電動車両の電気システムおよびその制御方法
【課題】車両駆動用の電動機を駆動制御するインバータの直流側電圧を可変制御するためのコンバータを含む電動車両の電気システムにおいて、機器故障を回避しつつ車両駆動力を増加させるように、コンバータの出力電圧を適切に設定する。
【解決手段】ＥＣＵ３０は、電動機に印加される電流の振幅を検出するための電流検出手段と、予め想定される電動機に印加される電流の振幅の最大値に対する電流検出手段の検出値の余裕度に基づいて、振幅の最大値に対応させて予め定められたシステム電圧の上限値のデフォルト値に対するシステム電圧の余裕度を算出するための余裕度算出手段と、算出されたシステム電圧の余裕度をデフォルト値に加算することにより、上限値を補正するための上限値補正手段と、システム電圧ＶＨが補正された上限値を超えないように電動機に要求される駆動力に応じて電圧指令値を生成するための電圧指令値生成手段とを含む。
【解決手段】ＥＣＵ３０は、電動機に印加される電流の振幅を検出するための電流検出手段と、予め想定される電動機に印加される電流の振幅の最大値に対する電流検出手段の検出値の余裕度に基づいて、振幅の最大値に対応させて予め定められたシステム電圧の上限値のデフォルト値に対するシステム電圧の余裕度を算出するための余裕度算出手段と、算出されたシステム電圧の余裕度をデフォルト値に加算することにより、上限値を補正するための上限値補正手段と、システム電圧ＶＨが補正された上限値を超えないように電動機に要求される駆動力に応じて電圧指令値を生成するための電圧指令値生成手段とを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電動車両の電気システムおよびその制御方法に関し、より特定的には、交流電動機を駆動制御するインバータの直流側電圧を可変制御するためのコンバータを含む電動車両の電気システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
交流電動機を駆動制御するインバータの直流側電圧を可変制御するためのコンバータを含んだ電気システムとして、たとえば特開２００６−１０１６３６号公報（特許文献１）には、コンバータによって可変制御された直流電圧を、インバータによって交流電動機を駆動するための交流電圧に変換する電源装置が開示されている。
【０００３】
この特許文献１に記載される電源装置においては、昇圧コンバータの負荷電流を検出し、この負荷電流が所定の制限電流値よりも低電流である制限開始電流値以下のときには、インバータの出力電圧の電圧振幅値を１００％とし、制限電流値のときに電圧振幅値が０％となるように、負荷電流に応じて電圧振幅値を低下させることにより、一時的な過負荷によって保護機能が働いて昇圧コンバータの出力が停止されるのを回避している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１０１６３６号公報
【特許文献２】特開２００９−０１７７１６号公報
【特許文献３】特開２００８−０１７６８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一方、インバータには、たとえば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）素子やＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）等の半導体スイッチング素子が用いられ、該半導体スイッチング素子のオフ時には配線の寄生インピーダンスによりサージ電圧が発生する。このサージ電圧は、インバータ入力電圧（システム電圧）から、寄生インダクタンスにより生じる逆起電圧までの電圧上昇分を指す。この逆起電圧が半導体スイッチング素子の耐圧を超えないようにするためには、サージ電圧による電圧上昇分を考慮してインバータ入力電圧を定める必要がある。
【０００６】
ここで、上記のサージ電圧による電圧上昇分は、スイッチング時の遮断電流通過率（ｄｉ／ｄｔ）と寄生インピーダンスＬとを乗じて算出される。そのため、サージ電圧が最大となるとき、すなわち、遮断電流変化率が最大となるときのサージ電圧による電圧上昇分に基づいてインバータ入力電圧を定めることができる。
【０００７】
しかしながら、上記のようにサージ電圧による電圧上昇分が最大となる場合を見込んでインバータ入力電圧を所定値に定める構成では、サージ電圧が最大値よりも低い場合、すなわち、遮断電流変化率が小さい場合であっても、インバータ入力電圧を上げることができない。その結果、交流電動機が発生可能な駆動力がインバータ入力電圧によって制限されてしまうという問題が生じる。
【０００８】
それゆえ、この発明はかかる課題を解決するためになされたものであって、その目的は、車両駆動用の電動機を駆動制御するインバータの直流側電圧を可変制御するためのコンバータを含む電動車両の電気システムにおいて、機器故障を回避しつつ車両駆動力を増加させるように、コンバータの出力電圧を適切に設定することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明のある局面では、車両駆動用の電動機を搭載した電動車両の電気システムであって、直流電源と、直流電源から出力される直流電圧を電圧変換して出力するコンバータと、複数のスイッチング素子を含んで構成され、複数のスイッチング素子のスイッチング動作によりコンバータから出力される直流電圧を電動機の駆動電圧に変換するインバータと、インバータへの入力電圧が電圧指令値に一致するように、コンバータを制御する制御装置とを備える。制御装置は、電動機に印加される電流の振幅を検出するための電流検出手段と、予め想定される電動機に印加される電流の振幅の最大値に対する電流検出手段の検出値の余裕度に基づいて、振幅の最大値に対応させて予め定められたインバータ入力電圧の上限値のデフォルト値に対するインバータ入力電圧の余裕度を算出するための余裕度算出手段と、余裕度算出手段により算出されたインバータ入力電圧の余裕度をデフォルト値に加算することにより、上限値を補正するための上限値補正手段と、インバータ入力電圧が補正された上限値を超えないように、電動機に要求される駆動力に応じて電圧指令値を生成するための電圧指令値生成手段とを含む。
【００１０】
好ましくは、デフォルト値は、少なくとも電動機に印加される電流の振幅が最大となるときに複数のスイッチング素子のスイッチング動作により発生するサージ電圧を考慮することにより、予め定められたインバータ入力電圧の上限値である。余裕度算出手段は、少なくとも電動機に印加される電流の振幅が最大となるときに対するサージ電圧の余裕度に基づいて、インバータ入力電圧の余裕度を算出する。
【００１１】
この発明の別の局面では、車両駆動用の第１の電動機および第２の電動機を搭載した電動車両の電気システムであって、直流電源と、複数のスイッチング素子のスイッチング素子のスイッチング動作により直流電源から出力される直流電圧を電圧変換して出力するコンバータと、複数のスイッチング素子のスイッチング素子のスイッチング動作によりコンバータから出力される直流電圧を第１の電動機の駆動電圧に変換する第１のインバータと、複数のスイッチング素子のスイッチング動作によりコンバータから出力される直流電圧を第２の電動機の駆動電圧に変換する第２のインバータと、第１および第２のインバータへの入力電圧が電圧指令値に一致するように、コンバータを制御する制御装置とを備える。制御装置は、第１の電動機に印加される電流の振幅を検出するための第１の電流検出手段と、第２の電動機に印加される電流の振幅を検出するための第２の電流検出手段と、コンバータを流れる電流を検出するための第３の電流検出手段と、予め想定される第１の電動機に印加される電流の振幅の最大値に対する第１の電流検出手段の検出値の余裕度に基づいて、当該振幅の最大値に対応させて予め定められたインバータ入力電圧の上限値のデフォルト値に対するインバータ入力電圧の余裕度を算出するための第１の余裕度算出手段と、予め想定される第２の電動機に印加される電流の振幅の最大値に対する第２の電流検出手段の検出値の余裕度に基づいて、当該振幅の最大値に対応させて予め定められたインバータ入力電圧の上限値のデフォルト値に対するインバータ入力電圧の余裕度を算出するための第２の余裕度算出手段と、予め想定されるコンバータを流れる電流の最大値に対する第３の電流検出手段の検出値の余裕度に基づいて、当該電流の最大値に対応させて予め定められたインバータ入力電圧の上限値のデフォルト値に対するインバータ入力電圧の余裕度を算出するための第３の余裕度算出手段と、第１から第３の余裕度算出手段によりそれぞれ算出されたインバータ入力電圧の余裕度のうちの最小値をデフォルト値に加算することにより、上限値を補正するための上限値補正手段と、インバータ入力電圧が補正された上限値を超えないように、第１および第２の電動機に要求される駆動力に応じて電圧指令値を生成するための電圧指令値生成手段とを含む。
【００１２】
好ましくは、デフォルト値は、少なくとも第１および第２の電動機に印加される電流の振幅が最大となるときに複数のスイッチング素子のスイッチング動作により発生するサージ電圧を考慮することにより、予め定められたインバータ入力電圧の上限値である。第１の余裕度算出手段は、少なくとも第１の電動機に印加される電流の振幅が最大となるときに対するサージ電圧の余裕度に基づいて、インバータ入力電圧の余裕度を算出する。第２の余裕度算出手段は、少なくとも第２の電動機に印加される電流の振幅が最大となるときに対するサージ電圧の余裕度に基づいて、インバータ入力電圧の余裕度を算出する。第３の余裕度算出手段は、少なくともコンバータを流れる電流が最大となるときに対するサージ電圧の余裕度に基づいて、インバータ入力電圧の余裕度を算出する。
【００１３】
好ましくは、電動車両は、燃料の燃焼によって作動するエンジンと、第２の電動機に連結され、駆動輪に動力を出力するための出力部材と、出力部材、エンジンの出力軸および第１の電動機の出力軸とそれぞれ結合された複数の回転要素を互いに相対回転可能に連結し、かつ、第１の電動機による電力および動力の入出力を伴なってエンジンからの出力の少なくとも一部を出力部材へ出力する動力分割機構とをさらに備える。
【００１４】
この発明の別の局面では、車両駆動用の電動機を搭載した電動車両の電気システムの制御方法であって、電気システムは、直流電源と、直流電源から出力される直流電圧を電圧変換して出力するコンバータと、複数のスイッチング素子を含んで構成され、複数のスイッチング素子のスイッチング動作によりコンバータから出力される直流電圧を電動機の駆動電圧に変換するインバータとを含む。制御方法は、電動機に印加される電流の振幅を検出するステップと、予め想定される電動機に印加される電流の振幅の最大値に対する電流の振幅の検出値の余裕度に基づいて、振幅の最大値に対応させて予め定められたインバータ入力電圧の上限値のデフォルト値に対するインバータ入力電圧の余裕度を算出するステップと、算出されたインバータ入力電圧の余裕度をデフォルト値に加算することにより、上限値を補正するステップと、インバータ入力電圧が補正された上限値を超えないように、電動機に要求される駆動力に応じて電圧指令値を生成するステップと、インバータ入力電圧が電圧指令値に一致するように、コンバータを制御するステップとを備える。
【００１５】
好ましくは、デフォルト値は、少なくとも電動機に印加される電流の振幅が最大となるときに複数のスイッチング素子のスイッチング動作により発生するサージ電圧を考慮することにより、予め定められたインバータ入力電圧の上限値である。余裕度を算出するステップは、少なくとも電動機に印加される電流の振幅が最大となるときに対するサージ電圧の余裕度に基づいて、インバータ入力電圧の余裕度を算出する。
【発明の効果】
【００１６】
この発明によれば、車両駆動用の電動機を駆動制御するインバータの直流側電圧を可変制御するためのコンバータを含む電動車両の電気システムにおいて、機器故障を回避しつつ車両駆動力を増加させるように、コンバータの出力電圧を適切に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態による電動車両の電気システムを搭載した車両の一例として示されるハイブリッド車両の概略構成図である。
【図２】図１のハイブリッド車両におけるパワートレインの詳細を説明するための模式図である。
【図３】モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の制御構成を示す概略ブロック図である。
【図４】ＥＣＵにおけるモータ制御構成を説明するブロック図である。
【図５】図２におけるコンバータ制御部による電圧変換制御構成を説明するブロック図である。
【図６】システム電圧ＶＨの上限値を概念的に説明する図である。
【図７】ＩＧＢＴ素子によるサージ電圧を概念的に説明する図である。
【図８】システム電圧指令生成部によるシステム電圧上限値設定の処理を説明する図である。
【図９】本発明の実施の形態によるモータ制御によるモータジェネレータＭＧ２の動作可能領域を示す概念図である。
【図１０】全開加速時におけるモータ電流ＭＣＲＴ１，ＭＣＲＴ２およびリアクトル電流ＩＬの振幅の遷移を説明する図である。
【図１１】図３に示したシステム電圧指令生成部によるシステム電圧指令を生成する処理を説明する図である。
【図１２】記憶部に記憶される耐圧余裕度算出用マップの一例を説明する図である。
【図１３】本発明の実施の形態に従うシステム電圧指令値の生成方法を説明するフローチャートである。
【図１４】本発明の実施の形態に従うシステム電圧指令値の生成方法を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明が繰返さない。
【００１９】
図１は、本発明の実施の形態による電動車両の電気システムを搭載した車両の一例として示されるハイブリッド車両５の概略構成図である。
【００２０】
図１を参照して、ハイブリッド車両５は、エンジンＥＮＧと、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、バッテリ１０と、電力変換ユニット（ＰＣＵ：Power Control Unit）２０と、動力分割機構ＰＳＤと、減速機ＲＤと、前輪７０Ｌ，７０Ｒと、後輪８０Ｌ，８０Ｒと、電子制御ユニット（Electrical Control Unit：ＥＣＵ）３０とを備える。本実施の形態に係る制御装置は、たとえばＥＣＵ３０が実行するプログラムにより実現される。なお、図１には、前輪７０Ｌ，７０Ｒを駆動輪とするハイブリッド車両５が例示されるが、前輪７０Ｌ，７０Ｒに代えて後輪８０Ｌ，８０Ｒを駆動輪としてもよい。あるいは、図１に構成に加えて後輪８０Ｌ，８０Ｒ駆動用のモータジェネレータをさらに設けて、４ＷＤ構成とすることも可能である。
【００２１】
エンジンＥＮＧが発生する駆動力は、動力分割機構ＰＳＤにより、２経路に分割される。一方は、減速機ＲＤを介して前輪７０Ｌ，７０Ｒを駆動する経路である。もう一方は、モータジェネレータＭＧ１を駆動させて発電する経路である。
【００２２】
モータジェネレータＭＧ１は、代表的には三相交流同期電動発電機により構成される。モータジェネレータＭＧ１は、動力分割機構ＰＳＤにより分割されたエンジンＥＮＧの駆動力により、発電機として発電する。また、モータジェネレータＭＧ１は、発電機としての機能だけでなく、エンジンＥＮＧの回転数を制御するアクチュエータとしても機能をも有する。
【００２３】
なお、モータジェネレータＭＧ１により発電された電力は、車両の運転状態やバッテリ１０のＳＯＣ（State Of Charge）の状態に応じて使い分けられる。たとえば、通常走行時や急加速時では、モータジェネレータＭＧ１により発電された電力はそのままモータジェネレータＭＧ２をモータとして駆動させる動力となる。一方、バッテリ１０のＳＯＣが予め定められた値よりも低い場合には、モータジェネレータＭＧ１により発電された電力は、電力変換ユニット２０により交流電力から直流電力に変換されてバッテリ１０に蓄えられる。
【００２４】
このモータジェネレータＭＧ１は、エンジンＥＮＧを始動する際の始動機としても利用される。エンジンＥＮＧを始動する際、モータジェネレータＭＧ１は、バッテリ１０から電力の供給を受けて、電動機として駆動する。そして、モータジェネレータＭＧ１は、エンジンＥＮＧをクランキングして始動する。
【００２５】
モータジェネレータＭＧ２は、代表的には三相交流同期電動発電機により構成される。モータジェネレータＭＧ２が電動機として駆動される場合には、バッテリ１０に蓄えられた電力およびモータジェネレータＭＧ１により発電された電力の少なくともいずれか一方により駆動される。モータジェネレータＭＧ２の駆動力は、減速機ＲＤを介して前輪７０Ｌ，７０Ｒに伝えられる。これにより、モータジェネレータＭＧ２は、エンジンＥＮＧをアシストして車両を走行させたり、モータジェネレータＭＧ２の駆動力のみにより車両を走行させたりする。
【００２６】
車両の回生制動時には、減速機ＲＤを介して前輪７０Ｌ，７０ＲによりモータジェネレータＭＧ２が駆動され、モータジェネレータＭＧ２が発電機として作動させられる。これによりモータジェネレータＭＧ２は、制動エネルギを電気エネルギに変換する回生ブレーキとして作用する。モータジェネレータＭＧ２により発電された電力は、電力変換ユニット２０を介してバッテリ１０に蓄えられる。
【００２７】
バッテリ１０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により構成される。本発明の実施の形態において、バッテリ１０は「直流電源」の代表例として示される。すなわち、電気二重層キャパシタ等の他の直流電源をバッテリ１０に代えて用いることも可能である。バッテリ１０は、直流電圧を電力変換ユニット２０へ供給するとともに、電力変換ユニット２０からの直流電圧によって充電される。
【００２８】
電力変換ユニット２０は、バッテリ１０よって供給される直流電力と、モータを駆動制御する交流電力およびジェネレータによって発電される交流電力との間で双方向の電力変換を行なう。
【００２９】
