JP2010246209A - 昇圧回路の制御装置及びハイブリッド車並びに昇圧回路の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電動機のトルクに基づいて昇圧回路から高低異なる電圧の直流電力を電動機に供給する際のエネルギ効率を向上させる。
【解決手段】目標電圧ＶＨ＊に高電圧Ｖｈｉを設定して高電圧制御を実行している最中にモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊の絶対値の大きい方として設定された制御用トルクが高電圧制御を開始する閾値Ｖｈｉ未満に至ったときからレートリミット処理により大きくなる閾値Ｔｌｏｗ以下に至ったときに目標電圧ＶＨ＊に低電圧Ｖｌｏｗを設定して低電圧制御を開始する（Ｓ１６０〜Ｓ１９０）。これにより、制御用トルクＴｍが一定値を保持する閾値以下に至ったときに低電圧制御を開始するものに比して、迅速に低電圧制御を開始して昇圧回路により高電圧系の電圧ＶＨを高電圧Ｖｈｉまで昇圧する時間を短くし、エネルギ効率を向上させることができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、昇圧回路の制御装置及びハイブリッド車並びに昇圧回路の制御方法に関し、詳しくは、直流電源からの電力を昇圧して少なくとも１つの電動機に供給する昇圧回路の制御装置およびこうした昇圧回路の制御装置を搭載するハイブリッド車並びにこうした昇圧回路の制御方法に関する。

従来、この種の昇圧回路の制御装置としては、バッテリからの電力を昇圧してモータに供給するコンバータを制御するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、システムの損失が低減されるような変調率に基づいてモータ側の電圧指令を設定し、設定した電圧指令に基づいてコンバータを制御することにより、システムの損失を低減し、エネルギ効率の向上を図っている。

特開２００６−３１１７６８号公報

上述したような昇圧回路の制御装置では、モータから出力するトルクが閾値より小さいときにはモータに供給される直流電力の電圧が第１の電圧となるようコンバータを制御し、モータから出力するトルクが閾値より大きいときにはモータに供給される直流電力の電圧が第１の電圧より高い第２の電圧となるようコンバータを制御することも行なわれている。このとき、コンバータの制御の切り替えが頻繁に生じないように、閾値にヒステリシスを設けることも行なわれているが、高い第２の電圧とした後にモータから出力するトルクがヒステリシスに滞ると、モータは低い第１の電圧の直流電力が供給されれば駆動することができるにもかかわらず、モータに高い第２の電圧の直流電力が供給される続けるため、コンバータにより消費される電力が大きくなり、エネルギ効率が低下してしまう。

本発明の昇圧回路の制御装置及びハイブリッド車並びに昇圧回路の制御方法は、電動機のトルクに基づいて昇圧回路から高低異なる電圧の直流電力を電動機に供給する際のエネルギ効率を向上させることを主目的とする。

本発明の昇圧回路の制御装置及びハイブリッド車並びに昇圧回路の制御方法は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の昇圧回路の制御装置は、
直流電源からの電力を昇圧して少なくとも１つの電動機に供給する昇圧回路の制御装置であって、
前記電動機に供給する電力の電圧が第１電圧となるよう前記昇圧回路と制御する第１電圧制御を実行している最中に前記電動機から出力すべきトルクが第１トルク未満の状態から該第１トルク以上に至ったときに前記電動機に供給する電力の電圧が前記第１電圧より高い第２電圧となるよう前記昇圧回路を制御する第２電圧制御を開始し、前記第２電圧制御を実行している最中に前記電動機から出力すべきトルクが前記第１トルクと前記第１トルクより所定トルクだけ小さい第２トルクとの間で前記第２電圧制御を開始してから所定時間の経過に伴って設定される第３トルク以下に至ったときに前記第１電圧制御を開始する、
ことを特徴とする。

この本発明の昇圧回路の制御装置では、電動機に供給する電力の電圧が第１電圧となるよう昇圧回路と制御する第１電圧制御を実行している最中に電動機から出力すべきトルクが第１トルク未満の状態から第１トルク以上に至ったときに電動機に供給する電力の電圧が第１電圧より高い第２電圧となるよう昇圧回路を制御する第２電圧制御を開始し、第２電圧制御を実行している最中に電動機から出力すべきトルクが第１トルクとこの第１トルクより所定トルクだけ小さい第２トルクとの間で第２電圧制御を開始してから所定時間の経過に伴って設定される第３トルク以下に至ったときに第１電圧制御を開始する。これにより、第１のトルクと第２のトルクとを閾値として用いてヒステリシスをもって第１電圧制御と第２電圧制御とを切り替えるものに比して第２電圧制御から第１電圧制御への切り替えを迅速に行なうことができる。この結果、昇圧回路により第１電圧より高い第２電圧に昇圧する時間を短くすることができ、装置のエネルギ効率を向上させることができる。

