回転機の制御装置
【課題】車載主機としてモータジェネレータ１０を備えるものにあって、車両の接近に注意を促すことが困難なこと。
【解決手段】操作状態決定部３４の評価関数Ｊは、電圧ベクトルＶｉ（ｉ＝０〜７）のそれぞれに対応する予測電流ｉｄｅ，ｉｑｅと指令電流ｉｄｒ，ｉｑｒとの差が小さいほど、該当する電圧ベクトルを高く評価する。評価関数Ｊの評価が最も高い電圧ベクトルが次回の操作状態に設定される。車両の低速度走行時において、操作状態の更新可能周期を低下させることで、モータジェネレータ１０やインバータＩＶの生じるノイズを低周波側にシフトさせる。
【解決手段】操作状態決定部３４の評価関数Ｊは、電圧ベクトルＶｉ（ｉ＝０〜７）のそれぞれに対応する予測電流ｉｄｅ，ｉｑｅと指令電流ｉｄｒ，ｉｑｒとの差が小さいほど、該当する電圧ベクトルを高く評価する。評価関数Ｊの評価が最も高い電圧ベクトルが次回の操作状態に設定される。車両の低速度走行時において、操作状態の更新可能周期を低下させることで、モータジェネレータ１０やインバータＩＶの生じるノイズを低周波側にシフトさせる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、互いに相違する値を有する電圧を印加する複数の電圧印加手段と車載主機としての回転機の端子とを選択的に開閉するスイッチング素子を備える電力変換回路を操作対象とし、前記電力変換回路の操作状態を設定した場合についての前記回転機の制御量を前記回転機のモデルに基づき予測する予測手段と、前記予測された制御量と該制御量の指令値とに基づき、前記電力変換回路の実際の操作状態を決定し、該決定された操作状態となるように前記電力変換回路を操作する操作手段とを備えてモデル予測制御によって前記回転機の制御量を制御する回転機の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車載主機として電動機が搭載された車両が実用化され、普及しつつある。電動機を車載主機とする場合、電動機自体やこれに接続されるインバータから生じるノイズは、インバータのスイッチング周波数等によって変化する。そこで従来は、例えば下記特許文献１に見られるように、キャリアと指令電圧との大小比較に基づきインバータを操作するに際し、キャリアの周波数を切り替えることで、上記ノイズを抑制することも提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−３０３２８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記のように電動機は、内燃機関と比較してノイズを制御によって低減しやすいため、一般に内燃機関のみを搭載した車両と比較して電動機を搭載する車両は静音性が高いというメリットを有する反面、こうしたメリットが新たな問題を生じさせている。すなわち、停車状態からの発進時や低速走行時において、自動車が接近していることが歩行者に気づかれにくいという問題を生じさせている。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、車載主機として回転機を備えるものにあって、車両の接近に注意を促すことのできる回転機の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以下、上記課題を解決するための手段、およびその作用効果について記載する。
【０００７】
請求項１記載の発明は、互いに相違する値を有する電圧を印加する複数の電圧印加手段と車載主機としての回転機の端子とを選択的に開閉するスイッチング素子を備える電力変換回路を操作対象とし、前記電力変換回路の操作状態を設定した場合についての前記回転機の制御量を前記回転機のモデルに基づき予測する予測手段と、前記予測された制御量と該制御量の指令値とに基づき、前記電力変換回路の実際の操作状態を決定し、該決定された操作状態となるように前記電力変換回路を操作する操作手段とを備えてモデル予測制御によって前記回転機の制御量を制御する回転機の制御装置において、車両の走行速度が規定速度以下となることを条件に、前記スイッチング素子のスイッチング状態の切り替え周波数を強制的に低下させる低下手段を備えることを特徴とする。
【０００８】
上記モデル予測制御の制御性を十分に確保する上で実現されるスイッチング状態の切り替え周波数は、人に感知されやすい周波数よりも高くなる傾向がある。この点、上記発明では、低下手段を備えることで、車両の走行速度が規定速度以下となることで車輪と路面との摩擦音が小さくなる状況下、回転機や電力変換回路の生じる音が人に感知されやすいものとなるようにすることができる。このため、車両の接近に注意を促すことができる。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記低下手段は、前記電力変換回路の操作に起因して生じる音圧についての０．５〜８ｋＨｚの周波数領域における最大値が該領域に隣接する高周波領域における値と比較して大きくなるようにするものであることを特徴とする。
【００１０】
「０．５〜８ｋＨｚ」の周波数領域の音波は、人に特に感知されやすい。上記発明では、この点に鑑み、上記設定とした。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、前記低下手段は、前記スイッチング素子のスイッチング状態の切り替え周波数を低下制御するための操作を、前記操作状態の更新可能周期の伸長操作とする伸長操作手段を備えることを特徴とする。
【００１２】
スイッチング状態の切り替え周波数は、更新可能周期の逆数に比例する。このため、更新可能周波数を伸長させることで、スイッチング状態の切り替え周波数を低下させることができる。
【００１３】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発明において、前記操作手段は、前記予測された制御量と該制御量の指令値との偏差が閾値以下となることを条件に、現在のスイッチング状態を維持する維持手段を備え、前記低下手段は、前記スイッチング素子のスイッチング状態の切り替え周波数を低下制御するための操作を、前記閾値の増加操作とする増加操作手段を備えることを特徴とする。
【００１４】
上記維持手段を備える場合、閾値が小さいほど上記偏差が閾値を上回るまでに要する時間が短くなると考えられる。このため、閾値を大きくすることで、スイッチング状態の切り替え周波数を低下させることができる。
【００１５】
請求項５記載の発明は、請求項３または４記載の発明において、前記低下手段は、前記強制的な低下のための操作量の変更量を変動させる変動手段を備えることを特徴とする。
【００１６】
特定の周波数の音圧のみが大きくなる場合、人にとって不快感を伴いやすいことが知られている。上記発明では、この点に鑑み、操作量の変更量を変動させることで、音圧が極大値となる周波数を変動させることなどができる。
【００１７】
請求項６記載の発明は、請求項２〜５のいずれか１項に記載の発明において、前記モデル予測制御における前記制御量の指令値は、前記回転機を流れる電流を含み、前記低下手段による低下制御時において、前記電流の指令値を、前記回転機の効率が低下するように変更する効率低下手段をさらに備えることを特徴とする。
【００１８】
音圧の大きさは、スイッチング状態の切り替えに伴う電流のリプルの振幅が大きいほど大きくなる。上記発明では、この点に鑑み、効率低下手段を備えることで、回転機のトルクを過度に大きくすることなく電流のリプルの振幅を増大させることができる。
【００１９】
請求項７記載の発明は、請求項６記載の発明において、前記効率低下手段は、前記回転機のトルク、前記車両の重量、前記車両の走行状況の少なくとも１つに応じて前記効率の低下量を可変設定することを特徴とする。
【００２０】
回転機のトルクが小さいほど、回転機を流れる電流が小さいことからスイッチング状態の切り替えに伴う電流のリプルの振幅も小さくなる。また、車両の重量が小さいほど要求されるトルクが小さくなることから、スイッチング状態の切り替えに伴う電流のリプルの振幅も小さくなる。また、車両の走行状況は、回転機のトルクと相関を有する。上記発明では、この点に鑑み、電流のリプルの振幅の大小に起因した音圧の大小を把握しつつ効率の低下量を可変設定する。
【００２１】
請求項８記載の発明は、請求項６または７記載の発明において、前記回転機および前記電力変換回路の少なくとも一方の温度を検出する温度検出手段をさらに備え、前記効率低下手段は、前記温度検出手段によって検出される温度が規定温度以上となる場合に前記効率の低下を制限することを特徴とする。
【００２２】
効率が低下すると、電力変換回路や回転機において熱の発生量が増加する。上記発明では、この点に鑑み、温度が上昇することで効率の低下を制限する。
【００２３】
請求項９記載の発明は、請求項６〜８のいずれか１項に記載の発明において、前記複数の電圧印加手段は、電池を備えて構成されており、前記電池の残存容量が少ない場合、前記効率の低下を制限する容量確保手段を備えることを特徴とする。
【００２４】
効率が低下するほど、電池の残存容量の減少速度が大きくなる。上記発明では、この点に鑑み、残存容量が少ない場合に効率の低下を制限する。
【００２５】
請求項１０記載の発明は、請求項８または９記載の発明において、前記モデル予測制御は、前記回転機のトルクを要求トルクに制御するものであり、前記低下手段による低下制御時、前記モデル予測制御に対する入力パラメータとしてのトルクの指令値を周期的に変化させつつその平均値を前記要求トルクとする変動トルク設定手段をさらに備え、前記変動トルク設定手段は、前記効率の低下が制限される状況下、前記トルクの指令値を周期的に変化させる処理を行うことを特徴とする。
【００２６】
トルクの指令値を周期的に変化させつつその平均値を要求トルクとする場合、トルクの指令値は要求トルクよりも大きくなることがあり、そのときの電流のリプルの振幅はトルクを周期的に変化させない場合と比較して大きくなる。このため、効率を低下させることなく、音圧を大きくすることができる。
【００２７】
請求項１１記載の発明は、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の発明において、前記モデル予測制御は、前記回転機のトルクを要求トルクに制御するものであり、前記低下手段による低下制御時、前記モデル予測制御に対する入力パラメータとしてのトルクの指令値を周期的に変化させつつその平均値を前記要求トルクとする変動トルク設定手段をさらに備えることを特徴とする。
【００２８】
トルクの指令値を周期的に変化させつつその平均値を要求トルクとする場合、トルクの指令値は要求トルクよりも大きくなることがあり、そのときの電流のリプルの振幅はトルクを周期的に変化させない場合と比較して大きくなる。このため、音圧を大きくすることができる。
【００２９】
請求項１２記載の発明は、請求項１０または１１記載の発明において、前記変動トルク設定手段は、前記回転機のトルク、前記車両の重量、前記車両の走行状況の少なくとも１つに応じて前記トルクの指令値の周期的な変化量を可変設定することを特徴とする。
【００３０】
回転機のトルクが小さいほど、回転機を流れる電流が小さいことからスイッチング状態の切り替えに伴う電流のリプルの振幅も小さくなる。また、車両の重量が小さいほど要求されるトルクが小さくなることから、スイッチング状態の切り替えに伴う電流のリプルの振幅も小さくなる。また、車両の走行状況は、回転機のトルクと相関を有する。上記発明では、この点に鑑み、電流のリプルの振幅の大小に起因した音圧の大小を把握しつつトルクの周期的な変化量を可変設定する。
【００３１】
請求項１３記載の発明は、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の発明において、前記車両の外部の音圧分布を検出する音圧分布検出手段をさらに備え、前記低下手段は、前記音圧分布検出手段による検出結果に基づき、前記スイッチング状態の切り替え周波数の低下量を可変設定することを特徴とする。
【００３２】
上記発明では、検出結果に基づき低下量を可変設定することで、外部の音圧の極大値とスイッチング状態の切り替えによって発生させる音圧の極大値との周波数を相違させる制御や、外部の音圧よりもスイッチング状態の切り替えによって発生させる音圧の方が大きくなる制御をすることができる。
【００３３】
請求項１４記載の発明は、請求項６〜９のいずれか１項に記載の発明において、前記車両の外部の音圧分布を検出する音圧分布検出手段をさらに備え、前記効率低下手段は、前記音圧分布検出手段による検出結果に基づき、前記効率の低下量を可変設定することを特徴とする。
【００３４】
上記発明では、検出結果に基づき効率の低下量を可変設定することで、スイッチング状態の切り替えによって発生させる音圧が外部の音圧によって打ち消されないようにすることができる。
【００３５】
請求項１５記載の発明は、請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の発明において、前記車両の外部の音圧分布を検出する音圧分布検出手段をさらに備え、前記変動トルク設定手段は、前記音圧分布検出手段による検出結果に基づき、前記トルクの指令値の周期的な変化量を可変設定することを特徴とする。
【００３６】
上記発明では、検出結果に基づきトルクの周期的な変化量を可変設定することで、スイッチング状態の切り替えによって発生させる音圧が外部の音圧によって打ち消されないようにすることができる。
【００３７】
請求項１６記載の発明は、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の発明において、前記電力変換回路は、直流電源の正極および負極のそれぞれに前記回転機の端子を選択的に接続するスイッチング素子を備えるものであることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】第１の実施形態にかかるシステム構成図。
【図２】インバータの操作状態を表現する電圧ベクトルを示す図。
【図３】上記実施形態にかかる規範スイッチング遷移を示す図。
【図４】同実施形態にかかるモデル予測制御の処理手順を示す流れ図。
【図５】上記モデル予測制御における電流の予測処理の手順を示す流れ図。
【図６】上記モデル予測制御における電圧ベクトルの変更検討処理の手順を示す流れ図。
【図７】モデル予測制御の制御周期と音圧分布との関係の計測結果を示す図。
【図８】同実施形態にかかる音圧制御の処理手順を示す流れ図。
【図９】第２の実施形態にかかる音圧制御の処理手順を示す流れ図。
【図１０】第３の実施形態にかかる音圧制御の処理手順を示す流れ図。
【図１１】トルクと音圧分布との関係の計測結果を示す図。
【図１２】第４の実施形態にかかる音圧制御の処理手順を示す流れ図。
【図１３】第５の実施形態にかかる音圧制御の処理手順を示す流れ図。
【図１４】第６の実施形態にかかる音圧制御の処理手順を示す流れ図。
【図１５】第７の実施形態にかかる音圧制御の処理手順を示す流れ図。
【図１６】第８の実施形態にかかる効率の低下処理の制限処理の手順を示す流れ図。
【図１７】第９の実施形態にかかる音圧制御の処理手順を示す流れ図。
【図１８】第１０の実施形態にかかる音圧制御の処理手順を示す流れ図。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
＜第１の実施形態＞
以下、本発明にかかる回転機の制御装置を車載主機としての回転機の制御装置に適用した第１の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００４０】
図１に、本実施形態にかかるモータジェネレータの制御システムの全体構成を示す。モータジェネレータ１０は、３相の永久磁石同期モータである。また、モータジェネレータ１０は、突極性を有する回転機（突極機）である。詳しくは、モータジェネレータ１０は、埋め込み磁石同期モータ（ＩＰＭＳＭ）である。モータジェネレータ１０は、車載主機であり、その回転軸は、駆動輪に機械的に連結されている。
【００４１】
モータジェネレータ１０は、インバータＩＶを介して高電圧バッテリ１２に接続されている。インバータＩＶは、スイッチング素子Ｓｕｐ，Ｓｕｎの直列接続体と、スイッチング素子Ｓｖｐ，Ｓｖｎの直列接続体と、スイッチング素子Ｓｗｐ，Ｓｗｎの直列接続体とを備えており、これら各直列接続体の接続点がモータジェネレータ１０のＵ，Ｖ，Ｗ相にそれぞれ接続されている。これらスイッチング素子Ｓｕｐ，Ｓｕｎ，Ｓｖｐ，Ｓｖｎ，Ｓｗｐ，Ｓｗｎとして、本実施形態では、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）が用いられている。そして、これらにはそれぞれ、ダイオードＤｕｐ，Ｄｕｎ，Ｄｖｐ，Ｄｖｎ，Ｄｗｐ，Ｄｗｎが逆並列に接続されている。
【００４２】
本実施形態では、モータジェネレータ１０やインバータＩＶの状態を検出する検出手段として、以下のものを備えている。まずモータジェネレータ１０の回転角度（電気角θ）を検出する回転角度センサ１４を備えている。また、モータジェネレータ１０の各相を流れる電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗを検出する電流センサ１６を備えている。更に、インバータＩＶの入力電圧（電源電圧ＶＤＣ）を検出する電圧センサ１８を備えている。
【００４３】
上記各種センサの検出値は、図示しないインターフェースを介して低電圧システムを構成する制御装置２０に取り込まれる。制御装置２０では、これら各種センサの検出値に基づき、インバータＩＶを操作する操作信号を生成して出力する。ここで、インバータＩＶのスイッチング素子Ｓｕｐ，Ｓｕｎ，Ｓｖｐ，Ｓｖｎ，Ｓｗｐ，Ｓｗｎを操作する信号が、操作信号ｇｕｐ，ｇｕｎ，ｇｖｐ，ｇｖｎ，ｇｗｐ，ｇｗｎである。
