駆動装置
【課題】モータの制御性を高くすることや車両の挙動をより適正なものとする。
【解決手段】カットオフ周波数Ｆｃ以上の周波数成分を減衰させるローパスフィルタ処理を電流センサにより検出されたバッテリの充放電電流Ｉｂに施して得られるフィルタ後電流ＦＩｂをモータの制御に用いるものにおいて、モータの回転数Ｎｍが昇圧コンバータを含む回路の共振回転数領域（下限回転数Ｎ１〜上限回転数Ｎ２の領域）外のときには（Ｓ１１０）、所定周波数Ｆｃ１をカットオフ周波数Ｆｃに設定する（Ｓ１２０）。一方、モータの回転数Ｎｍが共振回転数領域内のときには（Ｓ１１０）、所定周波数Ｆｃ１より小さな所定周波数Ｆｃ２または所定周波数Ｆｃ３をカットオフ周波数Ｆｃに設定する（Ｓ１３０〜Ｓ１５０）。
【解決手段】カットオフ周波数Ｆｃ以上の周波数成分を減衰させるローパスフィルタ処理を電流センサにより検出されたバッテリの充放電電流Ｉｂに施して得られるフィルタ後電流ＦＩｂをモータの制御に用いるものにおいて、モータの回転数Ｎｍが昇圧コンバータを含む回路の共振回転数領域（下限回転数Ｎ１〜上限回転数Ｎ２の領域）外のときには（Ｓ１１０）、所定周波数Ｆｃ１をカットオフ周波数Ｆｃに設定する（Ｓ１２０）。一方、モータの回転数Ｎｍが共振回転数領域内のときには（Ｓ１１０）、所定周波数Ｆｃ１より小さな所定周波数Ｆｃ２または所定周波数Ｆｃ３をカットオフ周波数Ｆｃに設定する（Ｓ１３０〜Ｓ１５０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動装置に関し、詳しくは、モータと、バッテリと、リアクトルを有しバッテリが接続された電池電圧系の電力を昇圧してモータが接続された駆動電圧系に供給可能な昇圧コンバータと、駆動電圧系に取り付けられた駆動電圧系コンデンサと、電池電圧系に取り付けられた電池電圧系コンデンサと、を備える駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンコーダの出力パルスを位置検出信号として用いるモータＭＧ１，ＭＧ２のデジタル位置制御において、低速域ではエンコーダの出力パルスの時間間隔の逆数，高速域では単位時間あたりのエンコーダの出力パルス数をモータの速度として用いて、且つ、速度対応可変ローパスフィルタにおいて、モータの速度に対応してカット周波数を変化させる技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この技術では、こうした処理により、時間間隔法による低速域における速度検出精度の高さを損なわずに高速域における量子化ノイズを低減している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−２３６７７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
モータと、バッテリと、リアクトルを有しバッテリ側の電力を昇圧してモータ側に供給可能な昇圧コンバータと、昇圧コンバータよりモータ側，バッテリ側にそれぞれ取り付けられた２つのコンデンサと、バッテリの入出力電流を検出する電流センサと、を備える駆動装置に上述の技術を適用しようとすると、例えば、カットオフ周波数より大きな周波数の周波数成分を減衰させるローパスフィルタ処理を電流センサの検出値に施して得られるフィルタ後電流を用いてモータの制御に用いることが考えられる。この場合、ローパスフィルタのカットオフ周波数に比較的小さな値を用いると、バッテリの入出力電流の変化時に、その変化に対するフィルタ後電流の追従性が低いことによってモータの制御性の低下を招く場合が生じ、ローパスフィルタのカットオフ周波数に比較的大きな値を用いると、モータの回転数が昇圧コンバータを含む回路の共振回転数領域内のときにフィルタ後電流の変動が比較的大きくなってその影響が車両の挙動に現われる場合が生じる、と考えられる。
【０００５】
本発明の駆動装置は、モータの制御性を高くすることや車両の挙動をより適正なものとすることを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の駆動装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明の駆動装置は、
モータと、バッテリと、リアクトルを有し前記バッテリが接続された電池電圧系の電力を昇圧して前記モータが接続された駆動電圧系に供給可能な昇圧コンバータと、前記駆動電圧系に取り付けられた駆動電圧系コンデンサと、前記電池電圧系に取り付けられた電池電圧系コンデンサと、前記バッテリから入出力されるバッテリ電流を検出する電流センサと、カットオフ周波数より大きな周波数の周波数成分を減衰させるローパスフィルタ処理を前記電流センサにより検出されたバッテリ電流に施して得られるフィルタ後電流を考慮して前記モータのトルク指令を設定すると共に該設定したトルク指令で前記モータが駆動されるよう該モータを制御する制御手段と、を備える駆動装置であって、
前記制御手段は、前記モータの回転数が前記昇圧コンバータを含む回路の共振回転数領域内のときには、前記モータの回転数が前記共振回転数領域外のときに比して小さな周波数を前記カットオフ周波数とする手段である、
ことを要旨とする。
【０００８】
この本発明の駆動装置では、カットオフ周波数より大きな周波数の周波数成分を減衰させるローパスフィルタ処理を電流センサにより検出されたバッテリ電流に施して得られるフィルタ後電流を考慮してモータのトルク指令を設定すると共に設定したトルク指令でモータが駆動されるようモータを制御するものにおいて、モータの回転数が昇圧コンバータを含む回路の共振回転数領域内のときには、モータの回転数が共振回転数領域外のときに比して小さな周波数をカットオフ周波数とする。これにより、モータの回転数が共振回転数領域外のときには、電流センサによる検出値に対するフィルタ後電流の追従性を高くしてモータの制御性を高くすることができ、モータの回転数が共振回転数領域内のときには、フィルタ後電流の脈動（リプル成分）が大きくなってその影響が車両の挙動に現われるのを抑制することができる。
【０００９】
こうした本発明の駆動装置において、前記制御手段は、前記モータの回転数が前記共振回転数領域内のときにおいて、前記バッテリの温度が予め定められた所定温度より高いときには、前記バッテリの温度が前記所定温度以下のときに比して小さな周波数を前記カットオフ周波数とする手段である、ものとすることもできる。これは、バッテリの温度が高いときには、バッテリの内部抵抗が小さくなり、バッテリ電流のリプル成分が大きくなりやすい、という理由に基づく。
【００１０】
また、本発明の駆動装置において、前記制御手段は、前記フィルタ後電流を用いて演算される前記バッテリの蓄電割合と前記バッテリの温度とに応じて前記バッテリの入出力制限を設定し、該設定した入出力制限を前記モータの回転数で除して得られるトルク制限の範囲で前記モータのトルク指令を設定する手段である、ものとすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施例としての駆動装置を搭載する電気自動車２０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】モータ３２を含む電機駆動系の構成の概略を示す構成図である。
【図３】バッテリ３６の充放電電流Ｉｂとフィルタ後電流ＦＩｂとの時間変化の様子の一例を示す説明図である。
【図４】実施例の電子制御ユニット５０により実行されるカットオフ周波数設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図５】変形例のハイブリッド自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。
【図６】変形例のハイブリッド自動車２２０の構成の概略を示す構成図である。
