WO2007018321A1 - 車両の制御装置、車両および車両の制御方法 - Google Patents

車両の制御装置、車両および車両の制御方法 Download PDF

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WO2007018321A1
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control
inverter
motor
vehicle
rectangular wave
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PCT/JP2006/317160
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Hideto Hanada
Sojiro Yokoyama
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Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
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Definitions

  • the present invention relates to a vehicle control device, a vehicle, and a vehicle control method.
  • the present invention relates to a vehicle control device and a vehicle, and more particularly to a vehicle control device including a vehicle propulsion motor, a vehicle, and a vehicle control method.
  • This hybrid vehicle uses a DC power source, an inverter, and a motor driven by the inverter as a power source in addition to the conventional engine.
  • the power source is obtained by driving the engine, the DC voltage 'from the DC power source is converted into an AC voltage by the inverter, and the motor is rotated by the converted AC voltage to obtain the power source.
  • An electric vehicle is a vehicle that uses a DC power source, an inverter, and a motor driven by the inverter as a power source.
  • Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2 0 1 2-9 5 6 6 6 discloses that in a hybrid vehicle, the slip state is detected by using the angular acceleration of the drive shaft to limit the torque.
  • FIG. 20 is a diagram for explaining a slip state and a drip state of the vehicle.
  • a slip state when the vehicle travels and “climbs” on a protrusion on the road surface, for example, a road shoulder or a fallen object, a tire slips at time t 1 immediately after that.
  • road resistance disappears, so if the wheel is rotated with the same torque, the rotational speed of the wheel will increase.
  • a DC voltage from a power source is boosted by a boosting converter, and the boosted DC voltage is converted into an AC voltage by an inverter to drive a motor.
  • An object of the present invention is to provide a vehicle control device and a vehicle that can quickly avoid the occurrence of an overvoltage.
  • the present invention provides a vehicle control device comprising at least one motor that moves a wheel, an inverter that drives the motor, and a boost converter that supplies a DC power source current to the inverter.
  • a control unit that switches between rectangular wave control and non-rectangular wave control is provided.
  • the control unit detects the slip of the wheel and has an emergency switching condition for switching control from rectangular wave control to non-rectangular wave control as one of the judgment criteria, and the switching condition is satisfied during the execution of rectangular wave control. to the boost converter when you: instructing process for preventing excessive voltage of Inpata against.
  • control unit instructs a boost target voltage to the boost converter, and lowers the target voltage as a process for preventing overvoltage of the inverter.
  • the non-square wave control is overmodulation P WM control or sine wave P WM control.
  • control unit determines whether the emergency switching condition is satisfied according to a current flowing from the inverter to the motor. More preferably, the control unit determines that the emergency switching condition is satisfied when the q-axis current supplied from the inverter to the motor exceeds a predetermined threshold value.
  • the predetermined threshold value of the q-axis current is determined in advance corresponding to the I-axis current supplied from the inverter to the motor.
  • the vehicle further includes a multi-stage transmission that shifts the driving force of the motor and transmits it to the axle.
  • the control unit changes an instruction to the boost converter according to the shift speed of the multi-stage transmission when the emergency switching condition is satisfied.
  • a vehicle that is at least one motor that drives a wheel, an inverter that drives the motor, a boost converter that supplies a DC power 1 current to the inverter, and a rectangular wave with respect to the inverter.
  • a control unit that switches between control and non-rectangular wave control is provided.
  • the control unit has an emergency switching condition for detecting wheel slip and switching control from rectangular wave control to non-rectangular wave control as one of the judgment criteria. If established, the boost converter is instructed to prevent overvoltage of the inverter.
  • control unit instructs the boosting target voltage to the boosting converter, and lowers the target voltage as processing for preventing an overvoltage of the inverter.
  • the non-square wave control is overmodulation PWM control or sine wave PWM control. ⁇ .
  • control unit determines whether the emergency switching condition is satisfied according to a current flowing from the inverter to the motor.
  • control unit determines that the emergency switching condition is satisfied when the q-axis current supplied from the inverter to the motor exceeds a predetermined threshold value.
  • the predetermined threshold value of the q-axis current is determined in advance corresponding to the I-axis current supplied from the inverter to the motor.
  • the vehicle further includes a multi-stage transmission that shifts the driving force of the motor and transmits it to the axle.
  • the control unit changes an instruction to the boost converter according to the shift speed of the multi-stage transmission when the emergency switching condition is satisfied.
  • At least one motor for driving a wheel, an inverter for driving the motor, and a DC power supply current are supplied to the inverter.
  • the vehicle further includes a multi-stage transmission that shifts the driving force of the motor and transmits the driving force to the axle.
  • the control method further includes a step of changing an instruction to the boost converter in accordance with the shift speed of the multi-stage transmission when the emergency switching condition is satisfied.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a hybrid vehicle 1 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a circuit diagram showing in detail the periphery of the inverter and boost unit for the hybrid vehicle 1 shown in FIG.
  • FIG. 3 is a state transition diagram of the control mode of the inverter mounted on the hybrid vehicle 1. '
  • FIG. 4 is a flowchart showing a control structure of a program related to the control of the boost converter and the inverter executed by control device 30.
  • FIG. 5 is a first diagram for explaining the d-axis current and the q-axis current. '
  • FIG. 6 is a second diagram for explaining the d-axis current and the q-axis current.
  • Figure 7 is a threshold map X that is referenced during rectangular wave control.
  • Figure 8 is a threshold map Y that is referenced during overmodulation control.
  • FIG. 9 is an operation waveform diagram for explaining the operation of the vehicle to which the present invention is applied.
  • FIG. 10 is a diagram showing the configuration of a hybrid vehicle • 300 having a transmission capable of switching the gear ratio in two stages.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining switching of the transmission 30 07 in FIG.
  • FIG. 12 ′ is a flowchart for explaining the control of the boost converter executed in the second embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram showing a configuration of a hybrid vehicle 400 equipped with a 4-speed transmission.
  • FIG. 14 is a diagram for explaining the speed change operation of the transmission 400 1.
  • FIG. 15 is a flowchart regarding control for determining the command value of the boosted voltage of the automobile 4.00. '.
  • Fig. 16 is a flowchart of the control for switching the control mode using the gear stage information. '
  • Figure 1 Ke is Ah In operation waveform diagram showing an example in which control is performed in the second embodiment O 0
  • Fig. 18 is a diagram for explaining the switching of the control mode.
  • Fig. 19 is a diagram for further explaining the switching of the control mode after the occurrence of the grip.
  • FIG. 20 is a diagram for explaining a slip state and a grip state of the vehicle.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a hybrid vehicle 1 according to an embodiment of the present invention.
  • hybrid vehicle 1 has front wheel 2 OR, 2 0 L and rear wheel 2 2 R, 2 2 'L, engine 200, planetary gear PG, differential gear DG, and gears 4 and 6 are included.
  • Hybrid vehicle 1 further includes: battery B, boost unit 20 that boosts the DC power output from battery B, and inverters 14 and 14 that transfer DC power between boost unit 20 and the like. Including A.
  • Hybrid vehicle 1 further includes a motor generator MG 1 that generates electric power by receiving the power of engine 2 ° 0 through planetary gear PG, and a motor generator MG 2 whose rotating shaft is connected to planetary gear PG.
  • Inverters 14,, 14 A are connected to motor generators MG 1 and MG 2 to convert between AC power and DC power from the booster circuit.
  • the planetary gear P G. includes a sun gear, a ring gear, a pinion gear that fits both the sun gear and the gear ring, and a planetary carrier that rotatably supports the pinion gear around the sun gear.
  • Planetary gear PG has first to third rotation shafts.
  • the first rotating shaft ' is a rotating shaft of a planetary carrier connected to the engine 200.
  • the second rotating shaft is the rotating shaft of the sun gear connected to motor generator MG1.
  • the third rotating shaft is a rotating shaft of a ring gear connected to motor generator MG2.
  • a gear 4 is attached to the third zero rotation shaft, and this gear 4 drives the gear 6.
  • G transmits the power received from gear 6 to front wheels 2 OR and 20 L, and also transmits the rotational force of planetary gear front wheels 20 R and 20 L to the third rotating shaft of PG via gears 6 and 4. To do.
  • the planetary gear PG plays a role of dividing the power by the engine 2 0 0 and the motor generators MG 1 and MG 2 ' ⁇ '. In other words, if the rotation of two of the three rotation shafts of planetary gear PG is determined, the rotation of the remaining one rotation shaft is automatically determined. Therefore, the vehicle speed is controlled by driving the motor generator MG 2 by controlling the power generation amount of the motor generator MG 1 while operating the engine 200 in the most efficient region, and the energy efficiency as a whole is increased. Realizing a good car.
  • the battery B which is the DC power supply 1 is composed of, for example, “, ⁇ kenore hydrogen or lithium ion; and is supplied with DC power to the boosting unit 20” and is charged by DC power from the boosting unit 20. . .
  • 'Booster 20 boosts the DC voltage obtained from battery B and supplies the boosted DC voltage to inverters 14 and 14A.
  • Inverters 14 and 14 A convert the supplied DC voltage to AC voltage, start the engine, and drive and control the motor generator M G 1 on the day. After the engine is started, AC power generated by motor generator MG 1 is converted to DC by inverters 14 and 1 '4 A, and converted to a voltage suitable for charging battery B by booster unit 20 and battery B is It is done. '.
  • Inverters 14 and 14 A drive motor generator MG2.
  • Motor generator MG'2 assists engine 200 to drive front wheels 20R and 20L.
  • the motor generator MG 2 performs regenerative operation and converts the wheel rotation energy into electric energy.
  • the obtained electric energy is returned to battery B via inverters 14 and 14A and booster unit 20.
  • Battery B is an assembled battery, and includes a plurality of battery units' B 0 to B n that are not connected in series.
  • System main relays SR.1 and SR2 are provided between the booster 20 and the battery B, and the high voltage is cut off when the vehicle is not in operation.
  • the hybrid vehicle 1 further includes an accelerator sensor 9 that detects the position of an accelerator pedal that is an input unit that receives an acceleration request instruction from the driver, a voltage sensor 10 that is attached to the battery B, and an accelerator opening from the accelerator sensor 9.
  • the engine 200, the inverters 14, 14A, and the control unit 30 that controls the boost unit 20 according to the degree Ac c and the voltage value VB of the voltage sensor 10 are included.
  • the voltage sensor 10 detects the voltage VB of the battery B and transmits it to the control device 30.
  • FIG. 1 O is a circuit diagram showing the peripheral inverter and boost Interview knit in detail hybrid vehicle 1 shown in FIG. 1 O
  • hybrid vehicle 1 includes notch ⁇ , voltage sensor 10, system main relays SR 1 and SR 2, capacitor C 1, boost unit 20 ′, and inverters 14 and 14 ⁇ , With current sensor 24 U, 24 V, motor energy Motor MG 1, MG 2, engine 200, and control device 30.
  • the motor generator MG 1 operates mainly as a generator during traveling, and operates as a motor for cranking the engine 200 during acceleration from EV traveling while the vehicle is stopped or the engine is stopped.
  • Motor generator MG 2 rotates in synchronization with the rotation of the drive wheels.
  • the generators MG1 and MG2 are connected to the planetary gear PG shown in Fig.1. Therefore, if the rotation speed of the engine rotation shaft and the rotation shaft of the motor generator MG1, 'MG2 is out of the two rotation shafts, the rotation speed of the other rotation shaft is compulsory. Determined.
  • Battery B is a secondary battery such as Mückenole hydrogen or lithium ion.
  • the voltage sensor 10 detects the DC voltage value VB output from the battery B, and outputs the detected direct current voltage value VB to the control device 30.
  • System main relays SR 1 and SR 2 are turned on / off by signal SE from control device 30. More specifically, the system main relays SR 1 and SR 2 are turned on by a signal SE of H (logic high) level and turned off by a signal SE of L (logic low) level.
  • Capacitor C 1 smoothes the voltage across battery B when system main relays SR 1 and SR 2 are on.
  • the step-up unit 20 includes a voltage sensor 21, a reactor L1, a converter 12. and a capacitor C2.
  • Reactor relay L 1 has one end connected to the positive electrode of battery B through system main relay SR 1.
  • Converter 12 includes diodes D 1 and D connected in parallel to I GBT elements Q 1 and Q 2 connected in series between the output terminals of converter 12 that outputs voltage VH, and 108 elements 01 Q 2 respectively. 2 and including. '
  • the other end of reactor L 1 is connected to the emitter of I G.BT element Q 1 and the collector of I 08 element 0 2.
  • the power sword of diode D 1 is connected to the collector of I GBT element Q1, and the anode of diode D 1 is connected to the emitter of I GBT element Q1.
  • the power sword of diode D 2 is connected to the collector of IG BT element Q 2
  • the anode of diode D2 is connected to the emitter of I GBT element Q2.
  • the voltage sensor 21 detects the voltage on the input side of the converter 12 as a voltage value VL.
  • the current sensor 11 detects the current flowing through the reactor 1 as the current value IB.
  • Capacitor C 2 is connected to the output side of converter 12 and stores energy and smoothes the voltage.
  • the voltage sensor 13 detects the voltage on the output side of the converter:, barter 12, that is, the voltage between the electrodes of the capacitor C 2 as a voltage value VH.
  • engine 200 and motor generator MG 1 exchange mechanical power.In some cases, motor generator MG 1 starts the engine.In other cases, motor generator MG 1 uses the engine power. It works as a generator that receives electricity and generates electricity.
  • the motor generator MG 1 is driven by an inverter 14.
  • the inverter 14 receives the boosted potential from the converter 12 and drives the motor generator MG 1. Further, the inverter 14 returns the electric power generated in the motor generator MG i due to regenerative braking to the converter 12. At this time, converter 12 is controlled by control device 30 to operate as a step-down circuit ⁇ .
