JP2010158088A - Vehicle and control method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両およびその制御方法に関し、詳しくは、駆動輪に動力を出力する電動機を備える車両およびその制御方法に関する。 The present invention relates to a vehicle and a control method thereof, and more particularly to a vehicle including an electric motor that outputs power to drive wheels and a control method thereof.
従来、この種の車両としては、バッテリからの電力の供給によりモータを駆動するインバータ回路を備える電力変換器が搭載されたものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。この車両では、インバータ回路のスイッチング素子の温度が高いときには、インバータ回路にPWM制御信号を出力する際のキャリア信号の周波数を、スイッチング素子の温度が低いときよりも低くすることにより、スイッチング素子におけるスイッチング損失を低下させて発熱による温度上昇を抑制している。
上述した車両の構成に加え、バッテリからの電力をスイッチング素子のスイッチングにより電圧を調整して電動機のインバータ回路側に供給する電圧調整回路を備えるものがあるが、こうした電圧調整回路のスイッチング素子についてもその発熱を抑制することが望ましい。これに対し、電圧調整回路のスイッチング素子の温度が高いときにスイッチングする周波数を低くすることも考えられるが、例えば電圧調整回路のスイッチング素子の温度を検出するセンサに異常が生じた場合やこうしたセンサに対して素子の発熱による温度上昇が反映されるまでにある程度の時間を要する場合など、他の手法により電圧調整回路のスイッチング素子の発熱を抑制することが望ましい場合もある。 In addition to the configuration of the vehicle described above, there is a voltage adjustment circuit that adjusts the voltage of the electric power from the battery by switching the switching element and supplies it to the inverter circuit side of the electric motor. It is desirable to suppress the heat generation. On the other hand, it is conceivable to lower the switching frequency when the temperature of the switching element of the voltage adjustment circuit is high. For example, when an abnormality occurs in the sensor that detects the temperature of the switching element of the voltage adjustment circuit, such a sensor On the other hand, it may be desirable to suppress the heat generation of the switching element of the voltage adjustment circuit by another method, such as when a certain amount of time is required until the temperature rise due to the heat generation of the element is reflected.
本発明の車両およびその制御方法は、二次電池側の電圧に対して駆動回路側の電圧を調整する電圧調整回路を備えるものにおいて、電圧調整回路のスイッチング素子の発熱を抑制することを主目的とする。 A vehicle and a control method thereof according to the present invention include a voltage adjustment circuit that adjusts a voltage on a drive circuit side with respect to a voltage on a secondary battery side, and mainly aims to suppress heat generation of a switching element of the voltage adjustment circuit. And
本発明の車両およびその制御方法は、少なくとも上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。 The vehicle and the control method thereof according to the present invention employ the following means in order to achieve at least the above-described main object.
本発明の車両は、
駆動輪に動力を出力する電動機を備える車両であって、
前記電動機を駆動する駆動回路と、
二次電池と、
前記二次電池と前記駆動回路とに接続され、スイッチング素子を有し、該スイッチング素子のスイッチングにより前記二次電池側の電圧に対して前記駆動回路側の電圧を調整する電圧調整手段と、
前記駆動輪の空転によるスリップを判定するスリップ判定手段と、
前記スリップ判定手段によりスリップが判定されていないときには前記電圧調整手段のスイッチング素子をスイッチングする実行用周波数に第1の周波数を設定し、前記スリップ判定手段によりスリップが判定されているときには前記実行用周波数に前記第1の周波数より低い第2の周波数を設定する実行用周波数設定手段と、
前記設定された実行用周波数で前記スイッチング素子がスイッチングされて前記駆動回路側の電圧が調整されるよう前記電圧調整手段を制御すると共に前記電動機から走行に要求される要求駆動力に基づく駆動力が出力されて走行するよう前記駆動回路を制御する制御手段と、
を備えることを要旨とする。
The vehicle of the present invention
A vehicle including an electric motor that outputs power to drive wheels,
A drive circuit for driving the electric motor;
A secondary battery,
Voltage adjusting means connected to the secondary battery and the drive circuit, having a switching element, and adjusting the voltage on the drive circuit side with respect to the voltage on the secondary battery side by switching of the switching element;
Slip determination means for determining slip due to idling of the drive wheel;
When slip is not determined by the slip determining means, a first frequency is set as an execution frequency for switching the switching element of the voltage adjusting means, and when slip is determined by the slip determining means, the execution frequency is set. Execution frequency setting means for setting a second frequency lower than the first frequency to
The voltage adjusting means is controlled so that the switching element is switched at the set execution frequency to adjust the voltage on the drive circuit side, and a driving force based on a required driving force required for traveling from the motor is obtained. Control means for controlling the drive circuit to output and travel;
It is a summary to provide.
この本発明の車両では、駆動輪のスリップが判定されていないときには電圧調整手段のスイッチング素子をスイッチングする実行用周波数に第1の周波数を設定し、駆動輪のスリップが判定されているときには実行用周波数に第1の周波数より低い第2の周波数を設定し、設定された実行用周波数でスイッチング素子がスイッチングされて駆動回路側の電圧が調整されるよう電圧調整手段を制御すると共に電動機から走行に要求される要求駆動力に基づく駆動力が出力されて走行するよう駆動回路を制御する。駆動輪の空転によるスリップが生じると二次電池からの電流により電圧調整手段のスイッチング素子が発熱しやすくなるが、駆動輪のスリップが判定されているときには、駆動輪のスリップが判定されていないときよりも低い周波数でスイッチング素子をスイッチングするから、電圧調整手段のスイッチング素子の過度の発熱を抑制することができる。 In the vehicle of the present invention, the first frequency is set as the execution frequency for switching the switching element of the voltage adjusting means when the drive wheel slip is not determined, and when the drive wheel slip is determined. A second frequency lower than the first frequency is set as the frequency, the voltage adjusting means is controlled so that the voltage on the drive circuit side is adjusted by switching the switching element at the set execution frequency, and the motor is driven to travel. The drive circuit is controlled so that the vehicle travels by outputting a drive force based on the required drive force. When slipping due to idling of the drive wheel occurs, the switching element of the voltage adjusting means easily generates heat due to the current from the secondary battery, but when the slip of the drive wheel is determined, the slip of the drive wheel is not determined Since the switching element is switched at a lower frequency, excessive heat generation of the switching element of the voltage adjusting means can be suppressed.
こうした本発明の車両において、前記電圧調整手段のスイッチング素子の温度である素子温度を検出する素子温度検出手段を備え、前記実行用周波数設定手段は、前記検出された素子温度が所定温度以下のときには前記スリップ判定手段によりスリップが判定されているか否かに拘わらず前記実行用周波数に前記第1の周波数を設定する手段である、ものとすることもできる。この場合、前記所定温度は、前記第1の周波数で前記スイッチング素子をスイッチングする状態で前記駆動輪の空転によるスリップが生じたときの前記スイッチング素子の端子間電圧が前記素子温度に拘わらず前記スイッチング素子の耐電圧の範囲内になると共に前記第2の周波数で前記スイッチング素子をスイッチングする状態で前記駆動輪の空転によるスリップが生じたときの前記スイッチング素子の端子間電圧が前記所定温度としての前記素子温度における前記スイッチング素子の耐電圧の範囲内になる条件で前記スイッチング素子による損失が低減されるよう実験または解析により予め定められた温度である、ものとすることもできる。こうすれば、電圧調整手段のスイッチング素子のスイッチングによる損失が低減され、スイッチング素子の発熱をより適正に抑制することができる。 The vehicle according to the present invention includes an element temperature detecting unit that detects an element temperature that is a temperature of the switching element of the voltage adjusting unit, and the execution frequency setting unit is configured so that the detected element temperature is equal to or lower than a predetermined temperature. Regardless of whether or not slip is determined by the slip determination means, the first frequency may be set as the execution frequency. In this case, the predetermined temperature is equal to the switching voltage regardless of the element temperature when the terminal voltage of the switching element when a slip occurs due to idling of the driving wheel in a state where the switching element is switched at the first frequency. The voltage between the terminals of the switching element when the slip occurs due to idling of the drive wheel in a state where the switching element is switched at the second frequency while being within the withstand voltage range of the element is the predetermined temperature as the predetermined temperature. The temperature may be predetermined by experiment or analysis so that the loss due to the switching element is reduced under the condition that the withstand voltage of the switching element is within the element temperature. By so doing, loss due to switching of the switching element of the voltage adjusting means is reduced, and heat generation of the switching element can be more appropriately suppressed.