こうした本発明の昇圧回路の制御装置において、前記第３トルクは、前記電動機から出力すべきトルクが前記第１トルク未満に至ったときからの経過時間が長くなるほど前記第２トルクから前記第１トルクに向けて大きくなる傾向に設定されてなる、ものとすることもできる。こうすれば、第２電圧制御を実行している最中に電動機から出力すべきトルクが第１のトルクと第２のトルクとの間で滞ったときにより確実に第１電圧制御に切り替えることができる。この場合、前記第３トルクは、前記第２電圧制御を実行している最中に前記電動機から出力すべきトルクが前記第１トルク未満の状態から前記第１トルク以上の状態に至ったときには、その後に前記電動機から出力すべきトルクが前記第１トルク未満に至ったときからの経過時間に基づいて設定されてなる、ものとすることもできる。こうすれば、必要以上に早く第１電圧制御に切り替えるのを抑制することができる。

また、本発明の昇圧回路の制御装置において、前記電動機が複数のときには、前記第１電圧制御を実行している最中に前記複数の電動機のうちのいずれかの電動機から出力すべきトルクが該電動機に対応する前記第１トルク未満の状態から該第１トルク以上に至ったときに前記第２電圧制御を開始し、前記第２電圧制御を実行している最中に前記複数の電動機の全ての電動機から出力すべきトルクが各電動機に対応する前記第３トルク以下に至ったときに前記第１電圧制御を開始する、ものとすることもできる。

本発明のハイブリッド車は、
内燃機関と、動力を入出力可能な発電機と、車軸に連結された駆動軸と前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸との３軸に接続された遊星歯車機構と、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、充放電可能な二次電池と、前記二次電池の電力を昇圧して前記発電機および前記電動機に供給すると共に前記発電機および前記電動機からの電力を降圧して前記二次電池に供給する昇降圧回路と、を備えるハイブリッド車において、
前記昇降圧回路の制御装置として上述のいずれかの態様の本発明の昇圧回路の制御装置、即ち、基本的には、直流電源からの電力を昇圧して少なくとも１つの電動機に供給する昇圧回路の制御装置であって、前記電動機に供給する電力の電圧が第１電圧となるよう前記昇圧回路と制御する第１電圧制御を実行している最中に前記電動機から出力すべきトルクが第１トルク未満の状態から該第１トルク以上に至ったときに前記電動機に供給する電力の電圧が前記第１電圧より高い第２電圧となるよう前記昇圧回路を制御する第２電圧制御を開始し、前記第２電圧制御を実行している最中に前記電動機から出力すべきトルクが前記第１トルクと前記第１トルクより所定トルクだけ小さい第２トルクとの間で前記第２電圧制御を開始してから所定時間の経過に伴って設定される第３トルク以下に至ったときに前記第１電圧制御を開始する、ことを特徴とする昇圧回路の制御装置を搭載する、
ことを特徴とする。

この本発明のハイブリッド車では、上述のいずれかの態様の本発明の昇圧回路の制御装置を搭載するから、本発明の昇圧回路の制御装置が奏する効果、例えば、第１のトルクと第２のトルクとを閾値として用いてヒステリシスをもって第１電圧制御と第２電圧制御とを切り替えるものに比して第２電圧制御から第１電圧制御への切り替えを迅速に行なうことができる効果や、昇圧回路により第１電圧より高い第２電圧に昇圧する時間を短くすることができる効果、装置のエネルギ効率を向上させることができる効果などと同様の効果を奏することができる。

本発明の昇圧回路の制御方法は、
直流電源からの電力を昇圧して少なくとも１つの電動機に供給する昇圧回路の制御方法であって、
前記電動機に供給する電力の電圧が第１電圧となるよう前記昇圧回路と制御する第１電圧制御を実行している最中に前記電動機から出力すべきトルクが第１トルク未満の状態から該第１トルク以上に至ったときに前記電動機に供給する電力の電圧が前記第１電圧より高い第２電圧となるよう前記昇圧回路を制御する第２電圧制御を開始し、前記第２電圧制御を実行している最中に前記電動機から出力すべきトルクが前記第１トルクと前記第１トルクより所定トルクだけ小さい第２トルクとの間で前記第２電圧制御を開始してから所定時間の経過に伴って設定される第３トルク以下に至ったときに前記第１電圧制御を開始する、
ことを特徴とする。

