JP6325356B2 - ハイブリッド車両の制御装置及び制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、車両の駆動源又は発電機として用いられる電動機とエンジンとを備えたハイブリッド車両の制御装置及び制御方法に関する。特に、電動機を制御するインバータ回路のスイッチング周波数の切り替え制御が実行されるハイブリッド車両を制御するためのハイブリッド車両の制御装置及び制御方法に関する。

従来、エンジンと併せて、車両の駆動源としての電動機を備えたハイブリッド車両（ＨＥＶ）が知られている。係るハイブリッド車両の一態様として、車両の駆動軸に接続されて少なくとも車両の駆動源として用いられる電動機である駆動用モータと、エンジンの駆動トルクによって発電可能な電動機であるジェネレータとを備えたハイブリッド車両がある。

係る駆動用モータやジェネレータは、バッテリから供給され、昇圧コンバータにより増圧される直流電圧をインバータ回路によって交流電圧に変換して印可することによって駆動される。インバータ回路において直流電圧を交流電圧に変換する際には、スイッチング素子のオンオフを所定の周波数でスイッチングする制御（以下、「スイッチング制御」ともいう。）が行われる。係るスイッチング制御を行う際の周波数（以下、「スイッチング周波数」ともいう。）は、電力効率が良好になることを考慮して、駆動モータ又はジェネレータの駆動トルクや回転数に応じて可変とされている。

ここで、駆動モータやジェネレータの駆動時においては、スイッチング周波数に応じたノイズが発生することが知られている。駆動モータやジェネレータのスイッチング制御により発生する電磁ノイズの周波数の変動が車速の変化に連動していないと、運転者に違和感あるいは不快感を与えやすい。そのため、特許文献１には、車速変化量ΔＶ及びジェネレータの回転数変化量ΔＮｍ１に応じて、同期キャリアＰＷＭ制御方式と固定キャリアＰＷＭ制御方式とを使い分けるようにした技術が提案されている。

特開２０１２−１６２１１３号公報

ところで、近年、運転者のアクセル操作に拠らないで、自車両と先行車両との車間距離や自車両の車速を目標値に追従させる追従制御（ＡＣＣ：Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｃｒｕｉｓｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）を実行可能な車両が実用化されている。係る追従制御を上述したハイブリッド車両で実行する場合、駆動用モータやジェネレータのスイッチング周波数の変動が、車速の変化に連動しないだけでなく、運転者による自車両の操作にも依存しないことになる。したがって、運転者は、違和感あるいは不快感をより受けやすくなる。

例えば、ジェネレータの回転数は、車両の駆動軸の回転数からエンジンの回転数を減算した差分に相当するため、車速が一定であってもエンジンの回転数の変動に伴ってジェネレータの回転数が変化する場合がある。あるいは、坂道走行時等においては、車速の変化割合以上の変化割合でジェネレータの回転数が変化する場合がある。追従制御中において、このような状況になると、運転者自身が運転操作をしておらず、かつ、運転者が自車両の加速感を受けていないにもかかわらず電磁ノイズの周波数が変化するため、運転者は違和感や不快感を受けやすくなる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、ハイブリッド車両の走行中に、スイッチング周波数の変更によって運転者が受ける違和感や不快感を低減することができる、新規かつ改良されたハイブリッド車両の制御装置及び制御方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、少なくともエンジンと前記エンジンの駆動トルクを利用して発電可能なジェネレータとを備えたハイブリッド車両を制御するためのハイブリッド車両の制御装置において、前記ジェネレータの要求トルク及び前記エンジンの要求トルクを算出する要求トルク算出部と、前記ジェネレータに供給する電流を制御するためのインバータ回路に備えられたスイッチング素子のオンオフを交互にスイッチングする際のスイッチング周波数の変更を予測する周波数変更予測部と、前記スイッチング周波数の変更が予測された場合に、前記ジェネレータの駆動トルクを前記要求トルク算出部により算出された要求トルクよりも増大させるトルク増大制御部と、前記ジェネレータの駆動トルクの増大分が吸収されるように前記エンジンの要求トルクを補正するエンジントルク補正部と、を備え、前記トルク増大制御部は、前記ジェネレータの駆動トルクを増大させる制御が終了し、かつ、前記エンジントルク補正部による前記エンジンの要求トルクを補正する制御が終了した後に前記スイッチング周波数の変更を許可する、ハイブリッド車両の制御装置が提供される。

また、前記トルク増大制御部は、前記要求トルク算出部により算出された前記ジェネレータの要求トルクに対する増大幅を徐々に大きくしてもよい。

また、前記トルク増大制御部は、前記要求トルク算出部で用いる演算マップとは異なる演算マップを用いて、前記要求トルク算出部により算出された前記ジェネレータの要求トルクよりも大きい値の前記ジェネレータの補正要求トルクを算出してもよい。

また、前記トルク増大制御部は、前記要求トルク算出部により算出された前記ジェネレータの要求トルクに加算する補正トルク値を算出して前記要求トルク算出部により算出された前記ジェネレータの要求トルクに加算してもよい。

また、前記スイッチング周波数は、前記ジェネレータの駆動トルク及び回転数の少なくとも一方に応じて変更されてもよい。

また、前記周波数変更予測部は、前記要求トルク算出部により算出される前記ジェネレータの要求トルクに基づいて、前記スイッチング周波数の変更を予測してもよい。

また、前記スイッチング周波数の予測及び前記ジェネレータの駆動トルクを増大させる制御は、先行車両との車間距離又は自車両の車速を目標値に追従させる追従制御中に実行されてもよい。

