特許 5824824 電動車両およびその制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5824824

(24)【登録日】2015年10月23日

(45)【発行日】2015年12月2日

(54)【発明の名称】電動車両およびその制御方法

(51)【国際特許分類】

   B60W 10/08 20060101AFI20151112BHJP

   B60W 20/00 20060101ALI20151112BHJP

   B60L 15/20 20060101ALI20151112BHJP

   B60K 6/445 20071001ALI20151112BHJP

【ＦＩ】

   B60K6/20 320

   B60L15/20 YZHV

   B60K6/445

【請求項の数】8

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2011-43959(P2011-43959)

(22)【出願日】2011年3月1日

(65)【公開番号】特開2012-180003(P2012-180003A)

(43)【公開日】2012年9月20日

【審査請求日】2014年2月13日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】特許業務法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】宇木 慎一郎

【審査官】 ▲高▼木 真顕

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−１５８０８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１７４６４５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６０Ｗ １０／０８

Ｂ６０Ｋ ６／４４５

Ｂ６０Ｌ １５／２０

Ｂ６０Ｗ ２０／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両駆動力発生用の電動機を搭載した電動車両であって、
蓄電装置と前記電動機との間に配置された電力変換器と、
前記電力変換器に含まれるスイッチング素子のオンオフ制御に用いられるキャリア信号の周波数を制御するための制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記電動車両の駆動輪がスリップしていないときには、前記キャリア信号の周波数の変化範囲を、所定周波数を中心とした所定の周波数範囲として、前記キャリア信号の周波数を変化させる第１の制御を選択する一方で、前記駆動輪がスリップしているときには、前記変化範囲を前記所定の周波数範囲よりも狭くする第２の制御を選択し、
前記第２の制御の選択時における前記キャリア信号の周波数の変化範囲の最小値は、前記第１の制御の選択時における前記キャリア信号の周波数の変化範囲の最小値よりも高い、電動車両。

【請求項2】

前記制御装置は、前記駆動輪がスリップしている状態からスリップしていない状態に遷移してから所定期間が経過するまでの間においても前記第２の制御を選択する、請求項１記載の電動車両。

【請求項3】

前記制御装置は、前記駆動輪がスリップしていないときに、前記電動車両が、前記スリップによる過電流の発生が懸念される所定の車両状態であるか否かを判定するとともに、前記所定の車両状態であるときには前記第２の制御を選択する、請求項１または２記載の電動車両。

【請求項4】

前記制御装置は、前記第２の制御の選択時には前記キャリア信号の周波数を固定し、
前記第２の制御の選択時における前記キャリア信号の固定された周波数は、前記第１の制御の選択時における前記キャリア信号の周波数の変化範囲の最小値よりも高い、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電動車両。

【請求項5】

車両駆動力発生用の電動機と、蓄電装置と、前記蓄電装置および前記電動機の間に配置された、少なくとも１つのスイッチング素子を含むように構成された電力変換器とを搭載した電動車両の制御方法であって、
前記スイッチング素子のオンオフ制御に用いられるキャリア信号の周波数を制御するステップと、
前記制御するステップにより決められた周波数に従って、前記キャリア信号を発生するステップと、
前記電力変換器の制御指令と、前記キャリア信号との比較に基づいて、前記スイッチング素子のオンオフを制御する信号を発生するステップとを備え、
前記制御するステップは、
前記電動車両の駆動輪がスリップしていないときに、前記キャリア信号の周波数の変化範囲を、所定周波数を中心とした所定の周波数範囲として、前記キャリア信号の周波数を変化させる第１の制御を選択するステップと、
前記駆動輪がスリップしているときに、前記変化範囲を前記所定の周波数範囲よりも狭くする第２の制御を選択するステップとを含み、
前記第２の制御の選択時における前記キャリア信号の周波数の変化範囲の最小値は、前記第１の制御の選択時における前記キャリア信号の周波数の変化範囲の最小値よりも高い、電動車両の制御方法。

【請求項6】

前記制御するステップは、
前記駆動輪がスリップしている状態からスリップしていない状態に遷移してから所定期間が経過するまでの間において、前記第２の制御を選択するステップをさらに含む、請求項５記載の電動車両の制御方法。

【請求項7】

前記制御するステップは、
前記駆動輪がスリップしていないときに、前記電動車両が、前記スリップによる過電流の発生が懸念される所定の車両状態であるか否かを判定するステップと、
前記所定の車両状態であると判定されたときに、前記第２の制御を選択するステップとをさらに含む、請求項５または６記載の電動車両の制御方法。

【請求項8】

前記第２の制御の選択時には、前記キャリア信号の周波数は固定され、
前記第２の制御の選択時における前記キャリア信号の固定された周波数は、前記第１の制御の選択時における前記キャリア信号の周波数の変化範囲の最小値よりも高い、請求項５〜７のいずれか１項に記載の電動車両の制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、電動車両およびその制御方法に関し、より特定的には、電動車両に搭載された電動機の制御に用いられるキャリア周波数の制御に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、電動機制御に用いられる電力変換器（インバータおよびコンバータ）に、パルス幅変調（ＰＷＭ）制御を適用することが行なわれている。たとえば、特開２００７−２０３２０号公報では、ＰＷＭインバータ装置での聴感上の騒音を低減するために、キャリア周波数を周期的もしくはランダムに変動させる制御（以下、「ランダムキャリア制御」とも称する）が記載されている。特許文献１では、ランダムキャリア制御における周波数の変動幅が、電動機の電流値もしくはキャリア周波数の周波数指令値によって変更される。

【0003】

特開２００２−１７１６０６号公報（特許文献２）には、車両駆動用電動機としてハイブリッド車両に搭載された三相交流機の制御に用いるインバータのＰＷＭ制御に、特許文献１と同様のランダムキャリア制御を適用することが記載されている。

【0004】

一方、特開２０１０−１５８０８８号公報（特許文献３）には、車両駆動用電動機を搭載した車両において、駆動輪のスリップ時に電力用半導体スイッチング素子の発熱を抑制するための制御が記載されている。具体的には、昇圧回路のトランジスタの素子温度が所定温度より高い状態で、スリップが判定されているときには、キャリア周波数を通常よりも低下させることが記載されている。これにより、トランジスタのスイッチングによる発熱を抑制することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００７−２０３２０号公報

【特許文献2】特開２００２−１７１６０６号公報

【特許文献3】特開２０１０−１５８０８８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

インバータおよびコンバータといった電力変換器において、ＰＷＭ制御でのキャリア周波数が低いと、出力電流（電圧）に含まれる高調波成分（リップル成分）が大きくなる。したがって、ランダムキャリア制御の適用時には、キャリア周波数が低下したタイミングでは、リップル電流によって電流誤差が大きくなる虞がある。

【0007】

一方で、ハイブリッド自動車や電気自動車あるいは燃料電池車といった電動車両の駆動輪がスリップした場合には、電動機の電力が大きく変化するため、これに伴って電動機に対して入出力される電流が大きく変動する虞がある。

【0008】

したがって、電動車両に搭載された走行用電動機の制御にランダムキャリア制御を適用すると、ランダムキャリア制御と駆動輪のスリップとが重なることにより、過電流が発生する虞がある。具体的には、ランダムキャリア制御でのキャリア周波数の低下タイミングでの電流誤差の増大と、スリップによる電流変動とが組み合わされることによって、瞬間的に大きな電流が生じることが懸念される。

【0009】

この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、電動車両に搭載された電動機を、駆動輪のスリップ時の過電流を抑制した上で、電磁騒音を低減するように制御することである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

