JP4583998B2

JP4583998B2 - 移動体の制御装置

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Publication number: JP4583998B2
Application number: JP2005107730A
Authority: JP
Inventors: 克成松本; 亨脇本; 芳光高橋
Original assignee: Nippon Soken Inc; Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp; Soken Inc
Priority date: 2005-04-04
Filing date: 2005-04-04
Publication date: 2010-11-17
Anticipated expiration: 2025-04-04
Also published as: JP2006288153A

Description

本発明は、移動体の制御装置に関し、特に、移動体に搭載された電動機において発生する部分放電量に応じて電動機および電気機器を制御する制御装置に関する。

近年、環境問題対策の１つとして、電動機からの駆動力により走行するハイブリッド車、燃料電池車、電気自動車などの車両が注目されている。このような車両には、電動機に電力を供給するインバータ回路等の電気機器が搭載され、高電圧で電動機を駆動するため、絶縁を確保する必要がある。

たとえば、特開２００２−６２３３０号公報（特許文献１）は、コイルターン間絶縁層の健全性を高感度で評価する回転電機装置を開示する。この回転電機装置は、複数回のターン数のコイルからなる巻線を有する。回転電機装置は、サージ電圧を発生する電源装置と、ターン間絶縁層の部分放電を検出する部分放電検出手段と、検出した部分放電量を評価する測定判定手段を具備する。回転電機装置は、巻線の線路側端子にサージ電圧を印加し、巻線の線路側に近いコイルのターン間に高い電圧を生じさせてターン間絶縁層に部分放電を発生させる。回転電機装置は、検出した部分放電量とサージ電圧の大きさ及びその立ち上がり部分の急峻度との関係を測定し、この関係よりターン間絶縁層の部分放電を他の絶縁層の部分放電と区別して判定する。

特許文献１において開示された回転電機装置によると、ターン間絶縁層の部分放電を他の絶縁層（コイル対地絶縁層）の部分放電と区別して判定するので、コイルターン間絶縁層の健全性を高感度で評価することができる。また、回転電機のターン間絶縁層の絶縁性能の劣化を未然に防止することができ、回転電機装置の信頼性を向上させることができる。
特開２００２−６２３３０号公報

ところで、電動機が搭載される車両が高地あるいは高湿度の環境下で走行する場合を想定する。このような環境下であると、大気圧の低下あるいは高湿度であることに起因して、空気の誘電率は上昇する傾向にある。空気の誘電率が上昇すると、電気機器および電動機においては、絶縁体内の部分放電量が増加するという問題がある。部分放電量が増加すると、絶縁体の絶縁性能が劣化し、さらには、耐久寿命が劣化するという問題がある。

特許文献１に開示された回転電機装置においては、上述したように車両が移動することによる環境の変化まで考慮されていない。特に、高地あるいは高湿度の環境下での部分放電量の増加について考慮されていない。そのため、このような環境に応じて絶縁性能の劣化を抑制することができないという問題がある。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、発生する部分放電量に応じて、絶縁性能を確保する移動体の制御装置を提供することである。

第１の発明に係る移動体の制御装置は、電動機が搭載された移動体の制御装置である。移動体には、電動機に電力を供給する電気機器が搭載される。この制御装置は、電動機において発生する部分放電に対応する物理量を検知するための検知手段と、電動機を制御するための制御手段とを含む。制御手段は、検知された物理量に応じて、電動機および電気機器に供給される電圧値を設定するための設定手段と、設定された電圧値に基づいて、電動機を制御するための手段とを含む。

第１の発明によると、制御手段は、検知された部分放電に対応する物理量（たとえば、予め定められた期間の相間電圧の、部分放電に対応する予め定められた周波数帯におけるパワースペクトルのピーク値あるいは積算値）に応じて、電動機および電気機器に供給される電圧値を設定する。制御手段は、設定された電圧値に基づいて、電動機を制御する。たとえば、検知された部分放電に対応する物理量に基づいて、部分放電量が、絶縁体の絶縁性能の劣化の促進を抑制できる許容範囲内になるように、電動機および電気機器に供給される電圧値を設定することにより（たとえば、部分放電量の増加前の電圧値の上限よりも低くなるように電圧値の上限を設定することにより）、大気圧が低いあるいは高湿度の環境下において移動体（たとえば、車両）が移動（走行）する場合、空気の誘電率が上昇しても、部分放電量の増加を抑制することができる。そのため、車両の移動により環境が変化しても、電動機および電気機器の内部の絶縁体の絶縁性能の悪化を抑制することができる。したがって、部分放電量に応じて、絶縁性能を確保する移動体の制御装置を提供することができる。

第２の発明に係る移動体の制御装置においては、第１の発明の構成に加えて、設定手段は、検知された物理量が予め定められた値よりも大きくなると、電圧値の上限が低くなるように設定するための手段を含む。

第２の発明によると、設定手段は、検知された物理量（たとえば、予め定められた期間の相間電圧の、部分放電に対応する予め定められた周波数帯におけるパワースペクトルのピーク値あるいは積算値）が予め定められた値よりも大きくなると、電圧値の上限が低くなるように設定することにより、部分放電量の増加を抑制することができる。したがって、たとえば、部分放電量が、絶縁体の絶縁性能の促進を抑制できる許容範囲内になるように電圧値の上限を設定することにより、大気圧が低いあるいは高湿度の環境下において移動体（たとえば、車両）が移動（走行）する場合、空気の誘電率が上昇しても、部分放電量の増加を抑制することができる。そのため、電動機および電気機器の内部の絶縁体の絶縁性能の悪化を抑制することができる。

第３の発明に係る移動体の制御装置は、電動機が搭載された移動体の制御装置である。この制御装置は、電動機において発生する部分放電に対応する物理量を検知するための検知手段と、電動機を制御するための制御手段とを含む。制御手段は、検知された物理量に応じて、電動機の制御に関連した制御値を設定するための設定手段と、設定された制御値に基づいて、電動機を制御するための手段とを含む。

第３の発明によると、制御手段は、検知された物理量（たとえば、予め定められた期間の相間電圧の、部分放電に対応する予め定められた周波数帯におけるパワースペクトルのピーク値あるいは積算値）に応じて、電動機の制御に関連した制御値（たとえば、インバータにおけるスイッチング素子と駆動回路との間に設けられるゲート抵抗の抵抗値）を設定する。制御手段は、設定された制御値に基づいて、電動機を制御する。たとえば、検知された部分放電に対応する物理量に基づいて、部分放電量が、絶縁体の絶縁性能の劣化の促進を抑制できる許容範囲内になるように、電動機の制御に関連した制御値を設定することにより（たとえば、部分放電量の増加前のゲート抵抗の抵抗値よりも大きくなるように抵抗値を設定することにより）、大気圧が低いあるいは高湿度の環境下において移動体（たとえば、車両）が移動（走行）する場合、空気の誘電率が上昇しても、部分放電量の増加を抑制することができる。そのため、車両の移動により環境が変化しても、電動機および電気機器の内部の絶縁体の絶縁性能の悪化を抑制することができる。したがって、部分放電量に応じて、絶縁性能を確保する移動体の制御装置を提供することができる。

第４の発明に係る移動体の制御装置においては、第３の発明の構成に加えて、移動体には、電動機に電力を供給するインバータが搭載される。インバータは、スイッチング素子とスイッチング素子を開閉する駆動回路とを含む。制御値は、スイッチング素子と駆動回路との間に設けられるゲート抵抗の抵抗値である。

第４の発明によると、制御値は、スイッチング素子と駆動回路との間に設けられるゲート抵抗の抵抗値である。部分放電量の増加前のゲート抵抗の抵抗値よりも大きくなるように抵抗値を設定すると、スイッチング電圧の立ち上がりが緩やかになるため、サージ電圧のピーク値を低減させることができる。そのため、空気の誘電率が上昇しても、サージ電圧のピーク値を低減させることにより、部分放電量の増加を抑制することができる。そのため、電動機および電気機器の内部の絶縁体の絶縁性能の悪化を抑制することができる。

