(57)【要約】【課題】気圧のデータが取得できない場合であっても、適切にモータを保護しつつ走行することが可能な車両の制御装置を提供する。【解決手段】蓄電装置の蓄電量の上限値を大気圧に基づいて設定するように構成された車両の制御装置において、コントローラは、大気圧を取得できない場合には（ステップＳ３）、蓄電装置の蓄電量の上限値を前記モータの耐電圧の要求を満たす予め定められた所定値に低下させるように構成されている（ステップＳ６）。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電機能を有するモータと、前記モータに駆動させるための電力を供給し、かつ前記モータで発電した電力を充電することが可能な蓄電装置とを備え、前記蓄電装置の蓄電量の上限値を大気圧に基づいて設定するように構成された車両の制御装置において、
前記蓄電装置を制御するコントローラを備え、
前記コントローラは、
前記大気圧を取得できない場合には、前記蓄電装置の蓄電量の上限値を前記モータの耐電圧の要求を満たす予め定められた所定値に低下させるように構成されている
ことを特徴とする車両の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、駆動力源として少なくともモータを備えた車両の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、駆動力源としてモータを備えた電気自動車が記載されている。この特許文献１に記載された電気自動車は、車両が高地を走行している場合など気圧の低い環境下において、バッテリやモータを保護するように構成されている。具体的には、バッテリの温度とバッテリを流れる電流とから、そのバッテリが充放電を繰り返した場合であってもバッテリの劣化の進行、すなわち過充電を抑制するバッテリ許容ＳＯＣを求めるように構成されている。また、気圧センサから取得した大気圧に基づいて、モータが許容できる耐電圧から求まるＳＯＣ（モータ許容ＳＯＣ）を求めるように構成されている。そして、それら求めたバッテリ許容ＳＯＣとモータ許容ＳＯＣとを比較して、値の小さい方を充電時におけるバッテリのＳＯＣの上限値に設定するように構成されている。なお、この特許文献１に記載された車両は、電圧コンバータ等の昇圧回路は設けられていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−０８０３２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
標高が比較的高い場所（高地）では、気圧が低く放電が生じ易くなるため、モータの耐電圧（耐圧や絶縁耐圧とも称される）が低下する。したがって、そのような環境下あるいは状況下においてモータを保護するためには、例えば前記特許文献１に記載されているように、気圧センサから取得したデータに基づいて、バッテリのＳＯＣの上限値を設定してモータへ供給する電圧を制御することが有効である。これにより、モータへ供給される電圧が前記耐電圧を超えることを回避できる。しかしながら、例えば上記の気圧センサがフェールするなどして大気圧のデータを取得できない場合には、モータが許容する電圧値に制御できなくなるおそれがある。そのような場合、モータに供給された電圧が前記耐電圧を越えてインバータの回路素子の破壊やモータのいわゆる絶縁破壊を引き起こすおそれがある。またそれを要因として、モータを適切に保護できない、ならびに、モータの絶縁性を確保した走行ができないなどの不都合が生じるおそれがある。
【０００５】