この発明のある局面では、車両駆動力発生用の電動機を搭載した電動車両は、蓄電装置と電動機との間に配置された電力変換器と、電力変換器に含まれるスイッチング素子のオンオフ制御に用いられるキャリア信号の周波数を制御するための制御装置とを備える。制御装置は、電動車両の駆動輪がスリップしていないときには、キャリア信号の周波数の変化範囲を、所定周波数を中心とした所定の周波数範囲として、キャリア信号の周波数を変化させる第１の制御を選択する一方で、駆動輪がスリップしているときには、変化範囲を所定の周波数範囲よりも狭くする第２の制御を選択する。

【0011】

好ましくは、制御装置は、駆動輪がスリップしている状態からスリップしていない状態に遷移してから所定期間が経過するまでの間においても第２の制御を選択する。

【0012】

また好ましくは、制御装置は、駆動輪がスリップしていないときに、電動車両が、スリップによる過電流の発生が懸念される所定の車両状態であるか否かを判定するとともに、所定の車両状態であるときには第２の制御を選択する。

【0013】

さらに好ましくは、制御装置は、第２の制御の選択時には、キャリア信号の周波数を固定する。

【0014】

この発明の他の局面では、車両駆動力発生用の電動機と、蓄電装置と、蓄電装置および電動機の間に配置された、少なくとも１つのスイッチング素子を含むように構成された電力変換器とを搭載した電動車両の制御方法であって、スイッチング素子のオンオフ制御に用いられるキャリア信号の周波数を制御するステップと、制御するステップにより決められた周波数に従って、キャリア信号を発生するステップと、電力変換器の制御指令と、キャリア信号との比較に基づいて、スイッチング素子のオンオフを制御する信号を発生するステップとを含む。制御するステップは、電動車両の駆動輪がスリップしていないときに、キャリア信号の周波数の変化範囲を、所定周波数を中心とした所定の周波数範囲として、キャリア信号の周波数を変化させる第１の制御を選択するステップと、駆動輪がスリップしているときに、変化範囲を所定の周波数範囲よりも狭くする第２の制御を選択するステップとを含む。

【0015】

好ましくは、制御するステップは、駆動輪がスリップしている状態からスリップしていない状態に遷移してから所定期間が経過するまでの間において、第２の制御を選択するステップをさらに含む。

【0016】

また好ましくは、制御するステップは、駆動輪がスリップしていないときに、電動車両が、スリップによる過電流の発生が懸念される所定の車両状態であるか否かを判定するステップと、所定の車両状態であると判定されたときに、第２の制御を選択するステップとをさらに含む。

【0017】

さらに好ましくは、第２の制御の選択時には、キャリア信号の周波数は固定される。

【発明の効果】

【0018】

この発明によれば、電動車両に搭載された電動機を、駆動輪のスリップ時の過電流を抑制した上で、電磁騒音を低減するように制御することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の実施の形態による電動車両の一例として示されるハイブリッド車両の全体構成を説明するブロック図である。

【図2】図１のハイブリッド車両におけるエンジンおよびモータジェネレータ間の回転数の関係を示す共線図である。

【図3】図１に示したモータジェネレータを駆動するための電気システムの構成を示す回路図である。

【図4】本発明の実施の形態による電動車両における電動機制御を説明するための機能ブロック図である。

【図5】インバータ制御のためのＰＷＭ制御を説明するための概念的な波形図である。

【図6】キャリア周波数とリップル電流との関係を説明するための概念的な波形図である。

【図7】コンバータ制御のためのＰＷＭ制御を説明するための概念的な波形図である。

【図8】各インバータおよびコンバータでのランダムキャリア制御を説明する概念図である。

【図9】図８に示したランダムキャリア制御における電磁騒音の音圧レベル分布を示す概念図である。

【図10】本発明の実施の形態による電動車両における電動機制御の処理手順を説明するためのフローチャートである。

【図11】ランダムキャリア制御の処理手順の第１の例を説明するフローチャートである。

【図12】ランダムキャリア制御の処理手順の第２の例を説明するフローチャートである。

【図13】ランダムキャリア制御の処理手順の第３の例を説明するフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は原則的に繰返さないものとする。

【0021】

図１は、本発明の実施の形態による電動車両の一例として示されるハイブリッド車両の全体構成を説明するブロック図である。なお、「電動車両」は、ハイブリッド車、電気自動車、燃料電池車等の、電気エネルギによる車両駆動力発生源（代表的には電動機）を備えた車両を総称するものとする。

【0022】

図１を参照して、ハイブリッド車両は、エンジン１００と、第１モータジェネレータ１１０（以下、単に「ＭＧ１」とも称する）と、第２モータジェネレータ１２０（以下、単に「ＭＧ２」とも称する）と、動力分割機構１３０と、減速機１４０と、バッテリ１５０と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１７０とを備える。ＭＧ１およびＭＧ２の各々は、本発明の実施の形態による電動機制御の対象となる「電動機」に対応する。

【0023】

図１に示すハイブリッド車両は、エンジン１００およびＭＧ２のうちの少なくとも一方からの駆動力により走行する。エンジン１００、ＭＧ１およびＭＧ２は、動力分割機構１３０を介して接続されている。エンジン１００が発生する動力は、動力分割機構１３０により、２経路に分割される。一方は減速機１４０を介して駆動輪１９０を駆動する経路である。もう一方は、ＭＧ１を駆動させて発電する経路である。

【0024】

エンジン１００は、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する「内燃機関」である。エンジン１００は、ＥＣＵ１７０からの指令に従って、停止あるいは起動される。エンジン起動後には、エンジン１００がＥＣＵ１７０によって定められた動作点（トルク・回転数）で動作するように、燃料噴射制御や点火制御、吸入空気量制御などのエンジン制御が実行される。エンジン１００には、図示しないクランクシャフトのクランク角度やエンジン回転数等、エンジン１００の運転状態を検出する各種センサが設けられている。これらのセンサ出力は、必要に応じてＥＣＵ１７０へ伝達される。

【0025】

ＭＧ１およびＭＧ２の各々は、代表的には三相の交流回転電機である。ＭＧ１は、動力分割機構１３０により分割されたエンジン１００の動力により発電する。ＭＧ１により発電された電力は、車両の走行状態や、バッテリ１５０のＳＯＣ（State Of Charge）に応じて使い分けられる。たとえば、通常走行時では、ＭＧ１により発電された電力はそのままＭＧ２を駆動させる電力となる。一方、バッテリ１５０のＳＯＣが予め定められた値よりも低い場合、ＭＧ１により発電された電力は、後述するインバータにより交流から直流に変換される。その後、後述するコンバータにより電圧が調整されてバッテリ１５０に蓄えられる。

【0026】

ＭＧ１が発電機として作用している場合、ＭＧ１は負のトルクを発生している。ここで、負のトルクとは、エンジン１００の負荷となるようなトルクをいう。ＭＧ１が電力の供給を受けて電動機として作用している場合、ＭＧ１は正のトルクを発生する。ここで、正のトルクとは、エンジン１００の負荷とならないようなトルク、すなわち、エンジン１００の回転をアシストするようなトルクをいう。なお、ＭＧ２についても同様である。代表的には、エンジン１００の起動時に、ＭＧ１はエンジン１００をモータリングするための正のトルクを出力する。

【0027】

ＭＧ２は、バッテリ１５０に蓄えられた電力およびＭＧ１により発電された電力のうちの少なくとも一方の電力によりトルクを発生する。ＭＧ２のトルクは、減速機１４０を介して駆動輪１９０に伝えられる。これにより、ＭＧ２はエンジン１００をアシストしたり、ＭＧ２からの駆動力により車両を走行させたりする。

