JP6156309B2

JP6156309B2 - 車両の制御装置

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Publication number: JP6156309B2
Application number: JP2014194324A
Authority: JP
Inventors: 一隆青木
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-09-24
Filing date: 2014-09-24
Publication date: 2017-07-05
Anticipated expiration: 2034-09-24
Also published as: DE102015218046B4; CN105459831A; US9944184B2; CN105459831B; DE102015218046A1; JP2016064729A; US20160082841A1

Description

本発明は、回転電機の動力を変速機で変速して駆動輪へ伝達可能な車両の制御装置に関する。

下記特許文献１では、回転電機に加わるサージ電圧が高くなる領域で回転電機を駆動するときに、インバータへの入力電圧を低下させることで、回転電機の絶縁破壊を抑制している。

特開２０１３−６２８９０号公報特開２０１４−８２８５５号公報

特許文献１では、回転電機の絶縁破壊を抑制するために、回転電機への印加電圧を低下させている。しかし、回転電機への印加電圧を低下させると、回転電機が発生可能な最大トルクが減少するため、車両の動力性能が低下する。特に、大きな車両駆動力が要求される運転条件において、車両の動力性能が低下することは望ましくない。

本発明は、車両の動力性能の低下を抑制しつつ回転電機の絶縁破壊を抑制することを目的とする。

本発明に係る車両の制御装置は、上述した目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明に係る車両の制御装置は、回転電機の動力を変速機で変速して駆動輪へ伝達可能な車両の制御装置であって、回転電機の運転モードとして、通常モードと、通常モードより車両駆動力を増加させるよう回転電機を運転するパワーモードとを選択可能であり、回転電機の絶縁破壊が発生すると判定された場合に、回転電機の絶縁保護制御を実行する絶縁保護制御部を備え、絶縁保護制御部では、運転モードとしてパワーモードが選択されている状態での絶縁保護制御の優先順位が、変速機の変速比の変更、回転電機への印加電圧の低下、回転電機のトルク制限の順に設定されており、回転電機の運転モードとして、通常モードより車両駆動時の消費エネルギーを減少させるよう回転電機を運転するエコモードをさらに選択可能であり、絶縁保護制御部では、運転モードとしてエコモードが選択されている状態での絶縁保護制御の優先順位が、回転電機への印加電圧の低下、回転電機のトルク制限の順に設定されていることを要旨とする。

本発明に係る車両の制御装置は、回転電機の動力を変速機で変速して駆動輪へ伝達可能な車両の制御装置であって、回転電機の運転モードとして、通常モードと、通常モードより車両駆動力を増加させるよう回転電機を運転するパワーモードとを選択可能であり、回転電機の絶縁破壊が発生すると判定された場合に、回転電機の絶縁保護制御を実行する絶縁保護制御部を備え、絶縁保護制御部では、運転モードとしてパワーモードが選択されている状態での絶縁保護制御の優先順位が、変速機の変速比の変更、回転電機への印加電圧の低下、回転電機のトルク制限の順に設定されており、さらに、回転電機への印加電圧と回転電機の回転数及びトルクとに基づいて回転電機の絶縁破壊の発生を判定する絶縁破壊判定部を備えることを要旨とする。

本発明の一態様では、絶縁破壊判定部は、回転電機への印加電圧と回転電機の回転数及びトルクとに基づいて回転電機の絶縁部位間の電位差を推定し、当該電位差を設定値と比較することで、回転電機に絶縁破壊が発生するか否かを判定することが好適である。

本発明の一態様では、絶縁破壊判定部は、回転電機周辺の気圧と回転電機の温度とに基づいて前記設定値を設定することが好適である。また、本発明の一態様では、絶縁保護制御部は、運転モードとしてパワーモードが選択されている状態で絶縁保護制御を実行するときに、変速機の変速比の変更により絶縁破壊が発生しなくなると判定された場合は、絶縁保護制御として変速機の変速比を変更し、変速機の変速比を変更しても絶縁破壊が発生し、回転電機への印加電圧の低下により絶縁破壊が発生しなくなると判定された場合は、絶縁保護制御として回転電機への印加電圧を低下させ、回転電機への印加電圧を低下させても絶縁破壊が発生すると判定された場合は、絶縁保護制御として回転電機のトルクを制限することが好適である。

本発明によれば、パワーモードで回転電機の絶縁保護制御を実行するときに、変速機の変速比の変更を回転電機への印加電圧の低下よりも優先して行うことで、車両の動力性能の低下を抑制しつつ、回転電機の絶縁破壊を抑制することができる。

本発明の実施形態に係る制御装置を備えるハイブリッド車両の構成例を示す図である。電子制御装置の構成例を示す機能ブロック図である。アクセル開度ＡＣに対する車両要求駆動力Ｔｖｒｅｆの特性の一例を示す図である。あるシステム電圧ＶＨにおけるストレス特性マップの一例を示す図である。ストレングス特性マップの一例を示す図である。変速機の変速段の変更によりモータジェネレータの回転数Ｎｍｇ及びトルクＴｍｇが変化する様子を示す図である。パワーモードが選択されている状態で絶縁破壊が発生すると判定された場合に、電子制御装置により実行される処理を説明するフローチャートである。エコモードが選択されている状態で絶縁破壊が発生すると判定された場合に、電子制御装置により実行される処理を説明するフローチャートである。通常モードが選択されている状態で絶縁破壊が発生すると判定された場合に、電子制御装置により実行される処理を説明するフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態（以下実施形態という）を図面に従って説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る制御装置を備えるハイブリッド車両の構成例を示す図である。エンジン１２とモータジェネレータ（回転電機）１４との間にクラッチ１３が設けられており、モータジェネレータ１４が変速機１６を介して駆動輪１８に連結されている。ここでの変速機１６としては、変速比Ｇを段階的に変更可能な有段変速機を用いることができる。クラッチ１３の係合時に、エンジン１２が発生する動力は変速機１６で変速されて駆動輪１８へ伝達可能であり、エンジン１２の動力を利用して車両の走行を行うことが可能である。また、モータジェネレータ１４の力行運転による動力も変速機１６で変速されて駆動輪１８へ伝達可能であり、モータジェネレータ１４の動力を利用して車両の走行を行うことも可能である。モータジェネレータ１４の力行運転時には、蓄電装置２４からの直流電力がＤＣ−ＤＣコンバータ２５で昇圧され、ＤＣ−ＤＣコンバータ２５からの直流電力がインバータ２６で交流（例えば三相交流）に変換されてモータジェネレータ１４のコイルへ供給される。一方、駆動輪１８またはエンジン１２の動力を利用してモータジェネレータ１４の発電運転を行うことも可能であり、モータジェネレータ１４の発電運転時には、モータジェネレータ１４のコイルの交流電力がインバータ２６で直流に変換され、インバータ２６からの直流電力がＤＣ−ＤＣコンバータ２５で降圧されて蓄電装置２４に充電される。