この発明は上記の技術的課題に着目して成されたものであり、大気圧のデータが取得できない場合であっても、適切にモータを保護しつつ走行することが可能な車両の制御装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、上記の目的を達成するために、発電機能を有するモータと、前記モータに駆動させるための電力を供給し、かつ前記モータで発電した電力を充電することが可能な蓄電装置とを備え、前記蓄電装置の蓄電量の上限値を大気圧に基づいて設定するように構成された車両の制御装置において、前記蓄電装置を制御するコントローラを備え、前記コントローラは、前記大気圧を取得できない場合には、前記蓄電装置の蓄電量の上限値を前記モータの耐電圧の要求を満たす予め定められた所定値に低下させるように構成されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、大気圧のデータを取得できない場合には、蓄電装置の蓄電量（ＳＯＣ）の上限値を予め定められた所定値に低下させるように構成され、つまり蓄電量の制御範囲を所定の範囲に低下させるように構成されている。上述したように、気圧が低い場合、モータの耐電圧は低下するものの、この発明によれば、気圧センサがフェールするなどして大気圧のデータを取得できない場合であっても、蓄電装置の蓄電量の上限値はモータの耐電圧の要求を満たす所定の蓄電量に制御される。したがって、気圧が低い高地であっても、モータに耐電圧を超える電圧が印加されることがない。そのため、モータの絶縁性を確保でき、その結果、モータを適切に保護することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明で対象とすることができる車両の一例を説明するための図である。
【図２】この発明の実施形態における制御の一例を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
この発明の実施形態を、図を参照しつつ説明する。なお、以下に示す実施形態は、この発明を具体化した場合の一例に過ぎず、この発明を限定するものではない。
【００１０】
この発明で対象とすることができる車両は、エンジンとモータとを駆動力源としたハイブリッド車両や、モータのみを駆動力源とした電気自動車など少なくとも駆動用のモータ（以下、単にモータと記す）を備えた車両である。図１に、その一例として、エンジンとモータとを備えたハイブリッド車両の駆動システムを模式的に示してある。図１に示すハイブリッド車両（以下、単に車両と記す）Ｖｅは、駆動力源としてエンジン（Ｅ／Ｇ）１、および、モータ（ＭＧ）２を備えている。車両Ｖｅは、エンジン１が出力する動力を動力分割機構３によってモータ２側と駆動輪４側とに分割して伝達するように構成されている。また車両Ｖｅは、他の主要な構成要素として、変速機５、デファレンシャルギヤ６、バッテリ７、インバータ８、ならびに、ＥＣＵ（コントローラ）９を備えている。
【００１１】
エンジン１は、例えば、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの内燃機関であり、出力の調整、ならびに、始動および停止などの作動状態が電気的に制御されるように構成されている。ガソリンエンジンであれば、スロットルバルブの開度、燃料の供給量または噴射量、点火の実行および停止、ならびに、点火時期などが電気的に制御される。ディーゼルエンジンであれば、燃料の噴射量、燃料の噴射時期、あるいは、ＥＧＲ［Exhaust Gas Recirculation］システムにおけるスロットルバルブの開度などが電気的に制御される。
【００１２】
モータ２は、エンジン１が出力するエンジントルクを受けて駆動されることにより電気を発生する発電機としての機能を有し、またこの発明の実施形態における車両Ｖｅでは、モータ２は、電力が供給されることにより駆動されてモータトルクを出力する電動機としての機能も有している。すなわち、モータ２は、発電機能を有するモータ（いわゆる、モータ・ジェネレータ）であり、例えば、三相型の永久磁石式の同期モータ、あるいは、誘導モータなどによって構成されている。さらに、このモータ２は、インバータ８を介してバッテリ７に接続されている。したがって、モータ２を発電機として駆動し、その際に発生する電気をバッテリ７に蓄えることができる。また、バッテリ７に蓄えられている電気をモータ２に供給し、モータ２を電動機として駆動してモータトルクを出力することもできる。
【００１３】
