(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行用の電動機と、
前記電動機を駆動する駆動装置と、
前記駆動装置へ給電するための電力線と、
走行用の電力を蓄える蓄電装置と、
前記蓄電装置と前記電力線との間に設けられ、リアクトルを用いて前記電力線の電圧を前記蓄電装置の電圧以上に変換する昇圧装置と、
前記電力線に接続され、前記電力線の電圧を平滑化するコンデンサと、
前記電力線の電圧を検出する電圧センサとを備え、
前記昇圧装置は、
前記電力線に接続される上アームと、
前記上アームと前記蓄電装置の負極との間に接続される下アームと、
前記上アームおよび前記下アームの接続点と前記蓄電装置の正極との間に接続される前記リアクトルとを含み、
前記上アームが導通状態のときに、前記コンデンサおよび前記リアクトルによってＬＣ回路が形成され、さらに
前記電力線の過電圧または前記過電圧の検出異常が発生した場合に、前記ＬＣ回路が共振し得る共振条件の非成立時は、前記共振条件の成立時よりも前記昇圧装置による昇圧の変化率を小さくする制御装置とを備える電動車両。
【請求項２】
前記制御装置は、前記電力線の電圧の上昇率が大きいことを示す所定値を前記電圧センサの検出値の上昇率が超えると、前記駆動装置を停止する、請求項１に記載の電動車両。
【請求項３】
前記制御装置は、前記電圧センサの故障時、前記上アームを導通状態に制御する、請求項１または２に記載の電動車両。
【請求項４】
前記制御装置は、前記電力線の過電圧または前記過電圧の検出異常が発生すると、前記昇圧装置により昇圧する前記電力線の電圧の上限を、前記過電圧またはその検出異常の非発生時よりも低くする、請求項１から３のいずれかに記載の電動車両。
【請求項５】
前記共振条件は、前記ＬＣ回路が共振し得る共振域に基づいて設定される所定範囲内に前記電動機の回転数が含まれるときに成立する、請求項１から４のいずれかに記載の電動車両。
【請求項６】
電動車両の制御方法であって、
前記電動車両は、
走行用の電動機と、
前記電動機を駆動する駆動装置と、
前記駆動装置へ給電するための電力線と、
走行用の電力を蓄える蓄電装置と、
前記蓄電装置と前記電力線との間に設けられ、リアクトルを用いて前記電力線の電圧を前記蓄電装置の電圧以上に変換する昇圧装置と、
前記電力線に接続され、前記電力線の電圧を平滑化するコンデンサとを備え、
前記昇圧装置は、
前記電力線に接続される上アームと、
前記上アームと前記蓄電装置の負極との間に接続される下アームと、
前記上アームおよび前記下アームの接続点と前記蓄電装置の正極との間に接続される前記リアクトルとを含み、
前記上アームが導通状態のときに、前記コンデンサおよび前記リアクトルによってＬＣ回路が形成され、
前記制御方法は、
前記電力線の過電圧または前記過電圧の検出異常が発生した場合に、
前記ＬＣ回路が共振し得る共振条件が成立しているか否かを判定するステップと、
前記共振条件の非成立時は、前記共振条件の成立時よりも前記昇圧装置による昇圧の変化率を小さくするステップとを含む、電動車両の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電動車両およびその制御方法に関し、特に、走行用の電力を蓄える蓄電装置と電動機を駆動する駆動装置との間に昇圧装置を備える電動車両およびその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
環境に配慮した車両として、電気自動車やハイブリッド自動車などの電動車両が注目されている。電気自動車は、走行用の電力を蓄える蓄電装置とインバータとインバータによって駆動される電動機とを走行用の動力源として搭載する。ハイブリッド自動車は、従来の内燃機関に加え、蓄電装置とインバータと電動機とを走行用の動力源として搭載する。
【０００３】
上記のような電動車両において、蓄電装置とインバータとの間に、インバータの入力電圧を蓄電装置の電圧以上に昇圧する昇圧コンバータを備えた電動車両が知られている。
【０００４】
特開２００９−２２５６３３号公報（特許文献１）は、そのような昇圧コンバータを備える電動機駆動制御装置を開示する。昇圧コンバータは、リアクトルとスイッチング素子とを含む昇圧チョッパ回路によって構成される。昇圧コンバータのバッテリ側とインバータ側とには、平滑コンデンサが設けられる。この平滑コンデンサと昇圧コンバータのリアクトルとによりＬＣ回路が構成される。そして、この電動機駆動制御装置においては、モータの目標動作点が上記ＬＣ回路において共振が発生する所定領域に含まれるとき、インバータ側の電圧がバッテリ側の電圧よりも高くなるように昇圧コンバータが制御されるとともに、正弦波ＰＷＭ制御方式を用いてインバータが制御される。
