JP2018074870A - パワードライブユニットの制御装置および制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】目標昇圧後電圧の演算を簡素化し、マイコンの演算負荷を軽減できるパワードライブユニットの制御装置および制御方法を得る。
【解決手段】モータ回転数および指令トルクからなる運転ポイントに従って、昇圧コンバータによる昇圧の要否を判定する昇圧判定処理において、第１昇圧判定マップを昇圧判定マップとして選択する昇圧判定マップ選択処理で選択した昇圧判定マップ上で、運転ポイントが昇圧必要領域に存在するか否かに従って、目標昇圧後電圧を設定し、設定された目標昇圧後電圧に昇圧コンバータの昇圧後電圧がなるよう昇圧コンバータを制御するように構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、昇圧コンバータ、モータ用インバータおよび発電機用インバータを備えたパワードライブユニットを制御するパワードライブユニットの制御装置および制御方法に関するものである。

近年、省エネルギーおよび環境を考慮した電動車両としてハイブリッド車、電気自動車等が注目されている。ハイブリッド車は、従来のエンジンに加えてモータを動力源とし、電気自動車は、モータを動力源としている。双方とも、バッテリに蓄電された直流電力をインバータ回路で交流電力に変換し、その交流電力をモータに供給することでモータを駆動して走行する。

また従来から、モータを駆動するインバータと、バッテリからの電圧を昇圧してインバータに供給する昇圧コンバータと、昇圧コンバータによる昇圧後電圧の目標値（以下、目標昇圧後電圧と称す）を、モータの回転数および目標出力トルクに応じて算出し、その算出結果に従って昇圧コンバータを制御する制御装置とを備えて構成されたモータ駆動制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載の従来技術では、目標出力トルクに応じて誘起電圧定数を算出し、誘起電圧定数とモータの回転数の積と、直流電圧と交流電圧の変換係数αから、モータの効率運転に適切な目標昇圧後電圧を算出するように構成されている。

特許第３７９７３６１号公報

しかしながら、上述の特許文献１に記載の従来技術のように、モータの回転数および目標出力トルクに応じて、モータの効率運転に適切な目標昇圧後電圧を算出する場合、車両走行時のモータの動作ポイントが刻一刻と変わる状況下において、演算処理周期毎に目標昇圧後電圧を演算することになる。したがって、マイコンの演算負荷が大きくなるので、演算処理速度の速い、高性能かつ高価格なマイコンを採用する必要があり、その結果、コストが増大する。

本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、目標昇圧後電圧の演算を簡素化し、マイコンの演算負荷を軽減できるパワードライブユニットの制御装置および制御方法を得ることを目的とする。

本発明におけるパワードライブユニットの制御装置は、バッテリから供給される電圧を昇圧する昇圧コンバータと、昇圧コンバータから供給される電力を変換して変換後の電力をモータに供給することでモータを駆動するモータ用インバータと、発電機からの電力を変換して変換後の電力をバッテリに蓄える発電機用インバータと、を有するパワードライブユニットを制御する制御装置であって、モータ回転数と指令トルクとに関連付けられ、昇圧コンバータの非昇圧時にモータが出力可能な最大トルクを示すトルクライン上のトルクから一定値を減算したトルクを示すトルクラインによって昇圧必要領域と昇圧不要領域とに区分されている第１昇圧判定マップを記憶する記憶部と、アクセル開度を検出するアクセル開度センサからアクセル開度を取得し、取得したアクセル開度から指令トルクを生成する指令トルク生成部と、モータ回転数を検出するモータ回転数センサからモータ回転数を取得し、指令トルク生成部から指令トルクを取得するパラメータ取得処理を実施し、記憶部に記憶されている第１昇圧判定マップを昇圧判定マップとして選択する昇圧判定マップ選択処理を実施し、昇圧判定マップ選択処理で選択した昇圧判定マップを用いて、パラメータ取得処理で取得したモータ回転数および指令トルクからなる運転ポイントに従って、昇圧コンバータによる昇圧の要否を判定する昇圧判定処理を実施し、昇圧判定処理の結果に従って、昇圧コンバータの目標昇圧後電圧を設定する目標昇圧後電圧設定部と、目標昇圧後電圧設定部によって設定された目標昇圧後電圧に昇圧コンバータの昇圧後電圧がなるように昇圧コンバータを制御する制御部と、を備え、目標昇圧後電圧設定部は、昇圧判定処理において、昇圧判定マップ選択処理で選択した昇圧判定マップ上で、運転ポイントが昇圧必要領域に存在すれば、昇圧が必要であると判定し、目標昇圧後電圧を予め設定された電圧設定値に設定し、昇圧判定処理において、昇圧判定マップ選択処理で選択した昇圧判定マップ上で、運転ポイントが昇圧不要領域に存在すれば、昇圧が不要であると判定し、目標昇圧後電圧をバッテリの電圧に設定するものである。

本発明におけるパワードライブユニットの制御方法は、バッテリから供給される電圧を昇圧する昇圧コンバータと、昇圧コンバータから供給される電力を変換して変換後の電力をモータに供給することでモータを駆動するモータ用インバータと、発電機からの電力を変換して変換後の電力をバッテリに蓄える発電機用インバータと、を有するパワードライブユニットを制御する制御方法であって、アクセル開度を取得し、取得したアクセル開度から指令トルクを生成する指令トルク生成ステップと、モータ回転数を取得し、指令トルク生成ステップで生成した指令トルクを取得するパラメータ取得処理を実施し、第１昇圧判定マップを昇圧判定マップとして選択する昇圧判定マップ選択処理を実施し、昇圧判定マップ選択処理で選択した昇圧判定マップを用いて、パラメータ取得処理で取得したモータ回転数および指令トルクからなる運転ポイントに従って、昇圧コンバータによる昇圧の要否を判定する昇圧判定処理を実施し、昇圧判定処理の結果に従って、昇圧コンバータの目標昇圧後電圧を設定する目標昇圧後電圧設定ステップと、目標昇圧後電圧設定ステップで設定された目標昇圧後電圧に昇圧コンバータの昇圧後電圧がなるように昇圧コンバータを制御する制御ステップと、を備え、第１昇圧判定マップは、モータ回転数と指令トルクとに関連付けられ、昇圧コンバータの非昇圧時にモータが出力可能な最大トルクを示すトルクライン上のトルクから一定値を減算したトルクを示すトルクラインによって昇圧必要領域と昇圧不要領域とに区分され、目標昇圧後電圧設定ステップでは、昇圧判定処理において、昇圧判定マップ選択処理で選択した昇圧判定マップ上で、運転ポイントが昇圧必要領域に存在すれば、昇圧が必要であると判定し、目標昇圧後電圧を予め設定された電圧設定値に設定し、昇圧判定処理において、昇圧判定マップ選択処理で選択した昇圧判定マップ上で、運転ポイントが昇圧不要領域に存在すれば、昇圧が不要であると判定し、目標昇圧後電圧をバッテリの電圧に設定するものである。

本発明によれば、目標昇圧後電圧の演算を簡素化し、マイコンの演算負荷を軽減できるパワードライブユニットの制御装置および制御方法を得ることができる。

本発明の実施の形態１における電動車両の概略構成図である。 本発明の実施の形態１におけるパワードライブユニットの電気回路の概略回路構成図である。 本発明の実施の形態１における制御装置をコンピュータで構成した場合の概略的なハードウェア構成の一例を示す図である。 本発明の実施の形態１における制御装置による目標昇圧後電圧を設定する一連の動作の手順を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１における制御装置による目標昇圧後電圧を設定する一連の動作の手順を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１における目標昇圧後電圧設定部が用いる第２昇圧判定マップの一例を示す図である。 本発明の実施の形態１における目標昇圧後電圧設定部が用いる第１昇圧判定マップの一例を示す図である。 本発明の実施の形態１における目標昇圧後電圧設定部が用いる目標昇圧後電圧マップの一例を示す図である。 本発明の実施の形態１における発電機の損失が最小となる最適電圧をマップ化した最適電圧マップの一例を示す図である。 本発明の実施の形態１における電動車両が急加速する場合において、比較例として、制御装置が仮に第２昇圧判定マップを用いて、昇圧要否を判定したときの車両動作を説明するためのタイミングチャートである。 本発明の実施の形態１における電動車両が急加速する場合において、制御装置が第１昇圧判定マップを用いて、昇圧要否を判定したときの車両動作を説明するためのタイミングチャートである。 本発明の実施の形態１における電動車両が緩加速する場合において、制御装置が第２昇圧判定マップを用いて、昇圧要否を判定したときの車両動作を説明するためのタイミングチャートである。

以下、本発明によるパワードライブユニットの制御装置および制御方法を、好適な実施の形態にしたがって図面を用いて説明する。なお、図面の説明においては、同一部分または相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。なお、以下の実施の形態では、電動車両に搭載されるパワードライブユニットに本発明を適用した場合を例示する。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１における電動車両の概略構成図である。図１において、電動車両は、エンジン１と、発電機２と、モータ３と、タイヤ４と、パワードライブユニット５（以下、ＰＤＵ５と称す）と、バッテリ６と、制御装置７と、車速センサ８と、アクセル開度センサ９と、モータ回転数センサ１０と、発電機回転数センサ１１と、エンジン回転数センサ１２とを備える。

