(57)【要約】【課題】電動機を制御する際に生じ得る昇圧損失を低減する。【解決手段】電動機の制御装置は、第１電動機（ＭＧ１）及び第２電動機（ＭＧ２）を含む電動機の制御装置であって、第１電動機に対応する第１インバータ（３０）と、第２電動機に対応する第２インバータ（４０）と、第１電動機及び第２電動機の各々に対して電力を入出力可能なバッテリ（１０）と、バッテリと、第１インバータ及び第２インバータとの間に設けられており、バッテリの電圧を昇圧する昇圧コンバータ（２０）と、第１電動機の中性点と昇圧コンバータ上流の正極側との連結及び遮断を相互に切替え可能な切替手段（ＳＷ０）とを備える。【選択図】図１
2015220811.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電動機及び第２電動機を含む電動機の制御装置であって、
前記第１電動機に対応する第１インバータと、
前記第２電動機に対応する第２インバータと、
前記第１電動機及び前記第２電動機の各々に対して電力を入出力可能なバッテリと、
前記バッテリと、前記第１インバータ及び前記第２インバータとの間に設けられており、前記バッテリの電圧を昇圧する昇圧コンバータと、
前記第１電動機の中性点と前記昇圧コンバータ上流の正極側との連結及び遮断を相互に切替え可能な切替手段と
を備えることを特徴とする電動機の制御装置。
【請求項２】
前記切替手段は、前記第２電動機が単独で駆動していると判断した場合に、前記第１電動機の中性点と前記昇圧コンバータ上流の正極側とを連結させることを特徴とする請求項１に記載の電動機の制御装置。
【請求項３】
前記第１電動機の回転をロックすることが可能な係合機構を更に備え、
前記切替手段は、前記係合機構によって前記第１電動機の回転がロックされている場合に、前記第２電動機が単独で駆動していると判断する
ことを特徴とする請求項２に記載の電動機の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばハイブリッド車両等の動力源として搭載される電動機の制御装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の制御装置として、ハイブリッド車両に搭載された２つの電動機の動作を夫々制御するものが知られている。例えば特許文献１では、２つの電動機の各々に対応する２つのインバータと、バッテリ電圧を昇圧する昇圧コンバータを備える制御装置が開示されている。また特許文献２では、内燃機関、２つの電動機及び動力分配機構からなる電気式無段変速機において、１つの電動機を係合機構で固定し固定変速モードを実現するものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２００５４１号公報
【特許文献２】特開２０１１−０５１５５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した特許文献２に記載されている技術において、固定変速モードを実現する場合には、第１電動機がシャットダウンされ、第２電動機のみが駆動される。この場合、第２電動機の駆動に必要な電圧を得るために昇圧コンバータが制御されるが、昇圧コンバータの電流値によっては昇圧損失が大きくなってしまうという技術的問題点が生ずる。
【０００５】
本発明は、例えば上記問題点に鑑みてなされたものであり、電動機を制御する際に生じ得る昇圧損失を好適に低減することが可能な電動機の制御装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
＜１＞
本発明の電動機の制御装置は、上記課題を解決するために、第１電動機及び第２電動機を含む電動機の制御装置であって、前記第１電動機に対応する第１インバータと、前記第２電動機に対応する第２インバータと、前記第１電動機及び前記第２電動機の各々に対して電力を入出力可能なバッテリと、前記バッテリと、前記第１インバータ及び前記第２インバータとの間に設けられており、前記バッテリの電圧を昇圧する昇圧コンバータと、前記第１電動機の中性点と前記昇圧コンバータ上流の正極側との連結及び遮断を相互に切替え可能な切替手段とを備える。
