JP5341572B2

JP5341572B2 - 昇降圧コンバータの制御方法

Info

Publication number: JP5341572B2
Application number: JP2009054727A
Authority: JP
Inventors: 康裕中井
Original assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-03-09
Filing date: 2009-03-09
Publication date: 2013-11-13
Anticipated expiration: 2029-03-09
Also published as: JP2010213404A

Description

本発明は、昇降圧コンバータの制御方法に関し、詳しくは、充放電可能な蓄電手段が接続された低電圧系と内燃機関からの動力を用いて発電する発電機および走行用の動力を入出力する電動機が接続された高電圧系とに接続されたハイブリッド車搭載用の昇降圧コンバータの制御方法に関する。

従来、この種の昇降圧コンバータの制御装置としては、電動機の負荷が増加して入力直流電圧が規定値以上になると、昇圧チョッパ回路の通流率を制御して入力直流電圧を規定値以下となるようにして電動機の印加電圧を規定値以下と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、こうした制御により、昇圧チョッパ回路の電圧制限値の範囲内で電動機を運転することができ、これによりシステムの保護を図っている。

特開平１１−４１９８０号公報

昇降圧コンバータの制御は、エネルギ効率を向上させるためには、高電圧系に接続された発電機や電動機の駆動状態に応じて高電圧系の電圧を昇降圧するのが好ましい。発電機については内燃機関に接続されており、電動機については走行用の駆動トルクを出力するよう駆動軸に取り付けられているときには、電動機トルクは瞬時に低下させることができるが、発電機トルクの低下は内燃機関が吹き上がらないようにするために内燃機関の出力トルクの低下に応じて行なうため、高電圧系の電圧は発電トルクの低下に応じて低下させる必要がある。一方、電動機の電流センサにオフセット誤差が生じているときには電動機の回転に応じて周期負荷変動が生じ、電動機の回転数によっては昇降圧コンバータや高電圧系の平滑コンデンサなどによって構成されるＲＬＣ回路の共振が生じる場合がある。こうした共振に対して昇降圧コンバータを構成する素子や平滑コンデンサを保護する必要から、回路の共振周波数に相当する電動機の回転数より大きな回転数に至ってから高電圧系の電圧を昇圧するのが好ましい。従って、電動機の回転数が回路の共振周波数に相当する回転数以上の回転数に至ってから高電圧系の電圧を昇圧し、高電圧系の電圧を降圧するときには発電トルクの低下に応じて行なうことが考えられる。このとき、高電圧系の電圧を昇圧した直後にアクセルオフされたときには、高電圧系の電圧の降下が発電機トルクの低下に応じてゆっくり行なわれるため、高電圧系の電圧が高い状態で電動機の回転数が回路の共振周波数に相当する回転数帯に至る場合が生じる恐れがある。

本発明の昇降圧コンバータの制御方法は、高電圧系の電圧が高い状態で電動機の回転数が回路の共振周波数に相当する回転数帯に至らないようにすることを主目的とする。

本発明の昇降圧コンバータの制御装置およびこれを搭載するハイブリッド車並びに昇降圧コンバータの制御方法は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の昇降圧コンバータの制御装置は、
充放電可能な蓄電手段が接続された低電圧系と内燃機関からの動力を用いて発電する発電機および走行用の動力を入出力する電動機が接続された高電圧系とに接続されたハイブリッド車搭載用の昇降圧コンバータの制御装置であって、
前記電動機の回転数である電動機回転数を検出する電動機回転数検出手段と、
前記検出された電動機回転数が前記昇降圧コンバータおよび／または前記高電圧系の共振周波数に相当する回転数より大きな回転数として予め設定された所定回転数未満のときには第１の電圧を前記高電圧系の制限電圧として設定し、前記検出された電動機回転数が前記所定回転数以上のときには前記第１の電圧以上で予め設定された最大電圧に至るまで前記電動機回転数が大きいほど大きくなる傾向に前記高電圧系の制限電圧を設定する制限電圧設定手段と、
前記高電圧系の電圧が、ハイブリッド車の走行に際して前記高電圧系に要求される要求電圧に対して前記制限電圧を用いて制限して得られる目標電圧となるよう前記昇降圧コンバータを制御する制御手段と、
を備えることを要旨とする。

