JP4549923B2 - 負荷駆動装置およびそれを搭載した電動車両 - Google Patents

Description

この発明は、負荷駆動装置およびそれを搭載した電動車両に関し、特に、直流電源からの直流電圧を昇圧する昇圧変換器を備えた負荷駆動装置およびそれを搭載した電動車両に関する。

近年、環境問題やエネルギー問題を背景に、ハイブリッド自動車（Ｈｙｂｒｉｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ）や電気自動車（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）、燃料電池車などの電動車両が注目されている。これらの電動車両は、二次電池または燃料電池（Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ）からなる直流電源とインバータとインバータによって駆動される電動機とを動力源とする自動車である。

特開２００４−２０３２１８号公報（特許文献１）は、駆動力を発生する電動機と出力部材との間に変速機が設けられた電動車両において、変速機による変速の際、電動機の出力トルクを補正する制御装置を開示する。この制御装置は、変速の際、出力部材のトルクの変化を抑制する方向に電動機のトルクを補正し、変速に伴なう出力軸トルクの落ち込みを防止する（特許文献１参照）。

また、上記の電動車両において、電動機の高出力化に対応して、直流電源からの直流電圧を昇圧してインバータに供給する昇圧コンバータを備えた電動車両が公知である。

特開２００４−２０８４０９号公報（特許文献２）は、そのような昇圧コンバータを備える車両用動力制御装置を開示する。この車両用動力制御装置は、走行用回転電機と、走行用回転電機を駆動するインバータ回路と、バッテリの電圧を昇圧してインバータ回路に供給するＤＣ−ＤＣコンバータとを備える。この車両用動力制御装置によれば、走行用回転電機の消費電力に基づいて低電力駆動時にＤＣ−ＤＣコンバータの昇圧比を低下させるので、回路損失を低減できる（特許文献２参照）。
特開２００４−２０３２１８号公報 特開２００４−２０８４０９号公報 特開２００３−１２７６８１号公報 特開２００２−２２５５７８号公報

駆動力を発生する電動機と駆動輪との間に変速機が設けられた電動車両において、直流電源とインバータとの間に昇圧コンバータが備えられており、電動機の出力に応じて昇圧コンバータの出力電圧（インバータの入力電圧に相当する。）を制御している場合、変速中に電動機出力の急激な変化に応じて昇圧コンバータの出力電圧すなわちインバータの入力電圧を変化させると、電動機の制御モードによっては、電動機の制御が不安定になる可能性がある。

たとえば、変速時に変速機において摩擦要素の掴み替えが行なわれることによる電動機の回転数上昇を防止するために、変速中に電動機の出力トルクを一時的に低減させる制御（以下「トルク低減制御」とも称する。）が実行される場合、変速中の電動機出力は、変速前半で低減し、変速後半では上昇（復帰）する。そして、この変速中の電動機出力の急激な変化に応じて昇圧コンバータの出力電圧すなわちインバータ入力電圧を変化させると、インバータ入力電圧は、変速前半で電動機出力の低減に伴なって低下し、変速後半では電動機出力の上昇に伴なって上昇する。ここで、電動機の制御モードが矩形波制御モードであると、矩形波制御モードは、制御タイミングの間隔がＰＷＭ制御モードに比べて長く、インバータ入力電圧が一定であることを前提としているため、インバータにおけるスイッチング動作が入力電圧の急激な変化に追従できず、電動機の制御が不安定となる。

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、電動機の出力軸に変速機が設けられ、かつ、昇圧コンバータが備えられた電動車両において、変速時の電動機制御を安定化することができる負荷駆動装置を提供することである。

また、この発明の別の目的は、電動機の出力軸に変速機が設けられ、かつ、昇圧コンバータが備えられた電動車両において、変速時の電動機制御を安定化することができる負荷駆動装置を搭載した電動車両を提供することである。

この発明によれば、負荷駆動装置は、車両の駆動力を発生する電動機と車両の駆動輪との間に変速機を有する電動車両の負荷駆動装置であって、電動機を駆動する駆動装置と、直流電源からの直流電圧を昇圧し、その昇圧した昇圧電圧を駆動装置に供給する昇圧変換器と、昇圧電圧を設定し、その設定した昇圧電圧を生成するように昇圧変換器を制御する昇圧制御手段とを備え、昇圧制御手段は、変速機による変速中、昇圧電圧を一定値に設定する。

この発明による負荷駆動装置においては、変速機による変速中、昇圧電圧を一定値に設定するので、変速中に電動機の出力が急激に変化しても、電動機の制御が不安定になることはない。