【０００５】
この電動機駆動制御装置によれば、昇圧コンバータにおける共振の発生に起因した不具合の発生を抑制しつつ、電動機の出力やエネルギー効率の向上を図ることができるとされる（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２２５６３３号公報
【特許文献２】特開２００８−３１２３０６号公報
【特許文献３】特開２０１０−１２８２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
電圧センサの異常など所定の条件が成立すると、昇圧コンバータの上アームをオン状態にして走行する退避走行（以下「上アームオン走行」とも称する。）が行なわれる。上アームオン走行中は、昇圧コンバータによりインバータ入力電圧を高められないので、インバータの変調率をＰＷＭ制御方式よりも高められる矩形波電圧制御方式によってインバータを制御することにより、電動機の高トルクが実現される。
【０００８】
ところで、矩形波電圧制御方式では、電動機の回転数に依存した矩形波電圧が印加されるので、電動機の回転数に依存したトルクリップルが発生し、このトルクリップルに応じた電圧リップルが発生する。ここで、上アームオン走行時は、平滑コンデンサと昇圧コンバータのリアクトルとが完全に導通することによりＬＣ回路が形成されるので、電圧リップルの変動周波数がＬＣ回路の共振周波数に近づくと、電圧リップルに誘引されてそのＬＣ回路が共振する。そこで、上アームオン走行中にＬＣ回路において共振が発生する所定領域にモータの目標動作点が含まれる場合、電動機のトルクを制限することにより矩形波電圧制御方式から正弦波ＰＷＭ制御方式にインバータ制御を切替えてＬＣ回路の共振を回避し得る。しかしながら、矩形波電圧制御を一律に禁止にすると、退避走行の走行性能が低下する。
【０００９】
昇圧コンバータを作動可能な場合には、特開２００９−２２５６３３号公報に記載の電動機駆動制御装置のように、昇圧コンバータを作動させることでＬＣ回路における共振の発生を回避できる。しかしながら、この状況下においては、過電圧等の何らかの異常が発生しているのであり、昇圧コンバータを作動させる場合には、過電圧の発生を抑制するための適切な対策が必要である。
【００１０】
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り、その目的は、昇圧装置を備える電動車両において、共振の発生を抑制しつつ、走行性能の低下および過電圧の発生を抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明によれば、電動車両は、走行用の電動機と、駆動装置と、電力線と、蓄電装置と、昇圧装置と、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、電動機を駆動する。電力線は、駆動装置へ給電するためのものである。蓄電装置は、走行用の電力を蓄える。昇圧装置は、蓄電装置と電力線との間に設けられ、リアクトルを用いて電力線の電圧を蓄電装置の電圧以上に変換する。コンデンサは、電力線に接続され、電力線の電圧を平滑化する。電圧センサは、電力線の電圧を検出する。制御装置は、電力線の過電圧または過電圧の検出異常が発生した場合に、コンデンサおよびリアクトルにより形成されるＬＣ回路が共振し得る共振条件の非成立時は、共振条件の成立時よりも昇圧装置による昇圧の変化率を小さくする。
【００１２】
好ましくは、制御装置は、電力線の電圧の上昇率が大きいことを示す所定値を電圧センサの検出値の上昇率が超えると、駆動装置を停止する。
【００１３】
好ましくは、昇圧装置は、上アームと、下アームと、上記リアクトルとを含む。上アームは、電力線に接続される。下アームは、上アームと蓄電装置の負極との間に接続される。リアクトルは、上アームおよび下アームの接続点と蓄電装置の正極との間に接続される。そして、制御装置は、電圧センサの故障時、上アームを導通状態に制御する。
【００１４】
好ましくは、制御装置は、電力線の過電圧または過電圧の検出異常が発生すると、昇圧装置により昇圧する電力線の電圧の上限を、過電圧またはその検出異常の非発生時よりも低くする。
