JP7786308B2

JP7786308B2 - 車両の制御装置

Info

Publication number: JP7786308B2
Application number: JP2022108704A
Authority: JP
Inventors: 克也佐々木
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2022-07-05
Filing date: 2022-07-05
Publication date: 2025-12-16
Anticipated expiration: 2042-07-05
Also published as: JP2024007289A

Description

本発明は、電動機を動力源とする車両の制御装置に関する。

特許文献１には、電動機やインバータなどの異常を検出するため、指示電流値から算出した第１のトルク推定値と、実際に電動機へ供給された実電流値から算出した第２のトルク推定値とを比較し、これらの乖離量が閾値を超えた場合、電動機への電力供給を遮断することが記載されている。

特開２０１０－２７３５００号公報

ところで、特許文献１では、電動機へ供給される指示電流値及び実電流値から算出された値によって異常を検知するため、電動機に生じる問題を特定できない。従って、実際に電動機の出力が低下していることを検出して対策を講じることができないという問題があった。

本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、電動機を動力源とする車両において、電動機の実際の出力低下を検出して対策を講じることができる車両の制御装置を提供することにある。

本発明の要旨とするところは、（ａ）永久磁石が内蔵された電動機を動力源とする車両の制御装置であって、（ｂ）前記電動機に所定の電流値が供給されたときの前記電動機の指示トルクと、実際に出力された実トルクと、のトルク差が、前記指示トルクに対する指示電流の関係の補正を実行するための予め設定されている所定値以上であり、且つ、前記電動機に前記所定の電流値が供給されたときの前記電動機の実トルクが、前記関係の補正によって対策可能な閾値として予め設定されている最低保証トルク以上であった場合、前記指示トルクに対する指示電流の関係を補正するためのトルク補正制御用マップを用いて、前記指示電流と前記指示トルクとの関係を補正するトルク補正制御を実行し、（ｃ）前記電動機の減磁が顕著になることで、前記電動機に前記所定の電流値が供給されたときの前記電動機の実トルクが、前記予め設定されている最低保証トルク未満の場合、前記トルク補正制御を実行しないで、その旨を運転者に報知することを特徴とする。

本発明によれば、所定の電流値が供給されたときの電動機の指示トルクと実トルクとのトルク差が、前記指示トルクに対する指示電流の関係の補正を実行するための所定値以上であった場合、実トルクが最低保証トルク以上出力されているか否かが判定され、最低保証トルク以上出力されている場合には、指示電流と指示トルクとの関係が補正されるため、電動機の出力低下に対して前記補正による対策が施される。一方、前記電動機の減磁が顕著になることで、実トルクが最低保証トルク未満になった場合には、指示電流と指示トルクとの関係の補正では電動機の出力低下を抑制できないことが運転者に報知され、運転者はそれに応じた対策を取ることができる。

本発明が適用された電動車両の概略構成を説明する骨子図であって、且つ、車両を制御する制御系を説明する為の図である。電動機に供給される電流に対する指示トルクとＭＧトルクとの関係を示す図である。電子制御装置の制御作動の要部を説明する為のフローチャートである。

以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。尚、以下の実施例において図は適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比及び形状等は必ずしも正確に描かれていない。

図１は、本発明が適用された電動車両１０（以下、車両１０）の概略構成を説明する骨子図であって、且つ、車両１０を制御する制御系を説明する図である。車両１０は、動力源としての電動機ＭＧを備えている。又、車両１０は、電動機ＭＧと駆動輪１２との間の動力伝達経路上に、ギヤボックス１６、デファレンシャル装置１８等を備えている。電動機ＭＧ及びギヤボックス１６は、ケース１９に収容されている。

車両１０において、電動機ＭＧの動力が、ギヤボックス１６及びデファレンシャル装置１８等を経由して駆動輪１２に伝達される。

電動機ＭＧは、インバータ２０を介してバッテリ２２に接続されている。電動機ＭＧは、後述する電子制御装置４０によってインバータ２０が制御されることにより、電動機ＭＧの出力トルクであるＭＧトルクＴmgが制御される。

ギヤボックス１６は、電動機ＭＧの回転を減速する減速歯車機構である。電動機ＭＧ及びギヤボックス１６には、例えばポンプ用モータ２６によって駆動される電動オイルポンプ２８から吐出される油が、冷却油又は潤滑油として供給される。

車両１０は、走行制御をはじめとする各種制御を実行する電子制御装置４０を備えている。電子制御装置４０には、各種センサ（４２、４４、４６、５０、５２、５４、５６、５８、６０）に基づく各種信号が入力される。例えば、シフト操作ポジションＰsh、アクセル開度θacc、ブレーキ信号Ｂon、車速Ｖに相当する駆動輪１２の回転速度である車輪速Ｎr、車両加速度Ｇ、電動機ＭＧの回転角θmg及びＭＧ回転速度Ｎmg、電動機ＭＧへ供給される電流Ｉmg、バッテリ２２のバッテリ温度ＴＨbat、バッテリ充放電電流Ｉbat、バッテリ電圧Ｖbat、電動機ＭＧの実トルクであるＭＧトルクＴmgなどを表す信号が入力される。

