JP2015091174A - 車両制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】三相短絡制御時におけるトルク抜け感の発生を防止する。
【解決手段】車両制御装置は、上位制御手段17bと、下位制御手段17aとを備える。上位制御手段17bは、三相交流電動機MG2の回転数が所定の閾値以下であるか否か及び車両を停止させることが可能な停止動作が行われているか否かを判定する第1判定手段172と、三相交流電動機の回転数が所定の閾値以下であり且つ停止動作が行われていると判定された場合に、車両が停止していると判定する第2判定手段172と、車両が停止していると判定された場合に、電力変換器13の状態を特定状態とするための特定制御指令を出力する指令手段172とを有しており、下位制御手段17aは、特定制御指令を受けてから所定期間経過後に、電力変換器13が特定状態となるように制御する。
【選択図】図1
【解決手段】車両制御装置は、上位制御手段17bと、下位制御手段17aとを備える。上位制御手段17bは、三相交流電動機MG2の回転数が所定の閾値以下であるか否か及び車両を停止させることが可能な停止動作が行われているか否かを判定する第1判定手段172と、三相交流電動機の回転数が所定の閾値以下であり且つ停止動作が行われていると判定された場合に、車両が停止していると判定する第2判定手段172と、車両が停止していると判定された場合に、電力変換器13の状態を特定状態とするための特定制御指令を出力する指令手段172とを有しており、下位制御手段17aは、特定制御指令を受けてから所定期間経過後に、電力変換器13が特定状態となるように制御する。
【選択図】図1
Description
本発明は、例えば、電動機を備える車両を制御する車両制御装置の技術分野に関する。
近年、電動機(いわゆる、モータ)を備える車両が注目を集めている。このような電動機を備える車両の一例として、電動機及び内燃機関の双方を備えるハイブリッド車両が知られている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1には、このようなハイブリッド車両において、内燃機関の回転数が所定の回転数よりも小さい場合には、早期に内燃機関の回転を停止させるために電動機の三相短絡制御を行うという技術が開示されている。
ところで、三相短絡制御を実行すると、車速が高い領域(即ち、電動機の回転数が高い領域)では、電動機において制動力となる十分なトルクが発生するが、車速が低い領域、或いは車両停止中(即ち、電動機の回転数が極めて低い、若しくはゼロの領域)では、電動機が回転できず、ゼロ近傍(或いは、完全にゼロ)回転となり、電動機の出力トルクはゼロとなってしまう。このため、例えば車両が停止する直前であって、電動機のトルクがゼロでない場合に三相短絡制御を実行すると、急に電動機のトルクが小さくなり、車両の運転者にトルク抜け感を与えてしまうという技術的問題点が生ずる。
本発明が解決しようとする課題には上記のようなものが一例として挙げられる。本発明は、三相短絡制御時におけるトルク抜け感の発生を防止可能な車両制御装置を提供することを課題とする。
<1>
本発明の車両制御装置は、車両の駆動軸の回転数に同期した回転数で駆動する三相交流電動機と、直列に接続された第1スイッチング素子及び第2スイッチング素子を前記三相交流電動機の三相の夫々に備え、前記三相交流電動機に供給される電力を直流から交流に変換する電力変換器とを備える車両を制御する車両制御装置であって、前記三相交流電動機の動作を制御するための指令を出力する上位制御手段と、前記上位制御手段から出力される指令に応じて前記電力変換器の状態を制御することで、前記三相交流電動機の動作を制御する下位制御手段とを備え、前記上位制御手段は、前記三相交流電動機の回転数が所定の閾値以下であるか否か及び前記車両を停止させることが可能な停止動作が行われているか否かを判定する第1判定手段と、前記三相交流電動機の回転数が前記所定の閾値以下であり且つ前記停止動作が行われていると前記第1判定手段が判定している場合に、前記車両が停止していると判定する第2判定手段と、前記車両が停止していると前記第2判定手段が判定している場合に、前記電力変換器の状態を、前記第1スイッチング素子及び前記第2スイッチング素子の一方の全てがオフになると共に前記第1スイッチング素子及び前記第2スイッチング素子の他方の少なくとも一つがオンになる特定状態とするための特定制御指令を、前記下位制御手段に出力する指令手段とを有しており、前記下位制御手段は、前記特定制御指令を受けてから所定期間経過後に、前記電力変換器が前記特定状態となるように制御する。
本発明の車両制御装置は、車両の駆動軸の回転数に同期した回転数で駆動する三相交流電動機と、直列に接続された第1スイッチング素子及び第2スイッチング素子を前記三相交流電動機の三相の夫々に備え、前記三相交流電動機に供給される電力を直流から交流に変換する電力変換器とを備える車両を制御する車両制御装置であって、前記三相交流電動機の動作を制御するための指令を出力する上位制御手段と、前記上位制御手段から出力される指令に応じて前記電力変換器の状態を制御することで、前記三相交流電動機の動作を制御する下位制御手段とを備え、前記上位制御手段は、前記三相交流電動機の回転数が所定の閾値以下であるか否か及び前記車両を停止させることが可能な停止動作が行われているか否かを判定する第1判定手段と、前記三相交流電動機の回転数が前記所定の閾値以下であり且つ前記停止動作が行われていると前記第1判定手段が判定している場合に、前記車両が停止していると判定する第2判定手段と、前記車両が停止していると前記第2判定手段が判定している場合に、前記電力変換器の状態を、前記第1スイッチング素子及び前記第2スイッチング素子の一方の全てがオフになると共に前記第1スイッチング素子及び前記第2スイッチング素子の他方の少なくとも一つがオンになる特定状態とするための特定制御指令を、前記下位制御手段に出力する指令手段とを有しており、前記下位制御手段は、前記特定制御指令を受けてから所定期間経過後に、前記電力変換器が前記特定状態となるように制御する。
本発明の車両制御装置によれば、三相交流電動機を備える車両を制御することができる。三相交流電動機は、当該三相交流電動機の回転数が車両の駆動軸の回転数と同期するように、車両に設置される。ここに、「三相交流電動機の回転数が駆動軸の回転数に同期する状態」とは、三相交流電動機の回転数と駆動軸の回転数とが相関関係を有している状態を意味する。典型的には、「三相交流電動機の回転数が駆動軸の回転数に同期する状態」は、三相交流電動機の回転数が駆動軸の回転数に比例する状態(つまり、三相交流電動機の回転数×K(但し、Kは任意の定数)=駆動軸の回転数となる状態)を意味する。「三相交流電動機の回転数が駆動軸の回転数に同期する状態」は、三相交流電動機の回転軸が駆動軸に直接的に連結されることで実現されてもよい。或いは、「三相交流電動機の回転数が駆動軸の回転数に同期する状態」は、三相交流電動機の回転軸が、何らかの機械的機構(例えば、減速ギア機構)を介して駆動軸に間接的に連結されることで実現されてもよい。
また、三相交流電動機は、電力変換器から供給される電力(つまり、交流電力)を用いて駆動する。電力変換器は、三相交流電動機に電力を供給するために、三相の夫々に、直列に接続された第1スイッチング素子(例えば、電源の高圧側端子と三相交流電動機との間に電気的に接続されるスイッチング素子)及び第2スイッチング素子(例えば、電源の低圧側端子と三相交流電動機との間に電気的に接続されるスイッチング素子)を備えている。つまり、電力変換器は、U相に配置された第1及び第2スイッチング素子、V相に配置された第1及び第2スイッチング素子及びW相に配置された第1及び第2スイッチング素子を備えている。
本発明の車両制御装置は、主たる構成要素として上位制御手段及び下位制御手段を備えている。上位制御手段は、例えば車両全体の動作を制御する上位のECU(Electronic Control Unit)として構成されており、三相交流電動機の動作を制御するための指令を下位制御手段に出力可能とされている。また、上位制御手段は、車両における三相交流電動機以外の部位に対する指令を出力可能に構成されてもよい。一方、下位制御手段は、例えば三相交流電動機専用のECUとして構成されており、上位制御手段から出力される指令に応じて電力変換器の状態を制御することで、三相交流電動機の動作を制御する。
このような上位制御手段及び下位制御手段によれば、例えば三相交流電動機の動作を制御しようとする場合には、先ず上位制御手段から下位制御手段に対して、三相交流電動機の動作を制御するための指令(例えば、指令トルク値等)が出力される。そして、指令を受け取った下位制御手段は、指令に応じて電力変換器の状態を制御する。この結果、三相交流電動機に対する電力供給が制御され、三相交流電動機の動作が実際に制御されることになる。
