JP6816466B2 - Vehicle control device - Google Patents
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Description
本発明は、例えば、電動機及びインバータを備える車両を制御する車両制御装置の技術分野に関する。 The present invention relates to, for example, the technical field of a vehicle control device for controlling a vehicle including an electric motor and an inverter.
特許文献1は、駆動輪の少なくとも一つを原動機により駆動し且つ他の駆動輪を電動機により駆動する車両を制御する車両制御装置が記載されている。具体的には、特許文献1に記載された車両制御装置は、電動機によって駆動される他の駆動輪を非駆動状態に制御する際に、電動機に電力を供給するインバータをシャットダウンする。但し、特許文献1に記載された車両制御装置は、電動機の回転速度が、電動機の逆起電圧が電源の端子間電圧と一致する回転速度に相当する所定閾値以上になる(つまり、電動機の逆起電圧が電源の端子電圧を超える)場合には、インバータのシャットダウンを禁止し、電動機の逆起電圧を打ち消す弱め界磁制御を行う。
特許文献1では、所定閾値は、電動機の逆起定数に基づいて定まる。逆起定数は、電動機に固有の固定値であるがゆえに、所定閾値は、電動機の状態に応じて変動することはない。しかしながら、実際には、電動機の逆起電圧は、電動機の界磁が発生する磁場の強度に応じて変動する。従って、界磁が発生する磁場の強度を推定し、推定した磁場の強度に基づいて所定閾値が可変に設定されれば、所定閾値として固定値が用いられる場合と比較して、より適切なタイミングでインバータがシャットダウン可能になる。
In
一方で、磁場の強度の推定誤差が生ずる可能性がある。つまり、推定した磁場の強度と実際の磁場の強度との間に誤差が生ずる可能性がある。この場合、推定した磁場の強度に基づいて設定された所定閾値を用いた判定によれば電動機の逆起電圧が電源の端子間電圧を上回らない(つまり、インバータをシャットダウン可能である)と判定されるにも関わらず、実際には電動機の逆起電圧が電源の端子間電圧を上回ってしまう可能性がある。その結果、電動機が発電機として機能する(つまり、車両に対して電動機が負荷として機能する)がゆえに、車両の効率が悪化するという技術的問題が発生する。 On the other hand, an error in estimating the strength of the magnetic field may occur. That is, there may be an error between the estimated magnetic field strength and the actual magnetic field strength. In this case, according to the judgment using the predetermined threshold value set based on the estimated magnetic field strength, it is determined that the counter electromotive voltage of the motor does not exceed the voltage between the terminals of the power supply (that is, the inverter can be shut down). Nevertheless, in reality, the back electromotive voltage of the motor may exceed the voltage between the terminals of the power supply. As a result, the electric motor functions as a generator (that is, the electric motor functions as a load on the vehicle), which causes a technical problem that the efficiency of the vehicle deteriorates.
本発明が解決しようとする課題には上記のようなものが一例として挙げられる。本発明は、電動機が備える界磁の磁場の強度を推定し且つ推定した磁場の強度に基づいて設定される閾値よりも電動機の回転数が小さい場合にインバータをシャットダウンする場合において、車両の効率の悪化をより適切に防止することが可能な車両制御装置を提供することを課題とする。 Examples of the problems to be solved by the present invention include the above. The present invention estimates the strength of the field magnetic field of the electric motor, and when the inverter is shut down when the rotation speed of the motor is smaller than the threshold value set based on the estimated magnetic field strength, the efficiency of the vehicle is improved. An object of the present invention is to provide a vehicle control device capable of more appropriately preventing deterioration.
