JP2013151247A - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動トルクの発散を防止しながら、トラクション制御中における駆動電力の応答性を高める。
【解決手段】エンジンにより駆動され車両駆動用の電力を生成する発電機と、車両を駆動するための駆動モータと、前記発電機および前記駆動モータに接続する充放電可能なバッテリと、を備えるハイブリッド車両の制御装置において、ドライバの運転操作に基づいて、駆動モータへのトルク指令値を設定するトルク指令値設定手段と、車輪のスリップを検出した場合に、トルク指令値を補正するトラクション制御手段と、車両負荷又は前記トルク指令値に応じて算出される目標駆動電力に基づいて、発電機への要求発電電力を演算する要求発電電力演算手段と、を備え、前記トラクション制御手段は、トルク指令値が変化した際における、エンジンの応答を考慮した制御パラメータを設定し、このパラメータを用いて、前記トルク指令値の補正を行なう。
【選択図】図１

Description

本発明は、ハイブリッド車両の制御装置に関するものである。

トラクション制御を実行する電気自動車として、特許文献１に開示された電気自動車の駆動制御装置が知られている。この特許文献１においては、車両コントローラにより走行用モータの回転速度に基づいて車輪の加速度を演算し、演算された車輪加速度と、走行用モータのトルク指令値に基づいて算出される車体加速度から、車輪のスリップの有無を判定する。そして、スリップありと判定された場合には、走行用モータへのトルク指令値を減少させてモータコントローラへ指令（以下、トラクション制御）し、スリップなしと判定された場合には、走行用モータへのトルク指令値をアクセルペダル踏込量に応じた通常走行の指令値となるように制御する。これにより、摩擦抵抗の低い路面における走行をスムーズに行うものである。

特開平８−１８２１１８号公報

ところで、シリーズハイブリッド車両において、温度低下などによってバッテリの入出力電力（以下、充放電可能電力ともいう）が制限されている場合には、バッテリへの充放電が行われないようにすることを目的に、駆動力の要求値に応じて発電機に電力を発生させ、当該発電機が発電した実発電電力を過不足なく駆動電力で消費する制御（以下、ダイレクト配電制御）を実施する必要が生ずる。

ダイレクト配電制御では、バッテリの入出力可能電力とアクセル開度や車速などから算出される所望の駆動トルクを実現するために必要な駆動電力を演算し、発電機を制御する。そして、発電電力指令値を実現するように発電機が制御された結果として発電された実発電電力を駆動機の駆動電力として消費するための駆動トルクを算出し、駆動機を制御する。

しかしながら、ダイレクト配電時のトラクション制御中に、上記従来の駆動制御を行うと、トラクション制御では高応答に駆動トルク指令値が変化するため、駆動電力（＝発電電力）も逐次変化する。そのため、発電電力を高応答に指令しても、エンジンの応答は、無駄時間や一次遅れを含んでいるため、狙い通りのトラクションを得ることができず、また所望の加速が得られず、最悪の場合には駆動トルクが発散してしまうという問題がある。なお、充放電可能電力を超えてバッテリへ充電した場合には、狙い通りのトラクションは得られるが、過度な充電による内部抵抗上昇により、極度な電圧上昇が発生する可能性がある。

本発明が解決しようとする課題は、駆動トルクの発散を防止しながら、トラクション制御中における駆動トルクの応答性を高めることである。

本発明は、ハイブリッド車両のダイレクト配電時のトラクション制御中において、駆動モータへのトルク指令値を演算する際に、エンジン応答を考慮することによって、上記課題を解決する。

本発明によれば、ダイレクト配電時のトラクション制御中である場合に、駆動モータへのトルク指令値を演算する際に、エンジン応答を考慮することにより、駆動トルクの発散を防止しながら、トラクション制御中における駆動トルクの応答性を高めることができる。

図１は、本発明の一実施の形態を適用したシリーズハイブリッド車両のブロック図である。 図２は、図１のシステムコントローラで実行されるダイレクト配電時のトラクション制御中における制御手順を示すフローチャートである。 図３は、図２のステップＳ１の要求駆動電力演算の手順を示す制御ブロック図である。 図４は、図２のステップＳ１で用いられるアクセル開度に対する駆動モータの回転速度と駆動モータの出力トルクとの関係を示すトルクマップの一例である。 図５は、図１のシステムコントローラで実行されるトラクション制御の手順を示す制御ブロック図である。 図６は、図１のバッテリの温度に対する充放電可能電力を示すマップの一例である。 図７は、エンジン・発電機の回転速度とエンジントルクの関係を示すエンジン運転点マップである（α線はダイレクト配電で適用される運転点マップ）。 図８は、図２のステップＳ５の駆動モータトルク演算の手順を示す制御ブロック図である。 図９は、図２のステップＳ２のトラクション制御演算処理の手順を示すフローチャートである。 図１０は、駆動輪速度サーボ系の一例を示す制御ブロック図である。 図１１は、駆動輪速度サーボ系の制御マップの一例である。 図１２は、本例における駆動輪速度サーボ系の規範応答の応答特性を示す図である。 図１３は、本例におけるロバスト補償器の応答特性示す図である。 図１４は、図９のステップＳ２３の駆動輪速度サーボ処理の手順を示すフローチャートである。 図１５は、図２のステップＳ５の駆動モータトルク演算の手順を示すフローチャートである。 図１６は、比較例の制御を示すタイムチャートである。 図１７は、本例の制御を示すタイムチャートである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の一実施の形態に係る発電制御装置を適用したシリーズハイブリッド車両を示すブロック図であり、駆動系部品として、エンジン（内燃機関）３と、発電機５と、発電機インバータ６と、バッテリ８と、駆動インバータ１０と、駆動モータ１１と、減速機１２と、駆動輪１３と、を備える。また、制御系部品として、システムコントローラ１と、エンジンコントローラ２と、発電機コントローラ４と、バッテリコントローラ７と、駆動モータコントローラ９と、車輪速度センサ１４と、モータ回転センサ１５と、電流センサ１６とを備える。

