JP2009017725A - 車両およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】キャパシタに流れる電流を入力することができないときに、キャパシタ電流をより正確に推定すると共にこの推定した電流を用いて電動機をより適正に駆動制御する。
【解決手段】通信異常やセンサ異常によりキャパシタ電流を入力することができないときには、各モータのトルク指令Ｔｆｌ＊，Ｔｆｒ＊，Ｔｍ＊や各モータの回転数Ｎｆｌ，Ｎｆｒ，Ｎｍ，インバータ電圧Ｖｉｎｖに基づいて各モータのロスの和としてのモータロスＬｍを設定すると共に（Ｓ１４０）、モータパワーとモータロスＬｍとの和をインバータ電圧Ｖｉｎｖで除してキャパシタに流れる電流Ｉｃａｐを計算し（Ｓ１５０）、この電流Ｉｃａｐに基づいてキャパシタの蓄電状態Ｓｃａｐを計算すると共に（Ｓ１６０）、計算した蓄電状態Ｓｃａｐに基づいてキャパシタの入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを設定し（Ｓ１７０）、入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で各モータを制御する。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両およびその制御方法に関し、詳しくは、走行用のパワーを入出力可能な電動機と、前記電動機を駆動するためのインバータ回路と、前記電動機と電力のやり取りが可能なキャパシタと、を備える車両およびこうした車両の制御方法に関する。

従来、この種の技術としては、電源およびモータの間に印加される印加電圧と電源およびモータの間の抵抗値とに基づいてモータを駆動するインバータに流れる電流値を演算するモータ駆動装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、演算したインバータに流れる電流値とインバータの各相に流れる実電流値とを比較することにより、インバータの各相に流れる電流値の異常を判定している。
特開２００５−１４３１５３号公報

車両の運動エネルギを電力として回収したり走行用の動力を出力する電動機とこの電動機により回生された電力を蓄えたりこの電動機に電力を供給する蓄電装置としてキャパシタとを搭載する車両では、電動機を駆動制御するためにキャパシタの蓄電状態を演算する必要から、キャパシタに流れる電流を検出することが要求される。キャパシタの端子に接続された電力ラインに電流センサを取り付けて電流を検出すればよいが、電流センサに異常を生じたときや電流センサにより検出された値を送信する送信系に異常が生じたときには、キャパシタに流れる電流を入力することができず、キャパシタの蓄電状態を演算することができない。この場合、キャパシタからの放電だけを許容して電動機を駆動するいわゆる退避走行を行なうことも考えられるが、レース用の車両では、退避走行ではレースを継続することができないため、キャパシタからの放電だけでなくキャパシタへの充電も行なう必要がある。この際、キャパシタの端子間電圧によりキャパシタの蓄電状態を演算することも考えられるが、キャパシタの内部抵抗による電圧降下を考えると、キャパシタの蓄電状態を正確に演算することができない。このため、キャパシタに流れる電流をより正確に推定することが望まれる。

本発明の車両およびその制御方法は、キャパシタに流れる電流を入力することができないときに、キャパシタに流れる電流をより正確に推定すると共にこの推定した電流を用いて電動機をより適正に駆動制御することを主目的とする。

本発明の車両およびその制御方法は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の車両は、
走行用のパワーを入出力可能な電動機と、前記電動機を駆動するためのインバータ回路と、前記電動機と電力のやり取りが可能なキャパシタと、を備える車両であって、
前記インバータ回路に作用する電圧を検出する電圧検出手段と、
前記キャパシタに流れる電流を入力することができるときには該入力した電流を用いて前記キャパシタの蓄電状態を演算すると共に該演算した蓄電状態が所定の蓄電状態範囲内となる駆動制限を伴って前記電動機を制御し、前記キャパシタに流れる電流を入力することができないときには前記電動機から入出力しているパワーと前記電動機の損失と前記検出された電圧とに基づいて推定される前記キャパシタに流れる電流を用いて前記キャパシタの蓄電状態を演算すると共に該演算した蓄電状態が前記所定の蓄電状態範囲内となる駆動制限を伴って前記電動機を制御する制御手段と、
を備えることを要旨とする。

この本発明の車両では、キャパシタに流れる電流を入力することができるときには、この入力した電流を用いてキャパシタの蓄電状態を演算すると共に演算した蓄電状態が所定の蓄電状態範囲内となる駆動制限を伴って電動機を制御する。また、キャパシタに流れる電流を入力することができないときには、電動機から入出力しているパワーと電動機の損失と電動機を駆動するためのインバータ回路に作用する電圧とに基づいて推定されるキャパシタに流れる電流を用いてキャパシタの蓄電状態を演算すると共に演算した蓄電状態が所定の蓄電状態範囲内となる駆動制限を伴って電動機を制御する。即ち、電動機から入出力しているパワーと電動機の損失とインバータ回路に作用する電圧とに基づいてキャパシタに流れる電流を推定し、この推定した電流を用いてキャパシタの蓄電状態を演算するのである。これにより、キャパシタに流れる電流を入力することができないときでも、キャパシタに流れる電流をより正確に推定することができると共にこの推定した電流を用いて電動機をより適正に駆動制御することができる。

