JP5310935B2 - ハイブリッド車両 - Google Patents

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Description

この発明は、ハイブリッド車両に関し、特に、電気加熱可能に構成され、内燃機関の排気ガスを浄化する触媒装置を備えたハイブリッド車両に関する。
電気自動車、ハイブリッド車両および燃料電池自動車のように車両駆動にモータを使用する車両では、制御モードを切換える場合にトルクの変動によって乗員がショックを感じることがある。
特開2006−197791号公報(特許文献1)は、PWM波電圧駆動から矩形波電圧駆動への切換え時に、トルク増加によるショックを低減することができるモータ制御装置を開示する。
特開2006−197791号公報 特開平6−101459号公報 特開2004−192820号公報
一般的に、内燃機関を搭載する車両には、排気ガスを浄化するために触媒装置が設けられている。この触媒装置は、温度がある程度上昇しないと効果を発揮しないので、内燃機関のそばに配置され温度がすぐに高くなるように考慮されている。
しかし、内燃機関を始動した直後のまだ触媒装置が暖まっていない間は、浄化作用が完全ではない。ハイブリッド自動車のように走行用モータを搭載する車両では、必要に応じて走行中に内燃機関の始動や停止を繰返す可能性がある。このため、触媒装置が暖まっていない状態で内燃機関を始動させる機会も増え、排気ガス中に一酸化炭素や炭化水素などが放出される時間が増える恐れがある。
このため、内燃機関を始動させる前に電力を用いて触媒装置を暖めておくことが検討されている。このような触媒装置は電気加熱式触媒(Electrical Heated Catalyst、以下「EHC」ともいう)と呼ばれる。
EHCは、触媒装置に大きな電力を流して短時間で触媒装置を昇温させる。バッテリから大電力が出力されるため、バッテリの電圧に変動が発生する。この電圧変動が生じると、モータ駆動装置の状態によっては、モータ制御に大きな影響を与える。
この発明の目的は、電気加熱式触媒を使用して排気ガスの浄化性能を高めると共に、モータのトルク変動を抑制したハイブリッド車両を提供することである。
この発明は、要約すると、ハイブリッド車両であって、内燃機関と、電気加熱可能に構成され、内燃機関の排気ガスを浄化する触媒装置と、車両走行用のモータと、モータを駆動するためのモータ駆動部と、モータ駆動部に電源電圧を供給する主電源装置と、主電源装置から電力を受け、触媒装置に加熱用電力を供給する触媒用電源装置と、モータ駆動部および触媒用電源装置を制御する制御装置とを備える。制御装置は、モータ駆動部を制御するモードとして、第1の制御モードと、第1の制御モードよりも電源電圧の変動に強い第2の制御モードとを有する。制御装置は、触媒用電源装置から触媒装置に供給する電力を変更する場合には、予めモータ駆動部を第2の制御モードで制御する。
好ましくは、モータ駆動部は、モータを駆動するためのインバータと、主電源装置とインバータとの間に設けられる電圧コンバータとを含む。第1の制御モードは、主電源装置の電源電圧をそのままインバータに与えるように電圧コンバータを制御するモードを含む。第2の制御モードは、主電源装置の電源電圧を電圧変換してインバータ(60)に与えるように電圧コンバータを制御するモードを含む。
より好ましくは、電圧コンバータは、主電源装置の正極に一方端が接続されるリアクトルと、リアクトルの他方端とインバータの電源ノードとの間に設けられるスイッチング素子とを含む。制御装置は、第1の制御モードにおいてスイッチング素子を導通状態に固定し、第2の制御モードにおいてはスイッチング素子をスイッチングさせる。
より好ましくは、制御装置は、触媒装置を加熱する要求が発生した場合に第1の制御モードが実行されていたときには、モータ駆動部の動作モードを第1の制御モードから第2の制御モードに変更し、その後触媒用電源装置から触媒装置への電力供給を開始する。
さらに好ましくは、制御装置は、触媒装置を加熱する要求が消えた場合に第2の制御モードが実行されていたときには、触媒用電源装置から触媒装置への電力供給を停止し、その後モータ駆動部の動作モードを第2の制御モードから第1の制御モードに戻す。
より好ましくは、制御装置は、触媒装置を加熱する要求が発生した場合に第1の制御モードが実行されていたときには、モータ駆動部の動作モードを一時的に第1の制御モードから第2の制御モードに変更し、その後触媒用電源装置から触媒装置への電力供給を開始する。
さらに好ましくは、制御装置は、触媒装置を加熱する要求が消えた場合に第1の制御モードが実行されていたときには、モータ駆動部の動作モードを一時的に第1の制御モードから第2の制御モードに変更し、その後触媒用電源装置から触媒装置への電力供給を停止する。
好ましくは、モータ駆動部は、モータを駆動するためのインバータと、主電源装置とインバータとの間に設けられる電圧コンバータとを含む。第1の制御モードは、インバータに対して矩形波制御または過変調制御のいずれかの制御を行なうモードを含む。第2の制御モードは、インバータに対して正弦波パルス幅変調制御を行なうモードを含む。
本発明によれば、電気加熱式触媒を使用した排気ガスの浄化性能の向上と、モータのトルク変動の抑制とを両立させることが可能となる。
実施の形態1に従うハイブリッド車の全体ブロック図である。 車両1の回路構成をより詳細に説明するための回路図である。 図2のインバータ60−1および60−2の詳細な構成を示す回路図である。 図2の電圧コンバータ90の詳細な構成を示す回路図である。 本発明の実施の形態に従うモータ駆動システムで用いられる制御方式を説明する図である。 制御方式の選択手法を説明するフローチャートである。 モータ条件に対応した制御方式の切換えを説明するための図である。 図2のECU150が実行する制御を説明するためのフローチャートである。 実施の形態1で実行される制御に従う車両の状態変化の推移の一例を示した波形図である。 実施の形態1の変形例の動作を説明するための動作波形図である。 実施の形態2のハイブリッド車両1Aの構成を示した図である。 実施の形態2においてECU150Aが実行する制御を説明するためのフローチャートである。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
[実施の形態1]
図1は、実施の形態1に従うハイブリッド車の全体ブロック図である。
図1を参照して、ハイブリッド車両1は、エンジン10と、モータジェネレータMG1と、モータジェネレータMG2と、動力分割機構40と、減速機50と、駆動輪80とを備える。
