JP4948329B2

JP4948329B2 - モータ駆動装置およびモータ駆動装置の制御方法

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Publication number: JP4948329B2
Application number: JP2007218229A
Authority: JP
Inventors: 祐一林
Original assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-08-24
Filing date: 2007-08-24
Publication date: 2012-06-06
Anticipated expiration: 2027-08-24
Also published as: JP2009055676A

Description

この発明は、モータ駆動装置およびモータ駆動装置の制御方法に関し、特にモータを駆動するインバータに与える電圧を電圧コンバータで可変としたモータ駆動装置およびモータ駆動装置の制御方法に関する。

近年、環境に配慮した自動車として、従来のエンジンに加え、直流電源とインバータとインバータによって駆動されるモータとを動力源とするハイブリッド自動車が普及してきている。

モータを高速回転させるためには、モータで発生する逆起電力よりも高い電源電圧をモータのインバータに供給する必要がある。したがって通常は、高い電源電圧を供給するために高圧のバッテリを搭載する。しかし、効率向上のため、このような構成のハイブリッド自動車では、直流電源であるバッテリの電圧をあまり高くせず、バッテリの電圧を昇圧してインバータに供給する昇圧コンバータを搭載するものもある。昇圧コンバータは、逆起電圧が高くなるモータの高速回転時にモータを駆動するインバータに逆起電圧を超える高電圧を供給する。

特開２００６−２４６６５３号公報（特許文献１）は、昇圧コンバータの過電圧復帰時に、昇圧電圧が昇圧コンバータの低圧機器側の部品耐圧よりも低くなってから昇圧コンバータの動作を許可する旨開示する。
特開２００６−２４６６５３号公報

しかしながら、部品耐圧は部品の状態（たとえば、部品自体の温度等の特性や部品が置かれている環境等）に依存して変化する。したがって、最悪の状態すなわち部品耐圧が一番低くなる状態に合わせて昇圧コンバータの動作許可をするのでは、部品保護の観点からは好ましいが、昇圧コンバータの動作復帰するのが時間的に遅くなってしまう。

このため、過電圧から昇圧コンバータの動作を復帰させるときの許可電圧もそれに応じて変えることが望ましいが、特開２００６−２４６６５３号公報に開示された技術はこの点においてまだ改良の余地がある。

この発明の目的は、部品の保護を図るとともに速やかな動作復帰が可能なモータ駆動装置およびモータ駆動装置の制御方法を提供することである。

この発明は、要約すると、モータ駆動装置であって、車輪を駆動するためのモータと、モータを駆動するインバータと、蓄電装置と、蓄電装置の電圧を昇圧してインバータに第１の電圧を供給する電圧コンバータと、電圧コンバータからインバータに供給される第１の電圧を検出する電圧センサと、モータ駆動装置の状態を表わす値を検出する状態検出センサと、電圧センサの出力に応じてインバータおよび電圧コンバータの制御を行なう制御装置とを備える。制御装置は、第１の電圧が第１の閾値電圧を超えた場合には、電圧コンバータの動作を禁止し、その後第１の電圧が第１の閾値電圧より低い第２の閾値電圧以下に下がったときに電圧コンバータに対する動作の禁止を解除し、制御装置は、状態検出センサの出力に応じて第２の閾値電圧を変化させる。

好ましくは、状態検出センサは、気圧を検出するセンサを含む。
好ましくは、状態検出センサは、温度を検出するセンサを含む。

好ましくは、制御装置は、電圧コンバータの目標電圧を状態検出センサの出力に応じて変化させる。電圧コンバータに対する動作の禁止の解除時には、目標電圧と第２の閾値電圧とは等しい値に設定される。

この発明は他の局面に従うと、車輪を駆動するためのモータと、モータを駆動するインバータと、蓄電装置と、蓄電装置の電圧を昇圧してインバータに第１の電圧を供給する電圧コンバータと、電圧コンバータからインバータに供給される第１の電圧を検出する電圧センサと、モータ駆動装置の状態を表わす値を検出する状態検出センサとを含むモータ駆動装置の制御方法であって、第１の電圧が第１の閾値電圧を超えた場合には、電圧コンバータの動作を禁止するステップと、第１の電圧が第１の閾値電圧を超えた後、第１の電圧が第１の閾値電圧より低い第２の閾値電圧以下に下がったときに電圧コンバータに対する動作の禁止を解除するステップと、状態検出センサの出力に応じて第２の閾値電圧を変化させるステップとを備える。

