JP7234913B2 - 車両の制御装置 - Google Patents

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洋孝 齋藤
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Description

本発明は、車両の制御装置に関する。
従来、エンジン及びモータを動力源として搭載したハイブリッド車両が知られている。このようなハイブリッド車両では、蓄電装置であるバッテリから供給される直流電力を、インバータによって交流電力に変換してモータに供給することによりモータを駆動している。また、モータを駆動させるために、インバータによって直流電力を交流電力に変換する際には、インバータに設けられた複数のスイッチング素子のオンとオフとの切り替えを、所定のスイッチング周波数にて制御することにより、スイッチング周波数に応じたリプル電流が発生することが知られている。このリプル電流が、例えば、バッテリとインバータとを電気的に接続する回路内のコンデンサに供給されるとコンデンサが発熱する。特に、スイッチング周波数は、モータの回転数に依存するため、モータの動作状態によって、コンデンサの共振周波数帯にスイッチング周波数が含まれると、共振によってコンデンサに供給されるリプル電流が増大し、コンデンサの発熱量が増大する。
特許文献１には、指示電流と測定電流との誤差からリプル電流を推定し、リプル電流が所定値以上である場合に、ＶＶＶＦ（Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）インバータのキャリア周波数（スイッチング周波数）を変更してリプル電流を減少させる技術が開示されている。
特開平０６－１７８５５０号公報
ハイブリッド車両としては、エンジンと、発電用回転電機である発電モータと、駆動用回転電機である駆動モータとを搭載した、シリーズ方式のハイブリッド車両が知られている。このシリーズ方式のハイブリッド車両では、例えば、エンジンの出力によって発電モータを駆動してバッテリを充電しながら、バッテリからの電力によって駆動モータを駆動して車両を走行させる。また、シリーズ方式のハイブリッド車両では、発電モータによって発電した交流電力を直流電力に変換してバッテリに供給する発電用インバータと、バッテリからの直流電力を交流電力に変換して駆動モータに供給する駆動用インバータとが、共通の回路を介してバッテリに電気的に接続されている。
しかしながら、シリーズ方式のハイブリッド車両においては、発電モータと駆動モータとを同時に駆動させた際に、発電用インバータのスイッチング周波数に応じたリプル電流と、駆動用インバータのスイッチング周波数に応じたリプル電流とが発生する。そのため、両方のリプル電流が、共通の回路に設けられた単一のコンデンサに供給されることによって、どちらか一方のリプル電流だけがコンデンサに供給される場合よりも、コンデンサの発熱量が増大するといった問題が生じる。特に、発電用インバータと駆動用インバータとのそれぞれのスイッチング周波数が、コンデンサの共振周波数帯に含まれると、前記問題がより顕著となる。なお、発電モータと駆動モータとの間で電力のやりとりを行うバッテリにおいても、リプル電流に起因して発熱量が増大するという問題がある。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、発電用回転電機と駆動用回転電機とを同時に駆動させた際に、リプル電流による回路の構成要素の発熱を低減させることができる車両の制御装置を提供することである。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る車両の制御装置は、エンジン、前記エンジンからの駆動力によって発電する発電用回転電機、車輪を駆動させる駆動力を出力する駆動用回転電機、蓄電装置、前記発電用回転電機と前記蓄電装置との間にて電力の変換を行う発電用インバータ、前記駆動用回転電機と前記蓄電装置との間にて電力の変換を行う駆動用インバータ、並びに、前記発電用インバータ及び前記駆動用インバータを共に前記蓄電装置と電気的に接続する、少なくともコンデンサが設けられた回路、を備えた車両に搭載され、前記発電用回転電機及び前記駆動用回転電機の駆動制御を実施する車両の制御装置であって、前記発電用回転電機の動作状態に応じて発生した発電側リプル電流と、前記駆動用回転電機の動作状態に応じて発生した駆動側リプル電流との合算値が、予め設定された閾値以上の場合に、前記発電用回転電機と前記駆動用回転電機との少なくとも一方の駆動制御を、前記合算値を減少させるように変更する駆動制御変更手段を備えることを特徴とするものである。
本発明に係る車両の制御装置においては、駆動制御変更手段によって、発電用回転電機と駆動用回転電機との少なくとも一方の駆動制御を、前記合算値を減少させるように変更する。これにより、本発明に係る車両の制御装置においては、発電側リプル電流と駆動側リプル電流との少なくとも一方を低減させて、発電側リプル電流と駆動側リプル電流との合算値を減少させることができる。よって、本発明に係る車両の制御装置は、発電用回転電機と駆動用回転電機とを同時に駆動させた際に、リプル電流による発熱を低減させることができる。
また、上記において、前記駆動制御変更手段は、前記合算値が前記閾値以上の場合に、前記発電用回転電機の駆動制御を、前記合算値を減少させるように変更してもよい。
これにより、駆動用回転電機の駆動制御を変更して、車両の走行に影響を与えることを抑制しつつ、発電側リプル電流と駆動側リプル電流との合算値を減少させることができる。
