車両の制御装置および制御方法
【課題】蓄電装置の電力を昇圧して出力するコンバータと、コンバータから出力される電力を変換して車両駆動用モータに出力するインバータとを備えた車両において、コンバータの出力電圧を増加させる際に、指令値どおりのトルクをモータに出力させる。
【解決手段】矩形電圧制御部３３００は、トルク指令値Ｔｒｑｃｏｍなどに基づく矩形波電圧制御によってインバータ１４を制御することにより、交流モータＭ１の出力トルクを制御する。システム電圧制御部３４００は、コンバータ１２の出力電圧であるシステム電圧ＨＶを制御する。システム電圧制御部３４００は、アクセル開度などに基づいてシステム電圧指令値ＶＨｃｏｍの制限を解除して増加させる。協調制御部３５００は、ＶＨｃｏｍを増加させる際、インバータ１４の矩形波電圧制御中であると、ＶＨｃｏｍとＴｒｑｃｏｍとを協調させて増加させる。
【解決手段】矩形電圧制御部３３００は、トルク指令値Ｔｒｑｃｏｍなどに基づく矩形波電圧制御によってインバータ１４を制御することにより、交流モータＭ１の出力トルクを制御する。システム電圧制御部３４００は、コンバータ１２の出力電圧であるシステム電圧ＨＶを制御する。システム電圧制御部３４００は、アクセル開度などに基づいてシステム電圧指令値ＶＨｃｏｍの制限を解除して増加させる。協調制御部３５００は、ＶＨｃｏｍを増加させる際、インバータ１４の矩形波電圧制御中であると、ＶＨｃｏｍとＴｒｑｃｏｍとを協調させて増加させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の制御に関し、特に、蓄電装置の電力を昇圧して出力するコンバータと、コンバータから出力される電力を変換して車両駆動用モータに出力するインバータとを備えた車両の制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、環境に配慮した自動車として、ハイブリッド自動車（Hybrid Vehicle）および電気自動車（Electric Vehicle）が実用化されている。このようなハイブリッド自動車または電気自動車においては、車両を適切に走行させつつエネルギ効率を向上させるために、モータに対する負荷に応じた電力をモータに供給することが求められる。たとえば特開２００７−８９２６２号公報（特許文献１）には、車両の走行性能を低下させることなく、燃費の向上が可能な制御装置が開示されている。
【０００３】
特開２００７−８９２６２号公報に開示された制御装置は、直流電源からの電圧を昇圧して出力する昇圧コンバータと、昇圧コンバータから出力された直流電力を交流電力に変換して車両駆動用モータに出力するインバータとを備えた車両を制御する。制御装置は、運転者の要求する走行モードに応じて昇圧コンバータの出力電圧の目標値を適宜切換える。制御装置は、応答性重視モードの選択時には、モータの要求出力に応じた電圧よりも高い一定の電圧値を目標値に設定して昇圧コンバータを制御する。一方、燃費重視モードの選択時には、制御装置は、モータの駆動要求トルクに基づいて目標値を設定して昇圧コンバータを制御する。そのため、車両の走行性能を低下させることなく、燃費の向上が可能となる。
【０００４】
特開２００７−８９２６２号公報に開示された制御装置によると、運転者が燃費重視モードを選択した時には、昇圧コンバータの出力電圧がモータの駆動要求トルクに基づいて設定された値に制御される。このときの昇圧コンバータの出力電圧は、応答性重視モード選択時よりも低い。そのため、昇圧コンバータでの損失を軽減できる。これにより、車両の走行性能を重視した走行モードを可能とするとともに、燃費を向上させることができる。
【特許文献１】特開２００７−８９２６２号公報
【特許文献２】国際公開第２００３／０１５２５４号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特開２００７−８９２６２号公報に開示された制御装置のように、燃費重視モード選択時に昇圧コンバータの出力電圧（以下、システム電圧とも記載する）を応答性重視モード選択時よりも低い値に制限すると、追い越し等で瞬間的に大きなトルクが必要になった場合、トルク不足となる可能性がある。このトルク不足を解消するためにシステム電圧を増加させる場合、インバータの矩形波電圧制御中であると、モータの出力トルクをトルク指令値どおりに制御できなくなる場合がある。
【０００６】
すなわち、インバータの矩形波電圧制御時は、電気１周期に１回のスイッチングしか行なわれず、１回のスイッチング期間がＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御時に比べて長くなる。そのため、矩形波電圧制御中にシステム電圧を増加させると、ＰＷＭ制御のようにシステム電圧の変動をスイッチング期間に反映させることが難しく、インバータからモータに出力される電圧が矩形波電圧制御による指令電圧値どおりの値とならない場合がある。このような状態で、トルク指令値を増加させると、モータの出力トルクをトルク指令値どおりに制御できなくなる場合がある。
【０００７】
本発明は、前述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、蓄電装置の電力を昇圧して出力するコンバータと、コンバータから出力される電力を変換して車両駆動用モータに出力するインバータとを備えた車両において、コンバータの出力電圧を増加させる際に、指令値どおりのトルクをモータに出力させることができる制御装置および制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明に係る制御装置は、蓄電装置と、蓄電装置の電圧を可変に昇圧して出力するコンバータと、コンバータから出力される電力を変換して出力するインバータと、インバータから出力される電力によって作動するモータとを備えた車両を制御する。この制御装置は、電圧指令値に基づいてコンバータの出力電圧を制御するための手段と、モータの出力トルクを指示するトルク指令値と電圧指令値とに基づく矩形波電圧をモータに供給するように、インバータを制御するための矩形波電圧制御手段と、電圧指令値を増加させる際、トルク指令値とモータの実際の出力トルクとの差が予め定められた値より小さくなるように、電圧指令値とトルク指令値とを制御するための制御手段とを含む。
【０００９】
第２の発明に係る制御装置においては、第１の発明の構成に加えて、制御手段は、トルク指令値と出力トルクとの差を予め定められた値より小さくすることが可能な程度に小さな第１の増加率で電圧指令値を増加させるとともに、電圧指令値の増加中に第１の増加率に応じた第２の増加率でトルク指令値を増加させる。
【００１０】
第３の発明に係る制御装置においては、第２の発明の構成に加えて、第２の増加率は、電圧指令値がコンバータの昇圧上限値に達するタイミングと、トルク指令値が昇圧上限値に応じたトルク上限値に達するタイミングとを一致させる、トルク指令値の増加率である。
【００１１】
第４の発明に係る制御装置においては、第１の発明の構成に加えて、制御手段は、電圧指令値をコンバータの昇圧上限値まで増加させた後に、トルク指令値を増加させる。
【００１２】
第５の発明に係る制御装置においては、第１の発明の構成に加えて、制御手段は、電圧指令値の増加とトルク指令値の増加とを段階的に交互に行なう。
【００１３】
第６の発明に係る制御装置においては、第４または５の発明の構成に加えて、制御手段は、電圧指令値の増加およびトルク指令値の増加を、それぞれの最大増加率で増加させる。
【００１４】
第７の発明に係る制御装置においては、第１の発明の構成に加えて、矩形波電圧制御手段は、モータの回転位置に基づいて定まる電気角の１周期内に１回、矩形波電圧をモータに供給する。制御装置は、モータの単位時間あたりの回転数を検出するための回転数検出手段をさらに含む。制御手段は、１回の矩形波電圧の供給の開始時から終了時までの出力電圧の増加量が回転数に関わらず一定値となるように、回転数に応じて電圧指令値の増加率を変更する。
【００１５】
第８の発明に係る制御装置においては、第７の発明の構成に加えて、矩形波電圧制御手段は、出力電圧の増加量に基づいて、１回の矩形波電圧の供給時間を補正する。
【００１６】
第９の発明に係る制御装置においては、第１〜８のいずれかの発明の構成に加えて、制御装置は、出力電圧を検出するための電圧検出手段をさらに含む。Ｎを自然数とするとき、矩形波電圧制御手段は、Ｎ回目の矩形波電圧の供給時間を、トルク指令値とＮ−１回目の矩形波電圧の供給の開始時に電圧検出手段によって検出された出力電圧とに基づいて設定する。
【００１７】
第１０の発明に係る制御装置は、第１の発明の構成に加えて、車両の運転者による加速の要求度合いを検出するための加速要求検出手段と、電圧指令値をコンバータの昇圧上限値よりも低い制限値に制限するための制限手段と、制限手段によって電圧指令値が制限されている場合に、加速要求検出手段によって検出された要求度合いが予め定められた度合いよりも大きいと、制限手段による電圧指令値の制限を解除するための解除手段とをさらに含む。制御手段は、解除手段によって制限を解除した場合に、電圧指令値とトルク指令値とを増加させる。
【００１８】
第１１の発明に係る制御装置は、第１の発明の構成に加えて、車両の運転者による加速の要求度合いを検出するための加速要求検出手段と、モータに入力される電流を検出するための電流検出手段と、モータの回転位置を検出するための回転位置検出手段と、モータの単位時間あたりの回転数を検出するための回転数検出手段と、電流検出手段によって検出された電流および回転位置検出手段によって検出された回転位置に基づいて、モータの出力トルクを推定するための推定手段と、電圧指令値をコンバータの昇圧上限値よりも低い制限値に制限するための制限手段と、制限手段によって電圧指令値が制限されている場合に、加速要求検出手段によって検出された要求度合いが予め定められた度合いよりも大きく、かつ推定手段によって推定された出力トルクが回転数検出手段によって検出された回転数と制限値とに基づいて定まるトルク上限値に達したときに、制限手段による電圧指令値の制限を解除するための解除手段とをさらに含む。制御手段は、解除手段によって制限を解除した場合に、電圧指令値とトルク指令値とを増加させる。
【００１９】
第１２の発明に係る制御装置は、第１０または１１の発明の構成に加えて、通常モードおよび節約モードのいずれの運転モードが車両の運転者により選択されているかを検出するためのモード検出手段をさらに含む。制限手段は、モード検出手段によって節約モードが選択されていることが検出された場合に、電圧指令値を制限値に制限する。
【００２０】
第１３〜２４の発明に係る制御方法は、それぞれ、第１〜１２の発明に係る制御装置と同様の要件を備える。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、コンバータの出力電圧を指示する電圧指令値を増加させる際、インバータが矩形波電圧制御で制御されていることを考慮して、モータの出力トルクを指示するトルク指令値とモータの実際の出力トルクとの差が予め定められた値より小さくなるように、電圧指令値とトルク指令値とを制御する。これにより、矩形波電圧制御における電圧指令値とインバータの出力電圧とのずれが最小限に抑えられるのでトルク外れを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００２３】
＜第１の実施の形態＞
図１を参照して、本発明の実施の形態に係る制御装置を備えた車両のモータ駆動システム１００について説明する。なお、本発明が適用できる車両は、モータ駆動システム１００に用いられるモータで駆動する電気自動車、あるいは、モータ駆動システム１００に用いられるモータに加えて、エンジンを駆動源として備えるハイブリッド自動車などである。
【００２４】
このモータ駆動システム１００は、直流電圧発生部１０♯と、平滑コンデンサＣ０と、インバータ１４と、交流モータＭ１と、制御装置３０００とを備える。
【００２５】
交流モータＭ１は、車両の駆動輪を駆動するためのトルクを発生する駆動用電動機である。あるいは、この交流モータＭ１は、エンジンにて駆動される発電機の機能を持つように構成されてもよく、電動機および発電機の機能を併せ持つように構成されてもよい。さらに、交流モータＭ１は、エンジンに対して電動機として動作し、たとえば、エンジン始動を行ない得るようなものとしてハイブリッド自動車に組み込まれるようにしてもよい。
【００２６】
直流電圧発生部１０♯は、充電可能に構成された直流電源Ｂと、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２と、平滑コンデンサＣ１と、コンバータ１２とを含む。
【００２７】
直流電源Ｂは、たとえばニッケル水素またはリチウムイオン等の二次電池を含んで構成される。あるいは、電気二重層キャパシタ等の蓄電装置により直流電源Ｂを構成してもよい。直流電源Ｂが出力する直流電圧Ｖｂは、電圧センサ１０によって検出される。電圧センサ１０は、検出した直流電圧Ｖｂを制御装置３０００へ出力する。
【００２８】
システムリレーＳＲ１は、直流電源Ｂの正極端子および正極線６の間に接続され、システムリレーＳＲ２は、直流電源Ｂの負極端子および負極線５の間に接続される。システムリレーＳＲ１，ＳＲ２は、制御装置３０００からの信号ＳＥによりオン／オフされる。より具体的には、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２は、制御装置３０００からのＨ（論理ハイ）レベルの信号ＳＥによりオンされ、制御装置３０００からのＬ（論理ロー）レベルの信号ＳＥによりオフされる。平滑コンデンサＣ１は、正極線６および負極線５の間に接続される。
【００２９】
コンバータ１２は、リアクトルＬ１と、電力用半導体スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２とを含む。
【００３０】
電力用半導体スイッチング素子Ｑ１およびＱ２は、正極線７および負極線５の間に直列に接続される。電力用半導体スイッチング素子Ｑ１およびＱ２のオン／オフは、制御装置３０００からのスイッチング制御信号Ｓ１およびＳ２によって制御される。
【００３１】
この発明の実施の形態において、電力用半導体スイッチング素子（以下、単に「スイッチング素子」と称する）としては、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、
電力用ＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）トランジスタあるいは、電力用バイポーラ
トランジスタ等を用いることができる。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２に対しては、逆並列ダイオードＤ１，Ｄ２がそれぞれ配置されている。
【００３２】
リアクトルＬ１は、スイッチング素子Ｑ１およびＱ２の接続ノードと正極線６の間に接続される。また、平滑コンデンサＣ０は、正極線７および負極線５の間に接続される。
【００３３】
インバータ１４は、正極線７および負極線５の間に並列に設けられ、Ｕ相アーム１５と、Ｖ相アーム１６と、Ｗ相アーム１７とを含む。各相アームは、正極線７および負極線５の間に直列接続されたスイッチング素子を含む。たとえば、Ｕ相アーム１５は、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４を含む。Ｖ相アーム１６は、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６を含む。Ｗ相アーム１７は、スイッチング素子Ｑ７，Ｑ８を含む。また、スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ８に対して、逆並列ダイオードＤ３〜Ｄ８がそれぞれ接続されている。スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ８のオン／オフは、制御装置３０００からのスイッチング制御信号Ｓ３〜Ｓ８によって制御される。
【００３４】
各相アームの中間点は、交流モータＭ１の各相コイルの各相端に接続されている。代表的には、交流モータＭ１は、３相の永久磁石モータであり、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３つのコイルの一端が中性点に共通接続されて構成される。さらに、各相コイルの他端は、各相アーム１５〜１７のスイッチング素子の中間点と接続されている。
【００３５】
コンバータ１２は、昇圧動作時には、直流電源Ｂから供給された直流電圧Ｖｂを昇圧した直流電圧（インバータ１４への入力電圧に相当するこの直流電圧を、以下「システム電圧」とも称する）ＶＨをインバータ１４へ供給する。より具体的には、制御装置３０００からのスイッチング制御信号Ｓ１，Ｓ２に応答して、スイッチング素子Ｑ１のオン期間およびＱ２のオン期間が交互に設けられ、昇圧比は、これらのオン期間の比に応じたものとなる。
【００３６】
また、コンバータ１２は、降圧動作時には、平滑コンデンサＣ０を経由してインバータ１４から供給された直流電圧（システム電圧）ＶＨを降圧して直流電源Ｂを充電する。より具体的には、制御装置３０００からのスイッチング制御信号Ｓ１，Ｓ２に応答して、スイッチング素子Ｑ１のみがオンする期間と、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の両方がオフする期間とが交互に設けられ、降圧比は上記オン期間のデューティ比に応じたものとなる。なお、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の両方がオフする期間の代わりに、逆並列ダイオードＤ２のオン期間に合わせてスイッチング素子Ｑ２のみをオンさせる期間を設けても良い。この場合には、原則としてスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は相補的にオン／オフを繰返す。
【００３７】
平滑コンデンサＣ０は、コンバータ１２からの直流電圧を平滑化し、その平滑化した直流電圧をインバータ１４へ供給する。電圧センサ１３は、平滑コンデンサＣ０の両端の電圧、すなわち、システム電圧を検出し、その検出値ＶＨを制御装置３０００へ出力する。
【００３８】
インバータ１４は、制御装置３０００からのスイッチング制御信号Ｓ３〜Ｓ８に応答して、スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ８のスイッチング動作を行なう。インバータ１４には平滑コンデンサＣ０から直流電圧ＶＨが供給される。
【００３９】
インバータ１４は、交流モータＭ１のトルク指令値が正（Ｔｒｑｃｏｍ＞０）の場合には、スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ８のスイッチング動作により直流電圧を交流電圧に変換して正のトルクを出力するように交流モータＭ１を駆動する。
【００４０】
また、インバータ１４は、交流モータＭ１のトルク指令値が零の場合（Ｔｒｑｃｏｍ＝０）には、スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ８のスイッチング動作により、直流電圧を交流電圧に変換してトルクが零になるように交流モータＭ１を駆動する。
【００４１】
このような制御により、交流モータＭ１は、トルク指令値Ｔｒｑｃｏｍによって指定された零または正のトルクを発生するように駆動される。
【００４２】
さらに、モータ駆動システム１００が搭載された車両の回生制動時には、交流モータＭ１のトルク指令値Ｔｒｑｃｏｍは負に設定される（Ｔｒｑｃｏｍ＜０）。この場合には、インバータ１４は、スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ８のスイッチング動作により、交流モータＭ１が発電した交流電圧を直流電圧ＶＨに変換し、その変換した直流電圧（システム電圧）ＶＨを平滑コンデンサＣ０を経由してコンバータ１２へ供給する。
【００４３】