本発明の車両制御装置は、第1駆動輪を駆動可能な原動機と、電力を用いて駆動されることで前記第1駆動輪とは異なる第2駆動輪を駆動可能な又は前記原動機の動力を用いて駆動されることで発電可能な電動機と、電源から供給される直流電力を交流電力に変換して前記電動機に供給するインバータとを備える車両を制御する車両制御装置であって、前記電動機が備える界磁が発生する磁場の強度を推定する推定手段と、前記推定された磁場の強度に基づいて算出される前記電動機の逆起電圧が前記インバータの前記電源側における端子間電圧と一致する場合の前記電動機の回転数を、所定閾値に設定する設定手段と、前記電動機から前記インバータに電流が流れ込んでいるか否かを判定する判定手段と、(i)前記電動機が駆動される必要がなく且つ前記電動機の回転数が前記所定閾値より小さい場合に、前記インバータをシャットダウンする第1制御を行い、(ii)前記第1制御が行われている状況下で前記電動機から前記インバータに電流が流れ込んでいると判定された場合には、前記電動機の回転数が前記所定閾値より小さい場合であっても、前記第1制御を中断した上で、前記電動機の逆起電圧を打ち消すための第2制御を行なう制御手段とを備える。 The vehicle control device of the present invention can drive a motor capable of driving the first drive wheel and a second drive wheel different from the first drive wheel by being driven by electric power, or can drive the power of the motor. A vehicle control device that controls a vehicle including an electric motor that can generate power by being driven by using an electric motor and an inverter that converts DC power supplied from a power source into AC power and supplies the electric motor to the electric motor. A case where the estimation means for estimating the strength of the magnetic field generated by the field magnet provided and the countercurrent voltage of the electric motor calculated based on the estimated strength of the magnetic field match the voltage between terminals on the power supply side of the inverter. A setting means for setting the rotation speed of the electric motor to a predetermined threshold value, a determination means for determining whether or not a current is flowing from the electric motor to the inverter, and (i) the electric motor does not need to be driven and When the rotation speed of the electric motor is smaller than the predetermined threshold value, the first control for shutting down the inverter is performed, and (ii) a current flows from the electric motor into the inverter under the situation where the first control is performed. When it is determined that the motor is present, even if the rotation speed of the electric motor is smaller than the predetermined threshold value, the first control is interrupted and the second control for canceling the countercurrent voltage of the electric motor is performed. It is provided with a control means for performing.
本発明の車両制御装置によれば、電動機の回転数が所定閾値より小さい場合には、推定手段が推定した磁場の強度に基づいて算出される電動機の逆起電圧(つまり、逆起電圧の推定値)がインバータの端子間電圧を上回らないがゆえに、インバータがシャットダウンされる。一方で、シャットダウン制御が行われている状況下で電動機からインバータに電流が流れ込んでいると判定された場合には、電動機の逆起電圧の推定値がインバータの端子間電圧を上回っていないものの、電動機の実際の逆起電圧がインバータの端子間電圧を上回ってしまっていると想定される。このため、この場合には、電動機の逆起電圧の推定値がインバータの端子間電圧を上回っていないものの、電動機が発電機として機能してしまっていると推定される。この場合には、電動機の逆起電圧を打ち消すための第2制御が行われる。このため、電動機が発電機として機能することに起因した車両の効率の悪化が適切に防止可能である。 According to the vehicle control device of the present invention, when the rotation speed of the motor is smaller than a predetermined threshold value, the counter electromotive voltage of the motor (that is, the estimation of the counter electromotive voltage) calculated based on the strength of the magnetic field estimated by the estimation means Since the value) does not exceed the voltage between the terminals of the inverter, the inverter is shut down. On the other hand, when it is determined that a current is flowing from the motor to the inverter under the condition that the shutdown control is performed, the estimated value of the counter electromotive voltage of the motor does not exceed the voltage between the terminals of the inverter. It is assumed that the actual counter electromotive voltage of the motor has exceeded the voltage between the terminals of the inverter. Therefore, in this case, it is presumed that the electric motor is functioning as a generator, although the estimated value of the counter electromotive voltage of the electric motor does not exceed the voltage between the terminals of the inverter. In this case, a second control is performed to cancel the counter electromotive voltage of the electric motor. Therefore, deterioration of vehicle efficiency due to the function of the electric motor as a generator can be appropriately prevented.
