JP3906925B2 - トルク制御装置 - Google Patents

Description

本発明は電動機や発電機のトルクを制御するトルク制御装置に関するものである。

近年実用化されているハイブリッド車両や電気自動車には、モータジェネレータ駆動用のバッテリとしてリチウムイオン電池やニッケル水素電池等が搭載されており、当該バッテリから供給される電力を利用して力行制御によりモータジェネレータを駆動したり、或いは車両減速に伴って回生制御によりモータジェネレータが発電した電力をバッテリに充電したりしている。この種のバッテリは過放電や過充電による性能劣化が顕著であることから、過放電や過充電を防止するための種々の対策が実施されている。

例えば対策の一つとして、バッテリ電圧が過放電や過充電の虞がない正常電圧範囲を外れたときに、モータジェネレータの目標トルクを制限する制御が実用化されている。当該制御はバッテリの充放電を管理するバッテリＥＣＵにより行われ、モータＥＣＵ側で力行制御によりバッテリ電圧が正常電圧範囲の下限を下回ったとき、或いは回生制御によりバッテリ電圧が正常電圧範囲の上限を上回ったときに、それに応じてモータジェネレータの目標トルクを制限（回生については負側への増加を制限）して、バッテリの過放電や過充電を防止している。

しかしながら、バッテリ電圧はバッテリの入出力に応じて瞬時に変動するため、上記のようにバッテリ電圧に基づいてモータジェネレータのトルクをフィードバックした場合、目標トルクの制限に伴ってバッテリの入出力が変動するとバッテリ電圧が急変し、そのバッテリ電圧の影響が更に目標トルクの制限状態に影響を及ぼし、結果としてモータジェネレータのトルクにハンチングが生じてドライバビリティを損なってしまうという問題があった。

そこで、バッテリの充電レベル（ＳＯＣ：State Of Charge）及びバッテリ温度に基づいてバッテリの最大入出力を越えないようにモータジェネレータのトルクを制限する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。当該特許文献１に開示された技術では、モータＥＣＵ側で予め設定されたマップに従ってＳＯＣ及びバッテリ温度からバッテリが入出力可能な最大値である最大入出力を設定し、モータジェネレータの目標トルクが最大入出力に対応するトルクを越える場合には目標トルクを当該トルクに制限している。バッテリの入出力に対するＳＯＣ及び温度の変化は緩やかなため、モータジェネレータのトルクはフィードフォワード的に制御され、これにより上記ハンチングの抑制を図っている。
特開２００２−５８１１３号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示された技術では、使用に伴うバッテリの性能劣化やバッテリの製作精度による性能バラツキ等の影響を考慮していないため、モータジェネレータの目標トルクをバッテリの最大入出力で正確に制限できなかった。
例えば、最大入出力を求めるマップ特性は新品時のバッテリの特性に合わせて設定されるため、新品時にはバッテリの正常電圧範囲内でモータジェネレータの運転が行われてトルクのハンチングは抑制されるが、バッテリの性能劣化に伴ってマップから求められる最大入出力に対して実際の最大入出力が次第に減少すると、最大入出力を越えたバッテリの充放電によりバッテリ電圧が正常電圧範囲を外れてしまい、バッテリＥＣＵ３８側での目標トルクの制限により上記トルクのハンチングを引き起こしてしまう。

又、バッテリに性能バラツキがある場合でも、マップから求められる最大入出力と実際の最大入出力との間に食い違いが生じ、実際の最大入出力がマップ値に対して小のときには、上記のようにバッテリ電圧が正常電圧範囲を外れてトルクのハンチングを引き起こしてしまい、逆に実際の最大入出力がマップ値に対して大のときには、バッテリの最大入力より手前で未だバッテリに余裕がある状態（充放電可能な状態）で目標トルクが制限されて、バッテリの性能を最大限に利用できないという問題が生じてしまう。