電子制御装置（ＥＣＵ）４０には、アクセル開度センサ６１で検出されたアクセル開度（アクセルペダルの踏み込み量）ＡＣを示す信号、車両速度センサ６２で検出された車両速度Ｖを示す信号、温度センサ６３で検出されたモータジェネレータ１４の温度τｍｇを示す信号、及び気圧センサ６４で検出されたモータジェネレータ１４周辺の気圧Ｐを示す信号が入力される。電子制御装置４０は、変速機１６の変速比Ｇと、ＤＣ−ＤＣコンバータ２５及びインバータ２６のスイッチング駆動を制御する。ＤＣ−ＤＣコンバータ２５のスイッチング駆動によりＤＣ−ＤＣコンバータ２５での電圧変換比が制御されることで、ＤＣ−ＤＣコンバータ２５の出力電圧（インバータ２６の入力電圧）ＶＨが制御され、インバータ２６を介してモータジェネレータ１４のコイルに印加される電圧ＶＨが制御される。以下の説明では、電圧ＶＨをシステム電圧とする。また、インバータ２６のスイッチング駆動が制御されることで、モータジェネレータ１４の運転状態が制御される。

電子制御装置４０の機能ブロック図の一例を図２に示す。運転モード選択部４１は、車両の運転者からの操作入力を受けてエンジン１２及びモータジェネレータ１４の運転モードを選択する。ここでの運転モードとしては、通常モードと、通常モードより車両駆動力を増加させるようエンジン１２及びモータジェネレータ１４を運転するパワーモードと、通常モードより車両駆動時の消費エネルギーを減少させるようエンジン１２及びモータジェネレータ１４を運転するエコモードが選択可能である。

運転要求設定部４２は、運転モード選択部４１で選択された運転モードとアクセル開度ＡＣと車両速度Ｖと蓄電装置２４の残存容量ＳＯＣとに基づいて、変速機１６の要求変速段（要求変速比Ｇｒｅｆ）とエンジン１２の要求トルクＴｅｒｅｆとモータジェネレータ１４の要求トルクＴｍｇｒｅｆを設定する。アクセル開度ＡＣについては、アクセル開度センサ６１で検出された値を用い、車両速度Ｖについては、車両速度センサ６２で検出された値を用い、蓄電装置２４の残存容量ＳＯＣについては、例えば蓄電装置２４の電流及び電圧から演算可能である。ここでは、選択された運転モードとアクセル開度ＡＣとに基づいて車両要求駆動力Ｔｖｒｅｆが設定され、蓄電装置２４の残存容量ＳＯＣに基づいてエンジン１２とモータジェネレータ１４の駆動力配分が設定される。その際に、通常モードとパワーモードとエコモードとでは、例えば図３に示すように、アクセル開度ＡＣに対する車両要求駆動力Ｔｖｒｅｆの特性が異なる。パワーモードでは通常モードと比較して、同じアクセル開度ＡＣに対して車両要求駆動力Ｔｖｒｅｆが大きい。一方、エコモードでは通常モードと比較して、車両駆動時の消費エネルギーを減少させるよう同じアクセル開度ＡＣに対して車両要求駆動力Ｔｖｒｅｆが小さい。そして、設定された車両要求駆動力Ｔｖｒｅｆと駆動力配分と車両速度Ｖとに基づいて、変速機１６の要求変速段とエンジン１２の要求トルクＴｅｒｅｆとモータジェネレータ１４の要求トルクＴｍｇｒｅｆを決定する。エンジン１２の効率はエンジン１２の回転数及びトルクに応じて変化し、モータジェネレータ１４の効率はモータジェネレータ１４の回転数及びトルクに応じて変化するため、ここでは、エンジン１２及びモータジェネレータ１４全体の効率が最も高くなるように変速機１６の要求変速段を選択し、エンジン１２の要求トルクＴｅｒｅｆ及びモータジェネレータ１４の要求トルクＴｍｇｒｅｆを決定する。

電圧指令設定部４３は、運転要求設定部４２で設定されたモータジェネレータ１４の要求トルクＴｍｇｒｅｆと気圧Ｐとに基づいて、システム電圧（インバータ２６を介したモータジェネレータ１４のコイルへの印加電圧）の指令値ＶＨｒｅｆを設定する。気圧Ｐについては、気圧センサ６４で検出された値を用いることが可能である。ここでは、モータジェネレータ１４が要求トルクＴｍｇｒｅｆ以上のトルクを発生可能なようシステム電圧指令値ＶＨｒｅｆを設定し、さらに、ＤＣ−ＤＣコンバータ２５での損失も考慮してシステム電圧指令値ＶＨｒｅｆを設定することが好ましい。

