JP2010081682A - 電動機駆動制御装置、それを備えた車両および電動機駆動制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】直流電源側の電圧に対して電動機駆動回路側の電圧が昇圧されていない状態で矩形波制御方式を用いる電動機駆動制御装置において電動機の制御性を良好に保つ。
【解決手段】本発明ハイブリッド自動車では、昇圧後電圧ＶＨを昇圧前電圧ＶＬに対して昇圧すべきではないと判断されると共にモータが矩形波制御方式を用いて制御されているときに目標電圧位相ψ＊がモータの回転数Ｎｍ２に基づく昇圧判定電圧位相ψｒｅｆを上回った場合には、昇圧前電圧ＶＬに対して昇圧後電圧ＶＨを昇圧するように昇圧コンバータ５５が制御される（ステップＳ１２０，Ｓ１６０〜Ｓ１９０，Ｓ１４０，Ｓ１５０）。これにより、矩形波制御方式に比べて制御精度に優れるＰＷＭ制御方式を用いてインバータを制御可能となり、変調率が比較的小さいＰＷＭ制御方式を用いてもモータの出力を応答性よく良好に確保することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、直流電源からの電力を用いて電動機を駆動制御する電動機駆動制御装置、それを備えた車両および電動機駆動制御方法に関する。

従来から、直流電源と、当該直流電源の出力電圧をスイッチング素子のスイッチングにより昇圧する昇圧コンバータと、当該昇圧コンバータの出力電圧に基づいて駆動制御される走行用モータとを有する電気自動車が知られている（例えば、特許文献１参照）。この電気自動車では、燃費スイッチによりユーザからの低燃費走行指示が受け付けられた場合、昇圧コンバータにおけるスイッチング損失を無くして効率を向上させるべく昇圧コンバータによる昇圧動作が停止され、直流電源からの電圧がインバータにより交流電圧に変換されて走行用モータに供給される。また、従来から、電源電圧を昇圧して昇圧電圧を出力する昇圧コンバータと、昇圧コンバータから昇圧電圧を受けてモータを駆動するインバータと、昇圧コンバータに対して昇圧電圧の目標値を指示し、インバータの制御方式を矩形波制御と非矩形波制御のいずれかに定める制御装置とを備えたモータ駆動装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。このモータ駆動装置の制御装置は、トルク要求を示す同じ所定の入力信号に対して、第１の昇圧目標値を指示すると共に制御方式として正弦波ＰＷＭ制御や過変調ＰＷＭ制御といった非矩形波制御を指定する第１の動作モードと、第１の昇圧目標値よりも低い第２の昇圧目標値を指示すると共に制御方式として矩形波制御を指定する第２の動作モードとを選択可能に構成されている。
特開２００７−１５９２１４号公報 特開２００７−３０６６５８号公報

ここで、上記従来のモータ駆動装置において用いられる矩形波制御方式は、スイッチング損失を減らしつつ理論上最大の振幅（変調率）をもった基本波成分を発生させることができるものであって、振幅一定の矩形波電圧の位相（電圧位相）を目標トルクに応じて変化させることで電動機の出力トルクを制御可能とするものである。従って、直流電源からの電圧が昇圧コンバータにより昇圧されない状態で矩形波制御方式を用いてインバータを制御すれば、電動機の出力を確保しつつ昇圧コンバータおよびインバータにおけるスイッチング損失を抑えてエネルギ効率を向上させることが可能となるであろう。ただし、矩形波制御方式は正弦波ＰＷＭ制御方式等に比べて制御の応答性や安定性に劣るものであるから、直流電源からの電圧が昇圧コンバータにより昇圧されない状態では、環境的な要因や電動機の動作点等をも考慮しながら電動機の制御性を損なわないように矩形波制御方式をより適正に用いる必要がある。

そこで、本発明は、直流電源側の電圧に対して電動機駆動回路側の電圧が昇圧されていない状態で矩形波制御方式を用いる電動機駆動制御装置において電動機の制御性を良好に保つことを主目的とする。

本発明による電動機駆動制御装置、それを備えた車両および電動機駆動制御方法は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採っている。

本発明による電動機駆動制御装置は、
直流電源からの電力を用いて電動機を駆動制御する電動機駆動制御装置であって、
ＰＷＭ電圧と矩形波電圧とを選択的に利用して前記電動機を駆動可能な電動機駆動回路と、
前記直流電源側の電圧に対して前記電動機駆動回路側の電圧を昇圧可能な電圧変換手段と、
前記電圧変換手段により前記直流電源側の電圧に対して前記電動機駆動回路側の電圧が昇圧されていない状態と該直流電源側の電圧に対して該電動機駆動回路側の電圧が昇圧されている状態との双方のもとで、前記ＰＷＭ電圧を利用するＰＷＭ制御方式と前記矩形波電圧を利用する矩形波制御方式とを選択的に用いて前記電動機が目標トルクを出力するように前記電動機駆動回路を制御可能な駆動回路制御手段と、
前記電圧変換手段により前記電動機駆動回路側の電圧を前記直流電源側の電圧に対して昇圧すべきか否かを判定する昇圧判定手段と、
前記昇圧判定手段により前記電動機駆動回路側の電圧を前記直流電源側の電圧に対して昇圧すべきと判断されたときに該電動機駆動回路側の電圧が前記電動機の目標トルクに対応した目標昇圧後電圧になるように前記電圧変換手段を制御すると共に、前記昇圧判定手段により前記電動機駆動回路側の電圧を前記直流電源側の電圧に対して昇圧すべきではないと判断されると共に前記電動機駆動回路が前記駆動回路制御手段により前記矩形波制御方式を用いて制御されているときに、前記矩形波電圧の目標電圧位相が所定の閾値を上回った場合には、前記直流電源側の電圧に対して前記電動機駆動回路側の電圧が昇圧されるように前記電圧変換手段を制御する電圧変換制御手段と、
を備えるものである。

この電動機駆動制御装置では、昇圧判定手段により電動機駆動回路側の電圧を直流電源側の電圧に対して昇圧すべきではないと判断されたときには、電圧変換手段による昇圧動作が行われず、昇圧判定手段により電動機駆動回路側の電圧を直流電源側の電圧に対して昇圧すべきと判断されたときには、電動機駆動回路側の電圧が電動機の目標トルクに対応した目標昇圧後電圧になるように電圧変換手段が制御される。そして、電圧変換手段により直流電源側の電圧に対して電動機駆動回路側の電圧が昇圧されていない状態と直流電源側の電圧に対して電動機駆動回路側の電圧が昇圧されている状態との双方のもとで、ＰＷＭ電圧を利用するＰＷＭ制御方式と矩形波電圧を利用する矩形波制御方式とを選択的に用いて電動機が目標トルクを出力するように電動機駆動回路が制御される。これにより、この電動機駆動制御装置によれば、電動機の出力を確保しつつエネルギ効率を向上させることが可能となる。ここで、矩形波電圧の位相である電圧位相を目標トルクに応じて変化させることで電動機の出力トルクを制御する矩形波制御方式では、電圧位相が比較的小さいときには電動機の出力トルクが電圧位相に対して線形的に変化するものの、実際の電圧位相がある程度大きくなると電圧位相と出力トルクとの間の線形性が失われ、電圧位相の変化に対するトルクの追従性すなわち制御の応答性が悪化してしまう。また、本発明者らの研究によれば、電動機の温度といった環境的因子が変化すると、ある電圧位相に対応した電動機の動作点（出力トルク）が変化することが判明している。例えば、電動機（特に回転子）の温度が高まると、ある動作点（出力トルク）に対応した電圧位相が大きくなる。これらを踏まえて、この電動機駆動制御装置では、電動機駆動回路側の電圧を直流電源側の電圧に対して昇圧すべきではないと判断されると共に電動機駆動回路が駆動回路制御手段により矩形波制御方式を用いて制御されているときに、矩形波電圧の目標電圧位相が所定の閾値を上回った場合には、直流電源側の電圧に対して電動機駆動回路側の電圧を昇圧するように電圧変換手段が制御される。このように、電動機の動作点（目標トルク）や環境的な要因等により実際の電圧位相がある程度大きくなって矩形波制御方式における電動機の制御性が悪化するおそれがあるときに電動機駆動回路側の電圧を直流電源側の電圧に対して昇圧すれば、矩形波制御方式に比べて制御精度に優れるＰＷＭ制御方式を用いて電動機駆動回路を制御可能となり、変調率が比較的小さいＰＷＭ制御方式を用いても電動機の出力を応答性よく良好に確保することができる。この結果、直流電源側の電圧に対して電動機駆動回路側の電圧が昇圧されていない状態で矩形波制御方式を用いる電動機駆動制御装置において電動機の制御性を良好に保つことが可能となる。なお、ここでいう「ＰＷＭ制御方式」には、正弦波ＰＷＭ制御方式と過変調ＰＷＭ制御方式とが含まれる。