本発明の目的は、バッテリの性能劣化や性能バラツキの影響を受けることなく、モータジェネレータのトルクをバッテリの最大入出力で正確に制限し、もって、過放電や過充電を防止した上でバッテリの性能を最大限に利用することができるトルク制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１の発明は、車両に搭載されてバッテリに接続された電動機又は発電機と、電動機又は発電機に要求される目標トルクを算出する目標トルク算出手段と、目標トルク算出手段に算出された目標トルクに基づいて電動機又は発電機を駆動制御する駆動制御手段と、バッテリの充電レベル及び該バッテリの温度に基づき、予め設定されたバッテリ入出力特性に従ってバッテリの最大出力又は最大入力を推定する最大入出力推定手段と、目標トルク算出手段により算出された目標トルクが最大入出力推定手段により推定されたバッテリの推定最大出力又は推定最大入力に対応する許容トルクを上回るときに、目標トルクを許容トルクに制限するトルク制限手段とを備え、バッテリの電圧、及び最大入出力推定手段により推定された推定最大出力又は推定最大入力に基づき、バッテリの実最大出力又は実最大入力を算出する実最大入出力算出手段と、実最大入出力算出手段により算出された実最大出力又は実最大入力と最大入出力推定手段により推定された推定最大出力又は推定最大入力とに基づき、最大入出力推定手段のバッテリ入出力特性を学習補正する学習補正手段とを備えたものである。

従って、例えば運転者のアクセル開度から目標トルク算出手段により電動機の目標トルクが算出され、算出された目標トルクに基づいて駆動制御手段により電動機が駆動制御されて車両の走行に利用され、或いはバッテリが充電を要するときに目標トルク算出手段により発電機の目標トルクが算出され、算出された目標トルクに基づいて駆動制御手段により発電機が駆動制御されてバッテリの充電が行われる。

そして、バッテリの充電レベル及びバッテリの温度から最大入出力推定手段によりバッテリに入出力可能な最大値として最大出力又は最大入力が推定され、推定最大出力又は推定最大入力に対応する許容トルクが目標トルクを上回るときには、トルク制限手段により目標トルクが許容トルクに制限される。
そして、このように推定最大出力又は推定最大入力に基づいて目標トルクが制限されたときのバッテリの入出力状況がバッテリの電圧に反映され、そのバッテリの電圧と推定最大出力又は推定最大入力とに基づいてバッテリの実最大出力又は実最大入力が実最大入出力算出手段により算出され、算出された実最大出力又は実最大入力と推定最大出力又は推定最大入力とに基づいて最大入出力推定手段のバッテリ入出力特性が学習補正手段により学習補正される。

従って、バッテリの性能劣化や性能バラツキに起因して、バッテリ入出力特性から求められた推定最大出力や推定最大入力がバッテリの実最大出力や実最大入力に対して食い違いを生じた場合であっても、推定最大出力や推定最大入力が実最大出力や実最大入力となるように学習補正されるため、バッテリの性能劣化や性能バラツキの影響を受けることなく、バッテリの最大入出力で電動機又は発電機の目標トルクを正確に制限可能となる。

請求項２の発明は、請求項１において、最大入出力推定手段のバッテリ入出力特性の初期値を記憶するバッテリ特性初期値記憶手段と、実最大入出力算出手段によりバッテリの実最大出力又は実最大入力が算出されたとき、バッテリ特性初期値記憶手段に記憶されたバッテリ入出力特性の初期値から対応する充電レベル及びバッテリ温度での最大出力初期値又は最大入力初期値を算出し、最大出力初期値又は最大入力初期値と実最大出力又は実最大入力とに基づいてバッテリの劣化状態を判定するバッテリ劣化判定手段とを備えたものである。

従って、バッテリの実最大出力又は実最大入力が算出されると、対応する充電レベル及びバッテリ温度での最大出力初期値又は最大入力初期値がバッテリ入出力特性の初期値から算出され、最大出力初期値又は最大入力初期値と上記実最大出力又は実最大入力とに基づいてバッテリの劣化状態がバッテリ劣化判定手段により判定される。上記実最大出力又は実最大入力は、推定最大出力又は推定最大入力に基づいて実際に目標トルクが制限されたときのバッテリの入出力状況を反映した正確な値であることから、適切なバッテリの劣化判定を実現可能となる。