【００１５】
好ましくは、共振条件は、ＬＣ回路が共振し得る共振域に基づいて設定される所定範囲内に電動機の回転数が含まれるときに成立する。
【００１６】
また、この発明によれば、制御方法は、電動車両の制御方法である。電動車両は、走行用の電動機と、駆動装置と、電力線と、蓄電装置と、昇圧装置と、コンデンサとを備える。駆動装置は、電動機を駆動する。電力線は、駆動装置へ給電するためのものである。蓄電装置は、走行用の電力を蓄える。昇圧装置は、蓄電装置と電力線との間に設けられ、リアクトルを用いて電力線の電圧を蓄電装置の電圧以上に変換する。コンデンサは、電力線に接続され、電力線の電圧を平滑化する。そして、制御方法は、電力線の過電圧または過電圧の検出異常が発生した場合に、コンデンサおよびリアクトルにより形成されるＬＣ回路が共振し得る共振条件が成立しているか否かを判定するステップと、共振条件の非成立時は、共振条件の成立時よりも昇圧装置による昇圧の変化率を小さくするステップとを含む。
【発明の効果】
【００１７】
この発明においては、電力線の過電圧または過電圧の検出異常が発生した場合、電圧センサ自体は正常であるとして、昇圧装置の作動が許容される。これにより、走行性能の低下が抑制される。そして、コンデンサおよびリアクトルにより形成されるＬＣ回路が共振し得る共振条件の非成立時は、共振条件の成立時よりも昇圧装置による昇圧の変化率が小さくされる。これにより、昇圧装置の作動を許容することによる過電圧の発生を抑制しつつ、共振条件の成立時は速やかに昇圧を行なうことによってＬＣ回路の共振が回避される。したがって、この発明によれば、昇圧装置を備える電動車両において、ＬＣ回路の共振の発生を抑制しつつ、走行性能の低下および過電圧の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】この発明の実施の形態による電動車両の駆動システムを示した図である。
【図２】図１に示すモータジェネレータの制御モードを説明する図である。
【図３】上アームオン走行時の等価回路を示した図である。
【図４】制御装置により実行される過電圧抑制制御の処理手順を説明するためのフローチャートである。
【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。
【００２０】
図１は、この発明の実施の形態による電動車両の駆動システムを示した図である。図１を参照して、電動車両１００は、蓄電装置Ｂと、昇圧コンバータ１０と、インバータ２０と、モータジェネレータＭＧと、駆動輪３５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、電動車両１００は、制御装置４０と、過電圧検出装置（以下「ＯＶＨ検出装置」と称する。）４５と、電圧センサ５２，５４と、電流センサ５６と、回転角センサ５８とをさらに備える。
【００２１】
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，Ｑ２の接続ノード、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。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。ダイオードＤ１，Ｄ２は、それぞれスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２に逆並列に接続される。そして、スイッチング素子Ｑ１およびダイオードＤ１は、昇圧コンバータ１０の上アームを構成し、スイッチング素子Ｑ２およびダイオードＤ２は、昇圧コンバータ１０の下アームを構成する。
【００２２】
なお、上記のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２および後述のインバータ２０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。
【００２３】
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。なお、スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１６に逆並列にダイオード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る。
