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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022147267
(43)【公開日】2022-10-06
(54)【発明の名称】車両の動力制御装置
(51)【国際特許分類】
B60L 15/20 20060101AFI20220929BHJP
B60K 6/445 20071001ALI20220929BHJP
B60W 10/08 20060101ALI20220929BHJP
B60W 10/26 20060101ALI20220929BHJP
B60L 50/60 20190101ALI20220929BHJP
B60L 58/15 20190101ALI20220929BHJP
H02J 7/00 20060101ALI20220929BHJP
H02J 7/04 20060101ALI20220929BHJP
【ＦＩ】
B60L15/20 S
B60K6/445
B60W10/08 900
B60W10/26 900
B60L50/60
B60L58/15
H02J7/00 P
H02J7/04 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】3
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021048439
(22)【出願日】2021-03-23
(71)【出願人】
【識別番号】000003609
【氏名又は名称】株式会社豊田中央研究所
(71)【出願人】
【識別番号】000004260
【氏名又は名称】株式会社デンソー
(74)【代理人】
【識別番号】110001210
【氏名又は名称】特許業務法人ＹＫＩ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】伊藤 嘉昭
(72)【発明者】
【氏名】中澤 輝彦
(72)【発明者】
【氏名】日下部 誠
(72)【発明者】
【氏名】長田 育充
(72)【発明者】
【氏名】能谷 英弥
(72)【発明者】
【氏名】奥村 文博
(72)【発明者】
【氏名】藤井 学典
(72)【発明者】
【氏名】石田 稔
【テーマコード（参考）】
3D202
5G503
5H125
【Ｆターム（参考）】
3D202BB11
3D202BB19
3D202BB30
3D202CC24
3D202CC52
3D202DD24
3D202DD29
3D202FF06
5G503AA07
5G503BB02
5G503CA01
5G503CA08
5G503CA11
5G503CB11
5G503DA08
5G503FA06
5G503FA19
5G503GB06
5G503GD04
5H125AA01
5H125AC12
5H125BA04
5H125BC05
5H125BC14
5H125CB02
5H125EE01
5H125EE11
5H125EE25
5H125EE27
(57)【要約】
【課題】２つのモータジェネレータの動力を合流させる遊星歯車機構の出力が車輪へ伝達される車両において、車両の制動時に、モータジェネレータの制動力を減少させることなくバッテリへ充電される電力を減少させる。
【解決手段】２つのモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の動力を合流させる遊星歯車機構４を含み、遊星歯車機構４の出力を車輪１へ伝達する伝達機構２を備える車両の制御装置であって、車両の制動時に、２つのモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を、伝達機構２の機械的な損失が最小となる回転速度でＭＴＰＡ制御によって駆動させると、バッテリへ充電される電力がバッテリの充電許容電力より大きくなる場合には、伝達機構２の機械的な損失が最小となる回転速度よりも伝達機構２の機械的な損失を増大させた回転速度で２つのモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を駆動させる。
【選択図】図１
【解決手段】２つのモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の動力を合流させる遊星歯車機構４を含み、遊星歯車機構４の出力を車輪１へ伝達する伝達機構２を備える車両の制御装置であって、車両の制動時に、２つのモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を、伝達機構２の機械的な損失が最小となる回転速度でＭＴＰＡ制御によって駆動させると、バッテリへ充電される電力がバッテリの充電許容電力より大きくなる場合には、伝達機構２の機械的な損失が最小となる回転速度よりも伝達機構２の機械的な損失を増大させた回転速度で２つのモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を駆動させる。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
力行動作により電力を消費して動力を生成可能であり、回生動作により発電可能である２つのモータジェネレータと、
前記２つのモータジェネレータとの電力の授受により充放電可能なバッテリと、
前記２つのモータジェネレータの動力を合流させる遊星歯車機構を含み、前記遊星歯車機構の出力を車輪へ伝達する伝達機構と、
を備える車両の動力制御装置であって、
