JP2010114987A - 電動機駆動装置およびそれを備えた電動車両 - Google Patents

Abstract

【課題】電動機の動作が力行か回生かを考慮した昇圧装置の昇圧制御により損失を低減する電動機駆動装置およびそれを備えた電動車両を提供する。
【解決手段】蓄電装置とインバータとの間に昇圧コンバータが設けられ、インバータ側の電圧を蓄電装置側の電圧以上に昇圧可能である。曲線ｋ１２は、モータジェネレータの力行運転時における昇圧／非昇圧切替線である。領域Ｓ１１は、力行運転時に昇圧を行なわない動作領域であり、領域Ｓ１２は、力行運転時に昇圧を行なう動作領域である。一方、曲線ｋ２２は、回生運転時における昇圧／非昇圧切替線である。領域Ｓ２１は、回生運転時に昇圧を行なわない動作領域であり、領域Ｓ２２は、回生運転時に昇圧を行なう動作領域である。
【選択図】図３

Description

この発明は、電動機駆動装置およびそれを備えた電動車両に関し、特に、電動機を駆動する駆動装置と蓄電装置との間に接続される昇圧装置の昇圧制御に関する。

特開２００７−３１８９７０号公報（特許文献１）は、力行モード／回生モードで動作可能なモータジェネレータを駆動するインバータと蓄電装置との間に昇圧コンバータが設けられる電力制御装置を開示する。この電力制御装置においては、昇圧コンバータは、インバータ側の電圧を蓄電装置の電圧以上に昇圧可能に構成される。そして、インバータの制御性能や変換効率などを考慮したうえで、昇圧コンバータによる昇圧電圧が適切なレベルに制御される（特許文献１参照）。
特開２００７−３１８９７０号公報

昇圧コンバータによる昇圧電圧の目標値は、インバータによって駆動されるモータジェネレータの誘起電圧や、モータジェネレータ、インバータおよび昇圧コンバータの動作に伴なう損失の大きさなどを考慮して設定する必要があり、損失面から昇圧コンバータによる昇圧を行なわない方がよい場合がある。

さらに、図５に示すように、機械損分のモータトルクは回生トルクと同方向に働くので、力行動作と回生動作とでは、モータ電流の大きさが同じでも回生動作の方が効率的にトルクを発生することができる。また、インバータのスイッチング制御にはデッドタイムが設けられるが、図６に示すように、デッドタイム分の電圧ベクトルは電流ベクトルに対して逆方向に発生するので、デッドタイムは、力行動作時はモータ電圧を減少させる方向に寄与し、回生動作時はモータ電圧を増加させる方向に寄与する。したがって、回生動作の方が効率的にモータへ電圧を印加することができる。

このように、力行動作と回生動作とでは効率が異なるので、同じ昇圧電圧でも力行動作と回生動作とでは損失が異なってくる。したがって、昇圧コンバータの昇圧制御も力行か回生かを考慮して行なうことが望ましいところ、上記特開２００７−３１８９７０号公報では、そのような考慮はなされていない。

そこで、この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、電動機の動作が力行か回生かを考慮した昇圧装置の昇圧制御により損失を低減する電動機駆動装置およびそれを備えた電動車両を提供することである。

この発明によれば、電動機駆動装置は、蓄電装置からの電力を用いて電動機を駆動する電動機駆動装置であって、駆動回路と、昇圧装置と、電圧制御装置とを備える。駆動回路は、電動機を駆動する。昇圧装置は、蓄電装置と駆動回路との間に接続され、駆動回路側の電圧を蓄電装置側の電圧以上に昇圧可能に構成される。電圧制御装置は、昇圧装置により駆動回路側の電圧を昇圧する昇圧領域と昇圧装置により駆動回路側の電圧を昇圧しない非昇圧領域とに電動機の動作領域を区分する所定の昇圧制約に従って、電動機の動作点が昇圧領域に含まれるときに駆動回路側の電圧がその動作点に応じた目標電圧に一致するように昇圧装置を制御する。昇圧領域は、電動機を同一の動作点で動作させたときに、昇圧装置による電圧昇圧時における当該電動機駆動装置の損失が非昇圧時における損失よりも小さくなる領域である。非昇圧領域は、電動機を同一の動作点で動作させたときに、非昇圧時における損失が電圧昇圧時における損失よりも小さくなる領域である。そして、所定の昇圧制約は、電動機が力行モードで動作する力行動作領域および電動機が回生モードで動作する回生動作領域ごとに設定される。