【０００７】
本発明の電動機の制御装置によれば、第１電動機及び第２電動機が夫々制御される。第１電動機及び第２電動機は、例えばハイブリッド車両等に搭載されるモータジェネレータとして構成されており、車両が走行するためのトルクを出力すると共に、入力トルクを利用して回生（発電）することが可能とされている。第１電動機及び第２電動機は、例えばプラネタリギア等の動力分割機構を介して連結されている。また、第１電動機及び第２電動機は、車両に他の動力源として搭載される内燃機関と連結されていてもよい。
【０００８】
本発明の電動機の制御装置は、第１電動機に対応する第１インバータと、第２電動機に対応する第２インバータを備えている。第１インバータ及び第２インバータは、直流電力を交流電力に変換して第１電動機及び第２電動機に供給する。より具体的には、第１インバータ及び第２インバータは、例えばＵ相、Ｖ相及びＷ相の３つの相を備える三相インバータとして構成されており、三相交流電動機として構成されている第１電動機及び第２電動機に対して、三相交流電力を供給する。
【０００９】
また、本発明の電動機の制御装置は、第１電動機及び第２電動機の各々に対して電力を入出力可能なバッテリを備えている。バッテリは、例えばリチウムイオン電池等として構成されており、第１電動機及び第２電動機の動力である直流電力を供給する。或いは、第１電動機及び第２電動機の回生によって得られた回生電力を蓄電する。
【００１０】
バッテリと、第１インバータ及び第２インバータとの間には、昇圧コンバータが設けられている。昇圧コンバータは、バッテリから供給される直流電力の電圧を昇圧して第１インバータ及び第２インバータに供給する。
【００１１】
本発明の電動機の制御装置は更に、第１電動機の中性点と昇圧コンバータ上流の正極側との連結及び遮断を相互に切替え可能な切替手段を備えている。切替手段は、例えば回路の連結及び遮断を切替え可能なスイッチを含んで構成されている。切替手段によって、第１電動機の中性点と昇圧コンバータ上流の正極側とが連結されると、第１電動機を昇圧回路として利用することが可能となる。即ち、昇圧コンバータと第１電動機を併用して昇圧を行うことが可能となる。これにより、昇圧回路の数が増加する分、昇圧コンバータに流れる電流値を低減でき、結果として昇圧損失を低減することができる。なお、切替手段によって、第１電動機の中性点と昇圧コンバータ上流の正極側とが遮断されると、第１電動機を通常通り電動機として利用することが可能となる。
【００１２】
以上説明したように、本発明の電動機の制御装置によれば、第１電動機を昇圧回路として利用することができるため、昇圧損失を好適に低減することが可能である。
【００１３】
＜２＞
本発明の電動機の制御装置の一態様では、前記切替手段は、前記第２電動機が単独で駆動していると判断した場合に、前記第１電動機の中性点と前記昇圧コンバータ上流の正極側とを連結させる。
【００１４】
この態様によれば、第２電動機が単独で駆動していると判断した場合、言い換えれば第１電動機が駆動していない（即ち、シャットダウンしている）場合に、第１電動機が昇圧回路として利用される。このため、第１電動機の本来の機能である電動機としての駆動を妨げずに、適切なタイミングで昇圧回路として機能させることができる。
【００１５】
＜３＞
上述した第２電動機が単独で駆動していると判断した場合に連結を実現する態様では、前記第１電動機の回転をロックすることが可能な係合機構を更に備え、前記切替手段は、前記係合機構によって前記第１電動機の回転がロックされている場合に、前記第２電動機が単独で駆動していると判断してもよい。
【００１６】
この場合、第１電動機は、例えば車両の走行状態等に応じて、係合機構により回転がロックされる。係合機構によって回転がロックされた第１電動機は、回転不能とされるため電動機として機能しない。よって、このような場合に第１電動機を昇圧回路として利用すれば、第１電動機の本来の機能である電動機としての駆動を妨げてしまうことを確実に防止できる。
【００１７】
