(57)【要約】【課題】モータを駆動するインバータおよびバッテリとインバータとの間で電圧を変換するコンバータを少なくとも含むモータ駆動ユニットの劣化を精度良く判定する。【解決手段】車室内の騒音を取得する集音ユニットにより取得された車室内の騒音信号Ｓからインバータ２２のスイッチング周波数ｆｓを基準とした所定範囲内の周波数成分としてパワーコントロールユニット２０から発せられる音の成分を示すＰＣＵ音信号Ｓｐが抽出される（ステップＳ１１０）。そして、抽出されたＰＣＵ音信号Ｓｐの振幅と予め定められた初期発生音の振幅である初期振幅とを比較することによりパワーコントロールユニット２０が劣化したか否かが判定される（ステップＳ１２０，Ｓ１３０）。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも走行用の動力を出力可能なモータと、該モータと電力をやり取り可能な蓄電手段と、複数のスイッチング素子を有すると共に前記モータを駆動可能なインバータおよびリアクトルを有すると共に前記蓄電手段と前記インバータとの間で電圧を変換するコンバータを少なくとも含むモータ駆動ユニットと、該モータ駆動ユニットを制御する制御手段とを備えた車両であって、
車室内に配置されると共に該車室内の騒音を取得する騒音取得手段と、
前記騒音取得手段により取得された車室内の騒音から前記インバータのスイッチング周波数を基準とした所定範囲内の周波数成分をモータ駆動ユニットから発せられる音として抽出する抽出手段と、
前記抽出手段により抽出されたモータ駆動ユニットから発せられる音と予め定められた初期発生音との比較により該モータ駆動ユニットが劣化したか否かを判定する劣化判定手段とを備える車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動力を入出力可能なモータと、モータを駆動可能なインバータおよび蓄電手段とインバータとの間で電圧を変換するコンバータを少なくとも含むモータ駆動ユニットとを備えた車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の車両としては、バッテリと、パワースイッチング素子およびリアクトルを含むと共にバッテリと車両負荷（インバータおよびモータ）との間に配置されて電圧変換を行う電圧コンバータと、電圧コンバータのパワースイッチング素子に対して可聴域の上限以下の所定周波数でスイッチングを行わせる制御装置とを備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この車両には、電圧コンバータからの騒音を集音するマイクが設けられており、当該マイクを介して取得される電圧コンバータからの可聴域の騒音とは逆位相の音波をスピーカから出力させることにより、電圧コンバータのリアクトルやその周辺のコンデンサなどから発せられる騒音を打ち消している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１５３２６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、モータを駆動するインバータ、電圧コンバータ、これら周辺のコンデンサといったモータの駆動に使用されるモータ駆動ユニットの継続使用に伴って当該モータ駆動ユニットのＮＶ性能（騒音および振動の抑制能）は劣化するものである。従って、上記従来の車両のように電圧コンバータから可聴域の騒音を打ち消したとしてもモータ駆動ユニットのＮＶ性能の劣化自体を抑制することはできず、却ってその顕在化を遅らせてしまうおそれもある。
【０００５】
本発明の車両は、モータを駆動するインバータおよび蓄電手段とインバータとの間で電圧を変換するコンバータを少なくとも含むモータ駆動ユニットの劣化を精度良く判定することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の車両は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明の車両は、少なくとも走行用の動力を出力可能なモータと、該モータと電力をやり取り可能な蓄電手段と、複数のスイッチング素子を有すると共に前記モータを駆動可能なインバータおよびリアクトルを有すると共に前記蓄電手段と前記インバータとの間で電圧を変換するコンバータを少なくとも含むモータ駆動ユニットと、該モータ駆動ユニットを制御する制御手段とを備えた車両であって、