変速制御部４４は、変速機１６の変速段が要求変速段になるように変速機１６の変速比Ｇを制御する。スイッチング制御部４５は、システム電圧ＶＨが指令値ＶＨｒｅｆになるようにＤＣ−ＤＣコンバータ２５のスイッチング駆動を制御し、モータジェネレータ１４のトルクＴｍｇが要求トルクＴｍｇｒｅｆになるようにインバータ２６のスイッチング駆動を制御する。

モータジェネレータ１４では、運転条件によっては、例えばコイルと鉄心間の短絡や、異相コイル間の短絡等、絶縁部位での放電が発生する、いわゆる絶縁破壊が発生する場合がある。以下、モータジェネレータ１４の絶縁破壊を予測して抑制するための制御について説明する。

モータジェネレータ１４において、コイルと鉄心間や異相コイル間等、絶縁部位間の電位差Ｖｉｎｓは、コイルへの印加電圧（システム電圧）ＶＨや回転数ＮｍｇやトルクＴｍｇに応じて変化する。例えばコイルへの印加電圧ＶＨが高くなったり、コイルの電流Ｉｍｇが大きくなってトルクＴｍｇが大きくなったりすると、絶縁部位間の電位差Ｖｉｎｓも高くなりやすい。また、回転数Ｎｍｇ（インバータ２６のスイッチング周波数）の条件によっては、コイルを含む回路に共振が発生することで絶縁部位間の電位差Ｖｉｎｓが高くなることもある。絶縁部位間の電位差Ｖｉｎｓが高くなると、絶縁部位での放電（絶縁破壊）が発生しやすくなる。そこで、モータジェネレータ１４において、システム電圧ＶＨと回転数ＮｍｇとトルクＴｍｇをそれぞれ変化させながら絶縁部位間の電位差（最大値）Ｖｉｎｓを計測することで、システム電圧ＶＨと回転数ＮｍｇとトルクＴｍｇに対する絶縁部位間の電位差（最大値）Ｖｉｎｓの関係を表すストレス特性マップを予め作成して電子制御装置４０の特性記憶部５０に記憶しておく。あるシステム電圧ＶＨにおけるストレス特性マップの一例を図４に示す。図４では、絶縁部位間の電位差Ｖｉｎｓが等しくなる動作点（回転数Ｎｍｇ及びトルクＴｍｇ）同士を結んで等電位差線としている。ある回転数Ｎｍｇでモータジェネレータ１４が発生可能な最大トルクＴｍｇｍａｘは、システム電圧ＶＨが低いほど小さくなる。

また、絶縁部位での放電（絶縁破壊）が発生しない電位差の上限値Ｖｌｉｍは、温度τｍｇや気圧Ｐに応じて変化する。例えば気圧Ｐが低くなったり、温度τｍｇが高くなったりすると、放電が発生しやすくなる。そこで、温度τｍｇと気圧Ｐをそれぞれ変化させながら放電が発生しない電位差の上限値Ｖｌｉｍを計測することで、温度τｍｇ及び気圧Ｐに対する電位差の上限値Ｖｌｉｍの関係を表すストレングス特性マップを予め作成して電子制御装置４０の特性記憶部５０に記憶しておく。ストレングス特性マップの一例を図５に示す。図５のストレングス特性マップでは、気圧Ｐの増加に対して電位差の上限値Ｖｌｉｍが増加し、温度τｍｇの低下に対して電位差の上限値Ｖｌｉｍが増加する。

絶縁破壊判定部４６は、モータジェネレータ１４への印加電圧（システム電圧）ＶＨとモータジェネレータ１４の回転数Ｎｍｇ及びトルクＴｍｇとに基づいて、モータジェネレータ１４の絶縁破壊の発生を判定する。システム電圧ＶＨとしては、システム電圧指令値ＶＨｒｅｆを用いるか、電圧センサで検出した値を用いることが可能である。モータジェネレータ１４の回転数Ｎｍｇとしては、車両速度Ｖ及び変速機１６の変速比Ｇから算出した値を用いるか、回転数センサで検出した値を用いることが可能である。モータジェネレータ１４のトルクＴｍｇとしては、要求トルクＴｍｇｒｅｆを用いるか、コイルの電流Ｉｍｇから算出した値を用いることが可能である。絶縁破壊判定部４６は、システム電圧ＶＨと回転数ＮｍｇとトルクＴｍｇとに基づいて、モータジェネレータ１４の絶縁部位間の電位差Ｖｉｎｓを推定する。その際には、特性記憶部５０に記憶されたストレス特性マップにおいて、与えられたシステム電圧ＶＨと回転数ＮｍｇとトルクＴｍｇに対応する絶縁部位間の電位差Ｖｉｎｓを演算する。また、絶縁破壊判定部４６は、モータジェネレータ１４周辺の気圧Ｐとモータジェネレータ１４の温度τｍｇとに基づいて、絶縁部位での放電が発生しない電位差の上限値Ｖｌｉｍを推定する。気圧Ｐについては、気圧センサ６４で検出された値を用い、温度τｍｇについては、温度センサ６３で検出された値を用いることが可能である。その際には、特性記憶部５０に記憶されたストレングス特性マップにおいて、与えられた気圧Ｐ及び温度τｍｇに対応する電位差の上限値Ｖｌｉｍを演算する。そして、絶縁破壊判定部４６は、絶縁部位間の電位差Ｖｉｎｓを上限値（設定値）Ｖｌｉｍと比較することで、モータジェネレータ１４に絶縁破壊が発生するか否かを判定する。例えば絶縁部位間の電位差Ｖｉｎｓが上限値Ｖｌｉｍ以下である場合は、絶縁破壊が発生しないと判定する。一方、絶縁部位間の電位差Ｖｉｎｓが上限値Ｖｌｉｍより大きい場合は、絶縁破壊が発生すると判定する。絶縁保護制御部４７は、絶縁破壊判定部４６で絶縁破壊が発生すると判定された場合に、モータジェネレータ１４の絶縁破壊を抑制するための絶縁保護制御を実行する。