  • Inverter 14 includes a U-phase arm 15, a V-phase arm 16, and a W-phase arm 17. , U-phase arm 15, V-phase arm 16 ⁇ and W-phase arm 17 are connected in parallel between the output lines of converter 12. .
  • U-phase arm 15 consists of I GBT elements Q3 and Q4 connected in series and I GBT element
  • diodes D3 and D4 connected in parallel with Q3 and Q4, respectively.
  • the power sword of diode D 3 is connected to the collector of I GB ⁇ element Q 3, and the anode of diode Q 3 is connected to the emitter of I GBT element Q 3.
  • the cathode of diode D4 is connected to the collector of I GBT element Q4, and the anode of diode D4 is connected to the emitter of I.GBT element Q4.
  • V-phase arm 16 includes I GBT elements Q 5 and Q 6 connected in series, and diodes D 5 and D 6 connected in parallel with I GBT elements Q 5 and Q 6, respectively.
  • the power sword of diode D 5 is connected to the collector of I GBT element Q 5, and the anode of diode D 5 is connected to the emitter of I GBT element Q 5.
  • Diode D 6 cathode One node is connected to the collector of IGBT element Q 6, and the diode D 6 node is connected to the emitter of I GBT element Q 6. .
  • the W-phase arm 17 includes I GBT elements Q 7 and ⁇ 38 connected in series, and diodes D 7 and 'D 8 connected in parallel with 1 and 8 elements Q 7 and Q 8, respectively.
  • the cathode of diode D 7 is connected to the collector of I GBT element Q 7, and the anode of diode D 7 is connected to the emitter of I GBT element Q 7.
  • the cathode of diode D 8 is connected to the collector of I GBT element Q 8, and the anode of diode D 8 is connected to the emitter of I GBT element Q 8.
  • each phase arm is connected to each phase end of each phase coil of motor generator MG1. That is, the motor generator MG 1 is a three-phase permanent magnet motor. One end of each of the three coils of the U, V, and W phases is connected to the midpoint. The other end of the U-phase coil is connected to the connection node of IGBT elements Q3 and Q4. The other end of the V-phase coil is connected to the connection node of IGBT elements Q5 and Q6. The other end of the W-phase coil is connected to the connection node of IGBT elements 7 and Q8. '
  • the current sensors 24 U and 24 V detect the current values IU 1 and IV 1 of the current flowing in the motor generator MG 1's U and 'V-phase' stator coils as the motor current value MCRT 1 and the motor current value MCRT 1 Output to controller 30.
  • the rotational speed Ng of the motor generator MG 1 is detected by a vehicle speed sensor 27.
  • Controller 30 receives torque command value TR 1, motor speed Ng, voltage values VB, VL, VH, current values I B, I C, and motor current value MCRT 1.
  • Inverter 14 A receives the boosted potential from converter 12 and drives motor generator MG2. Further, the inverter 14A returns to the power converter 12 generated by the motor generator MG 2 due to regenerative braking. At this time, the converter 12 is controlled by the control device 30 so as to operate as a step-down circuit. The rotational speed Nm of the motor generator MG2 is detected by the vehicle speed sensor 7. Inverter 14 A includes a U-phase arm 15 A, a V-phase arm 16 A, and a W-phase arm 17 A. U-phase arm 15A, V-phase arm 16A, and W-phase arm 17 A are connected in parallel between the output lines of converter 12.
  • U-phase arm 15A 'The configurations of the V-phase arm 16A and the W-phase arm 17A are the same as those of the U-phase arm 15, the V-phase arm 16, and the W-phase arm 17, respectively.
  • the midpoint of the U, V, and W phase arms of inverter 14A is connected to one end of each of the 11, V, and W phase coils of motor generator MG'2. That is, the motor generator MG2 is a three-phase permanent magnet motor, and the other ends of the three coils of U, V, and W phases are connected together at the midpoint. .
  • Current sensors 28U and 28 V detect the current values IU 2 and IV 2 of the current flowing through the U and V phase stator coils of motor generator MG 2 as motor current values MCRT 2 and control motor current values MCRT 2 to the controller 30. Output to. .
  • the control device 30 corresponds to the motor generator MG 2 in addition to the torque command value TR 1, the motor speed Ng, the voltage values VB, VL 'and VH, the current values LB, IC and the motor current value MCRT 1. Receives Torgue command value TR 2, motor speed Nm,. And motor current value MCRT 2.
  • control device 30 outputs boost command PWU, step-down command PWD, and stop command STP to boost unit 20.
  • control device 30 converts the DC voltage output from the converter 12 into an AC voltage for driving the motor generator MG 1 for the inverter 14, the drive instruction PWMI 1, and the motor generator MG 1
  • a regenerative instruction PWMC 1 that converts the generated AC voltage into a DC 'voltage and returns it to the converter 12 is output.
  • control device 30 provides to inverter 14 A a drive instruction PWMI 2 for converting the DC voltage output from converter 12 into an AC voltage for driving motor generator MG 2, and motor generator MG.
  • AC power generated at 2] Converts ⁇ to DC voltage and returns to the converter 12 side.
  • the converter 12 of the booster unit 2 is operated as a booster circuit as a forward conversion circuit that supplies the electric power from the battery B to the inverter 14 during the row operation.
  • converter 12 also operates as a step-down circuit as a reverse conversion circuit that regenerates the power generated by motor generator MG 1 in battery B.
  • Converter 12 is in the state that I GBT element Q 1 is turned off. By turning on and off, it operates as a rising circuit. In other words, when the IGBT element Q 2 is on, a path is formed in which a current flows from the positive electrode of the battery B to the negative electrode of the battery B via the reactor L 1 and 'IGBT element Q 2. 'Energy is stored in the rear tuttle L 1 while this current is flowing.
  • converter 1.2 operates as a step-down circuit by turning on and off the I GBT element Q1 with the I GBT element Q2 turned off. That is, when the I GBT element Q 1 is on, the current regenerated from the inverter 14 flows to the I GBT element Q l, the reactor, and the battery B. .
  • I GBT element Q1 when I GBT element Q1 is off, a loop consisting of rear tuttle L1, battery B and diode D2 is formed, and the energy stored in detector drain L1 is regenerated to battery B. Is done.
  • the IGBT element Q2 may be conducted in synchronization with the conduction period of the diode D.2. In this reverse conversion, the time during which battery B receives power is longer than the time during which inverter 14 supplies power, and the voltage at inverter 14 is stepped down and regenerated to battery ⁇ .
  • the operation of the pressure-increasing unit 20 is performed by appropriately controlling the above-mentioned line operation and' regenerative operation.
  • the regenerative control includes braking accompanied by regenerative power generation when a foot brake operation is performed by a driver or a driver that drives a hybrid vehicle or an electric vehicle.
  • Inverter 14 A is connected in parallel with inverter 14 between nodes N 1 and N 2, and is also connected to booster unit 20 together.
  • Figure 3 is a state transition diagram of the control mode of the inverter mounted on the hybrid vehicle 1.
  • control device 30 in FIG. 1 has three control modes for inverters 14, .1 4 A, that is, a rectangular wave control mode, an overmodulation control mode, and P WM (Palace Width Modulation). Control is performed by switching the control mode.
  • P WM (Pulse Width Modulation) control is one in which the effective value of the fundamental component of the voltage waveform, that is, the modulation factor falls within the range of 0 to 0.61, and the pulse voltage or current obtained by pulse width modulation of the fundamental wave with the carrier wave. Is supplied to the motor.
  • PWM current control which applies a PWM waveform voltage to an AC motor, smooth rotation can be obtained even in the low rotation range.
  • the voltage utilization rate of the DC power supply is limited.
  • there is also a method of obtaining a high rotation speed by applying a field-weakening current to the AC motor which is not perfect because the copper loss increases.
  • Overmodulation control is also performed as an intermediate control between PWM control and rectangular wave network.
  • the modulation rate is in the range of 0.61 to 0.78.
  • the duty ratio of each pulse in PWM control is made larger on the peak side of the fundamental wave component than on sine wave PWM control, and smaller on the valley side.
  • PWM control, overmodulation control, and rectangular wave control can all be performed on AC motors, and they can be used according to the situation, particularly to improve the output of motors at high speeds. Is done.
  • the rectangular wave control mode is executed 80
  • the overmodulation control mode is The state 8 2 to be executed and the state 8 4 to execute the PWM control mode are switched according to, for example, the motor rotational speed in the normal switching operation indicated by arrows 8 6 and 90.
  • the PWM control mode execution state 8 4 can be rotated smoothly, and the control is performed in the overmodulation control mode execution state 8 2, as the motor rotation speed increases. 'Rectangular wave control mode execution state.
  • PWM control mode status 8 Perform emergency switch to 4.
  • FIG. 4 is a flowchart showing a control structure of a program relating to control of the boost converter and the inverter executed by the control device 30. '
  • the vehicle control device includes a control device 30 that performs switching between rectangular wave control and non-rectangular wave control with respect to the inverter:.
  • the control device 30 has an emergency switching condition for switching control from rectangular wave control to overmodulation control according to the current flowing from the inverter to the motor as one of the determination criteria, and the emergency switching condition is satisfied during execution of the rectangular wave control. If it is established (YES in step S5), the boost unit 20 is instructed to lower the target output voltage (S7).
  • the control unit determines that the emergency switching condition is satisfied when the q-axis current supplied from the inverters 14 and 14 A to the motor generators MG 1 and MG 2 exceeds a predetermined threshold value. . '
  • step S1 the control device 30 acquires current values I U 2 and I V 2 from the current sensors 28 U and 28 V in FIG.
  • FIG. 5 is a first diagram for explaining the d-axis current and the q-axis current.
  • FIG. 6 is a second diagram for explaining the d-axis current and the q-axis current.
  • coils LU, LV, and LW are U-phase, V-phase, and W-phase coils of the stator, respectively.
  • the current values I U and I V are the current values measured by the current sensors 28U and .28 V in Fig. 2, respectively.
  • the rotor phase based on the U-phase coil LU of the rotor R is the electrical angle and the rotation angle ⁇
  • the d-axis current I d and the q-axis current I q are expressed by the following equations (1) and (2), respectively. .
  • I d ⁇ 2 X (I V ⁇ s ⁇ ⁇ ⁇ — I U 's i ⁇ ( ⁇ — 1.20 °))...
  • I q 2 X (IV.cos 0—IU.cos (S—1 2 0 °))...
  • the current flowing in the stator coil (composite current)
  • step S2 of Fig. 4 After the current conversion according to the equation is performed in step S2 of Fig. 4: The process proceeds to step S3.
  • step S .3 it is determined whether or not the current control is a rectangular wave control. If the current control mode is the rectangular wave control mode, the process proceeds to step S4. If not, the process proceeds to step S10. '
  • step S 4 the threshold value of the q-axis current I q corresponding to the d-axis current I ′d is acquired from a predetermined map X.
  • Figure 7 is a threshold map X that is referenced during rectangular wave control.
  • the threshold value of q-axis current corresponding to each d-axis current that is, the switching threshold value I qt is defined in map X. 'It is determined in step S 5 whether q-axis current that exceeds this switching threshold I qt flows. ,
  • step S 0 may be used in step S.
  • some processing may be executed to prevent the inverter from overcurrent, such as maintaining the target output voltage at present and not increasing it. ''
  • step S '7 When step S '7 is completed, the process proceeds to step S 14 and control is transferred to the main routine. On the other hand, if the process proceeds to step S8, it is determined whether or not / 3 seconds have elapsed since the target voltage was lowered in step S: 7. Seconds are enough time for slip-grip to occur and to eliminate the overvoltage during drip.
  • step S8 If / 3 seconds have passed in step S8 (YES in step S8), the process proceeds to step S9, where the target voltage V0 of the boost converter is the target voltage V0 when the current is not disturbed.
  • step S7 If processing to prevent inverter overvoltage other than actively lowering the target output voltage is executed in step S7, the processing setting for preventing overvoltage is usually set in step S9. Return to.
  • step S8 if j3 seconds have not yet elapsed in step S8 (NO in step S8), the process proceeds to step S14 and the control is returned to the main routine. If the process proceeds from step S3 to step S10, overmodulation control It is determined whether it is in the middle. '
  • step S 10 the process proceeds to step S 11, and the threshold value of q-axis current I q corresponding to d-axis current I d is acquired from map Y.
  • Figure 8 is a threshold value map Y that is referenced during overmodulation control.
  • a point indicating the control current is located on the overmodulation control current command line.
  • the required torque is 2 0 0, 1 5 0, 1 0 0, 5 ON ⁇ m
  • the d-axis current and q-axis current represented by points E, F, G, and H flow, respectively. Control is performed.
  • step S 2 it is determined whether or not the q-axis current I q exceeds the threshold I q t.
  • step S12 if Iq> threshold value Iqt is not satisfied, the overtone control can be maintained, so that the process proceeds to step S14 and the process is returned to the main routine. '.---------------------------------------------------------- If step S 1 2 satisfies I q> I q t, the process proceeds to step S 1 3. '
  • step S .1 3 the emergency switching indicated by the arrow 92 in FIG. 3 is performed, and the control mode is switched from overmodulation control to PWM control.
  • step S 14 the control is returned to the main routine.
  • ⁇ 9 is an operation waveform diagram for explaining the operation of the vehicle to which the present invention is applied.
  • the time t O to t 1 shows a normal stable running state.
  • the output command value of the boost unit when the power generator P m of the motor generator MG 2 is observed and a slope that decreases rapidly is detected.
  • the voltage switching instruction is generated at the timing indicated by the dashed waveform W2, and the output voltage VH is As shown by the dashed waveform W4, there is not much room for the upper limit.
