(57)【要約】【課題】バッテリの電池電圧を低下させずに、モータに要求される必要トルクを出力するのに必要な電池電圧に一定に維持することができる車両の制御装置を提供する。【解決手段】バッテリと、バッテリを電源として駆動するモータと、バッテリに充電可能な充電手段とを備えるとともに、少なくともモータを駆動源とする車両の制御装置１００であって、電池電圧を検出するバッテリ電圧センサ５３と、モータ回転数とモータに要求される必要トルクとから、モータに要求される必要電池電圧を算出する必要電池電圧算出手段４１と、バッテリ電圧センサ５３により検出された現在の電池電圧と、必要電池電圧算出手段４１により算出された必要電池電圧との差分から、要求される電池充電量を算出する電池充電量算出手段４２と、電池充電量算出手段４２により算出された電池充電量を、充電手段によってバッテリに充電させる充電指令手段４３とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリと、前記バッテリを電源として駆動するモータと、前記バッテリに充電可能な充電手段とを備えるとともに、少なくとも前記モータを駆動源とする車両の制御装置であって、
前記バッテリの電池電圧を検出する電池電圧検出手段と、
前記モータのモータ回転数と前記モータに要求される必要トルクとから、前記モータに要求される必要電池電圧を算出する必要電池電圧算出手段と、
前記電池電圧検出手段により検出された現在の前記電池電圧と、前記必要電池電圧算出手段により算出された前記必要電池電圧との差分から、要求される電池充電量を算出する電池充電量算出手段と、
前記電池充電量算出手段により算出された前記電池充電量を、前記充電手段によって前記バッテリに充電させる充電指令手段とを備え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、少なくともモータを駆動源とする車両の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境に配慮した車両として、ハイブリッド車両が注目されている。ハイブリッド車両は、ガソリン等を燃料にして駆動するエンジンと、バッテリからの電力により駆動可能であるとともに動力を電力に変換してバッテリに充電可能な電動発電機（以下、単にモータという）とを備えている。
【０００３】
この種のハイブリッド車両において、四輪駆動を行うために、前輪の駆動源としてエンジンおよびモータＭＧ１，ＭＧ２を備えるとともに、後輪の駆動源としてリアモータＭＧＲを備えたものが知られている。このハイブリッド車両では、前輪駆動力の変化に対するエンジンおよびモータＭＧ１，ＭＧ２の応答性と、後輪駆動力の変化に対するリアモータＭＧＲの応答性とが異なってしまう場合があった。これにより、後輪の駆動源としてリアモータＭＧＲのみを採用するような四輪駆動のハイブリッド車両では、前後輪に駆動力分配した通りの駆動力が出力されず、予期しないバッテリの充放電が行われることがあった。
【０００４】
そこで、この種のハイブリッド車両において、バッテリ等の電力収支をより適正に行うために、前後輪の各指令トルクとバッテリの入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔとに基づいて、各モータの使用上下限トルクを算出して、各モータへの指令値を決定するハイブリッド車両が開発されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
このハイブリッド車両によれば、使用可能な電力が前輪用モータまたは後輪用モータのいずれか一方に偏って用いられるのを抑制できるとともに、バッテリ等の電力収支をより適正に行うことができる。これにより、このハイブリッド車両によれば、バッテリの予期しない充放電を抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２１６８４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来のハイブリッド車両の制御装置にあっては、リアモータＭＧＲのモータ出力がバッテリ電圧（以下、電池電圧ともいう）に依存するので、バッテリ電圧が変動することでリアモータＭＧＲの出力可能な最大値が変化してしまうという問題があった。また、バッテリ電圧が極度に低い場合は、リアモータＭＧＲの出力可能な最大値が大きく低下してしまうので、車両が四輪駆動を行えなくなる可能性があるという問題があった。同様の問題は四輪駆動のハイブリッド車両のみならず、二輪駆動のハイブリッド車両や、電気自動車でも発生する可能性がある。