また、上記において、前記駆動制御変更手段は、前記発電用インバータのスイッチング制御を、前記発電用回転電機の回転数に応じて、矩形波制御モードとパルス幅変調制御モードとのどちらかに選択的に変更可能であって、前記駆動用インバータのスイッチング制御を、前記駆動用回転電機の回転数に応じて、前記矩形波制御モードと前記パルス幅変調制御モードとのどちらかに選択的に変更可能であり、前記発電用インバータと前記駆動用インバータとが、共に同じ制御モードによってスイッチング制御されている場合には、前記発電用インバータのスイッチング制御における制御モードと、前記駆動用インバータのスイッチング制御における制御モードとを、一致しないように変更するようにしてもよい。
これにより、発電用回転電機の回転数に依存する発電用インバータのスイッチング周波数、または、駆動用回転電機の回転数に依存する駆動用インバータのスイッチング周波数を変化させて、共振による発電側リプル電流または駆動側リプル電流の増大を抑えて、発電側リプル電流と駆動側リプル電流との合算値を減少させることができる。
また、上記において、前記駆動制御変更手段は、前記発電用インバータと前記駆動用インバータとが、共に前記矩形波制御モードによってスイッチング制御されている場合には、前記発電用インバータのスイッチング制御を前記パルス幅変調制御モードに変更し、前記発電用インバータと前記駆動用インバータとが、共に前記パルス幅変調制御モードによってスイッチング制御されている場合には、前記発電用インバータのスイッチング制御を前記矩形波制御モードに変更するようにしてもよい。
これにより、駆動用回転電機の駆動制御を変更して、車両の走行に影響を与えることを抑制しつつ、発電用回転電機の回転数に依存する発電用インバータのスイッチング周波数を変化させて、共振による発電側リプル電流の増大を抑えて、発電側リプル電流と駆動側リプル電流との合算値を減少させることができる。
また、上記において、前記駆動制御変更手段は、前記蓄電装置の残容量が一定未満の場合に、前記駆動用回転電機の駆動制御のみを、前記合算値を減少させるように変更するようにしてもよい。
これにより、駆動用回転電機からの駆動力よって車両を走行させるために必要な蓄電装置の残容量が不足することを抑制しつつ、発電側リプル電流と駆動側リプル電流との合算値を減少させることができる。
また、上記において、前記駆動制御変更手段は、駆動力を抑制するように前記駆動用回転電機の動作点を変更するようにしてもよい。
これにより、駆動用回転電機からの駆動力よって車両を走行させるために必要な蓄電装置の残容量が不足することを抑制することができる。
また、上記において、前記駆動制御変更手段は、前記発電用回転電機の駆動制御の変更と、前記駆動用回転電機の駆動制御の変更とでは、前記発電用回転電機の駆動制御の変更を優先するようにしてもよい。
これにより、車両の走行に影響を与えることを抑制することができる。
また、上記において、前記発電用回転電機の動作点と前記発電側リプル電流との関係を表わした発電側マップと、前記駆動用回転電機の動作点と前記駆動側リプル電流との関係を表わした駆動側マップと、前記発電用回転電機の動作点に基づいて前記発電側マップから前記発電側リプル電流を推定し、前記駆動用回転電機の動作点に基づいて前記駆動側マップから前記駆動側リプル電流を推定する推定手段と、を有し、前記駆動制御変更手段は、前記推定手段が推定した前記発電側リプル電流及び前記駆動側リプル電流を用いるようにしてもよい。
これにより、発電用回転電機及び駆動用回転電機の動作状態（動作点）と、発電側マップ及び駆動側マップとから、発電側リプル電流及び駆動側リプル電流を容易に推定することができる。また、発電側リプル電流及び駆動側リプル電流を計測するため専用の電流センサを設ける必要が無いため、低コスト化や省スペース化を図ることが可能となる。
本発明に係る車両の制御装置においては、駆動制御変更手段によって、発電用回転電機と駆動用回転電機との少なくとも一方の駆動制御を、発電側リプル電流と駆動側リプル電流との合算値が減少するように変更する。これにより、本発明に係る車両の制御装置においては、発電側リプル電流と駆動側リプル電流との少なくとも一方を低減させて、発電側リプル電流と駆動側リプル電流との合算値を減少させることができる。よって、本発明に係る車両の制御装置は、発電用回転電機と駆動用回転電機とを同時に駆動させた際に、リプル電流による発熱を低減させることができるという効果を奏する。
図１は、実施形態に係るハイブリッド車両の構成を示す模式図である。 図２は、発電モータの動作点と、発電用インバータのスイッチング制御モードとの対応関係を示した図である。 図３は、駆動モータの動作点と、駆動用インバータのスイッチング制御モードとの対応関係を示した図である。 図４は、バッテリの共振周波数を示したグラフである。 図５は、コンデンサの共振周波数を示したグラフである。 図６は、発電モータの動作点と、バッテリのリプル電流との対応関係を表わした発電側マップを示した図である。 図７は、駆動モータの動作点と、バッテリのリプル電流との対応関係を表わした駆動側マップを示した図である。 図８は、発電モータの動作点と、コンデンサのリプル電流との対応関係を表わした発電側マップを示した図である。 図９は、駆動モータの動作点と、コンデンサのリプル電流との対応関係を表わした駆動側マップを示した図である。 図１０は、実施形態に係るハイブリッド車両のＨＶＥＣＵが実施する制御の一例を示したフローチャートである。 図１１は、矩形波制御モード領域に動作点が位置する場合での発電モータの動作点マップを示した図である。 図１２は、矩形波制御モード領域に動作点が位置する場合での駆動モータの動作点マップを示した図である。 図１３は、ＰＷＭ制御モード領域に動作点が位置する場合での発電モータの動作点マップを示した図である。 図１４は、ＰＷＭ制御モード領域に動作点が位置する場合での駆動モータの動作点マップを示した図である。 図１５は、実施形態に係るハイブリッド車両の構成の他例を示す模式図である。
