ハイブリッド車両およびその制御方法
【課題】エンジンおよび電動機を搭載したハイブリッド車両において、車両の状態に応じて電磁騒音のレベルを適切に制御するように、ランダムキャリア制御を実行する。
【解決手段】電動機を駆動するための電力変換器の電力用半導体スイッチング素子のオンオフは、パルス幅変調制御によって制御される。パルス幅変調制御に用いられるキャリア信号の周波数は、ランダムキャリア制御によって、所定の中心周波数に対して制御幅Δｆを有する周波数範囲内でランダムに変動される。制御幅Δｆは、車外に対して積極的に音を出力したい車両状態であるエンジン停止時には相対的に狭く設定される（Δｆ＝ｆ１）。一方、車室内で感知される騒音を抑制したい車両状態であるエンジン起動時には、制御幅Δｆは相対的に広く設定される（Δｆ＝ｆ３）。
【解決手段】電動機を駆動するための電力変換器の電力用半導体スイッチング素子のオンオフは、パルス幅変調制御によって制御される。パルス幅変調制御に用いられるキャリア信号の周波数は、ランダムキャリア制御によって、所定の中心周波数に対して制御幅Δｆを有する周波数範囲内でランダムに変動される。制御幅Δｆは、車外に対して積極的に音を出力したい車両状態であるエンジン停止時には相対的に狭く設定される（Δｆ＝ｆ１）。一方、車室内で感知される騒音を抑制したい車両状態であるエンジン起動時には、制御幅Δｆは相対的に広く設定される（Δｆ＝ｆ３）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ハイブリッド車両およびその制御方法に関し、より特定的には、ハイブリッド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】
従来より、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、パルス幅変調制御（ＰＷＭ制御）を適用することが行なわれている。
【０００３】
たとえば、特開２００４−０４８８４４号公報（特許文献１）には、ハイブリッド車両に搭載された電動機を制御するインバータのキャリア周波数を、エンジン回転数および車速に応じて制御することが記載されている。具体的には、エンジン回転数が低いとインバータのキャリア周波数を高くする一方で、エンジン回転数が高いとキャリア周波数を低くすることが記載されている。また、車速が低いとキャリア周波数を高くする一方で、車速が高いとキャリア周波数を低くすることが記載されている。
【０００４】
また、特開２００２−１７１６０６号公報（特許文献２）には、ハイブリッド車用インバータシステムにおいて、インバータ回路のＰＷＭ制御周波数（キャリア周波数）を、所定の周波数範囲で乱数的に変動することによって、電磁騒音を低減することが記載されている。さらに、電動機の速度増加に伴って、キャリア周波数を変調する周波数範囲を狭くすることが記載されている。
【０００５】
また、特開２０１０−１３０８５０号公報（特許文献３）および特開２００７−０２０３２０号公報（特許文献４）にも、特許文献２と同様に、コンバータあるいはインバータのＰＷＭ制御に用いるキャリア周波数を、所定の周波数範囲内でランダムに変動させること（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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−０４８８４４号公報
【特許文献２】特開２００２−１７１６０６号公報
【特許文献３】特開２０１０−１３０８５０号公報
【特許文献４】特開２００７−０２０３２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
インバータおよびコンバータ等の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。これにより、電動機制御では、ステータに生じる渦電流が大きくなることから、鉄損の増加による損失の増大が懸念される。さらに、リップル電流の影響によって電流誤差が大きくなる可能性がある。また、永久磁石モータでは、磁石温度の上昇によって減磁が発生することが懸念される。一方で、キャリア周波数が高いと、単位時間内のスイッチング回数が多くなることによって電力変換器での電力損失が増加することが懸念される。
【０００８】
特許文献１に記載のキャリア周波数制御では、キャリア周波数を固定的に低下あるいは上昇させるため、キャリア周波数を固定的に低下する場合において、上述のようなリップル電流の増大による問題が懸念される。
【０００９】
特許文献２〜４に記載されたランダムキャリア制御では、キャリア周波数を所定周波数範囲内で変動させることにより、電磁騒音の発生レベルを抑制することができる。しかしながら、ハイブリッド車両の電動機制御では、ランダムキャリア制御における周波数の変化幅によっては、キャリア周波数が瞬間的に低くなったときに、リップル電流が大きくなることが懸念される。特に、キャリア周波数が低くなった期間で電流制御の誤差が大きくなることによって、車両駆動トルクの変動に起因して、走行性能が低下する虞がある。
【００１０】
また、ハイブリッド車両では、エンジンを停止して電動機のみによって走行する場合に、車両の発生音が小さいため、車両周囲の歩行者等が車両の接近を認識し難いことが指摘されている。したがって、このような場面でランダムキャリア制御を適用すると、車両周囲に対する車両接近の報知性がさらに低下する虞がある。
【００１１】
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、エンジンおよび電動機を搭載したハイブリッド車両において、車両の状態に応じて電磁騒音のレベルを適切に制御するように、ランダムキャリア制御を実行することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明のある局面では、内燃機関と電動機とを搭載したハイブリッド車両は、電力変換器と、電力変換器を制御するための制御装置とを含む。電力変換器は、蓄電装置と電動機との間に配置されるとともに、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る。制御装置は、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を発生するためのキャリア発生部と、キャリア発生部が発生するキャリア信号の周波数を制御するためのキャリア周波数制御部と、パルス幅変調部とを含む。パルス幅変調部は、電力変換器の制御指令と、キャリア発生部からの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。キャリア周波数制御部は、内燃機関の起動時には、所定周波数を中心とした第１の周波数範囲内でキャリア信号の周波数を変動させる一方で、内燃機関の停止時には、所定周波数を含む第２の周波数範囲内でキャリア信号の周波数を変動させるようにキャリア発生部を制御する。そして、第２の周波数範囲は、第１の周波数範囲よりも狭い。
【００１３】
好ましくは、キャリア周波数制御部は、内燃機関の停止時であって、かつ、ハイブリッド車両の車速が所定速度よりも低いときには、キャリア信号の周波数を固定する。
【００１４】
また好ましくは、キャリア周波数制御部は、内燃機関の起動後には、所定周波数を中心とした第３の周波数範囲内でキャリア信号の周波数を変動させるように、キャリア発生部を制御し、第３の周波数範囲は、内燃機関の回転数が高いほど狭くなるように設定される。
【００１５】
あるいは好ましくは、キャリア周波数制御部は、内燃機関の停止時であって、かつ、ハイブリッド車両の車速が所定速度よりも高いときには、車速が高いほど第２の周波数範囲を狭く設定する。
【００１６】
この発明の他の局面では、ハイブリッド車両の制御方法であって、ハイブリッド車両は、内燃機関と、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、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する。制御方法は、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キャリア信号の周波数に従って、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、内燃機関の起動時に、所定周波数を中心とした第１の周波数範囲内でキャリア信号の周波数を変動させるステップと、内燃機関の停止時に、所定周波数を含む第２の周波数範囲内でキャリア信号の周波数を変動させるステップとを含む。そして、第２の周波数範囲は、第１の周波数範囲よりも狭い。
