JP2001197607A - ハイブリッド自動車の制御装置 - Google Patents

ハイブリッド自動車の制御装置

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JP2001197607A
JP2001197607A JP2000005131A JP2000005131A JP2001197607A JP 2001197607 A JP2001197607 A JP 2001197607A JP 2000005131 A JP2000005131 A JP 2000005131A JP 2000005131 A JP2000005131 A JP 2000005131A JP 2001197607 A JP2001197607 A JP 2001197607A
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Kazuyuki Yamaguchi
和行 山口
Tsutomu Michioka
力 道岡
Minoru Yoshida
稔 吉田
Toshihiro Sumiya
俊弘 炭谷
Takashi Kurimoto
隆志 栗本
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Daihatsu Motor Co Ltd
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  • Hybrid Electric Vehicles (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】バッテリ温度の低いときでも、すぐにバッテリ
を直ぐに多くの電流を取り出せる状態にする。 【解決手段】温度センサ１３の出力信号からバッテリ４
の検出温度が予め定められた設定温度（例えば、０℃）
よりも低いかどうかの判断をＶＣＵ２０により行い、設
定温度よりも低いと判断すれば、ＶＣＵ２０によりＴＭ
Ｕ１２を制御して発電機制御部を制御し、発電機５のベ
クトル制御におけるｄ軸のみに発電機５の回転子の永久
磁石の磁束を強める方向に電流を通流し、バッテリ４の
暖機運転を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、動力源として内
燃機関及び走行モータを搭載し、バッテリの直流出力を
インバータにより交流に変換して走行モータに給電し、
内燃機関及び走行モータを併用して走行するハイブリッ
ド自動車の制御装置に関し、特にバッテリの暖気運転を
行うものに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ガソリンエンジン及びモータを組
み合わせた低公害車の実用車としてハイブリッド自動車
が提案され、具体的には、例えば特開平９−１１７０１
０号公報や特開平１０−２３８３８１号公報等に記載の
ようなものが提案されている。
【０００３】この種のハイブリッド自動車は大きく分け
ると、ガソリンエンジンを駆動することにより発生され
た回転を発電機伝達してこれを駆動し、この発電機によ
り得られる電力をバッテリに供給して充電し、更にこの
バッテリの電力により駆動モータを駆動するようにした
シリーズ（直列）方式のものと、ガソリンエンジン及び
モータの両方で車両を駆動するパラレル（並列）方式の
ものとがある。
【０００４】そして、パラレル方式のハイブリッド自動
車の場合、走行モータとガソリンエンジンとを切り換え
て動力源としているが、このときの走行モータとガソリ
ンエンジンの切り換えは、従来、例えば車速センサによ
る自車速やドライバによるアクセルペダルの踏み込み
量、ブレーキペダルのオン、オフ等に基づいて行われて
いる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、気温の低い
夜間や寒冷地でハイブリッド自動車を使用する場合に
は、バッテリの温度が例えば０℃以下のような低温にな
っていると、始動の際において、バッテリは走行モータ
等のハイブリッドユニットに電流を多く流すことができ
ない状態にあるため、十分な車両の駆動力を得ることが
できず、しかもバッテリの温度が上昇して多くの電流を
取り出すことができるようになるまで、長時間を要する
という問題があった。
【０００６】更に、従来のハイブリッド自動車では、始
