(57)【要約】【課題】電動機の温度上昇の抑制と、車両駆動力の確保とを両立するように、コンバータの出力電圧を適切に設定する。【解決手段】  コンバータ１５の出力電圧ＶＨは、モータジェネレータＭＧ１を駆動制御するインバータ２０およびモータジェネレータＭＧ２を駆動制御するインバータ３０に対して共通に与えられる。制御装置５０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の動作状態に応じて、出力電圧ＶＨの指令値を設定する。出力電圧ＶＨの電圧指令値は、走行制御に基づいて決められたモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の動作点に従った出力を確保するためのＶＨ下限値と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の当該動作点でのモータ損失を最小とするためのＶＨ候補電圧とのうちの最大値に従って設定される。【選択図】図１
2012110189.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両駆動用の第１の電動機および第２の電動機を搭載した電動車両の電気システムであって、
直流電源と、
直流電源配線と前記直流電源との間で、前記直流電源配線の直流電圧を電圧指令値に制御するように双方向の直流電圧変換を実行するためのコンバータと、
前記第１の電動機が動作指令に従って作動するように、複数のスイッチング素子により前記直流電源配線上の直流電力と前記第１の電動機を駆動する交流電力との間で電力変換を行なう第１のインバータと、
前記第２の電動機が動作指令に従って作動するように、複数のスイッチング素子により前記直流電源配線上の直流電力と前記第２の電動機を駆動する交流電力との間で電力変換を行なう第２のインバータと、
前記第１および第２の電動機の動作状態に応じて、前記コンバータの前記電圧指令値を設定するための制御装置とを備え
前記制御装置は、
前記電動車両の必要駆動力に従って設定された前記第１および第２の電動機の指令動作点に従った出力を確保するための前記直流電圧の第１および第２の下限値を算出するとともに、各前記電動機の動作点と当該動作点において当該電動機の損失が最小となる前記直流電圧との間の予め求められた対応関係に従って、前記第１および第２の電動機の前記指令動作点にそれぞれ対応した第１および第２の電圧候補値を算出し、算出された前記第１の下限値、前記第２の下限値、前記第１の電圧候補値および前記第２の電圧候補値のうちの最大値に従って前記電圧指令値を設定する、電動車両の電気システム。
【請求項２】
前記制御装置は、前記第１および第２の電動機の各々の温度が判定温度より低いときには、各前記電動機の動作点と当該動作点において前記電気システム全体の損失が最小となる前記直流電圧との間の予め求められた対応関係に従って、前記第１および第２の電動機の前記指令動作点にそれぞれ対応した第３および第４の電圧候補値を算出するとともに、前記第１の下限値、前記第２の下限値、前記第３の電圧候補値および前記第４の電圧候補値のうちの最大値に従って前記電圧指令値を設定する、請求項１記載の電動車両の電気システム。
【請求項３】
前記制御装置は、前記第１および第２の電動機の温度の少なくとも一方が前記判定温度より高いときには、前記第１および第２の電圧候補値のうちの、前記第１および前記第２の電動機のうちの温度が高い方の電動機に対応した電圧候補値と、前記第１の下限値と、前記第２の下限値との最大値に従って前記電圧指令値を設定する、請求項２記載の電動車両の電気システム。
【請求項４】
前記判定温度は、各前記電動機の前記動作点に応じて、デフォルト値から低下される、請求項２または３記載の電動車両の電気システム。
【請求項５】
前記制御装置は、前記第１および第２の電圧候補値のうちの、前記第１および前記第２の電動機のうちの温度が高い方の電動機に対応した電圧候補値と、前記第１の下限値と、前記第２の下限値との最大値に従って前記電圧指令値を設定する、請求項１記載の電動車両の電気システム。
【請求項６】
車両駆動用の第１の電動機および第２の電動機を搭載した電動車両の電気システムの制御方法であって、
前記電気システムは、
直流電源と、
直流電源配線と前記直流電源との間で前記直流電源配線の直流電圧を電圧指令値に制御するように双方向の直流電圧変換を実行するためのコンバータと、
前記第１の電動機が動作指令に従って作動するように、複数のスイッチング素子により前記直流電源配線上の直流電力と前記第１の電動機を駆動する交流電力との間で電力変換を行なう第１のインバータと、
前記第２の電動機が動作指令に従って作動するように、複数のスイッチング素子により前記直流電源配線上の直流電力と前記第２の電動機を駆動する交流電力との間で電力変換を行なう第２のインバータとを含み、
前記制御方法は、
前記電動車両の必要駆動力に従って設定された前記第１および第２の電動機の指令動作点に従った出力を確保するための前記直流電圧の第１および第２の下限値を算出するステップと、
各前記電動機の動作点と当該動作点において当該電動機の損失が最小となる前記直流電圧との間の予め求められた対応関係に従って、前記第１および第２の電動機の前記指令動作点にそれぞれ対応した前記直流電圧の第１および第２の電圧候補値を算出するステップと、
算出された前記第１の下限値、前記第２の下限値、前記第１の電圧候補値および前記第２の電圧候補値のうちの最大値に従って、前記コンバータの前記電圧指令値を設定するステップとを備える、電動車両の電気システムの制御方法。
【請求項７】
前記第１および第２の電動機の各々の温度と判定温度とを比較するステップと、
前記第１および第２の電動機の各々の温度が判定温度より低いときに、各前記電動機の動作点と当該動作点において前記電気システム全体の損失が最小となる前記直流電圧との対応関係に従って、前記第１および第２の電動機の前記指令動作点にそれぞれ対応した第３および第４の電圧候補値を算出するステップと、
算出された前記第１の下限値、前記第２の下限値、前記第３の電圧候補値および前記第４の電圧候補値のうちの最大値に従って前記電圧指令値を設定するステップとをさらに備える、請求項６記載の電動車両の電気システムの制御方法。
【請求項８】
前記第１および第２の電動機の温度の少なくとも一方が前記判定温度より高いときに、前記第１および第２の電圧候補値のうちの、前記第１および前記第２の電動機のうちの温度が高い方の電動機に対応した電圧候補値と、前記第１の下限値と、前記第２の下限値との最大値に従って前記電圧指令値を設定するステップをさらに備える、請求項７記載の電動車両の電気システムの制御方法。
【請求項９】
前記判定温度は、各前記電動機の前記動作点に応じて、デフォルト値から低下される、請求項７または８記載の電動車両の電気システムの制御方法。
【請求項１０】
前記第１および第２の電圧候補値のうちの、前記第１および前記第２の電動機のうちの温度が高い方の電動機に対応した電圧候補値と、前記第１の下限値と、前記第２の下限値との最大値に従って前記電圧指令値を設定するステップをさらに備える、請求項６記載の電動車両の電気システムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は電動車両の電気システムおよびその制御方法に関し、より特定的には、交流電動機を駆動制御するインバータの直流側電圧を可変制御するためのコンバータを含む電動車両の電気システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
交流電動機を駆動する電動機制御システムの一形式として、コンバータによって可変制御された直流電圧を、インバータによって交流電動機を駆動制御する交流電圧に変換する構成が、たとえば特開２００７−３２５３５１号公報（特許文献１）に記載されている。
【０００３】