第５の発明に係る移動体の制御装置においては、第４の発明の構成に加えて、設定手段は、検知された物理量が予め定められた値よりも大きくなると、抵抗値が大きくなるように設定するための手段を含む。

第５の発明によると、設定手段は、検知された物理量（たとえば、予め定められた期間の相間電圧の、部分放電に対応する予め定められた周波数帯におけるパワースペクトルのピーク値あるいは積算値）が予め定められた値よりも大きくなると、抵抗値が大きくなるように設定することにより、スイッチング電圧の立ち上がりが緩やかになるため、サージ電圧のピーク値を低減させることができる。したがって、たとえば、部分放電量が、絶縁体の絶縁性能の劣化の促進を抑制できる許容範囲内になるように抵抗値を設定することにより、空気の誘電率が上昇しても、部分放電量の増加を抑制することができる。そのため、電動機および電気機器の内部の絶縁体の絶縁性能の悪化を抑制することができる。

第６の発明に係る移動体の制御装置においては、第１〜５のいずれかの発明の構成に加えて、設定手段は、電動機の状態に応じて、電圧値と抵抗値とのうちのいずれか一方を設定するための手段を含む。

第６の発明によると、設定手段は、電動機の状態に応じて、電圧値と抵抗値とのうちのいずれか一方を設定する。たとえば、電動機において要求される負荷が低負荷である場合には、電動機および電気機器に供給されるシステム電圧の電圧値を低く設定することにより、インバータの効率の悪化を抑制しつつ、絶縁性能を確保することができる。一方、電動機において要求される負荷が高負荷である場合には、インバータのゲート抵抗の抵抗値を大きく設定することにより、モータ性能および効率の悪化を抑制しつつ、絶縁性能を確保することができる。したがって、電圧値と抵抗値とのうちのいずれか一方を設定することにより、絶縁性能の悪化を抑制しつつ、要求される負荷に応じて電動機を制御することができる。

第７の発明に係る移動体の制御装置においては、第１〜６のいずれかの発明の構成に加えて、電動機は、三相交流同期電動機である。検知手段は、電動機の相間の電圧を検知するための手段と、検知された予め定められた期間の電圧の、部分放電に対応する予め定められた周波数帯におけるパワースペクトルを、物理量として検知するための手段とを含む。

第７の発明によると、検知手段は、三相交流同期電動機である電動機の相間の電圧を検知して、検知された予め定められた期間の電圧の、部分放電に対応する予め定められた周波数帯におけるパワースペクトルを、物理量として検知する。相間の電圧には、部分放電に対応する周波数帯の電圧変動が含まれる。そのため、たとえば、検知されたパワースペクトルのピーク値あるいは積算値が予め定められた値よりも大きくなると、部分放電量が、電動機および電気機器の内部の絶縁体の絶縁性能の劣化を促進する部分放電量となっていることを検知することができる。したがって、検知されたパワースペクトルに応じて、電動機および電気機器に供給される電圧値の上限が低くなるように（あるいは、ゲート抵抗の抵抗値が大きくなるように）設定することにより、大気圧が低いあるいは高湿度の環境下で移動体（たとえば、車両）が移動（走行）する場合、空気の誘電率が上昇しても、部分放電量の増加を抑制することができる。そのため、電動機および電気機器の内部の絶縁体の絶縁性能の悪化を抑制することができる。

第８の発明に係る移動体の制御装置においては、第１〜６のいずれかの発明の構成に加えて、電動機は、三相交流同期電動機である。検知手段は、電動機の相間の電流を検知するための手段と、検知された予め定められた期間の電流の、部分放電に対応する予め定められた周波数帯におけるパワースペクトルを、物理量として検知するための手段とを含む。

第８の発明によると、検知手段は、三相交流同期電動機である電動機の相間の電流を検知して、検知された予め定められた期間の電流の、部分放電に対応する予め定められた周波数帯におけるパワースペクトルを、物理量として検知する。相間の電流には、部分放電に対応する周波数帯の電流が含まれる。そのため、たとえば、検知されたパワースペクトルのピーク値あるいは積算値が予め定められた値よりも大きくなると、部分放電量が、電動機および電気機器の内部の絶縁体の絶縁性能の劣化を促進する部分放電量となっていることを検知することができる。したがって、検知されたパワースペクトルに応じて、電動機および電気機器に供給される電圧値の上限が低くなるように（あるいは、ゲート抵抗の抵抗値が大きくなるように）設定することにより、大気圧が低いあるいは高湿度の環境下で移動体（たとえば、車両）が移動（走行）する場合、空気の誘電率が上昇しても、部分放電量の増加を抑制することができる。そのため、電動機および電気機器の内部の絶縁体の絶縁性能の悪化を抑制することができる。

第９の発明に係る移動体の制御装置においては、第１〜６のいずれかの発明の構成に加えて、検知手段は、電動機において発生する電磁波に基づく起電力を検知するための起電力検知手段と、検知された予め定められた期間の起電力の、予め定められた期間における部分放電に対応する予め定められた周波数帯におけるパワースペクトルを、物理量として検知するための手段とを含む。

第９の発明によると、検知手段は、電動機において発生する電磁波に基づく起電力を検知して、検知された予め定められた期間の起電力の、部分放電に対応する予め定められた周波数帯におけるパワースペクトルを、物理量として検知する。電動機において発生する電磁波には、部分放電に基づいて発生する電磁波も含まれている。すなわち、電磁波に基づく起電力には、部分放電に対応する周波数帯の起電力が含まれる。そのため、たとえば、検知されたパワースペクトルのピーク値あるいは積算値が予め定められた値よりも大きくなると、部分放電量が、電動機および電気機器の内部の絶縁体の絶縁性能の劣化を促進する部分放電量となっていることを検知することができる。したがって、検知されたパワースペクトルに応じて、電動機および電気機器に供給される電圧値の上限が低くなるように（あるいは、ゲート抵抗の抵抗値が大きくなるように）設定することにより、大気圧が低いあるいは高湿度の環境下で移動体（たとえば、車両）が移動（走行）する場合、空気の誘電率が上昇しても、部分放電量の増加を抑制することができる。そのため、電動機および電気機器の内部の絶縁体の絶縁性能の悪化を抑制することができる。

第１０の発明に係る移動体の制御装置においては、第９の発明の構成に加えて、起電力検知手段は、電動機の周囲に設けられた複数のコイルを含むループアンテナである。

第１０の発明によると、電動機の周囲に複数のコイルを設けて構成されるループアンテナにより、電動機において発生する電磁波に基づく起電力を精度よく検知することができる。ループアンテナにより電動機において発生する電磁波には、部分放電に基づいて発生する電磁波を含む。したがって、部分放電に基づく電磁波の起電力を精度よく検知することができる。

第１１の発明に係る移動体の制御装置においては、第１〜６のいずれかの発明の構成に加えて、電動機には、電動機の回転角を検知するレゾルバが設けられる。検知手段は、レゾルバから出力される予め定められた期間の検知信号の、部分放電に対応する予め定められた周波数帯におけるパワースペクトルを、物理量として検知するための手段とを含む。

第１１の発明によると、検知手段は、電動機の回転角を検知するレゾルバから出力される予め定められた期間の検知信号の、部分放電に対応する予め定められた周波数帯におけるパワースペクトルを、物理量として検知する。電動機から部分放電に基づいて発生する電磁波によりレゾルバを構成するコイルには、予め定められた周波数帯の起電力が発生する。そのため、たとえば、検知されたパワースペクトルのピーク値あるいは積算値が予め定められた値よりも大きくなると、部分放電量が、電動機および電気機器の内部の絶縁体の絶縁性能の劣化を促進する部分放電量となっていることを検知することができる。したがって、検知されたパワースペクトルに応じて、電動機および電気機器に供給される電圧値の上限が低くなるように（あるいは、ゲート抵抗の抵抗値が大きくなるように）設定することにより、大気圧が低いあるいは高湿度の環境下で移動体（たとえば、車両）が移動（走行）する場合、空気の誘電率が上昇しても、部分放電量の増加を抑制することができる。そのため、電動機および電気機器の内部の絶縁体の絶縁性能の悪化を抑制することができる。

