JP2011182515A - 電動機駆動システムおよびそれを備える電動車両 - Google Patents

Abstract

【課題】コンバータおよびバッテリの通電量を減少させてシステム全体効率を向上可能な電動機駆動システムおよびそれを備える電動車両を提供する。
【解決手段】制御装置は、電圧ＶＨが、電圧指令値よりも高く、かつ、予め定められた上限電圧よりも低いか否かを判定する（Ｓ４０）。電圧ＶＨが電圧指令値よりも高く、かつ、上限電圧よりも低いと判定されると（Ｓ４０においてＹＥＳ）、制御装置は、昇圧コンバータを介して蓄電装置へ回生される電力を制限するように昇圧コンバータを制御する（Ｓ５０）。一方、電圧ＶＨが電圧指令値以下であると判定され、または、電圧ＶＨが上限電圧以上であると判定されると（Ｓ４０においてＮＯ）、通常の制御が実行される（Ｓ６０）。
【選択図】図２

Description

この発明は、電動機駆動システムおよびそれを備える電動車両に関し、特に、充放電可能な蓄電装置と力行モードまたは回生モードで電動機を駆動する駆動装置との間にコンバータが設けられる電動機駆動システムおよびそれを備える電動車両に関する。

特開２００７−３２５３５１号公報（特許文献１）は、バッテリとモータジェネレータを駆動するインバータとの間にコンバータが設けられた電動機駆動制御システムを開示する。この電動機駆動制御システムにおいては、モータジェネレータの誘起電圧に対応する必要最小電圧からコンバータ最大出力電圧までの電圧範囲内でコンバータ出力電圧であるシステム電圧の候補電圧を決定するステップと、各候補電圧においてバッテリ、コンバータ、インバータおよびモータジェネレータでの電力損失を推定してシステム全体での推定電力損失の総和を算出するステップと、上記候補電圧のうち推定電力損失の総和が最小となる候補電圧に基づいて電圧指令値を設定するステップとの実行により、コンバータの電圧指令値が設定される。

この電動機駆動制御システムによれば、バッテリ、コンバータ、インバータおよびモータジェネレータの各々での電力損失推定に基づき、システム全体での電力損失の総和が最小値となるような最適電圧に対応させて、かつ、モータジェネレータの誘起電圧よりも高い範囲内でコンバータの出力電圧指令値を設定することができる。そして、コンバータ出力電圧の適切な設定により、システムの全体効率を向上させることができる（特許文献１参照）。

特開２００７−３２５３５１号公報 特開２００１−３７２３６号公報

モータジェネレータのトルクが増減を頻繁に繰返す状況では、トルクの増減に応じてコンバータの電圧指令値も頻繁に上下を繰返す。そうすると、コンバータの出力電圧を電圧指令値に調整するためにコンバータが動作し、バッテリが頻繁に充放電される。その結果、コンバータおよびバッテリの通電量が増加し、効率が必ずしも向上しない場合がある。

それゆえに、この発明の目的は、コンバータおよびバッテリの通電量を減少させてシステム全体効率を向上可能な電動機駆動システムおよびそれを備える電動車両を提供することである。

この発明によれば、電動機駆動システムは、充放電可能な蓄電装置と、駆動装置と、コンバータと、コンデンサと、電圧センサと、制御装置とを備える。駆動装置は、力行モードまたは回生モードで電動機を駆動する。コンバータは、駆動装置と蓄電装置との間に設けられ、駆動装置の入力電圧を蓄電装置の電圧よりも高い電圧に昇圧可能に構成される。コンデンサは、コンバータと駆動装置との間に設けられ、コンバータおよび駆動装置に並列に接続される。電圧センサは、駆動装置の入力電圧を検出する。制御装置は、駆動装置の入力電圧が目標電圧になるようにコンバータを制御する。そして、制御装置は、電圧センサによる検出電圧が、目標電圧よりも高く、かつ、予め定められた上限電圧よりも低いとき、コンバータを介して蓄電装置へ回生される電力を制限するようにコンバータを制御する。