したがって、この発明による負荷駆動装置によれば、変速時の電動機制御を安定化することができる。

好ましくは、昇圧制御手段は、変速機による変速中、昇圧電圧を変速開始時の昇圧電圧に設定する。

好ましくは、駆動装置は、電動機の制御モードとして矩形波制御モードを有する。
この負荷駆動装置においては、変速中、昇圧電圧を固定するので、変速中に電動機の出力が急激に変化し、かつ、その際に電動機の制御モードが矩形波制御モードであったとしても、電動機の制御が不安定になることはない。したがって、この負荷駆動装置によれば、変速時の電動機制御を安定化することができる。

また、この発明によれば、負荷駆動装置は、車両の駆動力を発生する電動機と車両の駆動輪との間に変速機を有する電動車両の負荷駆動装置であって、電動機を駆動する駆動装置と、直流電源からの直流電圧を昇圧し、その昇圧した昇圧電圧を駆動装置に供給する昇圧変換器と、電動機の出力に基づいて昇圧電圧を設定し、その設定した昇圧電圧を生成するように昇圧変換器を制御する昇圧制御手段と、変速機による変速時、電動機の出力トルクを低減するように駆動装置を制御するトルク制御手段とを備え、昇圧制御手段は、変速機による変速中、トルク制御手段による電動機の出力トルクの低減に応じて昇圧電圧が低下しないように、昇圧変換器を制御する。

この発明による負荷駆動装置においては、変速機による変速時、変速機において摩擦要素の掴み替えが行なわれることによる電動機の回転数上昇を防止するために、電動機の出力トルクを低減する。しかしながら、昇圧制御手段は、変速中、電動機の出力トルクの低減に応じて昇圧電圧が低下しないように昇圧変換器を制御するので、昇圧電圧の急激な変動が抑制され、電動機の制御が不安定になることはない。

したがって、この発明による負荷駆動装置によれば、変速時の電動機制御を安定化することができる。

好ましくは、昇圧制御手段は、変速機による変速中、昇圧電圧を一定値に設定する。
さらに好ましくは、昇圧制御手段は、変速機による変速中、昇圧電圧を変速開始時の昇圧電圧に設定する。

また、好ましくは、昇圧制御手段は、変速機による変速中、昇圧電圧を制御可能な最大電圧に設定する。

好ましくは、駆動装置は、電動機の制御モードとして矩形波制御モードを有する。
この負荷駆動装置においては、変速中、電動機の出力トルクの低減に応じて昇圧電圧が低下するのを禁止するので、電動機の制御モードが矩形波制御モードであったとしても、電動機の制御が不安定になることはない。したがって、この負荷駆動装置によれば、変速時の電動機制御を安定化することができる。

また、この発明によれば、電動車両は、車両の駆動力を発生する電動機と、電動機と車両の駆動輪との間に設けられる変速機と、上述したいずれかの負荷駆動装置とを備える。

この発明による車両においては、上述した負荷駆動装置を備えるので、変速中に電動機の出力が急激に変化しても、電動機の制御が不安定になることはない。したがって、この発明による車両によれば、変速時の電動機制御を安定化することができる。

この発明によれば、電動機の出力軸に変速機が設けられ、かつ、昇圧コンバータが備えられた負荷駆動装置およびそれを搭載した電動車両において、変速時の電動機制御を安定化することができる。

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。

［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１による電動車両の全体ブロック図である。図１を参照して、この電動車両１００は、バッテリＢと、昇圧コンバータ１０と、インバータ２０と、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）３０と、モータジェネレータＭＧと、変速機ＴＭと、駆動輪ＤＷと、コンデンサＣ１，Ｃ２と、電圧センサ４２，４４と、回転センサ４６と、電源ラインＰＬ１，ＰＬ２と、接地ラインＳＬとを備える。

バッテリＢの正極は、電源ラインＰＬ１に接続され、バッテリＢの負極は、接地ラインＳＬに接続される。コンデンサＣ１は、電源ラインＰＬ１と接地ラインＳＬとの間に接続される。

昇圧コンバータ１０は、リアクトルＬと、パワートランジスタＱ１，Ｑ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２とを含む。リアクトルＬは、電源ラインＰＬ１に一端が接続され、パワートランジスタＱ１，Ｑ２の接続点に他端が接続される。パワートランジスタＱ１，Ｑ２は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に直列に接続される。そして、各パワートランジスタＱ１，Ｑ２のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すようにダイオードＤ１，Ｄ２がそれぞれ接続される。

コンデンサＣ２は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に接続される。インバータ２０は、Ｕ相アーム２１、Ｖ相アーム２２およびＷ相アーム２３を含む。Ｕ相アーム２１、Ｖ相アーム２２およびＷ相アーム２３は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に並列に接続される。Ｕ相アーム２１は、直列に接続されたパワートランジスタＱ１１，Ｑ１２からなり、Ｖ相アーム２２は、直列に接続されたパワートランジスタＱ１３，Ｑ１４からなり、Ｗ相アーム２３は、直列に接続されたパワートランジスタＱ１５，Ｑ１６からなる。各パワートランジスタＱ１１〜Ｑ１６のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードＤ１１〜Ｄ１６がそれぞれ接続される。そして、Ｕ，Ｖ，Ｗ各相アームにおける各パワートランジスタの接続点は、モータジェネレータＭＧのＵ，Ｖ，Ｗ各相コイルの中性点と反対側のコイル端にそれぞれ接続される。

