(57)【要約】本発明のモータ制御装置（１）は、車輪駆動用モータ（４）と、車輪駆動用インバータ（３）と、補機である冷却ファン（８）と、を備える自動車に用いられる。車輪駆動用インバータ（３）は、車輪駆動用モータ（４）を、主キャリア周波数で、ＰＷＭ制御にて駆動する。冷却ファン（８）は、補機駆動用モータであるファンモータ（２）を有する。モータ制御装置（１）は、補機駆動用インバータ（２０）と、周波数切替部（１４）と、を備える。補機駆動用インバータ（２０）は、ファンモータ（２）を、副キャリア周波数で、ＰＷＭ制御にて駆動する。周波数切替部（１４）は、主キャリア周波数に応じて、副キャリア周波数の周波数を切り替える。
2016051742.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪駆動用モータと、
前記車輪駆動用モータを、主キャリア周波数で、ＰＷＭ制御にて駆動する車輪駆動用インバータと、
補機駆動用モータを有する補機と、
を備える自動車に用いられるモータ制御装置であって、
前記補機駆動用モータを、副キャリア周波数で、ＰＷＭ制御にて駆動する補機駆動用インバータと、
前記主キャリア周波数に応じて、前記副キャリア周波数の周波数を切り替える周波数切替部と、
を備えるモータ制御装置。
【請求項２】
前記主キャリア周波数を得る、周波数取得部をさらに備える請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記周波数切替部は、前記副キャリア周波数を前記主キャリア周波数と同じ周波数に切り替える、請求項１または請求項２のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記周波数切替部は、
前記車輪駆動用インバータが動作するとき、前記副キャリア周波数を前記主キャリア周波数と同じ周波数に切り替えるとともに、
前記車輪駆動用インバータが停止するとき、前記副キャリア周波数を不可聴域の周波数に切り替える、請求項１または請求項２のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
【請求項５】
第１の車輪駆動用モータと、
前記第１の車輪駆動用モータを、第１の主キャリア周波数で、ＰＷＭ制御にて駆動する第１の車輪駆動用インバータと、
第２の車輪駆動用モータと、
前記第２の車輪駆動用モータを、第２の主キャリア周波数で、ＰＷＭ制御にて駆動する第２の車輪駆動用インバータと、
補機駆動用モータを有する補機と、
を備える自動車に用いられるモータ制御装置であって、
前記補機駆動用モータを、副キャリア周波数で、ＰＷＭ制御にて駆動する補機駆動用インバータと、
前記第１の車輪駆動用インバータと前記第２の車輪駆動用インバータの少なくともいずれか一方が動作するとき、前記副キャリア周波数を、前記第１の主キャリア周波数と前記第２の主キャリア周波数のいずれか一方と同じ周波数に切り替えるとともに、
前記第１の車輪駆動用インバータと前記第２の車輪駆動用インバータのいずれもが停止するとき、前記副キャリア周波数を不可聴域の周波数に切り替える、
周波数切替部と、
を備えるモータ制御装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載されたモータ制御装置と、
前記モータ制御装置で駆動される補機駆動用モータと、
を備えるモータユニット。
【請求項７】
請求項６に記載のモータユニットと、
前記モータユニットを駆動する駆動部と、
を備える自動車。
【請求項８】
前記補機は、冷却ファンである、請求項１、請求項２および請求項５のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
【請求項９】
前記補機は、電動ポンプである、請求項１、請求項２および請求項５のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
【請求項１０】
請求項１に記載のモータ制御装置を制御するモータの制御方法であって、
前記車輪駆動用モータが動作する主キャリア周波数を得るステップと、
得た前記主キャリア周波数に応じて、前記副キャリア周波数の周波数を切り替えるステップと、
を備えるモータ制御方法。
【請求項１１】
請求項１に記載のモータ制御装置を制御するモータの制御方法であって、
前記車輪駆動用モータが動作しているか、停止しているか、を判定する判定ステップと、
前記判定ステップにおいて、前記車輪駆動用モータが動作していると判定したとき、前記車輪駆動用モータが動作する主キャリア周波数を得るステップと、
得た前記主キャリア周波数に応じて、前記副キャリア周波数の周波数を切り替えるステップと、
前記判定ステップにおいて、前記車輪駆動用モータが停止していると判定したとき、前記副キャリア周波数を不可聴域の周波数に切り替えるステップと、
を備えるモータ制御方法。
【請求項１２】
請求項５に記載のモータ制御装置を制御するモータの制御方法であって、
前記第１の車輪駆動用モータと前記第２の車輪駆動用モータの少なくともいずれか一方が動作しているか、前記第１の車輪駆動用モータと前記第２の車輪駆動用モータのいずれもが停止しているか、を判定する判定ステップと、
前記判定ステップにおいて、前記第１の車輪駆動用モータと前記第２の車輪駆動用モータの少なくともいずれか一方の車輪駆動用モータが動作していると判定したとき、動作している前記車輪駆動用モータが有する主キャリア周波数を得るステップと、
得た前記主キャリア周波数に応じて、前記副キャリア周波数の周波数を切り替えるステップと、
前記判定ステップにおいて、前記第１の車輪駆動用モータと前記第２の車輪駆動用モータのいずれもが停止していると判定したとき、前記副キャリア周波数を不可聴域の周波数に切り替えるステップと、
を備えるモータ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気自動車やハイブリッド車などの自動車に用いられる補機が有する補機駆動用モータのモータ制御装置とその制御方法、および、このモータ制御装置を備えるモータユニット、自動車等に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電気自動車やハイブリッド車などの自動車に用いられるモータユニットが有するモータには、つぎの内容が求められる。すなわち、自動車が有する車室内の快適性を確保するために、モータには、静音性が求められる。また、自動車という限られた空間に取り付けられるため、モータには、小型化と大出力化、高効率化が求められる。以下の説明において、電気自動車やハイブリッド車などをＥＶ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）という。【０００３】
また、以下の説明において、自動車に用いられるモータユニットとは、自動車を駆動する車輪駆動用モータ以外をいう。具体例として、自動車に用いられるモータユニットには、電池を冷却する冷却ファンや、油圧を制御する電動ポンプや、空調の吹き出し風量を変更するアクチュエータなどがある。なお、これらのモータユニットを総称して、補機ということもある。【０００４】
ところで、モータを駆動する方法として、インバータ制御が知られている。インバータ制御のひとつには、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御がある。ＰＷＭ制御を用いてモータを駆動する際、キャリア周波数を小さくすれば、モータは、スイッチングロスによる発熱量の増加が抑制される。また、キャリア周波数を小さくすれば、モータは、駆動時におけるエネルギー効率の低下を抑制できる。【０００５】
一方、ＥＶを駆動する車輪駆動用モータは、運転者の操作により、出力などが変化する。車輪駆動用モータの働き、すなわち、車輪駆動用モータの動作状態は、ＥＶの搭乗者に明らかである。よって、ＥＶの搭乗者は、車輪駆動用モータが発する動作音を、ある程度許容できる。【０００６】
また、車輪駆動用モータは、キャリア周波数を変更可能とした、ＰＷＭ制御で駆動できる。車輪駆動用モータがＰＷＭ制御で駆動される場合、車輪駆動用モータの動作条件によって、キャリア周波数を可聴域の低周波に切り替えることもできる。キャリア周波数が可聴域の低周波に切り替えられた場合、車輪駆動用モータは、スイッチングロスの低減による効率改善と、騒音の低減による快適性の向上と、を両立できる。【０００７】
なお、この分野に関する先行技術文献として、例えば、特許文献１がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第４２６３６９７号公報
【発明の概要】
【０００９】
本発明が対象とするモータ制御装置は、車輪駆動用モータと、車輪駆動用インバータと、補機と、を備える自動車に用いられる。
【００１０】
車輪駆動用インバータは、車輪駆動用モータを、主キャリア周波数で、ＰＷＭ制御にて駆動する。補機は、補機駆動用モータを有する。