また、前記要求トルク算出部は、撮像カメラによる撮像情報又は電磁波センサのセンサ情報に基づいて前記ジェネレータの要求トルク及び前記エンジンの要求トルクを算出してもよい。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、少なくともエンジンとエンジンの駆動トルクを利用して発電可能なジェネレータとを備えたハイブリッド車両を制御するためのハイブリッド車両の制御方法において、ジェネレータの要求トルク及びエンジンの要求トルクを算出するステップと、ジェネレータに供給する電流を制御するインバータ回路に備えられたスイッチング素子のオンオフを交互にスイッチングする際のスイッチング周波数の変更を予測するステップと、スイッチング周波数の変更が予測された場合に、ジェネレータの駆動トルクを算出された要求トルクよりも増大させ、かつ、ジェネレータの駆動トルクの増大分が吸収されるようにエンジンの要求トルクを補正するステップと、ジェネレータの駆動トルクを増大させる制御が終了し、かつ、エンジンの要求トルクを補正する制御が終了した後にスイッチング周波数の変更を許可するステップと、を備えることを特徴とするハイブリッド車両の制御方法が提供される。

本発明によれば、ハイブリッド車両の走行中に、スイッチング周波数の変更によって運転者が受ける違和感や不快感を低減することが可能となる。

本発明の一実施形態にかかるハイブリッド車両のシステムの概略構成を示す模式図である。 モータ・ジェネレータを駆動制御する回路構成を示す説明図である。 モータ・ジェネレータの駆動トルクと回転数とスイッチング周波数との関係を示す説明図である。 ハイブリッド制御部の構成例を示すブロック図である。 本発明を適用しない場合の追従制御時の様子を示す説明図である。 本発明を適用しない場合の電磁ノイズの状態を示す説明図である。 本実施形態に係る車両の追従制御時の様子を示す説明図である。 本実施形態に係る電磁ノイズの状態を示す説明図である。 本実施形態に係るハイブリッド車両の制御方法を示すフローチャートである。 変動感抑制制御処理を示すフローチャートである。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

＜＜１．システムの概略構成＞＞
まず、本発明の一実施形態にかかるハイブリッド車両の概略構成の一例について説明する。図１は、本実施形態にかかる、ハイブリッド制御システム５００を示す模式図である。係るハイブリッド制御システム５００は、駆動系及び電子制御系により構成されている。駆動系は、主として、高電圧バッテリ１０、インバータ２０、モータ・ジェネレータ３０、エンジンＥＮＧ、プラネタリギヤ６０、デファレンシャルギヤ５０を備えている。また、電子制御系は、主として、車間距離検出部１１０、モータ・ジェネレータ制御部（以下、「ＭＧ制御部」ともいう。）１３０、エンジン制御部１５０、ＡＣＣ設定部１７０、ハイブリッド制御部（以下、「ＨＥＶ制御部」ともいう。）２００を備えている。

＜１．１．駆動系の構成＞
はじめに、ハイブリッド制御システム５００を構成する駆動系について説明する。
モータ・ジェネレータ３０は、エンジンＥＮＧの駆動力を用いて発電を行うジェネレータＭＧ１と、デファレンシャルギヤ５０を介して駆動軸７０に対して駆動力を付与する駆動モータＭＧ２とが一体となったユニットとして構成されている。ジェネレータＭＧ１及び駆動モータＭＧ２は、インバータ２０を介して高電圧バッテリ１０に接続されている。

ジェネレータＭＧ１は、エンジンＥＮＧの駆動力を用いて発電し、駆動モータＭＧ２に対して電力を供給するとともに、高電圧バッテリ１０を充電する。また、ジェネレータＭＧ１は、エンジンＥＮＧの始動時においては、高電圧バッテリ１０からの電力によって、スタータとして駆動可能に構成されている。

駆動モータＭＧ２は、インバータ２０によって供給される電流により発生する電磁力と、駆動モータＭＧ２内に設けられたマグネットの磁力とによって、駆動軸７０に付与する駆動力を発生させる。また、駆動モータＭＧ２は、減速時に熱エネルギとして捨てられる減速エネルギを電力に変換して高電圧バッテリ１０に充電する回生機能も有している。

ジェネレータＭＧ１及び駆動モータＭＧ２は、いずれも三相交流式のモータとして構成されている。係るモータは、ステータコイルの三相巻線に三相交流電流を供給することによってモータ内に回転磁界が発生し、ロータに設けられた永久磁石が回転磁界に引かれてトルクが発生する。このとき発生するトルクは、モータに供給される電流の大きさに比例する。また、モータに供給される交流電流の周波数は、モータの出力トルク及び回転数に応じて設定される。

高電圧バッテリ１０は、例えば、充放電可能な蓄電池等の二次電池により構成される。本実施形態のハイブリッド制御システム５００では、バッテリ電圧が２００Ｖの高電圧バッテリ１０が用いられている。インバータ２０は、高電圧バッテリ１０の電圧をジェネレータＭＧ１及び駆動モータＭＧ２にそれぞれ印可することで、ジェネレータＭＧ１及び駆動モータＭＧ２のモータ巻き線に電流を供給する。本実施形態に係るインバータ２０は、昇圧コンバータ付のインバータとして構成され、昇圧コンバータによって昇圧された高圧の直流電流を交流電流に変換してジェネレータＭＧ１及び駆動モータＭＧ２に供給する。ジェネレータＭＧ１及び駆動モータＭＧ２に供給する交流電流の大きさや、交流電流の周波数は、ＭＧ制御部１３０によって制御される。ジェネレータＭＧ１及び駆動モータＭＧ２は、モータ巻き線に電流を流すことでモータトルクを発生させているため、印加する電圧を大きくすることでより大きな電流を流すことが可能となる。