【００４４】
以下では、制御装置２０によって行なわれる処理について、「１．モデル予測制御を用いた制御量の制御」、「２．音圧制御」の順に説明する。
「１．モデル予測制御を用いた制御量の制御」
上記制御装置２０は、モータジェネレータ１０のトルクを要求トルクＴｒに制御すべく、インバータＩＶを操作する。詳しくは、要求トルクＴｒを実現するための指令電流となるようにインバータＩＶを操作する。すなわち、本実施形態では、モータジェネレータ１０のトルクが最終的な制御量となるものであるが、トルクを制御すべく、モータジェネレータ１０を流れる電流を直接の制御量としてこれを指令電流に制御する。特に、本実施形態では、モータジェネレータ１０を流れる電流を指令電流に制御すべく、インバータＩＶの操作状態を仮設定した場合についてのモータジェネレータ１０を流れる電流を予測し、予測電流と指令電流との差に基づきインバータＩＶの実際の操作状態を決定するモデル予測制御を行う。
【００４５】
詳しくは、電流センサ１６によって検出された相電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗは、ｄｑ変換部２２において、回転座標系の実電流ｉｄ，ｉｑに変換される。また、回転角度センサ１４によって検出される電気角θは、速度算出部２３の入力となり、これにより、回転速度（電気角速度ω）が算出される。一方、指令電流設定部２４は、要求トルクＴｒを入力とし、ｄｑ座標系での指令電流ｉｄｒ，ｉｑｒを出力する。ここでは、最小の電流で最大のトルクを生成できる指令電流ｉｄｒ，ｉｑｒを設定する。これら指令電流ｉｄｒ，ｉｑｒ、実電流ｉｄ，ｉｑ、および電気角θは、モデル予測制御部３０の入力となる。モデル予測制御部３０では、これら入力パラメータに基づき、インバータＩＶの操作状態を規定する電圧ベクトルＶｉを決定し、操作部２６に入力する。操作部２６では、入力された電圧ベクトルＶｉに基づき、上記操作信号を生成してインバータＩＶに出力する。
【００４６】
ここで、インバータＩＶの操作状態を表現する電圧ベクトルは、図２に示す８つの電圧ベクトルとなる。例えば、低電位側のスイッチング素子Ｓｕｎ，Ｓｖｎ，Ｓｗｎがオン状態となる操作状態（図中、「下」と表記）を表現する電圧ベクトルが電圧ベクトルＶ０であり、高電位側のスイッチング素子Ｓｕｐ，Ｓｖｐ，Ｓｗｐがオン状態となる操作状態（図中、「上」と表記）を表現する電圧ベクトルが電圧ベクトルＶ７である。これら電圧ベクトルＶ０，Ｖ７は、モータジェネレータ１０の全相を短絡させるものであり、インバータＩＶからモータジェネレータ１０に印加される電圧がゼロとなるものであるため、ゼロ電圧ベクトルと呼ばれている。これに対し、残りの６つの電圧ベクトルＶ１〜Ｖ６は、上側アーム及び下側アームの双方にオン状態となるスイッチング素子が存在する操作状態によって規定されるものであり、有効電圧ベクトルと呼ばれている。なお、ゼロ電圧ベクトルＶ０，Ｖ７を原点として有効電圧ベクトルＶ１〜Ｖ６を固定２次元座標系に変換したものが図２（ｂ）である。図示されるように、電圧ベクトルＶ１、Ｖ３，Ｖ５のそれぞれがＵ相、Ｖ相、Ｗ相の正側にそれぞれ対応している。
【００４７】
次に、モデル予測制御部３０の処理の詳細について説明する。先の図１に示す操作状態設定部３１では、インバータＩＶの操作状態を設定する。ここでは、先の図２に示した電圧ベクトルＶ０〜Ｖ７をインバータＩＶの操作状態として設定する。ｄｑ変換部３２では、操作状態設定部３１によって設定された電圧ベクトルをｄｑ変換することで、ｄｑ座標系の電圧ベクトルＶｄｑ＝（ｖｄ，ｖｑ）を算出する。こうした変換を行うべく、操作状態設定部３１における電圧ベクトルＶ０〜Ｖ７を、例えば、先の図２において、「上」を「ＶＤＣ／２」として且つ「下」を「−ＶＤＣ／２」とすることで表現すればよい。この場合、例えば、電圧ベクトルＶ０は、（−ＶＤＣ／２、−ＶＤＣ／２、−ＶＤＣ／２）となり、電圧ベクトルＶ１は、（ＶＤＣ／２、−ＶＤＣ／２、−ＶＤＣ／２）となる。
【００４８】
予測部３３では、電圧ベクトル（ｖｄ、ｖｑ）と、実電流ｉｄ，ｉｑと、電気角速度ωとに基づき、インバータＩＶの操作状態を操作状態設定部３１によって設定される状態とした場合の電流ｉｄ，ｉｑを予測する。ここでは、下記（ｃ１）、（ｃ２）にて表現される電圧方程式を、電流の微分項について解いた下記の状態方程式（式（ｃ３）、（ｃ４））を離散化し、１ステップ先の電流を予測する。
ｖｄ＝（Ｒ＋ｐＬｄ）ｉｄ −ωＬｑｉｑ …（ｃ１）
ｖｑ＝ωＬｄｉｄ （Ｒ＋ｐＬｑ）ｉｑ ＋ωφ …（ｃ２）
ｐｉｄ
＝−（Ｒ／Ｌｄ）ｉｄ ＋ω（Ｌｑ／Ｌｄ）ｉｑ ＋ｖｄ／Ｌｄ …（ｃ３）
ｐｉｑ
＝−ω（Ｌｄ／Ｌｑ）ｉｄ−（Ｒｄ／Ｌｑ）ｉｑ＋ｖｑ／Ｌｑ−ωφ／Ｌｑ…（ｃ４）
ちなみに、上記の式（ｃ１）、（ｃ２）において、抵抗Ｒ、微分演算子ｐ、ｄ軸インダクタンスＬｄ，ｑ軸インダクタンスＬｑ及び電機子鎖交磁束定数φを用いた。
【００４９】
一方、操作状態決定部３４では、予測部３３によって予測された電流ｉｄｅ，ｉｑｅと、指令電流ｉｄｒ，ｉｑｒとを入力として、インバータＩＶの操作状態を決定する。この決定処理の１つでは、評価関数Ｊを用いる。すなわち、操作状態設定部３１によって設定された操作状態のそれぞれを評価関数Ｊによって評価し、評価のもっとも高かった操作状態を選択する。この評価関数Ｊとして、本実施形態では、評価が低いほど値が大きくなるものを採用する。具体的には、評価関数Ｊを、指令電流ベクトルＩｄｑｒ＝（ｉｄｒ，ｉｑｒ）と、予測電流ベクトルＩｄｑｅ＝（ｉｄｅ，ｉｑｅ）との差の内積値に基づき算出する。これは、指令電流ベクトルＩｄｑｒと予測電流ベクトルＩｄｑｅとの各成分の偏差が正、負の双方の値となりうることに鑑み、値が大きいほど評価が低いことを表現するための一手法である。これにより、指令電流ベクトルＩｄｑｒと予測電流ベクトルＩｄｑｅとの各成分の差が大きいほど、評価が低くなる評価関数Ｊを構築することができる。
【００５０】
上記評価関数Ｊを用いるなら、都度の制御周期Ｔｃにおいて、予測電流ベクトルＩｄｑｅと指令電流ベクトルＩｄｑｒとの差が最も小さくなる操作状態を選択することができる一方、局所的なタイムスケールにおける最適解が選択されることに起因して、スイッチング状態の切り替え頻度が大きくなるおそれがある。
【００５１】
そこで本発明者は、次回の制御周期Ｔｃにおける操作状態の決定に際し、平均電圧ベクトルＶａを参照することを考えた。ここで、平均電圧ベクトルＶａとは、インバータＩＶの出力電圧のうち電気角周波数を有する基本波成分のことである。すなわち、インバータＩＶは、１電気角周期よりも短い時間間隔でスイッチング状態を切り替えることで、その出力電圧が、電気角周波数成分を有する正弦波形状の電圧を模擬したものとなっている。インバータＩＶの模擬する上記正弦波形状の電圧が平均電圧ベクトルＶａである。ちなみに、この平均電圧ベクトルＶａのノルムは、変調率や電圧利用率と比例関係にある物理量である。ここで、変調率は、インバータＩＶの出力電圧についての基本波成分のフーリエ係数のことである。なお、このフーリエ係数の算出に際しては、基本波の振幅中心とインバータＩＶの出力電圧の変動幅の中央値とを一致させる。
【００５２】
上記平均電圧ベクトルＶａは、モータジェネレータ１０を流れる実際の電流を指令電流ｉｄｒ，ｉｑｒとするうえで適切なものであると考えられる。このため、平均電圧ベクトルＶａを参照するなら、予測期間を伸長させることなく制御周期Ｔｃよりも長いタイムスケールにおける最適な操作状態の選択をモデル予測制御によって実現することができるとの考えに基づき、平均電圧ベクトルＶａを利用する。詳しくは、本実施形態では、平均電圧ベクトルＶａを利用して、図3に示す三角波ＰＷＭ制御のスイッチング状態の切替パターンを規範として、スイッチング状態の切り替えを行う。
【００５３】
図３は、本実施形態におけるモデル予測制御によって優先される操作状態の推移を示す。図示されるように、電流誤差が許容範囲から外れる（誤差ベクトルｅｄｑのノルムが閾値ｅｔｈよりも大きくなる）点Ｐ１において、平均電圧ベクトルＶａとのなす角度の小さい一対の有効電圧ベクトルのうちの一方（図では、Ｖ３）が選択される。その後、点Ｐ２において一対の有効電圧ベクトルのうちの他方（図では、Ｖ４）が選択される。そして、電流誤差が許容範囲から再度外れる（誤差ベクトルｅｄｑのノルムが閾値ｅｔｈよりも大きくなる）点Ｐ３において、ゼロ電圧ベクトル（図では、Ｖ７）が選択される。これにより、三角波比較ＰＷＭ処理と同様、ゼロ電圧ベクトルにて表現される操作状態とされる期間を長くすることができ、スイッチング状態の切り替え数を低減することができる。
【００５４】
図４に、本実施形態にかかるモデル予測制御の処理手順を示す。この処理は、制御装置２０によって、制御周期Ｔｃで繰り返し実行される。
【００５５】
この一連の処理では、まずステップＳ１０において、制御周期Ｔｃ毎に訪れる更新タイミングのうち次回の更新タイミングにおける操作状態を表現する電圧ベクトルＶ（ｎ＋１）として、現在（今回）の操作状態を表現する電圧ベクトルＶ（ｎ）を仮設定する。続くステップＳ１２においては、次回の更新タイミングにおいて電圧ベクトルＶ（ｎ＋１）にて表現される操作状態が採用された場合のそれから１制御周期Ｔｃ先の予測電流ベクトルＩｄｑｅ（ｎ＋２）を予測する処理を行なう。
【００５６】
図５に、この処理の詳細を示す。
【００５７】
この一連の処理では、まずステップＳ１２ａにおいて、電気角θ（ｎ）と、実電流ｉｄ（ｎ），ｉｑ（ｎ）とを検出するとともに、前回の制御周期Ｔｃで決定された電圧ベクトルＶ（ｎ）を出力する。続くステップＳ１２ｂにおいては、１制御周期先における電流（ｉｄｅ（ｎ＋１），ｉｑｅ（ｎ＋１））を予測する。これは、上記ステップＳ１２ａによって出力された電圧ベクトルＶ（ｎ）によって、１制御周期先の電流がどうなるかを予測する処理である。ここでは、上記の式（ｃ３）、（ｃ４）にて表現されたモデルを前進差分法にて制御周期Ｔｃで離散化したものを用いて、電流ｉｄｅ（ｎ＋１）、ｉｑｅ（ｎ＋１）を算出する。この際、電流の初期値として、上記ステップＳ１２ａにおいて検出された実電流ｉｄ（ｎ），ｉｑ（ｎ）を用いるとともに、ｄｑ軸上の電圧ベクトルとして、固定座標系上の電圧ベクトルＶ（ｎ）を、「θ（ｎ）＋ωＴｃ／２」によってｄｑ変換したものを用いる。ちなみに、このｄｑ変換は、前進差分法によるものと相違するが、これは前進差分法による離散化誤差を抑制するための設定である。
【００５８】
続くステップＳ１２ｃでは、次回の更新タイミングにおける電圧ベクトルＶ（ｎ＋１）を設定した場合について、２制御周期先の電流を予測する処理を行う。すなわち、上記ステップＳ１２ｂと同様にして予測電流ｉｄｅ（ｎ＋２）、ｉｑｅ（ｎ＋２）を算出する。ただし、ここでは、電流の初期値として、上記ステップＳ１２ｂにおいて算出された予測電流ｉｄｅ（ｎ＋１），ｉｑｅ（ｎ＋１）を用いるとともに、ｄｑ軸上の電圧ベクトルとして、固定座標系上の電圧ベクトルＶ（ｎ＋１）を、「θ（ｎ）＋３ωＴｃ／２」によってｄｑ変換したものを用いる。ステップＳ１２ｃの処理が完了する場合、先の図４の処理に戻る。
【００５９】
図４のステップＳ１４では、指令電流ベクトルＩｄｑｒから予測電流ベクトルＩｄｑｅ（ｎ＋２）を減算した誤差ベクトルｅｄｑを算出する。続くステップＳ１６では、平均電圧ベクトルＶａを算出する。ここでは、上記の式（ｃ１）、（ｃ２）において微分演算子ｐを除去したものに、指令電流ベクトルＩｄｑｒを入力することで平均電圧ベクトルＶａを算出する。すなわち、スイッチング状態の切り替えによる電流のリプルを除けばモータジェネレータ１０に流れる平均的な電流が指令電流ｉｄｒ，ｉｑｒであることに鑑み、モータジェネレータ１０に指令電流ｉｄｒ，ｉｑｒが定常的に流れる場合にこれに印加される電圧として平均電圧ベクトルＶａを算出する。
【００６０】
続くステップＳ１８では、電流の誤差が許容範囲内にあるか否か（誤差ベクトルｅｄｑのノルム｜ｅｄｑ｜が閾値ｅｔｈ以下であるか否か）を判断する。ここで閾値ｅｔｈは、モータジェネレータ１０の状態量（電流の振幅、電気角速度ω等）によって可変設定することが望ましい。そして、許容範囲内にあると判断される場合、ステップＳ２０において、指令電流ベクトルＩｄｑｒのノルム｜Ｉｄｑｒ｜と予測電流ベクトルＩｄｑｅのノルム｜Ｉｄｑｅ｜との大小関係が反転したか否かを判断する。この処理は、先の図３の点Ｐ２となるタイミングを判断するためのものである。そして、反転した場合には、状態遷移許可フラグＦを「１」とする。ただし、状態遷移許可フラグＦを「１」とする条件には、現在の電圧ベクトルＶ（ｎ）が、平均電圧ベクトルＶａとのなす角度の小さい一対の有効電圧ベクトルのうちのいずれか一方である旨の条件をさらに加える。すなわち、状態遷移許可フラグＦは、現在の電圧ベクトルＶ（ｎ）が、上記いずれか一方である旨の条件と上記反転した旨の条件との論理積が真である場合に「１」とされる。
【００６１】
上記ステップＳ１８において否定判断される場合や、ステップＳ２０において肯定判断される場合には、ステップＳ２２に移行し、次回の更新タイミングにおける電圧ベクトルＶ（ｎ＋１）の変更を検討する処理を行なう。これに対し、ステップＳ２２の処理が完了する場合や、ステップＳ２０において否定判断される場合には、この一連の処理を一旦終了する。
【００６２】
図６に、上記ステップＳ２２の処理の詳細を示す。
【００６３】
この一連の処理では、まずステップＳ３０において、状態遷移許可フラグＦが「１」であるか否かを判断する。そして状態遷移許可フラグＦが「１」であると判断される場合、ステップＳ３２において、平均電圧ベクトルＶａとのなす角度が小さい一対の有効電圧ベクトルのうち現在の電圧ベクトルＶ（ｎ）ではないもの（図中、実線）にて表現される操作状態の優先度が最も高いとして、これを検討対象とする。
【００６４】
これに対し、ステップＳ３０において否定判断される場合、ステップＳ３４において、現在の電圧ベクトルＶ（ｎ）が有効電圧ベクトルであるか否かを判断する。この処理は、先の図３における点Ｐ１において特定の有効電圧ベクトルを優先するためのものである。すなわち、ステップＳ３４において否定判断される場合、ステップＳ３６において、平均電圧ベクトルＶａとのなす角度が小さい一対の有効電圧ベクトルのうちの現在の電圧ベクトルＶ（ｎ）からのスイッチング状態の切り替え相数が「１」以下となる方にて表現される操作状態の優先度が最も高いとして、これを検討対象とする。例えば一対の有効電圧ベクトルが有効電圧ベクトルＶ３、Ｖ４であって且つ現在の電圧ベクトルがゼロ電圧ベクトルＶ０である場合、有効電圧ベクトルＶ３への切り替え相数は「１」である一方、有効電圧ベクトルＶ４への切り替え相数は「２」であるため、有効電圧ベクトルＶ３が検討対象とされる。
【００６５】
これに対し、ステップＳ３４において肯定判断される場合、ステップＳ３８において、平均電圧ベクトルＶａとのなす角度がＡ（≦２０°）以下となる有効電圧ベクトルＶｉが存在することと、現在の電圧ベクトルＶ（ｎ）へ切り替える直前における電圧ベクトルが有効電圧ベクトルであることとの論理和が真であるか否かを判断する。ここで、第２の条件は、先の図３の点Ｐ３においてゼロ電圧ベクトルを優先するためのものである。また、第１の条件は、平均電圧ベクトルＶａとのなす角度が小さい有効電圧ベクトルＶｉがある場合、平均電圧ベクトルＶａを生成する上で有効電圧ベクトルＶｉはほとんど寄与しないことに鑑みてゼロ電圧ベクトルを優先するためのものである。上記論理和が真である場合、ステップＳ４０において、現在の電圧ベクトルＶ（ｎ）からのスイッチング状態の切り替え相数が「１」以下となるゼロ電圧ベクトルにて表現される操作状態の優先度が最も高いとして、これを検討対象とする。例えば、現在の電圧ベクトルＶ（ｎ）がＶ４である場合、ゼロ電圧ベクトルＶ７にて表現される操作状態が検討対象とされ、現在の電圧ベクトルＶ（ｎ）がＶ３である場合、ゼロ電圧ベクトルＶ０にて表現される操作状態が検討対象とされる。
【００６６】
上記ステップＳ３２、Ｓ３６，Ｓ４０の処理が完了する場合、ステップＳ４２に移行する。ステップＳ４２においては、検討対象とされた電圧ベクトルにて表現される操作状態を仮に設定した場合についての予測電流ベクトルＩｄｑｅ（ｎ＋２）を算出し、これについての誤差ベクトルｅｄｑのノルム｜ｅｄｑ｜が閾値ｅｔｈ以下であるか否かを判断する。そして、閾値ｅｔｈ以下であると判断される場合、ステップＳ４６において検討対象とされた電圧ベクトルを採用する。
【００６７】
これに対し、ステップＳ４２や上記ステップＳ３８において否定判断される場合には、ステップＳ４４において、現在の電圧ベクトルＶ（ｎ）からのスイッチング状態の切り替え相数が「１」以下となるもの全てのうち、評価関数Ｊによる評価が最も高いものを採用する。例えば現在の電圧ベクトルＶ（ｎ）が有効電圧ベクトルＶ３である場合、有効電圧ベクトルＶ２，Ｖ３，Ｖ４とゼロ電圧ベクトルＶ０とのうちの評価関数Ｊによる評価が最も高いものを採用する。
【００６８】
なお、上記ステップＳ４６，Ｓ４４の処理が完了する場合、この一連の処理を一旦終了する。
「２．音圧制御」
本実施形態では、車両の低速度走行時において、モータジェネレータ１０やインバータＩＶによって生じるノイズを、人に感知されやすい周波数帯域において特に大きくなるようにすることを考える。これは、低速度走行時においては、駆動輪と路面との摩擦音等が小さいために、摩擦音等によっては、車両の周囲に車両が接近していることを気づかせるには十分でないためである。上記ノイズのうち人に感知されやすい周波数帯域を大きくする制御は、上記モデル予測制御における操作状態の更新可能周期（制御周期Ｔｃ）を操作することで行うことができる。
