JP6036639B2 - 車両制御装置 - Google Patents

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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技術が開示されている。
特開2006−288051号公報
ところで、三相短絡制御を実行する場合において、登り勾配等により車両にずり下がりが生じてしまうと、電動機が三相短絡状態で引きずられてしまい、例えばトルクリップルによる振動やトルクショックが発生してしまうおそれがある。そして特に、このような車両のずり下がりは、内燃機関の回転数が低い場合であっても発生し得る。このため、例えば特許文献1に開示された技術のように、車両が停止しているか否かを判定する動作として、内燃機関の回転数が所定の回転数よりも小さいか否かを判定するという動作を用いたとしても、ずり下がりの発生を判定することは難しい。従って、停止制御として三相短絡制御を実行する場合には、上述した振動やトルクショックを回避することが困難である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、車両のずり下がりを判定し、好適に停止制御を実行することが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、前記車両のずり下がりを判定するずり下がり判定手段と、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おり、且つ前記車両がずり下がっていないと前記ずり下がり判定手段が判定している場合に、前記電力変換器の状態が、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なるように、前記電力変換器を制御する制御手段とを備える。
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。
本発明では、車両制御装置は、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判定手段を備える。
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、車両制御装置は、車両のずり下がりを判定するために、ずり下がり判定手段を備える。なお、ここでの「ずり下がり」とは、車両が走行する道路の傾斜により、車両が意図に反して走行してしまう状態を意味しており、例えば、比較的急な坂道の途中で車両を停止させようとする場合に生じ得る。ちなみに、どの程度の走行をずり下がりとして判定するかは、例えば判定パラメータに対する閾値を、後述するずり下がりに起因する不都合を回避できるような値として、理論的又は実験、或いは経験的に予め設定しておけばよい。
より具体的には、ずり下がり判定手段は、例えば三相交流電動機の回転角や回転数に基づいて、車両のずり下がりを判定可能に構成される。なお、車両が三相交流電動機とは異なる他の電動機や内燃機関を備える場合には、三相交流電動機の回転角や回転数に代えて又は加えて、他の電動機及び内燃機関の回転角や回転数に基づいて、車両のずり下がりを判定してもよい。或いは、斜度センサ等に基づいて(即ち、道路の斜度に基づいて)、車両のずり下がりを判定してもよい。
本発明では更に、車両制御装置は、電力変換器を制御するための制御手段を備えている。制御手段は、車両が停止していると第2判定手段が判定しており、且つ車両がずり下がっていないとずり下がり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、電力変換器を制御する。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。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。
ここで、電力変換器の状態が特定状態となっている場合には、車両の走行に必要な電力が電力変換器から三相交流電動機に対して供給されないおそれがある。しかるに本発明では、制御手段は、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ように、電力変換器が制御される。特に、上述したように車両が停止しているか否かを第2判定手段が高精度に判定することができるがゆえに、制御手段は、まさに車両が停止している場合に電力変換器の状態が特定状態となるように、電力変換器を制御することができる。つまり、制御手段は、車両の走行に影響が出るおそれがないタイミングで電力変換器の状態が特定状態となるように、電力変換器を制御することができる。
また、電力変換器の状態が特定状態とされた際に車両のずり下がりが発生すると、三相交流電動機の引きずりトルクのトルクリップルに起因する車両振動や、車速が比較的高い状態での電力変換器制御(具体的には、上述の特定状態を解除する制御)に起因するトルクショックが発生してしまうおそれがある。しかるに本発明では、制御手段は、車両がずり下がっていないとずり下がり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ように、電力変換器が制御される。よって、制御手段は、上述した車両振動やトルクショックが発生するおそれがないタイミングで電力変換器の状態が特定状態となるように、電力変換器を制御することができる。或いは、制御手段は、電力変換器の状態が特定状態とされてから上述した車両振動やトルクショックが発生するおそれが生じた場合に、特定状態を解除するように、電力変換器を制御することができる。
以上説明したように、本発明の車両制御装置は、車両の停止を高い精度で判定できると共に、車両のずり下がりを判定することができるため、停止動作時において三相交流電動機を好適に制御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、前記ずり下がり判定手段は、前記三相交流電動機の回転角に基づいて、前記車両のずり下がりを判定する。
