JP6235263B2 - 車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、電動機およびレゾルバを備えた車両に適用される制御装置に関する。

従来から、電動機を車両を走行させる駆動力を発生する駆動源として備えた種々の車両（ハイブリッド自動車および電気自動車など）が提案されている。例えば、ハイブリッド自動車は、電動機および内燃機関の一方または双方が発生する駆動力（トルク）を用いて走行するようになっている。

この種の電動機においては、電動機の出力軸（回転軸）に生じさせるトルクの大きさ及び回転軸の回転速度を車両の運転状態に応じた適切な値に制御するべく、レゾルバ（例えば、回転子と固定子との間における電磁誘導に起因して生じる励起電圧に基づいて回転子の回転位置を検出可能な回転角度センサ）により、回転軸の回転位置が検出されるようになっている。ところが、一般に、電動機およびレゾルバが車両に設置される際の取り付け位置のばらつき、および、電動機およびレゾルバそのものの製造上のばらつき等に起因し、レゾルバによって「検出される」回転軸の回転位置と、「実際の」回転軸の回転位置と、は必ずしも一致しない。

そこで、この種の電動機を備えた車両においては、レゾルバによって検出される回転軸の回転位置と、実際の回転軸の回転位置と、の差（いわゆる、オフセット量）が考慮されながら、電動機が作動されるようになっている。

例えば、従来の車両の制御装置の一つ（以下、「従来装置」とも称呼される。）は、電動機とレゾルバと変速機とが一体に構成されたトランスミッションと、あらかじめ取得されたオフセット量を記録した記憶装置と、を備える車両に適用される。より具体的に述べると、この従来装置においては、トランスミッションが車両に取り付けられる前に、特定の計測手法（電動機の回転軸を外力によって回転させたときに電動機に生じる励起電圧を測定し、その励起電圧に基づいてオフセット量を取得する手法）により、レゾルバのオフセット量が計測される。その後、この計測されたオフセット量が記憶装置に記録された上で、トランスミッションが車両に取り付けられるようになっている。そして、従来装置は、記憶装置に記録されたオフセット量を考慮しながら、電動機を作動させるようになっている（例えば、特許文献１を参照。）。

以下、便宜上、レゾルバのオフセット量を取得することは、「オフセット量学習」または「原点位置学習」とも称呼される。

特開２００７−３３６７０７号公報

従来装置に採用されているオフセット量学習（原点位置学習）の手法は、上述した特定の手法を特定の場所（例えば、製造工場内など）にて実行する必要があることから、その実行が若干煩雑であると考えられる。そこで、オフセット量を取得する処理をより簡便に実施するべく、例えば、電動機等のオフセット量に影響を及ぼす部材が車両に取り付けられた後に、車両の一般のドライバが通常行う操作（例えば、車両を起動するスイッチを押す操作、および、車両を減速または加速するためのアクセルの操作など）に伴い、オフセット量を取得する処理を実行することが考えられる。

ところが、一般に、オフセット量を取得する処理は、特定の条件（同処理を実行可能とする条件。例えば、電動機の発生トルクがゼロであり且つ回転軸が回転している状態）が成立するまで実行することができない。そのため、オフセット量を取得する要求が生じていても、必ずしも即座にオフセット量を取得する処理を実行することはできず、オフセット量を取得できない状態（オフセット量学習が未完了の状態）が継続する可能性がある。

オフセット量が取得されていない状態にて電動機が作動されると、電動機が適切に制御されず（例えば、設計通りのトルクが出力されず）、車両のドライバビリティが低下する可能性がある。特に、車両の自動走行（例えば、クルーズ運転など）が行われている場合には、車両は一般にドライバによる操作（例えば、アクセルの操作）によらずに走行するので、通常の走行が行われる場合に比べ、電動機が適切に制御されないことによる違和感をドライバに与え易いと考えられる。すなわち、車両の自動走行が行われる場合、ドライバビリティの低下をドライバが特に認識し易いと考えられる。

