JP4968630B2 - 電気自動車の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、直流電源の電圧を電圧変換手段で変換してシステム電圧を発生させ、このシステム電圧によってインバータを介して交流モータを駆動するシステムを搭載した電気自動車の制御装置に関する発明である。

車両の動力源として交流モータを搭載した電気自動車においては、特許文献１（特開２００３−２４４８０１号公報）や特許文献２（特開２００４−２７４９４５号公報）に記載されているように、車両の駆動輪を駆動するための交流モータと、内燃機関で駆動されて発電するための交流モータとを備え、直流電源（二次電池）の電圧を昇圧コンバータで昇圧した直流電圧を電源ラインに発生させ、この電源ラインに、それぞれインバータを介して各交流モータを接続し、昇圧コンバータで昇圧した直流電圧をインバータで交流電圧に変換して交流モータを駆動したり、交流モータで発電した交流電圧をインバータで直流電圧に変換して、この直流電圧を昇圧コンバータで降圧してバッテリに回収させるようにしたものがある。

このようなシステムにおいては、特許文献３（特開２００５−５１８９８号公報）に記載されているように、電源ラインに発生するシステム電圧を安定化させるために、電圧センサでシステム電圧を検出し、システム電圧の目標値と検出値との偏差が小さくなるように昇圧コンバータをフィードバック制御するようにしたものがある。
特開２００３−２４４８０１号公報 特開２００４−２７４９４５号公報 特開２００５−５１８９８号公報

ところで、車両の運転状態の変化等によって交流モータの駆動電力や発電電力が急変化すると、それに伴ってシステム電圧が急変動することがある。しかし、上記特許文献３の技術のように、システム電圧の目標値と検出値との偏差を小さくするように昇圧コンバータをフィードバック制御するシステムでは、実際にシステム電圧の変化を検出してから、そのシステム電圧の変化を抑制するように昇圧コンバータを制御することになるため、実際のシステム電圧の変化に対して、そのシステム電圧の変化を抑制する制御に応答遅れが生じて、システム電圧を効果的に安定化させることができない可能性がある。このため、システム電圧が一時的に過大になって、交流モータの制御が不安定になったり、電源ラインに接続された電子機器に過電圧が印加されてしまう可能性がある。

この対策として、システム電圧を平滑する平滑コンデンサの大容量化によってシステム電圧の安定化効果を高める方法があるが、この方法では、平滑コンデンサの大型化や高コスト化を招いてしまい、近年の重要な技術的課題であるシステムの小型化や低コスト化の要求を満たすことができないという問題がある。

本発明は、これらの事情を考慮してなされたものであり、従って本発明の目的は、システム電圧の安定化効果を高め、且つ、システムの小型化や低コスト化の要求を満たすことができる電気自動車の制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、直流電源の電圧を変換して電源ラインにシステム電圧を発生させる電圧変換手段と、電源ラインに接続されたインバータ及び該インバータで駆動される交流モータからなる少なくとも１つのモータ駆動ユニットとを備えた電気自動車の制御装置において、モータ駆動ユニットの電力変化に基づいてシステム電圧の変化を予測するシステム電圧変化予測手段と、システム電圧変化予測手段で予測したシステム電圧の変化（以下「予測システム電圧変化」という）に基づいて電圧変換手段を制御してシステム電圧を安定化させる予測電圧安定化制御を実行するシステム電圧制御手段とを備えた構成としたものである。

車両の運転状態の変化等によってモータ駆動ユニットの電力が変化すると、それに応じてシステム電圧が変化するため、モータ駆動ユニットの電力変化を用いれば、システム電圧の変化を精度良く予測することができる。そして、予測システム電圧変化（予測したシステム電圧の変化）に基づいて電圧変換手段を制御してシステム電圧を安定化させる予測電圧安定化制御を実行することによって、実際にシステム電圧の変化が発生する前に、或は実際のシステム電圧の変化に対してほとんど遅れずに、予測電圧安定化制御を実行してシステム電圧の変化を効果的に抑制することが可能となり、システム電圧の安定化効果を高めることができる。しかも、平滑コンデンサの大容量化を行う必要がなく、近年の重要な技術的課題であるシステムの小型化や低コスト化の要求を満たすことができ、システム電圧の安定化効果向上とシステムの小型化・低コスト化とを両立させることができる。

この場合、システム電圧の変化を予測する具体的な方法としては、例えば、請求項２のように、モータ駆動ユニットの制御量の指令値に基づいてモータ駆動ユニットの電力変化を算出し、該モータ駆動ユニットの電力変化に基づいて予測システム電圧変化を算出するようにしても良い。モータ駆動ユニットの制御量の指令値（例えば交流モータのトルク指令値等）に応じてモータ駆動ユニットの電力が変化するため、モータ駆動ユニットの制御量の指令値を用いれば、モータ駆動ユニットの電力変化を精度良く算出することができる。