以下、車両制御装置の実施形態について説明する。以下では、本発明の車両制御装置の一実施形態が適用された車両1について説明する。
Hereinafter, embodiments of the vehicle control device will be described. Hereinafter, the
(1)車両1の構成
はじめに、図1を参照しながら、本実施形態の車両1の構成について説明する。図1は、本実施形態の車両1の構成を示すブロック図である。
(1) Configuration of
図1に示すように、車両1は、原動機11fと、減速ギヤ12fと、ドライブシャフト13fと、「第1駆動輪」の一具体例である前輪14fと、原動機11rと、減速ギヤ12rと、ドライブシャフト13rと、「第2駆動輪」の一具体例である後輪14rと、直流電源15と、インバータ16fと、インバータ16rと、電流センサ17と、ECU18とを備えている。
As shown in FIG. 1, the
原動機11fは、前輪14fを駆動する。具体的には、原動機11fは、車両1を走行させるための駆動力を、減速ギヤ12f及びドライブシャフト13fを介して前輪14fに対して供給する。原動機11fは、駆動力の供給源として、エンジンENGと、電動機MGfとを備えている。原動機11rは、後輪14rを駆動する。具体的には、原動機11rは、車両1を走行させるための駆動力を、減速ギヤ12r及びドライブシャフト13rを介して後輪14rに対して供給する。原動機11rは、駆動力の供給源として、電動機MGrを備えている。
The
直流電源15は、インバータ16fに対して、電動機MGfを駆動するための直流電力を供給する。更に、直流電源15は、インバータ16rに対して、電動機MGrを駆動するための直流電力を供給する。尚、直流電源15の一例として、例えば、二次電池(例えば、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池等)や、キャパシタ(例えば、電気二重相キャパシタや大容量のコンデンサ等)が例示される。
The DC
インバータ16fは、直流電源15が供給する直流電力を交流電力に変換する。このため、インバータ16fは、直流電力を交流電力に変換するためのスイッチング素子を備えている。例えば、電動機MGfが三相交流電動機である場合には、インバータ16fは、直列に接続された2つのスイッチング素子と、当該2つのスイッチング素子に夫々並列に配置される2つのダイオードとを、三相の夫々に備えている。尚、インバータ16fとして既存のインバータ(例えば、特許文献1に記載されたインバータ等)を採用可能であるため、インバータ16fの構造の詳細な説明は省略する。インバータ16fは、交流電力を電動機MGfに供給する。電動機MGfは、インバータ16fから供給される交流電力を用いて駆動される。
The
インバータ16rは、直流電源15が供給する直流電力を交流電力に変換する。このため、インバータ16rは、直流電力を交流電力に変換するためのスイッチング素子を備えている。尚、インバータ16rの構造は、インバータ16fの構造と同一である。インバータ16rは、交流電力を電動機MGrに供給する。電動機MGrは、インバータ16rから供給される交流電力を用いて駆動される。
The
電流センサ17は、電動機MGrとインバータ16rとの間を流れる電流を検出する。電流センサ17の検出結果は、ECU18に出力される。
The current sensor 17 detects the current flowing between the electric motor MGr and the
ECU18は、車両1の動作を制御するための電子制御ユニットである。特に、本実施形態では、ECU18は、必要に応じてインバータ16rをシャットダウンするためのシャットダウン動作を行う。
The ECU 18 is an electronic control unit for controlling the operation of the
(2)シャットダウン動作の流れ
続いて、図2を参照しながら、ECU18によるシャットダウン動作について説明する。図2は、ECU18によるシャットダウン動作の流れを示すフローチャートである。
(2) Flow of Shutdown Operation Subsequently, the shutdown operation by the
図2に示すように、ECU18は、電動機MGrの要求出力(つまり、後輪14rに対して電動機MGrが供給するべきであると電動機MGrに要求される駆動力)がゼロであるか否かを判定する(ステップS1)。具体的には、電動機MGrの要求出力は、原動機11fの要求出力(つまり、エンジンEMG及び電動機MGfの夫々の要求出力)と共に、車両1の走行状態に応じてECU18によって決定される。ここで、本実施形態では、電動機MGrは、車両1の走行状態が特定状態にある場合に駆動力を後輪14rに供給する一方で、車両1の走行状態が特定状態にない場合に駆動力を後輪14rに供給しない(言い換えれば、供給する必要はない)。従って、車両1の走行状態が特定状態にない場合には、電動機MGrが駆動されておらず、車両1は、原動機11fから供給される駆動力を用いて走行する。この場合、電動機MGrの回転子は、後輪14rの回転に合わせて回転する。一方で、車両1の走行状態が特定状態にある場合には、車両1は、原動機11fから供給される駆動力に加えて、原動機11r(つまり、電動機MGr)から供給される駆動力を用いて走行する。このため、車両1の走行状態が特定状態にない場合には、電動機MGrの要求出力はゼロになり、車両1の走行状態が特定状態にある場合には、電動機MGrの要求出力はゼロにならない。
As shown in FIG. 2, the
尚、特定状態の一例として、例えば、車両1の走行に必要な駆動力(つまり、車両1が必要としている出力)が所定出力よりも高いという第1状態があげられる。特定条件の他の一例として、路面の摩擦係数が相対的に低いことに起因して前輪14rだけでは車両1が路面に対して駆動力を効率的に伝達することが困難であるという第2状態があげられる。
