JP2017100661A - 電動車両の制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】インバータの故障により走行用モータの駆動を中止した場合に、無駄な電力消費を抑制した上で、走行用モータの誘起電圧に起因するバッテリの過充電を確実に防止できる電動車両の制御装置を提供する。
【解決手段】フロントモータ用インバータ16aの故障が判定されたとき(ステップS2がYes)、車速Vが充電判定値V0(走行用バッテリ15の端子間電圧の最低値と等しい誘起電圧をフロントモータ2が発生するときの車速Vに相当)以下の場合には(ステップS6がNo)、走行用バッテリ15が充電される可能性がないと見なしてモータジェネレータ10の発電を中止し(ステップS8)、車速Vが充電判定値V0を超えてフロントモータ2に発生した誘起電圧により走行用バッテリ15が充電される可能性がある場合には(ステップS6がYes)、モータジェネレータ10を力行制御して誘起電圧に起因する余剰電力を消費させる(ステップS10)。
【選択図】図3
【解決手段】フロントモータ用インバータ16aの故障が判定されたとき(ステップS2がYes)、車速Vが充電判定値V0(走行用バッテリ15の端子間電圧の最低値と等しい誘起電圧をフロントモータ2が発生するときの車速Vに相当)以下の場合には(ステップS6がNo)、走行用バッテリ15が充電される可能性がないと見なしてモータジェネレータ10の発電を中止し(ステップS8)、車速Vが充電判定値V0を超えてフロントモータ2に発生した誘起電圧により走行用バッテリ15が充電される可能性がある場合には(ステップS6がYes)、モータジェネレータ10を力行制御して誘起電圧に起因する余剰電力を消費させる(ステップS10)。
【選択図】図3
Description
本発明は、電気自動車やハイブリッド車両(以下、電動車両と総称する)の制御装置に係り、詳しくは走行用モータを駆動するインバータの故障時に、駆動を中止した走行用モータが発生する誘起電圧に起因する走行用バッテリの過充電を防止する制御装置に関する。
この種の電動車両では、高電圧の走行用バッテリからの直流電力をインバータのスイッチング制御により交流電力に変換して走行用モータを駆動制御しており、インバータがスイッチング制御不能となる故障が発生した場合には、走行用モータの駆動を中止して他の走行用モータ或いはエンジンの駆動による走行モードに切り換えている。しかしながら、駆動を中止した走行用モータが駆動輪に直結されている構造の電動車両では、走行用モータが駆動輪から逆駆動されて誘起電圧を発生して走行用バッテリが充電され、この現象が継続すると走行用バッテリの過充電を引き起こしてしまう。
そこで、走行用バッテリとインバータとの間のコンタクタを開放して誘起電圧に起因する余剰電力を遮断する対策も考えられるが、走行用バッテリからはDC−DCコンバータを介して補機用バッテリに電力が供給されているため、コンタクタの遮断と共に補機用バッテリへの電力供給が中断されるという不具合が生じてしまう。
このような不具合への対策として、例えば特許文献1には、エンジンに連結された第1モータジェネレータと、駆動源としての第2モータジェネレータとを備えたハイブリッド車両に関する技術が開示されている。何れか一方のモータジェネレータを駆動するインバータの故障発生時には、故障側のモータジェネレータの駆動を中止すると共に、他方の正常側のモータジェネレータのd軸電流を増大させることで無効電力を増大させ、これにより故障側のモータジェネレータの誘起電圧に起因する余剰電力を消費してバッテリの過充電を防止している。
このような不具合への対策として、例えば特許文献1には、エンジンに連結された第1モータジェネレータと、駆動源としての第2モータジェネレータとを備えたハイブリッド車両に関する技術が開示されている。何れか一方のモータジェネレータを駆動するインバータの故障発生時には、故障側のモータジェネレータの駆動を中止すると共に、他方の正常側のモータジェネレータのd軸電流を増大させることで無効電力を増大させ、これにより故障側のモータジェネレータの誘起電圧に起因する余剰電力を消費してバッテリの過充電を防止している。
しかしながら、たとえインバータの故障によりモータジェネレータが誘起電圧を発生していたとしても、車両の走行状態によっては走行用バッテリが過充電される虞がない場合もあり得る。特許文献1の技術では、このような状況でもモータジェネレータのd軸電流を増大して無駄に電力消費してしまうことから、今一つ改良の余地があった。
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、インバータの故障により走行用モータの駆動を中止した場合に、無駄な電力消費を抑制した上で、走行用モータの誘起電圧に起因するバッテリの過充電を確実に防止することができる電動車両の制御装置を提供することにある。
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、インバータの故障により走行用モータの駆動を中止した場合に、無駄な電力消費を抑制した上で、走行用モータの誘起電圧に起因するバッテリの過充電を確実に防止することができる電動車両の制御装置を提供することにある。
上記の目的を達成するため、本発明の電動車両の制御装置は、車両の駆動輪に直結されると共に、インバータを介して走行用バッテリに接続され、該インバータにより前記走行用バッテリの直流電力から変換された交流電力を供給されて前記駆動輪を駆動する走行用の第1のモータと、前記インバータの故障を監視し、故障判定時には前記第1のモータを作動停止させる故障判定手段と、前記走行用バッテリに接続され、少なくとも力行制御により電力を消費可能な第2のモータと、前記故障判定手段による前記インバータの故障判定に基づき前記第1のモータが作動停止したとき、前記駆動輪から逆駆動される前記第1のモータの回転速度が、前記走行用バッテリの端子間電圧と略等しい誘起電圧を発生させるときの回転速度として設定された充電判定値を超える場合に、前記第2のモータを力行制御して前記誘起電圧に起因する余剰電力を消費させる過充電防止手段とを備えたことを特徴とする(請求項1)。
