特許 7468435 電力変換装置の制御装置

(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】

(24)【登録日】2024-04-08

(45)【発行日】2024-04-16

(54)【発明の名称】電力変換装置の制御装置

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/48 20070101AFI20240409BHJP

【ＦＩ】

H02M7/48 E

【請求項の数】 18

(21)【出願番号】P 2021058794

(22)【出願日】2021-03-30

(65)【公開番号】P2022155349

(43)【公開日】2022-10-13

【審査請求日】2023-08-28

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】100121821

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 強

(74)【代理人】

【識別番号】100139480

【弁理士】

【氏名又は名称】日野 京子

(74)【代理人】

【識別番号】100125575

【弁理士】

【氏名又は名称】松田 洋

(74)【代理人】

【識別番号】100175134

【弁理士】

【氏名又は名称】北 裕介

(72)【発明者】

【氏名】風岡 諒哉

(72)【発明者】

【氏名】進藤 祐輔

(72)【発明者】

【氏名】久保 俊一

(72)【発明者】

【氏名】利行 健

【審査官】佐藤 匡

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１１－１５５７８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－４６８３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１２２８３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１４９８５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－９１９５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２７２３９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１６５５２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１４６１８３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｍ ３／００，７／４８

Ｈ０２Ｊ ７／００

Ｂ６０Ｌ ５０／００

Ｈ０１Ｍ １０／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

上アームスイッチ（ＱＵＨ，ＱＶＨ，ＱＷＨ）及び下アームスイッチ（ＱＵＬ，ＱＶＬ，ＱＷＬ）の直列接続体を有し、スイッチング制御によりバッテリ（１０）から供給される直流電力を交流電力に変換して、巻線（４１）を有する回転電機（４０）に供給する電力変換器（３０）と、
前記直列接続体に並列接続されたコンデンサ（３１）と、を備える電力変換装置の制御装置（５０）において、
前記電力変換装置と前記バッテリとの間で電流が流れる際に、前記バッテリに流れるバッテリ電流の周波数特性を推定する周波数特性推定部（６２）と、
前記バッテリ電流の周波数特性に基づいて、バッテリ電流に含まれるリプル電流のリプル周波数を設定するリプル電流設定部（６３）と、
前記リプル電流設定部により設定されたリプル周波数に基づいて、前記リプル電流を発生させるように前記上アームスイッチ及び前記下アームスイッチに対してスイッチング制御を実施する制御部（５９）と、を備えた電力変換装置の制御装置。

【請求項2】

前記リプル電流設定部は、前記回転電機の巻線と前記コンデンサとの間における共振周波数（Ｆｂ１）、及び前記バッテリと前記コンデンサとの間における共振周波数（Ｆｂ２）のうち少なくともいずれかに基づいて所定の周波数範囲を設定し、その周波数範囲内から前記リプル周波数を設定する請求項１に記載の電力変換装置の制御装置。

【請求項3】

前記リプル電流設定部は、前記回転電機の巻線と前記コンデンサとの間における共振周波数と、前記バッテリと前記コンデンサとの間における共振周波数との間に、前記周波数範囲を設定し、その周波数範囲内から前記リプル周波数を設定する請求項２に記載の電力変換装置の制御装置。

【請求項4】

前記周波数特性推定部は、
前記回転電機のトルクと回転数の組み合わせごとに、前記バッテリ電流の周波数特性を示す電流マップを記憶する電流マップ記憶部（６２ａ）と、
前記電流マップ記憶部に記憶されている電流マップを参照して、前記回転電機のトルクと回転数の組み合わせに応じた、前記バッテリ電流の周波数特性を推定する電流特性計算部（６２ｂ）と、を備える請求項１～３のうちいずれか１項に記載の電力変換装置の制御装置。

【請求項5】

前記周波数特性推定部は、
前記バッテリ電流の周波数特性を示す電流マップを記憶する電流マップ記憶部（６２ａ）と、
所定期間において、発生させるリプル電流の周波数を変化させることにより、前記バッテリ電流の周波数特性を取得し、前記電流マップを更新する更新部と、
前記電流マップ記憶部に記憶されている電流マップを参照して、前記回転電機のトルクと回転数の組み合わせに応じた、前記バッテリ電流の周波数特性を推定する電流特性計算部（６２ｂ）と、を備える請求項１～４のうちいずれか１項に記載の電力変換装置の制御装置。

【請求項6】

前記バッテリの内部抵抗を推定する内部抵抗推定部（６１）を備え、
前記リプル電流設定部は、前記周波数特性推定部により推定された前記バッテリ電流の周波数特性と、前記内部抵抗推定部により推定された前記バッテリの内部抵抗とから、前記リプル周波数と前記バッテリの消費電力との関係性を推定し、当該関係性に基づいて前記リプル周波数を設定する請求項１～５のうちいずれか１項に記載の電力変換装置の制御装置。

【請求項7】

前記リプル電流設定部は、前記リプル周波数と前記バッテリの消費電力特性との関係性に基づいて、少なくとも前記リプル電流の周波数がゼロである場合に比較して、消費電力が大きくなる前記リプル電流の周波数範囲を特定し、当該周波数範囲の中から前記リプル周波数を設定する請求項６に記載の電力変換装置の制御装置。

【請求項8】

前記リプル電流設定部は、前記リプル周波数と前記バッテリの消費電力特性との関係性に基づいて、最も消費電力が大きくなる前記リプル電流の周波数を設定する請求項６又は７に記載の電力変換装置の制御装置。

【請求項9】

前記内部抵抗推定部は、
前記バッテリの蓄電状態と電池温度の組み合わせごとに、前記バッテリの内部抵抗の周波数特性を示す内部抵抗マップを記憶する内部抵抗マップ記憶部（６１ａ）と、
前記内部抵抗マップ記憶部に記憶された内部抵抗マップを参照して、前記バッテリの蓄電状態と電池温度の組み合わせに応じた、前記バッテリの内部抵抗の周波数特性を推定する内部抵抗特性計算部（６１ｂ）と、を備え、
前記リプル電流設定部は、前記バッテリ電流の周波数特性と前記バッテリの内部抵抗の周波数特性とから、前記リプル周波数と前記バッテリの消費電力との関係性を特定する請求項６～８のうちいずれか１項に記載の電力変換装置の制御装置。

【請求項10】

前記制御部は、
前記回転電機のトルクを指令するトルク指令値に基づいて、前記回転電機のｄ軸電流を指令するｄ軸電流ベース指令値及びｑ軸電流を指令するｑ軸電流ベース指令値を決定する軸電流指令部（５１ａ）と、
前記ｄ軸電流ベース指令値及び前記ｑ軸電流ベース指令値により、等トルクを出力可能な等トルク曲線（Ｘ１）を特定し、前記リプル周波数及びリプル電流の振幅に基づいて、当該等トルク曲線上に動作点を設定することにより、ｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値を決定する電流重畳部（５１ｃ）と、
前記ｄ軸電流指令値及び前記ｑ軸電流指令値に基づいて、スイッチング制御を実施するスイッチ制御部（５２～５７）と、を備え、
前記電流重畳部は、リプル電流の振幅に基づいて、等トルク曲線上で動作点を往復移動させる範囲を決定するとともに、リプル周波数に基づいて、等トルク曲線上で動作点を往復移動させる速さを決定し、それらの決定に基づいて動作点を等トルク曲線上で往復移動させることにより、リプル電流を発生させる請求項１～９のうちいずれか１項に記載の電力変換装置の制御装置。

【請求項11】

前記電力変換器は、インバータであり、
前記制御部は、前記リプル周波数及びリプル電流の振幅に基づいて、前記インバータのキャリア周波数をスイープさせることにより、リプル電流を発生させる請求項１～１０のうちいずれか１項に記載の電力変換装置の制御装置。

【請求項12】

上アームスイッチ及び下アームスイッチの直列接続体と、コンデンサと、コイルとを備えた充電回路（２００）に接続されており、
前記制御部は、前記リプル周波数及びリプル電流の振幅に基づいて、前記充電回路のキャリア周波数をスイープさせることにより、リプル電流を発生させる請求項１～１１のうちいずれか１項に記載の電力変換装置の制御装置。