【0028】

ハイブリッド車両の回生制動時には、減速機１４０を介して駆動輪１９０によりＭＧ２が駆動され、ＭＧ２が発電機として作動する。これによりＭＧ２は、制動エネルギを電力に変換する回生ブレーキとして作動する。ＭＧ２により発電された電力は、バッテリ１５０に蓄えられる。

【0029】

動力分割機構１３０は、サンギヤと、ピニオンギヤと、キャリアと、リングギヤとを含む遊星歯車から構成される。ピニオンギヤは、サンギヤおよびリングギヤと係合する。キャリアは、ピニオンギヤが自転可能であるように支持する。サンギヤはＭＧ１の回転軸に連結される。キャリアはエンジン１００のクランクシャフトに連結される。リングギヤはＭＧ２の回転軸および減速機１４０に連結される。

【0030】

エンジン１００、ＭＧ１およびＭＧ２が、遊星歯車からなる動力分割機構１３０を介して連結されることで、エンジン１００、ＭＧ１およびＭＧ２の回転数は、図２に示すように、共線図において直線で結ばれる関係になる。

【0031】

図１に示すハイブリッド車両は、発進時や低車速時等のエンジン１００の効率が悪い運転領域では、基本的には、エンジン１００を停止してＭＧ２による駆動力のみによって走行する。そして、通常走行時には、エンジン１００を効率の高い領域で作動させるとともに、動力分割機構１３０によりエンジン１００の動力を２経路に分ける。一方の経路に伝達された動力は、駆動輪１９０を駆動する。他方の経路に伝達された動力は、ＭＧ１を駆動して発電を行なう。このとき、ＭＧ２は、ＭＧ１の発電電力を用いてトルクを出力することによって、駆動輪１９０の駆動を補助する。また、高速走行時には、さらにバッテリ１５０からの電力をＭＧ２に供給することでＭＧ２のトルクを増大させることにより、駆動輪１９０に対して駆動力の追加を行なう。

【0032】

一方、減速時には、駆動輪１９０により従動するＭＧ２が発電機として機能して回生制動による発電を行なう。回生発電によって回収された電力は、バッテリ１５０に充電される。なお、ここで言う回生制動とは、ハイブリッド自動車を運転するドライバによるフットブレーキ操作があった場合の回生発電を伴う制動や、フットブレーキを操作しないものの走行中にアクセルペダルをオフすることで回生発電をさせながら車両減速（または加速の中止）させることを含む。

【0033】

バッテリ１５０は、複数の二次電池セル（図示せず）により構成された組電池である。バッテリ１５０の電圧は、たとえば２００Ｖ程度である。バッテリ１５０には、ＭＧ１およびＭＧ２が発電した電力の他、車両の外部電源から供給される電力によって充電されてもよい。

【0034】

エンジン１００、ＭＧ１およびＭＧ２は、ＥＣＵ１７０により制御される。なお、ＥＣＵ１７０は複数のＥＣＵに分割するようにしてもよい。ＥＣＵ１７０は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）およびメモリを内蔵した電子制御ユニットにより構成される。ＥＣＵ１７０は、当該メモリに記憶されたマップおよびプログラムに基づいて、各センサによる検出値を用いた演算処理を行なうように構成される。あるいは、ＥＣＵの少なくとも一部は、電子回路等のハードウェアにより所定の数値・論理演算処理を実行するように構成されてもよい。

【0035】

図３には、図１に示したＭＧ１，ＭＧ２を駆動するための電気システムの構成が示される。

【0036】

図３を参照して、ハイブリッド車両には、コンバータ２００と、ＭＧ１に対応する第１インバータ２１０と、ＭＧ２に対応する第２インバータ２２０と、ＳＭＲ（System Main Relay）２５０とが設けられる。

【0037】

ＳＭＲ２５０は、バッテリ１５０とコンバータ２００との間に設けられる。ＳＭＲ２５０が開放されると、バッテリ１５０が電気システムから遮断される。一方、ＳＭＲ２５０が閉成されると、バッテリ１５０が電気システムに接続される。これにより、バッテリ１５０の出力電圧に応じた直流電圧ＶＬがコンバータ２００へ供給される。直流電圧ＶＬは、電圧センサ１８２により検出される。電圧センサ１８２の検出結果は、ＥＣＵ１７０に送信される。

【0038】

ＳＭＲ２５０の状態は、ＥＣＵ１７０により制御される。たとえば、ハイブリッド車両のシステム起動を指示するパワーオンスイッチ（図示せず）のオン操作に応答して、ＳＭＲ２５０が閉成される一方で、パワーオンスイッチのオフ操作に応答して、ＳＭＲ２５０は開放される。

【0039】

コンバータ２００は、リアクトルと、直列接続された２個の電力用半導体スイッチング素子（以下、単に「スイッチング素子」とも称する）Ｑ１，Ｑ２と、各スイッチング素子に対応して設けられた逆並列ダイオードと、リアクトルとを含む。電力用半導体スイッチング素子としては、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、電力用ＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）トランジスタ、電力用バイポーラトランジスタ等を適宜採用することができる。

【0040】

リアクトルは、バッテリ１５０の正極側に一端が接続され、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の接続点に他端が接続される。各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオンオフは、ＥＣＵ１７０により制御される。以下では、スイッチング素子Ｑ１を上アーム素子とも称し、スイッチング素子Ｑ２を下アーム素子とも称する。

【0041】

コンバータ２００と、第１インバータ２１０および第２インバータ２２０との間の直流電圧ＶＨ（以下、システム電圧ＶＨとも称する）は、電圧センサ１８０により検出される。電圧センサ１８０の検出結果は、ＥＣＵ１７０に送信される。

【0042】

コンバータ２００は、スイッチング素子Ｑ１および／またはＱ２のオンオフ制御により、直流電圧ＶＬおよびＶＨの間で双方向の直流電圧変換を実行するように構成されている。コンバータ２００による電圧変換比（ＶＨ／ＶＬ）は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のデューティ比に応じて制御される。基本的には、スイッチング素子Ｑ１およびＱ２は、各スイッチング周期内で相補的かつ交互にオンオフするように制御される。このようにすると、コンバータ２００の制御動作を特に切換えることなく、バッテリ１５０の充電および放電のいずれにも対応して、直流電圧ＶＨを制御することができる。

【0043】

なお、直流電圧ＶＨを直流電圧ＶＬから昇圧する必要がない場合には、スイッチング素子Ｑ１およびＱ２をオンおよびオフにそれぞれ固定することにより、ＶＨ＝ＶＬ（電圧変換比＝１．０）とすることもできる。

【0044】

第１インバータ２１０は、一般的な三相インバータで構成され、並列接続されたＵ相アーム、Ｖ相アームおよびＷ相アームを含む。Ｕ相アーム、Ｖ相アームおよびＷ相アームは、各々、直列に接続された２個のスイッチング素子（上アーム素子および下アーム素子）を有する。各スイッチング素子には、逆並列ダイオードが接続される。

【0045】

ＭＧ１は、星型結線されたＵ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルを固定子巻線として有する。各相コイルの一端は、中性点１１２で互いに接続される。各相コイルの他端は、第１インバータ２１０の各相アームのスイッチング素子の接続点とそれぞれ接続される。

【0046】

第１インバータ２１０は、車両走行時には、車両走行に要求される出力（車両駆動トルク、発電トルク等）を発生するために設定される動作指令値（代表的にはトルク指令値）に従ってＭＧ１が動作するように、ＭＧ１の各相コイルの電流または電圧を制御する。第１インバータ２１０は、バッテリ１５０から供給される直流電力を交流電力に変換してＭＧ１に供給する電力変換動作と、ＭＧ１により発電された交流電力を直流電力に変換する電力変換動作との双方向の電力変換を実行可能である。

