WO2013014768A1 - ハイブリッド車両の制御システム - Google Patents

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power
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智子 島名
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トヨタ自動車株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a control system for a hybrid vehicle that drives with at least one of an engine and a second motor generator as a drive source.
  • the hybrid vehicle includes a motor generator having functions as a motor and a generator.
  • a motor generator having functions as a motor and a generator.
  • two converters that perform voltage conversion of any voltage of a plurality of batteries and supply them to an inverter, a capacitor connected to the two converters, and two inverters connected in parallel to the capacitor
  • a power supply device for a vehicle including motor generators MG1 and MG2 connected to two inverters, respectively.
  • Patent Document 2 discloses a hybrid vehicle control device that stops power supply to a motor generator when an inverter that supplies power to a motor generator and a prediction of a vehicle collision are detected. And a control means for controlling the IGBT of the inverter so that the electric charge remaining in the high-voltage capacitor and the low-voltage capacitor is discharged by each phase coil of the motor generator. At this time, the discharge is controlled so that the vector of the discharge current is directed in a direction parallel to the d-axis, and the switching is controlled so that no torque is generated on the q-axis.
  • Patent Document 3 in an electric vehicle, at the time of a vehicle collision, the two switching elements of the converter are both turned on to discharge the charge of the smoothing capacitor, and not at the time of the vehicle collision and the inverter fails. When it is not time, it is described that the inverter is controlled so that the d-axis current flows through the motor.
  • An object of the present invention is to discharge electric charge stored in a capacitor in a short time in a collision in a hybrid vehicle control system.
  • a control system for a hybrid vehicle includes an engine, a first motor generator driven by electric power of a secondary battery, a first motor generator that generates electric power by being driven by the engine, and a secondary battery A second motor generator driven by electric power, wherein the second motor generator generates electric power by the force applied from the wheel side during braking, and converts the DC power of the secondary battery into AC power and supplies it to the first motor generator A first power converter for driving the first motor generator, a second power converter for driving the second motor generator by converting the DC power of the secondary battery into AC power and supplying the second motor generator to the second motor generator A capacitor connected between the secondary battery and the first power converter and the second power converter, the first power converter and the second And a control unit for controlling the force conversion unit, wherein the control unit is configured to drive at least one of the engine and the second motor generator as a drive source.
  • the control unit When the collision signal of the vehicle is detected, the control unit The electric power conversion unit corresponding to one of the first motor generator and the second motor generator performs the three-phase simultaneous ON switching, and the electric power conversion unit corresponding to the other motor generator stores the electric charge stored in the capacitor. Is a hybrid vehicle control system that controls each power converter so that the other motor generator is discharged.
  • “3-phase simultaneous ON” means, for example, that all the switching elements on the lower side, that is, the negative side of the plural-phase arms constituting the corresponding power converter are turned on simultaneously, and the upper side of the plural-phase arms, that is, the positive side. Are simultaneously turned off (the same applies to the entire specification and claims).
  • a first braking force detector for detecting a braking force that can be generated by the first motor generator and a first braking force that can be generated by the second motor generator are detected.
  • a braking force detection unit, and the control unit is a power corresponding to a motor generator having a small braking force that can be generated, out of the first motor generator and the second motor generator when a vehicle collision signal is detected.
  • the converter performs switching of three-phase simultaneous ON, and the power converter corresponding to the motor generator having a large braking force that can be generated is discharged by the motor generator having a large braking force that can generate the charge stored in the capacitor.
  • each power converter is controlled.
  • a first rotation speed detection unit that detects the rotation speed of the first motor generator
  • a second rotation speed detection unit that detects the rotation speed of the second motor generator
  • the control unit switches the power conversion unit corresponding to the motor generator having a high rotation speed among the first motor generator and the second motor generator to be simultaneously switched on for three phases.
  • the power conversion unit corresponding to the motor generator having a low rotation speed controls each power conversion unit so that the electric charge stored in the capacitor is discharged by the motor generator having a low rotation speed.
  • a first counter electromotive voltage detection unit that detects a counter electromotive voltage of the first motor generator and a second counter electromotive voltage that detects the counter electromotive voltage of the second motor generator.
  • a voltage detection unit and when the collision signal of the vehicle is detected, the control unit includes three power conversion units corresponding to a motor generator having a high back electromotive voltage among the first motor generator and the second motor generator. Controls each power converter so that the power converter corresponding to the motor generator with a low back electromotive voltage discharges the electric charge stored in the capacitor by the motor generator with a low back electromotive voltage while performing phase-on switching simultaneously. To do.
  • the power conversion unit corresponding to the other motor generator includes: The electric charge stored in the capacitor can be discharged by the other motor generator, and the electric charge stored in the capacitor can be discharged in a short time at the time of collision.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of an example hybrid vehicle according to an embodiment of the present invention. It is a circuit diagram which shows the power conversion control system which comprises the vehicle of FIG. It is a flowchart which shows the inverter control method at the time of the collision of an example of embodiment of this invention.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a temporal change after setting the d-axis current in the inverter control method illustrated in FIG. 3. It is a flowchart which shows the inverter control method at the time of the collision of the 1st example of another example of embodiment of this invention. It is a flowchart which shows the inverter control method at the time of the collision of the 2nd example of another example of embodiment of this invention.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of an example hybrid vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a circuit diagram showing a power conversion control system constituting the vehicle of FIG.
  • the hybrid vehicle control system is mounted on the hybrid vehicle and used to control the inverter.
  • the hybrid vehicle 10 includes a control system 12, an engine 13, a power split mechanism 14, and wheels 18 connected to the drive shaft 16.
  • the control system 12 is driven by the engine 13 and is mainly used as a generator, a first motor generator (MG1) 22, a second motor generator (MG2) 24 mainly used as a running motor, and a control unit. 28.
  • MG1 first motor generator
  • MG2 second motor generator
  • FIG. 1 shows a case where the hybrid vehicle 10 is an FF vehicle that is a front wheel drive vehicle with a front engine.
  • the hybrid vehicle may be an FR vehicle that is a rear wheel drive vehicle with a front engine, a 4WD vehicle that is a four wheel drive vehicle, or the like.
  • the power split mechanism 14 can split the power from the engine 13 into a path to the drive shaft 16 and a path to the first motor generator 22.
  • the power split mechanism 14 is constituted by, for example, a planetary gear mechanism.
  • the rotating shaft of the first motor generator 22 is hollow, and the sun gear of the planetary gear mechanism is connected to the end of the rotating shaft.
  • the carrier connected to the planetary gear of the planetary gear mechanism is connected to the drive shaft of the engine 13 inserted through the inside of the rotation shaft of the first motor generator 22.
  • the output shaft 30 is connected to the ring gear of the planetary gear mechanism, and the rotation shaft of the second motor generator 24 is connected to the output shaft 30 directly or via a speed reducer such as another planetary gear mechanism (not shown).
  • the output shaft 30 is connected to the drive shaft 16 connected to the wheel 18 via the speed reducer 32.
  • the power split mechanism 14 can also be connected to the drive shaft of the engine 13 via a damper (not shown).
  • the first motor generator 22 is a three-phase AC motor and can also be used as a starting motor for the engine 13. However, when the first motor generator 22 is used as a generator driven by the engine 13, the engine 13, at least a part of the torque transmitted through the carrier of the planetary gear mechanism is transmitted to the rotation shaft of the first motor generator 22 through the sun gear.
  • the second motor generator 24 is a three-phase AC motor for generating the driving force of the vehicle, and can also be used as a generator, that is, for power regeneration that generates electric power by the force applied from the wheel 18 side during braking.
  • the rotation of the engine 13 is taken out to the output shaft 30 side and the first motor generator 22 side through the power split mechanism 14.
  • the electric power generated by driving the first motor generator 22 is charged in a battery 34 that is a secondary battery.
  • the configuration of the hybrid vehicle 10 is not limited to such a configuration.
  • the hybrid vehicle 10 is driven by the electric power of the engine, the secondary battery, and generates electric power by being driven by the engine, and the secondary battery. If it has a configuration of a hybrid vehicle that is driven by the electric power of, and has a second motor generator that generates electric power by the force applied from the wheel side during braking, and has at least one of the engine and the second motor generator as a drive source, Various configurations can be employed.
  • the hybrid vehicle 10 is configured as an FR vehicle, the rotation of the output shaft 30 is transmitted to the rear wheels via the propeller shaft and the differential gear, thereby driving the rear wheels.
  • the control system 12 includes the motor generators 22 and 24 and the control unit 28, a first inverter 36 for driving the first motor generator 22, and a motor for driving the second motor generator 24.
  • An operation amount of an acceleration instruction unit such as an accelerator pedal, that is, a second braking force sensor 44 that detects a braking force that can be generated by a certain first braking force sensor 42 and the second motor generator 24, and an acceleration instruction amount.
  • An accelerator operation amount sensor (not shown) for detecting the accelerator operation amount
  • a vehicle speed sensor (not shown) for detecting the vehicle speed
  • G sensor 46 is an acceleration sensor for detecting a deceleration containing ( Figure 1) and.
  • Each inverter 36 and 38 corresponds to a “power converter”.
  • the DC / DC converter 40 is provided between the battery 34 and the first inverter 36 and the second inverter 38.