或は、請求項３のように、モータ駆動ユニットの制御状態の検出値に基づいてモータ駆動ユニットの電力変化を算出し、該モータ駆動ユニットの電力変化に基づいて予測システム電圧変化を算出するようにしても良い。モータ駆動ユニットの制御状態の検出値（例えば交流モータの電流検出値等）は、実際のモータ駆動ユニットの電力を精度良く反映したデータとなるため、モータ駆動ユニットの制御状態の検出値を用いれば、モータ駆動ユニットの電力変化を精度良く算出することができる。

また、予測電圧安定化制御の具体的な方法としては、例えば、請求項４のように、電圧変換手段の出力特性（例えば入力電圧と出力電圧と通電デューティ比との関係）に基づいて該電圧変換手段の出力電圧がシステム電圧の目標値になるように電圧変換手段のフィードフォワード制御量を算出するシステムの場合には、該フィードフォワード制御量を予測システム電圧変化を用いて補正することで予測電圧安定化制御を実行するようにしても良い。このようにすれば、予測システム電圧変化を電圧変換手段のフィードフォワード制御量に反映させて予測電圧安定化制御を精度良く実行することができる。

更に、請求項５のように、システム電圧の目標値と検出値との偏差を小さくするように電圧変換手段のフィードバック制御量を算出するシステムの場合には、該フィードバック制御量を予測システム電圧変化を用いて補正することで予測電圧安定化制御を実行するようにしても良い。このようにすれば、予測システム電圧変化を電圧変換手段のフィードバック制御量に反映させて予測電圧安定化制御を精度良く実行することができる。

また、請求項６のように、モータ駆動ユニットの電力変化又は予測システム電圧変化が所定値以下の場合に予測電圧安定化制御を禁止するようにしても良い。このようにすれば、モータ駆動ユニットの電力変化又は予測システム電圧変化が所定値以下の場合に、システム電圧がほぼ定常状態（又はシステム電圧の変化が許容範囲内）と予測されるため、このような場合に、予測電圧安定化制御を実行すると、かえってシステム電圧が乱れてしまう可能性があると判断して、予測電圧安定化制御を禁止することができ、予測電圧安定化制御によるシステム電圧の乱れを未然に防止することができる。

更に、請求項７のように、モータ駆動ユニットの電力変化又は予測システム電圧変化がシステム電圧の上昇方向に生じた場合にのみ予測電圧安定化制御を実行するようにしても良い。このようにすれば、モータ駆動ユニットの電力変化又は予測システム電圧変化がシステム電圧の上昇方向に生じた場合には、システム電圧が過大になって電子機器に過電圧が印加される可能性があると判断して、予測電圧安定化制御を実行するが、モータ駆動ユニットの電力変化又は予測システム電圧変化がシステム電圧の低下方向に生じた場合には、システム電圧が過大になる可能性がないと判断して、予測電圧安定化制御を実行しないようにできる。これにより、システム電圧が過大になって電子機器に過電圧が印加されることを確実に防止しながら、必要以上に予測電圧安定化制御を実行することを回避できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を具体化した幾つかの実施例を説明する。

本発明の実施例１を図１乃至図５に基づいて説明する。
まず、図１に基づいてハイブリッド車のモータ制御システムの概略構成を説明する。
内燃機関であるエンジン１０と第１及び第２の交流モータ１１，１２が搭載され、第１の交流モータ１１は、主にエンジン１０で駆動されて発電する発電機として使用され、第２の交流モータ１２は、主に車両の駆動輪を駆動する動力源として使用される。

二次電池等からなる直流電源１３には、昇圧コンバータ１４（電圧変換手段）が接続され、この昇圧コンバータ１４は、直流電源１３の直流電圧を昇圧して電源ライン１５とアースライン１６との間に直流のシステム電圧を発生させたり、このシステム電圧を降圧して直流電源１３に電力を戻す機能を持つ。電源ライン１５とアースライン１６との間には、システム電圧を平滑化する平滑コンデンサ１７と、システム電圧を検出する電圧センサ２０が接続されている。