第１２の発明に係る移動体の制御装置においては、第１〜６のいずれかの発明の構成に加えて、検知手段は、電動機の周囲のオゾン濃度を物理量として検知するための手段を含む。

第１２の発明によると、検知手段は、電動機の周囲のオゾン濃度を物理量として検知する。電動機において部分放電が発生すると、電動機の周囲のオゾン濃度が増加する傾向にある。そのため、検知されたオゾン濃度が予め定められた値よりも大きくなると、部分放電量が、電動機および電気機器の内部の絶縁体の絶縁性能の劣化を促進する部分放電量となっていることを検知することができる。したがって、検知されたオゾン濃度が予め定められた値よりも大きくなると、電動機および電気機器に供給される電圧値の上限が低くなるように（あるいは、ゲート抵抗の抵抗値が大きくなるように）設定することにより、大気圧が低いあるいは高湿度の環境下で移動体（たとえば、車両）が移動（走行）する場合、空気の誘電率が上昇しても、部分放電量の増加を抑制することができる。そのため、電動機および電気機器の内部の絶縁体の絶縁性能の悪化を抑制することができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態に係る移動体の制御装置ついて説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰り返さない。なお、本発明において移動体は、電動機が搭載された移動体であれば特に限定されるものではなく、たとえば、ハイブリッド車両、電気自動車あるいは燃料電池自動車であってもよい。本実施の形態において移動体はハイブリッド車両として説明する。

＜第１の実施の形態＞
図１に示すように、本実施の形態に係る移動体の制御装置が搭載される車両には、ＨＶ−ＥＣＵ（Hybrid Vehicle-Electronic Control Unit）１００と、ＤＣ／ＤＣコンバータ４００と、電池５００と、インバータ６００と、モータ７００とが搭載される。

電池５００は、充電可能な二次電池であれば、特に限定されるものではないが、たとえば、ニッケル水素電池であってもよいし、リチウムイオン電池であってもよい。

ＤＣ／ＤＣコンバータ４００は、電池５００の直流電圧を昇圧する。ＤＣ／ＤＣコンバータ４００は、ＨＶ−ＥＣＵ１００から受信した制御信号に応じて、昇圧電圧を制御する。

インバータ６００は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４００において昇圧された直流電圧を交流電圧に変換する。インバータ６００は、ＨＶ−ＥＣＵ１００から受信した制御信号に応じて、モータ７００に供給する交流電圧を制御する。。

モータ７００は、電動機であって、インバータ６００から供給される交流電圧に基づいて駆動する。モータ７００は、たとえば、三相交流同期電動機である。モータ７００は、車両の駆動輪（図示せず）に連結され、供給される交流電圧に応じた駆動力を駆動輪に発生させる。

ここで、車両が走行する際には、ＤＣ／ＤＣコンバータ４００、インバータ６００およびモータ７００の作動に応じて、内部の絶縁体に部分放電が発生する。この部分放電量は、大気圧の変化に対応して増減する。すなわち、図２に示すように、大気圧と部分放電量との関係は、大気圧が低下すると、部分放電量は増加する傾向にある。また、インバータ６００に供給される直流電圧が上昇すると、部分放電量は増加する傾向にある。特に、部分放電量がＣ（１）以上となる領域は、内部の絶縁体の絶縁性能の劣化が促進する領域である。これは、高地等の大気圧が低いあるいは高湿度の環境下においては、空気の誘電率が上昇するためである。したがって、このような環境下で車両が走行する場合においては、部分放電量が増加して、ＤＣ／ＤＣコンバータ４００、インバータ６００およびモータ７００の内部の絶縁体の絶縁性能が劣化する可能性がある。

そこで、本実施の形態においては、ＨＶ−ＥＣＵ１００が、モータ７００において発生する部分放電に対応する物理量に応じて、インバータ６００およびモータ７００に供給される電圧値を設定して、設定された電圧値に基づいて、モータ７００を制御する点に特徴を有する。

具体的には、モータ７００の相間の電圧に基づいて部分放電に対応する物理量が検知される。図３に示すように、モータ７００において部分放電が発生したときの相間の電圧の波形は、スイッチングサージによる電圧変動に、部分放電による電圧変動が重畳した波形となる。このとき、スイッチングサージによる電圧変動の周波数帯が１ＭＨｚから１０ＭＨｚまでであることに対して、部分放電による電圧変動の周波数帯は１０Ｍｚから４ＧＨｚまでである。

本実施の形態に係る車両の制御装置が搭載される車両には、図４に示すように、電圧計１０２と、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）回路１０４と、演算回路１０６とがさらに搭載される。本実施の形態においては、これらの構成により、相間の電圧からパワースペクトルを算出して、１０ＭＨｚ以上の周波数帯のパワースペクトルの積算値を算出する。

電圧計１０２は、モータ７００の相間を接続する。なお、電圧計１０２は、モータ７００の３つの相間のうちのいずれか１つの相間に設けられるようにすればよい。電圧計１０２は、相間の電圧を検知して、ＦＦＴ回路１０４に対して、検知された電圧に対応する信号を出力する。

ＦＦＴ回路１０４は、電圧計１０２から入力された検知信号の時系列データのうち予め定められた期間のデータをフーリエ変換して、パワースペクトルを算出する。なお、予め定められた期間は、特に限定されるものではない。また、フーリエ変換については、周知の技術を用いればよいため、その詳細な説明は行なわない。ＦＦＴ回路１０４は、算出されたパワースペクトルを演算回路１０６に出力する。ＦＦＴ回路１０４により予め定められた期間の時系列データがフーリエ変換されると、周波数とパワースペクトルとの関係は、図５に示すような関係となる。なお、図５において、５ＫＨｚは、キャリア周波数を示す。

演算回路１０６は、ＦＦＴ回路１０４から入力されたパワースペクトルのうち、部分放電に対応する周波数帯である１０ＭＨｚ以上のパワースペクトルを積算する。積算する周波数帯は、１０ＭＨｚ以上であれば特に限定されるものではないが、部分放電に対応する周波数帯が１０ＭＨｚから４ＧＨｚまでであることから、好ましくは、積算する周波数帯は、１０ＭＨｚから４ＧＨｚまでであることが望ましい。すなわち、本実施の形態においては、図５に示すように、１０ＭＨｚから４ＧＨｚまでの周波数帯における、部分放電が発生している場合のパワースペクトル（実線）の積算値から部分放電が発生していない場合のパワースペクトル（破線）の積算値の差（斜線部分の面積）を、モータ７００において発生した部分放電に対応する積算値として算出する。演算回路１０６は、算出された積算値をＨＶ−ＥＣＵ１００に出力する。

なお、本実施の形態において、ＦＦＴ回路１０４および演算回路１０６は、ＨＶ−ＥＣＵ１００と別体的に設けられるハードウェアにより実現されるものとして説明するが、特にこのような構成に限定されるものではない。たとえば、ＦＦＴ回路１０４および演算回路１０６は、ＨＶ−ＥＣＵ１００に一体的に設けられるハードウェアにより実現されてもよいし、ＨＶ−ＥＣＵ１００で実行されるプログラム（ソフトウェア）により実現されてもよい。また、本実施の形態において「部分放電に対応する物理量」は、予め定められた期間の相間の電圧の、部分放電に対応する周波数帯におけるパワースペクトルの積算値である。

ＨＶ−ＥＣＵ１００は、演算回路１０６から入力された積算値が予め定められた値よりも大きいと、部分放電量が増加しているといえるため、インバータ６００およびモータ７００に供給される電圧値の上限を低くなるように設定する。以下の説明では、電圧値の上限をＶｍａｘとして記載する。