【請求項13】

前記バッテリは、メインリレー（ＳＭＲ）を介して前記電力変換装置に接続されており、
前記メインリレーには、プリチャージリレー（ＰＲｐ）と突入電力防止用コイル（Ｃｐ）の直列接続体が並列に接続されており、
前記制御部は、リプル電流を発生させる際、前記メインリレーをオフさせる一方で前記プリチャージリレーをオンさせて、前記突入電力防止用コイルを介してバッテリ電流を流す請求項１～１２のうちいずれか１項に記載の電力変換装置の制御装置。

【請求項14】

前記リプル電流設定部は、前記回転電機のモータ回転数に基づいて、前記回転電機の基本波周波数の整数次成分とリプル周波数が一致しないように、リプル周波数を設定する請求項１～１３のうちいずれか１項に記載の電力変換装置の制御装置。

【請求項15】

前記リプル電流設定部は、騒音が所定値以下となるように、前記リプル周波数の上限を設定している請求項１～１４のうちいずれか１項に記載の電力変換装置の制御装置。

【請求項16】

前記リプル電流設定部は、前記バッテリの劣化を抑制するように、リプル周波数の下限を設定している請求項１～１５のうちいずれか１項に記載の電力変換装置の制御装置。

【請求項17】

前記電力変換装置及び前記制御装置は、車両に搭載されるものであり、
前記制御装置は、車両の走行中にリプル電流を発生可能に構成されている請求項１～１６のうちいずれか１項に記載の電力変換装置の制御装置。

【請求項18】

前記電力変換装置及び前記制御装置は、車両に搭載されるものであり、
前記制御装置は、車両の起動前にリプル電流を発生可能に構成されている請求項１～１７のうちいずれか１項に記載の電力変換装置の制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電力変換装置の制御装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、車両に搭載されるバッテリは、低温環境下において入出力電力が低下するため、バッテリ温度が低温の場合にバッテリ温度を昇温させるための機構が設けられている（例えば、特許文献１）。

【0003】

特許文献１に記載の発明では、バッテリ電流に高調波（リプル電流）を重畳させることにより、バッテリの内部抵抗による消費電力を増加させ、迅速かつ容易にバッテリを昇温させている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１０－２７２３９５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、特許文献１の発明では、回路特性などを考慮しておらず、昇温能力を向上させる余地があった。

【0006】

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、バッテリを迅速に昇温させることができる電力変換装置の制御装置を提供することを主たる目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するための手段は、上アームスイッチ及び下アームスイッチの直列接続体を有し、スイッチング制御によりバッテリから供給される直流電力を交流電力に変換して、巻線を有する回転電機に供給する電力変換器と、前記直列接続体に並列接続されたコンデンサと、を備える電力変換装置の制御装置において、前記電力変換装置と前記バッテリとの間で電流が流れる際に、前記バッテリに流れるバッテリ電流の周波数特性を推定する周波数特性推定部と、前記バッテリ電流の周波数特性に基づいて、バッテリ電流に含まれるリプル電流のリプル周波数を設定するリプル電流設定部と、前記リプル電流設定部により設定されたリプル周波数に基づいて、前記リプル電流を発生させるように前記上アームスイッチ及び前記下アームスイッチに対してスイッチング制御を実施する制御部と、を備えた。

【0008】

回転電機とコンデンサの間又はコンデンサとバッテリとの間で電力変換器を介してリプル電流のやり取りを実施することにより、バッテリを昇温させる場合、インバータ、コンデンサ、及び巻線から構成される回路の特性により、バッテリ電流は、リプル周波数に応じてその大きさが変動することがわかった。そこで、周波数特性推定部によって特定されたバッテリ電流の周波数特性に基づいて、リプル周波数を設定し、設定されたリプル周波数のリプル電流を発生させるように、スイッチング制御を実施させた。これにより、回路特性を考慮して、適切なリプル周波数を設定することができ、バッテリの昇温能力を向上させることができる。また、回転電機と、電力変換器と、コンデンサとを流用するため、別途回路を設ける場合に比較して、装置を小型化することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】駆動システムの構成図。

【図2】制御装置５０による制御処理を示す機能ブロック図。

【図3】バッテリ１０と平滑コンデンサ３１との間の共振を説明するための図。

【図4】バッテリ１０、平滑コンデンサ３１及びインバータ６０のモデル回路。

【図5】バッテリ内部抵抗特性推定部６１による処理を示す機能ブロック図。

【図6】バッテリ内部抵抗マップの一例を示す図。

【図7】バッテリ電流特性推定部６２による処理を示す機能ブロック図。

【図8】バッテリ電流マップの一例を示す図。

【図9】リプル電流指令制御部６３による処理を示す機能ブロック図。

【図10】消費電力特性マップの一例を示す図。

【図11】モータ電流指令制御部５１による処理を示す機能ブロック図。

【図12】ｄｑ軸における動作点の設定態様を説明するための図。

【図13】共振周波数と増幅率との関係を説明するための図。

【図14】変形例における駆動システムの構成図。

【図15】変形例における駆動システムの構成図。

【図16】変形例における共振周波数と増幅率との関係を説明するための図。

【発明を実施するための形態】

【0010】

（第１実施形態）
以下、「電力変換装置の制御装置」を車両（例えば、ハイブリッド車や電気自動車）に適用した実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一又は均等である部分には、図中、同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。

【0011】

図１に示すように、車両は、駆動システム１として、バッテリ１０と、ＢＭＵ（Battery Management Unit）２０と、電力変換器としてのインバータ３０と、回転電機としてのモータ４０と、制御装置５０と、上位ＥＣＵ１００などを備える。

【0012】

バッテリ１０は、例えば百Ｖ以上となる端子間電圧を有し、複数の電池セル１１が並列又は直列接続されて構成されている。電池セル１１として、例えば、リチウムイオン蓄電池や、ニッケル水素蓄電池を用いることができる。

【0013】

ＢＭＵ２０は、バッテリ１０の状態を監視し、バッテリ１０の充放電制御を実施する装置である。より詳しくは、ＢＭＵ２０は、バッテリ１０の端子電圧、ＳＯＣ（蓄電状態）、ＳＯＨ及びバッテリ温度等を監視し、それらの情報に基づいて、バッテリ１０を充電させる、又はバッテリ１０から電力を供給（放電）させる。

【0014】

インバータ３０は、制御装置５０からの制御信号に従って、バッテリ１０とモータ４０との間で双方向の電力変換を実行する。例えば、バッテリ１０からの直流電力を交流電力に変換して、モータ４０に供給して、モータ４０を駆動させる。また、モータ４０から供給された交流電力を直流電力に変換して、バッテリ１０に供給する。なお、図示していないが、バッテリ１０とインバータ３０との間に、コンバータが設けられていてもよい。

【0015】

インバータ３０は、上アームスイッチＱＵＨ，ＱＶＨ，ＱＷＨと下アームスイッチＱＵＬ，ＱＶＬ，ＱＷＬとの直列接続体を３相分備えている。本実施形態では、各スイッチＱＵＨ，ＱＶＨ，ＱＷＨ，ＱＵＬ，ＱＶＬ，ＱＷＬとして、電圧制御形の半導体スイッチング素子が用いられており、具体的にはＩＧＢＴやＭＯＳ－ＦＥＴなどが用いられている。各スイッチＱＵＨ，ＱＶＨ，ＱＷＨ，ＱＵＬ，ＱＶＬ，ＱＷＬには、フリーホイールダイオードとしての各ダイオードＤＵＨ，ＤＶＨ，ＤＷＨ，ＤＵＬ，ＤＶＬ，ＤＷＬが逆並列に接続されている。