好ましくは、目標電圧は、力行動作領域における昇圧領域および回生動作領域における昇圧領域ごとに、電動機の動作点に応じて設定される。

また、この発明によれば、電動車両は、上記の電動機駆動装置と、電動機駆動装置へ電力を供給する蓄電装置と、電動機によって駆動される駆動輪とを備える。

この発明においては、電動機の動作領域を昇圧装置による昇圧領域と非昇圧領域とに区分する所定の昇圧制約が力行動作領域および回生動作領域ごとに設定されるので、力行動作と回生動作とでの効率の差異を考慮した昇圧制御が実施される。したがって、この発明によれば、損失を低減することができ、その結果、燃費が向上する。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

図１は、この発明の実施の形態による電動機駆動装置が搭載された電動車両の一例として示されるハイブリッド自動車の全体ブロック図である。図１を参照して、このハイブリッド自動車１００は、蓄電装置Ｂと、システムメインリレーＳＭＲと、昇圧コンバータ１０と、インバータ２０，３０と、コンデンサＣ１，Ｃ２とを備える。また、ハイブリッド自動車１００は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、エンジン２と、動力分割装置３と、駆動輪４とをさらに備える。さらに、ハイブリッド自動車１００は、電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ（Electronic Control Unit）」とも称する。）４０と、電圧センサ５２，５４，５６と、回転位置センサ５８，６０とをさらに備える。

蓄電装置Ｂは、再充電可能な直流電源であり、たとえば、ニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池から成る。蓄電装置Ｂは、システムメインリレーＳＭＲのオン時、昇圧コンバータ１０へ直流電力を供給する。また、蓄電装置Ｂは、昇圧コンバータ１０から正極線ＰＬ１に出力される電力を受けて充電される。なお、蓄電装置Ｂとして、大容量のキャパシタを用いてもよい。

システムメインリレーＳＭＲは、蓄電装置Ｂと昇圧コンバータ１０との間に接続される。システムメインリレーＳＭＲは、ＥＣＵ４０からの信号ＳＥがたとえば活性化されると、蓄電装置Ｂを昇圧コンバータ１０と電気的に接続し、信号ＳＥがたとえば非活性化されると、蓄電装置Ｂを昇圧コンバータ１０から電気的に切離す。コンデンサＣ１は、正極線ＰＬ１と負極線ＮＬとの間の電圧変動成分を平滑化する。

昇圧コンバータ１０は、システムメインリレーＳＭＲとインバータ２０，３０との間に接続される。詳しくは、昇圧コンバータ１０は、パワートランジスタＱ１，Ｑ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２と、リアクトルＬとを含む。パワートランジスタＱ１，Ｑ２は、正極線ＰＬ２と負極線ＮＬとの間に直列に接続される。ダイオードＤ１，Ｄ２は、それぞれパワートランジスタＱ１，Ｑ２に逆並列に接続される。リアクトルＬは、パワートランジスタＱ１，Ｑ２の接続ノードと正極線ＰＬ１との間に接続される。

なお、パワートランジスタＱ１，Ｑ２として、たとえば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）やパワーＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor）等の電力スイッチング素子を用いることができる。

昇圧コンバータ１０は、蓄電装置Ｂから電力の供給を受け、ＥＣＵ４０からの信号ＰＷＣに基づいて、正極線ＰＬ２の電圧を正極線ＰＬ１の電圧以上に昇圧する。具体的には、昇圧コンバータ１０は、パワートランジスタＱ２のオン時に流れる電流をリアクトルＬに磁場エネルギーとして蓄積し、その蓄積されたエネルギーをパワートランジスタＱ２のオフ時にダイオードＤ１を介して正極線ＰＬ２へ放出することによって、正極線ＰＬ２の電圧を正極線ＰＬ１以上の電圧に調整することができる。

なお、パワートランジスタＱ２のオンデューティーを大きくすると、リアクトルＬに蓄積されるエネルギーが大きくなるので、正極線ＰＬ２の電圧は上昇する。一方、パワートランジスタＱ１のオンデューティーを大きくすると、正極線ＰＬ２から正極線ＰＬ１へ流れる電流が大きくなるので、正極線ＰＬ２の電圧は低下する。そこで、パワートランジスタＱ１，Ｑ２のデューティー比を制御することによって、正極線ＰＬ２の電圧を正極線ＰＬ１の電圧以上の任意の電圧に制御することができる。なお、パワートランジスタＱ１を常時オンにすることによって、正極線ＰＬ２の電圧を正極線ＰＬ１の電圧と同じくすることができる（非昇圧状態）。

