JP6939439B2

JP6939439B2 - 制御装置

Info

Publication number: JP6939439B2
Application number: JP2017215495A
Authority: JP
Inventors: 亮祐大杉
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2017-11-08
Filing date: 2017-11-08
Publication date: 2021-09-22
Anticipated expiration: 2037-11-08
Also published as: JP2019088132A

Description

本発明は、制御装置に関し、特に、車両を駆動するモータの制御装置の技術分野に関する。

この種の装置では、例えば、モータからのキャリア周波数に起因する電磁騒音を低減することが図られる。この種の装置として、例えばキャリア周波数を、任意のキャリア周波数を中心として所定周波数範囲だけ変動させるＰＷＭ（ＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）インバータ装置が提案されている（特許文献１参照）。或いは、車速が所定速度よりも高いときには、キャリア信号の周波数を、所定周波数を中心とした第１の周波数範囲で変動させ、車速が該所定速度よりも低いときには、キャリア信号の周波数を、該所定周波数を中心とした第２の周波数範囲内で変動させるＰＷＭ制御装置が提案されている（特許文献２参照）。

特開２００７−０２０３２０号公報国際公開第２０１１／１４８４８５号

ところで、前輪をエンジン及びモータの少なくとも一方により駆動させるとともに、後輪をモータにより駆動させるｅ−４ＷＤ走行を実施可能な車両が提案されている。上述の背景技術では、ｅ−４ＷＤ走行について考慮されておらず改善の余地がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、ｅ−４ＷＤ走行時における電磁騒音を低減することができる制御装置を提供することを課題とする。

本発明の一態様に係る制御装置は、動力源からの動力により前輪を駆動するとともに、前記動力源とは異なるモータからの動力により後輪を駆動するｅ−４ＷＤ走行を実施可能な車両に搭載された前記モータの制御装置であって、前記モータに電気的に接続されたインバータと、前記インバータの制御に用いられるキャリア信号を発生するキャリア信号発生手段と、前記キャリア信号発生手段により発生されるキャリア信号の周波数を制御するキャリア周波数制御手段と、を備え、当該制御装置は、前記ｅ−４ＷＤ走行の実施時であって、前記後輪にスリップが発生している場合、前記モータに係るゲインを、前記車両に係るスリップ率に応じて増大させ、前記キャリア周波数制御手段は、（ｉ）前記ｅ−４ＷＤ走行の実施時であって、前記車両にスリップが発生していない場合、前記キャリア信号の周波数の拡散幅を第１所定値とするランダムキャリア制御を行い、（ｉｉ）前記ｅ−４ＷＤ走行の実施時であって、前記後輪にスリップが発生している場合、前記拡散幅を、前記第１所定値より大きく、且つ、前記車両に係るスリップ率に応じて変化する第２所定値とする前記ランダムキャリア制御を行うというものである。

実施形態に係る制御装置の構成を示すブロック図である。スリップ率と、モータゲイン、拡散幅及びノイズレベル各々との関係の一例を示す図である。実施形態に係る制御処理を示すフローチャートである。

制御装置に係る実施形態について図１乃至図３を参照して説明する。

（構成）
実施形態に係る制御装置の構成について図１を参照して説明する。図１は、実施形態に係る制御装置の構成を示すブロック図である。

図１において、制御装置１００を搭載する車両１は、前輪を駆動するためのフロントモータ１１と、該フロントモータ１１を制御するＰＣＵ（ＰｏｗｅｒＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）１２と、後輪を駆動するためのリアモータ１３と、を備えて構成されている。制御装置１００は、リアモータ１３を制御するＰＣＵ２１と、スリップ判定部２２と、キャリア拡散制御部２３と、を備えて構成されている。

ＰＣＵ２１は、リアモータ１３に電気的に接続されたインバータ２１１と、該インバータ２１１をＰＷＭ制御するためのキャリア信号を生成するキャリア信号生成部２１２と、キャリア信号の周波数を制御するキャリア周波数制御部２１３と、を備えて構成されている。