【００２４】
蓄電装置Ｂは、再充電可能な直流電源であり、たとえばニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池によって構成される。蓄電装置Ｂは、走行用の電力を蓄える。蓄電装置Ｂの電圧は、たとえば２００Ｖ程度である。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等を用いてもよい。
【００２５】
昇圧コンバータ１０は、制御装置４０からの信号ＣＮＶ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の出力電圧以上に変換する。なお、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、スイッチング素子Ｑ１のオンデューティーを大きくす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。また、スイッチング素子Ｑ１を常時オンにする上アームオン状態とすることによって、システム電圧を蓄電装置Ｂの電圧にすることができる。
【００２６】
インバータ２０は、制御装置４０からの信号ＩＮＶに基づいて、正極線ＰＬ２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。また、インバータ２０は、電動車両１００の制動時、モータジェネレータＭＧにより発電された三相交流電力を直流に変換し、正極線ＰＬ２へ出力する。平滑コンデンサＣは、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間の電圧変動の交流成分を平滑化する。
【００２７】
モータジェネレータＭＧは、交流電動発電機であり、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発電機によって構成される。モータジェネレータＭＧは、駆動輪３５に機械的に連結され、走行トルクを発生する。また、モータジェネレータＭＧは、電動車両１００の制動時、車両の運動エネルギーを駆動輪３５から受けて発電する。なお、電動車両１００がハイブリッド車両であれば、モータジェネレータＭＧは、図示されないエンジンに機械的に連結され、エンジンの動力を用いて発電し、かつ、エンジンの始動も行なうものであってもよい。
【００２８】
電圧センサ５２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ＶＨ（システム電圧）を検出し、その検出値を制御装置４０へ出力する。電圧センサ５４は、蓄電装置Ｂの電圧ＶＢを検出し、その検出値を制御装置４０へ出力する。電流センサ５６は、蓄電装置Ｂに入出力される電流ＩＢを検出し、その検出値を制御装置４０へ出力する。回転角センサ５８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４０へ出力する。
【００２９】
ＯＶＨ検出装置４５は、電圧センサ５２から電圧ＶＨの検出値を受け、電圧ＶＨに基づいて正極線ＰＬ２の過電圧を検出する。詳しくは、ＯＶＨ検出装置４５は、正極線ＰＬ２に接続される機器（平滑コンデンサＣやインバータ２０等）を過電圧破壊から保護するために予め設定されたしきい値を電圧ＶＨが超えると、過電圧が発生したものとして、制御装置４０へ出力される信号ＯＶＨを活性化する。また、ＯＶＨ検出装置４５は、自己診断機能により当該装置自体の回路故障を検知した場合にも、信号ＯＶＨを活性化するようにしてもよい。
【００３０】
制御装置４０は、予め記憶されたプログラムをＣＰＵ（Central  Processing  Unit）で実行することによるソフトウェア処理および／または専用の電子回路によるハードウェア処理により、昇圧コンバータ１０およびインバータ２０を制御する。すなわち、制御装置４０は、電圧ＶＨ，ＶＢおよび電流ＩＢの各検出値に基づいて、昇圧コンバータ１０を駆動するための信号ＣＮＶを生成して昇圧コンバータ１０へ出力する。
【００３１】
また、制御装置４０は、ＯＶＨ検出装置４５から受ける信号ＯＶＨに基づいて、正極線ＰＬ２の過電圧またはＯＶＨ検出装置４５による過電圧の検出異常（以下、正極線ＰＬ２の過電圧およびＯＶＨ検出装置４５による過電圧の検出異常を纏めて「過電圧に関する異常」とも称する。）が発生しているか否かを判定する。なお、ＯＶＨ検出装置４５による過電圧の検出異常は、たとえば、電圧センサ５２の検出値が適正な範囲に含まれているにも関わらずＯＶＨ検出装置４５からの信号ＯＶＨが活性化されている場合等に検知され得る。