前記車両の制動時に、前記２つのモータジェネレータを、前記伝達機構の機械的な損失が最小となる回転速度でＭＴＰＡ（Ｍａｘｉｍｕｍ Ｔｏｒｑｕｅ Ｐｅｒ Ａｍｐｅｒｅ）制御によって駆動させると、前記バッテリへ充電される電力が前記バッテリの充電許容電力より大きくなる場合には、
前記伝達機構の機械的な損失が最小となる回転速度よりも前記伝達機構の機械的な損失を増大させた回転速度で前記２つのモータジェネレータを駆動させることを特徴とする車両の動力制御装置。
前記２つのモータジェネレータとの電力の授受により充放電可能なバッテリと、
前記２つのモータジェネレータの動力を合流させる遊星歯車機構を含み、前記遊星歯車機構の出力を車輪へ伝達する伝達機構と、
を備える車両の動力制御装置であって、
前記車両の制動時に、前記２つのモータジェネレータを、前記伝達機構の機械的な損失が最小となる回転速度でＭＴＰＡ（Ｍａｘｉｍｕｍ Ｔｏｒｑｕｅ Ｐｅｒ Ａｍｐｅｒｅ）制御によって駆動させると、前記バッテリへ充電される電力が前記バッテリの充電許容電力より大きくなる場合には、
前記伝達機構の機械的な損失が最小となる回転速度よりも前記伝達機構の機械的な損失を増大させた回転速度で前記２つのモータジェネレータを駆動させることを特徴とする車両の動力制御装置。
【請求項2】
請求項１に記載の車両の動力制御装置であって、
前記車両の制動時に、前記２つのモータジェネレータを、前記伝達機構の機械的な損失が最小となる回転速度でＭＴＰＡ制御によって駆動させると、前記バッテリへ充電される電力が前記バッテリの充電許容電力より大きくなる場合には、
前記２つのモータジェネレータのうち回生動作中のモータジェネレータの損失と、前記回生動作中のモータジェネレータを駆動させるインバータの損失と、の合計をＭＴＰＡ制御より増大させる駆動条件で、前記回生動作中のモータジェネレータを駆動させることを特徴とする車両の動力制御装置。
前記車両の制動時に、前記２つのモータジェネレータを、前記伝達機構の機械的な損失が最小となる回転速度でＭＴＰＡ制御によって駆動させると、前記バッテリへ充電される電力が前記バッテリの充電許容電力より大きくなる場合には、
前記２つのモータジェネレータのうち回生動作中のモータジェネレータの損失と、前記回生動作中のモータジェネレータを駆動させるインバータの損失と、の合計をＭＴＰＡ制御より増大させる駆動条件で、前記回生動作中のモータジェネレータを駆動させることを特徴とする車両の動力制御装置。
【請求項3】
請求項１又は２に記載の車両の動力制御装置であって、
前記バッテリの充電許容電力は、前記バッテリの温度及びＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）に基づいて算出されることを特徴とする車両の動力制御装置。
前記バッテリの充電許容電力は、前記バッテリの温度及びＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）に基づいて算出されることを特徴とする車両の動力制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、走行用動力源として２つのモータジェネレータを備える車両の動力制御装置に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、回転軸を共通とする２つの電気モータを走行用動力源として備える電気自動車において、車両を制動する際に、バッテリが満充電に近い状態であるため、各電気モータを回生運転して得られる回生電力を全てバッテリに戻すことができない場合には、一方の電気モータを回生運転させ、この回生運転によって得られた回生電力で他方の電気モータを力行運転させることを特徴とする電気自動車用の動力制御装置が開示されている。
【0003】
特許文献２には、２つのモータジェネレータと、２つのモータジェネレータの動力を合流させる遊星歯車機構を備え、遊星歯車機構の出力が車輪へ伝達される電動車両の駆動装置が開示されている。
【0004】
特許文献３には、バッテリの温度及びＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）と、バッテリの充放電許容電力との関係を示すグラフが開示されている。
【0005】
また、非特許文献１には、電動機の電流及び電流位相角とトルクとの関係を示すグラフが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開平７－９９７０４号公報
【特許文献2】特開２０１８－１００７０９号公報
【特許文献3】特開２０１５－１２０４８２号公報
【非特許文献】
【0007】
【非特許文献1】電気学会センサレスベクトル制御の整理に関する調査専門委員会編集「ＡＣドライブシステムのセンサレスベクトル制御」オーム社 ２０１６年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
特許文献１に開示された電気自動車用の動力制御装置のように、一方の電気モータを力行運転させて他方の電気モータを回生運転させることによって、バッテリに充電することなく車両を制動する場合には、電気モータによる制動トルクを維持できず、メカニカルブレーキで制動せざるを得なくなる。その理由を以下に示す。
【0009】
２つの電気モータのうち車両を制動する際に回生運転させる第１電気モータの回転速度をＮ１、力行運転させる第２電気モータの回転速度をＮ２とする。そして、回生方向を正として、第１電気モータのトルクをＴ１、第２電気モータのトルクを－Ｔ２とする。メカニカルブレーキを用いず、電気モータだけで車両を制動する場合、制動トルクＴｚは以下の（式ａ）で表される。