図２は、モータ・ジェネレータ３０を駆動するための、高電圧バッテリ１０、昇圧コンバータ９０及びインバータ２０の回路構成を示す説明図である。昇圧コンバータ９０は、ＭＧ制御部１３０による昇圧指令にしたがって高電圧バッテリ１０の出力電圧を昇圧し、インバータ２０に対して昇圧電圧を印可する。また、インバータ２０は、ジェネレータＭＧ１に供給する電流を制御するインバータ回路２２と、駆動モータＭＧ２に供給する電流を制御するインバータ回路２４を備えている。

係るインバータ２０では、ＭＧ制御部１３０から送信されるスイッチング信号に基づいて、それぞれのインバータ回路２２，２４に設けられたスイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１６，Ｑ２１〜Ｑ２６のオンオフが実行される。スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１６，Ｑ２１〜Ｑ２６は、ＩＧＢＴ素子（Ｉｎｓｕｌｔａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）により構成することができる。本実施形態では、インバータ回路２２，２４に設けられたスイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１６，Ｑ２１〜Ｑ２６のオンオフを交互にスイッチングする際の周波数（以下、「スイッチング周波数」ともいう。）は、ジェネレータＭＧ１及び駆動モータＭＧ２の回転数及び出力トルクに応じて決定される。

エンジンＥＮＧは、駆動軸７０に付与する駆動力を発生するとともに、ジェネレータＭＧ１による発電のための駆動力を発生する。エンジンＥＮＧは、例えばガソリンエンジンやディーゼルエンジンとすることができるが、これに限られない。プラネタリギヤ６０は、エンジンＥＮＧで発生した駆動力を、駆動輪４０とジェネレータＭＧ１とに伝達する。プラネタリギヤ６０のリングギヤには、デファレンシャルギヤ５０を介して駆動輪４０に連結された駆動軸７０が接続され、サンギヤにはジェネレータＭＧ１のロータが接続されている。

＜１．２．電子制御系の構成＞
次に、ハイブリッド制御システム５００を構成する電子制御系について説明する。なお、本実施形態に係るハイブリッド制御システム５００では、電子制御系が、それぞれ独立した複数の制御部を含む構成となっているが、これらの制御部の全部あるいは一部が一つの制御部として構成されていてもよい。

［１．２．１．車間距離検知部］
車間距離検出部１１０は、自車両と先行車両との車間距離を検知する。本実施形態において、車間距離検出部１１０は、マイクロコンピュータを備えて構成され、ステレオカメラ１００ａ，１００ｂから出力される撮像に基づいて車間距離を算出する撮像処理機能を実行可能となっている。ステレオカメラ１００ａ，１００ｂは、例えば電荷結合素子（ＣＤＤ）等の固体撮像素子を備えた左右一組のＣＣＤカメラにより構成することができる。係るＣＣＤカメラは、車室内の天井前方に所定の間隔を空けて取り付けられ、車外の対象を異なる視点からステレオ撮像する。ステレオカメラ１００ａ，１００ｂ及び車間距離検出部１１０は、一体化されたユニットとして構成され、車室内に備えられていてもよい。

車間距離検出部１１０は、ステレオカメラ１００ａ，１００ｂで自車両の進行方向を撮影した一組のステレオ画像対に対し、対応する位置のずれ量から三角測量の原理によって距離情報を生成する。車間距離検出部１１０は、例えば、係る距離情報に対して周知のグルーピング処理を行い、グルーピング処理した距離情報をあらかじめ設定しておいた三次元的な立体データ等と比較することにより、先行車両や信号機等を検出する。車間距離検出部１１０は、先行車両や信号機等を検出した場合には、自車両と先行車両等との相対距離Ｄや、先行車両の移動速度（相対距離の変化割合＋自車両の車速）等を算出するよう構成されている。

［１．２．２．ＡＣＣ設定部］
ＡＣＣ設定部１７０は、運転者によって操作される操作スイッチ等により構成され、運転者が選択した追従制御のオン又はオフの情報をＨＥＶ制御部２００へ送信する。また、ＡＣＣ設定部１７０は、運転者により設定された追従制御中の目標車速をＨＥＶ制御部２００へ送信する。

追従制御は、運転者により設定される目標車速に基づく車速追従制御と、自車両と先行車両との車間距離の目標値（以下「目標車間距離」と称する。）に基づく車間追従制御を実行する制御である。例えば、車間距離が所定範囲内にある場合には車間追従制御が実行され、車間距離が所定範囲以上の場合には車速追従制御が実行されるようにすることができる。車速追従制御では、自車両の実車速が目標車速となるように車両の駆動力が制御される。また、車間追従制御では、車間距離が目標車間距離となるように自車両の駆動力が制御される。係る追従制御は、ジェネレータＭＧ１の駆動トルク又は回転数の変化が、車速の変化に連動しない駆動制御の一例であり、ジェネレータＭＧ１を制御するインバータ回路２２のスイッチング周波数の変更が、車速の変化に連動しない状況が起こり得る。

［１．２．３．エンジン制御部］
エンジン制御部１５０は、マイクロコンピュータを備えて構成され、ＨＥＶ制御部２００により算出されるエンジンＥＮＧの要求トルクに基づいて燃料噴射量を算出して、エンジンＥＮＧの駆動制御を実行する。エンジン制御部１５０は、既知のエンジン制御装置により構成することができる。