  • the DC / DC converter 40 has two switching elements such as IGBTs and transistors connected in series, two diodes connected in antiparallel to each switching element, and one end connected between each switching element. And the other end of the reactor is connected to the positive side of the battery 34 via a first system main relay (SMR) 48.
  • SMR system main relay
  • the DC / DC converter 40 can boost the DC voltage supplied from the battery 34 and supply it to the first inverter 36 and the second inverter 38.
  • the DC / DC converter 40 has a function of stepping down a DC voltage supplied from one or both of the two inverters 36 and 38 and supplying DC power to the battery 34, that is, charging the battery 34.
  • a second system main relay (SMR) 50 is provided between the negative electrode side of the DC / DC converter 40 and the negative electrode side of the battery 34.
  • the DC / DC converter 40 is controlled by the control unit 28.
  • the battery 34 is a secondary battery such as a nickel metal hydride battery or a lithium ion battery.
  • Each system main relay 48, 50 is controlled to be turned on or off by the control unit 28. That is, when a start switch (not shown) is turned on by the user, the control unit 28 is activated, the control unit 28 turns on the system main relays 48 and 50, and the DC voltage of the battery 34 is changed to the first inverter 36 and the second voltage. It is supplied to the input side terminal of the inverter 38. When the start switch is turned off, the system main relays 48 and 50 are turned off, and the connection between the battery 34 and the first inverter 36 and the second inverter 38 is cut off.
  • the inverters 36 and 38 include U, V, and W phase three-phase arms Au, Av, and Aw.
  • Each arm Au, Av, Aw includes two switching elements S1, S2 such as IGBTs and transistors connected in series, and the midpoint of each arm Au, Av, Aw is the corresponding motor generator 22 (or 24) are respectively connected to one end of a three-phase stator coil (not shown).
  • the two inverters 36 and 38 are connected to the battery 34 in parallel. In each motor generator 22, 24, the other ends of the three-phase stator coils are connected to each other at a neutral point (not shown).
  • a diode is connected in antiparallel to each switching element S1, S2.
  • a first capacitor C1 that is a low-voltage capacitor is connected between the DC / DC converter 40 on the battery 34 side of the DC / DC converter 40 and the system main relays 48 and 50.
  • a second capacitor C2 that is a high-voltage capacitor is connected between the DC / DC converter 40 and each of the inverters 36 and 38. That is, the second capacitor C2 is connected between the battery 34 and each of the inverters 36 and 38.
  • the inverters 36 and 38 are controlled to switch the switching elements S1 and S2 when a control signal corresponding to the torque command value is input from the control unit 28.
  • switching on / off is controlled by the control unit 28 based on a signal corresponding to the torque command value input from the control unit 28, and DC power input from the battery 34 side is changed to AC power.
  • the first motor generator 22 is driven by converting and supplying it to the first motor generator 22.
  • the first inverter 36 converts the AC voltage obtained by the power generation into a DC voltage by the first inverter 36, and then converts the AC voltage.
  • a DC voltage is supplied to the DC / DC converter 40.
  • the DC / DC converter 40 steps down the supplied DC voltage and then supplies it to the battery 34 to charge the battery 34.
  • the second inverter 38 on / off of switching is controlled by the control unit 28 based on a signal corresponding to the torque command value input from the control unit 28, and the DC power input from the battery 34 side is supplied.
  • the second motor generator 24 is driven by converting it into AC power and supplying it to the second motor generator 24.
  • the second inverter 38 converts the AC voltage generated by the second motor generator 24 into a DC voltage during regenerative braking of the hybrid vehicle 10, and supplies the converted DC voltage to the DC / DC converter 40.
  • the DC / DC converter 40 steps down the supplied DC voltage and then supplies it to the battery 34 to charge the battery 34.
  • the regenerative braking is executed when the accelerator pedal of the vehicle is not depressed and the charge amount of the battery 34 is small, and the second motor generator 24 is set in the regenerative braking state.
  • the control unit 28 includes a microcomputer having a CPU, a memory, and the like provided on the control board, and may include, for example, a motor controller called a motor ECU and an engine controller called an engine ECU. In the illustrated example, only one control unit 28 is illustrated as the control unit 28, but the control unit 28 may be appropriately divided into a plurality of components and electrically connected to each other. .
  • the control unit 28 is divided into a part having a function of a motor controller, a part having a function of an engine controller, and an overall control part that integrally controls the whole called a hybrid ECU, and is configured to be electrically connected to each other. You can also
  • control unit 28 receives detection signals for calculating the torque command values of the motor generators 22 and 24 such as detection signals of the accelerator operation amount sensor and the vehicle speed sensor and the power generation amount.
  • the control unit 28 outputs a control signal to the corresponding inverter 36 (or 38) according to the calculated motor torque command value, and the switching element S1 configuring the corresponding inverter 36 (or 38) according to the control signal. (Or S2) is turned on / off, that is, switched, and the corresponding motor generator 22 (or 24) is driven so that torque according to the torque command value is output.
  • Such a hybrid vehicle 10 is driven using at least one of the engine 13 and the second motor generator 24 as a drive source.
  • the controller 28 includes first and second braking force sensors 42 and 44 (FIG. 1) provided corresponding to the first and second motor generators 22 and 24, and a G sensor 46 (FIG. 1). ) Is also input.
  • Each braking force sensor 42, 44 detects a braking force that can be generated by the corresponding motor generator 22 (or 24).
  • “Generable braking force” means a braking force obtained when the motor generator 22 (or 24) is used as a brake. The higher the rotational speed deceleration, the greater the possible braking force. That is, “highly generated braking force” can be replaced with “high rotation resistance (friction)” and “low generateable braking force” can be replaced with “low rotation resistance”.
  • a rotation deceleration sensor that detects the deceleration of the wheel 18 (FIG. 1), and the possibility of generation of the second motor generator 24 from the detected value of the rotation deceleration sensor. It can comprise by the calculating part which calculates
  • the second motor generator 24 The braking force can be detected.
  • the braking force that can be generated by the first motor generator 22 can be detected by a rotation deceleration sensor provided at the periphery of the rotation shaft of the first motor generator 22.
  • the control unit 28 generates a signal indicating that the vehicle has collided from the detection signal of the G sensor 46, that is, a G sensor signal, and when the signal is input, the first and second motor generators 22 and 24 are provided.
  • the inverter 36 (or 38) corresponding to one of the motor generators 22 (or 24) is controlled to perform “three-phase simultaneous ON” switching. “3-phase simultaneous ON” switching is performed in the corresponding inverter 36 (or 38) by switching element S1 (or S2) on the negative electrode side (lower side in FIG. 2) below the three-phase arms Au, Av, Aw. Are simultaneously turned on, and all the switching elements S1 (or S2) on the positive electrode side (upper side in FIG.
  • the inverter 36 (or 38) corresponding to one motor generator 22 (or 24) acts as a so-called short-circuit brake, and one motor generator 22 (or 24) is rotationally braked.
  • the control unit 28 causes the inverter 38 (or 36) corresponding to the other motor generator 24 (or 22) of the first and second motor generators 22 and 24 to Control is performed so that the remaining electric charge stored in the two capacitors C2 is discharged by the other motor generator 24 (or 22).
  • the d-axis current discharge control is performed in which the q-axis current flowing through the stator coil of the other motor generator 24 (or 22) is set to 0 and the d-axis current is set to a non-zero value, and the other motor generator 24 (or 22). ) Is used as a discharge resistor to discharge the residual charge of the second capacitor C2.
  • one motor generator 22 (or 24) of the two motor generators 22 and 24 is rotationally braked, and at the same time, the stator coil of the other motor generator 24 (or 22). Since the residual charge of the second capacitor C2 is discharged, the residual charge of the second capacitor C2 can be discharged in a short time at the time of collision.
  • FIG. 3 is a flowchart showing an inverter control method at the time of a collision according to an example of the embodiment of the present invention.
  • This flowchart is executed by a program stored in a storage unit such as a memory included in the control unit 28 described above.
  • the motor generators 22 and 24 generate which one of the two motor generators 22 and 24 is rotationally braked and which is used for discharging the residual charge of the second capacitor C2. The determination is made according to the comparison of the magnitude of the possible braking force.
  • step S10 the detection signal of the G sensor 46 and the detection signals of the braking force sensors 42 and 44 corresponding to the motor generators 22 and 24, respectively. Is received by the control unit 28.
  • step S10 when the G sensor signal is not generated, that is, when the collision of the vehicle is not detected, normal control performed during normal traveling is executed in S12.
  • a G sensor signal is generated in S10, that is, when a vehicle collision is detected, the brake force F1 that can be generated by the first motor generator 22 is changed to the brake force F2 that can be generated by the second motor generator 24 in S14. Or less (F1 ⁇ F2).
  • the process proceeds to S16 to S22.
  • the above three-phase simultaneous ON switching control is performed in S16.
  • the first motor generator 22 is turned on by simultaneously turning on the lower switching elements S1 of all the three-phase arms Au, Av, Aw and turning off all of the upper switching elements S1. A drag torque is generated at, and the rotation is stopped.
  • the rotational speed n1 of the first motor generator 22 is less than the value obtained by dividing the preset K (for example, 60) V by the counter-electromotive constant E1 of the first motor generator 22 (n1 ⁇ Repeat until K / E1).
