JP4104940B2 - ハイブリッド車両の駆動制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、メインコンタクタがＯＦＦ作動したとしても、モータのベクトル制御を利用してメインコンタクタを速やかに再投入できるようにしたハイブリッド車両の駆動制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、ハイブリッド車両においては、高圧系のメインバッテリからインバータ装置を経由して走行用の３相の交流モータを駆動する場合に、メインバッテリからの電力の供給、遮断をメインコンタクタのＯＮ、ＯＦＦ作動により行うことが知られている。上記インバータ装置には素子のＯＮ、ＯＦＦに伴う電源電圧変動防止のために大容量の平滑コンデンサが並列に設けられている（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−１２８３０５号公報
【０００４】
このようなシステムにおいては、ＯＦＦ状態にあるメインコンタクタをいきなりＯＮ作動させると平滑コンデンサの充電のために大電流が流れてメインコンタクタの許容電流を超えてしまうため、電流制限抵抗を介してメインコンタクタと並列にプリチャージコンタクタを設けることにより平滑コンデンサを充電するようにしている。
したがって、モータを駆動するにあたっては、プリチャージコンタクタをＯＮ状態にし平滑コンデンサが充電されて電圧が上昇し、メインコンタクタの両端電圧差が所定以下になったことなどでプリチャージ完了と判断してメインコンタクタをＯＮ作動している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記メインコンタクタは補機用の１２Ｖバッテリから電力を供給されてＯＮ、ＯＦＦ作動するため、何らかの原因で１２Ｖバッテリの電圧が低下してメインコンタクタがＯＦＦ作動（開放）した場合には、インバータの一次側電圧（コンタクタの二次側電圧）とバッテリ電圧（コンタクタの一次側電圧）との差が一定値以下となるのを待ってメインコンタクタをＯＮ作動している。
ところが、両電圧差が一定値以下となるまでモータを駆動することができないため、例えば、バッテリ残容量が多くモータ走行可能な場合でもエンジン走行を余儀なくされ無駄な燃料を消費してしまい、燃費向上が図れないという問題がある。
【０００６】
また、メインコンタクタがＯＦＦ作動（開放）した場合には、両電圧差が一定値以下となるまでメインコンタクタがＯＮ作動できないため、メインコンタクタの二次側に１２Ｖバッテリとの間に電圧変換器であるＤＣ−ＤＣコンバータが接続されていて、このＤＣ−ＤＣコンバータの制御電源をメインバッテリから降圧して供給している場合には、このＤＣ−ＤＣコンバータへの制御電源が供給されない為、ＤＣ−ＤＣコンバータのスイッチング動作を制御できず、ＤＣ−ＤＣコンバータによる１２Ｖバッテリの充電制御にも悪影響を及ぼしてしまう問題がある。
そこで、この発明は、モータを駆動するための電流制御を有効利用してインバータの一次側電圧を調整することによりインバータの一次側電圧とバッテリ電圧との差を一定値以下にし、メインコンタクタを速やかにＯＮ作動させることできるハイブリッド車両の駆動制御装置を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、エンジン（例えば、実施形態におけるエンジン４）と、エンジンの駆動軸に連結してエンジンの駆動力により回転駆動されたり蓄電装置（例えば、実施形態におけるメインバッテリ１）からインバータ装置（例えば、実施形態におけるインバータ８）を経由して供給される電力で駆動される３相モータ（例えば、実施形態におけるモータ２）と、蓄電装置とインバータ装置の間に設けられ、蓄電装置とインバータ装置とを直接接続する励磁スイッチ手段（例えば、実施形態におけるコンタクタ１０）と、インバータ装置の入力側に並列に接続された平滑コンデンサ（例えば、実施形態における平滑コンデンサ９）とを備えたハイブリッド車両の駆動制御装置であって、モータとインバータ装置間の各相の相電流をトルク軸電流（例えば、実施形態におけるｑ軸電流）と界磁軸電流（例えば、実施形態におけるｄ軸電流）とに変換して制御するベクトル制御手段（例えば、実施形態におけるモータ制御ユニット１５）を備え、蓄電装置からモータへの電力供給時に励磁スイッチ手段が接点を開放（例えば、実施形態におけるＯＦＦ作動）した場合にエンジンが所定回転数以上の高回転で運転しているときには、平滑コンデンサの電圧（例えば、実施形態におけるインバータ一次側電圧Ｖ２）と蓄電装置の電圧（例えば、実施形態におけるバッテリ電圧Ｖ１）が所定範囲内に入るように弱め界磁制御を行って界磁軸電流を増減させ、励磁スイッチ手段を再投入し、エンジンが所定回転数以下の低回転で運転しているときには、平滑コンデンサの電圧と蓄電装置の電圧が所定範囲内に入るようトルク軸電流を増減し発電電圧を昇圧する回生制御を行って、励磁スイッチ手段を再投入することを特徴とする。
このように構成することで、ベクトル制御を有効利用して、励磁スイッチ手段が接点を開放した場合にエンジンが所定回転数以上の高回転で運転しているときには、弱め界磁制御により平滑コンデンサの電圧を低下させ平滑コンデンサの電圧と蓄電装置の電圧が所定範囲内に入るようにして励磁スイッチ手段の再投入を可能とする。
また、エンジンが所定回転数以下の低回転で運転しているときに、発電電圧を昇圧する回生制御により平滑コンデンサの電圧を上昇させ平滑コンデンサの電圧と蓄電装置の電圧が所定範囲内に入るようにして励磁スイッチ手段の再投入を可能とする。ここで、所定回転数とは蓄電装置の電圧相当の電圧をモータが出力できるエンジン回転数（例えば、実施形態におけるモータ回転数）を意味する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態を図面と共に説明する。図１はこの発明の実施形態に係るハイブリッド車両の概略構成図である。
このハイブリッド車両は内燃機関であるエンジン４、永久磁石式ロータを備えた３相の交流モータ２、図示しないトランスミッションを直列に直結した構造のものである。エンジン４とモータ２の少なくとも一方の動力をトランスミッションを介して図示しない出力軸に伝達し駆動輪を駆動する。また、車両減速時に駆動輪側からモータ２側に駆動力が伝達されると、モータ２は発電機として機能していわゆる回生制動力を発生し、車体の運動エネルギーを電気エネルギーとして回収する。尚、エンジン４にはスタータ５が設けられている。