こうした本発明の車両において、前記制御手段は、前記キャパシタに流れる電流を入力することができないときには、前記キャパシタに流れる電流を、前記電動機から入出力しているパワーと前記電動機の損失との和を前記検出された電圧で除した値として推定する手段であるものとすることもできる。この場合、前記制御手段は、前記電動機から入出力しているパワーを前記電動機から出力すべきトルク指令と前記電動機の回転数との積として計算すると共に前記電動機の損失を前記電動機から出力すべきトルク指令と前記電動機の回転数と前記電動機の損失との関係を定めたマップから導出し、該計算したパワーと該導出した損失とを用いて前記キャパシタに流れる電流を推定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、より適正にキャパシタに流れる電流を推定することができる。

また、本発明の車両において、前記キャパシタに流れる電流を検出する電流検出手段と、前記検出された電流を入力すると共に前記制御手段との通信により該入力した電流を前記制御手段に送信する検出電流送信手段と、を備え、前記制御手段は、前記電流検出手段に異常が生じているとき又は前記検出電流送信手段との通信に異常が生じているときに前記キャパシタに流れる電流を入力することができないときとして前記キャパシタに流れる電流を推定して前記電動機を制御する手段である、ものとすることもできる。

さらに、本発明の車両において、前記電動機と電力のやり取りが可能な機器として前記キャパシタのみを搭載するものとすることもできる。この場合、キャパシタに流れる電流を入力することができないときにキャパシタに流れる電流を推定することがより強く望まれる。

あるいは、本発明の車両において、走行用の動力を出力可能な内燃機関を備え、前記電動機は前記内燃機関の出力軸に取り付けられてなる、ものとすることもできる。また、走行用の動力を出力可能な内燃機関を備え、前記電動機は前記内燃機関の出力軸に取り付けられた第１の電動機と前記内燃機関からの動力が出力される車軸である第１の車軸とは異なる第２の車軸に取り付けられた第２の電動機とを含む複数の電動機である、ものとすることもできる。この場合、前記第２の電動機は、前記第２の車軸に取り付けられた車輪に直接動力を出力する二つのインホイールモータであるものとすることもできる。

本発明の車両の制御方法は、
走行用のパワーを入出力可能な電動機と、前記電動機を駆動するためのインバータ回路と、前記電動機と電力のやり取りが可能なキャパシタと、を備える車両の制御方法であって、
前記キャパシタに流れる電流を入力することができるときには該入力した電流を用いて前記キャパシタの蓄電状態を演算すると共に該演算した蓄電状態が所定の蓄電状態範囲内となる駆動制限を伴って前記電動機を制御し、前記キャパシタに流れる電流を入力することができないときには前記電動機から入出力しているパワーと前記電動機の損失と前記インバータ回路に作用する電圧とに基づいて推定される前記キャパシタに流れる電流を用いて前記キャパシタの蓄電状態を演算すると共に該演算した蓄電状態が所定の蓄電状態範囲内となる駆動制限を伴って前記電動機を制御する、
ことを特徴とする。

この本発明の車両の制御方法では、キャパシタに流れる電流を入力することができるときには、この入力した電流を用いてキャパシタの蓄電状態を演算すると共に演算した蓄電状態が所定の蓄電状態範囲内となる駆動制限を伴って電動機を制御する。また、キャパシタに流れる電流を入力することができないときには、電動機から入出力しているパワーと電動機の損失と電動機を駆動するためのインバータ回路に作用する電圧とに基づいて推定されるキャパシタに流れる電流を用いてキャパシタの蓄電状態を演算すると共に演算した蓄電状態が所定の蓄電状態範囲内となる駆動制限を伴って電動機を制御する。即ち、電動機から入出力しているパワーと電動機の損失とインバータ回路に作用する電圧とに基づいてキャパシタに流れる電流を推定し、この推定した電流を用いてキャパシタの蓄電状態を演算するのである。これにより、キャパシタに流れる電流を入力することができないときでも、キャパシタに流れる電流をより正確に推定することができると共にこの推定した電流を用いて電動機をより適正に駆動制御することができる。