ここで、モータジェネレータ１４への印加電圧（システム電圧）ＶＨを低下させると、モータジェネレータ１４の絶縁部位間の電位差Ｖｉｎｓも低下する。システム電圧ＶＨを低下させることで、絶縁部位間の電位差Ｖｉｎｓが上限値Ｖｌｉｍ以下になれば、モータジェネレータ１４の絶縁破壊を抑制することが可能となる。ただし、システム電圧ＶＨを低下させると、モータジェネレータ１４が発生可能な最大トルクＴｍｇｍａｘが減少するため、車両の動力性能が低下する。特に、車両の動力性能を優先するパワーモードにおいて、車両の動力性能が低下することは望ましくない。

また、変速機１６の変速段（変速比Ｇ）を変更すると、例えば図６に示すように、モータジェネレータ１４の回転数Ｎｍｇ及びトルクＴｍｇが変化することで、モータジェネレータ１４の絶縁部位間の電位差Ｖｉｎｓが変化する。変速機１６の変速比Ｇを変更することで、絶縁部位間の電位差Ｖｉｎｓが上限値Ｖｌｉｍ以下になれば、モータジェネレータ１４の絶縁破壊を抑制することが可能となる。ただし、変速機１６の変速比Ｇを変更すると、モータジェネレータ１４及びエンジン１２の運転状態が高効率状態からずれるため、車両駆動時の効率が低下する。特に、車両の燃費性能を優先するエコモードにおいて、車両駆動時の効率が低下することは望ましくない。

本実施形態では、絶縁保護制御部４７は、運転モード選択部４１で選択された運転モードに応じて、モータジェネレータ１４の絶縁保護制御の方法を変更する。以下、各運転モードにおける絶縁保護制御の方法について説明する。

運転モードとしてパワーモードが選択されている状態において、絶縁破壊判定部４６で絶縁破壊が発生すると判定された場合は、電子制御装置４０は、図７のフローチャートに示す処理を実行する。ステップＳ１０１では、絶縁部位間の電位差Ｖｉｎｓが上限値Ｖｌｉｍ以下となる変速機１６の変速段（変速比Ｇ）が存在するか否かが絶縁破壊判定部４６で判定される。ここでは、車両要求駆動力Ｔｖｒｅｆと駆動力配分と車両速度Ｖに基づいて、各変速段に対応するモータジェネレータ１４の回転数Ｎｍｇ及び要求トルクＴｍｇｒｅｆを演算する。次に、ストレス特性マップにおいて、演算した回転数Ｎｍｇ及び要求トルクＴｍｇｒｅｆとシステム電圧指令値ＶＨｒｅｆに対応する絶縁部位間の電位差Ｖｉｎｓを各変速段毎に演算する。そして、演算した絶縁部位間の電位差Ｖｉｎｓが上限値Ｖｌｉｍ以下であるか否かを各変速段毎に判定する。絶縁部位間の電位差Ｖｉｎｓが上限値Ｖｌｉｍ以下となる変速機１６の変速段が少なくとも１つ以上存在する場合（ステップＳ１０１の判定結果がＹＥＳの場合）は、変速機１６の変速比Ｇの変更により絶縁破壊が発生しなくなると判定し、ステップＳ１０３に進む。一方、すべての変速段において絶縁部位間の電位差Ｖｉｎｓが上限値Ｖｌｉｍより大きくなる場合（ステップＳ１０１の判定結果がＮＯの場合）は、変速機１６の変速比Ｇを変更しても絶縁破壊が発生すると判定し、ステップＳ１０２に進む。

ステップＳ１０２では、モータジェネレータ１４が要求トルクＴｍｇｒｅｆを発生可能な範囲内で絶縁部位間の電位差Ｖｉｎｓが上限値Ｖｌｉｍ以下となるシステム電圧ＶＨが存在するか否かが絶縁破壊判定部４６で判定される。その際には、ステップＳ１０１で絶縁部位間の電位差Ｖｉｎｓが最小となる変速段に対応して回転数Ｎｍｇ及び要求トルクＴｍｇｒｅｆを設定する。ここでは、モータジェネレータ１４が要求トルクＴｍｇｒｅｆを発生可能な範囲内でシステム電圧指令値ＶＨｒｅｆを低下させながら、ストレス特性マップにおいて、システム電圧指令値ＶＨｒｅｆと回転数Ｎｍｇ及び要求トルクＴｍｇｒｅｆに対応する絶縁部位間の電位差Ｖｉｎｓを各システム電圧指令値ＶＨｒｅｆ毎に演算する。そして、演算した絶縁部位間の電位差Ｖｉｎｓが上限値Ｖｌｉｍ以下であるか否かを各システム電圧指令値ＶＨｒｅｆ毎に判定する。モータジェネレータ１４が要求トルクＴｍｇｒｅｆを発生可能な範囲内でシステム電圧指令値ＶＨｒｅｆを低下させることで、絶縁部位間の電位差Ｖｉｎｓが上限値Ｖｌｉｍ以下となる場合（ステップＳ１０２の判定結果がＹＥＳの場合）は、システム電圧ＶＨの低下により絶縁破壊が発生しなくなると判定し、ステップＳ１０４に進む。一方、モータジェネレータ１４が要求トルクＴｍｇｒｅｆを発生可能な範囲内でシステム電圧指令値ＶＨｒｅｆを低下させても、絶縁部位間の電位差Ｖｉｎｓが上限値Ｖｌｉｍより大きくなる場合（ステップＳ１０２の判定結果がＮＯの場合）は、システム電圧ＶＨを低下させても絶縁破壊が発生すると判定し、ステップＳ１０５に進む。