［１．２．４．ＭＧ制御部］
ＭＧ制御部１３０は、マイクロコンピュータを備えて構成され、ＨＥＶ制御部２００により算出されるジェネレータＭＧ１及び駆動モータＭＧ２の要求トルクに基づいて、昇圧コンバータ９０の昇圧制御を実行する。また、ＭＧ制御部１３０は、ＨＥＶ制御部２００により算出されるジェネレータＭＧ１及び駆動モータＭＧ２それぞれの要求トルクに基づいて、インバータ回路２２，２４のスイッチング周波数の制御を実行する。本実施形態に係るＭＧ制御部１３０は、ジェネレータＭＧ１及び駆動モータＭＧ２それぞれ、要求トルクとモータ回転数とに応じて、スイッチング周波数が決定されるようになっている。

図３は、ジェネレータＭＧ１及び駆動モータＭＧ２の駆動トルクと回転数とスイッチング周波数との関係を示す周波数マップである。本実施形態においては、ジェネレータＭＧ１又は駆動モータＭＧ２それぞれ、駆動トルクが大きくなるにしたがって、又は、回転数が大きくなるにしたがって、スイッチング周波数が大きくなるように設定されている。係るスイッチング周波数に応じて、ジェネレータＭＧ１あるいは駆動モータＭＧ２からは当該周波数の電磁ノイズが発生する。

また、本実施形態に係るＭＧ制御部１３０は、ＨＥＶ制御部２００によって実行される変動感抑制制御に伴ってジェネレータＭＧ１の駆動トルクを増大させる指令を受けると、駆動トルクを増大する制御を実行するよう構成されている。例えば、ＭＧ制御部１３０は、スイッチング素子をオンオフさせる単位周期中のオンの時間の比率（以下、単に「デューティ比」ともいう。）を大きくすることにより、ジェネレータＭＧ１の駆動トルクを増大させるよう構成することができる。

［１．２．５．ＨＥＶ制御部］
ＨＥＶ制御部２００は、マイクロコンピュータを備えて構成され、追従制御の非実行時においては、運転者によるアクセルペダルの操作量に基づいてエンジンＥＮＧ、ジェネレータＭＧ１及び駆動モータＭＧ２それぞれの要求トルクを算出する。また、ＨＥＶ制御部２００は、追従制御の実行時においては、自車両の車速を目標車速とするため、あるいは、先行車両との車間距離を目標車間距離とするために必要な、エンジンＥＮＧ、ジェネレータＭＧ１及び駆動モータＭＧ２それぞれの要求トルクを算出する。ＨＥＶ制御部２００は、基本的には、算出した要求トルクを、エンジン制御部１５０及びＭＧ制御部１３０に対して送信する。

ここで、本実施形態に係るＨＥＶ制御部２００は、追従制御の実行時において、ジェネレータＭＧ１のスイッチング周波数の変更が予測された場合には、所定期間、ジェネレータＭＧ１の駆動トルクを、算出される要求トルクよりも増大させるよう構成されている。また、ＨＥＶ制御部２００は、所定期間、ジェネレータＭＧ１の駆動トルクを増大させた後にＭＧ制御部１３０によるスイッチング周波数の変更を許可するよう構成されている。

図４は、本実施形態に係るＨＥＶ制御部２００の構成のうち、追従制御中におけるエンジンＥＮＧ及びモータ・ジェネレータ３０の駆動制御に関連する部分を機能的なブロックで示している。係るＨＥＶ制御部２００は、要求トルク算出部２１０と、周波数変更予測部２３０と、トルク増大制御部２５０と、エンジントルク補正部２７０とを備えている。これらの各部は、具体的には、マイクロコンピュータによるプログラムの実行により実現される機能である。

（１．２．５．１．要求トルク算出部）
要求トルク算出部２１０は、追従制御中において、目標加速度を算出する。例えば、車速追従制御時において、要求トルク算出部２１０は、目標車速Ｖｔｇｔと自車両の車速Ｖとの差分に基づいて、目標加速度を算出する。また、車間追従制御時において、要求トルク算出部２１０は、目標車間距離Ｄｔｇｔと検出車間距離Ｄとの差分に基づいて、目標加速度を算出する。要求トルク算出部２１０は、算出した目標加速度と、自車両の車速Ｖ、高電圧バッテリ１０の充電状態ＳＯＣ等に基づいて、エンジンＥＮＧ、ジェネレータＭＧ１及び駆動モータＭＧ２それぞれの要求トルクＴｅ，Ｔｍｇ１，Ｔｍｇ２を算出する。

例えば、要求トルク算出部２１０は、図示しない記憶素子等に記憶されたトルクマップ情報を参照して、各要求トルクＴｅ，Ｔｍｇ１，Ｔｍｇ２を算出するようにしてもよい。要求トルク算出部２１０は、算出した駆動モータ要求トルクＴｍｇ２をＭＧ制御部１３０に送信する。また、要求トルク算出部２１０は、算出したジェネレータ要求トルクＴｍｇ１を周波数変更予測部２３０に送る。また、要求トルク算出部２１０は、算出したエンジン要求トルクＴｅをエンジントルク補正部２７０に送る。

（１．２．５．２．周波数変更予測部）
周波数変更予測部２３０は、要求トルク算出部２１０で算出されたジェネレータＭＧ１の要求トルクＴｍｇ１（ｎ）に基づいて、ジェネレータＭＧ１駆動用のインバータ回路２２のスイッチング周波数Ｆｍｇ１の変更を予測する。例えば、周波数変更予測部２３０は、算出された要求トルクＴｍｇ１（ｎ）と前回の要求トルク（現在の駆動トルク）Ｔｍｇ１（ｎ−１）とを比較し、図３に示す周波数マップを参照して、スイッチング周波数Ｆｍｇ１が変更されるか否かを予測する。また、周波数変更予測部２３０は、算出された要求トルクＴｍｇ１（ｎ）と前回の要求トルクＴｍｇ１（ｎ−１）とを比較して、ジェネレータＭＧ１の回転数の上昇を推定し、図３に示す周波数マップに基づいて、スイッチング周波数Ｆｍｇ１が変更されるか否かを予測する。