また、本発明の車両において、内燃機関と、前記二次電池と電力のやり取りが可能で、動力を入出力可能な発電機と、前記駆動輪に連結された駆動軸と前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸との3軸に接続され、該3軸のうちのいずれか2軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する3軸式動力入出力手段と、を備え、前記電動機は、前記駆動軸に動力を入出力する、ものとすることもできる。ここで、「3軸式動力入出力手段」は、シングルピニオン式やダブルピニオン式の遊星歯車機構であるものとすることもできるし、デファレンシャルギヤであるものとすることもできる。 In the vehicle of the present invention, the internal combustion engine, a generator capable of exchanging electric power with the secondary battery and capable of inputting and outputting power, a drive shaft connected to the drive wheels, and an output shaft of the internal combustion engine A three-axis power input / output means which is connected to three axes of the generator and the rotating shaft of the generator and inputs / outputs power to / from the remaining shaft based on power input / output to / from any two of the three axes And the electric motor can input and output power to the drive shaft. Here, the “three-axis power input / output means” may be a single pinion type or double pinion type planetary gear mechanism, or may be a differential gear.
本発明の車両の制御方法は、
駆動輪に動力を出力する電動機と、前記電動機を駆動する駆動回路と、二次電池と、前記二次電池と前記駆動回路とに接続されスイッチング素子を有し該スイッチング素子のスイッチングにより前記二次電池側の電圧に対して前記駆動回路側の電圧を調整する電圧調整手段と、を備える車両の制御方法であって、
(a)前記駆動輪の空転によるスリップを判定し、
(b)前記駆動輪のスリップが判定されていないときには前記電圧調整手段のスイッチング素子をスイッチングする実行用周波数に第1の周波数を設定し、前記駆動輪のスリップが判定されているときには前記実行用周波数に前記第1の周波数より低い第2の周波数を設定し、
(c)前記設定された実行用周波数で前記スイッチング素子がスイッチングされて前記駆動回路側の電圧が調整されるよう前記電圧調整手段を制御すると共に前記電動機から走行に要求される要求駆動力に基づく駆動力が出力されて走行するよう前記駆動回路を制御する、
ことを要旨とする。
The vehicle control method of the present invention includes:
An electric motor that outputs power to the driving wheel; a driving circuit that drives the electric motor; a secondary battery; a switching element that is connected to the secondary battery and the driving circuit; A voltage adjusting means for adjusting the voltage on the drive circuit side with respect to the voltage on the battery side, and a vehicle control method comprising:
(A) determining slip due to idling of the drive wheel;
(B) A first frequency is set as an execution frequency for switching the switching element of the voltage adjusting means when the drive wheel slip is not determined, and when the drive wheel slip is determined, the execution wheel is switched. Setting a second frequency lower than the first frequency to the frequency;
(C) controlling the voltage adjusting means so that the switching element is switched at the set execution frequency to adjust the voltage on the drive circuit side, and based on the required driving force required for traveling from the electric motor Controlling the drive circuit so that the driving force is output and the vehicle travels;
This is the gist.
この本発明の車両の制御方法では、駆動輪のスリップが判定されていないときには電圧調整手段のスイッチング素子をスイッチングする実行用周波数に第1の周波数を設定し、駆動輪のスリップが判定されているときには実行用周波数に第1の周波数より低い第2の周波数を設定し、設定された実行用周波数でスイッチング素子がスイッチングされて駆動回路側の電圧が調整されるよう電圧調整手段を制御すると共に電動機から走行に要求される要求駆動力に基づく駆動力が出力されて走行するよう駆動回路を制御する。駆動輪の空転によるスリップが生じると二次電池からの電流により電圧調整手段のスイッチング素子が発熱しやすくなるが、駆動輪のスリップが判定されているときには、駆動輪のスリップが判定されていないときよりも低い周波数でスイッチング素子をスイッチングするから、電圧調整手段のスイッチング素子の過度の発熱を抑制することができる。 In the vehicle control method of the present invention, when the slip of the drive wheel is not determined, the first frequency is set as the execution frequency for switching the switching element of the voltage adjusting means, and the slip of the drive wheel is determined. Sometimes, the execution frequency is set to a second frequency lower than the first frequency, the voltage adjusting means is controlled so that the switching element is switched at the set execution frequency and the voltage on the drive circuit side is adjusted, and the electric motor The driving circuit is controlled so that the driving force based on the required driving force required for traveling is output from the vehicle. When slipping due to idling of the drive wheel occurs, the switching element of the voltage adjusting means easily generates heat due to the current from the secondary battery, but when the slip of the drive wheel is determined, the slip of the drive wheel is not determined Since the switching element is switched at a lower frequency, excessive heat generation of the switching element of the voltage adjusting means can be suppressed.
次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。 Next, the best mode for carrying out the present invention will be described using examples.