本発明の上位制御手段は、三相交流電動機を備える車両が停止しているか否かを判定するために、第1判定手段及び第2判定手段を有している。
第1判定手段は、三相交流電動機の回転数に基づく判定動作を行う。具体的には、第1判定手段は、三相交流電動機の回転数が所定の閾値以下であるか否かを判定する。加えて、第1判定手段は、車両を停止させることが可能な停止動作の有無に基づく判定動作を行う。具体的には、第1判定手段は、車両を停止させることが可能な停止動作が行われているか否かを判定する。
第2判定手段は、第1判定手段の判定結果に基づいて、車両が停止しているか否かを判定する。具体的には、第2判定手段は、三相交流電動機の回転数が所定の閾値以下であり且つ停止動作が行われていると第1判定手段が判定している場合に、車両が停止していると判定する。他方で、第2判定手段は、三相交流電動機の回転数が所定の閾値以下ではないと第1判定手段が判定している場合には、車両が停止していないと判定してもよい。同様に、第2判定手段は、停止動作が行われていないと第1判定手段が判定している場合には、車両が停止していないと判定してもよい。
上述した第1判定手段及び第2判定手段によれば、三相交流電動機の回転数のみならず、停止動作の有無に基づいて、車両が停止しているか否かを判定することができる。このため、本発明の車両制御装置は、三相交流電動機の回転数の検出精度よりも検出精度が劣り得る内燃機関の回転数が所定閾値以下になっている場合に車両が停止していると判定する第1比較例の車両制御装置と比較して、車両が停止しているか否かを相対的に高精度に判定することができる。加えて、本発明の車両制御装置は、停止動作が行われているか否かを判定することなく三相交流電動機の回転数が所定閾値以下になっている場合に車両が停止していると判定する第2比較例の車両制御装置と比較して、車両が停止しているか否かを相対的に高精度に判定することができる。
なお、第2判定手段は、三相交流電動機の回転数が所定の閾値以下であり且つ停止動作が行われていると第1判定手段が判定している状態の継続時間に基づいて、車両が停止しているか否かを判定してもよい。つまり、第2判定手段は、上記継続時間が所定の期間以上である場合に、車両が停止していると判定してもよい。一方で、第2判定手段は、上記継続時間が所定の期間以上でない場合には、車両が停止していないと判定することが好ましい。このような判定によれば、第2判定手段は、車両が停止しているか否かをより高精度に判定することができる。特に、第2判定手段は、例えば、三相交流電動機の回転数がハンチングしている(或いは、ふらついている)場合であっても、車両が停止しているか否かをより高精度に判定することができる。
また本発明では、上位制御手段は、三相交流電動機の動作を制御するため(即ち、電力変換器の状態を制御するため)の指令を出力する指令手段を有している。指令手段は、車両が停止していると第2判定手段が判定している場合に、電力変換器の状態が特定状態となる(典型的には、特定状態のまま固定される)ように制御するための特定制御指令を、下位制御手段に出力する。ここで、「特定状態」とは、第1スイッチング素子及び第2スイッチング素子の一方の全てがオフ(つまり、切断状態)になると共に、第1スイッチング素子及び第2スイッチング素子の他方の少なくとも一つがオン(つまり、接続状態)になる状態である。
他方、本発明の下位制御手段は、上位制御手段から出力される特定制御指令を受け取ると、電力変換器が特定状態となるように制御する(以下、適宜「三相短絡制御」と称する)。電力変換器を特定状態とすることで、三相交流電動機において制動力を発生させ、例えば好適に車両の停止制御を行うことができる。なお、本発明に係る三相交流電動機に加えて、他の三相交流電動機を備える車両においては、他の三相交流電動機に対応する電力変換器についても特定状態となるよう制御してもよい。
但し、本発明の下位制御手段は特に、特定制御指令を受けてから、所定期間経過後に三相短絡制御を実行する。即ち、下位制御手段は、特定制御指令を受けてからすぐさま電力変換器を特定状態とするのではなく、所定期間が経過するのを待ってから電力変換器が特定状態となるように制御する。
ここで、三相短絡制御を実行すると、車速が高い領域(即ち、三相交流電動機の回転数が高い領域)では、制動力を得るための十分なトルクが発生するが、車速が低い領域、或いは車両停止中(即ち、三相交流電動機の回転数が極めて低い、若しくはゼロの領域)では、三相交流電動機が回転できず、ゼロ近傍(或いは、完全にゼロ)回転となり、三相交流電動機の出力トルクはゼロとなる。このため、例えば車両が停止する直前であって、三相交流電動機のトルクがゼロでない場合に電力変換器の特定状態を実現させると、急に三相交流電動機のトルクが小さくなり、車両の運転者にトルク抜け感を与えてしまうおそれがある。
特に、本発明のように2つの制御手段(即ち、上位制御手段及び下位制御手段)を備える場合、上位制御手段から三相交流電動機のトルクをゼロとするように指令を出している場合であっても、例えば上位制御手段と下位制御手段との間の通信ラグやフィルタによるなまし効果等に起因して、下位制御手段からの三相交流電動機に対する指令トルクはゼロとなっていない場合があり得る。よって、上位制御手段における指令トルクがゼロとなっていても、実際の三相交流電動機のトルクはゼロとなっていない可能性がある。このため、仮に特定制御指令を受けた直後に特定状態を実現してしまうと、上述したトルク抜け感を発生させてしまう可能性が高い。
しかるに本発明では、上述したように、特定制御指令を受けてから所定期間後に三相短絡制御が実行される。即ち、電力変換器における特定状態は、三相交流電動機のトルクが実際にゼロとなるのを待ってから実現される。言い換えれば、本発明の「所定期間」は、上位制御手段から特定制御指令が出力されてから、実際に三相交流電動機のトルクがゼロとなる(或いは、下位制御手段からの指令トルクがゼロとなる)までの期間として設定される。所定期間は、例えば上位制御手段と下位制御手段との間の通信ラグの長さやフィルタ特性等を考慮して、理論的又は実験的に、或いは経験的に求められ設定されればよい。
以上説明したように、本発明の車両制御装置によれば、特定制御指令から所定期間後に三相短絡制御を実行することで、トルク抜け感の発生を防止することができる。よって、ドライバビリティーを低下させることなく、好適に停止制御を実行することが可能である。
<2>
本発明の車両制御装置の他の態様では、前記下位制御手段は、前記特定制御指令を受けてから前記三相交流電動機のトルクがゼロとなるように制御した後に、前記電力変換器が前記特定状態となるように制御する。
本発明の車両制御装置の他の態様では、前記下位制御手段は、前記特定制御指令を受けてから前記三相交流電動機のトルクがゼロとなるように制御した後に、前記電力変換器が前記特定状態となるように制御する。
この態様によれば、三相短絡制御が、三相交流電動機のトルクが実際にゼロとされるのを待ってから実行されることになる。言い換えれば、三相交流電動機のトルクがゼロとなるように制御されない限りは、三相短絡制御は実行されてない。よって、三相交流電動機のトルクがゼロでない状態で三相短絡制御が実行されてしまうことに起因するトルク抜け感の発生を確実に防止できる。
<3>
上述の如く、三相交流電動機のトルクがゼロとなるように制御した後に特定状態を実現させる態様では、前記下位制御手段は、前記上位制御手段からの指令とは独立して、前記電動機のトルクを加算する加算制御を実行する加算制御手段を有しており、前記加算制御手段は、前記特定制御指令を受けた場合、前記電力変換器が前記特定状態となるように制御するまで前記加算制御を中止してもよい。
上述の如く、三相交流電動機のトルクがゼロとなるように制御した後に特定状態を実現させる態様では、前記下位制御手段は、前記上位制御手段からの指令とは独立して、前記電動機のトルクを加算する加算制御を実行する加算制御手段を有しており、前記加算制御手段は、前記特定制御指令を受けた場合、前記電力変換器が前記特定状態となるように制御するまで前記加算制御を中止してもよい。
この場合、上位制御手段から三相交流電動機のトルクをゼロとする指令が出力されていても、例えば外乱影響等を考慮して、加算制御手段による三相交流電動機のトルクに対する加算制御(即ち、電動機のトルク指令値を変更する制御)が実行される。このような加算制御が行われると、上位制御手段における指令トルクがゼロであっても、下位制御手段による指令トルクはゼロとならない場合が生じ得る。