【００１１】
モータ２の駆動及び回生作動は、モータ制御ユニット（ベクトル制御手段）１５からの制御指令を受けてインバータ８により行われる。インバータ（インバータ装置）８にはモータ２と電気エネルギーの授受を行う高圧系のニッケル−水素型のメインバッテリ１が接続されている。ここで、モータ２の回転軸には磁極位置−角速度センサ３が取り付けられ、この磁極位置−角速度センサ３はモータ制御ユニット１５に接続されている。尚、前記磁極位置−角速度センサ３は、モータ２の回転軸に連結されているが、エンジン４のクランクシャフトとモータ２の回転軸とが連結されているので、エンジン回転数の検出センサとしても機能する。
【００１２】
ハイブリッド車両には各種補機類を駆動するための１２Ｖバッテリ６が搭載され、この１２Ｖバッテリ６はメインバッテリ１にＤＣ−ＤＣコンバータ１１を介して接続される。モータ制御ユニット１５により制御されるＤＣ−ＤＣコンバータ１１は、メインバッテリ１の電圧を降圧して１２Ｖバッテリ６を充電する。
１２Ｖバッテリ６には、例えばヘッドライト、デフロスター、エアコン等の電装品７、スタータ５、及び後述するコンタクタ（励磁スイッチ手段）１０が接続されている。
【００１３】
インバータ８はモータ２の駆動及び回生作動、つまりモータ２へ供給する電力またはモータ２から取り出す電力量を制御するためのもので、入力側に平滑コンデンサ９を備えている。この平滑コンデンサ９は、メインバッテリ１からの２本の配線が接続されたインバータ８の２つの端子、すなわち＋側端子８ａと−側端子８ｂの間に設けられている。
インバータ８は、ＩＧＢＴなどのスイッチング素子が２つ直列接続されたものが３つ並列接続された構成のもので、スイッチング素子はモータ制御ユニット１５によってＯＮ、ＯＦＦされ、これによりモータ２の駆動時においてはメインバッテリ１からインバータ８に供給される直流電流を三相交流電流に変換し、変換した三相交流電流を三相線８ｕ、８ｖ、８ｗを介してモータ２に供給する。また、逆にモータ２の回生作動時においてはモータ２からの三相交流電流を直流電流に変換してメインバッテリ１に供給可能に構成されている。尚、三相線８ｕ、８ｖ、８ｗには電流センサ１９ｕ，１９ｖ，１９ｗが取付られている。
【００１４】
メインバッテリ１とインバータ８との間には、これらを直接接続しあるいは遮断するためにＯＮ、ＯＦＦ作動するコンタクタ１０が設けられている。このコンタクタ１０は、メインコンタクタ１０ａ、プリチャージコンタクタ１０ｂ、抵抗１０ｃを内蔵している。プリチャージコンタクタ１０ｂと抵抗１０ｃとが直列に接続され、これがメインコンタクタ１０ａと並列に接続されている。プリチャージコンタクタ１０ｂは、前記平滑コンデンサ９を初期充電する際にＯＮ状態にされ、この充電時には、抵抗１０ｃによって充電電流が制限される。ここで、コンタクタ１０に内蔵されたメインコンタクタ１０ａ及びプリチャージコンタクタ１０ｂの接点部は、このコンタクタ１０に内蔵された電磁石（図示せず）によって動作し、これらの電磁石には前記１２Ｖバッテリ６から電力が供給される。
【００１５】
前記コンタクタ１０とインバータ８との間には、電圧を変換するためのＤＣ−ＤＣコンバータ１１が接続されている。このＤＣ−ＤＣコンバータ１１は、前記メインバッテリ１からの出力、あるいは前記モータ２が発電機として動作するときの出力電圧を補機用に１２Ｖの低電圧に降圧変換して前記１２Ｖバッテリ６や電装品７等に供給する。
１２Ｖバッテリ６の＋側端子６ａと−側端子６ｂとの間には、１２Ｖバッテリ６の出力電圧Ｖ３を検出する電圧センサ６ｃが設けられている。また、１２Ｖバッテリ６の＋側端子６ａには、イグニッションスイッチＩＧが接続されている。
【００１６】
前記メインバッテリ１とコンタクタ１０との間には、バッテリ電流センサ１２ａ及びバッテリ電圧センサ１２ｂが設けられている。バッテリ電流センサ１２ａは、メインバッテリ１から取り出され、あるいはこのメインバッテリ１に戻されるバッテリ電流Ｉ１を検出する。バッテリ電圧センサ１２ｂは、メインバッテリ１の＋側端子１ａと−側端子１ｂとの間のバッテリ電圧（蓄電装置の電圧）Ｖ１を検出する。ここで、メインバッテリ１の＋側端子１ａの電位とコンタクタ１０の一次側端子１０ｄの電位とは同一である。
【００１７】
前記コンタクタ１０及びＤＣ−ＤＣコンバータ１１と、インバータ８との間には、インバータ一次側電流センサ１３ａ及びインバータ一次側電圧センサ１３ｂが設けられている。インバータ一次側電流センサ１３ａは、インバータ８を経由してモータ２に送られ、あるいはモータ２からインバータ８を経由して取り出されるインバータ一次側電流Ｉ２を検出する。この電流は、前記バッテリ電流センサ１２ａで検出される電流と、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１を流れる電流との和となる。インバータ一次側電圧センサ１３ｂは、インバータ８の＋側端子８ａと−側端子８ｂとの間のインバータ一次側電圧（平滑コンデンサの電圧）Ｖ２を検出する。ここで、インバータ８の＋側端子８ａの電位とコンタクタ１０の二次側端子１０ｅの電位とは同一である。
【００１８】
１４はメインバッテリ１を制御するバッテリ制御ユニットであり、このバッテリ制御ユニット１４には、前記バッテリ電流センサ１２ａ及びバッテリ電圧センサ１２ｂの出力が入力されている。また、このバッテリ制御ユニット１４は、メインバッテリ１の残容量を算出する。
【００１９】
モータ制御ユニット１５には、前記バッテリ電流センサ１２ａ、バッテリ電圧センサ１２ｂ、インバータ一次側電流センサ１３ａ、インバータ一次側電圧センサ１３ｂ、電流センサ１９ｕ、１９ｖ、１９ｗ、回転数センサ３、及び電圧センサ６ｃからの信号が入力され、前記メインコンタクタ１０ａ、プリチャージコンタクタ１０ｂ、インバータ８、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１を制御している。尚、電流センサ１９ｕ、１９ｖ、１９ｗは任意の２つのセンサからの検出値を用いることで他の電流値が求められるため２つ設ければよい。
また、１６はエンジン制御ユニットを示し、このエンジン制御ユニット１６は前記エンジン４及びこのエンジン４のスタータ５等を制御する。
【００２０】
尚、前記バッテリ制御ユニット１４、モータ制御ユニット１５、エンジン制御ユニット１６は、ＣＰＵ（中央演算装置）及びメモリによって構成されているが、これらの各制御ユニットは、各制御ユニットの機能を実現するためのプログラムを実行することによりその機能を実現させる。