このように構成した電動車両の制御装置によれば、インバータの故障時において、第1のモータの回転速度が充電判定値を超えて第1のモータに発生した誘起電圧により走行用バッテリが充電される可能性がある場合に限って、第2のモータの力行制御により余剰電力を消費させて走行用バッテリの過充電を防止している。従って、たとえフロントモータが誘起電圧を発生していたとしても、第1のモータの回転速度が充電判定値以下で走行用バッテリが充電される可能性がない場合には、第2のモータを力行制御することはない。よって、無駄な電力消費を抑制した上で、走行用モータの誘起電圧に起因するバッテリの過充電を防止可能となる。
その他の態様として、前記過充電防止手段は、充電率に応じて変動する前記走行用バッテリの端子間電圧の最低値と略等しい誘起電圧を発生させるときの前記第1のモータの回転速度として予め設定された前記充電判定値を記憶し、該充電判定値と前記第1のモータの回転速度との比較に基づき前記第2のモータの力行制御を実行することが好ましい(請求項2)。
このように構成した電動車両の制御装置によれば、走行用バッテリの端子間電圧の最低値と略等しい誘起電圧を発生させるときの第1のモータの回転速度である充電判定値に基づき、第2のモータの力行制御を的確に実行可能となる。
その他の態様として、前記走行用バッテリの端子間電圧を検出する電圧検出手段を備え、前記過充電防止手段は、予め記憶したマップに基づき、前記電圧検出手段により検出された端子間電圧と略等しい誘起電圧を発生させるときの前記第1のモータの回転速度として前記充電判定値を設定し、該充電判定値と前記第1のモータの回転速度との比較に基づき前記第2のモータの力行制御を実行することが好ましい(請求項3)。
その他の態様として、前記走行用バッテリの端子間電圧を検出する電圧検出手段を備え、前記過充電防止手段は、予め記憶したマップに基づき、前記電圧検出手段により検出された端子間電圧と略等しい誘起電圧を発生させるときの前記第1のモータの回転速度として前記充電判定値を設定し、該充電判定値と前記第1のモータの回転速度との比較に基づき前記第2のモータの力行制御を実行することが好ましい(請求項3)。
このように構成した電動車両の制御装置によれば、その時々の走行用バッテリの端子間電圧に基づき充電判定値を設定することから、誘起電圧に起因して走行用バッテリが充電されるか否かが正確に判定され、その判定結果に基づき第2のモータの力行制御を的確に実行可能となる。
その他の態様として、前記車両は、前記第2のモータとして、エンジンの駆動により発電するモータジェネレータを備え、前記過充電防止手段は、前記故障判定手段による前記インバータの故障判定に基づき前記第1のモータが作動停止したとき、前記第1のモータの回転速度が前記充電判定値を超える場合には前記モータジェネレータを力行制御し、前記第1のモータの回転速度が前記充電判定値以下である場合には前記モータジェネレータの発電を中止することが好ましい(請求項4)。
その他の態様として、前記車両は、前記第2のモータとして、エンジンの駆動により発電するモータジェネレータを備え、前記過充電防止手段は、前記故障判定手段による前記インバータの故障判定に基づき前記第1のモータが作動停止したとき、前記第1のモータの回転速度が前記充電判定値を超える場合には前記モータジェネレータを力行制御し、前記第1のモータの回転速度が前記充電判定値以下である場合には前記モータジェネレータの発電を中止することが好ましい(請求項4)。
このように構成した電動車両の制御装置によれば、第1のモータの回転速度が充電判定値以下の場合には、第1のモータが発生する誘起電圧が走行用バッテリの端子間電圧以下であるため充電されないはずであるが、誘起電圧は発生し続けているため何らかの要因で端子間電圧が変動して走行用バッテリが充電される事態が起こり得る。このとき、モータジェネレータの発電電力の一部が走行用バッテリに充電されている状況もあるため、その発電中止により走行用バッテリへの充電電力が減少して過充電を一層確実に防止可能となる。
その他の態様として、前記車両は、前記第2のモータとして、エンジンの駆動により発電するモータジェネレータと、前記第1のモータとは別に駆動輪を駆動する走行用のモータとを備え、前記過充電防止手段は、前記第1のモータの回転速度が前記充電判定値を超える場合に、前記走行用のモータに優先して前記モータジェネレータを力行制御することが好ましい(請求項5)。
このように構成した電動車両の制御装置によれば、走行用のモータに優先してモータジェネレータを力行制御しているため、走行用のモータは通常通りの目標トルクで駆動され、車両走行上の不具合が未然に防止される。
その他の態様として、前記過充電防止手段は、前記第1のモータの回転速度が前記充電判定値を超え、且つ前記走行用バッテリの充電率が制御範囲の上限に達した場合に前記第2のモータを力行制御することが好ましい(請求項6)。
その他の態様として、前記過充電防止手段は、前記第1のモータの回転速度が前記充電判定値を超え、且つ前記走行用バッテリの充電率が制御範囲の上限に達した場合に前記第2のモータを力行制御することが好ましい(請求項6)。
このように構成した電動車両の制御装置によれば、誘起電圧による余剰電力を走行用バッテリの充電率の増加のために有効利用可能となる。
その他の態様として、前記過充電防止手段は、前記第1のモータの回転速度と前記充電判定値との偏差が大であるほど、前記第2のモータの力行制御の目標トルクを増加させることが好ましい(請求項7)。
その他の態様として、前記過充電防止手段は、前記第1のモータの回転速度と前記充電判定値との偏差が大であるほど、前記第2のモータの力行制御の目標トルクを増加させることが好ましい(請求項7)。
このように構成した電動車両の制御装置によれば、走行用バッテリへの余剰電力の充電を一層確実に防止可能となる。
本発明によれば、インバータの故障により走行用モータの駆動を中止した場合に、無駄な電力消費を抑制した上で、走行用モータの誘起電圧に起因するバッテリの過充電を確実に防止することができる。
以下、本発明をプラグインハイブリッド車両(以下、車両1という)の制御装置に具体化した一実施形態を説明する。
