(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の駆動軸と同期回転する第１電動機を含む複数の三相交流電動機と、
前記複数の三相交流電動機の各々における三相の各々に対応する電気的に直列に接続された第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子を備え、前記複数の三相交流電動機の各々に供給される電力を直流から交流に変換する電力変換器と
を備えた車両を制御する車両制御装置であって、
通常制御において、前記車両の運転条件に基づいて設定される前記複数の三相交流電動機の各々に対応するトルク指令値に基づいて前記電力変換器を制御する第１制御手段と、
前記第１電動機の回転数が第１閾値以下であり、且つ、前記車両を停止させるための停止動作が行われている場合に、前記車両が停止していると判定する判定手段と、
前記判定手段により前記車両が停止していると判定された場合に、前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子のうち一方の全てがオフに、且つ、前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子のうち他方の少なくとも一つがオンになる所定状態となるように、前記電力変換器を制御する第２制御手段と、
前記所定状態にある電力変換器を所定の復帰指令信号に応じて前記通常制御に復帰させる場合において、前記復帰指令信号の出力から所定時間経過後に前記トルク指令値を出力する第３制御手段と
を具備することを特徴とする車両制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機を備えた車両を制御する車両制御装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の技術分野において、車両制動時に三相交流電動発電機の二相短絡又は三相短絡によるブレーキ力を用いて内燃機関の機関回転数の引き下げを行うハイブリッド車両の制御装置がある（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２８８０５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した二相短絡、三相短絡、或いは一相のみを短絡させる一相短絡等を含む各種の相短絡制御は、スイッチング素子のスイッチング動作に伴う電力損失を低減させることを目的の一つとして含む制御であって、例えばＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御等、車両走行時に通常行われる、トルク指令値に応じた公知の電力制御（以下、適宜「通常制御」と表現する）とは根本的に異なる制御である。従って、電動機の電力制御方式を相短絡制御から通常制御へ切り替え、電動機からトルク指令値に応じたトルクが出力されるまでには、相応の切り替え時間が必要となる。
【０００５】
一方、内燃機関と電動機とを備えた車両として、電動機を複数備えた車両が公知である。このような車両においても、複数の電動機の各々に対して相短絡制御を適用することができる。
【０００６】
しかしながら、この場合、相短絡制御から通常制御への復帰が完了するタイミングは、上述した切り替え時間や、制御信号の伝送遅延等の影響により、電動機相互間で必ずしも一致しない。従って、車両全体のトルク収支を考慮して電動機毎に決定されるトルク指令値を、複数の電動機に対して一斉に出力してしまうと、相短絡制御から通常制御への切り替え過渡的期において、車両全体のトルク収支が目標から乖離し、快適性が損なわれ易い。従来、このような問題点を解決し得る技術は存在しない。
【０００７】
本発明は、係る問題点に鑑みてなされたものであり、電動機を複数備えた車両において、相短絡制御からの復帰時における快適性の低下を抑制可能な車両制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決するため、本発明に係る車両制御装置は、車両の駆動軸と同期回転する第１電動機を含む複数の三相交流電動機と、前記複数の三相交流電動機の各々における三相の各々に対応する電気的に直列に接続された第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子を備え、前記複数の三相交流電動機の各々に供給される電力を直流から交流に変換する電力変換器とを備えた車両を制御する車両制御装置であって、通常制御において、前記車両の運転条件に基づいて設定される前記複数の三相交流電動機の各々に対応するトルク指令値に基づいて前記電力変換器を制御する第１制御手段と、前記第１電動機の回転数が第１閾値以下であり、且つ、前記車両を停止させるための停止動作が行われている場合に、前記車両が停止していると判定する判定手段と、前記判定手段により前記車両が停止していると判定された場合に、前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子のうち一方の全てがオフに、且つ、前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子のうち他方の少なくとも一つがオンになる所定状態となるように、前記電力変換器を制御する第２制御手段と、前記所定状態にある電力変換器を所定の復帰指令信号に応じて前記通常制御に復帰させる場合において、前記復帰指令信号の出力から所定時間経過後に前記トルク指令値を出力する第３制御手段とを具備することを特徴とする（請求項１）。
【０００９】