ステップＳ１０３では、絶縁保護制御として変速機１６の変速比Ｇを変更する方法が絶縁保護制御部４７で選択される。ここでは、変速機１６の要求変速段（要求変速比Ｇｒｅｆ）として、絶縁部位間の電位差Ｖｉｎｓが上限値Ｖｌｉｍ以下となる変速段（変速比Ｇ）が設定され、この要求変速比Ｇｒｅｆに対応して要求トルクＴｍｇｒｅｆが設定される。絶縁部位間の電位差Ｖｉｎｓが上限値Ｖｌｉｍ以下となる変速段が複数存在する場合は、変速機１６の要求変速段として、例えば絶縁部位間の電位差Ｖｉｎｓが最小となる変速段を選択することが可能である。あるいは、絶縁部位間の電位差Ｖｉｎｓが上限値Ｖｌｉｍ以下となる複数の変速段の中で、エンジン１２及びモータジェネレータ１４全体の効率が最も高くなる変速段を変速機１６の要求変速段として選択することも可能である。変速制御部４４は、変速機１６の変速比Ｇが絶縁保護制御部４７で設定された要求変速比Ｇｒｅｆになるように制御する。これによって、絶縁部位間の電位差Ｖｉｎｓを上限値Ｖｌｉｍ以下にして絶縁破壊を抑制する。スイッチング制御部４５は、システム電圧ＶＨが電圧指令設定部４３で設定された指令値ＶＨｒｅｆになるように制御し、モータジェネレータ１４のトルクＴｍｇが絶縁保護制御部４７で設定された要求トルクＴｍｇｒｅｆになるように制御する。

ステップＳ１０４では、絶縁保護制御としてシステム電圧ＶＨを低下させる方法が絶縁保護制御部４７で選択される。ここでは、システム電圧指令値ＶＨｒｅｆとして、モータジェネレータ１４が要求トルクＴｍｇｒｅｆを発生可能な範囲内で絶縁部位間の電位差Ｖｉｎｓが上限値Ｖｌｉｍ以下となるシステム電圧ＶＨが設定される。その際には、変速機１６の要求変速比Ｇｒｅｆとして、ステップＳ１０１で絶縁部位間の電位差Ｖｉｎｓが最小となる変速比Ｇが設定され、この要求変速比Ｇｒｅｆに対応して要求トルクＴｍｇｒｅｆが設定される。変速制御部４４は、変速機１６の変速比Ｇが絶縁保護制御部４７で設定された要求変速比Ｇｒｅｆになるように制御する。スイッチング制御部４５は、システム電圧ＶＨが絶縁保護制御部４７で設定された指令値ＶＨｒｅｆになるように制御し、モータジェネレータ１４のトルクＴｍｇが絶縁保護制御部４７で設定された要求トルクＴｍｇｒｅｆになるように制御する。これによって、絶縁部位間の電位差Ｖｉｎｓを上限値Ｖｌｉｍ以下にして絶縁破壊を抑制する。

ステップＳ１０５では、絶縁保護制御としてモータジェネレータ１４のトルクＴｍｇを制限する方法が絶縁保護制御部４７で選択される。ここでは、絶縁部位間の電位差Ｖｉｎｓが上限値Ｖｌｉｍ以下になるまでシステム電圧指令値ＶＨｒｅｆを低下させる。その際には、変速機１６の要求変速比Ｇｒｅｆとして、ステップＳ１０１で絶縁部位間の電位差Ｖｉｎｓが最小となる変速比Ｇが設定される。変速制御部４４は、変速機１６の変速比Ｇが絶縁保護制御部４７で設定された要求変速比Ｇｒｅｆになるように制御する。スイッチング制御部４５は、システム電圧ＶＨが絶縁保護制御部４７で設定された指令値ＶＨｒｅｆになるように制御する。これによって、絶縁部位間の電位差Ｖｉｎｓを上限値Ｖｌｉｍ以下にして絶縁破壊を抑制する。ただし、モータジェネレータ１４のトルクＴｍｇは、システム電圧ＶＨに応じた最大トルクＴｍｇｍａｘ以下に制限され、車両要求駆動力Ｔｖｒｅｆ及び要求変速比Ｇｒｅｆに基づいて設定される要求トルクＴｍｇｒｅｆより小さくなる。

一方、運転モードとしてエコモードが選択されている状態において、絶縁破壊判定部４６で絶縁破壊が発生すると判定された場合は、電子制御装置４０は、図８のフローチャートに示す処理を実行する。ステップＳ２０１では、モータジェネレータ１４が要求トルクＴｍｇｒｅｆを発生可能な範囲内で絶縁部位間の電位差Ｖｉｎｓが上限値Ｖｌｉｍ以下となるシステム電圧ＶＨが存在するか否かが絶縁破壊判定部４６で判定される。ここでは、運転要求設定部４２で設定された要求トルクＴｍｇｒｅｆをモータジェネレータ１４が発生可能な範囲内でシステム電圧指令値ＶＨｒｅｆを低下させながら、ストレス特性マップにおいて、システム電圧指令値ＶＨｒｅｆと回転数Ｎｍｇ及び要求トルクＴｍｇｒｅｆに対応する絶縁部位間の電位差Ｖｉｎｓを各システム電圧指令値ＶＨｒｅｆ毎に演算する。そして、演算した絶縁部位間の電位差Ｖｉｎｓが上限値Ｖｌｉｍ以下であるか否かを各システム電圧指令値ＶＨｒｅｆ毎に判定する。ステップＳ２０１の判定結果がＹＥＳの場合は、システム電圧ＶＨの低下により絶縁破壊が発生しなくなると判定し、ステップＳ２０２に進む。一方、ステップＳ２０１の判定結果がＮＯの場合は、システム電圧ＶＨを低下させても絶縁破壊が発生すると判定し、ステップＳ２０３に進む。