また、バッテリ制御ユニット１４、モータ制御ユニット１５、エンジン制御ユニット１６は、前記１２Ｖバッテリ６から電源を供給される。また、１２Ｖバッテリ６とモータ制御ユニット１５との間には、モータ制御ユニット１５への電源供給を保持するためのＩＧ保持回路２０が設けられている。
【００２１】
次に、図２に基づいてモータ制御ユニットを中心にしてハイブリッド車両の駆動制御装置を説明する。ここで、この駆動制御は前記モータ制御ユニット１５のフィードバック制御部１５ａにより行われるが、走行中にメインコンタクタ１０ａがＯＦＦ作動した場合には、バッテリ電圧Ｖ１とインバータ一次側電圧Ｖ２とを比較部１５ｃで比較した結果を前記モータ制御ユニット１５のトルク演算部２１に入力しベクトル制御部２３からの信号に基づいて、前記モータ制御ユニット１５の判定部１５ｂで判定してメインコンタクタ１０ａをＯＮ作動する。
【００２２】
フィードバック制御部１５ａはインバータ８の電力変換動作を制御しており、スイッチング指令としてＵ相交流電圧指令値＊Ｖｕ及びＶ相交流電圧指令値＊Ｖｖ及びＷ相交流電圧指令値＊Ｖｗをインバータ８に出力して、これらの各電圧指令値＊Ｖｕ，＊Ｖｖ，＊Ｖｗに応じたＵ相電流ｉｕ及びＶ相電流ｉｖ及びＷ相電流ｉｗを、インバータ８からモータ２の各相へと出力する。尚、「＊」は指令値を意味する。
【００２３】
このため、フィードバック制御部１５ａには、例えば運転者によるアクセルペダルの踏み込み操作等に関するアクセル操作量Ａｃの信号と、モータ２に備えられた磁極位置−角速度センサ３から出力される磁極位置θｒｅ（電気角）及びモータ回転数Ｎの信号と、インバータ８とモータ２の間で例えばＵ相及びＷ相に供給される交流電流を検出する電流センサ１９ｕ，１９ｗから出力されるＵ相電流ｉｕ及びＷ相電流ｉｗの信号と、メインバッテリ１の＋側端子１ａと−側端子１ｂとの間のバッテリ電圧Ｖ１を検出するバッテリ電圧センサ１２ｂから出力信号とが入力されている。尚、Ｖ相電流ｉｖについては、Ｕ相とＷ相の電流検出結果から求められるので、この図２には電流センサ１９ｖについては記載を省略する。
【００２４】
さらに、フィードバック制御部１５ａは、トルク指令演算部２１と、目標電流演算部２２と、ベクトル制御部２３とを備えている。
トルク指令演算部２１は、アクセル操作量Ａｃ及びモータ回転数Ｎに基づいて必要とされるトルク値を演算して、このトルク値をモータ２に発生させるためのトルク指令＊Ｔを生成して目標電流演算部２２へ出力する。
【００２５】
目標電流演算部２２は、トルク指令値＊Ｔ及びモータ回転数Ｎに基づいて、インバータ８からモータ２に供給する各相電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗを指定するための電流指令を演算しており、この電流指令は、回転する直交座標上でのｄ軸目標電流＊ｉｄ及びｑ軸目標電流＊ｉｑとして、ベクトル制御部２３へ出力されている。
この回転直交座標をなすｄｑ座標は、例えば界磁の磁束方向をｄ軸とし、このｄ軸と直交する方向をｑ軸としており、モータ２の回転子（図示略）とともに同期して電気角速度ωｒｅで回転している。これにより、インバータ８からモータ２の各相に供給される交流信号に対する電流指令として、直流的な信号であるｄ軸目標電流＊ｉｄ及びｑ軸目標電流＊ｉｑを与えるようになっている。
【００２６】
また、目標電流演算部２２は、モータ回転数Ｎに比例して逆起電圧Ｅｒが増大して、この逆起電圧Ｅｒが、インバータ８からモータ２へ供給可能な最大電圧Ｖｍａｘ以上になると、この逆起電圧Ｅｒに応じてｄ軸目標電流＊ｉｄを増大させて、等価的に界磁の磁束を弱めてｄ軸電機子反作用による弱め界磁制御を行う。
【００２７】
ベクトル制御部２３は、ｄｑ座標上で電流のフィードバック制御を行うものであり、ｄ軸目標電流＊ｉｄ及びｑ軸目標電流＊ｉｑに基づいて、インバータ８へ出力する各電圧指令値＊Ｖｕ，＊Ｖｖ，＊Ｖｗを算出すると共に、実際にインバータ８からモータ２に供給される各相電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗをｄｐ座標上に変換して得たｄ軸電流（界磁軸電流）ｉｄ及びｑ軸電流（トルク軸電流）ｉｑと、ｄ軸目標電流＊ｉｄ及びｑ軸目標電流＊ｉｑとの各偏差がゼロとなるように制御を行う。
【００２８】
比較部１５ｃは前記バッテリ電圧センサ１２ｂにより検出されたバッテリ電圧Ｖ１とインバータ一次側電圧センサ１３ｂにより検出されたインバータ一次側電圧Ｖ２を入力して比較し比較結果をベクトル制御部２３に入力する。そして、バッテリ電圧Ｖ１とインバータ一次側電圧Ｖ２との差が規定値以下になるようにｄ軸、もしくはｑ軸の電流指令を制御し、ベクトル制御部２３にてインバータ８へ出力する各電圧指令値＊Ｖｕ，＊Ｖｖ，＊Ｖｗを算出すると共に判定部１５ｂにおいてバッテリ電圧Ｖ１とインバータ一次側電圧Ｖ２との差が規定値となった否かを判定し、規定値となった場合はメインコンタクタ１０ａをＯＮ作動させる。
【００２９】
次に、図３に示すフローチャートに基づいてメインコンタクタ１０ａの再投入（ＯＮ作動指示）制御について説明する。この処理は車両走行中にメインコンタクタ１０ａがＯＦＦ作動した場合に、前記モータ制御ユニット１５により行われる処理である。
【００３０】
ステップＳ１においてメインコンタクタ１がＯＮとなっているか否かを判定する。判定結果が「ＹＥＳ」である場合は処理を終了し、判定結果が「ＮＯ」である場合はステップＳ２に進む。尚、この判定は、例えばインバータ一次側電流センサ１３ａにより電流値が検出されるか否かで判定する。
ステップＳ２においては、バッテリ電圧Ｖ１とインバータ一次側電圧Ｖ２が共に所定範囲内（例えば、１５５Ｖ〜１６５Ｖ内）にあるか否か、つまりメインバッテリ１の電圧であるバッテリ電圧Ｖ１とインバータ８の入力側電圧であるインバータ一次側電圧Ｖ２との差が規定値（例えば、１０Ｖ）以下か否かを判定する。判定結果が「ＹＥＳ」である場合はステップＳ６に進み、判定結果が「ＮＯ」である場合はステップＳ３に進む。
【００３１】
ステップＳ６ではメインコンタクタ１０ａへＯＮ作動指示が与えられ１２Ｖバッテリ６によりメインコンタクタ１０ａがＯＮ作動する。バッテリ電圧Ｖ１とインバータ一次側電圧Ｖ２との差が規定値以下であり、平滑コンデンサ９が充電されているので、メインコンタクタ１０ａをＯＮしてもメインコンタクタ１０ａに大電流が流れないからである。
