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JP2015082943A - 車両制御装置 - Google Patents

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JP2015082943A
JP2015082943A JP2013221092A JP2013221092A JP2015082943A JP 2015082943 A JP2015082943 A JP 2015082943A JP 2013221092 A JP2013221092 A JP 2013221092A JP 2013221092 A JP2013221092 A JP 2013221092A JP 2015082943 A JP2015082943 A JP 2015082943A
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Sakaki Okamura
賢樹 岡村
伸太郎 辻井
Shintaro Tsujii
伸太郎 辻井
遠齢 洪
Wanleng Ang
遠齢 洪
嘉崇 新見
Yoshitaka Niimi
嘉崇 新見
英明 矢口
Hideaki Yaguchi
英明 矢口
啓介 森崎
Keisuke Morisaki
啓介 森崎
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Abstract

【課題】停止制御時のドライバビリティーの悪化及び燃費の悪化を防止する。【解決手段】車両制御装置(100)は、三相交流電動機(MG2)の回転数が所定の閾値(N1)以下であり且つ停止動作が行われていると第1判定手段(172)が判定している場合に、車両が停止していると判定する第2判定手段(172)と、車両が停止していると判定された場合に、電力変換器(13)の状態が、第1スイッチング素子(Q1,Q3,Q5)及び第2スイッチング素子(Q2,Q4,Q6)の一方の全てがオフになると共に第1スイッチング素子及び第2スイッチング素子の他方の少なくとも一つがオンになる特定状態となるように、電力変換器を制御する制御手段(171)と、三相交流電動機の磁石温度(Tm2)に基づいて、所定の閾値を設定する閾値設定手段(173)とを備える。【選択図】図1

Description

本発明は、例えば、電動機を備える車両を制御する車両制御装置の技術分野に関する。
近年、電動機(いわゆる、モータ)を備える車両が注目を集めている。このような電動機を備える車両の一例として、電動機及び内燃機関の双方を備えるハイブリッド車両が知られている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1には、このようなハイブリッド車両において、内燃機関の回転数が所定の回転数よりも小さい場合には、早期に内燃機関の回転を停止させるために電動機の三相短絡制御を行う技術が開示されている。
特開2006−288051号公報
ところで、三相短絡制御を実行した場合には、電動機において引き摺りトルクが発生し、車両が振動する原因となるおそれがある。この引き摺りトルクは、電動機の逆起電圧によって変化する(具体的には、電動機の引き摺りトルクは、逆起電圧が大きいほど大きくなる)。また電動機の逆起電圧は、電動機の磁石温度によって変化する(具体的には、電動機の逆起電圧は、磁石温度が高いほど小さくなる)。
ここで、本願発明者の研究するところによれば、電動機の三相短絡制御の開始条件として電動機の回転数を利用できることが分かっている(即ち、特許文献1における内燃機関の回転数に代えて、電動機の回転数を利用することができる)。しかしながら、仮に電動機の回転数に対する所定の閾値を一定にしてしまうと、上述した引き摺りトルク等に起因する不都合を回避することが難しいという技術的問題点が生ずる。
より具体的には、例えば所定の閾値が比較的高い一定の値として設定されると、電動機の回転数が比較的高い場合であっても三相短絡制御が実行されるため、電動機の磁石温度が低い場合において大きい引き摺りトルクが発生し、ドライバビリティーを悪化させてしまう。
本発明が解決しようとする課題には上記のようなものが一例として挙げられる。本発明は、車両の停止判定に関する閾値を適宜変更し、好適に停止制御を実行することが可能な車両制御装置を提供することを課題とする。
<1>
本発明の車両制御装置は、車両の駆動軸の回転数に同期した回転数で駆動する三相交流電動機と、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前記三相交流電動機の三相の夫々に備え、前記三相交流電動機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る車両を制御する車両制御装置であって、前記三相交流電動機の回転数が所定の閾値以下であるか否か及び前記車両を停止させることが可能な停止動作が行われているか否かを判定する第1判定手段と、前記三相交流電動機の回転数が前記所定の閾値以下であり且つ前記停止動作が行われていると前記第1判定手段が判定している場合に、前記車両が停止していると判定する第2判定手段と、前記車両が停止していると前記第2判定手段が判定している場合に、前記電力変換器の状態が、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一方の全てがオフになると共に前記第1スイッチング素子及び前記第2スイッチング素子の他方の少なくとも一つがオンになる特定状態となるように、前記電力変換器を制御する制御手段と、前記三相交流電動機の磁石温度に基づいて、前記所定の閾値を設定する閾値設定手段とを備える。
本発明の車両制御装置によれば、三相交流電動機を備える車両を制御することができる。三相交流電動機は、当該三相交流電動機の回転数が車両の駆動軸の回転数と同期するように、車両に設置される。ここに、「三相交流電動機の回転数が駆動軸の回転数に同期する状態」とは、三相交流電動機の回転数と駆動軸の回転数とが相関関係を有している状態を意味する。典型的には、「三相交流電動機の回転数が駆動軸の回転数に同期する状態」は、三相交流電動機の回転数が駆動軸の回転数に比例する状態(つまり、三相交流電動機の回転数×K(但し、Kは任意の定数)=駆動軸の回転数となる状態)を意味する。「三相交流電動機の回転数が駆動軸の回転数に同期する状態」は、三相交流電動機の回転軸が駆動軸に直接的に連結されることで実現されてもよい。或いは、「三相交流電動機の回転数が駆動軸の回転数に同期する状態」は、三相交流電動機の回転軸が、何らかの機械的機構(例えば、減速ギア機構)を介して駆動軸に間接的に連結されることで実現されてもよい。
また、三相交流電動機は、電力変換器から供給される電力(つまり、交流電力)を用いて駆動する。電力変換器は、三相交流電動機に電力を供給するために、三相の夫々に、直列に接続された第1スイッチング素子(例えば、電源の高圧側端子と三相交流電動機との間に電気的に接続されるスイッチング素子)及び第2スイッチング素子(例えば、電源の低圧側端子と三相交流電動機との間に電気的に接続されるスイッチング素子)を備えている。つまり、電力変換器は、U相に配置された第1及び第2スイッチング素子、V相に配置された第1及び第2スイッチング素子及びW相に配置された第1及び第2スイッチング素子を備えている。
本発明では、車両制御装置は、三相交流電動機を備える車両が停止しているか否かを判定するために、第1判定手段及び第2判定手段を備える。
第1判定手段は、三相交流電動機の回転数に基づく判定動作を行う。具体的には、第1判定手段は、三相交流電動機の回転数が所定の閾値以下であるか否かを判定する。加えて、第1判定手段は、車両を停止させることが可能な停止動作の有無に基づく判定動作を行う。具体的には、第1判定手段は、車両を停止させることが可能な停止動作が行われているか否かを判定する。
第2判定手段は、第1判定手段の判定結果に基づいて、車両が停止しているか否かを判定する。具体的には、第2判定手段は、三相交流電動機の回転数が所定の閾値以下であり且つ停止動作が行われていると第1判定手段が判定している場合に、車両が停止していると判定する。他方で、第2判定手段は、三相交流電動機の回転数が所定の閾値以下ではないと第1判定手段が判定している場合には、車両が停止していないと判定してもよい。同様に、第2判定手段は、停止動作が行われていないと第1判定手段が判定している場合には、車両が停止していないと判定してもよい。