本発明に係る車両制御装置によれば、第１制御手段による通常制御の実行時において、複数の電動機の各々が、第３制御手段により出力されるトルク指令値に応じて駆動制御される。この通常制御は、例えば車両走行時の制御であり、例えばＰＷＭ制御等の公知の電力制御を包括する。
【００１０】
一方、この通常制御の実行時においては、判定手段により車両が停止しているか否かが判定される。判定手段により車両が停止していると判定された場合、第２制御手段により電力変換器が所定状態とされる。
【００１１】
ここで、所定状態とは、第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子のうち一方の素子全てがオフ状態、且つ他方の素子のうち少なくとも一つがオン状態である状態を指す。これ以降、第２制御手段によりなされる、電力変換器を当該所定状態とする制御を適宜「相短絡制御」と表現する。
【００１２】
尚、相短絡制御には、上記他方の素子のうち一つが短絡される一相短絡制御、二つが短絡される二相短絡制御、三つが短絡される三相短絡制御が含まれる。相短絡制御においては、第１又は第２スイッチング素子におけるスイッチング動作が停止するため、電力消費を節減することができる。
【００１３】
本発明に係る車両制御装置によれば、所定の復帰条件が満たされた場合等に出力される復帰指令信号に応じて、電動機の制御態様が相短絡制御から通常制御へと復帰する。この際、第３制御手段は、上記復帰指令信号の出力時点から所定時間経過後に上記トルク指令値を出力する。この所定時間は、好適には、相短絡制御から通常制御への切り替えに要する、電動機毎に異なる切り替え時間よりも長い時間である。また、この所定時間は、好適には、電動機毎に異なる切り替え時間のうち最も長い時間と同等程度の時間である。このような所定時間は、予め実験的に、経験的に又は理論的に決定しておくことができる。
【００１４】
このように、本発明に係る車両制御装置によれば、トルク指令値の出力が、復帰指令信号の出力時点から所定時間が経過するまで待機される。従って、電動機を通常制御により駆動する準備が整わないうちにトルク指令値が供給される事態を防ぐことができ、複数の電動機のトルク収支が本来の目標から乖離することによる快適性の低下を抑制することができる。
【００１５】
尚、本発明に係る車両制御装置においては、結果的に復帰指令信号の出力から所定時間経過後にトルク指令値が出力されればよいのであって、トルク指令値の出力開始タイミングを決定するためのトリガを復帰指令信号の出力に求める必要は必ずしもない。即ち、復帰指令信号の出力と一対一に対応する他の信号を制御上の基点として用いてもよい。
【００１６】
本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施形態から明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係る車両の駆動系の構成を概念的に表す概略構成図である。
【図２】図１の車両におけるＰＣＵの概略回路図である。
【図３】図１の車両を制御する制御装置の概略構成図である。
【図４】図３の制御装置におけるＨＶＥＣＵのブロック図である。
【図５】図３の制御装置におけるＭＧ２ＥＣＵのブロック図である。
【図６】車両停止判定処理のフローチャートである。
【図７】相短絡処理のフローチャートである。
【図８】本発明との比較検討に供すべき比較例に係り、相短絡制御から通常制御への復帰過渡期におけるＭＧ１及びＭＧ２のトルク推移を例示する図である。
【図９】本発明に係る相短絡制御が実行された場合の、相短絡制御から通常制御への復帰過渡期におけるＭＧ１及びＭＧ２のトルク推移を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
＜発明の実施形態＞
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【００１９】
＜実施形態の構成＞
始めに、図１を参照し、本発明の一実施形態に係る車両１について説明する。ここに、図１は、車両１の駆動系の構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【００２０】
図１において、ハイブリッド車両１は、ＰＣＵ（Power Control Unit）１０、エンジンＥＧ、モータジェネレータＭＧ１、モータジェネレータＭＧ２、動力分割機構ＰＧ、減速機構ＲＧを備えた、本発明に係る「車両」の一例たるハイブリッド車両である。
【００２１】
ＰＣＵ１０は、モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２の駆動状態を制御するための電力制御装置である。ＰＣＵ１０の構成については、図２において詳述する。
【００２２】
エンジンＥＧは、例えば、多気筒ガソリンエンジンであり、ハイブリッド車両１の一動力源として機能する内燃機関である。尚、ここでは、エンジンＥＧを多気筒ガソリンエンジンとしたが、エンジンＥＧは、例えば、気筒数、気筒配列及び燃料種別等において、どのような構成であってもよい。
【００２３】
モータジェネレータＭＧ１は、本発明に係る「三相交流電動機」の一例たる三相交流電動発電機であり、電気エネルギを運動エネルギに変換する力行機能と、運動エネルギを電気エネルギに変換する回生機能とを備える。
【００２４】
モータジェネレータＭＧ２は、本発明に係る「三相交流電動機」の他の一例、且つ、本発明に係る「第１電動機」の一例たる三相交流電動発電機であり、モータジェネレータＭＧ１と同様に、電気エネルギを運動エネルギに変換する力行機能と、運動エネルギを電気エネルギに変換する回生機能とを備える。
【００２５】