As an example of the specific state, for example, there is a first state in which the driving force required for traveling of the vehicle 1 (that is, the output required by the vehicle 1) is higher than the predetermined output. As another example of the specific condition, the second state in which it is difficult for the
ステップS1の判定の結果、電動機MGrの要求出力がゼロでないと判定される場合には(ステップS1:No)、電動機MGrが駆動力を供給する必要があるがゆえに、ECU18は、インバータ16rをシャットダウンすることができない。このため、この場合には、ECU18は、図2に示すシャットダウン動作を終了する。この場合、ECU18は、電動機MGrが要求出力に応じた駆動力を供給するように、インバータ16rを制御する。また、図2に示すシャットダウン動作が終了した場合には、ECU18は、所定期間が経過した後に、図2に示すシャットダウン動作を再度行う。つまり、図2に示すシャットダウン動作は、周期的に繰り返し行われる。
If it is determined as a result of the determination in step S1 that the required output of the electric motor MGr is not zero (step S1: No), the
他方で、ステップS1の判定の結果、電動機MGrの要求出力がゼロであると判定される場合には(ステップS1:Yes)、電動機MGrが駆動力を供給する必要がないがゆえに、ECU18は、インバータ16rをシャットダウンすることができる。
On the other hand, when it is determined that the required output of the electric motor MGr is zero as a result of the determination in step S1 (step S1: Yes), the
一方で、上述したように、電動機MGrが駆動力を供給しない場合であっても、電動機MGrの回転子は、後輪14rの回転に合わせて回転する。このため、電動機MGrの電機子には、電動機MGrの回転子の回転に起因した逆起電圧Vmが発生する。この逆起電圧がインバータ16rの入力側端子間電圧(具体的には、直流電源15側の端子間電圧)VHよりも大きければ、電動機MGrからインバータ16rを介して直流電源15に対して電流が流れ込む。つまり、電動機MGrは、直流電源15を充電する発電機として機能することになる。その結果、電動機MGrが車両1に対する負荷として機能することになるがゆえに、車両1の効率が悪化する。更には、車両1を走行させるために前輪14fに供給される駆動力の一部が、電動機MGrを発電機として機能させるための運動エネルギーとして用いられるがゆえに、車両1の走行に使用される駆動力が変動する可能性がある。その結果、ドライバビリティが悪化する可能性がある。
On the other hand, as described above, even when the electric motor MGr does not supply the driving force, the rotor of the electric motor MGr rotates in accordance with the rotation of the
そこで、本実施形態では、ECU18は、車両1の効率の悪化やドライバビリティの悪化を防止するために、電動機MGrの要求出力がゼロであると判定された場合であっても、インバータ16rを実際にシャットダウンする前に、逆起電圧Vmと入力側端子間電圧VHとの間の大小関係に基づいて、インバータ16rをシャットダウンすることが可能か否かを判定する(ステップS2からステップS4)。尚、図1に示す例では、入力側端子間電圧VHは、直流電源15の端子間電圧に相当する。一方で、直流電源15とインバータ16rとの間に昇圧コンバータが配置されている場合には、入力側端子間電圧VHは、昇圧コンバータの出力側端子間電圧(具体的には、インバータ16r側の端子間電圧)に相当する。
Therefore, in the present embodiment, the
インバータ16rをシャットダウンすることが可能か否かを判定するために、ECU18は、まず、電動機MGrが備える界磁(具体的には、永久磁石や、界磁コイル等)が発生する磁場の強度(以降、“磁場強度”と称する)Hを推定する(ステップS2)。具体的には、ECU18は、電動機MGrの電圧(例えば、U相電圧、V相電圧及びW相電圧、又は、d軸電圧及びq軸電圧)や、電動機MGrの電流(例えば、U相電流、V相電流及びW相電流、又は、d軸電流及びq軸電流)や、その他の情報(例えば、車両1を制御するための制御情報や、車両1の状態を示す状態パラメータ)等に基づいて、磁場強度Hを推定する。尚、磁場強度Hを推定する方法については、既存の方法(例えば、特開平8−103093号公報に記載された方法)を採用可能であるため、ここでの詳細な説明を省略する。
In order to determine whether or not the
その後、ECU18は、ステップS2で推定した磁場強度Hに基づいて、逆起電圧Vmが入力側端子間電圧VHと一致する場合の電動機MGrの回転数ω0を、閾値THに設定する(ステップS3)。具体的には、逆起電圧Vmは、「磁場強度H×電動機MGrの回転数ω」に比例する。このため、逆起電圧Vmが入力側端子間電圧VHと一致する場合には、「H×ω×A(但し、Aは係数)=VH」という関係が成立する。この数式を回転数ωについて解くと、ω0=VH/(H×A)という解が得られる。従って、閾値THには、ω0=VH/(H×A)が設定される。