【0010】
Ｔｚ=Ｔ１－Ｔ２ ・・・（式ａ）
【0011】
そして、第１モータと第２モータは回転軸を共通とするため、Ｎ１＝Ｎ２であるから、バッテリに充電される電力Ｐｂは以下の（式ｂ）で表される。
【0012】
Ｐｂ=Ｔ１Ｎ１－Ｔ２Ｎ２=（Ｔ１－Ｔ２）Ｎ１＝ＴｚＮ１ ・・・（式ｂ）
【0013】
上記の（式ｂ）により、バッテリに充電される電力Ｐｂを小さくすると、それに連動して制動トルクＴｚも小さくなる。このように特許文献１の動力制御装置には、バッテリに充電される電力Ｐｂを削減すると、それに伴い制動トルクＴｚも減少してしまうという欠点がある。
【0014】
また、特許文献２に開示された電動車両の駆動装置は、２つのモータジェネレータと、２つのモータジェネレータの動力を合流させる遊星歯車機構を備え、遊星歯車機構の出力が車輪へ伝達される構成を有しており、回転軸を共通とする２つの電気モータを備える特許文献１に開示された電気自動車の駆動装置とは構成が異なる。
【0015】
そこで、本発明は、２つのモータジェネレータと、２つのモータジェネレータの動力を合流させる遊星歯車機構を備え、遊星歯車機構の出力が車輪へ伝達される車両において、車両の制動時に、モータジェネレータの制動力を減少させることなくバッテリへ充電される電力を減少させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0016】
本発明に係る車両の動力制御装置は、力行動作により電力を消費して動力を生成可能であり、回生動作により発電可能である２つのモータジェネレータと、前記２つのモータジェネレータとの電力の授受により充放電可能なバッテリと、前記２つのモータジェネレータの動力を合流させる遊星歯車機構を含み、前記遊星歯車機構の出力を車輪へ伝達する伝達機構と、を備える車両の動力制御装置であって、前記車両の制動時に、前記２つのモータジェネレータを、前記伝達機構の機械的な損失が最小となる回転速度でＭＴＰＡ（Ｍａｘｉｍｕｍ Ｔｏｒｑｕｅ Ｐｅｒ Ａｍｐｅｒｅ）制御によって駆動させると、前記バッテリへ充電される電力が前記バッテリの充電許容電力より大きくなる場合には、前記伝達機構の機械的な損失が最小となる回転速度よりも前記伝達機構の機械的な損失を増大させた回転速度で前記２つのモータジェネレータを駆動させることを特徴とする。
【0017】
本発明は、車両の制動時に、伝達機構の機械的な損失が最小となる回転速度よりも伝達機構の機械的な損失を増大させた回転速度で２つのモータジェネレータを駆動させることによって、モータジェネレータの制動力を減少させることなくバッテリへ充電する電力を減少させることができる。
【0018】
本発明に係る車両の動力制御装置の一態様において、前記車両の制動時に、前記２つのモータジェネレータを、前記伝達機構の機械的な損失が最小となる回転速度でＭＴＰＡ制御によって駆動させると、前記バッテリへ充電される電力が前記バッテリの充電許容電力より大きくなる場合には、前記２つのモータジェネレータのうち回生動作中のモータジェネレータの損失と、前記回生動作中のモータジェネレータを駆動させるインバータの損失と、の合計をＭＴＰＡ制御より増大させる駆動条件で、前記回生動作中のモータジェネレータを駆動させてもよい。
【0019】
この態様によれば、車両の制動時に、伝達機構の機械的な損失が最小となる回転速度よりも伝達機構の機械的な損失を増大させた回転速度で２つのモータジェネレータを駆動させるだけでなく、更に、回生動作中のモータジェネレータの損失と、回生動作中のモータジェネレータを駆動させるインバータの損失と、の合計をＭＴＰＡ制御より増大させる駆動条件で、回生動作中のモータジェネレータを駆動させることによって、モータジェネレータの制動力を減少させることなくバッテリへ充電する電力を更に減少させることができる。
【0020】
本発明に係る車両の動力制御装置の一態様において、前記バッテリの充電許容電力は、前記バッテリの温度及びＳＯＣに基づいて算出されてもよい。
【0021】
この態様によれば、バッテリの充電許容電力を正確に算出することができるため、バッテリへの過充電を避けて、バッテリの寿命を延ばすことができる。
【発明の効果】
【0022】
本発明は、２つのモータジェネレータと、２つのモータジェネレータの動力を合流させる遊星歯車機構を備え、遊星歯車機構の出力が車輪へ伝達される車両において、車両の制動時に、モータジェネレータの制動力を減少させることなくバッテリへ充電される電力を減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0023】
【図1】本開示の実施形態の動力制御装置が搭載される車両の駆動装置の構成を示す図である。
【図2】本実施形態の車両の動力制御装置の制御系統を示す図である。
【図3】本実施形態の車両の動力制御装置が車両の制動時に実行する制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図4】第１モータジェネレータの回転速度と、第２モータジェネレータの回転速度と、伝達機構の機械的な損失の大きさとの関係を示す図である。
【図5】バッテリの温度及びＳＯＣと充放電許容電力との関係を示す図である。
【図6】モータジェネレータの電流及び電流位相角とトルクとの関係を示す図である。
【図7】第１モータジェネレータと第２モータジェネレータを両方とも回生動作させた状態で充電量抑制制御を行うことによって、メカニカルブレーキを用いずに必要な制動トルクを生じることができた場合の車両制動のパワー収支を示す図である。