動力分割機構ＰＧは、中心部に設けられた、サンギアＳ１と、サンギアＳ１の外周に同心円状に設けられたリングギアＲ１と、サンギアＳ１とリングギアＲ１との間に配置されてサンギアＳ１の外周を自転しつつ公転する複数のピニオンギアＰ１と、これら各ピニオンギアの回転軸を軸支するキャリアＣ１とを備えた回転二自由度の遊星歯車機構である。
【００２６】
動力分割機構ＰＧにおいて、サンギアＳ１は、モータジェネレータＭＧ１の出力回転軸に連結されており、その回転速度はモータジェネレータＭＧ１の回転速度たるＭＧ１回転速度Ｎｍｇ１と等価である。また、リングギアＲ１は、動力分割機構ＰＧの出力軸ＯＳに固定されており、その回転速度は出力軸ＯＳの回転速度たる出力回転速度Ｎｏｕｔと等価である。更に、キャリアＣ１は、エンジンＥＧの機関出力軸に連結された動力分割機構ＰＧの入力軸ＩＳと連結されており、その回転速度は、エンジンＥＧの機関回転速度Ｎｅと等価である。
【００２７】
尚、出力軸ＯＳには、モータジェネレータＭＧ２の出力回転軸が連結されており、上述した出力回転速度ＮｏｕｔとモータジェネレータＭＧ２の回転速度たるＭＧ２回転速度Ｎｍｇ２とは等しくなっている。
【００２８】
尚、モータジェネレータＭＧ１の出力回転軸にはモータジェネレータＭＧ１の回転角を検出するための第１レゾルバｒｖ１が付設されている。この第１レゾルバｒｖ１により検出されるモータジェネレータＭＧ１の回転角は、ＭＧ１回転速度Ｎｍｇ１の算出に利用される。同様に、モータジェネレータＭＧ２の出力回転軸にはモータジェネレータＭＧ２の回転角を検出するための第２レゾルバｒｖ２が付設されている。この第２レゾルバｒｖ２により検出されるモータジェネレータＭＧ２の回転角は、ＭＧ２回転速度Ｎｍｇ２の算出に利用される。
【００２９】
動力分割機構ＰＧの出力軸ＯＳは、各種減速ギア及びデファレンシャル等を含む減速機構ＲＧを介してハイブリッド車両１の駆動輪ＤＷに連結される。従って、出力軸回転速度Ｎｏｕｔ及びＭＧ２回転速度Ｎｍｇ２は、夫々ハイブリッド車両１の速度たる車速Ｖと一義的な関係にある。また、モータジェネレータＭＧ２の力行時に出力軸ＯＳに供給されるモータトルクＴｍｇ２は、ハイブリッド車両１の駆動トルクとして利用される。逆に、モータジェネレータＭＧ２の回生時に出力軸ＯＳに入力される駆動トルクは発電に利用される。
【００３０】
次に、図２を参照し、ＰＣＵ１０の構成について説明する。ここに、図２は、ＰＣＵ１０の概略回路図である。尚、同図において、図１と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
【００３１】
図２において、ＰＣＵ１０は、直流電源Ｂと各モータジェネレータとの間の電力の入出力を制御する電力制御装置であり、昇圧コンバータ２００、ＭＧ２用インバータ３００及びＭＧ１用インバータ４００を備える。
【００３２】
直流電源Ｂは、例えばニッケル水素電池やリチウムイオン電池等の各種二次電池セル（例えば、セル電圧数Ｖ）が複数（例えば、数百個）直列に接続された、電源電圧ＶＢ（例えば、２００Ｖ）の二次電池ユニットである。尚、直流電源Ｂとしては、この種の二次電池に替えて又は加えて、電気二重層キャパシタや大容量のコンデンサ、フライホイール等が用いられてもよい。
【００３３】
昇圧コンバータ２００は、リアクトルＬ１と、スイッチング素子Ｑ１及びＱ２と、ダイオードＤ１及びＤ２と、キャパシタＣとを備えた昇圧回路である。
【００３４】
昇圧コンバータ２００において、リアクトルＬ１の一方端は、直流電源Ｂの正極に接続される正極線（符号省略）に接続され、他方端は、スイッチング素子Ｑ１とスイッチング素子Ｑ２との中間点、即ち、スイッチング素子Ｑ１のエミッタ端子と、スイッチング素子Ｑ２のコレクタ端子との接続点に接続される。
【００３５】
スイッチング素子Ｑ１及びＱ２は、上記正極線と直流電源Ｂの負極に接続される負極線（符号省略）との間に直列に接続された電気的スイッチング素子である。スイッチング素子Ｑ１のコレクタ端子は上記正極線に、スイッチング素子Ｑ２のエミッタ端子は上記負極線に接続されている。ダイオードＤ１及びＤ２は、夫々のスイッチング素子において、エミッタ側からコレクタ側への電流のみを許容する整流素子である。
【００３６】
尚、本実施形態において、これらスイッチング素子は、リアクトルＬ１の端部との接続点よりも高電位側のスイッチング素子Ｑ１と、同じく低電位側のスイッチング素子Ｑ２とから構成されており、双アーム型の昇圧コンバータを構成している。但し、このようなスイッチング素子の構成は一例であり、昇圧コンバータは、図２においてスイッチング素子Ｑ２のみを備えたものに相当する、片アーム型の昇圧コンバータであってもよい。
【００３７】
スイッチング素子Ｑ１及びＱ２並びに後述する各インバータの各スイッチング素子（Ｑ３乃至Ｑ８並びにＱ１３乃至Ｑ１８）は、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）や電力用ＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）トランジスタ等として構成される。
【００３８】
キャパシタＣは、正極線と負極線との間に接続されたコンデンサである。このキャパシタＣの端子間電圧、即ち、正極線と負極線との間の電位差ＶＨは、昇圧コンバータ２００の出力電圧である。
【００３９】
ＭＧ２用インバータ３００は、ｐ側スイッチング素子Ｑ３及びｎ側スイッチング素子Ｑ４を含むＵ相アーム３００Ｕ、ｐ側スイッチング素子Ｑ５及びｎ側スイッチング素子Ｑ６を含むＶ相アーム３００Ｖ及びｐ側スイッチング素子Ｑ７及びｎ側スイッチング素子Ｑ８を含むＷ相アーム３００Ｗを備えた、本発明に係る「電力変換器」の一例である。ＭＧ２用インバータ３００の各アームは、上記正極線と上記負極線との間に並列に接続されている。尚、各アームにおけるｐ側スイッチング素子は、本発明に係る「第１スイッチング素子」の一例であり、同じくｎ側スイッチング素子は、本発明に係る「第２スイッチング素子」の一例である。