好ましくは、制御装置は、電圧センサによる検出電圧が、目標電圧よりも高く、かつ、予め定められた上限電圧よりも低いとき、コンバータを介しての蓄電装置への電力の回生を停止するようにコンバータを制御する。

好ましくは、制御装置は、電動機のトルクおよび回転数に基づいて、駆動装置の入力電圧の目標電圧を設定する。

好ましくは、上記の上限電圧は、コンバータの耐電圧に基づいて決定される。
また、この発明によれば、電動車両は、上述したいずれかの電動機駆動システムを備える。

この発明においては、駆動装置の入力電圧がその目標電圧よりも高いけれども予め定められた上限電圧よりも低いとき、コンバータを介して蓄電装置へ回生される電力が制限されるので、コンバータおよび蓄電装置の通電量が減少する。したがって、この発明によれば、コンバータおよび蓄電装置における電力損失が低減され、システムの全体効率が向上する。また、コンデンサに蓄えられたエネルギーを用いて、電動機の次の力行動作（次の加速や発進等）に迅速に対応することが可能となる。

この発明の実施の形態による電動機駆動システムの全体構成図である。 図１に示す制御装置により実行される制御のうち、本発明の特徴部分に関する部分の制御フローを示すフローチャートである。 図１に示す制御装置の、昇圧コンバータの制御に関する部分の機能ブロック図である。 図３に示す電流指令値制限部による電流指令値の補正例を説明するための図である。 変形例における制御装置により実行される制御のうち、本発明の特徴部分に関する部分の制御フローを示すフローチャートである。 変形例におけるインバータ入力電圧および蓄電装置の入出力電流（リアクトル電流）の波形図である。

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は繰返さない。

図１は、この発明の実施の形態による電動機駆動システム１００の全体構成図である。図１を参照して、電動機駆動システム１００は、蓄電装置Ｂと、昇圧コンバータ１０と、インバータ２０と、正極線ＰＬ１，ＰＬ２と、負極線ＮＬと、平滑コンデンサＣとを備える。また、電動機駆動システム１００は、制御装置３０と、電圧センサ５２，５６と、電流センサ５４，５８，６０と、回転角センサ６２とをさらに備える。

この電動機駆動システム１００は、モータジェネレータＭＧと電気的に接続されてモータジェネレータＭＧを駆動する。そして、電動機駆動システム１００およびモータジェネレータＭＧは、たとえば、電気自動車やハイブリッド自動車等の電動車両に搭載され、モータジェネレータＭＧによって駆動輪が駆動される。なお、電動機駆動システム１００およびモータジェネレータＭＧがハイブリッド自動車に適用される場合、モータジェネレータＭＧを図示されないエンジンと機械的に連結し、エンジンの動力を用いてモータジェネレータＭＧにより発電し、かつ、モータジェネレータＭＧによりエンジンの始動も行なってもよい。

昇圧コンバータ１０は、リアクトルＬと、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。）Ｑ１，Ｑ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２とを含む。リアクトルＬの一方端は、蓄電装置Ｂの正極に接続される正極線ＰＬ１に接続され、他方端は、スイッチング素子Ｑ１とスイッチング素子Ｑ２との中間点、すなわち、スイッチング素子Ｑ１のエミッタとスイッチング素子Ｑ２のコレクタとの接続点に接続される。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は、正極線ＰＬ２と蓄電装置Ｂの負極に接続される負極線ＮＬとの間に直列に接続される。そして、スイッチング素子Ｑ１のコレクタは正極線ＰＬ２に接続され、スイッチング素子Ｑ２のエミッタは負極線ＮＬに接続される。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２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Ｄ１，Ｄ２がそれぞれ接続される。

なお、上記のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２および後述のスイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１６として、たとえば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）や電力用ＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）トランジスタ等を用いることができる。

