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公開番号2021103938
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210715
出願番号2020126877
出願日20200727
発明の名称モータ駆動装置
出願人トヨタ自動車株式会社
代理人特許業務法人太陽国際特許事務所
主分類H02P 27/08 20060101AFI20210618BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】モータへの要求トルクが大きくなる場合にキャリア周波数を確実に変更する。
【解決手段】PCU14は、キャリア周波数に応じて変調した駆動信号を供給することで、移動体の動力源としてのMG12を駆動する。モータ駆動制御ECU18によって実現される予測部は、MG12への要求トルクを予測する。そして、モータ駆動制御ECU18によって実現される制御部は、予測部によってMG12への要求トルクが大きくなると予測された場合に、PCU14のキャリア周波数を変更する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
キャリア周波数に応じて変調した駆動信号を供給することで、移動体の動力源としてのモータを駆動する駆動部と、
前記モータへの要求トルクを予測する予測部と、
前記予測部によって前記モータへの要求トルクが大きくなると予測された場合に、前記駆動部のキャリア周波数を変更する制御部と、
を含むモータ駆動装置。
続きを表示(約 1,100 文字)【請求項2】
前記制御部は、前記予測部によって前記モータへの要求トルクが大きくなると予測された場合に、前記キャリア周波数を、変更前の前記キャリア周波数と比較して、前記モータからEMIノイズを発生させ難いキャリア周波数へ変更する請求項1記載のモータ駆動装置。
【請求項3】
前記移動体は車両であり、
前記予測部は、前記モータの動作履歴と、アクセル開度、前記車両がこれから走行する道路の勾配、および、前記車両の重量の少なくとも1つと、に基づいて、前記モータへの要求トルクを予測する請求項1または請求項2記載のモータ駆動装置。
【請求項4】
前記予測部は、前記モータの回転数とトルクとの関係を表すトルクカーブにより規定される前記モータの駆動領域上で、前記モータへの要求トルクの推移を予測し、
前記駆動領域のうち少なくともトルクが所定値以上の高トルク領域は、前記モータの回転数の方向に沿って複数の部分領域に分割され、前記部分領域の各々に前記キャリア周波数が予め設定され、
前記制御部は、前記予測部によって予測された前記モータへの要求トルクのピークが前記高トルク領域に入る場合に、前記ピークにおけるキャリア周波数が低くなるように前記部分領域の境界位置を移動させることで、前記キャリア周波数の変更を行う請求項1〜請求項3の何れか1項記載のモータ駆動装置。
【請求項5】
前記移動体は車両であり、
前記駆動部は、第1モータおよび第2モータを含む複数のモータを駆動するように構成されており、
前記第1モータの回転数とトルクとの関係を表す第1トルクカーブ、および前記第2モータの回転数とトルクとの関係を表す第2トルクカーブを変更することで前記車両の走行モードを変更する走行モード変更部をさらに備え、
前記制御部は、前記走行モード変更部によって変更された前記第1トルクカーブおよび前記第2トルクカーブに基づいてキャリア周波数の変更を行う請求項1に記載のモータ駆動装置。
【請求項6】
前記走行モード変更部は、前記第1トルクカーブおよび前記第2トルクカーブにおけるトルクの上限を変更することで走行モードを変更する請求項5に記載のモータ駆動装置。
【請求項7】
前記予測部は、前記走行モード変更部がトルクの上限値を上げた前記第1トルクカーブおよび前記第2トルクカーブの少なくとも一方に対して、前記要求トルクを予測するタイミングを遅らせる請求項6に記載のモータ駆動装置。
【請求項8】
前記駆動部は、車両の前輪の動力源である前記第1モータ、および車両の後輪の動力源である前記第2モータをそれぞれ駆動する請求項5〜7の何れか1項に記載のモータ駆動装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明はモータ駆動装置に関する。
続きを表示(約 5,400 文字)【背景技術】
【0002】
特許文献1には、モータ駆動システムから発生するEMI(Electro Magnetic Interference)ノイズ(電磁波ノイズともいう)のうち、発生させたくないEMIノイズの周波数値を設定し、設定した周波数値のキャリア周波数を発生させないようにキャリア周波数を決定する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開2006−288100号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
例えば、上り勾配の大きい道路に車両が差し掛かったなどの場合、車両の動力源であるモータに対しては瞬間的に大きなトルクの発生が要求される。特許文献1に記載の技術では、モータに対して瞬間的に大きなトルクの発生が要求されると、キャリア周波数の変更が間に合わない可能性がある。これによりEMIノイズを発生させてしまい、他の機器へ悪影響を与えるなどの不都合が発生する可能性がある。
【0005】