【図8】第１モータジェネレータと第２モータジェネレータを両方とも回生動作させた状態で充電量抑制制御を行わなかった場合の車両制動のパワー収支を示す図である。
【図9】第１モータジェネレータと第２モータジェネレータを両方とも回生動作させた状態で充電量抑制制御を行い、更にメカニカルブレーキを用いることによって、必要な制動トルクを生じることができた場合の車両制動のパワー収支を示す図である。
【図10】第１モータジェネレータを力行動作させて第２モータジェネレータを回生動作させた状態で充電量抑制制御を行った場合の車両制動のパワー収支を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0024】
以下、図面を参照しながら、本開示の実施形態の車両の動力制御装置１０について説明する。本実施形態の動力制御装置１０が搭載される車両２０は、走行用動力源として第１モータジェネレータＭＧ１及び第２モータジェネレータＭＧ２を駆動装置３０に備える電気自動車である。図１は、動力制御装置１０が搭載される車両２０の駆動装置３０の構成を示す図である。第１モータジェネレータＭＧ１及び第２モータジェネレータＭＧ２は、いずれも力行動作により電力を消費して動力を生成可能であり、回生動作により発電可能である。
【0025】
駆動装置３０は、第１モータジェネレータＭＧ１と第２モータジェネレータＭＧ２の動力を車輪１へ伝達する伝達機構２を備える。伝達機構２は、第１減速機１１と、第２減速機２１と、差動装置を含む最終減速機３１と、第１モータジェネレータＭＧ１の動力と第２モータジェネレータＭＧ２の動力を合流させる遊星歯車機構４を備える。遊星歯車機構４の出力は、最終減速機３１を介して左右の車輪１へ伝達される。
【0026】
遊星歯車機構４は、第１サンギア４１と、第２サンギア４２と、プラネタリキャリア４３と、プラネタリキャリア４３に回転可能に支持されて第１サンギア４１に噛み合う内側プラネタリピニオン４４と、プラネタリキャリア４３に回転可能に支持されて第２サンギア４２及び内側プラネタリピニオン４４に噛み合う外側プラネタリピニオン４５とを備える。第１サンギア４１、第２サンギア４２及びプラネタリキャリア４３は、共通の軸線周りに回動可能となっている。
【0027】
遊星歯車機構４は、第１サンギア４１と内側プラネタリピニオン４４と外側プラネタリピニオン４５からなる第１遊星歯車列４６と、第２サンギア４２と外側プラネタリピニオン４５からなる第２遊星歯車列４７とを含む複合型の遊星歯車機構である。第１遊星歯車列４６はダブルピニオン型の遊星歯車列であり、第２遊星歯車列４７はシングルピニオン型の遊星歯車列である。
【0028】
遊星歯車機構４は、３要素２自由度機構であり、３つの要素のうち２つの要素の回転速度が決まると、残りの１つの要素の回転速度が一意に決定する。例えば、第１サンギア４１と第２サンギア４２の回転速度が定まると、これに応じてプラネタリキャリア４３の回転速度が決定する。
【0029】
第１モータジェネレータＭＧ１の回転軸１２は、第１減速機１１を介して第１入力軸１３に接続され、第１入力軸１３は第１サンギア４１に固定されている。第２モータジェネレータＭＧ２の回転軸２２は、第２減速機２１を介して第２入力軸２３に接続され、第２入力軸２３は第２サンギア４２に固定されている。プラネタリキャリア４３には出力ギア３２が固定され、出力ギア３２は、差動装置と一体に回転する被駆動ギア３３と共に最終減速歯車対３４を構成する。
【0030】
第２モータジェネレータＭＧ２から第２サンギア４２に至る伝達系には、車両２０が前進するときの第２サンギア４２の回転方向の回転を許容し、後進方向の回転を阻止するワンウェイクラッチ３５が設けられている。また、車輪軸３６には、それぞれメカニカルブレーキ３７が設けられている。メカニカルブレーキ３７は、不図示の油圧回路を介してブレーキ用の圧力が伝達されたとき、各車輪軸３６に固定されたブレーキディスクなどにブレーキパッドを押し付けて車輪１の回転力を機械的に低減することができる。
【0031】
駆動装置３０は、第１モータジェネレータＭＧ１の出力のみで車両２０を駆動する第１走行モードと、第１モータジェネレータＭＧ１と第２モータジェネレータＭＧ２の両者の出力により車両２０を駆動する第２走行モードとの２つの走行モードで走行することができる。
【0032】
第１走行モードでは、第１モータジェネレータＭＧ１の出力は、第１減速機１１を介して第１入力軸１３及び第１サンギア４１に伝達し、第１遊星歯車列４６を動作させる。そして、第１遊星歯車列４６の動作に伴い、第２遊星歯車列４７にもトルクが伝わり、第２サンギア４２を回転させようとするが、車両前進時においては、第２サンギア４２の回転がワンウェイクラッチ３５により阻止される。これにより、３つの要素のうち２つの要素（第１サンギア４１と第２サンギア４２）の回転速度が定まり、残り１つの要素（プラネタリキャリア４３）の回転速度が定まる。
【0033】
第２走行モードでは、第１モータジェネレータＭＧ１の出力は第１減速機１１を介して第１入力軸１３及び第１サンギア４１に伝達し、第２モータジェネレータＭＧ２の出力は第２減速機２１を介して第２入力軸２３及び第２サンギア４２に伝達する。すると、２つの要素（第１サンギア４１と第２サンギア４２）の回転速度が決定するため、残り１つの要素（プラネタリキャリア４３）の回転速度が定まる。
【0034】