また、前記電圧変換制御手段は、前記昇圧判定手段により前記電動機駆動回路側の電圧を前記直流電源側の電圧に対して昇圧すべきではないと判断されると共に前記電動機駆動回路が前記駆動回路制御手段により前記矩形波制御方式を用いて制御されているときに、前記矩形波電圧の目標電圧位相が前記閾値を上回った場合、前記電動機駆動回路側の電圧が前記ＰＷＭ制御方式を用いて前記電動機から前記目標トルクが出力されるように前記電動機駆動回路を制御するのに充分な電圧となるように前記電圧変換手段を制御するものであってもよい。これにより、変調率が比較的小さいＰＷＭ制御方式を用いても電動機の出力を良好に確保することが可能となる。

更に、前記所定の閾値は、前記電動機の回転数に基づいて設定される可変値であってもよく、前記所定の閾値は、前記電動機の回転数の絶対値が小さいほど小さくなる傾向に設定されてもよい。矩形波制御方式における制御周期は、電動機の回転数の絶対値が大きいほど短くなることから、矩形波制御方式における制御応答性は、電動機の回転数の絶対値が大きいほど良好になる。従って、上記閾値を電動機の回転数に基づいて設定される可変値とすれば、昇圧判定手段により電動機駆動回路側の電圧を直流電源側の電圧に対して昇圧すべきではないと判断されているときに、電圧位相との関係で電動機駆動回路側の電圧を昇圧すべきか否かをより適正に判定可能となる。また、上記閾値を電動機の回転数の絶対値が小さいほど小さくなる傾向に設定すれば、電動機の回転数の絶対値が比較的小さいときの電動機の制御性を良好にすると共に、電動機の回転数の絶対値が比較的大きいときに矩形波制御方式をできるだけ利用してエネルギ効率を向上させることができる。

また、前記昇圧判定手段は、前記電動機の目標動作点と、前記電動機の動作領域を前記電圧変換手段により前記直流電源側の電圧に対して前記電動機駆動回路側の電圧が昇圧されない非昇圧領域と該電圧変換手段により該直流電源側の電圧に対して該電動機駆動回路側の電圧が昇圧される昇圧領域とに区分けする昇圧制約とを用いて、前記電圧変換手段により前記電動機駆動回路側の電圧を前記直流電源側の電圧に対して昇圧すべきか否かを判定するものであってもよい。

更に、前記昇圧制約は、前記電動機の動作領域のうち、前記電動機駆動回路側の電圧の非昇圧時における前記電動機の駆動に伴う損失が前記電動機駆動回路側の電圧の昇圧時における前記損失よりも小さくなる領域を前記非昇圧領域とすると共に、前記昇圧時における前記損失が前記非昇圧時における前記損失よりも小さくなる領域を前記昇圧領域とするものであってもよい。これにより、昇圧制約をエネルギ効率の向上を図る上でより適正なものとすることができる。

そして、本発明による車両は、上記何れかの電動機駆動制御装置を備え、該電動機駆動制御装置により駆動制御される前記電動機からの動力により走行可能なものである。この車両に備えられる電動機駆動制御装置は、上述のような作用効果を奏するものであるから、この車両では、走行性能とエネルギ効率とを良好に向上させることができる。

本発明による電動機駆動制御方法は、
直流電源と、ＰＷＭ電圧と矩形波電圧とを選択的に利用して電動機を駆動可能な電動機駆動回路と、前記直流電源側の電圧に対して前記電動機駆動回路側の電圧を昇圧可能な電圧変換手段とを用いて前記電動機を駆動制御する電動機駆動制御方法であって、
（ａ）前記電圧変換手段により前記直流電源側の電圧に対して前記電動機駆動回路側の電圧が昇圧されていない状態で前記矩形波電圧を利用する矩形波制御方式を用いて前記電動機が目標トルクを出力するように前記電動機駆動回路を制御するステップと、
（ｂ）前記電圧変換手段により前記直流電源側の電圧に対して前記電動機駆動回路側の電圧が昇圧されていない状態で前記矩形波制御方式を用いて前記電動機駆動回路を制御している最中に、前記矩形波電圧の目標電圧位相が所定の閾値を上回った場合には、前記直流電源側の電圧に対して前記電動機駆動回路側の電圧が昇圧されるように前記電圧変換手段を制御すると共に前記ＰＷＭ電圧を利用するＰＷＭ制御方式を用いて前記電動機が目標トルクを出力するように前記電動機駆動回路を制御するステップと、
を含むものである。

この方法のように、電動機の動作点（目標トルク）や環境的な要因等により実際の電圧位相がある程度大きくなって矩形波制御方式における電動機の制御性が悪化するおそれがあるときに電動機駆動回路側の電圧を直流電源側の電圧に対して昇圧すれば、矩形波制御方式に比べて制御精度に優れるＰＷＭ制御方式を用いて電動機駆動回路を制御可能となり、変調率が比較的小さいＰＷＭ制御方式を用いても電動機の出力を応答性よく良好に確保することができる。この結果、直流電源側の電圧に対して電動機駆動回路側の電圧が昇圧されていない状態で矩形波制御方式を用いる電動機駆動制御装置において電動機の制御性を良好に保つことが可能となる。

次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の実施例に係る車両としてのハイブリッド自動車２０の概略構成図であり、図２は、ハイブリッド自動車２０に含まれる電機駆動系の概略構成図である。これらの図面に示すように、実施例のハイブリッド自動車２０は、エンジン２２と、エンジン２２の出力軸であるクランクシャフト２６にダンパ２８を介して接続された３軸式の動力分配統合機構３０と、動力分配統合機構３０に接続された発電可能なモータＭＧ１と、動力分配統合機構３０に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに取り付けられた減速ギヤ３５と、この減速ギヤ３５を介してリングギヤ軸３２ａに接続されたモータＭＧ２と、直流電力を交流電力に変換してモータＭＧ１，ＭＧ２に供給可能なインバータ４１，４２と、バッテリ５０からの電力を電圧変換してインバータ４１，４２に供給可能な昇圧コンバータ５５と、ハイブリッド自動車２０の全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット（以下、「ハイブリッドＥＣＵ」という）７０等とを備えるものである。

エンジン２２は、ガソリンや軽油といった炭化水素系の燃料の供給を受けて動力を出力する内燃機関であり、エンジン用電子制御ユニット（以下、「エンジンＥＣＵ」という）２４による燃料噴射量や点火時期、吸入空気量等の制御を受けている。エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２に対して設けられて当該エンジン２２の運転状態を検出する各種センサからの信号が入力される。そして、エンジンＥＣＵ２４は、ハイブリッドＥＣＵ７０と通信しており、ハイブリッドＥＣＵ７０からの制御信号や上記センサからの信号等に基づいてエンジン２２を運転制御すると共に必要に応じてエンジン２２の運転状態に関するデータをハイブリッドＥＣＵ７０に出力する。

動力分配統合機構３０は、外歯歯車のサンギヤ３１と、このサンギヤ３１と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ３２と、サンギヤ３１と噛合すると共にリングギヤ３２と噛合する複数のピニオンギヤ３３と、複数のピニオンギヤ３３を自転かつ公転自在に保持するキャリア３４とを備え、サンギヤ３１とリングギヤ３２とキャリア３４とを回転要素として差動作用を行う遊星歯車機構として構成されている。キャリア３４にはエンジン２２のクランクシャフト２６が、サンギヤ３１にはモータＭＧ１が、リングギヤ３２にはリングギヤ軸３２ａを介して減速ギヤ３５がそれぞれ連結されている。動力分配統合機構３０は、モータＭＧ１が発電機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力をサンギヤ３１側とリングギヤ３２側とにそのギヤ比に応じて分配し、モータＭＧ１が電動機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力とサンギヤ３１から入力されるモータＭＧ１からの動力を統合してリングギヤ３２側に出力する。リングギヤ３２に出力された動力は、リングギヤ軸３２ａからギヤ機構３７およびデファレンシャルギヤ３８を介して最終的に駆動輪である車輪３９ａ，３９ｂに出力される。