本例のシリーズハイブリッド車両は、発電機５によって発電された電力をバッテリ８に充電するか或いは直接駆動モータ１１に送電し、駆動モータ１１はバッテリ８に充電された電力又は発電機５から直接送電された電力により駆動輪を駆動する車両である。バッテリ８又は駆動モータ１１へ電力を供給する発電装置は、主にエンジン３と発電機５から構成され、エンジン３は発電のための駆動力を発電機５へ伝達する。一方、発電機５は、エンジン３の駆動力によって回転して三相交流電力を発電するほか、エンジン始動時にエンジン３をクランキングさせることや、エンジン３を発電機５の駆動力を用いて力行回転させることで電力を消費することができる。

発電機インバータ６は、発電機５とバッテリ８と駆動インバータ１０とのそれぞれに接続され、発電機５が発電する三相交流電力を直流に変換してバッテリ８又は駆動インバータ１０に供給したり、また、バッテリ８の直流電力を三相交流電力に逆変換して発電機５に供給したりする。

バッテリ８は、充放電可能な二次電池から構成され、発電機５による発電電力と駆動モータ１１による回生電力を充電したり、発電機５又は駆動モータ１１へ駆動電力を放電したりする。

駆動インバータ１０は、バッテリ８又は発電機インバータ６から供給される直流電力を、駆動モータ１１を駆動する三相交流電流に変換したり、駆動モータ１１による回生交流電力を直流電力に逆変換したりする。

駆動モータ１１は、駆動力を発生し減速機１２を介して左右の駆動輪１３に駆動力を伝達する。一方、車両の減速走行時などに駆動輪１３に連れ回されて回転することにより回生駆動力を発生させることで電力エネルギーを回生する。

エンジンコントローラ２は、システムコントローラ１から指令されるエンジントルク指令値を実現するために、エンジン３の回転速度（＝単位時間当たりの回転数）や温度などの信号に応じて、エンジン３のスロットル開度、点火プラグによる点火時期、インジェクタからの燃料噴射量等を制御する。

発電機コントローラ４は、システムコントローラ１から指令される発電機５の回転速度指令値を実現するために、発電機５の回転速度や電圧などの状態に応じて、発電機インバータ６をスイッチング制御する。

バッテリコントローラ７は、バッテリ８へ充放電される電流や電圧を元にＳＯＣ（充電状態，Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ)を計測し、システムコントローラ１へ出力する。また、バッテリ８の温度、内部抵抗、ＳＯＣに応じて入力可能パワーや出力可能パワーを演算し、システムコントローラ１へ出力する。

駆動モータコントローラ９は、システムコントローラ１から指令される駆動モータ１１の駆動トルク指令値を実現するために、駆動モータ１１の回転速度や電圧などの状態に応じて、駆動インバータ１０をスイッチング制御する。そのため、モータ回転センサ１５と電流センサ１６が設けられている。

システムコントローラ１は、運転者のアクセルペダル操作量、車速、勾配などの車両状態、バッテリコントローラ７からのＳＯＣ、入力可能パワー、出力可能パワー、発電機５の発電電力などに応じて、駆動モータ１１へ駆動トルク指令値を指令する。さらに、バッテリ８へ充電、駆動モータ１１へ供給するための発電電力指令値を演算する。なお、駆動輪１３には、車速を検出するための車輪速度センサ１４が設けられている。

次に、システムコントローラ１の主動作を、ダイレクト配電中に駆動輪１３のスリップが発生し、トラクション制御を行っている場合を例に、図２に示す制御フローチャートに基づいて説明する。なお、ダイレクト配電とは、バッテリ８の温度が低下しているためにバッテリ８への充放電が制限されている場合、すなわちバッテリ入力可能電力Ｐｉｎが小さく、バッテリ出力可能電力Ｐｏｕｔが小さい場合に、駆動要求に応じた電力を発電し、発電電力に応じた駆動電力の消費を行う電力制御をいう。なお、これらの演算は、システムコントローラ１において制御演算周期、例えば１０ｍｓｅｃ毎に実行される。