ただし、周波数変更予測部２３０は、前回の要求トルクＴｍｇ１（ｎ−１）に対する算出された要求トルクＴｍｇ１（ｎ）の上昇幅が所定値以下の場合に限って、スイッチング周波数Ｆｍｇ１が変更される予測結果を出すようにしてもよい。要求トルクＴｍｇ１（ｎ）が所定以上に上昇する状態では運転者は加速感を受け、スイッチング周波数が変更されても違和感や不快感を受けにくい。したがって、要求トルクＴｍｇ１（ｎ）の上昇幅が所定値以下の場合に限ってスイッチング周波数Ｆｍｇ１の変更を予測することにより、エネルギ効率の無駄な低下を抑えることができる。周波数変更予測部２３０は、予測結果を、トルク増大制御部２５０及びエンジントルク補正部２７０に送るとともに、ジェネレータ要求トルクＴｍｇ１を、トルク増大制御部２５０に送る。

（１．２．５．３．トルク増大制御部）
トルク増大制御部２５０は、インバータ回路２２のスイッチング周波数Ｆｍｇ１が変更されないと予測されている場合には、ジェネレータ要求トルクＴｍｇ１をそのままＭＧ制御部１３０に送信する。一方、トルク増大制御部２５０は、インバータ回路２２のスイッチング周波数Ｆｍｇ１が変更されると予測されている場合には、変動感抑制制御を実行する。変動感抑制制御は、運転者が加速感を感じていないにもかかわらず、ジェネレータＭＧ１のスイッチング周波数Ｆｍｇ１が変更されて、運転者が違和感や不快感を受けることを防ぐために実行される制御である。

具体的に、トルク増大制御部２５０は、所定期間、ＭＧ制御部１３０によるスイッチング周波数Ｆｍｇ１の変更を禁止するとともに、ＭＧ制御部１３０に送る要求トルクＴｍｇ１´を要求トルク算出部２１０により算出された要求トルクＴｍｇ１よりも増大させる。そして、トルク増大制御部２５０は、所定期間、要求トルクＴｍｇ１を増大させた後、要求トルクＴｍｇ１を増大させる制御を終了し、ＭＧ制御部１３０によるスイッチング周波数Ｆｍｇ１の変更を許可する。これにより、スイッチング周波数Ｆｍｇ１が切り替わる以前に、ジェネレータＭＧ１の電磁ノイズの音量が大きくされ、スイッチング周波数Ｆｍｇ１が切り替わった後の電磁ノイズが、時間マスキング効果によって低減される。時間マスキング効果とは、大きな音がしたときに、その前後の音が聞こえにくくなる事象をいう。

所定期間は、電磁ノイズの音量の増大幅を考慮して設定してもよい。また、所定期間は、スイッチング周波数Ｆｍｇ１が切り替わると予測される時点までの時間としてもよい。あるいは、所定期間は、これ以外の観点から適切な値に適宜設定してもよいし、あらかじめ設定される一定の時間としてもよい。さらには、これらの期間のうちの最も長い時間を所定期間として選択するようにしてもよい。

また、本実施形態においては、トルク増大制御部２５０は、所定期間、要求トルク算出部２１０で算出されたジェネレータ要求トルクＴｍｇ１に対する増大幅を徐々に大きくするように構成されている。したがって、変動感抑制制御を実行する際に、電磁ノイズが急激に大きくなることを避けることができる。

ＭＧ制御部１３０に対して送信するジェネレータ要求トルクＴｍｇ´を、要求トルク算出部２１０で算出されたジェネレータ要求トルクＴｍｇ１よりも増大させるための演算は、例えば、以下のように実行することができる。一つの例としては、要求トルク算出部２１０による演算時に参照するトルクマップ情報とは異なる変動感抑制制御用トルクマップ情報を参照する例が挙げられる。係る変動感抑制制御用トルクマップ情報は、あらかじめ記憶素子等に記憶される。また、別の例としては、要求トルク算出部２１０により算出されたジェネレータ要求トルクＴｍｇ１に対して加算する補正トルク値を計算により、あるいは、補正トルク値算出用の補正トルクマップ情報を参照して求め、要求トルクＴｍｇ１に加算する例が挙げられる。ただし、他の方法により、ジェネレータ要求トルクＴｍｇ´を算出するようにしてもよい。

（１．２．５．４．エンジントルク補正部）
エンジントルク補正部１５０は、インバータ回路２２のスイッチング周波数が変更されないと予測されている場合には、エンジン要求トルクＴｅをそのままエンジン制御部１５０に送信する。一方、エンジントルク補正部２７０は、インバータ回路２２のスイッチング周波数が変更されると予測されている場合には、変動感抑制制御により増大されるジェネレータＭＧ１の駆動トルクの増大分が吸収されるように、エンジン要求トルクＴｅを補正する。例えば、トルク増大制御部２５０から、ジェネレータ要求トルクＴｍｇ１の増大幅の情報を受け取り、係る増大幅に基づいてエンジントルク補正値を求めることができる。ただし、他の方法により、エンジントルク補正値を求めるようにしてもよい。