この本発明の昇降圧コンバータの制御装置では、電動機の回転数が昇降圧コンバータや高電圧系の共振周波数に相当する回転数より大きな回転数として予め設定された所定回転数未満のときには第１の電圧を高電圧系の制限電圧として設定し、電動機の回転数が所定回転数以上のときには第１の電圧以上で予め設定された最大電圧に至るまで電動機回転数が大きいほど大きくなる傾向に高電圧系の制限電圧を設定する。そして、高電圧系の電圧が、ハイブリッド車の走行に際して高電圧系に要求される要求電圧に対して制限電圧を用いて制限して得られる目標電圧となるよう昇降圧コンバータを制御する。高電圧系の制限電圧を電動機の回転数に応じて設定するから、電動機の回転数が昇降圧コンバータや高電圧系が共振する回転数帯に至ったときの高電圧系の制限電圧を昇降圧コンバータや高電圧系の素子を保護することができる程度に設定しておくことにより、電動機の回転数が昇降圧コンバータや高電圧系が共振する回転数帯に至っても昇降圧コンバータや高電圧系の素子が破損するのを抑制することができる。

こうした本発明の昇降圧コンバータの制御装置において、前記ハイブリッド車は、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３つの回転要素が接続された遊星歯車機構を有し、前記制限電圧設定手段は、前記検出された電動機回転数が前記所定回転数以上のときには、アクセルオフに伴って前記発電機から出力するトルクの減少の程度に応じて低下する前記高電圧系の要求電圧の低下の程度のうち最大の低下の程度と車両の最大減速度による前記電動機の回転数の低下の程度とが釣り合うように前記第１の電圧以上で予め設定された最大電圧に至るまで前記電動機回転数が大きいほど大きくなるよう前記高電圧系の制限電圧を設定する手段である、ものとすることもできる。こうすれば、高電圧系の制限電圧の降下を発電機のトルクの減少に応じたものとすることができ、内燃機関の応答性が低いことから発電機のトルクの減少の程度が小さくなることによって生じる高電圧系の電圧が高い状態で電動機の回転数が昇降圧コンバータや高電圧系が共振する回転数帯に至るのをより確実に抑制することができると共に必要以上に高電圧系の制限電圧の上昇および降下の程度を遅くするのを抑制することができる。

本発明のハイブリッド車は、上述のいずれかの態様の本発明の昇降圧コンバータの制御装置、即ち、基本的には、充放電可能な蓄電手段が接続された低電圧系と内燃機関からの動力を用いて発電する発電機および走行用の動力を入出力する電動機が接続された高電圧系とに接続されたハイブリッド車搭載用の昇降圧コンバータの制御装置であって、前記電動機の回転数である電動機回転数を検出する電動機回転数検出手段と、前記検出された電動機回転数が前記昇降圧コンバータおよび／または前記高電圧系の共振周波数に相当する回転数より大きな回転数として予め設定された所定回転数未満のときには第１の電圧を前記高電圧系の制限電圧として設定し、前記検出された電動機回転数が前記所定回転数以上のときには前記第１の電圧以上で予め設定された最大電圧に至るまで前記電動機回転数が大きいほど大きくなる傾向に前記高電圧系の制限電圧を設定する制限電圧設定手段と、前記高電圧系の電圧が、ハイブリッド車の走行に際して前記高電圧系に要求される要求電圧に対して前記制限電圧を用いて制限して得られる目標電圧となるよう前記昇降圧コンバータを制御する制御手段と、を備える昇降圧コンバータの制御装置を搭載することを要旨とする。

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降圧コンバータの制御装置を搭載するから、本発明の昇降圧コンバータの制御装置が奏する効果、例えば、電動機の回転数が昇降圧コンバータや高電圧系が共振する回転数帯に至っても昇降圧コンバータや高電圧系の素子が破損するのを抑制することができるという効果と同様の効果を奏することができる。

