JP2020058164A - 制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】受信機に係るノイズレベルの悪化を抑制しつつ、モータを適切に制御する。【解決手段】制御装置（１００）は、車両（１）に搭載されたモータ（１１）を制御する。当該制御装置は、モータに電気的に接続されたインバータ（１１０）の制御に用いられるキャリア信号の周波数を決定する決定手段（１３０）を備える。決定手段は、車両と放送用電波を発信する施設との間の距離が長い場合は、該距離が短い場合に比べて低い周波数を、キャリア信号の周波数として決定する。決定手段は、上記距離に対応したキャリア信号の周波数が、所定周波数より低い第１周波数である場合であって、モータの電源としてのバッテリ（１２）の電流が所定電流値より高いという条件、及び、インバータのリアクトルの温度が所定温度より高いという条件の少なくとも一方の条件が成立した場合、上記所定周波数より高い第２周波数を、キャリア信号の周波数として決定する。【選択図】図３

Description

本発明は、車両に搭載されたモータを制御する制御装置の技術分野に関する。

この種の装置によりモータが制御される際に生成される高周波信号に起因して、例えばラジオ等の放送用電波の受信機に係るノイズレベルが悪化することがある。この問題に対して、例えば、（ｉ）ＤＣ−ＤＣコンバータのスイッチング周波数を、ＡＭ放送波の隣接する放送周波数差の整数倍の周波数とする、または、（ｉｉ）ＡＭ放送波の選局周波数を検出し、ＤＣ−ＤＣコンバータのスイッチング周波数の整数倍の周波数が、選局周波数に対して規定周波数差を有するようにスイッチング周波数を選択する、技術が提案されている（特許文献１参照）。

特開２００２−３３５６７２号広報

特許文献１に記載された技術は、ＡＭ放送の受信障害を解消するという観点のみからスイッチング周波数が選択されており、改善の余地がある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、受信機に係るノイズレベルの悪化を抑制しつつ、モータを適切に制御することができる制御装置を提供することを課題とする。

本発明の一態様に係る制御装置は、駆動源としてのモータと、前記モータの電源としてのバッテリと、放送用電波を受信可能な受信機と、を備える車両において、前記モータを制御する制御装置であって、一端が前記モータに電気的に接続されるとともに、他端が前記バッテリに電気的に接続されたインバータと、前記インバータの制御に用いられるキャリア信号を生成する生成手段と、前記生成手段により生成されるキャリア信号の周波数を決定する決定手段と、前記車両と、前記放送用電波を発信する施設との間の距離を検出する第１検出手段と、前記バッテリと前記モータとの間を流れる電流を検出する第２検出手段と、前記インバータに含まれるリアクトルの温度を検出する第３検出手段と、を備え、前記決定手段は、前記検出された距離が長い場合は、前記検出された距離が短い場合に比べて低い周波数を、前記キャリア信号の周波数として決定し、前記決定手段は、前記検出された距離に対応した前記キャリア信号の周波数が、所定周波数より低い第１周波数である場合であって、前記検出された電流が所定電流値より高いという条件、及び、前記検出された温度が所定温度より高いという条件の少なくとも一方の条件が成立した場合、前記所定周波数より高い第２周波数を、前記キャリア信号の周波数として決定するというものである。

実施形態に係る制御装置の構成を示すブロック図である。 放送用電波の発信源と自車両との間の距離と、キャリア周波数との関係の一例を示す図である。 実施形態に係る制御装置の動作を示すフローチャートである。

制御装置に係る実施形態について図１乃至図３を参照して説明する。

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

図１において、制御装置１００は、車両１に搭載されている。車両１は、その駆動源としてのモータ１１と、該モータ１１の電源としてのバッテリ１２と、例えばラジオやテレビ等の放送用電波の受信機２０とを備えている。

制御装置１００は、インバータ１１０、キャリア信号生成部１２０、キャリア周波数選択部１３０、距離検知部１４０、電流センサ３１及び温度センサ３２を備えて構成されている。電流センサ３１は、モータ１１とバッテリ１２との間に流れる電流を検出する。温度センサ３２は、インバータ１１０に含まれるリアクトル（図示せず）の温度を検出する。

インバータ１１０は、その一端がモータ１１に電気的に接続されるとともに、その他端がバッテリ１２に電気的に接続される。キャリア信号生成部１２０は、インバータ１１０をＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御するためのキャリア信号を生成する。尚、インバータ１１０及びキャリア信号生成部１２０には、既存の各種態様を適用可能であるので、その詳細な説明は省略する。