本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための形態から明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施形態に係る電動機の制御装置の全体構成を示す回路図である。
【図２】ハイブリッド車両の駆動装置の全体構成を示す概略構成図である。
【図３】係合機構と動力分割機構との接続関係を示す概念図である。
【図４】モータジェネレータＭＧ１のロック時及び非ロック時の動作点を示す共線図である。
【図５】実施形態に係る電動機の制御装置による切替え制御を示すフローチャートである。
【図６】モータジェネレータＭＧ１ロック時の各部の動作を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の電動機の制御装置の実施形態について、図面に基づいて説明する。なお、以下では、本発明の電動機の制御装置が、ハイブリッド車両に搭載されるモータジェネレータ（後述するＭＧ１及びＭＧ２）を制御するものとして構成されている例を挙げて説明する。
【００２０】
＜装置構成＞
先ず、本実施形態に係る電動機の制御装置の全体構成について、図１を参照して説明する。ここに図１は、実施形態に係る電動機の制御装置の全体構成を示す回路図である。
【００２１】
図１において、本実施形態に係る電動機の制御装置は、「第１電動機」及び「第２電動機」の一例であるモータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２の動作を夫々制御する。モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２は、バッテリ等から供給される交流電力を受けて、ハイブリッド車両を推進させるための回転駆動力を発生する。また、モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２は、外部から回転力を受け、回生により交流電力を発電する。また、ここでの図示は省略しているが、モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２は、動力分割機構を介してエンジンにも連結される。そして、エンジンの発生する駆動力とモータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２の発生する駆動力とが最適な比率となるように制御される。なお、モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２のいずれか一方を専ら電動機として機能させ、他方のモータジェネレータを専ら発電機として機能させてもよい。
【００２２】
モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２は、バッテリ１０を電力供給源として構成されている。バッテリ１０は、例えばニッケル水素又はリチウムイオン等の二次電池や、電気二重層キャパシタ等の蓄電装置を含んで構成されており、直流電力を出力する。なお、バッテリ１０には、出力した電流を平滑化するための平滑コンデンサ１１が接続されている。
【００２３】
バッテリから出力された直流電力は、昇圧コンバータ２０で昇圧される。昇圧コンバータ２０は、リアクトルＬ１と、スイッチング素子Ｑ１及びＱ２と、ダイオードＤ１及びＤ２とを含んで構成されている。なお、昇圧コンバータ２０には、出力した電流を平滑化するための平滑コンデンサ１２が接続されている。
【００２４】
スイッチング素子Ｑ１及びＱ２は、例えば絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ：Insulated Gate Bipolar Transistor）、電力用ＭＯＳトランジスタ、或いは電力用バイポーラトランジスタ等により構成される。スイッチング素子Ｑ１及びＱ２に対しては、逆並列ダイオードＤ１及びＤ２が配置されている。リアクトルＬ１は、スイッチング素子Ｑ１及びＱ２の接続ノードに接続されている。
【００２５】