上述した第1判定手段及び第2判定手段によれば、三相交流電動機の回転数のみならず、停止動作の有無に基づいて、車両が停止しているか否かを判定することができる。このため、本発明の車両制御装置は、三相交流電動機の回転数の検出精度よりも検出精度が劣り得る内燃機関の回転数が所定閾値以下になっている場合に車両が停止していると判定する第1比較例の車両制御装置と比較して、車両が停止しているか否かを相対的に高精度に判定することができる。加えて、本発明の車両制御装置は、停止動作が行われているか否かを判定することなく三相交流電動機の回転数が所定閾値以下になっている場合に車両が停止していると判定する第2比較例の車両制御装置と比較して、車両が停止しているか否かを相対的に高精度に判定することができる。
なお、第2判定手段は、三相交流電動機の回転数が所定の閾値以下であり且つ停止動作が行われていると第1判定手段が判定している状態の継続時間に基づいて、車両が停止しているか否かを判定してもよい。つまり、第2判定手段は、上記継続時間が所定期間以上である場合に、車両が停止していると判定してもよい。一方で、第2判定手段は、上記継続時間が所定期間以上でない場合には、車両が停止していないと判定することが好ましい。このような判定によれば、第2判定手段は、車両が停止しているか否かをより高精度に判定することができる。特に、第2判定手段は、例えば、三相交流電動機の回転数がハンチングしている(或いは、ふらついている)場合であっても、車両が停止しているか否かをより高精度に判定することができる。
また本発明では、車両制御装置は、電力変換器を制御するための制御手段を備えている。制御手段は、車両が停止していると第2判定手段が判定している場合に、電力変換器の状態が特定状態となる(典型的には、特定状態のまま固定される)ように、電力変換器を制御する。ここで、「特定状態」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一方の全てがオフ(つまり、切断状態)になると共に、第1スイッチング素子及び第2スイッチング素子の他方の少なくとも一つがオン(つまり、接続状態)になる状態である。電力変換器を特定状態とすることで、三相交流電動機において制動力を発生させ、例えば好適に車両の停止制御を行うことができる。なお、本発明に係る三相交流電動機に加えて、他の三相交流電動機を備える車両においては、他の三相交流電動機に対応する電力変換器についても特定状態となるよう制御してもよい。以下では、上述した電力変換器の状態を特定状態とする制御を「三相短絡制御」と称することがある。
ここで、電力変換器の状態が特定状態となっている場合には、車両の走行に必要な電力が電力変換器から三相交流電動機に対して供給されないおそれがある。しかるに本発明では、制御手段は、車両が停止していると第2判定手段が判定している場合に、電力変換器の状態が特定状態となるように、電力変換器が制御される。特に、上述したように車両が停止しているか否かを第2判定手段が高精度に判定することができるがゆえに、制御手段は、まさに車両が停止している場合に電力変換器の状態が特定状態となるように、電力変換器を制御することができる。つまり、制御手段は、車両の走行に影響が出るおそれがないタイミングで電力変換器の状態が特定状態となるように、電力変換器を制御することができる。
更に本発明では、車両制御装置は、第1判定手段の判定に利用される所定の閾値を変更可能な閾値設定手段を備える。閾値設定手段は、三相交流電動機の磁石温度に基づいて、所定の閾値を設定する。このように所定の閾値を設定すれば、三相交流電動機の磁石温度に応じて、三相短絡制御の実行され易さが変更されることになる。なお、所定の閾値に対しては、上限値や下限値が設定されても構わない。
ここで仮に、所定の閾値が固定値であったとすると、実践上様々な不都合が発生するおそれがある。具体的には、例えば所定の閾値が比較的高い固定値として設定されると、三相交流電動機の回転数が比較的高い場合であっても三相短絡制御が実行されるため、電動機の磁石温度が低い場合において大きい引き摺りトルクが発生し、ドライバビリティーを悪化させてしまうおそれがある。
しかるに本発明では、上述したように、所定の閾値が三相交流電動機の磁石温度に応じて設定される。よって、例えば三相交流電動機の磁石温度が低く、大きい引き摺りトルクが発生するおそれのある状況では、所定の閾値が小さく設定し、三相短絡制御を実行され難くすることができる。
以上説明したように、本発明の車両制御装置によれば、車両の停止判定に用いられる所定の閾値が三相交流電動機の状態に応じて適宜変更されるため、好適に停止制御を実行することが可能である。
<2>
本発明の車両制御装置の他の態様では、前記閾値設定手段は、前記三相交流電動機の磁石温度が高いほど、前記所定の閾値を大きく設定する。
この態様によれば、三相交流電動機の磁石温度が比較的高い場合には、所定の閾値が比較的大きい値として設定される。これにより、磁石温度が比較的高く、大きい引き摺りトルクが発生するおそれが低い状況において、三相短絡制御が実行され易くなる。よって、三相短絡制御による燃費向上効果を高めることが可能となる。
一方、三相交流電動機の磁石温度が比較的低い場合には、所定の閾値が比較的小さい値として設定される。これにより、磁石温度が比較的低く、大きい引き摺りトルクが発生するおそれのある状況において、三相短絡制御が実行され難くなる。よって、引き摺りトルクに起因するドライバビリティーの悪化を好適に防止できる。
より具体的には、本態様に係る閾値設定手段は、例えば三相交流電動機の磁石温度に比例するような値として所定の閾値を設定する。このようにすれば、所定の閾値を容易に適切な値として設定できる。但し、所定の閾値が三相交流電動機の磁石温度に対して単調増加とされる限り、上述した効果は相応に発揮される。
<3>
本発明の車両制御装置の他の態様では、前記閾値設定手段は、前記三相交流電動機における引き摺りトルク又は逆起電圧が、前記三相交流電動機の磁石温度によらずに所定値以下となるように、前記所定の閾値を設定する。
この態様によれば、所定の閾値の設定により、三相交流電動機における引き摺りトルク又は逆起電圧が、三相交流電動機の磁石温度によらずに所定値以下となる。言い換えれば、三相交流電動機の磁石温度が変動した場合であっても、三相交流電動機における引き摺りトルク又は逆起電圧が所定値を超えることはない。よって、引き摺りトルク又は逆起電圧の増大に起因する車両振動等の不都合を確実に回避できる。
本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための形態から明らかにされる。
第1実施形態の車両の構成を示すブロック図である。 第1実施形態における停止判定動作の流れを示すフローチャートである。 回転数、ブレーキ踏力値、停止判定条件の成立の有無及び車両の停止判定結果を示すタイミングチャートである。 第1実施形態における閾値の設定方法を、三相短絡性御時のモータジェネレータMG2の逆起電圧及び引き摺りトルクと共に示すグラフである。 第1比較例における閾値の設定方法を、三相短絡性御時のモータジェネレータMG2の逆起電圧及び引き摺りトルクと共に示すグラフである。 変形例における閾値の設定方法を、三相短絡性御時のモータジェネレータMG2の逆起電圧及び引き摺りトルクと共に示すグラフである。 第2実施形態の車両の構成を示すブロック図である。 第2実施形態における停止判定動作の流れを示すフローチャートである。
以下、車両制御装置の実施形態について説明する。
(1)第1実施形態
初めに、図1から図6を参照しながら、第1実施形態について説明する。
(1−1)第1実施形態の車両の構成
まず、図1を参照しながら、第1実施形態の車両1の構成について説明する。図1は、第1実施形態の車両1の構成を示すブロック図である。
図1に示すように、車両1は、直流電源11と、平滑コンデンサ12と、「電力変換器」の一具体例であるインバータ13と、「三相交流電動機」の一具体例であるモータジェネレータMG2と、回転角センサ14と、温度センサ14bと、駆動軸15と、駆動輪16と、「車両制御装置」の一具体例であるECU(Electronic Control Unit)17と、ブレーキセンサ18と、漏電検出器19とを備えている。
直流電源11は、充電可能な蓄電装置である。直流電源11の一例として、例えば、二次電池(例えば、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池等)や、キャパシタ(例えば、電気二重相キャパシタや大容量のコンデンサ等)が例示される。
平滑コンデンサ12は、直流電源11の正極線と直流電源11の負極線との間に接続された電圧平滑用のコンデンサである。
