JP2006050735A - ハイブリッド車両の駆動制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 車両走行用のモータと電気エネルギーの授受を行うバッテリを保護する電力制御を実行しつつ、モータによる車両の駆動制御を適切に実行する。
【解決手段】 制御装置は、モータへ供給される電力の変化量（ΔＷ）に対するモータから出力されるトルクの変化量（ΔＴ）の演算値Ｃ（＝ΔＴ／ΔＷ）を、実トルクＴ０と、目標トルクＴ１と、実電力Ｐ０と、目標電力Ｐ１とに基づき算出し、演算値Ｃが所定閾値Ｋよりも大きい場合には、第１の所定電力単位でモータから出力されるトルクを制御する第１制御モードを実行し、演算値Ｃが所定閾値Ｋ以下の場合には、第１の所定電力よりも大きな第２の所定電力単位でモータから出力されるトルクを制御する第２制御モードを実行する。
【選択図】 図２
【解決手段】 制御装置は、モータへ供給される電力の変化量（ΔＷ）に対するモータから出力されるトルクの変化量（ΔＴ）の演算値Ｃ（＝ΔＴ／ΔＷ）を、実トルクＴ０と、目標トルクＴ１と、実電力Ｐ０と、目標電力Ｐ１とに基づき算出し、演算値Ｃが所定閾値Ｋよりも大きい場合には、第１の所定電力単位でモータから出力されるトルクを制御する第１制御モードを実行し、演算値Ｃが所定閾値Ｋ以下の場合には、第１の所定電力よりも大きな第２の所定電力単位でモータから出力されるトルクを制御する第２制御モードを実行する。
【選択図】 図２
Description
この発明は内燃機関及びモータ駆動によるハイブリッド車両の駆動制御装置に関する。
従来、例えば、駆動源としての内燃機関およびモータを備え、少なくとも内燃機関またはモータの何れか一方の駆動力を駆動輪に伝達して走行するハイブリッド車両において、運転者のアクセルペダル操作に係るアクセル開度に応じた目標車両駆動力と内燃機関およびモータの各車両駆動力とを電力に変換し、これらの各電力に基づき車両の駆動制御を行うことで、モータと電気エネルギーの授受を行うバッテリの状態（例えば、残容量や温度等）に応じてバッテリの過剰な放電および充電を規制して、バッテリを保護する制御装置（例えば、特許文献１参照）が知られている。
特開２０００−３２６０９号公報
ところで、上記従来技術に係る制御装置において、モータへの供給電力が一定の場合、モータの回転数が上昇することに伴い、モータトルクつまりモータの車両駆動力は減少傾向に変化する。つまり、モータへの供給電力の単位変化あたりのトルク変動は、低回転領域において相対的に大きくなり、高回転領域では相対的に小さくなる。このため、モータの供給電力に基づき車両を駆動制御する際には、車両の走行挙動が急激に変化することを抑制するために、モータの低回転領域でモータトルクが滑らかに変化するようにして電力を変動させる必要が生じる。
しかしながら、このようなモータの低回転領域を対象として生成した電力の変動制御を、単にモータの回転数領域の全域に亘って適用した場合には、モータの高回転領域において車両の走行挙動に所望の寄与を有するモータトルクを出力させることが出来ないという問題が生じる。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、車両走行用のモータと電気エネルギーの授受を行うバッテリを保護する電力制御を実行しつつ、モータによる車両の駆動制御を適切に実行することが可能なハイブリッド車両の駆動制御装置を提供することを目的とする。
しかしながら、このようなモータの低回転領域を対象として生成した電力の変動制御を、単にモータの回転数領域の全域に亘って適用した場合には、モータの高回転領域において車両の走行挙動に所望の寄与を有するモータトルクを出力させることが出来ないという問題が生じる。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、車両走行用のモータと電気エネルギーの授受を行うバッテリを保護する電力制御を実行しつつ、モータによる車両の駆動制御を適切に実行することが可能なハイブリッド車両の駆動制御装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決して係る目的を達成するために、請求項１に記載の本発明のハイブリッド車両の駆動制御装置は、車両の動力源としての内燃機関およびモータを備え、少なくとも前記内燃機関または前記モータの何れか一方の駆動力を駆動輪に伝達して走行可能なハイブリッド車両の駆動制御装置であって、前記モータの作動状態を制御するモータ制御手段（例えば、実施の形態でのパワードライブユニット１４）と、前記モータ制御手段を介して前記モータと電気エネルギーの授受を行う蓄電装置（例えば、実施の形態での高圧バッテリ１５）とを備え、前記モータへ供給される電力の変化量に対する前記モータから出力されるトルクの変化量の演算値が所定閾値よりも大きい場合に第１の所定電力単位で前記トルクを制御する第１制御手段（例えば、実施の形態でのステップＳ０４，ステップＳ０５，ステップＳ０８，ステップＳ１１）と、前記演算値が所定閾値以下の場合に前記第１の所定電力よりも大きな第２の所定電力単位で前記トルクを制御する第２制御手段（例えば、実施の形態でのステップＳ０６，ステップＳ０７，ステップＳ０８，ステップＳ１２）とを備えることを特徴とする。