そして、モータジェネレータＭＧの出力軸に変速機ＴＭが接続され、変速機ＴＭの出力軸に駆動輪ＤＷが連結される。

バッテリＢは、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や、燃料電池からなる。バッテリＢは、直流電圧を発生し、その発生した直流電圧を昇圧コンバータ１０へ出力する。

コンデンサＣ１は、電源ラインＰＬ１と接地ラインＳＬとの間の電圧変動を平滑化する。電圧センサ４２は、バッテリＢから出力される電圧ＶＢを検出し、その検出した電圧ＶＢをＥＣＵ３０へ出力する。電圧センサ４４は、コンデンサＣ２の端子間電圧、すなわち昇圧コンバータ１０の出力電圧ＶＭ（インバータ２０の入力電圧に相当する。以下同じ。）を検出し、その検出した電圧ＶＭをＥＣＵ３０へ出力する。

昇圧コンバータ１０は、ＥＣＵ３０からの信号ＰＷＣに基づいて、バッテリＢから受ける直流電圧をリアクトルＬを用いて昇圧し、その昇圧した昇圧電圧を電源ラインＰＬ２に供給する。具体的には、昇圧コンバータ１０は、ＥＣＵ３０からの信号ＰＷＣに基づいて、パワートランジスタＱ２のスイッチング動作に応じて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することによってバッテリＢからの直流電圧を昇圧する。そして、昇圧コンバータ１０は、その昇圧した昇圧電圧をパワートランジスタＱ２がオフされたタイミングに同期してダイオードＤ１を介して電源ラインＰＬ２へ出力する。

コンデンサＣ２は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間の電圧変動を平滑化する。インバータ２０は、ＥＣＵ３０からの信号ＰＷＭに基づいて、電源ラインＰＬ２から受ける直流電圧を３相交流電圧に変換し、その変換した３相交流電圧をモータジェネレータＭＧへ出力する。これにより、モータジェネレータＭＧは、トルク指令値によって指定されたトルクを発生するように駆動される。

モータジェネレータＭＧは、インバータ２０から受ける３相交流電圧によって車両の駆動トルクを発生し、その発生した駆動トルクを変速機ＴＭへ出力する。回転センサ４６は、モータジェネレータＭＧのモータ回転数ＭＲＮを検出し、その検出したモータ回転数ＭＲＮをＥＣＵ３０へ出力する。

変速機ＴＭは、モータジェネレータＭＧからの出力を変速して駆動輪ＤＷへ出力する。また、変速機ＴＭは、変速中、変速中であることを示すＨレベルの変速信号ＴＳを生成し、その生成した変速信号ＴＳをＥＣＵ３０へ出力する。

ＥＣＵ３０は、車両の要求パワーに応じてモータジェネレータＭＧのトルク指令値ＴＲを算出する。ここで、ＥＣＵ３０は、変速機ＴＭからＨレベルの変速信号ＴＳを受けると、モータジェネレータＭＧのトルク指令値ＴＲを低減させるトルク低減制御を実行する。

また、ＥＣＵ３０は、トルク指令値ＴＲ、電圧センサ４２，４４からの電圧ＶＢ，ＶＭおよび回転センサ４６からのモータ回転数ＭＲＮに基づいて、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。ここで、ＥＣＵ３０は、変速機ＴＭからＨレベルの変速信号ＴＳを受けている変速中においては、上記のトルク低減制御によるトルク指令値ＴＲの低下に拘わらず、昇圧コンバータ１０の出力電圧（電圧ＶＭ）が一定となるように信号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。

さらに、ＥＣＵ３０は、トルク指令値ＴＲ、電圧ＶＭおよびモータジェネレータＭＧのモータ電流ＭＣＲＴに基づいて、モータジェネレータＭＧを駆動するための信号ＰＷＭを生成し、その生成した信号ＰＷＭをインバータ２０へ出力する。なお、モータ電流ＭＣＲＴは、図示されない電流センサによって検出される。

図２は、図１に示したＥＣＵ３０の機能ブロック図である。図２を参照して、ＥＣＵ３０は、トルク指令生成部１０２と、コンバータ制御部１０４と、インバータ制御部１０６とを含む。トルク指令生成部１０２は、たとえばアクセルペダルの開度に基づいて、要求パワーを達成するのに必要なモータジェネレータＭＧのトルク指令値ＴＲを算出する。