特開２００７−３２５３５１号公報（特許文献１）では、システムの全体効率を向上させるように、コンバータ出力電圧の電圧指令値を決定する制御システムが記載されている。
【０００４】
同様に、特開２００７−３２５３９７号公報（特許文献２）には、特許文献１と同様の構成において、複数の電動機のそれぞれの損失を推定するとともに、損失の推定値が最大となる電動機の端子間電圧の合成ベクトルである相電圧と、コンバータの出力電圧に応じて設定される目標電圧との差を減少させるように、コンバータによりインバータに供給される直流電力の電圧を変更する制御装置が記載されている。
【０００５】
また、ハイブリッド車両の電動機制御において、電動機の過熱を防止するための技術として、特開２００９−１９６４１５号公報（特許文献３）には、電動機温度が所定の基準温度を変えた場合に、トルク指令値を走行制御のために算出された値よりも低減することが記載されている。同様に、特開２００９−１２４８７７号公報（特許文献４）には、電動機温度が高いときには、コンバータからインバータに供給される直流電圧を低くするように補正することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−３２５３５１号公報
【特許文献２】特開２００７−３２５３９７号公報
【特許文献３】特開２００９−１９６４１５号公報
【特許文献４】特開２００９−１２４８７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１，２に記載されるように、システム全体の電力損失を低減するようにコンバータ出力電圧を決定すれば、車両全体でのエネルギ効率、すなわち燃費向上を図ることができる。
【０００８】
しかしながら、電気システムの全体効率を向上させるために設定したコンバータ出力電圧が、電動機（モータジェネレータ）単体での損失を最小にするための電圧とは一致しない場合がある。一例として、電動機の損失が最小とはならない電圧において、インバータおよびコンバータ等でのスイッチング損失が低下することによって、全体効率が最小となる場合があるからである。
【０００９】
一方、電動車両に搭載される電動機は小型化の要求が高い。ただし、電動機を小型化すると、熱容量が小さくなるため、損失に対する温度上昇の感度が高くなる。したがって、特許文献１，２に記載された直流電圧の設定をそのまま適用すると、燃費が抑制される一方で、電動機の温度上昇が問題となる虞がある。
【００１０】
また、特許文献３によれば、電動機の温度上昇時には、電動機のトルク制限によって過熱を防止するので、電動機の出力トルクは、走行制御によって設定されたトルクよりも低減される。特許文献３には、エンジントルクを高めることによって、電動機でのトルク制限による車両全体での駆動力不足を回避することが記載されている。しかしながら、電動機のトルク応答速度と比較すると、エンジンのトルク応答速度は緩やかであるため、電動機のトルク制限が発生すると、瞬間的に車両全体での駆動力の確保が困難となり、運転性に影響を与える可能性がある。このため、電動機のトルク制限が必要となる前段階で、電動機の温度上昇を抑制することが好ましい。
【００１１】
この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、交流電動機を駆動制御するインバータの直流側電圧を可変制御するためのコンバータを含む電動車両の電気システムにおいて、電動機の温度上昇の抑制と、車両駆動力の確保とを両立するように、コンバータの出力電圧を適切に設定することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明のある局面では、車両駆動用の第１の電動機および第２の電動機を搭載した電動車両の電気システムであって、直流電源と、コンバータと、第１のインバータと、第２のインバータと、制御装置とを備える。コンバータは、直流電源配線と直流電源との間で、直流電源配線の直流電圧を電圧指令値に制御するように双方向の直流電圧変換を実行する。第１のインバータは、第１の電動機が動作指令に従って作動するように、複数のスイッチング素子により直流電源配線上の直流電力と第１の電動機を駆動する交流電力との間で電力変換を行なうように構成される。第２のインバータは、第２の電動機が動作指令に従って作動するように、複数のスイッチング素子により直流電源配線上の直流電力と第２の電動機を駆動する交流電力との間で電力変換を行なうように構成される。制御装置は、第１および第２の電動機の動作状態に応じて、コンバータの電圧指令値を設定するように構成される。特に、制御装置は、電動車両の必要駆動力に従って設定された第１および第２の電動機の指令動作点に従った出力を確保するための直流電圧の第１および第２の下限値（ＶＨ１ｍｉｎ，ＶＨ２ｍｉｎ）を算出するとともに、各電動機の動作点と当該動作点において当該電動機の損失が最小となる直流電圧との間の予め求められた対応関係に従って、第１および第２の電動機の指令動作点にそれぞれ対応した第１および第２の電圧候補値（ＶＨ１ｍｌ，ＶＨ２ｍｌ）を算出し、算出された第１の下限値、第２の下限値、第１の電圧候補値および第２の電圧候補値のうちの最大値に従って電圧指令値を設定する。
【００１３】
好ましくは、制御装置は、第１および第２の電動機の各々の温度が判定温度（Ｔｔｈ）より低いときには、各電動機の動作点と当該動作点において電気システム全体の損失が最小となる直流電圧との間の予め求められた対応関係に従って、第１および第２の電動機の指令動作点にそれぞれ対応した第３および第４の電圧候補値を算出するとともに、第１の下限値（ＶＨ１ｍｉｎ）、第２の下限値（ＶＨ２ｍｉｎ）、第３の電圧候補値（ＶＨ１ｔｌ）および第４の電圧候補値（ＶＨ２ｔｌ）のうちの最大値に従って電圧指令値を設定する。
【００１４】
あるいは好ましくは、制御装置は、第１および第２の電動機の温度の少なくとも一方が判定温度（Ｔｔｈ）より高いときには、第１および第２の電圧候補値（ＶＨ１ｍｌ，ＶＨ２ｍｌ）のうちの、第１および第２の電動機のうちの温度が高い方の電動機に対応した電圧候補値と、第１の下限値（ＶＨ１ｍｉｎ）と、第２の下限値（ＶＨ２ｍｉｎ）との最大値に従って電圧指令値を設定する。
【００１５】
また好ましくは、第１および第２の電動機のうちの温度が高い方の電動機に対応した電圧候補値と、第１の下限値（ＶＨ１ｍｉｎ）と、第２の下限値（ＶＨ２ｍｉｎ）との最大値に従って電圧指令値を設定する。
【００１６】
この発明の他の局面では、車両駆動用の第１の電動機および第２の電動機を搭載した電動車両の電気システムの制御方法であって、直流電源と、コンバータと、第１のインバータと、第２のインバータとを含む。コンバータは、直流電源配線と直流電源との間で、直流電源配線の直流電圧を電圧指令値に制御するように双方向の直流電圧変換を実行する。第１のインバータは、第１の電動機が動作指令に従って作動するように、複数のスイッチング素子により直流電源配線上の直流電力と第１の電動機を駆動する交流電力との間で電力変換を行なうように構成される。第２のインバータは、第２の電動機が動作指令に従って作動するように、複数のスイッチング素子により直流電源配線上の直流電力と第２の電動機を駆動する交流電力との間で電力変換を行なうように構成される。制御方法は、電動車両の必要駆動力に従って設定された第１および第２の電動機の指令動作点に従った出力を確保するための直流電圧の第１および第２の下限値（ＶＨ１ｍｉｎ，ＶＨ２ｍｉｎ）を算出するステップと、各電動機の動作点と当該動作点において当該電動機の損失が最小となる直流電圧との間の予め求められた対応関係に従って、第１および第２の電動機の指令動作点にそれぞれ対応した直流電圧の第１および第２の電圧候補値（ＶＨ１ｍｌ，ＶＨ２ｍｌ）を算出するステップと、算出された第１の下限値、第２の下限値、第１の電圧候補値および第２の電圧候補値のうちの最大値に従って、コンバータの電圧指令値を設定するステップとを備える。
【００１７】
