JP2018196277A - 自動車 - Google Patents

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Abstract

【課題】コンバータのシャットダウンを解除する際にコンバータに過大な電流が流れるのを抑制する。【解決手段】第２コンバータをシャットダウンした状態で第１コンバータにより第１電力ラインと第２電力ラインとの間で電圧変換を伴って電力の授受を行なっている最中に第２コンバータのシャットダウンを解除するときには、第１リアクトルに流れる電流とは逆方向の電流が第２リアクトルに流れないように第２コンバータの第３，第４スイッチング素子のうち一方のスイッチング素子をオフした状態で他方のスイッチング素子をスイッチングする片素子スイッチング制御を実行する。【選択図】図３

Description

本発明は、自動車に関し、詳しくは、モータと第１蓄電装置と第１コンバータと第２蓄電装置と第２コンバータとを備える自動車に関する。
従来、この種の自動車としては、２つのバッテリからの電力を２つのコンバータにより昇圧してモータに供給する自動車が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この自動車では、モータに供給する電力を１つのコンバータにより供給可能なときには電力消費のために一方のコンバータをシャットダウンする。そして、この状態から一方のコンバータのシャットダウンを解除する際に、一方のコンバータに流れる電流が所定電流を超えたときには、一方のコンバータに流れる電流が所定電流以下となるようにデューティをフィードバック制御する。これにより、シャットダウンを解除する際にコンバータに過大な電流が流れるのを抑制している。
特開２０１１−１２５１２９号公報
しかしながら、上述の自動車では、シャットダウンを解除する際にコンバータに過大な電流が流れる場合が生じる。スイッチング制御ではデッドタイムを設けるため、デッドタイムのためにコンバータに流れる電流が大きくなる場合がある。また、システムにおける電圧センサや電流センサには検出誤差があるため、検出誤差の分だけコンバータに流れる電流が大きくなる場合がある。したがって、デッドタイムやセンサの検出誤差が重畳するとコンバータに過大な電流が流れてしまう。
本発明の自動車は、コンバータのシャットダウンを解除する際にコンバータに過大な電流が流れるのを抑制することを主目的とする。
本発明の自動車は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
本発明の自動車は、
走行用のモータと、
蓄電装置と、
前記モータが接続された第１電力ラインと前記蓄電装置が接続された第２電力ラインとに接続され、第１，第２スイッチング素子と第１，第２ダイオードと第１リアクトルとを有し、前記第１電力ラインと前記第２電力ラインとの間で電圧変換を伴って電力の授受を行なう第１コンバータと、
前記第１電力ラインと前記蓄電装置が接続された前記第２電力ラインとは異なる第３電力ラインと接続され、第３，第４スイッチング素子と第３，第４ダイオードと第２リアクトルとを有し、前記第１電力ラインと前記第３電力ラインとの間で電圧変換を伴って電力の授受を行なう第２コンバータと、
前記第１コンバータについては前記第１電力ラインの電圧が目標電圧となるように電圧制御を行ない、前記第２コンバータについては前記第２リアクトルに流れる電流が目標電流となるように電流制御を行なう制御装置と、
を備える自動車であって、
前記制御装置は、前記第２コンバータをシャットダウンした状態で前記第１コンバータにより前記第１電力ラインと前記第２電力ラインとの間で電圧変換を伴って電力の授受を行なっている最中に前記第２コンバータのシャットダウンを解除するときには、前記第１リアクトルに流れる電流とは逆方向の電流が前記第２リアクトルに流れないように前記第２コンバータの第３，第４スイッチング素子のうち一方のスイッチング素子をオフした状態で他方のスイッチング素子をスイッチングする片素子スイッチング制御を実行する、
ことを特徴とする。
この本発明の自動車では、第１コンバータについては第１電力ラインの電圧が目標電圧となるように電圧制御を行ない、第２コンバータについては第２リアクトルに流れる電流が目標電流となるように電流制御を行なう。第２コンバータをシャットダウンした状態で第１コンバータにより第１電力ラインと第２電力ラインとの間で電圧変換を伴って電力の授受を行なっている最中に第２コンバータのシャットダウンを解除するときには、第１リアクトルに流れる電流とは逆方向の電流が第２リアクトルに流れないように第２コンバータの第３，第４スイッチング素子のうち一方のスイッチング素子をオフした状態で他方のスイッチング素子をスイッチングする片素子スイッチング制御を実行する。こうした片素子スイッチング制御を実行することにより、第２リアクトルに逆方向の電流を流すことなく、値０から大きくすることができる。この結果、第２コンバータに過大な電流が流れるのを抑制することができる。