ここで、トルク指令生成部１０２は、変速機ＴＭからＨレベルの変速信号ＴＳを受けているとき、すなわち変速機ＴＭの変速中、モータジェネレータＭＧのトルク指令値ＴＲを低減させる。変速機ＴＭの変速中にトルク指令値ＴＲを低減させるのは、変速中における変速機ＴＭの摩擦要素の掴み替えに伴なうモータジェネレータＭＧの回転数の吹き上がりを防止するためである。

コンバータ制御部１０４は、トルク指令生成部１０２からのトルク指令値ＴＲ、回転センサ４６からのモータ回転数ＭＲＮおよび電圧センサ４２，４４からの電圧ＶＢ，ＶＭに基づいて、後述する方法により昇圧コンバータ１０のパワートランジスタＱ１，Ｑ２をオン／オフするための信号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。

ここで、コンバータ制御部１０４は、変速機ＴＭからＨレベルの変速信号ＴＳを受けているとき、すなわち変速機ＴＭの変速中、トルク指令生成部１０２からのトルク指令値ＴＲの低下に拘わらず、昇圧コンバータ１０の昇圧電圧（電圧ＶＭ）が一定となるように信号ＰＷＣを生成する。

インバータ制御部１０６は、トルク指令生成部１０２からのトルク指令値ＴＲ、モータ電流ＭＣＲＴおよび電圧ＶＭに基づいて、インバータ２０のパワートランジスタＱ１１〜Ｑ１６をオン／オフするための信号ＰＷＭを生成し、その生成した信号ＰＷＭをインバータ２０へ出力する。

図３は、図２に示したコンバータ制御部１０４の詳細な機能ブロック図である。図３を参照して、コンバータ制御部１０４は、インバータ入力電圧指令演算部１１２と、デューティー比演算部１１４と、ＰＷＭ信号変換部１１６とからなる。

インバータ入力電圧指令演算部１１２は、モータジェネレータＭＧの出力に基づいて、すなわちトルク指令生成部１０２（図示せず）からのトルク指令値ＴＲおよび回転センサ４６からのモータ回転数ＭＲＮに基づいて、インバータ入力電圧の最適値（目標値）すなわちインバータ入力電圧指令Ｖｃｏｍを算出し、その算出したインバータ入力電圧指令Ｖｃｏｍをデューティー比演算部１１４へ出力する。

ここで、インバータ入力電圧指令演算部１１２は、変速機ＴＭ（図示せず）からＨレベルの変速信号ＴＳを受けているとき、インバータ入力電圧指令Ｖｃｏｍを前回演算実行時の値とする。すなわち、インバータ入力電圧指令演算部１１２は、変速機ＴＭの変速中、インバータ入力電圧指令Ｖｃｏｍを変速開始時の値に固定する。

デューティー比演算部１１４は、インバータ入力電圧指令演算部１１２からのインバータ入力電圧指令Ｖｃｏｍおよび電圧センサ４２，４４からの電圧ＶＢ，ＶＭに基づいて、インバータ２０の入力電圧をインバータ入力電圧指令Ｖｃｏｍに制御するためのデューティー比を算出し、その算出したデューティー比をＰＷＭ信号変換部１１６へ出力する。

ＰＷＭ信号変換部１１６は、デューティー比演算部１１４から受けたデューティー比に基づいて昇圧コンバータ１０のパワートランジスタＱ１，Ｑ２をオン／オフするための信号ＰＷＣを生成し、その生成した信号ＰＷＣを昇圧コンバータ１０のパワートランジスタＱ１，Ｑ２へ出力する。

図４は、図２に示したインバータ制御部１０６の詳細な機能ブロック図である。図４を参照して、インバータ制御部１０６は、モータ制御用相電圧演算部１２２と、制御モード設定部１２４と、ＰＷＭ信号変換部１２６とからなる。

モータ制御用相電圧演算部１２２は、トルク指令生成部１０２（図示せず）からのトルク指令値ＴＲ、モータ電流ＭＣＲＴおよび電圧センサ４４からの電圧ＶＭに基づいて、モータジェネレータＭＧのＵ，Ｖ，Ｗ各相コイルに印加する電圧を演算し、その演算したＵ，Ｖ，Ｗ各相コイル電圧を制御モード設定部１２４およびＰＷＭ信号変換部１２６へ出力する。

制御モード設定部１２４は、モータ制御用相電圧演算部１２２からの各相コイル印加電圧および電圧ＶＭに基づいて、電圧ＶＭに対する各相コイル印加電圧の変調率（電圧ＶＭに対する各相コイル印加電圧の比）を算出する。そして、制御モード設定部１２４は、その算出した変調率に基づいてモータジェネレータＭＧの制御モードを設定し、その設定した制御モードを示す信号ＭＤをＰＷＭ信号変換部１２６へ出力する。