以上説明したように請求項１の発明のトルク制御装置によれば、バッテリの性能劣化や性能バラツキの影響を受けることなく、電動機又は発電機のトルクをバッテリの最大入出力で正確に制限し、もって、過放電や過充電を防止した上でバッテリの性能を最大限に利用することができる。
請求項２の発明のトルク制御装置によれば、請求項１に加えて、適切にバッテリの劣化を判定でき、ひいては劣化判定の結果を種々の用途に有効に利用することができる。

以下、本発明をハイブリッド車両に搭載されたモータジェネレータのトルク制御装置に具体化した一実施形態を説明する。
図１は本実施形態のモータジェネレータのトルク制御装置を示す全体構成図であり、本実施形態のハイブリッド車両は走行用駆動源としてエンジン１及びモータジェネレータ２を備えたパラレル型として構成されている。エンジン１の出力軸１ａはエンジンクラッチ３を介してモータジェネレータ２の回転軸２ａに接続され、モータジェネレータ２ａの回転軸２ａはＣＶＴ４（無段変速機）の入力側に接続されている。ＣＶＴ４の出力側は走行クラッチ５を介してディファレンシャルギア６に接続され、ディファレンシャルギア６は駆動軸７を介して左右の駆動輪８に接続されている。

モータジェネレータ２はモータ（電動機）とジェネレータ（発電機）の機能を兼ね備えている。即ち、モータジェネレータ２は回転軸２ａと一体のロータコイル２ｂ、及びその周囲のステータコイル２ｃを備えており、これらのロータコイル２ｂ及びステータコイル２ｃはインバータ９を介して車載の高圧バッテリ１０と接続されている。尚、本実施形態では、高圧バッテリ１０としてリチウムイオン電池やニッケル水素電池が利用されている。

インバータ９による力行制御時には、高圧バッテリ１０から供給される電力によりロータコイル２ｂ及びステータコイル２ｃが通電されて磁界を発生し、モータジェネレータ２は駆動輪８を回転駆動するモータとして機能しする一方、車両減速中に行われるインバータ９の回生制御時には、ステータコイル２ｃの通電によりモータジェネレータ２は磁界を発生すると共に、駆動輪８側から回転軸２ａを回転駆動されてロータコイル２ｂに電流を生起させる発電機として機能し、生起した電流が高圧バッテリ１０に充電される。

尚、図示はしないが高圧バッテリ１０には車両の電動エアコンや電動パワーステアリング等の電気負荷が接続され、これらの電気負荷が高圧バッテリ１０から電力を供給されて作動する。又、高圧バッテリ１０にはＤＣ−ＤＣコンバータ１１を介して低圧バッテリ１２が接続され、低圧バッテリ１２は車両の図示しない灯火類等に電力を供給する。
車室内には、図示しない入出力装置、制御プログラムや制御マップ等の記憶に供される記憶装置（ＲＯＭ，ＲＡＭ，ＢＵＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰＵ）、タイマカウンタ等を備えたＨＶ−ＥＣＵ２１が設置されている。ＨＶ−ＥＣＵ２１は上記エンジン１の燃料噴射制御や点火時期制御、モータジェネレータ２に対するインバータ９の力行制御や回生制御、及びＣＶＴ４の変速比制御等を行うコントローラであり、ＨＶ−ＥＣＵ２１にはインバータ９、エンジンクラッチ３及び走行クラッチ５を作動させるためのアクチュエータ２２，２３等が接続されると共に、上記高圧バッテリ１０の入出力電流を検出する電流センサ２４、高圧バッテリ１０のセル電圧を検出する電圧センサ２５、及び高圧バッテリの温度を検出する温度センサ２６が接続されている。

又、ＨＶ−ＥＣＵ２１にはエンジン１の図示しない各種センサ類（回転速度センサや冷却水温センサ等）やデバイス類（燃料噴射弁や点火プラグ等）、及び車両のアクセル開度を検出するアクセルセンサ２７等が接続されている。一方、ＨＶ−ＥＣＵ２１には上記高圧バッテリ１０の充放電を管理するバッテリＥＣＵ２８が接続され、当該バッテリＥＣＵ２８には上記電圧センサ２５が接続されている。