動力分割機構３は、エンジン１およびモータ２と駆動軸との間でトルクを伝達する伝動機構であり、従来知られているようにサンギヤ、リングギヤ、および、キャリヤからなる遊星歯車機構によって構成される。変速機５は、図１に示すようにエンジン１およびモータ２の出力側に配置されており、エンジン１、モータ２、および、動力分割機構３と駆動輪４との間でトルクを伝達する。変速機５は、要は、入力回転数の出力回転数に対する比率を適宜に変更できる機構であって、有段変速機や変速比を連続的に変化させることのできる無段変速機などによって構成することができる。そして、その変速機５の出力側にはプロペラシャフト１０が延びており、そのプロペラシャフト１０が終減速機であるデファレンシャルギヤ６に連結され、さらに、そのデファレンシャルギヤ６に連結されたドライブシャフト１１を介して、駆動輪４にトルクが伝達されるように構成されている。
【００１４】
バッテリ７は、例えば、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池などの二次電池、あるいは、キャパシタなどにより構成された高電圧の蓄電装置である。したがって、モータ２をバッテリ７の電力によってモータとして機能させ、あるいはモータ２で発電した電力をバッテリ７に充電することが可能である。また、バッテリ７は、システムメインリレー１２を介してコンデンサ１３やインバータ（インバータ回路）８に接続される。図１に示す例では、バッテリ７の出力電流は、電流センサ１７により計測され、またその温度（セル温度）は温度センサ１８により計測される。電流センサ１７および温度センサ１８は、ＥＣＵ９にそれぞれ接続されており、計測したデータを前記ＥＣＵ９に出力する。
【００１５】
上記のシステムメインリレー１２は、バッテリ７と車両Ｖｅの駆動系とを接続あるいは切断するスイッチであって、例えばＥＣＵ９に接続されてオン・オフが制御される。コンデンサ１３は、インバータ８に入力される電流を平滑化するために設けられており、インバータ８の高電位側（Ｐ線）と低電位側（Ｎ線）の間に挿入されている。
【００１６】
図１に示す車両Ｖｅは、エンジン１の駆動力、あるいは車両Ｖｅの減速エネルギを利用して、すなわち制動時の車両Ｖｅの運動エネルギを使用してモータ２で発電する。このような発電は「回生」と称される。また、そのようにモータ２が発電する場合、インバータ８が交流を直流に変換してバッテリ７へ電力を供給する。これに対して、インバータ８が直流を交流に変換してモータ２により駆動輪４を駆動することは「力行」と称される。なお、図１に示す車両Ｖｅは、バッテリ７とインバータ８との間に電圧コンバータ等の昇圧回路を介在させていない。これは、モータ２の定格電圧とバッテリ７の出力電圧とがほぼ同じであるため、インバータ８の出力電圧を高めることを要しないためである。なお、モータ２よりも定格電圧の高いモータを走行用の駆動力源とする車両においては、インバータ８からの出力電力を確保するため、インバータ８の前段に電圧コンバータ等の昇圧回路が設けられる。
【００１７】
インバータ８は、図１に示すように正極ラインと負極ラインの間に互いに並列に接続されるＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各アームから構成される。Ｕ相のアーム１４はスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の直列接続からなり、Ｖ相のアーム１５はスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４の直列接続からなり、Ｗ相のアーム１６はスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６の直列接続からなる。また、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のコレクタ・エミッタ間にはそれぞれエミッタ側からコレクタ側に電流を流すようにダイオードＤ１〜Ｄ６が接続される。この発明の実施形態における各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６としては、例えばＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ：Insulated Gate Bipolar Transistor）が適用される。そして、インバータ８は、ＥＣＵ９に接続されており、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６は、そのＥＣＵ９により生成されるＰＷＭ信号によって、直流を交流に変換するためのスイッチング制御（モータ出力制御）、あるいは、交流を直流に変換する制御（バッテリ充電制御）が行われる。