昇圧コンバータ２０において昇圧された直流電力は、第１インバータ３０及び第２インバータ４０により交流電力に変換される。なお、第１インバータ３０は、モータジェネレータＭＧ１に対応するものとして構成されている。また、第２インバータ４０は、モータジェネレータＭＧ２に対応するものとして構成されている。
【００２６】
第１インバータ３０は、Ｕ相上下アーム、Ｖ相上下アーム、及びＷ相上下アームを含んで構成される。各相上下アームは、複数のスイッチング素子Ｑ３〜Ｑ８から構成されている。より具体的には、Ｕ相上下アームは、スイッチング素子Ｑ３及びＱ４からなり、Ｖ相上下アームは、スイッチング素子Ｑ５及びＱ６からなり、Ｗ相上下アームは、スイッチング素子Ｑ７及びＱ８からなる。また、スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ８に対して、逆並列ダイオードＤ３〜Ｄ８がそれぞれ接続されている。第１インバータ３０を構成するスイッチング素子Ｑ３〜Ｑ８の接続ノードは、３相の永久磁石型同期電動機として構成されているモータジェネレータＭＧ１の、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３つのコイルの一端に接続されている。
【００２７】
第２インバータ４０は、第１インバータ４０と同様に、Ｕ相上下アーム、Ｖ相上下アーム、及びＷ相上下アームを含んで構成される。各相上下アームは、複数のスイッチング素子Ｑ９〜Ｑ１４から構成されている。より具体的には、Ｕ相上下アームは、スイッチング素子Ｑ９及びＱ１０からなり、Ｖ相上下アームは、スイッチング素子Ｑ１１及びＱ１２からなり、Ｗ相上下アームは、スイッチング素子Ｑ１３及びＱ１４からなる。また、スイッチング素子Ｑ９〜Ｑ１４に対して、逆並列ダイオードＤ９〜Ｄ１４がそれぞれ接続されている。第２インバータ４０を構成するスイッチング素子Ｑ９〜Ｑ１４の接続ノードは、３相の永久磁石型同期電動機として構成されているモータジェネレータＭＧ２の、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３つのコイルの一端に接続されている。
【００２８】
また本実施形態では特に、昇圧コンバータ２０の上流側と、モータジェネレータＭＧ１の中性点との間に切替えスイッチＳＷ０が設けられている。切替えスイッチＳＷ０は、本発明の「切替え手段」の一例であり、昇圧コンバータ２０の上流側と、モータジェネレータＭＧ１の中性点との間を連結及び遮断可能に構成されている。即ち、切替えスイッチＳＷ０がオンとされると、昇圧コンバータ２０の上流側と、モータジェネレータＭＧ１の中性点とが連結される。この場合、モータジェネレータＭＧ１のＵ相、Ｖ相、Ｗ相を昇圧回路として機能させることが可能となる。一方、切替えスイッチＳＷ０がオフとされると、昇圧コンバータ２０の上流側と、モータジェネレータＭＧ１の中性点とが遮断される。切替えスイッチＳＷ０の切替え制御については後に詳述する。
【００２９】
上述した各部位は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１００によって、その動作が制御される。ＥＣＵ１００は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶装置及び入出力バッファ等を含んで構成されており、ハイブリッド車両における各部の動作を統括的に制御する。
【００３０】
次に、上述したモータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２を含むハイブリッド車両の駆動装置の全体構成について、図２を参照して説明する。ここに図２は、ハイブリッド車両の駆動装置の全体構成を示す概略構成図である。
【００３１】
図２において、ハイブリッド車両の駆動装置は、エンジン２００、動力分割機構３００、モータジェネレータＭＧ１、モータジェネレータＭＧ２、減速機構４００及びドグクラッチ機構５００を備える。
【００３２】
エンジン２００は、例えばガソリンエンジンであり、ハイブリッド車両１の一動力源として機能するように構成されている。なお、不図示のクランク軸を介したエンジン２００の出力動力たるエンジントルクＴｅは、入力軸ＩＳに入力される。
【００３３】