以下に、本発明に係るハイブリッド車両の制御装置の実施形態について説明する。なお、本実施形態により本発明が限定されるものではない。
図１は、実施形態に係るハイブリッド車両１の構成を示す模式図である。図１に示すように、実施形態に係るハイブリッド車両１は、エンジン２の出力軸に発電用のモータである発電モータＭＧ１を接続すると共に、駆動輪３ａ，３ｂに連結された駆動軸４に走行用のモータである駆動モータＭＧ２を接続した、いわゆるシリーズハイブリッド自動車によって構成されている。詳しくは、ハイブリッド車両１は、エンジン２、発電モータＭＧ１、駆動モータＭＧ２、発電用インバータ５ａ、駆動用インバータ５ｂ、バッテリ６、及び、ハイブリッド車両用電子制御ユニット（以下、ＨＶＥＣＵ（Ｈｙｂｒｉｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）と表記）７を、主な構成要素として備えている。
エンジン２は、ガソリンや軽油等を燃料として動力を出力する内燃機関によって構成されている。エンジン２は、エンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵと表記）２１によって運転制御される。エンジンＥＣＵ２１は、マイクロプロセッサによって構成されており、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、制御プログラムを記憶するＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、データを一時的に記憶するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、入出力ポート、及び、通信ポート等を備えている。エンジンＥＣＵ２１は、通信ポートを介してＨＶＥＣＵ７と接続されている。
発電モータＭＧ１は、同期発電電動機によって構成されており、回転子がエンジン２の出力軸に接続されている。駆動モータＭＧ２は、同期発電電動機によって構成されており、回転子が駆動軸４に接続されている。発電用インバータ５ａ及び駆動用インバータ５ｂは、発電モータＭＧ１及び駆動モータＭＧ２に接続されていると共に、電力ライン５１、発電側の平滑用のコンデンサ５２ａ、駆動側の平滑用のコンデンサ５２ｂ、システムメインリレー装置５３、及び、リアクトル５４などが設けられた共通の回路を介してバッテリ６に電気的に接続されている。電力ライン５１には、リアクトル５４が直列に接続されている。なお、以下の説明において、コンデンサ５２ａとコンデンサ５２ｂとを特に区別しないときには、単にコンデンサ５２と記載する。発電モータＭＧ１及び駆動モータＭＧ２は、モータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵと表記）３１によって、発電用インバータ５ａ及び駆動用インバータ５ｂが備える複数のスイッチング素子をスイッチング制御することにより回転駆動される。モータＥＣＵ３１は、エンジンＥＣＵ２１と同様のマイクロプロセッサによって構成されている。モータＥＣＵ３１は、通信ポートを介してＨＶＥＣＵ７と接続されている。
バッテリ６は、リチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池によって構成されており、電力ライン５１を介して発電用インバータ５ａ及び駆動用インバータ５ｂと接続されている。バッテリ６は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵと表記）６１によって管理されている。バッテリＥＣＵ６１は、エンジンＥＣＵ２１と同様のマイクロプロセッサによって構成されている。バッテリＥＣＵ６１は、通信ポートを介してＨＶＥＣＵ７と接続されている。バッテリＥＣＵ６１には、バッテリ６を管理するために用いる信号が各種センサから入力されている。バッテリＥＣＵ６１に入力される信号としては、例えば、不図示の電圧センサからのバッテリ６の電圧に関する信号や、不図示の電流センサからのバッテリ６の電流に関する信号などを挙げることができる。バッテリＥＣＵ６１は、前記電流センサからのバッテリ６の電流の積算値などに基づいて、バッテリ６の残容量（以下、ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）と言う）を演算している。
ＨＶＥＣＵ７は、エンジンＥＣＵ２１と同様のマイクロプロセッサによって構成されている。ＨＶＥＣＵ７には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力される。ＨＶＥＣＵ７に入力される信号としては、イグニッションスイッチ７１からのイグニッション信号、エンジン２の回転数を検出するエンジン回転数センサ７２からのエンジン回転数信号、アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ７３からのアクセル開度信号、ブレーキペダルの踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ７４からのブレーキペダルポジション信号、車速センサ７５からの車速信号等を例示できる。ＨＶＥＣＵ７は、エンジンＥＣＵ２１、モータＥＣＵ３１、及び、バッテリＥＣＵ６１と、通信ポートを介して接続されている。
実施形態に係るハイブリッド車両１では、発電用インバータ５ａに設けられた複数のスイッチング素子のオンとオフとを切り替えるスイッチング制御を、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御モード（パルス幅制御モード）と矩形波制御モードとのいずれかを、発電モータＭＧ１の回転数に応じて選択的に変更する。