【００３２】
正極線ＰＬ２の過電圧に関する異常が発生した場合、制御装置４０は、昇圧コンバータ１０により昇圧する電圧ＶＨの上限を下げるとともに、平滑コンデンサＣおよび昇圧コンバータ１０のリアクトルＬにより形成されるＬＣ回路が共振し得る共振条件の非成立時は、制御装置４０は、共振条件の成立時よりも昇圧コンバータ１０による昇圧の変化率を小さくする。
【００３３】
すなわち、過電圧に関する異常が発生した場合に上アームオン走行を実施すると、モータジェネレータＭＧの回転数が所定範囲に含まれるときに上記ＬＣ回路の共振が発生し得るところ、制御装置４０は、ＬＣ回路の共振の発生を回避するために、過電圧に関する異常が発生した場合でも、昇圧コンバータ１０の昇圧動作を許容する。なお、電圧センサ５２は正常であるものとする。そして、制御装置４０は、昇圧コンバータ１０の昇圧動作を許容したことによる過電圧の発生を抑制するために、電圧ＶＨの上限を下げるとともに、共振条件が成立していなければ昇圧コンバータ１０による昇圧の変化率を小さくする。共振条件の成立時に昇圧の変化率を小さくしないのは、昇圧コンバータ１０を速やかに作動させてＬＣ共振の発生を回避するためである。
【００３４】
さらに、制御装置４０は、正極線ＰＬ２の過電圧の発生をさらに確実に抑制するために、電圧ＶＨの上昇率が大きいことを示す所定値を電圧センサ５２の検出値の上昇率が超えると、インバータ２０を停止（シャットダウン）する。なお、インバータ２０の停止に併せて昇圧コンバータ１０を停止（シャットダウン）してもよい。
【００３５】
また、制御装置４０は、モータ電流、回転角θおよび電圧ＶＨの各検出値、ならびに図示されない外部ＥＣＵから受けるモータジェネレータＭＧのトルク指令値および回転数等に基づいて、モータジェネレータＭＧを駆動するための信号ＩＮＶを生成してインバータ２０へ出力する。ここで、制御装置４０は、モータジェネレータＭＧのトルクおよび回転数に応じて制御モードを適宜切替えてインバータ２０を制御する。
【００３６】
図２は、図１に示したモータジェネレータＭＧの制御モードを説明する図である。図２を参照して、電動車両１００では、モータジェネレータＭＧの制御、すなわちインバータ２０における電力変換について、ＰＷＭ制御モードと矩形波電圧制御モードとを切替えて使用する。
【００３７】
ＰＷＭ制御モードは、正弦波ＰＷＭ制御と過変調ＰＷＭ制御とを含む。正弦波ＰＷＭ制御では、正弦波状の電圧指令と搬送波（代表的には三角波）との電圧比較に従って、各相上下アーム素子のオン／オフが制御される。この結果、上アーム素子のオン期間に対応するハイレベル期間と、下アーム素子のオン期間に対応するローレベル期間との集合について、一定期間内でその基本波成分が正弦波となるようにデューティが制御される。なお、正弦波状の電圧指令の振幅が搬送波振幅以下の範囲に制限されるこの正弦波ＰＷＭ制御では、モータジェネレータＭＧへの印加電圧（以下、単に「モータ印加電圧」とも称する。）の基本波成分を入力電圧の約０．６１倍程度までしか高めることができない（以下、入力電圧（システム電圧）に対するモータ印加電圧（線間電圧）の基本波成分（実効値）の比を「変調率」と称する。）。
【００３８】
過変調ＰＷＭ制御は、電圧指令（正弦波成分）の振幅が搬送波振幅より大きい範囲で上記正弦波ＰＷＭ制御と同様のＰＷＭ制御を行なうものである。特に、電圧指令を本来の正弦波波形から歪ませること（振幅補正）によって基本波成分を高めることができ、変調率を正弦波ＰＷＭ制御での最高変調率から０．７８の範囲まで高めることができる。なお、過変調ＰＷＭ制御では、電圧指令（正弦波成分）の振幅が搬送波振幅より大きいため、モータジェネレータＭＧに印加される線間電圧は、正弦波ではなく歪んだ電圧となる。
【００３９】
矩形波電圧制御モードでは、上記一定期間内で、ハイレベル期間およびローレベル期間の比が１：１の矩形波１パルス分がモータジェネレータに印加される。これにより、矩形波電圧制御では、変調率は０．７８まで高められる。なお、矩形波電圧制御モードでは、モータ印加電圧の振幅が固定されるので、トルク指令値に対する偏差に基づく矩形波電圧パルスの位相制御によってトルク制御が実行される。
【００４０】