本発明の自動車において、前記制御装置は、前記第２コンバータをシャットダウンした状態で前記第１コンバータにより前記第２電力ラインの電力を昇圧して前記第１電力ラインに供給している最中に前記第２コンバータのシャットダウンを解除するときには、前記片素子スイッチング制御として前記第２コンバータの第３，第４スイッチング素子のうち上アームを構成するスイッチング素子をオフした状態で下アームを構成するスイッチング素子をスイッチングする制御を実行するものとしてもよい。上アームを構成するスイッチング素子をオンとしないから、第１電力ラインの電圧により第２リアクトルに電流が逆方向（回生方向）に流れるのを防止し、第２リアクトルに流れる電流を値０から力行方向側に大きくすることができる。この場合、前記制御装置は、前記片素子スイッチング制御を実行する際には、前記第２リアクトルの電流が目標電流になるまで前記第２コンバータのデューティを値１から徐々に減少させるものとしてもよい。こうすれば、第２リアクトルに流れる電流を値０から力行方向側に徐々に大きくして目標電流にすることができる。
本発明の自動車において、前記制御装置は、前記第２コンバータをシャットダウンした状態で前記第１コンバータにより前記第１電力ラインの電力を降圧して前記第２電力ラインに供給している最中に前記第２コンバータのシャットダウンを解除するときには、前記片素子スイッチング制御として前記第２コンバータの第３，第４スイッチング素子のうち下アームを構成するスイッチング素子をオフした状態で上アームを構成するスイッチング素子をスイッチングする制御を実行するものとしてもよい。下アームを構成するスイッチング素子をオンとしないから、第３電力ラインの電圧により第２リアクトルに電流が逆方向（力行方向）に流れるのを防止し、第２リアクトルに流れる電流を値０から回生方向側に大きくすることができる。この場合、前記制御装置は、前記片素子スイッチング制御を実行する際には、前記第２リアクトルの電流が目標電流になるまで前記第２コンバータのデューティを値０から徐々に増加させるものとしてもよい。こうすれば、第２リアクトルに流れる電流を値０から回生方向側に徐々に大きくして目標電流にすることができる。
本発明の自動車において、前記蓄電装置は、前記第２電力ラインに接続された第１蓄電装置と前記第３電力ラインに接続された第２蓄電装置とを有するものとしてもよい。即ち、２つの蓄電装置に第１コンバータと第２コンバータとが各々接続されているものとしてもよいし、単一の蓄電装置に第１コンバータと第２コンバータとが接続されているものとしてもよい。
本発明の一実施例としての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。 第２昇圧コンバータシャットダウン解除処理の一例を示すフローチャートである。 第１昇圧コンバータ５４を力行制御している最中にシャットダウンしている第２コンバータ５５のシャットダウンを解除するときの実施例と比較例のデューティと第２リアクトル電流ＩＬ２の時間変化の一例を示す説明図である。 第１昇圧コンバータ５４を回生制御している最中にシャットダウンしている第２コンバータ５５のシャットダウンを解除するときの実施例と比較例のデューティと第２リアクトル電流ＩＬ２の時間変化の一例を示す説明図である。 変形例のハイブリッド自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。
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。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。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、エンジン２２と、プラネタリギヤ３０と、モータＭＧ１，ＭＧ２と、インバータ４１，４２と、第１，第２昇圧コンバータ５４，５５，第１，第２バッテリ５０，５１と、ハイブリッド用電子制御ユニット（以下、ＨＶＥＣＵという）７０と、を備える。
エンジン２２は、ガソリンや軽油などを燃料として動力を出力する内燃機関として構成されている。このエンジン２２は、エンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２４により運転制御されている。
エンジンＥＣＵ２４は、図示しないが、ＣＰＵ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、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２を運転制御するのに必要な各種センサからの信号、例えば、クランクシャフト２６の回転位置を検出するクランクポジションセンサ２３からのクランク角θｃｒなどが入力ポートを介して入力されている。また、エンジンＥＣＵ２４からは、エンジン２２を運転制御するための種々の制御信号が出力ポートを介して出力されている。種々の制御信号としては、例えば、燃料噴射弁への駆動信号、スロットルバルブのポジションを調節するスロットルモータへの駆動信号、イグナイタと一体化されたイグニッションコイルへの制御信号などを挙げることができる。エンジンＥＣＵ２４は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されている。このエンジンＥＣＵ２４は、ＨＶＥＣＵ７０からの制御信号によりエンジン２２を運転制御する。また、エンジンＥＣＵ２４は、必要に応じてエンジン２２の運転状態に関するデータをＨＶＥＣＵ７０に出力する。なお、エンジンＥＣＵ２４は、クランク角θｃｒに基づいて、クランクシャフト２６の回転数、即ち、エンジン２２の回転数Ｎｅを演算している。