距離検知部１４０は、車両１の位置と、放送用電波の発信源（例えば放送用アンテナが設置されている施設：以降、適宜“基地局”と称する）との間の距離（以降、適宜“距離Ｌ”と称する）を検知する。尚、車両１の位置は、例えばＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ）の出力に基づいて取得すればよい。基地局の位置は、例えば地図情報に基づいて取得すればよい。受信機２０が受信している放送用電波の周波数によって基地局が異なるのであれば、受信機２０が現在受信している放送用電波の周波数に対応する基地局の位置を、地図情報に基づいて取得すればよい。

キャリア周波数選択部１３０は、キャリア信号生成部１２０により生成されるキャリア信号の周波数を選択する。キャリア周波数選択部１３０は特に、距離Ｌに応じて、キャリア信号の周波数を選択する。

具体的には、図２（ａ）に示すように、距離Ｌが距離Ｌ１より短い場合、キャリア周波数選択部１３０は、周波数ｆ１をキャリア信号の周波数として選択する。距離Ｌが距離Ｌ１以上であり、且つ距離Ｌ２より短い場合、キャリア周波数選択部１３０は、周波数ｆ２（＜ｆ１）をキャリア信号の周波数として選択する。距離Ｌが距離Ｌ２以上である場合、キャリア周波数選択部１３０は、原則、周波数ｆ３（＜ｆ２）をキャリア信号の周波数として選択する（例外については後述する）。

ここで、図２（ｂ）に示すように、周波数ｆ１及びｆ２は、熱設計の観点からインバータ１１０の保護に好適な周波数帯に含まれる周波数である。他方、周波数ｆ３は、インバータ１１０をＰＷＭ制御可能なキャリア信号の周波数の範囲内、且つ、受信機２０に対するインバータ１１０に起因するスイッチングノイズの影響を好適に抑制可能な周波数帯に含まれる周波数である。図２（ｂ）における周波数ｆｂは、前者の周波数帯と後者の周波数帯との境界の周波数である。この周波数ｆｂは、例えばインバータ１１０の仕様や、インバータ１１０を構成する部品の特性等に応じて変化する。

尚、キャリア周波数選択部１３０は、例えば距離Ｌが長くなるほど、キャリア信号の周波数が低くなるように、周波数を選択してもよい。

（動作）
上述のごとく構成された制御装置１００の動作について図３のフローチャートを参照して説明する。

図３において、キャリア周波数選択部１３０は、受信機２０がＯＮであるか否かを判定する（ステップＳ１０１）。ステップＳ１０１の処理において、受信機２０がＯＮではない（即ち、ＯＦＦである）と判定された場合（ステップＳ１０１：Ｎｏ）、当該処理は終了される。この場合、キャリア周波数選択部１３０は、キャリア信号の周波数として、例えばモータ１１の動作状態に応じた周波数を選択する。この場合、所定時間（例えば数十ミリ秒から数百ミリ秒）経過した後に、ステップＳ１０１の処理が行われる。

ステップＳ１０１の処理において、受信機２０がＯＮであると判定された場合（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）、距離検知部１４０は、車両１の位置を示す位置情報を取得する（ステップＳ１０２）。このステップＳ１０２の処理では更に、距離検知部１４０により距離Ｌが検知される。そして、キャリア周波数選択部１３０は、該検知された距離Ｌを取得する。

次に、キャリア周波数選択部１３０は、距離Ｌが距離Ｌ１より短いか否かを判定する（ステップＳ１０３）。ステップＳ１０３の処理において、距離Ｌが距離Ｌ１より短いと判定された場合（ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）、キャリア周波数選択部１３０は、周波数ｆ１を、キャリア信号の周波数として設定する（ステップＳ１０４）。その後、所定時間経過した後に、ステップＳ１０１の処理が行われる（なぜなら、車両１が走行していれば、距離Ｌが変化するからである）。

ステップＳ１０３の処理において、距離Ｌが距離Ｌ１より短くないと判定された場合（ステップＳ１０３：Ｎｏ）、キャリア周波数選択部１３０は、距離Ｌが距離Ｌ２より短いか否かを判定する（ステップＳ１０５）。ステップＳ１０５の処理において、距離Ｌが距離Ｌ２より短いと判定された場合（ステップＳ１０５：Ｙｅｓ）、キャリア周波数選択部１３０は、周波数ｆ２を、キャリア信号の周波数として設定する（ステップＳ１０６）。その後、所定時間経過した後に、ステップＳ１０１の処理が行われる。

ステップＳ１０５の処理において、距離Ｌが距離Ｌ２より短くないと判定された場合（ステップＳ１０５：Ｎｏ）、キャリア周波数選択部１３０は、周波数ｆ３を、キャリア信号の周波数として仮に選択する（ステップＳ１０７）。ステップＳ１０７の処理と並行して又は相前後して、キャリア周波数選択部１３０は、電流センサ３１により検出されたバッテリ電流Ｉｂを取得するとともに（ステップＳ１０８）、温度センサ３２により検出されたインバータ１１０に含まれるリアクトルの温度ＬＴを取得する（ステップＳ１０９）。