モータＭＧ１およびモータＭＧ２は、逆突極性を有するように内部に永久磁石が埋め込まれたロータと三相コイルが巻回されたステータとを含む同期発電電動機として構成されており、インバータ４１，４２を介して直流電源であるバッテリ５０と電力をやり取りする。インバータ４１，４２は、図２に示すように、６個のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６またはＴ２１〜Ｔ２６とトランジスタＴ１１〜Ｔ１６またはＴ２１〜Ｔ２６に逆方向に並列接続された６個のダイオードＤ１１〜Ｄ１６またはＤ２１〜Ｄ２６とにより構成されている。トランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６は、それぞれインバータ４１，４２が電力ライン５４として共用する正極母線５４ａと負極母線５４ｂとに対してソース側とシンク側になるよう２個ずつ対をなすように配置されており、対となるトランジスタ同士の接続点の各々にモータＭＧ１，ＭＧ２の三相コイル（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の各々が接続されている。従って、正極母線５４ａと負極母線５４ｂとの間に電圧が作用している状態で対をなすトランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６のオン時間の割合を制御することにより三相コイルに回転磁界を形成してモータＭＧ１，ＭＧ２を回転駆動することが可能となる。また、インバータ４１，４２は、正極母線５４ａと負極母線５４ｂとを共用しているから、モータＭＧ１，ＭＧ２の何れかで発電される電力を他のモータに供給することができる。そして、正極母線５４ａと負極母線５４ｂとには電圧を平滑化する平滑コンデンサ５７が接続されている。

昇圧コンバータ５５は、システムメインリレー５６を介してバッテリ５０と接続されており、図２に示すように、２個のトランジスタＴ３１（上アーム）およびトランジスタＴ３２（下アーム）と、トランジスタＴ３１，Ｔ３２に逆方向に並列接続された２個のダイオードＤ３１，Ｄ３２と、リアクトルＬとを含む。２個のトランジスタＴ３１，Ｔ３２は、それぞれインバータ４１，４２の正極母線５４ａと負極母線５４ｂとに接続されており、両者の接続点にリアクトルＬが接続されている。また、リアクトルＬと負極母線５４ｂとには、システムメインリレー５６を介してバッテリ５０の正極端子と負極端子とが接続されると共に、昇圧コンバータ５５のバッテリ５０側の電圧を平滑化する平滑コンデンサ５９が接続されている。更に、平滑コンデンサ５９の端子間には第２電圧センサ９２が設置されており、この第２電圧センサ９２の検出値を用いて昇圧コンバータ５５の昇圧前電圧（直流電源側の電圧）ＶＬが取得される。これにより、トランジスタＴ３１，Ｔ３２をスイッチング制御することによりバッテリ５０側の電圧（昇圧前電圧ＶＬ）に対してインバータ４１，４２側の電圧を昇圧することができる。この場合、インバータ４１，４２に印加され得る昇圧コンバータ５５による昇圧後電圧（電動機駆動回路側の電圧）ＶＨは、平滑コンデンサ５７の端子間に設置された第３電圧センサ９３の検出値を用いて取得される。また、昇圧コンバータ５５のトランジスタＴ３１，Ｔ３２をスイッチング制御することにより、正極母線５４ａと負極母線５４ｂとに作用している直流電圧を降圧してバッテリ５０を充電することもできる。

これらのインバータ４１，４２や昇圧コンバータ５５は、何れもモータ用電子制御ユニット（以下、「モータＥＣＵ」という）４０により制御され、それによりモータＭＧ１，ＭＧ２が駆動制御される。モータＥＣＵ４０には、例えばモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ４３，４４からの信号や、第２および第３電圧センサ９２，９３からの電圧ＶＬおよびＶＨ、電流センサ９５ｖ，９５ｗ，９６ｖ，９６ｗ（図２参照）により検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２に印加される相電流といったモータＭＧ１，ＭＧ２の駆動制御に必要な信号が入力される。また、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２へのスイッチング制御信号や、システムメインリレー５６への駆動信号、昇圧コンバータ５５へのスイッチング制御信号等が出力される。更に、モータＥＣＵ４０は、バッテリＥＣＵ５２やハイブリッドＥＣＵ７０と通信しており、上記センサからの信号に加えてバッテリＥＣＵ５２からの信号、ハイブリッドＥＣＵ７０からの制御信号をも用いてモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御する。加えて、モータＥＣＵ４０は、回転位置検出センサ４３，４４からの信号に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２といったモータＭＧ１，ＭＧ２の運転状態に関するデータを計算・取得し、必要に応じてこれらのデータをハイブリッドＥＣＵ７０等に出力する。

バッテリ５０は、実施例ではニッケル水素二次電池あるいはリチウムイオン二次電池として構成されており、バッテリ用電子制御ユニット（以下、「バッテリＥＣＵ」という）５２によって管理されている。バッテリＥＣＵ５２には、バッテリ５０を管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ５０の端子間に設置された第１電圧センサ９１からの端子間電圧ＶＢ、バッテリ５０の出力端子に接続された電力ライン５４に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流、バッテリ５０に取り付けられた温度センサ５１からのバッテリ温度Ｔｂ等が入力されている。バッテリＥＣＵ５２は、必要に応じてバッテリ５０の状態に関するデータを通信によりハイブリッドＥＣＵ７０やエンジンＥＣＵ２４に出力する。更に、バッテリＥＣＵ５２は、バッテリ５０を管理するために、電流センサにより検出された充放電電流の積算値に基づいて残容量ＳＯＣを算出したり、当該残容量ＳＯＣに基づいてバッテリ５０の充放電要求パワーＰｂ＊を算出したり、残容量ＳＯＣとバッテリ温度Ｔｂとに基づいてバッテリ５０の充電に許容される電力である充電許容電力としての入力制限Ｗｉｎとバッテリ５０の放電に許容される電力である放電許容電力としての出力制限Ｗｏｕｔとを算出したりする。バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、バッテリ温度Ｔｂに基づいて入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値を設定すると共に、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）に基づいて出力制限用補正係数と入力制限用補正係数とを設定し、設定した入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値に補正係数を乗じることにより設定可能である。

ハイブリッドＥＣＵ７０は、ＣＰＵ７２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ７２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ７４、データを一時的に記憶するＲＡＭ７６、図示しない入出力ポートおよび通信ポート等を備える。ハイブリッドＥＣＵ７０には、イグニッションスイッチ（スタートスイッチ）８０からのイグニッション信号、シフトレバー８１の操作位置であるシフトポジションＳＰを検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ、アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ、ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルストロークセンサ８６からのブレーキペダルストロークＢＳ、車速センサ８７からの車速Ｖ等が入力ポートを介して入力される。また、ハイブリッドＥＣＵ７０は、上述したようにエンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０、バッテリＥＣＵ５２等と通信ポートを介して接続されており、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０、バッテリＥＣＵ５２等と各種制御信号やデータのやり取りを行っている。

そして、ハイブリッドＥＣＵ７０は、ハイブリッド自動車２０の走行に際して、基本的には、運転者のアクセルペダル８３の踏み込み量に対応するアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクＴｒ＊を計算すると共に、この要求トルクＴｒ＊に基づくトルクがリングギヤ軸３２ａに出力されるようにエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊、モータＭＧ１の目標トルクを示すトルク指令Ｔｍ１＊、モータＭＧ２の目標トルクを示すトルク指令Ｔｍ２＊を設定する。実施例のハイブリッド自動車２０におけるエンジン２２とモータＭＧ１およびＭＧ２との運転制御方式には、トルク変換運転モードや充放電運転モード、モータ運転モード等が含まれる。トルク変換運転モードのもとで、ハイブリッドＥＣＵ７０は、要求トルクＴｒ＊に見合う動力（パワー）がエンジン２２から出力されるように目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊を設定すると共に、エンジン２２から出力される動力のすべてが動力分配統合機構３０とモータＭＧ１およびＭＧ２とによってトルク変換されてリングギヤ軸３２ａに出力されるようにモータＭＧ１およびＭＧ２に対するトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定する。また、充放電運転モードのもとで、ハイブリッドＥＣＵ７０は、要求トルクＴｒ＊とバッテリ５０の充放電に要求される充放電要求パワーＰｂ＊との和に見合う動力（パワー）がエンジン２２から出力されるように目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊を設定すると共に、バッテリ５０の充放電を伴ってエンジン２２から出力される動力の全部または一部が動力分配統合機構３０とモータＭＧ１およびＭＧ２とによりトルク変換されて要求トルクＴｒ＊に応じたトルクがリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびＭＧ２に対するトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定する。実施例のハイブリッド自動車２０では、トルク変換運転モードや充放電運転モードのもとで所定条件が成立した場合、エンジン２２を自動的に停止・始動させる間欠運転が実行される。更に、モータ運転モードのもとで、ハイブリッドＥＣＵ７０は、エンジン２２の運転を停止させると共にモータＭＧ２にのみ要求トルクＴｒ＊に見合うトルクをリングギヤ軸３２ａに出力させる。この場合、ハイブリッドＥＣＵ７０は、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊、モータＭＧ１に対するトルク指令Ｔｍ１＊をそれぞれ値０に設定すると共に、モータＭＧ２に対するトルク指令Ｔｍ２＊を要求トルクＴｒ＊や動力分配統合機構３０のギヤ比ρ、減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒ等に基づいて設定する。加えて、ハイブリッド自動車２０の停止中あるいはモータ運転モードのもとでの走行中にエンジン２２の始動要求に応じて当該エンジン２２を始動させる場合、ハイブリッドＥＣＵ７０は、モータＭＧ１によりエンジン２２がクランキングされると共に、当該クランキングに伴ってリングギヤ軸３２ａに作用する駆動トルクに対する反力としてのトルクがキャンセルされつつ要求トルクＴｒ＊に基づくトルクがリングギヤ軸３２ａに出力されるようにモータＭＧ１およびＭＧ２に対するトルク指令Ｔｍ１＊およびトルク指令Ｔｍ２＊を設定する。