また、第２走行モードで、ある速度で車両２０が走行中においては、プラネタリキャリア４３の回転速度が車両２０の速度に応じて決定する。この場合、第１モータジェネレータＭＧ１と第２モータジェネレータＭＧ２の回転速度は、相互に制約を受けるが変更可能である。したがって、第１モータジェネレータＭＧ１と第２モータジェネレータＭＧ２の効率が良い回転速度で運転することで、第１モータジェネレータＭＧ１と第２モータジェネレータＭＧ２の電力消費を少なくすることができる。
【0035】
図２に示すように、車両２０は、第１モータジェネレータＭＧ１及び第２モータジェネレータＭＧ２との電力の授受により充放電可能なバッテリ５と、第１モータジェネレータＭＧ１を駆動する第１インバータ６と、第２モータジェネレータＭＧ２を駆動する第２インバータ７とを備える。第１モータジェネレータＭＧ１は第１インバータ６を介してバッテリ５と電気的に接続されており、第２モータジェネレータＭＧ２は第２インバータ７を介してバッテリ５と電気的に接続されている。
【0036】
また、車両２０は、車両２０の速度に応じた信号を出力する車速センサ５１と、アクセルペダルの踏み込み量に応じた信号を出力するアクセル踏込量センサ５２と、ブレーキペダルの踏み込み量に応じた信号を出力するブレーキ踏込量センサ５３と、バッテリ５の充電量に応じた信号を出力するＳＯＣセンサ５４と、バッテリ５の温度に応じた信号を出力するバッテリ温度センサ５５とを備える。図２に示すように、動力制御装置１０には、車速センサ５１、アクセル踏込量センサ５２、ブレーキ踏込量センサ５３、ＳＯＣセンサ５４、バッテリ温度センサ５５等の出力信号が入力される。
【0037】
動力制御装置１０は、演算処理部であるＣＰＵと、ＲＡＭ、ＲＯＭ等の記憶部を有し、ＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつＲＯＭに予め記憶されたプログラムに従って信号処理を行うことにより、第１モータジェネレータＭＧ１及び第２モータジェネレータＭＧ２の駆動制御、メカニカルブレーキ３７の動作制御等の制御を実行する。動力制御装置１０は、駆動時には第１走行モードと第２走行モードを使い分けて車両２０を走行させ、制動時には第２走行モードのみで車両２０を走行させる。図３は、車両２０の制動時に動力制御装置１０が実行する制御ルーチンを示すフローチャートである。図３に示す制御ルーチンのプログラムは動力制御装置１０のＲＯＭに保持されており、例えば数ｍｓｅｃ程度の極めて短いサイクルタイムで繰り返し実行される。
【0038】
この制御ルーチンにおいて、動力制御装置１０は、まずステップＳ１において、車速、アクセル踏み込み量及びブレーキ踏み込み量から、車両２０の制動トルクＴｂｒを決定する。次にステップＳ２において、動力制御装置１０は、ステップＳ１で決定した制動トルクＴｂｒから、最終減速機３１の減速比に基づき、遊星歯車機構４の出力軸のトルクＴｃを換算する。
【0039】
次にステップＳ３において、動力制御装置１０は、第１モータジェネレータＭＧ１のトルクＴ１と、第２モータジェネレータＭＧ２のトルクＴ２を決定する。車両２０の制動時には、常に第２走行モードで走行するため、第１減速機１１の減速比をＧ１、第２減速機２１の減速比をＧ２、遊星歯車機構４の減速比をρとすると、以下の（式１）と（式２）の関係式が成り立つ。
【0040】
【数1】
【0041】
【数2】
【0042】
第１モータジェネレータＭＧ１のトルクＴ１は、上記の（式１）から一意に定められ、第２モータジェネレータＭＧ２のトルクＴ２は、上記の（式２）から一意に定められる。
【0043】
次にステップＳ４において、動力制御装置１０は、伝達機構２の機械的な損失が最小となるように、第１モータジェネレータＭＧ１の回転速度をＮ１と、第２モータジェネレータＭＧ２の回転速度Ｎ２を決定する。遊星歯車機構４の出力軸の回転速度をＮｃとすると、回転速度Ｎｃ、回転速度Ｎ１及び回転速度Ｎ２の間には、以下の（式３）の関係式が成り立つ。
【0044】
【数3】
【0045】
回転速度Ｎ１と回転速度Ｎ２は、車速から一意に定まる回転速度Ｎｃを用いて、上記の（式３）を満足するように決定される。図４は、上記の（式３）の関係が成り立つ回転速度Ｎ１及び回転速度Ｎ２において、回転速度Ｎ１と、回転速度Ｎ２と、伝達機構２の機械的な損失の大きさとの関係を示す図である。図４に示すデータは、予め動力制御装置１０のＲＯＭに記憶されている。図４に示すように、伝達機構２の機械的な損失は、遊星歯車機構４の機械的な損失と、第１減速機１１の機械的な損失と、第２減速機２１の機械的な損失と、最終減速機３１の機械的な損失の合計である。図４では、第１モータジェネレータＭＧ１及び第２モータジェネレータＭＧ２の回転速度について、回生方向を正として表記している。回転速度Ｎ２は図４のグラフの左端を原点として右へ行くほど大きくなり、第２モータジェネレータＭＧ２は常に回生動作を行う。逆に回転速度Ｎ１は図４のグラフの左へ行くほど大きくなり、原点よりも左側では第１モータジェネレータＭＧ１は回生動作を行い、原点より右側では第１モータジェネレータＭＧ１は力行動作を行う。
【0046】
回転速度Ｎ１と回転速度Ｎ２と伝達機構２の機械的な損失について、図４に示す関係にある場合、伝達機構２の機械的な損失は図４の矢印Ａ１で示す位置で最小となる。そのため、動力制御装置１０は、ステップＳ４では、矢印Ａ１で示す位置の回転速度Ｎ１及び回転速度Ｎ２で決定する。
【0047】
