特開 2024-173403 車両の制御装置

(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】P2024173403

(43)【公開日】2024-12-12

(54)【発明の名称】車両の制御装置

(51)【国際特許分類】

   B60L 15/20 20060101AFI20241205BHJP

   B60L 3/00 20190101ALI20241205BHJP

   B60G 17/016 20060101ALI20241205BHJP

【ＦＩ】

B60L15/20 J

B60L3/00 N

B60G17/016

【審査請求】未請求

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023091797

(22)【出願日】2023-06-02

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001210

【氏名又は名称】弁理士法人ＹＫＩ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】神長 隆史

【テーマコード（参考）】

3D301

5H125

【Ｆターム（参考）】

3D301AA05

3D301BA20

3D301DA31

3D301DA38

3D301EC05

5H125AA01

5H125AC12

5H125BA00

5H125CA01

5H125CD00

5H125DD07

5H125DD17

5H125DD18

5H125EE51

(57)【要約】

【課題】モータロック保護制御により発生し得る車両ピッチ運動を抑制する。
【解決手段】モータを駆動源として走行可能である車両の制御装置である。制御装置は、モータのモータロック状態を判定するロック判定部と、モータがモータロック状態、またはその状態になり得ると判定された場合に、モータのトルクを繰り返し増減させるモータロック保護制御を行うトルク制御部と、モータロック保護制御が行われている場合に、それが行われる前に比べて、アクティブサスペンションのショックアブソーバの減衰力を高くする制御を行うサス制御部と、を備える。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

モータを駆動源として走行可能である車両の制御装置であって、
前記モータのモータロック状態を判定するロック判定部と
前記モータが前記モータロック状態、またはその状態になり得ると判定された場合に、前記モータのトルクを繰り返し増減させるモータロック保護制御を行うトルク制御部と、
前記モータロック保護制御が行われている場合に、それが行われる前に比べて、アクティブサスペンションのショックアブソーバの減衰力を高くする制御を行うサス制御部と、を備える、
ことを特徴とする車両の制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両の制御装置に関し、特に、車両のモータロック保護制御とサスペンション制御を行う制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、車輪を駆動する動力源（駆動源）としてモータを持つ電気自動車（ＢＥＶ）や、駆動源としてエンジンとモータを併せ持つハイブリッド車両（ＨＥＶ）が知られている。このような電動車両では、一般的に三相交流モータが使用されている。

【0003】

電動車両では、例えば車両が登坂路に位置して、アクセルペダルの軽い踏み込みにより、モータ駆動力と車両水平荷重が釣り合あって車速がゼロ（或いは、ほぼゼロ）になり、モータのロータが回転できない状態になる。このような状態が「モータロック状態」と称される。

【0004】

モータロック状態になると、三相交流モータのステータに配置されているＵ相、Ｖ相およびＷ相のコイルのうち特定相のコイルに高電流が一相集中して流れる可能性がある。このような状態が継続すると、上記特定相のコイルやこれに対応するインバータ内のスイッチング素子が過熱により焼損する虞がある。

【0005】

このようなモータコイル等が焼損する事態を回避するために、モータロック保護制御が行われる。モータロック保護制御では、モータのトルクを繰り返し増減させて、モータのロータを微速回転させ、モータロック状態を回避する。特許文献１には、このモータロック保護制御が「トルク低減制御」と称して説明されており、第１トルク低減制御と、それよりも低い所定トルクまで低下させる第２トルク低減制御を実行する制御装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１０－１１５４６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

モータロック保護制御では、トルクの周期的な増減により、車両のピッチ運動が誘発される可能性がある。それにより、車両の乗り心地の悪化を招く虞がある。

【0008】

本発明の目的は、モータロック保護制御により発生し得る車両ピッチ運動を抑制することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明に係る車両の制御装置は、モータを駆動源として走行可能である車両の制御装置であって、前記モータのモータロック状態を判定するロック判定部と、前記モータが前記モータロック状態、またはその状態になり得ると判定された場合に、前記モータのトルクを繰り返し増減させるモータロック保護制御を行うトルク制御部と、前記モータロック保護制御が行われている場合に、それが行われる前に比べて、アクティブサスペンションのショックアブソーバの減衰力を高くする制御を行うサス制御部と、を備える、ことを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、モータロック保護制御が行われている場合に、ショックアブソーバの減衰力を高くする制御を行うので、車両のピッチ運動を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】車両の制御装置に関わる構成を示す概略ブロック図である。