そして、ＨＶ−ＥＣＵ２１はアクセル開度（運転者の出力要求）等に基づいて要求トルクを算出し、当該要求トルクを達成するためにエンジン１及びモータジェネレータ２の運転状態を制御すると共に、エンジンクラッチ３及び走行クラッチ５の作動状態を制御する。
本実施形態のハイブリッド型車両はモータジェネレータ２による走行を優先し、エンジン１を補助として使用する。よって、通常走行時においてはＨＶ−ＥＣＵ２１はエンジンクラッチ３を遮断すると共に発進クラッチ５を接続し、インバータ９の力行制御によりモータジェネレータ２をモータとして機能させて、その出力をＣＶＴ４及び発進クラッチ５を介して駆動輪８に伝達して車両を走行させる。又、アクセル開度に対してモータジェネレータ２の出力が不足する場合には、エンジンクラッチ３を接続してエンジン１を始動し、その出力をモータジェネレータ２側に伝達して不足分を補助する。

一方、車両減速時等においては、インバータ９の回生制御によりモータジェネレータ２をジェネレータとして機能させて、駆動輪８の回転に伴ってロータコイル２ｂに生起した電流を高圧バッテリ１０に充電する。
又、ＨＶ−ＥＣＵ２１は電流センサ２４により検出された高圧バッテリ１０の入出力電流を積算することで高圧バッテリ１０のＳＯＣ（充電レベル）を逐次算出し、当該ＳＯＣが所定値を下回ったときにはエンジン１を始動して、上記の車両減速時と同様にモータジェネレータ２の発電により高圧バッテリ１０を充電する。一方、低圧バッテリ１２についてもＳＯＣ或いはバッテリ電圧に基づいてＤＣ−ＤＣコンバータ１１を駆動し、高圧バッテリ１０から供給される電力を利用して低圧バッテリ１２を充電する。

以上の制御に際してＨＶ−ＥＣＵ２１は、例えばモータジェネレータ２単独による走行時にはアクセル開度等から求めた要求トルクと対応してモータジェネレータ２の目標トルクを設定し、エンジン１を併用した走行時には、車両の走行状態から求めた運転領域でエンジン１を運転すると共に、このときのエンジントルクを要求トルクから減算してモータジェネレータ２の目標トルクを設定する。又、車両減速時等には高圧バッテリ１０への充電に伴って負側に目標トルクを設定する（目標トルク算出手段）。

そして、高圧バッテリ１０の過放電や過充電を抑制するためにモータジェネレータ２の目標トルクを高圧バッテリ１０のＳＯＣ及びバッテリ温度等に基づいて制限しているが、本実施形態では、加えて高圧バッテリ１０の性能劣化や性能バラツキに応じたマップ特性（バッテリ入出力特性）の学習補正、及び高圧バッテリ１０の劣化判定を実施しており、以下に当該目標トルクの設定手順を詳述する。

図２はモータジェネレータの目標トルクの設定手順を示すブロック図であり、当該処理はＨＶ−ＥＣＵ２１及びバッテリＥＣＵ２８が協調して実行する。
まず、ＨＶ−ＥＣＵ２１側の処理を設定すると、上記のようにアクセル開度に応じた要求トルクからモータジェネレータ２の目標トルクが設定され、設定された目標トルクはトルク制限部３１に入力される。

一方、高圧バッテリ１０のＳＯＣ及び温度センサ２６により検出されたバッテリ温度が最大入出力算出部３２に入力される。最大入出力算出部３２では、予め設定されたマップに従ってＳＯＣ及びバッテリ温度から高圧バッテリ１０の最大入出力が算出され（最大入出力推定手段）、算出された最大入出力は電圧ゲイン乗算部３３に入力される。当該最大入出力は現在の高圧バッテリ１０が入出力可能な最大値であり、ＳＯＣ及びバッテリ温度に基づき力行制御時には最大出力が正側の値として算出され、回生制御時には最大入力が負側の値として算出される。

図中に示すように、バッテリ温度の低下に伴って最大出力及び最大入力は共に低下する一方、ＳＯＣの増加に伴って最大出力は増加し、最大入力は減少するようにマップの特性が設定され、当該マップ特性は高圧バッテリ１０の新品時に対応するものである。又、当該マップは、車両の生産ラインで高圧バッテリ１０が搭載された時点で予め設定された初期値の特性として設定されており、その後の使用過程で後述するように適宜学習補正される一方、バッテリ交換に伴って高圧バッテリ１０がインバータ９から切離されると初期値の特性に再設定される。

