JP6489110B2 - 駆動装置 - Google Patents

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Description

本発明は、駆動装置に関し、詳しくは、蓄電装置と電動機とインバータとコンデンサと昇圧コンバータと制御装置とを備える駆動装置に関する。
従来、この種の駆動装置としては、モータを駆動するインバータ側の電圧をバッテリ側の電圧以上に調整する昇圧コンバータを備えるものが知られている。例えば、特許文献１には、インバータの変調率が非昇圧閾値よりも低いときには、昇圧コンバータの昇圧比を値１．０とする非昇圧モードを実行し、変調率が昇圧閾値よりも高くなると、昇圧コンバータの昇圧比を値１．０よりも高くする昇圧モードを実行するものが開示されている。
特開２０１４−１１７１１８号公報
上述した駆動装置では、通常、昇圧コンバータが備える２つのスイッチング素子が同時にオンとなるのを回避するためにデッドタイムが設けられるため、変調率が昇圧閾値よりも高くなったタイミングで昇圧コンバータの昇圧比を値１．０よりも高めようとしても、実際に昇圧が開始されるまでに遅れが生じ、モータの制御性が悪化する場合がある。
本発明の駆動装置は、昇圧コンバータを非昇圧状態から昇圧状態へ移行する際の応答遅れを抑制することを主目的とする。
本発明の駆動装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
本発明の駆動装置は、
蓄電装置と、
電動機と、
電圧変調により前記電動機を駆動するインバータと、
二つのスイッチング素子とリアクトルとを有し、前記インバータ側の電圧を前記蓄電装置側の電圧以上に調整可能な昇圧コンバータと、
前記昇圧コンバータが昇圧しないよう前記二つのスイッチング素子のうち上アームのオンデューティを１００％として前記昇圧コンバータを制御している最中に、前記インバータによる電圧変調の際の変調率が前記昇圧コンバータの昇圧指令が発生する昇圧指令発生変調率よりも低い所定変調率を超えたとき又は前記電動機の目標動作点に基づく前記インバータ側の目標電圧が前記蓄電装置側の電圧よりも低い所定電圧を超えたときに前記上アームのオンデューティを１００％から低減させる制御装置と、
を備えることを要旨とする。
この本発明の駆動装置では、昇圧コンバータの昇圧を要しないときには、昇圧コンバータの二つのスイッチング素子のうち上アームのオンデューティを１００％として昇圧コンバータを制御する。この最中に、インバータによる電圧変調の際の変調率が昇圧指令発生変調率よりも低い所定変調率を超えたとき又は電動機の目標動作点に基づくインバータ側の目標電圧が蓄電装置側の電圧よりも低い所定電圧を超えたとき、上アームのオンデューティを１００％から低減させる。これにより、変調率が昇圧指令発生変調率を超えたときやインバータ側の目標電圧が蓄電装置側の電圧を超えたときに上アームのオンデューティを１００％から低減させるものに比して、非昇圧状態から昇圧状態へ移行する際の応答遅れを抑制することができる。
こうした本発明の駆動装置において、前記制御装置は、前記変調率が前記所定変調率を超えたとき又は前記インバータ側の目標電圧が前記所定電圧を超えたとき、前記上アームのオフ時間が該上アームのオフによるデッドタイムを超えない範囲内で該上アームのオンデューティを１００％から低減させるものとしてもよい。こうすれば、上アームをオフしても下アームはオンしないため、上アームのオンデューティを実質的に１００％に保持することができる。したがって、変調率が昇圧指令発生変調率を超えていないとき又はインバータ側の目標電圧が蓄電装置側の電圧を超えていない状況下で、昇圧コンバータが昇圧するのを抑制することができる。
この態様の本発明の駆動装置において、前記制御装置は、前記変調率が前記昇圧指令発生変調率を超えたとき又は前記インバータ側の目標電圧が前記蓄電装置側の電圧を超えたとき、前記上アームのオンデューティを更に低減させるものとしてもよい。こうすれば、インバータ側の電圧をその目標電圧に素早く追従させることができる。