【0016】

Ｕ相上アームスイッチＱＵＨの低電位側端子と、Ｕ相下アームスイッチＱＵＬの高電位側端子とには、バスバー等のＵ相導電部材３２Ｕを介して、モータ４０のＵ相巻線４１Ｕの第１端が接続されている。Ｖ相上アームスイッチＱＶＨの低電位側端子と、Ｖ相下アームスイッチＱＶＬの高電位側端子とには、バスバー等のＶ相導電部材３２Ｖを介して、モータ４０のＶ相巻線４１Ｖの第１端が接続されている。Ｗ相上アームスイッチＱＷＨの低電位側端子と、Ｗ相下アームスイッチＱＷＬの高電位側端子とには、バスバー等のＷ相導電部材３２Ｗを介して、モータ４０のＷ相巻線４１Ｗの第１端が接続されている。Ｕ，Ｖ，Ｗ相巻線４１Ｕ，４１Ｖ，４１Ｗの第２端同士は、中性点Ｏで接続されている。なお、本実施形態において、各相巻線４１Ｕ，４１Ｖ，４１Ｗは、ターン数が同じに設定されている。これにより、各相巻線４１Ｕ，４１Ｖ，４１Ｗは、例えばインダクタンスが同じに設定されている。

【0017】

各上アームスイッチＱＵＨ，ＱＶＨ，ＱＷＨの高電位側端子と、バッテリ１０の正極端子とは、バスバー等の正極側母線Ｌｐにより接続されている。各下アームスイッチＱＵＬ，ＱＶＬ，ＱＷＬの低電位側端子と、バッテリ１０の負極端子とは、バスバー等の負極側母線Ｌｎにより接続されている。

【0018】

インバータ３０は、正極側母線Ｌｐと負極側母線Ｌｎとを接続する平滑コンデンサ３１を備えている。なお、平滑コンデンサ３１は、インバータ３０に内蔵されていてもよいし、インバータ３０の外部に設けられていてもよい。本実施形態において、インバータ３０及び平滑コンデンサ３１により、電力変換装置が構成されている。

【0019】

モータ４０は、交流回転電機であり、たとえば、ロータに永久磁石が埋設された三相交流同期電動機である。モータ４０は、ステータ巻線として星形結線されたＵ，Ｖ，Ｗ相巻線４１Ｕ，４１Ｖ，４１Ｗを備えている。各相巻線４１Ｕ，４１Ｖ，４１Ｗは、電気角で１２０°ずつずれて配置されている。モータ４０は、インバータ３０により駆動されて回転駆動力を発生し、モータ４０が発生した駆動力は、駆動輪に伝達される。一方、車両の制動時には、モータ４０は、発電機として動作し、回生発電を行なう。モータ４０が発電した電力は、インバータ３０を通じてバッテリ１０に供給され、バッテリ１０に蓄えられる。

【0020】

制御装置５０は、ＣＰＵや各種メモリからなるマイコンを備えており、モータ４０の制御量をその指令値にフィードバック制御すべく、モータ４０の検出情報に基づいて、インバータ３０を構成する各スイッチのスイッチング制御を行う。制御量は、例えばトルクである。モータ４０の検出情報には、例えば、レゾルバ等の角度検出器（回転センサ４２）により検出される回転子の回転角度θ（電気角情報）や、電圧センサにより検出される電源電圧（インバータ入力電圧）、電流センサ４３～４５により検出される各相の電流検出値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗが含まれる。制御装置５０は、例えば所定のスイッチング周波数（キャリア周波数）でのＰＷＭ制御により各スイッチのスイッチング制御を行う。

【0021】

また、制御装置５０は、ＢＭＵ２０と通信可能とされている。また、制御装置５０は、外部に設けられた上位ＥＣＵ１００と通信可能とされている。上位ＥＣＵ１００は、車両の制御を統括する。

【0022】

ちなみに、制御装置５０は、自身が備える記憶装置に記憶されたプログラムを実行することにより、各種制御機能を実現する。各種機能は、ハードウェアである電子回路によって実現されてもよいし、ハードウェア及びソフトウェアの双方によって実現されてもよい。

【0023】

次に、制御装置５０により実行されるモータ４０の駆動制御について説明する。車両の走行時（走行開始時を含む）において、アクセルペダルの踏み込み量及び車速に応じたトルク値をモータ４０に発生させるためのトルク指令値Ｔｒが、上位ＥＣＵ１００のモータトルク指令制御部１０１から、制御装置５０のモータ電流指令制御部５１に入力される。モータ電流指令制御部５１は、トルク－ｄｑマップを用い、トルク指令値Ｔｒに基づいて、ｄ軸の電流指令値であるｄ軸電流指令値Ｉｄ＊とｑ軸の電流指令値であるｑ軸電流指令値Ｉｑ＊とを設定する。そして、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊とｑ軸電流指令値Ｉｑ＊とを、比較器５２，５３にそれぞれ出力する。なお、この回転直交座標をなすｄｑ軸は、例えば、モータ４０のロータを構成する永久磁石の界磁方向をｄ軸とし、このｄ軸と直交する方向をｑ軸としている。

【0024】

３相２相変換部５７は、相ごとに設けられた電流センサ４３～４５による各相の電流検出値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを、回転センサ４２から入力される回転角度θに基づいて界磁方向をｄ軸とする直交２次元回転座標系の成分であるｄ軸電流Ｉｄとｑ軸電流Ｉｑとに変換し、比較器５２，５３にそれぞれ出力する。

【0025】

そして、比較器５２は、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊と、検出された実際のｄ軸電流Ｉｄとを比較し、その偏差（差分）を電流制御部５４に出力する。同様に、比較器５３は、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊と、検出された実際のｑ軸電流Ｉｑとを比較し、その偏差（差分）を電流制御部５４に出力する。

【0026】

電流制御部５４は、入力された偏差に基づいて、ｄ軸電流Ｉｄ，ｑ軸電流Ｉｑを、それぞれｄ軸電流指令値Ｉｄ＊とｑ軸電流指令値Ｉｑ＊に一致させるため、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊と、ｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊を例えば比例積分（ＰＩ）演算する。そして、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊と、ｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊を２相３相変換部５５に出力する。

【0027】

２相３相変換部５５は、回転センサ４２から入力される回転角度θに基づいてｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊と、ｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊を３相交流座標上でのＵ相指令電圧Ｖｕ，Ｖ相指令電圧Ｖｖ、及びＷ相指令電圧Ｖｗに変換する。そして、２相３相変換部５５は、変換したＵ相指令電圧Ｖｕ，Ｖ相指令電圧Ｖｖ、及びＷ相指令電圧ＶｗをＰＷＭ波生成部５６に出力する。

【0028】

ＰＷＭ波生成部５６は、Ｕ相指令電圧Ｖｕ，Ｖ相指令電圧Ｖｖ、及びＷ相指令電圧Ｖｗに基づいてインバータ３０の各スイッチのスイッチング制御を行うため、ＰＷＭ波形信号（電圧指定値信号）Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗを生成する。

【0029】

インバータ３０は、ＰＷＭ波形信号に基づいてスイッチング制御され、バッテリ１０から供給される直流電力を交流電力に変換して、モータ４０の各相に供給する。これにより、トルク指令値Ｔｒに対応するように、モータ４０が駆動する。なお、回生発電時には、モータ４０が発電した交流電力がインバータ３０により直流電力に変換されて、バッテリ１０に供給される。

【0030】

以上のように、モータ電流指令制御部５１、比較器５２，５３、電流制御部５４、２相３相変換部５５、ＰＷＭ波生成部５６、及び３相２相変換部５７が、トルク指令値Ｔｒなどに基づいて、インバータ３０の制御信号を生成し、出力するＰＷＭ制御部５９として構成されている。このＰＷＭ制御部５９が、特にモータ電流指令制御部５１が、制御部に相当する。また、比較器５２，５３、電流制御部５４、２相３相変換部５５、ＰＷＭ波生成部５６、及び３相２相変換部５７によって、ｄ軸電流指令値及び前記ｑ軸電流指令値に基づいて、スイッチング制御を実施するスイッチ制御部を構成する。