プラネタリギヤ３０は、シングルピニオン式の遊星歯車機構として構成されている。プラネタリギヤ３０のサンギヤには、モータＭＧ１の回転子が接続されている。プラネタリギヤ３０のリングギヤには、駆動輪３８ａ，３８ｂにデファレンシャルギヤ３７を介して連結された駆動軸３６が接続されている。プラネタリギヤ３０のキャリヤには、エンジン２２のクランクシャフト２６が接続されている。
モータＭＧ１は、永久磁石が埋め込まれた回転子と、三相コイルが巻回された固定子と、を有する同期発電電動機として構成されている。このモータＭＧ１は、上述したように、回転子がプラネタリギヤ３０のサンギヤに接続されている。モータＭＧ２は、モータＭＧ１と同様の同期発電電動機として構成されている。このモータＭＧ２は、回転子が駆動軸３６に接続されている。
図１や図２に示すように、インバータ４１は、第１電力ライン４６に接続されている。このインバータ４１は、６つのトランジスタＴ１１〜Ｔ１６と、６つのダイオードＤ１１〜Ｄ１６と、を有する。トランジスタＴ１１〜Ｔ１６は、それぞれ、第１電力ライン４６の正極母線と負極母線とに対して、ソース側とシンク側になるように、２個ずつペアで配置されている。６つのダイオードＤ１１〜Ｄ１６は、それぞれ、トランジスタＴ１１〜Ｔ１６に逆方向に並列接続されている。トランジスタＴ１１〜Ｔ１６の対となるトランジスタ同士の接続点の各々には、モータＭＧ１の三相コイル（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）の各々が接続されている。したがって、インバータ４１に電圧が作用しているときに、モータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）４０によって、対となるトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のオン時間の割合が調節されることにより、三相コイルに回転磁界が形成され、モータＭＧ１が回転駆動される。
インバータ４２は、インバータ４１と同様に、６つのトランジスタＴ２１〜Ｔ２６と、６つのダイオードＤ２１〜Ｄ２６と、を有する。そして、インバータ４２に電圧が作用しているときに、モータＥＣＵ４０によって、対となるトランジスタＴ２１〜Ｔ２６のオン時間の割合が調節されることにより、三相コイルに回転磁界が形成され、モータＭＧ２が回転駆動される。
第１昇圧コンバータ５４は、インバータ４１，４２が接続された第１電力ライン４６と、第１バッテリ５０が接続された第２電力ライン４７と、に接続されている。この第１昇圧コンバータ５４は、２つのトランジスタＴ３１，Ｔ３２と、２つのダイオードＤ３１，Ｄ３２と、リアクトルＬ１と、を有する。トランジスタＴ３１は、第１電力ライン４６の正極母線に接続されている。トランジスタＴ３２は、トランジスタＴ３１と、第１電力ライン４６および第２電力ライン４７の負極母線と、に接続されている。２つのダイオードＤ３１，Ｄ３２は、それぞれ、トランジスタＴ３１，Ｔ３２に逆方向に並列接続されている。リアクトルＬ１は、トランジスタＴ３１，Ｔ３２同士の接続点Ｃｎ１と、第２電力ライン４７の正極母線と、に接続されている。第１昇圧コンバータ５４は、モータＥＣＵ４０によって、トランジスタＴ３１，Ｔ３２のオン時間の割合が調節されることにより、第２電力ライン４７の電力を昇圧して第１電力ライン４６に供給したり、第１電力ライン４６の電力を降圧して第２電力ライン４７に供給したりする。
第２昇圧コンバータ５５は、第１電力ライン４６と、第２バッテリ５１が接続された第３電力ライン４８と、に接続されている。第２昇圧コンバータ５５は、第１昇圧コンバータ５４と同様に、２つのトランジスタＴ４１，Ｔ４２と、２つのダイオードＤ４１，Ｄ４２と、リアクトルＬ２と、を有する。そして、第２昇圧コンバータ５５は、モータＥＣＵ４０によって、トランジスタＴ４１，Ｔ４２のオン時間の割合が調節されることにより、第３電力ライン４８の電力を昇圧して第１電力ライン４６に供給したり、第１電力ライン４６の電力を降圧して第３電力ライン４８に供給したりする。
第１電力ライン４６の正極母線と負極母線とには、平滑用のコンデンサ４６ａが取り付けられている。第２電力ライン４７の正極母線と負極母線とには、平滑用のコンデンサ４７ａが取り付けられている。第３電力ライン４８の正極母線と負極母線とには、平滑用のコンデンサ４８ａが取り付けられている。
モータＥＣＵ４０は、図示しないが、ＣＰＵ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、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２や第１，第２昇圧コンバータ５４，５５を駆動制御するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。各種センサからの信号としては、例えば、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサからの回転位置θｍ１，θｍ２や、モータＭＧ１，ＭＧ２の各相に流れる電流を検出する電流センサからの相電流などを挙げることができる。また、コンデンサ４６ａの端子間に取り付けられた電圧センサ４６ｂからのコンデンサ４６ａ（第１電力ライン４６）の電圧ＶＨや、コンデンサ４７ａの端子間に取り付けられた電圧センサ４７ｂからのコンデンサ４７ａ（第２電力ライン４７）の電圧ＶＬ１、コンデンサ４８ａの端子間に取り付けられた電圧センサ４８ｂからのコンデンサ４８ａ（第３電力ライン４８）の電圧ＶＬ２も挙げることができる。