【００１１】
モータ制御装置は、補機駆動用インバータと、周波数切替部と、を備える。補機駆動用インバータは、補機駆動用モータを、副キャリア周波数で、ＰＷＭ制御にて駆動する。周波数切替部は、主キャリア周波数に応じて、副キャリア周波数の周波数を切り替える。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１におけるモータ制御装置の概要を示すブロック図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態１におけるモータ制御装置の概要を示す説明図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態１におけるモータ制御装置を備える自動車の概要を示すブロック図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態１におけるモータ制御装置のフローを示すフローチャートである。
【図５】図５は、本発明の実施の形態２におけるモータ制御装置の概要を示すブロック図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態２におけるモータ制御装置の概要を示す説明図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態２におけるモータ制御装置のフローを示すフローチャートである。
【図８】図８は、本発明の実施の形態３におけるモータ制御装置の概要を示すブロック図である。
【図９】図９は、本発明の実施の形態３におけるモータ制御装置の概要を示す説明図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態３におけるモータ制御装置のフロー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】
【００１３】
本発明の実施の形態であるモータ制御装置は、後述する構成により、車輪駆動用インバータで用いる主キャリア周波数と、補機駆動用インバータで用いる副キャリア周波数とを同期させる。主キャリア周波数と副キャリア周波数とが同期すれば、副キャリア周波数を小さくすることができる。よって、補機が有する補機駆動用モータを駆動する際、モータ制御装置は、スイッチングロスを低減できる。従って、本実施の形態におけるモータ制御装置は、補機を駆動するにあたり、小型化と高出力化、高効率化を図ることが期待できる。
【００１４】
この結果、本実施の形態におけるモータ制御装置は、ＥＶの搭乗者に対する快適性を確保しながら、モータ損失を低減できる。
【００１５】
つまり、従来のモータ制御装置には、つぎの改善すべき点があった。すなわち、補機駆動用モータは、上述した車輪駆動用モータとは異なり、運転者の意図と関係なく動作することがある。しかも、補機駆動用モータの働きは、ＥＶの搭乗者に認識され難い。
【００１６】
例えば、ＥＶに取り付けられた電池が発熱した場合、電池を冷却するために、補機である冷却ファンが駆動される。一般的に、電池を冷却するファンは、直接、電池の温度を測定した結果や、電池の雰囲気温度を測定した結果に基いて、動作を始める。このとき、搭乗者は、なぜ、冷却ファンが動作したのかを理解できない。よって、ＥＶの搭乗者には、冷却ファンが動作したことの効果を認識できない。
【００１７】
従って、ＥＶの搭乗者には、冷却ファンが動作することに起因する不快な騒音のみが認識される。この結果、ＥＶの当業者に対する快適性は、低下する。
【００１８】
この対策として、従来のモータ制御装置は、補機駆動用インバータで用いる副キャリア周波数を不可聴域まで大きくすることがある。副キャリア周波数を不可聴域まで大きくすれば、ＥＶの搭乗者に対する静音性が確保できる。
【００１９】
しかしながら、副キャリア周波数を不可聴域まで大きくすれば、従来のモータ制御装置には、スイッチングロスが増えるため、熱対策などが必要になる。熱対策には、放熱板を取り付けることや、用いられるＩＣチップのパッケージ、つまり、ＩＣチップの大きさを大きくすること、などがある。よって、副キャリア周波数を不可聴域まで大きくした場合、従来のモータ制御装置では、補機の小型化と高出力化、高効率化を達成することが困難であった。
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施の形態は、本発明を具現化した一例であって、本発明の技術的範囲を制限するものではない。
【００２１】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるモータ制御装置の概要を示すブロック図である。図２は、本発明の実施の形態１におけるモータ制御装置の概要を示す説明図である。図３は、本発明の実施の形態１におけるモータ制御装置を備える自動車の概要を示すブロック図である。図４は、本発明の実施の形態１におけるモータ制御装置のフローを示すフローチャートである。
【００２２】
図１から図３に示すように、本発明の実施の形態１におけるモータ制御装置１は、車輪駆動用モータ４と、車輪駆動用インバータ３と、補機である冷却ファン８と、を備える自動車１００に用いられる。
【００２３】
車輪駆動用インバータ３は、主キャリア周波数ｆ１で、車輪駆動用モータ４をＰＷＭ制御にて駆動する。補機である冷却ファン８は、補機駆動用モータであるファンモータ２を有する。
【００２４】
モータ制御装置１は、補機駆動用インバータ２０と、周波数切替部１４と、を備える。補機駆動用インバータ２０は、副キャリア周波数ｆ２で、補機駆動用モータであるファンモータ２をＰＷＭ制御にて駆動する。周波数切替部１４は、主キャリア周波数ｆ１に応じて、副キャリア周波数ｆ２の周波数を切り替える。
【００２５】
特に、有用な構成は、以下のとおりである。すなわち、モータ制御装置１は、主キャリア周波数ｆ１を得る、周波数取得部である受信回路１５を、さらに備える。
【００２６】
モータ制御装置１において、周波数切替部１４は、副キャリア周波数ｆ２を主キャリア周波数ｆ１と同じ周波数に切り替える。
【００２７】
本実施の形態１において、モータ制御装置１は、補機として、冷却ファン８が例示される。その他、モータ制御装置１は、補機として、電動ポンプやアクチュエータなどを用いることができる。
【００２８】
また、本実施の形態１におけるモータユニット５０は、モータ制御装置１と、モータ制御装置１で駆動される補機駆動用モータであるファンモータ２と、を備える。本実施の形態１におけるモータユニット５０は、冷却ファン８で実現される。モータユニット５０である冷却ファン８は、上位ＥＣＵ７からの指令信号に基いて、駆動される。
【００２９】
また、本実施の形態１における自動車１００は、モータユニット５０である冷却ファン８と、冷却ファン８を駆動する駆動部である上位ＥＣＵ７と、を備える。
【００３０】
さらに、本実施の形態１におけるモータ制御装置は、以下の制御方法が行われる。すなわち、図４に示すように、本実施の形態１におけるモータ制御方法は、車輪駆動用モータが動作する主キャリア周波数ｆ１を得るステップ（Ｓ１）と、得た主キャリア周波数ｆ１に応じて、副キャリア周波数ｆ２の周波数を切り替えるステップ（Ｓ２）と、を備える。
【００３１】
図面を用いて、さらに詳細に説明する。
【００３２】
図１から図３に示すように、ＥＶを駆動するための主システム３０は、車輪１０４を回転する車輪駆動用モータ４と、車輪駆動用モータ４を駆動する車輪駆動用インバータ３と、電子制御ユニット（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）であるＥＣＵ６と、を有する。上位ＥＣＵ７は、搭乗者の指示に従い、自動車１００が備える各部を制御する。ＥＣＵ６は、上位ＥＣＵ７からの指令信号に基き、車輪駆動用インバータ３に主キャリア周波数ｆ１を与える。
【００３３】
車輪駆動用インバータ３は、スイッチング素子を含むインバータ回路３１と、ＰＷＭ制御回路３２と、を有する。ＰＷＭ制御回路３２は、インバータ回路３１に含まれるスイッチング素子を、オン／オフするスイッチング信号を提供する。インバータ回路３１に含まれるスイッチング素子は、ＰＷＭ制御回路３２により、ＰＷＭ制御される。
【００３４】
ＥＣＵ６は、インバータ回路３１に含まれるスイッチング素子をオン／オフする、主キャリア周波数ｆ１を生成する。生成された主キャリア周波数ｆ１は、ＥＣＵ６からＰＷＭ制御回路３２へと伝えられる。
【００３５】
ＰＷＭ制御回路３２では、伝えられた主キャリア周波数ｆ１を基本周波数としてパルス幅変調を行い、スイッチング信号を生成する。ＰＷＭ制御回路３２で生成されたスイッチング信号は、ゲート信号としてインバータ回路３１に伝えられる。
【００３６】
インバータ回路３１には、電池５から電力が供給される。インバータ回路３１は、伝えられたゲート信号に基いて、電池５から供給された電力を交流に変換する。交流に変換された電力は、車輪駆動用モータ４に供給されて、車輪駆動用モータ４を駆動する。