次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としてのレース用に開発されたハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、左右前輪２９ａ，２９ｂに取り付けられた二つの前輪用モータ２４，２６を有する前輪駆動系２１と、エンジン３２とエンジン３２のクランクシャフト３３に取り付けられたモータ３６とからの動力をトランスミッション３４とデファレンシャルギヤ３８とを介して左右後輪３９ａ，３９ｂに出力する後輪駆動系３１と、前輪用モータ２４，２６やモータ３６と電力のやり取りを行なうキャパシタ５０と、左右前輪２９ａ，２９ｂや左右後輪３９ａ，３９ｂに取り付けられたホイールシリンダ６６ａ，６６ｂ，６８ａ，６８ｂに油圧を作用させることにより制動トルクを付与する電子制御式油圧ブレーキユニット（以下、「ＥＣＢ」という。）６０と、ハイブリッド自動車２０の全体をコントロールするメイン電子制御ユニット７０とを備える。

前輪用モータ２４，２６は、同期発電電動機や減速機、ハブベアリング等を一体化したいわゆるインホイールモータとして構成された互いに同一のものであり、インバータ４２，４４を介してキャパシタ５０と電力のやりとりを行なう。すなわち、前輪用モータ２４，２６は、左右前輪２９ａ，２９ｂに対して制動力や駆動力を左右独立に分配して出力可能な動力ユニットとして機能する。前輪用モータ２４，２６は、モータ用電子制御ユニット（以下、「モータＥＣＵ」という。）４０により駆動制御を受けている。

エンジン３２は、ガソリンまたは軽油等の炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関であり、エンジン３２の運転状態を検出する各種センサから信号を入力するメイン電子制御ユニット７０により燃料噴射量や点火時期、吸入空気量等の制御を受けている。

トランスミッション３４は、例えば油圧駆動の６速の変速機として構成されており、ドライバーによるアップスイッチ８１やダウンスイッチ８２の操作に基づく信号を入力するメイン電子制御ユニット７０によりアップシフトやダウンシフトが行なわれるよう変速制御される。

モータ３６は、発電機として作動することができると共に電動機として作動可能な周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ４６を介してキャパシタ５０と電力のやりとりを行なう。モータ３６は、前輪用モータ２４，２６と同様に、モータＥＣＵ４０により駆動制御を受けている。モータＥＣＵ４０には、前輪用モータ２４，２６やモータ３６を駆動制御するために必要な信号、例えば前輪用モータ２４，２６やモータ３６の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ２５，２７，３７からの信号や図示しない電流センサにより検出される前輪用モータ２４，２６やモータ３６に印加される相電流，インバータ４２，４４，４６への電力ラインに取り付けられた電圧センサ４７からのインバータ４２，４４，４６に作用するインバータ電圧Ｖｉｎｖ等が入力されており、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４２，４４，４６へのスイッチング制御信号が出力される。インバータ４２，４４，４６は、それぞれ６つのスイッチング素子と６つのダイオードとからなる周知のインバータ回路として構成されており、正極母線および負極母線がキャパシタ５０の入出力端子に接続されている。モータＥＣＵ４０は、メイン電子制御ユニット７０と通信しており、メイン電子制御ユニット７０からの制御信号によって前輪用モータ２４，２６やモータ３６を駆動制御すると共に必要に応じて前輪用モータ２４，２６やモータ３６の運転状態に関するデータをメイン電子制御ユニット７０に出力する。なお、モータＥＣＵ４０は、回転位置検出センサ２５，２７，３７からの信号に基づいて前輪用モータ２４，２６やモータ３６の回転数Ｎｆｌ，Ｎｆｒ，Ｎｍも演算している。

キャパシタ５０は、例えば電気二重層キャパシタとして構成されており、キャパシタ用電子制御ユニット（以下、「キャパシタＥＣＵ」という。）５２により充放電の制御が行なわれている。キャパシタＥＣＵ５２には、キャパシタ５０の端子間に取り付けられた電圧センサ５４により検出されるキャパシタ５０の端子間電圧Ｖｃａｐやキャパシタ５０からの電力ラインに取り付けられた電流センサ５６により検出されるキャパシタ５０を流れる電流Ｉｃａｐ，キャパシタ５０に取り付けられた温度センサ５８により検出されるキャパシタ温度Ｔｃａｐなどが入力されている。キャパシタＥＣＵ５２は、メイン電子制御ユニット７０と通信しており、必要に応じてメイン電子制御ユニット７０に充放電に必要な制御信号を送信したり、キャパシタ５０の状態に関するデータをメイン電子制御ユニット７０に出力する。