  • the judgment of slip 'grip' is accelerated by lowering the output command of the booster unit in conjunction with the emergency switching of the inverter control mode. Inverter overvoltage can be prevented with a margin. .
  • the calculation processing load of the control device can be reduced compared to the control criteria for the boost converter for preventing the inverter overvoltage by calculating another criterion such as the emergency switching control of the inverter.
  • the hybrid vehicle shown in FIG. 1 performs stepless transmission by controlling the torque of the motor generators MG 1 and MG 2 and the engine 200 and connecting them with a planetary gear PG which is a power distribution mechanism. I was doing it.
  • a gear ratio is set by inserting a gearbox into the propeller shaft that transmits power from the planetary gear to the differential gear DG. Making it changeable is also being considered. .
  • FIG. 10 is a diagram showing a configuration of a hybrid vehicle 300 equipped with a transmission capable of switching the gear ratio in two stages.
  • automobile 3 0 0 includes an engine 2 0 0, a motor generator MG 1, a planetary gear PG, a motor generator MG 2, and a transmission 3 0 7.
  • the planetary gear PG is connected to the sun gear 3 0 6 that rotates integrally with the rotor 3 0 4 of the motor generator MG 1 and the crankshaft 3 0 2 of the engine 2 0 0.
  • the planetary gear 3 1 2 is rotated by the planetary gear 3 1 2 It includes a pinion gear '30 8 that is supported at the center and rotates around the sun gear 3 Q 6 and a ring gear 3 10 that is an internal gear that meshes with the outer periphery of the pinion gear.
  • Ring gear 3 1 0 rotates integrally with rotor 3 1 4 of motor generator MG 2.
  • the transmission 30 07 is configured by a set of Ravigneaux planetary gear mechanisms. That is, sun gear 3 2 1 and sun gear 3 2 2 which are external gears are provided. Then, the pinion gear 3 2 3 is mated with the sun gear 3 2 1, the pinion gear 3 2 3 is mated with the second pinion gear 3 2 4, and the second pinion gear 3 2 4 is mated with the sun gear 3 2 1, It matches the ring gear 3 2 5 arranged concentrically with 3 2 2.
  • the pinion gears 3 2 3 and 3 2 4 are both supported by a planetary carrier 3 26 so as to rotate and revolve freely.
  • the sun gear 3 2 2 is matched with the pinion gear 3 2 4. Therefore, the sun gear 3 2 1 and the ring gear 3 2 5 together with the pinion gears 3 2 3 and 3 2 4 constitute a mechanism equivalent to a dubno pinion type planetary gear mechanism.
  • the sun gear 3 2 2 and the ring gear 3 2 5 together with the pinion gear 3 2 4 ⁇ constitute a mechanism corresponding to a single pinion type planetary gear rod structure.
  • the transmission 3 07 is provided with a brake BH for selectively fixing the sun gear 3 2 and a brake BL for selectively fixing the ring gear 3 2 5.
  • the brakes BH and BL are so-called friction engagement devices that generate an engagement force by a friction force, and a multi-plate type engagement device or a band type engagement device can be adopted.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining the switching of the transmission 3 07 in FIG.
  • the sun gear 3 2 2 is a so-called input element
  • the carrier 3 2 6 is an output element.
  • a high speed stage with a small gear ratio is set by engaging the brake BH
  • a low speed stage with a larger gear ratio than the high speed stage is set by engaging the brake BL instead of the brake BH. . .
  • FIG. 12 is a flowchart for explaining the control of the boost converter executed in the second embodiment.
  • step S 1 when the process is started, it is determined in step S 1 0 1 whether slip has occurred in the drive wheels.
  • step S 1 0 1 If it is determined in step S 1 0 1 that the vehicle has slipped, the process proceeds to step S 1 0 2. On the other hand, if it is determined in step S 1 0 1 that there is no slip, the process proceeds to step S 1 0 4.
  • step S 1 0 2 it is determined whether the gear of transmission 3 0 7 is low or high. That is, if the brake BH is controlled to be engaged, the gear The gear stage is determined to be pi, and when the brake BL is controlled to be engaged, it is determined that the gear stage is low.
  • step S 1 0 2 If it is determined in step S 1 0 2 that the gear stage is low gear, the process proceeds to step S 1 0 3, while if it is determined that the gear stage is high gear, step S 1 0 Processing proceeds to 4.
  • step S 1 0 slip occurs and the gear is low gear.
  • the amount of fluctuation in rotation is large at the time of slip, and the surplus amount of energy at the time of drip also becomes large. Therefore, the boosted voltage command value V 0 is lowered by one ⁇ in advance in step S 103 before the tire comes into contact with the ground after slipping. .. This can alleviate the excessive energy state during drip.
  • step S 104 no slip has occurred or even if slip has occurred, the gear stage is high gear and the rotational variation width at the time of slip is relatively small. In such a case, it is possible to follow the control without changing the boost voltage command, so the boost voltage command value is maintained at V O.
  • step S 1 0 3 or step S 1 0 4 When the processing in step S 1 0 3 or step S 1 0 4 is completed, control is transferred to the main routine in step S 1 0 5.
  • FIG. 13 is a diagram (1) showing the configuration of a hybrid vehicle 400 equipped with a 4-speed transmission.
  • the hybrid vehicle 400 has an engine 200 and a motor
  • ⁇ 'Transmission 4 1 includes clutches C 1 to C 3, brakes B 1 and B 2, one-way clutch F 1, and first and second planetary gear mechanisms.
  • the first planetary gear mechanism includes a sun gear 40 2, a pinion gear 4 0 4, a ring gear 4 0 6, and a planetary carrier 4 0 8.
  • the second planetary gear mechanism consists of sun gear 4 6 1, pinion gear 4 1 2, 'ring gear 4 1 0 and planetary carrier 4 1 4.
  • Sun gear 40 2 can be fixed by brake B 1 and can be fixed by clutch C 3 so as to rotate integrally with rotor 3 14 of motor generator MG 2.
  • the pinion gear 40.4 meshes with the sun gear 40.2 and is supported by the planetary carrier 4 08 so that it can rotate and revolve freely.
  • This planetary carrier 4 0 8 can be fixed so as to rotate integrally with the rotor 3 1 4 of the motor generator MG 2 by the clutch C 2, and can be fixed so as not to rotate by the brake B 2. .
  • a one-way clutch F 1 is provided, and the operation of the planetary carrier 4 0 8 is restricted so as to rotate only in one direction.
  • a ring gear 4 0 6 which is an internal gear further matches with the pinion gear 4 0 4.
  • the ring gear 4 0 6. is connected to the planetary carrier 4 1 4 and the propeller shaft P S and rotates integrally therewith.
  • the sun gear 4 1 6 is an external gear, and can be fixed by the clutch C 1 so as to rotate integrally with the rotor 3 1 4 of the motor generator MG 2.
  • the pinion gear 4 1 2 is in mesh with the sun gear 4 1 6 and is supported by the planetary carrier 4 1 4 so that it can rotate and revolve freely.
  • a ring gear 4 1 0 that is an internal gear meshes with the outer periphery of the pi-on gear 4 1 2.
  • Ring gear 4.10 is connected to planetary carrier 4 0 8 so as to rotate integrally and can be fixed by brake B2.
  • FIG. 14 is a diagram for explaining the speed change operation of the transmission 400 1.
  • clutch C1 is controlled to be engaged and clutches C2, C3 and brake B1 are released. Controlled by state.
  • the brake B 2 is controlled to be engaged only when the engine brake is generated.
  • the one-way clutch F: U will cause the ring ⁇ 4 1 0 to rotate only in the negative direction.
  • the clutch C 1 and the brake B 1 are set to the engaged state, and the clutches C 2 and C 3 and the brake B 2 are controlled to the released state.
  • the clutches C 1 and C 2 are controlled to be engaged, and the clutch C 3 and the brakes B 1 and B 2 are controlled to be released.
  • the clutch C 2 and the brake B 1 are in the engaged state, and the clutches C 1 and C 3 and the brake B 2 are controlled to be in the released state.
  • clutch C 3 and brake B 2 are engaged, and clutches C 1 and C 2 and brake B 1 are controlled to be released.
  • FIG. 15 is a flowchart regarding control for determining the command value of the boosted voltage of the automobile 400. The processing of this flowchart is called and executed from a predetermined main routine every predetermined time or every time a predetermined condition is satisfied.
  • step S 2 0 1 when processing is started, it is determined in step S 2 0 1 whether or not the slip has occurred. If it is determined that the vehicle has slipped, the process proceeds to step S 2 0 2. If it is determined that the vehicle has not slipped, the process proceeds to step S 2 10. '.
  • step S 2 0 2 it is determined whether or not the gear position of transmission 4 0 1 is the first speed. If it is determined that the gear position is the first speed, the process proceeds to step S 2 0 3, and if it is determined that the gear stage is not the first speed, the process proceeds to step S 2 0 4.
  • step S 2 0 3 a command is issued so that boost voltage command ffi! V 0 of boost converter 12 is decreased by 1 100 V.
  • step S 2 ⁇ 4 it is determined whether or not the gear position of transmission 4 0 1 is 2nd speed. If it is determined that the gear stage is 2nd gear, the process proceeds to step S 2 0 5. If it is determined that the gear stage is not 2nd gear, the process proceeds to step S 2 0 6.
  • step S 2 0 5 an instruction is issued to decrease boosted voltage command value V 0 of boosted converter 12 by 1 80 V.
  • step S 2 06 it is further determined whether or not the gear position of transmission 4 0 1 is the third speed. If it is determined that the gear stage is the third speed, the process proceeds to step S 2 0 7, and if it is determined that the gear stage is not the third speed, the process proceeds to step S 2 0 8.
  • step S 2 07 the command value is decreased by 1 60 V from the boost voltage command value V 0. "The process is performed to make it fall.
  • step S 2 0 8 it is further determined whether or not the gear position of transmission 4 0 1 is 4th speed. If the gear stage is 4th gear, the process proceeds to step S 2 0 9. If the gear stage is not 4th gear, the process proceeds to step S 2 10-. '
  • step S 2 Q 9 processing is performed so that the command value is lowered by ⁇ 40 V from the boost voltage command value V 0.
  • step S 2 10 the current boost voltage command value V 0 is maintained as it is. .
  • step S 2 1 1 When one of the processes of steps S 2 0 3, S 2 0 5, S 2 0 7, S 2 0 9, S 2 1 0 is completed, control is transferred to the main routine in step S 2 1 1. : As explained above, when a transmission is arranged between the output shaft of the motor generator MG 2 and the wheels, the effect on the inverter and boost converter at the time of slip differs depending on the gear stage of the transmission. Control can be optimized by controlling the command value of the boost converter according to the stage.
  • FIG. 16 is a flowchart of the control for switching the control mode using the gear stage information. The processing of this flowchart is called and executed from a predetermined main routine at regular intervals or whenever a predetermined condition is satisfied.
  • step S 2 51 when processing is started, it is determined in step S 2 51 whether or not a slip has occurred. If it is determined that a slip has occurred,
  • step S 2 If the process proceeds to 5 2 5 2 and it is determined that there is no slip, step S 2
  • step S 2 52 it is determined whether or not the gear position of transmission 4 0 1 is the first speed. If it is determined that the gear stage is the first speed, the process proceeds to step S 2 53, and if it is determined that the gear stage is not the first speed, the process proceeds to step S 25 4.
  • step S 2 5 the inverter 1 4 A
  • the control mode is set to the sine wave PWM mode with good response.
  • step S 2 5 it is determined whether or not the gear position of transmission 4 0 1 is 2nd speed. If it is determined that the gear stage is 2nd gear, the process proceeds to step S 2 5 ⁇ 5, and if it is determined that the gear stage is not 2nd gear, the process proceeds to step S 2 56. ''
  • step S 2 5 the control mode of the inverter 14 A is maintained as it was previously in the flow chart routine.
  • step S 2 56 it is further determined whether or not the gear stage of transmission 4 0 1 is in the third speed. If it is determined that the gear stage is 3rd gear, the process proceeds to step S 2 5 7, and if it is determined that the gear stage is not 3rd gear, the process proceeds to step S 2 5 8. '.
  • step S 2 5 7 the control mode of the inverter 14 A is maintained as it was previously in the flow chart routine.
  • step S 2 58 ′ it is further determined whether or not the gear position of transmission 4 0 1 is the fourth speed. If the gear stage is 4th gear, the process proceeds to step S.2'59. If the gear stage is not 4th gear, the process proceeds to step S2600 '. '' '
  • step S 2 59 the control mode of the inverter 14 A is maintained as it was last determined in the routine of this flowchart.
  • step S 2 10 the control mode determined by the routine of this flowchart last time is maintained as it is as the control mode of inverter 14 A.
  • Fig. 17 is an operation waveform diagram showing an example of the control in the second embodiment.
  • the time is shown on the horizontal axis, and motor speed Nm, control mode, torque command TR, and target voltage command VH 0 of boost converter 12 are shown.
  • time t 1 the vehicle is running normally.
  • the wheel slips at time [I tl to t 2, resulting in a slip state.
  • the slip flag F changes from the off state to the on state due to an increase in current.
  • the control mode is switched from the sine wave PWM control mode to the overmodulation PWM control mode at time 't 1, and further from the overmodulation PWM control mode to the rectangular control mode at time t 2.
  • Figures 1 and 8 are diagrams for explaining control mode switching.
  • FIG. 19 is a diagram for further explaining the switching of the control mode after the occurrence of a grip.
  • the control mode is switched from the rectangular control mode to the sine wave PWM control mode via the overmodulation PWM control mode.
  • the control mode is switched from the point P 3 to the sine wave P WM mode at the point P 5 through the point P 4.