【0047】

第２インバータ２２０は、第１インバータ２１０と同様に、一般的な三相インバータで構成される。ＭＧ２は、ＭＧ１と同様に、星型結線されたＵ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルを固定子巻線として有する。各相コイルの一端は、中性点１２２で互いに接続される。各相コイルの他端は、第２インバータ２２０の各相アームのスイッチング素子の接続点とそれぞれ接続される。なお、ＭＧ１およびＭＧ２には、ロータ（図示せず）の回転位置(角度）を検出するための、回転角センサ２２１，２２２（代表的にはレゾルバ）が配置される。回転角センサ２２１，２２２によって検知された回転角θ（１），θ（２）は、ＥＣＵ１７０に送信される。ＥＣＵ１７０は、回転角θ（１），θ（２）に基づいて、ＭＧ１回転数Ｎｍ（１）およびＭＧ２回転数Ｎｍ（２）を検知することができる。

【0048】

第２インバータ２２０は、車両走行時には、車両走行に要求される出力（車両駆動トルク、回生制動トルク等）を発生するために設定される動作指令値（代表的にはトルク指令値）に従ってＭＧ２が動作するように、ＭＧ２の各相コイルの電流または電圧を制御する。第２インバータ２２０についても、バッテリ１５０から供給される直流電力を交流電力に変換してＭＧ２に供給する電力変換動作と、ＭＧ２により発電された交流電力を直流電力に変換する電力変換動作との双方向の電力変換を実行可能である。

【0049】

図４は、本発明の実施の形態による電動車両における電動機制御を説明するための機能ブロック図である。図４に示した各機能ブロックについては、当該ブロックに相当機能を有する回路（ハードウェア）をＥＣＵ１７０に構成してもよいし、予め設定されたプログラムに従ってＥＣＵがソフトウェア処理を実行することにより実現してもよい。

【0050】

図４を参照して、ＥＣＵ１７０は、電動機指令演算部３００，３０５と、コンバータ指令演算部３０７と、パルス幅変調部３１０，３１５，３１７と、キャリア周波数制御部３５０と、キャリア発生部３６０，３６５，３６７と、スリップ判定部３９０とを含む。

【0051】

まず、第１インバータ２１０および第２インバータ２２０の制御構成を説明する。
電動機指令演算部３００は、ＭＧ１のフィードバック制御により、第１インバータ２１０の制御指令を演算する。ここで、制御指令は、各インバータ２１０，２２０によって制御される、ＭＧ１，ＭＧ２へ供給される電圧または電流の指令値である。以下では、制御指令として、ＭＧ１，ＭＧ２の各相の電圧指令Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを例示する。たとえば、電動機指令演算部３００は、ＭＧ１の各相の電流Ｉｍｔ（１）のフィードバックにより、ＭＧ１の出力トルクを制御する。具体的には、電動機指令演算部３００は、ＭＧ１のトルク指令値Ｔｑｃｏｍ（１）に対応した電流指令値を設定するとともに、当該電流指令値と電流Ｉｍｔ（１）との偏差に応じて電圧指令Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを発生する。この際に、ＭＧ１の回転角θ（１）を用いた座標変換（代表的には、ｄｑ軸変換）を伴う制御演算を用いることが一般的である。

【0052】

電動機指令演算部３０５は、電動機指令演算部３００と同様に、ＭＧ２のフィードバック制御によって、第２インバータ２２０の制御指令、具体的には、ＭＧ２の各相電圧指令Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを発生する。すなわち、ＭＧ２の電流Ｉｍｔ（２）、回転角θ（２）およびトルク指令値Ｔｑｃｏｍ（２）に基づいて、電圧指令Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗが生成される。

【0053】

パルス幅変調部３１０は、キャリア発生部３６０からのキャリア信号１６０（１）と、電動機指令演算部３００からの電圧指令Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗとに基づいて、第１インバータ２１０のスイッチング素子の制御信号Ｓ１１〜Ｓ１６を発生する。制御信号Ｓ１１〜Ｓ１６により、第１インバータ２１０のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の上下アームを構成する６個のスイッチング素子のオンオフが制御される。

【0054】

同様に、パルス幅変調部３１５は、キャリア発生部３６５からのキャリア信号１６０（２）と、電動機指令演算部３０５からの電圧指令Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗとに基づいて、第２インバータ２２０のスイッチング素子の制御信号Ｓ２１〜Ｓ２６を発生する。制御信号Ｓ２１〜Ｓ２６により、第２インバータ２２０のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の上下アームを構成する６個のスイッチング素子のオンオフが制御される。

【0055】

パルス幅変調部３１０，３１５では、キャリア信号１６０（１６０（１）および１６０（２）を総称するもの）と、電圧指令Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗとを比較するＰＷＭ制御が実行される。

【0056】

図５は、インバータ制御のためのパルス幅変調部３１０，３１５によるＰＷＭ制御を説明する波形図である。

【0057】

図５を参照して、ＰＷＭ制御では、キャリア信号１６０と、電圧指令２７０（電圧指令Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを総称するもの）との電圧比較に基づき、インバータの各相のスイチング素子のオンオフが制御される。この結果、ＭＧ１，ＭＧ２の各相コイル巻線には、各相に疑似正弦波電圧としてのパルス幅変調電圧２８０が印加される。キャリア信号１６０は、周期的な三角波やのこぎり波によって構成することができる。

【0058】

再び図４を参照して、キャリア周波数制御部３５０は、第１インバータ２１０でのＰＷＭ制御に用いられるキャリア周波数ｆ１と、第２インバータ２２０のＰＷＭ制御に用いられるキャリア周波数ｆ２と、コンバータ２００のＰＷＭ制御に用いられるキャリア周波数ｆｃとを制御する。キャリア周波数制御部３５０には、後程説明するスリップ判定部３９０からのフラグＦｓｌが入力される。

【0059】

キャリア発生部３６０は、キャリア周波数制御部３５０によって設定されたキャリア周波数ｆ１に従ってキャリア信号１６０（１）を発生する。キャリア発生部３６５は、キャリア周波数制御部３５０によって設定されたキャリア周波数ｆ２に従ってキャリア信号１６０（２）を発生する。

【0060】

すなわち、キャリア信号１６０（１）および１６０（２）の周波数は、キャリア周波数制御部３５０によって設定されたキャリア周波数ｆ１およびｆ２に従って変化する。この結果、第１インバータ２１０および第２インバータ２２０での、ＰＷＭ制御によるスイッチング周波数が、キャリア周波数制御部３５０によって制御される。

【0061】

インバータ２１０，２２０では、キャリア周波数に従って図３に示したスイッチング素子がオンオフされる。このため、インバータ２１０，２２０からＭＧ１，ＭＧ２に供給される電流には、スイッチング周波数に従う高調波電流（リップル電流）が重畳される。

【0062】

図６は、キャリア周波数とリップル電流との関係を説明するための概念的な波形図である。

【0063】

図６を参照して、制御指令値に従った交流電流２８５を発生するように、スイッチング素子のオンオフが、キャリア周波数に従って制御される。このため、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２へ供給される電流２９０は、交流電流２８５に、スイッチング周波数に従ったリップル電流が重畳した波形となる。リップル電流の大きさΔＩｒｐは、電流経路のインダクタンスと、スイッチング周期（スイッチング周波数の逆数）によって決まる。したがって、スイッチング周波数が低くなると、ΔＩｒｐが大きくなることが理解される。
ΔＩｒｐが大きくなると、電流の変動も大きくなる。