この態様によれば、車両のずり下がりを判定する際には、例えば三相交流電動機に設けられるレゾルバ等である回転角検出手段により三相交流電動機の回転角が検出される。そして、ずり下がり手段では、検出された三相交流電動機の回転角の値に基づいて、車両がずり下がっているか否かが判定される。具体的には、例えば三相交流電動機の回転角の変化が閾値を超えているか否かによって、車両のずり下がりが判定される。
上述した構成によれば、比較的容易な構成で、好適に車両のずり下がりを判定できる。なお、三相交流電動機の回転角としては、電気角の値を用いてもよいし、機械角の値を用いてもよい。
<3>
上述の如く三相交流電動機の回転角に基づいて車両のずり下がりを判定する態様では、前記ずり下がり判定手段は、現在の前記三相交流電動機の回転角と、前回検出された前記三相交流電動機の回転角との差分に基づいて、前記車両のずり下がりを判定してもよい。
この場合、車両のずり下がりを判定する際には、現在の三相交流電動機の回転角と、前回検出された三相交流電動機の回転角との差分が算出される。なお、「前回検出された三相交流電動機の回転角」とは、現在の三相交流電動機の回転角の直前に検出された回転角であり、例えば検出後にメモリ等に格納しておき、必要に応じて読み出せばよい。
本態様のずり下がり手段は、上述の回転角の差分に基づいて、車両のずり下がりを判定する。具体的には、例えば回転角の差分が所定期間連続して閾値を超えているか否かによって、車両がずり下がっているか否かを判定する。このような判定よれば、比較的容易な構成で、好適に車両のずり下がりを判定できる。
<4>
本発明の車両制御装置の他の態様では、前記ずり下がり判定手段は、前記三相交流電動機の回転数に基づいて、前記車両のずり下がりを判定する。
この態様によれば、車両のずり下がりを判定する際には、例えば三相交流電動機に設けられるレゾルバ等である回転数検出手段により三相交流電動機の回転数(言い換えれば、回転速度)が検出される。そして、ずり下がり手段では、検出された三相交流電動機の回転数の値に基づいて、車両がずり下がっているか否かが判定される。具体的には、例えば三相交流電動機の回転数の大きさが閾値を超えているか否かによって、車両のずり下がりが判定される。
上述した構成によれば、比較的容易な構成で、好適に車両のずり下がりを判定できる。なお、三相交流電動機の回転数の値としては、第1判定手段の判定に用いられるものと同じものを用いてもよい。この場合、新たに回転数を検出せずに済むため、処理を簡単化することが可能である。
<5>
上述の如く三相交流電動機の回転数に基づいて車両のずり下がりを判定する態様では、前記ずり下がり判定手段は、前記三相交流電動機の回転数の所定期間における平均値に基づいて、前記車両のずり下がりを判定してもよい。
この場合、三相交流電動機の回転数は所定期間内に複数回検出され、所定期間における平均値が算出される。そして、ずり下がり手段では、算出された所定期間における平均値に基づいて、車両がずり下がっているか否かが判定される。
上述した構成によれば、三相交流電動機の回転数の平均値を用いることで、検出された回転数に含まれ得るノイズ等の影響を低減することができる。従って、より高い精度で車両のずり下がりを判定できる。
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。
第1実施形態の車両の構成を示すブロック図である。 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。 回転数、ブレーキ踏力値、停止判定条件の成立の有無及び車両の停止判定結果を示すタイミングチャートである。 第1実施形態におけるずり下がり判定動作の流れを示すフローチャートである。 比較例における三相短絡制御時の各種パラメータの変動を示すタイミングチャートである。 第1実施形態における三相短絡制御時の各種パラメータの変動を示すタイミングチャートである。 第2実施形態におけるずり下がり判定動作の流れを示すフローチャートである。 第3実施形態におけるずり下がり判定動作の流れを示すフローチャートである。 第4実施形態の車両の構成を示すブロック図である。
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6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。
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、「車両制御装置」の一具体例であるECU(Electronic Control Unit)17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の回転角θ2及び回転数Ne2(つまり、モータジェネレータMG2の回転軸の回転角及び回転数)を検出する。回転角センサ14は、モータジェネレータMG2の回転角θ2及び回転数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、検出した回転角θ2及び回転数Ne2をECU17に出力することが好ましい。
ECU17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る。本実施形態に係るECU17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、「制御手段」の一具体例であるインバータ制御部171と、「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と、「ずり下がり判定手段」の一具体例であるずり下がり判定部173とを備えている。
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。
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。