【図７】変形例のハイブリッド自動車３２０の構成の概略を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
【実施例】
【００１３】
図１は、本発明の一実施例としての駆動装置を搭載する電気自動車２０の構成の概略を示す構成図であり、図２は、モータ３２を含む電機駆動系の構成の概略を示す構成図である。実施例の電気自動車２０は、図１に示すように、駆動輪２６ａ，２６ｂにデファレンシャルギヤ２４を介して接続された駆動軸２２に動力を入出力可能なモータ３２と、モータ３２を駆動するためのインバータ３４と、例えばリチウムイオン二次電池として構成されたバッテリ３６と、インバータ３４が接続された電力ライン（以下、駆動電圧系電力ラインという）４２とバッテリ３６が接続された電力ライン（以下、電池電圧系電力ラインという）４４とに接続されて駆動電圧系電力ライン４２の電圧ＶＨを調節すると共に駆動電圧系電力ライン４２と電池電圧系電力ライン４４との間で電力のやりとりを行なう昇圧コンバータ４０と、車両全体をコントロールする電子制御ユニット５０と、を備える。
【００１４】
モータ３２は、永久磁石が埋め込まれたロータと三相コイルが巻回されたステータとを備える周知の同期発電電動機として構成されている。インバータ３４は、図２に示すように、６つのスイッチング素子としてのトランジスタＴ１１〜Ｔ１６と、トランジスタＴ１１〜Ｔ１６に逆方向に並列接続された６つのダイオードＤ１１〜Ｄ１６と、により構成されている。トランジスタＴ１１〜Ｔ１６は、駆動電圧系電力ライン４２の正極母線と負極母線とに対してソース側とシンク側となるよう２個ずつペアで配置されており、対となるトランジスタ同士の接続点の各々にモータ３２の三相コイル（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）の各々が接続されている。したがって、インバータ３４に電圧が作用している状態でトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のオン時間の割合を調節することにより、三相コイルに回転磁界を形成でき、モータ３２を回転駆動することができる。駆動電圧系電力ライン４２の正極母線と負極母線とには平滑用のコンデンサ４６が接続されている。
【００１５】
昇圧コンバータ４０は、図２に示すように、２つのトランジスタＴ３１，Ｔ３２とトランジスタＴ３１，Ｔ３２に逆方向に並列接続された２つのダイオードＤ３１，Ｄ３２とリアクトルＬとからなる昇圧コンバータとして構成されている。２つのトランジスタＴ３１，Ｔ３２は、それぞれ駆動電圧系電力ライン４２の正極母線，駆動電圧系電力ライン４２および電池電圧系電力ライン４４の負極母線に接続されており、トランジスタＴ３１，Ｔ３２同士の接続点と電池電圧系電力ライン４４の正極母線とにはリアクトルＬが接続されている。したがって、トランジスタＴ３１，Ｔ３２をオンオフすることにより、電池電圧系電力ライン４４の電力を昇圧して駆動電圧系電力ライン４２に供給したり、駆動電圧系電力ライン４２の電力を降圧して電池電圧系電力ライン４４に供給したりすることができる。電池電圧系電力ライン４４の正極母線と負極母線とには平滑用のコンデンサ４８が接続されている。
【００１６】
電子制御ユニット５０は、ＣＰＵ５２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ５２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ５４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ５６と、図示しない入出力ポートと、を備える。電子制御ユニット５０には、駆動輪２６ａ，２６ｂの回転数を検出する回転数センサ２８ａ，２８ｂからの駆動輪２６ａ，２６ｂの回転数Ｎｗｌ，Ｎｗｒ，モータ３２のロータの回転位置を検出する回転位置検出センサ３２ａからのモータ３２のロータの回転位置θｍや、モータ３２の三相コイルのＶ相，Ｗ相に流れる相電流を検出する電流センサ３３Ｕ，３３Ｖからの相電流Ｉｕ，Ｉｖ，バッテリ３６の端子間に取り付けられた電圧センサ３７ａからの端子間電圧Ｖｂ，バッテリ３６の出力端子に取り付けられた電流センサ３７ｂからの充放電電流Ｉｂ，バッテリ３６に取り付けられた温度センサ３７ｃからの電池温度Ｔｂ，コンデンサ４６の端子間に取り付けられた電圧センサ４６ａからのコンデンサ４６の電圧（駆動電圧系電力ライン４２の電圧）ＶＨ，コンデンサ４８の端子間に取り付けられた電圧センサ４８ａからのコンデンサ４８の電圧（電池電圧系電力ライン４４の電圧）ＶＬ，イグニッションスイッチ６０からのイグニッション信号，シフトレバー６１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ６２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル６３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ６４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル６５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ６６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ６８からの車速Ｖなどが入力ポートを介して入力されている。電子制御ユニット５０からは、インバータ３４のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６へのスイッチング制御信号や昇圧コンバータ４０のトランジスタＴ３１，Ｔ３２へのスイッチング制御信号などが出力ポートを介して出力されている。なお、電子制御ユニット５０は、回転位置検出センサ３２ａにより検出されたモータ３２のロータの回転位置θｍに基づいてモータ３２のロータの電気角θｅや回転角速度ωｍ，回転数Ｎｍを演算したり、電流センサ３７ｂにより検出されたバッテリ３６の充放電電流Ｉｂに基づいてそのときのバッテリ３６から放電可能な電力量の全容量に対する割合である蓄電割合ＳＯＣを演算したり、演算した蓄電割合ＳＯＣと電池温度Ｔｂとに基づいてバッテリ３６を充放電してもよい最大許容電力である入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを演算したりしている。実施例では、カットオフ周波数Ｆｃより大きな周波数の周波数成分を減衰させるローパスフィルタ（ＬＰＦ）処理をバッテリ３６の充放電電流Ｉｂに施してフィルタ後電流ＦＩｂを演算すると共に演算したフィルタ後電流ＦＩｂの積算値に応じた値としてバッテリ３６の蓄電割合ＳＯＣを演算するものとした。図３は、バッテリ３６の充放電電流Ｉｂとフィルタ後電流ＦＩｂとの時間変化の様子の一例を示す説明図である。バッテリ３６の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、こうして得られたバッテリ３６の蓄電割合ＳＯＣと電池温度Ｔｂとに基づいて演算される。
【００１７】