ステップＳ１の要求駆動電力演算においては、運転者が要求するアクセル開度等から要求駆動電力ＰＤ０を算出する。この要求駆動電力ＰＤ０の演算の詳細な動作について図３のブロック図を用いて説明すると、まずアクセル開度に対する駆動モータ１１の回転速度と駆動モータ１１の出力トルクとの関係が予め設定された目標駆動モータトルクマップ（図４参照）を用いて、駆動要求トルクＴＤ０を算出する。次いで、この駆動要求トルクＴＤ０に、駆動モータ１１の回転速度の検出値を乗じることにより、要求駆動軸出力を求める。更に、予め計測した駆動モータ１１の回転速度と、駆動要求トルクＴＤ０と、駆動インバータＤＣ電圧（またはバッテリ電圧）に対する駆動インバータ／モータの損失の関係を有する駆動損失マップを用いて駆動損失を求め、これを、駆動要求出力に加算することで、要求駆動電力ＰＤ０を算出する。

図２に戻り、ステップＳ１に続くステップＳ２のトラクション制御演算では、まず、図５に示すように、駆動モータ回転速度ωｍおよび車速ωｖに基づいて駆動輪１３のスリップ状態（Ｓｌｉｐｏｎ）を判断し、スリップ状態である場合、すなわち、トラクション介入時はｓｌｉｐｏｎ＝１とし、一方、スリップ状態でない場合、すなわち、トラクション非介入時はｓｌｉｐｏｎ＝０とする。次いで、不足電力Ｐover、および車速ωｖに基づいて、駆動輪１３の速度を制御するための駆動輪速度サーボ系の制御パラメータＲ２，Ｒ３の算出を行う。なお、不足電力Ｐoverは、充放電可能電力を超える駆動要求電力がされている場合における電力の不足分であり、その演算方法については、後述する。

そして、トラクション介入時である場合、すなわち、ｓｌｉｐｏｎ＝１である場合には、算出された制御パラメータＲ２，Ｒ３を、駆動輪速度サーボ系に反映させることで、スリップトルク指令値（目標駆動トルク）Ｔslipを算出する。なお、トラクション制御演算においては、スリップ有りと判定された場合には、今回の演算したスリップトルク指令値Ｔslipと駆動モータ回転速度ωｍから要求駆動電力ＰＤslipを演算する。一方、非スリップ時はステップＳ１で設定した要求駆動電力ＰＤ０を用いる。また、スリップトルク指令値Ｔslipおよび要求駆動電力ＰＤslipの具体的な演算方法については、後述する。

図２に戻り、ステップＳ３の要求発電電力演算では、ステップＳ１で設定した要求駆動電力ＰＤ０又はステップＳ２のトラクション制御演算で算出した要求駆動電力ＰＤslipを発電機５に生成させるため、要求発電電力ＰＧ＊を要求駆動電力ＰＤ０又はＰＤslipに設定する。すなわち、非スリップ時には、要求発電電力ＰＧ＊を要求駆動電力ＰＤ０に設定し、スリップ時には、要求発電電力ＰＧ＊を要求駆動電力ＰＤslipに設定する。

次いで、ステップＳ４の発電指令値演算処理では、要求発電電力ＰＧ＊や各種車両信号に応じて、エンジン３に対するエンジントルク指令値ＴＥ＊と、発電機５に対する発電機回転速度指令値ＮＧ＊を算出する。

このうち、エンジントルク指令値ＴＥ＊は、燃費等を考慮して予め設定したエンジン・発電機の回転速度とエンジントルクの関係を示す図７のエンジン運転点マップを用いて、要求発電電力ＰＧ＊に応じて算出する。ここで、要求発電電力ＰＧ＊が０ｋＷ以下である場合は、発電機５を力行動作させて電力を放電することになるため、エンジン３の燃料噴射をカットした上、要求発電（放電）電力ＰＧ＊に対応するフリクショントルクを算出し、エンジントルク指令値ＴＥ＊に設定する。このように算出したエンジントルク指令値ＴＥ＊をエンジンコントローラ２へ送信する。

なお、正確には、０ｋＷ発電を維持するためには、エンジン３は自らのフリクションに相当するだけのトルクを発生させる必要があるため、実際に発電機５を力行動作させるシーンにおいては、通常、要求発電電力０ｋＷを若干下回った動作点に閾値が存在することとなる。

発電機回転速度指令値ＮＧ＊は、図７より要求発電電力ＰＧ＊に対応する発電機回転速度として求める。このように算出した発電機回転速度指令値ＮＧ＊を発電機コントローラ４に指令する。また、発電機コントローラ４へトルク指令ＴＧ＊を行うことで、発電機５にてトルク制御を行い、エンジンコントローラ２へ回転速度指令ＮＥ*を行うことで、エンジン３で回転速度制御を行い、所望の発電を行ってもよい。