また、本発明の駆動装置において、前記制御装置は、前記変調率の変化状態または前記目標電圧の変化状態に応じて前記所定変調率または前記所定電圧を変化させるものとしてもよい。こうすれば、より確実に、変調率が昇圧指令発生変調率を超える手前のタイミング又は目標電圧が蓄電装置側の電圧を超える手前のタイミングで上アームのオンデューティを１００％から低減させることができる。
本発明の一実施例としての駆動装置を搭載する自動車２０の構成の概略を示す構成図である。 モータ３２とインバータ３４と昇圧コンバータ４０とを含む電機駆動系の構成図である。 昇圧制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 昇圧コンバータ４０を非昇圧状態とする場合と非昇圧状態を解除する場合と昇圧状態とする場合のそれぞれの上アームおよび下アームの状態を示す説明図である。 電圧指令ＶＨ＊が電池電圧系電圧ＶＬを超えるタイミングで昇圧コンバータ４０の上アームオンを解除したときの電圧指令ＶＨ＊に対する高電圧系電圧ＶＨの変化の様子を示す説明図である。 電圧指令ＶＨ＊が電池電圧系電圧ＶＬを超える手前のタイミングで昇圧コンバータ４０の上アームオンを解除したときの電圧指令ＶＨ＊に対する高電圧系電圧ＶＨの変化の様子を示す説明図である。 変形例の昇圧制御ルーチンを示すフローチャートである。
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駆動装置を搭載する自動車２０の構成の概略を示す構成図であり、図２は、モータ３２とインバータ３４と昇圧コンバータ４０とを含む電機駆動系の構成図である。実施例の自動車２０は、図示するように、モータ３２と、インバータ３４と、バッテリ３６と、昇圧コンバータ４０と、電子制御ユニット７０と、を備える。
モータ３２は、永久磁石が埋め込まれたロータと、三相コイルが巻回されたステータと、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３２は、ロータが駆動輪２６ａ，２６ｂにデファレンシャルギヤ２４を介して連結された駆動軸２２に接続されている。
インバータ３４は、モータ３２と高電圧系電力ライン４２とに接続されている。このインバータ３４は、図２に示すように、６つのトランジスタＴ１１〜Ｔ１６と、６つのダイオードＤ１１〜Ｄ１６と、を備える。トランジスタＴ１１〜Ｔ１６は、それぞれ、高電圧系電力ライン４２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３２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３４に電圧が作用しているときに、電子制御ユニット７０によって、対となるトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のオン時間の割合（デューティ比）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３２が回転駆動される。なお、高電圧系電力ライン４２の正極母線と負極母線とには、平滑用のコンデンサ４３が接続されている。
昇圧コンバータ４０は、インバータ３４が接続された高電圧系電力ライン４２と、システムメインリレー４６を介してバッテリ３６が接続された電池電圧系電力ライン４４と、に接続されている。この昇圧コンバータ４０は、２つのトランジスタＴ２１，Ｔ２２と、２つのダイオードＤ２１，Ｄ２２と、リアクトルＬと、を備える。トランジスタＴ２１は、高電圧系電力ライン４２の正極母線に接続されている。トランジスタＴ２２は、トランジスタＴ２１と、高電圧系電力ライン４２および電池電圧系電力ライン４４の負極母線と、に接続されている。２つのダイオードＤ２１，Ｄ２２は、それぞれ、トランジスタＴ２１，Ｔ２２に逆方向に並列接続されている。リアクトルＬは、トランジスタＴ２１，Ｔ２２同士の接続点Ｃｎ１と、電池電圧系電力ライン４４の正極母線と、に接続されている。昇圧コンバータ４０は、電子制御ユニット７０によって、トランジスタＴ２１，Ｔ２２のオン時間の割合（デューティ比）が調節されることにより、電池電圧系電力ライン４４の電力を昇圧して高電圧系電力ライン４２に供給したり、高電圧系電力ライン４２の電力を降圧して電池電圧系電力ライン４４に供給したりする。なお、電池電圧系電力ライン４４の正極母線と負極母線とには、平滑用のコンデンサ４５が接続されている。