この本発明の昇圧回路の制御方法では、電動機に供給する電力の電圧が第１電圧となるよう昇圧回路と制御する第１電圧制御を実行している最中に電動機から出力すべきトルクが第１トルク未満の状態から第１トルク以上に至ったときに電動機に供給する電力の電圧が第１電圧より高い第２電圧となるよう昇圧回路を制御する第２電圧制御を開始し、第２電圧制御を実行している最中に電動機から出力すべきトルクが第１トルクとこの第１トルクより所定トルクだけ小さい第２トルクとの間で第２電圧制御を開始してから所定時間の経過に伴って設定される第３トルク以下に至ったときに第１電圧制御を開始する。これにより、第１のトルクと第２のトルクとを閾値として用いてヒステリシスをもって第１電圧制御と第２電圧制御とを切り替えるものに比して第２電圧制御から第１電圧制御への切り替えを迅速に行なうことができる。この結果、昇圧回路により第１電圧より高い第２電圧に昇圧する時間を短くすることができ、装置のエネルギ効率を向上させることができる。

本発明の一実施例としての昇圧回路の制御装置を搭載するハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。 モータＭＧ１，ＭＧ２を含む電機駆動系の構成の概略を示す構成図である。 実施例のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される昇圧制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 実施例の昇圧制御ルーチンを実行したときの制御用トルクＴｍと閾値Ｔｌｏｗと目標電圧ＶＨ＊の時間変化の様子の一例を示す説明図である。 変形例の昇圧制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。

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。

図１は本発明の一実施例としての昇圧回路の制御装置を搭載するハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図であり、図２はモータＭＧ１，ＭＧ２を含む電機駆動系の構成の概略を示す構成図である。実施例の昇圧回路の制御装置を搭載するハイブリッド自動車２０は、図１に示すように、例えばガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関として構成されたエンジン２２と、エンジン２２の吸入空気量や燃料噴射量，点火時期，吸気バルブの開閉タイミングなどを制御するエンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２４と、エンジン２２の出力軸としてのクランクシャフト２６にダンパ２８を介して複数のピニオンギヤ３３を連結するキャリア３４が接続されると共にギヤ機構６０とデファレンシャルギヤ６２とを介して駆動輪６３ａ，６３ｂに連結された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａにリングギヤ３２が接続されたプラネタリギヤとして構成された動力分配統合機構３０と、動力分配統合機構３０のサンギヤ３１に取り付けられた例えば同期発電電動機として構成されたモータＭＧ１と、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに減速ギヤ３５を介して接続された例えば同期発電電動機として構成されたモータＭＧ２と、モータＭＧ１，ＭＧ２の駆動回路として６つのトランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜２６と、トランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６に逆方向に並列接続された６つのダイオードＤ１１〜Ｄ１６，Ｄ２１〜Ｄ２６とにより構成されたインバータ４１，４２と、モータＭＧ１，ＭＧ２に取り付けられた回転位置検出センサ４３，４４からのロータの回転位置やインバータ４１，４２に設けられた図示しない相電流を入力してインバータ４１，４２を制御するモータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）４０と、例えば定格電圧が２００Ｖのリチウムイオン二次電池として構成されたバッテリ５０と、バッテリ５０を管理するのに必要な信号としてバッテリ５０の端子間に設置された電圧センサ５１ａからの端子間電圧Ｖｂやバッテリ５０の出力端子に接続された電力ラインに取り付けられた電流センサ５１ｂからの充放電電流Ｉｂ，バッテリ５０に取り付けられた温度センサ５１ｃからの電池温度Ｔｂなどを入力してバッテリ５０の管理を行なうバッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）５２と、バッテリ５０からの直流電力を昇圧してインバータ４１，４２に供給する昇圧回路５５と、車両全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット７０とを備える。実施例の昇圧回路の制御装置としては、ハイブリッド用電子制御ユニット７０が該当する。

昇圧回路５５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とにより構成されている。２つのトランジスタＴ３１，Ｔ３２は、それぞれインバータ４１，４２の正極母線５４ａと負極母線５４ｂとに接続されており、その接続点にリアクトルＬが接続されている。また、リアクトルＬと負極母線５４ｂとにはそれぞれシステムメインリレー５６を介してバッテリ５０の正極端子と負極端子とが接続されている。したがって、トランジスタＴ３１，Ｔ３２をオンオフ制御することによりバッテリ５０の直流電力をその電圧を昇圧してインバータ４１，４２に供給したり正極母線５４ａと負極母線５４ｂとに作用している直流電圧を降圧してバッテリ５０を充電したりすることができる。リアクトルＬと負極母線５４ｂとには平滑用のコンデンサ５８が接続されている。以下、昇圧回路５５より電力ライン５４側を高電圧系といい、昇圧回路５５よりバッテリ５０側を低電圧系という。

ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、ＣＰＵ７２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、ＣＰＵ７２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ７４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ７６と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット７０には、温度センサ５５ａからの昇圧回路５５の温度Ｔｕｐ（例えば、リアクトルＬの温度）や、電圧センサ５７ａからの高電圧系に取り付けられたコンデンサ５７の電圧（以下、高電圧系の電圧ＶＨという），電圧センサ５８ａからの低電圧系に取り付けられたコンデンサ５８の電圧，イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号，シフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル８３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８４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル８５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８６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ８８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。ハイブリッド用電子制御ユニット７０からは、昇圧回路５５のトランジスタＴ３１，Ｔ３２へのスイッチング制御信号やシステムメインリレー５６への駆動信号などが出力ポートを介して出力されている。なお、ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と通信ポートを介して接続されており、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。

こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０にって実行される以下に説明する駆動制御によって走行する。ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、エンジン２２を運転しながら走行するときには、まず、アクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃと車速センサ８８からの車速Ｖとに応じて走行のために駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに要求される要求トルクＴｒ＊を設定し、要求トルクＴｒ＊にリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒ（例えば、モータＭＧ２の回転数や車速Ｖに換算係数を乗じて得られる回転数）を乗じて走行に要求される走行用パワーＰｄｒｖを計算する。次に、バッテリ５０から放電可能な電力量の全容量の割合としての残容量（ＳＯＣ）に基づいてバッテリ５０を充放電するための充放電要求パワーＰｂ＊と走行用パワーＰｄｒｖと損失Ｌｏｓｓとの和としてエンジン２２から出力すべき要求パワーＰｅ＊を計算し、エンジン２２を効率よく運転することができるエンジン２２の回転数ＮｅとトルクＴｅとの関係としての動作ライン（例えば燃費最適動作ライン）と計算した要求パワーＰｅ＊とを用いてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定し、エンジン２２の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊となるようにするための回転数フィードバック制御によりモータＭＧ１から出力すべきトルクとしてのトルク指令Ｔｍ１＊を設定する。また、要求トルクＴｒ＊からモータＭＧ１をトルク指令Ｔｍ１＊で駆動したときにプラネタリギヤ３０を介してリングギヤ軸３２ａに作用するトルクを減じて得られる走行用トルクＴｍ２ｄｒｖと駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａの振動を抑制するための駆動軸制振トルクＴｖｄとの和のトルクをモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊として設定する。そして、設定したエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とをエンジンＥＣＵ２４に送信すると共にモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信する。目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを受信したエンジンＥＣＵ２４は、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とによってエンジン２２が運転されるようエンジンの吸入空気量制御や燃料噴射制御，点火制御などを実行し、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２がトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で駆動されるようインバータ４１，４２のスイッチング素子をスイッチング制御する。

また、ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、エンジン２２の運転を停止した状態で走行するときには、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに応じてリングギヤ軸３２ａに要求される要求トルクＴｒ＊を設定し、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊には値０を設定し、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊にはリングギヤ軸３２ａに要求トルクＴｒ＊を出力するトルクを設定し、設定したトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信する。トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２がトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で駆動されるようインバータ４１，４２のスイッチング素子をスイッチング制御する。

次に、こうした駆動制御に対応して高電圧系の電圧制御について説明する。図３は、実施例のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される昇圧制御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、所定時間毎（例えば、数ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。

昇圧制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を入力し（ステップＳ１００）、入力したトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊の絶対値のうち大きい方を制御用トルクＴｍとして設定する（ステップＳ１１０）。続いて、高電圧系の目標電圧ＶＨ＊が制御電圧として高電圧Ｖｈｉ（例えば、インバータ４１，４２の入力最大電圧であり、６５０Ｖなど）であるか否かを判定し（ステップＳ１２０）、目標電圧ＶＨ＊が高電圧Ｖｈｉではないときには、制御用トルクＴｍが閾値Ｔｈｉ以上であるか否かを判定する（ステップＳ１３０）。ここで、閾値Ｔｈｉは、制御用トルクＴｍをモータＭＧ１やモータＭＧ２で出力するために高電圧系の電圧ＶＨとして高電圧Ｖｈｉが必要なトルクの下限値として設定されるものであり、モータＭＧ１やモータＭＧ２の性能などにより定めることができる。制御用トルクＴｍが閾値Ｔｈｉ未満のときには、高電圧系の電圧ＶＨとして高電圧Ｖｈｉは必要ないと判断し、本ルーチンを終了する。一方、制御用トルクＴｍが閾値Ｔｈｉ以上のときには、高電圧系の電圧ＶＨとして高電圧Ｖｈｉが必要であると判断し、閾値Ｔｌｏｗに閾値Ｔｈｉより小さな値Ｔｓｅｔを設定すると共に（ステップＳ１４０）、目標電圧ＶＨ＊に高電圧Ｖｈｉを設定して（ステップＳ１５０）、本ルーチンを終了する。目標電圧ＶＨ＊に高電圧Ｖｈｉが設定されると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、図示しない昇圧回路スイッチング制御処理により、コンデンサ５７の電圧ＶＨが目標電圧ＶＨ＊となるよう昇圧回路５５の二つのトランジスタＴ３１，Ｔ３２をスイッチング制御する。閾値Ｔｌｏｗおよび値Ｔｓｅｔについては後述する。