又、電圧センサ２５により検出された高圧バッテリ１０のセル電圧が電圧ゲイン算出部３４に入力され、電圧ゲイン算出部３４ではセル電圧に基づいて電圧ゲインが算出される。図中に示すようにセル電圧の正常電圧範囲では電圧ゲインとして１が設定され、正常電圧範囲の下限を下回ったとき、或いは正常電圧範囲の上限を上回ったときには、その超過分に比例して次第に電圧ゲインが減少設定される。電圧ゲイン算出部３４で算出された電圧ゲインは上記電圧ゲイン乗算部３３に入力され、電圧ゲイン乗算部３３では最大入出力に電圧ゲインが乗算され（実最大入出力算出手段）、乗算後の最大入出力が減算部３５に入力される。

減算部３５には、低圧バッテリ１２への充電に伴ってＤＣ−ＤＣコンバータ１１により消費される電力が入力され、減算部３５では最大入出力から消費電力が減算される。尚、当該減算部３５の処理は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１の消費電力の影響を受けて高圧バッテリ１０の実質的な最大入出力が増減することを防止するものであり、力行制御時には正側の最大出力からＤＣ−ＤＣコンバータ１１の消費電力が減算されることで最大出力は減少して実際の最大出力と略一致し、回生制御時には負側の最大入力から消費電力が減算されることで最大入力は増加して実際の最大入力と略一致する。

消費電力を減算後の最大入出力はトルク変換部３６に入力され、トルク変換部３６では最大入出力がモータジェネレータ２の回転速度で除算されてトルクに変換され、変換したトルクが上記トルク制限部３１に入力される。当該トルクは高圧バッテリ１０の最大入出力内においてモータジェネレータ２側に許容されるトルクの最大値であり、力行制御時には正側の値として、回生制御時には負側の値として算出され、以下、許容トルクと称する。

トルク制限部３１では目標トルクと許容トルクとを比較し、許容トルクより目標トルクが大のときには、目標トルクを許容トルクに制限する（トルク制限手段）。
又、バッテリＥＣＵ２８側の処理は、上記した電圧ゲイン算出部３４及び電圧ゲイン乗算部３３によるものと同様であり、電圧ゲイン算出部３７で高圧バッテリ１０のセル電圧に基づいて電圧ゲインが算出され、算出された電圧ゲインが電圧ゲイン乗算部３８で目標トルクに乗算される。そして、このようにして設定された目標トルクに基づいてＨＶ−ＥＣＵ２１によりインバータ９が駆動制御されて、力行制御や回生制御によりモータジェネレータ２が駆動制御される（駆動制御手段）。

一方、ＨＶ−ＥＣＵ２１側では、最大入出算出部３２により算出された最大入出力、及び電圧ゲイン算出部３４により算出された電圧ゲインが実入出力算出部３９に入力され、実入出力算出部３９では最大入出力に電圧ゲインが乗算される。最大入出力算出部３２でマップから求められた最大入出力が高圧バッテリ１０の最大入出力の推定値を意味するのに対し、電圧ゲインを乗算後の最大入出力は、最大入出力の推定値に基づいて目標トルクが抑制されたときの高圧バッテリ１０の入出力状況が電圧ゲインとして反映された実際の値を意味し、以下、両値をそれぞれ推定最大入出力と実最大入出力と称して区別する。

従って、推定最大入出力に基づいて適切な目標トルクの制限が実施されて、高圧バッテリ１０のセル電圧が正常電圧範囲を外れることなく電圧ゲインとして１が設定されているときには、推定最大入出力と同一の実最大入出力が算出され、一方、推定最大入出力に基づく目標トルクの制限が不適切で、セル電圧が正常電圧範囲を外れて電圧ゲインとして１未満の値が設定されているときには、推定最大入出力より小さな実最大入出力が算出される。