更に、電源ライン１５とアースライン１６との間には、電圧制御型の三相の第１及び第２のインバータ１８，１９が接続され、第１のインバータ１８で第１の交流モータ１１が駆動されると共に、第２のインバータ１９で第２の交流モータ１２が駆動される。第１のインバータ１８と第１の交流モータ１１で第１のモータ駆動ユニット２１が構成され、第２のインバータ１９と第２の交流モータ１２で第２のモータ駆動ユニット２２が構成されている。第１及び第２の交流モータ１１，１２は、それぞれ三相永久磁石式同期モータで、永久磁石が内装されたものであり、それぞれロータの回転位置を検出するロータ回転位置センサ２３，２４が搭載されている。これらのロータ回転位置センサ２３，２４の出力信号に基づいて交流モータ１１，１２の回転速度が演算される。

昇圧コンバータ１４には、リアクトル２５と２つのスイッチング素子２６が設けられ、各スイッチング素子２６に、それぞれ還流ダイオード２７が並列に接続されている。また、電圧制御型の三相の第１及び第２のインバータ１８，１９には、それぞれ６つのスイッチング素子２８，２９（上アームの各相のスイッチング素子と下アームの各相のスイッチング素子）が設けられ、各スイッチング素子２８，２９には、それぞれ還流ダイオード３０，３１が並列に接続されている。

第１のインバータ１８は、モータ制御回路３２から出力される三相の電圧指令信号に基づいて、電源ライン１５の直流電圧（昇圧コンバータ１４によって昇圧されたシステム電圧）を三相の交流電圧に変換して第１の交流モータ１１を駆動する。第１の交流モータ１１のＵ相電流とＷ相電流が、それぞれ電流センサ３３，３４によって検出される。一方、第２のインバータ１９は、モータ制御回路３２から出力される三相の電圧指令信号に基づいて、電源ライン１５の直流電圧を三相の交流電圧に変換して第２の交流モータ１２を駆動する。第２の交流モータ１２のＵ相電流とＷ相電流が、それぞれ電流センサ３５，３６によって検出される。

また、本実施例１では、モータ制御回路３２によって後述する図２及び図３のシステム電圧制御用の各ルーチンを実行することで、次のようしてシステム電圧を制御する。
昇圧コンバータ１４の出力特性（例えば入力電圧と出力電圧と通電デューティ比との関係）に基づいて昇圧コンバータ１４の出力電圧がシステム電圧の目標値になるように昇圧コンバータ１４のフィードフォワード制御量Ｄuty.ff（以下「Ｆ／Ｆ制御量Ｄuty.ff」と表記する）を算出すると共に、システム電圧の検出値と目標値との偏差を小さくするように昇圧コンバータ１４のフィードバック制御量Ｄuty.fb（以下「Ｆ／Ｂ制御量Ｄuty.fb」と表記する）を算出し、これらのＦ／Ｆ制御量Ｄuty.ffとＦ／Ｂ制御量Ｄuty.fbとを用いて昇圧コンバータ１４の通電デューティ比Ｄｕｔｙを算出する。この通電デューティ比Ｄｕｔｙで昇圧コンバータ１４のスイッチング素子２６を制御して、システム電圧を目標値に制御する。

このようにしてシステム電圧を制御する際に、本実施例１では、所定時間当りの第１のモータ駆動ユニット２１の電力変化量ΔＰmg1 と所定時間当りの第２のモータ駆動ユニット２１の電力変化量ΔＰmg2 とを合計した値をモータ電力変化量ΔＰとして求め、このモータ電力変化量ΔＰに基づいて所定時間当りのシステム電圧の変化量ΔＶを予測する。ここで、各電力変化量ΔＰmg1 ，ΔＰmg2 ，ΔＰは、例えば、平滑コンデンサ１７に電力を供給する方向をプラス値とする。

車両の運転状態の変化等によって第１のモータ駆動ユニット２１の電力変化量ΔＰmg1 や第２のモータ駆動ユニット２１の電力変化量ΔＰmg2 が変化してモータ電力変化量ΔＰが変化すると、それに応じてシステム電圧が変化するため、モータ電力変化量ΔＰを用いれば、システム電圧の変化量ΔＶを精度良く予測することができる。

そして、予測したシステム電圧の変化量ΔＶ（以下「予測システム電圧変化量ΔＶ」という）に基づいて昇圧コンバータ１４を制御してシステム電圧を安定化させる予測電圧安定化制御を実行することによって、実際にシステム電圧の変化が発生する前に、或は実際のシステム電圧の変化に対してほとんど遅れずに、予測電圧安定化制御を実行してシステム電圧の変化を効果的に抑制することが可能となる。