図６を参照して、本実施の形態において、ＨＶ−ＥＣＵ１００で実行されるプログラムの制御構造について説明する。

ステップ（以下、ステップをＳと記載する）１０００にて、ＨＶ−ＥＣＵ１００は、部分放電に対応する周波数帯のパワースペクトルの積算値を検知する。具体的には、部分放電に対応するパワースペクトルの積算値が演算回路１０６からＨＶ−ＥＣＵ１００に対して入力される。ＦＦＴ回路１０４は、電圧計１０２から入力された予め定められた期間の検知信号をフーリエ変換して、パワースペクトルを算出する。演算回路１０６は、ＦＦＴ回路１０４から入力されたパワースペクトルのうち、１０ＭＨｚから４ＧＨｚまでのパワースペクトルの積算値から部分放電が発生していない場合の積算値との差を算出する。部分放電が発生していない場合の積算値は、予め算出された値である。演算回路１０６は、部分放電に対応する積算値として算出された差分をＨＶ−ＥＣＵ１００に入力する。

Ｓ１１００にて、ＨＶ−ＥＣＵ１００は、演算回路１０６から入力された積算値が予め定められた値αより小さいか否かを判断する。予め定められた値αは、特に限定される値でなく、実験的に適合される値である。積算値が予め定められた値αよりも小さいと判断されると（Ｓ１１００にてＹＥＳ）、処理はＳ１２００に移される。もしそうでないと（Ｓ１１００にてＮＯ）、処理はＳ１３００に移される。

Ｓ１２００にて、ＨＶ−ＥＣＵ１００は、Ｖｍａｘを上限値として設定する。Ｖｍａｘは、特に限定される値ではなく、初期値として予め設定される電圧の上限値である。Ｓ１３００にて、ＨＶ−ＥＣＵ１００は、Ｖｍａｘ×βを上限値として設定する。

なお、βは、１よりも小さい値であって、Ｖｍａｘ×βを上限値として設定したときに、インバータ６００およびモータ７００において発生する部分放電量が、絶縁体の絶縁性能の劣化の促進が抑制できる範囲内になる値であれば、特に限定される値ではない。Ｓ１５００にて、ＨＶ−ＥＣＵ１００は、設定された上限値を、昇圧電圧の最大値として、ＤＣ／ＤＣコンバータ４００を制御する。

以上のような構造およびフローチャートに基づく本実施の形態に係る車両の制御装置の動作について説明する。

電圧計１０２により検知されたモータ７００の相間の電圧の時系列データのうち予め定められた期間のデータが、ＦＦＴ回路１０４において、フーリエ変換されて、パワースペクトルが算出される。演算回路１０６において、算出されたパワースペクトルのうち、１０ＭＨｚから４ＧＨｚまでのパワースペクトル値が積算され、部分放電が発生していない場合の積算値との差により部分放電に対応する積算値が算出され、ＨＶ−ＥＣＵ１００に入力される（Ｓ１０００）。

大気圧が低地における大気圧であって、演算回路１０６から入力された積算値が予め定められた値αよりも小さいと（Ｓ１１００にてＹＥＳ）、初期値であるＶｍａｘが上限値として設定される（Ｓ１２００）。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ４００からインバータ６００へと供給される電圧が制御される（Ｓ１４００）。このとき、ＤＣ／ＤＣコンバータ４００は、設定された上限値Ｖｍａｘを超えないように制御される。

一方、車両が、高湿度の環境下で走行している場合、あるいは、車両が山間部等の高地を走行しているときのように、大気圧が低下した環境下で走行している場合には、空気の誘電率が上昇し、モータ７００において発生する部分放電量が増加する。このとき、演算回路１０６から入力された積算値が予め定められた値αよりも大きくなると（Ｓ１１００にてＮＯ）、Ｖｍａｘ×βが上限値として設定される（Ｓ１３００）。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ４００からインバータ６００へと供給される電圧が制御される（Ｓ１４００）。このとき、ＤＣ／ＤＣコンバータ４００は、設定された上限値Ｖｍａｘ×βを超えないように制御される。βは１よりも小さい値であるため、上限値は、積算値が予め定められた値αよりも小さい場合と比べて、小さくなるように設定される。そのため、モータ７００において発生する部分放電量の増加が抑制される。

以上のようにして、本実施の形態に係る車両の制御装置によると、電圧計により検知された相間の電圧をＦＦＴ回路によりフーリエ変換して、演算回路において部分放電に対応するパワースペクトルの積算値が算出される。ＨＶ−ＥＣＵは、算出された積算値が予め定められた値よりも大きくなると、部分放電量が、絶縁体の絶縁性能の劣化の促進が抑制できる範囲内になるように、モータおよびインバータに供給される電圧の上限値を、部分放電量の増加前の電圧の上限値よりも低くなるように上限値を設定する。これにより、大気圧が低いあるいは高湿度の環境下において車両が走行する場合、空気の誘電率が上昇しても、部分放電量の増加を抑制することができる。そのため、車両が移動することにより環境が変化しても、モータおよびインバータの内部の絶縁体の絶縁性能の悪化を抑制することができる。したがって、部分放電量に応じて、絶縁性能を確保する車両の制御装置を提供することができる。

なお、本実施の形態においては、部分放電に対応する積算値を、部分放電が発生している場合の積算値と部分放電が発生していない場合の積算値との差に応じて電圧の上限値を設定したが、部分放電が発生している場合の１０ＭＨｚから４ＧＨｚまでの周波数帯のパワースペクトルの積算値に基づいて電圧の上限値を設定するようにしてもよい。

また、積算値の計算は、予め定められた時間間隔ごと行なうようにしてもよいし、ＨＶ−ＥＣＵ１００がモータ７００を制御するプログラムを実行する時間ごとに行なうようにしてもよく特に限定されるものではない。

さらに、本実施の形態においては、１０ＭＨｚから４ＧＨｚまでの周波数帯のパワースペクトルの積算値に応じて電圧の上限値を設定したが、特に、積算値に限定されるものではない。たとえば、演算回路１０６において、ＦＦＴ回路１０４から入力されるパワースペクトルのうち、１０ＭＨＺから４ＧＨｚまでの周波数帯のパワースペクトルのピーク値を算出して、ＨＶ−ＥＣＵ１００は、ピーク値が予め定められた値よりも大きくなると、電圧の上限値が低くなるように設定するようにしてもよい。

そして、本実施の形態においては、ＨＶ−ＥＣＵ１００は、積算値が予め定められた値αよりも大きくなると、Ｖｍａｘ×βを電圧の上限値として設定するようにしたが、たとえば、積算値とβとの関係を示すマップを予め記憶しておき、ＨＶ−ＥＣＵ１００が積算値に対応したβをマップから算出して、Ｖｍａｘ×βを電圧の上限値として設定するようにしてもよい。

＜第２の実施の形態＞
以下、第２の実施の形態に係る車両の制御装置について説明する。本実施の形態に係る車両の制御装置が搭載される車両は、上述した第１の実施の形態に係る車両の制御装置を搭載する車両の構成と比較して、インバータ６００の構成が異なる。それ以外の構成は、上述の第１の実施の形態に係る車両の制御装置を搭載する車両の構成と同じ構成である。それらについては同じ参照符号が付してある。それらの機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰り返さない。

本実施の形態においては、ＨＶ−ＥＣＵ１００が、モータ７００において発生する部分放電量に対応する物理量に応じて、モータ７００の制御に関連した制御値を設定して、設定された制御値に基づいて、モータ７００を制御する点に特徴を有する。

具体的には、本実施の形態において、インバータ６００は、モータ７００の各相にそれぞれ対応するスイッチング素子１１００とゲート駆動回路９００とを含む。インバータ６００においては、ＨＶ−ＥＣＵ１００からの制御信号に応じて、各相対応するゲート駆動回路９００によりスイッチング素子１１００の開閉が制御されて、直流電圧が交流電圧に変換される。スイッチング素子１１００は、たとえば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）である。

図７に示すように、スイッチング素子１１００は、エミッタ側からコレクタ側に電流を流すように逆並列ダイオード１０００が接続される。スイッチング素子１１００のゲート側とゲート駆動回路９００との間には、ゲート抵抗８００が設けられる。ＨＶ−ＥＣＵ１００からの制御信号に応じて、ゲート駆動回路９００からスイッチング素子１０００に対して駆動信号が出力され、スイッチング素子１１００は、駆動信号に応じて開閉する。各相に対応するスイッチング素子１１００の開閉が制御されることにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ６００の直流電圧が交流電圧に変換されて、変換された交流電圧がモータ７００に供給される。