ハイブリッド車両５は、さらに、ハンドル４０と、アクセルペダルポジションＡＰを検出するアクセルポジションセンサ４４と、ブレーキペダルポジションＢＰを検出するブレーキペダルポジションセンサ４６と、シフトポジションＳＰを検出するシフトポジションセンサ４８とを備える。
【００３０】
また、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２には、ロータ回転角を検出する回転角センサ５１，５２がさらに設けられる。回転角センサ５１によって検出されたモータジェネレータＭＧ１のロータ回転角θ１および回転角センサ５２によって検出されたモータジェネレータＭＧ２のロータ回転角θ２は、ＥＣＵ３０へ伝達される。なお、回転角センサ５１，５２は、ＥＣＵ３０においてモータジェネレータＭＧ１の電流、電圧等からロータ回転角θ１を推定し、また、モータジェネレータＭＧ２の電流、電圧等からロータ回転角θ２を推定することによって、配置を省略してもよい。
【００３１】
ＥＣＵ３０は、エンジンＥＮＧ、電力変換ユニット２０およびバッテリ１０と電気的に接続されている。ＥＣＵ３０は、各種センサからの検出信号に基づいて、ハイブリッド車両５が所望の走行状態となるように、エンジンＥＮＧの運転状態と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の駆動状態と、バッテリ１０の充電状態とを統合的に制御する。
【００３２】
図２は、図１のハイブリッド車両５におけるパワートレインの詳細を説明するための模式図である。
【００３３】
図２を参照して、ハイブリッド車両５のパワートレイン（ハイブリッドシステム）は、モータジェネレータＭＧ２と、モータジェネレータＭＧ２の出力軸１６０に接続される減速機ＲＤと、エンジンＥＮＧと、モータジェネレータＭＧ１と、動力分割機構ＰＳＤとを備える。
【００３４】
動力分割機構ＰＳＤは、図２に示す例では遊星歯車機構により構成され、クランクシャフト１５０に軸中心を貫通された中空のサンギヤ軸に結合されたサンギヤ１５１と、クランクシャフト１５０と同軸上を回転可能に支持されているリングギヤ１５２と、サンギヤ１５１とリングギヤ１５２との間に配置され、サンギヤ１５１の外周を自転しながら公転するピニオンギヤ１５３と、クランクシャフト１５０の端部に結合され各ピニオンギヤ１５３の回転軸を支持するプラネタリキャリヤ１５４とを含む。
【００３５】
動力分割機構ＰＳＤは、サンギヤ１５１に結合されたサンギヤ軸と、リングギヤ１５２に結合されたリングギヤケース１５５およびプラネタリキャリヤ１５４に結合されたクランクシャフト１５０の３軸が動力の入出力軸とされる。そしてこの３軸のうちいずれか２軸へ入出力される動力が決定されると、残りの１軸に入出力される動力は他の２軸へ入出力される動力に基づいて定まる。
【００３６】
動力の取出用のカウンタドライブギヤ１７０がリングギヤケース１５５の外側に設けられ、リングギヤ１５２と一体的に回転する。カウンタドライブギヤ１７０は、動力伝達減速ギヤＲＧに接続されている。リングギヤケース１５５は、本発明での「出力部材」に対応する。このようにして、動力分割機構ＰＳＤは、モータジェネレータＭＧ１による電力および動力の入出力を伴って、エンジンＥＮＧからの出力の少なくとも一部を出力部材へ出力するように動作する。
【００３７】
さらに、カウンタドライブギヤ１７０と動力伝達減速ギヤＲＧとの間で動力の伝達がなされる。そして、動力伝達減速ギヤＲＧは、駆動輪である前輪７０Ｌ、７０Ｒと連結されたディファレンシャルギヤＤＥＦを駆動する。また、下り坂等では駆動輪の回転がディファレンシャルギヤＤＥＦに伝達され、動力伝達減速ギヤＲＧはディファレンシャルギヤＤＥＦによって駆動される。
【００３８】
モータジェネレータＭＧ１は、回転磁界を形成するステータ１３１と、ステータ１３１内部に配置され複数個の永久磁石が埋め込まれているロータ１３２とを含む。ステータ１３１は、ステータコア１３３と、ステータコア１３３に巻回される三相コイル１３４とを含む。ロータ１３２は、動力分割機構ＰＳＤのサンギヤ１５１と一体的に回転するサンギヤ軸に結合されている。ステータコア１３３は、電磁鋼板の薄板を積層して形成されており、図示しないケースに固定されている。
【００３９】
モータジェネレータＭＧ１は、ロータ１３２に埋め込まれた永久磁石による磁界と三相コイル１３４によって形成される磁界との相互作用によりロータ１３２を回転駆動する電動機として動作する。またモータジェネレータＭＧ１は、永久磁石による磁界とロータ１３２の回転との相互作用により三相コイル１３４の両端に起電力を生じさせる発電機としても動作する。
【００４０】
モータジェネレータＭＧ２は、回転磁界を形成するステータ１３６と、ステータ１３６内部に配置され複数個の永久磁石が埋め込まれたロータ１３７とを含む。ステータ１３６は、ステータコア１３８と、ステータコア１３８に巻回される三相コイル１３９とを含む。
【００４１】
ロータ１３７は、動力分割機構ＰＳＤのリングギヤ１５２と一体的に回転するリングギヤケース１５５に減速機ＲＤを介して結合されている。ステータコア１３８は、たとえば電磁鋼板の薄板を積層して形成されており、図示しないケースに固定されている。
【００４２】
モータジェネレータＭＧ２は、永久磁石による磁界とロータ１３７の回転との相互作用により三相コイル１３９の両端に起電力を生じさせる発電機としても動作する。またモータジェネレータＭＧ２は、永久磁石による磁界と三相コイル１３９によって形成される磁界との相互作用によりロータ１３７を回転駆動する電動機として動作する。
【００４３】
減速機ＲＤは、プラネタリギヤの回転要素の一つであるプラネタリキャリヤ１６６がケースに固定された構造により減速を行なう。すなわち、減速機ＲＤは、ロータ１３７の出力軸１６０に結合されたサンギヤ１６２と、リングギヤ１５２と一体的に回転するリングギヤ１６８と、リングギヤ１６８およびサンギヤ１６２に噛み合いサンギヤ１６２の回転をリングギヤ１６８に伝達するピニオンギヤ１６４とを含む。たとえば、サンギヤ１６２の歯数に対しリングギヤ１６８の歯数を２倍以上にすることにより、減速比を２倍以上にすることができる。
【００４４】
このようにモータジェネレータＭＧ２の回転力は、減速機ＲＤを介して、リングギヤ１５２，１６８と一体的に回転する出力部材（リングギヤケース）１５５に伝達される。すなわち、モータジェネレータＭＧ２は、出力部材１５５から駆動輪までの間で動力を加えるように構成される。なお、減速機ＲＤの配置を省略して、すなわち減速比を設けることなく、モータジェネレータＭＧ２の出力軸１６０および出力部材１５５の間を連結してもよい。
【００４５】
電力変換ユニット２０は、コンバータ１２と、インバータ１４，２２とを含む。コンバータ１２は、バッテリ１０からの直流電圧Ｖｂを電圧変換して電源ラインＰＬおよび接地ラインＧＬ間に直流電圧ＶＨを出力する。また、コンバータ１２は、双方向に電圧変換可能に構成されて、電源ラインＰＬおよび接地ラインＧＬ間の直流電圧ＶＨをバッテリ１０の充電電圧Ｖｂに変換する。
【００４６】
インバータ１４，２２は、一般的な三相インバータで構成されて、電源ラインＰＬおよび接地ラインＧＬ間の直流電圧ＶＨを交流電圧に変換してそれぞれモータジェネレータＭＧ２，ＭＧ１へ出力する。また、インバータ１４，２２は、モータジェネレータＭＧ２，ＭＧ１によって発電された交流電圧を直流電圧ＶＨに変換して、電源ラインＰＬおよび接地ラインＧＬ間に出力する。
【００４７】
図１および図２に示した構成において、インバータ１４および２２の直流電圧側は、共通の電源ラインＰＬおよび接地ラインＧＬを介して、コンバータ１２と接続される。モータジェネレータＭＧ１は本発明における「第１の電動機」に対応し、モータジェネレータＭＧ２は本発明における「第２の電動機」に対応する。また、インバータ２２は本発明での「第１のインバータ」に対応し、インバータ１４は本発明での「第２のインバータ」に対応する。以下では、インバータ１４，２２の入力電圧に相当する、電源ラインＰＬの直流電圧ＶＨを「システム電圧ＶＨ」とも称する。
【００４８】
図３は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の制御構成を示す概略ブロック図である。
図３を参照して、電力変換ユニット２０は、コンデンサＣ１，Ｃ２と、コンバータ１２と、インバータ１４，２２と、電流センサ２４，２８とを含む。
【００４９】
図１および図２に示したＥＣＵ３０は、上位の電子制御ユニットから入力されたモータジェネレータＭＧ１およびＭＧ２の運転指令に従ってモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２が動作するように、コンバータ１２およびインバータ１４，２２のスイッチング制御のためのスイッチング制御信号ＰＷＭＣ，ＰＭＷＩ１，ＰＭＷＩ２を生成する。
【００５０】
コンバータ１２は、リアクトルＬ１と、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）素子Ｑ１，Ｑ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２とを含む。リアクトルＬ１の一方端は、バッテリ１０の電源ラインに接続され、他方端はＩＧＢＴ素子Ｑ１とＩＧＢＴ素子Ｑ２との中間点、すなわち、ＩＧＢＴ素子Ｑ１のエミッタとＩＧＢＴ素子Ｑ２のコレクタとの間に接続される。ＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２は、電源ラインＰＬと接地ラインＧＬの間に直列に接続される。ＩＧＢＴ素子Ｑ１のコレクタは電源ラインＰＬに接続され、ＩＧＢＴ素子Ｑ２のエミッタは接地ラインＧＬに接続される。また、各ＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２のコレクタ−エミッタ間には、エミッタからコレクタ側へ電流を流すためのダイオードＤ１，Ｄ２はそれぞれ接続されている。
【００５１】
インバータ１４は、Ｕ相アーム１５と、Ｖ相アーム１６と、Ｗ相アーム１７とからなる。Ｕ相アーム１５、Ｖ相アーム１６、Ｗ相アーム１７は、電源ラインＰＬおよび接地ラインＧＬの間に並列に設けられる。Ｕ相アーム１５は、直列接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ３，Ｑ４から成り、Ｖ相アーム１６は、直列接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ５，Ｑ６からなり、Ｗ相アーム１７は、直列接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ７，Ｑ８から成る。また、各ＩＧＢＴ素子Ｑ３〜Ｑ８のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードＤ３〜Ｄ８がそれぞれ接続されている。
【００５２】
各相アームの中間点は、モータジェネレータＭＧ２の各相コイルの各相端に接続される。すなわち、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るとともに、Ｕ相コイルの他端がＩＧＢＴ素子Ｑ３，Ｑ４の中間点に、Ｖ相コイルの他端がＩＧＢＴ素子Ｑ５，Ｑ６の中間点に、Ｗ相コイルの他端はＩＧＢＴ素子Ｑ７，Ｑ８の中間点にそれぞれ接続されている。
【００５３】
インバータ２２は、インバータ１４と同じ構成からなる。
電圧センサ１１は、バッテリ１０から出力される直流電圧Ｖｂを検出し、その検出した直流電圧ＶｂをＥＣＵ３０へ出力する。コンデンサＣ１は、バッテリ１０から供給された直流電圧Ｖｂを平滑化し、その平滑化した直流電圧Ｖｂをコンバータ１２へ供給する。
【００５４】
コンバータ１２は、コンデンサＣ１から供給された直流電圧Ｖｂを昇圧してコンデンサＣ２へ供給する。具体的には、コンバータ１２は、ＥＣＵ３０から信号ＰＷＭＣを受けると、信号ＰＷＭＣによってＩＧＢＴ素子Ｑ２がオンされた期間に応じて直流電圧Ｖｂを昇圧してコンデンサＣ２に供給する。
【００５５】
また、コンバータ１２は、ＥＣＵ３０から信号ＰＷＭＣを受けると、コンデンサＣ２を介してインバータ１４および／またはインバータ２２から供給された直流電圧（システム電圧ＶＨ）を降圧してバッテリ１０を充電する。電流センサ２６は、リアクトルＬ１に流れるリアクトル電流ＩＬを検出し、その検出したリアクトル電流ＩＬをＥＣＵ３０へ出力する。
【００５６】
コンデンサＣ２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、電源ラインＰＬおよび接地ラインＧＬを介してインバータ１４，２２へ供給する。電圧センサ１３は、コンデンサＣ２の両端の電圧、すなわち、コンバータ１２の出力電圧ＶＨ（インバータ１４，２２の入力電圧に相当する。以下同じ。）を検出し、その検出した出力電圧（システム電圧）ＶＨをＥＣＵ３０へ出力する。
【００５７】
インバータ１４は、コンデンサＣ２からシステム電圧ＶＨが供給されると、ＭＧ−ＥＣＵ３５からの信号ＰＷＭＩ２に基づいて直流電圧を交流電圧に変換してモータジェネレータＭＧ２を駆動する。これにより、モータジェネレータＭＧ２は、トルク指令値ＴＲ２によって指定されたトルクを発生するように駆動される。
【００５８】
また、インバータ１４は、ハイブリッド車両５の回生制動時、モータジェネレータＭＧ２が発電した交流電圧をＥＣＵ３０からの信号ＰＷＭＩ２に基づいて直流電圧（システム電圧ＶＨ）に変換し、その変換した直流電圧をコンデンサＣ２を介してコンバータ１２へ供給する。なお、ここにいう回生制動とは、ハイブリッド車両５を運転するドライバーによるフットブレーキ操作があった場合の回生制動を伴なう制動や、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。
【００５９】
インバータ２２は、コンデンサＣ２からシステム電圧ＶＨが供給されると、ＥＣＵ３０からの信号ＰＷＭＩ１に基づいて直流電圧を交流電圧に変換してモータジェネレータＭＧ１を駆動する。これにより、モータジェネレータＭＧ１は、トルク指令値ＴＲ１によって指定されたトルクを発生するように駆動される。
【００６０】
電流センサ２４は、モータジェネレータＭＧ１に流れるモータ電流ＭＣＲＴ１を検出し、その検出したモータ電流ＭＣＲＴ１をＥＣＵ３０へ出力する。電流センサ２８は、モータジェネレータＭＧ２に流れるモータ電流ＭＣＲＴ２を検出し、その検出したモータ電流ＭＣＲＴ２をＥＣＵ３０へ出力する。
【００６１】
さらに、回転角センサ５１によって検出されたモータジェネレータＭＧ１のロータ回転角θ１および回転角センサ５２によって検出されたモータジェネレータＭＧ２のロータ回転角θ２は、ＥＣＵ３０へ伝達される。
【００６２】
ＥＣＵ３０は、電圧センサ１１から直流電圧Ｖｂを受け、電流センサ２４，２８からモータ電流ＭＣＲＴ１，ＭＣＲＴ２をそれぞれ受け、電圧センサ１３からコンバータ１２の出力電圧（システム電圧）ＶＨを受け、回転角センサ５１，５２からロータ回転角θ１，θ２をそれぞれ受ける。ＥＣＵ３０は、ロータ回転角θ１，θ２に基づきモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の回転数ＭＲＮ１，ＭＲＮ２をそれぞれ算出することができる。
【００６３】
さらに、ＥＣＵ３０は、上位のＥＣＵより、モータジェネレータＭＧ１およびＭＧ２の運転指令を受ける。なお、上位のＥＣＵから送出される運転指令には、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２が含まれる。
【００６４】
図４は、ＥＣＵ３０におけるモータ制御構成を説明するブロック図である。
図４を参照して、ＥＣＵ３０は、インバータ１４，２２における電力変換制御を行なうインバータ制御部４２と、コンバータ１２における電圧変換制御を行なうコンバータ制御部４０とを含む。
【００６５】
インバータ制御部４２は、システム電圧ＶＨ、モータ電流ＭＣＲＴ２、ロータ回転角θ２（モータ回転数ＭＲＮ２）およびトルク指令値ＴＲ２に基づいて、インバータ１４がモータジェネレータＭＧ２を駆動するときに、インバータ１４のＩＧＢＴ素子Ｑ３〜Ｑ８をスイッチング制御するための信号ＰＷＭＩ２を生成し、その生成した信号ＰＷＭＩ２をインバータ１４へ出力する。また、インバータ制御部４２は、システム電圧ＶＨ、モータ電流ＭＣＲＴ１、ロータ回転角θ１（モータ回転数ＭＲＮ１）およびトルク指令値ＴＲ１に基づいて、インバータ２２がモータジェネレータＭＧ１を駆動するときに、インバータ２２のＩＧＢＴ素子Ｑ３〜Ｑ８をスイッチング制御するための信号ＰＷＭＩ１を生成し、その生成した信号ＰＷＭＩ１をインバータ２２へ出力する。これらの際に、信号ＰＷＭＩ１，ＰＷＭＩ２は、たとえば周知のＰＷＭ制御方式に従う、センサ検出値を用いたフィードバック制御により生成される。
【００６６】
コンバータ制御部４０は、コンバータ１２の電圧指令値（システム電圧指令値）ＶＨｃｏｍを生成するとともに、コンバータ１２の出力電圧（システム電圧）ＶＨがシステム電圧指令値ＶＨｃｏｍに追従するようにコンバータ１２を制御する。具体的には、コンバータ制御部４０は、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍと、直流電圧Ｖｂおよびシステム電圧ＶＨとに基づいて、コンバータ１２のＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２をスイッチング制御するための信号ＰＷＭＣを生成してコンバータ１２へ出力する。
【００６７】
次に、コンバータ制御部４０によるコンバータ１２における電圧変換制御について詳細に説明する。
【００６８】
図５は、図２におけるコンバータ制御部４０による電圧変換制御構成を説明するブロック図である。
【００６９】
図５を参照して、コンバータ制御部４０は、システム電圧指令生成部５０と、コンバータ用デューティー比変換部５３と、コンバータ用ＰＷＭ信号変換部５４とを含む。
【００７０】
システム電圧指令生成部５０は、上位ＥＣＵからのトルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２、ロータ回転角θ１，θ２（モータ回転数ＭＲＮ１，ＭＲＮ２）、モータ電流ＭＣＲＴ１，ＭＣＲＴ２、およびリアクトル電流ＩＬに基づいてシステム電圧ＶＨの最適値、すなわちシステム電圧指令値ＶＨｃｏｍを演算し、その演算したシステム電圧指令値ＶＨｃｏｍをコンバータ用デューティー比変換部５３へ出力する。