エンジン10は、燃焼室に吸入された空気と燃料との混合気を燃焼させたときに生じる燃焼エネルギによってクランクシャフトを回転させる駆動力を発生する内燃機関である。
モータジェネレータMG1およびモータジェネレータMG2は、交流電動機であり、たとえば、三相交流同期電動機である。
ハイブリッド車両1は、エンジン10およびモータジェネレータMG2の少なくとも一方から出力される駆動力によって走行する。エンジン10が発生する駆動力は、動力分割機構40によって2経路に分割される。すなわち、一方は減速機50を介して駆動輪80へ駆動力が伝達される経路であり、もう一方はモータジェネレータMG1へ駆動力が伝達される経路である。
動力分割機構40は、サンギヤと、ピニオンギヤと、キャリアと、リングギヤで構成される遊星歯車を含む。ピニオンギヤは、サンギヤおよびリングギヤと係合する。キャリアは、ピニオンギヤを自転可能に支持するとともに、エンジン10のクランクシャフトに連結される。サンギヤは、モータジェネレータMG1の回転軸に連結される。リングギヤはモータジェネレータMG2の回転軸および減速機50に連結される。
そして、エンジン10、モータジェネレータMG1およびモータジェネレータMG2が、動力分割機構40を介して連結されることによって、エンジン10、モータジェネレータMG1およびモータジェネレータMG2の回転速度は、共線図において直線で結ばれる関係になる。
ハイブリッド車両1は、モータ駆動部75をさらに含む。モータ駆動部75は、インバータ60と、平滑コンデンサC1と、電圧コンバータ90と、蓄電装置70とを含む。
インバータ60は、モータジェネレータMG1およびモータジェネレータMG2の駆動を制御する。モータジェネレータMG1は、動力分割機構40によって分割されたエンジン10の動力を用いて発電する。モータジェネレータMG1によって発電された電力は、インバータ60により交流から直流に変換され、蓄電装置70に蓄えられる。
モータジェネレータMG2は、蓄電装置70に蓄えられた電力およびモータジェネレータMG1により発電された電力の少なくとも一方を用いて駆動力を発生する。そして、モータジェネレータMG2の駆動力は、減速機50を介して駆動輪80に伝達される。なお、図1では、駆動輪80は前輪として示されているが、前輪に代えて、または前輪とともに、モータジェネレータMG2によって後輪を駆動してもよい。
なお、車両の制動時等には、減速機50を介して駆動輪80によりモータジェネレータMG2が駆動され、モータジェネレータMG2が発電機として動作する。これにより、モータジェネレータMG2は、車両の運動エネルギを電力に変換する回生ブレーキとしても機能する。そして、モータジェネレータMG2により発電された電力は、蓄電装置70に蓄えられる。
インバータ60は、インバータ60−1と、インバータ60−2とを備える。インバータ60−1およびインバータ60−2は、電圧コンバータ90に対して互いに並列に接続される。
インバータ60−1は、電圧コンバータ90とモータジェネレータMG1との間に設けられる。インバータ60−1は、電子制御ユニット(Electronic Control Unit、以下「ECU」という)150からの制御信号S1に基づいてモータジェネレータMG1の駆動を制御する。
インバータ60−2は、電圧コンバータ90とモータジェネレータMG2との間に設けられる。インバータ60−2は、ECU150からの制御信号S2に基づいてモータジェネレータMG2の駆動を制御する。
電圧コンバータ90は、蓄電装置70とインバータ60との間で電圧変換を行なう。電圧コンバータ90は、蓄電装置70の電圧(より正確には、電源配線PL0と接地配線GL0との間の電圧)をECU150からの制御信号S3が示す目標電圧値となるように昇圧してインバータ60に出力する。これにより、電源配線PL1と接地配線GL0との電圧(以下、「高圧側の直流電圧VH」あるいは単に「電圧VH」ともいう)は、制御信号S3が示す目標電圧値に制御される。
平滑コンデンサC1は、電源配線PL1および接地配線GL1の間に接続される。平滑コンデンサC1は、高圧側の直流電圧VHを平滑する。
エンジン10から排出される排気ガスは、排気通路130を通って大気に排出される。排気通路130の途中には、電気加熱式触媒(EHC)140が設けられる。
EHC140は、排気ガスを浄化する触媒を電気加熱可能に構成される。EHC140は、EHC電源100に接続され、EHC電源100から供給された電力で触媒を加熱する。なお、EHC140には、種々の公知のEHCを適用することができる。
EHC電源100は、EHC140と蓄電装置70との間に設けられる。EHC電源100は、蓄電装置70に対して、電圧コンバータ90と並列に接続される。EHC電源100は、ECU150からの制御信号S5に基づいて蓄電装置70からEHC140に供給される電力を調整する。たとえば、EHC140の温度Tehcが所定温度よりも低くEHC140の浄化性能が目標レベルよりも低い場合、ECU150は、EHC電源100を制御して蓄電装置70からEHC140に電力を供給する。これにより、EHC140が駆動し、EHC140に設けられた触媒が加熱されるので浄化性能が向上される。
また、ハイブリッド車両1は、電圧センサ121、回転速度センサ122,123,124、温度センサ125をさらに備える。
電圧センサ121は、蓄電装置70の電圧VBを検出する。回転速度センサ122,123,124は、それぞれエンジン10の回転速度Ne、モータジェネレータMG1の回転速度Nm1、モータジェネレータMG2の回転速度Nm2を検出する。温度センサ125は、EHC140の温度Tehcを検出する。これらの各センサは、検出結果をECU150に送信する。
ECU150は、図示しないCPU(Central Processing Unit)およびメモリを内蔵し、当該メモリに記憶されたマップおよびプログラムに基づいて、所定の演算処理を実行するように構成される。あるいは、ECU150の少なくとも一部は、電子回路等のハードウェアにより所定の数値・論理演算処理を実行するように構成されてもよい。