動時にバッテリの温度を素早く上昇させる工夫は成され
ていなかった。
【０００７】そこで、本発明は、バッテリ温度の低いと
きでも、すぐにバッテリを直ぐに多くの電流を取り出せ
る状態にすることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明は、動力源として内燃機関及び走行モー
タを搭載し、バッテリの直流出力をインバータにより交
流に変換して前記走行モータに給電し、前記内燃機関及
び前記走行モータを併用して走行するハイブリッド自動
車の制御装置において、前記バッテリの温度を検出する
温度センサと、前記温度センサによる前記バッテリの検
出温度が予め定められた設定温度よりも低いかどうかを
判断する判断部と、前記判断部により前記検出温度が前
記設定温度よりも低いと判断されるときに前記バッテリ
から前記走行モータに回転しない程度の電流を通流して
前記バッテリの暖機運転を行う制御部とを備えているこ
とを特徴としている。
【０００９】このような構成によれば、バッテリの温度
が設定温度よりも低いときに、バッテリから走行モータ
に回転しない程度の電流が通流されてバッテリの暖機運
転が行われる。
【００１０】そのため、暖機運転によってバッテリの温
度が上昇し、バッテリから多くの電流を取り出せる状態
になって十分な駆動力を得ることが可能になる。
【００１１】また、本発明は、前記内燃機関の出力によ
り駆動されて前記バッテリを充電する発電機と、前記バ
ッテリの温度を検出する温度センサと、前記温度センサ
による前記バッテリの検出温度が予め定められた設定温
度よりも低いかどうかを判断する判断部と、前記判断部
により前記検出温度が前記設定温度よりも低いと判断さ
れるときに前記バッテリからの前記発電機に回転しない
程度の電流を通流して前記バッテリの暖機運転を行う制
御部とを備えていることを特徴としている。
【００１２】このように、バッテリの温度が設定温度よ
りも低いときに、バッテリから発電機に回転しない程度
の電流を通流してバッテリの暖機運転を行ってもよい。
【００１３】また、前記走行モータに回転しない程度の
電流を通流するには、前記制御部により、前記走行モー
タのベクトル制御におけるｄ軸のみに前記走行モータの
回転子の永久磁石の磁束を強める方向に電流を通流すれ
ばよい。
【００１４】更に、前記発電機に回転しない程度の電流
を通流するには、前記制御部により、前記発電機のベク
トル制御におけるｄ軸のみに前記発電機の回転子の永久
磁石の磁束を強める方向に電流を通流するのが望まし
い。
【００１５】このようにすれば、走行モータ或いは発電
機が回転することがなく、バッテリから走行モータ或い
は発電機に暖機運転のための電流を通流することができ
る。
【００１６】また、本発明は、前記制御部は、前記判断
部により前記検出温度が前記設定温度よりも高いと判断
されるまで前記バッテリの暖機運転を継続することを特
徴としている。
【００１７】このような構成によれば、暖機運転により
バッテリの温度が上昇してバッテリから直ぐに多くの電
流を取り出せる状態になった後は、バッテリの暖機運転
のための無駄な電流が消費されることを防止できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】この発明の一実施形態について図
１ないし図３を参照して説明する。但し、図１は全体の
概略構成図、図２及び図３はそれぞれ異なる一部の概略
図である。
【００１９】図１に示すように、動力源としての内燃機
関であるガソリンエンジン１及び走行モータ２が遊星ギ
ヤユニット３を介して結合されると共に、走行モータ２
の駆動用バッテリ４に充電電流を供給する発電機５が、
図２に示すように、遊星ギヤユニット３を介してガソリ
ンエンジン１に結合されている。
【００２０】このとき、図２に示すように、遊星ギヤユ
ニット３は、リングギヤ３１と、このリングギヤ３１の
内側に配置されたサンギヤ３２と、リングギヤ３１及び
サンギヤ３２の双方に噛合してサンギヤ３２の外周をリ
ングギヤ３１の内周に沿って回る複数個のプラネタリギ
ヤ３３とにより構成されている。
【００２１】そして、図２に示すように、各プラネタリ
ギヤ３３とガソリンエンジン１の出力軸とがキャリアを
介し一体的に回転するように連結され、サンギヤ３２と
発電機５の回転軸とが同軸に連結され、この発電機５は
