(57)【要約】【課題】昇圧コンバータにおける共振の発生を回避しつつ車両挙動の急激な変動を抑制する電動車両およびその制御方法を提供する。【解決手段】制御装置４０は、ＰＷＭ制御モードと矩形波電圧制御モードとを選択的に切替えてインバータ２０を制御する。制御装置４０は、モータジェネレータＭＧの回転数が所定範囲内となることによって平滑コンデンサ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、モータジェネレータＭＧのトルクを制限することによって矩形波電圧制御モードでのインバータ２０の制御を禁止する。さらに、制御装置４０は、上記共振条件の成立に伴なうトルクの制限およびその解除時にトルクの変化率を制限する。【選択図】図１
2013027121.tif 000002
【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昇圧する昇圧装置と、
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、
ＰＷＭ電圧を用いるＰＷＭ制御モードと矩形波電圧を用いる矩形波電圧制御モードとを選択的に切替えて前記駆動装置を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記電動機の回転数が所定範囲内となることによって、前記コンデンサおよび前記リアクトルにより形成される回路が共振する共振条件が成立したとき、前記電動機のトルクを制限することによって前記矩形波電圧制御モードによる前記駆動装置の制御を禁止し、前記共振条件の成立に伴なう前記トルクの制限およびその解除時に前記トルクの変化率を制限する、電動車両。
【請求項２】
前記制御装置は、前記共振条件の成立時、前記電動機が出力可能な最大トルクを制限することによって前記矩形波電圧制御モードによる前記駆動装置の制御を禁止する、請求項１に記載の電動車両。
【請求項３】
前記所定範囲は、前記コンデンサおよび前記リアクトルにより形成される前記回路の共振周波数に基づいて決定される、請求項１または２に記載の電動車両。
【請求項４】
前記昇圧装置は、
前記蓄電装置の正極に一端が接続される前記リアクトルと、
前記リアクトルの他端と前記電力線との間に接続される第１のスイッチング素子と、
前記リアクトルの他端と前記蓄電装置の負極との間に接続される第２のスイッチング素子と、
前記第１および第２のスイッチング素子にそれぞれ逆並列に接続される第１および第２のダイオードとを含み、
前記制御装置は、前記第１のスイッチング素子をオン状態にして走行する上アームオン走行の実行条件成立時に前記共振条件が成立したとき、前記矩形波電圧制御モードによる前記駆動装置の制御を禁止する、請求項１から３のいずれかに記載の電動車両。
【請求項５】
前記電力線の電圧を検出するための電圧センサをさらに備え、
前記昇圧装置は、前記電圧センサの検出値に基づいて制御され、
前記電圧センサの故障時、前記上アームオン走行の実行条件が成立し、
前記制御装置は、前記電圧センサの故障による前記上アームオン走行の実行条件成立時に前記共振条件が成立したとき、前記矩形波電圧制御モードによる前記駆動装置の制御を禁止する、請求項４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昇圧する昇圧装置と、
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、
前記駆動装置は、ＰＷＭ電圧を用いるＰＷＭ制御モードと矩形波電圧を用いる矩形波電圧制御モードとを選択的に切替えて制御され、
前記制御方法は、
前記電動機の回転数が所定範囲内となることによって、前記コンデンサおよび前記リアクトルにより形成される回路が共振する共振条件が成立したとき、前記電動機のトルクを制限することによって前記矩形波電圧制御モードによる前記駆動装置の制御を禁止するステップと、
前記共振条件の成立に伴なう前記トルクの制限およびその解除時に前記トルクの変化率を制限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、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、走行用の電力を蓄える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共振回路が構成される。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共振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２００６−１９７７９１号公報
【特許文献３】特開２００９−２１３３３６号公報
【特許文献４】特開２００８−７２８６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
昇圧コンバータが故障している場合には、昇圧コンバータを昇圧動作させることにより共振の発生を回避することができないので、矩形波制御方式によるインバータ制御（矩形波電圧制御）を禁止して正弦波ＰＷＭ制御方式を用いたインバータ制御により共振を回避し得る。
【０００８】
しかしながら、矩形波電圧制御を一律に禁止にすると、走行性能が低下するので、共振の懸念がない領域では矩形波電圧制御を許可することが望ましい。ここで、正弦波ＰＷＭ制御方式と矩形波制御方式との切替は、たとえば、電動機の最大トルクを切替えることによって可能であるが、単に電動機の回転数のしきい値に対する大小で電動機の最大トルクを切替えるだけでは、電動機のトルクが急激に変動し、その結果、車両の挙動が大きく変化してしまう。
【０００９】