具体的には、インバータ２０は、ＰＷＭ制御モードおよび矩形波制御モードのいずれかの制御モードでモータジェネレータＭＧを制御する。矩形波制御モードは、出力波形を正弦波に制御するＰＷＭ制御よりも電圧利用率を高めるために出力波形を矩形波とする制御モードである。そして、制御モード設定部１２４は、変調率が予め決定された定数以下のとき、制御モードをＰＷＭ制御モードに設定し、変調率がその定数を超えると、制御モードを矩形波制御モードに設定する。

なお、矩形波制御モードは、スイッチング周期がＰＷＭ制御モードに比べて長く、インバータ入力電圧が一定であることを前提としているため、電圧ＶＭ（インバータ入力電圧）が急変すると、インバータ２０におけるスイッチング動作が電圧ＶＭの急激な変化に追従できず、制御が不安定となる。なお、ＰＷＭ制御モードおよび矩形波制御モードの中間に位置する制御モードとして、過変調制御モードを設けてもよい。

ＰＷＭ信号変換部１２６は、制御モード設定部１２４からの信号ＭＤにより指示される制御モードで、モータ制御用相電圧演算部１２２から受ける各相コイル電圧指令に基づいて、インバータ２０の各パワートランジスタＱ１１〜Ｑ１６をオン／オフする信号ＰＷＭを生成し、その生成した信号ＰＷＭをインバータ２０の各パワートランジスタＱ１１〜Ｑ１６へ出力する。

図５は、図２に示したコンバータ制御部１０４の動作を説明するためのフローチャートである。なお、この図５に示される一連の処理フローは、一定の制御周期で繰返し実行される。図５を参照して、コンバータ制御部１０４は、トルク指令値ＴＲおよびモータ回転数ＭＲＮに基づいてインバータ入力電圧指令Ｖｃｏｍを算出する（ステップＳ１０）。次いで、コンバータ制御部１０４は、変速機ＴＭからの変速信号ＴＳに基づいて、変速機ＴＭが変速中であるか否かを判定する（ステップＳ２０）。コンバータ制御部１０４は、変速中でないと判定すると（ステップＳ２０においてＮＯ）、ステップＳ４０へ処理を移行する。

一方、コンバータ制御部１０４は、変速中であると判定すると（ステップＳ２０においてＹＥＳ）、インバータ入力電圧指令ＶｃｏｍをステップＳ１０で演算した値で更新せずに前回演算時の値に保持する（ステップＳ３０）。すなわち、インバータ入力電圧指令Ｖｃｏｍは、変速中、変速開始時の値に固定される。

そして、コンバータ制御部１０４は、インバータ入力電圧指令Ｖｃｏｍおよび電圧センサ４２，４４からの電圧ＶＢ，ＶＭに基づいて、インバータ２０の入力電圧をインバータ入力電圧指令Ｖｃｏｍに制御するためのデューティー比を算出し、その算出したデューティー比に基づいて信号ＰＷＣを生成する（ステップＳ４０）。そして、コンバータ制御部１０４は、その生成した信号ＰＷＣを昇圧コンバータ１０のパワートランジスタＱ１，Ｑ２へ出力する（ステップＳ５０）。

図６は、この実施の形態１による電動車両１００の動作を説明するためのタイミングチャートである。図６を参照して、タイミングｔ１において変速が開始されると、モータジェネレータＭＧのトルク指令値ＴＲが低減し始め、それに応じてモータジェネレータＭＧの出力ＰＷＲおよび回転数ＭＲＮも低減する。そして、トルク指令値ＴＲの低下に伴なってモータジェネレータＭＧの相電圧が低下し、それに応じて変調率が低下するため、タイミングｔ２において、制御モードが矩形波制御モードからＰＷＭ制御モードに切替わる。

そして、変速後半のタイミングｔ３において、モータジェネレータＭＧのトルク指令値ＴＲが上昇（復帰）し始め、タイミングｔ４において変速が終了する。

ここで、仮に、変速中に電圧ＶＭの変化を制限しない場合（従来制御）、コンバータ制御部１０４は、モータジェネレータＭＧのトルク指令値ＴＲに基づいてインバータ入力電圧指令Ｖｃｏｍを生成するので、トルク指令値ＴＲの変動に応じて電圧ＶＭが変化する。そうすると、インバータ入力電圧が一定であることを前提とする矩形波制御モードで制御されるタイミングｔ１からｔ２において、インバータ２０の制御が不安定となる。

しかしながら、この実施の形態１においては、タイミングｔ１からｔ４までの変速中、コンバータ制御部１０４は、インバータ入力電圧指令Ｖｃｏｍを変速開始時の値に固定するので、電圧ＶＭすなわちインバータ入力電圧が一定値に制御される。したがって、制御モードが矩形波制御モードであるタイミングｔ１からｔ２においても、安定した制御が実行される。

以上のように、この実施の形態１によれば、変速機ＴＭによる変速中、電圧ＶＭを一定値に制御するので、モータジェネレータＭＧの制御モードが矩形波制御モードであったとしても、モータジェネレータＭＧの制御が不安定になることはない。したがって、モータジェネレータＭＧの制御を安定化することができる。