ＥＣＢ６０は、ブレーキペダル８５の踏み込みにより加圧されるマスタシリンダ６１と、マスタシリンダ６１の圧力（ブレーキ踏力）に応じて車両に作用させるべき制動力のうちのＥＣＢ６０の分担割合に応じた制動トルクが左右前輪２９ａ，２９ｂや左右後輪３９ａ，３９ｂに作用するようにホイールシリンダ６６ａ，６６ｂ，６８ａ，６８ｂへの油圧を調整するブレーキアクチュエータ６４と、ブレーキアクチュエータ６４を駆動制御するブレーキ用電子制御ユニット（以下、「ブレーキＥＣＵ」という。）６２と、を備える。ブレーキＥＣＵ６２には、マスタシリンダ６１に取り付けられたマスタシリンダ圧センサ６１ａにより検出されるマスタシリンダ圧（ブレーキ踏力Ｆｂ）や左右前輪２９ａ，２９ｂおよび左右後輪３９ａ，３９ｂに設けられた図示しない車輪速センサからの車輪速などが入力されており、ブレーキＥＣＵ６２からはブレーキアクチュエータ６４への駆動信号が出力されている。ブレーキＥＣＵ６２は、メイン電子制御ユニット７０と通信しており、メイン電子制御ユニット７０からの制御信号によって左右前輪２９ａ，２９ｂや左右後輪３９ａ，３９ｂに制動トルクを作用させると共に必要に応じてＥＣＢ６０の状態に関するデータをメイン電子制御ユニット７０に出力する。

メイン電子制御ユニット７０は、ＣＰＵ７２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ７２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ７４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ７６と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。メイン電子制御ユニット７０には、ステアリングに取り付けられてトランスミッション３４のアップシフトやダウンシフトを指示するアップスイッチ８１やダウンスイッチ８２からの信号やアクセルペダル８３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８４からのアクセル開度Ａｃｃ、ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰなどが入力ポートを介して入力されている。メイン電子制御ユニット７０は、上述したように、モータＥＣＵ４０やキャパシタＥＣＵ５２，ブレーキＥＣＵ６２と通信ポートを介して接続されており、モータＥＣＵ４０やキャパシタＥＣＵ５２，ブレーキＥＣＵ６２と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。

次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特にキャパシタ５０からの電力ラインに取り付けられた電流センサ５６に異常が生じていたりキャパシタＥＣＵ５２とメイン電子制御ユニット７０との通信異常が生じているときのキャパシタ５０の充放電の際の動作について説明する。図２は、メイン電子制御ユニット７０により実行されるキャパシタ５０の充放電制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎（例えば、数ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。

充放電制御ルーチンが実行されると、メイン電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、キャパシタＥＣＵ５２との通信に異常が生じているか否か（ステップＳ１００）、電流センサ５６に異常が生じているか否か（ステップＳ１１０）、を判定する。キャパシタＥＣＵ５２との通信異常は、例えば、メイン電子制御ユニット７０から制御信号を送信し、それに対して適正な信号を受信することができるか否かなどにより判定することができる。電流センサ５６の異常は、キャパシタ５０の充電状態に変更を加え、それに応じて電流センサ５６からの信号が変化するか否かなどにより判定することができる。このステップＳ１００とステップＳ１１０の処理は、キャパシタＥＣＵ５２との通信異常を判定したり電流センサ５６の異常を判定したりする必要はなく、キャパシタＥＣＵ５２との通信異常を判定する図示しない通信異常判定処理による結果を入力したり、電流センサ５６の異常を判定する図示しないセンサ異常判定処理による結果を入力したりするものとしてもよい。

キャパシタＥＣＵ５２との通信異常も電流センサ５６の異常も生じていないときには、キャパシタＥＣＵ５２から通信により電流センサ５６により検出されたキャパシタ５０の電流Ｉｃａｐを入力し（ステップＳ１２０）、入力した電流Ｉｃａｐに基づいてキャパシタ５０の蓄電状態Ｓｃａｐを計算し（ステップＳ１６０）、この計算した蓄電状態Ｓｃａｐに基づいてキャパシタ５０を充放電してもよい上下限電力としての入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを設定して（ステップＳ１７０）、本ルーチンを終了する。ここで、蓄電状態Ｓｃａｐとしては、例えば、入力した電流Ｉｃａｐを積算することによりキャパシタ５０に蓄えられた蓄電容量の定格最大蓄電容量に対する比率である蓄電容量比率（例えばＳＯＣ：State of Charge）を用いることができる。また、キャパシタ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔとしては、例えば、蓄電容量比率ＳＯＣが６０％〜９５％の範囲内ではキャパシタ５０の定格最大入出力電力を入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔとして設定し、蓄電容量比率ＳＯＣが６０％未満では５％の範囲内で出力制限Ｗｏｕｔを値０となるまで小さくし、蓄電容量比率ＳＯＣが９５％以上では５％の範囲内で入力制限Ｗｉｎを値０となるまで小さくするように設定する手法などを用いることができる。この手法では、キャパシタ５０の充放電を蓄電容量比率ＳＯＣとして５５％〜１００％の範囲で行なうものとなる。