こうして構成された実施例の電気自動車２０では、電子制御ユニット５０は、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに応じて駆動軸２２に出力すべき要求トルクＴｒ＊を設定し、バッテリ３６の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔをモータ３２の回転数Ｎｍで除してモータ３２から出力してもよいトルクの上下限としてのトルク制限Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘを設定し、要求トルクＴｒ＊をトルク制限Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘで制限してモータ３２から出力すべきトルクとしてのトルク指令Ｔｍ＊を設定し、設定したトルク指令Ｔｍ＊でモータ３２が駆動されるようインバータ３４のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６をスイッチング制御する。また、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊とモータ３２の回転数Ｎｍとに応じて駆動電圧系電力ライン４２の目標電圧ＶＨｔａｇを設定し、駆動電圧系電力ライン４２の電圧ＶＨが目標電圧ＶＨｔａｇとなるよう昇圧コンバータ４０のトランジスタＴ３１，Ｔ３２をスイッチング制御する。
【００１８】
次に、こうして構成された実施例の電気自動車２０の動作、特に、カットオフ周波数Ｆｃを設定する処理について説明する。図４は、実施例の電子制御ユニット５０により実行されるカットオフ周波数設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、繰り返し実行される。
【００１９】
カットオフ周波数設定ルーチンが実行されると、電子制御ユニット５０のＣＰＵ５２は、まず、モータ３２の回転数Ｎｍや温度センサ３７ｃからの電池温度Ｔｂを入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。ここで、モータ３２の回転数Ｎｍは、回転位置検出センサ３２ａにより検出されたモータ３２のロータの回転位置θｍに基づいて演算されたものを入力するものとした。
【００２０】
こうしてデータを入力すると、入力したモータ３２の回転数Ｎｍを、昇圧コンバータ４０とコンデンサ４６とコンデンサ４８とからなる回路で共振を生じさせる共振回転数領域の下限回転数Ｎ１および上限回転数Ｎ２と比較する（ステップＳ１１０）。ここで、下限回転数Ｎ１や上限回転数Ｎ２は、リアクトルＬのインダクタンスやコンデンサ４６やコンデンサ４８の容量に応じて定めることができる。下限回転数Ｎ１は、例えば、９００ｒｐｍや１０００ｒｐｍ，１１００ｒｐｍなどを用いることができ、上限回転数Ｎ２は、例えば、１９００ｒｐｍや２０００ｒｐｍ，２１００ｒｐｍなどを用いることができる。モータ３２の回転数Ｎｍが共振回転数領域内のときには、モータ３２の回転数Ｎｍが共振回転数領域外のときに比してバッテリ３６の充放電電流Ｉｂのリプル成分（共振ゲイン）が大きくなりやすい。ステップＳ１１０の判定は、モータ３２の回転状態がバッテリ３６の充放電電流Ｉｂのリプル成分が大きくなりやすい回転状態であるか否かを判定する処理である。
【００２１】
モータ３２の回転数Ｎｍが下限回転数Ｎ１未満のときや上限回転数Ｎ２より大きいときには、モータ３２の回転数Ｎｍは共振回転数領域外であると判断し、所定周波数Ｆｃ１をカットオフ周波数Ｆｃに設定して（ステップＳ１２０）、本ルーチンを終了する。ここで、所定周波数Ｆｃ１は、モータ３２の制御性を高くするために、比較的大きな周波数を用いるものとした。この所定周波数Ｆｃ１は、例えば、９００Ｈｚや１０００Ｈｚや１１００Ｈｚなどを用いることができる。
【００２２】
ステップＳ１１０でモータ３２の回転数Ｎｍが下限回転数Ｎ１以上で上限回転数Ｎ２以下のときには、モータ３２の回転数Ｎｍが共振回転数領域内であると判断し、バッテリ３６の電池温度Ｔｂを閾値Ｔｂｒｅｆと比較する（ステップＳ１３０）。バッテリ３６の電池温度Ｔｂが高いときには、バッテリ３６の電池温度Ｔｂが低いとき（通常の温度範囲のとき）に比してバッテリ３６の内部抵抗が小さくなりバッテリ３６の充放電電流Ｉｂのリプル成分（共振ゲイン）が大きくなりやすい。閾値Ｔｂｒｅｆは、バッテリ３６の温度状態がバッテリ３６の充放電電流Ｉｂのリプル成分（共振ゲイン）が大きくなりやすい温度状態であるか否かを判定するために用いられるものであり、例えば、６０℃や６５℃などを用いることができる。
【００２３】
バッテリ３６の電池温度Ｔｂが閾値Ｔｂｒｅｆ以下のときには、所定周波数Ｆｃ１より小さな所定周波数Ｆｃ２をカットオフ周波数Ｆｃに設定して（ステップＳ１４０）、本ルーチンを終了し、バッテリ３６の電池温度Ｔｂが閾値Ｔｂｒｅｆより高いときには、所定周波数Ｆｃより小さな所定周波数Ｆｃ３をカットオフ周波数Ｆｃに設定して（ステップＳ１５０）、本ルーチンを終了する。ここで、所定周波数Ｆｃ２は、例えば、４００Ｈｚや５００Ｈｚ，６００Ｈｚなどを用いることができ、所定周波数Ｆｃ３は、例えば、８０Ｈｚや１００Ｈｚ，１２０Ｈｚなどを用いることができる。
【００２４】
上述の図３を用いて、モータ３２の回転数Ｎｍや電池温度Ｔｂに応じてカットオフ周波数Ｆｃを設定する理由について説明する。まず、実施例では、上述したように、電流センサ３７ｂにより検出されたバッテリ３６の充放電電流Ｉｂにローパスフィルタ処理を施してフィルタ後電流ＦＩｂを演算すると共にそのフィルタ後電流ＦＩｂの積算値に応じて蓄電割合ＳＯＣを演算し、その蓄電割合ＳＯＣと電池温度Ｔｂとに応じてバッテリ３６の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを設定し、バッテリ３６の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲でトルク指令Ｔｍ＊を設定してモータ３２を駆動制御する（インバータ３４をスイッチング制御する）。
【００２５】
モータ３２の回転数Ｎｍや電池温度Ｔｂに拘わらず比較的大きな固定値（例えば、所定周波数Ｆｃ１など）をローパスフィルタ処理におけるカットオフ周波数Ｆｃとして用いる場合、フィルタ後電流ＦＩｂとしては、バッテリ３６の充放電電流Ｉｂのうち比較的大きな周波数の周波数成分まで残る（減衰しない）ことになる。このため、バッテリ３６の充放電電流Ｉｂの変化に対するフィルタ後電流ＦＩｂの追従性が高くなり、バッテリ３６の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの追従性が高くなり、モータ３２の制御性を高くすることができるものの、バッテリ３６の充放電電流Ｉｂの脈動（リプル成分）が大きいときにはフィルタ後電流ＦＩｂのリプル成分も大きくなりやすく、それに応じてバッテリ３６の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔが変動し、その影響が車両の挙動に現われる可能性がある。
【００２６】
一方、モータ３２の回転数Ｎｍや電池温度Ｔｂに拘わらず比較的小さな固定値（例えば、所定周波数Ｆｃ３など）をカットオフ周波数Ｆｃとして用いる場合、フィルタ後電流ＦＩｂとしては、バッテリ３６の充放電電流Ｉｂのうち比較的小さな周波数の周波数成分だけが残ることになる。このため、フィルタ後電流ＦＩｂのリプル成分が大きくなるのが抑制され、バッテリ３６の充放電電流Ｉｂのリプル成分が大きいときでもその影響が車両に現われるのを抑制することができるものの、バッテリ３６の充放電電流Ｉｂの変化に対するフィルタ後電流ＦＩｂの追従性が低くなり、モータ３２の制御性が低下する可能性がある。
【００２７】
実施例では、これらを踏まえて、モータ３２の回転数Ｎｍが共振回転数領域外のとき，モータ３２の回転数Ｎｍが共振回転数領域内でバッテリ３６の電池温度Ｔｂが閾値Ｔｂｒｅｆ以下のとき，モータ３２の回転数Ｎｍが共振回転数領域内でバッテリ３６の電池温度Ｔｂが閾値Ｔｂｒｅｆより高いときの順にカットオフ周波数Ｆｃを小さくする、即ち、バッテリ３６の充放電電流Ｉｂのリプル成分が大きくなりやすいほどカットオフ周波数Ｆｃを小さくするものとした。これにより、モータ３２の回転数Ｎｍが共振回転数領域外のとき、即ち、バッテリ３６の充放電電流Ｉｂのリプル成分がそれほど大きくならないときには、バッテリ３６の充放電電流Ｉｂに対するフィルタ後電流ＦＩｂの追従性を高くしてモータ３２の制御性を高くすることができる。また、モータ３２の回転数Ｎｍが共振回転数領域内でバッテリ３６の電池温度Ｔｂが閾値Ｔｂｒｅｆより高いとき、即ち、バッテリ３６の充放電電流Ｉｂのリプル成分が大きくなりやすいときには、フィルタ後電流ＦＩｂのリプル成分が大きくなるのを抑制することができ、その影響が車両の挙動に現われるのを抑制することができる。
