(57)【要約】【課題】坂道発進（登坂）時に、車輪と連結する駆動モータ（回転電機）と電力の授受を行うインバータで過電圧が発生するのを防止する。【解決手段】車両１は、原動機として回転電機ＭＧ２を有し、また、車輪の回転状態を検出可能な手段として回転電機ＭＧ２に第二レゾルバ３４と、運転操作情報に基づき回転電機ＭＧ２のトルク指令値を決定するＨＶ−ＥＣＵ６０とを有している。ＨＶ−ＥＣＵ６０は、第二レゾルバ３４より検出された車輪の回転状態と回転電機ＭＧ２のトルク指令値とに基づいて、車輪の回転方向と回転電機ＭＧ２のトルクの方向とが逆方向であると判定した場合には回転電機ＭＧ２へのトルク指令値を０とし、このトルク指令値に基づきＭＧ−ＥＣＵ８０により回転電機ＭＧ２を制御することとした。【選択図】図１
2007252024.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源としての回転電機を有する車両の制御装置であって、
車輪の回転状態を検出する検出手段と、
運転操作情報に基づき回転電機のトルク指令値を決定する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、
前記検出手段より検出された車輪の回転状態と前記回転電機のトルク指令値とに基づき車輪の回転方向と回転電機のトルクの方向とが逆方向であると判定した場合、回転電機へのトルク指令値を０として回転電機を制御する、
ことを特徴とする車両の制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両の制御装置であって、
前記制御手段は、
車輪が所定値より少ない回転数で車両の後進方向に回転する状態が検出され、且つ、車両を前進させるための回転電機のトルク指令値が所定値よりも大きい状態である場合に、回転電機へのトルク指令値を０として回転電機を制御する、
ことを特徴とする車両の制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の車両の制御装置であって、
前記制御手段は、
車輪が所定値より少ない回転数で車両の後進方向に回転する回転状態で、且つ、車両を前進させるための回転電機のトルク指令値が所定値よりも大きい状態が所定時間継続した場合に、回転電機へのトルク指令値を０として回転電機を制御する、
ことを特徴とする車両の制御装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一つに記載の車両の制御装置であって、
車両を停止状態にするよう運転者に警告する警告手段をさらに備え、
前記制御手段は、
回転電機へのトルク指令値を０として回転電機の制御を行うと共に、車両を停止状態にする警告を行うよう警告手段を制御する、
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】
本発明は、ハイブリッド車両等のような駆動源としての回転電機を有する車両の制御装置に関し、特に登坂時における回転電機の制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド車両や電気自動車等のＥＶ走行中、例えば坂道発進（登坂）時において、車両を前方（登坂方向）に発進させるために運転者がアクセルペダルを踏み込むと、車輪を駆動する駆動モータは前進方向（登坂方向）にトルクを出す。しかし、登坂の傾斜が大きい場合に車両のずり落ちが発生すると、駆動モータは逆回転、すなわちトルクの方向（前進方向）とは逆方向に回転することがある。本来、駆動モータのトルクの方向と回転方向とが同じ場合にはこの駆動モータは力行状態となるが、上記のように駆動モータのトルクの方向と回転方向とが異なる（逆となる）場合には、駆動モータは回生状態となり、回生電力を発生する場合がある。
【０００３】
ここで、下記特許文献１には、ロールバック判定時にエンジンのモータリングを開始し、ロールバック時の回生電力を消費できるように予め準備して、バッテリが回生電力を受け入れられない状態で実際にロールバックが発生してもバッテリを過充電することなく望みの駆動トルクを出力するようにした技術が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−６５１０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、坂道発進（登坂）時において車両を前方（登坂方向）に発進させる場合、一般的には、車両側は力行状態としての制御を行っている。つまり、バッテリと駆動モータとの間に配置されるインバータに対して、バッテリからの出力電力は正でありバッテリへの入力電力は０であるとして制御を行っている。