インバータ２０，３０は、それぞれモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２に対応して設けられ、互いに並列して正極線ＰＬ２および負極線ＮＬに接続される。インバータ２０，３０は、たとえば三相ブリッジ回路から成る。インバータ２０は、ＥＣＵ４０からの信号ＰＷＩ１に基づいて、モータジェネレータＭＧ１を力行モードまたは回生モードで駆動する。詳しくは、インバータ２０は、エンジン２の動作時、モータジェネレータＭＧ１を回生モードで駆動し、モータジェネレータＭＧ１が発生する三相交流電力を直流電力に変換して正極線ＰＬ２へ出力する。また、インバータ２０は、エンジン２の始動時、エンジン２のクランキングを行なうためにモータジェネレータＭＧ１を力行モードで駆動する。

インバータ３０は、ＥＣＵ４０からの信号ＰＷＩ２に基づいて、モータジェネレータＭＧ２を力行モードまたは回生モードで駆動する。詳しくは、インバータ３０は、車両の加速時、信号ＰＷＩ２に基づいてモータジェネレータＭＧ２を力行モードで駆動し、車両の制動時や下り斜面での加速度低減時は、信号ＰＷＩ２に基づいてモータジェネレータＭＧ２を回生モードで駆動する。

エンジン２およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、動力分割装置３に連結される。そして、ハイブリッド自動車１００は、エンジン２およびモータジェネレータＭＧ２の少なくとも一方からの駆動力によって走行する。エンジン２が発生する動力は、動力分割装置３によって２経路に分割される。すなわち、一方は駆動輪４へ伝達される経路であり、もう一方はモータジェネレータＭＧ１へ伝達される経路である。

モータジェネレータＭＧ１は、交流回転電機であり、たとえばロータに永久磁石が埋設された三相交流同期電動機から成る。モータジェネレータＭＧ１は、動力分割装置３によって分割されたエンジン２の運動エネルギーを用いて発電する。たとえば、蓄電装置Ｂの充電状態（以下「ＳＯＣ（State Of Charge）」とも称する。）が予め定められた値よりも低くなると、インバータ２０によりモータジェネレータＭＧ１が力行モードで駆動され、エンジン２が始動する。その後、モータジェネレータＭＧ１はインバータ２０により回生モードで駆動され、発電した回生電力をインバータ２０へ出力する。

モータジェネレータＭＧ２も、交流回転電機であり、モータジェネレータＭＧ１と同様に、たとえばロータに永久磁石が埋設された三相交流同期電動機から成る。モータジェネレータＭＧ２は、車両の加速時、インバータ３０により力行モードで駆動され、蓄電装置Ｂに蓄えられた電力およびモータジェネレータＭＧ１により発電された電力の少なくとも一方を用いて駆動力を発生する。このモータジェネレータＭＧ２の駆動力は駆動輪４に伝達される。

また、車両の制動時や下り斜面での加速度低減時には、モータジェネレータＭＧ２は、インバータ３０により回生モードで駆動され、運動エネルギーや位置エネルギーとして車両に蓄えられた力学的エネルギーを駆動輪４から受けて発電する。これにより、モータジェネレータＭＧ２は、制動エネルギーを電力に変換する回生ブレーキとして作動する。そして、モータジェネレータＭＧ２により発電された電力は、蓄電装置Ｂに蓄えられる。

動力分割装置３は、エンジン２とモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２とに連結されてこれらの間で動力を分配する。たとえば、動力分割装置３としては、サンギヤ、プラネタリキャリヤおよびリングギヤの３つの回転軸を有する遊星歯車機構を用いることができる。この３つの回転軸がエンジン２およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の各回転軸にそれぞれ接続される。たとえば、モータジェネレータＭＧ１のロータを中空としてその中心にエンジン２のクランク軸を通すことで動力分割装置３にエンジン２とモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２とを機械的に接続することができる。なお、モータジェネレータＭＧ２の回転軸は、図示されない減速ギヤや差動ギヤによって駆動輪４に連結される。