ステップＳ５の駆動モータトルク指令値演算においては、駆動トルク指令値（駆動要求トルク）Ｔslip，ＴＤ０、バッテリ入力可能電力Ｐｉｎ、バッテリ出力可能電力Ｐｏｕｔ、実発電電力Ｐｇ、駆動モータ回転速度ωｍに基づいて、図８に示す制御ブロック図より駆動モータトルクＴＤ＊を設定する。実発電電力Ｐｇは、計測した発電機インバータ６のＤＣ電圧（又はバッテリ８の電圧）と、計測した発電機インバータ６のＤＣ電流とを掛け合わせることにより、実際に発電された電力を算出することにより、演算される。充放電可能電力Ｐｉｎ，Ｐｏｕｔは、バッテリコントローラ７で演算された値であり、図６に示すような温度による充電可能電力、放電可能電力のマップを使う。つまり、計測した発電機インバータ６のＤＣ電圧（またはバッテリ電圧）と発電機インバータ６のＤＣ電流を掛け合わせることで、実際発電された発電電力Ｐｇを算出し、バッテリ入出力可能電力Ｐｉｎ，Ｐｏｕｔを考慮した上で、駆動モータトルク指令値ＴＤ＊を設定する。

また、ステップＳ５においては、上記に加えて、駆動トルク指令値Ｔslip、駆動トルク上限値Ｔmax、駆動トルク下限値Ｔminから、不足電力Ｐoverの算出を行なう。なお、不足電力Ｐoverの算出方法については後述する。

次いで、駆動モータコントローラ９、発電機コントローラ４、エンジンコントローラ２における処理内容を説明する。まず、駆動モータコントローラ９の電流指令値算出処理では、図２のステップＳ５で演算した駆動モータトルク指令値ＴＤ＊と駆動モータ回転速度ωｍおよび直流電圧値Ｖｄｃから、ｄｑ軸電流目標値ｉｄ＊，ｉｑ＊をテーブルより参照して求める。そして、電流制御では、まず三相電流値ｉｕ，ｉｖ，ｉｗと駆動モータ回転速度ωｍからｄｑ軸電流値ｉｄ，ｉｑを演算する。電流指令値算出処理で演算したｄｑ軸電流目標値ｉｄ＊，ｉｑ＊とｄｑ軸電流ｉｄ，ｉｑとの偏差からｄｑ軸電圧指令値ｖｄ，ｖｑを演算する。なお、この部分には非干渉制御を加えることもある。

次いで、ｄｑ軸電圧指令値ｖｄ，ｖｑと駆動モータ回転速度ωｍから三相電圧指令値ｖｕ，ｖｖ，ｖｗを演算する。この三相電圧指令値ｖｕ，ｖｖ，ｖｗと直流電圧ＶｄｃからＰＷＭ信号（ｏｎ ｄｕｔｙ）ｔｕ［％］，ｔｖ［％］，ｔｗ［％］を演算する。このようにして求めたＰＷＭ信号により駆動インバータ１０のスイッチング素子を開閉制御することにより、駆動モータ１１をトルク指令値で指示された所望のトルクで駆動することができる。発電機コントローラ４も同様に、システムコントローラ１より目標発電電力ＰＧ＊を受け、駆動モータコントローラ９と同様な電流指令値算出処理と電流制御の演算を行う。エンジンコントローラ２は、システムコントローラ１から指令されるエンジントルク指令値ＴＥ*を実現するために、エンジン３の回転速度や温度などの信号に応じて、エンジン３のスロットル、点火時期、燃料噴射量を調整する。

次に、図２のステップＳ２のトラクション制御演算における、スリップトルク指令値Ｔslipおよび要求駆動電力ＰＤslipの算出方法について、図５に示す制御ブロック図、および図９に示すフローチャートに基づいて具体的に説明する。

トラクション制御演算においては、まず、図５に示すように、スリップ判断演算部において、駆動モータ回転数ωｍと車速ωｖとの偏差に基づいて、スリップ状態の判断が行なわれる。そして、スリップ状態の判断を行なった結果、スリップ有りの場合はスリップフラグＳｌｉｐｏｎをセットし、Ｓｌｉｐｏｎ＝１とし、一方、スリップ無しの場合はスリップフラグＳｌｉｐｏｎをクリアし、Ｓｌｉｐｏｎ＝０とする。なお、スリップ状態を判定する方法としては、特に限定されず、駆動モータ回転数ωｍと車速ωｖとの偏差を検出する方法以外にも、公知の方法を制限無く採用することができる。

また、図５に示す駆動輪速度サーボ系では、スリップ判断演算部による、スリップの有無の演算結果に応じて、目標駆動トルクＴslipの算出が行なわれる。なお、本例においては、従来例のように、スリップ有りと判定された場合、トルク指令値をトルクダウンし、スリップ無しと判定された場合、トルク指令値をアクセルペダル踏込量に応じた通常走行の指令値となるように制御してもよく、また、本例においては、制御モデルとして、たとえば、図１０に示すような駆動輪速度サーボ系を用いることができる。図１０に示す駆動輪速度サーボ系は、モデルマッチング補償器２０とロバスト補償器３０とから構成されており、目標駆動輪速ωｔに、実際の駆動モータ回転速度ωｍを一致させるように、フィードバック制御を行うことで、目標駆動トルクＴsilpの算出を行なうものである。

ここで、図１０に示す駆動輪速度サーボ系は、路面勾配変化などの外乱に強い制御系とするため、外乱推定器であるロバスト補償器（外乱補償器）３０と、全体の応答特性を規範モデルの応答特性とするモデルマッチング補償器２０とよりなる「ロバストモデルマッチング制御手法」を用いて設計されたものである。なお、図１０に示す駆動輪速度サーボ系において、Ｒ_１（ｓ）は、たとえば、駆動輪速度サーボ系の規範応答モデルを構成し、外乱除去性能と安定性を決めるものとすることができ、例えば次式で表される一次遅れのローパスフィルにより構成することができる。
Ｒ_１（ｓ）＝１／（１＋Ｔ_１・ｓ）