【００７１】
コンバータ用デューティー比変換部５３は、システム電圧指令生成部５０からシステム電圧指令値ＶＨｃｏｍを受け、電圧センサ１１から直流電圧Ｖｂを受けると、電圧センサ１３からのシステム電圧ＶＨをシステム電圧指令値ＶＨｃｏｍに設定するためのデューティー比を演算し、その演算したデューティー比をコンバータ用ＰＷＭ信号変換部５４へ出力する。
【００７２】
コンバータ用ＰＷＭ信号変換部５４は、コンバータ用デューティー比変換部５３から与えられるデューティー比に基づいてコンバータ１２のＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２をスイッチング制御するための信号ＰＷＭＣを生成し、その生成した信号ＰＷＭＣをコンバータ１２へ出力する。
【００７３】
（システム電圧指令値ＶＨｃｏｍの生成）
図５に示す構成において、モータジェネレータＭＧ（ＭＧ１，ＭＧ２を総括的に表記するもの、以下同じ）を円滑に駆動するためには、モータジェネレータＭＧの動作点、回転数およびトルクに応じて、コンバータ１２の出力電圧（システム電圧）ＶＨを適切に設定する必要がある。
【００７４】
その一方で、インバータ１４，２２では、ＩＧＢＴ素子のオンオフに伴なってサージ電圧が発生する。このサージ電圧は、インバータ１４，２２の入力電圧（システム電圧）ＶＨに重畳されてＩＧＢＴ素子のコレクタ−エミッタ間に印加される。したがって、サージ電圧がＩＧＢＴ素子の耐圧を超えると、ＩＧＢＴ素子の破壊や、モータ巻線の被膜に発生する絶縁破壊等によって、機器故障が発生する虞がある。このような機器故障を回避するため、コンバータ１２の出力可能な上限電圧、すなわち、システム電圧ＶＨの上限値は、ＩＧＢＴ素子の耐圧により制限される。
【００７５】
図６は、システム電圧ＶＨの上限値を概念的に説明する図である。
図６に示すように、インバータ入力電圧（システム電圧）ＶＨには、サージ電圧ΔＶＨが加算される。したがって、システム電圧ＶＨの上限値（以下、「システム電圧上限値」とも称する）ＶＨｍａｘは、少なくともサージ電圧を考慮して、インバータのＩＧＢＴ素子の耐圧を超えないように定める必要がある。
【００７６】
ここで、図６に示されるサージ電圧には、ＩＧＢＴ素子Ｑ３〜Ｑ８のオンオフに伴なって、当該ＩＧＢＴ素子Ｑ３〜Ｑ８によるサージ電圧および逆並列ダイオードＤ３〜Ｄ８によるサージ電圧が含まれている。ＩＧＢＴ素子Ｑ３〜Ｑ８によるサージ電圧は、モータ電流をオフする際に、ｄｉ／ｄｔに応じて発生する。図７は、ＩＧＢＴ素子によるサージ電圧を概念的に説明する図である。このサージ電圧（以下、「ターンオフサージ」と称する）ΔＶＨは、ＩＧＢＴ素子のスイッチング速度が大きくなるにつれて増大する。また、スイッチング速度が一定となる場合には、ターンオフサージは、ＩＧＢＴ素子の通過電流が大きくなるにつれて増大する。そして、ＩＧＢＴ素子の通過電流が最大となるタイミング、すなわちモータ電流の振幅が最大となるタイミングでＩＧＢＴ素子をオンオフするときに最大となる。
【００７７】
一方、逆並列ダイオードＤ３〜Ｄ８によるサージ電圧（以下、「リカバリーサージ」とも称する）は、ダイオード電流が零になって逆回復電流が生じているタイミング、すなわち、モータ電流のゼロクロスタイミング付近でＩＧＢＴ素子をオンオフするときに最大となる。なお、ＩＧＢＴ素子Ｑ３〜Ｑ８に生じる上記ターンオフサージと、逆並列ダイオードＤ３〜Ｄ８に生じる上記リカバリーサージとのいずれが大きくなるかについては、電気システムのハード構成や、使用する電流領域によって変化する。
【００７８】
本発明の実施の形態によるモータ制御では、上記ターンオフサージとモータ電流の大きさとの関係に着目し、以下に説明する図８に従って、モータ電流の大きさに応じてシステム電圧上限値ＶＨｍａｘを可変に設定する。
【００７９】
図８は、システム電圧指令生成部５０によるシステム電圧上限値設定の処理を説明する図である。
【００８０】
図８（ａ）は、システム電圧ＶＨとモータジェネレータＭＧ２の動作可能領域との関係を示す概念図である。図８（ａ）を参照して、モータジェネレータＭＧ２の動作可能領域は、回転数およびトルクの組み合わせによって示される。モータジェネレータＭＧ２では、回転数や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。
【００８１】
図中の実線Ｌ１は、システム電圧ＶＨ＝ＶＨｍａｘ（システム電圧上限値）であるときの動作可能領域の限界（最大出力線）を示すものである。なお、システム電圧ＶＨがＶＨｍａｘよりも増加すると、破線Ｌ２に示すように、動作可能領域は拡大される。すなわち、モータジェネレータＭＧ２のトルク上限値（出力可能な最大トルク）は大きくなる。
【００８２】
トルク上限値は、回転数がＮ２未満の範囲では最大値で一定となっている。この最大値は、最大トルク制御における電流制限によるものである。そして、回転数の増加に伴なってモータ必要電圧が増大することにより、最大トルク制御で電圧制限に達した後は、弱め界磁電流を増加させることにより、モータ必要電圧がシステム電圧上限値ＶＨｍａｘを超えないように制御する。回転数がＮ２以上の範囲では、回転数が大きくなるほどトルク上限値が低下する。
【００８３】
図８（ｂ）は、運転者によりアクセルペダルポジションＡＰが全開位置ＷＯＴ（Wide Open Throttle）に操作されたときに、図８（ａ）に示されるモータジェネレータＭＧ２に印加される電流（モータ電流）を説明する図である。同図では、モータジェネレータＭＧ２の動作点が最大出力線Ｌ１上を遷移している状態、すなわち、モータジェネレータＭＧ２がトルク上限値を出力している状態において、モータ電流ＭＣＲＴ２の振幅が遷移する様子が示されている。回転数がＮ２未満の範囲では、最大トルク制御によってモータ電流ＭＣＲＴ２の振幅が大きくなっているのに対して、回転数がＮ２以上の範囲では、弱め界磁制御によってモータ電流ＭＣＲＴ２の振幅が小さくなっている。モータ電流ＭＣＲＴ２の振幅は回転数がＮ２のときに最大値（最大モータ電流ＭＣＲＴ２＿ｍａｘ）となる。
【００８４】
上述したように、ＩＧＢＴ素子Ｑ３〜Ｑ８に生じるターンオフサージは、モータ電流ＭＣＲＴ２の振幅が大きくなるについて増加する。したがって、モータ電流ＭＣＲＴ２の振幅が図８（ｂ）に示される態様で遷移する場合、ＩＧＢＴ素子Ｑ３〜Ｑ８に発生するターンオフサージは、図８（ｃ）に示すように、回転数がＮ２未満の領域よりも回転数がＮ２以上の領域の方が小さくなっている。また、回転数がＮ２のときにターンオフサージが最大値（最大ターンオフサージΔＶＨｍａｘ）となる。したがって、機器故障を確実に回避するためには、モータジェネレータＭＧ２の運転時に発生し得る最大ターンオフサージΔＶＨｍａｘを考慮して、システム電圧上限値ＶＨｍａｘを設定する必要がある。
【００８５】
その一方で、回転数がＮ２以上の領域においては、回転数が高くなるにつれてモータ電流ＭＣＲＴ２の振幅が小さくなっている。そのため、この領域では、ターンオフサージにおいても最大ターンオフサージΔＶＨｍａｘに対する余裕度が、回転数が高くなるにつれて大きくなっていることが分かる。
【００８６】
本発明の実施の形態では、上記の最大ターンオフサージΔＶＨｍａｘに対するターンオフサージ発生の余裕度を、システム電圧上限値ＶＨｍａｘの設定に反映させる。具体的には、図８（ｄ）に示すように、最大モータ電流ＭＣＲＴ２に対応させて予め設定されたシステム電圧上限値ＶＨｍａｘ０をデフォルト値とする。そして、実際にモータジェネレータＭＧ２に印加される電流ＭＣＲＴ２の振幅に基づいて、最大ターンオフサージΔＶＨｍａｘに対するターンオフサージの余裕度ΔＶＨ２を算出し、その算出した余裕度ΔＶＨ２をデフォルト値ＶＨｍａｘ０に加算することによって、システム電圧上限値ＶＨｍａｘを補正（嵩上げ）する。
【００８７】
ここで、ターンオフサージの余裕度ΔＶＨ２は、回転数がＮ２以上の領域、すなわち、モータジェネレータＭＧ２の動作点が中回転数域および高回転数域に位置するときに、モータ電流ＭＣＲＴ２の振幅が減少するのを受けて増加している。したがって、ターンオフサージの余裕度ΔＶＨ２をシステム電圧上限値ＶＨｍａｘに反映させることによって、システム電圧上限値ＶＨｍａｘは、動作点が中回転数域および高回転数域に位置するときにデフォルト値ＶＨｍａｘ０よりも高い電圧に補正されることとなる。
【００８８】
図９は、本発明の実施の形態によるモータ制御によるモータジェネレータＭＧ２の動作可能領域を示す概念図である。
【００８９】
図９を参照して、最大出力線Ｌ１は、システム電圧ＶＨ＝ＶＨｍａｘ０（デフォルト値）であるときの動作可能領域の限界を示す。これに対して、本発明による最大出力線Ｌ３は、中回転数域および高回転数域におけるトルク上限値が増加している。これは、図８（ｄ）で説明したように、中回転数域および高回転数域において、システム電圧上限値ＶＨｍａｘがデフォルト値ＶＨｍａｘ０よりも高い電圧に補正されたことによる。この結果、本発明によるモータジェネレータＭＧ２の動作可能領域は、図中に斜線で示された領域だけ拡大されている。よって、全開加速時において、中回転数域および高回転数域での車両駆動力が増加する。
【００９０】
なお、図１に示したハイブリッド車両５においては、運転者によりアクセルペダルポジションＡＰが全開位置ＷＯＴに操作されたときには、モータジェネレータＭＧ２に印加される電流（モータ電流ＭＣＲＴ２）の振幅が遷移するのに並行して、モータジェネレータＭＧ２に印加される電流（モータ電流ＭＣＲＴ１）およびコンバータ１２に流れる電流（リアクトル電流ＩＬ）の振幅がそれぞれ遷移する。図１０には、モータジェネレータＭＧ２の動作点が最大出力線Ｌ１上を遷移している状態、すなわち、トルク上限値を出力している状態において、モータ電流ＭＣＲＴ１，ＭＣＲＴ２およびリアクトル電流ＩＬの振幅が遷移する様子が示される。
【００９１】
図１０を参照して、モータ電流ＭＣＲＴ１の振幅は、エンジンＥＮＧをクランキングするとき（回転数がＮ１のとき）に最大値となる。そして、回転数がＮ１以上の範囲では、モータ電流ＭＣＲＴ１の振幅は回転数の増加に従って減少している。同様に、リアクトル電流ＩＬの振幅は、エンジンＥＮＧをクランキングするときに最大値となり、回転数がＮ１以上の範囲において、回転数の増加に従って減少する。
【００９２】
すなわち、図１０においては、モータ電流ＭＣＲＴ１，ＭＣＲＴ２およびリアクトル電流ＩＬのいずれもが、モータジェネレータＭＧ２の動作点が中回転数域および高回転数域に位置するときには、振幅が最大値よりも小さくなっている。したがって、中回転数領域および高回転数領域においては、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２およびコンバータ１２のいずれにおいても、最大ターンオフサージΔＶＨｍａｘに対する余裕度が生じていることが理解される。したがって、この最大ターンオフサージΔＶＨｍａｘに対する余裕度を、システム電圧上限値ＶＨｍａｘの設定に反映させることができ、その結果、図９に示したモータジェネレータＭＧ２の動作領域の拡大が実現される。
【００９３】
図１１は、図３に示したシステム電圧指令生成部５０によるシステム電圧指令を生成する処理を説明する図である。
【００９４】
図１１を参照して、システム電圧指令生成部５０は、システム電圧上限値設定部５００と、記憶部５０２と、システム電圧指令値演算部５１０とを含む。
【００９５】
システム電圧上限値設定部５００は、電流センサ２６からリアクトル電流ＩＬを受け、電流センサ２４，２８からモータ電流ＭＣＲＴ１，ＭＣＲＴ２を受ける。システム電圧上限値設定部５００は、リアクトル電流ＩＬおよびモータ電流ＭＣＲＴ１，ＭＣＲＴ２に基づいて、システム電圧上限値ＶＨｍａｘを設定し、その設定したシステム電圧上限値ＶＨｍａｘをシステム電圧指令値演算部５１０へ出力する。
【００９６】
具体的には、システム電圧上限値設定部５００は、電流センサ２４からモータ電流ＭＣＲＴ１を取得し、電流センサ２８からモータ電流ＭＣＲＴ２を取得し、電流センサ２６からリアクトル電流ＩＬを取得すると、記憶部５０２から読み出した耐圧余裕度マップを参照することによって、モータ電流ＭＣＲＴ１，ＭＣＲＴ２およびリアクトル電流ＩＬに基づいて耐圧余裕度ΔＶＨを算出する。耐圧余裕度ΔＶＨは、最大ターンオフサージΔＶＨｍａｘに対するターンオフサージの余裕度に相当する。
【００９７】
記憶部５０２には、ＭＧ２用耐圧余裕度算出用マップ５０４と、ＭＧ１用耐圧余裕度算出用マップ５０６と、コンバータ用耐圧余裕度算出用マップ５０８とが予め記憶されている。ＭＧ２用耐圧余裕度算出用マップ５０４は、インバータ１４における最大ターンオフサージに対するターンオフサージの余裕度を算出するためのマップである。ＭＧ１用耐圧余裕度算出用マップ５０６は、インバータ２２における最大ターンオフサージに対するターンオフサージの余裕度を算出するためのマップである。コンバータ用耐圧余裕度算出用マップ５０８は、コンバータ１２における最大ターンオフサージに対するターンオフサージの余裕度を算出するためのマップである。図１２は、記憶部５０２に記憶される耐圧余裕度算出用マップの一例を説明する図である。図１２（ａ）は、ＭＧ２用耐圧余裕度算出用マップ５０４の一例を示し、図１２（ｂ）は、ＭＧ１用耐圧余裕度算出用マップ５０６の一例を示し、図１２（ｃ）は、コンバータ用耐圧余裕度算出用マップ５０８の一例を示す。なお、各マップに示される電流および耐圧余裕度の数値は一例であって、これに限定されるものではない。また、耐圧余裕度の数値は、インバータ１４，２２の直流側に設けられた平滑用コンデンサＣ２の耐圧を考慮して定められる。
【００９８】
図１２（ａ）を参照して、インバータ１４において、耐圧余裕度ΔＶＨ２は、モータ電流ＭＣＲＴ２の振幅が最大値（たとえば、３００Ａとする）となるときの耐圧余裕度を０Ｖとして、振幅が小さくなるに従って耐圧余裕度が大きくなるように設定される。この耐圧余裕度ΔＶＨ２は、図８（ｂ），（ｃ）で説明した、最大ターンオフサージΔＶＨｍａｘに対するターンオフサージの余裕度に相当する。
【００９９】
同様に、図１２（ｂ）においては、インバータ２２における耐圧余裕度ΔＶＨ１は、モータ電流ＭＣＲＴ１の振幅が最大値（たとえば、１００Ａとする）となるときの耐圧余裕度を０Ｖとして、振幅が小さくなるに従って耐圧余裕度が大きくなるように設定される。また、図１２（ｃ）において、コンバータ１２における耐圧余裕度ΔＶＨｃは、リアクトル電流ＩＬの振幅が最大値（たとえば、２００Ａとする）となるときの耐圧余裕度を０Ｖとして、振幅が小さくなるに従って耐圧余裕度が大きくなるように設定される。なお、図１２（ａ）〜（ｃ）に示すマップは、電流の振幅と耐圧余裕度との関係を予め実験等によって求めて予め記憶部５０２に記憶したものである。
【０１００】
再び図１１を参照して、システム電圧上限値設定部５００は、電流センサ２８からのモータ電流ＭＣＲＴ２の振幅から、ＭＧ２用耐圧余裕度算出用マップ５０４の参照により、耐圧余裕度ΔＶＨ２を算出する。また、システム電圧上限値設定部５００は、電流センサ２４からのモータ電流ＭＣＲＴ１の振幅から、ＭＧ１用耐圧余裕度算出用マップ５０６の参照により、耐圧余裕度ΔＶＨ１を算出する。さらに、システム電圧上限値設定部５００は、電流センサ２６からのリアクトル電流ＩＬの振幅から、コンバータ用耐圧余裕度算出用マップ５０８の参照により、耐圧余裕度ΔＶＨｃを算出する。
【０１０１】
そして、システム電圧上限値設定部５００は、算出した耐圧余裕度ΔＶＨ２，ΔＶＨ１，ΔＶＨｃのうちの最小値を選択し、その選択した最小値を電力変換ユニット２０全体での耐圧余裕度ΔＶＨとする。システム電圧上限値設定部５００は、耐圧余裕度ΔＶＨを、デフォルト値ＶＨｍａｘ０に加算すると、その加算結果をシステム電圧上限値ＶＨｍａｘとしてシステム電圧指令値演算部５１０へ出力する。
【０１０２】
システム電圧指令値演算部５１０は、モータジェネレータＭＧ２のトルク指令値ＴＲ２および回転数ＭＲＮ２（以下、指令動作点ともいう）から、モータジェネレータＭＧ２の動作点を実現するために必要なシステム電圧ＶＨを算出する。このとき、システム電圧指令値演算部５１０は、システム電圧ＶＨを、システム電圧上限値ＶＨｍａｘ以下の電圧値に設定する。
【０１０３】
同様に、システム電圧指令値演算部５１０は、モータジェネレータＭＧ１のトルク指令値ＴＲ１および回転数ＭＲＮ１（指令動作点）から、モータジェネレータＭＧ１の動作点を実現するために必要なシステム電圧ＶＨを算出する。システム電圧指令値演算部５１０は、システム電圧ＶＨを、システム電圧上限値ＶＨｍａｘ以下の電圧値に設定する。
【０１０４】
そして、システム電圧指令値演算部５１０は、モータジェネレータＭＧ２に対応するシステム電圧ＶＨおよびモータジェネレータＭＧ１に対応するシステム電圧ＶＨの最大値を、システム電圧ＶＨの目標値に設定する。この目標値は、コンバータ１２への電圧指令値ＶＨｃｏｍに相当する。電圧指令値ＶＨｃｏｍは、コンバータ用デューティー比変換部５３へ送出される。
【０１０５】
次に、図面を参照して、ＥＣＵ３０によって制御される、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍの生成方法を説明する。図１３および図１４は、本発明の実施の形態に従うシステム電圧指令値ＶＨｃｏｍの生成方法を説明するフローチャートである。図１３および図１４に示す処理は、ＥＣＵ３０によって所定周期で実行される。また、図１３および図１４のフローチャートに記載される各ステップの処理は、図１に示したＥＣＵ３０が図２、図３および図１１に示す各制御ブロックとして機能することで実現される。
【０１０６】
図１３を参照して、システム電圧上限値設定部５００は、システム電圧上限値のデフォルト値ＶＨｍａｘ０を設定する（ステップＳ０１）。このデフォルト値ＶＨｍａｘ０は、モータ電流ＭＣＲＴ２の振幅が最大値（最大モータ電流ＭＣＲＴ２）となるときのターンオフサージ（最大ターンオフサージΔＶＨｍａｘ）、制御変動分およびセンサ誤差分などを考慮して定められる。
【０１０７】