【0031】

続いて、制御装置５０により実行されるバッテリ１０の昇温制御について説明する。制御装置５０は、所定の制御周期でバッテリ１０の昇温要求があるか否かを判定する。例えば、上位ＥＣＵ１００からバッテリ１０の昇温指示があったと判定した場合、又はＢＭＵ２０により検出されたバッテリ温度が閾値温度（例えば、－２０℃）未満であると判定した場合、昇温要求があると判定すればよい。ここで、閾値温度と比較する温度は、例えば、検出された各電池セル１１の温度のうち最も低い温度、又は検出された各電池セル１１の温度に基づいて算出した各電池セル１１の平均温度としてもよい。

【0032】

なお、本実施形態において、昇温要求される状況は、モータ４０の駆動前における車両の停車中の状況であっても、モータ４０の駆動中、すなわち、車両走行中の状況であってもよい。

【0033】

昇温要求がないと判定した場合には、制御装置５０は、昇温制御を終了し、前述した通常のモータ４０の駆動制御を行う。一方、昇温要求があると判定した場合には、制御装置５０は、バッテリ１０を昇温させる昇温制御を行う。本実施形態における昇温制御の概略について説明する。本実施形態において、昇温制御を実施する際、制御装置５０は、インバータ３０によって、直流電力を交流電力に変換する際、高調波を交流電力に重畳させるようにしている。このようにインバータ３０によって重畳された高調波は、バッテリ１０に流れる電流（以下、バッテリ電流と示す）に重畳され、リプル電流が発生することとなる。リプル電流により、バッテリ１０の内部抵抗による消費電力が増加するため、発熱が生じ、バッテリ１０を昇温させることができる。

【0034】

ところで、リプル電流の周波数によって、バッテリ１０の消費電力に関係するリプル電流の振幅が増減することがわかった。より詳しく説明する。図３に、昇温制御で用いられるバッテリ１０、平滑コンデンサ３１、インバータ３０からなる回路の等価回路を示す。

【0035】

図３において電流源は、インバータ３０に相当し、「Ｉｉｎｖ」は、インバータ電流である。また、「Ｃ」は、平滑コンデンサ３１の容量であり、「Ｒｃ」は、平滑コンデンサ３１の内部抵抗である。また、「Ｒｂ」は、バッテリ１０の内部抵抗であり、「Ｌｂ」は、バッテリ１０内部の寄生インダクタンスであり、「Ｉｂａｔ」は、バッテリ１０に流れるバッテリ電流である。また、「Ｒａ」は、母線Ｌｐ，Ｌｎの寄生抵抗であり、「Ｌａ」は、母線Ｌｐ，Ｌｎの寄生インダクタンスである。

【0036】

図３に示すように、リプル電流は、平滑コンデンサ３１とバッテリ１０との間において共振可能であることがわかり、共振により、その振幅が増幅されることがわかる。なお、バッテリ１０に流れるリプル電流の振幅を最大にするインバータ電流の周波数（共振周波数ｆ）は、増幅率を示す数式（１）から数式（２）に示すようにして求められる。

【数1】

【0037】

また、リプル電流は、平滑コンデンサ３１とモータ４０の巻線４１（Ｕ相巻線４１Ｕ，Ｖ相巻線４１Ｖ，Ｗ相巻線４１Ｗ）との間における共振によっても、その振幅が増幅されることもわかった。詳しく説明すると、昇温制御で用いられるバッテリ１０、平滑コンデンサ３１、インバータ３０からなる回路は、図４に示すように、モデル化することができる。

【0038】

図４におけるモデル回路はｄ軸電流に関して、バッテリ１０の端子間電圧を「Ｅ」とし、母線Ｌｐ，Ｌｎの寄生抵抗を「Ｒａ」とし、バッテリ１０の内部抵抗を「Ｒｂ」とし、バッテリ１０内部の寄生インダクタンスを、「Ｌｂ」としている。また、平滑コンデンサ３１の電圧を「ｖ」、容量を「Ｃ」としている。また、巻線４１のｄ軸インダクタンスを「Ｌｄ」とし、巻き線抵抗を「Ｒｄ」としている。スイッチＳＷ１ｐは、スイッチＱＵＨ，ＱＶＨ，ＱＷＨのうちいずれかであり、スイッチＳＷ２ｐは、スイッチＱＵＨ，ＱＶＨ，ＱＷＨのうちいずれか（ただし、スイッチＳＷ１ｐに相当するスイッチを除く）である。同様に、スイッチＳＷ１ｎは、スイッチＱＵＬ，ＱＶＬ，ＱＷＬのうちいずれかであり、スイッチＳＷ２ｎは、スイッチＱＵＬ，ＱＶＬ，ＱＷＬのうちいずれか（ただし、スイッチＳＷ１ｎに相当するスイッチを除く）である。なお、バッテリ電流に含まれるリプル電流が最大振幅となるように、インバータ３０は角周波数ωで１８０°通電制御で動作する。この時、回路方程式は、数式（３）に示すようになる。ただし、数式（３）における「ω０」及び「λ」は、数式（４）、（５）に示す通りである。

【数2】

【0039】

この回路方程式は、減衰を伴う強制振動の微分方程式であるため、数式（６）を満たすとき、最大振幅を得られる。このときの周波数ｆは、数式（７）に示すとおりである。なお、実際には誤差が生じるため、この近傍の値が実際の共振周波数となる可能性が高い。

【数3】

【0040】

また、バッテリ１０の消費電力に関係するバッテリ１０の内部抵抗も、リプル電流の周波数により、増減することも分かった。よって、本実施形態では、これらの特性を考慮して、消費電力が大きくなるようにリプル電流の周波数及び振幅を決定し、リプル電流を発生させるようにしている。以下、本実施形態における昇温制御について詳しく説明する。

【0041】

図２に示すように、制御装置５０は、リプル電流を好適に発生させるために、バッテリ内部抵抗特性推定部６１と、バッテリ電流特性推定部６２と、リプル電流指令制御部６３と、を備える。

【0042】

バッテリ内部抵抗特性推定部６１は、バッテリ１０の内部抵抗を推定する内部抵抗推定部に相当する。図５に示すように、バッテリ内部抵抗特性推定部６１は、バッテリ内部抵抗マップ出力部６１ａと、内部抵抗特性計算部６１ｂとを有する。バッテリ内部抵抗特性推定部６１は、ＢＭＵ２０に接続されており、ＢＭＵ２０からバッテリ１０のＳＯＣ（％）及びバッテリ温度（℃）を入力可能に構成されている。

【0043】

バッテリ内部抵抗マップ出力部６１ａは、図６に示すようなバッテリ１０の内部抵抗と（バッテリ電流に含まれる）リプル電流の周波数との関係性を示すバッテリ内部抵抗マップＲ（ｆ）を記憶している。このため、バッテリ内部抵抗マップ出力部６１ａが、内部抵抗マップ記憶部に相当する。また、以下では、リプル電流の周波数を単にリプル周波数と示す場合がある。バッテリ１０の内部抵抗とリプル周波数との関係性は、バッテリ１０のＳＯＣ及びバッテリ温度により変化する。このため、バッテリ内部抵抗マップ出力部６１ａは、バッテリ１０のＳＯＣとバッテリ温度の組み合わせごとに、バッテリ１０の内部抵抗の周波数特性を示すバッテリ内部抵抗マップＲ（ｆ）を複数記憶している。

【0044】

そして、バッテリ内部抵抗マップ出力部６１ａは、ＢＭＵ２０からバッテリ１０のＳＯＣ及びバッテリ温度を入力すると、当該ＳＯＣ及びバッテリ温度の組み合わせに近いバッテリ内部抵抗マップＲ（ｆ）をいくつか選択し、内部抵抗特性計算部６１ｂに出力する。