電圧センサ５２は、蓄電装置Ｂの電圧ＶＢを検出し、その検出値をＥＣＵ４０へ出力する。電圧センサ５４は、コンデンサＣ１の両端の電圧、すなわち正極線ＰＬ１と負極線ＮＬとの間の電圧ＶＬを検出し、その検出値をＥＣＵ４０へ出力する。電圧センサ５６は、コンデンサＣ２の両端の電圧、すなわち正極線ＰＬ２と負極線ＮＬとの間の電圧ＶＨ（システム電圧）を検出し、その検出値をＥＣＵ４０へ出力する。回転位置センサ５８は、モータジェネレータＭＧ１の回転角θ１を検出し、その検出値をＥＣＵ４０へ出力する。回転位置センサ６０は、モータジェネレータＭＧ２の回転角θ２を検出し、その検出値をＥＣＵ４０へ出力する。

ＥＣＵ４０は、シフトレバーの操作位置を示すシフトポジション信号ＳＰ、アクセルペダルの踏込量を示すアクセル開度信号ＡＣＣ、ブレーキペダルの踏込量を示すブレーキペダルストローク信号ＢＰ、および車両速度を示す車速信号ＳＶ等に基づいて、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令値を算出する。また、ＥＣＵ４０は、回転位置センサ５８，６０からの回転角θ１，θ２の検出信号に基づいて、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の回転数を算出する。

さらに、ＥＣＵ４０は、算出されたトルク指令値および回転数に基づいて、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の各々について力行動作か回生動作かを判定し、その判定結果に基づいて、後述の方法により電圧ＶＨの目標値であるシステム電圧目標値を設定する。

そして、ＥＣＵ４０は、電圧ＶＬ，ＶＨの各検出値に基づいて、設定されたシステム電圧目標値に電圧ＶＨが一致するように昇圧コンバータ１０を駆動するための信号ＰＷＣを生成し、その生成した信号ＰＷＣを昇圧コンバータ１０へ出力する。また、ＥＣＵ４０は、電圧ＶＨや回転角θ１，θ２、図示されないセンサによって検出されるモータ電流等の各検出値に基づいて、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２をそれぞれ駆動するための信号ＰＷＩ１，ＰＷＩ２を生成し、その生成した信号ＰＷＩ１，ＰＷＩ２をそれぞれインバータ２０，３０へ出力する。

図２は、図１に示したモータジェネレータＭＧ１をある動作点で運転したときのシステムの損失を示した図である。なお、特に図示しないが、モータジェネレータＭＧ２をある動作点で運転したときの損失も同様である。

図２を参照して、横軸は、昇圧コンバータ１０によって調整される電圧ＶＨを示し、縦軸は、モータジェネレータＭＧ１、インバータ２０および昇圧コンバータ１０における損失の総和を示す。曲線ｋ１は、モータジェネレータＭＧ１をある動作点（トルクおよび回転数）で力行運転したときの損失を示し、曲線ｋ２は、曲線ｋ１の場合と同じ大きさのトルクおよび回転数で回生運転したときの損失を示す。

電圧ＶＨｐは、力行運転時に損失が最小となる電圧ＶＨであり、電圧ＶＨｒは、回生運転時に損失が最小となる電圧ＶＨである。図２に示されるように、電圧ＶＨｐ，ＶＨｒは、蓄電装置Ｂの電圧ＶＢと異なる。そこで、昇圧コンバータ１０によって電圧ＶＨを電圧ＶＢよりも高い電圧に昇圧した場合と、昇圧コンバータ１０の上アームを常時オン状態にすることによって昇圧コンバータ１０により昇圧を行なわない場合とで損失の大きさを比較し、その比較結果に基づいて昇圧コンバータ１０による昇圧／非昇圧の切替を行なうことが有効である。

ここで、図２に示されるように、電圧ＶＨｐ，ＶＨｒが蓄電装置Ｂの電圧ＶＢと異なるだけでなく、電圧ＶＨｒは、電圧ＶＨｐと異なる。そこで、この実施の形態では、さらに、力行運転時と回生運転時とに分けて、昇圧コンバータ１０による昇圧時と非昇圧時とで損失の大きさを比較する。そして、その比較結果に基づいて、力行運転／回生運転ごとに、昇圧コンバータ１０による昇圧／非昇圧の切替を行なうとともに損失が最小となる電圧設定を行なうこととしたものである。