図1は本発明の一実施例としてのハイブリッド自動車20の構成の概略を示す構成図であり、図2はモータMG1,MG2を含む電機駆動系の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車20は、図1に示すように、エンジン22と、エンジン22の出力軸としてのクランクシャフト26にダンパ28を介して接続された3軸式の動力分配統合機構30と、動力分配統合機構30に接続された発電可能なモータMG1と、動力分配統合機構30に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸32aに減速ギヤ35を介して接続されたモータMG2と、直流電流を交流電流に変換してモータMG1,MG2に供給可能なインバータ41,42と、バッテリ50からの電力をその電圧を変換してインバータ41,42に供給可能な昇圧回路55と、車両全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット70とを備える。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of the configuration of a
エンジン22は、例えばガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関であり、エンジン用電子制御ユニット(以下、エンジンECUという)24により燃料噴射制御や点火制御,吸入空気量調節制御などの運転制御を受けている。エンジンECU24には、エンジン22の運転状態を検出する各種センサからの信号、例えば、エンジン22のクランクシャフト26のクランク角を検出する図示しないクランクポジションセンサからのクランクポジションなどが入力されている。エンジンECU24は、ハイブリッド用電子制御ユニット70と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット70からの制御信号によりエンジン22を運転制御すると共に必要に応じてエンジン22の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット70に出力する。なお、エンジンECU24は、図示しないクランクポジションセンサからのクランクポジションに基づいてクランクシャフト26の回転数、即ちエンジン22の回転数Neも演算している。
The
動力分配統合機構30は、外歯歯車のサンギヤ31と、このサンギヤ31と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ32と、サンギヤ31に噛合すると共にリングギヤ32に噛合する複数のピニオンギヤ33と、複数のピニオンギヤ33を自転かつ公転自在に保持するキャリア34とを備え、サンギヤ31とリングギヤ32とキャリア34とを回転要素として差動作用を行なう遊星歯車機構として構成されている。動力分配統合機構30は、キャリア34にはエンジン22のクランクシャフト26が、サンギヤ31にはモータMG1が、リングギヤ32にはリングギヤ軸32aを介して減速ギヤ35がそれぞれ連結されており、モータMG1が発電機として機能するときにはキャリア34から入力されるエンジン22からの動力をサンギヤ31側とリングギヤ32側にそのギヤ比に応じて分配し、モータMG1が電動機として機能するときにはキャリア34から入力されるエンジン22からの動力とサンギヤ31から入力されるモータMG1からの動力を統合してリングギヤ32側に出力する。リングギヤ32に出力された動力は、リングギヤ軸32aからギヤ機構60およびデファレンシャルギヤ62を介して、最終的には車両の駆動輪63a,63bに出力される。
The power distribution and
モータMG1およびモータMG2は、図2に示すように、いずれも外表面に永久磁石が貼り付けられたロータと三相コイルが巻回されたステータとを備える周知の同期発電電動機として構成されている。インバータ41,42は、6つのトランジスタT11〜T16,T21〜26と、トランジスタT11〜T16,T21〜T26に逆方向に並列接続された6つのダイオードD11〜D16,D21〜D26と、により構成されている。トランジスタT11〜T16,T21〜T26は、それぞれインバータ41,42が電力ライン54として共用する正極母線54aと負極母線54bとに対してソース側とシンク側になるよう2個ずつペアで配置されており、対となるトランジスタ同士の接続点の各々にモータMG1,MG2の三相コイル(U相,V相,W相)の各々が接続されている。したがって、正極母線54aと負極母線54bとの間に電圧が作用している状態で対をなすトランジスタT11〜T16,T21〜T26のオン時間の割合を制御することにより三相コイルに回転磁界を形成でき、モータMG1,MG2を回転駆動することができる。インバータ41,42は、正極母線54aと負極母線54bとを共用しているから、モータMG1,MG2のいずれかで発電される電力を他のモータに供給することができる。正極母線54aと負極母線54bとには平滑用のコンデンサ57が接続されている。
As shown in FIG. 2, each of the motor MG1 and the motor MG2 is configured as a well-known synchronous generator motor including a rotor having a permanent magnet attached to an outer surface and a stator wound with a three-phase coil. . The
昇圧回路55は、図2に示すように、2つのトランジスタT31,T32(例えばバイポーラトランジスタやMOSFET,IGBTなど,実施例ではIGBT)とトランジスタT31,T32に逆方向に並列接続された2つのダイオードD31,D32とリアクトルLとにより構成されている。2つのトランジスタT31,T32は、それぞれインバータ41,42の正極母線54aと負極母線54bとに接続されており、その接続点にリアクトルLが接続されている。また、リアクトルLと負極母線54bとにはそれぞれバッテリ50の正極端子と負極端子とが接続されている。したがって、トランジスタT31,T32をオンオフ制御することによりバッテリ50の直流電力をその電圧を昇圧してインバータ41,42に供給したり正極母線54aと負極母線54bとに作用している直流電圧を降圧してバッテリ50を充電したりすることができる。リアクトルLと負極母線54bとには平滑用のコンデンサ58が接続されている。以下、昇圧回路55より電力ライン54側を高電圧系といい、昇圧回路55よりバッテリ50側を低電圧系という。
As shown in FIG. 2, the
インバータ41,42および昇圧回路55は、いずれもモータ用電子制御ユニット(以下、モータECUという)40により制御され、これによりモータMG1,MG2が駆動制御される。モータECU40には、モータMG1,MG2を駆動制御するために必要な信号、例えばモータMG1,MG2の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ43,44からの信号や図示しない電流センサにより検出されるモータMG1,MG2に印加される相電流,昇圧回路55のトランジスタT31,T32の温度を検出する温度センサ56からの素子温度Tc,電圧センサ57aからのコンデンサ57の電圧(以下、高電圧系の電圧VHという),電圧センサ58aからのコンデンサ58の電圧などが入力されている。モータECU40からは、インバータ41,42のトランジスタT11〜T16,T21〜T26へのスイッチング制御信号や昇圧回路55のトランジスタT31,T32へのスイッチング制御信号が出力されている。モータECU40は、ハイブリッド用電子制御ユニット70と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット70からの制御信号によってモータMG1,MG2を駆動制御すると共に必要に応じてモータMG1,MG2の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット70に出力する。なお、モータECU40は、回転位置検出センサ43,44からの信号に基づいてモータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2も演算している。回転位置検出センサ43,44は、実施例では、スイッチング素子T31,T32の素子温度Tcを検出する温度センサ56の精度や応答性に比して、モータMG1,MG2の回転子の回転位置を比較的高精度に且つ高い応答性をもって検出できるセンサ(例えばレゾルバなど)を用いるものとした。
The