インバータ13は、直流電源11から供給される直流電力(直流電圧)を交流電力(三相交流電圧)に変換する。直流電力(直流電圧)を交流電力(三相交流電圧)に変換するために、インバータ13は、p側スイッチング素子Q1及びn側スイッチング素子Q2を含むU相アーム、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V相アーム及び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W相アームを備えている。インバータ13が備える各アームは、正極線と負極線との間に並列に接続されている。p側スイッチング素子Q1及びn側スイッチング素子Q2は、正極線と負極線との間に直列に接続される。p側スイッチング素子Q3及びn側スイッチング素子Q4並びにp側スイッチング素子Q5及びn側スイッチング素子Q6についても同様である。p側スイッチング素子Q1には、p側スイッチング素子Q1のエミッタ端子からp側スイッチング素子Q1のコレクタ端子へと電流を流す整流用ダイオードD1が接続されている。n側スイッチング素子Q2からn側スイッチング素子Q6についても同様に、整流用ダイオードD2から整流用ダイオードD6が夫々接続されている。インバータ13における各相アームの上側アーム(つまり、各p側スイッチング素子)と下側アーム(つまり、各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。その結果、インバータ13による変換動作の結果生成される交流電力(三相交流電圧)が、モータジェネレータMG2に供給される。
モータジェネレータMG2は、三相交流電動発電機である。モータジェネレータMG2は、車両1が走行するために必要なトルクを発生するように駆動する。モータジェネレータMG2が発生したトルクは、当該モータジェネレータMG2の回転軸に機械的に連結された駆動軸15を介して、駆動輪16に伝達される。なお、モータジェネレータMG2は、車両1の制動時に電力回生(発電)を行ってもよい。
回転角センサ14は、モータジェネレータMG2の回転角θ2及び回転数Ne2(つまり、モータジェネレータMG2の回転軸の回転角及び回転数)を検出する。回転角センサ14は、モータジェネレータMG2の回転角θ2及び回転数Ne2を直接的に検出することが好ましい。このような回転角センサ14の一例として、例えば、ロータリエンコーダ等のレゾルバが例示される。回転角センサ14は、検出した回転角θ2及び回転数Ne2をECU17に出力することが好ましい。
温度センサ14bは、モータジェネレータMG2の磁石の温度Tm2を検出する。温度センサ14bは、モータジェネレータMG2の磁石の温度Tm2を直接的に検出することが好ましい。ただし、温度センサ14bは、モータジェネレータMG2の磁石の温度Tm2を他の部位の温度等から間接的に検出(言い換えれば、推定)するものであってもよい。温度センサ14bは、検出した温度Tm2をECU17に出力することが好ましい。
ECU17は、車両1の動作を制御するための電子制御ユニットである。本実施形態に係るECU17は、物理的な又は論理的な若しくは機能的な処理ブロックとして、「制御手段」の一具体例であるインバータ制御部171と、「第1判定手段」及び「第2判定手段」の一具体例である停止判定部172と、「閾値設定手段」の一具体例である閾値設定部173とを備えている。
インバータ制御部171は、インバータ13の動作を制御するための処理ブロックである。インバータ制御部171は、公知の制御方法を用いてインバータ13の動作を制御してもよい。例えば、インバータ制御部171は、PWM(Pulse Width Modulation)制御方法を用いてインバータ13の動作を制御してもよい。
停止判定部172は、モータジェネレータMG2が停止しているか否かを判定するための停止判定動作を行う。停止判定動作については、後に詳述する(図2及び図3参照)ため、ここでの詳細な説明を省略する。
なお、車両1の駆動軸15がモータジェネレータMG2の回転軸に連結されていることを考慮すれば、車両1の駆動軸15の回転数は、モータジェネレータMG2の回転軸の回転数Ne2に同期する。例えば、車両1の駆動軸15の回転数は、モータジェネレータMG2の回転軸の回転数Ne2に比例する。従って、モータジェネレータMG2の停止に伴ってモータジェネレータの回転軸の回転数Ne2がゼロになる場合には、駆動軸15の回転数もまたゼロになるはずである。駆動軸15の回転数がゼロになるという状態は、実質的には、車両1が停止しているという状態と等価である。このため、モータジェネレータMG2の停止は、実質的には、車両1の停止に相当すると言える。停止判定部172は、モータジェネレータMG2が停止しているか否かを判定することに加えて又は代えて、車両1が停止しているか否かを判定してもよい。
閾値設定部173は、温度センサ14bにおいて検出されたモータジェネレータMG2の温度Tmに基づいて、停止判定動作に用いる閾値を設定する。閾値設定部173は、例えばモータジェネレータMG2の温度Tmに対応する閾値の値を示すマップを記憶している。具体的な閾値の設定方法については、後に後述するため(図4等を参照)、ここでの詳細な説明を省略する
ブレーキセンサ18は、ブレーキ踏力値(つまり、フットブレーキを踏み付ける力を示すパラメータ)BKを検出する。ブレーキセンサ18は、検出したブレーキ踏力値BKをECU17に出力することが好ましい。
漏電検出器19は、直流電源11、平滑コンデンサ12、インバータ13及びモータジェネレータMG2を含む電気系統(いわゆる、モータ駆動系統)における漏電を検出する。
漏電を検出するために、漏電検出器19は、カップリングコンデンサ191と、発振回路192と、電圧検出回路193と、抵抗194とを備える。
漏電検出器19による漏電の検出方法は、以下のとおりである。まず、発振回路192は、所定周波数のパルス信号(或いは、交流信号)を出力する。また、電圧検出回路193は、パルス信号に起因して変動するノードEの電圧を検出する。ここで、電気系統に漏電が生ずると、電気系統からシャーシグラウンドへ至る漏電経路(典型的には、漏電経路は、抵抗からなる回路又は抵抗とコンデンサとが並列に接続された回路と等価となる)が形成される。その結果、発振回路192が出力するパルス信号は、抵抗194、カップリングコンデンサ191及び漏電経路へと至る経路を伝達される。そうすると、ノードEにおけるパルス信号の電圧は、漏電経路のインピーダンス(典型的には、漏電経路の等価回路に含まれる抵抗の抵抗値)に影響を受けることになる。従って、電圧検出回路193がノードEの電圧を検出することで、漏電を検出することができる。
(1−2)第1実施形態における停止判定動作の流れ
続いて、図2を参照しながら、第1実施形態の車両1において行われる停止判定動作(つまり、ECU17が行う停止判定動作)の流れについて説明する。図2は、第1実施形態における停止判定動作の流れを示すフローチャートである。
図2に示すように、停止判定動作が開始されると、先ず温度センサ14bがモータジェネレータMG2の磁石温度Tm2を検出し、ECU17に出力する(ステップS100)。そして閾値設定部173は、検出されたモータジェネレータMG2の磁石温度Tm2に基づいて、モータジェネレータMG2の回転数Ne2に対する閾値N1及びN2を設定する(ステップS101)。なお、閾値N1は、インバータ13における三相短絡制御の開始条件の一部として設定される閾値(即ち、モータジェネレータMG2が停止しているか否かを判定するための閾値)であり、閾値N2は、インバータ13における三相短絡制御の解除条件の一部として設定される閾値(即ち、モータジェネレータMG2が再び回転を始めているか否かを判定するための閾値)である。なお、閾値N1及びN2は同一の値として設定されてもよいし、異なる値として設定されてもよい。閾値設定部173における具体的な閾値の設定方法及びその効果については、後に詳述する。
閾値設定部173において閾値N1及びN2が設定されると、停止判定部172は、所定の停止判定条件が成立しているか否かを判定する(ステップS102)。
停止判定条件は、モータジェネレータMG2の回転数Ne2に基づく停止判定条件を含んでいる。図2では、回転数Ne2に基づく停止判定条件の一例として、モータジェネレータMG2の回転数Ne2の絶対値が、閾値設定部173において設定された閾値N1以下となる(つまり、|Ne2|≦N1が成立する)という条件が用いられている。
更に、停止判定条件は、車両1を停止させることが可能な動作(以降、適宜“停止動作”と称する)の有無に基づく停止判定条件を含んでいる。図2では、停止動作の有無に基づく停止判定条件の一例として、ブレーキ踏力値BKが所定閾値Pbks1よりも大きくなる(つまり、BK>Pbks1が成立する)という条件が用いられている。
なお、停止動作は、典型的には、ドライバの意思(つまり、ドライバの自発的な操作)に基づいて行われる。但し、停止動作は、ドライバの意思に関わらずに自動的に(例えば、ECU17等の制御装置による制御の下で自動的に)行われてもよい。停止動作が自動的に行われる状況は、例えば、自動運転制御(つまり、ドライバの操作の有無に関わらずに車両1を自律走行させる制御)が行われている車両1において生じ得る。