【００１７】
好ましくは、制御するステップは、内燃機関の停止時にハイブリッド車両の車速を所定速度と比較するステップと、内燃機関の停止時に、車速が所定速度よりも低いときに、キャリア信号の周波数を固定するステップとをさらに含む。
【００１８】
また好ましくは、制御するステップは、内燃機関の起動後において、所定周波数を中心とした第３の周波数範囲内でキャリア信号の周波数を変動させるステップをさらに含む。この第３の周波数範囲は、内燃機関の回転数が高いほど狭くなるように設定される。
【００１９】
あるいは好ましくは、制御するステップは、内燃機関の停止時にハイブリッド車両の車速を所定速度と比較するステップと、内燃機関の停止時であって、かつ、車速が所定速度よりも高いときに、車速が高いほど第２の周波数範囲を狭く設定するステップとをさらに含む。
【発明の効果】
【００２０】
この発明によれば、エンジンおよび電動機を搭載したハイブリッド車両において、車両の状態に応じて電磁騒音のレベルを適切に制御するように、ランダムキャリア制御を実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態によ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ハイブリッド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】図４に示したパルス幅変調部による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】各インバータでのキャリア周波数の制御を説明する概念図である。
【図８】図７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９】本発明の実施の形態によるハイブリッド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】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１１】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１２】図３に示したコンバータに適用されるＰＷＭ制御を説明するための概念的な波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
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。
【００２３】
図１は、本発明の実施の形態によ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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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、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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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の各々には、ロータ（図示せず）の回転位置(角度）を検出するための、図示しない回転角センサ（代表的にはレゾルバ）が配置される。この回転角センサの出力に基づいて、ＭＧ１およびＭＧ２の回転数を検知することができる。
【００５０】
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。
【００５１】
図４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。
【００５２】
図４を参照して、ＥＣＵ１７０は、電動機指令演算部３００，３０５と、パルス幅変調部３１０，３１５と、キャリア周波数制御部３５０と、キャリア発生部３６０，３６５とを含む。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
図５はパルス幅変調部３１０，３１５によるＰＷＭ制御を説明する波形図である。
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ッ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。
【００５９】
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とを制御する。キャリア周波数制御部３５０には、エンジン１００の状態と、ハイブリッド車両の車速とに関する情報が入力される。車速は、図示しない車速センサの出力信号によって検出できる。また、エンジン１００の状態は、エンジン１００が停止中／起動中／動作中（起動後）のいずれの状態であるかを検知できる情報と、エンジン回転数とを含む。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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、電流制御の誤差も大きくなる。このため、ランダムキャリア制御によってキャリア周波数が瞬間的に低くなったときに、電流誤差が大きくなることによって、車両駆動トルクの制御性が低下する虞がある。
【００６５】
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。
【００６６】
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、車両外部へ伝播するとともに、車室内へも伝播する。
【００６７】
図７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７にはインバータ２１０のキャリア周波数ｆ１の制御が例示される。
【００６８】
図７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。
【００６９】
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。
【００７０】
図８は、図７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。
【００７１】
図８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。
【００７２】
一方で、符号４１０は、図７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。
【００７３】
このように、一般的には、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。
【００７４】
図８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、キャリア周波数低下に伴う、電流制御性（トルク制御性）の低下が懸念される。
【００７５】
これに対して、制御幅Δｆが狭く設定されるほど、電磁騒音の音圧レベルは高くなるため、電磁騒音は相対的に大きくなる。一方で、キャリア周波数低下に伴う制御性の低下は抑制される。
【００７６】
図９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９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９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。
【００７７】
図９を参照して、ＥＣＵ１７０は、ステップＳ１００により、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。
【００７８】
図１０は、図９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。
【００７９】