さらに、第１昇圧コンバータ５４のトランジスタＴ３１，Ｔ３２同士の接続点Ｃｎ１とリアクトルＬ１との間に取り付けられた電流センサ５４ａからのリアクトルＬ１の電流（以下、第１リアクトル電流という）ＩＬ１や、第２昇圧コンバータ５５のトランジスタＴ４１，Ｔ４２同士の接続点Ｃｎ２とリアクトルＬ２との間に取り付けられた電流センサ５５ａからのリアクトルＬ２の電流（以下、第２リアクトル電流という）ＩＬ２も挙げることができる。モータＥＣＵ４０からは、モータＭＧ１，ＭＧ２や第１，第２昇圧コンバータ５４，５５を駆動制御するための種々の制御信号が出力ポートを介して出力されている。種々の制御信号としては、例えば、インバータ４１，４２のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６へのスイッチング制御信号や、第１，第２昇圧コンバータ５４，５５のトランジスタＴ３１，Ｔ３２，Ｔ４１，Ｔ４２へのスイッチング制御信号などを挙げることができる。モータＥＣＵ４０は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されている。このモータＥＣＵ４０は、ＨＶＥＣＵ７０からの制御信号によってモータＭＧ１，ＭＧ２や第１，第２昇圧コンバータ５４，５５を駆動制御する。また、モータＥＣＵ４０は、必要に応じてモータＭＧ１，ＭＧ２や第１，第２昇圧コンバータ５４，５５の駆動状態に関するデータをＨＶＥＣＵ７０に出力する。なお、モータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置θｍ１，θｍ２に基づいて、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２を演算している。
第１バッテリ５０は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池として構成されており、上述したように、第２電力ライン４７に接続されている。第２バッテリ５１は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池として構成されており、上述したように、第３電力ライン４８に接続されている。第１，第２バッテリ５０，５１は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）５２により管理されている。
バッテリＥＣＵ５２は、図示しないが、ＣＰＵ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、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。バッテリＥＣＵ５２には、第１，第２バッテリ５０，５１を管理するのに必要な信号が入力ポートを介して入力されている。各種センサからの信号としては、例えば、第１バッテリ５０の端子間に設置された電圧センサからの電池電圧Ｖｂ１や、第１バッテリ５０の出力端子に取り付けられた電流センサ５０ａからの電池電流Ｉｂ１、第１バッテリ５０に取り付けられた温度センサからの電池温度Ｔｂ１などを挙げることができる。また、第２バッテリ５１の端子間に設置された電圧センサからの電池電圧Ｖｂ２や、第２バッテリ５１の出力端子に取り付けられた電流センサ５１ａからの電池電流Ｉｂ２、第２バッテリ５１に取り付けられた温度センサからの電池温度Ｔｂ２も挙げることができる。バッテリＥＣＵ５２は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されている。このバッテリＥＣＵ５２は、必要に応じて第１，第２バッテリ５０，５１の状態に関するデータをＨＶＥＣＵ７０に出力する。バッテリＥＣＵ５２は、第１，第２バッテリ５０，５１を管理するために、電池電流Ｉｂ１，Ｉｂ２の積算値に基づいて、蓄電割合ＳＯＣ１，ＳＯＣ２を演算している。蓄電割合ＳＯＣ１，ＳＯＣ２は、そのときの第１，第２バッテリ５０，５１から放電可能な電力の容量の、全容量に対する割合である。
ＨＶＥＣＵ７０は、図示しないが、ＣＰＵ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、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。ＨＶＥＣＵ７０には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。各種センサからの信号としては、例えば、イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号や、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などを挙げることができる。ＨＶＥＣＵ７０は、上述したように、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いる。このＨＶＥＣＵ７０は、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、エンジン２２の運転を伴って走行するハイブリッド走行モード（ＨＶ走行モード）や、エンジン２２の運転を停止して走行する電動走行モード（ＥＶ走行モード）で走行する。