【００４０】
尚、スイッチング素子Ｑ３乃至Ｑ８には、上述した昇圧コンバータ２００におけるスイッチング素子Ｑ１及びＱ２と同様、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流す整流用ダイオードＤ３乃至Ｄ８が夫々接続されている。また、ＭＧ２用インバータ３００における各相アームのｐ側スイッチング素子とｎ側スイッチング素子との中間点は、夫々モータジェネレータＭＧ２の各相コイルに接続されている。
【００４１】
ＭＧ１用インバータ４００は、ｐ側スイッチング素子Ｑ１３及びｎ側スイッチング素子Ｑ１４を含むＵ相アーム４００Ｕ、ｐ側スイッチング素子Ｑ１５及びｎ側スイッチング素子Ｑ１６を含むＶ相アーム４００Ｖ及びｐ側スイッチング素子Ｑ１７及びｎ側スイッチング素子Ｑ１８を含むＷ相アーム４００Ｗを備えた、本発明に係る「電力変換器」の一例である。ＭＧ１用インバータ４００の各アームは、上記正極線と上記負極線との間に並列に接続されている。尚、各アームにおけるｐ側スイッチング素子は、本発明に係る「第１スイッチング素子」の一例であり、同じくｎ側スイッチング素子は、本発明に係る「第２スイッチング素子」の一例である。
【００４２】
尚、スイッチング素子Ｑ１３乃至Ｑ１８には、上述した昇圧コンバータ２００におけるスイッチング素子Ｑ１及びＱ２と同様、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流す整流用ダイオードＤ１３乃至Ｄ１８が夫々接続されている。また、ＭＧ１用インバータ４００における各相アームのｐ側スイッチング素子とｎ側スイッチング素子との中間点は、夫々モータジェネレータＭＧ１の各相コイルに接続されている。
【００４３】
ハイブリッド車両１において、ＰＣＵ１０は、制御装置１００により制御される。ここで、図３を参照し、制御装置１００の構成について説明する。ここに、図３は、制御装置１００のブロック図である。
【００４４】
図３において、制御装置１００は、ハイブリッド車両１の動作を制御可能に構成されたコンピュータ装置である。制御装置１００は、ＨＶＥＣＵ１１０、ＭＧ２ＥＣＵ１２０及びＭＧ１ＥＣＵ１３０を含む複数のＥＣＵ（Electronic Controlled Unit）により構成される。制御装置１００を構成するこれら各ＥＣＵは、制御バス１１を介して電気的に接続される。
【００４５】
尚、制御装置１００は、その動作上必要な情報を記憶するためのＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等の記憶装置を適宜備えるものとする。このＲＯＭには、例えば、各ＥＣＵにより実行される各種制御に係る制御プログラムが記憶されている。また、このＲＡＭには、例えば、上記各種制御の実行過程において一時的に記憶すべき各種情報が記憶される。
【００４６】
ＨＶＥＣＵ１１０は、ＰＣＵ１０の動作を統括的に制御するＥＣＵである。ここで、図４を参照し、ＨＶＥＣＵ１１０の構成について説明する。ここに、図４は、ＨＶＥＣＵ１１０のブロック図である。
【００４７】
図４において、ＨＶＥＣＵ１１０は、インバータ入力演算部１１１、加減算部１１２、電圧制御演算部１１３、キャリア生成部１１４及び比較器１１５を備える。
【００４８】
インバータ入力演算部１１１は、昇圧コンバータ２００の出力電圧ＶＨの目標値であるＶＨ指令値ＶＨｔｇを生成する回路である。インバータ入力演算部１１１は、例えば、モータ回転速度ＭＲＮ（即ち、ＭＧ１回転速度Ｎｍｇ１及びＭＧ２回転速度Ｎｍｇ２）と、モータジェネレータのトルク指令値ＴＲ（即ち、ＭＧ１トルク指令値ＴＲ１及びＭＧ２トルク指令値ＴＲ２）から算出される、各モータジェネレータの出力値に基づいて、各モータジェネレータを駆動する際の損失が最も小さくなるようにＶＨ指令値ＶＨｔｇを生成する。このようなＶＨ指令値ＶＨｔｇの値は、予め実験的に、経験的に又は理論的に適合され、ＲＯＭに適合値として格納されている。尚、モータジェネレータのトルク指令値ＴＲ（即ち、ＴＲ１及びＴＲ２）は、ハイブリッド車両１の運転条件等に基づいて、公知の各種手法により決定される。
【００４９】
加減算部１１２は、昇圧コンバータ２００の出力電圧ＶＨの検出値をＶＨ指令値ＶＨｔｇから減算し、減算結果を電圧制御演算部１１３へ出力する演算器である。
【００５０】
電圧制御演算部１１３は、ＶＨ指令値ＶＨｔｇから出力電圧ＶＨの検出値を減算してなる減算結果を加減算部１１２から受け取ると、昇圧コンバータ２００の出力電圧ＶＨをＶＨ指令値ＶＨｔｇに一致させるための制御量を演算する。この際、例えば、比例項（Ｐ項）及び積分項（Ｉ項）を含む公知のＰＩ制御演算等が用いられる。電圧制御演算部１１３は、算出された制御量を、電圧指令値として比較器１１５に出力する。
【００５１】
一方、キャリア生成部１１４は、三角波からなるキャリア信号を生成し、比較器１１５に送出する。比較器１１５では、電圧制御演算部１１３から供給される電圧指令値とこのキャリア信号とが比較され、その電圧値の大小関係に応じて論理状態が変化する信号ＰＷＣが生成される。この生成された信号ＰＷＣは、昇圧コンバータ２００のスイッチング素子Ｑ１及びＱ２に出力される。
【００５２】