ステップＳ１２０で目標電圧ＶＨ＊が高電圧Ｖｈｉであると判定されたときには、制御用トルクＴｍが閾値Ｔｈｉ未満であるか否かを判定し（ステップＳ１６０）、制御用トルクＴｍが閾値Ｔｈｉ以上のときには、閾値Ｔｌｏｗに閾値Ｔｈｉより小さな値Ｔｓｅｔを設定すると共に（ステップＳ１４０）、目標電圧ＶＨ＊に高電圧Ｖｈｉを設定して（ステップＳ１５０）、本ルーチンを終了する。一方、制御用トルクＴｍが閾値Ｔｈｉ未満のときには、閾値Ｔｌｏｗにレート値Ｔｒｔを加えたものを新たな閾値Ｔｌｏｗを設定すると共に（ステップＳ１７０）、制御用トルクＴｍが設定した閾値Ｔｌｏｗ以下であるか否かを判定し（ステップＳ１８０）、制御用トルクＴｍが設定した閾値Ｔｌｏｗより大きいときには、高電圧系の電圧ＶＨとしてまだ高電圧Ｖｈｉが必要であると判断し、本ルーチンを終了し、制御用トルクＴｍが設定した閾値Ｔｌｏｗ以下のときには、高電圧系の電圧ＶＨとして高電圧Ｖｈｉは必要ないと判断し、目標電圧ＶＨ＊に高電圧Ｖｈｉより低い低電圧Ｖｌｏｗ（例えば、インバータ４１，４２の入力最大電圧より低い電圧であり、５００Ｖやバッテリ５０の電圧など）を設定して（ステップＳ１９０）、本ルーチンを終了する。ここで、閾値Ｔｈｉは、制御用トルクＴｍに対して高電圧系の電圧ＶＨを低電圧Ｖｌｏｗとする低電圧制御から高電圧系の電圧ＶＨを高電圧Ｖｈｉとする高電圧制御からに切り替える際の閾値と考えることができ、閾値Ｔｌｏｗは、逆に、高電圧制御から低電圧制御に切り替える際の閾値と考えることができる。閾値Ｔｌｏｗが値Ｔｓｅｔで固定されるものとすれば、閾値Ｔｈｉと閾値Ｔｌｏｗは、制御用トルクＴｍに対して高電圧制御と低電圧制御との切り替えが頻繁に生じないようにするためにヒステリシスをもった閾値ということができる。実施例では、閾値Ｔｌｏｗは、高電圧制御が実行されており、制御用トルクＴｍが閾値Ｔｈｉ未満に滞っていると、昇圧制御ルーチンを実行する毎にレート値Ｔｒｔずつ大きな値に設定される。このため、制御用トルクＴｍが閾値Ｔｈｉ未満に滞っていると、そのうち制御用トルクＴｍは閾値Ｔｌｏｗ以下となり、低電圧制御に切り替わる。ここで、レート値Ｔｒｔは、閾値Ｔｌｏｗを徐々に大きくするレートリミット処理における閾値Ｔｌｏｗの増加量であり、昇圧制御ルーチンを繰り返す時間間隔などにより適宜定めることができる。なお、閾値Ｔｌｏｗの初期値としての値Ｔｓｅｔは、高電圧制御と低電圧制御とを切り替える際のヒステリシスとして適当な値を用いるのが好ましい。