【０００６】
しかしながら、このような状態において駆動モータが回生状態となった場合、発生した回生電力の行き場がなくなり、バッテリと駆動モータとの間に配置されるインバータ（より詳細にはインバータ内のコンデンサ）に過電圧が発生するといった事態が生じる虞がある。
【０００７】
上記従来技術では、バッテリを過充電することなく望みの駆動トルクを出力する点については開示されているが、バッテリと駆動モータとの間に配置されるインバータの過電圧防止については考慮されていない。
【０００８】
また、ハイブリッド車両においては、補機を含む各種部品が正常に動作するか否かを検出（診断）するダイアグ機能を備えたものがあるが、このような車両において回生電力によりインバータに過電圧が発生すると、特にインバータ自体に不具合が生じているわけでもないにもかかわらず、インバータに支障があるとして誤った検出（診断）がされてしまうといった問題も生じる。
【０００９】
なお、上記のような問題は、リンプホームモードが「回生禁止のＥＶ走行」にある場合にも同様に生じる。
【００１０】
本発明の目的は、坂道発進（登坂）時においてバッテリと駆動モータ（回転電機）との間に設けられるインバータで過電圧が発生するのを防止可能な車両の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、駆動源としての回転電機を有する車両の制御装置であって、車輪の回転状態を検出する検出手段と、運転操作情報に基づき回転電機のトルク指令値を決定する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記検出手段より検出された車輪の回転状態と前記回転電機のトルク指令値とに基づき車輪の回転方向と回転電機のトルクの方向とが逆方向であると判定した場合、回転電機へのトルク指令値を０として回転電機を制御することを特徴とするものである。
【００１２】
ここで、上記構成の車両の制御装置において、前記制御手段は、車輪が所定値より少ない回転数で車両の後進方向に回転する状態が検出され、且つ、車両を前進させるための回転電機のトルク指令値が所定値よりも大きい状態である場合に、回転電機へのトルク指令値を０として回転電機を制御するのが好適である。
【００１３】
さらに、上記構成の車両の制御装置において、前記制御手段は、車輪が所定値より少ない回転数で車両の後進方向に回転する回転状態で、且つ、車両を前進させるための回転電機のトルク指令値が所定値よりも大きい状態が所定時間継続した場合に、回転電機へのトルク指令値を０として回転電機を制御するのが好適である。
【００１４】
また、上記構成の車両の制御装置において、車両を停止状態にするよう運転者に警告する警告手段をさらに備え、前記制御手段は、回転電機へのトルク指令値を０として回転電機の制御を行うと共に、車両を停止状態にする警告を行うよう警告手段を制御するのが好適である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、坂道発進（登坂）時において、車輪と連結する回転電機の要求トルクの方向と回転方向とが異なる（逆となる）場合には、この回転電機に対するモータトルク指令値を０［Ｎｍ］として制御するため、回転電機は回生状態とはならず、回生電力が発生しなくなる。したがって、この回転電機と電力の授受を行うインバータにおける過電圧の発生を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。一例として、原動機として内燃機関（エンジン）と回転電機（モータジェネレータ）とを備えるハイブリッド車両について説明する。
【００１７】
図１は、本実施形態における車両の制御装置を備えるハイブリッド車両１の概略構成を模式的に示す図である。車両１には、車輪４６を駆動する原動機として、内燃機関１０と発電可能な電動機である回転電機ＭＧ１，ＭＧ２が設けられている。これら各原動機は、車両全体を制御するハイブリッド用電子制御装置（ＨＶ−ＥＣＵ）６０からのトルク指令値に基づき、内燃機関用電子制御装置（ＥＮＧ−ＥＣＵ）７０や回転電機用電子制御装置（ＭＧ−ＥＣＵ）８０により、協調して作動するよう制御される。
【００１８】