好ましくは、制御方法は、電圧コンバータに対する動作の禁止の解除時には、電圧コンバータの目標電圧を状態検出センサの出力に応じて変化させ、かつ目標電圧と第２の閾値電圧とを等しい値に設定するステップをさらに備える。

本発明によれば、部品保護と速やかな昇圧コンバータの動作復帰の両立が可能となる。

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、本発明の実施の形態の車両１００の主たる構成を示す図である。なお車両１００は、モータとエンジンとを車両の駆動に併用するハイブリッド自動車であるが、本発明は、コンバータから供給される電力を用いインバータでモータ駆動、且つ、そのモータの駆動力で走行する車両であれば、どんな車両であっても適用することができる。

図１を参照して、車両１００は、バッテリＢと、接続部４０と、昇圧コンバータ１２と、平滑用コンデンサＣ１、Ｃ２と、放電用抵抗Ｒ２と、電圧センサ１３，２１と、負荷回路２３と、エンジン４と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、動力分割機構３と、車輪２と、制御装置３０とを含む。

車両１００は、さらに、電源ラインＰＬ１，ＰＬ２と、接地ラインＳＬと、バッテリＢの端子間の電圧ＶＢを検出する電圧センサ１０と、バッテリＢに流れる電流ＩＢを検出する電流センサ１１とを含む。バッテリＢとしては、たとえば、鉛蓄電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等の二次電池を用いることができる。

接続部４０は、バッテリＢの負極と接地ラインＳＬとの間に接続されるシステムメインリレーＳＭＲ３と、バッテリＢの正極と電源ラインＰＬ１との間に接続されるシステムメインリレーＳＭＲ２と、システムメインリレーＳＭＲ２と並列接続される直列に接続された抵抗Ｒ１およびシステムメインリレーＳＭＲ１とを含む。システムメインリレーＳＭＲ１〜ＳＭＲ３は、制御装置３０から与えられる制御信号ＣＯＮＴ１〜ＣＯＮＴ３にそれぞれ応じて導通／非導通状態が制御される。

コンデンサＣ１は、システムメインリレーＳＭＲ１〜ＳＭＲ３オン時において、バッテリＢの端子間電圧を平滑化する。コンデンサＣ１は、電源ラインＰＬ１と接地ラインＳＬ間に接続される。また、電源ラインＰＬ１と接地ラインＳＬ間には、電気負荷回路である電動エアコン４２とＤＣ／ＤＣコンバータ４４とが並列に接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ４４は、補機バッテリ４６を充電したり、図示しない補機負荷に電力を供給したりする。

電圧センサ２１は、コンデンサＣ１の両端間の電圧ＶＬを検知して制御装置３０に対して出力する。昇圧コンバータ１２は、コンデンサＣ１の端子間電圧を昇圧する。コンデンサＣ２は、昇圧コンバータ１２によって昇圧された電圧を平滑化する。電圧センサ１３は、平滑用コンデンサＣ２の端子間電圧ＶＨを検知して制御装置３０に出力する。放電用抵抗Ｒ２は、システム停止後に電圧ＶＨが確実にゼロに下げるために入れられている。

負荷回路２３は、インバータ１４および２２を含む。なお、負荷回路２３のインバータ１４、２２の耐圧（例えば９００Ｖ）に比べて電気負荷である電動エアコン４２、ＤＣ／ＤＣコンバータ４４の耐圧（たとえば６００Ｖ）は低い。インバータ１４は、昇圧コンバータ１２から与えられる直流電圧を三相交流に変換してモータジェネレータＭＧ１に出力する。

動力分割機構３は、エンジン４とモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２に結合されて、これらの間で動力を分配する機構である。たとえば動力分割機構としてはサンギヤ、プラネタリキャリヤ、リングギヤの３つの回転軸を有する遊星歯車機構を用いることができる。この３つの回転軸がエンジン４、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の各回転軸にそれぞれ接続される。

なおモータジェネレータＭＧ２の回転軸は、図示しない減速ギヤおよび差動ギヤによって車輪２に結合されている。また動力分割機構３の内部にモータジェネレータＭＧ２の回転軸に対する減速機をさらに組み込んでもよい。また、この減速機の減速比を切り替え可能に構成した変速機を組み込んでも良い。

昇圧コンバータ１２は、一方端が電源ラインＰＬ１に接続されるリアクトルＬ１と、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に直列に接続されるＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２と、ＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２にそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ１，Ｄ２とを含む。