ステップＳ３においては、インバータ一次側電圧Ｖ２がバッテリ電圧Ｖ１より高いか否かを判定する。判定結果が「ＹＥＳ」である場合はステップＳ５に進み、判定結果が「ＮＯ」である場合はステップＳ４に進む。
ここで、インバータ一次側電圧Ｖ２がバッテリ電圧Ｖ１より高い場合とは、現時点でのモータ回転数Ｎ（エンジン回転数）がバッテリ電圧Ｖ１を上回るのに十分高い回転数であることを意味している。
また、インバータ一次側電圧Ｖ２がバッテリ電圧Ｖ１より低い場合とは、現時点でのモータ回転数Ｎ（エンジン回転数）がバッテリ電圧Ｖ１に至るには不十分な回転数であることを意味している。
【００３２】
ステップＳ５においては、ｄ軸電流ｉｄを増減する弱め界磁制御によりステップＳ２においてバッテリ電圧Ｖ１とインバータ一次側電圧Ｖ２との差が規定値内に収まるまでＶ１を目標値としてフィードバック制御を行いステップＳ６に進んで処理を終了する。
ステップＳ４においては、ｑ軸電流ｉｑを増減する昇圧回生制御によりステップＳ２においてバッテリ電圧Ｖ１とインバータ一次側電圧Ｖ２との差が規定値内に収まるまでＶ１を目標値としてフィードバック制御を行いステップＳ６に進んで処理を終了する。
【００３３】
したがって、上記実施形態によれば、図４にエンジン回転数が高い場合のタイムチャートとして示すように車両走行中にメインコンタクタ１０ａがＯＦＦ作動したことが検出された場合に（Ｐ点でＯＦＦ）、エンジン回転数（モータ回転数Ｎ）が高いため、実線で示すバッテリ電圧Ｖ１よりも破線で示すインバータ一次側電圧Ｖ２が大きく上回り（Ｍ点以降）両電圧差が大きい場合はその時点ではメインコンタクタ１０ａをＯＮ作動できないが、モータ２のベクトル制御を用い一定時間（時間Ｔ）ｄ軸電流を増減させて調整しながら主として増加する弱め界磁制御を行うことによりインバータ一次側電圧Ｖ２を鎖線で示すように低く抑えることができる。その結果、両電圧差を小さくしてバッテリ電圧Ｖ１とインバータ一次側電圧Ｖ２が一致した（所定の電圧差の範囲に収めた）時点（Ａ点）でメインコンタクタ１０ａを再度ＯＮ作動させることができる。
【００３４】
逆に、図５にエンジン回転数が低い場合のタイムチャート図として示すようにメインコンタクタ１０ａがＯＦＦ作動したことが検出された場合に（Ｐ点でＯＦＦ）、エンジン回転数（モータ回転数Ｎ）が低いため、実線で示すバッテリ電圧Ｖ１よりも破線で示すインバータ一次側電圧Ｖ２が大きく下回り両電圧差が大きい場合はその時点ではメインコンタクタ１０ａをＯＮ作動できないが、モータ２のベクトル制御を用い一定時間（時間Ｔ）今度はｑ軸電流を増減させて調整しながら主として回生側に増加する昇圧回生制御を行うことによりインバータ一次側電圧Ｖ２を鎖線で示すように持ち上げることができる。その結果、両電圧差を小さくしてバッテリ電圧Ｖ１とインバータ一次側電圧Ｖ２が一致した（所定の電圧差の範囲に収めた）時点（Ａ点）でメインコンタクタ１０ａを再度ＯＮ作動させることができる。
【００３５】
よって、メインコンタクタ１０ａが車両走行中にＯＦＦ作動（開放）した場合でも、積極的にインバータ一次側電圧Ｖ２を制御して速やかにメインコンタクタ１０ａを再投入できるため、バッテリ電圧Ｖ１とインバータ一次側電圧Ｖ２との電圧差が一定以下になるのを待ってからメインコンタクタ１０ａをＯＮ作動させた場合のように、エンジン単独での走行を余儀なくされ無駄な燃料を消費してしまい燃料向上が図れなくなる不具合を解決することができる。
また、メインコンタクタ１０ａを速やかにＯＮできるため、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１の制御にも悪影響を及ぼすことはない。
そして、モータ２のベクトル制御を有効利用しているので、別途新たな制御装置を設けた場合に比較してコストダウンを図ることができる。
尚、この発明は上記実施形態に限られるものではなく、例えば、蓄電装置としてはメインバッテリに限らず大容量キャパシタにも適用できる。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明してきたように、請求項１に記載した発明によれば、ベクトル制御を有効利用して、励磁スイッチ手段が接点を開放した場合にエンジンが所定回転数以上の高回転で運転しているときには、弱め界磁制御により平滑コンデンサの電圧を低下させ平滑コンデンサの電圧と蓄電装置の電圧が所定範囲内に入るようにして励磁スイッチ手段の再投入を可能とし、エンジンが所定回転数以下の低回転で運転しているときに、発電電圧を昇圧する回生制御により平滑コンデンサの電圧を上昇させ平滑コンデンサの電圧と蓄電装置の電圧が所定範囲内に入るようにして励磁スイッチ手段の再投入を可能とするため、エンジンとモータによるハイブリッド走行を行うことができ燃費向上を図ることができる効果がある。また、ベクトル制御を有効利用して励磁スイッチ手段が接点を開放した場合における、再投入の機会を付与することが可能となるため、別途新たな制御装置を設けた場合に比較してコストダウンを図ることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施形態に係るハイブリッド車両の概略構成図である。図である。
【図２】 モータ制御ユニットを中心にしたハイブリッド車両の駆動制御装置の構成図である。
【図３】 この発明の実施形態のメインコンタクタの再投入制御のフローチャート図である。
【図４】 この発明の実施形態のエンジン回転数が高い場合のタイムチャート図である。
【図５】 この発明の実施形態のエンジン回転数が低い場合のタイムチャート図である。
【符号の説明】
１ メインバッテリ（蓄電装置）
２ モータ
４ エンジン
８ インバータ（インバータ装置）
９ 平滑コンデンサ
１０ コンタクタ（励磁スイッチ手段）
１５ モータ制御ユニット（ベクトル制御手段）
Ｖ１ バッテリ電圧（蓄電装置の電圧）
Ｖ２ インバータ一次側電圧（平滑コンデンサの電圧）
【発明の属する技術分野】
この発明は、メインコンタクタがＯＦＦ作動したとしても、モータのベクトル制御を利用してメインコンタクタを速やかに再投入できるようにしたハイブリッド車両の駆動制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、ハイブリッド車両においては、高圧系のメインバッテリからインバータ装置を経由して走行用の３相の交流モータを駆動する場合に、メインバッテリからの電力の供給、遮断をメインコンタクタのＯＮ、ＯＦＦ作動により行うことが知られている。上記インバータ装置には素子のＯＮ、ＯＦＦに伴う電源電圧変動防止のために大容量の平滑コンデンサが並列に設けられている（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−１２８３０５号公報