  • the torque may become 0 torque as shown in Fig. 19, but this is allowed. . :
  • the amount of power generated by the motor generator MG1 may be excessive and the voltage of the capacitor C2 in Fig. 2 may rise.
  • the amount by which the boost voltage command value is decreased may be changed to a plurality of stages according to the number of stages.
  • the energy fluctuation range at the time of grip differs depending on the gear stage. Therefore, by setting the control mode and the target voltage according to the gear stage, Inverter overvoltage can be prevented while minimizing the voltage variation.

Abstract

車輪を駆動するモータと、モータを駆動するインバータと、インバータに直流電源電圧を供給する昇圧コンバータとを備える車両の制御装置であって、インバータに対して矩形波制御と非矩形波制御とを切り替えて行なう制御部を備える。制御部は、インバータからモータに流れる電流に応じて矩形波制御から過変調制御に制御を切り替える緊急切替条件を判定基準の一つとして有し、矩形波制御実行中に緊急切替条件が成立した場合に（ステップＳ５でＹＥＳ）、昇圧コンバータに対して目標出力電圧を低下させる指示（Ｓ７）を行なう。好ましくは、制御部は、インバータからモータに供給されるｑ軸電流が所定のしきい値を超えた場合に緊急切替条件が成立したと判定する。

Description

明細書 車両の制御装置、 車両および車両の制御方法 技術分野
この発明は車両の制御装置および車両に関し、 特 車両推進用モータを備える 車両の制御装置、 車両および車両の制御方法に関する。 背景技術
近年、.環境に配慮した自動車としてハイブリッド自動車、 電気自動車および燃 料電池自動車が大きな注目を集めている。'そして、 ハイプリッ卞、自動車は、 一部、. 実用化されている。 '
このハイブリッド自動車は、 従来のエンジンに加え、 直流電源とインバータと インバータによって駆動ざれるモータとを動力源とする自動車である。 つまり、 エンジンを駆動することにより動力源を得るとともに、 直流電源からの直流電圧 ' をインパータによって交流電圧に変換し、 その変換した交流電圧により'モータを 回転することによって動力源を得るものである。 また、 電気自動車は 直流電源 とインバータとインバータによって駆動されるモータとを動力源とする自動車で める。
特開 2 0 0 1— 2 9 .5 6 7 6号公報は、 ハイブリッド自動車において駆動軸の 角加速度を用いてスリップ状態を検出し、 トルク制限を行なう旨について開示し ている。
図 2 0は、 車両のスリップ状態とダリップ状態を説明するための図である。 図 2 0を参照して、 車両が進行し路面上の突起、 たとえば路肩や落下物等に'乗 ' り上げると、 その直後の時刻 t 1ではタイヤが空転するスリップ状態となる。 ス リップ状態では、 路面抵抗がなくなるので同じトルクで車輪を回転させていると 車輪の回転数が上昇する。
トルク X回転数に出力 （パワー） は比例するのでスリップが発生すると車輪.を 駆動させるモータにおいて多くの電力 （パワー） が消費される。 このため、 より 多くの電力をモータに供給するように制御が行なわれる。
一方、 .スリップ状態の'あとの時刻: t 2においては、 タイヤが路面に再び接触し '· 路面からの摩擦によってタイヤの回転数は急激に減少する。 タイヤの回転数の減 '少に従ってモータの回転数も急激に減少する。
ところで、 ハイプリッ 自動車等においては、 電源からの直流電圧を昇圧コン パータによつて昇圧し、 その昇圧した直流電圧をィ.ンバータで交流電圧に変換し てモータを駆動することも検討されている。
このように昇圧コンバータを含む構成では、 モータの回転数が急激に減少した 場合には昇圧コンバータからインパータに供給される電力が過多になる。.したが つて、 昇圧コンバータの目標電圧を下げる必要が生じる。
このようなスリップ状態からダリップ状態に変化した場合の昇圧コンバータの 制御については、 特開 2 0 Q 1— 2 9 5 6 7 6号公報には開示されていない。 発明の開示
この発明の目的は、 過電圧の発生を速やかに回避できる車両の制御装置および 車両を提供することである。
この発明は 要約すると、 車輪を馬区動する少なくとも 1つのモータと、 モータ •を駆動するィンバ一タと、 ィンバータに直流電源電流を供給する昇圧コンバータ とを備える車両の制御装置であって、 ィンバータに対して矩形波制御と非矩形波 制御とを切替えて行なう制御部を備える。 制御部は、 車輪のスリップを検出.して 矩形波制御から非矩形波制御に制御を切替える緊急切替条件を判定基準の一つと して有し、 矩形波制御実行中に緊 、切替条件が成立した場合に昇圧コンバータに : 対してインパータの過電圧を防止するための処理を指示する。
.好ましくは、 制御部は、 昇圧コンバータに対して昇圧の 標電圧を指示し、 ィ ンバータの過電圧を防止するための処理として、 目標電圧を下げる。
好ましくは、 非矩形波制御は、 過変調 P WM制御または正弦波 P WM制御であ
• る。
好ましくは、 制御部は、 インバータからモータに流れる電流に応じて緊急切替 条件の成立を判定する。 ' より好ましくは、 制御部は、 インバータからモータに供給される q軸電流が所 定のしきい値を超えた場合に緊急切替条件が成立したと判定する。
さらに好ましくは、 q軸電流の所定のしきい値は、 インバータからモータに供 '給される I軸電流に対応して予め定められる。
· 好ましくは、 車両は、 ータの駆動力を変速して車軸に伝える多段変速機をさ ら'に備える。 制御部は、 緊急切替条件成立時に多段変速機の変速段に応じて前記 昇圧コンバータに対して指示を変更する。
この発明の他の局面に従うと、 車両であって、 車輪を駆動する少なくとも 1つ のモータと、 モータを駆動するインバータと、 インバータに直流電¾1電流を供給 する昇圧コンバータと、 ィンバータに対して矩形波制御と非矩形波制御とを切替 えて行なう制御部を #える。 制御部は、 車輪のスリップを検出して矩形波制御か . ら非矩形波制御に制御を切替える緊急切替条件を判定基準の一つとして有し、 矩 ：形波制御実 中に緊急切替条件が成立した場合に昇圧コンバータに対してィンバ 一タの過電圧を防止する めの処理を指示する。
好ましくは、 制御部は、 昇圧コンバータに対して昇圧の目標電圧を指示し、 ィ ンパータの過電圧を防止するための処理として、 .目標電圧を下げる。
好ましくは、 非矩形波制御は、 過変調 P WM制御または正弦波 P WM制御であ .る。 ' . ■
好ましくは、 制御部は、 インバ タからモータに流れる電流に応じて緊急切替 条件の成立を判定する。
より好ましくは、 制御部は、 インバータからモータに供給される q軸電流が所 定のしきい値を超えた場合に緊急切替条件が成立したと判定する。
さらに好ましくは、 q軸電流の所定のしきい値は、 'インバータからモータに供 給される I軸電流に対応して予め定められる。
： . 好ましくは、 車両は、. モータの駆動力を変速して車軸に伝える多段変速機をさ らに備える。 制御部は、 緊急切替条件成立時に多段変速機の変速段に応じて前記 昇圧コンバータに対して指示を変更する。
この発明は、 さらに他の局面に従うと、 車輪を駆動する少なくとも 1つのモー タと、 前記モータを駆動するインパータと、 前記インバータに直流電源電流を供 給する昇压コンバータとを含む車両の制御方法であって、 インバ一タに対して矩 形波制 .が行なわれているか否かを判断するステップと、 矩形波制御実行中に、 車輪のスリ.ップを検出して前記矩形波制御から前記非矩形波制御に 御を切替え . る緊急切替条件が成立した場合に前記昇圧コンバータに対して前記ィンバータの 過電圧を防止するための処理を指示するステップとを備える。
好ましくは、 車両は、 モータの駆動力を変速して車軸に伝える多段変速機をさ らに含む。 制御方法は、 緊急切替条件成立時に多段変速機の変速段に応じて昇圧 コンバータに対して指示を変更するステツプをさらに備える。
本発明によれば、 制御応答性の悪い矩形波制御から応答性の良い非矩 波制御 ' に切替えることで、 スリップ時等の回転数の変化幅が大きい緊急時に制御破綻を 防止; るとともに、 ィンバータの過電圧を余裕を持って防止することが可能とな ' る。
' さらに、 段変速機を有する場合には、 変速段によってスリップ後のグリップ 時のエネルギ変動幅が異なるため、 変速段に応じた制御モードおよび目標電圧を 設定することで、 '目標電圧の変化幅を最小にしつつ、 インバータの過電圧を防止 することができる。
■ 図面の簡単な説明 .
図 1は、 本発明の実施の形態に係るハイプリッド自動車 1の構成を示すプロッ ク図である。
図 2は、 図 1に示したハイブリッド:自動車 1についてインバータおよび昇圧ュ ニット周辺を詳細に示した回路図である。
図 3は、 ハイプリッド自動車 1に搭載されるインバータの制御モードの状態遷 移図である。 '
図 4は、 制御装置 3 0で実行される昇圧コンバータおよびインバータの制御に 関するプログラムの制御構造を示すフロ チャートである。
. 図 5は、 d軸電流、 q軸電流を説明するための第 1の図である。 '
図 6は、 d軸電流、 q軸電流を説明するための第 2の図である。
図 7は、 矩形波制御中に参照されるしきい値のマップ Xである。 図 8は、 過変調制御中に参照されるしきい値のマップ Yである。
図 9は、 本発明が適用された車両の動作を説明するための動作波形図である。 図 1 0は、 ギヤ比を 2段階に切替可能な変速機を搭載するハイプリッド自動車 • 3 0 0の構成を示した図である。
図 1 1は、 図 1 0の変速機 3 0 7の切替を説明するための図である。
図 1 2'は、 実施の形態 2において実行される昇圧コンバータの制御について説 明するためのフローチャートである。
図 1 3は、 4速の変速機を搭載したハイブリツド自動車 4 0 0の構成を示す図 である。
図 1 4は、 変速機 4 0 1の変速動作を説明するための図である。
図 1 5は、 自動車 4.0 0の昇圧電圧の指令値を決定する制御についてのフロー チャートである。 ' .
. 図 1 6は、' ギヤ段の情報を利用して制御モードを切替える制御についてのフロ チャートである。 '
図 1ケは、 実施の形態 2における制御が実行された一例を示した動作波形図で あ Ό 0
図 1 8は、 御モードの切替りについて説明するための図である。
図 1 9は、 グリップ発生後の制御モードの切替についてさらに説明するた.めの 図である。
図 2 0は、 車両のスリップ状態とグリップ状態を説明するための図である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。 なお、 図 中同一または相当部分には同一の符号を付してそれらについての説明は繰返さな い。
' [実施の形態 1 ]
図 1は、 本発明の実施の形態に係るハイプリッド自動車 1の構成を示すプロッ ク図である。
図 1を参照して、 ハイブリッド自動車 1は、 前輪 2 O R, 2 0 Lと、 後輪 2 2 R， 2 2 'Lと、 エンジン 2 0 0と、 プラネタリギヤ P Gと、 デファ.レンシャルギ ャ D Gと.、 ギヤ 4， 6とを含む。
ハイブリ.ッド自動車 1は、 さらに、 .バッテリ Bと、 バッテリ Bの出力する直流 電力を昇圧する昇圧ュニット 2 0と、 昇圧ユニット 2 0との間で直流電力を授受 するインバータ 1 4， 1 4 Aとを含む。
ハイブリッド自動車 1は、 さらに、 プラネタリギヤ P Gを介してエンジン 2◦ 0の動力を受けて発電を行なうモータジェネレータ MG 1と、 回転軸がプラネタ リギヤ P Gに接続されるモータジェネレータ MG 2とを含む。 インバータ 1 4， , 1 4 Aはモータジェネレータ MG 1， MG 2に接続され交流電力と昇圧回路から の直流電力との変換を行なう。
プラネタリギヤ P G.は、 サンギヤと、 リ'ングギヤと、 サンギヤおょぴリングギ ャの両方に嚙合うピニオンギヤと、 ピニオンギヤをサンギヤの周りに回転可能に 支持するプラネタリキヤリャとを含む。 プラネタリギヤ P Gは第 1〜第 3の回転 軸を有する。 第 1の回転軸'はエンジン 2 0 0に接続されるプラネタリキヤリャの 回転軸である。 第 2の回転軸はモータジェネレータ MG 1に接続されるサンギヤ の回転軸である。 第 3の回転軸はモータジェネレータ MG 2に接続されるリング ギヤの回転軸 ある。
この第 3の 0転軸にはギヤ 4が取付けられ、 このギヤ 4はギヤ 6を駆動するこ
Gはギヤ 6から受ける動力を前輪 2 O R , 2 0 Lに伝達するとともに、 ギヤ 6， 4を介してプラネタリギヤ前輪 2 0 R.， 2 0 Lの回転力を P Gの第 3の回転軸に 伝達する。
プラネタリギヤ P Gはエンジン 2 0 0， モータジェネレータ MG 1， MG 2の ' ^で動力を分割する役割を果たす。 すなわちプラネタリギヤ P Gの.3つの回転軸 のうちの 2つの回転軸の回転が定まれば残る 1つの回転軸の回転は自ずと定めら れる。 したがって、 エンジン 2 0 0を最も効率のよい領域で動作させつつ、 モー タジェネレータ MG 1の発電量を制御してモータジェネレータ MG 2を駆動させ ることにより車速の制御を行ない、 全体としてエネルギ効率のよい自動車を実現 している。 直流電¾1であるバッテリ Bは、 たとえば'、 ^ッケノレ水素またはリチウムイオン などの；次電池からなり、 直流電力を昇圧ユニット 20に供給する'とともに、 昇 圧ユニット 20.からの直流電力によって充電される。 .