バッテリ３６は、ニッケル水素二次電池やリチウムイオン二次電池として構成されており、上述したように、システムメインリレー４６を介して電池電圧系電力ライン４４に接続されている。
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と、を備える。電子制御ユニット７０には、モータ３２のロータの回転位置を検出する回転位置検出センサ３２ａからのモータ３２のロータの回転位置や、モータ３２の各相コイルに取り付けられた電流センサ３３Ｕ，３３Ｖからの相電流，バッテリ３６の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧，バッテリ３６の出力端子に接続された図示しない電流センサからの充放電電流，バッテリ３６に取り付けられた図示しない温度センサからの電池温度，コンデンサ４３の端子間に取り付けられた電圧センサ４３ａからのコンデンサ電圧（高電圧系電力ライン４２の電圧、以下、高電圧系電圧という）ＶＨ，コンデンサ４５の端子間に取り付けられた電圧センサ４５ａからのコンデンサ電圧（電池電圧系電力ライン４４の電圧、以下、電池電圧系電圧という）ＶＬなどが入力ポートを介して入力されている。また、電子制御ユニット７０には、イグニッションスイッチ６０からのイグニッション信号やシフトレバー６１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ６２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル６３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６４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル６５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６６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ６８からの車速Ｖなども入力ポートを介して入力されている。一方、電子制御ユニット７０からは、インバータ３４のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６へのスイッチング制御信号や昇圧コンバータ４０のトランジスタＴ２１，Ｔ２２へのスイッチング制御信号、システムメインリレー４６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。なお、電子制御ユニット７０は、回転位置検出センサ３２ａからのモータ３２のロータの回転位置に基づいてモータ３２の回転数Ｎｍも演算している。
ここで、実施例の駆動装置としては、モータ３２と、インバータ３４と、バッテリ３６と、昇圧コンバータ４０と、電子制御ユニット７０と、が相当する。
こうして構成された実施例の駆動装置を搭載する自動車２０では、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて走行に要求される要求トルクＴｒ＊を設定し、要求トルクＴｒ＊が駆動軸２２に出力されるようモータ３２のトルク指令Ｔｍ＊を設定してインバータ３４のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６をスイッチング制御する。