【００３７】
一方、ＥＶに取り付けられた冷却ファン８を駆動するための副システム４０は、ファンモータ２と、ファンモータ２を駆動する補機駆動用インバータ２０と、補機駆動用インバータ２０に制御信号を与える指令生成回路１３と、を有する。
【００３８】
補機駆動用インバータ２０は、スイッチング素子を含むインバータ回路１１と、スイッチング素子にスイッチング信号を与えるＰＷＭ制御回路１２と、を有する。インバータ回路１１に含まれるスイッチング素子は、ＰＷＭ制御回路１２により、ＰＷＭ制御される。
【００３９】
指令生成回路１３は、インバータ回路１１に含まれるスイッチング素子をオン／オフする、副キャリア周波数ｆ２を生成する。生成された副キャリア周波数ｆ２は、指令生成回路１３からＰＷＭ制御回路１２へと伝えられる。
【００４０】
ＰＷＭ制御回路１２では、伝えられた副キャリア周波数ｆ２を基本周波数としてパルス幅変調を行い、スイッチング信号を生成する。ＰＷＭ制御回路１２で生成されたスイッチング信号は、ゲート信号としてインバータ回路１１に伝えられる。
【００４１】
インバータ回路１１には、補機用電池１６から電力が供給される。インバータ回路１１は、伝えられたゲート信号に基いて、補機用電池１６から供給された電力を交流に変換する。交流に変換された電力は、ファンモータ２に供給されて、ファンモータ２を駆動する。
【００４２】
上記構成において、図１、図４に示すように、主システム３０が有するＥＣＵ６で演算された主キャリア周波数ｆ１は、主システム３０における、キャリア周波数情報として、受信回路１５にも伝えられる（Ｓ１）。キャリア周波数情報とは、インバータ駆動が行われる主システム３０の動作状態を示す信号である。受信回路１５に伝えられた主キャリア周波数ｆ１は、周波数切替部１４に伝えられる。
【００４３】
このとき、周波数切替部１４では、従来用いていた副キャリア周波数ｆ２の周波数に代えて、主キャリア周波数ｆ１の周波数をファンモータ２のキャリア周波数として切り替える（Ｓ２）。
【００４４】
指令生成回路１３では、上位ＥＣＵ７から指示された動作を実現するために、副キャリア周波数ｆ２に基いて生成されていたスイッチング信号に代えて、主キャリア周波数ｆ１の周波数に基いて生成される、新たなスイッチング信号を演算する。
【００４５】
新たなスイッチング信号に基いて、ＰＷＭ制御回路１２は、インバータ回路１１に含まれるスイッチング素子を駆動する。
【００４６】
よって、補機用電池１６から供給された電力は、交流に変更されて、ファンモータ２に供給される。
【００４７】
以上の説明から明らかなように、本実施の形態１におけるモータ制御装置は、受信回路を介して、車輪駆動用モータをＰＷＭ制御する主キャリア周波数ｆ１の周波数を得る。モータ制御装置は、周波数切替部により、補機駆動用モータをＰＷＭ制御する副キャリア周波数ｆ２の周波数を、主キャリア周波数ｆ１の周波数に切り替える。よって、モータ制御装置は、補機駆動用モータを、主キャリア周波数ｆ１と同じ周波数でＰＷＭ制御できる。
【００４８】
従って、車輪駆動用モータと補機駆動用モータとは、同期して制御できる。
【００４９】
なお、モータ制御装置１が、インバータの動作状態を示す、キャリア周波数情報によって、インバータが停止していると判断したとき、周波数切替部１４は、副キャリア周波数ｆ２を所定の周波数に切り替える。所定の周波数とは、例えば、不可聴域である１４ｋＨｚ以上の高周波である。本制御とすれば、ファンモータ２を駆動する際、インバータが有する固有周波数による騒音の発生を抑制できる。
【００５０】
（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２におけるモータ制御装置の概要を示すブロック図である。図６は、本発明の実施の形態２におけるモータ制御装置の概要を示す説明図である。図７は、本発明の実施の形態２におけるモータ制御装置のフローを示すフローチャートである。
【００５１】
なお、本実施の形態１におけるモータ制御装置と同様の構成については、同じ符号を付して、説明を援用する。
【００５２】
図５に示すように、本発明の実施の形態２におけるモータ制御装置１ａにおいて、周波数切替部１４ａは、車輪駆動用インバータ３が動作するとき、副キャリア周波数ｆ２を主キャリア周波数ｆ１と同じ周波数に切り替える。また、周波数切替部１４ａは、車輪駆動用インバータ３が停止するとき、副キャリア周波数ｆ２を不可聴域の周波数に切り替える。
【００５３】
さらに、本実施の形態２におけるモータ制御装置は、以下の制御方法が行われる。すなわち、図７に示すように、本実施の形態２におけるモータ制御方法は、車輪駆動用モータが動作しているか、停止しているか、を判定する判定ステップ（Ｓ１０）を備える。
【００５４】
本実施の形態２におけるモータ制御方法は、判定ステップ（Ｓ１０）において、車輪駆動用モータが動作していると判定したとき、車輪駆動用モータが動作する主キャリア周波数ｆ１を得るステップ（Ｓ１１）と、得た主キャリア周波数ｆ１に応じて、副キャリア周波数ｆ２の周波数を切り替えるステップ（Ｓ１２）と、を備える。
【００５５】
また、本実施の形態２におけるモータ制御方法は、判定ステップ（Ｓ１０）において、車輪駆動用モータが停止していると判定したとき、副キャリア周波数ｆ２を不可聴域の周波数に切り替えるステップ（Ｓ１３）と、を備える。
【００５６】
図面を用いて、さらに詳細に説明する。
【００５７】
図５、図６に示すように、ＥＶを駆動する車輪駆動用モータ４には、電池５から提供される電力が車輪駆動用インバータ３を介して供給される。電池５から提供される電力は、車輪駆動用インバータ３がＰＷＭ制御によるスイッチング動作を行うことにより、直流から交流に変換される。交流に変換された電力は、車輪駆動用モータ４を駆動する。
【００５８】
まず、図５、図７に示すように、モータ制御装置１ａは、上位ＥＣＵ７からの情報により、車輪駆動用モータ４が動作しているか、停止しているか、を判定する（Ｓ１０）。
【００５９】
車輪駆動用モータ４が動作している場合、ＥＵＣ６から受信回路１５にキャリア周波数情報が提供される。モータ制御装置１ａは、提供されたキャリア周波数情報に基いて、主キャリア周波数ｆ１の周波数を得る（Ｓ１１）。
【００６０】
ところで、ＥＶが駆動すれば、電池５では、充放電が生じる。充放電が生じた電池５は、発熱する。もし、電池５が高温になると、電池５の製品寿命は短くなる。
【００６１】
そこで、図６に示すように、本実施の形態２において、上位ＥＣＵ７は、電池５の温度を監視する。検出された電池５の電池温度は、上位ＥＣＵ７に伝えられる。伝えられた電池温度が予め定められた設定温度より高い場合、上位ＥＣＵ７は、冷却ファン８を駆動する。冷却ファン８が駆動すれば、電池５には冷却風が送られるため、電池５は強制的に冷却される。
【００６２】
このとき、実施の形態１で説明したように、冷却ファン８を駆動する副キャリア周波数ｆ２の周波数は、車輪駆動用インバータ３が制御されるときの主キャリア周波数ｆ１と同じ周波数になるよう、切り替えられる（Ｓ１２）。つまり、モータ制御装置１ａは、主キャリア周波数ｆ１と副キャリア周波数ｆ２とを同期させて、同じ周波数で冷却ファン８を駆動する。
【００６３】
一方、モータ制御装置１ａは、上位ＥＣＵ７からの情報により、車輪駆動用モータ４が停止していると判定することもある（Ｓ１０）。
【００６４】
このとき、副キャリア周波数ｆ２は、不可聴域の周波数となるよう、１４ｋＨｚのキャリア周波数に設定される（Ｓ１３）。
【００６５】
この場合、電池５には充放電が生じていないため、冷却ファン８の負荷は小さい。よって、冷却ファン８の負荷が小さいため、ファンモータ２をＰＷＭ制御するための副キャリア周波数ｆ２の周波数を大きくしても、補機である冷却ファン８の全体的な損失は大きくならない。
【００６６】
（実施の形態３）
図８は、本発明の実施の形態３におけるモータ制御装置の概要を示すブロック図である。図９は、本発明の実施の形態３におけるモータ制御装置の概要を示す説明図である。図１０は、本発明の実施の形態３におけるモータ制御装置のフローを示すフローチャートである。
【００６７】
なお、本実施の形態１、２におけるモータ制御装置と同様の構成については、同じ符号を付して、説明を援用する。
【００６８】
図８、図９に示すように、本発明の実施の形態３におけるモータ制御装置１ｂは、自動車に用いられる。
【００６９】
自動車は、第１の車輪駆動用モータ４ａと、第１の車輪駆動用インバータ３ａと、第２の車輪駆動用モータ４ｂと、第２の車輪駆動用インバータ３ｂと、補機駆動用モータであるファンモータ２を有する補機である冷却ファン８と、を備える。
【００７０】
第１の車輪駆動用インバータ３ａは、第１の主キャリア周波数ｆ１ａで、第１の車輪駆動用モータ４ａをＰＷＭ制御にて駆動する。
【００７１】
第２の車輪駆動用インバータ３ｂは、第２の主キャリア周波数ｆ１ｂで、第２の車輪駆動用モータ４ｂをＰＷＭ制御にて駆動する。