【００２８】
以上説明した実施例の電気自動車２０によれば、カットオフ周波数Ｆｃより大きな周波数の周波数成分を減衰させるローパスフィルタ処理を電流センサ３７ｂにより検出されたバッテリ３６の充放電電流Ｉｂに施して得られるフィルタ後電流ＦＩｂをモータ３２の制御に用いるものにおいて、モータ３２の回転数Ｎｍが昇圧コンバータ４０を含む回路の共振回転数領域（下限回転数Ｎ１〜上限回転数Ｎ２の領域）外のときには所定周波数Ｆｃ１をカットオフ周波数Ｆｃに設定し、モータ３２の回転数Ｎｍが共振回転数領域内のときには所定周波数Ｆｃ１より小さな所定周波数Ｆｃ２または所定周波数Ｆｃ３をカットオフ周波数Ｆｃに設定するから、モータ３２の回転数Ｎｍが共振回転数領域外のときには、バッテリ３６の充放電電流Ｉｂに対するフィルタ後電流ＦＩｂの追従性を高くしてモータ３２の制御性を高くすることができ、モータ３２の回転数Ｎｍが共振回転数領域内のときには、フィルタ後電流ＦＩｂのリプル成分が大きくなるのを抑制することができ、フィルタ後電流ＦＩｂのリプル成分の影響が車両の挙動に現われるのを抑制することができる。
【００２９】
また、実施例の電気自動車２０によれば、モータ３２の回転数Ｎｍが共振回転数領域内のときにおいて、バッテリ３６の電池温度Ｔｂが閾値Ｔｂｒｅｆ以下のときには所定周波数Ｆｃ２をカットオフ周波数Ｆｃに設定し、バッテリ３６の電池温度Ｔｂが閾値Ｔｂｒｅｆより高いときには所定周波数Ｆｃ２より小さな所定周波数Ｆｃ３をカットオフ周波数Ｆｃに設定するから、バッテリ３６の電池温度Ｔｂに応じて、モータ３２の制御性を高くしたり車両の挙動をより適正にしたりすることができる。
【００３０】
実施例の電気自動車２０では、モータ３２の回転数Ｎｍが共振回転数領域内のときには、バッテリ３６の電池温度Ｔｂが閾値Ｔｂｒｅｆ以下のときには所定周波数Ｆｃ２をカットオフ周波数Ｆｃに設定し、バッテリ３６の電池温度Ｔｂが閾値Ｔｂｒｅｆより高いときには所定周波数Ｆｃ２より小さな所定周波数Ｆｃ３をカットオフ周波数Ｆｃに設定するものとしたが、電池温度Ｔｂに拘わらず、所定周波数Ｆｃ２または所定周波数Ｆｃ３をカットオフ周波数Ｆｃに設定するものとしてもよい。
【００３１】
実施例では、駆動輪２６ａ，２６ｂに接続された駆動軸２２に動力を入出力可能なモータ３２を備える電気自動車２０に適用するものしたが、例えば、図５の変形例のハイブリッド自動車１２０に例示するように、遊星歯車機構１２６を介して駆動軸２２に接続されたエンジン１２２およびモータ１２４と、駆動軸２２に動力を入出力可能なモータ３２と、を備えるハイブリッド自動車１２０に適用するものとしてもよい。また、図６の変形例のハイブリッド自動車２２０に例示するように、エンジン１２２のクランクシャフトに接続されたインナーロータ２３２と駆動輪２６ａ，２６ｂに連結された駆動軸２２に接続されたアウターロータ２３４とを有しエンジン１２２からの動力の一部を駆動軸２２に伝達すると共に残余の動力を電力に変換する対ロータ電動機２３０を備えるものとしてもよい。さらに、図７の変形例のハイブリッド自動車３２０に例示するように、駆動軸２２に変速機３３０を介してモータ３２を取り付けると共に、モータ３２の回転軸にクラッチ３２９を介してエンジン１２２を接続する構成とし、エンジン１２２からの動力をモータ３２の回転軸と変速機３３０とを介して駆動軸２２に出力すると共にモータ３２からの動力を変速機３３０を介して駆動軸２２に出力するハイブリッド自動車３２０に適用するものとしてもよい。これらのハイブリッド自動車１２０，２２０，３２０では、バッテリ３６の充放電電流Ｉｂにローパスフィルタ処理を施して得られるフィルタ後電流ＦＩｂとバッテリ３６の端子間電圧Ｖｂとの積としてバッテリ３６の充放電電力Ｐｂを演算すると共に、演算したバッテリ３６の充放電電力Ｐｂがバッテリ３６の蓄電割合ＳＯＣに応じて設定されるバッテリ３６の充放電要求パワーＰｂ＊になるようモータ３２（図５の例ではモータ３２およびモータ１２４）を制御してバッテリ３６の充放電制御を行なうものとしてもよい。この場合、実施例と同様に、モータ３２の回転数Ｎｍやバッテリ３６の電池温度Ｔｂに応じてカットオフ周波数Ｆｃを設定することにより、実施例と同様の効果を奏することができる。
【００３２】
実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、モータ３２が「モータ」に相当し、バッテリ３６が「バッテリ」に相当し、昇圧コンバータ４０が「昇圧コンバータ」に相当し、コンデンサ４６が「駆動電圧系コンデンサ」に相当し、コンデンサ４８が「電池電圧系コンデンサ」に相当し、電流センサ３７ｂが「電流センサ」に相当し、図４のカットオフ周波数設定ルーチンを実行する電子制御ユニット５０が「制御手段」に相当する。
【００３３】
なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
【００３４】
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、駆動装置の製造産業などに利用可能である。
【符号の説明】
【００３６】
２０ 電気自動車、２２ 駆動軸、２４ デファレンシャルギヤ、２６ａ，２６ｂ 駆動輪、３２ モータ、３２ａ 回転位置検出センサ、３３Ｕ，３３Ｖ 電流センサ、３４ インバータ、３６ バッテリ、３７ａ 電圧センサ、３７ｂ 電流センサ、３７ｃ 温度センサ、４０ 昇圧コンバータ、４２ 駆動電圧系電力ライン、４４ 電池電圧系電力ライン、４６，４８ コンデンサ、４６ａ，４８ａ 電圧センサ、５０ 電子制御ユニット、５２ ＣＰＵ、５４ ＲＯＭ、５６ ＲＡＭ、６０ イグニッションスイッチ、６１ シフトレバー、６２ シフトポジションセンサ、６３ アクセルペダル、６４ アクセルペダルポジションセンサ、６５ ブレーキペダル、６６ ブレーキペダルポジションセンサ、６８ 車速センサ、１２０，２２０，３２０ ハイブリッド自動車、１２２ エンジン、１２４ モータ、１２６ 遊星歯車機構、２３０ 対ロータ電動機、２３２ インナーロータ、２３４ アウターロータ、３２９ クラッチ、３３０ 変速機、Ｄ１１〜Ｄ１６，Ｄ３１，Ｄ３２ ダイオード、Ｌ リアクトル、Ｔ１１〜Ｔ１６，Ｔ３１，Ｔ３２ トランジスタ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動装置に関し、詳しくは、モータと、バッテリと、リアクトルを有しバッテリが接続された電池電圧系の電力を昇圧してモータが接続された駆動電圧系に供給可能な昇圧コンバータと、駆動電圧系に取り付けられた駆動電圧系コンデンサと、電池電圧系に取り付けられた電池電圧系コンデンサと、を備える駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンコーダの出力パルスを位置検出信号として用いるモータＭＧ１，ＭＧ２のデジタル位置制御において、低速域ではエンコーダの出力パルスの時間間隔の逆数，高速域では単位時間あたりのエンコーダの出力パルス数をモータの速度として用いて、且つ、速度対応可変ローパスフィルタにおいて、モータの速度に対応してカット周波数を変化させる技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この技術では、こうした処理により、時間間隔法による低速域における速度検出精度の高さを損なわずに高速域における量子化ノイズを低減している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−２３６７７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