【００６９】
図７に、制御周期Ｔｃが長い場合（実線）と短い場合（一点鎖線）とのそれぞれにおける音圧レベル（ｄＢ）と周波数（Ｈｚ）との関係を示す。
【００７０】
図示されるように、制御周期Ｔｃを長くすることで音圧が極大値となる周波数が低下する。ここで、図示した制御周期Ｔｃが長い場合と短い場合とのいずれも、「０．５〜８ｋＨｚ」において音圧が極大値を取る。この周波数帯域は、人に特に感知されやすい周波数帯域である。このため、制御周期Ｔｃが図１に一点鎖線にて示した例よりも短い場合には、制御周期Ｔｃを伸長操作することで、人に感知されやすい音を発生させることができることとなる。ここで、制御周期Ｔｃを伸長操作することで音圧が極大となる周波数が低下するのは、スイッチング状態の切り替え周波数が低下するためであると考えられる。特に、図中実線にて示した制御周期Ｔｃが長い場合にあっては、「１〜５ｋＨｚ」において音圧が極大値を取る（代表的な可聴周波数「１〜１２ｋＨｚ」において最大値となってもいる）。ここで、「１〜５ｋＨｚ」の周波数帯域は、人に特に感知されやすくて且つ不快感を生じることが少ない周波数帯域である。
【００７１】
上記に鑑み、本実施形態では、車両の走行速度が低い場合に制御周期Ｔｃを伸長操作する。ここで、「０．５〜８ｋＨｚ」（望ましくは「１〜５ｋＨｚ」）において音圧が極大値を取るように制御周期Ｔｃを常時設定しないのは、制御精度や必要性等に鑑みたものである。すなわち、一般に車両の走行速度が大きいほどモータジェネレータ１０の回転速度が大きくなり、この場合、モデル予測制御の離散化誤差が大きくなりやすい。また、走行速度が大きい場合には、主機として内燃機関のみを搭載する車両においても車両の発生する音として駆動輪と路面との摩擦音等が支配的になるため、原動機等の生じる音を周囲に車両が接近したことを感知させる目的で使用する要求に乏しい。特にこの場合、原動機等に生じる音は外部に対して車両の接近を知らせるのに効果的なものとならない反面、搭乗者にとってノイズとはなることに鑑みれば、静音性を高めることが望ましい。
【００７２】
図８に、本実施形態にかかる音圧制御の処理手順を示す。この処理は、制御装置２０によって、例えば所定周期で繰り返し実行される。
【００７３】
この一連の処理では、まずステップＳ５０において車両の走行速度Ｖｖが閾値速度Ｖｔｈ以下であるか否かを判断する。ここで、閾値速度Ｖｔｈは、周囲に車両の接近を感知させるうえでモータジェネレータ１０やインバータＩＶによって生じるノイズを利用することが所望される速度の上限値に設定される。この速度は、例えば「２０〜３０ｋｍ／ｈ（望ましくは２０ｋｍ／ｈ）」とすればよい。そして閾値速度Ｖｔｈ以下であると判断される場合、ステップＳ５２において、制御周期Ｔｃを伸長させる処理を行う。ここで、制御周期Ｔｃの変更後の値は、「０．５〜８ｋＨｚ」（望ましくは「１〜５ｋＨｚ」）において音圧が極大値を取るように予め実験等によって求めておけばよい。
【００７４】
なお、上記ステップＳ５２の処理が完了する場合や、ステップＳ５０において否定判断される場合には、この一連の処理を一旦終了する。
【００７５】
以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
【００７６】
（１）車両の低速度走行時において、インバータＩＶの操作状態の更新可能周期（制御周期Ｔｃ）を伸長操作した。これにより、スイッチング状態の切り替え周波数を低下させることができ、ひいては、人に感知されやすい周波数帯域に音圧の極大値を移行させることができる。
【００７７】
（２）音圧についての０．５〜８ｋＨｚ（望ましくは「１〜５ｋＨｚ」）の周波数領域における最大値が、これに隣接する高周波領域における値と比較して大きくなるようにした。これにより、人に特に感知されやすい周波数の音を大きくすることができる。
＜第２の実施形態＞
以下、第２の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００７８】
本実施形態では、スイッチング状態の切り替え周波数を低下させる処理として、上記閾値ｅｔｈを増加させる処理を行う。すなわち、閾値ｅｔｈを増加させると、先の図４のステップＳ１８において肯定判断されるまでに要する時間が伸長するため、スイッチング状態の切り替え周波数を低下させることができる。
【００７９】
図９に、本実施形態にかかる音圧制御の処理手順を示す。この処理は、制御装置２０によって、例えば所定周期で繰り返し実行される。なお、図９において、先の図８に示した処理に対応する処理には、便宜上同一のステップ番号を付している。
【００８０】
この一連の処理では、ステップＳ５０において肯定判断される場合、ステップＳ５２ａにおいて、閾値ｅｔｈを増加させる操作を行う。ここで、閾値ｅｔｈは、スイッチング状態の切り替えに伴う電流のリプル周波数を低下させることで、人に感知されやすい周波数帯域に音圧の極大値を移行させることができる値に設定される。この設定は、予め実験等に基づき行うことができる。
【００８１】
以上説明した本実施形態によれば、先の第１の実施形態における上記（２）の効果に加えて、さらに以下の効果が得られるようになる。
【００８２】
（３）車両の低速度走行時において、閾値ｅｔｈを増加操作した。これにより、スイッチング状態の切り替え周波数を低下させることができ、ひいては、人に感知されやすい周波数帯域に音圧の極大値を移行させることができる。
＜第３の実施形態＞
以下、第３の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００８３】
図１０に本実施形態にかかる音圧制御の処理手順を示す。この処理は、制御装置２０によって、例えば所定周期で繰り返し実行される。なお、図１０において、先の図８に示した処理に対応する処理には、便宜上同一のステップ番号を付している。
【００８４】
この一連の処理では、ステップＳ５０において肯定判断される場合、ステップＳ５２ｃにおいて、制御周期Ｔｃを伸長操作して且つ、伸長操作された周波数を周期的に変動させる処理を行う。ここで、伸長された周波数を周期的に変動させるのは、特定の周波数の音圧が常時大きい場合、人に不快感を与えやすい一方、音圧の極大値が変動する場合、人によるフィーリングが良好となりやすいとの知見による。
【００８５】
上記周期的な変動処理は、これによって生じる音圧の極大値が、０．５〜８ｋＨｚ（望ましくは「１〜５ｋＨｚ」）の周波数領域内で変動するようにする。具体的には、この変動処理は、伸長された制御周期Ｔｃを、Ｍ系列信号とすることなどで行えばよい。
【００８６】
以上説明した本実施形態によれば、先の第１の実施形態における上記（１）、（２）の効果に加えて、さらに以下の効果が得られるようになる。
【００８７】
（４）制御周期Ｔｃを伸長操作するに際し、制御周期Ｔｃを周期的に変動させた。これにより、音圧が極大値となる周波数を変動させることなどができる。
＜第４の実施形態＞
以下、第４の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００８８】
本実施形態では、制御周期Ｔｃを伸長操作するに際し、所定の条件下、モータジェネレータ１０の効率（モータジェネレータ１０の入力電力に対する出力電力の比）を低下させる処理を行う。これは、音圧を大きくするためのものである。図１１に、モータジェネレータ１０のトルクが大きい場合（実線）と小さい場合（一点鎖線）とのそれぞれについて、音圧の分布を示す。図示されるように、モータジェネレータ１０のトルクが小さい場合には大きい場合と比較して音圧が小さくなる。これは、トルクが小さい場合、モータジェネレータ１０に流れる電流が小さいため、インバータＩＶのスイッチング状態の切り替えに伴うリプル電流の振幅が小さくなるためであると考えられる。このため、上記制御周期Ｔｃの伸長操作によって、人が感知しやすい周波数帯域に音圧の極大値が入るようにしたとしても、その絶対値が小さくなることで、音圧が不十分となるおそれがある。特に低速度運転時において路面が平らである場合等においてはモータジェネレータ１０に要求されるトルクも小さくなりやすいため、音圧が不十分となるおそれは深刻である。
【００８９】
そこで本実施形態では、音圧が十分とならないと想定される状況下、モータジェネレータ１０の効率を低下させる。これにより、モータジェネレータ１０の生成するトルクの割りに電流を増加させることができることから、インバータＩＶのスイッチング状態の切り替えに伴うリプル電流の振幅を大きくすることができ、ひいては音圧を大きくすることができる。
【００９０】
図１２に、本実施形態にかかる音圧制御の処理手順を示す。この処理は、制御装置２０によって、例えば所定周期で繰り返し実行される。なお、図１２において、先の図８に示した処理に対応する処理には、便宜上同一のステップ番号を付している。
【００９１】
この一連の処理では、上記ステップＳ５２の処理が完了する場合、ステップＳ５４において、要求トルクＴｒに基づきモータジェネレータ１０の効率を算出する。ここで、要求トルクＴｒは、制御量（トルク）の制御のためにモータジェネレータ１０を流れる電流を把握するためのパラメータである。換言すれば、制御量を制御する上で生じる音圧の大きさを把握するためのパラメータである。本実施形態では、要求トルクＴｒが小さいほど制御量の制御のための電流量が小さくなることに鑑み、要求トルクＴｒが小さいほど効率の低下量（最小電流最大トルク制御時の効率からの低下量）を大きくする。
【００９２】
続くステップＳ５６においては、算出された効率に基づき指令電流を変更する処理を行う。これにより、モータジェネレータ１０に生じるトルクを要求トルクＴｒに制御しつつも、インバータＩＶのスイッチング状態の切り替えに伴うリプル電流の振幅を大きくすることができる。
【００９３】
なお、上記ステップＳ５６の処理が完了する場合や、ステップＳ５０において否定判断される場合には、この一連の処理を一旦終了する。
【００９４】
以上説明した本実施形態によれば、先の第１の実施形態における上記（１）、（２）の効果に加えて、さらに以下の効果が得られるようになる。
【００９５】
（５）制御周期Ｔｃの伸長操作時において、モータジェネレータ１０の効率を低下させた。これにより、モータジェネレータ１０のトルクの制御性を低下させることなく、電流のリプルの振幅を増大させることができる。
＜第５の実施形態＞
以下、第５の実施形態について、先の第４の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００９６】
図１３に、本実施形態にかかる音圧制御の処理手順を示す。この処理は、制御装置２０によって、例えば所定周期で繰り返し実行される。なお、図１３において、先の図１２に示した処理に対応する処理には、便宜上同一のステップ番号を付している。
【００９７】
この一連の処理では、ステップＳ５２の処理の後、ステップＳ５４ａにおいて、車両の総重量Ｖｍｔや、車両が現在走行している路面が登坂路であるか否かの情報に基づきモータジェネレータ１０の効率を算出する。ここで、総重量Ｖｍｔや登坂路の有無に関する情報は、モータジェネレータ１０の制御量を制御する上でモータジェネレータ１０に流れる電流を把握するための情報である。すなわち、総重量Ｖｍｔが大きいほどモータジェネレータ１０に要求されるトルクが大きくなりやすいため、モータジェネレータ１０を流れる電流が大きくなりやすい。また、登坂路においては、モータジェネレータ１０に要求されるトルクが大きくなるため、モータジェネレータ１０を流れる電流が大きくなる。このため、車両総重量Ｖｍｔが小さいほど、効率の低下量を大きくし、登坂路においては効率を高くする。
【００９８】
なお、総重量Ｖｍｔは、車両重量Ｖｍと搭乗員等の重量との和として算出すればよい。ここで、車両重量Ｖｍは、仕様情報として、制御装置２０に予め記憶しておけばよい。また、搭乗員等の重量は、例えば座席に搭載されたセンサの出力に基づき搭乗員数を検出し、これに所定重量を乗算することで算出すればよい。もっとも、これに代えて、重量センサを備えて搭乗員等の重量を直接検出してもよい。
＜第６の実施形態＞
以下、第６の実施形態について、先の第３の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００９９】
本実施形態では、モータジェネレータ１０の効率を低下させる代わりに、モータジェネレータ１０の実際のトルクを周期的に変動させつつその平均値を要求トルクＴｒに制御する。この場合、モータジェネレータ１０の実際のトルクは、微視的なタイムスケールでは要求トルクＴｒを上回るため、モータジェネレータ１０を流れる電流を微視的なタイムスケールで大きくすることができる。このため、インバータＩＶのスイッチング状態の切り替えに伴うリプル電流の振幅の最大値（極大値）を大きくすることができ、ひいては音圧を大きくすることができる。
【０１００】
図１４に、本実施形態にかかる音圧制御の処理手順を示す。この処理は、制御装置２０によって、例えば所定周期で繰り返し実行される。なお、図１４において、先の図８に示した処理に対応する処理には、便宜上同一のステップ番号を付している。
【０１０１】
この一連の処理では、ステップＳ５２の処理の後、ステップＳ６０において、要求トルクＴｒに基づきモータジェネレータ１０のトルクの振幅値Ｔａを算出する。ここで、要求トルクＴｒは、制御量（トルク）の制御のためにモータジェネレータ１０を流れる電流を把握するためのパラメータである。本実施形態では、要求トルクＴｒが小さいほど制御量の制御のための電流量が小さくなることに鑑み、要求トルクＴｒが小さいほど振幅値Ｔａを大きくする。
【０１０２】
続くステップＳ６２においては、モータジェネレータ１０の実際のトルクを、上記振幅値Ｔａを有して変動するように制御する。これは、指令電流設定部２４の入力パラメータ（Ｔｒ１）を、振幅値Ｔａの正弦波関数によって要求トルクＴｒを補正したものとすることで行うことができる。本実施形態では、この正弦波関数を、電気角θの一周期を周期とするものとした。
【０１０３】
なお、上記ステップＳ５０において否定判断される場合や、ステップＳ６２の処理が完了する場合には、この一連の処理を一旦終了する。
【０１０４】
以上説明した本実施形態によれば、先の第１の実施形態における上記（１）、（２）の効果に加えて、さらに以下の効果が得られるようになる。
【０１０５】
（６）制御周期Ｔｃの伸長操作に際し、モデル予測制御に対する入力パラメータとしてのトルクの指令値（Ｔｒ１）を周期的に変化させつつその平均値を要求トルクＴｒとした。これにより、モータジェネレータ１０の実際のトルクを局所的なタイムスケールで要求トルクＴｒよりも大きくすることができ、そのときの電流のリプルの振幅をトルクを周期的に変化させない場合と比較して大きくすることができる。このため、音圧の極大値を大きくすることができる。
＜第７の実施形態＞
以下、第７の実施形態について、先の第６の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【０１０６】
図１５に、本実施形態にかかる音圧制御の処理手順を示す。この処理は、制御装置２０によって、例えば所定周期で繰り返し実行される。なお、図１５において、先の図１４に示した処理に対応する処理には、便宜上同一のステップ番号を付している。
【０１０７】
この一連の処理では、ステップＳ６０ａにおいて、車両の総重量Ｖｍｔや、車両が現在走行している路面が登坂路であるか否かの情報に基づきトルクの振幅値Ｔａを算出する。なお、これら振幅値Ｔａの算出のためのパラメータの技術的意義は、先の図１３のステップＳ５４ａに示したものと同様である。
＜第８の実施形態＞
以下、第８の実施形態について、先の第４の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【０１０８】
本実施形態では、所定の条件下、モータジェネレータ１０の効率を低下させる処理を制限する処理を行う。
【０１０９】
図１６に、上記モータジェネレータ１０の効率低下処理の制限処理の手順を示す。この処理は、制御装置２０によって、例えば所定周期で繰り返し実行される。
【０１１０】
この一連の処理では、まずステップＳ７０において、制御周期Ｔｃの伸長操作がなされているか否かを判断する。そして伸長操作がなされている場合、ステップＳ７２において、主機系統の温度Ｔを取得する。ここで主機系統の温度Ｔとは、インバータＩＶのスイッチング素子の温度や、モータジェネレータ１０の温度のことである。続くステップＳ７４においては、高電圧バッテリ１２の残存容量ＳＯＣを取得する。そして、ステップＳ７６においては、温度Ｔが閾値温度Ｔｔｈ以上であることと、残存容量ＳＯＣが閾値容量Ｓｔｈ以下であることとの論理和が真であるか否かを判断する。この処理は、モータジェネレータ１０の効率を低下させる処理を制限する処理の実行条件が成立したか否かを判断するためのものである。ここで、温度Ｔが高い場合には、主機系統の信頼性の低下を招くおそれがある。また、残存容量ＳＯＣが小さい場合には、高電圧バッテリ１２の信頼性の低下を招いたり、走行可能距離が過度に短くなったりするおそれがある。このため、こうした事態となった場合には、効率の低下を制限することとする。
【０１１１】
すなわち、ステップＳ７６において肯定判断される場合、ステップＳ７８において、効率の低下を制限することで、温度Ｔの更なる上昇を抑制したり、残存容量ＳＯＣの更なる低下を抑制したりする。この効率の低下を制限することに伴うリプル電流の減少を、本実施形態では、上記第７の実施形態の要領でトルクを変動させることで行う。
【０１１２】