【００７２】
補機駆動用インバータ２０は、副キャリア周波数ｆ２で、補機駆動用モータであるファンモータ２をＰＷＭ制御にて駆動する。
【００７３】
第１の車輪駆動用インバータ３ａと第２の車輪駆動用インバータ３ｂの少なくともいずれか一方が動作するとき、周波数切替部１４ｂは、副キャリア周波数ｆ２を、第１の主キャリア周波数ｆ１ａと第２の主キャリア周波数ｆ１ｂのいずれか一方と同じ周波数に切り替える。
【００７４】
また、第１の車輪駆動用インバータ３ａと第２の車輪駆動用インバータ３ｂのいずれもが停止するとき、周波数切替部１４ｂは、副キャリア周波数ｆ２を不可聴域の周波数に切り替える。
【００７５】
さらに、図１０に示すように、本実施の形態３におけるモータ制御装置は、以下の制御方法が行われる。すなわち、本実施の形態３におけるモータ制御方法は、第１の車輪駆動用モータと第２の車輪駆動用モータの少なくともいずれか一方が動作しているか、あるいは、第１の車輪駆動用モータと第２の車輪駆動用モータのいずれもが停止しているか、を判定する判定ステップ（Ｓ２０）を備える。
【００７６】
本実施の形態３におけるモータ制御方法は、判定ステップ（Ｓ２０）において、第１の車輪駆動用モータと第２の車輪駆動用モータの少なくともいずれか一方の車輪駆動用モータが動作していると判定したとき、動作している車輪駆動用モータが有する主キャリア周波数を得るステップ（Ｓ２２）と、得た主キャリア周波数ｆ１ａ、ｆ１ｂに応じて、副キャリア周波数ｆ２の周波数を切り替えるステップ（Ｓ２３）と、を備える。
【００７７】
また、本実施の形態３におけるモータ制御方法は、判定ステップ（Ｓ２０）において、第１の車輪駆動用モータと第２の車輪駆動用モータのいずれもが停止していると判定したとき、副キャリア周波数ｆ２を不可聴域の周波数に切り替えるステップ（Ｓ２４）を備える。
【００７８】
図面を用いて、さらに詳細に説明する。
【００７９】
図８、図９に示すように、ＥＶを駆動する第１の車輪駆動用モータ４ａには、電池５から提供される電力が第１の車輪駆動用インバータ３ａを介して供給される。同様に、ＥＶを駆動する第２の車輪駆動用モータ４ｂには、電池５から提供される電力が第２の車輪駆動用インバータ３ｂを介して供給される。
【００８０】
電池５から提供される電力は、それぞれの車輪駆動用インバータ３ａ、３ｂがＰＷＭ制御によるスイッチング動作を行うことにより、直流から交流に変換される。交流に変換された電力は、それぞれの車輪駆動用モータ４ａ、４ｂを駆動する。
【００８１】
ところで、ＥＶが駆動すれば、電池５では、充放電が生じる。充放電が生じた電池５は、発熱する。もし、電池５が高温になると、電池５の製品寿命は短くなる。
【００８２】
そこで、図９に示すように、本実施の形態３における上位ＥＣＵ７は、電池５の温度を監視する。検出された電池５の電池温度は、上位ＥＣＵ７に伝えられる。伝えられた電池温度が予め定められた設定温度より高い場合、上位ＥＣＵ７は、冷却ファン８を駆動する。冷却ファン８が駆動すれば、電池５には冷却風が送られるため、電池５は強制的に冷却される。
【００８３】
まず、図８、図１０に示すように、モータ制御装置１ｂは、上位ＥＣＵ７からの情報により、それぞれの車輪駆動用モータ４ａ、４ｂが動作しているか、停止しているか、を判定する（Ｓ２０）。
【００８４】
つぎに、第１の車輪駆動用インバータ３ａと第２の車輪駆動用インバータ３ｂの両方が動作している場合、予め定められた基準に従い、モータ制御装置１ｂは、いずれの車輪駆動用モータ４ａ、４ｂに同期すべきかを選択する（Ｓ２１）。予め定められた基準の例として、つぎの基準がある。すなわち、選択される車輪駆動用モータは、出力が大きいモータを選択する。その他、予め、各車輪駆動用モータに優先順位を付与して、選択する。
【００８５】
あるいは、いずれかの車輪駆動用モータ４ａ、４ｂが動作している場合、それぞれの主システム３０ａ、３０ｂに含まれるＥＵＣ６ａ、６ｂから受信回路１５に、それぞれのキャリア周波数情報が提供される。よって、自ずと選択される車輪駆動用モータ４ａ、４ｂが選択される（Ｓ２１）。
【００８６】
その後、モータ制御装置１ｂは、提供されたキャリア周波数情報に基いて、主キャリア周波数ｆ１ａ、ｆ１ｂの周波数を得る（Ｓ２２）。
【００８７】
このとき、実施の形態１で説明したように、冷却ファン８を駆動する副キャリア周波数ｆ２の周波数は、車輪駆動用インバータ３ａ、３ｂが制御されるときのどちらか一方の主キャリア周波数ｆ１ａ、ｆ１ｂと同じ周波数になるよう、切り替えられる（Ｓ２３）。
【００８８】
モータ制御装置１ｂは、主キャリア周波数ｆ１ａおよび主キャリア周波数ｆ１ｂのいずれか一方と、副キャリア周波数ｆ２とを同期して、同じ周波数で冷却ファン８を駆動する。
【００８９】
換言すれば、第１の車輪駆動用インバータ３ａが動作し、第２の車輪駆動用インバータ３ｂが停止している場合、周波数切替部１４ｂは、主キャリア周波数ｆ１ａを選択する。モータ制御装置１ｂは、選択された主キャリア周波数ｆ１ａと副キャリア周波数ｆ２とを同期して、同じ周波数で冷却ファン８を駆動する。
【００９０】
あるいは、第２の車輪駆動用インバータ３ｂが動作し、第１の車輪駆動用インバータ３ａが停止している場合、周波数切替部１４ｂは、主キャリア周波数ｆ１ｂを選択する。モータ制御装置１ｂは、選択された主キャリア周波数ｆ１ｂと副キャリア周波数ｆ２とを同期して、同じ周波数で冷却ファン８を駆動する。
【００９１】
ところで、モータ制御装置１ｂは、上位ＥＣＵ７からの情報により、いずれの車輪駆動用モータ４ａ、４ｂも停止していると判定することもある（Ｓ２０）。
【００９２】
このとき、副キャリア周波数ｆ２は、不可聴域の周波数となるよう、１４ｋＨｚのキャリア周波数に設定される（Ｓ２４）。１４ｋＨｚのキャリア周波数とは、人間の不可聴域である。
【００９３】
なお、図８、図９に示すように、本実施の形態３では、２台の車輪駆動用モータを有する場合を例示した。その他、本実施の形態３の技術的範囲は、３台以上の車輪駆動用モータを有する場合にも及ぶ。つまり、本実施の形態３におけるモータ制御装置は、３台以上の車輪駆動用モータを有する場合でも、同様の効果を得ることができる。
【００９４】
また、上述した説明では、補機として冷却ファンを例示して説明した。その他、補機には、電動オイルポンプなどのように、モータで駆動される電装機器であれば、同様の作用効果を奏することができる。
【００９５】
よって、本実施の形態におけるモータ制御装置を用いれば、個別に最適化されたモータを含む部品を用いてＥＶを組み立てたとしても、つぎの作用効果を得ることができる。すなわち、本実施の形態におけるモータ制御装置は、車輪駆動用インバータの主キャリア周波数と、補機駆動用インバータの副キャリア周波数とを、同期させることができる。主キャリア周波数と副キャリア周波数とが同期すれば、補機が動作しても、搭乗者に不快な騒音を認識されることが抑制できる。
【００９６】
また、本実施の形態におけるモータ制御装置は、インバータ部におけるスイッチングロスを低減する。この結果、補機駆動用モータを小型化、高出力化することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
本発明のモータ制御装置は、車輪駆動用モータのスイッチング周波数と、補機駆動用モータのスイッチング周波数とを同期させる。よって、補機駆動用モータは、不可聴域までスイッチング周波数を上げることなく、低いスイッチング周波数で、スイッチングロスを低減できる。【００９８】
本発明は、高効率、小型化、高出力が要求される、電気自動車やハイブリッド車等に用いられる補機駆動用モータに有用である。
【符号の説明】
【００９９】
１，１ａ，１ｂ  モータ制御装置
２  ファンモータ（補機駆動用モータ）
３  車輪駆動用インバータ
３ａ  第１の車輪駆動用インバータ
３ｂ  第２の車輪駆動用インバータ
４  車輪駆動用モータ
４ａ  第１の車輪駆動用モータ
４ｂ  第２の車輪駆動用モータ
５  電池
６，６ａ，６ｂ  ＥＣＵ
７  上位ＥＣＵ（駆動部）
８  冷却ファン（補機）
１１，３１  インバータ回路
１２，３２  ＰＷＭ制御回路
１３  指令生成回路
１４，１４ａ，１４ｂ  周波数切替部
１５  受信回路（周波数取得部）
１６  補機用電池
２０  補機駆動用インバータ
３０，３０ａ，３０ｂ  主システム
４０  副システム
５０  モータユニット
１００  自動車
１０４  車輪
【図１】
2016051742.tif 000003
【図２】
2016051742.tif 000004
【図３】
2016051742.tif 000005
【図４】
2016051742.tif 000006
【図５】
2016051742.tif 000007
【図６】
2016051742.tif 000008
【図７】
2016051742.tif 000009
【図８】
2016051742.tif 000010
【図９】
2016051742.tif 000011
