(57)【要約】【課題】キャパシタの出力電圧が急激に大きく低下することを防止できる、ハイブリッド車両のモータ制御装置を提供する。【解決手段】ハイブリッドカー１のアクセルが操作されると、キャパシタ出力要求値設定部１１により、そのアクセルの操作量に基づいて、キャパシタ６から出力されるべき電力値であるキャパシタ出力要求値が設定される。また、損失推定部１４により、モータジェネレータ３およびモータジェネレータ駆動回路５における損失が推定される。その後、減算部１５により、キャパシタ出力要求値から損失が減算され、トルク指令値演算部１６により、その減算値に基づいて、モータジェネレータ３から出力されるトルクの目標値であるトルク指令値が演算される。そして、そのトルク指令値に基づいて、スイッチング制御部１７により、モータジェネレータ駆動回路５が制御される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行のために操作されるアクセル、駆動源としてのモータ、前記モータを駆動するためのインバータおよび前記インバータに接続されたキャパシタを備えるハイブリッド車両のモータ制御装置であって、
前記アクセルの操作量を検出するアクセル操作量検出手段と、
前記アクセル操作量検出手段によって検出される操作量に基づいて、前記キャパシタから出力されるべき電力値であるキャパシタ出力要求値を設定する出力要求値設定手段と、
前記モータおよび前記インバータにおける損失を推定する損失推定手段と、
前記出力要求値設定手段によって設定される前記キャパシタ出力要求値から前記損失推定手段によって推定される前記損失を減じて得られる値に基づいて、前記モータから出力されるトルクの目標値であるトルク指令値を演算するトルク指令値演算手段と、
前記トルク指令値演算手段によって演算される前記トルク指令値に基づいて、前記インバータを制御する制御手段とを含む、ハイブリッド車両のモータ制御装置。
【請求項２】
前記損失推定手段は、前記トルク指令値演算手段によって前記トルク指令値が演算される前に、前記出力要求値設定手段によって設定されたキャパシタ出力要求値に基づいて、前記損失を推定し、前記トルク指令値演算手段により、当該損失を用いて前記トルク指令値が演算された後、当該トルク指令値に基づいて、前記損失を再び推定し、
前記制御手段は、前記トルク指令値演算手段により、前記損失推定手段の２回目以降の推定による前記損失を用いて演算される前記トルク指令値に基づいて、前記インバータを制御する、請求項１に記載のハイブリッド車両のモータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド車両に備えられたモータを制御するモータ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッドカーには、エンジンおよびモータジェネレータを駆動源として搭載したものがある。モータジェネレータは、モータおよび発電機の両方の機能を有している。たとえば、ハイブリッドカーの加速時には、モータジェネレータがモータとして機能し、モータジェネレータの出力が車輪に伝達される。一方、ハイブリッドカーの減速時には、モータジェネレータが発電機として機能し、車輪からモータジェネレータに伝達される動力が電力に回生される。
【０００３】
モータジェネレータには、インバータを介して、直流電源が接続されている。電子制御ユニットにより、アクセルペダルの操作量などに基づいて、トルク指令値が設定され、このトルク指令値に基づいて、インバータが制御される。この制御により、たとえば、モータジェネレータがモータとして機能するときには、直流電源からモータジェネレータに電力が供給され、トルク指令値に応じたトルクがモータジェネレータから出力される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１９６００６号公報
【特許文献２】特開２００９−１７７２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、直流電源から出力される電力には、モータジェネレータのモータ出力に加えて、モータジェネレータでの損失（モータ損失）およびインバータでの損失（インバータ損失）分の電力が含まれる。そのため、トルク指令値に応じた電力値が直流電源の出力制限値に近い場合、出力制限値を超えた電力が直流電源から出力されることがある。その結果、直流電源の劣化および電源電圧の低下を招く。