補足すると、昇圧コンバータ２００は、ＨＶＥＣＵ１１０により実行される昇圧制御により制御される。昇圧制御においては、上述した信号ＰＷＣに基づいて、正極線と負極線との間の電圧、即ち、出力電圧ＶＨを直流電源Ｂの電源電圧ＶＢ以上に昇圧することが可能である。この際、出力電圧ＶＨが目標値であるＶＨ指令値ＶＨｔｇよりも低ければ、スイッチング素子Ｑ２のオンデューティが相対的に大きくされ、正極線を直流電源Ｂ側からＭＧ２用インバータ３００側へ流れる電流を増加させることができ、出力電圧ＶＨを上昇させることができる。一方、出力電圧ＶＨがＶＨ指令値ＶＨｔｇよりも高ければ、スイッチング素子Ｑ１のオンデューティが相対的に大きくされ、正極線をインバータ３００側から直流電源Ｂ側へ流れる電流を増加させることができ、出力電圧ＶＨを低下させることができる。
【００５３】
ＨＶＥＣＵ１１０は以上のように構成される。尚、図４に例示された構成は、電圧制御を実現する回路構成であるが、昇圧コンバータ２００の制御形態は、このような電圧制御に限定されず、例えば、電流制御であってもよい。
【００５４】
図３に戻り、ＭＧ２ＥＣＵ１２０は、ＭＧ２用インバータ３００を介してモータジェネレータＭＧ２の駆動状態を制御するＥＣＵである。ここで、図５を参照し、ＭＧ２ＥＣＵ１２０の構成について説明する。ここに、図５は、ＭＧ２ＥＣＵ１２０のブロック図である。
【００５５】
図５において、ＭＧ２ＥＣＵ１２０は、電流指令変換部１２１、電流制御部１２２、２相／３相変換部１２３、３相／２相変換部１２４、ＰＷＭ変換部１２５及びキャリア生成部１２６から構成される。
【００５６】
電流指令変換部１２１は、モータジェネレータＭＧ２のトルク指令値ＴＲ２に基づいて、２相の電流指令値（Ｉｄｔｇ、Ｉｑｔｇ）を生成する。
【００５７】
一方、ＭＧ２用インバータ３００からは、フィードバック情報として、ｖ相電流Ｉｖとｗ相電流Ｉｗが３相／２相変換部１２４に供給される。３相／２相変換部１２４では、これらｖ相電流Ｉｖ及びｗ相電流Ｉｗから、三相電流値がｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑからなる２相電流値に変換される。変換された後の２相電流値は、電流制御部１２２に送出される。
【００５８】
電流制御部１２２では、電流指令変換部１２１において生成された２相の電流指令値と、この３相／２相変換部１２４から受け取った２相電流値Ｉｄ及びＩｑとの差分に基づいて、ｄ軸電圧Ｖｄ及びｑ軸電圧からなる２相の電圧指令値が生成される。生成された２相の電圧指令値Ｖｄ及びＶｑｈは、２相／３相変換部１２３に送出される。
【００５９】
２相／３相変換部１２３では、２相の電圧指令値Ｖｄ及びＶｑが、３相電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ及びＶｗに変換される。変換された３相電圧指令値Ｖｕ，Ｖｖ及びＶｗは、ＰＷＭ変換部１２５に送出される。
【００６０】
ＰＷＭ変換部１２５は、キャリア生成部１２６から、キャリア生成部１２６により生成された、所定のキャリア周波数ｆｃａｒを有するキャリアＣａｒを受け取り、このキャリアＣａｒと、変換された３相の電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ及びＶｗとの大小関係を比較する。更に、ＰＷＭ変換部１２５は、その比較結果に応じて論理状態が変化する、Ｕ相スイッチング信号Ｇｕｐ及びＧｕｎ、Ｖ相スイッチング信号Ｇｖｐ及びＧｖｎ並びにＷ相スイッチング信号Ｇｗｐ及びＧｗｎを生成してＭＧ２用インバータ３００に供給する。
【００６１】
より具体的には、各相（３００Ｕ、３００Ｖ及び３００Ｗ）に対応するスイッチング信号のうち、「ｐ」なる識別子が付記された信号は、各相のスイッチング素子のうちｐ側スイッチング素子（Ｑ３、Ｑ５及びＱ７）を駆動するための駆動信号であり、「ｎ」なる識別子が付記された信号は、各相のスイッチング素子のうちｎ側スイッチング素子（Ｑ４、Ｑ６及びＱ８）を駆動するための駆動信号を意味する。
【００６２】
ここで特に、キャリアＣａｒと各相電圧指令値との比較において、各相電圧指令値がキャリアＣａｒよりも小さい値からキャリアＣａｒに一致すると、ｐ側スイッチング素子をターンオンさせるためのスイッチング信号が生成される。また、各相電圧指令値がキャリアＣａｒよりも大きい値からキャリアＣａｒに一致すると、ｎ側スイッチング素子をターンオンさせるためのスイッチング信号が生成される。即ち、スイッチング信号は、オンオフが表裏一体の信号であり、各相のスイッチング素子は、ｐ側とｎ側とのうち常にいずれか一方がオン状態であり、他方がオフ状態となる。
【００６３】
ＭＧ２用インバータ３００が、各相スイッチング信号により規定される各スイッチング素子の駆動状態に変化する又は維持されると、その変化した又は維持された駆動状態に対応する回路状態に従って、モータジェネレータＭＧ２が駆動される。尚、このようなＭＧ２用インバータ３００の制御態様は、所謂ＰＷＭ制御の一態様であり、本発明に係る「通常制御」の一例である。
【００６４】
尚、一般的に、車両駆動用のモータジェネレータには、上述したＰＷＭ制御の他に、公知の過変調制御及び矩形波制御が併用される場合が多い。本実施形態に係るハイブリッド車両１においても、ＭＧ２用インバータ３００の制御態様は、車両の走行条件に応じて適宜切り替えられてよい。
【００６５】
尚、本実施形態では、ＭＧ２用インバータ３００を介してモータジェネレータＭＧ２を駆動するＭＧ２ＥＣＵ１２０について説明したが、ＭＧ１用インバータ４００を介してモータジェネレータＭＧ１を駆動するＭＧ１ＥＣＵ１３０も、基本的に図５に示されたＭＧ２ＥＣＵ１２０と参照番号が異なるだけで同等の構成を有する。
【００６６】
図３に戻り、制御装置１００には、ハイブリッド車両１に備わる各種センサから、制御バス１１を介してセンサ出力が入力される。例えば、アクセルセンサ１２からアクセル開度Ｔａが、ブレーキセンサ１３からブレーキペダル操作量Ｔｂが、車速センサ１４から車速Ｖが夫々入力される。また、先述した第１レゾルバｒｖ１及び第２レゾルバｒｖ２からは、夫々モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２の回転角が入力される。これらは、ＨＶＥＣＵ１１０内部の演算処理によって、夫々ＭＧ１回転速度Ｎｍｇ１及びＭＧ２回転速度Ｎｍｇ２に変換される。