【図１０】
2016051742.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成28年12月6日(2016.12.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気自動車やハイブリッド車などの自動車に用いられる補機が有する補機駆動用モータのモータ制御装置とその制御方法、および、このモータ制御装置を備えるモータユニット、自動車等に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電気自動車やハイブリッド車などの自動車に用いられるモータユニットが有するモータには、つぎの内容が求められる。すなわち、自動車が有する車室内の快適性を確保するために、モータには、静音性が求められる。また、自動車という限られた空間に取り付けられるため、モータには、小型化と大出力化、高効率化が求められる。以下の説明において、電気自動車やハイブリッド車などをＥＶ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）という。
【０００３】
また、以下の説明において、自動車に用いられるモータユニットとは、自動車を駆動する車輪駆動用モータ以外をいう。具体例として、自動車に用いられるモータユニットには、電池を冷却する冷却ファンや、油圧を制御する電動ポンプや、空調の吹き出し風量を変更するアクチュエータなどがある。なお、これらのモータユニットを総称して、補機ということもある。
【０００４】
ところで、モータを駆動する方法として、インバータ制御が知られている。インバータ制御のひとつには、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御がある。ＰＷＭ制御を用いてモータを駆動する際、キャリア周波数を小さくすれば、モータは、スイッチングロスによる発熱量の増加が抑制される。また、キャリア周波数を小さくすれば、モータは、駆動時におけるエネルギー効率の低下を抑制できる。
【０００５】
一方、ＥＶを駆動する車輪駆動用モータは、運転者の操作により、出力などが変化する。車輪駆動用モータの働き、すなわち、車輪駆動用モータの動作状態は、ＥＶの搭乗者に明らかである。よって、ＥＶの搭乗者は、車輪駆動用モータが発する動作音を、ある程度許容できる。
【０００６】
また、車輪駆動用モータは、キャリア周波数を変更可能とした、ＰＷＭ制御で駆動できる。車輪駆動用モータがＰＷＭ制御で駆動される場合、車輪駆動用モータの動作条件によって、キャリア周波数を可聴域の低周波に切り替えることもできる。キャリア周波数が可聴域の低周波に切り替えられた場合、車輪駆動用モータは、スイッチングロスの低減による効率改善と、騒音の低減による快適性の向上と、を両立できる。
【０００７】
なお、この分野に関する先行技術文献として、例えば、特許文献１がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第４２６３６９７号公報
【発明の概要】
【０００９】
本発明が対象とするモータ制御装置は、車輪駆動用モータと、車輪駆動用インバータと、補機と、を備える自動車に用いられる。
【００１０】
車輪駆動用インバータは、車輪駆動用モータを、主キャリア周波数で、ＰＷＭ制御にて駆動する。補機は、補機駆動用モータを有する。
【００１１】
モータ制御装置は、補機駆動用インバータと、周波数切替部と、を備える。補機駆動用インバータは、補機駆動用モータを、副キャリア周波数で、ＰＷＭ制御にて駆動する。周波数切替部は、主キャリア周波数に応じて、副キャリア周波数の周波数を切り替える。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１におけるモータ制御装置の概要を示すブロック図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態１におけるモータ制御装置の概要を示す説明図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態１におけるモータ制御装置を備える自動車の概要を示すブロック図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態１におけるモータ制御装置のフローを示すフローチャートである。
【図５】図５は、本発明の実施の形態２におけるモータ制御装置の概要を示すブロック図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態２におけるモータ制御装置の概要を示す説明図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態２におけるモータ制御装置のフローを示すフローチャートである。
【図８】図８は、本発明の実施の形態３におけるモータ制御装置の概要を示すブロック図である。
【図９】図９は、本発明の実施の形態３におけるモータ制御装置の概要を示す説明図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態３におけるモータ制御装置のフロー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】
【００１３】
本発明の実施の形態であるモータ制御装置は、後述する構成により、車輪駆動用インバータで用いる主キャリア周波数と、補機駆動用インバータで用いる副キャリア周波数とを同期させる。主キャリア周波数と副キャリア周波数とが同期すれば、副キャリア周波数を小さくすることができる。よって、補機が有する補機駆動用モータを駆動する際、モータ制御装置は、スイッチングロスを低減できる。従って、本実施の形態におけるモータ制御装置は、補機を駆動するにあたり、小型化と高出力化、高効率化を図ることが期待できる。
【００１４】
この結果、本実施の形態におけるモータ制御装置は、ＥＶの搭乗者に対する快適性を確保しながら、モータ損失を低減できる。
【００１５】
つまり、従来のモータ制御装置には、つぎの改善すべき点があった。すなわち、補機駆動用モータは、上述した車輪駆動用モータとは異なり、運転者の意図と関係なく動作することがある。しかも、補機駆動用モータの働きは、ＥＶの搭乗者に認識され難い。
【００１６】
例えば、ＥＶに取り付けられた電池が発熱した場合、電池を冷却するために、補機である冷却ファンが駆動される。一般的に、電池を冷却するファンは、直接、電池の温度を測定した結果や、電池の雰囲気温度を測定した結果に基いて、動作を始める。このとき、搭乗者は、なぜ、冷却ファンが動作したのかを理解できない。よって、ＥＶの搭乗者には、冷却ファンが動作したことの効果を認識できない。
【００１７】
従って、ＥＶの搭乗者には、冷却ファンが動作することに起因する不快な騒音のみが認識される。この結果、ＥＶの当業者に対する快適性は、低下する。
【００１８】
この対策として、従来のモータ制御装置は、補機駆動用インバータで用いる副キャリア周波数を不可聴域まで大きくすることがある。副キャリア周波数を不可聴域まで大きくすれば、ＥＶの搭乗者に対する静音性が確保できる。
【００１９】
しかしながら、副キャリア周波数を不可聴域まで大きくすれば、従来のモータ制御装置には、スイッチングロスが増えるため、熱対策などが必要になる。熱対策には、放熱板を取り付けることや、用いられるＩＣチップのパッケージ、つまり、ＩＣチップの大きさを大きくすること、などがある。よって、副キャリア周波数を不可聴域まで大きくした場合、従来のモータ制御装置では、補機の小型化と高出力化、高効率化を達成することが困難であった。
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施の形態は、本発明を具現化した一例であって、本発明の技術的範囲を制限するものではない。
【００２１】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるモータ制御装置の概要を示すブロック図である。図２は、本発明の実施の形態１におけるモータ制御装置の概要を示す説明図である。図３は、本発明の実施の形態１におけるモータ制御装置を備える自動車の概要を示すブロック図である。図４は、本発明の実施の形態１におけるモータ制御装置のフローを示すフローチャートである。
【００２２】
図１から図３に示すように、本発明の実施の形態１におけるモータ制御装置１は、車輪駆動用モータ４と、車輪駆動用インバータ３と、補機である冷却ファン８と、を備える自動車１００に用いられる。
【００２３】
車輪駆動用インバータ３は、主キャリア周波数ｆ１で、車輪駆動用モータ４をＰＷＭ制御にて駆動する。補機である冷却ファン８は、補機駆動用モータであるファンモータ２を有する。
【００２４】