【図2】制御装置の処理を示すフローチャートである。

【図3】モータロック保護制御と減衰力増強制御を行った場合の車両状態を説明するための図である。

【図4】モータロック保護制御のみを行った場合の車両状態を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。なお、本発明は、ここに記載される実施形態に限定されるものではない。本発明は、モータを駆動源として走行可能である車両に適用可能であり、例えば電気自動車、ハイブリッド車両、プラグインハイブリッド車両等に適用可能である。下記においては、ハイブリッド車両を例に説明する。

【0013】

図１は、車両１０の制御装置１２に関わる構成を示す概略ブロック図である。図１において、機械的接続は太い実線で、電力ラインは細い実線で、信号ラインは点線でそれぞれ示されている。車両１０は、ハイブリッド車両である。図１では、バッテリ、ＤＣ／ＤＣコンバータ、エンジン、ＭＧ１等のハイブリッド車両の一部の構成物が省略されている。ハイブリッド車両の詳細は、特許文献１に説明されており、同文献における構成や制御（モータロック状態の判定や、モータロック保護制御などを含む）を、以下で説明する実施形態に適用することができる。

【0014】

この実施形態では、特許文献１のハイブリッド車両に対して、各車輪３０にアクティブサスペンション２６を採用している。アクティブサスペンション２６は、電子制御式可変減衰機構付きのサスペンションである。具体的には、アクティブサスペンション２６は、スプリングと、ショックアブソーバ（ダンパ）と、アクチュエータを含む。このアクチュエータは、例えばショックアブソーバが発生させる減衰力を可変とするものであり、サスペンション制御ＥＣＵ１８により制御される。

【0015】

車両１０は、前輪駆動車である。なお、別の実施形態として、車両１０は、後輪に電気駆動機構を備える４輪駆動車のハイブリッド車両、電気自動車等であってもよい。

【0016】

車両１０は、エンジン（不図示）と、２つの３相交流同期型モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２（ＭＧ１は不図示）と、歯車機構２４とを備える。以下では、ＭＧ２を適宜、モータ２２とも記す。エンジン、ＭＧ１、ＭＧ２のそれぞれの回転軸は、歯車機構２４に接続されている。歯車機構２４は、車輪３０の車軸に接続されている。

【0017】

ＭＧ１，ＭＧ２は、それぞれ対応するインバータ（ＭＧ１のインバータは不図示）に電気的にそれぞれ接続され、各インバータは、ＤＣ／ＤＣコンバータ（不図示）を介してバッテリ（不図示）に電気的に接続されている。バッテリは、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池等の二次電池が用いられる。

【0018】

ＭＧ２のインバータ２０は、モータ制御ＥＣＵ１６に電気的に接続されており、モータ制御ＥＣＵ１６から送信される制御信号に基いて制御される。ＭＧ１のインバータ（不図示）についても同様である。エンジンは、エンジン制御ＥＣＵ（不図示）により制御される。

【0019】

車両１０は、制御装置１２を備える。制御装置１２は、ハイブリッド制御ＥＣＵ１４、モータ制御ＥＣＵ１６、サスペンション制御ＥＣＵ１８、およびエンジン制御ＥＣＵ（不図示）を含む。ハイブリッド制御ＥＣＵ１４には、モータ制御ＥＣＵ１６、サスペンション制御ＥＣＵ１８、エンジン制御ＥＣＵが電気的に接続されており、ハイブリッド制御ＥＣＵ１４は、それらのＥＣＵを統括的に制御したり、バッテリ等を管理したりする機能を有する。