なお、上記ステップＳ７０，Ｓ７６において否定判断される場合や、ステップＳ７８の処理が完了する場合には、この一連の処理を一旦終了する。
【０１１３】
以上説明した本実施形態によれば、先の第１の実施形態における上記（１）、（２）の効果に加えて、さらに以下の効果が得られるようになる。
【０１１４】
（７）主機系統の温度Ｔが高い場合、モータジェネレータ１０の効率の低下処理を制限した。これにより、温度Ｔの更なる上昇を抑制することができる。
【０１１５】
（８）高電圧バッテリ１２の残存容量ＳＯＣが少ない場合、モータジェネレータ１０の効率の低下処理を制限した。これにより、残存容量ＳＯＣのさらなる低下を抑制することができる。
【０１１６】
（９）効率の低下処理が制限される状況下、モータジェネレータ１０の実際のトルクを周期的に変動させつつその平均値を要求トルクＴｒに制御した。これにより、モータジェネレータ１０の効率の低下処理の制限による音圧の制限を緩和することができる。
＜第９の実施形態＞
以下、第９の実施形態について、先の第４の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【０１１７】
本実施形態では、車両の外部の音をフィードバック制御する。
【０１１８】
図１７に、本実施形態にかかる音圧制御の処理手順を示す。この処理は、制御装置２０によって、例えば所定周期で繰り返し実行される。なお、図１７において、先の１２に示した処理に対応する処理には、便宜上同一のステップ番号を付している。
【０１１９】
この一連の処理では、ステップＳ５０において肯定判断される場合、ステップＳ８０において、外部の音圧分布を検出する。これは、車両の外部に突出したマイクを設けるなどすることで行うことができる。そして、ステップＳ８０の処理が完了する場合、外部の音圧分布の検出結果に基づき制御周期Ｔｃを伸長操作する。すなわち、車両の外部の音圧分布から、人に感知されやすい周波数帯域（「０．５〜８ｋＨｚ」、望ましくは「１〜５ｋＨｚ」）において音圧が高くないところに、モータジェネレータ１０やインバータＩＶの音圧の極大値がくるように、制御周期Ｔｃを設定する。
【０１２０】
続くステップＳ５４ａにおいては、音圧分布の検出結果と要求トルクＴｒとに基づきモータジェネレータ１０の効率を算出する。ここで、要求トルクＴｒの技術的意義は、先の図１２のステップＳ５４と同様である。本実施形態で音圧分布の検出結果に基づき効率を算出するのは、外部の音に打ち消されないだけの音圧を確保することが可能な効率を把握するためである。ステップＳ５４ａの処理が完了する場合、ステップＳ５６において効率に基づき指令電流を変更する処理を行う。
【０１２１】
なお、上記ステップＳ５０において否定判断される場合や、ステップＳ５６の処理が完了する場合には、この一連の処理を一旦終了する。
【０１２２】
以上説明した本実施形態によれば、先の第１の実施形態における上記（１）、（２）等の効果に加えて、さらに以下の効果が得られるようになる。
【０１２３】
（１０）音圧分布の検出結果に基づき、制御周期Ｔｃを可変設定した。これにより、外部の音圧の極大値とスイッチング状態の切り替えによって発生させる音圧の極大値との周波数を相違させることができる。
【０１２４】
（１１）音圧分布の検出結果に基づき、効率を可変設定した。これにより、スイッチング状態の切り替えによって発生させる音圧が外部の音圧によって打ち消されないようにすることができる。
＜第１０の実施形態＞
以下、第１０の実施形態について、先の第９の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【０１２５】
図１８に、本実施形態にかかる音圧制御の処理手順を示す。この処理は、制御装置２０によって、例えば所定周期で繰り返し実行される。なお、図１８において、先の図１７に示した処理に対応する処理には、便宜上同一のステップ番号を付している。
【０１２６】
この一連の処理では、ステップＳ５２ｄの処理の後、ステップＳ６０ａにおいて、音圧分布の検出結果と要求トルクＴｒとに基づきトルクの振幅値Ｔａを算出する。ここで、要求トルクＴｒの技術的意義は、先の図１４のステップＳ６０と同様である。本実施形態で音圧分布の検出結果に基づき振幅値Ｔａを算出するのは、外部の音に打ち消されないだけの音圧を確保することが可能な振幅値Ｔａを把握するためである。ステップＳ６０ａの処理が完了する場合、ステップＳ６２において振幅値Ｔａに基づきトルクを変動させる処理を行う。
【０１２７】
なお、上記ステップＳ５０において否定判断される場合や、ステップＳ６２の処理が完了する場合には、この一連の処理を一旦終了する。
【０１２８】
以上説明した本実施形態によれば、先の第９の実施形態における上記（１０）の効果に加えて、さらに以下の効果が得られるようになる。
【０１２９】
（１２）音圧分布の検出結果に基づき、トルクの振幅値Ｔａを可変設定した。これにより、スイッチング状態の切り替えによって発生させる音圧が外部の音圧によって打ち消されないようにすることができる。
＜その他の実施形態＞
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
「変動手段について」
制御周期Ｔｃを変動させる手段としては、制御周期Ｔｃを周期的に変動させるものに限らない。例えば一度の低下処理期間において変動させる数よりも多い数の制御周期Ｔｃの値が記憶された手段を用いて非周期的に変動させるものであってもよい。
「効率低下手段について」
効率の低下手法としては、トルクを要求トルクＴｒに維持しつつ効率を低下させるものに限らない。例えば、指令電流ｉｄｒ，ｉｑｒの位相をずらすことで効率を低下させる手段であってもよい。
【０１３０】
効率の低下量を可変設定するに際し、要求トルクＴｒに代えて、ｑ軸電流を用いてもよい。これは、ｑ軸電流が小さい場合、電流のリプルが小さくなり、ひいては音圧が低下すると考えられることによる。
【０１３１】
車両の走行状況および車両総重量の双方に基づき効率を可変設定する代わりに、これらのいずれか一方に基づき可変設定してもよい。また、車両総重量に代えて、搭乗員数や、搭乗員を無視した車両の重量に基づき効率を可変設定してもよい。さらに、車両の走行状況としては、登坂路であるか否かに限らず、例えば向かい風の風速等を加味してもよい。
「効率低下の制限時の処理について」
効率低下の制限時の処理としては、トルクを変動させる処理に限らない。例えば、低速度領域において制御周期Ｔｃを伸長させる場合において、効率低下の制限時に閾値ｅｔｈを増加させる処理を行ってもよい。これにより、スイッチング周波数がさらに低下するため、電流のリプルが大きくなり、ひいては音圧を大きくすることができる。同様に、低速度領域において閾値ｅｔｈを増加させる処理を行う場合において、効率低下の制限時に制御周期Ｔｃを伸長させる処理を行ってもよい。
「変動トルク設定手段について」
トルクの振幅値Ｔａを可変設定するに際し、要求トルクＴｒに代えて、ｑ軸電流を用いてもよい。これは、ｑ軸電流が小さい場合、電流のリプルが小さくなり、ひいては音圧が低下すると考えられることによる。
【０１３２】
車両の走行状況および車両総重量の双方に基づきトルクの振幅値Ｔａを可変設定する代わりに、これらのいずれか一方に基づき可変設定してもよい。また、車両総重量に代えて、搭乗員数や、搭乗員を無視した車両の重量に基づき効率を可変設定してもよい。さらに、車両の走行状況としては、登坂路であるか否かに限らず、例えば向かい風の風速等を加味してもよい。
「スイッチング状態の切り替え周波数の強制的な低下条件について」
上記各実施形態では、車両の走行速度が規定速度以下である場合に強制的な低下処理を行ったが、これに限らない。例えば、内燃機関を搭載している車両においては、車両の走行速度が規定速度以下である旨の条件と内燃機関が停止状態にある旨の条件との論理積が真である場合に強制的な低下処理を行ってもよい。
「低下手段について」
低下処理としては、「０．５〜８ｋＨｚ」の領域の音圧がこれに隣接する高周波領域の音圧よりも大きくなると想定されるものに開ループ制御するものに限らない。例えば、モータジェネレータ１０やインバータＩＶからの音を検出する手段を備え、音圧のフィードバック制御を行うものであってもよい。
【０１３３】
また、音圧の制御としては、「０．５〜８ｋＨｚ」の領域の音圧がこれに隣接する高周波領域の音圧よりも大きくなる制御にも限らない。
「維持手段について」
維持手段としては、先の図４に示す処理を行うものに限らない。例えば、誤差ベクトルｅｄｑのノルム｜ｅｄｑ｜が閾値ｅｔｈ以下である場合に現在のスイッチング状態を維持して且つ、閾値ｅｔｈを上回る場合には全ての操作状態（電圧ベクトルＶ０〜Ｖ７）の中から評価関数Ｊの評価が最も高いものを選択する処理であってもよい。
「評価関数について」
評価関数としては、入力パラメータとしての制御量とその指令値との差の各成分の２乗の和にも限らない。例えば制御量とその指令値との差の絶対値であってもよい。要は、入力パラメータとしての制御量とその指令値との差が大きいほど評価が低いことを定量化するものであればよい。
「予測手段について」
・上記各実施形態では、インバータＩＶの操作状態についての次の更新タイミング（１制御周期先のタイミング）におけるインバータＩＶの操作による制御量を予測したがこれに限らない。例えば数制御周期先の更新タイミングにおけるインバータＩＶの操作による制御量まで順次予測することで、１制御周期先の更新タイミングにおける操作状態を決定してもよい。
【０１３４】
・上記各実施形態では、電流の検出タイミングをインバータＩＶの操作状態の更新タイミングに同期させたがこれに限らない。例えば、時系列的に隣接する各一対の更新タイミング間の中央のタイミングにおいて電流を検出するようにしてもよい。この場合であっても、次回の更新タイミングにおける操作状態の設定に伴う電流の予測の初期値として、次回の更新タイミングにおける電流を上記検出された電流に基づき予測することは有効である。
【０１３５】
・上記各実施形態では、インバータＩＶの操作状態の更新タイミングから１制御周期先の制御量を予測したがこれに限らない。例えば、操作状態の更新タイミングから１制御周期経過するまでの期間内の中間の時点における制御量を予測してもよい。
【０１３６】
・電流を予測するために用いるモデルとしては、鉄損を無視したモデルに限らず、これを考慮したモデルであってもよい。
【０１３７】
・電流の予測としては、モデルを用いるものに限らず、入力パラメータについての離散的な値に対応した出力パラメータの値が記憶された記憶手段（マップ）を用いるものであってもよい。
「電力変換回路について」
互いに相違する値を有する電圧を印加する複数の電圧印加手段と回転機の各端子との間を選択的に開閉するスイッチング素子を備える電力変換回路としては、インバータＩＶに限らない。例えば、３つ以上の互いに相違する値の電圧を印加する電圧印加手段と回転機の各端子とを選択的に開閉するスイッチング素子を備えるものであってもよい。なお、回転機の各端子に３つ以上の互いに相違する値の電圧を印加するための電力変換回路としては、例えば特開２００６−１７４６９７号公報に例示されているものがある。
「その他」
・回転機としては、埋め込み磁石同期機に限らず、表面磁石同期機や、界磁巻線型同期機等、任意の同期機であってよい。更に、同期機にも限らず、誘導モータ等、誘導回転機であってもよい。
【０１３８】
・回転機のエネルギ源としては、２次電池に限らず、例えば燃料電池であってもよい。
【０１３９】
・直流電源としては、高電圧バッテリ１２に限らず、例えば高電圧バッテリ１２の電圧を昇圧するコンバータの出力端子であってもよい。
【符号の説明】
【０１４０】
１０…モータジェネレータ、２０…制御装置、ＩＶ…インバータ、Ｓｗｐ，Ｓｗｎ…スイッチング素子。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、互いに相違する値を有する電圧を印加する複数の電圧印加手段と車載主機としての回転機の端子とを選択的に開閉するスイッチング素子を備える電力変換回路を操作対象とし、前記電力変換回路の操作状態を設定した場合についての前記回転機の制御量を前記回転機のモデルに基づき予測する予測手段と、前記予測された制御量と該制御量の指令値とに基づき、前記電力変換回路の実際の操作状態を決定し、該決定された操作状態となるように前記電力変換回路を操作する操作手段とを備えてモデル予測制御によって前記回転機の制御量を制御する回転機の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車載主機として電動機が搭載された車両が実用化され、普及しつつある。電動機を車載主機とする場合、電動機自体やこれに接続されるインバータから生じるノイズは、インバータのスイッチング周波数等によって変化する。そこで従来は、例えば下記特許文献１に見られるように、キャリアと指令電圧との大小比較に基づきインバータを操作するに際し、キャリアの周波数を切り替えることで、上記ノイズを抑制することも提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−３０３２８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記のように電動機は、内燃機関と比較してノイズを制御によって低減しやすいため、一般に内燃機関のみを搭載した車両と比較して電動機を搭載する車両は静音性が高いというメリットを有する反面、こうしたメリットが新たな問題を生じさせている。すなわち、停車状態からの発進時や低速走行時において、自動車が接近していることが歩行者に気づかれにくいという問題を生じさせている。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、車載主機として回転機を備えるものにあって、車両の接近に注意を促すことのできる回転機の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以下、上記課題を解決するための手段、およびその作用効果について記載する。
【０００７】
請求項１記載の発明は、互いに相違する値を有する電圧を印加する複数の電圧印加手段と車載主機としての回転機の端子とを選択的に開閉するスイッチング素子を備える電力変換回路を操作対象とし、前記電力変換回路の操作状態を設定した場合についての前記回転機の制御量を前記回転機のモデルに基づき予測する予測手段と、前記予測された制御量と該制御量の指令値とに基づき、前記電力変換回路の実際の操作状態を決定し、該決定された操作状態となるように前記電力変換回路を操作する操作手段とを備えてモデル予測制御によって前記回転機の制御量を制御する回転機の制御装置において、車両の走行速度が規定速度以下となることを条件に、前記スイッチング素子のスイッチング状態の切り替え周波数を強制的に低下させる低下手段を備えることを特徴とする。
【０００８】
上記モデル予測制御の制御性を十分に確保する上で実現されるスイッチング状態の切り替え周波数は、人に感知されやすい周波数よりも高くなる傾向がある。この点、上記発明では、低下手段を備えることで、車両の走行速度が規定速度以下となることで車輪と路面との摩擦音が小さくなる状況下、回転機や電力変換回路の生じる音が人に感知されやすいものとなるようにすることができる。このため、車両の接近に注意を促すことができる。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記低下手段は、前記電力変換回路の操作に起因して生じる音圧についての０．５〜８ｋＨｚの周波数領域における最大値が該領域に隣接する高周波領域における値と比較して大きくなるようにするものであることを特徴とする。
【００１０】
「０．５〜８ｋＨｚ」の周波数領域の音波は、人に特に感知されやすい。上記発明では、この点に鑑み、上記設定とした。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、前記低下手段は、前記スイッチング素子のスイッチング状態の切り替え周波数を低下制御するための操作を、前記操作状態の更新可能周期の伸長操作とする伸長操作手段を備えることを特徴とする。
【００１２】
スイッチング状態の切り替え周波数は、更新可能周期の逆数に比例する。このため、更新可能周波数を伸長させることで、スイッチング状態の切り替え周波数を低下させることができる。
【００１３】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発明において、前記操作手段は、前記予測された制御量と該制御量の指令値との偏差が閾値以下となることを条件に、現在のスイッチング状態を維持する維持手段を備え、前記低下手段は、前記スイッチング素子のスイッチング状態の切り替え周波数を低下制御するための操作を、前記閾値の増加操作とする増加操作手段を備えることを特徴とする。
【００１４】
上記維持手段を備える場合、閾値が小さいほど上記偏差が閾値を上回るまでに要する時間が短くなると考えられる。このため、閾値を大きくすることで、スイッチング状態の切り替え周波数を低下させることができる。
【００１５】
請求項５記載の発明は、請求項３または４記載の発明において、前記低下手段は、前記強制的な低下のための操作量の変更量を変動させる変動手段を備えることを特徴とする。
【００１６】
特定の周波数の音圧のみが大きくなる場合、人にとって不快感を伴いやすいことが知られている。上記発明では、この点に鑑み、操作量の変更量を変動させることで、音圧が極大値となる周波数を変動させることなどができる。
【００１７】