インバータ２０は、Ｕ相アーム２２と、Ｖ相アーム２４と、Ｗ相アーム２６とを含む。Ｕ相アーム２２、Ｖ相アーム２４およびＷ相アーム２６は、正極線ＰＬ２と負極線ＮＬとの間に並列に接続される。Ｕ相アーム２２は、直列に接続されたスイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１２を含む。Ｖ相アーム２４は、直列に接続されたスイッチング素子Ｑ１３，Ｑ１４を含む。Ｗ相アーム２６は、直列に接続されたスイッチング素子Ｑ１５，Ｑ１６を含む。また、スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１６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Ｄ１１〜Ｄ１６がそれぞれ接続される。そして、各相アームの中間点は、モータジェネレータＭＧの各相コイルにそれぞれ接続されている。

蓄電装置Ｂは、充放電可能な蓄電装置であり、たとえばニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池である。なお、蓄電装置Ｂとして、二次電池に代えて、電気二重層キャパシタや、大容量のコンデンサ、フライホイール等を用いてもよい。

昇圧コンバータ１０は、制御装置３０からの信号ＰＷＣに基づいて、正極線ＰＬ２および負極線ＮＬ間の電圧（以下「システム電圧」とも称する。）を蓄電装置Ｂの出力電圧よりも高い電圧に昇圧することができる。システム電圧が目標電圧よりも低い場合、スイッチング素子Ｑ２のオンデューティーを大きくする（スイッチング素子Ｑ１のオンデューティーは小さくなる。）ことによって正極線ＰＬ１から正極線ＰＬ２へ電流を流すことができ、システム電圧を上昇させることができる。一方、システム電圧が目標電圧よりも高い場合は、スイッチング素子Ｑ１のオンデューティーを大きくする（スイッチング素子Ｑ２のオンデューティーは小さくなる。）ことによって正極線ＰＬ２から正極線ＰＬ１へ電流を流すことができ、システム電圧を低下させることができる。

インバータ２０は、力行モード時、制御装置３０からの信号ＰＷＩに基づいて、正極線ＰＬ２および負極線ＮＬから供給される直流電力を三相交流に変換してモータジェネレータＭＧへ出力し、モータジェネレータＭＧを駆動する。これにより、モータジェネレータＭＧは、トルク指令値ＴＲ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。また、インバータ２０は、回生モード時、モータジェネレータＭＧにより発電される三相交流電力を信号ＰＷＩに基づいて直流に変換し、正極線ＰＬ２および負極線ＮＬへ出力する。

平滑コンデンサＣは、昇圧コンバータ１０とインバータ２０との間に設けられ、正極線ＰＬ２と負極線ＮＬとの間に接続される。平滑コンデンサＣは、正極線ＰＬ２および負極線ＮＬにおけるリプルを低減する。また、平滑コンデンサＣは、力行モード時にモータジェネレータＭＧへ供給されるエネルギーおよび回生モード時にモータジェネレータＭＧから受ける回生エネルギーのバッファとしても機能する。

モータジェネレータＭＧは、交流電動機であり、たとえば、永久磁石が埋設されたロータを備える三相交流電動機である。モータジェネレータＭＧは、力行モード時、インバータ２０から電力の供給を受けて駆動トルクを発生する。また、モータジェネレータＭＧは、回生モード時、回転軸にトルクを受けて発電し、インバータ２０へ出力する。なお、モータジェネレータＭＧが車両の駆動輪に連結されている場合には、モータジェネレータＭＧが発電することにより駆動輪に制動力が発生する。