ECU150は、各センサなどの情報に基づいて上述した制御信号S1〜S5を生成し、その生成した制御信号S1〜S5を各機器に出力する。たとえば、ECU150は、各センサなどの情報に基づいてモータジェネレータMG1のトルク指令値TgcomおよびモータジェネレータMG2のトルク指令値Tmcomを設定し、モータジェネレータMG1のトルクTgをトルク指令値Tgcomに一致させる制御信号S1およびモータジェネレータMG2のトルクTmをトルク指令値Tmcomに一致させる制御信号S2を生成して、それぞれインバータ60−1、インバータ60−2に出力する。また、ECU150は、各センサなどの情報に基づいてエンジン10の燃料噴射量の指令値を設定し、エンジン10の実際の燃料噴射量をその指令値に一致させる制御信号S4を生成してエンジン10に出力する。
図2は、車両1の回路構成をより詳細に説明するための回路図である。
図2を参照して、車両1は、主電源装置である蓄電装置70と、モータ駆動部75と、平滑コンデンサC1と、電圧センサ121と、エンジン10と、モータジェネレータMG1,MG2と、動力分割機構40と、車輪2と、EHC電源100と、ECU150とを含む。
モータ駆動部75は、電圧コンバータ90と、平滑コンデンサCHと、インバータ60−1,60−2と、電圧センサ13とを含む。
平滑コンデンサC1は、電源配線PL0と接地配線GL0間に接続される。電圧コンバータ90は、平滑コンデンサC1の端子間電圧を昇圧する。
平滑コンデンサCHは、電圧コンバータ90によって昇圧された電圧を平滑化する。電圧センサ13は、平滑コンデンサCHの端子間電圧VHを検知してECU150に出力する。
インバータ60−1は、電圧コンバータ90から与えられる直流電圧を三相交流電圧に変換してモータジェネレータMG1に出力する。インバータ60−2は、電圧コンバータ90から与えられる直流電圧を三相交流電圧に変換してモータジェネレータMG2に出力する。
動力分割機構40は、エンジン10とモータジェネレータMG1,MG2に結合されてこれらの間で動力を分配する機構である。たとえば動力分割機構としてはサンギヤ、プラネタリキャリヤ、リングギヤの3つの回転軸を有する遊星歯車機構を用いることができる。遊星歯車機構は、3つの回転軸のうち2つの回転軸の回転が定まれば、他の1つの回転軸の回転は強制的に定まる。この3つの回転軸がエンジン10、モータジェネレータMG1,MG2の各回転軸にそれぞれ接続される。なおモータジェネレータMG2の回転軸は、図示しない減速ギヤや差動ギヤによって車輪2に結合されている。また動力分割機構40の内部にモータジェネレータMG2の回転軸に対する減速機をさらに組み込んでもよい。
電圧センサ121は、蓄電装置70の端子間の電圧VBを測定する。図示しないが、電圧センサ121とともに蓄電装置70の充電状態を監視するために、蓄電装置70に流れる電流を検知する電流センサが設けられている。蓄電装置70としては、たとえば、鉛蓄電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等の二次電池や、電気二重層コンデンサ等の大容量キャパシタなどを用いることができる。
接地配線GL1は、後に説明するように電圧コンバータ90の中において、接地配線GL0と接続されている。
インバータ60−1は、電源配線PL1と接地配線GL1に接続されている。インバータ60−1は、電圧コンバータ90から昇圧された電圧を受けて、たとえばエンジン10を始動させるために、モータジェネレータMG1を駆動する。また、インバータ60−1は、エンジン10から伝達される動力によってモータジェネレータMG1で発電された電力を電圧コンバータ90に戻す。このとき電圧コンバータ90は、降圧回路として動作するようにECU150によって制御される。
電流センサ24は、モータジェネレータMG1に流れる電流をモータ電流値MCRT1として検出し、モータ電流値MCRT1をECU150へ出力する。
インバータ60−2は、インバータ60−1と並列的に、電源配線PL1と接地配線GL1に接続されている。インバータ60−2は、車輪2を駆動するモータジェネレータMG2に対して、電圧コンバータ90の出力する直流電圧を三相交流電圧に変換して出力する。またインバータ60−2は、回生制動に伴い、モータジェネレータMG2において発電された電力を電圧コンバータ90に戻す。このとき電圧コンバータ90は、降圧回路として動作するようにECU150によって制御される。
電流センサ25は、モータジェネレータMG2に流れる電流をモータ電流値MCRT2として検出し、モータ電流値MCRT2をECU150へ出力する。
ECU150は、モータジェネレータMG1,MG2の各トルク指令値および回転速度、電圧VB,VL,VHの各値、モータ電流値MCRT1,MCRT2およびEHC起動信号EHCONを受ける。
さらに、ECU150は、制御信号S1,S2を出力する。制御信号S1は、インバータ60−1に対して電圧コンバータ90の出力である直流電圧を、モータジェネレータMG1を駆動するための交流電圧に変換する駆動指示を行なったり、モータジェネレータMG1で発電された交流電圧を直流電圧に変換して電圧コンバータ90側に戻す回生指示を行なったりする制御信号である。
同様に制御信号S2は、インバータ60−2に対してモータジェネレータMG2を駆動するための交流電圧に直流電圧を変換する駆動指示を行なったり、モータジェネレータMG2で発電された交流電圧を直流電圧に変換して電圧コンバータ90側に戻す回生指示を行なったりする制御信号である。
図3は、図2のインバータ60−1および60−2の詳細な構成を示す回路図である。
図2、図3を参照して、インバータ60−1は、U相アーム15と、V相アーム16と、W相アーム17とを含む。U相アーム15,V相アーム16,およびW相アーム17は、電源配線PL1と接地配線GL1との間に並列に接続される。
U相アーム15は、電源配線PL1と接地配線GL1との間に直列接続されたIGBT素子Q3,Q4と、IGBT素子Q3,Q4とそれぞれ並列に接続されるダイオードD3,D4とを含む。ダイオードD3のカソードはIGBT素子Q3のコレクタと接続され、ダイオードD3のアノードはIGBT素子Q3のエミッタと接続される。ダイオードD4のカソードはIGBT素子Q4のコレクタと接続され、ダイオードD4のアノードはIGBT素子Q4のエミッタと接続される。
V相アーム16は、電源配線PL1と接地配線GL1との間に直列接続されたIGBT素子Q5,Q6と、IGBT素子Q5,Q6とそれぞれ並列に接続されるダイオードD5,D6とを含む。ダイオードD5のカソードはIGBT素子Q5のコレクタと接続され、ダイオードD5のアノードはIGBT素子Q5のエミッタと接続される。ダイオードD6のカソードはIGBT素子Q6のコレクタと接続され、ダイオードD6のアノードはIGBT素子Q6のエミッタと接続される。