本発明の昇降圧コンバータの制御方法は、
充放電可能な蓄電手段が接続された低電圧系と内燃機関からの動力を用いて発電する発電機および走行用の動力を入出力する電動機が接続された高電圧系とに接続されたハイブリッド車搭載用の昇降圧コンバータの制御方法であって、
前記電動機の回転数が前記昇降圧コンバータおよび／または前記高電圧系の共振周波数に相当する回転数より大きな回転数として予め設定された所定回転数未満のときには第１の電圧を前記高電圧系の制限電圧として設定し、前記電動機の回転数が前記所定回転数以上のときには前記第１の電圧以上で予め設定された最大電圧に至るまで前記電動機回転数が大きいほど大きくなる傾向に前記高電圧系の制限電圧を設定し、
前記高電圧系の電圧が、ハイブリッド車の走行に際して前記高電圧系に要求される要求電圧に対して前記制限電圧を用いて制限して得られる目標電圧となるよう前記昇降圧コンバータを制御する、
ことを特徴とする。

この本発明の昇降圧コンバータの制御方法では、電動機の回転数が昇降圧コンバータや高電圧系の共振周波数に相当する回転数より大きな回転数として予め設定された所定回転数未満のときには第１の電圧を高電圧系の制限電圧として設定し、電動機の回転数が所定回転数以上のときには第１の電圧以上で予め設定された最大電圧に至るまで電動機回転数が大きいほど大きくなる傾向に高電圧系の制限電圧を設定する。そして、高電圧系の電圧が、ハイブリッド車の走行に際して高電圧系に要求される要求電圧に対して制限電圧を用いて制限して得られる目標電圧となるよう昇降圧コンバータを制御する。高電圧系の制限電圧を電動機の回転数に応じて設定するから、電動機の回転数が昇降圧コンバータや高電圧系が共振する回転数帯に至ったときの高電圧系の制限電圧を昇降圧コンバータや高電圧系の素子を保護することができる程度に設定しておくことにより、電動機の回転数が昇降圧コンバータや高電圧系が共振する回転数帯に至っても昇降圧コンバータや高電圧系の素子が破損するのを抑制することができる。

本発明の一実施例であ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。ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される電圧制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。制限電圧設定用マップ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。変形例のハイブリッド自動車２２０の構成の概略を示す構成図である。変形例のハイブリッド自動車３２０の構成の概略を示す構成図である。変形例のハイブリッド自動車４２０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である昇降圧コンバータ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。実施例のハイブリッド自動車２０は、図１に示すように、エンジン２２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を介して接続された３軸式の動力分配統合機構３０と、動力分配統合機構３０に接続された発電可能なモータＭＧ１と、動力分配統合機構３０に接続された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モータＭＧ２と、直流電流を交流電流に変換してモータＭＧ１，ＭＧ２に供給可能なインバータ４１，４２と、バッテリ５０からの電力をその電圧を変換してインバータ４１，４２に供給可能な昇降圧コンバータ５５と、バッテリ５０と昇降圧コンバータ５５とに介在するシステムメインリレー５６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。

エンジン２２は、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であり、エンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２４により燃料噴射制御や点火制御，吸入空気量調節制御などの運転制御を受けている。エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２の運転状態を検出する各種センサからの信号、例えば、エンジン２２のクランクシャフト２６のクランク角を検出する図示しないクランクポジションセンサからのクランクポジションなどが入力されている。エンジンＥＣＵ２４は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によりエンジン２２を運転制御すると共に必要に応じてエンジン２２の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。なお、エンジンＥＣＵ２４は、図示しないクランクポジションセンサからのクランクポジション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も演算している。