なお、ここで言う回生制動とは、車両を運転する運転者によるフットブレーキ操作があった場合の回生発電を伴う制動や、フットブレーキを操作しないものの、走行中にアクセルペダルをオフすることで回生発電をさせながら車両を減速（または加速の中止）させることを含む。
【００４４】
電流センサ２４は、交流モータＭ１に流れるモータ電流を検出し、その検出したモータ電流を制御装置３０００へ出力する。なお、三相電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗの瞬時値の和は零であるので、図１に示すように電流センサ２４は２相分のモータ電流（たとえば、Ｖ相電流ｉｖおよびＷ相電流ｉｗ）を検出するように配置すれば足りる。
【００４５】
回転角センサ（レゾルバ）２５は、交流モータＭ１のロータの回転角θおよび交流モータＭ１の単位時間あたりの回転数（モータ回転数）Ｎを検出し、検出結果を表わす信号を制御装置３０００へ出力する。
【００４６】
アクセル開度センサ２６は、アクセルペダル（図示せず）の操作量を示すアクセル開度ＡＣＣを検出し、その検出したアクセル開度ＡＣＣを制御装置３０００へ出力する。
【００４７】
エコスイッチ２７は、運転者によって通常モードおよび節約モードのいずれの運転モードが選択されているかを検出し、その検出結果を表わす信号を制御装置３０００へ出力する。なお、通常モードとは、エネルギ効率の向上よりも車両の操縦応答性を重視したモードである。節約モードとは、車両の操縦応答性よりもエネルギ効率の向上を重視したモードである。運転者がこれらの運転モードをエコスイッチ２７によって切り換えることにより、車両の走行性能を低下させることなく、エネルギ効率の向上を図ることが可能となる。
【００４８】
制御装置３０００は、アクセル開度ＡＣＣに基づいてトルク指令値Ｔｒｑｃｏｍを算出する。制御装置３０００は、電圧センサ１０からのバッテリ電圧Ｖｂ、電圧センサ１３からのシステム電圧ＶＨ、電流センサ２４からのモータ電流ｉｖ，ｉｗ、レゾルバ２５からの回転角θ、エコスイッチ２７の検出結果に基づいて、交流モータＭ１がトルク指令値Ｔｒｑｃｏｍに従ったトルクを出力するように、コンバータ１２およびインバータ１４の動作を制御する。
【００４９】
制御装置３０００は、コンバータ１２およびインバータ１４を上記のように制御するためのスイッチング制御信号Ｓ１〜Ｓ８を生成して、コンバータ１２およびインバータ１４へ出力する。
【００５０】
制御装置３０００は、コンバータ１２の昇圧動作時には、平滑コンデンサＣ０の出力電圧（システム電圧）ＶＨをフィードバック制御し、システム電圧ＶＨがシステム電圧指令値ＶＨｃｏｍとなるようにスイッチング制御信号Ｓ１，Ｓ２を生成する。
【００５１】
制御装置３０００は、このシステム電圧指令値ＶＨｃｏｍを、エコスイッチ２７の検出結果（通常モードか、それとも節約モードか）に応じて切り換える。
【００５２】
通常モードが選択されている場合、制御装置３０００は、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍを、コンバータ１２の昇圧上限値ＶＨ（ＭＡＸ）（たとえば６５０ボルト程度）に設定する。これにより、システム電圧ＶＨがＶＨ（ＭＡＸ）となる。
【００５３】
一方、節約モードが選択されている場合、制御装置３０００は、システム電圧ＶＨを制限する。具体的には、制御装置３０００は、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍを、ＶＨ（ＭＡＸ）よりも低い電圧値ＶＨ（１）（たとえば５００ボルト程度）に設定する。これにより、システム電圧ＶＨがＶＨ（１）となり、節約モード時のコンバータ１２における電力損失が通常モード時よりも低減される。
【００５４】
図２を参照して、モータ回転数Ｎ、システム電圧ＶＨ、および交流モータＭ１のトルク上限値（出力可能な最大トルク）の関係について説明する。
【００５５】
交流モータＭ１では、回転数や出力トルクが増加すると誘起電圧が高くなり、その必要電圧が高くなる。このモータ必要電圧（誘起電圧）の最大値はシステム電圧ＶＨで決まる。したがって、システム電圧ＶＨが低いほど、またモータ回転数Ｎが高いほど、交流モータＭ１のトルク上限値は小さくなる。
【００５６】
節約モード時（システム電圧ＶＨ＝ＶＨ（１））の交流モータＭ１のトルク上限値は、図２の実線に示すように、Ｎ＜Ｎ（１）の範囲では最大値で一定であるが、Ｎ＞Ｎ（１）の範囲ではモータ回転数Ｎが大きくなるほど低下する。
【００５７】
通常モード時（システム電圧ＶＨ＝ＶＨ（ＭＡＸ））の交流モータＭ１のトルク上限値は、図２の一点鎖線に示すように、Ｎ＜Ｎ（２）（Ｎ（２）＞Ｎ（１））の範囲では節約モード時と同じ最大値となり、Ｎ＞Ｎ（２）の範囲でモータ回転数Ｎが大きくなるほど低下する。
【００５８】
そして、システム電圧ＶＨをＶＨ（１）からＶＨ（ＭＡＸ）に昇圧すると、交流モータＭ１のトルク上限値が、図２の実線に示す値から図２の点線に示す値に増加する。システム電圧ＶＨをＶＨ（ＭＡＸ）からＶＨ（１）に降圧すると、交流モータＭ１のトルク上限値が、図２の点線に示す値から図２の実線に示す値に低下する。
【００５９】
図３〜図５を参照して、制御装置３０００によって制御される、インバータ１４における電力変換について説明する。
【００６０】
図３は、モータ駆動システム１００で用いられるインバータ１４の制御方式を説明する図である。なお、図３で説明する変調率の数値は一例であって、これに限定されるものではない。
【００６１】
図３に示すように、モータ駆動システム１００では、インバータ１４における電圧変換について３つの制御モードを切換えて使用する。具体的には、３つの制御モードは、正弦波ＰＷＭ制御、過変調ＰＷＭ制御および矩形波電圧制御の各制御モードである。
【００６２】
正弦波ＰＷＭ制御は、一般的なＰＷＭ制御方式として用いられるものであり、各相アームにおけるスイッチング素子のオン／オフを、正弦波状の電圧指令値と搬送波（代表的には三角波）との電圧比較に従って制御する。この結果、上アーム素子のオン期間に対応するハイレベル期間と、下アーム素子のオン期間に対応するローレベル期間との集合について、一定期間内でその基本波成分が正弦波となるようにデューティ比が制御される。周知のように、正弦波ＰＷＭ制御では、この基本波成分振幅をインバータ入力電圧の０．６１倍までしか高めることができない。
【００６３】
一方、矩形波電圧制御では、上記一定期間内で、ＰＷＭデューティを最大値に維持した場合に相当する、ハイレベル期間およびローレベル期間の比が１：１の矩形波１パルス分を交流モータ印加する。これにより、変調率は０．７８まで高められる。
【００６４】
過変調ＰＷＭ制御は、搬送波の振幅を縮小するようにを歪ませた上で上記正弦波ＰＷＭ制御と同様のＰＷＭ制御を行なうものである。この結果、基本波成分を歪ませることによって、変調率を０．６１〜０．７８の範囲まで高めることができる。本実施の形態では、通常のＰＷＭ制御方式である正弦波ＰＷＭ制御および、過変調ＰＷＭ制御の両者をＰＷＭ制御方式に分類する。
【００６５】
図４は、インバータ１４の制御方式の選択手法を説明するフローチャートである。図４のフローチャートに示されるように、制御装置３０００は、アクセル開度ＡＣＣに基づいて交流モータＭ１のトルク指令値Ｔｒｑｃｏｍを算出し（ステップ１０、以下、ステップをＳと略す）、モータ回転数Ｎを検出し（Ｓ１２）、トルク指令値Ｔｒｑｃｏｍおよびモータ回転数Ｎに基づいて、矩形波電圧制御方式およびＰＷＭ制御方式（正弦波ＰＷＭ制御方式／過変調ＰＷＭ制御方式）のいずれを適用してモータ制御を行なうかを選択する（Ｓ１４）。
【００６６】
具体的には、制御装置３０００は、図５に示すマップ上でのトルク指令値Ｔｒｑｃｏｍとモータ回転数Ｎとの交点（以下、指令動作点ともいう）が、低回転数域Ａ１、中回転数域Ａ２、高回転数域Ａ３のいずれの領域に属するかを判断する。制御装置３０００は、指令動作点が低回転数域Ａ１に属する場合はトルク変動を小さくするために正弦波ＰＷＭ制御を選択し、指令動作点が中回転数域Ａ２に属する場合は過変調ＰＷＭ制御を選択し、指令動作点が高回転数域Ａ３に属する場合は矩形波電圧制御を選択する。
【００６７】
特に、過変調ＰＷＭ制御および矩形波電圧制御を選択することにより、交流モータＭ１の出力向上が実現される。このように、図２に示した制御モードのいずれを用いるかについては、実現可能な変調率の範囲内で決定される。
【００６８】
図５から明らかなように、システム電圧ＶＨをＶＨ（１）からＶＨ（ＭＡＸ）に昇圧する場合は、指令動作点が高回転数域Ａ３に属するため、インバータ１４の制御方式としては、矩形波電圧制御が選択される。
【００６９】
なお、前述した指令動作点に代えて、図５に示すマップ上での交流モータＭ１のトルク推定値Ｔｒｑとモータ回転数Ｎとの交点（以下、実動作点ともいう）に基づいて、インバータ１４の制御方式の選択を行なうようにしてもよい。トルク推定値Ｔｒｑについては後に詳述する。
【００７０】
以上のような構成を有するモータ駆動システム１００において、制御装置３０００は、節約モードが選択されている場合であっても、アクセル開度ＡＣＣおよび実動作点に基づいて節約モード時におけるシステム電圧ＶＨの制限を解除する。
【００７１】
さらに、制御装置３０００は、システム電圧ＶＨの制限を解除してシステム電圧指令値ＶＨｃｏｍを昇圧する際、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍとトルク指令値Ｔｒｑｃｏｍとを、互いに協調させて増加するように制御（協調制御）する。
【００７２】
図６に、節約モード時に矩形電圧制御方式でインバータ１４を制御しつつコンバータ１２を制御する場合の制御装置３０００の機能ブロック図を示す。
【００７３】
制御装置３０００は、座標変換部３１００と、トルク推定部３２００と、矩形電圧制御部３３００と、システム電圧制御部３４００と、協調制御部３５００とを含む。
【００７４】
座標変換部３１００は、レゾルバ２５によって検出される回転角θを用いた座標変換（３相→２相）により、電流センサ２４によって検出されたＶ相電流ｉｖおよびＷ相電流ｉｗを基に、ｄ軸電流Ｉｄおよびｑ軸電流Ｉｑを算出する。
【００７５】
トルク推定部３２００は、座標変換部３１００によって求められたｄ軸電流Ｉｄおよびｑ軸Ｉｑを用いて、交流モータＭ１の実際の出力トルクを、トルク推定値Ｔｒｑとして推定する。トルク推定部３２００は、たとえば、ｄ軸電流Ｉｄおよびｑ軸電流Ｉｑを引数としてトルク推定値Ｔｒｑを出力するトルク算出マップにより構成される。なお、トルク推定値Ｔｒｑは、レゾルバ２５および電流センサ２４の検出値に基づいて算出される値であり、交流モータＭ１の実際の出力トルクに極めて近い値である。
【００７６】
矩形電圧制御部３３００は、トルク指令値算出部３３１０と、矩形波発生部３３２０と、信号発生部３３３０とを含む。
【００７７】
トルク指令値算出部３３１０は、通常はアクセル開度ＡＣＣに応じてトルク指令値Ｔｒｑｃｏｍを算出するが、協調制御部３５００からの信号が入力される場合には、アクセル開度ＡＣＣに加えて協調制御部３５００からの信号に応じてトルク指令値Ｔｒｑｃｏｍを算出する。
【００７８】
矩形波発生部３３２０は、トルク指令値Ｔｒｑｃｏｍと、トルク推定値Ｔｒｑと、回転角θ（モータ回転数Ｎ）と、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍ（システム電圧ＶＨ）とに基づいて、各相電圧指令値（矩形波パルス）Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを発生する。矩形波発生部３３２０は、トルク推定値Ｔｒｑを用いてトルク指令値Ｔｒｑｃｏｍをフィードバック制御することによりトルク外れ現象（交流モータＭ１の実際の出力トルクとトルク指令値Ｔｒｑｃｏｍとの差が大きく異なってしまう現象）を抑制する。具体的には、矩形波発生部３３２０は、トルク指令値Ｔｒｑｃｏｍに対するトルク推定値Ｔｒｑの偏差ΔＴｒｑ（ΔＴｒｑ＝Ｔｒｑｃｏｍ−Ｔｒｑ）に基づいて制御偏差を求め、求められた制御偏差、回転角θおよびシステム電圧指令値ＶＨｃｏｍ（システム電圧ＶＨ）とに応じて矩形波パルスを設定する。
【００７９】
信号発生部３３３０は、各相電圧指令値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに従ってスイッチング制御信号Ｓ３〜Ｓ８を発生する。インバータ１４がスイッチング制御信号Ｓ３〜Ｓ８に従ったスイッチング動作を行なうことにより、矩形波パルスで指令された電圧がモータの各相電圧として印加される。これにより、交流モータＭ１の出力トルクが、トルク指令値Ｔｒｑｃｏｍに応じた値となる。
【００８０】
図７に、Ｕ相アーム１５のスイッチング素子Ｑ３に対する矩形波パルスの波形の一例を示す。スイッチング素子Ｑ３をＮ回目（Ｎは自然数）にオンする場合の電圧指令値ＶＯＮ（Ｎ）は、（Ｎ−１）回目にスイッチング素子Ｑ３をオンした時点（すなわち（Ｎ−１）回目の矩形波パルスの立ち上がり時点）のシステム電圧指令値ＶＨｃｏｍ（あるいはシステム電圧ＶＨ）に応じた値に設定される。また、スイッチング素子Ｑ３をＮ回目にオンする場合のオン期間ＴＯＮ（Ｎ）は、（Ｎ−１）回目にスイッチング素子Ｑ３をオンした時点のシステム電圧指令値ＶＨｃｏｍ（あるいはシステム電圧ＶＨ）とトルク指令値Ｔｒｑｃｏｍとに応じた長さに設定される。
【００８１】
なお、図７の横軸は、時間の変化に対応する電気角であり、電気角は、ロータの回転角θに基づいて定まる。また、矩形波電圧制御では電気１周期に１回のスイッチングしか行なわれない。したがって、スイッチング周期Ｔ（矩形波パルスの立ち上がりから次の立ち上がりまでの時間）およびオン期間ＴＯＮは、ロータの回転角θの変化速度（モータ回転数Ｎ）が低いほどを長くなる。
【００８２】
再び図６を参照して、システム電圧制御部３４００は、システム電圧指令値算出部３４１０と、信号発生部３４２０とを含む。
【００８３】
システム電圧指令値算出部３４１０は、節約モード時において、通常はシステム電圧指令値ＶＨｃｏｍをＶＨ（１）に制限するが、アクセル開度ＡＣＣと、トルク推定値Ｔｒｑおよびモータ回転数Ｎから求まる実動作点とに基づいて、システム電圧ＶＨの制限を解除して、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍをＶＨ（１）からＶＨ（ＭＡＸ）に増加させる。
【００８４】
信号発生部３４２０は、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍに従ってスイッチング制御信号Ｓ１，Ｓ２を発生する。コンバータ１２がスイッチング制御信号Ｓ１，Ｓ２に従ったスイッチング動作を行なうことにより、システム電圧ＶＨが、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍで指令された電圧となる。
【００８５】
協調制御部３５００は、システム電圧指令値算出部３４１０にてシステム電圧指令値ＶＨｃｏｍをＶＨ（１）からＶＨ（ＭＡＸ）に増加させる際、インバータ１４の制御方式が矩形波電圧制御である場合には、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍとトルク指令値Ｔｒｑｃｏｍとを協調させて増加させるように制御する。
【００８６】
なお、本実施の形態においては、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍをＶＨ（１）からＶＨ（ＭＡＸ）に増加させる場合、前述したようにインバータ１４の制御方式が必ず矩形波電圧制御となるため、協調制御部３５００による制御が必ず実行されることになる。
【００８７】
図８を参照して、制御装置３０００が実行するプログラムの制御構造について説明する。このプログラムは、節約モード時においてシステム電圧ＶＨがＶＨ（１）に制限されている場合に、予め定められたサイクルタイムで繰り返し実行される。
【００８８】
Ｓ１００にて、制御装置３０００は、アクセル開度ＡＣＣを検出する。Ｓ１０２にて、制御装置３０００は、アクセル開度ＡＣＣがしきい値より大きいか否かを判断する。このしきい値は、運転者が車両の加速（トルク増加）を緊急に要求しているか否かを判断するための値であって、たとえば、アクセル全開時を１００％とすると８５％程度の値である。しきい値より大きいと（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、処理はＳ１０４に移される。そうでないと（Ｓ１０２にてＮＯ）、処理はＳ１１４に移される。
【００８９】
Ｓ１０４にて、制御装置３０００は、電流センサ２４からのＶ相電流ｉｖおよびＷ相電流ｉｗを検出する。Ｓ１０６にて、制御装置３０００は、交流モータＭ１のロータの回転角θを検出する。
【００９０】
Ｓ１０８にて、制御装置３０００は、Ｖ相電流ｉｖ、Ｗ相電流ｉｗ、および回転角θに基づいて、トルク推定値Ｔｒｑを算出する。この処理は、前述した機能ブロック図におけるトルク推定部３２００に相当する。Ｓ１１０にて、制御装置３０００は、モータ回転数Ｎを検出する。
【００９１】
Ｓ１１２にて、制御装置３０００は、図２に示すマップ上で、トルク推定値Ｔｒｑとモータ回転数Ｎとの交点である実動作点が、節約モード時のトルク上限値（図２の実線）に達したか否かを判断する。言い換えれば、制御装置３０００は、トルク推定値Ｔｒｑがモータ回転数Ｎのときの節約モード時のトルク上限値に達したか否かを判断する。なお、トルク推定値Ｔｒｑは、前述したように、交流モータＭ１の実際の出力トルクに極めて近い値である。実動作点が節約モード時のトルク上限値に達すると（Ｓ１１２にてＹＥＳ）、処理はＳ２００に移される。そうでないと（Ｓ１１２にてＮＯ）、処理はＳ１１４に移される。
【００９２】
Ｓ２００にて、制御装置３０００は、システム電圧ＶＨの制限を解除して、システム電圧ＶＨをＶＨ（１）からＶＨ（ＭＡＸ）まで上昇させるように、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍの増加処理を行なう。なお、この処理については、図９にて詳細に説明する。
【００９３】
Ｓ１１４にて、制御装置３０００は、システム電圧ＶＨの制限を維持するように、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍをＶＨ（１）に維持する。
【００９４】
図９を参照して、制御装置３０００が図８のＳ２００にてシステム電圧指令値ＶＨｃｏｍの増加処理を行なう場合に実行するプログラムの制御構造について説明する。なお、制御装置３０００は、この増加処理において、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍとトルク指令値Ｔｒｑｃｏｍとの協調制御を行なう。
【００９５】
Ｓ２０２にて、制御装置３０００は、トルク指令値Ｔｒｑｃｏｍをシステム電圧指令値ＶＨｃｏｍと同時に増加させた場合においてもトルク外れを抑制可能な十分小さな一定の増加レート（単位時間あたりの増加量）で、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍを増加させる。
【００９６】
Ｓ２０４にて、制御装置３０００は、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍがＶＨ（ＭＡＸ）に達するタイミングでトルク指令値Ｔｒｑｃｏｍが通常モード時のトルク上限値（図２の点線）に達する一定の増加レートで、トルク指令値Ｔｒｑｃｏｍを増加させる。
【００９７】
以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る制御装置３０００の動作について、図１０〜図１２を参照しつつ説明する。
【００９８】
以下の説明では、節約モード時にシステム電圧ＶＨがＶＨ（１）に制限されている状態で運転者が車両を走行させている場合を想定する。
【００９９】
図１０に示すように、時刻ｔ（１）にて、運転者がアクセルペダルを強く踏み込んでアクセル開度ＡＣＣがしきい値に達すると（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、Ｖ相電流ｉｖ、Ｗ相電流ｉｗ、およびロータの回転角θに基づいて、トルク推定値Ｔｒｑが算出される（Ｓ１０４〜Ｓ１０８）。