ここで、インバータ３４の制御について詳細を説明する。インバータ３４の制御は、正弦波ＰＷＭ（パルス幅変調）制御モードと過変調ＰＷＭ制御モードと矩形波制御モードの３つの制御モードの何れかを用いて行なわれる。正弦波ＰＷＭ制御モードは、正弦波状の電圧指令値と三角波などの搬送波の大きさを比較してインバータ３４のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６をオンオフすることにより、正弦波状の基本波成分をもった出力電圧を得る制御モードである。正弦波ＰＷＭ制御モードでは、高電圧系電圧ＶＨに対する正弦波状の出力電圧の振幅の割合である変調率Ｋｍは、値０〜略値０．６１（この上限値を正弦波限界変調率と呼ぶ）の範囲内となる。なお、正弦波ＰＷＭ制御モードは、正弦波状の電圧指令に３ｎ次高調波を重畳することにより、変調率Ｋｍを略値０．７（正弦波限界変調率）まで高めることが可能となる。過変調制御モードは、正弦波状の電圧指令の振幅を搬送波の振幅よりも拡大した上で上述の正弦波ＰＷＭ制御モードと同様の制御を行なうことにより、基本波成分を歪ませた出力電圧を得るモードである。過変調制御モードでは、変調率Ｋｍは、略値０．６１（又は０．７）〜０．７８（この上限値を過変調限界変調率と呼ぶ）の範囲内となる。矩形波制御モードは、振幅一定の矩形電圧の位相がトルク指令Ｔｍ＊に応じて変化するようにインバータ３４を制御する制御モードである。矩形波制御モードでは、変調率Ｋｍは、略値０．７８で一定となる。
ＰＷＭ制御モード（正弦波ＰＷＭ制御モード，過変調ＰＷＭ制御モード）では、電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊に基づいてｄ軸およびｑ軸の電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を設定する。また、電流センサ３３Ｕ，３３Ｖにより検出されるモータ３２の相電流を、回転位置検出センサ３２ａに基づくモータ３２の電気角を用いてｄ軸，ｑ軸の電流Ｉｄ，Ｉｑに座標変換する。次に、ｄ軸，ｑ軸の電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊と電流Ｉｄ，Ｉｑとの偏差に基づいてｄ軸，ｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を設定する。続いて、設定したｄ軸，ｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を、モータ３２の電気角を用いてＵ相，Ｖ相，Ｗ相の相電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に座標変換する。そして、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の相電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊をインバータ３４のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６をスイッチングするためのＰＷＭ信号に変換し、ＰＷＭ信号をインバータ３４に出力することによりインバータ３４のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６をスイッチング制御する。
矩形波制御モードでは、トルク指令Ｔｍ＊に基づいて電圧位相指令θｖ＊を設定し、電圧位相指令θｖ＊に基づく矩形波電圧がモータ３２に印加されるように矩形波信号を生成する。そして、矩形波信号をインバータ３４に出力することにより、インバータ３４のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６をスイッチング制御する。
インバータ３４の制御モードの設定は、本実施例では、変調率Ｋｍを正弦波限界変調率や過変調限界変調率と比較することにより、正弦波ＰＷＭ制御モードと過変調ＰＷＭ制御モードと矩形波制御モードの何れかを設定することにより行なわれる。具体的には、変調率Ｋｍが値０以上で且つ正弦波限界変調率である値０．６１（又は値０．７）未満のときには、制御モードとして正弦波ＰＷＭ制御モードが設定される。変調率Ｋｍが値０．６１（又は値０．７）以上で且つ過変調限界変調率である値０．７８未満のときには、制御モードとして過変調ＰＷＭ制御モードが設定される。変調率Ｋｍが値０．７８以上のときには、制御モードとして矩形波制御モードが設定される。変調率Ｋｍは、正弦波状の電圧指令の振幅を高電圧系電圧ＶＨで除することにより算出することができる。正弦波状の電圧指令の振幅は、電圧指令Ｖｄ＊の二乗と電圧指令Ｖｑ＊の二乗との和の平方根をとることにより算出することができる。