バッテリ50は、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池などの二次電池として構成されており、バッテリ用電子制御ユニット(以下、バッテリECUという)52によって管理されている。バッテリECU52には、バッテリ50を管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ50の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧,バッテリ50の出力端子に接続された電力ライン54に取り付けられた電流センサ51aからの充放電電流Ib,バッテリ50に取り付けられた温度センサ51bからの電池温度Tbなどが入力されており、必要に応じてバッテリ50の状態に関するデータを通信によりハイブリッド用電子制御ユニット70に出力する。また、バッテリECU52は、バッテリ50を管理するために電流センサ51aにより検出された充放電電流Ibの積算値に基づいて蓄電量SOCを演算したり、演算した蓄電量SOCと電池温度Tbとに基づいてバッテリ50を充放電してもよい最大許容電力である入出力制限Win,Woutを演算している。なお、バッテリ50の入出力制限Win,Woutは、電池温度Tbに基づいて入出力制限Win,Woutの基本値を設定し、バッテリ50の蓄電量SOCに基づいて出力制限用補正係数と入力制限用補正係数とを設定し、設定した入出力制限Win,Woutの基本値に補正係数を乗じることにより設定することができる。充放電電流Ibは、放電側を正,充電側を負とするものとした。
The
ハイブリッド用電子制御ユニット70は、CPU72を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPU72の他に処理プログラムを記憶するROM74と、データを一時的に記憶するRAM76と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット70には、イグニッションスイッチ80からのイグニッション信号,シフトレバー81の操作位置を検出するシフトポジションセンサ82からのシフトポジションSP,アクセルペダル83の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ84からのアクセル開度Acc,ブレーキペダル85の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ86からのブレーキペダルポジションBP,車速センサ88からの車速Vなどが入力ポートを介して入力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット70は、前述したように、エンジンECU24やモータECU40,バッテリECU52と通信ポートを介して接続されており、エンジンECU24やモータECU40,バッテリECU52と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。なお、実施例では、車速センサ88からの車速Vは、車体速度として用いることができるものとした。
The hybrid
こうして構成された実施例のハイブリッド自動車20は、運転者によるアクセルペダル83の踏み込み量に対応するアクセル開度Accと車速Vとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力すべき要求トルクを計算し、この要求トルクに対応する要求動力がリングギヤ軸32aに出力されるように、エンジン22とモータMG1とモータMG2とが運転制御される。エンジン22とモータMG1とモータMG2の運転制御としては、要求動力に見合う動力がエンジン22から出力されるようにエンジン22を運転制御すると共にエンジン22から出力される動力のすべてが動力分配統合機構30とモータMG1とモータMG2とによってトルク変換されてリングギヤ軸32aに出力されるようモータMG1およびモータMG2を駆動制御するトルク変換運転モードや要求動力とバッテリ50の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン22から出力されるようにエンジン22を運転制御すると共にバッテリ50の充放電を伴ってエンジン22から出力される動力の全部またはその一部が動力分配統合機構30とモータMG1とモータMG2とによるトルク変換を伴って要求動力がリングギヤ軸32aに出力されるようモータMG1およびモータMG2を駆動制御する充放電運転モード、エンジン22の運転を停止してモータMG2からの要求動力に見合う動力をリングギヤ軸32aに出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。なお、トルク変換運転モードと充放電運転モードは、いずれもエンジン22の運転を伴って要求動力がリングギヤ軸32aに出力されるようエンジン22とモータMG1,MG2とを制御するモードであり、実質的な制御における差異はないため、以下、両者を合わせてエンジン運転モードという。なお、ハイブリッド用電子制御ユニット70により実行される図示しない駆動制御ルーチンでは、アクセル開度Accと車速Vとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力すべき要求トルクTr*を設定し、設定した要求トルクTr*に対応する要求動力とバッテリ50が要求する充放電要求パワーとの和としてエンジン22に要求される要求パワーPe*とバッテリ50の残容量(SOC)とに基づいてエンジン運転モードまたはモータ運転モードを選択し、エンジン運転モードではエンジン22から効率よく要求パワーPe*が出力されると共にバッテリ50の入出力制限Win,Woutの範囲内でリングギヤ軸32aに要求トルクTr*が出力されるようエンジン22の目標運転ポイント(目標回転数Ne*,目標トルクTe*)とモータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*とが設定されてエンジンECU24とモータECU40とに送信され、モータ運転モードではバッテリ50の入出力制限Win,Woutの範囲内でリングギヤ軸32aに要求トルクTr*が出力されるようモータMG2のトルク指令Tm2*が設定されてモータECU40に送信される。エンジン運転モードでは、エンジンECU24は受信した目標運転ポイントでエンジン22が運転されるようエンジン22を制御し、モータECU40は受信したトルク指令Tm1*,Tm2*でモータMG1,MG2が駆動されるようインバータ41,42をスイッチング制御する
The
次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車20の動作、特にモータ運転モードが選択されているときに昇圧回路55による高電圧系の電圧VHの調整を伴って走行する際の動作について説明する。図3は、モータECU40により実行されるモータ制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、モータ運転モードが選択されているときに、ハイブリッド用電子制御ユニット70により実行される図示しない駆動制御ルーチンと並行して所定時間毎(例えば数msec毎)に繰り返し実行される。
Next, the operation of the
図3のモータ制御ルーチンが実行されると、モータECU40の図示しないCPUは、まず、モータMG2のトルク指令Tm2*や温度センサ56からの昇圧回路55のトランジスタT31,T32の素子温度Tc,電圧センサ57aからの高電圧系の電圧VH,高電圧系の目標電圧VH*,スリップ判定フラグFなど制御に必要なデータを入力する処理を実行する(ステップS100)。ここで、モータMG2のトルク指令Tm2*は、図示しない駆動制御ルーチンにより設定されたものをハイブリッド用電子制御ユニット70から通信により入力するものとした。また、目標電圧VH*は、実施例では、図示しない駆動制御ルーチンにより設定されたモータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*とモータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2とを入力すると共にトルク指令Tm1*と回転数Nm1とに基づいてモータMG1の定格電圧の範囲内で予め定めたマップを用いて設定される電圧とトルク指令Tm2*と回転数Nm2とに基づいてモータMG2の定格電圧の範囲内で予め定めたマップを用いて設定される電圧とのうち大きい方として設定されたものを入力するものとした。さらに、スリップ判定フラグFは、初期値としては値0に設定され、駆動輪63a,63bの空転によるスリップが生じたときに値1に設定されると共に駆動輪63a,63bがグリップ状態になったときに値0に設定されるフラグであり、図4に例示するスリップ判定ルーチンにより設定されたものを入力するものとした。以下、モータ制御の説明を一旦中断し、スリップ判定について説明する。図4のスリップ判定ルーチンは、モータ制御ルーチンと並行してモータECU40により所定時間毎(例えば数msec毎)に繰り返し実行される。
When the motor control routine shown in FIG. 3 is executed, the CPU (not shown) of the