' 昇圧ュ-ット 20はバッテリ Bから ¾ける直流電圧を昇圧し、 その昇圧された · '' 直流電圧をインバータ 14， 14 Aに供給する。 インバータ 14， 14 Aは供給 された直流電圧を交流電圧に変換してエンジン始動.日きにはモータジェネレータ M G 1を駆動制御する。 また、 エンジン始動後にはモータジェネレータ MG 1が発 電した交流電力はインバータ 14, 1 '4 Aによって直流に変換されて昇圧ュニッ ト 20によってバッテリ Bの充電に適切な電圧に変換されバッテリ Bが 電され る。 ' .
.また、 インバータ 14， 14 Aはモータジェネレータ MG 2を駆動する。 モー タジェネレータ MG'2はエ ジン 200を補助して前輪 20R， 20 Lを駆動す る。 制動時には、 モータジェネレータ MG 2は回生運転を行ない、'車輪の回転ェ ネルギを電気工ネルギに変換する。 得られた電気工ネルギは、 インバータ 14， 14Aおよび昇圧ユエット 20を経由してバッテリ Bに戻される。 '
. バッテリ Bは、 組電池であり、 直列に接続ざれた複数の電池ュニット' B 0〜B nを含む。 昇圧ュ-ット 20とノ ッテリ Bとの間にはシステムメインリレー SR . 1, SR2が設けられ車両非運転時には高電圧が遮断される。
ハイブリツド自動車 1は、 さらに、 運転者からの加速要求指示を受ける入力部 であるアクセルペダルの位置を検知するアクセルセンサ 9と、 バッテリ Bに取付 けられる電圧センサ 10と、 アクセルセンサ 9からのアクセル開度 Ac cおよび 電圧センサ 10の電圧値 VBに応じてエンジン 200、 インバータ 14， 14 A および昇圧ュニット 20を制御する制御装置 30とを含む。 電圧センサ 10は、 · バッテリ Bの電圧 VBを検知して制御装置 30に送信する。
· 図 2は、 図 1に示したハイブリッド自動車 1についてインバータおよび昇圧ュ ニット周辺を詳細に示した回路図である ώ
図 2を参照して、 ハイブリッド自動車 1は、 ノ ッテリ Βと、 電圧センサ 10と、 システムメインリレー SR 1， SR2と、 キャパシタ C 1と、 昇圧ユニット 2〇 'と、 インパータ 14， 14 Αと、 電流センサ 24 U、 24Vと、 モータジエネ.レ ータ MG 1, MG2と、 エンジン 200と、 制御装置 30とを備える。
モータジェネレータ MG 1は走行時においては主として発電機として動作し、 車両停止状態やエンジン停止状態で走行する E V走行からの加速時においてはェ • ンジン 200をクランキングするためのモータとして動作十る。 モータジエネレ ータ MG 2は駆動輪の回転と同期して回転する。 エンジン 200、 モータジエネ ■ レータ MG 1, MG 2は、 図 1に示したプラネタリギヤ PGに接続されている。 したがってエンジンの回転軸およびモータジェネレータ MG 1，' MG2の回転軸 のうちの!/、ずれか 2つの回転軸の回転数が定められると、 他の 1つの回転軸の.回 転数は強制的に定まる。
パッテリ Bは、 ュッケノレ水素またはリチウムイオン等の二次電池である。 電圧 センサ 10は、 バッテリ Bから出力される直流電圧値 VBを検出し、 検出した直 流電圧値 VBを制御装置 30へ出力する。 システムメインリレー SR 1， SR2 は、 制御装置 30からの信号 SEによりオン/オフされる。 より具体的には、 シ ステムメインリレー SR 1, SR2は、 H (論理ハイ） レベルの信号 SEにより オンされ、 L (論理ロー） 'レベルの信号 SEによりオフされる。 キャパシタ C 1 は、 システムメインリレー SR 1， SR 2オン時において、 バッテリ Bの端子間 電圧を平滑化する。
.昇圧ュニッ.ト 20は、 電圧センサ 21と、 リアクトル L 1と コンバータ 12 .と、 キャパシタ C 2どを含む。 リアク トノレ L 1は、 一方端がシステムメインリレ '一 SR 1を介してバッテリ Bの正極と接続される。
' · 電流センサ 1 1は、 ノ ッテリ B'と昇圧ュニット 20との間に流れる直流電流を 検出し、 その検出した電流を直流電流値 I Bとして制御装置 30へ出力する。， コンバータ 12は、 電圧 VHを出力するコンバータ 1 2の出力端子間に直列に 接続される I GBT素子 Q 1， Q2と、 108丁素子01 Q 2にそれぞれ並列 に接続されるダイオード D 1， D 2とを含む。 '
リアクトル L 1の他方端は I G.BT素子 Q 1のエミッタおよび I 08丁素子0 2のコレクタに接続される。 ダイオード D 1の力ソードは I GBT素子 Q1のコ レタタと接続され、 ダイオード D 1のアノードは I GBT素子 Q1のェミッタと 接続される。 ダイオード D 2の力ソードは I G BT素子 Q 2のコレクタと接続さ' . れ、 ダイオード D2のアノードは I GBT素子 Q2のェミッタと接続される。 電圧 ンサ 21はコンバータ 12の入力側の電圧を電圧値 VLとして検知する。 電流センサ 11はリアクトルし 1に流れる電流を電流値 I Bとして検知する。 キ 'ャパシタ C 2はコンバータ 12の出力側に接続されコンバータ 12から送られた . エネルギを蓄積するとともに、 電圧の平滑化を行なう.。 電圧センサ 13は、 コン ： ,バータ 1 2の出力側の電圧すなわちキャパシタ C 2.の電極間の電圧を電圧値 VH として検知する。
ハイプリッド車においては、 エンジン 200とモータジニネレ一タ MG 1とが • 機械的動力をやり取りし、 あるときにはモータジェネレータ MG 1はエンジンの '始動を行ない、 またあるときにはモータジェネレータ MG 1はエンジンの動力.を 受けて発電を行なうジエネレータとして働く。 モータジエネレータ MG 1はィン バータ 14によって駆動される。
インパータ 14は、 コンバータ 12から昇圧電位を受けてモータジ ネレータ MG 1を駆動する。 また、 インバータ 14は、 回生制動に伴いモータジエネレー タ MG iにおいて発電された電力をコンバータ 12に戻す。 このときコンバータ : 12は、 降圧回路として動作するように制御装置 30によって制御され δ。
インバータ 14は、 U相アーム 1 5と、 V相アーム 16と、 W相アーム 17と を含む。， U相アーム 1 5、 V相アーム 16Λ および W相アーム 17は、 コンバー タ 12の出力ライン間に並列に接続される。 .
U相アーム 15は、 直列接続された I GBT素子 Q3, Q4と、 I GBT素子
• Q 3, Q 4とそれぞれ並列に接続されるダイオード D 3， D 4とを含む。 ダイォ ード D 3の力ソードは I GB Τ素子 Q 3のコレクタと接続され、 ダイオード Q 3 のアノードは I GBT素子 Q3のエミッタと接続される。 ダイオード D 4のカソ 一ドは I GBT素子 Q4のコレクタと接続され、 ダイォード D 4のアノードは I . GBT素子 Q4のェミッタと接続される。
V相アーム 16は、 直列接続された I GBT素子 Q 5, Q6と、 I GBT素子 Q 5, Q 6とそれぞれ並列に接続されるダイオード D 5， D 6とを含む。 ダイォ ード D 5の力ソードは I GBT素子 Q 5のコレクタと接続され、 ダイオード D 5 のアノードは I GBT素子 Q 5のエミッタと接続される。 ダイオード D 6のカソ 一ドは I G B T素子 Q 6のコレクタと接続され、 ダイォード D 6のァノードは I GBT素子 Q 6のェミッタと接続される。 .
W相アーム 1 7は、 直列接続された I GBT素子 Q 7， <38と、 ，1 &8丁素子 Q 7, Q 8とそれぞれ並列に接続されるダイォード D 7，' D 8とを含む。 ダイォ 一ド D 7のカソードは I GBT素子 Q 7のコレクタと接続され、 ダイォード D 7 のアノードは I GBT素子 Q 7のエミッタと接続ざれる。 ダイォード D 8のカソ ードは I GBT素子 Q 8のコレクタと接続され、 ダイオード D 8のアノードは I GBT素子 Q 8のェミッタと接続される。
各相アームの中間点は、 モータジェネレータ MG 1の各相コイルの各相端に接 続されている。 すなわち、 モータジェネレータ MG 1は、 三相の永久磁石モータ. であり、 U, V， W相の 3つのコイルは各々一方端が中点に共に接続されている。 そして、 U相コイルの他方端が I GBT素子 Q 3， Q4の接続ノードに接続され る。 また V相コイルの他方端が I GBT素子 Q 5， Q 6の接続ノードに接続され る。 また W相コイルの他方端が I GBT素子 7， Q 8の接続ノー.ドに接続され る。 '
.電流センサ 24 U， 24Vは、 モータジェネレータ MG 1の U，' V相'のステー タコィノレに流れる電流の電流値 I U 1， I V 1をモータ電流値 MCRT 1として 検出し、 モータ電流値 MCRT 1を制御装置 30へ出力する。 モータジエネレー タ MG 1の回転数 Ngは車速センサ 27によって検知されている。
制御装置 30は、 トルク指令値 TR 1、 モータ回転数 Ng、 電圧値 VB， VL， VH、 電流値 I B， I Cおよびモータ電流値 MCRT 1を受ける。
インバータ 14 Aは、 コンバータ 12から昇圧電位を受けてモータジエネレー タ MG2を駆動する。 また、 インバータ 14Aは、 回生制動に伴いモータジエネ レータ MG 2において発電された電力 コンバータ 12に戻す。 このときコンパ ータ 12は、 降圧回路として動作するように制御装置 30によって制御される。 モータジェネレータ MG2の回転数 Nmは車速センサ 7によつて検知されている。 インバータ 14 Aは、 U相アーム 1 5 Aと、 V相アーム 16 Aと、 W相アーム 1 7 Aとを含む。 U相アーム 15A、 V相アーム 16A、 および W相アーム 1 7 Aは、 コンバータ 12の出力ライン間に並列に接続される。 U相アーム 15A、 ' V相アーム 16A、 および W相アーム 17 Aの構成は、 U相アーム 1 5、 V相ァ ーム 16,、 および W相アーム 17とそれぞれ同様であるので説明は操返さない。 インバータ 14Aの U, V， W相アームの中間点は、 モータジェネレータ MG ' 2の11, V, W相コイルの各一方端にそれぞれ接続されている。 すなわち、 モー タジェネレータ MG 2は、、三相の永久磁石モータであり、 U， V, W相の 3つの コイルの他方端が中点に共に接続されている。 .
電流センサ 28U, 28 Vは、 モータジェネレータ MG 2の U， V相のステー タコイルに流れる電流の電流値 I U 2 , I V 2をモータ電流値 MCRT 2として 検出し、 モータ電流値 MCRT 2を制御装置 30へ出力する。 .
制御装置 30は、 トルク指令値 TR 1、 モータ回転数 Ng、 電圧値 VB, V.L ' および VH、 電流値 LB， I Cおよびモ"タ電流値 MCRT 1に加えて、 さらに モータジェネレータ MG 2に対応するトルグ指令値 TR 2、 モータ回転数 Nm、 . およびモータ電流値 MCRT 2を受ける。 '
制御装置 30は、 これらの受けた入力に応じて、 昇圧ュニット 20に対して昇 圧指示 PWU, 降圧指示 PWDおよび停止指示 S TPを出力する。
'また、 制御装置 30は、 インバータ 14に対しては、 コンバータ 1 2の出力で ある直流電圧をモータジェネレータ MG 1を駆動するための交流電圧に変換する 駆動指示 PWMI 1と、 モータジェネレータ MG 1で発電された交流電圧を直流' 電圧に変換してコンバータ 12側に戻す回生指示 PWMC 1とを出力する。
. さらに、 制御装置 30は、 インバータ 14 Aに対しては、 コンバータ 12の出 力である直流電圧をモータジエネ'レータ MG 2を駆動するための交流電圧に変換 する駆動指示 PWMI 2と、 モータジェネレータ MG 2で発電された交流電] Ξを 直流電圧に変換してコンバータ 12側に戻す回生指示 PWMC 2どを出力する。 次に、 昇圧ュニット 20の動作について簡単に説明する。 昇圧ュニット 2ひ中 ·. のコンバータ 12は、 カ行運転時にはバッテリ Bからの電力をインバータ 14に . 供給する順方向変換回路としての昇圧回路として動作する。 逆に、 回生運転時に は、 コンバータ 12は、 ノ ッテリ Bにモータジェネレータ MG 1で発電された電 力を回生する逆方向変換回路としての降圧回路としても動作する。
コンバータ 12は、 I GBT素子 Q 1をオフにした状態で、 1 &8丁素子02 のオンとオフとを行なうことにより、 昇 J£回路として動作する。 すなわち、 I G BT素モ Q 2がオンの状態においては、 バッテリ Bの正極からリアクトル L 1、 ' I GBT素子 Q 2を経由してバッテリ Bの負極に電流が流れる経路が形成される。 'この電流が流れている間に、 リアタトル L 1にエネルギが蓄積される。
そして、 I.GBT素子 (¾2をオフ状態にすると、 リアタ トル L 1に蓄積された エネルギはダイォード D 1を介してインバータ 14側に流れる。 これによりキヤ .. パシタ C 2の電極間の電圧が増大する。 したがって、 インバータ 14に与えられ るコンバータ 12の出力電圧は昇圧される。 なお、 このとき損失を低減させるた めに、 ダイォード D 1の導通期間に同期させて I GB 素子 Q 1を導通させても ' 良い。 '
一方、 コンバータ 1.2は、 I GBT素子 Q2をオフにした状態で、 I GBT素 子 Q1のオンとオフ'とを行なうことにより降圧回路として動作する。 すなわち、 - I GBT素 Q 1がオンの状態においては、 インバータ 14から回生される電流 は、 I GBT素子 Q l、 リアクトル、 バッテリ Bへと流れる。 .