好ましくは、制御方法は、第１および第２の電動機の各々の温度と判定温度（Ｔｔｈ）とを比較するステップと、第１および第２の電動機の各々の温度が判定温度より低いときに、各電動機の動作点と当該動作点において電気システム全体の損失が最小となる直流電圧との対応関係に従って、第１および第２の電動機の指令動作点にそれぞれ対応した第３および第４の電圧候補値を算出するステップと、算出された第１の下限値（ＶＨ１ｍｉｎ）、第２の下限値（ＶＨ２ｍｉｎ）、第３の電圧候補値（ＶＨ１ｔｌ）および第４の電圧候補値（ＶＨ２ｔｌ）のうちの最大値に従って電圧指令値を設定するステップとをさらに備える。
【００１８】
あるいは好ましくは、制御方法は、第１および第２の電動機の温度の少なくとも一方が判定温度より高いときに、第１および第２の電圧候補値（ＶＨ１ｍｌ，ＶＨ２ｍｌ）のうちの、第１および第２の電動機のうちの温度が高い方の電動機に対応した電圧候補値と、第１の下限値（ＶＨ１ｍｉｎ）と、第２の下限値（ＶＨ２ｍｉｎ）との最大値に従って電圧指令値を設定するステップをさらに備える。
【００１９】
さらに好ましくは、判定温度（Ｔｔｈ）は、各電動機の動作点に応じて、デフォルト値から低下される。
【００２０】
また好ましくは、制御方法は、第１および第２の電圧候補値（ＶＨ１ｍｌ，ＶＨ２ｍｌ）のうちの、第１および第２の電動機のうちの温度が高い方の電動機に対応した電圧候補値と、第１の下限値（ＶＨ１ｍｉｎ）と、第２の下限値（ＶＨ２ｍｉｎ）との最大値に従って電圧指令値を設定するステップをさらに備える。
【発明の効果】
【００２１】
この発明によれば、交流電動機を駆動制御するインバータの直流側電圧を可変制御するためのコンバータを含む電動車両の電気システムにおいて、電動機の温度上昇の抑制と、車両駆動力の確保とを両立するように、コンバータの出力電圧を適切に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態１による電動車両の電気システムを搭載した車両の一例として示されるハイブリッド車の構成を説明するブロック図である。
【図２】電動機駆動制御のためのインバータ制御方式を説明する図である。
【図３】システム電圧とモータジェネレータの動作可能領域との関係を示す概念図である。
【図４】システム電圧に対する電気システムでの損失の特性を説明する概念図である。
【図５】システム電圧に対するモータ損失の特性を説明する概念図である。
【図６】本発明の実施の形態１の電動車両の電気システムにおけるシステム電圧の設定処理を示すフローチャートである。
【図７】システム電圧に対する電気システムの全体損失の特性を説明する概念図である。
【図８】本発明の実施の形態２の電動車両の電気システムにおけるシステム電圧の設定処理を示すフローチャートである。
【図９】モータジェネレータの動作領域と判定温度との対応を説明する概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下図中の同一または相当部分には同一符号を付してその説明は原則的に繰返さないものとする。
【００２４】
［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１による電動車両の電気システムを搭載した車両の一例として示されるハイブリッド車１００の構成を説明するブロック図である。
【００２５】
図１を参照して、ハイブリッド車１００は、エンジン１１０と、動力分割機構１２０と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、減速機１３０と、駆動軸１４０および車輪（駆動輪）１５０を備える。ハイブリッド車１００は、さらに、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するための、直流電圧発生部１０♯と、平滑コンデンサＣ０と、インバータ２０，３０と、制御装置５０とを備える。
【００２６】
エンジン１１０は、たとえば、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関により構成される。エンジン１１０には、冷却水の温度を検知する冷却水温センサ１１２が設けられる。冷却水温センサ１１２の出力は、制御装置５０へ送出される。
【００２７】
動力分割機構１２０は、エンジン１１０の発生する動力を、駆動軸１４０への経路とモータジェネレータＭＧ１への経路とに分割可能に構成される。動力分割機構１２０としては、サンギヤ、プラネタリギヤおよびリングギヤの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。たとえば、モータジェネレータＭＧ１のロータを中空としてその中心にエンジン１１０のクランク軸を通すことで、動力分割機構１２０にエンジン１１０とモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２とを機械的に接続することができる。具体的には、モータジェネレータＭＧ１のロータをサンギヤに接続し、エンジン１１０の出力軸をプラネタリギヤに接続し、かつ、出力軸１２５をリングギヤに接続する。モータジェネレータＭＧ２の回転軸とも接続された出力軸１２５は、減速機１３０を介して駆動輪１５０を回転駆動するための駆動軸１４０に接続される。なお、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込んでもよい。
【００２８】
モータジェネレータＭＧ１は、エンジン１１０によって駆動される発電機として動作し、かつ、エンジン１１０の始動を行なう電動機として動作するものとして、電動機および発電機の機能を併せ持つように構成される。
【００２９】
同様に、モータジェネレータＭＧ２は、出力軸１２５および減速機１３０を介して、駆動軸１４０へ出力が伝達される車両駆動力発生用としてハイブリッド車１００に組込まれる。さらに、モータジェネレータＭＧ２は、車輪１５０の回転方向と反対方向の出力トルクを発生することによって回生発電を行なうように電動機および発電機への機能を併せ持つように構成される。
【００３０】
図１の構成から、エンジン１１０、動力分割機構１２０、減速機１３０、駆動軸１４０および車輪（駆動輪）１５０を除いた部分によって、ハイブリッド車１００の電気システムが構成される。次に、電気システムの構成について説明する。
【００３１】
直流電圧発生部１０♯は、メインバッテリＢと、平滑コンデンサＣ１と、コンバータ１５とを含む。メインバッテリＢは本発明における「直流電源」に対応する。
【００３２】
メインバッテリＢとしては、ニッケル水素またはリチウムイオン等の二次電池を適用可能である。なお、以下、本実施の形態では、二次電池で構成されたメインバッテリＢを「直流電源」とする構成について説明するが、メインバッテリＢに代えて、電気二重層キャパシタ等の蓄電装置を適用することも可能である。
【００３３】
メインバッテリＢが出力するバッテリ電圧Ｖｂは電圧センサ１０によって検知され、メインバッテリＢに入出力されるバッテリ電流Ｉｂは電流センサ１１によって検知される。さらに、メインバッテリＢには、温度センサ１２が設けられる。なお、メインバッテリＢの温度が局所的に異なる可能性があるため、温度センサ１２は、メインバッテリＢの複数箇所に設けてもよい。電圧センサ１０、電流センサ１１および温度センサ１２によって検出された、バッテリ電圧Ｖｂ、バッテリ電流Ｉｂおよびバッテリ温度Ｔｂは、制御装置５０へ出力される。
【００３４】
平滑コンデンサＣ１は、接地線５および電力線６の間に接続される。なお、メインバッテリＢの正極端子および電力線６の間、ならびに、メインバッテリＢの負極端子および接地線５の間には、車両運転時にオンされ、車両運転停止時にオフされるリレー（図示せず）が設けられる。
【００３５】