図１０を参照して、ＥＣＵ１７０は、ステップＳ１１０では、エンジン１００が停止中であるか否かを判定する。そして、エンジン停止中（Ｓ１１０のＹＥＳ判定時）には、ＥＣＵ１７０は、ステップＳ１５０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。
【００８０】
一方、エンジン停止中でないとき（Ｓ１１０のＮＯ判定時）には、ＥＣＵ１７０は、ステップＳ１２０により、エンジン１００の起動中であるかどうかを判定する。エンジン起動中（Ｓ１２０のＹＥＳ判定時）には、ＥＣＵ１７０は、ステップＳ１６０により、制御幅Δｆ＝ｆ３に設定する。
【００８１】
これに対して、ＥＣＵ１７０は、エンジンの起動後、すなわち、エンジン動作中（Ｓ１２０のＮＯ判定時）には、ステップＳ１７０に処理を進めて、制御幅Δｆ＝ｆ２に設定する。
【００８２】
制御幅ｆ１〜ｆ３の間には、ｆ１＜ｆ２＜ｆ３の関係が成立する。すなわち、ランダムキャリア制御の制御幅Δｆは、エンジン停止中には最も狭く設定される。なお、ｆ１＝０として、エンジン停止中には、ランダムキャリア制御を中止して、キャリア周波数を中心周波数ｆａに固定してもよい。
【００８３】
車両の発生音が小さいエンジン停止中には、制御幅Δｆを相対的に狭くすることにより、電磁騒音を相対的に大きくする。この結果、車両周囲に対する車両接近の報知性を高めることができる。なお、本願発明において、エンジン停止中の周波数変化範囲が相対的に狭く設定されることは、エンジン停止時以外にランダムキャリア制御を実行する一方で、エンジン停止中にランダムキャリア制御を中止（キャリア周波数を固定）することを含む概念である点について、確認的に記載する。
【００８４】
さらに、エンジン停止時には、モータジェネレータＭＧ２の出力のみで走行することになるが、ランダムキャリア制御によるキャリア周波数の低下が抑制されるため、電流制御性、すなわち、車両駆動トルクの制御性の低下を抑制することができる。
【００８５】
一方、ランダムキャリア制御の制御幅Δｆは、エンジン起動中には最も広く設定される。そして、エンジン動作中には、ランダムキャリア制御の制御幅Δｆは、エンジン起動中と、エンジン停止中との中間の広さに設定される。
【００８６】
エンジン停止時以外では、車外への発生音を高める必要性が低いので、車内騒音を抑制するために、ランダムキャリア制御の制御幅を相対的に広くして、電磁騒音の音圧レベルを低くする。特に、エンジン回転数が低いエンジン起動時には、ランダムキャリア制御の制御幅Δｆは最も広くなる（Δｆ＝ｆ３）。エンジン動作中には、制御幅Δｆは、エンジン停止時とエンジン起動時との中間的な値とされる（Δｆ＝ｆ２）。
【００８７】
図１１には、図９のステップＳ１００（ランダムキャリア制御）の処理手順の第２の例が示される。
【００８８】
図１１を参照して、ＥＣＵ１７０は、図１０と同様のステップＳ１１０およびＳ１２０により、「エンジンが停止中であるか否か」および、「エンジン起動中であるか否か」を判定する。そして、ＥＣＵ１７０は、エンジン停止中（Ｓ１１０のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ１３０により、ハイブリッド車両の車速が所定のしきい値Ｖ１よりも低いか否かを判定する。このしきい値Ｖ１は、車両周囲の歩行者等に対して車両接近を報知することが必要と思われる低車速領域を峻別できるように、予め設定される。
【００８９】
ＥＣＵ１７０は、車速＜Ｖ１の低車速時（Ｓ１２０のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ１５５により、Δｆ＝ｆ１に設定する。好ましくは、ｆ１＝０として、ランダムキャリア制御を中止することにより、エンジン１００が停止されている低車速時において、車外へ出力される電磁騒音を高めることができる。
【００９０】
一方、車速＞Ｖ１のとき（Ｓ１２０のＮＯ判定時）には、ＥＣＵ１７０は、ステップＳ１５２により、車速に応じてΔｆを設定する。具体的には、車速が高くなるほど、ロードノイズの増加によって電磁騒音が車室内で感知されにくくなるので、Δｆは狭く設定される。なお、ステップＳ１５２では、ステップＳ１５５で設定されるｆ１よりも高い範囲に制御幅Δｆを設定する。
【００９１】
一方、エンジンの非停止時（Ｓ１００のＮＯ判定時）であって、エンジン起動中のとき（Ｓ１２０のＹＥＳ判定時）には、ＥＣＵ１７０は、図１０と同様のステップＳ１６０を実行して、制御幅Δｆ＝ｆ３に設定する。図１０の場合と同様に、ｆ３＞ｆ１である。
【００９２】
これに対して、ＥＣＵ１７０は、エンジンの起動完了後、すなわち、エンジン動作中（Ｓ１２０のＮＯ判定時）には、ステップＳ１７０♯に処理を進めて、エンジン回転数に応じて制御幅Δｆを設定する。具体的には、エンジン回転数が高くなるほど、作動音の増大によって電磁騒音が車室内で感知されにくくなるので、Δｆは狭く設定される。なお、ステップＳ１７０♯で設定される制御幅Δｆは、ステップＳ１６０で設定されるｆ３よりも狭い。
【００９３】
このように、図１０および図１１を通じて、ランダムキャリア制御における制御幅Δｆは、エンジン１００の状態に応じて可変に設定される。好ましくは、図１１に示されるように、ハイブリッド車両の車速をさらに反映して、制御幅Δｆは可変に設定される。
【００９４】
図１０，図１１において、エンジン起動中にステップＳ１６０で設定された制御幅によって決まる周波数範囲は、「第１の周波数範囲」に対応する。同様に、エンジン停止中にステップＳ１５０〜Ｓ１５５で設定された制御幅によって決まる周波数範囲は、「第２の周波数範囲」に対応する。また、エンジン動作中（起動後）にステップＳ１７０，Ｓ１７０♯で設定された制御幅によって決まる周波数範囲は、「第３の周波数範囲」に対応する。これらの第１〜第３の周波数範囲の間で中心周波数ｆａは共通とすることが好ましいが、エンジンの状態等の条件に応じて、第１〜第３の周波数範囲の中心周波数を変化させてもよい。
【００９５】
再び図９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ｆ１，ｆ２に従って、キャリア信号１６０（１），１６０（２）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の機能に対応する。
【００９６】
ＥＣＵ１７０は、ステップＳ３００では、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、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と同様に実行できる。
【００９７】
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。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と同様に実行できる。
【００９８】
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１０または図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。
【００９９】
以上説明したように、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、エンジンの状態に応じて設定する。これにより、車外に対して積極的に音を出力したい車両状態と、車室内で感知される騒音を抑制したい車両状態とを判別して、ランダムキャリア制御を適切に実行することができる。
【０１００】
さらに、車速に応じて、車室内で騒音が感知されにくい状態になる程、キャリア周波数の変化範囲を小さくすることにより、キャリア周波数の低下に伴うデメリットを最小限に抑制しつつ、電磁騒音が車室内で感知されること抑制するように、ランダムキャリア制御を適切に実行することができる。
【０１０１】
なお、以上の実施の形態では、インバータ２１０，２２０でのＰＷＭ制御におけるランダムキャリア制御について説明したが、同様のランダムキャリア制御は、コンバータ２００にも適用することもできる。
【０１０２】
図１２は、図３に示したコンバータに適用されるＰＷＭ制御を説明するための概念的な波形図である。
【０１０３】
図１２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１６５と、制御電圧指令値Ｖｃｎｔとの比較に基づいて制御される。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。