ＰＤＵ５は、バッテリ６と、発電機２およびモータ３との間に設けられている。ＰＤＵ５は、バッテリ６から供給される電圧を昇圧する昇圧コンバータ５３と、昇圧コンバータ５３から供給される電力を変換して変換後の電力をモータ３に供給することでモータを駆動するモータ用インバータ５１と、発電機２からの電力を変換して変換後の電力をバッテリ６に蓄える発電機用インバータ５２とを備える。

昇圧コンバータ５３は、バッテリ６から供給される直流電圧を昇圧する。モータ用インバータ５１は、昇圧コンバータ５３から供給される直流電力を交流電力に変換してその交流電力をモータ３に供給する。同様に、発電機用インバータ５２は、昇圧コンバータ５３から供給される直流電力を交流電力に変換してその交流電力を発電機２に供給する。また、発電機用インバータ５２は、発電機２によって発電された交流電力を直流電力に変換してその直流電力をバッテリ６に蓄電する。

ここで、制御装置７が走行モードをＥＶ走行モードに設定して車両を走行制御する場合、エンジン１は停止しており、発電機２は発電していない。そのため、昇圧コンバータ５３は、バッテリ６に蓄電された直流電力を昇圧し、モータ用インバータ５１は、その直流電力を３相の交流電力に変換してその交流電力をモータ３に供給する。これにより、モータ３が駆動し、さらにタイヤ４が駆動し、車両が走行する。

制御装置７が走行モードを発電走行モードに設定して車両を走行制御する場合、エンジン１は駆動しており、発電機２は発電している。そのため、発電機２によって発電された電力は、発電機用インバータ５２と昇圧コンバータ５３を経由して、バッテリ６に充電される。また、モータ用インバータ５１は、発電機２によって発電された電力、またはバッテリ６に蓄電された直流電力を、交流電力に変換してその交流電力をモータ３に供給する。これにより、モータ３が駆動し、さらにタイヤ４が駆動し、車両が走行する。

車両の減速時などはタイヤ４によりモータ３が回され、モータ３が回生発電を行い、回生発電で発電された電力は、モータ用インバータ５１を介してバッテリ６に充電される。また、発電機用インバータ５２は、バッテリ６に蓄電された直流電力を交流電力に変換してその交流電力を発電機２に供給することで、発電機２を駆動し、エンジン１を始動することも行う。

なお、本実施の形態１では、本発明が適用可能な電動車両の具体例として、図１に示すようなシリーズ式ハイブリッド車を例示しているが、これに限定されず、例えば、パラレル式ハイブリッド車に対しても本発明が適用可能である。ここで、シリーズ式は、エンジンを発電のみに使用し、モータを車軸の駆動と回生のみに使用する方式である。パラレル式は、搭載している複数の動力源、すなわちエンジンとモータを車輪の駆動に使用する方式である。図１では、シリーズ式の構成を示している。

また、本実施の形態１では、発電機２およびモータ３を別個に設ける場合を例示しているが、これに限定されず、発電機２およびモータ３として、駆動と発電を兼ね備えるモータ・ジェネレータを設けてもよい。

ここで、ＰＤＵ５の電気回路について、図２を参照しながら説明する。図２は、本発明の実施の形態１におけるＰＤＵ５の電気回路の概略回路構成図である。なお、図２では、ＰＤＵ５に加えて、発電機２、モータ３およびバッテリ６も併せて図示している。

図２において、ＰＤＵ５のモータ用インバータ５１は、Ｕ相スイッチング回路５１１と、Ｖ相スイッチング回路５１２と、Ｗ相スイッチング回路５１３とを備える。

Ｕ相スイッチング回路５１１は、上アーム側スイッチング回路５１１Ｈと、下アーム側スイッチング回路５１１Ｌとを備える。Ｖ相スイッチング回路５１２は、上アーム側スイッチング回路５１２Ｈと、下アーム側スイッチング回路５１２Ｌとを備える。Ｗ相スイッチング回路５１３は、上アーム側スイッチング回路５１３Ｈと、下アーム側スイッチング回路５１３Ｌとを備える。

上アーム側スイッチング回路５１１Ｈ〜５１３Ｈは、ＩＧＢＴ、ＦＥＴ等のスイッチング素子と、還流ダイオードとによって構成され、制御装置７によって制御される。下アーム側スイッチング回路５１１Ｌ〜５１３Ｌは、ＩＧＢＴ、ＦＥＴ等のスイッチング素子と、還流ダイオードとによって構成され、制御装置７によって制御される。

ＰＤＵ５の発電機用インバータ５２は、Ｕ相スイッチング回路５２１と、Ｖ相スイッチング回路５２２と、Ｗ相スイッチング回路５２３とを備える。

Ｕ相スイッチング回路５２１は、上アーム側スイッチング回路５２１Ｈと、下アーム側スイッチング回路５２１Ｌとを備える。Ｖ相スイッチング回路５２２は、上アーム側スイッチング回路５２２Ｈと、下アーム側スイッチング回路５２２Ｌとを備える。Ｗ相スイッチング回路５２３は、上アーム側スイッチング回路５２３Ｈと、下アーム側スイッチング回路５２３Ｌとを備える。

上アーム側スイッチング回路５２１Ｈ〜５２３Ｈは、ＩＧＢＴ、ＦＥＴ等のスイッチング素子と、還流ダイオードとによって構成され、制御装置７によって制御される。下アーム側スイッチング回路５２１Ｌ〜５２３Ｌは、ＩＧＢＴ、ＦＥＴ等のスイッチング素子と、還流ダイオードとによって構成され、制御装置７によって制御される。

ＰＤＵ５の昇圧コンバータ５３は、第１スイッチング回路５３１Ｈと、第２スイッチング回路５３１Ｌと、リアクトル５３２と、第１平滑コンデンサ５３３と、第２平滑コンデンサ５３４とを備える。

第１スイッチング回路５３１Ｈおよび第２スイッチング回路５３１Ｌは、ＩＧＢＴ、ＦＥＴ等のスイッチング素子と、還流ダイオードとによって構成され、制御装置７によって制御される。第１スイッチング回路５３１Ｈおよび第２スイッチング回路５３１Ｌを制御装置７が制御することで、昇圧コンバータ５３は、バッテリ６の電圧（以下、バッテリ電圧と称す）が後述する目標昇圧後電圧に昇圧し、その昇圧後の電圧をモータ用インバータ５１および発電機用インバータ５２に供給することができる。

図１の説明に戻り、制御装置７は、一般的に電子制御ユニット（ＥＣＵ）とも呼ばれ、車両を総合的に制御する。制御装置７は、例えば、演算処理を実行するマイコンと、プログラムデータ、固定値データ等のデータを記憶するＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）と、格納されているデータを更新して順次書き換えられるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）とによって実現される。

制御装置７には、車速を検出する車速センサ８、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ９、モータ３の回転数（以下、モータ回転数と称す）を検出するモータ回転数センサ１０、発電機２の回転数（以下、発電機回転数と称す）を検出する発電機回転数センサ１１、エンジン１の回転数を検出するエンジン回転数センサ１２、およびその他図示しない各種制御に必要なセンサから、検出値を示す検出信号がそれぞれ入力される。

制御装置７は、各センサから入力された検出値に基づいて、モータ用インバータ５１、発電機用インバータ５２、昇圧コンバータ５３、エンジン１、モータ３および発電機２をそれぞれ制御する。

制御装置７は、指令トルク生成部７１と、目標昇圧後電圧設定部７２と、走行モード設定部７３と、指令トルク変化率演算部７４と、制御部７５と、記憶部７６とを備える。

指令トルク生成部７１は、アクセル開度センサ９からアクセル開度を取得し、取得したアクセル開度から指令トルクを生成する。具体的には、アクセル開度と指令トルクとが関連付けられて予め設定されたマップに従って、アクセル開度センサ９から取得したアクセル開度を指令トルクに変換することで、指令トルクを生成する。

目標昇圧後電圧設定部７２は、指令トルク生成部７１から取得した指令トルクと、モータ回転数センサ１０から取得したモータ回転数と、発電機回転数センサ１１から取得した発電機回転数とに基づいて、後述する昇圧判定マップを用いて、昇圧要否を判定する。また、目標昇圧後電圧設定部７２は、その判定結果に基づいて、昇圧コンバータ５３の目標昇圧後電圧を設定する。

走行モード設定部７３は、指令トルク生成部７１から取得した指令トルクに基づいて、走行モードをＥＶ走行モードおよび発電走行モードに切り替え、切り替え後の走行モードを設定する。

指令トルク変化率演算部７４は、指令トルク生成部７１から取得した指令トルクの変化率である指令トルク変化率を算出する。

制御部７５は、走行モード設定部７３によって設定された走行モードに従って、車両の制御を行う。

ここで、制御装置７のハードウェア構成の一例について、図３を参照しながら説明する。図３は、本発明の実施の形態１における制御装置７をコンピュータで構成した場合の概略的なハードウェア構成の一例を示す図である。