リアクトルＬ１の他方端はＩＧＢＴ素子Ｑ１のエミッタおよびＩＧＢＴ素子Ｑ２のコレクタに接続される。ダイオードＤ１のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ１のコレクタと接続され、ダイオードＤ１のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ１のエミッタと接続される。ダイオードＤ２のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ２のコレクタと接続され、ダイオードＤ２のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ２のエミッタと接続される。

インバータ１４は、昇圧コンバータ１２から昇圧された電圧を受けて、たとえばエンジン４を始動させるために、モータジェネレータＭＧ１を駆動する。また、インバータ１４は、エンジン４から伝達される動力によってモータジェネレータＭＧ１で発電された電力を昇圧コンバータ１２に戻す。このとき昇圧コンバータ１２は、降圧回路として動作するように制御装置３０によって制御される。

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とを含む。Ｕ相アーム１５，Ｖ相アーム１６，およびＷ相アーム１７は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に並列に接続される。

Ｕ相アーム１５は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に直列接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ３，Ｑ４と、ＩＧＢＴ素子Ｑ３，Ｑ４とそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ３，Ｄ４とを含む。ダイオードＤ３のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ３のコレクタと接続され、ダイオードＤ３のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ３のエミッタと接続される。ダイオードＤ４のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ４のコレクタと接続され、ダイオードＤ４のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ４のエミッタと接続される。

Ｖ相アーム１６は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に直列接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ５，Ｑ６と、ＩＧＢＴ素子Ｑ５，Ｑ６とそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ５，Ｄ６とを含む。ダイオードＤ５のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ５のコレクタと接続され、ダイオードＤ５のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ５のエミッタと接続される。ダイオードＤ６のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ６のコレクタと接続され、ダイオードＤ６のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ６のエミッタと接続される。

Ｗ相アーム１７は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に直列接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ７，Ｑ８と、ＩＧＢＴ素子Ｑ７，Ｑ８とそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ７，Ｄ８とを含む。ダイオードＤ７のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ７のコレクタと接続され、ダイオードＤ７のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ７のエミッタと接続される。ダイオードＤ８のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ８のコレクタと接続され、ダイオードＤ８のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ８のエミッタと接続される。

各相のアームの中間点は、モータジェネレータＭＧ１の各相のコイルの一端に接続されている。すなわち、モータジェネレータＭＧ１は、三相の永久磁石同期モータであり、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３つのコイルは各々一方端が中点に共に接続されている。そして、Ｕ相コイルの他方端がＩＧＢＴ素子Ｑ３，Ｑ４の接続ノードに接続される。またＶ相コイルの他方端がＩＧＢＴ素子Ｑ５，Ｑ６の接続ノードに接続される。またＷ相コイルの他方端がＩＧＢＴ素子Ｑ７，Ｑ８の接続ノードに接続される。

なお、以上のＩＧＢＴ素子Ｑ１〜Ｑ８に代えてパワーＭＯＳＦＥＴ等の他の電力スイッチング素子を用いても良い。

電流センサ２４は、モータジェネレータＭＧ１に流れる電流をモータ電流値ＭＣＲＴ１として検出し、モータ電流値ＭＣＲＴ１を制御装置３０へ出力する。

インバータ２２は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬに接続されている。インバータ２２は、車輪２を駆動するモータジェネレータＭＧ２に対して昇圧コンバータ１２の出力する直流電圧を三相交流に変換して出力する。またインバータ２２は、回生制動に伴い、モータジェネレータＭＧ２において発電された電力を昇圧コンバータ１２に戻す。このとき昇圧コンバータ１２は、降圧回路として動作するように制御装置３０によって制御される。なお、インバータ２２の内部の構成は、図示しないがインバータ１４と同様であり、詳細な説明は繰返さない。

制御装置３０は、トルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２、モータ回転数ＭＲＮ１，ＭＲＮ２、電圧ＶＢ，ＶＨ、電流ＩＢの各値、モータ電流値ＭＣＲＴ１，ＭＣＲＴ２および起動指示ＩＧＯＮを受ける。そして制御装置３０は、昇圧コンバータ１２に対して昇圧指示、降圧指示および動作禁止等を含む指示を与える信号ＰＷＣを出力する。

さらに、制御装置３０は、インバータ１４に対して、駆動指示、回生指示および動作禁止指示等を含む指示を与える信号ＰＷＭ１を出力する。駆動指示は、昇圧コンバータ１２の出力である直流電圧をモータジェネレータＭＧ１を駆動するための交流電圧に変換させる指示である。また、回生指示は、モータジェネレータＭＧ１で発電された交流電圧を直流電圧に変換して昇圧コンバータ１２側に戻すための指示である。