図３は、システム電圧設定用マップの一例を示した図である。なお、このマップは、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の各々に対して設けられ、この図３では、モータジェネレータＭＧ１用のマップが代表的に示される。特に図示しないが、モータジェネレータＭＧ２用のマップも同様である。また、この図３では、モータジェネレータＭＧ１の回転数が正の場合についてのみ示されているが、回転数が負の場合も同様のマップが設けられる。

図３を参照して、横軸は、モータジェネレータＭＧ１の回転数を示し、縦軸は、モータジェネレータＭＧ１のトルクを示す。トルクが正の領域は、力行時電圧設定用マップを示す。曲線ｋ１１は、力行運転時のトルク最大曲線を示す。曲線ｋ１２は、力行運転時における昇圧／非昇圧切替線である。すなわち、力行運転の各動作点ごとに昇圧コンバータ１０による昇圧時と非昇圧時とで損失の大きさを比較し、曲線ｋ１２によって区分される領域Ｓ１１は、力行運転時に昇圧コンバータ１０により昇圧を行なわない方が昇圧を行なう場合よりも損失が小さくなる動作領域であり、領域Ｓ１２は、力行運転時に昇圧コンバータ１０により昇圧を行なう方が昇圧を行なわない場合よりも損失が小さくなる動作領域である。

また、トルクが負の領域は、回生時電圧設定用マップを示す。曲線ｋ２１は、回生運転時のトルク最大曲線を示す。曲線ｋ２２は、回生運転時における昇圧／非昇圧切替線である。すなわち、回生運転の各動作点ごとに昇圧コンバータ１０による昇圧時と非昇圧時とで損失の大きさを比較し、曲線ｋ２２によって区分される領域Ｓ２１は、回生運転時に昇圧コンバータ１０により昇圧を行なわない方が昇圧を行なう場合よりも損失が小さくなる動作領域であり、領域Ｓ２２は、回生運転時に昇圧コンバータ１０により昇圧を行なう方が昇圧を行なわない場合よりも損失が小さくなる動作領域である。

力行運転時にモータジェネレータＭＧ１の動作点（トルクおよび回転数）が領域Ｓ１１に含まれるとき、昇圧コンバータ１０による昇圧は行なわれず、昇圧コンバータ１０の上アームが常時オン状態に制御される。一方、動作点が領域Ｓ１２に含まれるときは、昇圧コンバータ１０による昇圧が行なわれ、その動作点に対応する電圧ＶＨｐ（図２）がシステム電圧目標値として設定される。

また、回生運転時にモータジェネレータＭＧ１の動作点が領域Ｓ２１に含まれるとき、昇圧コンバータ１０による昇圧は行なわれず、昇圧コンバータ１０の上アームが常時オン状態に制御される。一方、動作点が領域Ｓ２２に含まれるときは、昇圧コンバータ１０による昇圧が行なわれ、その動作点に対応する電圧ＶＨｒ（図２）がシステム電圧目標値として設定される。

なお、力行時の領域Ｓ１２（昇圧）と回生時の領域Ｓ２１（非昇圧）とが接する領域ｋ３においては、制御性を確保するために昇圧を行なうこととする。

このように、この実施の形態では、力行用と回生用とに分けて、システム電圧を設定するための電圧設定用マップが設けられる。

なお、図示していないが、回転数が負の場合についても、回転数が正の場合と同様に、力行運転時と回生運転時とで別々に昇圧／非昇圧切替線が設定され、昇圧時には力行運転時と回生運転時とで別々に、損失が最小となる電圧設定が行なわれる。

図４は、図１に示したＥＣＵ４０により実行される昇圧制御を説明するためのフローチャートである。なお、このフローチャートの処理は、一定時間毎または所定の条件が成立する毎にメインルーチンから呼び出されて実行される。

図４を参照して、ＥＣＵ４０は、シフトポジション信号ＳＰ、アクセル開度信号ＡＣＣ、ブレーキペダルストローク信号ＢＰおよび車速信号ＳＶ等に基づいて、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令値を算出し、回転位置センサ５８，６０の検出信号に基づいてモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の回転数を算出する（ステップＳ１０）。

そして、ＥＣＵ４０は、算出されたモータジェネレータＭＧ１のトルク指令値および回転数に基づいて、モータジェネレータＭＧ１が力行モードで動作しているか回生モードで動作しているかを判定する（ステップＳ２０）。具体的には、トルク指令値と回転数との符号が同一のとき、モータジェネレータＭＧ１は力行モードで動作しているものと判定され、トルク指令値と回転数との符号が異なるとき、モータジェネレータＭＧ１は回生モードで動作しているものと判定される。