図4のスリップ判定ルーチンが実行されると、モータECU40の図示しないCPUは、回転位置検出センサ44により検出されたモータMG2の回転子の回転位置に基づいて演算されたモータMG2の回転数Nm2や車速センサ88により検出されてハイブリッド用電子制御ユニット70から通信により入力される車速Vを入力し(ステップS200)、入力したモータMG2の回転数Nm2から前回このルーチンを実行したときに入力したモータMG2の回転数Nm2(前回Nm2)を減じることによりモータMG2の回転数変化量ΔNm2を計算すると共に(ステップS210)、モータMG2の回転数Nm2に駆動輪63a,63bの回転速度へ換算するための換算係数kwを乗じたものから車体速度としての車速Vを減じることにより駆動輪63a,63bのスリップ速度Vsを計算する(ステップS220)。続いて、スリップ判定フラグFを調べ(ステップS230)、スリップ判定フラグFが値0のときには、計算したモータMG2の回転数変化量ΔNm2と駆動輪63a,63bの空転によるスリップの発生を判定するために予め定められた閾値Nrefとを比較し(ステップS240)、回転数変化量ΔNm2が閾値Nref未満のときには、駆動輪63a,63bのスリップが生じていないと判断して、そのままスリップ判定ルーチンを終了し、回転数変化量ΔNm2が閾値Nref以上のときには、駆動輪63a,63bのスリップが生じたと判断し、スリップ判定フラグFに値1を設定して(ステップS250)、スリップ判定ルーチンを終了する。また、スリップ判定フラグFが値1のときには、駆動輪63a,63bのスリップが収束してグリップ状態になったのを判定するために予め定められた閾値Vrefと計算したスリップ速度Vsとを比較し(ステップS260)、スリップ速度Vsが閾値Vref以上のときには、駆動輪63a,63bのスリップは収束していないと判断して、そのままスリップ判定ルーチンを終了し、スリップ速度Vsが閾値Vref未満のときには、駆動輪63a,63bのスリップは収束したと判断し、スリップ判定フラグFに値0を設定して(ステップS270)、スリップ判定ルーチンを終了する。以上、スリップ判定について説明した。
When the slip determination routine of FIG. 4 is executed, the CPU (not shown) of the
図3のモータ制御ルーチンの説明に戻る。データを入力すると、入力したスリップ判定フラグFを調べ(ステップS110)、スリップ判定フラグFが値0のとき、即ち駆動輪63a,63bの空転によるスリップが生じていないときには、昇圧回路55のトランジスタT31,T32をスイッチングする周波数としてのキャリア周波数CFに第1周波数CF1を設定し(ステップS120)、設定したキャリア周波数CFによるトランジスタT31,T32のスイッチングにより高電圧系の電圧VHが目標電圧VH*となるよう昇圧回路55のスイッチング制御を行なうと共に(ステップS160)、入力したトルク指令Tm2*でモータMG2が駆動されるようインバータ42のトランジスタT21〜T26のスイッチング制御を行なって(ステップS170)。モータ制御ルーチンを終了する。ここで、第1周波数CF1は、実施例では、スイッチング素子T31,T32のスイッチングによる騒音(例えば音量など)が運転者や乗員に違和感を与えない程度に高い周波数として実験または解析により予め定められた値(例えば、9kHzや10kHzなど)を用いるものとした。こうした制御により、運転者や乗員への違和感を抑制しながらバッテリ50の入出力制限Win,Woutの範囲内で駆動軸としてのリングギヤ軸32aに要求トルクTr*を出力して走行することができる。
Returning to the description of the motor control routine of FIG. When the data is input, the input slip determination flag F is checked (step S110). When the slip determination flag F is 0, that is, when slipping due to idling of the
スリップ判定フラグFが値1のとき、即ち駆動輪63a,63bの空転によるスリップが生じているときには、駆動輪63a,63bのスリップが抑制されるようモータMG2のトルク指令Tm2*を補正して(ステップS130)、入力した昇圧回路55のトランジスタT31,T32の素子温度Tcと所定温度Trefとを比較する(ステップS140)。トルク指令Tm2*の補正は、実施例では、駆動輪63a,63bのスリップが生じたと判定されたとき即ちスリップ判定フラグFに値1が設定されてからの経過時間tとトルク指令Tm2*とに基づいて予め定められたマップを用いて行なうものとした。また、所定温度Trefは、実施例では、駆動輪63a,63bの空転によるスリップによりトランジスタT32が過熱する可能性が生じる温度として実験または解析により予め定められた温度を用いるものとした。
When the slip determination flag F is 1, that is, when slipping due to idling of the
昇圧回路55のトランジスタT13,T32の素子温度Tcが所定温度Tref以下のときには、第1周波数CF1を昇圧回路55のキャリア周波数CFに設定し(ステップS120)、素子温度Tcが所定温度Trefより高いときには、第1周波数CF1より低い第2周波数を昇圧回路55のキャリア周数CFに設定し(ステップS150)、設定したキャリア周波数CFを用いて高電圧系の電圧VHが目標電圧VH*となるよう昇圧回路55のスイッチング制御を行なうと共に(ステップS160)、トルク指令Tm2*でモータMG2が駆動されるようインバータ42のスイッチング制御を行なって(ステップS170)、モータ制御ルーチンを終了する。ここで、第2周波数CF2は、実施例では、駆動輪63a,63bの空転によるスリップが生じたときにトランジスタT32が過熱するのが抑制されるよう実験または解析により予め定められた値(例えば、7kHzや8kHzなど)を用いるものとした。このように、素子温度Tcが所定温度Trefより高い状態で駆動輪63a,63bにスリップが生じているときには、キャリア周波数CFを第1周波数CF1から第2周波数CF2に低減するから、トランジスタT31,T32のスイッチングによる過度の発熱を抑制することができる。
When the element temperature Tc of the transistors T13 and T32 of the
図5に、トランジスタT31,T32の素子温度Tcが所定温度Trefより高いときのバッテリ50の充放電電流Ibと昇圧回路55のキャリア周波数CFとトランジスタT32の温度との時間変化の一例を示す。図中、実線は実施例を示し、破線は一律に第1周波数CF1を用いて昇圧回路55をスイッチング制御する場合の比較例を示す。図示するように、時間t1で駆動輪63a,63bのスリップが判定されると、キャリア周波数CFは第1周波数CF1から第2周波数CF2に低減されるから、時間t2で駆動輪63a,63bのスリップが収束するまでのトランジスタT32の発熱による温度上昇は抑制される。したがって、トランジスタT31,T32の素子温度Tcを検出する温度センサ56に異常が生じた場合や、温度センサ56の精度や応答性により駆動輪63a,63bのスリップに伴うトランジスタT32の発熱による温度上昇が素子温度Tcに反映されるまでにある程度の時間を要する場合などでも、実施例ではモータMG2の回転子の回転位置を比較的高精度に且つ高い応答性をもって検出できる回転位置検出センサ44(例えばレゾルバなど)からの信号に基づいて駆動輪63a,63bのスリップを判定して昇圧回路55のキャリア周波数CFを早期に低減するから、トランジスタT31,T32のスイッチングによる発熱をより確実に抑制することができる。この結果、トランジスタT31,T32やダイオードD31,D32が取り付けられたパワーモジュールの小型化を図ることができる。
FIG. 5 shows an example of temporal changes in the charge / discharge current Ib of the
以上説明した実施例のハイブリッド自動車20によれば、駆動輪63a,63bの空転によるスリップが判定されていないときや昇圧回路55のトランジスタT31,T32の素子温度Tcが所定温度Tref以下のときには第1周波数CF1をキャリア周波数CFに設定し、素子温度Tcが所定温度Trefより高い状態で駆動輪63a,63bの空転によるスリップが判定されているときには第1周波数CF1より低い第2周波数CF2をキャリア周波数CFに設定し、設定したキャリア周波数CFを用いて高電圧系の電圧VHが目標電圧VH*となるよう昇圧回路55のスイッチング制御を行なうから、昇圧回路55のトランジスタT31,T32のスイッチングによる発熱を抑制することができる。
According to the
実施例のハイブリッド自動車20では、スリップ判定フラグFが値1のときでも素子温度Tcが所定温度Tref以下のときには第1周波数CF1をキャリア周波数CFに設定するものとしたが、スリップ判定フラグFが値1のときには素子温度Tcに拘わらず第2周波数CF2をキャリア周波数CFに設定するものとしてもよい。
In the
実施例のハイブリッド自動車20では、回転位置検出センサ44からの信号に基づいて演算されたモータMG2の回転数Nm2から前回Nm2を減じることにより回転数変化量ΔNm2を計算して駆動輪63a,63bのスリップの発生を判定するものとしたが、モータMG2の回転数Nm2に換算係数kwを乗じたものから車速Vを減じて得られる駆動輪63a,63bのスリップ速度Vsが駆動輪63a,63bのスリップと判定することができる閾値Vref2以上になったときに駆動輪63a,63bのスリップの発生を判定するものとしてもよいし、駆動輪63a,63bにぞれぞれ取り付けられた図示しない車輪速センサからの車輪速の少なくとも一方が閾値以上になったときにスリップの発生を判定するなど、如何なる手法により駆動輪63a,63bの空転によるスリップの発生を判定するものとしてもよい。
In the