【０００８】
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、バッテリの電池電圧を低下させずに、モータに要求される必要トルクを出力するのに必要な電池電圧以上に維持することができる車両の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る車両の制御装置は、上記目的達成のため、（１）バッテリと、前記バッテリを電源として駆動するモータと、前記バッテリに充電可能な充電手段とを備えるとともに、少なくとも前記モータを駆動源とする車両の制御装置であって、前記バッテリの電池電圧を検出する電池電圧検出手段と、前記モータのモータ回転数と前記モータに要求される必要トルクとから、前記モータに要求される必要電池電圧を算出する必要電池電圧算出手段と、前記電池電圧検出手段により検出された現在の前記電池電圧と、前記必要電池電圧算出手段により算出された前記必要電池電圧との差分から、要求される電池充電量を算出する電池充電量算出手段と、前記電池充電量算出手段により算出された前記電池充電量を、前記充電手段によって前記バッテリに充電させる充電指令手段とを備えるよう構成する。
【００１０】
この構成により、車両の制御装置は、電池電圧検出手段によりバッテリの電池電圧を検出し、必要電池電圧算出手段により、モータのモータ回転数とモータに要求される必要トルクとから、モータに要求される必要電池電圧を算出する。そして、車両の制御装置は、電池充電量算出手段により、現在の電池電圧と、必要電池電圧との差分から、要求される電池充電量を算出する。さらに、車両の制御装置は、充電指令手段により、要求される電池充電量を、充電手段によってバッテリに充電させる。
【００１１】
これにより、車両の制御装置は、現在の電池電圧と必要電池電圧との差分を無くすようにバッテリの充電を行うので、バッテリの電池電圧を、モータに要求される必要トルクを出力するための電池電圧に一定に維持することができる。よって、車両の制御装置は、バッテリの電池電圧をモータが要求される必要トルクを出力するための電池電圧より低下させることがないので、電池電圧が極度に低くなってリアモータの出力可能な最大値が低下して車両が四輪駆動を行えなくなることを抑制できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、バッテリの電池電圧を低下させずに、モータに要求される必要トルクを出力するのに必要な電池電圧に一定に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態に係る車両の制御装置を搭載したハイブリッド車両を示す概略図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る車両の制御装置の主要部を示す概略図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る車両の制御装置の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の好ましい実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本実施の形態は、本発明が適用される車両を、内燃機関として例えばガソリンエンジンを採用するハイブリッド車両としている。
【００１５】
まず、構成について説明する。
【００１６】
図１および図２に示すように、ハイブリッド車両１は、前輪駆動ユニット１０と、後輪駆動ユニット２０と、電力供給ユニット３０と、制御ユニット４０と、を備えている。このハイブリッド車両１は、シリーズ・パラレル型のハイブリッド車両であり、前輪駆動ユニット１０の後述するエンジン１１およびモータＭＧ２との少なくとも一方を前輪１４の駆動源にするとともに、モータＭＧ１によりエンジン１１を始動するようになっている。また、このハイブリッド車両１は、後輪駆動ユニット２０の後述するモータとしてのリアモータＭＧＲを後輪２２の駆動源にするようになっている。
【００１７】
前輪駆動ユニット１０は、エンジン１１と、充電手段としてのモータＭＧ１およびモータＭＧ２と、動力分割機構１２と、前輪用ディファレンシャルギヤ１３と、前輪１４とを備えている。
【００１８】