電圧センサ５２は、蓄電装置Ｂの電圧ＶＢを検出し、その検出値を制御装置３０へ出力する。電流センサ５４は、昇圧コンバータ１０のリアクトルＬに流れる電流ＩＬを検出し、その検出値を制御装置３０へ出力する。電圧センサ５６は、平滑コンデンサＣの端子間電圧、すなわち正極線ＰＬ２と負極線ＮＬとの間の電圧（システム電圧）ＶＨを検出し、その検出値を制御装置３０へ出力する。電流センサ５８，６０は、それぞれＶ相の電流ＩｖおよびＷ相の電流Ｉｗを検出し、それらの検出値を制御装置３０へ出力する。回転角センサ６２は、モータジェネレータＭＧのロータの回転角θを検出し、その検出値を制御装置３０へ出力する。

制御装置３０は、図示されない車両ＥＣＵ（Electronic Control Unit）から受けるモータジェネレータＭＧのトルク指令値ＴＲおよびモータ回転数ＭＲＮに基づいて、インバータ２０の入力電圧（昇圧コンバータ１０の出力電圧に相当する。）である電圧ＶＨの目標値（以下「電圧指令値」とも称する。）を生成する。そして、制御装置３０は、電圧ＶＨが電圧指令値になるように昇圧コンバータ１０を駆動するためのＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号を生成し、その生成したＰＷＭ信号を信号ＰＷＣとして昇圧コンバータ１０へ出力する。

ここで、制御装置３０は、電圧ＶＨが、電圧指令値よりも高く、かつ、予め定められた上限電圧よりも低いとき、昇圧コンバータ１０を介して蓄電装置Ｂへ回生される電力を制限するように信号ＰＷＣを生成する。これにより、昇圧コンバータ１０を介して蓄電装置Ｂへ回生される電力が制限され、昇圧コンバータ１０および蓄電装置Ｂの通電量を減少させることができる。なお、上記の上限電圧は、たとえば昇圧コンバータ１０の耐電圧に基づいて決定される。そして、電圧ＶＨが上限電圧よりも高いときは、部品保護の観点から電圧ＶＨを低下させる必要があるので、昇圧コンバータ１０を介して蓄電装置Ｂへ電力が回生される。

また、制御装置３０は、電流センサ５８，６０からの電流Ｉｖ，Ｉｗ、回転角センサ６２からの回転角θおよび電圧ＶＨの各検出値、ならびにモータジェネレータＭＧのトルク指令値ＴＲおよびモータ回転数ＭＲＮに基づいて、モータジェネレータＭＧを駆動するための信号ＰＷＩを生成し、その生成した信号ＰＷＩをインバータ２０へ出力する。

図２は、図１に示した制御装置３０により実行される制御のうち、本発明の特徴部分に関する部分の制御フローを示すフローチャートである。なお、このフローチャートに示される一連の処理は、一定時間毎または所定の条件が成立する毎に実行される。

図２を参照して、制御装置３０は、モータジェネレータＭＧのトルク指令値ＴＲおよびモータ回転数ＭＲＮを図示されない外部ＥＣＵから受ける（ステップＳ１０）。なお、トルク指令値ＴＲは、この電動機駆動システム１００が電動車両に搭載されている場合には、たとえば、アクセルペダルおよびブレーキペダルの操作量や車両の速度等に基づいて生成される。

次いで、制御装置３０は、その受けたトルク指令値ＴＲおよびモータ回転数ＭＲＮに基づいて、インバータ２０の入力電圧（昇圧コンバータ１０の出力電圧）の目標値である電圧指令値を算出する（ステップＳ２０）。一例として、トルク指令値ＴＲおよびモータ回転数ＭＲＮに基づいて複数の電圧指令値の候補を決定し、蓄電装置Ｂ、昇圧コンバータ１０、インバータ２０およびモータジェネレータＭＧの各々の電力損失の総和が最小となる候補値を最終的な電圧指令値とすることができる。

次いで、制御装置３０は、電圧センサ５６から電圧ＶＨの検出値を受ける（ステップＳ３０）。そして、制御装置３０は、その受けた電圧ＶＨの検出値が、電圧指令値よりも高く、かつ、予め定められた上限電圧よりも低いか否かを判定する（ステップＳ４０）。なお、上限電圧は、上述のように、たとえば昇圧コンバータ１０の耐電圧に基づいて決定される。