上記構成のハイブリッド車両の駆動制御装置によれば、モータへ供給される電力の変化量に対するモータから出力されるトルクの変化量の演算値は、モータの回転数が増大することに伴い、減少傾向に変化することから、相対的に低回転数領域にて第１の所定電力単位でトルクを制御する第１制御手段に対して、相対的に高回転数領域では第１の所定電力よりも大きな第２の所定電力単位でトルクを制御する第２制御手段の実行に切り換えることにより、蓄電装置を保護する電力制御を適切に実行しつつ、ハイブリッド車両の走行駆動力を適切に制御することができる。
つまり、第１制御手段においては、特に、ハイブリッド車両の走行駆動力に急減な変化が発生しない程度のトルク変動となる第１の所定電力単位を設定しておくことにより、蓄電装置からモータへ供給される電力を、いわば間接的に規制することができる。
そして、第２制御手段においては、特に、蓄電装置を保護するために予め設定されている所定の出力制限値を超えない程度の値を有する第２の所定電力単位を設定しておくことにより、蓄電装置からモータへ供給される電力を、いわば直接的に規制することができる。
つまり、第１制御手段においては、特に、ハイブリッド車両の走行駆動力に急減な変化が発生しない程度のトルク変動となる第１の所定電力単位を設定しておくことにより、蓄電装置からモータへ供給される電力を、いわば間接的に規制することができる。
そして、第２制御手段においては、特に、蓄電装置を保護するために予め設定されている所定の出力制限値を超えない程度の値を有する第２の所定電力単位を設定しておくことにより、蓄電装置からモータへ供給される電力を、いわば直接的に規制することができる。
さらに、請求項２に記載の本発明のハイブリッド車両の駆動制御装置は、前記モータの回転数と前記電力と前記トルクとの所定の関係を示すトルク電力マップを記憶する記憶手段（例えば、実施の形態での制御装置１６）を備え、前記第１制御手段は、検出される実トルクおよび前記回転数から前記トルク電力マップに基づき算出した実電力と、設定される目標トルクおよび前記回転数から前記トルク電力マップに基づき算出した目標電力との差に基づき、前記演算値を算出し、前記第２制御手段は、検出される実電力および前記回転数から前記トルク電力マップに基づき算出した実トルクと、設定される目標電力および前記回転数から前記トルク電力マップに基づき算出した目標トルクとの差に基づき、前記演算値を算出することを特徴とする。
上記構成のハイブリッド車両の駆動制御装置によれば、目標トルクから実トルクを減算して得た値を、目標電力から実電力を減算して得た値で除算することで、モータへ供給される電力の変化量に対するモータから出力されるトルクの変化量の演算値を算出する。
さらに、請求項３に記載の本発明のハイブリッド車両の駆動制御装置では、前記所定閾値は、前記モータの回転数および車両の速度に応じて設定され、前記回転数の増大に伴い減少傾向に変化し、前記速度の増大に伴い増大傾向に変化するように設定されることを特徴とする。
上記構成のハイブリッド車両の駆動制御装置によれば、車両の速度が増大することに伴い、所定閾値が増大傾向に変化することで、モータへ供給される電力の変化量に対するモータから出力されるトルクの変化量の演算値が所定閾値を超え難くなり、第２制御手段の実行頻度が増大する。これにより、例えばハイブリッド車両の高速走行時において、モータから出力されるトルクの変動が過剰に増大してハイブリッド車両に過剰な速度変化が発生してしまうことを抑制することができる。
さらに、請求項４に記載の本発明のハイブリッド車両の駆動制御装置では、前記所定閾値は、車両の前後加速度に応じて設定され、前記前後加速度の絶対値の増大に伴い減少傾向に変化するように設定されることを特徴とする。
上記構成のハイブリッド車両の駆動制御装置によれば、ハイブリッド車両の前後加速度絶対値が増大することに伴い、所定閾値が減少傾向に変化することで、モータへ供給される電力の変化量に対するモータから出力されるトルクの変化量の演算値が所定閾値を超え易くなり、第１制御手段の実行頻度が増大する。これにより、例えばハイブリッド車両の加速時や減速時のようにハイブリッド車両の走行状態が相対的に不安定な状態では、ハイブリッド車両の走行状態が急激に変動する場合であっても、この変動を抑制するような相対的に大きなトルク変動をモータにより発生可能として、ハイブリッド車両の走行安定性を向上させることができる。
さらに、請求項５に記載の本発明のハイブリッド車両の駆動制御装置では、前記所定閾値は、車両の横加速度に応じて設定され、前記横加速度の絶対値の増大に伴い減少傾向に変化するように設定されることを特徴とする。
上記構成のハイブリッド車両の駆動制御装置によれば、ハイブリッド車両の横加速度絶対値が増大することに伴い、所定閾値が減少傾向に変化することで、モータへ供給される電力の変化量に対するモータから出力されるトルクの変化量の演算値が所定閾値を超え易くなり、第１制御手段の実行頻度が増大する。これにより、例えばハイブリッド車両の旋回時のようにハイブリッド車両の走行状態が相対的に不安定な状態では、ハイブリッド車両の走行状態が急激に変動する場合であっても、この変動を抑制するような相対的に大きなトルク変動をモータにより発生可能として、ハイブリッド車両の走行安定性を向上させることができる。
さらに、請求項６に記載の本発明のハイブリッド車両の駆動制御装置では、前記所定閾値は、前記モータの回転数および車両の前後加速度および車両の横加速度に応じて設定され、前記回転数の増大に伴い、少なくとも前記前後加速度または前記横加速度に応じて変化する前記所定閾値の変化幅が増大傾向に変化するように設定されることを特徴とする。