. ' また、' I GBT素子 Q1がオフの状態においては、 リアタトル L 1、 バッテ.リ ' Bおよびダイオード D 2からなるループが形成され、 リテクドノレ L 1に蓄積され たエネルギがバッテリ Bに'回生される。 なお、 このとき損失を低減させるために、 ；ダイォード D.2の導通期間に同期させて I G B T素子 Q 2を導通させても良い。 この逆方向変換においては、 インバータ 14が電力を供給する時間よりも、ノ ッ テリ Bが電力を受ける時間の方が長くなり、 インバータ 14における電圧は降圧 されてバッテリ Βに回生される。 '昇压ユニット 20の動作は、 以上のカ行動作と ' 回生動作とを適切に制御することで行なわれる。
なお、 回生制御には、 ハイプリッド自動車または電気自動車等を運転するドラ , · ィバによるフットブレーキ操作があった場合の回生発電を伴う制動が含まれる。
また、 フットブレーキを操作しない場合であっても、 走行中にアクセルペダルを オフすることで回生発電をさせながら車両を減速させたりまたは加速を中止させ たりするときが含まれる。
インバータ 14 Aは、 ノード N1とノード N 2との間にインバータ 14と並列 的に接続され、 また共に昇圧ュニット 20に接続される。 図 3は、 ハイブリッド自動車 1に搭載されるインバータの制御モードの状態遷 移図で る。
図 3を参照して、 図 1の制御装置 3 0は、 インバータ 1 4， .1 4 Aに対して 3 'つの制御モードすなわち矩形波制御モード、 過変調制御モード、 P WM (パレス 幅変調） 制御.モードを切替えて制御を行なう。
P WM (パルス幅変調） 制御は、 電圧波形の基本波成分の実効値すなわち変調 率が 0〜0 . 6 1の間に収まるものであり、 基本波を搬送波でパルス幅変調した パルス電圧または電流をモータに供給するものである。 PWM波形電圧を交流電 動機に印加する P WM電流制御では、 低回転域であつ.ても滑らかな回転が得られ る。 し力 し、 直流電源の電圧利用率に限界があるという問題がある。 これに対し ： ては、 弱め界磁電流を交流電動機に与えることにより高回転を得る方法もある力 銅損が増加してしま'うので完全とはいえない。
' 一方、 交 電動機の駆動制御には、 交流電動機に矩形波電圧を印加するという 方法もある。 この矩形波制御方法では、 基本波に同期させた矩形波を与える。 こ の矩形 制御方法では、 直流電源の電圧利用率を変調率 0 . 7 8.程度に向上させ .ることができ、 その結果、 高回転域での出力を向上させることができる また、 弱め界磁電流を減少させることができるため、 銅損の発生を抑えてエネルギ効率 ：.を向上させる'.ことができる。 さらに、 インバータでのスイッチング回数を少なく することができるため'、 スィツチング損失も抑えることができるという利点もあ 'る。 し力 し、 スイッチング周期が長いので低回転域では滑らかな回転を得ること ができない。 '
また、 PWM制御と矩形波制網の中間的な制御として過変調制御も行なわ る。 過変調制御では、 変調率は 0 . 6 1〜 0 . 7 8の範囲となる。 過変調制御では P WM制御の個々のパルスのデューティー比を基本波成分の山側で正弦波 PWM制 · 御よりも大きくし、 谷側では小さくする。
このため、 PWM制御、 過変調制御および矩形波制御のいずれも交流電動機 対して行なうことが可能な構成とし、 それらを状況に応じて使い分け、 特に高回 .転域での電動機の出力を向上させるようにすることが行なわれる。
図 3に示すように矩形波制御モードを実行する状態 8 0、 過変調 御モードを .実行する状態 8 2、 P WM制御モードを実行する状態 8 4は、 矢印 8 6 , 9 0で ' 示す通常切替動作においては、 たとえばモータ回転数に応じて切替が行なわれる。 つまり回転速度が遅い領域では滑らかに回転をさせることが可能な P WM制御モ 'ード実行状態 8 4で制御を行ない、 モータ回転数が上昇するに従い次第に過変調 制御モード実行状態 8 2、''矩形波制御モード実行状態.8 0と状態を遷移させるこ とにより直流電源の電圧利用率を向上させる。
これに対し、 スリップ ·ダリップ等が発生してモータ電流に乱れが生じ矩形波 制御モード状態 8 0ではモータの同期が乱れて.しまう場合には、 矢印 8 8に示す ように緊急切替を行ない、 ィンバータでのスィツチング回数がより多く制御性が , 良い過変調制御モード状態 8 2に状態を遷移させる。
さらに、 過変調制御モード状態 8 2において同様なモータ電流の乱れが生じた 場合には、 同期が外れることを避けるために、 矢印 9 2に示すようにさらにスィ . ツチング回数が多く細かい制御が可能な P WM制御モード状態 8 4に緊急切替を 行なう。
'図 4 、 制御装置 3 0で実行される昇圧コンバータおよびインバータの'制御に 関するプログラムの制御構造を示すフローチャートである。 '
図 1、 図 4を参照して、 本発明の実施の形態の車両の制御装置は、 インバータ ： に対して矩形波制御と非矩形波制御とを切替えて行なう制御装置 3 0を備える。 制御装置 3 0は、 ィンバータからモータに流れる電流に応じて矩形波制御から過 ' 変調制御に制御を切り替える緊急切替条件を判定基準の一つとして有し、 矩形波 制御実行中に緊急切替条件が成立した場合に （ステップ S 5で Y E S ) 、 昇圧ュ ニット 2 0に対して目標出力電圧を低下させる指示 （S 7 ) を行なう。 好ましく • は、 制御部は、 インバータ 1 4， 1 4 Aからモータジェネレータ MG 1， MG 2 に供給される q軸電流が所定のしきい値を超えた場合に緊急切替条件が成立した と判定する。 '
まず処理が開始されるとステップ S 1において、 制御装置 3 0は図 2の電流セ ンサ 2 8 U, 2 8 Vからそれぞれ電流値 I U 2， I V 2を取得する。
続いてステップ S 2において取得したこれらの電流値を d軸 （direct- axis) 電流 I d , q軸 （quadrature- axis) 電流 I qに変換する。 図 5は、 d軸電流、 q軸電流を説明するための第 1の図である。
図 6は、 d軸電流、 q軸電流を説明するための第 2の図である。 ノ
図 5、 図 6を参照して、 コイル LU, LV, LWは、 それぞれステータの U相、 V相、 W相のコイルである。 電流値 I U， I Vは図 2の電流センサ 28U, .28 Vで測定さ;^る電流値である。 ロータ Rの U相コイル LUを基準としたロータ位 相を電気角で回転角 Θとすると、 d軸電流 I d、 q軸電流 I qはそれぞれ次の式 (1) および （2) で表わされる。
I d =^ 2 X ( I V · s ί η θ— I U ' s i η (Θ— 1.20° ) ) …
(1) ,
I q= 2 X ( I V . c o s 0— I U . c o s ( S— 1 2 0° ) ) …
(2) ·
また、 ステータコイルに流れている電流 （合成電流） | 1 |を(1 ^平面上で表 現すると図 6に示すようになる。 すなわち図 5からもわかるように、 d軸電流は ロータ Rの磁極方向の成分であり、 q軸電流ほロータ Rの磁極方向に垂直な電流 ..の成分ャあることがわかる。
図 4のステップ S 2において式による電流の変換が行なわれた後には： 処理は , ステ.ップ S 3に進む。
ステップ S .3では、 現在の制御が矩形波制御中であるか否かが判断される。 現在の制御モードが矩形波制御モードである場合には処理はステツプ S 4に進 み、 矩形波制御モードでない場合には処理はステップ S 10に進む。'
ステップ S 4では、 d軸電流 I'dに対応する q軸電流 I qのしきい値を予め定 められているマップ Xから取得する。
図 7は、 矩形波制御中に参照されるしきい値のマップ Xである。
. 図 7を参照して、 矩形波制御においては、 たとえば要求トルクが 200 N · m - であるときは図 7の A点で表される d軸電流および q軸電流が流れるようにイン バータの制御が行なわれる。 同様に要求トノレクが 150， 100， 5 ON■ mで ある場合にはそれぞれ、 B, C， D点で表される電流がモータに与えられるよう にィンバータの制御が行なわれる。
これらの電流を示す点の位置は矩形波制御可能範囲に入っていなければならな い。 この矩形波制御可能範困から大きく外れてしまうと、 モータの同期が取れな くなり矩形波制御ができなくなってしまう。 そこで d軸電流にそれぞれ対応する q軸電流のしきい値、 つまり切替しきい値 I q tがマップ Xに定められている。 'この切替しきい値 I q tを超える q軸電流が流れるか否かがステップ S 5で判断 される。 、
しきい値を超える q軸電流 I qが流れる場合には、 処理はステップ S 6に進む。 一方、 ¾軸電流 I qがしきい値を超えない場合には処理はステップ S 8に進む。 ステップ S 6においては、 図 3の矢印 8 8で示す緊急切替が行なわれ、 矩形波 制御モードから過変調制御モードに制御モードの切替が行なわれる。 そしてステ ップ S 7に処理が進み、 昇圧コンバータの目標電圧 Vを電流の乱れが生じていな 力つた場合の目標値 V Oから αだけ低下させ V == V 0—ひとする。
なお、 ステップ Sマにおいて = 0であってもよい。 すなわち目標出力電圧を 積極的に低下させることに加えてまたは代えて、 目標出力電圧を現状維持して上 昇させない等のインバータの過電庄防止するための何らかの処理を実行してもよ い。 ' '
• ステップ S '7の処理が終了すると処理はステップ S 1 4に進み制御はメインル 一チンに移される。 一方ステップ S 8に処理が進んだ場合には、 以前ステップ S ： 7で目標電圧を下げてから /3秒が経過したか否かが判断される。 秒はスリッ プ-グリップが発生し'てダリップ時のインパータ過電圧が解消されるのに十分な , 時間である。
ステップ S 8において /3秒が経過していた場合には （ステップ S 8で Y E Sの 場合） 処理はステップ S 9に進み昇圧コンバータの目標電圧 Vを電流が乱れてい なかった場合の目標電圧 V 0に戻す。
なお、 ステップ S 7において目標出力電圧を積極的に低下させる以外のインバ 一タの過電圧防止するための処理を実行した場合には、 ステップ S 9においてそ の過電圧防止するための処理の設定を通常に戻す。
一方、 ステップ S 8において j3秒がまだ経過していない場合 （ステップ S 8で N Oの場合） には処理はステップ S 1 4に進み制御はメインルーチンに戻される。 また、 ステップ S 3からステップ S 1 0に処理が進んだ場合には、 過変調制御 中であるか否かが判断される。 '
過変調制御中でない場合には制御性が一番良い； P WM制御中であるため処理は' ステップ S 1 4に進み制御はメインルーチンに戻される。
• 一方、 ステップ S 1 0において過変調制御中である場合にはステップ S 1 1に 処理が進み d軸電流 I dに対応する q軸電流 I qのしきい値をマップ Yから取得 する。
図 8は、 過変調制御中に参照されるしきレ、値のマップ Yである。
図 8を参照して、 過変調制御が行なわれる場合には、 過変調制御電流指令ライ ン上に制御電流を示す点が位置する。 つまりたとえば.要求トルクが 2 0 0 , 1 5 0， 1 0 0 , 5 O N · mである場合にはそれぞれ点 E， F , G, Hで表わされる d軸電流および q軸電流が流れるように制御が行なわれる。
マップ Yにおいても d軸電流に対応する切替しきい値 I q tが定められており.、 ステップ S ί 2において q軸電流 I qがしきい値 I q tを超えたか否かが判断さ れる。 ステップ S 1 2に いて I q >しきい値 I q tが成立しない場合には過変 .調制御が維持できるためスデップ S 1 4に進み処理はメインル チンに戻される。' .—方ステップ S 1 2において I q〉 I q tが成立した場合には処理は テツプ S 1 3に進む。'
ステップ S .1 3では、 図 3の矢印 9 2で示される緊急切替が行なわれ、 過変調 •制御から PWM制御に制御モードが切替えられる。 この切替が終了すると処理は ステップ S 1 4に進み制御はメインルーチンに戻される。
囪 9は、 本発明が適用された車'両の動作を説明するための動作波形図である。. 図 9を参照して、 時刻 t O〜t 1は通常の安定した走行状態を示十。 このとき に昇圧ュニット出力指令値 VH 0は目標値として V 0 = 6 5 0 Vに設定されてお り、 昇圧ュニット 2 0はこの指令値どおりの電圧 6 5 0 Vを出力している。
ここで時刻 t 1において図 2 0に示すようにタイヤがスリップ状態になり、 時 刻 t. 2において着地してグリップ状態に変化したとする。 このとき時刻 t l〜t 2の間においてはモータ回転数 Nmが上昇し、 このときモータの回転トノレクはー 定となるように制御されている。 エネルギ =トルク X回転数であるため、 モータ ジェネレータ MG 2の消費電力 P mは上昇する。 これに対してモータジェネレータ MG 1はエンジンが回転しておりこれによつ て一定僻の発電量が保持されている。 その結果インバータ 1 4 Aにおいて電力の ' 消費が増加するので、 昇圧ユエットの出力電圧 VHは低下し、 これを回復させよ ■ うと昇圧ュニット 2 0が制御される結果、 一旦低下した出力電圧 VHは再び 6 5 0 Vに戻る。， ''
日寺刻 t 2においてグリップ状態となると、 モータ 0転数 Nmは急速に減少する ので、 モータジェネレータ MG 2における消費電力 P mもこれに応じて低下する。 . その結果昇圧ュニット 2 0およびインバータ 1. 4 Aにおいてエネルギ過多の状態 . となり、 時刻 t 2から時刻 t 2 Aにかけて出力電圧 VHは 6 5 0 Vを超えた状態 となる。'
このとき時刻 t 2 Aにおいて制御モードが矩形波制御から過変調制御に変更さ れる緊急切替が起こ'り、 これに応じて昇圧ュニットの出力電圧値も波形 W 1に示— すようにひ = 5 0 Vだけ低下され、 昇圧ュ-ット出力指令値 VH 0は 6 0 0 Vに 設定される。 その結果、 昇圧ユニットの出力'電圧 VHは波形 W 3で示すように上 限値に対して余裕を持った状態で制御され、 時刻 t 3以降は安定な状態に収束し ていく。 ， '
たとえばモータジェネレータ MG 2·の消費電力 P mを観測しておいてこれが急 速に減少するような傾きを検出した場合に昇圧ュニットの出力指令値を下げる制 御も考えられるが、 この場合は制御モードの切替に応じて出力指令ィ直 VH Oを切 ノ 替えるよりも演算のために時間がかかってしまうので、 破線の波形 W 2で示すタ イミングで電圧切替指示が発生じ、 出力電圧 VHは破線の波形 W4に示すように 上限値に対してあまり余裕がない状態となってしまう。
したがって本発明の実施の形態によれば、 ィンバータの制御モードの緊急切替 . ：に連係して昇圧ュニットの出力指令ィ直'を低下させることによってスリップ'グ'リ ップの判定が早くなり、 余裕を持ってインバータの過電圧を防止できるようにな る。.