内燃機関１０は、燃料噴射装置、点火装置、及びスロットルバルブ（いずれも図示せず）を有している。これら各装置は、ＨＶ−ＥＣＵ６０から出力されたエンジントルク指令値に基づいて、ＥＮＧ−ＥＣＵ７０により制御されている。ＥＮＧ−ＥＣＵ７０は、内燃機関１０が発生させる機械的動力を調整することができ、内燃機関１０が発生させた機械的動力は、クランク軸１２から出力される。また、内燃機関１０にはクランク角センサ１１が設けられており、このセンサ１１は、クランク軸１２の回転角度を検知し、ＨＶ−ＥＣＵ６０に出力する。これにより、ＨＶ−ＥＣＵ６０はエンジン回転数等の回転状態の情報を取得できる。
【００１９】
回転電機ＭＧ１及びＭＧ２は、供給された電力を機械的動力に変換する電動機としての機能と、入力された機械的動力を電力に変換する発電機としての機能とを兼ね備えた、いわゆるモータジェネレータである。回転電機ＭＧ１は、主に発電機として用いられ、一方、回転電機ＭＧ２は、主に電動機として用いられる。これらの機能の切換えと、回転電機ＭＧ１及びＭＧ２が発生させる機械的動力、又は回収する電力は、回転電機ＭＧ１及びＭＧ２にそれぞれ対応して設けられたインバータ５１，５２によって制御される。ＭＧ−ＥＣＵ８０は、ＨＶ−ＥＣＵ６０から出力されたモータトルク指令値に基づいてインバータ５１，５２を制御することで、それぞれ回転電機ＭＧ１，ＭＧ２から発生する機械的動力を調整することができる。回転電機ＭＧ１及びＭＧ２から発生した機械的動力は、ロータ３１，３２にそれぞれ結合された回転軸３１ａ，３２ａから出力される。なお、回転軸３１ａ，３２ａから回転電機ＭＧ１及びＭＧ２に入力された機械的動力は、ここで電力に変換されて、後述するバッテリ５４に回収することが可能となっている。
【００２０】
ここで、回転電機ＭＧ１には第一レゾルバ３３が設けられており、このレゾルバ３３は、回転電機ＭＧ１のモータ軸の回転角度を検知し、ＨＶ−ＥＣＵ６０に出力する。これにより、ＨＶ−ＥＣＵ６０は回転電機ＭＧ１の回転状態の情報（例えば回転数等）を取得できる。同様に、回転電機ＭＧ２には第二レゾルバ３４が設けられており、このレゾルバ３４は、回転電機ＭＧ２のモータ軸の回転角度を検知し、ＨＶ−ＥＣＵ６０に出力する。これにより、ＨＶ−ＥＣＵ６０は回転電機ＭＧ２の回転状態の情報（例えば回転数等）、すなわち車輪の回転状態の情報を取得できる。
【００２１】
また、車両１には、上記の内燃機関１０と回転電機ＭＧ１，ＭＧ２から出力した機械的動力を車輪に伝達する装置として、内燃機関１０から出力した機械的動力を分割する遊星歯車機構２０と、遊星歯車機構２０から伝達された回転を減速しトルクを増大させる減速装置４０と、減速装置４０から伝達された機械的動力を左右の駆動軸４４に分配して出力する差動装置４２が設けられている。
【００２２】
遊星歯車機構２０のプラネタリキャリア２４には、内燃機関１０のクランク軸１２が、サンギア２２には、回転電機ＭＧ１のロータ３１が、リングギア２８には、回転電機ＭＧ２のロータ３２が結合されている。内燃機関１０がクランク軸１２から出力した動力は、遊星歯車機構２０のプラネタリキャリア２４からサンギア２２に伝達される機械的動力と、ピニオンギア２６を介してリングギア２８に伝達される機械的動力に分割される。内燃機関１０からサンギア２２に伝達された機械的動力は、回転電機ＭＧ１に伝達されて、ここで発電に供される。一方、内燃機関１０からリングギア２８に伝達された機械的動力は、回転電機ＭＧ２が出力した機械的動力と統合されて、リングギア２８から減速装置４０に伝達される。減速装置４０から差動装置４２に伝達された機械的動力は、ここで左右の駆動軸４４に分配されて、車輪４６を駆動する。
【００２３】
また、車両１には、上記の回転電機に供給する電力を貯蔵するバッテリ５４が設けられている。バッテリ５４は、回転電機ＭＧ１，ＭＧ２に対応して設けられたインバータ５１，５２に電気的に接続されており、インバータ５１，５２を介して、それぞれ回転電機ＭＧ１，ＭＧ２との間で電力の授受が可能となっている。この電力の授受は、ＨＶ−ＥＣＵ６０により制御される。具体的には、バッテリ５４は、ＨＶ−ＥＣＵ６０が回転電機ＭＧ１，ＭＧ２を電動機として作動させる場合、回転電機ＭＧ１，ＭＧ２に電力を供給する。一方、ＨＶ−ＥＣＵ６０が回転電機ＭＧ１，ＭＧ２を発電機として作動させる場合、バッテリ５４は、回転電機ＭＧ１，ＭＧ２で得られた電力（電気エネルギ）を、回収して蓄えることができる。
【００２４】