＜＜２．時間マスキング＞＞
次に、図５〜図８を参照して、本実施形態のトルク増大制御部２５０の変動感抑制制御による時間マスキング効果について説明する。図５は、変動感抑制制御を実行しない場合のエンジンＥＮＧ、ジェネレータＭＧ１及び駆動モータＭＧ２の駆動トルク及び回転数の変化を模式的に示している。また、図６は、変動感抑制制御を実行しない場合の電磁ノイズの音量を示す説明図である。また、図７は、変動感抑制制御を実行した場合のエンジンＥＮＧ、ジェネレータＭＧ１及び駆動モータＭＧ２のトルク及び回転数の変化を模式的に示している。また、図８は、変動感抑制制御を実行した場合の電磁ノイズの音量を示す説明図である。なお、図５及び図７において、駆動モータＭＧ２の回転数は車速に比例する。

まず、図５に示す例では、時間ｔ１において、車両を加速させるべく、駆動モータトルクＴｍｇ２、エンジントルクＴｅ及びジェネレータトルクＴｍｇ１が増大する。これに伴って、駆動モータ回転数Ｎｍｇ２、エンジン回転数Ｎｅ及びジェネレータ回転数Ｎｍｇ１が徐々に増大する。その結果、時間ｔ２において、スイッチング周波数が切り替えられる。このとき、図６に示すように、電磁ノイズの周波数がＸＨｚからＹＨｚに変わるが、周波数が変わる前後においてジェネレータＭＧ１から発生している電磁ノイズの音量は変わらない。したがって、周波数がＸＨｚの電磁ノイズの時間マスキング効果は小さく、周波数が変わった直後から周波数ＹＨｚの電磁ノイズが運転者に聞こえることとなる。

一方、図７に示す例では、時間ｔ１において、車両を加速させるべく、駆動モータトルクＴｍｇ２、エンジントルクＴｅ及びジェネレータトルクＴｍｇ１が増大する。これに伴って、駆動モータ回転数Ｎｍｇ２、エンジン回転数Ｎｅ及びジェネレータ回転数Ｎｍｇ１が徐々に増大する。本実施形態に係る変動感抑制制御では、車両を加速しはじめる時間ｔ１から、スイッチング周波数が切り替わる時間ｔ２までの期間において、ジェネレータトルクＴｍｇ１を、要求トルク（破線）に対して徐々に増大させる。同時に、ジェネレータトルクＴｍｇ１の増大分を吸収するために、エンジントルクＴｅを徐々に増大させる。

このとき、図８に示すように、時間ｔ１から時間ｔ２までの期間は、スイッチング周波数の切り替えが禁止される。そして、時間ｔ２において、スイッチング周波数の切り替えを許可するとともに、ジェネレータ駆動トルクＴｍｇ１の増大を終了し、通常の要求トルクに戻す。その結果、時間ｔ２において電磁ノイズの周波数がＸＨｚからＹＨｚに変わるが、周波数が変わるまでに、ジェネレータＭＧ１から発生する周波数ＸＨｚの電磁ノイズの音量が大きくされている。したがって、周波数がＸＨｚからＹＨｚに変わった直後において、周波数ＸＨｚの電磁ノイズの時間マスキング効果が大きく作用し、運転者に聞こえる周波数ＹＨｚの電磁ノイズは小さくなる。

本実施形態に係るハイブリッド制御システム５００は、このような時間マスキング効果を利用して、スイッチング周波数が切り替わることによって運転者が受ける違和感や不快感を低減することができる。特に、坂道走行時等、駆動モータ回転数Ｎｍｇ２（車速Ｖ）の変化とジェネレータＭＧ１のスイッチング周波数の変更とが連動していない状態において、運転者がスイッチング周波数の変化によって違和感や不快感を受けることを低減することができる。

＜＜３．ハイブリッド車両の制御処理＞＞
次に、本実施形態に係るハイブリッド制御システム５００において実行される制御処理の一例について説明する。図９は、本実施形態に係るハイブリッド車両の制御処理を示すフローチャートである。なお、以下に説明する各ステップにおける処理は、すでにＨＥＶ制御部２００の構成において説明した手順で実行することができる。

まず、ステップＳ１０において、ＨＥＶ制御部２００は、追従制御がオンの状態か否かを判別する。追従制御がオフの状態であれば（Ｓ１０：Ｎｏ）ステップＳ２２に進む。この場合、ＨＥＶ制御部２００は、運転者のアクセル操作や高電圧バッテリ１０の充電状態ＳＯＣに基づいてエンジンＥＮＧ、ジェネレータＭＧ１及び駆動モータＭＧ２の要求トルクＴｅ，Ｔｍｇ１，Ｔｍｇ２を求め、エンジン制御部１５０及びＭＧ制御部１３０に駆動指令を送信する。

一方、ステップＳ１０において追従制御がオンの状態であれば（Ｓ１０：Ｙｅｓ）、ＨＥＶ制御部２００はステップＳ１２に進み、車間距離検出部１１０から送信される車間距離Ｄの情報を取得する。次いで、ＨＥＶ制御部２００は、ステップＳ１４において、車間距離Ｄと目標車間距離Ｄｔｇｔとの差分、又は、車速Ｖと目標車速Ｖｔｇｔとの差分、及び車速Ｖ等に基づいて、車両の要求トルクを算出する。次いで、ＨＥＶ制御部２００は、ステップＳ１６において、車両の要求トルク、高電圧バッテリ１０の充電状態ＳＯＣ等に基づいて、トルクマップ情報を参照する等して、エンジンＥＮＧ、ジェネレータＭＧ１及び駆動モータＭＧ２の要求トルクＴｅ，Ｔｍｇ１，Ｔｍｇ２を算出する。