【０００４】
このようなシステムにおいては、ＯＦＦ状態にあるメインコンタクタをいきなりＯＮ作動させると平滑コンデンサの充電のために大電流が流れてメインコンタクタの許容電流を超えてしまうため、電流制限抵抗を介してメインコンタクタと並列にプリチャージコンタクタを設けることにより平滑コンデンサを充電するようにしている。
したがって、モータを駆動するにあたっては、プリチャージコンタクタをＯＮ状態にし平滑コンデンサが充電されて電圧が上昇し、メインコンタクタの両端電圧差が所定以下になったことなどでプリチャージ完了と判断してメインコンタクタをＯＮ作動している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記メインコンタクタは補機用の１２Ｖバッテリから電力を供給されてＯＮ、ＯＦＦ作動するため、何らかの原因で１２Ｖバッテリの電圧が低下してメインコンタクタがＯＦＦ作動（開放）した場合には、インバータの一次側電圧（コンタクタの二次側電圧）とバッテリ電圧（コンタクタの一次側電圧）との差が一定値以下となるのを待ってメインコンタクタをＯＮ作動している。
ところが、両電圧差が一定値以下となるまでモータを駆動することができないため、例えば、バッテリ残容量が多くモータ走行可能な場合でもエンジン走行を余儀なくされ無駄な燃料を消費してしまい、燃費向上が図れないという問題がある。
【０００６】
また、メインコンタクタがＯＦＦ作動（開放）した場合には、両電圧差が一定値以下となるまでメインコンタクタがＯＮ作動できないため、メインコンタクタの二次側に１２Ｖバッテリとの間に電圧変換器であるＤＣ−ＤＣコンバータが接続されていて、このＤＣ−ＤＣコンバータの制御電源をメインバッテリから降圧して供給している場合には、このＤＣ−ＤＣコンバータへの制御電源が供給されない為、ＤＣ−ＤＣコンバータのスイッチング動作を制御できず、ＤＣ−ＤＣコンバータによる１２Ｖバッテリの充電制御にも悪影響を及ぼしてしまう問題がある。
そこで、この発明は、モータを駆動するための電流制御を有効利用してインバータの一次側電圧を調整することによりインバータの一次側電圧とバッテリ電圧との差を一定値以下にし、メインコンタクタを速やかにＯＮ作動させることできるハイブリッド車両の駆動制御装置を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、エンジン（例えば、実施形態におけるエンジン４）と、エンジンの駆動軸に連結してエンジンの駆動力により回転駆動されたり蓄電装置（例えば、実施形態におけるメインバッテリ１）からインバータ装置（例えば、実施形態におけるインバータ８）を経由して供給される電力で駆動される３相モータ（例えば、実施形態におけるモータ２）と、蓄電装置とインバータ装置の間に設けられ、蓄電装置とインバータ装置とを直接接続する励磁スイッチ手段（例えば、実施形態におけるコンタクタ１０）と、インバータ装置の入力側に並列に接続された平滑コンデンサ（例えば、実施形態における平滑コンデンサ９）とを備えたハイブリッド車両の駆動制御装置であって、モータとインバータ装置間の各相の相電流をトルク軸電流（例えば、実施形態におけるｑ軸電流）と界磁軸電流（例えば、実施形態におけるｄ軸電流）とに変換して制御するベクトル制御手段（例えば、実施形態におけるモータ制御ユニット１５）を備え、蓄電装置からモータへの電力供給時に励磁スイッチ手段が接点を開放（例えば、実施形態におけるＯＦＦ作動）した場合にエンジンが所定回転数以上の高回転で運転しているときには、平滑コンデンサの電圧（例えば、実施形態におけるインバータ一次側電圧Ｖ２）と蓄電装置の電圧（例えば、実施形態におけるバッテリ電圧Ｖ１）が所定範囲内に入るように弱め界磁制御を行って界磁軸電流を増減させ、励磁スイッチ手段を再投入し、エンジンが所定回転数以下の低回転で運転しているときには、平滑コンデンサの電圧と蓄電装置の電圧が所定範囲内に入るようトルク軸電流を増減し発電電圧を昇圧する回生制御を行って、励磁スイッチ手段を再投入することを特徴とする。
このように構成することで、ベクトル制御を有効利用して、励磁スイッチ手段が接点を開放した場合にエンジンが所定回転数以上の高回転で運転しているときには、弱め界磁制御により平滑コンデンサの電圧を低下させ平滑コンデンサの電圧と蓄電装置の電圧が所定範囲内に入るようにして励磁スイッチ手段の再投入を可能とする。
また、エンジンが所定回転数以下の低回転で運転しているときに、発電電圧を昇圧する回生制御により平滑コンデンサの電圧を上昇させ平滑コンデンサの電圧と蓄電装置の電圧が所定範囲内に入るようにして励磁スイッチ手段の再投入を可能とする。ここで、所定回転数とは蓄電装置の電圧相当の電圧をモータが出力できるエンジン回転数（例えば、実施形態におけるモータ回転数）を意味する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態を図面と共に説明する。図１はこの発明の実施形態に係るハイブリッド車両の概略構成図である。
このハイブリッド車両は内燃機関であるエンジン４、永久磁石式ロータを備えた３相の交流モータ２、図示しないトランスミッションを直列に直結した構造のものである。エンジン４とモータ２の少なくとも一方の動力をトランスミッションを介して図示しない出力軸に伝達し駆動輪を駆動する。また、車両減速時に駆動輪側からモータ２側に駆動力が伝達されると、モータ２は発電機として機能していわゆる回生制動力を発生し、車体の運動エネルギーを電気エネルギーとして回収する。尚、エンジン４にはスタータ５が設けられている。
【００１１】
モータ２の駆動及び回生作動は、モータ制御ユニット（ベクトル制御手段）１５からの制御指令を受けてインバータ８により行われる。インバータ（インバータ装置）８にはモータ２と電気エネルギーの授受を行う高圧系のニッケル−水素型のメインバッテリ１が接続されている。ここで、モータ２の回転軸には磁極位置−角速度センサ３が取り付けられ、この磁極位置−角速度センサ３はモータ制御ユニット１５に接続されている。尚、前記磁極位置−角速度センサ３は、モータ２の回転軸に連結されているが、エンジン４のクランクシャフトとモータ２の回転軸とが連結されているので、エンジン回転数の検出センサとしても機能する。