車室内に配置されると共に該車室内の騒音を取得する騒音取得手段と、
前記騒音取得手段により取得された車室内の騒音から前記インバータのスイッチング周波数を基準とした所定範囲内の周波数成分をモータ駆動ユニットから発せられる音として抽出する抽出手段と、
前記抽出手段により抽出されたモータ駆動ユニットから発せられる音と予め定められた初期発生音との比較により該モータ駆動ユニットが劣化したか否かを判定する劣化判定手段とを備えることを要旨とする。
【０００８】
本発明の車両では、車室内に当該車室内の騒音を取得する騒音取得手段が配置され、取得された車室内の騒音からインバータのスイッチング周波数を基準とした所定範囲内の周波数成分としてモータ駆動ユニットから発せられる音が抽出される。そして、抽出されたモータ駆動ユニットから発せられる音と予め定められた初期発生音とを比較してモータ駆動ユニットが劣化したか否かが判定される。すなわち、例えばコンバータに含まれるリアクトルで発生する音といったモータ駆動ユニットから発せられる音の周波数は、モータ駆動ユニットの主たる制御対象であるインバータのスイッチング周波数に概ね近いものとなる。従って、車室内の騒音からインバータのスイッチング周波数を基準とした所定範囲内の周波数成分をモータ駆動ユニットから発せられる音として抽出すると共に、抽出したモータ駆動ユニットから発せられる音と予め定められた初期発生音とを比較することにより、モータ駆動ユニットの劣化すなわちＮＶ性能の劣化を精度良く判定することができる。これにより、本発明の車両では、モータ駆動ユニットの劣化判定の結果に基づいてモータ駆動ユニットの修理や部品交換の必要性をより適正に判断することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施例に係る車両としての電気自動車１０の概略構成図である。
【図２】実施例の解析ユニット３２により実行されるＮＶ性能劣化判定ルーチン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】
【００１０】
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。
【実施例】
【００１１】
図１は、本発明の一実施例に係る車両としての電力制御装置を搭載した電気自動車１０の概略構成図である。同図に示すように、実施例の電気自動車１０は、例えば同期発電電動機として構成されて駆動輪１８ａ，１８ｂにデファレンシャルギヤ１６を介して回転子が接続されたモータ１１と、モータ１１と電力をやり取り可能な例えばリチウムイオン二次電池あるいはニッケル水素二次電池であるバッテリ１２と、モータ１１を駆動するためのパワーコントロールユニット２０と、図示しない車室内に配置されると共に当該車室内の騒音を集音する集音ユニット３１と、集音ユニット３１により集音された車室内の騒音を解析する解析ユニット３２と、車両全体をコントロールする電子制御ユニット４０とを備える。
【００１２】
パワーコントロールユニット２０は、モータ１１とバッテリ１２との間に介設されると共にモータ１１を駆動するインバータ２２と、バッテリ１２からの電力を昇圧してインバータ２２に供給可能であると共にインバータ２２からの電力を降圧してバッテリ１２に供給可能な昇圧コンバータ２３とを含む。インバータ２２は、複数のスイッチング素子（トランジスタ）のスイッチングによりモータ１１の三相コイルに回転磁界を形成するための相電流を供給してモータ１１を回転駆動させることが可能な周知のインバータとして構成されている。昇圧コンバータ２３は、２つのトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２とトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２に逆方向に並列接続された２つのダイオードＤ１，Ｄ２とリアクトルＬとから構成された周知の昇圧コンバータであり、バッテリ１２とインバータ２２との間に配置される。また、昇圧コンバータ２３とバッテリ１２との間には、電圧を平滑化する平滑コンデンサ２５が配置されており、昇圧コンバータ２３とインバータ２２との間には、電圧を平滑化する平滑コンデンサ２６が配置されている。