ステップＳ２０２では、絶縁保護制御としてシステム電圧ＶＨを低下させる方法が絶縁保護制御部４７で選択される。ここでは、システム電圧指令値ＶＨｒｅｆとして、モータジェネレータ１４が要求トルクＴｍｇｒｅｆを発生可能な範囲内で絶縁部位間の電位差Ｖｉｎｓが上限値Ｖｌｉｍ以下となるシステム電圧ＶＨが設定される。変速制御部４４は、変速機１６の変速比Ｇが運転要求設定部４２で設定された要求変速比Ｇｒｅｆになるように制御する。スイッチング制御部４５は、システム電圧ＶＨが絶縁保護制御部４７で設定された指令値ＶＨｒｅｆになるように制御し、モータジェネレータ１４のトルクＴｍｇが運転要求設定部４２で設定された要求トルクＴｍｇｒｅｆになるように制御する。これによって、絶縁部位間の電位差Ｖｉｎｓを上限値Ｖｌｉｍ以下にして絶縁破壊を抑制する。

ステップＳ２０３では、絶縁保護制御としてモータジェネレータ１４のトルクＴｍｇを制限する方法が絶縁保護制御部４７で選択される。ここでは、絶縁部位間の電位差Ｖｉｎｓが上限値Ｖｌｉｍ以下になるまでシステム電圧指令値ＶＨｒｅｆを低下させる。変速制御部４４は、変速機１６の変速比Ｇが運転要求設定部４２で設定された要求変速比Ｇｒｅｆになるように制御する。スイッチング制御部４５は、システム電圧ＶＨが絶縁保護制御部４７で設定された指令値ＶＨｒｅｆになるように制御する。これによって、絶縁部位間の電位差Ｖｉｎｓを上限値Ｖｌｉｍ以下にして絶縁破壊を抑制する。ただし、モータジェネレータ１４のトルクＴｍｇは、システム電圧ＶＨに応じた最大トルクＴｍｇｍａｘ以下に制限され、運転要求設定部４２で設定された要求トルクＴｍｇｒｅｆより小さくなる。

また、運転モードとして通常モードが選択されている状態において、絶縁破壊判定部４６で絶縁破壊が発生すると判定された場合は、電子制御装置４０は、図９のフローチャートに示す処理を実行する。ステップＳ３０１では、ステップＳ２０１と同様に、モータジェネレータ１４が要求トルクＴｍｇｒｅｆを発生可能な範囲内で絶縁部位間の電位差Ｖｉｎｓが上限値Ｖｌｉｍ以下となるシステム電圧ＶＨが存在するか否かが絶縁破壊判定部４６で判定される。ステップＳ３０１の判定結果がＹＥＳの場合は、システム電圧ＶＨの低下により絶縁破壊が発生しなくなると判定し、ステップＳ３０３に進む。一方、ステップＳ３０１の判定結果がＮＯの場合は、システム電圧ＶＨを低下させても絶縁破壊が発生すると判定し、ステップＳ３０２に進む。

ステップＳ３０２では、ステップＳ１０１と同様に、絶縁部位間の電位差Ｖｉｎｓが上限値Ｖｌｉｍ以下となる変速機１６の変速段が存在するか否かが絶縁破壊判定部４６で判定される。その際には、モータジェネレータ１４が要求トルクＴｍｇｒｅｆを発生可能な範囲内でシステム電圧指令値ＶＨｒｅｆを低下させることも可能である。ステップＳ３０２の判定結果がＹＥＳの場合は、変速機１６の変速比Ｇの変更により絶縁破壊が発生しなくなると判定し、ステップＳ３０４に進む。一方、ステップＳ３０２の判定結果がＮＯの場合は、変速機１６の変速比Ｇを変更しても絶縁破壊が発生すると判定し、ステップＳ３０５に進む。

ステップＳ３０３では、絶縁保護制御としてシステム電圧ＶＨを低下させる方法が絶縁保護制御部４７で選択される。ここでは、システム電圧指令値ＶＨｒｅｆとして、モータジェネレータ１４が要求トルクＴｍｇｒｅｆを発生可能な範囲内で絶縁部位間の電位差Ｖｉｎｓが上限値Ｖｌｉｍ以下となるシステム電圧ＶＨが設定される。変速制御部４４は、変速機１６の変速比Ｇが運転要求設定部４２で設定された要求変速比Ｇｒｅｆになるように制御する。スイッチング制御部４５は、システム電圧ＶＨが絶縁保護制御部４７で設定された指令値ＶＨｒｅｆになるように制御し、モータジェネレータ１４のトルクＴｍｇが運転要求設定部４２で設定された要求トルクＴｍｇｒｅｆになるように制御する。これによって、絶縁部位間の電位差Ｖｉｎｓを上限値Ｖｌｉｍ以下にして絶縁破壊を抑制する。

ステップＳ３０４では、絶縁保護制御として変速機１６の変速比Ｇを変更する方法が絶縁保護制御部４７で選択される。ここでは、変速機１６の要求変速段として、絶縁部位間の電位差Ｖｉｎｓが上限値Ｖｌｉｍ以下となる変速段が設定され、この要求変速比Ｇｒｅｆに対応して要求トルクＴｍｇｒｅｆが設定される。その際には、モータジェネレータ１４が要求トルクＴｍｇｒｅｆを発生可能な範囲内でシステム電圧指令値ＶＨｒｅｆを低下させることも可能である。変速制御部４４は、変速機１６の変速比Ｇが絶縁保護制御部４７で設定された要求変速比Ｇｒｅｆになるように制御する。これによって、絶縁部位間の電位差Ｖｉｎｓを上限値Ｖｌｉｍ以下にして絶縁破壊を抑制する。スイッチング制御部４５は、システム電圧ＶＨが絶縁保護制御部４７で設定された指令値ＶＨｒｅｆになるように制御し、モータジェネレータ１４のトルクＴｍｇが絶縁保護制御部４７で設定された要求トルクＴｍｇｒｅｆになるように制御する。