請求項６記載の発明は、請求項２〜５のいずれか１項に記載の発明において、前記モデル予測制御における前記制御量の指令値は、前記回転機を流れる電流を含み、前記低下手段による低下制御時において、前記電流の指令値を、前記回転機の効率が低下するように変更する効率低下手段をさらに備えることを特徴とする。
【００１８】
音圧の大きさは、スイッチング状態の切り替えに伴う電流のリプルの振幅が大きいほど大きくなる。上記発明では、この点に鑑み、効率低下手段を備えることで、回転機のトルクを過度に大きくすることなく電流のリプルの振幅を増大させることができる。
【００１９】
請求項７記載の発明は、請求項６記載の発明において、前記効率低下手段は、前記回転機のトルク、前記車両の重量、前記車両の走行状況の少なくとも１つに応じて前記効率の低下量を可変設定することを特徴とする。
【００２０】
回転機のトルクが小さいほど、回転機を流れる電流が小さいことからスイッチング状態の切り替えに伴う電流のリプルの振幅も小さくなる。また、車両の重量が小さいほど要求されるトルクが小さくなることから、スイッチング状態の切り替えに伴う電流のリプルの振幅も小さくなる。また、車両の走行状況は、回転機のトルクと相関を有する。上記発明では、この点に鑑み、電流のリプルの振幅の大小に起因した音圧の大小を把握しつつ効率の低下量を可変設定する。
【００２１】
請求項８記載の発明は、請求項６または７記載の発明において、前記回転機および前記電力変換回路の少なくとも一方の温度を検出する温度検出手段をさらに備え、前記効率低下手段は、前記温度検出手段によって検出される温度が規定温度以上となる場合に前記効率の低下を制限することを特徴とする。
【００２２】
効率が低下すると、電力変換回路や回転機において熱の発生量が増加する。上記発明では、この点に鑑み、温度が上昇することで効率の低下を制限する。
【００２３】
請求項９記載の発明は、請求項６〜８のいずれか１項に記載の発明において、前記複数の電圧印加手段は、電池を備えて構成されており、前記電池の残存容量が少ない場合、前記効率の低下を制限する容量確保手段を備えることを特徴とする。
【００２４】
効率が低下するほど、電池の残存容量の減少速度が大きくなる。上記発明では、この点に鑑み、残存容量が少ない場合に効率の低下を制限する。
【００２５】
請求項１０記載の発明は、請求項８または９記載の発明において、前記モデル予測制御は、前記回転機のトルクを要求トルクに制御するものであり、前記低下手段による低下制御時、前記モデル予測制御に対する入力パラメータとしてのトルクの指令値を周期的に変化させつつその平均値を前記要求トルクとする変動トルク設定手段をさらに備え、前記変動トルク設定手段は、前記効率の低下が制限される状況下、前記トルクの指令値を周期的に変化させる処理を行うことを特徴とする。
【００２６】
トルクの指令値を周期的に変化させつつその平均値を要求トルクとする場合、トルクの指令値は要求トルクよりも大きくなることがあり、そのときの電流のリプルの振幅はトルクを周期的に変化させない場合と比較して大きくなる。このため、効率を低下させることなく、音圧を大きくすることができる。
【００２７】
請求項１１記載の発明は、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の発明において、前記モデル予測制御は、前記回転機のトルクを要求トルクに制御するものであり、前記低下手段による低下制御時、前記モデル予測制御に対する入力パラメータとしてのトルクの指令値を周期的に変化させつつその平均値を前記要求トルクとする変動トルク設定手段をさらに備えることを特徴とする。
【００２８】
トルクの指令値を周期的に変化させつつその平均値を要求トルクとする場合、トルクの指令値は要求トルクよりも大きくなることがあり、そのときの電流のリプルの振幅はトルクを周期的に変化させない場合と比較して大きくなる。このため、音圧を大きくすることができる。
【００２９】
請求項１２記載の発明は、請求項１０または１１記載の発明において、前記変動トルク設定手段は、前記回転機のトルク、前記車両の重量、前記車両の走行状況の少なくとも１つに応じて前記トルクの指令値の周期的な変化量を可変設定することを特徴とする。
【００３０】
回転機のトルクが小さいほど、回転機を流れる電流が小さいことからスイッチング状態の切り替えに伴う電流のリプルの振幅も小さくなる。また、車両の重量が小さいほど要求されるトルクが小さくなることから、スイッチング状態の切り替えに伴う電流のリプルの振幅も小さくなる。また、車両の走行状況は、回転機のトルクと相関を有する。上記発明では、この点に鑑み、電流のリプルの振幅の大小に起因した音圧の大小を把握しつつトルクの周期的な変化量を可変設定する。
【００３１】
請求項１３記載の発明は、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の発明において、前記車両の外部の音圧分布を検出する音圧分布検出手段をさらに備え、前記低下手段は、前記音圧分布検出手段による検出結果に基づき、前記スイッチング状態の切り替え周波数の低下量を可変設定することを特徴とする。
【００３２】
上記発明では、検出結果に基づき低下量を可変設定することで、外部の音圧の極大値とスイッチング状態の切り替えによって発生させる音圧の極大値との周波数を相違させる制御や、外部の音圧よりもスイッチング状態の切り替えによって発生させる音圧の方が大きくなる制御をすることができる。
【００３３】
請求項１４記載の発明は、請求項６〜９のいずれか１項に記載の発明において、前記車両の外部の音圧分布を検出する音圧分布検出手段をさらに備え、前記効率低下手段は、前記音圧分布検出手段による検出結果に基づき、前記効率の低下量を可変設定することを特徴とする。
【００３４】
上記発明では、検出結果に基づき効率の低下量を可変設定することで、スイッチング状態の切り替えによって発生させる音圧が外部の音圧によって打ち消されないようにすることができる。
【００３５】
請求項１５記載の発明は、請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の発明において、前記車両の外部の音圧分布を検出する音圧分布検出手段をさらに備え、前記変動トルク設定手段は、前記音圧分布検出手段による検出結果に基づき、前記トルクの指令値の周期的な変化量を可変設定することを特徴とする。
【００３６】
上記発明では、検出結果に基づきトルクの周期的な変化量を可変設定することで、スイッチング状態の切り替えによって発生させる音圧が外部の音圧によって打ち消されないようにすることができる。
【００３７】
請求項１６記載の発明は、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の発明において、前記電力変換回路は、直流電源の正極および負極のそれぞれに前記回転機の端子を選択的に接続するスイッチング素子を備えるものであることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】第１の実施形態にかかるシステム構成図。
【図２】インバータの操作状態を表現する電圧ベクトルを示す図。
【図３】上記実施形態にかかる規範スイッチング遷移を示す図。
【図４】同実施形態にかかるモデル予測制御の処理手順を示す流れ図。
【図５】上記モデル予測制御における電流の予測処理の手順を示す流れ図。
【図６】上記モデル予測制御における電圧ベクトルの変更検討処理の手順を示す流れ図。
【図７】モデル予測制御の制御周期と音圧分布との関係の計測結果を示す図。
【図８】同実施形態にかかる音圧制御の処理手順を示す流れ図。
【図９】第２の実施形態にかかる音圧制御の処理手順を示す流れ図。
【図１０】第３の実施形態にかかる音圧制御の処理手順を示す流れ図。
【図１１】トルクと音圧分布との関係の計測結果を示す図。
【図１２】第４の実施形態にかかる音圧制御の処理手順を示す流れ図。
【図１３】第５の実施形態にかかる音圧制御の処理手順を示す流れ図。
【図１４】第６の実施形態にかかる音圧制御の処理手順を示す流れ図。
【図１５】第７の実施形態にかかる音圧制御の処理手順を示す流れ図。
【図１６】第８の実施形態にかかる効率の低下処理の制限処理の手順を示す流れ図。
【図１７】第９の実施形態にかかる音圧制御の処理手順を示す流れ図。
【図１８】第１０の実施形態にかかる音圧制御の処理手順を示す流れ図。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
＜第１の実施形態＞
以下、本発明にかかる回転機の制御装置を車載主機としての回転機の制御装置に適用した第１の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００４０】
図１に、本実施形態にかかるモータジェネレータの制御システムの全体構成を示す。モータジェネレータ１０は、３相の永久磁石同期モータである。また、モータジェネレータ１０は、突極性を有する回転機（突極機）である。詳しくは、モータジェネレータ１０は、埋め込み磁石同期モータ（ＩＰＭＳＭ）である。モータジェネレータ１０は、車載主機であり、その回転軸は、駆動輪に機械的に連結されている。
【００４１】
モータジェネレータ１０は、インバータＩＶを介して高電圧バッテリ１２に接続されている。インバータＩＶは、スイッチング素子Ｓｕｐ，Ｓｕｎの直列接続体と、スイッチング素子Ｓｖｐ，Ｓｖｎの直列接続体と、スイッチング素子Ｓｗｐ，Ｓｗｎの直列接続体とを備えており、これら各直列接続体の接続点がモータジェネレータ１０のＵ，Ｖ，Ｗ相にそれぞれ接続されている。これらスイッチング素子Ｓｕｐ，Ｓｕｎ，Ｓｖｐ，Ｓｖｎ，Ｓｗｐ，Ｓｗｎとして、本実施形態では、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）が用いられている。そして、これらにはそれぞれ、ダイオードＤｕｐ，Ｄｕｎ，Ｄｖｐ，Ｄｖｎ，Ｄｗｐ，Ｄｗｎが逆並列に接続されている。
【００４２】
本実施形態では、モータジェネレータ１０やインバータＩＶの状態を検出する検出手段として、以下のものを備えている。まずモータジェネレータ１０の回転角度（電気角θ）を検出する回転角度センサ１４を備えている。また、モータジェネレータ１０の各相を流れる電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗを検出する電流センサ１６を備えている。更に、インバータＩＶの入力電圧（電源電圧ＶＤＣ）を検出する電圧センサ１８を備えている。
【００４３】
上記各種センサの検出値は、図示しないインターフェースを介して低電圧システムを構成する制御装置２０に取り込まれる。制御装置２０では、これら各種センサの検出値に基づき、インバータＩＶを操作する操作信号を生成して出力する。ここで、インバータＩＶのスイッチング素子Ｓｕｐ，Ｓｕｎ，Ｓｖｐ，Ｓｖｎ，Ｓｗｐ，Ｓｗｎを操作する信号が、操作信号ｇｕｐ，ｇｕｎ，ｇｖｐ，ｇｖｎ，ｇｗｐ，ｇｗｎである。
【００４４】
以下では、制御装置２０によって行なわれる処理について、「１．モデル予測制御を用いた制御量の制御」、「２．音圧制御」の順に説明する。
「１．モデル予測制御を用いた制御量の制御」
上記制御装置２０は、モータジェネレータ１０のトルクを要求トルクＴｒに制御すべく、インバータＩＶを操作する。詳しくは、要求トルクＴｒを実現するための指令電流となるようにインバータＩＶを操作する。すなわち、本実施形態では、モータジェネレータ１０のトルクが最終的な制御量となるものであるが、トルクを制御すべく、モータジェネレータ１０を流れる電流を直接の制御量としてこれを指令電流に制御する。特に、本実施形態では、モータジェネレータ１０を流れる電流を指令電流に制御すべく、インバータＩＶの操作状態を仮設定した場合についてのモータジェネレータ１０を流れる電流を予測し、予測電流と指令電流との差に基づきインバータＩＶの実際の操作状態を決定するモデル予測制御を行う。
【００４５】
詳しくは、電流センサ１６によって検出された相電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗは、ｄｑ変換部２２において、回転座標系の実電流ｉｄ，ｉｑに変換される。また、回転角度センサ１４によって検出される電気角θは、速度算出部２３の入力となり、これにより、回転速度（電気角速度ω）が算出される。一方、指令電流設定部２４は、要求トルクＴｒを入力とし、ｄｑ座標系での指令電流ｉｄｒ，ｉｑｒを出力する。ここでは、最小の電流で最大のトルクを生成できる指令電流ｉｄｒ，ｉｑｒを設定する。これら指令電流ｉｄｒ，ｉｑｒ、実電流ｉｄ，ｉｑ、および電気角θは、モデル予測制御部３０の入力となる。モデル予測制御部３０では、これら入力パラメータに基づき、インバータＩＶの操作状態を規定する電圧ベクトルＶｉを決定し、操作部２６に入力する。操作部２６では、入力された電圧ベクトルＶｉに基づき、上記操作信号を生成してインバータＩＶに出力する。
【００４６】
ここで、インバータＩＶの操作状態を表現する電圧ベクトルは、図２に示す８つの電圧ベクトルとなる。例えば、低電位側のスイッチング素子Ｓｕｎ，Ｓｖｎ，Ｓｗｎがオン状態となる操作状態（図中、「下」と表記）を表現する電圧ベクトルが電圧ベクトルＶ０であり、高電位側のスイッチング素子Ｓｕｐ，Ｓｖｐ，Ｓｗｐがオン状態となる操作状態（図中、「上」と表記）を表現する電圧ベクトルが電圧ベクトルＶ７である。これら電圧ベクトルＶ０，Ｖ７は、モータジェネレータ１０の全相を短絡させるものであり、インバータＩＶからモータジェネレータ１０に印加される電圧がゼロとなるものであるため、ゼロ電圧ベクトルと呼ばれている。これに対し、残りの６つの電圧ベクトルＶ１〜Ｖ６は、上側アーム及び下側アームの双方にオン状態となるスイッチング素子が存在する操作状態によって規定されるものであり、有効電圧ベクトルと呼ばれている。なお、ゼロ電圧ベクトルＶ０，Ｖ７を原点として有効電圧ベクトルＶ１〜Ｖ６を固定２次元座標系に変換したものが図２（ｂ）である。図示されるように、電圧ベクトルＶ１、Ｖ３，Ｖ５のそれぞれがＵ相、Ｖ相、Ｗ相の正側にそれぞれ対応している。
【００４７】
次に、モデル予測制御部３０の処理の詳細について説明する。先の図１に示す操作状態設定部３１では、インバータＩＶの操作状態を設定する。ここでは、先の図２に示した電圧ベクトルＶ０〜Ｖ７をインバータＩＶの操作状態として設定する。ｄｑ変換部３２では、操作状態設定部３１によって設定された電圧ベクトルをｄｑ変換することで、ｄｑ座標系の電圧ベクトルＶｄｑ＝（ｖｄ，ｖｑ）を算出する。こうした変換を行うべく、操作状態設定部３１における電圧ベクトルＶ０〜Ｖ７を、例えば、先の図２において、「上」を「ＶＤＣ／２」として且つ「下」を「−ＶＤＣ／２」とすることで表現すればよい。この場合、例えば、電圧ベクトルＶ０は、（−ＶＤＣ／２、−ＶＤＣ／２、−ＶＤＣ／２）となり、電圧ベクトルＶ１は、（ＶＤＣ／２、−ＶＤＣ／２、−ＶＤＣ／２）となる。
【００４８】
予測部３３では、電圧ベクトル（ｖｄ、ｖｑ）と、実電流ｉｄ，ｉｑと、電気角速度ωとに基づき、インバータＩＶの操作状態を操作状態設定部３１によって設定される状態とした場合の電流ｉｄ，ｉｑを予測する。ここでは、下記（ｃ１）、（ｃ２）にて表現される電圧方程式を、電流の微分項について解いた下記の状態方程式（式（ｃ３）、（ｃ４））を離散化し、１ステップ先の電流を予測する。
ｖｄ＝（Ｒ＋ｐＬｄ）ｉｄ −ωＬｑｉｑ …（ｃ１）
ｖｑ＝ωＬｄｉｄ （Ｒ＋ｐＬｑ）ｉｑ ＋ωφ …（ｃ２）
ｐｉｄ
＝−（Ｒ／Ｌｄ）ｉｄ ＋ω（Ｌｑ／Ｌｄ）ｉｑ ＋ｖｄ／Ｌｄ …（ｃ３）
ｐｉｑ
＝−ω（Ｌｄ／Ｌｑ）ｉｄ−（Ｒｄ／Ｌｑ）ｉｑ＋ｖｑ／Ｌｑ−ωφ／Ｌｑ…（ｃ４）
ちなみに、上記の式（ｃ１）、（ｃ２）において、抵抗Ｒ、微分演算子ｐ、ｄ軸インダクタンスＬｄ，ｑ軸インダクタンスＬｑ及び電機子鎖交磁束定数φを用いた。
【００４９】
一方、操作状態決定部３４では、予測部３３によって予測された電流ｉｄｅ，ｉｑｅと、指令電流ｉｄｒ，ｉｑｒとを入力として、インバータＩＶの操作状態を決定する。この決定処理の１つでは、評価関数Ｊを用いる。すなわち、操作状態設定部３１によって設定された操作状態のそれぞれを評価関数Ｊによって評価し、評価のもっとも高かった操作状態を選択する。この評価関数Ｊとして、本実施形態では、評価が低いほど値が大きくなるものを採用する。具体的には、評価関数Ｊを、指令電流ベクトルＩｄｑｒ＝（ｉｄｒ，ｉｑｒ）と、予測電流ベクトルＩｄｑｅ＝（ｉｄｅ，ｉｑｅ）との差の内積値に基づき算出する。これは、指令電流ベクトルＩｄｑｒと予測電流ベクトルＩｄｑｅとの各成分の偏差が正、負の双方の値となりうることに鑑み、値が大きいほど評価が低いことを表現するための一手法である。これにより、指令電流ベクトルＩｄｑｒと予測電流ベクトルＩｄｑｅとの各成分の差が大きいほど、評価が低くなる評価関数Ｊを構築することができる。
【００５０】
上記評価関数Ｊを用いるなら、都度の制御周期Ｔｃにおいて、予測電流ベクトルＩｄｑｅと指令電流ベクトルＩｄｑｒとの差が最も小さくなる操作状態を選択することができる一方、局所的なタイムスケールにおける最適解が選択されることに起因して、スイッチング状態の切り替え頻度が大きくなるおそれがある。
【００５１】
そこで本発明者は、次回の制御周期Ｔｃにおける操作状態の決定に際し、平均電圧ベクトルＶａを参照することを考えた。ここで、平均電圧ベクトルＶａとは、インバータＩＶの出力電圧のうち電気角周波数を有する基本波成分のことである。すなわち、インバータＩＶは、１電気角周期よりも短い時間間隔でスイッチング状態を切り替えることで、その出力電圧が、電気角周波数成分を有する正弦波形状の電圧を模擬したものとなっている。インバータＩＶの模擬する上記正弦波形状の電圧が平均電圧ベクトルＶａである。ちなみに、この平均電圧ベクトルＶａのノルムは、変調率や電圧利用率と比例関係にある物理量である。ここで、変調率は、インバータＩＶの出力電圧についての基本波成分のフーリエ係数のことである。なお、このフーリエ係数の算出に際しては、基本波の振幅中心とインバータＩＶの出力電圧の変動幅の中央値とを一致させる。