【０１０４】
制御電圧指令値Ｖｃｎｔは、システム電圧ＶＨを電圧指令値と一致させるための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た値である。たとえば、直流電圧ＶＨの指令値と、直流電圧ＶＬ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の指令値と検出値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。
【０１０５】
キャリア信号１６５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１６５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）。
【０１０６】
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。
【０１０７】
コンバータ２００では、キャリア信号１６５の周波数に従ったリップル電流がリアクトル（図３）を通過する。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の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。一方、コンバータ２００の制御に用いるキャリア信号１６５についても、インバータ制御に用いるキャリア信号１６０と同様に、キャリア周波数を任意に制御可能な構成とすることは容易である。
【０１０８】
したがって、コンバータ２００のＰＷＭ制御へも、本実施の形態で説明したランダムキャリア制御を適用することが可能である。すなわち、キャリア信号１６５の周波数についても、図１０または図１１に示した制御処理に従って、同様に設定することができる。
【０１０９】
このように、本実施の形態（図１，図３）の構成であれば、コンバータ２００、インバータ２１０およびインバータ２２０の各々について、上述のランダムキャリア制御を適用することができる。また、コンバータ２００、インバータ２１０およびインバータ２２０の一部のみにランダムキャリア制御を適用してもよい。
【０１１０】
なお、本実施の形態では、本発明によるランダムキャリア制御が適用されるハイブリッド車両として図１および図３の構成を例示したが、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、キャリア信号を用いるＰＷＭ制御によって制御される電力変換器（インバータおよび／またはインバータ）によって駆動される電動機と、エンジンとを搭載したハイブリッド車両であれば、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にも、本発明を適用可能である。すなわち、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個以上搭載されるハイブリッド車両に対しても、本発明は適用可能である点について確認的に記載する。
【０１１１】
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】
【０１１２】
本発明は、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と、エンジンとを搭載したハイブリッド車両に適用することができる。
【符号の説明】
【０１１３】
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），１６５ キャリア信号、１８０ 電圧センサ、１９０ 駆動輪、２００ コンバータ、２１０，２２０ インバータ、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、３１０，３１５ パルス幅変調部、３５０ キャリア周波数制御部、３６０，３６５ キャリア発生部、４２０ 周波数範囲（ランダムキャリア制御）、Ｑ１ 電力用半導体スイッチング素子（上アーム素子）、Ｑ２ 電力用半導体スイッチング素子（下アーム素子）、Ｓ１１〜Ｓ１６，Ｓ２１〜Ｓ２６ 制御信号、Ｉｍｔ（１），Ｉｍｔ（２） 電流（ＭＧ１，ＭＧ２）、Ｔｑｃｏｍ（１），Ｔｑｃｏｍ（２） トルク指令値、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、Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ 各相電圧指令、Δｆ，ｆ１〜ｆ３ 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 キャリア周波数、ｆａ 中心周波数。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ハイブリッド車両およびその制御方法に関し、より特定的には、ハイブリッド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】
従来より、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、パルス幅変調制御（ＰＷＭ制御）を適用することが行なわれている。
【０００３】
たとえば、特開２００４−０４８８４４号公報（特許文献１）には、ハイブリッド車両に搭載された電動機を制御するインバータのキャリア周波数を、エンジン回転数および車速に応じて制御することが記載されている。具体的には、エンジン回転数が低いとインバータのキャリア周波数を高くする一方で、エンジン回転数が高いとキャリア周波数を低くすることが記載されている。また、車速が低いとキャリア周波数を高くする一方で、車速が高いとキャリア周波数を低くすることが記載されている。
【０００４】
また、特開２００２−１７１６０６号公報（特許文献２）には、ハイブリッド車用インバータシステムにおいて、インバータ回路のＰＷＭ制御周波数（キャリア周波数）を、所定の周波数範囲で乱数的に変動することによって、電磁騒音を低減することが記載されている。さらに、電動機の速度増加に伴って、キャリア周波数を変調する周波数範囲を狭くすることが記載されている。
【０００５】
また、特開２０１０−１３０８５０号公報（特許文献３）および特開２００７−０２０３２０号公報（特許文献４）にも、特許文献２と同様に、コンバータあるいはインバータのＰＷＭ制御に用いるキャリア周波数を、所定の周波数範囲内でランダムに変動させること（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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−０４８８４４号公報
【特許文献２】特開２００２−１７１６０６号公報
【特許文献３】特開２０１０−１３０８５０号公報
【特許文献４】特開２００７−０２０３２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
インバータおよびコンバータ等の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。これにより、電動機制御では、ステータに生じる渦電流が大きくなることから、鉄損の増加による損失の増大が懸念される。さらに、リップル電流の影響によって電流誤差が大きくなる可能性がある。また、永久磁石モータでは、磁石温度の上昇によって減磁が発生することが懸念される。一方で、キャリア周波数が高いと、単位時間内のスイッチング回数が多くなることによって電力変換器での電力損失が増加することが懸念される。
【０００８】
特許文献１に記載のキャリア周波数制御では、キャリア周波数を固定的に低下あるいは上昇させるため、キャリア周波数を固定的に低下する場合において、上述のようなリップル電流の増大による問題が懸念される。
【０００９】
特許文献２〜４に記載されたランダムキャリア制御では、キャリア周波数を所定周波数範囲内で変動させることにより、電磁騒音の発生レベルを抑制することができる。しかしながら、ハイブリッド車両の電動機制御では、ランダムキャリア制御における周波数の変化幅によっては、キャリア周波数が瞬間的に低くなったときに、リップル電流が大きくなることが懸念される。特に、キャリア周波数が低くなった期間で電流制御の誤差が大きくなることによって、車両駆動トルクの変動に起因して、走行性能が低下する虞がある。