動力分割機構３００は、中心部に設けられたサンギアＳ１と、サンギアＳ１の外周に同心円状に設けられたリングギアＲ１と、サンギアＳ１とリングギアＲ１との間に配置されてサンギアＳ１の外周を自転しつつ公転する複数のピニオンギアＰ１と、これら各ピニオンギアの回転軸を軸支するプラネタリキャリアＣ１とを備えた遊星歯車機構である。サンギアＳ１、リングギアＲ１及びプラネタリキャリアＣ１の各回転要素は、夫々動力分割機構３００の差動要素として機能する。
【００３４】
サンギアＳ１は、サンギア軸ＳＳを介してモータジェネレータＭＧ１に連結されており、その回転数は、モータジェネレータＭＧ１の回転数であるＭＧ１回転数Ｎｇと等価である。
【００３５】
リングギアＲ１は、駆動軸ＤＳ及び減速機構４００を介して車軸ＶＳに連結されている。減速機構４００は、デファレンシャルギア等を含む各種減速ギアから構成されるギア機構である。このため、リングギアＲ１の回転数は、車速Ｖに対し一義的な値を採る。また、駆動軸ＤＳには、モータジェネレータＭＧ２も連結されているため、リングギアＲ１の回転数は、モータジェネレータＭＧ２の回転数であるＭＧ２回転数Ｎｍと等価である。必然的に、ＭＧ２回転数Ｎｍもまた、車速Ｖに対し一義的な値を採る。なお、ここではモータジェネレータＭＧ２が駆動軸ＤＳに直結された構成となっているが、駆動軸ＤＳとモータジェネレータＭＧ２との間には、適宜変速装置や減速装置が介装されていてもよい。
【００３６】
プラネタリキャリアＣ１は、上述した入力軸ＩＳに連結されている。従って、プラネタリキャリアＣ１の回転数は、エンジン２００の回転数であるエンジン回転数Ｎｅと等価である。
【００３７】
動力分割機構３００は、係る構成の下で、エンジントルクＴｅを、プラネタリキャリアＣ１とピニオンギアＰ１とを介してサンギアＳ１及びリングギアＲ１に所定の比率（各ギア相互間のギア比に応じた比率）で分配する構成となっている。
【００３８】
この際、動力分割機構３００の動作を分かり易くするため、リングギアＲ１の歯数に対するサンギアＳ１の歯数としてのギア比ρを定義すると、エンジン２００からプラネタリキャリアＣ１に対しエンジントルクＴｅを作用させた場合にサンギアＳ１に作用するサンギア軸トルクＴｅｓは下記（１）式により、また駆動軸ＤＳに現れるエンジン直達トルクＴｅｐは下記（２）式により夫々表すことができる。
【００３９】
Ｔｅｓ＝Ｔｅ×ρ／（１＋ρ）・・・（１）
Ｔｅｐ＝Ｔｅ×１／（１＋ρ）・・・（２）
ドグクラッチ機構５００は、複数の係合要素を備え、これら複数の係合要素が相互に係合又は解放可能に構成された、「係合機構」の一例たる回転噛合式クラッチ装置である。
【００４０】
ドグクラッチ機構５００は、一対の係合要素として、例えばシャシやトランスミッションケース等の固定要素に対し相対回転不能に固定された環状のスリーブＳＬと、サンギア軸ＳＳに固定されサンギア軸ＳＳと一体に回転するハブＨＢとを備える。スリーブＳＬとハブＨＢとは、相互いに同軸配置されている。また、スリーブＳＬの内周面には等間隔に矩形状のドグ歯５１０が形成されており、ハブＨＢの外周面には等間隔に矩形状のドグ歯５２０が形成されている。
【００４１】
スリーブＳＬは、ＥＣＵ１００のクラッチ制御部１１０により駆動制御される不図示のアクチュエータにより、軸線方向に所定量ストロークすることができる。スリーブＳＬのストローク量Ｓｓｌが、所定の係合ストローク量Ｓｓｌｌｋに達すると、スリーブＳＬに形成されたドグ歯５１０とハブＨＢに形成されたドグ歯５２０とは相互に噛み合い、ドグクラッチ機構５００は係合状態となる。
【００４２】
一方、当該ストローク量Ｓｓｌが係合ストローク量Ｓｓｌｌｋに満たない状態では、これらドグ歯５１０及び５２０は相互に解放され、ドグクラッチ機構５００は解放状態となる。
【００４３】
ここで、ドグクラッチ機構５００によるモータジェネレータＭＧ１のロックについて、図３及び図４を参照して詳細に説明する。ここに図３は、係合機構と動力分割機構との接続関係を示す概念図である。また図４は、モータジェネレータＭＧ１のロック時及び非ロック時の動作点を示す共線図である。
【００４４】