（リアモータ制御）
ＰＣＵ２１は、リアモータ１３の動作状態に応じた周波数（以降、適宜“中心キャリア”と称する）を設定し、キャリア信号の周波数を、中心キャリアを中心として所定範囲内で任意に変動させる「ランダムキャリア制御」を実行する。

車両１は、旋回判定がある場合（即ち、舵角が所定の判定値より大きい場合）、フロントモータ１１に加えて、リアモータ１３を作動させる。この結果、前輪がフロントモータにより駆動されるとともに、後輪がリアモータ１３により駆動されるｅ−４ＷＤ走行となる。このとき、制御部１００のＰＣＵ２１は、例えばトラクションコントロール等の観点から、リアモータ１３の出力をスリップ率に応じて変化させるため、リアモータ１３に係るゲインをスリップ率に応じて変化させる（図２（ａ）実線参照）。

上述のランダムキャリア制御は、リアモータ１３の作動に起因して発生する電磁騒音を低減する効果がある。しかしながら、上記所定範囲を固定値としてしまうと（図２（ｂ）の“ランダムキャリア拡散幅”を示す点線参照）、リアモータ１３に係るゲインがスリップ率に応じて変化された場合、ランダムキャリア制御による電磁騒音の低減効果が十分には得られない（図２（ｃ）の“キャリアノイズ”を示す点線参照）。そこで、当該制御装置１００は、以下の制御処理を実施する。

図３のフローチャートにおいて、ｅ−４ＷＤ走行が実施された場合、スリップ判定部２２は、左右前輪の車輪速平均ｎｆ及び左右後輪の車輪速平均ｎｒからスリップ率を求める（ステップＳ１０１）。具体的には、スリップ判定部２２は、“（ｎｆ−ｎｒ）／ｎｆ”で表される演算式によりスリップ率を求める。

キャリア拡散制御部２３は、スリップ判定部２２により求められたスリップ率に基づいて、ランダムキャリア拡散幅（即ち、ランダムキャリア制御において、キャリア信号の周波数を変動させる範囲）を決定する（ステップＳ１０２）。具体的には、キャリア拡散制御部２３は、図２（ｂ）の実線で示されるような、スリップ率とランダムキャリア拡散幅との関係を規定するマップを予め有しており、該マップと、スリップ判定部２２により求められたスリップ率とからランダムキャリア拡散幅を決定する。尚、スリップが発生していない場合、ランダムキャリア拡散幅は、“ｆ０”となる（図２（ｂ）参照）。

尚、スリップ率とランダムキャリア拡散幅との関係を規定するマップは、実験又はシミュレーションにより、例えば、リアモータ１３に係るゲインが変化しても電磁騒音がほぼ一定となるスリップ率とランダムキャリア拡散幅との関係を求めることにより構築されている。

ＰＣＵ２１のキャリア周波数制御部２１３は、キャリア拡散制御部２３により決定されたランダムキャリア拡散幅の範囲内において、キャリア信号の周波数を任意に設定する。キャリア信号生成部２１２は、キャリア周波数制御部２１３により設定された周波数に従ってキャリア信号を生成し、インバータ２１１に出力する。この結果、キャリア拡散制御部２３により決定されたランダムキャリア拡散幅の範囲内において、キャリア信号の周波数が変化するランダムキャリア制御が実施される（ステップＳ１０３）。

（技術的効果）
本実施形態では、図２（ａ）及び（ｂ）に実線で示すように、スリップ率に応じてリアモータ１３に係るゲインが変化するとともに、スリップ率に応じてランダムキャリア拡散幅も変化する。この結果、当該制御装置１００によれば、図２（ｃ）に実線で示すように、スリップ率が変化しても、キャリアノイズ（即ち、電磁騒音）のレベルはほぼ一定となる。つまり、当該制御装置１００によれば、ランダムキャリア拡散幅をスリップ率に応じて変化させることによって、ランダムキャリア制御による電磁騒音の低減効果を好適に得ることができる。従って、当該制御装置１００によれば、ｅ−４ＷＤ走行時におけるリアモータ１３の作動に起因する電磁騒音を好適に低減することができる。