W相アーム17は、電源配線PL1と接地配線GL1との間に直列接続されたIGBT素子Q7,Q8と、IGBT素子Q7,Q8とそれぞれ並列に接続されるダイオードD7,D8とを含む。ダイオードD7のカソードはIGBT素子Q7のコレクタと接続され、ダイオードD7のアノードはIGBT素子Q7のエミッタと接続される。ダイオードD8のカソードはIGBT素子Q8のコレクタと接続され、ダイオードD8のアノードはIGBT素子Q8のエミッタと接続される。
各相アームの中間点は、モータジェネレータMG1の各相コイルの各相端に接続されている。すなわち、モータジェネレータMG1は、三相の永久磁石同期モータであり、U,V,W相の3つのコイルは各々一方端が中性点に共に接続されている。そして、U相コイルの他方端がIGBT素子Q3,Q4の接続ノードから引出されたラインULに接続される。またV相コイルの他方端がIGBT素子Q5,Q6の接続ノードから引出されたラインVLに接続される。またW相コイルの他方端がIGBT素子Q7,Q8の接続ノードから引出されたラインWLに接続される。
図2のECU150から与えられる制御信号S1に基づいて、IGBT素子Q4〜Q8のON/OFFが制御される。
なお、図2のインバータ60−2についても、モータジェネレータMG2に接続される点が異なるが、内部の回路構成についてはインバータ60−1と同様であるので詳細な説明は繰返さない。また、図3には、インバータに制御信号S1が与えられることが記載されているが、インバータ60−2の場合には制御信号S1に代えて制御信号S2が入力される。
図4は、図2の電圧コンバータ90の詳細な構成を示す回路図である。
図2、図4を参照して、電圧コンバータ90は、一方端が電源配線PL0に接続されるリアクトルL1と、電源配線PL1と接地配線GL1との間に直列に接続されるIGBT素子Q1,Q2と、IGBT素子Q1,Q2にそれぞれ並列に接続されるダイオードD1,D2とを含む。接地配線GL1と接地配線GL0とは、電圧コンバータ90の内部で接続されている。
リアクトルL1の他方端はIGBT素子Q1のエミッタおよびIGBT素子Q2のコレクタに接続される。ダイオードD1のカソードはIGBT素子Q1のコレクタと接続され、ダイオードD1のアノードはIGBT素子Q1のエミッタと接続される。ダイオードD2のカソードはIGBT素子Q2のコレクタと接続され、ダイオードD2のアノードはIGBT素子Q2のエミッタと接続される。
図2のECU150から与えられる制御信号S3によって、IGBT素子Q1,Q2のON/OFFが制御される。
図5は、本発明の実施の形態に従うモータ駆動システムで用いられる制御方式を説明する図である。
図5に示すように、モータ駆動部75では、インバータ60−1,60−2における電圧変換について3つの制御モードを切換えて使用する。具体的には、3つの制御モードは、正弦波PWM制御、過変調PWM制御および矩形波電圧制御の各制御モードである。
正弦波PWM制御は、一般的なPWM制御方式として用いられるものであり、各相アームにおけるスイッチング素子のオン・オフを、正弦波状の電圧指令値と搬送波(代表的には三角波)との電圧比較に従って制御する。この結果、上アーム素子のオン期間に対応するハイレベル期間と、下アーム素子のオン期間に対応するローレベル期間との集合について、一定期間内でその基本波成分が正弦波となるようにデューティ比が制御される。周知のように、正弦波PWM制御では、この基本波成分振幅をインバータ入力電圧の0.61倍までしか高めることができない。
一方、矩形波電圧制御では、上記一定期間内で、PWMデューティを最大値に維持した場合に相当する、ハイレベル期間およびローレベル期間の比が1:1の矩形波1パルス分を交流モータ印加する。これにより、変調率は0.78まで高められる。
過変調PWM制御は、搬送波の振幅を縮小するように歪ませた上で上記正弦波PWM制御と同様のPWM制御を行なうものである。この結果、基本波成分を歪ませることによって、変調率を0.61〜0.78の範囲まで高めることができる。
モータジェネレータMG1,MG2では、回転数や出力トルクが増加すると誘起電圧が高くなり、その必要電圧が高くなる。電圧コンバータ90による昇圧電圧すなわち、システム電圧VHは、このモータ必要電圧(誘起電圧)よりも高く設定する必要がある。その一方で、電圧コンバータ90による昇圧電圧すなわち、システム電圧には限界値(VH最大電圧)が存在する。
したがって、モータ必要電圧(誘起電圧)がシステム電圧の最大値(VH最大電圧)より低い領域では、正弦波PWM制御または過変調PWM制御によるPWM制御方式が適用され、ベクトル制御に従ったモータ電流制御によってトルク指令値にもとづいてトルクが制御される。
その一方で、モータ必要電圧(誘起電圧)がシステム電圧の最大値(VH最大電圧)に達すると、システム電圧VHを維持した上で弱め界磁制御の一種としての矩形波電圧制御方式が適用される。矩形波電圧制御時には、基本波成分の振幅が固定されるため、電力演算によって求められるトルク実績値とトルク指令値との偏差に基づく、矩形波パルスの電圧位相制御によってトルク制御が実行される。
図6は、制御方式の選択手法を説明するフローチャートである。
図6のフローチャートに示されるように、図示しない上位ECUによって、アクセル開度等に従う車両要求出力に基づきモータジェネレータMG1,MG2のトルク指令値が算出される(ステップS100)のを受けて、ECU150は、予め設定されたマップ等に基づいて、モータジェネレータMG1,MG2のトルク指令値および回転数からモータ必要電圧(誘起電圧)を算出し(ステップS110)、さらに、モータ必要電圧とシステム電圧の最大値(VH最大電圧)との関係に従って、矩形波電圧制御方式およびPWM制御方式(正弦波PWM制御方式/過変調PWM制御方式)のいずれを適用してモータ制御を行なうかを決定する(ステップS120)。PWM制御方式の適用時に、正弦波PWM制御方式および過変調PWM制御方式のいずれを用いるかについては、ベクトル制御に従う電圧指令値の変調率範囲に応じて決定する。上記制御フローに従って、モータジェネレータMG1,MG2の運転条件に従って、図5に示した複数の制御方式のうちから適正な制御方式が選択される。
図7は、モータ条件に対応した制御方式の切換えを説明するための図である。
制御方式の選択の結果、図7に示されるように、低回転数域A1ではトルク変動を小さくするために正弦波PWM制御が用いられ、中回転数域A2では過変調PWM制御、高回転数域A3では矩形波電圧制御が適用される。特に、過変調PWM制御および矩形波電圧制御の適用により、モータジェネレータMG1,MG2の出力向上が実現される。このように、図5に示した制御モードのいずれを用いるかについては、実現可能な変調率の範囲内で決定される。