電子制御装置４０からは、車両１０に備えられた各装置に各種指令信号が出力される。例えば、電動機ＭＧのＭＧ制御指令信号Ｓm、電動オイルポンプ２８のオイルポンプ制御指令信号Ｓeopなどが出力される。

電子制御装置４０は、電動機ＭＧを制御する電動機制御部８０、及び、報知部８２を機能的に備えている。電動機制御部８０は、予め規定されている駆動要求量マップに、例えばアクセル開度θacc及び車速Ｖを適用することで、運転者による車両１０の駆動要求量（例えば駆動輪１２における要求駆動トルクＴrdem）を算出する。電動機制御部８０は、伝達損失、補機負荷、ギヤボックス１６のギヤ比γg等を考慮して、要求駆動トルクＴrdemを実現するように、電動機ＭＧを制御するＭＧ制御指令信号Ｓmを出力する。このとき、電動機制御部８０は、予め規定されている電動機ＭＧの指示電流Ｉindiに対する指示ＭＧトルクＴmgindi（指示トルク）の関係に基づいて、電動機ＭＧに供給する指示電流Ｉindiを決定する。

ところで、電動機ＭＧには永久磁石が内蔵されており、例えば永久磁石の磁束が減少する減磁が発生すると、電動機ＭＧの指示トルクである指示ＭＧトルクＴmgindiに対して、実トルクであるＭＧトルクＴmgが低下する虞がある。これに対して、電動機制御部８０は、先ず、所定の電流値Ｉaが指示電流として電動機ＭＧに供給されたとき、所定の電流値Ｉaに対応する指示ＭＧトルクＴmgindiと、実際に出力された実トルクであるＭＧトルクＴmgとのトルク差ΔＴmg（＝|Ｔmgindi－Ｔmg|）を算出し、そのトルク差ΔＴmgが予め設定されている所定値ΔＴlim以上であるか否かを判定する。所定の電流値Ｉaは、予め規定された値である。又、所定値ΔＴlimは、予め実験的又は設計的に求められ、後述するトルク補正制御を実行するか否かの判定閾値である。尚、実トルクであるＭＧトルクＴmgは、例えばトルク計測手段としてのトルクセンサ６０によって随時検出される。

電動機制御部８０は、トルク差ΔＴmgが所定値ΔＴlim以上である場合、さらに、電動機ＭＧに所定の電流値Ｉaが供給されたときの実トルクであるＭＧトルクＴmgが、予め設定されている最低保証トルクＴmgmin未満であるか否かを判定する。最低保証トルクＴmgminは、予め実験的又は設計的に求められ、電動機ＭＧの出力低下を、補正によって対策可能な範囲の閾値とされている。

電動機制御部８０は、ＭＧトルクＴmgが最低保証トルクＴmgmin以上であった場合、指示電流Ｉindiと指示ＭＧトルクＴmgindiとの関係を補正するトルク補正制御を実行する。その結果、電動機ＭＧの寿命が長くなる。一方、電動機制御部８０は、ＭＧトルクＴmgが最低保証トルクＴmgmin未満であった場合、補正が限界であると判断され、報知部８２は、その旨を運転者に報知する。具体的には、報知部８２は、発音装置６２又は車内ディスプレイ６４に、補正が限界である旨を運転者に報知する為の報知信号Ｓinfoを出力する。

図２は、電動機ＭＧへの指示電流Ｉindiに対する指示ＭＧトルクＴmgindi及びＭＧトルクＴmgの関係を示している。図２（ａ）は、電動機ＭＧが正常な場合の関係を示し、図２（ｂ）は、電動機ＭＧにおいて減磁が発生した場合の関係を示し、図２（ｃ）は、補正が限界である場合の関係を示している。

図２（ａ）に示す電動機ＭＧが正常な場合には、破線で示す指示ＭＧトルクＴmgindiと、実線で示すＭＧトルクＴmgと、が略一致する。一方、電動機ＭＧに減磁が発生した場合には、図２（ｂ）に示すように、指示ＭＧトルクＴmgindiとＭＧトルクＴmgとの間に乖離が生じる。これに関連して、所定の電流値Ｉaにおいて、指示ＭＧトルクＴmgindiとＭＧトルクＴmgとのトルク差ΔＴmgが所定値ΔＴlim以上になる。このとき、トルク保証制御が実行される。図２（ｃ）は、減磁が顕著になることで補正が限界である場合を示している。このとき、所定の電流値Ｉaでの指示ＭＧトルクＴmgindiが最低保証トルクＴmgmin未満となり、運転者への報知が必要になる。

図３は、電子制御装置４０の制御作動の要部を説明する為のフローチャートであり、電動機ＭＧのＭＧトルクＴmgの低下に対して適切な対策をとることができる制御作動を説明する為のフローチャートである。このフローチャートは、車両運転中において繰り返し実行される。