【0064】

図６に示したリップル電流によって、ＭＧ１，ＭＧ２に作用する電磁力が、スイッチング周波数に従った周期で変動する。一方、ＭＧ１，ＭＧ２を始めとするハイブリッド車両の搭載機器によって、質量要素およびばね要素の組み合わせによる機械振動系が複数形成される。たとえば、ＭＧ１，ＭＧ２では、ロータを質量要素とし、支持ベアリングをばね要素とする機械振動系や、ステータおよびケースによって構成される機械振動系が存在する。また、図示しないトランスミッションケース等によっても、機械振動系が構成される。これらの機械振動系は、外力の作用や、振動が伝達されることによって振動し、空気を振動させることによって音を発生する。

【0065】

ＭＧ１，ＭＧ２では、リップル電流によって、ステータおよびロータ間に作用する電磁力がキャリア周波数に従って周期的に変動することにより、ロータおよびステータの機械振動系に振動が発生する。この振動は、さらに他の機械振動系へも伝達されるので、これら機械振動系の振動によって、音（いわゆる、電磁騒音）が生じることになる。電磁騒音は、電動車両の作動音として車室内へも伝播する。

【0066】

再び図４を参照して、次に、コンバータ２００の制御構成について説明する。
コンバータ指令演算部３０７は、電圧指令値ＶＨｒｅｆと、直流電圧ＶＬ，ＶＨの検出値とに基づいて、システム電圧ＶＨを電圧指令値ＶＨｒｅｆに制御するための制御電圧指令値Ｖｃｎｔを発生する。制御電圧指令値Ｖｃｎｔは、フィードフォワード制御および／またはフィードバック制御によって演算される。たとえば、直流電圧ＶＬ（検出値）と電圧指令値ＶＨｒｅｆとの電圧比に基づいてフィードフォワード制御が実行される。また、直流電圧ＶＨ（検出値）と電圧指令値ＶＨｒｅｆとの偏差に基づいて、フィードバック制御を実行することができる。

【0067】

なお、電圧指令値ＶＨｒｅｆは、ＭＧ１，ＭＧ２の動作状態（たとえば、トルクおよび回転数）に基づいて設定される。電圧指令値ＶＨｒｅｆは、少なくとも、ＭＧ１の逆起電圧およびＭＧ２の逆起電圧の両方よりも高い電圧に設定される。

【0068】

キャリア発生部３６７は、キャリア周波数制御部３５０によって設定されたキャリア周波数ｆｃに従ってキャリア信号１６０（３）を発生する。キャリア信号１６０（３）の周波数も、キャリア周波数制御部３５０によって設定されたキャリア周波数ｆｃに従って変化する。この結果、コンバータ２００でのＰＷＭ制御によるスイッチング周波数が、キャリア周波数制御部３５０によって制御される。

【0069】

パルス幅変調部３１７は、キャリア発生部３６７からのキャリア信号１６０（３）と、コンバータ指令演算部３０７からの制御電圧指令値Ｖｃｎｔとに基づいて、コンバータ２００のスイッチング素子の制御信号Ｓ１，Ｓ２を発生する。すなわち、制御電圧指令値Ｖｃｎｔは、コンバータ制御での「制御指令」に対応する。

【0070】

図７は、コンバータ制御のためのパルス幅変調部３１７によるＰＷＭ制御を説明する波形図である。

【0071】

図７を参照して、コンバータ２００のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオンオフは、キャリア信号１６０（３）と、制御電圧指令値Ｖｃｎｔとの比較に基づいて制御される。

【0072】

キャリア信号１６０（３）の方が制御電圧指令値Ｖｃｎｔよりも高電圧の区間では、上アーム素子Ｑ１がオンされる（下アーム素子Ｑ２はオフ）一方で、制御電圧指令値Ｖｃｎｔの方がキャリア信号１６０（３）よりも高電圧の区間では、下アーム素子Ｑ２がオンされる（上アーム素子Ｑ１はオフ）。

【0073】

制御電圧指令値Ｖｃｎｔが高くなると、下アーム素子Ｑ２がオンされる期間が長くなるので、コンバータ２００の昇圧比が高くなる。すなわち、システム電圧ＶＨが上昇する。反対に、制御電圧指令値Ｖｃｎｔが低くなると、上アーム素子Ｑ１がオンされる期間が長くなるので、コンバータ２００の昇圧比が低くなる。すなわち、システム電圧ＶＨが低下する。このようにして、コンバータ２００は、ＰＷＭ制御によって、システム電圧ＶＨを制御することができる。

【0074】

図７に示されるように、コンバータ２００によって制御されたシステム電圧ＶＨには、キャリア信号１６０（３）の周波数に従ったリップル電圧ΔＶｒｐが発生する。このリップル電圧に従って、リアクトル（図３）を通過する電流にリップル成分が含まれることが理解される。このため、リップル電流に起因してリアクトルに作用する磁界が変動することにより、キャリア周波数に従う電磁騒音が発生する可能性がある。

【0075】

リップル電圧およびリップル電流は、スイッチング周波数が低く程大きくなることが理解される。したがって、コンバータ２００の出力電流、すなわち、インバータ２１０，２２０への入力電流についても、スイッチング周波数が低くなると変動が相対的に大きくなる。

【0076】

再び図４を参照して、スリップ判定部３９０は、図１に示した駆動輪１９０がスリップしているか否かを検知する。スリップ判定は、代表的には、ＭＧ２回転数Ｎｍ（２）の変化量に基づいて実行できる。たとえば、特許文献３の図４に示されたスリップ判定ルーチンに基づいて、スリップ判定部３９０の機能を実現することができる。なお、上述のように、回転数Ｎｍ（２）は、回転角センサ２２２によって検出されたＭＧ２の回転角θ（２）に基づいて演算することが可能である。

【0077】

スリップ判定部３９０は、駆動輪１９０がスリップしていないときには、フラグＦｓｌをオフ（Ｆｓｌ＝“０”）する。一方、スリップ判定部３９０は、駆動輪１９０がスリップしているときには、フラグＦｓｌをオン（Ｆｓｌ＝“１”）。一旦駆動輪１９０がスリップすると、スリップおよびスリップ後に発生するグリップが解消して、ＭＧ２回転数Ｎｍ（２）の変化量の挙動が安定するまでの間、フラグＦｓｌはオンに維持される。そして、スリップ判定部３９０は、駆動輪１９０がスリップしていない状態に戻ったと判断すると、フラグＦｓｌを再びオフ（Ｆｓｌ＝“０”）する。

【0078】

図８は、本発明の実施の形態によるハイブリッド車両における、コンバータ２００および各インバータ２１０，２２０でのキャリア周波数制御（ランダムキャリア制御）を説明する概念図である。図８にはインバータ２１０のキャリア周波数ｆ１の制御が代表的に示される。

【0079】

図８を参照して、キャリア周波数制御部３５０は、キャリア周波数ｆ１を、所定の周波数範囲４２０内で、時間経過に応じて一定周期あるいはランダム周期で変化させる。周波数範囲４２０の中心値はｆａ（中心周波数）であり、周波数の制御幅はΔｆである。この結果、キャリア周波数の上限値ｆ１ｍａｘはｆａ＋Δｆであり、下限値ｆ１ｍｉｎはｆａ−Δｆとなる。

【0080】

キャリア周波数ｆ１は、上限値ｆ１ｍａｘ〜下限値ｆ１ｍｉｎの周波数範囲内で、変更周期Ｔｒが経過するごとに変更される。Ｔｒが固定値であるときには、キャリア周波数は一定周期で変動することなる。一方、Ｔｒを変化させて、キャリア周波数をランダムな周期で変動させることも可能である。