ステップＳ３０５では、絶縁保護制御としてモータジェネレータ１４のトルクＴｍｇを制限する方法が絶縁保護制御部４７で選択される。ここでは、絶縁部位間の電位差Ｖｉｎｓが上限値Ｖｌｉｍ以下になるまでシステム電圧指令値ＶＨｒｅｆを低下させる。その際には、変速機１６の要求変速比Ｇｒｅｆとして、ステップＳ３０２で絶縁部位間の電位差Ｖｉｎｓが最小となる変速比Ｇが設定される。変速制御部４４は、変速機１６の変速比Ｇが絶縁保護制御部４７で設定された要求変速比Ｇｒｅｆになるように制御する。スイッチング制御部４５は、システム電圧ＶＨが絶縁保護制御部４７で設定された指令値ＶＨｒｅｆになるように制御する。これによって、絶縁部位間の電位差Ｖｉｎｓを上限値Ｖｌｉｍ以下にして絶縁破壊を抑制する。ただし、モータジェネレータ１４のトルクＴｍｇは、システム電圧ＶＨに応じた最大トルクＴｍｇｍａｘ以下に制限され、車両要求駆動力Ｔｖｒｅｆ及び要求変速比Ｇｒｅｆに基づいて設定される要求トルクＴｍｇｒｅｆより小さくなる。

なお、絶縁破壊判定部４６で絶縁破壊が発生しないと判定された場合は、変速制御部４４は、変速機１６の変速比Ｇが運転要求設定部４２で設定された要求変速比Ｇｒｅｆになるように制御する。そして、スイッチング制御部４５は、モータジェネレータ１４のトルクＴｍｇが運転要求設定部４２で設定された要求トルクＴｍｇｒｅｆになるように制御し、システム電圧ＶＨが電圧指令設定部４３で設定された指令値ＶＨｒｅｆになるように制御する。

図７のフローチャートの処理によれば、絶縁保護制御部４７は、パワーモードが選択されている状態で絶縁保護制御を実行するときに、変速機１６の変速比Ｇの変更により絶縁破壊が発生しなくなると絶縁破壊判定部４６で判定された場合は、絶縁保護制御として変速機１６の変速比Ｇを変更する方法を選択する。一方、変速機１６の変速比Ｇを変更しても絶縁破壊が発生し、モータジェネレータ１４への印加電圧（システム電圧）ＶＨの低下により絶縁破壊が発生しなくなると絶縁破壊判定部４６で判定された場合は、絶縁保護制御部４７は、絶縁保護制御としてシステム電圧ＶＨを低下させる方法を選択する。また、システム電圧ＶＨを低下させても絶縁破壊が発生すると絶縁破壊判定部４６で判定された場合は、絶縁保護制御部４７は、絶縁保護制御としてモータジェネレータ１４のトルクＴｍｇを制限する方法を選択する。つまり、絶縁保護制御部４７では、パワーモードが選択されている状態での絶縁保護制御の優先順位が、変速機１６の変速比Ｇの変更、モータジェネレータ１４への印加電圧（システム電圧）ＶＨの低下、モータジェネレータ１４のトルク制限の順に設定されている。このように、車両の動力性能を優先するパワーモードでは、変速比Ｇの変更による絶縁保護制御をシステム電圧ＶＨの低下による絶縁保護制御よりも優先して行うことで、車両の動力性能の低下を極力抑制しつつ、モータジェネレータ１４の絶縁破壊を抑制して部品保護を行うことができる。

また、図８のフローチャートの処理によれば、絶縁保護制御部４７は、エコモードが選択されている状態で絶縁保護制御を実行するときに、モータジェネレータ１４への印加電圧（システム電圧）ＶＨの低下により絶縁破壊が発生しなくなると絶縁破壊判定部４６で判定された場合は、絶縁保護制御としてシステム電圧ＶＨを低下させる方法を選択する。一方、システム電圧ＶＨを低下させても絶縁破壊が発生すると絶縁破壊判定部４６で判定された場合は、絶縁保護制御部４７は、絶縁保護制御としてモータジェネレータ１４のトルクＴｍｇを制限する方法を選択する。つまり、絶縁保護制御部４７では、エコモードが選択されている状態での絶縁保護制御の優先順位が、モータジェネレータ１４への印加電圧（システム電圧）ＶＨの低下、モータジェネレータ１４のトルク制限の順に設定されている。このように、車両の燃費性能を優先するエコモードでは、変速機１６の変速比Ｇの変更による絶縁保護制御を行わないことで、モータジェネレータ１４及びエンジン１２の運転状態を高効率状態に維持して車両駆動時の効率の低下を防ぐことができる。そして、システム電圧ＶＨの低下による絶縁保護制御を行うことで、車両の燃費性能の低下を抑制しつつ、モータジェネレータ１４の絶縁破壊を抑制することができる。

