JP2007043874A - 車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 回生制動時におけるＭＧ（モータジェネレータ）の振動により発生する異音を抑制し、乗員に与える違和感を抑制する。
【解決手段】 ＥＣＵは、回生制動時において、Ｇセンサから送信された信号に基づいて、ＭＧの振動の強度を検出するステップ（Ｓ１３０）と、振動の強度の増加率が所定の増加率よりも大きい領域では回生トルクの指示値が低くなるように、ＭＧの振動の強度に基づいてＭＧの回生トルクの指示値を規定するマップを補正するステップ（Ｓ１４０）とを含む、プログラムを実行する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、車両の制御装置に関し、特に、車輪に連結された電動機のトルクを制御する技術に関する。

近年、環境問題対策の一環として、モータジェネレータからの駆動力により走行可能なハイブリッド車、燃料電池車および電気自動車などの車両が注目されている。これらのような車両においては、制動時の運動エネルギを電気エネルギとして回収し、エネルギ効率を高めるため、制動時にはモータジェネレータを用いて発電させる回生制動が行なわれる。

特開平９−１３０９１１号公報（特許文献１）は、走行制御から回生制動により停止制御を行なう際、減速機のギヤ等のバックラッシュによる振動、騒音の発生を抑制することできる電気自動車の駆動装置を開示する。特許文献１に記載の電気自動車の駆動装置は、車体を電動駆動するモータと、車体の走行／停止を制御するためのアクセル部と、アクセル部の入力操作に基づき走行トルク指令信号に変換するとともにアクセル部の解放に基づき回生制動するための回生トルク指令信号に変換する信号処理部と、変換された走行トルク指令信号／回生トルク指令信号に基づきモータの出力トルクを制御するモータ駆動制御部とを含む。信号処理部は、アクセル部の操作に従い走行トルク指令信号から回生トルク指令信号に切り替えてモータ駆動制御部に供給する際、回生トルク指令信号の立ち上げ／立ち下げ時の出力波形を滑らかにする出力波形調整回路を含む。

この公報に記載の駆動装置によれば、走行制御から回生制動により停止制御を行なう際、回生トルク指令信号の立ち上げ／立ち下げ時の出力波形を滑らかにしてバックラッシュの振動、騒音の発生を抑制することができる。
特開平９−１３０９１１号公報

ところが、力行から回生制動に反転する際の他、回生制動に移行した後においても、モータジェネレータ自体の構造的な特徴から、モータジェネレータが振動し得る。たとえば、モータジェネレータのステータとティースとの間の磁気歪によって加振力が発生し、この加振力によるモータジェネレータの振動が固有振動数と一致した場合、モータジェネレータが共振して大きく振動する。このような振動が発生した場合、モータジェネレータから異音が発生し、乗員に違和感を与えるおそれがある。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は乗員に与える違和感を抑制することができる車両の制御装置を提供することである。

第１の発明に係る車両の制御装置は、車輪に連結された電動機を備える車両の制御装置である。この制御装置は、電動機の振動を検出するための振動検出手段と、検出された振動の大きさに基づいて電動機のトルクを制御するための制御手段とを含む。

第１の発明によると、電動機の振動が検出され、この振動の大きさに基づいて電動機のトルクが制御される。たとえば、振動が大きい場合は小さい場合に比べて電動機のトルクが低く制御される。これにより、電動機の内部で発生する磁気による加振力を抑制することができる。そのため、電動機の振動を抑制することができる。その結果、異音の発生を抑えて乗員に与える違和感を抑制することができる車両の制御装置を提供することができる。

第２の発明に係る車両の制御装置は、車輪に連結された電動機を備える車両の制御装置である。この制御装置は、電動機の振動を検出するための振動検出手段と、検出された振動の大きさに基づいて電動機のトルクを制御するための制御手段と、電動機のトルクを制限するための制限手段とを含む。

第２の発明によると、電動機の振動が検出され、この振動の大きさに基づいて電動機のトルクが制御される。たとえば、振動が大きい場合は小さい場合に比べて電動機のトルクが低く制御される。これにより、電動機の内部で発生する磁気による加振力を抑制することができる。そのため、電動機の振動を抑制することができる。その結果、異音の発生を抑えて乗員に与える違和感を抑制することができる。ところが、たとえば、振動の誤検出などに起因して、回生制動時におけるトルクが必要以上に低くなった場合は、回生エネルギーが抑制され、最終的には燃費が悪化し得る。したがって、電動機のトルクが制限される。これにより、トルクが必要以上に低くされることを抑制することができる。そのため、回生エネルギーを十分に確保して、燃費の悪化を抑制しつつ、異音の発生を抑えて乗員に与える違和感を抑制することができる車両の制御装置を提供することができる。

