JP6197397B2

JP6197397B2 - ハイブリッド車の制御装置

Info

Publication number: JP6197397B2
Application number: JP2013131543A
Authority: JP
Inventors: 充宏武藤; 慎二高原; 齊藤　智明; 智明齊藤
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2013-06-24
Filing date: 2013-06-24
Publication date: 2017-09-20
Anticipated expiration: 2033-06-24
Also published as: JP2015003690A

Description

本発明は、ハイブリッド車の制御装置に関する。

従来、エンジンとモータとを備え、これらの出力を用いて車輪を駆動するハイブリッド車が知られている。

例えば、特許文献１には、エンジンとモータとを備えたパラレル式ハイブリッド車が開示されている。この車両では、エンジンの燃費率が悪い極めて低負荷領域ではモータのみにより車輪を駆動し、この極低負荷領域よりも負荷の高い中負荷領域ではエンジンとモータとを併用して車輪を駆動し、この中負荷領域よりも負荷が高くエンジンの燃費率が良好な高負荷領域ではエンジンのみにより車輪を駆動し、これにより車両の効率を高めている。

特開２０１３−５６６１９号公報

ハイブリッド車では、駆動源としてエンジンと当該エンジンよりも駆動音の小さいモータとが併用されている。そのため、エンジンのみを駆動源とする車両よりも車両から発せられる音が小さくなり、静粛性を得られる一方、歩行者等に車両の接近を認識させにくいという問題がある。

本発明は、このような事情に鑑み、車両から発せられる音圧を適切な音圧にすることのできるハイブリッド車の制御装置の提供を目的とする。

前記課題を解決するために、本発明は、ハイブリッド車の制御装置であって、エンジンと、前記ハイブリッド車の駆動力を出力するモータと、前記モータを制御するモータ制御手段と、使用者が操作可能な操作手段とを有し、前記モータは、負荷が最大負荷の１０％以上であるとき最高回転数の７５％となる回転数において９０％以上の効率を有し、前記モータ制御手段は、前記モータの出力が一定に維持されつつ前記モータの音圧および前記モータの効率が変化するように前記モータに発生する磁気エネルギの変化率を変更可能であって、前記操作手段の操作状態に応じて、前記モータの制御モードを、前記モータに発生する磁気エネルギの変化率を所定の変化率とする第１制御モードと、前記モータに発生する磁気エネルギの変化率を前記第１制御モードよりも前記モータの効率が低く且つ前記モータの音圧が小さくなる変化率とする第２制御モードとに切り替えるとともに、前記第２制御モードでは、前記モータに供給する電流である供給電流の最大値を前記第１制御モードよりも大きくする一方前記ロータが前記ステータを通過するときの前記供給電流の低下速度を前記第１制御モードよりも小さくすることで、前記モータの出力を一定に維持しつつ前記第１制御モードよりも前記モータの音圧が小さくなるように前記磁気エネルギの変化率を変更することを特徴とするハイブリッド車の制御装置を提供する。

本装置によれば、使用者が前記操作手段を操作することでモータの出力が変更されることなくモータの音圧およびモータの効率が変更される。そのため、車両の駆動力を維持しつつ車両から発せられる音圧および走行効率を運転状況に応じた適切な値に変更することができる。

具体的には、本装置では、モータに発生する磁気エネルギの変化率が前記第１制御モードの変化率となるように前記操作手段が操作されることで、車両の駆動力ひいては車速を変更することなく車両から発せられる音圧を大きくすることができる。そのため、使用者は、歩行者を発見した場合等に前記磁気エネルギの変化率が前記第１制御モードの変化率となるように前記操作手段を操作することで、歩行者等に車両の接近をより確実に認識させることができる。一方、歩行者等に車両の接近を認識させる必要のない場合等には、使用者は、前記磁気エネルギの変化率が前記第２制御モードの変化率となるように前記操作手段を操作することでモータ音圧を小さく抑えることができ、これにより静粛性を確保することができる。また、静粛性よりも走行効率を重視する場合には、使用者は、前記磁気エネルギの変化率が前記第１制御モードの変化率となるように前記操作手段を操作することで、モータの効率を高めて効率のよい走行を実現することができる。