【００６７】
また、図示は省略するが、ハイブリッド車両１には、直流電源Ｂの電源電圧ＶＢ、昇圧コンバータ２００のリアクトルＬ１に流れる負荷電流ＩＬ、昇圧コンバータ２００の出力電圧ＶＨ、各インバータにおけるｖ相電流Ｉｖ及びｗ相電流Ｉｗ等を検出するセンサも備わる。各々のセンサ出力は、制御バス１１を介して制御装置１００に入力される。
【００６８】
＜実施形態の動作＞
次に、本実施形態の動作について説明する。
【００６９】
＜車両停止判定処理＞
先ず、図６を参照して車両停止判定処理について説明する。ここに、図６は、車両停止判定処理のフローチャートである。車両停止判定処理は、後述する相短絡処理を実行するためにハイブリッド車両１が停止しているか否かを正確に判定する処理である。車両停止判定処理は、ＨＣＶＥＣＵ１１０が、ＲＯＭに格納された制御プログラムを実行することにより実現される。
【００７０】
図６において、先ず停止判定条件が成立するか否かが判定される（ステップＳ１０１）。本実施形態において、停止判定条件は、ＭＧ２回転速度Ｎｍｇ２が所定値Ｎ１未満、且つ、ブレーキペダル操作量Ｔｂが所定値Ｔｂ１以上であることとして定義される。尚、この停止判定条件が成立する場合とは、本発明に係る「第１電動機の回転数が第１閾値以下であり、且つ、車両を停止させるための停止動作が行われている場合」の一例である。
【００７１】
停止判定条件が成立しない場合（ステップＳ１０１：ＮＯ）、車両は非停止状態にある（即ち、停止状態に無い）と判定される（ステップＳ１０７）。車両が非停止状態にあると判定された場合、停止判定フラグはオフに設定される。車両が非停止状態にあると判定された場合、車両停止判定処理は終了する。尚、車両停止判定処理は、一定周期で繰り返し実行される制御であり、終了後には、再び処理がステップＳ１０１に復帰する。
【００７２】
一方、停止判定条件が成立する場合（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）、停止判定フラグがオフであるか否かが判定される（ステップＳ１０２）。停止判定フラグがオンである場合（ステップ１０２：ＮＯ）、処理はステップＳ１０１に戻される。
【００７３】
停止判定フラグがオフである場合（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、タイマ計時が開始される（ステップＳ１０３）。このタイマ計時による計測時間は、予め実験的に、経験的に又は理論的に設定された基準時間である。タイマ計時が開始されると、停止判定条件が成立した状態が継続しているか否かが判定される（ステップＳ１０４）。タイマ計時中に停止判定条件が不成立となった場合には（ステップＳ１０４：ＮＯ）、処理はステップＳ１０７に移行される。
【００７４】
停止判定条件が成立している場合（ステップＳ１０４：ＹＥＳ）、タイマ計時が終了したか否かが判定される（ステップＳ１０５）。即ち、ステップＳ１０５では、停止判定条件が成立した状態が、上記基準時間継続したか否かが判定される。
【００７５】
タイマ計時が終了していない場合（ステップＳ１０５：ＮＯ）、即ち、停止判定条件が成立した状態の継続時間が未だ基準時間未満である場合、処理はステップＳ１０４に戻される。
【００７６】
タイマ計時が終了すると（ステップＳ１０５：ＹＥＳ）、ハイブリッド車両１が停止していると判定され、停止判定フラグがオンとされる（ステップＳ１０６）。停止判定フラグがオンとされると、車両停止判定処理は終了する。
【００７７】
＜相短絡処理＞
次に、図７を参照して相短絡処理について説明する。ここに、図７は、相短絡処理のフローチャートである。尚、相短絡処理は、車両停止中の電力消費を節減するための先述の相短絡制御の運用を制御する処理である。
【００７８】
図７において、始めに停止判定フラグがオンであるか否かが判定される（ステップＳ２０１）。停止判定フラグがオンである場合（ステップＳ２０１：ＹＥＳ）、ＰＣＵ１０の各インバータが通常制御中であるか否かが判定される（ステップＳ２０２）。尚、本実施形態に係る通常制御とは、上述したようにＰＷＭ制御を指す。通常制御中でない場合（ステップＳ２０２：ＮＯ）、即ち、後述する相短絡制御中である場合、処理はステップＳ２０１に戻される。
【００７９】
一方、停止判定フラグがオンであり且つ通常制御中である場合（ステップＳ２０２：ＹＥＳ）、ＨＶＥＣＵ１１０は相短絡指令信号を出力する（ステップＳ２０３）。相短絡指令信号が出力されると、相短絡処理は終了する。尚、相短絡処理は、上述した車両停止判定処理と同様に所定周期で繰り返される処理であり、終了後はステップＳ２０１から再び開始される。
【００８０】
相短絡指令信号が制御バス１１に出力されると、相短絡指令信号に応じて、ＭＧ２ＥＣＵ１２０及びＭＧ１ＥＣＵ１３０により、夫々ＭＧ２用インバータ３００及びＭＧ１用インバータ４００に対して相短絡制御が実行される。但し、図７は、ＨＶＥＣＵ１１０の動作について述べているため、これらの動作は図７には表示されない。
【００８１】
相短絡制御は、各インバータについて、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の各相のｐ側スイッチング素子（即ち、第１スイッチング素子或いは上アーム）とｎ側スイッチング素子（即ち、第２スイッチング素子或いは下アーム）とのうちいずれか一方の全てをオフ状態とし、他方のうち少なくとも一つのスイッチング素子をオン状態とする制御である。
【００８２】