ステップＳ２０において力行モードと判定されると（ステップＳ２０において「力行」）、ＥＣＵ４０は、モータジェネレータＭＧ１用の力行時電圧設定用マップ（図３）を用いて、そのときの動作点を示すトルク指令値ＴＲ１および回転数ＭＲＮ１に基づいて目標電圧ＶＨ１を設定する（ステップＳ３０）。一方、ステップＳ２０において回生モードと判定されると（ステップＳ２０において「回生」）、ＥＣＵ４０は、モータジェネレータＭＧ１用の回生時電圧設定用マップ（図３）を用いて、そのときの動作点を示すトルク指令値および回転数に基づいて目標電圧ＶＨ１を設定する（ステップＳ４０）。

次いで、ＥＣＵ４０は、算出されたモータジェネレータＭＧ２のトルク指令値および回転数に基づいて、モータジェネレータＭＧ２が力行モードで動作しているか回生モードで動作しているかを判定する（ステップＳ５０）。具体的には、トルク指令値と回転数との符号が同一のとき、モータジェネレータＭＧ２は力行モードで動作しているものと判定され、トルク指令値と回転数との符号が異なるとき、モータジェネレータＭＧ２は回生モードで動作しているものと判定される。

ステップＳ５０において力行モードと判定されると（ステップＳ５０において「力行」）、ＥＣＵ４０は、モータジェネレータＭＧ２用の力行時電圧設定用マップを用いて、そのときの動作点を示すトルク指令値および回転数に基づいて目標電圧ＶＨ２を設定する（ステップＳ６０）。一方、ステップＳ５０において回生モードと判定されると（ステップＳ５０において「回生」）、ＥＣＵ４０は、モータジェネレータＭＧ２用の回生時電圧設定用マップを用いて、そのときの動作点を示すトルク指令値および回転数に基づいて目標電圧ＶＨ２を設定する（ステップＳ７０）。

そして、ＥＣＵ４０は、ステップＳ３０またはＳ４０において設定された目標電圧ＶＨ１と、ステップＳ６０またはＳ７０において設定された目標電圧ＶＨ２とを比較し（ステップＳ８０）、目標電圧ＶＨ１の方が目標電圧ＶＨ２よりも高いと判定すると（ステップＳ８０においてＹＥＳ）、電圧ＶＨの目標値であるシステム電圧目標値に目標電圧ＶＨ１を設定する（ステップＳ９０）。一方、ステップＳ８０において目標電圧ＶＨ２の方が目標電圧ＶＨ１よりも高いと判定されると（ステップＳ８０においてＮＯ）、ＥＣＵ４０は、システム電圧目標値に目標電圧ＶＨ２を設定する（ステップＳ１００）。

そして、ステップＳ９０またはＳ１００においてシステム電圧目標値が設定されると、ＥＣＵ４０は、電圧ＶＬ，ＶＨの各検出値および設定されたシステム電圧目標値に基づいて昇圧コンバータ１０を制御する（ステップＳ１１０）。

以上のように、この実施の形態においては、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の動作領域を昇圧コンバータ１０による昇圧領域と非昇圧領域とに区分する昇圧／非昇圧切替線が力行動作領域および回生動作領域ごとに設定されるので、力行動作と回生動作とでの効率の差異を考慮した昇圧制御が実施される。したがって、この実施の形態によれば、損失を低減することができ、特に、モータジェネレータＭＧ２の回生動作時（車両制動時）の損失およびモータジェネレータＭＧ１の力行動作時（エンジン２のクランキング時）の損失を低減することができる。その結果、燃費が向上する。

また、この実施の形態によれば、力行／回生ごとに昇圧／非昇圧切替線が設定されるとともに、昇圧時は力行／回生ごとに最適なシステム電圧目標値が設定されるので、この点からも損失をより低減することができる。

なお、上記の実施の形態においては、トルク指令値と回転数との符号が同一のとき、力行時電圧設定用マップを用い、トルク指令値と回転数との符号が異なるとき、回生時電圧設定用マップを用いるものとしたが、トルク指令値および回転数の各々の符号により決定される４つの動作領域ごとにシステム電圧設定用のマップを設けてもよい。

また、上記においては、システム電圧設定用のマップを予め設けるものとしたが、時々刻々の動作点において昇圧コンバータ１０による昇圧時と非昇圧時との損失を算出して比較し、その比較結果に基づいてシステム電圧目標値を設定してもよい。