特に、本装置によれば、車両の駆動源であるモータを利用し、このモータの音圧を変更することで車両から発せられる音圧を変更している。そのため、車両から発せられる音圧を変更するための装置を別途設ける必要がなく、構造およびコスト面で有利となる。

しかも、本装置では、負荷が最大負荷の１０％以上であるときモータが最高回転数の７５％となる回転数において９０％以上という高いモータ効率を有しているため、車両から発せられる音圧を適切な音圧としつつ、より高いモータ回転数領域すなわちより広い運転領域において、エンジンに比べて駆動音の小さいモータによる車両の駆動を実現することができ、より広い運転領域において静粛性を確保することができる。
また、電流の波形形状を変更するという簡単な構成で、前記モータの音圧ひいては車両から発せられる音および走行効率を容易に変更できる。

また、本発明において、前記モータは、ＳＲモータであるのが好ましい（請求項２）。

ＳＲモータは、永久磁石を有さずロータとステータとの間で生じる磁気吸引力により回転を行うモータであり、磁気吸引力に伴って比較的大きなトルクリップルが生じ同時に比較的大きな音が発生するという特性を有する。そこで、前記モータとして、ＳＲモータを用いれば、永久磁石を有しないことに伴うコスト低下を実現しつつ、前記特性すなわち前記磁気吸引力に伴って発生する比較的大きな音を有効に利用して車両から発せられる音圧を大きくすることができ歩行者等に車両の接近をより確実に認識させることができる。

また、本発明において、前記第１制御モードを実施するよう前記操作手段が操作されている場合において、前記モータ制御手段は、前記エンジンが稼動している場合よりも当該エンジンが停止している場合の方が前記モータの音圧が小さくなるように、前記モータに発生する磁気エネルギの変化率を変更するのが好ましい（請求項３）。

この構成によれば、エンジン停止中の場合は、エンジン音がない上にモータの音圧が小さく抑えられるので静粛性をより高めることができるとともに、エンジン稼動中の場合は、モータ音圧の低下に伴うモータ効率が高められるので高い走行効率を確保することができる。

また、本発明において、前記モータ制御手段は、前記モータ電流周波数が５００Ｈｚ以上３ＫＨｚ以下となるように当該モータに電流を供給するのが好ましい（請求項４）。

このように、モータの回転周波数を人の耳に心地よい低い周波数とすれば、より快適な走行が実現される。

以上のように、本発明によれば、車両から発せられる音圧および走行効率を適切に制御することができる。

本発明の実施形態に係るハイブリッド車の概略構成図である。図１に示すモータの内部構造を示す図である。図２に示すモータの特性を示すグラフである。図２の一部を拡大した図である。磁気エネルギのパターンを変化させたときの音圧等を比較して示した図である。第１マップ、第２マップ、第３マップの磁気エネルギを比較して示した図である。モータの制御手順を示すフローチャートである。

本発明に係るハイブリッド車の制御装置の実施形態について図面を参照しながら説明する。

図１は、前記ハイブリッド車の制御装置１が適用されるハイブリッド車１００の概略構成図である。

ハイブリッド車１００は、車輪１０，１０と、車軸１２と、エンジン２０と、トランスミッション３０と、モータ４０と、インバータ５０と、バッテリ６０と、コントローラ７０と、各種センサ（クランク角センサ８１、アクセル開度センサ８３、車速センサ８４）と、サイレントスイッチ（操作手段）９０とを有している。本実施形態では、前記ハイブリッド車の制御装置１は、少なくともエンジン２０と、モータ４０と、インバータ５０と、コントローラ７０のうち後述するモータ制御器７３と、サイレントスイッチ（操作手段）９０とを含む。

ハイブリッド車１００は、いわゆるパラレル式のハイブリッド車である。エンジン２０とモータ４０とは車両の駆動力を出力する駆動源として機能し、このハイブリッド車１００では、運転条件に応じて、エンジン２０のみによる走行、エンジン２０とモータ４０の双方による走行、あるいは、モータ４０のみによる走行が実現される。

エンジン２０は、トランスミッション３０を介して車軸１２に連結されている。エンジン２０は、例えばガソリンエンジンである。

モータ４０は、車軸１２に連結されているとともに、インバータ５０を介してバッテリ６０に接続されている。モータ４０には、バッテリ６０の電力がインバータ５０にて交流電力に変換された後供給される。モータ４０は、電力供給を受けて電動機として機能して、車軸１２を回転させる。本実施形態では、モータ４０は、発電機としても機能する。具体的には、モータ４０は、減速時に回生動作を行い、インバータ５０を介してバッテリ６０に電力を供給する。モータ４０の詳しい構造については後述する。