上述のようにしてハイブリッドＥＣＵ７０によりエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊、モータＭＧ１に対するトルク指令Ｔｍ１＊、モータＭＧ２に対するトルク指令Ｔｍ２＊が設定されると、目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊がエンジンＥＣＵ２４に送信されると共にトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊がモータＥＣＵ４０に送信される。そして、エンジンＥＣＵ２４は、ハイブリッドＥＣＵ７０からの目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊が得られるようにエンジン２２を制御する。また、モータＥＣＵ４０は、ハイブリッドＥＣＵ７０からのトルク指令Ｔｍ１＊に従ってモータＭＧ１が駆動されると共にハイブリッドＥＣＵ７０からのトルク指令Ｔｍ２＊に従ってモータＭＧ２が駆動されるようにインバータ４１，４２や昇圧コンバータ５５のスイッチング制御を行なう。

ここで、実施例のモータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１およびＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊と回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２とに応じて、正弦波ＰＷＭ電圧を用いる正弦波ＰＷＭ制御方式、過変調ＰＷＭ電圧を用いる過変調ＰＷＭ制御方式および矩形波電圧を用いる矩形波制御方式という３つの制御方式の何れかによりインバータ４１および４２をスイッチング制御する。正弦波ＰＷＭ制御方式は、一般に「ＰＷＭ制御」と称されるものであり、正弦波状の電圧指令値と三角波等の搬送波との電圧差に応じてトランジスタＴ１１〜Ｔ１６、トランジスタＴ２１〜２６をオン／オフ制御することにより、正弦波状の基本波成分をもった出力電圧（ＰＷＭ電圧）を得る方式である。正弦波ＰＷＭ制御方式を用いた場合、昇圧コンバータ５５（平滑コンデンサ５７）から供給される昇圧後電圧（インバータ入力電圧）ＶＨに対する出力電圧（基本波成分の振幅）の割合である変調率Ｋｍｄをおおよそ値０〜値０．６１の範囲内に設定することができる。また、過変調ＰＷＭ制御方式は、搬送波の振幅を縮小するように歪ませた上で上述の正弦波ＰＷＭ制御方式と同様の制御を行なうものであり、変調率をおおよそ値０．６１〜０．７８の範囲内に設定可能とするものである。更に、矩形波制御方式は、理論上、最大の振幅をもった基本波成分を発生させることができるものであって、振幅一定の矩形波電圧の位相（ｑ軸を基準とした電圧位相）をトルク指令に応じて変化させることでモータトルクを制御可能とするものである。この矩形波制御方式を用いた場合、変調率Ｋｍｄは一定値（おおよそ値０．７８）となる。なお、インバータ４１，４２（モータＭＧ１，ＭＧ２）の制御精度（制御応答性）は、正弦波ＰＷＭ制御方式、過変調ＰＷＭ制御方式、矩形波制御方式の順に低下していくことになるが、矩形波制御方式を用いることにより、直流電源の電圧利用率を向上させる共に、銅損の発生やスイッチング損失を抑えてエネルギ効率を向上させることが可能となる。また、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２が高まる高回転域においては、基本的に制御方式として矩形波制御方式が用いられることになるが、この場合には、インバータ４１，４２側の電圧である昇圧後電圧ＶＨがモータＭＧ１，ＭＧ２で発生する誘起電圧よりも高くなるように弱め界磁電流を供給する弱め界磁制御が実行される。そして、実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ１，ＭＧ２の目標動作点（現在の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２およびトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊）に応じてバッテリ５０の定格電圧（例えばＤＣ１５０Ｖ）が所定電圧（例えば最大６５０Ｖ）まで昇圧されるようにモータＥＣＵ４０により昇圧コンバータ５５が制御される。

次に、実施例のハイブリッド自動車２０における昇圧コンバータ５５の制御手順や、インバータ４１，４２（モータＭＧ１，ＭＧ２）の制御方式を設定する手順について説明する。ここでは、説明を簡単にするために、リングギヤ軸３２ａにモータＭＧ２のみから動力を出力するモータ運転モードのもとでの昇圧コンバータ５５の制御手順や、インバータ４１，４２の制御方式を設定する手順について説明する。

図３は、実施例のモータＥＣＵ４０により所定時間おきに繰り返し実行される昇圧制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。図３の昇圧制御ルーチンの開始に際して、モータＥＣＵ４０の図示しないＣＰＵは、ハイブリッドＥＣＵ７０からのモータＭＧ２に対するトルク指令Ｔｍ２＊やモータＭＧ２の現在の回転数Ｎｍ２、昇圧前電圧ＶＬ、昇圧後電圧ＶＨ、インバータ４２（モータＭＧ２）の制御方式を示す制御方式フラグＦｍｏｄ２、インバータ４２が矩形波制御方式により制御されるときの目標電圧位相ψ＊といった制御に必要なデータの入力処理を実行する（ステップＳ１００）。制御方式フラグＦｍｏｄ２は、後述の制御方式設定ルーチンにより設定されるものであり、インバータ４２が正弦波ＰＷＭ制御方式を用いて制御されるときに値０に、過変調ＰＷＭ制御方式を用いて制御されるときに値１に、矩形波制御方式を用いて制御されるときに値２に設定される。目標電圧位相ψ＊は、インバータ４２が矩形波制御方式を用いて制御されるときにモータＭＧ２に対するトルク指令Ｔｍ２＊（目標トルク）に基づいて別途設定される矩形波電圧の位相（ｑ軸を基準とした位相）の目標値である。ここで、電圧位相ψとモータＭＧ２の出力トルクＴｍ２との間には、次式（１）に示すような関係が成立することから、実施例では、式（１）を基にトルク指令Ｔｍ２＊と回転数Ｎｍ２と昇圧後電圧ＶＨと目標電圧位相ψ＊との関係が予め定められて図示しない目標電圧位相設定用マップとしてモータＥＣＵ４０の図示しない記憶装置に記憶されており、目標電圧位相ψ＊としては、与えられたトルク指令Ｔｍ２＊と回転数Ｎｍ２と昇圧後電圧ＶＨとに対応したものが当該マップから導出・設定される。ただし、（１）式において、ｐは極対数を示し、φは磁束鎖交数を示し、Ｌｄはｄ軸のインダクタンスを示し、Ｌｑはｑ軸のインダクタンスを示し、ωはモータの角速度を示す。

ステップＳ１００のデータ入力処理の後、図４に示すようにモータＭＧ１，ＭＧ２の動作領域を昇圧コンバータ５５により昇圧後電圧ＶＨが昇圧前電圧ＶＬに対して昇圧されない非昇圧領域と昇圧される昇圧領域とに区分けするように予め定められた昇圧切替ライン（昇圧制約）からモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２に対応した昇圧切替判定トルクＴｒｅｆ２を導出・設定する（ステップＳ１１０）。図４に昇圧切替ラインの一例を示す。同図は、昇圧切替ラインの回転数およびトルク指令の値が共に正となる領域（第１象限）を例示するものであり、実施例において、例えばモータＭＧ２用の目標昇圧後電圧設定用マップは、モータＭＧ２の動作領域のうち、モータＭＧ２からトルク指令Ｔｍ２＊に応じたトルクを出力させるために昇圧後電圧ＶＨの昇圧が不可欠である領域を求めた上で、それ以外の領域の動作点（回転数およびトルク指令）ごとに、昇圧コンバータ５５により昇圧後電圧ＶＨが昇圧前電圧ＶＬに対して昇圧されなかったときと、昇圧コンバータ５５により昇圧後電圧ＶＨが昇圧前電圧ＶＬに対して昇圧されたときとで、モータＭＧ１およびＭＧ２での損失、インバータ４１および４２での損失、昇圧コンバータ５５での損失の合計である電気駆動系全体における損失（図５参照）を比較し、基本的に、当該損失が昇圧時よりも非昇圧時に小さくなる動作点を非昇圧領域に含めると共に、当該損失が非昇圧時よりも昇圧時に小さくなる動作点を昇圧領域に含めることにより作成される。これにより、基本的には、昇圧切替ラインによりモータ回転数の絶対値が低い側が非昇圧領域と規定されると共にモータ回転数の絶対値が高い側が昇圧領域（昇圧切替ライン上を含む）と規定されることになる。また、図４の例では、回転数Ｎｍ２が比較的低いときに昇圧切替判定トルクＴｒｅｆ２が一定の大きな値（例えば、モータＭＧ２の定格最大トルク）Ｔｍａｘ２に設定され、回転数Ｎｍ２がある程度高くなると、回転数Ｎｍ２が高くなるにつれ昇圧切替判定トルクＴｒｅｆ２が小さな値に設定され、回転数Ｎｍ２が所定値以上になると値０に設定される。なお、非昇圧領域から昇圧領域への移行時に用いられる昇圧切替ラインと昇圧領域から非昇圧領域への移行時に用いられる昇圧切替ラインとは同一とされてもよいが、例えば昇圧領域から非昇圧領域への移行が非昇圧領域から昇圧領域への移行よりもモータ回転数がより低い領域で実行されるように両者の間にヒステリシスを設けてもよい。そして、図示を省略するが、モータＭＧ１用の昇圧切替ラインもモータＭＧ２用のものと同様にして作成される。