また、Ｒ_２（ｓ）は、たとえば、駆動輪速度サーボ系の規範応答モデルを構成し、入出力の応答特性を決定するもとすることができ、例えば次式で表すことができる。
Ｒ_２（ｓ）＝１／（１＋Ｔ_２・ｓ）

また、Ｒ_３（ｓ）は、たとえば、ロバスト補償器（外乱補償器）の応答特性を決定するものとすることができ、例えば次式で表すことができる。
Ｒ_３（ｓ）＝１／（１＋Ｔ_３・ｓ）

さらに、Ｈ（ｓ）は、外乱除去性能を決めるロバストフィルタであり、たとえば、次式で表すことができる。また、Ｍは、車体重量である。
Ｈ（ｓ）＝１／（１＋τ_ｃ・ｓ）

なお、上記においては、Ｒ_１（ｓ）、Ｒ_２（ｓ）、Ｒ_３（ｓ）、Ｈ（ｓ）の一例を示したが、これらに特に限定されるものではない。

図５に戻り、本例のトラクション制御演算においては、上記に加えて、制御ゲイン演算部により、図１０に示すＲ_２（ｓ）、Ｒ_３（ｓ）の時定数を調整するために、制御ゲイン演算が実行される。

ここで、ダイレクト配電時に、トラクション制御を行う際において、トラクション制御介入時は、ダイレクト配電走行状態を維持しつつ、高応答なトラクション制御を行うためには、極力、発電電力を大きく変動させずに、目標駆動トルクＴsilpを低くすることが必要となる。しかしその一方で、高応答なトラクション制御を行うために、駆動トルク指令値を高応答に変化させると、エンジン３の応答は、無駄時間や一次遅れを含んでいるため、狙い通りのトラクションを得ることができず、また所望の加速が得られず、最悪の場合には駆動トルクが発散してしまうという問題がある。そのため、本例においては、このようなエンジン３の無駄時間や一次遅れを考慮して、図１０に示すＲ_２（ｓ）、Ｒ_３（ｓ）の時定数を調整するための制御パラメータ（Ｒ２，Ｒ３）を演算し、これを用いることで、このような問題を解決するものである。

具体的には、図１１に示すような駆動輪速度サーボ系の制御マップにしたがい、後述する不足電力Ｐoverと、車速ωｖとに基づき、通常のトラクション制御を実行する通常のトラクション制御領域に該当するか、若しくは、エンジン３の無駄時間や一次遅れを考慮したエンジン応答を実行するエンジン応答制御領域に該当するか、あるいは、これらの領域の中間に位置する中間領域に該当するかの判断を実行する。

ここで、図１２に、本例における駆動輪速度サーボ系の規範応答（Ｒ_２（ｓ））の応答特性を、図１３に、本例におけるロバスト補償器（Ｒ_３（ｓ））の応答特性を、それぞれ示す。

図１２に示すように、本例においては、図１１に示す制御マップにおいて、通常のトラクション制御領域に該当する場合には、駆動輪速度サーボ系の規範応答の制御パラメータＲ２を、一次遅れの時定数を短くし、目標駆動輪速ωｔに早期に収束する応答特性を有するものに設定する。また、図１１に示す制御マップにおいて、エンジン応答制御領域に該当する場合には、駆動輪速度サーボ系の規範応答の制御パラメータＲ２を、エンジン３の一次遅れを考慮し、一次遅れの時定数を長くし、目標駆動輪速ωｔにゆるやかに収束する応答特性を有するものに設定する。

また、図１３に示すように、本例においては、図１１に示す制御マップにおいて、通常のトラクション制御領域に該当する場合には、ロバスト補償器の制御パラメータＲ３を、無駄時間をモータ応答相当に設定し、また、一次遅れの時定数を短くし、目標駆動輪速ωｔに早期に収束する応答特性を有するものに設定する。また、図１１に示す制御マップにおいて、エンジン応答制御領域に該当する場合には、ロバスト補償器の制御パラメータＲ３を、エンジン３の無駄時間および一次遅れを考慮し、エンジン応答相当の無駄時間を設定するとともに、一次遅れの時定数を長くし、目標駆動輪速ωtにゆるやかに収束する応答特性を有するものに設定する。

なお、図１１に示す制御マップにおいて、中間領域においては、通常のトラクション制御と、エンジン応答制御との中間的な制御を行う領域であり、制御マップ上において、通常のトラクション制御からエンジン応答制御へと、段階的に制御を変化させるものである。すなわち、中間領域のうち、通常のトラクション制御領域に近い領域ほど、図１２、図１３中において破線で示した応答特性に近いものに設定し、これとは逆に、中間領域のうち、エンジン応答制御領域に近い領域においては、エンジン応答制御領域に近い領域ほど、図１２、図１３中において一点鎖線で示した応答特性に近いものに設定する。なお、本例においては、エンジン３の応答を、一次遅れと無駄時間とを有するようなモデルとしたが、これに限定されるものではない。