【００１２】
ハイブリッド車両には各種補機類を駆動するための１２Ｖバッテリ６が搭載され、この１２Ｖバッテリ６はメインバッテリ１にＤＣ−ＤＣコンバータ１１を介して接続される。モータ制御ユニット１５により制御されるＤＣ−ＤＣコンバータ１１は、メインバッテリ１の電圧を降圧して１２Ｖバッテリ６を充電する。
１２Ｖバッテリ６には、例えばヘッドライト、デフロスター、エアコン等の電装品７、スタータ５、及び後述するコンタクタ（励磁スイッチ手段）１０が接続されている。
【００１３】
インバータ８はモータ２の駆動及び回生作動、つまりモータ２へ供給する電力またはモータ２から取り出す電力量を制御するためのもので、入力側に平滑コンデンサ９を備えている。この平滑コンデンサ９は、メインバッテリ１からの２本の配線が接続されたインバータ８の２つの端子、すなわち＋側端子８ａと−側端子８ｂの間に設けられている。
インバータ８は、ＩＧＢＴなどのスイッチング素子が２つ直列接続されたものが３つ並列接続された構成のもので、スイッチング素子はモータ制御ユニット１５によってＯＮ、ＯＦＦされ、これによりモータ２の駆動時においてはメインバッテリ１からインバータ８に供給される直流電流を三相交流電流に変換し、変換した三相交流電流を三相線８ｕ、８ｖ、８ｗを介してモータ２に供給する。また、逆にモータ２の回生作動時においてはモータ２からの三相交流電流を直流電流に変換してメインバッテリ１に供給可能に構成されている。尚、三相線８ｕ、８ｖ、８ｗには電流センサ１９ｕ，１９ｖ，１９ｗが取付られている。
【００１４】
メインバッテリ１とインバータ８との間には、これらを直接接続しあるいは遮断するためにＯＮ、ＯＦＦ作動するコンタクタ１０が設けられている。このコンタクタ１０は、メインコンタクタ１０ａ、プリチャージコンタクタ１０ｂ、抵抗１０ｃを内蔵している。プリチャージコンタクタ１０ｂと抵抗１０ｃとが直列に接続され、これがメインコンタクタ１０ａと並列に接続されている。プリチャージコンタクタ１０ｂは、前記平滑コンデンサ９を初期充電する際にＯＮ状態にされ、この充電時には、抵抗１０ｃによって充電電流が制限される。ここで、コンタクタ１０に内蔵されたメインコンタクタ１０ａ及びプリチャージコンタクタ１０ｂの接点部は、このコンタクタ１０に内蔵された電磁石（図示せず）によって動作し、これらの電磁石には前記１２Ｖバッテリ６から電力が供給される。
【００１５】
前記コンタクタ１０とインバータ８との間には、電圧を変換するためのＤＣ−ＤＣコンバータ１１が接続されている。このＤＣ−ＤＣコンバータ１１は、前記メインバッテリ１からの出力、あるいは前記モータ２が発電機として動作するときの出力電圧を補機用に１２Ｖの低電圧に降圧変換して前記１２Ｖバッテリ６や電装品７等に供給する。
１２Ｖバッテリ６の＋側端子６ａと−側端子６ｂとの間には、１２Ｖバッテリ６の出力電圧Ｖ３を検出する電圧センサ６ｃが設けられている。また、１２Ｖバッテリ６の＋側端子６ａには、イグニッションスイッチＩＧが接続されている。
【００１６】
前記メインバッテリ１とコンタクタ１０との間には、バッテリ電流センサ１２ａ及びバッテリ電圧センサ１２ｂが設けられている。バッテリ電流センサ１２ａは、メインバッテリ１から取り出され、あるいはこのメインバッテリ１に戻されるバッテリ電流Ｉ１を検出する。バッテリ電圧センサ１２ｂは、メインバッテリ１の＋側端子１ａと−側端子１ｂとの間のバッテリ電圧（蓄電装置の電圧）Ｖ１を検出する。ここで、メインバッテリ１の＋側端子１ａの電位とコンタクタ１０の一次側端子１０ｄの電位とは同一である。
【００１７】
前記コンタクタ１０及びＤＣ−ＤＣコンバータ１１と、インバータ８との間には、インバータ一次側電流センサ１３ａ及びインバータ一次側電圧センサ１３ｂが設けられている。インバータ一次側電流センサ１３ａは、インバータ８を経由してモータ２に送られ、あるいはモータ２からインバータ８を経由して取り出されるインバータ一次側電流Ｉ２を検出する。この電流は、前記バッテリ電流センサ１２ａで検出される電流と、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１を流れる電流との和となる。インバータ一次側電圧センサ１３ｂは、インバータ８の＋側端子８ａと−側端子８ｂとの間のインバータ一次側電圧（平滑コンデンサの電圧）Ｖ２を検出する。ここで、インバータ８の＋側端子８ａの電位とコンタクタ１０の二次側端子１０ｅの電位とは同一である。
【００１８】
１４はメインバッテリ１を制御するバッテリ制御ユニットであり、このバッテリ制御ユニット１４には、前記バッテリ電流センサ１２ａ及びバッテリ電圧センサ１２ｂの出力が入力されている。また、このバッテリ制御ユニット１４は、メインバッテリ１の残容量を算出する。
【００１９】
モータ制御ユニット１５には、前記バッテリ電流センサ１２ａ、バッテリ電圧センサ１２ｂ、インバータ一次側電流センサ１３ａ、インバータ一次側電圧センサ１３ｂ、電流センサ１９ｕ、１９ｖ、１９ｗ、回転数センサ３、及び電圧センサ６ｃからの信号が入力され、前記メインコンタクタ１０ａ、プリチャージコンタクタ１０ｂ、インバータ８、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１を制御している。尚、電流センサ１９ｕ、１９ｖ、１９ｗは任意の２つのセンサからの検出値を用いることで他の電流値が求められるため２つ設ければよい。
また、１６はエンジン制御ユニットを示し、このエンジン制御ユニット１６は前記エンジン４及びこのエンジン４のスタータ５等を制御する。
【００２０】
尚、前記バッテリ制御ユニット１４、モータ制御ユニット１５、エンジン制御ユニット１６は、ＣＰＵ（中央演算装置）及びメモリによって構成されているが、これらの各制御ユニットは、各制御ユニットの機能を実現するためのプログラムを実行することによりその機能を実現させる。
また、バッテリ制御ユニット１４、モータ制御ユニット１５、エンジン制御ユニット１６は、前記１２Ｖバッテリ６から電源を供給される。また、１２Ｖバッテリ６とモータ制御ユニット１５との間には、モータ制御ユニット１５への電源供給を保持するためのＩＧ保持回路２０が設けられている。
【００２１】