コンバータ１５は、リアクトルＬ１と、スイッチング制御される電力用半導体素子（以下、「スイッチング素子」と称する）Ｑ１，Ｑ２とを含む。リアクトルＬ１は、スイッチング素子Ｑ１およびＱ２の接続ノードと電力線６の間に接続される。また、平滑コンデンサＣ０は、電力線７および接地線５の間に接続される。
【００３６】
電力用半導体スイッチング素子Ｑ１およびＱ２は、電力線７および接地線５の間に直列に接続される。電力用半導体スイッチング素子Ｑ１およびＱ２のオンオフは、制御装置５０からのスイッチング制御信号Ｓ１およびＳ２によって制御される。
【００３７】
この発明の実施の形態において、スイッチング素子としては、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、電力用ＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）トランジスタあるいは、電力用バイポーラトランジスタ等を用いることができる。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２に対しては、逆並列ダイオードＤ１，Ｄ２が配置されている。
【００３８】
インバータ２０および３０の直流電圧側は、共通の接地線５および電力線７を介して、コンバータ１５と接続される。すなわち、電力線７は、本発明での「直流電源配線」に対応する。また、モータジェネレータＭＧ１は「第１の電動機」に対応し、モータジェネレータＭＧ２は「第２の電動機」に対応する。さらに、インバータ２０は本発明での「第１のインバータ」に対応し、インバータ３０は本発明での「第２のインバータ」に対応する。以下では、インバータ２０，３０の直流側電圧に相当する、電力線７の直流電圧ＶＨをシステム電圧ＶＨとも称する。
【００３９】
インバータ２０は、電力線７および接地線５の間に並列に設けられる、Ｕ相アーム２２と、Ｖ相アーム２４と、Ｗ相アーム２６とから成る。各相アームは、電力線７および接地線５の間に直列接続されたスイッチング素子から構成される。たとえば、Ｕ相アーム２２は、スイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１２から成り、Ｖ相アーム２４は、スイッチング素子Ｑ１３，Ｑ１４から成り、Ｗ相アーム２６は、スイッチング素子Ｑ１５，Ｑ１６から成る。また、スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１６に対して、逆並列ダイオードＤ１１〜Ｄ１６がそれぞれ接続されている。スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１６のオンオフは、制御装置５０からのスイッチング制御信号Ｓ１１〜Ｓ１６によって制御される。
【００４０】
モータジェネレータＭＧ１は、固定子に設けられたＵ相コイル巻線Ｕ１、Ｖ相コイル巻線Ｖ１およびＷ相コイル巻線Ｗ１と、図示しない回転子とを含む。Ｕ相コイル巻線Ｕ１、Ｖ相コイル巻線Ｖ１およびＷ相コイル巻線Ｗ１の一端は、中性点Ｎ１で互いに接続され、その他端は、インバータ２０のＵ相アーム２２、Ｖ相アーム２４およびＷ相アーム２６とそれぞれ接続される。インバータ２０は、制御装置５０からのスイッチング制御信号Ｓ１１〜Ｓ１６に応答したスイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１６のオンオフ制御（スイッチング制御）により、直流電圧発生部１０♯およびモータジェネレータＭＧ１の間での双方向の電力変換を行なう。
【００４１】
具体的には、インバータ２０は、制御装置５０によるスイッチング制御に従って、システム電圧ＶＨを３相交流電圧に変換し、その変換した３相交流電圧をモータジェネレータＭＧ１へ出力することができる。これにより、モータジェネレータＭＧ１は、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、エンジン１１０の出力を受けてモータジェネレータＭＧ１が発電した３相交流電圧を制御装置５０によるスイッチング制御に従って直流電圧（システム電圧ＶＨ）に変換し、その変換した直流電圧を電力線７へ出力することもできる。
【００４２】
インバータ３０は、インバータ２０と同様に構成されて、スイッチング制御信号Ｓ２１〜Ｓ２６によってオンオフ制御されるスイッチング素子Ｑ２１〜Ｑ２６および、逆並列ダイオードＤ２１〜Ｄ２６を含んで構成される。
【００４３】
モータジェネレータＭＧ２は、モータジェネレータＭＧ１と同様に構成されて、固定子に設けられたＵ相コイル巻線Ｕ２、Ｖ相コイル巻線Ｖ２およびＷ相コイル巻線Ｗ２と、図示しない回転子とを含む。モータジェネレータＭＧ１と同様に、Ｕ相コイル巻線Ｕ２、Ｖ相コイル巻線Ｖ２およびＷ相コイル巻線Ｗ２の一端は、中性点Ｎ２で互いに接続され、その他端は、インバータ３０のＵ相アーム３２、Ｖ相アーム３４およびＷ相アーム３６とそれぞれ接続される。
【００４４】
インバータ３０は、制御装置５０からのスイッチング制御信号Ｓ２１〜Ｓ２６に応答したスイッチング素子Ｑ２１〜Ｑ２６のオンオフ制御（スイッチング制御）により、直流電圧発生部１０♯およびモータジェネレータＭＧ２の間での双方向の電力変換を行なう。
【００４５】
具体的には、インバータ３０は、制御装置５０によるスイッチング制御に従って、システム電圧ＶＨを３相交流電圧に変換し、その変換した３相交流電圧をモータジェネレータＭＧ２へ出力することができる。これにより、モータジェネレータＭＧ２は、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３０は、車両の回生制動時、車輪１５０からの回転力を受けてモータジェネレータＭＧ２が発電した３相交流電圧を制御装置５０によるスイッチング制御に従って直流電圧（システム電圧ＶＨ）に変換し、その変換した直流電圧を電力線７へ出力することができる。
【００４６】
なお、ここでいう回生制動とは、ハイブリッド車を運転するドライバーによるフットブレーキ操作があった場合の回生発電を伴う制動や、フットブレーキを操作しないものの、走行中にアクセルペダルをオフすることで回生発電をさせながら車両を減速（または加速の中止）させることを含む。
【００４７】
モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の各々には電流センサ２７、回転角センサ（レゾルバ）２８および温度センサ２９が設けられる。三相電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗの瞬時値の和は零であるので、図１に示すように電流センサ２７は２相分のモータ電流（たとえば、Ｖ相電流ｉｖおよびＷ相電流ｉｗ）を検出するように配置すれば足りる。回転角センサ２８は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の図示しない回転子の回転角θを検出し、その検出した回転角θを制御装置５０へ送出する。制御装置５０では、回転角θに基づきモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の回転速度（回転角速度ω）を算出することができる。
【００４８】
これらのセンサによって検出された、モータジェネレータＭＧ１のモータ電流ＭＣＲＴ（１）、ロータ回転角θ（１）および、モータ温度Ｔｍｇ１ならびに、モータジェネレータＭＧ２のモータ電流ＭＣＲＴ（２）、ロータ回転角θ（２）およびモータ温度Ｔｍｇ２は、制御装置５０へ入力される。さらに、制御装置５０は、モータ指令としての、モータジェネレータＭＧ１のトルク指令値Ｔｑｃｏｍ（１）およびモータジェネレータＭＧ２のトルク指令値Ｔｑｃｏｍ（２）の入力を受ける。
【００４９】