After that, the
その後、ECU18は、電動機MGrの回転数ωが、ステップS3で設定した閾値THよりも小さいか否かを判定する(ステップS4)。
After that, the
ステップS4の判定の結果、電動機MGrの回転数ωが閾値THよりも小さくないと判定される場合には(ステップS4:No)、ω≧TH=ω0=VH/(H×A)という関係が成立するがゆえに、逆起電圧Vm(=H×ω×A)が入力側端子間電圧VH以上になる。このため、電動機MGrが、直流電源15を充電するための発電機として機能することになる。この場合には、ECU18は、インバータ16rをシャットダウンすることに代えて、逆起電圧Vmを打ち消すための弱め界磁制御を行う(ステップS7)。尚、弱め界磁制御は、「第2制御」の一具体例である。具体的には、ECU18は、電動機MGrの界磁が発生する磁場を弱めて逆起電圧Vmを打ち消すように、電動機MGrを制御する。尚、弱め界磁制御自体には、既存の弱め界磁制御(例えば、特許文献1に記載された弱め界磁制御等)を採用可能であるため、弱め界磁制御の詳細な説明は省略する。その結果、電動機MGrの逆起電圧Vmが打ち消されるがゆえに、電動機MGrが発電機として機能することはない。このため、車両1の効率の悪化や、ドライバビリティの悪化が適切に防止される。その後、弱め磁界制御を行ったまま、ECU18は、図2に示すシャットダウン動作を終了し、所定期間が経過した後に再度図2に示すシャットダウン動作を行う。
As a result of the determination in step S4, when it is determined that the rotation speed ω of the electric motor MGr is not smaller than the threshold value TH (step S4: No), the relationship of ω ≧ TH = ω0 = VH / (H × A) is established. Therefore, the counter electromotive voltage Vm (= H × ω × A) becomes equal to or higher than the input side terminal voltage VH. Therefore, the electric motor MGr functions as a generator for charging the
他方で、ステップS4の判定の結果、電動機MGrの回転数ωが閾値THよりも小さいと判定される場合には(ステップS4:Yes)、ω<TH=ω0=VH/(H×A)という関係が成立するがゆえに、逆起電圧Vm(=H×ω×A)が入力側端子間電圧VHよりも小さくなる。この場合には、上述した弱め界磁制御が行われなくても、電動機MGrが、直流電源15を充電するための発電機として機能することはない。従って、ECU18は、インバータ16rをシャットダウンするシャットダウン制御を行う(ステップS5)。尚、シャットダウン制御は、「第1制御」の一具体例である。具体的には、ECU18は、インバータ16rが備える全てのスイッチング素子がオフ状態になるように、インバータ16rを制御する。その結果、電動機MGrが発電機として機能することがないだけでなく、逆起電圧Vmを打ち消すための弱め界磁制御すらもECU18が行なわなくてもよいがゆえに、車両1の効率の悪化や、ドライバビリティの悪化が適切に防止される。
On the other hand, when it is determined that the rotation speed ω of the electric motor MGr is smaller than the threshold value TH as a result of the determination in step S4 (step S4: Yes), it is said that ω <TH = ω0 = VH / (H × A). Since the relationship is established, the counter electromotive voltage Vm (= H × ω × A) becomes smaller than the input-side terminal voltage VH. In this case, the electric motor MGr does not function as a generator for charging the
インバータ16rがシャットダウンされた後には、ECU18は、電動機MGrからインバータ16rへと流れ込む電流が電流センサ17によって検出されたか否かを判定する(ステップS6)。
After the
ここで、インバータ16rがシャットダウンされるのは、電動機MGrの回転数ωが閾値THよりも小さい(つまり、逆起電圧Vmが入力側端子間電圧VHよりも小さい)と判定された場合である。このため、通常であれば、インバータ16rがシャットダウンされている期間中に、電動機MGrからインバータ16rへと流れ込む電流が電流センサ17によって検出されることはないはずである。しかしながら、上述したように、閾値THは、推定された磁場強度Hに基づいて設定されている。このため、磁場強度Hの推定精度によっては、推定された磁場強度Hと実際の磁場強度Hとの間に誤差が生ずる可能性がある。つまり、磁場強度Hの推定誤差が生ずる可能性がある。磁場強度Hの推定誤差が生ずる場合には、電動機MGrの回転数ωが閾値THよりも小さいと判定された場合であっても、実際の逆起電圧Vmが入力側端子間電圧VHよりも小さくならない可能性がある。具体的には、推定された磁場強度Hが実際の磁場強度Hよりも小さい場合には、推定された磁場強度Hに基づいて設定される閾値THは、実際の磁場強度Hに基づいて設定される閾値THよりも大きくなる。このため、電動機MGrの回転数ωが、推定誤算の影響を受けた閾値THよりも小さいと判定された場合であっても、電動機MGrの回転数ωが、推定誤算の影響を受けない本来の閾値THよりも大きい可能性がある。その結果、電動機MGrの回転数ωが、推定誤算の影響を受けた閾値THよりも小さいと判定された場合であっても、実際の逆起電圧Vmが入力側端子間電圧VHよりも大きい(つまり、電動機MGrからインバータ16rへと電流が流れ込む)可能性がある。