ガソリンエンジン１の出力により駆動されてバッテリ４
の充電を行う。更に、リングギヤ３１と一体的に回転す
る伝達ギヤ３５の回転がこれに噛合したカウンタギヤ３
６に伝達され、カウンタギヤ３６の回転がデフギヤ３７
を介して車輪Ｗ（前輪）に伝えられる。また、走行モー
タ２の回転軸の回転もカウンタギヤ３６に伝達され、カ
ウンタギヤ３６及びデフギヤ３７を介して走行モータ２
の回転が車輪Ｗに伝えられるようになっている。
【００２２】尚、これとは逆に、リングギヤ３１に発電
機５が連結され、サンギヤ３２に走行モータ２が連結さ
れていてもよい。
【００２３】更に、図１に示すように、バッテリ４の直
流出力は、インバータ等から成るモータ制御部８により
交流に変換されて走行モータ２に供給され、発電機５に
よる交流発電出力は、ダイオード等の整流回路から成る
発電機制御部９により直流に変換され、バッテリ４に充
電電流が供給されて充電が行われる。このとき、発電機
制御部９により発電機５の回転数が可変制御されて充電
電流の調整が行われる。尚、バッテリ４の出力電圧であ
る２８８Ｖ程度の高電圧が、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０
により１２Ｖの低電圧に変換されて各部に供給される。
【００２４】また、図３に示すように、発電機制御部９
には発電機５の回転数を検出する発電機回転検出部とし
ての発電機レゾルバが設けられ、モータ制御部８には走
行モータ２の回転数を検出するモータ回転数検出部とし
てのモータレゾルバが設けられ、これら発電機レゾルバ
及びモータレゾルバからの信号がトランスアクスルマネ
ージメントユニット（ＴＭＵ：Trans-axle Management
Unit）１２に入力されて回転数が算出される。
【００２５】ところで、図１に示すように、バッテリ４
の温度を検知する温度センサ１３が設けられ、この温度
センサ１３による検知温度に基づきバッテリ４を制御す
るバッテリＥＣＵ１４が設けられると共に、バッテリ電
流及びバッテリ電圧がそれぞれ検出する電流検出器及び
電圧検出器（いずれも図示せず）が設けられ、これらバ
ッテリＥＣＵ１４、電流検出器及び電圧検出器の出力信
号が後述する車両統括制御装置に入力されるようになっ
ている。
【００２６】このとき、温度センサ１３による検知温度
が予め定められた設定温度（例えば０℃）よりも低いか
どうかが、バッテリＥＣＵ１４及び後述する車両統括制
御装置により判断され、低いと判断されると、始動の際
にバッテリ４から直ぐに多くの電流を取り出すことがで
きないため、車両統括制御装置によりＴＭＵ１２が制御
されて発電機制御部９が制御され、発電機５が回転しな
い程度の電流がバッテリ４から発電機５に通流されるよ
うになっている。
【００２７】更に、図１に示すように、電子スロットル
１５の制御を行うエンジンＥＣＵ１６が設けられると共
に、ブレーキペダル（図示せず）の踏み込みにより作動
する油圧ブレーキから成るブレーキユニット１７を制御
するブレーキＥＣＵ１８が設けられている。
【００２８】そして、図１に示すように、車両統括制御
装置（以下、ＶＣＵと称する）２０が設けられ、このＶ
ＣＵ２０には上記した各部からの信号のほか、シフトレ
バーの位置に応じた信号を出力するシフトポジションス
イッチやアクセルペダルの踏み込みに応じた信号を出力
するアクセルセンサからの信号が入力され、ＶＣＵ２０
により、ＴＭＵ１２、エンジンＥＣＵ１６、ブレーキＥ
ＣＵ１８を始め、各部の制御が行われる。
【００２９】例えば、アクセルペダルの操作時には、Ｖ
ＣＵ２０により、アクセルセンサからの信号に基づくア
クセルペダルの踏み込み量及び車速に基づき、ガソリン
エンジン１に要求される要求出力値が算出され、算出さ
れた要求出力値に基づいて定められる要求回転数を目標
回転数として、実際のエンジン回転数が目標回転数とな
るようにスロットル開度が調節されてガソリンエンジン
１の回転数制御が行われる。このとき、発電機レゾルバ
による発電機５の回転数とモータレゾルバによる走行モ
ータ２の回転数から、ＴＭＵ１２によりガソリンエンジ
ン１の実際の回転数が算出され、算出された実際の回転
数が目標回転数になるように制御されるのである。
【００３０】ところで、夜間や寒冷地等、気温が零下の
ように低いときには、特に始動の際にバッテリ４が冷え
すぎて多くの電流を取り出すことができない状況にある
ので、上記したように、ＶＣＵ２０により、温度センサ