第３の発明に係る車両の制御装置は、第２の発明の構成に加え、車両の速度を検出するための速度検出手段をさらに含む。制限手段は、検出された速度に基づいて電動機のトルクを制限するための手段を含む。

第３の発明によると、電動機のトルクは、車両の速度（車速）に応じて制限される。たとえば、高車速領域のトルクが低車速領域のトルクに比べて大きくなるように、トルクが制限される。これにより、大きな制動力が必要な高車速領域においては、回生制動時により大きなトルクで車両を制動することができる。そのため、大きな制動力を乗員が期待する高車速領域において、乗員の期待通りの制動力を得ることができる。

第４の発明に係る車両の制御装置においては、第２または３の発明の構成に加え、制御手段は、検出された振動が大きい場合は、振動が小さい場合に比べて、トルクを低くするように電動機のトルクを制御するための手段を含む。

第４の発明によると、振動が大きい場合は小さい場合に比べて電動機のトルクが低く制御される。これにより、電動機の内部で発生する磁気による加振力を抑制することができる。そのため、電動機の振動を抑制することができる。その結果、異音の発生を抑えて乗員に与える違和感を抑制することができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

図１を参照して、本実施の形態に係る車両の制御装置を搭載したハイブリッド車について説明する。このハイブリッド車には、エンジン１００と、ＭＧ（Motor Generator）２００と、インバータ３００と、バッテリ４００と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）９００とが搭載されている。本発明の実施の形態に係る制御装置は、ＥＣＵ９００が実行するプログラムにより実現される。なお、本実施の形態は、エンジン１００を搭載したハイブリッド車を用いて説明するが、本発明は、エンジン１００を搭載したハイブリッド車に限定されず、エンジン１００の代わりに燃料電池を搭載したハイブリッド車（燃料電池車）や、バッテリ４００のみを搭載した電気自動車などに適用してもよい。

エンジン１００が発生する駆動力は、動力分割機構５００により、２経路に分割される。一方は駆動輪６００を駆動する経路である。もう一方は、ＭＧ２００を駆動させて発電する経路である。

ＭＧ２００は、三相交流モータである。ＭＧ２００は、動力分割機構５００により分割されたエンジン１００の駆動力により発電する。ＭＧ２００により発電された電力は、インバータ３００により交流電力から直流電力に変換された後、バッテリ４００に蓄えられる。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータにより電圧値を調整した後の電力をバッテリ４００に蓄えてもよい。

また、ＭＧ２００は、バッテリ４００に蓄えられた電力により駆動する。バッテリ４００に蓄えられた電力は、インバータ３００により直流電力から交流電力に変換された後、ＭＧ２００に供給される。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータにより電圧値を調整した後の電力をＭＧ２００に供給してもよい。

ＭＧ２００の駆動力は、動力分割機構５００を介して駆動輪６００に伝えられる。これにより、ＭＧ２００は、エンジン１００をアシストして車両を走行させたり、ＭＧ２００からの駆動力のみにより車両を走行させたりする。

一方、ハイブリッド車両の回生制動時には、動力分割機構５００を介して駆動輪６００によりＭＧ２００が駆動され、ＭＧ２００が発電機として作動する。これによりＭＧ２００は、制動エネルギを電力に変換する回生ブレーキとして作用する。

バッテリ４００は、複数のバッテリセルを一体化したバッテリモジュールを、さらに複数直列に接続して構成された組電池である。バッテリ４００は高電圧（たとえば３００Ｖ程度）である。なお、バッテリ４００の代わりに、キャパシタ（コンデンサ）を用いてもよい。

バッテリ４００に蓄えられた電力は、ＭＧ２００に供給される他、ＤＣ／ＤＣコンバータ７００によりたとえば１２Ｖ程度まで電圧値が低下された後、ヘッドライト、ワイパ、デフォッガおよびエアーコンディショナなどの補機電装品（電気機器）８００に供給される。なお、補機電装品は、ヘッドライト、ワイパ、デフォッガおよびエアーコンディショナに限らない。