そして、このような図５に示す制御ブロック図にしたがって実行されるトラクション制御演算の具体的な流れについて、図９に示すフローチャートに基づいて説明する。

まず、ステップＳ２１では、図５に示す制御ゲイン演算部において、不足電力Ｐover（充放電可能電力を超える駆動要求電力がされている場合における電力の不足分）と、車速ωｖとに基づいて、図１１に示す制御マップにしたがって、駆動輪速度サーボ系の制御パラメータ、すなわち、駆動輪速度サーボ系の規範応答の制御パラメータＲ２およびロバスト補償器の制御パラメータＲ３の設定が行なわれる。

次いで、ステップＳ２２では、スリップ判断演算部において、駆動モータ回転速度ωｍと車速ωｖとの偏差に基づいて、スリップ状態の判断が行なわれる。スリップ有りの場合はスリップフラグＳｌｉｐｏｎをセットし、Ｓｌｉｐｏｎ＝１とし、一方、スリップ無しの場合はスリップフラグＳｌｉｐｏｎをクリアし、Ｓｌｉｐｏｎ＝０とする。

ステップＳ２３では、駆動輪速度サーボ処理が実行される。図１４に、駆動輪速度サーボ処理の手順を示すフローチャートを示す。

まず、図１４のステップＳ２３１では、上述したステップＳ２１で設定された駆動輪速度サーボ系の規範応答の制御パラメータＲ２を、図１０に示すモデルマッチング補償器２０のＲ_２（ｓ）に適用する処理が実行される。

次いで、ステップＳ２３２では、上述したステップＳ２１で設定された駆動輪速度サーボ系のロバスト補償器の制御パラメータＲ３を、図１０に示すロバスト補償器３０のＲ_３（ｓ）に適用する処理が実行される。

次いで、ステップＳ２３３では、各制御パラメータを適用した状態にて、図１０に示す駆動輪速度サーボ系にて、目標駆動輪速度ωｔと駆動モータ回転速度ωｍを用いて、駆動輪速度サーボ演算を実行し、目標駆動トルクＴslipを算出し、駆動輪速度サーボ処理を終了する。そして、図９のステップＳ２４に進む。

そして、図９のステップＳ２４では、図１４のステップＳ２３３で演算された目標駆動トルクＴslipと、駆動モータ回転速度ωｍとの積を演算することで、要求駆動電力ＰＤslipを算出する。

次いで、図２のステップＳ５の駆動モータトルク指令値演算における具体的な処理について、図１５に示すフローチャートに基づいて説明する。

まず、ステップＳ５１では、図８に示す制御ブロック図を用いて、バッテリ８の充電可能電力Ｐｉｎおよび放電可能電力Ｐｏｕｔ、実発電電力Ｐｇ、駆駆動モータ回転速度ωｍに基づいて、駆動トルク下限値Ｔminと駆動トルク上限値Ｔmaxの算出が行なわれる。

次いで、ステップＳ５２では、スリップ時に算出されるスリップトルク指令値Ｔslipに対し、ステップＳ５１で算出した駆動トルク下限値Ｔminと駆動トルク上限値Ｔmaxとにより制限を行い、駆動トルクＴＤ＊の算出を行なう。

ステップＳ５３では、スリップトルク指令値Ｔslipに対し、ステップＳ５１で算出した駆動トルク上限値Ｔmaxによりリミットされたトルクを算出し、これをＴover1（Ｔover1＝Ｔslip−Ｔmax）とし、さらに、駆動トルク下限値Ｔminによりリミットされたトルクを算出し、これをＴover2（Ｔover2＝Ｔmin−Ｔslip）とする。

ステップＳ５４では、ステップＳ５３で算出された駆動トルク上限値Ｔmaxで離もっとされたトルクＴover1と、駆動トルク下限値ＴminによりリミットされたトルクＴover2とを比較する処理が実行される。そして、Ｔover1がＴover2よりも大きい場合（すなわち、Ｔover1＞Ｔover2を満足する場合）には、ステップＳ５５に進み、不足トルクＴoverを、ステップＳ５３で算出されたＴover1の値に設定する（Ｔover＝Ｔover1）。一方、Ｔover2がＴover1以上である場合（すなわち、Ｔover1≦Ｔover2を満足する場合）には、ステップＳ５６に進み、不足トルクＴoverを、ステップＳ５３で算出されたＴover2の値に設定する（Ｔover＝Ｔover2）。

ステップＳ５７では、ステップＳ５５またはステップＳ５６で設定された不足トルクＴoverが負の値であるか否かの判定が行なわれ、不足トルクＴoverが負の値である場合には、ステップＳ５８に進み、Ｔover＝０に設定される。一方、不足トルクＴoverが０以上である場合には、ステップＳ５８をジャンプして、ステップＳ５９に進む。

次いで、ステップＳ５９では、ステップＳ５５、ステップＳ５６およびステップＳ５７で設定された不足トルクＴoverに基づいて、不足電力Ｐoverを算出する。具体的には、不足トルクＴoverに、駆動モータ回転速度ωｍを掛け合わせることで、不足電力Ｐoverを算出する（Ｐover＝Ｔover×ωｍ）。