それゆえに、この発明の目的は、昇圧コンバータにおける共振の発生を回避しつつ車両挙動の急激な変動を抑制する電動車両およびその制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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、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昇圧する。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。制御装置は、ＰＷＭ電圧を用いるＰＷＭ制御モードと矩形波電圧を用いる矩形波電圧制御モードとを選択的に切替えて駆動装置を制御する。そして、制御装置は、電動機の回転数が所定範囲内となることによって、コンデンサおよびリアクトルにより形成される回路が共振する共振条件が成立したとき、電動機のトルクを制限することによって矩形波電圧制御モードによる駆動装置の制御を禁止し、共振条件の成立に伴なうトルクの制限およびその解除時にトルクの変化率を制限する。
【００１１】
好ましくは、制御装置は、共振条件の成立時、電動機が出力可能な最大トルクを制限することによって矩形波電圧制御モードによる駆動装置の制御を禁止する。
【００１２】
好ましくは、所定範囲は、コンデンサおよびリアクトルにより形成される回路の共振周波数に基づいて決定される。
【００１３】
好ましくは、昇圧装置は、リアクトルと、第１および第２のスイッチング素子と、第１および第２のダイオードとを含む。リアクトルは、蓄電装置の正極に一端が接続される。第１のスイッチング素子は、リアクトルの他端と電力線との間に接続される。第２のスイッチング素子は、リアクトルの他端と蓄電装置の負極との間に接続される。第１および第２のダイオードは、第１および第２のスイッチング素子にそれぞれ逆並列に接続される。制御装置は、第１のスイッチング素子をオン状態にして走行する上アームオン走行の実行条件成立時に共振条件が成立したとき、矩形波電圧制御モードによる駆動装置の制御を禁止する。
【００１４】
さらに好ましくは、電動車両は、電力線の電圧を検出するための電圧センサをさらに備える。昇圧装置は、電圧センサの検出値に基づいて制御される。電圧センサの故障時、上アームオン走行の実行条件が成立する。制御装置は、電圧センサの故障による上アームオン走行の実行条件成立時に共振条件が成立したとき、矩形波電圧制御モードによる駆動装置の制御を禁止する。
【００１５】
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昇圧する。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。駆動装置は、ＰＷＭ電圧を用いるＰＷＭ制御モードと矩形波電圧を用いる矩形波電圧制御モードとを選択的に切替えて制御される。そして、制御方法は、電動機の回転数が所定範囲内となることによって、コンデンサおよびリアクトルにより形成される回路が共振する共振条件が成立したとき、電動機のトルクを制限することによって矩形波電圧制御モードによる駆動装置の制御を禁止するステップと、共振条件の成立に伴なうトルクの制限およびその解除時にトルクの変化率を制限するステップとを含む。
【発明の効果】
【００１６】
この発明においては、電動機の回転数が所定範囲内となることによって、コンデンサおよびリアクトルにより形成される回路が共振する共振条件が成立すると、電動機のトルクを制限することによって矩形波電圧制御モードによる駆動装置の制御が禁止される。そして、上記共振条件の成立に伴なうトルクの制限およびその解除時にトルクの変化率が制限されるので、矩形波電圧制御モードの禁止およびその解除の切替時の急激なトルク変動が抑制される。したがって、この発明によれば、昇圧装置における共振の発生を回避しつつ車両挙動の急激な変動を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】この発明の実施の形態による電動車両の電気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】モータジェネレータが出力可能な最大トルクの変化を示した図である。
【図５】ＬＣ回路の共振回避に関する制御装置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】
【００１８】
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。
【００１９】
図１は、この発明の実施の形態による電動車両の電気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、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。
【００２０】
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。すなわち、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のコレクタ−エミッタ間に、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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。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。
【００２３】
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。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。
【００２４】
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の出力電圧以上に昇圧する。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。
【００２５】
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。
【００２６】
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Ｖｍ（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】