【０１００】
そして、図２に示すマップ上で、トルク推定値Ｔｒｑとモータ回転数Ｎとで求まる実動作点が節約モード時のトルク上限値に達したか否かが判断される（Ｓ１１２）。
【０１０１】
このとき、図１１に示すように、時刻ｔ（１）の指令動作点は、アクセル開度ＡＣＣの増加に応じてトルク指令値Ｔｒｑｃｏｍも増加される結果、節約モード時のトルク上限値を超える領域に含まれる。
【０１０２】
しかし、時刻ｔ（１）の実動作点は、節約モード時のトルク上限値を超えない領域に含まれ、その後の時刻ｔ（２）で節約モード時のトルク上限値に達する。すなわち、トルク推定値Ｔｒｑは交流モータＭ１の実際の出力トルクに極めて近い値であり、トルク指令値Ｔｒｑｃｏｍに対して遅れて上昇するため、時刻ｔ（１）ではなく、その後の時刻ｔ（２）において節約モード時のトルク上限値に達する。したがって、時刻ｔ（２）までは、システム電圧ＶＨをＶＨ（１）に制限したままであっても実際の出力トルクの上昇が制限されることはない。
【０１０３】
そこで、図１０に示すように、指令動作点ではなく実動作点が節約モード時のトルク上限値に達するまでは（Ｓ１１２にてＮＯ）、システム電圧ＶＨの制限が維持される（Ｓ１１４）。これにより、時刻ｔ（１）でシステム電圧ＶＨの制限を解除する場合（図１０の一点鎖線参照）に比べて、運転者が要求する駆動力を発生させつつ、コンバータ１２における電力損失を低減することができる。
【０１０４】
そして、時刻ｔ（２）で実動作点が節約モード時のトルク上限値に達すると（Ｓ１１２にてＹＥＳ）、システム電圧ＶＨの制限が解除される（Ｓ２００）。
【０１０５】
時刻ｔ（２）でシステム電圧ＶＨの制限が解除された後、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍをＶＨ（１）からＶＨ（ＭＡＸ）に増加させる場合、前述したようにインバータ１４の制御方式が必ず矩形波電圧制御となる。
【０１０６】
矩形波電圧制御では、前述したように、電気１周期に１回のスイッチングしか行なわれず、１回のオン期間ＴＯＮがＰＷＭ制御よりも長くなる。
【０１０７】
このような矩形波電圧制御中にシステム電圧ＶＨを昇圧させると、１回のオン期間ＴＯＮ中は、システム電圧ＶＨ（平滑コンデンサＣ０の出力電圧）の増加量が平滑コンデンサＣ０を経由してそのままインバータ１４に入力される。そのため、図１２に示すように、インバータ１４の出力電圧（インバータ１４から交流モータＭ１に出力される電圧）と矩形波パルスにおける電圧指令値ＶＯＮとにずれが生じる。このずれ量は、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍの増加レートが大きいほど、また矩形波パルスのオン期間ＴＯＮが長いほど大きくなる。
【０１０８】
このような状態で、トルク指令値Ｔｒｑｃｏｍとシステム電圧指令値ＶＨｃｏｍとを同時に大きな変化量（たとえば最大レート）で増加させた場合には、フィードバック制御によってトルク推定値Ｔｒｑをトルク指令値Ｔｒｑｃｏｍに追従させることができなくなって、トルク外れ現象が生じるおそれがある。
【０１０９】
そこで、図１０に示すように、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍが、トルク外れを抑制可能な十分小さな一定の増加レートで増加される（Ｓ２０２）。これにより、インバータ１４の出力電圧と矩形波パルスにおける電圧指令値ＶＯＮとのずれ量が小さくなる。
【０１１０】
さらに、トルク指令値Ｔｒｑｃｏｍが、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍがＶＨ（ＭＡＸ）に達するタイミングでトルク指令値Ｔｒｑｃｏｍが通常モード時のトルク上限値（図２の点線）に達する一定の増加レートで増加される（Ｓ２０４）。
【０１１１】
これにより、矩形波パルスにおける電圧指令値ＶＯＮとインバータ１４の出力電圧とのずれが最小限に抑えられ、トルク外れを抑制することができる。また、トルクの急激な増加によって運転者に違和感を与えることもない。
【０１１２】
以上のように、本実施の形態に係る制御装置によれば、節約モード時のシステム電圧の制限を解除してシステム電圧を増加させる際、インバータが矩形波電圧制御で制御されていることを考慮して、トルク外れを抑制可能な十分小さな一定の増加レートでシステム電圧指令値ＶＨｃｏｍを増加するとともに、トルク指令値Ｔｒｑｃｏｍを、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍの増加レートに応じた一定の増加レートで増加する。そのため、矩形波パルスにおける電圧指令値とインバータの出力電圧とのずれが最小限に抑えられる。その結果、トルク外れを抑制することができる。
【０１１３】
なお、本実施の形態においては、システム電圧の制限解除（Ｓ２００）の条件として、アクセル開度ＡＣＣがしきい値より大きく（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、かつ実動作点が節約モード時のトルク上限値に達した（Ｓ１１２にてＹＥＳ）という条件について説明したが、システム電圧の制限解除の条件はこれに限定されない。たとえば、実動作点が節約モード時のトルク上限値に達したか否かに関わらず、アクセル開度ＡＣＣがしきい値より大きくなった時点で、システム電圧ＶＨの制限を解除するようにしてもよい。これにより、運転者がトルク増加を緊急に要求している場合に、コンバータにおける電力損失の低減よりもトルク増加を優先して、システム電圧の制限解除およびシステム電圧の増加を早期に開始することができる。
【０１１４】
＜第２の実施の形態＞
以下、本発明の第２の実施の形態に係る制御装置について説明する。なお、本実施の形態に係る制御装置は、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍの増加処理（システム電圧指令値ＶＨｃｏｍとトルク指令値Ｔｒｑｃｏｍとの協調制御）を、前述の第１の実施の形態に係る制御装置が行なう処理（図８のＳ２００および図９の処理）とは別の方法で行なうものである。それ以外の処理は、前述の第１の実施の形態と同じである。したがって、前述の第１の実施の形態の制御装置と同じ制御ブロック図およびフローチャートについてのここでの詳細な説明は繰返さない。
【０１１５】
図１３を参照して、本実施の形態に係る制御装置３０００がシステム電圧指令値ＶＨｃｏｍの増加処理（システム電圧指令値ＶＨｃｏｍとトルク指令値Ｔｒｑｃｏｍとの協調制御）を行なう場合に実行するプログラムの制御構造について説明する。
【０１１６】
Ｓ１２０２にて、制御装置３０００は、トルク指令値Ｔｒｑｃｏｍを固定する。Ｓ１２０４にて、制御装置３０００は、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍを最大レートで増加させる。
【０１１７】
Ｓ１２０６にて、制御装置３０００は、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍがＶＨ（ＭＡＸ）に達したか否かを判断する。ＶＨ（ＭＡＸ）に達すると（Ｓ１２０６にてＹＥＳ）、処理はＳ１２０８に移される。そうでないと（Ｓ１２０６にてＮＯ）、処理はＳ１２０４に戻される。
【０１１８】
Ｓ１２０８にて、制御装置３０００は、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍをＶＨ（ＭＡＸ）に固定する。
【０１１９】
Ｓ１２１０にて、制御装置３０００は、トルク指令値Ｔｒｑｃｏｍを最大レートで増加させる。なお、ここでいう最大レートとは、あくまでトルク指令値Ｔｒｑｃｏｍを増加させるための最大レートであって、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍの最大レートとは異なる値である。
【０１２０】
Ｓ１２１２にて、制御装置３０００は、トルク指令値Ｔｒｑｃｏｍが通常モード時のトルク上限値（図２の点線）に達したか否かを判断する。通常モード時のトルク上限値に達すると（Ｓ１２１２にてＹＥＳ）、処理はＳ１２１４に移される。そうでないと（Ｓ１２１２にてＮＯ）、処理はＳ１２１０に戻される。
【０１２１】
Ｓ１２１４にて、制御装置３０００は、トルク指令値Ｔｒｑｃｏｍを通常モード時のトルク上限値に固定する。
【０１２２】
以上のような構造フローチャートに基づく、本実施の形態に係る制御装置３０００で制御されるシステム電圧指令値ＶＨｃｏｍおよびトルク指令値Ｔｒｑｃｏｍの時間変化について、図１４を参照しつつ説明する。
【０１２３】
前述の第１の実施の形態でも述べたように、節約モード時のシステム電圧の制限を解除する際、インバータが矩形波電圧制御で制御されているため、トルク指令値Ｔｒｑｃｏｍとシステム電圧指令値ＶＨｃｏｍとを同時に最大レートで増加させた場合にはトルク外れ現象が生じるおそれがある。
【０１２４】
そこで、図１４に示すように、時刻ｔ（４）で、実動作点が節約モード時のトルク上限値に達すると（Ｓ１１２にてＹＥＳ）、トルク指令値Ｔｒｑｃｏｍが固定され（Ｓ１２０２）、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍが最大レートで増加される（Ｓ１２０４）。
【０１２５】
時刻ｔ（５）で、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍがＶＨ（ＭＡＸ）に達すると（Ｓ１２０６にてＹＥＳ）、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍがＶＨ（ＭＡＸ）に固定され（Ｓ１２０８）、トルク指令値Ｔｒｑｃｏｍが最大レートで増加される（Ｓ１２１０）。
【０１２６】
時刻ｔ（６）で、トルク指令値Ｔｒｑｃｏｍが通常モード時のトルク上限値に達すると（Ｓ１２１２にてＹＥＳ）、トルク指令値Ｔｒｑｃｏｍが通常モード時のトルク上限値に固定される（Ｓ１２１４）。
【０１２７】
以上のようにして、本実施の形態に係る制御装置によると、節約モード時のシステム電圧の制限を解除してシステム電圧を増加させる際、インバータが矩形波電圧制御で制御されていることを考慮して、まずトルク指令値Ｔｒｑｃｏｍを固定した状態でシステム電圧指令値ＶＨｃｏｍを最大レートで増加させる。そのため、システム電圧ＶＨを早期にＶＨ（ＭＡＸ）に増加させることができるとともに、システム電圧ＶＨの増加中におけるトルク外れを抑制することができる。システム電圧指令値ＶＨｃｏｍがＶＨ（ＭＡＸ）に達すると、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍをＶＨ（ＭＡＸ）に固定した状態でトルク指令値Ｔｒｑｃｏｍを最大レートで増加させる。そのため、モータの出力トルクを早期に通常モード時のトルク上限値にまで増加させることができるとともに、モータの出力トルクの増加中のトルク外れを抑制することができる。
【０１２８】
＜第３の実施の形態＞
以下、本発明の第３の実施の形態に係る制御装置について説明する。なお、本実施の形態に係る制御装置は、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍの増加処理（システム電圧指令値ＶＨｃｏｍとトルク指令値Ｔｒｑｃｏｍとの協調制御）を、前述の第１の実施の形態に係る制御装置が行なう処理（図８のＳ２００および図９の処理）とは別の方法で行なうものである。それ以外の処理は、前述の第１の実施の形態と同じである。したがって、前述の第１の実施の形態の制御装置と同じ制御ブロック図およびフローチャートについてのここでの詳細な説明は繰返さない。
【０１２９】
図１５を参照して、本実施の形態に係る制御装置３０００がシステム電圧指令値ＶＨｃｏｍの増加処理（システム電圧指令値ＶＨｃｏｍとトルク指令値Ｔｒｑｃｏｍとの協調制御）を行なう場合に実行するプログラムの制御構造について説明する。
【０１３０】
Ｓ２２０２にて、制御装置３０００は、トルク指令値Ｔｒｑｃｏｍを固定する。Ｓ２２０４にて、制御装置３０００は、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍを最大レートで予め定められた電圧値ＶＨ（Ａ）まで増加させる。このＶＨ（Ａ）は、ＶＨ（１）よりも高く、かつＶＨ（ＭＡＸ）よりも低い値である。Ｓ２２０６にて、制御装置３０００は、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍをＶＨ（Ａ）に固定する。
【０１３１】
Ｓ２２０８にて、制御装置３０００は、トルク指令値Ｔｒｑｃｏｍを最大レートでＴｒｑ（Ａ）まで増加させる。このＴｒｑ（Ａ）は、節約モード時のトルク上限値より大きく、かつ通常モード時のトルク上限値より小さい値である。Ｓ２２１０にて、制御装置３０００は、トルク指令値ＴｒｑｃｏｍをＴｒｑ（Ａ）に固定する。
【０１３２】
Ｓ２２１２にて、制御装置３０００は、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍを最大レートで予め定められた電圧値ＶＨ（Ｂ）まで増加させる。このＶＨ（Ｂ）は、ＶＨ（Ａ）よりも高く、かつＶＨ（ＭＡＸ）よりも低い値である。Ｓ２２１４にて、制御装置３０００は、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍをＶＨ（Ｂ）に固定する。
【０１３３】
Ｓ２２１６にて、制御装置３０００は、トルク指令値Ｔｒｑｃｏｍを最大レートでＴｒｑ（Ｂ）まで増加させる。このＴｒｑ（Ｂ）は、Ｔｒｑ（Ａ）よりも大きく、かつ通常モード時のトルク上限値よりも小さい値である。Ｓ２２１８にて、制御装置３０００は、トルク指令値ＴｒｑｃｏｍをＴｒｑ（Ｂ）に固定する。
【０１３４】
Ｓ２２２０にて、制御装置３０００は、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍを最大レートでＶＨ（ＭＡＸ）まで増加させる。Ｓ２２２２にて、制御装置３０００は、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍをＶＨ（ＭＡＸ）に固定する。
【０１３５】
Ｓ２２２４にて、制御装置３０００は、トルク指令値Ｔｒｑｃｏｍを最大レートで通常モード時のトルク上限値まで増加させる。Ｓ２２２６にて、制御装置３０００は、トルク指令値Ｔｒｑｃｏｍを通常モード時のトルク上限値に固定する。
【０１３６】
以上のような構造フローチャートに基づく、本実施の形態に係る制御装置３０００で制御されるシステム電圧指令値ＶＨｃｏｍおよびトルク指令値Ｔｒｑｃｏｍの時間変化について、図１６を参照しつつ説明する。
【０１３７】
図１６に示すように、時刻ｔ（７）で、実動作点が節約モード時のトルク上限値に達すると（Ｓ１１２にてＹＥＳ）、トルク指令値Ｔｒｑｃｏｍが固定され（Ｓ２２０２）、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍが最大レートでＶＨ（Ａ）まで増加される（Ｓ２２０４）。
【０１３８】
システム電圧指令値ＶＨｃｏｍがＶＨ（Ａ）に達する時刻ｔ（８）以降は、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍがＶＨ（Ａ）に固定され（Ｓ２２０６）、トルク指令値Ｔｒｑｃｏｍが最大レートでＴｒｑ（Ａ）まで増加される（Ｓ２２０８）。
【０１３９】
このように、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍがＶＨ（ＭＡＸ）より小さいＶＨ（Ａ）に達した時点で、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍを一旦ＶＨ（Ａ）に固定しつつ、トルク指令値Ｔｒｑｃｏｍを増加される。そのため、たとえば、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍをＶＨ（ＭＡＸ）まで増加させた後にトルク指令値Ｔｒｑｃｏｍを増加させる場合に比べて、交流モータＭ１の出力トルクが増加し始めるまでの時間を短縮することができる。そのため、トルク外れを抑制しつつ、運転者に違和感（もたつき感）を与えることを抑制することができる。
【０１４０】
トルク指令値ＴｒｑｃｏｍがＴｒｑ（Ａ）に達する時刻ｔ（９）以降は、トルク指令値ＴｒｑｃｏｍがＴｒｑ（Ａ）に固定され（Ｓ１２１０）、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍが最大レートでＶＨ（Ｂ）まで増加される（Ｓ２２１２）。
【０１４１】
システム電圧指令値ＶＨｃｏｍがＶＨ（Ｂ）に達する時刻ｔ（１０）以降は、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍがＶＨ（Ｂ）に固定され（Ｓ２２１４）、トルク指令値Ｔｒｑｃｏｍが最大レートでＴｒｑ（Ｂ）まで増加される（Ｓ２２１６）。
【０１４２】
トルク指令値ＴｒｑｃｏｍがＴｒｑ（Ｂ）に達する時刻ｔ（１１）以降は、トルク指令値ＴｒｑｃｏｍがＴｒｑ（Ｂ）に固定され（Ｓ１２１８）、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍが最大レートでＶＨ（ＭＡＸ）まで増加される（Ｓ２２２０）。
【０１４３】
システム電圧指令値ＶＨｃｏｍがＶＨ（ＭＡＸ）に達する時刻ｔ（１２）以降は、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍがＶＨ（ＭＡＸ）に固定され（Ｓ２２２２）、トルク指令値Ｔｒｑｃｏｍが最大レートで増加される（Ｓ２２２２４）。トルク指令値Ｔｒｑｃｏｍが通常モード時のトルク上限値に達した時刻ｔ（１３）で、トルク指令値Ｔｒｑｃｏｍが固定される（Ｓ２２２６）。
【０１４４】
以上のようにして、本実施の形態に係る制御装置によると、節約モード時のシステム電圧の制限を解除してシステム電圧を増加させる際、インバータが矩形波電圧制御で制御されていることを考慮して、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍとトルク指令値Ｔｒｑｃｏｍとを、段階的に交互に、それぞれの最大レートで増加させる。そのため、トルク外れを抑制しつつ、モータの出力トルクが増加し始めるまでの時間を短縮して運転者に違和感（もたつき感）を与えることを抑制することができる。
【０１４５】
＜第４の実施の形態＞
以下、本発明の第４の実施の形態に係る制御装置について説明する。なお、本実施の形態に係る制御装置は、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍの増加処理（システム電圧指令値ＶＨｃｏｍとトルク指令値Ｔｒｑｃｏｍとの協調制御）を、前述の第１の実施の形態に係る制御装置が行なう処理（図８のＳ２００および図９の処理）とは別の方法で行なうものである。それ以外の処理は、前述の第１の実施の形態と同じである。したがって、前述の第１の実施の形態の制御装置と同じ制御ブロック図およびフローチャートについてのここでの詳細な説明は繰返さない。
【０１４６】
前述の第１の実施の形態で述べたように、矩形波電圧制御では電気１周期に１回のスイッチングしか行なわれない。したがって、モータ回転数Ｎによって矩形波パルスのオン期間ＴＯＮが異なる。すなわち、図１７に示すように、モータ回転数Ｎの低回転時（図１７（Ｂ）参照）は、高回転時（図１７（Ａ）参照）に比べて、オン期間ＴＯＮが長くなってしまう。そのため、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍの増加レートが同じである場合には、高回転時よりも低回転時の方が、矩形波パルスにおける電圧指令値ＶＯＮとインバータ１４の実際の出力電圧との差が大きくなってしまう。
【０１４７】