図1は本実施形態の制御装置が適用されたプラグインハイブリッド車両を示す全体構成図である。
本実施形態の車両1は、フロントモータ2(第1のモータ)の出力またはフロントモータ2及びエンジン3の出力により前輪4(駆動輪)を駆動し、リヤモータ5(第2のモータ)の出力により後輪6(駆動輪)を駆動するように構成された4輪駆動車である。
図1は本実施形態の制御装置が適用されたプラグインハイブリッド車両を示す全体構成図である。
本実施形態の車両1は、フロントモータ2(第1のモータ)の出力またはフロントモータ2及びエンジン3の出力により前輪4(駆動輪)を駆動し、リヤモータ5(第2のモータ)の出力により後輪6(駆動輪)を駆動するように構成された4輪駆動車である。
エンジン3の出力軸は減速機7を介して前輪4の駆動軸8と連結され、減速機7には内部の動力伝達を断接可能なクラッチ9が内蔵されている。クラッチ9の接続時にはエンジン3の駆動力が減速機7及び駆動軸8を経て前輪4に伝達され、クラッチ9の切断時には前輪4側からエンジン3が切り離されて単独で運転可能となる。
減速機7のクラッチ9より動力伝達方向の下流側(前輪4側)にはフロントモータ2が連結され、その駆動力が減速機7から駆動軸8を経て前輪4に伝達されるようになっている。また、減速機7のクラッチ9より動力伝達方向の上流側(反前輪4側)にはモータジェネレータ10(第2のモータ)が連結され、クラッチ9の切断時において、モータジェネレータ10はエンジン3の駆動により発電したり、或いはエンジン3を始動するスタータモータとして機能したりする。また、リヤモータ5は減速機11を介して後輪6の駆動軸12と連結され、その駆動力が減速機11から駆動軸12を経て後輪6に伝達されるようになっている。
減速機7のクラッチ9より動力伝達方向の下流側(前輪4側)にはフロントモータ2が連結され、その駆動力が減速機7から駆動軸8を経て前輪4に伝達されるようになっている。また、減速機7のクラッチ9より動力伝達方向の上流側(反前輪4側)にはモータジェネレータ10(第2のモータ)が連結され、クラッチ9の切断時において、モータジェネレータ10はエンジン3の駆動により発電したり、或いはエンジン3を始動するスタータモータとして機能したりする。また、リヤモータ5は減速機11を介して後輪6の駆動軸12と連結され、その駆動力が減速機11から駆動軸12を経て後輪6に伝達されるようになっている。
エンジン3には、入出力装置、記憶装置(ROM、RAM、不揮発性RAM等)、中央演算処理装置(CPU)等から構成されたエンジンコントローラ14が接続され、このエンジンコントローラ14によりエンジン3のスロットル開度、燃料噴射量、点火時期等が制御されてエンジン3が運転される。
フロントモータ2、リヤモータ5及びモータジェネレータ10は、U相、V相、W相の各コイルを備えた三相交流電動機であり、それらの電源として走行用バッテリ15が備えられている。走行用バッテリ15はリチウムイオン電池等の二次電池から構成され、その充電率(State Of Charge、以下、SOC)の算出や温度TBATの検出を行うバッテリモニタリングユニット15aを内蔵している。
フロントモータ2、リヤモータ5及びモータジェネレータ10は、U相、V相、W相の各コイルを備えた三相交流電動機であり、それらの電源として走行用バッテリ15が備えられている。走行用バッテリ15はリチウムイオン電池等の二次電池から構成され、その充電率(State Of Charge、以下、SOC)の算出や温度TBATの検出を行うバッテリモニタリングユニット15aを内蔵している。
フロントモータ2及びモータジェネレータ10はフロントコントローラ16を介して走行用バッテリ15に接続され、フロントコントローラ16にはフロントモータ用インバータ16a及びモータジェネレータ用インバータ16bが備えられている。走行用バッテリ15の直流電力は、フロントモータ用インバータ16a及びモータジェネレータ用インバータ16bにより三相交流電力に変換されてフロントモータ2やモータジェネレータ10に供給される。また、フロントモータ2による回生電力やモータジェネレータ10による発電電力は、フロントモータ用インバータ16a及びモータジェネレータ用インバータ16bにより直流電力に変換されて走行用バッテリ15に充電される。
同様に、リヤモータ5はリヤコントローラ17を介して走行用バッテリ15に接続され、リヤコントローラ17にはリヤモータ用インバータ17aが備えられている。走行用バッテリ15の直流電力は、リヤモータ用インバータ17aにより三相交流電力に変換されてリヤモータ5に供給され、リヤモータ5による回生電力は、リヤモータ用インバータ17aにより直流電力に変換されて走行用バッテリ15に充電される。
また、車両1には、走行用バッテリ15を外部電源によって充電する充電機13が備えられている。
ハイブリッドコントローラ18は、車両1の総合的な制御を行うための制御装置であり、入出力装置、記憶装置(ROM、RAM、不揮発性RAM等)、中央演算処理装置(CPU)等から構成されている。このハイブリッドコントローラ18により、エンジン3、フロントモータ2、モータジェネレータ10、リヤモータ5の各運転状態、及び減速機7のクラッチ9の断接状態等が制御される。そのために、ハイブリッドコントローラ18の入力側には、走行用バッテリ15のバッテリモニタリングユニット15a、フロントコントローラ16、リヤコントローラ17、エンジンコントローラ14、アクセル開度θaccを検出するアクセル開度センサ19、及び車速Vを検出する車速センサ20が接続されており、これらの機器からの検出及び作動情報が入力される。
ハイブリッドコントローラ18は、車両1の総合的な制御を行うための制御装置であり、入出力装置、記憶装置(ROM、RAM、不揮発性RAM等)、中央演算処理装置(CPU)等から構成されている。このハイブリッドコントローラ18により、エンジン3、フロントモータ2、モータジェネレータ10、リヤモータ5の各運転状態、及び減速機7のクラッチ9の断接状態等が制御される。そのために、ハイブリッドコントローラ18の入力側には、走行用バッテリ15のバッテリモニタリングユニット15a、フロントコントローラ16、リヤコントローラ17、エンジンコントローラ14、アクセル開度θaccを検出するアクセル開度センサ19、及び車速Vを検出する車速センサ20が接続されており、これらの機器からの検出及び作動情報が入力される。