次に、昇圧コンバータ４０の制御について説明する。図３は、電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２により実行される昇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ごと）に繰り返し実行される。
昇圧制御ルーチンが実行されると、電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊や回転数Ｎｍ、高電圧系電圧ＶＨ、電池電圧系電圧ＶＬなどの制御に必要なデータを入力する処理を行なう（ステップＳ１００）。ここで、トルク指令Ｔｍ＊は、上述したように、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて設定されたものが入力されるものとした。また、回転数Ｎｍは、回転位置検出センサ３２ａからのモータ３２のロータの回転位置に基づいて演算されたものが入力されるものとした。高電圧系電圧ＶＨおよび電池電圧系電圧ＶＬは、それぞれ電圧センサ４３ａ，４５ａにより検出されたものが入力されるものとした。
こうしてデータを入力すると、入力したトルク指令Ｔｍ＊および回転数Ｎｍからなる目標動作点でモータ３２を駆動するために必要な高電圧系電力ライン４２（コンデンサ４３）の電圧指令ＶＨ＊を設定する（ステップＳ１１０）。次に、昇圧コンバータ４０の上アームオン解除電圧Ｖｒｅｆを設定する（ステップＳ１２０）。ここで、上アームオン解除電圧Ｖｒｅｆは、昇圧コンバータ４０の上アームであるトランジスタＴ２１のオンデューティを１００％とした状態（上アームオン，非昇圧状態）を解除するための閾値であり、電圧指令ＶＨ＊に対して昇圧指令が発生する電池電圧系電圧ＶＬから所定値αを減じたものが設定される。所定値αは、本実施例では、電圧指令ＶＨ＊の単位時間当たりの変化量が大きいほど大きな値が定められるものとした。勿論、所定値αとして一定値を定めるものとしてもよい。このように、上アームオン解除電圧Ｖｒｅｆは、昇圧指令が発生する手前で上アームオンを解除するように値が設定される。そして、電圧指令ＶＨ＊が上アームオン解除電圧Ｖｒｅｆ以下であるか否か（ステップＳ１３０）、電圧指令ＶＨ＊が電池電圧系電圧ＶＬ以下であるか否か（ステップＳ１４０）、をそれぞれ判定する。電圧指令ＶＨ＊が上アームオン解除電圧Ｖｒｅｆ以下であると判定すると、トランジスタＴ２１（上アーム）のオンデューティの目標値である目標デューティ比Ｄｕｔｙを１００％に設定し（ステップＳ１５０）、設定した目標デューティ比Ｄｕｔｙに従って昇圧コンバータ４０のトランジスタＴ２１，Ｔ２２をスイッチング制御して（ステップＳ１６０）、昇圧制御ルーチンを終了する。これにより、昇圧コンバータ４０は非昇圧状態となり、電池電圧系電圧ＶＬ（バッテリ３６の電圧）を用いてインバータ３４が制御されてモータ３２が駆動されることになる。したがって、昇圧コンバータ４０のスイッチングによる損失を低減させて効率を向上させることができる。
ステップＳ１３０，Ｓ１４０で電圧指令ＶＨ＊が上アームオン解除電圧Ｖｒｅｆよりも大きく且つ電池電圧系電圧ＶＬ以下と判定すると、目標デューティ比Ｄｕｔｙを所定デューティ比Ｄｓｅｔに設定し（ステップＳ１７０）、設定した目標デューティ比Ｄｕｔｙで昇圧コンバータ４０を制御して（ステップＳ１６０）、昇圧制御ルーチンを終了する。ここで、所定デューティ比Ｄｓｅｔは、上アーム（トランジスタＴ２１）のオフ時間が２つのトランジスタＴ２１，Ｔ２２が同時にオンするのを回避するためのデッドタイムを超えない範囲内で、１００％よりも低くなるよう設定される。具体的には、所定デューティ比Ｄｓｅｔは、上アームのオフ時間が上アームのオフによるデッドタイムと略一致するように定めることができる。例えば、昇圧コンバータ４０のスイッチング周波数を１０ｋＨｚ（スイッチング周期を０．１ｍｓｅｃ）とし、デッドタイムを５μｓｅｃとした場合、所定デューティ比Ｄｓｅｔを９５％とすることができる。上アームのオフ時間が上アームのオフによるデッドタイムを超えない場合には、下アームはオンされないため、昇圧コンバータ４０が電圧を昇圧することはない。即ち、目標デューティ比Ｄｕｔｙを１００％よりも低い所定デューティ比Ｄｓｅｔに設定して上アームオン（非昇圧状態）を解除しても、昇圧コンバータ４０の実質的なデューティ比は１００％のままである。