動力分配統合機構３０は、外歯歯車のサンギヤ３１と、このサンギヤ３１と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ３２と、サンギヤ３１に噛合すると共にリングギヤ３２に噛合する複数のピニオンギヤ３３と、複数のピニオンギヤ３３を自転かつ公転自在に保持するキャリア３４とを備え、サンギヤ３１とリングギヤ３２とキャリア３４とを回転要素として差動作用を行なう遊星歯車機構として構成されている。動力分配統合機構３０は、キャリア３４にはエンジン２２のクランクシャフト２６が、サンギヤ３１にはモータＭＧ１が、リングギヤ３２にはリングギヤ軸３２ａを介して減速ギヤ３５がそれぞれ連結されており、モータＭＧ１が発電機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力をサンギヤ３１側とリングギヤ３２側にそのギヤ比に応じて分配し、モータＭＧ１が電動機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力とサンギヤ３１から入力されるモータＭＧ１からの動力を統合してリングギヤ３２側に出力する。リングギヤ３２に出力された動力は、リングギヤ軸３２ａからギヤ機構６０およびデファレンシャルギヤ６２を介して、最終的には車両の駆動輪６３ａ，６３ｂに出力される。

モータＭＧ１およびモータＭＧ２は、図２に示すように、いずれも外表面に永久磁石が貼り付けられたロータと三相コイルが巻回されたステータとを備える周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ４１，４２および昇降圧コンバータ５５を介してバッテリ５０と電力のやりとりを行なう。実施例では、モータＭＧ１，ＭＧ２およびインバータ４１，４２として、定格値として入力最大電圧Ｖｓｅｔ（例えば６５０Ｖ）のものを用いた。インバータ４１，４２は、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、により構成されている。トランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６は、それぞれインバータ４１，４２が電力ライン５４として共用する正極母線５４ａと負極母線５４ｂとに対してソース側とシンク側になるよう２個ずつペアで配置されており、対となるトランジスタ同士の接続点の各々にモータＭＧ１，ＭＧ２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、正極母線５４ａと負極母線５４ｂとの間に電圧が作用している状態で対をなすトランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６のオン時間の割合を制御することにより三相コイルに回転磁界を形成でき、モータＭＧ１，ＭＧ２を回転駆動することができる。インバータ４１，４２は、正極母線５４ａと負極母線５４ｂとを共用しているから、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかで発電される電力を他のモータに供給することができる。なお、正極母線５４ａと負極母線５４ｂとには平滑用のコンデンサ５７が接続されている。モータＭＧ１，ＭＧ２は、いずれもモータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）４０により駆動制御されている。モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するために必要な信号、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４３，４４からの信号や図示しない電流センサにより検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２に印加される相電流などが入力されており、モータＥＣＵ４０からは、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が出力されている。モータＥＣＵ４０は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御すると共に必要に応じてモータＭＧ１，ＭＧ２の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。また、モータＥＣＵ４０は、回転位置検出センサ４３，４４からの信号に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２も演算している。

昇降圧コンバータ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とにより一般的な昇降圧コンバータとして構成されている。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、昇降圧コンバータ５５より電力ライン５４側を高電圧系といい、昇降圧コンバータ５５よりバッテリ５０側を低電圧系という。

バッテリ５０は、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ており、バッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）５２によって管理されている。バッテリＥＣＵ５２には、バッテリ５０を管理するのに必要な信号、例えば、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，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などが入力されており、必要に応じてバッテリ５０の状態に関するデータを通信によりハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。また、バッテリＥＣＵ５２は、バッテリ５０を管理するために電流センサ５１ｂにより検出された充放電電流Ｉｂの積算値に基づいて残容量ＳＯＣを演算したり、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを設定したりしている。

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からの昇降圧コンバータ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、昇降圧コンバータ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。ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、前述したように、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、運転者によるアクセルペダル８３の踏み込み量に対応するアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクを計算し、この要求トルクに対応する要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるように、エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２と昇降圧コンバータ５５とが制御される。エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２の運転制御としては、要求動力に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にエンジン２２から出力される動力のすべてが動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによってトルク変換されてリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御するトルク変換運転モードや要求動力とバッテリ５０の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にバッテリ５０の充放電を伴ってエンジン２２から出力される動力の全部またはその一部が動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによるトルク変換を伴って要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御する充放電運転モード、エンジン２２の運転を停止してモータＭＧ２からの要求動力に見合う動力をリングギヤ軸３２ａに出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。なお、トルク変換運転モードと充放電運転モードは、いずれもエンジン２２の運転を伴って要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御するモードであり、実質的な制御における差異はないため、以下、両者を合わせてエンジン運転モードという。昇降圧コンバータ５５の制御としては、モータＭＧ１，ＭＧ２の駆動状態に応じて高電圧系に必要とされる要求電圧Ｖｈｒｅｑを設定し、高電圧系の電圧ＶＨが要求電圧Ｖｈｒｅｑに基づく目標電圧Ｖｈ＊となるよう昇降圧コンバータ５５のトランジスタＴ３１，Ｔ３２のスイッチング制御が行なわれる。