実施例のハイブリッド自動車20では、モータMG2の回転数Nm2に換算係数kwを乗じたものから車速センサ88からの車体速度としての車速Vを減じて得られる駆動輪63a,63bのスリップ速度Vsが閾値Vref未満になったときに駆動輪63a,63bのスリップが収束しグリップ状態になったと判定するものとしたが、車速センサ88からの車速Vに代えて、図示しない従動輪に取り付けられた車輪速センサからの車輪速の平均値を車体速度として用いて駆動輪63a,63bがグリップ状態になったと判定するなど、如何なる手法により駆動輪63a,63bの空転によるスリップの収束を判定するものとしてもよい。
In the
実施例のハイブリッド自動車20では、所定温度Trefとして駆動輪63a,63bの空転によるスリップによりトランジスタT32が過熱する可能性が生じる温度として実験または解析により予め定められた温度を用いるものとしたが、昇圧回路55の第1〜第4の特性を考慮してトランジスタT31,T32のスイッチング時間をできるだけ短くすることができる温度として実験または解析により予め定められた温度を用いるものとしてもよい。図6に、昇圧回路55のスイッチング時間およびスイッチングによる損失と第1の特性とを説明するための説明図を示す。図示するように、昇圧回路55のスイッチング時間は、トランジスタT32のオンオフを互いに切り換えるのに必要な時間であり、この時間が長いほどスイッチングによる損失は大きくなる。第1の特性は、トランジスタT32のオンオフを互いに切り換える際のトランジスタT32の端子間(コレクタ−エミッタ間)を流れる電流Icの時間微分値の絶対値(|dIc/dt|)が大きいほどトランジスタT32をオンからオフしたときにトランジスタT32に作用するサージ電圧Vcsgが大きくなる傾向を示す特性である。図7に、昇圧回路55の第2〜第4の特性を説明するための説明図を示す。図示するように、第2の特性は、トランジスタT32の温度が高いほどトランジスタT32の端子間の耐電圧Vcdが高くなる傾向を示す特性であり、第3の特性は、昇圧回路55のキャリア周波数CFが低いほどトランジスタT32をオンからオフしたときにトランジスタT32の端子間に流れるサージ電流Icsgが大きくなる傾向を示す特性であり、第4の特性は、トランジスタT32の端子間を流れる電流Icが大きいほどトランジスタT32をオンからオフしたときにトランジスタT32のサージ電圧Vcsgが大きくなる傾向を示す特性である。第2の特性は、キャリア周波数CFが低いほどリアクトルLの作用による電流Icの脈動(リプル)幅が大きくなることに基づく。
In the
ここで、駆動輪63a,63bの空転によるスリップが生じているときにはトランジスタT31,T32の素子温度Tcに拘わらずキャリア周波数CFを第2周波数CF2に低減する場合をこの変形例に対する比較例として考え、この比較例においてトランジスタT31,T32のスイッチング時間がどのように設定されるのかを説明する。まず、第1の特性により、昇圧回路55のスイッチング時間が短くなるとトランジスタT32のサージ電圧Vcsgが大きくなるため、昇圧回路55のスイッチング時間は、トランジスタT32の端子間電圧Vcがその耐電圧Vcdとなるのを上限としてある程度の余裕を確保した上で短くすることができる。スイッチング時間を短くするのは、スイッチングによる損失を低減するためである。また、第2の特性により、トランジスタT32の温度が低くなるとトランジスタT32の耐電圧Vcdは小さくなるため、比較例ではトランジスタT32の温度が極低温(例えば、−20℃や−30℃など)のときの耐電圧Vcdを限度としてスイッチング時間を定める必要がある。さらに、第3の特性により、比較例におけるトランジスタT32の電流Icが最も大きくなる場合の一つとして比較的低い第2周波数CF2としてのキャリア周波数CFで昇圧回路55をスイッチング制御する状態で駆動輪63a,63bにスリップが生じたときのトランジスタT32のサージ電流Icsgを考慮すると共に、第4の特性により、このときのサージ電流Icsgに対応するサージ電圧Vcsgを比較例におけるトランジスタT32のサージ電圧Vcsgが最も大きくなる場合の一つとして考慮する必要がある。これらを踏まえると、比較例における昇圧回路55のスイッチング時間は、トランジスタT32の温度が極低温の状態かつ昇圧回路55を第2周波数CF2としてのキャリア周波数CFでスイッチング制御する状態で駆動輪63a,63bにスリップが生じたときのトランジスタT32のサージ電流Icsgに対応するサージ電圧Vcsgが極低温時の耐電圧Vcdの範囲内になる条件で、できるだけ短い時間を設定することができる。図8に、変形例とこの変形例に対する比較例とにおいて、トランジスタT31,T32のスイッチング時間を設定する様子の一例を示す。図中、実線は変形例を示し、一点鎖線は比較例を示す。
Here, a case where the carrier frequency CF is reduced to the second frequency CF2 regardless of the element temperature Tc of the transistors T31 and T32 when slipping due to idling of the
上述の比較例に対し、変形例では、駆動輪63a,63bにスリップが生じているときに、トランジスタT31,T32の素子温度Tcが所定温度Tref以下のときには比較的高い第1周波数CF1をキャリア周波数CFに設定し、素子温度Tcが所定温度Trefより高いときには比較的高い第2周波数CF2をキャリア周波数CFに設定する。このため、図8に示すように、変形例におけるトランジスタT31,T32のスイッチング時間は、トランジスタT32の温度が極低温の状態かつ昇圧回路55を第1周波数CF1としてのキャリア周波数CFでスイッチング制御する状態で駆動輪63a,63bにスリップが生じたときのトランジスタT32のサージ電流Ic1sgに対応するサージ電流Vsgが極低温時の耐電圧Vc1dの範囲内になると共に、トランジスタT32の温度が所定温度Trefの状態かつ昇圧回路55を第2周波数CF2としてのキャリア周波数CFでスイッチング制御する状態で駆動輪63a,63bにスリップが生じたときのトランジスタT32のサージ電流Ic2sgに対応するサージ電圧Vsgが所定温度Trefに対応する耐電圧Vc2dの範囲内になる条件で、できるだけ短い時間を設定することができる。言い換えると、変形例における所定温度Trefは、昇圧回路55の第1〜第4の特性を考慮して昇圧回路55のスイッチング時間をできるだけ短くすることができる温度を用いることができる。即ち、変形例における所定温度Trefは、昇圧回路55の第1〜第4の特性を考慮して、昇圧回路55を第1周波数CF1としてのキャリア周波数CFでスイッチング制御する状態で駆動輪63a,63bの空転によるスリップが生じたときのトランジスタT32の端子間電圧VcがトランジスタT31,T32の素子温度Tcに拘わらずトランジスタT32の耐電圧Vcdの範囲内になると共に、昇圧回路55を第2周波数CF2としてのキャリア周波数CFでスイッチング制御する状態で駆動輪63a,63bの空転によるスリップが生じたときのトランジスタT32の端子間電圧VcがトランジスタT31,T32の素子温度Tcが所定温度Trefの状態におけるトランジスタT32の耐電圧Vcdの範囲内になる条件で、トランジスタT31,T32のスイッチングによる損失ができるだけ小さくなる温度として実験または解析により予め定められた温度を用いることができることになる。こうして所定温度Trefを予め定めることにより、比較例よりもトランジスタT31,T32のスイッチング時間を短くしてスイッチングによる損失を小さくすることができるから、トランジスタT31,T32のスイッチングによる発熱をより適正に抑制することができる。
In contrast to the comparative example described above, in the modified example, when slip occurs in the
実施例のハイブリッド自動車20では、モータMG2の動力を減速ギヤ35により変速してリングギヤ軸32aに出力するものとしたが、図9の変形例のハイブリッド自動車120に例示するように、モータMG2の動力をリングギヤ軸32aが接続された車軸(駆動輪63a,63bが接続された車軸)とは異なる車軸(図9における車輪64a,64bに接続された車軸)に接続するものとしてもよい。
In the
実施例では、エンジン22やモータMG1の動力を動力分配統合機構30を介して駆動輪63a,63bに接続された駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力すると共にモータMG2の動力をリングギヤ軸32aに出力して走行するハイブリッド自動車に適用して説明したが、図10の変形例の電気自動車220に例示するように、エンジン22やモータMG1を備えずに走行用のモータMGからの動力を駆動輪63a,63bに出力して走行する自動車に適用するものとしてもよい。
In the embodiment, the power of the
また、こうしたハイブリッド自動車などの電気自動車に適用するものに限定されるものではなく、自動車以外の列車などの車両やこうした車両の制御方法の形態としてもよい。 Moreover, it is not limited to what is applied to such electric vehicles, such as a hybrid vehicle, It is good also as vehicles, such as trains other than a motor vehicle, and the form of the control method of such a vehicle.