同様に制御装置３０は、インバータ２２に対して、駆動指示、回生指示および動作禁止指示等を含む指示を与える信号ＰＷＭ２を出力する。駆動指示は、昇圧コンバータ１２の出力である直流電圧をモータジェネレータＭＧ２を駆動するための交流電圧に変換させる指示である。また、回生指示は、モータジェネレータＭＧ２で発電された交流電圧を直流電圧に変換して昇圧コンバータ１２側に戻すための指示である。

図２は、図１の制御装置３０の機能ブロック図である。なお、この制御装置３０は、ソフトウエアでもハードウエアでも実現が可能である。

図１、図２を参照して、制御装置３０は、ハイブリッド制御部３１と、モータジェネレータ制御部３２とを含む。

ハイブリッド制御部３１は、アクセルペダルの位置を検出するアクセルポジションセンサ２６からアクセル開度Ａｃｃを受け、車速センサ２８から車速に比例する車輪速Ｎｗを受け、水温センサ２７から冷却水の水温Ｔｗを受け、気圧センサから大気圧Ｐを受け、電圧センサ１３から信号ＶＨを受ける。

ハイブリッド制御部３１は、アクセル開度Ａｃｃ、車輪速Ｎｗおよび他の各種センサの出力に基づいて運転者の要求出力を算出し、図示しないバッテリＢを監視する電池監視ユニットから送られてくるバッテリの充電状態ＳＯＣを考慮し、トータルの出力を算出する。そして、ハイブリッド制御部３１は、ブレーキ要求も考慮しつつエンジン４、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２への駆動力の配分の演算を行ない、モータジェネレータＭＧ１を駆動する指令ＧＩ、モータジェネレータＭＧ２を駆動する指令ＭＩを出力する。

ハイブリッド制御部３１は、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２の回転数が高いほうにあわせて昇圧目標値を決定し、昇圧コンバータ１２を駆動する指令ＣＩを出力する。ハイブリッド制御部３１は、その高いほうの逆起電圧を超える電圧が発生可能な場合は、昇圧目標値を逆起電圧よりも高く設定し、逆起電圧よりも昇圧電圧上限値が低ければ、昇圧目標値を昇圧電圧上限値に設定するとともにモータジェネレータに対して弱め界磁制御を実行させて逆起電圧が昇圧電圧を超えないように制御する。

駆動指令を出す一方で、ハイブリッド制御部３１は、電圧センサ１３から送られてくる信号ＶＨをＡ／Ｄ変換器３４を用いて一定時間毎にディジタル値に変換し、レジスタ３５に保持する。そしてそのディジタル値を監視することにより、動作禁止信号ＣＳＤＮ，ＭＳＤＮ，ＧＳＤＮをモータジェネレータ制御部３２に送信する。

モータジェネレータ制御部３２は、駆動指令ＧＩを受けてＰＷＭ処理を行ないインバータ１４中のＩＧＢＴ素子Ｑ３〜Ｑ８の駆動信号の元となる信号を発生させるジェネレータ制御部５４と、駆動指令ＭＩを受けてＰＷＭ処理を行ないインバータ２２中のＩＧＢＴ素子の駆動信号の元となる信号を発生させるモータ制御部５５と、昇圧指令ＣＩを受けてＰＷＭ処理を行ない昇圧コンバータ１２中のＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２の駆動信号の元となる信号を発生させる昇圧コンバータ制御部５６とを含む。

モータジェネレータ制御部３２は、さらに、ジェネレータ制御部５４の出力を禁止信号ＧＳＤＮによって遮断するゲート遮断部５７と、モータ制御部５５の出力を禁止信号ＭＳＤＮによって遮断するゲート遮断部５８と、昇圧コンバータ制御部５６の出力を禁止信号ＣＳＤＮによって遮断するゲート遮断部５９とを含む。

ハイブリッド制御部３１は、冷却水の水温Ｔｗに基づいてＶＨ過電圧検出閾値ＶＨｏｖを算出する。電圧センサ１３において検出される電圧ＶＨがＶＨ過電圧検出閾値ＶＨｏｖを超えると、過電圧と判定され、ハイブリッド制御部３１がこれを検出して禁止信号ＧＳＤＮ、ＭＳＤＮ、ＣＳＤＮを活性化させて昇圧コンバータ１２、インバータ１４およびインバータ２２をシャットダウンする。

電圧ＶＨが所定の過電圧より下がってきた場合、前述の所定の過電圧より電圧ＶＨが低下してもシャットダウンは直ちには解除されず、それぞれ禁止信号ＧＳＤＮ、ＭＳＤＮ、ＣＳＤＮの活性化（ゲート遮断状態）は維持される。