図４は、実施例の昇圧制御ルーチンを実行したときの制御用トルクＴｍと閾値Ｔｌｏｗと目標電圧ＶＨ＊の時間変化の様子の一例を示す説明図である。この例では、制御用トルクＴｍが閾値Ｔｈｉ以上に至った時間Ｔ１に目標電圧ＶＨ＊に高電圧Ｖｈｉが設定され、制御用トルクＴｍが閾値Ｔｈｉ未満に至った時間Ｔ２から閾値Ｔｌｏｗが時間の経過に伴って大きくなり、制御用トルクＴｍが閾値Ｔｌｏｗ以下に至った時間Ｔ３に目標電圧ＶＨ＊に低電圧Ｖｌｏｗが設定される。閾値Ｖｌｏｗを時間の経過に伴って大きくしないものとすれば、時間Ｔ４に至るまで目標電圧ＶＨ＊は高電圧Ｖｈｉに保持される。

以上説明した実施例の昇圧回路の制御装置によれば、目標電圧ＶＨ＊に高電圧Ｖｈｉを設定して高電圧制御を実行している最中にモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊の絶対値の大きい方として設定された制御用トルクが高電圧制御を開始する閾値Ｖｈｉ未満に至ったときからレートリミット処理により大きくなる閾値Ｔｌｏｗ以下に至ったときに目標電圧ＶＨ＊に低電圧Ｖｌｏｗを設定して低電圧制御を開始するから、制御用トルクＴｍが一定値を保持する閾値以下に至ったときに目標電圧ＶＨ＊に低電圧Ｖｌｏｗを設定して低電圧制御を開始するものに比して、迅速に低電圧制御を開始することができる。この結果、昇圧回路５５により高電圧系の電圧ＶＨを高電圧Ｖｈｉまで昇圧する時間を短くすることができ、エネルギ効率を向上させることができる。しかも、閾値Ｔｌｏｗを大きくするレートミット処理を開始した後に制御用トルクＴｍが閾値Ｔｈｉ以上になると閾値Ｔｌｏｗに値Ｔｓｅｔを設定するから、必要以上に早く低電圧制御に切り替わるのを抑制することができる。

実施例の昇圧回路の制御装置では、目標電圧ＶＨ＊に高電圧Ｖｈｉを設定して高電圧制御を実行している最中に制御用トルクＴｍが高電圧制御を開始する閾値Ｖｈｉ未満に至ったときからレートリミット処理により大きくなる閾値Ｔｌｏｗ以下に至ったときに目標電圧ＶＨ＊に低電圧Ｖｌｏｗを設定して低電圧制御を開始するものとしたが、高電圧制御を実行している最中に制御用トルクＴｍが閾値Ｖｈｉ未満に至ったときから所定時間経過したときに値Ｔｓｅｔより大きく閾値Ｔｈｉより小さい値Ｔｍｉｄを閾値Ｔｌｏｗに設定し、制御用トルクＴｍがこの閾値Ｔｌｏｗ以下に至ったときに低電圧制御を開始するものとしてもよい。この場合の昇圧制御ルーチンを図５に示す。図５の昇圧制御ルーチンでは、制御用トルクＴｍが閾値Ｔｈｉ未満に至って所定時間経過したときに（ステップＳ１６０，Ｓ１７２）、値Ｔｓｅｔより大きく閾値Ｔｈｉより小さい値Ｔｍｉｄを閾値Ｔｌｏｗとして設定し、制御用トルクＴｍが値Ｔｍｉｄが設定された閾値Ｔｌｏｗ以下に至ったときに目標電圧ＶＨ＊に低電圧Ｖｌｏｗを設定する（ステップＳ１８０、Ｓ１９０）。この場合でも、制御用トルクＴｍが一定値を保持する閾値以下に至ったときに目標電圧ＶＨ＊に低電圧Ｖｌｏｗを設定して低電圧制御を開始するものに比して、迅速に低電圧制御を開始することができる。

実施例の昇圧回路の制御装置では、閾値Ｔｌｏｗを大きくするレートミット処理を開始した後に制御用トルクＴｍが閾値Ｔｈｉ以上になると閾値Ｔｌｏｗに値Ｔｓｅｔを設定するものとしたが、閾値Ｔｌｏｗを大きくするレートミット処理を開始した後は制御用トルクＴｍが閾値Ｔｈｉ以上になってもレートリミット処理により得られる閾値Ｔｌｏｗを用いて低電圧制御を開始するものとしてもよい。この場合、閾値Ｔｌｏｗの上限値は閾値Ｔｈｉとするのが好ましい。

実施例の昇圧回路の制御装置では、二つのモータＭＧ１，ＭＧ２に電力を供給するものとして説明したが、三つ以上のモータに電力を供給するものとしてもよいし、単一のモータに電力を供給するものとしてもよい。三つ以上のモータに電力を供給するものとする場合には、三つ以上のモータのうち最も絶対値が大きなトルク指令を制御用トルクＴｍとして用いて昇圧制御を行なえばよい。また、単一のモータに電力を供給するものとする場合には、単一のモータのトルク指令の絶対値を制御用トルクＴｍとして用いて昇圧制御を行なえばよい。