そして本態様では特に、上位制御手段から特定制御指令が出力されると、上述した加算制御が中止される。よって、通常であれば加算制御を実行すべきと判定されるような状況であっても、特定制御指令が出力された場合には、加算制御が実行されない。この結果、特定制御指令の出力後には、下位制御手段の指令トルクは確実にゼロに近づけられる。このようにすれば、特定制御指令を出力しているにもかかわらず、下位制御手段における指令トルクがゼロとならないことで、三相短絡制御が実行できないという状態を回避できる。
本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための形態から明らかにされる。
以下、車両制御装置の実施形態について説明する。
(1)第1実施形態
初めに、図1から図5を参照しながら、第1実施形態について説明する。
初めに、図1から図5を参照しながら、第1実施形態について説明する。
(1−1)第1実施形態の車両の構成
まず、図1を参照しながら、第1実施形態の車両1の構成について説明する。図1は、第1実施形態の車両1の構成を示すブロック図である。
まず、図1を参照しながら、第1実施形態の車両1の構成について説明する。図1は、第1実施形態の車両1の構成を示すブロック図である。
図1に示すように、車両1は、直流電源11と、平滑コンデンサ12と、「電力変換器」の一具体例であるインバータ13と、「三相交流電動機」の一具体例であるモータジェネレータMG2と、回転角センサ14と、駆動軸15と、駆動輪16と、「下位制御手段」の一具体例であるMG−ECU17aと、「上位制御手段」の一具体例であるPM−ECU17bと、ブレーキセンサ18と、漏電検出器19とを備えている。
直流電源11は、充電可能な蓄電装置である。直流電源11の一例として、例えば、二次電池(例えば、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池等)や、キャパシタ(例えば、電気二重相キャパシタや大容量のコンデンサ等)が例示される。
平滑コンデンサ12は、直流電源11の正極線と直流電源11の負極線との間に接続された電圧平滑用のコンデンサである。
インバータ13は、直流電源11から供給される直流電力(直流電圧)を交流電力(三相交流電圧)に変換する。直流電力(直流電圧)を交流電力(三相交流電圧)に変換するために、インバータ13は、p側スイッチング素子Q1及びn側スイッチング素子Q2を含むU相アーム、p側スイッチング素子Q3及びn側スイッチング素子Q4を含むV相アーム及びp側スイッチング素子Q5及びn側スイッチング素子Q6を含むW相アームを備えている。インバータ13が備える各アームは、正極線と負極線との間に並列に接続されている。p側スイッチング素子Q1及びn側スイッチング素子Q2は、正極線と負極線との間に直列に接続される。p側スイッチング素子Q3及びn側スイッチング素子Q4並びにp側スイッチング素子Q5及びn側スイッチング素子Q6についても同様である。p側スイッチング素子Q1には、p側スイッチング素子Q1のエミッタ端子からp側スイッチング素子Q1のコレクタ端子へと電流を流す整流用ダイオードD1が接続されている。n側スイッチング素子Q2からn側スイッチング素子Q6についても同様に、整流用ダイオードD2から整流用ダイオードD6が夫々接続されている。インバータ13における各相アームの上側アーム(つまり、各p側スイッチング素子)と下側アーム(つまり、各n側スイッチング素子)との中間点は、夫々モータジェネレータMG2の各相コイルに接続されている。その結果、インバータ13による変換動作の結果生成される交流電力(三相交流電圧)が、モータジェネレータMG2に供給される。
モータジェネレータMG2は、三相交流電動発電機である。モータジェネレータMG2は、車両1が走行するために必要なトルクを発生するように駆動する。モータジェネレータMG2が発生したトルクは、当該モータジェネレータMG2の回転軸に機械的に連結された駆動軸15を介して、駆動輪16に伝達される。なお、モータジェネレータMG2は、車両1の制動時に電力回生(発電)を行ってもよい。
回転角センサ14は、モータジェネレータMG2の回転数Ne2(つまり、モータジェネレータMG2の回転軸の回転数)を検出する。回転角センサ14は、モータジェネレータMG2の回転数Ne2を直接的に検出することが好ましい。このような回転角センサ14の一例として、例えば、ロータリエンコーダ等のレゾルバが例示される。回転角センサ14は、検出した回転数Ne2をMG−ECU17aに出力することが好ましい。
MG−ECU17aは、モータジェネレータMG2及びインバータ13を制御するための電子制御ユニットであり、PM−ECU17bからの指令に応じた制御を行う。本実施形態に係るMG−ECU17aは、物理的な又は論理的な若しくは機能的な処理ブロックとして、インバータ制御部171を備えている。
インバータ制御部171は、インバータ13の動作を制御するための処理ブロックである。インバータ制御部171は、公知の制御方法を用いてインバータ13の動作を制御してもよい。例えば、インバータ制御部171は、PWM(Pulse Width Modulation)制御方法を用いてインバータ13の動作を制御してもよい。
PM−ECU17bは、車両1の動作を制御するための電子制御ユニットであり、MG−ECU17aを含む各部位に指令を出力可能に構成されている。本実施形態に係るPM−ECU17bは、物理的な又は論理的な若しくは機能的な処理ブロックとして、「第1判定手段」及び「第2判定手段」の一具体例である停止判定部172を備えている。
停止判定部172は、モータジェネレータMG2が停止しているか否かを判定するための停止判定動作を行う。停止判定動作については、後に詳述する(図2及び図3参照)ため、ここでの詳細な説明を省略する。
なお、車両1の駆動軸15がモータジェネレータMG2の回転軸に連結されていることを考慮すれば、車両1の駆動軸15の回転数は、モータジェネレータMG2の回転軸の回転数Ne2に同期する。例えば、車両1の駆動軸15の回転数は、モータジェネレータMG2の回転軸の回転数Ne2に比例する。従って、モータジェネレータMG2の停止に伴ってモータジェネレータの回転軸の回転数Ne2がゼロになる場合には、駆動軸15の回転数もまたゼロになるはずである。駆動軸15の回転数がゼロになるという状態は、実質的には、車両1が停止しているという状態と等価である。このため、モータジェネレータMG2の停止は、実質的には、車両1の停止に相当すると言える。停止判定部172は、モータジェネレータMG2が停止しているか否かを判定することに加えて又は代えて、車両1が停止しているか否かを判定してもよい。
ブレーキセンサ18は、ブレーキ踏力値(つまり、フットブレーキを踏み付ける力を示すパラメータ)BKを検出する。ブレーキセンサ18は、検出したブレーキ踏力値BKをPM−ECU17bに出力することが好ましい。
漏電検出器19は、直流電源11、平滑コンデンサ12、インバータ13及びモータジェネレータMG2を含む電気系統(いわゆる、モータ駆動系統)における漏電を検出する。
漏電を検出するために、漏電検出器19は、カップリングコンデンサ191と、発振回路192と、電圧検出回路193と、抵抗194とを備える。
漏電検出器19による漏電の検出方法は、以下のとおりである。まず、発振回路192は、所定周波数のパルス信号(或いは、交流信号)を出力する。また、電圧検出回路193は、パルス信号に起因して変動するノードEの電圧を検出する。ここで、電気系統に漏電が生ずると、電気系統からシャーシグラウンドへ至る漏電経路(典型的には、漏電経路は、抵抗からなる回路又は抵抗とコンデンサとが並列に接続された回路と等価となる)が形成される。その結果、発振回路192が出力するパルス信号は、抵抗194、カップリングコンデンサ191及び漏電経路へと至る経路を伝達される。そうすると、ノードEにおけるパルス信号の電圧は、漏電経路のインピーダンス(典型的には、漏電経路の等価回路に含まれる抵抗の抵抗値)に影響を受けることになる。従って、電圧検出回路193がノードEの電圧を検出することで、漏電を検出することができる。
(1−2)第1実施形態における停止判定動作の流れ
続いて、図2を参照しながら、第1実施形態の車両1において行われる停止判定動作(つまり、PM−ECU17bが行う停止判定動作)及びそれに伴う三相短絡制御(つまり、MG−ECU17aが行うインバータ13の制御動作)の流れについて説明する。図2は、第1実施形態における停止判定動作の流れを示すフローチャートである。
続いて、図2を参照しながら、第1実施形態の車両1において行われる停止判定動作(つまり、PM−ECU17bが行う停止判定動作)及びそれに伴う三相短絡制御(つまり、MG−ECU17aが行うインバータ13の制御動作)の流れについて説明する。図2は、第1実施形態における停止判定動作の流れを示すフローチャートである。
図2に示すように、停止判定動作が開始されると、停止判定部172は、所定の停止判定条件が成立しているか否かを判定する(ステップS100)。