ＨＶ走行モードでの走行時には、ＨＶＥＣＵ７０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とに基づいて、走行に要求される（駆動軸３６に出力すべき）要求トルクＴｒ＊を設定する。続いて、設定した要求トルクＴｒ＊に駆動軸３６の回転数Ｎｒを乗じて、走行に要求される走行用パワーＰｄｒｖ＊を計算する。ここで、駆動軸３６の回転数Ｎｒとしては、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２や車速Ｖに換算係数を乗じて得られる回転数を用いることができる。そして、計算した走行用パワーＰｄｒｖ＊から第１，第２バッテリ５０，５１の充放電要求パワーＰｂ＊（第１，第２バッテリ５０から放電するときが正の値）を減じて、車両に要求される要求パワーＰｅ＊を設定する。ここで、充放電要求パワーＰｂ＊は、第１，第２バッテリ５０，５１の蓄電割合ＳＯＣ１，ＳＯＣ２と目標割合ＳＯＣ１＊，ＳＯＣ２＊との差分ΔＳＯＣ１，ΔＳＯＣ２に基づいて、差分ΔＳＯＣ１の絶対値や差分ΔＳＯＣ２の絶対値が小さくなるように設定するものとした。
次に、要求パワーＰｅ＊がエンジン２２から出力されると共に要求トルクＴｒ＊が駆動軸３６に出力されるように、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊，モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定する。続いて、モータＭＧ１の目標駆動点（トルク指令Ｔｍ１＊，回転数Ｎｍ１）とモータＭＧ２の目標駆動点（トルク指令Ｔｍ２＊，回転数Ｎｍ２）とに基づいて、第１電力ライン４６の目標電圧ＶＨ＊を設定する。そして、分配比Ｄｒを設定する。ここで、分配比Ｄｒは、第１昇圧コンバータ５４を介して第１バッテリ５０とインバータ４１，４２との間でやりとりする電力Ｐｃ１と、第２昇圧コンバータ５５を介して第２バッテリ５１とインバータ４１，４２との間でやりとりする電力Ｐｃ２と、の和（Ｐｃ１＋Ｐｃ２）に対する電力Ｐｃ１の割合である。実施例では、差分ΔＳＯＣ１，ΔＳＯＣ２に基づいて、差分ΔＳＯＣ１と差分ΔＳＯＣ２とが大きく乖離しないように分配比Ｄｒを設定するものとした。こうして分配比Ｄｒを設定すると、設定した分配比Ｄｒに基づいて、第２昇圧コンバータ５４のリアクトルＬ２に流れる第２リアクトル電流ＩＬ２の目標電流ＩＬ２＊を設定する。
そして、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とについては、エンジンＥＣＵ２４に送信する。また、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊や第１電力ライン４６の目標電圧ＶＨ＊，第２リアクトル電流ＩＬ２の目標電流ＩＬ２＊については、モータＥＣＵ４０に送信する。エンジンＥＣＵ２４は、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とに基づいてエンジン２２が運転されるように、エンジン２２の吸入空気量制御や燃料噴射制御，点火制御などを行なう。モータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２がトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で駆動されるように、インバータ４１，４２のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６のスイッチング制御を行なう。また、モータＥＣＵ４０は、第１昇圧コンバータ５４を駆動する際には、第１電力ライン４６の電圧ＶＨが目標電圧ＶＨ＊となるように第１昇圧コンバータ５４のトランジスタＴ３１，Ｔ３２のスイッチング制御を行なう。この制御を電圧制御という。さらに、モータＥＣＵ４０は、第２昇圧コンバータ５５を駆動する際には、第２リアクトル電流ＩＬ２が目標電流ＩＬ２＊となるように第２昇圧コンバータ５５のトランジスタＴ４１，Ｔ４２のスイッチング制御を行なう。この制御を電圧制御という。
ＥＶ走行モードでの走行時には、ＨＶＥＣＵ７０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とに基づいて要求トルクＴｒ＊を設定する。続いて、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定する。そして、要求トルクＴｒ＊が駆動軸３６に出力されるようにモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定する。次に、ＨＶ走行モードでの走行時と同様に、第１電力ライン４６の目標電圧ＶＨ＊と第２リアクトル電流ＩＬ２の目標電流ＩＬ２＊とを設定する。続いて、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊や第１電力ライン４６の目標電圧ＶＨ＊，第２リアクトル電流ＩＬ２の目標電流ＩＬ１＊をモータＥＣＵ４０に送信する。モータＥＣＵ４０は、上述したように、インバータ４１，４２や第１，第２昇圧コンバータ５４，５５を制御する。