上記構成のハイブリッド車両の駆動制御装置によれば、モータの回転数の増大に伴い、前後加速度または横加速度に応じた所定閾値の変化幅が増大し、モータへ供給される電力の変化量に対するモータから出力されるトルクの変化量の演算値が所定閾値を超え難くなり、第１制御手段の実行が抑制され、第２制御手段の実行頻度が増大する。これにより、例えばハイブリッド車両の高速走行時において、モータから出力されるトルクの変動が過剰に増大してハイブリッド車両に過剰な速度変化が発生してしまうことを抑制することができる。
請求項１に記載の本発明のハイブリッド車両の駆動制御装置によれば、蓄電装置を保護する電力制御を適切に実行しつつ、ハイブリッド車両の走行駆動力を適切に制御することができる。
さらに、請求項２に記載の本発明のハイブリッド車両の駆動制御装置によれば、モータへ供給される電力の変化量に対するモータから出力されるトルクの変化量の演算値を適切に算出することができる。
さらに、請求項３に記載の本発明のハイブリッド車両の駆動制御装置によれば、例えばハイブリッド車両の高速走行時において、モータから出力されるトルクの変動が過剰に増大してハイブリッド車両に過剰な速度変化が発生してしまうことを抑制することができる。
さらに、請求項２に記載の本発明のハイブリッド車両の駆動制御装置によれば、モータへ供給される電力の変化量に対するモータから出力されるトルクの変化量の演算値を適切に算出することができる。
さらに、請求項３に記載の本発明のハイブリッド車両の駆動制御装置によれば、例えばハイブリッド車両の高速走行時において、モータから出力されるトルクの変動が過剰に増大してハイブリッド車両に過剰な速度変化が発生してしまうことを抑制することができる。
さらに、請求項４に記載の本発明のハイブリッド車両の駆動制御装置によれば、例えばハイブリッド車両の加速時や減速時のようにハイブリッド車両の走行状態が相対的に不安定な状態では、ハイブリッド車両の走行状態が急激に変動する場合であっても、この変動を抑制するような相対的に大きなトルク変動をモータにより発生可能として、ハイブリッド車両の走行安定性を向上させることができる。
さらに、請求項５に記載の本発明のハイブリッド車両の駆動制御装置によれば、例えばハイブリッド車両の旋回時のようにハイブリッド車両の走行状態が相対的に不安定な状態では、ハイブリッド車両の走行状態が急激に変動する場合であっても、この変動を抑制するような相対的に大きなトルク変動をモータにより発生可能として、ハイブリッド車両の走行安定性を向上させることができる。
さらに、請求項６に記載の本発明のハイブリッド車両の駆動制御装置によれば、例えばハイブリッド車両の高速走行時において、モータから出力されるトルクの変動が過剰に増大してハイブリッド車両に過剰な速度変化が発生してしまうことを抑制することができる。
さらに、請求項５に記載の本発明のハイブリッド車両の駆動制御装置によれば、例えばハイブリッド車両の旋回時のようにハイブリッド車両の走行状態が相対的に不安定な状態では、ハイブリッド車両の走行状態が急激に変動する場合であっても、この変動を抑制するような相対的に大きなトルク変動をモータにより発生可能として、ハイブリッド車両の走行安定性を向上させることができる。
さらに、請求項６に記載の本発明のハイブリッド車両の駆動制御装置によれば、例えばハイブリッド車両の高速走行時において、モータから出力されるトルクの変動が過剰に増大してハイブリッド車両に過剰な速度変化が発生してしまうことを抑制することができる。
以下、本発明のハイブリッド車両の駆動制御装置の実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
この実施形態に係るハイブリッド車両の駆動制御装置１０を搭載するパラレルハイブリッド車両１（以下、単に、ハイブリッド車両１と呼ぶ）は、例えば図１に示すように、内燃機関（ＥＮＧ）１１と、モータ（ＭＯＴ）１２と、トランスミッション（Ｔ／Ｍ）１３とを直列に直結した構造のものである。内燃機関１１およびモータ１２の両方の駆動力は、例えばオートマチックトランスミッション（ＡＴ）あるいはマニュアルトランスミッション（ＭＴ）等のトランスミッション１３から左右の駆動輪（前輪あるいは後輪）Ｗ，Ｗ間で駆動力を配分するディファレンシャル（図示略）を介して車両の駆動輪Ｗ，Ｗに伝達される。また、ハイブリッド車両１の減速時に駆動輪Ｗ側からモータ１２側に駆動力が伝達されると、モータ１２は発電機として機能していわゆる回生制動力を発生し、車体の運動エネルギーを電気エネルギーとして回収する。さらに、ハイブリッド車両１の運転状態に応じて、モータ１２は内燃機関１１の出力によって発電機として駆動され、発電エネルギーを発生するようになっている。
この実施形態に係るハイブリッド車両の駆動制御装置１０を搭載するパラレルハイブリッド車両１（以下、単に、ハイブリッド車両１と呼ぶ）は、例えば図１に示すように、内燃機関（ＥＮＧ）１１と、モータ（ＭＯＴ）１２と、トランスミッション（Ｔ／Ｍ）１３とを直列に直結した構造のものである。内燃機関１１およびモータ１２の両方の駆動力は、例えばオートマチックトランスミッション（ＡＴ）あるいはマニュアルトランスミッション（ＭＴ）等のトランスミッション１３から左右の駆動輪（前輪あるいは後輪）Ｗ，Ｗ間で駆動力を配分するディファレンシャル（図示略）を介して車両の駆動輪Ｗ，Ｗに伝達される。また、ハイブリッド車両１の減速時に駆動輪Ｗ側からモータ１２側に駆動力が伝達されると、モータ１２は発電機として機能していわゆる回生制動力を発生し、車体の運動エネルギーを電気エネルギーとして回収する。さらに、ハイブリッド車両１の運転状態に応じて、モータ１２は内燃機関１１の出力によって発電機として駆動され、発電エネルギーを発生するようになっている。