また、車両１には、シフトレバー６２の操作位置（シフト位置）を検出するシフトポジションセンサ６４が設けられている。このセンサ６４は、検出されたシフト位置の信号（例えばシフトレバー６２がＤレンジに入っていることを示す信号、等）をＨＶ−ＥＣＵ６０に出力する。これにより、ＨＶ−ＥＣＵ６０はシフト位置の情報を取得する。
【００２５】
ＨＶ−ＥＣＵ６０は、内燃機関１０や回転電機ＭＧ１，ＭＧ２等の運転状態や車両１の走行状態を示す諸パラメータを取得する。例えば、上述のように、内燃機関１０のクランク角センサ１１からクランク軸１２の回転角度情報を取得し、これにより内燃機関１０の回転状態（例えばエンジン回転数）の情報を取得する。また、回転電機ＭＧ１の第一レゾルバ３３から、回転電機ＭＧ１のモータ軸の回転角度情報を取得し、これにより回転電機ＭＧ１の回転状態（例えば回転数や回転方向）の情報を取得する。また、回転電機ＭＧ２の第二レゾルバ３４から、回転電機ＭＧ２のモータ軸の回転角度情報を取得し、これにより回転電機ＭＧ２の回転状態（例えば回転数や回転方向）の情報を取得する。また、シフトレバー６２のシフトポジションセンサ６４からシフト位置情報を取得し、運転者により操作されているシフト位置（例えばシフトレバー６２がＤレンジに入っている、等）の情報を取得する。また、アクセルポジションセンサ（図示せず）からアクセルペダルの踏込量すなわち加速要求量の情報を取得したり、車速センサ（図示せず）から車両速度や車輪の回転状態などの情報を取得することもできる。
【００２６】
また、ＨＶ−ＥＣＵ６０は、内燃機関１０及び回転電機ＭＧ１，ＭＧ２が出力すべき機械的動力や、回転電機ＭＧ１，ＭＧ２が発電すべき電力を決定している。この決定に基づいて、内燃機関１０及び回転電機ＭＧ１，ＭＧ２を制御している。具体的には、上述のように、取得した情報に基づいてエンジントルク指令値やモータトルク指令値を決定し、これらをＥＮＧ−ＥＣＵ７０やＭＧ−ＥＣＵ８０に出力し、これらトルク指令値を受けたＥＮＧ−ＥＣＵ７０やＭＧ−ＥＣＵ８０が、トルク指令値に基づいて内燃機関１０及び回転電機ＭＧ１，ＭＧ２を制御する。こうして内燃機関１０、及び回転電機ＭＧ１，ＭＧ２は、停車時を含む車両１の走行状態に応じて、協調して動作するよう制御される。
【００２７】
ところで、以上のように構成されたハイブリッド車両１では、坂道発進（登坂）時に車両を前方（登坂方向）に発進させるために、ドライバがシフトレバー６２をＤレンジに入れてアクセルペダルを踏み込むと、ＨＶ−ＥＣＵ６０は、シフトポジションセンサ６４からのシフト位置情報（この場合、Ｄレンジであるという情報）と、アクセルポジションセンサからのアクセルペダルの踏込量すなわち加速要求量の情報などに基づいて、トルク指令値を決定して出力する。つまり、車輪を駆動する回転電機ＭＧ２に対し、前進方向（登坂方向）にトルクを出すようなモータトルク指令値がＨＶ−ＥＣＵ６０からＭＧ−ＥＣＵ８０に出力される。そしてＭＧ−ＥＣＵ８０は、このモータトルク指令値に基づいて回転電機ＭＧ２を制御し、前進方向（登坂方向）にトルクを出す。
【００２８】
しかし、このとき登坂の傾斜が大きい場合に車両のずり落ちが発生すると、回転電機ＭＧ２は逆回転、すなわちトルクの方向（前進方向）とは逆方向に回転することがあり、このように回転電機ＭＧ２のトルクの方向と回転方向とが異なる（逆となる）と、回転電機ＭＧ２は回生状態となり、回生電力を発生する場合がある。
【００２９】
ここで、坂道発進（登坂）時において車両を前方（登坂方向）に発進させる場合には、車両１側（ＨＶ−ＥＣＵ６０及びＭＧ−ＥＣＵ８０）は力行状態としての制御を行っており、インバータ５２に対して、バッテリ５４からの出力電力を正、バッテリ５４への入力電力を０とした制御を行っている。しかしながら、この状況下で上記のように回転電機ＭＧ２が回生状態となると、発生した回生電力の行き場がなくなり、インバータ５２（より詳細にはインバータ５２内のコンデンサ）に過電圧が発生するといった事態が生じる虞がある。
【００３０】
そこで、本実施形態におけるＨＶ−ＥＣＵ６０では、次のような制御が行われる。図２は、本実施形態における車両の制御装置により実行される制御のフローチャート図である。
【００３１】
まず、ＨＶ−ＥＣＵ６０は、シフトポジションセンサ６４から入力されるシフト位置情報に基づき、シフト位置がＤレンジであるか否かを検出する（ステップＳ１）。このとき、シフト位置がＤレンジでない場合には、現状の制御状態を維持する（ステップＳ５）。