【0045】

例えば、入力したＳＯＣが２３％であり、バッテリ温度が－２５℃である場合、バッテリ内部抵抗マップ出力部６１ａは、ＳＯＣが２０％であり、バッテリ温度が－２０℃であるときのバッテリ内部抵抗マップＲ（ｆ）と、ＳＯＣが２０％であり、バッテリ温度が－３０℃であるときのバッテリ内部抵抗マップＲ（ｆ）と、ＳＯＣが３０％であり、バッテリ温度が－２０℃であるときのバッテリ内部抵抗マップＲ（ｆ）と、ＳＯＣが３０％であり、バッテリ温度が－３０℃である場合のバッテリ内部抵抗マップＲ（ｆ）と、を選択し、出力する。なお、図５において、Ｒ（ｆ）がバッテリ内部抵抗マップを示し、Ｒ（ｆ）の間に、対応するＳＯＣ及びバッテリ温度の組み合わせを図示している。

【0046】

そして、内部抵抗特性計算部６１ｂは、入力した複数種類のバッテリ内部抵抗マップＲ（ｆ）から、２次元線形補間により、入力した現在のＳＯＣ及びバッテリ温度に近いバッテリ内部抵抗マップＲ（ｆ）を推定する。そして、バッテリ内部抵抗特性推定部６１は、推定されたバッテリ内部抵抗マップＲ（ｆ）をリプル電流指令制御部６３に出力する。

【0047】

なお、図６に示すように、バッテリ内部抵抗マップＲ（ｆ）は、一般的にリプル電流の周波数が小さい場合には、内部抵抗が大きくなり、リプル電流の周波数が大きい場合には、内部抵抗が小さくなる傾向がある。また、ＳＯＣ及びバッテリ温度の組み合わせは、例示であり、それぞれどのような組み合わせに対応するバッテリ内部抵抗マップＲ（ｆ）が記憶されていてもよい。また、バッテリ内部抵抗マップＲ（ｆ）の記憶数を任意に変更してもよい。また、本実施形態では、複数種類のバッテリ内部抵抗マップＲ（ｆ）を選択し、それらに基づいてバッテリ内部抵抗マップＲ（ｆ）を推定（生成）していたが、入力したＳＯＣ及びバッテリ温度の組み合わせに近い組み合わせに対応するバッテリ内部抵抗マップＲ（ｆ）を選択するだけであってもよい。つまり、２次元線形補間を行う内部抵抗特性計算部６１ｂを省略してもよい。また、選択数を任意に変更してもよい。

【0048】

バッテリ電流特性推定部６２は、バッテリ電流の周波数特性を推定する周波数特性推定部に相当する。図７に示すように、バッテリ電流特性推定部６２は、バッテリ電流マップ出力部６２ａと、バッテリ電流特性計算部６２ｂと、リプル電流制限部６２ｃと、を有する。バッテリ電流特性推定部６２は、上位ＥＣＵ１００に接続されており、上位ＥＣＵ１００からトルク指令値Ｔｒ及びモータ回転数（ｒｐｍ）を入力可能に構成されている。

【0049】

バッテリ電流マップ出力部６２ａは、図８に示すようなバッテリ１０のバッテリ電流とリプル周波数との関係性を示すバッテリ電流マップＩ（ｆ）を記憶している。したがって、バッテリ電流マップ出力部６２ａは、電流マップ記憶部に相当する。バッテリ電流とリプル周波数との関係性は、トルク指令値Ｔｒに対応するモータトルク及びモータ回転数により変化する。このため、バッテリ電流マップ出力部６２ａは、モータトルク及びモータ回転数の組み合わせごとに、バッテリ電流の周波数特性を示すバッテリ電流マップＩ（ｆ）を複数記憶している。

【0050】

そして、バッテリ電流マップ出力部６２ａは、トルク指令値Ｔｒ及びモータ回転数を入力すると、当該トルク指令値Ｔｒに対応するモータトルク及びモータ回転数の組み合わせに近いバッテリ電流マップＩ（ｆ）をいくつか選択し、バッテリ電流特性計算部６２ｂに出力する。

【0051】

例えば、入力したトルク指令値Ｔｒが８４Ｎｍであり、モータ回転数が１４３０ｒｐｍである場合、バッテリ電流マップ出力部６２ａは、トルク指令値Ｔｒが５０Ｎｍであり、モータ回転数が１ｋｒｐｍであるときのバッテリ電流マップＩ（ｆ）と、トルク指令値Ｔｒが５０Ｎｍであり、モータ回転数が２ｋｒｐｍであるときのバッテリ電流マップＩ（ｆ）と、トルク指令値Ｔｒが１００Ｎｍであり、モータ回転数が１ｋｒｐｍであるときのバッテリ電流マップＩ（ｆ）と、トルク指令値Ｔｒが１００Ｎｍであり、モータ回転数が２ｋｒｐｍであるときのバッテリ電流マップＩ（ｆ）と、を選択し、出力する。なお、図７において、Ｉ（ｆ）がバッテリ電流マップを示し、Ｉ（ｆ）の間に当該マップに関係するモータトルク及びモータ回転数の組み合わせを図示している。

【0052】

そして、バッテリ電流特性計算部６２ｂは、入力した複数種類のバッテリ電流マップＩ（ｆ）から、２次元線形補間により、入力した現在のモータトルク及びモータ回転数に近いバッテリ電流マップＩ（ｆ）を推定する。このため、バッテリ電流特性計算部６２ｂは、電流特性計算部に相当する。そして、バッテリ電流特性推定部６２は、推定されたバッテリ電流マップＩ（ｆ）をリプル電流制限部６２ｃに出力する。

【0053】

なお、バッテリ電流マップＩ（ｆ）は、一般的に、ある周波数（つまり、共振周波数）近傍において、バッテリ電流がもっとも大きくなる傾向がある。また、モータトルク及びモータ回転数の組み合わせは、例示であり、それぞれどのような組み合わせに対応するバッテリ電流マップＩ（ｆ）が記憶されていてもよい。また、バッテリ電流マップＩ（ｆ）の記憶数を任意に変更してもよい。また、本実施形態では、複数種類のバッテリ電流マップＩ（ｆ）を選択し、それらに基づいてバッテリ電流マップＩ（ｆ）を生成していたが、入力したトルク指令値Ｔｒに対応するモータトルク及びモータ回転数の組み合わせに近い組み合わせに対応するバッテリ電流マップＩ（ｆ）を選択するだけであってもよい。つまり、２次元線形補間を行うバッテリ電流特性計算部６２ｂを省略してもよい。また、選択数を任意に変更してもよい。

【0054】

リプル電流制限部６２ｃは、リプル電流の上限値を入力して、バッテリ電流マップＩ（ｆ）において、図８に示すように、バッテリ電流の上限値を設定する。リプル電流の上限値は、予め記憶されており、バッテリ１０やインバータ３０の定格などにより決定される。リプル電流制限部６２ｃは、バッテリ電流の上限値を設定したバッテリ電流マップＩ（ｆ）をリプル電流指令制御部６３に出力する。

【0055】

次に、リプル電流指令制御部６３について図９に基づいて説明する。リプル電流指令制御部６３は、バッテリ電流の周波数特性及びバッテリ１０の内部抵抗に基づいて、リプル電流の周波数としてのリプル周波数を設定するリプル電流設定部に相当する。リプル電流指令制御部６３は、消費電力特性推定部６３ａと、周波数制限設定部６３ｂと、周波数決定部６３ｃと、周波数指令値設定部６３ｄと、同期検波部６３ｅと、振幅決定部６３ｆと、比較器６３ｇと、振幅指令値設定部６３ｈと、を備える。

【0056】

消費電力特性推定部６３ａは、バッテリ電流特性推定部６２とバッテリ内部抵抗特性推定部６１から、バッテリ内部抵抗マップＲ（ｆ）と、バッテリ電流マップＩ（ｆ）を入力する。そして、消費電力特性推定部６３ａは、入力したバッテリ内部抵抗マップＲ（ｆ）とバッテリ電流マップＩ（ｆ）から、数式（８）に基づいて、バッテリ１０の内部抵抗に基づく消費電力と、リプル周波数との関係性を示す消費電力特性マップＰ（ｆ）を生成する。図１０（ａ）に消費電力特性マップＰ（ｆ）の一例を示す。