制御装置４０は、電圧Ｖｍ，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。また、制御装置４０は、モータ電流、回転角θおよび電圧Ｖｍ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。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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。）。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
再び図１を参照して、制御装置４０は、所定の条件が成立すると、昇圧コンバータ１０のスイッチング素子Ｑ１を常時オン状態（スイッチング素子Ｑ２はオフ状態）にして走行する上アームオン走行を実行する。一例として、電圧センサ５２の異常時や、省燃費走行条件の成立時などに、上アームオン走行が実行される。上アームオン走行時は、制御装置４０は、基本的には、矩形波電圧制御モードでインバータ２０を制御する。上アームオン走行時は、システム電圧は蓄電装置Ｂの電圧となりシステム電圧を高められないので、変調率の高い矩形波電圧制御モードによって高トルクを実現するものである。
【００３６】
ところで、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その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と昇圧コンバータ１０のリアクトル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。
【００３７】
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。
【００３８】
より詳しく説明すると、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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
そこで、変動周波数ｆ２がＬＣ回路の共振周波数ｆ１に近づくことによりＬＣ回路が共振する所定範囲内にモータジェネレータＭＧの回転数が入ると（共振条件の成立）、制御装置４０は、矩形波電圧制御モードでのインバータ２０の制御を禁止する。具体的には、制御装置４０は、モータジェネレータＭＧが出力可能な最大トルクを制限することによって、矩形波電圧制御モードでのインバータ２０の制御を禁止する。
【００４４】
図４は、モータジェネレータＭＧが出力可能な最大トルクの変化を示した図である。図４とともに図１を参照して、曲線ｋ１は、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回路の共振条件が成立しておらず、矩形波電圧制御モードでのインバータ２０の制御が禁止されていないときのモータジェネレータＭＧの最大トルクを示す。そして、領域Ｒ１は、矩形波電圧制御モードによってインバータ２０が制御される領域であり、領域Ｒ２は、ＰＷＭ制御モードによってインバータ２０が制御される領域である。
【００４５】
モータジェネレータＭＧの回転数がＮ１を下回ると、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がＬＣ回路の共振周波数ｆ１に近くなり、ＬＣ回路の共振が発生する。そこで、モータジェネレータＭＧの回転数がＮ１を下回ると、制御装置４０は、モータジェネレータＭＧが出力可能な最大トルクを曲線ｋ１から曲線ｋ２に制限する。これにより、矩形波電圧制御モードによるインバータ２０の制御が禁止され、ＬＣ回路の共振が回避される。
【００４６】
ここで、モータジェネレータＭＧの回転数がＮ１に達したときにモータジェネレータＭＧの最大トルクを曲線ｋ１から曲線ｋ２に制限すると、モータジェネレータＭＧに急激なトルク変動が発生する。そこで、これを回避するために、制御装置４０は、モータジェネレータＭＧの回転数がＮ１よりも少し高いＮ２まで低下すると、モータジェネレータＭＧの最大トルクを、変化率（減少率）を制限しつつ低下させる。これにより、ＬＣ回路の共振を回避するためのトルク制限に伴なうトルクの急激な変動を抑制することができる。
【００４７】
その後のモータジェネレータＭＧの回転数上昇に伴なうトルク制限の解除時においても、制御装置４０は、モータジェネレータＭＧの回転数がＮ１を超えると、モータジェネレータＭＧの最大トルクを曲線ｋ２からｋ１に直ちに復帰させるのではなく、変化率（増加率）を制限しつつ最大トルクを復帰させる。これにより、トルク制限からの復帰時においても、トルクの急激な変動が抑制される。
【００４８】
なお、モータジェネレータＭＧの回転数についての上記所定範囲は、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回路の共振周波数に基づいて決定される。
【００４９】
図５は、ＬＣ回路の共振回避に関する制御装置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、一定時間ごと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。
【００５０】
図５を参照して、制御装置４０は、上アームオン走行の条件が成立しているか否かを判定する（ステップＳ１０）。一例として、電圧センサ５２の異常時や省燃費走行条件成立時などに上アームオン走行の条件が成立したものと判定される。そして、上アームオン走行の条件が成立していると判定されると（ステップＳ１０においてＹＥＳ）、制御装置４０は、スイッチング素子Ｑ１を常時オン状態（スイッチング素子Ｑ２はオフ状態）とするように昇圧コンバータ１０を制御し、上アームオン走行を実行する（ステップＳ２０）。
【００５１】
次いで、制御装置４０は、モータジェネレータＭＧの回転数Ｎｍが所定値Ｎ１（図４）よりも低いか否かを判定する（ステップＳ３０）。所定値Ｎ１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回路の共振周波数に対応する回転数Ｎｍに基づいて、平滑コンデンサＣおよびリアクトルＬの製造ばらつきを考慮して決定される。