【００３２】
一方、シフト位置がＤレンジである場合には、回転電機ＭＧ２の第二レゾルバ３４からの入力情報に基づく回転電機ＭＧ２の回転状態（回転数や回転方向）と、ＨＶ−ＥＣＵ６０で決定したモータトルク指令値とに基づいて、回転電機ＭＧ２のトルクの方向と回転方向とが異なる（逆となる）状態となっているか否か、すなわち回転電機ＭＧ２は回生状態であるか否かを判定する（ステップＳ２）。
【００３３】
このステップＳ２では、例えば、前進方向の回転数やトルクの値を正（すなわち、負の値は後進方向の回転数やトルクの値である）とした場合、「回転電機ＭＧ２の回転数が負の所定値（例えば−５００［ｐｐｍ］）よりも少なく、且つ回転電機ＭＧ２に対するモータトルク指令値が所定値（例えば１００［Ｎｍ］）よりも大きい」という状態が所定時間（例えば１秒）継続しているとＨＶ−ＥＣＵ６０が検知すると、ＨＶ−ＥＣＵ６０は、回転電機ＭＧ２のトルクの方向と回転方向とが異なる（逆となる）状態となっている、すなわち回転電機ＭＧ２は回生状態である、と判定する。なお、この判定は、回転電機ＭＧ２の回転状態の情報に替えて、車速センサ（図示せず）からの車輪の回転状態（回転方向）の情報を用いて行われても良い。また、この判定で用いられる回転電機ＭＧ２の回転数、回転電機ＭＧ２に対するモータトルク指令値、及び継続時間に関する所定値はいずれも一例であり、いずれの値も適宜設定可能である。
【００３４】
そして、ステップＳ２において、「回転電機ＭＧ２のトルクの方向と回転方向とが異なる（逆となる）状態となっている」、すなわち「回転電機ＭＧ２は回生状態である」とＨＶ−ＥＣＵ６０が判定した場合には、ＨＶ−ＥＣＵ６０は、回転電機ＭＧ２に対するモータトルク指令値を０［Ｎｍ］と決定して出力する。そして、ＭＧ−ＥＣＵ８０は、０［Ｎｍ］というＨＶ−ＥＣＵ６０からのモータトルク指令値に基づいて回転電機ＭＧ２を制御する（ステップＳ３）。これにより回転電機ＭＧ２は回生状態とはならず、回転電機ＭＧ２から回生電力が発生しなくなる。
【００３５】
またこのとき、運転者はブレーキペダルを踏込んで車両１を停止状態にする必要がある。そこで、例えば車両１にインジケーターや警告灯等の警告手段（図示せず）を介して、車両１を一旦停止させ、再度アクセルペダルの操作（坂道発進の再度実施）を行うよう、警告を促す（ステップＳ４）。この警告は、ＨＶ−ＥＣＵ６０が０［Ｎｍ］というモータトルク指令値を出力する際に、合わせて警告手段に対して制御を行うことで実行される。こうして警告手段を介して上記のような警告を促されると、運転者は車両１を一旦停止させ、坂道発進を再度実施することとなる。
【００３６】
以上のように、ＨＶ−ＥＣＵ６０が回転電機ＭＧ２の制御と合わせて、上記のような警告手段の制御をも行うことで、インバータ５２への過電圧の発生を抑制することができると共に、運転者への車両一旦停止および坂道発進の再度実施を確実に行わせることができ、これにより坂道発進時における運転の安全性も向上する。
【００３７】
なお、ステップＳ２において、「回転電機ＭＧ２は回生状態である」とＨＶ−ＥＣＵ６０が判定しなかった場合には、現状の制御状態を維持することとなる（ステップＳ５）。
【００３８】
また、上記の実施形態では、制御装置として、ＨＶ−ＥＣＵ６０とＭＧ−ＥＣＵ８０とが別体である場合について説明されているが、これに限定されるものではなく、例えば一つの制御装置がＨＶ−ＥＣＵ６０とＭＧ−ＥＣＵ８０の両機能を実行するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施の形態における車両の制御装置を備えるハイブリッド車両の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態における車両の制御装置により実行される制御のフローチャート図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  車両、１０  内燃機関、２０  遊星歯車機構、４０  減速装置、４２  差動装置、４４  駆動軸、４６  車輪、５１，５２  インバータ、５４  バッテリ、６０  ハイブリッド用電子制御装置（ＨＶ−ＥＣＵ）、６２  シフトレバー、６４  シフトポジションセンサ、７０  内燃機関用電子制御装置（ＥＮＧ−ＥＣＵ）、８０  回転電機用電子制御装置（ＭＧ−ＥＣＵ）。
【図１】
2007252024.tif 000003
【図２】
2007252024.tif 000004