実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ１，ＭＧ２を比較的低負荷で駆動しているときには、第２昇圧コンバータ５５を作動しなくても第１昇圧コンバータ５４による電力のやりとりだけでモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動することができる場合がある。この場合、実施例では、第２昇圧コンバータ５５をシャットダウンし、第１昇圧コンバータ５４の電圧制御だけを行なう。そして、モータＭＧ１，ＭＧ２の負荷が大きくなり、第１昇圧コンバータ５４による電力のやりとりだけではモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動することが困難になると、第２昇圧コンバータ５５のシャットダウンを解除して第１昇圧コンバータ５４の電圧制御と第２昇圧コンバータ５５の電流制御による通常制御によってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動する。この際に実行される第２昇圧コンバータシャットダウン解除処理の一例のフローチャートを図３に示す。この処理は、モータＥＣＵ４０により、第２昇圧コンバータ５５をシャットダウンして第１昇圧コンバータ５４を電圧制御しているときに繰り返し実行される。
第２昇圧コンバータシャットダウン解除処理が実行されると、モータＥＣＵ４０は、まず、第２昇圧コンバータ５５のシャットダウンを解除するか否かの判定を行なう（ステップＳ１００）。この判定は、第１昇圧コンバータ５４による電力のやりとりだけではモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動することが困難になる状態であるか否かにより判定することができ、例えば、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１やトルク指令Ｔｍ１＊、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２やトルク指令Ｔｍ２＊によって予め定められた第２昇圧コンバータ５５をシャットダウンする領域であるか否かにより行なうことができる。第２昇圧コンバータ５５のシャットダウンを解除しないと判定したときには（ステップＳ１１０）、本処理を終了する。
第２昇圧コンバータ５５のシャットダウンを解除すると判定したときには（ステップＳ１１０）、第１昇圧コンバータ５４の制御が第２電力ライン４７の電力を昇圧して第１電力ライン４６に供給する力行制御中であるか、第１電力ライン４６の電力を降圧して第２電力ライン４７に供給する回生制御中であるか、を判定する（ステップＳ１２０）。第１昇圧コンバータ５４を力行制御中であると判定したときには、第２昇圧コンバータ５５の上アームを構成するトランジスタＴ４１をオフとした状態で下アームを構成するトランジスタＴ４２をスイッチングする力行時片素子スイッチング制御とすると共に（ステップＳ１３０）、デューティを値１．０とする（ステップＳ１４０）。そして、第２昇圧コンバータ５５のリアクトルＬ２の第２リアクトル電流ＩＬ２が目標電流ＩＬ２＊になるまでデューティを所定値ΔＤずつ小さくする処理を実行し（ステップＳ１５０，Ｓ１６０）、第２リアクトル電流ＩＬ２が目標電流ＩＬ２＊になったときに、第１昇圧コンバータ５４の電圧制御と第２昇圧コンバータ５５の電流制御による通常制御に切り替えて（ステップＳ２１０）、本処理を終了する。第１昇圧コンバータ５４を力行制御しているときに上アームを構成するトランジスタＴ４１をオフとした状態で下アームを構成するトランジスタＴ４２をスイッチングするのは、上アームを構成するトランジスタＴ４１をオンとすることにより、第１電力ライン４６の電圧により第２昇圧コンバータ５５のリアクトルＬ２に第２バッテリ５１を充電する方向（回生方向）に電流が流れるのを抑止するためである。これにより、第２昇圧コンバータ５５のリアクトルＬ２には力行側に値０から徐々に大きくなる電流が流れるようになる。
ステップＳ１２０で第２昇圧コンバータ５５を回生制御中であると判定したときには、第２昇圧コンバータ５５の下アームを構成するトランジスタＴ４２をオフとした状態で上アームを構成するトランジスタＴ４１をスイッチングする回生時片素子スイッチング制御とすると共に（ステップＳ１７０）、デューティを値０とし（ステップＳ１８０）、第２昇圧コンバータ５５のリアクトルＬ２の第２リアクトル電流ＩＬ２が目標電流ＩＬ２＊になるまでデューティを所定値ΔＤずつ大きくする処理を実行し（ステップＳ１９０，Ｓ２００）、第２リアクトル電流ＩＬ２が目標電流ＩＬ２＊になったときに、第１昇圧コンバータ５４の電圧制御と第２昇圧コンバータ５５の電流制御による通常制御に切り替えて（ステップＳ２１０）、本処理を終了する。第１昇圧コンバータ５４を回生制御しているときに下アームを構成するトランジスタＴ４２をオフとした状態で上アームを構成するトランジスタＴ４１をスイッチングするのは、下アームを構成するトランジスタＴ４２をオンとすることにより、第２バッテリ５１の電圧により第２昇圧コンバータ５５のリアクトルＬ２に第２バッテリ５１を放電する方向（力行方向）に電流が流れるのを抑止するためである。これにより、第２昇圧コンバータ５５のリアクトルＬ２には回生側に値０から徐々に小さく（絶対値としては大きく）なる電流が流れるようになる。