実施例の昇圧回路の制御装置では、ハイブリッド自動車の駆動系に用いるモータに電力を供給するものとして説明したが、ハイブリッド自動車の駆動系に用いるモータに電力を供給するものに限定されるものではなく、エンジンを搭載しない電気自動車の駆動系に用いるモータに電力を供給するものに適用してもよいし、自動車以外の車両や船舶或いは航空機などの駆動系に用いるモータに電力を供給するものに適用してもよいし、建設設備などの駆動系に用いるモータに電力を供給するものに適用してもよい。また、昇圧回路の制御方法の形態としても構わない。

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、昇圧回路５５が「昇圧回路」に相当し、低電圧制御を実行している最中にモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊の絶対値の大きい方として設定された制御用トルクＴｍが閾値Ｔｈｉ以上に至ったときに目標電圧ＶＨ＊に高電圧Ｖｈｉを設定して高電圧制御を開始し、高電圧制御を実行している最中に制御用トルクＴｍが閾値Ｖｈｉ未満に至ったときからレートリミット処理により大きくなる閾値Ｔｌｏｗ以下に至ったときに目標電圧ＶＨ＊に低電圧Ｖｌｏｗを設定して低電圧制御を開始する図３の昇圧制御ルーチンを実行するハイブリッド用電子制御ユニット７０が「制御装置」に相当する。

ここで、「昇圧回路」としては、昇圧回路５５に限定されるものではなく、直流電源からの電力を昇圧して少なくとも１つの電動機に供給するものであれば如何なるものとしても構わない。「制御装置」としては、低電圧制御を実行している最中にモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊の絶対値の大きい方として設定された制御用トルクＴｍが閾値Ｔｈｉ以上に至ったときに目標電圧ＶＨ＊に高電圧Ｖｈｉを設定して高電圧制御を開始し、高電圧制御を実行している最中に制御用トルクＴｍが閾値Ｖｈｉ未満に至ったときからレートリミット処理により大きくなる閾値Ｔｌｏｗ以下に至ったときに目標電圧ＶＨ＊に低電圧Ｖｌｏｗを設定して低電圧制御を開始するものに限定されるものではなく、高電圧制御を実行している最中に制御用トルクＴｍが閾値Ｖｈｉ未満に至ったときから所定時間経過したときに値Ｔｓｅｔより大きく閾値Ｔｈｉより小さい値Ｔｍｉｄを閾値Ｔｌｏｗに設定し、制御用トルクＴｍがこの閾値Ｔｌｏｗ以下に至ったときに低電圧制御を開始するものとしたり、閾値Ｔｌｏｗを大きくするレートミット処理を開始した後は制御用トルクＴｍが閾値Ｔｈｉ以上になってもレートリミット処理により得られる閾値Ｔｌｏｗを用いて低電圧制御を開始するものとしたりするなど、電動機に供給する電力の電圧が第１電圧となるよう昇圧回路と制御する第１電圧制御を実行している最中に電動機から出力すべきトルクが第１トルク未満の状態から第１トルク以上に至ったときに電動機に供給する電力の電圧が第１電圧より高い第２電圧となるよう昇圧回路を制御する第２電圧制御を開始し、第２電圧制御を実行している最中に電動機から出力すべきトルクが第１トルクと第１トルクより所定トルクだけ小さい第２トルクとの間で第２電圧制御を開始してから所定時間の経過に伴って設定される第３トルク以下に至ったときに第１電圧制御を開始するものであれば如何なるものとしても構わない。