次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特に高電圧系の電圧ＶＨを調整する際の動作について説明する。図３は実施例のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される電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。

電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ＭＧ２の回転数Ｎｍ２と高電圧系に必要とされる要求電圧Ｖｈｒｅｑとを入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。ここで、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２は、回転位置検出センサ４４からの信号に基づいて演算されたものをモータＥＣＵ４０から通信により入力するものとした。また、要求電圧Ｖｈｒｅｑは、図示しない駆動制御ルーチンにより設定されたモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊とモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２とに基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２をトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で制御するのに適した電圧として設定されてＲＡＭ７６の所定領域に格納されたものを読み込むことにより入力するものとした。

続いて、入力したモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２に基づいて高電圧系の制限電圧Ｖｌｉｍを設定する（ステップＳ１１０）。制限電圧Ｖｌｉｍは、実施例では、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２と制限電圧Ｖｌｉｍとの関係を予め定めて制限電圧設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２が与えられるとマップから対応する制限電圧Ｖｌｉｍを導出することにより設定するものとした。制限電圧設定用マップの一例を図４に示す。制限電圧Ｖｌｉｍは、図示するように、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２が昇降圧コンバータ５５やコンデンサ５７，５８などにより形成されるＲＬＣ回路の共振周波数帯に対応するモータＭＧ２の回転数帯（共振回転数帯）より大きな回転数Ｎ１までは電圧Ｖ１が設定され、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２が回転数Ｎ１から回転数Ｎ２に至るまで電圧Ｖ１からインバータ４１，４２の定格値として入力最大電圧Ｖｓｅｔまでリニアに増大した電圧が設定され、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２が回転数Ｎ２以降はインバータ４１，４２の入力最大電圧Ｖｓｅｔが設定される。

制限電圧設定用マップについて、更に説明する。モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２が回転数Ｎ１から回転数Ｎ２の間の制限電圧Ｖｌｉｍの勾配は、大きく踏み込んでいたアクセルペダル８３をアクセルオフすると共にブレーキペダル８５を大きく踏み込んだときにエンジン２２の応答性を考慮してモータＭＧ１の発電トルクを減少させることができる程度に対応した高電圧系の電圧ＶＨの低下の程度がモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２の減速の程度に釣り合うように設定されている。例えば、電圧Ｖ１が５７０Ｖで入力最大電圧Ｖｓｅｔが６５０Ｖであり、モータＭＧ１の発電トルクを減少させる最大の程度に対応する高電圧系の電圧の低下の程度が１Ｖ／８ｍｓｅｃであり、車両の最大減速度を１２．８ｍ／ｓ²であり、車速をモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２に換算する換算係数をｋｖとすれば、高電圧系の電圧を入力最大電圧Ｖｓｅｔから電圧Ｖ１まで変化させるのに必要なモータＭＧ２の回転数変化量ΔＮｍ２は次式（１）により計算される。ここで、換算係数ｋｖを３００とすると、回転数変化量ΔＮｍ２は約２５００ｒｐｍとなる。この場合、更に昇降圧コンバータ５５やコンデンサ５７，５８などにより形成されるＲＬＣ回路の共振周波数帯に対応するモータＭＧ２の回転数帯（共振回転数帯）が２０００ｒｐｍ〜２４００ｒｐｍであるとすれば、回転数Ｎ１として２５００ｒｐｍを用いると共に回転数Ｎ２として５０００ｒｐｍを用いることができる。こうすれば、大きく踏み込んでいたアクセルペダル８３をアクセルオフすると共にブレーキペダル８５を大きく踏み込んだときに、高電圧系の電圧ＶＨが高い状態になっているにも拘わらず、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２が昇降圧コンバータ５５やコンデンサ５７，５８などにより形成されるＲＬＣ回路の共振周波数帯に対応するモータＭＧ２の回転数帯（共振回転数帯）になるのを防止することができる。