尚、便宜上、本実施形態では、ｐ側スイッチング素子を短絡させるものとするが、いずれのスイッチング素子が選択されてもよい。或いは、いずれか一方を相短絡の対象とするように予め制御ロジックが定められていてもよい。また、相短絡制御を実行するにあたっては、各相のｐ側スイッチング素子のうち特定の一相を短絡させる一相短絡制御、特定の二相を短絡させる二相短絡制御、三相の全てを短絡させる三相短絡制御のうちいずれが選択されてもよい。或いは、いずれか一つが実行されるように予め制御ロジックが定められていてもよい。
【００８３】
ＭＧ２用インバータ３００及びＭＧ１用インバータ４００に対して相短絡制御が実行されると、各インバータにおいてスイッチング動作が生じなくなるため、電力消費を節減することができる。
【００８４】
一方、ステップ２０１において停止判定フラグがオフである場合（ステップＳ２０１：ＮＯ）、相短絡制御が実行中であるか否かが判定される（ステップＳ２０４）。相短絡制御の実行中でない場合（ステップＳ２０４：ＮＯ）、処理はステップＳ２０１に戻される。
【００８５】
ステップＳ２０４において相短絡制御の実行中である場合（ステップＳ２０４：ＹＥＳ）、ＨＶＥＣＵ１１０は復帰指令信号を出力する（ステップＳ２０５）。復帰指令信号が制御バス１１に出力されると、待機時間Ｔｄｌｙの経時が開始される（ステップＳ２０６）。待機時完Ｔｄｌｙは、復帰指令信号が出力されてからの経過時間に相当する。
【００８６】
待機時間Ｔｄｌｙの計時が開始されると、この待機時間Ｔｄｌｙが判断基準時間Ｔｄｌｙ１以上であるか否かが判定される（ステップＳ２０７）。判断基準時間Ｔｄｌｙ１は、本発明に係る「所定時間」の一例であり、ＭＧ２用インバータ３００及びＭＧ１用インバータ４００の双方において、ＰＷＭ制御を開始する準備が整うのに十分な時間として設定される。
【００８７】
尚、既に述べたように、相短絡制御は、各インバータに備わるスイッチング素子をオン又はオフに固定する制御であり、各インバータに備わるスイッチング素子が絶えず高速でスイッチングされるＰＷＭ制御とは根本的に異なる制御である。従って、ＰＷＭ制御から相短絡制御への切り替えは比較的瞬時に完了しても、相短絡制御からＰＷＭ制御への切り替え（即ち、通常制御への復帰）には、例えば数十ミリ秒程度の時間遅延が生じる。
【００８８】
この遅延時間は、ＨＶＥＣＵ１１０からＭＧ２ＥＣＵ１２０及びＭＧ１ＥＣＵ１３０に対して同時に復帰指令信号が出力されたとしても、ＭＧ２用インバータ３００とＭＧ１用インバータ４００との間で一致しない。本実施形態における判断基準時間Ｔｄｌｙ１とは、即ち、これら複数のモータジェネレータ相互間における準備完了時刻のばらつきを吸収する時間である。
【００８９】
尚、この時間遅延は、例えば、信号の伝送遅延や、インバータ毎にシャットダウンが必要となることに起因する。後者について補足すれば、相短絡制御からＰＷＭ制御への切り替え時には、ｐ側スイッチング素子とｎ側スイッチング素子との双方が同時にオンとなる短絡が生じることのないように、一旦全てのスイッチング素子がオフ状態とされる、所謂シャットダウン制御が必要となる。このシャットダウン制御に要する時間はインバータ毎に大きく異なる訳ではないが、全体的な所要時間が増えれば、その分だけインバータ相互間で準備が完了する時点のずれは大きくなり易いのである。
【００９０】
待機時間Ｔｄｌｙが判断基準時間Ｔｄｌｙ１未満である場合（ステップＳ２０７：ＮＯ）、処理はステップＳ２０７で待機状態とされる。待機時間Ｔｄｌｙが判断基準時間Ｔｄｌｙ１以上となった場合（ステップＳ２０７：ＹＥＳ）、ＨＶＥＣＵ１１０は、ＭＧ２ＥＣＵ１２０に対するモータジェネレータＭＧ２のトルク指令値ＴＲ２の出力、及び、ＭＧ１ＥＣＵ１３０に対するモータジェネレータＭＧ１のトルク指令値ＴＲ１の出力を夫々開始する（ステップＳ２０８）。トルク指令値の出力が開始されると、ＰＷＭ制御への復帰は完了したことになり、相短絡処理は終了する。相短絡処理は以上のように実行される。
【００９１】
＜相短絡処理の効果＞
次に、このような相短絡処理の効果について説明する。始めに、本実施例に係る相短絡処理との比較検討に供すべき比較例として、復帰指令信号と同時にトルク指令値が出力される場合について、図８を参照して説明する。ここに、図８は、比較例に係る、相短絡制御から通常制御への復帰過渡期における各モータジェネレータのトルクの時間推移を例示する図である。
【００９２】
図８において、上段はＭＧ２トルクＴｍｇ２の時間推移を示し、下段はＭＧ１トルクＴｍｇ１の時間推移を示す。
【００９３】
図８において、図示時刻ｔ１において復帰指令信号及びトルク指令値が同時に出力されたとする。
【００９４】
先ず、モータジェネレータＭＧ２に対応するＭＧ２用インバータ３００について説明すると、この場合、ＭＧ２用インバータ３００においてＰＷＭ制御の実行準備が完了する時刻は図示時刻ｔ４である。即ち、時刻ｔ１からｔ４までの期間については、トルク指令値（破線）が時刻ｔ１以降上昇するのに対して実際のＭＧ２トルクＴｍｇ２（実線参照）はゼロである。時刻ｔ４においてＰＷＭ制御の実行準備が整うと、その時点のトルク指令値ＴＲ２に追従するようにＭＧ２用インバータ３００は駆動制御され、時刻ｔ５において、トルク指令値ＴＲ２と実際のＭＧ２トルクＴｍｇ２とが一致する。
【００９５】
次に、モータジェネレータＭＧ１に対応するＭＧ１用インバータ４００について説明すると、ＭＧ１用インバータ４００においてＰＷＭ制御の実行準備が完了する時刻は図示時刻ｔ２である。即ち、時刻ｔ１からｔ２までの期間については、トルク指令値（破線）が時刻ｔ１以降上昇するのに対して実際のＭＧ１トルクＴｍｇ１（実線参照）はゼロである。時刻ｔ２においてＰＷＭ制御の実行準備が整うと、その時点のトルク指令値ＴＲ１に追従するようにＭＧ１用インバータ４００は駆動制御され、時刻ｔ３において、トルク指令値ＴＲ１と実際のＭＧ１トルクＴｍｇ１とが一致する。