具体的には、昇圧コンバータ１４のＦ／Ｆ制御量Ｄuty.ffを算出する際に、予測システム電圧変化量ΔＶを用いて昇圧コンバータ１４のＦ／Ｆ制御量Ｄuty.ffを補正することで、予測システム電圧変化量ΔＶを昇圧コンバータ１４のＦ／Ｆ制御量Ｄuty.ffに反映させて予測電圧安定化制御を実行する。
以下、モータ制御回路３２が実行する図２及び図３のシステム電圧制御用の各ルーチンの処理内容を説明する。

［システム電圧制御ルーチン］
図２に示すシステム電圧制御ルーチンは、モータ制御回路３２の電源オン中に所定周期で繰り返し実行され、特許請求の範囲でいうシステム電圧制御手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ１０１で、後述する図３のシステム電圧変化予測ルーチンを実行することで、モータ電力変化量ΔＰに基づいて予測システム電圧変化量ΔＶを算出する。

この後、ステップ１０２に進み、予測システム電圧変化量ΔＶの絶対値が所定値以下であるか否かを判定する。その結果、予測システム電圧変化量ΔＶの絶対値が所定値以下であると判定された場合には、システム電圧がほぼ定常状態（又はシステム電圧の変化が許容範囲内）と予測されるため、このような場合に、予測電圧安定化制御を実行すると、かえってシステム電圧が乱れてしまう可能性があると判断して、ステップ１０３に進み、予測システム電圧変化量ΔＶを強制的に「０」にして予測電圧安定化制御を禁止することで、予測電圧安定化制御によるシステム電圧の微小補正を実行しないようにする。

一方、上記ステップ１０２で、予測システム電圧変化量ΔＶの絶対値が所定値よりも大きいと判定された場合には、ステップ１０３の処理を飛び越して、ステップ１０４に進み、昇圧コンバータ１４の出力特性（例えば入力電圧と出力電圧と通電デューティ比との関係）に基づいて昇圧コンバータ１４の出力電圧がシステム電圧の目標値Ｖsys.tar になるように昇圧コンバータ１４の入力電圧Ｖb とシステム電圧の目標値Ｖsys.tar とを用いて昇圧コンバータ１４のＦ／Ｆ制御量Ｄuty.ff（＝Ｖb ／Ｖsys.tar ）を算出する。この際、次式により、予測システム電圧変化量ΔＶを用いてシステム電圧の目標値Ｖsys.tar を補正して昇圧コンバータ１４のＦ／Ｆ制御量Ｄuty.ffを補正する。
Ｄuty.ff＝Ｖb ／（Ｖsys.tar −ΔＶ）

これにより、予測システム電圧変化量ΔＶを昇圧コンバータ１４のＦ／Ｆ制御量Ｄuty.ffに反映させて予測電圧安定化制御を実行する。但し、予測システム電圧変化量ΔＶ＝０の場合には、予測電圧安定化制御が実行されない。

この後、ステップ１０５に進み、システム電圧の検出値Ｖsys.cur と目標値Ｖsys.tar との偏差（Ｖsys.cur −Ｖsys.tar ）を小さくするようにＰＩ制御又はＰＩＤ制御等により昇圧コンバータ１４のＦ／Ｂ制御量Ｄuty.fbをマップ又は数式により算出する。
Ｄuty.fb＝ｆ（Ｖsys.cur −Ｖsys.tar ）

この後、ステップ１０６に進み、Ｆ／Ｆ制御量Ｄuty.ffとＦ／Ｂ制御量Ｄuty.fbとを用いて昇圧コンバータ１４の最終的な制御量である通電デューティ比Ｄｕｔｙを次式により算出する。
Ｄuty ＝Ｄuty.ff＋Ｄuty.fb
この通電デューティ比Ｄｕｔｙで昇圧コンバータ１４のスイッチング素子２６を制御して、システム電圧を目標値に制御する。

［システム電圧変化予測］
図３に示すシステム電圧変化予測ルーチンは、前記図２のシステム電圧制御ルーチンのステップ１０１で実行されるサブルーチンであり、特許請求の範囲でいうシステム電圧変化予測手段としての役割を果たす。

本ルーチンが起動されると、まず、ステップ２０１で、第１の交流モータ１１のトルク指令値Ｔmg1 と回転速度Ｎmg1 とに基づいて第１のモータ駆動ユニット２１の電力Ｐmg1 を算出し、今回算出した電力Ｐmg1(i)と前回算出した電力Ｐmg1(i-1)との差ΔＰmg1 を算出することで所定時間Δｔ当り（本ルーチンの演算周期Δｔ当り）の第１のモータ駆動ユニット２１の電力変化量ΔＰmg1 を求める。
ΔＰmg1 ＝Ｐmg1(i)−Ｐmg1(i-1)