［実施の形態２］
実施の形態１では、変速中、昇圧コンバータ１０の出力電圧を固定したが、実施の形態２では、昇圧コンバータ１０の出力電圧の上昇を許容する。言い換えると、この実施の形態２では、変速中、昇圧コンバータ１０の出力電圧が低下しないように昇圧コンバータ１０の出力電圧が制御される。これにより、実施の形態１と同様に、変速前半にモータジェネレータＭＧのトルクの低減に伴なって電圧ＶＭが変化（低下）することにより制御が不安定になるのを防止し、さらに、変速終了時に制御モードが矩形波制御モードになっている場合に、変速終了とともに電圧ＶＭの固定が解除されて電圧ＶＭが上昇することにより制御が不安定となるのを防止する。

この実施の形態２による電動車両１００Ａは、実施の形態１による電動車両１００とコンバータ制御部の機能が異なる。実施の形態２による電動車両１００Ａのその他の構成は、実施の形態１による電動車両１００と同じである。

図７は、実施の形態２による電動車両１００Ａにおけるコンバータ制御部１０４Ａの動作を説明するためのフローチャートである。なお、この図７に示される一連の処理フローは、一定の制御周期で繰返し実行される。図７を参照して、この処理フローは、図５に示した実施の形態１におけるコンバータ制御部１０４の処理フローにおいて、ステップＳ２５をさらに備える。

すなわち、ステップＳ２０において変速中であると判定されると（ステップＳ２０においてＹＥＳ）、コンバータ制御部１０４Ａは、ステップＳ１０で演算したインバータ入力電圧指令Ｖｃｏｍが前回演算時の値よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ２５）。コンバータ制御部１０４Ａは、ステップＳ１０で演算したインバータ入力電圧指令Ｖｃｏｍが前回演算時の値よりも小さいと判定すると（ステップＳ２５においてＹＥＳ）、ステップＳ３０へ処理を移行し、ステップＳ１０で演算したインバータ入力電圧指令Ｖｃｏｍが前回演算時の値以上であると判定すると（ステップＳ２５においてＮＯ）、ステップＳ４０へ処理を移行する。すなわち、コンバータ制御部１０４Ａは、変速中、インバータ入力電圧指令Ｖｃｏｍが低下しないようにインバータ入力電圧指令Ｖｃｏｍを制御し、インバータ入力電圧指令Ｖｃｏｍの上昇は許容する。

図８は、この実施の形態２による電動車両１００Ａの動作を説明するためのタイミングチャートである。図８を参照して、タイミングｔ１において変速が開始されると、モータジェネレータＭＧのトルク指令値ＴＲが低減し始め、それに応じてモータジェネレータＭＧの出力ＰＷＲおよび回転数ＭＲＮも低減する。

変速後半のタイミングｔ２において、モータジェネレータＭＧのトルク指令値ＴＲが上昇（復帰）し始める。そして、トルク指令値ＴＲの上昇に伴なって、タイミングｔ３において昇圧コンバータ１０の出力電圧である電圧ＶＭが上昇する。但し、この時点では、制御モードがＰＷＭ制御モードであるので、電圧ＶＭが変化しても制御が不安定になることはない。

モータジェネレータＭＧのトルク指令値ＴＲがさらに上昇すると、モータジェネレータＭＧの相電圧が上昇し、それに応じて変調率が上昇するため、タイミングｔ４において、制御モードがＰＷＭ制御モードから矩形波制御モードに切替わる。しかしながら、タイミングｔ４の時点では、既に電圧ＶＭの上昇が完了しているので、制御モードが矩形波制御モードに切替わっても制御が不安定となることはない。そして、タイミングｔ５において変速が終了する。

ここで、仮に、変速中に電圧ＶＭの変化を制限しない場合（従来制御）、コンバータ制御部１０４Ａは、モータジェネレータＭＧのトルク指令値ＴＲに基づいてインバータ入力電圧指令Ｖｃｏｍを演算するので、制御モードがＰＷＭ制御モードから矩形波制御モードに切替わったタイミングｔ４後においても、モータジェネレータＭＧのトルク指令値ＴＲの上昇（復帰）に応じて電圧ＶＭが上昇する。したがって、タイミングｔ４からｔ５において、インバータ２０の制御が不安定となる。しかしながら、上述のように、この実施の形態２によれば、このような事態を回避できる。

また、仮に、変速中に電圧ＶＭを固定すると、変速終了のタイミングｔ５において電圧ＶＭの固定が解除されて電圧ＶＭが上昇し、一方で制御モードは矩形波制御モードとなっているので、制御が不安定となるところ、この実施の形態２では、変速中に制御モードがＰＷＭ制御モードから矩形波制御モードに切替わる際の電圧ＶＭの上昇を許容するので、上記のような事態を回避できる。