ずり下がり判定部173は、車両1がずり下がっているか否かを判定するためのずり下がり判定動作を行う。ずり下がり判定動作については、後に後述するため(図4等を参照)、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ECU17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、ECU17が行う停止判定動作)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の絶対値が所定閾値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。
なお、上述したように、モータジェネレータMG2の停止は、車両1の停止に相当する。従って、モータジェネレータMG2の停止を判定するための所定閾値N1は、車両1が停止している状態で観測されるモータジェネレータMG2の回転数Ne2に基づいて、適切な値に設定されてもよい。例えば、「車両1の停止」が、車両1の車速がゼロ又は実質的にゼロになる状態を意味するとすれば、所定閾値N1は、車両1の車速がゼロになる場合に観測されるモータジェネレータMG2の回転数Ne2以上の値に設定されてもよい。
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S109)。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、ECU17は、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S109)。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、モータジェネレータMG2が停止していると判定されると、ずり下がり判定部173は、車両1がずり下がっていないか否かを判定する(ステップS104b)。以下、図4を参照して、車両1のずり下がり判定動作について説明する。図4は、第1実施形態におけるずり下がり判定動作の流れを示すフローチャートである。
図4において、第1実施形態に係るずり下がり判定動作では、先ずモータジェネレータMG2の前制御周期の電気角を保存する(ステップS200)。具体的には、前制御周期の電気角の値etheta0として、それまで現制御周期の電気角として保存されていたetheta1の値が保存される。続いて、モータジェネレータMG2の現制御周期の電気角を保存する(ステップS201)。具体的には、現制御周期の電気角の値etheta1として、現在のモータジェネレータMG2の電気角の値(即ち、新たに検出された電気角の値)が保存される。なお、ここでは電気角の値を利用しているが、電気角に代えて機械角の値を用いてもよい。
その後、前制御周期の電気角etheta0と、現制御周期の電気角etheta1との電気角差dethetaを計算する(ステップS202)。続いて、算出した電気角差dethetaを所定の閾値de_thと比較し、電気角差dethetaが所定の閾値de_thより大きいか否かを判定する(ステップS203)。なお、閾値de_thの値は、予めシミュレーション等を行い、ずり下がりが発生している場合のモータジェネレータMG2の電気角差に相当する値を求めて設定しておけばよい。
判定の結果、電気角差dethetaを所定の閾値de_thより大きいと判定した場合(ステップS203:Yes)、電気角差dethetaが所定の閾値de_thより大きい状態が連続している期間を示す値cntをカウントアップする(ステップS204)。言い換えれば、cntの値をインクリメントする。なお、cntの初期値は、典型的には0に設定されている。
その後、cntの値が所定の閾値cnt_thより大きいか否かを判定する(ステップS405)。なお、閾値cnt_thの値は、ずり下がりの誤判定を防止するための判断期間として設定される値である。具体的には、電気角差dethetaが所定の閾値de_thより大きい場合であっても、連続する期間が閾値cnt_th以下であれば、ずり下がりが発生しているとは判定されず、電気角差dethetaが所定の閾値de_thより大きい期間が閾値cnt_thより長く連続していれば、ずり下がりが発生していると判定される。
ここで、cntの値が所定の閾値cnt_thより大きいと判定した場合(ステップS205:YES)、リミット処理を行い、cntの値を所定の閾値cnt_thと同じにする(ステップS206)。即ち、ここでのリミット処理では、cntの値が閾値cnt_thより大きくならないように調整される。そしてリミット処理後、ずり下がり判定をONとする(ステップS207)。これにより、ずり下がり判定手段173から、車両1のずり下がりが発生しているという判定結果が出力されることになる。なお、cntの値が所定の閾値cnt_thより大きくないと判定した場合(ステップS205:No)、cntの値が保持されたまま(ステップS208)、一連の処理が終了する。
他方、ステップS203の判定において、電気角差dethetaが所定の閾値de_thより大きくないと判定した場合(ステップS203:No)、cntの値をカウントダウンする(ステップS209)。言い換えれば、cntの値をデクリメントする。
その後、cntの値が0より小さいか否かを判定する(ステップS210)。なお、ここでの“0”は、ずり下がり判定を解除するための閾値として設定されている。具体的には、電気角差dethetaが所定の閾値de_th以下である状態が連続し、cntの値が0となると、ずり下がりが発生していないと判定される。また、電気角差dethetaが所定の閾値de_thより小さい場合であっても、cntの値が0より小さくならない限りは、ずり下がりが発生していないとは判定されない。