尚、上述の実施形態では、フロントモータ１１により前輪が駆動されているが、フロントモータ１１に加えて又は代えて、エンジンにより前輪が駆動されてもよい。

以上に説明した実施形態から導き出される発明の各種態様を以下に説明する。

発明の一態様に係る制御装置は、動力源からの動力により前輪を駆動するとともに、前記動力源とは異なるモータからの動力により後輪を駆動するｅ−４ＷＤ走行を実施可能な車両に搭載された前記モータの制御装置であって、前記モータに電気的に接続されたインバータと、前記インバータの制御に用いられるキャリア信号を発生するキャリア信号発生手段と、前記キャリア信号発生手段により発生されるキャリア信号の周波数を制御するキャリア周波数制御手段と、を備え、前記キャリア周波数制御手段は、（ｉ）前記ｅ−４ＷＤ走行の実施時であって、前記車両にスリップが発生していない場合、前記キャリア信号の周波数の拡散幅を第１所定値とするランダムキャリア制御を行い、（ｉｉ）前記ｅ−４ＷＤ走行の実施時であって、前記車両にスリップが発生している場合、前記拡散幅を、前記第１所定値より大きく、且つ、前記車両に係るスリップ率に応じて変化する第２所定値とする前記ランダムキャリア制御を行うというものである。上述の実施形態においては、キャリア信号生成部２１２がキャリア信号発生手段の一例に相当し、キャリア周波数制御部２１３がキャリア周波数制御手段の一例に相当する。

ｅ−４ＷＤ走行の実施時には、例えばトラクションコントロール等の観点から、後輪を駆動するためのモータに係るゲインがスリップ率に応じて変化されることが多い。このとき、ランダムキャリア制御に係るキャリア信号の周波数が固定値とされていると、ランダムキャリア制御による電磁騒音の低減効果を十分には得られないことが、本願発明者の研究により判明している。

そこで、当該制御装置では、ｅ−４ＷＤ走行の実施時であって、車両にスリップが発生している場合、キャリア信号の周波数の拡散幅を、第１所定値（即ち、車両にスリップが発生していない場合の拡散幅）より大きく、且つ、車両に係るスリップ率に応じて変化する第２所定値とするランダムキャリア制御が行われる。この結果、ｅ−４ＷＤ走行時における電磁騒音を好適に低減することができる。

尚、前輪を駆動するための動力源は、エンジンであってもよいし、モータであってもよい、或いは、エンジン及びモータであってもよい。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

１…車両、１１…フロントモータ、１２、２１…ＰＣＵ、１３…リアモータ、２２…スリップ判定部、２３…キャリア拡散制御部、１００…制御装置、２１１…インバータ、２１２…キャリア信号生成部、２１３…キャリア周波数制御部

Claims

動力源からの動力により前輪を駆動するとともに、前記動力源とは異なるモータからの動力により後輪を駆動するｅ−４ＷＤ走行を実施可能な車両に搭載された前記モータの制御装置であって、
前記モータに電気的に接続されたインバータと、
前記インバータの制御に用いられるキャリア信号を発生するキャリア信号発生手段と、
前記キャリア信号発生手段により発生されるキャリア信号の周波数を制御するキャリア周波数制御手段と、
を備え、
当該制御装置は、前記ｅ−４ＷＤ走行の実施時であって、前記後輪にスリップが発生している場合、前記モータに係るゲインを、前記車両に係るスリップ率に応じて増大させ、
前記キャリア周波数制御手段は、（ｉ）前記ｅ−４ＷＤ走行の実施時であって、前記車両にスリップが発生していない場合、前記キャリア信号の周波数の拡散幅を第１所定値とするランダムキャリア制御を行い、（ｉｉ）前記ｅ−４ＷＤ走行の実施時であって、前記後輪にスリップが発生している場合、前記拡散幅を、前記第１所定値より大きく、且つ、前記車両に係るスリップ率に応じて変化する第２所定値とする前記ランダムキャリア制御を行う
ことを特徴とする制御装置。