そこで、本実施の形態においては、矩形波パルスの電圧指令値ＶＯＮとインバータ１４の実際の出力電圧との差（１回の矩形波パルスのオン期間ＴＯＮにおける立ち上げ開始時から終了時までのシステム電圧ＶＨの増加量）がモータ回転数Ｎに関わらず一定値となるように、モータ回転数Ｎに応じてシステム電圧指令値ＶＨｃｏｍの増加レートを変更する。
【０１４８】
図１８を参照して、本実施の形態に係る制御装置３０００がシステム電圧指令値ＶＨｃｏｍの増加処理（システム電圧指令値ＶＨｃｏｍとトルク指令値Ｔｒｑｃｏｍとの協調制御）を行なう場合に実行するプログラムの制御構造について説明する。
【０１４９】
Ｓ３２０２にて、制御装置３０００は、モータ回転数Ｎを検出する。Ｓ３２０４にて、制御装置３０００は、所定値をモータ回転数Ｎで除算した値を、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍの増加レートとして算出する。なお、この所定値は、１回の矩形波パルスのオン期間ＴＯＮにおけるシステム電圧ＶＨの増加量に相当する値であって、フィードバック制御によってトルク外れを抑制可能な値に設定される。すなわち、制御装置３０００は、１回の矩形波パルスのオン期間ＴＯＮにおけるシステム電圧ＶＨの増加量がトルク外れを抑制可能な増加量（すなわち所定値）になるように、モータ回転数Ｎに応じてシステム電圧指令値ＶＨｃｏｍの増加レートを算出する。
【０１５０】
Ｓ３２０６にて、制御装置３０００は、算出された増加レートでシステム電圧指令値ＶＨｃｏｍを増加させる。
【０１５１】
Ｓ３２０８にて、制御装置３０００は、矩形波パルスのオン期間ＴＯＮの補正処理を行なう。具体的には、制御装置３０００は、Ｎ回目の矩形波パルスのオン期間ＴＯＮ（Ｎ）を、所定値／２（すなわち１回の矩形波パルスのオン期間ＴＯＮにおけるシステム電圧ＶＨの増加量の平均値）で補正する。
【０１５２】
Ｓ３２１０にて、制御装置３０００は、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍがＶＨ（ＭＡＸ）に達したか否かを判断する。ＶＨ（ＭＡＸ）に達すると（Ｓ３２１０にてＹＥＳ）、処理はＳ３２１２に移される。そうでないと（Ｓ３２１０にてＮＯ）、処理はＳ３２０２に戻される。
【０１５３】
Ｓ３２１２にて、制御装置３０００は、トルク指令値Ｔｒｑｃｏｍを通常モード時のトルク上限値に最大レートで増加する。
【０１５４】
以上のような構造フローチャートに基づく、本実施の形態に係る制御装置３０００で制御されるシステム電圧指令値ＶＨｃｏｍおよびトルク指令値Ｔｒｑｃｏｍの時間変化について説明する。
【０１５５】
本実施の形態に係る制御装置によると、節約モード時のシステム電圧の制限を解除してシステム電圧を増加させる際、インバータが矩形波電圧制御で制御されていることを考慮して、１回の矩形波パルスのオン期間ＴＯＮにおけるシステム電圧ＶＨの増加量がモータ回転数Ｎに関わらず一定（所定値）となる増加レートで、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍが増加される（Ｓ３２０２〜Ｓ３２０６）。そして、この所定値は、フィードバック制御によってトルク外れを抑制可能な値に設定される。そのため、モータ回転数が低い場合であっても、トルク外れを抑制することができる。
【０１５６】
さらに、矩形波パルスのオン期間ＴＯＮ（Ｎ）が、１回の矩形波パルスのオン期間ＴＯＮにおけるシステム電圧ＶＨの増加量の平均値で補正される（Ｓ３２０８）。これにより、トルク外れをより適切に抑制することができる。
【０１５７】
＜第５の実施の形態＞
以下、本発明の第５の実施の形態に係る制御装置について説明する。なお、本実施の形態に係る制御装置は、前述の第１の実施の形態に係る制御装置に加えて、以下に説明する図１９のフローチャートに示す制御構造をさらに備える。それ以外の処理は、前述の第１の実施の形態と同じである。したがって、前述の第１の実施の形態の制御装置と同じ制御ブロック図およびフローチャートについてのここでの詳細な説明は繰返さない。
【０１５８】
図１９を参照して、本実施の形態に係る制御装置３０００が実行するプログラムの制御構造について説明する。このプログラムは、節約モード時においてシステム電圧ＶＨの制限が解除されてＶＨ（ＭＡＸ）に維持されている場合に、予め定められたサイクルタイムで繰り返し実行される。なお、図１９に示したフローチャートの中で、前述の図８に示したフローチャートと同じ処理については同じステップ番号を付してある。それらについて処理も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰返さない。
【０１５９】
Ｓ１１００にて、制御装置３０００は、図２に示すマップ上で、トルク推定値Ｔｒｑとモータ回転数Ｎとの交点である実動作点が、節約モード時のトルク上限値（図２の実線）より低い領域に含まれるか否かを判断する。節約モード時のトルク上限値より低い領域に含まれると（Ｓ１１００にてＹＥＳ）、処理はＳ１１０２に移される。そうでないと（Ｓ１１００にてＮＯ）、処理はＳ１１０４に移される。
【０１６０】
Ｓ１１０２にて、制御装置３０００は、システム電圧ＶＨをＶＨ（１）に制限するように、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍをＶＨ（ＭＡＸ）からＶＨ（１）に降圧させる。
【０１６１】
Ｓ１１０４にて、制御装置３０００は、システム電圧ＶＨをＶＨ（ＭＡＸ）に維持する。
【０１６２】
本実施の形態に係る制御装置によると、節約モード時においてシステム電圧ＶＨの制限が解除されてシステム電圧ＶＨがＶＨ（ＭＡＸ）に維持されている場合に、アクセル開度ＡＣＣに関係なく、実動作点が節約モード時のトルク上限値より低い領域に含まれるか否か（Ｓ１１００）に基づいて、システム電圧ＶＨをＶＨ（ＭＡＸ）に維持する（Ｓ１１０４）か、それともＶＨ（１）に降圧するか（Ｓ１１０２）が判断される。
【０１６３】
すなわち、アクセル開度ＡＣＣがしきい値より大きい場合であっても、実動作点が節約モード時のトルク上限値より低い領域に含まれるようになった時点（Ｓ１１００にてＹＥＳ）で、システム電圧ＶＨがＶＨ（１）に降圧される。そのため、アクセル開度ＡＣＣがしきい値より大きい場合にシステム電圧ＶＨをＶＨ（ＭＡＸ）に維持する場合に比べて、コンバータ１２における電力損失を低減することができる。
【０１６４】
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。
【図面の簡単な説明】
【０１６５】
【図１】本発明の第１の実施の形態に従うモータ駆動システムの全体構成図である。
【図２】モータ回転数、システム電圧、および交流モータのトルク上限値の関係を示す図である。
【図３】モータ駆動システムで用いられる制御方式を説明する図である。
【図４】制御方式の選択手法を説明するフローチャートである。
【図５】モータ条件に対応した制御方式の切換えを説明する図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係る制御装置の機能ブロック図である。
【図７】矩形波電圧制御による矩形波パルスの波形の一例を示す図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態に係る制御装置の制御構造を示すフローチャート（その１）である。
【図９】本発明の第１の実施の形態に係る制御装置の制御構造を示すフローチャート（その２）である。
【図１０】本発明の第１の実施の形態に係る制御装置で制御されるシステム電圧指令値およびトルク指令値のタイミングチャートである。
【図１１】トルク推定値とモータ回転数とで求まる実動作点の動きを示す図である。
【図１２】インバータの出力電圧と矩形波パルスにおける電圧指令値とを示す図（その１）である。
【図１３】本発明の第２の実施の形態に係る制御装置の制御構造を示すフローチャートである。
【図１４】本発明の第２の実施の形態に係る制御装置で制御されるシステム電圧指令値およびトルク指令値のタイミングチャートである。
【図１５】本発明の第３の実施の形態に係る制御装置の制御構造を示すフローチャートである。
【図１６】本発明の第３の実施の形態に係る制御装置で制御されるシステム電圧指令値およびトルク指令値のタイミングチャートである。
【図１７】インバータの出力電圧と矩形波パルスにおける電圧指令値とを示す図（その２）である。
【図１８】本発明の第４の実施の形態に係る制御装置の制御構造を示すフローチャートである。
【図１９】本発明の第５の実施の形態に係る制御装置の制御構造を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１６６】
５ 負極線、６，７ 正極線、１０，１３ 電圧センサ、１２ コンバータ、１４ インバータ、１５ Ｕ相アーム、１６ Ｖ相アーム、１７ Ｗ相アーム、２４ 電流センサ、２５ レゾルバ、２６ アクセル開度センサ、２７ エコスイッチ、１００ モータ駆動システム、３０００ 制御装置、３１００ 座標変換部、３２００ トルク推定部、３３００ 矩形電圧制御部、３３１０ トルク指令値算出部、３３２０ 矩形波発生部、３３３０ 信号発生部、３４００ システム電圧制御部、３４１０ システム電圧指令値算出部、３４２０ 信号発生部、３５００ 協調制御部、Ｂ 直流電源、Ｃ０，Ｃ１ 平滑コンデンサ、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３ 逆並列ダイオード、Ｌ１ リアクトル、Ｍ１ 交流モータ、Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６，Ｑ７，Ｑ８ スイッチング素子、ＳＲ１，ＳＲ２ システムリレー。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の制御に関し、特に、蓄電装置の電力を昇圧して出力するコンバータと、コンバータから出力される電力を変換して車両駆動用モータに出力するインバータとを備えた車両の制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、環境に配慮した自動車として、ハイブリッド自動車（Hybrid Vehicle）および電気自動車（Electric Vehicle）が実用化されている。このようなハイブリッド自動車または電気自動車においては、車両を適切に走行させつつエネルギ効率を向上させるために、モータに対する負荷に応じた電力をモータに供給することが求められる。たとえば特開２００７−８９２６２号公報（特許文献１）には、車両の走行性能を低下させることなく、燃費の向上が可能な制御装置が開示されている。
【０００３】
特開２００７−８９２６２号公報に開示された制御装置は、直流電源からの電圧を昇圧して出力する昇圧コンバータと、昇圧コンバータから出力された直流電力を交流電力に変換して車両駆動用モータに出力するインバータとを備えた車両を制御する。制御装置は、運転者の要求する走行モードに応じて昇圧コンバータの出力電圧の目標値を適宜切換える。制御装置は、応答性重視モードの選択時には、モータの要求出力に応じた電圧よりも高い一定の電圧値を目標値に設定して昇圧コンバータを制御する。一方、燃費重視モードの選択時には、制御装置は、モータの駆動要求トルクに基づいて目標値を設定して昇圧コンバータを制御する。そのため、車両の走行性能を低下させることなく、燃費の向上が可能となる。
【０００４】
特開２００７−８９２６２号公報に開示された制御装置によると、運転者が燃費重視モードを選択した時には、昇圧コンバータの出力電圧がモータの駆動要求トルクに基づいて設定された値に制御される。このときの昇圧コンバータの出力電圧は、応答性重視モード選択時よりも低い。そのため、昇圧コンバータでの損失を軽減できる。これにより、車両の走行性能を重視した走行モードを可能とするとともに、燃費を向上させることができる。
【特許文献１】特開２００７−８９２６２号公報
【特許文献２】国際公開第２００３／０１５２５４号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特開２００７−８９２６２号公報に開示された制御装置のように、燃費重視モード選択時に昇圧コンバータの出力電圧（以下、システム電圧とも記載する）を応答性重視モード選択時よりも低い値に制限すると、追い越し等で瞬間的に大きなトルクが必要になった場合、トルク不足となる可能性がある。このトルク不足を解消するためにシステム電圧を増加させる場合、インバータの矩形波電圧制御中であると、モータの出力トルクをトルク指令値どおりに制御できなくなる場合がある。
【０００６】
すなわち、インバータの矩形波電圧制御時は、電気１周期に１回のスイッチングしか行なわれず、１回のスイッチング期間がＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御時に比べて長くなる。そのため、矩形波電圧制御中にシステム電圧を増加させると、ＰＷＭ制御のようにシステム電圧の変動をスイッチング期間に反映させることが難しく、インバータからモータに出力される電圧が矩形波電圧制御による指令電圧値どおりの値とならない場合がある。このような状態で、トルク指令値を増加させると、モータの出力トルクをトルク指令値どおりに制御できなくなる場合がある。
【０００７】
本発明は、前述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、蓄電装置の電力を昇圧して出力するコンバータと、コンバータから出力される電力を変換して車両駆動用モータに出力するインバータとを備えた車両において、コンバータの出力電圧を増加させる際に、指令値どおりのトルクをモータに出力させることができる制御装置および制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明に係る制御装置は、蓄電装置と、蓄電装置の電圧を可変に昇圧して出力するコンバータと、コンバータから出力される電力を変換して出力するインバータと、インバータから出力される電力によって作動するモータとを備えた車両を制御する。この制御装置は、電圧指令値に基づいてコンバータの出力電圧を制御するための手段と、モータの出力トルクを指示するトルク指令値と電圧指令値とに基づく矩形波電圧をモータに供給するように、インバータを制御するための矩形波電圧制御手段と、電圧指令値を増加させる際、トルク指令値とモータの実際の出力トルクとの差が予め定められた値より小さくなるように、電圧指令値とトルク指令値とを制御するための制御手段とを含む。
【０００９】
第２の発明に係る制御装置においては、第１の発明の構成に加えて、制御手段は、トルク指令値と出力トルクとの差を予め定められた値より小さくすることが可能な程度に小さな第１の増加率で電圧指令値を増加させるとともに、電圧指令値の増加中に第１の増加率に応じた第２の増加率でトルク指令値を増加させる。
【００１０】
第３の発明に係る制御装置においては、第２の発明の構成に加えて、第２の増加率は、電圧指令値がコンバータの昇圧上限値に達するタイミングと、トルク指令値が昇圧上限値に応じたトルク上限値に達するタイミングとを一致させる、トルク指令値の増加率である。
【００１１】
第４の発明に係る制御装置においては、第１の発明の構成に加えて、制御手段は、電圧指令値をコンバータの昇圧上限値まで増加させた後に、トルク指令値を増加させる。
【００１２】
第５の発明に係る制御装置においては、第１の発明の構成に加えて、制御手段は、電圧指令値の増加とトルク指令値の増加とを段階的に交互に行なう。
【００１３】
第６の発明に係る制御装置においては、第４または５の発明の構成に加えて、制御手段は、電圧指令値の増加およびトルク指令値の増加を、それぞれの最大増加率で増加させる。
【００１４】
第７の発明に係る制御装置においては、第１の発明の構成に加えて、矩形波電圧制御手段は、モータの回転位置に基づいて定まる電気角の１周期内に１回、矩形波電圧をモータに供給する。制御装置は、モータの単位時間あたりの回転数を検出するための回転数検出手段をさらに含む。制御手段は、１回の矩形波電圧の供給の開始時から終了時までの出力電圧の増加量が回転数に関わらず一定値となるように、回転数に応じて電圧指令値の増加率を変更する。
【００１５】
第８の発明に係る制御装置においては、第７の発明の構成に加えて、矩形波電圧制御手段は、出力電圧の増加量に基づいて、１回の矩形波電圧の供給時間を補正する。
【００１６】
第９の発明に係る制御装置においては、第１〜８のいずれかの発明の構成に加えて、制御装置は、出力電圧を検出するための電圧検出手段をさらに含む。Ｎを自然数とするとき、矩形波電圧制御手段は、Ｎ回目の矩形波電圧の供給時間を、トルク指令値とＮ−１回目の矩形波電圧の供給の開始時に電圧検出手段によって検出された出力電圧とに基づいて設定する。
【００１７】
第１０の発明に係る制御装置は、第１の発明の構成に加えて、車両の運転者による加速の要求度合いを検出するための加速要求検出手段と、電圧指令値をコンバータの昇圧上限値よりも低い制限値に制限するための制限手段と、制限手段によって電圧指令値が制限されている場合に、加速要求検出手段によって検出された要求度合いが予め定められた度合いよりも大きいと、制限手段による電圧指令値の制限を解除するための解除手段とをさらに含む。制御手段は、解除手段によって制限を解除した場合に、電圧指令値とトルク指令値とを増加させる。
【００１８】
第１１の発明に係る制御装置は、第１の発明の構成に加えて、車両の運転者による加速の要求度合いを検出するための加速要求検出手段と、モータに入力される電流を検出するための電流検出手段と、モータの回転位置を検出するための回転位置検出手段と、モータの単位時間あたりの回転数を検出するための回転数検出手段と、電流検出手段によって検出された電流および回転位置検出手段によって検出された回転位置に基づいて、モータの出力トルクを推定するための推定手段と、電圧指令値をコンバータの昇圧上限値よりも低い制限値に制限するための制限手段と、制限手段によって電圧指令値が制限されている場合に、加速要求検出手段によって検出された要求度合いが予め定められた度合いよりも大きく、かつ推定手段によって推定された出力トルクが回転数検出手段によって検出された回転数と制限値とに基づいて定まるトルク上限値に達したときに、制限手段による電圧指令値の制限を解除するための解除手段とをさらに含む。制御手段は、解除手段によって制限を解除した場合に、電圧指令値とトルク指令値とを増加させる。
【００１９】
第１２の発明に係る制御装置は、第１０または１１の発明の構成に加えて、通常モードおよび節約モードのいずれの運転モードが車両の運転者により選択されているかを検出するためのモード検出手段をさらに含む。制限手段は、モード検出手段によって節約モードが選択されていることが検出された場合に、電圧指令値を制限値に制限する。
【００２０】
第１３〜２４の発明に係る制御方法は、それぞれ、第１〜１２の発明に係る制御装置と同様の要件を備える。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、コンバータの出力電圧を指示する電圧指令値を増加させる際、インバータが矩形波電圧制御で制御されていることを考慮して、モータの出力トルクを指示するトルク指令値とモータの実際の出力トルクとの差が予め定められた値より小さくなるように、電圧指令値とトルク指令値とを制御する。これにより、矩形波電圧制御における電圧指令値とインバータの出力電圧とのずれが最小限に抑えられるのでトルク外れを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００２３】
＜第１の実施の形態＞
図１を参照して、本発明の実施の形態に係る制御装置を備えた車両のモータ駆動システム１００について説明する。なお、本発明が適用できる車両は、モータ駆動システム１００に用いられるモータで駆動する電気自動車、あるいは、モータ駆動システム１００に用いられるモータに加えて、エンジンを駆動源として備えるハイブリッド自動車などである。
【００２４】
このモータ駆動システム１００は、直流電圧発生部１０♯と、平滑コンデンサＣ０と、インバータ１４と、交流モータＭ１と、制御装置３０００とを備える。