サイレントスイッチ９０は、モータ４０の制御モードを後述するノーマルモード（第１制御モード）とサイレントモード（第２制御モード）とに切り替えるスイッチである。サイレントスイッチ９０は、使用者（搭乗者）により操作されるスイッチであり、使用者がこのサイレントスイッチ９０をＯＮ／ＯＦＦ操作することより前記モードが切り替えられる。具体的には、サイレントスイッチ９０がＯＮ操作されるとモータ４０の制御モードはサイレントモードになり、サイレントスイッチ９０がＯＦＦ操作されると、モータ４０の制御モードはノーマルモードになる。本実施形態では、サイレントスイッチ９０は、ハンドルに設けられている。なお、サイレントスイッチ９０の取付け位置は、運転者が運転中に操作可能な位置であればよく、例えば、インストゥルメントパネルに取り付けられていてもよい。

コントローラ７０は、メイン制御器７１と、エンジン２０を制御するエンジン制御器７２と、モータ４０を制御するモータ制御器（モータ制御手段）７３とを含んでいる。コントローラ７０は、周知のマイクロコンピュータをベースとするコントローラであって、プログラムを実行する中央演算処理装置（ＣＰＵ）と、例えばＲＡＭやＲＯＭにより構成されてプログラム及びデータを格納するメモリと、電気信号の入出力を行う入出力（Ｉ／Ｏ）バスとを有している。なお、各制御器７１、７２、７３は、互いに個別のコントローラとして構成されていてもよく、１つのコントローラとして構成されていてもよい。

コントローラ７０には、少なくとも、クランク角センサ８１、アクセル開度センサ８３、および、車速センサ８４によりそれぞれ検出された検出信号と、サイレントスイッチ９０の操作信号が入力される。

コントローラ７０、特に、メイン制御器７１は、前記各センサの検出信号に基づいて現在の運転条件を算出し、算出した運転条件に基づいて、エンジン２０およびモータ４０の駆動／停止を決定する。本実施形態では、負荷の低い低負荷領域では、エンジン２０は停止されてモータ４０のみが車輪１０，１０を駆動する。この低負荷領域よりも負荷の高い高負荷領域では、基本的にはモータ４０が車輪１０，１０を駆動するが、急加速時等モータ４０の出力のみでは不十分な場合には、エンジン２０が駆動されて、モータ４０とエンジン２０とが車輪１０，１０を駆動する。メイン制御器７１は、エンジンを駆動させる際には、エンジンの駆動指令信号をエンジン制御器７２に出力し、モータを駆動させる際には、モータの駆動指令信号をモータ制御器７３に出力する。

エンジン制御器７２は、運転条件に基づいてスロットル開度、燃料噴射パルス等を算出し、スロットル、インジェクタ等に信号を出力する。

モータ制御器７３は、少なくともモータ４０が電動機として駆動される運転領域において、後述するように、サイレントスイッチ９０の操作状態に基づいてモータ４０の制御モードを決定し、決定した制御モードとエンジンの駆動状態とに基づいて、モータ４０に発生させる磁気エネルギの変化率を決定する。モータ制御器７３は、決定された磁気エネルギの変化率に基づいて、モータ４０に供給すべき電流波形を決定し、この電流に対応する信号をインバータ５０に出力する。

次に、モータ４０の構造の詳細について説明する。

図２は、モータ４０の内面構造を示した概略図である。

本実施形態では、モータ４０として、いわゆるＳＲモータ（スイッチトリラクタンスモータ）が用いられる。モータ４０は、ロータ４２と、ロータ４２を囲むステータ４４とを有する。ロータ４２は、径方向外側に向かって突出する磁性体からなるロータ突極部４２ａを複数有する。本実施形態では、ロータ４２は、鉄芯からなり、４つのロータ突極部４２ａを有する。ステータ４４は、ロータ４２側に向かって突出するステータ突極部４４ａを複数有する。各ステータ突極部４４ａは、それぞれ巻線されて励磁コイルを形成している。本実施形態では、ステータ４４は、６つのステータ突極部４４ａを有し、これらステータ突極部４４ａは、それぞれ、Ｕ、Ｖ、Ｗ相の三相の励磁コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗを形成している。このモータ４０では、ステータ４４の各励磁コイルに順番に通電されて、ステータ突極部４４ａにロータ突極部４２ａが磁気吸引されることによりロータ４２に回転トルクが発生する。本実施形態では、ステータ突極部４４ａが形成する三相の励磁コイルＬｕ，Ｌｖ、Ｌｗに、インバータ５０から電流が順次供給される。