第１昇圧コンバータ５４を力行制御している最中にシャットダウンしている第２コンバータ５５のシャットダウンを解除するときの実施例と比較例のデューティと第２リアクトル電流ＩＬ２の模式的な時間変化を図４に示す。比較例としては、第２コンバータ５５のシャットダウンを解除するときには第２コンバータ５５のシャットダウンしたときのデューティ（Ｄｕｔｙ（ｅｎｄ））を初期値とし、第２リアクトル電流ＩＬ２が目標電流ＩＬ２＊になるようにデューティをフィードバック制御するものを用いた。比較例では、制御開始の時間Ｔ１にデューティの初期値を第２コンバータ５５のシャットダウンしたときの値（Ｄｕｔｙ（ｅｎｄ））とするため、第２リアクトル電流ＩＬ２は一旦負側（回生側）に大きく流れる。その後、第２リアクトル電流ＩＬ２が目標電流ＩＬ２＊になるようにフィードバック制御され、時間Ｔ３に第２リアクトル電流ＩＬ２が目標電流ＩＬ２＊になる。一方、実施例では、制御開始の時間Ｔ１には、デューティは値１．０とされ、その後、第２リアクトル電流ＩＬ２が目標電流ＩＬ２＊になるまでデューティが所定値ΔＤずつ小さくされることにより、第２リアクトル電流ＩＬ２は値０から徐々に大きくなる。そして、時間Ｔ２に第２リアクトル電流ＩＬ２が目標電流ＩＬ２＊になる。
第１昇圧コンバータ５４を回生制御している最中にシャットダウンしている第２コンバータ５５のシャットダウンを解除するときの実施例と比較例のデューティと第２リアクトル電流ＩＬ２の模式的な時間変化を図５に示す。比較例は、図４と同様である。比較例では、制御開始の時間Ｔ４にデューティの初期値を第２コンバータ５５のシャットダウンしたときの値（Ｄｕｔｙ（ｅｎｄ））とするため、第２リアクトル電流ＩＬ２は一旦正側（力行側）に大きく流れる。その後、第２リアクトル電流ＩＬ２が目標電流ＩＬ２＊になるようにフィードバック制御され、時間Ｔ６に第２リアクトル電流ＩＬ２が目標電流ＩＬ２＊になる。一方、実施例では、制御開始の時間Ｔ４には、デューティは値０とされ、その後、第２リアクトル電流ＩＬ２が目標電流ＩＬ２＊になるまでデューティを所定値ΔＤずつ大きくされることにより、第２リアクトル電流ＩＬ２は値０から徐々に小さく（絶対値としては大きく）なる。そして、時間Ｔ５に第２リアクトル電流ＩＬ２が目標電流ＩＬ２＊になる。
以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０では、第２昇圧コンバータ５５をシャットダウンして第１昇圧コンバータ５４を作動している最中に第２昇圧コンバータ５５のシャットダウンを解除するときに、第１昇圧コンバータ５４を力行制御しているときには、上アームを構成するトランジスタＴ４１をオフとした状態で下アームを構成するトランジスタＴ４２をスイッチングする力行時片素子スイッチング制御とすると共にデューティを値１．０とし、第２昇圧コンバータ５５のリアクトルＬ２の第２リアクトル電流ＩＬ２が目標電流ＩＬ２＊になるまでデューティを所定値ΔＤずつ小さくする。これにより、第２昇圧コンバータ５５のリアクトルＬ２に力行側に値０から目標電流ＩＬ２＊になるまで徐々に大きくなる電流を流すことができる。また、第１昇圧コンバータ５４を回生制御しているときには、下アームを構成するトランジスタＴ４２をオフとした状態で上アームを構成するトランジスタＴ４１をスイッチングする回生時片素子スイッチング制御とすると共にデューティを値０とし、第２昇圧コンバータ５５のリアクトルＬ２の第２リアクトル電流ＩＬ２が目標電流ＩＬ２＊になるまでデューティを所定値ΔＤずつ大きくする。これにより、第２昇圧コンバータ５５のリアクトルＬ２に回生側に値０から目標電流ＩＬ２＊になるまで徐々に小さく（絶対値としては大きく）なる電流を流すことができる。これらの結果、第２昇圧コンバータ５５に過大な電流が流れるのを抑制することができる。
実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ１，ＭＧ２のインバータ４１，４２が接続された第１電力ライン４６と第１バッテリ５０が接続された第２電力ライン４７とに接続された第１昇圧コンバータ５４と、第１電力ライン４６と第２バッテリ５１が接続された第３電力ライン４８とに接続された第２昇圧コンバータ５５と、を備えるものとした。しかし、図６に例示する変形例のハイブリッド自動車１２０に示すように、第１電力ライン４６とバッテリ１５０が接続された第２電力ライン４７とに接続された第１昇圧コンバータ５４と、第１電力ライン４６とバッテリ１５０が接続された第３電力ライン４８とに接続された第２昇圧コンバータ５５と、を備えるものとしてもよい。即ち、単一のバッテリに第１昇圧コンバータ５４と第２昇圧コンバータ５５とを接続するものとしてもよいのである。
実施例では、エンジン２２とプラネタリギヤ３０とモータＭＧ１，ＭＧ２と第１，第２バッテリ５０，５１と第１，第２昇圧コンバータ５４，５５とを備えるハイブリッド自動車２０の構成について説明した。しかし、エンジンと１つのモータと第１，第２バッテリと第１，第２昇圧コンバータとを備えるいわゆる１モータハイブリッド自動車の構成や、エンジンと１つのモータと単一のバッテリと第１，第２昇圧コンバータとを備えるいわゆる１モータハイブリッド自動車の構成としてもよい。また、エンジンを備えず、モータと第１，第２バッテリと第１，第２昇圧コンバータとを備える電気自動車の構成や、モータと単一のバッテリと第１，第２昇圧コンバータとを備える電気自動車の構成としてもよい。
実施例や変形例では、第１バッテリ５０や第２バッテリ５１，バッテリ１５０としてリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池を用いたが、蓄電可能であればよいから、キャパシタなどの蓄電装置としてもよい。
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、モータＭＧ２が「モータ」に相当し、第１バッテリ５０および第２バッテリ５１が「蓄電装置」に相当し、第１昇圧コンバータ５４が「第１コンバータ」に相当し、第２昇圧コンバータ５５が「第２コンバータ」に相当し、モータＥＣＵ４０が「制御装置」に相当する。