【００１３】
集音ユニット３１は、車室内の騒音を集音すると共に、当該集音した車室内の騒音を電気信号に変換して騒音信号Ｓとして解析ユニット３２に出力する。車室内の騒音信号Ｓは、モータ１１の動作音やパワーコントロールユニット２０の動作音、路面を転動する駆動輪１８ａ，１８ｂを含む車輪の転動音その他の車外から伝わる騒音といった複数の騒音の合成波信号として構成される。また、パワーコントロールユニット２０の動作音には、インバータ２２や昇圧コンバータ２３のスイッチング音や昇圧コンバータ２３のリアクトルＬから発生する音、平滑コンデンサ２５，３２から発生する音などが含まれる。解析ユニット３２は、集音ユニット３１から入力された車室内の騒音信号Ｓに基づいてパワーコントロールユニット２０のＮＶ（ノイズ・バイブレーション）性能すなわち騒音および振動の抑制能の劣化を判定すると共に判定結果を図示しないＲＯＭに記憶しておく。
【００１４】
電子制御ユニット４０には、イグニッションスイッチ５１からのイグニッション信号、アクセルペダル５４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５５からのアクセル開度、車速センサ５８からの車速などが入力される。電子制御ユニット４０からは、インバータ２２へのスイッチング制御信号や昇圧コンバータ２３へのスイッチング制御信号などが出力される。また、電子制御ユニット４０は、インバータ２２や昇圧コンバータ２３をスイッチング制御しているとき、すなわち、パワーコントロールユニット２０を駆動制御しているときには、パワーコントロールユニット２０が作動状態にあることを示す信号およびインバータ２２や昇圧コンバータ２３の駆動条件（パワーコントロールユニット２０の駆動条件）を示す信号を解析ユニット３２に出力する。さらに、電子制御ユニット４０は、モータ１１の回転子の回転位置を検出する図示しない回転位置検出センサからの信号に基づくモータ１１の回転数といったモータ１１に関するデータを計算する。
【００１５】
実施例の電気自動車１０の走行に際して、電子制御ユニット４０は、アクセルペダルポジションセンサ５５からのアクセル開度と車速センサ５８からの車速とに応じて走行のためにモータ１１に要求される要求トルクを設定する。そして、設定した要求トルクとモータ１１の回転数とに基づいて要求トルクやモータ１１の回転数が大きいほど大きくなる傾向にインバータ２２に作用させるべき目標電圧を設定し、インバータ２２に印加される電圧が目標電圧となるように昇圧コンバータ２３のトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２をスイッチング制御すると共に、モータ１１から要求トルクに応じたトルクが出力されるようインバータ２２のスイッチング素子をモータ１１の要求トルクや回転数、インバータ２２の制御方式（正弦波ＰＷＭ制御、過変調ＰＷＭ制御あるいは矩形波制御）などに応じたスイッチング周波数ｆｓでスイッチング制御する。
【００１６】
このように構成される電気自動車１０では、パワーコントロールユニット２０すなわちインバータ２２や昇圧コンバータ２３、平滑コンデンサ２５，３２といった機器の継続使用に伴って、当該パワーコントロールユニット２０のＮＶ性能が劣化する。そして、このようなパワーコントロールユニット２０のＮＶ性能の劣化に伴って、特に、昇圧コンバータ２３のリアクトルＬや平滑コンデンサ２５，２６などからの騒音が大きくなる。そのため、実施例の解析ユニット３２は、パワーコントロールユニット２０のＮＶ性能の劣化を判定するために、電子制御ユニット４０からパワーコントロールユニット２０が作動状態にあることを示す信号を入力すると、所定時間ごとに図２に示すＮＶ性能劣化判定ルーチンを実行する。
【００１７】