このように構成されたモータ４０では、ロータ４２やステータ４４に永久磁石を用いる必要がない。そのため、このモータ４０を用いれば、永久磁石を用いるモータを用いる場合に比べてコスト面で有利になる。さらに、永久磁石を用いていないことによりこのモータ４０では逆起電力が発生しない。そのため、このモータ４０では、より高回転数領域まで高いモータ効率を維持することができる。図３に、本実施形態に係るモータ４０のモータ回転数とトルクとの関係、および、永久磁石が用いられたＩＰＭモータ（ＩｎｔｅｒｉｏｒＰｅｒｍａｎｅｎｔＭａｇｎｅｔＳｙｎｃｒｏｎｏｕｓモータ）のモータ回転数とトルクの関係を示す。図３において、実線は本実施形態に係るモータ４０を、鎖線はＩＰＭモータを、破線は等出力線を示している。この図３に示されるように、ＩＰＭモータでは回転数がＳ＿ＩＰＭになるとトルクが急激に低下して等出力線を外れる。これに対して、本実施形態に係るモータ４０では、回転数Ｓ＿ＩＰＭを越えてもなお等出力線に沿っているとともに、等出力線から外れた領域においてもそのトルクの低下は緩やかであり、より高い回転数領域まで高いトルクを得ることができる。具体的には、本実施形態に係るモータ４０では、負荷が最大負荷の１０％以上の条件下において回転数増加等に対する構造上補償可能な最大回転数であるモータ最高回転数Ｓ＿ＭＡＸの７５％となる回転数Ｓ＿７５において、モータ効率、すなわち、回転数Ｓ＿７５における理論上の最大出力トルクＴ０に対するモータ４０のトルクＴ＿ＳＲの割合が９０％以上確保される。

このように、本実施形態では、モータ４０の効率をより高い回転数領域まで高く維持でき、これにより、駆動音がエンジン２０に比べて小さいモータ４０をより高いより広い運転領域にわたって車両の駆動源として使用することができるため、より広い運転領域において静粛性を確保することができる。

ここで、前記のように構成されたモータ４０では、ステータ突極部４４ａとロータ突極部４２ａとが磁気吸引しており、ロータ突極部４２ａには半径方向の力が生じる。具体的には、図４に示すように、ロータ突極部４２ａには、ステータ突極部４４ａに向かう方向の磁気吸引力Ｆφが作用し、この吸引力Ｆφの一部の力Ｆｒが半径方向に作用する。そのため、このモータ４０では、回転時において、ロータ突極部４２ａが半径方向に変位することに伴う音が発生する。具体的には、対向するステータ突極部４４ａに電流が供給されて磁気吸引力によりロータ突極部４２ａがステータ４４側に変位している状態から前記電流供給が停止されると、ロータ突極部４２ａが元の位置（吸引力が生じていないときの位置）に復帰し、この復帰に伴って音が発生する。

本発明者らは、鋭意研究の結果、前記のように構成されたモータ４０に発生する磁気エネルギの変化率、より詳細には、対向するロータ突極部４２ａとステータ突極部４４ａとの間に発生する磁気エネルギの変化率を適切に変えることで、モータの出力を維持しつつ、ロータ突極部４２ａの復帰に伴う音圧すなわちモータ音圧を変更することができるとの知見を得た。