図8は、図2のECU150が実行する制御を説明するためのフローチャートである。このフローチャートの処理は、所定のメインルーチンから一定時間ごとまたは所定の条件が成立するごとに呼び出され実行される。
図2,図8を参照して、まず処理が開始されると、ステップS11においてECU150は、EHCのON要求があるか否かを信号EHCONに基づいて判断する。
ステップS11においてEHCのON要求有りと判断された場合には、ステップS12に処理が進む。ステップS12では、電圧コンバータ90において上アームON制御実施中か否かが判断される。
上アームON制御とは、図4のIGBT素子Q1をON状態に固定し、IGBT素子Q2をOFF状態に固定する制御である。上アームON制御を行なうと、電源配線PL0と電源配線PL1とが接続された状態となる。電圧コンバータ90はこのとき昇圧および降圧動作を行なわない。したがってVH=VBとなっている。昇圧が不要な場合には、上アームON制御を実行すると、IGBT素子のスイッチング損失を無くすることができる。
しかし、EHCのON・OFFを行なうと電源配線PL0の電圧VBが変動するので、上アームON制御実行中にこれを行なうとインバータ60−1,60−2につながっている電源配線PL1の電圧VHも同様に変動してしまう。これによりモータのトルク変動が発生する可能性がある。
そこで、ステップS12において上アームON制御中と判断された場合にはステップS13に処理が進み、上アームON制御を禁止して電圧コンバータ90を作動させる。これにより、電圧VHが目標値に安定化される。その後、ステップS14においてEHC電源100を起動してEHCに電力を供給する。
一方、ステップS12において上アームON制御中でないと判断された場合は、ステップS15に示すように電圧コンバータ90は作動中である。したがって、電圧VHは電圧コンバータ90によって安定化されているので、この状態のままステップS16においてEHC電源100を起動してEHCに電力を供給する。
ステップS11においてEHCのON要求無しと判断された場合には、ステップS17に処理が進む。ステップS17では、EHC電源100を動作停止させてEHCへの電力供給を中止する。なお、状態がEHCのON要求ありから要求無しに変化したときについては、前回サイクルのステップS13またはステップS15で電圧コンバータ90が作動中であったので、電圧コンバータ90が作動中である状態が継続している。したがって、EHCへの電力供給を停止させたことに伴う電圧VBの変動についても、電圧コンバータ90の働きによって電圧VHへの影響は低減される。そして、ステップS18において電圧コンバータ90の上アームON制御が許可される。
ステップS14,S16,S18のいずれかの処理が終了すると、ステップS19において制御はメインルーチンに移される。
図9は、実施の形態1で実行される制御に従う車両の状態変化の推移の一例を示した波形図である。
図9を参照して、まず時刻t1以前では、信号EHCON(EHCの作動要求を示す)はOFF状態、電圧コンバータ90は上アームON制御状態、EHCの通電はOFF状態、エンジンもOFF状態に制御されている。
時刻t1において、信号EHCONがOFF状態からON状態に変化すると、時刻t2ではこの変化に応じて電圧コンバータ90の上アームON制御が禁止され、電圧コンバータ90は電圧変換を行なう状態となる。その後、時刻t3において、EHCの通電が実行され触媒装置が加熱される。
そして、時刻t4においてエンジンが始動される。このときには触媒は十分加熱されており、触媒機能を正常に発揮する。
時刻t11以降は、信号EHCONがON状態からOFF状態に変化した場合を示す。時刻t11では、エンジンは運転中の場合も停止中の場合もありうる。エンジンが停止した場合は、これに伴い排気ガスの排出も無くなるため触媒の加熱も不要となり信号EHCONもOFF状態に変化する。またエンジンが運転中であっても、排気ガスの排熱により触媒の温度が維持できるようになった場合には、信号EHCONがOFF状態に変化する。
時刻t11において信号EHCONがON状態からOFF状態に変化すると、これに応じてまず時刻t12においてEHCの通電がOFF状態に制御される。このとき、電圧コンバータ90は電圧変換を実行中であるので、電圧VHの電圧変動は抑制される。
その後、時刻t13において、電圧コンバータ90の上アームON制御が許可され、そのときの車両の状態によっては上アームON制御が実行される。
以上説明したように、EHCの作動開始時または停止時には電圧コンバータ90を電圧変換実行中に制御し、電圧VHを安定化させるようにしたので、モータジェネレータMG1,MG2のトルク変動が抑制される。
[実施の形態1の変形例]
図10は、実施の形態1の変形例の動作を説明するための動作波形図である。
図10に示すように、この変形例では、電圧コンバータ90の動作を一時的に上アームON状態から電圧変換状態に変更してからEHCの作動開始または停止する。
まず時刻t1以前では、信号EHCON(EHCの作動要求を示す)はOFF状態、電圧コンバータ90は上アームON制御状態、EHCの通電はOFF状態に制御されている。
時刻t1において、信号EHCONがOFF状態からON状態に変化すると、時刻t2ではこの変化に応じて電圧コンバータ90の上アームON制御が一時的に禁止され電圧コンバータ90は電圧変換を行なう状態となる。その後、時刻t3において、EHCの通電が実行され触媒装置が加熱される。ここまでは、図9で説明した場合と同じである。
そして、時刻t4において、ふたたび電圧コンバータ90の上アームON制御の一時的な禁止が解除され、時刻t4以降電圧コンバータ90は上アームON制御状態に制御される。これにより、一番電圧変化が大きいEHCの状態変化時には電圧コンバータ90によって電圧VHを安定させることができる。そして、その後のEHC通電中に再び上アームON制御を実施することにより電圧コンバータ90のスイッチング損失を低減することが可能となる。
さらに、時刻t11において信号EHCONがON状態からOFF状態に変化すると、これに応じてまず時刻t12では、電圧コンバータ90の上アームON制御が一時的に禁止され電圧コンバータ90は電圧変換を行なう状態となる。その後、時刻t13において、EHCの通電が停止される。
その後時刻t14において電圧コンバータ90の上アームON制御が許可され、そのときの車両の状態によっては上アームON制御が実行される。