図３において、既に説明したように、ドグクラッチ５００は、スリーブＳＬ及びハブＨＢの動作により、係合状態及び解放状態を実現できる。ここで、スリーブＳＬに形成されたドグ歯５１０とハブＨＢに形成されたドグ歯５２０とが相互に噛み合う係合状態では、ハブＨＢがスリーブＳＬを介して固定要素に固定されることから、サンギア軸ＳＳは回転不能にロックされる。このため、サンギア軸ＳＳを介してサンギアＳ１と連結されたモータジェネレータＭＧ１は回転不能なロック状態となる。一方、ドグ歯５１０及び５２０が相互に解放された解放状態では、ハブＨＢがスリーブＳＬを介して固定要素に固定されることがないから、サンギア軸ＳＳは回転可能となり、モータジェネレータＭＧ１もまた回転可能となる。
【００４５】
図４において、本実施形態に係るハイブリッド車両の変速モードは、ドグクラッチ機構５００の動作状態に応じて、固定変速モード又は無段変速モードのいずれかに制御される。動力分割機構３００は、相互に差動関係にある３個の回転要素により構築された回転二自由度の差動機構であり、サンギアＳ１（一義的にモータジェネレータＭＧ１）、プラネタリキャリアＣ１（一義的にエンジン２００）及びリングギアＲ１（一義的にモータジェネレータＭＧ２）のうち二要素の回転数が定まった場合に、残余の一回転要素の回転数が必然的に定まる構成となっている。
【００４６】
例えば、図４（ａ）において、車速Ｖと一義的な関係にあるモータジェネレータＭＧ２の動作点が動作点ｍ１であるとする。この場合、モータジェネレータＭＧ１の動作点が動作点ｇ１であれば、残余の回転要素であるプラネタリキャリアＣ１に連結されたエンジン２００の動作点は動作点ｅ１となる。
【００４７】
ここで、便宜的にリングギアＲ１の回転数が一定であるとすると、モータジェネレータＭＧ１の動作点を動作点ｇ２及び動作点ｇ３に変化させた場合には、エンジン２００の動作点は夫々動作点ｅ２及び動作点ｅ３へと変化する。即ち、動力分割機構３００では、モータジェネレータＭＧ１により、エンジン回転数Ｎｅを自由に変化させることができる。
【００４８】
この状態に対応する変速モードが無段変速モードである。無段変速モードでは、エンジン２００の動作点（この場合の動作点とは、エンジン回転数ＮｅとエンジントルクＴｅとの組み合わせによって規定されるエンジン２００の一動作条件を意味する）は、基本的に、エンジン２００の燃料消費率が実質最小となる最適燃費動作点に制御される。
【００４９】
無段変速モードにおいては、当然ながらＭＧ１回転数Ｎｇは可変である必要がある。従って、無段変速モードが選択される場合、ドグクラッチ機構５００は解放状態に制御される。
【００５０】
動力分割機構３００において、駆動軸ＤＳに先述した駆動軸直達トルクＴｅｐを供給するためには、先述したサンギア軸トルクＴｅｓと絶対値が等しく且つ符合が反転した反力トルク（即ち、負トルク）を、モータジェネレータＭＧ１から供給する必要がある。この場合、動作点ｇ１或いは動作点ｇ２といった、正回転領域の動作点において、ＭＧ１は正回転負トルクの電力回生状態（即ち、発電状態）となる。このように、無段変速モードにおいては、モータジェネレータＭＧ１を反力要素として機能させることにより、駆動軸ＤＳにエンジントルクＴｅの一部たる駆動軸直達トルクＴｅｐを供給しつつ、サンギア軸トルクＴｅｓを利用した発電を行うことができる。また、例えば、駆動軸ＤＳに供給される駆動軸直達トルクＴｅｐが要求トルクに対して不足する場合には、モータジェネレータＭＧ２の出力トルクであるＭＧ２トルクＴｍが駆動軸ＤＳに供給され、適宜トルクアシストが行われる。
【００５１】
一方、例えば高速軽負荷走行時等には、ＭＧ１回転数Ｎｇが、例えば動作点ｇ３等に相当する負回転領域の値となることがある。モータジェネレータＭＧ１は、サンギア軸トルクＴｅｓの反力トルクとして負トルクを出力しているから、この場合、モータジェネレータＭＧ１は、負回転負トルクの力行状態となる。即ち、この場合、モータジェネレータＭＧ１の出力トルクたるＭＧ１トルクＴｇは、ハイブリッド車両１の駆動トルクとして駆動軸ＤＳに伝達される。
【００５２】