本発明の目的は、上記課題に鑑み、レゾルバのオフセット量が取得されていない場合であっても、ドライバビリティの低下をドライバが認識することを出来る限り防ぐことができる車両の制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するための本発明による車両の制御装置は、
発電電動機と、レゾルバと、を備えた車両に適用され、
前記車両のドライバの指示に応じて、同車両の車速と、所定の目標車速と、を一致させるトルクを前記発電電動機の回転軸に生じさせる運転であるクルーズ運転を実行可能に構成され、
前記レゾルバによって検出される前記発電電動機の前記回転軸の回転位置と、実際の回転位置と、の差であるオフセット量が取得されていない場合、前記クルーズ運転を禁止するように構成される。

上記「クルーズ運転」は、車速を所定値に維持し続けるように車両を自動走行させる運転である。本運転は、例えば、車両のドライバの指示などに応じて行われ得る。より具体的に述べると、例えば、ドライバによってクルーズ運転を行うことが指示されたとき（例えば、クルーズ運転スイッチが操作されたとき）、そのときの車速を制御装置が記憶するとともに、その記憶した車速と実際の車速とが一致するように制御装置が電動機の出力を自動的に制御することにより、クルーズ運転が行われ得る。

上記構成によれば、レゾルバのオフセット量が取得されていない場合（オフセット量学習が未完了の場合）、ドライバビリティの低下をドライバ（操作者）が認識し易いクルーズ運転（自動走行の一つ）が行われないことになる。より具体的に述べると、上記構成によれば、例えば、オフセット量が未だ取得されていない場合には、たとえドライバが車両のクルーズ運転を行うことを指示しても（例えば、クルーズ運転を開始するスイッチが操作されても）、クルーズ運転が禁止される（行われない）ことになる。

これにより、本発明の制御装置は、レゾルバのオフセット量が取得されていない場合であっても、ドライバビリティの低下をドライバが認識することを出来る限り防ぐことができる。

上記「オフセット量」は、レゾルバによって検出される発電電動機の回転軸の回転位置（検出値）と、実際の回転軸の回転位置（実際値）と、の差に相当する量（値）であればよく、オフセット量として採用される具体的なパラメータは特に制限されない。

さらに、本発明による車両の制御装置は、
発電電動機と、レゾルバと、を備えた車両に適用され、
前記車両のドライバの指示に応じて行われるレーダ・クルーズ運転であって、前記車両と、他の車両と、の車間距離を所定の目標距離に一致させるトルクを前記発電電動機の回転軸に生じさせる運転であるレーダ・クルーズ運転を実行可能に構成され、
前記レゾルバによって検出される前記発電電動機の前記回転軸の回転位置と、実際の回転位置と、の差であるオフセット量が取得されていない場合、前記レーダ・クルーズ運転を禁止するように構成される。

上記「レーダ・クルーズ運転」は、先行する他の車両と、本発明の制御装置が搭載された車両（本車両）と、の距離（車間距離）を所定値に維持し続けるように車両を自動走行（追従走行）させる運転である。本運転は、例えば、上記クルーズ運転中に先行する車両を検知したとき、または、車両のドライバの指示などに応じて、行われ得る。より具体的に述べると、例えば、クルーズ運転中に先行する車両との車間距離が所定値に近づいたとき、そのときの車間距離を制御装置が記憶するとともに、その記憶した車間距離と実際の車間距離とが一致するように制御装置が電動機の出力を自動的に制御することにより、レーダ・クルーズ運転が行われ得る。

上記構成によれば、レゾルバのオフセット量が取得されていない場合（オフセット量学習が未完了の場合）、ドライバビリティの低下をドライバ（操作者）が認識し易いレーダ・クルーズ運転（自動走行の一つ）が行われないことになる。より具体的に述べると、上記構成によれば、例えば、オフセット量が未だ取得されていない場合には、レーダ・クルーズ運転が禁止される（行われない）ことになる。

以上に説明したように、本発明に係る車両の制御装置は、レゾルバのオフセット量が取得されていない場合であっても、ドライバビリティの低下をドライバが認識することを出来る限り防ぐことができる、という効果を奏する。