電子制御ユニット（ＥＣＵ）で構成される制御装置５０は、マイクロコンピュータ（図示せず）、ＲＡＭ（Random  Access  Memory)５１およびＲＯＭ（Read  Only  Memory）５２を含んで構成される。制御装置５０は、所定のプログラム処理に従って、上位の電子制御ユニット（ＥＣＵ）から入力されたモータ指令に従ってモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２が動作するように、コンバータ１５およびインバータ２０，３０のスイッチング制御のためのスイッチング制御信号Ｓ１，Ｓ２（コンバータ１５）、Ｓ１１〜Ｓ１６（インバータ２０）、およびＳ２１〜Ｓ２６（インバータ３０）を生成する。
【００５０】
さらに、制御装置５０には、メインバッテリＢに関する、充電率（ＳＯＣ：State  of  Charge）や充放電制限を示す入力可能電力Ｗｉｎおよび出力可能電力Ｗｏｕｔ等の情報が入力される。これにより、制御装置５０は、メインバッテリＢの過充電あるいは過放電が発生しないように、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２での消費電力および発電電力（回生電力）を必要に応じて制限する機能を有する。
【００５１】
また、本実施の形態では、単一の制御装置（ＥＣＵ）５０によってインバータ制御におけるスイッチング周波数を切換える機構について説明したが、複数の制御装置（ＥＣＵ）の協調動作によって同様の制御構成を実現することも可能である。
【００５２】
次に、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の駆動制御におけるコンバータ１５およびインバータ２０，３０の概略的な動作について説明する。
【００５３】
コンバータ１５は、基本的には、各スイッチング周期内でスイッチング素子Ｑ１およびＱ２が相補的かつ交互にオンオフするように制御される。スイッチング周期に対するスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオン期間比（デューティ比）は、電力線７の直流電圧ＶＨが、コンバータ１５に対する電圧指令値と一致するように制御される。コンバータ１５は、昇圧動作時（メインバッテリＢの放電時）には、スイッチング素子Ｑ２のオン期間にリアクトルＬ１に蓄積された電磁エネルギを、スイッチング素子Ｑ１および逆並列ダイオードＤ１を介して、電力線７へ供給することにより、電力線６の直流電圧ＶＬを昇圧して電力線７へ出力する。
【００５４】
コンバータ１５は、降圧動作時（メインバッテリＢの充電時）には、スイッチング素子Ｑ１のオン期間にリアクトルＬ１に蓄積された電磁エネルギを、スイッチング素子Ｑ２および逆並列ダイオードＤ２を介して、電力線６へ供給することによって、電力線７の直流電圧ＶＨを降圧して電力線６に出力する。これらの昇圧動作または降圧動作における電圧変換比（ＶＨ／ＶＬ比）は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のデューティ比により制御される。なお、スイッチング素子Ｑ１およびＱ２をオンおよびオフにそれぞれ固定すれば、ＶＨ＝ＶＬ（電圧変換比＝１．０）とすることもできる。
【００５５】
平滑コンデンサＣ０は、コンバータ１５からの直流電圧（システム電圧ＶＨ）を平滑化する。電圧センサ１３は、平滑コンデンサＣ０の両端の電圧、すなわち、システム電圧ＶＨを検出し、その検出値を制御装置５０へ出力する。
【００５６】
インバータ３０は、制御装置５０からのスイッチング制御信号Ｓ２１〜Ｓ２６に応答したスイッチング素子Ｑ２１〜Ｑ２６のオンオフ動作（スイッチング動作）により、トルク指令値Ｔｑｃｏｍ（２）に従ったトルクが出力されるように、モータジェネレータＭＧ２を駆動する。トルク指令値Ｔｑｃｏｍ（２）は、運転状況に応じたモータジェネレータＭＧ２への出力（トルク×回転数）要求に従って、正値（Ｔｑｃｏｍ（２）＞０）、零（Ｔｑｃｏｍ（２）＝０）、または負値（Ｔｑｃｏｍ（２）＜０）に適宜設定される。
【００５７】
特にハイブリッド車１００の回生制動時には、モータジェネレータＭＧ２のトルク指令値は負に設定される（Ｔｑｃｏｍ（２）＜０）。この場合には、インバータ３０は、スイッチング制御信号Ｓ２１〜Ｓ２６に応答したスイッチング動作により、モータジェネレータＭＧ２が発電した交流電圧を直流電圧に変換し、その変換した直流電圧（システム電圧）を平滑コンデンサＣ０を介してコンバータ１５へ供給する。
【００５８】
また、インバータ２０は、上記のインバータ３０の動作と同様に、制御装置５０からのスイッチング制御信号Ｓ１１〜Ｓ１６に従ったスイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１６のオンオフ制御により、モータジェネレータＭＧ１が指令値に従って動作するように電力変換を行なう。
【００５９】
このように、制御装置５０がトルク指令値Ｔｑｃｏｍ（１），Ｔｑｃｏｍ（２）に従ってモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御することにより、ハイブリッド車１００では、モータジェネレータＭＧ２での電力消費による車両駆動力の発生、モータジェネレータＭＧ１での発電によるメインバッテリＢの充電電力またはモータジェネレータＭＧ２の消費電力の発生、および、モータジェネレータＭＧ２での回生制動動作（発電）によるメインバッテリＢの充電電力の発生を、車両の運転状態に応じて適宜に実行できる。
【００６０】
次に、制御装置５０によるインバータ２０，３０における電力変換制御について詳細に説明する。なお、以下に説明するインバータ制御は、インバータ２０および３０に共通するものである。
【００６１】
図２は、電動機駆動制御のためのインバータ制御方式を説明する図である。
図２に示すように、本発明の実施の形態による電動車両の電気システムでは、インバータ２０，３０による電動機制御について３つの制御方式を切換えて使用する。
【００６２】
正弦波ＰＷＭ（パルス幅変調）制御は、一般的なＰＷＭ制御として用いられるものであり、各相アームにおけるスイッチング素子のオンオフを、正弦波状の電圧指令値と搬送波（代表的には、三角波）との電圧比較に従って制御する。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比が制御される。周知のように、正弦波ＰＷＭ制御では、この基本波成分振幅をインバータの直流側電圧（すなわち、システム電圧ＶＨ）の０．６１倍までしか高めることができない。
【００６３】
一方、矩形波電圧制御では、電動機の電気角３６０度に相当する期間内で、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パルス分をインバータが出力する。これにより、変調率は０．７８まで高められる。
【００６４】
過変調ＰＷＭ制御は、搬送波の振幅よりも大きい振幅の電圧指令値（正弦波状）について、その振幅を拡大した上で、上記正弦波ＰＷＭ制御と同様のＰＷＭ制御を行なうものである。この結果、基本波成分を歪ませることによって、変調率を０．６１〜０．７８の範囲まで高めることができる。
【００６５】
システム電圧ＶＨが同一、すなわちインバータ２０，３０によりスイッチングされる直流電圧が同一の下で、同一のモータ電流を供給する場合には、インバータでのスイッチング損失は、単位時間内のスイッチング回数に依存する。したがって、このような同一条件の下では、正弦波ＰＷＭ制御にてスイッチング損失が大きくなる一方で、矩形波電圧制御ではスイッチング損失が小さくなる。
【００６６】
一方で、モータジェネレータＭＧ（ＭＧ１，ＭＧ２を総括的に表記するもの、以下同じ）を円滑に駆動するためには、モータジェネレータＭＧの動作点、具体的には、回転速度およびトルクに応じて、コンバータ１５の出力電圧（システム電圧ＶＨ）を適切に設定する必要がある。この際に、上述したように、それぞれ制御モードについて、実現可能な変調率には限界がある。したがって、システム電圧ＶＨに対して、出力可能な上限トルクが存在することが理解される。上限トルクは、モータジェネレータのＭＧ回転速度およびトルクの積が出力電力に相当することから、回転速度によって変化する。