信号の入出力は、インタフェース７７を介して行われる。メモリ７９には、図１の制御装置７の機能ブロックとして示された各種機能のプログラム、処理に必要な後述する第１昇圧判定マップ、第２昇圧判定マップ等を含むデータ、テーブル、マップ等が予め格納されている。図１の制御装置７の記憶部７６は、メモリ７９に相当する。

ＣＰＵ７８は、インタフェース７７を介して入力された信号に対して、メモリ７９に格納された各種プログラム、データ、テーブル、マップ等に従って演算処理を行い、処理結果を、インタフェース７７を介して出力する。

次に、制御装置７による目標昇圧後電圧を設定する一連の動作について、図４Ａおよび図４Ｂを参照しながら説明する。図４Ａおよび図４Ｂは、本発明の実施の形態１における制御装置７による目標昇圧後電圧を設定する一連の動作の手順を示すフローチャートである。なお、図４Ａおよび図４Ｂは、１つのフローチャートを２つの図面に分けて記載したものである。また、このフローチャートの処理は、予め設定された設定周期で繰り返し実行される。

ここで、上述のとおり、制御部７５は、走行モード設定部７３によって設定された走行モードに従って車両の制御を行う。

まず、走行モード設定部７３によって設定された走行モードがＥＶ走行モードである場合に行われる一連の処理について説明する。

ステップＳ１０１において、パラメータ取得処理として、指令トルク生成部７１から指令トルクＴｒｍｔａｇが取得され、モータ回転数センサ１０からモータ回転数Ｎｅｍが取得され、処理がステップＳ１０２へと進む。

ステップＳ１０２において、走行モード設定部７３は、ステップＳ１０１で取得した指令トルクＴｒｍｔａｇに基づいて現在設定されている走行モードが、ＥＶ走行モードであるか、発電走行モードであるかを判定する。走行モードがＥＶ走行モードであると判定された場合には、処理がステップＳ１０３へと進み、走行モードが発電走行モードであると判定された場合には、処理がステップＳ１１２へと進む。ここでは、上述のとおり、走行モードがＥＶ走行モードである場合を前提としているので、処理がステップＳ１０３へと進むこととなる。

ステップＳ１０３において、指令トルク変化率演算部７４は、ステップＳ１０１で取得した指令トルクＴｒｍｔａｇの予め設定された設定時間あたりの変化量を、指令トルク変化率ΔＴｒｍｔａｇとして算出する。目標昇圧後電圧設定部７２は、指令トルク変化率演算部７４によって演算された指令トルク変化率ΔＴｒｍｔａｇが予め設定された指令トルク変化率設定値以上であるか否かを判定する。

指令トルク変化率ΔＴｒｍｔａｇが指令トルク変化率設定値以上である場合、目標昇圧後電圧設定部７２は、ドライバが要求するトルクが大きい、すなわち車両が急加速すると判定し、処理がステップＳ１０４へと進む。一方、指令トルク変化率ΔＴｒｍｔａｇが指令トルク変化率設定値未満である場合、目標昇圧後電圧設定部７２は、ドライバが要求するトルクが小さい、すなわち、車両が緩加速すると判定し、処理がステップＳ１０５へと進む。

ステップＳ１０４において、昇圧判定マップ選択処理として、目標昇圧後電圧設定部７２は、第１昇圧判定マップを昇圧判定マップとして選択し、処理がステップＳ１０６へと進む。第１昇圧判定マップは、ステップＳ１０３で車両が急加速すると判定された場合に昇圧コンバータ５３による昇圧の要否を判定するために使用されるものである。

ステップＳ１０５において、昇圧判定マップ選択処理として、目標昇圧後電圧設定部７２は、第２昇圧判定マップを昇圧判定マップとして選択し、処理がステップＳ１０６へと進む。第２昇圧判定マップは、ステップＳ１０３で車両が緩加速すると判定された場合に昇圧コンバータ５３による昇圧の要否を判定するために使用されるものである。

このように、目標昇圧後電圧設定部７２は、昇圧判定マップ選択処理において、指令トルク変化率演算部７４によって演算された指令トルク変化率が指令トルク変化率設定値以上である場合には、第１昇圧判定マップを昇圧判定マップとして選択する。また、目標昇圧後電圧設定部７２は、指令トルク変化率演算部７４によって演算された指令トルク変化率が指令トルク変化率設定値未満である場合には、第２昇圧判定マップを昇圧判定マップとして選択する。

ここで、第２昇圧判定マップについて、図５を参照しながら説明する。図５は、本発明の実施の形態１における目標昇圧後電圧設定部７２が用いる第２昇圧判定マップの一例を示す図である。

図５に示すように、第２昇圧判定マップは、モータ回転数と指令トルクとに関連付けられ、昇圧コンバータ５３の非昇圧時にモータ３が出力可能な最大トルクを示すトルクラインによって昇圧必要領域と昇圧不要領域とに区分されている。

具体的には、図５において、Ｙ軸の指令トルクおよびＸ軸のモータ回転数の値がともに正になる領域、すなわち第１象限が図示されている。破線は、昇圧コンバータ５３の昇圧時にモータ３が出力可能な最大トルクを示すライン（以下、第１トルクラインと称す）である。

また、実線は、昇圧コンバータ５３の非昇圧時、すなわちモータ用インバータ５１への供給電圧がバッテリ電圧（例えば３００Ｖ）である時にモータ３が出力可能な最大トルクを示すライン（以下、第２トルクラインと称す）である。この第２トルクラインは、昇圧の要否を判定する境界線となる。

したがって、ステップＳ１０１で取得したモータ回転数および指令トルクからなる運転ポイントが、第２昇圧判定マップにおいて、第２トルクラインを境界として、第２トルクラインよりも内側の領域、すなわち昇圧不要領域に存在する場合、昇圧が必要でないと判定される。一方、運転ポイントが、第２昇圧判定マップにおいて、第２トルクラインを境界として、第２トルクライン上も含む、第２トルクラインよりも外側の領域、すなわち昇圧必要領域に存在する場合、昇圧が必要であると判定される。

このように、ステップＳ１０５で昇圧判定マップとして選択された第２昇圧判定マップ上で、運転ポイントが昇圧必要領域に存在すれば、昇圧が必要であると判定され、その第２昇圧判定マップ上で、運転ポイントが昇圧不要領域に存在すれば、昇圧が必要でないと判定される。

例えば、モータ回転数が５０００ｒｐｍ一定の状態で指令トルクが２５Ｎｍから上昇した場合、指令トルクが１００Ｎｍとなった昇圧判定ポイントＡで、昇圧が必要であると判定される。

このように、第２昇圧判定マップは、第２トルクラインと一致するように、昇圧コンバータ５３による昇圧の要否を判定するための境界線が設定されている。したがって、各モータ回転数において、昇圧コンバータ５３の非昇圧時にモータ３が出力可能な最大トルク以上の指令トルクが出力されるまでは、昇圧コンバータ５３の非昇圧状態をできるだけ長く維持することができる。

次に、第１昇圧判定マップについて、図６を参照しながら説明する。図６は、本発明の実施の形態１における目標昇圧後電圧設定部７２が用いる第１昇圧判定マップの一例を示す図である。

図６に示すように、第１昇圧判定マップは、モータ回転数と指令トルクとに関連付けられ、昇圧コンバータ５３の非昇圧時にモータ３が出力可能な最大トルクを示すトルクライン上のトルクから一定値を減算したトルクを示すトルクラインによって昇圧必要領域と昇圧不要領域とに区分されている。

具体的には、図６において、Ｙ軸の指令トルクおよびＸ軸のモータ回転数の値がともに正になる領域、すなわち第１象限が図示されている。破線は、上述した第１トルクラインであり、実線は、上述した第２トルクラインである。

また、一点鎖線は、第２トルクライン上のトルクから一定値を減算したトルクを示すライン（以下、第３トルクラインと称す）この第３トルクラインは、昇圧の要否を判定する境界線となる。

したがって、ステップＳ１０１で取得したモータ回転数および指令トルクからなる運転ポイントが、第１昇圧判定マップにおいて、第３トルクラインを境界として、第３トルクラインよりも内側の領域、すなわち昇圧不要領域に存在する場合、昇圧が必要でないと判定される。一方、運転ポイントが、第１昇圧判定マップにおいて、第３トルクラインを境界として、第３トルクライン上も含む、第３トルクラインよりも外側の領域、すなわち昇圧必要領域に存在する場合、昇圧が必要であると判定される。

このように、ステップＳ１０４で昇圧判定マップとして選択された第１昇圧判定マップ上で、運転ポイントが昇圧必要領域に存在すれば、昇圧が必要であると判定され、その第１昇圧判定マップ上で、運転ポイントが昇圧不要領域に存在すれば、昇圧が必要でないと判定される。