次にステップＳ５では、動力制御装置１０は、ステップＳ４で決定した回転速度Ｎ１で第１モータジェネレータＭＧ１をＭＴＰＡ（Ｍａｘｉｍｕｍ Ｔｏｒｑｕｅ Ｐｅｒ Ａｍｐｅｒｅ）制御によって駆動させ、ステップＳ４で決定した回転速度Ｎ２で第２モータジェネレータＭＧ２をＭＴＰＡ制御によって駆動させた場合に、バッテリ５に充電される電力Ｐｂを算出する。バッテリ５に充電される電力Ｐｂは、以下に説明するように、ステップＳ３で決定したトルクＴ１及びトルクＴ２と、ステップＳ４で決定した回転速度Ｎ１及び回転速度Ｎ２から算出する。
【0048】
第１モータジェネレータＭＧ１の出力はトルクＴ１と回転速度Ｎ１の積であって、第２モータジェネレータＭＧ２の出力はトルクＴ２と回転速度Ｎ２の積であるため、バッテリ５に充電される電力Ｐｂは、以下の（式４）で表される。ただし、（式４）におけるＬ１は、ステップＳ４で決定した回転速度Ｎ１で第１モータジェネレータＭＧ１をＭＴＰＡ制御によって駆動させた場合の第１モータジェネレータＭＧ１の損失と第１インバータ６の損失の合計である。そして、（式４）におけるＬ２は、ステップＳ４で決定した回転速度Ｎ２で第２モータジェネレータＭＧ２をＭＴＰＡ制御によって駆動させた場合の第２モータジェネレータＭＧ２の損失と第２インバータ７の損失の合計である。（式４）におけるＬ１は、トルクＴ１及び回転速度Ｎ１によって異なるため、各駆動条件におけるＬ１の値が予め動力制御装置１０のＲＯＭに記憶されている。（式４）におけるＬ２も、トルクＴ２及び回転速度Ｎ２によって異なるため、各駆動条件におけるＬ２の値も予め動力制御装置１０のＲＯＭに記憶されている。
【0049】
Ｐｂ＝（Ｔ２Ｎ２－Ｌ２）＋（Ｔ１Ｎ１－Ｌ１） ・・・（式４）
【0050】
次にステップＳ６で、動力制御装置１０は、バッテリ５の温度及びＳＯＣに基づいて充電許容電力Ｗｉｎを算出する。充電許容電力Ｗｉｎは、特許文献３に開示されているように、バッテリ５の温度Ｔｂ及びＳＯＣと充電許容電力Ｗｉｎとの関係を示す図５のマップを用いて算出される。図５に示すデータは、予め動力制御装置１０のＲＯＭに記憶されている。図５に示すように、バッテリ５の温度Ｔｂが低温側のＴｂ０以下、又は高温側のＴｂ２以上のときは充放電不可であり、バッテリ５の温度ＴｂがＴｂ０からＴｂ１の範囲で、バッテリ５の温度Ｔｂ及びＳＯＣに応じて充電許容電力Ｗｉｎ及び放電許容電力Ｗｏｕｔが変化する。例えば、バッテリ５の温度Ｔｂが０℃付近の充電側（パワー負側）を示すＩＶｐ部に注目すると、ＳＯＣが６０％から５０％、４０％と低下するに従って、パワーの絶対値である充電許容電力Ｗｉｎが増加する。動力制御装置１０は、ステップＳ６で、このように図５のマップを用いて充電許容電力Ｗｉｎを正確に算出できるため、後述するステップＳ８及びステップＳ９でバッテリ５の過充電を避けることが可能となり、バッテリ５の寿命を延ばすことができる。
【0051】
次にステップＳ７で、ステップＳ５及びステップＳ６の算出結果に基づき、バッテリ５に充電される電力Ｐｂが充電許容電力Ｗｉｎ以下であるか判定する。そして、バッテリ５に充電される電力Ｐｂが充電許容電力Ｗｉｎ以下である場合は、ステップＳ８へ進み、バッテリ５に充電される電力Ｐｂが充電許容電力Ｗｉｎより大きい場合は、ステップＳ９へ進む。
【0052】
ステップＳ７からステップＳ８へ進んだ場合、動力制御装置１０は、ステップＳ８において、動力制御装置１０は通常制御を行う。そして、ステップＳ７からステップＳ９へ進んだ場合は、ステップＳ９において、動力制御装置１０は充電量抑制制御を行う。ステップＳ８における通常制御でも、ステップＳ９における充電量抑制制御でも、ステップＳ３で決定したトルクＴ１を発生させるように第１モータジェネレータＭＧ１を動作させ、ステップＳ３で決定したトルクＴ２を発生させるように第２モータジェネレータＭＧ２を動作させることは共通する。
【0053】
ただし、ステップＳ８における通常制御では、動力制御装置１０は、ステップＳ４で決定した回転速度Ｎ１で第１モータジェネレータＭＧ１をＭＴＰＡ制御によって駆動させ、ステップＳ４で決定した回転速度Ｎ２で第２モータジェネレータＭＧ２をＭＴＰＡ制御によって駆動させる。このように第１モータジェネレータＭＧ１及び第２モータジェネレータＭＧ２を駆動させることにより、ステップＳ１で決定した制動トルクＴｂｒを確保しつつ、第１モータジェネレータＭＧ１及び第２モータジェネレータＭＧ２の回生電力をバッテリ５へ充電することができる。
【0054】
これに対して、ステップＳ９における充電量抑制制御では、動力制御装置１０は、伝達機構２の機械的な損失が最小となる回転速度よりも伝達機構２の機械的な損失を増大させた回転速度で、第１モータジェネレータＭＧ１及び第２モータジェネレータＭＧ２で駆動させる。そして、動力制御装置１０は、第１モータジェネレータＭＧ１及び第２モータジェネレータＭＧ２のうち回生動作中のモータジェネレータの損失と、回生動作中のモータジェネレータを駆動させるインバータの損失との合計をＭＴＰＡ制御より増大させる駆動条件で、回生動作中のモータジェネレータを駆動させる。そして、動力制御装置１０は、このように伝達機構２の機械的な損失を増大させ、回生動作中のモータジェネレータの損失とインバータの損失との合計を増大させるだけでは、バッテリ５へ充電される電力Ｐｂを充電許容電力Ｗｉｎ以下とすることができない場合は、更にメカニカルブレーキ３７を用いて、バッテリ５へ充電される電力Ｐｂを充電許容電力Ｗｉｎ以下となるように制御する。ステップＳ９における充電量抑制制御について、以下に具体的な例を挙げて説明する。
【0055】