Here, the
このため、ステップS6の判定の結果、電動機MGrからインバータ16rへと流れ込む電流が検出されたと判定された場合には(ステップS6:Yes)、ステップS4における「電動機MGrの回転数ωが閾値THよりも小さい」という判定結果は、推定誤差に起因した誤判定であると推定される。このため、インバータ16rがシャットダウンされているものの、電動機MGrが、直流電源15を充電するための発電機として機能していると推定される。尚、インバータ16rがシャットダウンされている場合であっても、電動機MGrからの電流は、インバータ16rのダイオードを介して直流電源15に供給され得る。この場合には、ECU18は、インバータ16rのシャットダウンを中断した上で、逆起電圧Vmを打ち消すための弱め界磁制御を行う(ステップS7)。その結果、磁場強度Hの推定誤差が生じている場合であっても、電動機MGrが直流電源15を充電するための発電機として機能し続けることに起因した車両1の効率の悪化(更には、ドライバビリティの悪化)が適切に防止される。
Therefore, if it is determined that the current flowing from the electric motor MGr to the
他方で、ステップS6の判定の結果、電動機MGrからインバータ16rへと流れ込む電流が検出されないと判定された場合には(ステップS6:No)、ECU18は、ステップS4以降の動作を行う。つまり、ECU18は、電動機MGrの回転数ωが閾値THよりも小さくないと判定されるまでは、インバータ16rをシャットダウンし続ける。
On the other hand, if it is determined as a result of the determination in step S6 that the current flowing from the electric motor MGr to the
ここで、図3を参照しながら、インバータ16rがシャットダウンされている間に電動機MGrからインバータ16rへと流れ込む電流が検出された場合に行われる動作の一具体例について説明する。図3は、インバータ16rがシャットダウンされている間に電動機MGrからインバータ16rへと流れ込む電流が検出された場合における車両1の車速、磁場強度H、電動機MGrの回転数ω、インバータ16rの状態及び電動機MGrを流れる電流の夫々の時間推移を示すタイミングチャートである。
Here, with reference to FIG. 3, a specific example of the operation performed when the current flowing from the electric motor MGr to the
図3に示すように、時刻t31において車両1が発進し、その後、車両1が加速していくものとする。車両1が発進した直後は、ドライバは、車両1を強く加速させるためにアクセルペダルを相対的に深く踏み込んでいるものとする。その結果、車両1が発進した直後は、車両1の状態は、車両1の走行に必要な駆動力が所定出力よりも高いという特定状態にあるものとする。このため、時刻t31以降は、車両1は、原動機11fから供給される駆動力に加えて、原動機11r(つまり、電動機MGr)から供給される駆動力を用いて走行する。このため、時刻t31以降は、インバータ16rが駆動しており(つまり、シャットダウンされておらず)、電動機MGrにはインバータ16rから電流が供給される。更に、車両1の加速に伴って、車速及び電動機MGrの回転数ωが増加していく。
As shown in FIG. 3, it is assumed that the
その後、時刻t32において、ドライバがアクセルペダルを緩めたものとする。その結果、時刻t32以降は、車両1の状態は、車両1の走行に必要な駆動力が所定出力よりも高いという特定状態にないものとする。更に、時刻t32の時点では、電動機MGrの回転数ωは、推定した磁場強度Hに基づいて設定された閾値THよりも小さい。このため、時刻t32の時点で、インバータ16rがシャットダウンされる。その結果、時刻t32以降は、車両1は、原動機11fから供給される駆動力を用いて走行する。尚、時刻t32以降も、車両1は加速するものとする。
After that, at time t32, it is assumed that the driver releases the accelerator pedal. As a result, after the time t32, the state of the
ここで、図3の2段目のグラフに示すように、磁場強度Hの推定誤差に起因して、推定した磁場強度Hは、実際の磁場強度Hよりも小さいものとする。この場合、図3の3段目のグラフに示すように、推定した磁場強度Hに基づいて設定された閾値TH(以降、“推定閾値TH0”と称する)は、実際の磁場強度Hに基づいて設定される本来の閾値TH(以降、“実閾値TH1”と称する)よりも大きくなる。このため、インバータ16rがシャットダウンされている時刻t33において、電動機MGrの回転数ωが実閾値TH1よりも大きくなったにも関わらず、電動機MGrの回転数ωが推定閾値TH0よりも小さいと判定され続けてしまう。このため、時刻t33以降は、インバータ16rがシャットダウンされているにも関わらず、電動機MGrが直流電源15を充電する発電機として機能することになる。その結果、時刻t33以降、電動機MGrからインバータ16rに向かって電流が流れ込む。尚、図3は、インバータ16rから電動機MGrに流れ込む電流を、正の電流と定義している。