磁気エネルギの変化率とモータ音圧との関係について、以下に説明する。

図５に、モータ４０の出力を一定にしつつ、モータ４０に発生する磁気エネルギ（Ｗｍａｇ）の変化率を２パターン（ＡパターンとＢパターン）に変化させた際の、ロータ突極部４２ａに生じる径方向の力Ｆｒの変化、モータ音圧ＳＰの変化、およびモータ４０に供給した電流（供給電流）Ｉを示す。この図５は、横軸を回転角度θとし、ロータ突極部４２ａの周方向の中心軸とステータ突極部４４ａの周方向の中心軸とが一致した角度を０度として示している。なお、この図５は、１つのロータ突極部４２ａが１つのステータ突極部４４ａを通過する前後についてのみ示している。また、この図５には、合わせて、ロータ突極部４２ａとステータ突極部４４ａとの間のインダクタンスＬの変化も示している。

図５において、破線で示したＡパターンでは、磁気エネルギＷｍａｇは、回転とともに緩やかに上昇していき、回転角度０度より早い角度θｐｅａｋで最大値Ｗｍａｇｐｅａｋとなった後、急激に低下する。一方、実線で示したＢパターンでは、磁気エネルギＷｍａｇは、Ａパターンよりも早いタイミングで立ち上がり、急激に上昇した後、Ａパターンの磁気エネルギの最大値Ｗｍａｇｐｅａｋよりも低い値で略一定に推移し、その後、Ａパターンの磁気エネルギの最大値Ｗｍａｇｐｅａｋからの低下速度よりも遅い速度で回転角度０度近傍に至るまで緩やかに低下していく。なお、ここでは、モータ４０に供給する電流Ｉの波形を変更することで磁気エネルギＷｍａｇのパターンを変化させている。具体的には、磁気エネルギＷｍａｇと電流ＩとインダクタンスＬとのＷｍａｇ＝１／２×Ｌ×Ｉ＾２なる関係に基づいて、各パターンの磁気エネルギＷｍａｇを実現する電流Ｉを決定、供給している。すなわち、図５に示すように、モータ４０に供給する電流波形を略矩形とし、回転角度０度近傍までの所定期間、略一定の電流を供給することでＡパターンの磁気エネルギＷｍａｇを実現し、Ａパターンの電流供給開始よりも早いタイミングから回転角度０度近傍まで電流を供給し、その電流波形を、Ａパターンの電流値よりも高い値まで急激に立ち上がった後緩やかに低下する形状とすることで、Ｂパターンの磁気エネルギＷｍａｇを実現している。

図５に示されるように、Ａパターンのモータ音圧ＳＰとＢパターンのモータ音圧ＳＰとは互いに異なっており、Ａパターンの方が高い音圧を発生している。これは、図５に示されるように、ロータ突極部４２ａに生じる径方向の力Ｆｒが磁気エネルギＷｍａｇと同様に変化しており、Ａパターンの方が、モータ４０への電流供給が停止される際における径方向の力Ｆｒの値が大きく、かつ、この力Ｆｒの低下速度が速く、これにより、Ａパターンの方が、ロータ突極部４２ａがステータ４４側により多く変位している状態から急激に元の位置に復帰するためと考えられる。

また、ＡパターンとＢパターンとでは、前記のようにモータ出力は同一に維持されているが、モータ効率は互いに異なっている。具体的には、Ａパターンの方が、電流供給が停止されるタイミングにおける磁気エネルギＷｍａｇが高くなっており、Ａパターンの方がＢパターンよりも高いトルクを得ることができる。

ここで、本実施形態では、モータ音圧を小さく抑える際に、モータ４０への電流供給が停止される際の磁気エネルギの立ち下がりがより緩やかになり、モータ音圧がより低く抑えられるように、図４に示すように、ロータ突極部４２ａの周方向両端に面取りが行われており、この周方向両端には、周方向外側に向かうに従って径方向内側に傾斜する傾斜部４２ｂが形成されている。この形状に伴い、本実施形態のモータ４０では、図５に示すように、回転角度０度付近と、ロータ突極部４２ａとステータ突極部４４ａとの間での電磁誘導の発生が開始する角度、および、この電磁誘導が終了する角度付近とにおいて、インダクタンスＬの変化率が小さくなっている。

また、本実施形態では、モータ４０の電流周波数が５００Ｈｚ以上３ＫＨｚ以下の比較的低く人の耳に心地よい周波数となるように設定されている。そのため、モータ音圧が高い場合であっても、快適な走行が確保される。