また、ハイブリッドコントローラ18の出力側には、フロントコントローラ16、リヤコントローラ17、減速機7のクラッチ9、及びエンジンコントローラ14が接続されている。
そして、ハイブリッドコントローラ18は、アクセル開度センサ19等の上記各種検出量及び作動情報に基づき、車両1の走行モードをEVモード、シリーズモード、パラレルモードの間で切り換える。例えば、高速領域のようにエンジン3の効率が高い領域では、走行モードをパラレルモードとする。また、中低速領域では、走行用バッテリ15の充電率SOC等に基づきEVモードとシリーズモードとの間で切り換える。
そして、ハイブリッドコントローラ18は、アクセル開度センサ19等の上記各種検出量及び作動情報に基づき、車両1の走行モードをEVモード、シリーズモード、パラレルモードの間で切り換える。例えば、高速領域のようにエンジン3の効率が高い領域では、走行モードをパラレルモードとする。また、中低速領域では、走行用バッテリ15の充電率SOC等に基づきEVモードとシリーズモードとの間で切り換える。
EVモードでは、減速機7のクラッチ9を切断すると共にエンジン3を停止し、走行用バッテリ15からの電力によりフロントモータ2やリヤモータ5を駆動して車両1を走行させる。
シリーズモードでは、減速機7のクラッチ9を切断した上で、エンジン3を運転してモータジェネレータ10を駆動し、その発電電力及び走行用バッテリ15からの電力によりフロントモータ2やリヤモータ5を駆動して車両1を走行させると共に、余剰電力を走行用バッテリ15に充電する。
シリーズモードでは、減速機7のクラッチ9を切断した上で、エンジン3を運転してモータジェネレータ10を駆動し、その発電電力及び走行用バッテリ15からの電力によりフロントモータ2やリヤモータ5を駆動して車両1を走行させると共に、余剰電力を走行用バッテリ15に充電する。
パラレルモードでは、減速機7のクラッチ9を接続した上で、エンジン3を運転して駆動力を減速機7から前輪4に伝達すると共に、駆動力の一部でモータジェネレータ10を駆動し、その発電電力及び走行用バッテリ15からの電力によりフロントモータ2やリヤモータ5を駆動して車両1を走行させる。
また、ハイブリッドコントローラ18は、上記各種検出量及び作動情報に基づき車両1の走行に必要な総要求出力を算出し、その総要求出力を、EVモード及びシリーズモードではフロントモータ2側とリヤモータ5側とに配分し、パラレルモードではフロントモータ2側とエンジン3側とリヤモータ5側とに配分する。そして、それぞれに配分した要求出力、及びフロントモータ2から前輪4までの減速機7のギヤ比、エンジン3から前輪4までの減速機7のギヤ比、リヤモータ5から後輪6までの減速機11のギヤ比に基づき、フロントモータ2、エンジン3、リヤモータ5のそれぞれの目標トルクを設定し、各目標トルクを達成するようにフロントコントローラ16、リヤコントローラ17及びエンジンコントローラ14に指令信号を出力する。
また、ハイブリッドコントローラ18は、上記各種検出量及び作動情報に基づき車両1の走行に必要な総要求出力を算出し、その総要求出力を、EVモード及びシリーズモードではフロントモータ2側とリヤモータ5側とに配分し、パラレルモードではフロントモータ2側とエンジン3側とリヤモータ5側とに配分する。そして、それぞれに配分した要求出力、及びフロントモータ2から前輪4までの減速機7のギヤ比、エンジン3から前輪4までの減速機7のギヤ比、リヤモータ5から後輪6までの減速機11のギヤ比に基づき、フロントモータ2、エンジン3、リヤモータ5のそれぞれの目標トルクを設定し、各目標トルクを達成するようにフロントコントローラ16、リヤコントローラ17及びエンジンコントローラ14に指令信号を出力する。
フロントコントローラ16及びリヤコントローラ17ではハイブリッドコントローラ18からの指令信号に基づき、目標トルクを達成するためにフロントモータ2及びリヤモータ5の各相のコイルに流すべき目標電流値を算出する。そして、後述するように目標電流値に基づきフロントモータ用インバータ16a及びリヤモータ用インバータ17aをスイッチング制御して各コイルの電流値を目標電流値に制御し、これによりそれぞれの目標トルクを達成する。尚、モータジェネレータ10の発電時も同様であり、負側の目標トルクから求めた目標発電量に基づきモータジェネレータ用インバータ16bをスイッチング制御し、これにより目標発電量を達成する。
エンジンコントローラ14ではハイブリッドコントローラ18からの指令信号に基づき、目標トルクの達成に要求されるスロットル開度、燃料噴射量、点火時期等の目標値を算出し、それらの目標値に基づく制御により目標トルクを達成する。
一方、フロントコントローラ16はフロントモータ用インバータ16a及びモータジェネレータ用インバータ16bの故障を監視し、リヤコントローラ17はリヤモータ用インバータ17aの故障を監視している。例えばフロントモータ用インバータ16aに関しては、フロントモータ2のコイルに流れる実電流値と目標電流値との偏差が所定値以上となって目標電流値が達成されない状況に陥った場合に、フロントモータ用インバータ16aの故障判定を下す(故障判定手段)。モータジェネレータ用インバータ16b及びリヤモータ用インバータ17aについても同様である。
一方、フロントコントローラ16はフロントモータ用インバータ16a及びモータジェネレータ用インバータ16bの故障を監視し、リヤコントローラ17はリヤモータ用インバータ17aの故障を監視している。例えばフロントモータ用インバータ16aに関しては、フロントモータ2のコイルに流れる実電流値と目標電流値との偏差が所定値以上となって目標電流値が達成されない状況に陥った場合に、フロントモータ用インバータ16aの故障判定を下す(故障判定手段)。モータジェネレータ用インバータ16b及びリヤモータ用インバータ17aについても同様である。