図2に示す停止判定条件はあくまで一例である。従って、図2に示す停止判定条件とは異なる停止判定条件が用いられてもよい。例えば、回転数Ne2の特性の違いによって車両1が停止している状態と車両1が停止していない状態とを区別することができる限りは、当該回転数Ne2の特性の違いを利用する任意の条件が、回転数Ne2に基づく停止判定条件として用いられてもよい。同様に、停止動作の特性の違いによって車両1が停止している状態と車両1が停止していない状態とを区別することができる限りは、当該停止動作の特性の違いを利用する任意の条件が、停止動作の有無に基づく停止判定条件として用いられてもよい。
なお、停止動作の有無に基づく停止判定条件は、車両1の停止を直接的な目的とする動作の有無に基づく停止判定条件であることが好ましい。車両1の停止を直接的な目的とする動作の一例として、例えば、車両1に制動力を作用させることが可能な動作(例えば、フットブレーキやサイドブレーキ等の任意のブレーキを操作する動作)や、車両が停止している際に行われる可能性が高い動作(例えば、シフトレバーをPレンジに入れる動作等)が例示される。従って、例えば、任意のブレーキが操作されているという条件が、停止動作の有無に基づく停止判定条件として用いられてもよい。或いは、例えば、任意のブレーキに起因した制動力が所定閾値より大きいという条件(例えば、上述したブレーキ踏力値BKが所定閾値Pbks1よりも大きくなるという条件)が、停止動作の有無に基づく停止判定条件として用いられてもよい。或いは、例えば、シフトレバーのレンジがPレンジであるという条件が、停止動作の有無に基づく停止判定条件として用いられてもよい。
但し、停止動作の有無に基づく停止判定条件は、車両1の停止を直接的な目的とする動作ではないものの結果として車両1を停止させることにつながり得る動作の有無に基づく停止判定条件であってもよい。車両1を停止させることにつながり得る動作の一例として、車両の停止に先立って行われる可能性が高い動作(例えば、アクセルペダルから足を離す動作)が例示される。従って、例えば、アクセルペダルが操作されていないという条件が、停止動作の有無に基づく停止判定条件として用いられてもよい。
或いは、停止動作の有無に基づく停止判定条件は、停止動作に起因して生ずる他の動作の有無に関連する条件であってもよい。例えば、停止動作に起因して生ずる他の動作の一例として、クリープのトルク指令値をゼロに設定する動作や、モータジェネレータMG2のトルク指令値をゼロに設定する動作が例示される。従って、例えば、クリープのトルク指令値がゼロであるという条件や、モータジェネレータMG2のトルク指令値がゼロあるという条件が、停止動作の有無に基づく停止判定条件として用いられてもよい。
ステップS102の判定の結果、停止判定条件が成立していないと判定される場合には(ステップS102:No)、停止判定部172は、モータジェネレータMG2が停止していないと判定する(ステップS111)。具体的には、モータジェネレータMG2の回転数Ne2の絶対値が所定閾値N1以下とならない(つまり、|Ne2|>N1となる)と判定される場合には、停止判定部172は、モータジェネレータMG2が停止していないと判定する。同様に、ブレーキ踏力値BKが所定閾値Pbks1よりも大きくならない(つまり、BK≦Pbks1となる)と判定される場合には、停止判定部172は、モータジェネレータMG2が停止していないと判定する。
なお、モータジェネレータMG2が停止していないと判定される場合には、ECU17は、動作を終了する。但し、ECU17は、ステップS100以降の動作を再び行ってもよい。
他方で、ステップS102の判定の結果、停止判定条件が成立していると判定される場合には(ステップS102:Yes)、停止判定部172は、所定期間を計測するタイマを始動する(ステップS103)。
タイマを始動させた後、停止判定部172は、停止判定条件が成立している状態が継続しているか否かを判定する(ステップS104)。
ステップS104の判定の結果、停止判定条件が成立している状態が継続していないと判定される場合には(ステップS104:No)、停止判定部172は、モータジェネレータMG2が停止していないと判定する(ステップS111)。つまり、タイマが終了する前に停止判定条件が成立しなくなったと判定される場合には、停止判定部172は、モータジェネレータMG2が停止していないと判定する。言い換えれば、停止判定条件が成立している状態が所定期間以上連続して継続していないと判定される場合には、停止判定部172は、モータジェネレータMG2が停止していないと判定する。
他方で、ステップS104の判定の結果、停止判定条件が成立している状態が継続していると判定される場合には(ステップS104:Yes)、停止判定部172は、停止判定条件が成立している状態が継続しているか否かを判定する動作(ステップS104)を、タイマが終了するまで繰り返し行う(ステップS105)。
その後、タイマが終了した場合には(ステップS105:Yes)、停止判定部172は、モータジェネレータMG2が停止していると判定する(ステップS106)。つまり、タイマが始動してからタイマが終了するまでの間はずっと停止判定条件が成立していたと判定される場合には、停止判定部172は、モータジェネレータMG2が停止していると判定する。言い換えれば、停止判定条件が成立している状態が所定期間以上連続して継続していると判定される場合には、停止判定部172は、モータジェネレータMG2が停止していると判定する。
ここで、図3を参照しながら、回転数Ne2及びブレーキ踏力値BKの具体例を用いて、モータジェネレータMG2が停止しているか否かを判定する動作について説明する。図3は、回転数Ne2、ブレーキ踏力値BK、停止判定条件の成立の有無及び車両1の停止判定結果を示すタイミングチャートである。
図3に示すように、時刻t0においてフットブレーキの操作が開始されることに伴って、ブレーキ踏力値BKが増加している。ブレーキ踏力値BKの増加に伴って、回転数Ne2もまた減少していく。
なお、フットブレーキ等の操作に起因して車両1が停止しようとしている場合には、車両1の駆動軸15にねじれが生じやすい。その結果、駆動軸15のねじれに伴って、駆動軸15の回転数がハンチングしやすくなる。モータジェネレータMG2の回転軸が駆動軸15に連結されていることを考慮すれば、モータジェネレータMG2の回転数Ne2もまたハンチングしやすくなる。図3は、そのような回転数Ne2のハンチング(図3では、徐々に収束していく回転数Ne2の上限変動)を示している。
その後、時刻t1において、回転数Ne2の絶対値が所定閾値N1以下になる。但し、時刻t1の時点では、ブレーキ踏力値BKが所定閾値Pbk1よりも大きくなっていない。従って、停止判定条件は成立していない。
その後、時刻t2において、ブレーキ踏力値BKが所定閾値Pbk1よりも大きくなる。このため、時刻t2において、停止判定条件は成立する。但し、時刻t2の時点では、停止判定条件が成立している状態が所定期間以上連続して継続していないため、停止判定部172は、モータジェネレータMG2が停止していると判定することはない。
その後、ハンチングの影響により、時刻t2から所定期間を経過する前の時刻(つまり、時刻t2に始動したタイマが終了する前の時刻)である時刻t3において、回転数Ne2の絶対値が所定閾値N1を超えてしまう。つまり、時刻t3において、停止判定条件が成立しなくなってしまう。その結果、停止判定部172は、モータジェネレータMG2が停止していると判定することはない。
以降、時刻t4に至るまでに、回転数Ne2の絶対値が所定閾値N1以下になるものの、停止判定条件が成立している状態が所定期間以上連続して継続することはない。従って、この場合には、停止判定部172は、モータジェネレータMG2が停止していると判定することはない。
その後、時刻t4において、回転数Ne2の絶対値が再び所定閾値N1以下になる。このため、時刻t4において、停止判定条件は成立する。但し、時刻t4の時点では、停止判定条件が成立している状態が所定期間以上連続して継続していないため、停止判定部172は、モータジェネレータMG2が停止していると判定することはない。
その後、時刻t4から所定期間を経過した時点での時刻(つまり、時刻t2に始動したタイマが終了した時点での時刻)である時刻t5においても、停止判定条件が依然と成立し続けている。このため、図3に示す例では、時刻t5の時点で初めて、停止判定部172は、モータジェネレータMG2が停止していると判定する。