このように、EHCの通電状態がONからOFF,またはOFFからONに遷移する場合に一時的に電圧コンバータ90を作動させるようにしても、電圧VHの変動に起因するトルク変動が抑制できる。
[実施の形態2]
図11は、実施の形態2のハイブリッド車両1Aの構成を示した図である。
図11に示すハイブリッド車両1Aは、図2で説明したハイブリッド車両1の構成と比較すると、電圧コンバータ90が無い点が大きく異なる点である。電圧コンバータ90が無い構成であっても、インバータの制御を変更することにより、トルク変動を抑制することができる。
図11を参照して、車両1Aは、主電源装置である蓄電装置70と、モータ駆動部75Aと、平滑コンデンサC1と、モータジェネレータMG1,MG2と、EHC電源100と、ECU150Aとを含む。
モータ駆動部75は、平滑コンデンサCHと、インバータ60−1,60−2と、電圧センサ13とを含む。
ECU150Aは、EHC電源100の状態を変更する場合に、モータ駆動部75Aがトルク変動を起こしにくいような状態に予め制御する。
図5で説明したインバータの制御方式の中で正弦波PWM制御が制御性が最も良い。したがって、過変調PWM制御や矩形波電圧制御方式で制御中であった場合には、正弦波PWM制御方式にインバータ制御の方式を変更してからEHCのON/OFFを行なうと良い。
図12は、実施の形態2においてECU150Aが実行する制御を説明するためのフローチャートである。このフローチャートの処理は、所定のメインルーチンから一定時間ごとまたは所定の条件が成立するごとに呼び出され実行される。
図11,図12を参照して、まず処理が開始されると、ステップS51においてECU150は、EHCのON要求があるか否かを信号EHCONに基づいて判断する。
ステップS51においてEHCのON要求有りと判断された場合には、ステップS52に処理が進む。ステップS52では、インバータ60−1,60−2において矩形波電圧制御または過変調PWM制御実施中か否かが判断される。これらの制御方式は、正弦波PWM制御に比べて制御性が劣るので、電圧VHが変動したときにトルク変動が生じやすい。
そこで、ステップS52において矩形波電圧制御または過変調PWM制御実施中と判断された場合には、ステップS53に処理が進み、ECU150Aは、矩形波電圧制御および過変調PWM制御を禁止してインバータ60−1,60−2を運転する。すなわち、ECU150Aは、図7の回転数領域A1を回転数領域A2,A3まで広げて適用し、正弦波PWM制御方式でインバータ60−1,60−2を運転する。これによりモータの制御性が良くなるので、電圧VBが変動したときにモータ制御に生じる影響を小さく抑えることができる。その後、ステップS54においてEHC電源100を起動してEHCに電力を供給する。
一方、ステップS52において矩形波電圧制御または過変調PWM制御実施中でないと判断された場合は、ステップS55に示すように正弦波PWM制御方式でインバータ60−1,60−2が運転中である。したがって、この状態のままステップS56においてEHC電源100を起動してEHCに電力を供給する。
ステップS51においてEHCのON要求無しと判断された場合には、ステップS57に処理が進む。ステップS57では、EHC電源100を動作停止させてEHCへの電力供給を中止する。
そして、ステップS58においてインバータ60−1,60−2の矩形波電圧制御および過変調PWM制御が許可される。
ステップS54,S56,S58のいずれかの処理が終了すると、ステップS59において制御はメインルーチンに移される。
このように、電圧コンバータが設けられていない構成の場合であっても、EHCの状態変更前にインバータの制御方式を変更することにより、EHCの状態変更がモータの制御に及ぼす影響を小さくすることができる。
なお、実施の形態2においても、実施の形態1の図10で説明した場合と同様に、一時的にインバータの制御方式を変更するようにしても良い。また、電圧コンバータを有する構成であっても、電圧コンバータの制御変更に代えてインバータの制御方式の変更を行なっても良い。また電圧コンバータの制御変更とインバータの制御方式の変更とを組合わせて行なっても良い。
最後に、本実施の形態について再び図面を参照して総括する。
図1を参照して、本実施の形態のハイブリッド車両は、エンジン10と、電気加熱可能に構成され、エンジン10の排気ガスを浄化するEHC140と、車両走行用のモータ(MG1またはMG2)と、モータ(MG1またはMG2)を駆動するためのモータ駆動部75と、モータ駆動部75に電源電圧を供給する蓄電装置70と、蓄電装置70から電力を受け、EHC140に加熱用電力を供給するEHC電源100と、モータ駆動部75およびEHC電源100を制御するECU150とを備える。ECU150は、モータ駆動部75を制御するモードとして、第1の制御モードと、第1の制御モードよりも電源電圧の変動に強い第2の制御モードとを有する。ECU150は、EHC電源100からEHC140に供給する電力を変更する場合には、予めモータ駆動部75を第2の制御モードで制御する。
好ましくは、モータ駆動部75は、モータ(MG1またはMG2)を駆動するためのインバータ60と、蓄電装置70とインバータ60との間に設けられる電圧コンバータ90とを含む。第1の制御モードは、蓄電装置70の電源電圧をそのままインバータ60に与えるように電圧コンバータ90を制御するモード(上アームON制御モード)を含む。第2の制御モードは、蓄電装置70の電源電圧を電圧変換してインバータ60に与えるように電圧コンバータ90を制御するモードを含む。
図4に示すように、より好ましくは、電圧コンバータ90は、蓄電装置70の正極に一方端が接続されるリアクトルL1と、リアクトルL1の他方端とインバータ60の電源ノードとの間に設けられるIGBT素子Q1とを含む。ECU150は、第1の制御モードにおいてIGBT素子Q1を導通状態に固定し、第2の制御モードにおいてはIGBT素子Q1をスイッチングさせる。
図8、図9に示すように、より好ましくは、ECU150は、EHC140を加熱する要求が発生した場合に第1の制御モードが実行されていたときには、モータ駆動部75の動作モードを第1の制御モードから第2の制御モードに変更し、その後EHC電源100からEHC140への電力供給を開始する。
図8、図9に示すように、さらに好ましくは、ECU150は、EHC140を加熱する要求が消えた場合に第2の制御モードが実行されていたときには、EHC電源100からEHC140への電力供給を停止し、その後モータ駆動部75の動作モードを第2の制御モードから第1の制御モードに戻す。