ステップＳ４０において、電圧ＶＨが電圧指令値よりも高く、かつ、上限電圧よりも低いと判定されると（ステップＳ４０においてＹＥＳ）、制御装置３０は、昇圧コンバータ１０を介して蓄電装置Ｂへ回生される電力を制限するように昇圧コンバータ１０を制御する（ステップＳ５０）。

一方、ステップＳ４０において、電圧ＶＨが電圧指令値以下であると判定され、または、電圧ＶＨが上限電圧以上であると判定されると（ステップＳ４０においてＮＯ）、制御装置３０は、電圧ＶＨが電圧指令値になるように昇圧コンバータ１０を制御する通常の制御を実行する（ステップＳ６０）。すなわち、電圧ＶＨが電圧指令値以下のときは、電圧ＶＨを電圧指令値まで昇圧する必要があり、電圧ＶＨが上限電圧以上のときは、部品保護の観点から電圧ＶＨを直ちに下げる必要があるので、ステップＳ５０の処理を実行することなく、電圧指令値に電圧ＶＨを一致させる通常制御が実行される。

図３は、図１に示した制御装置３０の、昇圧コンバータ１０の制御に関する部分の機能ブロック図である。図３を参照して、制御装置３０は、電圧指令値生成部１０２と、減算部１０４，１０８と、電圧制御演算部１０６と、電流制御演算部１１０と、駆動信号生成部１１２とを含む。また、制御装置３０は、キャリア生成部１１４と、サンプル／ホールド（以下「Ｓ／Ｈ」と称する。）回路１１６と、電流指令値制限部１１８と、スイッチ１２０とをさらに含む。

電圧指令値生成部１０２は、インバータ２０の入力電圧（昇圧コンバータ１０の出力電圧）である電圧ＶＨの目標値を示す電圧指令値を生成する。たとえば、電圧指令値生成部１０２は、モータジェネレータＭＧのトルク指令値ＴＲおよびモータ回転数ＭＲＮに基づいて電圧指令値を生成する。

また、電圧指令値生成部１０２は、電圧センサ５６から受ける電圧ＶＨの検出値を電圧指令値および予め定められた上限電圧と比較し、その比較結果に基づいてスイッチ１２０を制御する。スイッチ１２０および上記の比較結果に基づくスイッチ１２０の制御については、後ほど説明する。

減算部１０４は、電圧センサ５６から受ける電圧ＶＨの検出値を電圧指令値から減算し、その演算結果を電圧制御演算部１０６へ出力する。電圧制御演算部１０６は、電圧指令値から電圧ＶＨの検出値を減算した値を減算部１０４から受け、電圧ＶＨを電圧指令値に調整するための制御演算（たとえば比例積分制御）を実行する。そして、電圧制御演算部１０６は、算出された制御量を電流指令値として出力する。

電流指令値制限部１１８は、電圧制御演算部１０６から電流指令値を受ける。また、電流指令値制限部１１８は、電圧指令値生成部１０２によって生成された電圧指令値を受け、電圧センサ５６から電圧ＶＨの検出値を受ける。そして、電流指令値制限部１１８は、昇圧コンバータ１０を介して蓄電装置Ｂへ回生される電力を制限するように、電圧制御演算部１０６から出力される電流指令値を補正する。

図４は、図３に示した電流指令値制限部１１８による電流指令値の補正例を説明するための図である。図４を参照して、横軸は、電流指令値制限部１１８への入力値を示し、縦軸は、電流指令値制限部１１８からの出力値を示す。第１象限は、入力値すなわち電流指令値が正であり、電力力行に対応する。第３象限は、入力値すなわち電流指令値が負であり、電力回生すなわち昇圧コンバータ１０を介して蓄電装置Ｂへ電力が回生される場合に対応する。