図2に戻り、第1実施形態では、モータジェネレータMG2が停止していると停止判定部172において判定された場合には(ステップS106:Yes)、インバータ制御部171は、モータジェネレータMG2の状態を三相短絡状態のままで固定する三相短絡制御を行うように、インバータ13の動作を制御する(ステップS107)。つまり、インバータ制御部171は、上側アーム及び下側アームのうちの一方のアームの全てのスイッチング素子がオンになり且つ上側アーム及び下側アームのうちの他方のアームの全てのスイッチング素子がオフになるように、インバータ13の動作を制御する。例えば、インバータ制御部171は、p側スイッチング素子Q1、p側スイッチング素子Q3及びp側スイッチング素子Q5がオンになり且つn側スイッチング素子Q2、n側スイッチング素子Q4及びn側スイッチング素子Q6がオフになるように、インバータ13の動作を制御してもよい。
但し、ステップS107において、インバータ制御部171は、モータジェネレータMG2の状態を二相短絡状態のままで固定する二相短絡制御を行うように、インバータ13の動作を制御してもよい。つまり、インバータ制御部171は、上側アーム及び下側アームのうちの一方のアームのいずれか2つのスイッチング素子がオンになり且つ上側アーム及び下側アームのうちの一方のアームの残りの1つのスイッチング素子並びに上側アーム及び下側アームのうちの他方のアームの全てのスイッチング素子がオフになるように、インバータ13の動作を制御してもよい。
或いは、ステップS107において、インバータ制御部171は、インバータ13の状態をインバータ13に含まれる6つのスイッチング素子のうちのいずれか1つのスイッチング素子のみがオンになる(一方で、残りの5つのスイッチング素子がオフになる)状態のままで固定する制御を行うように、インバータ13の動作を制御してもよい。
第1実施形態では更に、モータジェネレータMG2が停止していると判定された場合には、漏電検出器19は、三相短絡制御が行われている間に、電気系統の漏電を検出する(ステップS107)。なお、インバータ13に含まれる6つのスイッチング素子のうちの少なくとも1つのスイッチング素子がオンになっているため、漏電検出器19は、直流部分(つまり、電気系統のうちのインバータ13よりも直流電源11側の回路部分)の漏電のみならず、交流部分(つまり、電気系統のうちのインバータ13よりもモータジェネレータMG2側の回路部分)の漏電をも検出することができる。
ステップS107の動作と並行して、停止判定部172は、所定の停止解除条件が成立しているか否かを判定する(ステップS108)。第1実施形態では、停止解除条件は、停止判定条件と同様に、モータジェネレータMG2の回転数Ne2に基づく停止解除条件、停止動作の有無に基づく停止解除条件、及び車両のずり下がり判定に基づく停止解除条件を含んでいる。図2では、回転数Ne2に基づく停止解除条件の一例として、モータジェネレータMG2の回転数Ne2の絶対値が、閾値設定部173において設定された閾値N2より大きくなる(つまり、|Ne2|>N2が成立する)という条件が用いられている。同様に、図2では、停止動作の有無に基づく停止解除条件の一例として、ブレーキ踏力値BKが所定閾値Pbks2より小さくなる(つまり、BK<Pbks2が成立する)という条件が用いられている。なお、所定閾値Pbks2は、所定閾値Pbks1と同一であってもよいし、所定閾値Pbks1と異なっていてもよい。
なお、図2に示す停止解除条件はあくまで一例である。従って、図2に示す停止解除条件とは異なる停止解除条件が用いられてもよい。また、停止解除条件は、停止判定条件と同様の観点から適宜決定されてもよい。
停止判定部172は、ステップS108において、モータジェネレータMG2の回転数Ne2に基づく停止解除条件、又は停止動作の有無に基づく停止解除条件が成立しているか否かを判定することに加えて又は代えて、対応する停止判定条件が成立しているか否かを判定してもよい。この場合、停止判定条件が成立していないと判定される場合には、停止解除条件が成立していると判定される場合と同様の態様で、以降の動作が行われてもよい。一方で、停止判定条件が成立していると判定される場合には、停止解除条件が成立していないと判定される場合と同様の態様で、以降の動作が行われてもよい。
ステップS108の判定の結果、停止解除条件が成立していないと判定される場合には(ステップS108:No)、インバータ制御部171は、三相短絡制御を行い続けるように、インバータ13の動作を制御し続ける。同様に、漏電検出器19は、電気系統の漏電を検出し続ける。
他方で、ステップS108の判定の結果、停止解除条件が成立していると判定される場合には(ステップS108:Yes)、停止判定部172は、モータジェネレータMG2が停止していないと判定する(ステップS109)。この場合、インバータ制御部171は、モータジェネレータMG2の状態を三相短絡状態のままで固定する三相短絡制御を行わないようにインバータ13の動作を制御してもよい(ステップS110)。同様に、漏電検出器19は、電気系統の漏電の検出を終了する(ステップS110)。
その後、ECU17は、動作を終了する。但し、ECU17は、ステップS100以降の動作を再び行ってもよい。
以上説明したように、第1実施形態では、停止判定部172は、モータジェネレータMG2の回転数Ne2に基づく停止判定条件及び停止動作の有無に基づく停止判定条件の双方に基づいて、モータジェネレータMG2(或いは、車両1)が停止しているか否かを判定することができる。このため、停止判定部172は、エンジンの回転数に基づく停止判定条件のみに基づいて車両1が停止しているか否かを判定する比較例の停止判定部172aと比較して、モータジェネレータMG2(或いは、車両1)が停止しているか否かをより高精度に判定することができる。加えて、停止判定部172は、モータジェネレータMG2の回転数Ne2に基づく停止判定条件のみに基づいてモータジェネレータMG2(或いは、車両1)が停止しているか否かを判定する比較例の停止判定部172bと比較して、モータジェネレータMG2(或いは、車両1)が停止しているか否かをより高精度に判定することができる。以下、その理由について説明する。
まず、モータジェネレータMG2の回転数Ne2に代えて、エンジンの回転数が所定閾値以下になっている場合に車両1が停止していると判定する比較例の停止判定部172aについて説明する。エンジンの回転数は、典型的には、当該回転数を直接的に検出する検出機構によって検出されることに代えて、エンジンのクランク角から算出される。エンジンのクランク角は、エンジンに設置されたクランク角センサから出力される。しかしながら、クランク角から算出されるエンジンの回転数の精度は、回転角センサ14(つまり、モータジェネレータMG2の回転数Ne2を直接的に検出する検出機構)が検出するモータジェネレータMG2の回転数Ne2の精度よりも低いことが多い。このため、比較例の停止判定部172aは、クランク角から算出されるエンジンの回転数の精度誤差等に起因して、車両1が停止していないにもかかわらず車両1が停止していると誤判定してしまうおそれがある。或いは、比較例の停止判定部172aは、車両1が停止しているにもかかわらず車両1が停止していないと誤判定してしまうおそれがある。
しかるに、第1実施形態の停止判定部172は、回転角センサ14が検出するモータジェネレータMG2の回転数Ne2に基づいて、モータジェネレータMG2(或いは、車両1)が停止しているか否かを判定することができる。回転角センサ14が検出するモータジェネレータMG2の回転数Ne2の精度が、クランク角から算出されるエンジンの回転数の精度よりも高いことが多いことを考慮すれば、第1実施形態の停止判定部172は、比較例の停止判定部172aと比較して、モータジェネレータMG2(或いは、車両1)が停止しているか否かを相対的に高精度に判定することができる。
更に、停止動作が行われているか否かを判定することなく、モータジェネレータMG2の回転数Ne2が所定閾値N1以下になっている場合にモータジェネレータMG2(或いは、車両1)が停止していると判定する比較例の停止判定部172bについて説明する。この比較例の停止判定部172bは、上述した比較例の停止判定部172aと比較すれば、車両1が停止しているか否かを相対的に高精度に判定することができるとも考えられる。しかしながら、回転角センサ14が検出するモータジェネレータMG2の回転数Ne2は、回転角センサ14に発生するノイズ等の影響を受けてふらつきかねない(つまり、変動しかねない)。例えば、モータジェネレータMG2の実際の回転数がゼロであるにも関わらず、回転角センサ14が検出するモータジェネレータMG2の回転数Ne2がゼロ以外の数値となってしまいかねない。従って、比較例の停止判定部172bは、場合によっては、モータジェネレータMG2(或いは、車両1)が停止していないにもかかわらずモータジェネレータMG2(或いは、車両1)が停止していると誤判定してしまうおそれがある。或いは、比較例の停止判定部172bは、場合によっては、モータジェネレータMG2(或いは、車両1)が停止しているにもかかわらずモータジェネレータMG2(或いは、車両1)が停止していないと誤判定してしまうおそれがある。