【0020】

なお、ＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）は、例えばマイクロコンピュータを含んで構成されている。ＥＣＵは、ＣＰＵ等のプロセッサと、メモリと、入出力インターフェース）を備える。メモリは、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、ＲＯＭ（リードオンリーメモリ）、不揮発性記憶装置（例えばフラッシュメモリ）等である。プロセッサがＲＡＭを利用して、予めＲＯＭや不揮発性記憶装置に記憶されたプログラム、データに従って処理を行うことで、ＥＣＵは各種制御、各種機能を実現する。なお、ＥＣＵは、一体化された、或いは物理的に離れた複数のコンピュータを含んで構成されてもよい。

【0021】

以下の説明において、ハイブリッド制御ＥＣＵ１４は、モータ２２（ＭＧ２）のモータロック状態を判定するロック判定部１５として機能する。また、モータ制御ＥＣＵ１６は、トルク制御部として機能し、サスペンション制御ＥＣＵ１８は、サス制御部として機能する。なお、ロック判定部１５は、モータ制御ＥＣＵ１６により実現されてもよい。

【0022】

例えば、車両１０が停車状態から発進する時や、低速走行している時は、通常は、バッテリからコンバータおよびインバータ２０を介してＭＧ２に電力供給し、ＭＧ２の駆動力を、歯車機構２４と車軸を介して車輪３０に出力させて走行する。バッテリの残容量が低下していて、充電要求があるときには、エンジンからの動力をＭＧ１の回転軸に入力して発電し、発電された電力をバッテリに充電する。

【0023】

また、例えば、車両１０がほぼ一定の安定した速度で走行している通常走行時には、エンジンの駆動力を、歯車機構２４と車軸を介して車輪３０に出力させて走行する。このとき、例えばアクセルペダルが一時的に大きく踏み込まれて急加速するとき等には、ＭＧ１またはＭＧ２からも動力を出力させ、エンジンの動力をアシストする。

【0024】

また、例えば、車両１０が減速される回生時には、車輪３０から車軸および歯車機構２４を介してＭＧ２の回転軸に動力が伝達され、ＭＧ２が発電機として機能する。ＭＧ２によって発電された電力は、インバータ２０とＤＣ／ＤＣコンバータを介してバッテリに充電される。

【0025】

以下では、モータ２２（ＭＧ２）のみから車輪駆動力を出力して走行するいわゆるＥＶ走行中、またはモータ２２（ＭＧ２）のみから車輪駆動力を出力しつつも、エンジンからの動力をＭＧ１に入力して発電しているシリーズハイブリッド走行中にモータロック状態に陥った際の制御について説明する。

【0026】

図２は、制御装置１２の処理を示すフローチャートである。図２のフローは、例えばＳ１０の事象（ブレーキペダル、アクセルペダルの踏みかえ）が生じるたびに実行される。Ｓ１０で、車両１０の運転者は、ブレーキペダルからアクセルペダルに踏み替える。例えば、これは、車両１０が坂路に位置する際に行われ、モータ駆動力と車両水平荷重が釣り合あって、モータのロータが回転できない状態（モータロック状態）を発生させ得る状況である。

【0027】

Ｓ１２で、ロック判定部１５は、モータ２２がモータロック状態（或いは、それが発生し得る状態）となったか否かを判定する。すなわち、特定の相コイルに高電流が一相集中して流れている（或いは、それが発生し得る状態になっている）か否かを判定する。Ｓ１２がＮｏの場合には、アクティブサスペンション２６を通常制御（通常モード）として（Ｓ２４）、図２の処理を終了する。

【0028】

一方、Ｓ１２がＹｅｓの場合には、Ｓ１４に進む。Ｓ１４で、トルク制御部１６は、モータロック保護制御を実行する。モータロック保護制御では、モータ２２のトルクを繰り返し増減させる。図３には、モータトルクの増減の一例が示されている。