  • the second inverter 38 corresponding to the second motor generator 24 performs discharge control for controlling the second motor generator 24 to discharge the residual charge stored in the second capacitor C2 in S20.
  • this discharge control is performed until the voltage VH across the second capacitor C2, which is the input voltage of the second inverter 38, falls below a preset K (for example, 60) V (VH ⁇ K).
  • K for example, 60
  • the d-axis current id is set to P, which is a constant value for a predetermined period of time, and then gradually decreased, or, as shown in S22 of FIG. 3, the second capacitor
  • the voltage VH between both ends of C2 can also be gradually decreased from the time when it falls below a preset KV.
  • the first inverter 36 corresponding to the first motor generator 22 performs discharge control for controlling the first motor generator 22 to discharge the residual charge stored in the second capacitor C2 in S28.
  • this discharge control is performed by the second capacitor which is the input voltage of the first inverter 36. This is performed until the voltage VH across C2 falls below a preset K (for example, 60) V (VH ⁇ K).
  • the control unit 28 when the collision signal of the vehicle is detected, out of the first motor generator 22 and the second motor generator 24, the motor generator 22 (or 24) having a small brake force that can be generated.
  • the inverter 36 (or 36) corresponding to the motor generator 24 (or 22) corresponding to the motor generator 24 (or 22) having a large generated braking force is connected to the second capacitor C2.
  • the inverters 36 and 38 are controlled so that the stored residual charge is discharged by the motor generator 24 (or 22) having a high possibility of generating power.
  • the one motor generator 22 (or 24) shifts to the rotation stop and the other motor generator 24 (or 22).
  • the inverter 38 (or 36) corresponding to) can discharge the residual charge of the second capacitor C2, and can discharge the residual charge of the second capacitor C2 in a short time at the time of collision. That is, when both of the two motor generators 22 and 24 are rotating, counter electromotive force is generated in both of them, so that the time until the motor generators 22 and 24 discharge the residual charge of the second capacitor C2 becomes longer. .
  • one motor generator 22 (or 24) is stopped from rotating, so that the generation of counter electromotive force is suppressed and at the same time the other motor generator 24 (or 22). ), The residual charge of the second capacitor C2 is discharged, so that the residual charge can be discharged quickly.
  • the motor generator on the side that performs the three-phase simultaneous ON switching and the motor generator on the side that discharges the residual charge of the second capacitor C2 are determined according to the comparison of the level of the braking force that can be generated. Therefore, at the time of a vehicle collision, the motor generator 22 (or 24) generating a low rate of back electromotive force is discharged, and the motor generator 24 (or 22) generating a high back electromotive force is back electromotive. The rotation can be stopped quickly so as to suppress the electric power, and the residual charge of the second capacitor C2 can be discharged more quickly.
  • the discharge control is not limited to such control.
  • the control unit 28 controls the three-phase arms Au, Av, and the corresponding inverter 36 (or 38).
  • All the lower switching elements S1 (or S2) of Aw are turned on, and the inverter 36 (or 38) is turned on so that one phase or three phases of the upper switching element S1 (or S2) are switched on and off, so-called half-on. Can also be controlled.
  • the residual charge of the second capacitor C2 can be discharged using the switching element S1 (or S2) of the inverter 36 (or 38) as a discharge resistor.
  • FIG. 5 is a flowchart showing an inverter control method at the time of a collision in a first example of another example of the embodiment of the present invention.
  • the determination process of S14 is different from the determination process of S14 of FIG. 3 described above, and other processes are the same as those of FIG.
  • the basic configuration of the hybrid vehicle control system is the same as that shown in FIGS. Therefore, in the following description, the same elements as those shown in FIGS.
  • which of the two motor generators 22, 24 is rotationally braked and which is used for discharging the residual charge of the second capacitor C 2 is controlled by the motor generators 22, 24.
  • the rotation speed is determined according to the comparison of the number of rotations per unit time (hereinafter simply referred to as “the number of rotations”). That is, in the control system that performs the control method of FIG. 5, the first rotational speed sensor 52 (FIG. 1) that detects the rotational speed that is the rotational speed of the first motor generator 22 and the rotational speed of the second motor generator 24. And a second rotational speed sensor 54 (FIG. 1) for detecting the rotational speed.
  • FIG. 1 shows that rotational speed sensors 52 and 54 may be used instead of the braking force sensors denoted by reference numerals 42 and 44.
  • the input of the detection signal of the G sensor 46 and the detection signals of the rotational speed sensors 52 and 54 of the motor generators 22 and 24 is received by the control unit 28 in S10.
  • a G sensor signal is generated in S10, that is, when a vehicle collision is detected
  • the rotational speed n1 of the first motor generator 22 exceeds the rotational speed n2 of the second motor generator 24 (n1> n2) in S14. It is determined whether or not. If it is determined in S14 that the rotation speed n1 of the first motor generator 22 exceeds the rotation speed n2 of the second motor generator 24, as shown in S16 to S22 of FIG.
  • the first inverter 36 that performs the three-phase simultaneous ON control controls the inverters 36 and 38 so that the second motor generator 24 discharges the residual charge of the second capacitor C2.
  • the second inverter 38 is controlled to perform the three-phase simultaneous on control, and the first motor generator 22 controls the inverters 36 and 38 so as to discharge the residual charge of the second capacitor C2.
  • the control unit 28 selects the inverter 36 (or 24) corresponding to the motor generator 22 (or 24) whose rotation speed is high among the first motor generator 22 and the second motor generator 24. 38) performs three-phase simultaneous ON switching, and the inverter 38 (or 36) corresponding to the motor generator 24 (or 22) having a low rotational speed causes the residual charge of the second capacitor C2 to be transferred to the motor generator having a low rotational speed.
  • the inverters 36 and 38 are controlled so as to be discharged by 24 (or 22).
  • the motor generator 24 (or 22) that generates a low back electromotive force at the time of vehicle collision is discharged by the back electromotive force.
  • the motor generator 22 (or 24) having a high power generation ratio can be stopped quickly so as to suppress the counter electromotive force, and the residual charge of the second capacitor C2 can be discharged more quickly.
  • Other configurations and operations are the same as those of the embodiment shown in FIGS.
  • FIG. 6 is a flowchart showing an inverter control method at the time of collision in a second example of another example of the embodiment of the present invention.
  • the determination process of S14 is different from the determination process of S14 of FIG. 3 described above, and the other processes are the same as those of FIG.
  • the basic configuration of the hybrid vehicle control system is the same as that shown in FIGS. Therefore, in the following description, the same elements as those shown in FIGS.
  • the control method of another example of FIG. 6 which of the two motor generators 22, 24 is rotationally braked and which is used for discharging the residual charge of the second capacitor C 2 is determined by the motor generators 22, 24. It is determined according to the comparison of the back electromotive force level.
  • FIG. 1 shows that back electromotive force sensors 56 and 58 may be used instead of the braking force sensors denoted by reference numerals 42 and 44.
  • the control unit 28 receives the input of the detection signal of the G sensor 46 and the detection signals of the back electromotive force sensors 56 and 58 of the motor generators 22 and 24.
  • a G sensor signal is generated in S10, that is, when a vehicle collision is detected
  • the back electromotive voltage Vr1 of the first motor generator 22 exceeds the back electromotive voltage Vr2 of the second motor generator 24 (Vr1>) in S14.
  • Vr2 If it is determined in S14 that the counter electromotive voltage Vr1 of the first motor generator 22 exceeds the counter electromotive voltage Vr2 of the second motor generator 24, as shown in S16 to S22 of FIG.
  • the first inverter 36 corresponding to is controlled to perform three-phase simultaneous ON control, and the second motor generator 24 controls the inverters 36 and 38 so as to discharge the residual charge of the second capacitor C2.
  • the second motor generator 24 receives the second motor generator 24 as shown in S24 to S30 of FIG.
  • the corresponding second inverter 38 is controlled to perform the three-phase simultaneous on control, and the first motor generator 22 controls the inverters 36 and 38 so that the residual charge of the second capacitor C2 is discharged.
  • the control unit 28 selects the inverter 36 (or 24) corresponding to the motor generator 22 (or 24) having a high back electromotive voltage among the first motor generator 22 and the second motor generator 24. Or 38) performs three-phase simultaneous ON switching, and the inverter 38 (or 36) corresponding to the motor generator 24 (or 22) having a low counter electromotive voltage counteracts the residual charge stored in the second capacitor C2.
  • the inverters 36 and 38 are controlled so as to be discharged by the motor generator 24 (or 22) having a low voltage.
  • the motor generator 24 (or 22) that generates a low back electromotive force at the time of vehicle collision is discharged by the back electromotive force.
  • the motor generator 22 (or 24) having a high power generation ratio can be stopped quickly so as to suppress the counter electromotive force, and the residual charge of the second capacitor C2 can be discharged more quickly.
  • Other configurations and operations are the same as those of the embodiment shown in FIGS.