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。

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。

本発明は、昇圧回路の制御装置の製造産業やハイブリッド車の製造産業などに利用可能である。

２０ ハイブリッド自動車、２２ エンジン、２４ エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２６ クランクシャフト、２８ ダンパ、３０ 動力分配統合機構、３１ サンギヤ、３２ リングギヤ、３２ａ リングギヤ軸、３３ ピニオンギヤ、３４ キャリア、３５ 減速ギヤ、４０ モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２ インバータ、４３，４４ 回転位置検出センサ、５０ バッテリ、５１ａ 電圧センサ、５１ｂ 電流センサ、５１ｃ 温度センサ、５２ バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、５４ 電力ライン、５４ａ 正極母線、５４ｂ 負極母線、５５ 昇圧回路、５５ａ 温度センサ、５６ システムメインリレー、５７，５８ コンデンサ、５７ａ，５８ａ 電圧センサ、６０ ギヤ機構、６２ デファレンシャルギヤ、６３ａ，６３ｂ 駆動輪、６４ａ，６４ｂ 車輪、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット、７２ ＣＰＵ、７４ ＲＯＭ、７６ ＲＡＭ、８０ イグニッションスイッチ、８１ シフトレバー、８２ シフトポジションセンサ、８３ アクセルペダル、８４ アクセルペダルポジションセンサ、８５ ブレーキペダル、８６ ブレーキペダルポジションセンサ、８８ 車速センサ、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ、Ｄ１１〜Ｄ１６，Ｄ２１〜Ｄ２６，Ｄ３１，Ｄ３２ ダイオード、Ｔ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６，Ｔ３１，Ｔ３２ トランジスタ、Ｌ リアクトル。

Claims (6)

1. 直流電源からの電力を昇圧して少なくとも１つの電動機に供給する昇圧回路の制御装置であって、
   前記電動機に供給する電力の電圧が第１電圧となるよう前記昇圧回路と制御する第１電圧制御を実行している最中に前記電動機から出力すべきトルクが第１トルク未満の状態から該第１トルク以上に至ったときに前記電動機に供給する電力の電圧が前記第１電圧より高い第２電圧となるよう前記昇圧回路を制御する第２電圧制御を開始し、前記第２電圧制御を実行している最中に前記電動機から出力すべきトルクが前記第１トルクと前記第１トルクより所定トルクだけ小さい第２トルクとの間で前記第２電圧制御を開始してから所定時間の経過に伴って設定される第３トルク以下に至ったときに前記第１電圧制御を開始する、
   ことを特徴とする昇圧回路の制御装置。
2. 請求項１記載の昇圧回路の制御装置であって、
   前記第３トルクは、前記電動機から出力すべきトルクが前記第１トルク未満に至ったときからの経過時間が長くなるほど前記第２トルクから前記第１トルクに向けて大きくなる傾向に設定されてなる、
   ことを特徴とする昇圧回路の制御装置。
3. 請求項２記載の昇圧回路の制御装置であって、
   前記第３トルクは、前記第２電圧制御を実行している最中に前記電動機から出力すべきトルクが前記第１トルク未満の状態から前記第１トルク以上の状態に至ったときには、その後に前記電動機から出力すべきトルクが前記第１トルク未満に至ったときからの経過時間に基づいて設定されてなる、
   ことを特徴とする昇圧回路の制御装置。
4. 請求項１ないし３のいずれか１つの請求項に記載の昇圧回路の制御装置であって、
   前記電動機が複数のときには、前記第１電圧制御を実行している最中に前記複数の電動機のうちのいずれかの電動機から出力すべきトルクが該電動機に対応する前記第１トルク未満の状態から該第１トルク以上に至ったときに前記第２電圧制御を開始し、前記第２電圧制御を実行している最中に前記複数の電動機の全ての電動機から出力すべきトルクが各電動機に対応する前記第３トルク以下に至ったときに前記第１電圧制御を開始する、
   ことを特徴とする昇圧回路の制御装置。
5. 内燃機関と、動力を入出力可能な発電機と、車軸に連結された駆動軸と前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸との３軸に接続された遊星歯車機構と、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、充放電可能な二次電池と、前記二次電池の電力を昇圧して前記発電機および前記電動機に供給すると共に前記発電機および前記電動機からの電力を降圧して前記二次電池に供給する昇降圧回路と、を備えるハイブリッド車において、
   前記昇降圧回路の制御装置として請求項１ないし４のいずれか１つの請求項に記載の昇圧回路の制御装置を搭載する、
   ことを特徴とするハイブリッド車。
6. 直流電源からの電力を昇圧して少なくとも１つの電動機に供給する昇圧回路の制御方法であって、
   前記電動機に供給する電力の電圧が第１電圧となるよう前記昇圧回路と制御する第１電圧制御を実行している最中に前記電動機から出力すべきトルクが第１トルク未満の状態から該第１トルク以上に至ったときに前記電動機に供給する電力の電圧が前記第１電圧より高い第２電圧となるよう前記昇圧回路を制御する第２電圧制御を開始し、前記第２電圧制御を実行している最中に前記電動機から出力すべきトルクが前記第１トルクと前記第１トルクより所定トルクだけ小さい第２トルクとの間で前記第２電圧制御を開始してから所定時間の経過に伴って設定される第３トルク以下に至ったときに前記第１電圧制御を開始する、
   ことを特徴とする昇圧回路の制御方法。

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