ステップＳ９における充電量抑制制御において、例えば、伝達機構２の機械的な損失の大きさが図４の矢印Ａ１で示す位置よりも大きい図４の矢印Ａ２で示す位置の回転速度Ｎ１及び回転速度Ｎ２で第１モータジェネレータＭＧ１及び第２モータジェネレータＭＧ２をそれぞれ駆動させたとする。この場合、第１モータジェネレータＭＧ１及び第２モータジェネレータＭＧ２は両方とも回生動作を行うから、第１モータジェネレータＭＧ１の損失と第１インバータ６の損失との合計をＭＴＰＡ制御より増大させる駆動条件で第１モータジェネレータＭＧ１を駆動させ、第２モータジェネレータＭＧ２の損失と第２インバータ７の損失との合計をＭＴＰＡ制御より増大させる駆動条件で第２モータジェネレータＭＧ２を駆動させる。
【0056】
第１モータジェネレータＭＧ１の電流及び電流位相角とトルクの関係は、非特許文献１に開示されているように、図６に示す関係にある。そして、ステップＳ３で算出したトルクＴ１を図６の点線で示す高さであるとする。ＭＴＰＡ制御を行う場合は、電流値Ｉ２でトルクが最大となる図６の円Ａで囲んだ部分の電流位相角で第１モータジェネレータＭＧ１を駆動することになるが、ステップＳ９における充電量抑制制御では、例えば、電流値Ｉ３で図６の円Ｂで囲んだ部分の電流位相角で第１モータジェネレータＭＧ１を駆動する。このように第１モータジェネレータＭＧ１を電流値Ｉ３で図６の円Ｂで囲んだ部分の電流位相角で駆動することによって、トルクＴ１及び回転速度Ｎ１を変動させることなく、第１モータジェネレータＭＧ１の損失と第１インバータ６の損失との合計をＭＴＰＡ制御より増大させる駆動条件で第１モータジェネレータＭＧ１を駆動させることができる。そして、動力制御装置１０は、第２モータジェネレータＭＧ２についても、同様に、第２モータジェネレータＭＧ２の損失と第２インバータ７の損失との合計をＭＴＰＡ制御より増大させる駆動条件で第２モータジェネレータＭＧ２を駆動させる。
【0057】
図７は、ステップＳ９における充電量抑制制御において、図４の矢印Ａ２で示す位置の回転速度Ｎ１及び回転速度Ｎ２で第１モータジェネレータＭＧ１及び第２モータジェネレータＭＧ２を回生動作させた場合における車両制動のパワー収支を示す図である。図７に示す車両２０の減速パワーの大きさは、ステップＳ１で算出した制動トルクＴｂｒと車速によって定まる。この減速パワーは、第１モータジェネレータＭＧ１の出力と、第２モータジェネレータＭＧ２の出力と、伝達機構２の機械的損失と、メカニカルブレーキ３７の出力との合計と同一となる。ただし、図７は、充電量抑制制御を行うことによって、メカニカルブレーキ３７を用いずにステップＳ１で算出した制動トルクＴｂｒを生じることができた場合の実施例を記載しているため、図７では、メカニカルブレーキ３７の出力はゼロとなっている。
【0058】
また、図７に示すように、第２モータジェネレータＭＧ２の出力をＡ、第２モータジェネレータＭＧ２の損失と第２インバータ７の損失との合計をＢ、第１モータジェネレータＭＧ１の出力をＣ、第１モータジェネレータＭＧ１の損失と第１インバータ６の損失との合計をＤとすると、バッテリ５に充電される電力Ｐｂは以下の（式５）で表される。
【0059】
Ｐｂ＝（Ａ－Ｂ）＋（Ｃ－Ｄ） ・・・（式５）
【0060】
そのため、充電量抑制制御を行うと、伝達機構２の機械的な損失を増大させることと、第１モータジェネレータＭＧ１の損失と第１インバータ６の損失の合計を増大させることと、第２モータジェネレータＭＧ２の損失と第２インバータ７の損失の合計を増大させることによって、第１モータジェネレータＭＧ１及び第２モータジェネレータＭＧ２の制動力を減少させることなくバッテリ５へ充電される電力Ｐｂを減少させることができる。
【0061】
参考のため、図７と車両２０の減速パワーが同一の条件で、伝達機構２の機械的な損失が最小となる図４の矢印Ａ１で示す位置の回転速度で第１モータジェネレータＭＧ１及び第２モータジェネレータＭＧ２をＭＴＰＡ制御によって駆動させた場合における車両制動のパワー収支を図８に示す。この場合、車両２０の減速パワーを図７と同一として、更にバッテリ５に充電される電力Ｐｂも図７と同一にしようとすると、図８に示すようにメカニカルブレーキ３７の制動力も用いる必要がある。つまり、ステップＳ９における充電量抑制制御を行うことにより、メカニカルブレーキ３７の使用頻度を減少させ、メカニカルブレーキ３７の耐久年数を延ばすことができる。
【0062】
また、ステップＳ１で算出した制動トルクＴｂｒの値が異なる条件では、ステップＳ９における充電量抑制制御を行っても、図９に示す車両制動のパワー収支のように、更にメカニカルブレーキ３７を用いなければ、ステップＳ１で算出した制動トルクＴｂｒを生じさせることができない場合もありうる。このような場合であっても、図８に示すように伝達機構２の機械的な損失が最小となる図４の矢印Ａ１で示す位置の回転速度で第１モータジェネレータＭＧ１及び第２モータジェネレータＭＧ２をＭＴＰＡ制御によって駆動させた場合と比較して、ステップＳ９における充電量抑制制御を行うことによって、メカニカルブレーキ３７の出力を減少させることができるため、メカニカルブレーキ３７の摩耗を減少させ、メカニカルブレーキ３７の耐久年数を延ばすことができる。
【0063】
次に、動力制御装置１０が、ステップＳ９における充電量抑制制御において、図４の矢印Ａ３で示す位置の回転速度Ｎ１及び回転速度Ｎ２で第１モータジェネレータＭＧ１及び第２モータジェネレータＭＧ２をそれぞれ駆動させた場合について説明する。この場合、第１モータジェネレータＭＧ１は力行動作を行い、第２モータジェネレータＭＧ２のみが回生動作を行う。そのため、第１モータジェネレータＭＧ１はＭＴＰＡ制御によって駆動させ、第２モータジェネレータＭＧ２の損失と第２インバータ７の損失との合計をＭＴＰＡ制御より増大させる駆動条件で第２モータジェネレータＭＧ２を駆動させる。