【００１０】
また、ハイブリッド車両では、エンジンを停止して電動機のみによって走行する場合に、車両の発生音が小さいため、車両周囲の歩行者等が車両の接近を認識し難いことが指摘されている。したがって、このような場面でランダムキャリア制御を適用すると、車両周囲に対する車両接近の報知性がさらに低下する虞がある。
【００１１】
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、エンジンおよび電動機を搭載したハイブリッド車両において、車両の状態に応じて電磁騒音のレベルを適切に制御するように、ランダムキャリア制御を実行することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明のある局面では、内燃機関と電動機とを搭載したハイブリッド車両は、電力変換器と、電力変換器を制御するための制御装置とを含む。電力変換器は、蓄電装置と電動機との間に配置されるとともに、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る。制御装置は、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を発生するためのキャリア発生部と、キャリア発生部が発生するキャリア信号の周波数を制御するためのキャリア周波数制御部と、パルス幅変調部とを含む。パルス幅変調部は、電力変換器の制御指令と、キャリア発生部からの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。キャリア周波数制御部は、内燃機関の起動時には、所定周波数を中心とした第１の周波数範囲内でキャリア信号の周波数を変動させる一方で、内燃機関の停止時には、所定周波数を含む第２の周波数範囲内でキャリア信号の周波数を変動させるようにキャリア発生部を制御する。そして、第２の周波数範囲は、第１の周波数範囲よりも狭い。
【００１３】
好ましくは、キャリア周波数制御部は、内燃機関の停止時であって、かつ、ハイブリッド車両の車速が所定速度よりも低いときには、キャリア信号の周波数を固定する。
【００１４】
また好ましくは、キャリア周波数制御部は、内燃機関の起動後には、所定周波数を中心とした第３の周波数範囲内でキャリア信号の周波数を変動させるように、キャリア発生部を制御し、第３の周波数範囲は、内燃機関の回転数が高いほど狭くなるように設定される。
【００１５】
あるいは好ましくは、キャリア周波数制御部は、内燃機関の停止時であって、かつ、ハイブリッド車両の車速が所定速度よりも高いときには、車速が高いほど第２の周波数範囲を狭く設定する。
【００１６】
この発明の他の局面では、ハイブリッド車両の制御方法であって、ハイブリッド車両は、内燃機関と、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、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する。制御方法は、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キャリア信号の周波数に従って、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、内燃機関の起動時に、所定周波数を中心とした第１の周波数範囲内でキャリア信号の周波数を変動させるステップと、内燃機関の停止時に、所定周波数を含む第２の周波数範囲内でキャリア信号の周波数を変動させるステップとを含む。そして、第２の周波数範囲は、第１の周波数範囲よりも狭い。
【００１７】
好ましくは、制御するステップは、内燃機関の停止時にハイブリッド車両の車速を所定速度と比較するステップと、内燃機関の停止時に、車速が所定速度よりも低いときに、キャリア信号の周波数を固定するステップとをさらに含む。
【００１８】
また好ましくは、制御するステップは、内燃機関の起動後において、所定周波数を中心とした第３の周波数範囲内でキャリア信号の周波数を変動させるステップをさらに含む。この第３の周波数範囲は、内燃機関の回転数が高いほど狭くなるように設定される。
【００１９】
あるいは好ましくは、制御するステップは、内燃機関の停止時にハイブリッド車両の車速を所定速度と比較するステップと、内燃機関の停止時であって、かつ、車速が所定速度よりも高いときに、車速が高いほど第２の周波数範囲を狭く設定するステップとをさらに含む。
【発明の効果】
【００２０】
この発明によれば、エンジンおよび電動機を搭載したハイブリッド車両において、車両の状態に応じて電磁騒音のレベルを適切に制御するように、ランダムキャリア制御を実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態によ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ハイブリッド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】図４に示したパルス幅変調部による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】各インバータでのキャリア周波数の制御を説明する概念図である。
【図８】図７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９】本発明の実施の形態によるハイブリッド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】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１１】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１２】図３に示したコンバータに適用されるＰＷＭ制御を説明するための概念的な波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
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。
【００２３】
図１は、本発明の実施の形態によ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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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、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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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の各々には、ロータ（図示せず）の回転位置(角度）を検出するための、図示しない回転角センサ（代表的にはレゾルバ）が配置される。この回転角センサの出力に基づいて、ＭＧ１およびＭＧ２の回転数を検知することができる。
【００５０】
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。
【００５１】
図４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。
【００５２】
図４を参照して、ＥＣＵ１７０は、電動機指令演算部３００，３０５と、パルス幅変調部３１０，３１５と、キャリア周波数制御部３５０と、キャリア発生部３６０，３６５とを含む。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
図５はパルス幅変調部３１０，３１５によるＰＷＭ制御を説明する波形図である。
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ッ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。
【００５９】