なお、上記においては、変速中に昇圧コンバータ１０の出力電圧が低下しないように昇圧コンバータ１０の出力電圧を制御するものとしたが、変速中に昇圧コンバータ１０の出力電圧が低下するのを禁止してもよい。

以上のように、この実施の形態２によれば、変速中においても電圧ＶＭの上昇は許容するようにしたので、変速後半のトルク復帰時に制御モードがＰＷＭ制御モードから矩形波制御モードに切替わっても、モータジェネレータＭＧの制御が不安定になることはない。したがって、モータジェネレータＭＧの制御を安定化することができる。

［実施の形態３］
実施の形態３では、変速開始とともに昇圧コンバータ１０の出力電圧を制御可能な最大電圧まで上昇させ、変速中は昇圧コンバータ１０の出力電圧をその最大電圧に固定する。すなわち、実施の形態２では、変速後半のモータジェネレータＭＧのトルク指令値ＴＲの上昇（復帰）に応じて電圧ＶＭを上昇させたが、この実施の形態３では、変速開始時に予め電圧ＶＭを上昇させる。

この実施の形態３による電動車両１００Ｂは、実施の形態１による電動車両１００とコンバータ制御部の機能が異なる。実施の形態３による電動車両１００Ｂのその他の構成は、実施の形態１による電動車両１００と同じである。

図９は、実施の形態３による電動車両１００Ｂにおけるコンバータ制御部１０４Ｂの動作を説明するためのフローチャートである。なお、この図９に示される一連の処理フローは、一定の制御周期で繰返し実行される。図９を参照して、この処理フローは、図５に示した実施の形態１におけるコンバータ制御部１０４の処理フローにおいて、ステップＳ３０に代えてステップＳ３５を備える。

すなわち、ステップＳ２０において変速中であると判定されると（ステップＳ２０においてＹＥＳ）、コンバータ制御部１０４Ｂは、ステップＳ１０で演算したインバータ入力電圧指令Ｖｃｏｍの値に拘わらず、インバータ入力電圧指令Ｖｃｏｍを昇圧コンバータ１０によって制御可能な最大電圧に設定する（ステップＳ３５）。すなわち、コンバータ制御部１０４Ｂは、変速中、インバータ入力電圧指令Ｖｃｏｍを昇圧コンバータ１０によって制御可能な最大電圧に固定する。

図１０は、この実施の形態３による電動車両１００Ｂの動作を説明するためのタイミングチャートである。図１０を参照して、タイミングｔ１において変速が開始されると、モータジェネレータＭＧのトルク指令値ＴＲが低減し始め、それに応じてモータジェネレータＭＧの出力ＰＷＲおよび回転数ＭＲＮも低減する。また、昇圧コンバータ１０の出力電圧である電圧ＶＭは、制御可能な最大電圧まで上昇する。

変速後半のタイミングｔ２において、モータジェネレータＭＧのトルク指令値ＴＲが上昇（復帰）し始める。そして、トルク指令値ＴＲの上昇に伴なって、タイミングｔ３において、制御モードがＰＷＭ制御モードから矩形波制御モードに切替わる。しかしながら、電圧ＶＭは、変速中、制御可能な最大電圧に制御されているので、タイミングｔ３において制御モードが矩形波制御モードに切替わっても制御が不安定となることはない。そして、タイミングｔ４において変速が終了する。

これに対し、仮に、変速中に電圧ＶＭの変化を制限しない場合（従来制御）、インバータ２０の制御が不安定になり得るのは、実施の形態１，２で説明したとおりである。

以上のように、この実施の形態３によれば、変速中、電圧ＶＭを制御可能な最大電圧に固定するようにしたので、制御モードが矩形波制御モードであっても、モータジェネレータＭＧの制御が不安定になることはない。したがって、モータジェネレータＭＧの制御を安定化することができる。

なお、上記の各実施の形態１〜３においては、電動車両１００，１００Ａ，１００Ｂは、１つのモータジェネレータＭＧを搭載するものとして説明したが、この発明はこれに限られず、複数のモータジェネレータを搭載していてもよい。すなわち、動力分割機構を介してエンジンに連結されたもう１つのモータジェネレータと、電源ラインＰＬ２および接地ラインＳＬに接続され、そのもう１つのモータジェネレータを駆動するもう１つのインバータとを備えたハイブリッド自動車についても、この発明を適用することができる。

また、上記においては、変速機ＴＭは、ギヤ段に応じて摩擦要素の掴み替えが行なわれる変速機として説明したが、この発明は、クラッチと常時噛合い式の歯車とからなる変速機にも適用可能である。