例えば３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のＤＣブラシレスモータ等からなるモータ１２は、パワードライブユニット（ＰＤＵ）１４に接続されている。パワードライブユニット１４は、トランジスタのスイッチング素子を複数用いてブリッジ接続してなるブリッジ回路を具備するパルス幅変調（ＰＷＭ）によるＰＷＭインバータを備えて構成されている。
パワードライブユニット１４にはモータ１２と電力（例えば、モータ１２の駆動またはアシスト動作時にモータ１２に供給される供給電力や回生動作時にモータ１２から出力される回生電力）の授受を行う高圧系のニッケル−水素バッテリ（高圧バッテリ）１５が接続されている。
そして、パワードライブユニット１４は、制御装置１６からの制御指令を受けてモータ１２の駆動及び回生作動を制御する。例えばモータ１２の駆動時には、制御装置１６から出力されるトルク指令に基づき、高圧バッテリ１５から出力される直流電力を３相交流電力に変換してモータ１２へ供給する。一方、モータ１２の回生動作時には、モータ１２から出力される３相交流電力を直流電力に変換して高圧バッテリ１５を充電する。
このパワードライブユニット１４の電力変換動作は、制御装置１６からＰＷＭインバータの各スイッチング素子に入力されるパルス、つまりパルス幅変調（ＰＷＭ）により各スイッチング素子をオン／オフ駆動させるためのパルスに応じて制御され、このパルスのデューティ、つまりオン／オフの比率のマップ（データ）は予め制御装置１６に記憶されている。
パワードライブユニット１４にはモータ１２と電力（例えば、モータ１２の駆動またはアシスト動作時にモータ１２に供給される供給電力や回生動作時にモータ１２から出力される回生電力）の授受を行う高圧系のニッケル−水素バッテリ（高圧バッテリ）１５が接続されている。
そして、パワードライブユニット１４は、制御装置１６からの制御指令を受けてモータ１２の駆動及び回生作動を制御する。例えばモータ１２の駆動時には、制御装置１６から出力されるトルク指令に基づき、高圧バッテリ１５から出力される直流電力を３相交流電力に変換してモータ１２へ供給する。一方、モータ１２の回生動作時には、モータ１２から出力される３相交流電力を直流電力に変換して高圧バッテリ１５を充電する。
このパワードライブユニット１４の電力変換動作は、制御装置１６からＰＷＭインバータの各スイッチング素子に入力されるパルス、つまりパルス幅変調（ＰＷＭ）により各スイッチング素子をオン／オフ駆動させるためのパルスに応じて制御され、このパルスのデューティ、つまりオン／オフの比率のマップ（データ）は予め制御装置１６に記憶されている。
また、各種補機類からなる電気負荷１７を駆動するための１２Ｖバッテリ１８は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１９を介して、パワードライブユニット１４および高圧バッテリ１５に対して並列に接続されている。
制御装置１６により電力変換動作が制御されるＤＣ−ＤＣコンバータ１９は、例えば双方向のＤＣ−ＤＣコンバータであって、高圧バッテリ１５の端子電圧（蓄電電圧ＶＢ）あるいはモータ１２を回生作動または昇圧駆動した際のパワードライブユニット１４の端子電圧を所定の電圧値まで降圧して１２Ｖバッテリ１８を充電すると共に、高圧バッテリ１５の残容量（ＳＯＣ：State Of Charge）が低下している場合には、１２Ｖバッテリ１８の端子電圧を昇圧して高圧バッテリ１５を充電可能である。
制御装置１６により電力変換動作が制御されるＤＣ−ＤＣコンバータ１９は、例えば双方向のＤＣ−ＤＣコンバータであって、高圧バッテリ１５の端子電圧（蓄電電圧ＶＢ）あるいはモータ１２を回生作動または昇圧駆動した際のパワードライブユニット１４の端子電圧を所定の電圧値まで降圧して１２Ｖバッテリ１８を充電すると共に、高圧バッテリ１５の残容量（ＳＯＣ：State Of Charge）が低下している場合には、１２Ｖバッテリ１８の端子電圧を昇圧して高圧バッテリ１５を充電可能である。
制御装置１６は、内燃機関１１の運転状態や、パワードライブユニット１４およびＤＣ−ＤＣコンバータ１９の各電力変換動作や、電気負荷１７の作動状態等を制御する。
このため、制御装置１６には、例えばパワープラント（つまり内燃機関１１およびモータ１２）の状態を検出する各種のセンサ（例えば、内燃機関１１の回転数ＮＥを検出する回転数センサや、モータ１２のロータの磁極位置（位相角）に基づきモータ１２の回転数ＮＭを検出する回転数センサ２１等）から出力される信号、および、ハイブリッド車両１の状態を検出する各種のセンサ（例えば、速度Ｖを検出する車速センサ２２と、前後加速度および横加速度を検出する加速度センサ等）から出力される信号に加えて、高圧バッテリ１５の蓄電電圧ＶＢを検出するバッテリ電圧センサ２３から出力される信号と、高圧バッテリ１５の充電電流および放電電流（バッテリ電流ＩＢ）を検出するバッテリ電流センサ２４から出力される信号と、高圧バッテリ１５の温度（バッテリ温度）ＴＢを検出するバッテリ温度センサ２５から出力される信号とが入力されている。