本実施の形態において、ゲート抵抗８００は、可変抵抗器であって、ＨＶ−ＥＣＵ１００の制御信号に応じて、抵抗値を可変とする。本実施の形態において、制御値は、ゲート抵抗８００の抵抗値であって、ＨＶ−ＥＣＵ１００は、演算回路１０６から入力された部分放電に対応するパワースペクトルの積算値に基づいて、ゲート抵抗８００の抵抗値を設定して、設定された抵抗値になるように、ゲート抵抗８００を制御する。

以下、図８を参照して、本実施の形態において、ＨＶ−ＥＣＵ１００で実行されるプログラムの制御構造について説明する。なお、図８に示したフローチャートの中で、前述の図６に示したフローチャートと同じ処理については同じステップ番号を付してある。それらについて処理も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰り返さない。

Ｓ２０００にて、ＨＶ−ＥＣＵ１００は、Ｒｇを抵抗値として設定する。Ｒｇは、特に限定される値ではなく、初期値として予め設定されるゲート抵抗８００の抵抗値である。

Ｓ２１００にて、ＨＶ−ＥＣＵ１００は、Ｒｇ×γを抵抗値として設定する。なお、γは、１よりも大きい値であって、Ｒｇ×γを抵抗値として設定したときに、インバータ６００およびモータ７００において発生する部分放電量が絶縁体の絶縁性能の劣化の促進が抑制できる範囲内になる値であれば、特に限定される値ではない。Ｓ２２００にて、ＨＶ−ＥＣＵ１００は、設定された抵抗値になるようにゲート抵抗８００を制御する。

以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る車両の制御装置の動作について説明する。

大気圧が低地における大気圧であって、演算回路１０６から入力された積算値が予め定められた値αよりも小さいと（Ｓ１１００にてＹＥＳ）、初期値であるＲｇが抵抗値として設定される（Ｓ２０００）。そして、ゲート抵抗８００の抵抗値がＲｇになるように制御される（Ｓ２２００）。

一方、車両が、高湿度の環境下で走行している場合あるいは、車両が山間部等の高地を走行しているときのように、大気圧が低下した環境下で走行している場合には、空気の誘電率が上昇し、モータ７００において発生する部分放電量が増加する。このとき、演算回路１０６から入力された積算値が予め定められた値αよりも大きくなると（Ｓ１１００にてＮＯ）、Ｒｇ×γが抵抗値として設定される（Ｓ２１００）。そして、ゲート抵抗８００の抵抗値がＲｇ×γになるように制御される（Ｓ２２００）。このとき、γは１よりも大きい値であるため、抵抗値は、積算値が予め定められた値αよりも小さい場合と比べて、大きくなるように設定される。

ここで、ゲート抵抗８００の抵抗値が制御されるときに、図９（Ａ）に示すように、ゲート抵抗８００が小さくなるように設定されると、サージ電圧が大きくなり、エミッタ−コレクタ間のスイッチング電圧の最大値が高くなる。一方、図９（Ｂ）に示すように、ゲート抵抗８００が大きくなるように設定されると、エミッタ−コレクタ間のスイッチング電圧の立ち上がりが緩やかになるため、サージ電圧が小さくなる。サージ電圧が小さくなると、スイッチング電圧の最大値が低減されるため、インバータ６００およびモータ７００における発生する部分放電量が抑制される。

以上のようにして、本実施の形態に係る車両の制御装置によると、電圧計により検知された相間の電圧をＦＦＴ回路によりフーリエ変換して、演算回路において部分放電に対応するパワースペクトルの積算値が算出される。ＨＶ−ＥＣＵは、算出された積算値が予め定められた値よりも大きくなると、部分放電量が、絶縁体の絶縁性能の劣化の促進が抑制できる範囲内になるように、ゲート抵抗の抵抗値を、部分放電量の増加前の抵抗値よりも大きくなるように設定する。これにより、大気圧が低いあるいは高湿度の環境下において車両が走行する場合、空気の誘電率が上昇しても、サージ電圧が低減されるため、部分放電量の増加を抑制することができる。そのため、車両が移動することにより環境が変化しても、モータおよびインバータの内部の絶縁体の絶縁性能の悪化を抑制することができる。したがって、部分放電量に応じて、絶縁性能を確保する車両の制御装置を提供することができる。

なお、本実施の形態においては、ＨＶ−ＥＣＵ１００は、積算値が予め定められた値αよりも大きくなると、Ｒｇ×γを抵抗値として設定するようにしたが、たとえば、積算値とβとの関係を示すマップを予め記憶しておき、ＨＶ−ＥＣＵ１００が積算値に対応したγをマップから算出して、Ｒｇ×γを抵抗値として設定するようにしてもよい。

なお、好ましくは、ＨＶ−ＥＣＵは、モータの状態に応じて、上述した第１の実施の形態において説明した部分放電に対応する物理量に応じた昇圧電圧の最大値の制御と、本実施の形態において説明した部分放電に対応する物理量に応じたゲート抵抗の抵抗値の制御とのうちいずれか一方を行なうことが望ましい。

図１０に示すように、上述した第１の実施の形態において説明した昇圧電圧の最大値の制御は、昇圧電圧の最大値を下げるため、モータ性能および効率は悪化する場合があるが、インバータの効率の悪化は抑制できる。また、昇圧電圧を制御するため、ＤＣ／ＤＣコンバータが必要となる。

一方、本実施の形態において説明したゲート抵抗の抵抗値の制御は、ゲート抵抗の抵抗値を高くするため、インバータの効率が悪化する場合があるが、モータ性能および効率の悪化を抑制できる。また、ゲート抵抗の抵抗値を制御するため、ＤＣ／ＤＣコンバータなどの昇圧システムは不要である。

したがって、大気圧の低い環境下において、モータに要求される負荷が低負荷である場合には、昇圧電圧の最大値を低く設定することにより、インバータの効率の悪化を抑制しつつ、絶縁性能を確保することができる。一方、モータにおいて要求される負荷が高負荷である場合には、インバータのゲート抵抗の抵抗値を大きく設定することにより、モータ性能および効率の悪化を抑制しつつ、絶縁性能を確保することができる。したがって、モータに要求される負荷に応じて、電圧値と抵抗値とのうちのいずれか一方を設定することにより、絶縁性能の悪化を抑制しつつ、要求される負荷に応じたモータの制御をすることができる。

＜第３の実施の形態＞
以下、第３の実施の形態に係る車両の制御装置について説明する。本実施の形態に係る車両の制御装置が搭載される車両は、上述した第１の実施の形態に係る車両の制御装置を搭載する車両の構成と比較して、電圧計１０２に代えて、電流計１０８およびコンデンサ１１０を含む点が異なる。それ以外の構成は、上述の第１の実施の形態に係る車両の制御装置を搭載する車両の構成と同じである。それらについては同じ参照符号が付してある。それらの機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰り返さない。

本実施の形態においては、ＨＶ−ＥＣＵ１００が、モータ７００において発生する部分放電に対応する物理量に応じて、インバータ６００およびモータ７００に供給される電圧値を設定して、設定された電圧値に基づいて、モータ７００を制御する点に特徴を有する。

本実施の形態に係る車両の制御装置が搭載される車両には、図１１に示すように、電流計１０８と、コンデンサ１１０と、ＦＦＴ回路１０４と、演算回路１０６とが搭載される。

電流計１０８は、モータ７００の相間を接続するように設けられる。また、電流計１０８は、コンデンサ１１０と直列に接続される。なお、電流計１０８は、モータ７００の３つの相間のうちのいずれか１つの相間に設けられるようにすればよい。電流計１０８は、モータ７００の相間の電流を検知して、ＦＦＴ回路１０４に対して、検知された電流に対応する検知信号を出力する。

このとき、モータ７００において部分放電が発生したときには、図１２に示すように、電流計１０８により検知される電流の波形に、１０ＭＨｚから４ＧＨｚの周波数帯の部分放電による電流が重畳する。そこで、本実施の形態においては、ＦＦＴ回路１０４および演算回路１０６により、電流計１０８により検知された相間の電流からパワースペクトルを算出して、１０ＭＨｚ以上の周波数帯のパワースペクトルの積算値を算出する。