推定最大入出力及び実最大入出力は学習値算出部４０に入力され、学習値算出部４０では推定最大入出力から実最大入出力を減算して学習値が算出され、当該学習値が学習補正部４１に入力される。学習補正部４１では入力された学習値に基づいて最大入出力算出部３１のマップが補正される。即ち、力行制御に伴って最大出力が算出されているときには、算出した時点のＳＯＣ及びバッテリ温度に対応する推定最大出力から学習値を減算した値（即ち、実最大出力）が新たな推定最大出力としてマップ上に設定され、回生制御に伴って最大入力が算出されているときには、同じくＳＯＣ及びバッテリ温度に対応する推定最大入力から学習値を減算した値（即ち、実最大入力）が新たな推定最大入力としてマップ上に設定される（学習補正手段）。

従って、上記のように不適切な目標トルクの制限により推定最大入出力より小さな実最大入出力が算出されて、学習値として０より大きな値が算出されているときに、マップ上の推定最大入出力が学習補正されることになる。そして、その後に学習補正時と同一のＳＯＣ及びバッテリ温度に至ったときには、学習補正後の推定最大入出力に基づいて目標トルクの制限が行われ、高圧バッテリ１０のセル電圧を正常電圧範囲内とした状態で高圧バッテリ１０の充放電が行われる。

一方、上記最大入出力算出部３２で適用されるマップの初期値の特性はＨＶ−ＥＣＵ２１内の記憶装置に記憶されており（バッテリ特性初期値記憶手段）、初期値算出部４２ではＳＯＣ及びバッテリ温度に対応する最大入出力の初期値が読み出される。以下、当該最大入出力の初期値を最大入出力初期値と称する。読み出された最大入出力初期値は減算部４３に入力され、減算部４３において最大入出力初期値から上記電圧ゲインに基づく実最大入出力が減算されて偏差が求められる。偏差は劣化判定部４４に入力され、劣化判定部４４では、予めＳＯＣ及びバッテリ温度毎に設定された所定値から偏差と対応する所定値を選択し、選択した所定値を偏差が越える場合には高圧バッテリ１０が劣化したと判定する（劣化判定手段）。

尚、このように何れかのＳＯＣ及びバッテリ温度の領域で偏差が所定値を越えると直ちに劣化判定を下しているのは、高圧バッテリ１０の劣化がＳＯＣ及びバッテリ温度の領域に関わらず略均等に進行するとの観点からものであるが、これに限ることはなく、例えば偏差が所定値を越えたときの回数をカウントし、カウント値が所定回数に達したときに劣化判定を下すようにしてもよい。

又、劣化判定の手法は上記に限ることはなく、例えば最大入出力初期値に対する実最大入出力の割合を算出し、算出した割合が所定値（例えば、７０％）を下回ったときに劣化判定を下すようにしてもよい。
劣化判定部４４による判定結果は種々の制御に利用される。例えば、劣化判定は高圧バッテリ１０の実最大入出力が低下したことを意味し、目標トルクが大きく制限されて車両の加速性能が低下したり、エンジン１を運転する機会が増加して燃費悪化を引き起こしたりする弊害が発生する。従って、これらの弊害を防止すべく劣化判定に伴って運転席等に設けた警告灯を点灯させて、運転者にバッテリ交換時期を報知することが考えられる。

又、このような報知にも拘わらずバッテリ交換が実施されない可能性もあるため、例えば劣化判定に伴ってモータジェネレータ２単独の走行からエンジン１併用の走行に切換えるときの車速を低下させて、高圧バッテリ１０の負担を軽減してもよい。更に、車両の信号待ち等でエンジン１を自動停止させるアイドルストップ機能を備えた車両であれば、劣化判定に伴ってアイドルストップの実行を禁止して、エンジン再始動に伴う高圧バッテリ１０の放電を抑制してもよい。