しかるに、第1実施形態の停止判定部172は、モータジェネレータMG2の回転数Ne2のみならず、停止動作の有無に基づいて、モータジェネレータMG2(或いは、車両1)が停止しているか否かを判定することができる。ここで、停止動作が行われている場合にはモータジェネレータMG2(或いは、車両1)が停止している可能性がより一層高まる。このため、第1実施形態の停止判定部172は、比較例の停止判定部172bと比較して、モータジェネレータMG2(或いは、車両1)が停止しているか否かを相対的に高精度に判定することができる。
加えて、停止判定部172は、停止判定条件が成立している状態が所定期間以上連続して継続していると判定される場合に、モータジェネレータMG2(或いは、車両1)が停止していると判定することができる。従って、停止判定部172は、モータジェネレータMG2の回転数Ne2がハンチングしている(或いは、ふらついている)場合であっても、モータジェネレータMG2(或いは、車両1)が停止しているか否かをより高精度に判定することができる。
具体的には、モータジェネレータMG2の回転数がハンチングすると、回転数Ne2が所定閾値N1以下となる状態と回転数Ne2が所定閾値N1以下にならない状態とが、短時間で交互に現れることになる。このような状況下で単に回転数Ne2が所定閾値N1以下である場合にモータジェネレータMG2(或いは、車両1)が停止していると判定されてしまうと、モータジェネレータMG2(或いは、車両1)が停止しているか否かの判定結果が頻繁に変動してしまう可能性が高くなる。
しかるに、第1実施形態では、停止判定部172は、ハンチング等に起因して短時間だけ回転数Ne2が所定閾値N1以下であると判定されている場合には、モータジェネレータMG2(或いは、車両1)が停止していないと判定することができる。一方で、停止判定部172は、ハンチング等の収束に起因してある程度長い時間以上継続して回転数Ne2が所定閾値N1以下であると判定されている場合に、モータジェネレータMG2(或いは、車両1)が停止していると判定することができる。従って、停止判定部172は、ハンチング等の影響に起因したモータジェネレータMG2(或いは、車両1)が停止しているか否かの判定結果の頻繁な変動を抑制しつつ、モータジェネレータMG2(或いは、車両1)が停止しているか否かを好適に判定することができる。
加えて、第1実施形態のインバータ制御部171は、モータジェネレータMG2(或いは、車両1)が停止していると判定されている間に三相短絡制御を行うように、インバータ13を制御する。
ここで、三相短絡制御が行われている間は、インバータ13からモータジェネレータMG2に対して、車両1の走行に必要なトルクを出力するために必要な電力を供給できない可能性がある。従って、インバータ制御部171は、モータジェネレータMG2(或いは、車両1)が停止している間に三相短絡制御を行うように、インバータ13を制御することが好ましい。逆に言えば、モータジェネレータMG2(或いは、車両1)が停止していない間に三相短絡制御が行われてしまうと、車両1の走行に影響が出るおそれがある。従って、インバータ制御部171は、モータジェネレータMG2(或いは、車両1)が停止していない間は三相短絡制御を行わないように、インバータ13を制御することが好ましい。そうすると、第1実施形態では、上述したように、モータジェネレータMG2(或いは、車両1)が停止しているか否かを停止判定部172が高精度に判定することができるがゆえに、インバータ制御部171は、まさにモータジェネレータMG2(或いは、車両1)が停止している間に三相短絡制御を行うように、インバータ13を制御することができる。つまり、インバータ制御部171は、車両1の走行に影響が出るおそれがないタイミングで三相短絡制御を行うように、インバータ13を制御することができる。
また、インバータ13の三相短絡制御が行われている間にモータジェネレータMG2に引き摺りトルクTr2が発生すると、車両1の振動等によりドライバビリティーが悪化してしまうおそれがある。この引き摺りトルクTr2は、モータジェネレータMG2の逆起電圧Vr2によって変化する(具体的には、モータジェネレータMG2の引き摺りトルクTr2は、逆起電圧Vr2が大きいほど大きくなる)。またモータジェネレータMG2の逆起電圧Vr2は、モータジェネレータMG2の磁石温度Tm2によって変化する(具体的には、モータジェネレータMG2の逆起電圧Vr2は、磁石温度Tm2が高いほど小さくなる)。このため、仮に三相短絡制御の開始条件及び解除条件である閾値N1及びN2が一定の値であるとすると、上述したような不都合が発生してしまうおそれがある。
以下では、モータジェネレータMG2の温度Tm2に応じて閾値N1及びN2を適宜変更し得る第1実施形態(図4参照)の効果について、不都合が発生してしまうおそれのある第1比較例(図5参照)及び第1実施形態とは異なる効果を発揮し得る変形例(図6参照)と比較しながら説明する。ここに図4は、第1実施形態における閾値の設定方法を、三相短絡性御時のモータジェネレータMG2の逆起電圧及び引き摺りトルクと共に示すグラフである。また図5は、第1比較例における閾値の設定方法を、三相短絡性御時のモータジェネレータMG2の逆起電圧及び引き摺りトルクと共に示すグラフであり、図6は、変形例における閾値の設定方法を、三相短絡性御時のモータジェネレータMG2の逆起電圧及び引き摺りトルクと共に示すグラフである。
図4に示すように、第1実施形態の閾値設定部173では、モータジェネレータMG2の磁石温度Tm2が高くなるほど、閾値N1を大きく設定する。このように閾値N1を設定すれば、三相短絡性御時のモータジェネレータMG2の逆起電圧Vr2を、磁石温度Tm2によらず一定にできる。また、三相短絡性御時のモータジェネレータMG2の引き摺りトルクTr2を、磁石温度Tm2によらず一定にできる。
一方、図5に示す第1比較例の閾値設定部173aでは、閾値N1がモータジェネレータMG2の磁石温度Tm2によらず高レベル(例えば、第1実施形態における磁石温度Tm2が比較的高い場合の閾値N1に相当する値)で一定とされる。この場合、三相短絡性御時のモータジェネレータMG2の逆起電圧Vr2は、モータジェネレータMG2の磁石温度Tm2が低くなるほど高くなる。同様に、三相短絡性御時のモータジェネレータMG2の引き摺りトルクTr2は、モータジェネレータMG2の磁石温度Tm2が低くなるほど高くなる。この結果、磁石温度Tm2が低い場合において、引き摺りトルクによるドライバビリティーの悪化が発生するおそれがある。
このような第1比較例に対し、第1実施形態の閾値設定部173によれば、モータジェネレータMG2の磁石温度Tm2に応じて閾値N1が変更され、三相短絡制御時のモータジェネレータMG2の逆起電圧Vr2及び引き摺りトルクTr2が一定とされる。従って、磁石温度Tm2が低い場合のドライバビリティーの悪化を防止できる。
また図6に示す変形例の閾値設定部173bでは、閾値N1がモータジェネレータMG2の磁石温度Tm2によらず低レベル(例えば、第1実施形態における磁石温度Tm2が比較的低い場合の閾値N1に相当する値)で一定とされる。この場合、三相短絡性御時のモータジェネレータMG2の逆起電圧Vr2は、モータジェネレータMG2の磁石温度Tm2が低くなるほど高くなるものの、第1比較例ほどには高くならない。同様に、三相短絡性御時のモータジェネレータMG2の引き摺りトルクTr2は、モータジェネレータMG2の磁石温度Tm2が低くなるほど高くなるものの、第1比較例ほどには高くならない。よって、変形例では、第1比較例において発生し得るドライバビリティーの悪化については防止できる。また、磁石温度Tm2が比較的高い領域では、モータジェネレータMG2の逆起電圧Vr2及びモータジェネレータMG2の引き摺りトルクTr2が更に小さくなる。よって、単純にモータジェネレータMG2の逆起電圧Vr2及びモータジェネレータMG2の引き摺りトルクTr2の大小だけで見れば、変形例の方が第1実施形態よりも有利であると言える。
但し、変形例では、閾値N1が低レベルで固定されているがゆえに、モータジェネレータMG2の磁石温度Tm2が比較的高い場合において、三相短絡制御が実行され難くなる。即ち、三相短絡制御を開始した場合の引き摺りトルクが大きくならないと考えられる場合においても、三相短絡制御の実行が大きく制限されてしまう。この結果、三相短絡制御を行うことによる燃費向上効果が低下してしまう。よって、燃費向上効果においては、第1実施形態の方が変形例よりも有利であると言える。