例えば、モータ回転数が５０００ｒｐｍ一定の状態で指令トルクが２５Ｎｍから上昇した場合、指令トルクが５０Ｎｍとなった昇圧判定ポイントＢで、昇圧が必要であると判定される。

このように、第１昇圧判定マップは、第３トルクラインと一致するように、昇圧コンバータ５３による昇圧の要否を判定するための境界線が設定されている。つまり、第１昇圧判定マップは、第２昇圧判定マップよりも、指令トルクおよびモータ回転数がともに低い側に境界線が設定されている。そのため、第１昇圧判定マップでは、運転ポイントが変化して昇圧コンバータ５３が非昇圧状態から昇圧状態になるまでのタイミングが早くなる。

図４Ａおよび図４Ｂの説明に戻り、ステップＳ１０６において、昇圧判定処理として、目標昇圧後電圧設定部７２は、昇圧判定マップ選択処理で選択した昇圧判定マップを用いて、パラメータ取得処理で取得したモータ回転数および指令トルクからなる運転ポイントに従って、昇圧コンバータ５３による昇圧の要否を判定する。具体的には、目標昇圧後電圧設定部７２は、ステップＳ１０４で選択された第１昇圧判定マップ、またはステップＳ１０５で選択された第２昇圧判定マップを用いて、ステップＳ１０１で取得した指令トルクＴｒｍｔａｇおよびモータ回転数Ｎｅｍからなる運転ポイントに基づいて、昇圧判定を実施する。

目標昇圧後電圧設定部７２は、昇圧判定の結果、昇圧が必要であると判定した場合には、昇圧フラグを「１」にセットし、処理がステップＳ１０７へと進む。

ステップＳ１０７において、目標昇圧後電圧設定部７２は、昇圧フラグが「１」であるか否かを判定する。昇圧フラグが「１」である場合には、昇圧が必要であると判定されたことになるので、処理がステップＳ１０８へ進む。一方、昇圧フラグが「１」でない場合には、昇圧が必要でないと判定されたことになるので、処理がステップＳ１０９へと進む。

ステップＳ１０８において、目標昇圧後電圧設定部７２は、目標昇圧後電圧Ｖ２ｔａｇｍを、予め設定された電圧設定値に設定し、その目標昇圧後電圧Ｖ２ｔａｇｍを記憶部７６に記憶し、処理がステップＳ１１０へと進む。なお、この電圧設定値は、モータ３の特性および最大出力等に応じて適宜設定することができ、本実施の形態１では、一例として、電圧設定値を６００Ｖとする。

ステップＳ１０９において、目標昇圧後電圧設定部７２は、目標昇圧後電圧Ｖ２ｔａｇｍを、バッテリ電圧（例えば３００Ｖ）に設定し、その目標昇圧後電圧Ｖ２ｔａｇｍを記憶部７６に記憶し、処理がステップＳ１１０へと進む。

このように、目標昇圧後電圧設定部７２は、昇圧判定処理において、昇圧判定マップ選択処理で選択した昇圧判定マップ上で、運転ポイントが昇圧必要領域に存在すれば、昇圧が必要であると判定し、目標昇圧後電圧を電圧設定値に設定する。また、目標昇圧後電圧設定部７２は、昇圧判定処理において、昇圧判定マップ選択処理で選択した昇圧判定マップ上で、運転ポイントが昇圧不要領域に存在すれば、昇圧が不要であると判定し、目標昇圧後電圧をバッテリ電圧に設定する。

ステップＳ１１０において、制御部７５は、発電走行モードフラグが「０」であるか否かを判定する。発電走行モードフラグが「０」であると判定された場合には、処理がステップＳ１１１へと進む。一方、発電走行モードフラグが「０」でないと判定された場合には、処理がステップＳ１１５へと進む。ここでは、上述のとおり、走行モードがＥＶ走行モードである場合を前提としているので、処理がステップＳ１１１へと進むこととなる。

ステップＳ１１１において、制御部７５は、昇圧コンバータ５３からモータ用インバータ５１に供給される昇圧後電圧が、記憶部７６に記憶された目標昇圧後電圧Ｖ２ｔａｇｍとなるように昇圧コンバータ５３を制御する。

特に、目標昇圧後電圧Ｖ２ｔａｇｍがバッテリ電圧である場合には、制御部７５は、昇圧コンバータの第１スイッチング回路５３１Ｈを常時ＯＮとし、第２スイッチング回路５３１Ｌを常時ＯＦＦとすることにより、バッテリ６とモータ用インバータ５１を直結状態とする。

このように、制御部７５は、目標昇圧後電圧設定部７２によって設定された目標昇圧後電圧Ｖ２ｔａｇｍに昇圧コンバータ５３の昇圧後電圧がなるように昇圧コンバータ５３を制御する。

次に、走行モード設定部７３によって設定された走行モードが発電走行モードである場合に行われる一連の処理について説明する。なお、ここでは、走行モードがＥＶ走行モードである場合を前提として上記で説明したステップＳ１０１および、ステップＳ１０３からステップＳ１０９までの説明は省略する。

ステップＳ１０２において、走行モード設定部７３は、ステップＳ１０１で取得した指令トルクＴｒｍｔａｇに基づいて現在設定されている走行モードが、ＥＶ走行モードであるか、発電走行モードであるかを判定する。ここでは、上述のとおり、走行モードが発電走行モードである場合を前提としているので、処理がステップＳ１１２へと進むこととなる。

ステップＳ１１２において、走行モード設定部７３は、発電走行モードフラグを１にセットし、処理がステップＳ１１３へと進む。

ステップＳ１１３において、発電機回転数センサ１１から発電機回転数Ｎｅｇが取得され、処理がステップＳ１１４へと進む。

ステップＳ１１４において、目標昇圧後電圧設定部７２は、ステップＳ１１３で取得した発電機回転数Ｎｅｇを用いて、目標昇圧後電圧マップに従って、発電機２の目標昇圧後電圧Ｖ２ｔａｇｇを設定する。

ここで、目標昇圧後電圧マップについて、図７を参照しながら説明する。図７は、本発明の実施の形態１における目標昇圧後電圧設定部７２が用いる目標昇圧後電圧マップの一例を示す図である。

図７に示す目標昇圧後電圧マップは、発電機回転数と目標昇圧後電圧とに関連付けられており、記憶部７６に記憶されている。また、目標昇圧後電圧マップは、Ｘ軸を発電機回転数、Ｙ軸を目標昇圧後電圧としている。目標昇圧後電圧設定部７２は、目標昇圧後電圧マップに従って、ステップＳ１１３で取得した発電機回転数Ｎｅｇに対応する目標昇圧後電圧Ｖ２ｔａｇｇを導出することができる。

具体的には、目標昇圧後電圧マップは、発電機回転数が４０００ｒｐｍとなるまでは、目標昇圧後電圧がバッテリ電圧（例えば３００Ｖ）になり、発電機回転数が４０００ｒｐｍから１００００ｒｐｍにかけて上昇するのに伴って目標昇圧後電圧も上昇し、発電機回転数が１００００ｒｐｍとなれば、目標昇圧後電圧が６００Ｖとなるように設定されている。

このように、走行モードが発電走行モードである場合、目標昇圧後電圧設定部７２は、発電機２に関しては、目標昇圧後電圧マップに従って、発電機回転数センサ１１から取得した発電機回転数Ｎｅｇに対応する目標昇圧後電圧Ｖ２ｔａｇｇを設定し、その目標昇圧後電圧Ｖ２ｔａｇｇを記憶部７６に記憶する。

また、走行モードが発電走行モードである場合、目標昇圧後電圧設定部７２は、モータ３に関しては、ステップＳ１１４を実行した後、上述のステップＳ１０３〜Ｓ１０９の一連の処理を実行することで、目標昇圧後電圧Ｖ２ｔａｇｍを設定し、その目標昇圧後電圧Ｖ２ｔａｇｍを記憶部７６に記憶する。

次に、ステップＳ１１４において、ステップＳ１１３で取得した発電機回転数Ｎｅｇを用いて、目標昇圧後電圧マップに従って目標昇圧後電圧Ｖ２ｔａｇｇを設定する理由と、そのように構成することで得られる効果について、図８を参照しながら説明する。図８は、本発明の実施の形態１における発電機２の損失が最小となる最適電圧をマップ化した最適電圧マップの一例を示す図である。

図８に示す最適電圧マップは、発電機２において、Ｘ軸を回転数とし、Ｙ軸をトルクとし、回転数とトルクからなる各運転ポイントにおいて、発電機２の損失が最小となる最適電圧をマップ化したものである。図８において、実線は、最適電圧ラインを示し、回転数が低い側から、第１電圧ライン、第２電圧ライン、第３電圧ライン、第４電圧ライン、第５電圧ラインの順に図示されている。

また、第１電圧ラインから第２電圧ラインの間の領域は最適電圧が２００Ｖとなる２００Ｖゾーンであり、第２電圧ラインから第３電圧ラインの間の領域は最適電圧が３００Ｖとなる３００Ｖゾーンである。第３電圧ラインから第４電圧ラインの間の領域は最適電圧が４００Ｖとなる４００Ｖゾーンであり、第４電圧ラインから第５電圧ラインの間の領域は最適電圧が５００Ｖとなる５００Ｖゾーンである。第５電圧ラインは、最適電圧が６００Ｖとなり、最大電圧を示す。