【００２５】
交流モータＭ１は、車両の駆動輪を駆動するためのトルクを発生する駆動用電動機である。あるいは、この交流モータＭ１は、エンジンにて駆動される発電機の機能を持つように構成されてもよく、電動機および発電機の機能を併せ持つように構成されてもよい。さらに、交流モータＭ１は、エンジンに対して電動機として動作し、たとえば、エンジン始動を行ない得るようなものとしてハイブリッド自動車に組み込まれるようにしてもよい。
【００２６】
直流電圧発生部１０♯は、充電可能に構成された直流電源Ｂと、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２と、平滑コンデンサＣ１と、コンバータ１２とを含む。
【００２７】
直流電源Ｂは、たとえばニッケル水素またはリチウムイオン等の二次電池を含んで構成される。あるいは、電気二重層キャパシタ等の蓄電装置により直流電源Ｂを構成してもよい。直流電源Ｂが出力する直流電圧Ｖｂは、電圧センサ１０によって検出される。電圧センサ１０は、検出した直流電圧Ｖｂを制御装置３０００へ出力する。
【００２８】
システムリレーＳＲ１は、直流電源Ｂの正極端子および正極線６の間に接続され、システムリレーＳＲ２は、直流電源Ｂの負極端子および負極線５の間に接続される。システムリレーＳＲ１，ＳＲ２は、制御装置３０００からの信号ＳＥによりオン／オフされる。より具体的には、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２は、制御装置３０００からのＨ（論理ハイ）レベルの信号ＳＥによりオンされ、制御装置３０００からのＬ（論理ロー）レベルの信号ＳＥによりオフされる。平滑コンデンサＣ１は、正極線６および負極線５の間に接続される。
【００２９】
コンバータ１２は、リアクトルＬ１と、電力用半導体スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２とを含む。
【００３０】
電力用半導体スイッチング素子Ｑ１およびＱ２は、正極線７および負極線５の間に直列に接続される。電力用半導体スイッチング素子Ｑ１およびＱ２のオン／オフは、制御装置３０００からのスイッチング制御信号Ｓ１およびＳ２によって制御される。
【００３１】
この発明の実施の形態において、電力用半導体スイッチング素子（以下、単に「スイッチング素子」と称する）としては、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、
電力用ＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）トランジスタあるいは、電力用バイポーラ
トランジスタ等を用いることができる。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２に対しては、逆並列ダイオードＤ１，Ｄ２がそれぞれ配置されている。
【００３２】
リアクトルＬ１は、スイッチング素子Ｑ１およびＱ２の接続ノードと正極線６の間に接続される。また、平滑コンデンサＣ０は、正極線７および負極線５の間に接続される。
【００３３】
インバータ１４は、正極線７および負極線５の間に並列に設けられ、Ｕ相アーム１５と、Ｖ相アーム１６と、Ｗ相アーム１７とを含む。各相アームは、正極線７および負極線５の間に直列接続されたスイッチング素子を含む。たとえば、Ｕ相アーム１５は、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４を含む。Ｖ相アーム１６は、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６を含む。Ｗ相アーム１７は、スイッチング素子Ｑ７，Ｑ８を含む。また、スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ８に対して、逆並列ダイオードＤ３〜Ｄ８がそれぞれ接続されている。スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ８のオン／オフは、制御装置３０００からのスイッチング制御信号Ｓ３〜Ｓ８によって制御される。
【００３４】
各相アームの中間点は、交流モータＭ１の各相コイルの各相端に接続されている。代表的には、交流モータＭ１は、３相の永久磁石モータであり、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３つのコイルの一端が中性点に共通接続されて構成される。さらに、各相コイルの他端は、各相アーム１５〜１７のスイッチング素子の中間点と接続されている。
【００３５】
コンバータ１２は、昇圧動作時には、直流電源Ｂから供給された直流電圧Ｖｂを昇圧した直流電圧（インバータ１４への入力電圧に相当するこの直流電圧を、以下「システム電圧」とも称する）ＶＨをインバータ１４へ供給する。より具体的には、制御装置３０００からのスイッチング制御信号Ｓ１，Ｓ２に応答して、スイッチング素子Ｑ１のオン期間およびＱ２のオン期間が交互に設けられ、昇圧比は、これらのオン期間の比に応じたものとなる。
【００３６】
また、コンバータ１２は、降圧動作時には、平滑コンデンサＣ０を経由してインバータ１４から供給された直流電圧（システム電圧）ＶＨを降圧して直流電源Ｂを充電する。より具体的には、制御装置３０００からのスイッチング制御信号Ｓ１，Ｓ２に応答して、スイッチング素子Ｑ１のみがオンする期間と、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の両方がオフする期間とが交互に設けられ、降圧比は上記オン期間のデューティ比に応じたものとなる。なお、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の両方がオフする期間の代わりに、逆並列ダイオードＤ２のオン期間に合わせてスイッチング素子Ｑ２のみをオンさせる期間を設けても良い。この場合には、原則としてスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は相補的にオン／オフを繰返す。
【００３７】
平滑コンデンサＣ０は、コンバータ１２からの直流電圧を平滑化し、その平滑化した直流電圧をインバータ１４へ供給する。電圧センサ１３は、平滑コンデンサＣ０の両端の電圧、すなわち、システム電圧を検出し、その検出値ＶＨを制御装置３０００へ出力する。
【００３８】
インバータ１４は、制御装置３０００からのスイッチング制御信号Ｓ３〜Ｓ８に応答して、スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ８のスイッチング動作を行なう。インバータ１４には平滑コンデンサＣ０から直流電圧ＶＨが供給される。
【００３９】
インバータ１４は、交流モータＭ１のトルク指令値が正（Ｔｒｑｃｏｍ＞０）の場合には、スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ８のスイッチング動作により直流電圧を交流電圧に変換して正のトルクを出力するように交流モータＭ１を駆動する。
【００４０】
また、インバータ１４は、交流モータＭ１のトルク指令値が零の場合（Ｔｒｑｃｏｍ＝０）には、スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ８のスイッチング動作により、直流電圧を交流電圧に変換してトルクが零になるように交流モータＭ１を駆動する。
【００４１】
このような制御により、交流モータＭ１は、トルク指令値Ｔｒｑｃｏｍによって指定された零または正のトルクを発生するように駆動される。
【００４２】
さらに、モータ駆動システム１００が搭載された車両の回生制動時には、交流モータＭ１のトルク指令値Ｔｒｑｃｏｍは負に設定される（Ｔｒｑｃｏｍ＜０）。この場合には、インバータ１４は、スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ８のスイッチング動作により、交流モータＭ１が発電した交流電圧を直流電圧ＶＨに変換し、その変換した直流電圧（システム電圧）ＶＨを平滑コンデンサＣ０を経由してコンバータ１２へ供給する。
【００４３】
なお、ここで言う回生制動とは、車両を運転する運転者によるフットブレーキ操作があった場合の回生発電を伴う制動や、フットブレーキを操作しないものの、走行中にアクセルペダルをオフすることで回生発電をさせながら車両を減速（または加速の中止）させることを含む。
【００４４】
電流センサ２４は、交流モータＭ１に流れるモータ電流を検出し、その検出したモータ電流を制御装置３０００へ出力する。なお、三相電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗの瞬時値の和は零であるので、図１に示すように電流センサ２４は２相分のモータ電流（たとえば、Ｖ相電流ｉｖおよびＷ相電流ｉｗ）を検出するように配置すれば足りる。
【００４５】
回転角センサ（レゾルバ）２５は、交流モータＭ１のロータの回転角θおよび交流モータＭ１の単位時間あたりの回転数（モータ回転数）Ｎを検出し、検出結果を表わす信号を制御装置３０００へ出力する。
【００４６】
アクセル開度センサ２６は、アクセルペダル（図示せず）の操作量を示すアクセル開度ＡＣＣを検出し、その検出したアクセル開度ＡＣＣを制御装置３０００へ出力する。
【００４７】
エコスイッチ２７は、運転者によって通常モードおよび節約モードのいずれの運転モードが選択されているかを検出し、その検出結果を表わす信号を制御装置３０００へ出力する。なお、通常モードとは、エネルギ効率の向上よりも車両の操縦応答性を重視したモードである。節約モードとは、車両の操縦応答性よりもエネルギ効率の向上を重視したモードである。運転者がこれらの運転モードをエコスイッチ２７によって切り換えることにより、車両の走行性能を低下させることなく、エネルギ効率の向上を図ることが可能となる。
【００４８】
制御装置３０００は、アクセル開度ＡＣＣに基づいてトルク指令値Ｔｒｑｃｏｍを算出する。制御装置３０００は、電圧センサ１０からのバッテリ電圧Ｖｂ、電圧センサ１３からのシステム電圧ＶＨ、電流センサ２４からのモータ電流ｉｖ，ｉｗ、レゾルバ２５からの回転角θ、エコスイッチ２７の検出結果に基づいて、交流モータＭ１がトルク指令値Ｔｒｑｃｏｍに従ったトルクを出力するように、コンバータ１２およびインバータ１４の動作を制御する。
【００４９】
制御装置３０００は、コンバータ１２およびインバータ１４を上記のように制御するためのスイッチング制御信号Ｓ１〜Ｓ８を生成して、コンバータ１２およびインバータ１４へ出力する。
【００５０】
制御装置３０００は、コンバータ１２の昇圧動作時には、平滑コンデンサＣ０の出力電圧（システム電圧）ＶＨをフィードバック制御し、システム電圧ＶＨがシステム電圧指令値ＶＨｃｏｍとなるようにスイッチング制御信号Ｓ１，Ｓ２を生成する。
【００５１】
制御装置３０００は、このシステム電圧指令値ＶＨｃｏｍを、エコスイッチ２７の検出結果（通常モードか、それとも節約モードか）に応じて切り換える。
【００５２】
通常モードが選択されている場合、制御装置３０００は、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍを、コンバータ１２の昇圧上限値ＶＨ（ＭＡＸ）（たとえば６５０ボルト程度）に設定する。これにより、システム電圧ＶＨがＶＨ（ＭＡＸ）となる。
【００５３】
一方、節約モードが選択されている場合、制御装置３０００は、システム電圧ＶＨを制限する。具体的には、制御装置３０００は、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍを、ＶＨ（ＭＡＸ）よりも低い電圧値ＶＨ（１）（たとえば５００ボルト程度）に設定する。これにより、システム電圧ＶＨがＶＨ（１）となり、節約モード時のコンバータ１２における電力損失が通常モード時よりも低減される。
【００５４】
図２を参照して、モータ回転数Ｎ、システム電圧ＶＨ、および交流モータＭ１のトルク上限値（出力可能な最大トルク）の関係について説明する。
【００５５】
交流モータＭ１では、回転数や出力トルクが増加すると誘起電圧が高くなり、その必要電圧が高くなる。このモータ必要電圧（誘起電圧）の最大値はシステム電圧ＶＨで決まる。したがって、システム電圧ＶＨが低いほど、またモータ回転数Ｎが高いほど、交流モータＭ１のトルク上限値は小さくなる。
【００５６】
節約モード時（システム電圧ＶＨ＝ＶＨ（１））の交流モータＭ１のトルク上限値は、図２の実線に示すように、Ｎ＜Ｎ（１）の範囲では最大値で一定であるが、Ｎ＞Ｎ（１）の範囲ではモータ回転数Ｎが大きくなるほど低下する。
【００５７】
通常モード時（システム電圧ＶＨ＝ＶＨ（ＭＡＸ））の交流モータＭ１のトルク上限値は、図２の一点鎖線に示すように、Ｎ＜Ｎ（２）（Ｎ（２）＞Ｎ（１））の範囲では節約モード時と同じ最大値となり、Ｎ＞Ｎ（２）の範囲でモータ回転数Ｎが大きくなるほど低下する。
【００５８】
そして、システム電圧ＶＨをＶＨ（１）からＶＨ（ＭＡＸ）に昇圧すると、交流モータＭ１のトルク上限値が、図２の実線に示す値から図２の点線に示す値に増加する。システム電圧ＶＨをＶＨ（ＭＡＸ）からＶＨ（１）に降圧すると、交流モータＭ１のトルク上限値が、図２の点線に示す値から図２の実線に示す値に低下する。
【００５９】
図３〜図５を参照して、制御装置３０００によって制御される、インバータ１４における電力変換について説明する。
【００６０】
図３は、モータ駆動システム１００で用いられるインバータ１４の制御方式を説明する図である。なお、図３で説明する変調率の数値は一例であって、これに限定されるものではない。
【００６１】
図３に示すように、モータ駆動システム１００では、インバータ１４における電圧変換について３つの制御モードを切換えて使用する。具体的には、３つの制御モードは、正弦波ＰＷＭ制御、過変調ＰＷＭ制御および矩形波電圧制御の各制御モードである。
【００６２】
正弦波ＰＷＭ制御は、一般的なＰＷＭ制御方式として用いられるものであり、各相アームにおけるスイッチング素子のオン／オフを、正弦波状の電圧指令値と搬送波（代表的には三角波）との電圧比較に従って制御する。この結果、上アーム素子のオン期間に対応するハイレベル期間と、下アーム素子のオン期間に対応するローレベル期間との集合について、一定期間内でその基本波成分が正弦波となるようにデューティ比が制御される。周知のように、正弦波ＰＷＭ制御では、この基本波成分振幅をインバータ入力電圧の０．６１倍までしか高めることができない。
【００６３】
一方、矩形波電圧制御では、上記一定期間内で、ＰＷＭデューティを最大値に維持した場合に相当する、ハイレベル期間およびローレベル期間の比が１：１の矩形波１パルス分を交流モータ印加する。これにより、変調率は０．７８まで高められる。
【００６４】
過変調ＰＷＭ制御は、搬送波の振幅を縮小するようにを歪ませた上で上記正弦波ＰＷＭ制御と同様のＰＷＭ制御を行なうものである。この結果、基本波成分を歪ませることによって、変調率を０．６１〜０．７８の範囲まで高めることができる。本実施の形態では、通常のＰＷＭ制御方式である正弦波ＰＷＭ制御および、過変調ＰＷＭ制御の両者をＰＷＭ制御方式に分類する。
【００６５】
図４は、インバータ１４の制御方式の選択手法を説明するフローチャートである。図４のフローチャートに示されるように、制御装置３０００は、アクセル開度ＡＣＣに基づいて交流モータＭ１のトルク指令値Ｔｒｑｃｏｍを算出し（ステップ１０、以下、ステップをＳと略す）、モータ回転数Ｎを検出し（Ｓ１２）、トルク指令値Ｔｒｑｃｏｍおよびモータ回転数Ｎに基づいて、矩形波電圧制御方式およびＰＷＭ制御方式（正弦波ＰＷＭ制御方式／過変調ＰＷＭ制御方式）のいずれを適用してモータ制御を行なうかを選択する（Ｓ１４）。
【００６６】
具体的には、制御装置３０００は、図５に示すマップ上でのトルク指令値Ｔｒｑｃｏｍとモータ回転数Ｎとの交点（以下、指令動作点ともいう）が、低回転数域Ａ１、中回転数域Ａ２、高回転数域Ａ３のいずれの領域に属するかを判断する。制御装置３０００は、指令動作点が低回転数域Ａ１に属する場合はトルク変動を小さくするために正弦波ＰＷＭ制御を選択し、指令動作点が中回転数域Ａ２に属する場合は過変調ＰＷＭ制御を選択し、指令動作点が高回転数域Ａ３に属する場合は矩形波電圧制御を選択する。
【００６７】
特に、過変調ＰＷＭ制御および矩形波電圧制御を選択することにより、交流モータＭ１の出力向上が実現される。このように、図２に示した制御モードのいずれを用いるかについては、実現可能な変調率の範囲内で決定される。
【００６８】
図５から明らかなように、システム電圧ＶＨをＶＨ（１）からＶＨ（ＭＡＸ）に昇圧する場合は、指令動作点が高回転数域Ａ３に属するため、インバータ１４の制御方式としては、矩形波電圧制御が選択される。
【００６９】
なお、前述した指令動作点に代えて、図５に示すマップ上での交流モータＭ１のトルク推定値Ｔｒｑとモータ回転数Ｎとの交点（以下、実動作点ともいう）に基づいて、インバータ１４の制御方式の選択を行なうようにしてもよい。トルク推定値Ｔｒｑについては後に詳述する。
【００７０】
以上のような構成を有するモータ駆動システム１００において、制御装置３０００は、節約モードが選択されている場合であっても、アクセル開度ＡＣＣおよび実動作点に基づいて節約モード時におけるシステム電圧ＶＨの制限を解除する。
【００７１】
さらに、制御装置３０００は、システム電圧ＶＨの制限を解除してシステム電圧指令値ＶＨｃｏｍを昇圧する際、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍとトルク指令値Ｔｒｑｃｏｍとを、互いに協調させて増加するように制御（協調制御）する。
【００７２】
図６に、節約モード時に矩形電圧制御方式でインバータ１４を制御しつつコンバータ１２を制御する場合の制御装置３０００の機能ブロック図を示す。
【００７３】
制御装置３０００は、座標変換部３１００と、トルク推定部３２００と、矩形電圧制御部３３００と、システム電圧制御部３４００と、協調制御部３５００とを含む。
【００７４】
座標変換部３１００は、レゾルバ２５によって検出される回転角θを用いた座標変換（３相→２相）により、電流センサ２４によって検出されたＶ相電流ｉｖおよびＷ相電流ｉｗを基に、ｄ軸電流Ｉｄおよびｑ軸電流Ｉｑを算出する。
【００７５】
トルク推定部３２００は、座標変換部３１００によって求められたｄ軸電流Ｉｄおよびｑ軸Ｉｑを用いて、交流モータＭ１の実際の出力トルクを、トルク推定値Ｔｒｑとして推定する。トルク推定部３２００は、たとえば、ｄ軸電流Ｉｄおよびｑ軸電流Ｉｑを引数としてトルク推定値Ｔｒｑを出力するトルク算出マップにより構成される。なお、トルク推定値Ｔｒｑは、レゾルバ２５および電流センサ２４の検出値に基づいて算出される値であり、交流モータＭ１の実際の出力トルクに極めて近い値である。
【００７６】
矩形電圧制御部３３００は、トルク指令値算出部３３１０と、矩形波発生部３３２０と、信号発生部３３３０とを含む。
【００７７】
トルク指令値算出部３３１０は、通常はアクセル開度ＡＣＣに応じてトルク指令値Ｔｒｑｃｏｍを算出するが、協調制御部３５００からの信号が入力される場合には、アクセル開度ＡＣＣに加えて協調制御部３５００からの信号に応じてトルク指令値Ｔｒｑｃｏｍを算出する。
【００７８】
矩形波発生部３３２０は、トルク指令値Ｔｒｑｃｏｍと、トルク推定値Ｔｒｑと、回転角θ（モータ回転数Ｎ）と、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍ（システム電圧ＶＨ）とに基づいて、各相電圧指令値（矩形波パルス）Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを発生する。矩形波発生部３３２０は、トルク推定値Ｔｒｑを用いてトルク指令値Ｔｒｑｃｏｍをフィードバック制御することによりトルク外れ現象（交流モータＭ１の実際の出力トルクとトルク指令値Ｔｒｑｃｏｍとの差が大きく異なってしまう現象）を抑制する。具体的には、矩形波発生部３３２０は、トルク指令値Ｔｒｑｃｏｍに対するトルク推定値Ｔｒｑの偏差ΔＴｒｑ（ΔＴｒｑ＝Ｔｒｑｃｏｍ−Ｔｒｑ）に基づいて制御偏差を求め、求められた制御偏差、回転角θおよびシステム電圧指令値ＶＨｃｏｍ（システム電圧ＶＨ）とに応じて矩形波パルスを設定する。