このため、モータジェネレータＭＧ２は、駆動軸ＤＳに出力される過剰なトルクを吸収するべく正回転負トルクの電力回生状態に制御される。この状態においては、ＭＧ１トルクＴｇをモータジェネレータＭＧ２での電力回生に利用し、この回生電力によってモータジェネレータＭＧ１を力行駆動することになり、動力循環と称される非効率な電気パスが生じることとなる。動力循環が生じた状態では、ハイブリッド車両１のエネルギ効率が低下する。
【００５３】
そこで、本実施形態に係るハイブリッド車両では、例えば、予めこのような動力循環が生じ得るものとして定められた運転領域において、クラッチ制御部１１０によりドグクラッチ機構５００が係合状態に制御される。
【００５４】
図４（ｂ）には、その様子が示される。ドグクラッチ機構５００が係合状態となり、モータジェネレータＭＧ１が回転不能にロックされると、モータジェネレータＭＧ１の動作点は図示動作点ｇ０に固定される。
【００５５】
この場合、ＭＧ１回転数Ｎｇ（Ｎｇ＝０）と、車速Ｖと一義的なＭＧ２回転数Ｎｍとにより、残余のエンジン回転数Ｎｅは一義的に決定される（図示ｅ０参照）。即ち、モータジェネレータＭＧ１がロック状態になると、エンジン回転数Ｎｅと、車速Ｖと一義的なＭＧ２回転数Ｎｍとの速度比たる変速比は一定となる。このロック状態に対応する変速モードが固定変速モードである。固定変速モードでは、サンギア軸トルクＴｅｓに対抗する反力トルクを、ドグクラッチ機構５００を介して負担することができる。従って、モータジェネレータＭＧ１をシャットダウンさせることができ、ハイブリッド駆動装置１０における電気的損失を減少させることによって、エネルギ効率を向上させることができる。
【００５６】
＜動作説明＞
次に、本実施形態に係る電動機の制御装置の動作について、図５を参照して説明する。ここに図５は、実施形態に係る電動機の制御装置による切替え制御を示すフローチャートである。なお、以下では、本実施形態に係る電動機の制御装置に特有の制御である切替えスイッチＳＷ０の切替え時の制御について詳細に説明し、他の一般的な制御については説明を省略するものとする。
【００５７】
図５において、本実施形態に係る電動機の制御装置の動作時には、先ずモータジェネレータＭＧ１がシャットダウン中であるか否かが判定される（ステップＳ１０１）。具体的には、例えば上述したドグクラッチ機構５００によるモータジェネレータＭＧ１のロック動作が開始されているか否かが判定される。なお、モータジェネレータＭＧ１のロック機構を有しない構成では、例えば第１インバータ３０がシャットダウンしたか否かで判定してもよい。
【００５８】
モータジェネレータＭＧ１がシャットダウン中である場合（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）、切替えスイッチＳＷ０のＯＮ条件が成立したと判断される（ステップＳ１０２）。即ち、昇圧コンバータ２０の上流側とモータジェネレータＭＧ１の中性点とを連結させ、モータジェネレータＭＧ１を昇圧回路として機能させることが可能な状況であると判断される。
【００５９】
この場合、モータジェネレータＭＧ１を昇圧回路として機能させるためのデューティが算出される（ステップＳ１０３）。具体的には、モータジェネレータＭＧ１のＵ相のデューティＧｕ、Ｖ相のデューティＧｖ、及びＷ相のデューティＧｗが夫々算出される。これらのデューティＧｕ、Ｇｖ及びＧｗは、例えば昇圧目標と現在電圧との比として算出されればよい。言い換えれば、昇圧コンバータ２０のデューティＢと同じ値をそのまま適用してもよい。
【００６０】
他方、モータジェネレータＭＧ１がシャットダウン中でない場合（ステップＳ１０１：ＮＯ）、切替えスイッチＳＷ０のＯＦＦ条件が成立したと判断される（ステップＳ１０４）。即ち、昇圧コンバータ２０の上流側とモータジェネレータＭＧ１の中性点とを遮断し、モータジェネレータＭＧ１を通常通り電動機として機能させるべき状況であると判断される。この場合には、上述したステップＳ１０３のように昇圧用のデューティは算出されない。
【００６１】
なお、図５のフローチャートでは示されていないが、ステップＳ１０３において昇圧用のデュ−ティが算出された後には、実際に切替えスイッチＳＷ０のＯＮとされると共に、算出された昇圧用のデューティが適用される。これにより、昇圧コンバータ２０に加えて、モータジェネレータＭＧ１のＵ相、Ｖ相及びＷ相が昇圧回路として利用されることになる。