ステップＳ１１０にて昇圧切替判定トルクＴｒｅｆ２を設定したならば、トルク指令Ｔｍ２＊の絶対値が昇圧切替判定トルクＴｒｅｆ２の絶対値未満であるか否かを判定する（ステップＳ１２０）。トルク指令Ｔｍ２＊の絶対値が昇圧切替判定トルクＴｒｅｆ２の絶対値以上である場合には、モータＭＧ２の目標動作点が図４の昇圧領域に含まれていることになる。従って、ステップＳ１２０にて否定判断がなされた場合は、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２とトルク指令Ｔｍ２＊と昇圧後電圧ＶＨの目標値である目標昇圧後電圧ＶＨｔａｇとの関係を規定するように予め作成された図示しないモータＭＧ２用の目標昇圧後電圧設定用マップから、モータＭＧ２の目標動作点に対応した目標昇圧後電圧ＶＨｔａｇを導出・設定する（ステップＳ１３０）。実施例のモータＭＧ２用の目標昇圧後電圧設定用マップ（モータＭＧ１用のものも同様）は、上記昇圧領域中のモータＭＧ２の動作点ごとに上記電機駆動系の損失をできるだけ小さくする共に当該動作点での誘起電圧を打ち消すことができる昇圧後電圧ＶＨの目標値である目標昇圧後電圧ＶＨｔａｇを規定するように作成されている。ついで、ステップＳ１３０にて設定した目標昇圧後電圧ＶＨｔａｇと、本ルーチンの前回実行時における昇圧後電圧指令ＶＨ＊に予め定められた昇圧レートΔＶを加算した値との小さい方を昇圧後電圧指令ＶＨ＊として設定する（ステップＳ１４０）。なお、昇圧レートΔＶは、昇圧後電圧ＶＨを目標昇圧後電圧ＶＨｔａｇまで昇圧させるときの単位時間（本ルーチンの実行間隔）あたりの電圧の変化量であり、一定値とされてもよく、可変値とされてもよい。そして、昇圧後電圧指令ＶＨ＊やステップＳ１００にて入力した昇圧前電圧ＶＬおよび昇圧後電圧ＶＨに基づいて、昇圧後電圧ＶＨが昇圧電圧指令ＶＨ＊となるように昇圧コンバータ５５のトランジスタＴ３１，Ｔ３２のスイッチング制御を実行し（ステップＳ１５０）、再度ステップＳ１００以降の処理を実行する。

また、ステップＳ１２０にてトルク指令Ｔｍ２＊の絶対値が昇圧切替判定トルクＴｒｅｆ２の絶対値未満であると判断された場合には、モータＭＧ２の目標動作点（回転数Ｎｍ２およびトルク指令Ｔｍ２＊）が図４の非昇圧領域に含まれていることになる。この場合には、まずステップＳ１００にて入力した制御方式フラグＦｍｏｄ２の値を調べてインバータ４２が矩形波制御方式を用いて制御されているか否かを判定し（ステップＳ１６０）、インバータ４２が正弦波ＰＷＭ制御方式または過変調ＰＷＭ制御方式を用いて制御されている場合には、上述のステップＳ１３０〜Ｓ１５０の処理を実行し、再度ステップＳ１００以降の処理を実行する。一方、モータＭＧ２の目標動作点が非昇圧領域に含まれると共に、ステップＳ１６０にてインバータ４２が矩形波制御方式を用いて制御されていると判断された場合には、図６に例示する昇圧判定電圧位相設定用マップからステップＳ１００にて入力したモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２に対応した昇圧判定電圧位相ψｒｅｆを導出・設定する（ステップＳ１７０）。昇圧判定電圧位相ψｒｅｆは、昇圧後電圧ＶＨを昇圧前電圧ＶＬに対して昇圧するか否かを判定するためにモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２に基づいて設定される閾値であって、図６に示すように、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２の絶対値が小さいほど小さくなる傾向に設定される。次いで、ステップＳ１００にて入力した目標電圧位相ψ＊が昇圧判定電圧位相ψｒｅｆを上回っているか否かを判定する（ステップＳ１８０）。

ここで、昇圧後電圧ＶＨが昇圧前電圧ＶＬに対して昇圧されない状態で矩形波制御方式を用いてモータＭＧ２からある程度大きなトルクを出力するためには、図７からわかるように、目標電圧位相ψ＊をよりおおきくしてモータＭＧ２からのトルクを最大値Ｔｍ２ｍａｘにする限界位相ψｌｉｍに近づけていく必要がある。しかしながら、目標電圧位相ψ＊をトルク指令Ｔｍ２＊等に応じて変化させることでモータＭＧ２等の出力トルクを制御する矩形波制御方式では、図７に示すように、モータＭＧ２等の出力トルクは電圧位相が比較的小さいときには目標電圧位相ψ＊に対して線形的に変化するものの、実際の電圧位相がある程度大きくなると目標電圧位相ψ＊と出力トルクとの間の線形性が失われ、目標電圧位相ψ＊の変化に対するトルクの追従性すなわち制御の応答性が悪化してしまう。更に、本発明者らの研究によれば、モータ温度といった環境的因子が変化すると、ある電圧位相に対応したモータの動作点（出力トルク）が変化することが判明している。例えば、モータＭＧ２（特に回転子）等の温度が高まると、電圧位相とトルクとの関係が図７において実線で示すような関係から二点鎖線で示すような関係へと変化し（全体に出力トルクが小さくなる）、ある出力トルクＴｘに対応した目標電圧位相ψ＊が値ψｘから値ψｘ′へと大きくなる。従って、このような環境的な要因により実際の電圧位相が大きくなったときにも制御の応答性が悪化してしまうおそれがある。

これらを踏まえて、実施例では、本来、昇圧後電圧ＶＨが昇圧前電圧ＶＬに対して昇圧されない状態であっても、目標電圧位相ψ＊が昇圧判定電圧位相ψｒｅｆを上回った場合には、昇圧後電圧ＶＨが昇圧前電圧ＶＬに対して昇圧されるように昇圧コンバータ５５を制御することとしている。すなわち、目標電圧位相ψ＊が昇圧判定電圧位相ψｒｅｆを上回った場合には、モータＭＧ２の目標動作点が図４の非昇圧領域に含まれていても昇圧後電圧ＶＨが昇圧前電圧ＶＬに対して昇圧されるようにモータＭＧ２の目標動作点に対応した目標昇圧後電圧ＶＨｔａｇを導出・設定する（ステップＳ１９０）。ステップＳ１９０では、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２とトルク指令Ｔｍ２＊と昇圧後電圧ＶＨの目標値である目標昇圧後電圧ＶＨｔａｇとの関係を規定するように予め作成された図示しないモータＭＧ２用の第２の目標昇圧後電圧設定用マップが用いられる。この第２の目標昇圧後電圧設定用マップ（モータＭＧ１用のものも同様）は、モータＭＧ２の動作領域の大部分を昇圧領域とすると共に所定の高回転域を除いて基本的に正弦波ＰＷＭ制御方式が用いられることを前提として、モータＭＧ２の目標動作点に対応した目標昇圧後電圧ＶＨｔａｇを規定するように作成されている。こうして目標昇圧後電圧ＶＨｔａｇを設定したならば、目標昇圧後電圧ＶＨｔａｇと本ルーチンの前回実行時における昇圧後電圧指令ＶＨ＊に昇圧レートΔＶを加算した値との小さい方を昇圧後電圧指令ＶＨ＊として設定し（ステップＳ１４０）、昇圧後電圧ＶＨが昇圧電圧指令ＶＨ＊となるように昇圧コンバータ５５のトランジスタＴ３１，Ｔ３２のスイッチング制御を実行し（ステップＳ１５０）、再度ステップＳ１００以降の処理を実行する。