例えば、指令トルクが−７５Ｎｍ、回転数が５０００ｒｐｍである運転ポイントＡに対応する最適電圧は３００Ｖとなる。運転ポイントＡから回転数を一定にして指令トルクを−１００Ｎｍに上昇させた場合、最適電圧は３００Ｖのままで変化しない。また、運転ポイントＡからトルクを一定にして回転数を７０００ｒｐｍに上昇させた場合、最適電圧は４００Ｖに上昇する。

このように発電機２における最適電圧は、トルクには依存せずに回転数に応じて変化する特性となっている。したがって、この最適電圧マップを、ステップＳ１１４における目標昇圧後電圧マップに適用することにより、回転数に応じて、指令トルクを満足するととともに発電機２の損失が最小になる目標昇圧後電圧を設定することができる。

図４Ａおよび図４Ｂの説明に戻り、ステップＳ１１２で発電走行モードフラグが１にセットされているので、ステップＳ１１０において、制御部７５は、発電走行モードフラグが「０」でないと判定し、処理がステップＳ１１５へと進む。

ステップＳ１１５において、制御部７５は、記憶部７６に記憶した、モータ３に関して設定された目標昇圧後電圧Ｖ２ｔａｇｍと発電機２に関して設定された目標昇圧後電圧Ｖ２ｔａｇｇの大小関係を比較する。

制御部７５は、目標昇圧後電圧Ｖ２ｔａｇｍが目標昇圧後電圧Ｖ２ｔａｇｇよりも大きいと判定した場合には、処理がステップＳ１１１へと進む。ステップＳ１１１において、制御部７５は、昇圧コンバータ５３からモータ用インバータ５１に供給される昇圧後電圧が、記憶部７６に記憶された目標昇圧後電圧Ｖ２ｔａｇｍとなるように昇圧コンバータ５３を制御する。

一方、制御部７５は、目標昇圧後電圧Ｖ２ｔａｇｇが目標昇圧後電圧Ｖ２ｔａｇｍよりも大きい場合は、処理がステップＳ１１６へと進む。ステップＳ１１６において、制御部７５は、昇圧コンバータ５３からモータ用インバータ５１に供給される昇圧後電圧が、記憶部７６に記憶された目標昇圧後電圧Ｖ２ｔａｇｇとなるように昇圧コンバータ５３を制御する。

このように、制御部７５は、走行モード設定部７３によって設定されている走行モードが発電走行モードである場合、モータ３に関して設定された目標昇圧後電圧Ｖ２ｔａｇｍと、発電機２に関して設定された目標昇圧後電圧Ｖ２ｔａｇｇのうちの大きい方の目標昇圧後電圧に昇圧後電圧がなるように昇圧コンバータ５３を制御する。

以上、図４Ａおよび図４Ｂから分かるように、設定されている走行モードがＥＶ走行モードである場合、目標昇圧後電圧設定部７２および制御部７５のそれぞれは、以下のような処理を実行する。

すなわち、目標昇圧後電圧設定部７２は、昇圧判定マップ選択処理を実施し、昇圧判定マップ選択処理で選択した昇圧判定マップを用いた昇圧判定処理の結果に従って、目標昇圧後電圧Ｖ２ｔａｇｍを設定する。また、制御部７５は、設定された目標昇圧後電圧Ｖ２ｔａｇｍに昇圧後電圧がなるように昇圧コンバータ５３を制御する。

具体的には、目標昇圧後電圧設定部７２は、昇圧判定処理の結果として、昇圧が必要と判定した場合には、目標昇圧後電圧Ｖ２ｔａｇｍを予め設定された電圧設定値とし、制御部７５は、昇圧コンバータ５３からモータ用インバータ５１に供給される昇圧後電圧がその電圧設定値となるように昇圧コンバータ５３を制御する。

また、目標昇圧後電圧設定部７２は、昇圧判定処理の結果として、昇圧が必要ではないと判定した場合には、目標昇圧後電圧をバッテリ電圧（例えば３００Ｖ）とし、制御部７５は、昇圧コンバータ５３からモータ用インバータ５１に供給される昇圧後電圧がそのバッテリ電圧となるように昇圧コンバータ５３を制御する。具体的には、制御部７５は、昇圧コンバータ５３の第１スイッチング回路５３１Ｈを常時ＯＮとし、第２スイッチング回路５３１Ｌを常時ＯＦＦとすることにより、バッテリ６とモータ用インバータ５１を直結状態とする。

上記のように制御装置７を構成することで、目標昇圧後電圧を演算するにあたり、特許文献１に記載の従来技術のように回転数と指令トルクに応じてモータの効率運転に適切な目標昇圧後電圧を演算するようなことが不要となる。その結果、マイコンの演算処理負荷を大幅に低減することができる。

一方、設定されている走行モードが発電走行モードである場合、目標昇圧後電圧設定部７２および制御部７５のそれぞれは、以下のような処理を実行する。

すなわち、目標昇圧後電圧設定部７２は、モータ３に関しては、昇圧判定マップ選択処理を実施し、昇圧判定マップ選択処理で選択した昇圧判定マップを用いた昇圧判定処理の結果に従って、目標昇圧後電圧Ｖ２ｔａｇｍを設定する。また、目標昇圧後電圧設定部７２は、発電機２に関しては、目標昇圧後電圧マップに従って発電機の損失が最小となる目標昇圧後電圧Ｖ２ｔａｇｇを設定する。

制御部７５は、昇圧コンバータ５３からモータ用インバータ５１に供給される昇圧後電圧が、モータ３に関して設定された目標昇圧後電圧Ｖ２ｔａｇｍと、発電機２に関して設定された目標昇圧後電圧Ｖ２ｔａｇｇのうちの大きい方の目標昇圧後電圧になるように昇圧コンバータ５３を制御する。

上記のように制御装置７を構成することで、目標昇圧後電圧を演算するにあたり、特許文献１に記載の従来技術のように、モータと発電機に関して、回転数と指令トルクに応じてモータの効率運転に適切な目標昇圧後電圧を演算するようなことは不要となる。その結果、マイコンの演算処理負荷を低減できるとともに、最大トルクを出力できる範囲で、発電機における損失を小さくすることができる。

次に、指令トルク変化率が指令トルク変化率設定値以上である場合、すなわち、車両が急加速する場合には、第１昇圧判定マップを選択し、指令トルク変化率が指令トルク変化率設定値未満である場合、すなわち、車両が緩加速する場合には、第２昇圧判定マップを選択する理由と、そのように構成することで得られる効果について、図９および図１０を参照しながら説明する。

図９は、本発明の実施の形態１における電動車両が急加速する場合において、比較例として、制御装置７が仮に第２昇圧判定マップを用いて、昇圧要否を判定したときの車両動作を説明するためのタイミングチャートである。図１０は、本発明の実施の形態１における電動車両が急加速する場合において、制御装置７が第１昇圧判定マップを用いて、昇圧要否を判定したときの車両動作を説明するためのタイミングチャートである

ここで、昇圧コンバータ５３は、リアクトル、スイッチング回路（例えばＩＧＢＴ）等の構成部品の電気的特性による制約により、昇圧率に制限を設ける必要があるため、目標昇圧後電圧の変化に対して、昇圧コンバータ５３の実際の昇圧後電圧、すなわち実電圧の追従が遅れる。

まず、指令トルク変化率が指令トルク変化率設定値以上である場合において、制御装置７が仮に第２昇圧判定マップを用いて、昇圧要否を判定したときの車両動作を説明する。図９では、図１０の比較例を示しており、指令トルク変化率が指令トルク変化率設定値以上である場合において、制御装置７が仮に第２昇圧判定マップを用いて、昇圧要否を判定したときの、指令トルクに対する実トルクの挙動と、目標昇圧後電圧に対する実電圧の挙動が図示されている。

タイミングチャート２０１において、実線は指令トルクＴｒｍｔａｇを示し、破線は実トルクＴｒを示す。タイミングチャート２０２において、実線は目標昇圧後電圧Ｖ２ｔａｇｍを示し、破線は実電圧Ｖ２を示す。実電圧Ｖ２は昇圧コンバータ５３からモータ用インバータ５１に供給される電圧である。なお、図９のタイミングチャートでは、モータ回転数は５０００ｒｐｍで一定であると仮定する。

続いて、図９のタイミングチャートについて説明する。時刻ｔ１において、昇圧コンバータ５３が非昇圧状態の場合に、ドライバが急加速のためアクセルを踏み込むと、指令トルクが急激に上昇し、指令トルクに対して実トルクが追従を開始する。

先の図５より、昇圧コンバータ５３の非昇圧時、モータ回転数が５０００ｒｐｍであれば、そのモータ回転数に対応する最大出力可能トルクは１００Ｎｍとなる。したがって、指令トルクが１００Ｎｍとなる時刻ｔ２において、昇圧コンバータ５３による昇圧が必要と判定され、目標昇圧後電圧Ｖ２ｔａｇｍは、バッテリ電圧（例えば３００Ｖ）から、電圧設定値（例えば６００Ｖ）に変化する。