ここで、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、モータMG2が「電動機」に相当し、インバータ42が「駆動回路」に相当し、バッテリ50が「二次電池」に相当し、昇圧回路55が「電圧調整手段」に相当し、モータMG2の回転数Nm2や車速Vに基づいて駆動輪63a,63bの空転によるスリップを判定してスリップ判定フラグFを設定する図4のスリップ判定ルーチンを実行するモータECU40が「スリップ判定手段」に相当し、
スリップ判定フラグFが値0のときやトランジスタT31,T32の素子温度Tcが所定温度Tref以下のときにキャリア周波数CFに第1周波数CF1を設定すると共にスリップ判定フラグFが値1でトランジスタT31,T32の素子温度Tcが所定温度Trefより大きいときにキャリア周波数CFに第1周波数CF1より低い第2周波数CF2を設定する図3のモータ制御ルーチンのステップS110,S120〜S150の処理を実行するモータECU40が「実行用周波数設定手段」に相当し、設定したキャリア周波数CFを用いて高電圧系の電圧VHが目標電圧VH*となるよう昇圧回路55をスイッチング制御すると共に駆動軸としてのリングギヤ軸32aに要求トルクTr*が出力されるよう設定されたモータMG2のトルク指令Tm2でモータMG2が駆動されるようインバータ42をスイッチング制御する図3のモータ制御ルーチンのステップS160,S170の処理を実行するモータECU40が「制御手段」に相当する。また、温度センサ56が「素子温度検出手段」に相当し、エンジン22が「内燃機関」に相当し、モータMG1が「発電機」に相当し、動力分配統合機構30が「3軸式動力入出力手段」に相当する。
Here, the correspondence between the main elements of the embodiment and the main elements of the invention described in the column of means for solving the problems will be described. In the embodiment, the motor MG2 corresponds to a “motor”, the
When the slip determination flag F is 0 or when the element temperature Tc of the transistors T31 and T32 is equal to or lower than the predetermined temperature Tref, the first frequency CF1 is set as the carrier frequency CF and the slip determination flag F is 1 and the transistors T31 and T32 The
ここで、「電動機」としては、同期発電電動機として構成されたモータMG2に限定されるものではなく、誘導電動機など、駆動輪の動力を出力するものであれば如何なるタイプの電動機としても構わない。「駆動回路」としては、インバータ42に限定されるものではなく、電動機を駆動するものであれば如何なるものとしても構わない。「二次電池」としては、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池として構成されたバッテリ50に限定されるものではなく、二次電池であれば、如何なるタイプのものとしても構わない。「電圧調整手段」としては、昇圧回路55に限定されるものではなく、DC/DCコンバータなど、二次電池と駆動回路とに接続されスイッチング素子を有しスイッチング素子のスイッチングにより二次電池側の電圧に対して駆動回路側の電圧を調整するものであれば如何なるものとしても構わない。「スリップ判定手段」としては、モータMG2の回転数Nm2や車速Vに基づいて駆動輪63a,63bの空転によるスリップを判定してスリップ判定フラグFを設定するモータECU40に限定されるものではなく、複数の電子制御ユニットの組み合わせによるものや異なる手法によるものなど、駆動輪の空転よるスリップを判定するものであれば如何なるものとしても構わない。「実行用周波数設定手段」としては、スリップ判定フラグFが値0のときやトランジスタT31,T32の素子温度Tcが所定温度Tref以下のときにキャリア周波数CFに第1周波数CF1を設定すると共にスリップ判定フラグFが値1でトランジスタT31,T32の素子温度Tcが所定温度Trefより大きいときにキャリア周波数CFに第1周波数CF1より低い第2周波数CF2を設定するモータECU40に限定されるものではなく、複数の電子制御ユニットの組み合わせによるものなど、スリップ判定手段によりスリップが判定されていないときには電圧調整手段のスイッチング素子をスイッチングする実行用周波数に第1の周波数を設定し、スリップ判定手段によりスリップが判定されているときには実行用周波数に第1の周波数より低い第2の周波数を設定するものであれば、如何なるものとしても構わない。「制御手段」としては、設定したキャリア周波数CFを用いて高電圧系の電圧VHが目標電圧VH*となるよう昇圧回路55をスイッチング制御すると共に駆動軸としてのリングギヤ軸32aに要求トルクTr*が出力されるよう設定されたモータMG2のトルク指令Tm2でモータMG2が駆動されるようインバータ42をスイッチング制御するモータECU40に限定されるものではなく、複数の電子制御ユニットの組み合わせによるものなど、設定された実行用周波数でスイッチング素子がスイッチングされて駆動回路側の電圧が調整されるよう電圧調整手段を制御すると共に電動機から走行に要求される要求駆動力に基づく駆動力が出力されて走行するよう駆動回路を制御するものであれば、如何なるものとしても構わない。また、「素子温度検出手段」としては、温度センサ56に限定されるものではなく、電圧調整手段のスイッチング素子の温度である素子温度を検出するものであれば如何なるものとしても構わない。「内燃機関」としては、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関に限定されるものではなく、水素エンジンなど如何なるタイプの内燃機関であっても構わない。「発電機」としては、同期発電電動機として構成されたモータMG1に限定されるものではなく、誘導電動機など、動力を入出力可能なものであれば如何なるタイプの発電機としても構わない。「3軸式動力入出力手段」としては、上述の動力分配統合機構30に限定されるものではなく、ダブルピニオン式の遊星歯車機構を用いるものや複数の遊星歯車機構を組み合わせて4以上の軸に接続されるものやデファレンシャルギヤのように遊星歯車とは異なる差動作用を有するものなど、駆動輪に連結された駆動軸と内燃機関の出力軸と発電機の回転軸との3軸に接続され、3軸のうちのいずれか2軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力するものであれば如何なるものとしても構わない。
Here, the “motor” is not limited to the motor MG2 configured as a synchronous generator motor, and may be any type of motor as long as it outputs driving wheel power, such as an induction motor. The “drive circuit” is not limited to the
なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための最良の形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。 The correspondence between the main elements of the embodiment and the main elements of the invention described in the column of means for solving the problem is the same as that of the embodiment described in the column of means for solving the problem. It is an example for specifically explaining the best mode for doing so, and does not limit the elements of the invention described in the column of means for solving the problem. That is, the interpretation of the invention described in the column of means for solving the problems should be made based on the description of the column, and the examples are those of the invention described in the column of means for solving the problems. It is only a specific example.
以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。 The best mode for carrying out the present invention has been described with reference to the embodiments. However, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. Of course, it can be implemented in the form.
本発明は、車両の製造産業などに利用可能である。 The present invention can be used in the vehicle manufacturing industry.