そして、ハイブリッド制御部３１は、水温センサ２７の出力する水温Ｔｗおよび気圧センサ２９の出力する大気圧Ｐに基づいて、電圧ＶＨが低下したときに昇圧コンバータ１２の動作を復帰させる閾値電圧を定める。またこの閾値電圧は、動作復帰後の電圧ＶＨの目標電圧と一致させる。これにより、昇圧コンバータに対する動作の禁止の解除時に電圧が急変することが避けられ、昇圧コンバータの過電流やバッテリへの過充電を防止することができる。また、電圧ＶＨの目標電圧および復帰閾値電圧を温度および大気圧に基づいて可変としたので、部品耐圧に一致した昇圧コンバータの性能を発揮できる。

以上図２で説明した制御装置３０は、コンピュータを用いてソフトウエアで実現することも可能である。

図３は、制御装置３０としてコンピュータ１８０を用いた場合の一般的な構成を示した図である。

図３を参照して、コンピュータ１８０は、ＣＰＵ１８５と、Ａ／Ｄ変換器１８１と、ＲＯＭ１８２と、ＲＡＭ１８３と、インターフェース部１８４とを含む。

Ａ／Ｄ変換器１８１は、各種センサの出力等のアナログ信号ＡＩＮをディジタル信号に変換してＣＰＵ１８５に出力する。またＣＰＵ１８５はデータバスやアドレスバス等のバス１８６でＲＯＭ１８２と、ＲＡＭ１８３と、インターフェース部１８４に接続されデータ授受を行なう。

ＲＯＭ１８２は、たとえばＣＰＵ１８５で実行されるプログラムや参照されるマップ等のデータが格納されている。ＲＡＭ１８３は、たとえばＣＰＵ１８５がデータ処理を行なう場合の作業領域であり、各種変数を一時的に記憶する。

インターフェース部１８４は、たとえば他のＥＣＵとの通信を行なったり、ＲＯＭ１８２として電気的に書換可能なフラッシュメモリ等を使用した場合の書換データの入力などを行なったり、メモリカードやＣＤ−ＲＯＭ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体からのデータ信号ＳＩＧの読込みを行なったりする。

なお、ＣＰＵ１８５は、入出力ポートからデータ入力信号ＤＩＮやデータ出力信号ＤＯＵＴを授受する。

制御装置３０は、このような構成に限られるものでなく、複数のＣＰＵを含んで実現されるものであっても良い。

図４は、制御装置３０が実行する処理の制御構造を示すフローチャートである。
図１、図４を参照して、まずステップＳ１において制御装置３０は、冷却水の水温Ｔｗに基づいてＶＨ過電圧検出閾値ＶＨｏｖを算出する。たとえば、実験に基づいて水温Ｔｗと閾値ＶＨｏｖとを対応付けたマップを予め用意しておく。そして、ステップＳ１において図２の水温センサの出力に基づいてマップを参照して閾値ＶＨｏｖを求めればよい。

図５は、ＶＨ過電圧検出閾値のマップの一例を示した図である。
図５において、横軸がインバータや電圧コンバータを冷却する冷却水の水温であり、縦軸がＶＨ過電圧検出閾値ＶＨｏｖである。そして、図５に示した冷却水の水温が上昇するにつれて電圧ＶＨｏｖが階段状に増加し、水温が上昇しているときと下降しているときでヒステリシスを２箇所で設けているが、単純な階段状の線としても良い。また、特に階段状でなくても電圧ＶＨｏｖは、直線的または曲線的に変化しても良い。

図４のステップＳ１に続いて、ステップＳ２において、電圧センサ１３によって測定された電圧ＶＨがＶＨ過電圧検出閾値ＶＨｏｖより大きいか否かが判断される。ＶＨ＞ＶＨｏｖが成立しなければ、電圧ＶＨが過電圧ではないのでステップＳ７においてこのフローチャートの処理は終了する。一方、ステップＳ２においてＶＨ＞ＶＨｏｖが成立した場合には、ステップＳ３に処理が進む。

ステップＳ３では、インバータや電圧コンバータのＩＰＭ（Intelligent Power Module）が耐圧を超えて破損するのを防止するため、インバータや電圧コンバータのゲート遮断を行なう。ゲート遮断とは、たとえば、ＩＧＢＴ素子等のゲートを非活性化状態に固定し活性化を禁止することなどが該当する。