何れかのインバータ16a,16b,17aの故障判定を下した場合、コントローラ16,17は故障情報をハイブリッドコントローラ18に出力すると共に、故障判定したインバータ16a,16b,17aの制御を中止するため、そのインバータにより駆動されていたモータ2,5やモータジェネレータ10は作動停止する。しかし、本実施形態の車両1では、フロントモータ2が減速機7を介して前輪4に直結(クラッチ切断等で動力伝達を遮断不能な構造を意味する)され、リヤモータ5が減速機7を介して後輪6に直結されていることから、何れのモータ2,5も前輪4や後輪6からの逆駆動により誘起電圧を発生して走行用バッテリ15の過充電を引き起こす。その対策として提案されている特許文献1の技術では、インバータの故障時に余剰電力の消費のために無条件でモータジェネレータのd軸電流を増大しているため、無駄な電力消費を生じてしまう。
このような問題を鑑みて本発明者は、モータ2,5に発生した誘起電圧に起因するバッテリの充電状況に着目した。即ち、誘起電圧により走行用バッテリ15が充電されるには、誘起電圧が走行用バッテリ15の端子間電圧を超える必要があり、誘起電圧が発生していたとしても端子間電圧以下の場合には走行用バッテリ15は充電されず、上記した余剰電力を消費する対処は必要ない。そして、モータ2,5に発生する誘起電圧はモータ回転速度と相関することから、走行用バッテリ15の端子間電圧を超えた誘起電圧を生じるモータ回転速度に達した場合に限って、余剰電力を消費する対処を実行すればよい。
以上の観点の下に本実施形態では、インバータ16a,17aの故障によりモータ2,5に誘起電圧が発生した場合を想定して、走行用バッテリ15の過充電防止のための過充電防止制御を実行している。その制御内容は、フロントモータ用インバータ16aの故障についてもリヤモータ用インバータ17aの故障についても同様であるため、代表として、フロントモータ用インバータ16aの故障によりフロントモータ2に誘起電圧が発生した場合を想定した過充電防止制御を第1実施形態として説明する。当然ながら、リヤモータ用インバータ17aの故障に対しても、以下の説明と同様の対策を実施すればよい。
[第1実施形態]
まず、図2に基づき前輪4側のインバータ16a,16bに係る回路構成について説明する。
[第1実施形態]
まず、図2に基づき前輪4側のインバータ16a,16bに係る回路構成について説明する。
走行用バッテリ15は、正極側電源線21及び負極側電源線22の間に直流電圧を発生させる一方、電源線21及びアース線22の間に発生した直流電圧により充電可能となっている。電源線21及びアース線22の間には平滑コンデンサ23が接続され、走行用バッテリ15と平滑コンデンサ23との間において正極側電源線21及びアース線22にはそれぞれコンタクタ24が介装されている。
フロントモータ用インバータ16aはU相回路25、V相回路26、W相回路27からなり、各相回路25〜27は正極側電源線21及びアース線22の間に並列に設けられている。各相回路25〜27は、それぞれ一対のスイッチング素子25s〜27sを直列接続し、各スイッチング素子25s〜27sにダイオード25d〜27dを逆並列に接続して構成されている。各相回路25〜27のスイッチング素子25s〜27s間の接続点はフロントモータ2のU相、V相、W相の一方端にそれぞれ接続され、U相、V相、W相の他方端は中性点に共通接続されている。
フロントコントローラ16には、フロントモータ2のU相及びV相の実電流値を検出する電流センサ28、及びフロントモータ2の回転角θを検出する回転角センサ29が接続されている。フロントコントローラ16は、ハイブリッドコントローラ18から指令された目標トルクからフロントモータ2の各相の目標電流値を算出し、その目標電流値と上記U相及びV相の実電流値(W相は各実電流値より算出)や回転角θとに基づき、フロントモータ用インバータ16aの各相回路のスイッチング素子25s〜27sをスイッチング制御する。
これにより走行用バッテリ15の直流電力が三相交流電力に変換されてフロントモータ2の各相に供給され、目標トルクを達成するようにフロントモータ2が力行制御される。或いは、フロントモータ2が回生制御されることにより、各相に発生した三相交流電力が直流電力に変換されて走行用バッテリ15に充電される。
また、上記したフロントモータ2の故障判定には、電流センサ28により検出(或いは算出)された各相の実電流値が用いられ、フロントコントローラ16は各相の実電流値とスイッチング制御のために算出した各相の目標電流値との偏差に基づき、フロントモータ用インバータ16aの故障の有無を判定する。
また、上記したフロントモータ2の故障判定には、電流センサ28により検出(或いは算出)された各相の実電流値が用いられ、フロントコントローラ16は各相の実電流値とスイッチング制御のために算出した各相の目標電流値との偏差に基づき、フロントモータ用インバータ16aの故障の有無を判定する。
一方、モータジェネレータ用インバータ16bの構成及び作動状況については、以上のフロントモータ用インバータ16aと同様であるため、同一の部材番号を付して重複する説明は省略する。上記のようにモータジェネレータ用インバータ16bは、エンジン駆動よる発電やスタータモータ機能を奏し、加えて本実施形態では、故障したフロントモータ2の誘起電圧による余剰電力を消費するための力行制御にも利用される。
また、正極側電源線21及びアース線22の間には、DC−DCコンバータ30を介して補機用バッテリ31が接続されている。走行用バッテリ15の直流電力がDC−DCコンバータ30により所定電圧に降圧されて補機用バッテリ31に充電され、補機用バッテリ31から車両1に搭載された各種補機類、例えば灯火類やエアコンディショナ等に供給されるようになっている。
次に、以上のフロントモータ用インバータ16aが故障した場合にハイブリッドコントローラ18により実行される過充電防止制御について説明する。ここで、フロントモータ用インバータ16aの故障中においてもコンタクタ24は閉成状態に保たれ、DC−DCコンバータ30を介した補機用バッテリ31への電力供給が続けられている。
図3はハイブリッドコントローラ18が実行する過充電防止ルーチンを示すフローチャートである。
図3はハイブリッドコントローラ18が実行する過充電防止ルーチンを示すフローチャートである。