ステップＳ１４０で電圧指令ＶＨ＊が電池電圧系電圧ＶＬよりも大きいと判定すると、上アームオンを解除したときよりも目標デューティ比Ｄｕｔｙを更に低減させて高電圧系電圧ＶＨが電圧指令ＶＨ＊となるよう次式（１）を用いて目標デューティ比Ｄｕｔｙを設定し（ステップＳ１８０）、設定した目標デューティ比Ｄｕｔｙで昇圧コンバータ４０を制御して（ステップＳ１６０）、昇圧制御ルーチンを終了する。式（１）は、高電圧系電圧ＶＨを電圧指令ＶＨ＊に一致させるためのフィードバック制御における関係式であり、式（１）中、ｋ１は比例項におけるゲインであり、ｋ２は積分項におけるゲインである。また、前回Ｄｕｔｙは、前回このルーチンで設定された目標デューティ比である。
Duty=前回Duty+k1・(VH*-VH)+k2・∫(VH*-VH)dt …(1)
図４は、昇圧コンバータ４０を非昇圧状態とする場合と非昇圧状態を解除する場合と昇圧状態とする場合のそれぞれの上アームおよび下アームの状態を示す説明図である。図示するように、昇圧コンバータ４０を非昇圧状態とする場合、一周期全域に亘って上アーム（トランジスタＴ２１）をオンとし下アーム（トランジスタＴ２２）をオフとする（デューティ比１００％）。昇圧コンバータ４０の非昇圧状態（上アームオン）を解除する場合、上アームのオフ時間が上アームのオフによるデッドタイムを超えない範囲でデューティ比を１００％から低減させる。上アームのオフ時間がデッドタイムを超えない範囲内のデューティ比は、下アームがオンされないため、昇圧することができない不感帯となる。昇圧コンバータ５０を昇圧状態とする場合、上アームのオフ時間がデッドタイムを超えるようにデューティ比を更に低減させる。
図５は、電圧指令ＶＨ＊が電池電圧系電圧ＶＬを超えるタイミングで昇圧コンバータ４０の上アームオンを解除したときの電圧指令ＶＨ＊に対する高電圧系電圧ＶＨの変化の様子を示す説明図である。図６は、電圧指令ＶＨ＊が電池電圧系電圧ＶＬを超える手前のタイミングで昇圧コンバータ４０の上アームオンを解除したときの電圧指令ＶＨ＊に対する高電圧系電圧ＶＨの変化の様子を示す説明図である。昇圧コンバータ４０は、上述したように、上アーム（トランジスタＴ２１）および下アーム（Ｔ２２）を共にオフとするデッドタイムが確保されているから、デューティ比が１００％に近い領域で上アームをオンとし下アームをオフとすることができない不感帯が存在する。このため、図５に示すように、電圧指令ＶＨ＊が電池電圧系電圧ＶＬを超えるタイミング（変調率Ｋｍが昇圧指令発生変調率を超えるタイミング）で目標デューティ比Ｄｕｔｙを１００％から低減させようとしても、不感帯を通過する間、高電圧系電圧ＶＨを上昇させることができない。このとき、モータ３２の目標動作点（トルク指令Ｔｍ＊，回転数Ｎｍ）に応じてインバータ３４が制御されると、変調率Ｋｍが大きく上昇し、正弦波限界変調率（値０．６１または値０．７）を超える場合が生じる。この場合、昇圧コンバータ４０による昇圧に余裕があるにも拘わらず、変調率Ｋｍの上昇によってインバータ３４の制御モードが正弦波ＰＷＭ制御モードから過変調ＰＷＭ制御モードや矩形波制御モードへ移行し、モータ３２の制御性が悪化してしまう。
これに対して、本実施例では、図６に示すように、電圧指令ＶＨ＊が電池電圧系電圧ＶＬよりも低い上アームオン解除電圧Ｖｒｅｆを超えるタイミング（変調率Ｋｍが昇圧指令発生変調率よりも低い上アームオン解除変調率を超えるタイミング）で目標デューティ比Ｄｕｔｙを１００％から低減させ、不感帯を通過させておく。これにより、電圧指令ＶＨ＊が電池電圧系電圧ＶＬを超えたときに、目標デューティ比Ｄｕｔｙを更に低減させることにより、昇圧を直ちに開始することができ、高電圧系電圧ＶＨを電圧指令ＶＨ＊に素早く追従させることができる。尚、電圧指令ＶＨ＊が電池電圧系電圧ＶＬ以下のときには、上アームのオフ時間がデッドタイムと略一致するように目標デューティ比Ｄｕｔｙを設定するため、昇圧コンバータ４０が実際に昇圧を開始することはなく、高電圧系電圧ＶＨが電圧指令ＶＨ＊を超えて上昇するのを抑制することができる。