また、時刻ｔ２では、指令トルクが１００Ｎｍまで上昇しているが、これは、昇圧コンバータ５３が非昇圧時でも出力可能なトルクであるため、時刻ｔ１から時刻ｔ２では、指令トルクに対して実トルクが追従する。

時刻ｔ２から時刻ｔ３では、指令トルクが１００Ｎｍを超えてさらに上昇し、時刻ｔ３において指令トルクが２００Ｎｍに達する。しかしながら、昇圧率の制限による実電圧Ｖ２の追従遅れにより、実電圧Ｖ２が目標昇圧後電圧Ｖ２ｔａｇｍに追従しておらず、実トルクは指令トルク（＝２００Ｎｍ）に対して低くなる。

時刻ｔ４では、実電圧Ｖ２が目標昇圧後電圧Ｖ２ｔａｇｍに追従し、実トルクは、指令トルク（＝２００Ｎｍ）と一致する。

以上から分かるように、時刻ｔ２から時刻ｔ４では、指令トルクに対して実トルクが遅れて追従し、この期間、ドライバが要求するトルク、すなわち指令トルクをモータ３が出力できずドラビリが悪化する。

次に、指令トルク変化率が指令トルク変化率設定値以上である場合において、制御装置７が第１昇圧判定マップを用いて、昇圧要否を判定したときの車両動作を説明する。ここで、図１０に示すように、制御装置７が第１昇圧判定マップを用いて、昇圧要否を判定すれば、上述したトルクの追従遅れを軽減することができる。以下では、その理由について主に説明する。

図１０では、指令トルク変化率が指令トルク変化率設定値以上である場合において、制御装置７が第１昇圧判定マップを用いて、昇圧要否を判定したときの、指令トルクに対する実トルクの挙動と、目標昇圧後電圧に対する実電圧の挙動が図示されている。

また、タイミングチャート３０１において、実線は指令トルクＴｒｍｔａｇを示し、破線は実トルクＴｒを示す。タイミングチャート３０２において、実線は目標昇圧後電圧Ｖ２ｔａｇｍを示し、破線は実電圧Ｖ２を示す。実電圧Ｖ２は昇圧コンバータ５３からモータ用インバータ５１に供給される電圧である。なお、図１０のタイミングチャートでは、モータ回転数は５０００ｒｐｍで一定であると仮定する。

続いて、図１０のタイミングチャートについて説明する。時刻ｔ１’において、昇圧コンバータ５３が非昇圧状態の場合に、ドライバが急加速のためアクセルを踏み込むと、指令トルクが急激に上昇し、指令トルクに対して実トルクが追従を開始する。

先の図６より、昇圧コンバータ５３の非昇圧時、モータ回転数が５０００ｒｐｍのときに昇圧コンバータ５３による昇圧が必要と判定されるときの指令トルクは５０Ｎｍとなる。したがって、指令トルクが５０Ｎｍとなる時刻ｔ２’において、昇圧コンバータ５３による昇圧が必要と判定され、目標昇圧後電圧Ｖ２ｔａｇｍは、バッテリ電圧（例えば３００Ｖ）から、電圧設定値（例えば６００Ｖ）に変化する。

時刻ｔ３’では、指令トルクが１００Ｎｍまで上昇しているが、これは、昇圧コンバータ５３が非昇圧時でも出力可能なトルクであるため、時刻ｔ２’から時刻ｔ３’では、指令トルクに対して実トルクが追従する。

時刻ｔ３’から時刻ｔ４’では、指令トルクが１００Ｎｍを超えてさらに上昇し、時刻ｔ４’において２００Ｎｍに達する。しかしながら、昇圧率の制限による実電圧Ｖ２の追従遅れにより、実電圧Ｖ２が目標昇圧後電圧Ｖ２ｔａｇｍに追従しておらず、実トルクは指令トルク（＝２００Ｎｍ）に対して低くなる。

時刻ｔ５’では、実電圧Ｖ２が目標昇圧後電圧Ｖ２ｔａｇｍに追従し、実トルクは、指令トルク（＝２００Ｎｍ）と一致する。

以上から分かるように、時刻ｔ３’から時刻ｔ５’では、指令トルクに対して実トルクが遅れて追従するものの、上述した比較例における図９の時刻ｔ２から時刻ｔ４の期間でのトルク追従遅れと比較すると、大幅に追従遅れ期間が短縮される。

つまり、指令トルク変化率が指令トルク変化率設定値以上である場合において、制御装置７が第１昇圧判定マップを使用した場合は、第２昇圧判定マップを使用した場合と比較して、昇圧コンバータ５３の非昇圧状態から運転ポイントが変化して昇圧が必要であると判定されるまでのタイミングが早くなる。したがって、指令トルクが上昇してから昇圧が開始されるタイミングが早くなる結果、指令トルクに対する実トルクの追従遅れが短縮され、急加速時におけるドラビリの悪化を低減することができる。

次に、指令トルク変化率が指令トルク変化率設定値よりも小さい場合、すなわち、車両が緩加速する場合には、第２昇圧判定マップを選択しても、トルクの追従遅れがほとんど発生しない理由について、図１１を参照しながら説明する。

図１１は、本発明の実施の形態１における電動車両が緩加速する場合において、制御装置７が第２昇圧判定マップを用いて、昇圧要否を判定したときの車両動作を説明するためのタイミングチャートである。

図１１では、指令トルク変化率が指令トルク変化率設定値よりも小さい場合において、制御装置７が第２昇圧判定マップを用いて、昇圧要否を判定したときの、指令トルクに対する実トルクの挙動と、目標昇圧後電圧に対する実電圧の挙動が図示されている。

また、タイミングチャート４０１において、実線は指令トルクＴｒｍｔａｇを示し、破線は実トルクＴｒを示す。タイミングチャート４０２において、実線は目標昇圧後電圧Ｖ２ｔａｇｍを示し、破線は実電圧Ｖ２を示す。実電圧Ｖ２は昇圧コンバータ５３からモータ用インバータ５１に供給される電圧である。なお、図１１のタイミングチャートでは、モータ回転数は５０００ｒｐｍで一定であると仮定する。

続いて、図１１のタイミングチャートについて説明する。時刻ｔ１”において、昇圧コンバータ５３が非昇圧状態の場合に、ドライバが緩加速のためアクセルを少し踏むと、指令トルクが徐々に上昇し、指令トルクに対して実トルクが追従を開始する。

先の図５より、昇圧コンバータ５３の非昇圧時、モータ回転数が５０００ｒｐｍのときに昇圧コンバータ５３による昇圧が必要と判定されるときの指令トルクは１００Ｎｍとなる。したがって、指令トルクが１００Ｎｍとなる時刻ｔ２”において、昇圧コンバータ５３による昇圧が必要と判定され、目標昇圧後電圧Ｖ２ｔａｇｍは、バッテリ電圧（例えば３００Ｖ）から、電圧設定値（例えば６００Ｖ）に変化する。

時刻ｔ２”では、指令トルクが１００Ｎｍまで上昇しているが、これは、昇圧コンバータ５３が非昇圧時でも出力可能なトルクであるため、時刻ｔ１”から時刻ｔ２”では、指令トルクに対して実トルクが追従する。

時刻ｔ２”から時刻ｔ３”では、指令トルクが１００Ｎｍを超えてさらに上昇し、時刻
ｔ４”において２００Ｎｍに達する。

時刻ｔ３”では、実電圧Ｖ２が目標昇圧後電圧Ｖ２ｔａｇｍに追従し、時刻ｔ４”では、実トルクは、指令トルク（＝２００Ｎｍ）に一致する。

時刻ｔ２”から時刻ｔ３”では、昇圧率の制限による実電圧Ｖ２の追従遅れにより実電圧Ｖ２が目標昇圧後電圧Ｖ２ｔａｇｍに追従していないが、指令トルクの上昇が緩やかであるため、実電圧Ｖ２の追従遅れがあっても、ほぼ指令トルクを出力可能となる。

つまり、指令トルクの上昇割合が緩やかな緩加速時においては、第２昇圧マップを使用した場合であっても、昇圧率の制限による実電圧Ｖ２の追従遅れが、指令トルクに対する実トルクの追従性に及ぼす影響はほとんどない。

以上、本実施の形態１によれば、第１構成として、モータ回転数および指令トルクからなる運転ポイントに従って、昇圧コンバータによる昇圧の要否を判定する昇圧判定処理において、第１昇圧判定マップを昇圧判定マップとして選択する昇圧判定マップ選択処理で選択した昇圧判定マップ上で、運転ポイントが昇圧必要領域に存在するか否かに従って、目標昇圧後電圧を設定し、設定された目標昇圧後電圧に昇圧コンバータの昇圧後電圧がなるよう昇圧コンバータを制御するように構成されている。