【０００６】
とくに、直流電源としてキャパシタが採用された構成では、キャパシタの出力電圧が急激に大きく低下し、モータジェネレータの出力トルクが急激に低下したり、場合によっては、モータジェネレータの制御が不能になったりする。
【０００７】
本発明の目的は、キャパシタの出力電圧が急激に大きく低下し、モータジェネレータが制御不能となることを防止できる、ハイブリッド車両のモータ制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記の目的を達成するため、本発明に係るモータ制御装置は、走行のために操作されるアクセル、駆動源としてのモータ、前記モータを駆動するためのインバータおよび前記インバータに接続されたキャパシタを備えるハイブリッド車両のモータ制御装置であって、前記アクセルの操作量を検出するアクセル操作量検出手段と、前記アクセル操作量検出手段によって検出される操作量に基づいて、前記キャパシタから出力されるべき電力値であるキャパシタ出力要求値を設定する出力要求値設定手段と、前記モータおよび前記インバータにおける損失を推定する損失推定手段と、前記出力要求値設定手段によって設定される前記キャパシタ出力要求値から前記損失推定手段によって推定される前記損失を減じて得られる値に基づいて、前記モータから出力されるトルクの目標値であるトルク指令値を演算するトルク指令値演算手段と、前記トルク指令値演算手段によって演算される前記トルク指令値に基づいて、前記インバータを制御する制御手段とを含む。
【０００９】
ハイブリッド車両において、モータを駆動するためのインバータには、キャパシタが接続されている。
【００１０】
ハイブリッド車両のアクセルが操作されると、出力要求値設定手段により、その操作量に基づいて、キャパシタから出力されるべき電力値であるキャパシタ出力要求値が設定される。また、損失推定手段により、モータおよびインバータにおける損失が推定される。その後、トルク指令値演算手段により、キャパシタ出力要求値から損失が減算され、その減算値に基づいて、モータから出力されるトルクの目標値であるトルク指令値が演算される。そして、そのトルク指令値に基づいて、制御手段により、インバータが制御される。その結果、トルク指令値に応じた電力がモータに供給され、モータからトルク指令値にほぼ等しいトルクが出力される。
【００１１】
モータおよびインバータにおける損失が考慮されたうえで、インバータが制御（モータへの供給電力が制御）されるので、キャパシタから過大な電力が出力されることを防止できる。その結果、キャパシタの出力電圧が急激に大きく低下することを防止できる。よって、モータの出力トルクが急激に低下したり、モータの制御が不能になったりすることを防止できる。
【００１２】
損失推定手段は、トルク指令値演算手段によるトルク指令値の演算前は、たとえば、出力要求値設定手段によって設定されたキャパシタ出力要求値に基づいて、モータおよびインバータにおける損失を推定し、トルク指令値演算手段により、当該１回目に推定した損失を用いてトルク指令値が演算された後に、当該トルク指令値に基づいて、モータおよびインバータにおける損失を再び推定することが好ましい。
【００１３】
モータにおける損失は、モータから出力されるトルクによって決まる。そのため、キャパシタ出力要求値に基づいて推定される損失は、モータおよびインバータにおける実際の損失に対して誤差がある。モータから出力されるトルクは、トルク指令値とほぼ等しいので、トルク指令値を用いて損失が再び推定されることにより、その損失の推定値が有する誤差を小さくすることができる。
【００１４】
したがって、制御手段は、損失推定手段の２回目以降の推定による損失を用いて演算されるトルク指令値に基づいて、インバータを制御することが好ましい。
【００１５】