【００５２】
上記平均電圧ベクトルＶａは、モータジェネレータ１０を流れる実際の電流を指令電流ｉｄｒ，ｉｑｒとするうえで適切なものであると考えられる。このため、平均電圧ベクトルＶａを参照するなら、予測期間を伸長させることなく制御周期Ｔｃよりも長いタイムスケールにおける最適な操作状態の選択をモデル予測制御によって実現することができるとの考えに基づき、平均電圧ベクトルＶａを利用する。詳しくは、本実施形態では、平均電圧ベクトルＶａを利用して、図3に示す三角波ＰＷＭ制御のスイッチング状態の切替パターンを規範として、スイッチング状態の切り替えを行う。
【００５３】
図３は、本実施形態におけるモデル予測制御によって優先される操作状態の推移を示す。図示されるように、電流誤差が許容範囲から外れる（誤差ベクトルｅｄｑのノルムが閾値ｅｔｈよりも大きくなる）点Ｐ１において、平均電圧ベクトルＶａとのなす角度の小さい一対の有効電圧ベクトルのうちの一方（図では、Ｖ３）が選択される。その後、点Ｐ２において一対の有効電圧ベクトルのうちの他方（図では、Ｖ４）が選択される。そして、電流誤差が許容範囲から再度外れる（誤差ベクトルｅｄｑのノルムが閾値ｅｔｈよりも大きくなる）点Ｐ３において、ゼロ電圧ベクトル（図では、Ｖ７）が選択される。これにより、三角波比較ＰＷＭ処理と同様、ゼロ電圧ベクトルにて表現される操作状態とされる期間を長くすることができ、スイッチング状態の切り替え数を低減することができる。
【００５４】
図４に、本実施形態にかかるモデル予測制御の処理手順を示す。この処理は、制御装置２０によって、制御周期Ｔｃで繰り返し実行される。
【００５５】
この一連の処理では、まずステップＳ１０において、制御周期Ｔｃ毎に訪れる更新タイミングのうち次回の更新タイミングにおける操作状態を表現する電圧ベクトルＶ（ｎ＋１）として、現在（今回）の操作状態を表現する電圧ベクトルＶ（ｎ）を仮設定する。続くステップＳ１２においては、次回の更新タイミングにおいて電圧ベクトルＶ（ｎ＋１）にて表現される操作状態が採用された場合のそれから１制御周期Ｔｃ先の予測電流ベクトルＩｄｑｅ（ｎ＋２）を予測する処理を行なう。
【００５６】
図５に、この処理の詳細を示す。
【００５７】
この一連の処理では、まずステップＳ１２ａにおいて、電気角θ（ｎ）と、実電流ｉｄ（ｎ），ｉｑ（ｎ）とを検出するとともに、前回の制御周期Ｔｃで決定された電圧ベクトルＶ（ｎ）を出力する。続くステップＳ１２ｂにおいては、１制御周期先における電流（ｉｄｅ（ｎ＋１），ｉｑｅ（ｎ＋１））を予測する。これは、上記ステップＳ１２ａによって出力された電圧ベクトルＶ（ｎ）によって、１制御周期先の電流がどうなるかを予測する処理である。ここでは、上記の式（ｃ３）、（ｃ４）にて表現されたモデルを前進差分法にて制御周期Ｔｃで離散化したものを用いて、電流ｉｄｅ（ｎ＋１）、ｉｑｅ（ｎ＋１）を算出する。この際、電流の初期値として、上記ステップＳ１２ａにおいて検出された実電流ｉｄ（ｎ），ｉｑ（ｎ）を用いるとともに、ｄｑ軸上の電圧ベクトルとして、固定座標系上の電圧ベクトルＶ（ｎ）を、「θ（ｎ）＋ωＴｃ／２」によってｄｑ変換したものを用いる。ちなみに、このｄｑ変換は、前進差分法によるものと相違するが、これは前進差分法による離散化誤差を抑制するための設定である。
【００５８】
続くステップＳ１２ｃでは、次回の更新タイミングにおける電圧ベクトルＶ（ｎ＋１）を設定した場合について、２制御周期先の電流を予測する処理を行う。すなわち、上記ステップＳ１２ｂと同様にして予測電流ｉｄｅ（ｎ＋２）、ｉｑｅ（ｎ＋２）を算出する。ただし、ここでは、電流の初期値として、上記ステップＳ１２ｂにおいて算出された予測電流ｉｄｅ（ｎ＋１），ｉｑｅ（ｎ＋１）を用いるとともに、ｄｑ軸上の電圧ベクトルとして、固定座標系上の電圧ベクトルＶ（ｎ＋１）を、「θ（ｎ）＋３ωＴｃ／２」によってｄｑ変換したものを用いる。ステップＳ１２ｃの処理が完了する場合、先の図４の処理に戻る。
【００５９】
図４のステップＳ１４では、指令電流ベクトルＩｄｑｒから予測電流ベクトルＩｄｑｅ（ｎ＋２）を減算した誤差ベクトルｅｄｑを算出する。続くステップＳ１６では、平均電圧ベクトルＶａを算出する。ここでは、上記の式（ｃ１）、（ｃ２）において微分演算子ｐを除去したものに、指令電流ベクトルＩｄｑｒを入力することで平均電圧ベクトルＶａを算出する。すなわち、スイッチング状態の切り替えによる電流のリプルを除けばモータジェネレータ１０に流れる平均的な電流が指令電流ｉｄｒ，ｉｑｒであることに鑑み、モータジェネレータ１０に指令電流ｉｄｒ，ｉｑｒが定常的に流れる場合にこれに印加される電圧として平均電圧ベクトルＶａを算出する。
【００６０】
続くステップＳ１８では、電流の誤差が許容範囲内にあるか否か（誤差ベクトルｅｄｑのノルム｜ｅｄｑ｜が閾値ｅｔｈ以下であるか否か）を判断する。ここで閾値ｅｔｈは、モータジェネレータ１０の状態量（電流の振幅、電気角速度ω等）によって可変設定することが望ましい。そして、許容範囲内にあると判断される場合、ステップＳ２０において、指令電流ベクトルＩｄｑｒのノルム｜Ｉｄｑｒ｜と予測電流ベクトルＩｄｑｅのノルム｜Ｉｄｑｅ｜との大小関係が反転したか否かを判断する。この処理は、先の図３の点Ｐ２となるタイミングを判断するためのものである。そして、反転した場合には、状態遷移許可フラグＦを「１」とする。ただし、状態遷移許可フラグＦを「１」とする条件には、現在の電圧ベクトルＶ（ｎ）が、平均電圧ベクトルＶａとのなす角度の小さい一対の有効電圧ベクトルのうちのいずれか一方である旨の条件をさらに加える。すなわち、状態遷移許可フラグＦは、現在の電圧ベクトルＶ（ｎ）が、上記いずれか一方である旨の条件と上記反転した旨の条件との論理積が真である場合に「１」とされる。
【００６１】
上記ステップＳ１８において否定判断される場合や、ステップＳ２０において肯定判断される場合には、ステップＳ２２に移行し、次回の更新タイミングにおける電圧ベクトルＶ（ｎ＋１）の変更を検討する処理を行なう。これに対し、ステップＳ２２の処理が完了する場合や、ステップＳ２０において否定判断される場合には、この一連の処理を一旦終了する。
【００６２】
図６に、上記ステップＳ２２の処理の詳細を示す。
【００６３】
この一連の処理では、まずステップＳ３０において、状態遷移許可フラグＦが「１」であるか否かを判断する。そして状態遷移許可フラグＦが「１」であると判断される場合、ステップＳ３２において、平均電圧ベクトルＶａとのなす角度が小さい一対の有効電圧ベクトルのうち現在の電圧ベクトルＶ（ｎ）ではないもの（図中、実線）にて表現される操作状態の優先度が最も高いとして、これを検討対象とする。
【００６４】
これに対し、ステップＳ３０において否定判断される場合、ステップＳ３４において、現在の電圧ベクトルＶ（ｎ）が有効電圧ベクトルであるか否かを判断する。この処理は、先の図３における点Ｐ１において特定の有効電圧ベクトルを優先するためのものである。すなわち、ステップＳ３４において否定判断される場合、ステップＳ３６において、平均電圧ベクトルＶａとのなす角度が小さい一対の有効電圧ベクトルのうちの現在の電圧ベクトルＶ（ｎ）からのスイッチング状態の切り替え相数が「１」以下となる方にて表現される操作状態の優先度が最も高いとして、これを検討対象とする。例えば一対の有効電圧ベクトルが有効電圧ベクトルＶ３、Ｖ４であって且つ現在の電圧ベクトルがゼロ電圧ベクトルＶ０である場合、有効電圧ベクトルＶ３への切り替え相数は「１」である一方、有効電圧ベクトルＶ４への切り替え相数は「２」であるため、有効電圧ベクトルＶ３が検討対象とされる。
【００６５】
これに対し、ステップＳ３４において肯定判断される場合、ステップＳ３８において、平均電圧ベクトルＶａとのなす角度がＡ（≦２０°）以下となる有効電圧ベクトルＶｉが存在することと、現在の電圧ベクトルＶ（ｎ）へ切り替える直前における電圧ベクトルが有効電圧ベクトルであることとの論理和が真であるか否かを判断する。ここで、第２の条件は、先の図３の点Ｐ３においてゼロ電圧ベクトルを優先するためのものである。また、第１の条件は、平均電圧ベクトルＶａとのなす角度が小さい有効電圧ベクトルＶｉがある場合、平均電圧ベクトルＶａを生成する上で有効電圧ベクトルＶｉはほとんど寄与しないことに鑑みてゼロ電圧ベクトルを優先するためのものである。上記論理和が真である場合、ステップＳ４０において、現在の電圧ベクトルＶ（ｎ）からのスイッチング状態の切り替え相数が「１」以下となるゼロ電圧ベクトルにて表現される操作状態の優先度が最も高いとして、これを検討対象とする。例えば、現在の電圧ベクトルＶ（ｎ）がＶ４である場合、ゼロ電圧ベクトルＶ７にて表現される操作状態が検討対象とされ、現在の電圧ベクトルＶ（ｎ）がＶ３である場合、ゼロ電圧ベクトルＶ０にて表現される操作状態が検討対象とされる。
【００６６】
上記ステップＳ３２、Ｓ３６，Ｓ４０の処理が完了する場合、ステップＳ４２に移行する。ステップＳ４２においては、検討対象とされた電圧ベクトルにて表現される操作状態を仮に設定した場合についての予測電流ベクトルＩｄｑｅ（ｎ＋２）を算出し、これについての誤差ベクトルｅｄｑのノルム｜ｅｄｑ｜が閾値ｅｔｈ以下であるか否かを判断する。そして、閾値ｅｔｈ以下であると判断される場合、ステップＳ４６において検討対象とされた電圧ベクトルを採用する。
【００６７】
これに対し、ステップＳ４２や上記ステップＳ３８において否定判断される場合には、ステップＳ４４において、現在の電圧ベクトルＶ（ｎ）からのスイッチング状態の切り替え相数が「１」以下となるもの全てのうち、評価関数Ｊによる評価が最も高いものを採用する。例えば現在の電圧ベクトルＶ（ｎ）が有効電圧ベクトルＶ３である場合、有効電圧ベクトルＶ２，Ｖ３，Ｖ４とゼロ電圧ベクトルＶ０とのうちの評価関数Ｊによる評価が最も高いものを採用する。
【００６８】
なお、上記ステップＳ４６，Ｓ４４の処理が完了する場合、この一連の処理を一旦終了する。
「２．音圧制御」
本実施形態では、車両の低速度走行時において、モータジェネレータ１０やインバータＩＶによって生じるノイズを、人に感知されやすい周波数帯域において特に大きくなるようにすることを考える。これは、低速度走行時においては、駆動輪と路面との摩擦音等が小さいために、摩擦音等によっては、車両の周囲に車両が接近していることを気づかせるには十分でないためである。上記ノイズのうち人に感知されやすい周波数帯域を大きくする制御は、上記モデル予測制御における操作状態の更新可能周期（制御周期Ｔｃ）を操作することで行うことができる。
【００６９】
図７に、制御周期Ｔｃが長い場合（実線）と短い場合（一点鎖線）とのそれぞれにおける音圧レベル（ｄＢ）と周波数（Ｈｚ）との関係を示す。
【００７０】
図示されるように、制御周期Ｔｃを長くすることで音圧が極大値となる周波数が低下する。ここで、図示した制御周期Ｔｃが長い場合と短い場合とのいずれも、「０．５〜８ｋＨｚ」において音圧が極大値を取る。この周波数帯域は、人に特に感知されやすい周波数帯域である。このため、制御周期Ｔｃが図１に一点鎖線にて示した例よりも短い場合には、制御周期Ｔｃを伸長操作することで、人に感知されやすい音を発生させることができることとなる。ここで、制御周期Ｔｃを伸長操作することで音圧が極大となる周波数が低下するのは、スイッチング状態の切り替え周波数が低下するためであると考えられる。特に、図中実線にて示した制御周期Ｔｃが長い場合にあっては、「１〜５ｋＨｚ」において音圧が極大値を取る（代表的な可聴周波数「１〜１２ｋＨｚ」において最大値となってもいる）。ここで、「１〜５ｋＨｚ」の周波数帯域は、人に特に感知されやすくて且つ不快感を生じることが少ない周波数帯域である。
【００７１】
上記に鑑み、本実施形態では、車両の走行速度が低い場合に制御周期Ｔｃを伸長操作する。ここで、「０．５〜８ｋＨｚ」（望ましくは「１〜５ｋＨｚ」）において音圧が極大値を取るように制御周期Ｔｃを常時設定しないのは、制御精度や必要性等に鑑みたものである。すなわち、一般に車両の走行速度が大きいほどモータジェネレータ１０の回転速度が大きくなり、この場合、モデル予測制御の離散化誤差が大きくなりやすい。また、走行速度が大きい場合には、主機として内燃機関のみを搭載する車両においても車両の発生する音として駆動輪と路面との摩擦音等が支配的になるため、原動機等の生じる音を周囲に車両が接近したことを感知させる目的で使用する要求に乏しい。特にこの場合、原動機等に生じる音は外部に対して車両の接近を知らせるのに効果的なものとならない反面、搭乗者にとってノイズとはなることに鑑みれば、静音性を高めることが望ましい。
【００７２】
図８に、本実施形態にかかる音圧制御の処理手順を示す。この処理は、制御装置２０によって、例えば所定周期で繰り返し実行される。
【００７３】
この一連の処理では、まずステップＳ５０において車両の走行速度Ｖｖが閾値速度Ｖｔｈ以下であるか否かを判断する。ここで、閾値速度Ｖｔｈは、周囲に車両の接近を感知させるうえでモータジェネレータ１０やインバータＩＶによって生じるノイズを利用することが所望される速度の上限値に設定される。この速度は、例えば「２０〜３０ｋｍ／ｈ（望ましくは２０ｋｍ／ｈ）」とすればよい。そして閾値速度Ｖｔｈ以下であると判断される場合、ステップＳ５２において、制御周期Ｔｃを伸長させる処理を行う。ここで、制御周期Ｔｃの変更後の値は、「０．５〜８ｋＨｚ」（望ましくは「１〜５ｋＨｚ」）において音圧が極大値を取るように予め実験等によって求めておけばよい。
【００７４】
なお、上記ステップＳ５２の処理が完了する場合や、ステップＳ５０において否定判断される場合には、この一連の処理を一旦終了する。
【００７５】
以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
【００７６】
（１）車両の低速度走行時において、インバータＩＶの操作状態の更新可能周期（制御周期Ｔｃ）を伸長操作した。これにより、スイッチング状態の切り替え周波数を低下させることができ、ひいては、人に感知されやすい周波数帯域に音圧の極大値を移行させることができる。
【００７７】
（２）音圧についての０．５〜８ｋＨｚ（望ましくは「１〜５ｋＨｚ」）の周波数領域における最大値が、これに隣接する高周波領域における値と比較して大きくなるようにした。これにより、人に特に感知されやすい周波数の音を大きくすることができる。
＜第２の実施形態＞
以下、第２の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００７８】
本実施形態では、スイッチング状態の切り替え周波数を低下させる処理として、上記閾値ｅｔｈを増加させる処理を行う。すなわち、閾値ｅｔｈを増加させると、先の図４のステップＳ１８において肯定判断されるまでに要する時間が伸長するため、スイッチング状態の切り替え周波数を低下させることができる。
【００７９】
図９に、本実施形態にかかる音圧制御の処理手順を示す。この処理は、制御装置２０によって、例えば所定周期で繰り返し実行される。なお、図９において、先の図８に示した処理に対応する処理には、便宜上同一のステップ番号を付している。
【００８０】
この一連の処理では、ステップＳ５０において肯定判断される場合、ステップＳ５２ａにおいて、閾値ｅｔｈを増加させる操作を行う。ここで、閾値ｅｔｈは、スイッチング状態の切り替えに伴う電流のリプル周波数を低下させることで、人に感知されやすい周波数帯域に音圧の極大値を移行させることができる値に設定される。この設定は、予め実験等に基づき行うことができる。
【００８１】
以上説明した本実施形態によれば、先の第１の実施形態における上記（２）の効果に加えて、さらに以下の効果が得られるようになる。
【００８２】
（３）車両の低速度走行時において、閾値ｅｔｈを増加操作した。これにより、スイッチング状態の切り替え周波数を低下させることができ、ひいては、人に感知されやすい周波数帯域に音圧の極大値を移行させることができる。
＜第３の実施形態＞
以下、第３の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００８３】
図１０に本実施形態にかかる音圧制御の処理手順を示す。この処理は、制御装置２０によって、例えば所定周期で繰り返し実行される。なお、図１０において、先の図８に示した処理に対応する処理には、便宜上同一のステップ番号を付している。
【００８４】
この一連の処理では、ステップＳ５０において肯定判断される場合、ステップＳ５２ｃにおいて、制御周期Ｔｃを伸長操作して且つ、伸長操作された周波数を周期的に変動させる処理を行う。ここで、伸長された周波数を周期的に変動させるのは、特定の周波数の音圧が常時大きい場合、人に不快感を与えやすい一方、音圧の極大値が変動する場合、人によるフィーリングが良好となりやすいとの知見による。
【００８５】
上記周期的な変動処理は、これによって生じる音圧の極大値が、０．５〜８ｋＨｚ（望ましくは「１〜５ｋＨｚ」）の周波数領域内で変動するようにする。具体的には、この変動処理は、伸長された制御周期Ｔｃを、Ｍ系列信号とすることなどで行えばよい。
【００８６】
以上説明した本実施形態によれば、先の第１の実施形態における上記（１）、（２）の効果に加えて、さらに以下の効果が得られるようになる。
【００８７】
（４）制御周期Ｔｃを伸長操作するに際し、制御周期Ｔｃを周期的に変動させた。これにより、音圧が極大値となる周波数を変動させることなどができる。
＜第４の実施形態＞