【００６２】
モータジェネレータＭＧ１のＵ相、Ｖ相及びＷ相が昇圧回路として機能する場合、各昇圧回路の電流値は単純計算で４分の１となる。即ち、４分の１の電流値での昇圧が４つの昇圧回路で行われることになる。ここで、昇圧損失は電流値の二乗に比例する。よって、昇圧コンバータ２０のみで昇圧を行う場合の損失を“１”とすると、昇圧コンバータ２０に加えて、モータジェネレータＭＧ１のＵ相、Ｖ相及びＷ相を昇圧回路として利用する場合の昇圧損失は、（１／４）２×４＝１／４となり、約７５％昇圧損失を低減できることになる。
【００６３】
ちなみに、モータジェネレータＭＧ１のＵ相、Ｖ相及びＷ相の全てを昇圧回路として利用せず、いずれか１相又は２相を昇圧回路として利用してもよい。この場合でも、昇圧コンバータ２０のみで昇圧する場合と比べると、昇圧損失を低減することができる。
【００６４】
次に、上述した切替え制御を行う場合の各部のパラメータ変動について、図６を参照して具体的に説明する。ここに図６は、モータジェネレータＭＧ１ロック時の各部の動作を示すタイムチャートである。なお、図６の開始時点では、モータジェネレータＭＧ１はロックされておらず、通常通り電動機として駆動しているものとする。
【００６５】
図６に示す例では、時刻ｔ０において、モータジェネレータＭＧ１をロックすべき状態であると判断され、ドグクラッチ機構５００に対して係合要求が出されている。このため、時刻ｔ０以降では、モータジェネレータＭＧ１の回転数が０ｒｐｍに向けて減少するよう制御されている。そして、時刻ｔ１においては、ドグクラッチ機構５００が係合され、モータジェネレータＭＧ１のロックが完了している。
【００６６】
時刻ｔ１以降は、モータジェネレータＭＧ１のトルクが０Ｎｍとなるように制御される。そして、モータジェネレータＭＧ１のトルクが０Ｎｍとなる時刻ｔ２では、モータジェネレータＭＧ１のＵ相、Ｖ相及びＷ相のデューティＧｕ、Ｇｖ及びＧｗが、夫々ゼロとされる。
【００６７】
その後、時刻ｔ３になると、切替えスイッチＳＷ０のＯＮとされると共に、モータジェネレータＭＧ１のＵ相、Ｖ相及びＷ相のデューティＧｕ、Ｇｖ及びＧｗが、昇圧コンバータ２０のデューティＢと同じ値に制御される。これにより、昇圧コンバータ２０に加えて、モータジェネレータＭＧ１のＵ相、Ｖ相及びＷ相が昇圧回路として機能することになる。
【００６８】
なお、本実施形態では、モータジェネレータＭＧ１がロックされていない状態からロックされている状態となる場合について説明したが、モータジェネレータＭＧ１がロックされている状態からロックされていない状態となる場合には、切替えスイッチＳＷ０がオンからオフとされ、ドグクラッチ機構５００を係合状態から解放状態とする制御が行われればよい。
【００６９】
以上説明したように、本実施形態に係る電動機の制御装置によれば、モータジェネレータＭＧ１を昇圧回路として利用することができるため、昇圧損失を好適に低減することが可能である。
【００７０】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う電動機の制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００７１】
１０  バッテリ
１１，１２  平滑コンデンサ
２０  昇圧コンバータ
３０  第１インバータ
４０  第２インバータ
１００  ＥＣＵ
２００  エンジン
３００  動力分割機構
５００  ドグクラッチ機構
ＭＧ１，ＭＧ２  モータジェネレータ
Ｌ１  リアクトル
ＳＷ０  切替えスイッチ
Ｑ１〜Ｑ１４  スイッチング素子
Ｄ１〜Ｄ１４  逆並列ダイオード
Ｂ  昇圧コンバータデューティ
Ｇｕ  Ｕ相デューティ
Ｇｖ  Ｖ相デューティ
Ｇｗ  Ｗ相デューティ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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