ΔNm2=(650-580)/(1/8)×12.8×kv (1)

こうして制限電圧Ｖｌｉｍを設定すると、入力した要求電圧Ｖｈｒｅｑを制限電圧Ｖｌｉｍによって制限して得られる電圧、即ち、要求電圧Ｖｈｒｅｑと制限電圧Ｖｌｉｍとのうち小さい方の電圧を高電圧系の目標電圧Ｖｈ＊として設定し（ステップＳ１２０）、高電圧系の電圧ＶＨが目標電圧Ｖｈ＊となるよう昇降圧コンバータ５５のトランジスタＴ３１，Ｔ３２をスイッチング制御して（ステップＳ１３０）、本ルーチンを終了する。

以上説明した実施例の昇降圧コンバータの制御装置によれば、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２が昇降圧コンバータ５５やコンデンサ５７，５８などにより形成されるＲＬＣ回路の共振周波数帯に対応するモータＭＧ２の回転数帯（共振回転数帯）より大きな回転数Ｎ１未満のときには電圧Ｖ１を制限電圧Ｖｌｉｍに設定し、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２が回転数Ｎ１以上で回転数Ｎ２以下のときには電圧Ｖ１からインバータ４１，４２の入力最大電圧Ｖｓｅｔまでリニアに増大した電圧を制限電圧Ｖｌｉｍに設定し、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２が回転数Ｎ２以上のときにはインバータ４１，４２の入力最大電圧Ｖｓｅｔを制限電圧Ｖｌｉｍに設定し、設定した制限電圧Ｖｌｉｍにより要求電圧Ｖｈｒｅｑを制限して得られる目標電圧Ｖｈ＊となるよう高電圧系の電圧ＶＨを制御することにより、大きく踏み込んでいたアクセルペダル８３をアクセルオフすると共にブレーキペダル８５を大きく踏み込んだときに、高電圧系の電圧ＶＨがまだ高い状態になっているにも拘わらず、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２が昇降圧コンバータ５５やコンデンサ５７，５８などにより形成されるＲＬＣ回路の共振周波数帯に対応するモータＭＧ２の回転数帯（共振回転数帯）になるのを防止することができる。しかも、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２が回転数Ｎ１から回転数Ｎ２の間の制限電圧Ｖｌｉｍの勾配を、大きく踏み込んでいたアクセルペダル８３をアクセルオフすると共にブレーキペダル８５を大きく踏み込んだときにエンジン２２の応答性を考慮してモータＭＧ１の発電トルクを減少させることができる程度に対応した高電圧系の電圧ＶＨの低下の程度がモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２の減速の程度に釣り合うように設定することにより、高電圧系の制限電圧Ｖｌｉｍの降下をモータＭＧ１のトルクの減少に応じたものとすることができ、必要以上に高電圧系の制限電圧Ｖｌｉｍの上昇および降下の程度を遅くするのを抑制することができる。

実施例の昇降圧コンバータの制御装置では、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２が回転数Ｎ１から回転数Ｎ２の間の制限電圧Ｖｌｉｍの勾配を、大きく踏み込んでいたアクセルペダル８３をアクセルオフすると共にブレーキペダル８５を大きく踏み込んだときにエンジン２２の応答性を考慮してモータＭＧ１の発電トルクを減少させることができる程度に対応した高電圧系の電圧ＶＨの低下の程度がモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２の減速の程度に釣り合うように設定するものとしたが、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２が回転数Ｎ１から回転数Ｎ２の間の制限電圧Ｖｌｉｍの勾配が大きく踏み込んでいたアクセルペダル８３をアクセルオフすると共にブレーキペダル８５を大きく踏み込んだときにエンジン２２の応答性を考慮してモータＭＧ１の発電トルクを減少させることができる程度に対応した高電圧系の電圧ＶＨの低下の程度より若干小さいものとしたり若干大きいものとしても構わない。