【００６７】
図３は、システム電圧とモータジェネレータの動作可能領域との関係を示す概念図である。
【００６８】
図３を参照して、モータジェネレータＭＧの動作領域および動作点は、回転速度およびトルクの組み合わせによって示される。最大出力線２００は、システム電圧ＶＨ＝Ｖｍａｘ（最大値）であるときの動作可能領域の限界を示すものである。最大出力線２００は、トルクＴ＜Ｔｍａｘかつ回転速度Ｎ＜Ｎｍａｘであっても、出力電力に相当するＴ×Ｎによって制限される部分を有する。システム電圧ＶＨが低下すると、動作可能領域は狭くなっていく。
【００６９】
たとえば、動作点２１０は、システム電圧ＶＨ＝Ｖａで実現可能である。しかしながら、動作点２１０からトルクが増加した動作点２２０には、システム電圧ＶＨをＶｂ（Ｖｂ＞Ｖａ）へ上昇させなければ対応することができない。
【００７０】
図３に示した、システム電圧ＶＨと動作領域の限界線との関係に基づいて、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２に共通の特性として、各動作点（回転速度，トルク）を実現するためのシステム電圧ＶＨの下限値（下限電圧ＶＨｍｉｎ）を求めることができる。したがって、各モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の動作点に対応させて、当該動作点に従った出力を確保するための下限電圧ＶＨｍｉｎを算出するためのマップ（以下、下限電圧マップとも称する）を予め作成して、ＲＯＭ５２に記憶させておくことができる。
【００７１】
図４は、システム電圧ＶＨに対する電気システムでの損失の特性を説明する概念図である。図４には、モータジェネレータＭＧの同一の動作点における、システム電圧ＶＨに対する、インバータ２０，３０でのインバータ損失Ｐｉｎｖと、モータジェネレータＭＧでの銅損Ｐｍｃおよび鉄損Ｐｍｉとの変化が示される。
【００７２】
銅損Ｐｍｃは、モータジェネレータＭＧを流れる電流の二乗に比例する。したがって、同一動作点では、システム電圧ＶＨが低電圧であるほど銅損Ｐｍｃは大きくなる。
【００７３】
鉄損Ｐｍｉは、モータジェネレータＭＧを流れる電流のリップル成分（高周波成分）が大きくなると渦電流が大きくなるため増大する。システム電圧ＶＨが高くなると、１回のスイッチング動作に伴う電流変化が大きくなるため電流リップルも増大する。したがって、同一動作点では、システム電圧ＶＨが低電圧であるほど、鉄損Ｐｍｉは大きくなる。モータジェネレータＭＧでの損失（以下、モータ損失とも称する）は、銅損Ｐｍｃおよび鉄損Ｐｍｉの和である。ＶＨ＝Ｖ４で、モータ損失は最小となっている。
【００７４】
図５を参照して、動作点ごとに、モータ損失（銅損Ｐｍｃおよび鉄損Ｐｍｉ）を測定することによって、システム電圧ＶＨに対するモータ損失Ｐｍｔの変化を示す特性線２５０を予め求めることができる。そして、動作点毎の特性線２５０から、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２に共通の特性として、各動作点（回転速度，トルク）に対応させて、モータ損失Ｐｍｔを最小にするための候補電圧ＶＨｍｌを算出するマップ（以下、モータ損失最小マップとも称する）を予め作成して、ＲＯＭ５２に記憶させておくことができる。
【００７５】
再び図４を参照して、インバータ損失Ｐｉｎｖは、主に、インバータ２０，３０のスイッチング素子のオンオフによるスイッチング損失である。したがって、インバータ損失Ｐｉｎｖは、単位時間当たりのスイッチング回数に依存する。すなわち、図２に示した制御モードのうち、矩形波電圧制御の適用時には、ＰＷＭ制御の適用時と比較して、インバータ損失Ｐｉｎｖは小さくなる。
【００７６】
システム電圧ＶＨが低くなると、ＰＷＭ制御では変調率が不足するため、矩形波電圧制御が適用される。したがって、同一動作点では、システム電圧ＶＨが低電圧である方がインバータ損失Ｐｉｎｖは小さくなる傾向にある。また、同一動作点では、ＰＷＭ制御時のスイッチング回数は大きく変わらないので、スイッチングされる電圧および電流の積に応じて、スイッチング損失が決まる。したがって、ＰＷＭ制御が適用される電圧領域では、システム電圧ＶＨが高電圧であるほど、インバータ損失Ｐｉｎｖは大きくなる。
【００７７】
電気システムのトータル損失として、銅損Ｐｍｃ、鉄損Ｐｍｉおよびインバータ損失Ｐｉｎｖの和を考えると、トータル損失は、ＶＨ＝Ｖ３で最小となっている。このように、モータ損失を最小にするシステム電圧ＶＨと、トータル損失を最小にするシステム電圧ＶＨとは、一致しない場合がある。したがって、ハイブリッド車１００の全体効率、すなわち燃費を優先してシステム電圧ＶＨを決定すると、モータ損失については最小とならない可能がある。小型化などにより熱容量が小さい場合には、モータ損失に対する温度上昇の感度が高くなる。このため、特許文献１のように、モータ損失よりも燃費を優先してシステム電圧を設定すると、モータジェネレータＭＧの温度が上昇する虞がある。
【００７８】
特許文献３に記載されるように、モータジェネレータＭＧの温度が上昇すると、過熱保護のために、トルク制限によってモータジェネレータＭＧの出力を抑制する必要がある。このような制限下では、最適な走行制御のために設定されたモータジェネレータＭＧのトルク指令値を修正する必要が生じるので、走行性や燃費が悪化することが懸念される。また、モータジェネレータＭＧのトルク変化に対して、エンジン１１０のトルク変化は緩やかであるので、モータジェネレータＭＧでのトルク制限を、エンジン１１０によって補償する際に、車両全体でのトルクに変動が生じる可能性がある。
【００７９】
したがって、本実施の形態による電動機制御では、モータ損失の低減を優先することによって、モータジェネレータＭＧの温度上昇を抑制するようなシステム電圧ＶＨの決定を指向する。
【００８０】
図６は、本発明の実施の形態１の電動車両の電気システムにおけるシステム電圧の設定処理を示すフローチャートである。図６に示す処理は、制御装置５０によって所定周期で実行される。なお、図６を始めとするフローチャートに記載される各ステップの処理は、制御装置５０によるハードウェアまたはソフトウェア処理によって実行することができる。
【００８１】
図６を参照して、制御装置５０は、ステップＳ１００により、車両状態（車速、ペダル操作等）に応じて、ハイブリッド車１００のトータル駆動力を算出する。さらに、制御装置５０は、ステップＳ１１０では、ステップＳ１００で算出したトータル駆動力を出力するためのパワー配分を決定する。このパワー配分によって、エンジン１１０およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の出力パワーが決定される。
【００８２】
エンジン１１０の回転速度およびトルク（動作点）は、燃費等を考慮して予め定められた動作ライン上で、決定されたエンジン出力パワーを実現できる動作点に対応して決定される。さらに、このように、走行制御によって決定されたパワー配分が実現されるように、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令値Ｔｑｃｏｍ（１），Ｔｑｃｏｍ（２）が決定される。これにより、トータル駆動力を確保するための、走行制御に基づくモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の動作点（回転速度、トルク）が決定される。この動作点は、「指令動作点」に対応する。
【００８３】
制御装置５０は、ステップＳ１２０では、モータジェネレータＭＧ１のトルクおよび回転速度（指令動作点）から、上述の下限電圧マップの参照によって、下限電圧ＶＨ１ｍｉｎを算出する。下限電圧ＶＨ１ｍｉｎは、走行制御に基づくモータジェネレータＭＧ１の動作点に従った出力を確保するために必要なシステム電圧ＶＨの下限値に相当する。