このため、制御装置１６には、例えばパワープラント（つまり内燃機関１１およびモータ１２）の状態を検出する各種のセンサ（例えば、内燃機関１１の回転数ＮＥを検出する回転数センサや、モータ１２のロータの磁極位置（位相角）に基づきモータ１２の回転数ＮＭを検出する回転数センサ２１等）から出力される信号、および、ハイブリッド車両１の状態を検出する各種のセンサ（例えば、速度Ｖを検出する車速センサ２２と、前後加速度および横加速度を検出する加速度センサ等）から出力される信号に加えて、高圧バッテリ１５の蓄電電圧ＶＢを検出するバッテリ電圧センサ２３から出力される信号と、高圧バッテリ１５の充電電流および放電電流（バッテリ電流ＩＢ）を検出するバッテリ電流センサ２４から出力される信号と、高圧バッテリ１５の温度（バッテリ温度）ＴＢを検出するバッテリ温度センサ２５から出力される信号とが入力されている。
例えば、制御装置１６がパワードライブユニット１４を制御して高圧バッテリ１５を充電する際には、制御装置１６はモータ１２のロータの位相角の出力波形に基づいてＰＷＭインバータへ送出するパルスの同期をとりつつ、ＰＷＭインバータによって所定の電圧値まで昇圧を行う。すなわち、制御装置１６は、所定の電圧値を得るためのモータ１２の回転数ＮＭに応じたデューティのマップ（データ）等を予め記憶しており、制御装置１６は、このマップ（データ）を参照して、ＰＷＭインバータの各スイッチング素子をオン／オフ駆動させるためのパルスのデューティを制御する。
また、制御装置１６は、例えば電流積算法等により高圧バッテリ１５の残容量を算出する。この電流積算法では、制御装置１６は、バッテリ電流センサ２４により検出される高圧バッテリ１５の充電電流及び放電電流を所定期間毎に積算して積算充電量及び積算放電量を算出し、これらの積算充電量及び積算放電量を初期状態あるいは充放電開始直前の残容量に加算又は減算することで残容量を算出する。このとき、制御装置１６は、例えばバッテリ温度ＴＢによって変化する内部抵抗等に対する所定の補正処理や高圧バッテリ１５の蓄電電圧ＶＢに応じた所定の補正処理を行う。
また、制御装置１６は、例えば電流積算法等により高圧バッテリ１５の残容量を算出する。この電流積算法では、制御装置１６は、バッテリ電流センサ２４により検出される高圧バッテリ１５の充電電流及び放電電流を所定期間毎に積算して積算充電量及び積算放電量を算出し、これらの積算充電量及び積算放電量を初期状態あるいは充放電開始直前の残容量に加算又は減算することで残容量を算出する。このとき、制御装置１６は、例えばバッテリ温度ＴＢによって変化する内部抵抗等に対する所定の補正処理や高圧バッテリ１５の蓄電電圧ＶＢに応じた所定の補正処理を行う。
そして、制御装置１６は、例えば高圧バッテリ１５の蓄電電圧ＶＢが、所定の上限電圧よりも大きくなった場合や、所定の下限電圧未満となった場合等において、高圧バッテリ１５に対する出力制限要求が出力されると、モータ１２へ供給される電力の変化量（ΔＷ）に対するモータ１２から出力されるトルクの変化量（ΔＴ）の演算値Ｃ（＝ΔＴ／ΔＷ）が所定閾値Ｋよりも大きいか否かを判定し、この判定結果に応じたトルク制御を行う。例えば、後述するように、演算値Ｃ（＝ΔＴ／ΔＷ）が所定閾値Ｋよりも大きい場合には第１の所定電力単位でトルクを制御し、演算値Ｃが所定閾値Ｋ以下の場合には第１の所定電力よりも大きな第２の所定電力単位でトルクを制御する。
ここで、相電圧検出器２６は、モータ１２の各相に供給される相電圧ＶＭ（例えば、パワードライブユニット１４のＰＷＭインバータの各相出力点のうちのＵ相出力点と中性点との間のＵ相電圧等）を検出するものであり、この相電圧検出器２６の検出信号に基づき相電圧ＶＭの位相と実効値が制御装置１６にて演算される。また、相電流検出器２７は、モータ１２の各相に供給される相電流ＩＭ（例えば、Ｕ相電流等）を検出するものであり、この相電流検出器２７の検出信号に基づき相電流ＩＭの位相と実効値が制御装置１６にて演算される。そして、これらの相電圧ＶＭおよび相電流ＩＭの検出信号に基づきモータ１２へ供給される電力の変化量（ΔＷ）が算出される。また、モータ１２から出力されるトルクの変化量（ΔＴ）は、例えばトルクセンサ（図示略）の検出信号に基づき算出される。
ここで、相電圧検出器２６は、モータ１２の各相に供給される相電圧ＶＭ（例えば、パワードライブユニット１４のＰＷＭインバータの各相出力点のうちのＵ相出力点と中性点との間のＵ相電圧等）を検出するものであり、この相電圧検出器２６の検出信号に基づき相電圧ＶＭの位相と実効値が制御装置１６にて演算される。また、相電流検出器２７は、モータ１２の各相に供給される相電流ＩＭ（例えば、Ｕ相電流等）を検出するものであり、この相電流検出器２７の検出信号に基づき相電流ＩＭの位相と実効値が制御装置１６にて演算される。そして、これらの相電圧ＶＭおよび相電流ＩＭの検出信号に基づきモータ１２へ供給される電力の変化量（ΔＷ）が算出される。また、モータ１２から出力されるトルクの変化量（ΔＴ）は、例えばトルクセンサ（図示略）の検出信号に基づき算出される。
本実施形態によるハイブリッド車両の駆動制御装置１０は上記構成を備えており、次に、ハイブリッド車両の駆動制御装置１０の動作、特に、高圧バッテリ１５の出力制限要求が出力された際に実行される保護制御について説明する。
先ず、例えば図２に示すステップＳ０１においては、例えば高圧バッテリ１５の蓄電電圧ＶＢが、所定の上限電圧よりも大きくなった場合や、所定の下限電圧未満となった場合等において、高圧バッテリ１５の出力制限要求が発生しているか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、一連の処理を終了する。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ０２に進む。