ＰＷＭ制御モードでは、正弦波ＰＷＭ制御及び過変調ＰＷＭ制御のいずれかの制御が行なわれる。正弦波ＰＷＭ制御は、一般的なＰＷＭ制御方式として用いられるものであり、発電用インバータ５ａの各相アームにおけるスイッチング素子のオンとオフとの切り替えを、正弦波状の電圧指令値と搬送波（キャリア信号）との電圧比較に従って制御する。この結果、一定期間内で発電用インバータ５ａから発電モータＭＧ１へ出力される電圧の基本波成分が擬似的な正弦波となる。過変調ＰＷＭ制御は、搬送波（キャリア信号）の振幅を縮小するように歪ませた上で、前記正弦波ＰＷＭ制御と同様のＰＷＭ制御を行なうものである。そして、ＰＷＭ制御が行なわれる領域において、発電モータＭＧ１の回転数が比較的低い場合には、正弦波ＰＷＭ制御が行なわれ、発電モータＭＧ１の回転数が比較的高い場合には、過変調ＰＷＭ制御が行なわれる。
矩形波制御モードでは、矩形波制御が行なわれる。矩形波制御では、前記一定期間内に１回のペースでスイッチング制御が行なわれる。その結果、前記一定期間内で発電用インバータ５ａから発電モータＭＧ１へ出力される電圧は、１パルス分の矩形波電圧となる。これにより、矩形波制御は、ＰＷＭ制御に比べて、制御精度（制御応答性）が劣る一方、ＰＷＭ制御モードよりも変調率を高めることができ、モータ出力を高めることが可能である。
そして、実施形態に係るハイブリッド車両１では、ＰＷＭ制御モードと矩形波制御モードとのそれぞれの特性の相違を考慮し、モータＥＣＵ３１が、発電モータＭＧ１の回転数と発電モータＭＧ１のトルクとによって決まる発電モータＭＧ１の動作点が属する領域に応じて、ＰＷＭ制御モードと矩形波制御モードとを選択する。
図２は、発電モータＭＧ１の動作点と、発電用インバータ５ａのスイッチング制御モードとの対応関係を示した図である。図２において、横軸は発電モータＭＧ１の回転数を表わしており、縦軸は発電モータＭＧ１のトルクを表わしている。モータＥＣＵ３１は、図２に示した制御境界ラインＬ１よりも低回転数側のＰＷＭ制御モード領域Ａ１に発電モータＭＧ１の動作点が位置する場合、トルク変動を小さくするために比較的制御性の良いＰＷＭ制御モードを選択する。また、モータＥＣＵ３１は、制御境界ラインＬ１よりも高回転数側の矩形波制御モード領域Ａ２に発電モータＭＧ１の動作点が位置する場合、発電モータＭＧ１の出力を向上させるために矩形波制御モードを選択する。
また、実施形態に係るハイブリッド車両１では、駆動用インバータ５ｂのスイッチング制御モードも、発電用インバータ５ａのスイッチング制御モードと同様に、モータＥＣＵ３１によって、ＰＷＭ制御モードと矩形波制御モードとのいずれかに、駆動モータＭＧ２の回転数に応じて選択的に変更する。すなわち、モータＥＣＵ３１は、駆動モータＭＧ２の回転数と駆動モータＭＧ２のトルクとによって決まる駆動モータＭＧ２の動作点が属する領域に応じて、駆動用インバータ５ｂのスイッチング制御モードを選択する。
図３は、駆動モータＭＧ２の動作点と、駆動用インバータ５ｂのスイッチング制御モードとの対応関係を示した図である。図３において、横軸は駆動モータＭＧ２の回転数を表わしており、縦軸は駆動モータＭＧ２のトルクを表わしている。モータＥＣＵ３１は、図３に示した制御境界ラインＬ２よりも低回転数側のＰＷＭ制御モード領域Ａ３に駆動モータＭＧ２の動作点が位置する場合、ＰＷＭ制御モードを選択する。また、モータＥＣＵ３１は、制御境界ラインＬ２よりも高回転数側の矩形波制御モード領域Ａ４に駆動モータＭＧ２の動作点が位置する場合、矩形波制御モードを選択する。
図４は、バッテリ６の共振周波数を示したグラフである。図４に示すように、バッテリ６には、第１共振と、第１共振よりも高周波数側の第２共振と、の２つの共振周波数が存在している。また、図４からわかるように、第１共振のゲインは１倍よりも高く、第２共振のゲインは１倍よりも低くなっている。なお、図４中にハッチングを施した領域は、バッテリ６に第１共振が生じ得る第１共振周波数帯である。
図５は、コンデンサ５２の共振周波数を示したグラフである。図５に示すように、コンデンサ５２には、第１共振の第１共振周波数ｆｃ１と、第２共振の第２共振周波数ｆｃ２（＞ｆｃ１）と、の２つの共振周波数が存在している。また、図５からわかるように、第１共振周波数ｆｃ１のゲインは１倍よりも低く、第２共振周波数ｆｃ２のゲインは１倍よりも高くなっている。なお、図５中にハッチングを施した領域は、コンデンサ５２に第２共振が生じ得る第２共振周波数帯である。
図４及び図５に示すように、バッテリ６とコンデンサ５２とには、それぞれ第１共振と第２共振との２つの共振周波数が存在するが、バッテリ６とコンデンサ５２とで、それぞれの第１共振及び第２共振のゲインの傾向が異なっている。
そして、本実施形態においては、発電用インバータ５ａ及び駆動用インバータ５ｂをそれぞれ矩形波制御モードによってスイッチング制御している場合には、発電用インバータ５ａ及び駆動用インバータ５ｂのそれぞれのスイッチング周波数が、第１共振周波数帯に含まれ易い。また、本実施形態においては、発電用インバータ５ａ及び駆動用インバータ５ｂをそれぞれＰＷＭ制御モードによってスイッチング制御している場合には、発電用インバータ５ａ及び駆動用インバータ５ｂのそれぞれのスイッチング周波数が、第２共振周波数帯に含まれ易い。
そのため、発電用インバータ５ａ及び駆動用インバータ５ｂのそれぞれのスイッチング周波数が、図４中のバッテリ６における第１共振周波数帯に含まれることによって、第１共振が生じバッテリ６のリプル電流が著しく増大してしまう。また、発電用インバータ５ａ及び駆動用インバータ５ｂのそれぞれのスイッチング周波数が、図５中のコンデンサ５２における第２共振周波数帯に含まれてしまうと、第２共振が生じコンデンサ５２のリプル電流が著しく増大してしまう。