【００７９】
信号発生部３３３０は、各相電圧指令値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに従ってスイッチング制御信号Ｓ３〜Ｓ８を発生する。インバータ１４がスイッチング制御信号Ｓ３〜Ｓ８に従ったスイッチング動作を行なうことにより、矩形波パルスで指令された電圧がモータの各相電圧として印加される。これにより、交流モータＭ１の出力トルクが、トルク指令値Ｔｒｑｃｏｍに応じた値となる。
【００８０】
図７に、Ｕ相アーム１５のスイッチング素子Ｑ３に対する矩形波パルスの波形の一例を示す。スイッチング素子Ｑ３をＮ回目（Ｎは自然数）にオンする場合の電圧指令値ＶＯＮ（Ｎ）は、（Ｎ−１）回目にスイッチング素子Ｑ３をオンした時点（すなわち（Ｎ−１）回目の矩形波パルスの立ち上がり時点）のシステム電圧指令値ＶＨｃｏｍ（あるいはシステム電圧ＶＨ）に応じた値に設定される。また、スイッチング素子Ｑ３をＮ回目にオンする場合のオン期間ＴＯＮ（Ｎ）は、（Ｎ−１）回目にスイッチング素子Ｑ３をオンした時点のシステム電圧指令値ＶＨｃｏｍ（あるいはシステム電圧ＶＨ）とトルク指令値Ｔｒｑｃｏｍとに応じた長さに設定される。
【００８１】
なお、図７の横軸は、時間の変化に対応する電気角であり、電気角は、ロータの回転角θに基づいて定まる。また、矩形波電圧制御では電気１周期に１回のスイッチングしか行なわれない。したがって、スイッチング周期Ｔ（矩形波パルスの立ち上がりから次の立ち上がりまでの時間）およびオン期間ＴＯＮは、ロータの回転角θの変化速度（モータ回転数Ｎ）が低いほどを長くなる。
【００８２】
再び図６を参照して、システム電圧制御部３４００は、システム電圧指令値算出部３４１０と、信号発生部３４２０とを含む。
【００８３】
システム電圧指令値算出部３４１０は、節約モード時において、通常はシステム電圧指令値ＶＨｃｏｍをＶＨ（１）に制限するが、アクセル開度ＡＣＣと、トルク推定値Ｔｒｑおよびモータ回転数Ｎから求まる実動作点とに基づいて、システム電圧ＶＨの制限を解除して、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍをＶＨ（１）からＶＨ（ＭＡＸ）に増加させる。
【００８４】
信号発生部３４２０は、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍに従ってスイッチング制御信号Ｓ１，Ｓ２を発生する。コンバータ１２がスイッチング制御信号Ｓ１，Ｓ２に従ったスイッチング動作を行なうことにより、システム電圧ＶＨが、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍで指令された電圧となる。
【００８５】
協調制御部３５００は、システム電圧指令値算出部３４１０にてシステム電圧指令値ＶＨｃｏｍをＶＨ（１）からＶＨ（ＭＡＸ）に増加させる際、インバータ１４の制御方式が矩形波電圧制御である場合には、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍとトルク指令値Ｔｒｑｃｏｍとを協調させて増加させるように制御する。
【００８６】
なお、本実施の形態においては、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍをＶＨ（１）からＶＨ（ＭＡＸ）に増加させる場合、前述したようにインバータ１４の制御方式が必ず矩形波電圧制御となるため、協調制御部３５００による制御が必ず実行されることになる。
【００８７】
図８を参照して、制御装置３０００が実行するプログラムの制御構造について説明する。このプログラムは、節約モード時においてシステム電圧ＶＨがＶＨ（１）に制限されている場合に、予め定められたサイクルタイムで繰り返し実行される。
【００８８】
Ｓ１００にて、制御装置３０００は、アクセル開度ＡＣＣを検出する。Ｓ１０２にて、制御装置３０００は、アクセル開度ＡＣＣがしきい値より大きいか否かを判断する。このしきい値は、運転者が車両の加速（トルク増加）を緊急に要求しているか否かを判断するための値であって、たとえば、アクセル全開時を１００％とすると８５％程度の値である。しきい値より大きいと（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、処理はＳ１０４に移される。そうでないと（Ｓ１０２にてＮＯ）、処理はＳ１１４に移される。
【００８９】
Ｓ１０４にて、制御装置３０００は、電流センサ２４からのＶ相電流ｉｖおよびＷ相電流ｉｗを検出する。Ｓ１０６にて、制御装置３０００は、交流モータＭ１のロータの回転角θを検出する。
【００９０】
Ｓ１０８にて、制御装置３０００は、Ｖ相電流ｉｖ、Ｗ相電流ｉｗ、および回転角θに基づいて、トルク推定値Ｔｒｑを算出する。この処理は、前述した機能ブロック図におけるトルク推定部３２００に相当する。Ｓ１１０にて、制御装置３０００は、モータ回転数Ｎを検出する。
【００９１】
Ｓ１１２にて、制御装置３０００は、図２に示すマップ上で、トルク推定値Ｔｒｑとモータ回転数Ｎとの交点である実動作点が、節約モード時のトルク上限値（図２の実線）に達したか否かを判断する。言い換えれば、制御装置３０００は、トルク推定値Ｔｒｑがモータ回転数Ｎのときの節約モード時のトルク上限値に達したか否かを判断する。なお、トルク推定値Ｔｒｑは、前述したように、交流モータＭ１の実際の出力トルクに極めて近い値である。実動作点が節約モード時のトルク上限値に達すると（Ｓ１１２にてＹＥＳ）、処理はＳ２００に移される。そうでないと（Ｓ１１２にてＮＯ）、処理はＳ１１４に移される。
【００９２】
Ｓ２００にて、制御装置３０００は、システム電圧ＶＨの制限を解除して、システム電圧ＶＨをＶＨ（１）からＶＨ（ＭＡＸ）まで上昇させるように、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍの増加処理を行なう。なお、この処理については、図９にて詳細に説明する。
【００９３】
Ｓ１１４にて、制御装置３０００は、システム電圧ＶＨの制限を維持するように、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍをＶＨ（１）に維持する。
【００９４】
図９を参照して、制御装置３０００が図８のＳ２００にてシステム電圧指令値ＶＨｃｏｍの増加処理を行なう場合に実行するプログラムの制御構造について説明する。なお、制御装置３０００は、この増加処理において、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍとトルク指令値Ｔｒｑｃｏｍとの協調制御を行なう。
【００９５】
Ｓ２０２にて、制御装置３０００は、トルク指令値Ｔｒｑｃｏｍをシステム電圧指令値ＶＨｃｏｍと同時に増加させた場合においてもトルク外れを抑制可能な十分小さな一定の増加レート（単位時間あたりの増加量）で、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍを増加させる。
【００９６】
Ｓ２０４にて、制御装置３０００は、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍがＶＨ（ＭＡＸ）に達するタイミングでトルク指令値Ｔｒｑｃｏｍが通常モード時のトルク上限値（図２の点線）に達する一定の増加レートで、トルク指令値Ｔｒｑｃｏｍを増加させる。
【００９７】
以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る制御装置３０００の動作について、図１０〜図１２を参照しつつ説明する。
【００９８】
以下の説明では、節約モード時にシステム電圧ＶＨがＶＨ（１）に制限されている状態で運転者が車両を走行させている場合を想定する。
【００９９】
図１０に示すように、時刻ｔ（１）にて、運転者がアクセルペダルを強く踏み込んでアクセル開度ＡＣＣがしきい値に達すると（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、Ｖ相電流ｉｖ、Ｗ相電流ｉｗ、およびロータの回転角θに基づいて、トルク推定値Ｔｒｑが算出される（Ｓ１０４〜Ｓ１０８）。
【０１００】
そして、図２に示すマップ上で、トルク推定値Ｔｒｑとモータ回転数Ｎとで求まる実動作点が節約モード時のトルク上限値に達したか否かが判断される（Ｓ１１２）。
【０１０１】
このとき、図１１に示すように、時刻ｔ（１）の指令動作点は、アクセル開度ＡＣＣの増加に応じてトルク指令値Ｔｒｑｃｏｍも増加される結果、節約モード時のトルク上限値を超える領域に含まれる。
【０１０２】
しかし、時刻ｔ（１）の実動作点は、節約モード時のトルク上限値を超えない領域に含まれ、その後の時刻ｔ（２）で節約モード時のトルク上限値に達する。すなわち、トルク推定値Ｔｒｑは交流モータＭ１の実際の出力トルクに極めて近い値であり、トルク指令値Ｔｒｑｃｏｍに対して遅れて上昇するため、時刻ｔ（１）ではなく、その後の時刻ｔ（２）において節約モード時のトルク上限値に達する。したがって、時刻ｔ（２）までは、システム電圧ＶＨをＶＨ（１）に制限したままであっても実際の出力トルクの上昇が制限されることはない。
【０１０３】
そこで、図１０に示すように、指令動作点ではなく実動作点が節約モード時のトルク上限値に達するまでは（Ｓ１１２にてＮＯ）、システム電圧ＶＨの制限が維持される（Ｓ１１４）。これにより、時刻ｔ（１）でシステム電圧ＶＨの制限を解除する場合（図１０の一点鎖線参照）に比べて、運転者が要求する駆動力を発生させつつ、コンバータ１２における電力損失を低減することができる。
【０１０４】
そして、時刻ｔ（２）で実動作点が節約モード時のトルク上限値に達すると（Ｓ１１２にてＹＥＳ）、システム電圧ＶＨの制限が解除される（Ｓ２００）。
【０１０５】
時刻ｔ（２）でシステム電圧ＶＨの制限が解除された後、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍをＶＨ（１）からＶＨ（ＭＡＸ）に増加させる場合、前述したようにインバータ１４の制御方式が必ず矩形波電圧制御となる。
【０１０６】
矩形波電圧制御では、前述したように、電気１周期に１回のスイッチングしか行なわれず、１回のオン期間ＴＯＮがＰＷＭ制御よりも長くなる。
【０１０７】
このような矩形波電圧制御中にシステム電圧ＶＨを昇圧させると、１回のオン期間ＴＯＮ中は、システム電圧ＶＨ（平滑コンデンサＣ０の出力電圧）の増加量が平滑コンデンサＣ０を経由してそのままインバータ１４に入力される。そのため、図１２に示すように、インバータ１４の出力電圧（インバータ１４から交流モータＭ１に出力される電圧）と矩形波パルスにおける電圧指令値ＶＯＮとにずれが生じる。このずれ量は、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍの増加レートが大きいほど、また矩形波パルスのオン期間ＴＯＮが長いほど大きくなる。
【０１０８】
このような状態で、トルク指令値Ｔｒｑｃｏｍとシステム電圧指令値ＶＨｃｏｍとを同時に大きな変化量（たとえば最大レート）で増加させた場合には、フィードバック制御によってトルク推定値Ｔｒｑをトルク指令値Ｔｒｑｃｏｍに追従させることができなくなって、トルク外れ現象が生じるおそれがある。
【０１０９】
そこで、図１０に示すように、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍが、トルク外れを抑制可能な十分小さな一定の増加レートで増加される（Ｓ２０２）。これにより、インバータ１４の出力電圧と矩形波パルスにおける電圧指令値ＶＯＮとのずれ量が小さくなる。
【０１１０】
さらに、トルク指令値Ｔｒｑｃｏｍが、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍがＶＨ（ＭＡＸ）に達するタイミングでトルク指令値Ｔｒｑｃｏｍが通常モード時のトルク上限値（図２の点線）に達する一定の増加レートで増加される（Ｓ２０４）。
【０１１１】
これにより、矩形波パルスにおける電圧指令値ＶＯＮとインバータ１４の出力電圧とのずれが最小限に抑えられ、トルク外れを抑制することができる。また、トルクの急激な増加によって運転者に違和感を与えることもない。
【０１１２】
以上のように、本実施の形態に係る制御装置によれば、節約モード時のシステム電圧の制限を解除してシステム電圧を増加させる際、インバータが矩形波電圧制御で制御されていることを考慮して、トルク外れを抑制可能な十分小さな一定の増加レートでシステム電圧指令値ＶＨｃｏｍを増加するとともに、トルク指令値Ｔｒｑｃｏｍを、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍの増加レートに応じた一定の増加レートで増加する。そのため、矩形波パルスにおける電圧指令値とインバータの出力電圧とのずれが最小限に抑えられる。その結果、トルク外れを抑制することができる。
【０１１３】
なお、本実施の形態においては、システム電圧の制限解除（Ｓ２００）の条件として、アクセル開度ＡＣＣがしきい値より大きく（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、かつ実動作点が節約モード時のトルク上限値に達した（Ｓ１１２にてＹＥＳ）という条件について説明したが、システム電圧の制限解除の条件はこれに限定されない。たとえば、実動作点が節約モード時のトルク上限値に達したか否かに関わらず、アクセル開度ＡＣＣがしきい値より大きくなった時点で、システム電圧ＶＨの制限を解除するようにしてもよい。これにより、運転者がトルク増加を緊急に要求している場合に、コンバータにおける電力損失の低減よりもトルク増加を優先して、システム電圧の制限解除およびシステム電圧の増加を早期に開始することができる。
【０１１４】
＜第２の実施の形態＞
以下、本発明の第２の実施の形態に係る制御装置について説明する。なお、本実施の形態に係る制御装置は、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍの増加処理（システム電圧指令値ＶＨｃｏｍとトルク指令値Ｔｒｑｃｏｍとの協調制御）を、前述の第１の実施の形態に係る制御装置が行なう処理（図８のＳ２００および図９の処理）とは別の方法で行なうものである。それ以外の処理は、前述の第１の実施の形態と同じである。したがって、前述の第１の実施の形態の制御装置と同じ制御ブロック図およびフローチャートについてのここでの詳細な説明は繰返さない。
【０１１５】
図１３を参照して、本実施の形態に係る制御装置３０００がシステム電圧指令値ＶＨｃｏｍの増加処理（システム電圧指令値ＶＨｃｏｍとトルク指令値Ｔｒｑｃｏｍとの協調制御）を行なう場合に実行するプログラムの制御構造について説明する。
【０１１６】
Ｓ１２０２にて、制御装置３０００は、トルク指令値Ｔｒｑｃｏｍを固定する。Ｓ１２０４にて、制御装置３０００は、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍを最大レートで増加させる。
【０１１７】
Ｓ１２０６にて、制御装置３０００は、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍがＶＨ（ＭＡＸ）に達したか否かを判断する。ＶＨ（ＭＡＸ）に達すると（Ｓ１２０６にてＹＥＳ）、処理はＳ１２０８に移される。そうでないと（Ｓ１２０６にてＮＯ）、処理はＳ１２０４に戻される。
【０１１８】
Ｓ１２０８にて、制御装置３０００は、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍをＶＨ（ＭＡＸ）に固定する。
【０１１９】
Ｓ１２１０にて、制御装置３０００は、トルク指令値Ｔｒｑｃｏｍを最大レートで増加させる。なお、ここでいう最大レートとは、あくまでトルク指令値Ｔｒｑｃｏｍを増加させるための最大レートであって、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍの最大レートとは異なる値である。
【０１２０】
Ｓ１２１２にて、制御装置３０００は、トルク指令値Ｔｒｑｃｏｍが通常モード時のトルク上限値（図２の点線）に達したか否かを判断する。通常モード時のトルク上限値に達すると（Ｓ１２１２にてＹＥＳ）、処理はＳ１２１４に移される。そうでないと（Ｓ１２１２にてＮＯ）、処理はＳ１２１０に戻される。
【０１２１】
Ｓ１２１４にて、制御装置３０００は、トルク指令値Ｔｒｑｃｏｍを通常モード時のトルク上限値に固定する。
【０１２２】
以上のような構造フローチャートに基づく、本実施の形態に係る制御装置３０００で制御されるシステム電圧指令値ＶＨｃｏｍおよびトルク指令値Ｔｒｑｃｏｍの時間変化について、図１４を参照しつつ説明する。
【０１２３】
前述の第１の実施の形態でも述べたように、節約モード時のシステム電圧の制限を解除する際、インバータが矩形波電圧制御で制御されているため、トルク指令値Ｔｒｑｃｏｍとシステム電圧指令値ＶＨｃｏｍとを同時に最大レートで増加させた場合にはトルク外れ現象が生じるおそれがある。
【０１２４】
そこで、図１４に示すように、時刻ｔ（４）で、実動作点が節約モード時のトルク上限値に達すると（Ｓ１１２にてＹＥＳ）、トルク指令値Ｔｒｑｃｏｍが固定され（Ｓ１２０２）、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍが最大レートで増加される（Ｓ１２０４）。
【０１２５】
時刻ｔ（５）で、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍがＶＨ（ＭＡＸ）に達すると（Ｓ１２０６にてＹＥＳ）、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍがＶＨ（ＭＡＸ）に固定され（Ｓ１２０８）、トルク指令値Ｔｒｑｃｏｍが最大レートで増加される（Ｓ１２１０）。
【０１２６】
時刻ｔ（６）で、トルク指令値Ｔｒｑｃｏｍが通常モード時のトルク上限値に達すると（Ｓ１２１２にてＹＥＳ）、トルク指令値Ｔｒｑｃｏｍが通常モード時のトルク上限値に固定される（Ｓ１２１４）。
【０１２７】
以上のようにして、本実施の形態に係る制御装置によると、節約モード時のシステム電圧の制限を解除してシステム電圧を増加させる際、インバータが矩形波電圧制御で制御されていることを考慮して、まずトルク指令値Ｔｒｑｃｏｍを固定した状態でシステム電圧指令値ＶＨｃｏｍを最大レートで増加させる。そのため、システム電圧ＶＨを早期にＶＨ（ＭＡＸ）に増加させることができるとともに、システム電圧ＶＨの増加中におけるトルク外れを抑制することができる。システム電圧指令値ＶＨｃｏｍがＶＨ（ＭＡＸ）に達すると、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍをＶＨ（ＭＡＸ）に固定した状態でトルク指令値Ｔｒｑｃｏｍを最大レートで増加させる。そのため、モータの出力トルクを早期に通常モード時のトルク上限値にまで増加させることができるとともに、モータの出力トルクの増加中のトルク外れを抑制することができる。
【０１２８】
＜第３の実施の形態＞
以下、本発明の第３の実施の形態に係る制御装置について説明する。なお、本実施の形態に係る制御装置は、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍの増加処理（システム電圧指令値ＶＨｃｏｍとトルク指令値Ｔｒｑｃｏｍとの協調制御）を、前述の第１の実施の形態に係る制御装置が行なう処理（図８のＳ２００および図９の処理）とは別の方法で行なうものである。それ以外の処理は、前述の第１の実施の形態と同じである。したがって、前述の第１の実施の形態の制御装置と同じ制御ブロック図およびフローチャートについてのここでの詳細な説明は繰返さない。
【０１２９】
図１５を参照して、本実施の形態に係る制御装置３０００がシステム電圧指令値ＶＨｃｏｍの増加処理（システム電圧指令値ＶＨｃｏｍとトルク指令値Ｔｒｑｃｏｍとの協調制御）を行なう場合に実行するプログラムの制御構造について説明する。