ここで、cntの値が0より小さいと判定した場合(ステップS210:YES)、リミット処理を行い、cntの値を0とする(ステップS211)。即ち、ここでのリミット処理では、cntの値が0より小さくならないように調整される。そしてリミット処理後、ずり下がり判定をOFFとする(ステップS207)。これにより、ずり下がり判定手段173から、車両1のずり下がりは発生していないという判定結果が出力されることになる。なお、cntの値が0より小さくないと判定した場合(ステップS205:No)、cntの値が保持されたまま(ステップS213)、一連の処理が終了する。
以上説明した一連の処理は繰り返し実行され、それによるcntの変動によって、ずり下がりの有無を好適に判定することが可能となる。
再び図2に戻り、第1実施形態では、モータジェネレータMG2が停止しており、且つ車両1がずり下がっていないと判定された場合には(ステップS104b:Yes)、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うように、インバータ13の動作を制御する(ステップS105)。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S105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S105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。
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は、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する(ステップS105)。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S105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S106)。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の絶対値が所定閾値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。なお、所定閾値N2は、所定閾値N1と同一であってもよいし、所定閾値N1と異なっていてもよい。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。更に、図2では、車両のずり下がり判定に基づく停止解除条件として、車両のずり下がりが発生しているという条件が用いられている。
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S106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S106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S106: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る。
他方で、ステップS106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S106: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S107)。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S108)。同様に、漏電検出器19は、電気系統の漏電の検出を終了する(ステップS108)。
その後、ECU17は、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。
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第1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第2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第1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、第1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、第1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、第1比較例の停止判定部172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第2比較例の停止判定部172bについて説明する。第2比較例の停止判定部172bは、第1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、第2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、第2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、第2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)が停止しており、且つ車両1のずり下がりが発生していない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、インバータ13の三相短絡制御が行われている間に車両1のずり下がりが発生すると、モータジェネレータMG2の引きずりトルクのトルクリップルに起因する車両振動や、車速が比較的高い状態でのインバータ13の制御(具体的には、上述の三相短絡制御の解除)に起因するトルクショックが発生してしまうおそれがある。以下では、これらの不都合が発生してしまう比較例(図5参照)を挙げて、ずり下がり判定が可能な第1実施形態(図6参照)の効果について説明する。図5は、比較例における三相短絡制御時の各種パラメータの変動を示すタイミングチャートであり、図6は、第1実施形態における三相短絡制御時の各種パラメータの変動を示すタイミングチャートである。なお、図5及び図6では、車両1が坂道の途中で停止した後、ずり下がりが発生することで車速が徐々に上昇している状況を例にとり説明する。