ここで、発電用インバータ５ａ及び駆動用インバータ５ｂのそれぞれのスイッチング周波数を、バッテリ６及びコンデンサ５２のそれぞれの第２共振周波数帯よりも高くすることによって、バッテリ６及びコンデンサ５２での共振を避けることは可能である。一方で、発電用インバータ５ａ及び駆動用インバータ５ｂのそれぞれのスイッチング素子や、モータＥＣＵ３１を構成するマイコンなどの性能が十分でない場合には、第２共振周波数帯よりもスイッチング周波数を上げることが困難である。
図６は、発電モータＭＧ１の動作点と、バッテリ６のリプル電流との対応関係を表わした発電側マップを示した図である。ＨＶＥＣＵ７は、図６に示したような、発電モータＭＧ１の動作点と、バッテリ６のリプル電流との対応関係を表わした発電側マップを有している。図６では、曲線ＲＣ１～ＲＣ７によって、リプル電流量が同じ程度になる範囲を区切っている。図６においては、曲線ＲＣ１よりも右側の範囲にて最もリプル電流量が多く、曲線ＲＣ７よりも左側の範囲にて最もリプル電流量が少なくなるように、リプル電流の範囲を段階的に分けている。図６からわかるように、発電モータＭＧ１の動作点が、矩形波制御モード領域Ａ２内で、比較的、高トルクのときに、発電モータＭＧ１の動作状態に応じたバッテリ６のリプル電流は大きくなる。
図７は、駆動モータＭＧ２の動作点と、バッテリ６のリプル電流との対応関係を表わした駆動側マップを示した図である。ＨＶＥＣＵ７は、図７に示したような、駆動モータＭＧ２の動作点と、バッテリ６のリプル電流との対応関係を表わした駆動側マップを有している。図７では、曲線ＲＣ８～ＲＣ１３によって、リプル電流量が同じ程度になる範囲を区切っている。図７においては、曲線ＲＣ８よりも右側の範囲にて最もリプル電流量が多く、曲線ＲＣ１３よりも左側の範囲にて最もリプル電流量が少なくなるように、リプル電流の範囲を段階的に分けている。図７からわかるように、駆動モータＭＧ２の動作点が、矩形波制御モード領域Ａ４内で、比較的、高トルクのときに、駆動モータＭＧ２の動作状態に応じたバッテリ６のリプル電流は大きくなる。
図８は、発電モータＭＧ１の動作点と、コンデンサ５２のリプル電流との対応関係を表わした発電側マップを示した図である。ＨＶＥＣＵ７は、図８に示すような、発電モータＭＧ１の動作点と、コンデンサ５２のリプル電流との対応関係を表わした発電側マップを有している。図８では、曲線ＲＣ１４～ＲＣ１９によって、リプル電流量が同じ程度になる範囲を区切っている。図８においては、曲線ＲＣ１４よりも上側の範囲にて最もリプル電流量が多く、曲線ＲＣ１９よりも下側の範囲にて最もリプル電流量が少なくなるように、リプル電流の範囲を段階的に分けている。図８からわかるように、発電モータＭＧ１の動作点が、ＰＷＭ制御モード領域Ａ１内で、比較的、高トルクのときに、発電モータＭＧ１の動作状態に応じたコンデンサ５２のリプル電流は大きくなる。
図９は、駆動モータＭＧ２の動作点と、コンデンサ５２のリプル電流との対応関係を表わした駆動側マップを示した図である。ＨＶＥＣＵ７は、図９に示すような、駆動モータＭＧ２の動作点と、コンデンサ５２のリプル電流との対応関係を表わした駆動側マップを有している。図９では、曲線ＲＣ２０～ＲＣ２６によって、リプル電流量が同じ程度になる範囲を区切っている。図９においては、曲線ＲＣ２０よりも上側の範囲にて最もリプル電流量が多く、曲線ＲＣ２６よりも下側の範囲にて最もリプル電流量が少なくなるように、リプル電流の範囲を段階的に分けている。図９からわかるように、駆動モータＭＧ２の動作点が、ＰＷＭ制御モード領域Ａ１内で、比較的、高トルクのときに、駆動モータＭＧ２の動作状態に応じたコンデンサ５２のリプル電流は大きくなる。
本実施形態においては、図６～図９に示した、バッテリ６及びコンデンサ５２にそれぞれ対応する発電側マップ及び駆動側マップを、予め実験などによって求めて、ＨＶＥＣＵ７に設けられたＲＯＭなどに保存しておく。そして、ＨＶＥＣＵ７は、発電モータＭＧ１の動作点に基づいて各発電側マップからバッテリ６及びコンデンサ５２での発電側リプル電流を推定し、駆動モータＭＧ２の動作点に基づいて各駆動側マップからバッテリ６及びコンデンサ５２での駆動側リプル電流を推定する推定手段として機能する。これにより、発電モータＭＧ１及び駆動モータＭＧ２の動作状態（動作点）と、発電側マップ及び駆動側マップとから、発電側リプル電流及び駆動側リプル電流を容易に推定することができる。また、発電側リプル電流及び駆動側リプル電流を計測するため専用の電流センサを設ける必要が無いため、低コスト化や省スペース化を図ることが可能となる。なお、前記推定手段は、ＨＶＥＣＵ７とは別の制御部として設けても良い。そして、本実施形態においては、発電側マップ及び駆動側マップを用いて推定した発電側リプル電流及び駆動側リプル電流を用いて、ＨＶＥＣＵ７が発電モータＭＧ１と駆動モータＭＧ２との少なくとも一方の駆動制御を、発電側リプル電流と駆動側リプル電流との合算値が減少するように変更する。
図１０は、実施形態に係るハイブリッド車両１のＨＶＥＣＵ７が実施する制御の一例を示したフローチャートである。
まず、ＨＶＥＣＵ７は、発電モータＭＧ１及び駆動モータＭＧ２のそれぞれの動作状態からバッテリ６及びコンデンサ５２のそれぞれのリプル電流を推定する（ステップＳ１）。例えば、発電モータＭＧ１及び駆動モータＭＧ２のそれぞれの動作点と、バッテリ６及びコンデンサ５２のそれぞれのリプル電流との対応関係を、図６～図９に示したようなマップとして有しておく。そして、ＨＶＥＣＵ７は、発電モータＭＧ１及び駆動モータＭＧ２のそれぞれの動作点と前記マップとから、バッテリ６について、発電モータＭＧ１の動作状態に応じて発生した発電側リプル電流と、駆動モータＭＧ２の動作状態に応じて発生した駆動側リプル電流とをそれぞれ推定する。同様に、ＨＶＥＣＵ７は、発電モータＭＧ１及び駆動モータＭＧ２のそれぞれの動作点と前記マップとから、コンデンサ５２について、発電モータＭＧ１の動作状態に応じて発生した発電側リプル電流と、駆動モータＭＧ２の動作状態に応じて発生した駆動側リプル電流とをそれぞれ推定する。