これにより、実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２の目標動作点が図４の昇圧切替ラインにより規定される昇圧領域に含まれる場合、およびモータＭＧ２の目標動作点が図４の昇圧切替ラインにより規定される非昇圧領域に含まれると共にインバータ４２が矩形波制御方式を用いて制御されているときに目標電圧位相ψ＊が昇圧判定電圧位相ψｒｅｆを上回った場合、昇圧後電圧ＶＨが昇圧電圧指令ＶＨ＊となるように昇圧コンバータ５５が制御される。また、ステップＳ１８０にて目標電圧位相ψ＊が昇圧判定電圧位相ψｒｅｆ以下であると判断された場合には、制御上の観点から昇圧コンバータ５５のスイッチング制御時に用いられる昇圧後電圧指令ＶＨ＊をステップＳ１００にて入力した昇圧後電圧ＶＨに設定した上で（ステップＳ２００）、昇圧コンバータ５５を昇圧動作させるためのスイッチング制御を実行することなく（上アームＯＮ状態に維持して）、再度ステップＳ１００以降の処理を実行する。

続いて、図８および図９を参照しながら、実施例のハイブリッド自動車２０におけるインバータ４１，４２の制御方式を設定する手順について説明する。なお、ここでは、説明を簡単にするためにモータＭＧ２に対応したインバータ４２の制御方式の設定手順について説明するが、モータＭＧ１に対応したインバータ４１の制御方式の設定手順も以下の手順と同様に実行される。

図８は、実施例のモータＥＣＵ４０により所定時間おきに繰り返し実行される制御方式設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。図８の制御方式設定ルーチンの開始に際して、モータＥＣＵ４０の図示しないＣＰＵは、ハイブリッドＥＣＵ７０からのモータＭＧ２に対するトルク指令Ｔｍ２＊やモータＭＧ２の現在の回転数Ｎｍ２、インバータ４２についての変調率Ｋｍｄ２といった制御方式の設定に必要なデータの入力処理を実行する（ステップＳ３００）。ここで、変調率Ｋｍｄ２は、インバータ４２のスイッチング制御に伴って生成されるｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊とｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊とを用いて次式（２）および（３）から算出される誘起電圧（線間電圧振幅）Ｖａｍｐを次式（４）に従い昇圧後電圧ＶＨで除することにより別途求められる。ただし、“ψ”は、ｑ軸を基準とした電圧位相である。

Vamp = |Vd*|・cosψ+ |Vq*|・sinψ …（２）
tanψ = Vq* / Vd* …（３）
Kmd1 or Kmd2 = Vamp / VH …（４）

ステップＳ３００のデータ入力処理の後、モータＭＧ２に対するトルク指令Ｔｍ２＊と、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２と、モータＭＧ２について予め定められてモータＥＣＵ４０の図示しない記憶装置に記憶されている制御方式設定用マップとを用いて、インバータ４２の制御に用いられる制御方式を決定すると共に、決定した制御方式が正弦波ＰＷＭ制御方式、過変調ＰＷＭ制御方式および矩形波制御方式の何れであるかを示す制御方式フラグＦｍｏｄ２を設定する（ステップＳ３１０）。ステップＳ３１０において、制御方式フラグＦｍｏｄ２は、モータＭＧ２の目標動作点（現在の回転数Ｎｍ２およびトルク指令Ｔｍ２＊）に対応して導出される制御方式が正弦波ＰＷＭ制御方式であれば値０に、過変調ＰＷＭ制御方式であれば値１に、矩形波制御方式であれば値２に設定される。

図９に制御方式設定用マップの一例を示す。同図は、制御方式設定用マップの回転数およびトルク指令の値が共に正となる領域（第１象限）を例示するものである。図９からわかるように、制御方式設定用マップは、図４の昇圧切替ラインおよび図３のステップＳ１３０にて用いられる目標昇圧後電圧設定用マップとに対応付けられると共にモータＭＧ２の動作領域を正弦波ＰＷＭ制御方式が用いられる領域と過変調ＰＷＭ制御方式が用いられる領域と矩形波制御方式が用いられる領域とに区分けするように作成されている。また、実施例では、昇圧切替ラインにより規定される非昇圧領域と昇圧領域との双方が、基本的にモータ回転数が低い側から順番に、正弦波ＰＷＭ制御方式が用いられる領域と過変調ＰＷＭ制御方式が用いられる領域と矩形波制御方式が用いられる領域とにそれぞれ区分けされている。すなわち、実施例のハイブリッド自動車２０では、昇圧コンバータ５５により昇圧後電圧ＶＨが昇圧前電圧ＶＬに対して昇圧されない状態と昇圧される状態との双方のもとで正弦波ＰＷＭ制御方式と過変調ＰＷＭ制御方式と矩形波制御方式とを選択的に用いてモータＭＧ２がトルク指令Ｔｍ２＊に基づくトルクを出力するようにインバータ４２が制御されるのである（モータＭＧ１も同様）。これにより、一般に昇圧コンバータ５５により昇圧後電圧ＶＨが昇圧前電圧ＶＬに対して昇圧されるときにのみ用いられる矩形波制御方式の適用範囲を昇圧コンバータ５５によって昇圧後電圧ＶＨが昇圧されないときにまで拡げることで、昇圧コンバータ５５に昇圧後電圧ＶＨを昇圧させる機会を減らしてもモータＭＧ２（ＭＧ１）の出力を確保することが可能となり、モータＭＧ２（ＭＧ１）の駆動制御に伴うエネルギ効率をより向上させることができる。

ステップＳ３１０の処理の後、設定した制御方式フラグＦｍｏｄ２が値２であるか否か、すなわちステップＳ３１０にてインバータ４２の制御方式として矩形波制御方式が設定されたか否かを判定する（ステップＳ３２０）。制御方式フラグＦｍｏｄ２が値２である場合には、ステップＳ３００にて入力したインバータ４２の変調率Ｋｍｄ２が予め定められた上側閾値ＫＨ以下である否かを判定し（ステップＳ３３０）、変調率Ｋｍｄ２が上側閾値ＫＨ以下である場合には、更に変調率Ｋｍｄ２が予め定められた下側閾値ＫＬ以上である否かを判定する（ステップＳ３４０）。ここで、上側閾値ＫＨは、過変調ＰＷＭ制御方式における上限側の変調率である値０．７８あるいはその近傍の値として定められ、下側閾値ＫＬは、過変調ＰＷＭ制御方式における下限側の変調率である値０．６１あるいはその近傍の値として定められる。そして、変調率Ｋｍｄ２が上側閾値ＫＨ以下であると共に下側閾値ＫＬ以上である場合には、インバータ４２の制御方式が過変調ＰＷＭ制御方式となるように制御方式フラグＦｍｏｄ２を値１に再設定し（ステップＳ３５０）、再度ステップＳ３００以降の処理を実行する。また、変調率Ｋｍｄ２が下側閾値ＫＬ未満である場合には、インバータ４２の制御方式が正弦波ＰＷＭ制御方式となるように制御方式フラグＦｍｏｄ２を値０に再設定し（ステップＳ３６０）、再度ステップＳ３００以降の処理を実行する。そして、ステップＳ３２０およびＳ３３０にて否定判断がなされた場合には、以降の処理をスキップして再度ステップＳ３００以降の処理を実行する。

これにより、制御方式設定用マップから矩形波制御方式がインバータ４２の制御方式として定められても、昇圧コンバータ５５による昇圧後電圧ＶＨの昇圧が実行されるのに伴って変調率Ｋｍｄ２が低下していく場合には、ステップＳ３５０の処理によりインバータ４２の制御方式が過変調ＰＷＭ制御方式に設定され、更に変調率Ｋｍｄ２が低下していけば、インバータ４２の制御方式が正弦波ＰＷＭ制御方式に設定されることになる。従って、上述のようにモータＭＧ２の目標動作点が図４の昇圧切替ラインにより規定される非昇圧領域に含まれると共にインバータ４２が矩形波制御方式を用いて制御されているときに目標電圧位相ψ＊が昇圧判定電圧位相ψｒｅｆを上回ったことにより昇圧後電圧ＶＨが昇圧前電圧ＶＬに対して昇圧される際には、本来であれば制御方式設定用マップから矩形波制御方式がインバータ４２の制御方式として定められるにも拘わらず、昇圧後電圧ＶＨの昇圧に伴って変調率Ｋｍｄ２が低下することから、インバータ４２の制御方式が過変調ＰＷＭ制御方式に、更には正弦波ＰＷＭ制御方式に設定されることになる。また、モータＭＧ２の目標動作点が昇圧領域から非昇圧領域へと移行した場合には、制御方式設定用マップによりインバータ４２の制御方式が正弦波ＰＷＭ制御方式から矩形波制御方式へと変更されることになる。このような場合には、昇圧コンバータ５５による昇圧後電圧ＶＨの昇圧が実行されなくなるのに伴って変調率Ｋｍｄ２が増加するので、インバータ４２の制御方式はステップＳ３５０の処理により過変調ＰＷＭ制御方式に設定され、その後に変調率Ｋｍｄ２が更に増加した段階で矩形波制御方式に設定されることになる。