【0064】
図１０は、ステップＳ９における充電量抑制制御において、図４の矢印Ａ３で示す位置の回転速度Ｎ１及び回転速度Ｎ２で第１モータジェネレータＭＧ１及び第２モータジェネレータＭＧ２をそれぞれ駆動させた場合における車両制動のパワー収支を示す図である。図１０に示す車両２０の減速パワーの大きさは、ステップＳ１で算出した制動トルクＴｂｒと車速によって定まる。回生動作を行う第２モータジェネレータＭＧ２の出力を正の出力として、力行動作を行う第１モータジェネレータＭＧ１の出力を負の出力とすると、この減速パワーの大きさは、図１０に示すように、第１モータジェネレータＭＧ１の出力と、第２モータジェネレータＭＧ２の出力と、伝達機構２の機械的損失と、メカニカルブレーキ３７の出力との合計と同一となる。
【0065】
また、図１０に示すように、第２モータジェネレータＭＧ２の出力をＡ、第２モータジェネレータＭＧ２の損失と第２インバータ７の損失との合計をＢ、第１モータジェネレータＭＧ１の出力をＣ、第１モータジェネレータＭＧ１の損失と第１インバータ６の損失との合計をＤとすると、バッテリ５に充電される電力Ｐｂは以下の（式６）で表される。
【0066】
Ｐｂ＝（Ａ－Ｂ）－（Ｃ－Ｄ） ・・・（式６）
【0067】
そのため、第１モータジェネレータＭＧ１を力行動作させて第２モータジェネレータＭＧ２を回生動作させた状態で充電量抑制制御を行った場合でも、伝達機構２の機械的な損失を増大させることと、第２モータジェネレータＭＧ２の損失と第２インバータ７の損失の合計を増大させることによって、第２モータジェネレータＭＧ２の制動力を減少させることなくバッテリ５へ充電される電力Ｐｂを減少させることができる。また、その結果、メカニカルブレーキ３７の使用頻度を減少させ、メカニカルブレーキ３７の耐久年数を延ばすことができる。
【0068】
以上より、動力制御装置１０は、車両２０の制動時に、第１モータジェネレータＭＧ１及び第２モータジェネレータＭＧ２を伝達機構２の機械的な損失が最小となる回転速度でＭＴＰＡ制御によって駆動させると、バッテリ５に充電される電力Ｐｂが充電許容電力Ｗｉｎより大きくなる場合は、ステップＳ９へ進んで充電量抑制制御が行われ、第１モータジェネレータＭＧ１及び第２モータジェネレータＭＧ２の制動力を減少させることなくバッテリ５へ充電される電力Ｐｂを減少させることができる。また、その結果、リターダなどの補助ブレーキを車両２０に追加しなくても、メカニカルブレーキ３７の使用頻度を減少させ、メカニカルブレーキ３７の耐久年数を延ばすことができる。
【0069】
＜実施形態の補足＞
本開示の車両の動力制御装置は、上述した形態に限定されず、本開示の要旨の範囲内において種々の形態にて実施できる。例えば、動力制御装置１０が搭載される車両２０は、走行用動力源として２つのモータジェネレータを備える電気自動車に限らず、更に内燃機関も搭載するシリーズ方式のハイブリッドカーであってもよい。また、動力制御装置１０が搭載される車両２０は、駆動装置３０に第１減速機１１及び第２減速機２１を備えていない車両であってもよい。
本開示の車両の動力制御装置は、上述した形態に限定されず、本開示の要旨の範囲内において種々の形態にて実施できる。例えば、動力制御装置１０が搭載される車両２０は、走行用動力源として２つのモータジェネレータを備える電気自動車に限らず、更に内燃機関も搭載するシリーズ方式のハイブリッドカーであってもよい。また、動力制御装置１０が搭載される車両２０は、駆動装置３０に第１減速機１１及び第２減速機２１を備えていない車両であってもよい。
【0070】
また、上述した形態では、ステップ９における充電量抑制制御において、第１モータジェネレータＭＧ１及び第２モータジェネレータＭＧ２を伝達機構２の機械的な損失を増大させた回転速度で駆動させ、更に回生動作中のモータジェネレータ及びインバータの損失がＭＴＰＡ制御よりも増大させる条件で駆動させている。しかし、ＭＴＰＡ制御で駆動させても、第１モータジェネレータＭＧ１及び第２モータジェネレータＭＧ２を伝達機構２の機械的な損失を増大させた回転速度で駆動させることによって、第１モータジェネレータＭＧ１及び第２モータジェネレータＭＧ２の制動力を減少させることなくバッテリ５へ充電される電力Ｐｂを減少させる効果を生ずることができる。そのため、ステップ９における充電量抑制制御は、伝達機構２の機械的な損失が最小となる回転速度よりも伝達機構２の機械的な損失を増大させた回転速度で第１モータジェネレータＭＧ１及び第２モータジェネレータＭＧ２をＭＴＰＡ制御によって駆動させる制御であってもよい。
【符号の説明】
【0071】
１ 車輪、２ 伝達機構、４ 遊星歯車機構、５ バッテリ、６ 第１インバータ、７ 第２インバータ、１０ 動力制御装置、１１ 第１減速機、１２ 回転軸、１３ 第１入力軸、２０ 車両、２１ 第２減速機、２２ 回転軸、２３ 第２入力軸、３０ 駆動装置、３１ 最終減速機、３２ 出力ギア、３３ 被駆動ギア、３４ 最終減速歯車対、３５ ワンウェイクラッチ、３６ 車輪軸、３７ メカニカルブレーキ、４１ 第１サンギア、４２ 第２サンギア、４３ プラネタリキャリア、４４ 内側プラネタリピニオン、４５ 外側プラネタリピニオン、４６ 第１遊星歯車列、４７ 第２遊星歯車列、５１ 車速センサ、５２ アクセル踏込量センサ、５３ ブレーキ踏込量センサ、５４ ＳＯＣセンサ、５５ バッテリ温度センサ、ＭＧ１ 第１モータジェネレータ、ＭＧ２ 第２モータジェネレータ。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】