ＥＣＵ９００には、入力電圧センサ９０２、出力電圧センサ９０４および出力電流センサ９０６から検出結果を表す信号が入力される。入力電圧センサ９０２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ７００の入力電圧値ＶＩＮを検出する。出力電圧センサ９０４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ７００から補機電装品８００への出力電圧値ＶＯＵＴを検出する。出力電流センサ９０６は、ＤＣ／ＤＣコンバータ７００から補機電装品８００への出力電流値ＩＯＵＴを検出する。

さらに、ＥＣＵ９００には、ＭＧ２００に設けられたＧセンサ９０８および車速センサ９１０から検出結果を表す信号が入力される。

Ｇセンサ９０８はたとえば圧電素子などから構成され、ＭＧ２００の振動の強度（振幅）に対応した大きさの電圧を出力する。ＥＣＵ９００は、Ｇセンサ９０８の出力電圧に基づいて、ＭＧ２００の振動の強度を検出する。

なお、Ｇセンサ９０８をＭＧ２００に直接取付け、ＭＧ２００の振動の強度を直接検出する代わりに、たとえばエアバッグ開閉用のＧセンサと共用し、ＭＧ２００の振動の強度を間接的に検出するようにしてもよい。

車速センサ９１０は、駆動輪６００の回転数に応じたパルス信号を出力する。ＥＣＵ９００は、車速センサ９１０から送信されたパルス信号に基づいて、車速を検出する。

ＥＣＵ９００は、各センサから送信された信号、車両の運転状態、アクセル開度、アクセル開度の変化率、シフトポジション、バッテリ４００のＳＯＣ（State Of Charge）、
メモリ（図示せず）に保存されたマップおよびプログラムなどに基づいて演算処理を行なう。これにより、ＥＣＵ９００は、車両が所望の運転状態となるように、車両に搭載された機器類を制御する。

本実施の形態において、ＥＣＵ９００は、図２に示すマップに基づいて、車両の回生制動時におけるＭＧ２００の回生トルクの指示値を決定する。また、後述するように、図２に示す回生トルク指示値のマップは、ＭＧ２００の振動に応じて学習補正される。

図３を参照して、本実施の形態に係る車両の制御装置のＥＣＵ９００が実行するプログラムの制御構造について説明する。なお、以下に説明するプログラムは車両の回生制動時に実行される。

ステップ（以下、ステップをＳと略す）１００にて、ＥＣＵ９００は、車速センサ９１０から送信された信号に基づいて、車速を検出する。Ｓ１１０にて、ＥＣＵ９００は、前述した図２に示すマップに基づいて、ＭＧ２００の回生トルクの指示値を決定する。

Ｓ１２０にて、ＥＣＵ９００は、決定した指示値になるように、ＭＧ２００を制御する。Ｓ１３０にて、ＥＣＵ９００は、Ｇセンサ９０８から送信された信号に基づいて、ＭＧ２００の振動の強度を検出する。

Ｓ１４０にて、ＥＣＵ９００は、ＭＧ２００の振動の強度に基づいて、回生トルクの指示値のマップを補正する。たとえば、車速に対する振動の強度（振動ゲイン）が所定の増加率よりも大きい増加率で増加する場合は、指示値が低くなるようにマップが補正される。このとき、増加率が大きいほど、指示値が低くなるようにマップが補正される。

また、車速に対する振動の強度が所定の減少率よりも大きい減少率で減少する場合は、指示値が高くなるようにマップが補正される。このとき、減少率が大きいほど、指示値が高くなるようにマップが補正される。その後、この処理は終了する。

以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る車両の制御装置であるＥＣＵ９００の動作について説明する。

車両の回生制動時において、車速センサ９１０から送信された信号に基づいて車速が検出され（Ｓ１００）、前述した図２に示すマップに基づいて、ＭＧ２００の回生トルクの指示値が決定される（Ｓ１１０）。この指示値になるようにＭＧ２００が制御される（Ｓ１２０）。

このとき、ＭＧ２００のステータとティースとの間の磁気歪によって加振力が発生し、この加振力によるＭＧ２００の振動が固有振動数と一致した場合、ＭＧ２００が共振して大きく振動する。このような振動が発生した場合、ＭＧ２００から異音が発生し、乗員に違和感を与えるおそれがある。

このような異音を抑制するため、ＭＧ２００の固有振動周波数を予め測定し、この固有振動周波数付近の車速では、回生トルクの指令値を低くすることが考えられる。しかしながら、固有振動周波数はＭＧ２００の個体差やＭＧ２００の取付方法によって変わり、一義的には決まらない。一方、広範囲な速度領域で回生トルクの指令値を低くした場合は、ＭＧ２００の振動を抑制して異音を抑制することができるが、回生制動によるエネルギ回収が不十分になり得る。