また、図９のフローチャートの処理によれば、絶縁保護制御部４７は、通常モードが選択されている状態で絶縁保護制御を実行するときに、モータジェネレータ１４への印加電圧（システム電圧）ＶＨの低下により絶縁破壊が発生しなくなると絶縁破壊判定部４６で判定された場合は、絶縁保護制御としてシステム電圧ＶＨを低下させる方法を選択する。一方、システム電圧ＶＨを低下させても絶縁破壊が発生し、変速機１６の変速比Ｇの変更により絶縁破壊が発生しなくなると絶縁破壊判定部４６で判定された場合は、絶縁保護制御部４７は、絶縁保護制御として変速機１６の変速比Ｇを変更する方法を選択する。また、変速機１６の変速比Ｇを変更しても絶縁破壊が発生すると絶縁破壊判定部４６で判定された場合は、絶縁保護制御部４７は、絶縁保護制御としてモータジェネレータ１４のトルクＴｍｇを制限する方法を選択する。つまり、絶縁保護制御部４７では、通常モードが選択されている状態での絶縁保護制御の優先順位が、モータジェネレータ１４への印加電圧（システム電圧）ＶＨの低下、変速機１６の変速比Ｇの変更、モータジェネレータ１４のトルク制限の順に設定されている。このように、通常モードでは、システム電圧ＶＨの低下による絶縁保護制御を変速比Ｇの変更による絶縁保護制御よりも優先して行うことで、車両の燃費性能の低下を極力抑制しつつ、モータジェネレータ１４の絶縁破壊を抑制することができる。

したがって、以上説明した本実施形態によれば、各運転モードで要求される車両性能の低下を極力抑制しつつ、モータジェネレータ１４の絶縁破壊を抑制することができる。

また、本実施形態では、システム電圧ＶＨとモータジェネレータ１４の回転数Ｎｍｇ及びトルクＴｍｇを基にモータジェネレータ１４の絶縁部位間の電位差Ｖｉｎｓをモータジェネレータ１４の運転条件に応じて精度よく推定することができる。また、モータジェネレータ１４周辺の気圧Ｐとモータジェネレータ１４の温度τｍｇを基に絶縁部位での放電が発生しない電位差の上限値Ｖｌｉｍをモータジェネレータ１４の環境条件に応じて精度よく推定することができる。そして、絶縁部位間の電位差Ｖｉｎｓを上限値Ｖｌｉｍと比較することで、モータジェネレータ１４の絶縁破壊の発生をモータジェネレータ１４の運転条件や環境条件に応じて精度よく予測することができる。

本発明の適用が可能な車両は、図１に示す構成のハイブリッド車両に限られるものではない。例えばエンジン１２を省略し、モータジェネレータ１４の動力を変速機１６で変速して駆動輪１８へ伝達可能な電気自動車に本発明を適用することも可能である。このように、回転電機の動力を変速機で変速して駆動輪へ伝達可能な車両であれば本発明の適用が可能である。

以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

１２エンジン、１３クラッチ、１４モータジェネレータ、１６変速機、１８駆動輪、２４蓄電装置、２５ＤＣ−ＤＣコンバータ、２６インバータ、４０電子制御装置、４１運転モード選択部、４２運転要求設定部、４３電圧指令設定部、４４変速制御部、４５スイッチング制御部、４６絶縁破壊判定部、４７絶縁保護制御部、５０特性記憶部、６１アクセル開度センサ、６２車両速度センサ、６３温度センサ、６４気圧センサ。

Claims

回転電機の動力を変速機で変速して駆動輪へ伝達可能な車両の制御装置であって、
回転電機の運転モードとして、通常モードと、通常モードより車両駆動力を増加させるよう回転電機を運転するパワーモードとを選択可能であり、
回転電機の絶縁破壊が発生すると判定された場合に、回転電機の絶縁保護制御を実行する絶縁保護制御部を備え、
絶縁保護制御部では、運転モードとしてパワーモードが選択されている状態での絶縁保護制御の優先順位が、変速機の変速比の変更、回転電機への印加電圧の低下、回転電機のトルク制限の順に設定されており、
回転電機の運転モードとして、通常モードより車両駆動時の消費エネルギーを減少させるよう回転電機を運転するエコモードをさらに選択可能であり、
絶縁保護制御部では、運転モードとしてエコモードが選択されている状態での絶縁保護制御の優先順位が、回転電機への印加電圧の低下、回転電機のトルク制限の順に設定されている、車両の制御装置。
回転電機の動力を変速機で変速して駆動輪へ伝達可能な車両の制御装置であって、
回転電機の運転モードとして、通常モードと、通常モードより車両駆動力を増加させるよう回転電機を運転するパワーモードとを選択可能であり、
回転電機の絶縁破壊が発生すると判定された場合に、回転電機の絶縁保護制御を実行する絶縁保護制御部を備え、
絶縁保護制御部では、運転モードとしてパワーモードが選択されている状態での絶縁保護制御の優先順位が、変速機の変速比の変更、回転電機への印加電圧の低下、回転電機のトルク制限の順に設定されており、
さらに、回転電機への印加電圧と回転電機の回転数及びトルクとに基づいて回転電機の絶縁破壊の発生を判定する絶縁破壊判定部を備える、車両の制御装置。
請求項２に記載の車両の制御装置であって、
絶縁破壊判定部は、回転電機への印加電圧と回転電機の回転数及びトルクとに基づいて回転電機の絶縁部位間の電位差を推定し、当該電位差を設定値と比較することで、回転電機に絶縁破壊が発生するか否かを判定する、車両の制御装置。
請求項３に記載の車両の制御装置であって、
絶縁破壊判定部は、回転電機周辺の気圧と回転電機の温度とに基づいて前記設定値を設定する、車両の制御装置。
請求項１から請求項４のいずれか１に記載の車両の制御装置であって、
絶縁保護制御部は、運転モードとしてパワーモードが選択されている状態で絶縁保護制御を実行するときに、
変速機の変速比の変更により絶縁破壊が発生しなくなると判定された場合は、絶縁保護制御として変速機の変速比を変更し、
変速機の変速比を変更しても絶縁破壊が発生し、回転電機への印加電圧の低下により絶縁破壊が発生しなくなると判定された場合は、絶縁保護制御として回転電機への印加電圧を低下させ、
回転電機への印加電圧を低下させても絶縁破壊が発生すると判定された場合は、絶縁保護制御として回転電機のトルクを制限する、車両の制御装置。