次に、キャリア周波数選択部１３０は、バッテリ電流Ｉｂが閾値電流Ｉｂｔｈより大きいという第１条件、及び、温度ＬＴが閾値温度ＬＴｔｈより大きいという第２条件の少なくとも一方の条件が成立したか否かを判定する（ステップＳ１１０）。ステップＳ１１０の処理において、上記少なくとも一方の条件が成立したと判定された場合（ステップＳ１１０：Ｙｅｓ）、キャリア周波数選択部１３０は、周波数ｆ３に代えて周波数ｆ２を、キャリア信号の周波数として選択する（ステップＳ１１１）。その後、所定時間経過した後に、ステップＳ１０１の処理が行われる。このステップＳ１１１の処理が、上述した、距離Ｌが距離Ｌ２以上である場合の例外に相当する。

ステップＳ１１０の処理において、上記第１条件及び第２条件のいずれも成立していないと判定された場合（ステップＳ１１０：Ｎｏ）、キャリア周波数選択部１３０は、周波数ｆ３を、キャリア信号の周波数として選択する。その後、所定時間経過した後に、ステップＳ１０１の処理が行われる。

尚、閾値電流Ｉｂｔｈは、キャリア信号の周波数を、距離Ｌに対応する周波数（ここでは、周波数ｆ３）とは異なる周波数（ここでは、周波数ｆ２）にするか否かを決定する値であり、予め固定値として、又は、何らかの物理量若しくはパラメータに応じた可変値として設定されている。このような閾値電流Ｉｂは、経験的若しくは実験的に又はシミュレーションによって、例えばバッテリ電流Ｉｂと、該バッテリ電流Ｉｂに起因するリアクトルの発熱量との関係を求め、該求められた関係に基づいて設定すればよい。

閾値温度ＬＴｔｈは、閾値電流Ｉｂと同様に、キャリア信号の周波数を、距離Ｌに対応する周波数とは異なる周波数にするか否かを決定する値であり、予め固定値として、又は、何らかの物理量若しくはパラメータに応じた可変値として設定されている。このような閾値温度ＬＴｔｈは、例えばリアクトルの温度特性に基づく許容温度範囲と、温度センサ３２の検出誤差等に基づいて、該許容温度範囲の上限値から所定値だけ小さな値として設定すればよい。

（技術的効果）
本願発明者の研究によれば、以下の事項が判明している。即ち、キャリア信号の周波数が上昇すると、インバータ１１０に起因するスイッチングノイズの周波数特性が変化するとともに、ノイズレベルが増大する。他方で、キャリア信号の周波数が低下すると、ノイズレベルは低減されるが、インバータ１１０に含まれるリアクトルの温度が上昇しやすくなる。

受信機２０が受信する放送用電波の強度は、車両１が、該放送用電波を発信する基地局から離れるほど弱くなる。キャリア信号の周波数が一定である場合、車両１と基地局との間の距離Ｌが大きくなるほど、受信機２０に対するインバータ１１０に起因するスイッチングノイズの影響は大きくなる。

当該制御装置１００では、キャリア周波数選択部１３０により、距離Ｌが比較的長い場合は、距離Ｌが比較的短い場合に比べて低い周波数が、キャリア信号の周波数として選択される。この結果、距離Ｌが比較的長い場合は、距離Ｌが比較的短い場合に比べて、ノイズレベルが低減される。

他方で、距離Ｌが比較的長い場合（本実施形態では、距離Ｌが距離Ｌ２以上である場合）には、バッテリ電流Ｉｂが閾値電流Ｉｂｔｈより大きいという第１条件、及び、温度ＬＴが閾値温度ＬＴｔｈより大きいという第２条件の少なくとも一方の条件が成立したことを条件に、キャリア周波数選択部１３０により、距離Ｌに対応した周波数（本実施形態では、周波数ｆ３）より高い周波数（本実施形態では、周波数ｆ２）が、キャリア信号の周波数として選択される。この結果、キャリア信号の周波数が低下することに起因するリアクトルの温度上昇が抑制されるとともに、ノイズレベルがある程度低減される。

このように、当該制御装置１００によれば、受信機２０に対するインバータ１１０に起因するスイッチングノイズの影響の抑制と、インバータ１１０の保護とを両立することができる。