ステップＳ１００やステップＳ１１０でキャパシタＥＣＵ５２との通信異常が生じているときや電流センサ５６に異常が生じているときには、前輪用モータ２４，２６やモータ３６のトルク指令Ｔｆｌ＊，Ｔｆｒ＊，Ｔｍ＊，前輪用モータ２４，２６やモータ３６の回転数Ｎｆｌ，Ｎｆｒ，Ｎｍ，前輪用モータ２４，２６やモータ３６を駆動するインバータ４２，４４，４６に作用するインバータ電圧Ｖｉｎｖを入力すると共に（ステップＳ１３０）、入力したトルク指令Ｔｆｌ＊，Ｔｆｒ＊，Ｔｍ＊と回転数Ｎｆｌ，Ｎｆｒ，Ｎｍとインバータ電圧Ｖｉｎｖとに基づいて前輪用モータ２４，２６やモータ３６のロスの和としてのモータロスＬｍを設定し（ステップＳ１４０）、次式（１）に示すように、前輪用モータ２４，２６やモータ３６のトルク指令Ｔｆｌ＊，Ｔｆｒ＊，Ｔｍ＊と各々の回転数Ｎｆｌ，Ｎｆｒ，Ｎｍとの積の和として表わされるモータパワーに設定したモータロスＬｍを加えたものをインバータ電圧Ｖｉｎｖで除してキャパシタ５０に流れる電流Ｉｃａｐを計算し（ステップＳ１５０）、計算した電流Ｉｃａｐに基づいてキャパシタ５０の蓄電状態Ｓｃａｐを計算し（ステップＳ１６０）、この計算した蓄電状態Ｓｃａｐに基づいてキャパシタ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを設定して（ステップＳ１７０）、本ルーチンを終了する。ここで、前輪用モータ２４，２６やモータ３６のトルク指令Ｔｆｌ＊，Ｔｆｒ＊，Ｔｍ＊は、アクセルペダル８３の踏み込みやブレーキペダル８５の踏み込み，そのときに設定されているキャパシタ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔなどに基づいて図示しない駆動制御ルーチンにより設定されたものを入力するものとした。また、前輪用モータ２４，２６やモータ３６の回転数Ｎｆｌ，Ｎｆｒ，Ｎｍは、回転位置検出センサ２５，２７，３７により検出された信号に基づいて演算されたものをモータＥＣＵ４０から通信により入力するものとした。インバータ電圧Ｖｉｎｖは、電圧センサ４７により検出されたものをモータＥＣＵ４０から通信により入力するものとした。モータロスＬｍの設定は、前輪用モータ２４，２６やモータ３６の各モータのトルク指令と回転数とインバータ電圧Ｖｉｎｖと各モータのロスとの関係を実験などにより予め求めて各モータ用のモータロス設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、各モータのトルク指令と回転数とインバータ電圧Ｖｉｎｖとが与えられると、マップから対応する各モータのロスを導出し、これらの和を得ることにより行なうものとした。このように、キャパシタＥＣＵ５２との通信異常が生じているときや電流センサ５６に異常が生じているときでもモータパワーとモータロスＬｍとインバータ電圧Ｖｉｎｖとによりキャパシタ５０に流れる電流Ｉｃａｐを計算し、これを用いてキャパシタ５０の蓄電状態Ｓｃａｐを計算すると共にキャパシタ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを設定することにより、前輪用モータ２４，２６やモータ３６によるキャパシタ５０の充放電を行なうことができる。

Icap=(Tfl*・Nfl+Tfr*・Nfr+Tm*・Nm+Lm)/Vinv (1)

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、キャパシタＥＣＵ５２との通信異常が生じているときや電流センサ５６に異常が生じているときでも、モータパワーとモータロスＬｍとインバータ電圧Ｖｉｎｖとを用いてキャパシタ５０に流れる電流Ｉｃａｐをより正確に計算することができる。そして、この計算した電流Ｉｃａｐを用いてキャパシタ５０の蓄電状態Ｓｃａｐを計算すると共にキャパシタ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを設定してキャパシタ５０の充放電を行なうことにより、前輪用モータ２４，２６やモータ３６をより適正に駆動制御することができる。しかも、モータロスＬｍを前輪用モータ２４，２６やモータ３６の各モータのトルク指令と回転数とインバータ電圧Ｖｉｎｖと各モータのロスとの関係から設定するから、より適正にモータロスＬｍを設定することができ、これにより、より適正にキャパシタ５０に流れる電流Ｉｃａｐを計算することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、前輪用モータ２４，２６やモータ３６の各モータのトルク指令と回転数とインバータ電圧Ｖｉｎｖと各モータのロスとの関係から設定したモータロスＬｍを用いてキャパシタ５０に流れる電流Ｉｃａｐを計算するものとしたが、予め定めた所定値としてのモータロスＬｍを用いてキャパシタ５０に流れる電流Ｉｃａｐを計算するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、キャパシタ５０の蓄電状態Ｓｃａｐとして、キャパシタ５０に流れる電流Ｉｃａｐを積算することにより得られる蓄電容量比率ＳＯＣを用いるものとしたが、キャパシタ５０の蓄電状態Ｓｃａｐとしてはこうした蓄電容量比率ＳＯＣに限定されるものではなく、キャパシタ５０に流れる電流Ｉｃａｐを用いてキャパシタ５０の蓄電状態を演算することができるものであれば、如何なるものを用いるものとしても構わない。