これにより、モータから出力されるトルクをより精度よく制御できるため、キャパシタから出力要求値にほぼ等しい出力を取り出すことができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、モータおよびインバータにおける損失が考慮されたうえで、モータへの供給電力が制御されるので、キャパシタの出力電圧が急激に大きく低下することを防止できる。その結果、モータの出力トルクが急激に低下したり、モータの制御が不能になったりすることを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係るモータ制御装置が備えられたハイブリッドカーの要部の構成を図解的に示す図である。
【図２】図２は、損失の推定およびトルク指令値の演算の他の例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】
【００１８】
以下では、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明の一実施形態に係るモータ制御装置が備えられたハイブリッドカーの要部の構成を図解的に示す図である。
【００２０】
ハイブリッドカー１は、エンジン２およびモータジェネレータ３を駆動源として搭載している。
【００２１】
エンジン２は、たとえば、ガソリンエンジンまたはディーゼルエンジンであり、ハイブリッドカー１の走行に必要な駆動力を発生する。
【００２２】
モータジェネレータ３は、たとえば、三相ＤＣブラシレスモータからなり、モータとしての機能と発電機（ジェネレータ）としての機能とを有している。
【００２３】
モータジェネレータ３の出力軸は、エンジン２の出力軸と連結されている。また、モータジェネレータ３の出力軸は、変速機４を介して、たとえば、前輪（図示せず）に接続されている。エンジン２が発生するエンジントルクおよびモータジェネレータ３が発生するモータトルクは、変速機４を介して、前輪に伝達される。
【００２４】
モータジェネレータ３には、インバータを含むモータジェネレータ駆動回路（以下、単に「モータジェネレータ駆動回路」という。）５が接続されている。
【００２５】
モータジェネレータ駆動回路５には、キャパシタ６が接続されている。キャパシタ６は、たとえば、電気二重層キャパシタ（コンデンサ）である。
【００２６】
また、ハイブリッドカー１には、マイクロコンピュータを含む構成のＶＣＵ（車両制御装置）７が備えられている。ＶＣＵ７には、アクセルペダルの操作量を検出するアクセルセンサ８およびブレーキペダルの操作量を検出するブレーキセンサ９が接続されている。また、ＶＣＵ７には、モータジェネレータ３の回転速度を検出するために、ＭＣＵ（モータ制御装置）１８が接続されている。ＭＣＵ１８には、モータ回転センサ１０が接続されており、通信その他の手段により、モータジェネレータ３の回転速度をＶＣＵ７に伝達する。ＶＣＵ７は、アクセルセンサ８およびブレーキセンサ９から入力される検出信号ならびにＭＣＵ１８から入力される回転速度に基づいて、ＭＣＵ１８を介して、モータジェネレータ駆動回路５を制御する。
【００２７】
この制御により、モータジェネレータ３がモータとして機能するときには、キャパシタ６から出力される直流電力が交流電力に変換されて、モータジェネレータ３に供給され、モータジェネレータ３からモータトルクが出力される。一方、モータジェネレータ３が発電機として機能するときには、モータジェネレータ３から出力される交流電力が直流電力に変換されて、キャパシタ６に供給され、キャパシタ６が充電される。
【００２８】
より具体的には、モータジェネレータ駆動回路５の制御のために、ＶＣＵ７は、プログラム処理によってソフトウエア的に実現される機能処理部として、キャパシタ出力要求値設定部１１、キャパシタ出力制限値設定部１２、出力制限部１３、損失推定部１４、減算部１５およびトルク指令値演算部１６を実質的に備えている。
【００２９】
キャパシタ出力要求値設定部１１は、アクセルセンサ８およびブレーキセンサ９から入力される検出信号に基づいて、キャパシタ６から出力されるべき電力値であるキャパシタ出力要求値を設定する。キャパシタ出力要求値は、アクセルペダルの操作量またはブレーキペダルの操作量に応じた値に設定される。
【００３０】
キャパシタ出力制限値設定部１２は、キャパシタ６の充電状態に基づいて、キャパシタ６に対して入出力可能な電力の上限値であるキャパシタ出力制限値を設定する。
【００３１】