以上に説明した実施形態から導き出される発明の各種態様を以下に説明する。

発明の一態様に係る制御装置は、駆動源としてのモータと、前記モータの電源としてのバッテリと、放送用電波を受信可能な受信機と、を備える車両において、前記モータを制御する制御装置であって、一端が前記モータに電気的に接続されるとともに、他端が前記バッテリに電気的に接続されたインバータと、前記インバータの制御に用いられるキャリア信号を生成する生成手段と、前記生成手段により生成されるキャリア信号の周波数を決定する決定手段と、前記車両と、前記放送用電波を発信する施設との間の距離を検出する第１検出手段と、前記バッテリと前記モータとの間を流れる電流を検出する第２検出手段と、前記インバータに含まれるリアクトルの温度を検出する第３検出手段と、を備え、前記決定手段は、前記検出された距離が長い場合は、前記検出された距離が短い場合に比べて低い周波数を、前記キャリア信号の周波数として決定し、前記決定手段は、前記検出された距離に対応した前記キャリア信号の周波数が、所定周波数より低い第１周波数である場合であって、前記検出された電流が所定電流値より高いという条件、及び、前記検出された温度が所定温度より高いという条件の少なくとも一方の条件が成立した場合、前記所定周波数より高い第２周波数を、前記キャリア信号の周波数として決定するというものである。

上述の実施形態においては、「キャリア信号生成部１２０」が「生成手段」の一例に相当し、「キャリア周波数選択部１３０」が「決定手段」の一例に相当し、「距離検知部１４０」が「第１検出手段」の一例に相当し、「電流センサ３１」が「第２検出手段」の一例に相当し、「温度センサ３２」が「第３検出手段」の一例に相当する。上述の実施形態に係る「閾値電流Ｉｂｔｈ」が「所定電流値」の一例に相当し、「閾値温度ＴＬｔｈ」が「所定温度」の一例に相当し、「周波数ｆｂ」が「所定周波数」の一例に相当し、「周波数ｆ３」が「第１周波数」の一例に相当し、「周波数ｆ２」が「第２周波数」の一例に相当する。

当該制御装置では、第１検出手段により検出された距離（即ち、車両と、放送用電波を発信する施設との間の距離）が長い場合は、該距離が短い場合に比べて低い周波数がキャリア信号の周波数として決定される。上記距離が長いほど、受信機が受信する放送用電波の強度は弱くなるが、キャリア信号の周波数が低下すれば、インバータに起因するノイズレベルが低減されるので、結果として、受信機に係るノイズレベルの悪化が抑制される。

ただし、キャリア信号の周波数が低下すると、インバータに含まれるリアクトルの温度が上昇しやすくなる。このため、当該制御装置では、リアクトル等の部品の保護の観点から、上記距離に対応したキャリア信号の周波数が第１周波数である場合であっても、第２検出手段により検出された電流が所定電流値より高いという条件、及び、第３検出手段により検出された温度が所定温度より高いという条件の少なくとも一方の条件が成立した場合、上記第１周波数よりも高い第２周波数が、キャリア信号の周波数として決定される。この結果、リアクトルの温度上昇が抑制される。加えて、受信機に係るノイズレベルの悪化が、ある程度抑制されることが期待できる。

このように、当該制御装置によれば、受信機に係るノイズレベルの悪化を抑制しつつ、例えばインバータの熱劣化を抑制して、モータを適切に制御することができる。

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

１…車両、１１…モータ、１２…バッテリ、２０…受信機、３１…電流センサ、３２…温度センサ、１００…制御装置、１１０…インバータ、１２０…キャリア信号生成部、１３０…キャリア周波数選択部、１４０…距離検知部

Claims (1)

1. 駆動源としてのモータと、前記モータの電源としてのバッテリと、放送用電波を受信可能な受信機と、を備える車両において、前記モータを制御する制御装置であって、
   一端が前記モータに電気的に接続されるとともに、他端が前記バッテリに電気的に接続されたインバータと、
   前記インバータの制御に用いられるキャリア信号を生成する生成手段と、
   前記生成手段により生成されるキャリア信号の周波数を決定する決定手段と、
   前記車両と、前記放送用電波を発信する施設との間の距離を検出する第１検出手段と、
   前記バッテリと前記モータとの間を流れる電流を検出する第２検出手段と、
   前記インバータに含まれるリアクトルの温度を検出する第３検出手段と、
   を備え、
   前記決定手段は、前記検出された距離が長い場合は、前記検出された距離が短い場合に比べて低い周波数を、前記キャリア信号の周波数として決定し、
   前記決定手段は、前記検出された距離に対応した前記キャリア信号の周波数が、所定周波数より低い第１周波数である場合であって、前記検出された電流が所定電流値より高いという条件、及び、前記検出された温度が所定温度より高いという条件の少なくとも一方の条件が成立した場合、前記所定周波数より高い第２周波数を、前記キャリア信号の周波数として決定する
   ことを特徴とする制御装置。

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