最後に、ステップＳ６０において、ステップＳ５９で算出した不足電力Ｐoverに一次遅れ等のフィルタ処理を施して、本処理を終了する。そして、このようにして算出された不足電力Ｐoverは、次の演算周期のステップＳ２１において、駆動輪速度サーボ系の規範応答の制御パラメータＲ２およびロバスト補償器の制御パラメータＲ３を算出する際に使用される。

次に、本例の制御と従来の制御とを比較する。図１６は従来の制御の問題点を示すタイムチャートであり、図１６は、ダイレクト配電制御中の発電制御、駆動制御の様子を示し、通常走行から、Ｔ２にてスリップ発生を認識し、この時点Ｔ２からトラクション制御へ介入する様子を示している。

まず、時間Ｔ１で加速中にスリップが発生し、これにより実モータ回転速度（ωｍ）と車速（ωｖ）の偏差が発生する。時間Ｔ２では、モータ回転の加速度、スリップ率、スリップ量（車速ωｖとモータ回転速度の偏差）などよりスリップ有りと判断している。ここから、トラクション制御が開始されるが、トラクション制御のスリップトルク指令値（Ｔslip）が高応答に値が変化しても、実発電電力を早急に変えることができず、駆動トルク指令値（ＴＤ＊）の応答は制限され緩慢になる。よって、トラクション制御で必要とするスリップトルク指令値（Ｔslip）は、狙い通りの応答が得れないため、時間Ｔ３では、駆動トルク指令値（ＴＤ＊）や実モータ回転数（ωｍ）が発散することが理解される。そして、充放電電力も充放電可能電力（Ｐｉｎ,Ｐｏｕｔ)を超えて行っていることも理解される。

これに対し、図１７に本例の制御タイムチャートを示す。図１７は、図１６の従来制御と同様に、ダイレクト配電制御中の発電制御、駆動制御の様子を示しており、通常走行から、時間Ｔ２にてスリップの発生を認識し、トラクション制御へ介入する様子を示している。

まず、時間Ｔ１で加速中にスリップが発生し、実モータ回転速度（ωｍ）と車速（ωｖ）の偏差が大きくなる。時間Ｔ２では、前述したようモータ回転の加速度、スリップ率、スリップ量などよりスリップ有りと判断している。このとき、図２のステップＳ５（図１５のステップＳ５９、Ｓ６０）で算出した不足電力（Ｐover）に応じて、ステップＳ２３において、駆動輪速度サーボ処理の制御パラメータ（Ｒ２,Ｒ３）を調整する事で、スリップトルク指令値（Ｔslip）の応答を、充放電可能電力(Ｐｉｎ,Ｐｏｕｔ)内で実現可能な応答にすることが可能となる。そして、図１７に示すように、トラクション制御で必要とするスリップトルク指令値（Ｔslip）は、狙い通りの駆動トルク指令値（ＴＤ＊）が得れるため、時間Ｔ３では、スリップトルク指令値（Ｔslip）、実モータ回転数（ωｖ）の発散を抑えてトラクションができ、充放電電力も充放電可能電力（Ｐｉｎ,Ｐｏｕｔ)を超えないように制御することができる。

この結果、不足電力（Ｐover）に応じてトラクション制御の制御パラメータを調整する事で、バッテリ８への過充電、過放電を防止しつつ、トラクション制御の応答性の向上を実現することができる。

以上のとおり本発明の実施の形態によれば、ダイレクト配電走行状態に、トラクション制御を行う場合に、駆動モータへのトルク指令値を、エンジン３の応答を考慮して設定することにより、バッテリ８への過充電、過放電を防止しながら、トラクション制御の応答性の向上を実現することができる。

特に、ダイレクト配電走行状態に、トラクション制御を行うと、不足電力（すなわち、充放電可能電力を超える駆動要求電力がされている場合における電力の不足分）が発生しない範囲では、駆動トルクは高応答に出力可能である。しかし、不足電力が発生下場合には、駆動トルクの応答は、エンジン３の応答は、無駄時間や一次遅れを含むため、エンジン３の応答に左右される。そのため、このような場合には、通常の制御パラメータでトラクション制御を行うと、駆動トルクが発散したり、また、充放電可能電力を超えたバッテリ８への過充電、過放電も発生するおそれがある。これに対して、本例によれば、このような不足電力が発生する場合には、トラクション制御を行う際に、エンジン３の応答を考慮する事で、トラクション制御の発散を防止することができ、さらには、バッテリ８への過充電、過放電を防止することもでき、そのため、本例によれば、こうした問題が解消される。

また、バッテリ８の満充電時や残量が低下した時についても同様に、エンジン３の応答を考慮することで、バッテリ８への過充電や過放電を防止することができ、バッテリ８への充放電電力を最小限に抑えることができる。