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とを制御する。キャリア周波数制御部３５０には、エンジン１００の状態と、ハイブリッド車両の車速とに関する情報が入力される。車速は、図示しない車速センサの出力信号によって検出できる。また、エンジン１００の状態は、エンジン１００が停止中／起動中／動作中（起動後）のいずれの状態であるかを検知できる情報と、エンジン回転数とを含む。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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、電流制御の誤差も大きくなる。このため、ランダムキャリア制御によってキャリア周波数が瞬間的に低くなったときに、電流誤差が大きくなることによって、車両駆動トルクの制御性が低下する虞がある。
【００６５】
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。
【００６６】
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、車両外部へ伝播するとともに、車室内へも伝播する。
【００６７】
図７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７にはインバータ２１０のキャリア周波数ｆ１の制御が例示される。
【００６８】
図７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。
【００６９】
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。
【００７０】
図８は、図７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。
【００７１】
図８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。
【００７２】
一方で、符号４１０は、図７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。
【００７３】
このように、一般的には、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。
【００７４】
図８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、キャリア周波数低下に伴う、電流制御性（トルク制御性）の低下が懸念される。
【００７５】
これに対して、制御幅Δｆが狭く設定されるほど、電磁騒音の音圧レベルは高くなるため、電磁騒音は相対的に大きくなる。一方で、キャリア周波数低下に伴う制御性の低下は抑制される。
【００７６】
図９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９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９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。
【００７７】
図９を参照して、ＥＣＵ１７０は、ステップＳ１００により、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。
【００７８】
図１０は、図９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。
【００７９】
図１０を参照して、ＥＣＵ１７０は、ステップＳ１１０では、エンジン１００が停止中であるか否かを判定する。そして、エンジン停止中（Ｓ１１０のＹＥＳ判定時）には、ＥＣＵ１７０は、ステップＳ１５０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。
【００８０】
一方、エンジン停止中でないとき（Ｓ１１０のＮＯ判定時）には、ＥＣＵ１７０は、ステップＳ１２０により、エンジン１００の起動中であるかどうかを判定する。エンジン起動中（Ｓ１２０のＹＥＳ判定時）には、ＥＣＵ１７０は、ステップＳ１６０により、制御幅Δｆ＝ｆ３に設定する。
【００８１】
これに対して、ＥＣＵ１７０は、エンジンの起動後、すなわち、エンジン動作中（Ｓ１２０のＮＯ判定時）には、ステップＳ１７０に処理を進めて、制御幅Δｆ＝ｆ２に設定する。
【００８２】
制御幅ｆ１〜ｆ３の間には、ｆ１＜ｆ２＜ｆ３の関係が成立する。すなわち、ランダムキャリア制御の制御幅Δｆは、エンジン停止中には最も狭く設定される。なお、ｆ１＝０として、エンジン停止中には、ランダムキャリア制御を中止して、キャリア周波数を中心周波数ｆａに固定してもよい。
【００８３】
車両の発生音が小さいエンジン停止中には、制御幅Δｆを相対的に狭くすることにより、電磁騒音を相対的に大きくする。この結果、車両周囲に対する車両接近の報知性を高めることができる。なお、本願発明において、エンジン停止中の周波数変化範囲が相対的に狭く設定されることは、エンジン停止時以外にランダムキャリア制御を実行する一方で、エンジン停止中にランダムキャリア制御を中止（キャリア周波数を固定）することを含む概念である点について、確認的に記載する。
【００８４】
さらに、エンジン停止時には、モータジェネレータＭＧ２の出力のみで走行することになるが、ランダムキャリア制御によるキャリア周波数の低下が抑制されるため、電流制御性、すなわち、車両駆動トルクの制御性の低下を抑制することができる。
【００８５】
一方、ランダムキャリア制御の制御幅Δｆは、エンジン起動中には最も広く設定される。そして、エンジン動作中には、ランダムキャリア制御の制御幅Δｆは、エンジン起動中と、エンジン停止中との中間の広さに設定される。
【００８６】
エンジン停止時以外では、車外への発生音を高める必要性が低いので、車内騒音を抑制するために、ランダムキャリア制御の制御幅を相対的に広くして、電磁騒音の音圧レベルを低くする。特に、エンジン回転数が低いエンジン起動時には、ランダムキャリア制御の制御幅Δｆは最も広くなる（Δｆ＝ｆ３）。エンジン動作中には、制御幅Δｆは、エンジン停止時とエンジン起動時との中間的な値とされる（Δｆ＝ｆ２）。
【００８７】
図１１には、図９のステップＳ１００（ランダムキャリア制御）の処理手順の第２の例が示される。
【００８８】
図１１を参照して、ＥＣＵ１７０は、図１０と同様のステップＳ１１０およびＳ１２０により、「エンジンが停止中であるか否か」および、「エンジン起動中であるか否か」を判定する。そして、ＥＣＵ１７０は、エンジン停止中（Ｓ１１０のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ１３０により、ハイブリッド車両の車速が所定のしきい値Ｖ１よりも低いか否かを判定する。このしきい値Ｖ１は、車両周囲の歩行者等に対して車両接近を報知することが必要と思われる低車速領域を峻別できるように、予め設定される。
【００８９】
ＥＣＵ１７０は、車速＜Ｖ１の低車速時（Ｓ１２０のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ１５５により、Δｆ＝ｆ１に設定する。好ましくは、ｆ１＝０として、ランダムキャリア制御を中止することにより、エンジン１００が停止されている低車速時において、車外へ出力される電磁騒音を高めることができる。
【００９０】
一方、車速＞Ｖ１のとき（Ｓ１２０のＮＯ判定時）には、ＥＣＵ１７０は、ステップＳ１５２により、車速に応じてΔｆを設定する。具体的には、車速が高くなるほど、ロードノイズの増加によって電磁騒音が車室内で感知されにくくなるので、Δｆは狭く設定される。なお、ステップＳ１５２では、ステップＳ１５５で設定されるｆ１よりも高い範囲に制御幅Δｆを設定する。
【００９１】
一方、エンジンの非停止時（Ｓ１００のＮＯ判定時）であって、エンジン起動中のとき（Ｓ１２０のＹＥＳ判定時）には、ＥＣＵ１７０は、図１０と同様のステップＳ１６０を実行して、制御幅Δｆ＝ｆ３に設定する。図１０の場合と同様に、ｆ３＞ｆ１である。
【００９２】
これに対して、ＥＣＵ１７０は、エンジンの起動完了後、すなわち、エンジン動作中（Ｓ１２０のＮＯ判定時）には、ステップＳ１７０♯に処理を進めて、エンジン回転数に応じて制御幅Δｆを設定する。具体的には、エンジン回転数が高くなるほど、作動音の増大によって電磁騒音が車室内で感知されにくくなるので、Δｆは狭く設定される。なお、ステップＳ１７０♯で設定される制御幅Δｆは、ステップＳ１６０で設定されるｆ３よりも狭い。