次に、ＨＶＥＣＵ７は、バッテリ６またはコンデンサ５２のリプル電流が一定以上であるかを判断する（ステップＳ２）。例えば、ＨＶＥＣＵ７は、バッテリ６について、発電側リプル電流と駆動側リプル電流との合算値が、予め設定されたバッテリ６におけるリプル電流の閾値以上であるかを判断する。同様に、ＨＶＥＣＵ７は、コンデンサ５２について、発電側リプル電流と駆動側リプル電流との合算値が、予め設定されたコンデンサ５２におけるリプル電流の閾値以上であるかを判断する。
バッテリ６またはコンデンサ５２のリプル電流が一定以上ではないと判断した場合（ステップＳ２にてＮｏ）、ＨＶＥＣＵ７は、一連の制御を終了する。一方、バッテリ６またはコンデンサ５２のリプル電流が一定以上であると判断した場合（ステップＳ２にてＹｅｓ）、ＨＶＥＣＵ７は、発電用インバータ５ａ及び駆動用インバータ５ｂが共に矩形波制御モードであるかを判断する（ステップＳ３）。例えば、ＨＶＥＣＵ７は、図１１に示すように、発電モータＭＧ１の動作点Ｐ１が矩形波制御モード領域Ａ２に位置し、図１２に示すように、駆動モータＭＧ２の動作点Ｐ４が矩形波制御モード領域Ａ４に位置するかを判断する。
発電用インバータ５ａ及び駆動用インバータ５ｂが共に矩形波制御モードであると判断した場合（ステップＳ３にてＹｅｓ）、ＨＶＥＣＵ７は、バッテリ６のＳＯＣが一定以上であるかを判断する（ステップＳ４）。バッテリ６のＳＯＣが一定以上であると判断した場合（ステップＳ４にてＹｅｓ）、発電モータＭＧ１の発電量が変化してもハイブリッド車両１の走行に問題はないため、ＨＶＥＣＵ７は、発電モータＭＧ１の動作点を矩形波制御モード領域からＰＷＭ制御モード領域に変更する（ステップＳ５）。例えば、図１１に示すように、ＨＶＥＣＵ７は、矩形波制御モード領域Ａ２に位置する発電モータＭＧ１の動作点Ｐ１を、等パワー曲線Ｌ３に沿って、ＰＷＭ制御モード領域Ａ１に位置する動作点Ｐ２に変更する。
ここで、発電用インバータ５ａ及び駆動用インバータ５ｂが共に矩形波制御モードである場合には、発電用インバータ５ａ及び駆動用インバータ５ｂのそれぞれのスイッチング周波数が、バッテリ６における第１共振周波数帯に含まれて、バッテリ６のリプル電流（発電側リプル量と駆動側リプル量との合算値）が一定以上になっている可能性が高い。そのため、ＨＶＥＣＵ７は、矩形波制御モード領域Ａ２に位置する発電モータＭＧ１の動作点Ｐ１を、ＰＷＭ制御モード領域Ａ１に位置する動作点Ｐ２に変更することにより、発電用インバータ５ａのスイッチング周波数を変えて、バッテリ６における第１共振周波数帯に含まれないようにする。これにより、駆動モータＭＧ２の駆動制御（スイッチング制御モード）を変更して、駆動モータＭＧ２から出力される駆動力が変化し、ハイブリッド車両１の走行に影響を与えることを抑制しつつ、共振による発電側リプル電流の増大を抑えて、発電モータＭＧ１を動作点Ｐ１にて動作させている場合よりも発電側リプル電流を減少させることが可能となり、バッテリ６のリプル電流を減少させることが可能となる。
次に、ＨＶＥＣＵ７は、バッテリ６及びコンデンサ５２のそれぞれのリプル電流が一定未満になったかを、例えば、ステップＳ１の処理及びステップＳ２の処理と同様の処理を行って判断する（ステップＳ６）。バッテリ６及びコンデンサ５２のそれぞれのリプル電流が一定未満になったと判断した場合（ステップＳ６にてＹｅｓ）、ＨＶＥＣＵ７は、一連の制御を終了する。
ステップＳ６にて、バッテリ６及びコンデンサ５２のリプル電流が一定未満になっていないと判断した場合（ステップＳ６にてＮｏ）、ＨＶＥＣＵ７は、発電モータＭＧ１の発電量を抑制し、発電モータＭＧ１のトルクを下げる（ステップＳ７）。例えば、ＨＶＥＣＵ７は、図１１に示すように、ＰＷＭ制御モード領域Ａ１に位置する発電モータＭＧ１の動作点Ｐ２を、回転数を変化させずにトルクを下げて動作点Ｐ３に変更する。これにより、発電モータＭＧ１を動作点Ｐ２にて動作させている場合よりも、発電モータＭＧ１による発電量が低減する分、発電側リプル電流を減少させることが可能となり、バッテリ６及びコンデンサ５２のそれぞれのリプル電流を減少させることが可能となる。
次に、ＨＶＥＣＵ７は、バッテリ６及びコンデンサ５２のそれぞれのリプル電流が一定未満になったかを、例えば、ステップＳ１及びステップＳ２と同様の処理を行って判断する（ステップＳ８）。バッテリ６及びコンデンサ５２のそれぞれのリプル電流が一定未満になったと判断した場合（ステップＳ８にてＹｅｓ）、ＨＶＥＣＵ７は、一連の制御を終了する。一方、ステップＳ８にて、バッテリ６及びコンデンサ５２のそれぞれのリプル電流が一定未満になっていないと判断した場合（ステップＳ８にてＮｏ）、ＨＶＥＣＵ７は、バッテリ６及びコンデンサ５２のそれぞれのリプル電流が一定未満になるまで駆動モータＭＧ２の動作点を変更して駆動力を抑制し（ステップＳ９）、一連の制御を終了する。
また、ステップＳ４にて、バッテリ６のＳＯＣが一定以上ではないと判断した場合（ステップＳ４にてＮｏ）、ＨＶＥＣＵ７は、バッテリ６及びコンデンサ５２のそれぞれのリプル電流が一定未満になるまで駆動モータＭＧ２の動作点を変更して駆動力を抑制し（ステップＳ９）、一連の制御を終了する。
また、ステップＳ３にて、発電モータＭＧ１と駆動モータＭＧ２との少なくとも一方が矩形波制御モードではないと判断した場合（ステップＳ３にてＮｏ）、ＨＶＥＣＵ７は、発電モータＭＧ１及び駆動モータＭＧ２が共にＰＷＭ制御モードであるか判断する（ステップＳ１０）。例えば、ＨＶＥＣＵ７は、図１３に示すように、発電モータＭＧ１の動作点Ｐ５がＰＷＭ制御モード領域Ａ１に位置し、図１４に示すように駆動モータＭＧ２の動作点Ｐ８がＰＷＭ制御モード領域Ａ３に位置するかを判断する。