図４に示されるように、電流指令値制限部１１８は、入力値が負のとき、電流指令値が予め定められた値ＩＲ０（負の小さな値）を下回らないように電流指令値を補正する。これにより、昇圧コンバータ１０を介して蓄電装置Ｂへ回生される電力がＩＲ０に制限される。

再び図３を参照して、スイッチ１２０は、電圧制御演算部１０６からの出力と、電流指令値制限部１１８からの出力とを受ける。そして、スイッチ１２０は、電圧指令値生成部１０２から受ける切替指令に基づいて、電圧制御演算部１０６からの出力および電流指令値制限部１１８からの出力のいずれかを選択して減算部１０８へ出力する。

具体的には、電圧指令値生成部１０２において、電圧ＶＨが、電圧指令値よりも高く、かつ、予め定められた上限電圧よりも低いと判定されると、スイッチ１２０は、電圧指令値生成部１０２からの切替指令に基づいて、電流指令値制限部１１８からの出力を選択して減算部１０８へ出力する。一方、電圧指令値生成部１０２において、電圧ＶＨが電圧指令値以下または上限電圧以上であると判定されると、スイッチ１２０は、電圧指令値生成部１０２からの切替指令に基づいて、電圧制御演算部１０６からの出力を選択して減算部１０８へ出力する。すなわち、電圧ＶＨが、電圧指令値よりも高く、かつ、予め定められた上限電圧よりも低いと判定されたとき、電流指令値制限部１１８によって電流指令値が補正されることとなる。

一方、キャリア生成部１１４は、後述の駆動信号生成部１１２においてＰＷＭ信号を生成するための、三角波から成るキャリア信号を生成し、その生成したキャリア信号を駆動信号生成部１１２およびＳ／Ｈ回路１１６へ出力する。Ｓ／Ｈ回路１１６は、たとえば、キャリア生成部１１４から受けるキャリア信号の山および谷のタイミングで電流ＩＬのサンプリングを実施する。

減算部１０８は、スイッチ１２０から出力される電流指令値ＩＲから、Ｓ／Ｈ回路１１６によってサンプリング／ホールドされた電流ＩＬの検出値を減算し、その演算結果を電流制御演算部１１０へ出力する。電流制御演算部１１０は、電流指令値から電流ＩＬの検出値を減算した値を減算部１０８から受け、電流ＩＬを電流指令値に調整するための制御演算（たとえば比例積分制御）を実行する。なお、電流制御演算部１１０の演算周期は、電圧制御演算部１０６の演算周期よりも短く設定される。そして、電流制御演算部１１０は、算出された制御量をデューティー指令値ｄとして駆動信号生成部１１２へ出力する。

駆動信号生成部１１２は、電流制御演算部１１０から受けるデューティー指令値ｄを、キャリア生成部１１４から受けるキャリア信号と大小比較し、その比較結果に応じて論理状態が変化する信号ＰＷＣを生成する。そして、駆動信号生成部１１２は、その生成された信号ＰＷＣを昇圧コンバータ１０のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２へ出力する。

この制御装置３０においては、電圧ＶＨを電圧指令値に調整するための制御演算が電圧制御演算部１０６により実行される（電圧制御）。電圧制御演算部１０６の制御出力は、電流ＩＬの電流指令値として用いられる。ここで、電圧ＶＨが、電圧指令値よりも高く、かつ、予め定められた上限電圧よりも低いときは、昇圧コンバータ１０を介して蓄電装置Ｂへ回生される電力を制限するように電流指令値が補正される。

そして、スイッチ１２０から出力される電流指令値に電流ＩＬを調整するための制御演算が電流制御演算部１１０により実行される（電流制御）。これにより、電圧指令値に対する電圧ＶＨの偏差が発生すると、その偏差をなくすように電流指令値が修正され、電流ＩＬが電流指令値になるように電流制御が実行される。