ＮＶ性能劣化判定ルーチンが実行されると、解析ユニット３２は、集音ユニット３１から車室内の騒音信号Ｓやインバータ２２のスイッチング周波数ｆｓの値を入力する（ステップＳ１００）。ここで、インバータ２２のスイッチング周波数ｆｓは、電子制御ユニット４０から通信により入力される。続いて、車室内の騒音信号Ｓにインバータ２２のスイッチング周波数ｆｓを基準とした所定範囲内の周波数成分のみを通過させるバンドパスフィルタを用いたフィルタ処理を施すことにより、パワーコントロールユニット２０から発せられる音の成分を示すＰＣＵ音信号Ｓｐを抽出する（ステップＳ１１０）。すなわち、昇圧コンバータ２３に含まれるリアクトルＬや平滑コンデンサ２５，３２などで発生する音の周波数は、パワーコントロールユニット２０における主たる制御対象であるインバータ２２のスイッチング周波数ｆｓに概ね近いものとなる。そのため、車室内の騒音信号Ｓからインバータ２２のスイッチング周波数ｆｓを基準とした所定範囲内の周波数成分を抽出することにより、パワーコントロールユニット２０全体から発せられる音の成分を精度良く抽出することが可能となる。また、スイッチング周波数ｆｓを基準とした所定範囲は、パワーコントロールユニット２０で発生する主な騒音の周波数を包含する周波数帯として実験・解析などにより予め定められ、ステップＳ１００にて入力されるスイッチング周波数ｆｓを中心とした周波数帯であってもよく、ステップＳ１００にて入力されるスイッチング周波数ｆｓを上限あるいは下限とする周波数帯であってもよい。
【００１８】
次に、ステップＳ１１０にて抽出したＰＣＵ音信号Ｓｐの振幅と予め定められた初期振幅とを比較し、ＰＣＵ音信号Ｓｐの振幅が初期振幅に対して許容範囲を超えて大きいか否かを判定する（ステップＳ１２０）。実施例において、初期振幅は、パワーコントロールユニット２０の工場出荷時における初期発生音の振幅であり、パワーコントロールユニット２０の駆動条件（例えばスイッチング周波数ｆｓ）ごとに実験などにより予め定められる。そして、ステップＳ１２０において、ＰＣＵ音信号Ｓｐの振幅が電子制御ユニット４０から入力されるパワーコントロールユニット２０の現在の駆動条件に対応した初期振幅に対して許容範囲を超えて大きい場合には、パワーコントロールユニット２０のＮＶ性能がそれまでに比べて劣化したと判定すると共に判定結果を図示しないＲＯＭに記憶して（ステップＳ１３０）、再度ステップＳ１００以降の処理を実行する。一方、ステップＳ１２０にてＰＣＵ音信号Ｓｐの振幅が初期振幅に対して許容範囲を超えて大きくないと判定される場合には、パワーコントロールユニット２０のＮＶ性能が劣化していないと判断し、判定結果を記憶することなく、再度ステップＳ１００以降の処理を実行する。
【００１９】
このようにしてパワーコントロールユニット２０のＮＶ性能が劣化したという判定結果を解析ユニット３２の図示しないＲＯＭに適宜記憶しておけば、車検時などの点検整備時に解析ユニット３２による劣化判定の結果をチェックしてパワーコントロールユニット２０の点検整備の必要性の有無を判断することが可能となる。そして、例えばＮＶ性能が劣化したとの判定が所定回数以上なされている場合などにパワーコントロールユニット２０の点検整備や部品交換が必要であるとみなすことにより、パワーコントロールユニット２０のＮＶ性能の劣化の進行をより適正に抑制し、それにより電気自動車１０のＮＶ性能すなわち品質を良好に維持することが可能となる。
【００２０】
以上説明した実施例の電気自動車１０では、車室内に当該車室内の騒音を取得する集音ユニット３１が配置され、取得された車室内の騒音信号Ｓからインバータ２２のスイッチング周波数ｆｓを基準とした所定範囲内の周波数成分、すなわちパワーコントロールユニット２０から発せられる音の成分を示すＰＣＵ音信号Ｓｐが抽出される（ステップＳ１１０）。そして、抽出されたＰＣＵ音信号Ｓｐの振幅と予め定められた初期振幅とを比較することによりパワーコントロールユニット２０が劣化したか否かが判定される（ステップＳ１２０）。すなわち、例えば昇圧コンバータ２３に含まれるリアクトルＬで発生する音といったパワーコントロールユニット２０から発せられる音の周波数は、パワーコントロールユニット２０の主たる制御対象であるインバータ２２のスイッチング周波数ｆｓに概ね近いものとなる。従って、車室内の騒音からインバータ２２のスイッチング周波数ｆｓを基準とした所定範囲内の周波数成分をパワーコントロールユニット２０から発せられる音の成分を示すＰＣＵ音信号Ｓｐとして抽出すると共に、抽出したＰＣＵ音信号Ｓｐの振幅と予め定められた初期振幅とを比較することにより、パワーコントロールユニット２０の劣化すなわちＮＶ性能の劣化を精度良く判定することができる。これにより、実施例の電気自動車１０では、パワーコントロールユニット２０の劣化判定の結果に基づいてパワーコントロールユニット２０の修理や部品交換の必要性をより適正に判断することが可能となる。