まず、ステップS2でフロントコントローラ16からフロントモータ用インバータ16aの故障情報が入力されているか否かを判定し、判定がNo(否定)でフロントモータ用インバータ16aが故障していない場合にはステップS4に移行し、フロントコントローラ16にモータジェネレータ10を通常制御させた後、一旦ルーチンを終了する。従って、モータジェネレータ10はエンジン3の駆動により発電したり、エンジン始動時にはスタータモータとして機能したりする。
また、ステップS2の判定がYes(肯定)のときにはステップS6に移行し、車速Vが充電判定値V0を超えているか否かを判定する。フロントモータ用インバータ16aの故障を受けてフロントコントローラ16によりフロントモータ2の駆動が中止されているため、車両1は、例えばエンジン3及びリヤモータ5の駆動による変則的な走行に切り換えられている。
このときのフロントモータ2は前輪4からの逆駆動により誘起電圧を発生し、誘起電圧はフロントモータ2の回転速度と共に増減する。モータ仕様等から予めフロントモータ2の回転速度と誘起電圧との関係は判明しており、減速機7のギヤ比やタイヤ半径等に基づきフロントモータ2の回転速度を車速Vに換算することもできる、また、SOCに応じて変動する走行用バッテリ15の端子間電圧の最低値(SOC制御範囲の下限に相当)も判明している。上記した充電判定値V0は、走行用バッテリ15の端子間電圧の最低値と等しい誘起電圧をフロントモータ2が発生するときの車速Vとして設定され、予めハイブリッドコントローラ18に記憶されている。
従って、現在の車速Vが充電判定値V0以下の場合には、たとえフロントモータ2が誘起電圧を発生していたとしても端子間電圧以下であることから走行用バッテリ15は充電されず、車速Vが充電判定値V0を超える場合には、誘起電圧が端子間電圧を超えることにより走行用バッテリ15が充電される可能性があると見なせる。ステップS6の判定がNoのときにはステップS8に移行し、フロントコントローラ16にモータジェネレータ10の発電を中止(目標トルク=0)させてルーチンを終了する。
また、ステップS6でYesの判定を下したときにはステップS10に移行し、モータジェネレータ10に対して正側の目標トルクを設定し、その目標トルクに基づきフロントコントローラ16にモータジェネレータ10を力行制御させた後にルーチンを終了する(過充電防止手段)。モータジェネレータ10の駆動力は減速機7及び接続中のクラッチ9を介して前輪4に伝達されて車両1の走行に寄与し、この力行制御により電力が消費される。このときの走行用バッテリ15は端子間電圧を超えた誘起電圧によって充電されているが、この余剰電力がモータジェネレータ10での電力消費により相殺される。
なお、このときにはクラッチ9を切断してモータジェネレータ10によりエンジン3をモータリングさせることで電力消費を促してもよい。
以上のように本実施形態のプラグインハイブリッド車両の制御装置では、フロントモータ用インバータ16aの故障時において、車速Vが充電判定値V0を超えてフロントモータ2に発生した誘起電圧により走行用バッテリ15が充電される可能性がある場合に限って、モータジェネレータ10の力行制御により余剰電力を消費させて走行用バッテリ15の過充電を防止している。従って、たとえフロントモータ2が誘起電圧を発生していたとしても、車速Vが充電判定値V0以下で走行用バッテリ15が充電される可能性がない場合には、モータジェネレータ10を力行制御しないことから無用な電力消費を抑制できる。
以上のように本実施形態のプラグインハイブリッド車両の制御装置では、フロントモータ用インバータ16aの故障時において、車速Vが充電判定値V0を超えてフロントモータ2に発生した誘起電圧により走行用バッテリ15が充電される可能性がある場合に限って、モータジェネレータ10の力行制御により余剰電力を消費させて走行用バッテリ15の過充電を防止している。従って、たとえフロントモータ2が誘起電圧を発生していたとしても、車速Vが充電判定値V0以下で走行用バッテリ15が充電される可能性がない場合には、モータジェネレータ10を力行制御しないことから無用な電力消費を抑制できる。
フロントモータ2の駆動を中止した後も、車両走行を継続するためにリヤモータ5を駆動する必要があり、そのための電力を要するが、このように走行用バッテリ15の過充電を防止した上で、無用な電力消費を抑制しているため、リヤモータ5の駆動電力を確保することができる。
加えて、無用な電力消費の抑制は走行用バッテリ15のSOCの温存にも繋がる。ディーラー等で修理するまでの走行中において走行用バッテリ15のSOCの低下が抑制され、その分だけモータジェネレータ10の発電量、ひいてはそれを駆動するエンジン3の燃料消費を低減でき、実質的な燃費向上に貢献する。
加えて、無用な電力消費の抑制は走行用バッテリ15のSOCの温存にも繋がる。ディーラー等で修理するまでの走行中において走行用バッテリ15のSOCの低下が抑制され、その分だけモータジェネレータ10の発電量、ひいてはそれを駆動するエンジン3の燃料消費を低減でき、実質的な燃費向上に貢献する。
一方、車速Vが充電判定値V0以下である場合には、モータジェネレータ10の発電を中止している(図3のステップS8)。このときにはフロントモータ2が発生する誘起電圧が走行用バッテリ15の端子間電圧以下であるため充電されないはずであるが、誘起電圧は発生し続けているため何らかの要因で端子間電圧が変動して走行用バッテリ15が充電される事態が起こり得る。そして、このときモータジェネレータ10の発電電力の一部が走行用バッテリ15に充電されている状況もあるため、その発電中止により走行用バッテリ15への充電電力が減少して過充電を一層確実に防止することができる。
但し、ステップS8の処理はこれに限るものはなく、例えばステップS8に代えてステップS4に移行し、モータジェネレータ10を通常制御するようにしてもよい。