以上説明したように、実施例のハイブリッド自動車２０では、昇圧後電圧ＶＨを昇圧前電圧ＶＬに対して昇圧すべきではないと判断されたときには、昇圧コンバータ５５による昇圧動作が行われず（ステップＳ１２０，Ｓ１６０〜Ｓ１８０，Ｓ２００）、昇圧後電圧ＶＨを昇圧前電圧ＶＬに対して昇圧すべきと判断されたときには、昇圧後電圧ＶＨがモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊に対応した目標昇圧後電圧ＶＨｔａｇになるように昇圧コンバータ５５が制御される（ステップＳ１２０，Ｓ１３０〜Ｓ１５０）。そして、昇圧コンバータ５５により昇圧後電圧ＶＨが昇圧されていない状態と昇圧後電圧ＶＨが昇圧されている状態との双方のもとで、正弦波ＰＷＭ電圧を利用する正弦波ＰＷＭ制御方式と過変調ＰＷＭ電圧を利用する過変調ＰＷＭ制御方式と矩形波電圧を利用する矩形波制御方式とを選択的に用いてモータＭＧ２がトルク指令Ｔｍ２＊に対応したトルクを出力するようにインバータ４２が制御される（図８）。これにより、ハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２（ＭＧ１）の出力を確保しつつエネルギ効率を向上させることが可能となる。更に、実施例のハイブリッド自動車２０では、昇圧後電圧ＶＨを昇圧前電圧ＶＬに対して昇圧すべきではないと判断されると共にインバータ４２がモータＥＣＵ４０により矩形波制御方式を用いて制御されているときに目標電圧位相ψ＊が昇圧判定電圧位相ψｒｅｆを上回った場合には、昇圧前電圧ＶＬに対して昇圧後電圧ＶＨを昇圧するように昇圧コンバータ５５が制御される（ステップＳ１２０，Ｓ１６０〜Ｓ１９０，Ｓ１４０，Ｓ１５０）。このように、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊や環境的な要因等により実際の電圧位相がある程度大きくなって矩形波制御方式におけるモータＭＧ２（インバータ４２）の制御性が悪化するおそれがあるときに昇圧後電圧ＶＨを昇圧前電圧ＶＬに対して昇圧すれば、矩形波制御方式に比べて制御精度に優れる正弦波ＰＷＭ制御方式あるいは過変調ＰＷＭ制御方式を用いてインバータ４２を制御可能となり、変調率が比較的小さい正弦波ＰＷＭ制御方式等を用いてもモータＭＧ２の出力を応答性よく良好に確保することができる。この結果、昇圧前電圧ＶＬに対して昇圧後電圧ＶＨが昇圧されていない状態で矩形波制御方式を用いたとしても、モータＭＧ２（ＭＧ１）の制御性を良好に保つことが可能となり、ハイブリッド自動車の走行性能とエネルギ効率とを良好に向上させることができる。

また、実施例のハイブリッド自動車２０では、昇圧後電圧ＶＨを昇圧前電圧ＶＬに対して昇圧すべきではないと判断されると共にインバータ４２がモータＥＣＵ４０により矩形波制御方式を用いて制御されているときに目標電圧位相ψ＊が昇圧判定電圧位相ψｒｅｆを上回った場合、第２の目標昇圧後電圧設定用マップから正弦波ＰＷＭ制御方式（あるいは過変調ＰＷＭ制御方式）を用いてモータＭＧ２からトルク指令Ｔｍ２＊に対応したトルクを出力するのに充分な電圧値が目標昇圧後電圧ＶＨｔａｇとして設定され（ステップＳ１９０）、昇圧後電圧ＶＨが目標昇圧後電圧ＶＨｔａｇになるように昇圧コンバータ５５が制御される（ステップＳ１４０，Ｓ１５０）。これにより、変調率が比較的小さい正弦波ＰＷＭ制御方式等を用いてもモータＭＧ２（ＭＧ１）の出力を良好に確保することが可能となる。ただし、ステップＳ１９０では、モータＭＧ２の目標動作点と目標昇圧後電圧ＶＨｔａｇとの関係を規定する第２の目標昇圧後電圧設定用マップを用いる代わりに、目標昇圧後電圧ＶＨｔａｇをバッテリ５０の定格電圧よりも高い予め定められた一定値に設定してもよい。

更に、昇圧判定電圧位相ψｒｅｆをモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２に基づいて設定される可変値とすれば、昇圧後電圧ＶＨを昇圧前電圧ＶＬに対して昇圧すべきではないと判断されているときに、目標電圧位相ψ＊との関係で昇圧後電圧ＶＨを昇圧すべきか否かをより適正に判定可能となる。また、昇圧判定電圧位相ψｒｅｆをモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２の絶対値が小さいほど小さくなる傾向に設定すれば、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２の絶対値が比較的小さいときのモータＭＧ２の制御性を良好にすると共に、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２の絶対値が比較的大きいときに矩形波制御方式をできるだけ利用してエネルギ効率を向上させることができる。また、モータＭＧ２（ＭＧ１）の目標動作点と、モータＭＧ２（ＭＧ１）の動作領域を昇圧コンバータ５５により昇圧前電圧ＶＬに対して昇圧後電圧ＶＨが昇圧されない非昇圧領域と昇圧前電圧ＶＬに対して昇圧後電圧ＶＨが昇圧される昇圧領域とに区分けする昇圧切替ラインとを用いれば、昇圧前電圧ＶＬに対して昇圧後電圧ＶＨが昇圧すべきか否かをより適正に判定可能となる。更に、上記実施例のように、モータＭＧ２（ＭＧ１）の動作領域のうち、昇圧後電圧ＶＨの非昇圧時におけるモータＭＧ２（ＭＧ１）の駆動に伴う損失が昇圧後電圧ＶＨの昇圧時における損失よりも小さくなる領域を非昇圧領域とすると共に、昇圧時における損失が非昇圧時における損失よりも小さくなる領域を昇圧領域とすれば、昇圧切替ラインをエネルギ効率の向上を図るのにより適正なものとすることができる。

なお、上記実施例のハイブリッド自動車２０では、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａとモータＭＧ２とがモータＭＧ２の回転数を減速してリングギヤ軸３２ａに伝達する減速ギヤ３５を介して連結されているが、減速ギヤ３５の代わりに、例えばＨｉ，Ｌｏの２段の変速段あるいは３段以上の変速段を有したモータＭＧ２の回転数を変速してリングギヤ軸３２ａに伝達する変速機を採用してもよい。また、実施例のハイブリッド自動車２０は、モータＭＧ２の動力をリングギヤ軸３２ａに接続された駆動軸に出力するものであるが、本発明の適用対象はこれに限られるものでもない。すなわち、本発明は、図１０に示す変形例としてのハイブリッド自動車１２０のように、モータＭＧ２の動力をリングギヤ軸３２ａに接続された駆動軸（車輪３９ａ，３９ｂが接続された駆動軸）とは異なる駆動軸（図１０における車輪３９ｃ，３９ｄに接続された駆動軸）に出力するものに適用されてもよい。更に、エンジン２２は、ガソリンや軽油といった炭化水素系の燃料の供給を受けて動力を出力する内燃機関以外の水素エンジンといったような他の形式のものであってもよく、モータＭＧ１，ＭＧ２は、同期発電電動機以外の誘導電動機といったような他の形式のものであってもよい。また、上記実施例に係るハイブリッド自動車２０は、それぞれ走行用の動力を出力可能なエンジン２２とモータＭＧ２とを備えるものであるが、本発明による車両は、このようなハイブリッド自動車２０に限られるものではなく、走行用の動力を出力可能なモータを備えた電気自動車であってもよいことはいうまでもない。