エンジン１１は、ガソリンあるいは軽油等の炭化水素系の燃料と空気との混合気を、図示しないシリンダの燃焼室内で燃焼させることによって動力を出力する公知の内燃機関である動力装置により構成されている。エンジン１１は、燃焼室内で混合気の吸気、燃焼および排気を断続的に繰り返すことによりシリンダ内のピストンを往復移動させ、ピストンに連結されたクランクシャフト１５を回転させるようになっている。エンジン１１に用いられる燃料は、ガソリンや軽油等に限られず、エタノール等のアルコールを含むアルコール燃料であってもよい。
【００１９】
動力分割機構１２は、遊星歯車機構から構成されており、いずれも図示しないサンギヤと、リングギヤと、複数のプラネタリピニオンギヤと、プラネタリキャリアとを備えている。サンギヤは、モータＭＧ１の回転軸１６に連結されている。リングギヤは、モータＭＧ２の回転軸１７に連結されている。プラネタリピニオンギヤは、サンギヤとリングギヤとの間に配置され、サンギヤの外周を自転しながら公転するようになっている。プラネタリキャリアは、各プラネタリピニオンギヤの回転軸を軸支するとともに、クランクシャフト１５に連結されている。
【００２０】
モータＭＧ１は、同期発電電動機により構成されるとともに、動力分割機構１２のサンギヤに動力を入出力するようになっている。モータＭＧ２は、同期発電電動機により構成されるとともに、前輪１４に前輪用ディファレンシャルギヤ１３を介して連結された前輪側回転軸１３ａに動力を入出力するようになっている。
【００２１】
後輪駆動ユニット２０は、リアモータＭＧＲと、後輪用ディファレンシャルギヤ２１と、後輪２２とを備えている。リアモータＭＧＲは、同期発電電動機により構成されるとともに、後輪２２に後輪用ディファレンシャルギヤ２１を介して連結された後輪側回転軸２１ａに動力を入出力するようになっている。
【００２２】
後輪側回転軸２１ａには、ＭＧＲ回転センサ５１が取り付けられている。ＭＧＲ回転センサ５１は、後輪側回転軸２１ａの回転速度を検出して制御ユニット４０に入力するようになっている。ＭＧＲ回転センサ５１は、例えばレゾルバからなる。
【００２３】
電力供給ユニット３０は、第１のインバータ３１と、第２のインバータ３２と、第３のインバータ３３と、バッテリ３４とを備えている。第１のインバータ３１はモータＭＧ１に接続され、第２のインバータ３２はモータＭＧ２に接続され、第３のインバータ３３はリアモータＭＧＲに接続されている。バッテリ３４は、各インバータ３１，３２，３３を介して、各モータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧＲと電力をやり取りするようになっている。
【００２４】
第３のインバータ３３からリアモータＭＧＲへの電力ラインには、ＭＧＲ電流センサ５２が設けられている。ＭＧＲ電流センサ５２は、相電流を検出して制御ユニット４０に入力するようになっている。バッテリ３４の出力端子間には、電池電圧検出手段としてのバッテリ電圧センサ５３が設けられている。バッテリ電圧センサ５３は、バッテリ３４の出力電圧を検出して制御ユニット４０に入力するようになっている。
【００２５】
バッテリ３４の出力端子には、バッテリ電流センサ５４が設けられている。バッテリ電流センサ５４は、バッテリ３４の充放電電流を検出して制御ユニット４０に入力するになっている。バッテリ３４には、バッテリ温度センサ５５が設けられている。バッテリ温度センサ５５は、バッテリ温度を検出して制御ユニット４０に入力するようになっている。
【００２６】
制御ユニット４０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、固定されたデータの記憶を行うＲＯＭ（Read Only Memory）と、一時的にデータを記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）と、書き替え可能な不揮発性のメモリからなる図示しないバックアップメモリと、Ａ／Ｄ変替器やバッファ等を有する図示しない入力インターフェース回路と、駆動回路等を有する図示しない出力インターフェース回路とを備えている。
【００２７】
制御ユニット４０には、ＭＧＲ回転センサ５１で検出されたリアモータＭＧＲの回転数と、ＭＧＲ電流センサ５２で検出されたリアモータＭＧＲへの印加電流と、バッテリ電圧センサ５３で検出されたバッテリ３４の出力電圧と、バッテリ電流センサ５４で検出されたバッテリ３４の充放電電流と、バッテリ温度センサ５５で検出されたバッテリ温度とが、入力ポートを介して入力されるようになっている。
【００２８】