次に、システム電圧上限値設定部５００は、ハイブリッド車両５が高地を走行中であるか否かを判定する（ステップＳ０２）。ステップＳ０２における判定は、車両周囲の大気圧を検出する大気圧センサから送信される大気圧の検出値に基づいて行なわれる。ハイブリッド車両５が高地を走行中である場合（ステップＳ０２においてＹＥＳ判定時）には、システム電圧上限値設定部５００は、高地走行のためのシステム電圧上限値（以下、高地走行用上限値ともいう）ＶＨｍａｘ＿ｈを算出する（ステップＳ０３）。
【０１０８】
ステップＳ０２，Ｓ０３に示す処理は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２において、絶縁体の絶縁性能の劣化の抑制を図ったものである。すなわち、山間部等の高地においては、大気圧が低いために空気の誘電率が上昇することによって、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２において絶縁体内への部分放電量が増加するという問題が生じる。そして、部分放電量が増加すると、絶縁体の絶縁性能が劣化し、耐久寿命の劣化を招く虞がある。そこで、このような大気圧の変化による絶縁性能の劣化を防止するため、ステップＳ０３により、高地走行用上限値ＶＨｍａｘ＿ｈは、部分放電量が、絶縁体の絶縁性能の促進を抑制できる許容範囲内になるように設定される。
【０１０９】
次に、システム電圧上限値設定部５００は、インバータ１４，２２を構成するＩＧＢＴ素子の温度が所定の閾値以下であるか否かを判定する（ステップＳ０４）。ステップＳ０４における判定は、ＩＧＢＴ素子の温度を検出する温度センサから送信される温度の検出値に基づいて行なわれる。所定の閾値は、ＩＧＢＴ素子が極低温状態となる場合を想定して、たとえば−２０℃程度に設定される。ＩＧＢＴ素子の温度が所定の閾値よりも高い場合（ステップＳ０４においてＮＯ判定時）には、システム電圧上限値設定部５００は、ステップＳ０３で算出した高地走行用上限値ＶＨｍａｘ＿ｈをシステム電圧上限値ＶＨｍａｘに設定する（ステップＳ０８）。
【０１１０】
これに対して、ＩＧＢＴ素子の温度が所定の閾値以下である場合（ステップＳ０４においてＹＥＳ判定時）には、システム電圧上限値設定部５００は、低温時のためのシステム電圧上限値（以下、低温時用上限値ともいう）ＶＨｍａｘ＿ｌを算出する（ステップＳ０５）。
【０１１１】
ステップＳ０４，Ｓ０５に示す処理は、ＩＧＢＴ素子の耐圧が素子温度が低下するに従って低下することに基づいている。ＩＧＢＴ素子に生じるターンオフサージは、スイッチング速度が大きくなるに従って増加するとともに、ＩＧＢＴ素子の通過電流が大きくなるに従って大きくなる。システム電圧上限値ＶＨｍａｘを素子温度によらず一定とした場合には、低温時にはターンオフサージの許容量が制限されるため、スイッチング速度を制限せざるを得ず、インバータにおける損失の増加や効率の低下を招いてしまう。
【０１１２】
これに対して、ＩＧＢＴ素子の耐圧が低下する低温時には、システム電圧上限値を低下させることによって、ターンオフサージの許容量を大きくすることができる。これにより、低温下においてもスイッチング速度を常温時と同等レベルに保つことができるため、インバータの損失を低減できるとともに、効率を向上することができる。
【０１１３】
次に、システム電圧上限値設定部５００は、高地走行用上限値ＶＨｍａｘ＿ｈおよび低温時用上限値ＶＨｍａｘ＿ｌの最小値であるＭｉｎ（ＶＨｍａｘ＿ｈ，ＶＨｍａｘ＿ｌ）を、システム電圧上限値ＶＨｍａｘに設定する（ステップＳ０６）。これにより、システム電圧指令値演算部５１０は、ステップＳ０６により設定されたシステム電圧上限値ＶＨｍａｘを超えない範囲で、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の指令動作点（トルク指令値および回転数）に基づいてシステム電圧指令値ＶＨｃｏｍを算出する（ステップＳ０７）。
【０１１４】
以上に示したステップＳ０２〜Ｓ０８の処理を行なうことにより、高地走行中または極低温時においては、モータジェネレータの絶縁性能の劣化およびＩＧＢＴ素子の耐圧の低下を考慮して、システム電圧上限値ＶＨｍａｘが設定される。
【０１１５】
さらに、本発明の実施の形態では、上記の高地走行中および極低温時と比較してシステム電圧への制限が緩和される低地走行中および常温時においては、機器の保護に支障を来たさない範囲でシステム電圧上限値ＶＨｍａｘをデフォルト値から嵩上げする。この嵩上げ量は、図１２で説明したように、モータ電流およびリアクトル電流の振幅に応じた耐圧余裕度に基づいて可変に設定される。これにより、機器故障を回避しながらシステム電圧を増加させることができるため、図９に示すように、モータジェネレータの動作領域が拡大される。この結果、ハイブリッド車両５の駆動力を増加させることができる。
【０１１６】
図１４を参照して、システム電圧上限値設定部５００は、電流センサ２８からモータ電流ＭＣＲＴ２の検出値を取得すると（ステップＳ１０）、モータ電流ＭＣＲＴ２の振幅から、ＭＧ２用耐圧許容度算出用マップ５０４（図１２（ａ））の参照により、耐圧余裕度ΔＶＨ２を算出する（ステップＳ１１）。
【０１１７】
また、システム電圧上限値設定部５００は、電流センサ２４からモータ電流ＭＣＲＴ１の検出値を取得すると（ステップＳ１２）、モータ電流ＭＣＲＴ１の振幅から、ＭＧ１用耐圧余裕度算出用マップ５０６（図１２（ｂ））の参照により、耐圧余裕度ΔＶＨ１を算出する（ステップＳ１３）。
【０１１８】
さらに、システム電圧上限値設定部５００は、電流センサ２６からリアクトル電流ＩＬの検出値を取得すると（ステップＳ１４）、リアクトル電流ＩＬの振幅から、コンバータ用耐圧余裕度算出用マップ５０８（図１２（ｃ））の参照により、耐圧余裕度ΔＶＨｃを算出する（ステップＳ１５）。
【０１１９】
次に、システム電圧上限値設定部５００は、ステップＳ１３，Ｓ１５，Ｓ１７においてそれぞれ算出した耐圧余裕度ΔＶＨ２，ΔＶＨ１，ΔＶＨｃの最小値であるＭｉｎ（ΔＶＨ２，ΔＶＨ１，ΔＶＨｃ）を、電力変換ユニット２０全体での耐圧余裕度ΔＶＨに設定する（ステップＳ１６）。そして、この耐圧余裕度ΔＶＨをステップＳ０１で設定したデフォルト値ＶＨｍａｘ０に加算することにより、システム電圧上限値ＶＨｍａｘを算出する（ステップＳ１７）。システム電圧上限値設定部５００は、算出したシステム電圧上限値ＶＨｍａｘをシステム電圧指令値演算部５１０（図１１）へ送出する。
【０１２０】
システム電圧指令値演算部５１０は、ステップＳ１７により設定されたシステム電圧上限値ＶＨｍａｘを超えない範囲で、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の指令動作点（トルク指令値および回転数）に基づいてシステム電圧指令値ＶＨｃｏｍを算出する（ステップＳ１８）。
【０１２１】
以上説明したように、この発明の実施の形態によれば、システム電圧の上限値は、モータ電流の振幅の最大値に対する実際にモータジェネレータに印加される電流の振幅の余裕度に基づいて算出された耐圧余裕度に応じて可変に設定される。これにより、耐圧余裕度が大きくなる中回転数域および高回転数域においては、システム電圧の上限値が高められるため、モータジェネレータのトルク上限値が増大する。この結果、モータジェネレータの動作可能領域が拡大され、ハイブリッド車両５の駆動力を増加させることができる。
【０１２２】
さらに、中回転数域および高回転数域においては、弱め界磁電流を増加させることによって、モータ必要電圧がシステム電圧上限値を超えないように制御されるところ、この発明の実施の形態によれば、当該回転数域でのシステム電圧の上限値が高められたことによって、弱め界磁電流を減らすことができる。この結果、モータジェネレータで発生する損失（銅損）やインバータで発生する損失（オン損失）などの電力損失を低減することができるため、熱性能の向上が可能となる。
【０１２３】
また、システム電圧の上限値が高められたことによって、モータジェネレータＭＧ１の動作領域も拡大されることから、モータジェネレータＭＧ１を高回転数域まで駆動させることができる。本実施の形態によるハイブリッド車両５では、エンジンＥＮＧを始動する場合には、モータジェネレータＭＧ１を電動機として駆動させ、モータジェネレータＭＧ１のトルクを、動力分割機構ＰＳＤ（図２）のプラネタリキャリヤ１５４およびクランクシャフト１５０を介してエンジンＥＮＧに伝達することにより、エンジンＥＮＧをクランキング（回転駆動）させる。モータジェネレータＭＧ１を高回転数域まで使用可能となったことによって、モータジェネレータＭＧ１の回転数により制約されていたエンジンＥＮＧの動作範囲を拡大することができる。
【０１２４】
なお、本発明の実施の形態では、ハイブリッド車両の電気システムについて代表的に例示したが、本発明の適用はこのようなケースに限定されるものではない。すなわち、本発明に従う電動車両の電気システムは、電気自動車、ハイブリッド車、燃料電池自動車等、車両駆動力発生用の電動機を搭載した電動車両に対して、共通に適用することができる。
【０１２５】
さらに、電動車両の駆動系についても、交流電動機を駆動制御するインバータの直流側電圧を可変制御するためのコンバータを含む電気システムを採用している限り、図３の構成に限定されることなく任意の構成とすることができる。
【０１２６】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１２７】
５ ハイブリッド車両、１０ バッテリ、１１，１３ 電圧センサ、１２ コンバータ、１４，２２ インバータ、１５ Ｕ相アーム、１６ Ｖ相アーム、１７ Ｗ相アーム、２０ 電力変換ユニット、２４，２６，２８ 電流センサ、３０ ＥＣＵ、４０ コンバータ制御部、４１ ハンドル、４２ インバータ制御部、４４ アクセルポジションセンサ、４６ ブレーキペダルポジションセンサ、４８ シフトポジションセンサ、５０ システム電圧指令生成部、５１，５２ 回転角センサ、５３ コンバータ用デューティー比変換部、５４ コンバータ用ＰＷＭ信号変換部、７０Ｌ，７０Ｒ 前輪、８０Ｌ，８０Ｒ 後輪、１３１，１３６ ステータ、１３２，１３７ ロータ、１３３，１３８ ステータコア、１３４，１３９ 三相コイル、１５０ クランクシャフト、１５１，１６２ サンギヤ、１５２ リングギヤ、１５２，１６８ リングギヤ、１５３，１６４ ピニオンギヤ、１５４，１６６ プラネタリキャリヤ、１５５ リングギヤケース、１５５ 出力部材、１６０ 出力軸、１７０ カウンタドライブギヤ、５００ システム電圧上限値設定部、５０１ システム電圧指令値演算部、５０２ 記憶部、５０４ ＭＧ２用耐圧余裕度算出用マップ、５０６ ＭＧ１用耐圧余裕度算出用マップ、５０８ コンバータ用耐圧余裕度算出用マップ、５１０ システム電圧指令値演算部、Ｃ１，Ｃ２ コンデンサ、Ｄ１〜Ｄ８ 逆並列ダイオード、ＤＥＦ ディファレンシャルギヤ、ＥＮＧ エンジン、Ｌ１ リアクトル、ＭＧ１，ＭＧ２ モータジェネレータ、ＰＳＤ 動力分割機構、Ｑ１〜Ｑ８ ＩＧＢＴ素子、ＲＤ 減速機、ＲＧ 動力伝達減速ギヤ。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電動車両の電気システムおよびその制御方法に関し、より特定的には、交流電動機を駆動制御するインバータの直流側電圧を可変制御するためのコンバータを含む電動車両の電気システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
交流電動機を駆動制御するインバータの直流側電圧を可変制御するためのコンバータを含んだ電気システムとして、たとえば特開２００６−１０１６３６号公報（特許文献１）には、コンバータによって可変制御された直流電圧を、インバータによって交流電動機を駆動するための交流電圧に変換する電源装置が開示されている。
【０００３】
この特許文献１に記載される電源装置においては、昇圧コンバータの負荷電流を検出し、この負荷電流が所定の制限電流値よりも低電流である制限開始電流値以下のときには、インバータの出力電圧の電圧振幅値を１００％とし、制限電流値のときに電圧振幅値が０％となるように、負荷電流に応じて電圧振幅値を低下させることにより、一時的な過負荷によって保護機能が働いて昇圧コンバータの出力が停止されるのを回避している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１０１６３６号公報
【特許文献２】特開２００９−０１７７１６号公報
【特許文献３】特開２００８−０１７６８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一方、インバータには、たとえば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）素子やＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）等の半導体スイッチング素子が用いられ、該半導体スイッチング素子のオフ時には配線の寄生インピーダンスによりサージ電圧が発生する。このサージ電圧は、インバータ入力電圧（システム電圧）から、寄生インダクタンスにより生じる逆起電圧までの電圧上昇分を指す。この逆起電圧が半導体スイッチング素子の耐圧を超えないようにするためには、サージ電圧による電圧上昇分を考慮してインバータ入力電圧を定める必要がある。
【０００６】
ここで、上記のサージ電圧による電圧上昇分は、スイッチング時の遮断電流通過率（ｄｉ／ｄｔ）と寄生インピーダンスＬとを乗じて算出される。そのため、サージ電圧が最大となるとき、すなわち、遮断電流変化率が最大となるときのサージ電圧による電圧上昇分に基づいてインバータ入力電圧を定めることができる。
【０００７】
しかしながら、上記のようにサージ電圧による電圧上昇分が最大となる場合を見込んでインバータ入力電圧を所定値に定める構成では、サージ電圧が最大値よりも低い場合、すなわち、遮断電流変化率が小さい場合であっても、インバータ入力電圧を上げることができない。その結果、交流電動機が発生可能な駆動力がインバータ入力電圧によって制限されてしまうという問題が生じる。
【０００８】
それゆえ、この発明はかかる課題を解決するためになされたものであって、その目的は、車両駆動用の電動機を駆動制御するインバータの直流側電圧を可変制御するためのコンバータを含む電動車両の電気システムにおいて、機器故障を回避しつつ車両駆動力を増加させるように、コンバータの出力電圧を適切に設定することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明のある局面では、車両駆動用の電動機を搭載した電動車両の電気システムであって、直流電源と、直流電源から出力される直流電圧を電圧変換して出力するコンバータと、複数のスイッチング素子を含んで構成され、複数のスイッチング素子のスイッチング動作によりコンバータから出力される直流電圧を電動機の駆動電圧に変換するインバータと、インバータへの入力電圧が電圧指令値に一致するように、コンバータを制御する制御装置とを備える。制御装置は、電動機に印加される電流の振幅を検出するための電流検出手段と、予め想定される電動機に印加される電流の振幅の最大値に対する電流検出手段の検出値の余裕度に基づいて、振幅の最大値に対応させて予め定められたインバータ入力電圧の上限値のデフォルト値に対するインバータ入力電圧の余裕度を算出するための余裕度算出手段と、余裕度算出手段により算出されたインバータ入力電圧の余裕度をデフォルト値に加算することにより、上限値を補正するための上限値補正手段と、インバータ入力電圧が補正された上限値を超えないように、電動機に要求される駆動力に応じて電圧指令値を生成するための電圧指令値生成手段とを含む。
【００１０】
好ましくは、デフォルト値は、少なくとも電動機に印加される電流の振幅が最大となるときに複数のスイッチング素子のスイッチング動作により発生するサージ電圧を考慮することにより、予め定められたインバータ入力電圧の上限値である。余裕度算出手段は、少なくとも電動機に印加される電流の振幅が最大となるときに対するサージ電圧の余裕度に基づいて、インバータ入力電圧の余裕度を算出する。
【００１１】
この発明の別の局面では、車両駆動用の第１の電動機および第２の電動機を搭載した電動車両の電気システムであって、直流電源と、複数のスイッチング素子のスイッチング素子のスイッチング動作により直流電源から出力される直流電圧を電圧変換して出力するコンバータと、複数のスイッチング素子のスイッチング素子のスイッチング動作によりコンバータから出力される直流電圧を第１の電動機の駆動電圧に変換する第１のインバータと、複数のスイッチング素子のスイッチング動作によりコンバータから出力される直流電圧を第２の電動機の駆動電圧に変換する第２のインバータと、第１および第２のインバータへの入力電圧が電圧指令値に一致するように、コンバータを制御する制御装置とを備える。制御装置は、第１の電動機に印加される電流の振幅を検出するための第１の電流検出手段と、第２の電動機に印加される電流の振幅を検出するための第２の電流検出手段と、コンバータを流れる電流を検出するための第３の電流検出手段と、予め想定される第１の電動機に印加される電流の振幅の最大値に対する第１の電流検出手段の検出値の余裕度に基づいて、当該振幅の最大値に対応させて予め定められたインバータ入力電圧の上限値のデフォルト値に対するインバータ入力電圧の余裕度を算出するための第１の余裕度算出手段と、予め想定される第２の電動機に印加される電流の振幅の最大値に対する第２の電流検出手段の検出値の余裕度に基づいて、当該振幅の最大値に対応させて予め定められたインバータ入力電圧の上限値のデフォルト値に対するインバータ入力電圧の余裕度を算出するための第２の余裕度算出手段と、予め想定されるコンバータを流れる電流の最大値に対する第３の電流検出手段の検出値の余裕度に基づいて、当該電流の最大値に対応させて予め定められたインバータ入力電圧の上限値のデフォルト値に対するインバータ入力電圧の余裕度を算出するための第３の余裕度算出手段と、第１から第３の余裕度算出手段によりそれぞれ算出されたインバータ入力電圧の余裕度のうちの最小値をデフォルト値に加算することにより、上限値を補正するための上限値補正手段と、インバータ入力電圧が補正された上限値を超えないように、第１および第２の電動機に要求される駆動力に応じて電圧指令値を生成するための電圧指令値生成手段とを含む。