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、自動車の製造産業などに利用可能である。
２０，１２０ ハイブリッド自動車、２２ エンジン、２３ クランクポジションセンサ、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、３０ プラネタリギヤ、３６ 駆動軸、３７ デファレンシャルギヤ、３８ａ，３８ｂ 駆動輪、４０ モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２ インバータ、４６ 第１電力ライン、４６ａ，４７ａ，４８ａ コンデンサ、４６ｂ，４７ｂ，４８ｂ 電圧センサ、４７ 第２電力ライン、４８ 第３電力ライン、５０ 第１バッテリ、５０ａ，５１ａ 電流センサ、５１ 第２バッテリ、５２ バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）５４、 第１昇圧コンバータ、５４ａ，５５ａ 電流センサ、５５ 第２昇圧コンバータ、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット（ＨＶＥＣＵ）、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、１５０ バッテリ、Ｃｎ１，Ｃｎ２ 接続点、Ｄ１１〜Ｄ１６，Ｄ２１〜Ｄ２６，Ｄ３１，Ｄ３２，Ｄ４１，Ｄ４２ ダイオード、Ｌ１，Ｌ２ リアクトル、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ、Ｔ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６，Ｔ３１，Ｔ３２，Ｔ４１，Ｔ４２ トランジスタ。

Claims (6)

  1. 走行用のモータと、
    蓄電装置と、
    前記モータが接続された第１電力ラインと前記蓄電装置が接続された第２電力ラインとに接続され、第１，第２スイッチング素子と第１，第２ダイオードと第１リアクトルとを有し、前記第１電力ラインと前記第２電力ラインとの間で電圧変換を伴って電力の授受を行なう第１コンバータと、
    前記第１電力ラインと前記蓄電装置が接続された前記第２電力ラインとは異なる第３電力ラインと接続され、第３，第４スイッチング素子と第３，第４ダイオードと第２リアクトルとを有し、前記第１電力ラインと前記第３電力ラインとの間で電圧変換を伴って電力の授受を行なう第２コンバータと、
    前記第１コンバータについては前記第１電力ラインの電圧が目標電圧となるように電圧制御を行ない、前記第２コンバータについては前記第２リアクトルに流れる電流が目標電流となるように電流制御を行なう制御装置と、
    を備える自動車であって、
    前記制御装置は、前記第２コンバータをシャットダウンした状態で前記第１コンバータにより前記第１電力ラインと前記第２電力ラインとの間で電圧変換を伴って電力の授受を行なっている最中に前記第２コンバータのシャットダウンを解除するときには、前記第１リアクトルに流れる電流とは逆方向の電流が前記第２リアクトルに流れないように前記第２コンバータの第３，第４スイッチング素子のうち一方のスイッチング素子をオフした状態で他方のスイッチング素子をスイッチングする片素子スイッチング制御を実行する、
    ことを特徴とする自動車。
  2. 請求項１記載の自動車であって、
    前記制御装置は、前記第２コンバータをシャットダウンした状態で前記第１コンバータにより前記第２電力ラインの電力を昇圧して前記第１電力ラインに供給している最中に前記第２コンバータのシャットダウンを解除するときには、前記片素子スイッチング制御として前記第２コンバータの第３，第４スイッチング素子のうち上アームを構成するスイッチング素子をオフした状態で下アームを構成するスイッチング素子をスイッチングする制御を実行する、
    自動車。
  3. 請求項２記載の自動車であって、
    前記制御装置は、前記片素子スイッチング制御を実行する際には、前記第２リアクトルの電流が目標電流になるまで前記第２コンバータのデューティを値１から徐々に減少させる、
    自動車。
  4. 請求項１記載の自動車であって、
    前記制御装置は、前記第２コンバータをシャットダウンした状態で前記第１コンバータにより前記第１電力ラインの電力を降圧して前記第２電力ラインに供給している最中に前記第２コンバータのシャットダウンを解除するときには、前記片素子スイッチング制御として前記第２コンバータの第３，第４スイッチング素子のうち下アームを構成するスイッチング素子をオフした状態で上アームを構成するスイッチング素子をスイッチングする制御を実行する、
    自動車。
  5. 請求項４記載の自動車であって、
    前記制御装置は、前記片素子スイッチング制御を実行する際には、前記第２リアクトルの電流が目標電流になるまで前記第２コンバータのデューティを値０から徐々に増加させる、
    自動車。
  6. 請求項１ないし５のうちのいずれか１つの請求項に記載の自動車であって、
    前記蓄電装置は、前記第２電力ラインに接続された第１蓄電装置と前記第３電力ラインに接続された第２蓄電装置とを有する、
    自動車。
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