【００９３】
このように、図１０および図１１を通じて、ランダムキャリア制御における制御幅Δｆは、エンジン１００の状態に応じて可変に設定される。好ましくは、図１１に示されるように、ハイブリッド車両の車速をさらに反映して、制御幅Δｆは可変に設定される。
【００９４】
図１０，図１１において、エンジン起動中にステップＳ１６０で設定された制御幅によって決まる周波数範囲は、「第１の周波数範囲」に対応する。同様に、エンジン停止中にステップＳ１５０〜Ｓ１５５で設定された制御幅によって決まる周波数範囲は、「第２の周波数範囲」に対応する。また、エンジン動作中（起動後）にステップＳ１７０，Ｓ１７０♯で設定された制御幅によって決まる周波数範囲は、「第３の周波数範囲」に対応する。これらの第１〜第３の周波数範囲の間で中心周波数ｆａは共通とすることが好ましいが、エンジンの状態等の条件に応じて、第１〜第３の周波数範囲の中心周波数を変化させてもよい。
【００９５】
再び図９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ｆ１，ｆ２に従って、キャリア信号１６０（１），１６０（２）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の機能に対応する。
【００９６】
ＥＣＵ１７０は、ステップＳ３００では、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、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と同様に実行できる。
【００９７】
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。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と同様に実行できる。
【００９８】
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１０または図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。
【００９９】
以上説明したように、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、エンジンの状態に応じて設定する。これにより、車外に対して積極的に音を出力したい車両状態と、車室内で感知される騒音を抑制したい車両状態とを判別して、ランダムキャリア制御を適切に実行することができる。
【０１００】
さらに、車速に応じて、車室内で騒音が感知されにくい状態になる程、キャリア周波数の変化範囲を小さくすることにより、キャリア周波数の低下に伴うデメリットを最小限に抑制しつつ、電磁騒音が車室内で感知されること抑制するように、ランダムキャリア制御を適切に実行することができる。
【０１０１】
なお、以上の実施の形態では、インバータ２１０，２２０でのＰＷＭ制御におけるランダムキャリア制御について説明したが、同様のランダムキャリア制御は、コンバータ２００にも適用することもできる。
【０１０２】
図１２は、図３に示したコンバータに適用されるＰＷＭ制御を説明するための概念的な波形図である。
【０１０３】
図１２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１６５と、制御電圧指令値Ｖｃｎｔとの比較に基づいて制御される。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。
【０１０４】
制御電圧指令値Ｖｃｎｔは、システム電圧ＶＨを電圧指令値と一致させるための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た値である。たとえば、直流電圧ＶＨの指令値と、直流電圧ＶＬ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の指令値と検出値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。
【０１０５】
キャリア信号１６５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１６５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）。
【０１０６】
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。
【０１０７】
コンバータ２００では、キャリア信号１６５の周波数に従ったリップル電流がリアクトル（図３）を通過する。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の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。一方、コンバータ２００の制御に用いるキャリア信号１６５についても、インバータ制御に用いるキャリア信号１６０と同様に、キャリア周波数を任意に制御可能な構成とすることは容易である。
【０１０８】
したがって、コンバータ２００のＰＷＭ制御へも、本実施の形態で説明したランダムキャリア制御を適用することが可能である。すなわち、キャリア信号１６５の周波数についても、図１０または図１１に示した制御処理に従って、同様に設定することができる。
【０１０９】
このように、本実施の形態（図１，図３）の構成であれば、コンバータ２００、インバータ２１０およびインバータ２２０の各々について、上述のランダムキャリア制御を適用することができる。また、コンバータ２００、インバータ２１０およびインバータ２２０の一部のみにランダムキャリア制御を適用してもよい。
【０１１０】
なお、本実施の形態では、本発明によるランダムキャリア制御が適用されるハイブリッド車両として図１および図３の構成を例示したが、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、キャリア信号を用いるＰＷＭ制御によって制御される電力変換器（インバータおよび／またはインバータ）によって駆動される電動機と、エンジンとを搭載したハイブリッド車両であれば、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にも、本発明を適用可能である。すなわち、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個以上搭載されるハイブリッド車両に対しても、本発明は適用可能である点について確認的に記載する。
【０１１１】
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】
【０１１２】
本発明は、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と、エンジンとを搭載したハイブリッド車両に適用することができる。
【符号の説明】
【０１１３】
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），１６５ キャリア信号、１８０ 電圧センサ、１９０ 駆動輪、２００ コンバータ、２１０，２２０ インバータ、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、３１０，３１５ パルス幅変調部、３５０ キャリア周波数制御部、３６０，３６５ キャリア発生部、４２０ 周波数範囲（ランダムキャリア制御）、Ｑ１ 電力用半導体スイッチング素子（上アーム素子）、Ｑ２ 電力用半導体スイッチング素子（下アーム素子）、Ｓ１１〜Ｓ１６，Ｓ２１〜Ｓ２６ 制御信号、Ｉｍｔ（１），Ｉｍｔ（２） 電流（ＭＧ１，ＭＧ２）、Ｔｑｃｏｍ（１），Ｔｑｃｏｍ（２） トルク指令値、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、Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ 各相電圧指令、Δｆ，ｆ１〜ｆ３ 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 キャリア周波数、ｆａ 中心周波数。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関と電動機とを搭載したハイブリッド車両であって、