そして、ステップＳ０２においては、モータ１２の回転数ＮＭの検出値を取得する。
そして、ステップＳ０３においては、第１の所定電力単位でモータ１２から出力されるトルクを制御する第１制御モードの実行状態であるか否かを判定する。
ステップＳ０３の判定結果が「ＮＯ」の場合には、後述するステップＳ０６に進む。
一方、ステップＳ０３の判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ０４に進む。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、一連の処理を終了する。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ０２に進む。
そして、ステップＳ０２においては、モータ１２の回転数ＮＭの検出値を取得する。
そして、ステップＳ０３においては、第１の所定電力単位でモータ１２から出力されるトルクを制御する第１制御モードの実行状態であるか否かを判定する。
ステップＳ０３の判定結果が「ＮＯ」の場合には、後述するステップＳ０６に進む。
一方、ステップＳ０３の判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ０４に進む。
そして、ステップＳ０４においては、モータ１２から出力されるトルクの検出値（実トルクＴ０）および、例えば運転者のアクセル操作量等に応じたトルクの指令値（目標トルクＴ１）を取得する。
そして、ステップＳ０５においては、回転数ＮＭの検出値および実トルクＴ０から、例えば図３に示すような、制御装置１６に予め記憶しているトルク電力マップに基づき、モータ１２へ供給される電力の実際の値（実電力Ｐ０）をマップ検索し、回転数ＮＭの検出値および目標トルクＴ１から、トルク電力マップに基づき、モータ１２へ供給される電力の目標値（目標電力Ｐ１）をマップ検索する。
また、ステップＳ０６においては、モータ１２へ供給される電力の検出値（実電力Ｐ０）および指令値（目標電力Ｐ１）を取得する。
そして、ステップＳ０５においては、回転数ＮＭの検出値および実トルクＴ０から、例えば図３に示すような、制御装置１６に予め記憶しているトルク電力マップに基づき、モータ１２へ供給される電力の実際の値（実電力Ｐ０）をマップ検索し、回転数ＮＭの検出値および目標トルクＴ１から、トルク電力マップに基づき、モータ１２へ供給される電力の目標値（目標電力Ｐ１）をマップ検索する。
また、ステップＳ０６においては、モータ１２へ供給される電力の検出値（実電力Ｐ０）および指令値（目標電力Ｐ１）を取得する。
そして、ステップＳ０７においては、回転数ＮＭの検出値および実電力Ｐ０から、例えば図３に示すような、制御装置１６に予め記憶しているトルク電力マップに基づき、モータ１２から出力されるトルクの実際の値（実トルクＴ０）をマップ検索し、回転数ＮＭの検出値および目標電力Ｐ１から、トルク電力マップに基づき、モータ１２から出力されるトルクの目標値（目標トルクＴ１）をマップ検索する。
なお、図３に示すトルク電力マップでは、モータ１２へ供給される電力が増大することに伴い、モータ１２から出力されるトルクが増大傾向に変化し、さらに、モータ１２の回転数ＮＭが増大することに伴い、電力の増大に伴うトルクの増大率が減少傾向に変化するように設定されている。
なお、図３に示すトルク電力マップでは、モータ１２へ供給される電力が増大することに伴い、モータ１２から出力されるトルクが増大傾向に変化し、さらに、モータ１２の回転数ＮＭが増大することに伴い、電力の増大に伴うトルクの増大率が減少傾向に変化するように設定されている。
そして、ステップＳ０８においては、モータ１２へ供給される電力の変化量（ΔＷ）に対するモータ１２から出力されるトルクの変化量（ΔＴ）の演算値Ｃ（＝ΔＴ／ΔＷ）を、例えば下記数式（１）に示すように、実トルクＴ０と、目標トルクＴ１と、実電力Ｐ０と、目標電力Ｐ１とに基づき算出する。
次に、ステップＳ０９においては、後述する所定閾値Ｋの算出処理を実行する。
次に、ステップＳ１０においては、演算値Ｃ（＝ΔＴ／ΔＷ）が所定閾値Ｋよりも大きいか否かを判定する。
この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ１１に進み、第１の所定電力単位でモータ１２から出力されるトルクを制御する第１制御モードを実行し、一連の処理を終了する。
一方、この判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ１２に進み、第１の所定電力よりも大きな第２の所定電力単位でモータ１２から出力されるトルクを制御する第２制御モードを実行し、一連の処理を終了する。
次に、ステップＳ１０においては、演算値Ｃ（＝ΔＴ／ΔＷ）が所定閾値Ｋよりも大きいか否かを判定する。
この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ１１に進み、第１の所定電力単位でモータ１２から出力されるトルクを制御する第１制御モードを実行し、一連の処理を終了する。
一方、この判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ１２に進み、第１の所定電力よりも大きな第２の所定電力単位でモータ１２から出力されるトルクを制御する第２制御モードを実行し、一連の処理を終了する。