実施例のハイブリッド自動車２０では、蓄電容量比率ＳＯＣが６０％〜９５％の範囲内ではキャパシタ５０の定格最大入出力電力を入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔとして設定し、蓄電容量比率ＳＯＣが６０％未満では５％の範囲内で出力制限Ｗｏｕｔを値０となるまで小さくするよう設定し、蓄電容量比率ＳＯＣが９５％以上では５％の範囲内で入力制限Ｗｉｎを値０となるまで小さくするよう設定して得られるキャパシタ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを用いるものとしたが、蓄電容量比率ＳＯＣの如何なる範囲内で入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを設定するものとしても構わないし、蓄電容量比率ＳＯＣ以外のキャパシタ５０の蓄電状態Ｓｃａｐに基づいて入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを設定するものとしても構わない。

実施例のハイブリッド自動車２０では、インバータ４２，４４，４６への電力ラインに取り付けられた電圧センサ４７により検出されたインバータ電圧Ｖｉｎｖを用いて各モータのロスやキャパシタ５０に流れる電流Ｉｃａｐを設定するものとしたが、インバータ４２，４４，４６の各々に電圧センサを取り付け、インバータ４２，４４，４６の各々に作用する電圧Ｖｉｎｖｆｌ，Ｖｉｎｖｆｒ，Ｖｉｎｖｒを用いて各モータのロスやキャパシタ５０に流れる電流Ｉｃａｐを設定するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、前輪用モータ２４，２６やモータ３６と電力のやり取りが可能な蓄電装置としてキャパシタ５０のみを備えるものとしたが、キャパシタ５０以外に二次電池を搭載するものとしても構わない。

実施例では、レース用のハイブリッド自動車２０に本発明を適用した場合について説明したが、一般の公道を走行するハイブリッド自動車に本発明を適用してもよい。

実施例では、前輪に取り付けられたインホイールモータとしての前輪用モータ２４，２６と、エンジン３２のクランクシャフト３３に取り付けられたモータ３６と、前輪用モータ２４，２６やモータ３６と電力のやり取りが可能なキャパシタ５０とを備えるハイブリッド自動車２０に本発明を適用した場合について説明したが、走行用のパワーを入出力可能な電動機と、電動機を駆動するためのインバータ回路と、電動機と電力のやり取りが可能なキャパシタと、を備える車両であれば、如何なる車両にも本発明を適用することができる。

ここで、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。本発明の車両に対しては、実施例では、前輪用モータ２４，２６やモータ３６が「電動機」に相当し、インバータ４２，４４，４６が「インバータ回路」に相当し、キャパシタ５０が「キャパシタ」に相当し、電圧センサ４７が「電圧検出手段」に相当し、キャパシタＥＣＵ５２との通信異常も電流センサ５６の異常も生じていないときには電流センサ５６により検出されたキャパシタ５０の電流Ｉｃａｐに基づいてキャパシタ５０の蓄電状態Ｓｃａｐを計算すると共にこの計算した蓄電状態Ｓｃａｐに基づいてキャパシタ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを設定し、キャパシタＥＣＵ５２との通信異常が生じているときや電流センサ５６に異常が生じているときには前輪用モータ２４，２６やモータ３６のトルク指令Ｔｆｌ＊，Ｔｆｒ＊，Ｔｍ＊，前輪用モータ２４，２６やモータ３６の回転数Ｎｆｌ，Ｎｆｒ，Ｎｍ，インバータ電圧Ｖｉｎｖに基づいて前輪用モータ２４，２６やモータ３６のロスの和としてのモータロスＬｍを設定すると共にモータパワーとモータロスＬｍとの和をインバータ電圧Ｖｉｎｖで除してキャパシタ５０に流れる電流Ｉｃａｐを計算し、計算した電流Ｉｃａｐに基づいてキャパシタ５０の蓄電状態Ｓｃａｐを計算すると共にこの計算した蓄電状態Ｓｃａｐに基づいてキャパシタ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを設定する図２の充放電制御ルーチンを実行するメイン電子制御ユニット７０と設定した入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で前輪用モータ２４，２６やモータ３６を駆動制御する図示しない駆動制御ルーチンを実行するメイン電子制御ユニット７０およびモータＥＣＵ４０とが「制御手段」に相当する。また、電流センサ５６が「電流検出手段」に相当し、キャパシタＥＣＵ５２が「検出電流送信手段」に相当する。さらに、エンジン３２が「内燃機関」に相当する。また、モータ３６が「第１の電動機」に相当し、前輪用モータ２４，２６が「第２の電動機」に相当する。