なお、上記の制御モードの切替については、概略的には、低トルク低回転数域では、トルク変動を小さくするために正弦波ＰＷＭ制御が用いられ、中トルク中回転数域では、過変調ＰＷＭ制御が用いられる。そして、高トルク高回転数域では、モータジェネレータＭＧの出力向上を実現可能な矩形波電圧制御が適用される。上記の制御モードのいずれを用いるかについては、基本的には、実現可能な変調率の範囲内で決定される。
【００４１】
矩形波電圧制御モードでは、モータジェネレータＭＧの回転数に依存した矩形波電圧が印加されるので、モータジェネレータＭＧの回転数に依存したトルクリップルが発生し、このトルクリップルに応じた電圧リップルが正極線ＰＬ２に発生する。そして、この電圧リップルの変動周波数が、平滑コンデンサＣおよび昇圧コンバータ１０のリアクトルＬにより形成されるＬＣ回路の共振周波数に近づくと、電圧リップルに誘引されてＬＣ回路が共振し、過電流や過電圧が発生し得る。このような状況は、特に、平滑コンデンサＣとリアクトルＬとが完全に導通する上アームオン走行時に発生しやすい。
【００４２】
すなわち、図３の上アームオン走行時の等価回路に示されるように、上アームオン走行時は、平滑コンデンサＣと昇圧コンバータ１０のリアクトルＬとが電気的に直結され、平滑コンデンサＣとリアクトルＬとによりＬＣ回路が形成される。そして、矩形波電圧制御モード時に、モータジェネレータＭＧの回転数に依存したトルクリップルに応じて正極線ＰＬ２に発生する電圧リップルの変動周波数が上記ＬＣ回路の共振周波数に近づくと、電圧リップルに誘引されてＬＣ回路の共振が発生する。
【００４３】
詳しく説明すると、平滑コンデンサＣおよび昇圧コンバータ１０のリアクトルＬにより形成されるＬＣ回路の共振周波数ｆ１は、次式によって表される。
【００４４】
ｆ１＝１／｛２π√（Ｌ×Ｃ）｝  …（１）
ここで、Ｌは、リアクトルＬのインダクタンスを示し、Ｃは、平滑コンデンサＣの容量を示す。
【００４５】
一方、モータジェネレータＭＧのトルクリップルに応じて発生する正極線ＰＬ２の電圧リップルの変動周波数ｆ２は、たとえば次式によって表される。
【００４６】
ｆ２＝Ｎｍ×４×６／６０  …（２）
ここで、モータジェネレータＭＧのロータの永久磁石は４極対とし、変動周波数ｆ２は、６次高調波成分の周波数としている。なお、Ｎｍは、モータジェネレータＭＧの回転数を示す。
【００４７】
上記のように、電圧リップルの変動周波数ｆ２はモータジェネレータＭＧの回転数Ｎｍに依存し、変動周波数ｆ２がＬＣ回路の共振周波数ｆ１に近くなるような回転数ＮｍになるとＬＣ回路が共振する。
【００４８】
この実施の形態では、過電圧に関する異常が発生した場合であっても、電圧センサ５２が正常であれば、ＬＣ回路の共振を回避するために昇圧コンバータ１０による昇圧制御が許容される。ここで、過電圧に関する異常が発生しているので、過電圧の発生を抑制するための対策が必要であるところ、この実施の形態では、昇圧コンバータ１０による昇圧の変化率を小さくする。但し、ＬＣ回路の共振条件が成立しているときは、共振の発生の回避するために昇圧変化率を小さくすることはしない。これにより、ＬＣ回路の共振条件が成立しているときは、昇圧コンバータ１０を速やかに作動させてＬＣ共振の発生を回避し、ＬＣ回路の共振条件が非成立のときは、昇圧コンバータ１０による昇圧の変化率を小さくすることによって過電圧の発生を抑制する。
【００４９】
なお、過電圧の発生をより確実に抑制するために、この実施の形態では、過電圧に関する異常が発生した場合、電圧ＶＨの上限が通常時より下げられ、さらに、電圧ＶＨの上昇率が大きいことを示す所定値を電圧センサ５２の検出値の上昇率が超えると、インバータ２０および昇圧コンバータ１０を停止（シャットダウン）させる。
【００５０】
図４は、制御装置４０により実行される過電圧抑制制御の処理手順を説明するための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処理は、一定時間毎または所定の条件の成立時にメインルーチンから呼出されて実行される。
【００５１】
図４を参照して、制御装置４０は、正極線ＰＬ２の電圧ＶＨを検出する電圧センサ５２（図１）が異常か否かを判定する（ステップＳ１０）。なお、一例として、電圧センサ５２が検出値を出力しないときや、電圧センサ５２の検出値が異常値を示すときに、電圧センサ５２は異常であるとし、その異常判定は、電圧センサ５２自身による自己診断に基づくものであってもよいし、制御装置４０から電圧センサ５２への応答確認に基づくものであってもよい。