ところで、モータジェネレータ10を力行制御する代わりにリヤモータ5を力行制御しても、誘起電圧に起因する余剰電力を消費することは可能である。しかし、上記のように本実施形態では、リヤモータ5に優先してモータジェネレータ10を力行制御している。その理由は、元々このときのリヤモータ5は車両1の走行を継続するために力行制御されている場合が多いため、正側に設定された目標トルクを余剰電力の消費のためにさらに増加させる必要が生じ、例えば目標トルクがリヤモータ5の最大トルクを超えてしまう等、走行に支障が生じる可能性がある。発電用のモータジェネレータ10側を力行制御することにより、走行用のリヤモータ5は通常通りの目標トルクで駆動され、車両走行上の不具合を未然に防止することができる。
ところで、モータジェネレータ10を力行制御する代わりにリヤモータ5を力行制御しても、誘起電圧に起因する余剰電力を消費することは可能である。しかし、上記のように本実施形態では、リヤモータ5に優先してモータジェネレータ10を力行制御している。その理由は、元々このときのリヤモータ5は車両1の走行を継続するために力行制御されている場合が多いため、正側に設定された目標トルクを余剰電力の消費のためにさらに増加させる必要が生じ、例えば目標トルクがリヤモータ5の最大トルクを超えてしまう等、走行に支障が生じる可能性がある。発電用のモータジェネレータ10側を力行制御することにより、走行用のリヤモータ5は通常通りの目標トルクで駆動され、車両走行上の不具合を未然に防止することができる。
但し、このような走行上の不具合の可能性が低い場合には、モータジェネレータ10に代えてリヤモータ5を力行制御してもよい。また、モータジェネレータ10の力行制御だけでは余剰電力を消費しきれない場合には、加えて力行制御中のリヤモータ5の目標トルクを増加させて残りの余剰電力を消費するようにしてもよい。
[第2実施形態]
次に、本発明を別のプラグインハイブリッド車両1の制御装置に具体化した第2実施形態を説明する。
[第2実施形態]
次に、本発明を別のプラグインハイブリッド車両1の制御装置に具体化した第2実施形態を説明する。
第1実施形態との相違は、走行用バッテリ15の端子間電圧に応じて充電判定値V0を設定する点にあり、例えば図2に示す回路構成、図3に示す過充電防止制御の手順については第1実施形態と同様であるため、重複する説明は省略する。
図2に示すように、正極側電源線21及びアース線22の間には電圧センサ41(電圧検出手段)が接続されており、この電圧センサ41により検出された走行用バッテリ15の端子間電圧がハイブリッドコントローラ18に入力されるようになっている。
図2に示すように、正極側電源線21及びアース線22の間には電圧センサ41(電圧検出手段)が接続されており、この電圧センサ41により検出された走行用バッテリ15の端子間電圧がハイブリッドコントローラ18に入力されるようになっている。
ハイブリッドコントローラ18には、予め走行用バッテリ15の端子間電圧から充電判定値V0を導出するためのマップが記憶されている。このマップに基づき充電判定値V0は、現在の走行用バッテリ15の端子間電圧と等しい誘起電圧を発生させるときの車速Vとして設定される。即ち、端子間電圧が低いときには充電判定値V0が低車速側に設定され、端子間電圧が上昇するほど充電判定値V0は高車速側に設定される。これにより、現在の車速Vが端子間電圧から求めた充電判定値V0以下の場合には、たとえフロントモータ2が誘起電圧を発生していたとしても端子間電圧以下であることから走行用バッテリ15は充電されないと断定でき、車速Vが充電判定値V0を超える場合には、誘起電圧が端子間電圧を超えることにより走行用バッテリ15が充電されると断定できる。
以上のように本実施形態では、その時々の走行用バッテリ15の端子間電圧に基づき充電判定値V0を設定しているため、誘起電圧に起因して走行用バッテリ15が充電されるか否かをより正確に判定でき、その判定結果に基づきモータジェネレータ10の力行制御を一層的確に実行することができる(過充電防止手段)。よって、重複する説明はしないが、第1実施形態で述べた各種作用効果を一層確実に得ることができる。
以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、プラグインハイブリッド車両1の制御装置に具体化したが、対象となる電動車両はこれに限るものではなく、例えば通常のハイブリッド車両、或いは走行用動力源としてモータのみを備えた電気自動車等に適用してもよい。
また上記実施形態では、車速Vと充電判定値V0との比較に基づき走行用バッテリ15が充電されているか否かを判定したが、車速Vに代えてフロントモータ2の回転速度を用いてもよい。当然ながら、この場合には充電判定値V0も回転速度に相当する値として設定される。
また上記実施形態では、車速Vと充電判定値V0との比較に基づき走行用バッテリ15が充電されているか否かを判定したが、車速Vに代えてフロントモータ2の回転速度を用いてもよい。当然ながら、この場合には充電判定値V0も回転速度に相当する値として設定される。
また上記実施形態では、フロントモータ用インバータ16aの故障時において車速Vが充電判定値V0を超えたときにモータジェネレータ10を力行制御したが、これに限ることはなく別の要件を加えてもよい。
例えば、車速Vが充電判定値V0を超えたとしても走行用バッテリ15のSOCが制御範囲の上限に達していない場合には、図3に示すステップS10のモータジェネレータ10の力行制御に移行することなく、ステップS8の発電中止、或いはステップS4の発電を継続する。そして、車速Vが充電判定値V0を超え、且つ走行用バッテリ15のSOCが制御範囲の上限に達した時点で、モータジェネレータ10の力行制御を開始する。結果としてSOCが制御範囲の上限に達するまで誘起電圧による余剰電力が走行用バッテリ15に充電され続けるため余剰電力を有効利用でき、車両1の修理後には走行用バッテリ15が満充電の状態から走行を再開できるという効果が得られる。
例えば、車速Vが充電判定値V0を超えたとしても走行用バッテリ15のSOCが制御範囲の上限に達していない場合には、図3に示すステップS10のモータジェネレータ10の力行制御に移行することなく、ステップS8の発電中止、或いはステップS4の発電を継続する。そして、車速Vが充電判定値V0を超え、且つ走行用バッテリ15のSOCが制御範囲の上限に達した時点で、モータジェネレータ10の力行制御を開始する。結果としてSOCが制御範囲の上限に達するまで誘起電圧による余剰電力が走行用バッテリ15に充電され続けるため余剰電力を有効利用でき、車両1の修理後には走行用バッテリ15が満充電の状態から走行を再開できるという効果が得られる。