ＦＦＴ回路１０４は、電流計１０８から入力された検知信号の時系列データのうち予め定められた期間のデータをフーリエ変換して、パワースペクトルを算出する。なお、予め定められた期間は、特に限定されるものではない。また、フーリエ変換については、周知の技術を用いればよいため、その詳細な説明は行なわない。ＦＦＴ回路１０４は、算出されたパワースペクトルを演算回路１０６に出力する。

演算回路１０６は、ＦＦＴ回路１０４から入力されたパワースペクトルのうち、部分放電に対応する周数帯である１０ＭＨｚ以上のパワースペクトルを積算する。積算する周波数帯は、１０ＭＨｚ以上であれば特に限定されるものではないが、部分放電に対応する周波数帯が１０ＭＨｚから４ＧＨｚまでであることから、好ましくは、積算する周波数帯は、１０ＭＨｚから４ＧＨｚまでであることが望ましい。演算回路１０６は、算出された積算値をＨＶ−ＥＣＵ１００に出力する。なお、本実施の形態において、「部分放電に対応する物理量」は、予め定められた期間の相間の電流の、部分放電に対応する周波数帯におけるパワースペクトルの積算値である。

ＨＶ−ＥＣＵ１００は、演算回路１０６から入力された積算値が予め定められた値より大きいと、部分放電量が増加しているといえるため、インバータ６００およびモータ７００に供給される電圧値の上限が低くなるように設定する。

本実施の形態において、ＨＶ−ＥＣＵ１００で実行されるプログラムの制御構造は、上述の第１の実施の形態において説明した図６のフローチャートと同じである。したがって、その詳細な説明は繰り返さない。

電流計１０８により検知されたモータ７００の相間の電流の時系列データのうち予め定められた期間のデータが、ＦＦＴ回路１０４において、フーリエ変換されて、パワースペクトルが算出される。演算回路１０６において、算出されたパワースペクトルのうち、１０ＭＨｚから４ＧＨｚまでのパワースペクトルが積算され、部分放電が発生していない場合の積算値との差により部分放電に対応する積算値が算出され、ＨＶ−ＥＣＵ１００に入力される（Ｓ１０００）。

一方、車両が、高湿度の環境下で走行している場合、あるいは、車両が山間部等の高地を走行しているときのように、大気圧が低下した環境下で走行している場合には、空気の誘電率が上昇して、モータ７００において発生する部分放電量が増加する。このとき、演算回路１０６から入力された積算値が予め定められた値αよりも大きくなると（Ｓ１１００にてＮＯ）、Ｖｍａｘ×βが上限値として設定される（Ｓ１３００）。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ４００からインバータ６００へと供給される電圧が制御される（Ｓ１４００）。このとき、ＤＣ／ＤＣコンバータ４００は、設定された上限値Ｖｍａｘ×βを超えないように制御される。βは１よりも小さい値であるため、積算値が予め定められた値αよりも小さい場合と比べて、上限値は小さくなるように設定される。そのため、モータ７００において発生する部分放電量の増加が抑制される。

以上のようにして、本実施の形態に係る車両の制御装置によると、上述の第１の実施の形態と同様の効果が得られる。また、本実施の形態においては、昇圧電圧の上限値を制限することにより、部分放電量の増加を抑制したが、第２の実施の形態において説明したように、積算値が予め定められた値αより大きくなると、インバータ６００に含まれるゲート抵抗の抵抗値が大きくなるように設定して、部分放電量の増加を抑制するようにしてもよい。

また、コンデンサに流れる電流の周波数帯に応じて抵抗値が異なる周波数特性を利用して、部分放電量を測定するようにしてもよい。すなわち、部分放電に対応する周波数帯の電流に対して抵抗値が低くなる周波数特性を有するコンデンサを用いることにより、部分放電量を電流計により検知するようにしてもよい。この場合、ＦＦＴ回路１０４を省略することができる。

あるいは、ＦＦＴ回路に代えて、周知のハイパスフィルタあるいは、バンドパスフィルタを用いて、部分放電に対応する周波数帯（１０ＭＨｚ以上あるいは１０ＭＨｚ〜４ＧＨｚ）の電流値を抽出して、部分放電量を電流計により検知するようにしてもよい。

＜第４の実施の形態＞
以下、第４の実施の形態に係る車両の制御装置について説明する。本実施の形態に係る車両の制御装置が搭載される車両は、上述した第１の実施の形態に係る車両の制御装置を搭載する車両の構成と比較して、電圧計１０２に代えて、ループアンテナ１１２および増幅器１１４を含む点が異なる。それ以外の構成は、上述の第１の実施の形態に係る車両の制御装置を搭載する車両の構成と同じである。それらについては同じ参照符号が付してある。それらの機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰り返さない。

本実施の形態に係る車両の制御装置が搭載される車両には、図１３に示すように、ループアンテナ１１２と、増幅器１１３と、ＦＦＴ回路１０４と、演算回路１０６とが搭載される。

ループアンテナ１１２は、モータ７００において発生する電磁波を検知する。本実施の形態において、ループアンテナ１１２は、図１４に示すように、複数のコイルが並列に接続されて構成される。なお、ループアンテナ１１２は、１つのコイルで構成されるようにしてもよい。ループアンテナ１１２は、図１５（Ａ）および（Ｂ）に示すように、モータ７００のコイルエンド７０２に巻きつけられる。このようにして、ループアンテナ１１２は、モータ７００において発生する電磁波に基づく起電力を検知する。ループアンテナ１１２において検知された起電力は、増幅器１１４において増幅された後、ＦＦＴ回路１０４に対して出力される。

このとき、モータ７００において部分放電が発生したときに、モータ７００から発せられる電磁波には、１０ＭＨｚから４ＧＨｚの周波数帯の部分放電に基づく電磁波が含まれる。そこで、本実施の形態においては、ＦＦＴ回路１０４および演算回路１０６により、ループアンテナ１１２より検知され、増幅器１１４により増幅された起電力のパワースペクトルを算出して、１０ＭＨｚ以上の周波数帯のパワースペクトルの積算値を算出する。

ＦＦＴ回路１０４は、増幅器１１４から入力された起電力の時系列データのうち予め定められた期間のデータをフーリエ変換して、パワースペクトルを算出する。なお、予め定められた期間は、特に限定されるものではない。また、フーリエ変換については、周知の技術を用いればよいため、その詳細な説明は行なわない。ＦＦＴ回路１０４は、算出されたパワースペクトルを演算回路１０６に出力する。

演算回路１０６は、ＦＦＴ回路１０４から入力されたパワースペクトルのうち、部分放電に対応する周数帯である１０ＭＨｚ以上のパワースペクトルを積算する。積算する周波数帯は、１０ＭＨｚ以上であれば特に限定されるものではないが、部分放電に対応する周波数帯が１０ＭＨｚから４ＧＨｚまでであることから、好ましくは、積算する周波数帯は、１０ＭＨｚから４ＧＨｚまでであることが望ましい。演算回路１０６は、算出された積算値をＨＶ−ＥＣＵ１００に出力する。なお、本実施の形態において、「部分放電に対応する物理量」は、予め定められた期間のループアンテナ１１２において検知された起電力の、部分放電に対応する周波数帯におけるパワースペクトルの積算値である。

ＨＶ−ＥＣＵ１００は、演算回路１０６から入力された積算値が予め定められた値よりも大きいと、部分放電量が増加しているといえるため、インバータ６００およびモータ７００に供給される電圧値の上限が低くなるように設定する。

ループアンテナ１１２において検知され、増幅器１１４により増幅された起電力の時系列データのうち予め定められた期間のデータは、ＦＦＴ回路１０４において、フーリエ変換されて、パワースペクトルが算出される。演算回路１０６において、算出されたパワースペクトルのうち、１０ＭＨｚから４ＧＨｚまでのパワースペクトルが積算され、部分放電が発生していない場合の積算値との差により部分放電に対応する積算値が算出され、ＨＶ−ＥＣＵ１００に入力される（Ｓ１０００）。