【0081】

図９は、図８に示したランダムキャリア制御における電磁騒音の音圧レベル分布を示す概念図である。

【0082】

図９を参照して、符号４００は、キャリア周波数ｆ１＝ｆａに固定した場合の音圧レベルの周波数分布が示される。この場合には、周波数ｆａに対応した固定周波数の音圧レベルが高くなるため、当該周波数の騒音が車室内で感知されやすくなる。

【0083】

一方で、符号４１０は、図８に示したようにキャリア周波数ｆ１を下限値ｆ１ｍｉｎから上限値ｆ１ｍａｘの周波数範囲で変動させた場合の音圧レベルの周波数分布である。各キャリア周波数で発生する電磁騒音のレベルが一定であれば、キャリア周波数を変更する周期を短くすることにより（たとえば、Ｔｒ＝２〜１０［ｍｓ］程度）、人間の聴覚には、当該周波数範囲で一様な強度の音として認識される。この結果、符号４１０に示すように、当該周波数領域内で音圧レベルを分散することができるため、騒音の音圧レベルを低減することが可能となる。

【0084】

このように、ランダムキャリア制御によって、インバータによる電動機制御によって発生する電磁騒音を低減することができる。なお、ランダムキャリア制御の実行時には、キャリア周波数の平均値が中心周波数ｆａとなるように、周波数の変動パターンが予め設定される。

【0085】

図９から理解されるように、制御幅Δｆが広く設定されるほど、電磁騒音の音圧レベルが低下するので、電磁騒音は抑制される。一方で、キャリア周波数の下限値も低下することから、キャリア周波数が低くなることによって瞬間的に電流誤差が大きくなることが懸念される。

【0086】

キャリア周波数制御部３５０は、インバータ２２０のキャリア周波数ｆ２およびコンバータ２００のキャリア周波数ｆｃについても、上述したキャリア周波数ｆ１と同様のランダムキャリア制御を適用できる。以下では、図３に記載された電力変換器である、コンバータ２００、インバータ２１０およびインバータ２２０の各々に対して、ランダムキャリア制御を適用するものとして説明を進める。ただし、一部の電力変換器のみにランダムキャリア制御を適用とすることも可能である。

【0087】

一方で、駆動輪１９０がスリップすると、ＭＧ２回転数が急変するため、ＭＧ２の電力が大きく変化する虞がある。これにより、ＭＧ１，ＭＧ２とバッテリ１５０との間の電力収支が崩れることにより、コンバータ２００、インバータ２１０およびインバータ２２０の少なくとも一部において、電流変動が大きくなる虞がある。

【0088】

この際に、ランダムキャリア制御が適用されていると、キャリア周波数の低下による電流誤差の拡大がさらに重なることによって、電流変動がさらに拡大する虞がある。すなわち、駆動輪１９０のスリップ時には、ランダムキャリア制御の適用によって電流変動がさらに拡大することにより、過電流が発生する虞がある。したがって、本発明の実施の形態による電動車両では、ランダムキャリア制御に、スリップ状態（スリップ中／スリップ無し）に関する情報を組み合わせるように、電動機制御を実行する。

【0089】

図１０は、本発明の実施の形態による電動車両における電動機制御の処理手順を説明するためのフローチャートである。図１０に示す制御処理は、ＥＣＵ１７０によって所定周期で実行される。すなわち、図１０を始めとする各フローチャートに記載された各ステップは、ＥＣＵ１７０によるソフトウェア処理および／またはハードウェア処理によって実現されるものとする。

【0090】

図１０を参照して、ＥＣＵ１７０は、ステップＳ１００により、コンバータ２００およびインバータ２１０，２２０でのキャリア周波数を決定するためのランダムキャリア制御を行なう。ステップＳ１００による処理は、図４のキャリア周波数制御部３５０の機能に対応する。

【0091】

図１１は、図１０のステップＳ１００（ランダムキャリア制御）の処理手順の第１の例を説明するためのフローチャートである。

【0092】

図１１を参照して、ＥＣＵ１７０は、ステップＳ１１０により、スリップ判定結果を読込む。すなわち、図４に示したフラグＦｓｌが、現在、オン（Ｆｓｌ＝“１”）およびオフ（Ｆｓｌ＝“０”）のいずれであるかが、ステップＳ１１０で読込まれる。

【0093】

ＥＣＵ１７０は、ランダムキャリア制御の内容を切換えるための判定に使用するスリップ状態として、「スリップ中」および「スリップ無し」の２つの状態のいずれであるかを逐次認識する。車両発進時（すなわち、初期値）には、「スリップ無し」と認識されている。

【0094】

ＥＣＵ１７５は、ステップＳ１２０により、スリップ状態が、「スリップ中」および「スリップ無し」のいずれと認識されているかを判定する。なお、ステップＳ１２０での判定の対象となるスリップ状態は、前回の制御周期において認識されたものである。

【0095】

ＥＣＵ１７０は、「スリップ無し」と認識されている場合（Ｓ１２０のＮＯ判定時）には、ステップＳ１２２により、ステップＳ１１０で読み込んだ今回のＦｓｌを用いて、Ｆｓｌ＝“１”であるかどうかを、さらに判定する。一方、ＥＣＵ１７０は、「スリップ中」と認識されている場合（Ｓ１２０のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ１２４により、今回のＦｓｌ＝“０”であるかどうかをさらに判定する。

【0096】

ＥＣＵ１７０は、「スリップ無し」と認識されている状態から、Ｆｓｌ＝“１”となると（Ｓ１２２のＹＥＳ判定時）、ステップＳ１５０に処理を進めて、「スリップ中」と認識する。また、ＥＣＵ１７０は、「スリップ中」と認識されている状態においてＦｓｌ＝“１”のときにも（Ｓ１２４のＮＯ判定時）、ステップＳ１５０に処理を進めて、「スリップ中」の認識を継続する。

【0097】

ＥＣＵ１７０は、「スリップ中」と認識されている状態から、Ｆｓｌ＝“０”となると（Ｓ１２４のＹＥＳ判定時）、ステップＳ１６０に処理を進めて、「スリップ無し」と認識する。また、ＥＣＵ１７０は、「スリップ無し」と認識されている状態においてＦｓｌ＝“０”のときにも（Ｓ１２２のＮＯ判定時）、ステップＳ１６０に処理を進めて、「スリップ無し」の認識を継続する。

【0098】

このように、ステップＳ１１０〜Ｓ１６０によって、今回の制御周期において、ランダムキャリア制御のためのスリップ状態を、「スリップ中」および「スリップ無し」のいずれと認識するかが決定される。

【0099】

ＥＣＵ１７０は、「スリップ無し」と認識されたとき（Ｓ１６０）には、ステップＳ１８０に処理を進めて、ランダムキャリア制御の制御幅Δｆ＝ｆ０に設定する。ｆ０は、図９で説明した騒音レベルの低減が実現されるような値に設定される。

【0100】

これに対して、ＥＣＵ１７０は、「スリップ中」と認識されたとき（Ｓ１５０）には、ステップＳ１７０に処理を進めて、ランダムキャリア制御の制御幅Δｆ＝ｆ１に設定する。ｆ１は、ステップＳ１８０で設定されたｆ０よりも狭い。あるいは、ｆ１＝０として、ランダムキャリア制御を中止、すなわち、キャリア周波数を中心周波数ｆａに固定することも可能である。