ここで、上記実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明しておく。すなわち、上記実施例において、バッテリ５０が「直流電源」に相当し、モータＭＧ１，ＭＧ２が「電動機」に相当し、インバータ４１，４２が「電動機駆動回路」に相当し、昇圧コンバータ５５が「電圧変換手段」に相当し、図８の制御方式設定ルーチンを実行して定めた制御方式に従ってインバータ４１，４２を制御するモータＥＣＵ４０が「駆動回路制御手段」に相当し、図３のステップＳ１１０およびＳ１２０の処理を実行するモータＥＣＵ４０が「昇圧判定手段」に相当し、図２のステップＳ１３０〜Ｓ２００の処理を実行して昇圧コンバータ５５を制御するモータＥＣＵ４０が「電圧変換制御手段」に相当する。ただし、これら実施例および変形例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための最良の形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。すなわち、実施例はあくまで課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎず、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の解釈は、その欄の記載に基づいて行なわれるべきものである。

以上、実施例を用いて本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、様々な変更をなし得ることはいうまでもない。

本発明は、電動機駆動制御装置やそれを備えた車両の製造産業等において利用可能である。

本発明の実施例に係る車両としてのハイブリッド自動車２０の概略構成図である。 モータＭＧ１およびＭＧ２を含む電気駆動系の概略構成図である。 実施例のモータＥＣＵ４０により実行される昇圧制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 昇圧切替ラインの一例を示す説明図である。 電気駆動系の損失の特性を例示する説明図である。 昇圧判定電圧位相設定用マップの一例を示す説明図である。 目標電圧位相ψ＊とモータＭＧ２の出力トルクＴｍ２との関係を例示する説明図である。 実施例のモータＥＣＵ４０により実行される制御方式設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。 制御方式設定用マップの一例を示す説明図である。 変形例に係るハイブリッド自動車１２０の概略構成図である。

符号の説明

２０，１２０ ハイブリッド自動車、２２ エンジン、２４ エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２６ クランクシャフト、２８ ダンパ、３０ 動力分配統合機構、３１ サンギヤ、３２ リングギヤ、３２ａ リングギヤ軸、３３ ピニオンギヤ、３４ キャリア、３５ 減速ギヤ、３７ ギヤ機構、３８ デファレンシャルギヤ、３９ａ〜３９ｄ 車輪、４０ モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２ インバータ、４３，４４ 回転位置検出センサ、５０ バッテリ、５１ 温度センサ、５２ バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、５４ 電力ライン、５４ａ 正極母線、５４ｂ 負極母線、５５ 昇圧コンバータ、５６ システムメインリレー、５７，５９ 平滑コンデンサ、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット（ハイブリッドＥＣＵ）、７２ ＣＰＵ、７４ ＲＯＭ、７６ ＲＡＭ、８０ イグニッションスイッチ、８１ シフトレバー、８２ シフトポジションセンサ、８３ アクセルペダル、８４ アクセルペダルポジションセンサ、８５ ブレーキペダル、８６ ブレーキペダルストロークセンサ、８７ 車速センサ、９１ 第１電圧センサ、９２ 第２電圧センサ、９３ 第３電圧センサ、９５ｖ，９５ｗ，９６ｖ，９６ｗ 電流センサ、Ｄ１１〜Ｄ１６，Ｄ２１〜Ｄ２６，Ｄ３１，Ｄ３２ ダイオード、Ｌ リアクトル、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ、Ｔ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜２６，Ｔ３１，Ｔ３２ トランジスタ。

Claims (8)

1. 直流電源からの電力を用いて電動機を駆動制御する電動機駆動制御装置であって、
   ＰＷＭ電圧と矩形波電圧とを選択的に利用して前記電動機を駆動可能な電動機駆動回路と、
   前記直流電源側の電圧に対して前記電動機駆動回路側の電圧を昇圧可能な電圧変換手段と、
   前記電圧変換手段により前記直流電源側の電圧に対して前記電動機駆動回路側の電圧が昇圧されていない状態と該直流電源側の電圧に対して該電動機駆動回路側の電圧が昇圧されている状態との双方のもとで、前記ＰＷＭ電圧を利用するＰＷＭ制御方式と前記矩形波電圧を利用する矩形波制御方式とを選択的に用いて前記電動機が目標トルクを出力するように前記電動機駆動回路を制御可能な駆動回路制御手段と、
   前記電圧変換手段により前記電動機駆動回路側の電圧を前記直流電源側の電圧に対して昇圧すべきか否かを判定する昇圧判定手段と、
   前記昇圧判定手段により前記電動機駆動回路側の電圧を前記直流電源側の電圧に対して昇圧すべきと判断されたときに該電動機駆動回路側の電圧が前記電動機の目標トルクに対応した目標昇圧後電圧になるように前記電圧変換手段を制御すると共に、前記昇圧判定手段により前記電動機駆動回路側の電圧を前記直流電源側の電圧に対して昇圧すべきではないと判断されると共に前記電動機駆動回路が前記駆動回路制御手段により前記矩形波制御方式を用いて制御されているときに、前記矩形波電圧の目標電圧位相が所定の閾値を上回った場合には、前記直流電源側の電圧に対して前記電動機駆動回路側の電圧が昇圧されるように前記電圧変換手段を制御する電圧変換制御手段と、
   を備える電動機駆動制御装置。
2. 請求項１に記載の電動機駆動制御装置において、
   前記電圧変換制御手段は、前記昇圧判定手段により前記電動機駆動回路側の電圧を前記直流電源側の電圧に対して昇圧すべきではないと判断されると共に前記電動機駆動回路が前記駆動回路制御手段により前記矩形波制御方式を用いて制御されているときに、前記矩形波電圧の目標電圧位相が前記閾値を上回った場合、前記電動機駆動回路側の電圧が前記ＰＷＭ制御方式を用いて前記電動機から前記目標トルクが出力されるように前記電動機駆動回路を制御するのに充分な電圧となるように前記電圧変換手段を制御する電動機駆動制御装置。
3. 請求項１または２に記載の電動機駆動制御装置において、
   前記所定の閾値は、前記電動機の回転数に基づいて設定される可変値である電動機駆動制御装置。
4. 請求項３に記載の電動機駆動制御装置において、
   前記所定の閾値は、前記電動機の回転数の絶対値が小さいほど小さくなる傾向に設定される電動機駆動制御装置。
5. 請求項１から４の何れか一項に記載の電動機駆動制御装置において、
   前記昇圧判定手段は、前記電動機の目標動作点と、前記電動機の動作領域を前記電圧変換手段により前記直流電源側の電圧に対して前記電動機駆動回路側の電圧が昇圧されない非昇圧領域と該電圧変換手段により該直流電源側の電圧に対して該電動機駆動回路側の電圧が昇圧される昇圧領域とに区分けする昇圧制約とを用いて、前記電圧変換手段により前記電動機駆動回路側の電圧を前記直流電源側の電圧に対して昇圧すべきか否かを判定する電動機駆動制御装置。
6. 請求項５に記載の電動機駆動制御装置において、
   前記昇圧制約は、前記電動機の動作領域のうち、前記電動機駆動回路側の電圧の非昇圧時における前記電動機の駆動に伴う損失が前記電動機駆動回路側の電圧の昇圧時における前記損失よりも小さくなる領域を前記非昇圧領域とすると共に、前記昇圧時における前記損失が前記非昇圧時における前記損失よりも小さくなる領域を前記昇圧領域とするものである電動機駆動制御装置。
7. 請求項１から５の何れか一項に記載の電動機駆動制御装置を備え、該電動機駆動制御装置により駆動制御される前記電動機からの動力により走行可能な車両。
8. 直流電源と、ＰＷＭ電圧と矩形波電圧とを選択的に利用して電動機を駆動可能な電動機駆動回路と、前記直流電源側の電圧に対して前記電動機駆動回路側の電圧を昇圧可能な電圧変換手段とを用いて前記電動機を駆動制御する電動機駆動制御方法であって、
   （ａ）前記電圧変換手段により前記直流電源側の電圧に対して前記電動機駆動回路側の電圧が昇圧されていない状態で前記矩形波電圧を利用する矩形波制御方式を用いて前記電動機が目標トルクを出力するように前記電動機駆動回路を制御するステップと、
   （ｂ）前記電圧変換手段により前記直流電源側の電圧に対して前記電動機駆動回路側の電圧が昇圧されていない状態で前記矩形波制御方式を用いて前記電動機駆動回路を制御している最中に、前記矩形波電圧の目標電圧位相が所定の閾値を上回った場合には、前記直流電源側の電圧に対して前記電動機駆動回路側の電圧が昇圧されるように前記電圧変換手段を制御すると共に前記ＰＷＭ電圧を利用するＰＷＭ制御方式を用いて前記電動機が目標トルクを出力するように前記電動機駆動回路を制御するステップと、
   を含む電動機駆動制御方法。

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