また、制御ユニット４０には、車速センサ５６が接続されている。車速センサ５６は、車速を検出して、制御ユニット４０に入力するようになっている。さらに、制御ユニット４０には、アクセルペダル５７の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ５８が接続されている。アクセルペダルポジションセンサ５８は、アクセルペダル５７の開度（以下、アクセル開度という）を検出して、制御ユニット４０に入力するようになっている。
【００２９】
制御ユニット４０のＲＯＭには、アクセル開度と車速とリアモータＭＧＲでの必要トルクとの関係を示すマップが記憶されている。また、制御ユニット４０のＲＯＭには、ＭＧＲ回転数と必要トルクと必要印加電圧Ｖｍｇｒとの関係を示すマップが記憶されている。また、制御ユニット４０のＲＯＭには、必要印加電圧Ｖｍｇｒと、バッテリ３４の抵抗値Ｒと、リアモータＭＧＲへの供給電流Ｉｍｇｒと、必要電池電圧Ｖｔａｇとの関係Ｖｔａｇ＝Ｖｍｇｒ＋Ｒ×Ｉｍｇｒが記憶されている。
【００３０】
制御ユニット４０からは、エンジン１１への制御信号や、インバータ３１，３２，３３への制御信号等が出力ポートを介して出力されている。
【００３１】
本実施の形態の車両の制御装置１００は、バッテリ３４と、バッテリ３４を電源として駆動するリアモータＭＧＲと、バッテリ３４に充電可能なモータＭＧ１およびモータＭＧ２とを備えるとともに、少なくともリアモータＭＧＲを駆動源とする車両の制御装置１００となっている。
【００３２】
また、本実施の形態の車両の制御装置１００は、バッテリ３４の電池電圧を検出するバッテリ電圧センサ５３と、リアモータＭＧＲのモータ回転数とリアモータＭＧＲに要求される必要トルクとから、リアモータＭＧＲに要求される必要電池電圧を算出する必要電池電圧算出手段４１と、バッテリ電圧センサ５３により検出された現在の電池電圧と、必要電池電圧算出手段４１により算出された必要電池電圧との差分から、要求される電池充電量を算出する電池充電量算出手段４２と、電池充電量算出手段４２により算出された電池充電量を、モータＭＧ１およびモータＭＧ２によってバッテリ３４に充電させる充電指令手段４３とを備えるようになっている。
【００３３】
本実施の形態では、車両の制御装置１００はバッテリ電圧センサ５３および制御ユニット４０により構成されるとともに、制御ユニット４０のＣＰＵが、上述した必要電池電圧算出手段４１と、電池充電量算出手段４２と、充電指令手段４３とを備えるようになっている。
【００３４】
次に、動作について説明する。
【００３５】
ここでは、本実施の形態における車両の制御装置１００の動作について、図３に示すフローチャートを参照して説明する。このフローチャートは、制御ユニット４０のＣＰＵによって、ＲＡＭを作業領域として実行される車両の制御プログラムの実行内容を表す。また、車両１は走行中と停止中のいずれであっても構わない。また、この車両の制御プログラムは、制御ユニット４０によって予め決められた時間間隔（例えば、１０ｍｓ）ごとに実行されるようになっている。
【００３６】
制御ユニット４０は、リアモータＭＧＲの動作が必要な状態であるか否かを判断する（ステップＳ１）。リアモータＭＧＲの動作が必要である状態であるか否かは、例えば、ＭＧＲ電流センサ５２によってリアモータＭＧＲへの印加電流が検出されたか否か、あるいはアクセル開度から加速要求があり四輪駆動する必要があるか否か等に基づいて、制御ユニット４０により判断される。制御ユニット４０が、リアモータＭＧＲの動作が必要な状態ではないと判断した場合は（ステップＳ１；ＮＯ）、制御ユニット４０は、処理をメインルーチンに戻す。
【００３７】
制御ユニット４０が、リアモータＭＧＲの動作が必要な状態であると判断した場合は（ステップＳ１；ＹＥＳ）、制御ユニット４０は、ＭＧＲ回転数と必要トルクとから必要印加電圧Ｖｍｇｒを算出する（ステップＳ２）。ここでは、制御ユニット４０は、ＭＧＲ回転センサ５１によりＭＧＲ回転数を検出する。また、制御ユニット４０は、例えば、アクセル開度および車速に基づき、アクセル開度と車速とリアモータＭＧＲでの必要トルクとの関係を示すマップを利用して、リアモータＭＧＲでの必要トルクを算出する。そして、制御ユニット４０は、ＭＧＲ回転数と必要トルクと必要印加電圧Ｖｍｇｒとの関係を示すマップを利用して、必要印加電圧Ｖｍｇｒの算出を行う。
【００３８】