【数4】

【0057】

また、周波数制限設定部６３ｂは、周波数上限、周波数下限、及びモータ回転数を入力し、リプル周波数として制限される範囲（以下、単に制限範囲と示す）を設定する。周波数上限とは、モータ４０やインバータ３０による騒音が所定値以上とならない限度を示すものである。すなわち、周波数上限を超えたリプル周波数が設定された場合、騒音が所定値以上となる可能性が生じるため、周波数上限が設けられている。周波数上限は、モータ４０等の機械的特性によるものであり、例えば、周波数上限として予め決められた値が記憶装置などに記憶されており、周波数制限設定部６３ｂは、これを読み出すことにより取得する。周波数下限とは、バッテリ１０の劣化を抑制するために設けられている。例えば、低温環境下でバッテリ１０に周波数下限を下回る周波数を有するリプル電流が発生した場合、リチウムイオン蓄電池においてリチウム析出する可能性があり、これを抑制するために予め記憶装置などに記憶されている。周波数制限設定部６３ｂは、記憶装置から読みだすことにより、周波数下限を取得する。

【0058】

また、モータ４０の駆動時における基本波周波数の整数次成分とリプル周波数とが、一致した場合、リプル電流が予期せず過大となる可能性がある。そこで、周波数制限設定部６３ｂは、それを防止するために、上位ＥＣＵ１００等から入力したモータ回転数に基づいて基本波周波数の整数次成分と同じリプル周波数を制限するように制限範囲を設定する。周波数制限設定部６３ｂは、周波数上限、周波数下限、及びモータ回転数に基づいて設定した制限範囲を周波数決定部６３ｃに出力する。

【0059】

周波数決定部６３ｃは、リプル周波数の制限範囲、及び消費電力上限を入力し、それらに基づいて図１０（ｂ）に示すように、リプル周波数として設定可能な範囲を特定する。消費電力上限は、バッテリ１０の規格などにより予め定められており、記憶装置などに記憶されている。そして、周波数決定部６３ｃは、設定可能な範囲の中から入力した消費電力特性マップＰ（ｆ）に基づいて、少なくともリプル周波数がゼロである場合に比較して、つまり、リプル電流を発生させない場合に比較して、消費電力が大きくなるリプル周波数範囲を特定し、当該周波数範囲の中からリプル周波数を設定する。本実施形態において、周波数決定部６３ｃは、消費電力が最も高くなるリプル周波数を決定し、出力する。

【0060】

周波数指令値設定部６３ｄは、周波数決定部６３ｃからリプル周波数を入力し、インバータ３０による電流の転流を考慮して、リプル周波数に所定の係数（１／２）を乗算する。これにより、周波数指令値設定部６３ｄは、モータ４０において発生させるリプル電流（交流電力（インバータ電流）に重畳させる高調波）の周波数指令値であるモータリプル電流周波数指令値を生成し、モータ電流指令制御部５１に出力する。なお、電流の転流を考慮しなくてもよい場合、例えば、ｄ軸電流及びｑ軸電流が正負を跨がない場合、モータ４０において発生させるリプル電流の周期が、バッテリ電流に含まれるリプル電流の周期となるため、上記係数を「１」とすればよい。

【0061】

同期検波部６３ｅは、図示しない電流センサにより検出されたバッテリ電流の検出値であるバッテリ電流検出値に基づいて、同期検波を行い、バッテリ電流におけるリプル周波数の成分、つまり、リプル電流の振幅であるバッテリリプル電流振幅検出値を抽出し、比較器６３ｇに出力する。

【0062】

振幅決定部６３ｆは、バッテリ電流マップI（ｆ）を参照して、周波数決定部６３ｃから入力したリプル周波数に基づいて、バッテリ電流のリプル周波数の成分を計算することにより、バッテリ電流に含まれるリプル電流の振幅を指令するためのバッテリリプル電流振幅指令値を生成する。

【0063】

比較器６３ｇは、バッテリリプル電流振幅検出値とバッテリリプル電流振幅指令値とを比較し、その差分（偏差）を振幅指令値設定部６３ｈに出力する。

【0064】

振幅指令値設定部６３ｈは、入力された偏差に基づいて、バッテリリプル電流振幅検出値をバッテリリプル電流振幅指令値に一致させるため、モータ４０に発生させるリプル電流の振幅（交流電力（インバータ電流）に重畳させる高調波）を指令するモータリプル電流振幅指令値を例えば比例積分（ＰＩ）演算する。そして、振幅指令値設定部６３ｈは、モータリプル電流振幅指令値を、モータ電流指令制御部５１に出力する。

【0065】

次に、リプル電流（高調波）を重畳させるためのモータ電流指令制御部５１の構成について説明する。モータ電流指令制御部５１は、図１１に示すように、軸電流指令部としてのベース指令値生成部５１ａと、電流範囲設定部５１ｂと、電流重畳部としてのリプル電流重畳部５１ｃと、を有する。

【0066】

ベース指令値生成部５１ａは、トルク指令値Ｔｒを入力し、トルク―ｄｑマップから、図１２（ａ）に示すように、トルク指令値Ｔｒに対応するｄ軸電流ベース指令値及びｑ軸電流ベース指令値を設定する。電流範囲設定部５１ｂは、モータ回転数及び電流絶対値制限を入力し、それらに基づいて、図１２（ｂ）に示すように、ｄ軸電流及びｑ軸電流として設定可能な範囲を設定する。

【0067】

リプル電流重畳部５１ｃは、図１２（ｃ）に示すように、ｄ軸電流ベース指令値及びｑ軸電流ベース指令値に基づいて、等トルク曲線Ｘ１を特定する。そして、リプル電流重畳部５１ｃは、等トルク曲線Ｘ１上において、モータリプル電流周波数指令値及びモータリプル電流振幅指令値に基づいて、モータ４０の動作点をスイープさせる（一定速度で変化させる）。動作点とは、設定するｄ軸電流及びｑ軸電流により定まる点のことである。

【0068】

具体的には、リプル電流重畳部５１ｃは、モータリプル電流振幅指令値に基づいて、等トルク曲線Ｘ１において移動させる移動範囲を設定する。その際、電流範囲設定部５１ｂによって設定された、ｄ軸電流及びｑ軸電流として設定可能な範囲を考慮して移動範囲を設定する。そして、リプル電流重畳部５１ｃは、モータリプル電流周波数指令値に基づいて当該移動範囲において、往復移動させる周期（速さ）を設定する。

【0069】

そのように移動させる動作点に基づいて、リプル電流重畳部５１ｃは、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊とｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を設定し、比較器５２，５３にそれぞれ出力する。比較器５２，５３に出力した以降の説明は、前述した通常のモータ４０の駆動制御における説明と同様であるため、省略する。

【0070】

これにより、インバータ３０によって交流電力に高調波が重畳し、それが平滑コンデンサ３１やモータ４０を介してバッテリ１０に伝わりバッテリ電流に所望のリプル電流が含まれることとなる。そして、このリプル電流の周波数や振幅は、バッテリ電流の周波数特性及びバッテリ１０の内部抵抗の周波数特性を考慮して設定されており、消費電力が大きくなる。

【0071】

上記実施形態のように昇温制御を実施する制御装置５０により、以下のような効果を得ることができる。
（１）モータ４０の巻線４１、平滑コンデンサ３１及びバッテリ１０の相互間でインバータ３０を介してリプル電流（無効電流）のやり取りを実施させるように構成した。これにより、バッテリ１０を昇温させる場合、インバータ３０、平滑コンデンサ３１、及び巻線４１から構成される回路の特性により、バッテリ電流は、リプル周波数に応じてその大きさが変動することがわかった。そこで、制御装置５０のバッテリ電流特性推定部６２によって推定されたバッテリ電流の周波数特性を示すバッテリ電流マップI（ｆ）に基づいて、リプル周波数を設定し、設定されたリプル周波数のリプル電流を発生させるように、スイッチング制御を実施させた。これにより、回路特性を考慮して、バッテリ電流を増大させるために、適切なリプル周波数を設定することができ、バッテリの昇温能力を向上させることができる。また、モータ４０と、インバータ３０と、平滑コンデンサ３１とを流用するため、別途回路を設ける場合に比較して、装置を小型化することができる。