  • which of the two motor generators 22 and 24 is rotationally braked and which is used for discharging the residual charge of the second capacitor C2 is determined by the motor generators 22 and 24. It is determined in accordance with a comparison of the magnitude of the braking force that can be generated, the rotational speed, or the back electromotive force. However, it is also possible to determine in advance which of the two motor generators 22 and 24 is to be rotationally braked and which is to be used for discharging the residual charge of the second capacitor C2. That is, the second inverter 38 (or the first inverter) corresponding to the second motor generator 24 (or the first motor generator 22) is always obtained when the vehicle collision signal is detected in S10 in the process of FIG. It is also possible to cause the first motor generator 22 (or the second motor generator 24) to perform discharge control for discharging the residual charge of the second capacitor C2 by performing 36-phase simultaneous on control in 36).
  • the control unit 28 performs control so that the upper switching element of the DC / DC converter 40 is turned off and the lower switching element of the DC / DC converter 40 is switched on and off.

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Abstract

制御システム１２は、第１モータジェネレータ２２駆動用の第１インバータ３６と、第２モータジェネレータ２４駆動用の第２インバータ３８と、各インバータ３６，３８を制御する制御部２８とを含む。制御部２８は、車両の衝突信号が検出されたときに、第１、第２モータジェネレータ２２，２４の一方のモータジェネレータ２２（または２４）に対応するインバータ３６（または３８）が３相同時オンのスイッチングを行うとともに、他方のモータジェネレータ２４（または２２）に対応するインバータ３８（または３６）が第２コンデンサＣ２に蓄電された残留電荷を他方のモータジェネレータ２４（または２２）により放電させるように、各インバータ３６，３８を制御する。

Description

ハイブリッド車両の制御システム
　本発明は、エンジン及び第２モータジェネレータの少なくとも一方を駆動源として駆動するハイブリッド車両の制御システムに関する。
　従来から、エンジン及び走行用モータを搭載し、エンジン及び走行用モータの少なくとも一方を駆動源として車輪を駆動させるハイブリッド車両が考えられ、実施されている。また、ハイブリッド車両が、モータ及び発電機としての機能を有するモータジェネレータを備えるようにすることも考えられている。例えば、特許文献１には、複数のバッテリのいずれかの電圧の電圧変換を行ってインバータに供給する２つのコンバータと、２つのコンバータに接続されたコンデンサとコンデンサに並列に接続された２つのインバータと、２つのインバータにそれぞれ接続されたモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２とを備える車両の電源装置が記載されている。この電源装置では、一部のＳＭＲが接続状態にある場合に、そのＳＭＲを切り離した後、そのＳＭＲに対応する１つのコンバータのチョッパ回路の上アームをオフ状態にし、かつ、下アームをスイッチング状態に制御して１つのバッテリとコンバータとの間に接続されたコンデンサの電荷を放電させている。
　また、特許文献２には、ハイブリッド車両の制御装置であって、モータジェネレータに電力を供給するインバータと、車両の衝突の予知が検出された場合に、モータジェネレータへの電力の供給を停止させ、高圧コンデンサ及び低圧コンデンサに残留した電荷を、モータジェネレータの各相コイルで放電させるようにインバータのＩＧＢＴを制御する制御手段とを備えることが記載されている。この際、ｄ軸と平行な方向に放電電流のベクトルが向くように放電を制御し、ｑ軸にトルクが発生しないようにスイッチングを制御するとされている。
　また、特許文献３には、電気自動車において、車両の衝突時には、コンバータの２つのスイッチング素子をともにオンとすることによって平滑コンデンサの電荷を放電させ、車両の衝突時ではなく、かつ、インバータが故障時でないときには、モータにｄ軸電流を流すようにインバータを制御することが記載されている。
特開２０１０－４６６８号公報 特開２００５－２０９５２号公報 特開２０１０－２００４５５号公報
　上記のようなハイブリッド車両では、車両の安全性向上のために、車両衝突時にコンデンサに蓄電された電荷を速やかに放電することが必要とされている。特に、米国法規であるＦＭＶＳＳ３０５に規定される基準を満たすためには、車両衝突時から５秒以内といった短時間でコンデンサの電圧を６０Ｖ以下まで低下させることが求められている。
　車両衝突時にコンデンサの電圧を低下させる方法として、モータのコイルでコンデンサに蓄電された電荷を消費させて放電することが考えられるが、モータが回転していると逆起電力が発生するため、コンデンサの電荷を短時間で放電することが難しくなる。このため、逆起電力を発生するモータに回転制動を与えて、回転を停止させ、その後、例えばモータに０でないｄ軸電流を流し、ｑ軸電流を０として、モータにトルクを発生させずにコンデンサの電荷を放電させることが考えられる。ただし、モータの回転停止の制御後に放電制御を行うため、コンデンサに蓄電された電荷の放電に要する時間が長くなる。また、モータの回転停止のための制御からコンデンサの残留電荷の放電制御への移行に要する時間が長くなる。このため、規定時間内にコンデンサを放電させることが難しくなる可能性がある。
　本発明の目的は、ハイブリッド車両の制御システムにおいて、コンデンサに蓄電された電荷を衝突時に短時間で放電させることを目的とする。
　本発明に係るハイブリッド車両の制御システムは、エンジンと、二次電池の電力により駆動される第１モータジェネレータであって、エンジンにより駆動されることにより発電する第１モータジェネレータと、二次電池の電力により駆動される第２モータジェネレータであって、制動時に車輪側から加わる力により発電する第２モータジェネレータと、二次電池の直流電力を交流電力に変換して第１モータジェネレータに供給することで第１モータジェネレータを駆動する第１電力変換部と、二次電池の直流電力を交流電力に変換して第２モータジェネレータに供給することで第２モータジェネレータを駆動する第２電力変換部と、二次電池と第１電力変換部及び第２電力変換部との間に接続されたコンデンサと、第１電力変換部及び第２電力変換部を制御する制御部とを備え、エンジン及び第２モータジェネレータの少なくとも一方を駆動源として駆動するハイブリッド車両の制御システムであって、制御部は、車両の衝突信号が検出されたときに、第１モータジェネレータ及び第２モータジェネレータの一方のモータジェネレータに対応する電力変換部が３相同時オンのスイッチングを行うとともに、他方のモータジェネレータに対応する電力変換部が、コンデンサに蓄電された電荷を他方のモータジェネレータにより放電させるように、各電力変換部を制御することを特徴とするハイブリッド車両の制御システムである。なお、「３相同時オン」とは、例えば対応する電力変換部を構成する複数相のアームの下側、すなわち負極側のスイッチング素子を全部同時にオンし、複数相のアームの上側、すなわち正極側のスイッチング素子を全部同時にオフすることをいう（本明細書全体及び特許請求の範囲で同じである。）。
　また、本発明に係るハイブリッド車両の制御システムにおいて好ましくは、第１モータジェネレータの発生可能な制動力を検出する第１制動力検出部と、第２モータジェネレータの発生可能な制動力を検出する第２制動力検出部と、を備え、制御部は、車両の衝突信号が検出されたときに、第１モータジェネレータ及び第２モータジェネレータのうち、発生可能な制動力が小さいモータジェネレータに対応する電力変換部が３相同時オンのスイッチングを行うとともに、発生可能な制動力が大きいモータジェネレータに対応する電力変換部が、コンデンサに蓄電された電荷を発生可能な制動力が大きいモータジェネレータにより放電させるように、各電力変換部を制御する。
