JP2009017725A - 車両およびその制御方法 - Google Patents
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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
【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。
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。
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。
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)
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。 - 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。
- 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。 - 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。 - 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。
- 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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2007
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