モードに切り替え、高速域において出力を向上するために矩形波制御モードに切り替えている。
【００２３】
このように、制御部１８は、低速域ではインバータ１６をＰＷＭ制御モードで制御するが、制御部１８は、この際に、車外の歩行者等に対して接近音を生じるために電磁音を増大させるべく、ＰＷＭ制御モードにおいてＤＣ／ＤＣコンバータ１４の高圧側電圧ＶＨを増大させてモータジェネレータＭＧ２の相コイルに流れる電流に含まれるリプル成分を増大させて電磁音を大きくする。また、キャリア周波数を低く設定することでリプル成分を増大させることもできる。但し、キャリア周波数を低く設定できる回転数には上限があり、例えばキャリア周波数＝０．７５ｋＨｚのときに信号１周期に制御回数６回を担保しようとすると４極対モータジェネレータでは１８７５ｒｐｍまでしか制御できなくなる。すなわち、モータジェネレータＭＧ２の制御性を低下させることなく、ＰＷＭ制御モードにおいてキャリア周波数を低く設定して電磁音を増大し得る回転数、つまり低速域は限られてしまう。
【００２４】
そこで、本実施形態における制御部１８は、モータジェネレータＭＧ２の制御性を低下させることなく低速域において電磁音を生じさせるべく、低速域をさらに第１及び第２の２つの速度域に区分し、相対的により低い第１低速域ではキャリア周波数を低くし、高圧側電圧ＶＨをシステム上限電圧まで昇圧したＰＷＭ制御モードでインバータ１６を制御するとともに、低速域でも相対的により高い第２低速域ではＰＷＭ制御ではなく、過変調制御モードに切り替えて電磁音を増大させる。低速域を例えば車速が１０ｋｍ／ｈ未満であるとすると、第１低車速域を５ｋｍ／ｈ未満とし、第２低車速域を５ｋｍ／ｈ以上１０ｋｍ／ｈ未満とすることができる。
【００２５】
本実施形態では、第１低速域ではシステム上限電圧まで昇圧した電圧とキャリア周波数による電流リプル成分で電磁音を生じさせ、低キャリア周波数ではモータジェネレータＭＧ２の制御性が低下する第２低速域では過変調による電流リプル成分により電磁音を生じさせるといえる。第２低速域では過変調制御モードで制御するため、低キャリア周波数による回転電機の制御性低下が回避され、電磁音発生と回転電機制御性とが両立し得る。
【００２６】
図２に、本実施形態における処理フローチャートを示す。
【００２７】
まず、制御部１８は、車速が低速域であるか否かを判定する（Ｓ１０１）。この判定は、車速が所定の閾値未満であるか否かを判定することで実行され、閾値は例えば１０ｋｍ／ｈに設定される。
【００２８】
車速が１０ｋｍ／ｈ未満であって低速域と判定された場合、制御部１８は、次に車速が第１低速域であるか第２低速域であるかを判定する（Ｓ１０２）。この判定は、車速が所定の閾値未満であるか否かを判定することで実行され、閾値は例えば５ｋｍ／ｈに設定される。
【００２９】
車速が５ｋｍ／ｈ未満である場合、第１低速域と判定され、制御部１８は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４のスイッチング素子Ｓａを制御して高圧側電圧ＶＨをシステム上限電圧まで高くし、キャリア周波数を例えば５ｋＨｚから０．７５ｋＨｚと低くしてインバータ１６をＰＷＭ制御モードで制御する（Ｓ１０３）。
【００３０】
また、車速が１０ｋｍ／ｈ未満であっても５ｋｍ／ｈ以上の場合、第２低速域と判定され、制御部１８は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４のスイッチング素子Ｓａを制御して高圧側電圧ＶＨを昇圧（過変調制御モードで駆動可能な程度まで昇圧）しつつ、制御モードを過変調制御モードに切り替えてインバータ１６を制御する（Ｓ１０４）。
【００３１】
他方、車速が低車速域でない場合、制御部１８は、Ｓ１０２〜Ｓ１０４の制御を行わず、通常の制御を実行する。通常の制御とは、回転数とトルクで与えられるモータジェネレータＭＧ２の動作点の状態に応じて、ＰＷＭ制御モード／過変調制御モード／矩形波制御モードを切り替えるものである。すなわち、速度とトルクとを次第に上げていくにつれ、正弦波ＰＷＭ制御モードから過変調制御モードへ、過変調制御モードから矩形波制御モードへと制御モードを切り替える。