また、 インバータの緊急切替制御と別の判定基準、 たとえば消費電力の計算で インバータの過電圧を防止するための昇圧コンバータの制御を行なうよりも、 制 御装置の計算処理負担が少なくて済む。 '· , [実施の形態 2 ]
図 1 示したハイブリッド自動車は、 モータジェネレータ MG 1 , MG 2およ びエンジン 2 0 0のトルクを制御してこれらを動力分配機構であるプラネタリギ ャ P Gで結合することによ'り無段階変速を行なっていた。
. しかし、 モータジェネレータの小型化と高速走行時の加速性の要求とを両立さ せるため、 プラネタリギヤからデフアレンシャルギヤ D Gに動力を伝達するプロ ペラシャフトの部分に、 変速機を入れギヤ比を変えられるようにすることも検討 されている。 .
図 1 0は、 ギヤ比を 2段階に切替可能な変速機を搭載するハイプリッド自動車 3 0 0の構成を示した図である。 . 図 1 0を参照して、 自動車 3 0 0は、 エンジン 2 0 0と、 モータジェネレータ MG 1と、 プラネタリギヤ P Gと、 モータジェネレータ MG 2と、 変速機 3 0 7 とを含む。 ¾お、 昇圧ユニット 2 0およびインバータ 1 4， 1 4 Aについては、 自動車 4 0 0は図 2に示すハイプリッド自動軍 1と同様の構成を有するため説明 は繰返さない。
プラネタリギヤ P Gは、 モータジェネレータ MG 1のロータ 3 0 4と'一体的に 回転するサンギヤ 3 0 6と、 エンジン 2 0 0のクランクシャフト 3 0 2に結合さ. れたプラネタ.リキヤリャ 3 1 2で回転中心を支持され、 サンギヤ 3 Q 6の周りに 回転するピニオンギヤ' 3 0 8と、 ピ-オンギヤの外周と嚙合う.内歯歯車であるリ ングギヤ 3 1 0とを含む。 リングギヤ 3 1 0はモータジェネレータ MG 2のロー タ 3 1 4と一体的に回転する。 ·
変速機 3 0 7は、 1組のラビニョ型遊星歯車機構によつて構成されている。 す なわちそれぞれ外歯歯車であるサンギヤ 3 2 1とサンギヤ 3 2 2とが設けられて いる。 そして、 サンギヤ 3 2 1にピニオンギヤ 3 2 3が嚙合うとともに、 そのピ 二オンギヤ 3 2 3が第 2のピエオンギヤ 3 2 4に嚙合い、 その第 2のピニオンギ ャ 3 2 4がサンギヤ 3 2 1 , 3 2 2と同心円上に配置されたリングギヤ 3 2 5に 嚙合っている。
なおピニオンギヤ 3 2 3 , 3 2 4は、 ともにプラネタリキヤリャ 3 2 6によつ て自転かつ公転自在に支持されている。 そしてサンギヤ 3 2 2はピニオンギヤ 3 2 4に嚼合っている。 したがってサン ギヤ 3 2 1とリングギヤ 3 2 5とはピ-オンギヤ 3 2 3， 3 2 4とともにダブノレ ピニオン型遊星歯車機構に相当する機構を構成する。 またサンギヤ 3 2 2とリン 'グギヤ 3 2 5とはピニオンギヤ 3 2 4·とともにシングルピニオン型遊星歯車棒構 に相当する機構を構成している。
さらに、 変速機 3 0 7には、 サンギヤ 3 2ュを選択的に固定するブレ^ "キ B H と、 リングギヤ 3 2 5を選択的に固定するブレーキ B Lとが設けられている。 こ れらのブレーキ B H, B Lは摩擦力によって係合力を生じるいわゆる摩擦係合装 置であり、 多板形式の係合装置あるいはバンド形式の係合装置を採用することが できる。'
• 図 1 1は、 図 1 0の変速機 3 0 7の切替を説明するための図である。
図 1 0、 図 1 1を参照して、'変速機 3 0 7は、 サンギヤ 3 2 2がいわゆる入力 要素であり、' またキヤリャ 3 2 6が出力要素となっている。 ブレーキ B Hを係合 させることにより変速比が小さい高速段が設定され、 ブレーキ B Hに換えてブレ キ B Lを係合させることにより高速段より変速比の大きい低速段が設定される よう構成されている。.
図 1 2は、 矣施の形態 2において実行される昇圧コンバータの制御について説 明するためのフローチャートである。
図 1 2を参照して、まず処理が開始されるとステップ S 1 0 1において駆動輪 においてスリップが生じたか否かが判断される。
' スリップが生じた場合には、 同一トルク指令が制御装置 3 0からモータジエネ レータ MG 2に出されている場合には回転数が急上昇し、 このためモータジエネ •レータ MG 2における電力消費が急増する。 この電力変化量が所定値を超えたこ とを検知しスリッブしたと判断する。
ステップ S 1 0 1においてスリップしたと判断された場合には処理はステップ S 1 0 2に進む。 一方ステップ S 1 0 1においてスリップしていないと判断され た場合には処理はステップ S 1 0 4に進む。
ステップ S 1 0 2においては変速機 3 0 7のギヤ段がローであるかハイである ' かが判断される。 すなわちブレーキ B Hが係合状態に制御されている場合にはギ ャ段はパイであると判断され、 ブレーキ B Lが係合状態に制御されている場合に 'はギヤ段はローであると判断される。
ステップ S 1 0 2においてギヤ段がローギヤであると判断された場合にはステ ップ S 1 0 3に処理が進む ώ 一方、 ギヤ段がハイギヤであると判断された場合に はステップ S 1 0 4に処理が進む。
' ステップ S 1 0 3においては、 スリップが発生レてそのときギヤ段がローギヤ であったことになる。 この場合にはスリップの際に回転変動幅が大きくダリップ 時のエネルギの余剰量も大きくなる。 よってスリップ後にタイヤが接地してダリ ップする前にステップ S 1 0 3において予め昇圧電圧指令値 V 0を一 αだけ低下 させる。..これによりダリップ時のエネルギ過多の状態を緩和することができる。 一方、 ステップ S 1 0 4に処理が進んだ場合にはスリップが発生していないか またはスリップが発生したとしてもギヤ段がハイギヤでありスリップ時の回転変 動幅が比較的小さいことになる。 このような場合には昇圧電圧指令 を変更しな くても制御を追従させる とが可能であるので昇圧電圧指令値は V Oのまま維持 される
ステップ S 1 0 3またはステップ S 1 0 4の処理が終了するとステップ S 1 0 5において制御はメインルーチンに移.される。
図 1 3は、 .4速の変速機を搭載したハイプリッド自動車 4 0 0の構成を示す図 ■ である。
図 1 3を参照して、 ハイブリッド自動車 4 0 0は、 エンジン 2 0 0と、 モータ
' ジェネレータ MG 1 , MG 2と、 'プラネタリギヤ P Gと、 変速機 4 0 1とを含む。 エンジン 2 0 0， モータジェネレータ MG 1， プラネタリギヤ P Gおよびモータ ジェネレータ MG 2の部分については、 図 1 0において説明した自動車 3 0 0と 同様な構成であるので説明は'繰返さない。 ·' 変速機 4ひ 1は、 クラッチ C 1〜C 3と、 ブレーキ B l， B 2と、 ワンウェイ クラッチ F 1と、 第 1，、第 2の遊星歯車機構とを含む。
第 1の遊星歯車機構は、 サンギヤ 4 0 2と、 ピユオンギヤ 4 0 4と、 リングギ' ャ 4 0 6と、 プラネタリキヤリャ 4 0 8とを含む。
第 2の遊星歯車機構は、 サンギヤ 4 6 1と、 ピニオンギヤ 4 1 2と、 'リングギ ャ 4 1 0と、.プラネタリキヤリャ 4 1 4とを含む。
サンギヤ 4 0 2はブレーキ B 1によって固定可能であり、 クラッチ C 3によつ てモータジェネレータ MG 2のロータ 3 1 4と一体的に回転するように固定可能 である。 ピニオンギヤ 4 0 .4はサンギヤ 4 0 2と嚙合い、 自転および公転自在に プラネタリキヤリャ 4 0 8によって支持されている。 このプラネタリキヤリャ 4 0 8はクラッチ C 2によってモータジェネレータ MG 2のロータ 3 1 4と一体的 に回転するように固定可能であり、 かつブレーキ B 2によって回転しないように 固定することが可能である。 さらにワンウェイクラッチ F 1が設けられ、 プラネ タリキヤリャ 4 0 8は一方向にのみ回転するように動作が制限されている。
ピニオンギヤ 4 0 4には内歯歯車であるリングギヤ 4 0 6がさらに嚙合ってい る。 リングギヤ 4 0 6.はプラネタリキヤリャ 4 1 4およびプロペラシャフト P S と繋がっており、 これらと一体的に回転する。
サンギヤ 4 1 6は外歯歯車であり、 クラッチ C 1によってモータジェネレータ MG 2のロータ 3 1 4と一体的に回転するように固定することが可能である。 ピ 二オンギヤ 4 1 2はサンギヤ 4 1 6と嚙合っておりプラネタリキヤリャ 4 1 4.に' よって自転および公転自在に支持されている。
ピ-オンギ 4 1 2の外周を内歯歯車であるリングギヤ 4 1 0が嚙合っている。 リングギヤ 4.1 0はプラネタリキヤリャ 4 0 8と一体的に回転するように繋がつ ておりブレーキ B 2で固定が可能である。
図 1 4は、 変速機 4 0 1の変速動作を説明するための図である。
図 1 3、 図 1 4を参照して、 第 1速 （1 S T) のギヤ比にする場合にはクラッ チ C 1が係合状態に制御されクラッチ C 2， C 3およびブレーキ B 1は開放状態 に制御される。 そしてブレーキ B 2はエンジンブレーキを発生させるときにのみ 係合状態に制御される。 第 1速ではワンウェイクラッチ F :Uこよってリング ^ャ 4 1 0がー方向にのみ回転するようになる。
第 2速 （2 N D) のギヤ比に設定するにはクラッチ C 1およびブレーキ B 1を ■係合状態とし、 クラッチ C 2， C 3およびブレーキ B 2は開放状態に制御される。
第 3速 （3 R D) のギヤ比に設定するには、 クラッチ C l， C 2が係合状態に 制御されてクラッチ C 3およびブレーキ B 1， B 2は開放状態に制御される。 第 4速 （4 T H) のギヤ比に設定するにはクラッチ C 2およびブレーキ B lが 係合状準とされクラツチ C 1 , C 3およびブレーキ B 2は開放状態に制御される。 また後進 （R E V) 用にギヤをセットするには、 クラッチ C 3およびブレーキ B 2を係合状態とし、 クラッチ C 1， C 2およびブレーキ B 1は開放状態に制御 . する。 '
図 1 5は、 自動車 4 0 0の昇圧電圧の指令値を決定する制御についてのフロー チャートである。 このフローチャートの処理は、 所定のメインルーチンから一定 時間毎または所定の条件が成立する毎に呼び出されて実行される。
図 1 5を参照して、 まず処理が開始されるとステツ.プ S 2 0 1においてスリツ プしたか否かの判定が行なわれる。 スリップしたと判定された場合にはステップ S 2 0 2に処理が進み、 スリップしていないと判定された場合は、 ステップ' S 2 1 0に処理が進む。 ' .