モータと、バッテリと、リアクトルを有しバッテリ側の電力を昇圧してモータ側に供給可能な昇圧コンバータと、昇圧コンバータよりモータ側，バッテリ側にそれぞれ取り付けられた２つのコンデンサと、バッテリの入出力電流を検出する電流センサと、を備える駆動装置に上述の技術を適用しようとすると、例えば、カットオフ周波数より大きな周波数の周波数成分を減衰させるローパスフィルタ処理を電流センサの検出値に施して得られるフィルタ後電流を用いてモータの制御に用いることが考えられる。この場合、ローパスフィルタのカットオフ周波数に比較的小さな値を用いると、バッテリの入出力電流の変化時に、その変化に対するフィルタ後電流の追従性が低いことによってモータの制御性の低下を招く場合が生じ、ローパスフィルタのカットオフ周波数に比較的大きな値を用いると、モータの回転数が昇圧コンバータを含む回路の共振回転数領域内のときにフィルタ後電流の変動が比較的大きくなってその影響が車両の挙動に現われる場合が生じる、と考えられる。
【０００５】
本発明の駆動装置は、モータの制御性を高くすることや車両の挙動をより適正なものとすることを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の駆動装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明の駆動装置は、
モータと、バッテリと、リアクトルを有し前記バッテリが接続された電池電圧系の電力を昇圧して前記モータが接続された駆動電圧系に供給可能な昇圧コンバータと、前記駆動電圧系に取り付けられた駆動電圧系コンデンサと、前記電池電圧系に取り付けられた電池電圧系コンデンサと、前記バッテリから入出力されるバッテリ電流を検出する電流センサと、カットオフ周波数より大きな周波数の周波数成分を減衰させるローパスフィルタ処理を前記電流センサにより検出されたバッテリ電流に施して得られるフィルタ後電流を考慮して前記モータのトルク指令を設定すると共に該設定したトルク指令で前記モータが駆動されるよう該モータを制御する制御手段と、を備える駆動装置であって、
前記制御手段は、前記モータの回転数が前記昇圧コンバータを含む回路の共振回転数領域内のときには、前記モータの回転数が前記共振回転数領域外のときに比して小さな周波数を前記カットオフ周波数とする手段である、
ことを要旨とする。
【０００８】
この本発明の駆動装置では、カットオフ周波数より大きな周波数の周波数成分を減衰させるローパスフィルタ処理を電流センサにより検出されたバッテリ電流に施して得られるフィルタ後電流を考慮してモータのトルク指令を設定すると共に設定したトルク指令でモータが駆動されるようモータを制御するものにおいて、モータの回転数が昇圧コンバータを含む回路の共振回転数領域内のときには、モータの回転数が共振回転数領域外のときに比して小さな周波数をカットオフ周波数とする。これにより、モータの回転数が共振回転数領域外のときには、電流センサによる検出値に対するフィルタ後電流の追従性を高くしてモータの制御性を高くすることができ、モータの回転数が共振回転数領域内のときには、フィルタ後電流の脈動（リプル成分）が大きくなってその影響が車両の挙動に現われるのを抑制することができる。
【０００９】
こうした本発明の駆動装置において、前記制御手段は、前記モータの回転数が前記共振回転数領域内のときにおいて、前記バッテリの温度が予め定められた所定温度より高いときには、前記バッテリの温度が前記所定温度以下のときに比して小さな周波数を前記カットオフ周波数とする手段である、ものとすることもできる。これは、バッテリの温度が高いときには、バッテリの内部抵抗が小さくなり、バッテリ電流のリプル成分が大きくなりやすい、という理由に基づく。
【００１０】
また、本発明の駆動装置において、前記制御手段は、前記フィルタ後電流を用いて演算される前記バッテリの蓄電割合と前記バッテリの温度とに応じて前記バッテリの入出力制限を設定し、該設定した入出力制限を前記モータの回転数で除して得られるトルク制限の範囲で前記モータのトルク指令を設定する手段である、ものとすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施例としての駆動装置を搭載する電気自動車２０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】モータ３２を含む電機駆動系の構成の概略を示す構成図である。
【図３】バッテリ３６の充放電電流Ｉｂとフィルタ後電流ＦＩｂとの時間変化の様子の一例を示す説明図である。
【図４】実施例の電子制御ユニット５０により実行されるカットオフ周波数設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図５】変形例のハイブリッド自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。
【図６】変形例のハイブリッド自動車２２０の構成の概略を示す構成図である。
【図７】変形例のハイブリッド自動車３２０の構成の概略を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
【実施例】
【００１３】
図１は、本発明の一実施例としての駆動装置を搭載する電気自動車２０の構成の概略を示す構成図であり、図２は、モータ３２を含む電機駆動系の構成の概略を示す構成図である。実施例の電気自動車２０は、図１に示すように、駆動輪２６ａ，２６ｂにデファレンシャルギヤ２４を介して接続された駆動軸２２に動力を入出力可能なモータ３２と、モータ３２を駆動するためのインバータ３４と、例えばリチウムイオン二次電池として構成されたバッテリ３６と、インバータ３４が接続された電力ライン（以下、駆動電圧系電力ラインという）４２とバッテリ３６が接続された電力ライン（以下、電池電圧系電力ラインという）４４とに接続されて駆動電圧系電力ライン４２の電圧ＶＨを調節すると共に駆動電圧系電力ライン４２と電池電圧系電力ライン４４との間で電力のやりとりを行なう昇圧コンバータ４０と、車両全体をコントロールする電子制御ユニット５０と、を備える。
【００１４】
モータ３２は、永久磁石が埋め込まれたロータと三相コイルが巻回されたステータとを備える周知の同期発電電動機として構成されている。インバータ３４は、図２に示すように、６つのスイッチング素子としてのトランジスタＴ１１〜Ｔ１６と、トランジスタＴ１１〜Ｔ１６に逆方向に並列接続された６つのダイオードＤ１１〜Ｄ１６と、により構成されている。トランジスタＴ１１〜Ｔ１６は、駆動電圧系電力ライン４２の正極母線と負極母線とに対してソース側とシンク側となるよう２個ずつペアで配置されており、対となるトランジスタ同士の接続点の各々にモータ３２の三相コイル（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）の各々が接続されている。したがって、インバータ３４に電圧が作用している状態でトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のオン時間の割合を調節することにより、三相コイルに回転磁界を形成でき、モータ３２を回転駆動することができる。駆動電圧系電力ライン４２の正極母線と負極母線とには平滑用のコンデンサ４６が接続されている。
【００１５】