【００５２】
回転数Ｎｍが所定値Ｎ１よりも低いときは（ステップＳ３０においてＹＥＳ）、制御装置４０は、図４で説明したように、モータジェネレータＭＧが出力可能な最大トルクを制限することによって、矩形波電圧制御モードでのインバータ２０の制御を禁止する（ステップＳ４０）。このとき、モータジェネレータＭＧの最大トルクの復帰は不許可とされ、モータジェネレータＭＧの最大トルクの減少も不許可とされる。
【００５３】
ステップＳ３０において回転数Ｎｍが所定値Ｎ１以上であると判定されると（ステップＳ３０においてＮＯ）、制御装置４０は、回転数Ｎｍが所定値Ｎ２（図４）よりも低いか否かを判定する（ステップＳ５０）。
【００５４】
ステップＳ５０において回転数Ｎｍが所定値Ｎ２よりも低いと判定されると（ステップＳ５０においてＹＥＳ）、制御装置４０は、矩形波電圧制御モードでのインバータ２０の制御を許可する（ステップＳ６０）。次いで、制御装置４０は、回転数Ｎｍが前回値よりも低いか否かを判定する（ステップＳ７０）。すなわち、このステップＳ７０では、回転数Ｎｍが低下しているか否かが判定される。
【００５５】
回転数Ｎｍが前回値よりも低いと判定されると（ステップＳ７０においてＹＥＳ）、制御装置４０は、モータジェネレータＭＧの最大トルクの減少を許可する（ステップＳ８０）。具体的には、制御装置４０は、モータジェネレータＭＧの最大トルクを所定の変化率（たとえば−５Ｎｍ／秒）で制限しつつ低下させる。
【００５６】
ステップＳ７０において回転数Ｎｍが前回値よりも低く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、回転数Ｎｍが前回値よりも高いか否かを判定する（ステップＳ９０）。すなわち、このステップＳ９０では、回転数Ｎｍが上昇しているか否かが判定される。
【００５７】
そして、回転数Ｎｍが前回値よりも高いと判定されると（ステップＳ９０においてＹＥＳ）、制御装置４０は、モータジェネレータＭＧの最大トルクの復帰を許可する（ステップＳ１００）。具体的には、制御装置４０は、モータジェネレータＭＧの最大トルクを所定の変化率（たとえば１Ｎｍ／秒）で制限しつつ増加させる。なお、ステップＳ９０において回転数Ｎｍが前回値よりも高くないと判定されると（ステップＳ９０においてＮＯ）、制御装置４０は、ステップＳ１２０へ処理を移行する。すなわち、このときは、モータジェネレータＭＧの最大トルクは、そのときの値に維持される。
【００５８】
ステップＳ５０において、回転数Ｎｍが所定値Ｎ２以上であると判定されると（ステップＳ５０においてＮＯ）、制御装置４０は、矩形波電圧制御モードでのインバータ２０の制御を許可する（ステップＳ１１０）。このとき、モータジェネレータＭＧの最大トルクの復帰は許可され、モータジェネレータＭＧの最大トルクの減少は不許可とされる。なお、モータジェネレータＭＧの最大トルクの復帰については、ステップＳ１００における処理と同様にトルクの変化率（増加率）が制限される。
【００５９】
以上のように、この実施の形態においては、モータジェネレータＭＧの回転数が所定値Ｎ１を下回ることによって昇圧コンバータ１０における上記ＬＣ回路の共振条件が成立すると、モータジェネレータＭＧのトルクを制限することによって矩形波電圧制御モードでのインバータ２０の制御が禁止される。そして、上記共振条件の成立に伴なうトルクの制限およびその解除時にトルクの変化率が制限されるので、矩形波電圧制御モードの禁止およびその解除の切替時の急激なトルク変動が抑制される。したがって、この実施の形態によれば、昇圧コンバータ１０における共振の発生を回避しつつ車両挙動の急激な変動を抑制することができる。
【００６０】
なお、上記の実施の形態においては、上アームオン走行時にモータジェネレータＭＧの回転数が所定値Ｎ１を下回ると矩形波電圧制御モードを禁止するものとしたが、上アームオン走行の実行中であることは必ずしも必要ではなく、昇圧コンバータ１０の昇圧率が低いときにも共振現象は起こり得る。但し、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とが双方向に常時導通し、共振が顕著に現われ得るので、この発明は、上アームオン走行時に好適である。
【００６１】
また、上記においては、モータジェネレータＭＧのトルク制限時および復帰時の双方においてトルクの変化率を制限するものとしたが、トルクの急激な増大を特に回避するために、トルク制限時からの復帰時に限定してトルク変化率を制限するようにしてもよい。
【００６２】
また、上記においては、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。
【００６３】
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、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は、それぞれこの発明における「第１のスイッチング素子」および「第２のスイッチング素子」の一実施例に対応する。また、さらに、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。
【００６４】
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】
【００６５】
１０  昇圧コンバータ、２０，３０  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、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、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。
【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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