蓄電装置と前記電動機との間に配置された、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、
前記電力変換器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を発生するためのキャリア発生部と、
前記キャリア発生部が発生するキャリア信号の周波数を制御するためのキャリア周波数制御部と、
前記電力変換器の制御指令と、前記キャリア発生部からの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ためのパルス幅変調部とを含み、
前記キャリア周波数制御部は、前記内燃機関の起動時には、所定周波数を中心とした第１の周波数範囲内で前記キャリア信号の周波数を変動させる一方で、前記内燃機関の停止時には、前記所定周波数を含む第２の周波数範囲内で前記キャリア信号の周波数を変動させるように前記キャリア発生部を制御し、
前記第２の周波数範囲は、前記第１の周波数範囲よりも狭い、ハイブリッド車両。
【請求項２】
前記キャリア周波数制御部は、前記内燃機関の停止時であって、かつ、前記ハイブリッド車両の車速が所定速度よりも低いときには、前記キャリア信号の周波数を固定する、請求項１記載のハイブリッド車両。
【請求項３】
前記キャリア周波数制御部は、前記内燃機関の起動後には、前記所定周波数を中心とした第３の周波数範囲内で前記キャリア信号の周波数を変動させるように、前記キャリア発生部を制御し、
前記第３の周波数範囲は、前記内燃機関の回転数が高いほど狭くなるように設定される、請求項１または２記載のハイブリッド車両。
【請求項４】
前記キャリア周波数制御部は、前記内燃機関の停止時であって、かつ、前記ハイブリッド車両の車速が所定速度よりも高いときには、前記車速が高いほど前記第２の周波数範囲を狭く設定する、請求項１記載のハイブリッド車両。
【請求項５】
内燃機関と、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、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ハイブリッド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キャリア信号の周波数に従って、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、
前記内燃機関の起動時に、所定周波数を中心とした第１の周波数範囲内で前記キャリア信号の周波数を変動させるステップと、
前記内燃機関の停止時に、前記所定周波数を含む第２の周波数範囲内で前記キャリア信号の周波数を変動させるステップとを含み、
前記第２の周波数範囲は、前記第１の周波数範囲よりも狭い、ハイブリッド車両の制御方法。
【請求項６】
前記制御するステップは、
前記内燃機関の停止時に前記ハイブリッド車両の車速を所定速度と比較するステップと、
前記内燃機関の停止時に、前記車速が前記所定速度よりも低いときに、前記キャリア信号の周波数を固定するステップとをさらに含む、請求項５記載のハイブリッド車両の制御方法。
【請求項７】
前記制御するステップは、
前記内燃機関の起動後において、前記所定周波数を中心とした第３の周波数範囲内で前記キャリア信号の周波数を変動させるステップをさらに含み、
前記第３の周波数範囲は、前記内燃機関の回転数が高いほど狭くなるように設定される、請求項５または６記載のハイブリッド車両の制御方法。
【請求項８】
前記制御するステップは、
前記内燃機関の停止時に前記ハイブリッド車両の車速を所定速度と比較するステップと、
前記内燃機関の停止時であって、かつ、前記車速が所定速度よりも高いときに、前記車速が高いほど前記第２の周波数範囲を狭く設定するステップとをさらに含む、請求項５記載のハイブリッド車両の制御方法。
【請求項１】
内燃機関と電動機とを搭載したハイブリッド車両であって、
蓄電装置と前記電動機との間に配置された、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、
前記電力変換器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を発生するためのキャリア発生部と、
前記キャリア発生部が発生するキャリア信号の周波数を制御するためのキャリア周波数制御部と、
前記電力変換器の制御指令と、前記キャリア発生部からの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ためのパルス幅変調部とを含み、
前記キャリア周波数制御部は、前記内燃機関の起動時には、所定周波数を中心とした第１の周波数範囲内で前記キャリア信号の周波数を変動させる一方で、前記内燃機関の停止時には、前記所定周波数を含む第２の周波数範囲内で前記キャリア信号の周波数を変動させるように前記キャリア発生部を制御し、
前記第２の周波数範囲は、前記第１の周波数範囲よりも狭い、ハイブリッド車両。
【請求項２】
前記キャリア周波数制御部は、前記内燃機関の停止時であって、かつ、前記ハイブリッド車両の車速が所定速度よりも低いときには、前記キャリア信号の周波数を固定する、請求項１記載のハイブリッド車両。
【請求項３】
前記キャリア周波数制御部は、前記内燃機関の起動後には、前記所定周波数を中心とした第３の周波数範囲内で前記キャリア信号の周波数を変動させるように、前記キャリア発生部を制御し、
前記第３の周波数範囲は、前記内燃機関の回転数が高いほど狭くなるように設定される、請求項１または２記載のハイブリッド車両。
【請求項４】
前記キャリア周波数制御部は、前記内燃機関の停止時であって、かつ、前記ハイブリッド車両の車速が所定速度よりも高いときには、前記車速が高いほど前記第２の周波数範囲を狭く設定する、請求項１記載のハイブリッド車両。
【請求項５】
内燃機関と、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、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ハイブリッド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キャリア信号の周波数に従って、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、
前記内燃機関の起動時に、所定周波数を中心とした第１の周波数範囲内で前記キャリア信号の周波数を変動させるステップと、
前記内燃機関の停止時に、前記所定周波数を含む第２の周波数範囲内で前記キャリア信号の周波数を変動させるステップとを含み、
前記第２の周波数範囲は、前記第１の周波数範囲よりも狭い、ハイブリッド車両の制御方法。
【請求項６】
前記制御するステップは、
前記内燃機関の停止時に前記ハイブリッド車両の車速を所定速度と比較するステップと、
前記内燃機関の停止時に、前記車速が前記所定速度よりも低いときに、前記キャリア信号の周波数を固定するステップとをさらに含む、請求項５記載のハイブリッド車両の制御方法。
【請求項７】
前記制御するステップは、
前記内燃機関の起動後において、前記所定周波数を中心とした第３の周波数範囲内で前記キャリア信号の周波数を変動させるステップをさらに含み、
前記第３の周波数範囲は、前記内燃機関の回転数が高いほど狭くなるように設定される、請求項５または６記載のハイブリッド車両の制御方法。
【請求項８】
前記制御するステップは、
前記内燃機関の停止時に前記ハイブリッド車両の車速を所定速度と比較するステップと、
前記内燃機関の停止時であって、かつ、前記車速が所定速度よりも高いときに、前記車速が高いほど前記第２の周波数範囲を狭く設定するステップとをさらに含む、請求項５記載のハイブリッド車両の制御方法。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−１７１３６９（Ｐ２０１２−１７１３６９Ａ）
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３１９２４（Ｐ２０１１−３１９２４）
【出願日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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