【０１３０】
Ｓ２２０２にて、制御装置３０００は、トルク指令値Ｔｒｑｃｏｍを固定する。Ｓ２２０４にて、制御装置３０００は、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍを最大レートで予め定められた電圧値ＶＨ（Ａ）まで増加させる。このＶＨ（Ａ）は、ＶＨ（１）よりも高く、かつＶＨ（ＭＡＸ）よりも低い値である。Ｓ２２０６にて、制御装置３０００は、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍをＶＨ（Ａ）に固定する。
【０１３１】
Ｓ２２０８にて、制御装置３０００は、トルク指令値Ｔｒｑｃｏｍを最大レートでＴｒｑ（Ａ）まで増加させる。このＴｒｑ（Ａ）は、節約モード時のトルク上限値より大きく、かつ通常モード時のトルク上限値より小さい値である。Ｓ２２１０にて、制御装置３０００は、トルク指令値ＴｒｑｃｏｍをＴｒｑ（Ａ）に固定する。
【０１３２】
Ｓ２２１２にて、制御装置３０００は、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍを最大レートで予め定められた電圧値ＶＨ（Ｂ）まで増加させる。このＶＨ（Ｂ）は、ＶＨ（Ａ）よりも高く、かつＶＨ（ＭＡＸ）よりも低い値である。Ｓ２２１４にて、制御装置３０００は、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍをＶＨ（Ｂ）に固定する。
【０１３３】
Ｓ２２１６にて、制御装置３０００は、トルク指令値Ｔｒｑｃｏｍを最大レートでＴｒｑ（Ｂ）まで増加させる。このＴｒｑ（Ｂ）は、Ｔｒｑ（Ａ）よりも大きく、かつ通常モード時のトルク上限値よりも小さい値である。Ｓ２２１８にて、制御装置３０００は、トルク指令値ＴｒｑｃｏｍをＴｒｑ（Ｂ）に固定する。
【０１３４】
Ｓ２２２０にて、制御装置３０００は、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍを最大レートでＶＨ（ＭＡＸ）まで増加させる。Ｓ２２２２にて、制御装置３０００は、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍをＶＨ（ＭＡＸ）に固定する。
【０１３５】
Ｓ２２２４にて、制御装置３０００は、トルク指令値Ｔｒｑｃｏｍを最大レートで通常モード時のトルク上限値まで増加させる。Ｓ２２２６にて、制御装置３０００は、トルク指令値Ｔｒｑｃｏｍを通常モード時のトルク上限値に固定する。
【０１３６】
以上のような構造フローチャートに基づく、本実施の形態に係る制御装置３０００で制御されるシステム電圧指令値ＶＨｃｏｍおよびトルク指令値Ｔｒｑｃｏｍの時間変化について、図１６を参照しつつ説明する。
【０１３７】
図１６に示すように、時刻ｔ（７）で、実動作点が節約モード時のトルク上限値に達すると（Ｓ１１２にてＹＥＳ）、トルク指令値Ｔｒｑｃｏｍが固定され（Ｓ２２０２）、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍが最大レートでＶＨ（Ａ）まで増加される（Ｓ２２０４）。
【０１３８】
システム電圧指令値ＶＨｃｏｍがＶＨ（Ａ）に達する時刻ｔ（８）以降は、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍがＶＨ（Ａ）に固定され（Ｓ２２０６）、トルク指令値Ｔｒｑｃｏｍが最大レートでＴｒｑ（Ａ）まで増加される（Ｓ２２０８）。
【０１３９】
このように、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍがＶＨ（ＭＡＸ）より小さいＶＨ（Ａ）に達した時点で、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍを一旦ＶＨ（Ａ）に固定しつつ、トルク指令値Ｔｒｑｃｏｍを増加される。そのため、たとえば、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍをＶＨ（ＭＡＸ）まで増加させた後にトルク指令値Ｔｒｑｃｏｍを増加させる場合に比べて、交流モータＭ１の出力トルクが増加し始めるまでの時間を短縮することができる。そのため、トルク外れを抑制しつつ、運転者に違和感（もたつき感）を与えることを抑制することができる。
【０１４０】
トルク指令値ＴｒｑｃｏｍがＴｒｑ（Ａ）に達する時刻ｔ（９）以降は、トルク指令値ＴｒｑｃｏｍがＴｒｑ（Ａ）に固定され（Ｓ１２１０）、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍが最大レートでＶＨ（Ｂ）まで増加される（Ｓ２２１２）。
【０１４１】
システム電圧指令値ＶＨｃｏｍがＶＨ（Ｂ）に達する時刻ｔ（１０）以降は、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍがＶＨ（Ｂ）に固定され（Ｓ２２１４）、トルク指令値Ｔｒｑｃｏｍが最大レートでＴｒｑ（Ｂ）まで増加される（Ｓ２２１６）。
【０１４２】
トルク指令値ＴｒｑｃｏｍがＴｒｑ（Ｂ）に達する時刻ｔ（１１）以降は、トルク指令値ＴｒｑｃｏｍがＴｒｑ（Ｂ）に固定され（Ｓ１２１８）、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍが最大レートでＶＨ（ＭＡＸ）まで増加される（Ｓ２２２０）。
【０１４３】
システム電圧指令値ＶＨｃｏｍがＶＨ（ＭＡＸ）に達する時刻ｔ（１２）以降は、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍがＶＨ（ＭＡＸ）に固定され（Ｓ２２２２）、トルク指令値Ｔｒｑｃｏｍが最大レートで増加される（Ｓ２２２２４）。トルク指令値Ｔｒｑｃｏｍが通常モード時のトルク上限値に達した時刻ｔ（１３）で、トルク指令値Ｔｒｑｃｏｍが固定される（Ｓ２２２６）。
【０１４４】
以上のようにして、本実施の形態に係る制御装置によると、節約モード時のシステム電圧の制限を解除してシステム電圧を増加させる際、インバータが矩形波電圧制御で制御されていることを考慮して、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍとトルク指令値Ｔｒｑｃｏｍとを、段階的に交互に、それぞれの最大レートで増加させる。そのため、トルク外れを抑制しつつ、モータの出力トルクが増加し始めるまでの時間を短縮して運転者に違和感（もたつき感）を与えることを抑制することができる。
【０１４５】
＜第４の実施の形態＞
以下、本発明の第４の実施の形態に係る制御装置について説明する。なお、本実施の形態に係る制御装置は、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍの増加処理（システム電圧指令値ＶＨｃｏｍとトルク指令値Ｔｒｑｃｏｍとの協調制御）を、前述の第１の実施の形態に係る制御装置が行なう処理（図８のＳ２００および図９の処理）とは別の方法で行なうものである。それ以外の処理は、前述の第１の実施の形態と同じである。したがって、前述の第１の実施の形態の制御装置と同じ制御ブロック図およびフローチャートについてのここでの詳細な説明は繰返さない。
【０１４６】
前述の第１の実施の形態で述べたように、矩形波電圧制御では電気１周期に１回のスイッチングしか行なわれない。したがって、モータ回転数Ｎによって矩形波パルスのオン期間ＴＯＮが異なる。すなわち、図１７に示すように、モータ回転数Ｎの低回転時（図１７（Ｂ）参照）は、高回転時（図１７（Ａ）参照）に比べて、オン期間ＴＯＮが長くなってしまう。そのため、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍの増加レートが同じである場合には、高回転時よりも低回転時の方が、矩形波パルスにおける電圧指令値ＶＯＮとインバータ１４の実際の出力電圧との差が大きくなってしまう。
【０１４７】
そこで、本実施の形態においては、矩形波パルスの電圧指令値ＶＯＮとインバータ１４の実際の出力電圧との差（１回の矩形波パルスのオン期間ＴＯＮにおける立ち上げ開始時から終了時までのシステム電圧ＶＨの増加量）がモータ回転数Ｎに関わらず一定値となるように、モータ回転数Ｎに応じてシステム電圧指令値ＶＨｃｏｍの増加レートを変更する。
【０１４８】
図１８を参照して、本実施の形態に係る制御装置３０００がシステム電圧指令値ＶＨｃｏｍの増加処理（システム電圧指令値ＶＨｃｏｍとトルク指令値Ｔｒｑｃｏｍとの協調制御）を行なう場合に実行するプログラムの制御構造について説明する。
【０１４９】
Ｓ３２０２にて、制御装置３０００は、モータ回転数Ｎを検出する。Ｓ３２０４にて、制御装置３０００は、所定値をモータ回転数Ｎで除算した値を、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍの増加レートとして算出する。なお、この所定値は、１回の矩形波パルスのオン期間ＴＯＮにおけるシステム電圧ＶＨの増加量に相当する値であって、フィードバック制御によってトルク外れを抑制可能な値に設定される。すなわち、制御装置３０００は、１回の矩形波パルスのオン期間ＴＯＮにおけるシステム電圧ＶＨの増加量がトルク外れを抑制可能な増加量（すなわち所定値）になるように、モータ回転数Ｎに応じてシステム電圧指令値ＶＨｃｏｍの増加レートを算出する。
【０１５０】
Ｓ３２０６にて、制御装置３０００は、算出された増加レートでシステム電圧指令値ＶＨｃｏｍを増加させる。
【０１５１】
Ｓ３２０８にて、制御装置３０００は、矩形波パルスのオン期間ＴＯＮの補正処理を行なう。具体的には、制御装置３０００は、Ｎ回目の矩形波パルスのオン期間ＴＯＮ（Ｎ）を、所定値／２（すなわち１回の矩形波パルスのオン期間ＴＯＮにおけるシステム電圧ＶＨの増加量の平均値）で補正する。
【０１５２】
Ｓ３２１０にて、制御装置３０００は、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍがＶＨ（ＭＡＸ）に達したか否かを判断する。ＶＨ（ＭＡＸ）に達すると（Ｓ３２１０にてＹＥＳ）、処理はＳ３２１２に移される。そうでないと（Ｓ３２１０にてＮＯ）、処理はＳ３２０２に戻される。
【０１５３】
Ｓ３２１２にて、制御装置３０００は、トルク指令値Ｔｒｑｃｏｍを通常モード時のトルク上限値に最大レートで増加する。
【０１５４】
以上のような構造フローチャートに基づく、本実施の形態に係る制御装置３０００で制御されるシステム電圧指令値ＶＨｃｏｍおよびトルク指令値Ｔｒｑｃｏｍの時間変化について説明する。
【０１５５】
本実施の形態に係る制御装置によると、節約モード時のシステム電圧の制限を解除してシステム電圧を増加させる際、インバータが矩形波電圧制御で制御されていることを考慮して、１回の矩形波パルスのオン期間ＴＯＮにおけるシステム電圧ＶＨの増加量がモータ回転数Ｎに関わらず一定（所定値）となる増加レートで、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍが増加される（Ｓ３２０２〜Ｓ３２０６）。そして、この所定値は、フィードバック制御によってトルク外れを抑制可能な値に設定される。そのため、モータ回転数が低い場合であっても、トルク外れを抑制することができる。
【０１５６】
さらに、矩形波パルスのオン期間ＴＯＮ（Ｎ）が、１回の矩形波パルスのオン期間ＴＯＮにおけるシステム電圧ＶＨの増加量の平均値で補正される（Ｓ３２０８）。これにより、トルク外れをより適切に抑制することができる。
【０１５７】
＜第５の実施の形態＞
以下、本発明の第５の実施の形態に係る制御装置について説明する。なお、本実施の形態に係る制御装置は、前述の第１の実施の形態に係る制御装置に加えて、以下に説明する図１９のフローチャートに示す制御構造をさらに備える。それ以外の処理は、前述の第１の実施の形態と同じである。したがって、前述の第１の実施の形態の制御装置と同じ制御ブロック図およびフローチャートについてのここでの詳細な説明は繰返さない。
【０１５８】
図１９を参照して、本実施の形態に係る制御装置３０００が実行するプログラムの制御構造について説明する。このプログラムは、節約モード時においてシステム電圧ＶＨの制限が解除されてＶＨ（ＭＡＸ）に維持されている場合に、予め定められたサイクルタイムで繰り返し実行される。なお、図１９に示したフローチャートの中で、前述の図８に示したフローチャートと同じ処理については同じステップ番号を付してある。それらについて処理も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰返さない。
【０１５９】
Ｓ１１００にて、制御装置３０００は、図２に示すマップ上で、トルク推定値Ｔｒｑとモータ回転数Ｎとの交点である実動作点が、節約モード時のトルク上限値（図２の実線）より低い領域に含まれるか否かを判断する。節約モード時のトルク上限値より低い領域に含まれると（Ｓ１１００にてＹＥＳ）、処理はＳ１１０２に移される。そうでないと（Ｓ１１００にてＮＯ）、処理はＳ１１０４に移される。
【０１６０】
Ｓ１１０２にて、制御装置３０００は、システム電圧ＶＨをＶＨ（１）に制限するように、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍをＶＨ（ＭＡＸ）からＶＨ（１）に降圧させる。
【０１６１】
Ｓ１１０４にて、制御装置３０００は、システム電圧ＶＨをＶＨ（ＭＡＸ）に維持する。
【０１６２】
本実施の形態に係る制御装置によると、節約モード時においてシステム電圧ＶＨの制限が解除されてシステム電圧ＶＨがＶＨ（ＭＡＸ）に維持されている場合に、アクセル開度ＡＣＣに関係なく、実動作点が節約モード時のトルク上限値より低い領域に含まれるか否か（Ｓ１１００）に基づいて、システム電圧ＶＨをＶＨ（ＭＡＸ）に維持する（Ｓ１１０４）か、それともＶＨ（１）に降圧するか（Ｓ１１０２）が判断される。
【０１６３】
すなわち、アクセル開度ＡＣＣがしきい値より大きい場合であっても、実動作点が節約モード時のトルク上限値より低い領域に含まれるようになった時点（Ｓ１１００にてＹＥＳ）で、システム電圧ＶＨがＶＨ（１）に降圧される。そのため、アクセル開度ＡＣＣがしきい値より大きい場合にシステム電圧ＶＨをＶＨ（ＭＡＸ）に維持する場合に比べて、コンバータ１２における電力損失を低減することができる。
【０１６４】
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。
【図面の簡単な説明】
【０１６５】
【図１】本発明の第１の実施の形態に従うモータ駆動システムの全体構成図である。
【図２】モータ回転数、システム電圧、および交流モータのトルク上限値の関係を示す図である。
【図３】モータ駆動システムで用いられる制御方式を説明する図である。
【図４】制御方式の選択手法を説明するフローチャートである。
【図５】モータ条件に対応した制御方式の切換えを説明する図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係る制御装置の機能ブロック図である。
【図７】矩形波電圧制御による矩形波パルスの波形の一例を示す図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態に係る制御装置の制御構造を示すフローチャート（その１）である。
【図９】本発明の第１の実施の形態に係る制御装置の制御構造を示すフローチャート（その２）である。
【図１０】本発明の第１の実施の形態に係る制御装置で制御されるシステム電圧指令値およびトルク指令値のタイミングチャートである。
【図１１】トルク推定値とモータ回転数とで求まる実動作点の動きを示す図である。
【図１２】インバータの出力電圧と矩形波パルスにおける電圧指令値とを示す図（その１）である。
【図１３】本発明の第２の実施の形態に係る制御装置の制御構造を示すフローチャートである。
【図１４】本発明の第２の実施の形態に係る制御装置で制御されるシステム電圧指令値およびトルク指令値のタイミングチャートである。
【図１５】本発明の第３の実施の形態に係る制御装置の制御構造を示すフローチャートである。
【図１６】本発明の第３の実施の形態に係る制御装置で制御されるシステム電圧指令値およびトルク指令値のタイミングチャートである。
【図１７】インバータの出力電圧と矩形波パルスにおける電圧指令値とを示す図（その２）である。
【図１８】本発明の第４の実施の形態に係る制御装置の制御構造を示すフローチャートである。
【図１９】本発明の第５の実施の形態に係る制御装置の制御構造を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１６６】
５ 負極線、６，７ 正極線、１０，１３ 電圧センサ、１２ コンバータ、１４ インバータ、１５ Ｕ相アーム、１６ Ｖ相アーム、１７ Ｗ相アーム、２４ 電流センサ、２５ レゾルバ、２６ アクセル開度センサ、２７ エコスイッチ、１００ モータ駆動システム、３０００ 制御装置、３１００ 座標変換部、３２００ トルク推定部、３３００ 矩形電圧制御部、３３１０ トルク指令値算出部、３３２０ 矩形波発生部、３３３０ 信号発生部、３４００ システム電圧制御部、３４１０ システム電圧指令値算出部、３４２０ 信号発生部、３５００ 協調制御部、Ｂ 直流電源、Ｃ０，Ｃ１ 平滑コンデンサ、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３ 逆並列ダイオード、Ｌ１ リアクトル、Ｍ１ 交流モータ、Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６，Ｑ７，Ｑ８ スイッチング素子、ＳＲ１，ＳＲ２ システムリレー。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄電装置と、前記蓄電装置の電圧を可変に昇圧して出力するコンバータと、前記コンバータから出力される電力を変換して出力するインバータと、前記インバータから出力される電力によって作動するモータとを備えた車両の制御装置であって、
電圧指令値に基づいて前記コンバータの出力電圧を制御するための手段と、
前記モータの出力トルクを指示するトルク指令値と前記電圧指令値とに基づく矩形波電圧を前記モータに供給するように、前記インバータを制御するための矩形波電圧制御手段と、
前記電圧指令値を増加させる際、前記トルク指令値と前記モータの実際の出力トルクとの差が予め定められた値より小さくなるように、前記電圧指令値と前記トルク指令値とを制御するための制御手段とを含む、制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記トルク指令値と前記出力トルクとの差を前記予め定められた値より小さくすることが可能な程度に小さな第１の増加率で前記電圧指令値を増加させるとともに、前記電圧指令値の増加中に前記第１の増加率に応じた第２の増加率で前記トルク指令値を増加させる、請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記第２の増加率は、前記電圧指令値が前記コンバータの昇圧上限値に達するタイミングと、前記トルク指令値が前記昇圧上限値に応じたトルク上限値に達するタイミングとを一致させる、前記トルク指令値の増加率である、請求項２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記電圧指令値を前記コンバータの昇圧上限値まで増加させた後に、前記トルク指令値を増加させる、請求項１に記載の制御装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記電圧指令値の増加と前記トルク指令値の増加とを段階的に交互に行なう、請求項１に記載の制御装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記電圧指令値の増加および前記トルク指令値の増加を、それぞれの最大増加率で増加させる、請求項４または５に記載の制御装置。
【請求項７】