続いて、ステップＳ４において、水温センサ２７で測定された水温Ｔｗと気圧センサ２９で測定された大気圧Ｐとに基づいて、ゲート許可判定閾値ＶＨａを算出する。そして、ステップＳ５において電圧ＶＨがゲート許可判定閾値ＶＨａより低くなったか否かが判断される。なお、ゲート許可判定閾値ＶＨａは、ゲート遮断が解除されたときの電圧ＶＨの目標電圧ＶＨ＊として採用される。

図６は、図４のステップＳ４で定められるゲート許可判定閾値について設定する処理を示したブロック図である。

図６を参照して、マップ２０２には、横軸に冷却水の水温、縦軸に電圧が規定されている。そして、水温センサ２７で測定された水温を入力することにより対応する昇圧電圧上限値がマップ２０２から出力される。たとえば、インバータや電圧コンバータのＩＰＭの耐圧（耐電圧）は、温度によって変化する特性を有している。あるＩＰＭの例では、低温において耐電圧が低くなる。

一方、マップ２０４には、横軸に大気圧が規定され、縦軸に電圧が規定されている。そして、気圧センサ２９で測定した大気圧を入力することにより対応する昇圧電圧上限値がマップ２０４から出力される。たとえば、モータジェネレータの耐圧（耐電圧）は、大気圧によって変化する特性を有している。あるモータジェネレータの例では、大気圧が下がると耐電圧が低くなる。

こうして、マップ２０２および２０４から２つの昇圧電圧上限値の候補が出力されると、ブロック２０６において、２つの昇圧電圧上限値の候補のうちの電圧が小さいほうをゲート許可判定閾値ＶＨａとして決定する。

このようにして図４のステップＳ４においてゲート許可判定閾値ＶＨａが設定されると、ステップＳ５では、電圧ＶＨがゲート許可判定閾値ＶＨａより小さくなったか否かが判断される。ＶＨ＜ＶＨａが成立しない場合には、再び処理はステップＳ３に戻り、ステップＳ３のゲート遮断状態のまま、ステップＳ４の閾値の算出とステップＳ５のＶＨ電圧の判定が繰返される。

電圧ＶＨが降下し、ＶＨ＜ＶＨａが成立した場合には、ステップＳ５からステップＳ６に処理が進む。ステップＳ６では、ゲート許可、つまり図１の昇圧コンバータ１２のスイッチング素子であるＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２のゲートのオン／オフのスイッチングが許可される。これにより、昇圧コンバータ１２は昇圧動作が可能となる。このとき、昇圧コンバータ１２の電圧ＶＨの目標値ＶＨ＊は当初ＶＨａに設定される。こうすることにより、昇圧コンバータ１２に過電流が流れたり、バッテリＢに過充電が発生したりすることを避けることができる。

ステップＳ６でゲート許可がなされると、ステップＳ７で処理が終了となる。
図７は、本実施の形態の過電圧保護とその解除について説明するための波形図である。

図７を参照して、ＶＨ過電圧検出閾値ＶＨｏｖは、この値を電圧ＶＨが超えると電圧コンバータのゲートが遮断される閾値である。ＶＨ過電圧検出閾値ＶＨｏｖは、図４のステップＳ１で設定され、冷却水の水温によって変化する値である。

昇圧電圧上限値ＶＨｍａｘは、水温や大気圧の変化にかかわらず、この値を昇圧電圧目標値ＶＨ＊が超えない電圧である。

ゲート許可判定閾値ＶＨａは、電圧ＶＨの過電圧が検出された後に、電圧ＶＨが電圧コンバータやインバータのゲート遮断によって次第に降下した場合に、どのくらい電圧ＶＨが降下したら再び電圧コンバータの運転を許可するかを示す閾値である。このゲート許可判定閾値ＶＨａは、ＶＨｍａｘよりも低く、かつ大気圧および水温によって変化するように図４のステップＳ４において定められている。

時刻ｔ０では、昇圧目標電圧とゲート許可電圧は等しくＶＨａに設定されている。しかし、何らかの原因によって電圧ＶＨが時刻ｔ０〜ｔ１の間上昇し、時刻ｔ１にはＶＨ過電圧検出閾値ＶＨｏｖを超えてしまう場合があったとする。

すると、時刻ｔ１において図４のステップＳ２からステップＳ３に処理が進んだ結果、ゲート遮断指令ＣＳＤＮが活性化される。これにより、昇圧コンバータ１２のＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２はともにオフ状態に固定され昇圧動作は禁止される。