本発明者らは、前記知見に基づき、以下に説明するように、モータ４０に発生する磁気エネルギの変化率を運転条件等に応じて適切に制御することで、運転条件等に応じた適切なモータ音圧およびモータ効率を実現した。

次に、前記モータ制御器７３によるモータ制御の詳細について説明する。

モータ制御器７３には、予め設定された車速とアクセル開度とに対するモータ出力のマップが記憶されている。また、モータ制御器７３には、各モータ出力に対して、音圧およびモータ効率が互いに異なるように設定された３つの磁気エネルギの変化率のマップ（第１マップ、第２マップ、第３マップ）が記憶されている。

第１マップには、前記Ａパターンの磁気エネルギの変化率、すなわち、回転角度とともに緩やかに上昇した後回転角度０度近傍のタイミングで急激に立ち下がる形状を有し、モータ音圧およびモータ効率が第１、第２、第３のマップのうち最大となる（モータ出力が同一となる条件下で最大となる）磁気エネルギの波形が格納されている。

第３マップには、前記Ｂパターンの磁気エネルギの変化率、すなわち、Ａパターンよりも早いタイミングで急激に上昇した後、Ａパターンの最大値よりも低い値で略一定に推移し、その後、Ａパターンの立下りよりも緩やかに立ち下がる形状を有し、モータ音圧およびモータ効率が第１、第２、第３のマップのうち最小となる磁気エネルギの波形が格納されている。

第２マップには、モータ音圧およびモータ効率が、モータ出力が同一となる条件での第１マップのこれらの値と、同条件での第２マップのこれらの値との間になるように設定された磁気エネルギの変化率が格納されている。図６を用いて具体的に説明する。図６は、第１マップ、第２マップ、第３マップの磁気エネルギＷｍａｇおよびこれらの磁気エネルギＷｍａｇを実現する供給電流Ｉの波形を比較して示した図である。この図６において、破線が第１マップの値（Ａパターン）、実線が第２マップの値、鎖線が第３マップの値（Ｂパターン）である。この図６に示すように、第２マップの磁気エネルギＷｍａｇ＿２は、第３マップの磁気エネルギＷｍａｇ＿３とほぼ同じタイミングで立ち上がるとともにこの第３マップの磁気エネルギＷｍａｇ＿３と似た変化をする。ただし、第２マップの磁気エネルギＷｍａｇ＿２は、第３マップの磁気エネルギＷｍａｇ＿３よりも緩やかに立ち上がり、第１マップの磁気エネルギＷｍａｇ＿１の最大値よりも低く且つ第３マップの磁気エネルギＷｍａｇ＿３の最大値よりも高い最大値となった後、略一定に推移し、その後、第１マップの磁気エネルギＷｍａｇ＿１の立ち下がりよりも緩やか且つ第３マップの磁気エネルギＷｍａｇ＿３よりも急に立ち下がるように設定されている。

前記第１マップおよび第２マップは、モータ４０の制御モードがノーマルモードの場合に使用される。詳細には、第１マップは、モータ４０の制御モードがノーマルモードで、かつ、エンジン２０が稼動している場合に使用され、第２マップは、モータ４０の制御モードがノーマルモードで、かつ、エンジン２０が停止している場合に使用される。一方、第３マップは、モータ４０の制御モードがサイレントモードの場合に使用される。

図７に示したフローチャートを用いて、モータ制御の手順を説明する。

まず、モータ制御器７３は、ステップＳ１にて、車速とアクセル開度とに基づき前記モータ出力のマップから要求されるモータ出力すなわち要求モータ出力を算出する。

次に、ステップＳ２にて、モータ制御器７３は、前記サイレントスイッチ９０の操作状態がＯＮかＯＦＦかを判定する。ステップＳ２での判定がＹＥＳの場合、すなわち、サイレントスイッチ９０がＯＮ操作されている場合は、ステップＳ３に進み、モータ４０の制御モードをサイレントモードとする。具体的には、ステップＳ３において、モータ制御器７３は、モータ音圧が最小となるように設定された第３マップから、ステップＳ１で算出した要求モータ出力に応じた磁気エネルギの変化率を抽出する。その後、モータ制御器７３は、ステップＳ７に進む。

一方、ステップＳ２の判定がＮＯの場合、すなわち、サイレントスイッチがＯＦＦ操作されている場合は、ステップＳ４に進み、モータ４０の制御モードをノーマルモードとする。