前記矩形波電圧制御手段は、前記モータの回転位置に基づいて定まる電気角の１周期内に１回、前記矩形波電圧を前記モータに供給し、
前記制御装置は、前記モータの単位時間あたりの回転数を検出するための回転数検出手段をさらに含み、
前記制御手段は、１回の前記矩形波電圧の供給の開始時から終了時までの前記出力電圧の増加量が前記回転数に関わらず一定値となるように、前記回転数に応じて前記電圧指令値の増加率を変更する、請求項１に記載の制御装置。
【請求項８】
前記矩形波電圧制御手段は、前記出力電圧の増加量に基づいて、１回の前記矩形波電圧の供給時間を補正する、請求項７に記載の制御装置。
【請求項９】
前記制御装置は、前記出力電圧を検出するための電圧検出手段をさらに含み、
Ｎを自然数とするとき、前記矩形波電圧制御手段は、Ｎ回目の前記矩形波電圧の供給時間を、前記トルク指令値とＮ−１回目の前記矩形波電圧の供給の開始時に前記電圧検出手段によって検出された前記出力電圧とに基づいて設定する、請求項１〜８のいずれかに記載の制御装置。
【請求項１０】
前記制御装置は、
前記車両の運転者による加速の要求度合いを検出するための加速要求検出手段と、
前記電圧指令値を前記コンバータの昇圧上限値よりも低い制限値に制限するための制限手段と、
前記制限手段によって前記電圧指令値が制限されている場合に、前記加速要求検出手段によって検出された前記要求度合いが予め定められた度合いよりも大きいと、前記制限手段による前記電圧指令値の制限を解除するための解除手段とをさらに含み、
前記制御手段は、前記解除手段によって前記制限を解除した場合に、前記電圧指令値と前記トルク指令値とを増加させる、請求項１に記載の制御装置。
【請求項１１】
前記制御装置は、
前記車両の運転者による加速の要求度合いを検出するための加速要求検出手段と、
前記モータに入力される電流を検出するための電流検出手段と、
前記モータの回転位置を検出するための回転位置検出手段と、
前記モータの単位時間あたりの回転数を検出するための回転数検出手段と、
前記電流検出手段によって検出された電流および前記回転位置検出手段によって検出された回転位置に基づいて、前記モータの出力トルクを推定するための推定手段と、
前記電圧指令値を前記コンバータの昇圧上限値よりも低い制限値に制限するための制限手段と、
前記制限手段によって前記電圧指令値が制限されている場合に、前記加速要求検出手段によって検出された前記要求度合いが予め定められた度合いよりも大きく、かつ前記推定手段によって推定された前記出力トルクが前記回転数検出手段によって検出された前記回転数と前記制限値とに基づいて定まるトルク上限値に達したときに、前記制限手段による前記電圧指令値の制限を解除するための解除手段とをさらに含み、
前記制御手段は、前記解除手段によって前記制限を解除した場合に、前記電圧指令値と前記トルク指令値とを増加させる、請求項１に記載の制御装置。
【請求項１２】
前記制御装置は、通常モードおよび節約モードのいずれの運転モードが前記車両の運転者により選択されているかを検出するためのモード検出手段をさらに含み、
前記制限手段は、前記モード検出手段によって前記節約モードが選択されていることが検出された場合に、前記電圧指令値を前記制限値に制限する、請求項１０または１１に記載の制御装置。
【請求項１３】
蓄電装置と、前記蓄電装置の電圧を可変に昇圧して出力するコンバータと、前記コンバータから出力される電力を変換して出力するインバータと、前記インバータから出力される電力によって作動するモータとを備えた車両を制御する制御装置が行なう制御方法であって、
電圧指令値に基づいて前記コンバータの出力電圧を制御するステップと、
前記モータの出力トルクを指示するトルク指令値と前記電圧指令値とに基づく矩形波電圧を前記モータに供給するように、前記インバータを制御する矩形波電圧制御ステップと、
前記電圧指令値を増加させる際、前記トルク指令値と前記モータの実際の出力トルクとの差が予め定められた値より小さくなるように、前記電圧指令値と前記トルク指令値とを制御する制御ステップとを含む、制御方法。
【請求項１４】
前記制御ステップは、前記トルク指令値と前記出力トルクとの差を前記予め定められた値より小さくすることが可能な程度に小さな第１の増加率で前記電圧指令値を増加させるとともに、前記電圧指令値の増加中に前記第１の増加率に応じた第２の増加率で前記トルク指令値を増加させる、請求項１３に記載の制御方法。
【請求項１５】
前記第２の増加率は、前記電圧指令値が前記コンバータの昇圧上限値に達するタイミングと、前記トルク指令値が前記昇圧上限値に応じたトルク上限値に達するタイミングとを一致させる、前記トルク指令値の増加率である、請求項１４に記載の制御方法。
【請求項１６】
前記制御ステップは、前記電圧指令値を前記コンバータの昇圧上限値まで増加させた後に、前記トルク指令値を増加させる、請求項１３に記載の制御方法。
【請求項１７】
前記制御ステップは、前記電圧指令値の増加と前記トルク指令値の増加とを段階的に交互に行なう、請求項１３に記載の制御方法。
【請求項１８】
前記制御ステップは、前記電圧指令値の増加および前記トルク指令値の増加を、それぞれの最大増加率で増加させる、請求項１６または１７に記載の制御方法。
【請求項１９】
前記矩形波電圧制御ステップは、前記モータの回転位置に基づいて定まる電気角の１周期内に１回、前記矩形波電圧を前記モータに供給し、
前記制御方法は、前記モータの単位時間あたりの回転数を検出する回転数検出ステップをさらに含み、
前記制御ステップは、１回の前記矩形波電圧の供給の開始時から終了時までの前記出力電圧の増加量が前記回転数に関わらず一定値となるように、前記回転数に応じて前記電圧指令値の増加率を変更する、請求項１３に記載の制御方法。
【請求項２０】
前記矩形波電圧制御ステップは、前記出力電圧の増加量に基づいて、１回の前記矩形波電圧の供給時間を補正する、請求項１９に記載の制御方法。
【請求項２１】
前記制御方法は、前記出力電圧を検出する電圧検出ステップをさらに含み、
Ｎを自然数とするとき、前記矩形波電圧制御ステップは、Ｎ回目の前記矩形波電圧の供給時間を、前記トルク指令値とＮ−１回目の前記矩形波電圧の供給の開始時に前記電圧検出ステップで検出された前記出力電圧とに基づいて設定する、請求項１３〜２０のいずれかに記載の制御方法。
【請求項２２】
前記制御方法は、
前記車両の運転者による加速の要求度合いを検出する加速要求検出ステップと、
前記電圧指令値を前記コンバータの昇圧上限値よりも低い制限値に制限する制限ステップと、
前記制限ステップで前記電圧指令値が制限されている場合に、前記加速要求検出ステップで検出された前記要求度合いが予め定められた度合いよりも大きいと、前記制限ステップでの前記電圧指令値の制限を解除する解除ステップとをさらに含み、
前記制御ステップは、前記解除ステップで前記制限を解除した場合に、前記電圧指令値と前記トルク指令値とを増加させる、請求項１３に記載の制御方法。
【請求項２３】
前記制御方法は、
前記車両の運転者による加速の要求度合いを検出する加速要求検出ステップと、
前記モータに入力される電流を検出する電流検出ステップと、
前記モータの回転位置を検出する回転位置検出ステップと、
前記モータの単位時間あたりの回転数を検出する回転数検出ステップと、
前記電流検出ステップで検出された電流および前記回転位置検出ステップで検出された回転位置に基づいて、前記モータの出力トルクを推定する推定ステップと、
前記電圧指令値を前記コンバータの昇圧上限値よりも低い制限値に制限する制限ステップと、
前記制限ステップで前記電圧指令値が制限されている場合に、前記加速要求検出ステップで検出された前記要求度合いが予め定められた度合いよりも大きく、かつ前記推定ステップで推定された前記出力トルクが前記回転数検出ステップで検出された前記回転数と前記制限値とに基づいて定まるトルク上限値に達したときに、前記制限ステップでの前記電圧指令値の制限を解除する解除ステップとをさらに含み、
前記制御ステップは、前記解除ステップで前記制限を解除した場合に、前記電圧指令値と前記トルク指令値とを増加させる、請求項１３に記載の制御方法。
【請求項２４】
前記制御方法は、通常モードおよび節約モードのいずれの運転モードが前記車両の運転者により選択されているかを検出するモード検出ステップをさらに含み、
前記制限ステップは、前記モード検出ステップで前記節約モードが選択されていることが検出された場合に、前記電圧指令値を前記制限値に制限する、請求項２２または２３に記載の制御方法。
【請求項１】
蓄電装置と、前記蓄電装置の電圧を可変に昇圧して出力するコンバータと、前記コンバータから出力される電力を変換して出力するインバータと、前記インバータから出力される電力によって作動するモータとを備えた車両の制御装置であって、
電圧指令値に基づいて前記コンバータの出力電圧を制御するための手段と、
前記モータの出力トルクを指示するトルク指令値と前記電圧指令値とに基づく矩形波電圧を前記モータに供給するように、前記インバータを制御するための矩形波電圧制御手段と、
前記電圧指令値を増加させる際、前記トルク指令値と前記モータの実際の出力トルクとの差が予め定められた値より小さくなるように、前記電圧指令値と前記トルク指令値とを制御するための制御手段とを含む、制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記トルク指令値と前記出力トルクとの差を前記予め定められた値より小さくすることが可能な程度に小さな第１の増加率で前記電圧指令値を増加させるとともに、前記電圧指令値の増加中に前記第１の増加率に応じた第２の増加率で前記トルク指令値を増加させる、請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記第２の増加率は、前記電圧指令値が前記コンバータの昇圧上限値に達するタイミングと、前記トルク指令値が前記昇圧上限値に応じたトルク上限値に達するタイミングとを一致させる、前記トルク指令値の増加率である、請求項２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記電圧指令値を前記コンバータの昇圧上限値まで増加させた後に、前記トルク指令値を増加させる、請求項１に記載の制御装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記電圧指令値の増加と前記トルク指令値の増加とを段階的に交互に行なう、請求項１に記載の制御装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記電圧指令値の増加および前記トルク指令値の増加を、それぞれの最大増加率で増加させる、請求項４または５に記載の制御装置。
【請求項７】
前記矩形波電圧制御手段は、前記モータの回転位置に基づいて定まる電気角の１周期内に１回、前記矩形波電圧を前記モータに供給し、
前記制御装置は、前記モータの単位時間あたりの回転数を検出するための回転数検出手段をさらに含み、
前記制御手段は、１回の前記矩形波電圧の供給の開始時から終了時までの前記出力電圧の増加量が前記回転数に関わらず一定値となるように、前記回転数に応じて前記電圧指令値の増加率を変更する、請求項１に記載の制御装置。
【請求項８】
前記矩形波電圧制御手段は、前記出力電圧の増加量に基づいて、１回の前記矩形波電圧の供給時間を補正する、請求項７に記載の制御装置。
【請求項９】
前記制御装置は、前記出力電圧を検出するための電圧検出手段をさらに含み、
Ｎを自然数とするとき、前記矩形波電圧制御手段は、Ｎ回目の前記矩形波電圧の供給時間を、前記トルク指令値とＮ−１回目の前記矩形波電圧の供給の開始時に前記電圧検出手段によって検出された前記出力電圧とに基づいて設定する、請求項１〜８のいずれかに記載の制御装置。
【請求項１０】
前記制御装置は、
前記車両の運転者による加速の要求度合いを検出するための加速要求検出手段と、
前記電圧指令値を前記コンバータの昇圧上限値よりも低い制限値に制限するための制限手段と、
前記制限手段によって前記電圧指令値が制限されている場合に、前記加速要求検出手段によって検出された前記要求度合いが予め定められた度合いよりも大きいと、前記制限手段による前記電圧指令値の制限を解除するための解除手段とをさらに含み、
前記制御手段は、前記解除手段によって前記制限を解除した場合に、前記電圧指令値と前記トルク指令値とを増加させる、請求項１に記載の制御装置。
【請求項１１】
前記制御装置は、
前記車両の運転者による加速の要求度合いを検出するための加速要求検出手段と、
前記モータに入力される電流を検出するための電流検出手段と、
前記モータの回転位置を検出するための回転位置検出手段と、
前記モータの単位時間あたりの回転数を検出するための回転数検出手段と、
前記電流検出手段によって検出された電流および前記回転位置検出手段によって検出された回転位置に基づいて、前記モータの出力トルクを推定するための推定手段と、
前記電圧指令値を前記コンバータの昇圧上限値よりも低い制限値に制限するための制限手段と、
前記制限手段によって前記電圧指令値が制限されている場合に、前記加速要求検出手段によって検出された前記要求度合いが予め定められた度合いよりも大きく、かつ前記推定手段によって推定された前記出力トルクが前記回転数検出手段によって検出された前記回転数と前記制限値とに基づいて定まるトルク上限値に達したときに、前記制限手段による前記電圧指令値の制限を解除するための解除手段とをさらに含み、
前記制御手段は、前記解除手段によって前記制限を解除した場合に、前記電圧指令値と前記トルク指令値とを増加させる、請求項１に記載の制御装置。
【請求項１２】
前記制御装置は、通常モードおよび節約モードのいずれの運転モードが前記車両の運転者により選択されているかを検出するためのモード検出手段をさらに含み、
前記制限手段は、前記モード検出手段によって前記節約モードが選択されていることが検出された場合に、前記電圧指令値を前記制限値に制限する、請求項１０または１１に記載の制御装置。
【請求項１３】
蓄電装置と、前記蓄電装置の電圧を可変に昇圧して出力するコンバータと、前記コンバータから出力される電力を変換して出力するインバータと、前記インバータから出力される電力によって作動するモータとを備えた車両を制御する制御装置が行なう制御方法であって、
電圧指令値に基づいて前記コンバータの出力電圧を制御するステップと、
前記モータの出力トルクを指示するトルク指令値と前記電圧指令値とに基づく矩形波電圧を前記モータに供給するように、前記インバータを制御する矩形波電圧制御ステップと、
前記電圧指令値を増加させる際、前記トルク指令値と前記モータの実際の出力トルクとの差が予め定められた値より小さくなるように、前記電圧指令値と前記トルク指令値とを制御する制御ステップとを含む、制御方法。
【請求項１４】
前記制御ステップは、前記トルク指令値と前記出力トルクとの差を前記予め定められた値より小さくすることが可能な程度に小さな第１の増加率で前記電圧指令値を増加させるとともに、前記電圧指令値の増加中に前記第１の増加率に応じた第２の増加率で前記トルク指令値を増加させる、請求項１３に記載の制御方法。
【請求項１５】
前記第２の増加率は、前記電圧指令値が前記コンバータの昇圧上限値に達するタイミングと、前記トルク指令値が前記昇圧上限値に応じたトルク上限値に達するタイミングとを一致させる、前記トルク指令値の増加率である、請求項１４に記載の制御方法。
【請求項１６】
前記制御ステップは、前記電圧指令値を前記コンバータの昇圧上限値まで増加させた後に、前記トルク指令値を増加させる、請求項１３に記載の制御方法。
【請求項１７】
前記制御ステップは、前記電圧指令値の増加と前記トルク指令値の増加とを段階的に交互に行なう、請求項１３に記載の制御方法。
【請求項１８】
前記制御ステップは、前記電圧指令値の増加および前記トルク指令値の増加を、それぞれの最大増加率で増加させる、請求項１６または１７に記載の制御方法。
【請求項１９】
前記矩形波電圧制御ステップは、前記モータの回転位置に基づいて定まる電気角の１周期内に１回、前記矩形波電圧を前記モータに供給し、
前記制御方法は、前記モータの単位時間あたりの回転数を検出する回転数検出ステップをさらに含み、
前記制御ステップは、１回の前記矩形波電圧の供給の開始時から終了時までの前記出力電圧の増加量が前記回転数に関わらず一定値となるように、前記回転数に応じて前記電圧指令値の増加率を変更する、請求項１３に記載の制御方法。
【請求項２０】
前記矩形波電圧制御ステップは、前記出力電圧の増加量に基づいて、１回の前記矩形波電圧の供給時間を補正する、請求項１９に記載の制御方法。
【請求項２１】
前記制御方法は、前記出力電圧を検出する電圧検出ステップをさらに含み、
Ｎを自然数とするとき、前記矩形波電圧制御ステップは、Ｎ回目の前記矩形波電圧の供給時間を、前記トルク指令値とＮ−１回目の前記矩形波電圧の供給の開始時に前記電圧検出ステップで検出された前記出力電圧とに基づいて設定する、請求項１３〜２０のいずれかに記載の制御方法。
【請求項２２】
前記制御方法は、
前記車両の運転者による加速の要求度合いを検出する加速要求検出ステップと、
前記電圧指令値を前記コンバータの昇圧上限値よりも低い制限値に制限する制限ステップと、
前記制限ステップで前記電圧指令値が制限されている場合に、前記加速要求検出ステップで検出された前記要求度合いが予め定められた度合いよりも大きいと、前記制限ステップでの前記電圧指令値の制限を解除する解除ステップとをさらに含み、
前記制御ステップは、前記解除ステップで前記制限を解除した場合に、前記電圧指令値と前記トルク指令値とを増加させる、請求項１３に記載の制御方法。
【請求項２３】
前記制御方法は、
前記車両の運転者による加速の要求度合いを検出する加速要求検出ステップと、
前記モータに入力される電流を検出する電流検出ステップと、
前記モータの回転位置を検出する回転位置検出ステップと、
前記モータの単位時間あたりの回転数を検出する回転数検出ステップと、
前記電流検出ステップで検出された電流および前記回転位置検出ステップで検出された回転位置に基づいて、前記モータの出力トルクを推定する推定ステップと、
前記電圧指令値を前記コンバータの昇圧上限値よりも低い制限値に制限する制限ステップと、
前記制限ステップで前記電圧指令値が制限されている場合に、前記加速要求検出ステップで検出された前記要求度合いが予め定められた度合いよりも大きく、かつ前記推定ステップで推定された前記出力トルクが前記回転数検出ステップで検出された前記回転数と前記制限値とに基づいて定まるトルク上限値に達したときに、前記制限ステップでの前記電圧指令値の制限を解除する解除ステップとをさらに含み、
前記制御ステップは、前記解除ステップで前記制限を解除した場合に、前記電圧指令値と前記トルク指令値とを増加させる、請求項１３に記載の制御方法。
【請求項２４】
前記制御方法は、通常モードおよび節約モードのいずれの運転モードが前記車両の運転者により選択されているかを検出するモード検出ステップをさらに含み、
前記制限ステップは、前記モード検出ステップで前記節約モードが選択されていることが検出された場合に、前記電圧指令値を前記制限値に制限する、請求項２２または２３に記載の制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２００９−２２５６１４（Ｐ２００９−２２５６１４Ａ）
【公開日】平成２１年１０月１日（２００９．１０．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−６９５７２（Ｐ２００８−６９５７２）
【出願日】平成２０年３月１８日（２００８．３．１８）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月１日（２００９．１０．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月１８日（２００８．３．１８）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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