　また、本発明に係るハイブリッド車両の制御システムにおいて好ましくは、第１モータジェネレータの回転速度を検出する第１回転速度検出部と、第２モータジェネレータの回転速度を検出する第２回転速度検出部と、を備え、制御部は、車両の衝突信号が検出されたときに、第１モータジェネレータ及び第２モータジェネレータのうち、回転速度が高いモータジェネレータに対応する電力変換部が３相同時オンのスイッチングを行うとともに、回転速度が低いモータジェネレータに対応する電力変換部が、コンデンサに蓄電された電荷を回転速度が低いモータジェネレータにより放電させるように、各電力変換部を制御する。
　また、本発明に係るハイブリッド車両の制御システムにおいて好ましくは、第１モータジェネレータの逆起電圧を検出する第１逆起電圧検出部と、第２モータジェネレータの逆起電圧を検出する第２逆起電圧検出部と、を備え、制御部は、車両の衝突信号が検出されたときに、第１モータジェネレータ及び第２モータジェネレータのうち、逆起電圧が高いモータジェネレータに対応する電力変換部が３相同時オンのスイッチングを行うとともに、逆起電圧が低いモータジェネレータに対応する電力変換部が、コンデンサに蓄電された電荷を逆起電圧が低いモータジェネレータにより放電させるように、各電力変換部を制御する。
　本発明に係るハイブリッド車両の制御システムによれば、車両の衝突信号が検出されたときに、一方のモータジェネレータが回転停止に移行するのと同時に、他方のモータジェネレータに対応する電力変換部が、コンデンサに蓄電された電荷を他方のモータジェネレータにより放電させることができ、コンデンサに蓄電された電荷を衝突時に短時間で放電させることができる。
本発明の実施形態の１例のハイブリッド車両の構成を示す略図である。 図１の車両を構成する電力変換制御システムを示す回路図である。 本発明の実施形態の１例の衝突時のインバータ制御方法を示すフローチャートである。 図３に示すインバータ制御方法において、ｄ軸電流の設定ちの時間的変化の１例を示す図である。 本発明の実施形態の別例の第１例の衝突時のインバータ制御方法を示すフローチャートである。 本発明の実施形態の別例の第２例の衝突時のインバータ制御方法を示すフローチャートである。
　以下において、図面を用いて本発明に係る実施の形態につき詳細に説明する。図１から図４は、本発明の実施の形態の１例を示している。図１は、本発明の実施形態の１例のハイブリッド車両の構成を示す略図である。図２は、図１の車両を構成する電力変換制御システムを示す回路図である。
　本実施の形態に係るハイブリッド車両の制御システムは、ハイブリッド車両に搭載し、インバータを制御するために使用する。図１に示すように、ハイブリッド車両１０は、制御システム１２と、エンジン１３と、動力分割機構１４と、駆動軸１６に連結された車輪１８とを備える。また、制御システム１２は、エンジン１３により駆動され、主として発電機として使用される第１モータジェネレータ（ＭＧ１）２２と、主として走行用モータとして使用される第２モータジェネレータ(ＭＧ２)２４と、制御部２８とを含む。
　なお、図１では、ハイブリッド車両１０が、前置エンジン付前輪駆動車であるＦＦ車である場合を示している。ただし、ハイブリッド車両は、前置エンジン付後輪駆動車であるＦＲ車や、四輪駆動車である４ＷＤ車等とすることもできる。
　動力分割機構１４は、エンジン１３からの動力を、駆動軸１６への経路と、第１モータジェネレータ２２への経路とに分割可能としている。動力分割機構１４は、例えば、遊星歯車機構により構成する。例えば、第１モータジェネレータ２２の回転軸を中空として、この回転軸の端部に遊星歯車機構のサンギヤを接続する。また、第１モータジェネレータ２２の回転軸の内側を挿通したエンジン１３の駆動軸に、遊星歯車機構のプラネタリギヤに接続したキャリアを接続する。また、遊星歯車機構のリングギヤに、出力軸３０を接続し、出力軸３０に直接または図示しない別の遊星歯車機構等の減速機を介して第２モータジェネレータ２４の回転軸を接続する。出力軸３０は、減速機３２を介して車輪１８に連結された駆動軸１６に接続する。なお、エンジン１３の駆動軸に図示しないダンパを介して動力分割機構１４を接続することもできる。
　第１モータジェネレータ２２は、３相交流モータであり、エンジン１３の始動用モータとしても使用可能であるが、第１モータジェネレータ２２をエンジン１３により駆動される発電機として使用する場合には、エンジン１３から、遊星歯車機構のキャリアを介して伝達されるトルクの少なくとも一部を、サンギヤを介して、第１モータジェネレータ２２の回転軸に伝達する。
　第２モータジェネレータ２４は、車両の駆動力を発生するための３相交流モータであり、かつ、発電機、すなわち制動時に車輪１８側から加わる力により発電する電力回生用としても使用可能である。
　エンジン１３の回転は、動力分割機構１４を介して出力軸３０側と第１モータジェネレータ２２側とに取り出す。第１モータジェネレータ２２の駆動により発生した電力は、二次電池であるバッテリ３４に充電される。なお、ハイブリッド車両１０の構成は、このような構成に限定するものではなく、エンジンと、二次電池の電力により駆動され、エンジンにより駆動されることにより発電する第１モータジェネレータと、二次電池の電力により駆動され、制動時に車輪側から加わる力により発電する第２モータジェネレータとを備え、エンジン及び第２モータジェネレータの少なくとも一方を駆動源として駆動するハイブリッド車両の構成を有するものであれば、種々の構成を採用できる。また、ハイブリッド車両１０をＦＲ車として構成する場合には、出力軸３０の回転を、プロペラシャフト及びディファレンシャルギヤを介して後輪に伝達し、後輪を駆動させる。
　また、図２に示すように、制御システム１２は、上記の各モータジェネレータ２２，２４及び制御部２８と、第１モータジェネレータ２２駆動用の第１インバータ３６と、第２モータジェネレータ２４駆動用の第２インバータ３８と、第１インバータ３６及び第２インバータ３８とバッテリ３４との間に接続されたＤＣ／ＤＣコンバータ４０と、第１モータジェネレータ２２の発生可能制動力を検出する制動力検出部である第１制動力センサ４２及び第２モータジェネレータ２４の発生可能制動力を検出する制動力検出部である第２制動力センサ４４と、アクセルペダル等の加速指示部の操作量、すなわち加速指示量であるアクセル操作量を検出する図示しないアクセル操作量センサと、車両の速度を検出する図示しない車速センサと、車両の減速度を検出する加速度センサであるＧセンサ４６（図１）とを含む。各インバータ３６，３８は、「電力変換部」に対応する。
　ＤＣ／ＤＣコンバータ４０は、バッテリ３４と第１インバータ３６及び第２インバータ３８との間に設けられている。ＤＣ／ＤＣコンバータ４０は、２個直列に接続されたＩＧＢＴ、トランジスタ等のスイッチング素子と、各スイッチング素子に逆並列に接続された２個のダイオードと、各スイッチング素子の間に一端が接続されたリアクトルとを含み、リアクトルの他端をバッテリ３４の正極側に第１システムメインリレー（ＳＭＲ）４８を介して接続している。ＤＣ／ＤＣコンバータ４０は、バッテリ３４から供給された直流電圧を昇圧して、第１インバータ３６及び第２インバータ３８に供給可能としている。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ４０は、２個のインバータ３６，３８の一方または両方から供給された直流電圧を降圧して、バッテリ３４に直流電力を供給する、すなわちバッテリ３４を充電する機能を有する。ＤＣ／ＤＣコンバータ４０の負極側とバッテリ３４の負極側との間に第２システムメインリレー（ＳＭＲ）５０が設けられている。ＤＣ／ＤＣコンバータ４０は、制御部２８により制御される。
　バッテリ３４は、ニッケル水素電池またはリチウムイオン電池等の二次電池である。各システムメインリレー４８，５０は、制御部２８によりオンまたはオフが制御される。すなわち、図示しない起動スイッチがユーザーによりオンされると、制御部２８が起動され、制御部２８が各システムメインリレー４８，５０をオンして、バッテリ３４の直流電圧が第１インバータ３６及び第２インバータ３８の入力側端子に供給される。また、起動スイッチがオフされると、システムメインリレー４８，５０がオフされ、バッテリ３４と第１インバータ３６及び第２インバータ３８との接続が遮断される。
　また、インバータ３６，３８は、Ｕ、Ｖ，Ｗ相の３相のアームＡｕ，Ａｖ，Ａｗを備える。それぞれのアームＡｕ，Ａｖ，Ａｗは、直列接続されたＩＧＢＴ、トランジスタ等の２個ずつのスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２を含み、各アームＡｕ，Ａｖ，Ａｗの中点は、対応するモータジェネレータ２２(または２４)を構成する図示しない３相のステータコイルの一端にそれぞれに接続されている。２個のインバータ３６，３８はバッテリ３４に対し並列に接続されている。また、各モータジェネレータ２２，２４において、３相のステータコイルの他端は、図示しない中性点で互いに接続されている。各スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２に逆並列にダイオードが接続されている。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ４０のバッテリ３４側であるＤＣ／ＤＣコンバータ４０とシステムメインリレー４８，５０との間に、低圧コンデンサである第１コンデンサＣ１が接続されている。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ４０と各インバータ３６，３８との間に、高圧コンデンサである第２コンデンサＣ２が接続されている。すなわち、第２コンデンサＣ２は、バッテリ３４と各インバータ３６，３８との間に接続されている。