以上のようにして、本実施の形態に係る車両の制御装置によると、上述の第１の実施の形態と効果に加えて、ループアンテナをモータのコイルエンドの全周に巻きつけることにより、モータにおいて発生する電磁波を精度よく検出することができる。したがって、部分放電による微細な電圧、電流変動を精度よく検出することができる。これにより、精度よく部分放電量の増加を抑制することができる。

また、本実施の形態においては、昇圧電圧の上限値を制限することにより、部分放電量の増加を抑制したが、第２の実施の形態において説明したように、積算値が予め定められた値αより大きくなると、インバータ６００に含まれるゲート抵抗の抵抗値が大きくなるように設定して、部分放電量の増加を抑制するようにしてもよい。

＜第５の実施の形態＞
以下、第５の実施の形態に係る車両の制御装置について説明する。本実施の形態に係る車両の制御装置が搭載される車両は、上述した第１の実施の形態に係る車両の制御装置を搭載する車両の構成と比較して、電圧計１０２に代えて、レゾルバステータのコイル１１８を含む点が異なる。それ以外の構成は、上述の第１の実施の形態に係る車両の制御装置を搭載する車両の構成と同じである。それらについては同じ参照符号が付してある。それらの機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰り返さない。

本実施の形態に係る車両の制御装置が搭載される車両には、図１６に示すように、レゾルバステータ（図示せず）のコイル１１８と、ＦＦＴ回路１０４と、演算回路１０６とが搭載される。

モータ７００の回転角を検知するレゾルバ（図示せず）は、モータ７００のステータに固定された輪状のレゾルバステータと、モータ７００のロータに固定され、レゾルバステータの輪の内側からレゾルバステータに対向するように設けられるレゾルバロータ（図示せず）とを含む。本実施の形態においては、レゾルバステータは、３つのコイルから構成され、３つのコイルのうちのいずれか２つのコイルは、レゾルバステータの内側に向けて互いに９０度の角度を有する位置に設けられる。他の１つのコイルに交流電流が供給されると、２つのコイルは、レゾルバロータとのギャップ長さに応じた出力が発生する。そして、この出力の位相差に基づいて、モータ７００の回転角が検知される。レゾルバから出力される回転角に対応する検知信号は、Ｒ−Ｄコンバータ（図示せず）を介してＨＶ−ＥＣＵ１００に送信される。

このとき、モータ７００において部分放電が発生したときに、コイル１１８からの検知信号に部分放電に対応する電磁波が含まれる。すなわち、レゾルバのコイル１１８において、１０ＭＨｚから４ＧＨｚの周波数帯の部分放電に基づく電磁波に基づいて起電力が発生する。そこで、本実施の形態においては、ＦＦＴ回路１０４および演算回路１０６により、レゾルバのコイル１１８に生じた起電力のパワースペクトルを算出して、１０ＭＨｚ以上の周波数帯のパワースペクトルの積算値を算出する。

ＦＦＴ回路１０４は、コイル１１８に並列に接続され、コイル１１８から入力された起電力の時系列データのうち予め定められた期間のデータをフーリエ変換して、パワースペクトルを算出する。なお、予め定められた期間は、特に限定されるものではない。フーリエ変換については、周知の技術を用いればよいため、その詳細な説明は行なわない。ＦＦＴ回路１０４は、算出されたパワースペクトルを演算回路１０６に出力する。

演算回路１０６は、ＦＦＴ回路１０４から入力されたパワースペクトルのうち、部分放電に対応する周数帯である１０ＭＨｚ以上のパワースペクトルを積算する。積算する周波数帯は、１０ＭＨｚ以上であれば特に限定されるものではないが、部分放電に対応する周波数帯が１０ＭＨｚから４ＧＨｚまでであることから、好ましくは、積算する周波数帯は、１０ＭＨｚから４ＧＨｚまでであることが望ましい。演算回路１０６は、算出された積算値をＨＶ−ＥＣＵ１００に出力する。なお、本実施の形態において、「部分放電に対応する物理量」は、予め定められた期間のコイル１１８の検知信号（起電力）の、部分放電に対応する周波数帯におけるパワースペクトルの積算値である。

レゾルバステータのコイル１１８において発生した起電力の時系列データのうち予め定められた期間のデータは、ＦＦＴ回路１０４において、フーリエ変換されて、パワースペクトルが算出される。演算回路１０６において、算出されたパワースペクトルのうち、１０ＭＨｚから４ＧＨｚまでのパワースペクトルが積算され、部分放電が発生していない場合の積算値との差により部分放電に対応する積算値が算出され、ＨＶ−ＥＣＵ１００に入力される（Ｓ１０００）。

一方、車両が、高湿度の環境下で走行している場合、あるいは、車両が山間部等の高地を走行しているときのように、大気圧が低下した環境下で走行している場合には、空気の誘電率が上昇して、モータ７００において発生する部分放電量が増加する。このとき、演算回路１０６から入力された積算値が予め定められた値αよりも大きくなると（Ｓ１１００にてＮＯ）、Ｖｍａｘ×βが上限値として設定される（Ｓ１３００）。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ４００からインバータ６００へと供給される電圧が制御される（Ｓ１４００）。このとき、ＤＣ／ＤＣコンバータ４００は、設定された上限値Ｖｍａｘ×βを超えないように制御される。βは１よりも小さい値であるため、積算値が予め定められた値αよりも小さい場合と比べて、上限値は小さくなるように設定される。そのため、部分放電量の増加が抑制される。

以上のようにして、本実施の形態に係る車両の制御装置によると、上述の第１の実施の形態の効果に加えて、モータにおいて発生する電磁波を検出するコイルを別途設ける必要がないため、コストの上昇を抑制することができる。また、本実施の形態においては、昇圧電圧の上限値を制限することにより、部分放電量の増加を抑制したが、第２の実施の形態において説明したように、積算値が予め定められた値αより大きくなると、インバータ６００に含まれるゲート抵抗の抵抗値を大きくするように設定して、部分放電量の増加を抑制するようにしてもよい。

＜第６の実施の形態＞
以下、第６の実施の形態に係る車両の制御装置について説明する。本実施の形態に係る車両の制御装置が搭載される車両は、上述した第１の実施の形態に係る車両の制御装置を搭載する車両の構成と比較して、電圧計１０２、ＦＦＴ回路１０４および演算回路１０６に代えて、オゾンプローブ１２０およびオゾン計１２２を含む点が異なる。それ以外の構成は、上述の第１の実施の形態に係る車両の制御装置を搭載する車両の構成と同じである。それらについては同じ参照符号が付してある。それらの機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰り返さない。

本実施の形態に係る車両の制御装置が搭載される車両には、図１７に示すように、オゾンプローブ１２０と、オゾン計１２２とが搭載される。

オゾンプローブ１２０は、モータ７００の周囲に設けられ、モータ７００の周囲の気体を採取する。オゾン計１２２は、採取された気体に基づいて、気体に含まれるオゾンの濃度を検知する。検知されたオゾンの濃度に対応する検知信号は、ＨＶ−ＥＣＵ１００に送信される。

このとき、モータ７００において部分放電が発生したときには、モータ７００の周囲のオゾン濃度は増加する傾向にある。そこで、本実施の形態においては、ＨＶ−ＥＣＵ１００が、オゾン計１２２により検知されたオゾン濃度が予め定められた値よりも大きいと、インバータ６００およびモータ７００に供給される電圧の上限値が低くなるように設定する。

図１８を参照して、本実施の形態に係る制御装置であるＨＶ−ＥＣＵ１００において実行されるプログラムの制御構造について説明する。なお、図１８に示したフローチャートの中で、前述の図６に示したフローチャートと同じ処理については同じステップ番号を付してある。それらについて処理も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰り返さない。

Ｓ３０００にて、ＨＶ−ＥＣＵ１００は、オゾン計１２２によりオゾンプローブ１２０により採取した気体のオゾン濃度を検知する。Ｓ３１００にて、ＨＶ−ＥＣＵ１００は、検知されたオゾン濃度が予め定められた値δよりも小さいか否かを判断する。なお、δは、特に限定される値ではなく、実験的に適合される値である。検知されたオゾン濃度が予め定められた値δよりも小さいと判断されると（Ｓ３１００にてＹＥＳ）、処理はＳ１２００に移される。もしそうでないと（Ｓ３１００にてＮＯ）、処理はＳ１３００に移される。