ここで、本発明の車両において、「電動機」としては、インホイールモータとして構成された前輪用モータ２４，２６や同期発電電動機として構成されたモータ３６などに限定されるものではなく、キャパシタ５０を充放電するものであれば如何なるタイプの電動機としても構わない。「キャパシタ」としては、電気二重層キャパシタとして構成されたキャパシタ５０に限定されるものではなく、蓄電可能なものであれば如何なるタイプのキャパシタとしても構わない。「電圧検出手段」としては、電圧センサ４７に限定されるものではなく、インバータ４２，４４，４６に作用する電圧を検出するものであれば如何なるものとしても構わない。「制御手段」としては、メイン電子制御ユニット７０とモータＥＣＵ４０とを組み合わせたものに限定されるものではなく、単一の電子制御ユニットとしても構わない。また、「制御手段」としては、キャパシタＥＣＵ５２との通信異常も電流センサ５６の異常も生じていないときには電流センサ５６により検出されたキャパシタ５０の電流Ｉｃａｐに基づいてキャパシタ５０の蓄電状態Ｓｃａｐを計算すると共にこの計算した蓄電状態Ｓｃａｐに基づいてキャパシタ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを設定して前輪用モータ２４，２６やモータ３６を制御し、キャパシタＥＣＵ５２との通信異常が生じているときや電流センサ５６に異常が生じているときには前輪用モータ２４，２６やモータ３６のトルク指令Ｔｆｌ＊，Ｔｆｒ＊，Ｔｍ＊，前輪用モータ２４，２６やモータ３６の回転数Ｎｆｌ，Ｎｆｒ，Ｎｍ，インバータ電圧Ｖｉｎｖに基づいて前輪用モータ２４，２６やモータ３６のロスの和としてのモータロスＬｍを設定すると共にモータパワーとモータロスＬｍとの和をインバータ電圧Ｖｉｎｖで除してキャパシタ５０に流れる電流Ｉｃａｐを計算し、計算した電流Ｉｃａｐに基づいてキャパシタ５０の蓄電状態Ｓｃａｐを計算すると共にこの計算した蓄電状態Ｓｃａｐに基づいてキャパシタ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを設定して前輪用モータ２４，２６やモータ３６を制御するものに限定されるものではなく、キャパシタＥＣＵ５２との通信異常が生じているときや電流センサ５６に異常が生じているときには予め定めたモータロスＬｍとモータパワーとの和をインバータ電圧Ｖｉｎｖで除してキャパシタ５０に流れる電流Ｉｃａｐを計算し、これを用いて前輪用モータ２４，２６やモータ３６を制御するものとするなど、キャパシタに流れる電流を入力することができるときには、入力した電流を用いてキャパシタの蓄電状態を演算すると共にこの演算した蓄電状態が所定の蓄電状態範囲内となる駆動制限を伴って電動機を制御し、キャパシタに流れる電流を入力することができないときには、電動機から入出力しているパワーと電動機の損失とインバータ回路に作用する電圧とに基づいて推定されるキャパシタに流れる電流を用いてキャパシタの蓄電状態を演算すると共にこの演算した蓄電状態が所定の蓄電状態範囲内となる駆動制限を伴って電動機を制御するものであれば如何なるものとしても構わない。なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための最良の形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、車両の製造産業に利用可能である。

本発明の一実施例としてのレース用に開発されたハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。 メイン電子制御ユニット７０により実行されるキャパシタ５０の充放電制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。