実施例の昇降圧コンバータの制御装置を搭載するハイブリッド自動車２０では、減速ギヤ３５を介して駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａにモータＭＧ２を取り付けるものとしたが、リングギヤ軸３２ａにモータＭＧ２を直接取り付けるものとしてもよいし、減速ギヤ３５に代えて２段変速や３段変速，４段変速などの変速機を介してリングギヤ軸３２ａにモータＭＧ２を取り付けるものとしても構わない。

実施例の昇降圧コンバータの制御装置では、エンジン２２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を介して接続された３軸式の動力分配統合機構３０と、動力分配統合機構３０に接続された発電可能なモータＭＧ１と、動力分配統合機構３０に接続された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モータＭＧ２と、直流電流を交流電流に変換してモータＭＧ１，ＭＧ２に供給可能なインバータ４１，４２と、バッテリ５０からの電力をその電圧を変換してインバータ４１，４２に供給可能な昇降圧コンバータ５５と、を備えるハイブリッド自動車２０に搭載されたものとしたが、図５の変形例のハイブリッド自動車１２０に例示するように、モータＭＧ２の動力をリングギヤ軸３２ａが接続された車軸（駆動輪６３ａ，６３ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（図５における車輪６４ａ，６４ｂに接続された車軸）に接続するハイブリッド自動車１２０に搭載されるものとしてもよいし、図６の変形例のハイブリッド自動車２２０に例示するように、エンジン２２のクランクシャフト２６に接続されたインナーロータ２３２と駆動輪６３ａ，６３ｂに動力を出力する駆動軸に接続されたアウターロータ２３４とを有し、エンジン２２の動力の一部を駆動軸に伝達すると共に残余の動力を電力に変換する対ロータ電動機２３０を備えるハイブリッド自動車２２０に搭載されるものとしてもよいし、図７の変形例のハイブリッド自動車３２０に例示するように、駆動輪６３ａ，６３ｂに接続された駆動軸に変速機３３０を介してモータＭＧを取り付け、モータＭＧの回転軸にクラッチ３２９を介してエンジン２２を接続する構成とし、エンジン２２からの動力をモータＭＧの回転軸と変速機３３０とを介して駆動軸に出力すると共にモータＭＧからの動力を変速機３３０を介して駆動軸に出力するハイブリッド自動車３２０に搭載されるものとしてもよいし、あるいは、図８の変形例のハイブリッド自動車４２０に例示するように、エンジン２２からの動力を変速機４３０を介して駆動輪６３ａ，６３ｂに接続された車軸に出力すると共にモータＭＧからの動力を駆動輪６３ａ，６３ｂが接続された車軸とは異なる車軸（図８における車輪６４ａ，６４ｂに接続された車軸）に出力するハイブリッド自動車４２０に搭載されるものとしてもよい。即ち、応答性の低いエンジンに連結された発電機と走行用の電動機とを有する如何なるハイブリッド自動車に搭載されるものとしてもよいのである。

実施例では、ハイブリッド自動車に搭載される昇降圧コンバータの制御装置の形態として説明したが、昇降圧コンバータの制御装置を搭載するハイブリッド車の形態としてもよい。また、昇降圧コンバータの制御方法の形態としてもよい。

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、回転位置検出センサ４４とこの回転位置検出センサ４４からの信号に基づいてモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を演算するモータＥＣＵ４０とが「電動機回転数検出手段」に相当し、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２が昇降圧コンバータ５５やコンデンサ５７，５８などにより形成されるＲＬＣ回路の共振周波数帯に対応するモータＭＧ２の回転数帯（共振回転数帯）より大きな回転数Ｎ１未満のときには電圧Ｖ１を制限電圧Ｖｌｉｍに設定し、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２が回転数Ｎ１以上で回転数Ｎ２以下のときには電圧Ｖ１からインバータ４１，４２の入力最大電圧Ｖｓｅｔまでリニアに増大した電圧を制限電圧Ｖｌｉｍに設定し、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２が回転数Ｎ２以上のときにはインバータ４１，４２の入力最大電圧Ｖｓｅｔを制限電圧Ｖｌｉｍに設定する図３の電圧制御ルーチンのステップＳ１１０の処理を実行するハイブリッド用電子制御ユニット７０が「制限電圧設定手段」に相当し、設定した制限電圧Ｖｌｉｍにより要求電圧Ｖｈｒｅｑを制限して得られる目標電圧Ｖｈ＊となるよう高電圧系の電圧ＶＨを制御する図３の電圧制御ルーチンのステップＳ１２０，Ｓ１３０の処理を実行するハイブリッド用電子制御ユニット７０が「制御手段」に相当する。