また上記実施形態では、図3のステップS10でのモータジェネレータ10の力行制御の内容について言及しなかったが、例えば車速Vと充電判定値V0との偏差(V>V0)が大であるほど(走行用バッテリ15の端子間電圧よりも誘起電圧が上回っているほど)、モータジェネレータ10の力行制御の目標トルクを増加させるようにしてもよい。これにより走行用バッテリ15への余剰電力の充電を一層確実に防止することができる。
1 車両
2 フロントモータ(第1のモータ)
3 エンジン
4 前輪(駆動輪)
5 リヤモータ(第2のモータ)
6 後輪(駆動輪)
10 モータジェネレータ(第2のモータ)
15 走行用バッテリ
16 フロントコントローラ(故障判定手段)
16a フロントモータ用インバータ
18 ハイブリッドコントローラ(過充電防止手段)
41 電圧センサ(電圧検出手段)
2 フロントモータ(第1のモータ)
3 エンジン
4 前輪(駆動輪)
5 リヤモータ(第2のモータ)
6 後輪(駆動輪)
10 モータジェネレータ(第2のモータ)
15 走行用バッテリ
16 フロントコントローラ(故障判定手段)
16a フロントモータ用インバータ
18 ハイブリッドコントローラ(過充電防止手段)
41 電圧センサ(電圧検出手段)
Claims (7)
- 車両の駆動輪に直結されると共に、インバータを介して走行用バッテリに接続され、該インバータにより前記走行用バッテリの直流電力から変換された交流電力を供給されて前記駆動輪を駆動する走行用の第1のモータと、
前記インバータの故障を監視し、故障判定時には前記第1のモータを作動停止させる故障判定手段と、
前記走行用バッテリに接続され、少なくとも力行制御により電力を消費可能な第2のモータと、
前記故障判定手段による前記インバータの故障判定に基づき前記第1のモータが作動停止したとき、前記駆動輪から逆駆動される前記第1のモータの回転速度が、前記走行用バッテリの端子間電圧と略等しい誘起電圧を発生させるときの回転速度として設定された充電判定値を超える場合に、前記第2のモータを力行制御して前記誘起電圧に起因する余剰電力を消費させる過充電防止手段と
を備えたことを特徴とする電動車両の制御装置。 - 前記過充電防止手段は、充電率に応じて変動する前記走行用バッテリの端子間電圧の最低値と略等しい誘起電圧を発生させるときの前記第1のモータの回転速度として予め設定された前記充電判定値を記憶し、該充電判定値と前記第1のモータの回転速度との比較に基づき前記第2のモータの力行制御を実行する
ことを特徴とする請求項1に記載の電動車両の制御装置。 - 前記走行用バッテリの端子間電圧を検出する電圧検出手段を備え、
前記過充電防止手段は、予め記憶したマップに基づき、前記電圧検出手段により検出された端子間電圧と略等しい誘起電圧を発生させるときの前記第1のモータの回転速度として前記充電判定値を設定し、該充電判定値と前記第1のモータの回転速度との比較に基づき前記第2のモータの力行制御を実行する
ことを特徴とする請求項1に記載の電動車両の制御装置。 - 前記車両は、前記第2のモータとして、エンジンの駆動により発電するモータジェネレータを備え、
前記過充電防止手段は、前記故障判定手段による前記インバータの故障判定に基づき前記第1のモータが作動停止したとき、前記第1のモータの回転速度が前記充電判定値を超える場合には前記モータジェネレータを力行制御し、前記第1のモータの回転速度が前記充電判定値以下である場合には前記モータジェネレータの発電を中止する
ことを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載の電動車両の制御装置。 - 前記車両は、前記第2のモータとして、エンジンの駆動により発電するモータジェネレータと、前記第1のモータとは別に駆動輪を駆動する走行用のモータとを備え、
前記過充電防止手段は、前記第1のモータの回転速度が前記充電判定値を超える場合に、前記走行用のモータに優先して前記モータジェネレータを力行制御する
ことを特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載の電動車両の制御装置。 - 前記過充電防止手段は、前記第1のモータの回転速度が前記充電判定値を超え、且つ前記走行用バッテリの充電率が制御範囲の上限に達した場合に前記第2のモータを力行制御する
ことを特徴とする請求項1乃至5の何れかに記載の電動車両の制御装置。 - 前記過充電防止手段は、前記第1のモータの回転速度と前記充電判定値との偏差が大であるほど、前記第2のモータの力行制御の目標トルクを増加させる
ことを特徴とする請求項1乃至6の何れかに記載の電動車両の制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015237605A JP2017100661A (ja) | 2015-12-04 | 2015-12-04 | 電動車両の制御装置 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2021079772A (ja) * | 2019-11-18 | 2021-05-27 | 日産自動車株式会社 | 車両の異常診断装置および異常診断方法 |
-
2015
- 2015-12-04 JP JP2015237605A patent/JP2017100661A/ja active Pending
Cited By (2)
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JP2021079772A (ja) * | 2019-11-18 | 2021-05-27 | 日産自動車株式会社 | 車両の異常診断装置および異常診断方法 |
JP7335139B2 (ja) | 2019-11-18 | 2023-08-29 | 日産自動車株式会社 | 車両の異常診断装置および異常診断方法 |
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