モータ制御装置１は、補機駆動用インバータ２０と、周波数切替部１４と、を備える。補機駆動用インバータ２０は、副キャリア周波数ｆ２で、補機駆動用モータであるファンモータ２をＰＷＭ制御にて駆動する。周波数切替部１４は、主キャリア周波数ｆ１に応じて、副キャリア周波数ｆ２の周波数を切り替える。
【００２５】
特に、有用な構成は、以下のとおりである。すなわち、モータ制御装置１は、主キャリア周波数ｆ１を得る、周波数取得部である受信回路１５を、さらに備える。
【００２６】
モータ制御装置１において、周波数切替部１４は、副キャリア周波数ｆ２を主キャリア周波数ｆ１と同じ周波数に切り替える。
【００２７】
本実施の形態１において、モータ制御装置１は、補機として、冷却ファン８が例示される。その他、モータ制御装置１は、補機として、電動ポンプやアクチュエータなどを用いることができる。
【００２８】
また、本実施の形態１におけるモータユニット５０は、モータ制御装置１と、モータ制御装置１で駆動される補機駆動用モータであるファンモータ２と、を備える。本実施の形態１におけるモータユニット５０は、冷却ファン８で実現される。モータユニット５０である冷却ファン８は、上位ＥＣＵ７からの指令信号に基いて、駆動される。
【００２９】
また、本実施の形態１における自動車１００は、モータユニット５０である冷却ファン８と、冷却ファン８を駆動する駆動部である上位ＥＣＵ７と、を備える。
【００３０】
さらに、本実施の形態１におけるモータ制御装置は、以下の制御方法が行われる。すなわち、図４に示すように、本実施の形態１におけるモータ制御方法は、車輪駆動用モータが動作する主キャリア周波数ｆ１を得るステップ（Ｓ１）と、得た主キャリア周波数ｆ１に応じて、副キャリア周波数ｆ２の周波数を切り替えるステップ（Ｓ２）と、を備える。
【００３１】
図面を用いて、さらに詳細に説明する。
【００３２】
図１から図３に示すように、ＥＶを駆動するための主システム３０は、車輪１０４を回転する車輪駆動用モータ４と、車輪駆動用モータ４を駆動する車輪駆動用インバータ３と、電子制御ユニット（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）であるＥＣＵ６と、を有する。上位ＥＣＵ７は、搭乗者の指示に従い、自動車１００が備える各部を制御する。ＥＣＵ６は、上位ＥＣＵ７からの指令信号に基き、車輪駆動用インバータ３に主キャリア周波数ｆ１を与える。
【００３３】
車輪駆動用インバータ３は、スイッチング素子を含むインバータ回路３１と、ＰＷＭ制御回路３２と、を有する。ＰＷＭ制御回路３２は、インバータ回路３１に含まれるスイッチング素子を、オン／オフするスイッチング信号を提供する。インバータ回路３１に含まれるスイッチング素子は、ＰＷＭ制御回路３２により、ＰＷＭ制御される。
【００３４】
ＥＣＵ６は、インバータ回路３１に含まれるスイッチング素子をオン／オフする、主キャリア周波数ｆ１を生成する。生成された主キャリア周波数ｆ１は、ＥＣＵ６からＰＷＭ制御回路３２へと伝えられる。
【００３５】
ＰＷＭ制御回路３２では、伝えられた主キャリア周波数ｆ１を基本周波数としてパルス幅変調を行い、スイッチング信号を生成する。ＰＷＭ制御回路３２で生成されたスイッチング信号は、ゲート信号としてインバータ回路３１に伝えられる。
【００３６】
インバータ回路３１には、電池５から電力が供給される。インバータ回路３１は、伝えられたゲート信号に基いて、電池５から供給された電力を交流に変換する。交流に変換された電力は、車輪駆動用モータ４に供給されて、車輪駆動用モータ４を駆動する。
【００３７】
一方、ＥＶに取り付けられた冷却ファン８を駆動するための副システム４０は、ファンモータ２と、ファンモータ２を駆動する補機駆動用インバータ２０と、補機駆動用インバータ２０に制御信号を与える指令生成回路１３と、を有する。
【００３８】
補機駆動用インバータ２０は、スイッチング素子を含むインバータ回路１１と、スイッチング素子にスイッチング信号を与えるＰＷＭ制御回路１２と、を有する。インバータ回路１１に含まれるスイッチング素子は、ＰＷＭ制御回路１２により、ＰＷＭ制御される。
【００３９】
指令生成回路１３は、インバータ回路１１に含まれるスイッチング素子をオン／オフする、副キャリア周波数ｆ２を生成する。生成された副キャリア周波数ｆ２は、指令生成回路１３からＰＷＭ制御回路１２へと伝えられる。
【００４０】
ＰＷＭ制御回路１２では、伝えられた副キャリア周波数ｆ２を基本周波数としてパルス幅変調を行い、スイッチング信号を生成する。ＰＷＭ制御回路１２で生成されたスイッチング信号は、ゲート信号としてインバータ回路１１に伝えられる。
【００４１】
インバータ回路１１には、補機用電池１６から電力が供給される。インバータ回路１１は、伝えられたゲート信号に基いて、補機用電池１６から供給された電力を交流に変換する。交流に変換された電力は、ファンモータ２に供給されて、ファンモータ２を駆動する。
【００４２】
上記構成において、図１、図４に示すように、主システム３０が有するＥＣＵ６で演算された主キャリア周波数ｆ１は、主システム３０における、キャリア周波数情報として、受信回路１５にも伝えられる（Ｓ１）。キャリア周波数情報とは、インバータ駆動が行われる主システム３０の動作状態を示す信号である。受信回路１５に伝えられた主キャリア周波数ｆ１は、周波数切替部１４に伝えられる。
【００４３】
このとき、周波数切替部１４では、従来用いていた副キャリア周波数ｆ２の周波数に代えて、主キャリア周波数ｆ１の周波数をファンモータ２のキャリア周波数として切り替える（Ｓ２）。
【００４４】
指令生成回路１３では、上位ＥＣＵ７から指示された動作を実現するために、副キャリア周波数ｆ２に基いて生成されていたスイッチング信号に代えて、主キャリア周波数ｆ１の周波数に基いて生成される、新たなスイッチング信号を演算する。
【００４５】
新たなスイッチング信号に基いて、ＰＷＭ制御回路１２は、インバータ回路１１に含まれるスイッチング素子を駆動する。
【００４６】
よって、補機用電池１６から供給された電力は、交流に変更されて、ファンモータ２に供給される。
【００４７】
以上の説明から明らかなように、本実施の形態１におけるモータ制御装置は、受信回路を介して、車輪駆動用モータをＰＷＭ制御する主キャリア周波数ｆ１の周波数を得る。モータ制御装置は、周波数切替部により、補機駆動用モータをＰＷＭ制御する副キャリア周波数ｆ２の周波数を、主キャリア周波数ｆ１の周波数に切り替える。よって、モータ制御装置は、補機駆動用モータを、主キャリア周波数ｆ１と同じ周波数でＰＷＭ制御できる。
【００４８】
従って、車輪駆動用モータと補機駆動用モータとは、同期して制御できる。
【００４９】
なお、モータ制御装置１が、インバータの動作状態を示す、キャリア周波数情報によって、インバータが停止していると判断したとき、周波数切替部１４は、副キャリア周波数ｆ２を所定の周波数に切り替える。所定の周波数とは、例えば、不可聴域である１４ｋＨｚ以上の高周波である。本制御とすれば、ファンモータ２を駆動する際、インバータが有する固有周波数による騒音の発生を抑制できる。
【００５０】
（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２におけるモータ制御装置の概要を示すブロック図である。図６は、本発明の実施の形態２におけるモータ制御装置の概要を示す説明図である。図７は、本発明の実施の形態２におけるモータ制御装置のフローを示すフローチャートである。
【００５１】
なお、本実施の形態１におけるモータ制御装置と同様の構成については、同じ符号を付して、説明を援用する。
【００５２】
図５に示すように、本発明の実施の形態２におけるモータ制御装置１ａにおいて、周波数切替部１４ａは、車輪駆動用インバータ３が動作するとき、副キャリア周波数ｆ２を主キャリア周波数ｆ１と同じ周波数に切り替える。また、周波数切替部１４ａは、車輪駆動用インバータ３が停止するとき、副キャリア周波数ｆ２を不可聴域の周波数に切り替える。
【００５３】
さらに、本実施の形態２におけるモータ制御装置は、以下の制御方法が行われる。すなわち、図７に示すように、本実施の形態２におけるモータ制御方法は、車輪駆動用モータが動作しているか、停止しているか、を判定する判定ステップ（Ｓ１０）を備える。
【００５４】
本実施の形態２におけるモータ制御方法は、判定ステップ（Ｓ１０）において、車輪駆動用モータが動作していると判定したとき、車輪駆動用モータが動作する主キャリア周波数ｆ１を得るステップ（Ｓ１１）と、得た主キャリア周波数ｆ１に応じて、副キャリア周波数ｆ２の周波数を切り替えるステップ（Ｓ１２）と、を備える。
【００５５】
また、本実施の形態２におけるモータ制御方法は、判定ステップ（Ｓ１０）において、車輪駆動用モータが停止していると判定したとき、副キャリア周波数ｆ２を不可聴域の周波数に切り替えるステップ（Ｓ１３）と、を備える。
【００５６】
図面を用いて、さらに詳細に説明する。
【００５７】