符号の説明

２０ ハイブリッド自動車、２１ 前輪駆動系、２４，２６ 前輪用モータ、２５，２７ 回転位置検出センサ、２９ａ，２９ｂ 前輪、３１ 後輪駆動系、３２ エンジン、３３ クランクシャフト、３４ トランスミッション、３６ モータ、３７ 回転位置検出センサ、３８ デファレンシャルギヤ、３９ａ，３９ｂ 後輪、４０ モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４２，４４，４６ インバータ、４７ 電圧センサ、５０ キャパシタ、５２ キャパシタ用電子制御ユニット（キャパシタＥＣＵ）、５４ 電圧センサ、５６ 電流センサ、５８ 温度センサ、６０ 電子制御式油圧ブレーキユニット（ＥＣＢ）、６１ マスタシリンダ、６１ａ マスタシリンダ圧センサ、６２ ブレーキ用電子制御ユニット（ブレーキＥＣＵ）、６４ ブレーキアクチュエータ、６６ａ，６６ｂ，６８ａ，６８ｂ ホイールシリンダ、７０ メイン電子制御ユニット、７２ ＣＰＵ、７４ ＲＯＭ、７６ ＲＡＭ、８１ アップスイッチ、８２ ダウンスイッチ、８３ アクセルペダル、８４ アクセルペダルポジションセンサ、８５ ブレーキペダル、８６ ブレーキペダルポジションセンサ。

Claims (9)

1. 走行用のパワーを入出力可能な電動機と、前記電動機を駆動するためのインバータ回路と、前記電動機と電力のやり取りが可能なキャパシタと、を備える車両であって、
   前記インバータ回路に作用する電圧を検出する電圧検出手段と、
   前記キャパシタに流れる電流を入力することができるときには該入力した電流を用いて前記キャパシタの蓄電状態を演算すると共に該演算した蓄電状態が所定の蓄電状態範囲内となる駆動制限を伴って前記電動機を制御し、前記キャパシタに流れる電流を入力することができないときには前記電動機から入出力しているパワーと前記電動機の損失と前記検出された電圧とに基づいて推定される前記キャパシタに流れる電流を用いて前記キャパシタの蓄電状態を演算すると共に該演算した蓄電状態が前記所定の蓄電状態範囲内となる駆動制限を伴って前記電動機を制御する制御手段と、
   を備える車両。
2. 前記制御手段は、前記キャパシタに流れる電流を入力することができないときには、前記キャパシタに流れる電流を、前記電動機から入出力しているパワーと前記電動機の損失との和を前記検出された電圧で除した値として推定する手段である請求項１記載の車両。
3. 前記制御手段は、前記電動機から入出力しているパワーを前記電動機から出力すべきトルク指令と前記電動機の回転数との積として計算すると共に前記電動機の損失を前記電動機から出力すべきトルク指令と前記電動機の回転数と前記電動機の損失との関係を定めたマップから導出し、該計算したパワーと該導出した損失とを用いて前記キャパシタに流れる電流を推定する手段である請求項２記載の車両。
4. 請求項１ないし３のいずれか１つの請求項に記載の車両であって、
   前記キャパシタに流れる電流を検出する電流検出手段と、
   前記検出された電流を入力すると共に前記制御手段との通信により該入力した電流を前記制御手段に送信する検出電流送信手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、前記電流検出手段に異常が生じているとき又は前記検出電流送信手段との通信に異常が生じているときに前記キャパシタに流れる電流を入力することができないときとして前記キャパシタに流れる電流を推定して前記電動機を制御する手段である、
   車両。
5. 前記電動機と電力のやり取りが可能な機器として前記キャパシタのみを搭載する請求項１ないし４のいずれか１つの請求項に記載の車両。
6. 請求項１ないし５のいずれか１つの請求項に記載の車両であって、
   走行用の動力を出力可能な内燃機関を備え、
   前記電動機は、前記内燃機関の出力軸に取り付けられてなる、
   車両。
7. 請求項１ないし５のいずれか１つの請求項に記載の車両であって、
   走行用の動力を出力可能な内燃機関を備え、
   前記電動機は、前記内燃機関の出力軸に取り付けられた第１の電動機と前記内燃機関からの動力が出力される車軸である第１の車軸とは異なる第２の車軸に取り付けられた第２の電動機とを含む複数の電動機である、
   車両。
8. 前記第２の電動機は、前記第２の車軸に取り付けられた車輪に直接動力を出力する二つのインホイールモータである請求項７記載の車両。
9. 走行用のパワーを入出力可能な電動機と、前記電動機を駆動するためのインバータ回路と、前記電動機と電力のやり取りが可能なキャパシタと、を備える車両の制御方法であって、
   前記キャパシタに流れる電流を入力することができるときには該入力した電流を用いて前記キャパシタの蓄電状態を演算すると共に該演算した蓄電状態が所定の蓄電状態範囲内となる駆動制限を伴って前記電動機を制御し、前記キャパシタに流れる電流を入力することができないときには前記電動機から入出力しているパワーと前記電動機の損失と前記インバータ回路に作用する電圧とに基づいて推定される前記キャパシタに流れる電流を用いて前記キャパシタの蓄電状態を演算すると共に該演算した蓄電状態が前記所定の蓄電状態範囲内となる駆動制限を伴って前記電動機を制御する、
   ことを特徴とする車両の制御方法。

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