次に、以上のように構成されたモータジェネレータ２のトルク制御装置の作用を説明する。
本実施形態の基本的な目標トルクの設定処理は、ＨＶ−ＥＣＵ２１側の最大入出力算出部３２でＳＯＣ及びバッテリ温度から高圧バッテリ１０の最大入出力を算出し、最大入出力に対応する許容トルクによりトルク制限部３１でモータジェネレータ２の目標トルクを制限する一方、バッテリＥＣＵ２８側の電圧ゲイン算出部３７でセル電圧から求めた電圧ゲインを電圧ゲイン乗算部３８で目標トルクに乗算するものである。この一連の設定処理は、例えば先行技術として説明した特許文献１と同様のものであり、変化の緩やかなＳＯＣ及びバッテリ温度から求められた高圧バッテリ１０の最大入出力に基づいて目標トルクをフィードフォワード的に制限することで、高圧バッテリ１０の正常電圧範囲内でモータジェネレータ２を運転し、これによりバッテリＥＣＵ３８側でのセル電圧に基づく目標トルクの制限に伴ってモータジェネレータ２のトルクにハンチングが生じる事態を防止している。

ここで、［発明が解決しようとする課題］でも述べたように、高圧バッテリ１０の性能は劣化し、それに伴って高圧バッテリ１０の実質的な最大入出力は次第に低下する。上記のように本実施形態では、高圧バッテリ１０の入出力状況を反映する電圧ゲインを用いて実最大入出力を求め、当該実最大入出力に基づいて最大入出力算出部３２のマップ上の推定最大入出力を学習補正している。従って、高圧バッテリ１０の性能劣化により実最大入出力が低下しても、それに応じてマップから算出される推定最大入出力も減少側に学習補正されるため、常に実最大入出力に則した適切な最大入出力がモータジェネレータ２の目標トルクの制限に適用される。

一方、高圧バッテリ１０に性能バラツキがある場合でも、マップから求められる推定最大入出力に対して実最大入出力は食い違いを生じるが、上記のようにマップ上の推定最大入出力を学習補正することで実最大入出力に則した適切な最大入出力がモータジェネレータ２の目標トルクの制限に適用される。
従って、本実施形態のモータジェネレータ２のトルク制御装置によれば、高圧バッテリ１０の性能劣化や性能バラツキの影響を受けることなく、高圧バッテリ１０の最大入出力でモータジェネレータ２の目標トルクを正確に制限でき、もって、高圧バッテリ１０の過放電や過充電を確実に防止できると共に、高圧バッテリ１０の性能を最大限に発揮させることができる。

又、結果として高圧バッテリ１０の電圧が正常電圧範囲内で制御されるため、バッテリＥＣＵ２８側でセル電圧に基づいて目標トルクが制限される機会がほとんどなくなり、当該処理に伴うモータジェネレータ２のトルクのハンチングを未然に防止して、良好なドライバビリティを実現することができる。
ところで、本実施形態では、推定最大入出力の学習補正が電圧ゲインに基づいて減少方向に実行されるため、高圧バッテリ１０の性能劣化に伴って実最大入出力が減少した場合、及び実最大入出力の減少側に高圧バッテリ１０が性能バラツキした場合には、それに応じた推定最大入出力の学習補正が確実に行われるが、実最大入出力の増加側に高圧バッテリ１０が性能バラツキした場合には、それに応じた学習補正が行われない可能性もある。このときには、高圧バッテリ１０の性能劣化に伴って実最大入出力がマップの初期値に対応する推定最大入出力を下回った時点で学習補正が開始されることになり、その間は高圧バッテリ１０の最大入出力が完全に利用されないことになる。

従って、このような場合の対策として、最大入出力の初期値として高圧バッテリ１０の新品時に発生し得る性能バラツキの上限付近の推定最大入出力にマップの初期値を設定してもよい。又、高圧バッテリ１０のセル電圧が正常電圧範囲のとき、即ち、推定最大入出力に対して実最大入出力が大きい可能性があるときには、電圧ゲインとして１より僅かに大きな値を推定最大出力に乗算し、推定最大入出力を漸増させるように学習補正してもよい。このように構成すれば、性能バラツキにより高圧バッテリ１０が標準より大きな実最大入出力を有する場合には、それに応じた大きな推定最大入出力に基づいて目標トルクの制限が行われ、高圧バッテリ１０が有する性能を一層無駄なく発揮させることができる。