停止判定条件は、モータジェネレータMG2の回転数Ne2に基づく停止判定条件を含んでいる。図2では、回転数Ne2に基づく停止判定条件の一例として、モータジェネレータMG2の回転数Ne2の絶対値が、閾値設定部173において設定された閾値N1以下となる(つまり、|Ne2|≦N1が成立する)という条件が用いられている。
更に、停止判定条件は、車両1を停止させることが可能な動作(以降、適宜“停止動作”と称する)の有無に基づく停止判定条件を含んでいる。図2では、停止動作の有無に基づく停止判定条件の一例として、ブレーキ踏力値BKが所定閾値Pbks1よりも大きくなる(つまり、BK>Pbks1が成立する)という条件が用いられている。
なお、停止動作は、典型的には、ドライバの意思(つまり、ドライバの自発的な操作)に基づいて行われる。但し、停止動作は、ドライバの意思に関わらずに自動的に(例えば、ECU17等の制御装置による制御の下で自動的に)行われてもよい。停止動作が自動的に行われる状況は、例えば、自動運転制御(つまり、ドライバの操作の有無に関わらずに車両1を自律走行させる制御)が行われている車両1において生じ得る。
図2に示す停止判定条件はあくまで一例である。従って、図2に示す停止判定条件とは異なる停止判定条件が用いられてもよい。例えば、回転数Ne2の特性の違いによって車両1が停止している状態と車両1が停止していない状態とを区別することができる限りは、当該回転数Ne2の特性の違いを利用する任意の条件が、回転数Ne2に基づく停止判定条件として用いられてもよい。同様に、停止動作の特性の違いによって車両1が停止している状態と車両1が停止していない状態とを区別することができる限りは、当該停止動作の特性の違いを利用する任意の条件が、停止動作の有無に基づく停止判定条件として用いられてもよい。
なお、停止動作の有無に基づく停止判定条件は、車両1の停止を直接的な目的とする動作の有無に基づく停止判定条件であることが好ましい。車両1の停止を直接的な目的とする動作の一例として、例えば、車両1に制動力を作用させることが可能な動作(例えば、フットブレーキやサイドブレーキ等の任意のブレーキを操作する動作)や、車両が停止している際に行われる可能性が高い動作(例えば、シフトレバーをPレンジに入れる動作等)が例示される。従って、例えば、任意のブレーキが操作されているという条件が、停止動作の有無に基づく停止判定条件として用いられてもよい。或いは、例えば、任意のブレーキに起因した制動力が所定閾値より大きいという条件(例えば、上述したブレーキ踏力値BKが所定閾値Pbks1よりも大きくなるという条件)が、停止動作の有無に基づく停止判定条件として用いられてもよい。或いは、例えば、シフトレバーのレンジがPレンジであるという条件が、停止動作の有無に基づく停止判定条件として用いられてもよい。
但し、停止動作の有無に基づく停止判定条件は、車両1の停止を直接的な目的とする動作ではないものの結果として車両1を停止させることにつながり得る動作の有無に基づく停止判定条件であってもよい。車両1を停止させることにつながり得る動作の一例として、車両の停止に先立って行われる可能性が高い動作(例えば、アクセルペダルから足を離す動作)が例示される。従って、例えば、アクセルペダルが操作されていないという条件が、停止動作の有無に基づく停止判定条件として用いられてもよい。
或いは、停止動作の有無に基づく停止判定条件は、停止動作に起因して生ずる他の動作の有無に関連する条件であってもよい。例えば、停止動作に起因して生ずる他の動作の一例として、クリープのトルク指令値をゼロに設定する動作や、モータジェネレータMG2のトルク指令値をゼロに設定する動作が例示される。従って、例えば、クリープのトルク指令値がゼロであるという条件や、モータジェネレータMG2のトルク指令値がゼロあるという条件が、停止動作の有無に基づく停止判定条件として用いられてもよい。
ステップS100の判定の結果、停止判定条件が成立していないと判定される場合には(ステップS100:No)、停止判定部172は、モータジェネレータMG2が停止していないと判定する(ステップS111)。具体的には、モータジェネレータMG2の回転数Ne2の絶対値が所定閾値N1以下とならない(つまり、|Ne2|>N1となる)と判定される場合には、停止判定部172は、モータジェネレータMG2が停止していないと判定する。同様に、ブレーキ踏力値BKが所定閾値Pbks1よりも大きくならない(つまり、BK≦Pbks1となる)と判定される場合には、停止判定部172は、モータジェネレータMG2が停止していないと判定する。
なお、モータジェネレータMG2が停止していないと判定される場合には、PM−ECU17bは、一連の動作を終了する。但し、ECU17は、ステップS100以降の動作を再び行ってもよい。
他方で、ステップS100の判定の結果、停止判定条件が成立していると判定される場合には(ステップS100:Yes)、停止判定部172は、所定期間を計測するタイマを始動する(ステップS101)。
タイマを始動させた後、停止判定部172は、停止判定条件が成立している状態が継続しているか否かを判定する(ステップS102)。
ステップS102の判定の結果、停止判定条件が成立している状態が継続していないと判定される場合には(ステップS102:No)、停止判定部172は、モータジェネレータMG2が停止していないと判定する(ステップS111)。つまり、タイマが終了する前に停止判定条件が成立しなくなったと判定される場合には、停止判定部172は、モータジェネレータMG2が停止していないと判定する。言い換えれば、停止判定条件が成立している状態が所定期間以上連続して継続していないと判定される場合には、停止判定部172は、モータジェネレータMG2が停止していないと判定する。
他方で、ステップS102の判定の結果、停止判定条件が成立している状態が継続していると判定される場合には(ステップS102:Yes)、停止判定部172は、停止判定条件が成立している状態が継続しているか否かを判定する動作(ステップS102)を、タイマが終了するまで繰り返し行う(ステップS103)。
その後、タイマが終了した場合には(ステップS103:Yes)、停止判定部172は、モータジェネレータMG2が停止していると判定する(ステップS104)。つまり、タイマが始動してからタイマが終了するまでの間はずっと停止判定条件が成立していたと判定される場合には、停止判定部172は、モータジェネレータMG2が停止していると判定する。言い換えれば、停止判定条件が成立している状態が所定期間以上連続して継続していると判定される場合には、停止判定部172は、モータジェネレータMG2が停止していると判定する。
ここで、図3を参照しながら、回転数Ne2及びブレーキ踏力値BKの具体例を用いて、モータジェネレータMG2が停止しているか否かを判定する動作について説明する。図3は、回転数Ne2、ブレーキ踏力値BK、停止判定条件の成立の有無及び車両1の停止判定結果を示すタイミングチャートである。
図3に示すように、時刻t0においてフットブレーキの操作が開始されることに伴って、ブレーキ踏力値BKが増加している。ブレーキ踏力値BKの増加に伴って、回転数Ne2もまた減少していく。
なお、フットブレーキ等の操作に起因して車両1が停止しようとしている場合には、車両1の駆動軸15にねじれが生じやすい。その結果、駆動軸15のねじれに伴って、駆動軸15の回転数がハンチングしやすくなる。モータジェネレータMG2の回転軸が駆動軸15に連結されていることを考慮すれば、モータジェネレータMG2の回転数Ne2もまたハンチングしやすくなる。図3は、そのような回転数Ne2のハンチング(図3では、徐々に収束していく回転数Ne2の上限変動)を示している。
その後、時刻t1において、回転数Ne2の絶対値が所定閾値N1以下になる。但し、時刻t1の時点では、ブレーキ踏力値BKが所定閾値Pbk1よりも大きくなっていない。従って、停止判定条件は成立していない。
その後、時刻t2において、ブレーキ踏力値BKが所定閾値Pbk1よりも大きくなる。このため、時刻t2において、停止判定条件は成立する。但し、時刻t2の時点では、停止判定条件が成立している状態が所定期間以上連続して継続していないため、停止判定部172は、モータジェネレータMG2が停止していると判定することはない。
その後、ハンチングの影響により、時刻t2から所定期間を経過する前の時刻(つまり、時刻t2に始動したタイマが終了する前の時刻)である時刻t3において、回転数Ne2の絶対値が所定閾値N1を超えてしまう。つまり、時刻t3において、停止判定条件が成立しなくなってしまう。その結果、停止判定部172は、モータジェネレータMG2が停止していると判定することはない。