１３の出力信号からバッテリ４の検出温度が予め定めら
れた設定温度（ここでは、０℃）よりも低いかどうかの
判断が行われる。そして、検出温度が設定温度よりも低
いと判断されると、図３に示すように、ＶＣＵ２０によ
りＴＭＵ１２が制御されて発電機制御部９が制御され、
発電機５のベクトル制御におけるｄ軸のみに発電機５の
回転子の永久磁石の磁束を強める方向に電流が通流さ
れ、バッテリ４の暖機運転が行われる。このとき、発電
機５の回転子が回転することはない。
【００３１】このように、ＶＣＵ２０によるバッテリ４
の検出温度と設定温度との比較判断処理が判断部に相当
し、ＶＣＵ２０によるバッテリ４の暖機運転処理が制御
部に相当する。
【００３２】尚、上記したようなＶＣＵ２０によるバッ
テリ４の暖機運転は、温度センサ１３によるバッテリ４
の検出温度が設定温度よりも高いと判断されるまで継続
される。
【００３３】従って、上記した実施形態によれば、温度
センサ１３によるバッテリ４の検出温度が設定温度より
も低いときに、バッテリ４から発電機５に対して、発電
機５のベクトル制御におけるｄ軸のみに発電機５の回転
子の永久磁石の磁束を強める方向に電流が通流されて、
バッテリ４の暖機運転が行われるため、暖機運転によっ
てバッテリ４の温度を直ちに上昇させることができ、バ
ッテリ４から直ぐに多くの電流を取り出すことが可能な
状態になり、十分な駆動力を直ちに得ることが可能にな
る。
【００３４】また、発電機５の回転子を構成する鉄心に
複数個の溝が形成され、これらの各溝に永久磁石が埋め
込まれていることから、鉄心に残留磁気があることもあ
るが、発電機５のベクトル制御におけるｄ軸のみに発電
機５の回転子の永久磁石の磁束を強める方向に電流を通
流することにより、磁束を弱める方向に作用するこのよ
うな鉄心の残留磁気をリセットすることができて、トル
クの低下を未然に防止することができる。
【００３５】なお、上記した実施形態では、バッテリ４
の暖機運転のために、発電機５のベクトル制御における
ｄ軸のみに発電機５の回転子の永久磁石の磁束を強める
方向に電流を通流するようにした場合について説明した
が、走行モータ２のベクトル制御におけるｄ軸のみに走
行モータ２の回転子の永久磁石の磁束を強める方向に電
流を通流するようにしても構わないのは勿論である。こ
の場合、上記した実施形態と同等の効果を得ることがで
きる。
【００３６】また、上記した実施形態では、バッテリ４
の検出温度が設定温度である０℃よりも低いときにバッ
テリ４の暖機運転を行うようにしているが、このときの
設定温度は０℃に限るものでないのはいうまでもない。
【００３７】更に、上記した実施形態では、内燃機関を
ガソリンエンジン１とした場合について説明している
が、内燃機関は、特にガソリンエンジンに限定されるも
のでないのはいうまでもない。
【００３８】また、本発明は上記した実施形態に限定さ
れるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて
上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能であ
る。
【００３９】
【発明の効果】以上のように、請求項１、２に記載の発
明によれば、バッテリの温度が設定温度よりも低いとき
に、バッテリの暖機運転が行われるため、暖機運転によ
りバッテリの温度を上昇させてバッテリから始動後直ぐ
に多くの電流を取り出せる状態にすることが可能にな
り、十分な駆動力を直ちに得ることができ、始動特性の
良好なハイブリッド自動車を提供することが可能にな
る。
【００４０】また、請求項３、４に記載の発明によれ
ば、走行モータ或いは発電機のベクトル制御におけるｄ
軸のみに永久磁石の磁束を強める方向に電流を通流する
ことにより、走行モータ或いは発電機を回転させること
なく、バッテリから走行モータ或いは発電機に暖機運転
のための電流を通流することが可能になる。
【００４１】更に、走行モータ或いは発電機のベクトル
制御におけるｄ軸のみに走行モータ或いは発電機の回転
子の永久磁石の磁束を強める方向に電流を通流すること
によって、走行モータ或いは発電機の回転子の永久磁石
が埋め込まれた鉄心に残留磁気があった場合でも、その
残留磁気をリセットすることができてトルクの低下を未
然に防止することができる。
【００４２】また、請求項５に記載の発明によれば、暖