発電用インバータ５ａ及び駆動用インバータ５ｂが共にＰＷＭ制御モードであると判断した場合（ステップＳ１０にてＹｅｓ）、ＨＶＥＣＵ７は、発電モータＭＧ１の動作点をＰＷＭ制御モード領域から矩形波制御モード領域に変更する（ステップＳ１１）。例えば、図１３に示した、ＰＷＭ制御モード領域Ａ１に位置する発電モータＭＧ１の動作点Ｐ５を、等パワー曲線Ｌ４に沿って、矩形波制御モード領域Ａ２に位置する動作点Ｐ６に変更する。
ここで、発電用インバータ５ａ及び駆動用インバータ５ｂが共にＰＷＭ制御モードである場合には、発電用インバータ５ａ及び駆動用インバータ５ｂのそれぞれのスイッチング周波数が、コンデンサ５２における第２共振周波数帯に含まれて、コンデンサ５２のリプル電流（発電側リプル量と駆動側リプル量との合算値）が一定以上になっている可能性が高い。そのため、ＨＶＥＣＵ７は、ＰＷＭ制御モード領域Ａ１に位置する発電モータＭＧ１の動作点Ｐ５を、矩形波制御モード領域Ａ２に位置する動作点Ｐ６に変更することにより、発電用インバータ５ａのスイッチング周波数を変えて、コンデンサ５２における第２共振周波数帯に含まれないようにする。これにより、発電モータＭＧ１を動作点Ｐ５にて動作させている場合よりも発電側リプル電流を減少させることが可能となり、コンデンサ５２のリプル電流を減少させることが可能となる。
次に、ＨＶＥＣＵ７は、バッテリ６及びコンデンサ５２のそれぞれのリプル電流が一定未満になったかを、例えば、ステップＳ１及びステップＳ２と同様の処理を行って判断する（ステップＳ１２）。バッテリ６及びコンデンサ５２のそれぞれのリプル電流が一定未満になったと判断した場合（ステップＳ１２にてＹｅｓ）、ＨＶＥＣＵ７は、一連の制御を終了する。
ステップＳ１２にて、バッテリ６及びコンデンサ５２のリプル電流が一定未満になっていないと判断した場合（ステップＳ１２にてＮｏ）、ＨＶＥＣＵ７は、バッテリ６のＳＯＣが一定以上であるかを判断する（ステップＳ１３）。バッテリ６のＳＯＣが一定以上であると判断した場合（ステップＳ１３にてＹｅｓ）、ＨＶＥＣＵ７は、発電モータＭＧ１の発電量を抑制し、発電モータＭＧ１のトルクを下げる（ステップＳ１４）。例えば、図１３に示した、矩形波制御モード領域Ａ２に位置する発電モータＭＧ１の動作点Ｐ６を、回転数を変化させずにトルクを下げて動作点Ｐ７に変更する。これにより、発電モータＭＧ１を動作点Ｐ６にて動作させている場合よりも、発電モータＭＧ１による発電量が低減する分、発電側リプル電流を減少させることが可能となり、バッテリ６及びコンデンサ５２のそれぞれのリプル電流を減少させることが可能となる。
次に、ＨＶＥＣＵ７は、バッテリ６及びコンデンサ５２のそれぞれのリプル電流が一定未満になったかを、例えば、ステップＳ１及びステップＳ２と同様の処理を行って判断する（ステップＳ１５）。バッテリ６及びコンデンサ５２のそれぞれのリプル電流が一定未満になったと判断した場合（ステップＳ１５にてＹｅｓ）、ＨＶＥＣＵ７は、一連の制御を終了する。一方、ステップＳ１５にて、バッテリ６及びコンデンサ５２のそれぞれのリプル電流が一定未満になっていないと判断した場合（ステップＳ１５にてＮｏ）、ＨＶＥＣＵ７は、バッテリ６及びコンデンサ５２のそれぞれのリプル電流が一定未満になるまで駆動モータＭＧ２の動作点を変更して駆動力を抑制し（ステップＳ１６）、一連の制御を終了する。これにより、駆動モータＭＧ２の回転数に依存する駆動用インバータ５ｂのスイッチング周期を変化させたり、駆動モータＭＧ２のトルクを下げて駆動モータＭＧ２に供給する電力を減少させたりすることによって、駆動側リプル電流を減少させることが可能となり、バッテリ６及びコンデンサ５２のそれぞれのリプル電流を減少させることが可能となる。
また、ステップＳ１３にて、バッテリ６のＳＯＣが一定以上ではないと判断した場合（ステップＳ１３にてＮｏ）、ＨＶＥＣＵ７は、バッテリ６及びコンデンサ５２のそれぞれのリプル電流が一定未満になるまで駆動モータＭＧ２の動作点を変更して駆動力を抑制し（ステップＳ１６）、一連の制御を終了する。これにより、駆動モータＭＧ２からの駆動力よってハイブリッド車両１を走行させるために必要なバッテリ６のＳＯＣが不足することを抑制しつつ、バッテリ６及びコンデンサ５２のそれぞれのリプル電流を一定未満にすることができる。
また、ステップＳ１０にて、発電用インバータ５ａと駆動用インバータ５ｂとのうち、一方が矩形波制御モードであり、他方がＰＷＭ制御モードであると判断した場合（ステップＳ１０にてＮｏ）、ＨＶＥＣＵ７は、バッテリ６及びコンデンサ５２のそれぞれのリプル電流が一定未満になるまで駆動モータＭＧ２の動作点を変更して駆動力を抑制し（ステップＳ１６）、一連の制御を終了する。
以上より、実施形態に係る車両の制御装置であるＨＶＥＣＵ７は、発電モータＭＧ１と駆動モータＭＧ２とを同時に駆動させた際、バッテリ６及びコンデンサ５２のそれぞれのリプル電流が一定以上の場合に、発電モータＭＧ１と駆動モータＭＧ２との少なくとも一方の駆動制御を変更する。これにより、実施形態に係るＨＶＥＣＵ７においては、発電モータＭＧ１と駆動モータＭＧ２とを同時に駆動させた際に、バッテリ６及びコンデンサ５２のそれぞれのリプル電流を減少させて、バッテリ６及びコンデンサ５２の発熱を低減させることができる。
なお、本実施形態においては、バッテリ６及びコンデンサ５２のそれぞれのリプル電流（発電側リプル電流及び駆動側リプル電流の合算値）を検知する電流センサを設けてもよい。そして、ＨＶＥＣＵ７は、前記電流センサの検知結果に基づいて、バッテリ６及びコンデンサ５２のそれぞれのリプル電流が一定以上の場合に、発電モータＭＧ１と駆動モータＭＧ２との少なくとも一方の駆動制御を変更するようにしてもよい。これにより、ＨＶＥＣＵ７は、バッテリ６及びコンデンサ５２での発電側リプル電流と駆動側リプル電流とを推定する場合よりも、バッテリ６及びコンデンサ５２のそれぞれのリプル電流をより精度良く把握することができる。