以上の結果、第1実施形態及び変形例は、モータジェネレータMG2の逆起電圧Vr2及びモータジェネレータMG2の引き摺りトルクTr2の低下、或いは燃費向上効果のいずれを優先させるかによって適宜選択すればよい。
なお、ここでは三相短絡制御の開始条件である閾値N1についてのみ説明したが、三相短絡制御の解除条件である閾値N2についても、モータジェネレータMG2の磁石温度Tm2に応じて変更されることにより、同様の効果が発揮される。
また、第1実施形態の漏電検出器19は、モータジェネレータMG2(或いは、車両1)が停止していると判定されている間(言い換えれば、三相短絡制御を行うようにインバータ13が制御されている間)に、漏電を検出することができる。ここで、漏電検出器19が漏電を検出している間にインバータ13の状態が変動してしまうと、当該インバータ13の状態の変動に起因して、電気系統における状態(例えば、上述した漏電経路を含む経路のインピーダンス)が変動してしまうおそれがある。その結果、漏電検出器19は、インバータ13の状態の変動に起因した状態変動(例えば、上述したノードEの電圧の変動)を、漏電に起因した状態変動であると誤認識してしまうおそれがある。従って、漏電検出器19による漏電の検出の精度の向上という観点から言えば、漏電検出器19が漏電を検出している間は、インバータ13の状態が三相短絡状態(或いは、二相短絡状態を含むその他の状態)のまま固定されていることが好ましい。
ここで、モータジェネレータMG2(或いは、車両1)が停止しているか否かの判定精度が相対的に低ければ、当該判定精度が相対的に高い場合と比較して、上述したノイズやハンチング等に起因して、モータジェネレータMG2(或いは、車両1)が停止しているか否かの判定結果が頻繁に変動してしまう可能性が高くなる。その結果、モータジェネレータMG2(或いは、車両1)が停止しているか否かの判定結果の変動に起因して、インバータ13の状態もまた頻繁に変動してしまう可能性が高くなる。その結果、インバータ13の状態が三相短絡状態のまま固定される期間が、漏電検出器19による漏電の検出に要する期間よりも短くなってしまうおそれがある。
このような理由から、モータジェネレータMG2(或いは、車両1)が停止しているか否かが高精度に判定されれば、インバータ13の状態が三相短絡状態のまま固定されやすくなる。そうすると、第1実施形態では、上述したように、モータジェネレータMG2(或いは、車両1)が停止しているか否かを停止判定部172が高精度に判定することができる。このため、漏電検出器19が漏電を検出している間は、インバータ13の状態が固定されている(典型的には、三相短絡状態(或いは二相短絡状態を含むその他の状態)のまま固定されている)可能性が相対的に高くなる。従って、漏電検出器19は、漏電を好適に検出することができる。
なお、上述の説明では、車両1は、単一のモータジェネレータMG2を備えている。しかしながら、車両1は、複数のモータジェネレータMG2を備えていてもよい。この場合。車両1は、モータジェネレータMG2毎に、インバータ13及び回転角センサ14を備えていることが好ましい。また、この場合、ECU17は、モータジェネレータMG2毎に独立して上述した停止判定動作を行ってもよい。
(2)第2実施形態
次に、第2実施形態について、図7及び図8を参照して説明する。なお、第4実施形態は、上述した第1実施形態と比べて一部の構成及び動作が異なるのみであり、その他の部分については概ね同様である。このため、以下では第1実施形態と異なる部分について詳細に説明し、重複する部分については適宜説明を省略するものとする。
(2−1)第2実施形態の車両の構成
第2実施形態は特に、動力機関の構成において第1実施形態と異なっている。よって、先ず図7を参照して第2実施形態に係る車両2の構成について説明する。図7は、第2実施形態の車両の構成を示すブロック図である。
図7に示すように、第2実施形態の車両2は、図1に示した第1実施形態の車両1と比較して、エンジンENG、モータジェネレータMG1、インバータ13−1、回転角センサ14−1、温度センサ14b−2及び動力分割機構20を更に備えているという点で異なっている。第2実施形態の車両2のその他の構成要素は、第1実施形態の車両1のその他の構成要素と同一である。但し、説明の便宜上、第2実施形態では、第1実施形態のインバータ13をインバータ13−2と称し、第1実施形態の回転角センサ14を回転角センサ14−2と称する。また、図面の簡略化のため、図7では漏電検出器19の詳細な構成については省略されているが、第2実施形態の漏電検出器19が第1実施形態の漏電検出器19と同一であることは言うまでもない。
インバータ13−1は、インバータ13−2と並列に接続される。インバータ13−1は、モータジェネレータMG1による回生発電によって生成された交流電力(三相交流電圧)を、直流電力(直流電圧)に変換する。その結果、インバータ13−1による変換動作の結果生成される直流電力(直流電圧)により、直流電源11が充電される。なお、インバータ13−1の構成がインバータ13−2の構成と同一であることから、インバータ13−1の構成の詳細な説明は省略する。
モータジェネレータMG1は、三相交流電動発電機である。モータジェネレータMG1は、車両1の制動時に電力回生(発電)を行う。但し、モータジェネレータMG1は、車両2が走行するために必要なトルクを発生するように駆動してもよい。
回転角センサ14−1は、モータジェネレータMG1の回転数(つまり、モータジェネレータMG1の回転軸の回転数)Ne1を検出する。なお、回転角センサ14−1は、回転角センサ14−2と同一であってもよい。
温度センサ14b−1は、モータジェネレータMG1の磁石温度Tm1を検出する。なお、温度センサ14b−1は、温度センサ14b−2と同一であってもよい。
エンジンENGは、ガソリンエンジン等の内燃機関であり、車両2の主たる動力源として機能する。
動力分割機構20は、図示せぬサンギア、プラネタリキャリア、ピニオンギア、及びリングギアを備えた遊星歯車機構である。動力分割機構20は、主として、エンジンENGの動力を2系統(つまり、モータジェネレータMG1に伝達される動力系統及び駆動軸15に伝達される動力系統)に分割する。
なお、第2実施形態では、車両2が、いわゆるスプリット(動力分割)方式のハイブリッドシステム(例えば、THS:Toyota Hybrid System)を採用する例について説明している。しかしながら、車両2は、シリーズ方式又はパラレル方式のハイブリッドシステムを採用していてもよい。
(2−2)第2実施形態における停止判定動作の流れ
続いて、図8を参照しながら、第2実施形態の車両2において行われる停止判定動作(つまり、ECU17が行う停止判定動作)の流れについて説明する。図8は、第2実施形態における停止判定動作の流れを示すフローチャートである。
図8に示す一連の処理は、モータジェネレータMG1が停止しているか否かを判定する動作であって、上述した第1実施形態の停止判定動作と並行して又は相前後して行われる動作である。
停止判定動作が開始されると、先ず温度センサ14b−1がモータジェネレータMG1の磁石温度Tm1を検出し、ECU17に出力する(ステップS200)。そして閾値設定部173は、検出されたモータジェネレータMG1の磁石温度Tm1に基づいて、モータジェネレータMG1の回転数Ne1に対する閾値N3及びN4を設定する(ステップS201)。なお、閾値N3は、インバータ13−1における三相短絡制御の開始条件の一部として設定される閾値(即ち、モータジェネレータMG1が停止しているか否かを判定するための閾値)であり、閾値N4は、インバータ13−1における三相短絡制御の解除条件の一部として設定される閾値(即ち、モータジェネレータMG1が再び回転を始めているか否かを判定するための閾値)である。なお、閾値N3及びN4は同一の値として設定されてもよいし、異なる値として設定されてもよい。
閾値設定部173において閾値N3及びN4が設定されると、停止判定部172は、所定の停止判定条件が成立しているか否かを判定する(ステップS202)。
第2実施形態の停止判定条件は、第1実施形態の停止判定動作の結果(つまり、モータジェネレータMG2が停止しているか否かの判定結果)に基づく停止判定条件を含んでいる。図8では、第1実施形態の停止判定動作の結果に基づく停止判定条件との一例して、第1実施形態の停止判定動作によってモータジェネレータMG2(或いは、車両1)が停止していると判定されているという条件が用いられている。
更に、第2実施形態の停止判定条件は、モータジェネレータMG1の回転数Ne1に基づく停止判定条件を含んでいる。図8では、回転数Ne1に基づく停止判定条件の一例として、モータジェネレータMG1の回転数Ne1の絶対値が、閾値設定部173において設定された閾値N3以下となる(つまり、|Ne1|≦N3が成立する)という条件が用いられている。なお、図8に示す停止判定条件は、あくまで一例であり、第1実施形態と同様の観点から適宜変更されてもよい。