本発明は上記事実を考慮して成されたもので、モータへの要求トルクが大きくなる場合にキャリア周波数を確実に変更できるモータ駆動装置を得ることが目的である。
【課題を解決するための手段】
【0006】
請求項1記載の発明に係るモータ駆動装置は、キャリア周波数に応じて変調した駆動信号を供給することで、移動体の動力源としてのモータを駆動する駆動部と、前記モータへの要求トルクを予測する予測部と、前記予測部によって前記モータへの要求トルクが大きくなると予測された場合に、前記駆動部のキャリア周波数を変更する制御部と、を含んでいる。
【0007】
請求項1記載の発明では、モータへの要求トルクが実際に大きくなるよりも前に、キャリア周波数を予め変更しておくことができるので、モータへの要求トルクが大きくなる場合にキャリア周波数を確実に変更することができる。
【0008】
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記制御部は、前記予測部によって前記モータへの要求トルクが大きくなると予測された場合に、前記キャリア周波数を、変更前の前記キャリア周波数と比較して、前記モータからEMIノイズを発生させ難いキャリア周波数へ変更する。
【0009】
請求項2記載の発明では、モータへの要求トルクが大きくなると予測された場合に、モータからEMIノイズを発生させ難いキャリア周波数へ変更するので、モータへの要求トルクが大きくなる場合のEMIノイズの発生を抑制することができる。
【0010】
請求項3記載の発明は、請求項1または請求項2記載の発明において、前記移動体は車両であり、前記予測部は、前記モータの動作履歴と、アクセル開度、前記車両がこれから走行する道路の勾配、および、前記車両の重量の少なくとも1つと、に基づいて、前記モータへの要求トルクを予測する。
【0011】
請求項3記載の発明では、アクセル開度、道路の勾配、および、車両の重量の少なくとも1つを用いることにより、モータへの要求トルクを予測する精度を向上させることができる。
【0012】
請求項4記載の発明は、請求項1〜請求項3の何れか1項記載の発明において、前記予測部は、前記モータの回転数とトルクとの関係を表すトルクカーブにより規定される前記モータの駆動領域上で、前記モータへの要求トルクの推移を予測し、前記駆動領域のうち少なくともトルクが所定値以上の高トルク領域は、前記モータの回転数の方向に沿って複数の部分領域に分割され、前記部分領域の各々に前記キャリア周波数が予め設定され、前記制御部は、前記予測部によって予測された前記モータへの要求トルクのピークが前記高トルク領域に入る場合に、前記ピークにおけるキャリア周波数が低くなるように前記部分領域の境界位置を移動させることで、前記キャリア周波数の変更を行う。
【0013】
請求項4記載の発明によれば、モータへの要求トルクのピークが高トルク領域に入る場合に、前記ピークにおけるキャリア周波数を低くしてEMIノイズの発生を抑制することを、部分領域の境界位置を移動させるという簡易な処理で実現することができる。
【0014】
請求項5記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記移動体は車両であり、前記駆動部は、第1モータおよび第2モータを含む複数のモータを駆動するように構成されており、前記第1モータの回転数とトルクとの関係を表す第1トルクカーブ、および前記第2モータの回転数とトルクとの関係を表す第2トルクカーブを変更することで前記車両の走行モードを変更する走行モード変更部をさらに備え、前記制御部は、前記走行モード変更部によって変更された前記第1トルクカーブおよび前記第2トルクカーブに基づいてキャリア周波数の変更を行う。
【0015】
請求項5記載の発明によれば、駆動部は、第1モータおよび第2モータを含む複数のモータを駆動する。このため、1個のモータを駆動源とした車両と比較して、車両の走行性能が向上する。また、走行モード変更部は、第1トルクカーブおよび第2トルクカーブを変更することで車両の走行モードを変更する。これにより、燃費優先および加速性能優先など運転者の要望に応じて走行モードを変更することができる。
【0016】
ここで、制御部は、走行モード変更部によって変更された第1トルクカーブおよび第2トルクカーブに基づいてキャリア周波数の変更を行う。これにより、走行モードの変更によって第1モータおよび第2モータのそれぞれのトルクカーブが変更された場合であっても、制御部がキャリア周波数を適宜変更することでEMIノイズの発生を抑制することができる。
【0017】
請求項6記載の発明は、請求項5記載の発明において、前記走行モード変更部は、前記第1トルクカーブおよび前記第2トルクカーブにおけるトルクの上限を変更することで走行モードを変更する。
【0018】
請求項6記載の発明によれば、例えば、走行モード変更部が第1トルクカーブおよび第2トルクカーブにおけるトルクの上限値を設定する、又はトルクの上限値を下げることで、燃費優先で走行する走行モードに変更できる。また逆に、走行モード変更部が第1トルクカーブおよび第2トルクカーブにおけるトルクの上限値を解除する、又はトルクの上限値を上げることで、加速性能優先で走行する走行モードに変更できる。
【0019】
請求項7記載の発明は、請求項6記載の発明において、前記予測部は、前記走行モード変更部がトルクの上限値を上げた前記第1トルクカーブおよび前記第2トルクカーブの少なくとも一方に対して、前記要求トルクを予測するタイミングを遅らせる。
【0020】