加えて、本実施形態では、学習補正時に求めた高圧バッテリ１０の実最大入出力を最大入出力初期値と比較して劣化判定を実施しており、実最大入出力が推定最大入出力に基づいて実際に目標トルクが制限されたときの高圧バッテリ１０の入出力状況を反映した正確な値であることから、極めて適切に高圧バッテリ１０の劣化判定を行うことができ、ひいては劣化判定の結果を上記種々の用途に有効に利用することができる。

尚、上記初期値としては、マップとして設定された推定最大入出力を用いる代わりに、学習補正を開始した当初の実最大入出力を初期値として記憶して劣化判定に適用してもよい。つまり、学習補正の開始当初の実最大入出力は新品時の高圧バッテリ１０の実際の最大入出力に極めて近似することから、当該実最大入出力を基準としてその後の実入出力の変化を判定すれば、一層正確な劣化判定を実現することができる。

以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、パラレル型ハイブリッド車両に搭載された電動機及び発電機として機能するモータジェネレータ２のトルク制御装置に具体化したが、制御対象はこれに限ることはない。よって、例えば電気自動車の走行用モータ（電動機）のトルク制御に適用してもよいし、シリーズ型ハイブリッド車両に搭載されたエンジン駆動で発電するジェネレータ（発電機）のトルク制御に適用してもよい。

又、上記実施形態では、エンジン１、モータジェネレータ２、ＣＶＴ４、クラッチ３，５等の車両に搭載された機器を統合制御するＨＶ−ＥＣＵ２１と主に高圧バッテリ１０の充放電を管理するバッテリＥＣＵ３８とを備えたが、制御の分担はこれに限ることはなく、例えばエンジン１やモータジェネレータ２に対応して個別に制御用のＥＣＵを設けてもよい。

実施形態のモータジェネレータのトルク制御装置を示す全体構成図である。 モータジェネレータの目標トルクの設定手順を示すブロック図である。

符号の説明

１ モータジェネレータ（電動機、発電機）
９ インバータ（駆動制御手段）
１０ 高圧バッテリ
２１ ＨＶ−ＥＣＵ（目標トルク算出手段、駆動制御手段、最大入出力推定手段、トルク制限手段、実最大入出力算出手段、学習補正手段、バッテリ特性初期値記憶手段、バッテリ劣化判定手段）

Claims (2)

1. 車両に搭載されてバッテリに接続された電動機又は発電機と、
   上記電動機又は発電機に要求される目標トルクを算出する目標トルク算出手段と、
   上記目標トルク算出手段に算出された目標トルクに基づいて上記電動機又は発電機を駆動制御する駆動制御手段と、
   上記バッテリの充電レベル及び該バッテリの温度に基づき、予め設定されたバッテリ入出力特性に従って上記バッテリの最大出力又は最大入力を推定する最大入出力推定手段と、
   上記目標トルク算出手段により算出された目標トルクが上記最大入出力推定手段により推定されたバッテリの推定最大出力又は推定最大入力に対応する許容トルクを上回るときに、該目標トルクを許容トルクに制限するトルク制限手段と
   を備え、
   上記バッテリの電圧、及び上記最大入出力推定手段により推定された推定最大出力又は推定最大入力に基づき、上記バッテリの実最大出力又は実最大入力を算出する実最大入出力算出手段と、
   上記実最大入出力算出手段により算出された実最大出力又は実最大入力と上記最大入出力推定手段により推定された推定最大出力又は推定最大入力とに基づき、該最大入出力推定手段のバッテリ入出力特性を学習補正する学習補正手段と
   を備えたことを特徴とするトルク制御装置。
2. 上記最大入出力推定手段のバッテリ入出力特性の初期値を記憶するバッテリ特性初期値記憶手段と、
   上記実最大入出力算出手段により上記バッテリの実最大出力又は実最大入力が算出されたとき、上記バッテリ特性初期値記憶手段に記憶されたバッテリ入出力特性の初期値から対応する上記充電レベル及びバッテリ温度での最大出力初期値又は最大入力初期値を算出し、該最大出力初期値又は最大入力初期値と上記実最大出力又は実最大入力とに基づいて上記バッテリの劣化状態を判定するバッテリ劣化判定手段と
   を備えたことを特徴とする請求項１記載のトルク制御装置。

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