この第１のモータ駆動ユニット２１の電力変化量ΔＰmg1 は、例えば、平滑コンデンサ１７に電力を供給する方向をプラス値とする。
第１の交流モータ１１のトルク指令値Ｔmg1 と回転速度Ｎmg1 とに応じて第１のモータ駆動ユニット２１の電力Ｐmg1 が変化するため、トルク指令値Ｔmg1 と回転速度Ｎmg1 とを用いれば、第１のモータ駆動ユニット２１の電力変化量ΔＰmg1 を精度良く算出することができる。

この後、ステップ２０２に進み、第２の交流モータ１２のトルク指令値Ｔmg2 と回転速度Ｎmg2 とに基づいて第２のモータ駆動ユニット２２の電力Ｐmg2 を算出し、今回算出した電力Ｐmg2(i)と前回算出した電力Ｐmg2(i-1)との差ΔＰmg2 を算出することで所定時間Δｔ当り（本ルーチンの演算周期Δｔ当り）の第２のモータ駆動ユニット２２の電力変化量ΔＰmg2 を求める。
ΔＰmg2 ＝Ｐmg2(i)−Ｐmg2(i-1)
この第２のモータ駆動ユニット２２の電力変化量ΔＰmg2 は、例えば、平滑コンデンサ１７に電力を供給する方向をプラス値とする。

第２の交流モータ１２のトルク指令値Ｔmg2 と回転速度Ｎmg2 とに応じて第２のモータ駆動ユニット２２の電力Ｐmg2 が変化するため、トルク指令値Ｔmg2 と回転速度Ｎmg2 とを用いれば、第２のモータ駆動ユニット２２の電力変化量ΔＰmg2 を精度良く算出することができる。

この後、ステップ２０３に進み、第１のモータ駆動ユニット２１の電力変化量ΔＰmg1 と第２のモータ駆動ユニット２１の電力変化量ΔＰmg2 とを合計した値をモータ電力変化量ΔＰとして求める。
ΔＰ＝ΔＰmg1 ＋ΔＰmg2

この後、ステップ２０４に進み、モータ電力変化量ΔＰに基づいて予測システム電圧変化量ΔＶを次の（１）式より算出する。

尚、本実施例１のように、演算周期Δｔと平滑コンデンサ１７の静電容量Ｃが定数の場合には、図４に示すように、モータ電力変化量ΔＰとシステム電圧とに応じてシステム電圧変化量が変化するため、図５に示すように、モータ電力変化量ΔＰとシステム電圧の検出値Ｖsys.cur とをパラメータとする予測システム電圧変化量ΔＶのマップを参照して、モータ電力変化量ΔＰとシステム電圧の検出値Ｖsys.cur とに応じた予測システム電圧変化量ΔＶを算出するようにしても良い。

また、上記（１）式又は図５に示すマップにより予測システム電圧変化量ΔＶを算出する際に、システム電圧の検出値Ｖsys.cur に代えて、システム電圧の目標値Ｖsys.tar を用いるようにしても良い。

以上説明した本実施例１では、モータ電力変化量ΔＰに基づいてシステム電圧の変化量ΔＶを予測し、その予測システム電圧変化量ΔＶを用いて昇圧コンバータ１４のＦ／Ｆ制御量Ｄuty.ffを補正することで、システム電圧を安定化させる予測電圧安定化制御を実行するようにしたので、実際にシステム電圧の変化が発生する前に、或は実際のシステム電圧の変化に対してほとんど遅れずに、予測電圧安定化制御を実行してシステム電圧の変化を効果的に抑制することが可能となり、システム電圧の安定化効果を高めることができる。しかも、平滑コンデンサ１７の大容量化を行う必要がなく、近年の重要な技術的課題であるシステムの小型化や低コスト化の要求を満たすことができて、システム電圧の安定化効果向上とシステムの小型化・低コスト化とを両立させることができる。

また、本実施例１では、予測システム電圧変化量ΔＶの絶対値が所定値以下の場合には、システム電圧がほぼ定常状態（又はシステム電圧の変化が許容範囲内）と予測されるため、このような場合に、予測電圧安定化制御を実行すると、かえってシステム電圧が乱れてしまう可能性があると判断して、予測電圧安定化制御を禁止するようにしたので、システム電圧がほぼ定常状態（又はシステム電圧の変化が許容範囲内）と予測されるような場合に、予測電圧安定化制御によるシステム電圧の乱れを未然に防止することができる。

尚、モータ電力変化量ΔＰの絶対値が所定値以下の場合に、予測電圧安定化制御を禁止するようにしても良い。

次に、図６を用いて本発明の実施例２を説明する。但し、前記実施例１と実質的に同一部分については説明を省略又は簡略化し、主として前記実施例１と異なる部分について説明する。