【００８４】
さらに、制御装置５０は、ステップＳ１３０により、モータジェネレータＭＧ１のトルクおよび回転速度（指令動作点）から、上述のモータ損失最小マップの参照によって、候補電圧ＶＨ１ｍｌを算出する。候補電圧ＶＨ１ｍｌは、モータジェネレータＭＧ１のモータ損失が最小となるシステム電圧ＶＨに相当する。
【００８５】
一方、制御装置５０は、ステップＳ１２５により、モータジェネレータＭＧ２のトルクおよび回転速度（指令動作点）から、上述の下限電圧マップの参照によって、下限電圧ＶＨ２ｍｉｎを算出する。下限電圧ＶＨ２ｍｉｎは、走行制御に基づくモータジェネレータＭＧ２の動作点に従った出力を確保するために必要なシステム電圧ＶＨの下限値に相当する。
【００８６】
制御装置５０は、ステップＳ１３５により、モータジェネレータＭＧ２のトルクおよび回転速度（指令動作点）から、上述のモータ損失最小マップの参照によって、候補電圧ＶＨ２ｍｌを算出する。候補電圧ＶＨ２ｍｌは、モータジェネレータＭＧ２のモータ損失が最小となるシステム電圧ＶＨに相当する。
【００８７】
下限電圧ＶＨ１ｍｉｎおよび下限電圧ＶＨ２ｍｉｎは、「第１の下限電圧」および「第２の下限電圧」にそれぞれ対応する。は、「第２の下限電圧」に対応する。候補電圧ＶＨ１ｍｌおよびＶＨ２ｍｉｎは、「第１の候補電圧」および「第２の候補電圧」にそれぞれ対応する。
【００８８】
制御装置５０は、ステップＳ１４０により、下限電圧ＶＨ１ｍｉｎおよび候補電圧ＶＨ１ｍｌの最大値を、モータジェネレータＭＧ１に対応するシステム電圧Ｖｍｇ１として設定する。同様に、制御装置５０はステップＳ１４５により、下限電圧ＶＨ２ｍｉｎおよび候補電圧ＶＨ２ｍｌの最大値を、モータジェネレータＭＧ２に対応するシステム電圧Ｖｍｇ２として設定する。
【００８９】
さらに、制御装置５０は、ステップＳ１５０により、ステップＳ１４０で求めたＶｍｇ１およびステップＳ１４５で求めたＶｍｇ２の最大値を、システム電圧ＶＨの目標値に設定する。ステップＳ１４０〜Ｓ１５０により、下限電圧ＶＨ１ｍｉｎ，ＶＨ２ｍｉｎおよび候補電圧ＶＨ１ｍｌ，ＶＨ２ｍｌのうちの最大値が、システム電圧ＶＨの目標値に設定される。この目標値は、コンバータ１５への電圧指令値に相当する。
【００９０】
このように、実施の形態１による電動車両の電気システムによれば、走行制御に基づくモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の出力を確保できる範囲内で、モータジェネレータＭＧ１またはＭＧ２の損失を最小とするようなシステム電圧ＶＨを設定することができる。この結果、走行に影響を与えないように車両駆動力を確保した上で、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の発熱量を抑制するようにシステム電圧ＶＨを適切に設定できる。これにより、たとえば小型化等により熱容量が小さいモータジェネレータが搭載された電動車両においても、モータジェネレータの温度上昇を抑制して、過熱保護を指向することができる。
【００９１】
なお、上述のようなシステム電圧の設定を行なっても、実際にモータジェネレータの温度が上昇してしまった場合には、特許文献３と同様に、温度が上昇したモータジェネレータについて、出力制限（たとえば、トルク指令値の制限）によって、さらなる温度上昇を回避するための最終的な過熱保護を行うことができる。しかしながら、通常（たとえば、燃費優先）のシステム電圧設定を行なう場合と比較すると、実施の形態１によるモータ損失の抑制を優先したシステム電圧設定によれば、このような出力制限が実行される頻度を減少させることが期待できる。
【００９２】
［実施の形態２］
実施の形態２では、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の温度状態に応じて、実施の形態１によるモータ過熱保護のためのシステム電圧設定と、燃費優先のシステム電圧設定とを切換える制御構成について説明する。実施の形態２では、システム電圧ＶＨの設定処理以外は、実施の形態１と同様であるので、実施の形態１との相違点について説明する。
【００９３】
図７は、システム電圧に対する電気システムの全体損失の特性を説明する概念図である。
【００９４】
図７を参照して、トータル損失Ｐｔｌは、図４に示した、インバータ損失Ｐｉｎｖおよびモータ損失（Ｐｍｃ＋Ｐｍｉ）の和に相当する。あるいは、メインバッテリＢでの内部抵抗による損失や、コンバータ１５での損失（主に、スイッチング損失）についても考慮に入れて、トータル損失Ｐｔｌを定義してもよい。
【００９５】
図５と同様に、動作点ごとに、トータル損失Ｐｔｌを測定することによって、システム電圧ＶＨに対するトータル損失Ｐｔｌの変化を示す特性線２６０を予め求めることができる。同一の動作点に対応したモータ損失の特性線２５０およびトータル損失の特性線２６０の間では、損失が最小となるシステム電圧ＶＨが、異なるケースが存在する。
【００９６】
動作点毎の特性線２６０から、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２に共通の特性として、各動作点（回転速度，トルク）に対応させて、トータル損失Ｐｔｌを最小にするための候補電圧ＶＨｔｌを算出するマップ（以下、トータル損失最小マップとも称する）を予め作成して、ＲＯＭ５２に記憶させておくことができる。
【００９７】
図８は、本発明の実施の形態２の電動車両の電気システムにおけるシステム電圧の設定処理を示すフローチャートである。
【００９８】
図８を参照して、制御装置５０は、図６と同様のステップＳ１００およびＳ１１０により、ハイブリッド車１００のトータル駆動力を算出するとともに、エンジン１１０、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２間のパワー配分を決定する。そして、走行制御によって決定されたパワー配分が実現されるように、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令値Ｔｑｃｏｍ（１），Ｔｑｃｏｍ（２）が決定される。
【００９９】
さらに、制御装置５０は、図６と同様のステップＳ１２０およびＳ１２５により、走行制御に基づくモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の動作点（指令動作点）に従った出力を確保するための、下限電圧ＶＨ１ｍｉｎおよびＶＨ２ｍｉｎを算出する。
【０１００】
さらに、制御装置５０は、ステップＳ１５５により、モータジェネレータＭＧ１のモータ温度Ｔｍｇ１およびモータジェネレータＭＧ２のモータ温度Ｔｍｇ２を判定温度Ｔｔｈと比較する。
【０１０１】
そして、モータ温度Ｔｍｇ１，Ｔｍｇ２の両方が判定温度Ｔｔｈよりも低いとき（Ｓ１５５のＮＯ判定時）には、制御装置５０は、ステップＳ１６０に処理を進める。ステップＳ１６０では、モータジェネレータＭＧ１のトルクおよび回転速度（指令動作点）から、上述のトータル損失最小マップの参照によって、候補電圧ＶＨ１ｔｌが算出される。制御装置５０は、ステップＳ１７０では、モータジェネレータＭＧ２のトルクおよび回転速度（指令動作点）から、上述のトータル損失最小マップの参照によって、候補電圧ＶＨ１ｔ２を算出する。
【０１０２】
候補電圧ＶＨ１ｔｌは、モータジェネレータＭＧ１の指令動作点において、トータル損失Ｐｔｌが最小となるシステム電圧ＶＨに相当する。候補電圧ＶＨ２ｔｌは、モータジェネレータＭＧ２の指令動作点において、トータル損失Ｐｔｌが最小となるシステム電圧ＶＨに相当する。すなわち、候補電圧ＶＨ１ｔｌおよびＶＨ２ｔｌは、「第３の候補電圧」および「第４の候補電圧」にそれぞれ相当する。
【０１０３】