【0101】

「スリップ無し」と認識された場合に、ステップＳ１８０で設定された制御幅によって決まる周波数範囲は「所定の周波数範囲」に対応する。そして、「スリップ中」と認識された場合に、ステップＳ１８０で設定された制御幅によって決まる周波数範囲は、「所定の周波数範囲」より狭くなることが理解される。ステップＳ１８０によって設定された周波数範囲に従うキャリア周波数の制御は「第１の制御」に対応する。同様に、ステップＳ１７０によって設定された周波数範囲に従うキャリア周波数の制御は「第２の制御」に対応する。

【0102】

なお、Ｓ１７０により設定される周波数範囲と、Ｓ１８０で設定される周波数範囲との間で中心周波数ｆａは共通とすることが好ましいが、第１および第２の周波数範囲の中心周波数を変化させてもよい。ただし、ステップＳ１７０により設定される周波数範囲の下限値は、ステップＳ１８０により設定される周波数範囲の下限値よりも高いものとする。また、上述のように、ステップＳ１８０によって、「スリップ無し」のときよりも周波数範囲を狭く設定することは、キャリア周波数の固定を含む概念である。

【0103】

再び図１０を参照して、ＥＣＵ１７０は、ステップＳ２００では、ステップＳ１００で決定されたキャリア周波数ｆｃ，ｆ１，ｆ２に従って、キャリア信号１６０（１），１６０（２），１６０（３）を発生する。すなわち、ステップＳ２００による処理は、図４のキャリア発生部３６０，３６５，３６７の機能に対応する。

【0104】

ＥＣＵ１７０は、ステップＳ３００では、コンバータ２００、第１インバータ２１０、および第２インバータ２２０の制御指令を演算する。代表的には、制御指令として、コンバータの制御電圧指令値Ｖｃｎおよび、インバータ各相の電圧指令Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗが演算される。すなわち、ステップＳ３００による演算は、図４の電動機指令演算部３００，３０５およびコンバータ指令演算部３０７と同様に実行できる。

【0105】

ＥＣＵ１７０は、ステップＳ４００では、第１インバータ２１０の制御指令とキャリア信号１６０（１）とを比較するＰＷＭ制御によって、第１インバータ２１０のスイッチング素子のオンオフ制御信号を発生する。ステップＳ４００では、さらに、第２インバータ２２０の制御指令とキャリア信号１６０（２）とを比較するＰＷＭ制御によって、第２インバータ２２０のスイッチング素子のオンオフ制御信号が発生される。また、コンバータ２００の制御指令とキャリア信号１６０（３）とを比較するＰＷＭ制御によって、コンバータ２００のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオンオフ制御信号が発生される。すなわち、ステップＳ４００による処理は、図４のパルス幅変調部３１０，３１５，３１７と同様に実行できる。

【0106】

ステップＳ１００〜Ｓ４００の処理を所定周期で繰返すことによって、図１１で説明したランダムキャリア制御に従ったキャリア周波数を用いて、ＭＧ１，ＭＧ２を制御するための、コンバータ２００、第１インバータ２１０および第２インバータ２２０でのＰＷＭ制御を実行できる。

【0107】

このように、本実施の形態によるハイブリッド車両では、ランダムキャリア制御におけるキャリア周波数の変化範囲（Δｆ）を、スリップ状態に応じて設定する。具体的には、駆動輪１９０がスリップしているときには、電磁騒音低減よりも過電流の抑制を優先するように、ランダムキャリア制御の制御幅を狭くする（好ましくは、ランダムキャリア制御を中止する）。一方で、駆動輪１９０がスリップしていないときには、車室内で感知される騒音を抑制するようにランダムキャリア制御の制御幅を設定する。この結果、駆動輪がスリップしたときの過電流を抑制した上で、電磁騒音を低減するように、ランダムキャリア制御を適切に実行することができる。

【0108】

次に、ランダムキャリア制御の変形例について、さらに説明する。
図１２は、ランダムキャリア制御の第２の例を説明するフローチャートである。

【0109】

図１２を参照して、ランダムキャリア制御の第２の例では、ＥＣＵ１７０は、図１１と同様のステップＳ１１０，Ｓ１２０，Ｓ１２２，Ｓ１２４を実行する。

【0110】

ＥＣＵ１２０は、「スリップ無し」と認識されている状態から、Ｆｓｌ＝“１”となると（Ｓ１２２のＹＥＳ判定時）には、「スリップ開始」と判定して（ステップＳ１２６）、ステップＳ１５０に処理を進める。同様に、ＥＣＵ１７０は、「スリップ中」と認識されている状態においてＦｓｌ＝“１”のときには（Ｓ１２４のＮＯ判定時）、「スリップ継続」と判定して（ステップＳ１３４）、ステップＳ１５０に処理を進める。上述のように、ステップＳ１５０では、「スリップ中」が認識される。

【0111】

ＥＣＵ１７０は、「スリップ中」と認識されている状態から、Ｆｓｌ＝“０”となると（Ｓ１２４のＹＥＳ判定時）、ステップＳ１３０に処理を進めて、「スリップ解消」と判定する。さらに、ＥＣＵ１７０は、スリップ解消時点からの経過時間を計測するために、ステップＳ１３２により、図示しないタイマによる計時を開始する。スリップ解消の段階では、ＥＣＵ１７０は、ステップＳ１５０に処理を進めて、「スリップ中」と認識する。

【0112】

ＥＣＵ１７０は、「スリップ無し」と認識されている状態においてＦｓｌ＝“０”のときには（Ｓ１２２のＮＯ判定時）、ステップＳ１２８に処理を進める。ＥＣＵ１７０は、ステップＳ１２８では、前回のスリップ解消時点から所定時間Ｔ（秒）が経過したかどうかを判定する。前回のスリップ解消時点からの経過時間は、ステップＳ１３２によりオンされたタイマによって検出できる。

【0113】

前回のスリップ解除時点からＴ（秒）が経過している場合に（Ｓ１２８のＹＥＳ判定時）には、ＥＣＵ１７０は、ステップＳ１６０に処理を進めて「スリップ無し」と認識する。これに対して、前回のスリップ解消時点からＴ（秒）が経過するまでは、Ｓ１２８がＮＯ判定とされるため、ＥＣＵ１７０は、ステップＳ１５０に処理を進める。したがって、この期間中は、フラグＦｓｌ＝“０”に変化しても「スリップ中」と認識される。

【0114】

ＥＣＵ１７０は、「スリップ中」と認識したとき（Ｓ１５０）には、図１２と同様のステップＳ１７０に処理を進める。また、ＥＣＵ１７０は、「スリップ無し」と認識したとき（Ｓ１６０）には、図１２と同様のステップＳ１８０に処理を進める。

【0115】

このように、ランダムキャリア制御の第２の例は、図１１に示した第１の例と比較して、駆動輪がスリップしている状態からスリップしていない状態に遷移した時点から所定時間（Ｔ秒）が経過するまでの間は、「スリップ中」と認識される点で異なる。その他の点については、第１の例と同様であるので詳細な説明は繰返さない。

【0116】

駆動輪がスリップする要因の主なものとして路面状況が存在する。たとえば、降雨・降雪等によって路面が濡れていること、あるいは、路面が凍結していることによる路面摩擦係数の低下によって、駆動輪はスリップする。このような場面を想定すると、一旦駆動輪はスリップすると、駆動輪がスリップしていない状態に復帰しても、再度、駆動輪がスリップし易い状況が継続していることが懸念される。

【0117】

図１２に説明したランダムキャリア制御の第２の例では、駆動輪がスリップしている状態からスリップしていない状態に復帰した後、スリップ中のランダムキャリア制御を所定期間維持することによって、駆動輪が再びスリップしたときの過電流を抑制することができる。