　各インバータ３６，３８は、制御部２８からトルク指令値に対応する制御信号が入力されることにより、それぞれのスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２のスイッチングが制御される。例えば、第１インバータ３６は、制御部２８から入力されるトルク指令値に対応する信号に基づいて、制御部２８によりスイッチングのオンオフが制御され、バッテリ３４側から入力される直流電力を交流電力に変換して第１モータジェネレータ２２に供給することで、第１モータジェネレータ２２を駆動する。また、第１インバータ３６は、第１モータジェネレータ２２がエンジン１３の駆動に伴って発電した場合に、その発電により得られた交流電圧を、第１インバータ３６で直流電圧に変換し、その変換した直流電圧をＤＣ／ＤＣコンバータ４０に供給する。ＤＣ／ＤＣコンバータ４０は、その供給された直流電圧を降圧してからバッテリ３４に供給し、バッテリ３４を充電する。
　これに対して、第２インバータ３８は、制御部２８から入力されるトルク指令値に対応する信号に基づいて、制御部２８によりスイッチングのオンオフが制御され、バッテリ３４側から入力される直流電力を交流電力に変換して、第２モータジェネレータ２４に供給することで、第２モータジェネレータ２４を駆動する。また、第２インバータ３８は、ハイブリッド車両１０の回生制動時に、第２モータジェネレータ２４により発電した交流電圧を直流電圧に変換し、その変換した直流電圧を、ＤＣ／ＤＣコンバータ４０に供給する。ＤＣ／ＤＣコンバータ４０は、その供給された直流電圧を降圧してからバッテリ３４に供給し、バッテリ３４を充電する。回生制動は、車両のアクセルペダルが踏まれていない状態であって、バッテリ３４の充電量が少ない場合に実行され、第２モータジェネレータ２４を回生制動状態とする。
　また、制御部２８は、制御基板上に設けられたＣＰＵ、メモリ等を有するマイクロコンピュータを含み、例えば、モータＥＣＵと呼ばれるモータコントローラと、エンジンＥＣＵと呼ばれるエンジンコントローラとを含むものでもよい。なお、図示の例では、制御部２８として１つの制御部２８のみを図示しているが、制御部２８は適宜複数の構成要素に分割して、互いに電気的に接続する構成とすることもできる。例えば、制御部２８を、モータコントローラの機能を有する部分と、エンジンコントローラの機能を有する部分と、ハイブリッドＥＣＵと呼ばれる全体を統合制御する全体制御部とに分け、互いに電気的に接続した構成とすることもできる。
　また、制御部２８には、アクセル操作量センサ及び車速センサの検出信号等の各モータジェネレータ２２，２４のトルク指令値や発電量を算出するための検出信号が入力される。
　制御部２８は、算出されたモータトルク指令値に応じて、対応するインバータ３６（または３８）に制御信号を出力し、制御信号に応じて対応するインバータ３６（または３８）を構成するスイッチング素子Ｓ１（またはＳ２）をオンオフ動作、すなわちスイッチング動作させ、トルク指令値に従ったトルクが出力されるように、対応するモータジェネレータ２２（または２４）を駆動する。このようなハイブリッド車両１０は、エンジン１３及び第２モータジェネレータ２４の少なくとも一方を駆動源として駆動する。
　また、制御部２８には、第１、第２各モータジェネレータ２２，２４に対応して設けられた第１、第２各制動力センサ４２，４４（図１）と、Ｇセンサ４６（図１）との検出信号も入力される。各制動力センサ４２，４４は、対応するモータジェネレータ２２（または２４）の発生可能制動力を検出する。「発生可能制動力」とは、モータジェネレータ２２（または２４）をブレーキとして利用した場合に得られる制動力を意味し、回転速度の減速度が高い方が発生可能制動力が大きくなる。すなわち、「発生可能制動力が高い」とは「回転抵抗（フリクション）が高い」と、「発生可能制動力が低い」とは「回転抵抗が低い」とそれぞれ置き換えることもできる。
　例えば、第２モータジェネレータ２４に対応する制動力センサとして、車輪１８（図１）の減速度を検出する回転減速度センサと、回転減速度センサの検出値から第２モータジェネレータ２４の発生可能制動力を求める演算部とにより構成することができる。また、第２モータジェネレータ２４の回転軸の周辺部に設けられた回転減速度センサにより、第２モータジェネレータ２４の発生可能制動力を検出可能とすることもできる。この場合、第２モータジェネレータ２４と車輪１８との間の動力伝達経路に設けられた図示しないドライブシャフト等の一部の伝達軸が車両の衝突等で破損した場合でも、第２モータジェネレータ２４の制動力を検出することができる。また、同様に、第１モータジェネレータ２２の回転軸の周辺部に設けられた回転減速度センサにより、第１モータジェネレータ２２の発生可能制動力を検出可能とすることもできる。
　また、制御部２８は、Ｇセンサ４６の検出信号から車両が衝突したことを表す信号、すなわちＧセンサ信号が発生し、その信号が入力されたときに、第１、第２モータジェネレータ２２，２４のうち、一方のモータジェネレータ２２（または２４）に対応するインバータ３６（または３８）が「３相同時オン」のスイッチングを行うように制御する。「３相同時オン」のスイッチングは、対応するインバータ３６（または３８）において、３相アームＡｕ，Ａｖ，Ａｗの下側である負極側（図２の下側）のスイッチング素子Ｓ１（またはＳ２）を全部同時にオンし、３相アームＡｕ，Ａｖ，Ａｗの上側である正極側（図２の上側）のスイッチング素子Ｓ１（またはＳ２）を全部同時にオフすることを意味する。これによって、一方のモータジェネレータ２２（または２４）に対応するインバータ３６（または３８）がいわゆる短絡ブレーキとして作用し、一方のモータジェネレータ２２（または２４）が回転制動する。これとともに、制御部２８は、Ｇセンサ信号が入力されたときに、第１、第２モータジェネレータ２２，２４の他方のモータジェネレータ２４（または２２）に対応するインバータ３８（または３６）が、第２コンデンサＣ２に蓄電された残留電荷を他方のモータジェネレータ２４（または２２）により放電させるように制御する。
　例えば、他方のモータジェネレータ２４（または２２）のステータコイルに流すｑ軸電流を０とし、ｄ軸電流を０でないある値とするｄ軸電流放電制御を行って、他方のモータジェネレータ２４（または２２）のステータコイルを放電抵抗として利用して、第２コンデンサＣ２の残留電荷を放電させる。この結果、車両の衝突が検出されたときに、２つのモータジェネレータ２２，２４の一方のモータジェネレータ２２（または２４）を回転制動させるのと同時に、他方のモータジェネレータ２４（または２２）のステータコイルで第２コンデンサＣ２の残留電荷を放電させるので、第２コンデンサＣ２の残留電荷を衝突時に短時間で放電させることができる。
　次に、本実施の形態のハイブリッド車両のインバータ制御方法を、図３に示すフローチャートを用いて説明する。図３は、本発明の実施形態の１例の衝突時のインバータ制御方法を示すフローチャートである。以下の説明では、図１、図２に示した要素と同一の要素には同一の符号を付して説明する。このフローチャートは、上記の制御部２８が有するメモリ等の記憶部に記憶されたプログラムにより実行される。このフローチャートで示すインバータ制御方法では、２つのモータジェネレータ２２，２４のうち、いずれを回転制動させ、いずれを第２コンデンサＣ２の残留電荷の放電用として作用させるかを、モータジェネレータ２２，２４の発生可能制動力の大小の比較に応じて決定するようにしている。
　まず、ステップＳ１０(以下、「ステップＳ」は、単に「Ｓ」として説明する。)において、Ｇセンサ４６の検出信号と、各モータジェネレータ２２，２４に対応する制動力センサ４２，４４の検出信号との入力を制御部２８で受け付ける。次いで、Ｓ１０において、Ｇセンサ信号が発生しない、すなわち車両の衝突が検出されない場合には、Ｓ１２で通常走行時に行う通常制御を実行する。これに対して、Ｓ１０でＧセンサ信号が発生した、すなわち車両の衝突が検出された場合、Ｓ１４で、第１モータジェネレータ２２の発生可能制動力Ｆ１が第２モータジェネレータ２４の発生可能制動力Ｆ２を下回る（Ｆ１＜Ｆ２）か否かを判定する。
　Ｓ１４の判定が肯定、すなわち、第１モータジェネレータ２２の発生可能制動力Ｆ１が第２モータジェネレータ２４の発生可能制動力Ｆ２を下回った（Ｆ１＜Ｆ２）場合には、Ｓ１６～Ｓ２２の処理に移行する。例えば、第１モータジェネレータ２２に対応する第１インバータ３６については、Ｓ１６で上記の３相同時オンのスイッチング制御を行う。このように３相のすべてのアームＡｕ，Ａｖ，Ａｗの下側スイッチング素子Ｓ１を同時にオンし、上側スイッチング素子Ｓ１のすべてをオフにする、３相同時オンを行うことで、第１モータジェネレータ２２に引き摺りトルクが発生し、回転停止状態に移行する。次いで、Ｓ１８に示すように、これを第１モータジェネレータ２２の回転数ｎ１が、予め設定したＫ（例えば６０）Ｖを第１モータジェネレータ２２の逆起定数Ｅ１を除算した値を下回る（ｎ１＜Ｋ／Ｅ１）まで行う。