なお、電流指令値制限部１１８およびスイッチ１２０は、電圧ＶＨが電圧指令値よりも高く、かつ、予め定められた上限電圧よりも低いときに、昇圧コンバータ１０を介して蓄電装置Ｂへ回生される電力を制限する回生電力制限部１２２を形成する。

以上のように、この実施の形態においては、システム電圧ＶＨがその目標値である電圧指令値よりも高いけれども予め定められた上限電圧（たとえばコンバータの耐電圧）よりも低いとき、昇圧コンバータ１０を介して蓄電装置Ｂへ回生される電力が制限されるので、昇圧コンバータ１０および蓄電装置Ｂの通電量が減少する。したがって、この実施の形態によれば、昇圧コンバータ１０および蓄電装置Ｂにおける電力損失が低減され、システムの全体効率が向上する。また、平滑コンデンサＣに蓄えられたエネルギーを用いて、モータジェネレータＭＧの次の力行動作（次の加速や発進等）に迅速に対応することが可能となる。

［変形例］
上記においては、システム電圧ＶＨが電圧指令値よりも高く、かつ、予め定められた上限電圧よりも低いとき、昇圧コンバータ１０を介して蓄電装置Ｂへ回生される電力を制限するものとしたが、上記条件のときは、昇圧コンバータ１０を介しての蓄電装置Ｂへの電力回生を停止してもよい。

この変形例における電動機駆動システムの全体構成は、図１に示した電動機駆動システム１００と同じである。

図５は、この変形例における制御装置３０により実行される制御のうち、本発明の特徴部分に関する部分の制御フローを示すフローチャートである。なお、このフローチャートに示される一連の処理も、一定時間毎または所定の条件が成立する毎に実行される。

図５を参照して、このフローチャートは、図２に示したフローチャートにおいて、ステップＳ５０に代えてステップＳ５５を含む。すなわち、ステップＳ４０において、電圧ＶＨが電圧指令値よりも高く、かつ、予め定められた上限電圧よりも低いと判定されると（ステップＳ４０においてＹＥＳ）、制御装置３０は、昇圧コンバータ１０を介しての蓄電装置Ｂへの電力回生を停止するように昇圧コンバータ１０を制御する（ステップＳ５５）。たとえば、制御装置３０は、昇圧コンバータ１０のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２をいずれもオフ状態に制御する。これにより、昇圧コンバータ１０を介して蓄電装置Ｂへ電力が回生されなくなるので、昇圧コンバータ１０および蓄電装置Ｂの通電量が減少する。

図６は、この変形例における電圧ＶＨおよび蓄電装置Ｂの入出力電流ＩＢ（リアクトル電流ＩＬ）の波形図である。なお、この図６では、比較のため、制御装置３０による上記の電力回生停止処理を実行しない従来制御における電圧ＶＨおよび電流ＩＢ（ＩＬ）の波形も併せて示される。

図６を参照して、時刻ｔ１において、運転者によりアクセルペダルが踏込まれ、モータジェネレータＭＧのトルク指令値（力行）が発生したものとする。そうすると、電圧指令値（図示せず、以下同じ。）が増加し、それに応じて蓄電装置Ｂから電流ＩＢが出力され、電圧ＶＨが増加する。

時刻ｔ２において、アクセルペダルが戻されると、モータジェネレータＭＧのトルク指令値が減少するので、電圧指令値は低下する。そうすると、従来制御であれば、昇圧コンバータ１０を介しての蓄電装置Ｂへの電力回生が行なわれ、負の電流ＩＢ（充電電流）が流れるとともに電圧ＶＨが低下する。一方、この実施の形態においては、昇圧コンバータ１０を介して蓄電装置Ｂへ電力が回生されないので、負の電流ＩＢ（充電電流）は発生せず、電圧ＶＨもほとんど低下しない（若干の低下は自然放電による。）。