以下、第４の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００８８】
本実施形態では、制御周期Ｔｃを伸長操作するに際し、所定の条件下、モータジェネレータ１０の効率（モータジェネレータ１０の入力電力に対する出力電力の比）を低下させる処理を行う。これは、音圧を大きくするためのものである。図１１に、モータジェネレータ１０のトルクが大きい場合（実線）と小さい場合（一点鎖線）とのそれぞれについて、音圧の分布を示す。図示されるように、モータジェネレータ１０のトルクが小さい場合には大きい場合と比較して音圧が小さくなる。これは、トルクが小さい場合、モータジェネレータ１０に流れる電流が小さいため、インバータＩＶのスイッチング状態の切り替えに伴うリプル電流の振幅が小さくなるためであると考えられる。このため、上記制御周期Ｔｃの伸長操作によって、人が感知しやすい周波数帯域に音圧の極大値が入るようにしたとしても、その絶対値が小さくなることで、音圧が不十分となるおそれがある。特に低速度運転時において路面が平らである場合等においてはモータジェネレータ１０に要求されるトルクも小さくなりやすいため、音圧が不十分となるおそれは深刻である。
【００８９】
そこで本実施形態では、音圧が十分とならないと想定される状況下、モータジェネレータ１０の効率を低下させる。これにより、モータジェネレータ１０の生成するトルクの割りに電流を増加させることができることから、インバータＩＶのスイッチング状態の切り替えに伴うリプル電流の振幅を大きくすることができ、ひいては音圧を大きくすることができる。
【００９０】
図１２に、本実施形態にかかる音圧制御の処理手順を示す。この処理は、制御装置２０によって、例えば所定周期で繰り返し実行される。なお、図１２において、先の図８に示した処理に対応する処理には、便宜上同一のステップ番号を付している。
【００９１】
この一連の処理では、上記ステップＳ５２の処理が完了する場合、ステップＳ５４において、要求トルクＴｒに基づきモータジェネレータ１０の効率を算出する。ここで、要求トルクＴｒは、制御量（トルク）の制御のためにモータジェネレータ１０を流れる電流を把握するためのパラメータである。換言すれば、制御量を制御する上で生じる音圧の大きさを把握するためのパラメータである。本実施形態では、要求トルクＴｒが小さいほど制御量の制御のための電流量が小さくなることに鑑み、要求トルクＴｒが小さいほど効率の低下量（最小電流最大トルク制御時の効率からの低下量）を大きくする。
【００９２】
続くステップＳ５６においては、算出された効率に基づき指令電流を変更する処理を行う。これにより、モータジェネレータ１０に生じるトルクを要求トルクＴｒに制御しつつも、インバータＩＶのスイッチング状態の切り替えに伴うリプル電流の振幅を大きくすることができる。
【００９３】
なお、上記ステップＳ５６の処理が完了する場合や、ステップＳ５０において否定判断される場合には、この一連の処理を一旦終了する。
【００９４】
以上説明した本実施形態によれば、先の第１の実施形態における上記（１）、（２）の効果に加えて、さらに以下の効果が得られるようになる。
【００９５】
（５）制御周期Ｔｃの伸長操作時において、モータジェネレータ１０の効率を低下させた。これにより、モータジェネレータ１０のトルクの制御性を低下させることなく、電流のリプルの振幅を増大させることができる。
＜第５の実施形態＞
以下、第５の実施形態について、先の第４の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００９６】
図１３に、本実施形態にかかる音圧制御の処理手順を示す。この処理は、制御装置２０によって、例えば所定周期で繰り返し実行される。なお、図１３において、先の図１２に示した処理に対応する処理には、便宜上同一のステップ番号を付している。
【００９７】
この一連の処理では、ステップＳ５２の処理の後、ステップＳ５４ａにおいて、車両の総重量Ｖｍｔや、車両が現在走行している路面が登坂路であるか否かの情報に基づきモータジェネレータ１０の効率を算出する。ここで、総重量Ｖｍｔや登坂路の有無に関する情報は、モータジェネレータ１０の制御量を制御する上でモータジェネレータ１０に流れる電流を把握するための情報である。すなわち、総重量Ｖｍｔが大きいほどモータジェネレータ１０に要求されるトルクが大きくなりやすいため、モータジェネレータ１０を流れる電流が大きくなりやすい。また、登坂路においては、モータジェネレータ１０に要求されるトルクが大きくなるため、モータジェネレータ１０を流れる電流が大きくなる。このため、車両総重量Ｖｍｔが小さいほど、効率の低下量を大きくし、登坂路においては効率を高くする。
【００９８】
なお、総重量Ｖｍｔは、車両重量Ｖｍと搭乗員等の重量との和として算出すればよい。ここで、車両重量Ｖｍは、仕様情報として、制御装置２０に予め記憶しておけばよい。また、搭乗員等の重量は、例えば座席に搭載されたセンサの出力に基づき搭乗員数を検出し、これに所定重量を乗算することで算出すればよい。もっとも、これに代えて、重量センサを備えて搭乗員等の重量を直接検出してもよい。
＜第６の実施形態＞
以下、第６の実施形態について、先の第３の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００９９】
本実施形態では、モータジェネレータ１０の効率を低下させる代わりに、モータジェネレータ１０の実際のトルクを周期的に変動させつつその平均値を要求トルクＴｒに制御する。この場合、モータジェネレータ１０の実際のトルクは、微視的なタイムスケールでは要求トルクＴｒを上回るため、モータジェネレータ１０を流れる電流を微視的なタイムスケールで大きくすることができる。このため、インバータＩＶのスイッチング状態の切り替えに伴うリプル電流の振幅の最大値（極大値）を大きくすることができ、ひいては音圧を大きくすることができる。
【０１００】
図１４に、本実施形態にかかる音圧制御の処理手順を示す。この処理は、制御装置２０によって、例えば所定周期で繰り返し実行される。なお、図１４において、先の図８に示した処理に対応する処理には、便宜上同一のステップ番号を付している。
【０１０１】
この一連の処理では、ステップＳ５２の処理の後、ステップＳ６０において、要求トルクＴｒに基づきモータジェネレータ１０のトルクの振幅値Ｔａを算出する。ここで、要求トルクＴｒは、制御量（トルク）の制御のためにモータジェネレータ１０を流れる電流を把握するためのパラメータである。本実施形態では、要求トルクＴｒが小さいほど制御量の制御のための電流量が小さくなることに鑑み、要求トルクＴｒが小さいほど振幅値Ｔａを大きくする。
【０１０２】
続くステップＳ６２においては、モータジェネレータ１０の実際のトルクを、上記振幅値Ｔａを有して変動するように制御する。これは、指令電流設定部２４の入力パラメータ（Ｔｒ１）を、振幅値Ｔａの正弦波関数によって要求トルクＴｒを補正したものとすることで行うことができる。本実施形態では、この正弦波関数を、電気角θの一周期を周期とするものとした。
【０１０３】
なお、上記ステップＳ５０において否定判断される場合や、ステップＳ６２の処理が完了する場合には、この一連の処理を一旦終了する。
【０１０４】
以上説明した本実施形態によれば、先の第１の実施形態における上記（１）、（２）の効果に加えて、さらに以下の効果が得られるようになる。
【０１０５】
（６）制御周期Ｔｃの伸長操作に際し、モデル予測制御に対する入力パラメータとしてのトルクの指令値（Ｔｒ１）を周期的に変化させつつその平均値を要求トルクＴｒとした。これにより、モータジェネレータ１０の実際のトルクを局所的なタイムスケールで要求トルクＴｒよりも大きくすることができ、そのときの電流のリプルの振幅をトルクを周期的に変化させない場合と比較して大きくすることができる。このため、音圧の極大値を大きくすることができる。
＜第７の実施形態＞
以下、第７の実施形態について、先の第６の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【０１０６】
図１５に、本実施形態にかかる音圧制御の処理手順を示す。この処理は、制御装置２０によって、例えば所定周期で繰り返し実行される。なお、図１５において、先の図１４に示した処理に対応する処理には、便宜上同一のステップ番号を付している。
【０１０７】
この一連の処理では、ステップＳ６０ａにおいて、車両の総重量Ｖｍｔや、車両が現在走行している路面が登坂路であるか否かの情報に基づきトルクの振幅値Ｔａを算出する。なお、これら振幅値Ｔａの算出のためのパラメータの技術的意義は、先の図１３のステップＳ５４ａに示したものと同様である。
＜第８の実施形態＞
以下、第８の実施形態について、先の第４の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【０１０８】
本実施形態では、所定の条件下、モータジェネレータ１０の効率を低下させる処理を制限する処理を行う。
【０１０９】
図１６に、上記モータジェネレータ１０の効率低下処理の制限処理の手順を示す。この処理は、制御装置２０によって、例えば所定周期で繰り返し実行される。
【０１１０】
この一連の処理では、まずステップＳ７０において、制御周期Ｔｃの伸長操作がなされているか否かを判断する。そして伸長操作がなされている場合、ステップＳ７２において、主機系統の温度Ｔを取得する。ここで主機系統の温度Ｔとは、インバータＩＶのスイッチング素子の温度や、モータジェネレータ１０の温度のことである。続くステップＳ７４においては、高電圧バッテリ１２の残存容量ＳＯＣを取得する。そして、ステップＳ７６においては、温度Ｔが閾値温度Ｔｔｈ以上であることと、残存容量ＳＯＣが閾値容量Ｓｔｈ以下であることとの論理和が真であるか否かを判断する。この処理は、モータジェネレータ１０の効率を低下させる処理を制限する処理の実行条件が成立したか否かを判断するためのものである。ここで、温度Ｔが高い場合には、主機系統の信頼性の低下を招くおそれがある。また、残存容量ＳＯＣが小さい場合には、高電圧バッテリ１２の信頼性の低下を招いたり、走行可能距離が過度に短くなったりするおそれがある。このため、こうした事態となった場合には、効率の低下を制限することとする。
【０１１１】
すなわち、ステップＳ７６において肯定判断される場合、ステップＳ７８において、効率の低下を制限することで、温度Ｔの更なる上昇を抑制したり、残存容量ＳＯＣの更なる低下を抑制したりする。この効率の低下を制限することに伴うリプル電流の減少を、本実施形態では、上記第７の実施形態の要領でトルクを変動させることで行う。
【０１１２】
なお、上記ステップＳ７０，Ｓ７６において否定判断される場合や、ステップＳ７８の処理が完了する場合には、この一連の処理を一旦終了する。
【０１１３】
以上説明した本実施形態によれば、先の第１の実施形態における上記（１）、（２）の効果に加えて、さらに以下の効果が得られるようになる。
【０１１４】
（７）主機系統の温度Ｔが高い場合、モータジェネレータ１０の効率の低下処理を制限した。これにより、温度Ｔの更なる上昇を抑制することができる。
【０１１５】
（８）高電圧バッテリ１２の残存容量ＳＯＣが少ない場合、モータジェネレータ１０の効率の低下処理を制限した。これにより、残存容量ＳＯＣのさらなる低下を抑制することができる。
【０１１６】
（９）効率の低下処理が制限される状況下、モータジェネレータ１０の実際のトルクを周期的に変動させつつその平均値を要求トルクＴｒに制御した。これにより、モータジェネレータ１０の効率の低下処理の制限による音圧の制限を緩和することができる。
＜第９の実施形態＞
以下、第９の実施形態について、先の第４の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【０１１７】
本実施形態では、車両の外部の音をフィードバック制御する。
【０１１８】
図１７に、本実施形態にかかる音圧制御の処理手順を示す。この処理は、制御装置２０によって、例えば所定周期で繰り返し実行される。なお、図１７において、先の１２に示した処理に対応する処理には、便宜上同一のステップ番号を付している。
【０１１９】
この一連の処理では、ステップＳ５０において肯定判断される場合、ステップＳ８０において、外部の音圧分布を検出する。これは、車両の外部に突出したマイクを設けるなどすることで行うことができる。そして、ステップＳ８０の処理が完了する場合、外部の音圧分布の検出結果に基づき制御周期Ｔｃを伸長操作する。すなわち、車両の外部の音圧分布から、人に感知されやすい周波数帯域（「０．５〜８ｋＨｚ」、望ましくは「１〜５ｋＨｚ」）において音圧が高くないところに、モータジェネレータ１０やインバータＩＶの音圧の極大値がくるように、制御周期Ｔｃを設定する。
【０１２０】
続くステップＳ５４ａにおいては、音圧分布の検出結果と要求トルクＴｒとに基づきモータジェネレータ１０の効率を算出する。ここで、要求トルクＴｒの技術的意義は、先の図１２のステップＳ５４と同様である。本実施形態で音圧分布の検出結果に基づき効率を算出するのは、外部の音に打ち消されないだけの音圧を確保することが可能な効率を把握するためである。ステップＳ５４ａの処理が完了する場合、ステップＳ５６において効率に基づき指令電流を変更する処理を行う。
【０１２１】
なお、上記ステップＳ５０において否定判断される場合や、ステップＳ５６の処理が完了する場合には、この一連の処理を一旦終了する。
【０１２２】
以上説明した本実施形態によれば、先の第１の実施形態における上記（１）、（２）等の効果に加えて、さらに以下の効果が得られるようになる。
【０１２３】
（１０）音圧分布の検出結果に基づき、制御周期Ｔｃを可変設定した。これにより、外部の音圧の極大値とスイッチング状態の切り替えによって発生させる音圧の極大値との周波数を相違させることができる。
【０１２４】
（１１）音圧分布の検出結果に基づき、効率を可変設定した。これにより、スイッチング状態の切り替えによって発生させる音圧が外部の音圧によって打ち消されないようにすることができる。
＜第１０の実施形態＞
以下、第１０の実施形態について、先の第９の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【０１２５】
図１８に、本実施形態にかかる音圧制御の処理手順を示す。この処理は、制御装置２０によって、例えば所定周期で繰り返し実行される。なお、図１８において、先の図１７に示した処理に対応する処理には、便宜上同一のステップ番号を付している。
【０１２６】
この一連の処理では、ステップＳ５２ｄの処理の後、ステップＳ６０ａにおいて、音圧分布の検出結果と要求トルクＴｒとに基づきトルクの振幅値Ｔａを算出する。ここで、要求トルクＴｒの技術的意義は、先の図１４のステップＳ６０と同様である。本実施形態で音圧分布の検出結果に基づき振幅値Ｔａを算出するのは、外部の音に打ち消されないだけの音圧を確保することが可能な振幅値Ｔａを把握するためである。ステップＳ６０ａの処理が完了する場合、ステップＳ６２において振幅値Ｔａに基づきトルクを変動させる処理を行う。
【０１２７】
なお、上記ステップＳ５０において否定判断される場合や、ステップＳ６２の処理が完了する場合には、この一連の処理を一旦終了する。
【０１２８】
以上説明した本実施形態によれば、先の第９の実施形態における上記（１０）の効果に加えて、さらに以下の効果が得られるようになる。
【０１２９】
（１２）音圧分布の検出結果に基づき、トルクの振幅値Ｔａを可変設定した。これにより、スイッチング状態の切り替えによって発生させる音圧が外部の音圧によって打ち消されないようにすることができる。
＜その他の実施形態＞
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
「変動手段について」
制御周期Ｔｃを変動させる手段としては、制御周期Ｔｃを周期的に変動させるものに限らない。例えば一度の低下処理期間において変動させる数よりも多い数の制御周期Ｔｃの値が記憶された手段を用いて非周期的に変動させるものであってもよい。
「効率低下手段について」
効率の低下手法としては、トルクを要求トルクＴｒに維持しつつ効率を低下させるものに限らない。例えば、指令電流ｉｄｒ，ｉｑｒの位相をずらすことで効率を低下させる手段であってもよい。
【０１３０】
効率の低下量を可変設定するに際し、要求トルクＴｒに代えて、ｑ軸電流を用いてもよい。これは、ｑ軸電流が小さい場合、電流のリプルが小さくなり、ひいては音圧が低下すると考えられることによる。
【０１３１】
車両の走行状況および車両総重量の双方に基づき効率を可変設定する代わりに、これらのいずれか一方に基づき可変設定してもよい。また、車両総重量に代えて、搭乗員数や、搭乗員を無視した車両の重量に基づき効率を可変設定してもよい。さらに、車両の走行状況としては、登坂路であるか否かに限らず、例えば向かい風の風速等を加味してもよい。
「効率低下の制限時の処理について」
効率低下の制限時の処理としては、トルクを変動させる処理に限らない。例えば、低速度領域において制御周期Ｔｃを伸長させる場合において、効率低下の制限時に閾値ｅｔｈを増加させる処理を行ってもよい。これにより、スイッチング周波数がさらに低下するため、電流のリプルが大きくなり、ひいては音圧を大きくすることができる。同様に、低速度領域において閾値ｅｔｈを増加させる処理を行う場合において、効率低下の制限時に制御周期Ｔｃを伸長させる処理を行ってもよい。
「変動トルク設定手段について」
トルクの振幅値Ｔａを可変設定するに際し、要求トルクＴｒに代えて、ｑ軸電流を用いてもよい。これは、ｑ軸電流が小さい場合、電流のリプルが小さくなり、ひいては音圧が低下すると考えられることによる。