請求項7記載の発明によれば、例えば、走行モード変更部が第1トルクカーブの上限値を上げた場合、トルクのピークがより高いトルク値となる。このため、要求トルクを予測するタイミングを遅らせることで、より高いトルク値で要求トルクのピークを予測することとなり、ピークの位置をより正確に予測することができる。走行モード変更部が第1トルクカーブの上限値を上げた場合も同様に、要求トルクを予測するタイミングを遅らせることで、ピークの位置をより正確に予測することができる。
【0021】
請求項8記載の発明は、請求項5〜請求項7の何れか1項記載の発明において、前記駆動部は、車両の前輪の動力源である前記第1モータ、および車両の後輪の動力源である前記第2モータをそれぞれ駆動する。
【0022】
請求項8記載の発明によれば、車両の前輪が第1モータによって駆動され、後輪が第2モータによって駆動される。これにより、車両の前輪および後輪の一方のみをモータで駆動する構成と比較して、車両の走行性能を向上することができる。
【発明の効果】
【0023】
本発明は、モータへの要求トルクが大きくなる場合にキャリア周波数を確実に変更できる、という効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【0024】
第1実施形態に係るモータ駆動システムの概略構成を示すブロック図である。
第1実施形態におけるモータ駆動制御ECUの機能ブロック図である。
MGの駆動領域(全体)を示す線図である。
MGの駆動領域のうち図3の拡大領域を拡大して示す線図である。
モータ駆動制御処理を示すフローチャートである。
アクセル開度の履歴の一例を示す線図である。
MGに対する要求トルクのピーク位置を推定する処理を説明するための線図である。
部分領域の境界の位置をMGの回転数の方向に沿って移動させる処理を説明するための線図である。
第2実施形態に係るモータ駆動システムが適用された車両の概略図であり、後席に乗員が着座していない状態を示す図である。
車両の前席および後席に乗員が着座している状態を示す概略図である。
部分領域の境界の位置をMGの回転数の方向に対して傾斜させて移動させる処理を説明するための線図である。
第3実施形態に係るモータ駆動システムの概略構成を示すブロック図である。
第3実施形態に係るモータ駆動システムが適用された車両の概略図であり、車両の前席および後席に乗員が着座している状態を示す図である。
第3実施形態におけるモータ駆動制御ECUの機能ブロック図である。
第3実施形態における第1MGの駆動領域を示す線図である。
第3実施形態における第2MGの駆動領域を示す線図である。
第2MGに対する要求トルクのピーク位置を推定する処理を説明するための線図である。
走行モード変更処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0025】
以下、図面を参照して本発明の実施形態の一例を詳細に説明する。
【0026】
〔第1実施形態〕
図1に示すモータ駆動システム10は、移動体の一例である車両に搭載され、車両を走行させる動力源であるモータとして動作したり発電機として動作するモータ・ジェネレータ(以下「MG」という)12、パワー・コントロール・ユニット(以下「PCU」という)14およびバッテリ16を含んでいる。バッテリ16はPCU14に接続されており、PCU14にはMG12が接続されている。なお、MG12はモータの一例である。
【0027】
PCU14は、直流電力の交流電力への変換および交流電力の直流電力への変換が可能なインバータを含んでいる。MG12がモータとして動作する場合には、バッテリ16からPCU14を経由してMG12へ電力が供給される。このとき、PCU14は、後述するモータ駆動制御ECU18から入力されたキャリア周波数に応じて変調した駆動信号をMG12へ供給することでMG12を駆動する。MG12はモータの一例であり、PCU14は駆動部の一例である。なお、MG12が発電機として動作する場合には、MG12で発電された電力がPCU14を経由してバッテリ16に供給されることで、バッテリ16が充電される。
【0028】
PCU14にはモータ駆動制御ECU18が接続されており、モータ駆動制御ECU18には、アクセル開度センサ36、モータ回転数センサ38、モータトルクセンサ40、勾配予測ECU44および車重検出ECU50が接続されている。なお、PCU14およびモータ駆動制御ECU18はモータ駆動装置の一例である。
【0029】
アクセル開度センサ36は、車両のアクセルペダルの開度(アクセル開度)を検出し、モータ回転数センサ38は、MG12の出力軸の回転数を検出し、モータトルクセンサ40は、MG12の出力軸の発生トルクを検出する。勾配予測ECU44には、車両の現在位置を検出するGPS(global positioning system)センサ42が接続されている。勾配予測ECU44は、GPSセンサ42によって検出された車両の現在位置を地図情報と照合することで、車両がこれから走行する道路の勾配を予測する。
【0030】
車重検出ECU50には、車両の車内を撮影する車内カメラ46および車両の各シートに設けられた着座センサ48の少なくとも一方が接続されている。車重検出ECU50は、車内カメラ46および着座センサ48の少なくとも一方によって検出された車両の乗車人数に基づいて、車両の重量を検出する。なお、車両の重量の検出には、例えば車両のサスペンションのストローク量などの別のパラメータを用いてもよい。
(【0031】以降は省略されています)

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