以上説明した本実施例の自動車２０によれば、上アーム（トランジスタＴ２１）のオンデューティの目標値である目標デューティ比Ｄｕｔｙを１００％（上アームオン）として昇圧コンバータ４０を制御している最中に、高電圧系電力ライン４２の電圧指令ＶＨ＊が電池電圧系電圧ＶＬよりも低い上アームオン解除電圧Ｖｒｅｆを超えたときに、目標デューティ比Ｄｕｔｙを１００％より低減させる。これにより、電圧指令ＶＨ＊が電池電圧系電圧ＶＬを超える手前でデューティ比の不感帯を通過させることができるため、電圧指令ＶＨ＊が電池電圧系電圧ＶＬを超えたときに、目標デューティ比Ｄｕｔｙを更に低減させることにより、直ちに昇圧を開始させることができ、高電圧系電圧ＶＨを電圧指令ＶＨ＊に素早く追従させることができる。この結果、昇圧コンバータ４０を非昇圧状態から昇圧状態へ移行する際の応答遅れを抑制することができ、モータ３２の制御性をより向上させることができる。
また、本実施例の自動車２０によれば、電圧指令ＶＨ＊が上アームオン解除電圧Ｖｒｅｆを超えた後、電池電圧系電圧ＶＬを超えるまでは、上アーム（トランジスタＴ２１）のオフ時間がデッドタイムを超えない範囲で目標デューティ比Ｄｕｔｙを１００％から低減させるから、高電圧系電圧ＶＨが電圧指令ＶＨ＊を超えるのを抑制することができる。
さらに、本実施例の自動車２０によれば、上アームオン解除電圧Ｖｒｅｆの設定の際に電池電圧系電圧ＶＬから減じる所定値αを、電圧指令ＶＨ＊の単位時間当たりの変化量が大きいほど大きな値とする。これにより、電圧指令ＶＨ＊に変化に拘わらず、より確実に、電圧指令ＶＨ＊が電池電圧系電圧ＶＬを超える手前のタイミングで目標デューティ比Ｄｕｔｙを１００％から低減させることができる。
実施例では、電圧指令ＶＨ＊が上アームオン解除電圧Ｖｒｅｆを超えた後、電池電圧系電圧ＶＬを超えるまでは、上アーム（トランジスタＴ２１）のオフ時間が上アームのオフによるデッドタイムと略一致するよう目標デューティ比Ｄｕｔｙを設定した。しかし、上アームのオフ時間がデッドタイムを超えない範囲内で目標デューティ比Ｄｕｔｙを１００％から低減させるものであればよい。
実施例では、高電圧系電力ライン４２の電圧指令ＶＨ＊に基づいて昇圧コンバータ４０の上アームオン解除を判定するものとした。しかし、変調率Ｋｍに基づいて上アームオン解除を判定するものとしてもよい。図７は、変形例の昇圧制御ルーチンを示すフローチャートである。なお、図７の昇圧制御ルーチンの各処理のうち図４の昇圧制御ルーチンと同一の処理については同一のステップ番号を付し、その説明は重複するから省略する。変形例の昇圧制御ルーチンにおいて、ステップＳ１１０で電圧指令ＶＨ＊を設定した後、変調率Ｋｍを算出し（ステップＳ１１５）、上アームオン解除変調率Ｋ１を設定する（ステップＳ１２５）。変調率Ｋｍの算出については上述した。また、上アームオン解除変調率Ｋ１は、上アームオン解除電圧Ｖｒｅｆと同様に、昇圧コンバータ４０の非昇圧状態を解除するための閾値であり、昇圧指令が発生する変調率である昇圧指令発生変調率Ｋ２から所定値βを減じたものが設定される。所定値βは、変形例では、変調率Ｋｍの単位時間当たりの変化量が大きいほど大きな値として定められる。勿論、所定値βとして一定値を定めるものとしてもよい。そして、変調率Ｋｍが上アームオン解除変調率Ｋ１以下であるか否か（ステップＳ１３５）、昇圧指令発生変調率Ｋ２以下であるか否か（ステップＳ１４５）、をそれぞれ判定する。変調率Ｋｍが上アームオン解除変調率Ｋ１以下のときには、目標デューティ比Ｄｕｔｙを１００％に設定し（ステップＳ１５０）、変調率Ｋｍが上アームオン解除変調率Ｋ１より大きく昇圧指令発生変調率Ｋ２以下のときには、目標デューティ比Ｄｕｔｙに上述した所定デューティ比Ｄｓｅｔを設定し（ステップＳ１７０）、変調率Ｋｍが昇圧指令発生変調率Ｋ２より大きいときには、上述した式（１）を用いて目標デューティ比Ｄｕｔｙを設定する（ステップＳ１８０）。