図10に示すように、より好ましくは、ECU150は、EHC140を加熱する要求が発生した場合に第1の制御モードが実行されていたときには、モータ駆動部75の動作モードを一時的に第1の制御モードから第2の制御モードに変更し、その後EHC電源100からEHC140への電力供給を開始する。
図10に示すように、さらに好ましくは、ECU150は、EHC140を加熱する要求が消えた場合に第1の制御モードが実行されていたときには、モータ駆動部75の動作モードを一時的に第1の制御モードから第2の制御モードに変更し、その後EHC電源100からEHC140への電力供給を停止する。
図11、図12に示すように、好ましくは、モータ駆動部75は、モータを駆動するためのインバータ60と、蓄電装置70とインバータ60との間に設けられる電圧コンバータ90とを含む。第1の制御モードは、インバータ60に対して矩形波制御または過変調制御のいずれかの制御を行なうモードを含む。第2の制御モードは、インバータ60に対して正弦波パルス幅変調制御を行なうモードを含む。
今回開示された実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
1,1A ハイブリッド車両、2 車輪、10 エンジン、13,21,121,121 電圧センサ、15 U相アーム、16 V相アーム、17 W相アーム、24,25 電流センサ、40 動力分割機構、50 減速機、60 インバータ、70 蓄電装置、75,75A モータ駆動部、80 駆動輪、90 電圧コンバータ、100 EHC電源、122,123,124 回転速度センサ、125 温度センサ、130 排気通路、C1,CH 平滑コンデンサ、D1〜D8 ダイオード、GL0,GL1 接地配線、L1 リアクトル、MG1,MG2 モータジェネレータ、PL0,PL1 電源配線、Q1〜Q8 IGBT素子。

Claims (6)

  1. 内燃機関と
    電気加熱可能に構成され、前記内燃機関の排気ガスを浄化する触媒装置と
    車両走行用のモータと
    前記モータを駆動するためのモータ駆動部と
    前記モータ駆動部に電源電圧を供給する主電源装置と
    前記主電源装置から電力を受け、前記触媒装置に加熱用電力を供給する触媒用電源装置と
    前記モータ駆動部および前記触媒用電源装置を制御する制御装置とを備え、
    前記制御装置は、前記モータ駆動部を制御するモードとして、第1の制御モードと、前記第1の制御モードよりも前記電源電圧の変動に強い第2の制御モードとを有し、
    前記制御装置は、前記触媒用電源装置から前記触媒装置に供給する電力を変更する場合には、予め前記モータ駆動部を前記第2の制御モードで制御し、
    前記モータ駆動部は
    前記モータを駆動するためのインバータと
    前記主電源装置と前記インバータとの間に設けられる電圧コンバータとを含み、
    前記第1の制御モードは、前記主電源装置の前記電源電圧をそのまま前記インバータに与えるように前記電圧コンバータを制御するモードを含み、
    前記第2の制御モードは、前記主電源装置の前記電源電圧を電圧変換して前記インバータに与えるように前記電圧コンバータを制御するモードを含む、ハイブリッド車両。
  2. 前記電圧コンバータは
    前記主電源装置の正極に一方端が接続されるリアクトルと
    前記リアクトルの他方端と前記インバータの電源ノードとの間に設けられるスイッチング素子とを含み、
    前記制御装置は、前記第1の制御モードにおいて前記スイッチング素子を導通状態に固定し、前記第2の制御モードにおいては前記スイッチング素子をスイッチングさせる、請求項1に記載のハイブリッド車両。
  3. 前記制御装置は、前記触媒装置を加熱する要求が発生した場合に前記第1の制御モードが実行されていたときには、前記モータ駆動部の動作モードを前記第1の制御モードから前記第2の制御モードに変更し、その後前記触媒用電源装置から前記触媒装置への電力供給を開始する、請求項1に記載のハイブリッド車両。
  4. 前記制御装置は、前記触媒装置を加熱する要求が消えた場合に前記第2の制御モードが実行されていたときには、前記触媒用電源装置から前記触媒装置への電力供給を停止し、その後前記モータ駆動部の動作モードを前記第2の制御モードから前記第1の制御モードに戻す、請求項3に記載のハイブリッド車両。
  5. 前記制御装置は、前記触媒装置を加熱する要求が発生した場合に前記第1の制御モードが実行されていたときには、前記モータ駆動部の動作モードを一時的に前記第1の制御モードから前記第2の制御モードに変更し、その後前記触媒用電源装置から前記触媒装置への電力供給を開始する、請求項1に記載のハイブリッド車両。
  6. 前記制御装置は、前記触媒装置を加熱する要求が消えた場合に前記第1の制御モードが実行されていたときには、前記モータ駆動部の動作モードを一時的に前記第1の制御モードから前記第2の制御モードに変更し、その後前記触媒用電源装置から前記触媒装置への電力供給を停止する、請求項5に記載のハイブリッド車両。
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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2548777B1 (en) 2010-03-15 2016-10-05 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Vehicle
US9021793B2 (en) * 2011-06-06 2015-05-05 GM Global Technology Operations LLC Method for converting constituent gases in an internal combustion engine exhaust gas mixture and a vehicle incorporating the same
JP5626469B2 (ja) * 2011-07-14 2014-11-19 トヨタ自動車株式会社 車両の駆動装置および車両の駆動方法
CN102922981B (zh) * 2012-10-29 2015-06-03 长城汽车股份有限公司 一种混合动力驱动装置及车辆