なお、上記において、昇圧コンバータ１０は、この発明における「昇圧変換器」に対応し、インバータ２０は、この発明における「駆動装置」に対応する。また、コンバータ制御部１０４，１０４Ａ，１０４Ｂは、この発明における「昇圧制御手段」に対応し、トルク指令生成部１０２およびインバータ制御部１０６は、この発明における「トルク制御手段」に対応する。さらに、昇圧コンバータ１０、インバータ２０およびＥＣＵ３０は、この発明における「負荷駆動装置」を形成する。

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１による電動車両の全体ブロック図である。 図１に示すＥＣＵの機能ブロック図である。 図２に示すコンバータ制御部の詳細な機能ブロック図である。 図２に示すインバータ制御部の詳細な機能ブロック図である。 図２に示すコンバータ制御部の動作を説明するためのフローチャートである。 この実施の形態１による電動車両の動作を説明するためのタイミングチャートである。 実施の形態２による電動車両におけるコンバータ制御部の動作を説明するためのフローチャートである。 この実施の形態２による電動車両の動作を説明するためのタイミングチャートである。 実施の形態３による電動車両におけるコンバータ制御部の動作を説明するためのフローチャートである。 この実施の形態３による電動車両の動作を説明するためのタイミングチャートである。

符号の説明

１０ 昇圧コンバータ、２０ インバータ、２１ Ｕ相アーム、２２ Ｖ相アーム、２３ Ｗ相アーム、３０ ＥＣＵ、４２，４４ 電圧センサ、４６ 回転センサ、１００，１００Ａ，１００Ｂ 電動車両、１０２ トルク指令生成部、１０４，１０４Ａ，１０４Ｂ コンバータ制御部、１０６ インバータ制御部、１１２ インバータ入力電圧演算部、１１４ デューティー比演算部、１１６，１２６ ＰＷＭ信号変換部、１２２ モータ制御用相電圧演算部、１２４ 制御モード設定部、Ｂ バッテリ、Ｃ１，Ｃ２ コンデンサ、ＭＧ モータジェネレータ、ＴＭ 変速機、ＤＷ 駆動輪、Ｑ１，Ｑ２，Ｑ１１〜Ｑ１６ パワートランジスタ、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ１１〜Ｄ１６ ダイオード、Ｌ リアクトル、ＰＬ１，ＰＬ２ 電源ライン、ＳＬ 接地ライン。

Claims (9)

1. 車両の駆動力を発生する電動機と前記車両の駆動輪との間に変速機を有する電動車両の負荷駆動装置であって、
   前記電動機を駆動する駆動装置と、
   直流電源からの直流電圧を昇圧し、その昇圧した昇圧電圧を前記駆動装置に供給する昇圧変換器と、
   前記電動機の出力に基づいて前記昇圧電圧を設定し、その設定した昇圧電圧を生成するように前記昇圧変換器を制御する昇圧制御手段とを備え、
   前記昇圧制御手段は、前記変速機による変速中、前記電動機の出力変動に拘わらず前記昇圧電圧を一定値に設定する、負荷駆動装置。
2. 前記昇圧制御手段は、前記変速機による変速中、前記昇圧電圧を変速開始時の昇圧電圧に設定する、請求項１に記載の負荷駆動装置。
3. 前記駆動装置は、前記電動機の制御モードとして矩形波制御モードを有する、請求項１または請求項２に記載の負荷駆動装置。
4. 車両の駆動力を発生する電動機と前記車両の駆動輪との間に変速機を有する電動車両の負荷駆動装置であって、
   前記電動機を駆動する駆動装置と、
   直流電源からの直流電圧を昇圧し、その昇圧した昇圧電圧を前記駆動装置に供給する昇圧変換器と、
   前記電動機の出力に基づいて前記昇圧電圧を設定し、その設定した昇圧電圧を生成するように前記昇圧変換器を制御する昇圧制御手段と、
   前記変速機による変速時、前記電動機の出力トルクを低減するように前記駆動装置を制御するトルク制御手段とを備え、
   前記昇圧制御手段は、前記変速機による変速中、前記トルク制御手段による前記電動機の出力トルクの低減に応じて前記昇圧電圧が低下しないように、前記昇圧変換器を制御する、負荷駆動装置。
5. 前記昇圧制御手段は、前記変速機による変速中、前記昇圧電圧を一定値に設定する、請求項４に記載の負荷駆動装置。
6. 前記昇圧制御手段は、前記変速機による変速中、前記昇圧電圧を変速開始時の昇圧電圧に設定する、請求項５に記載の負荷駆動装置。
7. 前記昇圧制御手段は、前記変速機による変速中、前記昇圧電圧を制御可能な最大電圧に設定する、請求項４に記載の負荷駆動装置。
8. 前記駆動装置は、前記電動機の制御モードとして矩形波制御モードを有する、請求項４から請求項７のいずれか１項に記載の負荷駆動装置。
9. 車両の駆動力を発生する電動機と、
   前記電動機と前記車両の駆動輪との間に設けられる変速機と、
   請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の負荷駆動装置とを備える電動車両。

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