変形例では、変調率Ｋｍが上アームオン解除電圧Ｋ１を超えた後、昇圧開始変調率Ｋ２を超えるまでは、上アーム（トランジスタＴ２１）のオン時間が上アームのオフによるデッドタイムと略一致するよう目標デューティ比Ｄｕｔｙを設定した。しかし、上アームのオン時間がデッドタイムを超えない範囲内で目標デューティ比Ｄｕｔｙを１００％から低減させるものであればよい。
実施例では、本発明を、走行用の動力源としてモータ３２とを備える駆動装置を搭載する電気自動車として構成した。しかし、これに限定されるものではなく、エンジンと、電動機と、を備える駆動装置を搭載するハイブリッド自動車に適用してもよいし、電動機と、電動機および蓄電装置に電力を供給可能な燃料電池とを備える駆動装置を搭載する自動車に適用するなど、蓄電装置と電動機とインバータと昇圧コンバータとを備える駆動装置を搭載するものあれば、如何なるものでもよい。
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、バッテリ３６が「蓄電装置」に相当し、モータ３２が「電動機」に相当し、インバータ３４が「インバータ」に相当し、昇圧コンバータ４０が「昇圧コンバータ」に相当し、電子制御ユニット７０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、駆動装置の製造産業に利用可能である。
２０ 自動車、２２ 駆動軸、２４ デファレンシャルギア、２６ａ，２６ｂ 駆動輪、３２ モータ、３２ａ 回転位置検出センサ、３３Ｕ，３３Ｖ 電流センサ、３４ インバータ、３６ バッテリ、４０ 昇圧コンバータ、４２ 高電圧系電力ライン、４３ コンデンサ、４３ａ 電圧センサ、４４ 電池電圧系電力ライン、４５ コンデンサ、４５ａ 電圧センサ、４６ システムメインリレー、６０ イグニッションスイッチ、６１ シフトレバー、６２ シフトポジションセンサ、６３ アクセルペダル、６４ アクセルペダルポジションセンサ、６５ ブレーキペダル、６６ ブレーキペダルポジションセンサ、６８ 車速センサ、７０ 電子制御ユニット、７２ ＣＰＵ、７４ ＲＯＭ、７６ ＲＡＭ、Ｔ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１，Ｔ２２ トランジスタ、Ｄ１１〜Ｄ１６，Ｄ２１，Ｄ２２ ダイオード、Ｌ リアクトル、Ｃｎ１ 接続点。

Claims (4)

  1. 蓄電装置と、
    電動機と、
    電圧変調により前記電動機を駆動するインバータと、
    二つのスイッチング素子とリアクトルとを有し、前記インバータ側の電圧を前記蓄電装置側の電圧以上に調整可能な昇圧コンバータと、
    前記昇圧コンバータが昇圧しないよう前記二つのスイッチング素子のうち上アームのオンデューティを１００％として前記昇圧コンバータを制御している最中に、前記インバータによる電圧変調の際の変調率が前記昇圧コンバータの昇圧指令が発生する昇圧指令発生変調率よりも低い所定変調率を超えたとき又は前記電動機の目標動作点に基づく前記インバータ側の目標電圧が前記蓄電装置側の電圧よりも低い所定電圧を超えたとき、前記上アームのオンデューティを１００％から低減させる制御装置と、
    を備える駆動装置。
  2. 請求項１記載の駆動装置であって、
    前記制御装置は、前記変調率が前記所定変調率を超えたとき又は前記インバータ側の目標電圧が前記所定電圧を超えたとき、前記上アームのオフ時間が該上アームのオフによるデッドタイムを超えない範囲内で該上アームのオンデューティを１００％から低減させる、
    駆動装置。
  3. 請求項２記載の駆動装置であって、
    前記制御装置は、前記変調率が前記昇圧指令発生変調率を超えたとき又は前記インバータ側の目標電圧が前記蓄電装置側の電圧を超えたとき、前記上アームのオンデューティを更に低減させる、
    駆動装置。
  4. 請求項１ないし３いずれか１項に記載の駆動装置であって、
    前記制御装置は、前記変調率の変化状態または前記目標電圧の変化状態に応じて前記所定変調率または前記所定電圧を変化させる、
    駆動装置。
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