【００１８】
ＥＣＵ９は、この発明の実施形態における「コントローラ」であって、主に、エンジン１、モータ２、バッテリ７、インバータ８、変速機５などを制御する。そのＥＣＵ９は、例えばマイクロコンピュータを主体にして構成される電子制御装置である。ＥＣＵ９は、各種センサから検出または算出されたデータが入力される。その入力されるデータは、例えば上述した温度センサ１８で取得した温度、電流センサ１７で取得した電流値、気圧センサ１９で取得した大気圧である。また、その他アクセル開度ＡＣＣ、車速Ｖ、ブレーキ踏力もしくはブレーキペダルの踏み込み量、バッテリ７の蓄電量（ＳＯＣ）、車輪速度、エンジン１の冷却水温度などのデータが入力される。また、予め記憶しているデータは、例えば大気圧とモータ２の耐電圧との関係をマップ化したデータ、ＳＯＣと出力電圧との関係をマップ化したデータなどである。なお、上記の気圧センサ１９は、車両Ｖｅの周囲の大気圧を計測するためのセンサであって、例えば、ピエゾ抵抗型、静電容量型、ＭＥＭＳ型等の各計測方式により絶対圧を電気信号に変換して出力可能に構成されている圧力センサがこれに相当する。
【００１９】
そして、ＥＣＵ９は、その入力された各種データおよび予め記憶させられているデータや計算式等を使用して演算を行い、その演算結果を制御指令信号として出力し、上記のエンジン１、モータ２、バッテリ７、インバータ８などを制御するように構成されている。なお、図１では一つのＥＣＵ９が設けられた例を示しているものの、ＥＣＵ９は、例えば制御する装置ごと、あるいは制御内容ごとに複数設けられていてもよい。
【００２０】
このように構成された車両Ｖｅは、バッテリ７やモータ２などの機器を保護するためにバッテリ７のＳＯＣの上限値を設定する。具体的には、例えばバッテリ７のＳＯＣを所定の制御範囲に制御する。つまり、所定の下限値から所定の上限値の範囲で制御し、特に上限値はバッテリ７の過充電を抑制、ならびにモータ２の絶縁性を確保するためのＳＯＣとされている。また、バッテリ７は温度や気圧によってもその特性が変化するため、上述した温度センサ１８や気圧センサ１９から取得した情報に基づいて制御するように構成されている。一方、その気圧センサ１９が例えばフェールした場合には、大気圧の情報を取得できないおそれがある。標高が高くなると、すなわち気圧が低下すると放電しやすくなり、モータ２の耐電圧は低下する。したがって、そのような環境下において、モータ２に過度な電圧が印加された場合には、モータ２の耐電圧を超えてモータ２の絶縁性が低下し、ひいてはモータ２を適切に保護できない可能性がある。そこで、この発明の実施形態では、大気圧の情報が取得できない場合であっても適切にモータ２を保護するように構成されている。以下に、ＥＣＵ９によって実行される制御例の一例について説明する。
【００２１】
図２は、その制御の一例を示すフローチャートであって、特に大気圧の大きさに応じてバッテリ７におけるＳＯＣの上限値を設定、あるいは、大気圧のデータが取得できない場合におけるＳＯＣの上限値を設定する制御の一例である。また、この図２に示すフローチャートは、大気圧の情報が取得できる場合は、前掲の特許文献１に記載されている制御と同様であって、過充電を抑制するバッテリ許容ＳＯＣと、モータ２が許容できる耐電圧（モータ許容ＳＯＣ）とを求め、それら求めた各ＳＯＣのうち値が小さい方をＳＯＣの上限値に設定するように構成されている。以下、このフローチャートについて具体的に説明する。
【００２２】