図5に示す比較例に係る車両1bは、第1実施形態に係る車両1のように、ずり下がり判定を行うことができないものとして構成されている。このため、比較例に係る車両1bでは、単に停止判定のみによってモータジェネレータMG2の三相短絡制御が開始される。より具体的には、図2に示すステップS104において、モータジェネレータMG2(又は車両1)が停止していると判定されると、(ステップS104bの判定を行わずに)ステップS105のモータジェネレータMG2の三相短絡制御が開始される。よって、車両1bが停止している時刻0においては、モータジェネレータMG三相短絡制御がONとされている。
車両1bが停止した後、ずり下がりにより車速が上昇すると、モータジェネレータMG2において引きずりトルクが発生する。このように、三相短絡制御が行われている状態で引きずりトルクが発生してしまうと、図に示すようなトルクリップルが発生し、引きずりトルクが細かい周期で変動する。このため、車両1には振動が発生してしまう。
また、比較例に係る車両1bでは、車速が閾値に達する時刻tcにおいて車両が停止していないと判定され、モータジェネレータMG2の三相短絡制御が解除されている。このように比較的車速が高い状態で三相短絡制御が解除されてしまうと、モータジェネレータMG2の引きずりトルクが急激に小さくなることによるトルクショックが発生する。
以上のように、比較例に係る車両1bでは、トルクリップル及びトルクショックの影響でドライバビリティーが低下してしまうおそれがある。
一方、図6に示す第1実施形態に係る車両1では、車両1がずり下がっている状態では、三相短絡制御が行われない。よって、図5の時刻tsからtc間において発生したようなトルクリップルは発生しない。また、車速が閾値に達する時刻tcにおいても、既に三相短絡制御が解除されているため、トルクショックは発生しない。このように第1実施形態に係る車両1によれば、ずり下がり判定を利用することで、ドライバビリティーの低下を防止することが可能である。
なお、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おり、車両1にずり下がりが発生していない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、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)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第1実施形態と同様である。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。
第2実施形態は特に、ずり下がり判定動作において第1実施形態と異なっている。よって、図7を参照して第2実施形態に係るずり下がり判定動作について説明する。図7は、第2実施形態におけるずり下がり判定動作の流れを示すフローチャートである。
図7において、第2実施形態に係るずり下がり判定動作では、先ずモータジェネレータMG2の回転数Ne2を取得する(ステップS300)。続いて、取得したモータジェネレータMG2の回転数Ne2の時間平均Ne2_fltを演算する(ステップS301)。このように回転数Ne2の時間平均を利用すれば、ノイズ等の影響を低減でき、その結果としてずり下がり判定の精度を高めることができる。
その後、算出した回転数の時間平均Ne2_fltを所定の閾値Ne2_thと比較し、回転数の時間平均Ne2_fltが所定の閾値Ne2_thより大きいか否かを判定する(ステップS301)。なお、閾値Ne2_thの値は、予めシミュレーション等を行い、ずり下がりが発生している場合のモータジェネレータMG2の回転数に相当する値を求めて設定しておけばよい。
判定の結果、回転数の時間平均Ne2_fltが所定の閾値Ne2_thより大きいと判定した場合(ステップS302:Yes)、回転数の時間平均Ne2_fltが所定の閾値Ne2_thより大きい状態が連続している期間を示す値cntをカウントアップする(ステップS303)。なお、ステップS303以降に実行されるステップS304からステップS307の各処理は、図4で説明したS205からステップS208の各処理と同様の処理であるため、ここでの説明は省略する。
他方、ステップS302の判定において、回転数の時間平均Ne2_fltが所定の閾値Ne2_thより大きくないと判定した場合(ステップS302:No)、cntの値をカウントダウンする(ステップS308)。なお、ステップS308以降に実行されるステップS309からステップS312の各処理は、図4で説明したS210からステップS213の各処理と同様の処理であるため、ここでの説明は省略する。
以上説明したように、第2実施形態では、モータジェネレータMG2の回転数に基づいてずり下がりが判定される。このような場合も、モータジェネレータMG2の回転角に基づいてずり下がりを判定する第1実施形態と同様に、好適に車両1のずり下がりを判定できる。従って、図5及び図6を参照して説明したように、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に起因するドライバビリティーの低下を防止することが可能である。
(3)第3実施形態
次に、第3実施形態について説明する。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第1及び第2実施形態と同様である。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実施形態は特に、ずり下がり判定動作において第1及び第2実施形態と異なっている。よって、図8を参照して第3実施形態に係るずり下がり判定動作について説明する。図8は、第3実施形態におけるずり下がり判定動作の流れを示すフローチャートである。
図8において、第3実施形態に係るずり下がり判定動作では、先ず斜度センサ等を利用して、車両1の傾きSlopeを示す斜度信号を取得する(ステップS400)。また、ブレーキセンサ等を利用して、ブレーキ踏力値BKを取得する(ステップS401)。