【００１２】
好ましくは、デフォルト値は、少なくとも第１および第２の電動機に印加される電流の振幅が最大となるときに複数のスイッチング素子のスイッチング動作により発生するサージ電圧を考慮することにより、予め定められたインバータ入力電圧の上限値である。第１の余裕度算出手段は、少なくとも第１の電動機に印加される電流の振幅が最大となるときに対するサージ電圧の余裕度に基づいて、インバータ入力電圧の余裕度を算出する。第２の余裕度算出手段は、少なくとも第２の電動機に印加される電流の振幅が最大となるときに対するサージ電圧の余裕度に基づいて、インバータ入力電圧の余裕度を算出する。第３の余裕度算出手段は、少なくともコンバータを流れる電流が最大となるときに対するサージ電圧の余裕度に基づいて、インバータ入力電圧の余裕度を算出する。
【００１３】
好ましくは、電動車両は、燃料の燃焼によって作動するエンジンと、第２の電動機に連結され、駆動輪に動力を出力するための出力部材と、出力部材、エンジンの出力軸および第１の電動機の出力軸とそれぞれ結合された複数の回転要素を互いに相対回転可能に連結し、かつ、第１の電動機による電力および動力の入出力を伴なってエンジンからの出力の少なくとも一部を出力部材へ出力する動力分割機構とをさらに備える。
【００１４】
この発明の別の局面では、車両駆動用の電動機を搭載した電動車両の電気システムの制御方法であって、電気システムは、直流電源と、直流電源から出力される直流電圧を電圧変換して出力するコンバータと、複数のスイッチング素子を含んで構成され、複数のスイッチング素子のスイッチング動作によりコンバータから出力される直流電圧を電動機の駆動電圧に変換するインバータとを含む。制御方法は、電動機に印加される電流の振幅を検出するステップと、予め想定される電動機に印加される電流の振幅の最大値に対する電流の振幅の検出値の余裕度に基づいて、振幅の最大値に対応させて予め定められたインバータ入力電圧の上限値のデフォルト値に対するインバータ入力電圧の余裕度を算出するステップと、算出されたインバータ入力電圧の余裕度をデフォルト値に加算することにより、上限値を補正するステップと、インバータ入力電圧が補正された上限値を超えないように、電動機に要求される駆動力に応じて電圧指令値を生成するステップと、インバータ入力電圧が電圧指令値に一致するように、コンバータを制御するステップとを備える。
【００１５】
好ましくは、デフォルト値は、少なくとも電動機に印加される電流の振幅が最大となるときに複数のスイッチング素子のスイッチング動作により発生するサージ電圧を考慮することにより、予め定められたインバータ入力電圧の上限値である。余裕度を算出するステップは、少なくとも電動機に印加される電流の振幅が最大となるときに対するサージ電圧の余裕度に基づいて、インバータ入力電圧の余裕度を算出する。
【発明の効果】
【００１６】
この発明によれば、車両駆動用の電動機を駆動制御するインバータの直流側電圧を可変制御するためのコンバータを含む電動車両の電気システムにおいて、機器故障を回避しつつ車両駆動力を増加させるように、コンバータの出力電圧を適切に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態による電動車両の電気システムを搭載した車両の一例として示されるハイブリッド車両の概略構成図である。
【図２】図１のハイブリッド車両におけるパワートレインの詳細を説明するための模式図である。
【図３】モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の制御構成を示す概略ブロック図である。
【図４】ＥＣＵにおけるモータ制御構成を説明するブロック図である。
【図５】図２におけるコンバータ制御部による電圧変換制御構成を説明するブロック図である。
【図６】システム電圧ＶＨの上限値を概念的に説明する図である。
【図７】ＩＧＢＴ素子によるサージ電圧を概念的に説明する図である。
【図８】システム電圧指令生成部によるシステム電圧上限値設定の処理を説明する図である。
【図９】本発明の実施の形態によるモータ制御によるモータジェネレータＭＧ２の動作可能領域を示す概念図である。
【図１０】全開加速時におけるモータ電流ＭＣＲＴ１，ＭＣＲＴ２およびリアクトル電流ＩＬの振幅の遷移を説明する図である。
【図１１】図３に示したシステム電圧指令生成部によるシステム電圧指令を生成する処理を説明する図である。
【図１２】記憶部に記憶される耐圧余裕度算出用マップの一例を説明する図である。
【図１３】本発明の実施の形態に従うシステム電圧指令値の生成方法を説明するフローチャートである。
【図１４】本発明の実施の形態に従うシステム電圧指令値の生成方法を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明が繰返さない。
【００１９】
図１は、本発明の実施の形態による電動車両の電気システムを搭載した車両の一例として示されるハイブリッド車両５の概略構成図である。
【００２０】
図１を参照して、ハイブリッド車両５は、エンジンＥＮＧと、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、バッテリ１０と、電力変換ユニット（ＰＣＵ：Power Control Unit）２０と、動力分割機構ＰＳＤと、減速機ＲＤと、前輪７０Ｌ，７０Ｒと、後輪８０Ｌ，８０Ｒと、電子制御ユニット（Electrical Control Unit：ＥＣＵ）３０とを備える。本実施の形態に係る制御装置は、たとえばＥＣＵ３０が実行するプログラムにより実現される。なお、図１には、前輪７０Ｌ，７０Ｒを駆動輪とするハイブリッド車両５が例示されるが、前輪７０Ｌ，７０Ｒに代えて後輪８０Ｌ，８０Ｒを駆動輪としてもよい。あるいは、図１に構成に加えて後輪８０Ｌ，８０Ｒ駆動用のモータジェネレータをさらに設けて、４ＷＤ構成とすることも可能である。
【００２１】
エンジンＥＮＧが発生する駆動力は、動力分割機構ＰＳＤにより、２経路に分割される。一方は、減速機ＲＤを介して前輪７０Ｌ，７０Ｒを駆動する経路である。もう一方は、モータジェネレータＭＧ１を駆動させて発電する経路である。
【００２２】
モータジェネレータＭＧ１は、代表的には三相交流同期電動発電機により構成される。モータジェネレータＭＧ１は、動力分割機構ＰＳＤにより分割されたエンジンＥＮＧの駆動力により、発電機として発電する。また、モータジェネレータＭＧ１は、発電機としての機能だけでなく、エンジンＥＮＧの回転数を制御するアクチュエータとしても機能をも有する。
【００２３】
なお、モータジェネレータＭＧ１により発電された電力は、車両の運転状態やバッテリ１０のＳＯＣ（State Of Charge）の状態に応じて使い分けられる。たとえば、通常走行時や急加速時では、モータジェネレータＭＧ１により発電された電力はそのままモータジェネレータＭＧ２をモータとして駆動させる動力となる。一方、バッテリ１０のＳＯＣが予め定められた値よりも低い場合には、モータジェネレータＭＧ１により発電された電力は、電力変換ユニット２０により交流電力から直流電力に変換されてバッテリ１０に蓄えられる。
【００２４】
このモータジェネレータＭＧ１は、エンジンＥＮＧを始動する際の始動機としても利用される。エンジンＥＮＧを始動する際、モータジェネレータＭＧ１は、バッテリ１０から電力の供給を受けて、電動機として駆動する。そして、モータジェネレータＭＧ１は、エンジンＥＮＧをクランキングして始動する。
【００２５】
モータジェネレータＭＧ２は、代表的には三相交流同期電動発電機により構成される。モータジェネレータＭＧ２が電動機として駆動される場合には、バッテリ１０に蓄えられた電力およびモータジェネレータＭＧ１により発電された電力の少なくともいずれか一方により駆動される。モータジェネレータＭＧ２の駆動力は、減速機ＲＤを介して前輪７０Ｌ，７０Ｒに伝えられる。これにより、モータジェネレータＭＧ２は、エンジンＥＮＧをアシストして車両を走行させたり、モータジェネレータＭＧ２の駆動力のみにより車両を走行させたりする。
【００２６】
車両の回生制動時には、減速機ＲＤを介して前輪７０Ｌ，７０ＲによりモータジェネレータＭＧ２が駆動され、モータジェネレータＭＧ２が発電機として作動させられる。これによりモータジェネレータＭＧ２は、制動エネルギを電気エネルギに変換する回生ブレーキとして作用する。モータジェネレータＭＧ２により発電された電力は、電力変換ユニット２０を介してバッテリ１０に蓄えられる。
【００２７】
バッテリ１０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により構成される。本発明の実施の形態において、バッテリ１０は「直流電源」の代表例として示される。すなわち、電気二重層キャパシタ等の他の直流電源をバッテリ１０に代えて用いることも可能である。バッテリ１０は、直流電圧を電力変換ユニット２０へ供給するとともに、電力変換ユニット２０からの直流電圧によって充電される。
【００２８】
電力変換ユニット２０は、バッテリ１０よって供給される直流電力と、モータを駆動制御する交流電力およびジェネレータによって発電される交流電力との間で双方向の電力変換を行なう。
【００２９】
ハイブリッド車両５は、さらに、ハンドル４０と、アクセルペダルポジションＡＰを検出するアクセルポジションセンサ４４と、ブレーキペダルポジションＢＰを検出するブレーキペダルポジションセンサ４６と、シフトポジションＳＰを検出するシフトポジションセンサ４８とを備える。
【００３０】
また、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２には、ロータ回転角を検出する回転角センサ５１，５２がさらに設けられる。回転角センサ５１によって検出されたモータジェネレータＭＧ１のロータ回転角θ１および回転角センサ５２によって検出されたモータジェネレータＭＧ２のロータ回転角θ２は、ＥＣＵ３０へ伝達される。なお、回転角センサ５１，５２は、ＥＣＵ３０においてモータジェネレータＭＧ１の電流、電圧等からロータ回転角θ１を推定し、また、モータジェネレータＭＧ２の電流、電圧等からロータ回転角θ２を推定することによって、配置を省略してもよい。
【００３１】
ＥＣＵ３０は、エンジンＥＮＧ、電力変換ユニット２０およびバッテリ１０と電気的に接続されている。ＥＣＵ３０は、各種センサからの検出信号に基づいて、ハイブリッド車両５が所望の走行状態となるように、エンジンＥＮＧの運転状態と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の駆動状態と、バッテリ１０の充電状態とを統合的に制御する。
【００３２】
図２は、図１のハイブリッド車両５におけるパワートレインの詳細を説明するための模式図である。
【００３３】
図２を参照して、ハイブリッド車両５のパワートレイン（ハイブリッドシステム）は、モータジェネレータＭＧ２と、モータジェネレータＭＧ２の出力軸１６０に接続される減速機ＲＤと、エンジンＥＮＧと、モータジェネレータＭＧ１と、動力分割機構ＰＳＤとを備える。
【００３４】
動力分割機構ＰＳＤは、図２に示す例では遊星歯車機構により構成され、クランクシャフト１５０に軸中心を貫通された中空のサンギヤ軸に結合されたサンギヤ１５１と、クランクシャフト１５０と同軸上を回転可能に支持されているリングギヤ１５２と、サンギヤ１５１とリングギヤ１５２との間に配置され、サンギヤ１５１の外周を自転しながら公転するピニオンギヤ１５３と、クランクシャフト１５０の端部に結合され各ピニオンギヤ１５３の回転軸を支持するプラネタリキャリヤ１５４とを含む。
【００３５】
動力分割機構ＰＳＤは、サンギヤ１５１に結合されたサンギヤ軸と、リングギヤ１５２に結合されたリングギヤケース１５５およびプラネタリキャリヤ１５４に結合されたクランクシャフト１５０の３軸が動力の入出力軸とされる。そしてこの３軸のうちいずれか２軸へ入出力される動力が決定されると、残りの１軸に入出力される動力は他の２軸へ入出力される動力に基づいて定まる。
【００３６】
動力の取出用のカウンタドライブギヤ１７０がリングギヤケース１５５の外側に設けられ、リングギヤ１５２と一体的に回転する。カウンタドライブギヤ１７０は、動力伝達減速ギヤＲＧに接続されている。リングギヤケース１５５は、本発明での「出力部材」に対応する。このようにして、動力分割機構ＰＳＤは、モータジェネレータＭＧ１による電力および動力の入出力を伴って、エンジンＥＮＧからの出力の少なくとも一部を出力部材へ出力するように動作する。
【００３７】
さらに、カウンタドライブギヤ１７０と動力伝達減速ギヤＲＧとの間で動力の伝達がなされる。そして、動力伝達減速ギヤＲＧは、駆動輪である前輪７０Ｌ、７０Ｒと連結されたディファレンシャルギヤＤＥＦを駆動する。また、下り坂等では駆動輪の回転がディファレンシャルギヤＤＥＦに伝達され、動力伝達減速ギヤＲＧはディファレンシャルギヤＤＥＦによって駆動される。
【００３８】
モータジェネレータＭＧ１は、回転磁界を形成するステータ１３１と、ステータ１３１内部に配置され複数個の永久磁石が埋め込まれているロータ１３２とを含む。ステータ１３１は、ステータコア１３３と、ステータコア１３３に巻回される三相コイル１３４とを含む。ロータ１３２は、動力分割機構ＰＳＤのサンギヤ１５１と一体的に回転するサンギヤ軸に結合されている。ステータコア１３３は、電磁鋼板の薄板を積層して形成されており、図示しないケースに固定されている。
【００３９】
モータジェネレータＭＧ１は、ロータ１３２に埋め込まれた永久磁石による磁界と三相コイル１３４によって形成される磁界との相互作用によりロータ１３２を回転駆動する電動機として動作する。またモータジェネレータＭＧ１は、永久磁石による磁界とロータ１３２の回転との相互作用により三相コイル１３４の両端に起電力を生じさせる発電機としても動作する。
【００４０】
モータジェネレータＭＧ２は、回転磁界を形成するステータ１３６と、ステータ１３６内部に配置され複数個の永久磁石が埋め込まれたロータ１３７とを含む。ステータ１３６は、ステータコア１３８と、ステータコア１３８に巻回される三相コイル１３９とを含む。
【００４１】
ロータ１３７は、動力分割機構ＰＳＤのリングギヤ１５２と一体的に回転するリングギヤケース１５５に減速機ＲＤを介して結合されている。ステータコア１３８は、たとえば電磁鋼板の薄板を積層して形成されており、図示しないケースに固定されている。
【００４２】
モータジェネレータＭＧ２は、永久磁石による磁界とロータ１３７の回転との相互作用により三相コイル１３９の両端に起電力を生じさせる発電機としても動作する。またモータジェネレータＭＧ２は、永久磁石による磁界と三相コイル１３９によって形成される磁界との相互作用によりロータ１３７を回転駆動する電動機として動作する。
【００４３】
減速機ＲＤは、プラネタリギヤの回転要素の一つであるプラネタリキャリヤ１６６がケースに固定された構造により減速を行なう。すなわち、減速機ＲＤは、ロータ１３７の出力軸１６０に結合されたサンギヤ１６２と、リングギヤ１５２と一体的に回転するリングギヤ１６８と、リングギヤ１６８およびサンギヤ１６２に噛み合いサンギヤ１６２の回転をリングギヤ１６８に伝達するピニオンギヤ１６４とを含む。たとえば、サンギヤ１６２の歯数に対しリングギヤ１６８の歯数を２倍以上にすることにより、減速比を２倍以上にすることができる。
【００４４】
このようにモータジェネレータＭＧ２の回転力は、減速機ＲＤを介して、リングギヤ１５２，１６８と一体的に回転する出力部材（リングギヤケース）１５５に伝達される。すなわち、モータジェネレータＭＧ２は、出力部材１５５から駆動輪までの間で動力を加えるように構成される。なお、減速機ＲＤの配置を省略して、すなわち減速比を設けることなく、モータジェネレータＭＧ２の出力軸１６０および出力部材１５５の間を連結してもよい。
【００４５】
電力変換ユニット２０は、コンバータ１２と、インバータ１４，２２とを含む。コンバータ１２は、バッテリ１０からの直流電圧Ｖｂを電圧変換して電源ラインＰＬおよび接地ラインＧＬ間に直流電圧ＶＨを出力する。また、コンバータ１２は、双方向に電圧変換可能に構成されて、電源ラインＰＬおよび接地ラインＧＬ間の直流電圧ＶＨをバッテリ１０の充電電圧Ｖｂに変換する。
【００４６】
インバータ１４，２２は、一般的な三相インバータで構成されて、電源ラインＰＬおよび接地ラインＧＬ間の直流電圧ＶＨを交流電圧に変換してそれぞれモータジェネレータＭＧ２，ＭＧ１へ出力する。また、インバータ１４，２２は、モータジェネレータＭＧ２，ＭＧ１によって発電された交流電圧を直流電圧ＶＨに変換して、電源ラインＰＬおよび接地ラインＧＬ間に出力する。
【００４７】
図１および図２に示した構成において、インバータ１４および２２の直流電圧側は、共通の電源ラインＰＬおよび接地ラインＧＬを介して、コンバータ１２と接続される。モータジェネレータＭＧ１は本発明における「第１の電動機」に対応し、モータジェネレータＭＧ２は本発明における「第２の電動機」に対応する。また、インバータ２２は本発明での「第１のインバータ」に対応し、インバータ１４は本発明での「第２のインバータ」に対応する。以下では、インバータ１４，２２の入力電圧に相当する、電源ラインＰＬの直流電圧ＶＨを「システム電圧ＶＨ」とも称する。
【００４８】
図３は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の制御構成を示す概略ブロック図である。
図３を参照して、電力変換ユニット２０は、コンデンサＣ１，Ｃ２と、コンバータ１２と、インバータ１４，２２と、電流センサ２４，２８とを含む。
【００４９】
図１および図２に示したＥＣＵ３０は、上位の電子制御ユニットから入力されたモータジェネレータＭＧ１およびＭＧ２の運転指令に従ってモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２が動作するように、コンバータ１２およびインバータ１４，２２のスイッチング制御のためのスイッチング制御信号ＰＷＭＣ，ＰＭＷＩ１，ＰＭＷＩ２を生成する。
【００５０】