先ず、バッテリ許容ＳＯＣを算出する（ステップＳ１）。このバッテリ許容ＳＯＣは、上述したように例えばバッテリ７の過充電を抑制するように決定されたＳＯＣの上限値であって、満充電未満の所定の値を上限値として予め定められている。つまり、充放電を繰り返した場合であってもそのバッテリ７の劣化を抑制できる値に設定されている。また、このバッテリ許容ＳＯＣは、バッテリ７を流れる電流とバッテリ７の温度とに対して設定されている。より具体的には、上述した電流センサ１７から電流値を取得し、ならびに、温度センサ１８から温度のデータを取得する。そして、それら取得した電流値および温度に対してバッテリ７の許容可能なＳＯＣ（すなわち上限値）を求める。なお、この電流値および温度とバッテリ許容ＳＯＣとの関係は、予めマップ化してＥＣＵ９に記憶させてもよい。
【００２３】
ついで、大気圧データを取得する（ステップＳ２）。この大気圧のデータは、上述したようにモータ２が許容できる耐電圧から求まるバッテリ７のＳＯＣ（モータ許容ＳＯＣ）を求めるためのデータであって、例えば気圧センサ１９によって算出あるいは取得される。なお、この大気圧のデータは、気圧センサ１９から直接取得する他、例えばナビゲーションシステム（図示せず）が示す位置情報から現在地における標高を取得して算出してもよい。また、このステップＳ２と上述したステップＳ１とは同時に実行してもよく、あるいは、ステップＳ１とステップＳ２の順序が反対であってもよい。
【００２４】
ついで、上記のステップＳ２において大気圧のデータが取得できたか否かを判断する（ステップＳ３）。これは、上記の大気圧データを正確に取得できたか否かを判断するステップであって、すなわち気圧センサ１９から大気圧データを取得できたか否か、あるいは、ナビゲーションシステムが示す位置情報を基に標高から求める大気圧を取得できたか否かを判断する。
【００２５】
したがって、このステップＳ３で肯定的に判断された場合、すなわち気圧センサ１９やナビゲーションシステムが示す位置情報を基に大気圧を取得できた場合には、モータ２の耐電圧から許容できるバッテリ７のＳＯＣ（モータ許容ＳＯＣ）を算出する（ステップＳ４）。つまりモータ２に所定の電圧を印加した場合に、そのモータ２の特性が低下しない、あるいは、モータ２を適切に保護できる耐電圧から求まるＳＯＣを算出する。なお、バッテリ７の出力可能な電圧は、前掲の特許文献１に記載されているように、ＳＯＣの状態に対して、その出力電圧が変動する。つまり、ＳＯＣが小さいほど出力は低下し、それとは反対にＳＯＣが大きいほど出力は増大する。また、上述したように気圧に応じて上記の耐電圧も変動し、すなわち気圧が低ければモータ２の耐電圧も低下する。したがって、それらの関係を考慮して、大気圧とＳＯＣとの関係をマップ化するなどして、予めＥＣＵ９にそのマップを記憶させておく。そして、上記のステップＳ３で取得した大気圧データとマップとを照らし合わせてモータ許容ＳＯＣを算出する。
【００２６】
そして、そのようにステップＳ４で大気圧データに基づくＳＯＣを算出したら、その算出したＳＯＣとステップＳ１で算出したバッテリ許容ＳＯＣとを比較して、値が小さい方のＳＯＣをバッテリ７のＳＯＣの上限値として設定する（ステップＳ５）。つまり、取得した大気圧データが比較的低い場合（例えば標高３０００メートル以上）、すなわち高地の場合には、耐電圧が低くなるからＳＯＣの上限値は、ステップＳ４で算出したモータ許容ＳＯＣを上限値として設定される。それとは反対に、取得した大気圧データが比較的大きい場合（例えば標高０メートル）、すなわち平地の場合には、耐電圧に基づくモータ許容ＳＯＣよりバッテリ７に基づくバッテリ許容ＳＯＣの方が小さくなるから、バッテリ許容ＳＯＣを上限値として設定する。なお、上記の高地とは、予め定められた所定の標高以上であって、モータ２の性能が低下する、あるいは、モータ２やインバータ８などの制御機器の耐久性が低下するおそれがある所定の高さをいう。
【００２７】
一方、上記のステップＳ３で否定的に判断された場合、すなわち気圧センサ１９やナビゲーションシステムが例えばフェールするなどして大気圧データを取得できない場合には、モータ許容ＳＯＣを、前述したマップ（大気圧とＳＯＣとの関係を示すマップ）から求まるＳＯＣのうちの最小値をモータ許容ＳＯＣとして設定する（ステップＳ６）。つまり、大気圧のデータを取得できない場合には、モータ許容ＳＯＣとして、車両Ｖｅが走行している現在地における大気圧に基づくＳＯＣではなく、マップから求まるＳＯＣのうちの最小値を選択して設定する。またそのように、大気圧データを取得できず、上記最小値を設定した場合には、例えばメーターパネルの警告灯や表示灯を点灯させ、運転者に知らせる。