先ず、電動機制御部８０の制御機能に対応するステップ（以下、ステップを省略）Ｓ１０では、所定の電流値Ｉaが供給されたときの指示ＭＧトルクＴmgindiとＭＧトルクＴmgとのトルク差ΔＴmgが所定値ΔＴlim以上であるか否かが判定される。Ｓ１０の判定が否定された場合、本ルーチンが終了させられる。Ｓ１０の判定が肯定された場合、電動機制御部８０の制御機能に対応するＳ２０において、所定の電流値ＩaのときのＭＧトルクＴmg（実トルク）が最低保証トルクＴmgmin未満であるか否かが判定される。Ｓ２０の判定が肯定された場合、報知部８２の制御機能に対応するＳ３０において、補正の限界と判断され、その旨が発音装置６２や車内ディスプレイ６４を介して運転者に報知される。Ｓ２０の判定が否定された場合、電動機制御部８０の制御機能に対応するＳ４０において、トルク補正制御が実行される。

トルク補正制御は、電動機ＭＧの指示電流Ｉindiと指示ＭＧトルクＴmgindiとの関係を新たな関係に補正（更新）する制御である。トルク補正制御は、トルク補正制御用マップを用いて上記関係を補正する。トルク補正制御用マップは、図３のＳ４０に示されるような、走行中の指示電流Ｉindiに対するＭＧトルクＴmg（実トルク）を随時記憶することで作成される。例えば、指示電流Ｉindiが電流値Ｉ1であるときに、ＭＧトルクＴmgがトルク値Ｔ1であった場合、それら電流値Ｉ1及びトルク値Ｔ1がトルク補正制御用マップに記憶される。トルク補正制御を実行する際には、トルク補正制御用マップに基づいて、新たな指示電流Ｉindiと指示トルクＴmgindiとの関係に更新する。例えば、トルク補正制御用マップのＭＧトルクＴmgを指示トルクＴmgindiに置き替えることで、新たな指示電流Ｉindiと指示トルクＴmgindiとの関係が求められる。

上述のように、本実施例によれば、所定の電流値Ｉaにおける電動機ＭＧの指示トルクＴmgindiとＭＧトルクＴmgとのトルク差ΔＴmgが所定値ΔＴlim以上であった場合、ＭＧトルクＴmgが最低保証トルクＴmgmin以上出力されているか否かが判定され、最低保証トルクＴmgmin以上出力されている場合には、指示電流Ｉindiと指示トルクＴmgindiとの関係が新たに補正されるため、電動機ＭＧの出力低下に対して補正による対策が施される。更に、ＭＧトルクＴmgが最低保証トルクＴmgmin未満になった場合には、補正では電動機ＭＧの出力低下を抑制できないことが運転者に報知され、部品の交換などそれに応じた対策を取ることができる。

以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。

例えば、前述の実施例では、車両１０は電動機ＭＧのみを動力源とする電動車両であったが、エンジン及び電動機を動力源とするハイブリッド車両であっても、本発明を適用することができる。例えば、エンジンと、第１電動機と、エンジンの動力を第１電動機及び出力軸に分配する動力分配機構と、前記出力軸に動力伝達可能に接続された第２電動機と、を備えたハイブリッド車両であってもよい。又は、エンジンと、電動機と、エンジンと電動機との間に介挿されたクラッチと、電動機と駆動輪との間に介挿されたトルクコンバータ及び自動変速機と、を備えたハイブリッド車両であってもよい。上記形式において、トルクコンバータを有さないハイブリッド車両であってもよい。又は、エンジンと、エンジンと駆動輪との間に介挿されたベルト式の無段変速機と、無段変速機のプライマリプーリ又はセカンダリプーリに動力伝達可能に接続された電動機と、を備えたハイブリッド車両であってもよい。又は、エンジンと、エンジンに動力伝達可能に接続された第１電動機と、駆動輪に動力伝達可能に接続された第２電動機と、第１電動機と第２電動機との間の動力伝達経路に介挿されたクラッチ及びギヤボックスと、を備えたハイブリッド車両であってもよい。

又、前述の実施例では、トルクセンサ６０によって電動機ＭＧの実トルクであるＭＧトルクＴmgが直接検出されていたが、電動機ＭＧの角加速度αmgに基づいてＭＧトルクＴmgを間接的に算出するものでも構わない。

尚、上述したのはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。

１０：車両４０：電子制御装置（制御装置）ＭＧ：電動機

Claims

永久磁石が内蔵された電動機を動力源とする車両の制御装置であって、
前記電動機に所定の電流値が供給されたときの前記電動機の指示トルクと、実際に出力された実トルクと、のトルク差が、前記指示トルクに対する指示電流の関係の補正を実行するための予め設定されている所定値以上であり、且つ、前記電動機に前記所定の電流値が供給されたときの前記電動機の実トルクが、前記関係の補正によって対策可能な閾値として予め設定されている最低保証トルク以上であった場合、前記指示トルクに対する指示電流の関係を補正するためのトルク補正制御用マップを用いて、前記指示電流と前記指示トルクとの関係を補正するトルク補正制御を実行し、
前記電動機の減磁が顕著になることで、前記電動機に前記所定の電流値が供給されたときの前記電動機の実トルクが、前記予め設定されている最低保証トルク未満の場合、前記トルク補正制御を実行しないで、その旨を運転者に報知する
ことを特徴とする車両の制御装置。