コンバータ１２は、リアクトルＬ１と、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）素子Ｑ１，Ｑ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２とを含む。リアクトルＬ１の一方端は、バッテリ１０の電源ラインに接続され、他方端はＩＧＢＴ素子Ｑ１とＩＧＢＴ素子Ｑ２との中間点、すなわち、ＩＧＢＴ素子Ｑ１のエミッタとＩＧＢＴ素子Ｑ２のコレクタとの間に接続される。ＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２は、電源ラインＰＬと接地ラインＧＬの間に直列に接続される。ＩＧＢＴ素子Ｑ１のコレクタは電源ラインＰＬに接続され、ＩＧＢＴ素子Ｑ２のエミッタは接地ラインＧＬに接続される。また、各ＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２のコレクタ−エミッタ間には、エミッタからコレクタ側へ電流を流すためのダイオードＤ１，Ｄ２はそれぞれ接続されている。
【００５１】
インバータ１４は、Ｕ相アーム１５と、Ｖ相アーム１６と、Ｗ相アーム１７とからなる。Ｕ相アーム１５、Ｖ相アーム１６、Ｗ相アーム１７は、電源ラインＰＬおよび接地ラインＧＬの間に並列に設けられる。Ｕ相アーム１５は、直列接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ３，Ｑ４から成り、Ｖ相アーム１６は、直列接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ５，Ｑ６からなり、Ｗ相アーム１７は、直列接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ７，Ｑ８から成る。また、各ＩＧＢＴ素子Ｑ３〜Ｑ８のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードＤ３〜Ｄ８がそれぞれ接続されている。
【００５２】
各相アームの中間点は、モータジェネレータＭＧ２の各相コイルの各相端に接続される。すなわち、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るとともに、Ｕ相コイルの他端がＩＧＢＴ素子Ｑ３，Ｑ４の中間点に、Ｖ相コイルの他端がＩＧＢＴ素子Ｑ５，Ｑ６の中間点に、Ｗ相コイルの他端はＩＧＢＴ素子Ｑ７，Ｑ８の中間点にそれぞれ接続されている。
【００５３】
インバータ２２は、インバータ１４と同じ構成からなる。
電圧センサ１１は、バッテリ１０から出力される直流電圧Ｖｂを検出し、その検出した直流電圧ＶｂをＥＣＵ３０へ出力する。コンデンサＣ１は、バッテリ１０から供給された直流電圧Ｖｂを平滑化し、その平滑化した直流電圧Ｖｂをコンバータ１２へ供給する。
【００５４】
コンバータ１２は、コンデンサＣ１から供給された直流電圧Ｖｂを昇圧してコンデンサＣ２へ供給する。具体的には、コンバータ１２は、ＥＣＵ３０から信号ＰＷＭＣを受けると、信号ＰＷＭＣによってＩＧＢＴ素子Ｑ２がオンされた期間に応じて直流電圧Ｖｂを昇圧してコンデンサＣ２に供給する。
【００５５】
また、コンバータ１２は、ＥＣＵ３０から信号ＰＷＭＣを受けると、コンデンサＣ２を介してインバータ１４および／またはインバータ２２から供給された直流電圧（システム電圧ＶＨ）を降圧してバッテリ１０を充電する。電流センサ２６は、リアクトルＬ１に流れるリアクトル電流ＩＬを検出し、その検出したリアクトル電流ＩＬをＥＣＵ３０へ出力する。
【００５６】
コンデンサＣ２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、電源ラインＰＬおよび接地ラインＧＬを介してインバータ１４，２２へ供給する。電圧センサ１３は、コンデンサＣ２の両端の電圧、すなわち、コンバータ１２の出力電圧ＶＨ（インバータ１４，２２の入力電圧に相当する。以下同じ。）を検出し、その検出した出力電圧（システム電圧）ＶＨをＥＣＵ３０へ出力する。
【００５７】
インバータ１４は、コンデンサＣ２からシステム電圧ＶＨが供給されると、ＭＧ−ＥＣＵ３５からの信号ＰＷＭＩ２に基づいて直流電圧を交流電圧に変換してモータジェネレータＭＧ２を駆動する。これにより、モータジェネレータＭＧ２は、トルク指令値ＴＲ２によって指定されたトルクを発生するように駆動される。
【００５８】
また、インバータ１４は、ハイブリッド車両５の回生制動時、モータジェネレータＭＧ２が発電した交流電圧をＥＣＵ３０からの信号ＰＷＭＩ２に基づいて直流電圧（システム電圧ＶＨ）に変換し、その変換した直流電圧をコンデンサＣ２を介してコンバータ１２へ供給する。なお、ここにいう回生制動とは、ハイブリッド車両５を運転するドライバーによるフットブレーキ操作があった場合の回生制動を伴なう制動や、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。
【００５９】
インバータ２２は、コンデンサＣ２からシステム電圧ＶＨが供給されると、ＥＣＵ３０からの信号ＰＷＭＩ１に基づいて直流電圧を交流電圧に変換してモータジェネレータＭＧ１を駆動する。これにより、モータジェネレータＭＧ１は、トルク指令値ＴＲ１によって指定されたトルクを発生するように駆動される。
【００６０】
電流センサ２４は、モータジェネレータＭＧ１に流れるモータ電流ＭＣＲＴ１を検出し、その検出したモータ電流ＭＣＲＴ１をＥＣＵ３０へ出力する。電流センサ２８は、モータジェネレータＭＧ２に流れるモータ電流ＭＣＲＴ２を検出し、その検出したモータ電流ＭＣＲＴ２をＥＣＵ３０へ出力する。
【００６１】
さらに、回転角センサ５１によって検出されたモータジェネレータＭＧ１のロータ回転角θ１および回転角センサ５２によって検出されたモータジェネレータＭＧ２のロータ回転角θ２は、ＥＣＵ３０へ伝達される。
【００６２】
ＥＣＵ３０は、電圧センサ１１から直流電圧Ｖｂを受け、電流センサ２４，２８からモータ電流ＭＣＲＴ１，ＭＣＲＴ２をそれぞれ受け、電圧センサ１３からコンバータ１２の出力電圧（システム電圧）ＶＨを受け、回転角センサ５１，５２からロータ回転角θ１，θ２をそれぞれ受ける。ＥＣＵ３０は、ロータ回転角θ１，θ２に基づきモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の回転数ＭＲＮ１，ＭＲＮ２をそれぞれ算出することができる。
【００６３】
さらに、ＥＣＵ３０は、上位のＥＣＵより、モータジェネレータＭＧ１およびＭＧ２の運転指令を受ける。なお、上位のＥＣＵから送出される運転指令には、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２が含まれる。
【００６４】
図４は、ＥＣＵ３０におけるモータ制御構成を説明するブロック図である。
図４を参照して、ＥＣＵ３０は、インバータ１４，２２における電力変換制御を行なうインバータ制御部４２と、コンバータ１２における電圧変換制御を行なうコンバータ制御部４０とを含む。
【００６５】
インバータ制御部４２は、システム電圧ＶＨ、モータ電流ＭＣＲＴ２、ロータ回転角θ２（モータ回転数ＭＲＮ２）およびトルク指令値ＴＲ２に基づいて、インバータ１４がモータジェネレータＭＧ２を駆動するときに、インバータ１４のＩＧＢＴ素子Ｑ３〜Ｑ８をスイッチング制御するための信号ＰＷＭＩ２を生成し、その生成した信号ＰＷＭＩ２をインバータ１４へ出力する。また、インバータ制御部４２は、システム電圧ＶＨ、モータ電流ＭＣＲＴ１、ロータ回転角θ１（モータ回転数ＭＲＮ１）およびトルク指令値ＴＲ１に基づいて、インバータ２２がモータジェネレータＭＧ１を駆動するときに、インバータ２２のＩＧＢＴ素子Ｑ３〜Ｑ８をスイッチング制御するための信号ＰＷＭＩ１を生成し、その生成した信号ＰＷＭＩ１をインバータ２２へ出力する。これらの際に、信号ＰＷＭＩ１，ＰＷＭＩ２は、たとえば周知のＰＷＭ制御方式に従う、センサ検出値を用いたフィードバック制御により生成される。
【００６６】
コンバータ制御部４０は、コンバータ１２の電圧指令値（システム電圧指令値）ＶＨｃｏｍを生成するとともに、コンバータ１２の出力電圧（システム電圧）ＶＨがシステム電圧指令値ＶＨｃｏｍに追従するようにコンバータ１２を制御する。具体的には、コンバータ制御部４０は、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍと、直流電圧Ｖｂおよびシステム電圧ＶＨとに基づいて、コンバータ１２のＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２をスイッチング制御するための信号ＰＷＭＣを生成してコンバータ１２へ出力する。
【００６７】
次に、コンバータ制御部４０によるコンバータ１２における電圧変換制御について詳細に説明する。
【００６８】
図５は、図２におけるコンバータ制御部４０による電圧変換制御構成を説明するブロック図である。
【００６９】
図５を参照して、コンバータ制御部４０は、システム電圧指令生成部５０と、コンバータ用デューティー比変換部５３と、コンバータ用ＰＷＭ信号変換部５４とを含む。
【００７０】
システム電圧指令生成部５０は、上位ＥＣＵからのトルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２、ロータ回転角θ１，θ２（モータ回転数ＭＲＮ１，ＭＲＮ２）、モータ電流ＭＣＲＴ１，ＭＣＲＴ２、およびリアクトル電流ＩＬに基づいてシステム電圧ＶＨの最適値、すなわちシステム電圧指令値ＶＨｃｏｍを演算し、その演算したシステム電圧指令値ＶＨｃｏｍをコンバータ用デューティー比変換部５３へ出力する。
【００７１】
コンバータ用デューティー比変換部５３は、システム電圧指令生成部５０からシステム電圧指令値ＶＨｃｏｍを受け、電圧センサ１１から直流電圧Ｖｂを受けると、電圧センサ１３からのシステム電圧ＶＨをシステム電圧指令値ＶＨｃｏｍに設定するためのデューティー比を演算し、その演算したデューティー比をコンバータ用ＰＷＭ信号変換部５４へ出力する。
【００７２】
コンバータ用ＰＷＭ信号変換部５４は、コンバータ用デューティー比変換部５３から与えられるデューティー比に基づいてコンバータ１２のＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２をスイッチング制御するための信号ＰＷＭＣを生成し、その生成した信号ＰＷＭＣをコンバータ１２へ出力する。
【００７３】
（システム電圧指令値ＶＨｃｏｍの生成）
図５に示す構成において、モータジェネレータＭＧ（ＭＧ１，ＭＧ２を総括的に表記するもの、以下同じ）を円滑に駆動するためには、モータジェネレータＭＧの動作点、回転数およびトルクに応じて、コンバータ１２の出力電圧（システム電圧）ＶＨを適切に設定する必要がある。
【００７４】
その一方で、インバータ１４，２２では、ＩＧＢＴ素子のオンオフに伴なってサージ電圧が発生する。このサージ電圧は、インバータ１４，２２の入力電圧（システム電圧）ＶＨに重畳されてＩＧＢＴ素子のコレクタ−エミッタ間に印加される。したがって、サージ電圧がＩＧＢＴ素子の耐圧を超えると、ＩＧＢＴ素子の破壊や、モータ巻線の被膜に発生する絶縁破壊等によって、機器故障が発生する虞がある。このような機器故障を回避するため、コンバータ１２の出力可能な上限電圧、すなわち、システム電圧ＶＨの上限値は、ＩＧＢＴ素子の耐圧により制限される。
【００７５】
図６は、システム電圧ＶＨの上限値を概念的に説明する図である。
図６に示すように、インバータ入力電圧（システム電圧）ＶＨには、サージ電圧ΔＶＨが加算される。したがって、システム電圧ＶＨの上限値（以下、「システム電圧上限値」とも称する）ＶＨｍａｘは、少なくともサージ電圧を考慮して、インバータのＩＧＢＴ素子の耐圧を超えないように定める必要がある。
【００７６】
ここで、図６に示されるサージ電圧には、ＩＧＢＴ素子Ｑ３〜Ｑ８のオンオフに伴なって、当該ＩＧＢＴ素子Ｑ３〜Ｑ８によるサージ電圧および逆並列ダイオードＤ３〜Ｄ８によるサージ電圧が含まれている。ＩＧＢＴ素子Ｑ３〜Ｑ８によるサージ電圧は、モータ電流をオフする際に、ｄｉ／ｄｔに応じて発生する。図７は、ＩＧＢＴ素子によるサージ電圧を概念的に説明する図である。このサージ電圧（以下、「ターンオフサージ」と称する）ΔＶＨは、ＩＧＢＴ素子のスイッチング速度が大きくなるにつれて増大する。また、スイッチング速度が一定となる場合には、ターンオフサージは、ＩＧＢＴ素子の通過電流が大きくなるにつれて増大する。そして、ＩＧＢＴ素子の通過電流が最大となるタイミング、すなわちモータ電流の振幅が最大となるタイミングでＩＧＢＴ素子をオンオフするときに最大となる。
【００７７】
一方、逆並列ダイオードＤ３〜Ｄ８によるサージ電圧（以下、「リカバリーサージ」とも称する）は、ダイオード電流が零になって逆回復電流が生じているタイミング、すなわち、モータ電流のゼロクロスタイミング付近でＩＧＢＴ素子をオンオフするときに最大となる。なお、ＩＧＢＴ素子Ｑ３〜Ｑ８に生じる上記ターンオフサージと、逆並列ダイオードＤ３〜Ｄ８に生じる上記リカバリーサージとのいずれが大きくなるかについては、電気システムのハード構成や、使用する電流領域によって変化する。
【００７８】
本発明の実施の形態によるモータ制御では、上記ターンオフサージとモータ電流の大きさとの関係に着目し、以下に説明する図８に従って、モータ電流の大きさに応じてシステム電圧上限値ＶＨｍａｘを可変に設定する。
【００７９】
図８は、システム電圧指令生成部５０によるシステム電圧上限値設定の処理を説明する図である。
【００８０】
図８（ａ）は、システム電圧ＶＨとモータジェネレータＭＧ２の動作可能領域との関係を示す概念図である。図８（ａ）を参照して、モータジェネレータＭＧ２の動作可能領域は、回転数およびトルクの組み合わせによって示される。モータジェネレータＭＧ２では、回転数や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。
【００８１】
図中の実線Ｌ１は、システム電圧ＶＨ＝ＶＨｍａｘ（システム電圧上限値）であるときの動作可能領域の限界（最大出力線）を示すものである。なお、システム電圧ＶＨがＶＨｍａｘよりも増加すると、破線Ｌ２に示すように、動作可能領域は拡大される。すなわち、モータジェネレータＭＧ２のトルク上限値（出力可能な最大トルク）は大きくなる。
【００８２】
トルク上限値は、回転数がＮ２未満の範囲では最大値で一定となっている。この最大値は、最大トルク制御における電流制限によるものである。そして、回転数の増加に伴なってモータ必要電圧が増大することにより、最大トルク制御で電圧制限に達した後は、弱め界磁電流を増加させることにより、モータ必要電圧がシステム電圧上限値ＶＨｍａｘを超えないように制御する。回転数がＮ２以上の範囲では、回転数が大きくなるほどトルク上限値が低下する。
【００８３】
図８（ｂ）は、運転者によりアクセルペダルポジションＡＰが全開位置ＷＯＴ（Wide Open Throttle）に操作されたときに、図８（ａ）に示されるモータジェネレータＭＧ２に印加される電流（モータ電流）を説明する図である。同図では、モータジェネレータＭＧ２の動作点が最大出力線Ｌ１上を遷移している状態、すなわち、モータジェネレータＭＧ２がトルク上限値を出力している状態において、モータ電流ＭＣＲＴ２の振幅が遷移する様子が示されている。回転数がＮ２未満の範囲では、最大トルク制御によってモータ電流ＭＣＲＴ２の振幅が大きくなっているのに対して、回転数がＮ２以上の範囲では、弱め界磁制御によってモータ電流ＭＣＲＴ２の振幅が小さくなっている。モータ電流ＭＣＲＴ２の振幅は回転数がＮ２のときに最大値（最大モータ電流ＭＣＲＴ２＿ｍａｘ）となる。
【００８４】
上述したように、ＩＧＢＴ素子Ｑ３〜Ｑ８に生じるターンオフサージは、モータ電流ＭＣＲＴ２の振幅が大きくなるについて増加する。したがって、モータ電流ＭＣＲＴ２の振幅が図８（ｂ）に示される態様で遷移する場合、ＩＧＢＴ素子Ｑ３〜Ｑ８に発生するターンオフサージは、図８（ｃ）に示すように、回転数がＮ２未満の領域よりも回転数がＮ２以上の領域の方が小さくなっている。また、回転数がＮ２のときにターンオフサージが最大値（最大ターンオフサージΔＶＨｍａｘ）となる。したがって、機器故障を確実に回避するためには、モータジェネレータＭＧ２の運転時に発生し得る最大ターンオフサージΔＶＨｍａｘを考慮して、システム電圧上限値ＶＨｍａｘを設定する必要がある。
【００８５】
その一方で、回転数がＮ２以上の領域においては、回転数が高くなるにつれてモータ電流ＭＣＲＴ２の振幅が小さくなっている。そのため、この領域では、ターンオフサージにおいても最大ターンオフサージΔＶＨｍａｘに対する余裕度が、回転数が高くなるにつれて大きくなっていることが分かる。
【００８６】
本発明の実施の形態では、上記の最大ターンオフサージΔＶＨｍａｘに対するターンオフサージ発生の余裕度を、システム電圧上限値ＶＨｍａｘの設定に反映させる。具体的には、図８（ｄ）に示すように、最大モータ電流ＭＣＲＴ２に対応させて予め設定されたシステム電圧上限値ＶＨｍａｘ０をデフォルト値とする。そして、実際にモータジェネレータＭＧ２に印加される電流ＭＣＲＴ２の振幅に基づいて、最大ターンオフサージΔＶＨｍａｘに対するターンオフサージの余裕度ΔＶＨ２を算出し、その算出した余裕度ΔＶＨ２をデフォルト値ＶＨｍａｘ０に加算することによって、システム電圧上限値ＶＨｍａｘを補正（嵩上げ）する。
【００８７】
ここで、ターンオフサージの余裕度ΔＶＨ２は、回転数がＮ２以上の領域、すなわち、モータジェネレータＭＧ２の動作点が中回転数域および高回転数域に位置するときに、モータ電流ＭＣＲＴ２の振幅が減少するのを受けて増加している。したがって、ターンオフサージの余裕度ΔＶＨ２をシステム電圧上限値ＶＨｍａｘに反映させることによって、システム電圧上限値ＶＨｍａｘは、動作点が中回転数域および高回転数域に位置するときにデフォルト値ＶＨｍａｘ０よりも高い電圧に補正されることとなる。
【００８８】
図９は、本発明の実施の形態によるモータ制御によるモータジェネレータＭＧ２の動作可能領域を示す概念図である。
【００８９】