以下に、上述したステップＳ０９における所定閾値Ｋの算出処理について説明する。
先ず、例えば図４に示すステップＳ２１においては、モータ１２の回転数ＮＭおよび速度Ｖの検出値から、例えば図５に示すような、制御装置１６に予め記憶しているＫ１／速度マップに基づき、第１定数Ｋ１をマップ検索する。
なお、図５に示すＫ１／速度マップでは、速度Ｖが増大することに伴い、第１定数Ｋ１が増大傾向に変化し、さらに、モータ１２の回転数ＮＭが増大することに伴い、第１定数Ｋ１が減少傾向に変化するように設定されている。
先ず、例えば図４に示すステップＳ２１においては、モータ１２の回転数ＮＭおよび速度Ｖの検出値から、例えば図５に示すような、制御装置１６に予め記憶しているＫ１／速度マップに基づき、第１定数Ｋ１をマップ検索する。
なお、図５に示すＫ１／速度マップでは、速度Ｖが増大することに伴い、第１定数Ｋ１が増大傾向に変化し、さらに、モータ１２の回転数ＮＭが増大することに伴い、第１定数Ｋ１が減少傾向に変化するように設定されている。
次に、ステップＳ２２においては、ハイブリッド車両１の前後加速度および横加速度の検出値から、例えば図６に示すような、制御装置１６に予め記憶しているＫ２／前後加速度マップに基づき、第２定数Ｋ２をマップ検索する。
なお、図６に示すＫ２／前後加速度マップでは、前後加速度の絶対値あるいは横加速度の絶対値が増大することに伴い、第２定数Ｋ２が減少傾向に変化するように設定されている。
なお、図６に示すＫ２／前後加速度マップでは、前後加速度の絶対値あるいは横加速度の絶対値が増大することに伴い、第２定数Ｋ２が減少傾向に変化するように設定されている。
次に、ステップＳ２３においては、モータ１２の回転数ＮＭから、例えば図７に示すような、制御装置１６に予め記憶しているα，β／回転数マップに基づき、各係数α，βをマップ検索する。
なお、図８に示すα，β／回転数マップでは、回転数ＮＭが増大することに伴い、係数αが減少傾向に変化し、係数βが増大傾向に変化し、係数α，βの和は常に１となるように設定されている。
なお、図８に示すα，β／回転数マップでは、回転数ＮＭが増大することに伴い、係数αが減少傾向に変化し、係数βが増大傾向に変化し、係数α，βの和は常に１となるように設定されている。
次に、ステップＳ２４においては、例えば下記数式（２）に示すように、第１および第２定数Ｋ１，Ｋ２と、各係数α，βとに基づき所定閾値Ｋを算出し、一連の処理を終了する。
上述した実施形態によるハイブリッド車両の駆動制御装置１０によれば、モータ１２において電力の変化量（ΔＷ）に対するトルクの変化量（ΔＴ）の演算値Ｃ（＝ΔＴ／ΔＷ）は、例えば図３に示すように、モータ１２の回転数ＮＭが増大することに伴い、減少傾向に変化することから、相対的に低回転数領域にて第１の所定電力単位でトルクを制御する第１制御モードに対して、相対的に高回転数領域では第１の所定電力よりも大きな第２の所定電力単位でトルクを制御する第２制御モードに切り換えることにより、高圧バッテリ１５を保護する電力制御を適切に実行しつつ、ハイブリッド車両１の走行駆動力を適切に制御することができる。
この第１制御モードにおいては、特に、ハイブリッド車両１の走行駆動力に急減な変化が発生しない程度のトルク変動となる第１の所定電力単位を設定しておくことにより、高圧バッテリ１５からモータ１２へ供給される電力を、いわば間接的に規制することができる。
そして、第２制御モードにおいては、特に、高圧バッテリ１５を保護するために予め設定されている所定の出力制限値を超えない程度の値を有する第２の所定電力単位を設定しておくことにより、高圧バッテリ１５からモータ１２へ供給される電力を、いわば直接的に規制することができる。
この第１制御モードにおいては、特に、ハイブリッド車両１の走行駆動力に急減な変化が発生しない程度のトルク変動となる第１の所定電力単位を設定しておくことにより、高圧バッテリ１５からモータ１２へ供給される電力を、いわば間接的に規制することができる。
そして、第２制御モードにおいては、特に、高圧バッテリ１５を保護するために予め設定されている所定の出力制限値を超えない程度の値を有する第２の所定電力単位を設定しておくことにより、高圧バッテリ１５からモータ１２へ供給される電力を、いわば直接的に規制することができる。
また、例えば図５に示すように、速度Ｖが増大することに伴い、第１定数Ｋ１が増大傾向に変化することで、演算値Ｃが所定閾値Ｋを超え難くなり、第２制御モードの実行頻度が増大する。これにより、例えばハイブリッド車両１の高速走行時において、モータ１２から出力されるトルクの変動が過剰に増大してハイブリッド車両１に過剰な速度変化が発生してしまうことを抑制することができる。
さらに、例えば図６に示すように、ハイブリッド車両１の前後加速度または横加速度の各絶対値が増大することに伴い、第２定数Ｋ２が減少傾向に変化することで、演算値Ｃが所定閾値Ｋを超え易くなり、第１制御モードの実行頻度が増大する。これにより、例えばハイブリッド車両１の加速時や減速時あるいは旋回時等のようにハイブリッド車両１の走行状態が相対的に不安定な状態では、ハイブリッド車両１の走行状態が急激に変動する場合であっても、この変動を抑制するような相対的に大きなトルク変動をモータ１２により発生可能として、ハイブリッド車両１の走行安定性を向上させることができる。