機運転によりバッテリの温度が上昇してバッテリから直
ぐに多くの電流を取り出せる状態になった後は、バッテ
リの暖機運転のための無駄な電流消費を防止できるた
め、バッテリの消耗を軽減できると同時に省エネルギに
も寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態の全体構成を示す概略図
である。
【図２】この発明の一実施形態の一部の概略図である。
【図３】この発明の一実施形態の異なる一部の概略図で
ある。
【符号の説明】
１ ガソリンエンジン（内燃機関） ２ 走行モータ ３ 遊星ギヤユニット ４ バッテリ ５ 発電機 ８ モータ制御部 ９ 発電機制御部 ２０ ＶＣＵ（判断部、制御部） ３１ リングギヤ ３２ サンギヤ ３３ プラネタリギヤ ３６ カウンタギヤ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 稔 大阪府池田市桃園２丁目１番１号 ダイハ ツ工業株式会社内 (72)発明者 炭谷 俊弘 大阪府池田市桃園２丁目１番１号 ダイハ ツ工業株式会社内 (72)発明者 栗本 隆志 大阪府池田市桃園２丁目１番１号 ダイハ ツ工業株式会社内 Ｆターム(参考） 5G003 AA07 BA01 DA07 FA06 FA08 GB03 GB06 GC05 5H115 PG04 PI16 PI24 PI29 PU10 PU24 PU25 PV02 PV09 QI07 RB08 RB26 RE02 SE02 SE03 SE05 SJ12 SJ13 TB01 TI05 TI06 TI10 TO21 TO23

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 動力源として内燃機関及び走行モータを
    搭載し、バッテリの直流出力をインバータにより交流に
    変換して前記走行モータに給電し、前記内燃機関及び前
    記走行モータを併用して走行するハイブリッド自動車の
    制御装置において、 前記バッテリの温度を検出する温度センサと、 前記温度センサによる前記バッテリの検出温度が予め定
    められた設定温度よりも低いかどうかを判断する判断部
    と、 前記判断部により前記検出温度が前記設定温度よりも低
    いと判断されるときに前記バッテリから前記走行モータ
    に回転しない程度の電流を通流して前記バッテリの暖機
    運転を行う制御部とを備えていることを特徴とするハイ
    ブリッド自動車の制御装置。
  2. 【請求項２】 動力源として内燃機関及び走行モータを
    搭載し、バッテリの直流出力をインバータにより交流に
    変換して前記走行モータに給電し、前記内燃機関及び前
    記走行モータを併用して走行するハイブリッド自動車の
    制御装置において、 前記内燃機関の出力により駆動されて前記バッテリを充
    電する発電機と、 前記バッテリの温度を検出する温度センサと、 前記温度センサによる前記バッテリの検出温度が予め定
    められた設定温度よりも低いかどうかを判断する判断部
    と、 前記判断部により前記検出温度が前記設定温度よりも低
    いと判断されるときに前記バッテリからの前記発電機に
    回転しない程度の電流を通流して前記バッテリの暖機運
    転を行う制御部とを備えていることを特徴とするハイブ
    リッド自動車の制御装置。
  3. 【請求項３】 前記制御部は、前記走行モータのベクト
    ル制御におけるｄ軸のみに前記走行モータの回転子の永
    久磁石の磁束を強める方向に電流を通流することを特徴
    とする請求項１に記載のハイブリッド自動車の制御装
    置。
  4. 【請求項４】 前記制御部は、前記発電機のベクトル制
    御におけるｄ軸のみに前記発電機の回転子の永久磁石の
    磁束を強める方向に電流を通流することを特徴とする請
    求項２に記載のハイブリッド自動車の制御装置。
  5. 【請求項５】 前記制御部は、前記判断部により前記検
    出温度が前記設定温度よりも高いと判断されるまで前記
    バッテリの暖機運転を継続することを特徴とする請求項
    １ないし４のいずれかに記載のハイブリッド自動車の制
    御装置。
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