昇圧コンバータ４０は、図２に示すように、２つのトランジスタＴ３１，Ｔ３２とトランジスタＴ３１，Ｔ３２に逆方向に並列接続された２つのダイオードＤ３１，Ｄ３２とリアクトルＬとからなる昇圧コンバータとして構成されている。２つのトランジスタＴ３１，Ｔ３２は、それぞれ駆動電圧系電力ライン４２の正極母線，駆動電圧系電力ライン４２および電池電圧系電力ライン４４の負極母線に接続されており、トランジスタＴ３１，Ｔ３２同士の接続点と電池電圧系電力ライン４４の正極母線とにはリアクトルＬが接続されている。したがって、トランジスタＴ３１，Ｔ３２をオンオフすることにより、電池電圧系電力ライン４４の電力を昇圧して駆動電圧系電力ライン４２に供給したり、駆動電圧系電力ライン４２の電力を降圧して電池電圧系電力ライン４４に供給したりすることができる。電池電圧系電力ライン４４の正極母線と負極母線とには平滑用のコンデンサ４８が接続されている。
【００１６】
電子制御ユニット５０は、ＣＰＵ５２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ５２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ５４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ５６と、図示しない入出力ポートと、を備える。電子制御ユニット５０には、駆動輪２６ａ，２６ｂの回転数を検出する回転数センサ２８ａ，２８ｂからの駆動輪２６ａ，２６ｂの回転数Ｎｗｌ，Ｎｗｒ，モータ３２のロータの回転位置を検出する回転位置検出センサ３２ａからのモータ３２のロータの回転位置θｍや、モータ３２の三相コイルのＶ相，Ｗ相に流れる相電流を検出する電流センサ３３Ｕ，３３Ｖからの相電流Ｉｕ，Ｉｖ，バッテリ３６の端子間に取り付けられた電圧センサ３７ａからの端子間電圧Ｖｂ，バッテリ３６の出力端子に取り付けられた電流センサ３７ｂからの充放電電流Ｉｂ，バッテリ３６に取り付けられた温度センサ３７ｃからの電池温度Ｔｂ，コンデンサ４６の端子間に取り付けられた電圧センサ４６ａからのコンデンサ４６の電圧（駆動電圧系電力ライン４２の電圧）ＶＨ，コンデンサ４８の端子間に取り付けられた電圧センサ４８ａからのコンデンサ４８の電圧（電池電圧系電力ライン４４の電圧）ＶＬ，イグニッションスイッチ６０からのイグニッション信号，シフトレバー６１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ６２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル６３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ６４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル６５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ６６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ６８からの車速Ｖなどが入力ポートを介して入力されている。電子制御ユニット５０からは、インバータ３４のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６へのスイッチング制御信号や昇圧コンバータ４０のトランジスタＴ３１，Ｔ３２へのスイッチング制御信号などが出力ポートを介して出力されている。なお、電子制御ユニット５０は、回転位置検出センサ３２ａにより検出されたモータ３２のロータの回転位置θｍに基づいてモータ３２のロータの電気角θｅや回転角速度ωｍ，回転数Ｎｍを演算したり、電流センサ３７ｂにより検出されたバッテリ３６の充放電電流Ｉｂに基づいてそのときのバッテリ３６から放電可能な電力量の全容量に対する割合である蓄電割合ＳＯＣを演算したり、演算した蓄電割合ＳＯＣと電池温度Ｔｂとに基づいてバッテリ３６を充放電してもよい最大許容電力である入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを演算したりしている。実施例では、カットオフ周波数Ｆｃより大きな周波数の周波数成分を減衰させるローパスフィルタ（ＬＰＦ）処理をバッテリ３６の充放電電流Ｉｂに施してフィルタ後電流ＦＩｂを演算すると共に演算したフィルタ後電流ＦＩｂの積算値に応じた値としてバッテリ３６の蓄電割合ＳＯＣを演算するものとした。図３は、バッテリ３６の充放電電流Ｉｂとフィルタ後電流ＦＩｂとの時間変化の様子の一例を示す説明図である。バッテリ３６の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、こうして得られたバッテリ３６の蓄電割合ＳＯＣと電池温度Ｔｂとに基づいて演算される。
【００１７】
こうして構成された実施例の電気自動車２０では、電子制御ユニット５０は、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに応じて駆動軸２２に出力すべき要求トルクＴｒ＊を設定し、バッテリ３６の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔをモータ３２の回転数Ｎｍで除してモータ３２から出力してもよいトルクの上下限としてのトルク制限Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘを設定し、要求トルクＴｒ＊をトルク制限Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘで制限してモータ３２から出力すべきトルクとしてのトルク指令Ｔｍ＊を設定し、設定したトルク指令Ｔｍ＊でモータ３２が駆動されるようインバータ３４のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６をスイッチング制御する。また、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊とモータ３２の回転数Ｎｍとに応じて駆動電圧系電力ライン４２の目標電圧ＶＨｔａｇを設定し、駆動電圧系電力ライン４２の電圧ＶＨが目標電圧ＶＨｔａｇとなるよう昇圧コンバータ４０のトランジスタＴ３１，Ｔ３２をスイッチング制御する。
【００１８】
次に、こうして構成された実施例の電気自動車２０の動作、特に、カットオフ周波数Ｆｃを設定する処理について説明する。図４は、実施例の電子制御ユニット５０により実行されるカットオフ周波数設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、繰り返し実行される。
【００１９】
カットオフ周波数設定ルーチンが実行されると、電子制御ユニット５０のＣＰＵ５２は、まず、モータ３２の回転数Ｎｍや温度センサ３７ｃからの電池温度Ｔｂを入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。ここで、モータ３２の回転数Ｎｍは、回転位置検出センサ３２ａにより検出されたモータ３２のロータの回転位置θｍに基づいて演算されたものを入力するものとした。
【００２０】
こうしてデータを入力すると、入力したモータ３２の回転数Ｎｍを、昇圧コンバータ４０とコンデンサ４６とコンデンサ４８とからなる回路で共振を生じさせる共振回転数領域の下限回転数Ｎ１および上限回転数Ｎ２と比較する（ステップＳ１１０）。ここで、下限回転数Ｎ１や上限回転数Ｎ２は、リアクトルＬのインダクタンスやコンデンサ４６やコンデンサ４８の容量に応じて定めることができる。下限回転数Ｎ１は、例えば、９００ｒｐｍや１０００ｒｐｍ，１１００ｒｐｍなどを用いることができ、上限回転数Ｎ２は、例えば、１９００ｒｐｍや２０００ｒｐｍ，２１００ｒｐｍなどを用いることができる。モータ３２の回転数Ｎｍが共振回転数領域内のときには、モータ３２の回転数Ｎｍが共振回転数領域外のときに比してバッテリ３６の充放電電流Ｉｂのリプル成分（共振ゲイン）が大きくなりやすい。ステップＳ１１０の判定は、モータ３２の回転状態がバッテリ３６の充放電電流Ｉｂのリプル成分が大きくなりやすい回転状態であるか否かを判定する処理である。