電圧ＶＨは、時刻ｔ２の手前でＶＨ過電圧検出閾値ＶＨｏｖよりも低くなるが、ゲート遮断指令ＣＳＤＮの活性化は、時刻ｔ１〜ｔ２の間維持される。

そして時刻ｔ２において、電圧ＶＨがゲート許可判定閾値ＶＨａよりも小さくなると、ゲート遮断指令ＣＳＤＮは解除され、ゲート許可状態になる。ここで、ゲート許可直後の電圧ＶＨが目標電圧ＶＨ＊と離れていると、電圧コンバータに過電流が発生したり、バッテリに過充電が誘発されたりする恐れがある。しかし、本実施の形態では、ゲート許可直後には、昇圧目標電圧ＶＨ＊は、ゲート許可判定閾値ＶＨａに等しく設定される。これにより、電圧コンバータが電圧ＶＨを目標電圧ＶＨ＊に合わせるために過電流が流れることが防止される。

最後に、再び図１等を参照して本実施の形態について総括的に説明する。本実施の形態に開示されるモータ駆動装置は、車輪を駆動するためのモータ（モータジェネレータＭＧ２）と、モータを駆動するインバータ２２と、蓄電装置であるバッテリＢと、蓄電装置の電圧を昇圧してインバータ２２に第１の電圧ＶＨを供給する電圧コンバータ（昇圧コンバータ１２）と、電圧コンバータからインバータに供給される第１の電圧ＶＨを検出する電圧センサ１３と、モータ駆動装置の状態を表わす値を検出する状態検出センサ（図３：水温センサ２７、気圧センサ２９）と、電圧センサ１３の出力に応じてインバータ２２および電圧コンバータの制御を行なう制御装置３０とを備える。なお、モータ駆動装置の状態を表わす値とは、たとえば、昇圧コンバータの昇圧電圧上限値に影響を与える値である。制御装置３０は、第１の電圧ＶＨが第１の閾値電圧（ＶＨｏｖ）を超えた場合には、電圧コンバータの動作を禁止し、その後第１の電圧ＶＨが第１の閾値電圧より低い第２の閾値電圧（ＶＨａ）以下に下がったときに電圧コンバータに対する動作の禁止を解除する。このとき制御装置３０は、状態検出センサの出力に応じて第２の閾値電圧（ＶＨａ）を変化させる。

好ましくは、上記の状態検出センサは、大気圧を検出する気圧センサ２９を含む。
好ましくは、状態検出センサは、温度を検出する水温センサ２７を含む。

好ましくは、制御装置３０は、電圧コンバータの目標電圧を状態検出センサの出力に応じて変化させる。電圧コンバータに対する動作の禁止の解除時には、目標電圧ＶＨ＊と第２の閾値電圧（ＶＨａ）とは等しい値に設定される。

図１および図４に示すように、この発明は他の局面に従うと、車輪を駆動するためのモータ（モータジェネレータＭＧ２）と、モータを駆動するインバータ２２と、蓄電装置であるバッテリＢと、蓄電装置の電圧を昇圧してインバータに第１の電圧ＶＨを供給する電圧コンバータ（昇圧コンバータ１２）と、電圧コンバータからインバータ２２に供給される第１の電圧ＶＨを検出する電圧センサ１３と、モータ駆動装置の状態を表わす値を検出する状態検出センサ（図３：水温センサ２７、気圧センサ２９）とを含むモータ駆動装置の制御方法であって、第１の電圧が第１の閾値電圧を超えた場合には、電圧コンバータの動作を禁止するステップ（ステップＳ２，Ｓ３）と、第１の電圧が第１の閾値電圧を超えた後、第１の電圧が第１の閾値電圧より低い第２の閾値電圧以下に下がったときに電圧コンバータに対する動作の禁止を解除するステップ（ステップＳ５）と、状態検出センサの出力に応じて第２の閾値電圧を変化させるステップ（ステップＳ４）とを備える。なお、モータ駆動装置の状態を表わす値とは、たとえば、昇圧コンバータの昇圧電圧上限値に影響を与える値である。

好ましくは、制御方法は、電圧コンバータに対する動作の禁止の解除時には、電圧コンバータの目標電圧を状態検出センサの出力に応じて変化させ、かつ目標電圧と第２の閾値電圧とを等しい値に設定するステップ（ステップＳ６）をさらに備える。