以降、時刻t4に至るまでに、回転数Ne2の絶対値が所定閾値N1以下になるものの、停止判定条件が成立している状態が所定期間以上連続して継続することはない。従って、この場合には、停止判定部172は、モータジェネレータMG2が停止していると判定することはない。
その後、時刻t4において、回転数Ne2の絶対値が再び所定閾値N1以下になる。このため、時刻t4において、停止判定条件は成立する。但し、時刻t4の時点では、停止判定条件が成立している状態が所定期間以上連続して継続していないため、停止判定部172は、モータジェネレータMG2が停止していると判定することはない。
その後、時刻t4から所定期間を経過した時点での時刻(つまり、時刻t2に始動したタイマが終了した時点での時刻)である時刻t5においても、停止判定条件が依然と成立し続けている。このため、図3に示す例では、時刻t5の時点で初めて、停止判定部172は、モータジェネレータMG2が停止していると判定する。
図2に戻り、第1実施形態では、モータジェネレータMG2が停止していると停止判定部172において判定された場合には(ステップS104:Yes)、PM−ECU17bからMG−ECU17aに対して、モータジェネレータMG2のトルクを0とするための指令が出力される。即ち、三相短絡制御を実行するために、PM−ECU17bの指令トルク=0とされる(ステップS105)。
ここで特に、第1実施形態のMG−ECU17aは、PM−ECU17bからの指令を受けてからすぐには三相短絡制御を実行せず、所定期間が経過するのを待つ。具体的には、MG−ECU17aは、PM−ECU17bからの指令を受けてから所定期間が経過したか否かを判定し(ステップS106)、所定期間が経過したと判定された場合に(ステップS106:Yes)、モータジェネレータMG2の三相短絡制御を実行する(ステップS107)。言い換えれば、MG−ECU17aによるモータジェネレータMG2の三相短絡制御は、PM−ECU17bからの指令を受けてから所定期間経過後に実行される。
三相短絡制御時には、MG−ECU17aのインバータ制御部171が、モータジェネレータMG2の状態を三相短絡状態のままで固定する三相短絡制御を行うように、インバータ13の動作を制御する。つまり、インバータ制御部171は、上側アーム及び下側アームのうちの一方のアームの全てのスイッチング素子がオンになり且つ上側アーム及び下側アームのうちの他方のアームの全てのスイッチング素子がオフになるように、インバータ13の動作を制御する。例えば、インバータ制御部171は、p側スイッチング素子Q1、p側スイッチング素子Q3及びp側スイッチング素子Q5がオンになり且つn側スイッチング素子Q2、n側スイッチング素子Q4及びn側スイッチング素子Q6がオフになるように、インバータ13の動作を制御してもよい。
但し、ステップS107において、インバータ制御部171は、モータジェネレータMG2の状態を二相短絡状態のままで固定する二相短絡制御を行うように、インバータ13の動作を制御してもよい。つまり、インバータ制御部171は、上側アーム及び下側アームのうちの一方のアームのいずれか2つのスイッチング素子がオンになり且つ上側アーム及び下側アームのうちの一方のアームの残りの1つのスイッチング素子並びに上側アーム及び下側アームのうちの他方のアームの全てのスイッチング素子がオフになるように、インバータ13の動作を制御してもよい。
或いは、ステップS107において、インバータ制御部171は、インバータ13の状態をインバータ13に含まれる6つのスイッチング素子のうちのいずれか1つのスイッチング素子のみがオンになる(一方で、残りの5つのスイッチング素子がオフになる)状態のままで固定する制御を行うように、インバータ13の動作を制御してもよい。
また第1実施形態では更に、モータジェネレータMG2が停止していると判定された場合には、漏電検出器19が、三相短絡制御が行われている間に電気系統の漏電を検出してもよい。なお、インバータ13に含まれる6つのスイッチング素子のうちの少なくとも1つのスイッチング素子がオンになっているため、漏電検出器19は、直流部分(つまり、電気系統のうちのインバータ13よりも直流電源11側の回路部分)の漏電のみならず、交流部分(つまり、電気系統のうちのインバータ13よりもモータジェネレータMG2側の回路部分)の漏電をも検出することができる。
ステップS107の動作と並行して、停止判定部172は、所定の停止解除条件が成立しているか否かを判定する(ステップS108)。第1実施形態では、停止解除条件は、停止判定条件と同様に、モータジェネレータMG2の回転数Ne2に基づく停止解除条件、停止動作の有無に基づく停止解除条件、及び車両のずり下がり判定に基づく停止解除条件を含んでいる。図2では、回転数Ne2に基づく停止解除条件の一例として、モータジェネレータMG2の回転数Ne2の絶対値が、閾値設定部173において設定された閾値N2より大きくなる(つまり、|Ne2|>N2が成立する)という条件が用いられている。同様に、図2では、停止動作の有無に基づく停止解除条件の一例として、ブレーキ踏力値BKが所定閾値Pbks2より小さくなる(つまり、BK<Pbks2が成立する)という条件が用いられている。なお、所定閾値Pbks2は、所定閾値Pbks1と同一であってもよいし、所定閾値Pbks1と異なっていてもよい。
なお、図2に示す停止解除条件はあくまで一例である。従って、図2に示す停止解除条件とは異なる停止解除条件が用いられてもよい。また、停止解除条件は、停止判定条件と同様の観点から適宜決定されてもよい。
停止判定部172は、ステップS108において、モータジェネレータMG2の回転数Ne2に基づく停止解除条件、又は停止動作の有無に基づく停止解除条件が成立しているか否かを判定することに加えて又は代えて、対応する停止判定条件が成立しているか否かを判定してもよい。この場合、停止判定条件が成立していないと判定される場合には、停止解除条件が成立していると判定される場合と同様の態様で、以降の動作が行われてもよい。一方で、停止判定条件が成立していると判定される場合には、停止解除条件が成立していないと判定される場合と同様の態様で、以降の動作が行われてもよい。
ステップS108の判定の結果、停止解除条件が成立していないと判定される場合には(ステップS108:No)、インバータ制御部171は、三相短絡制御を行い続けるように、インバータ13の動作を制御し続ける。同様に、漏電検出器19は、電気系統の漏電を検出し続けてもよい。
他方で、ステップS108の判定の結果、停止解除条件が成立していると判定される場合には(ステップS108:Yes)、停止判定部172は、モータジェネレータMG2が停止していないと判定する(ステップS109)。この場合、インバータ制御部171は、モータジェネレータMG2の状態を三相短絡状態のままで固定する三相短絡制御を行わないようにインバータ13の動作を制御してもよい(ステップS110)。同様に、漏電検出器19は、電気系統の漏電の検出を終了してもよい。
その後、MG−ECU17a及びPM−ECU17bは、一連の動作を終了する。但し、MG−ECU17a及びPM−ECU17bは、ステップS100以降の動作を再び行ってもよい。
以上説明したように、第1実施形態では、停止判定部172は、モータジェネレータMG2の回転数Ne2に基づく停止判定条件及び停止動作の有無に基づく停止判定条件の双方に基づいて、モータジェネレータMG2(或いは、車両1)が停止しているか否かを判定することができる。このため、停止判定部172は、エンジンの回転数に基づく停止判定条件のみに基づいて車両1が停止しているか否かを判定する比較例の停止判定部172aと比較して、モータジェネレータMG2(或いは、車両1)が停止しているか否かをより高精度に判定することができる。加えて、停止判定部172は、モータジェネレータMG2の回転数Ne2に基づく停止判定条件のみに基づいてモータジェネレータMG2(或いは、車両1)が停止しているか否かを判定する比較例の停止判定部172bと比較して、モータジェネレータMG2(或いは、車両1)が停止しているか否かをより高精度に判定することができる。以下、その理由について説明する。
まず、モータジェネレータMG2の回転数Ne2に代えて、エンジンの回転数が所定閾値以下になっている場合に車両1が停止していると判定する比較例の停止判定部172aについて説明する。エンジンの回転数は、典型的には、当該回転数を直接的に検出する検出機構によって検出されることに代えて、エンジンのクランク角から算出される。エンジンのクランク角は、エンジンに設置されたクランク角センサから出力される。しかしながら、クランク角から算出されるエンジンの回転数の精度は、回転角センサ14(つまり、モータジェネレータMG2の回転数Ne2を直接的に検出する検出機構)が検出するモータジェネレータMG2の回転数Ne2の精度よりも低いことが多い。このため、比較例の停止判定部172aは、クランク角から算出されるエンジンの回転数の精度誤差等に起因して、車両1が停止していないにもかかわらず車両1が停止していると誤判定してしまうおそれがある。或いは、比較例の停止判定部172aは、車両1が停止しているにもかかわらず車両1が停止していないと誤判定してしまうおそれがある。