本発明の実施形態に係る制御装置が適用される車両の概略図である。 本発明の実施形態に係る制御装置における制御の考え方を示す概略フローチャートである。

以下、本発明による制御装置の実施形態が、図面を参照しながら説明される。

（実施形態）
＜装置の概要＞
図１は、本発明の実施形態に係る制御装置（以下、「実施装置」とも称呼される。）をハイブリッド車両１０に適用したシステムの概略構成を示している。以下、便宜上、ハイブリッド車両１０は、単に「車両１０」とも称呼される。

車両１０は、図１に示されるように、第１発電電動機ＭＧ１、第２発電電動機ＭＧ２、内燃機関２０（以下、単に「機関２０」とも称呼される。）、動力分配機構３０、発電電動機ＭＧ１の回転軸４１、発電電動機ＭＧ２の回転軸４２、駆動力伝達機構５０、車両の駆動軸５３、バッテリ６１、第１インバータ６２、第２インバータ６３、パワーマネジメントＥＣＵ７０（以下、「ＰＭＥＣＵ７０」とも称呼される。）、バッテリＥＣＵ７１、モータＥＣＵ７２、エンジンＥＣＵ７３、ならびに、複数のセンサ類８１〜８７，９１〜９８、を備えている。なお、複数のセンサ類には、レゾルバ９７，９８が含まれている。

ここで、レゾルバ９７，９８についてより詳細に述べると、レゾルバ９７は、第１発電電動機ＭＧ１の回転軸４１の回転位置を検出するための回転位置検出器である。レゾルバ９７は、レゾルバ９７のロータと第１発電電動機ＭＧ１の回転軸４１とが相対回転不能であるように、回転軸４１に設けられている。これにより、レゾルバ９７のロータは、回転軸４１の回転に伴って回転する。一方、レゾルバ９８は、第２発電電動機ＭＧ２の回転軸４２の回転位置を検出するための回転位置検出器である。レゾルバ９８は、レゾルバ９８のロータと第２発電電動機ＭＧ２の回転軸４２とが相対回転不能であるように、第２発電電動機ＭＧ２の回転軸４２に設けられている。これにより、レゾルバ９８のロータは、回転軸４２の回転に伴って回転する。

そして、レゾルバ９７は回転軸４１の回転位置に応じた信号を出力し、レゾルバ９８は、回転軸４２の回転位置に応じた信号を出力するようになっている。モータＥＣＵ７２は、これら信号に基づき、回転軸４１の回転位置および回転軸４２の回転位置を取得するようになっている。

機関２０は、４サイクル・火花点火式・多気筒内燃機関である。機関２０は、吸気管およびインテークマニホールドを含む吸気通路部２１、スロットル弁２２、スロットル弁アクチュエータ２２ａ、複数の燃料噴射弁２３、点火プラグを含む複数の点火装置２４、クランクシャフト２５、エキゾーストマニホールド２６、排気管２７、および、排気浄化用触媒２８を有している。機関２０は、クランクシャフト２５にトルクを出力するように構成されている。

一方、第１発電電動機ＭＧ１は回転軸４１にトルクを出力するように構成されており、第２発電電動機ＭＧ２は回転軸４２にトルクを出力するように構成されている。

動力分配機構３０は、周知の遊星歯車装置３１（サンギア３２、プラネタリギア３３およびリングギア３４を有する。）を備えている。動力分配機構３０は、第１発電電動機ＭＧ１の回転軸４１、第２発電電動機ＭＧ２の回転軸４２、および、機関２０のクランクシャフト２５と接続され、出力ギア３７および駆動力伝達機構５０（ギア列５１、ディファレンシャルギア５２、駆動軸５３）を介して車両１０の駆動輪５４とも接続されている。これにより、第１発電電動機ＭＧ１、第２発電電動機ＭＧ２および機関２０、ならびに、駆動輪５４の間において、トルクの入出力が可能となっている。

第１発電電動機ＭＧ１が回転軸４１に生じさせるトルク、および、第２発電電動機ＭＧ２が回転軸４２に生じさせるトルクは、ＰＭＥＣＵ７０が発するそれらトルクについての指令（トルク指令）に基づいて制御される。