次に、図２に基づいてモータ制御ユニットを中心にしてハイブリッド車両の駆動制御装置を説明する。ここで、この駆動制御は前記モータ制御ユニット１５のフィードバック制御部１５ａにより行われるが、走行中にメインコンタクタ１０ａがＯＦＦ作動した場合には、バッテリ電圧Ｖ１とインバータ一次側電圧Ｖ２とを比較部１５ｃで比較した結果を前記モータ制御ユニット１５のトルク演算部２１に入力しベクトル制御部２３からの信号に基づいて、前記モータ制御ユニット１５の判定部１５ｂで判定してメインコンタクタ１０ａをＯＮ作動する。
【００２２】
フィードバック制御部１５ａはインバータ８の電力変換動作を制御しており、スイッチング指令としてＵ相交流電圧指令値＊Ｖｕ及びＶ相交流電圧指令値＊Ｖｖ及びＷ相交流電圧指令値＊Ｖｗをインバータ８に出力して、これらの各電圧指令値＊Ｖｕ，＊Ｖｖ，＊Ｖｗに応じたＵ相電流ｉｕ及びＶ相電流ｉｖ及びＷ相電流ｉｗを、インバータ８からモータ２の各相へと出力する。尚、「＊」は指令値を意味する。
【００２３】
このため、フィードバック制御部１５ａには、例えば運転者によるアクセルペダルの踏み込み操作等に関するアクセル操作量Ａｃの信号と、モータ２に備えられた磁極位置−角速度センサ３から出力される磁極位置θｒｅ（電気角）及びモータ回転数Ｎの信号と、インバータ８とモータ２の間で例えばＵ相及びＷ相に供給される交流電流を検出する電流センサ１９ｕ，１９ｗから出力されるＵ相電流ｉｕ及びＷ相電流ｉｗの信号と、メインバッテリ１の＋側端子１ａと−側端子１ｂとの間のバッテリ電圧Ｖ１を検出するバッテリ電圧センサ１２ｂから出力信号とが入力されている。尚、Ｖ相電流ｉｖについては、Ｕ相とＷ相の電流検出結果から求められるので、この図２には電流センサ１９ｖについては記載を省略する。
【００２４】
さらに、フィードバック制御部１５ａは、トルク指令演算部２１と、目標電流演算部２２と、ベクトル制御部２３とを備えている。
トルク指令演算部２１は、アクセル操作量Ａｃ及びモータ回転数Ｎに基づいて必要とされるトルク値を演算して、このトルク値をモータ２に発生させるためのトルク指令＊Ｔを生成して目標電流演算部２２へ出力する。
【００２５】
目標電流演算部２２は、トルク指令値＊Ｔ及びモータ回転数Ｎに基づいて、インバータ８からモータ２に供給する各相電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗを指定するための電流指令を演算しており、この電流指令は、回転する直交座標上でのｄ軸目標電流＊ｉｄ及びｑ軸目標電流＊ｉｑとして、ベクトル制御部２３へ出力されている。
この回転直交座標をなすｄｑ座標は、例えば界磁の磁束方向をｄ軸とし、このｄ軸と直交する方向をｑ軸としており、モータ２の回転子（図示略）とともに同期して電気角速度ωｒｅで回転している。これにより、インバータ８からモータ２の各相に供給される交流信号に対する電流指令として、直流的な信号であるｄ軸目標電流＊ｉｄ及びｑ軸目標電流＊ｉｑを与えるようになっている。
【００２６】
また、目標電流演算部２２は、モータ回転数Ｎに比例して逆起電圧Ｅｒが増大して、この逆起電圧Ｅｒが、インバータ８からモータ２へ供給可能な最大電圧Ｖｍａｘ以上になると、この逆起電圧Ｅｒに応じてｄ軸目標電流＊ｉｄを増大させて、等価的に界磁の磁束を弱めてｄ軸電機子反作用による弱め界磁制御を行う。
【００２７】
ベクトル制御部２３は、ｄｑ座標上で電流のフィードバック制御を行うものであり、ｄ軸目標電流＊ｉｄ及びｑ軸目標電流＊ｉｑに基づいて、インバータ８へ出力する各電圧指令値＊Ｖｕ，＊Ｖｖ，＊Ｖｗを算出すると共に、実際にインバータ８からモータ２に供給される各相電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗをｄｐ座標上に変換して得たｄ軸電流（界磁軸電流）ｉｄ及びｑ軸電流（トルク軸電流）ｉｑと、ｄ軸目標電流＊ｉｄ及びｑ軸目標電流＊ｉｑとの各偏差がゼロとなるように制御を行う。
【００２８】
比較部１５ｃは前記バッテリ電圧センサ１２ｂにより検出されたバッテリ電圧Ｖ１とインバータ一次側電圧センサ１３ｂにより検出されたインバータ一次側電圧Ｖ２を入力して比較し比較結果をベクトル制御部２３に入力する。そして、バッテリ電圧Ｖ１とインバータ一次側電圧Ｖ２との差が規定値以下になるようにｄ軸、もしくはｑ軸の電流指令を制御し、ベクトル制御部２３にてインバータ８へ出力する各電圧指令値＊Ｖｕ，＊Ｖｖ，＊Ｖｗを算出すると共に判定部１５ｂにおいてバッテリ電圧Ｖ１とインバータ一次側電圧Ｖ２との差が規定値となった否かを判定し、規定値となった場合はメインコンタクタ１０ａをＯＮ作動させる。
【００２９】
次に、図３に示すフローチャートに基づいてメインコンタクタ１０ａの再投入（ＯＮ作動指示）制御について説明する。この処理は車両走行中にメインコンタクタ１０ａがＯＦＦ作動した場合に、前記モータ制御ユニット１５により行われる処理である。
【００３０】
ステップＳ１においてメインコンタクタ１がＯＮとなっているか否かを判定する。判定結果が「ＹＥＳ」である場合は処理を終了し、判定結果が「ＮＯ」である場合はステップＳ２に進む。尚、この判定は、例えばインバータ一次側電流センサ１３ａにより電流値が検出されるか否かで判定する。
ステップＳ２においては、バッテリ電圧Ｖ１とインバータ一次側電圧Ｖ２が共に所定範囲内（例えば、１５５Ｖ〜１６５Ｖ内）にあるか否か、つまりメインバッテリ１の電圧であるバッテリ電圧Ｖ１とインバータ８の入力側電圧であるインバータ一次側電圧Ｖ２との差が規定値（例えば、１０Ｖ）以下か否かを判定する。判定結果が「ＹＥＳ」である場合はステップＳ６に進み、判定結果が「ＮＯ」である場合はステップＳ３に進む。
【００３１】
ステップＳ６ではメインコンタクタ１０ａへＯＮ作動指示が与えられ１２Ｖバッテリ６によりメインコンタクタ１０ａがＯＮ作動する。バッテリ電圧Ｖ１とインバータ一次側電圧Ｖ２との差が規定値以下であり、平滑コンデンサ９が充電されているので、メインコンタクタ１０ａをＯＮしてもメインコンタクタ１０ａに大電流が流れないからである。
ステップＳ３においては、インバータ一次側電圧Ｖ２がバッテリ電圧Ｖ１より高いか否かを判定する。判定結果が「ＹＥＳ」である場合はステップＳ５に進み、判定結果が「ＮＯ」である場合はステップＳ４に進む。
ここで、インバータ一次側電圧Ｖ２がバッテリ電圧Ｖ１より高い場合とは、現時点でのモータ回転数Ｎ（エンジン回転数）がバッテリ電圧Ｖ１を上回るのに十分高い回転数であることを意味している。
また、インバータ一次側電圧Ｖ２がバッテリ電圧Ｖ１より低い場合とは、現時点でのモータ回転数Ｎ（エンジン回転数）がバッテリ電圧Ｖ１に至るには不十分な回転数であることを意味している。
【００３２】