しかるに、第1実施形態の停止判定部172は、回転角センサ14が検出するモータジェネレータMG2の回転数Ne2に基づいて、モータジェネレータMG2(或いは、車両1)が停止しているか否かを判定することができる。回転角センサ14が検出するモータジェネレータMG2の回転数Ne2の精度が、クランク角から算出されるエンジンの回転数の精度よりも高いことが多いことを考慮すれば、第1実施形態の停止判定部172は、比較例の停止判定部172aと比較して、モータジェネレータMG2(或いは、車両1)が停止しているか否かを相対的に高精度に判定することができる。
更に、停止動作が行われているか否かを判定することなく、モータジェネレータMG2の回転数Ne2が所定閾値N1以下になっている場合にモータジェネレータMG2(或いは、車両1)が停止していると判定する比較例の停止判定部172bについて説明する。この比較例の停止判定部172bは、上述した比較例の停止判定部172aと比較すれば、車両1が停止しているか否かを相対的に高精度に判定することができるとも考えられる。しかしながら、回転角センサ14が検出するモータジェネレータMG2の回転数Ne2は、回転角センサ14に発生するノイズ等の影響を受けてふらつきかねない(つまり、変動しかねない)。例えば、モータジェネレータMG2の実際の回転数がゼロであるにも関わらず、回転角センサ14が検出するモータジェネレータMG2の回転数Ne2がゼロ以外の数値となってしまいかねない。従って、比較例の停止判定部172bは、場合によっては、モータジェネレータMG2(或いは、車両1)が停止していないにもかかわらずモータジェネレータMG2(或いは、車両1)が停止していると誤判定してしまうおそれがある。或いは、比較例の停止判定部172bは、場合によっては、モータジェネレータMG2(或いは、車両1)が停止しているにもかかわらずモータジェネレータMG2(或いは、車両1)が停止していないと誤判定してしまうおそれがある。
しかるに、第1実施形態の停止判定部172は、モータジェネレータMG2の回転数Ne2のみならず、停止動作の有無に基づいて、モータジェネレータMG2(或いは、車両1)が停止しているか否かを判定することができる。ここで、停止動作が行われている場合にはモータジェネレータMG2(或いは、車両1)が停止している可能性がより一層高まる。このため、第1実施形態の停止判定部172は、比較例の停止判定部172bと比較して、モータジェネレータMG2(或いは、車両1)が停止しているか否かを相対的に高精度に判定することができる。
加えて、停止判定部172は、停止判定条件が成立している状態が所定期間以上連続して継続していると判定される場合に、モータジェネレータMG2(或いは、車両1)が停止していると判定することができる。従って、停止判定部172は、モータジェネレータMG2の回転数Ne2がハンチングしている(或いは、ふらついている)場合であっても、モータジェネレータMG2(或いは、車両1)が停止しているか否かをより高精度に判定することができる。
具体的には、モータジェネレータMG2の回転数がハンチングすると、回転数Ne2が所定閾値N1以下となる状態と回転数Ne2が所定閾値N1以下にならない状態とが、短時間で交互に現れることになる。このような状況下で単に回転数Ne2が所定閾値N1以下である場合にモータジェネレータMG2(或いは、車両1)が停止していると判定されてしまうと、モータジェネレータMG2(或いは、車両1)が停止しているか否かの判定結果が頻繁に変動してしまう可能性が高くなる。
しかるに、第1実施形態では、停止判定部172は、ハンチング等に起因して短時間だけ回転数Ne2が所定閾値N1以下であると判定されている場合には、モータジェネレータMG2(或いは、車両1)が停止していないと判定することができる。一方で、停止判定部172は、ハンチング等の収束に起因してある程度長い時間以上継続して回転数Ne2が所定閾値N1以下であると判定されている場合に、モータジェネレータMG2(或いは、車両1)が停止していると判定することができる。従って、停止判定部172は、ハンチング等の影響に起因したモータジェネレータMG2(或いは、車両1)が停止しているか否かの判定結果の頻繁な変動を抑制しつつ、モータジェネレータMG2(或いは、車両1)が停止しているか否かを好適に判定することができる。
加えて、第1実施形態のインバータ制御部171は、モータジェネレータMG2(或いは、車両1)が停止していると判定されている間に三相短絡制御を行うように、インバータ13を制御する。
ここで、三相短絡制御が行われている間は、インバータ13からモータジェネレータMG2に対して、車両1の走行に必要なトルクを出力するために必要な電力を供給できない可能性がある。従って、インバータ制御部171は、モータジェネレータMG2(或いは、車両1)が停止している間に三相短絡制御を行うように、インバータ13を制御することが好ましい。逆に言えば、モータジェネレータMG2(或いは、車両1)が停止していない間に三相短絡制御が行われてしまうと、車両1の走行に影響が出るおそれがある。従って、インバータ制御部171は、モータジェネレータMG2(或いは、車両1)が停止していない間は三相短絡制御を行わないように、インバータ13を制御することが好ましい。そうすると、第1実施形態では、上述したように、モータジェネレータMG2(或いは、車両1)が停止しているか否かを停止判定部172が高精度に判定することができるがゆえに、インバータ制御部171は、まさにモータジェネレータMG2(或いは、車両1)が停止している間に三相短絡制御を行うように、インバータ13を制御することができる。つまり、インバータ制御部171は、車両1の走行に影響が出るおそれがないタイミングで三相短絡制御を行うように、インバータ13を制御することができる。
また第1実施形態では特に、MG−ECU17aによる三相短絡制御は、上述したようにPM−ECU17bの指令トルク=0とされてから所定期間経過後に実行される。以下では、このような制御を行うことによる効果について、図4及び図5を参照して説明する。ここに図4は、第1実施形態の車両が停止する際のトルク指令値及び実トルクの変化を示すチャート図である。また図5は、第1比較例の車両が停止する際のトルク指令値及び実トルクの変化を示すチャート図である。
図4に示すように、車両1が停止する際、PM−ECU17bからの指令トルク(以下、適宜「HVトルク指令」と称する)は、段階的に0に向けて減少していく。同様に、MG−ECU17aからの指令トルク(以下、適宜「MGトルク指令」と称する)も、段階的に0に向けて減少していく。但し、図を見ても分かるように、MGトルク指令は、フィルタによるなまし効果により、HVトルク指令と比べて細かく変動しながら減少していく。また、MGトルク指令は、PM−ECU17b及びMG−ECU17a間の通信ラグや上記フィルタの影響を受けて、HVトルク指令よりも遅れて変化する。このため、HVトルク指令及びMGトルク指令は同時に0とはならず、HVトルク指令から所定期間遅れてMGトルク指令も0となる。
そして、第1実施形態では特に、車両が停止していると判定されてから(即ち、HVトルク指令=0となってから)所定期間経過後(即ち、MGトルク指令=0となってから)三相短絡制御が実行される。
一方、図5に示すように、所定期間の経過を待たずに三相短絡制御を実行する第1比較例では、車両が停止していると判定されてから(即ち、HVトルク指令=0となってから)すぐに三相短絡制御が実行される。しかしながら、上述したように、HVトルク指令=0となった時点ではMGトルク指令=0とはなっておらず、当然の如く実トルクも0とはなっていない。このため第1比較例では、三相短絡制御の開始時に実トルクが急激に減少する。このような実トルクの減少は、減速を望む運転者に対してトルク抜け感を与えてしまう。
しかるに第1実施形態では、既に説明したように、三相短絡制御がMGトルク指令=0となってから実行されることになる。よって、三相短絡制御に起因する実トルクの急激な減少は発生しない。従って、トルク抜け感の発生を効果的に防止できる。
ちなみに、第1実施形態に係る所定期間は、上述のようにHVトルク指令=0となってからMGトルク指令=0となるまでの期間として設定されてもよいが、HVトルク指令=0となってから実トルク=0となるまでの期間として設定されてもよい。このようにすれば、トルク抜け感の発生を、より確実に防止できる。