出力制限部１３は、キャパシタ出力要求値設定部１１によって設定されるキャパシタ出力要求値とキャパシタ出力制限値設定部１２によって設定されるキャパシタ出力制限値とを比較する。そして、出力制限部１３は、キャパシタ出力要求値およびキャパシタ出力制限値のうちの絶対値の小さい値を制限処理後の新たなキャパシタ出力要求値として出力する。
【００３２】
損失推定部１４は、モータジェネレータ３およびモータジェネレータ駆動回路５における損失（以下では、損失量は出力の単位で評価する。）を推定する。具体的には、損失推定部１４は、モータ回転センサ１０の検出信号に基づいて、モータジェネレータ３の回転速度を取得する。そして、損失推定部１４は、キャパシタ出力要求値設定部１１によって設定されるキャパシタ出力要求値をその取得した回転速度で除することにより、モータジェネレータ３の仮トルク指令値を算出する。その後、モータジェネレータ３の回転速度、キャパシタ６の出力電圧および後述するトルク指令値をパラメータとして作成された損失マップが参照され、仮トルク指令値がトルク指令値とみなされて、損失マップから仮トルク指令値に応じた損失が読み出される。
【００３３】
減算部１５は、出力制限部１３から出力されるキャパシタ出力要求値から損失推定部１４によって推定される損失を減算することにより、モータ出力値を算出する。
【００３４】
トルク指令値演算部１６は、減算部１５によって算出されるモータ出力値に基づいて、モータジェネレータ３から出力されるトルクの目標値であるトルク指令値を演算する。具体的には、トルク指令値演算部１６は、モータ回転センサ１０の検出信号に基づいて、モータジェネレータ３の回転速度を取得する。そして、トルク指令値演算部１６は、減算部１５によって算出されるモータ出力値をモータジェネレータ３の回転速度で除することにより、トルク指令値を算出する。
【００３５】
トルク指令値は、通信その他の手段により、ＭＣＵ１８に伝達される。ＭＣＵ１８は、スイッチング制御部１７を備えている。スイッチング制御部１７は、ＶＣＵ７から伝達されたトルク指令値に基づいて、モータジェネレータ駆動回路５に含まれるインバータを構成するスイッチング素子のオン／オフを制御する。これにより、モータジェネレータ３に電力が供給されて、モータジェネレータ３からトルク指令値にほぼ等しいアシストトルクが出力される。または、モータジェネレータ３において、その出力軸の回転（運動エネルギー）が電力に回生されて、その電力がキャパシタ６に供給される。この場合、モータジェネレータ３からトルク指令値にほぼ等しい回生トルクが出力される。
【００３６】
以上のように、ハイブリッドカー１では、モータジェネレータ３を駆動するためのモータジェネレータ駆動回路５には、キャパシタ６が接続されている。
【００３７】
ハイブリッドカー１のアクセルが操作されると、キャパシタ出力要求値設定部１１により、そのアクセルの操作量に基づいて、キャパシタ６から出力されるべき電力値であるキャパシタ出力要求値が設定される。また、損失推定部１４により、モータジェネレータ３およびモータジェネレータ駆動回路５における損失が推定される。その後、減算部１５により、キャパシタ出力要求値から損失が減算され、トルク指令値演算部１６により、その減算値に基づいて、モータジェネレータ３から出力されるトルクの目標値であるトルク指令値が演算される。そして、そのトルク指令値に基づいて、ＭＣＵ１８のスイッチング制御部１７により、モータジェネレータ駆動回路５が制御される。その結果、トルク指令値に応じた電力がモータジェネレータ３に供給され、モータジェネレータ３からトルク指令値にほぼ等しいアシストトルクが出力される。
【００３８】
モータジェネレータ３およびモータジェネレータ駆動回路５における損失が考慮されたうえで、モータジェネレータ駆動回路５が制御（モータジェネレータ３への供給電力が制御）されるので、キャパシタ６から過大な電力が出力されることを防止できる。その結果、キャパシタ６の出力電圧が急激に大きく低下することを防止できる。よって、モータジェネレータ３の出力トルクが急激に低下したり、モータジェネレータ３の制御が不能になったりすることを防止できる。
【００３９】
図２は、損失の推定およびトルク指令値の演算の他の例を示すフローチャートである。
【００４０】