図５、図６に示すように、ＥＶを駆動する車輪駆動用モータ４には、電池５から提供される電力が車輪駆動用インバータ３を介して供給される。電池５から提供される電力は、車輪駆動用インバータ３がＰＷＭ制御によるスイッチング動作を行うことにより、直流から交流に変換される。交流に変換された電力は、車輪駆動用モータ４を駆動する。
【００５８】
まず、図５、図７に示すように、モータ制御装置１ａは、上位ＥＣＵ７からの情報により、車輪駆動用モータ４が動作しているか、停止しているか、を判定する（Ｓ１０）。
【００５９】
車輪駆動用モータ４が動作している場合、ＥＵＣ６から受信回路１５にキャリア周波数情報が提供される。モータ制御装置１ａは、提供されたキャリア周波数情報に基いて、主キャリア周波数ｆ１の周波数を得る（Ｓ１１）。
【００６０】
ところで、ＥＶが駆動すれば、電池５では、充放電が生じる。充放電が生じた電池５は、発熱する。もし、電池５が高温になると、電池５の製品寿命は短くなる。
【００６１】
そこで、図６に示すように、本実施の形態２において、上位ＥＣＵ７は、電池５の温度を監視する。検出された電池５の電池温度は、上位ＥＣＵ７に伝えられる。伝えられた電池温度が予め定められた設定温度より高い場合、上位ＥＣＵ７は、冷却ファン８を駆動する。冷却ファン８が駆動すれば、電池５には冷却風が送られるため、電池５は強制的に冷却される。
【００６２】
このとき、実施の形態１で説明したように、冷却ファン８を駆動する副キャリア周波数ｆ２の周波数は、車輪駆動用インバータ３が制御されるときの主キャリア周波数ｆ１と同じ周波数になるよう、切り替えられる（Ｓ１２）。つまり、モータ制御装置１ａは、主キャリア周波数ｆ１と副キャリア周波数ｆ２とを同期させて、同じ周波数で冷却ファン８を駆動する。
【００６３】
一方、モータ制御装置１ａは、上位ＥＣＵ７からの情報により、車輪駆動用モータ４が停止していると判定することもある（Ｓ１０）。
【００６４】
このとき、副キャリア周波数ｆ２は、不可聴域の周波数となるよう、１４ｋＨｚのキャリア周波数に設定される（Ｓ１３）。
【００６５】
この場合、電池５には充放電が生じていないため、冷却ファン８の負荷は小さい。よって、冷却ファン８の負荷が小さいため、ファンモータ２をＰＷＭ制御するための副キャリア周波数ｆ２の周波数を大きくしても、補機である冷却ファン８の全体的な損失は大きくならない。
【００６６】
（実施の形態３）
図８は、本発明の実施の形態３におけるモータ制御装置の概要を示すブロック図である。図９は、本発明の実施の形態３におけるモータ制御装置の概要を示す説明図である。図１０は、本発明の実施の形態３におけるモータ制御装置のフローを示すフローチャートである。
【００６７】
なお、本実施の形態１、２におけるモータ制御装置と同様の構成については、同じ符号を付して、説明を援用する。
【００６８】
図８、図９に示すように、本発明の実施の形態３におけるモータ制御装置１ｂは、自動車に用いられる。
【００６９】
自動車は、第１の車輪駆動用モータ４ａと、第１の車輪駆動用インバータ３ａと、第２の車輪駆動用モータ４ｂと、第２の車輪駆動用インバータ３ｂと、補機駆動用モータであるファンモータ２を有する補機である冷却ファン８と、を備える。
【００７０】
第１の車輪駆動用インバータ３ａは、第１の主キャリア周波数ｆ１ａで、第１の車輪駆動用モータ４ａをＰＷＭ制御にて駆動する。
【００７１】
第２の車輪駆動用インバータ３ｂは、第２の主キャリア周波数ｆ１ｂで、第２の車輪駆動用モータ４ｂをＰＷＭ制御にて駆動する。
【００７２】
補機駆動用インバータ２０は、副キャリア周波数ｆ２で、補機駆動用モータであるファンモータ２をＰＷＭ制御にて駆動する。
【００７３】
第１の車輪駆動用インバータ３ａと第２の車輪駆動用インバータ３ｂの少なくともいずれか一方が動作するとき、周波数切替部１４ｂは、副キャリア周波数ｆ２を、第１の主キャリア周波数ｆ１ａと第２の主キャリア周波数ｆ１ｂのいずれか一方と同じ周波数に切り替える。
【００７４】
また、第１の車輪駆動用インバータ３ａと第２の車輪駆動用インバータ３ｂのいずれもが停止するとき、周波数切替部１４ｂは、副キャリア周波数ｆ２を不可聴域の周波数に切り替える。
【００７５】
さらに、図１０に示すように、本実施の形態３におけるモータ制御装置は、以下の制御方法が行われる。すなわち、本実施の形態３におけるモータ制御方法は、第１の車輪駆動用モータと第２の車輪駆動用モータの少なくともいずれか一方が動作しているか、あるいは、第１の車輪駆動用モータと第２の車輪駆動用モータのいずれもが停止しているか、を判定する判定ステップ（Ｓ２０）を備える。
【００７６】
本実施の形態３におけるモータ制御方法は、判定ステップ（Ｓ２０）において、第１の車輪駆動用モータと第２の車輪駆動用モータの少なくともいずれか一方の車輪駆動用モータが動作していると判定したとき、動作している車輪駆動用モータが有する主キャリア周波数を得るステップ（Ｓ２２）と、得た主キャリア周波数ｆ１ａ、ｆ１ｂに応じて、副キャリア周波数ｆ２の周波数を切り替えるステップ（Ｓ２３）と、を備える。
【００７７】
また、本実施の形態３におけるモータ制御方法は、判定ステップ（Ｓ２０）において、第１の車輪駆動用モータと第２の車輪駆動用モータのいずれもが停止していると判定したとき、副キャリア周波数ｆ２を不可聴域の周波数に切り替えるステップ（Ｓ２４）を備える。
【００７８】
図面を用いて、さらに詳細に説明する。
【００７９】
図８、図９に示すように、ＥＶを駆動する第１の車輪駆動用モータ４ａには、電池５から提供される電力が第１の車輪駆動用インバータ３ａを介して供給される。同様に、ＥＶを駆動する第２の車輪駆動用モータ４ｂには、電池５から提供される電力が第２の車輪駆動用インバータ３ｂを介して供給される。
【００８０】
電池５から提供される電力は、それぞれの車輪駆動用インバータ３ａ、３ｂがＰＷＭ制御によるスイッチング動作を行うことにより、直流から交流に変換される。交流に変換された電力は、それぞれの車輪駆動用モータ４ａ、４ｂを駆動する。
【００８１】
ところで、ＥＶが駆動すれば、電池５では、充放電が生じる。充放電が生じた電池５は、発熱する。もし、電池５が高温になると、電池５の製品寿命は短くなる。
【００８２】
そこで、図９に示すように、本実施の形態３における上位ＥＣＵ７は、電池５の温度を監視する。検出された電池５の電池温度は、上位ＥＣＵ７に伝えられる。伝えられた電池温度が予め定められた設定温度より高い場合、上位ＥＣＵ７は、冷却ファン８を駆動する。冷却ファン８が駆動すれば、電池５には冷却風が送られるため、電池５は強制的に冷却される。
【００８３】
まず、図８、図１０に示すように、モータ制御装置１ｂは、上位ＥＣＵ７からの情報により、それぞれの車輪駆動用モータ４ａ、４ｂが動作しているか、停止しているか、を判定する（Ｓ２０）。
【００８４】
つぎに、第１の車輪駆動用インバータ３ａと第２の車輪駆動用インバータ３ｂの両方が動作している場合、予め定められた基準に従い、モータ制御装置１ｂは、いずれの車輪駆動用モータ４ａ、４ｂに同期すべきかを選択する（Ｓ２１）。予め定められた基準の例として、つぎの基準がある。すなわち、選択される車輪駆動用モータは、出力が大きいモータを選択する。その他、予め、各車輪駆動用モータに優先順位を付与して、選択する。
【００８５】
あるいは、いずれかの車輪駆動用モータ４ａ、４ｂが動作している場合、それぞれの主システム３０ａ、３０ｂに含まれるＥＵＣ６ａ、６ｂから受信回路１５に、それぞれのキャリア周波数情報が提供される。よって、自ずと選択される車輪駆動用モータ４ａ、４ｂが選択される（Ｓ２１）。
【００８６】
その後、モータ制御装置１ｂは、提供されたキャリア周波数情報に基いて、主キャリア周波数ｆ１ａ、ｆ１ｂの周波数を得る（Ｓ２２）。
【００８７】
このとき、実施の形態１で説明したように、冷却ファン８を駆動する副キャリア周波数ｆ２の周波数は、車輪駆動用インバータ３ａ、３ｂが制御されるときのどちらか一方の主キャリア周波数ｆ１ａ、ｆ１ｂと同じ周波数になるよう、切り替えられる（Ｓ２３）。
【００８８】
モータ制御装置１ｂは、主キャリア周波数ｆ１ａおよび主キャリア周波数ｆ１ｂのいずれか一方と、副キャリア周波数ｆ２とを同期して、同じ周波数で冷却ファン８を駆動する。
【００８９】
換言すれば、第１の車輪駆動用インバータ３ａが動作し、第２の車輪駆動用インバータ３ｂが停止している場合、周波数切替部１４ｂは、主キャリア周波数ｆ１ａを選択する。モータ制御装置１ｂは、選択された主キャリア周波数ｆ１ａと副キャリア周波数ｆ２とを同期して、同じ周波数で冷却ファン８を駆動する。
【００９０】
あるいは、第２の車輪駆動用インバータ３ｂが動作し、第１の車輪駆動用インバータ３ａが停止している場合、周波数切替部１４ｂは、主キャリア周波数ｆ１ｂを選択する。モータ制御装置１ｂは、選択された主キャリア周波数ｆ１ｂと副キャリア周波数ｆ２とを同期して、同じ周波数で冷却ファン８を駆動する。
【００９１】
ところで、モータ制御装置１ｂは、上位ＥＣＵ７からの情報により、いずれの車輪駆動用モータ４ａ、４ｂも停止していると判定することもある（Ｓ２０）。
【００９２】