【0029】

次に、Ｓ１６で、サス制御部１８は、各車輪３０のアクティブサスペンション２６の減衰力を増強させる制御（減衰力増強制御、又は、モータロック保護協調モードと言う）を行う。すなわち、サス制御部１８は、モータロック保護制御が行われている場合には、それが行われる前に比べて、アクティブサスペンション２６のショックアブソーバの減衰力を高くする制御を行う。図３には、ショックアブソーバの減衰力を高くした状態の一例が示されている。サス制御部１８は、例えば、４つの車輪３０のそれぞれについて、アクティブサスペンション２６のショックアブソーバの減衰力を最大にまで高める。

【0030】

次に、Ｓ１８で、ロック判定部１５は、モータ２２のモータロック状態（或いは、それが発生し得る状態）が解消されたか否かを判定する。すなわち、特定の相コイルに対する高電流の集中（或いは、それが発生し得る状態）が解消されたか否かを判定する。例えば、坂路発進して速度が増加した場合、または、アクセルペダルから再びブレーキペダルへ踏み替えられた場合に、モータロック状態が解消される。Ｓ１８がＮｏの場合には、モータ２２のモータロック状態が解消されるのを待つ。

【0031】

一方、Ｓ１８がＹｅｓの場合には、Ｓ２０に進む。Ｓ２０で、トルク制御部１６は、モータロック保護制御を終了する。

【0032】

そして、Ｓ２２で、ハイブリッド制御ＥＣＵ１４は、車両１０の速度（車速）が、予め定められた速度（一定速度）以上になったかを確認する。Ｓ２２がＮｏの場合には、車速が一定速度以上になるのを待つ。Ｓ２２がＹｅｓなった場合には、Ｓ２４に進む。Ｓ２４で、サス制御部１８は、各車輪３０のアクティブサスペンション２６の減衰力増強制御を終了して、通常制御（通常モード）に戻す。これは、発進加速と判断できる所定の車速に到達したら、アクティブサスペンション２６の減衰力増強制御を終了するものである。そして、図２の処理を終了する。

【0033】

以上で説明した実施形態によれば、図３に示すように、モータロック保護制御が行われている場合に、アクティブサスペンション２６の減衰力増強制御を行うので、車両のピッチ運動を抑制することができる。図４は、モータロック保護制御のみを行った場合（アクティブサスペンションの減衰力増強制御を行わなかった場合）の車両ピッチ角度と車両前後Ｇ（Ｇは重力加速度）の変動を概略的に示す図である。図３，４を比べれば分かるように、アクティブサスペンション２６の減衰力増強制御を行うことで、車両ピッチ角度の変動を抑えるとともに、車両前後Ｇの変動を抑えることができる。

【0034】

駆動用モータのトルク増減を実行するモータロック保護制御では、増減レートが大きい（増減周期が短い）ほど増減実行サイクルの時間が短縮され、相電流集中状態が解除されやすく、部品保護の観点では有利である。しかし、増減レートの増加は車両の揺動量の増加に直結し、さらにトルクの周期的な増減により車両の前後サスペンションストロークの伸縮動作に伴う車両ピッチ運動が励起される場合、シートと乗員に伝わる振動が増幅されて、乗員に不快感を与える。しかし、以上で説明した実施形態によれば、モータロック保護制御と同時にサスペンションの減衰力を高めるので、高い増減レートにおいても車両の揺動を軽減することができる。部品保護性能と車両の乗り心地を両立させることができる。

【0035】

以上で説明した実施形態は、アクティブサスペンションの一般的な可変減衰機構で対応可能と考えられ、車両の機械的、電気的な仕様を変更することなく、制御を変更するのみで実現可能と考えられる。

【符号の説明】

【0036】

１０ 車両、１２ 制御装置、１４ ハイブリッド制御ＥＣＵ、１５ ロック判定部、１６ モータ制御ＥＣＵ（トルク制御部）、１８ サスペンション制御ＥＣＵ（サス制御部）、２０ インバータ、２２ モータ、２４ 歯車機構、２６ アクティブサスペンション、３０ 車輪。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】