また、上記においては、電動車両として、動力分割装置３によりエンジン２の動力を分割して駆動輪４とモータジェネレータＭＧ１とに伝達可能なシリーズ／パラレル型のハイブリッド自動車について説明したが、この発明は、その他の形式のハイブリッド自動車にも適用可能である。すなわち、たとえば、モータジェネレータＭＧ１を駆動するためにのみエンジン２を用い、モータジェネレータＭＧ２でのみ車両の駆動力を発生する、いわゆるシリーズ型のハイブリッド自動車や、エンジン２が生成した運動エネルギーのうち回生エネルギーのみが電気エネルギーとして回収されるハイブリッド自動車、エンジンを主動力として必要に応じてモータがアシストするモータアシスト型のハイブリッド自動車などにもこの発明は適用可能である。また、この発明は、エンジン２を備えずに電力のみで走行する電気自動車や、直流電源として蓄電装置Ｂに加えて燃料電池をさらに備える燃料電池車にも適用可能である。

なお、上記において、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、この発明における「電動機」に対応し、インバータ２０，３０は、この発明における「駆動回路」に対応する。また、昇圧コンバータ１０は、この発明における「昇圧装置」に対応し、ＥＣＵ４０は、この発明における「電圧制御装置」に対応する。

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、上記した実施の形態の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。

この発明の実施の形態による電動機駆動装置が搭載された電動車両の一例として示されるハイブリッド自動車の概略ブロック図である。 図１に示すモータジェネレータをある動作点で運転したときのシステムの損失を示した図である。 システム電圧設定用マップの一例を示した図である。 図１に示すＥＣＵにより実行される昇圧制御を説明するためのフローチャートである。 力行トルクと回生トルクと機械損分トルクとの関係を示した図である。 デッドタイムがモータ電圧に与える影響を示した図である。

符号の説明

２ エンジン、３ 動力分割装置、４ 駆動輪、１０ 昇圧コンバータ、２０，３０ インバータ、４０ ＥＣＵ、５２，５４，５６ 電圧センサ、５８，６０ 回転位置センサ、１００ ハイブリッド自動車、Ｂ 蓄電装置、ＳＭＲ システムメインリレー、ＰＬ１，ＰＬ２ 正極線、ＮＬ 負極線、Ｃ１，Ｃ２ コンデンサ、Ｑ１，Ｑ２ パワートランジスタ、Ｄ１，Ｄ２ ダイオード、Ｌ リアクトル、ＭＧ１，ＭＧ２ モータジェネレータ。

Claims (3)

1. 蓄電装置からの電力を用いて電動機を駆動する電動機駆動装置であって、
   前記電動機を駆動する駆動回路と、
   前記蓄電装置と前記駆動回路との間に接続され、前記駆動回路側の電圧を前記蓄電装置側の電圧以上に昇圧可能に構成された昇圧装置と、
   前記昇圧装置により前記駆動回路側の電圧を昇圧する昇圧領域と前記昇圧装置により前記駆動回路側の電圧を昇圧しない非昇圧領域とに前記電動機の動作領域を区分する所定の昇圧制約に従って、前記電動機の動作点が前記昇圧領域に含まれるときに前記駆動回路側の電圧が前記動作点に応じた目標電圧に一致するように前記昇圧装置を制御する電圧制御装置とを備え、
   前記昇圧領域は、前記電動機を同一の動作点で動作させたときに、前記昇圧装置による電圧昇圧時における当該電動機駆動装置の損失が非昇圧時における前記損失よりも小さくなる領域であり、
   前記非昇圧領域は、前記電動機を同一の動作点で動作させたときに、前記非昇圧時における前記損失が前記電圧昇圧時における前記損失よりも小さくなる領域であり、
   前記所定の昇圧制約は、前記電動機が力行モードで動作する力行動作領域および前記電動機が回生モードで動作する回生動作領域ごとに設定される、電動機駆動装置。
2. 前記目標電圧は、前記力行動作領域における前記昇圧領域および前記回生動作領域における前記昇圧領域ごとに、前記電動機の動作点に応じて設定される、請求項１に記載の電動機駆動装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の電動機駆動装置と、
   前記電動機駆動装置へ電力を供給する蓄電装置と、
   前記電動機によって駆動される駆動輪とを備える電動車両。

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