【００２１】
なお、上記実施例では、車室内の騒音信号Ｓにインバータ２２のスイッチング周波数ｆｓを基準とした所定範囲内の周波数成分のみを通過させるバンドパスフィルタを用いたフィルタ処理を施すことにより、パワーコントロールユニット２０から発せられる音の成分を示すＰＣＵ音信号Ｓｐを抽出しているが、車室内の騒音信号Ｓからのパワーコントロールユニット２０が発する音の成分の抽出手法は、これに限られるものではない。例えば、騒音信号Ｓにスペクトル解析を施し、インバータ２２のスイッチング周波数ｆｓを基準とした所定範囲内の周波数のスペクトルの強さをパワーコントロールユニット２０が発する音の振幅として用いてもよい。また、パワーコントロールユニット２０から発せられる音の周波数は、必ずしもインバータ２２のスイッチング周波数ｆｓを基準とした所定範囲内の周波数成分として定められる必要はなく、例えば昇圧コンバータ２３のスイッチング周波数などパワーコントロールユニット２０のその他の駆動条件に基づいてパワーコントロールユニット２０から発せられる音の周波数を定めてもよい。更に、モータ１１を駆動するパワーコントロールユニット２０のＮＶ性能の劣化を判定するための上述の手法は、例えば、エンジンやトランスアクスルを有する車両にも応用可能であり、車室内の騒音から当該エンジンやトランスアクスルから発生する騒音を抽出すると共に、当該騒音の大きさに基づいてエンジンやトランスアクスルの劣化を判定してもよい。
【００２２】
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、少なくとも走行用の動力を動力を出力可能なモータ１１が「モータ」に相当し、モータ１１と電力をやり取り可能なバッテリ１２が「蓄電手段」に相当し、複数のスイッチング素子（トランジスタ）を有すると共にモータ１１を駆動するインバータ２２およびリアクトルＬを有すると共にバッテリ１２とインバータ２２との間で電圧を変換する昇圧コンバータ２３を少なくとも含むパワーコントロールユニット２０が「モータ駆動ユニット」に相当し、パワーコントロールユニット２０を制御する電子制御ユニット４０が「制御手段」に相当し、車室内に配置されると共に車室内の騒音を取得する集音ユニット３１が「騒音取得手段」に相当し、集音ユニット３１により取得された車室内の騒音信号Ｓからインバータ２２のスイッチング周波数ｆｓを基準とした所定範囲内の周波数成分としてパワーコントロールユニット２０から発せられる音の成分を示すＰＣＵ音信号Ｓｐを抽出する解析ユニット３２が「抽出手段」に相当し、抽出されたパワーコントロールユニット２０から発せられる音と予め定められた初期発生音との比較によりパワーコントロールユニット２０が劣化したか否かを判定する解析ユニット３２が「劣化判定手段」に相当する。
【００２３】
ただし、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。
【００２４】
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。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明は、動力を入出力可能なモータと、モータを駆動可能なインバータおよび蓄電手段とインバータとの間で電圧を変換するコンバータを少なくとも含むモータ駆動ユニットとを備えた車両の製造産業に利用可能である。
【符号の説明】
【００２６】
１０  電気自動車、１１  モータ、１２  バッテリ、１６  デファレンシャルギヤ、１８ａ，１８ｂ  駆動輪、２０  パワーコントロールユニット、２２  インバータ、２３  昇圧コンバータ、２５，２６  平滑コンデンサ、３１  集音ユニット、３２  解析ユニット、４０  電子制御ユニット、５１  イグニッションスイッチ、５４  アクセルペダル、５５  アクセルペダルポジションセンサ、５８  車速センサ、Ｄ１  ダイオード、Ｌ  リアクトル、Ｔｒ１，Ｔｒ２  トランジスタ。
【図１】
2012115017.tif 000003
【図２】
2012115017.tif 000004