なお、実施形態に係るハイブリッド車両１の構成としては、図１に示したように、発電側と駆動側とにそれぞれ平滑用のコンデンサ５２ａ，５２ｂを設けたものに限らず、例えば、図１５に示すように、電力ライン５１に平滑用のコンデンサ５２を並列に接続し、発電側と駆動側とにて単一のコンデンサ５２を用いるようにしてもよい。図１５に示したハイブリッド車両１の構成であっても、例えば、図１０のフローチャートに示した制御をＨＶＥＣＵ７が実施することにより、発電モータＭＧ１と駆動モータＭＧ２とを同時に駆動させた際に、バッテリ６及びコンデンサ５２のそれぞれのリプル電流を減少させて、バッテリ６及びコンデンサ５２の発熱を低減させることができる。
１ ハイブリッド車両
２ エンジン
３ａ，３ｂ 駆動輪
４ 駆動軸
５ａ 発電用インバータ
５ｂ 駆動用インバータ
６ バッテリ
７ ＨＶＥＣＵ
２１ エンジンＥＣＵ
３１ モータＥＣＵ
５１ 電力ライン
５２，５２ａ，５２ｂ コンデンサ
５３ システムメインリレー装置
５４ リアクトル
６１ バッテリＥＣＵ
７１ イグニッションスイッチ
７２ エンジン回転数センサ
７３ アクセルペダルポジションセンサ
７４ ブレーキペダルポジションセンサ
７５ 車速センサ
ＭＧ１ 発電モータ
ＭＧ２ 駆動モータ

Claims (7)

  1. エンジン、前記エンジンからの駆動力によって発電する発電用回転電機、車輪を駆動させる駆動力を出力する駆動用回転電機、蓄電装置、前記発電用回転電機と前記蓄電装置との間にて電力の変換を行う発電用インバータ、前記駆動用回転電機と前記蓄電装置との間にて電力の変換を行う駆動用インバータ、並びに、前記発電用インバータ及び前記駆動用インバータを共に前記蓄電装置と電気的に接続する、少なくともコンデンサが設けられた回路、を備えた車両に搭載され、
    前記発電用回転電機及び前記駆動用回転電機の駆動制御を実施する車両の制御装置であって、
    前記発電用回転電機の動作状態に応じて発生した発電側リプル電流と、前記駆動用回転電機の動作状態に応じて発生した駆動側リプル電流との合算値が、予め設定された閾値以上の場合に、前記発電用回転電機と前記駆動用回転電機との少なくとも一方の駆動制御を、前記合算値を減少させるように変更する駆動制御変更手段を備え、
    前記駆動制御変更手段は、
    前記発電用インバータのスイッチング制御を、前記発電用回転電機の回転数に応じて、矩形波制御モードとパルス幅変調制御モードとのどちらかに選択的に変更可能であって、
    前記駆動用インバータのスイッチング制御を、前記駆動用回転電機の回転数に応じて、前記矩形波制御モードと前記パルス幅変調制御モードとのどちらかに選択的に変更可能であり、
    前記発電用インバータと前記駆動用インバータとが、共に同じ制御モードによってスイッチング制御されている場合には、
    前記発電用インバータのスイッチング制御における制御モードと、前記駆動用インバータのスイッチング制御における制御モードとを、一致しないように変更することを特徴とする車両の制御装置。
  2. 前記駆動制御変更手段は、
    前記合算値が前記閾値以上の場合に、前記発電用回転電機の駆動制御を、前記合算値を減少させるように変更することを特徴とする請求項１に記載の車両の制御装置。
  3. 前記駆動制御変更手段は、
    前記発電用インバータと前記駆動用インバータとが、共に前記矩形波制御モードによってスイッチング制御されている場合には、前記発電用インバータのスイッチング制御を前記パルス幅変調制御モードに変更し、
    前記発電用インバータと前記駆動用インバータとが、共に前記パルス幅変調制御モードによってスイッチング制御されている場合には、前記発電用インバータのスイッチング制御を前記矩形波制御モードに変更することを特徴とする請求項１または２に記載の車両の制御装置。
  4. 前記駆動制御変更手段は、
    前記蓄電装置の残容量が一定未満の場合に、前記駆動用回転電機の駆動制御のみを、前記合算値を減少させるように変更することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の車両の制御装置。
  5. 前記駆動制御変更手段は、
    駆動力を抑制するように前記駆動用回転電機の動作点を変更することを特徴とする請求項４に記載の車両の制御装置。
  6. 前記駆動制御変更手段は、
    前記発電用回転電機の駆動制御の変更と、前記駆動用回転電機の駆動制御の変更とでは、前記発電用回転電機の駆動制御の変更を優先することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の車両の制御装置。
  7. 前記発電用回転電機の動作点と前記発電側リプル電流との関係を表わした発電側マップと、
    前記駆動用回転電機の動作点と前記駆動側リプル電流との関係を表わした駆動側マップと、
    前記発電用回転電機の動作点に基づいて前記発電側マップから前記発電側リプル電流を推定し、前記駆動用回転電機の動作点に基づいて前記駆動側マップから前記駆動側リプル電流を推定する推定手段と、
    を有し、
    前記駆動制御変更手段は、前記推定手段が推定した前記発電側リプル電流及び前記駆動側リプル電流を用いることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の車両の制御装置。
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