【００５２】
ステップＳ１０において電圧センサ５２が異常であると判定されると（ステップＳ１０においてＹＥＳ）、制御装置４０は、昇圧コンバータ１０の上アーム（スイッチング素子Ｓ１）をオン状態にする（ステップＳ２０）。電圧センサ５２が異常のときは、電圧ＶＨを検知できないので、ここでは、昇圧コンバータ１０の上アームをオン状態にして走行する上アームオン走行を行なうこととしたものである。なお、上アームオン走行中に、モータジェネレータＭＧの回転数Ｎｍが所定域に含まれることにより、平滑コンデンサＣおよび昇圧コンバータ１０のリアクトルＬにより形成されるＬＣ回路の共振条件が成立したときは、モータジェネレータＭＧのトルクを低減させることによってＬＣ回路の共振が回避される。
【００５３】
電圧センサ５２の正常時（ステップＳ１０においてＹＥＳ）、制御装置４０は、過電圧異常が発生したか否かを判定する（ステップＳ３０）。なお、過電圧異常が発生したか否かは、ＯＶＨ検出装置４５（図１）からのＯＶＨ信号に基づいて判定される。過電圧異常が発生したと判定された場合（ステップＳ３０においてＹＥＳ）、制御装置４０は、ＯＶＨ検出装置４５が故障しているか否かを判定する（ステップＳ４０）。たとえば、電圧センサ５２により検出される電圧ＶＨが正常範囲であるにも関わらずＯＶＨ検出装置４５からの信号ＯＶＨが常時活性化されているときは、ＯＶＨ検出装置４５が故障しているものと判定される。
【００５４】
ステップＳ４０においてＯＶＨ検出装置４５が故障しているものと判定されると（ステップＳ４０においてＹＥＳ）、制御装置４０は、昇圧コンバータ１０の最大昇圧レベルを通常時（過電圧に関する異常の非検出時）よりも下げる（ステップＳ５０）。一例として、昇圧コンバータ１０の最大昇圧レベルが通常６５０Ｖ程度であるところ、ＯＶＨ検出装置４５の故障検出時は４５０Ｖ程度に下げられる。
【００５５】
ステップＳ４０においてＯＶＨ検出装置４５の故障が検出されないときは（ステップＳ４０においてＮＯ）、制御装置４０は、昇圧コンバータ１０の上アーム（スイッチング素子Ｓ１）をオン状態にする（ステップＳ６０）。そして、電圧ＶＨが蓄電装置Ｂの電圧レベルにまで低下すると、制御装置４０は、ステップＳ５０へ処理を移行する。なお、ステップＳ５０へ処理が移行することによって、昇圧コンバータ１０の昇圧動作が許容される。このステップＳ６０の処理が設けられるのは、ＯＶＨ検出装置４５が故障していないときは、実際に正極線ＰＬ２の過電圧が発生しているところ、電圧ＶＨが下がりきらないうちに昇圧コンバータ１０の最大昇圧レベルを引き下げると、昇圧コンバータ１０の低圧側（昇圧コンバータ１０と蓄電装置Ｂとの間）において過電圧を引き起こす可能性があるからである。
【００５６】
次いで、制御装置４０は、平滑コンデンサＣおよび昇圧コンバータ１０のリアクトルＬにより形成されるＬＣ回路の共振条件が成立しているか否かを判定する（ステップＳ７０）。具体的には、制御装置４０は、電圧リップルの変動周波数ｆ２（上記（２）式）がＬＣ回路の共振周波数ｆ１（上記（１）式）に近いことを示す所定範囲にモータジェネレータＭＧの回転数Ｎｍが含まれるとき（Ｎ１＜Ｎｍ＜Ｎ２）、共振条件が成立しているものと判定される。
【００５７】
ステップＳ７０において共振条件は成立していないと判定されると（ステップＳ７０においてＮＯ）、制御装置４０は、昇圧コンバータ１０による昇圧の変化率を通常よりも小さい値に設定する（ステップＳ８０）。これにより、正極線ＰＬ２の過電圧に関する異常（ステップＳ３０，Ｓ４０）が発生している状況の下、過電圧の発生が抑制される。特に、低μ路を走行している際のスリップ時は、電圧ＶＨが急峻に跳ね上がることにより過電圧が発生しやすいところ、電圧ＶＨの上昇率を抑えることによって過電圧を抑制することができる。
【００５８】
一方、ステップＳ７０において共振条件が成立していると判定されたときは（ステップＳ７０においてＹＥＳ）、制御装置４０は、ステップＳ８０を実行することなくステップＳ９０へ処理を移行する。すなわち、この場合は、通常の変化率で昇圧制御が実施される。電圧ＶＨの昇圧変化率を小さくすると、ＬＣ回路の共振を速やかに回避できない可能性があるので、共振条件が成立しているときは、電圧ＶＨの昇圧変化率を下げることはせずに速やかに昇圧動作を行なわせ、ＬＣ回路の共振を速やかに回避することとしたものである。
【００５９】