　一方、第２モータジェネレータ２４に対応する第２インバータ３８については、Ｓ２０で、第２モータジェネレータ２４が第２コンデンサＣ２に蓄電された残留電荷を放電するように制御する放電制御を行う。例えば、第２モータジェネレータ２４に対応する第２インバータ３８については、Ｓ２０で上記の放電制御として、第２モータジェネレータ２４のｄ軸電流ｉｄを予め設定した０でない、一定値Ｐとし（ｉｄ＝Ｐ）、第２モータジェネレータ２４のｑ軸電流ｉｑを０とする（ｉｑ＝０）制御を行う。次いで、Ｓ２２に示すように、この放電制御を第２インバータ３８の入力電圧である、第２コンデンサＣ２の両端間電圧ＶＨが予め設定したＫ（例えば６０）Ｖを下回る（ＶＨ＜Ｋ）まで行う。なお、図４に示すように、ｄ軸電流ｉｄは、予め設定した一定時間一定値であるＰとし、その後徐々に低下させるようにしたり、または、図３のＳ２２に示すように、第２コンデンサＣ２の両端間電圧ＶＨが予め設定したＫＶを下回った時点から徐々に低下させることもできる。
　一方、Ｓ１４の判定が否定、すなわち、第１モータジェネレータ２２の発生可能制動力Ｆ１が第２モータジェネレータ２４の発生可能制動力Ｆ２以上（Ｆ１≧Ｆ２）となった場合には、Ｓ２４～Ｓ３０の処理に移行する。この場合、３相同時オンのスイッチング制御を行う側のモータジェネレータと、放電制御を行う側のモータジェネレータとが、上記のＳ１６～Ｓ２２の処理の場合とは逆になる。すなわち、第２モータジェネレータ２４に対応する第２インバータ３８については、Ｓ２４で上記の３相同時オンのスイッチング制御を行い、次いで、Ｓ２６に示すように、これを第２モータジェネレータ２４の回転数ｎ２が予め設定したＫ（例えば６０）Ｖを第２モータジェネレータ２４の逆起定数Ｅ２を除算した値を下回る（ｎ２＜Ｋ／Ｅ２）まで行う。
　また、第１モータジェネレータ２２に対応する第１インバータ３６については、Ｓ２８で、第１モータジェネレータ２２が第２コンデンサＣ２に蓄電された残留電荷を放電するように制御する放電制御を行う。例えば、第１モータジェネレータ２２に対応する第１インバータ３６については、Ｓ２８で上記の放電制御として、第１モータジェネレータ２２のｄ軸電流ｉｄを予め設定した０でない、一定値Ｐとし（ｉｄ＝Ｐ）、第１モータジェネレータ２２のｑ軸電流ｉｑを０とする（ｉｑ＝０）制御を行い、次いで、Ｓ３０に示すように、この放電制御を第１インバータ３６の入力電圧である、第２コンデンサＣ２の両端間電圧ＶＨが予め設定したＫ（例えば６０）Ｖを下回る（ＶＨ＜Ｋ）まで行う。
　このように本実施形態では、制御部２８は、車両の衝突信号が検出されたときに、第１モータジェネレータ２２及び第２モータジェネレータ２４のうち、発生可能制動力が小さいモータジェネレータ２２（または２４）に対応するインバータ３６（または３８）が３相同時オンのスイッチングを行うとともに、発生可能制動力が大きいモータジェネレータ２４（または２２）に対応するインバータ３８（または３６）が、第２コンデンサＣ２に蓄電された残留電荷を発生可能性動力が大きいモータジェネレータ２４（または２２）により放電させるように、各インバータ３６，３８を制御する。
　このようなハイブリッド車両の制御システムによれば、車両の衝突信号が検出されたときに、一方のモータジェネレータ２２（または２４）が回転停止に移行するのと同時に、他方のモータジェネレータ２４（または２２）に対応するインバータ３８（または３６）が第２コンデンサＣ２の残留電荷を放電させることができ、第２コンデンサＣ２の残留電荷を衝突時に短時間で放電させることができる。すなわち、２つのモータジェネレータ２２，２４の両方が回転していると、両方で逆起電力が発生するため、第２コンデンサＣ２の残留電荷をモータジェネレータ２２，２４により放電させるまでの時間が長くなる。これに対して、本実施形態の制御システムによれば、一方のモータジェネレータ２２（または２４）を回転停止させるので、逆起電力の発生を抑えて、かつ、同時に他方のモータジェネレータ２４（または２２）で第２コンデンサＣ２の残留電荷を放電させるので、残留電荷を速やかに放電させることができる。
　これに対して、本発明と異なる比較例の方法として、車両の衝突信号が検出されたときに、２つのモータジェネレータに対応する２つのインバータに３相同時オンのスイッチングを行わせて、２つのモータジェネレータの両方を回転制動させ、回転停止させることで、逆起電力の発生を抑えるようにした後、２つのモータジェネレータの一方または両方でコンデンサの残留電荷を放電させるように、対応するモータジェネレータに放電制御を行わせるようにすることも考えられる。ただし、この比較例の方法では、３相同時オンから例えばｄ軸電流ｉｄでの放電処理に移行する際に、３相同時オンの処理で使用していたＰゲイン、ＩゲインであるＰＩ項が不明となるため、ＰＩ項をリセットする等の処理が必要になる。このため、衝突後のコンデンサの残留電荷を放電するまでの処理に要する時間が長くなる可能性がある。上記の本実施形態によれば、このような不都合が生じることがなく、第２コンデンサＣ２の残留電荷を速やかに放電できる。
　さらに、上記のように、３相同時オンのスイッチングを行う側のモータジェネレータと、第２コンデンサＣ２の残留電荷を放電する側のモータジェネレータとを、発生可能制動力の大小の比較に応じて決定しているので、車両の衝突時に、逆起電力が発生する比率が低いモータジェネレータ２２（または２４）で放電させ、逆起電力が発生する比率が高いモータジェネレータ２４（または２２）を、逆起電力を抑えるように速やかに回転を停止させることができ、より迅速に第２コンデンサＣ２の残留電荷を放電させることができる。
　なお、上記では、第２コンデンサＣ２の残留電荷を放電するための制御として、対応するモータジェネレータ２２（または２４）のｄ軸電流ｉｄを予め設定した０でない、一定値Ｐとし（ｉｄ＝Ｐ）、ｑ軸電流ｉｑを０とする（ｉｑ＝０）制御を行う場合を説明した。ただし、放電制御はこのような制御に限定するものではなく、例えば、車両の衝突信号が検出されたときに、制御部２８は、対応するインバータ３６（または３８）の３相アームＡｕ，Ａｖ，Ａｗの下側スイッチング素子Ｓ１（またはＳ２）をすべてオンにし、上側スイッチング素子Ｓ１（またはＳ２）の１相分または３相分をオンオフスイッチングする、いわゆる半オンとするようにインバータ３６（または３８）を制御することもできる。この方法では、インバータ３６（または３８）のスイッチング素子Ｓ１（またはＳ２）を放電抵抗として利用して、第２コンデンサＣ２の残留電荷を放電させることができる。
　次に、図５は、本発明の実施形態の別例の第１例の衝突時のインバータ制御方法を示すフローチャートである。なお、図５に示す別例の制御方法では、Ｓ１４の判定処理が、上記の図３のＳ１４の判定処理とは異なるのみで、その他の処理は、上記の図３と同様である。また、ハイブリッド車両の制御システムの基本構成も、上記の図１、図２と同様である。このため、以下の説明では、上記の図１～２に示した要素と同一の要素には同一の符号を付して説明する。図５の別例の制御方法では、２つのモータジェネレータ２２，２４のうち、いずれを回転制動させ、いずれを第２コンデンサＣ２の残留電荷の放電用として作用させるかを、モータジェネレータ２２，２４の回転速度である、単位時間あたりの回転数（以下、単に「回転数」という。）の高低の比較に応じて決定するようにしている。すなわち、図５の制御方法を行う制御システムでは、第１モータジェネレータ２２の回転速度である回転数を検出する第１回転速度センサ５２（図１）と、第２モータジェネレータ２４の回転速度である回転数を検出する第２回転速度センサ５４（図１）とを備えている。なお、図１は、符号４２，４４を付した制動力センサの代わりに、回転速度センサ５２，５４を使用してもよいことを示している。
　また、図５の制御方法では、Ｓ１０で、Ｇセンサ４６の検出信号と、各モータジェネレータ２２，２４の回転速度センサ５２，５４の検出信号との入力を制御部２８で受け付ける。次いで、Ｓ１０でＧセンサ信号が発生した、すなわち車両の衝突が検出された場合、Ｓ１４で、第１モータジェネレータ２２の回転数ｎ１が第２モータジェネレータ２４の回転数ｎ２を上回る（ｎ１＞ｎ２）か否かを判定する。Ｓ１４で、第１モータジェネレータ２２の回転数ｎ１が第２モータジェネレータ２４の回転数ｎ２を上回ったと判定された場合には、図５のＳ１６～Ｓ２２で示すように、第１モータジェネレータ２２に対応する第１インバータ３６に３相同時オン制御を行わせ、第２モータジェネレータ２４が第２コンデンサＣ２の残留電荷を放電するように各インバータ３６，３８を制御する。一方、第１モータジェネレータ２２の回転数ｎ１が第２モータジェネレータ２４の回転数ｎ２以下となると判定された場合には、図５のＳ２４～Ｓ３０で示すように、第２モータジェネレータ２４に対応する第２インバータ３８に３相同時オン制御を行わせ、第１モータジェネレータ２２が第２コンデンサＣ２の残留電荷を放電するように各インバータ３６，３８を制御する。すなわち、制御部２８は、車両の衝突信号が検出されたときに、第１モータジェネレータ２２及び第２モータジェネレータ２４のうち、回転速度が高いモータジェネレータ２２（または２４）に対応するインバータ３６（または３８）が３相同時オンのスイッチングを行うとともに、回転速度が低いモータジェネレータ２４（または２２）に対応するインバータ３８（または３６）が、第２コンデンサＣ２の残留電荷を、回転速度が低いモータジェネレータ２４（または２２）により放電させるように、各インバータ３６，３８を制御する。