次いで、ＨＥＶ制御部２００は、ステップＳ１８において、ジェネレータＭＧ１を制御するインバータ回路２２のスイッチング周波数Ｆｍｇ１が変更されるか否かを予測する。スイッチング周波数Ｆｍｇ１が変更されないと予測される場合には（Ｓ１８：Ｎｏ）、ステップＳ２２に進む。この場合、ＨＥＶ制御部２００は、ステップＳ１６で算出した要求トルクＴｅ，Ｔｍｇ１，Ｔｍｇ２に基づき、エンジン制御部１５０及びＭＧ制御部１３０に駆動指令を送信する。一方、スイッチング周波数Ｆｍｇ１が変更されると予測される場合には（Ｓ１８：Ｙｅｓ）、ステップＳ２０に進み、ＨＥＶ制御部２００は変動感抑制制御を実行する。

図１０は、変動感抑制制御処理の例を示すフローチャートである。変動感抑制制御は、まず、ステップＳ４０において、ＭＧ制御部１３０による、ジェネレータＭＧ１を制御するインバータ回路２２のスイッチング周波数Ｆｍｇ１の切り替えを禁止する。次いで、ＨＥＶ制御部２００は、ステップＳ４２に進み、上述のステップＳ１４と同様の手順で車両の要求トルクを算出した後、ステップＳ４４において、上述のステップＳ１６と同様の手順でエンジンＥＮＧ、ジェネレータＭＧ１及び駆動モータＭＧ２の要求トルクＴｅ，Ｔｍｇ１，Ｔｍｇ２を算出する。

次いで、ＨＥＶ制御部２００は、ステップＳ４６に進み、ジェネレータＭＧ１の回転数Ｎｍｇ１を検出する。次いで、ＨＥＶ制御部２００は、ステップＳ４８に進み、増大していないジェネレータＭＧ１の要求トルクＴｍｇ１、及び現在のジェネレータＭＧ１の回転数Ｎｍｇ１から、インバータ回路２２のスイッチング周波数Ｆｍｇ１の切り替えが必要か否かを判別する。要求トルクＴｍｇ１及び回転数Ｎｍｇ１から、未だスイッチング周波数Ｆｍｇ１の切り替えが必要ではない場合には（Ｓ４８：Ｎｏ）、ステップＳ５４に進む。ＨＥＶ制御部２００は、ステップＳ５４において、ステップＳ４４で算出した要求トルクＴｍｇ１よりも増大させた、ジェネレータＭＧ１の要求トルクＴｍｇ１´を算出する。また、ＨＥＶ制御部２００は、ステップＳ５４において、増大させたジェネレータＭＧ１の要求トルクを吸収するよう補正したエンジンＥＮＧの要求トルクＴｅ´を算出する。

次いで、ＨＥＶ制御部２００は、ステップＳ５６において、ステップＳ４４で算出した駆動モータＭＧ２の要求トルクＴｍｇ２と、ステップＳ５４で算出したジェネレータＭＧ１の要求トルクＴｍｇ１´に基づき、ＭＧ制御部１３０に駆動指令を送信する。また、ＨＥＶ制御部２００は、ステップＳ５４で算出したエンジンＥＮＧの要求トルクＴｅに基づき、エンジン制御部１５０に駆動指令を送信する。ステップＳ５６でエンジン制御部１５０及びＭＧ制御部１３０に駆動指令を送信した後は、ステップＳ４２に戻り、これまで説明した手順に沿って各ステップの処理を繰り返す。係るステップＳ５４及びステップＳ５６により、インバータ回路２２のスイッチング周波数Ｆｍｇ１の切り替えが必要になる時点までの期間、ジェネレータＭＧ１の要求トルクＴｍｇ１´が増大させられることになる。

一方、ステップＳ４８において、要求トルクＴｍｇ１及び回転数Ｎｍｇ１から、スイッチング周波数Ｆｍｇ１の切り替えが必要と判定された場合には（Ｓ４８：Ｙｅｓ）、ステップＳ５０に進む。ＨＥＶ制御部２００は、ステップＳ５０において、ＭＧ制御部１３０による、ジェネレータＭＧ１を制御するインバータ回路２２のスイッチング周波数Ｆｍｇ１の切り替え禁止を解除する。次いで、ＨＥＶ制御部２００は、ステップＳ５２において、ステップＳ４４で算出した要求トルクＴｅ，Ｔｍｇ１、Ｔｍｇ２に基づき、エンジン制御部１５０及びＭＧ制御部１３０に対して駆動指令を送信する。その結果、インバータ回路２２のスイッチング周波数Ｆｍｇ１は変更されることになるが、ジェネレータＭＧ１の要求トルクＴｍｇ１´が増大させられて、切り替え前の周波数の電磁ノイズの音量が大きくなっている。したがって、運転者は、時間マスキング効果によって、切り替え後の周波数の電磁ノイズの音量が小さく聞こえるようになり、違和感や不快感を受けづらくなる。

以上説明したように本実施形態によれば、ジェネレータＭＧ１を制御するインバータ回路２２のスイッチング周波数Ｆｍｇ１が切り替えられると予測されたときに、所定期間、スイッチング周波数Ｆｍｇ１の切り替えが禁止されつつ、ジェネレータＭＧ１の要求トルクＴｍｇ１が増大させられる。したがって、電磁ノイズの音量を大きくした状態で、スイッチング周波数Ｆｍｇ１が切り替えられるようになる。その結果、時間マスキング効果によって、切り替え後の周波数の電磁ノイズが運転者に聞こえづらくなり、運転者が違和感や不快感を受けにくくなる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は応用例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上記の実施の形態では、追従制御の実行時に変動感抑制制御を実行することとしていたが、本発明は係る例に限られない。本発明は、追従制御に限らず、スイッチング周波数の切り替えが車速の変化に連動しない状態が起こり得る状況において適用することができる。