制御装置５０は、ステップＳ１８０により、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のいずれも高温状態でないときには、下限電圧ＶＨ１ｍｉｎ，ＶＨ２ｍｉｎおよび候補電圧ＶＨ１ｔｌ，ＶＨ２ｔｌの最大値をシステム電圧ＶＨの目標値（コンバータ１５の電圧指令値）に設定する。
【０１０４】
これに対して、モータ温度Ｔｍｇ１およびＴｍｇ２の少なくとも一方が判定温度Ｔｔｈよりも高いとき（Ｓ１５５のＹＥＳ判定時）には、制御装置５０は、ステップＳ１５７に処理を進める。ステップＳ１５７では、モータ温度Ｔｍｇ１およびＴｍｇ２に基づいて、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のいずれを過熱保護の対象とするかが決定される。基本的には、モータ温度が高い方のモータジェネレータが過熱保護の対象に選択される。
【０１０５】
制御装置５０は、モータジェネレータＭＧ１を過熱保護の対象とするとき（Ｓ１５７のＹＥＳ判定時）には、図６と同様のステップＳ１３０により、モータジェネレータＭＧ１での損失を最小とする候補電圧ＶＨ１ｍｌを算出する。さらに、制御装置５０は、ステップＳ１９０により、下限電圧ＶＨ１ｍｉｎ，ＶＨ２ｍｉｎおよび、より高温のモータジェネレータＭＧ１に対応した候補電圧ＶＨ１ｍｌのうちの最大値をシステム電圧ＶＨの目標値（コンバータ１５の電圧指令値）に設定する。
【０１０６】
これに対して、モータジェネレータＭＧ２を過熱保護の対象とするとき（Ｓ１５７のＮＯ判定時）には、制御装置５０は、図６と同様のステップＳ１３５により、モータジェネレータＭＧ２での損失を最小とする候補電圧ＶＨ２ｍｌを算出する。さらに、制御装置５０は、ステップＳ１９０により、下限電圧ＶＨ１ｍｉｎ，ＶＨ２ｍｉｎおよび、より高温のモータジェネレータＭＧ２に対応した候補電圧ＶＨ２ｍｌのうちの最大値をシステム電圧ＶＨの目標値（コンバータ１５の電圧指令値）に設定する。
【０１０７】
このように、実施の形態２による電動車両の電気システムによれば、モータ温度Ｔｍｇ１，Ｔｍｇ２の少なくとも一方が判定温度Ｔｔｈよりも高くなったときには、実施の形態１と同様にモータ損失を最小とするためのシステム電圧設定を実行する。一方で、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のいずれもが高温状態でないときには、トータル損失が最小となるようにシステム電圧ＶＨを設定するので、ハイブリッド車１００の燃費を向上することができる。
【０１０８】
なお、ステップＳ１５５での判定温度Ｔｔｈについては、上述した特許文献３のようなモータジェネレータの出力制限（トルク制限）が必要になるような高温領域よりも低い温度に設定することが好ましい。このようにすると、出力制限が必要となる高温状態の手前で、予めモータ損失を低減することにより温度上昇を抑制することができる。
【０１０９】
さらに、この判定温度Ｔｔｈは、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の動作領域に応じて変化させることが好ましい。
【０１１０】
図９を参照して、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の各々について、最大出力線２００に沿った、高トルク領域２７０および高速領域２８０では、出力電力が大きくなるため、モータ損失も大きくなる。このため、これらの領域では、モータ損失を低減するようなシステム電圧設定を実行しないと、モータジェネレータの温度が上昇することが懸念される。したがって、これらの動作領域では、判定温度Ｔｔｈを通常領域２４０での通常値（デフォルト値）よりも低くして、ステップＳ１５５の判定を実行する。これにより、モータジェネレータの温度上昇をより効果的に防止することが可能となる。
【０１１１】
なお、実施の形態１による図５のフローチャートにおいて、ステップＳ１２０〜Ｓ１５０の処理に代えて、図８のステップＳ１５７，Ｓ１３０，Ｓ１３５，Ｓ１９０，Ｓ１９５の処理を実行するように、システム電圧を設定することも可能である。このようにすると、実施の形態１において、走行制御に基づくモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の出力を確保できる範囲内で、高温側のモータジェネレータを最小とするようなシステム電圧ＶＨを設定することができる。
【０１１２】
また、本発明の実施の形態１，２では、ハイブリッド車の電気システムについて代表的に例示したが、本発明の適用はこのようなケースに限定されるものではない。すなわち、本発明に従う電動車両の電気システムは、電気自動車、ハイブリッド車、燃料電池自動車等、車輪駆動力発生用の電動機を搭載した電動車両に対して、共通に適用することができる。
【０１１３】
さらに、電動車両の駆動系についても、交流電動機を駆動制御するインバータの直流側電圧を可変制御するためのコンバータを含む電気システムを採用している限り、図１の構成に限定されることはなく任意の構成とすることができる。
【０１１４】
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。
【産業上の利用可能性】
【０１１５】
この発明は、交流電動機を駆動制御するインバータの直流側電圧を可変制御するためのコンバータを含む電動車両の電気システムに適用することができる。
【符号の説明】
【０１１６】
５  接地線、６，７  電力線、１０  電圧センサ、１０♯  直流電圧発生部、１１，２７  電流センサ、１２  温度センサ、１３  電圧センサ、１５  コンバータ、２０，３０  インバータ、２２，２４，２６，３２，３４，３６  各相アーム、２８  回転角センサ、５０  制御装置（ＥＣＵ）、５１  ＲＡＭ、５２  ＲＯＭ、１００  ハイブリッド車、１１０  エンジン、１１２  冷却水温センサ、１２０  動力分割機構、１２５  出力軸、１３０  減速機、１４０  駆動軸、１５０  駆動輪（車輪）、２００  最大出力線、２１０，２２０  動作点、２４０  通常領域、２５０  特性線（モータ損失）、２６０  特性線（トータル損失）、２７０  高トルク領域、２８０  高速領域、Ｂ  メインバッテリ、Ｃ０，Ｃ１  平滑コンデンサ、Ｄ１，Ｄ１，Ｄ２，Ｄ２，Ｄ１１〜Ｄ１６，Ｄ２１〜Ｄ２６  逆並列ダイオード、Ｉｂ  バッテリ電流、Ｌ１  リアクトル、ＭＣＲＴ  モータ電流、ＭＧ１，ＭＧ２  モータジェネレータ、Ｎ  回転速度、Ｎ１，Ｎ２  中性点、Ｐｉｎｖ  インバータ損失、Ｐｍｃ  銅損、Ｐｍｉ  鉄損、Ｐｍｔ  モータ損失、Ｐｔｌ  トータル損失、Ｑ１，Ｑ２，Ｑ２，Ｑ１１，Ｑ１２，Ｑ１１〜Ｑ１６，Ｑ１３，Ｑ１４，Ｑ１５，Ｑ１６，Ｑ２１〜Ｑ２６  電力用半導体スイッチング素子、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ１１〜Ｓ１６，Ｓ２１〜Ｓ２６  スイッチング制御信号、Ｔｂ  バッテリ温度、Ｔｍｇ１，Ｔｍｇ２  モータ温度、Ｔｑｃｏｍ（１），Ｔｑｃｏｍ（２）  トルク指令値、Ｔｔｈ  判定温度、Ｕ１，Ｕ２，Ｖ１，Ｖ２，Ｗ１，Ｗ２  コイル巻線、ＶＨ  直流電圧（システム電圧）、ＶＨ１ｔｌ，ＶＨ２ｔｌ  候補電圧（トータル損失最小）、ＶＨ１ｍｌ，ＶＨ２ｍｌ  候補電圧（モータ損失最小）、ＶＨ１ｍｉｎ，ＶＨ２ｍｉｎ  下限電圧、ＶＬ  直流電圧、Ｖｂ  バッテリ電圧、Ｖｍｇ１，Ｖｍｇ２  システム電圧（モータジェネレータ）、Ｓ１，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ１１〜Ｓ１６，Ｓ２１〜Ｓ２６  スイッチング制御信号、Ｔｂ  バッテリ温度、Ｔｍｇ１，Ｔｍｇ２  モータ温度。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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