次に、制御ユニット４０は、得られた必要印加電圧Ｖｍｇｒ等に基づいて、必要電池電圧Ｖｔａｇを算出する（ステップＳ３）。ここでは、制御ユニット４０は、必要印加電圧Ｖｍｇｒと、予め設定してＲＯＭに記憶したバッテリ３４の抵抗値Ｒと、ＭＧＲ電流センサ５２により検出したリアモータＭＧＲへの供給電流Ｉｍｇｒとを含む次式を利用して、必要電池電圧Ｖｔａｇを算出する。
Ｖｔａｇ＝Ｖｍｇｒ＋Ｒ×Ｉｍｇｒ
【００３９】
そして、制御ユニット４０は、現在の電池電圧ＶＬが必要電池電圧Ｖｔａｇより小さいか否かを判断する（ステップＳ４）。制御ユニット４０が、現在の電池電圧ＶＬが必要電池電圧Ｖｔａｇ以上であると判断した場合は（ステップＳ４；ＮＯ）、制御ユニット４０は、バッテリ３４の電池充電量が十分にあると判断して、処理をメインルーチンに戻す。
【００４０】
制御ユニット４０が、現在の電池電圧ＶＬがＶｔａｇより小さいと判断した場合は（ステップＳ４；ＹＥＳ）、制御ユニット４０は、バッテリ３４の電池充電量が不十分であると判断して、不足電池電圧ΔＶＬ＝Ｖｔａｇ−ＶＬを算出する（ステップＳ５）。
【００４１】
さらに、制御ユニット４０は、電池充電量増加量ΔＰｃｈｇ＝ΔＶＬ＾２／Ｒを算出する（ステップＳ６）。そして、制御ユニット４０は、前回の電池充電量Ｐｃｈｇに電池充電量増加量ΔＰｃｈｇを加算することで、現在の電池充電量Ｐｃｈｇ＝前回Ｐｃｈｇ＋ΔＰｃｈｇを算出する（ステップＳ７）。これにより、制御ユニット４０は、モータＭＧ１あるいはモータＭＧ２を利用してバッテリ３４に電池充電量Ｐｃｈｇを充電させて、バッテリ３４の電池電圧ＶＬが必要電池電圧Ｖｔａｇに維持されるようにする。
【００４２】
制御ユニット４０は、上述したステップＳ１〜ステップＳ７の工程を繰り返し行い、バッテリ３４への電池充電量Ｐｃｈｇを適宜変更してバッテリ３４の電池電圧をフィードバック制御することにより、リアモータＭＧＲへの印加電圧を一定に安定させることができる。
【００４３】
以上のように、本実施の形態に係る車両の制御装置１００によれば、現在の電池電圧ＶＬと必要電池電圧Ｖｔａｇとの差分を無くすようにバッテリ３４の充電を行うので、バッテリ３４の電池電圧を、リアモータＭＧＲに要求される必要トルクを出力するための電池電圧Ｖｔａｇに一定に維持することができる。よって、車両の制御装置１００は、バッテリ３４の電池電圧ＶＬをリアモータＭＧＲが要求される必要トルクを出力するための電池電圧Ｖｔａｇより低下させることがないので、電池電圧が極度に低くなってリアモータＭＧＲの出力可能な最大値が低下して車両１が四輪駆動を行えなくなる事態の発生を抑制できる。
【００４４】
また、本実施の形態に係る車両の制御装置１００によれば、昇圧システム等の装置を用いる必要が無いので、構成部材を増加あるいは複雑化することなくバッテリ３４の出力電圧を一定にすることができる。
【００４５】
上述した本実施の形態の車両の制御装置１００においては、車両１をシリーズ・パラレル型のハイブリッド車両とした場合について説明した。しかしながら、本発明に係るハイブリッド車両の制御装置においては、これに限られず、シリーズ型やパラレル型のハイブリッド車両であってもよい。あるいは、モータを１つのみ有するタイプのハイブリッド車両であってもよい。
【００４６】
また、上述した本実施の形態の車両の制御装置１００においては、車両の制御装置１００を四輪駆動のハイブリッド車両に適用した場合について説明した。しかしながら、本発明に係る車両の制御装置においては、これに限られず、電池電圧に依存して動作するモータを１つの駆動源とする車両の全般に適用することができる。このため、本発明に係る車両の制御装置は、例えば、二輪駆動のハイブリッド車両や、電気自動車等にも適用することができる。いずれの場合も、車両の制御装置は、電池電圧に依存して動作するモータに必要な電池電圧を確保するために、バッテリの電池充電量を制御するようになっている。
【００４７】
以上のように、本発明に係る車両の制御装置は、バッテリの電池電圧を低下させずに、モータに要求される必要トルクを出力するのに必要な電池電圧に一定に維持することができるという効果を奏するものであり、車両の制御装置に有用である。
【符号の説明】
【００４８】
１  車両
３４  バッテリ
４０  制御ユニット
４１  必要電池電圧算出手段
４２  電池充電量算出手段
４３  充電指令手段
５３  バッテリ電圧センサ（電池電圧検出手段）
１００  車両の制御装置
ＭＧ１  モータ（充電手段）
ＭＧ２  モータ（充電手段）
ＭＧＲ  リアモータ（モータ）
【図１】
2013237312.tif 000003
【図２】
2013237312.tif 000004
【図３】
2013237312.tif 000005