アクセルペダルまたはブレーキペダルが操作されると、ＶＣＵ７により、図２に示される処理が実行される。
【００４１】
まず、アクセルセンサ８およびブレーキセンサ９から入力される検出信号に基づいて、キャパシタ出力要求値が設定される（ステップＳ１）。このキャパシタ出力要求値は、キャパシタ６の充電状態に基づいて、キャパシタ６に対して入出力可能な電力の上限値に制限されてもよい。
【００４２】
次に、モータ回転センサ１０の検出信号に基づいて、モータジェネレータ３の回転速度が取得される。そして、キャパシタ出力要求値がモータジェネレータ３の回転速度で除されることにより、モータジェネレータ３の仮トルク指令値が算出される（ステップＳ２）。
【００４３】
その後、損失マップが参照されて、仮トルク指令値がトルク指令値とみなされて、損失マップから仮トルク指令値に応じた損失が読み出される（ステップＳ３：１回目の損失推定）。
【００４４】
つづいて、キャパシタ出力要求値から先に推定された損失が減算され、その減算値がモータジェネレータ３の回転速度で除されることにより、トルク指令値が算出される（ステップＳ４）。
【００４５】
トルク指令値が算出されると、損失の推定が予め定めるＮ回（Ｎ：２以上の整数）行われたか否かが調べられる（ステップＳ５）。
【００４６】
直前に行われた損失の推定がＮ回目の推定でなければ（ステップＳ５のＮＯ）、モータジェネレータ３およびモータジェネレータ駆動回路５における損失が再び推定される（ステップＳ６）。このとき、トルク指令値がすでに算出されているので、損失マップからそのトルク指令値に応じた損失が読み出される。
【００４７】
その後、キャパシタ出力要求値から新たに推定された損失が減算され、その減算値がモータジェネレータ３の回転速度で除されることにより、新たなトルク指令値が算出される（ステップＳ４）。
【００４８】
そして、損失の推定がＮ回行われると（ステップＳ５のＹＥＳ）、図２に示される処理が終了され、最後に算出されたトルク指令値に基づいて、モータジェネレータ駆動回路５が制御される。
【００４９】
モータジェネレータ３における損失は、モータジェネレータ３から出力されるトルクによって決まる。そのため、キャパシタ出力要求値に基づいて推定される損失は、モータジェネレータ３およびモータジェネレータ駆動回路５における実際の損失に対して誤差がある。モータジェネレータ３から出力されるトルクは、トルク指令値とほぼ等しいので、トルク指令値を用いて損失が再び推定されることにより、その損失の推定値が有する誤差を小さくすることができる。その結果、モータジェネレータ３から出力されるトルクをより精度よく制御することができる。
【００５０】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、他の形態で実施することもできる。
【００５１】
たとえば、図２に示される処理では、モータジェネレータ３およびモータジェネレータ駆動回路５における損失の推定がＮ回繰り返されるとした。これに代えて、先に推定された損失とその次に推定された損失との差が予め定める値以下になるまで、損失の推定が繰り返されてもよい。また、先に算出されたトルク指令値とその次に算出されたトルク指令値との差が予め定める値以下になるまで、過失の推定が繰り返されてもよい。
【００５２】
また、ハイブリッドカー１には、駆動源として、モータジェネレータ３が搭載されているとしたが、発電機としての機能を有していない単なるモータが搭載されていてもよい。
【００５３】
その他、前述の構成には、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【符号の説明】
【００５４】
１    ハイブリッドカー
３    モータジェネレータ（モータ）
５    モータジェネレータ駆動回路（インバータを含む）
６    キャパシタ
８    アクセルセンサ（アクセル操作量検出手段）
１１  キャパシタ出力要求値設定部（出力要求値設定手段）
１４  損失推定部（損失推定手段）
１５  減算部（トルク指令値演算手段）
１６  トルク指令値演算部（トルク指令値演算手段）
１７  スイッチング制御部（制御手段）
【図１】
2013091453.tif 000003
【図２】
2013091453.tif 000004