【００２１】
モータ３２の回転数Ｎｍが下限回転数Ｎ１未満のときや上限回転数Ｎ２より大きいときには、モータ３２の回転数Ｎｍは共振回転数領域外であると判断し、所定周波数Ｆｃ１をカットオフ周波数Ｆｃに設定して（ステップＳ１２０）、本ルーチンを終了する。ここで、所定周波数Ｆｃ１は、モータ３２の制御性を高くするために、比較的大きな周波数を用いるものとした。この所定周波数Ｆｃ１は、例えば、９００Ｈｚや１０００Ｈｚや１１００Ｈｚなどを用いることができる。
【００２２】
ステップＳ１１０でモータ３２の回転数Ｎｍが下限回転数Ｎ１以上で上限回転数Ｎ２以下のときには、モータ３２の回転数Ｎｍが共振回転数領域内であると判断し、バッテリ３６の電池温度Ｔｂを閾値Ｔｂｒｅｆと比較する（ステップＳ１３０）。バッテリ３６の電池温度Ｔｂが高いときには、バッテリ３６の電池温度Ｔｂが低いとき（通常の温度範囲のとき）に比してバッテリ３６の内部抵抗が小さくなりバッテリ３６の充放電電流Ｉｂのリプル成分（共振ゲイン）が大きくなりやすい。閾値Ｔｂｒｅｆは、バッテリ３６の温度状態がバッテリ３６の充放電電流Ｉｂのリプル成分（共振ゲイン）が大きくなりやすい温度状態であるか否かを判定するために用いられるものであり、例えば、６０℃や６５℃などを用いることができる。
【００２３】
バッテリ３６の電池温度Ｔｂが閾値Ｔｂｒｅｆ以下のときには、所定周波数Ｆｃ１より小さな所定周波数Ｆｃ２をカットオフ周波数Ｆｃに設定して（ステップＳ１４０）、本ルーチンを終了し、バッテリ３６の電池温度Ｔｂが閾値Ｔｂｒｅｆより高いときには、所定周波数Ｆｃより小さな所定周波数Ｆｃ３をカットオフ周波数Ｆｃに設定して（ステップＳ１５０）、本ルーチンを終了する。ここで、所定周波数Ｆｃ２は、例えば、４００Ｈｚや５００Ｈｚ，６００Ｈｚなどを用いることができ、所定周波数Ｆｃ３は、例えば、８０Ｈｚや１００Ｈｚ，１２０Ｈｚなどを用いることができる。
【００２４】
上述の図３を用いて、モータ３２の回転数Ｎｍや電池温度Ｔｂに応じてカットオフ周波数Ｆｃを設定する理由について説明する。まず、実施例では、上述したように、電流センサ３７ｂにより検出されたバッテリ３６の充放電電流Ｉｂにローパスフィルタ処理を施してフィルタ後電流ＦＩｂを演算すると共にそのフィルタ後電流ＦＩｂの積算値に応じて蓄電割合ＳＯＣを演算し、その蓄電割合ＳＯＣと電池温度Ｔｂとに応じてバッテリ３６の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを設定し、バッテリ３６の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲でトルク指令Ｔｍ＊を設定してモータ３２を駆動制御する（インバータ３４をスイッチング制御する）。
【００２５】
モータ３２の回転数Ｎｍや電池温度Ｔｂに拘わらず比較的大きな固定値（例えば、所定周波数Ｆｃ１など）をローパスフィルタ処理におけるカットオフ周波数Ｆｃとして用いる場合、フィルタ後電流ＦＩｂとしては、バッテリ３６の充放電電流Ｉｂのうち比較的大きな周波数の周波数成分まで残る（減衰しない）ことになる。このため、バッテリ３６の充放電電流Ｉｂの変化に対するフィルタ後電流ＦＩｂの追従性が高くなり、バッテリ３６の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの追従性が高くなり、モータ３２の制御性を高くすることができるものの、バッテリ３６の充放電電流Ｉｂの脈動（リプル成分）が大きいときにはフィルタ後電流ＦＩｂのリプル成分も大きくなりやすく、それに応じてバッテリ３６の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔが変動し、その影響が車両の挙動に現われる可能性がある。
【００２６】
一方、モータ３２の回転数Ｎｍや電池温度Ｔｂに拘わらず比較的小さな固定値（例えば、所定周波数Ｆｃ３など）をカットオフ周波数Ｆｃとして用いる場合、フィルタ後電流ＦＩｂとしては、バッテリ３６の充放電電流Ｉｂのうち比較的小さな周波数の周波数成分だけが残ることになる。このため、フィルタ後電流ＦＩｂのリプル成分が大きくなるのが抑制され、バッテリ３６の充放電電流Ｉｂのリプル成分が大きいときでもその影響が車両に現われるのを抑制することができるものの、バッテリ３６の充放電電流Ｉｂの変化に対するフィルタ後電流ＦＩｂの追従性が低くなり、モータ３２の制御性が低下する可能性がある。
【００２７】
実施例では、これらを踏まえて、モータ３２の回転数Ｎｍが共振回転数領域外のとき，モータ３２の回転数Ｎｍが共振回転数領域内でバッテリ３６の電池温度Ｔｂが閾値Ｔｂｒｅｆ以下のとき，モータ３２の回転数Ｎｍが共振回転数領域内でバッテリ３６の電池温度Ｔｂが閾値Ｔｂｒｅｆより高いときの順にカットオフ周波数Ｆｃを小さくする、即ち、バッテリ３６の充放電電流Ｉｂのリプル成分が大きくなりやすいほどカットオフ周波数Ｆｃを小さくするものとした。これにより、モータ３２の回転数Ｎｍが共振回転数領域外のとき、即ち、バッテリ３６の充放電電流Ｉｂのリプル成分がそれほど大きくならないときには、バッテリ３６の充放電電流Ｉｂに対するフィルタ後電流ＦＩｂの追従性を高くしてモータ３２の制御性を高くすることができる。また、モータ３２の回転数Ｎｍが共振回転数領域内でバッテリ３６の電池温度Ｔｂが閾値Ｔｂｒｅｆより高いとき、即ち、バッテリ３６の充放電電流Ｉｂのリプル成分が大きくなりやすいときには、フィルタ後電流ＦＩｂのリプル成分が大きくなるのを抑制することができ、その影響が車両の挙動に現われるのを抑制することができる。
【００２８】
以上説明した実施例の電気自動車２０によれば、カットオフ周波数Ｆｃより大きな周波数の周波数成分を減衰させるローパスフィルタ処理を電流センサ３７ｂにより検出されたバッテリ３６の充放電電流Ｉｂに施して得られるフィルタ後電流ＦＩｂをモータ３２の制御に用いるものにおいて、モータ３２の回転数Ｎｍが昇圧コンバータ４０を含む回路の共振回転数領域（下限回転数Ｎ１〜上限回転数Ｎ２の領域）外のときには所定周波数Ｆｃ１をカットオフ周波数Ｆｃに設定し、モータ３２の回転数Ｎｍが共振回転数領域内のときには所定周波数Ｆｃ１より小さな所定周波数Ｆｃ２または所定周波数Ｆｃ３をカットオフ周波数Ｆｃに設定するから、モータ３２の回転数Ｎｍが共振回転数領域外のときには、バッテリ３６の充放電電流Ｉｂに対するフィルタ後電流ＦＩｂの追従性を高くしてモータ３２の制御性を高くすることができ、モータ３２の回転数Ｎｍが共振回転数領域内のときには、フィルタ後電流ＦＩｂのリプル成分が大きくなるのを抑制することができ、フィルタ後電流ＦＩｂのリプル成分の影響が車両の挙動に現われるのを抑制することができる。
【００２９】
また、実施例の電気自動車２０によれば、モータ３２の回転数Ｎｍが共振回転数領域内のときにおいて、バッテリ３６の電池温度Ｔｂが閾値Ｔｂｒｅｆ以下のときには所定周波数Ｆｃ２をカットオフ周波数Ｆｃに設定し、バッテリ３６の電池温度Ｔｂが閾値Ｔｂｒｅｆより高いときには所定周波数Ｆｃ２より小さな所定周波数Ｆｃ３をカットオフ周波数Ｆｃに設定するから、バッテリ３６の電池温度Ｔｂに応じて、モータ３２の制御性を高くしたり車両の挙動をより適正にしたりすることができる。
【００３０】
実施例の電気自動車２０では、モータ３２の回転数Ｎｍが共振回転数領域内のときには、バッテリ３６の電池温度Ｔｂが閾値Ｔｂｒｅｆ以下のときには所定周波数Ｆｃ２をカットオフ周波数Ｆｃに設定し、バッテリ３６の電池温度Ｔｂが閾値Ｔｂｒｅｆより高いときには所定周波数Ｆｃ２より小さな所定周波数Ｆｃ３をカットオフ周波数Ｆｃに設定するものとしたが、電池温度Ｔｂに拘わらず、所定周波数Ｆｃ２または所定周波数Ｆｃ３をカットオフ周波数Ｆｃに設定するものとしてもよい。