ITMI20130146A1 (it) * 2013-02-01 2014-08-02 Novia E Sistema per il controllo della coppia motrice di un veicolo avente due ruote motrici azionate da motori distinti
US9744960B2 (en) * 2013-05-29 2017-08-29 Nissan Motor Co., Ltd. Control system for a plug-in hybrid vehicle
JP2015105045A (ja) * 2013-11-29 2015-06-08 トヨタ自動車株式会社 電力変換器の制御装置
TWI621551B (zh) * 2015-04-20 2018-04-21 國立高雄科技大學 燃料電池混合動力控制方法
FR3040158B1 (fr) * 2015-08-17 2017-09-15 Peugeot Citroen Automobiles Sa Procede de repartition d’une consigne d’assistance de couple d’une fonction de depollution thermique pour un vehicule hybride
JP6828705B2 (ja) * 2018-03-12 2021-02-10 トヨタ自動車株式会社 車両の制御装置
DE112020002944T5 (de) * 2019-06-19 2022-05-05 Vitesco Technologies GmbH Abgasnachbehandlungssystem und Verfahren zur Steuerung eines Abgasnachbehandlungssystems eines Verbrennungsmotors
US11708065B2 (en) * 2021-02-19 2023-07-25 Ford Global Technologies, Llc Electrical power control method

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005160183A (ja) * 2003-11-25 2005-06-16 Mitsubishi Electric Corp 同期電動機駆動装置及び同期電動機駆動装置の制御方法及び冷凍冷蔵庫及び空気調和機
JP2008014186A (ja) * 2006-07-04 2008-01-24 Toyota Motor Corp 高電圧供給装置
JP2008043179A (ja) * 2006-07-13 2008-02-21 Denso Corp 電気自動車の制御装置
JP2009171643A (ja) * 2008-01-10 2009-07-30 Toyota Motor Corp 電圧変換装置ならびにそれを備えた負荷駆動装置および電動車両

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06101459A (ja) 1992-09-21 1994-04-12 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関の回転速度制御装置
US5345761A (en) * 1993-12-02 1994-09-13 Ford Motor Company Energy management system for hybrid vehicle
JP2982746B2 (ja) * 1997-06-06 1999-11-29 トヨタ自動車株式会社 ハイブリッド車両の内燃機関制御装置
JP2004192820A (ja) 2002-12-06 2004-07-08 Toyota Motor Corp 燃料電池自動車
JP4591320B2 (ja) 2004-12-15 2010-12-01 日産自動車株式会社 モータ制御装置
JP4365424B2 (ja) * 2007-03-30 2009-11-18 トヨタ自動車株式会社 ハイブリッド車両の制御装置
JP4183013B1 (ja) * 2007-05-15 2008-11-19 トヨタ自動車株式会社 車両およびその制御方法
JP4483976B2 (ja) * 2008-05-12 2010-06-16 トヨタ自動車株式会社 ハイブリッド車両およびハイブリッド車両の制御方法
JP2009274478A (ja) * 2008-05-12 2009-11-26 Toyota Motor Corp ハイブリッド車両
US20100109437A1 (en) * 2008-11-05 2010-05-06 Fattic Gerald T Battery pack disconnection method for a hybrid vehicle
US8727050B2 (en) * 2009-02-25 2014-05-20 GM Global Technology Operations LLC System and method for controlling an electrically heated catalyst for a hybrid vehicle
US8413423B2 (en) * 2009-09-01 2013-04-09 GM Global Technologies Operations LLC Catalyst temperature control systems and methods for hybrid vehicles

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005160183A (ja) * 2003-11-25 2005-06-16 Mitsubishi Electric Corp 同期電動機駆動装置及び同期電動機駆動装置の制御方法及び冷凍冷蔵庫及び空気調和機
JP2008014186A (ja) * 2006-07-04 2008-01-24 Toyota Motor Corp 高電圧供給装置
JP2008043179A (ja) * 2006-07-13 2008-02-21 Denso Corp 電気自動車の制御装置
JP2009171643A (ja) * 2008-01-10 2009-07-30 Toyota Motor Corp 電圧変換装置ならびにそれを備えた負荷駆動装置および電動車両

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