その後、時刻ｔ３において、運転者によりアクセルペダルが再び踏込まれ、モータジェネレータＭＧのトルク指令値（力行）が発生したものとする。そうすると、電圧指令値が増加し、従来制御であれば、電圧指令値の増加に応じて蓄電装置Ｂから電流ＩＢが出力され、電圧ＶＨが増加する。一方、この実施の形態においては、電圧ＶＨが低下していないので、蓄電装置Ｂからの電流ＩＢの出力が抑制される。

すなわち、この変形例によれば、本発明の電流ＩＢの波形図における斜線部分の電流移動が回避される。その結果、昇圧コンバータ１０および蓄電装置Ｂの通電量が減少することによりシステムの全体効率が向上する。

なお、上記の実施の形態およびその変形例において、電動機駆動システム１００が搭載される車両は、モータジェネレータＭＧを唯一の走行用動力源とする電気自動車であってもよいし、走行用動力源としてエンジンをさらに搭載したハイブリッド自動車であってもよく、さらには、蓄電装置Ｂに加えて燃料電池をさらに搭載した燃料電池自動車であってもよい。

なお、上記において、モータジェネレータＭＧは、この発明における「電動機」の一実施例に対応し、インバータ２０は、この発明における「駆動装置」の一実施例に対応する。また、昇圧コンバータ１０は、この発明における「コンバータ」の一実施例に対応し、平滑コンデンサＣは、この発明における「コンデンサ」の一実施例に対応する。さらに、電圧センサ５６は、この発明における「電圧センサ」の一実施例に対応する。

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。

１０ 昇圧コンバータ、２０ インバータ、２２ Ｕ相アーム、２４ Ｖ相アーム、２６ Ｗ相アーム、３０ 制御装置、５２，５６ 電圧センサ、５４，５８，６０ 電流センサ、６２ 回転角センサ、１００ 電動機駆動システム、１０２ 電圧指令値生成部、１０４，１０８ 減算部、１０６ 電圧制御演算部、１１０ 電流制御演算部、１１２ 駆動信号生成部、１１４ キャリア生成部、１１６ サンプル／ホールド回路、１１８ 電流指令値制限部、１２０ スイッチ、１２２ 回生電力制限部、Ｂ 蓄電装置、ＰＬ１，ＰＬ２ 正極線、ＮＬ 負極線、Ｌ リアクトル、Ｑ１，Ｑ２，Ｑ１１〜Ｑ１６ スイッチング素子、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ１１〜Ｄ１６ ダイオード、Ｃ 平滑コンデンサ、ＭＧ モータジェネレータ。

Claims (5)

1. 充放電可能な蓄電装置と、
   力行モードまたは回生モードで電動機を駆動する駆動装置と、
   前記駆動装置と前記蓄電装置との間に設けられ、前記駆動装置の入力電圧を前記蓄電装置の電圧よりも高い電圧に昇圧可能に構成されたコンバータと、
   前記コンバータと前記駆動装置との間に設けられ、前記コンバータおよび前記駆動装置に並列に接続されるコンデンサと、
   前記駆動装置の入力電圧を検出する電圧センサと、
   前記駆動装置の入力電圧が目標電圧にな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、前記電圧センサによる検出電圧が、前記目標電圧よりも高く、かつ、予め定められた上限電圧よりも低いとき、前記コンバータを介して前記蓄電装置へ回生される電力を制限するように前記コンバータを制御する、電動機駆動システム。
2. 前記制御装置は、前記電圧センサによる検出電圧が、前記目標電圧よりも高く、かつ、前記上限電圧よりも低いとき、前記コンバータを介しての前記蓄電装置への電力の回生を停止するように前記コンバータを制御する、請求項１に記載の電動機駆動システム。
3. 前記制御装置は、前記電動機のトルクおよび回転数に基づいて前記目標電圧を設定する、請求項１または請求項２に記載の電動機駆動システム。
4. 前記上限電圧は、前記コンバータの耐電圧に基づいて決定される、請求項１から請求項３のいずれかに記載の電動機駆動システム。
5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載の電動機駆動システムを備える電動車両。

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