【0072】

（２）バッテリ電流マップ出力部６２ａは、モータトルクとモータ回転数の組み合わせごとに、バッテリ電流の周波数特性を示すバッテリ電流マップＩ（ｆ）を記憶している。そして、バッテリ電流特性推定部６２は、バッテリ電流マップ出力部６２ａから取得した複数のバッテリ電流マップＩ（ｆ）を参照して、現在のモータトルクとモータ回転数の組み合わせに応じた、バッテリ電流マップＩ（ｆ）を推定することとしている。具体的には、バッテリ電流特性推定部６２のバッテリ電流特性計算部６２ｂは、複数のバッテリ電流マップＩ（ｆ）に対して２次元線形補間を行い、現在のモータトルクとモータ回転数の組み合わせに近いバッテリ電流マップＩ（ｆ）を生成している。

【0073】

これにより、モータ４０の動作状態を考慮して、適切なリプル周波数を設定することができる。つまり、モータトルクとモータ回転数の組み合わせに応じて、バッテリ電流の周波数特性に変化が生じる場合であっても、それらを考慮して適切なリプル周波数を設定することができる。

【0074】

（３）消費電力は、バッテリ１０の内部抵抗と、バッテリ電流の大きさによって決定される。そこで、制御装置５０は、バッテリ１０の内部抵抗を推定し、バッテリ１０の内部抵抗の周波数特性を示すバッテリ内部抵抗マップＲ（ｆ）を生成して、出力するバッテリ内部抵抗特性推定部６１を備えた。そして、リプル電流指令制御部６３は、バッテリ電流マップI（ｆ）と、バッテリ内部抵抗マップＲ（ｆ）とから、リプル周波数と消費電力との関係性を示す消費電力特性マップＰ（ｆ）を推定し、当該消費電力特性マップＰ（ｆ）に基づいてリプル周波数を設定するようにした。これにより、より適切なリプル周波数を設定することができる。

【0075】

（４）リプル電流指令制御部６３は、消費電力特性マップＰ（ｆ）に基づいて、少なくともリプル周波数がゼロである場合に比較して、消費電力が大きくなるリプル周波数の範囲を特定し、当該周波数の範囲の中からリプル周波数を設定するようにした。これにより、少なくともリプル周波数がゼロである場合、つまり、直流電流を流した場合に比較して消費電力が大きくすることができる。

【0076】

（５）リプル電流指令制御部６３は、消費電力特性マップＰ（ｆ）に基づいて、最も消費電力が大きくなるリプル周波数を設定するようにした。これにより、消費電力が最大となるように、昇温能力を向上させることができる。

【0077】

（６）バッテリ１０のＳＯＣ（蓄電状態）とバッテリ温度（電池温度）の組み合わせに応じて、バッテリ１０の内部抵抗の周波数特性に変化が生じることがわかった。そこで、制御装置５０は、バッテリ１０のＳＯＣとバッテリ温度の組み合わせごとに、バッテリ１０の内部抵抗の周波数特性を示すバッテリ内部抵抗マップＲ（ｆ）を記憶しているバッテリ内部抵抗マップ出力部６１ａを備えた。バッテリ内部抵抗マップ出力部６１ａは、この指定されたＳＯＣとバッテリ温度の組み合わせに応じて、複数種類のバッテリ内部抵抗マップＲ（ｆ）を出力するように構成されている。

【0078】

そして、バッテリ内部抵抗特性推定部６１は、複数種類のバッテリ内部抵抗マップＲ（ｆ）を参照して、現在のバッテリ１０のＳＯＣとバッテリ温度の組み合わせに応じたバッテリ内部抵抗マップＲ（ｆ）を推定するようにした。具体的には、バッテリ内部抵抗特性推定部６１の内部抵抗特性計算部６１ｂは、複数種類のバッテリ内部抵抗マップＲ（ｆ）に対して２次元線形補間を行って、現在のバッテリ１０のＳＯＣとバッテリ温度の組み合わせに近いバッテリ内部抵抗マップＲ（ｆ）を推定している。そして、リプル電流指令制御部６３は、バッテリ電流マップI（ｆ）とバッテリ内部抵抗マップＲ（ｆ）とから、消費電力特性マップＰ（ｆ）を生成するようにした。これにより、バッテリ１０の状態を考慮して、適切なリプル周波数を設定することができる。

【0079】

（７）リプル電流重畳部５１ｃは、ｄ軸電流ベース指令値及びｑ軸電流ベース指令値により、等トルクを出力可能な等トルク曲線Ｘ１を特定し、リプル周波数及びリプル電流の振幅に基づいて、当該等トルク曲線Ｘ１上に動作点Ｐを設定するようにした。具体的には、リプル電流重畳部５１ｃは、リプル電流の振幅に基づいて、等トルク曲線Ｘ１上で動作点を往復移動させる範囲を決定するとともに、リプル周波数に基づいて、等トルク曲線Ｘ１上で動作点Ｐを往復移動させる速さを決定する。そして、リプル電流重畳部５１ｃは、それらの決定に基づいて動作点Ｐを等トルク曲線上で往復移動させることにより、インバータ３０によって変換される交流電力に高調波を重畳させるようにしている。

【0080】

このように、リプル電流を発生させる際、要求トルクを満たす等トルク曲線Ｘ１上に、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊及びｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を定める動作点Ｐを設定するため、リプル電流を重畳させることによりトルクに変動が生じることを防止できる。また、走行中に昇温することが可能となる。

【0081】

（８）リプル電流指令制御部６３は、モータ回転数に基づいて、モータ４０の基本波周波数の整数次成分とリプル周波数が一致しないように、リプル周波数を設定するようにしている。より詳しくは、制限範囲設定部６６ｂは、モータ４０の基本波周波数の整数次成分が、リプル周波数の設定範囲から除かれるように制限範囲を設定する。これにより、回転電機の基本波周波数の整数次成分とリプル周波数が一致して、リプル電流の振幅が予想以上に大きくなることや、騒音が大きくなることを抑制することができる。

【0082】

（９）リプル電流指令制御部６３は、騒音が所定値以下となるように、リプル周波数の上限を設定している。より詳しくは、制限範囲設定部６６ｂは、モータ４０又はインバータ３０などによる騒音が所定値以下となるように、リプル周波数の周波数上限に基づいて制限範囲を設定している。

【0083】

（１０）リプル電流指令制御部６３は、バッテリ１０の劣化を抑制するように、リプル周波数の下限を設定している。より詳しくは、制限範囲設定部６６ｂは、バッテリ１０がリチウムイオン蓄電池である場合、低温時においてリプル周波数が低すぎて、リチウム析出が生じないように、リプル周波数の周波数下限に基づいて制限範囲を設定している。これにより、バッテリ１０の劣化を抑制することができる。

【0084】

（上記実施形態の変形例）
上記実施形態における構成の一部を、以下に説明するように変更してもよい。以下、変形例について説明する。

【0085】

・上記実施形態において、リプル電流指令制御部６３は、バッテリ電流マップＩ（ｆ）と、バッテリ内部抵抗マップＲ（ｆ）に基づいて、消費電力特性マップＰ（ｆ）を生成し、消費電力特性マップＰ（ｆ）に基づいてリプル周波数を設定していた。この別例として、リプル電流指令制御部６３は、バッテリ電流マップＩ（ｆ）に基づいて、リプル周波数がゼロの場合に比較してバッテリ電流が大きくなるリプル周波数を設定するようにしてもよい。これによって、簡単な処理で消費電力を増大させることができる。