ＰＭＥＣＵ７０は、バッテリＥＣＵ７１、モータＥＣＵ７２およびエンジンＥＣＵ７３と接続され、パワースイッチ８１、シフトポジションセンサ８２、アクセル操作量センサ８３、ブレーキ操作量センサ８４、車速センサ８５、レーダセンサ８６およびクルーズ運転スイッチ８７とも接続されている。

ＰＭＥＣＵ７０は、それらＥＣＵ類およびセンサ類から入力された情報に基づき、モータＥＣＵ７２に発電電動機（ＭＧ１，ＭＧ２）を制御するための指令（トルク指令）を与える。そして、モータＥＣＵ７２は、トルク指令に基づいて、第１インバータ６２および第２インバータ６３に指示信号を送出するようになっている。そして、第１インバータ６２および第２インバータ６３は、その指示信号に応じ、第１発電電動機ＭＧ１を作動させ、第２発電電動機ＭＧ２を作動させるようになっている。

上記トルク指令として、例えば、ＰＭＥＣＵ７０は、下記（１）〜（３）の指令を発するようになっている。

（１）クルーズ運転を行うために必要なトルクを電動機の回転軸４１，４２に生じさせる指令。例えば、車速センサ８５の出力信号に基づいて取得される車両１０の車速と、所定の目標車速（例えば、ドライバがクルーズ運転スイッチ８７を操作した時点での車速）と、を一致させるトルクを電動機の回転軸４１，４２に生じさせる指令。
（２）レーダ・クルーズ運転を行うために必要なトルクを電動機の回転軸４１，４２に生じさせる指令。例えば、先行する他の車両と車両１０との車間距離（レーダセンサ８６の出力信号に基づいて取得される。）を所定の目標距離に一致させるトルクを電動機の回転軸４１，４２に生じさせる指令。
（３）クリープアップ運転を行うために必要なトルクを電動機の回転軸４１，４２に生じさせる指令。例えば、車速センサ８５の出力信号に基づいて取得される車両１０の車速に基づき、内燃機関によるクリープ運転と同様の運転を行うために必要なトルクを電動機の回転軸４１，４２に生じさせる指令。

なお、レゾルバ９７，９８のオフセット量は、オフセット量を取得する要求が生じている場合（例えば、車両１０の初回運転時）に所定の手法によって取得される。オフセット量を取得する手法として、例えば、電動機の磁極座標系（ｄ−ｑ座標系）におけるｄ軸電流およびｑ軸電流がゼロである場合におけるｄ軸電圧の値に基づいてオフセット量を取得する処理（例えば、特開２００４−２６６９３５号公報などを参照。）などが採用され得る。そして、取得されたオフセット量は、ＰＭＥＣＵ７０に記録されるようになっている。

以上が、実施装置をハイブリッド車両１０に適用したシステムの概略構成である。

＜制御の考え方＞
次いで、実施装置における制御の考え方が、図２を参照しながら説明される。図２は、実施装置における制御の考え方を示す「概略フローチャート」である。

実施装置は、図２のステップ２００から所定のタイミングにて処理を開始すると、ステップ２１０にて、現時点にて車両１０の自動走行を行う要求が生じている否かを判定する。例えば、実施装置は、車両１０のドライバがクルーズ運転スイッチ８７を操作した場合、自動走行（クルーズ運転）を行う要求が生じたと判定する。さらに、例えば、実施装置は、クルーズ運転が行われている場合において、先行する他の車両との車間距離が所定値に近づいたことをレーダセンサ８６の出力信号に基づいて認識したとき、自動走行（レーダ・クルーズ運転）を行う要求が生じたと判定する。加えて、例えば、実施装置は、車両１０が停止しているときに（例えば、車両１０が登坂路にて停止していることに起因して）車両１０が後退しようとしていることを認識したとき、自動運転（クリープアップ運転）を行う要求が生じたと判定する。