上記の第１構成によって、制御処理周期毎に目標昇圧後電圧を演算する必要がないので、最大トルクを出力することができるとともに、マイコンの演算処理負荷を低減させることができる。

第２構成として、上記の第１の構成に対して、昇圧判定マップ選択処理において、指令トルク変化率が指令トルク変化率設定値以上である場合、すなわち、車両が急加速する場合には、第１昇圧判定マップを昇圧判定マップとして選択し、指令トルク変化率が指令トルク変化率設定値未満である場合、すなわち、車両が緩加速する場合には、第２昇圧判定マップを昇圧判定マップとして選択するように構成されている。

ここで、第１昇圧判定マップは、第２昇圧判定マップよりも、指令トルクおよびモータ回転数がともに低い側に昇圧の要否を判定する境界線が設定されている。したがって、上記の第２構成のように、車両が急加速する場合に第１昇圧判定マップを昇圧判定マップとして選択するように構成すれば、昇圧コンバータの非昇圧状態から運転ポイントが変化し、境界線を跨ぎ、昇圧が必要であると判定されるまでタイミングが早くなる。そのため、車両が急加速する場合においては、昇圧コンバータによる昇圧の制限に起因する、目標昇圧後電圧に対する実電圧の追従遅れを、短縮できる。その結果、指令トルクに対する実トルクの追従遅れを短縮できる。

また、第２昇圧判定マップは、昇圧コンバータの非昇圧時にモータが出力可能な最大トルクを示すトルクラインと一致するように境界線が設定されている。したがって、上記の第２構成のように、車両が緩加速する場合に第２昇圧判定マップを昇圧判定マップとして選択するように構成すれば、各モータ回転数において最大トルク以上の指令トルクが指令されるまでは、昇圧コンバータの非昇圧状態を維持することができる。そのため、車両が緩加速する場合においては、昇圧コンバータの非昇圧状態をできるだけ長く維持すことができる。その結果、昇圧コンバータの非昇圧状態では、昇圧コンバータにおけるスイッチングが不要となるので、昇圧コンバータのスイッチング損失を最大限に低減することができる。

第３構成として、上記の第２の構成に対して、設定されている走行モードが発電走行モードである場合、モータに関しては、昇圧判定マップ選択処理で選択した昇圧判定マップを用いた昇圧判定処理の結果に従って、目標昇圧後電圧を設定し、発電機に関しては、目標昇圧後電圧マップに従って目標昇圧後電圧を設定し、モータに関して設定された目標昇圧後電圧と、発電機に関して設定された目標昇圧後電圧のうちの大きい方の目標昇圧後電圧に昇圧コンバータの昇圧後電圧がなるよう昇圧コンバータを制御するように構成されている。

上記の第３構成によって、マイコンの演算負荷処理負荷を低減でき、指令トルクに対する実トルクの追従遅れを短縮できるとともに、最大トルクを出力できる範囲で、発電機における損失を小さくすることができる。

１ エンジン、２ 発電機、３ モータ、４ タイヤ、５ パワードライブユニット、６ バッテリ、７ 制御装置、８ 車速センサ、９ アクセル開度センサ、１０ モータ回転数センサ、１１ 発電機回転数センサ、１２ エンジン回転数センサ、５１ モータ用インバータ、５２ 発電機用インバータ、５３ 昇圧コンバータ、７１ 指令トルク生成部、７２ 目標昇圧後電圧設定部、７３ 走行モード設定部、７４ 指令トルク変化率演算部、７５ 制御部、７６ 記憶部、７７ インタフェース、７８ ＣＰＵ、７９ メモリ、５１１ Ｕ相スイッチング回路、５１２ Ｖ相スイッチング回路、５１３ Ｗ相スイッチング回路、５１１Ｈ〜５１３Ｈ 上アーム側スイッチング回路、５１１Ｌ〜５１３Ｌ 下アーム側スイッチング回路、５２１ Ｕ相スイッチング回路、５２２ Ｖ相スイッチング回路、５２３ Ｗ相スイッチング回路、５２１Ｈ〜５２３Ｈ 上アーム側スイッチング回路、５２１Ｌ〜５２３Ｌ 下アーム側スイッチング回路、５３１Ｈ 第１スイッチング回路、５３１Ｌ 第２スイッチング回路、５３２ リアクトル、５３３ 第１平滑コンデンサ、５３４ 第２平滑コンデンサ。

本発明におけるパワードライブユニットの制御装置は、バッテリから供給される電圧を昇圧する昇圧コンバータと、昇圧コンバータから供給される電力を変換して変換後の電力をモータに供給することでモータを駆動するモータ用インバータと、発電機からの電力を変換して変換後の電力をバッテリに蓄える発電機用インバータと、を有するパワードライブユニットを制御する制御装置であって、モータ回転数と指令トルクとに関連付けられ、昇圧コンバータの非昇圧時にモータが出力可能な最大トルクを示すトルクライン上のトルクから一定値を減算したトルクを示すトルクラインによって昇圧必要領域と昇圧不要領域とに区分されている第１昇圧判定マップと、モータ回転数と指令トルクとに関連付けられ、昇圧コンバータの非昇圧時にモータが出力可能な最大トルクを示すトルクラインによって昇圧必要領域と昇圧不要領域とに区分されている第２昇圧判定マップとを記憶する記憶部と、アクセル開度を検出するアクセル開度センサからアクセル開度を取得し、取得したアクセル開度から指令トルクを生成する指令トルク生成部と、指令トルク生成部から取得した指令トルクの変化率である指令トルク変化率を演算する指令トルク変化率演算部と、モータ回転数を検出するモータ回転数センサからモータ回転数を取得し、指令トルク生成部から指令トルクを取得するパラメータ取得処理を実施し、記憶部に記憶されている第１昇圧判定マップと第２昇圧判定マップのいずれかを昇圧判定マップとして選択する昇圧判定マップ選択処理を実施し、昇圧判定マップ選択処理で選択した昇圧判定マップを用いて、パラメータ取得処理で取得したモータ回転数および指令トルクからなる運転ポイントに従って、昇圧コンバータによる昇圧の要否を判定する昇圧判定処理を実施し、昇圧判定処理の結果に従って、昇圧コンバータの目標昇圧後電圧を設定する目標昇圧後電圧設定部と、目標昇圧後電圧設定部によって設定された目標昇圧後電圧に昇圧コンバータの昇圧後電圧がなるように昇圧コンバータを制御する制御部と、を備え、目標昇圧後電圧設定部は、昇圧判定マップ選択処理において、指令トルク変化率演算部によって演算された指令トルク変化率が予め設定された指令トルク変化率設定値以上である場合には、記憶部に記憶されている第１昇圧判定マップを昇圧判定マップとして選択し、指令トルク変化率演算部によって演算された指令トルク変化率が指令トルク変化率設定値未満である場合には、記憶部に記憶されている第２昇圧判定マップを昇圧判定マップとして選択し、昇圧判定処理において、昇圧判定マップ選択処理で選択した昇圧判定マップ上で、運転ポイントが昇圧必要領域に存在すれば、昇圧が必要であると判定し、目標昇圧後電圧を予め設定された電圧設定値に設定し、昇圧判定処理において、昇圧判定マップ選択処理で選択した昇圧判定マップ上で、運転ポイントが昇圧不要領域に存在すれば、昇圧が不要であると判定し、目標昇圧後電圧をバッテリの電圧に設定するものである。

本発明におけるパワードライブユニットの制御方法は、バッテリから供給される電圧を昇圧する昇圧コンバータと、昇圧コンバータから供給される電力を変換して変換後の電力をモータに供給することでモータを駆動するモータ用インバータと、発電機からの電力を変換して変換後の電力をバッテリに蓄える発電機用インバータと、を有するパワードライブユニットを制御する制御方法であって、アクセル開度を取得し、取得したアクセル開度から指令トルクを生成する指令トルク生成ステップと、指令トルク生成ステップで生成した指令トルクの変化率である指令トルク変化率を演算する指令トルク変化率演算ステップと、モータ回転数を取得し、指令トルク生成ステップで生成した指令トルクを取得するパラメータ取得処理を実施し、第１昇圧判定マップと第２昇圧判定マップのいずれかを昇圧判定マップとして選択する昇圧判定マップ選択処理を実施し、昇圧判定マップ選択処理で選択した昇圧判定マップを用いて、パラメータ取得処理で取得したモータ回転数および指令トルクからなる運転ポイントに従って、昇圧コンバータによる昇圧の要否を判定する昇圧判定処理を実施し、昇圧判定処理の結果に従って、昇圧コンバータの目標昇圧後電圧を設定する目標昇圧後電圧設定ステップと、目標昇圧後電圧設定ステップで設定された目標昇圧後電圧に昇圧コンバータの昇圧後電圧がなるように昇圧コンバータを制御する制御ステップと、を備え、第１昇圧判定マップは、モータ回転数と指令トルクとに関連付けられ、昇圧コンバータの非昇圧時にモータが出力可能な最大トルクを示すトルクライン上のトルクから一定値を減算したトルクを示すトルクラインによって昇圧必要領域と昇圧不要領域とに区分され、第２昇圧判定マップは、モータ回転数と指令トルクとに関連付けられ、昇圧コンバータの非昇圧時にモータが出力可能な最大トルクを示すトルクラインによって昇圧必要領域と昇圧不要領域とに区分され、目標昇圧後電圧設定ステップでは、昇圧判定マップ選択処理において、指令トルク変化率演算ステップで演算された指令トルク変化率が予め設定された指令トルク変化率設定値以上である場合には、第１昇圧判定マップを昇圧判定マップとして選択し、指令トルク変化率演算ステップで演算された指令トルク変化率が指令トルク変化率設定値未満である場合には、第２昇圧判定マップを昇圧判定マップとして選択し、昇圧判定処理において、昇圧判定マップ選択処理で選択した昇圧判定マップ上で、運転ポイントが昇圧必要領域に存在すれば、昇圧が必要であると判定し、目標昇圧後電圧を予め設定された電圧設定値に設定し、昇圧判定処理において、昇圧判定マップ選択処理で選択した昇圧判定マップ上で、運転ポイントが昇圧不要領域に存在すれば、昇圧が不要であると判定し、目標昇圧後電圧をバッテリの電圧に設定するものである。