図９を参照して、最大出力線Ｌ１は、システム電圧ＶＨ＝ＶＨｍａｘ０（デフォルト値）であるときの動作可能領域の限界を示す。これに対して、本発明による最大出力線Ｌ３は、中回転数域および高回転数域におけるトルク上限値が増加している。これは、図８（ｄ）で説明したように、中回転数域および高回転数域において、システム電圧上限値ＶＨｍａｘがデフォルト値ＶＨｍａｘ０よりも高い電圧に補正されたことによる。この結果、本発明によるモータジェネレータＭＧ２の動作可能領域は、図中に斜線で示された領域だけ拡大されている。よって、全開加速時において、中回転数域および高回転数域での車両駆動力が増加する。
【００９０】
なお、図１に示したハイブリッド車両５においては、運転者によりアクセルペダルポジションＡＰが全開位置ＷＯＴに操作されたときには、モータジェネレータＭＧ２に印加される電流（モータ電流ＭＣＲＴ２）の振幅が遷移するのに並行して、モータジェネレータＭＧ２に印加される電流（モータ電流ＭＣＲＴ１）およびコンバータ１２に流れる電流（リアクトル電流ＩＬ）の振幅がそれぞれ遷移する。図１０には、モータジェネレータＭＧ２の動作点が最大出力線Ｌ１上を遷移している状態、すなわち、トルク上限値を出力している状態において、モータ電流ＭＣＲＴ１，ＭＣＲＴ２およびリアクトル電流ＩＬの振幅が遷移する様子が示される。
【００９１】
図１０を参照して、モータ電流ＭＣＲＴ１の振幅は、エンジンＥＮＧをクランキングするとき（回転数がＮ１のとき）に最大値となる。そして、回転数がＮ１以上の範囲では、モータ電流ＭＣＲＴ１の振幅は回転数の増加に従って減少している。同様に、リアクトル電流ＩＬの振幅は、エンジンＥＮＧをクランキングするときに最大値となり、回転数がＮ１以上の範囲において、回転数の増加に従って減少する。
【００９２】
すなわち、図１０においては、モータ電流ＭＣＲＴ１，ＭＣＲＴ２およびリアクトル電流ＩＬのいずれもが、モータジェネレータＭＧ２の動作点が中回転数域および高回転数域に位置するときには、振幅が最大値よりも小さくなっている。したがって、中回転数領域および高回転数領域においては、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２およびコンバータ１２のいずれにおいても、最大ターンオフサージΔＶＨｍａｘに対する余裕度が生じていることが理解される。したがって、この最大ターンオフサージΔＶＨｍａｘに対する余裕度を、システム電圧上限値ＶＨｍａｘの設定に反映させることができ、その結果、図９に示したモータジェネレータＭＧ２の動作領域の拡大が実現される。
【００９３】
図１１は、図３に示したシステム電圧指令生成部５０によるシステム電圧指令を生成する処理を説明する図である。
【００９４】
図１１を参照して、システム電圧指令生成部５０は、システム電圧上限値設定部５００と、記憶部５０２と、システム電圧指令値演算部５１０とを含む。
【００９５】
システム電圧上限値設定部５００は、電流センサ２６からリアクトル電流ＩＬを受け、電流センサ２４，２８からモータ電流ＭＣＲＴ１，ＭＣＲＴ２を受ける。システム電圧上限値設定部５００は、リアクトル電流ＩＬおよびモータ電流ＭＣＲＴ１，ＭＣＲＴ２に基づいて、システム電圧上限値ＶＨｍａｘを設定し、その設定したシステム電圧上限値ＶＨｍａｘをシステム電圧指令値演算部５１０へ出力する。
【００９６】
具体的には、システム電圧上限値設定部５００は、電流センサ２４からモータ電流ＭＣＲＴ１を取得し、電流センサ２８からモータ電流ＭＣＲＴ２を取得し、電流センサ２６からリアクトル電流ＩＬを取得すると、記憶部５０２から読み出した耐圧余裕度マップを参照することによって、モータ電流ＭＣＲＴ１，ＭＣＲＴ２およびリアクトル電流ＩＬに基づいて耐圧余裕度ΔＶＨを算出する。耐圧余裕度ΔＶＨは、最大ターンオフサージΔＶＨｍａｘに対するターンオフサージの余裕度に相当する。
【００９７】
記憶部５０２には、ＭＧ２用耐圧余裕度算出用マップ５０４と、ＭＧ１用耐圧余裕度算出用マップ５０６と、コンバータ用耐圧余裕度算出用マップ５０８とが予め記憶されている。ＭＧ２用耐圧余裕度算出用マップ５０４は、インバータ１４における最大ターンオフサージに対するターンオフサージの余裕度を算出するためのマップである。ＭＧ１用耐圧余裕度算出用マップ５０６は、インバータ２２における最大ターンオフサージに対するターンオフサージの余裕度を算出するためのマップである。コンバータ用耐圧余裕度算出用マップ５０８は、コンバータ１２における最大ターンオフサージに対するターンオフサージの余裕度を算出するためのマップである。図１２は、記憶部５０２に記憶される耐圧余裕度算出用マップの一例を説明する図である。図１２（ａ）は、ＭＧ２用耐圧余裕度算出用マップ５０４の一例を示し、図１２（ｂ）は、ＭＧ１用耐圧余裕度算出用マップ５０６の一例を示し、図１２（ｃ）は、コンバータ用耐圧余裕度算出用マップ５０８の一例を示す。なお、各マップに示される電流および耐圧余裕度の数値は一例であって、これに限定されるものではない。また、耐圧余裕度の数値は、インバータ１４，２２の直流側に設けられた平滑用コンデンサＣ２の耐圧を考慮して定められる。
【００９８】
図１２（ａ）を参照して、インバータ１４において、耐圧余裕度ΔＶＨ２は、モータ電流ＭＣＲＴ２の振幅が最大値（たとえば、３００Ａとする）となるときの耐圧余裕度を０Ｖとして、振幅が小さくなるに従って耐圧余裕度が大きくなるように設定される。この耐圧余裕度ΔＶＨ２は、図８（ｂ），（ｃ）で説明した、最大ターンオフサージΔＶＨｍａｘに対するターンオフサージの余裕度に相当する。
【００９９】
同様に、図１２（ｂ）においては、インバータ２２における耐圧余裕度ΔＶＨ１は、モータ電流ＭＣＲＴ１の振幅が最大値（たとえば、１００Ａとする）となるときの耐圧余裕度を０Ｖとして、振幅が小さくなるに従って耐圧余裕度が大きくなるように設定される。また、図１２（ｃ）において、コンバータ１２における耐圧余裕度ΔＶＨｃは、リアクトル電流ＩＬの振幅が最大値（たとえば、２００Ａとする）となるときの耐圧余裕度を０Ｖとして、振幅が小さくなるに従って耐圧余裕度が大きくなるように設定される。なお、図１２（ａ）〜（ｃ）に示すマップは、電流の振幅と耐圧余裕度との関係を予め実験等によって求めて予め記憶部５０２に記憶したものである。
【０１００】
再び図１１を参照して、システム電圧上限値設定部５００は、電流センサ２８からのモータ電流ＭＣＲＴ２の振幅から、ＭＧ２用耐圧余裕度算出用マップ５０４の参照により、耐圧余裕度ΔＶＨ２を算出する。また、システム電圧上限値設定部５００は、電流センサ２４からのモータ電流ＭＣＲＴ１の振幅から、ＭＧ１用耐圧余裕度算出用マップ５０６の参照により、耐圧余裕度ΔＶＨ１を算出する。さらに、システム電圧上限値設定部５００は、電流センサ２６からのリアクトル電流ＩＬの振幅から、コンバータ用耐圧余裕度算出用マップ５０８の参照により、耐圧余裕度ΔＶＨｃを算出する。
【０１０１】
そして、システム電圧上限値設定部５００は、算出した耐圧余裕度ΔＶＨ２，ΔＶＨ１，ΔＶＨｃのうちの最小値を選択し、その選択した最小値を電力変換ユニット２０全体での耐圧余裕度ΔＶＨとする。システム電圧上限値設定部５００は、耐圧余裕度ΔＶＨを、デフォルト値ＶＨｍａｘ０に加算すると、その加算結果をシステム電圧上限値ＶＨｍａｘとしてシステム電圧指令値演算部５１０へ出力する。
【０１０２】
システム電圧指令値演算部５１０は、モータジェネレータＭＧ２のトルク指令値ＴＲ２および回転数ＭＲＮ２（以下、指令動作点ともいう）から、モータジェネレータＭＧ２の動作点を実現するために必要なシステム電圧ＶＨを算出する。このとき、システム電圧指令値演算部５１０は、システム電圧ＶＨを、システム電圧上限値ＶＨｍａｘ以下の電圧値に設定する。
【０１０３】
同様に、システム電圧指令値演算部５１０は、モータジェネレータＭＧ１のトルク指令値ＴＲ１および回転数ＭＲＮ１（指令動作点）から、モータジェネレータＭＧ１の動作点を実現するために必要なシステム電圧ＶＨを算出する。システム電圧指令値演算部５１０は、システム電圧ＶＨを、システム電圧上限値ＶＨｍａｘ以下の電圧値に設定する。
【０１０４】
そして、システム電圧指令値演算部５１０は、モータジェネレータＭＧ２に対応するシステム電圧ＶＨおよびモータジェネレータＭＧ１に対応するシステム電圧ＶＨの最大値を、システム電圧ＶＨの目標値に設定する。この目標値は、コンバータ１２への電圧指令値ＶＨｃｏｍに相当する。電圧指令値ＶＨｃｏｍは、コンバータ用デューティー比変換部５３へ送出される。
【０１０５】
次に、図面を参照して、ＥＣＵ３０によって制御される、システム電圧指令値ＶＨｃｏｍの生成方法を説明する。図１３および図１４は、本発明の実施の形態に従うシステム電圧指令値ＶＨｃｏｍの生成方法を説明するフローチャートである。図１３および図１４に示す処理は、ＥＣＵ３０によって所定周期で実行される。また、図１３および図１４のフローチャートに記載される各ステップの処理は、図１に示したＥＣＵ３０が図２、図３および図１１に示す各制御ブロックとして機能することで実現される。
【０１０６】
図１３を参照して、システム電圧上限値設定部５００は、システム電圧上限値のデフォルト値ＶＨｍａｘ０を設定する（ステップＳ０１）。このデフォルト値ＶＨｍａｘ０は、モータ電流ＭＣＲＴ２の振幅が最大値（最大モータ電流ＭＣＲＴ２）となるときのターンオフサージ（最大ターンオフサージΔＶＨｍａｘ）、制御変動分およびセンサ誤差分などを考慮して定められる。
【０１０７】
次に、システム電圧上限値設定部５００は、ハイブリッド車両５が高地を走行中であるか否かを判定する（ステップＳ０２）。ステップＳ０２における判定は、車両周囲の大気圧を検出する大気圧センサから送信される大気圧の検出値に基づいて行なわれる。ハイブリッド車両５が高地を走行中である場合（ステップＳ０２においてＹＥＳ判定時）には、システム電圧上限値設定部５００は、高地走行のためのシステム電圧上限値（以下、高地走行用上限値ともいう）ＶＨｍａｘ＿ｈを算出する（ステップＳ０３）。
【０１０８】
ステップＳ０２，Ｓ０３に示す処理は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２において、絶縁体の絶縁性能の劣化の抑制を図ったものである。すなわち、山間部等の高地においては、大気圧が低いために空気の誘電率が上昇することによって、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２において絶縁体内への部分放電量が増加するという問題が生じる。そして、部分放電量が増加すると、絶縁体の絶縁性能が劣化し、耐久寿命の劣化を招く虞がある。そこで、このような大気圧の変化による絶縁性能の劣化を防止するため、ステップＳ０３により、高地走行用上限値ＶＨｍａｘ＿ｈは、部分放電量が、絶縁体の絶縁性能の促進を抑制できる許容範囲内になるように設定される。
【０１０９】
次に、システム電圧上限値設定部５００は、インバータ１４，２２を構成するＩＧＢＴ素子の温度が所定の閾値以下であるか否かを判定する（ステップＳ０４）。ステップＳ０４における判定は、ＩＧＢＴ素子の温度を検出する温度センサから送信される温度の検出値に基づいて行なわれる。所定の閾値は、ＩＧＢＴ素子が極低温状態となる場合を想定して、たとえば−２０℃程度に設定される。ＩＧＢＴ素子の温度が所定の閾値よりも高い場合（ステップＳ０４においてＮＯ判定時）には、システム電圧上限値設定部５００は、ステップＳ０３で算出した高地走行用上限値ＶＨｍａｘ＿ｈをシステム電圧上限値ＶＨｍａｘに設定する（ステップＳ０８）。
【０１１０】
これに対して、ＩＧＢＴ素子の温度が所定の閾値以下である場合（ステップＳ０４においてＹＥＳ判定時）には、システム電圧上限値設定部５００は、低温時のためのシステム電圧上限値（以下、低温時用上限値ともいう）ＶＨｍａｘ＿ｌを算出する（ステップＳ０５）。
【０１１１】
ステップＳ０４，Ｓ０５に示す処理は、ＩＧＢＴ素子の耐圧が素子温度が低下するに従って低下することに基づいている。ＩＧＢＴ素子に生じるターンオフサージは、スイッチング速度が大きくなるに従って増加するとともに、ＩＧＢＴ素子の通過電流が大きくなるに従って大きくなる。システム電圧上限値ＶＨｍａｘを素子温度によらず一定とした場合には、低温時にはターンオフサージの許容量が制限されるため、スイッチング速度を制限せざるを得ず、インバータにおける損失の増加や効率の低下を招いてしまう。
【０１１２】
これに対して、ＩＧＢＴ素子の耐圧が低下する低温時には、システム電圧上限値を低下させることによって、ターンオフサージの許容量を大きくすることができる。これにより、低温下においてもスイッチング速度を常温時と同等レベルに保つことができるため、インバータの損失を低減できるとともに、効率を向上することができる。
【０１１３】
次に、システム電圧上限値設定部５００は、高地走行用上限値ＶＨｍａｘ＿ｈおよび低温時用上限値ＶＨｍａｘ＿ｌの最小値であるＭｉｎ（ＶＨｍａｘ＿ｈ，ＶＨｍａｘ＿ｌ）を、システム電圧上限値ＶＨｍａｘに設定する（ステップＳ０６）。これにより、システム電圧指令値演算部５１０は、ステップＳ０６により設定されたシステム電圧上限値ＶＨｍａｘを超えない範囲で、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の指令動作点（トルク指令値および回転数）に基づいてシステム電圧指令値ＶＨｃｏｍを算出する（ステップＳ０７）。
【０１１４】
以上に示したステップＳ０２〜Ｓ０８の処理を行なうことにより、高地走行中または極低温時においては、モータジェネレータの絶縁性能の劣化およびＩＧＢＴ素子の耐圧の低下を考慮して、システム電圧上限値ＶＨｍａｘが設定される。
【０１１５】
さらに、本発明の実施の形態では、上記の高地走行中および極低温時と比較してシステム電圧への制限が緩和される低地走行中および常温時においては、機器の保護に支障を来たさない範囲でシステム電圧上限値ＶＨｍａｘをデフォルト値から嵩上げする。この嵩上げ量は、図１２で説明したように、モータ電流およびリアクトル電流の振幅に応じた耐圧余裕度に基づいて可変に設定される。これにより、機器故障を回避しながらシステム電圧を増加させることができるため、図９に示すように、モータジェネレータの動作領域が拡大される。この結果、ハイブリッド車両５の駆動力を増加させることができる。
【０１１６】
図１４を参照して、システム電圧上限値設定部５００は、電流センサ２８からモータ電流ＭＣＲＴ２の検出値を取得すると（ステップＳ１０）、モータ電流ＭＣＲＴ２の振幅から、ＭＧ２用耐圧許容度算出用マップ５０４（図１２（ａ））の参照により、耐圧余裕度ΔＶＨ２を算出する（ステップＳ１１）。
【０１１７】
また、システム電圧上限値設定部５００は、電流センサ２４からモータ電流ＭＣＲＴ１の検出値を取得すると（ステップＳ１２）、モータ電流ＭＣＲＴ１の振幅から、ＭＧ１用耐圧余裕度算出用マップ５０６（図１２（ｂ））の参照により、耐圧余裕度ΔＶＨ１を算出する（ステップＳ１３）。
【０１１８】
さらに、システム電圧上限値設定部５００は、電流センサ２６からリアクトル電流ＩＬの検出値を取得すると（ステップＳ１４）、リアクトル電流ＩＬの振幅から、コンバータ用耐圧余裕度算出用マップ５０８（図１２（ｃ））の参照により、耐圧余裕度ΔＶＨｃを算出する（ステップＳ１５）。
【０１１９】
次に、システム電圧上限値設定部５００は、ステップＳ１３，Ｓ１５，Ｓ１７においてそれぞれ算出した耐圧余裕度ΔＶＨ２，ΔＶＨ１，ΔＶＨｃの最小値であるＭｉｎ（ΔＶＨ２，ΔＶＨ１，ΔＶＨｃ）を、電力変換ユニット２０全体での耐圧余裕度ΔＶＨに設定する（ステップＳ１６）。そして、この耐圧余裕度ΔＶＨをステップＳ０１で設定したデフォルト値ＶＨｍａｘ０に加算することにより、システム電圧上限値ＶＨｍａｘを算出する（ステップＳ１７）。システム電圧上限値設定部５００は、算出したシステム電圧上限値ＶＨｍａｘをシステム電圧指令値演算部５１０（図１１）へ送出する。
【０１２０】
システム電圧指令値演算部５１０は、ステップＳ１７により設定されたシステム電圧上限値ＶＨｍａｘを超えない範囲で、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の指令動作点（トルク指令値および回転数）に基づいてシステム電圧指令値ＶＨｃｏｍを算出する（ステップＳ１８）。
【０１２１】
以上説明したように、この発明の実施の形態によれば、システム電圧の上限値は、モータ電流の振幅の最大値に対する実際にモータジェネレータに印加される電流の振幅の余裕度に基づいて算出された耐圧余裕度に応じて可変に設定される。これにより、耐圧余裕度が大きくなる中回転数域および高回転数域においては、システム電圧の上限値が高められるため、モータジェネレータのトルク上限値が増大する。この結果、モータジェネレータの動作可能領域が拡大され、ハイブリッド車両５の駆動力を増加させることができる。
【０１２２】
さらに、中回転数域および高回転数域においては、弱め界磁電流を増加させることによって、モータ必要電圧がシステム電圧上限値を超えないように制御されるところ、この発明の実施の形態によれば、当該回転数域でのシステム電圧の上限値が高められたことによって、弱め界磁電流を減らすことができる。この結果、モータジェネレータで発生する損失（銅損）やインバータで発生する損失（オン損失）などの電力損失を低減することができるため、熱性能の向上が可能となる。
【０１２３】
また、システム電圧の上限値が高められたことによって、モータジェネレータＭＧ１の動作領域も拡大されることから、モータジェネレータＭＧ１を高回転数域まで駆動させることができる。本実施の形態によるハイブリッド車両５では、エンジンＥＮＧを始動する場合には、モータジェネレータＭＧ１を電動機として駆動させ、モータジェネレータＭＧ１のトルクを、動力分割機構ＰＳＤ（図２）のプラネタリキャリヤ１５４およびクランクシャフト１５０を介してエンジンＥＮＧに伝達することにより、エンジンＥＮＧをクランキング（回転駆動）させる。モータジェネレータＭＧ１を高回転数域まで使用可能となったことによって、モータジェネレータＭＧ１の回転数により制約されていたエンジンＥＮＧの動作範囲を拡大することができる。
【０１２４】
なお、本発明の実施の形態では、ハイブリッド車両の電気システムについて代表的に例示したが、本発明の適用はこのようなケースに限定されるものではない。すなわち、本発明に従う電動車両の電気システムは、電気自動車、ハイブリッド車、燃料電池自動車等、車両駆動力発生用の電動機を搭載した電動車両に対して、共通に適用することができる。