【０１３２】
車両の走行状況および車両総重量の双方に基づきトルクの振幅値Ｔａを可変設定する代わりに、これらのいずれか一方に基づき可変設定してもよい。また、車両総重量に代えて、搭乗員数や、搭乗員を無視した車両の重量に基づき効率を可変設定してもよい。さらに、車両の走行状況としては、登坂路であるか否かに限らず、例えば向かい風の風速等を加味してもよい。
「スイッチング状態の切り替え周波数の強制的な低下条件について」
上記各実施形態では、車両の走行速度が規定速度以下である場合に強制的な低下処理を行ったが、これに限らない。例えば、内燃機関を搭載している車両においては、車両の走行速度が規定速度以下である旨の条件と内燃機関が停止状態にある旨の条件との論理積が真である場合に強制的な低下処理を行ってもよい。
「低下手段について」
低下処理としては、「０．５〜８ｋＨｚ」の領域の音圧がこれに隣接する高周波領域の音圧よりも大きくなると想定されるものに開ループ制御するものに限らない。例えば、モータジェネレータ１０やインバータＩＶからの音を検出する手段を備え、音圧のフィードバック制御を行うものであってもよい。
【０１３３】
また、音圧の制御としては、「０．５〜８ｋＨｚ」の領域の音圧がこれに隣接する高周波領域の音圧よりも大きくなる制御にも限らない。
「維持手段について」
維持手段としては、先の図４に示す処理を行うものに限らない。例えば、誤差ベクトルｅｄｑのノルム｜ｅｄｑ｜が閾値ｅｔｈ以下である場合に現在のスイッチング状態を維持して且つ、閾値ｅｔｈを上回る場合には全ての操作状態（電圧ベクトルＶ０〜Ｖ７）の中から評価関数Ｊの評価が最も高いものを選択する処理であってもよい。
「評価関数について」
評価関数としては、入力パラメータとしての制御量とその指令値との差の各成分の２乗の和にも限らない。例えば制御量とその指令値との差の絶対値であってもよい。要は、入力パラメータとしての制御量とその指令値との差が大きいほど評価が低いことを定量化するものであればよい。
「予測手段について」
・上記各実施形態では、インバータＩＶの操作状態についての次の更新タイミング（１制御周期先のタイミング）におけるインバータＩＶの操作による制御量を予測したがこれに限らない。例えば数制御周期先の更新タイミングにおけるインバータＩＶの操作による制御量まで順次予測することで、１制御周期先の更新タイミングにおける操作状態を決定してもよい。
【０１３４】
・上記各実施形態では、電流の検出タイミングをインバータＩＶの操作状態の更新タイミングに同期させたがこれに限らない。例えば、時系列的に隣接する各一対の更新タイミング間の中央のタイミングにおいて電流を検出するようにしてもよい。この場合であっても、次回の更新タイミングにおける操作状態の設定に伴う電流の予測の初期値として、次回の更新タイミングにおける電流を上記検出された電流に基づき予測することは有効である。
【０１３５】
・上記各実施形態では、インバータＩＶの操作状態の更新タイミングから１制御周期先の制御量を予測したがこれに限らない。例えば、操作状態の更新タイミングから１制御周期経過するまでの期間内の中間の時点における制御量を予測してもよい。
【０１３６】
・電流を予測するために用いるモデルとしては、鉄損を無視したモデルに限らず、これを考慮したモデルであってもよい。
【０１３７】
・電流の予測としては、モデルを用いるものに限らず、入力パラメータについての離散的な値に対応した出力パラメータの値が記憶された記憶手段（マップ）を用いるものであってもよい。
「電力変換回路について」
互いに相違する値を有する電圧を印加する複数の電圧印加手段と回転機の各端子との間を選択的に開閉するスイッチング素子を備える電力変換回路としては、インバータＩＶに限らない。例えば、３つ以上の互いに相違する値の電圧を印加する電圧印加手段と回転機の各端子とを選択的に開閉するスイッチング素子を備えるものであってもよい。なお、回転機の各端子に３つ以上の互いに相違する値の電圧を印加するための電力変換回路としては、例えば特開２００６−１７４６９７号公報に例示されているものがある。
「その他」
・回転機としては、埋め込み磁石同期機に限らず、表面磁石同期機や、界磁巻線型同期機等、任意の同期機であってよい。更に、同期機にも限らず、誘導モータ等、誘導回転機であってもよい。
【０１３８】
・回転機のエネルギ源としては、２次電池に限らず、例えば燃料電池であってもよい。
【０１３９】
・直流電源としては、高電圧バッテリ１２に限らず、例えば高電圧バッテリ１２の電圧を昇圧するコンバータの出力端子であってもよい。
【符号の説明】
【０１４０】
１０…モータジェネレータ、２０…制御装置、ＩＶ…インバータ、Ｓｗｐ，Ｓｗｎ…スイッチング素子。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに相違する値を有する電圧を印加する複数の電圧印加手段と車載主機としての回転機の端子とを選択的に開閉するスイッチング素子を備える電力変換回路を操作対象とし、前記電力変換回路の操作状態を設定した場合についての前記回転機の制御量を前記回転機のモデルに基づき予測する予測手段と、前記予測された制御量と該制御量の指令値とに基づき、前記電力変換回路の実際の操作状態を決定し、該決定された操作状態となるように前記電力変換回路を操作する操作手段とを備えてモデル予測制御によって前記回転機の制御量を制御する回転機の制御装置において、
車両の走行速度が規定速度以下となることを条件に、前記スイッチング素子のスイッチング状態の切り替え周波数を強制的に低下させる低下手段を備えることを特徴とする回転機の制御装置。
【請求項２】
前記低下手段は、前記電力変換回路の操作に起因して生じる音圧についての０．５〜８ｋＨｚの周波数領域における最大値が該領域に隣接する高周波領域における値と比較して大きくなるようにするものであることを特徴とする請求項１記載の回転機の制御装置。
【請求項３】
前記低下手段は、前記スイッチング素子のスイッチング状態の切り替え周波数を低下制御するための操作を、前記操作状態の更新可能周期の伸長操作とする伸長操作手段を備えることを特徴とする請求項１または２記載の回転機の制御装置。
【請求項４】
前記操作手段は、前記予測された制御量と該制御量の指令値との偏差が閾値以下となることを条件に、現在のスイッチング状態を維持する維持手段を備え、
前記低下手段は、前記スイッチング素子のスイッチング状態の切り替え周波数を低下制御するための操作を、前記閾値の増加操作とする増加操作手段を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の回転機の制御装置。
【請求項５】
前記低下手段は、前記強制的な低下のための操作量の変更量を変動させる変動手段を備えることを特徴とする請求項３または４記載の回転機の制御装置。
【請求項６】
前記モデル予測制御における前記制御量の指令値は、前記回転機を流れる電流を含み、
前記低下手段による低下制御時において、前記電流の指令値を、前記回転機の効率が低下するように変更する効率低下手段をさらに備えることを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載の回転機の制御装置。
【請求項７】
前記効率低下手段は、前記回転機のトルク、前記車両の重量、前記車両の走行状況の少なくとも１つに応じて前記効率の低下量を可変設定することを特徴とする請求項６記載の回転機の制御装置。
【請求項８】
前記回転機および前記電力変換回路の少なくとも一方の温度を検出する温度検出手段をさらに備え、
前記効率低下手段は、前記温度検出手段によって検出される温度が規定温度以上となる場合に前記効率の低下を制限することを特徴とする請求項６または７記載の回転機の制御装置。
【請求項９】
前記複数の電圧印加手段は、電池を備えて構成されており、
前記電池の残存容量が少ない場合、前記効率の低下を制限する容量確保手段を備えることを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載の回転機の制御装置。
【請求項１０】
前記モデル予測制御は、前記回転機のトルクを要求トルクに制御するものであり、
前記低下手段による低下制御時、前記モデル予測制御に対する入力パラメータとしてのトルクの指令値を周期的に変化させつつその平均値を前記要求トルクとする変動トルク設定手段をさらに備え、
前記変動トルク設定手段は、前記効率の低下が制限される状況下、前記トルクの指令値を周期的に変化させる処理を行うことを特徴とする請求項８または９記載の回転機の制御装置。
【請求項１１】
前記モデル予測制御は、前記回転機のトルクを要求トルクに制御するものであり、
前記低下手段による低下制御時、前記モデル予測制御に対する入力パラメータとしてのトルクの指令値を周期的に変化させつつその平均値を前記要求トルクとする変動トルク設定手段をさらに備えることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の回転機の制御装置。
【請求項１２】
前記変動トルク設定手段は、前記回転機のトルク、前記車両の重量、前記車両の走行状況の少なくとも１つに応じて前記トルクの指令値の周期的な変化量を可変設定することを特徴とする請求項１０または１１記載の回転機の制御装置。
【請求項１３】
前記車両の外部の音圧分布を検出する音圧分布検出手段をさらに備え、
前記低下手段は、前記音圧分布検出手段による検出結果に基づき、前記スイッチング状態の切り替え周波数の低下量を可変設定することを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の回転機の制御装置。
【請求項１４】
前記車両の外部の音圧分布を検出する音圧分布検出手段をさらに備え、
前記効率低下手段は、前記音圧分布検出手段による検出結果に基づき、前記効率の低下量を可変設定することを特徴とする請求項６〜９のいずれか１項に記載の回転機の制御装置。
【請求項１５】
前記車両の外部の音圧分布を検出する音圧分布検出手段をさらに備え、
前記変動トルク設定手段は、前記音圧分布検出手段による検出結果に基づき、前記トルクの指令値の周期的な変化量を可変設定することを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の回転機の制御装置。
【請求項１６】
前記電力変換回路は、直流電源の正極および負極のそれぞれに前記回転機の端子を選択的に接続するスイッチング素子を備えるものであることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項に記載の回転機の制御装置。
【請求項１】
互いに相違する値を有する電圧を印加する複数の電圧印加手段と車載主機としての回転機の端子とを選択的に開閉するスイッチング素子を備える電力変換回路を操作対象とし、前記電力変換回路の操作状態を設定した場合についての前記回転機の制御量を前記回転機のモデルに基づき予測する予測手段と、前記予測された制御量と該制御量の指令値とに基づき、前記電力変換回路の実際の操作状態を決定し、該決定された操作状態となるように前記電力変換回路を操作する操作手段とを備えてモデル予測制御によって前記回転機の制御量を制御する回転機の制御装置において、
車両の走行速度が規定速度以下となることを条件に、前記スイッチング素子のスイッチング状態の切り替え周波数を強制的に低下させる低下手段を備えることを特徴とする回転機の制御装置。
【請求項２】
前記低下手段は、前記電力変換回路の操作に起因して生じる音圧についての０．５〜８ｋＨｚの周波数領域における最大値が該領域に隣接する高周波領域における値と比較して大きくなるようにするものであることを特徴とする請求項１記載の回転機の制御装置。
【請求項３】
前記低下手段は、前記スイッチング素子のスイッチング状態の切り替え周波数を低下制御するための操作を、前記操作状態の更新可能周期の伸長操作とする伸長操作手段を備えることを特徴とする請求項１または２記載の回転機の制御装置。
【請求項４】
前記操作手段は、前記予測された制御量と該制御量の指令値との偏差が閾値以下となることを条件に、現在のスイッチング状態を維持する維持手段を備え、
前記低下手段は、前記スイッチング素子のスイッチング状態の切り替え周波数を低下制御するための操作を、前記閾値の増加操作とする増加操作手段を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の回転機の制御装置。
【請求項５】
前記低下手段は、前記強制的な低下のための操作量の変更量を変動させる変動手段を備えることを特徴とする請求項３または４記載の回転機の制御装置。
【請求項６】
前記モデル予測制御における前記制御量の指令値は、前記回転機を流れる電流を含み、
前記低下手段による低下制御時において、前記電流の指令値を、前記回転機の効率が低下するように変更する効率低下手段をさらに備えることを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載の回転機の制御装置。
【請求項７】
前記効率低下手段は、前記回転機のトルク、前記車両の重量、前記車両の走行状況の少なくとも１つに応じて前記効率の低下量を可変設定することを特徴とする請求項６記載の回転機の制御装置。
【請求項８】
前記回転機および前記電力変換回路の少なくとも一方の温度を検出する温度検出手段をさらに備え、
前記効率低下手段は、前記温度検出手段によって検出される温度が規定温度以上となる場合に前記効率の低下を制限することを特徴とする請求項６または７記載の回転機の制御装置。
【請求項９】
前記複数の電圧印加手段は、電池を備えて構成されており、
前記電池の残存容量が少ない場合、前記効率の低下を制限する容量確保手段を備えることを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載の回転機の制御装置。
【請求項１０】
前記モデル予測制御は、前記回転機のトルクを要求トルクに制御するものであり、
前記低下手段による低下制御時、前記モデル予測制御に対する入力パラメータとしてのトルクの指令値を周期的に変化させつつその平均値を前記要求トルクとする変動トルク設定手段をさらに備え、
前記変動トルク設定手段は、前記効率の低下が制限される状況下、前記トルクの指令値を周期的に変化させる処理を行うことを特徴とする請求項８または９記載の回転機の制御装置。
【請求項１１】
前記モデル予測制御は、前記回転機のトルクを要求トルクに制御するものであり、
前記低下手段による低下制御時、前記モデル予測制御に対する入力パラメータとしてのトルクの指令値を周期的に変化させつつその平均値を前記要求トルクとする変動トルク設定手段をさらに備えることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の回転機の制御装置。
【請求項１２】
前記変動トルク設定手段は、前記回転機のトルク、前記車両の重量、前記車両の走行状況の少なくとも１つに応じて前記トルクの指令値の周期的な変化量を可変設定することを特徴とする請求項１０または１１記載の回転機の制御装置。
【請求項１３】
前記車両の外部の音圧分布を検出する音圧分布検出手段をさらに備え、
前記低下手段は、前記音圧分布検出手段による検出結果に基づき、前記スイッチング状態の切り替え周波数の低下量を可変設定することを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の回転機の制御装置。
【請求項１４】
前記車両の外部の音圧分布を検出する音圧分布検出手段をさらに備え、
前記効率低下手段は、前記音圧分布検出手段による検出結果に基づき、前記効率の低下量を可変設定することを特徴とする請求項６〜９のいずれか１項に記載の回転機の制御装置。
【請求項１５】
前記車両の外部の音圧分布を検出する音圧分布検出手段をさらに備え、
前記変動トルク設定手段は、前記音圧分布検出手段による検出結果に基づき、前記トルクの指令値の周期的な変化量を可変設定することを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の回転機の制御装置。
【請求項１６】
前記電力変換回路は、直流電源の正極および負極のそれぞれに前記回転機の端子を選択的に接続するスイッチング素子を備えるものであることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項に記載の回転機の制御装置。
【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】
【図１７】
【図１８】
【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】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１２−３４５２３（Ｐ２０１２−３４５２３Ａ）
【公開日】平成２４年２月１６日（２０１２．２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１７３２７６（Ｐ２０１０−１７３２７６）
【出願日】平成２２年８月２日（２０１０．８．２）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月１６日（２０１２．２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月２日（２０１０．８．２）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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