さらに、例えば図６に示すように、ハイブリッド車両１の前後加速度または横加速度の各絶対値が増大することに伴い、第２定数Ｋ２が減少傾向に変化することで、演算値Ｃが所定閾値Ｋを超え易くなり、第１制御モードの実行頻度が増大する。これにより、例えばハイブリッド車両１の加速時や減速時あるいは旋回時等のようにハイブリッド車両１の走行状態が相対的に不安定な状態では、ハイブリッド車両１の走行状態が急激に変動する場合であっても、この変動を抑制するような相対的に大きなトルク変動をモータ１２により発生可能として、ハイブリッド車両１の走行安定性を向上させることができる。
なお、上述した実施形態においては、演算値Ｃ（＝ΔＴ／ΔＷ）が上記数式（２）に示す所定閾値Ｋよりも大きいか否かに応じて第１制御モードと第２制御モードとを切り換えて実行したが、これに限定されず、第１制御モードと第２制御モードとの切り換えを滑らかにするために、例えば所定閾値Ｋにヒステリシスを設定したり、所定閾値Ｋを中心としたメンバーシップ関数等を設定してもよい。
１１ 内燃機関
１２ モータ
１４ パワードライブユニット（モータ制御手段）
１５ 高圧バッテリ（蓄電装置）
１６ 制御装置（記憶手段）
ステップＳ０４，ステップＳ０５，ステップＳ０８，ステップＳ１１ 第１制御手段
ステップＳ０６，ステップＳ０７，ステップＳ０８，ステップＳ１２ 第２制御手段
１２ モータ
１４ パワードライブユニット（モータ制御手段）
１５ 高圧バッテリ（蓄電装置）
１６ 制御装置（記憶手段）
ステップＳ０４，ステップＳ０５，ステップＳ０８，ステップＳ１１ 第１制御手段
ステップＳ０６，ステップＳ０７，ステップＳ０８，ステップＳ１２ 第２制御手段
Claims (6)
- 車両の動力源としての内燃機関およびモータを備え、少なくとも前記内燃機関または前記モータの何れか一方の駆動力を駆動輪に伝達して走行可能なハイブリッド車両の駆動制御装置であって、
前記モータの作動状態を制御するモータ制御手段と、前記モータ制御手段を介して前記モータと電気エネルギーの授受を行う蓄電装置とを備え、
前記モータへ供給される電力の変化量に対する前記モータから出力されるトルクの変化量の演算値が所定閾値よりも大きい場合に第１の所定電力単位で前記トルクを制御する第１制御手段と、
前記演算値が所定閾値以下の場合に前記第１の所定電力よりも大きな第２の所定電力単位で前記トルクを制御する第２制御手段と
を備えることを特徴とするハイブリッド車両の駆動制御装置。 - 前記モータの回転数と前記電力と前記トルクとの所定の関係を示すトルク電力マップを記憶する記憶手段を備え、
前記第１制御手段は、検出される実トルクおよび前記回転数から前記トルク電力マップに基づき算出した実電力と、設定される目標トルクおよび前記回転数から前記トルク電力マップに基づき算出した目標電力との差に基づき、前記演算値を算出し、
前記第２制御手段は、検出される実電力および前記回転数から前記トルク電力マップに基づき算出した実トルクと、設定される目標電力および前記回転数から前記トルク電力マップに基づき算出した目標トルクとの差に基づき、前記演算値を算出することを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の駆動制御装置。 - 前記所定閾値は、前記モータの回転数および車両の速度に応じて設定され、前記回転数の増大に伴い減少傾向に変化し、前記速度の増大に伴い増大傾向に変化するように設定されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のハイブリッド車両の駆動制御装置。
- 前記所定閾値は、車両の前後加速度に応じて設定され、前記前後加速度の絶対値の増大に伴い減少傾向に変化するように設定されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のハイブリッド車両の駆動制御装置。
- 前記所定閾値は、車両の横加速度に応じて設定され、前記横加速度の絶対値の増大に伴い減少傾向に変化するように設定されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のハイブリッド車両の駆動制御装置。
- 前記所定閾値は、前記モータの回転数および車両の前後加速度および車両の横加速度に応じて設定され、前記回転数の増大に伴い、少なくとも前記前後加速度または前記横加速度に応じて変化する前記所定閾値の変化幅が増大傾向に変化するように設定されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のハイブリッド車両の駆動制御装置。
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| JP2004226581A JP4115972B2 (ja) | 2004-08-03 | 2004-08-03 | ハイブリッド車両の駆動制御装置 |
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|---|---|---|---|---|
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-
2004
- 2004-08-03 JP JP2004226581A patent/JP4115972B2/ja not_active Expired - Fee Related
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