ステップＳ５においては、ｄ軸電流ｉｄを増減する弱め界磁制御によりステップＳ２においてバッテリ電圧Ｖ１とインバータ一次側電圧Ｖ２との差が規定値内に収まるまでＶ１を目標値としてフィードバック制御を行いステップＳ６に進んで処理を終了する。
ステップＳ４においては、ｑ軸電流ｉｑを増減する昇圧回生制御によりステップＳ２においてバッテリ電圧Ｖ１とインバータ一次側電圧Ｖ２との差が規定値内に収まるまでＶ１を目標値としてフィードバック制御を行いステップＳ６に進んで処理を終了する。
【００３３】
したがって、上記実施形態によれば、図４にエンジン回転数が高い場合のタイムチャートとして示すように車両走行中にメインコンタクタ１０ａがＯＦＦ作動したことが検出された場合に（Ｐ点でＯＦＦ）、エンジン回転数（モータ回転数Ｎ）が高いため、実線で示すバッテリ電圧Ｖ１よりも破線で示すインバータ一次側電圧Ｖ２が大きく上回り（Ｍ点以降）両電圧差が大きい場合はその時点ではメインコンタクタ１０ａをＯＮ作動できないが、モータ２のベクトル制御を用い一定時間（時間Ｔ）ｄ軸電流を増減させて調整しながら主として増加する弱め界磁制御を行うことによりインバータ一次側電圧Ｖ２を鎖線で示すように低く抑えることができる。その結果、両電圧差を小さくしてバッテリ電圧Ｖ１とインバータ一次側電圧Ｖ２が一致した（所定の電圧差の範囲に収めた）時点（Ａ点）でメインコンタクタ１０ａを再度ＯＮ作動させることができる。
【００３４】
逆に、図５にエンジン回転数が低い場合のタイムチャート図として示すようにメインコンタクタ１０ａがＯＦＦ作動したことが検出された場合に（Ｐ点でＯＦＦ）、エンジン回転数（モータ回転数Ｎ）が低いため、実線で示すバッテリ電圧Ｖ１よりも破線で示すインバータ一次側電圧Ｖ２が大きく下回り両電圧差が大きい場合はその時点ではメインコンタクタ１０ａをＯＮ作動できないが、モータ２のベクトル制御を用い一定時間（時間Ｔ）今度はｑ軸電流を増減させて調整しながら主として回生側に増加する昇圧回生制御を行うことによりインバータ一次側電圧Ｖ２を鎖線で示すように持ち上げることができる。その結果、両電圧差を小さくしてバッテリ電圧Ｖ１とインバータ一次側電圧Ｖ２が一致した（所定の電圧差の範囲に収めた）時点（Ａ点）でメインコンタクタ１０ａを再度ＯＮ作動させることができる。
【００３５】
よって、メインコンタクタ１０ａが車両走行中にＯＦＦ作動（開放）した場合でも、積極的にインバータ一次側電圧Ｖ２を制御して速やかにメインコンタクタ１０ａを再投入できるため、バッテリ電圧Ｖ１とインバータ一次側電圧Ｖ２との電圧差が一定以下になるのを待ってからメインコンタクタ１０ａをＯＮ作動させた場合のように、エンジン単独での走行を余儀なくされ無駄な燃料を消費してしまい燃料向上が図れなくなる不具合を解決することができる。
また、メインコンタクタ１０ａを速やかにＯＮできるため、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１の制御にも悪影響を及ぼすことはない。
そして、モータ２のベクトル制御を有効利用しているので、別途新たな制御装置を設けた場合に比較してコストダウンを図ることができる。
尚、この発明は上記実施形態に限られるものではなく、例えば、蓄電装置としてはメインバッテリに限らず大容量キャパシタにも適用できる。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明してきたように、請求項１に記載した発明によれば、ベクトル制御を有効利用して、励磁スイッチ手段が接点を開放した場合にエンジンが所定回転数以上の高回転で運転しているときには、弱め界磁制御により平滑コンデンサの電圧を低下させ平滑コンデンサの電圧と蓄電装置の電圧が所定範囲内に入るようにして励磁スイッチ手段の再投入を可能とし、エンジンが所定回転数以下の低回転で運転しているときに、発電電圧を昇圧する回生制御により平滑コンデンサの電圧を上昇させ平滑コンデンサの電圧と蓄電装置の電圧が所定範囲内に入るようにして励磁スイッチ手段の再投入を可能とするため、エンジンとモータによるハイブリッド走行を行うことができ燃費向上を図ることができる効果がある。また、ベクトル制御を有効利用して励磁スイッチ手段が接点を開放した場合における、再投入の機会を付与することが可能となるため、別途新たな制御装置を設けた場合に比較してコストダウンを図ることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施形態に係るハイブリッド車両の概略構成図である。図である。
【図２】 モータ制御ユニットを中心にしたハイブリッド車両の駆動制御装置の構成図である。
【図３】 この発明の実施形態のメインコンタクタの再投入制御のフローチャート図である。
【図４】 この発明の実施形態のエンジン回転数が高い場合のタイムチャート図である。
【図５】 この発明の実施形態のエンジン回転数が低い場合のタイムチャート図である。
【符号の説明】
１ メインバッテリ（蓄電装置）
２ モータ
４ エンジン
８ インバータ（インバータ装置）
９ 平滑コンデンサ
１０ コンタクタ（励磁スイッチ手段）
１５ モータ制御ユニット（ベクトル制御手段）
Ｖ１ バッテリ電圧（蓄電装置の電圧）
Ｖ２ インバータ一次側電圧（平滑コンデンサの電圧）
Claims (1)
- エンジンと、エンジンの駆動軸に連結してエンジンの駆動力により回転駆動されたり蓄電装置からインバータ装置を経由して供給される電力により駆動される３相モータと、蓄電装置とインバータ装置の間に設けられ、蓄電装置とインバータ装置とを直接接続する励磁スイッチ手段と、インバータ装置の入力側に並列に接続された平滑コンデンサとを備えたハイブリッド車両の駆動制御装置であって、モータとインバータ装置間の各相の相電流をトルク軸電流と界磁軸電流とに変換して制御するベクトル制御手段を備え、蓄電装置からモータへの電力供給時に励磁スイッチ手段が接点を開放した場合に、エンジンが所定回転数以上の高回転で運転しているときには、平滑コンデンサの電圧と蓄電装置の電圧が所定範囲内に入るように弱め界磁制御を行って界磁軸電流を増減させ、励磁スイッチ手段を再投入し、エンジンが所定回転数以下の低回転で運転しているときには、平滑コンデンサの電圧と蓄電装置の電圧が所定範囲内に入るようトルク軸電流を増減し発電電圧を昇圧する回生制御を行って、励磁スイッチ手段を再投入することを特徴とするハイブリッド車両の駆動制御装置。
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