本実施例２では、モータ制御回路３２によって後述する図６のシステム電圧制御ルーチンを実行することで、予測したシステム電圧変化がシステム電圧の上昇方向に生じる場合にのみ予測電圧安定化制御を実行するようにしている。尚、図６のシステム電圧制御ルーチンは、前記実施例１で説明した図２のシステム電圧制御ルーチンのステップ１０２の処理をステップ１０２ａの処理に変更したものであり、これ以外の各ステップの処理は図２と同じである。

図６に示すシステム電圧制御ルーチンでは、まず、ステップ１０１で、モータ電力変化量ΔＰに基づいて予測システム電圧変化量ΔＶを算出した後、ステップ１０２ａに進み、予測システム電圧変化量ΔＶ（又はモータ電力変化量ΔＰ）が所定値（例えば０）よりも小さいか否かによって、予測したシステム電圧変化がシステム電圧の低下方向であるか否かを判定する。

このステップ１０２ａで、予測したシステム電圧変化がシステム電圧の低下方向であると判定された場合には、システム電圧が過大になる可能性がないと判断して、ステップ１０３に進み、予測システム電圧変化量ΔＶを強制的に「０」にして、予測電圧安定化制御を実行しないようにする。

一方、上記ステップ１０２ａで、予測したシステム電圧変化がシステム電圧の上昇方向であると判定された場合には、システム電圧が過大になって電子機器に過電圧が印加される可能性があると判断して、ステップ１０３の処理を飛ばして、ステップ１０４に進み、昇圧コンバータ１４のＦ／Ｆ制御量Ｄuty.ff（＝Ｖb ／Ｖsys.tar ）を算出する際に、予測システム電圧変化量ΔＶを用いてシステム電圧の目標値Ｖsys.tar を補正して昇圧コンバータ１４のＦ／Ｆ制御量Ｄuty.ffを補正する。

これにより、予測システム電圧変化量ΔＶを昇圧コンバータ１４のＦ／Ｆ制御量Ｄuty.ffに反映させて予測電圧安定化制御を実行する。但し、予測システム電圧変化量ΔＶ＝０の場合には、予測電圧安定化制御は実行されない。

この後、昇圧コンバータ１４のフィードバック制御量Ｄuty.fbを算出した後、Ｆ／Ｆ制御量Ｄuty.ffとＦ／Ｂ制御量Ｄuty.fbとを用いて昇圧コンバータ１４の最終的な制御量である通電デューティ比Ｄｕｔｙを算出する（ステップ１０５、１０６）。

以上説明した本実施例２では、予測したシステム電圧変化がシステム電圧の上昇方向に生じる場合にのみ予測電圧安定化制御を実行するようにしたので、システム電圧が過大になって電子機器に過電圧が印加されることを確実に防止しながら、必要以上に予測電圧安定化制御を実行することを回避できる。

尚、上記各実施例１，２では、予測システム電圧変化量ΔＶを用いて昇圧コンバータ１４のＦ／Ｆ制御量Ｄuty.ffを補正する際に、Ｆ／Ｆ制御量Ｄuty.ffの算出に用いるシステム電圧の目標値Ｖsys.tar を予測システム電圧変化量ΔＶで補正するようにしたが、Ｆ／Ｆ制御量Ｄuty.ffの算出に用いる入力電圧Ｖb を予測システム電圧変化量ΔＶで補正しても良い等、Ｆ／Ｆ制御量Ｄuty.ffの補正方法を適宜変更しても良い。

次に、図７を用いて本発明の実施例３を説明する。但し、前記実施例１と実質的に同一部分については説明を省略又は簡略化し、主として前記実施例１と異なる部分について説明する。

上記各実施例１，２では、予測システム電圧変化量ΔＶを用いて昇圧コンバータ１４のＦ／Ｆ制御量Ｄuty.ffを補正することで予測電圧安定化制御を実行するようにしたが、本実施例３では、モータ制御回路３２によって後述する図７のシステム電圧制御ルーチンを実行して、予測システム電圧変化量ΔＶを用いて昇圧コンバータ１４のＦ／Ｂ制御量Ｄuty.fbを補正することで、予測システム電圧変化量ΔＶを昇圧コンバータ１４のＦ／Ｂ制御量Ｄuty.fbに反映させて予測電圧安定化制御を実行するようにしている。

尚、図７のシステム電圧制御ルーチンは、前記実施例１で説明した図２のシステム電圧制御ルーチンのステップ１０４、１０５の処理をステップ１０４ａ、１０５ａの処理に変更したものであり、これ以外の各ステップの処理は図２と同じである。