ステップS202の判定の結果、停止判定条件が成立していないと判定される場合には(ステップS202:No)、停止判定部172は、モータジェネレータMG1が停止していないと判定する(ステップS211)。
他方で、ステップS202の判定の結果、停止判定条件が成立していると判定される場合には(ステップS202:Yes)、停止判定部172は、第1実施形態と同様に、停止判定条件が成立している状態が所定時間以上連続して継続しているか否かを判定する(ステップS203からステップS205)。
ステップS204及びステップS205の判定の結果、停止判定条件が成立している状態が所定時間以上連続して継続していないと判定される場合には(ステップS204:No)、停止判定部172は、モータジェネレータMG1が停止していないと判定する(ステップS211)。
他方で、ステップS204及びステップS205の判定の結果、停止判定条件が成立している状態が所定時間以上連続して継続していると判定される場合には(ステップS204:Yes及びステップS105:Yes)、停止判定部172は、モータジェネレータMG1が停止していると判定する(ステップS206)。というのも、モータジェネレータMG2が停止している状況下でモータジェネレータMG1の回転数Ne1が相対的に小さい(例えば、数rpmから数十rpmである)場合は、モータジェネレータMG1及びMG2並びにエンジンENGの動作共線図から、エンジンENGの回転数も相対的に小さくなる(例えば、数rpm程度になる)はずである。しかしながら、エンジンENGの仕様上エンジンENGの回転数が数rpmになることが殆ど不可能であることを考慮すれば、モータジェネレータMG2が停止している状況下でモータジェネレータMG1の回転数Ne1が相対的に小さい場合には、実質的には、エンジンENGの回転数が実質的にゼロであると推定される。つまり、モータジェネレータMG2が停止している状況下でモータジェネレータMG1の回転数Ne1が相対的に小さい場合には、エンジンENGが停止していると推定される。その結果、動作共線図から、モータジェネレータMG1もまた実質的に停止していると推定される。
その後、モータジェネレータMG1が停止していると判定された場合には、ECU17(或いは、漏電検出器19等のその他の構成要素)は、モータジェネレータMG1が停止している間に行うべき動作を行ってもよい。第1動作例では、モータジェネレータMG1が停止していると判定された場合には、インバータ制御部171は、モータジェネレータMG1の状態を三相短絡状態のままで固定する三相短絡制御を行うように、インバータ13−1の動作を制御する(ステップS207)。但し、第2実施形態においても、第1実施形態と同様に、インバータ制御部171は、モータジェネレータMG1の状態を三相短絡状態以外の状態のままで固定する制御を行うように、インバータ13−1の動作を制御してもよい。加えて、モータジェネレータMG1が停止していると判定された場合には、漏電検出器19は、三相短絡制御が行われている間に、電気系統の漏電を検出する(ステップS207)。
尚、第2実施形態では、モータジェネレータMG2が停止している一方で、モータジェネレータMG1が停止していないと判定される状況が発生し得る。この場合には、インバータ13−1の状態が固定されないおそれがあるため、漏電検出器19は、電気系統の漏電を検出しなくともよい。
ステップS207の動作と並行して、停止判定部172は、所定の停止解除条件が成立しているか否かを判定する(ステップS208)。第2実施形態では、停止解除条件は、停止判定条件と同様に、第1実施形態の停止判定動作の結果に基づく停止解除条件及びモータジェネレータMG1の回転数Ne1に基づく停止解除条件の双方を含んでいる。図8では、第1実施形態の停止判定動作の結果に基づく停止解除条件の一例として、第1実施形態の停止判定動作によってモータジェネレータMG2(或いは、車両1)が停止していないと判定されているという条件が用いられている。また、図8では、回転数Ne1に基づく停止解除条件の一例として、モータジェネレータMG1の回転数Ne1の絶対値が、閾値設定部173において設定された閾値N4より大きくなる(つまり、|Ne1|>N4が成立する)という条件が用いられている。なお、図8に示す停止解除条件は、あくまで一例であり、第1実施形態と同様の観点から適宜変更されてもよい。
ステップS208の判定の結果、停止解除条件が成立していないと判定される場合には(ステップS208:No)、インバータ制御部171は、三相短絡制御を行い続けるように、インバータ13−1の動作を制御し続ける。同様に、漏電検出器19は、電気系統の漏電を検出し続ける。
他方で、ステップS208の判定の結果、停止解除条件が成立していると判定される場合には(ステップS208:Yes)、停止判定部172は、モータジェネレータMG1が停止していないと判定する(ステップS209)。この場合、インバータ制御部171は、モータジェネレータMG1の状態を三相短絡状態のままで固定する三相短絡制御を行わないようにインバータ13−1の動作を制御してもよい(ステップS210)。同様に、漏電検出器19は、電気系統の漏電の検出を終了する(ステップS210)。
以上説明したように、第2実施形態においても、第1実施形態において享受される各種効果と同様の効果が好適に享受される。なお、第2実施形態の車両2はエンジンENGを備えているため、停止判定条件にエンジンENGの回転数等のパラメータを利用することもできる。また、第2実施形態では、モータジェネレータMG1及びモータジェネレータMG2の停止判定動作を別々に行う場合について説明したが、モータジェネレータMG1に対応する閾値N3及びN4と、モータジェネレータMG2に対応する閾値N1及びN2とを同時に利用して判定を行えば、モータジェネレータMG1及びモータジェネレータMG2の停止判定動作をまとめて行うこともできる。
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許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。
1、2 車両制御装置
13 インバータ
14 回転角センサ
15 駆動軸
17 ECU
171 インバータ制御部
172 停止判定部
173 閾値設定部
19 漏電検出器
MG1、MG2 モータジェネレータ
ENG エンジン
Q1〜Q6 スイッチング素子
θ2 回転角
Ne2 回転数
N1〜N4 所定閾値
Tm2 磁石温度
Vr2 逆起電圧
Tr2 引き摺りトルク
BK ブレーキ踏力値

Claims (3)

  1. 車両の駆動軸の回転数に同期した回転数で駆動する三相交流電動機と、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前記三相交流電動機の三相の夫々に備え、前記三相交流電動機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る車両を制御する車両制御装置であって、
    前記三相交流電動機の回転数が所定の閾値以下であるか否か及び前記車両を停止させることが可能な停止動作が行われているか否かを判定する第1判定手段と、
    前記三相交流電動機の回転数が前記所定の閾値以下であり且つ前記停止動作が行われていると前記第1判定手段が判定している場合に、前記車両が停止していると判定する第2判定手段と、
    前記車両が停止していると前記第2判定手段が判定している場合に、前記電力変換器の状態が、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一方の全てがオフになると共に前記第1スイッチング素子及び前記第2スイッチング素子の他方の少なくとも一つがオンになる特定状態となるように、前記電力変換器を制御する制御手段と、
    前記三相交流電動機の磁石温度に基づいて、前記所定の閾値を設定する閾値設定手段と
    を備えることを特徴とする車両制御装置。
  2. 前記閾値設定手段は、前記三相交流電動機の磁石温度が高いほど、前記所定の閾値を大きく設定することを特徴とする請求項1に記載の車両制御装置。
  3. 前記閾値設定手段は、前記三相交流電動機における引き摺りトルク又は逆起電圧が、前記三相交流電動機の磁石温度によらずに所定値以下となるように、前記所定の閾値を設定することを特徴とする請求項1に記載の車両制御装置。
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