また、上記の実施の形態では、ジェネレータＭＧ１のスイッチング周波数Ｆｍｇ１の切り替えが予測されたときに、ジェネレータＭＧ１の駆動トルクＴｍｇ１を増大させるようにしていたが、本発明は係る例に限られない。例えば、駆動モータの回転数の変化が車速の変化に連動しない状態になり得るハイブリッド車両であれば、駆動モータの駆動トルクの制御においても、本発明を適用することができる。

１０ 高電圧バッテリ
２０ インバータ
２２ インバータ回路（ＭＧ１用）
２４ インバータ回路（ＭＧ２用）
３０ モータ・ジェネレータ
４０ 駆動輪
５０ デファレンシャルギヤ
６０ プラネタリギヤ
７０ 駆動軸
９０ 昇圧コンバータ
１００ａ，１００ｂ ステレオカメラ
１１０ 車間距離検出部
１３０ ＭＧ制御部
１５０ エンジン制御部
１７０ ＡＣＣ設定部
２００ ＨＥＶ制御部
２１０ 要求トルク算出部
２３０ 周波数変更予測部
２５０ トルク増大制御部
２７０ エンジントルク補正部
５００ ハイブリッド制御システム
ＭＧ１ ジェネレータ
ＭＧ２ 駆動モータ
ＥＮＧ エンジン

Claims (9)

1. 少なくともエンジンと前記エンジンの駆動トルクを利用して発電可能なジェネレータとを備えたハイブリッド車両を制御するためのハイブリッド車両の制御装置において、
   前記ジェネレータの要求トルク及び前記エンジンの要求トルクを算出する要求トルク算出部と、
   前記ジェネレータに供給する電流を制御するためのインバータ回路に備えられたスイッチング素子のオンオフを交互にスイッチングする際のスイッチング周波数の変更を予測する周波数変更予測部と、
   前記スイッチング周波数の変更が予測された場合に、前記ジェネレータの駆動トルクを前記要求トルク算出部により算出された要求トルクよりも増大させるトルク増大制御部と、
   前記ジェネレータの駆動トルクの増大分が吸収されるように前記エンジンの要求トルクを補正するエンジントルク補正部と、を備え、
   前記トルク増大制御部は、前記ジェネレータの駆動トルクを増大させる制御が終了し、かつ、前記エンジントルク補正部による前記エンジンの要求トルクを補正する制御が終了した後に前記スイッチング周波数の変更を許可する、ハイブリッド車両の制御装置。
2. 前記トルク増大制御部は、前記要求トルク算出部により算出された前記ジェネレータの要求トルクに対する増大幅を徐々に大きくするよう構成される、請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
3. 前記トルク増大制御部は、前記要求トルク算出部で用いる演算マップとは異なる演算マップを用いて、前記要求トルク算出部により算出された前記ジェネレータの要求トルクよりも大きい値の前記ジェネレータの補正要求トルクを算出するよう構成される、請求項１又は２に記載のハイブリッド車両の制御装置。
4. 前記トルク増大制御部は、前記要求トルク算出部により算出された前記ジェネレータの要求トルクに加算する補正トルク値を算出して前記要求トルク算出部により算出された前記ジェネレータの要求トルクに加算するよう構成される、請求項１又は２に記載のハイブリッド車両の制御装置。
5. 前記スイッチング周波数は、前記ジェネレータの駆動トルク及び回転数の少なくとも一方に応じて変更される、請求項１〜４のいずれか一項に記載のハイブリッド車両の制御装置。
6. 前記周波数変更予測部は、前記要求トルク算出部により算出される前記ジェネレータの要求トルクに基づいて、前記スイッチング周波数の変更を予測するよう構成される、請求項１〜５のいずれか一項に記載のハイブリッド車両の制御装置。
7. 前記スイッチング周波数の予測及び前記ジェネレータの駆動トルクを増大させる制御は、先行車両との車間距離又は自車両の車速を目標値に追従させる追従制御中に実行される、請求項１〜６のいずれか一項に記載のハイブリッド車両の制御装置。
8. 前記要求トルク算出部は、撮像カメラによる撮像情報又は電磁波センサのセンサ情報に基づいて前記ジェネレータの要求トルク及び前記エンジンの要求トルクを算出するよう構成される、請求項１〜７のいずれか一項に記載のハイブリッド車両の制御装置。
9. 少なくともエンジンと前記エンジンの駆動トルクを利用して発電可能なジェネレータとを備えたハイブリッド車両を制御するためのハイブリッド車両の制御方法において、
   前記ジェネレータの要求トルク及び前記エンジンの要求トルクを算出するステップと、
   前記ジェネレータに供給する電流を制御するインバータ回路に備えられたスイッチング素子のオンオフを交互にスイッチングする際のスイッチング周波数の変更を予測するステップと、
   前記スイッチング周波数の変更が予測された場合に、前記ジェネレータの駆動トルクを算出された前記要求トルクよりも増大させ、かつ、前記ジェネレータの駆動トルクの増大分が吸収されるように前記エンジンの要求トルクを補正するステップと、
   前記ジェネレータの駆動トルクを増大させる制御が終了し、かつ、前記エンジンの要求トルクを補正する制御が終了した後に前記スイッチング周波数の変更を許可するステップと、
   を備えることを特徴とするハイブリッド車両の制御方法。

Images