そして、制御装置４０は、昇圧コンバータ１０による昇圧制御を実施する（ステップＳ９０）。次いで、制御装置４０は、電圧センサ５２によって検出される電圧ＶＨの上昇率（電圧ＶＨが上昇するときの変化率）が所定値Ａより大きいか否かを判定する（ステップＳ１００）。なお、所定値Ａは、電圧ＶＨの上昇率が大きいことにより電圧ＶＨの過電圧の発生が懸念される値に設定される。そして、電圧ＶＨの上昇率が所定値Ａよりも大きいと判定されると（ステップＳ１００においてＹＥＳ）、制御装置４０は、インバータ２０および昇圧コンバータ１０をシャットダウンする（ステップＳ１１０）。なお、特に図示しないが、制御装置４０が、車両制御全体を司るＨＶ−ＥＣＵ（Electronic  Control  Unit）と、ＨＶ−ＥＣＵからの指令に従ってインバータ２０および昇圧コンバータ１０を実際に駆動するＭＧ−ＥＣＵとによって構成される場合、通常はＨＶ−ＥＣＵによってインバータ２０および昇圧コンバータ１０のシャットダウンが行なわれる場合であっても、このステップＳ１１０では、制御応答性の高いＭＧ−ＥＣＵによってシャットダウンを行なうのが好ましい。
【００６０】
以上のように、この実施の形態においては、正極線ＰＬ２の過電圧に関する異常が発生した場合、電圧センサ５２自体は正常であるとして、昇圧コンバータ１０の作動が許容される。これにより、過電圧に関する異常が発生した場合であっても、走行性能の低下が抑制される。そして、平滑コンデンサＣおよびリアクトルＬにより形成されるＬＣ回路が共振し得る共振条件の非成立時は、共振条件の成立時よりも昇圧コンバータ１０による昇圧の変化率が小さくされる。これにより、昇圧コンバータ１０の作動を許容することによる過電圧の発生を抑制しつつ、共振条件の成立時は速やかに昇圧を行なうことによってＬＣ回路の共振が回避される。したがって、この実施の形態によれば、ＬＣ回路の共振の発生を抑制しつつ、走行性能の低下および過電圧の発生を抑制することができる。
【００６１】
また、この実施の形態によれば、過電圧に関する異常が発生した場合、電圧ＶＨの上昇率が大きいことを示す所定値を電圧センサ５２の検出値の上昇率が超えると、インバータ２０および昇圧コンバータ１０をさらに停止（シャットダウン）するので、さらに確実に過電圧の発生を抑制することができる。
【００６２】
また、この実施の形態によれば、過電圧に関する異常が発生した場合、昇圧コンバータ１０により昇圧する電圧ＶＨの上限が下げられるので、さらに確実に過電圧の発生を抑制することができる。
【００６３】
なお、上記の実施の形態においては、電圧センサ５２が異常のとき、上アームオン走行を行なうものとしたが、昇圧コンバータ１０の昇圧率を固定値（スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のデューティー比を固定）としてもよい。
【００６４】
また、上記の実施の形態においては、電動車両１００は、一つのモータジェネレータＭＧを備えるものとしたが、この発明は、エンジンの出力を用いて発電する他のモータジェネレータをさらに備えるハイブリッド車両にも適用可能である。
【００６５】
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、正極線ＰＬ２は、この発明における「電力線」の一実施例に対応し、昇圧コンバータ１０は、この発明における「昇圧装置」の一実施例に対応する。さらに、平滑コンデンサＣは、この発明における「コンデンサ」の一実施例に対応し、電圧センサ５２は、この発明における「電圧センサ」の一実施例に対応する。
【００６６】
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】
【００６７】
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、３５  駆動輪、４０  制御装置、４５  ＯＶＨ検出装置、５２，５４  電圧センサ、５６  電流センサ、５８  回転角センサ、１００  電動車両、Ｂ  蓄電装置、ＰＬ１，ＰＬ２  正極線、ＮＬ１，ＮＬ２  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。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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