【００９６】
ここで、ＭＧ２トルクＴｍｇ２とＭＧ１トルクＴｍｇ１とを時間軸上で比較すると、ＭＧ２用インバータ３００とＭＧ１用インバータ４００との間でＰＷＭ制御の実行準備が完了する時刻が異なるため、図示時刻ｔ２から図示時刻ｔ５に至る、図示期間ＰＯＤ１について、両者のトルクの関係は目標から大きく乖離する。従って、この期間ＰＯＤ１については、動力分割機構ＰＧの出力軸ＯＳに供給されるトルク、即ち、エンジントルクＴｅの一部である直達トルクとＭＧ２トルクＴｍｇ２との和が大きく変動し、且つ、目標からも大きく乖離する。その結果、ハイブリッド車両１の快適性が低下する。
【００９７】
特に、回転二自由度の差動機構としての動力分割機構ＰＧに複数のモータジェネレータが連結されるハイブリッド車両１のような車両構成においては、ＭＧ１トルクＴｍｇ１によりエンジントルクＴｅの反力を負担しない限り、エンジントルクＴｅの直達成分を出力軸ＯＳに伝達することができない。従って、ＭＧ１トルクＴｍｇ１の目標値からの乖離は、出力軸ＯＳのトルク変動に直結する。一方、出力軸ＯＳに対してＭＧ２トルクＴｍｇ２を作用させ得るモータジェネレータＭＧ２についても、ＭＧ２トルクＴｍｇ２の変動が出力軸ＯＳのトルク変動に直結する。
【００９８】
即ち、ＭＧ１トルクＴｍｇ１とＭＧ２トルクＴｍｇ２とが、元々エンジンＥＧ、モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２を含む動力源の効率に鑑みて決定されるトルク指令値ＴＲから乖離すると、トルク変動によるトルクショックや、トルク不足による動力性能の低下等が顕在化し易く、ハイブリッド車両１の快適性が大きく低下し易い。
【００９９】
続いて、本実施例に係る相短絡処理について、図９を参照して説明する。ここに、図９は、本実施例に係る、相短絡制御から通常制御への復帰過渡期における各モータジェネレータのトルクの時間推移を例示する図である。尚、同図において、図８と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
【０１００】
図９において、図示時刻ｔ１に復帰指令信号が出力された時点で、ＭＧ２用インバータ３００及びＭＧ１用インバータ４００の双方がＰＷＭ制御への復帰準備を開始する。しかしながら、ＨＶＥＣＵ１１０は未だトルク指令値を出力しないため、ＭＧ２トルクＴｍｇ２およびＭＧ１トルクＴｍｇ１は夫々ゼロのままである。
【０１０１】
ここで、本実施形態に係る相短絡処理によれば、ＭＧ２用インバータ３００とＭＧ１用インバータ４００との双方がＰＷＭ制御を開始可能となるのに十分な時間としての上記判断基準時間Ｔｄｌｙが経過した時点でトルク指令値が供給される。尚、図９では、便宜的に、この時点がＭＧ２用インバータ３００においてＰＷＭ制御の実行準備が完了する図示時刻ｔ４に等しい場合が示される。即ち、図９では、時刻ｔ４においてトルク指令値が出力される（破線参照）。
【０１０２】
このようにすれば、ＭＧ２トルクＴｍｇ２とＭＧ１トルクＴｍｇ１とは、トルク指令値同士の相対関係（相対比率）を保って推移することになる（実線参照）。その結果、上記比較例で見られたハイブリッド車両１の快適性の低下は生じることがない。
【０１０３】
尚、ここでは、図示時刻ｔ４において、図示時刻ｔ１においてトルク指令値が供給されたと仮定した場合の時刻ｔ４に相当するトルク指令値が供給される例が示される。しかしながら、快適性の低下を抑制する観点から言えば、図示時刻ｔ４において、トルク指令値がゼロから立ち上がるようにしてもよい。即ち、図８において時刻ｔ１から立ち上がるトルク指令値を時刻ｔ４まで時間軸方向にシフトさせてもよい。
【０１０４】
このように、本実施形態によれば、復帰指令信号の出力タイミングとトルク指令値の出力タイミングとが、モータジェネレータＭＧ２及びＭＧ１の各々においてトルク指令値に応じたトルク出力が可能となるように異ならしめられている。従って、一方のモータジェネレータが他方に先んじて稼動状態となることによるハイブリッド車両１の快適性の低下を抑制することができるのである。
【０１０５】
尚、本実施形態に係る相短絡処理は、相短絡制御として一相短絡制御、二相短絡制御及び三相短絡制御のいずれが実行される場合においてもその効果が、損なわれることはない。しかしながら、ＰＷＭ制御への復帰に要する処理の観点から言えば、本実施形態に係る相短絡処理は、一相短絡制御又は二相短絡制御が実行される場合において、より効果的である。
【０１０６】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、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。
【符号の説明】
【０１０７】
１…ハイブリッド車両、１０…ＰＣＵ、１００…制御装置、１１０…ＨＶＥＣＵ、１２０…ＭＧ２ＥＣＵ、１３０…ＭＧ１ＥＣＵ、２００…昇圧コンバータ、３００…ＭＧ２用インバータ、４００…ＭＧ１用インバータ、Ｂ…直流電源、ＭＧ１、ＭＧ２…モータジェネレータ。
【図１】
0006036649.tif 000002
【図２】
0006036649.tif 000003
【図３】
0006036649.tif 000004
【図４】
0006036649.tif 000005
【図５】
0006036649.tif 000006
【図６】
0006036649.tif 000007
【図７】
0006036649.tif 000008
【図８】
0006036649.tif 000009
【図９】
0006036649.tif 000010