【００３１】
実施例では、駆動輪２６ａ，２６ｂに接続された駆動軸２２に動力を入出力可能なモータ３２を備える電気自動車２０に適用するものしたが、例えば、図５の変形例のハイブリッド自動車１２０に例示するように、遊星歯車機構１２６を介して駆動軸２２に接続されたエンジン１２２およびモータ１２４と、駆動軸２２に動力を入出力可能なモータ３２と、を備えるハイブリッド自動車１２０に適用するものとしてもよい。また、図６の変形例のハイブリッド自動車２２０に例示するように、エンジン１２２のクランクシャフトに接続されたインナーロータ２３２と駆動輪２６ａ，２６ｂに連結された駆動軸２２に接続されたアウターロータ２３４とを有しエンジン１２２からの動力の一部を駆動軸２２に伝達すると共に残余の動力を電力に変換する対ロータ電動機２３０を備えるものとしてもよい。さらに、図７の変形例のハイブリッド自動車３２０に例示するように、駆動軸２２に変速機３３０を介してモータ３２を取り付けると共に、モータ３２の回転軸にクラッチ３２９を介してエンジン１２２を接続する構成とし、エンジン１２２からの動力をモータ３２の回転軸と変速機３３０とを介して駆動軸２２に出力すると共にモータ３２からの動力を変速機３３０を介して駆動軸２２に出力するハイブリッド自動車３２０に適用するものとしてもよい。これらのハイブリッド自動車１２０，２２０，３２０では、バッテリ３６の充放電電流Ｉｂにローパスフィルタ処理を施して得られるフィルタ後電流ＦＩｂとバッテリ３６の端子間電圧Ｖｂとの積としてバッテリ３６の充放電電力Ｐｂを演算すると共に、演算したバッテリ３６の充放電電力Ｐｂがバッテリ３６の蓄電割合ＳＯＣに応じて設定されるバッテリ３６の充放電要求パワーＰｂ＊になるようモータ３２（図５の例ではモータ３２およびモータ１２４）を制御してバッテリ３６の充放電制御を行なうものとしてもよい。この場合、実施例と同様に、モータ３２の回転数Ｎｍやバッテリ３６の電池温度Ｔｂに応じてカットオフ周波数Ｆｃを設定することにより、実施例と同様の効果を奏することができる。
【００３２】
実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、モータ３２が「モータ」に相当し、バッテリ３６が「バッテリ」に相当し、昇圧コンバータ４０が「昇圧コンバータ」に相当し、コンデンサ４６が「駆動電圧系コンデンサ」に相当し、コンデンサ４８が「電池電圧系コンデンサ」に相当し、電流センサ３７ｂが「電流センサ」に相当し、図４のカットオフ周波数設定ルーチンを実行する電子制御ユニット５０が「制御手段」に相当する。
【００３３】
なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
【００３４】
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、駆動装置の製造産業などに利用可能である。
【符号の説明】
【００３６】
２０ 電気自動車、２２ 駆動軸、２４ デファレンシャルギヤ、２６ａ，２６ｂ 駆動輪、３２ モータ、３２ａ 回転位置検出センサ、３３Ｕ，３３Ｖ 電流センサ、３４ インバータ、３６ バッテリ、３７ａ 電圧センサ、３７ｂ 電流センサ、３７ｃ 温度センサ、４０ 昇圧コンバータ、４２ 駆動電圧系電力ライン、４４ 電池電圧系電力ライン、４６，４８ コンデンサ、４６ａ，４８ａ 電圧センサ、５０ 電子制御ユニット、５２ ＣＰＵ、５４ ＲＯＭ、５６ ＲＡＭ、６０ イグニッションスイッチ、６１ シフトレバー、６２ シフトポジションセンサ、６３ アクセルペダル、６４ アクセルペダルポジションセンサ、６５ ブレーキペダル、６６ ブレーキペダルポジションセンサ、６８ 車速センサ、１２０，２２０，３２０ ハイブリッド自動車、１２２ エンジン、１２４ モータ、１２６ 遊星歯車機構、２３０ 対ロータ電動機、２３２ インナーロータ、２３４ アウターロータ、３２９ クラッチ、３３０ 変速機、Ｄ１１〜Ｄ１６，Ｄ３１，Ｄ３２ ダイオード、Ｌ リアクトル、Ｔ１１〜Ｔ１６，Ｔ３１，Ｔ３２ トランジスタ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータと、バッテリと、リアクトルを有し前記バッテリが接続された電池電圧系の電力を昇圧して前記モータが接続された駆動電圧系に供給可能な昇圧コンバータと、前記駆動電圧系に取り付けられた駆動電圧系コンデンサと、前記電池電圧系に取り付けられた電池電圧系コンデンサと、前記バッテリから入出力されるバッテリ電流を検出する電流センサと、カットオフ周波数より大きな周波数の周波数成分を減衰させるローパスフィルタ処理を前記電流センサにより検出されたバッテリ電流に施して得られるフィルタ後電流を考慮して前記モータのトルク指令を設定すると共に該設定したトルク指令で前記モータが駆動されるよう該モータを制御する制御手段と、を備える駆動装置であって、
前記制御手段は、前記モータの回転数が前記昇圧コンバータを含む回路の共振回転数領域内のときには、前記モータの回転数が前記共振回転数領域外のときに比して小さな周波数を前記カットオフ周波数とする手段である、
駆動装置。
【請求項２】
請求項１記載の駆動装置であって、
前記制御手段は、前記モータの回転数が前記共振回転数領域内のときにおいて、前記バッテリの温度が予め定められた所定温度より高いときには、前記バッテリの温度が前記所定温度以下のときに比して小さな周波数を前記カットオフ周波数とする手段である、
駆動装置。
【請求項１】
モータと、バッテリと、リアクトルを有し前記バッテリが接続された電池電圧系の電力を昇圧して前記モータが接続された駆動電圧系に供給可能な昇圧コンバータと、前記駆動電圧系に取り付けられた駆動電圧系コンデンサと、前記電池電圧系に取り付けられた電池電圧系コンデンサと、前記バッテリから入出力されるバッテリ電流を検出する電流センサと、カットオフ周波数より大きな周波数の周波数成分を減衰させるローパスフィルタ処理を前記電流センサにより検出されたバッテリ電流に施して得られるフィルタ後電流を考慮して前記モータのトルク指令を設定すると共に該設定したトルク指令で前記モータが駆動されるよう該モータを制御する制御手段と、を備える駆動装置であって、
前記制御手段は、前記モータの回転数が前記昇圧コンバータを含む回路の共振回転数領域内のときには、前記モータの回転数が前記共振回転数領域外のときに比して小さな周波数を前記カットオフ周波数とする手段である、
駆動装置。
【請求項２】
請求項１記載の駆動装置であって、
前記制御手段は、前記モータの回転数が前記共振回転数領域内のときにおいて、前記バッテリの温度が予め定められた所定温度より高いときには、前記バッテリの温度が前記所定温度以下のときに比して小さな周波数を前記カットオフ周波数とする手段である、
駆動装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−９９１７７（Ｐ２０１３−９９１７７Ａ）
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４１７１８（Ｐ２０１１−２４１７１８）
【出願日】平成２３年１１月２日（２０１１．１１．２）
【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２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２日（２０１１．１１．２）
【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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