ステップ S 2 0 2においては、 変速機 4 0 1のギヤ段が第 1速であるか否かが ' 判断される。 そしてギヤ段が第 1速であると判断された場合にはステップ S 2 0 3に処锂が進み、 第 1速で いと判断された場合にはステップ S 2 0 4に処理が 進む。
ステップ S 2 0 3においては昇圧コンバータ 1 2の昇圧電圧指令 ffi!V 0を一 1 0 0 Vだけ低下させるように指令が行なわれる。
一方、 ステップ S 2 Ό 4においては変速機 4 0 1のギヤ段が 2速であるか否か ' が判断される。 ギヤ段が 2速であると判断された場合には処理はステップ S 2 0 5に進み、 ギヤ段が 2速でないど判断された場合には処理はステップ S 2 0 6に 進む。
ステップ S 2 0 5においては昇圧コンバータ 1 2の昇圧電圧指令値 V 0を一 8 0 Vだけ低下させるように指示が行なわれる。
一方、 ステップ S 2 0 6に処理が進んだ場合にはさらに変速機 4 0 1のギヤ段 が 3.速であるか否かが判断される。 ギヤ段が 3速であると判断された場合にはス テツプ S 2 0 7に処理が進み、 ギヤ段が 3速でないと判断された場合にはステツ プ S 2 0 8に処理が進む。
ステップ S 2 0 7においては昇圧電圧指令値 V 0から一 6 0 Vだけ指令値を低 " 下させるように処理が行なわれる。
一方、.ステップ S 2 0 8に処理が進んだ場合にはさらに変速機 4 0 1のギヤ段 が 4速であるか否かが判断される。 ギヤ段が 4速であった場合にはステップ S 2 0 9に処理が進み、 ギヤ段が 4速でなかった場合にはステップ S 2 1 0に処理が - 進む。 '
ステップ S 2 Q 9においては昇圧電圧指令値 V 0.からー 4 0 Vだけ指令値を低 下させるように処理が行なわれる。
一方、 ステップ S 2 1 0においては現在の昇圧電圧指令値 V 0がそのまま維持 される。 .
ステップ S 2 0 3、 S 2 0 5、 S 2 0 7， S 2 0 9 , S 2 1 0のいずれかの処 理が終了するとステツ,プ S 2 1 1において制御はメインルーチンに移される。 ： 以上説明したように、 モータジェネレータ MG 2の出力軸と車輪との間に変速 機を配置し 場合には、 変速機のギヤ段によってスリップ時のインバータおよび 昇圧コンバータに対する影響が異なってくるためギヤ段に応じて昇圧コンバータ の指令値を制御することにより制御の最適化を図ることができる。
- 同様に制御モードの切替においてもギヤ段の情報を利用して設定を行'なうこと ができる。 · '
図 1 6は、 ギヤ段の情報を利用して制御モードを切替える制御についてのフ'口 一チャートである。 このフローチャートの処理は、 所定のメインルーチンから一 ' ., '定時間毎または所定の条件が成立する毎に呼び出されて実行される。
図 1 6を参照して、 まず処理が開始されるとステップ S 2 5 1においてスリッ プしたか否かの判定が行なわれる。 スリップしたと判定された場合にはステ、 ブ
5 2 5 2に処理が進み、 スリップしていないと判定された場合は、 ステップ S 2
6 0に処理が進む。
： ステップ S 2 5 2においては、 変速機 4 0 1のギヤ段が第 1速であるか否かが 判断される。 そしてギヤ段が第 1速であると判断された場合にはステップ S 2 5 3に処理が進み、 第 1速でないと判断された場合にはステップ S 2 5 4に処理が 進む。
• ステップ S 2 5 3においては、 制御装置 3 0で実行されるインバータ 1 4 Aの 制御モードが応答性の良い正弦波 PWMモードに設定される。
一方、 ステップ S 2 5 4においては変速機 4 0 1のギヤ段が 2速であるか否か が判断される。 ギヤ段が 2速であると判断された場合には処理はステップ S 2 5 ■ 5に進み、 ギヤ段が 2速でないと判断された場合には処理はステップ S 2 5 6に 進む。 ''
ステップ S 2 5 5においては、 インバータ 1 4 A.の制御モードは、 前回このフ ローチャートのルーチンで決定された制御モードがそのまま保持される。
一方、 ステップ S 2 5 6に処理力進んだ場合にはさらに変速機 4 0 1のギヤ段 . が 3速であるか否かが判断される。 ギヤ段が 3速であると判断された場合にはス テツプ S 2 5 7に処理が進み、 ギヤ段が 3速でないと判断された場合にはステツ プ S 2 5 8に処理が進む。 ' .
ステップ S 2 5 7におい ほ、 インバータ 1 4 Aの制御モードは、 前回このフ - ローチャートのルーチンで決定された制御モードがそのまま保持さ る。
一方、 ステップ S 2 5 8'に処理が進んだ場合にはさらに変速機 4 0 1のギヤ段 が 4速であるか否かが判断される。 ギヤ段が 4速であった場合にはステップ S.2 ' 5 9に処理が進み、 ギヤ段が 4速でなかった場合にはステップ S 2 6 0'に処理が 進む。 ' ' '
ステップ S 2 5 9においては、 インバータ 1 4 Aの制御モードは、 前回このフ ローチャートのルーチンで決定された制御モードがそのまま保持される。
一方、 ステップ S 2 1 0においても、 インバータ 1 4 Aの制御モードは、 前回 このフローチャートのルーチンで決定された制御モードがそのまま保持される。 ステップ S 2 5 3， S 2 5 5 , S 2 5 7 , S 2 5 9， S 2 6 0のいずれかの処 理が終了するとステップ S 2 1 1において制御はメインルーチンに移される。
なお、 たとえば、 ステップ S 2 5 5，' S 2 5 7 , S 2 5 9 , の処理を、 正弦波 PWM制御モードの次に応答性の良い過変調 PWM制御モードに設定しても良レ、。 図 1 7は、 実施の形 2における制御が実行された一例を示した動作波形図で める。
図 1 7を参照して、 横軸に時刻が示され、 モータ回転数 Nm、 制御モード、 ト ルク指令 T Rおよび昇圧コンバータ 1 2の目標電圧指令 VH 0が示される。 時刻 t 1までは通常の走行をしており、 たとえば障害物に乗り上げることによ つて時亥 [I t l〜t 2において車輪の空転が発生しスリップ状態と る。 このとき '電流増加などによりスリップ判 フラグ Fがオフ状態からオン状態となる。 これ に応じて制御モードが時刻 't 1において正弦波 PWM制御モードから過変調. PW M制御モードに切替り、 さらに時刻 t 2においては過変調 PWM制御モードから . 矩形制御モードに切替る。
図 1 ·8は、 制御モードの切替りについて説明するための図である。
たとえばスリップした場合の変速機のギヤ段がローギヤである場合にはスリツ ' プしたときは初期トルクが大きいために回転数の変化幅が大きい。 つま 高い回 転まで回転数が上昇する。 したがって、 図 1 8においてトルク Τはほぼ等しいま ま回転数 Νが増加し、：制御モードは点 Ρ 1における正弦波 PWM制御モードから · 点 Ρ 2における過変調 PWM制御モードとなりさらに点 Ρ 3においては矩形制御 - ' モードに遷輕する。
' このスリップした直後日 刻 t 2〜 t 3の間で、 車輪がグリップ状態に遷移し時 亥【j t 3〜 t 4の間ではモータ回転数 Nmが低下する。 このようにスリップした直' 後制御モードが矩形制御である場合には、 急激なダリップが発生した場'合に制御 では応答できず制御破綻を起こす可能性がある。
； これを防ぐためには、 スリップ判定となったときにギヤ ¾が影響の大きいロー ギヤであった場合には制御性のよい正弦波 PWM制御モードへ予め移行させてし ■ まえばよい。
'図 1 9は、 グリップ発生後の制御モードの切替についてさらに説明するための 図である。
図 1 7、'図 1 9を参照して、 時刻 t 3 ~ t 4においては、 制御モードが矩形制 裨モードから過変調 PWM制御モード 経て正弦波 PWM制御モードに切替えら れている。
図 1 9では、 点 P 3から点 P 4を経て点 P 5·で制御モードが正弦波 P WMモー ドに切替えられている。 このとき図 1 9に示した回転数とトルクのマップ上の領 域によってはトルクが大きく絞られてときには図 1 9に示すように 0トルクとな る場合があるがこれは許容することとする。： ここでトルクを絞ることにより、 モ ータジェネレータ MG 2の消費電力が急 に減少するため、 モータジェネレータ MG 1で発電した発電量が過多とな て図 2のコンデンサ C 2の電圧が上昇する 恐れがある。
これに対しては、 スリップ判定となったときに変速機のギヤ段がローギヤであ ： る場合には予め昇圧電圧目標値を下げることによって対応する。 また図 1 5に示 すように、 ギヤ段の切替えが複数段ある場合には、 この段数に応じて昇圧電圧指 令値を低下させる量を複数段階に変更してもよい。
このように実施の形態 2においては、 変速機によってギヤ段の切替えを行なう 車両においてギヤ段によってグリップ時のエネルギ変動幅が異なるため、 ギヤ段 に応じた制御モードおよび目標電圧を設定することで目標電圧の変化幅を最小に しつつ、 インバータ過電圧を防止することができる。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない - と考えられるべきである。 本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲に
'よって示され、 請求の範 Hと均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれ ることが意図される。 · .

Claims

請求の範囲
1 . 車輪を駆動する少なくとも' 1つのモータと、 前記モータ'を駆動するインバ
'ータと、 前記ィンバータに直流電源電流を供給する昇圧コンバータとを備える車 両の制御装置であって、 '
前記ィンバータに対して矩形波制御と非矩形波制御とを切替えて行なう制御部 を備え、
前記制御部は、 車輪のスリップを検出して前記矩形波制御から前記非矩形波制 御に制御を切替える緊急切替条件を判定基準の一つとして有し、 前記矩形波制御 . 実行中に前記緊急切替条件が成立した場合に前記昇圧コンバータに対して前記ィ ンバータの過電圧を防止するための処理を指示する、 車両の制御装置。
2 . 前記制御部は； 前記昇圧コンバータに対して昇圧の目標電圧を指示し、 前 記インバー の過電圧を防止するための処理として、 前記目標電圧を下げる、 請 求の範囲第 1項に記載の車両の制御装置。
3 . 俞記非矩形波制御は、'過変調 PWM制御または正弦波 PWM制御である、 請求の範囲第 1項に記載の車両の制御装置。
4. 前記制御部は、 前記インバータから前記モータに流れる電流に応じて前記 ,緊急切替条件の成立を判定する、 請求の範囲第 1項に記載の車両の制御装置。 ■
5 . 前記制御部は、 前記インバ一タから前記モータに供給される q軸電流が所 定のしきい値を超えた場合に前記緊急切替条件が成立したと判定する、 請求の範 囲第4項に記載の車両の制御装置。
6 . 前記 q軸電流の前記所定のしきい値は、 前記インバータから前記モータに ' 供給される I軸電流に対応して予め定められる、 請求の範囲第 5項に記載の車両 制御装置。
-
7 . 前記車両は、
前記モータの駆動力を変速して車軸に伝える多段変速機をさらに備え、.
• 前記制御部は、 前記緊急切替条件成立時に前記多段変速機の変速段に応じて前 記昇圧コンバータに対して指示を変更する、 請求の範囲第 1項に記載の車両の制 御装置。
8 . 車輪を駆動する少なくとも 1つのモータと、
前記モ一タを駆動するインバータと、
前記ィンパータに直流電源電流を供給する昇圧コンバータと、
• 前記ィンバータに対して矩形波制御と非矩形波制御とを切替えて行なう制御部 5 を備え、 '
前記制御部は、 車輪のスリップを検出して前記矩形波制御から前記非矩形波制 御に制御を切替える緊急切替条件を判定基準の一つとして有し、 前記矩形波制御 実行中に前記緊急切替条件が成立した場合に前記昇圧コンバータに対して前記ィ ンバータの過電圧を防止するための処理を指示する、 車両。 .
10 9 . 前記制御部は、.前記昇圧コンバータに対して昇 の目標電圧を指示し、 前 記インバータの過電圧を防止するための処理として、 前記目標電圧を下げる、 請 求の範囲第 8項に記載の車両。
1 0 . 前記非矩形波制御は、 過変調 P WM制御または正弦波 P WM制御である、 請求の範囲第 8項に記載の車両。
■15 1 1 . '前記制御部は、 前記インバータから前記モータに流れる電流に応じて前 記緊急切替条#の成立を判定する、 請求の範囲第 8項に記載の車両。
1 2 . 前記制御部は、 前記インバータから前記モータに供給される q軸電流が 所定のしきい値を超えた場合に前記緊急切替条件が成立したと判定する、 請求の 範囲第 1 1項に記載の ΐ両。 '
20 1 3 . 前記 q軸電流の前記所定のしきい値は、 前己インバータから前記モータ に供給される I軸電流に対応して め定められる、 請求の範囲第 1 2項に記載の 車両
1 4. 前記モータの駆動力を変速して車軸に伝える多段変速機をさらに備え、
- 前記制御部は、 前記緊急切替条件成立時に前記多段変速機の変速段に応じて前 25 記昇圧コンバータに対して指示を変更する、 請求の範囲第 8項に記載の車両。
1 5 . 車輸を駆動する少なくとも 1つのモータと、 前記モータを駆動するイン バータと、 前記ィンバータに直流電源電流を供給する昇圧コンバータとを含む車 両の制御方法であって、
前記ィンバータに対して矩形波制御が行なわれているか否かを判断するステツ プと、
前記 形波制御実行中に、 車輪のスリップを検出して前記矩形波制御から前記 非矩形波制御に制御を切替える緊急切替条件が成立した場合に前記昇圧コンパ一 'タに対して前記ィンバータの過電圧を防止するための処理を指示するステップと を備える、 車両の制御方 。
1 6 . 前記車両は、
前記モータの駆動力を変速して車軸に伝える多段変速機をさらに含み、 . 前記制御方法は、 前記緊急切替条件成立時に前記多^変速機の変速段に応じて 前記昇圧コンバータに対して指示を変更するステップをさらに備える、 請求の範 囲第 1 5'項に記載の車両の制御方法。
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