オゾン計１２２によりモータ７００の周囲のオゾン濃度が検知され（Ｓ３０００）、大気圧が低地における大気圧であって、検知されたオゾン濃度が予め定められた値δより小さいと（Ｓ３１００にてＹＥＳ）、初期値であるＶｍａｘが上限値として設定される（Ｓ１２００）。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ４００からインバータ６００へと供給される電圧が制御される（Ｓ１４００）。このとき、ＤＣ／ＤＣコンバータ４００は、設定された上限値Ｖｍａｘを超えないように制御される。

一方、車両が、高湿度の環境下で走行している場合、あるいは、車両が山間部等の高地を走行しているときのように、大気圧が低下した環境下で走行している場合には、空気が上昇して、モータ７００において発生する部分放電量が増加する。そのため、モータ７００の周囲のオゾン濃度が増加する。このとき、検知されたオゾン濃度が予め定められた値δよりも大きくなると（Ｓ３１００にてＮＯ）、Ｖｍａｘ×βが上限値として設定される（Ｓ１３００）。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ４００からインバータ６００へと供給される電圧が制御される（Ｓ１４００）。このとき、ＤＣ／ＤＣコンバータ４００は、設定された上限値Ｖｍａｘ×βを超えないように制御される。βは１よりも小さい値であるため、オゾン濃度が予め定められた値δよりも小さい場合と比べて、上限値は小さくなるように設定される。そのため、部分放電量の増加が抑制される。

以上のようにして、本実施の形態に係る車両の制御装置によると、上述の第１の実施の形態と同様の効果が得られる。また、本実施の形態においては、昇圧電圧の上限値を制限することにより、部分放電量の増加を抑制したが、第２の実施の形態において説明したように、オゾン濃度が予め定められた値δより大きくなると、インバータ６００に含まれるゲート抵抗の抵抗値を大きくするように設定して、部分放電量の増加を抑制するようにしてもよい。

また、本実施の形態においては、ＨＶ−ＥＣＵ１００は、オゾン濃度が予め定められた値δよりも大きくなると、Ｖｍａｘ×βを電圧の上限値として設定するようにしたが、たとえば、オゾン濃度とβとの関係を示すマップを予め記憶しておき、ＨＶ−ＥＣＵ１１０がオゾン濃度に対応したβをマップから算出して、Ｖｍａｘ×βを電圧の上限値として設定するようにしてもよい。さらに、ＨＶ−ＥＣＵ１００は、車両の周囲の大気圧に基づいて、予め定められた値δを補正するようにしてもよい。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

第１の実施の形態に係る車両の制御装置が搭載された車両の構成を示す図である。大気圧と部分放電量との関係を示す図である。モータにおける相間の電圧の変化を示すタイミングチャートである。第１の実施の形態に係る車両の制御装置の構成を示す図である。モータの相間電圧における周波数とパワースペクトルとの関係を示す図である。第１の実施の形態においてＨＶ−ＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。第２の実施の形態におけるインバータの構成の一部を示す図である。第２の実施の形態においてＨＶ−ＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。スイッチング素子のエミッタ−コレクタ間のスイッチング電圧の変化を示すタイミングチャートである。電圧値および抵抗値の変化とモータ効率、インバータ効率およびコストとの関係を示す図である。第３の実施の形態に係る車両の制御装置の構成を示す図である。モータにおける相間の電流の変化を示すタイミングチャートである。第４の実施の形態に係る車両の制御装置の構成を示す図である。ループアンテナの外観を示す図である。コイルエンドに巻きつけられたループアンテナを示す図である。第５の実施の形態に係る車両の制御装置の構成を示す図である。第６の実施の形態に係る車両の制御装置の構成を示す図である。第６の実施の形態においてＨＶ−ＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。

符号の説明

１００ＨＶ−ＥＣＵ、１０２電圧計、１０４ＦＦＴ回路、１０６演算回路、１０８電流計、１１０コンデンサ、１１２ループアンテナ、１１４増幅器、１１６，１１８コイル、１２０オゾンプローブ、１２２オゾン計、４００ＤＣ／ＤＣコンバータ、５００電池、６００インバータ、７００モータ、７０２コイルエンド、８００ゲート抵抗、９００ゲート駆動回路、１０００ダイオード、１１００スイッチング素子。

Claims

電動機が搭載された移動体の制御装置であって、前記移動体には、前記電動機に電力を供給する電気機器が搭載され、
前記電動機において発生する部分放電に対応する物理量を検知するための検知手段と、
前記電動機を制御するための制御手段とを含み、
前記制御手段は、
前記検知された物理量に応じて、前記電動機および前記電気機器に供給される電圧値を設定するための設定手段と、
前記設定された電圧値に基づいて、前記電動機を制御するための手段とを含み、
前記設定手段は、前記検知された物理量が予め定められた値よりも大きくなると、前記電圧値の上限が低くなるように設定するための手段を含む、移動体の制御装置。
前記設定手段は、前記電動機の状態に応じて、前記電圧値を設定するための手段を含む、請求項１に記載の移動体の制御装置。
電動機が搭載された移動体の制御装置であって、
前記電動機において発生する部分放電に対応する物理量を検知するための検知手段と、
前記電動機を制御するための制御手段とを含み、
前記制御手段は、
前記検知された物理量に応じて、前記電動機の制御に関連した制御値を設定するための設定手段と、
前記設定された制御値に基づいて、前記電動機を制御するための手段とを含み、
前記移動体には、前記電動機に電力を供給するインバータが搭載され、前記インバータは、スイッチング素子と前記スイッチング素子を開閉する駆動回路とを含み、
前記制御値は、前記スイッチング素子と前記駆動回路との間に設けられるゲート抵抗の抵抗値である、移動体の制御装置。
前記設定手段は、前記検知された物理量が予め定められた値よりも大きくなると、前記抵抗値が大きくなるように設定するための手段を含む、請求項３に記載の移動体の制御装置。
前記設定手段は、前記電動機の状態に応じて、前記抵抗値を設定するための手段を含む、請求項３または４に記載の移動体の制御装置。
前記電動機は、三相交流同期電動機であって、
前記検知手段は、
前記電動機の相間の電圧を検知するための手段と、
検知された予め定められた期間の前記電動機の相間の電圧の、前記部分放電に対応する予め定められた周波数帯におけるパワースペクトルを、前記物理量として検知するための手段とを含む、請求項１〜５のいずれかに記載の移動体の制御装置。
前記電動機は、三相交流同期電動機であって、
前記検知手段は、
前記電動機の相間の電流を検知するための手段と、
検知された予め定められた期間の前記電動機の相間の電流の、前記部分放電に対応する予め定められた周波数帯におけるパワースペクトルを、前記物理量として検知するための手段とを含む、
請求項１〜５のいずれかに記載の移動体の制御装置。
前記検知手段は、
前記電動機において発生する電磁波に基づく起電力を検知するための起電力検知手段と、
前記起電力検知手段において検知された予め定められた期間の前記起電力の、前記部分放電に対応する予め定められた周波数帯におけるパワースペクトルを、前記物理量として検知するための手段とを含む、請求項１〜５のいずれかに記載の移動体の制御装置。
前記起電力検知手段は、前記電動機の周囲に設けられた複数のコイルを含むループアンテナである、請求項８に記載の移動体の制御装置。
前記電動機には、前記電動機の回転角を検知するレゾルバが設けられ、
前記検知手段は、
前記レゾルバから出力される予め定められた期間の検知信号の、前記部分放電に対応する予め定められた周波数帯におけるパワースペクトルを、前記物理量として検知するための手段とを含む、請求項１〜５のいずれかに記載の移動体の制御装置。
前記検知手段は、前記電動機の周囲のオゾン濃度を前記物理量として検知するための手段を含む、請求項１〜５のいずれかに記載の移動体の制御装置。