Claims (4)

1. バッテリから供給される電圧を昇圧する昇圧コンバータと、
   前記昇圧コンバータから供給される電力を変換して変換後の電力をモータに供給することで前記モータを駆動するモータ用インバータと、
   発電機からの電力を変換して変換後の電力を前記バッテリに蓄える発電機用インバータと、
   を有するパワードライブユニットを制御する制御装置であって、
   モータ回転数と指令トルクとに関連付けられ、前記昇圧コンバータの非昇圧時に前記モータが出力可能な最大トルクを示すトルクライン上のトルクから一定値を減算したトルクを示すトルクラインによって昇圧必要領域と昇圧不要領域とに区分されている第１昇圧判定マップを記憶する記憶部と、
   アクセル開度を検出するアクセル開度センサから前記アクセル開度を取得し、取得した前記アクセル開度から前記指令トルクを生成する指令トルク生成部と、
   前記モータ回転数を検出するモータ回転数センサから前記モータ回転数を取得し、前記指令トルク生成部から前記指令トルクを取得するパラメータ取得処理を実施し、前記記憶部に記憶されている前記第１昇圧判定マップを昇圧判定マップとして選択する昇圧判定マップ選択処理を実施し、前記昇圧判定マップ選択処理で選択した前記昇圧判定マップを用いて、前記パラメータ取得処理で取得した前記モータ回転数および前記指令トルクからなる運転ポイントに従って、前記昇圧コンバータによる昇圧の要否を判定する昇圧判定処理を実施し、前記昇圧判定処理の結果に従って、前記昇圧コンバータの目標昇圧後電圧を設定する目標昇圧後電圧設定部と、
   前記目標昇圧後電圧設定部によって設定された前記目標昇圧後電圧に前記昇圧コンバータの昇圧後電圧がなるように前記昇圧コンバータを制御する制御部と、
   を備え、
   前記目標昇圧後電圧設定部は、
   前記昇圧判定処理において、前記昇圧判定マップ選択処理で選択した前記昇圧判定マップ上で、前記運転ポイントが前記昇圧必要領域に存在すれば、前記昇圧が必要であると判定し、前記目標昇圧後電圧を予め設定された電圧設定値に設定し、
   前記昇圧判定処理において、前記昇圧判定マップ選択処理で選択した前記昇圧判定マップ上で、前記運転ポイントが前記昇圧不要領域に存在すれば、前記昇圧が不要であると判定し、前記目標昇圧後電圧を前記バッテリの電圧に設定する
   パワードライブユニットの制御装置。
2. 前記指令トルク生成部から取得した前記指令トルクの変化率である指令トルク変化率を演算する指令トルク変化率演算部をさらに備え、
   前記記憶部は、前記モータ回転数と前記指令トルクとに関連付けられ、前記昇圧コンバータの非昇圧時に前記モータが出力可能な最大トルクを示すトルクラインによって昇圧必要領域と昇圧不要領域とに区分されている第２昇圧判定マップをさらに記憶し、
   前記目標昇圧後電圧設定部は、前記昇圧判定マップ選択処理において、
   前記指令トルク変化率演算部によって演算された前記指令トルク変化率が予め設定された指令トルク変化率設定値以上である場合には、前記記憶部に記憶されている前記第１昇圧判定マップを前記昇圧判定マップとして選択し、
   前記指令トルク変化率演算部によって演算された前記指令トルク変化率が前記指令トルク変化率設定値未満である場合には、前記記憶部に記憶されている前記第２昇圧判定マップを前記昇圧判定マップとして選択する
   請求項１に記載のパワードライブユニットの制御装置。
3. 前記指令トルク生成部から取得した前記指令トルクに従って、走行モードをＥＶ走行モードおよび発電走行モードに切り替え、切り替え後の走行モードを設定する走行モード設定部をさらに備え、
   前記記憶部は、発電機回転数と前記目標昇圧後電圧とに関連付けられている目標昇圧後電圧マップをさらに記憶し、
   前記目標昇圧後電圧設定部は、前記走行モード設定部によって設定されている前記走行モードが前記ＥＶ走行モードである場合、
   前記昇圧判定マップ選択処理を実施し、前記昇圧判定マップ選択処理で選択した前記昇圧判定マップを用いた前記昇圧判定処理の結果に従って、前記目標昇圧後電圧を設定し、
   前記制御部は、前記走行モード設定部によって設定されている前記走行モードが前記ＥＶ走行モードである場合、
   設定された前記目標昇圧後電圧に前記昇圧後電圧がなるように前記昇圧コンバータを制御し、
   前記目標昇圧後電圧設定部は、前記走行モード設定部によって設定されている前記走行モードが前記発電走行モードである場合、
   前記モータに関しては、前記昇圧判定マップ選択処理を実施し、前記昇圧判定マップ選択処理で選択した前記昇圧判定マップを用いた前記昇圧判定処理の結果に従って、前記目標昇圧後電圧を設定し、
   前記発電機に関しては、前記記憶部に記憶されている前記目標昇圧後電圧マップに従って、前記発電機回転数を検出する発電機回転数センサから取得した前記発電機回転数に対応する前記目標昇圧後電圧を設定し、
   前記制御部は、前記走行モード設定部によって設定されている前記走行モードが前記発電走行モードである場合、
   前記モータに関して設定された前記目標昇圧後電圧と、前記発電機に関して設定された前記目標昇圧後電圧のうちの大きい方の目標昇圧後電圧に前記昇圧後電圧がなるように前記昇圧コンバータを制御する
   請求項２に記載のパワードライブユニットの制御装置。
4. バッテリから供給される電圧を昇圧する昇圧コンバータと、
   前記昇圧コンバータから供給される電力を変換して変換後の電力をモータに供給することで前記モータを駆動するモータ用インバータと、
   発電機からの電力を変換して変換後の電力を前記バッテリに蓄える発電機用インバータと、
   を有するパワードライブユニットを制御する制御方法であって、
   アクセル開度を取得し、取得した前記アクセル開度から指令トルクを生成する指令トルク生成ステップと、
   モータ回転数を取得し、前記指令トルク生成ステップで生成した前記指令トルクを取得するパラメータ取得処理を実施し、第１昇圧判定マップを昇圧判定マップとして選択する昇圧判定マップ選択処理を実施し、前記昇圧判定マップ選択処理で選択した前記昇圧判定マップを用いて、前記パラメータ取得処理で取得した前記モータ回転数および前記指令トルクからなる運転ポイントに従って、前記昇圧コンバータによる昇圧の要否を判定する昇圧判定処理を実施し、前記昇圧判定処理の結果に従って、前記昇圧コンバータの目標昇圧後電圧を設定する目標昇圧後電圧設定ステップと、
   前記目標昇圧後電圧設定ステップで設定された前記目標昇圧後電圧に前記昇圧コンバータの昇圧後電圧がなるように前記昇圧コンバータを制御する制御ステップと、
   を備え、
   前記第１昇圧判定マップは、
   前記モータ回転数と前記指令トルクとに関連付けられ、前記昇圧コンバータの非昇圧時に前記モータが出力可能な最大トルクを示すトルクライン上のトルクから一定値を減算したトルクを示すトルクラインによって昇圧必要領域と昇圧不要領域とに区分され、
   前記目標昇圧後電圧設定ステップでは、
   前記昇圧判定処理において、前記昇圧判定マップ選択処理で選択した前記昇圧判定マップ上で、前記運転ポイントが前記昇圧必要領域に存在すれば、前記昇圧が必要であると判定し、前記目標昇圧後電圧を予め設定された電圧設定値に設定し、
   前記昇圧判定処理において、前記昇圧判定マップ選択処理で選択した前記昇圧判定マップ上で、前記運転ポイントが前記昇圧不要領域に存在すれば、前記昇圧が不要であると判定し、前記目標昇圧後電圧を前記バッテリの電圧に設定する
   パワードライブユニットの制御方法。

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