Here, as shown in the second graph of FIG. 3, the estimated magnetic field strength H is smaller than the actual magnetic field strength H due to the estimation error of the magnetic field strength H. In this case, as shown in the third graph of FIG. 3, the threshold value TH (hereinafter referred to as “estimated threshold value TH0”) set based on the estimated magnetic field strength H is based on the actual magnetic field strength H. It becomes larger than the original threshold value TH (hereinafter referred to as “actual threshold value TH1”) that is set. Therefore, at the time t33 when the
その後、時刻t34において、電動機MGrからインバータ16rへと流れ込む電流が検出されたものとする。その結果、時刻t34において、インバータ16rのシャットダウンが中断されると共に、逆起電圧Vmを打ち消すための弱め界磁制御が行われる。このため、時刻t34以降は、電動機MGrからインバータ16rへと流れ込む電流が、弱め界磁制御によって相殺される。
After that, at time t34, it is assumed that the current flowing from the electric motor MGr to the
仮に、電動機MGrからインバータ16rへと流れ込む電流がECU18によって監視されない場合には、図3の4段目のグラフに太い点線で示すように、電動機MGrの回転数ωが推定閾値TH0よりも大きくなると判定される時刻t35までは、インバータ16rがシャットダウンされ続ける。このため、図3の5段目のグラフに太い点線で示すように、電動機MGrからインバータ16rへと電流が流れ込み続ける(つまり、電動機MGrが直流電源15を充電するための発電機として機能し続ける)。このため、時刻t34から時刻t35までの間の期間中の車両1の効率が悪化する(更には、ドライバビリティも悪化する)可能性がある。しかるに、本実施形態のシャットダウン動作によれば、時刻t34から時刻t35までの間の期間中の車両1の効率の悪化(更には、ドライバビリティの悪化)が適切に防止される。
If the current flowing from the electric motor MGr to the
尚、上述した説明では、電動機MGrは、後輪14rを駆動するための電動機である。しかしながら、電動機MGrは、後輪14rを駆動する(言い換えれば、車軸13rに連結される)ことに代えて、原動機11f(特に、エンジンENG)の駆動力を用いて回転子が回転することで発電可能な電動機(つまり、発電機)であってもよい。この場合において、電動機MGrが発電しない(つまり、原動機11fの駆動力を用いて電動機MGrの回転子が回転しない)場合であっても電動機MGrの回転子が回転し得ると想定される場合には、ECU18は、インバータ16rをシャットダウンするためのシャットダウン動作を行ってもよい。具体的には、原動機11fの駆動力を用いて電動機MGrが発電しない場合には、ECU18は、電動機MGrの要求出力がゼロであると判定された場合と同様の動作(図2のステップS2からステップS7の動作)を行なうことで、シャットダウン制御及び弱め界磁制御を行ってもよい。
In the above description, the electric motor MGr is an electric motor for driving the
例えば、発電可能な電動機MGrを備える車両の一例として、いわゆるスプリット型のハイブリッド車両(例えば、THS(Toyota Hybrid System)を搭載したハイブリッド車両)があげられる。このハイブリッド車両は、主として発電機として動作する電動機MGrと、主として前輪14f(或いは、駆動輪)を駆動する電動機MGfと、エンジンENGとが、動力分割機構(例えば、遊星歯車機構)を介して機械的に連結されている。このため、電動機MGrが発電しない(つまり、原動機11fの駆動力を用いて電動機MGrの回転子が回転しない)場合であっても、電動機MGrの回転子は、前輪14fの回転に合わせて電動機MGfの回転子が回転し、電動機MGfの回転に合わせてMGrの回転子もまた回転し得る。その結果、電動機MGrが発電するべきでない(或いは、発電する必要がない)状況にも関わらず、電動機MGrの逆起電圧Vmがインバータ15rの入力側端子間電圧VH以上になる(つまり、電動機MGrが意図せずして発電機として機能してしまう)可能性がある。従って、この場合においても、上述したシャットダウン動作が行われることで、上述した各種効果が享受可能である。
For example, as an example of a vehicle equipped with an electric motor MGr capable of generating electricity, a so-called split type hybrid vehicle (for example, a hybrid vehicle equipped with a THS (Toyota Hybrid System)) can be mentioned. In this hybrid vehicle, an electric motor MGr that mainly operates as a generator, an electric motor MGf that mainly drives a