図７に示すシステム電圧制御ルーチンでは、まず、モータ電力変化量ΔＰに基づいて予測システム電圧変化量ΔＶを算出した後、予測システム電圧変化量ΔＶの絶対値が所定値以下であるか否かを判定し、予測システム電圧変化量ΔＶの絶対値が所定値以下であると判定されれば、予測システム電圧変化量ΔＶを強制的に「０」にして予測電圧安定化制御を禁止する（ステップ１０１〜１０３）。

この後、ステップ１０４ａに進み、昇圧コンバータ１４の出力特性（例えば入力電圧と出力電圧と通電デューティ比との関係）に基づいて昇圧コンバータ１４の出力電圧がシステム電圧の目標値Ｖsys.tar になるように昇圧コンバータ１４の入力電圧Ｖb とシステム電圧の目標値Ｖsys.tar とを用いて昇圧コンバータ１４のＦ／Ｆ制御量Ｄuty.ffを算出する。
Ｄuty.ff＝Ｖb ／Ｖsys.tar

この後、ステップ１０５ａに進み、システム電圧検出値Ｖsys.cur と目標値Ｖsys.tar との偏差を小さくするようにＰＩ制御又はＰＩＤ制御等により昇圧コンバータ１４のＦ／Ｂ制御量Ｄuty.fbを算出する。この際、次式により予測システム電圧変化量ΔＶを用いてシステム電圧の検出値Ｖsys.cur を補正して昇圧コンバータ１４のＦ／Ｂ制御量Ｄuty.fbを補正する。
Ｄuty.fb＝ｆ｛（Ｖsys.cur ＋ΔＶ）−Ｖsys.tar ｝

これにより、予測システム電圧変化量ΔＶを昇圧コンバータ１４のＦ／Ｂ制御量Ｄuty.fbに反映させて予測電圧安定化制御を実行する。但し、予測システム電圧変化量ΔＶ＝０の場合には、予測電圧安定化制御は実行されない。
この後、ステップ１０６に進み、Ｆ／Ｆ制御量Ｄuty.ffとＦ／Ｂ制御量Ｄuty.fbとを用いて昇圧コンバータ１４の最終的な制御量である通電デューティ比Ｄｕｔｙを算出する。

以上説明した本実施例３では、予測システム電圧変化量ΔＶを用いて昇圧コンバータ１４のＦ／Ｂ制御量Ｄuty.fbを補正することで、システム電圧を安定化させる予測電圧安定化制御を実行するようにしたので、前記実施例１とほぼ同じ効果を得ることができる。
尚、上記実施例３においても、予測したシステム電圧変化がシステム電圧の上昇方向に生じる場合にのみ予測電圧安定化制御を実行するようにしても良い。

また、上記各実施例３では、予測システム電圧変化量ΔＶを用いて昇圧コンバータ１４のＦ／Ｂ制御量Ｄuty.fbを補正する際に、Ｆ／Ｂ制御量Ｄuty.fbの算出に用いるシステム電圧の検出値Ｖsys.cur を予測システム電圧変化量ΔＶで補正するようにしたが、Ｆ／Ｂ制御量Ｄuty.fbの算出に用いるシステム電圧の目標値Ｖsys.tar を予測システム電圧変化量ΔＶで補正しても良い等、Ｆ／Ｂ制御量Ｄuty.fbの補正方法を適宜変更しても良い。

また、上記各実施例１〜３では、予測システム電圧変化量ΔＶを用いて昇圧コンバータ１４のＦ／Ｆ制御量Ｄuty.ffとＦ／Ｂ制御量Ｄuty.fbのうちの一方のみを補正して予測電圧安定化制御を実行するようにしたが、予測システム電圧変化量ΔＶを用いて昇圧コンバータ１４のＦ／Ｆ制御量Ｄuty.ffとＦ／Ｂ制御量Ｄuty.fbを両方とも補正して予測電圧安定化制御を実行するようにしても良い。

また、上記各実施例１〜３では、第１のモータ駆動ユニット２１の電力変化量ΔＰmg1 や第２のモータ駆動ユニット２２の電力変化量ΔＰmg2 を求める際に、交流モータのトルク指令値に基づいてモータ駆動ユニットの電力変化量を求めるようにしたが、これに限定されず、交流モータのトルク指令値以外の制御量の指令値（例えば、交流モータの電圧指令値や電流指令値等）に基づいてモータ駆動ユニットの電力変化量を求めるようにしても良い。