その後、取得したブレーキ踏力値BKに基づいて、車両1の傾きSlopeに対する閾値であるSlope_thを設定する(ステップS402)。例えば、閾値Slope_thは、ブレーキ踏力値BKに対して所定の補正係数kを乗算して算出される。より具体的には、閾値Slope_thは、ブレーキ踏力値BKが強いほど大きい値として算出される。
その後、取得した車両1の傾きSlopeを算出した閾値Slope_thと比較し、車両1の傾きSlopeが閾値Slope_thより大きいか否かを判定する(ステップS403)。このような判定によれば、車両1の傾き(言い換えれば、道路の斜度)から車両1のずり下がりの有無を判定できる。また第3実施形態では特に、閾値Slope_thに基づいて設定しているため、より正確な判定を行うことができる。
判定の結果、回車両1の傾きSlopeが閾値Slope_thより大きいと判定した場合(ステップS403:Yes)、車両1の傾きSlopeが閾値Slope_thより大きい状態が連続している期間を示す値cntをカウントアップする(ステップS404)。なお、ステップS404以降に実行されるステップS405からステップS408の各処理は、図4で説明したS205からステップS208の各処理と同様の処理であるため、ここでの説明は省略する。
他方、ステップS403の判定において、車両1の傾きSlopeが閾値Slope_thより大きくないと判定した場合(ステップS403:No)、cntの値をカウントダウンする(ステップS409)。なお、ステップS409以降に実行されるステップS410からステップS413の各処理は、図4で説明したS210からステップS213の各処理と同様の処理であるため、ここでの説明は省略する。
以上説明したように、第3実施形態では、車両1の傾きに基づいてずり下がりが判定される。このような場合も、モータジェネレータMG2の回転角に基づいてずり下がりを判定する第1実施形態、或いはモータジェネレータMG2の回転数に基づいてずり下がりを判定する第2実施形態と同様に、好適に車両1のずり下がりを判定できる。従って、図5及び図6を参照して説明したように、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に起因するドライバビリティーの低下を防止することができる。
(4)第4実施形態
次に、第4実施形態について説明する。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9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9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9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9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うと共に、モータジェネレータMG2の回転角、回転数、或いは車両の傾きに基づいてずり下がり判定を行うことで、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できる。
加えて、第4実施形態では特に、上述した停止判定及びずり下がり判定において、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、停止判定及びずり下がり判定を行うようにしてもよい。このようにすれば、停止判定及びずり下がり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、振動やトルクショック等に起因するドライバビリティーの低下を防止することができる。
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 車両制御装置
13 インバータ
14 回転角センサ
15 駆動軸
17 ECU
171 インバータ制御部
172 停止判定部
173 ずり下がり判定部
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
θ2 回転角
Ne2 回転数
etheta 電気角
Slope 車両の傾き
BK ブレーキ踏力値

Claims (5)

  1. 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、
    前記車両のずり下がりを判定するずり下がり判定手段と、
    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おり、且つ前記車両がずり下がっていないと前記ずり下がり判定手段が判定している場合に、前記電力変換器の状態が、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なるように、前記電力変換器を制御する制御手段と
    を備えることを特徴とする車両制御装置。
  2. 前記ずり下がり判定手段は、前記三相交流電動機の回転角に基づいて、前記車両のずり下がりを判定することを特徴とする請求項1に記載の車両制御装置。
  3. 前記ずり下がり判定手段は、現在の前記三相交流電動機の回転角と、前回検出された前記三相交流電動機の回転角との差分に基づいて、前記車両のずり下がりを判定することを特徴とする請求項2に記載の車両制御装置。
  4. 前記ずり下がり判定手段は、前記三相交流電動機の回転数に基づいて、前記車両のずり下がりを判定することを特徴とする請求項1に記載の車両制御装置。
  5. 前記ずり下がり判定手段は、前記三相交流電動機の回転数の所定期間における平均値に基づいて、前記車両のずり下がりを判定することを特徴とする請求項4に記載の車両制御装置。
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