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。

本発明の実施の形態の車両１００の主たる構成を示す図である。図１の制御装置３０の機能ブロック図である。制御装置３０としてコンピュータ１８０を用いた場合の一般的な構成を示した図である。制御装置３０が実行する処理の制御構造を示すフローチャートである。ＶＨ過電圧検出閾値のマップの一例を示した図である。図４のステップＳ４で定められるゲート許可判定閾値について設定する処理を示したブロック図である。本実施の形態の過電圧保護とその解除について説明するための波形図である。

符号の説明

２車輪、３動力分割機構、４エンジン、１０，１３，２１電圧センサ、１１，２４電流センサ、１２昇圧コンバータ、１４，２２インバータ、１５Ｕ相アーム、１６Ｖ相アーム、１７Ｗ相アーム、２３負荷回路、２６アクセルポジションセンサ、２７水温センサ、２８車速センサ、２９気圧センサ、３０制御装置、３１ハイブリッド制御部、３２モータジェネレータ制御部、３４，１８１Ａ／Ｄ変換器、３５レジスタ、４０接続部、４２電動エアコン、４４ＤＣ／ＤＣコンバータ、４６補機バッテリ、５４ジェネレータ制御部、５５モータ制御部、５６昇圧コンバータ制御部、５７〜５９ゲート遮断部、１００車両、１８０コンピュータ、１８４インターフェース部、１８６バス、２０２，２０４マップ、２０６ブロック、Ｂバッテリ、Ｃ１，Ｃ２コンデンサ、Ｄ１〜Ｄ８ダイオード、Ｌ１リアクトル、ＭＧ１，ＭＧ２モータジェネレータ、ＰＬ１，ＰＬ２電源ライン、Ｑ１〜Ｑ８ＩＧＢＴ素子、Ｒ１抵抗、Ｒ２放電用抵抗、ＳＬ接地ライン、ＳＭＲ１〜ＳＭＲ３システムメインリレー。

Claims

モータ駆動装置であって、
車輪を駆動するためのモータと、
前記モータを駆動するインバータと、
蓄電装置と、
前記蓄電装置の電圧を昇圧して前記インバータに第１の電圧を供給する電圧コンバータと、
前記電圧コンバータから前記インバータに供給される前記第１の電圧を検出する電圧センサと、
前記モータ駆動装置の部品耐圧に影響を与える値を検出する状態検出センサと、
前記電圧センサの出力に応じて前記インバータおよび前記電圧コンバータの制御を行なう制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記第１の電圧が第１の閾値電圧を超えた場合には、前記電圧コンバータの動作を禁止し、その後前記第１の電圧が前記第１の閾値電圧より低い第２の閾値電圧以下に下がったときに前記電圧コンバータに対する動作の禁止を解除し、
前記制御装置は、前記状態検出センサの出力に応じて、前記電圧コンバータの目標電圧と前記第２の閾値電圧とを変化させ、
前記電圧コンバータに対する動作の禁止の解除時には、前記目標電圧と前記第２の閾値電圧とは等しい値に設定される、モータ駆動装置。
前記状態検出センサは、気圧を検出するセンサを含む、請求項１に記載のモータ駆動装置。
前記状態検出センサは、温度を検出するセンサを含む、請求項１または２に記載のモータ駆動装置。
モータ駆動装置の制御方法であって、前記モータ駆動装置は、車輪を駆動するためのモータと、前記モータを駆動するインバータと、蓄電装置と、前記蓄電装置の電圧を昇圧して前記インバータに第１の電圧を供給する電圧コンバータと、前記電圧コンバータから前記インバータに供給される前記第１の電圧を検出する電圧センサと、前記モータ駆動装置の部品耐圧に影響を与える値を検出する状態検出センサとを含み、
前記第１の電圧が第１の閾値電圧を超えた場合には、前記電圧コンバータの動作を禁止するステップと、
前記第１の電圧が第１の閾値電圧を超えた後、前記第１の電圧が前記第１の閾値電圧より低い第２の閾値電圧以下に下がったときに前記電圧コンバータに対する動作の禁止を解除するステップと、
前記状態検出センサの出力に応じて前記第２の閾値電圧を変化させるステップと、
前記電圧コンバータに対する動作の禁止の解除時には、前記電圧コンバータの目標電圧を前記状態検出センサの出力に応じて変化させ、かつ前記目標電圧と前記第２の閾値電圧とを等しい値に設定するステップとを備える、モータ駆動装置の制御方法。
前記状態検出センサは、気圧を検出するセンサを含む、請求項４に記載のモータ駆動装置の制御方法。
前記状態検出センサは、温度を検出するセンサを含む、請求項４または５に記載のモータ駆動装置の制御方法。