【0086】

・上記実施形態において、共振周波数を算出して、共振周波数に基づいてリプル周波数を設定してもよい。具体的に説明すると、前述したように、リプル電流は、平滑コンデンサ３１とバッテリ１０との間において共振可能であり、このときの共振周波数（以下、配線共振周波数Ｆｂ２と示す）は、数式（２）に示す通り求めることができる。また、モータ４０の巻線４１と、平滑コンデンサ３１との間においても共振可能であり、このときの共振周波数（以下、モータ共振周波数Ｆｂ１と示す）は、数式（７）に示す通り求めることができる。

【0087】

そこで、制御装置５０は、これらの共振周波数Ｆｂ１，Ｆｂ２のうちいずれかを算出し、共振周波数Ｆｂ１，Ｆｂ２に基づいてリプル周波数を設定してもよい。若しくは、制御装置５０は、これらの共振周波数Ｆｂ１，Ｆｂ２を算出し、共振周波数Ｆｂ１，Ｆｂ２のうち、バッテリ電流が大きくなるリプル周波数を特定し、それを設定してもよい。

【0088】

このように、リプル周波数を所定の共振周波数に設定されると、モータ４０と平滑コンデンサ３１との間において、若しくはバッテリ１０と平滑コンデンサ３１との間において、リプル電流を好適に共振させることができる。その結果として、バッテリ電流が増大して消費電力を増加させることができる。したがって、消費電力を増加させ、バッテリ１０の昇温能力を向上させることができる。

【0089】

また、図１３に示すように、共振周波数Ｆｂ１と共振周波数Ｆｂ２との間においては、一般的に増幅率（バッテリ電流）は、緩やかに大きくなりやすくなっている。そこで、制御装置５０は、これらの共振周波数Ｆｂ１，Ｆｂ２を算出し、共振周波数Ｆｂ１と共振周波数Ｆｂ２との間の周波数範囲の中からリプル周波数を設定してもよい。その際、上記実施形態と同様に、リプル周波数の制限範囲や消費電力の上限などを考慮して、共振周波数Ｆｂ１と共振周波数Ｆｂ２との間の周波数範囲の中から好適なリプル周波数を設定することが望ましい。

【0090】

・上記実施形態において、モータトルクとモータ回転数に応じてバッテリ電流マップＩ（ｆ）を推定していたが、モータトルクとモータ回転数に応じてバッテリ電流マップＩ（ｆ）を変更しなくてもよい。これによれば、バッテリ電流マップＩ（ｆ）を１種類設定し、記憶するだけでよくなる。つまり、製造の手間を少なくすることができる。

【0091】

・上記実施形態において、バッテリ電流マップＩ（ｆ）を複数記憶したが、１種類だけであってもよい。この場合、１種類のバッテリ電流マップＩ（ｆ）から、モータトルクとモータ回転数に応じたバッテリ電流マップＩ（ｆ）を推定するように構成してもよい。

【0092】

・上記実施形態において、バッテリ電流マップＩ（ｆ）を更新してもよい。例えば、制御装置５０は、所定期間において、発生させるリプル電流のリプル周波数を少しずつ変化させることにより、バッテリ電流の周波数特性を取得し、バッテリ電流マップＩ（ｆ）を更新する更新部としての機能を備えてもよい。これにより、車両の状態に応じたバッテリ電流の周波数特性をより正確に取得することができ、適切なリプル周波数を設定することができる。前記所定期間は、昇温制御中の期間であってもよいし、昇温制御が必要とされないときに設定されてもよい。

【0093】

・上記実施形態において、バッテリ１０のＳＯＣとバッテリ温度に応じて、複数種類のバッテリ内部抵抗マップＲ（ｆ）を推定していたが、ＳＯＣとバッテリ温度に応じてバッテリ内部抵抗マップＲ（ｆ）を変更しなくてもよい。これによれば、バッテリ内部抵抗マップＲ（ｆ）を１種類設定し、記憶するだけでよくなる。つまり、製造の手間を少なくすることができる。

【0094】

・上記実施形態において、バッテリ内部抵抗マップＲ（ｆ）を複数記憶したが、１種類だけであってもよい。この場合、１種類のバッテリ内部抵抗マップＲ（ｆ）から、ＳＯＣとバッテリ温度に応じたバッテリ内部抵抗マップＲ（ｆ）を推定するように構成してもよい。

【0095】

・上記実施形態において、ＢＭＵ２０に内部抵抗を推定させ、制御装置５０は、当該内部抵抗とバッテリ電流マップＩ（ｆ）に基づいて、消費電力特性マップＰ（ｆ）を推定してもよい。

【0096】

・上記実施形態において、等トルク曲線Ｘ１上において、動作点Ｐを往復移動させることにより、リプル電流を発生させるようにしていたが、リプル電流を発生させることができるのであれば、等トルク曲線Ｘ１上を移動させなくてもよい。

【0097】

・上記実施形態において、制御装置５０は、リプル周波数及びリプル電流の振幅に基づいて、インバータ３０のキャリア周波数をスイープさせることにより、リプル電流を発生させてもよい。これにより、リプル電流を容易に発生させることができる。

【0098】

・上記実施形態において、図１４に示すように、正極側母線Ｌｐ及び負極側母線Ｌｎに、上アームスイッチ及び下アームスイッチの直列接続体と、コンデンサと、コイルとを備えた充電回路２００が接続されている場合、制御装置５０は、インバータ３０の代わりに充電回路２００を利用して、若しくはインバータ３０とともに充電回路２００を利用して、リプル電流を発生させてもよい。この場合、ＰＷＭ制御部５９は、リプル周波数及びリプル電流の振幅に基づいて、充電回路２００のキャリア周波数をスイープさせることにより、リプル電流を発生させればよい。

【0099】

・上記実施形態において、図１５に示すように、バッテリ１０と平滑コンデンサ３１との間に突入電流防止用のコイルＣｐが設けられている場合、このコイルＣｐを利用してリプル電流を増大させてもよい。詳しく説明すると、図１５に示すように、バッテリ１０と平滑コンデンサ３１との間において、正極側母線Ｌｐには、メインリレーＳＭＲが設けられている。このメインリレーＳＭＲには、プリチャージリレーＰＲｐとコイルＣｐの直列接続体が並列に接続されている。このような回路構成を有する場合において、制御装置５０は、昇温制御時において、メインリレーＳＭＲをオフさせる一方でプリチャージリレーＰＲｐをオンさせて、突入電力防止用のコイルＣｐを介してバッテリ電流を流すようにしてもよい。

【0100】

これにより、図１６に示すように、突入電力防止用のコイルＣｐのインダクタンス値を上乗せすることができ、バッテリ電流に重畳させたリプル電流の振幅を大きくすることや、リプル周波数を低減させることができ、消費電力を大きくすることができる。なお、図１６において、破線によりメインリレーＳＭＲをオンした場合における増幅率のイメージを示し、実線によりプリチャージリレーＰＲｐをオンした場合における増幅率のイメージを示している。

【0101】

・上記実施形態において、リプル周波数の上限及び下限を設けていたが、設けなくてもよい。また、モータ回転数に基づいて、モータ４０の基本波周波数の整数次成分とリプル周波数が一致しないようにしていたが、一致してもよい。

【0102】

・上記実施形態において、走行中や停車中にかかわらず、バッテリ１０の充電開始前に昇温制御を実施するように構成してもよい。バッテリ１０の充電開始前に昇温させることにより、バッテリ１０の入力電力の上限を上げることができ、バッテリ１０の充電時間を短くできる。

【0103】

・上記実施形態において、バッテリ１０の充電中に昇温制御を実施する場合、限られたバッテリ１０の入力電力に対して昇温に使う電力を随時調整するようにしてもよい。これにより、バッテリ１０の充電時間を短くできる。

【符号の説明】

【0104】

１０…バッテリ、３０…インバータ、３１…平滑コンデンサ、４０…モータ、５０…制御装置、５９…ＰＷＭ制御部、６２…バッテリ電流特性推定部、６３…リプル電流指令制御部。

【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】

【図14】

【図15】

【図16】