このとき、副キャリア周波数ｆ２は、不可聴域の周波数となるよう、１４ｋＨｚのキャリア周波数に設定される（Ｓ２４）。１４ｋＨｚのキャリア周波数とは、人間の不可聴域である。
【００９３】
なお、図８、図９に示すように、本実施の形態３では、２台の車輪駆動用モータを有する場合を例示した。その他、本実施の形態３の技術的範囲は、３台以上の車輪駆動用モータを有する場合にも及ぶ。つまり、本実施の形態３におけるモータ制御装置は、３台以上の車輪駆動用モータを有する場合でも、同様の効果を得ることができる。
【００９４】
また、上述した説明では、補機として冷却ファンを例示して説明した。その他、補機には、電動オイルポンプなどのように、モータで駆動される電装機器であれば、同様の作用効果を奏することができる。
【００９５】
よって、本実施の形態におけるモータ制御装置を用いれば、個別に最適化されたモータを含む部品を用いてＥＶを組み立てたとしても、つぎの作用効果を得ることができる。すなわち、本実施の形態におけるモータ制御装置は、車輪駆動用インバータの主キャリア周波数と、補機駆動用インバータの副キャリア周波数とを、同期させることができる。主キャリア周波数と副キャリア周波数とが同期すれば、補機が動作しても、搭乗者に不快な騒音を認識されることが抑制できる。
【００９６】
また、本実施の形態におけるモータ制御装置は、インバータ部におけるスイッチングロスを低減する。この結果、補機駆動用モータを小型化、高出力化することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
本発明のモータ制御装置は、車輪駆動用モータのスイッチング周波数と、補機駆動用モータのスイッチング周波数とを同期させる。よって、補機駆動用モータは、不可聴域までスイッチング周波数を上げることなく、低いスイッチング周波数で、スイッチングロスを低減できる。
【００９８】
本発明は、高効率、小型化、高出力が要求される、電気自動車やハイブリッド車等に用いられる補機駆動用モータに有用である。
【符号の説明】
【００９９】
１，１ａ，１ｂ    モータ制御装置
２    ファンモータ（補機駆動用モータ）
３    車輪駆動用インバータ
３ａ    第１の車輪駆動用インバータ
３ｂ    第２の車輪駆動用インバータ
４    車輪駆動用モータ
４ａ    第１の車輪駆動用モータ
４ｂ    第２の車輪駆動用モータ
５    電池
６，６ａ，６ｂ    ＥＣＵ
７    上位ＥＣＵ（駆動部）
８    冷却ファン（補機）
１１，３１    インバータ回路
１２，３２    ＰＷＭ制御回路
１３    指令生成回路
１４，１４ａ，１４ｂ    周波数切替部
１５    受信回路（周波数取得部）
１６    補機用電池
２０    補機駆動用インバータ
３０，３０ａ，３０ｂ    主システム
４０    副システム
５０    モータユニット
１００    自動車
１０４    車輪
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪駆動用モータと、
前記車輪駆動用モータを、主キャリア周波数で、ＰＷＭ制御にて駆動する車輪駆動用インバータと、
補機駆動用モータを有する補機と、
を備える自動車に用いられるモータ制御装置であって、
前記補機駆動用モータを、副キャリア周波数で、ＰＷＭ制御にて駆動する補機駆動用インバータと、
前記主キャリア周波数に応じて、前記副キャリア周波数の周波数を切り替える周波数切替部と、
を備えるモータ制御装置。
【請求項２】
前記主キャリア周波数を得る、周波数取得部をさらに備える請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記周波数切替部は、前記副キャリア周波数を前記主キャリア周波数と同じ周波数に切り替える、請求項１または請求項２のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記周波数切替部は、
前記車輪駆動用インバータが動作するとき、前記副キャリア周波数を前記主キャリア周波数と同じ周波数に切り替えるとともに、
前記車輪駆動用インバータが停止するとき、前記副キャリア周波数を不可聴域の周波数に切り替える、請求項１または請求項２のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
【請求項５】
第１の車輪駆動用モータと、
前記第１の車輪駆動用モータを、第１の主キャリア周波数で、ＰＷＭ制御にて駆動する第１の車輪駆動用インバータと、
第２の車輪駆動用モータと、
前記第２の車輪駆動用モータを、第２の主キャリア周波数で、ＰＷＭ制御にて駆動する第２の車輪駆動用インバータと、
補機駆動用モータを有する補機と、
を備える自動車に用いられるモータ制御装置であって、
前記補機駆動用モータを、副キャリア周波数で、ＰＷＭ制御にて駆動する補機駆動用インバータと、
前記第１の車輪駆動用インバータと前記第２の車輪駆動用インバータの少なくともいずれか一方が動作するとき、前記副キャリア周波数を、前記第１の主キャリア周波数と前記第２の主キャリア周波数のいずれか一方と同じ周波数に切り替えるとともに、
前記第１の車輪駆動用インバータと前記第２の車輪駆動用インバータのいずれもが停止するとき、前記副キャリア周波数を不可聴域の周波数に切り替える、
周波数切替部と、
を備えるモータ制御装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載されたモータ制御装置と、
前記モータ制御装置で駆動される補機駆動用モータと、
を備えるモータユニット。
【請求項７】
請求項６に記載のモータユニットと、
前記モータユニットを駆動する駆動部と、
を備える自動車。
【請求項８】
前記補機は、冷却ファンである、請求項１、請求項２および請求項５のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
【請求項９】
前記補機は、電動ポンプである、請求項１、請求項２および請求項５のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
【請求項１０】
請求項１に記載のモータ制御装置を制御するモータの制御方法であって、
前記車輪駆動用モータが動作する主キャリア周波数を得るステップと、
得た前記主キャリア周波数に応じて、前記副キャリア周波数の周波数を切り替えるステップと、
を備えるモータ制御方法。
【請求項１１】
請求項１に記載のモータ制御装置を制御するモータの制御方法であって、
前記車輪駆動用モータが動作しているか、停止しているか、を判定する判定ステップと、
前記判定ステップにおいて、前記車輪駆動用モータが動作していると判定したとき、前記車輪駆動用モータが動作する主キャリア周波数を得るステップと、
得た前記主キャリア周波数に応じて、前記副キャリア周波数の周波数を切り替えるステップと、
前記判定ステップにおいて、前記車輪駆動用モータが停止していると判定したとき、前記副キャリア周波数を不可聴域の周波数に切り替えるステップと、
を備えるモータ制御方法。
【請求項１２】
請求項５に記載のモータ制御装置を制御するモータの制御方法であって、
前記第１の車輪駆動用モータと前記第２の車輪駆動用モータの少なくともいずれか一方が動作しているか、前記第１の車輪駆動用モータと前記第２の車輪駆動用モータのいずれもが停止しているか、を判定する判定ステップと、
前記判定ステップにおいて、前記第１の車輪駆動用モータと前記第２の車輪駆動用モータの少なくともいずれか一方の車輪駆動用モータが動作していると判定したとき、動作している前記車輪駆動用モータが有する主キャリア周波数を得るステップと、
得た前記主キャリア周波数に応じて、前記副キャリア周波数の周波数を切り替えるステップと、
前記判定ステップにおいて、前記第１の車輪駆動用モータと前記第２の車輪駆動用モータのいずれもが停止していると判定したとき、前記副キャリア周波数を不可聴域の周波数に切り替えるステップと、
を備えるモータ制御方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2016051742.tif 000013
【図２】
2016051742.tif 000014
【図３】
2016051742.tif 000015
【図４】
2016051742.tif 000016
【図５】
2016051742.tif 000017
【図６】
2016051742.tif 000018
【図７】
2016051742.tif 000019
【図８】
2016051742.tif 000020
【図９】
2016051742.tif 000021
【図１０】
2016051742.tif 000022
【国際調査報告】
2016051742.tif 000023
2016051742.tif 000024
2016051742.tif 000025
2016051742.tif 000026