【００２８】
そして、そのようにステップＳ６で大気圧データを取得できない場合のモータ許容ＳＯＣを上記最小値に設定したら、その設定したモータ許容ＳＯＣとステップＳ１で算出したバッテリ許容ＳＯＣとを比較して、小さい方のＳＯＣをバッテリ７のＳＯＣの上限値として設定する（ステップＳ５）。
【００２９】
このように、この発明の実施形態では、大気圧データ、すなわち大気圧の大きさに応じて、バッテリ７のＳＯＣの上限値を設定するように構成されている。具体的には、大気圧データが気圧センサ１９等から取得できる場合には、取得した大気圧データに基づいてモータ２を保護するために定めたモータ許容ＳＯＣと、バッテリ７の保護（すなわち過充電を抑制）するために定めたＳＯＣとを比較して、その小さい方のＳＯＣを上限値として設定するように構成されている。したがって、例えば取得した大気圧データが低い場合、すなわち高地など比較的標高が高い場合には、モータ２の許容する耐電圧が低下するものの、ＳＯＣは大気圧データに基づいたＳＯＣとされているから、モータ２の耐電圧を超える電圧がモータ２に印加されず、その結果、モータ２を保護するとともに、インバータ８の回路素子の破壊やモータ２の絶縁破壊の発生を抑制もしくは回避できる。また、そのようにバッテリ７の上限値が、バッテリ許容ＳＯＣより低く設定されるから、併せてバッテリ７の保護を図ることができる。
【００３０】
一方、取得した大気圧データが比較的大きい場合、すなわち平地の場合には、バッテリ許容ＳＯＣの方が、大気圧に基づいて定めたモータ許容ＳＯＣより小さくなるので、その場合にはバッテリ許容ＳＯＣがバッテリ７のＳＯＣの上限値として設定される。そのため、バッテリ７の過充電を抑制もしくは回避でき、その結果、バッテリ７を適切に保護することができる。また、同様に、平地の場合には、モータ２の絶縁性は十分に確保できるから、モータ２の保護を併せて図ることができる。つまり、高地の場合と平地の場合とのどちらの場合であっても、大気圧の大きさに応じてバッテリ７およびモータ２を保護できる上限値が設定されるから、その結果、モータ２およびバッテリ７を適切に保護できる。
【００３１】
それとは反対に、大気圧データを取得できない場合には、ステップＳ６で説明したように、耐電圧に基づくバッテリ７のＳＯＣ（すなわちモータ許容ＳＯＣ）を、上述したマップ（大気圧とＳＯＣとの関係を示すマップ）から求まるＳＯＣのうちの最小値を選択するように構成されている。つまり、気圧センサ１９などがフェールして大気圧データを取得できない場合であっても、ＳＯＣの上限値は少なくともモータ２の耐電圧を考慮した値に設定される。そのため、例えば上述した高地を走行している際に、大気圧データを取得できない場合であっても、モータ２に耐電圧を超える過大な電圧が印加されることがなく、その結果、モータ２の絶縁性を確保できるため、モータ２の保護を図ることができる。また、上記最小値をＳＯＣの上限値に設定するから併せてバッテリ７の保護を図ることができる。つまり、気圧センサ等がフェールして大気圧データを取得できない場合であっても、モータ２およびバッテリ７を適切に保護することができる。なお、平地においては、上述したようにモータ２の絶縁性を十分確保できるから、平地で大気圧データを取得できない場合であってもモータ２の保護は図られる。
【００３２】
そして、車両Ｖｅが大気圧が低い高地から大気圧が高い平地に戻ったときには、モータ２の耐電圧は上昇するから、それに伴いバッテリ７のＳＯＣの上限値も上昇する。すなわち、モータ２に印加される電圧の上限値も上昇し、通常の走行が可能となる。なお、平地を走行する場合には、大気圧ではなく、バッテリ７の電流と温度から定まるバッテリ許容ＳＯＣが充電の上限値となり、バッテリ７が保護される。
【符号の説明】
【００３３】
２…モータ（ＭＧ）、  ７…バッテリ、  ９…ＥＣＵ（コントローラ）、  １７…電流センサ、  １８…温度センサ、  １９…気圧センサ、  Ｖｅ…車両。
【図１】
2020018096.tif 000003
【図２】
2020018096.tif 000004