そこで、Ｇセンサ９０８から送信された信号に基づいて、ＭＧ２００の振動の強度が検出され（Ｓ１３０）、検出されたＭＧ２００の振動の強度に基づいて、回生トルクの指示値のマップが補正される（Ｓ１４０）。

図４において実線で示すように、車速に対する振動の強度が所定の増加率よりも大きい増加率で増加する車速領域では、指示値を低くするようにマップが補正され、車速に対する振動の強度が所定の減少率よりも大きい減少率で減少する車速領域では、指示値を高くするようにマップが補正される。

これにより、ＭＧ２００が大きく振動し得る車速においては、回生トルクを低減し、振動を抑制することができる。そのため、ＭＧ２００の振動により発生し得る異音を抑制することができる。また、ＭＧ２００の振動が小さい車速においては、回生トルクを増大し、回収し得るエネルギを増やすことができる。そのため、エネルギ効率を向上することができる。なお、マップが補正されない車速領域においては、図４において実線で示す初期値が維持される。

以上のように、本実施の形態に係る車両の制御装置であるＥＣＵ９００によれば、ＭＧの振動が大きい車速における回生トルクが低くなるように、回生トルクの指示値を決定するためのマップが補正される。これにより、ＭＧが大きく振動し得る車速においては、回生トルクを低減し、振動を抑制することができる。そのため、ＭＧの振動により発生し得る異音を抑制することができる。

なお、マップを補正する際には、図５に示すように、回生トルクの上限および下限を設けるようにしてもよい。これにより、振動を誤検出した場合に必要以上に回生トルクが低くされたり、高くされたりすることを抑制することができる。そのため、回生トルクが必要以上に低くされることにより発電量が不足したり、回生トルクが必要以上に高くされることにより指令値が発散し、振動が止まらなくなったりすることを抑制することができる。

また、図５に示すように、高車速領域における回生トルクが低車速領域における回生トルクよりも大きくなるように、上限および下限を設けるようにしてもよい。これにより、大きな制動力が必要とされる高車速領域において回生トルクを大きくし、大きな制動力を得ることができる。

さらに、振動の強度を複数回検出して記憶し、得られた振動の強度を平均化したものを用いてマップを補正するようにしてもよい。

さらに、定期的にマップを初期状態（図２に示す状態）に戻し、再度補正するようにしてもよい。

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。

本発明の実施の形態に係る車両の制御装置を搭載したハイブリッド車を示す制御ブロック図である。 ＭＧの回生トルク指示値のマップである。 本発明の実施の形態に係る車両の制御装置であるＥＣＵが実行するプログラムの制御構造を示すフローチャートである。 ＭＧの振動の強度に応じて補正されたマップを示す図（その１）である。 ＭＧの振動の強度に応じて補正されたマップを示す図（その２）である。

符号の説明

１００ エンジン、２００ ＭＧ、３００ インバータ、４００ バッテリ、５００ 動力分割機構、６００ 駆動輪、７００ ＤＣ／ＤＣコンバータ、９０２ 入力電圧センサ、９０４ 出力電圧センサ、９０６ 出力電流センサ、９０８ Ｇセンサ、９１０ 車速センサ、８００ 補機電装品、９００ ＥＣＵ。

Claims (4)

1. 車輪に連結された電動機を備える車両の制御装置であって、
   前記電動機の振動を検出するための振動検出手段と、
   検出された振動の大きさに基づいて前記電動機のトルクを制御するための制御手段とを含む、車両の制御装置。
2. 車輪に連結された電動機を備える車両の制御装置であって、
   前記電動機の振動を検出するための振動検出手段と、
   検出された振動の大きさに基づいて前記電動機のトルクを制御するための制御手段と、
   前記電動機のトルクを制限するための制限手段とを含む、車両の制御装置。
3. 前記制御装置は、前記車両の速度を検出するための速度検出手段をさらに含み、
   前記制限手段は、検出された速度に基づいて前記電動機のトルクを制限するための手段を含む、請求項２に記載の車両の制御装置。
4. 前記制御手段は、検出された振動が大きい場合は、振動が小さい場合に比べて、トルクを低くするように前記電動機のトルクを制御するための手段を含む、請求項２または３に記載の車両の制御装置。

Images