【0118】

図１３には、図１１または図１２のフローチャートと組合せて適用される、ランダムキャリア制御の第３の例が示される。

【0119】

図１３を参照して、ランダムキャリア制御の第３の例では、ＥＣＵ１７０は、ステップＳ１６０により「スリップ無し」と認識された後、ステップＳ１９０により、スリップによる過電流が懸念される車両状態であるか否かを判定する。たとえば、ステップＳ１９０では、現在の車両状態が、下記（１）〜下記（６）の車両状態に該当するかどうかが判定される。

【0120】

（１） 路面が凍結して駆動輪がスリップし易くなる路面状況を判定するための条件として「外気温度が０度以下である」かどうか。

【0121】

（２） 降雨のために駆動輪がスリップし易くなる路面状況を判定するための条件として「ワイパが作動している」かどうか。

【0122】

上記（１），（２）は、駆動輪がスリップし易い車両状態であるか否かを判定するものである。あるいは、（３）〜（６）のように、過電流が発生し易い車両状態であるか否かを判定してもよい。

【0123】

（３） ＶＳＣ（Vehicle Stability Control）機能を搭載した車両では、「ＶＳＣ機能をオフするスイッチが操作されている」かどうか。ＶＳＣは、車両の横滑りをセンサが検知した場合に、四輪個々のブレーキ力とエンジンの出力とを自動的に制御して、車両の安定性を確保するためのドライバ支援制御である。したがって、ＶＳＣオフ時には、駆動輪がスリップすると、スリップの度合（ＭＧ２回転速度の変化量）が大きくなり易い。この結果、ＶＳＣオフ時には、駆動輪のスリップ時の電流が大きくなる傾向にあるため、「スリップによる過電流が懸念される車両状態」であると判定することが好ましい。

【0124】

（４） パワーモードスイッチが設けられた車両では、「パワーモードスイッチがオンされている」かどうか。パワーモード時には、同一のアクセル開度に対して、通常モードよりも車両駆動力が大きく設定される。したがって、パワーモードスイッチのオンにより、パワーモードが選択されていると、駆動輪がスリップしたときにおけるＭＧ２トルク（すなわち、電流）が、通常モードよりも大きくなり易い。したがって、パワーモードスイッチのオン時には、駆動輪のスリップ時の電流が大きくなる傾向にあるため、「スリップによる過電流が懸念される車両状態」であると判定することが好ましい。

【0125】

（５） 「アクセル開度が所定開度（たとえば、６０（％））よりも大きい」かどうか。アクセル開度が大きいときには、車両駆動力が大きく設定されるため、ＭＧ２のトルク（電流）も大きい状態となる。したがって、この状態で駆動輪がスリップすると、スリップ時の電流も大きくなるため、「スリップによる過電流が懸念される車両状態」であると判定することが好ましい。

【0126】

（６） 同一トリップ内でアクセル開度が上記（５）の条件となった履歴があるかどうか。走行路やドライバ特性の観点から、一度（５）の条件が成立した場合には、同様のアクセル操作が行われる可能性が高くなる。したがって、一旦（５）の条件が成立した場合には、同一トリップの以降の期間では、駆動輪がスリップしたときの電流も大きくなる可能性が高いため、「スリップによる過電流が懸念される車両状態」であると判定することが好ましい。

【0127】

上記（１）〜（６）に例示した条件の他にも、「スリップによる過電流が懸念される車両状態」を峻別するための条件を定義することができる。ステップＳ１９０の判定は、これらの条件をＡＮＤ（論理積）および／またはＯＲ（論理和）で組合せることよって、任意に設定することができる。

【0128】

ＥＣＵ１７０は、スリップによる過電流が懸念される車両状態であると判定されたとき（Ｓ１９０のＹＥＳ判定時）には、「スリップ無し」と認識された場合（Ｓ１６０）であっても、ステップＳ１７０へ処理を進める。これにより、「スリップ中」と認識された場合と同等のランダムキャリア制御が実行される。上述のようにこのスリップ中の制御は、ランダムキャリア制御の中止を含むものである。

【0129】

一方、ＥＣＵ１７０は、スリップによる過電流が懸念される車両状態であると判定されなかったとき（Ｓ１９０のＮＯ判定時）には、ステップＳ１８０へ処理を進める。これにより、「スリップ無し」と認識された場合のランダムキャリア制御が適用されて、電磁騒音が抑制される。

【0130】

図１３に説明したランダムキャリア制御の第３の例では、「スリップによる過電流が懸念される車両状態」である場合には、駆動輪がスリップしていない状態から、駆動輪がスリップしているときのランダムキャリア制御を適用することによって、駆動輪のスリップ時の過電流を抑制することができる。

【0131】

なお、本実施の形態では、本発明による電動機制御が適用される電動車両として図１の構成のハイブリッド車両を例示したが、本発明の適用はこのような例に限定されるものではない。すなわち、キャリア周波数制御を伴って制御される駆動系の電動機（モータジェネレータ）が搭載される限り、図１とは異なる駆動系の構成を有するハイブリッド車両や、エンジンを搭載しない電気自動車、燃料電池車等の任意の電動車両に対して、本発明を適用可能である。

【0132】

また、電動機（モータジェネレータ）の個数についても特に限定されることはなく、電動機が１個、あるいは３個以上搭載される電動車両に対して、本発明は適用可能である点について確認的に記載する。

【0133】

また、ＰＷＭ制御される電力変換器の構成は、本実施の形態での例示（チョッパ回路および三相インバータ）に限定されるものではない。すなわち、任意の構成の電力変換器をＰＷＭ制御する構成に対して、本実施の形態によるスイッチング周波数制御を同様に適用することができる。

【0134】

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【産業上の利用可能性】

【0135】

この発明は、ＰＷＭ制御によって制御される電力変換器によって駆動される電動機を搭載した電動車両に適用することができる。

【符号の説明】

【0136】

１００ エンジン、１１０ 第１モータジェネレータ（ＭＧ１）、１１２，１２２ 中性点、１２０ 第２モータジェネレータ（ＭＧ２）、１３０ 動力分割機構、１４０ 減速機、１５０ バッテリ、１６０（１），１６０（２）、１６０（３） キャリア信号、１８０，１８２ 電圧センサ、１９０ 駆動輪、２００ コンバータ、２１０，２２０ インバータ、２２１，２２２ 回転角センサ、２７０ 電圧指令、２８０ パルス幅変調電圧、２８５ 交流電流、２９０ リップル電流、３００，３０５ 電動機指令演算部、３０７ コンバータ指令演算部、３１０，３１５，３１７ パルス幅変調部、３５０ キャリア周波数制御部、３６０，３６５，３６７ キャリア発生部、３９０ スリップ判定部、４２０ 周波数範囲、Ｆｓｌ フラグ（スリップ判定結果）、Ｉｍｔ（１），Ｉｍｔ（２） 電流（ＭＧ１，ＭＧ２）、Ｎｍ（１），Ｎｍ（２） 回転数（ＭＧ１，ＭＧ２）、Ｑ１，Ｑ２ 電力用半導体スイッチング素子（コンバータ）、Ｔ 所定時間、Ｔｑｃｏｍ（１），Ｔｑｃｏｍ（２） トルク指令値、Ｔｒ 変更周期、Ｔｒ 変更周期（ランダムキャリア制御）、ＶＨ 直流電圧（システム電圧）、ＶＬ 直流電圧、Ｖｃｎｔ 制御電圧指令値（コンバータ）、Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ 各相電圧指令、Δｆ，ｆ０，ｆ１ 制御幅、ｆ１ｍａｘ キャリア周波数上限値、ｆ１ｍｉｎ キャリア周波数下限値、ｆ１，ｆ２，ｆｃ キャリア周波数、ｆａ 中心周波数。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】