或は、交流モータの電流検出値に基づいてモータ駆動ユニットの電力変化量を求めるようにしても良い。具体的には、交流モータの電流検出値に基づいてトルクを算出し、このトルクと回転速度とに基づいてモータ駆動ユニットの電力を算出し、今回算出した電力と前回算出した電力との差を算出することで所定時間当りのモータ駆動ユニットの電力変化量を求める。交流モータの電流検出値は、実際のモータ駆動ユニットの電力を精度良く反映したデータとなるため、交流モータの電流検出値を用いれば、モータ駆動ユニットの電力変化量を精度良く算出することができる。尚、これに限定されず、交流モータの電流検出値以外の他の制御状態の検出値に基づいてモータ駆動ユニットの電力変化量を算出するようにしても良い。

その他、本発明は、交流モータとエンジンを動力源とするハイブリッド車に限定されず、交流モータのみを動力源とする車両に本発明を適用しても良い。また、インバータと交流モータとからなるモータ駆動ユニットを１つだけ搭載した車両やモータ駆動ユニットを３つ以上搭載した車両に本発明を適用しても良い。

本発明の実施例１におけるモータ制御システム全体の概略構成図である。 実施例１のシステム電圧制御ルーチンの処理の流れを説明するフローチャートである。 実施例１のシステム電圧変化予測ルーチンの処理の流れを説明するフローチャートである。 モータ電力変化量とシステム電圧変化量の関係を説明する図である。 予測システム電圧変化量のマップの一例を概念的に示す図である。 実施例２のシステム電圧制御ルーチンの処理の流れを説明するフローチャートである。 実施例３のシステム電圧制御ルーチンの処理の流れを説明するフローチャートである。

符号の説明

１１，１２…交流モータ、１３…直流電源、１４…昇圧コンバータ（電圧変換手段）、１５…電源ライン、１７…平滑コンデンサ、１８，１９…インバータ、２０…電圧センサ、２１，２２…モータ駆動ユニット、２３，２４…ロータ回転位置センサ、３２…モータ制御回路（システム電圧変化予測手段，システム電圧制御手段）、３３〜３６…電流センサ

Claims (7)

1. 直流電源の電圧を変換して電源ラインにシステム電圧を発生させる電圧変換手段と、前記電源ラインに接続されたインバータ及び該インバータで駆動される交流モータからなる少なくとも１つのモータ駆動ユニットとを備えた電気自動車の制御装置において、
   前記モータ駆動ユニットの電力変化に基づいて前記システム電圧の変化を予測するシステム電圧変化予測手段と、
   前記システム電圧変化予測手段で予測したシステム電圧の変化（以下「予測システム電圧変化」という）に基づいて前記電圧変換手段を制御して前記システム電圧を安定化させる予測電圧安定化制御を実行するシステム電圧制御手段と
   を備えていることを特徴とする電気自動車の制御装置。
2. 前記システム電圧変化予測手段は、前記モータ駆動ユニットの制御量の指令値に基づいて前記モータ駆動ユニットの電力変化を算出し、該モータ駆動ユニットの電力変化に基づいて前記予測システム電圧変化を算出する手段を有することを特徴とする請求項１に記載の電気自動車の制御装置。
3. 前記システム電圧変化予測手段は、前記モータ駆動ユニットの制御状態の検出値に基づいて前記モータ駆動ユニットの電力変化を算出し、該モータ駆動ユニットの電力変化に基づいて前記予測システム電圧変化を算出する手段を有することを特徴とする請求項１に記載の電気自動車の制御装置。
4. 前記システム電圧制御手段は、前記電圧変換手段の出力特性に基づいて該電圧変換手段の出力電圧が前記システム電圧の目標値になるように前記電圧変換手段のフィードフォワード制御量を算出し、該フィードフォワード制御量を前記予測システム電圧変化を用いて補正することで前記予測電圧安定化制御を実行する手段を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電気自動車の制御装置。
5. 前記システム電圧制御手段は、前記システム電圧の目標値と検出値との偏差を小さくするように前記電圧変換手段のフィードバック制御量を算出し、該フィードバック制御量を前記予測システム電圧変化を用いて補正することで前記予測電圧安定化制御を実行する手段を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の電気自動車の制御装置。
6. 前記システム電圧制御手段は、前記モータ駆動ユニットの電力変化又は前記予測システム電圧変化が所定値以下の場合に前記予測電圧安定化制御を禁止する手段を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の電気自動車の制御装置。
7. 前記システム電圧制御手段は、前記モータ駆動ユニットの電力変化又は前記予測システム電圧変化が前記システム電圧の上昇方向に生じる場合にのみ前記予測電圧安定化制御を実行することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の電気自動車の制御装置。

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