他方、第1実施形態の漏電検出器19は、モータジェネレータMG2(或いは、車両1)が停止していると判定されている間(言い換えれば、三相短絡制御を行うようにインバータ13が制御されている間)に、漏電を検出することができる。ここで、漏電検出器19が漏電を検出している間にインバータ13の状態が変動してしまうと、当該インバータ13の状態の変動に起因して、電気系統における状態(例えば、上述した漏電経路を含む経路のインピーダンス)が変動してしまうおそれがある。その結果、漏電検出器19は、インバータ13の状態の変動に起因した状態変動(例えば、上述したノードEの電圧の変動)を、漏電に起因した状態変動であると誤認識してしまうおそれがある。従って、漏電検出器19による漏電の検出の精度の向上という観点から言えば、漏電検出器19が漏電を検出している間は、インバータ13の状態が三相短絡状態(或いは、二相短絡状態を含むその他の状態)のまま固定されていることが好ましい。
ここで、モータジェネレータMG2(或いは、車両1)が停止しているか否かの判定精度が相対的に低ければ、当該判定精度が相対的に高い場合と比較して、上述したノイズやハンチング等に起因して、モータジェネレータMG2(或いは、車両1)が停止しているか否かの判定結果が頻繁に変動してしまう可能性が高くなる。その結果、モータジェネレータMG2(或いは、車両1)が停止しているか否かの判定結果の変動に起因して、インバータ13の状態もまた頻繁に変動してしまう可能性が高くなる。その結果、インバータ13の状態が三相短絡状態のまま固定される期間が、漏電検出器19による漏電の検出に要する期間よりも短くなってしまうおそれがある。
このような理由から、モータジェネレータMG2(或いは、車両1)が停止しているか否かが高精度に判定されれば、インバータ13の状態が三相短絡状態のまま固定されやすくなる。そうすると、第1実施形態では、上述したように、モータジェネレータMG2(或いは、車両1)が停止しているか否かを停止判定部172が高精度に判定することができる。このため、漏電検出器19が漏電を検出している間は、インバータ13の状態が固定されている(典型的には、特定状態のまま固定されている)可能性が相対的に高くなる。従って、漏電検出器19は、漏電を好適に検出することができる。
なお、上述の説明では、車両1は、単一のモータジェネレータMG2を備えている。しかしながら、車両1は、複数のモータジェネレータMG2を備えていてもよい。この場合。車両1は、モータジェネレータMG2毎に、インバータ13及び回転角センサ14を備えていることが好ましい。また、この場合、ECU17は、モータジェネレータMG2毎に独立して上述した停止判定動作を行ってもよい。
(2)第2実施形態
次に、第2実施形態について、図6及び図7を参照して説明する。なお、第2実施形態は、上述した第1実施形態と比べて一部の動作が異なるのみであり、その他の部分については概ね同様である。このため、以下では第1実施形態と異なる部分について詳細に説明し、重複する部分については適宜説明を省略するものとする。
次に、第2実施形態について、図6及び図7を参照して説明する。なお、第2実施形態は、上述した第1実施形態と比べて一部の動作が異なるのみであり、その他の部分については概ね同様である。このため、以下では第1実施形態と異なる部分について詳細に説明し、重複する部分については適宜説明を省略するものとする。
先ず図6を参照しながら、第2実施形態の車両1において行われる停止判定動作及びそれに伴う三相短絡制御の流れについて説明する。ここに図6は、第2実施形態における停止判定動作の流れを示すフローチャートである。
図6に示すように、第2実施形態の車両1において停止判定動作が開始されると、停止判定部172は、第1実施形態とのステップS100からステップS104と同様のステップS200からステップS204の各処理を順次実行する。即ち、停止判定条件が連続して継続している場合に、モータジェネレータMG2(或いは、車両)が停止していると判定する。
第2実施形態では、モータジェネレータMG2が停止していると停止判定部172において判定された場合には(ステップS204:Yes)、PM−ECU17bからMG−ECU17aに対して、モータジェネレータMG2のトルクを0とするための指令が出力される。即ち、三相短絡制御を実行するために、PM−ECU17bの指令トルクが0とされる(ステップS205)。
そして特に、第2実施形態のMG−ECU17aは、PM−ECU17bからの指令を受けてからすぐには三相短絡制御を実行せず、MG−ECU17aの指令トルクが0となった場合に(ステップS206:Yes)、モータジェネレータMG2の三相短絡制御を実行する(ステップS207)。言い換えれば、PM−ECU17bの指令トルクが0になったとしても、MG−ECU17aの指令トルクが0となるまでは、三相短絡制御の実行が禁止される。なお、ステップS207以降は、第1実施形態のステップS108からステップS110と同様のステップS208からステップS210の各処理が順次実行される。
以下では、上述した動作によって得られる効果について、図7を参照しながら説明する。図7は、第2実施形態の車両が停止する際のトルク指令値及び実トルクの変化を示すチャート図である。
図7に示すように、PM−ECU17b及びMG−ECU17a間の通信ラグやフィルタの影響等により、HVトルク指令及びMGトルク指令は同時に0とはならず、MGトルク指令はHVトルク指令が0となってから所定期間遅れて0となる。このため、仮にHVトルク指令が0となってからすぐに三相短絡制御を実行すると、三相短絡制御の開始時に実トルクが急激に減少し、減速を望む運転者に対してトルク抜け感を与えてしまう(図5参照)。
しかるに第2実施形態では、三相短絡制御がMGトルク指令=0となってから実行される。即ち、三相短絡制御は、HVトルク指令が0となっても、MGトルク指令=0となるまでは禁止される(図中の「禁止期間」を参照)。この結果、三相短絡制御の開始時における実トルクの急激な減少は回避される。従って、減速時のトルク抜け感の発生を効果的に防止できる。
なお、第2実施形態では、MGトルク指令=0となってからという三相短絡制御の開始条件に変えて、実トルク=0となってからという開始条件を利用することもできる。このようにすれば、トルク抜け感の発生を、より確実に防止できる。
(3)第3実施形態
次に、第3実施形態について、図8及び図9を参照して説明する。なお、第3実施形態は、上述した第1及び第2実施形態と比べて一部の動作が異なるのみであり、その他の部分については概ね同様である。このため、以下では第1及び第2実施形態と異なる部分について詳細に説明し、重複する部分については適宜説明を省略するものとする。
次に、第3実施形態について、図8及び図9を参照して説明する。なお、第3実施形態は、上述した第1及び第2実施形態と比べて一部の動作が異なるのみであり、その他の部分については概ね同様である。このため、以下では第1及び第2実施形態と異なる部分について詳細に説明し、重複する部分については適宜説明を省略するものとする。
第3実施形態では、MG−ECU17aが、PM−ECU17bとは独立してトルクの加算制御を実行可能に構成されている。以下では、この加算制御について具体的に説明すると共に、それに伴い発生し得る問題点について、図8に示される第2比較例を用いて説明する。図8は、第2比較例の車両が停止する際のトルク指令値の変化を示すチャート図である。なお、図8では、説明の便宜上、車両が停止する際のHVトルク指令及びMGトルク指令が直線的に減少していくかのように図示しているが、HVトルク指令及びMGトルク指令が、実際には図4や図7のように段階的に減少していくものであることは言うまでもない。
図8に示すように、第2比較例に係るMG−ECU17aは、PM−ECU17bとは独立してトルクの加算制御を実行可能に構成されている。即ち、MG−ECU17aは、PM−ECU17bから入力されるHV指令トルクに対し、適宜トルク値を加算する制御を行ってから、MGトルク指令として出力することが可能である。このため、HV指令トルクが0となった後も、MGトルクは変動し得る。
このような加算制御は、例えば外乱影響等を低減するために実行される。しかしながら、HV指令トルクが0となってからも加算制御が実行され続けると、車両が停止したと判定されてからもMGトルクが0とならない状況が継続し得る。このため、例えば第2実施形態のように、MGトルク=0となってから三相短絡制御を開始する場合には、いつまでも開始条件が満たされず、三相短絡制御が実行されないおそれがある。
このため第3実施形態では、HV指令トルクが0となってからのMG指令トルクに対する加算制御を一時的に禁止する。以下では、第3実施形態の三相短絡制御時の動作について、図9を参照して説明する。図9は、第3実施形態の車両が停止する際のトルク指令値の変化を示すチャート図である。