さらに、本発明の実施の形態では、エンジン３の応答を考慮して駆動輪速度サーボ系の規範応答の制御パラメータＲ２およびロバスト補償器の制御パラメータＲ３を演算し、これを駆動輪速度サーボ系に適用し、これら制御パラメータ（Ｒ２，Ｒ３）を適用した駆動輪速度サーボ系に基づいて、トラクション制御時の駆動トルクを演算する。そのため、本例によれば、駆動輪速度サーボ系による駆動輪速度の応答を、エンジン３により発電される発電電力の応答で実現可能なものとすることができ、これにより、トラクション制御の発散、およびバッテリ８への過充電や過放電をより適切に防止することができる。加えて、ロバスト補償器の制御パラメータＲ３を演算する際に、エンジン３の応答を考慮することにより、車両の駆動輪の速度から推定される駆動トルクと、駆動輪速度サーボ系から出力される駆動トルク指令とのアンマッチを抑制することも可能となる。

加えて、本発明の実施の形態によれば、トラクション制御の制御パラメータ（Ｒ２，Ｒ３）を、充放電可能電力を超える駆動要求電力である不足電力に基づいて設定するものである。具体的には、不足電力が比較的小さい場合には、トラクション制御の制御パラメータ（Ｒ２，Ｒ３）を、通常のトラクション制御の制御パラメータに近いものとし、一方、不足電力が比較的大きい場合には、トラクション制御の制御パラメータ（Ｒ２，Ｒ３）を、エンジン３の応答を考慮したものとする。本発明の実施の形態によれば、不足電力が比較的小さく、車速が低い時は、通常のトラクション制御の制御パラメータに近いものとすることができ、これにより、通常のトラクション制御における高応答性を実現することができる。一方、不足電力が比較的大きく、車速が高い時は、エンジン３の応答を考慮したトラクション制御を行うことにより、トラクション制御の発散を適切に防止することができる。すなわち、本発明の実施の形態によれば、不足電力に応じて、トラクション制御の制御パラメータ（Ｒ２，Ｒ３）を調整することにより、バッテリ８への過充電、過放電を防止しながら、可能な限りトラクション制御の応答性の向上を可能とするものである。

上記システムコントローラ１は本発明に係るトルク指令値設定手段、トラクション制御手段、および要求発電電力演算手段に相当する。

１：システムコントローラ
２：エンジンコントローラ
３：エンジン
４：発電機コントローラ
５：発電機
６：発電機インバータ
７：バッテリコントローラ
８：バッテリ
９：駆動モータコントローラ
１０：駆動インバータ
１１：駆動モータ
１２：減速機
１３：駆動輪
１４：車輪速度センサ
１５：モータ回転センサ
１６：電流センサ
２０：モデルマッチング補償器
３０：ロバスト補償器
Ｐｉｎ：バッテリ入力可能電力，Ｐｏｕt:バッテリ出力可能電力
ＰＤ０：要求駆動電力
ＰＤslip：要求駆動電力（トラクション制御時）
ＴＤ０：駆動要求トルク
ωｍ：モータ回転速度
ωｖ：車速
Ｔslip：スリップトルク指令値
ＰＧ＊：要求発電電力
ＴＥ＊：エンジントルク指令値
ＮＧ＊：発電機回転速度指令値
Ｐｇ：実発電電力
ＴＤ＊：駆動モータトルク指令値
ＮＧmax：規定発電機回転速度
ＰＧmax：最大出力電力
Ｐover：不足電力

Claims (5)

1. エンジンにより駆動され車両駆動用の電力を生成する発電機と、車両を駆動するための駆動モータと、前記発電機および前記駆動モータに接続する充放電可能なバッテリと、を備えるハイブリッド車両の制御装置において、
   ドライバの運転操作に基づいて、前記駆動モータへのトルク指令値を設定するトルク指令値設定手段と、
   前記ハイブリッド車両の車輪のスリップの有無を検出し、スリップを検出した場合に、前記トルク指令値を補正するトラクション制御を実行するトラクション制御手段と、
   車両負荷又は前記トルク指令値に応じて算出される目標駆動電力に基づいて、前記発電機への要求発電電力を演算する要求発電電力演算手段と、を備え、
   前記トラクション制御手段は、前記トルク指令値が変化した際における、前記エンジンの応答を考慮した制御パラメータを設定し、前記制御パラメータを用いて、前記トルク指令値の補正を行なうことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
2. 前記トラクション制御手段は、前記エンジンの応答を考慮した制御パラメータを、駆動輪の速度を制御するための駆動輪速度サーボ系に適用し、前記エンジンの応答を考慮した制御パラメータが適用された駆動輪速度サーボ系を用いて、前記トルク指令値の補正を行なう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制御装置。
3. 前記トラクション制御手段は、前記エンジンの応答を考慮した制御パラメータを、前記駆動輪速度サーボ系の規範応答に適用することを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド車両の制御装置。
4. 前記トラクション制御手段は、前記エンジンの応答を考慮した制御パラメータを、前記駆動輪速度サーボ系の外乱補償器に適用することを特徴とする請求項２または３に記載のハイブリッド車両の制御装置。
5. 前記トラクション制御手段は、前記要求発電電力演算手段により演算された要求発電電力と、実際の発電電力との差である不足電力を算出し、算出した不足電力に応じて、前記エンジンの応答を考慮した制御パラメータを調整することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のハイブリッド車両の制御装置。

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