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う車両制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately modified within the scope of claims and within a range not contrary to the gist or idea of the invention that can be read from the entire specification, and the vehicle control device accompanied by such a modification. Is also included in the technical scope of the present invention.
1 車両
11f、11r 原動機
14f 前輪
14r 後輪
15 直流電源
16r インバータ
18 ECU
ENG エンジン
MGf、MGr 電動機
1
ENG engine MGf, MGr electric motor
Claims (1)
電力を用いて駆動されることで前記第1駆動輪とは異なる第2駆動輪を駆動可能な又は前記原動機の動力を用いて駆動されることで発電可能な電動機と、
電源から供給される直流電力を交流電力に変換して前記電動機に供給するインバータと
を備える車両を制御する車両制御装置であって、
前記電動機が備える界磁が発生する磁場の強度を推定する推定手段と、
前記推定された磁場の強度に基づいて算出される前記電動機の逆起電圧が前記インバータの前記電源側における端子間電圧と一致する場合の前記電動機の回転数を、所定閾値に設定する設定手段と、
前記電動機から前記インバータに電流が流れ込んでいるか否かを判定する判定手段と、
(i)前記電動機が駆動される必要がなく且つ前記電動機の回転数が前記所定閾値より小さい場合に、前記インバータをシャットダウンする第1制御を行い、(ii)前記第1制御が行われている状況下で前記電動機から前記インバータに電流が流れ込んでいると判定された場合には、前記電動機の回転数が前記所定閾値より小さい場合であっても、前記第1制御を中断した上で、前記電動機の逆起電圧を打ち消すための第2制御を行なう制御手段と
を備えることを特徴とする車両制御装置。 A prime mover that can drive the first drive wheel,
An electric motor that can drive a second drive wheel different from the first drive wheel by being driven by electric power or can generate electricity by being driven by the power of the prime mover.
A vehicle control device that controls a vehicle equipped with an inverter that converts DC power supplied from a power source into AC power and supplies it to the electric motor.
An estimation means for estimating the strength of the magnetic field generated by the field magnet provided in the electric motor, and
A setting means for setting the rotation speed of the electric motor to a predetermined threshold value when the counter electromotive voltage of the electric motor calculated based on the estimated magnetic field strength matches the voltage between terminals on the power supply side of the inverter. ,
A determination means for determining whether or not a current is flowing from the electric motor to the inverter,
(I) When the electric motor does not need to be driven and the rotation speed of the electric motor is smaller than the predetermined threshold value, the first control for shutting down the inverter is performed, and (ii) the first control is performed. When it is determined that a current is flowing from the electric motor to the inverter under the circumstances, even if the rotation speed of the electric motor is smaller than the predetermined threshold value, the first control is interrupted and then the first control is interrupted. A vehicle control device including a control means for performing a second control for canceling a counter electromotive voltage of an electric motor.
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