図9に示すように、第3実施形態では、HV指令トルクが0となってからのMG指令トルクに対する加算制御が一時的に禁止される。このため、MGトルク指令が一旦0となってからは、0のまま変動しない。よって、三相短絡制御は、HV指令トルクが0となってから所定期間後のMG指令トルク=0となったタイミングに合わせて実行される。よって、MG−ECU17aによる加算制御が実行可能な構成においても、好適に三相短絡制御を実行できる。
なお、加算制御は、三相短絡制御が終了するまで禁止されるのが好ましい。但し、加算制御禁止の解除条件として他の条件を設定することも可能である。
(4)第4実施形態
次に、第4実施形態について、図10を参照して説明する。なお、第4実施形態は、上述した第1から第3実施形態と比べて一部の構成及び動作が異なるのみであり、その他の部分については概ね第1から第3実施形態と同様である。このため、以下では第1から第3実施形態と異なる部分について詳細に説明し、重複する部分については適宜説明を省略するものとする。
次に、第4実施形態について、図10を参照して説明する。なお、第4実施形態は、上述した第1から第3実施形態と比べて一部の構成及び動作が異なるのみであり、その他の部分については概ね第1から第3実施形態と同様である。このため、以下では第1から第3実施形態と異なる部分について詳細に説明し、重複する部分については適宜説明を省略するものとする。
第4実施形態は特に、動力機関の構成において第1及び第3実施形態と異なっている。よって、先ず図10を参照して第4実施形態に係る車両2の構成について説明する。図10は、第4実施形態の車両の構成を示すブロック図である。
図10に示すように、第4実施形態の車両2は、図1に示した第1実施形態の車両1と比較して、エンジンENG、モータジェネレータMG1、インバータ13−1、回転角センサ14−1及び動力分割機構20を更に備えているという点で異なっている。第4実施形態の車両2のその他の構成要素は、第1実施形態の車両1のその他の構成要素と同一である。但し、説明の便宜上、第4実施形態では、第1実施形態のインバータ13をインバータ13−2と称し、第1実施形態の回転角センサ14を回転角センサ14−2と称する。また、図面の簡略化のため、図10では漏電検出器19の詳細な構成については省略されているが、第4実施形態の漏電検出器19が第1実施形態の漏電検出器19と同一であることは言うまでもない。
インバータ13−1は、インバータ13−2と並列に接続される。インバータ13−1は、モータジェネレータMG1による回生発電によって生成された交流電力(三相交流電圧)を、直流電力(直流電圧)に変換する。その結果、インバータ13−1による変換動作の結果生成される直流電力(直流電圧)により、直流電源11が充電される。なお、インバータ13−1の構成がインバータ13−2の構成と同一であることから、インバータ13−1の構成の詳細な説明は省略する。
モータジェネレータMG1は、三相交流電動発電機である。モータジェネレータMG1は、車両1の制動時に電力回生(発電)を行う。但し、モータジェネレータMG1は、車両2が走行するために必要なトルクを発生するように駆動してもよい。
回転角センサ14−1は、モータジェネレータMG1の回転数(つまり、モータジェネレータMG1の回転軸の回転数)Ne1を検出する。なお、回転角センサ14−1は、回転角センサ14−2と同一であってもよい。
エンジンENGは、ガソリンエンジン等の内燃機関であり、車両2の主たる動力源として機能する。
動力分割機構20は、図示せぬサンギア、プラネタリキャリア、ピニオンギア、及びリングギアを備えた遊星歯車機構である。動力分割機構20は、主として、エンジンENGの動力を2系統(つまり、モータジェネレータMG1に伝達される動力系統及び駆動軸15に伝達される動力系統)に分割する。
なお、第4実施形態では、車両2が、いわゆるスプリット(動力分割)方式のハイブリッドシステム(例えば、THS:Toyota Hybrid System)を採用する例について説明している。しかしながら、車両2は、シリーズ方式又はパラレル方式のハイブリッドシステムを採用していてもよい。
以上のように、動力源としてエンジンENG及びモータジェネレータMG1を備えた車両2においても、上述した第1から第3実施形態と同様の制御を行うことで、好適に停止制御を実行できる。即ち、モータジェネレータMG2の回転数Ne2及び停止動作の有無に基づいて停止判定を行い、適切なタイミングでモータジェネレータMG2の三相短絡制御を実行することにより、トルク抜け感の発生を防止しつつ好適な停止制御が実行できる。
加えて、第4実施形態では特に、上述した停止判定において、モータジェネレータMG1やエンジンENGに関するパラメータを考慮してもよい。具体的には、モータジェネレータMG2の回転角及び回転数に加えて、モータジェネレータMG1やエンジンENGの回転角及び回転数を考慮して、停止判定を行うようにしてもよい。このようにすれば、停止判定の精度を一層高めることが可能となる。
また第4実施形態では、モータジェネレータMG2の三相短絡制御に加えて、モータジェネレータMG1の三相短絡制御を実行するようにしてもよい。この場合にも、モータジェネレータMG2に関するパラメータに加えて、モータジェネレータMG1やエンジンENGに関するパラメータを考慮すれば、好適なタイミングで三相短絡制御を実行できる。
以上説明したように、第4実施形態では、上述した第1から第3実施形態と同様に、不適切なタイミングで三相短絡制御が行われてしまうことを防止できる。従って、トルク抜け感の発生を防止しつつ好適な停止制御を実行可能である。
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う車両制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
1、2 車両
13 インバータ
14 回転角センサ
15 駆動軸
17a MG−ECU
17b PM−ECU
171 インバータ制御部
172 停止判定部
19 漏電検出器
MG1、MG2 モータジェネレータ
ENG エンジン
Q1〜Q6 スイッチング素子
Ne2 回転数
BK ブレーキ踏力値
13 インバータ
14 回転角センサ
15 駆動軸
17a MG−ECU
17b PM−ECU
171 インバータ制御部
172 停止判定部
19 漏電検出器
MG1、MG2 モータジェネレータ
ENG エンジン
Q1〜Q6 スイッチング素子
Ne2 回転数
BK ブレーキ踏力値
Claims (3)
- 車両の駆動軸の回転数に同期した回転数で駆動する三相交流電動機と、直列に接続された第1スイッチング素子及び第2スイッチング素子を前記三相交流電動機の三相の夫々に備え、前記三相交流電動機に供給される電力を直流から交流に変換する電力変換器とを備える車両を制御する車両制御装置であって、
前記三相交流電動機の動作を制御するための指令を出力する上位制御手段と、
前記上位制御手段から出力される指令に応じて前記電力変換器の状態を制御することで、前記三相交流電動機の動作を制御する下位制御手段と
を備え、
前記上位制御手段は、
前記三相交流電動機の回転数が所定の閾値以下であるか否か及び前記車両を停止させることが可能な停止動作が行われているか否かを判定する第1判定手段と、
前記三相交流電動機の回転数が前記所定の閾値以下であり且つ前記停止動作が行われていると前記第1判定手段が判定している場合に、前記車両が停止していると判定する第2判定手段と、
前記車両が停止していると前記第2判定手段が判定している場合に、前記電力変換器の状態を、前記第1スイッチング素子及び前記第2スイッチング素子の一方の全てがオフになると共に前記第1スイッチング素子及び前記第2スイッチング素子の他方の少なくとも一つがオンになる特定状態とするための特定制御指令を、前記下位制御手段に出力する指令手段と
を有しており、
前記下位制御手段は、前記特定制御指令を受けてから所定期間経過後に、前記電力変換器が前記特定状態となるように制御する
ことを特徴とする車両制御装置。 - 前記下位制御手段は、前記特定制御指令を受けてから前記三相交流電動機のトルクがゼロとなるように制御した後に、前記電力変換器が前記特定状態となるように制御することを特徴とする請求項1に記載の車両制御装置。
- 前記下位制御手段は、前記上位制御手段からの指令とは独立して、前記電動機のトルクを加算する加算制御を実行する加算制御手段を有しており、
前記加算制御手段は、前記特定制御指令を受けた場合、前記電力変換器が前記特定状態となるように制御するまで前記加算制御を中止する
ことを特徴とする請求項2に記載の車両制御装置。
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