モータ制御器７３は、ステップＳ４において、さらに、エンジン２０が稼動中かどうかを判定する。具体的には、モータ制御器７３は、前記メイン制御器７１からエンジン２０に出力されているエンジン稼動指令信号に基づき、この信号が出力されている場合はエンジンが稼動中であると判定する。なお、この判定は、クランク角センサ８１に基づいて算出されるエンジン回転数が所定回転数以上かどうかにより行っても良い。

ステップＳ４での判定がＹＥＳの場合、すなわち、エンジン２０が稼動中の場合は、モータ制御器７３は、ステップＳ５に進み、モータ音圧およびモータ効率が最大となるようように設定された第１マップから、ステップＳ１で算出した要求モータ出力に応じた磁気エネルギの変化率を抽出する。その後、モータ制御器７３は、ステップＳ７に進む。

一方、ステップＳ４での判定がＮＯの場合、すなわち、エンジン２０が停止中の場合は、モータ制御器７３は、ステップＳ６に進み、モータ音圧およびモータ効率が第１マップよりも小さくかつ第３マップよりも大きくなるように設定された第２マップから、ステップＳ１で算出した要求モータ出力に応じた磁気エネルギの変化率を抽出する。その後、モータ制御器７３は、ステップＳ７に進む。

ステップＳ７では、モータ制御器７３は、ステップＳ３、Ｓ５、Ｓ６において抽出された磁気エネルギの変化率に基づいて、モータ４０への通電電流を算出する。具体的には、磁気エネルギＷｍａｇ、インダクタンスＬに対して、Ｗｍａｇ＝１／２×Ｌ×Ｉ＾２の式に基づいて通電電流値Ｉを算出する。そして、モータ制御器７３は、算出した電流値Ｉに対応する信号をインバータ５０へ出力する。

このようにして、本実施形態にかかるハイブリッド車１００では、運転者がサイレントスイッチ９０をＯＮ操作した場合は、モータ音圧ひいては車両から発せられる音圧は最小音圧とされる。一方、運転者がサイレントスイッチ９０をＯＦＦ操作している場合であって、エンジン２０が稼動している場合は、モータ音圧は最大音圧とされモータ効率は最大効率とされる。また、運転者がサイレントスイッチ９０をＯＦＦ操作している場合であって、エンジン２０が停止している場合は、モータ音圧は、最大音圧と最小音圧の間の中間音圧とされモータ効率は最小効率よりも高い効率とされる。ここで、これらのモータ音圧およびモータ効率の変更は、モータ出力ひいては車輪の駆動力を同一に維持したまま実施される。

このモータ制御が実施されることにより、本実施形態に係るハイブリッド車１００では、運転者が静粛性を求める場合には、運転者は、サイレントスイッチ９０をＯＮ操作するだけで、モータ音圧ひいては車両から発せられる音圧を低く抑えて静粛性を確保することができる。

一方、歩行者等に車両の接近を認識させたい場合には、運転者はサイレントスイッチ９０をＯＦＦ操作するだけで、車速等を維持したままモータ音圧を高くして車両から発せられる音圧を大きくすることができ、歩行者等に車両の接近をより確実に認識させることができる。また、運転者が効率のよい走行を求める場合にも、運転者は、サイレントスイッチ９０をＯＦＦ操作するだけで、モータ効率を高くすることができ効率のよい走行を実現することができる。

ここで、エンジン２０が停止している場合にはモータ音の静粛性への影響は大きいが、エンジン２０が稼動している場合にはエンジン２０の駆動音によりモータ音は目立たなくなりモータ音の静粛性への影響は小さくなる。これに対して、本実施形態では、前記のように、サイレントスイッチ９０がＯＦＦ操作されている場合においてエンジン２０が停止している場合にはモータ音圧を最大音圧よりも小さい音圧とする一方、エンジンが稼動している場合にはモータ音圧を最大とし、モータ効率を最大効率としている。そのため、静粛性を確保しつつ効率のよい走行を実現することができる。