ここで、「電動機回転数検出手段」としては、回転位置検出センサ４４とこの回転位置検出センサ４４からの信号に基づいてモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を演算するモータＥＣＵ４０とに限定されるものではなく、電動機の回転数を検出するものであれば如何なるものとしても構わない。「制限電圧設定手段」としては、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２が昇降圧コンバータ５５やコンデンサ５７，５８などにより形成されるＲＬＣ回路の共振周波数帯に対応するモータＭＧ２の回転数帯（共振回転数帯）より大きな回転数Ｎ１未満のときには電圧Ｖ１を制限電圧Ｖｌｉｍに設定し、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２が回転数Ｎ１以上で回転数Ｎ２以下のときには電圧Ｖ１からインバータ４１，４２の入力最大電圧Ｖｓｅｔまでリニアに増大した電圧を制限電圧Ｖｌｉｍに設定し、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２が回転数Ｎ２以上のときにはインバータ４１，４２の入力最大電圧Ｖｓｅｔを制限電圧Ｖｌｉｍに設定するものに限定されるものではなく、電動機回転数が昇降圧コンバータや高電圧系の共振周波数に相当する回転数より大きな回転数として予め設定された所定回転数未満のときには第１の電圧を高電圧系の制限電圧として設定し、電動機回転数が所定回転数以上のときには第１の電圧以上で予め設定された最大電圧に至るまで電動機回転数が大きいほど大きくなる傾向に高電圧系の制限電圧を設定するものであれば如何なるものとしても構わない。「制御手段」としては、設定した制限電圧Ｖｌｉｍにより要求電圧Ｖｈｒｅｑを制限して得られる目標電圧Ｖｈ＊となるよう高電圧系の電圧ＶＨを制御するものに限定されるものではなく、高電圧系の電圧が、ハイブリッド車の走行に際して高電圧系に要求される要求電圧に対して制限電圧を用いて制限して得られる目標電圧となるよう昇降圧コンバータを制御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、昇降圧コンバータの制御装置やハイブリッド車の製造産業などに利用可能である。

２０，１２０，２２０，３２０，４２０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昇降圧コンバータ、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、７２ＣＰＵ、７４ＲＯＭ、７６ＲＡＭ、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、２３０対ロータ電動機、２３２インナーロータ、２３４アウターロータ、３２９クラッチ、３３０，４３０変速機、ＭＧ，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

充放電可能な蓄電手段が接続された低電圧系と内燃機関からの動力を用いて発電する発電機および走行用の動力を入出力する電動機が接続された高電圧系とに接続されたハイブリッド車搭載用の昇降圧コンバータの制御方法であって、
前記電動機の回転数が前記昇降圧コンバータおよび／または前記高電圧系の共振周波数に相当する回転数より大きな回転数として予め設定された所定回転数未満のときには第１の電圧を前記高電圧系の制限電圧として設定し、前記電動機の回転数が前記所定回転数以上のときには前記第１の電圧以上で予め設定された最大電圧に至るまで前記電動機回転数が大きいほど大きくなる傾向に前記高電圧系の制限電圧を設定し、
前記高電圧系の電圧が、ハイブリッド車の走行に際して前記高電圧系に要求される要求電圧に対して前記制限電圧を用いて制限して得られる目標電圧となるよう前記昇降圧コンバータを制御する、
ことを特徴とする昇降圧コンバータの制御方法。