　このような構成の場合も、上記の図１～４に示した実施形態と同様に、車両の衝突時に、逆起電力が発生する比率が低いモータジェネレータ２４（または２２）で放電させ、逆起電力が発生する比率が高いモータジェネレータ２２（または２４）を、逆起電力を抑えるように速やかに回転を停止させることができ、より迅速に第２コンデンサＣ２の残留電荷を放電させることができる。その他の構成及び作用は、上記の図１～４に示した実施形態と同様である。
　次に、図６は、本発明の実施形態の別例の第２例の衝突時のインバータ制御方法を示すフローチャートである。なお、図６に示す別例の制御方法では、Ｓ１４の判定処理が、上記の図３のＳ１４の判定処理とは異なるのみで、その他の処理は、上記の図３と同様である。また、ハイブリッド車両の制御システムの基本構成も、上記の図１、図２と同様である。このため、以下の説明では、上記の図１～２に示した要素と同一の要素には同一の符号を付して説明する。図６の別例の制御方法では、２つのモータジェネレータ２２，２４のうち、いずれを回転制動させ、いずれを第２コンデンサＣ２の残留電荷の放電用として作用させるかを、モータジェネレータ２２，２４の逆起電圧の高低の比較に応じて決定するようにしている。すなわち、図５の制御方法を行う制御システムでは、第１モータジェネレータ２２の逆起電圧を検出する第１逆起電圧センサ５６（図１）と、第２モータジェネレータ２４の逆起電圧を検出する第２逆起電圧センサ５８（図１）とを備えている。なお、図１は、符号４２，４４を付した制動力センサの代わりに、逆起電圧センサ５６，５８を使用してもよいことを示している。
　また、図６の制御方法では、Ｓ１０で、Ｇセンサ４６の検出信号と、各モータジェネレータ２２，２４の逆起電圧センサ５６，５８の検出信号との入力を制御部２８で受け付ける。次いで、Ｓ１０でＧセンサ信号が発生した、すなわち車両の衝突が検出された場合、Ｓ１４で、第１モータジェネレータ２２の逆起電圧Ｖｒ１が第２モータジェネレータ２４の逆起電圧Ｖｒ２を上回る（Ｖｒ１＞Ｖｒ２）か否かを判定する。Ｓ１４で、第１モータジェネレータ２２の逆起電圧Ｖｒ１が第２モータジェネレータ２４の逆起電圧Ｖｒ２を上回ったと判定された場合には、図６のＳ１６～Ｓ２２で示すように、第１モータジェネレータ２２に対応する第１インバータ３６に３相同時オン制御を行わせ、第２モータジェネレータ２４が第２コンデンサＣ２の残留電荷を放電するように各インバータ３６，３８を制御する。一方、第１モータジェネレータ２２の逆起電圧Ｖｒ１が第２モータジェネレータ２４の逆起電圧Ｖｒ２以下となると判定された場合には、図６のＳ２４～Ｓ３０で示すように、第２モータジェネレータ２４に対応する第２インバータ３８に３相同時オン制御を行わせ、第１モータジェネレータ２２が第２コンデンサＣ２の残留電荷を放電するように各インバータ３６，３８を制御する。すなわち、制御部２８は、車両の衝突信号が検出されたときに、第１モータジェネレータ２２及び第２モータジェネレータ２４のうち、逆起電圧が高いモータジェネレータ２２（または２４）に対応するインバータ３６（または３８）が３相同時オンのスイッチングを行うとともに、逆起電圧が低いモータジェネレータ２４（または２２）に対応するインバータ３８（または３６）が、第２コンデンサＣ２に蓄電された残留電荷を逆起電圧が低いモータジェネレータ２４（または２２）により放電させるように、各インバータ３６，３８を制御する。
　このような構成の場合も、上記の図１～４に示した実施形態と同様に、車両の衝突時に、逆起電力が発生する比率が低いモータジェネレータ２４（または２２）で放電させ、逆起電力が発生する比率が高いモータジェネレータ２２（または２４）を、逆起電力を抑えるように速やかに回転を停止させることができ、より迅速に第２コンデンサＣ２の残留電荷を放電させることができる。その他の構成及び作用は、上記の図１～４に示した実施形態と同様である。
　なお、上記の各実施形態では、２つのモータジェネレータ２２，２４のうち、いずれを回転制動させ、いずれを第２コンデンサＣ２の残留電荷の放電用として作用させるかを、モータジェネレータ２２，２４の、発生可能制動力または回転速度または逆起電圧の大小の比較に応じて決定するようにしている。ただし、２つのモータジェネレータ２２，２４のうち、いずれを回転制動させ、いずれを第２コンデンサＣ２の残留電荷の放電用として作用させるかを、予め決定しておくこともできる。すなわち、上記の図３の処理で、Ｓ１０で車両の衝突信号が検知された場合に、常に、第２モータジェネレータ２４（または第１モータジェネレータ２２）に対応する第２インバータ３８（または第１インバータ３６）に３相同時オン制御を行わせ、第１モータジェネレータ２２（または第２モータジェネレータ２４）に第２コンデンサＣ２の残留電荷を放電させる放電制御を行わせることもできる。
　また、上記では、放電制御により第２コンデンサＣ２の電荷を放電させる場合を説明した。ただし、放電制御では、第２コンデンサＣ２とともに、第１コンデンサＣ１の残留電荷を放電させるようにすることもできる。この場合、例えば制御部２８が、ＤＣ／ＤＣコンバータ４０の上側のスイッチング素子をオフ状態にし、ＤＣ／ＤＣコンバータ４０の下側のスイッチング素子をオンオフスイッチングするように制御する。
　１０　ハイブリッド車両、１２　制御システム、１３　エンジン、１４　動力分割機構、１６　駆動軸、１８　車輪、２２　第１モータジェネレータ（ＭＧ１）、２４　第２モータジェネレータ（ＭＧ２）、２８　制御部、３０　出力軸、３２　減速機、３４　バッテリ、３６　第１インバータ、３８　第２インバータ、４０　ＤＣ／ＤＣコンバータ、４２，４４　制動力センサ、４６　Ｇセンサ、４８　第１システムメインリレー、５０　第２システムメインリレー、５２　第１回転速度センサ、５４　第２回転速度センサ、５６　第１逆起電圧センサ、５８　第２逆起電圧センサ。

Claims (4)

  1. 　エンジンと、
    　二次電池の電力により駆動される第１モータジェネレータであって、エンジンにより駆動されることにより発電する第１モータジェネレータと、
    　二次電池の電力により駆動される第２モータジェネレータであって、制動時に車輪側から加わる力により発電する第２モータジェネレータと、
    　二次電池の直流電力を交流電力に変換して第１モータジェネレータに供給することで第１モータジェネレータを駆動する第１電力変換部と、
    　二次電池の直流電力を交流電力に変換して第２モータジェネレータに供給することで第２モータジェネレータを駆動する第２電力変換部と、
    　二次電池と第１電力変換部及び第２電力変換部との間に接続されたコンデンサと、
    　第１電力変換部及び第２電力変換部を制御する制御部とを備え、
    　エンジン及び第２モータジェネレータの少なくとも一方を駆動源として駆動するハイブリッド車両の制御システムであって、
    　制御部は、車両の衝突信号が検出されたときに、第１モータジェネレータ及び第２モータジェネレータの一方のモータジェネレータに対応する電力変換部が３相同時オンのスイッチングを行うとともに、他方のモータジェネレータに対応する電力変換部が、コンデンサに蓄電された電荷を他方のモータジェネレータにより放電させるように、各電力変換部を制御することを特徴とするハイブリッド車両の制御システム。
  2. 　請求項１に記載のハイブリッド車両の制御システムにおいて、
    　第１モータジェネレータの発生可能な制動力を検出する第１制動力検出部と、
    　第２モータジェネレータの発生可能な制動力を検出する第２制動力検出部と、を備え、
    　制御部は、車両の衝突信号が検出されたときに、第１モータジェネレータ及び第２モータジェネレータのうち、発生可能な制動力が小さいモータジェネレータに対応する電力変換部が３相同時オンのスイッチングを行うとともに、発生可能な制動力が大きいモータジェネレータに対応する電力変換部が、コンデンサに蓄電された電荷を発生可能な制動力が大きいモータジェネレータにより放電させるように、各電力変換部を制御することを特徴とするハイブリッド車両の制御システム。
  3. 　請求項１に記載のハイブリッド車両の制御システムにおいて、
    　第１モータジェネレータの回転速度を検出する第１回転速度検出部と、
    　第２モータジェネレータの回転速度を検出する第２回転速度検出部と、を備え、
    　制御部は、車両の衝突信号が検出されたときに、第１モータジェネレータ及び第２モータジェネレータのうち、回転速度が高いモータジェネレータに対応する電力変換部が３相同時オンのスイッチングを行うとともに、回転速度が低いモータジェネレータに対応する電力変換部が、コンデンサに蓄電された電荷を回転速度が低いモータジェネレータにより放電させるように、各電力変換部を制御することを特徴とするハイブリッド車両の制御システム。
  4. 　請求項１に記載のハイブリッド車両の制御システムにおいて、
    　第１モータジェネレータの逆起電圧を検出する第１逆起電圧検出部と、
    　第２モータジェネレータの逆起電圧を検出する第２逆起電圧検出部と、を備え、
    　制御部は、車両の衝突信号が検出されたときに、第１モータジェネレータ及び第２モータジェネレータのうち、逆起電圧が高いモータジェネレータに対応する電力変換部が３相同時オンのスイッチングを行うとともに、逆起電圧が低いモータジェネレータに対応する電力変換部が、コンデンサに蓄電された電荷を逆起電圧が低いモータジェネレータにより放電させるように、各電力変換部を制御することを特徴とするハイブリッド車両の制御システム。
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