以上のように、ハイブリッド車１００に本実施形態に係るハイブリッド車の制御装置１を用いれば、モータ出力ひいては車速等の車両の走行状態を変更することなく、モータ音圧ひいては車両から発せられる音圧およびモータ効率ひいては走行効率を、運転状況および運転者の嗜好に合わせて容易に適正な音圧および効率にすることができる。特にこの装置では、車両の駆動源として用いるモータ４０を利用して、車両から発せられる音圧が変更されるため、この音圧を変更するための装置を別途設ける必要がなく、構成を簡素化することができるとともにコスト面で有利となる。

ここで、前記実施形態では、サイレントスイッチ９０がＯＦＦ操作された場合において、エンジン２０の稼動状態に応じてモータ音圧およびモータ効率を変更する場合について説明したが、サイレントスイッチ９０がＯＦＦ操作された場合においてエンジンの稼動状態によらずモータ音圧を最大音圧およびモータ効率を最大効率とする制御を実施してもよい。ただし、前記のように、エンジン２０の稼動状態に応じてモータ音圧とモータ効率とを変更すれば、静粛性を確保しつつ効率のよい走行を実現することができる。

また、前記実施形態では、モータ４０に供給する電流波形を変更することでモータ４０に発生する磁気エネルギの変化率を変更する場合について説明したが、モータ４０のインダクタンスを変化させてもよい。ただし、供給電流の波形はインバータ５０により容易に変更することができるため、この電流波形を変更する構成をとれば、容易に磁気エネルギの変化率を変更することができる。

また、前記実施形態では、モータ４０としてＳＲモータを用いた場合について説明したが、磁気エネルギの変化率を変更することでモータ音圧を変更可能なモータであれば、これに限らない。ただし、ＳＲモータは、前述の通り、永久磁石を用いる必要がないため、コスト面で有利になるとともに、逆起電力の発生を回避してより広い運転領域においてモータを駆動源としてより広い運転領域において静粛性を確保することができる。また、ＳＲモータの有する磁気吸引力の発生に伴って比較的大きな音が発生するという特性を利用して、車両から発せられる音圧を大きくして歩行者等に車両の接近をより確実に認識させることができる。

１ハイブリッド車の制御装置
２０エンジン
４０モータ
７３モータ制御器（モータ制御手段）
９０サイレントスイッチ（操作手段）

Claims

ハイブリッド車の制御装置であって、
エンジンと、
ロータとステータとを備え前記ハイブリッド車の駆動力を出力するモータと、
前記モータを制御するモータ制御手段と、
使用者が操作可能な操作手段とを有し、
前記モータは、負荷が最大負荷の１０％以上であるとき最高回転数の７５％となる回転数において９０％以上の効率を有し、
前記モータ制御手段は、前記モータの出力が一定に維持されつつ前記モータの音圧および前記モータの効率が変化するように前記モータに発生する磁気エネルギの変化率を変更可能であって、前記操作手段の操作状態に応じて、前記モータの制御モードを、前記モータに発生する磁気エネルギの変化率を所定の変化率とする第１制御モードと、前記モータに発生する磁気エネルギの変化率を前記第１制御モードよりも前記モータの音圧が小さくなる変化率とする第２制御モードとに切り替えるとともに、
前記第２制御モードでは、前記モータに供給する電流である供給電流の最大値を前記第１制御モードよりも大きくする一方前記ロータが前記ステータを通過するときの前記供給電流の低下速度を前記第１制御モードよりも小さくすることで、前記モータの出力を一定に維持しつつ前記第１制御モードよりも前記モータの音圧が小さくなるように前記磁気エネルギの変化率を変更することを特徴とするハイブリッド車の制御装置。
請求項１に記載のハイブリッド車の制御装置において、
前記モータは、ＳＲモータであることを特徴とするハイブリッド車の制御装置。
請求項１または２に記載のハイブリッド車の制御装置において、
前記第１制御モードを実施するよう前記操作手段が操作されている場合において、前記モータ制御手段は、前記エンジンが稼動している場合よりも当該エンジンが停止している場合の方が前記モータの音圧が小さくなるように、前記モータに発生する磁気エネルギの変化率を変更することを特徴とするハイブリッド車の制御装置。
請求項１〜３のいずれかに記載のハイブリッド車の制御装置において、
前記モータ制御手段は、前記モータ電流周波数が５００Ｈｚ以上３ＫＨｚ以下となるように当該モータに電流を供給することを特徴とするハイブリッド車の制御装置。