20,120 ハイブリッド自動車、22 エンジン、24 エンジン用電子制御ユニット(エンジンECU)、26 クランクシャフト、28 ダンパ、30 動力分配統合機構、31 サンギヤ、32 リングギヤ、32a リングギヤ軸、33 ピニオンギヤ、34 キャリア、35 減速ギヤ、40 モータ用電子制御ユニット(モータECU)、41,42 インバータ、43,44 回転位置検出センサ、50 バッテリ、51a 電流センサ、51b 温度センサ、52 バッテリ用電子制御ユニット(バッテリECU)、54 電力ライン、54a 正極母線、54b 負極母線、55 昇圧回路、56 温度センサ、57,58 コンデンサ、57a,58a 電圧センサ、60 ギヤ機構、62 デファレンシャルギヤ、63a,63b 駆動輪、64a,64b 車輪、70 ハイブリッド用電子制御ユニット、72 CPU、74 ROM、76 RAM、80 イグニッションスイッチ、81 シフトレバー、82 シフトポジションセンサ、83 アクセルペダル、84 アクセルペダルポジションセンサ、85 ブレーキペダル、86 ブレーキペダルポジションセンサ、88 車速センサ、220 電気自動車、D11〜D16,D21〜D26,D31,D32 ダイオード、T11〜T16,T21〜T26,T31,T32 トランジスタ、L リアクトル、MG1,MG2,MG モータ。 20, 120 Hybrid vehicle, 22 engine, 24 electronic control unit (engine ECU) for engine, 26 crankshaft, 28 damper, 30 power distribution integration mechanism, 31 sun gear, 32 ring gear, 32a ring gear shaft, 33 pinion gear, 34 carrier, 35 Reduction gear, 40 motor electronic control unit (motor ECU), 41, 42 inverter, 43, 44 rotational position detection sensor, 50 battery, 51a current sensor, 51b temperature sensor, 52 battery electronic control unit (battery ECU), 54 Power line, 54a Positive bus, 54b Negative bus, 55 Booster circuit, 56 Temperature sensor, 57, 58 Capacitor, 57a, 58a Voltage sensor, 60 gear mechanism, 62 Differential gear, 63a, 63b Driving wheel, 64a, 64b wheel, 70 hybrid electronic control unit, 72 CPU, 74 ROM, 76 RAM, 80 ignition switch, 81 shift lever, 82 shift position sensor, 83 accelerator pedal, 84 accelerator pedal position sensor, 85 brake pedal, 86 Brake pedal position sensor, 88 Vehicle speed sensor, 220 Electric vehicle, D11-D16, D21-D26, D31, D32 Diode, T11-T16, T21-T26, T31, T32 Transistor, L reactor, MG1, MG2, MG motor.
Claims (5)
前記電動機を駆動する駆動回路と、
二次電池と、
前記二次電池と前記駆動回路とに接続され、スイッチング素子を有し、該スイッチング素子のスイッチングにより前記二次電池側の電圧に対して前記駆動回路側の電圧を調整する電圧調整手段と、
前記駆動輪の空転によるスリップを判定するスリップ判定手段と、
前記スリップ判定手段によりスリップが判定されていないときには前記電圧調整手段のスイッチング素子をスイッチングする実行用周波数に第1の周波数を設定し、前記スリップ判定手段によりスリップが判定されているときには前記実行用周波数に前記第1の周波数より低い第2の周波数を設定する実行用周波数設定手段と、
前記設定された実行用周波数で前記スイッチング素子がスイッチングされて前記駆動回路側の電圧が調整されるよう前記電圧調整手段を制御すると共に前記電動機から走行に要求される要求駆動力に基づく駆動力が出力されて走行するよう前記駆動回路を制御する制御手段と、
を備える車両。 A vehicle including an electric motor that outputs power to drive wheels,
A drive circuit for driving the electric motor;
A secondary battery,
Voltage adjusting means connected to the secondary battery and the drive circuit, having a switching element, and adjusting the voltage on the drive circuit side with respect to the voltage on the secondary battery side by switching of the switching element;
Slip determination means for determining slip due to idling of the drive wheel;
When slip is not determined by the slip determining means, a first frequency is set as an execution frequency for switching the switching element of the voltage adjusting means, and when slip is determined by the slip determining means, the execution frequency is set. Execution frequency setting means for setting a second frequency lower than the first frequency to
The voltage adjusting means is controlled so that the switching element is switched at the set execution frequency to adjust the voltage on the drive circuit side, and a driving force based on a required driving force required for traveling from the motor is obtained. Control means for controlling the drive circuit to output and travel;
A vehicle comprising:
前記電圧調整手段のスイッチング素子の温度である素子温度を検出する素子温度検出手段を備え、
前記実行用周波数設定手段は、前記検出された素子温度が所定温度以下のときには前記スリップ判定手段によりスリップが判定されているか否かに拘わらず前記実行用周波数に前記第1の周波数を設定する手段である、
車両。 The vehicle according to claim 1,
An element temperature detecting means for detecting an element temperature which is a temperature of the switching element of the voltage adjusting means;
The execution frequency setting means sets the first frequency to the execution frequency regardless of whether or not slip is determined by the slip determination means when the detected element temperature is equal to or lower than a predetermined temperature. Is,
vehicle.
前記所定温度は、前記第1の周波数で前記スイッチング素子をスイッチングする状態で前記駆動輪の空転によるスリップが生じたときの前記スイッチング素子の端子間電圧が前記素子温度に拘わらず前記スイッチング素子の耐電圧の範囲内になると共に前記第2の周波数で前記スイッチング素子をスイッチングする状態で前記駆動輪の空転によるスリップが生じたときの前記スイッチング素子の端子間電圧が前記所定温度としての前記素子温度における前記スイッチング素子の耐電圧の範囲内になる条件で前記スイッチング素子による損失が低減されるよう実験または解析により予め定められた温度である、
車両。 The vehicle according to claim 2,
The predetermined temperature is the resistance of the switching element regardless of the element temperature regardless of the element temperature when the slippage due to idling of the drive wheel occurs in the state where the switching element is switched at the first frequency. A voltage between the terminals of the switching element when the slip occurs due to idling of the drive wheel in a state where the switching element is switched at the second frequency within the voltage range is the element temperature as the predetermined temperature. The temperature is predetermined by experiment or analysis so that the loss due to the switching element is reduced under a condition that is within the withstand voltage range of the switching element.
vehicle.
内燃機関と、
前記二次電池と電力のやり取りが可能で、動力を入出力可能な発電機と、
前記駆動輪に連結された駆動軸と前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸との3軸に接続され、該3軸のうちのいずれか2軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する3軸式動力入出力手段と、
を備え、
前記電動機は、前記駆動軸に動力を入出力する、
車両。 A vehicle according to any one of claims 1 to 3,
An internal combustion engine;
A generator capable of exchanging power with the secondary battery and capable of inputting and outputting power;
Based on the power input / output to / from any two of the three shafts, which are connected to three shafts of a drive shaft coupled to the drive wheels, an output shaft of the internal combustion engine, and a rotating shaft of the generator. 3-axis power input / output means for inputting / outputting power to the remaining shafts;
With
The electric motor inputs and outputs power to the drive shaft;
vehicle.
(a)前記駆動輪の空転によるスリップを判定し、
(b)前記駆動輪のスリップが判定されていないときには前記電圧調整手段のスイッチング素子をスイッチングする実行用周波数に第1の周波数を設定し、前記駆動輪のスリップが判定されているときには前記実行用周波数に前記第1の周波数より低い第2の周波数を設定し、
(c)前記設定された実行用周波数で前記スイッチング素子がスイッチングされて前記駆動回路側の電圧が調整されるよう前記電圧調整手段を制御すると共に前記電動機から走行に要求される要求駆動力に基づく駆動力が出力されて走行するよう前記駆動回路を制御する、
車両の制御方法。 An electric motor that outputs power to the driving wheel; a driving circuit that drives the electric motor; a secondary battery; a switching element that is connected to the secondary battery and the driving circuit; A voltage adjusting means for adjusting the voltage on the drive circuit side with respect to the voltage on the battery side, and a vehicle control method comprising:
(A) determining slip due to idling of the drive wheel;
(B) The first frequency is set as an execution frequency for switching the switching element of the voltage adjusting means when the drive wheel slip is not determined, and when the drive wheel slip is determined, the execution wheel is switched. Setting a second frequency lower than the first frequency to the frequency;
(C) controlling the voltage adjusting means so that the switching element is switched at the set execution frequency to adjust the voltage on the drive circuit side, and based on the required driving force required for running from the electric motor Controlling the drive circuit so that the driving force is output and the vehicle travels;
Vehicle control method.
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2012180003A (en) * | 2011-03-01 | 2012-09-20 | Toyota Motor Corp | Electric vehicle and control method thereof |
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