現時点にて上記要求が生じている場合、実施装置は、ステップ２１０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ２２０に進む。実施装置は、ステップ２２０にて、レゾルバ９７およびレゾルバ９８のオフセット量が取得されているか否か（オフセット量学習が完了しているか否か）を判定する。例えば、実施装置は、現時点にてレゾルバ９７，９８の少なくとも一方についてオフセット量を取得する要求が生じている場合（例えば、車両１０の初回運転時）、オフセット量が取得されていないと判定する。一方、例えば、実施装置は、現時点にてレゾルバ９７，９８の双方についてオフセット量を取得する要求が生じていない場合、オフセット量が取得されていると判定する。

現時点にてオフセット量が取得されている場合（オフセット量学習が完了している場合）、実施装置は、ステップ２２０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ２３０に進み、自動走行（ステップ２１０での要求に応じた走行）を実行する。すなわち、実施装置は、その自動走行が実行されるように、必要なトルク指令を第１発電電動機ＭＧ１および第２発電電動機ＭＧ２の少なくとも一方に与える。

これに対し、現時点にてオフセット量が取得されていない場合（オフセット量学習が未完了の場合）、実施装置は、ステップ２２０にて「Ｎｏ」と判定してステップ２４０に進み、自動走行を実行しない。例えば、実施装置は、ステップ２１０での要求を無視して現時点における運転を継続する。または、例えば、実施装置は、オフセット量の取得が完了するまでステップ２１０での要求を保留する（遅延させる）。なお、実施装置は、この場合に自動走行を行う要求そのものを生じさせない（例えば、所定のフラグを解除する）ように構成されてもよい。

その後、実施装置は、ステップ２９５に進んで本ルーチンを終了する。

以上に説明したように、実施装置は、レゾルバ９７，９８のオフセット量が取得されていない場合（オフセット量学習が未完了の場合）、ドライバビリティの低下をドライバが認識し易い自動走行を行わない。これにより、レゾルバのオフセット量が取得されていない場合であっても、ドライバビリティの低下をドライバが認識することを出来る限り防ぐことができる。

以上が、実施装置についての説明である。

（他の態様）
本発明は上記各実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。

例えば、本発明の制御装置は、レゾルバのオフセット量が取得されていない場合、車両の自動走行とは異なる制御（例えば、スリップ抑制制御、および、トラクション・コントロール制御）を行わないように構成されてもよい。また、この場合、本発明の制御装置は、いわゆる自動運転（車両の一連の操作（例えば、走行、旋回および停止など）をドライバに変わって自律的に行うように車両を自動走行させる運転）を行わないように構成されてもよい。

さらに、本発明の制御装置は、上記実施形態においてハイブリッド車両１０に適用されている。しかし、本発明の制御装置は、ハイブリッド車両以外の車両（例えば、電気自動車）に適用されてもよい。

以上に説明したように、本発明は、レゾルバのオフセット量が取得されていない場合であっても、ドライバビリティの低下をドライバが認識することを出来る限り防ぐことができる車両の制御装置として、利用することができる。

１０…ハイブリッド車両、２０…内燃機関、ＭＧ１…第１発電電動機、ＭＧ２…第２発電電動機、４１，４２…回転軸、５３…駆動軸、９７，９８…レゾルバ

Claims (2)

1. 発電電動機と、レゾルバと、を備えた車両に適用される制御装置であって、
   前記車両のドライバの指示に応じて、同車両の車速と、所定の目標車速と、を一致させるトルクを前記発電電動機の回転軸に生じさせる運転であるクルーズ運転を実行可能に構成され、
   前記レゾルバによって検出される前記発電電動機の前記回転軸の回転位置と、実際の回転位置と、の差であるオフセット量が取得されていない場合、
   前記クルーズ運転を禁止するように構成された、
   車両の制御装置。
2. 発電電動機と、レゾルバと、を備えた車両に適用される制御装置であって、
   前記車両のドライバの指示に応じて行われるレーダ・クルーズ運転であって、前記車両と、他の車両と、の車間距離を所定の目標距離に一致させるトルクを前記発電電動機の回転軸に生じさせる運転であるレーダ・クルーズ運転を実行可能に構成され、
   前記レゾルバによって検出される前記発電電動機の前記回転軸の回転位置と、実際の回転位置と、の差であるオフセット量が取得されていない場合、
   前記レーダ・クルーズ運転を禁止するように構成された、
   車両の制御装置。

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