【００３２】
本実施形態では、低速域においてＰＷＭ制御モードのみでインバータ１６を制御するのではなく、低速域においても電磁音を発生させるために過変調制御モードに移行している点に留意されたい。
【００３３】
このように、本実施形態では、低速域において、高圧側電圧ＶＨをシステム上限電圧まで高めるとともにキャリア周波数を低下させたＰＷＭ制御モードと、過変調制御モードとを併用することで電磁音を発生させ、車外の歩行者等に対する接近音としているが、状況によってはこのような低速域における電磁音の発生が不必要である場合も想定し得る。例えば、歩行者等がほとんどおらず、周囲の状況が周知である自宅近傍を低速で走行する場合等である。
【００３４】
そこで、車載のナビゲーションシステム等と連動し、予め設定された位置、施設、エリア等を走行する場合には、図２に示す制御を非実行とすることも好適である。
【００３５】
図３に、この場合の制御フローチャートを示す。
【００３６】
まず、制御部１８は、車載のナビゲーションシステム等と連動して、車両が所定エリア内に位置するか否かを判定する（Ｓ２０１）。ナビゲーションシステムは、所定エリア内に位置することを検知した場合に検知信号を制御部１８に送信し、制御部１８は、この検知信号に基づいて所定エリア内か否かを判定する。所定エリアのデータは予めナビゲーションシステムのメモリに登録される。所定エリアは例えば自宅近傍である。
【００３７】
車両が所定エリア内でない場合、制御部１８は、図２に示す制御、つまり電磁音発生制御を実行する（Ｓ２０２）。また、車両が所定エリア内である場合、制御部１８は、電磁音発生制御を禁止して非実行とする（Ｓ２０３）。これにより、接近音を生じさせる必要のないエリアにおいても、不必要に接近音を発生させてしまう事態を防止できる。ここで、Ｓ２０３の非実行は、具体的には、高圧側電圧ＶＨをシステム上限まで昇圧せず、かつ、キャリア周波数を低下させることなくＰＷＭ制御モードでインバータ１６を制御することを意味する。
【００３８】
図３では、所定エリア内では電磁音の発生を禁止しているが、これとは逆に、所定エリア内において電磁音を発生させる処理としてもよい。この場合、所定エリアとして、歩行者等が多い交差点や分岐路、幼稚園や学校近傍、見通しの悪いエリア等を登録しておくのが好適である。
【００３９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の変更が可能である。
【００４０】
例えば、本実施形態では、低速域を判定する閾値として１０ｋｍ／ｈ、第１低速域か第２低速域かを判定する閾値として５ｋｍ／ｈとしているが、これは例示であって他の任意の速度を用いることができる。また、これらの閾値は必ずしも固定である必要はなく、走行エリアによって適応的に変化させることも可能であろう。例えば、図３では、車両が所定エリア内を走行する場合に電磁音発生を禁止しているが、当該所定エリア内を走行している場合に低速域であるか否かを判定するための閾値を１０ｋｍ／ｈから５ｋｍ／ｈに下方変更することで、その分だけ低速域と判定される車速Ｖの範囲が狭まるため、電磁音発生処理が禁止される車速域が拡大する。このことは、逆に、低速域であるか否かを判定するための閾値を１０ｋｍ／ｈから上方変更することで、電磁音発生処理が実行される車速域が拡大することも意味するものである。
【符号の説明】
【００４１】
１０  制御システム、１２  バッテリ、１４  ＤＣ／ＤＣコンバータ、１６  インバータ、１８  制御部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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