【０１２５】
さらに、電動車両の駆動系についても、交流電動機を駆動制御するインバータの直流側電圧を可変制御するためのコンバータを含む電気システムを採用している限り、図３の構成に限定されることなく任意の構成とすることができる。
【０１２６】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１２７】
５ ハイブリッド車両、１０ バッテリ、１１，１３ 電圧センサ、１２ コンバータ、１４，２２ インバータ、１５ Ｕ相アーム、１６ Ｖ相アーム、１７ Ｗ相アーム、２０ 電力変換ユニット、２４，２６，２８ 電流センサ、３０ ＥＣＵ、４０ コンバータ制御部、４１ ハンドル、４２ インバータ制御部、４４ アクセルポジションセンサ、４６ ブレーキペダルポジションセンサ、４８ シフトポジションセンサ、５０ システム電圧指令生成部、５１，５２ 回転角センサ、５３ コンバータ用デューティー比変換部、５４ コンバータ用ＰＷＭ信号変換部、７０Ｌ，７０Ｒ 前輪、８０Ｌ，８０Ｒ 後輪、１３１，１３６ ステータ、１３２，１３７ ロータ、１３３，１３８ ステータコア、１３４，１３９ 三相コイル、１５０ クランクシャフト、１５１，１６２ サンギヤ、１５２ リングギヤ、１５２，１６８ リングギヤ、１５３，１６４ ピニオンギヤ、１５４，１６６ プラネタリキャリヤ、１５５ リングギヤケース、１５５ 出力部材、１６０ 出力軸、１７０ カウンタドライブギヤ、５００ システム電圧上限値設定部、５０１ システム電圧指令値演算部、５０２ 記憶部、５０４ ＭＧ２用耐圧余裕度算出用マップ、５０６ ＭＧ１用耐圧余裕度算出用マップ、５０８ コンバータ用耐圧余裕度算出用マップ、５１０ システム電圧指令値演算部、Ｃ１，Ｃ２ コンデンサ、Ｄ１〜Ｄ８ 逆並列ダイオード、ＤＥＦ ディファレンシャルギヤ、ＥＮＧ エンジン、Ｌ１ リアクトル、ＭＧ１，ＭＧ２ モータジェネレータ、ＰＳＤ 動力分割機構、Ｑ１〜Ｑ８ ＩＧＢＴ素子、ＲＤ 減速機、ＲＧ 動力伝達減速ギヤ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両駆動用の電動機を搭載した電動車両の電気システムであって、
直流電源と、
前記直流電源から出力される直流電圧を電圧変換して出力するコンバータと、
複数のスイッチング素子を含んで構成され、前記複数のスイッチング素子のスイッチング動作により前記コンバータから出力される直流電圧を前記電動機の駆動電圧に変換するインバータと、
前記インバータへの入力電圧が電圧指令値に一致するように、前記コンバータを制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記電動機に印加される電流の振幅を検出するための電流検出手段と、
予め想定される前記電動機に印加される電流の振幅の最大値に対する前記電流検出手段の検出値の余裕度に基づいて、前記振幅の最大値に対応させて予め定められた前記インバータ入力電圧の上限値のデフォルト値に対する前記インバータ入力電圧の余裕度を算出するための余裕度算出手段と、
前記余裕度算出手段により算出された前記インバータ入力電圧の余裕度を前記デフォルト値に加算することにより、前記上限値を補正するための上限値補正手段と、
前記インバータ入力電圧が前記補正された上限値を超えないように、前記電動機に要求される駆動力に応じて前記電圧指令値を生成するための電圧指令値生成手段とを含む、電動車両の電気システム。
【請求項２】
前記デフォルト値は、少なくとも前記電動機に印加される電流の振幅が最大となるときに前記複数のスイッチング素子のスイッチング動作により発生するサージ電圧を考慮することにより、予め定められた前記インバータ入力電圧の上限値であり、
前記余裕度算出手段は、少なくとも前記電動機に印加される電流の振幅が最大となるときに対する前記サージ電圧の余裕度に基づいて、前記インバータ入力電圧の余裕度を算出する、請求項１に記載の電動車両の電気システム。
【請求項３】
車両駆動用の第１の電動機および第２の電動機を搭載した電動車両の電気システムであって、
直流電源と、
複数のスイッチング素子のスイッチング素子のスイッチング動作により前記直流電源から出力される直流電圧を電圧変換して出力するコンバータと、
複数のスイッチング素子のスイッチング素子のスイッチング動作により前記コンバータから出力される直流電圧を前記第１の電動機の駆動電圧に変換する第１のインバータと、
複数のスイッチング素子のスイッチング動作により前記コンバータから出力される直流電圧を前記第２の電動機の駆動電圧に変換する第２のインバータと、
前記第１および第２のインバータへの入力電圧が電圧指令値に一致するように、前記コンバータを制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記第１の電動機に印加される電流の振幅を検出するための第１の電流検出手段と、
前記第２の電動機に印加される電流の振幅を検出するための第２の電流検出手段と、
前記コンバータを流れる電流を検出するための第３の電流検出手段と、
予め想定される前記第１の電動機に印加される電流の振幅の最大値に対する前記第１の電流検出手段の検出値の余裕度に基づいて、当該振幅の最大値に対応させて予め定められた前記インバータ入力電圧の上限値のデフォルト値に対する前記インバータ入力電圧の余裕度を算出するための第１の余裕度算出手段と、
予め想定される前記第２の電動機に印加される電流の振幅の最大値に対する前記第２の電流検出手段の検出値の余裕度に基づいて、当該振幅の最大値に対応させて予め定められた前記インバータ入力電圧の上限値のデフォルト値に対する前記インバータ入力電圧の余裕度を算出するための第２の余裕度算出手段と、
予め想定される前記コンバータを流れる電流の最大値に対する前記第３の電流検出手段の検出値の余裕度に基づいて、当該電流の最大値に対応させて予め定められた前記インバータ入力電圧の上限値のデフォルト値に対する前記インバータ入力電圧の余裕度を算出するための第３の余裕度算出手段と、
前記第１から第３の余裕度算出手段によりそれぞれ算出された前記インバータ入力電圧の余裕度のうちの最小値を前記デフォルト値に加算することにより、前記上限値を補正するための上限値補正手段と、
前記インバータ入力電圧が前記補正された上限値を超えないように、前記第１および第２の電動機に要求される駆動力に応じて前記電圧指令値を生成するための電圧指令値生成手段とを含む、電動車両の電気システム。
【請求項４】
前記デフォルト値は、少なくとも前記第１および第２の電動機に印加される電流の振幅が最大となるときに前記複数のスイッチング素子のスイッチング動作により発生するサージ電圧を考慮することにより、予め定められた前記インバータ入力電圧の上限値であり、
前記第１の余裕度算出手段は、少なくとも前記第１の電動機に印加される電流の振幅が最大となるときに対する前記サージ電圧の余裕度に基づいて、前記インバータ入力電圧の余裕度を算出し、
前記第２の余裕度算出手段は、少なくとも前記第２の電動機に印加される電流の振幅が最大となるときに対する前記サージ電圧の余裕度に基づいて、前記インバータ入力電圧の余裕度を算出し、
前記第３の余裕度算出手段は、少なくとも前記コンバータを流れる電流が最大となるときに対する前記サージ電圧の余裕度に基づいて、前記インバータ入力電圧の余裕度を算出する、請求項３に記載の電動車両の電気システム。
【請求項５】
前記電動車両は、
燃料の燃焼によって作動するエンジンと、
前記第２の電動機に連結され、駆動輪に動力を出力するための出力部材と、
前記出力部材、前記エンジンの出力軸および前記第１の電動機の出力軸とそれぞれ結合された複数の回転要素を互いに相対回転可能に連結し、かつ、前記第１の電動機による電力および動力の入出力を伴なって前記エンジンからの出力の少なくとも一部を前記出力部材へ出力する動力分割機構とをさらに備える、請求項３または４に記載の電動車両の電気システム。
【請求項６】
車両駆動用の電動機を搭載した電動車両の電気システムの制御方法であって、
前記電気システムは、
直流電源と、
前記直流電源から出力される直流電圧を電圧変換して出力するコンバータと、
複数のスイッチング素子を含んで構成され、前記複数のスイッチング素子のスイッチング動作により前記コンバータから出力される直流電圧を前記電動機の駆動電圧に変換するインバータとを含み、
前記制御方法は、
前記電動機に印加される電流の振幅を検出するステップと、
予め想定される前記電動機に印加される電流の振幅の最大値に対する前記電流の振幅の検出値の余裕度に基づいて、前記振幅の最大値に対応させて予め定められた前記インバータ入力電圧の上限値のデフォルト値に対する前記インバータ入力電圧の余裕度を算出するステップと、
前記算出された前記インバータ入力電圧の余裕度を前記デフォルト値に加算することにより、前記上限値を補正するステップと、
前記インバータ入力電圧が前記補正された上限値を超えないように、前記電動機に要求される駆動力に応じて電圧指令値を生成するステップと、
前記インバータ入力電圧が前記電圧指令値に一致するように、前記コンバータを制御するステップとを備える、電動車両の電気システムの制御方法。
【請求項７】
前記デフォルト値は、少なくとも前記電動機に印加される電流の振幅が最大となるときに前記複数のスイッチング素子のスイッチング動作により発生するサージ電圧を考慮することにより、予め定められた前記インバータ入力電圧の上限値であり、
前記余裕度を算出するステップは、少なくとも前記電動機に印加される電流の振幅が最大となるときに対する前記サージ電圧の余裕度に基づいて、前記インバータ入力電圧の余裕度を算出する、請求項６に記載の電動車両の電気システムの制御方法。
【請求項１】
車両駆動用の電動機を搭載した電動車両の電気システムであって、
直流電源と、
前記直流電源から出力される直流電圧を電圧変換して出力するコンバータと、
複数のスイッチング素子を含んで構成され、前記複数のスイッチング素子のスイッチング動作により前記コンバータから出力される直流電圧を前記電動機の駆動電圧に変換するインバータと、
前記インバータへの入力電圧が電圧指令値に一致するように、前記コンバータを制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記電動機に印加される電流の振幅を検出するための電流検出手段と、
予め想定される前記電動機に印加される電流の振幅の最大値に対する前記電流検出手段の検出値の余裕度に基づいて、前記振幅の最大値に対応させて予め定められた前記インバータ入力電圧の上限値のデフォルト値に対する前記インバータ入力電圧の余裕度を算出するための余裕度算出手段と、
前記余裕度算出手段により算出された前記インバータ入力電圧の余裕度を前記デフォルト値に加算することにより、前記上限値を補正するための上限値補正手段と、
前記インバータ入力電圧が前記補正された上限値を超えないように、前記電動機に要求される駆動力に応じて前記電圧指令値を生成するための電圧指令値生成手段とを含む、電動車両の電気システム。
【請求項２】
前記デフォルト値は、少なくとも前記電動機に印加される電流の振幅が最大となるときに前記複数のスイッチング素子のスイッチング動作により発生するサージ電圧を考慮することにより、予め定められた前記インバータ入力電圧の上限値であり、
前記余裕度算出手段は、少なくとも前記電動機に印加される電流の振幅が最大となるときに対する前記サージ電圧の余裕度に基づいて、前記インバータ入力電圧の余裕度を算出する、請求項１に記載の電動車両の電気システム。
【請求項３】
車両駆動用の第１の電動機および第２の電動機を搭載した電動車両の電気システムであって、
直流電源と、
複数のスイッチング素子のスイッチング素子のスイッチング動作により前記直流電源から出力される直流電圧を電圧変換して出力するコンバータと、
複数のスイッチング素子のスイッチング素子のスイッチング動作により前記コンバータから出力される直流電圧を前記第１の電動機の駆動電圧に変換する第１のインバータと、
複数のスイッチング素子のスイッチング動作により前記コンバータから出力される直流電圧を前記第２の電動機の駆動電圧に変換する第２のインバータと、
前記第１および第２のインバータへの入力電圧が電圧指令値に一致するように、前記コンバータを制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記第１の電動機に印加される電流の振幅を検出するための第１の電流検出手段と、
前記第２の電動機に印加される電流の振幅を検出するための第２の電流検出手段と、
前記コンバータを流れる電流を検出するための第３の電流検出手段と、
予め想定される前記第１の電動機に印加される電流の振幅の最大値に対する前記第１の電流検出手段の検出値の余裕度に基づいて、当該振幅の最大値に対応させて予め定められた前記インバータ入力電圧の上限値のデフォルト値に対する前記インバータ入力電圧の余裕度を算出するための第１の余裕度算出手段と、
予め想定される前記第２の電動機に印加される電流の振幅の最大値に対する前記第２の電流検出手段の検出値の余裕度に基づいて、当該振幅の最大値に対応させて予め定められた前記インバータ入力電圧の上限値のデフォルト値に対する前記インバータ入力電圧の余裕度を算出するための第２の余裕度算出手段と、
予め想定される前記コンバータを流れる電流の最大値に対する前記第３の電流検出手段の検出値の余裕度に基づいて、当該電流の最大値に対応させて予め定められた前記インバータ入力電圧の上限値のデフォルト値に対する前記インバータ入力電圧の余裕度を算出するための第３の余裕度算出手段と、
前記第１から第３の余裕度算出手段によりそれぞれ算出された前記インバータ入力電圧の余裕度のうちの最小値を前記デフォルト値に加算することにより、前記上限値を補正するための上限値補正手段と、
前記インバータ入力電圧が前記補正された上限値を超えないように、前記第１および第２の電動機に要求される駆動力に応じて前記電圧指令値を生成するための電圧指令値生成手段とを含む、電動車両の電気システム。
【請求項４】
前記デフォルト値は、少なくとも前記第１および第２の電動機に印加される電流の振幅が最大となるときに前記複数のスイッチング素子のスイッチング動作により発生するサージ電圧を考慮することにより、予め定められた前記インバータ入力電圧の上限値であり、
前記第１の余裕度算出手段は、少なくとも前記第１の電動機に印加される電流の振幅が最大となるときに対する前記サージ電圧の余裕度に基づいて、前記インバータ入力電圧の余裕度を算出し、
前記第２の余裕度算出手段は、少なくとも前記第２の電動機に印加される電流の振幅が最大となるときに対する前記サージ電圧の余裕度に基づいて、前記インバータ入力電圧の余裕度を算出し、
前記第３の余裕度算出手段は、少なくとも前記コンバータを流れる電流が最大となるときに対する前記サージ電圧の余裕度に基づいて、前記インバータ入力電圧の余裕度を算出する、請求項３に記載の電動車両の電気システム。
【請求項５】
前記電動車両は、
燃料の燃焼によって作動するエンジンと、
前記第２の電動機に連結され、駆動輪に動力を出力するための出力部材と、
前記出力部材、前記エンジンの出力軸および前記第１の電動機の出力軸とそれぞれ結合された複数の回転要素を互いに相対回転可能に連結し、かつ、前記第１の電動機による電力および動力の入出力を伴なって前記エンジンからの出力の少なくとも一部を前記出力部材へ出力する動力分割機構とをさらに備える、請求項３または４に記載の電動車両の電気システム。
【請求項６】
車両駆動用の電動機を搭載した電動車両の電気システムの制御方法であって、
前記電気システムは、
直流電源と、
前記直流電源から出力される直流電圧を電圧変換して出力するコンバータと、
複数のスイッチング素子を含んで構成され、前記複数のスイッチング素子のスイッチング動作により前記コンバータから出力される直流電圧を前記電動機の駆動電圧に変換するインバータとを含み、
前記制御方法は、
前記電動機に印加される電流の振幅を検出するステップと、
予め想定される前記電動機に印加される電流の振幅の最大値に対する前記電流の振幅の検出値の余裕度に基づいて、前記振幅の最大値に対応させて予め定められた前記インバータ入力電圧の上限値のデフォルト値に対する前記インバータ入力電圧の余裕度を算出するステップと、
前記算出された前記インバータ入力電圧の余裕度を前記デフォルト値に加算することにより、前記上限値を補正するステップと、
前記インバータ入力電圧が前記補正された上限値を超えないように、前記電動機に要求される駆動力に応じて電圧指令値を生成するステップと、
前記インバータ入力電圧が前記電圧指令値に一致するように、前記コンバータを制御するステップとを備える、電動車両の電気システムの制御方法。
【請求項７】
前記デフォルト値は、少なくとも前記電動機に印加される電流の振幅が最大となるときに前記複数のスイッチング素子のスイッチング動作により発生するサージ電圧を考慮することにより、予め定められた前記インバータ入力電圧の上限値であり、
前記余裕度を算出するステップは、少なくとも前記電動機に印加される電流の振幅が最大となるときに対する前記サージ電圧の余裕度に基づいて、前記インバータ入力電圧の余裕度を算出する、請求項６に記載の電動車両の電気システムの制御方法。
【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】
【公開番号】特開２０１２−１８６９０５（Ｐ２０１２−１８６９０５Ａ）
【公開日】平成２４年９月２７日（２０１２．９．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４７６９７（Ｐ２０１１−４７６９７）
【出願日】平成２３年３月４日（２０１１．３．４）
【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２４年９月２７日（２０１２．９．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月４日（２０１１．３．４）
【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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